运行用于内燃机的废气传感器的方法及废气传感器与流程

本发明涉及用于运行用于内燃机的废气传感器(例如氮氧化物传感器)的方法和用于内燃机的废气传感器。

背景技术：

1、诸如氮氧化物传感器、拉姆达传感器和氧传感器的废气传感器可以基于电流分析原理，即基于用于定量确定化学物质的电化学方法。特别地，以产生随时间恒定的电化学电势的方式在废气传感器的电极处调整电流。例如，氮氧化物传感器允许测量诸如汽油或柴油发动机的内燃机的废气中的氮氧化物浓度。由此例如可以通过发动机控制来实现氮氧化物催化剂的最佳调节和诊断。

2、这种废气传感器具有由固体电解质形成的主体，在该主体中设置有具有相关联电极的空腔。另外，在主体中布置有加热设备，所述加热设备被构造为将主体加热到预定的运行温度并维持在该运行温度，例如约850℃。此外，对于废气传感器、特别是氮氧化物传感器而言已知按照以下方式运行这些废气传感器，即用于控制或调节所谓的能斯特电压的预定额定值在废气传感器、特别是氮氧化物传感器的寿命期间是不可改变的，由此调整出氧和氮氧化物之间的最佳平衡。通过能斯特电压来确定废气传感器、特别是氮氧化物传感器的各个空腔中的氧浓度以及因此氧分子和氮氧化物分子的分解。

3、de 102018203394 a1、cn 109375513 b、cn 110735699 b、de 102018203313a1、de102017209300a1和wo 2020/260330 a1公开了另外的废气传感器和用于运行废气传感器的方法。

技术实现思路

1、本发明所基于的任务是说明一种用于运行废气传感器的方法和一种废气传感器，借助于该方法可以在废气传感器的使用寿命期间至少部分地提高废气传感器的精度。

2、该任务通过根据独立权利要求1的方法和根据独立权利要求7的废气传感器来解决。从属权利要求中说明了有利的实施。

3、本发明基本上基于以下思想，即当废气传感器、特别是氮氧化物传感器运行时，根据废气中存在的氮氧化物含量动态地调整能斯特电压的电压额定值，而不是像迄今为止现有技术所公开的那样在工厂不变地预先给定能斯特电压的额定值并在废气传感器的使用寿命期间保持不变。例如，在低氮氧化物浓度下，例如在小于20ppm时，可以减小通过向测量电极施加测量电流而在测量电极和参考电极之间形成的测量电压的额定值，并且可以增大通过向泵电极施加泵电流而在泵电极和参考电极之间形成的电极电压的额定值。一方面，通过减小测量电压的额定值可以减少测量空腔内存在于废气中的水的离子分解，另一方面，通过增大电极电压的额定值可以减小相关联泵空腔内的氧偏移。

4、此外优选的是，在较大的氮氧化物浓度下，例如在1500ppm时，增大测量电压的额定值并减小电极电压的额定值。通过增大测量电压的额定值，可以稳定测量空腔内测量电极处的氮氧化物分解，并且通过减小电极电压的额定值，可以稳定相关联泵空腔内泵电极处的氮氧化物的不期望分解。因此可以减少废气传感器的干扰性特性(例如静压交叉灵敏度和其他交叉影响)，并且提高废气传感器的测量精度。

5、因此，根据本发明的第一方面，设置了一种用于运行废气传感器的方法，所述废气传感器具有主体并且布置在内燃机的废气系统中，所述废气传感器具有布置在主体中的泵空腔，在所述泵空腔中布置有泵电极；布置在主体中并与泵空腔连通的测量空腔，在所述测量空腔内布置有测量电极；以及布置在主体中并与环境空气连通的参考空腔，在所述参考空腔中布置有参考电极。根据本发明的方法包括通过在测量电极上施加测量电流来从测量空腔排出氧，使得在测量电极和参考电极之间形成的测量电压保持在预定的第一额定值，通过在泵电极上施加泵电流来从泵空腔中排出氧，使得在泵电极和参考电极之间形成的电极电压保持在预定的第二额定值，至少部分地基于在测量电极上施加的测量电流来确定氮氧化物值，根据所确定的氮氧化物值适配测量电压的第一额定值和/或根据所确定的氮氧化物值适配电极电压的第二额定值。

6、特别地，利用根据本发明的方法来运行废气传感器，例如氮氧化物传感器，使得根据所确定的氮氧化物值为随后的测量周期动态地适配和调整测量电压和/或电极电压。

7、在根据本发明的方法的优选设计中，适配第一额定值包括当氮氧化物值增大时增大测量电压的第一额定值以及当氮氧化物值减小时减小测量电压的第一额定值。

8、通过减小测量电压的额定值，可以减少测量空腔内存在于废气中的水的离子分解。此外，通过增大测量电压的额定值可以稳定测量空腔内测量电极处的氮氧化物分解。

9、在根据本发明的方法的另一有利设计中，适配第二额定值包括当氮氧化物值减小时增大电极电压的第二额定值以及当氮氧化物值减小时减小电极电压的第二额定值。

10、通过增大电极电压的额定值，可以减小相关联泵空腔内的氧偏移。此外，通过减小电极电压的额定值，可以减少相关联泵空腔内泵电极处的氮氧化物的不期望分解。

11、因此，通过适配测量电压和/或电极电压的额定值，可以减少废气传感器的干扰性特性，例如静压交叉灵敏度和其他交叉影响，并且可以提高废气传感器的测量精度。

12、优选地，第一额定值在约400mv与约500mv之间的范围内，特别是在约420mv与约450mv之间的范围内。

13、此外优选的是，第二额定值在约350mv和约450mv之间的范围内，特别是在约370mv和约400mv之间的范围内。

14、根据另一优选设计，根据本发明的方法还包括确定约0ppm的氮氧化物值，将测量电压的第一额定值调整为约420mv，和/或将电极电压的第二额定值调整为约390mv。

15、根据本发明方法的该优选设计，在存在基本上不含氮氧化物的废气的情况下，可以再次将测量电压的额定值和/或电极电压的额定值分别调整为约420mv和390mv的最初校准的初始值。

16、在根据本发明的方法的另一有利设计中，废气传感器还具有布置在主体中的另外的泵空腔，所述另外的泵空腔与废气和泵空腔连通并且在所述另外的泵空腔中布置有另外的泵电极。在这样的有利设计中，根据本发明的方法还包括通过在另外的泵电极上施加另外的泵电流从另外的泵空腔排出氧，使得在另外的泵电极和参考电极之间形成的另外的电极电压保持在预定的第三额定值，并且根据所确定的氮氧化物值适配另外的电极电压的第三额定值。

17、根据本发明的另一方面，设置了一种放置在内燃机的废气系统中的废气传感器。根据本发明的废气传感器具有主体；布置在主体中的泵空腔，在所述泵空腔中布置有泵电极；布置在主体中并与泵空腔连通的测量空腔，在所述测量空腔中布置有测量电极；布置在主体中并与环境空气连通的参考空腔，在所述参考空腔中布置有参考电极；以及与泵电极、测量电极和参考电极电连接的控制单元，所述控制单元被构造为根据本发明的方法运行废气传感器。

18、根据本发明的废气传感器优选地还具有布置在主体中的另外的泵空腔，所述另外的泵空腔与废气和泵空腔连通并且在所述另外的泵空腔中施加了另外的泵电极。

技术特征：

1.一种用于运行具有主体(112)并且布置在内燃机的废气系统中的废气传感器(10)的方法，所述废气传感器具有布置在所述主体(12)中的泵空腔(30)，在所述泵空腔中布置有泵电极(34)；布置在所述主体(12)中并与所述泵空腔(30)连通的测量空腔(40)，在所述测量空腔内布置有测量电极(34)；以及布置在所述主体(12)中并与环境空气连通的参考空腔(50)，在所述参考空腔中布置有参考电极(52)，其中所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中适配所述第一额定值包括：

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中适配所述第二额定值包括：

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一额定值在约400mv和约500mv之间的范围内，特别是在约420mv和约450mv之间的范围内。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二额定值在约350mv和约450mv之间的范围内，特别是在约370mv和约400mv之间的范围内。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：

7.一种布置在内燃机的废气系统中的废气传感器(10)，其中所述废气传感器(10)具有：

8.根据权利要求7所述的废气传感器(10)，还包括：

技术总结本发明涉及一种用于运行具有主体(112)并且布置在内燃机的废气系统中的废气传感器(10)的方法，以及一种废气传感器(10)。该方法包括通过在测量电极(44)上施加测量电流(IP2)来从测量空腔(40)排出氧，使得在所述测量电极(44)和参考电极(52)之间形成的测量电压(V2)保持在预定的第一额定值，通过在泵电极(34)上施加泵电流(IP1)来从泵空腔(30)中排出氧，使得在所述泵电极(34)和所述参考电极(52)之间形成的电极电压(V1)保持在预定的第二额定值，至少部分地基于在所述测量电极(44)上施加的测量电流(IP2)确定氮氧化物值，根据所确定的氮氧化物值适配所述测量电压(V2)的第一额定值，和/或根据所确定的氮氧化物值适配所述电极电压(V1)的第二额定值。技术研发人员：C·海德坎普,D·维兰德,J·本特纳受保护的技术使用者：纬湃科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23