传感器装置1此外具有以下优点,即通过测试脉冲使得电极或传感器元件ws1至wsn通过脉冲方法而在很大程度上免受腐蚀或迁移,从而确保传感器装置1的耐久性。
由现有技术已知多种用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的方法和用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的传感器组件。测量气体例如可以是内燃机的废气。颗粒尤其可以是炭黑或灰尘颗粒。下面在不限制另外的实施方式和应用的情况下尤其参照用于检测炭黑颗粒的方法和传感器组件来描述本发明。
两个或更多个金属电极可以安置在电绝缘载体上。在电压作用下积聚的微粒、尤其是炭黑颗粒在传感器元件的聚集阶段中形成在例如构型为彼此梳状嵌接的叉指电极的电极之间的导电桥并且所述电极由此短路。在复原阶段中,电极通常借助于集成的加热元件自洁式燃烧。通常,颗粒传感器分析处理电极结构的由于颗粒积聚而改变的电特性。例如可以在施加恒定电压的情况下测量出减小的电阻或增大的电流。
按照该原理工作的传感器组件通常被称为电阻式传感器并且在多种实施方式中存在,如由de102005053120a1、de10319664a1、de102004046882a1、de102006042362a1、de10353860a1、de10149333a1和wo2003/006976a2已知。构型为炭黑传感器的传感器组件通常用于监控柴油颗粒过滤器。在内燃机的废气管路中,所述类型的颗粒传感器通常接收到保护管中,该保护管同时例如允许以废气流经颗粒传感器。
由于提高的环境意识并且也部分地通过法律规定决定地,必须在车辆运行期间监控炭黑排放并且确保监控的功能性。这类监控功能性通常被称为车载诊断。用于颗粒传感器的自诊断的设备和方法例如由de102009028239a1、de102009028283a1、de2007046096a1和us2012/0119759a1已知。
虽然由现有技术已知的用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的方法和由现有技术已知的用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的传感器组件具有优点,但所述方法和传感器组件仍包含改善潜力。尤其地,误差、尤其是在电极结构上的电误差的识别和/或验证通常是昂贵的和/或费时的。例如在识别电误差的框架中经常需要传感器元件的自洁式燃烧。尤其地,由此可以在出现电误差之后产生相应误差报告的时间上的延迟。因此,炭黑传感器在电功能性方面的法律要求的自监控、如具有至少2hz的监控尤其通常困难地实施。此外典型地,不同误差、尤其不同电误差的区分仅能困难地实现或根本不可能。
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因此,在本发明的框架中,提出一种用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的方法和传感器组件。在本发明的框架中,“传感器组件”原则上可以理解为以下任意的设备,该设备设置成用于感测测量气体的至少一个测量参数。与此相应地,在本发明的框架中,“用于感测测量气体的颗粒的传感器组件”原则上可以理解为以下任意的设备,该设备适用于定性地和/或定量地感测测量气体中的颗粒并且该设备例如借助于合适的控制单元和合适构型的电极产生相应于所感测的颗粒的至少一个电测量信号、如电压或电流。所感测的颗粒尤其可以是炭黑颗粒和/或灰尘颗粒。在这里,可以使用dc信号和/或ac信号。此外,例如为了从阻抗中进行信号分析处理可以使用电阻分量和/或电容分量。
所述方法和传感器组件尤其可以设置成使用在机动车中。尤其地,测量气体可以是机动车的废气。原则上另外的气体和气体混合物也是可能的。测量气体室原则上可以是任意的、敞开的或闭合的室,在该室中接收有测量气体和/或该室由测量气体流经。测量气体室例如可以是内燃机、如燃烧式发动机的废气管路。
用于感测测量气体室中的测量气体的颗粒的所述方法使用至少一个传感器元件,其中,传感器元件包括至少一个电极结构,其中,电极结构包括至少两个电极装置。所述方法包括下列优选具有所说明的顺序的步骤。原则上另外的顺序也是可能的。此外,也可以重复地实施所述方法步骤的一个或多个或所有方法步骤。此外,也可以在时间上完全或部分重叠地或同时地实施所述方法步骤的两个或更多个方法步骤。除了所提到的方法步骤之外附加地,所述方法也可以包括另外的方法步骤。
所述方法步骤是:
a)传感器元件在至少一个测量模式中运行,包括:
i.对电极结构加载以至少一个测量电压;和
ii.感测在电极结构上的至少一个测量信号、尤其是量化在电极装置之间的测量电流的测量信号,其中,测量信号可以通过颗粒影响;
b)传感器元件在至少一个诊断模式中运行,包括:
i.对电极结构加载以至少一个诊断电压,其中,诊断电压小于测量电压;
ii.感测在电极结构上的至少一个诊断信号、尤其是量化在电极装置之间的诊断电流的诊断信号;和
iii.通过比较诊断信号与至少两个诊断阈值来分析处理诊断信号并且产生关于传感器元件的故障状态的至少一个信息。
在本发明的框架中,“传感器元件”原则上可以理解为以下任意的设备,该设备可以用作为例如用于传感器组件的功能单元并且可以产生例如相应于所感测的颗粒的至少一个电测量信号作为这种至少一个测量信号。因此,传感器元件尤其可以是上面已经简短描述的并且下面还更准确解释的传感器组件的部件。在本发明的框架中,“电极结构”原则上可以理解为以下任意的设备,该设备包括至少两个电极装置。尤其地,电极结构可以包括刚好两个电极装置,这两个电极装置尤其也可以被称为第一电极装置和第二电极装置。尤其地,所述至少两个电极装置、尤其是它们的部件、如下面更详细描述的电极指可以具有相对彼此的布置,该布置可以是电极结构的重要组成部分。此外,电极装置可以分别具有至少一个电极形状,该电极形状同样可以是电极结构的重要组成部分。在本发明的框架中,“电极装置”原则上可以理解为以下任意的电导体,该电导体适用于电流测量和/或电压测量,和/或,该电导体可以对与电极装置接触的至少一个元件加载以电压和/或电流。
电极装置尤其可以具有至少一个电极指。在本发明的框架中,“电极指”原则上可以理解为电极装置的以下任意的成形,该成形在一个维度中的尺寸明显超过、例如至少以系数2、优选至少以系数3、特别优选至少以系数5超过在至少一个另外的维度中的尺寸。电极指尤其可以具有电极指形状。电极指形状例如可以包括下列形状中的至少一个形状:曲折形状;蛇形;s形;螺旋;弯曲;回线(schleife)、尤其是敞开的或闭合的回线;套圈(schlaufe)、尤其是敞开的或闭合的套圈。尤其地,第一电极装置可以具有多个至少两个第一电极指并且第二电极装置可以具有多个至少2个第二电极指。尤其地,第一电极装置的电极指和第二电极装置的电极指可以梳状地彼此嵌接。包括具有梳状地彼此嵌接的电极指的第一和第二电极装置的电极结构也可以被称为叉指电极。