WO2007068548A1 - Sensorelement zur bestimmung von verschiedenen gasanteilen in einem messgas - Google Patents

Sensorelement zur bestimmung von verschiedenen gasanteilen in einem messgas Download PDF

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Bernd Schumann
Mario Roessler
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    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4071—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure

Definitions

  • the present invention relates to a sensor element for determining different proportions of gas in a measurement gas, in particular in an exhaust gas of an internal combustion engine.
  • Sensor elements for determining gas fractions in a measurement gas are known from the prior art in various configurations.
  • lambda probes are known which measure the oxygen content in the exhaust gas in order to carry out a regulation of the combustion process based on the measurement result.
  • Such sensor elements are arranged in the hot exhaust gas stream, wherein they are exposed to very high temperatures.
  • Modern sensor elements are designed as electrochemical solid-state electrolyte sensors and have a heater to heat the sensor element to temperatures of about 750 ° C. In order to enable a further improved efficiency of the internal combustion engine and a reduction of exhaust gases, however, it is necessary to determine not only the oxygen content of the exhaust gas but also further gas components in the exhaust gas.
  • the sensor element according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that it can determine different gas fractions in a measuring gas, in particular in an exhaust gas of an internal combustion engine.
  • the sensor element comprises on the one hand, a lambda probe for determining the oxygen content in the measurement gas and at least one semiconductor gas sensor for determining at least one further gas content in the measurement gas.
  • the sensor element comprises a multiplexer, which is connected to the semiconductor gas sensor. The use of the multiplexer enables on-site signal conditioning and thus significantly reduces the susceptibility of the sensor element.
  • the multiplexer allows the saving of signal lines, since it has only one output at a plurality of inputs preferably.
  • the multiplexer thus reduces the number of sensor terminals of the sensor element. As a result, a particularly cost-effective production of the sensor element is possible.
  • the semiconductor gas sensor is designed as a multi-gas sensor and has at least one gas-sensitive gate on a semiconductor component for each gas component to be determined in the measurement gas.
  • a multiplicity of separate semiconductor gas sensors could also be provided, each of which can only determine one gas component in the measurement gas.
  • such an arrangement requires a relatively large space, so that the formation of the semiconductor gas sensor is preferred as a multi-gas sensor for manufacturing reasons and because of their compactness.
  • the multiplexer is integrated in the semiconductor gas sensor.
  • a particularly compact design can be realized and, in particular, separate connection lines between the semiconductor gas sensor and the multiplexer are dispensed with.
  • the multiplexer and the semiconductor gas sensor are each a separate component. This makes it possible for example for the multiplexer, the use of standard components.
  • a predetermined for the operation of the multiplexer clock (clock) for switching the measurement signals at the inputs to the one or more outputs is preferably generated by a multiplexer arranged in the clock generating circuit.
  • a clock to be preset for the multiplexer is generated by an external, clock-predetermining device.
  • the external, clock-generating device is a clock-generating device for a heating device of the sensor element.
  • This clock-generating device is, for example, a pulse width modulation of the heating device of the sensor element, which is heated by the heater periodically clocked.
  • the semiconductor gas sensor is manufactured with high-temperature semiconductors, in particular SiC, GaN or GaAlN. This results in no material-related problems with the semiconductor gas sensor even at high exhaust gas temperatures above 300 ° C.
  • a monoflop circuit is arranged between the external clocking device for the multiplexer and the multiplexer.
  • a delay between the multiplexer switching and the clock pulses can be set. This is particularly advantageous when the external clock generator for the heating device of the sensor element is used for the multiplexer, in which the risk exists that the current or the voltage for the heater are coupled into the sensor signals.
  • the sensor element according to the invention is particularly preferably used in vehicles for determining different proportions of gas in the exhaust gas of the vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a sensor element according to a first exemplary embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of a clock sequence of a pulse width modulation for a heating device of the sensor element and Figure 3 is a schematic sectional view of a sensor element according to a second embodiment of the invention.
  • the sensor element 1 comprises a lambda probe 2 for determining the oxygen content in the exhaust gas of an internal combustion engine.
  • the lambda probe 2 is constructed conventionally and shown only schematically in FIG.
  • the lambda probe 2 comprises a sensor unit 3, which is arranged on a base material 4, in particular a solid electrolyte, such as zirconium oxide.
  • the lambda probe 2 comprises a heating device 5.
  • two terminals 2a, 2b, for the lambda probe 2 are also shown.
  • the heating device 5 likewise comprises two connections 5a, 5b, the heating device 5 being heated by means of a pulse width modulation method or a fixed periodically clocked method.
  • the heater 5 ensures that the lambda probe the necessary temperature of about 750 ° C during operation. This can be done for example by measuring the internal resistance of the terminals 2a and 2b.
  • the sensor element 1 further comprises a semiconductor gas sensor 6, which is arranged on the lambda probe 2.
  • the semiconductor gas sensor 6 includes a plurality of sensor units to determine various other gas contents in the exhaust gas.
  • the sensor units are made of high-temperature semiconductors such. SiC, GaN or GaAlN.
  • the semiconductor gas sensor 6 is likewise arranged in the exhaust gas stream. For each type of gas to be determined from the measurement gas, the semiconductor gas sensor 6 thus also has a semiconductor component, such as e.g. one
  • Each of these sensor units on the semiconductor gas sensor 6 supplies at least one electrical signal, which is used for the determination of the gas concentration to be measured.
  • the sensor element 1 furthermore comprises a multiplexer 7, which is likewise arranged on the lambda probe 2.
  • the multiplexer 7 is an electrical circuit which switches the signals from a plurality of sensor units coming from the semiconductor gas sensor 6 sequentially into a predetermined clock to one or a few output channels.
  • the multiplexer 7 has a single output 7a.
  • the multiplexer 7 is connected to the semiconductor gas sensor 6 via a plurality of connection lines 9, more specifically to the individual sensor units of the semiconductor gas sensor.
  • a supply line to the semiconductor gas sensor 6 is designated by the reference numeral 6a in FIG.
  • the sensor element 1 has a very compact overall structure.
  • the multiplexer 7 and the semiconductor gas sensor 6 are arranged on an outer side of the lambda probe 2.
  • FIG. 2 schematically shows a possible embodiment of the clock signal in the form of a pulse width modulation.
  • the clock signal has a fixed basic clock, wherein successive pulses do not overlap.
  • This clock T for the heater 5 is thus also used as a clock for the multiplexer 7.
  • an external clock for converting the parallel signals arriving at the multiplexer into serial signals for the output 7a of the multiplexer 7 is specified for the multiplexer 7.
  • the output 7a of the multiplexer is connected to an evaluation circuit (not shown).
  • the multiplexer 7 thus enables a reduction in the number of terminals of the sensor element. Since the multiplexer 7 as clock (clock) uses the clock of the heater 5, a particularly simple structure. If pulse width modulation is used as the clock for operating the heating device 5, care must be taken, however, that the maximum pulse width does not become as large as the basic clock, ie that two consecutive pulses are still separated in time. This can be achieved for example by inserting a break of a few microseconds to milliseconds.
  • the multiplexer is operated in such a way that e.g. responded to the rising edge of the clock T for the heater. It should also be noted that in principle an unperiodic signal can also be used as clock generator for the multiplexer 7.
  • the lambda probe 2 can be any type of lambda probe.
  • the lambda probe can be for example a jump probe or a pure amperometric limit current probe without reference electrode or pump probe or an amperometric limit current probe with reference electrode or broadband probe.
  • only two further connections 6a, 7a are thus provided by the additional function of the sensor element 1 according to the invention for the determination of still further gas types.
  • the multiplexer 7 can alternatively also be designed such that it has more than just one output 7a.
  • the sensor element 1 of the second exemplary embodiment comprises an integrated component 10, which comprises the semiconductor gas sensor 6 and the multiplexer 7.
  • the multiplexer 7 is integrated in the semiconductor gas sensor 6, so that an integrated component 10 is provided.
  • the plurality of connecting lines 9 between the semiconductor gas sensor 6 and the multiplexer 7 can be dispensed with.
  • this embodiment corresponds to the previous embodiment, so that reference can be made to the description given there.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorelement zur Bestimmung von verschiedenen Gasanteilen in einem Messgas, insbesondere einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend eine Lambda-Sonde (2) zur Bestimmung eines Sauerstoffanteils im Messgas, wenigstens einen Halbleitergassensor (6) zur Bestimmung wenigstens eines weiteren Gasanteils im Messgas und einen Multiplexer (7), welcher mit dem Halbleitergassensor (6) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Titel
Sensorelement zur Bestimmung von verschiedenen Gasanteilen in einem Messgas
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorelement zur Bestimmung von unterschiedlichen Gasanteilen in einem Messgas, insbesondere in einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine .
Sensorelemente zur Bestimmung von Gasanteilen in einem Messgas sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Im Bereich der Kraftfahr- zeugtechnik sind beispielsweise Lambda-Sonden bekannt, welche den Sauerstoffgehalt im Abgas messen, um, basierend auf dem Messergebnis, eine Regelung des Verbrennungsvorgangs durchzuführen. Derartige Sensorelemente sind dabei im heißen Abgasstrom angeordnet, wobei sie sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Moderne Sensorelemente sind dabei als elektrochemische Festkörperelektrolytsensoren ausgebildet und weisen einen Heizer auf, um das Sensorelement auf Temperaturen von ca. 750° C aufzuheizen. Um einen weiter verbesserten Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine sowie eine Reduzierung von Abgasen zu ermöglichen, ist es jedoch notwendig, neben dem Sauerstoffgehalt des Abgases auch weitere Gasanteile im Abgas zu ermitteln.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Sensorelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass es unterschiedliche Gasanteile in einem Messgas, insbesondere in einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, bestimmen kann. Hierbei ist nur ein einziges Sensorelement notwendig. Das Sensorelement umfasst dabei einerseits eine Lambda-Sonde zur Bestimmung des Sauerstoffanteils im Messgas und wenigstens einen Halbleitergassensor zur Bestimmung wenigstens eines weiteren Gasanteils in dem Messgas. Ferner umfasst das Sensorelement einen Multiplexer, welcher mit dem Halbleitergassensor verbunden ist. Die Verwendung des Multiplexers ermöglicht die Signalaufbereitung vor Ort und somit wird die Störempfindlichkeit des Sensorelements signifikant reduziert. Der Multiplexer ermöglicht die Einsparung von Signalleitungen, da er bei einer Vielzahl von Eingängen nur vorzugsweise einen Ausgang aufweist. Der Multiplexer reduziert somit die Anzahl der Sensoranschlüsse des Sensorelements. Dadurch wird eine besonders kostengünstige Herstellung des Sensorelements möglich.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise ist der Halbleitergassensor als Multigassensor ausgebildet und weist für jeden zu bestimmenden Gasanteil im Messgas wenigstens ein gassensitives Gate auf einem Halbleiter-Baustein auf. Alternativ könnten auch eine Vielzahl separater Halbleitergassensoren vorgesehen sein, welche jeweils nur einen Gasanteil im Messgas bestimmen können. Eine derartige Anordnung benötigt jedoch einen relativ großen Bauraum, so dass die Ausbildung des Halbleitergassensors als Multigassensor aus herstellungsbedingten Gründen und aufgrund ihrer Kompaktheit bevorzugt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Multiplexer im Halbleitergassensor integriert. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise realisiert werden und insbesondere auf separate Verbindungsleitungen zwischen dem Halbleitergassensor und dem Multiplexer verzichtet werden.
Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Multiplexer und der Halbleitergassensor jeweils ein separates Bauteil. Dadurch wird beispielsweise für den Multiplexer die Verwendung von Standardbauteilen möglich. Ein für den Betrieb des Multiplexers vorzugebender Takt (Clock) zur Umschaltung der Messsignale an den Eingängen auf den oder die Ausgänge wird vorzugsweise durch einen im Multiplexer angeordnete, takterzeugenden Schaltkreis generiert.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird ein für den Multiplexer vorzugebender Takt durch eine externe, taktvorgebende Vorrichtung erzeugt. Besonders bevorzugt ist die externe, taktgebende Vorrichtung eine taktgebende Vorrichtung für eine Heizeinrichtung des Sensorelements. Diese taktgebende Vorrichtung ist beispielsweise eine Pulsweitenmodulation der Heizvorrichtung des Sensorelements, welches mittels der Heizvorrichtung periodisch getaktet beheizt wird. Dadurch muss lediglich eine Verbindung des Multiplexers mit der taktgebenden Vorrichtung der Heizvorrichtung vorgesehen werden. Dadurch kann der Multiplexer besonders einfach und kompakt aufgebaut sein und das Sensorelement sehr kostengünstig hergestellt werden. Ferner ist dann vorzugsweise eine Synchronsteuerung der Messung des Datenaustausche und der Heizung möglich, um störende gegenseitige Signalbeeinflussungen zu minimieren.
Weiter bevorzugt ist der Halbleitergassensor mit Hochtemperaturhalbleitern, insbesondere SiC, GaN oder GaAlN, hergestellt. Dadurch ergeben sich auch bei hohen Abgas- temperaturen über 300° C keine materialbedingten Probleme mit dem Halbleitergassensor.
Vorzugsweise ist zwischen der externen taktgebenden Vorrichtung für den Multiplexer und dem Multiplexer eine Monoflopschaltung angeordnet. Dadurch kann eine Verzögerung zwischen der Multiplexerumschaltung und den Taktimpulsen eingestellt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn für den Multiplexer die externe taktgebende Vorrichtung für die Heizeinrichtung des Sensorelements verwendet wird, bei der die Gefahr besteht, dass der Strom bzw. die Spannung für die Heizvorrichtung in die Sensorsignale eingekoppelt werden.
Das erfindungsgemäße Sensorelement wird besonders bevorzugt in Fahrzeugen zur Bestimmung von verschiedenen Gasanteilen im Abgas des Fahrzeugs verwendet. Dabei - A -
werden vorzugsweise als Gase Sauerstoff und/oder Stickoxide und/oder Kohlenmono- xid und/oder Ammoniak und/oder Kohlenwasserstoffe usw., im Abgas bestimmt.
Zeichnung
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Sensorelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Taktfolge einer Pulsweitenmodulation für eine Heizvorrichtung des Sensorelements und Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines Sensorelements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein Sensorelement 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Wie in Figur 1 gezeigt, umfasst das Sensorelement 1 eine Lambda-Sonde 2 zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine. Die Lambda-Sonde 2 ist konventionell aufgebaut und in Figur 1 nur schematisch dargestellt. Die Lambda-Sonde 2 umfasst eine Sensoreinheit 3, welche auf einem Basismaterial 4, insbesondere einem Feststoffelektrolyten, wie z.B. Zirkonoxyd, angeordnet ist. Ferner umfasst die Lambda-Sonde 2 eine Heizvorrichtung 5. In Figur 1 sind ferner zwei Anschlüsse 2a, 2b, für die Lambda-Sonde 2 dargestellt. Je nach Art der Lambda-Sonde können aber auch noch mehrere Anschlüsse vorgesehen sein. Die Heizvorrichtung 5 umfasst ebenfalls zwei Anschlüsse 5a, 5b, wobei die Heizvorrichtung 5 mittels eines Pulsweitenmodulationsverfahrens oder eines festperiodisch getakteten Verfahrens beheizt wird. Die Heizvorrichtung 5 stellt dabei sicher, dass die Lambda-Sonde die notwendige Temperatur von ca. 750° C während des Betriebes aufweist. Das kann z.B. durch Messung des Innenwiderstandes der Anschlüsse 2a und 2b geschehen.
Das erfindungsgemäße Sensorelement 1 umfasst ferner einen Halbleitergassensor 6, welcher an der Lambda-Sonde 2 angeordnet ist. Der Halbleitergassensor 6 umfasst eine Vielzahl von Sensoreinheiten, um verschiedene andere Gasanteile im Abgas zu bestimmen. Die Sensoreinheiten sind dabei aus Hochtemperaturhalbleitern wie z.B. SiC, GaN oder GaAlN, hergestellt. Der Halbleitergassensor 6 ist dabei ebenfalls im Abgasstrom angeordnet. Für jede zu bestimmende Gasart aus dem Messgas ist auch dem Halbleitergassensor 6 somit ein Halbleiterbauelement, wie z.B. ein
Feldeffekttransistor, angeordnet, welche jeweils sensitiv auf ein vorbestimmtes Gas oder eine bestimmte Gruppe von Gasen ist. Jede dieser Sensoreinheiten auf dem Halbleitergassensor 6 liefert dabei mindestens ein elektrisches Signal, welches für die Bestimmung der zu messenden Gaskonzentration herangezogen wird.
Wie in Figur 1 gezeigt, umfasst das Sensorelement 1 ferner einen Multiplexer 7, welcher ebenfalls an der Lambda-Sonde 2 angeordnet ist. Der Multiplexer 7 ist ein elektrischer Schaltkreis, welcher die vom Halbleitergassensor 6 kommenden Signale mehrerer Sensoreinheiten sequentiell in einen vorgegebenen Takt auf einen oder wenige Ausgangskanäle schaltet. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Multiplexer 7 einen einzigen Ausgang 7a auf. Wie in Figur 1 gezeigt, ist der Multiplexer 7 über eine Vielzahl von Verbindungsleitungen 9 mit dem Halbleitergassensor 6, genauer den einzelnen Sensoreinheiten des Halbleitergassensors, verbunden. Eine Zuleitung zum Halbleitergassensor 6 ist in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 6a bezeichnet.
Wie in Figur 1 gezeigt, weist das Sensorelement 1 einen sehr kompakten Gesamtaufbau auf. Der Multiplexer 7 und der Halbleitergassensor 6 sind dabei auf einer Außenseite der Lambda-Sonde 2 angeordnet.
Ferner ist eine Verbindungsleitung 8 zwischen einem Anschluss 5 a der Heizvorrichtung 5 und dem Multiplexer 7 vorgesehen. Über die Verbindungsleitung 8 wird dem Multiplexer 7 ein zum Betrieb der Heizvorrichtung 5 verwendetes Taktsignal übertra- gen. Figur 2 zeigt schematisch eine mögliche Ausbildung des Taktsignals in Form einer Pulsweitenmodulation. Das Taktsignal weist dabei einen festliegenden Grundtakt auf, wobei sich aufeinander folgende Pulse nicht überlappen. Dieser Takt T für die Heizvorrichtung 5 wird somit auch als Takt für den Multiplexer 7 verwendet. Somit wird für den Multiplexer 7 ein externer Takt zur Umwandlung der am Multiplexer ankommenden parallelen Signale in serielle Signale für den Ausgang 7a des Multiplexers 7 vorgegeben. Der Ausgang 7a des Multiplexers ist dabei mit einer Auswerteschaltung (nicht dargestellt) verbunden. Der Multiplexer 7 ermöglicht somit eine Reduktion der Anzahl der Anschlüsse des Sensorelements. Da der Multiplexer 7 als Takt (Clock) den Takt der Heizvorrichtung 5 verwendet, ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau. Wenn als Takt zum Betrieb der Heizvorrichtung 5 die Pulsweitenmodulation verwendet wird, muss allerdings darauf geachtet werden, dass die maximale Pulsweite nicht so groß wie der Grundtakt wird, d.h. das zwei aufeinanderfolgende Pulse noch zeitlich getrennt sind. Dies kann beispielsweise durch eine einzufügende Pause von wenigen Mikro- bis Millisekunden erreicht werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Multiplexer so betrieben wird, dass er z.B. auf die ansteigende Flanke des Taktes T für die Heizvorrichtung reagiert. Es sei ferner angemerkt, dass grundsätzlich auch ein unperiodisches Signal als Taktgeber für den Multiplexer 7 verwendet werden kann.
Die Lambda-Sonde 2 kann hierbei eine beliebige Art von Lambda-Sonde sein. Die Lambda-Sonde kann beispielsweise eine Sprungsonde oder eine reine amperometrische Grenzstromsonde ohne Referenzelektrode bzw. Pumpsonde oder eine amperometrische Grenzstromsonde mit Referenzelektrode bzw. Breitbandsonde sein. Bei allen verwend- baren Lambda-Sonden werden somit durch die erfindungsgemäße Zusatzfunktion des Sensorelements 1 zur Bestimmung von noch weiteren Gasarten lediglich zwei weitere Anschlüsse 6a, 7a vorgesehen. Es sei angemerkt, dass der Multiplexer 7 alternativ auch derart ausgebildet sein kann, dass er mehr als nur einen Ausgang 7a aufweist.
Es sei ferner angemerkt, dass es vorteilhaft ist, eine Monofiopschaltung zwischen den Multiplexer 7 und die Leitung 8 anzuordnen, da der Heizerstrom und die Heizerspannung für die Heizvorrichtung 5 in die Sensorsignale entkoppeln können. Ferner ist es durch die Monoflopschaltung möglich, die Umschaltimpulse in der Frequenz zu teilen, wenn das Taktsignal vor dem Multiplexer oder danach noch integriert werden soll. Dadurch kann für einen längeren Zeitraum die Genauigkeit erhöht werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 3 ein Sensorelement 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dabei sind gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung bezeichnet.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Sensorelement 1 des zweiten Ausführungsbeispiels ein integriertes Bauelement 10, welches den Halbleitergassensor 6 und den Multiplexer 7 umfasst. Mit anderen Worten ist der Multiplexer 7 in den Halbleitergassensor 6 integriert, so dass ein integriertes Bauelement 10 bereitgestellt wird. Dadurch kann auf die Vielzahl von Verbindungsleitungen 9 zwischen dem Halbleitergassensor 6 und dem Multiplexer 7 verzichtet werden. Somit kann das Sensorelement 7 noch kompakter aufgebaut sein und kostengünstiger hergestellt werden. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Sensorelement zur Bestimmung von verschiedenen Gasanteilen in einem Messgas, insbesondere einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend eine Lambda- Sonde (2) zur Bestimmung eines Sauerstoffanteils im Messgas, wenigstens einen Halbleitergassensor (6) zur Bestimmung wenigstens eines weiteren Gasanteils im Messgas und einen Multiplexer (7), welcher mit dem Halbleitergassensor (6) verbunden ist.
2. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleitergassensor (6) als Multigassensor ausgebildet ist, um eine Vielzahl von verschiedenen Gasanteilen zu bestimmen, wobei der Halbleitergassensor (6) für jeden zu bestimmenden Gasanteil wenigstens einen Halbleiter-Baustein aufweist.
3. Sensorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplexer (7) in den Halbleitergassensor (6) integriert ist, um ein integriertes Bauelement (10) bereitzustellen.
4. Sensorelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplexer (7) separat an der Lambda-Sonde (2) angeordnet ist.
5. Sensorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplexer (7) einen im Multiplexer integrierten separaten Schaltkreis umfasst, wobei der separate Schaltkreis einen Takt des Multiplexers erzeugt.
6. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine externe, taktgebende Vorrichtung zur Bereitstellung eines Taktes für den Multiplexer
O)-
7. Sensorelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine externe, taktgebende Vorrichtung zum Betrieb einer Heizvorrichtung (5) der Lambda-Sonde (2) über eine Leitung (8) mit dem Multiplexer (7) verbunden ist.
8. Sensorelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die externe, taktgebende Vorrichtung eine Pulsweitenmodulation ist.
9. Sensorelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der externen taktgebenden Vorrichtung und dem Multiplexer (7) eine Monoflopschaltung angeordnet ist.
10. Sensorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleitergassensor (6) Sensoreinheiten aus einem Hochtemperaturhalbleiter, insbesondere aus GaN, SiC oder GaAlN, umfasst.
11. Fahrzeug, umfassend ein Sensorelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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