CN102918385A - 用于识别拉姆达探测器类型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了用于识别拉姆达探测器类型的方法，其中该拉姆达探测器具有至少两个设置在固体电解质之上和/或之中的电极（131，132），其中至少一个电极通过至少一个扩散势垒（130）与气体混合物相分隔，并且其中至少一个电极被施加有泵电流Ip。在此或者确定在电极之间该拉姆达探测器的内阻（230），并根据所确定的该电阻来推断探测器类型，或者在该电极之间施加电流，并根据在此出现的电压或电阻比值来推断探测器类型。

Description

用于识别拉姆达探测器类型的方法

本发明涉及根据权利要求1、6和7的前序部分所述的用于识别拉姆达探测器类型的一种方法。

本发明的主题还有适于实施该方法的计算机程序和计算机程序产品。

现有技术

在当今结构类型的汽车中采用了不同的探测器。一方面存在具有设置在固体电解质上的两个泵电极的探测器，其比如由DE 10 2007 009 157 A1或DE 10 2007 020 970 A1而已知。此外还存在具有两个单元的所谓宽带拉姆达探测器，其比如由DE 10 2007 057 707 A1而已知。这些探测器用于测量内燃机尾气中气体成分的浓度。宽带拉姆达探测器主要由常规的、用作电流单元的浓度探测器（能斯脱探测器）以及极限电流或“泵”单元的组合来组成。在与通常的浓度单元相同类型的泵单元上从外部施加了一个电压。如果该电压足够大，就出现所谓的极限电流，该极限电流与探测器两侧的氧浓度之差成正比。利用所述电流值与极性相关地来传送氧原子。电子调节电路致使由泵单元通过一个非常窄的扩散缝隙总是精确地从尾气中向该浓度探测器输入如此多的氧气，使得其上存在状态λ=1。在尾气中空气过量的情况下（贫油范围）就泵出氧气。在尾气的残余氧气含量微小的情况下（富油范围），通过翻转泵电压来输入氧气。相应的泵电流构成了输出信号。该宽带拉姆达探测器的输出信号线与发动机控制设备相连。

如果现在比如更换拉姆达探测器，那么单纯原理上就必须总是采用相同类型的探测器。不能容易地更换拉姆达探测器，因为其输出信号在控制设备中不能正确地被处理。

本发明所基于的任务是，介绍用于表征并识别不同制造者和不同类型的探测器的一种方法，其中该探测器的输出信号能够被处理。

本发明的公开

本发明的优点

该任务通过用于识别开头所述种类的拉姆达探测器类型的一种方法而如此得到解决，使得在探测器的至少一个预先给定运行温度下来确定在电极之间的拉姆达探测器内阻，并根据该内阻值来推断探测器类型。

通过在权利要求1的从属权利要求中所记载的措施，实现了在独立权利要求1中所述方法的有利改进和改善。

从而该方法的一种有利改进方案规定，确定表征该探测器的另一量，并由该内阻值和表征该探测器的至少另一量来推断探测器类型。在该扩展方案中采用了两个信息。通过判断这两个信息、也即该探测器信号和该内阻，来推断该探测器类型。

另外，表征该探测器的量单纯原理上考虑了不同的量。

一个第一有利的改进方案规定，作为表征该探测器的至少另一量，该探测器信号根据附加地呈现的泵电流而被确定，并通过该探测器信号与该内阻的比较来推断探测器类型。

根据本发明的另一扩展方案规定，作为表征该探测器的至少另一量，在探测器的至少一个预先给定运行温度下来确定在另一电极和另外两个电极之一之间的内阻，并由这些内阻的比值来推断探测器类型。从而比如能够在探测器的至少一个预先给定运行温度下来确定在一个内部泵电极和一个外部泵电极之间的内阻，并由内阻的比值来推断探测器类型。

根据另一有利的扩展方案，可以规定，除了该内阻或者内阻比值之外还确定在暴露于气体混合物中的外部泵电极和测量电极之间的微调电阻，并根据该微调电阻并结合该内阻或内阻比值来推断探测器类型。虽然单纯在原理上确定电阻或电阻比值、附加地测量也被称作平衡电阻、代码电阻或等级电阻的微调电阻就足够了，但是还存在附加的可能来精确地确定探测器类型。

除了或者附加于确定内阻或内阻比值，还可以采用直接或间接与探测器内阻或与内阻比值和/或电容有关的量。

该任务从而还通过用于识别宽带拉姆达类型的一种方法而得到解决，其中该宽带拉姆达探测器具有泵单元和能斯脱单元，该方法特征在于，在该外部泵电极和内部泵电极之间形成短路，并测量在此在参照电极和内部泵电极之间所出现的电压，并由电压变化的量来推断探测器类型。该方法尤其可以在探测器运行期间被采用，但如果要识别的探测器关于其内阻比值并且关于其微调电阻没有如此明显的差别，使得能够确定该探测器，那么该方法就尤其也能够被采用。

该任务另外还通过用于识别宽带拉姆达探测器类型的一种方法而得到解决，其中宽带拉姆达探测器具有一个泵单元和一个能斯脱单元，该方法特征在于，除了对于宽带拉姆达探测器正确运行所需的所调节的泵电流值，还把附加的可调节的泵电流量施加（aufgepraegt）在一个外部泵电极和一个内部泵电极之间，并测量在一个参照电极和该内部泵电极之间的电压变化，并由该电压变化来推断探测器类型。如果在外部泵电极与该内部泵电极之间的短路出于电路技术原因是不可能的或者没有规定，那么就尤其可以采用该解决方案。

最后提到的两种方法的一个扩展方案规定，周期地在该探测器的运行持续时间期间实施所述测量，并根据在运行时间上在参照电极与内部泵电极之间电压的电压变化来推断探测器的老化。由此实现了对电极老化以及构成探测器电解质的氧化锆老化的附加说明。

前述的本发明方法单纯原理上可以作为计算机程序来设计，其在控制设备程序中比如作为子程序来运行。该程序代码有利地存储在计算机程序产品、比如CD-ROM、记忆棒等中，这样就容易地不用附加的硬件耗费就实现了在已有控制设备中所述方法的升级。

附图的简述

本发明的实施例在附图中示出，并在下文说明中来更详细解释。其中：

图1示意示出了在现有技术中所已知的宽带拉姆达探测器，以解释其功能原理，以及

图2示意示出了泵单元、能斯脱单元的内阻以及微调电阻，以解释本发明的方法。

本发明的实施方案

为了确定在内燃机尤其汽车中内燃机尾气中的气体成分，采用了不同类型的气体探测器。除了氧浓度传感器、所谓的阶跃探测器或拉姆达探测器之外，尤其针对另外的贫油区域而采用了所谓的宽带拉姆达探测器。其主要由用作电流单元的常规浓度探测器、所谓的能斯脱探测器、以及极限电流单元或“泵”单元的组合组成。

本发明的方法下面比如结合所谓的宽带拉姆达探测器来进行阐述。在这点上应注意并强调的是，本发明并不局限于这种宽带拉姆达探测器，而是单纯原理上也可以应用于仅由一个单元组成的、并比如在电解质的上侧设置有两个电极的探测器，如例如由DE 10 2007 020 970 A1所已知。

在图1中示意示出了一个宽带拉姆达探测器的构造。其具有能斯脱浓度单元110和氧泵单元120，其中该氧泵单元120通过外部泵电极131和内部泵电极132构造。该外部泵电极131暴露于尾气A中，该内部环形泵电极132设置在空腔133中，该空腔通过通道134和其中设置有扩散势垒130的扩散缝隙而与尾气A相连接。该能斯脱单元110通过该内部泵电极132和参照电极141构造，该参照电极设置在参照空气通道140中。该探测器通过加热装置150而被加热到运行温度，其中在该加热装置上施加了加热电压U_H。比如通过运算放大器构成的调节电路160生成了泵电流I_P，其中在运算放大器非反相输入上施加了尤其450mV的参照电压，在运算放大器反相输入上施加了该参照电极141的输出信号，将该泵电流施加给该外部电极131。该内部泵电极132与地相连。该泵电流I_P可以借助接线端子161、162通过一个电阻165而被提取。它构成了氧浓度的一个尺度，如下文所简述。

在该泵单元120上施加了一个电压。如果该电压足够大，那么就出现一个“极限电流”，该电流与探测器两侧氧浓度之差成比例。利用该电流来-极性相关地-传送氧原子。该调节电路160致使该浓度探测器110由该泵单元120通过狭窄的扩散缝隙和扩散势垒130总是精确地从尾气A中馈送如此多的氧气，使得其上存在状态λ=1。在尾气中空气过量的情况下（贫油范围）就泵出氧气。在尾气的残余氧气含量微小的情况下（富油范围），通过反转泵电压来馈送氧气。可通过端子161、162而提取的该泵电流构成了输出信号，该输出信号体现为氧浓度并从而拉姆达值的尺度。

在这种宽带拉姆达探测器的插头中现在设置有微调电阻，也称为平衡电阻、代码电阻或等级电阻，其比如与电阻165并联设置。其用于该宽带拉姆达探测器的适配以及校准。在图2中通过等效电路图210示意示出的该宽带拉姆达探测器包含有能斯脱单元（在图1中用110来表示）的内阻220和虚拟电压源221以及泵单元（在图1中用120来表示）的内阻230和虚拟电压源231。该能斯脱单元110的内阻220可以通过端子RE和IPE来提取，其中“RE”代表参照电极（在图1中用141来表示），“IPE”代表内部泵电极（在图1中用132来表示）。该泵单元120的内阻230可以通过端子IPE和APE来提取，其中“APE”代表外部泵电极（在图1中用131来表示）。在该探测器210外面设置了微调电阻R_code，也称作平衡电阻、微调电阻或等级电阻，其可以通过一个端子MES来提取。相应的输出信号线与相应的电路单元217相连，该电路单元也称作拉姆达探测器分析组件。借助该组件，不仅能够测量在参照电极和内部泵电极之间的欧姆电阻（电阻220），而且还可以测量在内部泵电极和外部泵电极之间的欧姆电阻（电阻230）、也即在外部泵电极和端子MES之间的欧姆电阻（电阻R_code），并分析这些电阻。电阻220与电阻230之比体现为该探测器的特征。该比值在约550℃至800℃的温度范围上、也即在某一预先给定的温度范围上是恒定的。在一个第一类型的探测器中，该比值比如为1：1。该微调电阻R_code的值比如为4k欧姆。在另一类型的探测器中，电阻220与230的比值在550℃至800℃的温度范围上比如为4.2：1，并且最大微调电阻R_code小于150欧姆。借助该组件170，可以精确地确定该电阻并从而确定该电阻比值，并对所使用的探测器作出说明。

如果要识别的探测器关于内阻比值和微调电阻没有明显的差别，那么在一定程度上可以通过测量出参照电极到外部泵电极和内部泵电极的“距离”来采用一个附加特征以识别该探测器，其中该特征由该探测器的内部构造来确定。

在此在该方法的另一根据本发明的扩展方案中，在外部泵电极APE与内部泵电极IPE之间的电压被有目的地操纵，并根据在参照电极RE上的响应的测量来确定该“距离”。该距离在此理解为比如可以以毫米来说明的一个长度。由内部探测器结构所决定，电极在内部泵电极和参照电极上从而具有相互不同的距离。这种操纵单纯在原理上可以以两种方式来进行。在本发明方法的一个第一扩展方案中，在外部泵电极和内部泵电极之间的电压通过该分析电路被迫使变成0V，这对应于在外部泵电极APE和内部泵电极IPE的两个导线之间的短路。通过这种短路来进行在参照电极RE与内部泵电极IPE之间电压的变化。这种电压的变化可以被测量。该电压变化的高度对于相应的探测器类型是特有的。

如果这种短路出于电路技术的原因而不能实现或没有规定，那么本发明可选解决方案就规定以下方法。根据最后所调节的泵电流值，其中该泵电流值对应于该宽带拉姆达探测器正确运行时的泵电流，把一个可调节的并已知的附加泵电流量施加到该泵单元120上，也即施加到内部泵电极IPE和外部泵电极APE上，并测量在参照电极RE和内部泵电极IPE之间的电压变化。在参照电极RE和内部泵电极IPE之间的电压在正常情况下被调节为450mV的一个恒定值，按照附加泵电流量的极性，该电压然后增加或降低一个特征量。该电压的提高或降低再次体现为确定该探测器类型的可能性，因为每种探测器都对应一个特征量。如果该测量周期地在探测器运行持续时间上被实施，比如在发动机启动之后每个行驶循环中或在空转中，那么就可以借助在参照电极RE与内部泵电极IPE之间电压偏移（Spannungshub）在时间上的变化来对探测器的老化进行说明。

本发明方法的所述选择方案比如可以作为计算机程序在一种计算设备、尤其该控制设备170上来实施，并在此运行。该程序代码可以存储在该控制设备170能够读出的一种机器可读载体比如CD-ROM、DVD-ROM、记忆棒等上。

Claims (10)

1. 用于识别拉姆达探测器类型的方法，其中所述拉姆达探测器具有至少两个设置在固体电解质之上和/或之中的电极，其中至少一个电极通过至少一个扩散势垒与气体混合物相分隔，并且其中至少一个电极被施加有泵电流，其特征在于，在探测器的至少一个预先给定运行温度下确定在电极之间该拉姆达探测器的内阻，并根据所述内阻的值来推断探测器类型。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定表征该探测器的至少另一量，并通过判断该内阻的值和所述表征该探测器的至少另一量来推断探测器类型。

3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，作为所述表征该探测器的至少另一量，探测器信号根据附加地施加的泵电流而被确定。

4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在该探测器的至少一个预先给定运行温度下，作为表征该探测器的至少另一量来确定在另一电极与另外两个电极之一之间的内阻，并由内阻的比值来推断探测器类型。

5. 根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，确定在暴露于气体混合物中的外部泵电极（APE,131）与测量电极（MES）之间的微调电阻（R_code），并根据该微调电阻（R_code）结合该内阻或内阻的比值来推断探测器类型。

6. 用于识别拉姆达探测器类型的方法，其中该拉姆达探测器具有至少两个设置在固体电解质之上和/或之中的电极，其中至少一个电极通过至少一个扩散势垒与气体混合物相分隔，并且其中至少一个电极被施加有泵电流，其特征在于，在外部泵电极（APE,131）与内部泵电极（IPE,132）之间产生短路，并且测量在参照电极（RE,141）与内部泵电极（IPE,132）之间在此出现的电压，并根据该电压变化的量来推断探测器类型。

7. 用于识别拉姆达探测器类型的方法，其中该拉姆达探测器具有至少两个设置在固体电解质之上和/或之中的电极，其中至少一个电极通过至少一个扩散势垒与气体混合物相分隔，并且其中至少一个电极被施加有泵电流，其特征在于，除了对于该宽带拉姆达探测器正确运行所需的所调节的泵电流值外，还在外部泵电极（APE,131）与内部泵电极（IPE,132）之间施加可调节的附加的泵电流量，并测量在参照电极（RE,141）与内部泵电极（IPE,132）之间的电压变化，并根据该电压变化来推断探测器类型。

8. 根据权利要求6或7之一所述的方法，其特征在于，在该探测器的运行持续时间上周期地实施测量，并根据在运行时间上在参照电极（RE,141）与内部泵电极（IPE,132）之间的电压的电压变化来推断该探测器的老化。

9. 计算机程序，当它在计算设备、尤其内燃机的控制设备（170）上运行时，那么就实施根据权利要求1至8之一所述的方法的所有步骤。

10. 具有程序代码的计算机程序产品，其中程序代码存储在机器可读的载体上，当该程序在计算机或汽车的控制设备（170）上执行时，用于实施根据权利要求1至8之一所述的方法。

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