Konzept eines Multigassensors zur Erfüllung strengster Emissionsanforderungen an Verbrennungsmotoren

Autoren

J. Herrmann MSc, Dr.-Ing. G. Hagen, Dr.-Ing. J. Kita, Prof. Dr.-Ing. R. Moos, Universität Bayreuth; Dipl.-Ing. D. Bleicker, Dipl.-Ing. F. Noack, CPK Automotive GmbH & Co. KG, Münster:

Jahr

2021

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Aufgrund strenger Emissionsgrenzwerte für Stickoxide im Bereich von Verbrennungsmotoren gibt es verschiedene Konzepte zur Abgasnachbehandlung. Hierfür sind robuste Sensoren zur Überwachung notwendig. Neben den kommerziell erhältlichen Sensoren auf Zirkoniumoxidbasis wurde ein neuer impedanzbasierter NO_x-Sensor entwickelt. Der Sensor wird in planarer Dickschichttechnik hergestellt, wobei ein NO_x-sensitives Funktionsmaterial auf siebgedruckten Interdigitalelektroden aufgebracht ist. Da das NO_x-Signal des Sensors von dem λ-Wert des umgebenden Gases abhängig ist, wird auf dem Sensorsubstrat eine weitere O₂-sensitive Funktionsschicht integriert. Es kann gezeigt werden, dass beide Funktionsschichten sowohl einzeln auch als simultan betrieben werden können, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Durch Aufnahme NO-abhängiger und O₂-abhängiger Kennlinien, kann die O₂-sensitive Funktionsschicht genutzt werden, um das λ-abhängige NO_x-Signal zu korrigieren und in eine NO_x-Konzentration umzurechnen. In der weiteren Optimierung des Sensors wurde eine neue Heizerstruktur entwickelt, welche eine exaktere Temperaturkontrolle der Funktionsschichten ermöglicht. Zusätzlich wurde mittels Strömungssimulation eine Schutzkappe für diese Sensoranwendung entworfen.

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