用于对用于探测废气中的烟尘颗粒的传感器进行功能控制的方法

背景技术

由现有技术、例如DE 10 2004 046 882 A1已经知道用于探测废气中的烟尘颗粒的传感器，所述传感器具有至少两个测量电极并且具有表面，测量电极暴露在废气中并且彼此间隔开，测量电极布置在该表面上，并且所述传感器具有电阻加热器，以便燃烧在测量电极上和在表面上积聚的烟尘颗粒，并且所述传感器尤其还具有温度测量装置，以便确定传感器的温度。

这些传感器的功能原理基于如下内容：在传感器上或在表面上在测量电极之间聚集来自废气的烟尘，由此然后在测量电极之间产生一定的导电性并且可以被证明为用于废气中的烟尘量的量度。

这种类型的传感器例如在具有柴油马达的机动车的废气系统中使用，以便监控颗粒过滤器。

此外，由现有技术已经知道用于传感器的功能诊断的方法，所述方法核查即使在不存在烟尘的情况下存在于在电极之间导电性的程度，即出现所谓的分流(Nebenschlüssen)的程度，并且所述方法设置，如果所述分流大于能够容忍的程度，则将该传感器视为有缺陷。本发明的任务在于，在结果的稳健性方面改进这种类型的方法。

发明内容

为了造成不存在烟尘的情况，本发明将借助电阻加热器来加热传感器设置为在时间上在先的步骤，使得在测量电极上和在表面上积聚的所有烟尘颗粒尽可能燃烧。这例如在为725℃的温度的情况下进行。

在随后的阶段中，使传感器有机会冷却。为此，可以等待固定的时间，或者可以等待直到传感器已冷却到接通温度。该接通温度可以为例如425℃，并且可以借助集成到传感器中的温度测量装置来确定。该阶段的结束在此被称为接通时间点。

在接通时间点，可以在测量电极之间施加电压，该电压例如为45.6V。也就是说，在该时间点，测量电极之间的电压可以改变为该值，例如从0V出发；另一方面，该电压可以在接通时间点之前已经具有该值并且在如下意义上施加：在该接通时间点保持该电压。在任何情况下，在接通时间点烟尘颗粒重新开始在传感器上堆积。

一方面，可以假设恰恰在接通时间点在传感器上还不存在烟尘颗粒，这使得该时间点对于在传感器的功能诊断的框架中的测量而言具有吸引力。

另一方面，发明人观察到，在高温的情况下，由于传感器本身，即与测量电极之间的烟尘颗粒无关地，在测量电极之间可能存在一定的导电性，该导电性在较低的温度的情况下通常仅以较小的程度存在。因此，在该接通时间点，测量电极之间的、通过传感器的电流仍然可能以增大的程度存在。在继续等待时并且在传感器的与此相关的冷却时，这些电流一般减弱，并且随后可能仍然还被证实为可容忍。在这方面，如下时间点对于在传感器的功能诊断的框架中的测量而言是具有吸引力：该时间段在时间上在接通时间点之后尽可能远。

本发明解决这两个最初看起来相互矛盾的、在测量的时间点方面的衡量，其方式是，在已经描述的方法步骤之后设置下述方法步骤：

确定通过测量电极的第一通过电流(Stromfluss)；然后，

由第一通过电流确定等待时间，其中，第一通过电流越大，则为等待时间确定的值就越大；然后，

等待该等待时间，其中，传感器进一步冷却；然后，

在测量电极之间施加电压(即保持测量电极之间的例如为45.6V的电压值或者将测量电极之间的电压改变为例如为45.6V的电压值)并且确定通过测量电极的第二通过电流；然后，

如果第二通过电流小于阈值、例如5μA，则评估传感器元件是正常的，并且如果第二通过电流大于该阈值，则评估传感器是有缺陷的。

在该处理方式背后隐藏下述考虑：第一通过电流越大，则传感器有机会进一步冷却的时间就越长，使得在随后测量第二通过电流时可能仍然还可以证实，该第二通过电流小于阈值，即该第二通过电流如此小，使得可以认为不存在分流，即传感器是正常的。

另一方面，由于较长的等待时间，必须接受的是：在测量第二电流强度之前在传感器上可能已经堆积新的烟尘，并且通过这种方式在电极之间产生一定的导电性，该导电性潜在地可以被解读为分流。为了避免这一点，第一通过电流越小，则第二次电流测量之前的等待时间应该选择得越短。如果第一通过电流已经小于阈值，则可选地甚至可以直接推断出，不存在分流或者传感器是正常的。

该阈值例如可以是5μA。

在本发明的框架中，测量电极应理解为如下电极：所述电极适合用于测量电流和/或电压。测量电极尤其可以构造为叉指电极，即构造为相互嵌入的测量电极，例如两个或者更多个相互嵌入的梳状结构。

可以设置，以有规律的时间间距重复所述方法。在此可以设置，在该方法开始之后或者在接通时间点之后始终在固定的时间点将评估的结果传送给马达控制器，更准确地说与相应的等待时间无关。

根据本发明的方法的实现可以通过软件来进行。例如，该执行可以以计算机程序的形式来实现，该计算机程序可以存储在电子存储介质上。

附图说明

本发明的其他可选细节和特征由下面对优选实施例的描述得出，所述优选实施例在附图中示意性示出。

附图示出：

图1示出用于探测微粒的传感器的分解示意图，

图2示出根据本发明的方法的流程图，

图3示出在根据本发明的方法的一个实施例期间测量电极之间的电流强度的时间变化过程和传感器的温度的时间变化过程的示意图。

具体实施方式

图1示出用于探测内燃机的废气流中的烟尘的传感器10。传感器10例如在柴油颗粒过滤器的下游安装到机动车的排气系中。

传感器10具有第一载体层12和第二载体层18，所述第一载体层和所述第二载体层分别可以基于陶瓷薄膜制造并且例如由氧化锆组成。在载体层12之间集成有加热元件14，该加热元件能够经由触点接通部16与控制器26或者适合的电压源连接并且用于传感器10自洁式燃烧(Freibrennen)掉可能沉积的微粒、例如烟尘颗粒。在加热元件14与载体层12、18之间，在此分别还布置有绝缘层72c、72d，该绝缘层可以例如通过印刷技术由Al2O3制成。

在第二载体层18上布置有绝缘层72e，该绝缘层例如通过印刷技术由Al2O3制成，在该绝缘层的表面90上布置有由两个测量电极20、22组成的结构。例如，测量电极20、22构造为叉指电极，使得所述测量电极如所示出的那样梳形地相互嵌入。测量电极20、22能够经由触点接通部24与电子控制器26连接。测量电极20、22与触点接通部24之间的输入线路可以通过绝缘层72f覆盖，该绝缘层可以通过印刷技术由Al2O3制成。

在图1中在第一载体层12的下方布置有温度测量元件71，该温度测量元件同样能够与电子控制器26连接。直接在温度测量元件71的上方和下方又分别布置有绝缘层72a、72b，所述绝缘层可以例如通过印刷技术由Al2O3制成。

此外，传感器10包括壳体，该壳体包围在图1中示出的结构并且出于对传感器10的结构的阐述进行简化的原因而在图1中未示出。例如，壳体可以构造为捕集套(Fanghülse)，该捕集套在位于测量电极20、22上方的区域中设有开口，并且用于使在排气系中流动的气体流平静。

根据图1的传感器10可以以如下方式工作。如果烟尘或其他导电微粒沉积在表面90上，则两个测量电极20、22之间的电阻减小。

为了使传感器10还原，在一定时间之后借助加热元件14将积聚的微粒烧尽。在功能良好的传感器10中，在这种所谓的彻底加热之后，测量电极20之间的电阻应明显增加。

此外，由于用于探测微粒浓度的传感器10的工作方式本身是已知的，例如由WO2003/006976 A2已知，因此在此不对传感器10的一般的工作方式进行更详细的讨论。取而代之地，现在描述根据本发明的用于对传感器10进行功能控制的方法。该方法可以例如由上述控制器26来执行。下面，示例性地根据图2和3来描述该方法。

图2示出根据本发明的方法的流程图。图3与此有关地示出在根据本发明的方法的一个实施例期间测量电极20、22之间的电流强度I的时间变化过程(右侧刻度，通过十字示出)和传感器10的温度T的时间变化过程(左侧刻度，通过圆示出)的示意图。

在在时间上在先的第一方法步骤101中，在图3中t<<0s，设置，借助传感器的电阻加热器14将传感器10加热到例如725℃并且保持该温度足够长的时间，使得在测量电极20、22上和在表面90上积聚的烟尘颗粒完全燃烧。温度T可以例如借助传感器的温度测量装置71来调整，该温度测量装置在图1中示出。在该例子中，测量电极20、22在该阶段中处在相同电位上，使得在测量电极之间基本上不施加电压并且不发生电流流动。

在随后的方法步骤102中，在图3中t<0s，停用电阻加热器14并且传感器10冷却，直到冷却到在时间点t＝0为425℃的温度T。该温度T或该时间点t又可以例如借助传感器10的温度测量装置71来确定。

在该例子中，在时间点t＝0，测量电极20、22之间的电压从0V升高到45.6V(方法步骤103)。时间点t＝0在此对此也被称为接通时间点。基于测量电极20、22之间的电压变化过程，与传感器10的温度T的变化过程共同作用地，接通时间点也标记传感器上的重新的烟尘积聚的开始。

进而，对通过测量电极20、22的第一通过电流进行测量(方法步骤104)。一方面，该测量可以直接在接通时间点执行。替代地，也可以将在接通时间点之后的例如为3s的时间段内的、电流的最大值求取为第一通过电流。通过这种方式能够避免接通过程对测量电极20、22之间的通过电流的可能虚假的影响，该影响与在时间点t＝0测量电极20、22之间的电压的施加有关。

如果已知第一电流强度，则由该第一电流强度推导出等待时间(方法步骤105)。在该例子中设置，当电流强度小于阈值(该阈值在该例子中为5μA)时，等待时间为0s。在这种情况下，然后可以直接地、即容易地推断出，不存在分流。替代地，可以规定等待时间为0s。此外，在该例子中设置，如果第一电流强度为5μA，则等待时间为5s，如果第一电流强度为7.5μA，则等待时间为6s，如果第一电流强度为10μA，则等待时间为7.5s，如果第一电流强度为12.5μA，则等待时间为10s，如果第一电流强度为15μA，则等待时间为14.9s。所有这些值可以例如成对地保存，或者通过特性曲线或者通过函数关联以解析的方式(analytisch)保存。

在当前例子中，在接通时间点之后不久，测量到第一电流强度具有值1.15μA。由此可以直接推断出，不存在分流，即传感器是正常的，而不需要对此进行第二次测量。

此外或替代地，根据本发明的方法在该实施例中设置，如果第一电流强度为12.5μA，则等待相应于先前确定的等待时间的时间跨度，即等待10s(方法步骤106)。在该时间期间，传感器10进一步冷却。恒定地维持测量电极20、22之间的例如为45.6V的电压。

然后，对测量电极20、22之间的第二通过电流进行测量(方法步骤107)。

如果第二通过电流大于该阈值或者等于该阈值(该阈值在该例子中为5μA)，则评估该传感器是有缺陷的。相反，如果第二通过电流小于该阈值，则评估该传感器是正常的(方法步骤108)。

将该评估的结果传输给马达控制器，在该例子中，与该结果无关地且与等待时间无关地并且与是否进行电流强度的第二次测量无关地，始终在固定的时间段，例如在时间点t＝18s，进行传输(方法步骤109)。