用于检测测量气体的至少一个特性的传感器和用于运行传感器的方法技术

提出一种用于检测测量气体的至少一个特性、尤其是用于探测测量气体室中的测量气体的微粒的传感器(10)。所述传感器(10)包括传感器元件(12)，其中，所述传感器元件(12)具有衬底(14)、至少一个第一电极(16)和至少一个第二电极(18)，其中，所述第一电极(16)和所述第二电极(18)布置在所述衬底(14)上。所述传感器(10)还具有至少一个控制器(20)，其中，所述控制器(20)具有测量设备(22)，其中，所述测量设备(22)与所述第一电极(16)和/或所述第二电极(18)连接并且设置为用于检测至少一个电信号，其中，所述控制器(20)还具有至少一个电压源(28)，其中，所述电压源(28)与所述第一电极(16)和/或所述第二电极(18)连接并且设置为用于以可变电压加载所述第一电极(16)和/或所述第二电极(18)。第二电极(18)。第二电极(18)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测测量气体的至少一个特性的传感器和用于运行传感器的方法

技术介绍

[0001]从现有技术中已知多种用于检测在测量气体室中的测量气体的颗粒的传感器元件。例如，测量气体能够是内燃机的废气。尤其地，颗粒能够是炭黑颗粒或灰尘颗粒。在下文中，尤其参考用于探测炭黑颗粒的传感器元件来描述本专利技术，而不限制另外的实施方式和应用。
[0002]从实践中已知，借助布置在衬底(诸如陶瓷)上的两个电极来测量废气中的微粒(诸如炭黑颗粒或灰尘颗粒)的浓度。这能够例如通过测量分隔两个电极的陶瓷材料的电阻来完成。更准确地说，测量在将电压施加到所述电极上时在这些电极之间流动的电流。炭黑颗粒由于静电力沉积在电极之间，并且随着时间的推移在电极之间形成导电桥。这种桥存在得越多，测得的电流升高得越多。因而产生电极的越来越多的短路。传感器元件周期性地再生(regeneriert)，其方式是，它通过集成的加热元件被置于至少700℃，从而烧掉积碳。
[0003]此类的传感器例如使用在内燃机的排气系中，例如柴油型内燃发动机。这些传感器通常位于排气阀或者说炭黑颗粒过滤器的下游。
[0004]DE102010030634A1描述了一种用于运行颗粒传感器的方法和设备。
[0005]尽管从现有技术中已知的设备和方法具有许多优点，但是它们仍具有改进潜力。如此，使用在废气技术或类似环境条件中的陶瓷传感器元件大多会暴露于以液态水或者说冷凝水形式的湿气中，这可能会限制使用时间点或者甚至损坏传感器，如果水在错误的时间点接触到传感器元件。因此，颗粒传感器在保护性加热下运行以受保护免于必要的传感器再生，以便蒸发传感器元件上现存的水。再生在通过马达控制装置释放露点之后才开始。露点释放是经建模的参量，并且假定排气系已经被加热干燥并且在排气系中的重要相关部位处和重要相关部位之前不再有液态水。然而已经证明了：这种露点释放在系列中并不总是正确地被应用并且因此现场中的传感器会由于热冲击(即液态水突然撞击热传感器元件，其结果是损坏传感器元件陶瓷)而失效。如果在露点释放之后，即在再生开始时，仍有水位于传感器元件上，则由于陶瓷中由此产生的局部高的温度梯度可能会导致传感器元件的损坏并且因而导致传感器故障。

技术实现思路

[0006]因此，在本专利技术的第一方面中，提出一种用于检测测量气体的至少一个特性、尤其是用于探测测量气体室中的测量气体的微粒(诸如炭黑颗粒)的传感器，所述传感器至少在很大程度上避免了已知传感器的缺点并且构造为用于，借助电子测量识别在电极结构的区域中的传感器元件表面上的液态水并且由此延长保护性加热持续时间，以便使水蒸发，或者在已经在进行中的传感器再生期间中断这个保护性加热持续时间并且返回保护性加热模式，以便在低温下使水蒸发。该传感器尤其能够用于检测内燃机的废气中的炭黑颗粒。在不限制另外的可能应用领域的情况下，下面在用于检测测量气体室中的测量气体的颗粒的传感器方面描述本专利技术。替代地，传感器然而也能够例如构型为气体传感器，尤其是电阻式
气体传感器，例如基于诸如SnO2的半导体金属氧化物的气体传感器。因此，测量气体的至少一个特性通常可以是例如化学和/或物理特性，尤其是能够借助电阻式传感器检测的特性。例如，在此可能涉及测量气体室中的至少一个力分量的浓度或测量气体的湿气的浓度。
[0007]传感器包括至少一个传感器元件，其中，所述传感器元件具有用作载体的衬底、至少一个第一电极和至少一个第二电极，其中，第一电极和第二电极布置在所述衬底上，其中，所述传感器还具有至少一个控制器，其中，所述控制器具有测量设备，其中，所述测量设备与第一电极和/或第二电极连接并且设置为用于检测至少一个电信号，其中，所述控制器还具有至少一个电压源，其中，所述电压源与第一电极和/或第二电极连接并且设置为用于以可变电压加载第一电极和/或第二电极。
[0008]在本专利技术的范畴内，“传感器”通常被理解为一种设备，该设备设置为用于检测测量参量、例如至少一个测量参量，该测量参量表征状态和/或特性。在本专利技术的范畴内，“传感器元件”被理解为任意设备，该设备适合于定性和/或定量地检测测量气体的至少一个特性。例如，传感器元件能够设置为用于，检测颗粒的浓度和/或数量。传感器元件能够例如借助合适的操控单元和合适构型的电极产生与检测到的颗粒相应的电测量信号。通常，传感器元件能够产生至少一个电测量信号，例如电压或电流。在此，能够使用DC信号和/或AC信号。此外，例如为了进行来自阻抗的信号分析处理，能够使用电阻部分和电容部分。检测到的颗粒尤其能够是炭黑颗粒和/或灰尘颗粒。关于传感器元件的可能构型，例如能够参阅上面提到的现有技术。然而，其他构型也是可能的。
[0009]传感器元件尤其能够设置为用于机动车中。测量气体尤其能够是机动车的废气。原则上，其他气体和气体混合物也是可能的。测量气体室原则上能够是任意的开放或封闭的空间，在该空间中接收测量气体和/或该空间由测量气体穿流。例如，测量气体室能够是内燃机、例如内燃发动机的废气管路。
[0010]电信号优选能够受到测量气体的、能检测到的至少一个特性的影响，尤其是能够受到电极的粒子负载的影响。
[0011]电极尤其能够布置在衬底的表面上，或者从衬底的表面可由测量气体接近。电极尤其能够形成至少一个叉指电极，即两个彼此嵌接的测量电极的结构，所述测量电极分别具有彼此嵌接的电极指。然而，电极的其他布置原则上也是可能的，例如如下文将更详细描述的结构，在该结构中两个测量电极至少区段地被平行引导并且共同形成曲折图案。
[0012]电极尤其能够包括铂和/或完全或部分地由铂制成。原则上，合金也是可能的。替代或附加于使用铂地，也能够使用其他金属。
[0013]在本专利技术的范畴内，“衬底”原则上被理解为适于承载电极和/或电极能够施加到其上的任意衬底。衬底能够单层或也能够多层地构造。衬底能够包括尤其是至少一种陶瓷材料作为载体材料。尤其地，衬底能够包括氧化陶瓷、优选氧化铝、尤其是Al2O3。然而，其他氧化物、例如氧化锆也是可能的。此外，衬底可以包括至少一种电绝缘材料。衬底能够具有衬底表面。在本专利技术的范畴内，“衬底表面”原则上被理解为任意的层，该层将衬底与其周围环境隔开并且电极被施加到该层上。
[0014]在本专利技术的范畴内，“电极”原则上被理解为任意电导体，该电导体适用于电流测量和/或电压测量，和/或，该电导体能够以电压和/或电流加载至少一个与电极装置接触的元件。
[0015]一般而言，应指出：在本专利技术的范畴内，术语“第一”、“第二”或“第三”以及其相应的变型用作单纯标记和命名，而不以编号为目的。因此，例如能够存在第一元件和第三元件，而不必强制地需要第二元件；或者，能够存在第二元件，而不存在第一元件；或者，能够存在第一元件，而不存在第二元件或第三元件。
[0016]在此，在本专利技术的范畴内，“控制器”通常被理解为一种设备，该设备设置为用于启动、停止、控制或调节在另一个设备中的一个或多个过程。控制器例如能够包括至少一个微控制器。然而，替代地或附加地，控制器也能够包括其他硬件，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检测测量气体的至少一个特性、尤其是用于探测测量气体室中的测量气体的微粒的传感器(10)，所述传感器包括传感器元件(12)，其中，所述传感器元件(12)具有衬底(14)、至少一个第一电极(16)和至少一个第二电极(18)，其中，所述第一电极(16)和所述第二电极(18)布置在所述衬底(14)上，其中，所述传感器(10)还具有至少一个控制器(20)，其中，所述控制器(20)具有测量设备(22)，其中，所述测量设备(22)与所述第一电极(16)和/或所述第二电极(18)连接并且设置为用于检测至少一个电信号，其中，所述控制器(20)还具有至少一个电压源(28)，其中，所述电压源(28)与所述第一电极(16)和/或所述第二电极(18)连接并且设置为用于以可变电压加载所述第一电极(16)和/或所述第二电极(18)。2.根据前述权利要求所述的传感器(10)，其中，所述电压源(28)设置为用于以至少一个第一电压和第二电压加载所述第一电极(16)和/或所述第二电极(18)，其中，所述第二电压与所述第一电压不同。3.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中，所述电信号是电测量电阻(26)的电阻值和/或电流。4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中，所述控制器(20)构造为用于根据所述传感器元件(12)的温度来改变所述电压。5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中，所述控制器(20)为了改变所述电压而具有至少一个分压器，或者，其中，所述电压源(28)是可调节的。6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中，所述第一电极(16)和所述第二电极(18)作为叉指电极或曲折状地布置在所述衬底(14)上。7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器(10)，其中，所述电压源(28)设置为用于以电测量电压加载所述第一电极(16)和所述第二电极(18)来探测微粒，其中，所述可变电压小于所述测量电压。8.一种用于运行传...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：