為了檢驗(yàn)或者說監(jiān)測使用在機(jī)動車中的當(dāng)前的廢氣后處理系統(tǒng)的效能，需要傳感器，借助于所述傳感器可以實(shí)現(xiàn)對存在于燃燒廢氣中的顆粒濃度的準(zhǔn)確的求取。此外，要借助于這類傳感器實(shí)現(xiàn)例如設(shè)置在廢氣系統(tǒng)中的柴油顆粒過濾器的負(fù)載診斷，以便可以實(shí)現(xiàn)高的系統(tǒng)安全性和由此可以使用成本更便宜的過濾器材料。

背景技術(shù)：

從DE 10 2006 009 066已知一種用于探測流體流中的顆粒的傳感器，所述傳感器基于陶瓷多層基底實(shí)施。傳感器包括兩個相互隔開間距的測量電極，所述測量電極經(jīng)受要檢查的燃燒廢氣。如果炭黑沉積在兩個測量電極之間，則在測量電極上施加直流電壓時在測量電極之間產(chǎn)生電流。層狀地實(shí)施的加熱元件能夠?qū)崿F(xiàn)，以熱方式通過燃耗所沉積的炭黑顆粒釋放電極或者說其環(huán)境并且以此方式還原傳感器。

在有效地還原之后，設(shè)置下一個測量階段，在該測量階段中，炭黑又沉積在測量電極之間。

當(dāng)傳感器元件的溫度在測量階段期間低于極限溫度、例如100℃時，在傳感器元件上可能發(fā)生水蒸氣的冷凝。附著在測量電極上和之間的冷凝液使得正在進(jìn)行的測量在各種情況下都不可用，從而必須中斷該測量階段。那么，首先必須進(jìn)行傳感器元件的還原，其方式是，傳感器元件又重新回置到初始狀態(tài)中。接著，可以開始新的測量階段。

以此方式減小顆粒傳感器信號的按時間比例分配的可用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

與之相對地，通過本發(fā)明的特征實(shí)現(xiàn)這樣的作用：測量階段需要不被中斷，而是能夠繼續(xù)進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置，在測量階段期間監(jiān)測傳感器元件的溫度，并且，當(dāng)傳感器元件的溫度低于極限溫度時，通過加熱元件進(jìn)行傳感器元件的加熱。

在這里，優(yōu)選極限溫度為處于炭黑的燃耗溫度以下的溫度。所述極限溫度可以例如處于50℃至200℃的范圍內(nèi)。優(yōu)選所述極限溫度處于80℃至150℃的范圍內(nèi)。

優(yōu)選的是，在測量階段期間僅以小的加熱功率通過加熱元件進(jìn)行傳感器元件的加熱，例如最高以2W或者例如最高以加熱元件的最大加熱功率的10％或者加熱元件的在傳感器元件運(yùn)行時出現(xiàn)的最大加熱功率的10％進(jìn)行傳感器元件的加熱。

優(yōu)選的是，在通過加熱元件加熱傳感器元件期間，最高略微地高于極限溫度，尤其以最高50K高于極限溫度。

更有利地，可以借助于溫度測量元件進(jìn)行對傳感器元件溫度的監(jiān)測，所述溫度測量元件集成在傳感器元件中。

之前所解釋的測量階段不同于可選地設(shè)置的還原階段，在所述還原階段中，傳感器元件可以通過加熱元件加熱到一處于炭黑的燃耗溫度以上進(jìn)而也處于極限溫度以上的溫度。該溫度可以是例如600℃或者更高。

特別有利地，根據(jù)本發(fā)明的方法與內(nèi)燃機(jī)(所述內(nèi)燃機(jī)為車輛的混合驅(qū)動裝置的部分)相關(guān)聯(lián)地或者與起動-停車系統(tǒng)組合地運(yùn)行，因?yàn)樵谶@里在廢氣中這樣的狀態(tài)特別經(jīng)常地出現(xiàn)，在所述狀態(tài)中可能發(fā)生傳感器元件的臨界性的冷卻。

在此，混合驅(qū)動裝置尤其理解為這樣的驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置包括用于驅(qū)動車輛的內(nèi)燃機(jī)并且此外包括電動機(jī)，通過所述電動機(jī)可以與內(nèi)燃機(jī)脫耦地驅(qū)動車輛。起動-停車系統(tǒng)尤其理解為一種用于車輛的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的驅(qū)動裝置，在這種驅(qū)動裝置中設(shè)置，在內(nèi)燃機(jī)或者車輛的確定運(yùn)行條件的情況下，例如內(nèi)燃機(jī)的空轉(zhuǎn)和/或車輛的停止?fàn)顟B(tài)，自動地進(jìn)行發(fā)動機(jī)停止。尤其可以從操作者角度簡化地例如可通過踏板壓力或者類似的在發(fā)動機(jī)停止之后觸發(fā)發(fā)動機(jī)起動。

在這些系統(tǒng)中典型的是，內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的運(yùn)行通常由于相應(yīng)的控制而中斷。在此，成問題的是，在中斷的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的運(yùn)行的階段中不產(chǎn)生暖的燃燒廢氣，并且，因此更確切地說，可能發(fā)生：布置在廢氣段中的傳感器元件冷卻到極限溫度以下。

通過根據(jù)本發(fā)明的方法總是到這個程度地阻止傳感器元件的冷卻，使得正在進(jìn)行的測量階段不需要被中斷。

一種計算機(jī)程序、一種電子存儲介質(zhì)和一種具有這樣的電子存儲介質(zhì)的電子控制儀也是本發(fā)明的主題，所述計算機(jī)程序設(shè)置用于執(zhí)行所述方法的每個步驟，這種計算機(jī)程序存儲在所述電子存儲介質(zhì)上。

附圖說明

附圖示出：

圖1根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的傳感器元件

圖2傳感器元件的示例性的線路布置的方框連接圖

圖3根據(jù)本發(fā)明的方法在非臨界性的情況下的序列

圖4根據(jù)本發(fā)明的方法在傳感器元件冷卻到極限溫度以下的情況下的序列

具體實(shí)施方式

在圖1中示出顆粒傳感器的傳感器元件的從現(xiàn)有技術(shù)基本上已知的結(jié)構(gòu)。用10標(biāo)記陶瓷的傳感器元件，所述傳感器元件使用于確定包圍傳感器元件10的氣體混合物中的顆粒、如例如炭黑顆粒。傳感器元件10包括例如多個傳導(dǎo)氧離子的固體電解質(zhì)層11a，11b，11c和11d。在此，固體電解質(zhì)層11a和11d實(shí)施為陶瓷薄膜并且構(gòu)成平面的陶瓷體。優(yōu)選，所述固體電解質(zhì)層包括傳導(dǎo)氧離子的固體電解質(zhì)材料，如例如用Y₂O₃穩(wěn)定或者部分穩(wěn)定的ZrO₂。

反之，固體電解質(zhì)層11b和11c借助于例如在固體電解質(zhì)層11a上篩網(wǎng)印刷膏狀陶瓷材料來產(chǎn)生。在此，作為膏狀材料的陶瓷組成部分，優(yōu)選使用同一固體電解質(zhì)材料，所述固體電解質(zhì)層11a，11d也包括所述固體電解質(zhì)材料。

此外，傳感器元件10具有例如多個電絕緣的陶瓷層12a，12b，12c，12d，12e，12f，12g，12h和12i。在此，層12a-12i也借助于例如在固體電解質(zhì)層11a，11c，11d上篩網(wǎng)印刷膏狀陶瓷材料來產(chǎn)生。在此，作為膏狀材料的陶瓷組成部分，例如使用含鋇的氧化鋁，因?yàn)樗词乖谛枰兏鼫囟鹊那闆r下也在長的時間段上具有在很大程度上恒定地高的電阻。替代地，也能夠使用二氧化鈰或者說其它的堿土氧化物的添加物。

傳感器元件10的平面陶瓷體的集成形狀以已知的方式通過將用固體電解質(zhì)層11b，11c和用功能層以及層12a-12i印刷的陶瓷薄膜層壓在一起并隨后燒結(jié)被層壓的結(jié)構(gòu)來制造。

此外，傳感器元件10具有陶瓷的加熱元件40，所述加熱元件以電阻印制導(dǎo)線的形式實(shí)施并且使用于將傳感器元件10尤其加熱到要確定的氣體混合物的溫度或者說使用于燃耗沉積在傳感器元件10的大面積上的炭黑顆粒。優(yōu)選，電阻印制導(dǎo)線由金屬陶瓷材料實(shí)施；優(yōu)選實(shí)施為鉑或者鉑系金屬與如例如氧化鋁這樣的陶瓷份額的混合物。此外，優(yōu)選電阻印制導(dǎo)線以曲流(Maeanders)形式構(gòu)造并且在兩個端部上具有通孔42，44以及電觸點(diǎn)46，48。通過在電阻印制導(dǎo)線的觸點(diǎn)46，48上施加相應(yīng)的加熱電壓U_H可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)加熱元件40的加熱功率。

在傳感器元件10的大面積上施加例如兩個測量電極，優(yōu)選所述測量電極構(gòu)造為相互嚙合的叉指電極并且構(gòu)成測量元件。有利地，使用叉指電極作為測量電極能夠?qū)崿F(xiàn)特別準(zhǔn)確地確定處于測量電極之間的表面材料的電阻或者說電導(dǎo)。為了觸點(diǎn)接通測量電極，在傳感器元件的背離氣體混合物的端部的區(qū)域中設(shè)置觸點(diǎn)18，20。在此，電極的饋線區(qū)域優(yōu)選通過電絕緣層12a，12b屏蔽免受包圍傳感器元件10的氣體混合物的影響。

在傳感器元件10的設(shè)有測量電極的大面積上可以附加地設(shè)置出于概要性原因而未示出的多孔的蓋層或者保護(hù)層，所述蓋層或者保護(hù)層使測量電極在測量電極的相互嚙合的區(qū)域中被屏蔽免于與要確定的氣體混合物直接接觸。在此，多孔的保護(hù)層的層厚度優(yōu)選大于測量電極的層厚度。多孔的保護(hù)層優(yōu)選實(shí)施為開孔的，其中，孔尺寸這樣選擇，使得氣體混合物中的待確定的顆?？梢詳U(kuò)散到多孔的保護(hù)層的孔中。在此，多孔的保護(hù)層的孔尺寸處于優(yōu)選2μm至10μm的范圍內(nèi)。所述多孔的保護(hù)層由陶瓷材料實(shí)施，所述陶瓷材料優(yōu)選類似于層12a的材料或者相應(yīng)于所述層12a的材料并且可以借助于篩網(wǎng)印刷制造。多孔的保護(hù)層的多孔性可以通過將孔形成物添加到篩網(wǎng)印刷膏來相應(yīng)地調(diào)定。

在傳感器元件10的運(yùn)行期間，在測量電極上施加電壓U_IDE。因?yàn)闇y量電極布置在電絕緣層12c的表面上，首先在測量電極之間基本上不產(chǎn)生電流。

如果環(huán)流傳感器元件10的氣體混合物包含顆粒、尤其炭黑，則所述顆粒沉積在傳感器元件10的表面上。因?yàn)樘亢诰哂写_定的電導(dǎo)，在傳感器元件10或者說多孔的保護(hù)層的表面充分地負(fù)載有炭黑的情況下發(fā)生測量電極之間的升高的電流I_IDE，所述電流與負(fù)載的程度相關(guān)。

現(xiàn)在如果在測量電極上施加直流電壓U_IDE并且求取在測量電極之間出現(xiàn)的電流，則可以由電流推斷出所沉積的顆粒質(zhì)量或者說推斷出當(dāng)前的顆粒質(zhì)量流、尤其炭黑質(zhì)量流并且推斷出氣體混合物中的顆粒濃度。通過這種測量方法檢測氣體混合物中所有那些顆粒的濃度，所述顆粒正向地或者負(fù)向地影響處于測量電極之間的陶瓷材料的電導(dǎo)。

另一種可能性存在于，求取電流關(guān)于時間的升高并且由電流升高和時間的商或者說由電流對時間的微商來推斷出所沉積的顆粒質(zhì)量或者說推斷出當(dāng)前的顆粒質(zhì)量流、尤其炭黑質(zhì)量流并且推斷出氣體混合物中的顆粒濃度。只要已知?dú)怏w混合物的流動速度，則能夠基于測量值計算顆粒濃度。氣體混合物的流動速度或者說體積流例如可以借助于合適的另外的傳感器確定。

此外，傳感器元件10包括溫度測量元件30，所述溫度測量元件優(yōu)選以電阻印制導(dǎo)線的形式實(shí)施。電阻印制導(dǎo)線例如由與加熱元件40的電阻印制導(dǎo)線的材料類似或者相同的材料實(shí)施。溫度測量元件30的電阻印制導(dǎo)線優(yōu)選以曲流形式實(shí)施，其中，電阻印制導(dǎo)線的接頭中的一個優(yōu)選與觸點(diǎn)48通過通孔45連接。溫度測量元件30的一另外的電接頭優(yōu)選與所述觸點(diǎn)18，20中的一個通過一另外的通孔19導(dǎo)電地連接。通過在電阻印制導(dǎo)線的接頭20，48上施加相應(yīng)的電壓和通過確定它們的電阻R_T可以推斷出傳感器元件10的溫度。替代地，能夠借助于熱元件進(jìn)行溫度確定。溫度測量的一種另外的替代方案或者說附加的可能性存在于，確定布置在溫度測量元件30的電阻印制導(dǎo)線和測量電極之間的陶瓷體的本身與溫度有關(guān)的電導(dǎo)并且由電導(dǎo)的大小推斷出傳感器元件的溫度。

圖2將用于傳感器元件10的可能的線路布置110作為方框連接圖示出。線路布置110例如可以集成在顆粒傳感器的插接件中。

據(jù)此，溫度測量元件30與線路布置110的溫度測量單元130連接并且連接在地電勢和5V的供電電壓之間。相應(yīng)于溫度測量元件30的電阻，可以由產(chǎn)生的電流推斷出傳感器元件10的溫度。

加熱元件40與線路布置110的加熱單元140連接并且連接在地電勢和12V的電池電壓之間。由加熱元件40產(chǎn)生的有效的加熱功率可以例如借助于脈沖寬度調(diào)制來調(diào)節(jié)。

在測量電極14，16之間施加例如46V的測量電壓U_IDE。相應(yīng)于測量電極14，16之間的電阻，可以由產(chǎn)生的電流推斷出測量電極14，16之間的區(qū)域內(nèi)的顆粒累積。

此外，用于與發(fā)動機(jī)控制儀通信的通信單元160為線路布置的一部分，所述發(fā)動機(jī)控制儀例如構(gòu)造為CAN界面。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法在非臨界性的情形下的序列，所述情形例如相應(yīng)于這樣的情形，在所述情形中，10持續(xù)地以熱的廢氣加載傳感器元件。

在圖3的上部分中示出傳感器元件10的溫度T，如其例如可以用溫度測量單元130求取。在圖3的中間部分中示出施加在加熱元件40上的電壓U_H的有效值。在圖3的下部分中示出測量電壓U_IDE。

在第一還原階段期間，在t0和t1之間的時間段中，施加在測量電極14，16之間的測量電壓U_IDE為0V，施加在加熱元件40上的電壓U_H的有效值具有高的、尤其最大的值、例如12V，傳感器元件10的溫度T相應(yīng)地高，例如為600℃。

第一還原階段在時間點(diǎn)t1時結(jié)束，并且第一測量階段緊接著。為此目的，在測量電極14，16之間施加46V的測量電壓U_IDE并且使加熱元件40不起作用(0V)。

相應(yīng)于不起作用的加熱，傳感器元件10的溫度T下降，然而所述溫度直到在時間點(diǎn)t2時測量階段結(jié)束為止保持在極限溫度T_G之上，即在非臨界性的范圍內(nèi)。就此而言，在該例子中，加熱元件40在測量階段期間不需要起作用。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的方法在一種情形下的序列，在這種情形下存在著傳感器元件10冷卻的危險。例如在混合動力車輛中在電動行駛運(yùn)行期間和在起動-停車系統(tǒng)中在停車階段中是這種情況。

不同于在圖3中所示出的序列，傳感器元件10的溫度T在第一測量階段期間在時間點(diǎn)t3時達(dá)到或者說低于極限溫度T_G，該極限溫度例如為100℃。在對這種冷卻作出的反應(yīng)中，以這個程度使加熱元件40起作用，使得傳感器元件10的溫度T稍微升高，例如到120℃并且對于第一測量階段的剩余部分保持在這個值上。在這里，加熱器電壓U_H的有效值為例如2.5V。