[发明专利]用于抽吸运行和非抽吸运行的跳变探测器

说明书

背景技术

由现有技术已知了用于检测测量气体空间中的气体的至少一种气体组分的至少一个份额的传感器元件，例如在《Sensoren im Kraftfahrzeug》(罗伯特博世有限责任公司，2010年第一版，第160-165页)中。传感器装置尤其可以涉及λ探测器(Lambdasonde)。基于离子导电的传感器元件的λ探测器(典型地由氧化锆制成)通常比较测量气体侧的电极的伽伐尼电势和参考电极的伽伐尼电势。参考电极优选位于定义的参考气体中(典型地空气)。检测的测量量通常可以涉及两个电极之间出现的能斯特电压，其中，通常能斯特电压越高，则尤其两个电极之间的分压差——例如氧(O₂)的分压差越大。

例如由DE 100 43 089 A1已知了一种用于确定气体组分和/或混合气体中气体成分的浓度的传感器，其中，所述传感器具有参考电极，可通过参考气体通道向所述参考电极施加参考气体、尤其是空气或含氧的气体。在一种有利的构型中，除参考气体通道以外，从探测器结构的内部容积到参考电极设有另一气体通道，其尤其具有催化活性区域或催化活性面。所述另一气体通道例如能够实施为双参考通道，其例如能够负责碳氢化合物(HC)反应。

例如可以通过一个敞开的参考通道(尤其具有小的横截面)提高信号精度，如同例如在由本专利申请的申请人随后公开的德国专利申请DE 102010 039 392中公开的那样。

在DE 100 51 833 A1中提出一种用于确定气体组分的平面气体传感器元件，其中，尤其电极可以在不同温度水平上和在参考侧移动。参考电极以彼此导电连接的多个分型面的形式构成。尤其大面积的参考电极通过划分成多个分型面而无法各处均匀加热，使得在参考电极的表面上始终存在热部位和冷部位，这明显减小废气温度、废气流和加热元件的加热功率对出现的能斯特电压的影响。因此，有利的是，将参考电极如此划分成彼此导电连接的多个分型面，使得参考电极的至少在很大程度上位于热区域中的那些分型面具有与至少在很大程度上位于热区域以外的那些分型面至少近似相等的内阻。

对于已知的传感器装置，尤其是对于λ探测器，尤其在参考气体通道中可能存在未燃烧的碳氢化合物，通过所述碳氢化合物通常消耗提供给参考电极的氧的一部分，从而参考电极上的氧浓度降低并且探测器功能因此受到妨碍。所述特性也称作CSD(characteristic shift down：特性下移，也称作continuous shift down或chemical shift down：连续下移或化学下移)。此外，未燃烧的碳氢化合物优选在热的催化活性面上、尤其在参考电极上氧化。

为了避免具有油气的参考空气中毒，尤其CSD，在现有技术中基本上遵循两种构思：

一方面，在参考气体通道中，通过参考泵流产生人工参考，如同例如在DE 199 63 566 A1和DE 43 33 230 A1中所述的那样。优选地，参考电极能够暴露于所述人工参考，例如可以通过从外部的电极到参考电极的参考泵流产生所述人工参考。例如能够通过控制装置中传感器装置、尤其探测器的适当布线实现所述参考泵流。探测器设计对于这种运行应通常具有密封的参考通道，例如具有大的扩散阻抗、例如细长和/或具有低的多孔性的参考空气通道，例如因此尤其能够通过参考泵流抽吸到参考电极上的氧保持在参考电极上和/或因此油气能够尽可能少地到达参考电极，其中，参考气体通道优选应以更大孔的材料构造，以便优选避免传感器元件例如由于参考电极上的氧超压的破裂。所述实现通常也称为“抽吸参考”。

在另一实现中，通常使用敞开的和/或非常多孔的参考空气通道，其中，这种实现通常称作“空气参考”，优选地，参考电极直接暴露于环境空气。由此例如能够实现：能够通过例如能够通过敞开的和/或非常多孔的参考空气通道到达参考电极的氧来消除碳氢化合物。优选地，没有从外部的电极向参考电极施加参考泵流。参考空气通道优选具有低的扩散阻抗，例如由于宽的参考空气通道，优选具有高的多孔性。

缺点尤其是，按照运行方式，尤其是在抽吸参考或者空气参考时，一般需要两种不同的探测器设计和/或探测器类型。

因此，期望一种传感器装置，尤其是λ探测器，例如λ＝1探测器，其可选地能够以抽吸参考或以敞开的参考、尤其以空气参考运行。由此，与传感器装置、尤其是探测器兼容的控制设备的数量例如也显著增加。

发明内容