WO2012097897A1 - Method and device for capturing at least one parameter of a gas - Google Patents

Method and device for capturing at least one parameter of a gas Download PDF

Info

Publication number
WO2012097897A1
WO2012097897A1 PCT/EP2011/070329 EP2011070329W WO2012097897A1 WO 2012097897 A1 WO2012097897 A1 WO 2012097897A1 EP 2011070329 W EP2011070329 W EP 2011070329W WO 2012097897 A1 WO2012097897 A1 WO 2012097897A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
temperature
gas sensors
sensors
temperatures
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/070329
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jens Schneider
Helge Schichlein
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN201180065207.1A priority Critical patent/CN103314287B/en
Publication of WO2012097897A1 publication Critical patent/WO2012097897A1/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
    • G01N27/4067Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441Plural sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493Details
    • F02D41/1494Control of sensor heater

Definitions

  • Parameters can basically be any physical and / or chemical property of the gas.
  • this at least one property may be a proportion of a gas component of the gas, that is, for example, a percentage and / or a partial pressure of the at least one gas component, in particular an oxygen content and / or a proportion
  • Corresponding sensors may for example be based on the use of at least one solid electrolyte, for example zirconium dioxide, optionally doped or stabilized with yttrium (YSZ) and / or scandium (ScSZ), for example.
  • YSZ yttrium
  • ScSZ scandium
  • Gas sensors to which reference is made below in the description of the invention, without limitation of other possible embodiments, are described for example in Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, edition 2007, pages 154-159 using the example of so-called lambda sensors.
  • Sensor elements can have a significant impact on the properties of solid electrolyte-based sensor elements.
  • DE 35 19 410 A1 a modulation of an operating temperature of a sensor is described with a predetermined frequency, wherein a resulting and fluctuating with the same frequency measurement signal is detected.
  • DE 10 2005 020 363 A1 it is described to first heat a measuring sensor to a temperature with a first heating voltage and then a second heating voltage.
  • DE 690 06 503 T2 a temperature gradient between two electrodes of a sensor element is used.
  • DE 10 2008 005 110 a method is described in which a heating element of a lambda probe is heated regulated by a heating element control. In general, lambda probes, in particular jump probes, without a
  • Temperature control can be operated, the lambda probes are operated, for example, in a timed start phase with reduced heating power. In this case, however, there is usually an uncontrolled and unknown temperature of the sensor element, depending usually on the cold start conditions of the engine, the
  • lambda probes can generally also be operated with a temperature control, for example via a
  • This temperature control can, for example, within a tolerance corridor to a target temperature of the
  • the lambda probe shows an exhaust gas temperature-independent, consistent
  • the at least one parameter which in the Method is qualitatively and / or quantitatively detected, in principle to act any physical and / or chemical parameters, preferably a proportion of a gas component of the gas and in particular by a proportion of a gas component selected from: oxygen, nitrogen oxides, fat gases.
  • the gas can be
  • the gas may flow through the flow tube in a main flow direction, for example, in a main flow direction directed away from the internal combustion engine.
  • the flow pipe can thus be in particular an exhaust gas line or an exhaust pipe.
  • the flow tube can have any cross section, preferably a round or polygonal cross section. The method is thus particularly preferably used for detecting at least one gas component in an exhaust gas in an exhaust gas line, in particular for the qualitative and / or quantitative detection of oxygen and / or nitrogen oxides and / or fatty gas.
  • Flow tube arranged gas sensors used.
  • Flow tube may be arranged, for example, at a distance of at least 50 mm, preferably at least 100 mm and more preferably of at least 200 mm, for example, along a main flow direction in the flow tube.
  • a gas sensor is generally understood to mean a sensor which can detect the at least one parameter qualitatively and / or quantitatively.
  • the at least two gas sensors may preferably be of identical construction, as will be explained in greater detail below.
  • the gas sensors each comprise at least one Nernst cell, preferably exactly one Nernst cell. Under a Nernst cell is one
  • the electrolyte may particularly preferably be a solid electrolyte, in particular a ceramic solid electrolyte, for example a zirconia-based ceramic solid electrolyte, preferably yttrium-stabilized zirconium dioxide and / or scandium-doped zirconium dioxide.
  • the gas sensors or at least one of the gas sensors are configured such that at least one first electrode of the Nernst cell can be acted upon with gas from the flow tube, for example directly or after penetration of at least one porous element, for example a diffusion barrier, wherein at least one second electrode is provided, which is preferably not exposed to the gas from the flow tube.
  • the at least one second electrode can be arranged in a reference gas space in which there is at least one reference gas with a known property and can thus be designed, for example, as a reference electrode.
  • the reference gas space may comprise at least one reference gas channel, preferably at least one reference air channel and / or at least one exhaust air channel.
  • one or both of the gas sensors can be designed such that at least one first electrode can be acted upon by the gas and at least one second electrode with a reference gas, wherein the first electrode and the second electrode via the at least one electrolyte, preferably the at least one solid electrolyte and particularly preferably a ceramic solid electrolyte, are ionically conductively connected to each other.
  • the reference gas space can be designed, for example, as a simple reference gas channel or for example as a pumped reference.
  • a reference gas can be pumped to the second electrode, for example oxygen, so that for example by this pumped reference always a lean atmosphere the second electrode, which can act as a reference electrode, is present.
  • One or more of the gas sensors are thus preferably designed as a so-called jump probe, preferably as so-called two-point lambda probes, as described, for example, in Robert Bosch GmbH: Sensors in Motor Vehicles, pages 154-157. It should be noted, however, that the present invention is fundamentally also applicable to other configurations of gas sensors, for example to so-called broadband lambda probes, as described, for example, in Robert Bosch GmbH: Sensors in Motor Vehicles, Edition 2007, pages 158-159. Again alternatively or additionally, the invention is also applicable to gas sensors for
  • Detection of nitrogen oxides applicable which are described for example in EP 0 769 693 A1.
  • the invention will be described in the following with reference to a device having two gas sensors of the type of unicellular jumping probes, without limiting further possible embodiments.
  • at least one Nernst voltage is detected at the Nernst cells.
  • a first Nernst voltage can be detected at a first of the gas sensors, and at least a second Nernst voltage at the second of the gas sensors. From the detected Nernst voltages can be concluded, for example, on the at least one parameter of the gas. For example, this can be done using a known relationship between the
  • the gas sensors are each controlled to at least one target temperature.
  • a regulation is understood to be a process in which at least one actual value is detected and, depending on its deviation from at least one nominal value, is corrected in the system, for example via at least one actuator.
  • an actual temperature can be detected directly or indirectly and / or an actual variable that correlates to this actual temperature. This can be compared with the at least one setpoint temperature and / or a setpoint value that correlates to this setpoint temperature and influence the temperature of the respective gas sensor according to this comparison, for example by means of at least one heating element.
  • a temperature of the gas sensor is understood to mean a temperature which is present in a sensitive region of the respective sensor.
  • this may be an averaged temperature in the Nernst cell of the respective sensor.
  • the method is further performed such that the at least one parameter is detected at at least two different setpoint temperatures. This can be done in different ways, which can also be combined with each other.
  • the at least two different setpoint temperatures may be present simultaneously at at least two different locations, for example by controlling the first gas sensor to a first setpoint temperature, and the second gas sensor to a second setpoint temperature, wherein the at least one parameter is simultaneously and / or delayed by means of these gas sensors of the gas is detected.
  • both capture in this or in other embodiments are identical
  • these at least two different setpoint temperatures can also detect at least two setpoint temperatures set at different times. These at least two setpoint temperatures set at different times can be detected simultaneously at different locations.
  • the at least one parameter can be detected by this gas sensor at the different times.
  • the at least two different setpoint temperatures can be any one different setpoint temperatures.
  • At least two setpoint temperatures set at different times at least two setpoint temperatures set at different locations, namely, for example, at the at least two different locations of the at least two gas sensors present different setpoint temperatures.
  • the at least two setpoint temperatures may in particular deviate from one another by an amount of at least 30 ° C., preferably at least 50 ° C., more preferably by at least 100 ° C., and particularly preferably by at least 150 ° C. or even at least 200 ° C. Examples of such deviations will be described in more detail below.
  • At least one of the gas sensors preferably both gas sensors or all gas sensors, in particular at least one internal resistance of the respective Nernst cell of the respective exhaust gas sensor can be detected as an actual value and compared with at least one desired value.
  • At least one heating power of at least one heating element of the gas sensor can be changed, for example as a manipulated variable.
  • the at least two gas sensors should be at different locations in the
  • Flow tube may be arranged.
  • An arrangement in the flow tube is to be understood as meaning an arrangement in which the respective gas sensor can measure the at least one parameter at the respective location.
  • the gas sensor should be acted upon with gas from the respective location of the flow tube. To this end the gas sensor does not necessarily have to be completely or partially in the
  • Flow tube may be arranged, but may also be arranged for example outside the flow tube and be acted upon with gas from the flow tube.
  • At least one treatment device can be used for the treatment of the gas in the flow tube, in particular a particle filter and / or a catalyst.
  • this can be used for the treatment of the gas in the flow tube, in particular a particle filter and / or a catalyst.
  • Processing device may be arranged directly in an exhaust line, such as an exhaust pipe, or via a bypass with the exhaust line and / or
  • the gas sensors are preferably each selected from the group consisting of: one in the flow tube upstream of the
  • Processing device arranged gas sensor, in particular one in the
  • Catalyst arranged gas sensor a gas sensor disposed in the flow tube downstream of the treatment device, in particular one in the
  • a catalyst instead of or in addition to a catalyst also at least one particulate filter, such as a soot filter can be used, the following possible embodiments are described with reference to a catalyst.
  • Catalyst may be arranged, which is also referred to as Vorkat gas sensor (vK gas sensor).
  • a second gas sensor may then be arranged, for example, in the catalytic converter (Midbrick gas sensor, MB gas sensor) and / or downstream of the catalytic converter
  • Catalyst post-cat gas sensor, n K gas sensor.
  • at least one gas sensor can be arranged downstream of the catalyst and at least one further gas sensor in the catalyst and / or upstream of the catalyst.
  • the gas sensors may be in particular identical gas sensors.
  • the gas sensors comprise identical jump probes, preferably identical jump probes, each with exactly one Nernst cell.
  • other embodiments are possible in principle.
  • Set temperatures are present and the parameter is detected.
  • one and the same gas sensor can be operated at different times regulated to different target temperatures.
  • This embodiment can basically also be implemented in an arrangement in which only one gas sensor is present.
  • an embodiment in which at least two gas sensors are present, as described above, is particularly preferred.
  • the at least two setpoint temperatures can also be set at different locations, namely for example in different gas sensors.
  • Gas sensors controlled in at least a first operating phase to a first setpoint temperature and in at least a second operating phase to at least a second
  • the first operating phase may preferably be prior to the second operating phase.
  • the second operating phase may be prior to the first operating phase.
  • the first set temperature may preferably be 400 ° C to 650 ° C, more preferably 550 ° C to 600 ° C, and most preferably 580 ° C.
  • the second set temperature may preferably be 650 ° C to 1000 ° C, in particular 700 ° C to 850 ° C and more preferably 780 ° C.
  • At least one switching time between the first operating phase and the second operating phase can be configured and / or triggered in various ways. For example, this switching can take place at least one predetermined time. For example, switching from the first operating phase to the second operating phase at a time between 5 Seconds and 5 minutes after a start of an internal combustion engine, preferably at a time between 10 seconds and 3 minutes and
  • switching between the first operating phase and the second operating phase can also be made dependent on the presence of one or more boundary conditions which are detected.
  • switching between the first operating phase and the second operating phase can take place in accordance with a detected temperature of the gas.
  • a detected temperature of the gas For example, at least one temperature of the gas can be detected in at least one location, and this at least one temperature can be compared with at least one condition, for example with at least one threshold.
  • the switching can be triggered.
  • the gas may be an exhaust gas in the exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the first operating phase at least part of a starting phase of the
  • a dew-point temperature can be understood to mean the temperature at which the so-called dew-point end is reached, that is, there is no longer any liquid water in the exhaust-gas line upstream of one or more of the gas sensors.
  • at least one of the gas sensors in a starting phase of the internal combustion engine in which there is an increased danger of water hammer at a lower temperature, for example, the first target temperature described above, operated, whereas at a later date, for example, switching to a higher, second
  • the method can furthermore be carried out such that at least one of the gas sensors is operated such that a repeated change between the first setpoint temperature and the second setpoint temperature and / or between the second setpoint temperature
  • Set temperature and the first setpoint temperature takes place. For example, a
  • air ratio
  • the at least one gas sensor at a setpoint temperature of more than 650 ° C, preferably more than 700 ° C and in particular more than 750 ° C and more preferably at least 780 ° C are operated.
  • the gas sensors can be operated in a controlled manner to different setpoint temperatures in at least one operating phase. This can be done in particular such that at least one of the first gas sensors is controlled to at least one target temperature for this gas sensor, and at least a second of the gas sensors to at least one deviating therefrom target temperature.
  • Control step performed.
  • a comparison of the parameters detected at the at least two different setpoint temperatures can be performed.
  • the parameters and / or at least one of these parameters for example a difference value
  • at least one condition for example by comparison with at least one threshold value.
  • at least one detection of an influence on at least one electrode of at least one of the gas sensors may take place in the control step, in particular an electrode poisoning and / or an influence of one or more of the electrodes by fat gases.
  • the latter is referred to, for example, as a continuous shift down, CSD, and is described for example in DE 10 2006 060 633 A1.
  • This embodiment of the method is associated with the fact that gas sensors arranged at different locations in the flow tube typically differ Loads, for example, by electrode poisons and / or fat gases are exposed, so that, for example, a strong deviation of the parameters detected by the respective gas sensors can infer from one another poisoning and / or a CSD of one or both of the gas sensors.
  • at least one plausibility check of the parameter can also be carried out in the control step
  • the checking step can also be carried out in such a way that a result of this at least one checking step is brought to the attention of a user and / or another device, for example in the form of a warning signal and / or error signal and / or in the form of a correction signal.
  • the apparatus includes at least two gas sensors for use in the gas at different locations in the flow tube.
  • Apparatus may further comprise the flow tube itself or a part thereof.
  • the gas sensors each have at least one Nernst cell.
  • the apparatus further comprises at least one driver, wherein the apparatus is set up to carry out a method according to one or more of the embodiments described above and / or one or more of the exemplary embodiments described below. Accordingly, for possible
  • the control may comprise, for example, at least one microcomputer, wherein the microcomputer may be configured to effect, for example, a switching between the described operating phases and / or setpoint temperatures.
  • the microcomputer may be configured to effect, for example, a switching between the described operating phases and / or setpoint temperatures.
  • the Drive can furthermore have one or more electronic components, for example one or more
  • Temperature controls preferably a common temperature control for the exhaust gas sensors or at least two of the exhaust gas sensors.
  • the drive may comprise at least one data processing device, for example, as stated above, at least one microcomputer.
  • the data processing device can be set up in terms of programming in order to implement the above steps or parts to do the same.
  • the drive may, alternatively or additionally, also comprise at least one application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the principle according to the invention of detecting the at least one parameter at at least two different setpoint temperatures can in principle also be transferred to a device with only one gas sensor, including the optional features described above, according to which one and the same exhaust gas sensor at different times, for example in different Operating phases, operated at different setpoint temperatures regulated.
  • the proposed method and apparatus have numerous advantages over known methods and apparatus.
  • temperature-controlled gas sensors preferably lambda probes and particularly preferably jump probes, to at least two different, but preferably precisely known setpoint temperatures and thus temperature levels, in particular
  • Temperature levels Ti and T 2 with preferably Ti «T 2 achieve numerous advantages. In particular, a robustness increase can be achieved, as well as a
  • an adjusted control position for a starting phase and for a continuous operation can be achieved, for example, a greasy rule position at an engine start.
  • Poisoning detection As described above, this can be done, for example, by comparing signals from gas sensors in different installation positions, for example in the Vorkat position (vK) and / or Midbrick position (MB) and / or in the Nachkat position (nK).
  • vK Vorkat position
  • MB Midbrick position
  • nK Nachkat position
  • a first gas sensor for example a vK jump probe
  • lowered first set temperature ⁇ in a start phase (also referred to as warm-up phase) operate, followed by a change to a second setpoint temperature T 2 in at least a second operating phase, for example, after a start phase of the internal combustion engine.
  • a second gas sensor for example an nK-jump probe, can constantly run at its own, independent desired temperature, for example, also constantly at the second setpoint temperature T 2 .
  • both gas sensors for example a vK and an nK-jump probe, can be operated in a temporary operation at a first set temperature, for example a lowered temperature Ti, for example in a start phase, followed by a common change to a second Target temperature, for example, a higher target temperature T 2 .
  • At least two gas sensors can be operated in permanent operation at different setpoint temperatures.
  • a vK lambda probe can be operated in a permanent mode at a first operating temperature Ti, and a second gas sensor, for example an nK lambda probe, with permanent operation at a second set temperature, for example T 2 .
  • a second gas sensor for example an nK lambda probe
  • T 2 second set temperature
  • the method can basically be carried out according to the embodiment described above.
  • an increased accuracy of the gas sensors at lowered Operating temperature, preferably at the first setpoint temperature are used.
  • a broadband probe as a control probe, in particular as a control probe vK.
  • a further realizable embodiment may also basically correspond to the two embodiments described above, but preferably operating the internal combustion engine at ⁇ ⁇ 1, 0, preferably ⁇ ⁇ 1, 1, takes place.
  • Embodiment may include, for example, a so-called component protection and / or be realized in the context of a component protection.
  • This refinement can thus comprise a rich operation of an internal combustion engine controlled by jump probes, in particular of a motor controlled with jump probes, in the component protection.
  • component protection an engine is intentionally operated in rich fat when components on the engine and in the exhaust system reach their temperature limits. The excess fuel can thus not be burned, but evaporates and absorbs heat.
  • the advantage of the method is that the driver does not notice this "deterrent.” Disadvantages are the resulting HC emissions, because the component protection, however, in the
  • Driving cycles for measuring emissions does not occur (maximum speed about 120 km / h in each cycle), he is usually not relevant to emissions, i. Vehicles with component protection can still be approved to EU or US standards.
  • a temperature of the gas and / or an engine temperature can be lowered, for example by condensation of unburned fuel.
  • Operating temperature can be used. This can be used for a larger number of
  • At least one control function and / or at least one control step can be realized as described above.
  • a control function and / or at least one control step can be realized as described above.
  • a control step can be realized as described above.
  • Plausibilmaschine and / or balancing function are used, for example, a plausibility or balancing function of a MB lambda probe and a nk lambda probe by a temporary, for example, interval, change of both gas sensors between at least two different set temperatures,
  • Gas sensors come in different mounting positions. This can be
  • a diagnosis of a catalyst For example, carried out a diagnosis of a catalyst.
  • a probe poisoning can be detected, since typically a characteristic curve of gas sensors with a poisoning changes.
  • other temperatures can also be used in principle, for example the above-mentioned ranges for the first or second setpoint temperature.
  • the proposed method is basically in particular for gas sensors with
  • the method can be designed particularly favorable for jump probes with integrated and / or separately provided heating element, for example a rod heater.
  • the method can also be applied to the operation of other types of gas sensors, for example other types of exhaust gas sensors, for example oxygen wideband probes and / or nitrogen oxide sensors.
  • Figure 1 shows an embodiment of a device for detection
  • Figure 2 shows a temperature dependence of functional characteristics more typical
  • Jump probes (FIG. 3A) and temperature-controlled jump probes (FIG. 3B) of an exhaust gas temperature; and FIG. 4 shows exemplary characteristics of poisoned jump probes.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a device 110 for detecting at least one parameter of a gas in a flow tube 112.
  • the device is used in this example, for example, to detect an oxygen content in an exhaust gas of an internal combustion engine 1 14, so that it can be exemplified by the flow tube 1 12 an exhaust pipe 1 16 an exhaust tract, which is traversed in a main flow 1 18.
  • a catalyst 120 is used in the flow tube 112 as an example of a treatment device and / or an exhaust aftertreatment device. Alternatively or additionally, other types of such devices may be used.
  • the apparatus 110 includes in the illustrated embodiment, at least two gas sensors, here three gas sensors 122, 124 and 126.
  • these gas sensors 122 - 126 as vK (Vorkat ), MB (Midbrick) and nK (Nachkat). All the gas sensors 122-126 are, for example, jump probes 128 which have at least one Nernst cell, for example a Nernst cell, in which at least one electrode is exposed to the exhaust gas in the exhaust pipe 16 and at least one second electrode
  • (Reference electrode) a reference gas space, preferably a reference air channel or reference gas channel, preferably with a pumped reference as described above.
  • All jump probes 128 are temperature controlled jump probes. It should be noted that the device 110 could in principle also be designed with a single jump probe 128 or with only two or more than three jump probes, for example only one of the gas sensor pairs 122, 124, 122, 126 and 124, 126 Structure of the gas sensors described 122 - 126 can be exemplified by Robert Bosch GmbH, sensors in
  • Temperature control 130 in a drive 132 of the device are examples of Temperature control 130 in a drive 132 of the device.
  • Temperature control 130 may be configured to, for example
  • FIG. 2 shows typical Nernst voltages U N and correlating oxygen partial pressures of jump probes 128 of the type described for different temperatures of the Nernst cell. It follows that in particular in the rich exhaust gas ( ⁇ ⁇ 1), a temperature dependence exists, and the Nernst voltage U N decreases with increasing temperature, whereas the oxygen partial pressure p 0 2 with increasing
  • R denotes the general gas constant
  • F the Faraday constant
  • T the temperature of the Nernst cell
  • P (0 2 ') and P (0 2 ") the oxygen partial pressures at the electrodes of the Nernst cell.
  • FIGS. 3A and 3B show the manner in which the temperature of the exhaust gas in the exhaust pipe 16 takes an influence on the signals U N of the jump probes 128. Accordingly, signals of non-temperature controlled jump probes 128 are shown in FIG. 3A. As shown in FIG. 2, the exhaust gas temperature has a considerable influence on the functional behavior of the jump probes, and the
  • FIG. 3B shows a characteristic curve of a temperature-controlled jump probe 128, as used in the context of the device 110.
  • the temperature control 130 which influences, for example, a heat output of one or more heating elements of the gas sensors 122, 124, 126, wherein these heating elements may comprise integrated heating elements and / or external heating elements.
  • the gas sensors 122 - 126 are respectively controlled to at least one setpoint temperature, wherein at least one parameter of the Gas, for example, in Figure 1, an oxygen partial pressure is detected at at least two different target temperatures. This can be done in various ways, which are explained in the following embodiments.
  • the gas sensors 122 (vK) and 126 (nK) are used. In a first
  • Internal combustion engine 1 14 may be configured, the vK gas sensor 122 is operated at a lowered temperature Ti. After the start phase, a change then takes place to T 2 > Ti, preferably T 2 »Ti.
  • the nK gas sensor 126 preferably runs at a constant high temperature T» Ti, preferably also at T 2 .
  • the starting phase may be, for example, a phase which extends to a dew point end, that is to say to a temperature of the exhaust gas in which no liquid constituents, in particular no liquid water, are present in the exhaust gas. This phase can be, for example, 30 seconds to 2 minutes, depending on the application.
  • the temperature Ti may for example be 400 to 650 ° C, in particular 550 ° C to 600 ° C and more preferably 580 ° C, and the second set temperature typically 650 ° C to 1000 ° C, especially 700 ° C to 850 ° C and especially preferably 780 ° C.
  • Embodiment 2 vK gas sensor 122 and nK gas sensor 126 are both operated with temporary operation in a start / warm-up phase according to Embodiment 1 at a lowered temperature Ti.
  • the temperature Ti may preferably be in the range described above, preferably at 580 ° C.
  • the lowered temperature Ti may be identical for both gas sensors 122, 126, but may in principle also deviate slightly, preferably not more than 50 °, preferably not more than 20 °.
  • a change to an elevated temperature T 2 takes place, for example in the above-indicated temperature range .
  • the temperature T 2 may not be identical for both exhaust gas sensors 122, 126, but may in principle be slightly different, preferably not more than 50 °, in particular not more than 20 ° and more preferably not more than 10 °.
  • the gas sensors 122 and 126 are used, as well as in the embodiments 1 and 2.
  • the vK gas sensor 122 is operated in the permanent mode at a lowered temperature Ti, for example, the lowered temperature Ti in the temperature range indicated in Example 1.
  • the nK gas sensor 126 is operated in the permanent mode at elevated temperature T 2 , for example in the above-indicated preferred temperature range.
  • Temperature levels may be used to optimize a control location and lifetime of the device 110 and / or the jump probes 128.
  • Internal combustion engine 1 14 at ⁇ > 1, ie in the lean area, are used. Basically, this embodiment corresponds to the embodiment 3, but for the lean operation of a controlled with jump probes 128 engine one
  • Embodiment 5 This embodiment again corresponds to the embodiment 3, wherein, however, an operation in the rich gas range ⁇ ⁇ 1 takes place.
  • This embodiment is particularly suitable for the fat operation of a controlled with jump probes engine in the so-called component protection.
  • an engine temperature of the internal combustion engine 1 14 is lowered by enrichment of the mixture of the internal combustion engine 1 14, in particular by condensation of unburned fuel.
  • the increased accuracy of the jump probes 128 is lowered Operating temperature Ti used. This creates for a larger number of
  • Embodiment 6 Vehicle systems the ability to use a jump probe 128 as a control probe vk instead of a broadband probe.
  • Embodiments 1 to 5 the MB gas sensor 124 and the nK gas sensor 126 used. Both gas sensors are repeated between a low one
  • Setpoint temperature ⁇ and a high setpoint temperature T 2 for example, in the above-mentioned temperature ranges, switched.
  • a temporary, in particular intervals, change of the two gas sensors 124, 126 between ⁇ and T 2 take place.
  • a first operating phase in which a
  • Set temperature ⁇ is set, and a second operating phase, in which a
  • Set temperature T 2 is set, alternate. For example, the first
  • Operating phase have a duration of 5 minutes, and the second phase of operation each have a duration of 1 min.
  • the temperatures Ti for both gas sensors 124, 126 are substantially the same, for example, with a deviation of less than 10 ° C and more preferably less than 5 ° C, and also the elevated
  • Temperatures T 2 are preferably the same for both gas sensors 124, 126,
  • FIG. 4 shows probe signals U s , for example Nernst voltages U N , of
  • Jump probes 128 whose electrodes are influenced in various ways.
  • the curve denoted by N denotes the new state.
  • the location of the jump point at new probes is usually due to the diffusion properties of the
  • Electrode protective layer conditioned. In 1 gas in the engine H2 and 02 are next to each other. H2 diffuses much faster than 02 because of the smaller molecular diameter. If access to the outer electrode of the jump probe is hindered by a protective layer, H2 preferably reaches the outer electrode. Even with slightly lean gas then the jump probe shows fat gas. About the nature of
  • the position of the jump point can be adjusted.
  • the curve Si denotes a curve in which a sensor electrode was poisoned with silicon, and the curve designated Pb a curve in which a sensor electrode was poisoned with lead.
  • the curve labeled CSD represents a curve at which a reference electrode of the jump probe 128 was affected, for example, by gasses of fats. This effect is referred to as Continuous Shift Down, CSD.
  • embodiments 1 to 5 can preferably be carried out with the temperatures ⁇ and T 2 described above.
  • Heating element such as a rod heater
  • Heating element can be used, but can also on the operation of other sensor elements, such as other types of
  • Exhaust gas sensors are adapted, in particular on oxygen broadband probes and / or nitric oxide probes.

Abstract

Proposed is a method and a corresponding device for capturing at least one parameter of a gas in a flow pipe (112), in particular for detecting at least one gas component in an exhaust gas in an exhaust-gas section. In the method, at least two gas sensors (122, 124, 126) arranged at different locations in the flow pipe (112) are used. The gas sensors (122, 124, 126) have in each case at least one Nernst cell, wherein in each case at least one Nernst voltage is captured across the Nernst cells. The gas sensors (122, 124, 126) are in each case regulated to at least one predetermined temperature. The method is carried out such that the at least one parameter is captured at at least two different predetermined temperatures.

Description

Beschreibung  description
Titel title
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERFASSUNG MINDESTENS EINES PARAMETERS EINES GASES  METHOD AND DEVICE FOR DETECTING AT LEAST ONE PARAMETER OF A GAS
Stand der Technik Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung mindestens eines Parameters eines Gases bekannt. Bei dem mindestens einen  PRIOR ART Numerous methods and devices for detecting at least one parameter of a gas are known from the prior art. At least one
Parameter kann es sich grundsätzlich um eine beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaft des Gases handeln. Insbesondere kann es sich bei dieser mindestens einen Eigenschaft um einen Anteil einer Gaskomponente des Gases handeln, also beispielsweise einen Prozentsatz und/oder einen Partialdruck der mindestens einen Gaskomponente, insbesondere einen Sauerstoffanteil und/oder einen Anteil an Parameters can basically be any physical and / or chemical property of the gas. In particular, this at least one property may be a proportion of a gas component of the gas, that is, for example, a percentage and / or a partial pressure of the at least one gas component, in particular an oxygen content and / or a proportion
Stickoxiden und/oder Fettgasen, also beispielsweise Kohlenwasserstoffen und/oder H2. Entsprechende Sensoren können beispielsweise auf der Verwendung mindestens eines Festelektrolyten basieren, beispielsweise Zirkoniumdioxid, wahlweise beispielsweise dotiert oder stabilisiert mit Yttrium (YSZ) und/oder Scandium (ScSZ). Derartige Nitrogen oxides and / or fatty gases, so for example hydrocarbons and / or H 2 . Corresponding sensors may for example be based on the use of at least one solid electrolyte, for example zirconium dioxide, optionally doped or stabilized with yttrium (YSZ) and / or scandium (ScSZ), for example. such
Gassensoren, auf weiche im Folgenden bei der Beschreibung der Erfindung, ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausgestaltungen, Bezug genommen wird, sind beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2007, Seiten 154-159 am Beispiel so genannter Lambdasonden beschrieben.  Gas sensors, to which reference is made below in the description of the invention, without limitation of other possible embodiments, are described for example in Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, edition 2007, pages 154-159 using the example of so-called lambda sensors.
Aus dem Stand der Technik ist grundsätzlich bekannt, dass eine Temperatur der From the prior art is basically known that a temperature of the
Sensorelemente einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften von Festelektrolyt- basierten Sensorelementen haben kann. In DE 35 19 410 A1 wird eine Modulation einer Betriebstemperatur eines Sensors mit einer vorgegebenen Frequenz beschrieben, wobei ein sich daraus ergebendes und mit gleicher Frequenz schwankendes Messsignal festgestellt wird. In DE 10 2005 020 363 A1 wird beschrieben, einen Messfühler zunächst mit einer ersten Heizspannung und anschließend einer zweiten Heizspannung auf eine Temperatur aufzuheizen. In DE 690 06 503 T2 wird ein Temperaturgradient zwischen zwei Elektroden eines Sensorelements verwendet. In DE 10 2008 005 110 wird ein Verfahren beschrieben, bei welchem ein Heizelement einer Lambdasonde durch eine Heizelementsteuerung geregelt aufgeheizt wird. Allgemein können Lambdasonden, insbesondere Sprungsonden, ohne eine Sensor elements can have a significant impact on the properties of solid electrolyte-based sensor elements. In DE 35 19 410 A1 a modulation of an operating temperature of a sensor is described with a predetermined frequency, wherein a resulting and fluctuating with the same frequency measurement signal is detected. In DE 10 2005 020 363 A1 it is described to first heat a measuring sensor to a temperature with a first heating voltage and then a second heating voltage. In DE 690 06 503 T2, a temperature gradient between two electrodes of a sensor element is used. In DE 10 2008 005 110, a method is described in which a heating element of a lambda probe is heated regulated by a heating element control. In general, lambda probes, in particular jump probes, without a
Temperaturregelung betrieben werden, wobei die Lambdasonden beispielsweise in einer zeitlich definierten Startphase mit verminderter Heizleistung betrieben werden. Dabei liegt in der Regel jedoch eine unkontrollierte und unbekannte Temperatur des Sensorelements vor, abhängig in der Regel von den Kaltstartbedingungen des Motors, dem Temperature control can be operated, the lambda probes are operated, for example, in a timed start phase with reduced heating power. In this case, however, there is usually an uncontrolled and unknown temperature of the sensor element, depending usually on the cold start conditions of the engine, the
Motorlastzustand, einer Abgastemperatur oder ähnlichen Einflussgrößen. Ein in dieser Zeit verändertes Regellageverhalten und/oder Dynamikverhalten der Lambdasonde wird in vielen Fällen in Kauf genommen. Weiterhin können Lambdasonden allgemein auch mit einer Temperaturregelung betrieben werden, beispielsweise über eine Engine load condition, an exhaust gas temperature or similar factors. A changed in this time control position behavior and / or dynamic behavior of the lambda probe is often accepted. Furthermore, lambda probes can generally also be operated with a temperature control, for example via a
Innenwiderstandsmessung der Lambdasonde. Diese Temperaturregelung kann beispielsweise innerhalb eines Toleranzkorridors auf eine Zieltemperatur des  Internal resistance measurement of the lambda probe. This temperature control can, for example, within a tolerance corridor to a target temperature of the
Sensorelements erfolgen, beispielsweise auf einen Innenwiderstand von 220 Ω, entsprechend einer Betriebstemperatur von 780°C. Bei einer derartigen Regelung zeigt die Lambdasonde eine Abgastemperatur-unabhängige, gleichbleibende Sensor element, for example, to an internal resistance of 220 Ω, corresponding to an operating temperature of 780 ° C. In such a scheme, the lambda probe shows an exhaust gas temperature-independent, consistent
Funktionscharakteristik bezüglich einer Regellage und einer Dynamik. Functional characteristic with respect to a control position and dynamics.
Trotz der zahlreichen Detailverbesserungen der verschiedenen, aus dem Stand der Technik bekannten Ausgestaltungen und Betriebsweisen von Sensorelementen der genannten Art besteht nach wie vor ein erhebliches Verbesserungspotenzial, Despite the numerous detailed improvements of the various known from the prior art designs and operations of sensor elements of the type mentioned, there is still a considerable potential for improvement,
insbesondere hinsichtlich einer Messgenauigkeit, einer Dynamik und einer in particular with regard to a measuring accuracy, a dynamics and a
Vergiftungsresistenz der beschriebenen Sensorelemente. So sind teilweise Zielkonflikte dahingehend festzustellen, dass insbesondere Sprungsonden bei niedrigeren Poisoning resistance of the described sensor elements. Thus, in some cases, conflicts of interest are to be determined in that in particular jump probes at lower
Temperaturen eine höhere Genauigkeit aufweisen, insbesondere bei Abweichungen von einer Luftzahl λ = 1. Gleichzeitig tritt bei derartigen niedrigeren Temperaturen jedoch eine erhöhte Gefahr hinsichtlich einer Elektrodenvergiftung auf, und die Dynamik der Temperatures have a higher accuracy, especially for deviations from an air ratio λ = 1. At the same time occurs at such lower temperatures, however, an increased risk of electrode poisoning, and the dynamics of
Sensorelemente sinkt. Wünschenswert wäre daher ein Betriebsverfahren, bei welchem Verbesserungen hinsichtlich der oben beschriebenen Eigenschaften erzielt werden und bei denen der beschriebene Zielkonflikt zumindest weitgehend aufgelöst wird. Sensor elements sinks. It would therefore be desirable to have an operating method in which improvements are achieved with regard to the properties described above and in which the described conflict of objectives is at least largely resolved.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Es werden dementsprechend ein Verfahren zur Erfassung mindestens eines Parameters eines Gases in einem Strömungsrohr sowie eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens eines Parameters eines Gases in einem Strömungsrohr vorgeschlagen. Wie oben beschrieben, kann es sich bei dem mindestens einen Parameter, welcher bei dem Verfahren qualitativ und/oder quantitativ erfasst wird, grundsätzlich um einen beliebigen physikalischen und/oder chemischen Parameter handeln, vorzugsweise einen Anteil einer Gaskomponente des Gases und insbesondere um einen Anteil einer Gaskomponente ausgewählt aus: Sauerstoff, Stickoxide, Fettgase. Bei dem Gas kann es sich Accordingly, a method for detecting at least one parameter of a gas in a flow tube and a device for detecting at least one parameter of a gas in a flow tube are proposed. As described above, the at least one parameter, which in the Method is qualitatively and / or quantitatively detected, in principle to act any physical and / or chemical parameters, preferably a proportion of a gas component of the gas and in particular by a proportion of a gas component selected from: oxygen, nitrogen oxides, fat gases. The gas can be
insbesondere um ein Abgas einer Verbrennungskraftmaschine handeln, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug. Das Gas kann beispielsweise in einer Hauptströmungsrichtung durch das Strömungsrohr strömen, beispielsweise in einer Hauptströmungsrichtung, welche von der Verbrennungskraftmaschine weg gerichtet ist. Bei dem Strömungsrohr kann es sich somit insbesondere um einen Abgasstrang oder ein Abgasrohr handeln. Grundsätzlich kann das Strömungsrohr einen beliebigen Querschnitt aufweisen, vorzugsweise einen runden oder polygonalen Querschnitt. Besonders bevorzugt wird das Verfahren somit zum Nachweis mindestens einer Gaskomponente in einem Abgas in einem Abgasstrang eingesetzt, insbesondere zum qualitativen und/oder quantitativen Nachweis von Sauerstoff und/oder Stickoxiden und/oder Fettgas. in particular, to act as an exhaust gas of an internal combustion engine, for example in a motor vehicle. For example, the gas may flow through the flow tube in a main flow direction, for example, in a main flow direction directed away from the internal combustion engine. The flow pipe can thus be in particular an exhaust gas line or an exhaust pipe. In principle, the flow tube can have any cross section, preferably a round or polygonal cross section. The method is thus particularly preferably used for detecting at least one gas component in an exhaust gas in an exhaust gas line, in particular for the qualitative and / or quantitative detection of oxygen and / or nitrogen oxides and / or fatty gas.
Bei dem Verfahren werden mindestens zwei an unterschiedlichen Orten in dem In the method, at least two at different locations in the
Strömungsrohr angeordnete Gassensoren verwendet. Insbesondere kann mindestens ein erster Gassensor stromaufwärts mindestens eines zweiten Gassensors in dem Flow tube arranged gas sensors used. In particular, at least one first gas sensor upstream of at least one second gas sensor in the
Strömungsrohr angeordnet sein, beispielsweise in einem Abstand von mindestens 50 mm, vorzugsweise von mindestens 100 mm und besonders bevorzugt von mindestens 200 mm, beispielsweise entlang einer Hauptströmungsrichtung in dem Strömungsrohr. Flow tube may be arranged, for example, at a distance of at least 50 mm, preferably at least 100 mm and more preferably of at least 200 mm, for example, along a main flow direction in the flow tube.
Unter einem Gassensor ist allgemein ein Sensor zu verstehen, welcher den mindestens einen Parameter qualitativ und/oder quantitativ erfassen kann. Die mindestens zwei Gassensoren können vorzugsweise, wie unten noch näher ausgeführt wird, baugleich ausgestaltet sein. Die Gassensoren umfassen jeweils mindestens eine Nernstzelle, vorzugsweise genau eine Nernstzelle. Unter einer Nernstzelle ist dabei eine A gas sensor is generally understood to mean a sensor which can detect the at least one parameter qualitatively and / or quantitatively. The at least two gas sensors may preferably be of identical construction, as will be explained in greater detail below. The gas sensors each comprise at least one Nernst cell, preferably exactly one Nernst cell. Under a Nernst cell is one
elektrochemische Zelle zu verstehen, bei welcher mindestens zwei Elektroden to understand electrochemical cell, wherein at least two electrodes
vorgesehen sind, welche über mindestens einen Elektrolyten miteinander verbunden sind, also über mindestens ein ionenleitfähiges Material. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Elektrolyten um einen Festelektrolyten handeln, insbesondere einen keramischen Festelektrolyten, beispielsweise einen keramischen Festelektrolyten auf Basis von Zirkoniumdioxid, vorzugsweise Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid und/oder Scandium- dotiertes Zirkoniumdioxid. Besonders bevorzugt sind die Gassensoren oder zumindest einer der Gassensoren derart ausgestaltet, dass mindestens eine erste Elektrode der Nernstzelle mit Gas aus dem Strömungsrohr beaufschlagbar ist, beispielsweise direkt oder nach Durchdringung mindestens eines porösen Elements, beispielsweise einer Diffusionsbarriere, wobei mindestens eine zweite Elektrode vorgesehen ist, welche vorzugsweise nicht dem Gas aus dem Strömungsrohr ausgesetzt ist. Beispielsweise kann die mindestens eine zweite Elektrode in einem Referenzgasraum angeordnet sein, in welchem mindestens ein Referenzgas mit einer bekannten Eigenschaft vorliegt und kann somit beispielsweise als Referenzelektrode ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der Referenzgasraum mindestens einen Referenzgaskanal umfassen, vorzugsweise mindestens einen Referenzluftkanal und/oder mindestens einen Abluftkanal. So können beispielsweise einer oder beide der Gassensoren derart ausgestaltet sein, dass mindestens eine erste Elektrode mit dem Gas beaufschlagbar ist und mindestens eine zweite Elektrode mit einem Referenzgas, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode über den mindestens einen Elektrolyten, vorzugsweise den mindestens einen Festelektrolyten und besonders bevorzugt einen keramischen Festelektrolyten, miteinander ionenleitfähig verbunden sind. Der Referenzgasraum kann beispielsweise als einfacher Referenzgaskanal ausgestaltet sein oder beispielsweise auch als gepumpte Referenz. So kann beispielsweise, vorzugsweise durch Anlegen einer Spannung, insbesondere einer konstanten Spannung, an die Nernstzelle, konstant oder in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen ein Referenzgas zu der zweiten Elektrode gepumpt werden, beispielsweise Sauerstoff, so dass beispielsweise durch diese gepumpte Referenz stets eine magere Atmosphäre an der zweiten Elektrode, welche als Referenzelektrode wirken kann, vorliegt. are provided, which are connected to one another via at least one electrolyte, that is, via at least one ion-conductive material. The electrolyte may particularly preferably be a solid electrolyte, in particular a ceramic solid electrolyte, for example a zirconia-based ceramic solid electrolyte, preferably yttrium-stabilized zirconium dioxide and / or scandium-doped zirconium dioxide. Particularly preferably, the gas sensors or at least one of the gas sensors are configured such that at least one first electrode of the Nernst cell can be acted upon with gas from the flow tube, for example directly or after penetration of at least one porous element, for example a diffusion barrier, wherein at least one second electrode is provided, which is preferably not exposed to the gas from the flow tube. For example, the at least one second electrode can be arranged in a reference gas space in which there is at least one reference gas with a known property and can thus be designed, for example, as a reference electrode. For example, the reference gas space may comprise at least one reference gas channel, preferably at least one reference air channel and / or at least one exhaust air channel. Thus, for example, one or both of the gas sensors can be designed such that at least one first electrode can be acted upon by the gas and at least one second electrode with a reference gas, wherein the first electrode and the second electrode via the at least one electrolyte, preferably the at least one solid electrolyte and particularly preferably a ceramic solid electrolyte, are ionically conductively connected to each other. The reference gas space can be designed, for example, as a simple reference gas channel or for example as a pumped reference. Thus, for example, preferably by applying a voltage, in particular a constant voltage, to the Nernst cell, constant or at regular or irregular intervals a reference gas can be pumped to the second electrode, for example oxygen, so that for example by this pumped reference always a lean atmosphere the second electrode, which can act as a reference electrode, is present.
Besonders bevorzugt sind einer oder mehrere der Gassensoren also als so genannte Sprungsonde ausgestaltet, vorzugsweise als so genannte Zweipunkt-Lambdasonden, wie beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Seiten 154-157 beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung grundsätzlich auch auf andere Ausgestaltungen von Gassensoren anwendbar ist, beispielsweise auf so genannte Breitband-Lambdasonden, wie beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2007, Seiten 158-159 beschrieben. Wiederum alternativ oder zusätzlich ist die Erfindung auch auf Gassensoren zum One or more of the gas sensors are thus preferably designed as a so-called jump probe, preferably as so-called two-point lambda probes, as described, for example, in Robert Bosch GmbH: Sensors in Motor Vehicles, pages 154-157. It should be noted, however, that the present invention is fundamentally also applicable to other configurations of gas sensors, for example to so-called broadband lambda probes, as described, for example, in Robert Bosch GmbH: Sensors in Motor Vehicles, Edition 2007, pages 158-159. Again alternatively or additionally, the invention is also applicable to gas sensors for
Nachweis von Stickoxiden anwendbar, welche beispielsweise in EP 0 769 693 A1 beschrieben werden. Die Erfindung wird, ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausgestaltungen, im Folgenden unter Bezugnahme auf eine Vorrichtung mit zwei Gassensoren vom Typ einzelliger Sprungsonden beschrieben. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird jeweils mindestens eine Nernstspannung an den Nernstzellen erfasst. So kann beispielsweise an einem ersten der Gassensoren eine erste Nernstspannung erfasst werden, und an dem zweiten der Gassensoren mindestens eine zweite Nernstspannung. Aus den erfassten Nernstspannungen kann beispielsweise auf den mindestens einen Parameter des Gases geschlossen werden. Beispielsweise kann dies unter Verwendung eines bekannten Zusammenhangs zwischen der Detection of nitrogen oxides applicable, which are described for example in EP 0 769 693 A1. The invention will be described in the following with reference to a device having two gas sensors of the type of unicellular jumping probes, without limiting further possible embodiments. In the proposed method, in each case at least one Nernst voltage is detected at the Nernst cells. Thus, for example, a first Nernst voltage can be detected at a first of the gas sensors, and at least a second Nernst voltage at the second of the gas sensors. From the detected Nernst voltages can be concluded, for example, on the at least one parameter of the gas. For example, this can be done using a known relationship between the
Nernstspannung und einer Luftzahl und/oder eines Sauerstoffpartialdrucks erfolgen. Derartige Verfahren sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Bei dem Verfahren werden die Gassensoren jeweils auf mindestens eine Solltemperatur geregelt. Unter einer Regelung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Vorgang zu verstehen, bei welchem mindestens ein Istwert erfasst wird und abhängig von seiner Abweichung von mindestens einem Sollwert korrigierend in das System eingegriffen wird, beispielsweise über mindestens ein Stellglied. Beispielsweise kann eine Ist-Temperatur direkt oder indirekt erfasst werden und/oder eine zu dieser Ist-Temperatur korrelierende Istgröße. Diese kann mit der mindestens einen Solltemperatur und/oder einer zu dieser Solltemperatur korrelierenden Sollgröße verglichen werden und entsprechend dieses Vergleichs Einfluss auf die Temperatur des jeweiligen Gassensors genommen werden, beispielsweise mittels mindestens eines Heizelements. Allgemein ist dabei darauf hinzuweisen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einer Temperatur des Gassensors eine Temperatur verstanden wird, welche in einem sensitiven Bereich des jeweiligen Sensors vorliegt. Beispielsweise kann dies eine gemittelte Temperatur in der Nernstzelle des jeweiligen Sensors sein. Das Verfahren wird weiterhin derart durchgeführt, dass der mindestens eine Parameter bei mindestens zwei verschiedenen Solltemperaturen erfasst wird. Dies kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen, welche auch miteinander kombinierbar sind. Nernst voltage and an air ratio and / or an oxygen partial pressure. Such methods are known in principle to the person skilled in the art. In the method, the gas sensors are each controlled to at least one target temperature. In the context of the present invention, a regulation is understood to be a process in which at least one actual value is detected and, depending on its deviation from at least one nominal value, is corrected in the system, for example via at least one actuator. For example, an actual temperature can be detected directly or indirectly and / or an actual variable that correlates to this actual temperature. This can be compared with the at least one setpoint temperature and / or a setpoint value that correlates to this setpoint temperature and influence the temperature of the respective gas sensor according to this comparison, for example by means of at least one heating element. In general, it should be pointed out that in the context of the present invention, a temperature of the gas sensor is understood to mean a temperature which is present in a sensitive region of the respective sensor. For example, this may be an averaged temperature in the Nernst cell of the respective sensor. The method is further performed such that the at least one parameter is detected at at least two different setpoint temperatures. This can be done in different ways, which can also be combined with each other.
Beispielsweise können die mindestens zwei verschiedenen Solltemperaturen gleichzeitig an mindestens zwei unterschiedlichen Orten vorliegen, beispielsweise indem der erste Gassensor auf eine erste Solltemperatur geregelt wird, und der zweite Gassensor auf eine zweite Solltemperatur, wobei gleichzeitig und/oder zeitversetzt mittels dieser Gassensoren jeweils der mindestens eine Parameter des Gases erfasst wird. For example, the at least two different setpoint temperatures may be present simultaneously at at least two different locations, for example by controlling the first gas sensor to a first setpoint temperature, and the second gas sensor to a second setpoint temperature, wherein the at least one parameter is simultaneously and / or delayed by means of these gas sensors of the gas is detected.
Vorzugsweise erfassen in dieser oder auch in anderen Ausgestaltungen beide Preferably, both capture in this or in other embodiments
Gassensoren denselben Parameter des Gases, beispielsweise jeweils einen Gas sensors the same parameter of the gas, for example one each
Sauerstoffanteil in dem Gas, wobei jedoch Abweichungen in dem Messwert auftreten können. Alternativ oder zusätzlich zu der Möglichkeit, dass die mindestens zwei verschiedenen Solltemperaturen gleichzeitig an unterschiedlichen Orten erfasst werden, können diese mindestens zwei verschiedenen Solltemperaturen auch mindestens zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten eingestellte Solltemperaturen erfassen. Diese mindestens zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten eingestellten Solltemperaturen können Oxygen content in the gas, but deviations may occur in the measured value. Alternatively, or in addition to the possibility that the at least two different setpoint temperatures are detected simultaneously at different locations, these at least two different setpoint temperatures can also detect at least two setpoint temperatures set at different times. These at least two setpoint temperatures set at different times can
beispielsweise in ein und demselben Gassensor zu unterschiedlichen Zeitpunkten vorliegen, wie unten noch näher ausgeführt wird, und der mindestens eine Parameter kann von diesem Gassensor zu den unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst werden. for example, in one and the same gas sensor at different times, as will be explained in more detail below, and the at least one parameter can be detected by this gas sensor at the different times.
Allgemein können die mindestens zwei verschiedenen Solltemperaturen also In general, the at least two different setpoint temperatures can
beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: mindestens zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten eingestellten Solltemperaturen; mindestens zwei an unterschiedlichen Orten eingestellten Solltemperaturen, nämlich beispielsweise an den mindestens zwei unterschiedlichen Orten der mindestens zwei Gassensoren vorliegende unterschiedliche Solltemperaturen. Verschiedene Ausgestaltungen und for example, be selected from the group consisting of: at least two setpoint temperatures set at different times; at least two setpoint temperatures set at different locations, namely, for example, at the at least two different locations of the at least two gas sensors present different setpoint temperatures. Different configurations and
Kombinationsmöglichkeiten dieser verschiedenen Möglichkeiten, den mindestens einen Parameter bei mindestens zwei verschiedenen Solltemperaturen zu erfassen, werden unten noch näher beschrieben. Combination possibilities of these different possibilities to detect the at least one parameter at at least two different setpoint temperatures are described in more detail below.
Die mindestens zwei Solltemperaturen können insbesondere um einen Betrag von mindestens 30°C, vorzugsweise mindestens 50°C, weiter bevorzugt um mindestens 100°C und besonders bevorzugt um mindestens 150°C oder sogar mindestens 200°C voneinander abweichen. Beispiele derartiger Abweichungen werden unten noch näher beschrieben. The at least two setpoint temperatures may in particular deviate from one another by an amount of at least 30 ° C., preferably at least 50 ° C., more preferably by at least 100 ° C., and particularly preferably by at least 150 ° C. or even at least 200 ° C. Examples of such deviations will be described in more detail below.
Zur Regelung der jeweiligen Solltemperatur mindestens eines der Gassensoren, vorzugsweise beider Gassensoren oder aller Gassensoren, kann insbesondere mindestens ein Innenwiderstand der jeweiligen Nernstzelle des jeweiligen Abgassensors als Istwert erfasst werden und mit mindestens einem Sollwert verglichen werden. To control the respective setpoint temperature of at least one of the gas sensors, preferably both gas sensors or all gas sensors, in particular at least one internal resistance of the respective Nernst cell of the respective exhaust gas sensor can be detected as an actual value and compared with at least one desired value.
Entsprechend dieses Vergleichs kann beispielsweise mindestens eine Heizleistung mindestens eines Heizelements des Gassensors verändert werden, beispielsweise als Stellgröße. According to this comparison, for example, at least one heating power of at least one heating element of the gas sensor can be changed, for example as a manipulated variable.
Die mindestens zwei Gassensoren sollen an unterschiedlichen Orten in dem The at least two gas sensors should be at different locations in the
Strömungsrohr angeordnet sein. Unter einer Anordnung in dem Strömungsrohr ist dabei eine Anordnung zu verstehen, bei welcher der jeweilige Gassensor an dem jeweiligen Ort den mindestens einen Parameter messen kann. Zu diesem Zweck soll der Gassensor mit Gas aus dem jeweiligen Ort des Strömungsrohrs beaufschlagbar sein. Zu diesem Zweck muss der Gassensor nicht notwendigerweise vollständig oder teilweise in dem Flow tube may be arranged. An arrangement in the flow tube is to be understood as meaning an arrangement in which the respective gas sensor can measure the at least one parameter at the respective location. For this purpose, the gas sensor should be acted upon with gas from the respective location of the flow tube. To this end the gas sensor does not necessarily have to be completely or partially in the
Strömungsrohr angeordnet sein, sondern kann auch beispielsweise außerhalb des Strömungsrohrs angeordnet sein und mit Gas aus dem Strömungsrohr beaufschlagbar sein. Flow tube may be arranged, but may also be arranged for example outside the flow tube and be acted upon with gas from the flow tube.
Bei dem Verfahren kann insbesondere mindestens eine Aufbereitungsvorrichtung zur Aufbereitung des Gases in dem Strömungsrohr verwendet werden, insbesondere ein Partikelfilter und/oder ein Katalysator. Beispielsweise kann diese In the method, in particular at least one treatment device can be used for the treatment of the gas in the flow tube, in particular a particle filter and / or a catalyst. For example, this can
Aufbereitungsvorrichtung direkt in einem Abgasstrang angeordnet sein, beispielsweise einem Abgasrohr, oder auch über einen Bypass mit dem Abgasstrang und/oder Processing device may be arranged directly in an exhaust line, such as an exhaust pipe, or via a bypass with the exhaust line and / or
Abgasrohr verbunden sein. Die Gassensoren sind vorzugsweise jeweils ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem in dem Strömungsrohr stromaufwärts der  Be connected exhaust pipe. The gas sensors are preferably each selected from the group consisting of: one in the flow tube upstream of the
Aufbereitungsvorrichtung angeordneten Gassensor, insbesondere einem in dem Processing device arranged gas sensor, in particular one in the
Strömungsrohr stromaufwärts eines Katalysators angeordneten Gassensor; einem in der Aufbereitungsvorrichtung angeordneten Gassensor, insbesondere einem in einemFlow tube upstream of a catalyst arranged gas sensor; a arranged in the processing device gas sensor, in particular one in a
Katalysator angeordneten Gassensor; einem in dem Strömungsrohr stromabwärts der Aufbereitungsvorrichtung angeordneten Gassensor, insbesondere einem in dem Catalyst arranged gas sensor; a gas sensor disposed in the flow tube downstream of the treatment device, in particular one in the
Strömungsrohr stromabwärts eines Katalysators angeordneten Gassensor. Ohne Flow tube downstream of a catalyst arranged gas sensor. Without
Beschränkung der Möglichkeit, dass anstelle oder zusätzlich eines Katalysators auch mindestens ein Partikelfilter, beispielsweise ein Rußfilter, verwendet werden kann, werden im Folgenden mögliche Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf einen Katalysator beschrieben. So kann beispielsweise ein erster Gassensor stromaufwärts des Limiting the possibility that instead of or in addition to a catalyst also at least one particulate filter, such as a soot filter can be used, the following possible embodiments are described with reference to a catalyst. For example, a first gas sensor upstream of the
Katalysators angeordnet sein, welcher auch als Vorkat-Gassensor (vK-Gassensor) bezeichnet wird. Ein zweiter Gassensor kann dann beispielsweise in dem Katalysator angeordnet sein (Midbrick-Gassensor, MB-Gassensor) und/oder stromabwärts desCatalyst may be arranged, which is also referred to as Vorkat gas sensor (vK gas sensor). A second gas sensor may then be arranged, for example, in the catalytic converter (Midbrick gas sensor, MB gas sensor) and / or downstream of the catalytic converter
Katalysators (Nachkat-Gassensor, n K-Gassensor). Alternativ oder zusätzlich kann auch mindestens ein Gassensor stromabwärts des Katalysators angeordnet sein und mindestens ein weiterer Gassensor in dem Katalysator und/oder stromaufwärts des Katalysators. Bezüglich der möglichen Definitionen der Begriffe„vor", welcher hier gleichbedeutend mit„stromaufwärts" verwendet wird, und„nach", welcher hier gleichbedeutend mit„stromabwärts" verwendet wird, kann auf die obige Beschreibung verwiesen werden. Durch die Erfassung der mindestens einen Eigenschaft an Catalyst (post-cat gas sensor, n K gas sensor). Alternatively or additionally, at least one gas sensor can be arranged downstream of the catalyst and at least one further gas sensor in the catalyst and / or upstream of the catalyst. With respect to the possible definitions of the terms "before", which is used here to mean "upstream", and "to", which is used here to mean "downstream", reference may be made to the above description. By capturing the at least one property
unterschiedlichen Orten in dem Strömungsrohr lassen sich beispielsweise different locations in the flow tube can be, for example
Plausibilitätsbetrachtungen der einzelnen Messungen durchführen und/oder Perform plausibility checks of the individual measurements and / or
Funktionalitäten der Messungen überprüfen, da beispielsweise die unterschiedlichen Einbauorte unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt sein können. Wie oben beschrieben, können die Gassensoren insbesondere baugleiche Gassensoren sein. Besonders bevorzugt umfassen die Gassensoren baugleiche Sprungsonden, vorzugsweise baugleiche Sprungsonden mit jeweils genau einer Nernstzelle. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich. Check functionalities of the measurements, since, for example, the different installation locations may be exposed to different loads. As described above, the gas sensors may be in particular identical gas sensors. Particularly preferably, the gas sensors comprise identical jump probes, preferably identical jump probes, each with exactly one Nernst cell. However, other embodiments are possible in principle.
Weitere mögliche Ausgestaltungen des Verfahrens betreffen vorzugsweise die Zeitpunkte und/oder Orte, zu bzw. an welchen die mindestens zwei unterschiedlichen Further possible embodiments of the method preferably relate to the times and / or locations to or at which the at least two different
Solltemperaturen vorliegen und der Parameter erfasst wird. Wie oben beschrieben, kann beispielsweise ein und derselbe Gassensor zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf unterschiedliche Solltemperaturen geregelt betrieben werden. Diese Ausgestaltung ist grundsätzlich auch in einer Anordnung realisierbar, bei welcher lediglich ein Gassensor vorliegt. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung, bei welcher mindestens zwei Gassensoren vorliegen, wie oben beschrieben. Alternativ oder zusätzlich können die mindestens zwei Solltemperaturen jedoch auch an unterschiedlichen Orten eingestellt werden, nämlich beispielsweise in unterschiedlichen Gassensoren. Set temperatures are present and the parameter is detected. As described above, for example, one and the same gas sensor can be operated at different times regulated to different target temperatures. This embodiment can basically also be implemented in an arrangement in which only one gas sensor is present. However, an embodiment in which at least two gas sensors are present, as described above, is particularly preferred. Alternatively or additionally, however, the at least two setpoint temperatures can also be set at different locations, namely for example in different gas sensors.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird mindestens einer der In a preferred embodiment of the method, at least one of
Gassensoren in mindestens einer ersten Betriebsphase auf eine erste Solltemperatur geregelt und in mindestens einer zweiten Betriebsphase auf mindestens eine zweiteGas sensors controlled in at least a first operating phase to a first setpoint temperature and in at least a second operating phase to at least a second
Solltemperatur, welche vorzugsweise von der ersten Solltemperatur um mindestens den oben genannten Betrag abweicht. Die erste Betriebsphase kann vorzugsweise zeitlich vor der zweiten Betriebsphase liegen. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch möglich, beispielsweise Ausgestaltungen, bei welchen mehr als zwei Betriebsphasen vorliegen und/oder bei welchen wiederholt zwischen der ersten Betriebsphase und der zweitenSetpoint temperature, which preferably deviates from the first setpoint temperature by at least the above-mentioned amount. The first operating phase may preferably be prior to the second operating phase. However, other embodiments are possible, for example embodiments in which there are more than two operating phases and / or in which repeatedly between the first operating phase and the second
Betriebsphase umgeschaltet wird. Die erste Solltemperatur kann vorzugsweise 400°C bis 650°C betragen, insbesondere 550°C bis 600°C und besonders bevorzugt 580°C. Die zweite Solltemperatur kann vorzugsweise 650°C bis 1000°C betragen, insbesondere 700°C bis 850°C und besonders bevorzugt 780°C. Operating phase is switched. The first set temperature may preferably be 400 ° C to 650 ° C, more preferably 550 ° C to 600 ° C, and most preferably 580 ° C. The second set temperature may preferably be 650 ° C to 1000 ° C, in particular 700 ° C to 850 ° C and more preferably 780 ° C.
Mindestens ein Umschaltzeitpunkt zwischen der ersten Betriebsphase und der zweiten Betriebsphase, also ein Zeitpunkt eines Übergangs von der ersten Betriebsphase in die zweite Betriebsphase oder umgekehrt, kann auf verschiedene Weisen ausgestaltet und/oder ausgelöst werden. Beispielsweise kann dieses Umschalten zu mindestens einem vorgegebenen Zeitpunkt erfolgen. Beispielsweise kann ein Umschalten von der ersten Betriebsphase in die zweite Betriebsphase zu einem Zeitpunkt zwischen 5 Sekunden und 5 Minuten nach einem Start einer Verbrennungskraftmaschine erfolgen, vorzugsweise zu einem Zeitpunkt zwischen 10 Sekunden und 3 Minuten und At least one switching time between the first operating phase and the second operating phase, that is, a time of a transition from the first operating phase to the second operating phase or vice versa, can be configured and / or triggered in various ways. For example, this switching can take place at least one predetermined time. For example, switching from the first operating phase to the second operating phase at a time between 5 Seconds and 5 minutes after a start of an internal combustion engine, preferably at a time between 10 seconds and 3 minutes and
insbesondere zwischen 30 Sekunden und 5 Minuten. Alternativ oder zusätzlich kann ein Umschalten zwischen der ersten Betriebsphase und der zweiten Betriebsphase auch vom Vorliegen einer oder mehrerer Randbedingungen, welche erfasst werden, abhängig gemacht werden. Besonders bevorzugt kann ein Umschalten zwischen der ersten Betriebsphase und der zweiten Betriebsphase entsprechend einer erfassten Temperatur des Gases erfolgen. Beispielsweise kann mindestens eine Temperatur des Gases an mindestens einem Ort erfasst werden, und diese mindestens eine Temperatur kann mit mindestens einer Bedingung verglichen werden, beispielsweise mit mindestens einem Schwellwert. Beispielsweise kann entsprechend des Erfülltseins oder Nichterfülltseins dieser mindestens einen Bedingung das Umschalten ausgelöst werden. Beispielsweise kann das Gas ein Abgas im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine sein, wobei die erste Betriebsphase zumindest einen Teil einer Startphase der especially between 30 seconds and 5 minutes. Alternatively or additionally, switching between the first operating phase and the second operating phase can also be made dependent on the presence of one or more boundary conditions which are detected. Particularly preferably, switching between the first operating phase and the second operating phase can take place in accordance with a detected temperature of the gas. For example, at least one temperature of the gas can be detected in at least one location, and this at least one temperature can be compared with at least one condition, for example with at least one threshold. For example, according to the fulfillment or non-fulfillment of this at least one condition, the switching can be triggered. For example, the gas may be an exhaust gas in the exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the first operating phase at least part of a starting phase of the
Verbrennungskraftmaschine umfasst, wobei erfasst wird, ob eine Temperatur des Internal combustion engine, wherein it is detected whether a temperature of the
Abgases unterhalb einer Taupunktende-Temperatur des Abgases liegt. Entsprechend dieser Erfassung kann eine Umschaltung zwischen der ersten Betriebsphase und der zweiten Betriebsphase erfolgen. Unter einer Taupunktende-Temperatur kann dabei diejenige Temperatur verstanden werden, bei der das so genannte Taupunktende erreicht ist, sich also kein flüssiges Wasser mehr im Abgasstrang stromaufwärts eines oder mehrerer der Gassensoren befindet. Diesbezüglich kann beispielsweise auf DE 102 51 364 A1 verwiesen werden. Auf diese Weise kann beispielsweise mindestens einer der Gassensoren in einer Startphase der Verbrennungskraftmaschine, in welcher eine erhöhte Wasserschlagsgefahr besteht, bei einer niedrigeren Temperatur, beispielsweise der oben beschriebenen ersten Solltemperatur, betrieben werden, wohingegen zu einem späteren Zeitpunkt beispielsweise ein Umschalten zu einer höheren, zweiten  Exhaust gas is below a dew point temperature of the exhaust gas. According to this detection, a switchover between the first operating phase and the second operating phase can take place. A dew-point temperature can be understood to mean the temperature at which the so-called dew-point end is reached, that is, there is no longer any liquid water in the exhaust-gas line upstream of one or more of the gas sensors. In this regard, reference may be made, for example, to DE 102 51 364 A1. In this way, for example, at least one of the gas sensors in a starting phase of the internal combustion engine in which there is an increased danger of water hammer, at a lower temperature, for example, the first target temperature described above, operated, whereas at a later date, for example, switching to a higher, second
Solltemperatur erfolgen kann. Set temperature can be done.
Das Verfahren kann weiterhin derart durchgeführt werden, dass mindestens einer der Gassensoren derart betrieben wird, dass ein wiederholter Wechsel zwischen der ersten Solltemperatur und der zweiten Solltemperatur und/oder zwischen der zweiten The method can furthermore be carried out such that at least one of the gas sensors is operated such that a repeated change between the first setpoint temperature and the second setpoint temperature and / or between the second setpoint temperature
Solltemperatur und der ersten Solltemperatur erfolgt. Beispielsweise kann ein Set temperature and the first setpoint temperature takes place. For example, a
regelmäßiges oder unregelmäßiges Umschalten zwischen den Solltemperaturen erfolgen, beispielsweise in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen und/oder auch periodisch. Das Verfahren kann weiterhin derart durchgeführt werden, dass mindestens einer der Gassensoren bei einer Solltemperatur von maximal 650°C, besonders bevorzugt von maximal 600°C und insbesondere von maximal 500°C betrieben wird, wenn eine Luftzahl λ des Gases um mehr als 0,003 von λ = 1 abweicht, vorzugsweise um mehr als 0,002 und besonders bevorzugt um mehr als 0,001 oder sogar um mehr als 0,0007 oder um mehr als 0,0005. Vorzugsweise kann andernfalls, also außerhalb des genannten regular or irregular switching between the set temperatures occur, for example, at regular or irregular intervals and / or periodically. The method can furthermore be carried out in such a way that at least one of the gas sensors is operated at a setpoint temperature of at most 650 ° C., more preferably of at most 600 ° C. and in particular of not more than 500 ° C., if an air ratio λ of the gas is more than 0.003 of λ = 1, preferably by more than 0.002 and more preferably by more than 0.001 or even more than 0.0007 or more than 0.0005. Preferably, otherwise, so outside of said
Temperaturbereichs, der mindestens eine Gassensor bei einer Solltemperatur von mehr als 650°C, vorzugsweise von mehr als 700°C und insbesondere von mehr als 750°C und besonders bevorzugt von mindestens 780°C betrieben werden. Diese Ausgestaltung der Erfindung hat insbesondere den Hintergrund, dass bei niedrigeren Solltemperaturen und somit niedrigeren Betriebstemperaturen der Gassensoren, wie unten noch näher ausgeführt wird, ein größeres Messsignal zwischen der Nernstspannung bei λ = 1 und der Nernstspannung im fetten oder mageren Abgas vorliegt, so dass innerhalb eines größeren Bereichs um λ = 1 herum mit größerer Genauigkeit eine Nernstspannung erfasst werden kann. Temperature range, the at least one gas sensor at a setpoint temperature of more than 650 ° C, preferably more than 700 ° C and in particular more than 750 ° C and more preferably at least 780 ° C are operated. This embodiment of the invention has the particular background that at lower set temperatures and thus lower operating temperatures of the gas sensors, as will be described below, a larger measurement signal between the Nernst voltage at λ = 1 and the Nernst voltage in the rich or lean exhaust gas is present, so that within a larger range around λ = 1 can be detected with greater accuracy a Nernst voltage.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens können die Gassensoren in mindestens einer Betriebsphase gleichzeitig auf unterschiedliche Solltemperaturen geregelt betrieben werden. Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass mindestens ein erster der Gassensoren auf mindestens eine Solltemperatur für diesen Gassensor geregelt wird, und mindestens ein zweiter der Gassensoren auf mindestens eine hiervon abweichende Solltemperatur. In a further possible embodiment of the method, the gas sensors can be operated in a controlled manner to different setpoint temperatures in at least one operating phase. This can be done in particular such that at least one of the first gas sensors is controlled to at least one target temperature for this gas sensor, and at least a second of the gas sensors to at least one deviating therefrom target temperature.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird mindestens ein In a further possible embodiment of the method is at least one
Kontrollschritt durchgeführt. In diesem Kontrollschritt kann ein Vergleich der bei den mindestens zwei verschiedenen Solltemperaturen erfassten Parameter durchgeführt werden. Beispielsweise können bei diesem Vergleich die Parameter und/oder mindestens einen aus diesen Parametern ermittelter, beispielsweise ein Differenzwert, mit mindestens einer Bedingung verglichen werden, beispielsweise durch Vergleich mit mindestens einem Schwellwert. In dem Kontrollschritt kann insbesondere mindestens eine Erkennung einer Beeinflussung mindestens einer Elektrode mindestens eines der Gassensoren erfolgen, insbesondere eine Elektrodenvergiftung und/oder eine Beeinflussung einer oder mehrerer der Elektrode durch Fettgase. Letzteres wird beispielsweise als Continuous Shift Down, CSD, bezeichnet und ist beispielsweise in DE 10 2006 060 633 A1 beschrieben. Diese Ausgestaltung des Verfahrens hängt damit zusammen, dass an unterschiedlichen Orten in dem Strömungsrohr angeordnete Gassensoren typischerweise unterschiedlichen Belastungen, beispielsweise durch Elektrodengifte und/oder Fettgase, ausgesetzt sind, so dass beispielsweise eine starke Abweichung der von den jeweiligen Gassensoren erfassten Parameter voneinander auf eine Vergiftung und/oder einen CSD eines oder beider der Gassensoren schließen lassen kann. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Kontrollschritt auch mindestens eine Plausibilitätsbetrachtung des Parameters Control step performed. In this control step, a comparison of the parameters detected at the at least two different setpoint temperatures can be performed. For example, in this comparison, the parameters and / or at least one of these parameters, for example a difference value, can be compared with at least one condition, for example by comparison with at least one threshold value. In particular, at least one detection of an influence on at least one electrode of at least one of the gas sensors may take place in the control step, in particular an electrode poisoning and / or an influence of one or more of the electrodes by fat gases. The latter is referred to, for example, as a continuous shift down, CSD, and is described for example in DE 10 2006 060 633 A1. This embodiment of the method is associated with the fact that gas sensors arranged at different locations in the flow tube typically differ Loads, for example, by electrode poisons and / or fat gases are exposed, so that, for example, a strong deviation of the parameters detected by the respective gas sensors can infer from one another poisoning and / or a CSD of one or both of the gas sensors. Alternatively or additionally, at least one plausibility check of the parameter can also be carried out in the control step
durchgeführt werden. So können beispielsweise Abweichungen der jeweils erfassten Parameter der Gassensoren erkannt werden, beispielsweise durch Vergleich mit mindestens einem Schwellwert. Der Kontrollschritt kann weiterhin derart durchgeführt werden, dass ein Ergebnis dieses mindestens einen Kontrollschritts einem Benutzer und/oder einer anderen Vorrichtung zur Kenntnis gebracht wird, beispielsweise in Form eines Warnsignals und/oder Fehlersignals und/oder in Form eines Korrektursignals. be performed. For example, deviations of the respectively detected parameters of the gas sensors can be detected, for example by comparison with at least one threshold value. The checking step can also be carried out in such a way that a result of this at least one checking step is brought to the attention of a user and / or another device, for example in the form of a warning signal and / or error signal and / or in the form of a correction signal.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wie oben beschrieben, eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens eines Parameters eines Gases in einem In another aspect of the present invention, as described above, an apparatus for detecting at least one parameter of a gas in one
Strömungsrohr vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst mindestens zwei Gassensoren zum Einsatz in dem Gas an unterschiedlichen Orten in dem Strömungsrohr. Die Flow tube proposed. The apparatus includes at least two gas sensors for use in the gas at different locations in the flow tube. The
Vorrichtung kann weiterhin das Strömungsrohr selbst umfassen oder einen Teil desselben. Die Gassensoren weisen jeweils mindestens eine Nernstzelle auf. Die Vorrichtung umfasst weiterhin mindestens eine Ansteuerung, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, um ein Verfahren gemäß einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausgestaltungen und/oder einem oder mehreren der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele durchzuführen. Dementsprechend kann für mögliche Apparatus may further comprise the flow tube itself or a part thereof. The gas sensors each have at least one Nernst cell. The apparatus further comprises at least one driver, wherein the apparatus is set up to carry out a method according to one or more of the embodiments described above and / or one or more of the exemplary embodiments described below. Accordingly, for possible
Ausgestaltungen der Vorrichtungen, des Gases, des Parameters, des Strömungsrohrs, der Gassensoren und der Nernstzellen sowie auf mögliche Verfahrensaspekte beispielsweise auf die obige Beschreibung verwiesen werden. Die Ansteuerung kann beispielsweise mindestens einen Mikrocomputer umfassen, wobei der Mikrocomputer eingerichtet sein kann, um beispielsweise ein Umschalten zwischen den beschriebenen Betriebsphasen und/oder Solltemperaturen zu bewirken. Insbesondere kann die Embodiments of the devices, the gas, the parameter, the flow tube, the gas sensors and the Nernst cells as well as possible procedural aspects, for example, to the above description. The control may comprise, for example, at least one microcomputer, wherein the microcomputer may be configured to effect, for example, a switching between the described operating phases and / or setpoint temperatures. In particular, the
Vorrichtung derart eingerichtet sein, dass eine gemeinsame Temperaturregelung für die Gassensoren vorgesehen ist. Die Ansteuerung kann weiterhin eine oder mehrere elektronische Bauelemente aufweisen, beispielsweise eine oder mehrere Device be set up such that a common temperature control is provided for the gas sensors. The drive can furthermore have one or more electronic components, for example one or more
Temperaturregelungen, vorzugsweise eine gemeinsame Temperaturregelung für die Abgassensoren oder mindestens zwei der Abgassensoren. Die Ansteuerung kann mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen, beispielsweise, wie oben ausgeführt, mindestens einen Mikrocomputer. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann beispielsweise programmtechnisch eingerichtet sein, um die obigen Schritte oder Teile derselben durchzuführen. Weiterhin kann die Ansteuerung, alternativ oder zusätzlich, auch mindestens einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (application specific integrated circuit, ASIC) umfassen. Verschiedene Ausgestaltungen sind möglich. Das Verfahren und die Vorrichtung wurden oben derart beschrieben, dass mindestens zwei Gassensoren vorgesehen sind. Das erfindungsgemäße Prinzip, den mindestens einen Parameter bei mindestens zwei verschiedenen Solltemperaturen zu erfassen, kann jedoch grundsätzlich auch auf eine Vorrichtung mit lediglich einem Gassensor übertragen werden, einschließlich der oben beschriebenen optionalen Merkmale, nach welchen ein und derselbe Abgassensor zu unterschiedlichen Zeitpunkten, beispielsweise in unterschiedlichen Betriebsphasen, bei unterschiedlichen Solltemperaturen geregelt betrieben wird. Temperature controls, preferably a common temperature control for the exhaust gas sensors or at least two of the exhaust gas sensors. The drive may comprise at least one data processing device, for example, as stated above, at least one microcomputer. By way of example, the data processing device can be set up in terms of programming in order to implement the above steps or parts to do the same. Furthermore, the drive may, alternatively or additionally, also comprise at least one application-specific integrated circuit (ASIC). Various configurations are possible. The method and apparatus have been described above such that at least two gas sensors are provided. However, the principle according to the invention of detecting the at least one parameter at at least two different setpoint temperatures can in principle also be transferred to a device with only one gas sensor, including the optional features described above, according to which one and the same exhaust gas sensor at different times, for example in different Operating phases, operated at different setpoint temperatures regulated.
Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung weisen gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen zahlreiche Vorteile auf. Insbesondere lassen sich durch einen zeitweisen oder dauerhaften Betrieb von mindestens zwei The proposed method and apparatus have numerous advantages over known methods and apparatus. In particular, can be by a temporary or permanent operation of at least two
temperaturgeregelten Gassensoren, vorzugsweise Lambdasonden und besonders bevorzugt Sprungsonden, auf mindestens zwei unterschiedliche, aber vorzugsweise genau bekannte Solltemperaturen und damit Temperaturniveaus, insbesondere temperature-controlled gas sensors, preferably lambda probes and particularly preferably jump probes, to at least two different, but preferably precisely known setpoint temperatures and thus temperature levels, in particular
Temperaturniveaus Ti und T2 mit vorzugsweise Ti « T2, zahlreiche Vorteile erzielen. Insbesondere lässt sich eine Robustheitssteigerung erzielen, sowie eine Temperature levels Ti and T 2 with preferably Ti «T 2 , achieve numerous advantages. In particular, a robustness increase can be achieved, as well as a
Wasserschlagabsicherung der Abgassensoren, bei gleichzeitig früher Water hammer protection of the exhaust gas sensors, at the same time earlier
Betriebsbereitschaft, insbesondere im Niedertemperaturbetrieb einer Operational readiness, especially in low-temperature operation of a
Verbrennungskraftmaschine. Weiterhin lässt sich eine angepasste Regellage für eine Startphase und für einen Dauerbetrieb erzielen, beispielsweise eine fettere Regellage bei einem Motorstart. Zudem lassen sich neue Abgleichverfahren und neue Internal combustion engine. Furthermore, an adjusted control position for a starting phase and for a continuous operation can be achieved, for example, a greasy rule position at an engine start. In addition, new reconciliation procedures and new
Plausibilisierungsfunktionen realisieren, beispielsweise in Form einer Implement plausibility functions, for example in the form of a
Vergiftungserkennung. Dies kann, wie oben beschrieben, beispielsweise durch einen Vergleich von Signalen von Gassensoren in verschiedenen Einbaupositionen erfolgen, beispielsweise in Vorkat-Position (vK) und/oder Midbrick-Position (MB) und/oder in Nachkat-Position (nK). Poisoning detection. As described above, this can be done, for example, by comparing signals from gas sensors in different installation positions, for example in the Vorkat position (vK) and / or Midbrick position (MB) and / or in the Nachkat position (nK).
Als weiterer möglicher Vorteil lässt sich der oben beschriebene Zielkonflikt auflösen. So lässt sich insbesondere eine größere Messempfindlichkeit eines Gassensors, As another possible advantage, the conflict of objectives described above can be resolved. In particular, a greater measuring sensitivity of a gas sensor,
vorzugsweise einer Sprungsonde, außerhalb von λ = 1 bei niedriger Solltemperatur und damit bei niedriger Betriebstemperatur durch ein größeres Messsignal realisieren. Weiterhin lassen sich mittels des vorgeschlagenen Verfahrens und der vorgeschlagenen Vorrichtung eine Vielzahl von Ausgestaltungen realisieren, in denen die zuvor preferably a jump probe, outside of λ = 1 at low setpoint temperature and thus realize at low operating temperature by a larger measurement signal. Furthermore, can be realized by means of the proposed method and the proposed device, a variety of embodiments in which the previously
beschriebenen positiven Eigenschaften und Vorteile der Erfindung besonders günstig zum Tragen kommen. described positive properties and advantages of the invention are particularly beneficial.
So lässt sich beispielsweise in einer realisierbaren Ausgestaltung ein erster Gassensor, beispielsweise eine vK-Sprungsonde, mit einem temporären Betrieb auf einer Thus, for example, in a realizable embodiment, a first gas sensor, for example a vK jump probe, can be used with a temporary operation on one
abgesenkten ersten Solltemperatur ΤΊ in einer Startphase (auch als Warmlaufphase bezeichnet) betreiben, gefolgt von einem Wechsel auf eine zweite Solltemperatur T2 in mindestens einer zweiten Betriebsphase, beispielsweise nach einer Startphase der Verbrennungskraftmaschine. Ein zweiter Gassensor, beispielsweise eine nK- Sprungsonde, kann konstant auf einer eigenen, unabhängigen Solltemperatur laufen, beispielsweise konstant ebenfalls auf der zweiten Solltemperatur T2. lowered first set temperature ΤΊ in a start phase (also referred to as warm-up phase) operate, followed by a change to a second setpoint temperature T 2 in at least a second operating phase, for example, after a start phase of the internal combustion engine. A second gas sensor, for example an nK-jump probe, can constantly run at its own, independent desired temperature, for example, also constantly at the second setpoint temperature T 2 .
In einer weiteren realisierbaren Ausgestaltung können beide Gassensoren, beispielsweise eine vK- und eine nK-Sprungsonde, in einem temporären Betrieb auf einer ersten Solltemperatur, beispielsweise einer abgesenkten Temperatur Ti , betrieben werden, beispielsweise in einer Startphase, gefolgt von einem gemeinsamen Wechsel auf eine zweite Solltemperatur, beispielsweise eine höhere Solltemperatur T2. In a further feasible embodiment, both gas sensors, for example a vK and an nK-jump probe, can be operated in a temporary operation at a first set temperature, for example a lowered temperature Ti, for example in a start phase, followed by a common change to a second Target temperature, for example, a higher target temperature T 2 .
In einem weiteren realisierbaren Ausgestaltung, welche insbesondere für einen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bei λ « 1 (beispielsweise mit einer Abweichung von 1 um nicht mehr als 0,1) realisiert werden kann, können mindestens zwei Gassensoren im Permanentbetrieb auf unterschiedlichen Solltemperaturen betrieben werden. In a further realizable embodiment, which can be realized in particular for operation of the internal combustion engine at λ << 1 (for example with a deviation of 1 by not more than 0.1), at least two gas sensors can be operated in permanent operation at different setpoint temperatures.
Beispielsweise kann eine vK-Lambdasonde in einem Permanentbetrieb bei einer ersten Betriebstemperatur Ti betrieben werden, und ein zweiter Gassensor, beispielsweise eine nK-Lambdasonde, mit Permanentbetrieb bei einer zweiten Solltemperatur, beispielsweise T2. Ein derartiger Betrieb von Gassensoren bei unterschiedlichen Temperaturniveaus kann zu einer Optimierung der Regellage und zu einer Optimierung der Lebensdauer der Gassensoren beitragen. For example, a vK lambda probe can be operated in a permanent mode at a first operating temperature Ti, and a second gas sensor, for example an nK lambda probe, with permanent operation at a second set temperature, for example T 2 . Such operation of gas sensors at different temperature levels may contribute to optimizing the control attitude and optimizing the life of the gas sensors.
In einer weiteren realisierbaren Ausgestaltung, welche insbesondere für einen Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine bei λ > 1 ,0, vorzugsweise λ > 1 , 1 , geeignet ist, kann das Verfahren grundsätzlich gemäß der zuvor beschriebenen Ausgestaltung durchgeführt werden. Hierbei kann eine gesteigerte Genauigkeit der Gassensoren bei abgesenkter Betriebstemperatur, vorzugsweise bei der ersten Solltemperatur, eingesetzt werden. Dadurch entsteht für eine größere Anzahl von Fahrzeugsystemen die Möglichkeit, anstelle beispielsweise einer Breitbandsonde eine Sprungsonde als Regelsonde einzusetzen, insbesondere als Regelsonde vK. In a further realizable embodiment, which is suitable in particular for operation of an internal combustion engine at λ> 1, 0, preferably λ> 1, 1, the method can basically be carried out according to the embodiment described above. Here, an increased accuracy of the gas sensors at lowered Operating temperature, preferably at the first setpoint temperature, are used. As a result, for a larger number of vehicle systems, it is possible, instead of, for example, to use a broadband probe as a control probe, in particular as a control probe vK.
Eine weitere realisierbare Ausgestaltung kann ebenfalls grundsätzlich den beiden zuvor beschriebenen Ausgestaltungen entsprechen, wobei jedoch vorzugsweise ein Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bei λ < 1 ,0, vorzugsweise λ < 1 , 1 , erfolgt. Diese A further realizable embodiment may also basically correspond to the two embodiments described above, but preferably operating the internal combustion engine at λ <1, 0, preferably λ <1, 1, takes place. These
Ausgestaltung kann beispielsweise einen so genannten Bauteilschutz umfassen und/oder im Rahmen eines Bauteilschutzes realisiert werden. Diese Ausgestaltung kann somit einen Fettbetrieb einer mit Sprungsonden geregelten Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines mit Sprungsonden geregelten Motors, im Bauteilschutz umfassen. Beim Bauteilschutz wird ein Motor absichtlich fett betrieben, wenn Komponenten am Motor und im Abgassystem ihre Temperaturgrenzen erreichen. Der überschüssige Kraftstoff kann somit nicht verbrannt werden, sondern verdampft und nimmt dabei Wärme auf. Vorteil des Verfahrens ist, dass der Fahrer dieses„Abregein" nicht bemerkt. Nachteil sind die dabei anfallenden HC-Emissionen. Weil der Bauteilschutz jedoch in den Embodiment may include, for example, a so-called component protection and / or be realized in the context of a component protection. This refinement can thus comprise a rich operation of an internal combustion engine controlled by jump probes, in particular of a motor controlled with jump probes, in the component protection. In component protection, an engine is intentionally operated in rich fat when components on the engine and in the exhaust system reach their temperature limits. The excess fuel can thus not be burned, but evaporates and absorbs heat. The advantage of the method is that the driver does not notice this "deterrent." Disadvantages are the resulting HC emissions, because the component protection, however, in the
Fahrzyklen zur Abgasmessung nicht vorkommt (Höchstgeschwindigkeit ca. 120 km/h im jeweiligen Zyklus), ist er in der Regel nicht emissionsrelevant, d.h. Fahrzeuge mit Bauteilschutz können trotzdem nach EU- oder US-Norm zugelassen werden. Dabei kann beispielsweise durch eine Anfettung des Gases, beispielsweise eine Anfettung des Gemischs, eine Temperatur des Gases und/oder eine Motortemperatur abgesenkt werden, beispielsweise durch Kondensation von unverbranntem Kraftstoff. Hierbei kann beispielsweise eine gesteigerte Genauigkeit der Gassensoren bei abgesenkter Driving cycles for measuring emissions does not occur (maximum speed about 120 km / h in each cycle), he is usually not relevant to emissions, i. Vehicles with component protection can still be approved to EU or US standards. In this case, for example, by an enrichment of the gas, for example enrichment of the mixture, a temperature of the gas and / or an engine temperature can be lowered, for example by condensation of unburned fuel. In this case, for example, an increased accuracy of the gas sensors when lowered
Betriebstemperatur genutzt werden. Hierdurch kann für eine größere Anzahl von Operating temperature can be used. This can be used for a larger number of
Fahrzeugsystemen die Möglichkeit realisiert werden, anstelle einer Breitbandsonde eine Sprungsonde als Regelsonde vK einzusetzen.  Vehicle systems to realize the possibility instead of a broadband probe to use a jump probe as a control probe vK.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung, welche sich vorteilhaft realisieren lässt, lässt sich, wie oben beschrieben, mindestens eine Kontrollfunktion und/oder mindestens ein Kontroll schritt realisieren. Beispielsweise kann in dieser Ausgestaltung eine In a further possible embodiment, which can be realized advantageously, at least one control function and / or at least one control step can be realized as described above. For example, in this embodiment, a
Plausibilisierung und/oder Abgleichsfunktion eingesetzt werden, beispielsweise eine Plausibilisierung bzw. Abgleichsfunktion einer MB-Lambdasonde und einer nK- Lambdasonde durch einen temporären, beispielsweise intervallmäßigen, Wechsel beider Gassensoren zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Solltemperaturen, Plausibilisierung and / or balancing function are used, for example, a plausibility or balancing function of a MB lambda probe and a nk lambda probe by a temporary, for example, interval, change of both gas sensors between at least two different set temperatures,
beispielsweise zwischen Ti und T2. Hierdurch kann sich beispielsweise die Möglichkeit eines direkten Vergleichs einer Regellage und/oder einer Dynamik der beiden for example, between Ti and T 2 . This may, for example, the possibility a direct comparison of a rule situation and / or dynamics of the two
Gassensoren in unterschiedlichen Einbaupositionen ergeben. Hierdurch kann Gas sensors come in different mounting positions. This can
beispielsweise eine Diagnose eines Katalysators erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise eine Sondenvergiftung detektiert werden, da sich typischerweise eine Kennlinie von Gassensoren mit einer Vergiftung ändert. For example, carried out a diagnosis of a catalyst. Alternatively or additionally, for example, a probe poisoning can be detected, since typically a characteristic curve of gas sensors with a poisoning changes.
Die oben beschriebenen Ausgestaltungen können beispielsweise mit Solltemperaturen ΤΊ = 580°C und T2 = 780°C durchgeführt werden, beispielsweise für das Sensorelement einer Sprungsonde. Auch andere Temperaturen sind jedoch grundsätzlich einsetzbar, beispielsweise die oben genannten Bereiche für die erste bzw. zweite Solltemperatur. Das vorgeschlagene Verfahren ist grundsätzlich insbesondere für Gassensoren mit The embodiments described above can be carried out, for example, with setpoint temperatures ΤΊ = 580 ° C. and T 2 = 780 ° C., for example for the sensor element of a jump probe. However, other temperatures can also be used in principle, for example the above-mentioned ranges for the first or second setpoint temperature. The proposed method is basically in particular for gas sensors with
mindestens einem integrierten Heizelement und/oder mit mindestens einem separat bereitgestellten Heizelement geeignet. Beispielsweise kann das Verfahren besonders günstig für Sprungsonden mit integriertem und/oder separat beigestelltem Heizelement, beispielsweise einem Stäbchenheizer, konzipiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren jedoch auch auf den Betrieb von anderen Arten von Gassensoren eingesetzt werden, beispielsweise anderen Arten von Abgassensoren, beispielsweise Sauerstoff-Breitbandsonden und/oder Stickoxidsensoren. Kurze Beschreibung der Zeichnungen at least one integrated heating element and / or with at least one separately provided heating element suitable. For example, the method can be designed particularly favorable for jump probes with integrated and / or separately provided heating element, for example a rod heater. Alternatively or additionally, however, the method can also be applied to the operation of other types of gas sensors, for example other types of exhaust gas sensors, for example oxygen wideband probes and / or nitrogen oxide sensors. Brief description of the drawings
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Es zeigen: Further optional details and features will become apparent from the following description of preferred embodiments. Show it:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung Figure 1 shows an embodiment of a device for detection
mindestens eines Parameters eines Gases in einem Strömungsrohr;  at least one parameter of a gas in a flow tube;
Figur 2 eine Temperaturabhängigkeit von Funktionskennlinien typischer Figure 2 shows a temperature dependence of functional characteristics more typical
Sprungsonden;  Jump sensors;
Figuren 3A und 3B Abhängigkeit von Sensorsignalen nicht-temperaturgeregelter Figures 3A and 3B dependence of sensor signals non-temperature controlled
Sprungsonden (Figur 3A) und temperaturgeregelter Sprungsonden (Figur 3B) von einer Abgastemperatur; und Figur 4 exemplarische Kennlinien vergifteter Sprungsonden. Jump probes (FIG. 3A) and temperature-controlled jump probes (FIG. 3B) of an exhaust gas temperature; and FIG. 4 shows exemplary characteristics of poisoned jump probes.
Ausführungsformen der Erfindung In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 110 zur Erfassung mindestens eines Parameters eines Gases in einem Strömungsrohr 112 dargestellt. Die Vorrichtung dient in diesem Beispiel exemplarisch zur Erfassung eines Sauerstoffanteils in einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine 1 14, so dass es sich bei dem Strömungsrohr 1 12 exemplarisch um ein Abgasrohr 1 16 eines Abgastrakts handeln kann, welches in einer Hauptströmungsrichtung 1 18 durchströmt wird. In dem Strömungsrohr 112 ist exemplarisch ein Katalysator 120 als Beispiel einer Aufbereitungsvorrichtung und/oder einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung eingesetzt. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Arten derartiger Vorrichtungen eingesetzt werden. Die Vorrichtung 110 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mindestens zwei Gassensoren, hier dargestellt drei Gassensoren 122, 124 und 126. Entsprechend der Anordnung vor dem Katalysator 120, innerhalb des Katalysators 120 oder nach dem Katalysator 120 werden diese Gassensoren 122 - 126 auch als vK (Vorkat), MB (Midbrick) und nK (Nachkat) bezeichnet. Bei sämtlichen Gassensoren 122 - 126 handelt es sich beispielsweise um Sprungsonden 128, welche mindestens eine Nernstzelle aufweisen, beispielsweise eine Nernstzelle, bei welcher mindestens eine Elektrode dem Abgas in dem Abgasrohr 1 16 ausgesetzt ist, und mindestens eine zweite Elektrode EMBODIMENTS OF THE INVENTION FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a device 110 for detecting at least one parameter of a gas in a flow tube 112. The device is used in this example, for example, to detect an oxygen content in an exhaust gas of an internal combustion engine 1 14, so that it can be exemplified by the flow tube 1 12 an exhaust pipe 1 16 an exhaust tract, which is traversed in a main flow 1 18. By way of example, a catalyst 120 is used in the flow tube 112 as an example of a treatment device and / or an exhaust aftertreatment device. Alternatively or additionally, other types of such devices may be used. The apparatus 110 includes in the illustrated embodiment, at least two gas sensors, here three gas sensors 122, 124 and 126. According to the arrangement in front of the catalyst 120, within the catalyst 120 or after the catalyst 120, these gas sensors 122 - 126 as vK (Vorkat ), MB (Midbrick) and nK (Nachkat). All the gas sensors 122-126 are, for example, jump probes 128 which have at least one Nernst cell, for example a Nernst cell, in which at least one electrode is exposed to the exhaust gas in the exhaust pipe 16 and at least one second electrode
(Referenzelektrode) einem Referenzgasraum, vorzugsweise einem Referenzluftkanal oder Referenzgaskanal, vorzugsweise mit einer gepumpten Referenz gemäß der obigen Beschreibung. Bei sämtlichen Sprungsonden 128 handelt es sich um temperaturgeregelte Sprungsonden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung 110 grundsätzlich auch mit einer einzelnen Sprungsonde 128 ausgestaltet sein könnte oder mit lediglich zwei oder mehr als drei Sprungsonden, beispielsweise lediglich mit einem der Gassensorpaare 122, 124, 122, 126 und 124, 126. Bezüglich eines möglichen Aufbaus der beschriebenen Gassensoren 122 - 126 kann exemplarisch auf Robert Bosch GmbH, Sensoren im (Reference electrode) a reference gas space, preferably a reference air channel or reference gas channel, preferably with a pumped reference as described above. All jump probes 128 are temperature controlled jump probes. It should be noted that the device 110 could in principle also be designed with a single jump probe 128 or with only two or more than three jump probes, for example only one of the gas sensor pairs 122, 124, 122, 126 and 124, 126 Structure of the gas sensors described 122 - 126 can be exemplified by Robert Bosch GmbH, sensors in
Kraftfahrzeug, Ausgabe 2007, Seiten 154-157 verwiesen werden, wobei jedoch zusätzlich eine Temperaturregelung 130 vorhanden ist, vorzugsweise eine gemeinsame  Motor vehicle, edition 2007, pages 154-157 are referenced, but in addition a temperature control 130 is present, preferably a common
Temperaturregelung 130 in einer Ansteuerung 132 der Vorrichtung. Diese Temperature control 130 in a drive 132 of the device. These
Temperaturregelung 130 kann beispielsweise eingerichtet sein, um einen Temperature control 130 may be configured to, for example
Innenwiderstand der Nernstzellen der Sprungsonden 128 zu messen und mittels eines Heizelements auf einen bestimmten Wert einzustellen, der einer vorgegebenen Internal resistance of Nernstzellen the jump probes 128 to measure and by means of a Set the heating element to a certain value, which is a predetermined
Solltemperatur für den jeweiligen Gassensor 122, 124, 126 entspricht. Set temperature for the respective gas sensor 122, 124, 126 corresponds.
In Figur 2 sind typische Nernstspannungen UN und korrelierende Sauerstoff-Partialdrucke von Sprungsonden 128 der beschriebenen Art für verschiedene Temperaturen der Nernstzelle dargestellt. Hieraus ergibt sich, dass insbesondere im fetten Abgas (λ < 1) eine Temperaturabhängigkeit besteht, und die Nernstspannung UN mit zunehmender Temperatur absinkt, wohingegen der Sauerstoffpartialdruck p02 mit steigender FIG. 2 shows typical Nernst voltages U N and correlating oxygen partial pressures of jump probes 128 of the type described for different temperatures of the Nernst cell. It follows that in particular in the rich exhaust gas (λ <1), a temperature dependence exists, and the Nernst voltage U N decreases with increasing temperature, whereas the oxygen partial pressure p 0 2 with increasing
Temperatur ansteigt. In diesem Bereich dominiert die Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtsreaktionen, beispielsweise einer Zersetzung von C02 in Kohlenmonoxid und Sauerstoff und/oder einer Zersetzung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Im mageren Bereich hingegen (λ > 1) überwiegt die Temperaturabhängigkeit der Temperature rises. In this area dominates the temperature dependence of the equilibrium reactions, such as a decomposition of C0 2 in carbon monoxide and oxygen and / or a decomposition of water into hydrogen and oxygen. In the lean region, however, (λ> 1), the temperature dependence of the
Nernstspannung, welche sich aus der Nernstgleichung ergibt: Nernst voltage, which results from the Nernst equation:
N 4F P(02") N 4F P (0 2 ")
Dabei bezeichnet R die allgemeine Gaskonstante, F die Faraday-Konstante, T die Temperatur der Nernstzelle, und P(02') bzw. P(02") die Sauerstoffpartialdrucke an den Elektroden der Nernstzelle. Here, R denotes the general gas constant, F the Faraday constant, T the temperature of the Nernst cell, and P (0 2 ') and P (0 2 ") the oxygen partial pressures at the electrodes of the Nernst cell.
In den Figuren 3A und 3B ist dargestellt, in welcher Weise die Temperatur des Abgases in dem Abgasrohr 1 16 einen Einfluss auf die Signale UN der Sprungsonden 128 nimmt. In Figur 3A sind dementsprechend Signale nicht-temperaturgeregelter Sprungsonden 128 gezeigt. Entsprechend der Darstellung in Figur 2 hat hier die Abgastemperatur einen erheblichen Einfluss auf das Funktionsverhalten der Sprungsonden, und die FIGS. 3A and 3B show the manner in which the temperature of the exhaust gas in the exhaust pipe 16 takes an influence on the signals U N of the jump probes 128. Accordingly, signals of non-temperature controlled jump probes 128 are shown in FIG. 3A. As shown in FIG. 2, the exhaust gas temperature has a considerable influence on the functional behavior of the jump probes, and the
Abgastemperatur beeinflusst die Funktionskennlinien erheblich. In Figur 3B ist hingegen eine Kennlinie einer temperaturgeregelten Sprungsonde 128, wie sie im Rahmen der Vorrichtung 1 10 eingesetzt wird, dargestellt. Die Abgastemperatur Tg und deren Exhaust gas temperature has a significant influence on the functional characteristics. In contrast, FIG. 3B shows a characteristic curve of a temperature-controlled jump probe 128, as used in the context of the device 110. The exhaust gas temperature T g and their
Veränderungen werden hierbei durch die Temperaturregelung 130 ausgeglichen, welche beispielsweise eine Heizleistung eines oder mehrerer Heizelemente der Gassensoren 122, 124, 126 beeinflusst, wobei diese Heizelemente integrierte Heizelemente und/oder externe Heizelemente umfassen können. Changes here are compensated by the temperature control 130, which influences, for example, a heat output of one or more heating elements of the gas sensors 122, 124, 126, wherein these heating elements may comprise integrated heating elements and / or external heating elements.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Gassensoren 122 - 126 jeweils auf mindestens eine Solltemperatur geregelt werden, wobei mindestens ein Parameter des Gases, beispielsweise in Figur 1 ein Sauerstoffpartialdruck, bei mindestens zwei verschiedenen Solltemperaturen erfasst wird. Dies kann auf verschiedene Weisen erfolgen, welche in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen erläutert werden. Ausführungsbeispiel 1 : According to the invention, it is provided that the gas sensors 122 - 126 are respectively controlled to at least one setpoint temperature, wherein at least one parameter of the Gas, for example, in Figure 1, an oxygen partial pressure is detected at at least two different target temperatures. This can be done in various ways, which are explained in the following embodiments. Embodiment 1
Die Gassensoren 122 (vK) und 126 (nK) werden eingesetzt. In einer ersten The gas sensors 122 (vK) and 126 (nK) are used. In a first
Betriebsphase, welche auch als Startphase oder Warmlaufphase der Operating phase, which also as a start phase or warm-up phase of
Verbrennungskraftmaschine 1 14 ausgestaltet sein kann, wird der vK-Gassensor 122 auf einer abgesenkten Temperatur Ti betrieben. Nach Ablauf der Startphase erfolgt dann ein Wechsel auf T2 > Ti , vorzugsweise T2 » Ti. Der nK-Gassensor 126 läuft vorzugsweise auf einer konstanten hohen Temperatur T » Ti , vorzugsweise ebenfalls auf T2. Die Startphase kann beispielsweise eine Phase sein oder umfassen, welche sich bis zu einem Taupunktende erstreckt, also bis zu einer Temperatur des Abgases, in welcher in dem Abgas keine flüssigen Bestandteile, insbesondere kein flüssiges Wasser, mehr vorhanden ist. Diese Phase kann beispielsweise 30 Sekunden bis 2 Minuten betragen, je nach Anwendung. Die Temperatur Ti kann beispielsweise 400 bis 650°C, insbesondere 550°C bis 600°C und besonders bevorzugt 580°C betragen, und die zweite Solltemperatur typischerweise 650°C bis 1000°C, insbesondere 700°C bis 850°C und besonders bevorzugt 780°C. Internal combustion engine 1 14 may be configured, the vK gas sensor 122 is operated at a lowered temperature Ti. After the start phase, a change then takes place to T 2 > Ti, preferably T 2 »Ti. The nK gas sensor 126 preferably runs at a constant high temperature T» Ti, preferably also at T 2 . The starting phase may be, for example, a phase which extends to a dew point end, that is to say to a temperature of the exhaust gas in which no liquid constituents, in particular no liquid water, are present in the exhaust gas. This phase can be, for example, 30 seconds to 2 minutes, depending on the application. The temperature Ti may for example be 400 to 650 ° C, in particular 550 ° C to 600 ° C and more preferably 580 ° C, and the second set temperature typically 650 ° C to 1000 ° C, especially 700 ° C to 850 ° C and especially preferably 780 ° C.
Ausführungsbeispiel 2: vK-Gassensor 122 und nK-Gassensor 126 werden beide mit temporärem Betrieb in einer Start/Warmlaufphase gemäß Ausführungsbeispiel 1 bei abgesenkter Temperatur Ti betrieben. Dabei kann sich die Temperatur Ti vorzugsweise in dem oben beschriebenen Bereich befinden, vorzugsweise bei 580°C. Die abgesenkte Temperatur Ti kann für beide Gassensoren 122, 126 identisch sein, kann jedoch grundsätzlich auch leicht abweichen, vorzugsweise um nicht mehr als 50°, vorzugsweise um nicht mehr als 20°. Anschließend kann, vorzugsweise gleichzeitig oder mit einem Zeitversatz von vorzugsweise nicht mehr als 20 Sekunden, insbesondere von nicht mehr als 10 Sekunden und besonders bevorzugt von nicht mehr als 5 Sekunden, ein Wechsel auf eine erhöhte Temperatur T2 erfolgen, beispielsweise in dem oben angegebenen Temperaturbereich. Wederum kann die Temperatur T2 für beide Abgassensoren 122, 126 identisch sein, kann jedoch auch grundsätzlich leicht verschieden sein, vorzugsweise um nicht mehr als 50°, insbesondere um nicht mehr als 20° und besonders bevorzugt um nicht mehr als 10°. Ausführungsbeispiel 3: Embodiment 2: vK gas sensor 122 and nK gas sensor 126 are both operated with temporary operation in a start / warm-up phase according to Embodiment 1 at a lowered temperature Ti. In this case, the temperature Ti may preferably be in the range described above, preferably at 580 ° C. The lowered temperature Ti may be identical for both gas sensors 122, 126, but may in principle also deviate slightly, preferably not more than 50 °, preferably not more than 20 °. Subsequently, preferably at the same time or with a time offset of preferably not more than 20 seconds, in particular not more than 10 seconds and more preferably not more than 5 seconds, a change to an elevated temperature T 2 takes place, for example in the above-indicated temperature range , However, the temperature T 2 may not be identical for both exhaust gas sensors 122, 126, but may in principle be slightly different, preferably not more than 50 °, in particular not more than 20 ° and more preferably not more than 10 °. Embodiment 3
Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere für einen Motorbetrieb bei λ = 1 geeignet, beispielsweise einen Motorbetrieb, bei welchem die Luftzahl λ um nicht mehr als 0, 1 von λ = 1 abweicht, vorzugsweise um nicht mehr als 0,05. Wiederum werden die Gassensoren 122 und 126 eingesetzt, wie auch in den Ausführungsbeispielen 1 und 2. Der vK- Gassensor 122 wird dabei im Permanentbetrieb bei einer abgesenkten Temperatur Ti betrieben, beispielsweise der abgesenkten Temperatur Ti in dem im Ausführungsbeispiel 1 angegebenen Temperaturbereich. Der nK-Gassensor 126 wird im Permanentbetrieb bei erhöhter Temperatur T2 betrieben, beispielsweise in dem oben angegebenen bevorzugten Temperaturbereich. Der Betrieb der Gassensoren 122, 126 auf unterschiedlichen This embodiment is particularly suitable for engine operation at λ = 1, for example, an engine operation in which the air ratio λ by not more than 0, 1 deviates from λ = 1, preferably by not more than 0.05. Again, the gas sensors 122 and 126 are used, as well as in the embodiments 1 and 2. The vK gas sensor 122 is operated in the permanent mode at a lowered temperature Ti, for example, the lowered temperature Ti in the temperature range indicated in Example 1. The nK gas sensor 126 is operated in the permanent mode at elevated temperature T 2 , for example in the above-indicated preferred temperature range. The operation of the gas sensors 122, 126 on different
Temperaturniveaus kann zur Optimierung einer Regellage und einer Lebensdauer der Vorrichtung 1 10 und/oder der Sprungsonden 128 eingesetzt werden. Temperature levels may be used to optimize a control location and lifetime of the device 110 and / or the jump probes 128.
Ausführungsbeispiel 4: Embodiment 4
Dieses Ausführungsbeispiel kann insbesondere für einen Betrieb der This embodiment can in particular for an operation of the
Verbrennungskraftmaschine 1 14 bei λ > 1 , also im Magerbereich, eingesetzt werden. Grundsätzlich entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem Ausführungsbeispiel 3, jedoch für den Magerbetrieb eines mit Sprungsonden 128 geregelten Motors einer Internal combustion engine 1 14 at λ> 1, ie in the lean area, are used. Basically, this embodiment corresponds to the embodiment 3, but for the lean operation of a controlled with jump probes 128 engine one
Verbrennungskraftmaschine 1 14. Hierbei wird die genau gesteigerte Genauigkeit der Sprungsonden 128 bei einer abgesenkten Betriebstemperatur genutzt, welche sich beispielsweise aus Figur 2 ergibt. Dadurch entsteht für eine größere Anzahl von Internal combustion engine 1 14. Here, the precisely increased accuracy of the jump probes 128 is used at a lowered operating temperature, which results for example in FIG. This creates for a larger number of
Fahrzeugsystemen die Möglichkeit, anstelle einer Breitbandsonde eine oder mehrere Sprungsonden 128 als Regelsonde vK vor dem Katalysator 120 einzusetzen. Vehicle systems, the possibility to use one or more jump probes 128 as a control probe vK before the catalyst 120 instead of a broadband probe.
Ausführungsbeispiel 5: Dieses Ausführungsbeispiel entspricht wiederum dem Ausführungsbeispiel 3, wobei jedoch ein Betrieb im Fettgasbereich λ < 1 erfolgt. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere für den Fettbetrieb eines mit Sprungsonden geregelten Motors im so genannten Bauteilschutz geeignet. Dabei wird durch Anfettung des Gemischs der Verbrennungskraftmaschine 1 14 eine Motortemperatur der Verbrennungskraftmaschine 1 14 abgesenkt, insbesondere durch Kondensation von unverbranntem Kraftstoff. Dabei wird die gesteigerte Genauigkeit der Sprungsonden 128 bei abgesenkter Betriebstemperatur Ti eingesetzt. Dadurch entsteht für eine größere Anzahl von Embodiment 5: This embodiment again corresponds to the embodiment 3, wherein, however, an operation in the rich gas range λ <1 takes place. This embodiment is particularly suitable for the fat operation of a controlled with jump probes engine in the so-called component protection. In this case, an engine temperature of the internal combustion engine 1 14 is lowered by enrichment of the mixture of the internal combustion engine 1 14, in particular by condensation of unburned fuel. In this case, the increased accuracy of the jump probes 128 is lowered Operating temperature Ti used. This creates for a larger number of
Fahrzeugsystemen die Möglichkeit, anstelle einer Breitbandsonde eine Sprungsonde 128 als Regelsonde vK einzusetzen. Ausführungsbeispiel 6: Vehicle systems the ability to use a jump probe 128 as a control probe vk instead of a broadband probe. Embodiment 6:
In diesem Ausführungsbeispiel werden vorzugsweise, im Gegensatz zu den In this embodiment are preferably, in contrast to the
Ausführungsbeispielen 1 bis 5, der MB-Gassensor 124 und der nK-Gassensor 126 eingesetzt. Beide Gassensoren werden wiederholt zwischen einer niedrigen Embodiments 1 to 5, the MB gas sensor 124 and the nK gas sensor 126 used. Both gas sensors are repeated between a low one
Solltemperatur ΤΊ und einer hohen Solltemperatur T2, beispielsweise in den oben genannten Temperaturbereichen, umgeschaltet. Beispielsweise kann ein temporärer, insbesondere intervallmäßiger Wechsel beider Gassensoren 124, 126 zwischen ΤΊ und T2 erfolgen. Beispielsweise können sich eine erste Betriebsphase, in welcher eine Setpoint temperature ΤΊ and a high setpoint temperature T 2 , for example, in the above-mentioned temperature ranges, switched. For example, a temporary, in particular intervals, change of the two gas sensors 124, 126 between ΤΊ and T 2 take place. For example, a first operating phase, in which a
Solltemperatur ΤΊ eingestellt wird, und eine zweite Betriebsphase, in welcher eine Set temperature ΤΊ is set, and a second operating phase, in which a
Solltemperatur T2 eingestellt wird, abwechseln. Beispielsweise kann die erste Set temperature T 2 is set, alternate. For example, the first
Betriebsphase eine Dauer von 5 min aufweisen, und die zweite Betriebsphase jeweils eine Dauer von 1 min. Vorzugsweise sind die Temperaturen Ti für beide Gassensoren 124, 126 im Wesentlichen gleich, beispielsweise mit einer Abweichung von weniger als 10°C und besonders bevorzugt von weniger als 5°C, und auch die erhöhten  Operating phase have a duration of 5 minutes, and the second phase of operation each have a duration of 1 min. Preferably, the temperatures Ti for both gas sensors 124, 126 are substantially the same, for example, with a deviation of less than 10 ° C and more preferably less than 5 ° C, and also the elevated
Temperaturen T2 sind vorzugsweise für beide Gassensoren 124, 126 gleich, Temperatures T 2 are preferably the same for both gas sensors 124, 126,
vorzugsweise wiederum mit einer Abweichung von nicht mehr als 10°, insbesondere nicht mehr als 5°. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit eines direkten Vergleichs der preferably again with a deviation of not more than 10 °, in particular not more than 5 °. This results in the possibility of a direct comparison of
Sensorsignale der Gassensoren 124, 126 und somit die Möglichkeit eines direkten Vergleichs einer Regellage und/oder einer Dynamik der beiden Gassensoren 124, 126 in unterschiedlichen Einbaupositionen. Hierdurch kann eine Diagnose des Katalysators 120 erfolgen und/oder eine Beeinflussung von Elektroden eines oder mehrerer der Sensor signals of the gas sensors 124, 126 and thus the possibility of a direct comparison of a control position and / or dynamics of the two gas sensors 124, 126 in different mounting positions. In this way, a diagnosis of the catalyst 120 and / or an influence of electrodes of one or more of the
Abgassensoren 124, 126. Dies ist am Beispiel der Figur 4 erläutert. Exhaust gas sensors 124, 126. This is explained using the example of FIG.
Figur 4 zeigt Sondensignale Us, beispielsweise Nernstspannungen UN, von FIG. 4 shows probe signals U s , for example Nernst voltages U N , of
Sprungsonden 128, deren Elektroden auf verschiedene Weisen beeinflusst sind. Die mit N bezeichnete Kurve bezeichnet dabei den Neuzustand. Die Lage des Sprungpunktes bei Neusonden ist in der Regel durch die Diffusionseigenschaften der Jump probes 128 whose electrodes are influenced in various ways. The curve denoted by N denotes the new state. The location of the jump point at new probes is usually due to the diffusion properties of the
Elektrodenschutzschicht bedingt. In =1-Gas im Motor liegen H2 und 02 nebeneinander vor. H2 diffundiert wegen der kleineren Moleküldurchmessers deutlich schneller als 02. Wrd der Zugang zur Außenelektrode der Sprungsonde durch eine Schutzschicht behindert, gelangt bevorzugt H2 an die Außenelektrode. Auch bei leicht magerem Gas zeigt die Sprungsonde dann noch fettes Gas an. Über die Beschaffenheit der Electrode protective layer conditioned. In = 1 gas in the engine H2 and 02 are next to each other. H2 diffuses much faster than 02 because of the smaller molecular diameter. If access to the outer electrode of the jump probe is hindered by a protective layer, H2 preferably reaches the outer electrode. Even with slightly lean gas then the jump probe shows fat gas. About the nature of
Schutzschicht lässt sich die Lage des Sprungpunktes einstellen. Die Kurve Si bezeichnet eine Kurve, bei welcher eine Sensorelektrode mit Silicium vergiftet wurde, und die mit Pb bezeichnete Kurve eine Kurve, bei welcher eine Sensorelektrode mit Blei vergiftet wurde. Die mit CSD bezeichnete Kurve stellt eine Kurve dar, bei welcher eine Referenzelektrode der Sprungsonden 128 beeinflusst wurde, beispielsweise durch Fettgase. Dieser Effekt wird als Continuous Shift Down, CSD, bezeichnet. Durch Vergleich der Sensorsignale der Gassensoren 124, 126 und/oder anderer Gassensoren kann beispielsweise somit eine Plausibilitätsbetrachtung und/oder eine Erkennung von Sondenvergiftungen durchgeführt werden. Protective layer, the position of the jump point can be adjusted. The curve Si denotes a curve in which a sensor electrode was poisoned with silicon, and the curve designated Pb a curve in which a sensor electrode was poisoned with lead. The curve labeled CSD represents a curve at which a reference electrode of the jump probe 128 was affected, for example, by gasses of fats. This effect is referred to as Continuous Shift Down, CSD. By comparing the sensor signals of the gas sensors 124, 126 and / or other gas sensors, for example, a plausibility check and / or a detection of probe poisonings can thus be carried out.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausführungsbeispiele 1 bis 5 vorzugsweise mit den oben beschriebenen Temperaturen ΤΊ und T2 durchgeführt werden können. Das It should be noted that the embodiments 1 to 5 can preferably be carried out with the temperatures ΤΊ and T 2 described above. The
Verfahren ist für Sprungsonden 128 mit integriertem oder separat bereitgestelltem Method is for jump probes 128 with integrated or separately provided
Heizelement, beispielsweise einem Stäbchenheizer, einsetzbar, kann jedoch auch auf den Betrieb von anderen Sensorelementen, beispielsweise anderen Arten von Heating element, such as a rod heater, can be used, but can also on the operation of other sensor elements, such as other types of
Abgassonden angepasst werden, insbesondere auf Sauerstoff-Breitbandsonden und/oder Stickoxidsonden. Exhaust gas sensors are adapted, in particular on oxygen broadband probes and / or nitric oxide probes.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zur Erfassung mindestens eines Parameters eines Gases in einem Claims 1. Method for detecting at least one parameter of a gas in one
Strömungsrohr (1 12), insbesondere zum Nachweis mindestens einer  Flow tube (1 12), in particular for the detection of at least one
Gaskomponente in einem Abgas in einem Abgasstrang, wobei mindestens zwei an unterschiedlichen Orten in dem Strömungsrohr (1 12) angeordnete Gassensoren (122, 124, 126) verwendet werden, wobei die Gassensoren (122, 124, 126) jeweils mindestens eine Nernstzelle aufweisen, wobei jeweils mindestens eine  Gas component in an exhaust gas in an exhaust line, wherein at least two at different locations in the flow tube (1 12) arranged gas sensors (122, 124, 126) are used, wherein the gas sensors (122, 124, 126) each have at least one Nernst cell, wherein at least one each
Nernstspannung an den Nernstzellen erfasst wird, wobei die Gassensoren (122, 124, 126) jeweils auf mindestens eine Solltemperatur geregelt werden, wobei das  Nernst voltage is detected at the Nernstzellen, wherein the gas sensors (122, 124, 126) are each controlled to at least one target temperature, wherein the
Verfahren derart durchgeführt wird, dass der mindestens eine Parameter bei mindestens zwei verschiedenen Solltemperaturen erfasst wird.  Method is performed such that the at least one parameter is detected at at least two different target temperatures.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die mindestens zwei 2. Method according to the preceding claim, wherein the at least two
verschiedenen Solltemperaturen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: mindestens zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten eingestellten Solltemperaturen; mindestens zwei an unterschiedlichen Orten eingestellten Solltemperaturen.  different setpoint temperatures are selected from the group consisting of: at least two setpoint temperatures set at different times; at least two setpoint temperatures set at different locations.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens zwei Solltemperaturen um mindestens 30°C, vorzugsweise um mindestens 50°C, insbesondere um mindestens 100°C und besonders bevorzugt um mindestens 150°C oder mindestens 200°C voneinander abweichen. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the at least two set temperatures differ by at least 30 ° C, preferably by at least 50 ° C, in particular by at least 100 ° C and more preferably by at least 150 ° C or at least 200 ° C.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens einer der Gassensoren (122, 124, 126) in mindestens einer ersten Betriebsphase auf eine erste Solltemperatur geregelt wird und in mindestens einer zweiten Betriebsphase auf mindestens eine zweite Solltemperatur geregelt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the gas sensors (122, 124, 126) is regulated in at least a first operating phase to a first setpoint temperature and is controlled in at least a second operating phase to at least a second setpoint temperature.
5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Solltemperatur 5. The method according to the preceding claim, wherein the first set temperature
400°C bis 650°C beträgt, vorzugsweise 550°C bis 600°C und besonders bevorzugt 580°C, und wobei die zweite Solltemperatur 650°C bis 1000°C beträgt, insbesondere 700°C bis 850°C und besonders bevorzugt 780°C. 400 ° C to 650 ° C, preferably 550 ° C to 600 ° C and more preferably 580 ° C, and wherein the second set temperature is 650 ° C to 1000 ° C, in particular 700 ° C to 850 ° C and more preferably 780 ° C.
6. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Umschalten zwischen der ersten Betriebsphase und der zweiten Betriebsphase entsprechend einer erfassten Temperatur des Gases erfolgt. 6. The method according to one of the two preceding claims, wherein at least one switching between the first operating phase and the second operating phase takes place in accordance with a detected temperature of the gas.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gassensoren (122, 124, 126) in mindestens einer Betriebsphase gleichzeitig auf unterschiedliche Solltemperaturen geregelt betrieben werden. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the gas sensors (122, 124, 126) are operated simultaneously regulated in at least one operating phase to different target temperatures.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein at least one
Kontrollschritt durchgeführt wird, wobei in dem Kontrollschritt ein Vergleich der bei den mindestens zwei verschiedenen Solltemperaturen erfassten Parameter durchgeführt wird.  Control step is performed, wherein in the control step, a comparison of the detected at the at least two different target temperatures parameters is performed.
9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in dem Kontrollschritt A method according to the preceding claim, wherein in the control step
mindestens eine Plausibilitätsbetrachtung des Parameters durchgeführt wird.  at least one plausibility check of the parameter is performed.
10. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem 10. The method according to one of the two preceding claims, wherein in the
Kontrollschritt mindestens eine Erkennung einer Beeinflussung mindestens einer Elektrode mindestens eines der Gassensoren (122, 124, 126) erfolgt, insbesondere eine Elektrodenvergiftung und/oder eine Beeinflussung der Elektrode durch Fettgase.  Control step at least one detection of an influence of at least one electrode of at least one of the gas sensors (122, 124, 126) takes place, in particular an electrode poisoning and / or an influence of the electrode by fat gases.
1 1. Vorrichtung (1 10) zur Erfassung mindestens eines Parameters eines Gases in einem Strömungsrohr (1 12), wobei die Vorrichtung mindestens zwei Gassensoren (122, 124, 126) zum Einsatz in dem Gas an unterschiedlichen Orten in dem Strömungsrohr (112) umfasst, wobei die Gassensoren (122, 124, 126) jeweils mindestens eine1 1. Device (1 10) for detecting at least one parameter of a gas in a flow tube (1 12), wherein the device at least two gas sensors (122, 124, 126) for use in the gas at different locations in the flow tube (112) comprising, wherein the gas sensors (122, 124, 126) each at least one
Nernstzelle aufweisen, wobei die Vorrichtung weiterhin mindestens eine Ansteuerung umfasst, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. Nernst cell, wherein the device further comprises at least one drive, wherein the device is arranged to perform a method according to any one of the preceding claims.
PCT/EP2011/070329 2011-01-19 2011-11-17 Method and device for capturing at least one parameter of a gas WO2012097897A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201180065207.1A CN103314287B (en) 2011-01-19 2011-11-17 Method and apparatus at least one parameter of detected gas

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011002856.0 2011-01-19
DE201110002856 DE102011002856A1 (en) 2011-01-19 2011-01-19 Method for detecting at least one parameter of a gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012097897A1 true WO2012097897A1 (en) 2012-07-26

Family

ID=45217509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/070329 WO2012097897A1 (en) 2011-01-19 2011-11-17 Method and device for capturing at least one parameter of a gas

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN103314287B (en)
DE (1) DE102011002856A1 (en)
WO (1) WO2012097897A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016221446A1 (en) 2016-11-02 2018-05-03 BSH Hausgeräte GmbH Calibrating an oxygen sensor of a household appliance
DE102017223890A1 (en) * 2017-12-29 2019-07-04 Robert Bosch Gmbh Method for operating at least three sensors for detecting at least a portion of a sample gas component with bound oxygen in a sample gas

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3519410A1 (en) 1985-05-30 1986-12-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München OPERATING METHOD AND SENSOR FOR GAS ANALYSIS
DE69006503T2 (en) 1990-09-13 1994-06-09 Honeywell Bv Method and sensor for determining oxygen partial pressure.
EP0769693A1 (en) 1995-10-20 1997-04-23 Ngk Insulators, Ltd. Method and sensing device for measuring predetermined gas component in measurement gas
DE10251364A1 (en) 2002-06-04 2003-12-18 Bosch Gmbh Robert Method and device for determining the secondary air mass in an internal combustion engine
DE102004031083B3 (en) * 2004-06-28 2005-05-25 Audi Ag Heating process for lambda probes involved using only probe after catalytic converter for cold start from preset heating point for specified period
DE102005020363A1 (en) 2005-05-02 2006-11-16 Robert Bosch Gmbh Device and method for operating a sensor for gases, in particular a lambda probe
DE102006060633A1 (en) 2006-12-21 2008-06-26 Robert Bosch Gmbh Method for operating a sensor element and sensor element for determining the concentration of gas components in a gas mixture
DE102008005110A1 (en) 2008-01-15 2009-07-16 Volkswagen Ag Lambda sensor operating method for regulating fuel/air mixture ratio of combustion process of internal-combustion engine, involves determining correction value, where value is added to operating-reference value with correction value
DE102008044310A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-10 Robert Bosch Gmbh Exhaust gas mixture composition detecting method for e.g. diesel engine of motor vehicle, involves detecting composition of gas mixture based on temperature dependency of pump flow

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3519410A1 (en) 1985-05-30 1986-12-04 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München OPERATING METHOD AND SENSOR FOR GAS ANALYSIS
DE69006503T2 (en) 1990-09-13 1994-06-09 Honeywell Bv Method and sensor for determining oxygen partial pressure.
EP0769693A1 (en) 1995-10-20 1997-04-23 Ngk Insulators, Ltd. Method and sensing device for measuring predetermined gas component in measurement gas
DE10251364A1 (en) 2002-06-04 2003-12-18 Bosch Gmbh Robert Method and device for determining the secondary air mass in an internal combustion engine
DE102004031083B3 (en) * 2004-06-28 2005-05-25 Audi Ag Heating process for lambda probes involved using only probe after catalytic converter for cold start from preset heating point for specified period
DE102005020363A1 (en) 2005-05-02 2006-11-16 Robert Bosch Gmbh Device and method for operating a sensor for gases, in particular a lambda probe
DE102006060633A1 (en) 2006-12-21 2008-06-26 Robert Bosch Gmbh Method for operating a sensor element and sensor element for determining the concentration of gas components in a gas mixture
DE102008005110A1 (en) 2008-01-15 2009-07-16 Volkswagen Ag Lambda sensor operating method for regulating fuel/air mixture ratio of combustion process of internal-combustion engine, involves determining correction value, where value is added to operating-reference value with correction value
DE102008044310A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-10 Robert Bosch Gmbh Exhaust gas mixture composition detecting method for e.g. diesel engine of motor vehicle, involves detecting composition of gas mixture based on temperature dependency of pump flow

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Sensoren im Kraftfahrzeug", 2007, ROBERT BOSCH GMBH, pages: 154 - 157
"Sensoren im Kraftfahrzeug", 2007, ROBERT BOSCH GMBH, pages: 154 - 159
"Sensoren im Kraftfahrzeug", 2007, ROBERT BOSCH GMBH, pages: 158 - 159
"Sensoren im Kraftfahrzeug", ROBERT BOSCH GMBH, pages: 154 - 157

Also Published As

Publication number Publication date
CN103314287B (en) 2016-12-14
DE102011002856A1 (en) 2012-07-19
CN103314287A (en) 2013-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018000208B4 (en) CATALYST DEGRADATION DETERMINATION METHOD AND CATALYST DEGRADATION DETERMINATION SYSTEM
DE102012211687B4 (en) Method and control unit for detecting a voltage offset of a voltage lambda characteristic curve
WO2012113481A1 (en) Method and apparatus for diagnosing electrodes in sensor elements
DE102008005110B4 (en) Method and control for operating and adjusting a lambda probe
EP2612137B1 (en) Method and apparatus for determining at least one characteristic of a gas
DE102004001364A1 (en) Fault diagnosis device for a gas concentration detection device
DE112014005340T5 (en) Oxygen-sensor element
DE10309422A1 (en) Calibrating nitrogen oxide sensor in engine exhaust system, shuts off engine for interval during which decay of nitrogen oxide signal is observed and evaluated
EP1738162A1 (en) Method and device for the operation of an exhaust gas analyzing sensor cell
DE102007031767A1 (en) Exhaust gas sensor for detecting concentration of exhaust gas component of internal combustion engine, has ceramic sensor element as part of structure, with which concentration of exhaust component is detected
WO2012097897A1 (en) Method and device for capturing at least one parameter of a gas
DE102017201742A1 (en) Method for heating and regenerating a particulate filter in the exhaust gas of a gasoline engine
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
DE10161901B4 (en) Method and device for compensating the offset of the linear sensor characteristic of a sensor arranged in the exhaust gas of an internal combustion engine
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
DE102012206476A1 (en) Method for operating ordinary wide band lambda probe for detecting e.g. oxygen portion of exhaust gas in exhaust gas tract of motor car, involves performing calibration of sense element using water vapor pressure and portion of water vapor
EP3224464B1 (en) Method for detecting a voltage offset at least in a portion of a voltage lambda characteristic curve
EP2106544B1 (en) Sensor element with offset current by way of h2o decomposition
EP2500720A1 (en) Method for operating a sensor element
DE102011003514A1 (en) Method for monitoring function of chemosensitive field-effect transistor during its operation in motor vehicle, involves adjusting electric voltage between drain contact and source contact
WO2012034761A1 (en) Method for determining a property of a gas in a measurement gas space
DE102007062731A1 (en) Physical characteristic i.e. concentration, determination method for oxygen in exhaust gas from e.g. petrol engine, in motor vehicle, involves determining physical characteristic of gas when change of voltage is detected
DE102009046777A1 (en) Method for calibration of e.g. nitrogen oxide sensor utilized in exhaust tract of internal-combustion engine of new vehicle, involves executing calibration and heating of sensor by measuring oxygen concentration in air in exhaust tract
DE102006062057A1 (en) Gas e.g. hydrogen, mixture composition determining method for use in motor vehicle, involves selecting pump voltage such that part of carbon-di-oxide-uniform weight is less than one-tenth of part of hydrogen-uniform weight of current
DE102009027133A1 (en) Method for operating probe for determining gas components in gas mixture, particularly exhaust gas component of exhaust gas in internal combustion engine, involves arranging two electrodes on sensor element in form of solid electrolyte

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: 11793364

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11793364

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1