DE2942983C2 - Meßeinrichtung zum Erfassen der Zusammensetzung von Gasen - Google Patents
Meßeinrichtung zum Erfassen der Zusammensetzung von GasenInfo
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Description
a) die beiden Elemente (A, B) im wesentlichen die gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen,
und
b) die beiden Elemente (A, B) unterschiedliche
Ansprechzeiten auf eine Änderung des Partialdrucks von Gasbestandteilen haben.
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2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des zweiten
Elements (B) größer als die Abmessungen des ersten Elements ^sind.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (A)
eine poröse Struktur aufweist, während das zweite Element (B)e\ne kompakte Struktur aufweist.
4. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß beide Elemente
(A, B) im Inneren und an der Oberfläche einen Katalysator aufweisen.
5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das
zweite Meßelement einstückig ausgebildet sind.
6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleicher
(102) über einen ersten Eingang mit einem Bezugspotential und über einen zweiten Eingang mit
einem Verbindungspunkl (2c) des ersten und des zweiten Elementes (A, B) verbunden :3t und daß ein
Rückkopplungswiderstand zur Erzielung einer Hysteresewirkung zwischen den ersten Eingang und
den Ausgang des Vergleichers (102) geschaltet ist.
7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleicher
(303) über einen ersten Eingang mit dem ersten Element (A) und über einen zweiten Eingang mit
dem zweiten Element (B) verbunden ist und daß ein Rückkopplungswiderstand (304) zur Erzielung einer
Hysteresewirkung zwischen den ersten Eingang und den Ausgang des Vergleichers (303) geschaltet ist.
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Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zum Erfassen der Zusammensetzung von Gasen gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der FR-OS 23 85 096 ist bereits eine Meßeinrichtung
dieser Art bekannt, die zur Feststellung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches einer
Brennkraftmaschine Konzentrationsänderungen von Abgasbestandteilen der Brennkraftmaschine, wie
O2 (Sauerstoff), CO (Kohlenmonoxid) und HC (Kohlenwasserstoff)
ermittelt und zu diesem Zweck mit zwei Meßelementen aus halbleitendem Metalloxid versehen
ist, von denen ein Element einen sowohl vom Partialdruck der Abgasbestandteile als auch deren
Temperatur abhängigen elektrischen Widerstand aufweist, während das andere Element zwar den gleichen
elektrischen Widerstands-Temperaturkoeffizienten aufweist, jedoch nur temperaturempfindlich ist und allein
zur Temperaturkompensation dient Eine solche Meßeinrichtung weist den Nachteil auf, daß sich ihre
Widerstands-Temperatur-Charakteristik im Laufe der
Zeit aufgrund von Alterungserscheinungen derart ändern kann, daß schließlich eine genaue Messung
unmöglich wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art derart
auszugestalten, daß ihre Widerstands-Temperatur-Charakteristik unabhängig von Alterungserscheinungen
wird.
Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.
Erfindungsgemäß weist die Meßeinrichtung somit ein erstes Element mit einem sowohl vom Parialdruck von
Gasbestandteilen als auch deren Temperatur abhängigen elektrischen Widerstand sowie ein zweites Element
mit im wesentlichen der gleichen chemischen Zusammensetzung auf, das in bezug auf das erste Element den
gleichen Widerstands-Temperaturkoeffizienten, jedoch eine unterschiedliche Ansprechzeit auf Änderungen des
Partialdrucks von Gasbestandteilen aufweist. Hierdurch läßt sich die Konzentration von Gasbestandteilen eines
überwachten Gases unbeeinflußt von Temperaturänderungen
und gleichzeitig auch unabhängig von alterungsbedingten Veränderungen der beiden Elemente genau
ermitteln.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Meßeinrichtung,
F i g. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht des inneren Aufbaus der Meßeinrichtung gemäß Fig. 1.
F i g. 3 und 5 elektrische Schaltbilder von Meßschaltungen
der Meßeinrichtung gemäß F i g. 1,
Fig.4 Signalverläufe, die Funktion und Wirkungsweise
der Meßschaltung gemäß Fig.3 veranschaulichen,
Fig.6 Signalverläufe zur Veranschaulichung von Funktion und Wirkungsweise der Meßschaltung gemäß
Fig. 5,
F i g. 7 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Meßeinrichtung,
F i g. 8 ein Schaubild, das die Arbeitsweise des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels der Meßeinrichtung
veranschaulicht,
Fig.9 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der Meßeinrichtung und
Fig. 10 ein Schaubild, das die Arbeitsweise gemäß F i g. 9 veranschaulicht.
F i g. 1 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Meßeinrichtung, bei der
das Bezugszeichen A ein erstes und das Bezugszeichen B ein zweites Meßelement bezeichnen, die beide
Planarform aufweisen. Die Dicke t\ des ersten Elementes A ist hierbei kleiner als die Dicke h des zweiten
Elementes B (U < /2)· Beide Elemente bestehen aus
einem Metalloxid, wie z. B. aus Titanoxid (TiO2>, wobei
im Inneren und auf den Außenseiten der Elemente ein Katalysator, wie z. B. Platin, angebracht ist. Da das erste
Element A und das zweite Element B aus dem gleichen Material bestehen, weisen sie in bezug auf ihren
elektrischen Widerstand den gleichen Temperaturkoeffizienten auf. In der Nähe des Mittelabschnitts in
Richtung der Breite bzw. Tiefe sind Platinelektroden 2a, 2b und 2c zur Messung des der Temperatur des
überwachten Gases entsprechenden elektrischen Widerstandswertes vorgesehen. Die Platinelektrode 2c
wird hierbei gemeinsam von beiden Elementen verwendet ίο
Nachstehend wird näher auf die Arbeitsweise der beiben Elemente A und B für den Fall ihrer Anordnung
in den Abgasen einer Brennkraftmaschine eingegangen. Bekanntermaßen bestehen derartige Abgase aus O2,
NO«, CO, HC und H2, usw. Die Konzentration eines
jeden Abgasbestandteiles ändert sich mit dem vor dem Verbrennungsvorgang vorliegenden Luft/Brennstoff-Verhältnis.
Beide Elemente weisen einen elektrischen Widerstand auf, der mehr von der gesamten Gasatmosphäre
als von Änderunen des Partialdruckes eines jeden Gasbestandteiles und darüber hinaus auch von der
Temperatur der Abgase abhängt Da die Dicke t\ (z. B. ti = 0,5 mm) des ersten Elementes A kleiner als die
Dicke f2 (z. B. f2 = 1 mm) des zweiten Elementes B ist,
spricht das erste Element A schneller als das zweite Element B auf Konzentrationsänderungen der jeweiligen
Gasbestandteile der Abgase an, was bedeutet, daß sich der elektrische Widerstand des ersten Elementes A
schneller ändert
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorstehend beschriebenen Meßeinrichtung unter Bezugnahme
auf Fig.2 näher erläutert. In Tig.2 bezeichnet die Bezugszahl 1 die Elemente A und B,
während mit den Bezugszahlen 2a, 2b und 2c Elektroden aus Platin oder dgl. bezeichnet sind und die Bezugszahl
2d zwei Verbindungsdrähte aus wärmebeständigem Metall, wie Wolfram, bezeichnet, die zur Herstellung
der elekrischen Verbindung an die Elektroden 2a und 2c angeschweißt sind. Die Bezugszahl 3 bezeichnet einen
zylindrischen Keramikkörper mit zwei kleinen Durchgangslöchern 3a von jeweils gleichem Durchmesser, in
die die Elektroden 2a und 2b sowie die Verbindungsdrähte 2c/eingesetzt sind. Der Keramikkörper 3 besteht
hierbei aus elektrisch isolierendem Keramikmaterial. Die Bezugszahl 4 bezeichnet ein Gehäuse aus
wärmebeständigem Metall, das zur Anbringung an einem Abgasrohr mit einem Gewindeteil 4a versehen
ist. Die Bezugszahl 5 bezeichnet ein Rohr, das an seinem unteren Ende eine Vielzahl von Löchern für den
Durchtritt der Abgase und außerdem einen mit einem abgestuften Teil 3b des Keramikkörpers 3 in Berührung
stehenden Stufenteil 5b aufweist. Das Rohr 5 besteht aus wärmebeständigem Metall und ist mittels der beiden
Stufenteile 3b und 5b fest an dem Keramikkörper angebracht sowie außerdem luftdicht mit dem Gehäuse
4 verschweißt. Die Bezugszahl 6 bezeichnet ein Glasdichtungsmittel, das zwischen den Keramikkörper
3 und das Rohr 5 eingefüllt ist und im erstarrten Zustand die öffnung des Durchgangsloches 3a de* Keramikkörpers
3 verschließt. Hierbei bildet das Glasdichtungsmittel 6 gleichzeitig einen Verschluß für die Abgase und
gewährleistet eine isolierende Befestigung der Verbindungsdrähte 2d. Die Bezugszahl 7 beezeichnet ein
Pulver aus Aluminiumoxid und Magnesiumoxid usw., das zur Befestigung und elektrischen Isolation der
Verbindungsdrähte 2d dient. Die Bezugszahl 8 bezeichnet ein Rohr aus wärmebeständigem Metall, das mit
dem Rohr 5 verschweißt ist. Die Bezugszahl 9 bezeichnet zwei Zuleitungsdrähte, die mit den Verbindungsdrähten
2d durch Verschweißen elektrisch verbunden sind. Die Außenseite der Zuleitungsdrähte ist
mit einer Ummantelung 10 aus wärmefestem, elektrisch isolierendem Material, wie z. B. Glaswolle und wärmebeständigem
Gummi, usw., vergehen. Die Ummantelung
10 ist mit einer weiteren Umhüllung 11 aus dem gleichen Material umgeben, so daß die Zuleitungsdrähte 9
elektrisch voneinander isoliert sind. Die Bezugszah! 12 bezeichnet eine Umhüllung aus einer wärmebeständigen
Metallitze, die die Außenseite der Umhüllung 11 umgibt und durch Einpressen des Endteils 8a des Rohres
8 an dem Rohr 8 befestigt ist Das Endteil des Rohrs S ist in der durch die Bezugszahl 5c veranschaulichten Weise
zusammengedrückt, wodurch die Fülldichte des elektrischen Isolierpulvers erhöht wird. Die Elektrode 2b ist an
das Rohr 5 angeschweißt das elektrisch mit dem Rohr 8 und der Litze 12 verbunden und über einen Anschluß
\3b zugänglich ist Die elektrische Verbindung der Elektroden 2a und 2c erfolgt über die Verbindungsdrähte
2d und die Zuleitungsdrähte 9, die wiederum mit Anschlüssen 13a und 13c verbunden sind.
Nachstehend wird näher auf Arbeitsweise und Aufbau einer Meßschaltung eingegangen, der von dem
ersten Element A und dem zweiten Element B in Abhängigkeit von der Konzentration der jeweiligen
Gasbestandteile ein Signal zugeführt wird. Der Meßeinrichtung wird in der in F i g. 3 veranschaulichten Weise
eine Versorgungsspannung + V zugeführt. Wenn die Meßeinrichtung im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine
angeordnet ist, wird über die Elektrode 2c ein Spannungssignal in Abhängigkeit von der Konzentration
der Abgasbestandteile erhalten. Erfolgt ein Übergang des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches
von einem unter einem theoretischen Wert liegenden Betrag (der nachstehend als fetter Zustand
bezeichnet wird) auf einen über dem theoretischen Wert liegenden Betrag (der nachstehend als magerer Zustand
bezeichnet wird), so ist die für die Widerstandsänderung des zweiten Elementes B erforderliche Zeit (d.h. die
Ansprechzeit bei der Messung) größer als die für die Widerstandsänderung des ersten Elementes A erforderliche
Zeit, was zur Folge hat, daß sich der Widerstandswert des ersten Elements A bereits vorher erhöht und
die Widersiandsänderung bei dem zweiten Element B erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer auftritt.
Hierdurch fällt die Spannung an der Elektrode 2cgemäß Fig.3 ab und steigt sodann in der in Fig.4a
dargestellten Weise wieder auf einen Ausgangswert an. Geht das Luft/Brennstoff-Verhältnis dagegen vom
mageren Zustand in den fetten Zustand über, fällt zunächst der Widerstand des ersten Elementes A ab,
während der Abfall des Widerstands des zweiten Elements B anschließend nach einem konstanten
Zeitintervall folgt. Dies hat zur Folge, daß die Spannung an der Elektrode 2c in der in Fig.4b dargestellten
Weise ansteigt und sodann auf den Ausgangswert abfällt. In Fig.4 sind über der Ordinate die Spannung
(V)und über der Abszisse die Zeit (^aufgetragen, wobei
Vc eine von Konzentrationsänderungen der Abgasbestandteile
unabhängige Spannung bezeichnet In F i g. 4c sind die Spannungsänderungen an der Elektrode 2c im
Falle eines wiederholten Auftretens von fetten und mageren Zuständen des Gemisches veranschaulicht. Die
geradlinigen Abschnitte zwischen den positiven und negativen Spannungsspitzen entsprechen der Ansprechverzögerungszeit
der Brennkraftmaschine. Auch wenn sich die Temperatur der Abgase ändert, ändern
• sich die Widerstandswerte des ersten Elements A und des zweiten Elements B um den gleichen Betrag. Die
Spannung an der Elektrode 2c unterliegt daher kaum einer Temperaturbeeinflussung. Da die Elemente A und
B beide aus dem gleichen Material bestehen, ist der alterungsbedingte Einfluß auf Spannungsänderungen an
der Elektrode 2c äußerst gering. Die Elektrode 2c ist mit dem invertierenden Eingang eines Vergleichers 102
verbunden, während der nichtinvertierende Eingang des Vergleichers 102 an einen Verbindungspunkt zwischen
Widerständen 100 und 101 angeschlossen ist, an denen eine Vergleichs-Bezugsspannung Vc liegt. Ein Widerstand
103 bewirkt ein Hystereseverhalten des Vergleichers 102. Über den Ausgang des Vergleichers 102 wird
ein entweder den Wert »0« oder den Wert »1« aufweisendes digitales Signal als Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuersignal
einer Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regelschaltung A CC zugeführt. Die Meßschaltung gibt
ein Signal des Wertes »0« an die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regelschaltung
ACC ab, wenn die Spannung an der Elektrode 2c die Bezugsspannung Vc übersteigt
(d. b., wenn ein Übergang vom mageren Gemischzustand in den fetten Gemischzustand erfolgt), wodurch
das Luft/Brennstoff-Verhältnis vom mageren zum fetten Gemischzustand korrigiert wird. Wenn dagegen
die Spannung an der Elektrode 2c unter der Bezugsspannung Vc liegt (d. h., wenn ein Übergang vom
fetten Gemischzustand in den mageren Gemischzustand erfolgt), gibt die Meßschaltung ein Signal des Wertes
»1« an die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regelschaltung ACC ab, wodurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis vom
fetten Gemischzustand zum mageren Gemischzustand korrigiert wird.
In Fig.5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Meßschaltung dargestellt, bei der die Elektrode 2c der Meßeinrichtung an Masse liegt. Die Elektrode 2a an
dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Element A und einem Widerstand 301 ist mit einem nichtinvertierenden
Eingang eines Vergleichers 303 verbunden, während die Elektrode 2b an dem Verbindungspunkt
zwischen dem zweiten Element B und einem Widerstand 302 mit dem invertierenden Eingang des
Vergleichers 303 verbunden ist. Im Falle der Verwendung des Aufbaus gemäß F i g. 2 ist die Elektrode 2b
durch die Elektrode 2c zu ersetzten. Ein Widerstand 304 verhindert, daß die beiden Eingänge des Vergleichers
303 an gleicher Spannung liegen und das Ausgangssignal instabil wird. Das Ausgangssignal des Vergleichers
303 wird als Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuersignal der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regelschaltung ACC
zugeführt. Die Arbeitsweise dieser Meßschaltung wird nachstehend unter Bezugnahme auf F i g. 6 näher
erläutert, in der die Spannungsverläufe an den Elektroden 2a und 2b gemäß F i g. 5 jeweils durch eine
durchgezogene bzw. eine gestrichelte Kurve dargestellt sind. Die geraden Abschnitte zwischen den positiven
und negativen Spannungsspitzen entsprechen der Ansprechverzögerungszeit der Brennkraftmaschine. Da
bei der Messung die Ansprechzeit des zweiten Elementes B in bezug auf die Konzentration der
Abgasbestandteile größer als die des ersten Elementes A ist verschiebt sich der Verlauf der gestrichelten
Kurve gegenüber dem Verlauf der durchgezogenen Kurve um eine konstante Zeitdauer. Zur Zeit ii, bei der
das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Gasgemisches kleiner
als der theoretische Wert ist (fetter Zustand), wird die an der Elektrode 2a anliegende Spannung kleiner als
die Spannung an der Elektrode 2b. Das Ausgangssignal des Vergleichers 303 geht daher von dem Wert »1« auf
den Wert »0« über. Dieses Signal wird der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regelschaltung
ACC zur Korrektur des Luft/Brennstoff-Verhältnisses vom fetten Zustand zum
mageren Zustand zugeführt. Zur Zeit h, zu der sich das
Luft/Brennstoff-Verhältnis im mageren Zustand befindet, wird die Spannung an der Elektrode 2a größer als
die an der Elektrode 2b anliegende Spannung. Das Ausgangssignal des Vergleichers 303 geht daher vom
Wert »0« auf den Wert »1« über. Dieses Signal wird ebenfalls der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regelschaltung
ACC zur Korrektur des Luft/Brennstoff-Verhältnisses vom mageren Zustand zum fetten Zustand
zugeführt. Darüber hinaus ändern sich die Widerstandswerte des ersten Elements A und des zweiten Elements
Bauch dann in der gleichen Weise, wenn Temperaturänderungen
der Abgase auftreten. Die Differenz zwischen den Spannungen an den Elektroden 2a und 2b wird
daher von Temperaturänderungen kaum beeinflußt. Da die Elemente A und B beide aus dem gleichen Material
bestehen, wird die Spannungsdifferenz zwischen der Elektrode 2a und der Elektrode 2b auch von
altersbedingten Änderungen nur in äußerst geringem Maße beeinflußt.
Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Meßeinrichtung näher beschrieben, das in F i g. 7 in
Form einer perspektivischen Ansicht dargestellt ist. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1
bezeichnet das Bezugszeichen A ein erstes Element mit einer Dicke fi, während das Bezugszeichen B ein
zweites Element mit einer Dicke f2 (h
> fi) bezeichnet. Die beiden Elemente A und B sind in einem
gemeinsamen Meßkörper ausgebildet. In der Nähe der Mittelabschnitte in Richtung der Dicke (Tiefe) sind
Elektroden 2a, 2b und 2c vorgesehen. Insbesondere ist hierbei die Elektrode 2c in der Nähe des Grenzbereiches
zwischen dem ersten Element A und dem zweiten Element B angeordnet, wobei ein Anschluß gemeinsam
benutzt wird. Das Material, die Oberflächenbehandlung, der Betrieb im Abgas und der Aufbau usw. dieses
zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen dem ersten Ausführungsbeispie! der Meßeinrichtung. Ferner ist
auch die Meßschaltung, mit der die Meßeinrichtung verbunden ist, die gleiche, wie im Falle des ersten
Ausführungsbeispiels, so daß sich eine nähere Beschreibung dieser Teile erübrigt.
In F i g. 8 ist eine Beziehung zwischen der Dicke (mm) des ersten Elementes A bzw. des zweiten Elements B
und der Meßansprechzeit (ms), bei der eine Änderung des Widerstandswertes als Folge einer Konzentrationsänderung der Abgasbestandteile auftritt, wiedergegeben.
Hierbei sind Fälle veranschaulicht bei denen das Luft/Brennstoff-Verhältnis (AJF) von dem Weri 13 auf
den Wert 16 sowie von dem Wert 16 auf den Wert 13
übergeht Wenn z.B. das Luft/Brennstoff-Verhältnis (A/F) von dem Wert 16 auf den Wert 13 übergeht
beträgt bei einer Dicke von 0,5 mm die Ansprechzeit 230 ms. Bei einer Dicke von 1 mm nimmt jedoch die
Ansprechzeit einen Wert von etwa 300 ms an und weist somit eine Differenz von 70 ms auf. Da das erste
Element A und das zweite Element B einen Katalysator zur Förderung von Reaktionen zwischen nahe der
Oberfläche befindlichen Abgasbestandteilen tragen, tritt beim Wert des theoretischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses
eine abrupte Änderung des elektrischen Widerstandswertes auf.
Nachstehend wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Meßeinrichtung näher beschrieben, das in Fig.9 in
Form einer perspektivischen Ansicht dargestellt ist. In
F i g. 9 ist ebenfalls ein erstes Element mit A bezeichnet, während ein zweites Element mit B bezeichnet ist. Die
beiden Elemente A und B sind sorgfältig gesintert und bestehen aus einem Metalloxid, wie z. B. Titanoxid
(T1O2) usw., auf dessen Außen- und Innenflächen ein Katalysator, wie z. B. Platin, aufgebracht ist. In der Nähe
des Mittelteils in Richtung der Dicke (Tiefe), wo sich ein auf die Konzentration der Gasbestandteile und die
Temperatur des Abgases bezogener elektrischer Widerstandswert feststellen läßt, sind aus Platin bestehende
Elektroden 2a, 26 und 2c vorgesehen. Die gemeinsam verwendete Elektrode 2c ist in der Nähe des
Grenzbereiches zwischen dem ersten Element A und dem zweiten Element B angebracht. Da das erste
Element A zur Erzielung einer ausreichenden Porosität gesintert ist, können die Abgase leicht in das Element
eindringen, wodurch eine Verringerung der Ansprechzeit auf Konzentrationsänderungen der Abgasbestandteile
erzielt wird. Das zweite Element B ist dagegen fest gesintert, so daß die Abgase nur schwer in das Element
eindringen können und die Ansprechzeit auf Konzentrationsänderungen von Abgaskomponenten größer als
diejenigen des ersten Elementes Λ ist. In Fig. 10 ist eine Beziehung zwischen dem Dichte- bzw. Sinterungsgrad
(%) und der Meßansprechzeit (ms) aufgetragen.Wie F i g. 10 zu entnehmen ist, wird die Meßansprechzeit mit
steigendem Sinterungsgrad aufgrund der kompakter werdenden Struktur größer. Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis
(A/F)z. B. von dem Wert 16 auf den Wert 13 übergeht, beträgt bei einem Sinterungsgrad von 70%
die Meßansprechzeit 280 ms, während sie 520 ms bei einem Sinterungsgrad von 90% beträgt, was eine
Differenz von 240 ms ergibt. Die Arbeitsweise dieser Meßeinrichtung bei Anordnung im Abgasstrom einer
Brennkraftmaschine, sowie der Aufbau und die Meßschaltung, mit der die Meßeinrichtung verbunden ist,
sind die gleichen wie im Falle des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels, so daß sich eine Beschreibung
erübrigt. Obwohl das erste Element A und das zweite Element ßbei dem dritten Ausführungsbeispiel in einem
gemeinsamen Körper ausgebildet sind, können sie auch getrennt voneinander ausgebildet werden.
Da die Meßansprechzeiten der Elemente A und S
entweder durch Änderung der Dicke oder durch Änderung des Sinterungsgrades und Bildung einer
porösen oder einer kompakten Struktur unterschiedlich ausfallen, können sowohl die Dicke als auch der
Sinterungsgrad zu diesem Zweck verändert werden.
Bezüglich der Meßschaltung besteht außerdem die Möglichkeit bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 3
zwei Vergleicher zu verwenden und zur Bestimmung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses zwei verschiedene
Vergleichs-Bezugsspannungen festzusetzen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen OO 249/467
Claims (1)
1. Meßeinrichtung zum Erfasseu der Zusammensetzung
von Gasen, mit zwei Elementen aus halbleitendem Metalloxid, von denen das erste einen
vom Partialdruck von Gasbestandteilen und der Gastemperatur abhängigen elektrischen Widerstand
und das zweite einen in gleicher Weise temperaturabhängigen elektrischen Widerstand aufweist, und
mit Elektroden zur Messung der elektrischen Widerstände der Elemente, dadurch gekennzeichnet,
daß
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