JP2000065793A - ガス混合気の酸素濃度を測定する測定センサの制御のための方法 - Google Patents
ガス混合気の酸素濃度を測定する測定センサの制御のための方法Info
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リッチドリフトを補償することができる測定
センサの制御方法を提供することである。 【解決手段】 上記課題は、選択可能な期間に亘ってア
ノード限界電流が流れる測定センサの安定動作の際に、
ポンプセル及び/又はネルンスト測定セルには、測定さ
れる検出電圧乃至は発生するポンプ電流に無関係に少な
くとも１つの供給される電圧パルスが印加され、測定セ
ンサの減極が行われることによって解決される。
センサの制御方法を提供することである。 【解決手段】 上記課題は、選択可能な期間に亘ってア
ノード限界電流が流れる測定センサの安定動作の際に、
ポンプセル及び/又はネルンスト測定セルには、測定さ
れる検出電圧乃至は発生するポンプ電流に無関係に少な
くとも１つの供給される電圧パルスが印加され、測定セ
ンサの減極が行われることによって解決される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ネルンスト測定セ
ルによって供給される、酸素濃度に相応する検出電圧を
回路装置によってポンプセルのポンプ電圧に変換し、ガ
ス混合気の酸素含有量に応じてアノード限界電流又はカ
ソード限界電流がポンプセルを介して流れる、とりわけ
内燃機関の排気ガスにおけるガス混合気の酸素濃度を測
定する測定センサの制御のための方法に関する。
ルによって供給される、酸素濃度に相応する検出電圧を
回路装置によってポンプセルのポンプ電圧に変換し、ガ
ス混合気の酸素含有量に応じてアノード限界電流又はカ
ソード限界電流がポンプセルを介して流れる、とりわけ
内燃機関の排気ガスにおけるガス混合気の酸素濃度を測
定する測定センサの制御のための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ネルンスト測定セルによって供給され
る、酸素濃度に相応する検出電圧を回路装置によってポ
ンプセルのポンプ電圧に変換し、ガス混合気の酸素含有
量に応じてアノード限界電流又はカソード限界電流がポ
ンプセルを介して流れる、内燃機関の排気ガスにおける
ガス混合気の酸素濃度を測定する測定センサは周知であ
る。このような測定センサは内燃機関の排気ガスにおけ
る酸素濃度の測定を介して内燃機関の動作のための燃料
空気混合気の調整を設定するのに使用される。燃料空気
混合気はいわゆるリッチ領域にある。つまり、燃料が化
学量論的に過剰であり、このため排気ガスには他の部分
的に燃焼しない構成成分に比べてほんの僅かな量の酸素
しか存在しない。いわゆるリーン領域では燃料空気混合
気において空気の酸素の方が優勢であり、排気ガスにお
ける酸素濃度は相応に高い。
る、酸素濃度に相応する検出電圧を回路装置によってポ
ンプセルのポンプ電圧に変換し、ガス混合気の酸素含有
量に応じてアノード限界電流又はカソード限界電流がポ
ンプセルを介して流れる、内燃機関の排気ガスにおける
ガス混合気の酸素濃度を測定する測定センサは周知であ
る。このような測定センサは内燃機関の排気ガスにおけ
る酸素濃度の測定を介して内燃機関の動作のための燃料
空気混合気の調整を設定するのに使用される。燃料空気
混合気はいわゆるリッチ領域にある。つまり、燃料が化
学量論的に過剰であり、このため排気ガスには他の部分
的に燃焼しない構成成分に比べてほんの僅かな量の酸素
しか存在しない。いわゆるリーン領域では燃料空気混合
気において空気の酸素の方が優勢であり、排気ガスにお
ける酸素濃度は相応に高い。
【０００３】排気ガスにおける酸素濃度を測定するため
にいわゆるラムダセンサが周知である。このラムダセン
サはリーン領域においてラムダ値＞１、リッチ領域にお
いてラムダ値＜１、化学量論的領域においてラムダ値＝
１を検出する。この場合、測定センサのネルンスト測定
セルは周知のやり方で検出電圧を送出する。この検出電
圧は回路装置に供給される。この回路装置によって検出
電圧は測定ゾンデ（ポンプセル）に対するポンプ電圧に
変換される。この測定ゾンデも測定センサの構成部材で
ある。この場合この測定ゾンデはポンプセルとして作動
し、このポンプセルにおいて測定すべきガス混合気の酸
素濃度に応じて酸素イオンがこのポンプセルの第１の電
極から第２の電極に又はこの逆方向に輸送（ポンピン
グ）される。ラムダセンサがリッチ領域、すなわちラム
ダ値＜１を検出するか又はリーン領域、すなわちラムダ
値＞１を検出するかに応じて、回路装置を介してこの回
路装置のアクティブな入力側に接続されたポンプセルの
電極がカソードとして接続されるか又はアノードとして
接続されるかが決定される。ポンプセルの第２の電極は
アースに接続されており、このためポンプセルではリッ
チ測定ガスの場合にはカソード限界電流が又はリーン測
定ガスの場合にはアノード限界電流が発生する。
にいわゆるラムダセンサが周知である。このラムダセン
サはリーン領域においてラムダ値＞１、リッチ領域にお
いてラムダ値＜１、化学量論的領域においてラムダ値＝
１を検出する。この場合、測定センサのネルンスト測定
セルは周知のやり方で検出電圧を送出する。この検出電
圧は回路装置に供給される。この回路装置によって検出
電圧は測定ゾンデ（ポンプセル）に対するポンプ電圧に
変換される。この測定ゾンデも測定センサの構成部材で
ある。この場合この測定ゾンデはポンプセルとして作動
し、このポンプセルにおいて測定すべきガス混合気の酸
素濃度に応じて酸素イオンがこのポンプセルの第１の電
極から第２の電極に又はこの逆方向に輸送（ポンピン
グ）される。ラムダセンサがリッチ領域、すなわちラム
ダ値＜１を検出するか又はリーン領域、すなわちラムダ
値＞１を検出するかに応じて、回路装置を介してこの回
路装置のアクティブな入力側に接続されたポンプセルの
電極がカソードとして接続されるか又はアノードとして
接続されるかが決定される。ポンプセルの第２の電極は
アースに接続されており、このためポンプセルではリッ
チ測定ガスの場合にはカソード限界電流が又はリーン測
定ガスの場合にはアノード限界電流が発生する。
【０００４】この測定センサの周知の構造においてはそ
れぞれネルンスト測定セルの電極及びポンプセルの電極
がこの測定センサの共通の中空スペースに配置されてい
る。この中空スペースには拡散隔壁を介して排気ガスが
加えられる。監視すべき燃料空気混合気が比較的長い時
間に亘ってリーン領域にある場合、酸素イオンは排気ガ
スから拡散隔壁を貫通してネルンスト測定セルのネルン
スト電極及びポンプセルの一方のポンプ電極の共通の中
空スペースに拡散する。リーン領域において優勢な酸素
成分に相応して、回路装置を介してポンプセルにアノー
ド限界電流が印加される。これによって付加的に酸素イ
オンがこの共通の中空スペースにポンプセルを介して輸
送される。この場合、不利なことに、例えば数時間に亘
って内燃機関のリーン動作が持続する時には、中空スペ
ースにおいてλ＝１を作るために必要とされるよりも少
ない酸素イオンがネルンスト電極及び一方のポンプ電極
の共通の中空スペースにポンプセルを介して輸送され
る。これは、内部ポンプ電極の任務へのネルンスト電極
の関与によるネルンスト測定セルの電圧の誤りのせいで
ある。この内部ポンプ電極が持続するカソード動作又は
製造のバラツキによって不活性になった場合にこのケー
スが発生する。しかし、ネルンスト測定セルはこの共通
の中空スペースの酸素イオンの濃度の高まりに基づいて
燃料空気混合気がよりリッチになると結論し、この結
果、測定センサはいわゆるリッチドリフト（Fettdrif
t）に陥る。このリッチドリフトは出力信号の不正確の
原因となる。
れぞれネルンスト測定セルの電極及びポンプセルの電極
がこの測定センサの共通の中空スペースに配置されてい
る。この中空スペースには拡散隔壁を介して排気ガスが
加えられる。監視すべき燃料空気混合気が比較的長い時
間に亘ってリーン領域にある場合、酸素イオンは排気ガ
スから拡散隔壁を貫通してネルンスト測定セルのネルン
スト電極及びポンプセルの一方のポンプ電極の共通の中
空スペースに拡散する。リーン領域において優勢な酸素
成分に相応して、回路装置を介してポンプセルにアノー
ド限界電流が印加される。これによって付加的に酸素イ
オンがこの共通の中空スペースにポンプセルを介して輸
送される。この場合、不利なことに、例えば数時間に亘
って内燃機関のリーン動作が持続する時には、中空スペ
ースにおいてλ＝１を作るために必要とされるよりも少
ない酸素イオンがネルンスト電極及び一方のポンプ電極
の共通の中空スペースにポンプセルを介して輸送され
る。これは、内部ポンプ電極の任務へのネルンスト電極
の関与によるネルンスト測定セルの電圧の誤りのせいで
ある。この内部ポンプ電極が持続するカソード動作又は
製造のバラツキによって不活性になった場合にこのケー
スが発生する。しかし、ネルンスト測定セルはこの共通
の中空スペースの酸素イオンの濃度の高まりに基づいて
燃料空気混合気がよりリッチになると結論し、この結
果、測定センサはいわゆるリッチドリフト（Fettdrif
t）に陥る。このリッチドリフトは出力信号の不正確の
原因となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、リッ
チドリフトを補償することができる測定センサの制御方
法を提供することである。
チドリフトを補償することができる測定センサの制御方
法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は、選択可能な
期間に亘ってアノード限界電流が流れる測定センサの安
定動作の際に、ポンプセル及び/又はネルンスト測定セ
ルには、測定される検出電圧乃至は発生するポンプ電流
に無関係に少なくとも１つの供給される電圧パルスが印
加され、測定センサの減極が行われることによって解決
される。
期間に亘ってアノード限界電流が流れる測定センサの安
定動作の際に、ポンプセル及び/又はネルンスト測定セ
ルには、測定される検出電圧乃至は発生するポンプ電流
に無関係に少なくとも１つの供給される電圧パルスが印
加され、測定センサの減極が行われることによって解決
される。
【０００７】
【発明の実施の形態】測定センサを制御するための本発
明の方法は上記のリッチドリフトを補償することができ
るという利点を提供する。専ら測定センサのリーン動作
が行われている選択可能な期間の後で、選択可能なイン
ターバルでポンプ電圧の極性を変えるか又はネルンスト
電圧を上昇させることによって、有利にはポンプセル又
はネルンスト測定セルを介して酸素イオンをネルンスト
電極及び一方のポンプ電極の共通の中空スペースから輸
送することができ、この結果測定ゾンデのリッチドリフ
トが補償される。さらに、ＣＯ電極付着物の除去が行わ
れる。これによってネルンスト電極が活性化され、これ
によりネルンスト電極と基準電極との間の酸素濃度差は
再び測定すべきガス混合気における実際の酸素含有量に
相応する。パルスの周波数及びパルス長の選択に相応し
て、酸素イオンの短時間の輸送が調整される。このパル
スの周波数及び持続時間は、この測定センサの評価及び
制御回路装置によって、測定すべきガス混合気において
検出される酸素含有量に依存して変化される。これによ
り、実際に測定センサのリッチドリフトのみが補償さ
れ、中空スペースにおけるλ＝１の調整の妨害による逆
の信号誤りが回避されることが保障される。
明の方法は上記のリッチドリフトを補償することができ
るという利点を提供する。専ら測定センサのリーン動作
が行われている選択可能な期間の後で、選択可能なイン
ターバルでポンプ電圧の極性を変えるか又はネルンスト
電圧を上昇させることによって、有利にはポンプセル又
はネルンスト測定セルを介して酸素イオンをネルンスト
電極及び一方のポンプ電極の共通の中空スペースから輸
送することができ、この結果測定ゾンデのリッチドリフ
トが補償される。さらに、ＣＯ電極付着物の除去が行わ
れる。これによってネルンスト電極が活性化され、これ
によりネルンスト電極と基準電極との間の酸素濃度差は
再び測定すべきガス混合気における実際の酸素含有量に
相応する。パルスの周波数及びパルス長の選択に相応し
て、酸素イオンの短時間の輸送が調整される。このパル
スの周波数及び持続時間は、この測定センサの評価及び
制御回路装置によって、測定すべきガス混合気において
検出される酸素含有量に依存して変化される。これによ
り、実際に測定センサのリッチドリフトのみが補償さ
れ、中空スペースにおけるλ＝１の調整の妨害による逆
の信号誤りが回避されることが保障される。
【０００８】本発明の有利な実施形態は他の従属請求項
記載の構成から得られる。
記載の構成から得られる。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を次に図面に基づいて詳しく
説明する。
説明する。
【００１０】図１には測定センサ１０の測定ヘッドの断
面図が示されている。この測定センサ１０はプレーナ型
全域域測定センサとして構成されており、多数の個別の
互いに重なって配置された層から成り、これらの層は例
えばフォイル成形、パンチング、シルクスクリーン、ラ
ミネート、切断、焼結等々によって構造化される。層構
造を作ることについては周知であるので、本明細書の記
述の枠内ではこれ以上くわしくは説明しない。
面図が示されている。この測定センサ１０はプレーナ型
全域域測定センサとして構成されており、多数の個別の
互いに重なって配置された層から成り、これらの層は例
えばフォイル成形、パンチング、シルクスクリーン、ラ
ミネート、切断、焼結等々によって構造化される。層構
造を作ることについては周知であるので、本明細書の記
述の枠内ではこれ以上くわしくは説明しない。
【００１１】測定センサ１０は内燃機関の排気ガスの酸
素濃度を測定するために使用され、この結果、燃料空気
混合気を調整するための制御信号を得る。この燃料空気
混合気によってこの内燃機関は動作される。測定センサ
１０はネルンスト測定セル１２及びポンプセル１４を有
する。このネルンスト測定セル１２は第１の電極１６及
び第２の電極１８を有する。これら第１の電極１６と第
２の電極１８との間には固体電解質２０が設けられてい
る。電極１６は拡散隔壁２２を介して測定すべき排気ガ
ス２４にさらされている。測定センサ１０は測定開口部
２６を有し、この測定開口部２６に排気ガス２４が供給
される。この測定開口部２６の底部には拡散隔壁２２が
延在しており、中空スペース２８が形成されている。こ
の中空スペース２８の内部に電極１６が設けられてい
る。ネルンスト測定セル１２の電極１８は基準空気チャ
ネル３０に設けられており、この基準空気チャネル３０
に供給される基準ガス、例えば空気にさらされている。
固体電解質２０は例えば酸化イットリウム安定化ジルコ
ニアから成り、他方で電極１６及び１８は例えば白金か
ら成る。
素濃度を測定するために使用され、この結果、燃料空気
混合気を調整するための制御信号を得る。この燃料空気
混合気によってこの内燃機関は動作される。測定センサ
１０はネルンスト測定セル１２及びポンプセル１４を有
する。このネルンスト測定セル１２は第１の電極１６及
び第２の電極１８を有する。これら第１の電極１６と第
２の電極１８との間には固体電解質２０が設けられてい
る。電極１６は拡散隔壁２２を介して測定すべき排気ガ
ス２４にさらされている。測定センサ１０は測定開口部
２６を有し、この測定開口部２６に排気ガス２４が供給
される。この測定開口部２６の底部には拡散隔壁２２が
延在しており、中空スペース２８が形成されている。こ
の中空スペース２８の内部に電極１６が設けられてい
る。ネルンスト測定セル１２の電極１８は基準空気チャ
ネル３０に設けられており、この基準空気チャネル３０
に供給される基準ガス、例えば空気にさらされている。
固体電解質２０は例えば酸化イットリウム安定化ジルコ
ニアから成り、他方で電極１６及び１８は例えば白金か
ら成る。
【００１２】測定センサ１０はここではほんの少し示さ
れている回路装置３２に接続されている。この回路装置
３２は測定センサ１０の信号の評価及びこの測定センサ
の制御に使用される。電極１６及び１８はこの場合入力
側３４乃至は３６に接続されており、これらの入力側３
４乃至は３６にはネルンスト測定セル１２の検出電圧Ｕ
Dが供給される。
れている回路装置３２に接続されている。この回路装置
３２は測定センサ１０の信号の評価及びこの測定センサ
の制御に使用される。電極１６及び１８はこの場合入力
側３４乃至は３６に接続されており、これらの入力側３
４乃至は３６にはネルンスト測定セル１２の検出電圧Ｕ
Dが供給される。
【００１３】ポンプセル１４は第１の電極３８ならびに
第２の電極４０から成り、この第１の電極３８と第２の
電極４０との間には固体電解質４２が設けられている。
この固体電解質４２も例えば酸化イットリウム安定化ジ
ルコニアから成り、他方で電極３８及び４０も白金から
成る。この電極３８も中空スペース２８に設けられてお
り、従って、同様に拡散隔壁２２を介して排気ガス２４
にさらされている。電極４０は保護層４４によって被覆
されており、この保護層４４は多孔質である。このため
電極４０は直接排気ガス２４にさらされている。電極４
０は回路装置３２の入力側４６に接続されており、他方
で電極３８は電極電極１６に接続されており、この電極
とともに回路装置３２の入力側３４に接続されている。
第２の電極４０から成り、この第１の電極３８と第２の
電極４０との間には固体電解質４２が設けられている。
この固体電解質４２も例えば酸化イットリウム安定化ジ
ルコニアから成り、他方で電極３８及び４０も白金から
成る。この電極３８も中空スペース２８に設けられてお
り、従って、同様に拡散隔壁２２を介して排気ガス２４
にさらされている。電極４０は保護層４４によって被覆
されており、この保護層４４は多孔質である。このため
電極４０は直接排気ガス２４にさらされている。電極４
０は回路装置３２の入力側４６に接続されており、他方
で電極３８は電極電極１６に接続されており、この電極
とともに回路装置３２の入力側３４に接続されている。
【００１４】測定センサ１０はさらにヒータ装置４９を
有し、このヒータ装置はいわゆる加熱メアンダによって
形成されている。このヒータ装置４９には加熱電圧ＵH
が印加される。
有し、このヒータ装置はいわゆる加熱メアンダによって
形成されている。このヒータ装置４９には加熱電圧ＵH
が印加される。
【００１５】測定センサ１０の機能は以下の通りであ
る。
る。
【００１６】排気ガス２４は測定開口部２６及び中空ス
ペース２８の拡散隔壁２２を介して供給され、従ってネ
ルンスト測定セル１２の電極１６及びポンプセル１４の
電極３８に到達する。測定すべき排気ガスに含まれてい
る酸素濃度に基づいて、電極１６と基準ガスにさらされ
ている電極１８との間に酸素濃度差が生じる。接続端子
３４を介して電極１６は回路装置３２の電流源に接続さ
れており、この電流源は一定の電流を送出する。電極１
６及び１８に存在する酸素濃度差に基づいて、所定の拡
散電圧ＵDが発生する。ネルンスト測定セル１２はこの
場合ラムダセンサとして動作し、このラムダセンサは、
排気ガス２４は高酸素濃度であるのか又は低酸素濃度で
あるのかを検出する。この酸素濃度に基づいて内燃機関
を動作するための燃料空気混合気はリッチ混合気である
のか又はリーン混合気であるのかが明らかとなる。リッ
チ領域からリーン領域への変化又はその反対の変化によ
って検出電圧ＵDは下降するか乃至は上昇する。
ペース２８の拡散隔壁２２を介して供給され、従ってネ
ルンスト測定セル１２の電極１６及びポンプセル１４の
電極３８に到達する。測定すべき排気ガスに含まれてい
る酸素濃度に基づいて、電極１６と基準ガスにさらされ
ている電極１８との間に酸素濃度差が生じる。接続端子
３４を介して電極１６は回路装置３２の電流源に接続さ
れており、この電流源は一定の電流を送出する。電極１
６及び１８に存在する酸素濃度差に基づいて、所定の拡
散電圧ＵDが発生する。ネルンスト測定セル１２はこの
場合ラムダセンサとして動作し、このラムダセンサは、
排気ガス２４は高酸素濃度であるのか又は低酸素濃度で
あるのかを検出する。この酸素濃度に基づいて内燃機関
を動作するための燃料空気混合気はリッチ混合気である
のか又はリーン混合気であるのかが明らかとなる。リッ
チ領域からリーン領域への変化又はその反対の変化によ
って検出電圧ＵDは下降するか乃至は上昇する。
【００１７】回路装置３２によって検出電圧ＵDがポン
プ電圧ＵPを求めるために使用される。このポンプ電圧
ＵPがこのポンプセル１４の電極３８と４０との間に印
加される。燃料空気混合気がリッチ領域にあるのか又は
リーン領域にあるのかが検出電圧ＵDを介して通報され
るのに応じて、ポンプ電圧ＵPは負又は正になる。この
結果、電極４０はカソードとして接続されるか又はアノ
ードとして接続される。これに相応してポンプ電流ＩP
が生じる。このポンプ電流ＩPは回路装置３２の測定装
置を介して測定可能である。ポンプ電流ＩPによって酸
素イオンが電極４０から電極３８に輸送されるか又はそ
の逆方向に輸送される。測定されたポンプ電流ＩPは内
燃機関を動作するための燃料空気混合気の調整用装置の
制御に使用される。
プ電圧ＵPを求めるために使用される。このポンプ電圧
ＵPがこのポンプセル１４の電極３８と４０との間に印
加される。燃料空気混合気がリッチ領域にあるのか又は
リーン領域にあるのかが検出電圧ＵDを介して通報され
るのに応じて、ポンプ電圧ＵPは負又は正になる。この
結果、電極４０はカソードとして接続されるか又はアノ
ードとして接続される。これに相応してポンプ電流ＩP
が生じる。このポンプ電流ＩPは回路装置３２の測定装
置を介して測定可能である。ポンプ電流ＩPによって酸
素イオンが電極４０から電極３８に輸送されるか又はそ
の逆方向に輸送される。測定されたポンプ電流ＩPは内
燃機関を動作するための燃料空気混合気の調整用装置の
制御に使用される。
【００１８】以下においては内燃機関を動作するための
燃料空気混合気は比較的長い時間に亘ってリーン領域に
あると仮定する。これにより相応に高い酸素含有量が排
気ガス２４において生じる。この高い酸素含有量は測定
センサ１０を介して検出される。この高い酸素含有量に
応じて相応の検出電圧ＵDがリーン動作の期間に亘って
現れる。回路装置３２はここではほんの少ししか示され
ていない時限素子５０を有する。この時限素子５０によ
って検出電圧ＵDがサンプリングされ、この検出電圧ＵD
はどれくらいの時間に亘ってどのくらいの大きさを有す
るのかが検出される。この時限素子５０は、この検出電
圧ＵDが設定可能な時間に亘って内燃機関のリーン動作
に相応する所定の数値範囲内にある場合に信号５２を送
出する。この設定可能な時間は例えば数分間、数時間等
々であればよい。内燃機関のリーン動作の間にカソード
ポンプ電流ＩPが流れる。このカソードポンプ電流ＩPに
よって酸素イオンは中空スペース２８から電極３８を介
して輸送（ポンピング）され、この結果、比較的長い時
間に亘って、このカソードポンプ電流ＩPを介して、排
気ガス２４によって拡散隔壁２２を介して中空スペース
２８に到達するよりも少ない酸素イオンが中空スペース
２８から輸送される。ポンプセルの低下するポンプ電流
によってネルンスト測定セル１２はよりリッチになる燃
料空気混合気を検出する。従って、この測定センサ１０
はいわゆるリッチドリフトに陥る。この原因は中空スペ
ースにおける誤った酸素濃度検出である。内部ポンプ電
極３８の不利になるように時とともにこの内部ポンプ電
極３８及びネルンスト電極１６へのポンプ電流の配分が
変化するので、検出されるネルンスト電圧ＵD１６、１
８はもはや中空スペース２８と基準ガス３０との間の濃
度比率に相応せず、重畳される分極電圧によってエラー
を起こす。この分極電圧は外見上大きくなる。これによ
ってこのシステムは中空スペースにおいてλ＝１よりも
高い酸素濃度を調整してしまう。
燃料空気混合気は比較的長い時間に亘ってリーン領域に
あると仮定する。これにより相応に高い酸素含有量が排
気ガス２４において生じる。この高い酸素含有量は測定
センサ１０を介して検出される。この高い酸素含有量に
応じて相応の検出電圧ＵDがリーン動作の期間に亘って
現れる。回路装置３２はここではほんの少ししか示され
ていない時限素子５０を有する。この時限素子５０によ
って検出電圧ＵDがサンプリングされ、この検出電圧ＵD
はどれくらいの時間に亘ってどのくらいの大きさを有す
るのかが検出される。この時限素子５０は、この検出電
圧ＵDが設定可能な時間に亘って内燃機関のリーン動作
に相応する所定の数値範囲内にある場合に信号５２を送
出する。この設定可能な時間は例えば数分間、数時間等
々であればよい。内燃機関のリーン動作の間にカソード
ポンプ電流ＩPが流れる。このカソードポンプ電流ＩPに
よって酸素イオンは中空スペース２８から電極３８を介
して輸送（ポンピング）され、この結果、比較的長い時
間に亘って、このカソードポンプ電流ＩPを介して、排
気ガス２４によって拡散隔壁２２を介して中空スペース
２８に到達するよりも少ない酸素イオンが中空スペース
２８から輸送される。ポンプセルの低下するポンプ電流
によってネルンスト測定セル１２はよりリッチになる燃
料空気混合気を検出する。従って、この測定センサ１０
はいわゆるリッチドリフトに陥る。この原因は中空スペ
ースにおける誤った酸素濃度検出である。内部ポンプ電
極３８の不利になるように時とともにこの内部ポンプ電
極３８及びネルンスト電極１６へのポンプ電流の配分が
変化するので、検出されるネルンスト電圧ＵD１６、１
８はもはや中空スペース２８と基準ガス３０との間の濃
度比率に相応せず、重畳される分極電圧によってエラー
を起こす。この分極電圧は外見上大きくなる。これによ
ってこのシステムは中空スペースにおいてλ＝１よりも
高い酸素濃度を調整してしまう。
【００１９】時限素子５０により発生される信号５２に
よってスイッチング手段５４が制御され、このスイッチ
ング手段５４はパルス状にポンプ電流ＩPの反転を惹起
する。従って、このポンプ電流ＩPは排気ガス２４の酸
素濃度の実際の測定に相応してアノード電流として流れ
るにもかかわらず、このスイッチング素子５４はポンプ
電流ＩPを短時間パルス状にカソード電流ＩPに切り換え
る。これにより、このパルス状の切り換えに相応して酸
素イオンはポンプセル１４の電極３８から電極４０へと
中空スペース２８から輸送される。短期間ポンプ電流Ｉ
Pの極性を変えるパルスの周波数及び持続時間は信号５
２に依存し、この信号５２はまた検出電圧ＵDに依存す
る。従って、排気ガス２４の様々な酸素濃度及び検出電
圧ＵDが所定の数値範囲にある様々な時間領域におい
て、様々な信号５２を送出することが可能である。従っ
て、ポンプ電流ＩPを反転する周波数及び/又はパルス長
は可変的に形成される。この周波数及びパルス長は、測
定センサ１０のリッチドリフトだけを補償するように調
整される。
よってスイッチング手段５４が制御され、このスイッチ
ング手段５４はパルス状にポンプ電流ＩPの反転を惹起
する。従って、このポンプ電流ＩPは排気ガス２４の酸
素濃度の実際の測定に相応してアノード電流として流れ
るにもかかわらず、このスイッチング素子５４はポンプ
電流ＩPを短時間パルス状にカソード電流ＩPに切り換え
る。これにより、このパルス状の切り換えに相応して酸
素イオンはポンプセル１４の電極３８から電極４０へと
中空スペース２８から輸送される。短期間ポンプ電流Ｉ
Pの極性を変えるパルスの周波数及び持続時間は信号５
２に依存し、この信号５２はまた検出電圧ＵDに依存す
る。従って、排気ガス２４の様々な酸素濃度及び検出電
圧ＵDが所定の数値範囲にある様々な時間領域におい
て、様々な信号５２を送出することが可能である。従っ
て、ポンプ電流ＩPを反転する周波数及び/又はパルス長
は可変的に形成される。この周波数及びパルス長は、測
定センサ１０のリッチドリフトだけを補償するように調
整される。
【００２０】他の実施例によれば、とりわけ基準ガスが
ポンピングされる場合、短時間の電圧パルスがネルンス
ト測定セル１２に印加される。この短時間の電圧パルス
は測定されるネルンスト電圧よりも大きく、同一の極性
を有する。次いでこのネルンスト測定セルに加えられる
検出電圧ＵDに相応して、中空スペース２８から電極１
６を介して基準空気チャネル３０へと酸素イオンの大き
な輸送が発生する。これにより持続するリーン動作の間
に中空スペース２８における酸素イオン含有量の低下の
結果として電極１６及び３８における分極が除去され
る。電極１６を介して輸送されるほどには拡散隔壁２２
を介して排気ガス２４の酸素イオンが迅速に拡散できな
いので乃至はポンプセル１４を介して中空スペース２８
に輸送されないので、いわゆるリッチドリフトを補償す
る電極１６乃至は３８の活性化が行われる。リーン動作
中のポンプセルの輸送（ポンピング）状態がこの活性化
を支援する。
ポンピングされる場合、短時間の電圧パルスがネルンス
ト測定セル１２に印加される。この短時間の電圧パルス
は測定されるネルンスト電圧よりも大きく、同一の極性
を有する。次いでこのネルンスト測定セルに加えられる
検出電圧ＵDに相応して、中空スペース２８から電極１
６を介して基準空気チャネル３０へと酸素イオンの大き
な輸送が発生する。これにより持続するリーン動作の間
に中空スペース２８における酸素イオン含有量の低下の
結果として電極１６及び３８における分極が除去され
る。電極１６を介して輸送されるほどには拡散隔壁２２
を介して排気ガス２４の酸素イオンが迅速に拡散できな
いので乃至はポンプセル１４を介して中空スペース２８
に輸送されないので、いわゆるリッチドリフトを補償す
る電極１６乃至は３８の活性化が行われる。リーン動作
中のポンプセルの輸送（ポンピング）状態がこの活性化
を支援する。
【００２１】まとめると、短時間の定められた測定セン
サ１０のリッチ動作によって持続するリーン動作中のリ
ッチドリフトが排除される。
サ１０のリッチ動作によって持続するリーン動作中のリ
ッチドリフトが排除される。
【図１】測定センサのヘッドの断面図である。
１０ 測定センサ １２ ネルンスト測定セル １４ ポンプセル １６ 第１の電極 １８ 第２の電極 ２０ 固体電解質 ２２ 拡散隔壁 ２４ 排気ガス ２６ 測定開口部 ２８ 中空スペース ３０ 基準空気チャネル ３２ 回路装置 ３４ 入力側 ３６ 入力側 ３８ 第１の電極 ４０ 第２の電極 ４２ 固体電解質 ４４ 保護層 ４６ 入力側 ５０ 時限素子 ５２ 信号 ５４ スイッチング手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロタール ディール ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト グ ルーベンエッカー 141 (72)発明者 ユルゲン シュヴァルツ ドイツ連邦共和国 ルーテスハイム ビス マルクシュトラーセ 11
Claims (5)
- 【請求項１】 ガス混合気の酸素濃度を測定する測定セ
ンサの制御のための方法であって、 ネルンスト測定セルによって供給される、酸素濃度に相
応する検出電圧を回路装置によってポンプセルのポンプ
電圧に変換し、前記ガス混合気の酸素含有量に応じてア
ノード限界電流又はカソード限界電流が前記ポンプセル
を介して流れる、ガス混合気の酸素濃度を測定する測定
センサの制御のための方法において、 選択可能な期間に亘ってアノード限界電流が流れる前記
測定センサ（１０）の安定動作の際に、前記ポンプセル
（１４）及び/又はネルンスト測定セル（１２）には、
測定される検出電圧（ＵD）乃至は発生するポンプ電流
（ＩP）に無関係に少なくとも１つの供給される電圧パ
ルスが印加され、前記測定センサ（１０）の減極が行わ
れることを特徴とする、ガス混合気の酸素濃度を測定す
る測定センサの制御のための方法。 - 【請求項２】 ポンプ電圧（ＵP）はパルス状に極性を
変えられ、このため短期間のカソード限界電流が発生す
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 ネルンスト測定セル（１２）にはパルス
状に検出電圧（ＵD）よりも高い電圧が印加されること
を特徴とする請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 ポンプ電圧（ＵP）の極性を変える及び/
又は検出電圧（ＵD）を高めるパルスの周波数及び/又は
持続時間は、測定センサ（１０）のリーン動作の持続時
間及び/又は強度によって決定されることを特徴とする
請求項１〜３までのうちの１項記載の方法。 - 【請求項５】 リーン動作の持続時間及び/又は強度
は、ネルンスト測定セル（１２）の検出電圧（ＵD）の
監視及び/又はポンプセル（１４）のポンプ電流（ＩP）
の監視によってもとめられることを特徴とする請求項１
〜４までのうちの１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19838466.1 | 1998-08-25 | ||
| DE19838466A DE19838466A1 (de) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | Verfahren zum Ansteuern eines Meßfühlers zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration in einem Gasgemisch |
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|---|---|
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ID=7878574
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| JP11238605A Withdrawn JP2000065793A (ja) | 1998-08-25 | 1999-08-25 | ガス混合気の酸素濃度を測定する測定センサの制御のための方法 |
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| JP (1) | JP2000065793A (ja) |
| DE (1) | DE19838466A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147615A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Robert Bosch Gmbh | ワイドバンドのラムダゾンデにおけるガス組成の検知方法 |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10027897A1 (de) * | 2000-06-06 | 2001-12-13 | Delphi Tech Inc | Verfahren und Anordnung zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines einem Verbrennungsprozeß zuzuführenden Gemisches |
| DE10035036C1 (de) * | 2000-07-19 | 2001-11-22 | Bosch Gmbh Robert | Elektrochemisches Sensorelement |
| DE10163912B4 (de) * | 2001-04-05 | 2016-07-21 | Robert Bosch Gmbh | Gassensor, insbesondere Lambda-Sonde |
| WO2002082067A2 (de) * | 2001-04-05 | 2002-10-17 | Robert Bosch Gmbh | Gassensor, insbesondere lambda-sonde |
| DE10151328B4 (de) * | 2001-10-17 | 2005-05-04 | Robert Bosch Gmbh | Gasmessfühler |
| DE10208533B4 (de) * | 2002-02-27 | 2005-06-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Abgleichen des Widerstandes einer Widerstandsbahn |
| DE10216724C1 (de) * | 2002-04-16 | 2003-10-09 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Betreiben einer Breitband-Lamdasonde |
| DE10221392B4 (de) * | 2002-05-14 | 2004-07-22 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer Gas-Konzentration |
| DE10224057A1 (de) * | 2002-05-31 | 2004-01-08 | Robert Bosch Gmbh | Kontaktverbindung und Verfahren zu deren Herstellung |
| JP3763298B2 (ja) * | 2003-01-09 | 2006-04-05 | トヨタ自動車株式会社 | ガス濃度検出装置の故障診断装置 |
| US6978655B2 (en) * | 2003-01-30 | 2005-12-27 | Innovate! Technology, Inc. | System, apparatus, and method for measuring an oxygen concentration of a gas |
| EP1831431A4 (en) * | 2004-12-01 | 2009-02-25 | Poolrite Equipment Pty Ltd | ELECTRODE SYSTEMS WITH REVERSIBLE POLARITY |
| DE102005007804B4 (de) | 2005-02-21 | 2019-06-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Abgleichen des Widerstandswertes eines in einem Schichtverbund eingebetteten, elektrischen Widerstands und Schichtverbund mit einem eingebetteten, elektrischen Widerstand |
| US20080154481A1 (en) | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Stroia Bradlee J | Adaptive oxygen sensor methods, systems, and software |
| DE102006062060A1 (de) * | 2006-12-29 | 2008-07-03 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement mit innen liegender Anode |
| DE102008001697A1 (de) | 2008-05-09 | 2009-11-12 | Robert Bosch Gmbh | Auswerte- und Steuereinheit für eine Breitband-Lambdasonde |
| CN101281162B (zh) * | 2008-05-21 | 2011-02-16 | 宁波大学 | 变频型氧传感器 |
| DE102009045446A1 (de) | 2009-10-07 | 2011-04-14 | Robert Bosch Gmbh | Lambdasonden-Betriebsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| DE102009045445A1 (de) | 2009-10-07 | 2011-04-14 | Robert Bosch Gmbh | Lambdasonden-Betriebsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| DE102011005966A1 (de) | 2011-03-23 | 2012-09-27 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines elektrochemischen Energiewandlers |
| US8713991B2 (en) | 2011-05-26 | 2014-05-06 | Emisense Technologies, Llc | Agglomeration and charge loss sensor for measuring particulate matter |
| US8671736B2 (en) | 2011-05-26 | 2014-03-18 | Emisense Technologies, Llc | Agglomeration and charge loss sensor for measuring particulate matter |
| DE102011086144A1 (de) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Korrektur von Messwerten eines Sensorelements |
| US9575030B2 (en) * | 2012-09-17 | 2017-02-21 | Aem Performance Electronics | Digital controller for an oxygen sensor |
| EP2952720B1 (en) * | 2013-01-29 | 2019-11-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control system of internal combustion engine |
| CN104956058B (zh) | 2013-01-29 | 2017-11-03 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的控制装置 |
| DE102013218586A1 (de) | 2013-09-17 | 2013-12-19 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betrieb eines Sensorelements zur Erfassung mindestens eines Anteils eines Gases in einem Messgasraum |
| DE102014210981A1 (de) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Abgassonde |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60219547A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-02 | Nissan Motor Co Ltd | 酸素濃度検出装置 |
| JPS6147553A (ja) * | 1984-08-13 | 1986-03-08 | Hitachi Ltd | 空燃比センサ |
| JPH0697220B2 (ja) * | 1986-05-08 | 1994-11-30 | 株式会社日立製作所 | 空燃比検出装置 |
| US5672811A (en) * | 1994-04-21 | 1997-09-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of measuring a gas component and sensing device for measuring the gas component |
| DE4447033C2 (de) * | 1994-12-28 | 1998-04-30 | Bosch Gmbh Robert | Meßfühler zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Gasgemischen |
-
1998
- 1998-08-25 DE DE19838466A patent/DE19838466A1/de not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-08-25 JP JP11238605A patent/JP2000065793A/ja not_active Withdrawn
- 1999-08-25 US US09/382,516 patent/US6301951B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147615A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Robert Bosch Gmbh | ワイドバンドのラムダゾンデにおけるガス組成の検知方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6301951B1 (en) | 2001-10-16 |
| DE19838466A1 (de) | 2000-03-02 |
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