DE10392160T5

DE10392160T5 - NOx-Konzentrationsmessvorrichtung und Vorrichtung zur Selbstdiagnose eines NOx-Sensors sowie Selbstdiagnoseverfahren dafür

Info

Publication number: DE10392160T5
Application number: DE10392160T
Authority: DE
Inventors: Shinji Nagoya Kumazawa; Akihiro Nagoya Kobayashi; Yoshinori Nagoya Inoue; Norikazu Nagoya Ieda; Yuji Nagoya Oi
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-14
Also published as: US20040238378A1; WO2003083465A1; JPWO2003083465A1

Abstract

NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
(a) ein NO_x-Sensorelement mit:
(a1) einer ersten Messkammer, in die ein Analysegas durch einen ersten Diffusionswiderstand eingeleitet wird;
(a2) einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und die die Sauerstoffkonzentration des Analysegases in der ersten Messkammer auf Grund einer Potenzialdifferenz zwischen dem Elektrodenpaar erfasst;
(a3) einer ersten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über die ein der Sauerstoffkonzentration des Analysegases entsprechender Strom, der nachstehend als "erster Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird, durch Pumpen des Sauerstoffs vom Inneren der ersten Messkammer nach Außen und umgekehrt über das Elektrodenpaar fließt;
(a4) einer zweiten Messkammer, in die das Analysegas von der ersten Messkammer über einen zweiten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; und
(a5) einer zweiten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der zweiten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer Gaskonzentration und eine Vorrichtung zur Selbstdiagnose eines Gassensors sowie eine Selbstdiagnoseverfahren dafür und insbesondere eine Vorrichtung zur Messung der Konzentration von NO_x-Gas, eine Vorrichtung zur Selbstdiagnose eines NO_x-Sensors und ein Selbstdiagnoseverfahren für denselben für ein bordeigenes Diagnosesystem (OBD).
STAND DER TECHNIK
In den vergangenen Jahren wurde mit der Intensivierung der Abgasregelung einhergehend eine Regelung eines Innenbrennkraftmotors und einer Katalysators auf der Basis einer direkten Messung des NO_x-Gases z. B. in der Motorabgasen erforscht. Besonders intensiv hat man in den vergangenen Jahren einen NO_x-Gassensor untersucht, bei dem die NO_x-Konzentration auf Grund eines durch die Zersetzung von NO_x durch Abpumpen von Sauerstoff mittels einer Sauerstoffpumpzelle, die einen Sauerstoffionenleiter, wie z. B. ZrO₂, verwendet, erzeugten Stroms erfasst wird, da man erkannt hat, dass der NO_x-Gassensor die NO_x-Konzentration unbeeinflusst von störendem Gas, wie HC, CO und dergleichen, messen kann.
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
Der im Abgas des Innenbrennkraftmotors liegende und für die NO_x-Messung angewendete NO_x-Sensor muss eine hohe Präzision haben und immer normal arbeiten, da das Abgas des Innenbrennkraftmotors eine sehr viel geringere Menge NO_x als Sauerstoff und dergleichen enthält. Jedoch hat man bislang noch keine Vorrichtung zur Selbstdiagnose eines derartigen NO_x-Sensors in die Praxis umgesetzt.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung eine Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration, eine Vorrichtung zur Selbstdiagnose des NO_x-Sensors und ein Selbstdiagnoseverfahren dafür anzugeben, welches genau den Zustand des zur Messung von NO_x im Abgas des Innenbrennkraftmotors eingesetzten NO_x-Sensors erkennen und in einem bordeigenen Diagnosesystem angewendet werden kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
In einer erfindungsgemäßen NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung weist ein NO_x-Sensorelement auf: eine erste Messkammer, in die über einen ersten Diffusionswiderstand ein Analysegas eingeleitet wird, eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die ein Elektrodenpaar innerhalb und außerhalb der ersten Messkammer hat und die Sauerstoffkonzentration des Analysegases in der ersten Messkammer auf Grund einer Potenzialdifferenz zwischen den beiden Elektroden erfasst, eine erste Sauerstoffpumpzelle, die ein auf der Innen- und Außenseite der ersten Messkammer liegendes Elektrodenpaar hat, über das ein der Sauerstoffkonzentration des Analysegases entsprechender Strom fließt (nachstehend als "erster Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet), indem der Sauerstoff vom Inneren nach außen der ersten Messkammer oder umgekehrt durch das Elektrodenpaar gepumpt wird, eine zweite Messkammer, in die das Analysegas von der ersten Messkammer über einen zweiten Diffusionswiderstand eingeleitet wird und eine zweite Sauerstoffpumpzelle, die ein Elektrodenpaar innerhalb und außerhalb der zweiten Messkammer hat, über das ein der NO_x-Konzentration entsprechender Strom fließt (nachstehend als "zweiter Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet), indem durch Zersetzung von Stickoxid in der zweiten Messkammer dissoziierter Sauerstoff übertragen wird.
Die erfindungsgemäße NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung hat zur Regelung des NO_x-Sensorelements Mittel zur Regelung der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die die Sauerstoffkonzentration an der außerhalb der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle liegenden Elektrode regeln, Mittel zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle, die die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer durch Regelung des ersten Sauerstoffpumpstroms durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die erste Sauerstoffpumpzelle auf Grund eines durch die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassten Ausgangssignals und Mittel zur Regelung der zweiten Sauerstoffpumpzelle, die den der NO_x-Konzentration entsprechenden zweiten Sauerstoffpumpstrom durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die zweite Sauerstoffpumpzelle fließen lassen.
Der zweiten Sauerstoffpumpzelle wird eine feste Spannung angelegt, um in einem normalen Messmodus der erfindungsgemäßen NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung einen der NO_x-Konzentration proportionalen Strom über die zweite Sauerstoffpumpzelle fließen zu lassen. Darüber hinaus wird das Gas in die zweite Messkammer geleitet, indem die Sauerstoffkonzentration durch die erste Sauerstoffpumpzelle geregelt wird. Deshalb müssen im Falle, wo das NO_x-Sensorelement oder dessen Regelungsmittel normal funktionieren die Stärke des zweiten Sauerstoffpumpstroms und die der zweiten Sauerstoffpumpzelle tatsächlich angelegte Spannung jeweils in einem vorbestimmten Bereich liegen. Demgemäß lassen sich ein funktionierender Zustand des NO_x-Sensorelements oder von dessen Regelmittel durch die folgenden Diagnosemittel in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration diagnostizieren.
Bei der erfindungsgemäßen NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung sind nämlich zusätzlich zum NO_x-Sensorelement und dessen Regelungsmittel, die eine Grundkonstitution gemäß der obigen Beschreibung bilden, gemäß einem ersten Aspekt zusätzlich Erfassungsmittel zur Erfassung eines zweiten Sauerstoffpumpstroms oder einer der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegenden Spannung und Diagnosemittel vorgesehen, die eine normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall diagnostizieren, wo der erfasste zweite Sauerstoffpumpstrom oder die erfasste an der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegende vorbestimmte Spannung in einem vorbestimmten Bereich liegen. Dagegen diagnostizieren die Diagnosemittel eine nicht normale Funktion in dem Fall, wo der Strom oder die Spannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen.
Diese NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung diagnostiziert, ob der NO_x-Sensor normal funktioniert oder nicht mittels des zweiten Sauerstoffpumpstroms, der ein erfasstes Ausgangssignal des NO_x-Sensors ist, oder mittels der an der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegenden Spannung, über die der zweite Sauerstoffpumpstrom fließt. Der zweite Sauerstoffpumpstrom hat einen sehr kleinen Bereich, da das Abgas des Innenbrennkraftmotors eine sehr geringe NO_x Konzentration enthält. Zusätzlich ändert sich der zweite Sauerstoffpumpstrom in Übereinstimmung z. B. mit der Temperatur des Elements, eines aktiven Zustands der Elektrode, dem Widerstand des Leitungsdrahts u.s.w., da die Stärke des zweiten Sauerstoffpumpstroms auf den Zustand des NO_x-Sensorelements oder dessen Regelmittel empfindlich reagiert. Demgemäß ist es möglich, den Zustand der Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration sehr genau durch Verwenden des zweiten Sauerstoffpumpstroms zu erfassen. Aus demselben Grund ist es auch möglich, den Zustand der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung durch die Erfassung des Zustands des NO_x-Sensorelements mittels der der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegenden Spannung sehr empfindlich zu erfassen.
Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung sehr empfindlich den Zustand des NO_x-Sensorelements oder dessen Regelmittel erfassen. Dementsprechend ist die erfindungsgemäße NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung für ein eine hohe Zuverlässigkeit erforderndes Anwendungsgebiet geeignet, insbesondere für die Anwendung in einer bordeigenen Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration im Abgas eines Verbrennungsmotors. Darüber hinaus kann eine elektronische Steuereinheit (ECU), die zur Regelung des Innenbrennkraftmotors vorgesehen ist, eine bordeigene Diagnose (OBD) durch die in der erfindungsgemäßen NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung enthaltenen Diagnosemittel durchführen. Z. B. kann die ECU den Zustand des am Abgasrohr montierten NO_x-Sensorelements oder eines Regelmittels für dasselbe auf Grund des Diagnoseergebnisses beurteilen und nebenbei den Zustand eines konstituierenden Elements eines Kraftstoffsystems, eines Mischdüsensystems, eines Abgassystems und dergleichen diagnostizieren.
In der erfindungsgemäßen NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung wird darüber hinaus gewöhnlich die Sauerstoffkonzentration an einer Elektrode der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die außerhalb der ersten Messkammer liegt, auf einen konstanten Wert geregelt. Andererseits ist die Sauerstoffkonzentration an einer Elektrode der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die innerhalb der ersten Messkammer liegt, bei der gewöhnlichen Messung gleich der oder geringer als die atmosphärische Sauerstoffkonzentration. Demgemäß sollte in dem Fall, wo das NO_x-Sensorelement oder dessen Regelmittel normal funktionieren, die an der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle anliegende Spannung, das elektrische Potenzial der außen liegenden Elektrode der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle und der innere Widerstand der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle in einem vorbestimmten Bereich liegen. Deshalb kann die erfindungsgemäße NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung den Funktionszustand des NO_x-Sensorelements oder von dessen Regelmittel durch ein nachstehend beschriebenes Diagnosemittel diagnostizieren.
Die erfindungsgemäße NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung hat nämlich gemäß einem zweiten Aspekt zusätzlich zu den obigen Grundelementen und Funktionen Erfassungsmittel, die eine an einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle anliegende Spannung erfassen, und Diagnosemittel, die in dem Fall, wo die erfasste, an der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle anliegende Spannung in einem vorbestimmten Bereich liegen, eine normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung diagnostizieren, wohingegen sie eine nicht normale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo die Spannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Gemäß einem dritten Aspekt sieht die Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, die weiterhin Erfassungsmittel zur Erfassung eines elektrischen Potenzials an der inneren Elektrode einer Sauerstoffpartialdruckertassungszelle und Diagnosemittel enthält, die eine normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung für den Fall diagnostizieren, wo das erfasste elektrische Potenzial an der inneren Elektrode der Sauerstoffpartialdruckzelle innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, wohingegen sie eine unnormale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo das elektrische Potenzial außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Gemäß einem vierten Aspekt ermöglicht diese Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, die zusätzlich zu den obigen Grundelementen und Funktionen Erfassungsmittel zur Erfassung des inneren Widerstands einer Sauerstoffpartialdruckzelle und Diagnosemittel hat, die eine normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall diagnostizieren, wo der erfasste innere Widerstand der Sauerstoffpartialdruckzelle in einem bestimmten Bereich liegt, wohingegen sie eine unnormale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo der innere Widerstand außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Die Sauerstoffkonzentration im Analysegas ist bei der gewöhnlichen Messung der erfindungsgemäßen NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung gleich der Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre oder niedriger. Demgemäß sollten in einem Fall, wo das NO_x-Sensorelement oder dessen Regelmittel normal funktionieren jeweils die Stärke des durch Rückkopplung basierend auf dem Erfassungsausgangssignal der Sauerstoffkonzentration der Sauerstoffpartialdruckzelle geregelten ersten Sauerstoffpumpstroms und die tatsächlich an der ersten Sauerstoffpumpzelle anliegende Spannung innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen. Deshalb kann die erfindungsgemäße NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung den Zustand der Funktion des NO_x-Sensorelements oder von dessen Regelmittel durch die nachstehenden Diagnosemittel diagnostizieren.
Diese Erfindung sieht nämlich gemäß einem fünften Aspekt zusätzlich zu den obigen Grundelementen und Funktionen bei einer NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung Erfassungsmittel zur Erfassung eines ersten Sauerstoffpumpstroms oder einer an der ersten Sauerstoffpumpzelle anliegenden Spannung und Diagnosemittel vor, die eine normale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo der erfasste erste Sauerstoffpumpstrom oder die erfasste der ersten Sauerstoffpumpzelle anliegende vorbestimmte Spannung in einem vorbestimmten Bereich liegen, wohingegen sie eine nicht normale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo der Strom oder die Spannung aus dem vorbestimmten Bereich herausfallen.
Übereinstimmend mit einem sechsten Aspekt sieht die Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, die zur Messung der NO_x-Konzentration im Abgas eines Innenbrennkraftmotors eingesetzt wird.
Gemäß einem siebten Aspekt sieht diese Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, die zur Messung der NO_x-Konzentration im Abgas eines in einem Fahrzeug eingesetzten Innenbrennkraftmotors verwendet wird, wobei die bordeigene Diagnose (OBD) unter Verwendung eines Diagnoseergebnisses wenigstens der Diagnosemittel ausgeführt wird.
Darüber hinaus sieht diese Erfindung gemäß einem achten Aspekt eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, der ein NO_x-Sensorelement aufweist, das eine erste Messkammer, in die ein Analysegas durch einen ersten Diffusionswiderstand eingeleitet wird, eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und die Sauerstoffkonzentration des Analysegases in der ersten Messkammer auf Grund einer Potenzialdifferenz zwischen dem Elektrodenpaar erfasst, eine erste Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer liegendes Elektrodenpaar hat, über den ein der Sauerstoffkonzentration des Analysegases entsprechender Strom fließt (nachstehend als "erster Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet) indem Sauerstoff vom Inneren der ersten Messkammer nach Außen oder umgekehrt über das Elektrodenpaar gepumpt wird, eine zweite Messkammer, in die das Analysegas von der ersten Messkammer über einen zweiten Diffusionswiderstand geleitet wird, und eine zweite Sauerstoffpumpzelle hat, die ein im Inneren und Äußeren der zweiten Messkammer liegendes Elektrodenpaar hat, über das der der NO_x-Konzentration entsprechende Strom fließt (nachstehend als "zweiter Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet), indem durch Zersetzung von Stickoxid in der zweiten Messkammer dissoziierter Sauerstoff übertragen wird; und es sind Mittel vorgesehen, die das NO_x-Sensorelement regeln, und die Mittel zur Regelung der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die die Sauerstoffkonzentration an der außerhalb der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle liegende Elektrode regeln, Mittel zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle, welche die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer durch Regelung des ersten Sauerstoffpumpstroms durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die erste Sauerstoffpumpzelle auf Grund eines von der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassten Ausgangssignals regeln, Mittel, die die zweite Sauerstoffpumpzelle so regeln, dass der der NO_x-Konzentration entsprechende zweite Sauerstoffpumpstrom durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die zweite Sauerstoffpumpzelle fließt, Erfassungsmittel zur Erfassung eines zweiten Sauerstoffpumpstroms oder einer an der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegenden Spannung und Diagnosemittel aufweist, die in dem Fall, wo der erfasste zweite Sauerstoffpumpstrom oder die erfasste an der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegende vorbestimmte Spannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, eine normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung diagnostizieren, und umgekehrt eine nicht normale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo der Strom oder die Spannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen.
Gemäß einem neunten Aspekt sieht diese Erfindung darüber hinaus ein Verfahren zur Selbstdiagnose einer NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, die das NO_x-Sensorelement mit einer ersten Messkammer, in die ein Analysegas durch einen ersten Diffusionswiderstand eingeleitet wird, eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat, und die Sauerstoffkonzentration des Analysegases in der ersten Messkammer auf Grund einer Potentialdifferenz zwischen dem Elektrodenpaar erfasst; eine erste Sauerstoffpumpzelle, die ein innerhalb und außerhalb der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat, über das ein der Sauerstoffkonzentration des Analysegases entsprechender Strom fließt (nachstehend als "erster Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet), indem Sauerstoff vom Inneren der ersten Messkammer nach Außen oder umgekehrt durch das Elektrodenpaar gepumpt wird, eine zweite Messkammer, in die das Analysegas von der ersten Messkammer durch einen zweiten Diffusionswiderstand geleitet wird und eine zweite Sauerstoffpumpzelle aufweist, die ein Elektrodenpaar jeweils im Inneren und Äußeren der zweiten Messkammer hat und über das ein der NO_x-Konzentration entsprechender Strom fließt (nachstehend als "zweiter Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet), indem durch Zersetzung von Stickoxid in der zweiten Messkammer dissoziierter Sauerstoff übertragen wird; Außerdem weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration Mittel zur Regelung des NO_x-Sensorelements auf, welche Mittel zur Regelung der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die die Sauerstoffkonzentration an der an der Außenseite der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle liegenden Elektrode regeln, Mittel zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle, die die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer durch Regelung des ersten Sauerstoffpumpstroms durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die erste Sauerstoffpumpzelle auf Grund eines durch die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassten Ausgangssignals regeln, Mittel zur Regelung der zweiten Sauerstoffpumpzelle, die den der NO_x-Konzentration entsprechenden zweiten Sauerstoffpumpstrom durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die zweite Sauerstoffpumpzelle fließen lassen und Erfassungsmittel hat zur Erfassung des zweiten Sauerstoffpumpstroms oder einer an der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegenden Spannung, wobei die Mittel zur Regelung des NO_x-Sensorelements in dem Fall, wo der erfasste zweite Sauerstoffpumpstrom oder die erfasste an der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegende vorbestimmte Spannung in einem vorbestimmten Bereich liegen, eine normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung und in einem Fall, wo der Strom oder die Spannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen, eine unnormale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung diagnostizieren.
Gemäß einem zehnten Aspekt ermöglicht diese Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, die ein NO_x-Sensorelement mit Sauerstoffpumpzellen, eine NO_x-Erfassungszelle und eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle hat, ein Gas erzeugt, in dem der Sauerstoffpartialdruck von einem Analysegas, das eine Sauerstoffkonzentration und eine Stickoxidkonzentration jeweils in einem vorbestimmten Bereich hat, durch die erste Sauerstoffpumpzelle und die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle geregelt wird, und die Stickoxidkonzentration im Analysegas auf der Basis eines Grenzstroms misst, das über die mit dem Gas, dessen Sauerstoffpartialdruck geregelt wird, in Kontakt stehende NO_x-Erfasszelle fließt, wobei die Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration Mittel zur Erfassung eines unnormalen Zustands, die eine unnormale Funktion der ersten Sauerstoffpumpzelle, der NO_x-Erfassungszelle und der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassen und Änderungsmittel aufweist, die die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung ein vorbestimmtes Signal ausgeben lassen, dessen Pegel oder Größenordnung der Stickoxidkonzentration im Analysegas innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in dem Fall entspricht, in dem kein unnormaler Zustand von den Erfassungsmitteln erfasst wird, wohingegen der Pegel oder die Größenordnung des vorbestimmten Signals in dem Fall geändert wird, wo die Mittel zur Erfassung eines unnormalen Zustands eine unnormale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung erfassen.
Gemäß einem elften Aspekt sieht diese Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, wobei ein Analysegas eine Sauerstoffkonzentration innerhalb eines vorbestimmten Bereichs enthält und wobei die Änderungsmittel außerdem die Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration ein vorbestimmtes Signal ausgeben lassen, dessen Pegel oder Größenordnung der Sauerstoffkonzentration innerhalb des vorbestimmten Bereichs im Analysegas in dem Fall entspricht, wo die Mittel zur Erfassung der unnormalen Funktion keine solche erfassen, wohingegen die Änderungsmittel den Pegel oder die Größenordnung des vorbestimmten Signals in dem Fall ändern, wo die Mittel zur Erfassung der unnormalen Funktion eine solche erfassen.
Gemäß einem zwölften Aspekt sieht diese Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, bei der die Mittel zur Erfassung einer unnormalen Funktion außerdem eine unnormale Funktion von Drahtverbindungen bei der ersten Sauerstoffpumpzelle, der NO_x-Erfassungszelle und der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassen, und wobei die Änderungsmittel die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung ein vorbestimmtes Signal ausgeben lassen, dessen Pegel oder Größenordnung der Stickoxidkonzentration im vorbestimmten Bereich im Analysegas in dem Fall entsprechen, in dem die Mittel zur Erfassung der unnormalen Funktion keine unnormale Funktion der Verdrahtung erfasst haben, wohingegen die Änderungsmittel wenigstens den Pegel oder die Größenordnung des vorbestimmten Signals in dem Fall ändern, wo die Erfassungsmittel eine Unnormalität der Verdrahtung erfassen.
Die Erfindung sieht gemäß einem dreizehnten Aspekt eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, bei der die Erfassungsmittel, die die unnormale Funktion erfassen, eine Unnormalität in Pegel oder Größenordnung einer oder mehrerer Größen erfasst, die gewählt sind aus der Gruppe: Zellenwiderstand der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, deren Widerstand sich mit der Temperatur des NO_x-Sensorelements und/oder mit dem elektrischen Potenzial der Elektrode der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle ändert, der an der ersten Sauerstoffpumpzelle liegenden Spannung und/oder des durch die erste Sauerstoffpumpzelle fließenden Stroms und der an der zweiten Sauerstoffpumpzelle liegenden Spannung und/oder des durch die zweite Sauerstoffpumpzelle fließenden Stroms.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt sieht die Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, bei der die Änderungsmittel so gestaltet sind, dass sie den Pegel oder die Größenordnung mehrerer vorbestimmter von der Vorrichtung zu Messung der NO_x-Konzentration ausgegebener Signale ändern und wobei ein unnormaler Teil und/oder ein unnormaler Zustand der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung durch eine Kombination aus der Vielzahl der vorbestimmten Signale gemeldet wird.
Diese Erfindung sieht gemäß einem fünfzehnten Aspekt eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, wobei diese in einem bordeigenen System zur Messung der Stickoxidkonzentration im Abgas montiert ist und deren Änderungsmittel zur Erfassung der unnormalen Funktion und die Änderungsmittel im Inneren einer Regelvorrichtung des bordeigenen Systems liegen.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt sieht diese Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, bei der die Sauerstoffpumpzelle und die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle einem Raum in einer ersten Kammer gegenüber angeordnet sind und bei der die NO_x-Erfassungszelle einem Raum in einer zweiten Kammer gegenüber angeordnet ist; und sieht außerdem eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, bei der eine Sauerstoffpumpzelle dem Raum in der ersten Kammer gegenüber angeordnet ist und bei der die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle und die Sauerstofferfassungszelle dem Raum der zweiten Kammer gegenüber angeordnet sind.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt sieht die Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, die ein NO_x-Sensorelement mit Sauerstoffpumpzellen, eine NO_x-Erfassungszelle und eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle aufweist, ein Gas erzeugt, in dem der Sauerstoffpartialdruck von dem Analysegas, das eine Sauerstoffkonzentration und eine Stickoxidkonzentration jeweils in einem vorbestimmten Bereich hat, von der ersten Sauerstoffpumpzelle und der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle geregelt wird, und die die Stickoxidkonzentration im Analysegas auf Grund eines Grenzstroms misst, der über die NO_x-Erfassungszelle fließt, die mit dem Gas im Kontakt steht, dessen Sauerstoffpartialdruck geregelt wird, wobei die Vorrichtung Erfassungsmittel, die einen unnormalen Teil der Vorrichtung zur Erfassung der NO_x-Konzentration erfassen und Änderungsmittel aufweist, die im Falle einer unnormalen Funktion der Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration einen Pegel oder eine Größenordnung eines oder mehrere Analogsignale, die im normalen Fall einen vorbestimmten Pegel oder eine vorbestimmte Größenordnung haben, in einen Pegel oder eine Größenordnung ändern, die im normalen Fall nicht verwendet werden und dadurch den von den Mitteln zur Erfassung der unnormalen Funktion erfassten unnormalen Teil der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung melden.
Übereinstimmend mit einem achtzehnten Aspekt sieht diese Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, die ein NO_x-Sensorelement mit Sauerstoffpumpzellen, einer NO_x-Erfassungszelle und einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle aufweist, ein Gas erzeugt, indem der Sauerstoffpartialdruck von dem eine Sauerstoffkonzentration und eine Stickoxidkonzentration jeweils in einem vorbestimmten Bereich aufweisenden Analysegas, durch die erste Sauerstoffpumpzelle und die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle geregelt wird und die die Stickoxidkonzentration im Analysegas auf Grund eines über die NO_x-Erfassungszelle, die mit dem Gas in Kontakt steht, dessen Sauerstoffpartialdruck geregelt wird, fließenden Grenzstroms misst, wobei die Vorrichtung Mittel zur Erfassung eines unnormalen Zustands, zur Erfassung eines unnormalen Teils der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung und Änderungsmittel aufweist, die im Falle einer unnormalen Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung einen Code eines Digitalsignals, dessen Code im normalen Fall innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, in einen Code ändern, der im Normalfall nicht verwendet wird und dadurch den unnormalen Teil der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, der durch die Erfassungsmittel erfasst wurden, melden.
Gemäß einem neunzehnten Aspekt sieht diese Erfindung eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung vor, bei der ein NO_x-Sensor verwendet wird, in dem eine NO_x-Erfassungszelle eine Sauerstoffkonzentrationszelle ist (eine elektrochemische Zelle).
Gemäß einem zwanzigsten Aspekt sieht diese Erfindung ein Verfahren zur Selbstdiagnose der Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration vor, wobei die Vorrichtung ein NO_x-Sensorelement mit Sauerstoffpumpzellen, eine NO_x-Erfassungszelle und eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle aufweist, ein Gas erzeugt, in dem der Sauerstoffpartialdruck von dem eine Sauerstoffkonzentration und Stickoxidkonzentration jeweils in einem vorbestimmten Bereich aufweisenden Analysegas von der ersten Sauerstoffpumpzelle und der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle geregelt wird, und die Stickoxidkonzentration im Analysegas beruhend auf einem Grenzstrom, der über die NO_x-Erfassungszelle fließen soll, die mit einem Gas in Kontakt steht, dessen Sauerstoffpartialdruck geregelt wird oder beruhend auf einem elektrischen Potenzial der NO_x-Erfassungszelle misst und wobei ein vorbestimmtes Signal entsprechend der Stickoxidkonzentration innerhalb eines vorbestimmten Bereichs im Analysegas in dem Fall ausgegeben wird, wo die Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration normal funktioniert, wohingegen das vorbestimmte Signal eine Veränderung in einer vorbestimmten Weise erfährt, der eine Meldung eines unnormalen Teils der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall folgt, wo die Unnormalität der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung erfasst wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1(A)–(D) erläutern Aufbau und Messprinzip eines NO_x-Sensorelements, das ein grundlegendes Element einer einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entsprechenden NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung ist.
2 erläutert den Aufbau von Eingang und Ausgang einer Regeleinrichtung einschließlich einer Diagnoseeinrichtung der in 1(A) gezeigten NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung.
3 erläutert den Aufbau der in 2 gezeigten Regeleinrichtung des Sensors enthaltenen Diagnoseeinrichtung.
4 erläutert ein Verfahren zur Messung des Innenwiderstandes der in 1 gezeigten Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle und oder einer Potenzialdifferenz bei der Sauerstoffpartialdruckerfassung.
5(A) ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau einer NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung erläutert, bei der diese Erfindung angewendet wird.
5(B) ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung des inneren Aufbaus eines in 5(A) gezeigten Erfassungsteils.
6 erläutert ein Beispiel der Bildung eines NO_x-Ausgangsbereichs in einer einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entsprechenden NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung.
7 erläutert ein Beispiel der Bildung von mehreren Signalen in einer einem fünften Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entsprechenden NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung.
8 ist ein schematisches Diagramm, das die Schaltungsanordnung einer NO_x Konzentrationsmessvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
9 erläutert den Aufbau der jeweiligen Mittel zur Erfassung der normalen Funktion, angewendet bei der in 8 gezeigten NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung.
10 zeigt eine Kombination elektrischer Potenziale jedes Anschlusses entsprechend der Art einer unnormalen Funktion in einer einem achten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entsprechenden NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung.
11 erläutert einen Bereich der in 10 gezeigten elektrischen Potenziale jedes Anschlusses.
12 erläutert ein Beispiel eines Schaltungsaufbaus der Mittel zur Erfassung einer unnormalen Funktion und der Änderungsmittel angewendet auf die in 8 gezeigte NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung.
13 zeigt eine Beziehung zwischen einem Eingangssignal und einem Ausgangssignals der in 12 dargestellten Schaltung.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Eine einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entsprechende NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung diagnostiziert den Zustand eines NO_x-Sensors auf Grund einer oder mehrerer folgender Größen: eines ersten Pumpstroms, einer an einer ersten Pumpzelle anliegenden Spannung, eines elektrischen Potenzials jeder Elektrode in der ersten Pumpzelle und einer Spannung eines der mit jeder Elektrode verbundenen Anschlüsse, eines zweiten Pumpstroms, einer an einer zweiten Pumpzelle anliegenden Spannung, eines elektrischen Potenzials jeder Elektrode in der zweiten Pumpzelle oder einer Spannung eines der mit jeder Elektrode verbundenen Anschlüsse, eines Innenwiderstandes einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, einer Potentialdifferenz zwischen Elektroden in der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle und eines elektrischen Potenzials jeder Elektrode in der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle (z. B. des elektrischen Potenzials der Elektrode in der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle im Inneren einer ersten Messkammer).
Diese Erfindung ist auch bei einem NO_x-Sensorelements anwendbar, bei dem die Sauerstoffpumpzelle (die erste Sauerstoffpumpzelle) einem Raum in der ersten Kammer gegenüberliegend angeordnet ist und in dem die NO_x-Erfassungszelle (die zweite Sauerstoffpumpzelle) und die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle einem Raum in der zweiten Kammer gegenüberliegend angeordnet ist. Ferner ist die Erfindung auch dort anwendbar, wo die NO_x-Erfassungszelle eine Sauerstoffkonzentrationszelle ist (eine elektrochemische Zelle).
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung bezogen auf die Zeichnungen so beschrieben, dass die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele noch klarer erläutert werden.
Die 1(A)–(D) dienen zur Erläuterung des Aufbaus und Messprinzips eines NO_x-Sensorelements, welches ein Grundelement einer einem Ausführungsbeispiel dieser erfindungsgemäßen NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung bildet. Nun wird der Aufbau des NO_x-Sensorelements beschrieben.
Bezogen auf 1(A) weist das NO_x-Sensorelement hauptsächlich eine erste Sauerstoffpumpzelle 1 (eine Sauerstoffpumpzelle), eine zweite Sauerstoffpumpzelle 2 (eine NO_x-Erfassungszelle), eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 und einen Heizer 4 zum Heizen des NO_x-Sensorelements auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur auf. Eine erste Messkammer 5 liegt zwischen der ersten Sauerstoffpumpzelle 1 und der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3. Ein Analysegas wird durch eine erste Diffusionsbohrung 7 in die erste Messkammer 5 geleitet. Die erste Messkammer 5 steht mit einer zweiten Messkammer 6 durch eine zweite Diffusionsbohrung 8 in Verbindung.
Die erste Sauerstoffionenpumpzelle 1 weist einen Festelektrolyt mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit wie Zirkonium und ein auf dem Festelektrolyt angeordnetes Elektrodenpaar 9, 10 auf. Die Elektrode 10 liegt der ersten Messkammer 5 gegenüber, die Elektrode 9 weist zum Außenraum. Sauerstoffionen, die durch Dissoziation von Sauerstoff und dergleichen auf der Elektrode 10 in der ersten Messkammer 5 erzeugt werden, wandern von der Elektrode 9 zum Außenraum durch den Festelektrolyt, und ein Strom, der zu dieser Zeit über den Festelektrolyten fließt, wird als erster Sauerstoffpumpstrom Ip1 bezeichnet.
Die zweite Sauerstoffionenpumpzelle 2 weist einen Festelektrolyt mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit wie Zirkonium und ein auf dem Festelektrolyt angeordnetes Elektrodenpaar 13, 14 auf. Die Elektrode 13 ist der zweiten Messkammer 6 gegenüberliegend und die Elektrode 14 außerhalb der zweiten Messkammer angeordnet und einer Atmosphäre einer stabilen Sauerstoffkonzentration ausgesetzt. Die durch Dissoziation von NO_x und dergleichen auf der Elektrode 13 in der zweiten Messkammer 6 erzeugten Sauerstoffionen wandern von der Elektrode 14 durch den Festelektrolyt nach außen, und zu dieser Zeit wird ein über den Festelektrolyt fließender Strom als ein zweiter Sauerstoffpumpstrom Ip2 bezeichnet. In einem gewöhnlichen Messmodus wird über der Elektrode 13 und der Elektrode 14 eine gewisse Spannung angelegt.
Die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 weist einen Festelektrolyt mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit wie Zirkonium und ein auf dem Festelektrolyt angeordnetes Elektrodenpaar 11, 12 auf. Die Elektrode 11 ist der ersten Messkammer 5 gegenüberliegend angeordnet, während die Elektrode 12 einer Atmosphäre mit einer stabilen Sauerstoffkonzentration ausgesetzt ist. Deshalb kann die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer 5, d. h. die Sauerstoffkonzentration im Analysegas, auf der Basis einer zwischen der Elektrode 11 und der Elektrode 12 erzeugten Potenzialdifferenz erfasst werden.
Nun werden Mittel zur Regelung des NO_x-Sensors (bezogen auf 2) beschrieben. Nebenbei fungieren die Mittel 30 zur Regelung des Sensors in der Figur sowohl als NO_x-Sensorregelmittel als auch als Diagnosemittel für die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung.
Bezogen auf 1(A) weisen die Sensorregelmittel 30 (siehe 2) Mittel 21 zur Regelung einer Sauerstoffpartialdruckzelle, welche die durch die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 in der Messkammer 5 gemessene Sauerstoffkonzentration erfassen und die Sauerstoffkonzentration an der außerhalb der ersten Messkammer liegenden 5 Elektrode 12 regeln, Mittel 20 zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle, welche die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer 5 so fest wie möglich durch die Regelung des ersten Sauerstoffpumpstroms Ip1 auf Grund eines Erfassungsausgangssignals der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 regeln und Mittel 22 zur Regelung der zweiten Sauerstoffpumpzelle auf, welche die zweite Sauerstoffpumpzelle 2 regeln, um durch Anlegen einer vorbestimmten, möglichst festen Spannung an die zweite Sauerstoffpumpzelle 22 den zweiten der NO_x-Konzentration entsprechenden Sauerstoffpumpstrom Ip2 fließen zu lassen.
Für das das NO_x-Sensorelement und dessen Regelmittel verwendende NO_x-Messprinzip soll auf die 1(B)–(D) Bezug genommen werden.
Nun werden die Diagnosemittel der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung beschrieben.
2 erläutert den Aufbau eines Eingangs und Ausgangs der Sensorregelmittel 30.
Bezogen auf 2 werden der erste Sauerstoffpumpstrom Ip1 und der zweite Sauerstoffpumpstrom Ip2, die vom in 1(A) gezeigten NO_x-Sensorelement ausgegeben werden, und das Sauerstoffpartialdruckerfassungspotenzial Vs (die Potenzialdifferenz zwischen der Elektrode 11 und der Elektrode 12) den Sensorregelmitteln 30 eingegeben. Der erste Sauerstoffpumpstrom Ip1, der zweite Sauerstoffpumpstrom Ip2 und das Sauerstoffpartialdruckerfassungspotenzial Vs können einem Regelgerät 31 eines Innenbrennkraftmotors (das nachstehend als "ECU" bezeichnet wird) eingegeben werden. Ein Erfassungssignal der NO_x-Konzentration oder eines erforderlichen Signals, wie eines Erfassungssignals der Sauerstoffkonzentration sowie ein Signal, das ein Diagnoseergebnis des NO_x-Sensorelements oder dessen Regelmittel angibt (das nachstehend als "Signal für OBD" bezeichnet wird), werden von den Sensorregelmitteln 30 aus und der ECU 31 eingegeben.
Danach werden die Diagnosemittel der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in den Sensorregelmitteln 30 beschrieben.
3 erläutert den Aufbau der Diagnosemittel in den in 2 gezeigten Sensorregelungsmitteln 30.
Bezogen auf 3 weisen die Diagnosemittel in den Sensorregelmitteln 30 ein erstes Diagnosemittel 30a, die eine normale Funktion der Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration in dem Fall diagnostizieren, wo der zweite Sauerstoffpumpstrom Ip2 oder eine der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegende vorbestimmte Spannung Vp2 (die gewöhnlich fest ist) jeweils innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, wohingegen die ersten Diagnosemittel 30a eine unnormale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo der Strom Ip2 oder die Spannung Vp2 jeweils außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen, zweite Diagnosemittel 30b, die eine normale Funktion der Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration in dem Fall diagnostizieren, wo eine oder mehrere folgender Größen, nämlich die der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 angelegte vorbestimmte Spannung Vs, ein elektrisches Potenzial (eine Potenzialdifferenz zwischen der Elektrode 11 und einer imaginären Erde, die in 4 unten gezeigt ist) der Elektrode (der Vs/Ip-Elektrode) 11 in der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle und der innere Widerstand Rpvs der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (oder Bereiche) liegt bzw. liegen, und die eine unnormale Funktion in dem Fall diagnostizieren, in dem eine oder mehrere dieser Größen außerhalb des vorbestimmten Bereichs (oder der Bereiche) liegen, und dritte Diagnosemittel 30c auf, die eine normale Funktion der Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration in dem Fall diagnostizieren, wo der erste Sauerstoffpumpstrom Ip1 oder eine der ersten Sauerstoffpumpzelle anliegende vorbestimmte Spannung Vp1 (die gewöhnlich in einem vorbestimmten Bereich liegt) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, und eine unnormale Funktion in dem Falls diagnostizieren, wo der Strom Ip1 oder die Spannung Vp1 außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen.
Erfassungsmittel zur Messung des zweiten Sauerstoffpumpstroms und der der zweiten Sauerstoffpumpzelle angelegten Spannung
Der zweite Sauerstoffpumpstrom Ip2 oder die der zweiten Sauerstoffpumpzelle 2 angelegte vorbestimmte Spannung Vp2 können durch Messen eines durch einen Erfassungswiderstand 22a (siehe 1(A) oder 4) in den Mitteln 22 zur Regelung der zweiten Sauerstoffpumpzelle und einer Spannung zwischen beiden Enden des Widerstands erfasst werden. Nebenbei lässt sich die der zweiten Sauerstoffpumpzelle 2 anliegende vorbestimmte Spannung Vp2 präziser aus der Potenzialdifferenz zwischen der Elektrode 13 und der Elektrode 14 (siehe 4) ableiten.
Erfassungsmittel zur Messung des ersten Sauerstoffpumpstroms und der der ersten Sauerstoffpumpzelle anliegenden Spannung
Der erste Sauerstoffpumpstrom Ip1 oder die vorbestimmte der ersten Sauerstoffpumpzelle 1 anliegende Spannung Vp1 können durch Messen eines durch einen Erfassungswiderstand 20a in den Mitteln zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle und einer Spannung zwischen beiden Enden des Widerstands erfasst werden.
Mittel zur Erfassung des Innenwiderstandes der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle und dergleichen
4 erläutert ein Verfahren zur Messung des Innenwiderstandes der in 1 gezeigten Sauerstoffpartialdruckertassungszelle oder der Potenzialdifferenz der Sauerstoffpartialdruckerfassung. Bezogen auf 4 wird die Potenzialdifferenz zwischen der Elektrode 12 und der Elektrode 11 durch Einschalten von SW und Ausschalten von SWA, SWB, SWA' und SWB' in dem Fall gemessen, wo die Potenzialdifferenz der Sauerstoffpartialdruckerfassung Vs erfasst wird. Andererseits wird der Innenwiderstand Rpvs aus einer Impulsschwingung zwischen der Elektrode 11 und der Elektrode 12 durch Einschalten von SWA und SWA' und Ausschalten von SW, SWB und SWB' nach Einschalten von SWB und SWB' und Ausschalten von SW, SWA und SWA' in dem Fall abgeleitet, wo der Innenwiderstand Rpvs der Sauerstoffpartialdruckerfassungszellen 3 erfasst wird. Das elektrische Potenzial der Elektrode (die Vs/Ip-Elektrode) 11 wird durch einen A/D-Wandler erfasst, dem die Potenzialdifferenz zwischen der Elektrode 11 und der in 4 gezeigten imaginären Erde eingegeben wird, und das elektrische Potenzial der Elektrode 11 wird den Sensorregelmitteln 30 mit den in 2 gezeigten zweiten Diagnosemitteln 30b eingegeben.
Die Sensorregelmittel 30 diagnostizieren, ob die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung normal funktioniert oder nicht, indem sie z. B. den zweiten Sauerstoffpumpstrom Ip2, der das Erfassungsausgangssignal des NO_x-Sensorelements ist, oder eine der zweiten Sauerstoffpumpzelle 2 angelegte Spannung Vp2 verwenden. Der zweite Sauerstoffpumpstrom hat einen sehr kleinen Bereich, da die NO_x-Konzentration im Abgas des Verbrennungsmotors sehr gering, d. h. in der Größenordnung von ppm, ist. Die Konzentration ändert sich, wenn sich z. B. die Temperatur des Elements, ein aktivierter Zustand der Elektrode oder ein Zustand des Widerstands eines Leitungsdrahts verändert. Deshalb lässt sich ein Zustand der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung sehr empfindlich durch die Erfassung des Zustands des NO_x-Sensors mittels des zweiten Sauerstoffpumpstroms Ip2 erfassen. Außerdem kann ein Bereich, der der zweiten Sauerstoffpumpzelle 2 angelegten Spannung mit hoher Präzision, d.h. in der Größenordnung von mV abgeleitet werden. Dem gemäß lässt sich außerdem der Zustand des NO_x-Sensors mit hoher Präzision mittels der der zweiten Sauerstoffpumpzelle 2 angelegten Spannung Vp2 ermitteln. Außerdem lässt sich die Unterbrechung eines Steuerdrahts oder Signaldrahts des NO_x-Sensorelements auf Grund des Diagnoseergebnisses der ersten Diagnosemittel erfassen. Darüber hinaus kann der Zustand des NO_x Sensors jeweils von den zweiten Diagnosemitteln 30b oder den dritten Diagnosemitteln 30c erfasst werden. Weiterhin lässt sich eine Selbstdiagnose der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung noch präziser durch die Kombination der ersten Diagnosemittel 30a und diesen Mitteln ausführen.
Zweites Ausführungsbeispiel
5(A) ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung des Aufbaus der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, bei der diese Erfindung angewendet wird. 5(B) ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung des inneren Aufbaus eines in 5(A) gezeigten Erfassungsteils.
Bezogen auf die 5(A) und 5(B) weist die Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration einen Erfassungsteil (Einheit) 32 auf, die den A/D-Wandler und andere Schaltungen enthält, um den zweiten Sauerstoffpumpstrom Ip2 und die an der zweiten Sauerstoffpumpzelle 2 anliegende Spannung Vp2 zu erfassen.
Der Erfassungsteil 32 weist Mittel (Einheit) zur Erfassung einer Unnormalität 32a in der Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration und Änderungsmittel (Einheit) 32b auf, die die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung ein vorbestimmtes Signal ausgeben lassen, dessen Pegel oder Größenordnung der Sauerstoffkonzentration und der Stickoxidkonzentration jeweils innerhalb eines vorbestimmten Bereichs im Analysegas in dem Fall entspricht, wo keine Unnormalität der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung durch die Erfassungsmittel (Einheit) 32a erfasst wird, wohingegen die Änderungsmittel (Einheit) 32b den Pegel oder die Größenordnung des vorbestimmten Signals in dem Fall ändern, wo die Unnormalität der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung durch die Erfassungsmittel 32a erfasst wird. Nebenbei ist die Schaltung des Erfassungsteils 32 so gestaltet, dass sie den zweiten Sauerstoffpumpstrom Ip2 in der Größenordnung von nA–μA und die der zweiten Sauerstoffpumpzelle 2 anliegende Spannung Vp2 in der Größenordnung mV im normalen Fall durch ein Ausgabemittel 32c ausgibt.
Dementsprechend wird ein Erfassungssignal der Unnormalität von den Erfassungsmitteln 32a in dem Fall ausgegeben, wo sie eine in der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung erzeugte Unnormalität erfassen, und die Änderungsmittel 32b, die das Unnormalitätserfassungssignal empfangen, veranlassen die Ausgabemittel (Einheit) 32c den geänderten Pegel oder die geänderte Größenordnung des Ausgangssignals der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung auszugeben.
Die Unnormalität einer Drahtverbindung zwischen einer Ip2-Zelle des NO_x-Sensorelements, das ein wesentliches Element der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung ist, und der Mittel zur Regelung des NO_x-Sensorelements, z. B. ein Kurzschluss einer Batterie oder Kurzschluss der (oder zu der) Erde kann direkt dadurch erfasst werden, dass der Erfassungsteil 32 so gebildet ist, dass er z. B. den zweiten Sauerstoffpumpstrom Ip2 oder die der zweiten Sauerstoffpumpzelle 2 anliegende Spannung Vp2 mit zeitweilig geänderter Verstärkung ausgibt, z. B. Ip2 in der Größenordnung von mA oder die Spannung Vp2 in der Größenordnung von V.
Drittes Ausführungsbeispiel
Die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung gibt mit einem sich vom normalen Pegel unterscheidenden Pegel ein oder mehrere Signale von einer Vielzahl von Analogsignalen an ein bordeigenes System, welches im Abgassystem die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung enthält, oder an die ECU aus, in dem Falle, wo die NO_x Konzentrationsmessvorrichtung die Unnormalität erzeugt. Dadurch kann das bordeigene System oder die ECU die Unnormalität der Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration erfassen. Darüber hinaus kann die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung einen unnormalen Teil und/oder unnormalen Zustand dem bordeigenen System oder der ECU mittels einer Kombination mehrerer Analogsignale melden.
6 erläutert ein Beispiel, wie ein NO_x-Ausgabebereich in der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in Übereinstimmung mit dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung gebildet ist.
Die NO_x-Konzentration wäre bei normalem Mischungsverhältnis des Verbrennungsgases und normaler Funktion des Katalysators oder der Katalysatoren eine positive Zahl nicht größer als 500 ppm. Bezogen auf 6 ist ein Ausgangsbereich des die NO_x-Konzentration angebenden NO_x-Signals zu –100–600 ppm definiert, und die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung ist so gestaltet, dass sie im normalen Fall das NO_x-Signal entsprechend 0 bis 500 ppm der NO_x-Konzentration und im unnormalen Fall das NO_x-Signal mit einem Pegel ausgibt, der –100 oder 600 ppm der NO_x-Konzentration entspricht.
Viertes Ausführungsbeispiel
Die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung hat in Übereinstimmung mit einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung Mittel zum Melden des durch die Mittel zur Erfassung der Unnormalität erfassten unnormalen Teils der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, indem sie ein mit einem vorbestimmten Code im Falle der normalen Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung ausgegebenes Digitalsignal im Falle der unnormalen Funktion in einen Code außerhalb des normalen Bereichs ändern.
Fünftes Ausführungsbeispiel
7 erläutert ein Beispiel der Bildung einer Vielzahl von Signalen in der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in Übereinstimmung mit einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel gibt ein oder mehrere Analogsignale mit einem Pegel außerhalb eines normalen Pegels aus einer Vielzahl von analogen Ausgangssignalen an, das die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung im Abgassystem enthaltende bordeigene System oder an die ECU aus, im Falle die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung die Unnormalität erzeugt. Dadurch kann das bordeigene System oder die ECU die Unnormalität der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung erfassen. Darüber hinaus kann die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung den unnormalen Teil (oder die Lage) und/oder den unnormalen Zustand an das bordeigene System oder die ECU durch die Kombination mehrerer Analogsignale melden.
Bezogen auf 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel der Ausgabebereich des NO_x-Signals genauso definiert wie beim dritten Ausführungsbeispiel. Außerdem ist der Ausgabebereich eines O₂-Signals als –20–30% der Sauerstoffkonzentration definiert, und die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung ist so gebildet, dass sie im normalen Fall das O₂-Signal ausgibt, das die Sauerstoffkonzentration von 0% bis höchstens zur atmosphärischen Sauerstoffkonzentration darstellt, wohingegen sie im Falle einer unnormalen Funktion das O₂-Signal ausgibt, das 30% der Sauerstoffkonzentration zeigt. Dabei ist es unmöglich, 30% der Sauerstoffkonzentration in dem normalen Fall zu erfassen, da die atmosphärische Sauerstoffkonzentration etwa 20% beträgt.
Weiterhin ist ein Ausgabebereich eines λ-(Lambda)-Signals von 0,9 bis 1,1 definiert. Das λ-Signal zeigt im normalen Fall einen Bereich von 0,95–1,05 λ. Deshalb ist die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung so gebildet, dass sie im normalen Fall den Ausgabebereich des λ-Signals zu 0,95–1,05 und im unnormalen Fall das λ-Signal zu 0,9 oder 1,1 ausgibt.
Übereinstimmend mit diesem Ausführungsbeispiel können 3 (drei Arten von Ausgangssignalen des NO_x-Signals einschließlich des Ausgangssignals im normalen Fall) × 2 (zwei Arten des Ausgangssignals des O₂-Signals einschließlich des für den normalen Fall) × 3 (drei Arten der Ausgabe des λ-Signals einschließlich der Ausgabe für den normalen Fall) – 1 (die Ausgabe im normalen Fall aller NO_x-Signale, des O₂-Signals und des λ-Signals) = 17 Arten von Unnormalitäten gemeldet werden.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Nun wird im Detail ein Beispiel eines bevorzugten Aufbaus der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel beschrieben.
8 erläutert schematisch einen Schaltungsaufbau der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bezogen auf 8 weist eine Regelschaltung 50 des Sensors hauptsächlich die folgenden Einheiten auf, d.h. einen Ip1-Treiber 51, eine PID-Regelschaltung 52, einen Operationsverstärker 53, eine Rpvs-Messeinheit 54, einen Vp1-Begrenzer 55, einen Ip2-Treiber 56, Mittel 61, 63, 65, 67, 69 zur Erfassung einer Unnormalität und Änderungsmittel 62, 64, 66, 68, 70, die zusammen eine Selbstdiagnoseschaltung bilden. Die Regelschaltung 50 des Sensors kann als eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) realisiert sein.
Ausgangsanschlüsse VIP2, VO2, WS in der Regelschaltung 50 sind mit analogen Eingangsanschlüssen in der ECU 31 verbunden. Am VIP2-Anschluss kann eine Spannung proportional zu dem über die zweite Sauerstoffpumpzelle 2 fließenden Strom, d. h. eine Ip2-Erfassungswiderstandspannung ausgegeben werden.
Eine Spannung proportional zu dem über die erste Sauerstoffpumpzelle 1 fließenden Strom, d. h. eine POUT-Anschlussspannung, kann am VO2-Anschluss ausgegeben werden.
Eine Spannung proportional zu einer Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden Vs+ und Vs– der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3, d. h. eine Vs+-Anschlussspannung kann am WS-Anschluss ausgegeben werden.
Der Ip2-Treiber 51, bei dem ein invertierender Eingangsanschluss mit einem Vcent-Anschluss verbunden ist, ein nicht invertierender Eingangsanschluss mit einer Referenzspannung (einige Volt) verbunden ist und ein Ausgangsanschluss mit einem Ip1+-Anschluss verbunden ist, ist ein Operationsverstärker, der den Ip1-Strom in die erste Sauerstoffpumpzelle 1 fließen lässt. Dadurch wird der Ip1-Strom so geregelt, dass er immer das elektrische Potenzial des Vcent-Anschlusses auf der Referenzspannung hält, da der Ip1-Treiber 51 eine Gegenkopplungsschaltung bildet. Ein Pumpstrom wird im Zusammenwirken mit der PID-Regelschaltung so geregelt, dass eine elektromotorische Kraft Vs bei einem Regelsollwert gehalten wird, indem die Spannung des Anschlusses Vcent in dieser Weise auf die Referenzspannung geregelt wird.
Die PID-Regelschaltung 52 bildet eine PID-Operationsschaltung zusammen mit Widerständen und Kondensatoren, die an einen P1-Anschluss, einen P2-Anschluss und einen P3-Anschluss angeschlossen sind, die I/O-Signalleitungen des ASIC zur Eingabe und Ausgabe sind. Diese PID-Regelschaltung 52 gibt am Pout-Anschluss eine Spannung aus, die durch die PID-Operation aus der Differenz ΔVs der elektromotorischen Kraft Vs der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 vom Regelsollwert Vs gewonnen wird, wodurch der Strom Ip1 vom Ip1-Treiber geregelt wird.
D. h. die aus Dem Differenzwert ΔVs durch die PID-Operation gewonnene Spannung wird am Pout-Terminal so ausgegeben, dass sie den Strom Ip1 zum Pumpen eines Minderertrags von Sauerstoff in die erste Sauerstoffpumpzelle 1 fließen lässt, da der Sauerstoffpartialdruck in der ersten Messkammer 5 geringer ist als der Referenzsauerstoffpartialdruck im Falle, wo die elektromotorische Kraft Vs der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 höher als die Regelsollspannung Vs ist. Andererseits wird die aus dem Differenzwert ΔVs durch PID-Operation gewonnene Spannung am Pout-Anschluss ausgegeben, um den Ip1-Strom zum Auspumpen von überschüssigem Sauerstoff durch die erste Sauerstoffpumpzelle 1 fließen zu lassen, da der Sauerstoffpartialdruck in der ersten Messkammer im Falle, wo die elektromotorische Kraft Vs der Sauerstoffpartialdruckzelle 3 geringer als die Regelsollspannung Vs ist, in der ersten Messkammer 5 höher als der Referenzsauerstoffpartialdruck ist.
Eine negative Stromstärke von einigen μA einer Konstantstromquelle ist mit einem COM-Anschluss über einen Verbindungsdraht 42 verbunden, um einen Fehler der PID-Operation durch einen Icp-Strom zu verhindern.
D. h., dass eine positive Stromstärke von einigen μA aus der Konstantstromquelle mit dem Vs+-Anschluss verbunden ist und dadurch eine Sauerstoffreferenz durch Einspeisen des Icp-Stroms in die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 erzeugt wird. Demgemäß wird der Operationsfehler durch die Einspeisung des Icp-Stroms mit einer negativen Stromstärke von einigen μA aus der Konstantstromquelle in den COM-Anschluss und die Ableitung dieser wenigen μA von dem in die PID-Operationsschaltung fließenden Strom verhindert.
Außerdem bildet der zwischen dem Vs+-Anschluss und der PID-Regelschaltung 52 eingeschaltete Operationsverstärker 53 eine Spannungsfolgerschaltung. Dadurch hat die PID-Regelschaltung 52 eine höhere Impedanz als der Vs+-Anschluss, so dass ein positiver Strom von einigen μA eines Speisestroms von der Konstantstromquelle davon abgehalten werden, in die PID-Regelschaltung 52 zu fließen.
Die Rpvs-Messschaltung 54, die die Temperatur des Sensorelements 40 anhand des Innenwiderstandes Rpvs der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 misst, weist den Operationsverstärker, den Widerstand, den Kondensator u.s.w. auf. Diese Rpvs-Messschaltung 54 erzeugt eine Spannungsänderung, die dem inneren Widerstandswert der Sauerstoffpartialdruckertassungszelle entspricht, die mit der Temperatur des Elements korreliert ist, indem sie einen vorbestimmten Messstrom in die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 in jeweils vorbestimmter Zeit fließen lässt, und eine sich im Bereich von 0 bis 4,5 V ändernde VRpvs-Spannung lässt sich mittels eines Operationsverstärkers durch Verstärkung einer dadurch erhaltenen Variablen der Spannung an beiden Enden der Sauerstoffpartialdruckertassungszelle 3 um eine Konstante gewinnen.
Die Verbindung zwischen der PID-Regelschaltung 52 und dem Operationsverstärker 53 wird durch einen Schalter SW zwischen ihnen so unterbrochen, dass die Spannungsänderung auf Grund des Messstroms den Ausgang der PID-Regelschaltung beeinflusst, wenn der Messstrom der Rpvs-Messschaltung 54 in die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 fließt. Dementsprechend führt die Rpvs-Messschaltung 54 die Messung durch, während die Verbindung zwischen der PID-Regelschaltung 52 und dem Operationsverstärker 53 durch den Schalter SW unterbrochen ist.
Der Vp1-Begrenzer 55 ist eine Schaltung, die ein sogenanntes Schwärzen der ersten Sauerstoffpumpzelle 1 verhindert und eine Verschiebung des Vs-Sollwerts in dem Fall bewirkt, wo die Spannung Vp1 an beiden Enden der ersten Sauerstoffpumpzelle 1 einen festen Bereich übersteigt. Das "Schwärzen" bedeutet eine Schwärzungserscheinung der Pumpzelle durch Verlust eines Sauerstoffions.
Der Ip2-Treiber 56, dessen nicht invertierendem Eingangsanschluss (+) der Vp2-Sollspannungswert eingegeben wird und dessen invertierender Eingangsanschluss mit seinem Ausgangsanschluss verbunden ist, ist ein Operationsverstärker, der den Strom Ip2 in die zweite Sauerstoffpumpzelle fließen lässt. Ein Ip2/Vp2-Anschluss ist mit dem Ausgangsanschluss durch den Erfassungswiderstand des Ip2-Stroms verbunden.
Bei dieser Unnormalitätserfassung wird bevorzugt während der Magerregelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses beurteilt, ob es eine Unnormalität gibt oder nicht, weil es manche Fälle gibt, wo die Unnormalität nicht richtig erfasst werden kann, da sich der Zustand von Ip1 oder Vs in Fällen, wo ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorliegt, ändert. Außerdem kann je nach Umstand die Beurteilung der Unnormalität in der ECU 31 ausgeführt werden, obwohl in diesem Ausführungsbeispiel die Beurteilung in der Sensorregelschaltung 50 ausgeführt wird.
Die Ip2/Vp2-Anschlussspannung wird den Mitteln 61 zur Erfassung der Unnormalität des NO_x-Signals eingegeben, und die einzelnen Regelsignale werden jeweils in den Fällen ausgegeben, wo die Ip1/Vp2-Anschlussspannung in einem vorbestimmten Bereich liegt, wo die Ip2/Vp2-Anschlussspannung unter dem vorbestimmten Bereich liegt und wo die Ip2/Vp2-Anschlussspannung über dem vorbestimmten Bereich liegt. Außerdem können die die Unnormalität des NO_x-Signals erfassenden Mittel 61 auch die Unnormalität einer Drahtverbindung 44 erfassen.
Die das NO_x-Signal ändernden Mittel 62 geben am Ip2/Vp2-Anschluss (Mittel zur Ausgabe des NO_x-Signals), falls die Ip2/Vp2-Anschlussspannung im normalen Bereich liegt, unmittelbar die Ip2/Vp2-Anschlussspannung oder eine letztere verstärkende Spannung aus, falls die Ip2/Vp2-Anschlussspannung unterhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, eine NO_x = –100 ppm entsprechende Ausgangsspannung aus und falls die Ip2/Vp2-Anschlussspannung über dem vorbestimmten Bereich liegt, eine NO_x = 600 ppm entsprechende Spannung aus, und zwar auf Grund des von den Mitteln 61 zur Erfassung der Unnormalität des NO_x-Signals ausgegebenen Regelsignals.
Eine Vs/Ip-Anschlussspannung wird den eine Unnormalität des O₂-Signals erfassenden Mitteln 63 eingegeben, und individuelle Regelsignale werden jeweils ausgegeben, falls die Vs/Ip-Anschlussspannung in einem normalen Bereich liegt und falls die Vs/Ip-Anschlussspannung über dem vorbestimmten Bereich liegt.
Die das O₂-Signal ändernden Mittel 64 veranlassen am Vs/Ip-Anschluss (Mittel zur Ausgabe des O₂-Signals), falls die Vs/Ip-Anschlussspannung im normalen Bereich liegt, die Ausgabe der unveränderten Vs/Ip-Anschlussspannung oder einer letztere verstärkenden Spannung, und falls die Vs/Ip-Anschlussspannung über dem vorbestimmten Bereich liegt, die Ausgabe einer O₂ = 30% entsprechenden Spannung, und zwar auf Grund des von den die Unnormalität des O₂-Signals erfassenden Mittel 63 ausgegebenen Regelsignals.
Die Ip1+-Anschlussspannung (das λ-Signal) wird den die Unnormalität des λ-Signals erfassenden Mitteln 65 eingegeben und einzelne Regelsignale jeweils in dem Fall ausgegeben, wo die Ip1+-Anschlussspannung im normalen Bereich liegt, wo die Ip1+-Anschlussspannung unterhalb des vorbestimmten Bereichs liegt und wo die Ip1+-Anschlussspannung über dem vorbestimmten Bereich liegt.
Die das λ-Signal 66 ändernden Mittel veranlassen am Ip1+-Anschluss (Mittel zur Ausgabe des λ-Signals), falls die Ip1+-Anschlussspannung im normalen Bereich liegt, die Ausgabe der Ip1+-Anschlussspannung oder einer letztere verstärkenden Spannung, falls die Ip1+-Anschlussspannung unter dem vorbestimmten Bereich liegt, die Ausgabe einer λ = 0,9 entsprechenden Spannung und, falls die Ip1+-Anschlussspannung über dem vorbestimmten Bereich liegt, die Ausgabe einer λ = 1,1 entsprechenden Spannung, und zwar auf Grund des von den die Unnormalität des λ-Signals erfassenden Mitteln 65 ausgegebenen Regelsignals.
Eine Vs+-Anschlussspannung wird den die Unnormalität des Vs-Zellensignals erfassenden Mitteln 67 eingegeben, und einzelne Regelsignale werden jeweils ausgegeben, falls die Vs+-Anschlussspannung innerhalb eines normalen Bereichs liegt, falls die Vs+-Anschlussspannung unter dem vorbestimmten Bereich liegt und falls die Vs+-Anschlussspannung über dem vorbestimmten Bereich liegt.
Die das Vs-Zellensignal ändernden Mittel 68 veranlassen am WS+-Anschluss (Mittel zur Ausgabe eines WS+-Signals) auf Grund des von den Mitteln 67 zur Erfassung der Unnormalität des Vs-Zellensignals ausgegebenen Regelsignals, falls die Vs+-Anschlussspannung im normalen Bereich liegt, unmittelbar die Ausgabe der Vs+-Anschlussspannung oder eines diese verstärkenden Signals (oder eines Signals, das ein Signal verstärkt, das der Vs+-Anschlussspannung entspricht), falls die Vs+-Anschlussspannung unter der vorbestimmten Spannung liegt, die Ausgabe einer LOW in 8 entsprechenden Spannung und, falls die Vs+-Anschlussspannung über dem vorbestimmten Bereich liegt, die Ausgabe einer HIGH in 8 entsprechenden Spannung.
Ein dem Innenwiderstand Rpvs entsprechendes VRpvs-Signal der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3, gemessen durch die VRpvs-Messschaltung 54, wird den zu Erfassung der Unnormalität des VRpvs-Signals dienenden Mitteln eingegeben, und einzelne Regelsignale werden jeweils im Falle, wo ein Pegel des VRpvs-Signals in einem normalen Bereich liegt, wo der Pegel des VRpvs-Signals unter dem vorbestimmten Bereich liegt und wo der Pegel des VRpvs-Signals über dem vorbestimmten Bereich liegt, ausgegeben.
Die das VRpvs-Signal ändernden Mittel 70 veranlassen auf Grund des von den die Unnormalität des VRpvs-Signals erfassenden Mitteln 69 ausgegebenen Regelsignals, falls das VRpvs-Signal in einem normalen Bereich liegt, unmittelbar die Ausgabe des VRpvs-Signals oder einer dieses verstärkenden Signals, falls die Vs+-Anschlussspannung unterhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, die Ausgabe einer L in 8 entsprechenden Spannung und falls die Vs-Anschlussspannung über dem vorbestimmten Bereich liegt, die Ausgabe einer H oder HH in 8 entsprechenden Spannung.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, falls das NO_x-Signal normal ist, das 0 ppm bis 500 ppm der NO_x-Konzentration entsprechende NO_x-Signal ausgegeben, falls das NO_x-Signal unnormal ist, ein –100 ppm oder 600 ppm der NO_x-Konzentration entsprechender Pegel des NO_x-Signals ausgegeben, falls das O₂-Signal normal ist, das die Sauerstoffkonzentration von 0% bis höchstens zur atmosphärischen Sauerstoffkonzentration angebende O₂-Signal ausgegeben, falls das O₂-Signal unnormal ist, das die Sauerstoffkonzentration von 30% angebende O₂-Signal und falls das λ-Signal unnormal ist, das 0,9 oder 1,1 angebende λ-Signal ausgegeben.
Nebenbei kann die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel außerdem die die Unnormalität des VRpvs-Signals erfassenden Mittel, die in derselben Weise wie die die Unnormalität des Signals erfassenden Mittel funktionieren und außerdem die Mittel zur Änderung des VRpvs-Signals aufweisen, die in derselben Weise funktionieren wie die Mittel zur Änderung des λ-Signals.
Siebtes Ausführungsbeispiel
Nun wird die dem siebten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entsprechende NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung beschrieben. Eine unnormale Funktion, wie z. B. ein Kurzschluss der Batterie und Kurzschluss der Erde, lässt sich erfassen, da im Kurzschlussfall die Spannung zwischen den Drähten gleich der der zweiten Pumpzelle anliegenden Spannung Vp2 ist, falls ein Kurzschluss zwischen z. B. "einem Draht zwischen der NO_x-Erfassungszelle (der Ip2-Zelle) und der Regelschaltung" und "des anderen Sensordrahts" erzeugt wird, auch dann, wenn keine Änderung der Erfassungsverstärkung in dem Fall, wo die Unnormalität erfasst wird, veranlasst wird. Die der zweiten Pumpzelle anliegende Spannung Vp2 ist im normalen Fall in der Größenordnung von mV, wohingegen die der zweiten Pumpzelle anliegende Spannung Vp2 z. B. im Fall, wo eine Unnormalität, wie ein Kurzschluss der Batterie und Kurzschluss der imaginären Erde, erzeugt wird, in der Größenordnung von V liegt.
Achtes Ausführungsbeispiel
Nun wird die dem achten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung entsprechende NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung beschrieben.
9 erläutert den Aufbau der jeweiligen Mittel zur Erfassung der Unnormalität, die sich außerdem bei der in 8 gezeigten NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung anwenden lässt.
Bezogen auf 9 weist eine Selbstdiagnoseschaltung (Mittel zur Erfassung der Unnormalität) 58 hauptsächlich Fenstervergleiche 58a, 58b und einen Vergleichen 58c auf und erfasst die Unnormalität von vier mit drei Zellen eines Sensorelements 40 verbundenen Drähten 41, 42, 43, 44.
Sie beurteilt nämlich durch den Fenstervergleichen 58a, ob das elektrische Potenzial des Vs+-Anschlusses, z. B. des ASIC, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht und beurteilt durch den Fenstervergleicher 58b, ob das elektrische Potenzial des Vs/Ip-Anschlusses (des COM-Anschlusses) des ASIC in einem vorbestimmten Bereich liegt oder nicht. Darüber hinaus über beurteilt sie durch den Vergleicher 58c, ob das elektrische Potenzial irgend eines Anschlusses des ASIC, nämlich des Vs+-Anschlusses, des Ip1+-Anschlusses, des Vcent-Anschlusses, des Vs/Ip1-Anschlusses (COM-Anschluss), des Ip2/Vp2-Anschlusses und des Pout-Anschlusses einen vorbestimmten Wert (die vorbestimmte Spannung) übersteigt oder nicht.
Bezogen auf die 10 und 11 wird die Spannung des WS-Anschlusses und des VIP-Anschlusses niedriger als ein normaler Wert und die Spannung am VRpvs-Anschluss höher als der normale Wert eingestellt für den Fall, wo das Regelsignal auf Grund des von dem Fenstervergleicher 58a, 58b und dem Vergleicher 58c der die Unnormalität erfassenden Mittel ausgegebenen Signals empfangen wird, z. B. für den Fall, wo jeweils der Vs-Anschluss, der Ip1+-Anschluss und der Vs/Ip-Anschluss (der COM-Anschluss) die Batterie kurzschließt. Das in den 10 und 11 gezeigte elektrische Potenzial wird gleichermaßen in dem Fall eingestellt, wo jeweils der Vs+-Anschluss, die Ip1+-Anschluss und der COM-Anschluss mit Erde kurzgeschlossen sind oder abreißen.
Darüber hinaus behält das elektrische Potenzial des Vs+-Anschlusses gewöhnlich einen Wert (Bezugsspannung + elektromotorische Kraft Vs), der die elektromotorische Kraft Vs der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle 3 zur Referenzspannung des Vs/Ip-Anschlusses (des COM-Anschlusses) addiert. Deshalb wird im Fall, wo das elektrische Potenzial des Vs+-Anschlusses über einen oberen Grenzwert V des Fenstervergleichers 58a ansteigt, der als "Referenzspannung + elektromotorische Kraft Vs + α'' eingestellt ist, und im Fall wo das elektrische Potenzial des Vs+-Anschlusses unter eine Untergrenze abfällt, was als "Referenzspannung + elektromotorische Kraft Vs – β" gegeben ist, das Signal, das angibt, dass die Unnormalität erzeugt wird gegeben.
Weiterhin wird das elektrische Potenzial des Vs/Ip-Anschlusses (des COM-Anschlusses) durch den Ip1-Treiber 51 so geregelt, dass es immer die Referenzspannung beibehält. Deshalb wird das Signal, das angibt, dass die Unnormalität erzeugt wird, in dem Fall gegeben, wo das elektrische Potenzial des Vs/Ip-Anschlusses (des COM-Anschlusses) über eine Obergrenze des Fenstervergleichers 58b steigt, was als die "Referenzspannung + Y" gegeben ist, oder wo das elektrische Potenzial des Vs/ip-Anschlusses (des COM-Anschlusses) unter eine Untergrenze fällt, die als "Referenzspannung – δ" gegeben ist.
Ein Abreißen eines Drahts an irgendeinem Anschluss, ein Kurzschluss mit einer Batterieleitung, Ausfall eines Schaltungselements und dergleichen werden als solche Unnormalitäten betrachtet.
Außerdem beurteilt der Vergleicher 58c, ob ein jeweiliges elektrisches Potenzial der Anschlüsse Vs+, Ip+, Vcent, Vs/Ip-(COM)-Anschluss und Pout des ASIC eine Betriebsspannung der Schaltung im ASIC übersteigt oder nicht. Jeder Anschluss wird durch den Vergleicher 58c überwacht, dessen oberer Grenzwert (die Betriebsspannung + δ) als ein Wert gesetzt ist, der eine Spannungsänderung der Betriebsspannungsquelle und dergleichen überschreitet, und es wird beurteilt, dass die durch Kurzschluss des Anschlusses zur Versorgungsleitung der Batterie sich ergebende Unnormalität in einem Fall erzeugt wird, wo das elektrische Potenzial irgendeines Anschlusses über den oberen Grenzwert steigt und daraufhin ein Signal gegeben.
Bevorzugt beurteilt das Unnormalitätserfassungssystem, ob eine Unnormalität vorliegt oder nicht, während eine Magerregelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses stattfindet. Beim mageren Luft/Kraftstoffverhältnis kann die Unnormalität passend erfasst werden, da die Zustände von Ip1+ und Vs+ stabil sind. Darüber hinaus lässt sich eine Erfassung einer Unnormalität beim Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch die ECU beurteilen.
Neuntes Ausführungsbeispiel
Nun wird das neunte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung beschrieben. Das in 8 gezeigte sechste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung enthält die Rpvs-Messschaltung 54. Die Temperatur des Sensorelements kann durch Erfassen der Impedanz (Rpvs) des Sensorelements durch die Rpvs-Messschaltung 54 gemessen werden. Eine Unnormalität des Kontaktwiderstandes, die z. B. zwischen dem NO_x- Sensorelement und der Regelschaltung erzeugt wird, lässt sich durch die Rpvs-Messschaltung 54 erfassen.
Die das NO_x-Sensorelement regelnden Mittel oder die einen am NO_x-Sensorelement angebrachten Heizer regelnden Mittel regeln den Heizer so, dass der Widerstand des Sensorelements bei 150 Ω bleibt, im Fall, wo z. B. der der Temperatur des Sensorelements entsprechende Widerstand eines Regelsollwerts 250 Ω beträgt und z. B. der Kontaktwiderstand etwa 100 Ω hat, da die elektrische Verbindung zwischen dem Draht und dem Sensorelement auf Grund eines Herstellungsfehlers schlecht ist. In diesem Fall ändert sich ein NO_x-Ausgangssignal und/oder ein Pegel oder eine Größenordnung des NO_x-Ausgangssignals im Vergleich mit dem Fall ohne Kontaktwiderstand. Diesem Merkmal entsprechend wird z. B. die Auslieferung eines fehlerhaften Produkts mit Herstellungsmangel dadurch verhindert, dass z. B.: das NO_x-Ausgangssignal in einer Fertigungsstraße bestätigt wird. Außerdem kann in dieser Vorrichtung die sich auf Rpvs beziehende Unnormalität erfasst werden.
Die dem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechende NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung kann diese auf den Widerstand des Sensorelements bezogene Unnormalität ausgeben und dadurch das Ausmaß der Änderung eines vorbestimmten Signals mit den Mitteln 61, 63, 65, 67, 69, die die Unnormalität erfassen und den Änderungsmitteln 62, 64, 66, 68, 70, wie sie in 8 gezeigt sind, ausweiten.
Zehntes Ausführungsbeispiel
Nun wird ein Beispiel eines Schaltungsaufbaus, der die Unnormalität erfassenden Mittel 61, 63, 65, 67, 69 und der Änderungsmittel 62, 64, 66, 68, 70 in der in 8 gezeigten und dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebenen NO_x Konzentrationsmessvorrichtung erläutert. Die eine Unnormalität des Vs-Zellensignals erfassenden Mittel 67 und die das Vs-Zellensignal 68 ändernden Mittel werden in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Schaltungsanordnung ist jeweils auch bei anderen die Unnormalität erfassenden Mitteln und anderen Änderungsmitteln anwendbar.
12 erläutert ein Beispiel der Schaltungsanordnung der die Unnormalität erfassenden Mittel und der Änderungsmittel, die bei der in 8 gezeigten NO_x Konzentrationsmessvorrichtung anwendbar sind. 13 zeigt die Beziehung zwischen einem Eingangssignal und einem Ausgangssignal in der in 12 dargestellten Schaltung.
Bezogen auf 12 weisen die die Unnormalität des Vs-Zellensignals erfassenden Mittel 67 einen ersten Vergleicher 71a, einen zweiten Vergleicher 71b und eine NOR-Schaltung 73 auf. Die das Vs-Zellensignal ändernden Mittel 68 weisen einen nullten Analogschalter 74, einen ersten Analogschalter 75 und einen zweiten Analogschalter 76 auf.
Nun wird die Funktion der in 12 dargestellten Schaltungsanordnung bezogen auf 13 beschrieben. Der erste Vergleicher 71a gibt in dem Fall, wo die Spannung Vs+ statt im normalen Bereich, in einem unnormal hohen Bereich liegt, ein "Hoch"-Signal aus. Der zweite Vergleicher 71b gibt in einem Fall, wo die Spannung Vs+ statt im normalen Bereich unnormalerweise in einem tieferen Bereich liegt, ein "Hoch"-Signal aus.
Falls die Spannung Vs+ (das Vs+-Signal) im normalen Bereich liegt, geben der erste Vergleicher 71a und der zweite Vergleicher 71b ein "Tief"-Signal und die NOR-Schaltung 73 ein "Hoch"-Signal aus. Nur der nullte Analogschalter 74 wird eingeschaltet, und der vorbestimmte Anschluss (ein Ausgangsmittel) gibt die unveränderte durch den Verstärker 73 verstärkte Vs+-Spannung aus. Falls die Spannung (das Vs-Signal) in dem den normalen Bereich übersteigenden höheren Bereich liegt, geben der erste Vergleicher 71a "Hoch" und der zweite Vergleicher 71b "Tief" aus. Nur der erste Analogschalter 75 wird eingeschaltet, und der vorbestimmte Anschluss (das Ausgabemittel) gibt die unveränderte Spannung von 5 V aus. Falls die Spannung Vs+ (das Vs+-Signal) in dem den normalen Bereich unterschreitenden tieferen Bereich liegt, geben der erste Vergleicher 71a ein "Tief'-Signal und der zweite Vergleicher 71b ein "Hoch"-Signal aus. Nur der zweite Analogschalter 76 wird eingeschaltet und der vorbestimmte Anschluss (Ausgabemittel) gibt die unberührte Spannung 0V aus.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß dieser Erfindung lässt sich eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, eine Vorrichtung zur Selbstdiagnose eines NO_x-Sensors und ein Selbstdiagnoseverfahren ermöglichen, die präzise einen Zustand eines zur Messung der NO_x-Konzentration im Abgas eines Innenbrennkraftmotors eingesetzten NO_x-Sensors erkennen können und sich bei einer bordeigenen Diagnose (OBD) anwenden lassen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Erfindung betrifft eine NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, die ein NO_x-Sensorelement mit einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle (3), die die Sauerstoffkonzentration eines Analysegases in einer ersten Messkammer (5) misst, eine erste Sauerstoffpumpzelle (1 ), über die ein der Sauerstoffkonzentration im Analysegas entsprechender Strom ("ein erster Sauerstoffpumpstrom") durch Pumpen von Sauerstoff vom Inneren zum Äußeren der ersten Messkammer (1) fließt, eine zweite Messkammer (6), in die Gas von der ersten Messkammer (5) durch einen zweiten Diffusionswiderstand (8) eingeleitet wird und eine zweite Sauerstoffpumpzelle (2) aufweist, über die ein der NO_x-Konzentration entsprechender Strom ("zweiter Sauerstoffpumpstrom") durch die Übertragung von durch Zersetzung von Stickoxid in der zweiten Messkammer (6) dissoziiertem Sauerstoff fließt. Die Erfindung weist erste Diagnosemittel (30a) auf, die eine normale Funktion der Vorrichtung diagnostizieren, wenn der zweite Sauerstoffpumpstrom (Ip2) oder eine vorbestimmte an der zweiten Sauerstoffpumpzelle (2) anliegende Spannung (Vp2) in einem vorbestimmten Bereich liegen und andererseits eine nicht normale Funktion diagnostizieren, falls der Strom (Ip2) oder die Spannung (Vp2) außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen (3).

Claims

NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: (a) ein NO_x-Sensorelement mit: (a1) einer ersten Messkammer, in die ein Analysegas durch einen ersten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; (a2) einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und die die Sauerstoffkonzentration des Analysegases in der ersten Messkammer auf Grund einer Potenzialdifferenz zwischen dem Elektrodenpaar erfasst; (a3) einer ersten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über die ein der Sauerstoffkonzentration des Analysegases entsprechender Strom, der nachstehend als "erster Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird, durch Pumpen des Sauerstoffs vom Inneren der ersten Messkammer nach Außen und umgekehrt über das Elektrodenpaar fließt; (a4) einer zweiten Messkammer, in die das Analysegas von der ersten Messkammer über einen zweiten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; und (a5) einer zweiten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der zweiten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über das ein der NO_x-Konzentration entsprechender Strom, der nachstehend als "zweiter Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird; durch Übertragung des durch Zersetzung von Stickoxid in der zweiten Messkammer dissoziierten Sauerstoffs fließt; (b) Mittel zur Regelung der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die die Sauerstoffkonzentration an der außerhalb der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle liegenden Elektrode regeln; (c) Mittel zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle, die die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer durch Regelung des ersten Sauerstoffpumpstroms regeln, indem sie eine vorbestimmte Spannung an die erste Sauerstoffpumpzelle auf Grund eines von der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassten Ausgangssignals anlegen; (d) Mittel zur Regelung der zweiten Sauerstoffpumpzelle, die den zweiten Sauerstoffpumpstrom entsprechend der NO_x-Konzentration durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die zweite Sauerstoffpumpzelle fließen lassen; (e) Erfassungsmittel zur Erfassung des zweiten Sauerstoffpumpstroms oder der an die zweite Sauerstoffpumpzelle angelegten Spannung; und (f) Diagnosemittel, die eine normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall diagnostizieren, wo der erfasste zweite Sauerstoffpumpstrom oder die erfasste der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegende vorbestimmte Spannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, wohingegen sie eine nicht normale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo der Strom oder die Spannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen.
NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: (a) ein NO_x-Sensorelement mit: (a1) einer ersten Messkammer, in die ein Analysegas durch einen ersten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; (a2) einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und die die Sauerstoffkonzentration des Analysegases in der ersten Messkammer auf Grund einer Potenzialdifferenz zwischen dem Elektrodenpaar erfasst; (a3) einer ersten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über die ein der Sauerstoffkonzentration des Analysegases entsprechender Strom, der nachstehend als "erster Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird, durch Pumpen des Sauerstoffs vom Inneren der ersten Messkammer nach Außen und umgekehrt über das Elektrodenpaar fließt; (a4) einer zweiten Messkammer, in die das Analysegas von der ersten Messkammer über einen zweiten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; und (a5) einer zweiten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der zweiten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über das ein der NO_x-Konzentration entsprechender Strom, der nachstehend als "zweiter Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird durch Übertragung des durch Zersetzung von Stickoxid in der zweiten Messkammer dissoziierten Sauerstoffs fließt; (b) Mittel zur Regelung der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die die Sauerstoffkonzentration an der außerhalb der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle liegenden Elektrode regeln; (c) Mittel zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle, die die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer durch Regelung des ersten Sauerstoffpumpstroms regeln, indem sie eine vorbestimmte Spannung an die erste Sauerstoffpumpzelle auf Grund eines von der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassten Ausgangssignals anlegen; (d) Mittel zur Regelung der zweiten Sauerstoffpumpzelle, die den zweiten Sauerstoffpumpstrom entsprechend der NO_x-Konzentration durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die zweite Sauerstoffpumpzelle fließen lassen; (e) Erfassungsmittel zur Erfassung einer an der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle anliegenden Spannung; und (f) Diagnosemittel, die eine normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall, wo die der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle anliegende Spannung in einem vorbestimmten Bereich liegt und eine nicht normale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo die Spannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: (a) ein NO_x-Sensorelement mit: (a1) einer ersten Messkammer, in die ein Analysegas durch einen ersten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; (a2) einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und die die Sauerstoffkonzentration des Analysegases in der ersten Messkammer auf Grund einer Potenzialdifferenz zwischen dem Elektrodenpaar erfasst; (a3) einer ersten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über die ein der Sauerstoffkonzentration des Analysegases entsprechender Strom, der nachstehend als "erster Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird, durch Pumpen des Sauerstoffs vom Inneren der ersten Messkammer nach Außen und umgekehrt über das Elektrodenpaar fließt; (a4) einer zweiten Messkammer, in die das Analysegas von der ersten Messkammer über einen zweiten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; und (a5) einer zweiten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der zweiten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über das ein der NO_x-Konzentration entsprechender Strom, der nachstehend als "zweiter Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird durch Übertragung des durch Zersetzung von Stickoxid in der zweiten Messkammer dissoziierten Sauerstoffs fließt; (b) Mittel zur Regelung der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die die Sauerstoffkonzentration an der außerhalb der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle liegenden Elektrode regeln; (c) Mittel zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle, die die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer durch Regelung des ersten Sauerstoffpumpstroms regeln, indem sie eine vorbestimmte Spannung an die erste Sauerstoffpumpzelle auf Grund eines von der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassten Ausgangssignals anlegen; (d) Mittel zur Regelung der zweiten Sauerstoffpumpzelle, die den zweiten Sauerstoffpumpstrom entsprechend der NO_x-Konzentration durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die zweite Sauerstoffpumpzelle fließen lassen; (e) Erfassungsmittel, die das elektrische Potenzial an der inneren Elektrode der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassen; und (f) Diagnosemittel, die eine normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall, wo das erfasste elektrische Potenzial an der inneren Elektrode der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle in einem vorbestimmten Bereich liegt und eine nicht normale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo das elektrische Potenzial außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: (a) ein NO_x-Sensorelement mit: (a1) einer ersten Messkammer, in die ein Analysegas durch einen ersten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; (a2) einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und die die Sauerstoffkonzentration des Analysegases in der ersten Messkammer auf Grund einer Potenzialdifferenz zwischen dem Elektrodenpaar erfasst; (a3) einer ersten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über die ein der Sauerstoffkonzentration des Analysegases entsprechender Strom, der nachstehend als "erster Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird, durch Pumpen des Sauerstoffs vom Inneren der ersten Messkammer nach Außen und umgekehrt über das Elektrodenpaar fließt; (a4) einer zweiten Messkammer, in die das Analysegas von der ersten Messkammer über einen zweiten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; und (a5) einer zweiten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der zweiten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über das ein der NO_x-Konzentration entsprechender Strom, der nachstehend als "zweiter Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird durch Übertragung des durch Zersetzung von Stickoxid in der zweiten Messkammer dissoziierten Sauerstoffs fließt; (b) Mittel zur Regelung der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die die Sauerstoffkonzentration an der außerhalb der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle liegenden Elektrode regeln; (c) Mittel zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle, die die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer durch Regelung des ersten Sauerstoffpumpstroms regeln, indem sie eine vorbestimmte Spannung an die erste Sauerstoffpumpzelle auf Grund eines von der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassten Ausgangssignals anlegen; (d) Mittel zur Regelung der zweiten Sauerstoffpumpzelle, die den zweiten Sauerstoffpumpstrom entsprechend der NO_x-Konzentration durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die zweite Sauerstoffpumpzelle fließen lassen; (e) Erfassungsmittel zur Erfassung eines Innenwiderstandes der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle; und (f) Diagnosemittel, die eine normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall, wo der erfasste Innenwiderstand der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle in einem vorbestimmten Bereich liegt und andererseits eine nicht normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall diagnostizieren, wo der Innenwiderstand außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: (a) ein NO_x-Sensorelement mit: (a1) einer ersten Messkammer, in die ein Analysegas durch einen ersten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; (a2) einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und die die Sauerstoffkonzentration des Analysegases in der ersten Messkammer auf Grund einer Potenzialdifferenz zwischen dem Elektrodenpaar erfasst; (a3) einer ersten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über die ein der Sauerstoffkonzentration des Analysegases entsprechender Strom, der nachstehend als "erster Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird, durch Pumpen des Sauerstoffs vom Inneren der ersten Messkammer nach Außen und umgekehrt über das Elektrodenpaar fließt; (a4) einer zweiten Messkammer, in die das Analysegas von der ersten Messkammer über einen zweiten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; und (a5) einer zweiten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der zweiten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über das ein der NO_x-Konzentration entsprechender Strom, der nachstehend als "zweiter Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird durch Übertragung des durch Zersetzung von Stickoxid in der zweiten Messkammer dissoziierten Sauerstoffs fließt; (b) Mittel zur Regelung der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die die Sauerstoffkonzentration an der außerhalb der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle liegenden Elektrode regeln; (c) Mittel zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle, die die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer durch Regelung des ersten Sauerstoffpumpstroms regeln, indem sie eine vorbestimmte Spannung an die erste Sauerstoffpumpzelle auf Grund eines von der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassten Ausgangssignals anlegen; (d) Mittel zur Regelung der zweiten Sauerstoffpumpzelle, die den zweiten Sauerstoffpumpstrom entsprechend der NO_x-Konzentration durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die zweite Sauerstoffpumpzelle fließen lassen; (e) Erfassungsmittel, die den ersten Sauerstoffpumpstrom oder die der ersten Sauerstoffpumpzelle anliegende Spannung erfassen; und (f) Diagnosemittel, die eine normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall, wo der erfasste erste Sauerstoffpumpstrom oder die erfasste an der ersten Sauerstoffpumpzelle anliegende vorbestimmte Spannung in einem vorbestimmten Bereich liegen und andererseits eine nicht normale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall diagnostizieren, wo der Strom oder die Spannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Messung der NO_x-Konzentration im Abgas eines Innenbrennkraftmotors verwendet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Abgas eines in einem Fahrzeug eingebauten Innenbrennkraftmotors eingesetzt ist und dass unter Verwendung des Diagnoseergebnisses der in wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5 definierten Diagnosemittel eine bordeigene Diagnose (OBD) ausgeführt wird.
Vorrichtung zur Selbstdiagnose eines NO_x-Sensors, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: (a) ein NO_x-Sensorelement mit: (a1) einer ersten Messkammer, in die ein Analysegas durch einen ersten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; (a2) einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und die die Sauerstoffkonzentration des Analysegases in der ersten Messkammer auf Grund einer Potenzialdifferenz zwischen dem Elektrodenpaar erfasst; (a3) einer ersten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über die ein der Sauerstoffkonzentration des Analysegases entsprechender Strom, der nachstehend als "erster Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird, durch Pumpen des Sauerstoffs vom Inneren der ersten Messkammer nach Außen und umgekehrt über das Elektrodenpaar fließt; (a4) einer zweiten Messkammer, in die das Analysegas von der ersten Messkammer über einen zweiten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; und (a5) eine zweite Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der zweiten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über das ein der NO_x-Konzentration entsprechender Strom, der nachstehend als "zweiter Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird durch Übertragung des durch Zersetzung von Stickoxid in der zweiten Messkammer dissoziierten Sauerstoffs fließt; und (b) Mittel zur Regelung des NO_x-Sensorelements mit (b1) Mitteln zur Regelung der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die die Sauerstoffkonzentration an der außerhalb der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle liegenden Elektrode regeln; (b2) Mitteln zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle, die die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer durch Regelung des ersten Sauerstoffpumpstroms durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die erste Sauerstoffpumpzelle auf Grund eines von der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassten Ausgangssignals regeln; (b3) Mitteln zur Regelung der zweiten Sauerstoffpumpzelle, die den zweiten Sauerstoffpumpstrom entsprechend der NO_x-Konzentration durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die zweite Sauerstoffpumpzelle fließen lassen; (b4) Erfassungsmitteln, die den zweiten Sauerstoffpumpstrom oder die der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegende Spannung erfassen; und mit (b5) Mitteln zur Diagnose des NO_x-Senors, die eine normale Funktion desselben in dem Fall, wo der erfasste zweite Sauerstoffpumpstrom oder die erfasste an der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegende vorbestimmte Spannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen und andererseits eine nicht normale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo der Strom oder die Spannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen.
Verfahren zur Selbstdiagnose einer NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: (a) ein NO_x-Sensorelement mit: (a1) einer ersten Messkammer, in die ein Analysegas durch einen ersten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; (a2) einer Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und die die Sauerstoffkonzentration des Analysegases in der ersten Messkammer auf Grund einer Potenzialdifferenz zwischen dem Elektrodenpaar erfasst; (a3) einer ersten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der ersten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über die ein der Sauerstoffkonzentration des Analysegases entsprechender Strom, der nachstehend als "erster Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird, durch Pumpen des Sauerstoffs vom Inneren zum Äußeren und umgekehrt der ersten Messkammer über das Elektrodenpaar fließt; (a4) einer zweiten Messkammer, in die das Analysegas von der ersten Messkammer über einen zweiten Diffusionswiderstand eingeleitet wird; und (a5) einer zweiten Sauerstoffpumpzelle, die ein im Inneren und Äußeren der zweiten Messkammer vorgesehenes Elektrodenpaar hat und über das ein der NO_x-Konzentration entsprechender Strom, der nachstehend als "zweiter Sauerstoffpumpstrom" bezeichnet wird durch Übertragung des durch Zersetzung von Stickoxid in der zweiten Messkammer dissoziierten Sauerstoffs fließt; und (b) Mittel zur Regelung des NO_x-Sensorelements mit (b1) Mitteln zur Regelung der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, die die Sauerstoffkonzentration an der außerhalb der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle liegenden Elektrode regeln; (b2) Mitteln zur Regelung der ersten Sauerstoffpumpzelle, die die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer durch Regelung des ersten Sauerstoffpumpstroms durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die erste Sauerstoffpumpzelle auf Grund eines von der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassten Ausgangssignals regeln; (b3) Mitteln zur Regelung der zweiten Sauerstoffpumpzelle, die den zweiten Sauerstoffpumpstrom entsprechend der NO_x-Konzentration durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an die zweite Sauerstoffpumpzelle fließen lassen; (b4) Erfassungsmitteln, die den zweiten Sauerstoffpumpstrom oder die der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegende Spannung erfassen; wobei die Mittel zur Regelung des NO_x-Sensorelements eine normale Funktion desselben in dem Fall, wo der erfasste zweite Sauerstoffpumpstrom oder die erfasste, der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegende vorbestimmte Spannung in einem vorbestimmten Bereich liegen und andererseits eine nicht normale Funktion in dem Fall diagnostizieren, wo der Strom oder die Spannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen.
NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein NO_x-Sensorelement mit Sauerstoffpumpzellen, eine NO_x-Erfassungszelle und eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle aufweist, aus einem Analysegas, das jeweils eine in einem vorbestimmten Bereich liegende Sauerstoffkonzentration und Stickoxidkonzentration hat, ein Gas erzeugt, in dem jeweils durch die erste Sauerstoffpumpzelle und die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle der Sauerstoffpartialdruck geregelt wird und, und die die Stickoxidkonzentration in dem Analysegas auf Grund eines über die mit dem Gas, dessen Sauerstoffpartialdruck geregelt wird, in Kontakt stehende NO_x-Erfassungszelle fließenden Grenzstroms misst; wobei die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung aufweist: Erfassungsmittel, die eine unnormale Funktion der ersten Sauerstoffpumpzelle, der NO_x-Erfassungszelle und der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassen und Änderungsmittel, die die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall, wo die Mittel, die die unnormale Funktion erfassen, keine Unnormalität erfasst haben, ein vorbestimmtes Signal ausgeben lassen, dessen Pegel oder Größenordnung der Stickoxidkonzentration innerhalb eines vorbestimmten Bereichs im Analysegas entspricht, wohingegen sie den Pegel oder die Größenordnung des vorbestimmten Signals für den Fall ändern, wo die Erfassungsmittel eine unnormale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung erfasst haben.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysegas die Sauerstoffkonzentration innerhalb des vorbestimmten Bereichs enthält und dass die Änderungsmittel außerdem die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall, wo die Mittel zur Erfassung der Unnormalität keine unnormale Funktion erfasst haben, das vorbestimmte Signal ausgeben lassen, dessen Pegel oder Größenordnung der Sauerstoffkonzentration innerhalb des vorbestimmten Bereichs im Analysegas entspricht, wohingegen die Änderungsmittel den Pegel oder die Größenordnung des vorbestimmten Signals in dem Fall ändern, wo die Unnormalität durch die Erfassungsmittel erfasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel außerdem eine Unnormalität einer Drahtverbindung zwischen der ersten Sauerstoffpumpzelle, der NO_x-Erfassungszelle und der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassen; und dass die Änderungsmittel die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in dem Fall, wo keine Unnormalität der Verdrahtung durch die Erfassungsmittel erfasst wird, das vorbestimmte Signal ausgeben lassen, dessen Pegel oder Größenordnung der Stickoxidkonzentration innerhalb des vorbestimmten Bereichs im Analysegas entspricht, wohingegen die Änderungsmittel wenigstens den Pegel oder die Größenordnung des vorbestimmten Signals in dem Fall ändern, wo die Erfassungsmittel eine Unnormalität der Verdrahtung erfasst haben.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsmittel eine Unnormalität des Pegels oder der Größenordnung einer oder mehrerer folgender Größen erfassen: (a) des Zellenwiderstandes der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle, der sich durch die Temperatur des NO_x-Sensorelements ändert und/oder des elektrischen Potenzials einer Elektrode der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle; (b) einer an der ersten Sauerstoffpumpzelle anliegenden Spannung und/oder eines über die erste Sauerstoffpumpzelle fließenden Stroms; und (c) einer an der zweiten Sauerstoffpumpzelle anliegenden Spannung und/oder eines über die zweite Sauerstoffpumpzelle fließenden Stroms.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsmittel dafür eingerichtet sind, die Pegel oder Größenordnung einer Vielzahl der vorbestimmten Signale zu ändern, die von der Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration ausgegeben werden; und ein unnormaler Teil und/oder ein unnormaler Zustand der Vorrichtung zur Messung der NO_x-Konzentration durch eine Kombination der Vielzahl der vorbestimmten Signale gemeldet wird bzw. werden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung in einem bordeigenen System zur Messung der Stickoxidkonzentration im Abgas montiert ist; und dass die Erfassungsmittel und die Änderungsmittel auf der Seite einer Regelvorrichtung im bordeigenen System liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein NO_x-Sensorelement verwendet, in dem die Sauerstoffpumpzelle und die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle in einer ersten Kammer einem Raum gegenüberliegend und die NO_x-Erfassungszelle in einer zweiten Kammer einem Raum gegenüberliegend angeordnet sind; oder in der die Sauerstoffpumpzelle in der ersten Kammer einem Raum gegenüberliegend und die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle und die NO_x-Erfassungszelle dem Raum der zweiten Kammer gegenüberliegend angeordnet sind.
NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein NO_x-Sensorelement mit Sauerstoffpumpzellen, eine NO_x-Erfassungszelle und eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle aufweist, aus einem Analysegas, das jeweils eine in einem vorbestimmten Bereich liegende Sauerstoffkonzentration und Stickoxidkonzentration hat, ein Gas erzeugt, in dem jeweils durch die erste Sauerstoffpumpzelle und die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle der Sauerstoffpartialdruck geregelt wird und, und die die Stickoxidkonzentration in dem Analysegas auf Grund eines über die mit dem Gas, dessen Sauerstoffpartialdruck geregelt wird, in Kontakt stehende NO_x-Erfassungszelle fließenden Grenzstroms misst; wobei die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung weiter aufweist Erfassungsmittel zur Erfassung einer unnormalen Funktion, die einen unnormalen Teil der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung erfassen und Änderungsmittel, die im Falle einer unnormalen Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung einen Pegel oder eine Größenordnung eines oder mehrerer im normalen Fall mit vorbestimmtem Pegel oder vorbestimmter Größenordnung ausgegebener Analogsignale in einen Pegel oder eine Größenordnung ändern, wie sie im normalen Fall nicht verwendet werden, und dadurch den von dem Erfassungsmittel erfassten nicht normal funktionierenden Teil der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung melden.
NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein NO_x-Sensorelement mit Sauerstoffpumpzellen, eine NO_x-Erfassungszelle und eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle aufweist, aus einem Analysegas, das jeweils eine in einem vorbestimmten Bereich liegende Sauerstoffkonzentration und Stickoxidkonzentration hat, ein Gas erzeugt, in dem jeweils durch die erste Sauerstoffpumpzelle und die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle der Sauerstoffpartialdruck geregelt wird und, und die die Stickoxidkonzentration in dem Analysegas auf Grund eines über die mit dem Gas, dessen Sauerstoffpartialdruck geregelt wird, in Kontakt stehende NO_x-Erfassungszelle fließenden Grenzstroms misst; wobei die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung weiter aufweist Erfassungsmittel zur Erfassung eines unnormal funktionierenden Teils der NO_x Konzentrationsmessvorrichtung und Änderungsmittel, die im Falle der unnormalen Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung einen Code eines im normalen Fall innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ausgegebenen Digitalsignals in einen im normalen Fall nicht verwendeten Code ändern und dadurch den von den Erfassungsmitteln erfassten unnormal funktionierenden Teil der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung melden.
NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein NO_x-Sensorelement mit Sauerstoffpumpzellen, eine NO_x-Erfassungszelle und eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle aufweist, aus einem Analysegas, das jeweils eine in einem vorbestimmten Bereich liegende Sauerstoffkonzentration und Stickoxidkonzentration hat, ein Gas erzeugt, in dem jeweils durch die erste Sauerstoffpumpzelle und die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle der Sauerstoffpartialdruck geregelt wird und, und die die Stickoxidkonzentration in dem Analysegas auf Grund einer Sauerstoffkonzentrationszellen- elektromotorischen Kraft misst, die durch die NO_x-Erfassungszelle erzeugt wird, die mit dem Gas, dessen Sauerstoffpartialdruck geregelt wird, in Kontakt steht; wobei die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung weiter aufweist: Erfassungsmittel, die eine unnormale Funktion der ersten Sauerstoffpumpzelle, der NO_x-Erfassungszelle und der Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle erfassen; Änderungsmittel, die, falls die Erfassungsmittel keine Unnormalität erfasst haben, die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung ein vorbestimmtes Signal ausgeben lassen, dessen Pegel oder Größenordnung der Stickoxidkonzentration innerhalb eines vorbestimmten Bereichs im Analysegas entspricht und andererseits in dem Fall, wo die Erfassungsmittel eine Unnormalität der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung erfasst haben, den Pegel oder die Größenordnung des vorbestimmten Signals ändern.
Verfahren zur Selbstdiagnose einer NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung, die ein NO_x-Sensorelement mit Sauerstoffpumpzellen, eine NO_x-Erfassungszelle und eine Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle aufweist, aus einem Analysegas, das jeweils eine in einem vorbestimmten Bereich liegende Sauerstoffkonzentration und Stickoxidkonzentration hat, ein Gas erzeugt, in dem jeweils durch die erste Sauerstoffpumpzelle und die Sauerstoffpartialdruckerfassungszelle der Sauerstoffpartialdruck geregelt wird und, und die die Stickoxidkonzentration in dem Analysegas auf Grund eines über die mit dem Gas, dessen Sauerstoffpartialdruck geregelt wird, in Kontakt stehende NO_x-Erfassungszelle fließenden Grenzstroms oder auf Grund eines elektrischen Potenzials der NO_x-Erfassungszelle misst, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Stickoxidkonzentration innerhalb eines vorbestimmten Bereichs im Analysegas entsprechendes vorbestimmtes Signal in dem Fall ausgegeben wird, wo die NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung normal funktioniert, und andererseits, wenn eine unnormale Funktion der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung erfasst wird, zumindest das vorbestimmte Signal in einer vorbestimmten Weise geändert wird, welcher Änderung eine Meldung eines unnormal funktionierenden Teils der NO_x-Konzentrationsmessvorrichtung folgt.