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Herrmann, Julia ; Hagen, Gunter ; Kita, Jaroslaw ; Moos, Ralf ; Bleicker, Dirk ; Noack, Frank:
Konzept eines Multigassensors zur Erfüllung strengster Emissionsanforderungen an Verbrennungsmotoren.
2021
Veranstaltung: 42. Internationales Wiener Motorensymposium
, 28.–30. April 2021
, Wien, Österreich.
(Veranstaltungsbeitrag: Kongress/Konferenz/Symposium/Tagung
,
Vortrag
)
Abstract
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 NOx-Sensor entwickelt. Der Sensor wird in planarer Dickschichttechnik hergestellt, wobei ein NOx-sensitives Funktionsmaterial auf siebgedruckten Interdigitalelektroden aufgebracht ist. Da das NOx-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 NOx-Signal zu korrigieren und in eine NOx-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.