本发明专利技术推荐了用于检测在测量气体室（１１０）中气体的至少一个特性的、尤其用于确定气体中气体组分的份额的传感器装置（１１２）。该传感器装置（１１２）包含有至少一个传感器元件（１１６）。该传感器元件（１１６）具有至少一个能斯脱单元（１２０），该能斯脱单元具有至少一个能够施加来自测量气体室（１１０）的气体的第一电极（１２２）、至少一个设置在参照气体室（１２６）中的第二电极（１２４）和至少一个把该第一电极（１２２）和第二电极（１２４）连接的固体电解质（１２８）。该传感器装置（１１２）具有至少一个温度感测器（１３８），以检测在该测量气体室（１１０）中气体的温度。另外该传感器装置（１１２）还包含有至少一个控制装置（１１４），并设置用于检测该能斯脱单元（１２０）的信号并在考虑温度的情况下对其进行分析。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及已知的陶瓷传感器元件、尤其基于特定固体的电解特性的、也即基于该固体传导确定离子能力的传感器元件。这种传感器元件尤其被应用在汽车中。在汽车中陶瓷传感器元件的一个重要例子是用于确定空气-燃料混合物组分的传感器元件，其也被称作“拉姆达探测器”，并且不仅在快燃发动机、而且在柴油技术中在降低尾气有害物上具有重要意义。但本专利技术也可应用于其他方式的陶瓷传感器元件，比如尤其在尾气传感器中具有固体电解质的微粒传感器或类似方式的传感器。在不限制保护范围的情况下，本专利技术下面以拉姆达探测器的例子来进行解释，但其中依照上述的实施也可以制造其他方式的传感器元件。拉姆达探测器根据现有技术已知有众多不同的实施方案。拉姆达探测器的不同实施例在 Robert Bosch GmbH 的 “Sensoren im Kraftfahrzeug” 第二版，2007 年四月， 154-159页中有描述，其在本专利技术的范畴内也可以根据本专利技术进行变化
技术介绍
在已知的传感器元件中技术上的挑战在于，固体电解质材料传导确定离子的能力与固体电解质材料的温度密切相关。许多传感器元件从而包含有至少一个加热单元，借助该加热单元可以把该固体电解质的温度有目的地调节到确定值。为了调节温度比如可以在双单元和单单元实施中的宽带探测器中采用能斯脱单元的内阻。这比如在DE 101 01 351 Al中有描述。但这种传感器装置的缺点是，一方面其需要相对费事的控制装置。另一方面在这种传感器装置中所采用的传感器元件在制造中是相对费事的，因为一方面该加热单元的制造需要相当大的额外技术耗费，并且这样该加热单元和该传感器元件的其他部分的接线需要在传感器元件上具有多个(通常4至5个)联接触点。但是，尤其对于造价合理的应用，比如在两轮车辆领域中，期望利用相对简单传感器元件来构造的、但仍旧能够为发动机控制可靠检测测量值的传感器装置。
技术实现思路
从而本专利技术推荐了一种传感器装置以及适合应用在这种传感器装置中的传感器元件。该传感器装置用于检测在测量气体室中气体的至少一个特性，尤其物理和/或化学特性。所述至少一个特性尤其是在气体中气体组分、比如氧气的份额。该份额比如可以通过一个百分比或分压来表示。与此相应，该传感器装置尤其可以构造用于检测在内燃机尾气中的氧气份额。本专利技术下面主要参照作为拉姆达探测器的这种构造来阐述，但其中原则上其他的构造也是可以的，比如用于测量其他气体组分的构造、作为微粒传感器或类似传感器的构造。本专利技术的基本想法是，如果该传感器装置能够组合地测量能斯脱信号和温度测量，那么就能够大大简化传感器元件的电子接线和/或构造。具有组合测量功能的这种传感器装置尤其能够非常良好地满足两轮车应用的要求。能够优选地完全省略使用加热单元，使得比如气体、比如热尾气的温度本身能够被利用，以把该传感器元件带到所需的运行温度。该传感器装置包含有至少两个部件，也即至少一个控制装置和至少一个传感器元件。该控制装置在此可以完全或部分地集成在该传感器元件中，但是也可以完全或部分地作为外部控制装置来构造，并用于控制和分析所述至少一个传感器元件。该控制装置也可以完全或部分地与系统的其他部件相集成，比如汽车的发动机控制装置。该传感器元件包含有至少一个能斯脱单元，该能斯脱单元具有至少一个能够直接或间接施加来自该测量气体室气体的第一电极。比如该第一电极可以直接暴露于该测量气体室，和/或通过多孔的、透气的保护层与该测量气体室分离地来构造。该第一电极尤其可以作为外部电极(APE)来构造，其设置在该传感器元件的朝向该测量气体室的表面上。另外该能斯脱单元还包含有至少一个设置在参照气体室中的第二电极。该参照气体室应该与该测量气体室至少很大程度地相分离，使得优选地进行完全的、不透气的分离。但代替地或者附加地也可以如此来进行分离，使得在参照气体室和测量气体室之间仅在如下时间标度上才能够进行气体交换该时间标度所包含的时间明显长于与传感器元件运行有关的其他时间，比如固体电解质对离子的传输。该参照气体室与此相应地作为具有所定义气体的空间来构造，这可以以不同的方式来实现。从而在该参照气体室中的气氛比如可以有针对地通过一个或多个泵单元来调节(泵送参照)。但代替地或者附加地该参照气体室也可以与至少一个环境室相连，比如汽车的发动机室。与此相应，该参照气体室比如可以完全或部分地作为参照空气通道来构造，和/或与这种参照空气通道相连。不同的扩展方案也是可以的。 另外该能斯脱单元还包含有至少一个连接该第一电极和第二电极的固体电解质。该固体电解质比如可以包含有钇稳定氧化锆(YSZ)。但代替地或者附加地原则上其他的固体电解质材料也是可以的，比如钪稳定氧化锆(ScSZ)。其他的材料原则上也是可以的。该能斯脱单元提供至少一个信号，由该信号可以推断该气体的特性。比如在此可以是在该测量气体室中的氧气分压，使得该能斯脱单元比如可以作为简单的阶跃探测器(Sprimgsonde)来构造。另外该传感器装置还包含有至少一个温度感测器，以检测在该测量气体室中气体的至少一个温度。如下文还要更详细阐述的，该温度感测器比如可以完全或部分地集成在该传感器元件中，和/或完全或部分地作为外部的、与该传感器元件和/或该能斯脱单元相分离构造的温度感测器来构造。不同的扩展方案在下文中更详细解释。所述至少一个温度感测器在此原则上可以参考已知的用于检测温度的测量原理。比如该温度感测器可以包含有至少一个温度电阻(热敏电阻)，也即其电特性比如其特定的电阻与温度相关的电阻。已知有不同种类的热敏电阻。比如可以采用具有负温度系数的电阻(NTC电阻)和/或具有正温度系数的电阻(PTC电阻)。众多这种温度感测器在现有技术中是已知的，并原则上也可以在本专利技术的范畴内被采用。这种热敏电阻特征在于高的精确度、高的鲁棒性和高的温度测量范围。该传感器装置设置用于检测能斯脱单元的信号，也即原则上能够从中推断该气体的至少一个特性的信号。该传感器装置设置用于在考虑由该温度感测器所确定的测量气体室中气体温度的情况下来分析该信号。所述的分析的概念在此可以广泛地来领会。从而该分析比如可以包含对能斯脱单元信号的简单提供，比如提供到发动机控制装置。如下文中还要详细解释的，比如可以由控制装置来仅仅选择该能斯脱单元的、所测量的温度高于一个阈值温度的那些信号。但是代替地或者附加地该分析也可以包含有完全或部分的信号处理，比如过滤、其它完全或部分的信号处理、其他测量量的导出(比如换算为拉姆达值和/或要测量的气体特性的另外的量化)等等。从而不仅优选地能够有效调节和/或控制该传感器元件的温度，而且在许多情况下在传感器元件的环境中总归出现的高温也能够被用于调节比如为至少400° C、尤其至少500° C的所需运行温度。只要没有达到所需的运行温度，那么该传感器装置就例如可以设置用于完全丢弃能斯脱单元的信号。代替地或者附加地，通常也可以利用一个解析的、经验的或半经验的校正函数比如恒定函数和/或阶跃函数来进行能斯脱单元的信号的校正。尤其针对两轮车应用，但也可以针对其他的需要造价合理的传感器装置的应用， 这比如可能意味着在启动时还不提供拉姆达探测器信号。稍后当达到运行温度时才可以检测并分析拉姆达探测器信号，其中通过根据本专利技术设置至少一个温度感测器就本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于检测在测量气体室（１１０）中气体的至少一个特性的、尤其用于确定气体组分的份额的传感器装置（１１２），其中该传感器装置（１１２）包含有至少一个传感器元件（１１６），其中该传感器元件（１１６）具有至少一个能斯脱单元（１２０），该能斯脱单元具有至少一个能够被施加来自测量气体室（１１０）的气体的第一电极（１２２）、至少一个设置在参照气体室（１２６）中的第二电极（１２４）和至少一个把该第一电极（１２２）和第二电极（１２４）相连接的固体电解质（１２８），其中该传感器装置（１１２）具有至少一个温度感测器（１３８），用于检测在该测量气体室（１１０）中气体的温度，其中该传感器装置（１１２）包含有至少一个控制装置（１１４），并设置用于检测该能斯脱单元（１２０）的信号并在考虑温度的情况下对其进行分析。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J施奈德，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE
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