DE102017208568A1 - Method for determining the temperature of an exhaust gas sensor - Google Patents

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Carolin Maria Schilling
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgassensor, der eine erste Widerstandsleiterbahn (14) mit einem ersten Alterungsverhalten aufweist und eine zweite Widerstandsleiterbahn (16) mit einem zweiten Alterungsverhalten, das von dem ersten Alterungsverhalten verschieden ist, aufweist.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur dieses Abgassensors, mit folgenden Schritte:- Messung (102) des Widerstands der ersten Widerstandsleiterbahn (14),- Messung (103) des Widerstands der zweiten Widerstandsleiterbahn (16),- Bestimmen (104) einer Temperatur des Abgassensors als Funktion des Widerstands der ersten Widerstandsleiterbahn (14) und des Widerstands der zweiten Widerstandsleiterbahn (16) auf Basis des ersten Alterungsverhaltens und des zweiten Alterungsverhaltens.The invention relates to an exhaust gas sensor having a first resistance track (14) with a first aging behavior and a second resistance track (16) having a second aging behavior, which is different from the first aging behavior. The invention further relates to a method for determining the temperature this exhaust gas sensor, comprising the steps of: - measuring (102) the resistance of the first resistance trace (14), - measuring (103) the resistance of the second resistance trace (16), - determining (104) a temperature of the exhaust gas sensor as a function of the resistance of the first Resistor trace (14) and the resistance of the second resistor trace (16) based on the first aging behavior and the second aging behavior.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2005 053 120 A1 ist bereits ein Abgassensor bekannt, der eine Widerstandsleiterbahn aufweist. Aus diesem Dokument ist es auch bekannt, eine Temperatur des Abgassensors zu bestimmen, indem ein Widerstand der Widerstandsleiterbahn des Abgassensors gemessen und in eine Temperatur umgerechnet wird.From the DE 10 2005 053 120 A1 An exhaust gas sensor is already known which has a resistance conductor track. From this document it is also known to determine a temperature of the exhaust gas sensor by measuring a resistance of the resistance track of the exhaust gas sensor and converting it into a temperature.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche basiert auf der Erkenntnis, dass derartige Widerstandsleiterbahnen einer Alterung unterworfen sind, sodass sich beispielsweise ihr ohmscher Widerstand bei einer bestimmten Temperatur im Lauf der Zeit, in der der Abgassensor einem Abgas ausgesetzt ist, ändert, beispielsweise vergrößert oder verkleinert.The present invention with the features of the independent claims is based on the recognition that such resistance tracks are subject to aging, so that, for example, their ohmic resistance at a certain temperature in the course of time in which the exhaust gas sensor is exposed to an exhaust gas changes, for example, increases or reduced.

Hieran ist problematisch, dass eine Temperaturbestimmung mittels der Widerstandleiterbahn ebenfalls beispielsweise auf dem temperaturabhängigen ohmschen Widerstand der Widerstandsleiterbahn beruht. Beispielsweise nimmt der ohmschen Widerstand der Widerstandsleiterbahn mit steigender Temperatur zu (Kaltleiter) oder der Widerstand der Widerstandsbahn nimmt mit steigender Temperatur ab (Heißleiter).This is problematic in that a temperature determination by means of the resistor track is also based, for example, on the temperature-dependent ohmic resistance of the resistor track. For example, the ohmic resistance of the resistance track increases with increasing temperature (PTC thermistor) or the resistance of the resistance track decreases with increasing temperature (thermistor).

All dies hat zunächst beispielsweise die Konsequenz, dass ein gealterter Sensor von einem Sensor der einer anderen Temperatur ausgesetzt ist, beispielsweise einer erhöhten Temperatur oder einer verminderten Temperatur, nicht unterschieden werden kann. Es kann also aus der Messung des Widerstands nur einer Widerstandsleiterbahn weder ein Alterungszustand der Widerstandsleiterbahn des Abgassensors festgestellt werden, noch kann die Temperatur des Abgassensors mit Gewissheit bestimmt werden.For example, all of this initially has the consequence that an aged sensor can not be distinguished from a sensor that is exposed to a different temperature, such as an elevated temperature or a reduced temperature. It can therefore be determined from the measurement of the resistance of only one resistance track neither an aging state of the resistance track of the exhaust gas sensor, nor can the temperature of the exhaust gas sensor be determined with certainty.

Es wurde ferner erkannt, dass auch die Messung der Widerstände von zwei Widerstandsleiterbahnen des Sensors grundsätzlich noch keine Lösung des Problems bietet, da der Temperaturbestimmung mittels der zweiten Leiterbahn der gleiche oben erläuterte Mangel anhaftet.It was further recognized that even the measurement of the resistances of two resistor traces of the sensor basically does not provide a solution to the problem, since the temperature determination by means of the second trace adheres to the same defect explained above.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, dass der Abgassensor eine erste Widerstandsleiterbahn mit einem ersten Alterungsverhalten aufweist und eine zweite Widerstandsleiterbahn mit einem von dem ersten Alterungsverhalten verschiedenen zweiten Alterungsverhalten aufweist.According to the invention, the problem is solved in that the exhaust gas sensor has a first resistance track with a first aging behavior and has a second resistance track with a second aging behavior different from the first aging behavior.

Die Verschiedenartigkeit der Alterungsverhalten ermöglicht dabei in Kombination mit der Bekanntheit der Alterungsverhalten Rückschlüsse darauf, wie sehr eine Alterung der Widerstandsleiterbahnen bereits erfolgt ist, und Rückschlüsse darauf, welchen Widerstand nicht gealterte Widerstandsleiterbahnen bei der betreffenden Temperatur aufweisen würden.The diversity of the aging behavior, in combination with the familiarity with the aging behavior, makes it possible to draw conclusions as to how much aging of the resistance conductor tracks has already taken place, and to draw conclusions as to what resistance unaged resistor tracks would have at the relevant temperature.

Unter einem Alterungsverhalten einer Widerstandsleiterbahn eines Abgassensors wird im Rahmen der Anmeldung insbesondere eine Charakteristik verstanden, mit der Einwirkungen von Abgas auf den Abgassensor Änderungen des elektrischen Widerstands, den die Widerstandsleiterbahn bei einer bestimmten Temperatur aufweist, bewirken. Die physikalischen Ursachen für ein derartiges Alterungsverhalten können zum Beispiel chemische Reaktionen oder Veränderungen der Morphologie und/oder der Querschnittsfläche der Widerstandsleiterbahn und/oder andere Effekte sein.Under an aging behavior of a resistance track of an exhaust gas sensor is understood in the context of the application, in particular a characteristic with the effects of exhaust gas on the exhaust gas sensor changes the electrical resistance, which has the resistance track at a certain temperature. The physical causes of such aging behavior may be, for example, chemical reactions or changes in the morphology and / or the cross-sectional area of the resistance trace and / or other effects.

Unter einer Widerstandsleiterbahn eines Abgassensors wird im Rahmen der Anmeldung insbesondere eine in einer Längsrichtung erstreckte Leiterbahnstruktur verstanden, die insbesondere an zwei Stellen, bevorzugt an ihren Enden, kontaktierbar ist, insbesondere von außerhalb des Abgassensors kontaktierbar ist. Es kann sich bei der Widerstandsleiterbahn beispielsweise um eine Leiterbahn handeln, die dem Abgas ganz oder teilweise ausgesetzt ist, sodass sie im besonderen Maß mit ihrem Alterungsverhalten konfrontiert ist. Es kann sich beispielsweise um eine Elektrode handeln, die zu einer weiteren Elektrode parallel schlaufenförmig an der Oberfläche eines keramischen Sensorelements eines Abgassensors verläuft, um eine Rußmenge im Abgas durch eine Leitfähigkeit beziehungsweise einen Widerstand zwischen den beiden Widerstandsleiterbahnen messbar zu machen.In the context of the application, a resistance track of an exhaust gas sensor is understood in particular to be a track structure which is extended in a longitudinal direction and can be contacted in particular at two points, preferably at its ends, in particular from the outside of the exhaust gas sensor. For example, the resistance conductor track may be a conductor track that is exposed to the exhaust gas in whole or in part, so that it is confronted with its aging behavior to a particular extent. It may, for example, be an electrode which runs parallel to a further electrode on the surface of a ceramic sensor element of an exhaust gas sensor in order to make it possible to measure a quantity of soot in the exhaust gas by a conductivity or a resistance between the two resistance conductor tracks.

Das Konzept des Alterungsverhaltens einer Widerstandsleiterbahn eines Abgassensors soll an einem Beispiel exemplarisch verdeutlicht werden: Ein soeben gefertigter Referenz-Abgassensor weist in diesem Beispiel eine Widerstandsleiterbahn auf, die bei einer Temperatur von 500°C einen elektrischen Widerstand von 100 Ohm hat.The concept of the aging behavior of a resistance track of an exhaust gas sensor will be illustrated by way of example by way of example: A reference exhaust gas sensor just produced has this reference For example, a resistance trace that has an electrical resistance of 100 ohms at a temperature of 500 ° C.

Nachdem dieser Referenz-Abgassensor eine definierte Zeit lang einem Abgas definierter Zusammensetzung, definierter Strömungsgeschwindigkeit und definierter Temperatur ausgesetzt wurde, beträgt der ohmsche Widerstand der Widerstandsleiterbahn bei einer Temperatur von 500°C bereits 101,5 Ohm. Die relative Änderung des elektrischen Widerstand der Widerstandsleiterbahn des Abgassensors beträgt in diesem Fall: (101,5 Ohm - 100 Ohm)/100 Ohm = 0,015.After this reference exhaust gas sensor has been exposed for a defined time to an exhaust gas of defined composition, defined flow velocity and defined temperature, the ohmic resistance of the resistance trace at a temperature of 500 ° C. is already 101.5 ohms. The relative change in the electrical resistance of the resistance trace of the exhaust gas sensor in this case is: (101.5 ohms-100 ohms) / 100 ohms = 0.015.

Ein anderer soeben gefertigter Abgassensor weist ebenfalls eine Widerstandsleiterbahn auf, die ebenfalls bei einer Temperatur von 500°C einen elektrischen Widerstand von 100 Ohm hat. Diese Widerstandsleiterbahn besteht jedoch aus einem anderen Material und weist eine andere Geometrie auf und/oder ist dem Abgas anders exponiert und/oder unterscheidet sich in anderer Art und Weise von der Widerstandsleiterbahn des Referenz-Abgassensors.Another just-produced exhaust gas sensor also has a resistance track, which also has an electrical resistance of 100 ohms at a temperature of 500 ° C. However, this resistance trace is made of a different material and has a different geometry and / or is differently exposed to the exhaust gas and / or differs in a different way from the resistance trace of the reference exhaust gas sensor.

Der andere Abgassensor wird nun ebenfalls die definierte Zeit lang dem Abgas definierter Zusammensetzung, definierter Strömungsgeschwindigkeit und definierter Temperatur ausgesetzt. Der ohmsche Widerstand der Widerstandsleiterbahn des anderen Abgassensors bei einer Temperatur von 500°C beträgt anschließend 103 Ohm. Die relative Änderung des elektrischen Widerstand der Widerstandsleiterbahn des anderen Abgassensors beträgt also in diesem Fall: (103 Ohm - 100 Ohm)/100 Ohm = 0,03.The other exhaust gas sensor is now also the defined time the exhaust gas defined composition, defined flow velocity and defined temperature exposed. The ohmic resistance of the resistance track of the other exhaust gas sensor at a temperature of 500 ° C is then 103 ohms. The relative change in the electrical resistance of the resistor track of the other exhaust gas sensor is thus in this case: (103 ohms - 100 ohms) / 100 ohms = 0.03.

Die relative Änderung des elektrischen Widerstands der Widerstandsleiterbahn des anderen Abgassensors ist also doppelt so groß wie die relative Änderung des elektrischen Widerstands der Widerstandsleiterbahn des Referenz-Abgassensors.The relative change in the electrical resistance of the resistor track of the other exhaust gas sensor is thus twice as large as the relative change in the electrical resistance of the resistor track of the reference exhaust gas sensor.

In diesem Fall kann das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahn des anderen Abgassensors mit dem Wert 2 angegeben werden.In this case, the aging behavior of the resistance trace of the other exhaust gas sensor can be specified with the value 2.

Selbstverständlich gibt es alternative Möglichkeiten, das Alterungsverhalten einer Widerstandsleiterbahn eines Abgassensors zu definieren, anzugeben und/oder zu bestimmen.Of course, there are alternative ways to define, specify and / or determine the aging behavior of a resistance track of an exhaust gas sensor.

Die Wahl des Referenz-Abgassensors kann bereits grundsätzlich mit einer gewissen Willkür erfolgen. Insbesondere wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Alterungsverhalten von Widerstandsleiterbahnen eines Abgassensors nicht als absolute Größe betrachtet, sondern lediglich in Relation zu dem Alterungsverhalten einer anderen Widerstandsleiterbahn eines Abgassensors. Insofern kann die Wahl des Referenz-Abgassensors mit einer besonderen Willkür erfolgen.The choice of the reference exhaust gas sensor can already be done basically with a certain arbitrariness. In particular, in the context of the present invention, the aging behavior of resistance traces of an exhaust gas sensor is not considered as an absolute value, but only in relation to the aging behavior of another resistance trace of an exhaust gas sensor. In this respect, the choice of the reference exhaust gas sensor can be done with a special arbitrariness.

Erfindungsgemäß ist das Alterungsverhalten der ersten Widerstandsleiterbahn von dem Alterungsverhalten der zweiten Widerstandsleiterbahn verschieden. Das heißt insbesondere, dass die relative Änderung des elektrischen Widerstands bei einer bestimmten Temperatur, die eine der beiden Widerstandsleiterbahnen erfährt, wenn sie einem bestimmten Abgas ausgesetzt ist, von der relativen Änderung des elektrischen Widerstands bei einer bestimmten Temperatur, die die andere der beiden Widerstandsleiterbahnen erfährt, wenn sie dem gleichen bestimmten Abgas ausgesetzt ist, verschieden ist.According to the invention, the aging behavior of the first resistor track is different from the aging behavior of the second resistor track. That is, in particular, that the relative change in electrical resistance at a particular temperature experienced by one of the two resistive traces when exposed to a particular exhaust gas is determined by the relative change in electrical resistance at a particular temperature experienced by the other of the two resistive traces when it is exposed to the same particular exhaust gas is different.

Diese Verschiedenartigkeit ist insbesondere signifikant, also nicht nur im Rahmen dessen, was an Verschiedenartigkeit beispielsweise durch Streuungen innerhalb einer Fertigung, beispielsweise zwischen verschieden Chargen und/oder innerhalb einer Charge einer Fertigung, gewöhnlich auftritt.This diversity is particularly significant, not only in the context of what usually occurs in diversity, for example due to variations within a production, for example between different batches and / or within a batch of production.

Beispielsweise kann sich die relative Änderung des elektrischen Widerstands bei einer bestimmten Temperatur, die eine der beiden Widerstandsleiterbahnen erfährt, wenn sie einem bestimmten Abgas ausgesetzt ist, von der relativen Änderung des elektrischen Widerstands bei einer bestimmten Temperatur, die die andere der beiden Widerstandsleiterbahnen erfährt, wenn sie dem gleichen bestimmten Abgas ausgesetzt ist, um mindestens 10% oder sogar um mindestens 30% der betragsmäßig kleineren Änderung unterscheiden.For example, the relative change in electrical resistance at a particular temperature experienced by one of the two resistive tracks when exposed to a particular exhaust gas may be determined by the relative change in electrical resistance at a particular temperature experienced by the other of the two resistive tracks it is exposed to the same particular exhaust gas to differ by at least 10% or even by at least 30% of the smaller magnitude change.

Weiterhin bevorzugt ist es, wenn sich die relative Änderung des elektrischen Widerstands bei einer bestimmten Temperatur, die eine der beiden Widerstandsleiterbahnen erfährt, wenn sie einem bestimmten Abgas ausgesetzt ist, von der relative Änderung des elektrischen Widerstands bei einer bestimmten Temperatur, die die andere der beiden Widerstandsleiterbahnen erfährt, wenn sie dem gleichen bestimmten Abgas ausgesetzt ist, um mindestens 50% oder sogar um mindestens 80% der betragsmäßig kleineren Änderung unterscheidet.It is further preferred if the relative change of the electrical resistance at a certain temperature, which experiences one of the two resistance tracks, when exposed to a certain exhaust gas, of the relative change of the electrical resistance at a certain temperature, which is the other of the two Resistive conductor tracks, when exposed to the same particular exhaust, undergo at least 50% or even at least 80% of the smaller amount of change.

In Weiterbildungen ist vorgesehen, dass sich die erste Widerstandsleiterbahn von der zweiten Widerstandsleiterbahn in einem für das Alterungsverhalten einer Widerstandsleiterbahn eines Abgassensors relevanten Parameter unterscheidet. In further developments, it is provided that the first resistor track differs from the second resistor track in a parameter relevant to the aging behavior of a resistor track of an exhaust gas sensor.

Der für das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahn des Abgassensors relevante Parameter kann insbesondere die Oberfläche und/oder die Porosität der Widerstandsleiterbahn sein. In der Regel wird ein Alterungsverhalten umso ausgeprägter sein, je größer die Oberfläche und/oder die Porosität der Widerstandsleiterbahn ist, da mit der Oberfläche und/oder der Porosität der Widerstandsleiterbahn die Intensität der Wechselwirkung der Widerstandsleiterbahn mit dem Abgas zunimmt.The parameter relevant for the aging behavior of the resistance trace of the exhaust gas sensor may in particular be the surface and / or the porosity of the resistance trace. In general, the larger the surface and / or the porosity of the resistance conductor track, the more pronounced the aging behavior will be, since with the surface and / or the porosity of the resistance conductor track, the intensity of the interaction of the resistance conductor track with the exhaust gas increases.

Der für das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahn des Abgassensors relevante Parameter kann zusätzlich oder alternativ insbesondere der Querschnitt der Widerstandsleiterbahn sein. In der Regel wird ein Alterungsverhalten umso ausgeprägter sein, je kleiner der Querschnitt der Widerstandsleiterbahn ist, da mit dem Querschnitt der Widerstandsleiterbahn die Intensität der Wechselwirkung der Widerstandsleiterbahn mit dem Abgas abnimmt.The parameter relevant for the aging behavior of the resistance trace of the exhaust gas sensor may additionally or alternatively be in particular the cross section of the resistance trace. In general, the smaller the cross section of the resistance conductor track, the more pronounced the aging behavior will be, since the intensity of the interaction of the resistance conductor track with the exhaust gas decreases with the cross section of the resistance conductor track.

Der für das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahn des Abgassensors relevante Parameter kann zusätzlich oder alternativ insbesondere das Material oder eine Dotierung der Widerstandsleiterbahn sein.The parameter relevant for the aging behavior of the resistance trace of the exhaust gas sensor may additionally or alternatively be in particular the material or a doping of the resistance trace.

Der für das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahn des Abgassensors relevante Parameter kann zusätzlich oder alternativ insbesondere ein Flächenanteil sein, mit dem die Oberfläche der Widerstandsleiterbahn bedeckt ist und dem Abgas somit nicht unmittelbar ausgesetzt ist.The parameter relevant for the aging behavior of the resistance trace of the exhaust gas sensor may additionally or alternatively be in particular an area fraction with which the surface of the resistance trace is covered and thus not directly exposed to the exhaust gas.

Der für das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahn des Abgassensors relevante Parameter kann zusätzlich oder alternativ insbesondere die Polarität der Widerstandsleiterbahn sein, also insbesondere das Vorzeichen des Potentialunterschieds zwischen der Widerstandsleiterbahn und der anderen Widerstandsleiterbahn (also der zweiten Widerstandsleiterbahn im Falle der ersten Widerstandsleiterbahn und/oder der ersten Widerstandsleiterbahn im Falle der zweiten Widerstandsleiterbahn) sein.The parameter relevant for the aging behavior of the resistance trace of the exhaust gas sensor may additionally or alternatively be in particular the polarity of the resistance trace, ie in particular the sign of the potential difference between the resistance trace and the other resistance trace (ie the second resistor trace in the case of the first resistor trace and / or the first resistor trace) in the case of the second resistor track).

Weitere für das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahn des Abgassensors relevante Parameter können selbstverständlich gegeben sein.Other relevant for the aging behavior of the resistance track of the exhaust gas sensor parameters can of course be given.

Insbesondere kann das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahnen und insbesondere die relative Änderung des elektrischen Widerstands bei einer bestimmten Temperatur, die eine Widerstandsleiterbahn erfährt, wenn sie einem bestimmten Abgas ausgesetzt ist, als proportional zu einem für das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahn des Abgassensors relevanten Parameter der Widerstandseiterbahn angenommen werden. Insbesondere dann kann insbesondere der für das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahn des Abgassensors relevante Parameter der Widerstandsleiterbahn auch unmittelbar als Wert verwendet werden, der ein Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahn charakterisiert.In particular, the aging behavior of the resistance traces, and in particular the relative change in electrical resistance at a particular temperature experienced by a resistive trace when exposed to a particular exhaust gas, can be considered proportional to a resistive trace parameter relevant to the aging behavior of the resistance trace of the exhaust gas sensor. In particular, then, in particular, the parameter of the resistance track which is relevant for the aging behavior of the resistance track of the exhaust gas sensor can also be used directly as a value which characterizes an aging behavior of the resistance track.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Abgassensors, der eine erste Widerstandsleiterbahn mit einem ersten Alterungsverhalten aufweist und der eine zweite Widerstandsleiterbahn mit einem zweiten Alterungsverhalten, das von dem ersten Alterungsverhalten verschieden ist, aufweist.The invention also includes a method of determining the temperature of an exhaust gas sensor having a first resistance trace having a first aging behavior and having a second resistance trace having a second aging behavior different from the first aging behavior.

Es kann sich insbesondere um einen erfindungsgemäßen Abgassensor handeln und/oder insbesondere um einen wie voranstehend und/oder in den Vorrichtungsansprüchen und/oder den Ausführungsbeispielen erläutert weitergebildeten Abgassensor handeln.It may in particular be an exhaust gas sensor according to the invention and / or in particular act as an exhaust gas sensor refined as described above and / or in the device claims and / or the exemplary embodiments.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die folgenden Schritte vor:

  • - Messung des Widerstands der ersten Widerstandsleiterbahn,
  • - Messung des Widerstands der zweiten Widerstandsleiterbahn,
  • - Bestimmen einer Temperatur des Abgassensors als Funktion des Widerstands der ersten Widerstandsleiterbahn und des Widerstands der zweiten Widerstandsleiterbahn auf Basis des ersten Alterungsverhaltens und des zweiten Alterungsverhaltens.
The method according to the invention provides the following steps:
  • Measurement of the resistance of the first resistor track,
  • Measurement of the resistance of the second resistor track,
  • Determining a temperature of the exhaust gas sensor as a function of the resistance of the first resistance trace and the resistance of the second resistance trace on the basis of the first aging behavior and the second aging behavior.

Die Messung des Widerstands der ersten Widerstandsleiterbahn sieht insbesondere die Bestimmung des ohmschen Widerstands der ersten Widerstandsleiterbahn oder die Messung zumindest einer mit diesem Widerstand verknüpften Größe, beispielsweise die Messung eines Strom und/oder einer Spannung, vor.In particular, the measurement of the resistance of the first resistance trace provides for the determination of the ohmic resistance of the first resistance trace or the measurement of at least one variable associated with this resistance, for example the measurement of a current and / or a voltage.

Für die Messung des Widerstands der zweiten Widerstandsleiterbahn gilt sinngemäß gleiches. The same applies analogously to the measurement of the resistance of the second resistor track.

Das Bestimmen einer Temperatur des Abgassensors sieht insbesondere vor, dass eine Größe ermittelt wird, die mit der tatsächlichen Temperatur des Abgassensors in an sich bekannter Weise eineindeutig verknüpft ist. Mit anderen Worten: Die Bestimmung der Temperatur des Abgassensors ist nicht an eine bestimmte Temperaturskala gebunden.The determination of a temperature of the exhaust gas sensor provides, in particular, that a variable is determined which is uniquely linked to the actual temperature of the exhaust gas sensor in a manner known per se. In other words, the determination of the temperature of the exhaust gas sensor is not bound to a specific temperature scale.

Eine Funktion des Widerstands der ersten Widerstandsleiterbahn und des Widerstands der zweiten Widerstandsleiterbahn ist insbesondere eine Zuordnung, die einem Paar aus einem Wert des Widerstands der ersten Widerstandsleiterbahn und einem Wert des Widerstands der zweiten Widerstandsbahn eindeutig und mit Hinblick auf beide Widerstände in nichttrivialer Weise einen Wert beziehungsweise eine Temperatur zuordnet.A function of the resistance of the first resistance trace and the resistance of the second resistance trace is, in particular, an association that univocally assigns a value of a pair of a resistance value of the first resistance trace and a value of resistance of the second resistance trace, and non-trivial to both resistances assigns a temperature.

Das Bestimmen einer Temperatur des Abgassensors als Funktion des Widerstands der ersten Widerstandsleiterbahn und des Widerstands der zweiten Widerstandsbahn auf Basis des ersten Alterungsverhaltens und des zweiten Alterungsverhaltens, setzt insbesondere voraus, dass aus der Annahme, dass die erste und die zweite Widerstandsleiterbahn aktuell die gleiche Temperatur aufweisen und aus der Annahme, dass die erste und die zweite Widerstandsleiterbahn in der Vergangenheit grundsätzlich dem gleichen Abgas ausgesetzt waren, und aus der grundsätzlichen Kenntnis des ersten Alterungsverhaltens und des zweiten Alterungsverhaltens, insbesondere durch eine eindeutige Rechenvorschrift, insbesondere auf die aktuelle Temperatur zumindest einer der Widerstandsleiterbahnen und/oder insbesondere auf die aktuelle Temperatur des Abgassensors geschlossen wird.Specifically, determining a temperature of the exhaust gas sensor as a function of the resistance of the first resistance trace and the resistance of the second resistance trace based on the first aging behavior and the second aging behavior assumes that the first and second resistance traces are currently at the same temperature and from the assumption that the first and the second resistance track were basically exposed to the same exhaust gas in the past, and from the basic knowledge of the first aging behavior and the second aging behavior, in particular by a unique calculation rule, in particular on the current temperature of at least one of the resistance tracks and / or in particular to the current temperature of the exhaust gas sensor is closed.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Alterungsverhalten der ersten Widerstandsleiterbahn durch einen ersten vorbekannten Parameter und das Alterungsverhalten der zweiten Widerstandsleiterbahn durch einen zweiten vorbekannte Parameter gegeben sind und/oder dass hinsichtlich des Alterungsverhaltens der ersten Widerstandsleiterbahn und des Alterungsverhaltens der zweiten Widerstandsleiterbahn ein vorbekannter Verhältnis-Parameter gegeben ist, so wie oben bereits anhand eines Beispiels erläutert wurde. Selbstverständlich gibt es alternative Möglichkeiten, das Alterungsverhalten der ersten Widerstandsleiterbahn und/oder der zweiten Widerstandsleiterbahn zu definieren.It is provided in particular that the aging behavior of the first resistor track is given by a first known parameter and the aging behavior of the second resistor track by a second previously known parameter and / or that with regard to the aging behavior of the first resistor track and the aging behavior of the second resistor track a previously known ratio parameter is given, as already explained above by way of example. Of course, there are alternative ways to define the aging behavior of the first resistor track and / or the second resistor track.

Das Alterungsverhalten der ersten Widerstandsleiterbahn und/oder das Alterungsverhalten der ersten Widerstandsleiterbahn beziehungsweise ein Verhältnis dieser Größen können insbesondere als aus Sicht des erfindungsgemäßen Verfahrens als vorab bekannt aufgefasst werden.The aging behavior of the first resistor track and / or the aging behavior of the first resistor track, or a ratio of these quantities, can be understood as being known in advance, in particular, from the point of view of the method according to the invention.

Es kann aber insbesondere auch als ein vorangehender Verfahrensschritt aufgefasst werden, das Alterungsverhalten der ersten Widerstandsleiterbahn und/oder das Alterungsverhalten der zweiten Widerstandsleiterbahn eines bestimmten Abgassensors zu bestimmen.However, it can also be understood, in particular, as a preceding method step, to determine the aging behavior of the first resistance conductor track and / or the aging behavior of the second resistance track of a specific exhaust gas sensor.

Hierzu wird der Abgassensor oder ein anderer grundsätzlich baugleicher Abgassensor insbesondere einem Abgas auszusetzen sein und eine zusätzliche Temperaturmessung auszuführen sein, die durch die Alterung der Widerstandsleiterbahnen nicht beeinflusst ist.For this purpose, the exhaust gas sensor or another basically identical exhaust gas sensor will in particular be exposed to an exhaust gas and an additional temperature measurement must be carried out which is not influenced by the aging of the resistance conductor tracks.

Alternativ oder zusätzlich kann hierzu insbesondere eine numerische Simulation durchgeführt werden.Alternatively or additionally, in particular a numerical simulation can be carried out for this purpose.

Alternativ oder zusätzlich kann das Alterungsverhalten insbesondere unmittelbar durch zumindest einen für das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahnen des Abgassensors relevanten Parameter oder auf Basis von zumindest einem solchen Parameter bestimmt werden. Es kann sich bei diesem Parameter beispielsweise um zumindest eine der folgenden Größen handeln:

  • - Oberfläche oder Porosität der Widerstandsleiterbahn
  • - Querschnitt der Widerstandsleiterbahn
  • - Material oder Dotierung der Widerstandsleiterbahn
  • - Bedeckung der Oberfläche der Widerstandsleiterbahn
  • - Polarität der Widerstandsleiterbahn
Alternatively or additionally, the aging behavior can be determined in particular directly by at least one parameter relevant to the aging behavior of the resistance tracks of the exhaust gas sensor or based on at least one such parameter. For example, this parameter may be at least one of the following:
  • - Surface or porosity of the resistance track
  • - Cross section of the resistance track
  • - Material or doping of the resistance track
  • - Covering the surface of the resistance track
  • - Polarity of the resistance track

Diese Größen können wiederum insbesondere als aus Sicht des Verfahrens vorbekannt angesehen werden oder die Bestimmung dieser Größen kann insbesondere als vorangehender Verfahrensschritt aufgefasst werden.In turn, these quantities may in particular be regarded as previously known from the point of view of the method, or the determination of these quantities may be understood in particular as a preceding method step.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm zur Durchführung der Verfahrensschritte, einen maschinenlesbaren Datenträger, auf welchem solch ein Computerprogramm und insbesondere auch das Alterungsverhalten der ersten Widerstandsleiterbahn und das Alterungsverhalten der zweiten Widerstandsleiterbahn betreffende Daten gespeichert sind, und ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, die Verfahrensschritte auszuführen. The invention also relates to a computer program for carrying out the method steps, a machine-readable data carrier on which such a computer program and in particular also the aging behavior of the first resistor track and the aging behavior of the second resistor track data are stored, and an electronic control unit which is set up, the method steps perform.

Figurenlistelist of figures

  • Die 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Abgassensors.The 1 shows the basic structure of an exhaust gas sensor according to the invention.
  • Die 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgassensors im Detail.The 2 shows a first embodiment of an exhaust gas sensor according to the invention in detail.
  • Die 3 zeigt weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Abgassensoren im Detail.The 3 shows further embodiments of inventive exhaust gas sensors in detail.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der 4 schematisch dargestellt.An embodiment of the method according to the invention is in the 4 shown schematically.

Ausführungsformenembodiments

In 1 ist ein prinzipieller Aufbau eines keramischen Sensorelements 10 eines Abgas-Partikelsensors in einer Explosionsdarstellung dargestellt. Das keramische Sensorelement 10 dient der Bestimmung einer Partikelkonzentration, wie beispielsweise einer Rußkonzentration, in einem das Sensorelement 10 umgebenden Gasgemisch. Das Sensorelement 10 umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von sauerstoffionenleitenden Festelektrolytschichten 11a, 11b und 11c. Die Festelektrolytschichten 11a und 11c werden dabei als keramische Folien ausgeführt und bilden einen planaren keramischen Körper. Sie bestehen aus einem sauerstoffionenleitenden Festelektrolytmaterial, wie beispielsweise mit Y2O3 oder mit Ce oder mit Sc stabilisiertem oder teilstabilisiertem ZrO2.In 1 is a basic structure of a ceramic sensor element 10 an exhaust gas particulate sensor shown in an exploded view. The ceramic sensor element 10 For determining a particle concentration, such as a soot concentration, for example, the sensor element is used in one 10 surrounding gas mixture. The sensor element 10 For example, it includes a plurality of oxygen ion conductive solid electrolyte layers 11a . 11b and 11c , The solid electrolyte layers 11a and 11c are carried out as ceramic films and form a planar ceramic body. They consist of an oxygen ion-conducting solid electrolyte material, such as ZrO2 stabilized or partially stabilized with Ce or with Sc, for example with Y2O3 or with Sc.

Die Festelektrolytschicht 11b wird dagegen mittels Siebdruck eines pastösen keramischen Materials beispielsweise auf der Festelektrolytschicht 11a erzeugt. Als keramische Komponente des pastösen Materials wird dabei bevorzugt dasselbe Festelektrolytmaterial verwendet, aus dem auch die Festelektrolytschichten 11a, 11c bestehen.The solid electrolyte layer 11b in contrast, by means of screen printing of a pasty ceramic material, for example on the solid electrolyte layer 11a generated. As a ceramic component of the pasty material preferably the same solid electrolyte material is used, from which also the solid electrolyte layers 11a . 11c consist.

Weiterhin weist das Sensorelement beispielsweise eine Vielzahl von elektrisch isolierenden keramischen Schichten 12a, 12b, 12c auf. Diese Schichten werden dabei ebenfalls mittels Siebdruck eines pastösen keramischen Materials beispielsweise auf den Festelektrolytschichten 11a, 11b, 11c erzeugt. Als keramische Komponente des pastösen Materials wird dabei beispielsweise Aluminiumoxid verwendet, da dieses auch bei Temperaturwechselbeanspruchungen über einen langen Zeitraum einen weitgehend konstant hohen elektrischen Widerstand aufweist.Furthermore, the sensor element, for example, a plurality of electrically insulating ceramic layers 12a . 12b . 12c on. These layers are also by screen printing a pasty ceramic material, for example, on the solid electrolyte layers 11a . 11b . 11c generated. As a ceramic component of the pasty material, for example, alumina is used, since this has a largely constant high electrical resistance even under thermal cycling over a long period of time.

Die integrierte Form des planaren keramischen Körpers des Sensorelements 10 wird durch Zusammenlaminieren der mit der Festelektrolytschicht 11b und mit Funktionsschichten sowie mit den Schichten 12a - 12c bedruckten keramischen Folien und anschließendem Sintern der laminierten Struktur in an sich bekannter Weise hergestellt.The integrated shape of the planar ceramic body of the sensor element 10 is laminated by laminating with the solid electrolyte layer 11b and with functional layers as well as with the layers 12a - 12c printed ceramic films and subsequent sintering of the laminated structure in a conventional manner.

Alternative Schichtfolgen sind möglich und an sich bekannt. Beispielsweise können die Schichten 11a, 11b und 11c aus einem ionisch und/oder elektronisch isolierenden Material bestehen, beispielsweise aus Aluminiumoxid und/oder dergleichen bestehen. In diesem Fall können die isolierenden Schichten 12a, 12b und/oder 12c ganz oder teilweise entfallen.Alternative layer sequences are possible and known per se. For example, the layers 11a . 11b and 11c consist of an ionic and / or electronically insulating material, for example, consist of alumina and / or the like. In this case, the insulating layers 12a . 12b and or 12c completely or partially omitted.

Das Sensorelement 10 weist weiterhin ein keramisches Heizelement 40 auf, das in Form einer elektrischen Widerstandsleiterbahn ausgeführt ist und der Aufheizung des Sensorelementes 10 insbesondere auf die Temperatur des zu bestimmenden Gasgemischs bzw. zum Abbrand der auf den Großflächen des Sensorelements 10 abgelagerten Rußpartikel dient. Die Widerstandsleiterbahn ist vorzugsweise aus einem Cermet-Material ausgeführt; vorzugsweise als Mischung von Platin oder einem Platinmetall mit keramischen Anteilen, wie beispielsweise Aluminiumoxid. Die Widerstandsleiterbahn ist weiterhin vorzugsweise in Form eines Mäanders ausgebildet und weist an beiden Enden Durchkontaktierungen 42, 44 sowie elektrische Anschlüsse 46, 48 auf. Durch Anlegen einer entsprechenden Heizspannung an die Anschlüsse 46, 48 der Widerstandsleiterbahn kann die Heizleistung des Heizelementes 40 entsprechend reguliert werden.The sensor element 10 also has a ceramic heating element 40 on, which is designed in the form of an electrical resistance track and the heating of the sensor element 10 in particular to the temperature of the gas mixture to be determined or to burn off the on the large surfaces of the sensor element 10 Deposited soot particles serves. The resistor track is preferably made of a cermet material; preferably as a mixture of platinum or a platinum metal with ceramic portions, such as alumina. The resistance conductor track is furthermore preferably designed in the form of a meander and has plated-through holes at both ends 42 . 44 as well as electrical connections 46 . 48 on. By applying an appropriate heating voltage to the terminals 46 . 48 The resistance track can control the heating power of the heating element 40 be regulated accordingly.

Auf einer Großfläche des Sensorelements 10 sind beispielsweise zwei Messelektroden aufgebracht, die im Beispiel als als ineinander verschlungene Widerstandsleiterbahnen 14, 16 ausgebildet sind. Die Verwendung von Widerstandsleiterbahnen 14, 16 ermöglicht vorteilhafterweise eine genaue Bestimmung des elektrischen Widerstandes bzw. der elektrischen Leitfähigkeit des sich zwischen den Messelektroden 14, 16 befindenden Oberflächenmaterials und zusätzlich auch eine genaue und separate Bestimmung des elektrischen Widerstandes bzw. der elektrischen Leitfähigkeit beider Widerstandsleiterbahnen 14, 16. Zur Kontaktierung der Widerstandsleiterbahnen 14, 16 sind im Bereich eines dem Gasgemisch abgewandten Endes des Sensorelements zwei Paare von Kontaktflächen 18, 20 vorgesehen.On a large surface of the sensor element 10 For example, two measuring electrodes are applied, which in the example as intertwined resistance printed conductors 14 . 16 are formed. The Use of resistance tracks 14 . 16 advantageously allows an accurate determination of the electrical resistance or the electrical conductivity of the between the measuring electrodes 14 . 16 In addition, a precise and separate determination of the electrical resistance or the electrical conductivity of both resistance printed conductors 14 . 16 , For contacting the resistor tracks 14 . 16 are in the region of a gas mixture facing away from the end of the sensor element two pairs of contact surfaces 18 . 20 intended.

Auf der mit den Widerstandsleiterbahnen 14, 16 versehenen Großfläche des Sensorelements 10 kann zusätzlich eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte poröse Schicht vorgesehen sein, die die Widerstandsleiterbahnen 14, 16 in ihrem ineinander verschlungenen Bereich gegenüber einem direkten Kontakt mit dem zu bestimmenden Gasgemisch abschirmt. Dabei ist die Schichtdicke der porösen Schicht vorzugsweise größer als die Schichtdicke der Messelektroden 14, 16. Die poröse Schicht ist vorzugsweise offenporös ausgeführt, wobei die Porengröße so gewählt wird, dass die zu bestimmenden Partikel im Gasgemisch in die Poren der porösen Schicht eindiffundieren können. Die Porengröße der porösen Schicht liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 10 µm. Die poröse Schicht ist aus einem keramischen Material ausgeführt, das vorzugsweise dem Material der Schicht 12a ähnlich ist oder diesem entspricht und kann mittels Siebdruck hergestellt werden. Die Porosität der porösen Schicht kann durch Zusatz von Porenbildnern zu der Siebdruckpaste entsprechend eingestellt werden. Die poröse Schicht kann anderseits insbesondere auch eine für Gas und/oder Partikel, beispielsweise für Rußpartikel, undurchlässige Schicht sein, die lediglich im Bereich zwischen den Widerstandsleiterbahnen ausgespart ist.On the with the resistance tracks 14 . 16 provided large area of the sensor element 10 In addition, a porous layer, not shown for reasons of clarity may be provided, which the resistance traces 14 . 16 shields in their intertwined area against direct contact with the gas mixture to be determined. The layer thickness of the porous layer is preferably greater than the layer thickness of the measuring electrodes 14 . 16 , The porous layer is preferably made open-porous, wherein the pore size is selected so that the particles to be determined in the gas mixture can diffuse into the pores of the porous layer. The pore size of the porous layer is preferably in a range of 2 to 10 microns. The porous layer is made of a ceramic material, preferably the material of the layer 12a is similar or corresponds to this and can be prepared by screen printing. The porosity of the porous layer can be adjusted accordingly by adding pore formers to the screen printing paste. On the other hand, the porous layer may, on the other hand, also be a layer which is impermeable to gas and / or particles, for example for soot particles, and which is recessed only in the region between the resistance conductor tracks.

Während des Betriebs des Sensorelementes 10 wird an die Widerstandsleiterbahnen 14, 16 eine Spannung angelegt. Da die Messelektroden 14, 16 auf der Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht 12a angeordnet sind, kommt es zunächst im Wesentlichen zu keinem Stromfluss zwischen den Messelektroden 14, 16.During operation of the sensor element 10 gets to the resistance tracks 14 . 16 a voltage applied. Because the measuring electrodes 14 . 16 on the surface of the electrically insulating layer 12a are arranged, there is initially substantially no current flow between the measuring electrodes 14 . 16 ,

Enthält ein das Sensorelement 10 umströmendes Gasgemisch Partikel, insbesondere Ruß, so lagern sich diese auf der Oberfläche des Sensorelementes 10 ab. Durch die offenporige Struktur der porösen Schicht gelangen die Partikel durch die poröse Schicht hindurch bis in unmittelbare Nähe der Widerstandsleiterbahnen 14, 16. Da Ruß eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit aufweist, kommt es bei ausreichender Beladung der Oberfläche des Sensorelementes 10 bzw. der porösen Schicht mit Ruß zu einem ansteigenden Stromfluss zwischen den Messelektroden 14, 16, der mit dem Ausmaß der Beladung korreliert.Contains one the sensor element 10 flowing gas mixture particles, in particular soot, so they store on the surface of the sensor element 10 from. As a result of the open-pore structure of the porous layer, the particles pass through the porous layer and into the immediate vicinity of the resistance conductor tracks 14 . 16 , Since soot has a certain electrical conductivity, it comes with sufficient loading of the surface of the sensor element 10 or the porous layer with soot to an increasing current flow between the measuring electrodes 14 . 16 which correlates with the extent of loading.

Wird nun an die Messelektroden 14, 16 eine elektrische Spannung angelegt und der zwischen den Messelektroden 14, 16 auftretende elektrische Strom ermittelt, so kann auf die abgelagerte Partikelmasse geschlossen werden. Mit dieser Messmethode wird die Konzentration all derjenigen Partikel in einem Gasgemisch erfasst, die die elektrische Leitfähigkeit des sich zwischen den Messelektroden 14,16 befindenden keramischen Materials beeinflussen.Will now contact the measuring electrodes 14 . 16 an electrical voltage is applied and that between the measuring electrodes 14 . 16 ascertained electrical current determined, it can be concluded that the deposited particulate mass. With this measurement method, the concentration of all those particles in a gas mixture is detected, which influence the electrical conductivity of the located between the measuring electrodes 14,16 ceramic material.

Eine Messung des elektrischen Widerstands beziehungsweise der elektrischen Leitfähigkeit einer oder beider der Widerstandsleiterbahnen 14, 16 ist zusätzlich grundsätzlich geeignet, deren Temperatur beziehungsweise die Temperatur des Sensorelements 10 zu bestimmen. Im Beispiel stellen die Widerstandsleiterbahnen 14, 16 Kaltleiter dar, das heißt der Widerstand der Widerstandsleiterbahnen 14, 16 ist umso größer, je heißer die Widerstandsleiterbahnen 14, 16 beziehungsweise das Sensorelement 10 sind.A measurement of the electrical resistance or the electrical conductivity of one or both of the resistance printed conductors 14 . 16 is additionally suitable in principle, the temperature or the temperature of the sensor element 10 to determine. In the example, the resistance tracks 14 . 16 PTC thermistor, that is the resistance of the resistive conductor tracks 14 . 16 is the larger, the hotter the resistor tracks 14 . 16 or the sensor element 10 are.

In der 2 sind die oberen Ebenen des distalen Endabschnitts des Sensorelements 10 aus 1 in einem Querschnitt vergrößert gezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass auf der Festelektrolytschicht 11a eine elektrisch isolierende keramische Schicht 12a angeordnet ist und auf dieser die Widerstandsleiterbahnen 14, 16.In the 2 are the upper levels of the distal end portion of the sensor element 10 out 1 shown enlarged in a cross section. It can be seen that on the solid electrolyte layer 11a an electrically insulating ceramic layer 12a is arranged and on this the resistance conductors 14 . 16 ,

Es ist in der Vergrößerung ersichtlich, dass sich die erste Widerstandsleiterbahn 14 von der zweiten Widerstandsleiterbahn 16 dadurch unterscheidet, dass sie höher ist als letztere. Beispielsweise ist die Widerstandsleiterbahn 14 doppelt so hoch wie breit. Die zweite Widerstandsleiterbahn 16 ist hingegen breiter als die erste Widerstandsleiterbahn 14. Beispielsweise ist die zweite Widerstandsleiterbahn 16 genauso hoch wie breit.It can be seen in the magnification that the first resistor track 14 from the second resistor ladder 16 distinguished by being higher than the latter. For example, the resistance track 14 twice as wide as it is wide. The second resistor track 16 is wider than the first resistor track 14 , For example, the second resistor track is 16 as tall as it is wide.

Andere Ausführungsbeispiele sind in der 3 vergrößert dargestellt. Die Widerstandsleiterbahnen 14 und 16 sind zwar makroskopisch gleich dimensioniert, sie unterscheiden sich aber ebenso wie bei dem in der 2 dargestellte Ausführungsbeispiel in einem für das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahnen 14, 16 relevanten Parameter.Other embodiments are in the 3 shown enlarged. The resistance tracks 14 and 16 are macroscopically the same dimensioned, but they differ as well as in the 2 illustrated embodiment in a for the aging behavior of the resistance printed conductors 14 . 16 relevant parameters.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Porosität der ersten Widerstandsleiterbahn 14 größer als die Porosität der zweiten Widerstandsleiterbahn 16, beispielsweise doppelt so groß. Da die erste Widerstandsleiterbahn 14 dem Abgas somit intensiver ausgesetzt ist als die zweite Widerstandsleiterbahn 16, wird erwartet, dass sie schneller altert. In a second embodiment, the porosity of the first resistor trace 14 greater than the porosity of the second resistor track 16 , for example, twice as big. Because the first resistor ladder 14 The exhaust gas is thus exposed more intensively than the second resistor track 16 , is expected to age faster.

In einem dritten Ausführungsbeispiel besteht die erste Widerstandsleiterbahn 14 aus einem Material, dass eine geringere chemische und/oder thermische Beständigkeit aufweist als das Material der zweiten Widerstandsleiterbahn 16. Beispielsweise besteht die erste Widerstandsleiterbahn 14 aus Palladium, während die zweite Widerstandsleiterbahn 16 aus Platin besteht. Es wird erwartet, dass die erste Widerstandsleiterbahn 14 schneller altert als die zweite Widerstandsleiterbahn 16.In a third embodiment, there is the first resistor track 14 of a material that has a lower chemical and / or thermal resistance than the material of the second resistor trace 16 , For example, there is the first resistor track 14 from palladium, while the second resistor track 16 made of platinum. It is expected that the first resistor ladder 14 aging faster than the second resistor ladder 16 ,

Das erfindungsgemäße Verfahren, durchgeführt mit dem in den 1 und 2 beziehungsweise 1 und 3 dargestellten Abgassensor wird anhand der 4 nachfolgend beispielhaft erläutert.The inventive method, carried out with in the 1 and 2 or 1 and 3 shown exhaust gas sensor is based on the 4 explained below by way of example.

Aus Voruntersuchungen, beispielsweise in einem ersten Verfahrensschritt 101, aufgrund von Computersimulationen oder aufgrund von beispielsweise geometrischen Vorüberlegungen ist der temperaturabhängige elektrische Widerstand der ersten Widerstandsleiterbahn 14 und ist der temperaturabhängige elektrische Widerstand der zweiten Widerstandsleiterbahn 16 in einem Zustand des Abgassensors, in dem dieser noch nicht einem Abgas ausgesetzt worden ist, bekannt. Im Beispiel sind dies sowohl für die erste Widerstandsleiterbahn 14 als auch für die zweite Widerstandsleiterbahn 16 bei einer Temperatur von 500°C 100 Ohm:

  • R1, neu, 500 = R2, neu, 500 = 100 Ohm.
From preliminary investigations, for example in a first process step 101 , due to computer simulations or due to, for example, geometric considerations, the temperature-dependent electrical resistance of the first resistor trace 14 and is the temperature-dependent electrical resistance of the second resistor trace 16 in a state of the exhaust gas sensor in which it has not yet been exposed to an exhaust gas known. In the example, these are both for the first resistor track 14 as well as for the second resistor track 16 at a temperature of 500 ° C 100 ohms:
  • R 1 , new, 500 = R 2, new, 500 = 100 ohms.

Aus Voruntersuchungen, beispielsweise in einem ersten Verfahrensschritt 101, aufgrund von Computersimulationen oder aufgrund von beispielsweise geometrischen Vorüberlegungen ist ferner bekannt, dass das Alterungsverhalten der ersten Widerstandsleiterbahn 14 und das Alterungsverhalten der zweiten Widerstandsleiterbahn 16 dadurch charakterisiert ist, dass die alterungsbedingte relative Änderung des elektrischen Widerstand bei einer an sich beliebigen Temperatur T der ersten Widerstandsleiterbahn 14 ΔR1 = (R1, alt, T - R1, neu, T)/R1, neu, T 2,4 mal so groß ist wie die alterungsbedingte relative Änderung des elektrischen Widerstand bei einer Temperatur T der zweiten Widerstandsleiterbahn 16 ΔR2 = (R2,alt, T - R2,neu, T)/R2, neu, T.From preliminary investigations, for example in a first process step 101 , due to computer simulations or due to, for example, geometric considerations, it is further known that the aging behavior of the first resistor track 14 and the aging behavior of the second resistor trace 16 characterized in that the age-related relative change of the electrical resistance at a per se arbitrary temperature T of the first resistor track 14 ΔR 1 = (R 1, old, T - R 1, new, T ) / R 1 , new , T is 2.4 times as large as the age-related relative change in electrical resistance at a temperature T of the second resistor trace 16 ΔR 2 = (R 2, old, T - R 2, new, T ) / R 2, new, T.

Es ist also im Beispiel vorab bekannt, dass r = ΔR1/ΔR2 = 2,4.It is therefore known in advance in the example that r = ΔR 1 / ΔR 2 = 2.4.

Dieser Zusammenhang gilt bei einer an sich beliebigen Temperatur T. In diesem Beispiel der Durchführung des Verfahrens wird also insbesondere vorausgesetzt, dass die beiden Widerstandsleiterbahnen 14, 16 den gleichen elektrischen Temperaturkoeffizienten aufweisen. Selbstverständlich ist das Verfahren, entsprechend modifiziert, auch in anderen Fällen durchführbar.This relationship applies at an arbitrary temperature T. In this example, the implementation of the method is therefore in particular assumed that the two resistor tracks 14 . 16 have the same electrical temperature coefficient. Of course, the method, modified accordingly, also feasible in other cases.

Nach einer längeren Betriebsdauer des Abgassensors werden nachfolgend im Beispiel bei einer nicht vorab bekannten Temperatur T des Abgassensors in den Verfahrensschritten 102 und 103 der Widerstand der ersten Widerstandsleiterbahn 14 und der Widerstand der zweiten Widerstandsleiterbahn 16 bestimmt:

  • R1, alt, T = 51,2 Ohm und R2, alt, T = 50,5 Ohm.
After a longer period of operation of the exhaust gas sensor, in the example below, at a not known temperature T of the exhaust gas sensor in the method steps 102 and 103 the resistance of the first resistor track 14 and the resistance of the second resistor trace 16 certainly:
  • R 1, old, T = 51.2 ohms and R 2, old, T = 50.5 ohms.

Aus den zuvor bekannten Informationen und aus den bei der nicht vorab bekannten Temperatur T ermittelten Widerständen der ersten Widerstandsleiterbahn 14 und der zweiten Widerstandsleiterbahn 16 wird im Beispiel im Verfahrensschritt 104 der elektrische Widerstand R1, neu, T ermittelt, den die nicht gealterte erste Widerstandsleiterbahn 14 bei der gleichen Temperatur T aufweisen würde, im Beispiel gemäß der Formel: R 1, neu , T = R 1, neu ,500 * ( r * R 2, alt , T − R 1, alt , T ) / ( r * R 2, neu ,500 − R 1, neu ,500 )

Figure DE102017208568A1_0001
From the previously known information and from the resistances of the first resistor track determined at the not previously known temperature T. 14 and the second resistor track 16 is in the example in the process step 104 the electrical resistance R 1, new , T determines the unaged first resistance trace 14 at the same temperature T, in the example according to the formula: R 1, New . T = R 1, New 500 * ( r * R 2, old . T - R 1, old . T ) / ( r * R 2, New 500 - R 1, New 500 )
Figure DE102017208568A1_0001

Im Beispiel ist R1, neu, T = 50 Ohm. Da die Temperaturabhängigkeit der Widerstandsleiterbahn 14 im Neuzustand an sich bekannt ist, kann auf die zugehörige Temperatur T geschlossen werden, im Beispiel etwa 100°C.In the example, R 1 is new , T = 50 ohms. As the temperature dependence of the resistance track 14 is known per se in the new state, can be closed to the associated temperature T, in the example about 100 ° C.

Zusätzlich oder alternativ kann im gleichen Verfahrensschritt 104 der elektrische Widerstand R2, neu, T ermittelt, den die nicht gealterte zweite Widerstandsleiterbahn 16 bei der gleichen Temperatur T aufweisen würde, im Beispiel gemäß der Formel: R 2, neu , T = R 2, neu ,500 * ( r*R 2, alt , T − R 1, alt , T ) / ( r * R 2, neu ,500 − R 1, neu ,500 )

Figure DE102017208568A1_0002
Additionally or alternatively, in the same process step 104 the electrical resistance R 2 , new , T determines that the unaged second resistor trace 16 at the same temperature T, in the example according to the formula: R 2, New . T = R 2, New 500 * ( r * R 2, old . T - R 1, old . T ) / ( r * R 2, New 500 - R 1, New 500 )
Figure DE102017208568A1_0002

Im Beispiel ist R2, neu, T = 50 Ohm. Da die Temperaturabhängigkeit der zweiten Widerstandsleiterbahn 16 im Neuzustand an sich bekannt ist, kann auf die zugehörige Temperatur T geschlossen werden, im Beispiel etwa 100°C.In the example, R 2 is new , T = 50 ohms. As the temperature dependence of the second resistor trace 16 is known per se in the new state, can be closed to the associated temperature T, in the example about 100 ° C.

In einem anderen Beispiel sind die elektrischen Widerstände der neuen ersten Widerstandsleiterbahn 14 und der neuen zweiten Widerstandsleiterbahn 16 nicht gleich, sondern es ist bei 500°C: R1, neu, 500 = 95 Ohm und R2, neu, 500 = 105 Ohm.In another example, the electrical resistances of the new first resistor trace 14 and the new second resistor track 16 not equal, but it is at 500 ° C: R 1, new, 500 = 95 ohms and R 2, new, 500 = 105 ohms.

Es ist in diesem Beispiel r= 2,5. Nach einer gewissen Alterung wird bei einer Temperatur T gemessen: R1, alt, T = 53 Ohm und R2, alt, T = 55 Ohm.It is r = 2.5 in this example. After a certain aging is measured at a temperature T: R 1 , old, T = 53 ohms and R 2, old, T = 55 ohms.

Mit den oben angegebenen Formeln erhält man:

  • R1, neu, T = 48 Ohm und R2, neu, T = 53 Ohm
With the formulas given above, one obtains:
  • R 1, new, T = 48 ohms and R 2, new , T = 53 ohms

Aus den an sich bekannten Temperaturabhängigkeiten der Widerstandsleiterbahnen 14 und 16 im Neuzustand kann wiederum auf die Temperatur T geschlossen werden, die auch in diesem Beispiel bei etwa 100°C liegt.From the known temperature dependencies of the resistor tracks 14 and 16 in the new state can in turn be closed to the temperature T, which is also in this example at about 100 ° C.

Sind die elektrischen Temperaturkoeffizienten der beiden Widerstandsleiterbahnen 14, 16 nicht gleich aber gleichwohl bekannt, so muss dies bei der Bestimmungen der R1, neu, T und R2, neu, T entsprechend berücksichtigt werden.Are the electrical temperature coefficients of the two resistor tracks 14 . 16 but not immediately known, this must be taken into account in the provisions of R 1, new , T and R 2, new , T.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005053120 A1 [0001]DE 102005053120 A1 [0001]

Claims (11)

Abgassensor zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Abgases, der eine erste Widerstandsleiterbahn (14) mit einem ersten Alterungsverhalten aufweist und eine zweite Widerstandsleiterbahn (16) mit einem zweiten Alterungsverhalten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Alterungsverhalten von dem zweiten Alterungsverhalten verschieden ist, insbesondere signifikant verschieden ist.Exhaust gas sensor for determining a physical property of an exhaust gas having a first resistance track (14) with a first aging behavior and a second resistance track (16) having a second aging behavior, characterized in that the first aging behavior of the second aging behavior is different, especially significant is different. Abgassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Widerstandsleiterbahn (14, 16) dem Abgas aussetzbar sind.Exhaust gas sensor Claim 1 , characterized in that the first and the second resistance track (14, 16) are exposed to the exhaust gas. Abgassensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Widerstandsleiterbahnen (14, 16) parallel zueinander und schlaufenförmig verlaufen und eine Rußmenge im Abgas durch einen Widerstand zwischen den beiden Widerstandsleiterbahnen (14, 16) messbar ist.Exhaust gas sensor Claim 2 , characterized in that the two resistor tracks (14, 16) parallel to each other and loop-shaped and a quantity of soot in the exhaust gas by a resistance between the two resistor tracks (14, 16) is measurable. Abgassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Widerstandsleiterbahn (14) von der zweiten Widerstandsleiterbahn (16) in einem für das Alterungsverhalten einer Widerstandsleiterbahn (14, 16) eines Abgassensors relevanten Parameter unterscheidet, wobei der für das Alterungsverhalten der Widerstandsleiterbahn (14, 16) des Abgassensors relevante Parameter zumindest eine der folgenden Größen ist: - Oberfläche oder Porosität der Widerstandsleiterbahn (14, 16) - Querschnitt der Widerstandsleiterbahn (14, 16) - Material oder Dotierung der Widerstandsleiterbahn (14, 16) - Polarität der Widerstandsleiterbahn (14, 16).Exhaust gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the first resistor track (14) of the second resistor track (16) in a for the aging behavior of a resistance track (14, 16) of an exhaust gas sensor relevant parameter, wherein the aging behavior of the resistance track (14, 16) of the exhaust gas sensor relevant parameters is at least one of the following parameters: - surface or porosity of the resistance track (14, 16) - cross section of the resistance track (14, 16) - material or doping of the resistance track (14, 16) - polarity of Resistance conductor track (14, 16). Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Abgassensors, der eine erste Widerstandsleiterbahn (14) mit einem ersten Alterungsverhalten aufweist und eine zweite Widerstandsleiterbahn (16) mit einem zweiten Alterungsverhalten, das von dem ersten Alterungsverhalten verschieden ist, aufweist, insbesondere eines Abgassensors nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - Messung (102) des Widerstands der ersten Widerstandsleiterbahn (14), - Messung (103) des Widerstands der zweiten Widerstandsleiterbahn (16), - Bestimmen (104) einer Temperatur des Abgassensors als Funktion des Widerstands der ersten Widerstandsleiterbahn (14) und des Widerstands der zweiten Widerstandsleiterbahn (16) auf Basis des ersten Alterungsverhaltens und des zweiten Alterungsverhaltens.Method for determining the temperature of an exhaust gas sensor, which has a first resistance track (14) with a first aging behavior and a second resistance track (16) with a second aging behavior, which is different from the first aging behavior, in particular an exhaust gas sensor according to one of the preceding claims characterized by the steps of: measuring (102) the resistance of the first resistive trace (14), measuring (103) the resistance of the second resistive trace (16), determining (104) a temperature of the exhaust gas sensor as a function of the resistance of the first resistive trace (14) and the resistance of the second resistor trace (16) based on the first aging behavior and the second aging behavior. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Alterungsverhalten der ersten Widerstandsleiterbahn (14) durch einen ersten vorbekannten Parameter gegeben ist und dass das Alterungsverhalten der zweiten Widerstandsleiterbahn (16) durch einen zweiten vorbekannte Parameter gegeben ist; oder dass mit Hinblick auf des Alterungsverhaltens der ersten Widerstandsleiterbahn (14) und des Alterungsverhaltens der zweiten Widerstandsleiterbahn (16) ein vorbekannter Verhältnis-Parameter gegeben ist.Method according to Claim 5 , characterized in that the aging behavior of the first resistor track (14) is given by a first known parameter and that the aging behavior of the second resistor track (16) is given by a second previously known parameter; or that with regard to the aging behavior of the first resistor track (14) and the aging behavior of the second resistor track (16), a previously known ratio parameter is given. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Alterungsverhalten der ersten Widerstandsleiterbahn (14) und das Alterungsverhalten der zweiten Widerstandsleiterbahn (16) in einem vorangehenden Verfahrensschritt mit dem gleichen oder einem baugleichen Exemplar des Abgassensors experimentell ermittelt werden oder in einer numerischen Simulation ermittelt werden; und dass entsprechende Daten gespeichert werden.Method according to Claim 5 or 6 , characterized in that the aging behavior of the first resistor track (14) and the aging behavior of the second resistor track (16) are determined experimentally in a previous method step with the same or a similar copy of the exhaust gas sensor or determined in a numerical simulation; and that corresponding data is stored. Computerprogramm zur Durchführung der Verfahrensschritte von einem der vorangehenden Verfahrensansprüche.Computer program for carrying out the method steps of one of the preceding method claims. Maschinenlesbarer Datenträger auf welchem ein Computerprogramm nach dem vorangehenden Anspruch gespeichert ist.Machine-readable data carrier on which a computer program according to the preceding claim is stored. Maschinenlesbarer Datenträger nach Anspruch 9, auf dem Daten, die das Alterungsverhalten der ersten Widerstandsleiterbahn (14) und das Alterungsverhalten der zweiten Widerstandsleiterbahn (16) betreffen, gespeichert sind.Machine readable data carrier after Claim 9 on which data relating to the aging behavior of the first resistor trace (14) and the aging behavior of the second resistor trace (16) are stored. Elektronisches Steuergerät welches eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 5-7 auszuführen.Electronic control unit which is set up, a method according to one of Claims 5 - 7 perform.
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