WO2016078817A1 - Sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, internal combustion engine, and method and device for producing such a sensor - Google Patents

Sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, internal combustion engine, and method and device for producing such a sensor Download PDF

Info

Publication number
WO2016078817A1
WO2016078817A1 PCT/EP2015/072800 EP2015072800W WO2016078817A1 WO 2016078817 A1 WO2016078817 A1 WO 2016078817A1 EP 2015072800 W EP2015072800 W EP 2015072800W WO 2016078817 A1 WO2016078817 A1 WO 2016078817A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
exhaust gas
electrode
measuring electrode
heating
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/072800
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Denis Kunz
Markus Widenmeyer
Tino Fuchs
Robert Roelver
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 EP15781312.2A priority Critical patent/EP3221686A1/en
Publication of WO2016078817A1 publication Critical patent/WO2016078817A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • 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
    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4071Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
    • 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
    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4071Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure
    • G01N27/4072Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases using sensor elements of laminated structure characterized by the diffusion barrier

Definitions

  • the present invention relates to a sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, to a
  • Internal combustion engine to a method for producing a sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, to a corresponding device and to a corresponding computer program.
  • a residual oxygen content in the exhaust gas of internal combustion engines can be measured and used to determine a
  • Combustion air ratio can be used.
  • the combustion air ratio can be adjusted so that the proportion of pollutants in the exhaust gas, such as nitrogen oxides, is as low as possible.
  • DE 10 2005 015 103 A1 describes a lambda probe with a ceramic sensor element.
  • the approach proposed here provides a sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, the sensor having the following
  • Characteristics comprising: a lid member having a plurality of pores in a filter region for filtering out particulate matter from the exhaust gas; a measuring electrode disposed on the lid member for determining a particle concentration in the exhaust gas; a heating element arranged on the lid element for heating the filter area and / or the measuring electrode; and a bottom member having at least one sensor element for determining a gas concentration in the exhaust gas, the cover member having the
  • Sensor element covers to prevent accumulation of the particles on the sensor element, and wherein the sensor element is coupled via the filter region fluidly with an external environment of the sensor.
  • An exhaust gas may be used in a combustion process in the
  • Heat engine such as an internal combustion engine or a
  • Turbomachine be understood. Under a cover element and a bottom element can each be understood a layer of a heat-resistant material, such as a semiconductor material.
  • the cover and the bottom element can be combined with one another, for example, in a layer composite.
  • a pore can be understood as meaning a through opening in the cover element.
  • Under a particle can be a solid
  • the measuring electrode may for example be formed from a wire, on which the particles can accumulate from the exhaust gas.
  • the particle concentration can for example, by measuring a change in resistance at the
  • Measuring electrode can be determined. Under a heating element, a heating element
  • Heating electrode be understood in the form of a wire or metal strip, which generates heat when an electrical voltage.
  • the heating element can be used for regeneration of the filter area and, additionally or alternatively, for regeneration of the measuring electrode.
  • the sensor element may, for example, be realized as a Nernst probe in order to determine the gas concentration, in particular an oxygen concentration, in the exhaust gas.
  • the approach presented here is based on the knowledge that a sensor for determining a gas concentration in an exhaust gas of a
  • the protective layer may be a gas-permeable, porous region for
  • the protective layer can be used both as a particle filter and as a particle sensor for determining a
  • the sensor element can be realized as a lambda probe.
  • the senor may be constructed monolithically to the functions lambda probe, soot particle protection of the lambda probe and
  • Soot particle sensor to link together. This makes the sensor very compact. In addition, thereby the production costs can be significantly reduced.
  • the lambda probe can be covered by a cover element in the form of a porous, heatable protective cap.
  • the protective cap can act as a filter cap to filter out soot particles from a respective sample gas.
  • Heater can serve to burn off accumulated soot particles to the
  • the soot particle sensor may be realized from interdigital contact structures and be designed to vary depending on a Resistance change to detect a soot load.
  • the soot particle sensor can be regenerated in the same way as the filter cap by means of the heater.
  • Ceramic lambda probes are generally used, which are produced, for example, in thick film technology using zirconia-based ceramics.
  • Ceramic sensor element Dimensions of such a ceramic sensor element are usually in the range of 5 mm by 5 mm, with a thickness of about 1 mm to 2 mm.
  • the sensor surface is typically dimensioned so large, approximately in the square millimeter range that individual local soot deposits do not immediately lead to sensor failure. Furthermore, the sensor surface can be provided with a porous covering layer several micrometers thick, which prevents sensor poisoning by corrosive exhaust gas constituents.
  • the size of the sensor element can be significantly reduced, for example, to about 1 mm by 2 mm by 1 mm (width times height times depth).
  • An active solid electrolyte layer may have a thickness of only 100 nm to 1 ⁇ .
  • such a reduced installation space offers the advantage of a quick operational readiness of, for example, less than 3 seconds and a low heating power of, for example, 100 mW.
  • Flue gas sensors make up a large proportion of the total production costs, such integration also brings a significant cost advantage.
  • the proposed approach the
  • Filter region to be arranged opposite the sensor element.
  • the coupling of the sensor element to a measuring gas contained in the exhaust gas can be improved.
  • the sensor can be constructed very compact in this way.
  • the measuring electrode and, additionally or alternatively, the heating element at least partially framing the filter area, in particular enclosing except for an access opening.
  • the measuring electrode or the heating element can be arranged as space-saving as possible on the cover element, d. h., a dead volume above the sensor element can be minimized.
  • the filter region or the measuring electrode can be heated efficiently in this way.
  • at least a majority of the measuring electrode can run between the heating element and the filter area.
  • the measuring electrode as
  • Interdigitalelektrode be executed.
  • An interdigital electrode can be understood to mean an electrode having a finger-like interlocking contact structure. As a result, the measuring electrode can be realized with a large surface area while still requiring little space.
  • Filter region has a lid recess.
  • the sensor element of the lid recess can be arranged opposite one another.
  • Deckelaus founded can be understood as a depression in the cover element.
  • the lid recess may be formed in that the lid member is performed in the filter area with a reduced wall thickness. In this way, the lid member can be formed cap-like with little manufacturing effort.
  • the Heat capacity and thus the heating dynamics and the required heating power to achieve and maintain a certain temperature can be minimized.
  • the sensor element may include a bottom recess in the bottom element and an electrolyte layer of a first electrode, a second electrode and an electrode disposed between the first electrode and the second electrode
  • the electrolyte layer may cover the bottom recess to a chamber for receiving a reference gas or
  • the reference gas or reference gas mixture can serve as a reference for determining the gas concentration in the exhaust gas.
  • the first electrode can be acted upon by the reference gas or reference gas mixture and the second electrode can be acted upon by the exhaust gas via the filter region.
  • the reference gas or gas mixture can either be a separate gas or gas mixture introduced into the chamber, such as ambient air, or else a reference that can be produced by means of the electrolyte layer, for example an oxygen reference for determining an oxygen concentration in the exhaust gas.
  • the sensor element can be realized in a cost-effective and space-saving manner as a Nernst probe or voltage jump probe.
  • the senor has at least one further heating element for heating the electrolyte layer.
  • the further heating element By means of the further heating element, a temperature-dependent ion diffusion through the electrolyte layer can be controlled.
  • the further heating element and the heating element may be connected to each other in series or in parallel. As a result, the manufacturing cost of the sensor can be reduced.
  • the lid member may be made of a semiconductor material. Additionally or alternatively, the bottom element may be made of the semiconductor material.
  • the semiconductor material may be about silicon.
  • the approach presented here creates an internal combustion engine with a sensor according to one of the embodiments described here.
  • the proposed approach provides a method for manufacturing a sensor for analyzing an exhaust gas of a
  • Sensor element for determining a gas concentration in the exhaust gas
  • a cover member having a plurality of pores for filtering out particulates from the exhaust gas in a filter region, a measuring electrode for determining a particle concentration in the exhaust gas and a heating element for heating the filter region and / or the Measuring electrode, wherein the
  • Measuring electrode and the heating element are arranged on the cover element, wherein the cover element covers the sensor element to a
  • the approach presented here also provides a device which is designed to implement the steps of a variant of a method presented here
  • a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon.
  • the device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device.
  • system ASIC system ASIC
  • Circuits are or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the above
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a sensor according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of a sensor according to a
  • Embodiment of the present invention in plan view
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a bottom element of a sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an internal combustion engine with a sensor according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a flow chart of a method of manufacturing a sensor according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 7 is a block diagram of an apparatus for performing a
  • the sensor 100 for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine includes a lid member 102 and a bottom member 104, which are according to this
  • Embodiment realized as layers and combined with each other in a composite layer.
  • the cover element 102 has, in a filter region 106, only a plurality of pores 108, which are arranged, for example, in four columns and serve for filtering particles from the exhaust gas.
  • a measuring electrode 110 On the lid member 102 are also a measuring electrode 110, here a
  • the measuring electrode 110 is arranged between the heating element 112 and the filter region 106.
  • the heating element 112 is designed to heat the measuring electrode 110 and the filter region 106 for cleaning particles that accumulate on the measuring electrode 110 or on the pores 108.
  • the measuring electrode 110 is configured to determine a particle concentration in the exhaust gas.
  • the cover element 102 has on a side facing away from the heating element 112 and the measuring electrode 110 a lid recess 116, which in Fig. 1 by way of example in the region of the heating element 112, the measuring electrode
  • the lid member 102 is connected to the bottom member 104 such that the bottom member 104 is the
  • Cover recess 122 fluid-tight covering. About the pores 108 is the
  • Lid recess 122 is fluidly coupled to an external environment of the sensor 100.
  • the bottom element 104 comprises a sensor element 118, which is the
  • Cover recess 122 is disposed opposite and of the
  • the Cover element 102 is enclosed.
  • the sensor element 118 can via the Pores 108 are supplied with the exhaust gas to determine the concentration of a gas, such as oxygen, in the exhaust gas.
  • the bottom element 104 as a sensor wafer and the
  • Cover element 102 as a cap wafer made of a semiconductor material
  • an optional insulation layer 119 on the cover element 102 serves to electrically insulate the heating element 112 and the measuring electrode 110 from the cover element 102.
  • the particle concentration in the exhaust gas can now be determined by a change in resistance of the measuring electrode 110, which of the at
  • Measuring electrode 110 adhering particle quantity is determined.
  • the exhaust gas flows through the pores 108 in one of the
  • Deckelaus Principleung 116 and the bottom member 104 limited cavity of the sensor 100, in which the sensor element 118 is arranged. In this case, at least a major portion of the particles contained in the exhaust gas remains attached to the pores 108. Thus, the sensor element 118 is subjected to a particle-free or at least low-particle exhaust gas.
  • the sensor element 118 is designed as a Nernst probe.
  • the bottom element 104 a the bottom element 104 a
  • the electrolyte layer 122 is, for example, a layer composite comprising a first electrode 124, a second electrode 126 and an electrolyte 128 arranged between the electrodes 124, 126, in particular a solid electrolyte such as an yttrium-doped zirconium dioxide membrane (YSZ).
  • the electrodes 124, 126 are realized for example as platinum electrodes.
  • the bottom recess 120 in FIG. 1 is arranged opposite the filter area 106.
  • the bottom recess 120 forms, together with the electrolyte layer 122, a chamber 130 which, for example, with a reference gas or
  • Reference gas mixture is filled, hereinafter referred to as reference.
  • the first electrode 124 can be acted upon by the reference and the second electrode 126 can be acted upon by the exhaust gas via the pores 108. Due to a concentration or partial pressure difference between the chamber 130 and the in the
  • a voltage applied between the electrodes 124, 126 can now be measured to determine the concentration of the gas in the exhaust gas.
  • the chamber 130 acts as a pumping cell to the reference
  • microelectrochemical sensor element 118 with a heatable
  • Cap wafer as a lid member 102, also called protective cap or filter cap, and an interdigitated contact structure as a measuring electrode 110, English interdigitated electrodes or short ID called E.
  • Such a protective cap 102 protects the microelectrochemical sensor element 118 on the one hand from soot deposits by thermophoresis and active filtering of larger particles. In the filter area 106 deposited particles are burned during operation by active heating to above 800 ° C, thus preventing the blockage of the filter area 106. The additional protection against
  • thermophoresis Particle deposition by thermophoresis is also ensured by active heating as long as the filter cap temperature is above the immediate ambient temperature.
  • a heating process for burning the microelectrochemical cap 102 and the IDE contacts is triggered by a heating element acting as a heater 112 structure.
  • the number of firing processes initiated is proportional to the soot load and can be used to control and diagnose an exhaust aftertreatment system.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a reference to FIG. 1
  • the described sensor 100 according to an embodiment of the present invention in plan view.
  • the sensor 100 has the heatable by means of the heating element 112, porous
  • Cap wafer 102 and realized as an interdigitated contact structure
  • a further heating element serves as a sensor membrane heater for heating the electrolyte layer.
  • the filter region 106 has, for example, twelve gas-permeable pores 108, which are arranged in four columns and three rows. According to this
  • the measuring electrode 110 extends at three each other
  • the interdigitated contact structure of the measuring electrode 110 is schematically indicated by three wires running side by side.
  • the heating element 112 forms one except for one
  • Access opening 202 almost completely closed frame around the
  • a first IDE contact 212 for contacting a first IDE contact 212 for contacting a first IDE contact 212
  • FIGS. 3a to 3d show cross-sectional representations of a cover element 102 of a sensor according to an exemplary embodiment of the present invention
  • the cover element 102 is, for example, a reference to FIGS. 1 and 2
  • microelectrochemical sensor is a microelectrochemical sensor.
  • a silicon wafer is first provided.
  • pores 108 are formed to filter the particles, as shown in FIG. 3c.
  • the cap wafer 102 produced in this way can now be connected to a sensor wafer as a bottom element via wafer bonding in order to obtain the sensor described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • a sensor surface of the sensor element, d. H. an active electrode area is, for example, between ten and several hundred microns in size. Therefore, it is important to avoid any deposition of gas-blocking solids on the
  • the heating element 112 and the measuring electrode 110 should be exhaust and
  • the insulating layer 119 is formed by, for example, thermal oxidation or PECVD deposition (plasma-enhanced chemical vapor deposition;
  • ALD atomic layer deposition
  • Cap wafer 102 thinned in the range of a heated and gas-permeable surface.
  • the pores 108 are etched to remove the
  • Cap wafer 102 to make gas permeable and a certain
  • the pores 108 are produced, for example, by reactive ion deep etching (English: deep reactive ion etching, DRI E for short) or wet-chemical KOH etching of previously, for example lithographically, defined pores. Alternatively, the pores 108 may be created by laser drilling.
  • cap wafer 102 After completion of the cap wafer 102, it is connected to the sensor wafer via a suitable bonding process. For long-term and
  • Temperature-stable wafer-wafer connections are suitable, for example, for anodic silicon-silicon bonding.
  • the cap wafer heating electrode 112 can be connected to a metal layer plane on the sensor wafer via silicon via contacts as an alternative to conventional wire bonding.
  • a maximum cap size may vary from the requirements of sensor dynamics and in terms of sensor dynamics
  • Cap wafer heater and sensor heater on the chip side connected. This allows the number of sensor contacts through the heated Cap wafer filter and thus the number of costly cable connections are kept small to the outside.
  • connection of sensor and cap heaters can be carried out in series or in parallel connection.
  • Measuring electrode 110 can also be connected to the MECS sensor plane 104 via silicon through contacts. A distance within the interdigital structure of the measuring electrode 110 should be as low as possible in order to ensure a high sensitivity at low supply voltage.
  • the measuring electrode 110 may be arranged in ring or frame shape around the filter region 106.
  • 4 shows a schematic cross-sectional view of a floor element
  • the bottom element 104 which forms the basic structure of a sensor element described above as the carrier substrate, corresponds in the
  • Floor element 104 rests to cover the bottom recess 120, but is integrated into the bottom member 104 such that the first electrode 124, the chamber 130 completely lined to a bottom surface.
  • the cavern 130 has a direction in the direction of the electrolyte layer 122
  • the chamber 130 is realized as a pumping cell in order to pump oxygen through the electrolyte layer 122 by means of the electrolyte 128 realized as a solid electrolyte membrane.
  • oxygen can enter the Chamber 130 in or out of the chamber 130 are pumped out.
  • a pumping direction is shown by way of example with an arrow.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an internal combustion engine 500 with a previously described sensor 100 in accordance with FIG.
  • the sensor 100 is used to determine a concentration of a gas as well as particles in an exhaust gas of the internal combustion engine 500.
  • the sensor 100 is
  • the senor 100 is designed to be corresponding
  • the controller 502 may be configured to enter using the measurement signals 501
  • the method 600 comprises a step 602 in which a composite is formed from a base element, a cover element, a measuring electrode and a heating element.
  • the bottom element has a sensor element for determining a gas concentration in an exhaust gas of an internal combustion engine.
  • the cover element has in a filter region a plurality of pores, which serve to filter out particles from the exhaust gas.
  • Cover element connected to the bottom element such that the
  • Sensor element is covered by the cover element. In this way, an attachment of the particles to the sensor element is prevented.
  • the sensor element is fluidically coupled to an external environment of the sensor via the pores in the filter region. Further, in step 602, the measuring electrode and the
  • the heating element is designed to heat either the filter region or the measuring electrode or both the filter region and the measuring electrode for regeneration.
  • the cover element, the measuring electrode, the heating element or the bottom element can be provided. Accordingly, in step 602, the composite may be formed from either the bottom element, the
  • Floor element, the cover element and the measuring electrode are formed by applying the heating element or from the bottom element, the cover element and the heating element by applying the measuring electrode.
  • FIG. 7 shows a block diagram of an apparatus 700 for carrying out a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • the device 700 for producing a sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine is designed, for example, to carry out a method according to FIG. 6.
  • the device 700 comprises a unit 702, which is designed to produce a unit 702 based on FIG. 6
  • an exemplary embodiment comprises an "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Abstract

The invention relates to a sensor (100) for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine (500). For this purpose, the sensor (100) comprises a cover element (102), which has, in a filter region (106), a plurality of pores (108) for filtering particles out of the exhaust gas, a measuring electrode (110) arranged on the cover element (102) for determining a particle concentration in the exhaust gas, a heating element (112) arranged on the cover element (102) for heating the filter region (106) and/or the measuring electrode (110), and a bottom element (104), which has at least one sensor element (118) for determining a gas concentration in the exhaust gas. The sensor element (118) is covered by the cover element (102) in order to prevent an accumulation of the particles on the sensor element (118). The sensor element (118) is fluidically coupled to an outer environment of the sensor (100) by means of the filter region (106).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Sensor zum Analysieren eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines solchen Sensors  Sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, internal combustion engine, and method and apparatus for producing such a sensor
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zum Analysieren eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, auf eine The present invention relates to a sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, to a
Verbrennungskraftmaschine, auf ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors zum Analysieren eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogramm.  Internal combustion engine, to a method for producing a sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, to a corresponding device and to a corresponding computer program.
Mittels einer sogenannten Lambdasonde kann ein Restsauerstoffanteil im Abgas von Verbrennungsmotoren gemessen und zur Bestimmung eines By means of a so-called lambda probe, a residual oxygen content in the exhaust gas of internal combustion engines can be measured and used to determine a
Verbrennungsluftverhältnisses verwendet werden. Durch eine Motorsteuerung kann das Verbrennungsluftverhältnis so eingestellt werden, dass der Anteil von Schadstoffen im Abgas, etwa von Stickoxiden, möglichst gering ist. Combustion air ratio can be used. By an engine control, the combustion air ratio can be adjusted so that the proportion of pollutants in the exhaust gas, such as nitrogen oxides, is as low as possible.
Die DE 10 2005 015 103 AI beschreibt beispielsweise eine Lambdasonde mit keramischem Sensorelement. For example, DE 10 2005 015 103 A1 describes a lambda probe with a ceramic sensor element.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Sensor zum Analysieren eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, eine Verbrennungskraftmaschine, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sensors, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Against this background, with the approach presented here, a sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, an internal combustion engine, a method for producing such a sensor, a device that uses this method, and finally a corresponding computer program according to the Main claims presented. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Der hier vorgeschlagene Ansatz schafft einen Sensor zum Analysieren eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Sensor folgende The approach proposed here provides a sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, the sensor having the following
Merkmale aufweist: ein Deckelelement, das in einem Filterbereich eine Mehrzahl von Poren zum Herausfiltern von Partikeln aus dem Abgas aufweist; eine auf dem Deckelelement angeordnete Messelektrode zum Bestimmen einer Partikelkonzentration in dem Abgas; ein auf dem Deckelelement angeordnetes Heizelement zum Beheizen des Filterbereichs und/oder der Messelektrode; und ein Bodenelement, das zumindest ein Sensorelement zum Bestimmen einer Gaskonzentration in dem Abgas aufweist, wobei das Deckelelement das Characteristics comprising: a lid member having a plurality of pores in a filter region for filtering out particulate matter from the exhaust gas; a measuring electrode disposed on the lid member for determining a particle concentration in the exhaust gas; a heating element arranged on the lid element for heating the filter area and / or the measuring electrode; and a bottom member having at least one sensor element for determining a gas concentration in the exhaust gas, the cover member having the
Sensorelement abdeckt, um eine Anlagerung der Partikel an dem Sensorelement zu verhindern, und wobei das Sensorelement über den Filterbereich fluidisch mit einer Außenumgebung des Sensors gekoppelt ist. Sensor element covers to prevent accumulation of the particles on the sensor element, and wherein the sensor element is coupled via the filter region fluidly with an external environment of the sensor.
Unter einem Abgas kann ein bei einem Verbrennungsprozess in der An exhaust gas may be used in a combustion process in the
Verbrennungskraftmaschine anfallendes, nicht mehr nutzbares Gasgemisch verstanden werden. Unter einer Verbrennungskraftmaschine kann eine Internal combustion engine accumulating, no longer usable gas mixture are understood. Under an internal combustion engine, a
Wärmekraftmaschine wie etwa ein Verbrennungsmotor oder eine Heat engine such as an internal combustion engine or a
Strömungsmaschine verstanden werden. Unter einem Deckelelement und einem Bodenelement kann je eine Lage aus einem hitzbeständigen Material, beispielsweise einem Halbleitermaterial, verstanden werden. Das Deckel- und das Bodenelement können beispielsweise in einem Lagenverbund miteinander kombiniert sein. Unter einer Pore kann eine durchgehende Öffnung in dem Deckelelement verstanden werden. Unter einem Partikel kann ein fester Turbomachine be understood. Under a cover element and a bottom element can each be understood a layer of a heat-resistant material, such as a semiconductor material. The cover and the bottom element can be combined with one another, for example, in a layer composite. A pore can be understood as meaning a through opening in the cover element. Under a particle can be a solid
Bestandteil des Abgases wie etwa Ruß oder Staub verstanden werden. Die Messelektrode kann beispielsweise aus einem Draht geformt sein, an dem sich die Partikel aus dem Abgas anlagern können. Die Partikelkonzentration kann beispielsweise durch die Messung einer Widerstandsänderung an der Part of the exhaust gas such as soot or dust are understood. The measuring electrode may for example be formed from a wire, on which the particles can accumulate from the exhaust gas. The particle concentration can for example, by measuring a change in resistance at the
Messelektrode bestimmt werden. Unter einem Heizelement kann eine Measuring electrode can be determined. Under a heating element, a
Heizelektrode, etwa in Form eines Drahts oder Metallstreifens, verstanden werden, die bei Anlegen einer elektrischen Spannung Wärme erzeugt. Das Heizelement kann zur Regenerierung des Filterbereichs und, zusätzlich oder alternativ, zur Regenerierung der Messelektrode dienen. Das Sensorelement kann beispielsweise als Nernstsonde realisiert sein, um die Gaskonzentration, insbesondere eine Sauerstoffkonzentration, in dem Abgas zu bestimmen. Heating electrode, be understood in the form of a wire or metal strip, which generates heat when an electrical voltage. The heating element can be used for regeneration of the filter area and, additionally or alternatively, for regeneration of the measuring electrode. The sensor element may, for example, be realized as a Nernst probe in order to determine the gas concentration, in particular an oxygen concentration, in the exhaust gas.
Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass ein Sensor zum Bestimmen einer Gaskonzentration in einem Abgas einer The approach presented here is based on the knowledge that a sensor for determining a gas concentration in an exhaust gas of a
Verbrennungskraftmaschine mit einer Schutzschicht zum Schutz eines Internal combustion engine with a protective layer to protect a
Sensorelements des Sensors vor Verschmutzung realisiert werden kann. Dabei kann die Schutzschicht einen gasdurchlässigen, porösen Bereich zur Sensor element of the sensor can be realized against contamination. The protective layer may be a gas-permeable, porous region for
Partikelfilterung aufweisen. Durch eine geeignete Anordnung eines Heizelements und einer Messelektrode auf der Schutzschicht kann die Schutzschicht sowohl als Partikelfilter wie auch als Partikelsensor zur Bestimmung einer Have particle filtering. By a suitable arrangement of a heating element and a measuring electrode on the protective layer, the protective layer can be used both as a particle filter and as a particle sensor for determining a
Partikelkonzentration in dem Abgas fungieren. Particle concentration in the exhaust act.
Beispielsweise kann das Sensorelement als Lambdasonde realisiert sein. For example, the sensor element can be realized as a lambda probe.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Sensor monolithisch aufgebaut sein, um die Funktionen Lambdasonde, Rußpartikelschutz der Lambdasonde und According to one embodiment, the sensor may be constructed monolithically to the functions lambda probe, soot particle protection of the lambda probe and
Rußpartikelsensor miteinander zu verknüpfen. Dadurch lässt sich der Sensor sehr kompakt ausführen. Zudem können dadurch die Herstellungskosten deutlich reduziert werden. Soot particle sensor to link together. This makes the sensor very compact. In addition, thereby the production costs can be significantly reduced.
Zum Schutz vor Ruß und Wasserschlag kann die Lambdasonde durch ein Deckelelement in Form einer porösen, beheizbaren Schutzkappe abgedeckt sein. Dabei kann die Schutzkappe als Filterkappe fungieren, um Rußpartikel aus einem jeweiligen Messgas herauszufiltern. Ein in die Schutzkappe integrierterTo protect against soot and water hammer, the lambda probe can be covered by a cover element in the form of a porous, heatable protective cap. The protective cap can act as a filter cap to filter out soot particles from a respective sample gas. An integrated into the cap
Heizer kann dazu dienen, angelagerte Rußpartikel abzubrennen, um die Heater can serve to burn off accumulated soot particles to the
Filterkappe zu regenerieren. Regenerate filter cap.
Beispielsweise kann der Rußpartikelsensor aus interdigitalen Kontaktstrukturen realisiert sein und ausgebildet sein, um in Abhängigkeit von einer Widerstandsänderung eine Rußbelastung zu detektieren. Vorteilhafterweise kann der Rußpartikelsensor in gleicher Weise wie die Filterkappe mittels des Heizers regeneriert werden. Durch eine Lambdamessung kann ein Restsauerstoffanteil im Abgas einesBy way of example, the soot particle sensor may be realized from interdigital contact structures and be designed to vary depending on a Resistance change to detect a soot load. Advantageously, the soot particle sensor can be regenerated in the same way as the filter cap by means of the heater. By a lambda measurement, a residual oxygen content in the exhaust gas of a
Verbrennungsmotors gemessen werden und ein entsprechender Messwert mit einer Motorsteuerung rückgekoppelt werden, um Schadstoffe wie Stickoxide im Abgas von Verbrennungsmotoren zu minimieren. Dazu werden in der Regel keramische Lambdasonden verwendet, die beispielsweise in Dickschichttechnik unter Verwendung zirconiumoxidbasierter Keramiken hergestellt werden. DieInternal combustion engine are measured and a corresponding measurement with an engine control are fed back to minimize pollutants such as nitrogen oxides in the exhaust gas of internal combustion engines. For this purpose, ceramic lambda probes are generally used, which are produced, for example, in thick film technology using zirconia-based ceramics. The
Abmessungen eines solchen keramischen Sensorelements liegen üblicherweise im Bereich von 5 mm mal 5 mm, mit einer Dicke von ca. 1 mm bis 2 mm. Dimensions of such a ceramic sensor element are usually in the range of 5 mm by 5 mm, with a thickness of about 1 mm to 2 mm.
Um das Sensorelement und periphere elektrische Verbindungen vor Belastungen wie korrosivem Abgas, Rußanlagerungen, hohen Temperaturen und To protect the sensor element and peripheral electrical connections from stresses such as corrosive exhaust, soot deposits, high temperatures and
mechanischen Belastungen zu schützen, wird die Sensorfläche typischerweise so groß dimensioniert, etwa im Quadratmillimeterbereich, dass einzelne, lokale Rußablagerungen nicht sofort zum Sensorausfall führen. Des Weiteren kann die Sensorfläche mit einer mehrere Mikrometer dicken porösen Deckschicht versehen sein, die eine Sensorvergiftung durch korrosive Abgasbestandteile verhindert. To protect mechanical loads, the sensor surface is typically dimensioned so large, approximately in the square millimeter range that individual local soot deposits do not immediately lead to sensor failure. Furthermore, the sensor surface can be provided with a porous covering layer several micrometers thick, which prevents sensor poisoning by corrosive exhaust gas constituents.
Demgegenüber ermöglicht der hier vorgestellte Ansatz die Realisierung eines miniaturisierten Gassensors, etwa eines in mikromechanischen Verfahren und Prozessen herstellbaren mikroelektrochemischen (MECS) Feststoffelektrolyt-In contrast, the approach presented here makes it possible to realize a miniaturized gas sensor, for example a microelectrochemical (MECS) solid-state electrolyte which can be produced in micromechanical processes and processes.
Gassensors. Dadurch kann die Größe des Sensorelements deutlich verringert werden, beispielsweise auf ca. 1 mm mal 2 mm mal 1 mm (Breite mal Höhe mal Tiefe). Eine aktive Festkörperelektrolytschicht kann dabei eine Dicke von nur 100 nm bis 1 μηη aufweisen. Gas sensor. Thereby, the size of the sensor element can be significantly reduced, for example, to about 1 mm by 2 mm by 1 mm (width times height times depth). An active solid electrolyte layer may have a thickness of only 100 nm to 1 μηη.
Ein derart verringerter Bauraum bietet einerseits den Vorteil einer schnellen Betriebsbereitschaft von beispielsweise weniger als 3 Sekunden und einer geringen Heizleistung von beispielsweise 100 mW. Andererseits ist es dadurch möglich, mehrere miniaturisierte Sensorelemente mit unterschiedlichen On the one hand, such a reduced installation space offers the advantage of a quick operational readiness of, for example, less than 3 seconds and a low heating power of, for example, 100 mW. On the other hand, it is thereby possible to use several miniaturized sensor elements with different
Funktionen im Sensor zu vereinen, etwa zur zusätzlichen Überwachung einer Stickoxidkonzentration. Da die Aufbau- und Verbindungstechnik in der Functions in the sensor to unite, such as the additional monitoring of a Nitrogen oxide concentration. Since the construction and connection technology in the
Abgassensorik einen großen Anteil der Gesamtherstellungskosten ausmacht, bringt eine solche Integration auch einen signifikanten Kostenvorteil mit sich. Gemäß einer Ausführungsform des vorgeschlagenen Ansatzes kann derFlue gas sensors make up a large proportion of the total production costs, such integration also brings a significant cost advantage. According to one embodiment of the proposed approach, the
Filterbereich dem Sensorelement gegenüberliegend angeordnet sein. Dadurch kann die Ankopplung des Sensorelements an ein im Abgas enthaltenes Messgas verbessert werden. Zudem kann der Sensor auf diese Weise besonders kompakt aufgebaut werden. Filter region to be arranged opposite the sensor element. As a result, the coupling of the sensor element to a measuring gas contained in the exhaust gas can be improved. In addition, the sensor can be constructed very compact in this way.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Messelektrode und, zusätzlich oder alternativ, das Heizelement den Filterbereich zumindest teilweise einrahmt, insbesondere bis auf eine Zugangsöffnung umschließt. Dadurch lässt sich die Messelektrode bzw. das Heizelement möglichst platzsparend auf dem Deckelelement anordnen, d. h., ein Totvolumen über dem Sensorelement kann minimiert werden. It is also advantageous if the measuring electrode and, additionally or alternatively, the heating element at least partially framing the filter area, in particular enclosing except for an access opening. As a result, the measuring electrode or the heating element can be arranged as space-saving as possible on the cover element, d. h., a dead volume above the sensor element can be minimized.
Gleichzeitig kann auf diese Weise der Filterbereich bzw. die Messelektrode effizient erhitzt werden. Um eine gleichmäßige und gleichzeitige Erhitzung der Messelektrode und des Filterbereichs durch das Heizelement zu gewährleisten, kann zumindest ein Hauptanteil der Messelektrode zwischen dem Heizelement und dem Filterbereich verlaufen.  At the same time, the filter region or the measuring electrode can be heated efficiently in this way. In order to ensure a uniform and simultaneous heating of the measuring electrode and the filter area by the heating element, at least a majority of the measuring electrode can run between the heating element and the filter area.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Messelektrode als According to a further embodiment, the measuring electrode as
Interdigitalelektrode ausgeführt sein. Unter einer Interdigitalelektrode kann eine Elektrode mit einer fingerförmig ineinandergreifenden Kontaktstruktur verstanden werden. Dadurch kann die Messelektrode mit einer großen Oberfläche bei dennoch geringem Platzbedarf realisiert werden. Interdigitalelektrode be executed. An interdigital electrode can be understood to mean an electrode having a finger-like interlocking contact structure. As a result, the measuring electrode can be realized with a large surface area while still requiring little space.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das Deckelelement zumindest im Furthermore, it is advantageous if the cover element at least in
Filterbereich eine Deckelausnehmung aufweist. Dabei kann das Sensorelement der Deckelausnehmung gegenüberliegend angeordnet sein. Unter einer Filter region has a lid recess. In this case, the sensor element of the lid recess can be arranged opposite one another. Under one
Deckelausnehmung kann eine Vertiefung in dem Deckelelement verstanden werden. Beispielsweise kann die Deckelausnehmung dadurch gebildet sein, dass das Deckelelement im Filterbereich mit einer verringerten Wandstärke ausgeführt wird. Auf diese Weise kann das Deckelelement mit geringem Fertigungsaufwand kappenartig ausgeformt werden. Durch die Deckelausnehmung kann die Wärmekapazität und damit die Heizdynamik sowie die benötigte Heizleistung zum Erreichen und Halten einer bestimmten Temperatur minimiert werden. Deckelausnehmung can be understood as a depression in the cover element. For example, the lid recess may be formed in that the lid member is performed in the filter area with a reduced wall thickness. In this way, the lid member can be formed cap-like with little manufacturing effort. Through the Deckelausnehmung the Heat capacity and thus the heating dynamics and the required heating power to achieve and maintain a certain temperature can be minimized.
Das Sensorelement kann eine Bodenausnehmung in dem Bodenelement und eine Elektrolytlage aus einer ersten Elektrode, einer zweiten Elektrode und einem zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordneten The sensor element may include a bottom recess in the bottom element and an electrolyte layer of a first electrode, a second electrode and an electrode disposed between the first electrode and the second electrode
Elektrolyt umfassen. Die Elektrolytlage kann die Bodenausnehmung abdecken, um eine Kammer zum Aufnehmen eines Referenzgases oder Include electrolyte. The electrolyte layer may cover the bottom recess to a chamber for receiving a reference gas or
Referenzgasgemischs zu bilden. Das Referenzgas oder Referenzgasgemisch kann als Referenz zur Bestimmung der Gaskonzentration in dem Abgas dienen. Dabei kann die erste Elektrode mit dem Referenzgas oder Referenzgasgemisch und die zweite Elektrode über den Filterbereich mit dem Abgas beaufschlagbar sein. Das Referenzgas oder -gasgemisch kann entweder ein in die Kammer eingeleitetes separates Gas oder Gasgemisch wie etwa Umgebungsluft oder auch eine mittels der Elektrolytlage herstellbare Referenz sein, etwa einer Sauerstoffreferenz zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration im Abgas. Auf diese Weise kann das Sensorelement kostengünstig und platzsparend als Nernstsonde oder Spannungssprungsonde realisiert werden. Form reference gas mixture. The reference gas or reference gas mixture can serve as a reference for determining the gas concentration in the exhaust gas. In this case, the first electrode can be acted upon by the reference gas or reference gas mixture and the second electrode can be acted upon by the exhaust gas via the filter region. The reference gas or gas mixture can either be a separate gas or gas mixture introduced into the chamber, such as ambient air, or else a reference that can be produced by means of the electrolyte layer, for example an oxygen reference for determining an oxygen concentration in the exhaust gas. In this way, the sensor element can be realized in a cost-effective and space-saving manner as a Nernst probe or voltage jump probe.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Sensor zumindest ein weiteres Heizelement zum Beheizen der Elektrolytlage aufweist. Mittels des weiteren Heizelements kann eine temperaturabhängige lonendiffusion durch die Elektrolytlage gesteuert werden. Je nach Ausführungsform können das weitere Heizelement und das Heizelement miteinander in Reihe oder parallel geschaltet sein. Dadurch können die Herstellungskosten des Sensors gesenkt werden. It is advantageous if the sensor has at least one further heating element for heating the electrolyte layer. By means of the further heating element, a temperature-dependent ion diffusion through the electrolyte layer can be controlled. Depending on the embodiment, the further heating element and the heating element may be connected to each other in series or in parallel. As a result, the manufacturing cost of the sensor can be reduced.
Das Deckelelement kann aus einem Halbleitermaterial gefertigt sein. Zusätzlich oder alternativ kann auch das Bodenelement aus dem Halbleitermaterial gefertigt sein. Bei dem Halbleitermaterial kann es sich etwa um Silizium handeln. Dadurch kann der Sensor besonders kostengünstig und kompakt realisiert werden. The lid member may be made of a semiconductor material. Additionally or alternatively, the bottom element may be made of the semiconductor material. The semiconductor material may be about silicon. As a result, the sensor can be realized in a particularly cost-effective and compact manner.
Ferner schafft der hier vorgestellte Ansatz eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Sensor gemäß einer der hier beschriebenen Ausführungsformen. Schließlich schafft der vorgeschlagene Ansatz ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors zum Analysieren eines Abgases einer Furthermore, the approach presented here creates an internal combustion engine with a sensor according to one of the embodiments described here. Finally, the proposed approach provides a method for manufacturing a sensor for analyzing an exhaust gas of a
Verbrennungskraftmaschine, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:  Internal combustion engine, the method comprising the steps of:
Bilden eines Verbunds aus einem Bodenelement, das zumindest ein Forming a composite of a bottom element, the at least one
Sensorelement zum Bestimmen einer Gaskonzentration in dem Abgas aufweist, einem Deckelelement, das in einem Filterbereich eine Mehrzahl von Poren zum Herausfiltern von Partikeln aus dem Abgas aufweist, einer Messelektrode zum Bestimmen einer Partikelkonzentration in dem Abgas und einem Heizelement zum Beheizen des Filterbereichs und/oder der Messelektrode, wobei die Sensor element for determining a gas concentration in the exhaust gas, a cover member having a plurality of pores for filtering out particulates from the exhaust gas in a filter region, a measuring electrode for determining a particle concentration in the exhaust gas and a heating element for heating the filter region and / or the Measuring electrode, wherein the
Messelektrode und das Heizelement auf dem Deckelelement angeordnet werden, wobei das Deckelelement das Sensorelement abdeckt, um eine Measuring electrode and the heating element are arranged on the cover element, wherein the cover element covers the sensor element to a
Anlagerung der Partikel an dem Sensorelement zu verhindern, und wobei das Sensorelement über den Filterbereich fluidisch mit einer Außenumgebung des Sensors gekoppelt wird. Preventing accumulation of the particles on the sensor element, and wherein the sensor element is fluidly coupled via the filter area with an external environment of the sensor.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in The approach presented here also provides a device which is designed to implement the steps of a variant of a method presented here
entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. to implement, control or implement appropriate facilities. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierteIn the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces have their own, integrated
Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend Circuits are or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules. Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the above
beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten described embodiments, in particular when the program product or program is executed on a computer or a device. The approach presented here will be described below with reference to the attached
Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:  Illustrated drawings by way of example. Show it:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a sensor according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Sensors gemäß einem Fig. 2 is a schematic representation of a sensor according to a
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in der Draufsicht; Embodiment of the present invention in plan view;
Fig. 3a, 3b, 3c, 3d schematische Querschnittsdarstellungen eines 3a, 3b, 3c, 3d schematic cross-sectional views of a
Deckelelements eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen; Cover element of a sensor according to an embodiment of the present invention in various stages of production;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Bodenelements eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 is a schematic cross-sectional view of a bottom element of a sensor according to an embodiment of the present invention;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 shows a schematic representation of an internal combustion engine with a sensor according to an exemplary embodiment of the present invention;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 6 is a flow chart of a method of manufacturing a sensor according to an embodiment of the present invention; and
Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Durchführen eines Fig. 7 is a block diagram of an apparatus for performing a
Herstellungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren Manufacturing method according to an embodiment of the present invention. In the following description of favorable embodiments of the present invention are for the in the various figures
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche represented and similar elements acting the same or similar
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Reference numeral used, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Sensors 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 zum Analysieren eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine umfasst ein Deckelelement 102 und ein Bodenelement 104, die gemäß diesem 1 shows a schematic cross-sectional representation of a sensor 100 according to an embodiment of the present invention. The sensor 100 for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine includes a lid member 102 and a bottom member 104, which are according to this
Ausführungsbeispiel als Lagen realisiert und in einem Lagenverbund miteinander kombiniert sind. Das Deckelelement 102 weist in einem Filterbereich 106 lediglich eine Mehrzahl von Poren 108 auf, die beispielhaft in vier Spalten angeordnet sind und zur Filterung von Partikeln aus dem Abgas dienen. Auf dem Deckelelement 102 sind ferner eine Messeelektrode 110, hier eine Embodiment realized as layers and combined with each other in a composite layer. The cover element 102 has, in a filter region 106, only a plurality of pores 108, which are arranged, for example, in four columns and serve for filtering particles from the exhaust gas. On the lid member 102 are also a measuring electrode 110, here a
Interdigitalelektrode, sowie ein Heizelement 112 angeordnet. Dabei ist die Messelektrode 110 zwischen dem Heizelement 112 und dem Filterbereich 106 angeordnet. Das Heizelement 112 ist ausgebildet, um die Messelektrode 110 und den Filterbereich 106 zur Reinigung von an der Messelektrode 110 bzw. an den Poren 108 anlagernden Partikeln zu erhitzen. Die Messelektrode 110 ist ausgebildet, um eine Partikelkonzentration in dem Abgas zu bestimmen. Interdigital electrode, and a heating element 112 arranged. In this case, the measuring electrode 110 is arranged between the heating element 112 and the filter region 106. The heating element 112 is designed to heat the measuring electrode 110 and the filter region 106 for cleaning particles that accumulate on the measuring electrode 110 or on the pores 108. The measuring electrode 110 is configured to determine a particle concentration in the exhaust gas.
Das Deckelelement 102 weist auf einer von dem Heizelement 112 und der Messelektrode 110 abgewandten Seite eine Deckelausnehmung 116 auf, die sich in Fig. 1 beispielhaft im Bereich des Heizelements 112, der MesselektrodeThe cover element 102 has on a side facing away from the heating element 112 and the measuring electrode 110 a lid recess 116, which in Fig. 1 by way of example in the region of the heating element 112, the measuring electrode
110 und der Poren 108 erstreckt. Das Deckelelement 102 ist derart mit dem Bodenelement 104 verbunden, dass das Bodenelement 104 die 110 and the pores 108 extends. The lid member 102 is connected to the bottom member 104 such that the bottom member 104 is the
Deckelausnehmung 122 fluiddicht abdeckt. Über die Poren 108 ist die Cover recess 122 fluid-tight covering. About the pores 108 is the
Deckelausnehmung 122 fluidisch mit einer Außenumgebung des Sensors 100 gekoppelt. Lid recess 122 is fluidly coupled to an external environment of the sensor 100.
Das Bodenelement 104 umfasst ein Sensorelement 118, das der The bottom element 104 comprises a sensor element 118, which is the
Deckelausnehmung 122 gegenüberliegend angeordnet ist und von dem Cover recess 122 is disposed opposite and of the
Deckelelement 102 umschlossen wird. Das Sensorelement 118 kann über die Poren 108 mit dem Abgas beaufschlagt werden, um die Konzentration eines Gases, etwa von Sauerstoff, in dem Abgas zu bestimmen. Cover element 102 is enclosed. The sensor element 118 can via the Pores 108 are supplied with the exhaust gas to determine the concentration of a gas, such as oxygen, in the exhaust gas.
Gemäß Fig. 1 ist das Bodenelement 104 als Sensorwafer und das According to Fig. 1, the bottom element 104 as a sensor wafer and the
Deckelelement 102 als Kappenwafer aus einem Halbleitermaterial, Cover element 102 as a cap wafer made of a semiconductor material,
beispielsweise Silizium, gefertigt, wobei das Bodenelement 104 und das Deckelelement 102 über Waferbonding miteinander verbunden sein können. Dabei dient eine optionale Isolationsschicht 119 auf dem Deckelelement 102 zur elektrischen Isolierung des Heizelements 112 und der Messelektrode 110 vom Deckelelement 102. For example, silicon, wherein the bottom member 104 and the cover member 102 may be connected to each other via wafer bonding. In this case, an optional insulation layer 119 on the cover element 102 serves to electrically insulate the heating element 112 and the measuring electrode 110 from the cover element 102.
Wird der Sensor 100 mit dem Abgas angeströmt, so haften die in dem Abgas enthaltenen Partikel wie Ruß- oder Staubpartikel zum einen an der If the sensor 100 is flown with the exhaust gas, so the particles contained in the exhaust gas such as soot or dust particles adhere to the one
Messelektrode 110 an. Die Partikelkonzentration im Abgas kann nun anhand einer Widerstandsänderung der Messelektrode 110, die von der an der Measuring electrode 110 at. The particle concentration in the exhaust gas can now be determined by a change in resistance of the measuring electrode 110, which of the at
Messelektrode 110 anhaftenden Partikelmenge abhängig ist, bestimmt werden. Zum anderen strömt das Abgas durch die Poren 108 in einen von der Measuring electrode 110 adhering particle quantity is determined. On the other hand, the exhaust gas flows through the pores 108 in one of the
Deckelausnehmung 116 und dem Bodenelement 104 begrenzten Hohlraum des Sensors 100, in dem das Sensorelement 118 angeordnet ist. Dabei bleibt zumindest ein Hauptanteil der im Abgas enthaltenen Partikel an den Poren 108 hängen. Somit wird das Sensorelement 118 mit einem partikelfreien oder zumindest partikelarmen Abgas beaufschlagt. Deckelausnehmung 116 and the bottom member 104 limited cavity of the sensor 100, in which the sensor element 118 is arranged. In this case, at least a major portion of the particles contained in the exhaust gas remains attached to the pores 108. Thus, the sensor element 118 is subjected to a particle-free or at least low-particle exhaust gas.
Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Sensorelement 118 als Nernstsonde ausgeführt. Dazu weist das Bodenelement 104 eine According to the embodiment shown in FIG. 1, the sensor element 118 is designed as a Nernst probe. For this purpose, the bottom element 104 a
Bodenausnehmung 120 auf, die von einer Elektrolytlage 122 abgedeckt ist. Bei der Elektrolytlage 122 handelt es sich beispielsweise um einen Lagenverbund aus einer ersten Elektrode 124, einer zweiten Elektrode 126 sowie einem zwischen den Elektroden 124, 126 angeordneten Elektrolyt 128, insbesondere einem Festelektrolyt wie etwa einer Yttrium-dotierten Zirkoniumdioxid-Membran (YSZ). Die Elektroden 124, 126 sind beispielsweise als Platinelektroden realisiert. Beispielhaft ist die Bodenausnehmung 120 in Fig. 1 dem Filterbereich 106 gegenüberliegend angeordnet. Die Bodenausnehmung 120 bildet zusammen mit der Elektrolytlage 122 eine Kammer 130 aus, die beispielsweise mit einem Referenzgas oder Floor recess 120, which is covered by an electrolyte layer 122. The electrolyte layer 122 is, for example, a layer composite comprising a first electrode 124, a second electrode 126 and an electrolyte 128 arranged between the electrodes 124, 126, in particular a solid electrolyte such as an yttrium-doped zirconium dioxide membrane (YSZ). The electrodes 124, 126 are realized for example as platinum electrodes. By way of example, the bottom recess 120 in FIG. 1 is arranged opposite the filter area 106. The bottom recess 120 forms, together with the electrolyte layer 122, a chamber 130 which, for example, with a reference gas or
Referenzgasgemisch gefüllt ist, nachfolgend kurz Referenz genannt. Dabei ist die erste Elektrode 124 mit der Referenz und die zweite Elektrode 126 über die Poren 108 mit dem Abgas beaufschlagbar. Aufgrund eines Konzentrations- oder Partialdruckunterschieds zwischen der Kammer 130 und dem in die Reference gas mixture is filled, hereinafter referred to as reference. In this case, the first electrode 124 can be acted upon by the reference and the second electrode 126 can be acted upon by the exhaust gas via the pores 108. Due to a concentration or partial pressure difference between the chamber 130 and the in the
Deckelausnehmung 116 eingeleiteten Abgas kommt es ab einer bestimmten Temperatur der Elektrolytlage 122 zu einer lonendiffusion durch die Elektrolage 122. Dabei wandern Ionen von der hohen Konzentration zur niedrigen Deckelausnehmung 116 introduced exhaust gas, it comes from a certain temperature of the electrolyte layer 122 to an ion diffusion through the electric layer 122. Here, ions migrate from the high concentration to the low
Konzentration. Eine zwischen den Elektroden 124, 126 anliegende Spannung kann nun gemessen werden, um die Konzentration des Gases in dem Abgas zu bestimmen. Concentration. A voltage applied between the electrodes 124, 126 can now be measured to determine the concentration of the gas in the exhaust gas.
Alternativ fungiert die Kammer 130 als Pumpzelle, um die Referenz Alternatively, the chamber 130 acts as a pumping cell to the reference
bereitzustellen, wie nachfolgend anhand von Fig. 4 näher erläutert. to provide, as explained in more detail below with reference to FIG. 4.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dient der Sensor 100 zur Messung eines Lambdawerts und einer Rußpartikelbelastung im Abgas von Verbrennungsmotoren. Dazu umfasst der Sensor 100 ein According to one exemplary embodiment of the present invention, the sensor 100 is used for measuring a lambda value and a soot particle load in the exhaust gas of internal combustion engines. For this purpose, the sensor 100 comprises a
mikroelektrochemisches Sensorelement 118 mit einem beheizbaren microelectrochemical sensor element 118 with a heatable
Kappenwafer als Deckelelement 102, auch Schutzkappe oder Filterkappe genannt, und eine interdigitale Kontaktstruktur als Messelektrode 110, englisch interdigitated electrodes oder kurz ID E genannt. Cap wafer as a lid member 102, also called protective cap or filter cap, and an interdigitated contact structure as a measuring electrode 110, English interdigitated electrodes or short ID called E.
Eine solche Schutzkappe 102 schützt das mikroelektrochemische Sensorelement 118 einerseits vor Rußablagerungen durch Thermophorese und aktive Filterung größerer Partikel. Im Filterbereich 106 abgelagerte Partikel werden im Betrieb durch aktives Heizen auf oberhalb von 800 °C abgebrannt und verhindern so die Verstopfung des Filterbereichs 106. Der zusätzliche Schutz vor Such a protective cap 102 protects the microelectrochemical sensor element 118 on the one hand from soot deposits by thermophoresis and active filtering of larger particles. In the filter area 106 deposited particles are burned during operation by active heating to above 800 ° C, thus preventing the blockage of the filter area 106. The additional protection against
Partikelablagerung durch Thermophorese wird ebenfalls durch aktives Heizen gewährleistet, solange die Filterkappentemperatur oberhalb der unmittelbaren Umgebungstemperatur liegt. Particle deposition by thermophoresis is also ensured by active heating as long as the filter cap temperature is above the immediate ambient temperature.
Andererseits ist es durch die Integration der I DE-Struktur 110 möglich, die Belastung durch Rußpartikel im Abgas zu messen, da eine zunehmende Rußpartikelanlagerung zu einer elektrischen Widerstandsänderung zwischen den IDE-Kontakten führt. Diese Messgröße wird beispielsweise als eigenständiges Sensorsignal ausgegeben. Wird ein bestimmter Schwellenwert für den On the other hand, it is possible by the integration of the I DE structure 110, to measure the load of soot particles in the exhaust gas, as an increasing Soot particle accumulation leads to an electrical resistance change between the IDE contacts. This measured variable is output, for example, as an independent sensor signal. Will a certain threshold for the
Widerstand zwischen den im unbelasteten Fall voneinander isolierten IDE- Kontakten unterschritten, so wird ein Heizprozess zum Freibrennen der mikroelektrochemischen Schutzkappe 102 und der IDE-Kontakte über eine als Heizelement 112 fungierende Heizerstruktur ausgelöst. Die Anzahl der ausgelösten Freibrennprozesse ist proportional zur Rußbelastung und kann zur Steuerung und Diagnose eines Abgasnachbehandlungssystems genutzt werden. Resistance between the isolated in the unloaded case IDE contacts below, so a heating process for burning the microelectrochemical cap 102 and the IDE contacts is triggered by a heating element acting as a heater 112 structure. The number of firing processes initiated is proportional to the soot load and can be used to control and diagnose an exhaust aftertreatment system.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines anhand von Fig. 1 FIG. 2 shows a schematic representation of a reference to FIG. 1
beschriebenen Sensors 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in der Draufsicht. Der Sensor 100 weist den mittels des Heizelements 112 beheizbaren, porösendescribed sensor 100 according to an embodiment of the present invention in plan view. The sensor 100 has the heatable by means of the heating element 112, porous
Kappenwafer 102 und die als interdigitale Kontaktstruktur realisierte Cap wafer 102 and realized as an interdigitated contact structure
Messelektrode 110 auf. Ein hier nicht gezeigtes weiteres Heizelement dient als Sensor-Membranheizung zum Beheizen der Elektrolytlage. Das weitere Measuring electrode 110 on. A further heating element, not shown here, serves as a sensor membrane heater for heating the electrolyte layer. The further
Heizelement und das Heizelement 112, hier ein Platin- Kappenheizer, sind über Heizdurchkontakte 200 miteinander verbunden, hier über Silizium-Durchkontakte, englisch through-silicon vias (TSV). Dadurch kann die Zahl der benötigten elektrischen Anschlüsse zum Sensorelement minimiert werden. Die IDE- Kontakte der Messelektrode 110 sind über entsprechende Messdurchkontakte 201 mit dem Bodenelement 104, auch M ECS-Sensorebene genannt, verbunden. Beispielhaft weist das Bodenelement 104 in Fig. 2 eine deutlich größere Heating element and the heating element 112, here a platinum cap heater are connected via Heizdurchkontakte 200 with each other, here via silicon vias, through-silicon vias (TSV). As a result, the number of required electrical connections to the sensor element can be minimized. The IDE contacts of the measuring electrode 110 are connected via corresponding Meßdurchkontakte 201 with the bottom element 104, also called M ECS sensor plane. By way of example, the bottom element 104 in FIG. 2 has a significantly larger one
Grundfläche als das Deckelelement 102 auf.  Base surface as the lid member 102 on.
Der Filterbereich 106 weist beispielhaft zwölf gasdurchlässige Poren 108 auf, die in vier Spalten und drei Reihen angeordnet sind. Gemäß diesem The filter region 106 has, for example, twelve gas-permeable pores 108, which are arranged in four columns and three rows. According to this
Ausführungsbeispiel verläuft die Messelektrode 110 an drei einander Embodiment, the measuring electrode 110 extends at three each other
angrenzenden Seiten des Filterbereichs 106. Die interdigitale Kontaktstruktur der Messelektrode 110 ist schematisch durch drei nebeneinander verlaufende Drähte angedeutet. Dabei bildet das Heizelement 112 einen bis auf eine adjacent sides of the filter area 106. The interdigitated contact structure of the measuring electrode 110 is schematically indicated by three wires running side by side. The heating element 112 forms one except for one
Zugangsöffnung 202 fast vollständig geschlossenen Rahmen um die Access opening 202 almost completely closed frame around the
Messelektrode 110 und den Filterbereich 106. In Fig. 2 ist ferner eine mögliche Kontaktbelegung von Anschlusskontakten des Bodenelements 104 gezeigt. Dabei dient ein Rückkontakt 204 zur Kontaktierung eines Masseanschlusses des Sensorelements, ein erster Heizerkontakt 206 zur Kontaktierung eines gemeinsamen Versorgungsspannungsanschlusses der beiden Heizelemente, ein Vorderseitenkontakt 208 zur Kontaktierung eines Signalausgangs des Sensorelements, ein zweiter Heizerkontakt 210 zur Measuring electrode 110 and the filter portion 106th FIG. 2 also shows a possible contact assignment of connection contacts of the floor element 104. In this case, a back contact 204 for contacting a ground terminal of the sensor element, a first heater contact 206 for contacting a common supply voltage terminal of the two heating elements, a front side contact 208 for contacting a signal output of the sensor element, a second heater contact 210 for
Kontaktierung eines gemeinsamen Masseanschlusses der beiden Heizelemente, ein erster IDE-Kontakt 212 zur Kontaktierung eines Contacting a common ground terminal of the two heating elements, a first IDE contact 212 for contacting a
Versorgungsspannungsanschlusses der Messelektrode 110 und ein zweiter IDE- Kontakt 214 zur Kontaktierung eines Masseanschlusses der Messelektrode 110.  Supply voltage terminal of the measuring electrode 110 and a second IDE contact 214 for contacting a ground terminal of the measuring electrode 110th
Das Bodenelement 104 ist beispielsweise als Sensorwafer mit zwei Platinebenen als Elektroden, einer YSZ-Membran als Elektrodenlage (YSZ = yttria-stabilized zirconia;„mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkondioxid") und vier Kontaktpads zur elektrischen Kontaktierung des Sensors 100 ausgeführt. The bottom element 104 is embodied, for example, as a sensor wafer with two circuit board levels as electrodes, a YSZ membrane as electrode layer (YSZ = yttria-stabilized zirconia, "yttria-stabilized zirconia") and four contact pads for electrical contacting of the sensor 100.
Die Figuren 3a bis 3d zeigen Querschnittsdarstellungen eines Deckelelements 102 eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden FIGS. 3a to 3d show cross-sectional representations of a cover element 102 of a sensor according to an exemplary embodiment of the present invention
Erfindung in verschiedenen Herstellungsphasen. Bei dem Deckelelement 102 handelt es sich beispielsweise um ein anhand der Figuren 1 und 2 Invention in different stages of production. The cover element 102 is, for example, a reference to FIGS. 1 and 2
beschriebenes Deckelelement. Die Figuren 3a bis 3d zeigen einen möglichen Prozessfluss zur Herstellung eines porösen, beheizbaren Deckelelements 102 in Form einer Schutzkappe mit einer Messelektrode 110 mit interdigitaler described cover element. FIGS. 3a to 3d show a possible process flow for producing a porous, heatable cover element 102 in the form of a protective cap with a measuring electrode 110 with interdigital
Kontaktstruktur zur Messung einer Rußbelastung für einen Contact structure for measuring a soot load for a
mikroelektrochemischen Sensor. microelectrochemical sensor.
In einem in Fig. 3a gezeigten ersten Herstellungsschritt des Deckelelements 102 wird zunächst ein Siliziumwafer bereitgestellt. In a first production step of the cover element 102 shown in FIG. 3 a, a silicon wafer is first provided.
In einem in Fig. 3b gezeigten weiteren Herstellungsschritt erfolgt das Aufbringen der Isolationsschicht 119, eines Platinheizers als Heizelement 112 und der Messelektrode 110 mit einer interdigitalen Kontaktstruktur, auch IDE-Struktur genannt, auf den Siliziumwafer des Deckelelements 102. In einem nächsten Schritt, der in Fig. 3c dargestellt ist, wird das Deckelelement 102 im Filterbereich 106 kappenförmig ausgedünnt, um die Deckelausnehmung 116 zu erhalten. In a further production step shown in FIG. 3b, the insulation layer 119, a platinum heater as heating element 112, and the measuring electrode 110 with an interdigital contact structure, also called IDE structure, are applied to the silicon wafer of the cover element 102. In a next step, which is shown in FIG. 3c, the cover element 102 in the filter region 106 is thinned like a cap to obtain the cover recess 116.
Schließlich werden die Poren 108 zur Filterung der Partikel erzeugt, wie aus Fig. 3c ersichtlich. Finally, pores 108 are formed to filter the particles, as shown in FIG. 3c.
Der derart hergestellte Kappenwafer 102 kann nun über Waferbonding mit einem Sensorwafer als Bodenelement verbunden werden, um den anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Sensor zu erhalten. The cap wafer 102 produced in this way can now be connected to a sensor wafer as a bottom element via wafer bonding in order to obtain the sensor described with reference to FIGS. 1 and 2.
Eine Sensorfläche des Sensorelements, d. h. eine aktive Elektrodenfläche, ist beispielsweise zwischen zehn und mehreren Hundert Mikrometern groß. Daher ist es wichtig, jegliche Ablagerung gasblockierender Feststoffen auf der A sensor surface of the sensor element, d. H. an active electrode area is, for example, between ten and several hundred microns in size. Therefore, it is important to avoid any deposition of gas-blocking solids on the
Sensorfläche zu verhindern, etwa mithilfe einer porösen Schutzkappe aus Silizium, wie sie in Fig. 3d gezeigt ist. Sensor surface to prevent, such as using a porous protective cap made of silicon, as shown in Fig. 3d.
Das Heizelement 112 und die Messelektrode 110 sollten abgas- und The heating element 112 and the measuring electrode 110 should be exhaust and
temperaturresistent sein und können deshalb aus Platin, einer Platin- Rhodium- Legierung oder Gold gefertigt sein. Wie bereits ausgeführt, kann der Sensor mit einer elektrischen Isolationsschicht 119 zur elektrischen Isolation von be temperature resistant and can therefore be made of platinum, a platinum-rhodium alloy or gold. As already stated, the sensor with an electrical insulation layer 119 for electrical insulation of
Heizelement 112 und Messelektrode 110 vom halbleitenden Siliziumsubstrat, d. h. vom Deckelelement 102, ausgeführt sein. Die Isolationsschicht 119 wird etwa durch thermische Oxidation oder PECVD-Abscheidung (plasma-enhanced chemical vapour deposition;„plasmaunterstützte chemische Heating element 112 and measuring electrode 110 from the semiconducting silicon substrate, d. H. from the cover element 102, be executed. The insulating layer 119 is formed by, for example, thermal oxidation or PECVD deposition (plasma-enhanced chemical vapor deposition;
Gasphasenabscheidung") von Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid erzeugt. Zur Abscheidung einer Metallschicht eignen sich Verfahren wie beispielsweise Sputtern oder Atomlagenabscheidung (englisch atomic layer deposition, kurz ALD). Zur Strukturdefinition können Schattenmasken oder lithografische For depositing a metal layer, methods such as sputtering or atomic layer deposition (abbreviated to ALD) can be used, and for the definition of a structure, shadow masks or lithographic masks may be used
Verfahren verwendet werden. Procedure can be used.
Alternativ zu den genannten Abscheide- und Strukturierungsmethoden ist es möglich, die Heizerstrukturen des Heizelements 112 über Siebdruck As an alternative to the aforementioned deposition and structuring methods, it is possible for the heater structures of the heating element 112 to be screen-printed
edelmetallhaltiger Pasten auf dem Kappenwafer 102 zu erzeugen. Um die notwendige Heizleistung zum Erreichen der notwendigen Rußabbrandtemperatur von mindestens 800 °C gering zu halten, den Aufwand zur Erzeugung der gasdurchlässigen Poren 108 zu minimieren und die abschließende Verbindung von Kappenwafer 102 und Sensorelement zu ermöglichen, kann der noble metal-containing pastes on the cap wafer 102 to produce. To get the necessary heating power to reach the necessary Rußabbrandtemperatur of at least 800 ° C to minimize the effort to produce the gas-permeable pores 108 and to allow the final connection of cap wafer 102 and sensor element, the
Kappenwafer 102 im Bereich einer beheizbaren und gasdurchlässigen Fläche ausgedünnt werden. Cap wafer 102 thinned in the range of a heated and gas-permeable surface.
Nachfolgend auf das Ausdünnen werden die Poren 108 geätzt, um den Following the thinning, the pores 108 are etched to remove the
Kappenwafer 102 gasdurchlässig zu machen und eine gewisse Cap wafer 102 to make gas permeable and a certain
Partikelfilterwirkung zu erreichen. Die Poren 108 werden beispielsweise durch reaktives lonentiefenätzen (englisch deep reactive ion etching, kurz DRI E) oder nasschemisches KOH-Ätzen von vorher, etwa lithografisch, definierten Poren erzeugt. Alternativ können die Poren 108 durch Laserbohren erzeugt werden. To achieve particle filter effect. The pores 108 are produced, for example, by reactive ion deep etching (English: deep reactive ion etching, DRI E for short) or wet-chemical KOH etching of previously, for example lithographically, defined pores. Alternatively, the pores 108 may be created by laser drilling.
Nach Fertigstellung des Kappenwafers 102 wird dieser über ein geeignetes Bondverfahren mit dem Sensorwafer verbunden. Für langzeit- und After completion of the cap wafer 102, it is connected to the sensor wafer via a suitable bonding process. For long-term and
temperaturstabile Wafer-Wafer- Verbindungen eignet sich beispielsweise anodisches Silizium-Silizium-Bonden. Um die Verschaltung der Kappenwafer- Heizelektrode 112 mit dem restlichen Sensorelement zu vereinfachen und den Einsatz von Bonddrähten zu vermeiden, kann die Kappenwafer- Heizelektrode 112 alternativ zum klassischen Drahtbonden über Siliziumdurchkontakte mit einer Metallschichtebene auf dem Sensorwafer verbunden werden. Temperature-stable wafer-wafer connections are suitable, for example, for anodic silicon-silicon bonding. In order to simplify the interconnection of the cap wafer heating electrode 112 with the remainder of the sensor element and to avoid the use of bonding wires, the cap wafer heating electrode 112 can be connected to a metal layer plane on the sensor wafer via silicon via contacts as an alternative to conventional wire bonding.
Falls trotz aktiver Heizung des porösen Kappenwafers 102 eine partielle Porenverstopfung über die Lebensdauer nicht ausgeschlossen werden kann, ist es möglich, die beheizte, poröse Fläche des Kappenwafers 102 so zu vergrößern, dass bis zum Ende der Lebensdauer eine ausreichende If partial pore clogging over the service life can not be ruled out despite active heating of the porous cap wafer 102, it is possible to increase the heated, porous surface of the cap wafer 102 in such a way that a sufficient amount of material remains until the end of the service life
Gasdurchlässigkeit gewährleistet ist. Eine maximale Kappengröße kann von den Anforderungen an eine Sensordynamik und einer bezüglich der Gas permeability is ensured. A maximum cap size may vary from the requirements of sensor dynamics and in terms of sensor dynamics
Herstellungskosten und der Aufbau- und Verbindungstechnik maximal vertretbaren Chipfläche des Sensorelements abhängen. Production costs and the construction and connection technology maximum acceptable chip area of the sensor element depend.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Kontakte für According to one embodiment, the contacts for
Kappenwaferheizung und Sensorheizung chipseitig miteinander verbunden. Dadurch kann die Zahl der Sensorkontakte durch den beheizten Kappenwaferfilter und damit die Zahl kostenintensiver Kabelverbindungen nach außen klein gehalten werden. Cap wafer heater and sensor heater on the chip side connected. This allows the number of sensor contacts through the heated Cap wafer filter and thus the number of costly cable connections are kept small to the outside.
Je nach Ausführungsform kann die Verbindung von Sensor- und Kappenheizer in Serien- oder in Parallelverschaltung ausgeführt sein. Die Kontakte für dieDepending on the embodiment, the connection of sensor and cap heaters can be carried out in series or in parallel connection. The contacts for the
Messelektrode 110 können ebenfalls über Siliziumdurchkontakte mit der MECS- Sensorebene 104 verbunden sein. Ein Abstand innerhalb der interdigitalen Struktur der Messelektrode 110 sollte möglichst gering gewählt werden, um eine hohe Sensitivität bei niedriger Versorgungsspannung zu gewährleisten. Measuring electrode 110 can also be connected to the MECS sensor plane 104 via silicon through contacts. A distance within the interdigital structure of the measuring electrode 110 should be as low as possible in order to ensure a high sensitivity at low supply voltage.
Zur Integration von Rußpartikelschutzfunktion und Rußpartikelmessung ist die Fläche der Schutzkappe 102 in einen porösen Filterbereich 106 und einen unstrukturierten Bereich mit ebener Oberfläche aufgeteilt. Der Filterbereich 106 ist beispielsweise direkt über dem Sensorelement angeordnet. Auf dem unstrukturierten Bereich ist die Messelektrode 110 angeordnet. Um das For integration of soot particle protection function and soot particle measurement, the surface of the protective cap 102 is divided into a porous filter region 106 and a flat surface unstructured region. The filter area 106 is arranged, for example, directly above the sensor element. On the unstructured area, the measuring electrode 110 is arranged. To that
Totvolumen über dem Sensorelement, etwa einem MECS-Chip, klein zu halten, kann die Messelektrode 110 ring- oder rahmenförmig um den Filterbereich 106 angeordnet sein. Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Bodenelements Dead volume over the sensor element, such as a MECS chip to keep small, the measuring electrode 110 may be arranged in ring or frame shape around the filter region 106. 4 shows a schematic cross-sectional view of a floor element
104 eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden 104 of a sensor according to an embodiment of the present
Erfindung. Das Bodenelement 104, das als Trägersubstrat die Grundstruktur eines vorangehend beschriebenen Sensorelements bildet, entspricht im Invention. The bottom element 104, which forms the basic structure of a sensor element described above as the carrier substrate, corresponds in the
Wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten Bodenelement, mit dem Unterschied, dass die erste Elektrode 124 nicht, wie in Fig. 1 schematisch gezeigt, auf dem Substantially the bottom element shown in Fig. 1, with the difference that the first electrode 124, as shown schematically in Fig. 1, on the
Bodenelement 104 aufliegt, um die Bodenausnehmung 120 abzudecken, sondern derart in das Bodenelement 104 integriert ist, dass die erste Elektrode 124 die Kammer 130 bis auf eine Bodenfläche vollständig auskleidet. Zudem weist die Kaverne 130 einen sich in Richtung der Elektrolytlage 122  Floor element 104 rests to cover the bottom recess 120, but is integrated into the bottom member 104 such that the first electrode 124, the chamber 130 completely lined to a bottom surface. In addition, the cavern 130 has a direction in the direction of the electrolyte layer 122
verjüngenden Querschnitt auf. tapered cross-section on.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Kammer 130 als Pumpzelle realisiert, um mittels des als Festkörperelektrolytmembran realisierten Elektrolyten 128 Sauerstoff durch die Elektrolytlage 122 zu pumpen. Je nach Richtung der an den beiden Elektroden 124, 126 anliegenden Spannung kann Sauerstoff in die Kammer 130 hinein- oder aus der Kammer 130 herausgepumpt werden. Eine Pumprichtung ist beispielhaft mit einem Pfeil gezeigt. According to this exemplary embodiment, the chamber 130 is realized as a pumping cell in order to pump oxygen through the electrolyte layer 122 by means of the electrolyte 128 realized as a solid electrolyte membrane. Depending on the direction of the voltage applied to the two electrodes 124, 126, oxygen can enter the Chamber 130 in or out of the chamber 130 are pumped out. A pumping direction is shown by way of example with an arrow.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine 500 mit einem vorangehend beschriebenen Sensor 100 gemäß einem FIG. 5 shows a schematic representation of an internal combustion engine 500 with a previously described sensor 100 in accordance with FIG
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 dient zur Bestimmung einer Konzentration eines Gases sowie von Partikeln in einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 500. Dazu ist der Sensor 100  Embodiment of the present invention. The sensor 100 is used to determine a concentration of a gas as well as particles in an exhaust gas of the internal combustion engine 500. For this purpose, the sensor 100 is
beispielsweise in einem Abgasrohr der Verbrennungskraftmaschine 500 angeordnet. Ferner ist der Sensor 100 ausgebildet, um entsprechende arranged for example in an exhaust pipe of the internal combustion engine 500. Furthermore, the sensor 100 is designed to be corresponding
Messsignale 501 an ein Steuergerät 502 zur Steuerung der  Measuring signals 501 to a control unit 502 for controlling the
Verbrennungskraftmaschine 500 zu übertragen. Das Steuergerät 502 kann ausgebildet sein, um unter Verwendung der Messsignale 501 ein Internal combustion engine 500 to transmit. The controller 502 may be configured to enter using the measurement signals 501
Verbrennungsluftverhältnis der Verbrennungskraftmaschine 500, auch Combustion air ratio of the internal combustion engine 500, too
Lambdawert genannt, derart einzustellen, dass ein Schadstoffausstoß durch dieLambda value, so adjusted that pollutant emissions by the
Verbrennungskraftmaschine 500 minimiert wird. Internal combustion engine 500 is minimized.
Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Herstellen eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 600 umfasst einen Schritt 602, in dem aus einem Bodenelement, einem Deckelelement, einer Messelektrode und einem Heizelement ein Verbund gebildet wird. Dabei weist das Bodenelement ein Sensorelement zum Bestimmen einer Gaskonzentration in einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine auf. Das Deckelelement weist in einem Filterbereich eine Mehrzahl von Poren auf, die dazu dienen, Partikel aus dem Abgas herauszufiltern. Im Schritt 602 wird das6 shows a flowchart of a method 600 for producing a sensor according to an embodiment of the present invention. The method 600 comprises a step 602 in which a composite is formed from a base element, a cover element, a measuring electrode and a heating element. In this case, the bottom element has a sensor element for determining a gas concentration in an exhaust gas of an internal combustion engine. The cover element has in a filter region a plurality of pores, which serve to filter out particles from the exhaust gas. In step 602, the
Deckelelement mit dem Bodenelement derart verbunden, dass das Cover element connected to the bottom element such that the
Sensorelement von dem Deckelelement abgedeckt wird. Auf diese Weise wird eine Anlagerung der Partikel an dem Sensorelement verhindert. Über die Poren im Filterbereich ist das Sensorelement fluidisch mit einer Außenumgebung des Sensors gekoppelt. Ferner werden im Schritt 602 die Messelektrode und dasSensor element is covered by the cover element. In this way, an attachment of the particles to the sensor element is prevented. The sensor element is fluidically coupled to an external environment of the sensor via the pores in the filter region. Further, in step 602, the measuring electrode and the
Heizelement auf dem Deckelelement angeordnet, wobei die Messelektrode ausgebildet ist, um eine Konzentration der Partikel in dem Abgas zu bestimmen. Je nach Ausführungsform ist das Heizelement ausgebildet, um entweder den Filterbereich oder die Messelektrode oder sowohl den Filterbereich als auch die Messelektrode zur Regenerierung zu beheizen. In einem optionalen Verfahrensschritt, der dem Schritt 602 zeitlich vorangeht, können je nach Ausführungsform das Deckelelement, die Messelektrode, das Heizelement oder das Bodenelement bereitgestellt werden. Entsprechend kann im Schritt 602 der Verbund entweder aus dem Bodenelement, dem Heating element disposed on the lid member, wherein the measuring electrode is formed to determine a concentration of the particles in the exhaust gas. Depending on the embodiment, the heating element is designed to heat either the filter region or the measuring electrode or both the filter region and the measuring electrode for regeneration. In an optional method step, which precedes step 602, depending on the embodiment, the cover element, the measuring electrode, the heating element or the bottom element can be provided. Accordingly, in step 602, the composite may be formed from either the bottom element, the
Deckelelement, der Messelektrode und dem Heizelement oder aus dem Cover element, the measuring electrode and the heating element or from the
Bodenelement durch Aufbringen des Deckelelements, der Messelektrode und des Heizelements oder aus dem Bodenelement und dem Deckelelement durch Aufbringen der Messelektrode und des Heizelements oder aus dem Floor element by applying the lid member, the measuring electrode and the heating element or from the bottom element and the lid member by applying the measuring electrode and the heating element or from the
Bodenelement, dem Deckelelement und der Messelektrode durch Aufbringen des Heizelements oder aus dem Bodenelement, dem Deckelelement und dem Heizelement durch Aufbringen der Messelektrode gebildet werden. Floor element, the cover element and the measuring electrode are formed by applying the heating element or from the bottom element, the cover element and the heating element by applying the measuring electrode.
Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 700 zum Durchführen eines Herstellungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 700 zum Herstellen eines Sensors zum Analysieren eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise ausgebildet, um ein Verfahren gemäß Fig. 6 durchzuführen. Dazu umfasst die Vorrichtung 700 eine Einheit 702, die ausgebildet ist, um einen anhand von Fig. 6 FIG. 7 shows a block diagram of an apparatus 700 for carrying out a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. The device 700 for producing a sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine is designed, for example, to carry out a method according to FIG. 6. For this purpose, the device 700 comprises a unit 702, which is designed to produce a unit 702 based on FIG. 6
beschriebenen Verfahrensschritt 602 des Bildens eines Verbunds durchzuführen. described method step 602 of forming a composite.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, the method steps presented here can be repeated as well as executed in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"- Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an exemplary embodiment comprises an "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims

Ansprüche claims
1. Sensor (100) zum Analysieren eines Abgases einer A sensor (100) for analyzing an exhaust gas of a
Verbrennungskraftmaschine (500), wobei der Sensor (100) folgende Merkmale aufweist: ein Deckelelement (102), das in einem Filterbereich (106) eine Mehrzahl von Poren (108) zum Herausfiltern von Partikeln aus dem Abgas aufweist; eine auf dem Deckelelement (102) angeordnete Messelektrode (110) zum Bestimmen einer Partikel konzentration in dem Abgas; ein auf dem Deckelelement (102) angeordnetes Heizelement (112) zum Beheizen des Filterbereichs (106) und/oder der Messelektrode (110); und ein Bodenelement (104), das zumindest ein Sensorelement (118) zum Bestimmen einer Gaskonzentration in dem Abgas aufweist, wobei das Deckelelement (102) das Sensorelement (118) abdeckt, um eine Anlagerung der Partikel an dem Sensorelement (118) zu verhindern, und wobei das Sensorelement (118) über den Filterbereich (106) fluidisch mit einer Außenumgebung des Sensors (100) gekoppelt ist.  Internal combustion engine (500), the sensor (100) comprising: a lid member (102) having a plurality of pores (108) in a filter section (106) for filtering out particulates from the exhaust gas; a measuring electrode (110) disposed on the lid member (102) for determining a particulate concentration in the exhaust gas; a heating element (112) disposed on the lid member (102) for heating the filter portion (106) and / or the measuring electrode (110); and a bottom member (104) having at least one sensor element (118) for determining a gas concentration in the exhaust gas, the cover member (102) covering the sensor element (118) to prevent adsorption of the particles to the sensor element (118). and wherein the sensor element (118) is fluidically coupled to an external environment of the sensor (100) via the filter region (106).
2. Sensor (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der2. Sensor (100) according to claim 1, characterized in that the
Filterbereich (106) dem Sensorelement (118) gegenüberliegend angeordnet ist. Filter region (106) of the sensor element (118) is arranged opposite.
3. Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (110) und/oder das Heizelement (112) den Filterbereich (106) zumindest teilweise einrahmt, insbesondere bis auf eine Zugangsöffnung (202) umschließt. 3. Sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring electrode (110) and / or the Heating element (112) at least partially framing the filter area (106), in particular encloses except for an access opening (202).
Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (110) als Interdigitalelektrode ausgeführt ist. Sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring electrode (110) is designed as an interdigital electrode.
Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (102) zumindest im Sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the cover element (102) at least in
Filterbereich (106) eine Deckelausnehmung (116) aufweist, wobei das Sensorelement (118) der Deckelausnehmung (116) gegenüberliegend angeordnet ist. Filter region (106) has a Deckelausnehmung (116), wherein the sensor element (118) of the Deckelausnehmung (116) is arranged opposite.
Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (118) eine Sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element (118) has a
Bodenausnehmung (120) in dem Bodenelement (104) und eine Bottom recess (120) in the bottom element (104) and a
Elektrolytlage (122) aus einer ersten Elektrode (124), einer zweiten Elektrode (126) und einem zwischen der ersten Elektrode (124) und der zweiten Elektrode (126) angeordneten Elektrolyt (128) umfasst, wobei die Elektrolytlage (122) die Bodenausnehmung (120) abdeckt, um eine Kammer (130) zum Aufnehmen eines Referenzgases oder Electrolyte layer (122) comprising a first electrode (124), a second electrode (126) and an electrolyte (128) arranged between the first electrode (124) and the second electrode (126), wherein the electrolyte layer (122) forms the bottom recess (12). 120) to a chamber (130) for receiving a reference gas or
Referenzgasgemischs zu bilden, wobei die erste Elektrode (124) mit dem Referenzgas oder Referenzgasgemisch und die zweite Elektrode (126) über den Filterbereich (106) mit dem Abgas beaufschlagbar ist. Form reference gas mixture, wherein the first electrode (124) with the reference gas or reference gas mixture and the second electrode (126) via the filter region (106) can be acted upon with the exhaust gas.
Sensor (100) gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein weiteres Heizelement zum Beheizen der Elektrolytlage (122), insbesondere wobei das weitere Heizelement und das Heizelement (112) miteinander in Reihe und/oder parallel geschaltet sind. Sensor (100) according to claim 6, characterized by a further heating element for heating the electrolyte layer (122), in particular wherein the further heating element and the heating element (112) are connected to each other in series and / or in parallel.
Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (102) und/oder das Sensor (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the cover element (102) and / or the
Bodenelement (104) aus einem Halbleitermaterial gefertigt ist. Verbrennungskraftmaschine (500) mit einem Sensor (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche. Floor element (104) is made of a semiconductor material. Internal combustion engine (500) with a sensor (100) according to one of the preceding claims.
Verfahren (600) zum Herstellen eines Sensors (100) zum Analysieren eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine (500), wobei das Verfahren (600) folgenden Schritt umfasst: A method (600) for producing a sensor (100) for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine (500), the method (600) comprising the following step:
Bilden (602) eines Verbunds aus einem Bodenelement (104), das zumindest ein Sensorelement (118) zum Bestimmen einer Forming (602) a composite of a bottom element (104), the at least one sensor element (118) for determining a
Gaskonzentration in dem Abgas aufweist, einem Deckelelement (102), das in einem Filterbereich (106) eine Mehrzahl von Poren (108) zum Herausfiltern von Partikeln aus dem Abgas aufweist, einer Gas concentration in the exhaust gas, a cover member (102) having a plurality of pores (108) in a filter region (106) for filtering out particulates from the exhaust gas, a
Messelektrode (110) zum Bestimmen einer Partikelkonzentration in dem Abgas und einem Heizelement (112) zum Beheizen des Filterbereichs (106) und/oder der Messelektrode (110), wobei die Messelektrode (110) und das Heizelement (112) auf dem Deckelelement (102) angeordnet werden, wobei das Deckelelement (102) das Sensorelement (118) abdeckt, um eine Anlagerung der Partikel an dem Sensorelement (118) zu verhindern, und wobei das Sensorelement (118) über den Measuring electrode (110) for determining a particle concentration in the exhaust gas and a heating element (112) for heating the filter region (106) and / or the measuring electrode (110), wherein the measuring electrode (110) and the heating element (112) on the cover element (102 ), wherein the cover member (102) covers the sensor element (118) to prevent the particles from attaching to the sensor element (118), and wherein the sensor element (118) overlies the sensor element (118)
Filterbereich (106) fluidisch mit einer Außenumgebung des Sensors (100) gekoppelt wird. Filter region (106) is fluidically coupled to an external environment of the sensor (100).
Vorrichtung (700), die ausgebildet ist, um alle Schritte eines Verfahrens (600) gemäß Anspruch 10 durchzuführen. Apparatus (700) adapted to perform all the steps of a method (600) according to claim 10.
Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen. A computer program adapted to perform all the steps of a method (600) according to any one of the preceding claims.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 12. A machine-readable storage medium having a computer program stored thereon according to claim 12.
PCT/EP2015/072800 2014-11-21 2015-10-02 Sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, internal combustion engine, and method and device for producing such a sensor WO2016078817A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15781312.2A EP3221686A1 (en) 2014-11-21 2015-10-02 Sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, internal combustion engine, and method and device for producing such a sensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014223780.7A DE102014223780A1 (en) 2014-11-21 2014-11-21 Sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, internal combustion engine, and method and apparatus for producing such a sensor
DE102014223780.7 2014-11-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016078817A1 true WO2016078817A1 (en) 2016-05-26

Family

ID=54329506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/072800 WO2016078817A1 (en) 2014-11-21 2015-10-02 Sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, internal combustion engine, and method and device for producing such a sensor

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3221686A1 (en)
DE (1) DE102014223780A1 (en)
WO (1) WO2016078817A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015217305A1 (en) * 2015-09-10 2017-03-16 Robert Bosch Gmbh Micromechanical solid electrolyte sensor element and method for its production

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011013542A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Continental Automotive Gmbh Sensor device and method for detecting a gas concentration and a particle concentration of an exhaust gas stream
US20140034495A1 (en) * 2011-04-08 2014-02-06 Philippe Grass Sensor Apparatus For Detecting A Gas Concentration And A Particle Concentration Of An Exhaust Gas

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005015103A1 (en) 2004-09-30 2006-04-06 Robert Bosch Gmbh Particle sensor and method of operating the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011013542A1 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Continental Automotive Gmbh Sensor device and method for detecting a gas concentration and a particle concentration of an exhaust gas stream
US20140034495A1 (en) * 2011-04-08 2014-02-06 Philippe Grass Sensor Apparatus For Detecting A Gas Concentration And A Particle Concentration Of An Exhaust Gas

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014223780A1 (en) 2016-05-25
EP3221686A1 (en) 2017-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1869428B1 (en) Sensor element for particle sensors and method for operating the same
DE102010043023A1 (en) Gas sensor
DE102014223778A1 (en) Device for detecting at least one gaseous analyte and method for producing the same
DE102017010315A1 (en) METHOD FOR PREVENTING OUTPUT COMPENSATION OF A GAS SENSOR
EP1792170A1 (en) Sensor element for particle sensors and method for operating the sensor element
WO2008113644A2 (en) Sensor element of a gas sensor
DE102014207480A1 (en) Device for detecting a parameter of a gas, method for operating such a device and measuring system for determining a parameter of a gas
EP2396650A1 (en) Sensor element of a gas sensor and method for operating the same
EP2082220B1 (en) Method and usage of the method for determining the particle and gas concentration of a gas mixture
DE102013204665A1 (en) Microelectrochemical sensor and method for operating a micro-electrochemical sensor
DE19955125A1 (en) Gas sensor to detect the concentration of nitrous oxides in automotive exhaust gases maintains accuracy under a wide range of temperatures
DE102009028983A1 (en) Carbon quantity detection sensor with increased detection accuracy
DE102018005701A1 (en) Gas sensor calibration method
DE112009004403T5 (en) Sensor with electrodes made of the same material
WO2016078817A1 (en) Sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, internal combustion engine, and method and device for producing such a sensor
EP1844315B1 (en) Measuring arrangement and method for determining the concentration of particles in gas mixtures
DE102019130755A1 (en) Sensor device, method for producing a sensor device and sensor assembly
DE102016221369A1 (en) Sensor element for the determination of particles in a fluid medium
WO2016102213A1 (en) Method and device for operating a gas sensor for analyzing an exhaust gas of an internal combustion engine, and gas sensor
DE102015212086A1 (en) Sensor element for detecting at least one property of a sample gas in a sample gas space
WO2014139764A1 (en) Sensor apparatus and method for detecting a gas in a gas mixture
DE102008006417A1 (en) Soot sensor i.e. Lambda probe, for concentration determination of soot in exhaust gas of carbon-containing fuel of diesel internal-combustion engine of commercial vehicle, has chambers with electrodes for determining oxygen
WO2013092925A1 (en) Sensor element with air pressure measurement
EP3008460B1 (en) Gas sensor for measuring different gases and associated method for gas measurement
EP1518111A1 (en) Sensor element for a sensor for determining the oxygen concentration in the exhaust gas of internal combustion engines

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: 15781312

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015781312

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015781312

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE