DE19838456A1 - Verfahren zur Temperaturregelung eines Meßfühlers - Google Patents
Verfahren zur Temperaturregelung eines MeßfühlersInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturregelung eines Meßfühlers zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in Gasgemischen, insbesondere in Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, wobei eine der Sauerstoffkonzentration entsprechende, von einer Nernst-Meßzelle gelieferte Detektionsspannung ausgewertet wird, der Meßfühler mittels einer Heizeinrichtung auf eine Betriebstemperatur eingeregelt wird und die aktuelle Betriebstemperatur aus einer Messung eines Wechselstrominnenwiderstandes der Nernst-Meßzelle ermittelt wird. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß bei Inbetriebnahme und/oder Wiederinbetriebnahme des Meßfühlers (10) ein Wechselstrominnenwiderstand (R¶Z¶) einer Zuleitung von Elektroden (16, 18) der Nernst-Meßzelle (12) ermittelt wird und der ermittelte aktuelle Wechselstrominnenwiderstand (R¶Z¶) bei der Ermittlung der Betriebstemperatur berücksichtigt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperatur
regelung eines Meßfühlers zum Bestimmen einer Sauer
stoffkonzentration in Gasgemischen, insbesondere in
Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, mit den im
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Meßfühler der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Der
artige Meßfühler dienen dazu, über die Bestimmung der
Sauerstoffkonzentration in dem Abgas der Verbren
nungskraftmaschine die Einstellung eines Kraftstoff-
Luft-Gemisches zum Betreiben der Verbrennungskraftma
schine vorzugeben. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch kann
im sogenannten fetten Bereich vorliegen, das heißt,
der Kraftstoff liegt im stöchiometrischen Überschuß
vor, so daß im Abgas nur eine geringe Menge an Sauer
stoff gegenüber anderen teilweise unverbrannten Be
standteilen vorhanden ist. Im sogenannten mageren Be
reich, bei dem der Sauerstoff der Luft in dem Kraft
stoff-Luft-Gemisch überwiegt, ist eine Sauerstoffkon
zentration in dem Abgas entsprechend hoch.
Zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas
sind sogenannte Lambda-Sonden bekannt, die im mageren
Bereich einen Lambdawert < 1, im fetten Bereich < 1
und im stöchiometrischen Bereich einen Lambdawert = 1
detektieren. Eine Nernst-Meßzelle des Meßfühlers lie
fert hierbei in bekannter Weise eine Detektionsspan
nung, die einer Schaltungsanordnung zugeführt wird.
Die Detektionsspannung wird hierbei durch einen
Sauerstoffkonzentrationsunterschied an einer dem Meß
gas ausgesetzten Elektrode und einer einem Referenz
gas ausgesetzten Elektrode der Nernst-Meßzelle ermit
telt. Entsprechend der Sauerstoffkonzentration im Ab
gas steigt die Detektionsspannung an, oder diese
sinkt ab. Zwischen den Elektroden der Nernst-Meßzelle
ist hierbei ein Festelektrolytkörper angeordnet, der
für die Sauerstoffionen leitfähig ist.
Derartige Meßfühler müssen im aktiven Bereich auf
Temperaturen über zirka 300°C erwärmt werden, um die
notwendige Ionenleitfähigkeit des Festelektrolyten zu
erreichen. Um eine Erhöhung einer Meßgenauigkeit des
Meßfühlers zu erreichen, ist bekannt, die Betriebs
temperatur des Meßfühlers zu kontrollieren und erfor
derlichenfalls einzuregeln. Hierzu ist bekannt, dem
Meßfühler eine Heizeinrichtung zuzuordnen, die in Ab
hängigkeit einer an dem Meßfühler gemessenen Be
triebstemperatur zu- beziehungsweise abschaltbar ist.
Um die Betriebstemperatur zu ermitteln, ist bekannt,
die Nernst-Meßzelle mit einer Wechselspannung zu
beaufschlagen und mit einer Meßeinrichtung einen
Wechselstromwiderstand des Meßfühlers zu ermitteln.
Bei dem bekannten Verfahren ist nachteilig, daß zur
Ermittlung des temperaturabhängigen Wechselstrom
widerstandes von einem konstanten Wechselstromwider
stand der Elektroden, des Festelektrolyten sowie der
Zuleitungen der Elektroden ausgegangen wird. Hierbei
besitzen die Zuleitungen einen Anteil von zirka 50%
am Gesamtwiderstand der Nernst-Meßzelle im Betriebs
zustand. Aufgrund einer fertigungsbedingten Streuung
unterliegt der Zuleitungswiderstand einer relativ
starken Streuung, so daß die den Wechselstromwider
stand der Nernst-Meßzelle ermittelnde Meßeinrichtung
einen dieser Streuung entsprechenden Fehler aufweist.
Die Meßeinrichtung schlägt diesen Streuungsfehler
einer temperaturbedingten Schwankung des Wechsel
stromwiderstandes zu und stellt ein entsprechendes
fehlerbehaftetes Regelsignal für die Heizeinrichtung
des Meßfühlers zur Verfügung. Hierdurch wird der Meß
fühler auf eine falsche Betriebstemperatur geregelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1
genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil,
daß eine exakte Einregelung der Betriebstemperatur
des Meßfühlers erfolgen kann. Dadurch, daß bei Inbe
triebsetzung beziehungsweise Wiederinbetriebsetzung
des Meßfühlers ein Wechselstrominnenwiderstand einer
Zuleitung von Elektroden der Nernst-Meßzelle ermit
telt wird und der ermittelte aktuelle Zuleitungs
innenwiderstand bei der Ermittlung der Betriebs
temperatur berücksichtigt wird, können fertigungs
bedingte Schwankungen des Widerstandswertes eli
miniert werden. Der dann während des Betriebes des
Meßfühlers gemessene Wechselstrominnenwiderstand der
Nernst-Meßzelle schwankt tatsächlich nur noch auf
grund einer Temperaturänderung, so daß das von der
Meßeinrichtung gelieferte Regelsignal für die Heiz
einrichtung mit großer Genauigkeit bereitgestellt
werden kann. Insbesondere ist auch vorteilhaft, daß
durch die wiederholte Messung des Zuleitungsinnen
widerstandes bei Wiederinbetriebsetzung des Meß
fühlers eine infolge von Alterung hervorgerufene
Widerstandsänderung berücksichtigbar ist.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß der aktuelle Wechselstrominnen
widerstand der Zuleitung durch eine kurze Über
heizungsphase der Heizeinrichtung ermittelt wird,
während der der gesamte Wechselstrominnenwiderstand
gemessen wird. Von diesem gemessenen Wechselstrom
innenwiderstand wird ein konstanter Wert für den
Widerstandsanteil der Elektroden und dem Widerstands
anteil des Festelektrolyten zwischen den Elektroden
abgezogen. Hierdurch ergibt sich der exakte Zu
leitungsinnenwiderstand des Meßfühlers. Ferner ist
bevorzugt, wenn bei der Bestimmung des aktuellen Zu
leitungsinnenwiderstandes ein Temperaturkoeffizient
der Elektroden berücksichtigt wird, so daß sich die
Genauigkeit der Ermittlung des tatsächlichen Zu
leitungsinnenwiderstandes erhöhen läßt.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 7
genannten Merkmalen bietet darüber hinaus den Vor
teil, daß eine Überhitzung des Meßfühlers vermieden
wird. Dadurch, daß während des Betriebes des Meß
fühlers, insbesondere in einer Abschaltphase des Meß
fühlers, ein Wechselstrominnenwiderstand einer Zulei
tung der Elektroden der Nernst-Meßzelle ermittelt
wird und der ermittelte aktuelle Wechselstrominnen
widerstand bei der Ermittlung der Betriebstemperatur
berücksichtigt wird, können vorteilhaft während des
Betriebes des Meßfühlers Schwankungen des Wechsel
strominnenwiderstandes berücksichtigt werden. Hier
durch läßt sich die Heizeinrichtung des Meßfühlers
gezielt zu- beziehungsweise abschalten, wodurch eine
Überhitzung des Meßfühlers vermieden wird, die zu
Wärmespannungsrissen am Meßfühler führen könnte. Ins
besondere da bei der Betriebstemperatur des Meß
fühlers der Innenwiderstand des Festelektrolytkörpers
der Nernst-Meßzelle sehr klein wird, wirken sich
Schwankungen im Zuleitungswiderstand zu der Nernst-
Meßzelle entsprechend stark aus.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er
geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen
genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs
beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen
Meßfühler und
Fig. 2 ein Ersatzschaltbild einer Nernst-
Meßzelle des Meßfühlers.
In der Fig. 1 ist ein Meßfühler 10 in einer Schnitt
darstellung durch einen Meßkopf gezeigt. Der Meßfüh
ler 10 ist als planarer Breitband-Meßfühler ausgebil
det und besteht aus einer Anzahl einzelner, überein
ander angeordneter Schichten, die beispielsweise
durch Foliengießen, Stanzen, Siebdrucken, Laminieren,
Schneiden, Sintern oder dergleichen strukturiert wer
den können. Auf die Erzielung des Schichtaufbaus soll
im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht näher
eingegangen werden, da dieses bekannt ist.
Der Meßfühler 10 dient der Bestimmung einer Sauer
stoffkonzentration in Abgasen von Verbrennungskraft
maschinen, um ein Steuersignal zur Einstellung eines
Kraftstoff-Luft-Gemisches, mit dem die Verbrennungs
kraftmaschine betrieben wird, zu erhalten. Der Meß
fühler 10 besitzt eine Nernst-Meßzelle 12 und eine
Pumpzelle 14. Die Nernst-Meßzelle 12 besitzt eine er
ste Elektrode 16 und eine zweite Elektrode 18, zwi
schen denen ein Festelektrolyt 20 angeordnet ist. Die
Elektrode 16 ist über eine Diffusionsbarriere 22 dem
zu messenden Abgas 24 ausgesetzt. Der Meßfühler 10
besitzt eine Meßöffnung 26, die mit dem Abgas 24 be
aufschlagbar ist. Am Grund der Meßöffnung 26 er
streckt sich die Diffusionsbarriere 22, wobei es zur
Ausbildung eines Hohlraumes 28 kommt, innerhalb dem
die Elektrode 16 angeordnet ist. Die Elektrode 18 der
Nernst-Meßzelle 12 ist in einem Referenzluftkanal 30
angeordnet und einem in dem Referenzluftkanal 30 an
liegenden Referenzgas, beispielsweise Luft, ausge
setzt. Der Festelektrolyt 20 besteht beispielsweise
aus yttriumoxidstabilisiertem Zirkoniumoxid, während
die Elektroden 16 und 18 beispielsweise aus Platin
und Zirkoniumoxid bestehen.
Der Meßfühler 10 ist mit einer hier lediglich ange
deuteten Schaltungsanordnung 32 verbunden, die der
Auswertung von Signalen des Meßfühlers 10 und der An
steuerung des Meßfühlers 10 dient. Die Elektroden 16
und 18 sind hierbei mit Eingängen 34 beziehungsweise
36 verbunden, an denen eine Detektionsspannung UD der
Nernst-Meßzelle 12 anliegt.
Die Pumpzelle 14 besteht aus einer ersten Elektrode
38 sowie einer zweiten Elektrode 40, zwischen denen
ein Festelektrolyt 42 angeordnet ist. Das Festelek
trolyt 42 besteht wiederum beispielsweise aus einem
yttriumoxidstabilisierten Zirkoniumoxid, während die
Elektroden 38 und 40 wiederum aus Platin und
Zirkoniumoxid bestehen können. Die Elektrode 38 ist
ebenfalls in dem Hohlraum 28 angeordnet und somit
ebenfalls über die Diffusionsbarriere 22 dem Abgas 24
ausgesetzt. Die Elektrode 40 ist mit einer Schutz
schicht 44 abgedeckelt, die porös ist, so daß die
Elektrode 40 dem Abgas 24 direkt ausgesetzt ist. Die
Elektrode 40 ist mit einem Eingang 46 der Schal
tungsanordnung 32 verbunden, während die Elektrode 38
mit der Elektrode 16 verbunden ist und mit dieser ge
meinsam am Eingang 34 der Schaltungsanordnung 32 ge
schaltet ist.
Der Meßfühler 10 umfaßt ferner eine Heizeinrichtung
50, die von einem sogenannten Heizmäander gebildet
ist und mit Eingängen 52 und 54 der Schaltungs
anordnung 32 verbunden ist. An den Eingängen 52 und
54 ist mittels einer Regelschaltung 56 eine Heiz
spannung UH anlegbar.
Die Funktion des Meßfühlers 10 ist folgende:
Das Abgas 24 liegt über die Meßöffnung 26 und die Diffusionsbarriere 22 in dem Hohlraum 28 und somit an den Elektroden 16 der Nernst-Meßzelle 12 und der Elektrode 38 der Pumpzelle 14 an. Aufgrund der in dem zu messenden Abgas vorhandenen Sauerstoffkonzentra tion stellt sich ein Sauerstoffkonzentrationsunter schied zwischen der Elektrode 16 und der dem Refe renzgas ausgesetzten Elektrode 18 ein. Über den An schluß 34 ist die Elektrode 16 mit einer Stromquelle der Schaltungsanordnung 32 verbunden, die einen konstanten Strom liefert. Aufgrund eines vorhandenen Sauerstoffkonzentrationsunterschiedes an den Elektro den 16 und 18 stellt sich eine bestimmte Detektions spannung (Nernst-Spannung) UD ein. Die Nernst-Meß zelle 12 arbeitet hierbei als Lambda-Sonde, die detektiert, ob in dem Abgas 24 eine hohe Sauerstoff konzentration oder eine niedrige Sauerstoffkonzentra tion vorhanden ist. Anhand der Sauerstoffkonzentra tion ist klar, ob es sich bei dem Kraftstoff-Luft- Gemisch, mit dem die Verbrennungskraftmaschine be trieben wird, um ein fettes oder ein mageres Gemisch handelt. Bei einem Wechsel vom fetten in den mageren Bereich oder umgekehrt fällt die Detektionsspannung UD ab beziehungsweise steigt an.
Das Abgas 24 liegt über die Meßöffnung 26 und die Diffusionsbarriere 22 in dem Hohlraum 28 und somit an den Elektroden 16 der Nernst-Meßzelle 12 und der Elektrode 38 der Pumpzelle 14 an. Aufgrund der in dem zu messenden Abgas vorhandenen Sauerstoffkonzentra tion stellt sich ein Sauerstoffkonzentrationsunter schied zwischen der Elektrode 16 und der dem Refe renzgas ausgesetzten Elektrode 18 ein. Über den An schluß 34 ist die Elektrode 16 mit einer Stromquelle der Schaltungsanordnung 32 verbunden, die einen konstanten Strom liefert. Aufgrund eines vorhandenen Sauerstoffkonzentrationsunterschiedes an den Elektro den 16 und 18 stellt sich eine bestimmte Detektions spannung (Nernst-Spannung) UD ein. Die Nernst-Meß zelle 12 arbeitet hierbei als Lambda-Sonde, die detektiert, ob in dem Abgas 24 eine hohe Sauerstoff konzentration oder eine niedrige Sauerstoffkonzentra tion vorhanden ist. Anhand der Sauerstoffkonzentra tion ist klar, ob es sich bei dem Kraftstoff-Luft- Gemisch, mit dem die Verbrennungskraftmaschine be trieben wird, um ein fettes oder ein mageres Gemisch handelt. Bei einem Wechsel vom fetten in den mageren Bereich oder umgekehrt fällt die Detektionsspannung UD ab beziehungsweise steigt an.
Mit Hilfe der Schaltungsanordnung 32 wird die Detek
tionsspannung UD zum Ermitteln einer Pumpspannung Up
eingesetzt, mit der die Pumpzelle 14 zwischen ihren
Elektroden 38 beziehungsweise 40 beaufschlagt wird.
Je nachdem, ob über die Detektionsspannung UD signa
lisiert wird, daß sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch im
fetten oder mageren Bereich befindet, ist die Pump
spannung Up negativ oder positiv, so daß die Elek
trode 40 entweder als Katode oder Anode geschaltet
ist. Entsprechend stellt sich ein Pumpstrom Ip ein,
der über eine Meßeinrichtung der Schaltungsanordnung
32 meßbar ist. Mit Hilfe des Pumpstromes Ip werden
entweder Sauerstoffionen von der Elektrode 40 zur
Elektrode 38 oder umgekehrt gepumpt. Der gemessene
Pumpstrom Ip dient zur Ansteuerung einer Einrichtung
zur Einstellung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, mit
dem die Verbrennungskraftmaschine betrieben wird.
Über die Regeleinrichtung 56 ist an die Ausgänge 54
und 52 der Schaltungsanordnung 32 die Heizspannung UH
legbar, so daß die Heizeinrichtung 50 zu- beziehungs
weise abschaltbar ist. Durch die Heizeinrichtung 50
ist der Meßfühler 10 auf eine Betriebstemperatur von
über zirka 300°C bringbar. Aufgrund von Geschwindig
keitsschwankungen des Abgases 24 und/oder Temperatur
schwankungen des Abgases 24 wird der Meßfühler 10
über das Abgas 24 mit einer bestimmten schwankenden
Wärmeenergie beaufschlagt. Je nach Aufheizung des
Meßfühlers 10 über das Abgas 24 ist eine Zu- bezie
hungsweise Abschaltung der Heizeinrichtung 50 notwen
dig. Um die aktuelle Betriebstemperatur des Meß
fühlers 10 zu ermitteln, besitzt die Schaltungs
anordnung 32 eine Meßschaltung 58, über die ein
Wechselstrominnenwiderstand der Nernst-Meßzelle 12
inklusive ihrer Zuleitungen zur Schaltungsanordnung
32 meßbar ist. Der Wechselstrominnenwiderstand der
Nernst-Meßzelle 12 ist bekannterweise temperatur
abhängig, so daß durch den gemessenen Wechselstrom
innenwiderstand der Nernst-Meßzelle 12 auf die
Betriebstemperatur geschlossen werden kann. In Ab
hängigkeit der ermittelten Betriebstemperatur stellt
die Meßschaltung 58 ein Signal 60 für die Heizungs
steuerung 56 bereit.
Anhand des in Fig. 2 gezeigten Ersatzschaltbildes
der Nernst-Meßzelle 12 soll auf die Ermittlung des
Wechselstrominnenwiderstandes der Nernst-Meßzelle 12
näher eingegangen werden.
Ein Gesamtwechselstrominnenwiderstand Ri der Nernst-
Meßzelle 12 setzt sich aus Teilwiderständen R1, R2,
R3, R4 und R5 zusammen. Der Widerstand R1 ergibt sich
aus dem Innenwiderstand des Festelektrolytkörpers 20,
der Widerstand R2 aus dem Wechselstrominnenwiderstand
der Elektrode 16, der Widerstand R3 aus dem Wechsel
strominnenwiderstand der Elektrode 18, der Widerstand
R4 aus dem Wechselstrominnenwiderstand der Zuleitung
der Elektrode 16 zum Anschluß 34 und der Widerstand
R5 aus dem Wechselstrominnenwiderstand der Zuleitung
der Elektrode 18 zum Anschluß 36.
Die Wechselstrominnenwiderstände R1, R2 und R3 sind
aufgrund der konstruktiven Gestaltung des Meßfühlers
10 bekannt. Die Widerstände R4 und R5 sind abhängig
von der Strukturierung der Zuleitungen, die in der
Regel von mittels Siebdruck aufgebrachter Leiter
bahnen gebildet werden und unterliegen fertigungs
bedingten Schwankungen. Der Wert der Summe der Wider
stände R1 + R2 + R3 beträgt beispielsweise bei
Betriebstemperatur 10 Ω, während der Wert der Summe
der Widerstände R4 + R5 beispielsweise zwischen 40
und 80 Ω betragen kann. Somit können bei an sich
identisch aufgebauten Meßfühlern 10 unterschiedliche
Wechselstrominnenwiderstände der Nernst-Meßzelle 12
von beispielsweise 50 bis 90 Ω auftreten.
Bei Inbetriebsetzung beziehungsweise Wiederinbetrieb
setzung des Meßfühlers 10 wird über die Heizungs
einrichtung 50 der Meßfühler 10 kurzzeitig überheizt.
Während dieser Überheizungsphase wird durch die Meß
schaltung 58 der Wechselstromwiderstand der Nernst-
Meßzelle 12 ermittelt. Hierbei wird in bekannter
Weise eine Wechselspannung an die Nernst-Meßzelle 12
angelegt, die der eigentlichen Detektionsspannung UD
überlagert ist. Das Ermitteln eines Wechselstrom
widerstandes ist allgemein bekannt, so daß hierauf im
Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht näher
eingegangen werden soll.
Von dem mittels der Meßschaltung 58 während der kurz
zeitigen Aufheizung des Meßfühlers 10 ermittelten
Wechselstromwiderstand Ri wird die Summe der bekann
ten Widerstände R1 + R2 + R3 abgezogen, so daß ein
aktueller Wechselstromwiderstand Ri = R4 + R5 der Zu
leitungen der Nernst-Zelle 12 ermittelbar ist. Dieser
ist somit individuell für den Meßfühler 10 ermittelt,
wobei fertigungsbedingte Schwankungen der Zuleitungs
widerstände nunmehr berücksichtigt sind.
Der nunmehr bekannte gesamte Wechselstrominnen
widerstand der Nernst-Meßzelle 12 ergibt sich somit
aus Ri = + R2 + R3 + der aktuell gemessenen R4 +
R5. Bei einer nachfolgenden Einregelung des Wechsel
stromwiderstandes Ri der Nernst-Meßzelle 12, bei
spielsweise auf 100 Ω, die über Zu- beziehungsweise
Abschalten der Heizeinrichtung 50 erfolgt, kann somit
der tatsächliche Innenwiderstand der Zuleitungen
berücksichtigt werden. Durch Ausschalten der ferti
gungsbedingten Toleranzen bei der Einregelung des
Betriebs-Wechselstrominnenwiderstandes der Nernst-
Meßzelle 12 kann der Meßfühler 10 mit einer
"richtigen" Betriebstemperatur betrieben werden.
Die Bestimmung des aktuellen Zuleitungswiderstandes
R4 + R5 der Nernst-Meßzelle 12 kann beispielsweise in
einem festlegbaren Intervall erfolgen, das heißt,
nicht bei jeder Wiederinbetriebsetzung des Meßfühlers
10, üblicherweise mit Starten des Kraftfahrzeuges,
wird der aktuelle Innenwiderstand R4 + R5 ermittelt,
sondern nur bei jeder n-ten Wiederinbetriebsetzung,
beispielsweise bei jeder einhundertsten Inbetrieb
setzung. Hierdurch wird eine übermäßige Alterung der
Heizeinrichtung 50 beziehungsweise des Meßfühlers 10
durch wiederholtes Überheizen zur Bestimmung des
tatsächlichen Zuleitungswechselstrominnenwiderstandes
vermieden. Somit wird insgesamt beim Betrieb des
Meßfühlers 10 möglich, das Steuersignal 60 der
Meßeinrichtung 58 auf den tatsächlichen Wechselstrom
innenwiderstand der Nernst-Meßzelle 12 abzustellen,
wobei fertigungsbedingte Toleranzen des Zuleitungs
widerstandes der Nernst-Meßzelle 12 ausgeschaltet
sind. Entsprechend diesem korrigierten Signal 60
erfolgt somit über die Heizschaltung 56 das Zu
beziehungsweise Abschalten der Heizeinrichtung 50 zum
Einregeln der Betriebstemperatur des Meßfühlers 10.
Claims (7)
1. Verfahren zur Temperaturregelung eines Meßfühlers
zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in Gas
gemischen, insbesondere in Abgasen von Verbren
nungskraftmaschinen, wobei eine der Sauerstoffkonzen
tration entsprechende, von einer Nernst-Meßzelle ge
lieferte Detektionsspannung ausgewertet wird, der
Meßfühler mittels einer Heizeinrichtung auf eine
Betriebstemperatur eingeregelt wird und die aktuelle
Betriebstemperatur aus einer Messung eines Wechsel
strominnenwiderstandes der Nernst-Meßzelle ermittelt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Inbetriebnahme
und/oder Wiederinbetriebnahme des Meßfühlers (10) ein
Wechselstrominnenwiderstand (Rz) einer Zuleitung von
Elektroden (16, 18) der Nernst-Meßzelle (12) ermit
telt wird und der ermittelte aktuelle Wechsel
strominnenwiderstand (Rz) bei der Ermittlung der
Betriebstemperatur berücksichtigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wechselstrominnenwiderstand (Rz) bei jeder
Inbetriebnahme und Wiederinbetriebnahme ermittelt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wechselstrominnenwiderstand (Rz) bei jeder
n-ten Wiederinbetriebnahme ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (10)
während der Ermittlung des Wechselstrominnenwider
standes (Rz) über eine Betriebstemperatur erwärmt
(überheizt) wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrominnen
widerstand (Ri) der Nernst-Meßzelle (12) ermittelt
wird und vom Wechselstrominnenwiderstand (Ri) die
Summe der bekannten Wechselstrominnenwiderstände (R1,
R2, R3) der Elektroden (16, 18) und eines Fest
elektrolyten (20) abgezogen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung des
Wechselstrominnenwiderstandes (Rz) der Temperatur
koeffizient des Materials der Elektroden (16, 18)
berücksichtigt wird.
7. Verfahren zur Temperaturregelung eines Meßfühlers
zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in Gas
gemischen, insbesondere in Abgasen von Verbrennungs
kraftmaschinen, wobei eine der Sauerstoffkonzentra
tion entsprechende, von einer Nernst-Meßzelle ge
lieferte Detektionsspannung ausgewertet wird, der
Meßfühler mittels einer Heizeinrichtung auf eine
Betriebstemperatur eingeregelt wird und die aktuelle
Betriebstemperatur aus einer Messung eines Wechsel
strominnenwiderstandes der Nernst-Meßzelle ermittelt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Be
triebes, insbesondere in einer Abschaltphase des
Meßfühlers (10), ein Wechselstrominnenwiderstand (Rz)
einer Zuleitung von Elektroden (16, 18) der Nernst-
Meßzelle (12) ermittelt wird und der ermittelte
aktuelle Wechselstrominnenwiderstand (Rz) bei der Er
mittlung der Betriebstemperatur berücksichtigt wird.
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