DE19840888A1 - Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch - Google Patents

Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch

Info

Publication number
DE19840888A1
DE19840888A1 DE19840888A DE19840888A DE19840888A1 DE 19840888 A1 DE19840888 A1 DE 19840888A1 DE 19840888 A DE19840888 A DE 19840888A DE 19840888 A DE19840888 A DE 19840888A DE 19840888 A1 DE19840888 A1 DE 19840888A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
nernst
section
pump
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19840888A
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Lenfers
Walter Strassner
Johann Riegel
Lothar Diehl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE19840888A priority Critical patent/DE19840888A1/de
Priority to PCT/DE1999/002124 priority patent/WO2000014525A1/de
Priority to EP99968712A priority patent/EP1044369A1/de
Priority to JP2000569220A priority patent/JP2002524733A/ja
Priority to US09/554,041 priority patent/US6818111B1/en
Publication of DE19840888A1 publication Critical patent/DE19840888A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4065Circuit arrangements specially adapted therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch, insbesondere in Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, mit einer Nernst-Meßzelle, die eine erste, dem zu messenden Gasgemisch über eine Diffusionsbarriere ausgesetzte Elektrode (Nernst-Elektrode), eine zweite, einem Referenzgas ausgesetzte Elektrode (Referenzelektrode) und einem zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten Festelektrolytkörper aufweist, sowie mit einer Pumpzelle, die eine erste, dem Gasgemisch über die Diffusionsbarriere ausgesetzte Elektrode (innere Pumpelektrode) und eine zweite, dem Gasgemisch ausgesetzte Elektrode (äußere Pumpelektrode) und einen zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten Festelektrolytkörper aufweist, wobei die Nernst-Elektrode und die innere Pumpelektrode zumindest abschnittsweise über eine gemeinsame Zuleitung mit einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung und Auswertung des Meßfühlers verbunden sind. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß ein gemeinsamer Zuleitungswiderstand (R) der Nernst-Elektrode (16) und der inneren Pumpelektrode (38) von einem belasteten Spannungsteiler gebildet ist, dessen Einzelwiderstände (R1, R2, R3) derart ausgelegt sind, daß die Gegenkopplung eines Nernst-Spannungskreises und eines Pumpspannungskreises optimiert, insbesondere maximiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch, insbesondere in Abgasen von Verbrennungskraftmaschi­ nen, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Stand der Technik
Meßfühler der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Der­ artige Meßfühler dienen dazu, über die Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas von Verbren­ nungskraftmaschinen die Einstellung eines Kraftstoff- Luft-Gemisches zum Betreiben der Verbrennungskraftma­ schine zu beeinflussen. 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 Sauerstoff gegenüber anderen teilweise unverbrann­ ten Bestandteilen vorhanden ist. Im sogenannten mage­ ren Bereich, bei dem der Sauerstoff der Luft in dem Kraftstoff-Luft-Gemisch überwiegt, ist eine Sauer­ stoffkonzentration in dem Abgas entsprechend hoch.
Bei einer stöchiometrischen Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches sind sowohl der Kraftstoff als auch der Sauerstoff in dem Abgas reduziert.
Zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas sind sogenannte Lambda-Sonden bekannt, die im mageren Bereich einen Lambdawert < 1, im fetten Bereich einen Lambdawert < 1 und im stöchiometrischen Bereich einen Lambdawert = 1 detektieren. Die Lambdasonde liefert hierbei in bekannter Weise eine Detektionsspannung, die einer Schaltungsanordnung zugeführt wird. Mit Hilfe der Schaltungsanordnung wird bei bekannten Meßfühlern die Detektionsspannung in eine Pumpspan­ nung für eine Pumpzelle transferiert, die ebenfalls Bestandteil des Meßfühlers ist und dem Abgas ausge­ setzt ist. Die Pumpzelle, bei der je nach vorliegen­ der Sauerstoffkonzentration in dem zu messenden Gas­ gemisch Sauerstoffionen von einer inneren Pumpelek­ trode zu einer äußeren Pumpelektrode oder umgekehrt gepumpt werden. Je nachdem, ob die Lambda-Sonde einen fetten Bereich, also einen Lambdawert < 1, oder einen mageren Bereich, also einen Lambdawert < 1, detek­ tiert, wird über die Schaltungsanordnung bestimmt, ob die mit einem aktiven Eingang der Schaltungsanordnung verbundene äußere Pumpelektrode als Katode oder Anode geschaltet ist. Die innere Pumpelektrode der Pump­ zelle liegt gegen Masse, so daß sich an der Pumpzelle entweder ein anodischer Grenzstrom, bei fettem Meß­ gas, oder ein katodischer Grenzstrom, bei magerem Meßgas, einstellt. Bei stöchiometrischem Betrieb, also wenn der Lambdawert = 1 ist, liegt die Pumpspan­ nung nahe 0, so daß kein Grenzstrom fließt.
Die Detektionsspannung des Meßfühlers wird über eine Nernst-Meßzelle ermittelt, bei der ein Sauerstoff­ konzentrationsunterschied an einer Nernst-Elektrode und einer Referenzelektrode ermittelt wird. Die Refe­ renzelektrode ist mit einer Konstant-Stromquelle verbunden, während die Nernst-Elektrode an Masse liegt. Hierdurch stellt sich entsprechend des Sauer­ stoffkonzentrationsunterschiedes die Detektionsspan­ nung ein.
Da sowohl die Nernst-Elektrode als die Innenpumpe­ lektrode des Meßfühlers an Masse liegen, ist bekannt, diese über eine gemeinsame Zuleitung mit der Schal­ tungsanordnung zu verbinden. Hierbei werden die Elek­ troden innerhalb des Meßfühlers zunächst getrennt über Leiterbahnen kontaktiert, die sich innerhalb des Meßfühlers an einem Kontaktierungspunkt zu der ge­ meinsamen Zuleitung vereinigen.
Über die Detektion des Pumpstromes der Pumpzelle, der zur Aufrechterhaltung von λ = 1 in einem Meßraum (Hohlraum) des Meßfühlers nötig ist, wird festge­ stellt, ob es sich bei dem Kraftstoff-Luft-Gemisch, mit dem die Verbrennungskraftmaschine betrieben wird, um ein fettes oder ein mageres Gemisch handelt. Bei einem Wechsel vom fetten in den mageren Bereich oder umgekehrt fällt der Pumpstrom ab beziehungsweise steigt an. Beim Betrieb im stöchiometrischen Bereich, also bei einem Lambdawert = 1, hat der Pumpstrom einen Sprungpunkt, der den Übergang vom mageren zum fetten Bereich beziehungsweise umgekehrt, charakteri­ siert.
Bei den bekannten Meßfühlern ist nunmehr nachteilig, daß durch die zumindest bereichsweise teilweise Zu­ leitung der Nernst-Elektrode und der inneren Pump­ elektrode deren gemeinsamer Zuleitungswiderstand, der sowohl in dem Nernst-Spannungskreis der Nernst-Meß­ zelle als auch in dem Pumpspannungskreis der Pump­ meßzelle eingebunden ist, eine Kopplung verursacht, die Einfluß auf die sogenannte Lambda=1-Welligkeit ausübt. Hierdurch wird ein Gegen- beziehungsweise Überschwingen der Spannungen bei einer Sprungantwort auf den Übergang vom fetten Bereich in den mageren Bereich minimiert.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Meßfühler mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, daß eine Gegenkopplung des Pumpspannungskreises und des Nernst-Spannungskreises optimiert ist. Dadurch, daß ein gemeinsamer Zuleitungswiderstand der Nernst- Elektrode und der inneren Pumpelektrode von einem belasteten Spannungsteiler gebildet wird, dessen Einzelwiderstände derart ausgelegt sind, daß eine Gegenkopplung eines Nernst-Spannungskreises und eines Pumpspannungskreises vergrößert wird, läßt sich die Lambda=1-Welligkeit verringern. Die Auslegung der Einzelwiderstände erfolgt derart, daß ein Übergang der Detektionsspannung der Nernst-Meßzelle vom mage­ ren zum fetten Bereich beziehungsweise umgekehrt, über den Sprungpunkt, der einen anodischen bezie­ hungsweise katodischen Grenzstrom über die Pumpzelle auslöst, wirksam wird, so daß eine Gegenkopplung über den gemeinsamen Zuleitungsabschnitt der Nernst-Meß­ zelle und der Pumpzelle erreicht wird.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß dem gemeinsamen Zuleitungsabschnitt der Nernst-Meßzelle und der Pumpmeßzelle ein zusätzlicher externer Widerstand in Reihe geschaltet wird. Durch diesen zusätzlichen externen Widerstand erhöht sich der Gesamtwiderstand des gemeinsamen Zuleitungsab­ schnittes, so daß bei konstantem Strom, mit dem die Nernst-Meßzelle betrieben wird, die Detektionsspan­ nung größer ist, so daß der Einfluß einer Gegenkopp­ lung durch den ebenfalls über den zusätzlichen Wider­ stand fließenden katodischen beziehungsweise anodi­ schen Grenzstrom vergrößert wird.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Querschnitt des gemeinsamen Zuleitungsabschnittes verringert wird. Durch diese Verringerung des Querschnittes wird ebenfalls eine Erhöhung des Widerstandswertes des gemeinsamen Zulei­ tungsabschnittes erreicht, so daß hier ebenfalls in einfacher Weise eine Gegenkopplung zwischen dem Nernst-Spannungskreis und dem Pumpspannungskreis vergrößert wird.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Kontaktierungspunkt der Leiter­ bahn der inneren Pumpelektrode mit der Leiterbahn der Nernst-Elektrode räumlich möglichst nah an die Elek­ troden heran zu verlagern, so daß die Länge des ge­ meinsamen Zuleitungsabschnittes zunimmt, so daß hier­ durch ebenfalls eine definierte Widerstandserhöhung dieses gemeinsamen Zuleitungsabschnittes erreicht ist.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei­ spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen Kopf eines Meßfühlers;
Fig. 2 ein Ersatzschaltbild einer gemeinsamen Zuleitung einer Nernst-Elektrode und einer inneren Pumpelektrode des Meß­ fühlers und
Fig. 3 verschiedene Ausführungsvarianten zur Beeinflussung der Widerstände der gemein­ samen Zuleitung gemäß Fig. 2.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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 (Nernst-Elektrode) und eine zweite Elektrode 18 (Referenzelektrode), zwischen 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 beaufschlagbar ist. Am Grund der Meßöffnung 26 erstreckt 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 anliegenden Refe­ renzgas, beispielsweise Luft, ausgesetzt. Der Feste­ lektrolyt 20 besteht beispielsweise aus yttriumoxid- stabilisiertem Zirkoniumoxid, während die Elektroden 16 und 18 beispielsweise aus Platin 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 dient. Die Elektroden 16 und 18 sind mit Eingängen 34 beziehungsweise 36 der Schaltungsanordnung 32 verbunden, an denen eine De­ tektionsspannung UD der Nernst-Meßzelle 12 anliegt.
Die Pumpzelle 14 besteht aus einer ersten Elektrode 38 (innere Pumpelektrode) sowie einer zweiten Elek­ trode 40 (äußere Pumpelektrode), zwischen denen ein Festelektrolyt 42 angeordnet ist. Das Festelektrolyt 42 besteht wiederum beispielsweise aus einem yttri­ umoxidstabilisierten Zirkoniumoxid, während die Elek­ troden 38 und 40 wiederum aus Platin bestehen können. Die Elektrode 38 ist ebenfalls in dem Hohlraum 28 angeordnet und somit ebenfalls über die Diffusions­ barriere 22 dem Abgas 24 ausgesetzt. Die Elektrode 40 ist mit einer Schutzschicht 44 abgedeckelt, die porös ist, so daß die Elektrode 40 dem Abgas 24 direkt ausgesetzt ist. Die Elektrode 40 ist mit einem Ein­ gang 46 der Schaltungsanordnung 32 verbunden, während die Elektrode 38 mit der Elektrode 16 verbunden ist und mit dieser gemeinsam am Eingang 34 der Schal­ tungsanordnung 32 geschaltet ist. Auf diese gemeinsa­ me Zuleitung der Elektroden 16 und 38 zur Schaltungs­ anordnung 32 wird anhand der Fig. 2 und 3 noch näher eingegangen.
Der Meßfühler 10 umfaßt ferner eine Heizeinrichtung 49, die von einem sogenannten Heizmäander gebildet ist und die mit einer Heizspannung UH beaufschlagbar ist.
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 kon­ stanten Strom liefert. Aufgrund eines vorhandenen Sauerstoffkonzentrationsunterschiedes an den Elek­ troden 16 und 18 stellt sich eine bestimmte Detekti­ onsspannung UD (Nernst-Spannung) ein. Die Nernst- Meßzelle 12 arbeitet hierbei als Lambda-Sonde, die detektiert, ob in dem Abgas 24 eine hohe Sauerstoff­ konzentration oder eine niedrige Sauerstoffkonzen­ tration vorhanden ist. Anhand der Sauerstoffkonzen­ tration 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. Beim stöchiometri­ schen Betrieb, also bei einem Lambdawert = 1, hat die Detektionsspannung UD einen Sprungpunkt, der den Übergang vom mageren zum fetten Bereich beziehungs­ weise umgekehrt, charakterisiert.
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.
Der Detektionsspannungskreis (Nernst-Spannungskreis) und der Pumpspannungskreis sind über die gemeinsame Zuleitung der Elektroden 16 beziehungsweise 38 der Schaltungsanordnung 32 gekoppelt. In Fig. 2 ist in einem Ersatzschaltbild die Verbindung der Elektroden 16 und 38 mit der Schaltungsanordnung 32 dargestellt. Anhand des Ersatzschaltbildes wird deutlich, daß die Elektrode 38 zunächst über einen Leiterbahnabschnitt 50 mit einem Kontaktierungspunkt 52 verbunden ist. Die Elektrode 16 ist über einen Leiterbahnabschnitt 54 ebenfalls mit dem Kontaktierungspunkt 52 verbun­ den. Vom Kontaktierungspunkt 52 führt ein Leiter­ bahnabschnitt 56 zu dem Eingang 34 der Schaltungs­ anordnung 32. Der Kontaktierungspunkt 52 ist inner­ halb des Meßfühlers 10 angeordnet und besitzt einen hier angedeuteten geometrischen Abstand a zu den Elektroden 16 beziehungsweise 38. Entsprechend dem Abschnitt a ergibt sich ein geometrischer Abstand b für den gemeinsamen Zuleitungsabschnitt 56 der Elek­ troden 16 und 38.
Der Leitungsabschnitt 50 besitzt einen Innenwider­ stand R1, der Leitungsabschnitt 54 einen Innenwider­ stand R2 und der Leitungsabschnitt 54 einen Innen­ widerstand R3. Die Schaltung der Widerstände R1, R2 und R3 bilden einen belasteten Spannungsteiler, wobei über die Leitungsabschnitte 54 und 56 der konstante Strom fließt, mit dem die Nernst-Meßzelle 12 beauf­ schlagt wird und über den Leitungsabschnitt 50 und 56 der Pumpstrom IP fließt.
Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsvariante zur Aus­ legung des belasteten Spannungsteilers der Widerstän­ de R1, R2 und R3. Hier ist ein zusätzlicher externer Widerstand R4 zwischen dem Anschluß 34 und der Schal­ tungsanordnung 32 (Fig. 1) geschaltet. Hierdurch findet quasi eine Erhöhung des Widerstandswertes des gemeinsamen Zuleitungsabschnittes 56 der Elektroden 16 und 38 statt, wobei der Widerstand sich aus der Summe der Widerstände R3 und R4 ergibt. Dieser höhere Widerstand R3 + R4 führt zu einer Erhöhung der Nernst-Spannung bei konstantem Strom, mit dem die Nernst-Meßzelle 12 über die Schaltungsanordnung 32 beaufschlagt wird.
Gemäß der in Fig. 3b gezeigten Ausführungsvariante ist vorgesehen, den Kontaktierungspunkt 52 geome­ trisch näher an die Elektroden 16 und 38 heran zu verlagern, so daß die Länge des gemeinsamen Zulei­ tungsabschnittes 56, das heißt der Abstand b' zwi­ schen dem Kontaktierungspunkt 52 und dem Anschluß 34 vergrößert ist. Hierdurch kommt es ebenfalls zu einer Erhöhung des Widerstandswertes des Widerstandes R3 gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Ausgangsvariante. Insbesondere wirkt sich hier ein positiver Tempera­ turkoeffizient des Zuleitungswiderstandes R3 aus.
Nach einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungs­ variante kann vorgesehen sein, den gemeinsamen Zulei­ tungsabschnitt 56 zwischen den Kontaktierungspunkt 52 und den Anschluß 34 mit einem geringeren Querschnitt aufzubringen als ein Querschnitt der Abschnitte 50 beziehungsweise 54, so daß es hierdurch ebenfalls zu einer Erhöhung des Widerstandswertes des Widerstandes R3 kommt.

Claims (5)

1. Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentra­ tion in einem Gasgemisch, insbesondere in Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, mit einer Nernst-Meßzel­ le, die eine erste, dem zu messenden Gasgemisch über eine Diffusionsbarriere ausgesetzte Elektrode (Nernst-Elektrode), eine zweite, einem Referenzgas ausgesetzte Elektrode (Referenzelektrode) und einem zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ange­ ordneten Festelektrolytkörper aufweist, sowie mit einer Pumpzelle, die eine erste, dem Gasgemisch über die Diffusionsbarriere ausgesetzte Elektrode (innere Pumpelektrode) und eine zweite, dem Gasgemisch ausge­ setzte Elektrode (äußere Pumpelektrode) und einen zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ange­ ordneten Festelektrolytkörper aufweist, wobei die Nernst-Elektrode und die innere Pumpelektrode zu­ mindest abschnittsweise über eine gemeinsame Zulei­ tung mit einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung und Auswertung des Meßfühlers verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Zuleitungswider­ stand (R) der Nernst-Elektrode (16) und der inneren Pumpelektrode (38) von einem belasteten Spannungs­ teiler gebildet ist, dessen Einzelwiderstände (R1, R2, R3) derart ausgelegt sind, daß die Gegenkopplung eines Nernst-Spannungskreises und eines Pumpspan­ nungskreises optimiert, insbesondere maximiert ist.
2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem gemeinsamen Zuleitungsabschnitt (56) der Nernst-Meßzelle (12) und der Pumpzelle (14) ein zu­ sätzlicher externer Widerstand (R4) in Reihe geschal­ tet ist.
3. Meßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Querschnitt des ge­ meinsamen Zuleitungsabschnittes (56) minimiert ist.
4. Meßfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Zuleitungsabschnittes (56) geringer ist als ein Querschnitt von Leiterbahnab­ schnitten (50, 54), über die die Elektroden (16, 38) mit dem Kontaktierungspunkt (52) verbunden sind.
5. Meßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktierungspunkt (52), bis zu dem die Elektroden (16, 38) über den gemeinsamen Zuleitungsabschnitt (56) mit der Schal­ tungsanordnung (32) verbunden sind, in einem Abstand (a') unmittelbar hinter den Elektroden (16, 38) liegt, so daß ein Abstand (b') des Zuleitungsab­ schnittes (56) eine maximale Länge aufweist.
DE19840888A 1998-09-09 1998-09-09 Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch Withdrawn DE19840888A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19840888A DE19840888A1 (de) 1998-09-09 1998-09-09 Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch
PCT/DE1999/002124 WO2000014525A1 (de) 1998-09-09 1999-07-09 Messfühler zum bestimmen einer sauerstoffkonzentration in einem gasgemisch
EP99968712A EP1044369A1 (de) 1998-09-09 1999-07-09 Messfühler zum bestimmen einer sauerstoffkonzentration in einem gasgemisch
JP2000569220A JP2002524733A (ja) 1998-09-09 1999-07-09 混合気中の酸素濃度を求めるための測定センサ
US09/554,041 US6818111B1 (en) 1998-09-09 1999-07-09 Measurement sensor for determining an oxygen concentration in a gas mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19840888A DE19840888A1 (de) 1998-09-09 1998-09-09 Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19840888A1 true DE19840888A1 (de) 2000-03-16

Family

ID=7880155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19840888A Withdrawn DE19840888A1 (de) 1998-09-09 1998-09-09 Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6818111B1 (de)
EP (1) EP1044369A1 (de)
JP (1) JP2002524733A (de)
DE (1) DE19840888A1 (de)
WO (1) WO2000014525A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10100599A1 (de) * 2001-01-09 2002-07-18 Bosch Gmbh Robert Gassensor
AU2006235767B2 (en) * 2006-01-12 2008-05-15 Fusion Holdings Limited Variable payout wager games
EP1497638B1 (de) * 2002-04-16 2008-09-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betreiben einer breitband-lambdasonde
WO2008107229A1 (de) * 2007-03-07 2008-09-12 Robert Bosch Gmbh Gassensor zur messung einer gaskomponente in einem gasgemisch

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19906908B4 (de) * 1999-02-19 2004-02-19 Robert Bosch Gmbh Sensor zur Analyse von Gasen
US7364314B2 (en) 2002-05-15 2008-04-29 Reflexite Corporation Optical structures
DE10345143B4 (de) * 2003-09-29 2006-08-24 Robert Bosch Gmbh Sensorelement
DE10360775A1 (de) * 2003-12-23 2005-07-28 Robert Bosch Gmbh Sensorvorrichtung für verbrennungsmotorische Abgase und Betriebs- und Auswerteverfahren
DE102005051194A1 (de) * 2005-10-26 2007-05-03 Robert Bosch Gmbh Sensor zur Messung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch
DE102012219282A1 (de) * 2012-10-23 2014-04-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose des Luftreferenzkanals einer Breitband-Lambdasonde
CN113358520B (zh) * 2021-06-03 2023-03-17 吉林大学 一种小儿呼吸供氧设备的氧含量测定装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0814570B2 (ja) * 1986-02-07 1996-02-14 日本特殊陶業株式会社 空燃比センサ
US4772376A (en) * 1986-03-11 1988-09-20 Nissan Motor Co., Ltd. Air/fuel ratio sensor having oxygen sensor cell and oxygen pump cell
JPS6363962A (ja) * 1986-09-04 1988-03-22 Ngk Insulators Ltd 工業用酸素濃度測定装置
DE3811713A1 (de) * 1988-04-08 1989-10-19 Bosch Gmbh Robert Planare polarographische sonde zur bestimmung des (lambda)-wertes von gasgemischen
US5211154A (en) * 1992-10-29 1993-05-18 Ford Motor Company Method and apparatus for maintaining stoichiometric air-to-fuel ratio in an internal combustion engine
DE4434194A1 (de) * 1994-09-24 1996-03-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Meßfühlers zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch
DE19539357B4 (de) * 1994-10-24 2011-09-15 Denso Corporation Luft-Brennstoffverhältnis-Erfassungseinrichtung
DE4447033C2 (de) * 1994-12-28 1998-04-30 Bosch Gmbh Robert Meßfühler zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Gasgemischen
DE19516139A1 (de) * 1995-05-03 1996-11-07 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zum Ermitteln der Konzentration einer Komponente in einer Gasmischung
EP0851225B8 (de) * 1996-12-29 2009-07-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd Abgassensorsystem
DE19837607A1 (de) * 1997-12-24 1999-07-01 Bosch Gmbh Robert Elektrochemischer Meßfühler

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10100599A1 (de) * 2001-01-09 2002-07-18 Bosch Gmbh Robert Gassensor
DE10100599B4 (de) * 2001-01-09 2007-02-08 Robert Bosch Gmbh Gassensor
EP1497638B1 (de) * 2002-04-16 2008-09-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betreiben einer breitband-lambdasonde
AU2006235767B2 (en) * 2006-01-12 2008-05-15 Fusion Holdings Limited Variable payout wager games
WO2008107229A1 (de) * 2007-03-07 2008-09-12 Robert Bosch Gmbh Gassensor zur messung einer gaskomponente in einem gasgemisch
US8343322B2 (en) 2007-03-07 2013-01-01 Robert Bosch Gmbh Gas sensor for measuring a gas component in a gas mixture

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002524733A (ja) 2002-08-06
WO2000014525A1 (de) 2000-03-16
US6818111B1 (en) 2004-11-16
EP1044369A1 (de) 2000-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3744206C2 (de)
DE69533778T2 (de) Verfahren zum Messen einer Gaskomponente
EP0437433B1 (de) PLANARE POLAROGRAPHISCHE SONDE ZUR BESTIMMUNG DES $g(l)-WERTES VON GASGEMISCHEN
DE10352064B4 (de) Gaskonzentrationsmessgerät mit hohem Auflösungsvermögen
DE19838466A1 (de) Verfahren zum Ansteuern eines Meßfühlers zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch
DE3019072A1 (de) Vorrichtung zur bestimmung der sauerstoffkonzentration in verbrennungsgasen
WO2008058834A1 (de) Verfahren zur bestimmung der temperatur eines messfühlers
DE4311849A1 (de) Sensor zur Bestimmung von Gaskomponenten und/oder Gaskonzentrationen von Gasgemischen
DE3635624A1 (de) Vorrichtung zum messen eines bestandteils eines gasfoermigen gemisches
DE3445755A1 (de) Luft/kraftstoffverhaeltnis-detektor
DE19840888A1 (de) Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch
DE3445754C2 (de) Luft/Kraftstoffverhältnis-Detektor
EP0607385B1 (de) Polarographischer sensor
DE19845927A1 (de) Verfahren zum Prüfen eines Meßfühlers
DE19838456C2 (de) Verfahren zur Temperaturregelung eines Meßfühlers
DE10322178A1 (de) Sauerstoffsensor und Verfahren zum Herstellen desselben
EP2300811A1 (de) Lambdasonde mit erhöhter statischer genauigkeit
DE10035036C1 (de) Elektrochemisches Sensorelement
DE10151328A1 (de) Gasmessfühler
DE10339967A1 (de) Mehrschicht-Gassensorelement
DE10352062A1 (de) Gassensorelement mit gewährleisteter Messgenauigkeit und Verfahren zu dessen Herstellung
DE3313783C2 (de)
EP0607384B1 (de) Polarographischer sensor
EP0783688B1 (de) Verfahren und schaltungsanordnung zum ansteuern eines messfühlers zum bestimmen einer sauerstoffkonzentration in einem gasgemisch
DE19937016A1 (de) Sensorelement und Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in Gasgemischen

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee