DE2942983C2

DE2942983C2 - Meßeinrichtung zum Erfassen der Zusammensetzung von Gasen

Info

Publication number: DE2942983C2
Application number: DE2942983A
Authority: DE
Inventors: Minoru Anjou Ohta; Eturo Okazaki Yasuda
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1978-10-25
Filing date: 1979-10-24
Publication date: 1982-12-09
Also published as: JPS5558447A; JPS628743B2; US4277439A; DE2942983A1

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 V_c 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 V_c 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 V_c 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 V_c 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

Patentansprüche:

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