提出一种用于检测测量气体室（112）中的至少一种气体成分的份额的方法。在此使用至少一个传感器元件（110）。该传感器元件（110）具有至少一个用于使所述气体成分浓缩的氧还原-泵单元（127）。此外，该传感器元件（110）具有至少一个布置在所述氧还原-泵单元（127）后面的、设有至少两个泵电极（128、150、154）的泵单元（152）。此外，所述传感器元件（110）具有至少一个气密的腔室（148）。所述泵电极（128、150、154）中的至少一个泵电极能够用来自所述测量气体室（112）中的通过所述氧还原-泵单元（127）浓缩的气体来加载。所述泵电极（128、150、154）中的至少另一个泵电极布置在所述气密的腔室（148）中。此外，至少一个测量电极（150、154）布置在所述气密的腔室（148）中。所述氧还原-泵单元（127）和泵单元（152）电流隔离。所述方法具有以下阶段：初始化阶段，其中在该初始化阶段中通过泵送在所述气密的腔室（148）中建立或者重建所定义的初始状态；以及浓缩阶段，在该浓缩阶段中通过经由所述泵单元（152）进行的泵送来使一定量的氧气浓缩在所述气密的腔室（148）中，其中所述氧气的量代表着气体成分在测量气体中的份额的尺度。从所述测量电极（150、154）的电位的电位曲线中推断出所述气体成分的份额。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有两个泵单元的用于测量氧化氮的固体电解质传感器
技术介绍
在不断推进的环境立法的过程中，对传感器的需求在增加，借助于所述传感器也可以可靠地确定极小的有害物质量。在此，首先能够确定ppm范围内的气态的有害物质的测量方法起很大作用。但是在此尤其燃烧废气中的非氧气体主要NOx (氧化氮)的含量的确定由于同时存在的氧气份额而代表着特殊的挑战。这尤其对于可能作为随车诊断(0BD传感器)的使用以满足未来的废气立法要求的情况来说是重要的，因为在这种前后关系中比如为氧化氮规定了极限值，所述极限值处于当前可得到的固体电解质气体传感器的分辩限度之内。为了测量非氧废气主要是NOx的较小的气体浓度，在存在氧气背景的情况下，在此尤其使用基于二氧化锆的固体电解质传感器。在此比如可以存在多个通过扩散屏障来彼此分开的区段或者腔室。在一个或者多个第一电极处移除氧气。由此随后理想地在接下来的腔室中不再存在氧气，使得在这些腔室中存在的电极现在可以分解氧化氮并且可以将从中产生的氧气作为离子流泵送给基准电极或者其它电极。在此测量与此相应的很小的电流并且该电流比如是用于废气中的氧化氮浓度的尺度。从本申请的申请人的后来公开的具有编号DE 10 2008 040 314. 8和DE 10 2008004 374. 3的德国的专利申请中公开了用于确定气体混合物中的气体成分的传感器元件和方法。在此提出一种用于测量微小浓度的气体成分的方法，对于该方法来说借助于泵单元通过泵送到气密的腔室中这种方法来使与有待测量的气体成分的浓度相当的量的氧气浓缩。在此确定直至达到所浓缩的气体的特征性的浓度阈值时的时间间隔。随后又通过泵送在所述气密的腔室中产生所定义的初始状态。但是，已知的方法和装置的问题在于，布线通常十分麻烦。尤其为了控制上面所描述的DE 10 2008 040 314. 8和DE 10 2008 004 374. 3的用于分开传感器元件的不同的功能单元的方法而使用无电位的用于进行电压及电流测量的测量仪，以避免这些功能单元之间的串扰。
技术实现思路
相应地提出一种方法和一种装置，所述方法和装置至少在很大程度上避免已知的方法和装置的缺点。所述方法尤其可以在使用按本专利技术的装置的情况下来实施，并且/或者所述装置可以设置用于实施按本专利技术的方法。相应地对于所述装置的可能的设计方案来说可以参照所述方法的说明并且反之亦然。在本专利技术的第一方面中，提出一种用于检测测量气体室中的至少一种气体成分的份额的方法。所述测量气体室比如可以是内燃机的排气歧管。相应地可以在该测量气体室中接纳气体比如废气。至少一种气体成份的份额在此比如可以是该气体成分的绝对的百分比份额和/或分压力。所述气体成分尤其可以是以很小量的在测量气体室中的气体中存在的气体成分，比如是非氧气体，尤其是含氧的气体化合物，比如NOx和/或CO和/或C02。在所述方法中使用至少一个传感器元件。该传感器元件包括至少一个用于使气体成分浓缩的氧还原-泵单元。浓缩在此一般在本专利技术的范围内是指移除至少另一种气体成分。比如这会导致这一点，即虽然有待检定的气体成分的浓度在总体上至少几乎(比如除了损失之外)保持相同，这比如通过分压力和/或每容积的质量(比如kg/m3)来表示，但是有待检定的气体成分的在总的气体混合物中的份额上升。比如有待检定的气体成分与气体混合物的其余的成分之间的浓度比例和/或有待检定的气体成分的摩尔分数上升。这种浓缩尤其可以通过以下方式来进行，即借助于所述氧还原-泵单元来移除氧气和/或其它的包含在测量气体室中的气体中的气体成分或者至少使其还原。浓缩由此也可以尤其是指一种特定的气体成分比如氧气的还原。一般来讲，在此下面在不限制其它可能的设计方案的情况下，基本上参照传导氧离子的固体电解质来对本专利技术进行说明。在这种情况下，如果在本专利技术的范围内谈及“氧”， 实际上是指氧这种元素，其中氧原则上可以以不同的形式存在，比如作为离子或者作为分子的氧存在。但是原则上也能够使用其它种类的固体电解质。比如原则上作为传导氧离子的固体电解质的替代方案或者补充方案也可以使用传导其它种类的离子的固体电解质比如质子导体或者氮离子导体。在这种情况下“氧”这个概念一般应该被相应的元素所取代，比如在使用质子导体时被氢取代并且在使用氮离子导体时被氮所取代。单元(ZelIe)在此一般在本专利技术的范围内是指一种结构，该结构包括至少两个电极和至少一个将所述电极连接起来的固体电解质。固体电解质在此在本专利技术的范围内是指一种具有传导离子的特性的固体。所述传导离子的特性在此尤其可以是指传导氧离子的特性。这样的固体比如以陶瓷的形式为人熟知。比如这里可以列举二氧化锆，比如钇稳定的二氧化锆(YSZ)和/或掺杂钪的二氧化锆。但是作为替代方案或者补充方案原则上也能够使用其它的固体电解质。对于所述单元来说，原则上可以再次在泵单元与测量单元之间进行区分。但是，这些种类的单元首先在其结构方面没有区别，而是“泵”或者说“测量”这种名称涉及这些单元的后来的可能的使用情况。相应地，比如可以如此设计所述氧还原-泵单元，使得其具有至少一个腔室，该腔室能够直接或者间接地用来自测量气体室的气体来加载。比如这至少一个腔室如下面还要详细描述的一样通过至少一个对气体的气流进行限制的扩散屏障与所述测量气体室处于连接之中。所述氧还原-泵单元可以相应地比如具有至少一个布置在所述腔室中的内部泵电极以及至少一个通过至少一个固体电解质与所述内部泵电极相连接的对应电极。比如这个对应电极可以布置在所述测量气体室中或者布置在其它的空间比如周围空间中，从而可以借助于所述氧还原-泵单元比如将氧气或者其它有待移除的气体种类从所述腔室中移除。也可以设置多个氧还原-泵单元和/或多个所提到的类型的腔室，比如用于以级联的方式将特定的气体种类比如氧气从所述气体中移除并且就这样能够以级联的方式使有待检定的气体成分浓缩。此外，所述传感器元件具有至少一个布置在所述氧还原-泵单元后面的设有至少两个泵电极的泵单元。“布置在后面”在此在本专利技术的范围内是指，可以向所述泵单元加载已经浓缩的气体。比如所述泵单元的两个泵电极中的第一泵电极布置在一个布置在前面提到的腔室后面的第二腔室中，该第二腔室比如通过至少一个扩散屏障或者以其它的方式与首次提到的腔室相连接。所述泵单元的这个第一泵电极在下面的说明中在不限制可能的有待检定的气体成分的情况下普遍称为NO泵电极。此外，所述传感器元件具有至少一个气密的腔室。所述泵电极中的至少一个泵电极也就是NO泵电极能够用来自测量气体室的通过所述氧还原-泵单元浓缩的气体加载，而所述泵电极中的至少一个第二泵电极则布置在所述气密的腔室中。气密的腔室在此在本专利技术的范围内普遍是指一种腔室，该腔室如此封闭，从而除了通过固体电解质进行输送之外完全防止气体或者气体成分流向所述腔室或者气体或气体成分从所述腔室中流出(气密地封闭的腔室)或者至少对其如此减缓，从而比如通过减缓了至少100倍、尤其减缓了至少1000倍这种方式，相对于其它的在所述方法中起作用的气体交换过程可以忽略所述气密的腔室的内部与该腔室的外界之间的气体交换。尤其可以在时间标度(在该时间标度上进行所述方法的下面要详细描述的阶段)上忽略气体交换。此外，至少一个测量电极布置在所述气密的腔室中。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】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D利默斯多夫，B西尔曼，B克拉默，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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