探测来自气体混合物的气体的气体浓度的方法和控制设备技术

本发明专利技术涉及探测来自气体混合物的气体的气体浓度的方法和控制设备。该方法包括步骤：提供具有第一工作温度的气体探测器；将气体混合物输送给气体探测器，其中由在第一工作温度下的气体探测器测量来自所述气体混合物的气体的气体浓度并且表征性的第一信号被提供；将气体探测器的工作温度改变为与第一工作温度不同的第二工作温度或者提供具有第二工作温度的其它气体探测器；将气体混合物引向气体探测器或者其它气体探测器，其中由在第二工作温度下的气体探测器或者其它气体探测器测量来自所述气体混合物的气体的气体浓度并且表征性的第二信号被提供；在使用与第一信号相关的第一浓度值和与第二信号相关的第二浓度值的情况下确定所述气体的气体浓度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种根据权利要求1所述的方法、一种根据权利要求10所述的控制设 备以及一种根据权利要求11所述的系统。
技术介绍
化学敏感的场效应传感器是一种用于废气传感器、尤其是用于移动废气源的新型 技术。由于吸附测量原理，测量信号与通常代表气体成分的浓度的被测量的依赖关系不是 线性的，而是亚线性的。这示例性地意味着，使一定的分析物的气体浓度倍增不会导致测量 信号倍增，而是仅仅导致升高较小的比例。以信号在准恒定的噪声背景下必然具有确定的 强度为出发点，这导致可能仅直至一定的最大浓度而测量一定的浓度变化，例如一定的气 体种类的5ppm的变化。在较高浓度的情况下，仅还可确定改变数量级的大的浓度变化。在 更高的浓度的情况下，测量信号可变为饱和，即变为如下情形要测量的浓度的显著升高也 不再导致信号升高。通过改变传感器的环境条件、尤其是通过提高传感器的温度，可以将还 可测量的浓度范围推向更高的浓度。与温度提高的措施相对，传感器在小浓度的范围内损 失精度。尤其是在通常在大不相同的工作状态下运行的移动废气源的情况下，所期望的是 直至3个数量级上的尽可能宽的测量范围、例如50ppm到5000ppm之间的测量范围，同时在 小浓度的范围内期望高测量精度。在US 2007/0278098 Al中示出了一种场效应气体传感器，该场效应气体传感器基 于场效应晶体管并且通过最小化加热功率来保证高的工作寿命。在此，两条电线路与气敏 电极相连接，其中所述气敏电极被构造为所述场效应晶体管上的充当绝缘栅的层。
技术实现思路
在这种背景下，利用本专利技术介绍一种方法，此外还介绍一种使用该方法的控制设 备，以及最后介绍一种根据独立权利要求所述的相对应的系统。有利的扩展方案由相应的 从属权利要求和下面的描述得出。本专利技术提供一种用于探测来自气体混合物的气体的气体浓度的方法，其中为了探 测而在不同工作状态下使用多个对该气体敏感的气体探测器或者一个对该气体敏感的气 体探测器，并且其中该方法具有以下步骤一提供气体探测器，其中所述气体探测器具有第一工作温度； 一将所述气体混合物输送给所述气体探测器，其中由在第一工作温度下的所述气体探 测器测量来自所述气体混合物的气体的气体浓度，并且表示所测量的气体浓度的特征的第 一信号被提供；一将所述气体探测器的工作温度改变为与第一工作温度不同的第二工作温度或者提 供其它气体探测器，其中所述其它气体探测器具有第二工作温度；一将所述气体混合物引向所述气体探测器或者所述其它气体探测器，其中由在第二工 作温度下的所述气体探测器或者所述其它气体探测器测量来自所述气体混合物的气体的气体浓度，并且表示所测量的气体浓度的特征的第二信号被提供；以及一在使用与第一信号相关的第一浓度值和与第二信号相关的第二浓度值的情况下确 定来自所述气体混合物的气体的气体浓度。本专利技术另外提供一种控制设备，该控制设备被构造，以便执行或实施根据本专利技术 的方法的步骤。通过本专利技术的控制设备形式的实施变型方案，也可以快速并且有效地解决 本专利技术所基于的任务。在此，控制设备被理解为一种处理传感器信号并且根据所述传感器信号输出控制 信号的电设备。该控制设备具有可以按照硬件方式和/或按照软件方式来构造的接口。在 按照硬件方式构造的情况下，所述接口例如可以是包含该控制设备的各种各样的功能的所 谓的系统ASIC的部分。但是也可能的是，所述接口是专用集成电路或者至少部分地由分立 器件构成。在按照软件方式构造的情况下，所述接口可以是例如在微控制器上存在于其它 软件模块旁边的软件模块。一种具有程序代码的计算机程序产品也是有利的，所述程序代码被存储在如半导 体存储器、固定磁盘存储器或者光存储器的机器可读的载体上，并且被用于当该程序在该 控制设备上被实施时执行根据前述实施形式之一所述的方法。本专利技术所基于的认知是气体探测器在不同温度下具有不同的灵敏度。为了现在 能够尽可能精确地确定气体混合物中的气体的气体浓度，现在在不同温度下利用一个传感 器或探测器或者利用两个以不同温度运行的探测器来测量所述气体混合物。在此，接着可 以根据所获得的两个测量值进行如下的粗略分类所涉及的气体的浓度处于哪个量值范围 (Groessenbereich)，使得针对其它方法流程使用或运行具有在根据所述粗略分类的浓度 范围中确保对该气体的更精确的浓度测量的那个温度的探测器。例如，在第二工作温度下 的所测量的气体浓度超过阈值的情况下，第二工作温度下的所测量的气体浓度作为所确定 的气体浓度被输出。相反，如果第一工作温度下的所测量的气体浓度处于(第二)阈值以下， 则可以输出所测量的气体浓度。在本专利技术的特别的实施形式中，可以提供一种用于移动废 气源的传感器系统，该传感器系统基于一个或者更多场效应化学传感器，使得一个或者更 多传感器可以至少在两个不同的温度下运行。由此扩展了能够以一定精度或浓度分辨力 (Konzentrationsaufloesung)被测量的范围。本专利技术所提供的优点是，利用技术上简单的装置来即使在低浓度的情况下也保证 在高测量精度下的尽可能宽的可测量的浓度范围。根据本专利技术的实施形式，提供步骤、输送步骤、改变步骤、引向步骤以及确定步骤 可以多次地被相继实施。本专利技术的这样的实施形式所提供的优点是，对于单个浓度值可以 检测其它浓度值。所述浓度值可以连续地被检测，以便根据浓度值的统计量作出关于平均 浓度值的其它陈述并且以便尤其是计算相对于平均浓度值的波动幅度。本专利技术的该实施形 式附加地提供的优点是，可以在一定的时间间隔之后检测浓度值，以便确定浓度值在该时 间间隔期间的变化，使得例如当浓度值超过最大极限值时实施其它步骤。另外，根据其它实施形式，在提供步骤中和/或在改变步骤中，可以根据内燃机的 废气的温度来选择第一和/或第二工作温度。本专利技术的这样的实施形式所提供的优点是， 例如作为被集成在废气通道中的废气净化系统的工作温度所达到的废气温度可以被规定 为第一工作温度的值。例如可以将与所述气体探测器或者与所述其它气体探测器热接触的加热元件所具有的温度用作第二工作温度的值，其中第二工作温度通过所述加热元件被保 持恒定。因此在所述内燃机运行期间，即使在所述加热元件的(较高的)温度下也可以检测 浓度值。在附加的实施形式中，在提供步骤中和/或在改变步骤中，可以使用第一和第二 工作温度，其中第一和第二工作温度相差至少50K。本专利技术的这样的实施形式所提供的优点 是，当第一工作温度与第二工作温度相等或者在第一近似(erster Naeherung)时非常相似 时，应避免测量气体浓度。所预先给定的例如为50K的温度差保证在足够不同的工作温度 的情况下明确地确定气体浓度，使得也可以利用所述气体探测器的不同的气体灵敏度。根据本专利技术的其它实施形式，在改变步骤中，所述气体探测器或者所述其它气体 探测器可以具有比第一工作温度高的第二工作温度。此外，在确定步骤中，当第一和第二浓 度值小于预先确定的阈值、尤其是小于IOppm时，第一浓度值可以作为气体浓度的值被输 出。另外，在确定步骤中，当第一和第二浓度值大于预先确定的阈值、尤其是大于IOppm时， 第二浓度值可以被输出。本专利技术的这样的实施形式所提供的优点是，根据气体浓度选择所 述气体探测器的工作温度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于探测来自气体混合物的气体的气体浓度的方法（５００，６００），其中为了探测而在不同工作状态下使用多个对所述气体敏感的气体探测器（３０４，４０２，４０４）或者一个对所述气体敏感的气体探测器（３０４，４０４），并且其中所述方法（５００，６００）具有下列步骤：－提供（５０２）气体探测器（３０４，４０４），其中气体探测器（３０４，４０４）具有第一工作温度（３１０）；－将所述气体混合物输送（５０４）给气体探测器（３０４，４０４），其中由在第一工作温度（３１０）下的气体探测器（３０４，４０４）测量来自所述气体混合物的气体的气体浓度，并且表示所测量的气体浓度的特征的第一信号（２０２）被提供；－将气体探测器的工作温度改变（５０６）为与第一工作温度（３１０）不同的第二工作温度（３１２）或者提供（６０２）其它气体探测器（４０２），其中其它气体探测器（４０２）具有第二工作温度（３１２）；－将所述气体混合物引向（５０８，６０４）气体探测器（３０４，４０４）或者其它气体探测器（４０２），其中由在第二工作温度（３１２）下的气体探测器（３０４，４０４）或者其它气体探测器（４０２）测量来自所述气体混合物的气体的气体浓度，并且表示所测量的气体浓度的特征的第二信号（２０４）被提供；以及－在使用与第一信号（２０２）相关的第一浓度值和与第二信号（２０４）相关的第二浓度值的情况下确定（５１０）来自所述气体混合物的气体的气体浓度。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P内夫，M威登迈耶，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[]