WO2012006989A1 - Oxygen sensor for exhaust-gas measurement - Google Patents

Oxygen sensor for exhaust-gas measurement Download PDF

Info

Publication number
WO2012006989A1
WO2012006989A1 PCT/DE2011/001166 DE2011001166W WO2012006989A1 WO 2012006989 A1 WO2012006989 A1 WO 2012006989A1 DE 2011001166 W DE2011001166 W DE 2011001166W WO 2012006989 A1 WO2012006989 A1 WO 2012006989A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
oxygen sensor
exhaust gas
oxygen
measuring device
Prior art date
Application number
PCT/DE2011/001166
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Engelbert Keseberg
Elmar Tschinkel
Gunther Knox
Original Assignee
Maha Maschinenbau Haldenwang Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maha Maschinenbau Haldenwang Gmbh & Co. Kg filed Critical Maha Maschinenbau Haldenwang Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2012006989A1 publication Critical patent/WO2012006989A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4062Electrical connectors associated therewith

Definitions

  • the invention relates to a measuring device and an oxygen sensor for measuring the exhaust gas of motor vehicles in order to enable a measurement of the oxygen content with a wear-free oxygen sensor.
  • Measuring devices for measuring the exhaust gas of motor vehicles are used for testing and diagnosis of vehicle exhaust gases. Due to the increasingly stringent exhaust gas regulations according to, for example, Euro 4 or 5, different exhaust gas measuring devices for motor vehicles are known from the prior art, which are brought via an exhaust gas probe, which is placed in the exhaust pipe of the vehicle to be examined, for example, the proportion of gases CO, CO2 , HC, O2 or NO in the vehicle exhaust gas.
  • electrochemical electrolyte-based oxygen sensors are known from the prior art, which have a limited life by wear of the electrolyte or the anode material.
  • the life of such oxygen sensors depends primarily on the material conversion of the anode material.
  • a very dry or very moist ambient air and very moist measuring gases have a very shortening of the service life.
  • the use of increasingly complex emission control systems in the vehicle leads to increasing proportions of water (H2O) in the exhaust gas, which also has a shortening effect on the service life of these oxygen sensors.
  • H2O water
  • the dependent claims relate to advantageous Ausgestattmaschine of the invention.
  • Zirconia dioxide or zirconium oxide zirconia sensor elements for oxygen concentration measurement are known from the prior art, but require a Operating temperature of several hundred degrees C. However, the sample gas temperature in an exhaust gas meter is far below the operating temperature of the common zirconia sensor elements.
  • the oxygen sensor according to the invention therefore has an integrated electrical heating element which heats the zirconium dioxide sensor element to the required operating temperature.
  • the oxygen sensor may comprise an integrated sensor control element, which ensures a constant supply voltage of the zirconia sensor element in order to ensure a high measurement accuracy.
  • the integrated sensor control element may convert a current output signal of the zirconia sensor element into a voltage output signal.
  • the oxygen sensor has a socket on a rear side, via which the voltage output signal can be tapped for further processing in the exhaust gas measuring device.
  • This socket can continue to supply the integrated heating element with a voltage.
  • the zirconium dioxide sensor element can be supplied with a voltage via this socket.
  • the socket for power supply and voltage output is a 4-pin socket. More preferably, the socket is a 4-pin JST socket to facilitate the replacement of a worn conventional sensor with the wear-free oxygen sensor of the present invention.
  • the device voltage of the flue gas meter serves as a voltage source.
  • the oxygen sensor in the meter on a side opposite the socket on a fastener to attach the sensor in the meter and to supply the oxygen sensor with the measured exhaust gas.
  • the fastener is a M16xl screw thread, which is also used in the standard oxygen sensors for mounting in exhaust gas measuring devices used to replace them without modification by retrofitting can.
  • the electrical heating element and the control element By integrating the zirconium dioxide sensor element, the electrical heating element and the control element in one component, ie a sensor housing, a particularly compact design and miniaturization is realized.
  • the sensor housing is preferably dimensioned such that it corresponds to the dimensions of conventional electrochemical oxygen sensors in order to replace them by retrofit can.
  • the electrical heating element and the control element can be arranged together on a circuit board. Preferably, this board is cast together with the zirconia sensor element in a plastic housing.
  • control element can linearly convert the current output signal of the zirconium dioxide sensor element into a voltage signal, wherein, for example, a measured oxygen content in the range from 0% to 21% is output as output voltage in the range from OmV to 13 mV.
  • the measuring device may comprise an exhaust gas probe, a particle measuring chamber, a water separator and a gas outlet, the arrangement of the aforementioned components being such that a measuring gas enters via the exhaust gas probe, the particle measuring chamber is arranged downstream of the exhaust gas probe, the water separator is arranged downstream of the particle measuring chamber, downstream of the water separator, the oxygen sensor is arranged and the sample gas exits via the gas outlet into the environment.
  • an exhaust gas measuring device with a zirconia oxygen sensor is made possible by the present invention, which allows a wear-free oxygen measurement.
  • a zirconia sensor element together with an electrical heating element and a control in a common sensor housing necessary for the operation of the zirconia sensor element heating and control elements are miniaturized by structurally simple way to the sensor of the invention to the limited space in an exhaust gas meter and the comparatively low temperatures of the sample gas.
  • FIG. 1 shows schematically a structure of a measuring device according to the invention with reference to a pneumatic plan according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2A shows by way of example a side view of the oxygen sensor according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2B shows by way of example a rear view of the oxygen sensor of Fig. 2A;
  • Fig. 2C is an exemplary perspective view of the oxygen sensor of Fig. 2A.
  • FIG. 3 shows an electrical circuit diagram of the oxygen sensor according to FIG.
  • FIG. 1 schematically shows a construction of a measuring device according to the invention with reference to a pneumatic diagram according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the exemplary exhaust gas measuring device described in Fig. 1 is known from the relevant art, with the difference that instead of a conventional oxygen sensor, a wear-free zirconia-based oxygen sensor 200 was used.
  • the components and tubing of the meter described below are exemplary only and may vary depending on the meter used.
  • the measuring device comprises an exhaust gas probe 11, which is brought into the exhaust pipe of the vehicle to be examined.
  • the exhaust gas samples taken by the vehicle are conducted via an exhaust gas probe line to a first coarse filter 12 and a second coarse filter 13 in order to filter out coarse contaminants from the exhaust gas.
  • the measuring device has an ambient air inlet 34.
  • a fine filter 16 Downstream of the coarse filter 12 and 13, a fine filter 16 is arranged, downstream of this fine filter 16 is a water separator 107 a water separator 17 arranged.
  • the measurement gas for the IR measurement of interfering impurities and moisture is cleaned.
  • the water separated in the water separator 17 is discharged via a water outlet line 108 via the condensate and gas outlet 33 by means of a water separator pump 24.
  • a sample gas check valve 20 Downstream of the water separator 17, a sample gas check valve 20 is arranged via a sample gas test line 109 for receiving the sample gas from the water separator 17, which is in connection with a line 117 which is connected to a zero gas valve 19.
  • the sample gas test valve 20 and the zero gas valve 19 are designed as 3/2 normally open valves. About the zero gas valve 19, the sample gas test valve 20, a mixture of ambient air and calibration gas is supplied. The ambient air is drawn in via an ambient air inlet 34 and cleaned by an activated carbon filter 18 before entering the zero gas valve 19. The calibration gas is supplied to the zero gas valve 19 via a calibration gas probe 35. The calibration gas is used to calibrate the IR bench 27.
  • a sample gas pump 23 Downstream of the sample gas test unit 20, a sample gas pump 23 is arranged, which is designed as a double diaphragm pump. By means of the sample gas pump 23, the sample gases are conveyed via an IR measuring line 111 to the IR measuring bank 27.
  • the IR measuring bench can determine the CO, CO2 and HC contents contained in the measurement gas and additionally the ⁇ value (measure for the 02 partial pressure).
  • a sensor line 114, an oxygen sensor 200 and an NOx sensor 28 may be arranged in parallel downstream of the IR measurement bench.
  • the sample gas exits the meter.
  • a pressure sensor element 21 is arranged between the sample gas pump 23 and the water separator 17; a further pressure sensor element 26 is arranged between the sample gas pump 23 and the IR measuring bench 27.
  • the sample gas pump 23 is driven by a pump motor disposed between the sample gas pump 23 and the water separator pump 24 and further drives the water separator pump 24.
  • the incorporation of the wear-free oxygen sensor of the present invention does not require significant changes in the tubing or design of the exhaust gas meter.
  • the features according to the invention which make this possible are described in the following figures.
  • FIG. 2A shows, by way of example, a side view of the oxygen sensor 200 or of the sensor housing according to one exemplary embodiment of the present invention.
  • the oxygen sensor 200 has a plastic housing in which the zirconia sensor element, the electric heating element, and the zirconia sensor element control element (all not shown) are potted.
  • the housing may for example also consist of metal.
  • the sensor has on a front side a M16xl screw thread 201, via which the sensor 200 is fastened in the exhaust gas measuring device and via which the sensor 200 is supplied with the exhaust gas to be measured from the exhaust gas probe 11.
  • the diameter of the M16xl screw thread is, for example, in the present embodiment, 21.6 mm.
  • the length of the oxygen sensor is, for example, 33 mm and the diameter of the front side is 30 mm, for example.
  • the zirconia-based oxygen sensor can be used in exhaust gas units. are used, which previously used electrochemical oxygen sensors, since these are also attached there via a M16xl screw thread.
  • the sensor has a front portion 203, a middle portion 202 and a rear portion 201, which are cylindrically shaped and the diameter decreases from the rear to the front portion.
  • FIG. 2B shows by way of example a rear view of the oxygen sensor from FIG. 2A.
  • the oxygen sensor 200 has at its rear side 205 a 4-pin JST socket 204, which supplies the sensor with a DC voltage of 5 V at 500 mA and is simultaneously used both as a voltage for the heating element and as a sensor voltage.
  • the shape of the cylinder housing is shown in Fig. 2C again in a perspective view.
  • FIG 3 shows an electrical circuit diagram of the oxygen sensor according to an embodiment of the present invention.
  • the Sch stungskonfigu ratio n shown in Fig. 3 serves as a control element for the sensor element.
  • the zirconium dioxide sensor element is connected to an integrated circuit 31.
  • the zirconia sensor element is known from the prior art, carried out in a conventional manner and not shown through the circuit 33, a constant voltage source for the zirconia sensor is realized, which rests on pin 3.
  • the zirconia sensor is supplied with a constant sensor voltage of 1.8 V by the circuit 33.
  • a current is generated by the sensor at the pin 4 in accordance with the oxygen content of the exhaust gas. This current output is converted to a voltage signal in which this current to the shunt resistor 35 produces a voltage drop which varies linearly with the oxygen level.
  • the relationship between output voltage and oxygen content of the sample gas is linear, as in the common electrochemical sensors, the output voltage for an oxygen content of 0% to 21% at, for example, 0 to 13 mV.
  • Oxygen sensors made of zirconium dioxide work as oxygen pump cells. When a voltage is applied to the sensor, it works like a current source whose output current depends on the oxygen concentration. Since this property of oxygen ion conductivity only occurs from an operating temperature of over 400 ° Celsius, it is necessary in contrast to the previously used electrochemical oxygen sensors to heat the sensor.
  • the required operating temperature of about 400 ° C of the zirconium dioxide sensor element is provided via an electrical hitting element 31.
  • the electrical heating element 31 consists of three series-connected resistors to which a continuous heating voltage of 5 V is applied, which is provided by the device voltage of the exhaust gas measuring device via the socket 204. The zirconium dioxide sensor element is thus heated via the heating pins 1 and 2.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

The invention relates to a measuring instrument and an oxygen sensor for exhaust-gas measurement of motor vehicles in order to allow measurement of the oxygen proportion using a wear-free oxygen sensor. The measuring instrument comprises an oxygen sensor (200) on the basis of a zirconium dioxide sensor element, wherein the oxygen sensor (200) has, on a rear side (205), a socket (204) for supplying voltage to the zirconium dioxide sensor element and for outputting a voltage output signal. The oxygen sensor (200) has, in the measuring instrument on a front side, a securing element in order to secure the sensor in the measuring instrument and for supplying the exhaust gas to be measured to the oxygen sensor, and the oxygen sensor (200) comprises an integrated electric heating element (32) and an integrated sensor control element, wherein the sensor control element converts a current output signal of the zirconium dioxide sensor element into the voltage output signal which is tappable at the socket.

Description

SAUERSTOFFSENSOR ZUR ABGASMESSUNG  OXYGEN SENSOR FOR EXHAUST MEASUREMENT
Die Erfindung betrifft ein Messgerät und einen Sauerstoffsensor zur Abgasmes- sung von Kraftfahrzeugen, um eine Messung des Sauerstoffanteils mit einem verschleißfreien Sauerstoffsensor zu ermöglichen. The invention relates to a measuring device and an oxygen sensor for measuring the exhaust gas of motor vehicles in order to enable a measurement of the oxygen content with a wear-free oxygen sensor.
Messgeräte zur Abgasmessung von Kraftfahrzeugen werden zur Prüfung und Diagnose von Kraftfahrzeugabgasen eingesetzt. Aufgrund der zunehmend strenge- ren Abgasvorschriften gemäß beispielsweise Euro 4 bzw. 5 sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Abgasmessgeräte für Kraftfahrzeuge bekannt, die über eine Abgassonde, die in das Auspuffrohr des zu untersuchenden Fahrzeugs gebracht wird, beispielsweise den Anteil der Gase CO, CO2, HC, O2 oder NO im Fahrzeugabgas messen. Measuring devices for measuring the exhaust gas of motor vehicles are used for testing and diagnosis of vehicle exhaust gases. Due to the increasingly stringent exhaust gas regulations according to, for example, Euro 4 or 5, different exhaust gas measuring devices for motor vehicles are known from the prior art, which are brought via an exhaust gas probe, which is placed in the exhaust pipe of the vehicle to be examined, for example, the proportion of gases CO, CO2 , HC, O2 or NO in the vehicle exhaust gas.
Für die Sauerstoff- (02-)Messung bei derartigen Abgasmessgeräten sind aus dem Stand der Technik elektrochemische Sauerstoffsensoren auf Elektrolyt-Basis bekannt, die eine begrenzte Lebensdauer durch Verschleiß des Elektrolyten oder des Anoden materials aufweisen. Die Lebensdauer derartiger Sauerstoffsensoren hängt primär vom Stoffumsatz des Anoden materials ab. Sehr stark verkürzend auf die Lebensdauer wirkt eine sehr trockene oder sehr feuchte Umgebungsluft und sehr feuchte Messgase. Zusätzlich führt der Einsatz zunehmend aufwendigerer Abgasreinigungssysteme im Fahrzeug zu zunehmenden Anteilen von Wasser (H2O) im Abgas, was sich ebenfalls verkürzend auf die Lebensdauer dieser Sauerstoff- sensoren auswirkt. For the oxygen (02) measurement in such exhaust gas measuring devices electrochemical electrolyte-based oxygen sensors are known from the prior art, which have a limited life by wear of the electrolyte or the anode material. The life of such oxygen sensors depends primarily on the material conversion of the anode material. A very dry or very moist ambient air and very moist measuring gases have a very shortening of the service life. In addition, the use of increasingly complex emission control systems in the vehicle leads to increasing proportions of water (H2O) in the exhaust gas, which also has a shortening effect on the service life of these oxygen sensors.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Messgerät zur Abgasmessung von Kraftfahrzeugen bereitzustellen, das eine möglichst verschleißfreie Bestimmung der Sauerstoff konzentration im Abgas ermöglicht. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verschleißfreien Sauerstoffsensor mit einer vereinfachten Konstruktion für Abgasmessgeräte bereitzustellen, der geeignet ist, um in aus dem Stand der Technik bekannten Abgasmessgeräten herkömmliche, auf elektrochemischer Basis und mit einem Elektrolyten arbeitende Sauerstoffsensoren durch Nachrüsten ersetzen zu können. Diese Aufgabe wird durch ein Messgerät zur Abgasmessung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen Sauerstoffsensor gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestattungen der Erfindung. Das erfindungsgemäße Messgerät zur Bestimmung von Abgaskomponenten im Abgas von Verbrennungsmotoren verfügt über einen eingebauten Sauerstoffsensor mit einem Zirkondioxid (ZrC J-Sensorelement Wertere übliche Bezeichnungen sind: Zirkuni umdioxid oder Zirkonoxid. Zirkondioxid-Sensorelemente zur Sauerstoffkonzentrationsmessung sind aus dem Stand der Technik bekannt, erfordern jedoch eine Betriebstemperatur von mehreren hundert Grad Celsius. Die Messgastemperatur in einem Abgasmessgerät liegt jedoch weit unter der Betriebstemperatur der gängigen Zirkondioxid-Sensorelemente. It is therefore an object of the present invention to provide a measuring device for measuring the exhaust gas of motor vehicles, which enables the most wear-free determination of the oxygen concentration in the exhaust gas. It is another object of the present invention to provide a wear-free oxygen sensor having a simplified construction for exhaust gas meters. which is suitable for being able to replace conventional electrochemical-based and electrolyte-operated oxygen sensors by retrofitting in exhaust gas measuring devices known from the prior art. This object is achieved by a measuring device for measuring exhaust gas according to the features of patent claim 1 and by an oxygen sensor according to the features of patent claim 10. The dependent claims relate to advantageous Ausgestattungen of the invention. Zirconia dioxide or zirconium oxide zirconia sensor elements for oxygen concentration measurement are known from the prior art, but require a Operating temperature of several hundred degrees C. However, the sample gas temperature in an exhaust gas meter is far below the operating temperature of the common zirconia sensor elements.
Der erfindungsgemäße Sauerstoffsensor verfügt daher über ein integriertes elekt- risches Heizelement, das das Zirkondioxid-Sensorelement auf die erforderliche Betriebstemperatur heizt. The oxygen sensor according to the invention therefore has an integrated electrical heating element which heats the zirconium dioxide sensor element to the required operating temperature.
Weiterhin kann der Sauerstoffsensor ein integriertes Sensorsteuerelement umfassen, das eine konstante Versorgungsspannung des Zirkondioxid-Sensorelements gewährleistet, um eine hohe Messgenauigkeit sicherzustellen. Weiterhin kann das integrierte Sensorsteuerelement ein Stromausgangssignal des Zirkondioxid- Sensorelements in ein Spannungsausgangssignal umwandeln. Dies hat den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Zirkondioxid-Sauerstoffsensor ein Ausgangssignal ausgibt, das dem Ausgangssignal eines auf Elektrolyt-Basis messenden Sauer- stoffsensors entspricht. Damit können gängige Abgasmessgeräte, in die der erfin- dungsgemäSe Sensor eingebaut werden kann, dessen Ausgangssignal weiterverarbeiten, ohne dass weitere Anpassungen notwendig sind. Furthermore, the oxygen sensor may comprise an integrated sensor control element, which ensures a constant supply voltage of the zirconia sensor element in order to ensure a high measurement accuracy. Furthermore, the integrated sensor control element may convert a current output signal of the zirconia sensor element into a voltage output signal. This has the advantage that the zirconia oxygen sensor according to the invention outputs an output signal which corresponds to the output signal of an electrolyte-based oxygen sensor. This makes it possible to use conventional exhaust gas measuring devices in which the According to the invention sensor can be installed, the output signal processed without further adjustments are necessary.
Der Sauerstoffsensor weist an einer Rückseite eine Buchse auf, über die das Spannungsausgangssignal zur Weiterverarbeitung im Abgasmessgerät abgegriffen werden kann. Über diese Buchse kann weiterhin das integrierte Heizelement mit einer Spannung versorgt werden. Weiterhin kann über diese Buchse das Zirkondioxidsensorelement mit einer Spannung versorgt werden. Vorzugsweise ist die Buchse zur Spannungsversorgung und Spannungsausgabe eine 4-polige Buchse. Weiter vorzugsweise ist die Buchse eine 4-polige JST-Buchse, um den Austausch eines verschlissenen herkömmlichen Sensors gegen den erfindungsgemäßen verschleißfreien Sauerstoffsensor zu erleichtern. Die Gerätespannung des Abgasmessgeräts dient als Spannungsquelle. Weiterhin weist der Sauerstoffsensor im Messgerät an einer der Buchse gegenüberliegenden Seite ein Befestigungselement auf, um den Sensor im Messgerät zu befestigen und um den Sauerstoffsensor mit dem zu messenden Abgas zu versorgen. Vorzugsweise ist das Befestigungsmittel ein M16xl- Schraubgewinde, das auch in den gängigen Sauerstoffsensoren zur Befestigung in Abgas messgeräten zum Einsatz kommt, um diese ohne konstruktive Änderung durch Nachrüsten ersetzen zu können. The oxygen sensor has a socket on a rear side, via which the voltage output signal can be tapped for further processing in the exhaust gas measuring device. This socket can continue to supply the integrated heating element with a voltage. Furthermore, the zirconium dioxide sensor element can be supplied with a voltage via this socket. Preferably, the socket for power supply and voltage output is a 4-pin socket. More preferably, the socket is a 4-pin JST socket to facilitate the replacement of a worn conventional sensor with the wear-free oxygen sensor of the present invention. The device voltage of the flue gas meter serves as a voltage source. Furthermore, the oxygen sensor in the meter on a side opposite the socket on a fastener to attach the sensor in the meter and to supply the oxygen sensor with the measured exhaust gas. Preferably, the fastener is a M16xl screw thread, which is also used in the standard oxygen sensors for mounting in exhaust gas measuring devices used to replace them without modification by retrofitting can.
Durch Integration des Zirkondioxidsensorelements, des elektrischen Heizelements und des Steuerelements in einem Bauteil, d.h. einem Sensorgehäuse, wird eine besonders kompakte Bauweise und Miniaturisierung realisiert. Das Sensorgehäuse ist dabei vorzugsweise derart dimensioniert, dass es den Abmaßen der herkömmlichen elektrochemischen Sauerstoffsensoren entspricht, um diese durch Nach rüsten ersetzen zu können. Um eine besonders kompakte Bauweise zu realisieren, kann das elektrische Heizelement und das Steuerelement zusammen auf einer Platine angeordnet sein. Vorzugsweise ist diese Platine zusammen mit dem Zirkondioxid-Sensorelement in ein Plastikgehäuse vergossen. By integrating the zirconium dioxide sensor element, the electrical heating element and the control element in one component, ie a sensor housing, a particularly compact design and miniaturization is realized. The sensor housing is preferably dimensioned such that it corresponds to the dimensions of conventional electrochemical oxygen sensors in order to replace them by retrofit can. In order to realize a particularly compact design, the electrical heating element and the control element can be arranged together on a circuit board. Preferably, this board is cast together with the zirconia sensor element in a plastic housing.
Weiterhin kann das Steuerelement das Stromausgangssignal des Zirkondioxid- Sensorelements linear in ein Spann ungssignal konvertieren, wobei beispielsweise ein gemessener Sauerstoffgehalt im Bereich 0% bis 21% als Ausgangsspannung im Bereich von OmV bis 13 mV ausgegeben wird. Furthermore, the control element can linearly convert the current output signal of the zirconium dioxide sensor element into a voltage signal, wherein, for example, a measured oxygen content in the range from 0% to 21% is output as output voltage in the range from OmV to 13 mV.
Weiterhin kann das Messgerät eine Abgassonde, eine Partikelmesskammer, einen Wasserabscheider und einen Gasauslass umfassen, wobei die Anordnung der vorgenannten Bauteile derart ist, dass ein Messgas über die Abgassonde eintritt, stromab zur Abgassonde die Partikelmesskammer angeordnet ist, stromab zur Partikelmesskammer der Wasserabscheider angeordnet ist, stromab zum Wasserabscheider der Sauerstoffsensor angeordnet ist und das Messgas über den Gasauslass in die Umgebung austritt. Furthermore, the measuring device may comprise an exhaust gas probe, a particle measuring chamber, a water separator and a gas outlet, the arrangement of the aforementioned components being such that a measuring gas enters via the exhaust gas probe, the particle measuring chamber is arranged downstream of the exhaust gas probe, the water separator is arranged downstream of the particle measuring chamber, downstream of the water separator, the oxygen sensor is arranged and the sample gas exits via the gas outlet into the environment.
Zusammenfassend wird durch die vorliegende Erfindung ein Abgasmessgerät mit einem Zirkondioxid-Sauerstoffsensor ermöglicht, der eine verschleißfreie Sauerstoff messung ermöglicht. Durch Integration eines Zirkondioxid-Sensorelements zusammen mit einem elektrischen Heizelement und einem Steuerelement in ein gängiges Sensorgehäuse werden die für den Betrieb des Zirkondioxid- Sensorelements erforderlichen Heiz- und Steuerelemente durch konstruktiv einfache Weise miniaturisiert um den erfindungsgemäßen Sensor an den beschränkten Bauraum in einem Abgasmessgerät und die vergleichsweisen niedrigen Tempera- turen des Messgases anzupassen. In summary, an exhaust gas measuring device with a zirconia oxygen sensor is made possible by the present invention, which allows a wear-free oxygen measurement. By integrating a zirconia sensor element together with an electrical heating element and a control in a common sensor housing necessary for the operation of the zirconia sensor element heating and control elements are miniaturized by structurally simple way to the sensor of the invention to the limited space in an exhaust gas meter and the comparatively low temperatures of the sample gas.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beispielhaft näher beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch einen Aufbau eines erfindungsgemäßen Messgeräts anhand eines Pneumatikplans gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Preferred embodiments of the present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying schematic drawings. Fig. 1 shows schematically a structure of a measuring device according to the invention with reference to a pneumatic plan according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2A zeigt beispielhaft eine Seitenansicht des Sauerstoffsensors gemäß ei- nem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2A shows by way of example a side view of the oxygen sensor according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2B zeigt beispielhaft eine Rückansicht des Sauerstoffsensors aus Fig. 2A; Fig. 2B shows by way of example a rear view of the oxygen sensor of Fig. 2A;
Fig. 2C zeigt beispielhaft eine perspektivische Ansicht des Sauerstoffsensors aus Fig. 2A; und Fig. 2C is an exemplary perspective view of the oxygen sensor of Fig. 2A; and
Fig. 3 zeigt einen elektrischen Schaltplan des Sauerstoffsensors gemäß 3 shows an electrical circuit diagram of the oxygen sensor according to FIG
Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.  Exemplary embodiment of the present invention.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Aufbau eines erfindungsgemäßen Messgeräts anhand eines Pneumatikplans gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das in Fig. 1 beispielhaft beschriebene Abgas messgerät ist aus der einschlägigen Technik bekannt, mit dem Unterschied, dass anstatt eines herkömmlichen Sauerstoffsensors ein verschleißfreier Sauerstoffsensor 200 auf Zirkondioxid-Basis verwendet wurde. Die nachfolgend beschriebenen Komponenten und Verschlauchung des Messgeräts sind nur beispielhaft und können je nach verwendetem Messgerät unterschiedlich sein. 1 schematically shows a construction of a measuring device according to the invention with reference to a pneumatic diagram according to an exemplary embodiment of the present invention. The exemplary exhaust gas measuring device described in Fig. 1 is known from the relevant art, with the difference that instead of a conventional oxygen sensor, a wear-free zirconia-based oxygen sensor 200 was used. The components and tubing of the meter described below are exemplary only and may vary depending on the meter used.
Das Messgerät umfasst eine Abgassonde 11, die in das Auspuffrohr des zu untersuchenden Fahrzeugs gebracht wird. Die vom Fahrzeug aufgenommenen Abgasproben werden über eine Abgassonden-Leitung zu einem ersten Grobfilter 12 und einem zweiten Grobfilter 13 geleitet, um grobe Verschmutzungen aus dem Abgas herauszufiltern. Weiterhin verfügt das Messgerät über einen Umgebungsluftein- lass 34. The measuring device comprises an exhaust gas probe 11, which is brought into the exhaust pipe of the vehicle to be examined. The exhaust gas samples taken by the vehicle are conducted via an exhaust gas probe line to a first coarse filter 12 and a second coarse filter 13 in order to filter out coarse contaminants from the exhaust gas. Furthermore, the measuring device has an ambient air inlet 34.
Stromab der Grobfilter 12 und 13 ist ein Feinfilter 16 angeordnet, stromab dieses Feinfilters 16 ist über eine Wasserabscheider-Leitung 107 ein Wasserabscheider 17 angeordnet. Mittels des Feinfilters 16 und des Wasserabscheiders 17 wird das Messgas für die IR-Messung von störenden Verunreinigungen und Feuchtigkeit gesäubert. Das im Wasserabscheider 17 abgeschiedene Wasser wird mittels einer Wasserabscheiderpumpe 24 über eine Wasserauslass-Leitung 108 über den Kondensat- und Gasauslass 33 ausgeschieden. Stromab des Wasserabscheiders 17 ist über eine Messgas-Prüfleitung 109 zur Aufnahme des Messgases aus dem Wasserabscheider 17 ein Messgasprufventil 20 angeordnet, das in Verbindung mit einer Leitung 117 ist, die mit einem Nullgasventil 19 verbunden ist. Das Messgas-Prüfventil 20 und das Nullgasventil 19 sind als 3/2 stromlos offen- Ventile ausgebildet. Über das Nullgasventil 19 wird dem Messgas-Prüfventil 20 ein Gemisch aus Umgebungsluft und Kalibriergas zugeführt. Die Umgebungsluft wird über einen Umgebungslufteinlass 34 angesaugt und durch einen Aktivkohlefilter 18 vor Eintritt in das Nullgasventil 19 gereinigt. Das Kalibriergas wird dem Nullgasventil 19 über eine Kalibriergassonde 35 zugeführt. Das Kalibriergas wird zur Kalibrierung der IR-Messbank 27 verwendet. Downstream of the coarse filter 12 and 13, a fine filter 16 is arranged, downstream of this fine filter 16 is a water separator 107 a water separator 17 arranged. By means of the fine filter 16 and the water separator 17, the measurement gas for the IR measurement of interfering impurities and moisture is cleaned. The water separated in the water separator 17 is discharged via a water outlet line 108 via the condensate and gas outlet 33 by means of a water separator pump 24. Downstream of the water separator 17, a sample gas check valve 20 is arranged via a sample gas test line 109 for receiving the sample gas from the water separator 17, which is in connection with a line 117 which is connected to a zero gas valve 19. The sample gas test valve 20 and the zero gas valve 19 are designed as 3/2 normally open valves. About the zero gas valve 19, the sample gas test valve 20, a mixture of ambient air and calibration gas is supplied. The ambient air is drawn in via an ambient air inlet 34 and cleaned by an activated carbon filter 18 before entering the zero gas valve 19. The calibration gas is supplied to the zero gas valve 19 via a calibration gas probe 35. The calibration gas is used to calibrate the IR bench 27.
Stromab der Messgasprüfeinheit 20 ist eine Messgaspumpe 23 angeordnet, die als Doppelmembranpumpe ausgebildet ist. Mittels der Messgaspumpe 23 werden die Messgase über eine IR-Messbank-Leitung 111 zur IR-Messbank 27 befördert. Downstream of the sample gas test unit 20, a sample gas pump 23 is arranged, which is designed as a double diaphragm pump. By means of the sample gas pump 23, the sample gases are conveyed via an IR measuring line 111 to the IR measuring bank 27.
Die IR-Messbank kann mittels einer Infrarotmessung die im Messgas enthaltenen CO-, CO2- und HC-Anteile und zusätzlich den λ-Wert (Maß für den 02-Partialdruck) ermitteln. Um weiterhin die O2-, und NOx-Anteile im Messgas bestimmen zu können, können stromab der IR-Messbank über eine Sensor-Leitung 114, einen Sauerstoffsensor 200 und einen NOx-Sensor 28 in Parallelschaltung angeordnet sein. Über den Kondensat- und Gasauslass 33 tritt das Messgas aus dem Messgerät aus. Zwischen der Messgaspumpe 23 und dem Wasserabscheider 17 ist ein Drucksensorelement 21 angeordnet; ein weiteres Drucksensorelement 26 ist zwischen der Messgaspumpe 23 und der IR-Messbank 27 angeordnet. Diese Drucksensorelemente messen den Luftdruck und können zudem Strom- und Spannungswerte beispielsweise der Messbank 27 aufnehmen. Aus den gemessenen Luftdruckwerten der Drucksensorelemente 21 und 26 kann beispielsweise erkannt werden, ob sich eine der Eingangssonden des Messgeräts im Wasser befindet. In diesem Fall kann das Messgerät abgeschaltet werden, um eine Beschädigung der Messtechnik durch Wassereintritt zu verhindern. Die Messgaspumpe 23 wird von einem Pumpenmotor angetrieben, der zwischen der Messgaspumpe 23 und der Wasserabscheiderpumpe 24 angeordnet ist und weiterhin die Wasserabscheiderpumpe 24 antreibt. By means of an infrared measurement, the IR measuring bench can determine the CO, CO2 and HC contents contained in the measurement gas and additionally the λ value (measure for the 02 partial pressure). In order to be able to further determine the O 2 and NO x fractions in the measurement gas, a sensor line 114, an oxygen sensor 200 and an NOx sensor 28 may be arranged in parallel downstream of the IR measurement bench. About the condensate and gas outlet 33, the sample gas exits the meter. Between the sample gas pump 23 and the water separator 17, a pressure sensor element 21 is arranged; a further pressure sensor element 26 is arranged between the sample gas pump 23 and the IR measuring bench 27. These pressure sensor elements measure the air pressure and can also record current and voltage values of the measuring bench 27, for example. From the measured air pressure values of the pressure sensor elements 21 and 26, it can be detected, for example, whether one of the input probes of the measuring device is in the water. In this case, the meter can be turned off to prevent damage to the instrumentation due to water ingress. The sample gas pump 23 is driven by a pump motor disposed between the sample gas pump 23 and the water separator pump 24 and further drives the water separator pump 24.
Wie in Fig. 1 illustriert, erfordert der Einbau des erfindungsgemäßen verschleiß- freien Sauerstoffsensors keine wesentlichen Änderungen der Verschlauchung oder der Konstruktion des Abgasmessgeräts. Die erfindungsgemäßen Merkmale, die dies ermöglichen, sind in den nachfolgenden Figuren beschrieben. As illustrated in FIG. 1, the incorporation of the wear-free oxygen sensor of the present invention does not require significant changes in the tubing or design of the exhaust gas meter. The features according to the invention which make this possible are described in the following figures.
Fig. 2A zeigt beispielhaft eine Seitenansicht des Sauerstoffsensors 200 bzw. des Sensorgehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Sauerstoffsensor 200 hat ein Gehäuse aus Plastik, in dem das Zirkondioxid- Sensorelement, das elektrische Heizelement und das Steuerelement des Zirkondioxid-Sensorelements (alle nicht gezeigt) vergossen sind. Das Gehäuse kann beispielsweise auch aus Metall bestehen. Der Sensor weist an einer Vorder- seite ein M16xl-Schraubgewinde 201 auf, über das der Sensor 200 im Abgasmessgerät befestigt wird und über welches der Sensor 200 mit dem zu messendem Abgas aus der Abgassonde 11 versorgt wird. Der Durchmesser des M16xl- Schraubgewindes beträgt beispielsweise in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 21,6 mm. Die Länge des Sauerstoffsensors beträgt beispielsweise 33 mm und der Durchmesser der Vorderseite beträgt beispielsweise 30 mm. Mittels des M16xl- Schraubgewindes kann der Zirkondioxid-basierte Sauerstoffsensor in Abgasgerä- ten zum Einsatz kommen, die bisher elektrochemische Sauerstoffsensoren verwenden, da diese dort ebenfalls über ein M16xl-Schraubgewinde befestigt werden. Der Sensor verfügt über einen vorderen Abschnitt 203, einen mittleren Abschnitt 202 und einen hinteren Abschnitt 201, wobei diese zylinderförmig ausgebildet sind und der Durchmesser von dem hinteren zu dem vorderen Abschnitt abnimmt. FIG. 2A shows, by way of example, a side view of the oxygen sensor 200 or of the sensor housing according to one exemplary embodiment of the present invention. The oxygen sensor 200 has a plastic housing in which the zirconia sensor element, the electric heating element, and the zirconia sensor element control element (all not shown) are potted. The housing may for example also consist of metal. The sensor has on a front side a M16xl screw thread 201, via which the sensor 200 is fastened in the exhaust gas measuring device and via which the sensor 200 is supplied with the exhaust gas to be measured from the exhaust gas probe 11. The diameter of the M16xl screw thread is, for example, in the present embodiment, 21.6 mm. The length of the oxygen sensor is, for example, 33 mm and the diameter of the front side is 30 mm, for example. By means of the M16xl screw thread, the zirconia-based oxygen sensor can be used in exhaust gas units. are used, which previously used electrochemical oxygen sensors, since these are also attached there via a M16xl screw thread. The sensor has a front portion 203, a middle portion 202 and a rear portion 201, which are cylindrically shaped and the diameter decreases from the rear to the front portion.
Fig. 2B zeigt beispielhaft eine Rückansicht des Sauerstoffsensors aus Fig. 2A. Der Sauerstoffsensor 200 verfügt an seiner Rückseite 205 über eine 4-polige JST- Buchse 204, die den Sensor mit einer Gleichspannung von 5 V bei 500 mA versorgt und gleichzeitig sowohl als Spannung für das Heizelement und als Sensorspannung genutzt wird. Die Form des Zylindergehäuses ist in Fig. 2C nochmals in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. FIG. 2B shows by way of example a rear view of the oxygen sensor from FIG. 2A. The oxygen sensor 200 has at its rear side 205 a 4-pin JST socket 204, which supplies the sensor with a DC voltage of 5 V at 500 mA and is simultaneously used both as a voltage for the heating element and as a sensor voltage. The shape of the cylinder housing is shown in Fig. 2C again in a perspective view.
Fig. 3 zeigt einen elektrischen Schaltplan des Sauerstoffsensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 shows an electrical circuit diagram of the oxygen sensor according to an embodiment of the present invention.
Die in Fig. 3 gezeigte Sch altungskonfigu ratio n dient als Steuerelement für das Sensorelement. Das Zirkondioxidsensorelement ist an einen integrierten Schaltkreis 31 angeschlossen. Das Zirkondioxid-Sensorelement ist aus dem Stand der Technik bekannt, in üblicher Weise ausgeführt und nicht weiter dargestellt Über den Schaltkreis 33 wird eine Konstantspann ungsquelle für den Zirkondioxid- Sensor realisiert, die an Pin 3 anliegt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiei wird durch den Schaltkreis 33 der Zirkondioxid-Sensor mit einer konstanten Sensorspannung von 1,8 V versorgt Aus diesen 1,8 V wird entsprechend dem Sauer- stoffgehalt des Abgases durch den Sensor am Pin 4 ein Strom erzeugt. Dieses Stromausgangssignal wird in ein Spannungssignal konvertiert, in dem dieser Strom an den Shunt-Wiederstand 35 einen Spannungsabfall erzeugt, welcher sich linear mit dem Sauerstoffwert ändert. Der Zusammenhang zwischen ausgegebener Spannung und Sauerstoffgehalt des Messgases ist linear, wobei wie in den gängigen elektrochemischen Sensoren die ausgegebene Spannung für einen Sauerstoffgehalt von 0 % bis 21 % bei beispielsweise 0 bis 13 mV liegt. The Sch stungskonfigu ratio n shown in Fig. 3 serves as a control element for the sensor element. The zirconium dioxide sensor element is connected to an integrated circuit 31. The zirconia sensor element is known from the prior art, carried out in a conventional manner and not shown through the circuit 33, a constant voltage source for the zirconia sensor is realized, which rests on pin 3. In the present exemplary embodiment, the zirconia sensor is supplied with a constant sensor voltage of 1.8 V by the circuit 33. A current is generated by the sensor at the pin 4 in accordance with the oxygen content of the exhaust gas. This current output is converted to a voltage signal in which this current to the shunt resistor 35 produces a voltage drop which varies linearly with the oxygen level. The relationship between output voltage and oxygen content of the sample gas is linear, as in the common electrochemical sensors, the output voltage for an oxygen content of 0% to 21% at, for example, 0 to 13 mV.
Sauerstoffsensoren aus Zirkondioxid arbeiten als Sauerstoff pumpzellen. Wenn am Sensor eine Spannung angelegt wird, so arbeitet dieser wie eine Stromquelle, deren Ausgangsstrom von der Sauerstoffkonzentration abhängt. Da diese Eigenschaft der Sauerstoffionenleitfähigkeit erst ab einer Betriebstemperatur von über 400° Celsius auftritt, ist es im Unterschied zu den bisher verwendeten elektrochemischen Sauerstoffsensoren notwendig, den Sensor zu beheizen. Die erforder- liehe Betriebstemperatur von ca. 400°C des Zirkondioxidsensorelements wird über ein elektrisches Hetzelement 31 bereitgestellt. Das elektrische Heizelement 31 besteht aus drei in Serie geschalteten Widerständen, an denen eine kontinuierliche Heizspannung von 5 V anliegt, die von der Gerätespannung des Abgasmessgeräts über die Buchse 204 bereitgestellt wird. Das Zirkondioxidsensorelement wird damit über die Heiz-Pins 1 und 2 erwärmt. Oxygen sensors made of zirconium dioxide work as oxygen pump cells. When a voltage is applied to the sensor, it works like a current source whose output current depends on the oxygen concentration. Since this property of oxygen ion conductivity only occurs from an operating temperature of over 400 ° Celsius, it is necessary in contrast to the previously used electrochemical oxygen sensors to heat the sensor. The required operating temperature of about 400 ° C of the zirconium dioxide sensor element is provided via an electrical hitting element 31. The electrical heating element 31 consists of three series-connected resistors to which a continuous heating voltage of 5 V is applied, which is provided by the device voltage of the exhaust gas measuring device via the socket 204. The zirconium dioxide sensor element is thus heated via the heating pins 1 and 2.

Claims

Ansprüche claims
1. Messgerät zur Bestimmung von Abgaskomponenten im Abgas von Verbrennungsmotoren, mit einem Sauerstoffsensor (200), wobei 1. A measuring device for the determination of exhaust gas components in the exhaust gas of internal combustion engines, with an oxygen sensor (200), wherein
- der Sauerstoffsensor (200) ein Zirkondioxid-Sensorelement umfasst; der Sauerstoffsensor (200) an einer Rückseite (205) eine Buchse (204) aufweist zur Spannungsversorgung des Zirkondioxid-Sensorelements und zur Ausgabe eines Spannungsausgangssignals;  - The oxygen sensor (200) comprises a zirconia sensor element; the oxygen sensor (200) at a rear side (205) has a socket (204) for supplying voltage to the zirconia sensor element and for outputting a voltage output signal;
der Sauerstoffsensor (200) an einer Vorderseite ein Befestigungs- element aufweist zur Befestigung des Sauerstoffsensor (200) im Messgerät und zur Versorgung des Sauerstoffsensors (200) mit dem zu messenden Abgas; und  the oxygen sensor (200) has a fastening element on a front side for fastening the oxygen sensor (200) in the measuring device and for supplying the oxygen sensor (200) with the exhaust gas to be measured; and
der Sauerstoffsensor (200) ein integriertes elektrisches Heizelement (32) und ein integriertes Sensorsteuerelement aufweist, wobei das Sensor- Steuerelement ein Stromausgangssägnal des Zirkondioxid-Sensorelements in das an der Buchse abgreifbares Spannungsausgangssignal umwandelt.  the oxygen sensor (200) comprises an integrated electrical heating element (32) and an integrated sensor control element, wherein the sensor control element converts a current output of the zirconia sensor element into the voltage output signal tapped on the socket.
2. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsteuerelement eine konstante Versorgungsspannung des Zirkondioxid- Sensorelements sicherstellt. 2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the sensor control element ensures a constant supply voltage of the zirconia sensor element.
3. Messgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Buchse (204) zur Spannungsversorgung eine 4-polige Buchse ist. 3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the socket (204) for power supply is a 4-pin socket.
4. Messgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Buchse (204) zur Spannungsversorgung eine 4-polige JST-Buchse ist. 4. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the socket (204) for power supply is a 4-pin JST socket.
5. Messgerät nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel ein M16xl-Schraubgewinde (201) ist. 5. Measuring device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the fastening means is a M16xl screw thread (201).
6. Messgerät nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasmessgerät über die Buchse (204) eine Heizspannung für das elektrische Heizelement (32) und eine Sensorspannung liefert. 6. Measuring device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the exhaust gas meter via the socket (204) provides a heating voltage for the electric heating element (32) and a sensor voltage.
7. Messgerät nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (32) und das Steuerelement auf einer Platine angeordnet sind und zusammen mit dem Zirkondioxid- Sensorelement in ein Plastikgehäuse vergossen sind. 7. Measuring device according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the electrical heating element (32) and the control element are arranged on a circuit board and are encapsulated together with the zirconia sensor element in a plastic housing.
8. Messgerät nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement das Stromausgangssignal des 8. Measuring device according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the control element the current output of
Zirkondioxid-Sensorelements linear in ein Spannungssignal konvertiert, wobei ein gemessener Sauerstoffgehalt im Bereich O % bis 21 % eine Ausgangsspannung im Bereich von O mV bis 13 mV gibt.  Zirconia sensor element linearly converted into a voltage signal, wherein a measured oxygen content in the range O% to 21% gives an output voltage in the range of O mV to 13 mV.
9. Messgerät nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend eine Abgassonde (10), eine Partikelmesskammer (15), einen Wasserabscheider (17), und einen Gasauslass (33), 9. The meter of claim 1, further comprising an exhaust gas probe, a particle measuring chamber, a water separator, and a gas outlet.
wobei die Anordnung der vorgenannten Bauteile derart ist, dass ein  wherein the arrangement of the aforementioned components is such that a
Messgas über die Abgassonde (10) eintritt, stromab zur Abgassonde (10) die Partikelmesskammer (15) angeordnet ist, stromab zur Parti kelmesskammer (15) der Wasserabscheider (17) angeordnet ist, stromab zum Wasserabscheider (17) der Sauerstoffsensor (28) angeordnet ist, und das Messgas über den Gasauslass (33) in die Umgebung austritt.  Measuring gas on the exhaust gas probe (10) enters, downstream of the exhaust gas probe (10) the particle measuring chamber (15) is arranged downstream of Parti kelmesskammer (15) of the water separator (17), downstream of the water separator (17) of the oxygen sensor (28) is, and the sample gas via the gas outlet (33) exits into the environment.
10. Sauerstoffsensor (200) zur Bestimmung von Abgaskomponenten im Abgas von Verbrennungsmotoren, wobei 10. oxygen sensor (200) for the determination of exhaust gas components in the exhaust gas of internal combustion engines, wherein
der Sauerstoffsensor (200) ein Zirkondioxid-Sensorelement umfasst; der Sauerstoffsensor (200) an einer Rückseite (205) eine Buchse (204) aufweist zur Spannungsversorgung des Zirkondioxid-Sensorelements und zur Ausgabe eines Spannungsausgangssignals, der Sauerstoffsensor (200) an einer Vorderseite ein Befestigungselement aufweist, zur Befestigung des Sauerstoffsensor (200) im Messgerat und zur Versorgung des Sauerstoffsensors mit dem zu messenden Abgas; und der Sauerstoffsensor (200) ein integriertes elektrisches Heizelement (32) und ein integriertes Sensorsteuerelement aufweist, wobei das Sensorsteuerelement ein Stromausgangssignal des Zirkondioxid-Sensorelements in das an der Buchse abgreifbares Spannungsausgangssignal umwandelt. the oxygen sensor (200) comprises a zirconia sensor element; the oxygen sensor (200) has a socket (204) on a rear side (205) for supplying voltage to the zirconium dioxide sensor element and for outputting a voltage output signal, the oxygen sensor (200) has a fastening element on a front side, for fastening the oxygen sensor (200) in the measuring device and for supplying the oxygen sensor with the exhaust gas to be measured; and the oxygen sensor (200) includes an integrated electrical heating element (32) and an integrated sensor control element, wherein the sensor control element converts a current output of the zirconia sensor element into the voltage output signal tapped on the socket.
11. Sauerstoffsensor für ein Messgerät nach zumindest einem der Ansprüche 1-9. 11. Oxygen sensor for a measuring device according to at least one of claims 1-9.
PCT/DE2011/001166 2010-06-25 2011-06-03 Oxygen sensor for exhaust-gas measurement WO2012006989A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010030531 DE102010030531A1 (en) 2010-06-25 2010-06-25 Wear-free oxygen sensor
DE102010030531.6 2010-06-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012006989A1 true WO2012006989A1 (en) 2012-01-19

Family

ID=44629000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2011/001166 WO2012006989A1 (en) 2010-06-25 2011-06-03 Oxygen sensor for exhaust-gas measurement

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010030531A1 (en)
WO (1) WO2012006989A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4784743A (en) * 1984-12-06 1988-11-15 Ngk Insulators, Ltd. Oxygen sensor
US20030084728A1 (en) * 2001-11-06 2003-05-08 Boltz Eric S. Modular electrolytic sensor
US20040217098A1 (en) * 2003-05-02 2004-11-04 Polikarpus Kaius K. Ceramic device, sensor device, method of making the same, and method for sensing gas
DE102008000231A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-07 Denso Corp., Kariya Sensor control device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4784743A (en) * 1984-12-06 1988-11-15 Ngk Insulators, Ltd. Oxygen sensor
US20030084728A1 (en) * 2001-11-06 2003-05-08 Boltz Eric S. Modular electrolytic sensor
US20040217098A1 (en) * 2003-05-02 2004-11-04 Polikarpus Kaius K. Ceramic device, sensor device, method of making the same, and method for sensing gas
DE102008000231A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-07 Denso Corp., Kariya Sensor control device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010030531A1 (en) 2011-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3092480B1 (en) Method and device for diagnosing the measuring ability of an exhaust gas probe
DE10392160T5 (en) NOx concentration measuring device and device for self-diagnosis of a NOx sensor and self-diagnosis method therefor
DE102014200063A1 (en) Method and device for monitoring the fat gas measuring capability of an exhaust gas probe
WO2007110291A1 (en) Gas sensor
DE102012200062A1 (en) Combustion engine e.g. diesel engine, has monolithic block formed from yttrium-stabilized zirconium dioxide ceramics without diffusion hole and comprising measuring chamber, and sensor arranged relative to intercooler
DE3622307A1 (en) MEASURING DEVICE FOR DETECTING THE CONTENT OF COMBUSTIBLE GASES IN AIR MIXTURES
WO2009062896A1 (en) Device for checking the operability of a sensor element
WO2020187879A1 (en) Method for ascertaining a malfunction of an exhaust sensor of an internal combustion engine
DE10138806C1 (en) Temperature determination method for automobile exhaust gas sensor uses measurement of internal resistance of electrochemical cell
DE102009001672A1 (en) Gas sensor control system to ensure increased measurement accuracy
DE10205966A1 (en) Process and device for monitoring the functioning of a secondary air system in a combustion engine with an exhaust gas system, closes secondary pump if a defect arises
AT510407A4 (en) FILTERPRÜFEINRICHTUNG
DE102013202260A1 (en) Method for monitoring steady lambda signal of multi-cellular exhaust-gas sensor, involves determining pump voltage and nernst voltage with respect to lambda value of exhaust gas from constant lambda signal
WO2012006989A1 (en) Oxygen sensor for exhaust-gas measurement
EP0698209A1 (en) Device for sensing the oxygen content of gasses
EP3026415A1 (en) Device for measuring exhaust gas
DE102010039188A1 (en) Method for detecting component e.g. oxygen in exhaust gas of combustion engine, involves applying voltage nearer to Nernst voltage to pump cell, to determine storage capacity value that affects value of current flowing via pump cell
DE102008007318B4 (en) Method and device for determining the moisture content of a gas
DE102010038331A1 (en) Measuring device for measuring exhaust gas
DE102016014042A1 (en) Gas measurement arrangement
EP1003030A2 (en) Method and transducer for determining the oxygen content of a gas
DE19907946C2 (en) Circuit for a NOx sensor
WO2007051719A1 (en) Solid-electrolyte gas sensor element, comprising a pumping cell and a reference gas channel
DE102017220562A1 (en) Diagnostic system, fuel cell system with a diagnostic system and method for determining cathode gas contamination
DE102011082641A1 (en) Method and device for controlled system modification

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11735973

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11735973

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1