[发明专利]对破裂的多室固体电解质气体传感器的诊断

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测引起故障的气体传感器的损坏、特别是 气体传感器的裂缝的方法以及适合于执行该检测方法的气体传感器， 其中所述气体传感器包括至少两个室，其中一个室中包括基准气体。

背景技术

例如，上述已知种类的气体传感器用于测量车辆排出的废气中的 NOx含量。即将颁布的法规要求，轻型和重型车辆将需要使用和诊断 复杂的后处理系统。这些后处理系统包括多个元件，例如用于检测内 燃发动机排出的废气中的NOx含量的气体传感器。为了稳健的诊断和 能够识别故障元件，用于检查单个元件功能的方法将是非常有用的。

典型的气体传感器，特别是NOx传感器，使用氧浓度作为基准， 因为可以通过将2NO还原为N₂+2O^-来确定NOx浓度。这种气体传感 器至少包括两个室，其中一个室与车辆的排气管相连，用于引入废气 并具有良好限定的恒定氧浓度，而第二个室中包括基准气体，例如大 气，其也具有预定的氧浓度。在第一室中，检测装置被布置成检测氧 并且改变气体，使得能获得良好限定的气体浓度。结果，第二个室中 的氧浓度减小到良好限定的浓度。借助于泵送装置，第二室中的氧浓 度保持恒定。因此，所需的泵送电流转而可用作废气中的NOx浓度的 检测量。在第二室中的源自被还原的NO的氧与废气中的NOx浓度成 比例。在专利申请EP 1 464 954 A2中公开了上述类型的示例性NOx传 感器。

上述气体传感器的测量方法取决于预定的氧浓度，并且由于还原 反应导致所述氧浓度的增加。因此，由于传感器损坏、特别是裂缝， 需要检测是否有氧泄漏到第一和/或第二室。

例如，在氧传感器的情况下，这意味着将第一室中的气体浓度改 变到恒定的氧浓度。氧从第一室或到第一室中的泵送电流与废气中的 氧浓度相关。第一室中或基准室中的裂缝导致传感器信号中的偏移误 差，其中，第一室中的裂缝导致氧从空气侧或排气侧泄漏，第二室的 裂缝导致氧从排气侧泄漏。

因此，有人建议运行这样的软件程序，该软件程序通过运行适当 的电子传感器测试程序来检测传感器的故障。在美国专利US 6,588,251 B 1中公开了所谓的OBD(On Board Diagnosis，在线诊断)的实例。

不利的是，测试程序只能检测传感器的电子零件的损坏或故障。 不能检测硬件的损坏，特别是某个室的损坏。

此外，US 6,367,320公开了用于废气处理系统的监测系统，其中 监测了系统元件的输入侧和输出侧的温度。如果这种元件的输入侧和 输出侧的温度持续很高，那么所述元件损坏的统计概率也很高。

不利的是，不可能明确确定废气处理系统的元件是否已经实际损 坏。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种检测方法和一种包括相应的检测 装置的气体传感器，所述检测装置允许检测气体传感器的硬件元件的 损坏。

通过根据权利要求1所述的检测方法、根据权利要求8所述的气 体传感器以及根据权利要求19所述的包括气体传感器的车辆实现了此 目的。

根据本发明，所述检测方法基于这种思想，即，通过确定作为时 间的函数的气体传感器室中的气体浓度来检测气体传感器的损坏。因 此，需要检测的室中的气体被泵出，并且，测量将室内气体泵出所需 的时间或室内的剩余气体浓度。将所测得的时间和/或剩余气体浓度与 预定的阈值相比较。如果所需的时间和/或剩余气体浓度位于由相应的 预定阈值限定的正常运行模式所处的区间之外(例如，根据情况，超 出、经过或未达到预定的阈值量)，那么检测出损坏。

在本发明的一个优选实施例中，对气体传感器所包含的每个室执 行所述方法。

根据本发明的另一个优选实施例，当气体传感器开始运行时执行 所述方法。

根据一个优选实施例的本发明的气体传感器包括至少两个室，其 中一个室含有基准气体；用于泵出一个室内的气体的第一泵送装置； 以及用于测量作为时间的函数的气体浓度的第一测量装置。此外，气 体传感器还可以包括用于将测得的气体浓度与预定值相比较的比较装 置。

优选地，本发明的气体传感器是使用空气作为基准气体的NOx传 感器。有利地，该气体传感器可包括多个室，每个室适合于检测不同 的气体，而不仅是NOx。为了检测多种气体，气体传感器还可以在一 个室内或多个室内设置不同的材料，其中选择材料来检测不同的气体。