DE19840888A1 - Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch - Google Patents
Meßfühler zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem GasgemischInfo
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 |
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DE19840888A1 true DE19840888A1 (de) | 2000-03-16 |
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Country Status (5)
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US (1) | US6818111B1 (de) |
EP (1) | EP1044369A1 (de) |
JP (1) | JP2002524733A (de) |
DE (1) | DE19840888A1 (de) |
WO (1) | WO2000014525A1 (de) |
Cited By (4)
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)
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)
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 |
-
1998
- 1998-09-09 DE DE19840888A patent/DE19840888A1/de not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-07-09 EP EP99968712A patent/EP1044369A1/de not_active Withdrawn
- 1999-07-09 US US09/554,041 patent/US6818111B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-09 JP JP2000569220A patent/JP2002524733A/ja active Pending
- 1999-07-09 WO PCT/DE1999/002124 patent/WO2000014525A1/de active Application Filing
Cited By (6)
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
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EP1044369A1 (de) | 2000-10-18 |
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