DE102012206476A1 - Method for operating ordinary wide band lambda probe for detecting e.g. oxygen portion of exhaust gas in exhaust gas tract of motor car, involves performing calibration of sense element using water vapor pressure and portion of water vapor - Google Patents

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Lothar Diehl
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Abstract

The method involves determining a reference water vapor pressure, and determining a portion of a water vapor in a gas electrochemically using a sense element that comprises two electrodes i.e. inner and outer pumping electrodes, where the electrodes are connected over solid electrolytes. Calibration of the sense element is performed using the water vapor pressure and the specific portion of the water vapor in the gas. An oxygen portion in the gas is electrochemically determined using the sense element using a standard operation. A pumping voltage (134) between the electrodes is adjusted. An independent claim is also included for a device for detecting an oxygen portion of a gas in a gas measuring chamber.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Vorrichtungen, insbesondere Sensorelementen, und Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtungen zur Erfassung eines Sauerstoffanteils eines Gases in einem Messgasraum bekannt. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Aus dem Stand der Technik sind insbesondere keramische Sensorelemente bekannt, welche auf der Verwendung von elektrolytischen Eigenschaften bestimmter Festkörper basieren, also auf ionenleitenden Eigenschaften dieser Festkörper. Insbesondere kann es sich bei diesen Festkörpern um keramische Festelektrolyte handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und/oder Scandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ). Beispielsweise können derartige Sensorelemente als so genannte Lambdasonden ausgestaltet sein, wie sie beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 160–165 beschrieben sind. Mit Breitbandlambdasonden, insbesondere mit planaren Breitbandlambdasonden, kann beispielsweise der Sauerstoffanteil in einem Abgas in einem großen Bereich bestimmt und damit auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Brennraum geschlossen werden. Die Luftzahl λ beschreibt üblicherweise dieses Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Planare Breitbandlambdasonden, welche vorzugsweise als Grenzstromsonde betrieben werden, können insbesondere als Einzeller oder als Doppelzeller aufgebaut sein. From the prior art, a plurality of devices, in particular sensor elements, and methods for operating these devices for detecting an oxygen content of a gas in a measuring gas space are known. The oxygen content can be detected, for example, in the form of a partial pressure and / or in the form of a percentage. In particular, ceramic sensor elements are known from the prior art, which are based on the use of electrolytic properties of certain solids, ie ion-conducting properties of these solids. In particular, these solids can be ceramic solid electrolytes, such as, for example, zirconium dioxide, in particular yttrium-stabilized zirconium dioxide (YSZ) and / or scandium-doped zirconium dioxide (ScSZ). For example, such sensor elements may be configured as so-called lambda probes, as they are, for example, in Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pages 160-165 are described. With broadband lambda probes, in particular with planar broadband lambda probes, it is possible, for example, to determine the oxygen content in an exhaust gas in a large range and thus to infer an air-fuel ratio in the combustion chamber. The air ratio λ usually describes this air-fuel ratio. Planar broadband lambda probes, which are preferably operated as a limiting current probe, can be constructed in particular as a single cell or as a double cell.

Bei einer Breitbandlambdasonde, insbesondere einem Breitbandlambdasensor, wird die in einen Messhohlraum eindiffundierende Menge an O2 oder Fettgas entweder anhand eines Grenzstroms, insbesondere bei Einzellern, oder anhand eines zu einer Regelung einer Hohlraumkonzentration auf λ = 1 notwendigen Pumpstroms, insbesondere bei Doppelzellern, gemessen. Ein fließender elektrischer Strom, insbesondere ein fließender Messstrom und/oder ein Pumpstrom durch eine Pumpzelle einer Breitbandlambdasonde, ist üblicherweise proportional zu einem O2-Gehalt und/oder Fettgas-Gehalt in dem Abgas. Eine Messung der Hohlraumkonzentration erfolgt üblicherweise anhand der Bestimmung einer Nernstspannung zwischen einer Nernstelektrode in dem Messhohlraum, beispielsweise in einem Hohlraum, und einer sauerstoff- und/oder luftbespülten Referenzelektrode in einem Referenzraum. Aus einem beispielsweise linearen Zusammenhang eines Grenzstroms, insbesondere eines Grenzpumpstroms, mit dem Sauerstoffanteil, insbesondere mit dem Sauerstoffpartialdruck, lässt sich beispielsweise eine Messung des Sauerstoffpartialdrucks und/oder des Sauerstoffanteils in dem Abgas durchführen. Eine Steigung dieses linearen Zusammenhangs und/oder eine Empfindlichkeit des Sensorelements, insbesondere des Sensors, kann beispielsweise von einer Fertigungstoleranz einer Diffusionsbarriere, insbesondere hinsichtlich einer Dicke und/oder einer Länge und/oder einer Permeabilität und/oder eines Porendurchmessers, abhängen. Um die Fertigungstoleranz auszugleichen, wird beispielsweise bei aus dem Stand der Technik bekannten Sensorelementen, insbesondere bei bekannten Sensoren, beispielsweise ein Trimmwiderstand als Stromteiler in einem Stecker, insbesondere des Sensorelements, besonders bevorzugt der Breitbandlambdasonde, abgeglichen. Alternativ oder zusätzlich kann ein passender von einer ECU (engine control unit) lesbarer Widerstand in dem Stecker getrimmt werden und/oder ein Bypass zur Diffusionsbarriere durch Laserlicht geöffnet werden und/oder die Länge der Diffusionsbarriere durch Schleifen einer Kontur des Sensorelements verkürzt werden. In the case of a broadband lambda probe, in particular a broadband lambda sensor, the amount of O 2 or fat gas diffusing into a measuring cavity is measured either on the basis of a limiting current, in particular in unicellular organisms, or by means of a pumping current necessary for regulating a cavity concentration to λ = 1, in particular in the case of double cells. A flowing electric current, in particular a flowing measuring current and / or a pumping current through a pump cell of a broadband lambda probe, is usually proportional to an O 2 content and / or fat gas content in the exhaust gas. A measurement of the cavity concentration is usually carried out by determining a Nernst voltage between a Nernst electrode in the measuring cavity, for example in a cavity, and an oxygen and / or air-purged reference electrode in a reference space. For example, a measurement of the oxygen partial pressure and / or the oxygen content in the exhaust gas can be carried out from an example of a linear relationship of a limiting current, in particular an Grenzpumpstroms, with the oxygen content, in particular with the oxygen partial pressure. A slope of this linear relationship and / or a sensitivity of the sensor element, in particular of the sensor, may for example depend on a manufacturing tolerance of a diffusion barrier, in particular with regard to a thickness and / or a length and / or a permeability and / or a pore diameter. To compensate for the manufacturing tolerance, for example, in known from the prior art sensor elements, in particular in known sensors, for example, a trim resistor as a current divider in a plug, in particular the sensor element, particularly preferably the broadband lambda probe, adjusted. Alternatively or additionally, an appropriate resistance readable by an engine control unit (ECU) in the plug can be trimmed and / or a bypass to the diffusion barrier can be opened by laser light and / or the length of the diffusion barrier can be shortened by grinding a contour of the sensor element.

Aus dem Stand der Technik ist weiterhin ein Abgleich einer Kennlinie in einem Schub, insbesondere an Luft, bekannt, bei welchem ein Faktor in einem Steuergerät zu einer Umrechnung einer Steigung verwendet wird. Es ist weiterhin bekannt, ein Abklingen eines Ausgasens von Benzindämpfen aus einer Ölwanne zu berücksichtigen. A comparison of a characteristic in a thrust, in particular in air, is also known from the prior art, in which a factor in a control unit is used to convert a pitch. It is also known to consider a decay of outgassing of gasoline vapors from an oil sump.

Bekannt ist weiterhin, den Hohlraum elektrochemisch aufzupumpen und nach einer Diffusionszeit aus einem Entleerungsintegral auf einen Diffusionswiderstand der Diffusionsbarriere zu schließen. Aus DE 10 2008 007 238 A1 ist ein Verfahren zum Abgleich eines Sensorelements für eine Sonde bekannt, wobei mit Hilfe einer Pumpelektrode ein Gasgemisch vorgebbarer, definierter Zusammensetzung eingestellt wird, wobei daraufhin durch die auf der der Abgasseite abgewandten Seite einer Diffusionsbarriere angeordnete Pumpelektrode die zu bestimmende Gaskomponente umgesetzt wird und wobei aus dem hierbei resultierenden Pumpstrom und/oder dem zeitlichen Verlauf des Pumpstroms auf einen Abgleichwert geschlossen wird. It is also known to inflate the cavity electrochemically and to close after a diffusion time from an emptying integral to a diffusion resistance of the diffusion barrier. Out DE 10 2008 007 238 A1 a method for balancing a sensor element for a probe is known, wherein by means of a pumping electrode, a gas mixture of predetermined, defined composition is set, then the gas component to be determined is converted by the arranged on the side remote from the exhaust side of a diffusion barrier pump electrode, and wherein the In this case, the resulting pumping current and / or the time profile of the pumping current is closed at a balance value.

Bekannt sind weiterhin zweizellige Lambdasonden, bei welchen eine Pumpspannung derart geregelt werden kann, dass sich λ = 1 in einem Hohlraum einstellt. Weiterhin sind einzellige Sonden bekannt, welche eine gasseitige Elektrode (GE) im Abgas und eine Referenzelektrode (RE) in einem einer Referenz zugewandten Volumen besitzen. Also known are two-cell lambda probes, in which a pumping voltage can be regulated such that λ = 1 sets in a cavity. Furthermore, single-cell probes are known which have a gas-side electrode (GE) in the exhaust gas and a reference electrode (RE) in a reference-facing volume.

Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, eine Nernstspannung einer geregelt betriebenen Sonde zu ändern, um eine Unterscheidung der Gaszusammensetzung zu ermöglichen sowie eine Modulation einer Sensorelementtemperatur. It is also known from the prior art to change a Nernst voltage of a controlled operated probe to allow a distinction of the gas composition and a modulation of a sensor element temperature.

Weiterhin ist eine selektive Wasserzersetzung aus dem Stand der Technik im Bereich der Elektrolyse grundsätzlich bekannt. Weiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen eine Zusammensetzung von Gasgemischen durch Variation einer Pumpspannung und Auswertung des Pumpstroms ermittelt wird. Furthermore, a selective decomposition of water from the prior art in the field of electrolysis is basically known. Furthermore, methods are known in which a composition of gas mixtures is determined by varying a pumping voltage and evaluating the pumping current.

Weiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen Stromwerte als Funktion vorgegebener Pumpspannungen zur elektrochemischen Detektion verschiedener Gase ausgewertet werden. In GB 2 443 951 A ist beispielsweise eine Methode zum Betrieb eines elektrochemischen Gassensors bekannt, wobei ein Spannungspuls über ein Messelektrodenpaar angelegt wird und ein Strom durch das Messelektrodenpaar, während der Spannungspuls vor dem Strom zu einem konstanten Zustandsniveau zerfällt, erfasst wird. Furthermore, methods are known in which current values are evaluated as a function of predetermined pump voltages for the electrochemical detection of various gases. In GB 2 443 951 A For example, a method of operating an electrochemical gas sensor is known wherein a voltage pulse is applied across a pair of measuring electrodes and a current through the measuring electrode pair is detected while the voltage pulse decays before the current to a constant state level.

DE 39 90 187 C2 beschreibt einen elektrochemischen Gassensor, wobei sämtliche Elektroden so angeordnet und ausgebildet sind, dass die Ionenleitfähigkeit mindestens durch Vergrößerung der effektiven Oberfläche einer aktiven Elektrode verbessert wird. Dieser erfindungsgemäße Sensor ist in der Lage, die Anwesenheit von CO, H2 und anderen Gasen selektiv festzustellen und anzuzeigen, und zwar mittels einer bei einem bestimmten Potenzial durchgeführten Elektrolyse, wobei der Sensor kleine Abmessungen, eine hohe Empfindlichkeit und ausgezeichnete Stabilität besitzt. DE 39 90 187 C2 describes an electrochemical gas sensor, wherein all the electrodes are arranged and formed so that the ion conductivity is improved at least by increasing the effective surface area of an active electrode. This sensor according to the invention is capable of selectively detecting and indicating the presence of CO, H 2 and other gases by means of electrolysis performed at a certain potential, the sensor having small dimensions, high sensitivity and excellent stability.

Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, in dem der Dampfdruck und die relative Feuchte aus dem mit einer Lambdasonde gemessenen Sauerstoffpartialdruck, dem Gesamtdruck und der Temperatur berechnet werden können. Furthermore, a method is known in which the vapor pressure and the relative humidity can be calculated from the oxygen partial pressure measured with a lambda probe, the total pressure and the temperature.

Üblicherweise wird eine Pumpspannung des Sensorelements, insbesondere der Sonde, so eingestellt, dass die Nernstspannung konstant 450 mV beträgt. Usually, a pumping voltage of the sensor element, in particular the probe, is adjusted so that the Nernst voltage is constant 450 mV.

In EP 1 710 568 A2 wird ein Sensorelement zur Messung einer Konzentration von NOx als Gaskomponente eines Messgases beschrieben, wobei insbesondere ein Heizer in eine Aluminiumoxidisolationsschicht eingelassen ist. US 6,695,964 B1 beschreibt eine Methode und einen Sensor zur Messung einer genauen Bestimmung einer NOx-Konzentration in einem Abgas umfassend O2, H2O, CO2 und NOx und einen NOx-Gaskonzentrationssensor. Eine Spannung, welche über ein Elektrodenpaar einer zweiten Sauerstoffionenpumpzelle angelegt wird, ist derart festgelegt, dass keine Dissoziation von H2O und CO2 in einer zweiten Messkammer vorliegt. In EP 1 710 568 A2 a sensor element for measuring a concentration of NO x is described as a gas component of a sample gas, wherein in particular a heater is embedded in an aluminum oxide insulating layer. US 6,695,964 B1 describes a method and a sensor for measuring an accurate determination of NO x concentration in an exhaust gas comprising O 2, H 2 O, CO 2 and NO x and a NO x gas concentration sensor. A voltage which is applied across a pair of electrodes of a second oxygen ion pumping cell is set such that there is no dissociation of H 2 O and CO 2 in a second measuring chamber.

Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen aus dem Stand der Technik weisen einige Nachteile auf. Beispielsweise erfordern bekannte Abgleichverfahren einen kostenintensiven Prozess. Ein Schubabgleich, wie im Stand der Technik beschrieben, ist bei Automatikfahrzeugen nur bedingt verwendbar und bei Benzinfahrzeugen üblicherweise wegen einer geschlossenen Drosselklappe durch Benzindämpfe aus einer Ölwanne erheblich verfälscht. Die Verfahren aus dem Stand der Technik liefern insbesondere bei einem dynamischen Abgleich üblicherweise nur ein Signal proportional zu einem Hohlraumvolumen multipliziert mit dem gesuchten Grenzstrom und werden insbesondere durch eine Elektrodenkapazität verfälscht. Wünschenswert wären daher ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche den Einfluss der Fertigungsstreuung auf den Grenzstrom der Lambdasonde messen können, insbesondere ein alternatives Abgleichverfahren. The known methods and devices of the prior art have some disadvantages. For example, known matching methods require a costly process. A thrust balance, as described in the prior art, is only partially usable in automatic vehicles and for gasoline vehicles usually significantly falsified due to a closed throttle by gasoline vapors from an oil pan. The methods of the prior art usually provide, in particular in the case of dynamic balancing, only one signal proportional to a void volume multiplied by the sought-after limiting current and are falsified, in particular, by an electrode capacity. It would therefore be desirable to have a method and a device which can measure the influence of the production spread on the limit current of the lambda probe, in particular an alternative balancing method.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es werden dementsprechend ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Verfahren und Vorrichtungen zumindest weitgehend vermeiden. Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Sensorelements zur Erfassung eines Sauerstoffanteils eines Gases in einem Messgasraum vorgeschlagen. Das Verfahren kann beispielsweise als dynamischer Abgleich durchgeführt werden, beispielsweise ein oder mehrmals vor und/oder während der Erfassung des Sauerstoffanteils des Gases in dem Messgasraum. Das Verfahren kann insbesondere mindestens eine Kalibrierung umfassen. Bei dem Sensorelement kann es sich prinzipiell um eine beliebige Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um den Sauerstoffanteil des Gases in dem Messgasraum zu erfassen. Bei dem Sensorelement kann es sich besonders bevorzugt um ein elektrochemisches Sensorelement handeln. Bei der Erfassung des Sauerstoffanteils kann es sich prinzipiell um eine qualitative Erfassung, besonders bevorzugt um eine quantitative Erfassung, handeln. Bei dem Sauerstoffanteil kann es sich beispielsweise um mindestens eine Sauerstoffkonzentration und/oder mindestens einen Sauerstoffvolumenanteil und/oder mindestens einen Sauerstoffpartialdruck und/oder mindestens eine Luftzahl λ handeln. Bei dem Gas kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Gas handeln. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Gas um ein Abgas, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, besonders bevorzugt in einem Kraftfahrzeug und/oder in einer Heizanlage, handeln. Bei dem Messgasraum kann es sich prinzipiell um einen beliebigen Raum handeln, welcher mit dem Gas beaufschlagt ist. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Messgasraum um einen Abgastrakt handeln, insbesondere von einer Verbrennungskraftanlage. Bei dem Sensorelement kann es sich insbesondere um ein Sensorelement zum Nachweis von Sauerstoff in einem Abgas einer Verbrennungsmaschine handeln. Accordingly, a method and a device are proposed which at least largely avoid the disadvantages of known methods and devices. It is proposed a method for operating a sensor element for detecting an oxygen content of a gas in a sample gas space. The method can be carried out, for example, as a dynamic adjustment, for example one or more times before and / or during the detection of the oxygen content of the gas in the measurement gas space. The method may in particular comprise at least one calibration. In principle, the sensor element may be any device which is set up to detect the oxygen content of the gas in the measurement gas space. The sensor element may particularly preferably be an electrochemical sensor element. The detection of the oxygen content may in principle be a qualitative detection, particularly preferably a quantitative detection. The oxygen content may be, for example, at least one oxygen concentration and / or at least one oxygen volume fraction and / or at least one oxygen partial pressure and / or at least one air ratio λ. The gas may in principle be any gas. Particularly preferably, the gas may be an exhaust gas, for example an internal combustion engine, particularly preferably in a motor vehicle and / or in a heating system. In principle, the measurement gas space can be any space which is exposed to the gas. Particularly preferably, the measuring gas space can be an exhaust gas tract, in particular of a combustion power plant. The sensor element may in particular be a sensor element for detecting oxygen in an exhaust gas of an internal combustion engine.

Das Sensorelement umfasst mindestens eine erste Elektrode und mindestens eine zweite Elektrode. Die Begriffe "erste" und "zweite" sowie gegebenenfalls "dritte" werden hier und im Folgenden als Bezeichnungen verwendet, ohne Hinweis darauf, dass gegebenenfalls noch weitere Elemente der genannten Art, beispielsweise weitere Elektroden, existieren können und ohne Hinweis auf eine Reihenfolge. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind über mindestens einen Festelektrolyten verbunden. Unter dem Festelektrolyten kann insbesondere ein keramischer Festelektrolyt verstanden werden, vorzugsweise ein sauerstoffionenleitender keramischer Festelektrolyt, beispielsweise ein auf Zirkoniumdioxid basierender Festelektrolyt. Beispielsweise kann das Sensorelement mindestens eine dritte Elektrode umfassen. Die zweite Elektrode kann beispielsweise mit mindestens einem Hohlraum und/oder mindestens einem Referenzgasraum und/oder mindestens einem Referenzgaskanal, beispielsweise einem Referenzluftkanal, verbunden sein. Die dritte Elektrode kann bevorzugt als Referenzelektrode ausgestaltet sein und beispielsweise mit dem Referenzgasraum und/oder dem Referenzgaskanal und/oder dem Referenzluftkanal verbunden sein. Die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode können mit dem Gas beaufschlagt werden, beispielsweise über mindestens eine Diffusionsbarriere. Unter dem Hohlraum kann ein Raum innerhalb des Sensorelements verstanden werden, welcher zwar baulich von dem Messgasraum separiert ist, welcher aber dennoch mit dem Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbar sein kann, beispielsweise über mindestens einen Gaszutrittsweg und/oder über die Diffusionsbarriere. Der Hohlraum und/oder der Referenzgasraum und/oder der Referenzgaskanal kann ganz oder teilweise offen ausgestaltet sein, können jedoch auch ganz oder teilweise mit mindestens einem gasdurchlässigen Medium angefüllt sein, beispielsweise einem porösen Medium, beispielsweise porösem Aluminiumoxid. Der Hohlraum und/oder der Referenzgasraum können insbesondere ausgestaltet sein, um einen Vorrat einer Gaskomponente, beispielsweise von Sauerstoff und/oder von Luft, zu speichern, beispielsweise bevor dieser Vorrat gegebenenfalls an einen anderen Raum abgegeben werden kann. Die dritte Elektrode kann beispielsweise mit mindestens einem Festelektrolyten, beispielsweise den Festelektrolyten wie oben beschrieben, verbunden sein, insbesondere ionenleitend verbunden sein. Die dritte Elektrode kann bevorzugt in dem Referenzgasraum angeordnet sein. Unter der Diffusionsbarriere kann beispielsweise eine Schicht aus einem Material verstanden werden, welche eine Strömung eines Gases und/oder eines Fluids unterdrückt, währenddessen die Schicht eine Diffusion eines Gases und/oder eines Fluids und/oder von Ionen fördert. Das Sensorelement kann weiterhin mindestens ein Heizelement umfassen. Das Heizelement kann insbesondere zur Regelung der Temperatur des Sensorelements, insbesondere mindestens eines Teils des Sensorelements, dienen. Das Heizelement kann vorzugsweise der Verbesserung der katalytischen Aktivität der Elektroden, umfassend die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode und/oder die dritte Elektrode, insbesondere an dem Festelektrolyten, dienen. The sensor element comprises at least a first electrode and at least one second electrode. The terms "first" and "second" and, if appropriate, "third" are used here and below as designations, without reference to the fact that, if appropriate, further elements of the type mentioned, for example further electrodes, may exist and without reference to an order. The first electrode and the second electrode are connected via at least one solid electrolyte. The solid electrolyte may in particular be understood as meaning a ceramic solid electrolyte, preferably an oxygen ion-conducting ceramic solid electrolyte, for example a zirconium dioxide-based solid electrolyte. By way of example, the sensor element may comprise at least one third electrode. The second electrode may, for example, be connected to at least one cavity and / or at least one reference gas space and / or at least one reference gas channel, for example a reference air channel. The third electrode can preferably be designed as a reference electrode and be connected, for example, to the reference gas space and / or the reference gas channel and / or the reference air channel. The gas can be applied to the first electrode and / or the second electrode, for example via at least one diffusion barrier. The cavity may be understood to mean a space within the sensor element which, although structurally separated from the measurement gas space, can nevertheless be exposed to the gas from the measurement gas space, for example via at least one gas access path and / or via the diffusion barrier. The cavity and / or the reference gas space and / or the reference gas channel may be wholly or partially open, but may also be wholly or partially filled with at least one gas-permeable medium, for example a porous medium, for example porous alumina. The cavity and / or the reference gas space may in particular be designed to store a supply of a gas component, for example of oxygen and / or air, for example, before this supply can optionally be delivered to another room. The third electrode can, for example, be connected to at least one solid electrolyte, for example the solid electrolyte as described above, in particular be connected in an ion-conducting manner. The third electrode may preferably be arranged in the reference gas space. For example, the diffusion barrier can be understood as meaning a layer of a material which suppresses a flow of a gas and / or a fluid, during which the layer promotes diffusion of a gas and / or a fluid and / or ions. The sensor element may further comprise at least one heating element. The heating element can in particular serve to regulate the temperature of the sensor element, in particular of at least part of the sensor element. The heating element may preferably serve to improve the catalytic activity of the electrodes comprising the first electrode and / or the second electrode and / or the third electrode, in particular on the solid electrolyte.

Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

  • • mindestens einen Dampfdruckbestimmungsschritt, wobei in dem Dampfdruckbestimmungsschritt mindestens ein Referenzwasserdampfdruck bestimmt wird,
  • • mindestens einen Kalibrationsmessschritt, wobei in dem Kalibrationsmessschritt mindestens ein Anteil an Wasserdampf in dem Gas elektrochemisch mit dem Sensorelement bestimmt wird.
The method comprises the following steps:
  • At least one vapor pressure determining step, wherein in the vapor pressure determining step at least one reference water vapor pressure is determined,
  • At least one calibration measuring step, wherein in the calibration measuring step at least one portion of water vapor in the gas is determined electrochemically with the sensor element.

Die Schritte, umfassend den Dampfdruckbestimmungsschritt und/oder den Kalibrationsmessschritt, können beispielsweise mehrfach wiederholt werden, beispielsweise abwechselnd oder in anderen Reihenfolgen. Beispielsweise kann das Verfahren weitere zusätzliche Schritte enthalten, insbesondere Schritte, welche sich von den oben genannten Schritten unterscheiden. For example, the steps including the vapor pressure determining step and / or the calibration measuring step may be repeated a plurality of times, for example, alternately or in other orders. For example, the method may include further additional steps, in particular steps that differ from the above-mentioned steps.

Der Dampfdruckbestimmungsschritt kann beispielsweise zeitlich unabhängig von dem Kalibrationsmessschritt ausgeführt werden. Beispielsweise kann der Dampfdruckbestimmungsschritt gleichzeitig mit dem Kalibrationsmessschritt stattfinden. The vapor pressure determining step may be performed, for example, temporally independently of the calibration measuring step. For example, the vapor pressure determination step may occur simultaneously with the calibration measurement step.

Beispielsweise kann der Dampfdruckbestimmungsschritt zeitlich zumindest teilweise mit dem Kalibrationsmessschritt überlappen. Beispielsweise kann der Kalibrationsmessschritt und/oder der Dampfdruckbestimmungsmessschritt durchgeführt werden, sobald der Dampfdruckbestimmungsschritt und/oder der Kalibrationsmessschritt beendet sind, vorzugsweise vollständig beendet sind. Beispielsweise kann zwischen dem Dampfdruckbestimmungsschritt und/oder dem Kalibrationsmessschritt und/oder einer Wiederholung des Dampfdruckbestimmungsschritts und/oder einer Wiederholung des Kalibrationsmessschritts und/oder eines weiteren Schritts mindestens eine Zeitverzögerung, insbesondere eine Wartepause, durchgeführt werden. For example, the vapor pressure determination step may at least partially overlap with the calibration measurement step in time. For example, the calibration measurement step and / or the vapor pressure determination measurement step may be performed as soon as the vapor pressure determination step and / or the calibration measurement step are completed, preferably completed completely. For example, at least one time delay, in particular a waiting pause, may be performed between the vapor pressure determination step and / or the calibration measurement step and / or a repetition of the vapor pressure determination step and / or a repetition of the calibration measurement step and / or a further step.

Bei dem Referenzwasserdampfdruck kann es sich beispielsweise um einen Dampfdruck in Torr und/oder bar und/oder um eine Wasserdampfkonzentration und/oder um einen Wasserdampfpartialdruck und/oder um eine Luftfeuchtigkeit handeln. Bei dem Anteil an Wasserdampf kann es sich beispielsweise um einen Dampfdruck in Torr und/oder mbar oder um einen Wasserdampfpartialdruck und/oder um einen Wasserdampfprozentsatz und/oder um eine Luftfeuchtigkeit handeln. Die Bestimmung des Referenzwasserdampfdrucks und/oder des Anteils an Wasserdampf kann bevorzugt quantitativ sein. Bei der Bestimmung des Referenzwasserdampfdrucks kann es sich insbesondere um eine Bestimmung handeln, welche nicht elektrochemisch, insbesondere nicht durch das Sensorelement, durchgeführt wird und/oder werden kann. Insbesondere können sich die Bestimmung des Referenzwasserdampfdrucks und die Bestimmung des Anteils an Wasserdampf in dem Gas hinsichtlich der Messmethode bevorzugt unterscheiden. Unter dem Ausdruck "elektrochemisch bestimmen" kann beispielsweise verstanden werden, dass eine Bestimmung durchgeführt wird, wobei sowohl elektrische als auch chemische Vorgänge stattfinden und/oder ausgenutzt werden. Beispielsweise kann bei einer "elektrochemischen Bestimmung" mindestens eine chemische Reaktion mit mindestens einem elektrischen Strom verknüpft sein. Beispielsweise kann mindestens ein galvanisches Element an der "elektrochemischen Bestimmung" beteiligt sein. Der Ausdruck "mit dem Sensorelement" kann insbesondere bedeuten, dass der Anteil an Wasserdampf in dem Gas mittels des Sensorelements bestimmt werden kann, zumindest teilweise. Bei der elektrochemischen Bestimmung des Anteils an Wasserdampf in dem Gas kann der Anteil des Wasserdampfs alleine bestimmt werden. Alternativ kann auch ein kombinierter Anteil elektrochemisch bestimmt werden, wobei der kombinierte Anteil neben Wasserdampf mindestens eine weitere Gaskomponente umfasst. Beispielsweise kann in dem Kalibrationsmessschritt ein kombinierter Anteil an Wasserdampf und Sauerstoff in dem Gas elektrochemisch bestimmt werden, beispielsweise ein kombinierter Partialdruck (p(H2O) + p(O2)) von Wasserdampf und Sauerstoff. The reference water vapor pressure may be, for example, a vapor pressure in Torr and / or bar and / or a water vapor concentration and / or a partial pressure of water vapor and / or a humidity. The proportion of water vapor may be, for example, a vapor pressure in Torr and / or mbar or a partial pressure of water vapor and / or a percentage by steam and / or an atmospheric moisture. The determination of the reference water vapor pressure and / or the proportion of Steam may preferably be quantitative. The determination of the reference water vapor pressure may in particular be a determination which is not and / or can not be carried out electrochemically, in particular not by the sensor element. In particular, the determination of the reference water vapor pressure and the determination of the proportion of water vapor in the gas may preferably differ with respect to the measurement method. By the term "determine electrochemically" it can be understood, for example, that a determination is made, wherein both electrical and chemical processes take place and / or be exploited. For example, in the case of an "electrochemical determination", at least one chemical reaction can be linked to at least one electric current. For example, at least one galvanic element may be involved in the "electrochemical determination". The expression "with the sensor element" may in particular mean that the proportion of water vapor in the gas can be determined by means of the sensor element, at least partially. In the electrochemical determination of the proportion of water vapor in the gas, the proportion of water vapor alone can be determined. Alternatively, a combined fraction can also be determined electrochemically, the combined fraction comprising, in addition to water vapor, at least one further gas component. For example, in the calibration measurement step, a combined fraction of water vapor and oxygen in the gas can be determined electrochemically, for example a combined partial pressure (p (H 2 O) + p (O 2 )) of water vapor and oxygen.

Unter einer Kalibrierung kann allgemein im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Vergleich mindestens zweier auf unterschiedliche Weisen und unabhängig voneinander ermittelten Größen, insbesondere Messgrößen, verstanden werden. Die Kalibrierung kann, basierend auf dem Vergleich, weiterhin mindestens einen Verfahrensschritt umfassen, welcher Abweichungen dieser Größen voneinander, die durch die Bedingungen der Ermittlung der Erfassung dieser Größen bedingt sind, beispielsweise apparativ bedingt sind, ausgleicht. Auf diese Weise können beispielsweise systematische Abweichungen oder apparative Abweichungen ausgeglichen werden. Mindestens eine der Größen kann als Referenzgröße verwendet werden, und das System, welches kalibriert werden soll, kann derart modifiziert werden, dass mindestens eine andere Größe an die Referenzgröße angeglichen wird. Der Ausgleich kann beispielsweise durch eine Veränderung der Hardware und/oder eine rechnerische Beeinflussung oder Beeinflussung einer Software des Systems erfolgen. In the context of the present invention, a calibration can generally be understood as a comparison of at least two variables determined in different ways and independently of one another, in particular measured variables. Based on the comparison, the calibration can furthermore comprise at least one method step which compensates for deviations of these variables from one another, which are caused by the conditions for determining the detection of these variables, for example due to the apparatus. In this way, for example, systematic deviations or deviations in apparatus can be compensated. At least one of the sizes may be used as a reference, and the system to be calibrated may be modified to match at least one other size to the reference size. The compensation can be done for example by changing the hardware and / or a mathematical influencing or influencing a software of the system.

Eine Kalibrierung des Sensorelements wird unter Verwendung des Referenzwasserdampfdrucks und des in dem Kalibrationsmessschritt bestimmten Anteils an Wasserdampf durchgeführt. Bei der Kalibrierung kann es sich beispielsweise um eine Neukalibrierung und/oder um einen Abgleich und/oder um einen dynamischen Abgleich und/oder eine Justierung handeln. Beispielsweise kann die Kalibrierung der Betriebsfähigkeit des Sensorelements und/oder einer Messgenauigkeit dienen. Beispielsweise kann die Kalibrierung bei Neuinbetriebnahme des Sensorelements und/oder nach einem Austausch des Sensorelements und/oder während des Betriebs, beispielsweise um Alterungseffekte zu kompensieren, durchgeführt werden. Calibration of the sensor element is performed using the reference water vapor pressure and the portion of water vapor determined in the calibration measurement step. The calibration may be, for example, a recalibration and / or an adjustment and / or a dynamic adjustment and / or an adjustment. For example, the calibration can serve the operability of the sensor element and / or a measurement accuracy. For example, the calibration can be carried out when the sensor element is re-commissioned and / or after an exchange of the sensor element and / or during operation, for example in order to compensate for aging effects.

Bei der Kalibrierung kann beispielsweise der Referenzwasserdampfdruck mit dem in dem Kalibrationsmessschritt bestimmten Anteil an Wasserdampf verglichen werden. Beispielsweise kann mindestens eine Rechenoperation, insbesondere unter Verwendung des Referenzwasserdampfdrucks und/oder des in dem Kalibrationsmessschritt bestimmten Anteils an Wasserdampf, durchgeführt werden. Beispielsweise kann mindestens eine Differenz zwischen dem Referenzwasserdampfdruck und dem in dem Kalibrationsmessschritt bestimmten Anteil an Wasserdampf gebildet werden. Beispielsweise kann aus mindestens einem Vergleich des Referenzwasserdampfdrucks mit dem in dem Kalibrationsmessschritt bestimmten Anteil an Wasserdampf mindestens eine Kennlinie des Sensorelements abgeglichen werden, beispielsweise hinsichtlich einer Änderung der Steigung der Kennlinie und/oder hinsichtlich eines Hinzufügens mindestens eines Offsets, beispielsweise eines konstanten und/oder eines von dem Sauerstoffanteil abhängigen Offsets. During calibration, for example, the reference water vapor pressure can be compared with the proportion of water vapor determined in the calibration measurement step. For example, at least one arithmetic operation, in particular using the reference water vapor pressure and / or the proportion of water vapor determined in the calibration measuring step, can be carried out. For example, at least one difference between the reference water vapor pressure and the proportion of water vapor determined in the calibration measuring step can be formed. For example, at least one comparison of the reference water vapor pressure with the determined in the calibration measuring portion of water vapor at least one characteristic of the sensor element can be adjusted, for example, with respect to a change in the slope of the characteristic and / or with respect to an addition of at least one offset, for example a constant and / or one offsets dependent on the oxygen content.

In dem Dampfdruckbestimmungsschritt kann mindestens eine Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements und/oder einer Umgebung des Sensorelements erfasst werden. Bei der Temperatur des mindestens einen Teils des Sensorelements kann es sich beispielsweise um mindestens eine Temperatur und/oder um mindestens eine mittlere Temperatur zumindest eines Teils des Kraftfahrzeugs und/oder des Abgastrakts und/oder des Sensorelements und/oder des Hohlraums handeln. Beispielsweise kann es sich bei der Temperatur des mindestens einen Teils des Sensorelements auch um eine Durchschnittstemperatur aus verschiedenen Temperaturen verschiedener Teile des Sensorelements und/oder der Umgebung des Sensorelements handeln. Die Erfassung der Temperatur des mindestens einen Teils des Sensorelements und/oder der Umgebung des Sensorelements kann beispielsweise durch mindestens einen Thermometer, insbesondere durch mindestens einen NTC (negative temperature coefficient thermistor), und/oder durch mindestens einen Temperaturfühler durchgeführt werden. Beispielsweise kann es sich bei der Temperatur des Sensorelements auch um eine Außentemperatur, insbesondere außerhalb des Sensorelements und/oder des Abgastrakts, und/oder um eine Gastemperatur, insbesondere eine Temperatur des Gases, handeln. Bei der Temperatur kann es sich insbesondere um eine mittlere Temperatur, beispielsweise gemittelt über mehrere Messpunkte, beispielsweise über zu verschiedenen Zeiten gemessenen Messpunkten und/oder an verschiedenen Orten gemessenen Messpunkten, handeln. Beispielsweise kann die Temperatur des mindestens einen Teils des Sensorelements und/oder der Umgebung des Sensorelements auch über mindestens eine Wärmebildkamera erfasst werden. Beispielsweise kann die Temperatur auch extern erfasst werden, beispielsweise von einem Wetterdienst, und/oder über mindestens eine Internetverbindung und/oder Funkverbindung und/oder Satellitenverbindung, bereitgestellt werden. Aus der Temperatur kann besonders bevorzugt auf den Referenzwasserdampfdruck geschlossen werden, insbesondere in dem Dampfdruckbestimmungsschritt. Beispielsweise kann mittels mindestens einer Eichkurve aus der Temperatur auf den Referenzwasserdampfdruck geschlossen werden. Beispielsweise kann der Referenzwasserdampfdruck aus der Temperatur berechnet werden, insbesondere bei Vorliegen eines gesättigten Wasserdampfes. Die Erfassung der Temperatur und/oder der Dampfdruckbestimmungsschritt und/oder der Kalibrationsmessschritt können insbesondere während eines Kaltstarts des Sensorelements und/oder des Fahrzeugs durchgeführt werden und/oder während eines anderen Zeitpunkts, zu welchem mindestens ein Teil des Sensorelements und/oder der Umgebung des Sensorelements sich in einem Temperaturgleichgewicht befinden und/oder ein gesättigter Wasserdampf vorliegt, insbesondere das Gas mit Wasserdampf gesättigt ist. Beispielsweise kann der Referenzwasserdampfdruck mit Hilfe der Temperatur aus mindestens einer Kennlinie bestimmt werden. In the vapor pressure determining step, at least one temperature of at least a part of the sensor element and / or an environment of the sensor element may be detected. The temperature of the at least one part of the sensor element may, for example, be at least one temperature and / or at least one average temperature of at least part of the motor vehicle and / or the exhaust tract and / or the sensor element and / or the cavity. By way of example, the temperature of the at least one part of the sensor element may also be an average temperature of different temperatures of different parts of the sensor element and / or the surroundings of the sensor element. The detection of the temperature of the at least one part of the sensor element and / or the surroundings of the sensor element can be carried out, for example, by at least one thermometer, in particular by at least one NTC (negative temperature coefficient thermistor), and / or by at least one temperature sensor. For example, the temperature of the sensor element may also be one Outside temperature, in particular outside of the sensor element and / or the exhaust gas tract, and / or to a gas temperature, in particular a temperature of the gas act. The temperature may in particular be an average temperature, for example averaged over several measuring points, for example via measuring points measured at different times and / or measuring points measured at different places. For example, the temperature of the at least one part of the sensor element and / or the environment of the sensor element can also be detected via at least one thermal imaging camera. For example, the temperature can also be detected externally, for example, provided by a weather service, and / or via at least one Internet connection and / or radio connection and / or satellite connection. From the temperature, the reference water vapor pressure can be particularly preferably concluded, in particular in the vapor pressure determination step. For example, it is possible to deduce the reference water vapor pressure from the temperature by means of at least one calibration curve. For example, the reference water vapor pressure can be calculated from the temperature, in particular in the presence of a saturated water vapor. The detection of the temperature and / or the vapor pressure determination step and / or the calibration measuring step can be carried out in particular during a cold start of the sensor element and / or the vehicle and / or during another time point, to which at least part of the sensor element and / or the environment of the sensor element are in a temperature equilibrium and / or a saturated water vapor is present, in particular the gas is saturated with water vapor. For example, the reference water vapor pressure can be determined with the aid of the temperature from at least one characteristic curve.

Das Verfahren kann in mindestens einem Zustand des Sensorelements durchgeführt werden. In dem Zustand kann das Sensorelement zumindest teilweise mit gesättigtem Wasserdampf beaufschlagt sein. Bei dem Zustand kann es sich besonders bevorzugt um einen stabilen Zustand handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Zustand um einen physikalischen Zustand handeln. Insbesondere kann sich der Zustand dadurch auszeichnen, dass sich das Sensorelement und/oder das Gas und/oder die Umgebung des Sensorelements in einem Temperaturgleichgewicht befinden und/oder das Gas mit Wasserdampf gesättigt ist. Bei dem Zustand kann es sich beispielsweise um einen Kaltstart handeln, beispielsweise um einen Zustand in oder direkt nach einer Betriebspause des Sensorelements und/oder des Abgastrakts und/oder des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise kann der Zustand des Kaltstarts auch künstlich erzeugt werden. Beispielsweise kann der Zustand und/oder die Beaufschlagung des Sensorelements mit gesättigtem Wasserdampf künstlich erzeugt werden, beispielsweise durch mindestens einen Luftbefeuchter und/oder mindestens ein Wasserreservoir und/oder mindestens einen wassergetränkten Docht und/oder mindestens ein Heizelement und/oder durch mindestens eine Brennstoffzelle, insbesondere eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Zustand um einen Zustand, in welchem sich alle Komponenten eines Fahrzeugs und/oder des Sensorelements auf der gleichen Temperatur befinden, insbesondere auf der gleichen Temperatur wie das Gas. The method may be performed in at least one state of the sensor element. In the state, the sensor element can be at least partially acted upon by saturated steam. The state may particularly preferably be a stable state. For example, the state may be a physical state. In particular, the state may be characterized in that the sensor element and / or the gas and / or the environment of the sensor element are in a temperature equilibrium and / or the gas is saturated with water vapor. The state can be, for example, a cold start, for example, a state in or directly after a break in operation of the sensor element and / or the exhaust tract and / or the motor vehicle. For example, the state of the cold start can also be generated artificially. For example, the state and / or the exposure of the sensor element to saturated steam can be artificially generated, for example by at least one humidifier and / or at least one water reservoir and / or at least one water-saturated wick and / or at least one heating element and / or at least one fuel cell, in particular a hydrogen-oxygen fuel cell. The state is particularly preferably a state in which all components of a vehicle and / or the sensor element are at the same temperature, in particular at the same temperature as the gas.

In dem Kalibrationsmessschritt kann eine erste Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eingestellt werden. Weiterhin kann in dem Kalibrationsmessschritt, insbesondere bei Vorliegen der ersten Spannung, ein erster Pumpstrom erfasst werden. Der erste Pumpstrom kann insbesondere erfasst werden, um den Anteil an Wasserdampf in dem Gas elektrochemisch mit dem Sensorelement zu bestimmen. Bei dem ersten Pumpstrom kann es sich insbesondere zumindest teilweise um einen Pumpstrom handeln, welcher zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode als Ionenstrom, insbesondere als Strom von Sauerstoffionen, vorliegen kann. Bei der ersten Pumpspannung kann es sich insbesondere um eine elektrische Spannung handeln, welche ausreicht, um eine Wasserzersetzung an der ersten Elektrode zu generieren, insbesondere in dem Kalibrationsmessschritt. In the calibration measuring step, a first pumping voltage between the first electrode and the second electrode can be adjusted. Furthermore, in the calibration measuring step, in particular when the first voltage is present, a first pumping current can be detected. In particular, the first pumping current can be detected in order to determine the proportion of water vapor in the gas electrochemically with the sensor element. The first pumping current may be at least partially a pumping current, which may be present between the first electrode and the second electrode as an ionic current, in particular as a current of oxygen ions. The first pumping voltage may in particular be an electrical voltage which is sufficient to generate a water decomposition at the first electrode, in particular in the calibration measuring step.

Das Verfahren kann weiterhin mindestens einen Standardbetriebsschritt umfassen. Bei dem Standardbetriebsschritt kann es sich beispielsweise um einen Regelbetrieb zur Einstellung und/oder Regelung des Sauerstoffanteils, beispielsweise einer Luftzahl, handeln. Bei dem Standardbetriebsschritt kann es sich besonders bevorzugt um einen Betriebsschritt handeln, bei welchem mittels des Sensorelements ein Sauerstoffanteil in dem Gas erfasst wird. Beispielsweise kann in dem Standardbetriebsschritt der Sauerstoffanteil in dem Gas elektrochemisch mit dem Sensorelement bestimmt werden. Bei dem Standardbetriebsschritt kann es sich insbesondere um einen Schritt bei konventionellen Standardbetrieb handeln, wie beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt und insbesondere in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 160–165 beschrieben. The method may further include at least one standard operating step. The standard operating step may, for example, be a regulating operation for setting and / or regulating the oxygen content, for example an air ratio. The standard operating step may particularly preferably be an operating step in which an oxygen content in the gas is detected by means of the sensor element. For example, in the standard operating step, the oxygen content in the gas can be determined electrochemically with the sensor element. The standard operating step may in particular be a step in conventional standard operation, as known from the prior art, for example, and in particular in US Pat Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pages 160-165 described.

In dem Kalibrationsmessschritt kann beispielsweise mindestens eine erste Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eingestellt werden, wobei mindestens ein erster Pumpstrom erfasst werden kann. In dem Standardbetriebsschritt kann mindestens eine zweite Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode eingestellt werden, wobei mindestens ein zweiter Pumpstrom erfasst werden kann. Bei der ersten Pumpspannung kann es sich insbesondere um eine elektrische Spannung handeln, welche, wie oben beschrieben, ausreicht, um Wasser zu zersetzen. Bei der zweiten Pumpspannung kann es sich insbesondere um eine Spannung handeln, welche bevorzugt nicht ausreicht, um Wasser zu zersetzen. Bei dem ersten Pumpstrom kann es sich beispielsweise um einen Pumpstrom, wie oben beschrieben, handeln. Bei dem ersten Pumpstrom kann es sich um einen Pumpstrom handeln, welcher üblicherweise höher ist als der zweite Pumpstrom. Die erste Pumpspannung kann sich bevorzugt von der zweiten Pumpspannung unterscheiden, insbesondere im Betrag und/oder im Vorzeichen. Der erste Pumpstrom kann insbesondere erfasst werden, um den Anteil an Wasserdampf in dem Gas zu bestimmen. In the calibration measuring step, for example, at least one first pumping voltage between the first electrode and the second electrode can be set, wherein at least one first pumping current can be detected. In the standard operating step, at least one second pumping voltage can be set between the first electrode and the second electrode, wherein at least one second pumping current can be detected. at The first pumping voltage may in particular be an electrical voltage which, as described above, is sufficient to decompose water. The second pumping voltage may in particular be a voltage which is preferably insufficient to decompose water. The first pumping current may be, for example, a pumping current as described above. The first pumping current may be a pumping current, which is usually higher than the second pumping current. The first pumping voltage may preferably differ from the second pumping voltage, in particular in magnitude and / or in sign. In particular, the first pumping current can be detected to determine the proportion of water vapor in the gas.

Die erste Pumpspannung kann beispielsweise um 1 mV bis 10 kV höher, bevorzugt um 500 mV bis 1 kV höher, besonders bevorzugt um 800 mV höher sein als die zweite Pumpspannung. Auch andere Größenunterschiede zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung können grundsätzlich möglich sein. Der Größenunterschied zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung kann insbesondere temperaturabhängig sein. Die erste Pumpspannung kann im Vergleich zu der zweiten Pumpspannung insbesondere derart höher sein, dass bei der ersten Pumpspannung eine Wasserzersetzung erfolgt und bei der zweiten Pumpspannung eine Sauerstoffzersetzung erfolgt ohne Wasserzersetzung stattfinden kann. Die erste Pumpspannung kann besonders bevorzugt derart gewählt sein, dass keine Zersetzung von Zirkoniumdioxid oder eines anderen Bestandteils des Gases, außer Sauerstoff und/oder Wasser, und/oder des Sensorelements stattfinden kann. Besonders bevorzugt können die erste Pumpspannung und/oder die zweite Pumpspannung einen Wert haben, bei welchem sich in einem Pumpstrom-Pumpspannungsdiagramm jeweils ein Plateau des Pumpstroms, beispielsweise ein Bereich eines im Wesentlichen konstanten Pumpstroms, befindet. The first pumping voltage may be, for example, higher by 1 mV to 10 kV, preferably by 500 mV to 1 kV higher, particularly preferably by 800 mV, higher than the second pumping voltage. Other differences in size between the first voltage and the second voltage may be possible in principle. The difference in size between the first voltage and the second voltage may in particular be temperature-dependent. In comparison to the second pumping voltage, the first pumping voltage can be higher in particular such that water decomposition takes place at the first pumping voltage and oxygen decomposition takes place at the second pumping voltage without water decomposition. The first pumping voltage may be particularly preferably chosen such that no decomposition of zirconium dioxide or another constituent of the gas, except oxygen and / or water, and / or the sensor element can take place. Particularly preferably, the first pump voltage and / or the second pump voltage may have a value at which a pump current-pump voltage diagram in each case has a plateau of the pump current, for example a range of a substantially constant pump current.

In dem Kalibrationsmessschritt und/oder in dem Standardbetriebsschritt kann jeweils eine zumindest zeitweise zeitlich konstante Pumpspannung, insbesondere eine konstante erste Pumpspannung und/oder eine konstante zweite Pumpspannung, angelegt werden. Beispielsweise können in dem Kalibrationsmessschritt und/oder in dem Standardbetriebsschritt jeweils mehrere, beispielsweise voneinander verschiedene, erste Pumpspannungen und/oder zweite Pumpspannungen erfasst werden, beispielsweise um festzustellen, ob sich bei den ersten Pumpspannungen und/oder den zweiten Pumpspannungen ein Plateau des Pumpstroms befindet und/oder um einen Mittelwert aus den ersten Pumpspannungen und/oder aus den zweiten Pumpspannungen zu bilden. In the calibration measuring step and / or in the standard operating step, an at least temporally constant pumping voltage, in particular a constant first pumping voltage and / or a constant second pumping voltage, can be applied in each case. For example, several, for example mutually different, first pump voltages and / or second pump voltages can be detected in the calibration measuring step and / or in the standard operating step, for example to determine whether there is a plateau of the pumping current at the first pumping voltages and / or the second pumping voltages / or to form an average of the first pumping voltages and / or the second pumping voltages.

In dem Kalibrationsmessschritt und/oder in dem Standardbetriebsschritt kann jeweils eine zumindest zeitweise zeitlich sich ändernde Pumpspannung angelegt werden, insbesondere eine sich zeitlich ändernde erste Pumpspannung und/oder eine sich zeitlich ändernde zweite Pumpspannung. Beispielsweise können die erste Pumpspannung und/oder die zweite Pumpspannung alternierend verändert werden und/oder "gewobbelt" werden. Beispielsweise kann es sich bei der ersten Pumpspannung und/oder der zweiten Pumpspannung um eine in der Zeit periodische Spannung handeln, beispielsweise kann es sich bei der ersten Pumpspannung und/oder bei der zweiten Pumpspannung um mindestens eine sinusförmige Spannung und/oder um eine rechteckförmige Spannung und/oder um eine sägezahnförmige Spannung und/oder um eine Dreiecksspannung handeln. Insbesondere kann es sich bei der ersten Pumpspannung und/oder bei der zweiten Pumpspannung um eine sich zumindest zeitweise zeitlich ändernde Pumpspannung handeln, beispielsweise um festzustellen, ob sich die erste Pumpspannung und/oder die zweite Pumpspannung bei einem Plateau des Pumpstroms in Abhängigkeit von der Pumpspannung befindet. Beispielsweise kann in dem Kalibrationsmessschritt und/oder in dem Standardbetriebsschritt derart eine zumindest zeitweise zeitlich sich ändernde Pumpspannung angelegt werden, dass sowohl die erste Pumpspannung als auch die zweite Pumpspannung von der zeitweise zeitlich sich ändernden Pumpspannung überstrichen wird. Beispielsweise kann in einer Periode der sich ändernden Pumpspannung sowohl die erste Pumpspannung als auch die zweite Pumpspannung derart überstrichen werden, dass sowohl der Kalibrationsmessschritt als auch der Standardbetriebsschritt innerhalb einer Periode durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann die sich ändernde Pumpspannung zwei Stromplateaus, besonders bevorzugt mit der ersten Pumpspannung und/oder der zweiten Pumpspannung, überstreichen. Beispielsweise kann, während die sich ändernde Pumpspannung angelegt wird, ein sich ändernder Pumpstrom, insbesondere der erste Pumpstrom und/oder der zweite Pumpstrom, erfasst werden, beispielsweise kontinuierlich und/oder als diskrete Werte. In the calibration measuring step and / or in the standard operating step, an at least temporally changing pump voltage can be applied in each case, in particular a time-varying first pump voltage and / or a time-varying second pump voltage. For example, the first pumping voltage and / or the second pumping voltage can be alternately changed and / or "wobbled". By way of example, the first pumping voltage and / or the second pumping voltage may be a periodic voltage in time, for example, the first pumping voltage and / or the second pumping voltage may be at least one sinusoidal voltage and / or one rectangular voltage and / or a sawtooth-shaped voltage and / or a triangular voltage. In particular, the first pumping voltage and / or the second pumping voltage may be a pump voltage which varies at least temporarily, for example to determine whether the first pumping voltage and / or the second pumping voltage are at a plateau of the pumping current as a function of the pumping voltage located. For example, in the calibration measuring step and / or in the standard operating step, an at least temporarily time-varying pumping voltage can be applied in such a way that both the first pumping voltage and the second pumping voltage are swept by the temporally changing pumping voltage. For example, in a period of the changing pump voltage, both the first pump voltage and the second pump voltage can be swept so that both the calibration measurement step and the standard operation step can be performed within a period. For example, the changing pumping voltage can sweep over two current plateaus, particularly preferably with the first pumping voltage and / or the second pumping voltage. For example, while the changing pumping voltage is applied, a changing pumping current, in particular the first pumping current and / or the second pumping current, can be detected, for example continuously and / or as discrete values.

Beispielsweise kann das Verfahren noch mindestens einen zusätzlichen Schritt umfassen. Der Dampfdruckbestimmungsschritt und/oder der Kalibrationsmessschritt und/oder der Standardbetriebsschritt und/oder der zusätzliche Schritte können mehrmals hintereinander ausgeführt werden, insbesondere in unterschiedlichen Reihenfolgen und/oder periodisch wiederholend aufeinander folgend. In dem Verfahren kann mindestens eine Kennlinie, beispielsweise eine Kennlinie des Sensorelements, abgeglichen werden. For example, the method may include at least one additional step. The vapor pressure determining step and / or the calibration measuring step and / or the standard operating step and / or the additional steps may be carried out several times in succession, in particular in different orders and / or recurring consecutively. In the method, at least one characteristic curve, for example a characteristic curve of the sensor element, can be adjusted.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere eine Prozedur umfassen, wobei die Prozedur eine Messung des Anteils an Wasser und Sauerstoff (p(H2O) + p(O2)), insbesondere in dem Kalibrationsmessschritt, umfasst und/oder eine Messung des Anteils an Sauerstoff p(O2), insbesondere in dem Kalibrationsmessschritt und/oder in dem Standardbetriebsschritt, und/oder eine Bestimmung des Anteils an Wasser p(H2O)Mess, insbesondere in dem Dampfdruckbestimmungsschritt, und/oder eine Korrektur der Kennlinie, beispielsweise bei der Kalibrierung. p(H2O) kann beispielsweise aus (p(H2O) + p(O2)) bestimmt werden, insbesondere durch mindestens eine Rechenoperation und/oder durch den Vergleich, beispielsweise durch eine Subtraktion. Die Korrektur der Kennlinie und/oder die Kalibrierung kann derart erfolgen, dass nach der Korrektur der Kennlinie p(H2O)Mess = p(H2O) erfüllt ist. Diese Korrektur der Kennlinie, insbesondere die Kennlinienkorrektur und/oder der Abgleich, gilt für alle Gasspezies und/oder kann für alle Gasspezies durchgeführt werden, insbesondere auch für einen regulären Sondenbetrieb, insbesondere zur Erfassung von p(O2). In particular, the method according to the invention may comprise a procedure, the procedure comprising a measurement of the proportion of water and oxygen (p (H 2 O) + p (O 2 )), in particular in the calibration measuring step, and / or a measurement of the proportion of oxygen p (O 2 ), in particular in the calibration measurement step and / or in the standard operation step, and / or a determination of the proportion of water p (H 2 O) measurement , in particular in the vapor pressure determination step, and / or a correction of the characteristic, for example in the Calibration. p (H 2 O) can for example be determined from (p (H 2 O) + p (O 2 )), in particular by at least one arithmetic operation and / or by the comparison, for example by a subtraction. The correction of the characteristic curve and / or the calibration can be carried out in such a way that after the correction of the characteristic curve p (H 2 O) measurement = p (H 2 O) is fulfilled. This correction of the characteristic, in particular the characteristic correction and / or the adjustment, applies to all gas species and / or can be carried out for all gas species, in particular also for a regular probe operation, in particular for the detection of p (O 2 ).

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erfassung eines Sauerstoffanteils eines Gases in einem Messgasraum vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst mindestens ein Sensorelement. Bevorzugt kann die Vorrichtung ein Sensorelement oder zwei Sensorelemente umfassen. Das Sensorelement umfasst mindestens eine erste Elektrode und mindestens eine zweite Elektrode. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode sind über mindestens einen Festelektrolyten, beispielsweise einen Festelektrolyten wie oben beschrieben, verbunden. Die Vorrichtung weist weiterhin mindestens eine Ansteuerung auf. Die Ansteuerung ist eingerichtet, um ein wie oben beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Die Ansteuerung kann beispielsweise mit dem Sensorelement verbunden und/oder verbindbar sein. Unter der Ansteuerung kann eine Vorrichtung verstanden werden, welche eingerichtet ist, um mindestens eine Funktion der Vorrichtung, insbesondere des Sensorelements, zu unterstützen und/oder zu steuern, beispielsweise die Erfassung des Anteils an Wasserdampf in dem Kalibrationsmessschritt und/oder die Erfassung des Referenzwasserdampfdrucks. Unter "verbindbar" kann beispielsweise eine Eigenschaft verstanden werden, bei welcher eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann oder bereits besteht. Die Ansteuerung kann ganz oder teilweise getrennt von dem Sensorelement ausgestaltet sein, kann jedoch auch ganz oder teilweise in das Sensorelement integriert sein, beispielsweise in mindestens einen Stecker des Sensorelements und/oder der Vorrichtung. Die Ansteuerung kann mindestens eine Spannungsmessvorrichtung und/oder mindestens eine Strommessvorrichtung zur Erfassung des ersten Pumpstroms und/oder des zweiten Pumpstroms und/oder der ersten Pumpspannung und/oder der zweiten Pumpspannung und/oder zur Regelung der ersten Pumpspannung und/oder zur Regelung der zweiten Pumpspannung umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Ansteuerung und/oder das Sensorelement und/oder die Vorrichtung mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung aufweisen. Die Beaufschlagungsvorrichtung kann insbesondere mindestens eine Spannungsquelle und/oder mindestens eine Stromquelle umfassen. Beispielsweise kann die Beaufschlagungsvorrichtung eingerichtet sein, um das Sensorelement mit dem ersten Pumpstrom und/oder der ersten Pumpspannung und/oder dem zweiten Pumpstrom und/oder der zweiten Pumpspannung zu beaufschlagen. Die Ansteuerung kann weiterhin eingerichtet sein, um den Kalibrationsmessschritt und/oder den Standardbetriebsschritt und/oder den Dampfdruckbestimmungsschritt durchzuführen und/oder die Kalibrierung des Sensorelements durchzuführen. Die Ansteuerung kann weiterhin mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen. In a further aspect of the present invention, an apparatus for detecting an oxygen content of a gas in a measurement gas space is proposed. The device comprises at least one sensor element. The device may preferably comprise one sensor element or two sensor elements. The sensor element comprises at least a first electrode and at least one second electrode. The first electrode and the second electrode are connected via at least one solid electrolyte, for example a solid electrolyte as described above. The device furthermore has at least one activation. The drive is set up to carry out a method according to the invention as described above. The control can be connected to the sensor element and / or connectable, for example. The activation can be understood to mean a device which is set up to support and / or control at least one function of the device, in particular of the sensor element, for example the detection of the proportion of water vapor in the calibration measurement step and / or the detection of the reference water vapor pressure. By "connectable", for example, a property can be understood in which an electrical connection can be made or already exists. The control may be wholly or partially designed separately from the sensor element, but may also be fully or partially integrated into the sensor element, for example in at least one plug of the sensor element and / or the device. The drive may comprise at least one voltage measuring device and / or at least one current measuring device for detecting the first pumping current and / or the second pumping current and / or the first pumping voltage and / or the second pumping voltage and / or for regulating the first pumping voltage and / or for regulating the second Pump voltage include. Alternatively or additionally, the drive and / or the sensor element and / or the device may have at least one loading device. The application device may in particular comprise at least one voltage source and / or at least one current source. For example, the loading device may be configured to apply the first pumping current and / or the first pumping voltage and / or the second pumping current and / or the second pumping voltage to the sensor element. The drive may be further configured to perform the calibration measurement step and / or the standard operation step and / or the vapor pressure determination step and / or to perform the calibration of the sensor element. The drive may further comprise at least one data processing device.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weisen gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen eine Vielzahl von Vorteilen auf. Beispielsweise sind in dem erfindungsgemäßen Verfahren keine anderen Abgleichverfahren, beispielsweise mindestens ein Steckerabgleich und/oder mindestens ein Schubabgleich und/oder mindestens ein Laserabgleich, mehr nötig, können allerdings prinzipiell zusätzlich durchgeführt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin ein dynamischer Abgleich realisiert werden, beispielsweise kann eine Alterung des Sensorelements, beispielsweise einer Sonde, kompensiert werden, bevorzugt während des Betriebs. The method and apparatus of the present invention have a number of advantages over known methods and apparatus. For example, in the method according to the invention, no other adjustment methods, for example at least one connector adjustment and / or at least one thrust adjustment and / or at least one laser adjustment, are more necessary, but in principle can additionally be performed. By means of the method according to the invention, furthermore, a dynamic adjustment can be realized, for example an aging of the sensor element, for example a probe, can be compensated, preferably during operation.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1 ein Pumpstrom-Pumpspannungs-Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 a pumping current-pumping voltage diagram of a first embodiment of a method according to the invention;

2 eine Abhängigkeit des Dampfdrucks von einer Temperatur zur Anwendung bei einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 a dependence of the vapor pressure of a temperature for use in an embodiment of a method according to the invention;

3A ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während eines Standardbetriebsschritts eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 3A an embodiment of a device according to the invention during a standard operating step of an embodiment of a method according to the invention;

3B ein Pumpstrom-Pumpspannungs-Diagramm für verschiedene Sauerstoffpartialdrücke bei einem Standardbetriebsschritt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 3B a pumping current-pumping voltage diagram for different oxygen partial pressures in a standard operating step of an embodiment of a method according to the invention;

4A ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während eines Kalibrationsmessschritts eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 4A an embodiment of a device according to the invention during a calibration measuring step of an embodiment of a method according to the invention;

4B ein Pumpstrom-Pumpspannungs-Diagramm für verschiedene Anteile an Wasserdampf in einem Gas bei einem Kalibrationsmessschritt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 4B a pumping current-pumping voltage diagram for different proportions of water vapor in a gas in a calibration measuring step of an embodiment of a method according to the invention;

5A ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Durchführung eines Standardbetriebsschritts eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und 5A a further embodiment of a device according to the invention when performing a standard operating step of an embodiment of a method according to the invention; and

5B das weitere Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Durchführung eines Kalibrationsmessschritts eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 5B the further embodiment of a device according to the invention when performing a calibration measuring step of an embodiment of a method according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren sind insbesondere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Sensorelements 110 zur Erfassung eines Sauerstoffanteils eines Gases in einem Messgasraum 112 dargestellt. In den 3A, 4A, 5A und 5B sind weiterhin Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 114 dargestellt. Die Vorrichtung 114 ist eine Vorrichtung zur Erfassung eines Sauerstoffanteils eines Gases in einem Messgasraum 112. Die Vorrichtung 114 umfasst mindestens ein Sensorelement 110. Das Sensorelement 110 umfasst mindestens eine erste Elektrode 116 und mindestens eine zweite Elektrode 118. Die erste Elektrode 116 und die zweite Elektrode 118 sind über mindestens einen Festelektrolyten 120 verbunden, insbesondere ionenleitend verbunden. Die Vorrichtung 114 weist weiterhin mindestens eine Ansteuerung 122 auf. Die Ansteuerung 122 ist eingerichtet, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 114 kann weiterhin mindestens ein Heizelement 124 und/oder mindestens einen Hohlraum 126 aufweisen. Bei dem Sensorelement 110 kann es sich beispielsweise um mindestens eine Lambdasonde handeln. Das Sensorelement 110 kann beispielsweise mindestens eine Diffusionsbarriere 128 aufweisen. Bei der ersten Elektrode 116 kann es sich beispielsweise um eine äußere Pumpelektrode 130 handeln. Bei der zweiten Elektrode 118 kann es sich beispielsweise um eine innere Pumpelektrode 132 handeln. In the figures, particular embodiments of the inventive method for operating a sensor element 110 for detecting an oxygen content of a gas in a sample gas space 112 shown. In the 3A . 4A . 5A and 5B are further embodiments of a device according to the invention 114 shown. The device 114 is a device for detecting an oxygen content of a gas in a measuring gas space 112 , The device 114 includes at least one sensor element 110 , The sensor element 110 includes at least a first electrode 116 and at least one second electrode 118 , The first electrode 116 and the second electrode 118 are about at least one solid electrolyte 120 connected, in particular ion-conducting connected. The device 114 also has at least one control 122 on. The control 122 is set up to perform a method according to the invention. The device according to the invention 114 can continue at least one heating element 124 and / or at least one cavity 126 exhibit. In the sensor element 110 it may be, for example, at least one lambda probe. The sensor element 110 For example, at least one diffusion barrier 128 exhibit. At the first electrode 116 For example, it may be an outer pumping electrode 130 act. At the second electrode 118 For example, it may be an internal pumping electrode 132 act.

Beispielsweise kann die Vorrichtung 114, insbesondere das Sensorelement 110, mindestens eine dritte Elektrode umfassen, insbesondere mindestens eine Nernstelektrode 133.For example, the device 114 , in particular the sensor element 110 , at least one third electrode, in particular at least one Nernst electrode 133 ,

In den 1, 2, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A und 5B sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb des Sensorelements 110, insbesondere des Sensorelements 110 wie oben beschrieben, zur Erfassung eines Sauerstoffanteils in einem Gas in dem Messgasraum 112 dargestellt. Das Sensorelement 110 kann beispielsweise wie oben beschrieben ausgestaltet sein. Das Sensorelement 110 umfasst mindestens eine erste Elektrode 116 und mindestens eine zweite Elektrode 118. Die erste Elektrode 116 und die zweite Elektrode 118 sind über mindestens einen Festelektrolyten 120 verbunden. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

  • • mindestens einen Dampfdruckbestimmungsschritt, wobei in dem Dampfdruckbestimmungsschritt mindestens ein Referenzdampfdruck bestimmt wird,
  • • mindestens einen Kalibrationsmessschritt, wobei in dem Kalibrationsmessschritt mindestens ein Anteil an Wasserdampf in dem Gas elektrochemisch mit dem Sensorelement 110 bestimmt wird.
In the 1 . 2 . 3A . 3B . 4A . 4B . 5A and 5B are exemplary embodiments of the method according to the invention for operating the sensor element 110 , in particular of the sensor element 110 as described above, for detecting an oxygen content in a gas in the measurement gas space 112 shown. The sensor element 110 may for example be configured as described above. The sensor element 110 includes at least a first electrode 116 and at least one second electrode 118 , The first electrode 116 and the second electrode 118 are about at least one solid electrolyte 120 connected. The method comprises the following steps:
  • At least one vapor pressure determination step, wherein at least one reference vapor pressure is determined in the vapor pressure determination step,
  • At least one calibration measuring step, wherein in the calibration measuring step at least one portion of water vapor in the gas electrochemically with the sensor element 110 is determined.

Eine Kalibrierung des Sensorelements 110 wird unter Verwendung des Referenzwasserdampfdrucks und des in dem Kalibrationsmessschritt bestimmten Anteils an Wasserdampf durchgeführt. Der Anteil an Wasserdampf, insbesondere der Dampfdruck p(H2O), kann insbesondere durch eine Lambdasonde als Sensorelement 110 gemessen werden. Durch Messung des Referenzwasserdampfdrucks und des Anteils an Wasserdampf in dem Gas mit dem Sensorelement 110 kann beispielsweise mindestens ein Widerstand der Diffusionsbarriere 128, insbesondere ein Diffusionswiderstand, erfasst werden und ist danach somit bekannt. Hierdurch kann das Sensorelement 110, insbesondere die Lambdasonde, abgeglichen werden, d.h. Fertigungsstreuungen können in der Ansteuerung 122, insbesondere in einem Steuergerät, durch eine Anpassung mindestens einer Kennlinie kompensiert werden. In dem Dampfdruckbestimmungsschritt kann mindestens eine Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements 110 und/oder einer Umgebung des Sensorelements 110 erfasst werden. Aus der Temperatur kann auf den Referenzwasserdampfdruck geschlossen werden. Beispielsweise kann während eines Kaltstarts die Temperatur der Abgasanlage bekannt sein. Dies kann beispielsweise darauf zurückzuführen sein, dass sich während des Kaltstarts sämtliche Komponenten des Sensorelements 110 und/oder des Fahrzeugs, welche einer Außenluft ausgesetzt sind, sich üblicherweise auf einer gleichen Temperatur befinden, somit befindet sich auch die Abgasanlage üblicherweise auf der gleichen Temperatur. Beispielsweise können sich zahlreiche Fühler, insbesondere Temperaturfühler, an dem Sensorelement 110 und/oder in der Umgebung des Sensorelements 110 befinden, beispielsweise in dem Fahrzeug, insbesondere in einer Klimaanlage und/oder in einem Turbolader und/oder in einem Abgastrakt. Mit diesen Temperaturfühlern kann beispielsweise die Temperatur erfasst werden. Da hierdurch die Temperatur, insbesondere die Temperatur der Abgasanlage, bekannt sein kann, ist üblicherweise auch eine Temperatur der Abgasrohrinnenwand, beispielsweise des Krümmers, bekannt. Hierdurch kann auch der Dampfdruck in dem Abgasrohr bekannt sein und/oder erfasst und/oder berechnet werden, beispielsweise über die in 2 dargestellte Beziehung zwischen einer Temperatur in °C und einem Dampfdruck, beispielsweise einem Wasserdampfdruck p(H2O) in Torr. Aus der erfassten Temperatur kann somit beispielsweise mittels des in 2 dargestellten Zusammenhangs der Referenzwasserdampfdruck in dem Dampfdruckbestimmungsschritt bestimmt werden. 2 zeigt insbesondere eine Abhängigkeit des Dampfdrucks von Wasser von der Umgebungstemperatur in einem möglicherweise relevanten Temperaturbereich, insbesondere zwischen –10°C und 60°C. Weitere Einflüsse auf den Dampfdruck können beispielsweise unberücksichtigt bleiben, können beispielsweise aber auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst und/oder berücksichtigt werden, beispielsweise im Rahmen einer Fehlerrechnung und/oder einer Korrektur und/oder einer Störungsrechnung. Insbesondere können Einflüsse auf den Dampfdruck, insbesondere auf den Referenzwasserdampfdruck, berücksichtigt werden, beispielsweise eine Abweichung von einem Zustand mit einem gesättigten Wasserdampfdruck und/oder Einflüsse durch das Abgas und/oder Einflüsse durch Temperaturunterschiede und/oder durch Temperaturgradienten und/oder Einflüsse durch Luftdruckänderungen. 2 zeigt insbesondere die Abhängigkeit des Wasserdampfdrucks, beispielsweise des Referenzwasserdampfdrucks, p(H2O), gegenüber der Temperatur T in °C. Beispielsweise kann der Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem Referenzwasserdampfdruck angepasst werden, beispielsweise bei einer Änderung der relativen Luftfeuchte, beispielsweise je nach Wetterlage und/oder Klimatisierung, beispielsweise eines Abstellortes. A calibration of the sensor element 110 is performed using the reference water vapor pressure and the proportion of water vapor determined in the calibration measurement step. The proportion of water vapor, in particular the vapor pressure p (H 2 O), can in particular by a lambda probe as a sensor element 110 be measured. By measuring the reference water vapor pressure and the proportion of water vapor in the gas with the sensor element 110 For example, at least one resistance of the diffusion barrier 128 , in particular a diffusion resistance, are detected and is thus known thereafter. This allows the sensor element 110 , in particular the lambda probe, are adjusted, ie manufacturing variations can in the control 122 , In particular in a control unit, be compensated by adjusting at least one characteristic. In the vapor pressure determining step, at least one temperature of at least a part of the sensor element 110 and / or an environment of the sensor element 110 be recorded. From the temperature can be concluded on the reference water vapor pressure. For example, during a cold start, the temperature of the exhaust system may be known. This can for example be due to the fact that during cold start all components of the sensor element 110 and / or the vehicle, which is an outside air are usually located at a same temperature, thus the exhaust system is usually at the same temperature. For example, numerous sensors, in particular temperature sensors, on the sensor element 110 and / or in the vicinity of the sensor element 110 located, for example in the vehicle, in particular in an air conditioner and / or in a turbocharger and / or in an exhaust tract. With these temperature sensors, for example, the temperature can be detected. As a result, the temperature, in particular the temperature of the exhaust system, can be known, a temperature of the exhaust pipe inner wall, for example, the manifold is usually known. As a result, the vapor pressure in the exhaust pipe can be known and / or recorded and / or calculated, for example via the in 2 shown relationship between a temperature in ° C and a vapor pressure, for example, a water vapor pressure p (H 2 O) in Torr. From the detected temperature can thus, for example by means of in 2 As shown, the reference water vapor pressure in the vapor pressure determining step can be determined. 2 in particular shows a dependence of the vapor pressure of water on the ambient temperature in a possibly relevant temperature range, in particular between -10 ° C and 60 ° C. Further influences on the vapor pressure can, for example, be disregarded, but can also be detected and / or taken into account in the context of the method according to the invention, for example in the context of an error calculation and / or a correction and / or a disturbance calculation. In particular, influences on the vapor pressure, in particular on the reference water vapor pressure, can be taken into account, for example a deviation from a state with a saturated water vapor pressure and / or influences by the exhaust gas and / or influences by temperature differences and / or by temperature gradients and / or influences by changes in air pressure. 2 in particular shows the dependence of the water vapor pressure, for example the reference water vapor pressure, p (H 2 O), with respect to the temperature T in ° C. For example, the relationship between the temperature and the reference water vapor pressure can be adjusted, for example in the case of a change in the relative humidity, for example, depending on the weather and / or air conditioning, for example a Abstellortes.

Das Verfahren kann insbesondere in einem Zustand des Sensorelements 110 durchgeführt werden. Das Sensorelement 110 kann in dem Zustand zumindest teilweise mit gesättigtem Wasserdampf beaufschlagt sein. The method can in particular in a state of the sensor element 110 be performed. The sensor element 110 may be at least partially acted upon in the state with saturated water vapor.

In dem Kalibrationsmessschritt kann eine erste Pumpspannung 134, wie beispielsweise in den 1 und 4B dargestellt, zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118 eingestellt und/oder beaufschlagt und/oder angelegt werden. Hierbei kann mindestens ein erster Pumpstrom 136 erfasst werden. In the calibration measuring step, a first pumping voltage 134 , such as in the 1 and 4B shown, between the first electrode 116 and the second electrode 118 set and / or charged and / or created. In this case, at least one first pumping current 136 be recorded.

Das Verfahren kann weiterhin mindestens einen Standardbetriebsschritt umfassen. In dem Standardbetriebsschritt kann der Sauerstoffanteil in dem Gas elektrochemisch mit dem Sensorelement 110 bestimmt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise eine Messmethode umfassen, insbesondere eine Messmethode der Lambdasonde, mit deren Hilfe sowohl der Sauerstoffanteil, beispielsweise ein Sauerstoffpartialdruck, als auch ein Anteil an Wasserdampf, insbesondere ein Wasserdampfpartialdruck, insbesondere bei Verbrennungsmotoren, ermittelt werden können. Beispielsweise kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Sensorelement 110, insbesondere eine gewöhnliche Breitbandlambdasonde, als Feuchtesensor eingesetzt werden, hierdurch lässt sich insbesondere der Anteil an Wasserdampf in dem Gas, insbesondere eine Luftfeuchte, messen. The method may further include at least one standard operating step. In the standard operating step, the oxygen content in the gas may be electrochemical with the sensor element 110 be determined. The method according to the invention can comprise, for example, a measuring method, in particular a measuring method of the lambda probe, by means of which both the oxygen content, for example an oxygen partial pressure, and a proportion of water vapor, in particular a partial pressure of water vapor, in particular in internal combustion engines, can be determined. For example, according to the inventive method, the sensor element 110 , In particular, a common broadband lambda probe, are used as a moisture sensor, this can be in particular the proportion of water vapor in the gas, in particular a humidity measure.

In dem Kalibrationsmessschritt kann die erste Pumpspannung 134 zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118 eingestellt werden. Mindestens der erste Pumpstrom 136 kann erfasst werden. In dem Standardbetriebsschritt kann mindestens eine zweite Pumpspannung 138 zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118 eingestellt werden. Hierbei kann beispielsweise mindestens ein zweiter Pumpstrom 140 erfasst werden. Die erste Pumpspannung 134 kann sich bevorzugt von der zweiten Pumpspannung 138 unterscheiden und/oder der erste Pumpstrom 136 kann sich von dem zweiten Pumpstrom 140 unterscheiden. In the calibration measuring step, the first pumping voltage 134 between the first electrode 116 and the second electrode 118 be set. At least the first pumping current 136 can be detected. In the standard operating step, at least one second pumping voltage 138 between the first electrode 116 and the second electrode 118 be set. In this case, for example, at least a second pumping current 140 be recorded. The first pumping voltage 134 may preferably be from the second pumping voltage 138 differ and / or the first pumping current 136 may be different from the second pumping current 140 differ.

Beispielsweise kann die erste Pumpspannung 134 um 1 mV bis 10 kV höher, bevorzugt um 500 mV bis 1 kV höher, besonders bevorzugt um 800 mV höher sein als die zweite Pumpspannung 138. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann neben einem Sauerstoffsignal, insbesondere neben dem zweiten Pumpstrom 140, in einem Regelbetrieb des Sensorelements 110, insbesondere der Sonde, auch direkt der Anteil an Wasserdampf, insbesondere eine Feuchte, bevorzugt eines Kathodenzweigs, erfasst werden. Hierzu kann eine Pumpspannung an einer Sensorzelle der Sonde, insbesondere des Sensorelements 110, beispielsweise eine Pumpspannung zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118, auf einen Wert oberhalb der Zersetzungsspannung des Wassers erhöht werden. For example, the first pumping voltage 134 by 1 mV to 10 kV higher, preferably by 500 mV to 1 kV higher, more preferably by 800 mV higher than the second pumping voltage 138 , In the method according to the invention, in addition to an oxygen signal, in particular in addition to the second pumping current 140 in a controlled operation of the sensor element 110 , In particular the probe, also directly the proportion of water vapor, in particular a moisture, preferably a cathode branch, are detected. For this purpose, a pump voltage to a sensor cell of the probe, in particular of the sensor element 110 , For example, a pumping voltage between the first electrode 116 and the second electrode 118 be increased to a value above the decomposition voltage of the water.

Beispielsweise kann sich, insbesondere in einem Grenzstrombetrieb, das Sondensignal, beispielsweise der erste Pumpstrom 136 und/oder der zweite Pumpstrom 140 und/oder eine hiermit korrelierende Größe, wie im Folgenden beschrieben und in den 1, 3B und 4B dargestellt, zusammensetzen. Der Standardbetriebsschritt kann beispielsweise einen konventionellen Regelbetrieb des Sensorelements 110, insbesondere der Sonde, umfassen. Hierbei kann das Sondensignal, beispielsweise der zweite Pumpstrom 140 und/oder eine hierzu korrespondierende Größe, beispielsweise eine elektrische Spannung, mit dem Sauerstoffanteil in dem Gas, insbesondere mit der O2-Konzentration, korrelieren. Der Kalibrationsmessschritt kann insbesondere mindestens einen Sondenbetrieb bei erhöhter Pumpspannung, insbesondere bei der ersten Pumpspannung 134, umfassen. In dem Kalibrationsmessschritt, insbesondere in dem Sondenbetrieb, kann das Sondensignal, beispielsweise der erste Pumpstrom 136, mit der Summe aus dem Sauerstoffanteil in dem Gas, insbesondere der O2-Konzentration, und dem Anteil an Wasserdampf in dem Gas, insbesondere einer H2O-Konzentration, korrelieren. Beispielsweise kann das Sensorelement 110, insbesondere wie oben beschrieben, über mindestens einen Betriebszyklus, beispielsweise einen vollständigen Betriebszyklus, einen Verlauf des Anteils an Wasserdampf in dem Gas, insbesondere mindestens eine Feuchtigkeitskonzentration, und/oder den Sauerstoffanteil in dem Gas, insbesondere die Sauerstoffkonzentration, erfassen. In 1 ist insbesondere ein Zahlenbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. 1 zeigt insbesondere einen schematischen Pumpstromverlauf eines Pumpstroms Ip über einer Pumpspannung Up mit zwei Grenzstromplateaus, jeweils ein Grenzstromplateau für O2 142 und ein Grenzstromplateau für H2O + O2 144, insbesondere für H2O und O2. Bei der Pumpspannung kann es sich um die erste Pumpspannung 134 und/oder um die zweite Pumpspannung 138 handeln. Bei dem Pumpstrom kann es sich um den ersten Pumpstrom 136 und/oder den zweiten Pumpstrom 140 handeln. Die angegebene Pumpspannung, insbesondere die Breite des Grenzstromplateaus für O2 142 von ungefähr 0,8 V, kann als Beispielwert angesehen werden. For example, in particular in a limit current operation, the probe signal, for example the first pumping current 136 and / or the second pumping current 140 and / or one hereby correlating size, as described below and in the 1 . 3B and 4B shown, put together. The standard operating step may, for example, be a conventional control operation of the sensor element 110 , in particular the probe. In this case, the probe signal, for example the second pumping current 140 and / or a corresponding quantity, for example an electrical voltage, with the oxygen content in the gas, in particular with the O 2 concentration, correlate. The calibration measuring step may in particular at least one probe operation at elevated pumping voltage, in particular at the first pumping voltage 134 , include. In the calibration measuring step, in particular in the probe mode, the probe signal, for example the first pumping current 136 , with the sum of the oxygen content in the gas, in particular the O 2 concentration, and the proportion of water vapor in the gas, in particular a H 2 O concentration, correlate. For example, the sensor element 110 , in particular as described above, over at least one operating cycle, for example a complete operating cycle, a profile of the proportion of water vapor in the gas, in particular at least one moisture concentration, and / or the oxygen content in the gas, in particular the oxygen concentration detect. In 1 In particular, a numerical example of a method according to the invention is shown. 1 shows in particular a schematic pumping current profile of a pumping current I p over a pumping voltage U p with two limiting current plateaus, in each case a limiting current plateau for O 2 142 and a limiting current plateau for H 2 O + O 2 144 , in particular for H 2 O and O 2 . The pump voltage may be the first pump voltage 134 and / or the second pumping voltage 138 act. The pumping current may be the first pumping current 136 and / or the second pumping current 140 act. The indicated pumping voltage, in particular the width of the limiting current plateau for O 2 142 of about 0.8V, can be considered as an example value.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere in dem Standardbetriebsschritt, beispielsweise in dem konventionellen Regelbetrieb, kann der Pumpstrom, insbesondere der zweite Pumpstrom 140, bei einer Pumpspannung, insbesondere bei der zweiten Pumpspannung 138 von ungefähr Up = 400 mV, ein Maximum, insbesondere sein Maximum, bevorzugt ein lokales Maximum, besonders bevorzugt einen Sattelpunkt, erreichen. Hier kann insbesondere das Grenzstromplateau für O2 142 erreicht werden, wie beispielsweise in den 1, 3B und 4B dargestellt, in 3B insbesondere für verschiedene Sauerstoffanteile in dem Gas. Die benötigte Pumpspannung, beispielsweise für die Sauerstoffzersetzung, insbesondere die zweite Pumpspannung 138, setzt sich üblicherweise zusammen aus: Up = IgO2·RiDC + UO2-Reduktion + UO2-Oxidation·Up steht hierbei für die Pumpspannung, insbesondere für die zweite Pumpspannung 138, IgO2 steht hierbei für den zweiten Pumpstrom 140, insbesondere für einen Grenzstrom an der Diffusionsbarriere 128 für O2, RiDC steht für einen Innenwiderstand des Sensorelements 110, insbesondere einen Innenwiderstand der Lambdasonde und/oder des Sensorelements 110. RiDC = RIPN + RElektrolyt + RAPE, wobei RIPN für den Widerstand einer inneren Pumpelektrode (IPN) 132, RElektrolyt für den Widerstand des Festelektrolyten 120, insbesondere eines Elektrolyten, und RAPE für den Widerstand einer äußeren Pumpelektrode (APE) 130 steht. Bei der inneren Pumpelektrode 132 kann es sich insbesondere um die zweite Elektrode 118 handeln, bei der äußeren Pumpelektrode 130 kann es sich insbesondere um die erste Elektrode 116 handeln. Bei unterschiedlichen Sauerstoffpartialdrücken an den Elektroden kann sich eine Nernstspannung ergeben, die hier als UO2-Reduktion und UO2-Oxidation bezeichnet wird. Eine Reduktionsspannung an der zweiten Elektrode 118, insbesondere an der inneren Pumpelektrode 132, und eine Oxidationsspannung an der ersten Elektrode 116, insbesondere an der äußeren Pumpelektrode 130, können betragsmäßig gleich groß sein, so dass gilt: UO2-Reduktion + UO2-Oxidation = 0 mV. Üblicherweise sind alle Widerstände und Spannungen hierbei temperaturabhängig. Diese Temperaturabhängigkeit kann beispielsweise in dem erfindungsgemäßen Verfahren berücksichtigt werden, beispielsweise durch Verwendung nicht konstanter Pumpspannungen, insbesondere von einer sich zeitlich ändernden ersten Pumpspannung 134 und/oder einer sich zeitlich ändernden zweiten Pumpspannung 138. Der Betrieb des Sensorelements 110 in diesem Standardbetriebsschritt, insbesondere der Betrieb der Sonde, kann bevorzugt über mindestens eine Nernstspannungsregelung, beispielsweise als Teil der Ansteuerung 122, erfolgen, bevorzugt mit einer Regelung auf λ = 1. In the method according to the invention, in particular in the standard operating step, for example in the conventional control mode, the pumping current, in particular the second pumping current, can be used 140 , at a pumping voltage, in particular at the second pumping voltage 138 of approximately U p = 400 mV, a maximum, in particular its maximum, preferably a local maximum, particularly preferably a saddle point. Here, in particular, the Grenzstromplateau for O 2 142 be achieved, such as in the 1 . 3B and 4B shown in 3B especially for different oxygen levels in the gas. The required pumping voltage, for example for the oxygen decomposition, in particular the second pumping voltage 138 , is usually composed of: U p = Ig O2 · R iDC + U O2 reduction + U O2 oxidation · Up stands for the pumping voltage, in particular for the second pumping voltage 138 , Ig O2 stands for the second pumping current 140 , in particular for a limiting current at the diffusion barrier 128 for O 2 , R iDC stands for an internal resistance of the sensor element 110 , In particular an internal resistance of the lambda probe and / or the sensor element 110 , R iDC = R IPN + R electrolyte + R APE , where R IPN is the resistance of an internal pumping electrode (IPN) 132 , R electrolyte for the resistance of the solid electrolyte 120 , in particular an electrolyte, and R APE for the resistance of an external pumping electrode (APE) 130 stands. At the inner pump electrode 132 in particular, it may be the second electrode 118 act, at the outer pumping electrode 130 in particular, it may be the first electrode 116 act. At different oxygen partial pressures at the electrodes, a Nernst voltage may result, which is referred to herein as U O2 reduction and U O2 oxidation . A reduction voltage at the second electrode 118 , in particular on the inner pumping electrode 132 , and an oxidation voltage at the first electrode 116 , in particular on the outer pumping electrode 130 , can be of the same magnitude, so that the following applies: U O2 reduction + U O2 oxidation = 0 mV. Usually, all resistors and voltages are temperature dependent. This temperature dependency can be taken into account, for example, in the method according to the invention, for example by using non-constant pump voltages, in particular by a first pump voltage which varies over time 134 and / or a time-varying second pumping voltage 138 , The operation of the sensor element 110 in this standard operating step, in particular the operation of the probe, may preferably be via at least one Nernstspannungsregelung, for example as part of the control 122 , take place, preferably with a control on λ = 1.

Der Kalibrationsmessschritt kann insbesondere einen Sondenbetrieb mit erhöhter Pumpspannung umfassen. Bei der erhöhten Pumpspannung, insbesondere im Vergleich zu der zweiten Pumpspannung 138, kann es sich beispielsweise um die erste Pumpspannung 134 handeln. Der Pumpstrom, wie in 1 oder 4B dargestellt, kann beispielsweise als erster Pumpstrom 136 bei einer Pumpspannung von ungefähr ΔUp = 600 mV nach Erreichen des Grenzstromplateaus von O2 142, vorzugsweise nach ΔUp = 800 mV, ein zweites Maximum erreichen, insbesondere ein zweites Grenzstromplateau, beispielsweise ein Grenzstromplateau für H2O + O2 144, bevorzugt einen zweiten Sattelpunkt. In dem Kalibrationsmessschritt kann, beispielsweise neben dem Grenzstromplateau für O2 142, auch das Grenzstromplateau für H2O + O2 144 erreicht werden. Die benötigte Pumpspannung, insbesondere die erste Pumpspannung 134, besonders bevorzugt die Pumpspannung für den Kalibrationsmessschritt, kann sich zusammensetzen aus: Up = (IgO2 + IgH2O)·RiDC + UH2O-Reduktion(IPN) + UO2-Oxidation(APE). IgH2O steht hierbei für den Grenzstrom an der Diffusionsbarriere 128 bei H2O, UH2O-Reduktion steht hierbei für die Reduktionsspannung von H2O an der inneren Pumpelektrode (IPN) 132 und UO2-Oxidation steht hierbei für die Oxidationsspannung bei O2 an der äußeren Pumpelektrode (APE) 130. Diese Reduktionsspannung und diese Oxidationsspannung sind üblicherweise betragsmäßig unterschiedlich groß. Ein Zahlenbeispiel für die Wasserzersetzung kann insbesondere lauten: Up > 0,8 V + (IgO2 + IgH2O)·RiDC. Der Betrieb des Sensorelements 110, insbesondere der Sonde, kann, insbesondere in dem Kalibrationsmessschritt, über eine Pumpspannungssteuerung erfolgen, welche beispielsweise von der Ansteuerung 122 umfasst werden kann. 1 zeigt insbesondere den Grenzstrom von O2, insbesondere den Grenzstrom am Grenzstromplateau für O2 142 (IgO2), und den Grenzstrom H2O + O2, insbesondere am Grenzstromplateau für H2O + O2 144 (IgH2O). Das Grenzstromplateau für O2 142 kann beispielsweise ungefähr 0,8 V breit sein. In dem Grenzstromplateau für H2O + O2 144 kann der Pumpstrom IgO2, insbesondere in dem Normalbetrieb, beispielsweise in dem Standardbetriebsschritt, bevorzugt als zweiter Pumpstrom 140, abgelesen werden. Weiterhin zeigt 1 den Strom IgH2O, insbesondere bei dem Betrieb mit erhöhter Pumpspannung, insbesondere in dem Kalibrationsmessschritt, beispielsweise zur Wasserzersetzung, besonders bevorzugt als Teil des ersten Pumpstroms 136. Weiterhin wird ein Anstieg des Pumpstroms bei weiterer Erhöhung der Pumpspannung angedeutet, insbesondere bis hin zu einer Zersetzung von ZrO2. The calibration measuring step may in particular include a probe operation with increased pumping voltage. At the increased pumping voltage, in particular compared to the second pumping voltage 138 , it may be, for example, the first pumping voltage 134 act. The pumping current, as in 1 or 4B shown, for example, as the first pumping current 136 at a pumping voltage of approximately ΔU p = 600 mV after reaching the limit current plateau of O 2 142 , preferably after ΔU p = 800 mV, reach a second maximum, in particular a second limiting current plateau, for example a limiting current plateau for H 2 O + O 2 144 , preferably a second saddle point. In the calibration measuring step, for example, in addition to the limiting current plateau for O 2 142 , also the limiting current plateau for H 2 O + O 2 144 be achieved. The required pumping voltage, in particular the first pumping voltage 134 , especially preferably the pump voltage for the Kalibrationsmessschritt, can be composed of: U p = (Ig + O2 Ig H2O) · R iDC U + H2O reduction (IPN) + U O2 oxidation (APE). Ig H2O stands for the limiting current at the diffusion barrier 128 for H 2 O, U H2O reduction stands for the reduction voltage of H 2 O at the inner pumping electrode (IPN) 132 and U O2 oxidation here stands for the oxidation voltage at O 2 at the outer pumping electrode (APE) 130 , This reduction voltage and this oxidation voltage are usually different in magnitude. A numerical example of the decomposition of water may be especially: U p> 0.8 V + (Ig Ig O2 + H2O) · R iDC. The operation of the sensor element 110 , in particular the probe, can, in particular in the calibration measuring step, take place via a pump voltage control which, for example, depends on the activation 122 can be included. 1 shows in particular the limiting current of O 2 , in particular the limiting current at the limiting current plateau for O 2 142 (Ig O2 ), and the limiting current H 2 O + O 2 , in particular at the limiting current plateau for H2O + O 2 144 (Ig H2O ). The limiting current plateau for O 2 142 For example, it can be about 0.8V wide. In the limiting current plateau for H 2 O + O 2 144 For example, in the normal operation, for example in the standard operating step, the pumping current Ig O2 may preferably be a second pumping current 140 , be read. Further shows 1 the current Ig H2O , in particular in the operation with increased pumping voltage, in particular in the calibration measuring step, for example for water decomposition, particularly preferably as part of the first pumping current 136 , Furthermore, an increase in the pumping current is indicated by a further increase in the pumping voltage, in particular up to a decomposition of ZrO 2 .

In den 3A und 3B ist ein Ausführungsbeispiel eines Standardbetriebsschritts, insbesondere einer Lambdasonde in einem XO2-Messbetrieb, dargestellt. X steht hierbei bevorzugt für den Sauerstoffanteil in dem Gas und/oder für den Anteil an Wasserdampf in dem Gas. 3A zeigt insbesondere ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 114, wobei durch Pfeile ein Pumpstrom, insbesondere der zweite Pumpstrom 140, dargestellt ist. 3B zeigt ein Diagramm des Pumpstroms, insbesondere des zweiten Pumpstroms 140, über der Pumpspannung, insbesondere der zweiten Pumpspannung 138, insbesondere für unterschiedlich hohe Sauerstoffanteile in dem Gas, bevorzugt für unterschiedlich hohe Drücke, insbesondere für ansteigende Drücke von p1 über p2 zu p3. In the 3A and 3B is an embodiment of a standard operating step, in particular a lambda probe in an XO 2 measurement operation shown. X here preferably stands for the oxygen content in the gas and / or for the proportion of water vapor in the gas. 3A shows in particular an embodiment of a device according to the invention 114 , Wherein by arrows a pumping current, in particular the second pumping current 140 , is shown. 3B shows a diagram of the pumping current, in particular the second pumping current 140 , above the pumping voltage, in particular the second pumping voltage 138 , in particular for different levels of oxygen in the gas, preferably for different high pressures, in particular for increasing pressures of p 1 over p 2 to p 3 .

Bei den in 3A und 4A dargestellten Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Vorrichtungen 114 kann es sich insbesondere um Breitbandlambdasonden handeln. Beispielsweise kann es sich in 4A und 5A um das gleiche Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 114 handeln. In den 4A und 4B ist ein Ausführungsbeispiel eines Kalibrationsmessschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, insbesondere eine Lambdasonde in einem (XO2 + XH2O)-Messbetrieb. In 4A ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 114 dargestellt, wobei insbesondere ein Pumpstrom, besonders bevorzugt der erste Pumpstrom 136, dargestellt ist und/oder, wie auch in 3A, eine Beaufschlagung des Sensorelements 110 mit dem Gas. In den 3A, 3B, 4A und 4B sind insbesondere Funktionsweisen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 114 dargestellt. 4B zeigt Pumpströme Ip, insbesondere erste Pumpströme 136, gegenüber einer Pumpspannung, insbesondere der ersten Pumpspannung 134 und der zweiten Pumpspannung 138, insbesondere für unterschiedlich große Anteile an Wasserdampf in dem Gas, insbesondere ansteigend von (1), über (2) zu (3). Dargestellt ist unter anderem das Grenzstromplateau für O2 142 und verschiedene Grenzstromplateaus für unterschiedliche Anteile an Wasserdampf in dem Gas 144. At the in 3A and 4A illustrated embodiments of inventive devices 114 in particular, these may be broadband lambda probes. For example, it may be in 4A and 5A to the same embodiment of the device according to the invention 114 act. In the 4A and 4B 1 shows an exemplary embodiment of a calibration measuring step of the method according to the invention, in particular a lambda probe in a (XO 2 + XH 2 O) measuring mode. In 4A is an embodiment of a device according to the invention 114 in particular, a pumping current, particularly preferably the first pumping current 136 , is shown and / or, as well as in 3A , an application of the sensor element 110 with the gas. In the 3A . 3B . 4A and 4B are in particular modes of operation of the device according to the invention 114 shown. 4B shows pumping currents I p , in particular first pumping currents 136 against a pumping voltage, in particular the first pumping voltage 134 and the second pumping voltage 138 , in particular for different proportions of water vapor in the gas, in particular increasing from (1), via (2) to (3). Shown is, inter alia, the limiting current plateau for O 2 142 and various boundary current plateaus for different levels of water vapor in the gas 144 ,

In 5A sind insbesondere ein Reduktionsmechanismus von Sauerstoff (O2) eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise ein Standardbetriebsschritt, und ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 114 dargestellt. 5B zeigt einen Reduktionsmechanismus für Wasser (H2O), beispielsweise eines Kalibrationsmessschritts eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. In den 5A und 5B sind insbesondere Reduktionsmechanismen in einem Hohlraum 126 einer Lambdasonde dargestellt. In 5A are in particular a reduction mechanism of oxygen (O 2 ) of an embodiment of a method according to the invention, for example a standard operating step, and an embodiment of a device according to the invention 114 shown. 5B shows a reduction mechanism for water (H 2 O), for example, a calibration measuring step of an embodiment of the method according to the invention. In the 5A and 5B are in particular reduction mechanisms in a cavity 126 a lambda probe shown.

In dem Kalibrationsmessschritt und/oder in dem Standardbetriebsschritt kann jeweils eine zumindest zeitweise zeitlich konstante Pumpspannung angelegt werden, insbesondere eine erste Pumpspannung 134 und/oder eine zweite Pumpspannung 138. Unter einer zeitlich konstanten Pumpspannung kann insbesondere eine Pumpspannung, beispielsweise die erste Pumpspannung 134 und/oder die zweite Pumpspannung 138, verstanden werden, wobei der Betrag der Pumpspannung zumindest über einen Zeitraum von mindestens 1 ms, bevorzugt 10 ms, besonders bevorzugt 100 ms im Wesentlichen konstant bleibt. Unter "im Wesentlichen konstant" kann insbesondere eine Konstanz der Pumpspannung innerhalb eines Bereichs von wenigen V, bevorzugt von weniger als 100 mV, besonders bevorzugt von weniger als 1 mV verstanden werden. In the calibration measuring step and / or in the standard operating step, in each case an at least temporarily temporally constant pumping voltage can be applied, in particular a first pumping voltage 134 and / or a second pumping voltage 138 , In particular, a pump voltage, for example the first pump voltage, may be provided under a pump voltage that is constant in time 134 and / or the second pumping voltage 138 , the amount of the pumping voltage remaining substantially constant at least over a period of at least 1 ms, preferably 10 ms, particularly preferably 100 ms. By "substantially constant", in particular a constancy of the pumping voltage can be understood within a range of a few V, preferably less than 100 mV, particularly preferably less than 1 mV.

In dem Kalibrationsmessschritt und/oder in dem Standardbetriebsschritt kann eine zumindest zeitweise zeitlich sich ändernde Pumpspannung, insbesondere die erste Pumpspannung 134 und/oder die zweite Pumpspannung 138, angelegt werden, insbesondere zwischen der ersten Elektrode 116 und der zweiten Elektrode 118 und/oder der zweiten Elektrode 118 und der dritten Elektrode. Beispielsweise kann sich alternativ oder zusätzlich eine Pumpspannung, insbesondere die erste Pumpspannung 134 und/oder die zweite Pumpspannung 138, alternierend und/oder "gewobbelt" erhöhen, beispielsweise mit einer Amplitude von 1 mV bis 1 V, bevorzugt von 100 mV bis 200 mV, besonders bevorzugt von ungefähr 150 mV, insbesondere gesteuert von der Ansteuerung 122. Insbesondere kann sich die Pumpspannung erhöhen und/oder die Pumpspannung kann erhöht werden, bevorzugt geregelt durch die Ansteuerung 122, bis zu einem zweiten Mal eine Stromänderung, insbesondere des ersten Pumpstroms 136 und/oder des zweiten Pumpstroms 140, von weniger als 100 mA, bevorzugt von weniger als 1 mA, besonders bevorzugt von weniger als 0,5 mA erreicht ist und/oder erfasst werden kann Hierbei kann insbesondere angenommen werden, dass das Grenzstromplateau für H2O + O2 144 erreicht ist, insbesondere sicher erreicht ist. Diese alternative Betriebsweise, insbesondere mit einer zumindest zeitweise zeitlich sich ändernden Pumpspannung, kann allerdings unter Umständen eine verringerte Dynamik aufweisen. Insbesondere kann die erste Pumpspannung 134 und/oder die zweite Pumpspannung 138 und/oder die Nernstspannung in dem Sondenbetrieb und/oder in dem Standardbetriebsschritt und/oder in dem Kalibrationsmessschritt derart variiert werden, dass sich mindestens zwei Betriebspunkte ergeben: beispielsweise mindestens einen Regelbetrieb, bevorzugt bei einer Nernstspannung von ungefähr UN = 450 mV, insbesondere für eine Messung des Sauerstoffanteils p(O2), insbesondere in dem Standardbetriebsschritt, und mindestens einen Regelbetrieb, bevorzugt bei ungefähr UN = 1000 mV, insbesondere bei einer Messung von p(O2) + p(H2O), insbesondere in dem Kalibrationsmessschritt. Der Dampfdruckbestimmungsschritt und/oder der Kalibrationsmessschritt und/oder der Standardbetriebsschritt kann mehrmals hintereinander ausgeführt werden, beispielsweise in unterschiedlichen Reihenfolgen. Mindestens eine Kennlinie kann hierbei abgeglichen werden. Besonders bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren, umfassend insbesondere den Kalibrationsmessschritt und/oder den Standardbetriebsschritt, mit einem Sensorelement 110 durchgeführt werden. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch mit zwei Sensorelementen 110 und/oder mit zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen 114 durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Kalibrationsmessschritt mit einem ersten Sensorelement 110 durchgeführt werden und der Standardbetriebsschritt mit einem zweiten Sensorelement 110. Beispielsweise kann eine Lambdasonde für eine Vermessung und/oder Erfassung von p(O2) verwendet werden, insbesondere für den Standardbetriebsschritt, und eine weitere Lambdasonde für die Vermessung und/oder Erfassung von p(O2 + Dampf), insbesondere für den Kalibrationsmessschritt. Ein Dampfdruck, insbesondere der Anteil an Wasserdampf in dem Gas, kann sich ergeben aus: p(Dampf) = p(O2 + Dampf) – p(O2). Alternativ oder zusätzlich kann eine Lambdasonde für eine abwechselnde und/oder gleichzeitige Vermessung von p(O2) und p(O2 + Dampf) verwendet werden. Der Dampfdruck kann hierbei beispielsweise ebenfalls mit oben beschriebener Gleichung berechnet und/oder erfasst werden. Eine Dynamik der Messung, insbesondere des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere ein Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise umfassend mindestens einen Dampfdruckbestimmungsschritt und/oder mindestens einen Kalibrationsmessschritt und/oder mindestens einen Standardbetriebsschritt, kann beispielsweise weniger als 1 s, bevorzugt weniger als 500 ms, besonders bevorzugt weniger als 100 ms betragen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es sich insbesondere um einen autonomen Abgleich handeln. Dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere die Erkenntnis zugrunde liegen, dass üblicherweise zwischen einem Diffusionswiderstand für Sauerstoff und einem Diffusionswiderstand für Wasserdampf ein reproduzierbarer Zusammenhang, insbesondere ein gut reproduzierbarer Zusammenhang, besteht. Bei dem Diffusionswiderstand kann es sich insbesondere um einen Diffusionswiderstand der Diffusionsbarriere 128 und/oder des Festelektrolyten 120 handeln. In the calibration measuring step and / or in the standard operating step, a pump voltage which changes at least temporarily with respect to time, in particular the first pumping voltage 134 and / or the second pumping voltage 138 , are applied, in particular between the first electrode 116 and the second electrode 118 and / or the second electrode 118 and the third electrode. For example, alternatively or additionally, a pump voltage, in particular the first pump voltage 134 and / or the second pumping voltage 138 , alternating and / or "wobbling" increase, for example, with an amplitude of 1 mV to 1 V, preferably from 100 mV to 200 mV, more preferably of about 150 mV, in particular controlled by the drive 122 , In particular, the pump voltage can increase and / or the pump voltage can be increased, preferably regulated by the control 122 , until a second time a change in current, in particular the first pumping current 136 and / or the second pumping current 140 , is reached less than 100 mA, preferably less than 1 mA, particularly preferably less than 0.5 mA, and / or can be detected. In particular, it may be assumed that the limiting current plateau for H 2 O + O 2 144 is reached, in particular is achieved safely. However, this alternative mode of operation, in particular with a pump voltage that changes at least temporarily over time, may under certain circumstances have reduced dynamics. In particular, the first pumping voltage 134 and / or the second pumping voltage 138 and / or the Nernst voltage in the probe operation and / or in the standard operating step and / or in the calibration measuring step are varied such that at least two operating points result: for example, at least one control operation, preferably at a Nernst voltage of about U N = 450 mV, in particular for a measurement of the oxygen content p (O 2 ), in particular in the standard operating step, and at least one control operation, preferably at about U N = 1000 mV, in particular in a measurement of p (O 2 ) + p (H 2 O), in particular in the Kalibrationsmessschritt. The vapor pressure determining step and / or the calibration measuring step and / or the standard operating step may be carried out several times in succession, for example in different orders. At least one characteristic curve can be adjusted here. Particularly preferably, the method according to the invention, comprising in particular the calibration measuring step and / or the standard operating step, with a sensor element 110 be performed. For example, the inventive method can also be used with two sensor elements 110 and / or with two devices according to the invention 114 be performed. For example, the calibration measuring step can be performed with a first sensor element 110 and the standard operating step with a second sensor element 110 , For example, a lambda probe can be used for a measurement and / or detection of p (O 2 ), in particular for the standard operating step, and a further lambda probe for the measurement and / or detection of p (O 2 + steam), in particular for the calibration measuring step. A vapor pressure, in particular the proportion of water vapor in the gas, may result from: p (vapor) = p (O 2 + steam) - p (O 2 ). Alternatively or additionally, a lambda probe can be used for an alternating and / or simultaneous measurement of p (O 2 ) and p (O 2 + steam). For example, the vapor pressure can also be calculated and / or recorded using the equation described above. A dynamic of the measurement, in particular of the method according to the invention, in particular one cycle of the method according to the invention, for example comprising at least one vapor pressure determination step and / or at least one calibration measurement step and / or at least one standard operation step, can be for example less than 1 s, preferably less than 500 ms, particularly preferred less than 100 ms. The method according to the invention may in particular be an autonomous adjustment. The method according to the invention can be based, in particular, on the recognition that there is usually a reproducible relationship between a diffusion resistance for oxygen and a diffusion resistance for water vapor, in particular a well reproducible relationship. The diffusion resistance may in particular be a diffusion resistance of the diffusion barrier 128 and / or the solid electrolyte 120 act.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 114 kann insbesondere mindestens ein Heizelement 124 umfassen. Das Heizelement 124 kann eingerichtet sein, um, beispielsweise in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, eine Betriebstemperatur einzuregeln und/oder zu kontrollieren. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise bei einer Temperatur von 500 bis 1000 °C, bevorzugt von 700 bis 800 °C, besonders bevorzugt von ungefähr 780 °C durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine Betriebstemperatur von T = 780 °C angestrebt werden. Hierdurch können sich beispielsweise eine geringere Zersetzungsspannung und/oder eine Verschiebung der Plateaus, insbesondere der Grenzstromplateaus, beispielsweise hin zu niedrigeren Spannungen, insbesondere zu einer niedrigeren ersten Pumpspannung 134 und/oder zu einer niedrigeren zweiten Pumpspannung 138, ergeben. Eine alternative Betriebsweise mit einer zumindest zeitweise sich zeitlich ändernden Pumpspannung kann beispielsweise angewendet werden, wenn ein Benutzer und/oder die Ansteuerung 122 die erste Pumpspannung 134 und/oder die zweite Pumpspannung 138, insbesondere zur Messung des Grenzstromplateaus für O2 142 und/oder des Grenzstromplateaus für H2O + O2 144, nicht kennt und/oder sich dieses verschoben hat, beispielsweise durch mindestens eine Temperaturänderung mindestens eines Teils des Sensorelements 110 und/oder der Umgebung und/oder durch einer Alterung, beispielsweise des Sensorelements 110. The device according to the invention 114 in particular, at least one heating element 124 include. The heating element 124 may be arranged to, for example, in one embodiment of the method according to the invention, regulate an operating temperature and / or to control. The process according to the invention can be carried out, for example, at a temperature of from 500 to 1000.degree. C., preferably from 700 to 800.degree. C., more preferably from approximately 780.degree. For example, an operating temperature of T = 780 ° C can be sought. As a result, for example, a lower decomposition voltage and / or a shift of the plateaus, in particular the Grenzstromplateaus, for example, towards lower voltages, in particular to a lower first pumping voltage 134 and / or to a lower second pumping voltage 138 , revealed. An alternative mode of operation with an at least temporarily time-varying pump voltage can be used, for example, if a user and / or the control 122 the first pumping voltage 134 and / or the second pumping voltage 138 , in particular for measuring the limiting current plateau for O 2 142 and / or the limiting current plateau for H 2 O + O 2 144 , does not know and / or this has shifted, for example, by at least one temperature change of at least a portion of the sensor element 110 and / or the environment and / or by aging, for example of the sensor element 110 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008007238 A1 [0004] DE 102008007238 A1 [0004]
  • GB 2443951 A [0008] GB 2443951 A [0008]
  • DE 3990187 C2 [0009] DE 3990187 C2 [0009]
  • EP 1710568 A2 [0012] EP 1710568 A2 [0012]
  • US 6695964 B1 [0012] US 6695964 B1 [0012]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 160–165 [0001] Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pages 160-165 [0001]
  • Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 160–165 [0027] Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pages 160-165 [0027]

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb eines Sensorelements (110) zur Erfassung eines Sauerstoffanteils eines Gases in einem Messgasraum (112), wobei das Sensorelement (110) mindestens eine erste Elektrode (116) und mindestens eine zweite Elektrode (118) umfasst, wobei die erste Elektrode (116) und die zweite Elektrode (118) über mindestens einen Festelektrolyten (120) verbunden sind, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: • mindestens einen Dampfdruckbestimmungsschritt, wobei in dem Dampfdruckbestimmungsschritt mindestens ein Referenzwasserdampfdruck bestimmt wird, • mindestens einen Kalibrationsmessschritt, wobei in dem Kalibrationsmessschritt mindestens ein Anteil an Wasserdampf in dem Gas elektrochemisch mit dem Sensorelement (110) bestimmt wird, wobei eine Kalibrierung des Sensorelements (110) unter Verwendung des Referenzwasserdampfdrucks und des in dem Kalibrationsmessschritt bestimmten Anteils an Wasserdampf durchgeführt wird. Method for operating a sensor element ( 110 ) for detecting an oxygen content of a gas in a measuring gas space ( 112 ), wherein the sensor element ( 110 ) at least one first electrode ( 116 ) and at least one second electrode ( 118 ), wherein the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ) via at least one solid electrolyte ( 120 at least one vapor pressure determination step, wherein at least one reference vapor pressure is determined in the vapor pressure determination step; at least one calibration measurement step, wherein in the calibration measurement step at least a portion of water vapor in the gas is electrochemically coupled to the sensor element; 110 ), wherein a calibration of the sensor element ( 110 ) using the reference water vapor pressure and the portion of water vapor determined in the calibration measurement step. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in dem Dampfdruckbestimmungsschritt mindestens eine Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements (110) und/oder einer Umgebung des Sensorelements (110) erfasst wird, wobei aus der Temperatur auf den Referenzwasserdampfdruck geschlossen wird.Method according to the preceding claim, wherein in the vapor pressure determining step at least one temperature of at least a part of the sensor element ( 110 ) and / or an environment of the sensor element ( 110 ) is detected, being closed from the temperature to the reference water vapor pressure. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren in einem Zustand des Sensorelements (110) durchgeführt wird, wobei das Sensorelement (110) in dem Zustand zumindest teilweise mit gesättigtem Wasserdampf beaufschlagt ist. Method according to one of the preceding claims, wherein the method in a state of the sensor element ( 110 ) is carried out, wherein the sensor element ( 110 ) is in the state at least partially acted upon by saturated water vapor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend mindestens einen Standardbetriebsschritt, wobei in dem Standardbetriebsschritt der Sauerstoffanteil in dem Gas elektrochemisch mit dem Sensorelement (110) bestimmt wird. Method according to one of the preceding claims, further comprising at least one standard operating step, wherein in the standard operating step, the oxygen content in the gas electrochemically with the sensor element ( 110 ) is determined. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in dem Kalibrationsmessschritt eine erste Pumpspannung (134) zwischen der ersten Elektrode (116) und der zweiten Elektrode (118) eingestellt wird, wobei mindestens ein erster Pumpstrom (136) erfasst wird, wobei in dem Standardbetriebsschritt mindestens eine zweite Pumpspannung (138) zwischen der ersten Elektrode (116) und der zweiten Elektrode (118) eingestellt wird, wobei mindestens ein zweiter Pumpstrom (140) erfasst wird, wobei sich die erste Pumpspannung (134) von der zweiten Pumpspannung (138) unterscheidet.Method according to the preceding claim, wherein in the calibration measuring step a first pumping voltage ( 134 ) between the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ), wherein at least one first pumping current ( 136 ), wherein in the standard operating step at least one second pumping voltage ( 138 ) between the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ), wherein at least one second pumping current ( 140 ), wherein the first pumping voltage ( 134 ) from the second pumping voltage ( 138 ) is different. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Pumpspannung (134) um 1 mV bis 10 kV höher, bevorzugt um 500 mV bis 1 kV höher, besonders bevorzugt um 800 mV höher ist als die zweite Pumpspannung (138).Method according to the preceding claim, wherein the first pumping voltage ( 134 ) by 1 mV to 10 kV higher, preferably by 500 mV to 1 kV higher, more preferably by 800 mV higher than the second pump voltage ( 138 ). Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Kalibrationsmessschritt und/oder in dem Standardbetriebsschritt jeweils eine zumindest zeitweise zeitlich konstante Pumpspannung angelegt wird.Method according to one of the three preceding claims, wherein in each case an at least temporarily temporally constant pumping voltage is applied in the calibration measuring step and / or in the standard operating step. Verfahren nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Kalibrationsmessschritt und/oder in dem Standardbetriebsschritt jeweils eine zumindest zeitweise zeitlich sich ändernde Pumpspannung angelegt wird.Method according to one of the four preceding claims, wherein in the calibration measuring step and / or in the standard operating step in each case an at least temporarily temporally changing pumping voltage is applied. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dampfdruckbestimmungsschritt und/oder der Kalibrationsmessschritt und/oder der Standardbetriebsschritt mehrmals hintereinander ausgeführt werden, wobei mindestens eine Kennlinie abgeglichen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the vapor pressure determining step and / or the calibration measuring step and / or the standard operating step are carried out several times in succession, wherein at least one characteristic curve is adjusted. Vorrichtung (114) zur Erfassung eines Sauerstoffanteils eines Gases in einem Messgasraum (112), wobei die Vorrichtung (114) mindestens ein Sensorelement (110) umfasst, wobei das Sensorelement (110) mindestens eine erste Elektrode (116) und mindestens eine zweite Elektrode (118) umfasst, wobei die erste Elektrode (116) und die zweite Elektrode (118) über mindestens einen Festelektrolyten (120) verbunden sind, wobei die Vorrichtung (114) weiterhin mindestens eine Ansteuerung (122) aufweist, wobei die Ansteuerung (122) eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Contraption ( 114 ) for detecting an oxygen content of a gas in a measuring gas space ( 112 ), the device ( 114 ) at least one sensor element ( 110 ), wherein the sensor element ( 110 ) at least one first electrode ( 116 ) and at least one second electrode ( 118 ), wherein the first electrode ( 116 ) and the second electrode ( 118 ) via at least one solid electrolyte ( 120 ), the device ( 114 ) at least one control ( 122 ), wherein the control ( 122 ) is arranged to perform a method according to any one of the preceding claims.
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