JP2000065794A - 測定センサの温度調整方法 - Google Patents
測定センサの温度調整方法Info
- Publication number
- JP2000065794A JP2000065794A JP11237462A JP23746299A JP2000065794A JP 2000065794 A JP2000065794 A JP 2000065794A JP 11237462 A JP11237462 A JP 11237462A JP 23746299 A JP23746299 A JP 23746299A JP 2000065794 A JP2000065794 A JP 2000065794A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- internal resistance
- measuring
- current
- nernst
- measuring sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸素濃度に相応する、ネルンスト測定セルに
よって供給される検出電圧を評価し、測定センサを加熱
装置を用いて作動温度に調整し、カレントな作動温度を
ネルンスト測定セルの交流電流内部抵抗の測定から求め
る、混合気における酸素濃度を測定するために測定セン
サを温度調整するための方法を測定センサの作動温度を
一層正確に調整できるようにする。 【解決手段】 測定センサ１０の始動／再始動の際に、
ネルンスト測定セル１２の電極１６，１８のリード線の
交流電流内部抵抗Ｒｚを求め、これを作動温度を求める
際に考慮する。
よって供給される検出電圧を評価し、測定センサを加熱
装置を用いて作動温度に調整し、カレントな作動温度を
ネルンスト測定セルの交流電流内部抵抗の測定から求め
る、混合気における酸素濃度を測定するために測定セン
サを温度調整するための方法を測定センサの作動温度を
一層正確に調整できるようにする。 【解決手段】 測定センサ１０の始動／再始動の際に、
ネルンスト測定セル１２の電極１６，１８のリード線の
交流電流内部抵抗Ｒｚを求め、これを作動温度を求める
際に考慮する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合気、例えば内
燃機関の排気ガスにおける酸素濃度を測定するために測
定センサを温度調整するための方法であって、酸素濃度
に相応する、ネルンスト測定セルによって供給される検
出電圧を評価し、測定センサを加熱装置を用いて作動温
度に調整しかつカレントな作動温度をネルンスト測定セ
ルの交流電流内部抵抗の測定から求める形式の方法に関
する。
燃機関の排気ガスにおける酸素濃度を測定するために測
定センサを温度調整するための方法であって、酸素濃度
に相応する、ネルンスト測定セルによって供給される検
出電圧を評価し、測定センサを加熱装置を用いて作動温
度に調整しかつカレントな作動温度をネルンスト測定セ
ルの交流電流内部抵抗の測定から求める形式の方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】この形式の測定センサは公知である。こ
の形式の測定センサは、内燃機関の排気ガスにおける酸
素濃度を検出を介して、内燃機関を作動するための燃料
空気混合気の調整設定を前以て決めるために用いられ
る。燃料空気混合気は所謂濃縮領域にある可能性があ
り、即ち燃料は化学量論的に過剰な状態にあり、この場
合は排気ガス中には、その他の部分的に未燃焼の成分に
比べて僅かな量の酸素しか存在していない。燃料空気混
合気において空気の酸素が勝っている所謂希薄領域で
は、排気ガス中の酸素濃度は相応に高い。
の形式の測定センサは、内燃機関の排気ガスにおける酸
素濃度を検出を介して、内燃機関を作動するための燃料
空気混合気の調整設定を前以て決めるために用いられ
る。燃料空気混合気は所謂濃縮領域にある可能性があ
り、即ち燃料は化学量論的に過剰な状態にあり、この場
合は排気ガス中には、その他の部分的に未燃焼の成分に
比べて僅かな量の酸素しか存在していない。燃料空気混
合気において空気の酸素が勝っている所謂希薄領域で
は、排気ガス中の酸素濃度は相応に高い。
【０００３】排気ガス中の酸素濃度を検出するために、
所謂λセンサが公知である。これは、希薄領域におい
て、＞１のλ値を検出し、濃縮領域において＜１を検出
しかつ化学量論的な領域ではλ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公知のように、
検出電圧を発生し、この検出電圧は回路装置に供給され
る。この場合検出電圧は、測定ガスに曝されている電極
と参照ガスに曝されている、ネルンスト測定セルの電極
との酸素濃度差によって求められる。排気ガス中の酸素
濃度に相応して、検出電圧は上昇するか、またはそれは
低下する。この場合、ネルンスト測定セルの電極間に、
酸素イオンを透過する固体電解質体が配置されている。
所謂λセンサが公知である。これは、希薄領域におい
て、＞１のλ値を検出し、濃縮領域において＜１を検出
しかつ化学量論的な領域ではλ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公知のように、
検出電圧を発生し、この検出電圧は回路装置に供給され
る。この場合検出電圧は、測定ガスに曝されている電極
と参照ガスに曝されている、ネルンスト測定セルの電極
との酸素濃度差によって求められる。排気ガス中の酸素
濃度に相応して、検出電圧は上昇するか、またはそれは
低下する。この場合、ネルンスト測定セルの電極間に、
酸素イオンを透過する固体電解質体が配置されている。
【０００４】この形式の測定センサは、活性領域におい
て、固体電解質の必要なイオン伝導性を実現するために
は、約３００℃より上方の温度に加熱されなければなら
ない。測定センサの測定精度を高めることを可能にする
ために、測定センサの作動温度をコントロールしかつ必
要に応じて調整操作することが公知である。このため
に、測定センサに加熱装置を配属させることが公知であ
り、この場合加熱装置は測定センサにおいて測定された
作動温度に依存して閉じられたり、開かれたりする。
て、固体電解質の必要なイオン伝導性を実現するために
は、約３００℃より上方の温度に加熱されなければなら
ない。測定センサの測定精度を高めることを可能にする
ために、測定センサの作動温度をコントロールしかつ必
要に応じて調整操作することが公知である。このため
に、測定センサに加熱装置を配属させることが公知であ
り、この場合加熱装置は測定センサにおいて測定された
作動温度に依存して閉じられたり、開かれたりする。
【０００５】作動温度を求めるために、ネルンスト測定
セルに交流電圧を印加しかつ測定装置によって測定セン
サの交流電流抵抗を求めることが公知である。
セルに交流電圧を印加しかつ測定装置によって測定セン
サの交流電流抵抗を求めることが公知である。
【０００６】この公知の方法では、温度に依存した交流
電流抵抗を求めるために、電極、固体電解質並びに電極
のリード線の交流電流抵抗は一定であることから出発し
ていることは不都合である。この場合、リード線の抵抗
は作動状態においてネルンスト測定セルの全抵抗の約５
０％にもなる。製造時に生じるばらつきに基づいてリー
ド線抵抗は比較的大きなばらつきにさらされているの
で、ネルンスト測定セルの交流電流抵抗を求める測定装
置はこのばらつきに相応する誤差を有している。測定装
置は交流電流抵抗の温度により生じる変動のこの種のば
らつき誤差を上乗せしかつ測定センサの加熱装置に対し
て相応にエラーが含まれている調整信号を提供する。こ
れにより、測定センサは誤った作動温度に調整される。
電流抵抗を求めるために、電極、固体電解質並びに電極
のリード線の交流電流抵抗は一定であることから出発し
ていることは不都合である。この場合、リード線の抵抗
は作動状態においてネルンスト測定セルの全抵抗の約５
０％にもなる。製造時に生じるばらつきに基づいてリー
ド線抵抗は比較的大きなばらつきにさらされているの
で、ネルンスト測定セルの交流電流抵抗を求める測定装
置はこのばらつきに相応する誤差を有している。測定装
置は交流電流抵抗の温度により生じる変動のこの種のば
らつき誤差を上乗せしかつ測定センサの加熱装置に対し
て相応にエラーが含まれている調整信号を提供する。こ
れにより、測定センサは誤った作動温度に調整される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べた形式の方法をこのような欠点が取り除かれるよ
うに改良することである。
に述べた形式の方法をこのような欠点が取り除かれるよ
うに改良することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】この課
題は本発明によれば請求項１の特徴部分に記載のよう
に、測定センサの始動および／または再始動の際に、ネ
ルンスト測定セルの電極のリード線の交流電流内部抵抗
を求めかつ該求められたカレントな交流電流内部抵抗を
作動温度を求める際に考慮するようにしたことによって
解決される。
題は本発明によれば請求項１の特徴部分に記載のよう
に、測定センサの始動および／または再始動の際に、ネ
ルンスト測定セルの電極のリード線の交流電流内部抵抗
を求めかつ該求められたカレントな交流電流内部抵抗を
作動温度を求める際に考慮するようにしたことによって
解決される。
【０００９】本発明の方法は、従来技術に比して、測定
センサの作動温度を正確な調整状態に持っていくことが
できるという利点を有している。測定センサの始動ない
し再始動の際に、ネルンスト測定セルの電極のリード線
の交流電流内部抵抗を求めかつ求められたカレントなリ
ード線内部抵抗を作動温度を求める際に考慮することに
よって、抵抗値の、製造により規定されて生じる変動を
除去することができる。それから測定センサの作動の期
間に測定される、ネルンスト測定セルの交流電流内部抵
抗は実際に、温度変動に基づいてのみ変動するので、測
定装置から供給される、加熱装置に対する調整信号を大
きな精度で形成することができる。殊に、測定センサの
再始動の際にリード線内部抵抗を繰り返し測定すること
によって、老化が原因で生じる抵抗変化を考慮すること
ができる。
センサの作動温度を正確な調整状態に持っていくことが
できるという利点を有している。測定センサの始動ない
し再始動の際に、ネルンスト測定セルの電極のリード線
の交流電流内部抵抗を求めかつ求められたカレントなリ
ード線内部抵抗を作動温度を求める際に考慮することに
よって、抵抗値の、製造により規定されて生じる変動を
除去することができる。それから測定センサの作動の期
間に測定される、ネルンスト測定セルの交流電流内部抵
抗は実際に、温度変動に基づいてのみ変動するので、測
定装置から供給される、加熱装置に対する調整信号を大
きな精度で形成することができる。殊に、測定センサの
再始動の際にリード線内部抵抗を繰り返し測定すること
によって、老化が原因で生じる抵抗変化を考慮すること
ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の別の実施形態において、
リード線のカレントな交流電流内部抵抗は、全体の交流
電流内部抵抗が測定される、加熱装置の短い過熱フェー
ズによって求められるようにしている。この測定された
交流電流内部抵抗から、電極の抵抗成分および電極間の
固体電解質の抵抗成分に対する一定の値が減算される。
これにより、測定センサの正確なリード線内部抵抗が得
られる。更に、カレントなリード線内部抵抗を求める際
に、電極の温度係数を考慮すると、有利であり、そうす
れば、実際のリード線内部抵抗を求める際の精度が高め
られる。
リード線のカレントな交流電流内部抵抗は、全体の交流
電流内部抵抗が測定される、加熱装置の短い過熱フェー
ズによって求められるようにしている。この測定された
交流電流内部抵抗から、電極の抵抗成分および電極間の
固体電解質の抵抗成分に対する一定の値が減算される。
これにより、測定センサの正確なリード線内部抵抗が得
られる。更に、カレントなリード線内部抵抗を求める際
に、電極の温度係数を考慮すると、有利であり、そうす
れば、実際のリード線内部抵抗を求める際の精度が高め
られる。
【００１１】請求項７に記載の特徴を有する本発明の方
法により更に、測定センサの過熱が回避されるという利
点が生じる。測定センサの作動の期間、殊に測定センサ
の遮断フェーズにおいて、ネルンスト測定セルの電極の
リード線の交流電流内部抵抗を求めかつこの求められた
カレントな交流電流内部抵抗を作動温度を求める際に考
慮することによって、測定センサの作動の期間に有利に
も、交流電流内部抵抗の変動を考慮することができる。
これにより、測定センサの加熱装置は、意図的にスイッ
チオンもしくはスイッチオフされ、これにより、測定セ
ンサに熱応力断裂を引き起こすやもしれない、測定セン
サの過熱が回避される。殊に、測定センサの作動温度で
は固体電解質体の内部抵抗は非常に小さくなるので、ネ
ルンスト測定セルに対するリード線抵抗における変動は
相応に著しく強く作用する。
法により更に、測定センサの過熱が回避されるという利
点が生じる。測定センサの作動の期間、殊に測定センサ
の遮断フェーズにおいて、ネルンスト測定セルの電極の
リード線の交流電流内部抵抗を求めかつこの求められた
カレントな交流電流内部抵抗を作動温度を求める際に考
慮することによって、測定センサの作動の期間に有利に
も、交流電流内部抵抗の変動を考慮することができる。
これにより、測定センサの加熱装置は、意図的にスイッ
チオンもしくはスイッチオフされ、これにより、測定セ
ンサに熱応力断裂を引き起こすやもしれない、測定セン
サの過熱が回避される。殊に、測定センサの作動温度で
は固体電解質体の内部抵抗は非常に小さくなるので、ネ
ルンスト測定セルに対するリード線抵抗における変動は
相応に著しく強く作用する。
【００１２】本発明の別の有利な実施例は、その他の従
属請求項に記載されている。
属請求項に記載されている。
【００１３】
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００１４】図１において測定センサ１０が測定ヘッド
を切った断面にて示されている。プレーナ形の広帯域測
定センサとして実現されておりかつ上下に重ねて配置さ
れた多数の層から成っている。これら層は例えば、シー
トを流し込んで成形したり、スタンピングしたり、シル
クスクリーンをかけたり、積層化したり、切断したり、
焼結したりまたは類似のようにして構造化することがで
きる。層構成の実現法については、本発明の説明の枠内
では、このことは周知であるので、詳しく説明しないも
のとする。
を切った断面にて示されている。プレーナ形の広帯域測
定センサとして実現されておりかつ上下に重ねて配置さ
れた多数の層から成っている。これら層は例えば、シー
トを流し込んで成形したり、スタンピングしたり、シル
クスクリーンをかけたり、積層化したり、切断したり、
焼結したりまたは類似のようにして構造化することがで
きる。層構成の実現法については、本発明の説明の枠内
では、このことは周知であるので、詳しく説明しないも
のとする。
【００１５】測定センサ１０は、内燃機関の排気ガスに
おける酸素濃度を測定して、内燃機関を作動する燃料空
気混合気を調整設定するための制御信号を得るために用
いられる。測定センサ１０はネルンスト測定セル１２お
よびポンプセル１４を有している。ネルンスト測定セル
１２は第１電極１６および第２電極１８を有している。
これらの電極の間には、固体電解質２０が配置されてい
る。電極１６は拡散バリヤ２２を介して測定すべき排気
ガス２４に曝されている。測定センサ１０は測定用孔２
６を有しており、そこに排気ガス２４が供給されるよう
になっている。測定用孔２６の底部には拡散バリヤ２２
が延在しており、その際拡散バリヤは中に電極１６が配
置されている中空室２８が形成されるようにしている。
ネルンスト測定セル１２の電極１８は参照空気通路３０
に配置されておりかつ参照空気通路３０に供給される参
照ガス、例えば空気にさらされている。固体電解質２０
は例えば、イットリウム酸化物安定化されたジルコニウ
ム酸化物から成っており、一方電極１６および１８は例
えば、白金およびジルコニウム酸化物から成っている。
おける酸素濃度を測定して、内燃機関を作動する燃料空
気混合気を調整設定するための制御信号を得るために用
いられる。測定センサ１０はネルンスト測定セル１２お
よびポンプセル１４を有している。ネルンスト測定セル
１２は第１電極１６および第２電極１８を有している。
これらの電極の間には、固体電解質２０が配置されてい
る。電極１６は拡散バリヤ２２を介して測定すべき排気
ガス２４に曝されている。測定センサ１０は測定用孔２
６を有しており、そこに排気ガス２４が供給されるよう
になっている。測定用孔２６の底部には拡散バリヤ２２
が延在しており、その際拡散バリヤは中に電極１６が配
置されている中空室２８が形成されるようにしている。
ネルンスト測定セル１２の電極１８は参照空気通路３０
に配置されておりかつ参照空気通路３０に供給される参
照ガス、例えば空気にさらされている。固体電解質２０
は例えば、イットリウム酸化物安定化されたジルコニウ
ム酸化物から成っており、一方電極１６および１８は例
えば、白金およびジルコニウム酸化物から成っている。
【００１６】測定センサ１０はここには略示されている
にすぎない回路装置３２に接続されている。回路装置
は、測定センサ１０の信号の評価および測定センサ１０
の制御のために用いられる。電極１６および１８はこの
場合入力側３４ないし３６に接続されており、これらに
ネルンスト測定セル１２の検出電圧ＵＤが現れる。
にすぎない回路装置３２に接続されている。回路装置
は、測定センサ１０の信号の評価および測定センサ１０
の制御のために用いられる。電極１６および１８はこの
場合入力側３４ないし３６に接続されており、これらに
ネルンスト測定セル１２の検出電圧ＵＤが現れる。
【００１７】ポンプセル１４は第１の電極３８並びに第
２の電極４０から成っており、これらの電極の間に電解
質４２が配置されている。電解質４２はこの場合も例え
ば、イットリウム酸化物安定化されたジルコニウム酸化
物から成っており、一方電極３８および４０はこの場合
も、白金およびジルコニウム酸化物から成っていること
ができる。電極３８は同様に中空室２８に配置されてお
り、従って同様に拡散バリヤ２２を介して排気ガス２４
に曝されている。電極４０は多孔性である保護層４４に
よって被覆されているので、電極４０は排気ガス２４に
直接曝されている。電極４０は回路装置３２の入力側４
６に接続されており、一方電極３８は電極１６に接続さ
れておりかつ電極１６と一緒に、回路装置３２の入力側
３４に接続されている。
２の電極４０から成っており、これらの電極の間に電解
質４２が配置されている。電解質４２はこの場合も例え
ば、イットリウム酸化物安定化されたジルコニウム酸化
物から成っており、一方電極３８および４０はこの場合
も、白金およびジルコニウム酸化物から成っていること
ができる。電極３８は同様に中空室２８に配置されてお
り、従って同様に拡散バリヤ２２を介して排気ガス２４
に曝されている。電極４０は多孔性である保護層４４に
よって被覆されているので、電極４０は排気ガス２４に
直接曝されている。電極４０は回路装置３２の入力側４
６に接続されており、一方電極３８は電極１６に接続さ
れておりかつ電極１６と一緒に、回路装置３２の入力側
３４に接続されている。
【００１８】測定センサ１０は更に、加熱装置５０を有
している。加熱装置は所謂ミアンダ状発熱体によって形
成されておりかつ回路装置３２の入力側５２および５４
に接続されている。入力側５２および５４に、調整回路
５６を用いて、加熱電圧ＵＨを加えることができるよう
になっている。
している。加熱装置は所謂ミアンダ状発熱体によって形
成されておりかつ回路装置３２の入力側５２および５４
に接続されている。入力側５２および５４に、調整回路
５６を用いて、加熱電圧ＵＨを加えることができるよう
になっている。
【００１９】測定センサ１０の働きは次の通りである：
排気ガス２４は測定用孔２６および拡散バリヤ２２を介
して中空室２８に、従ってネルンスト測定セル１２の電
極１６およびポンプセル１４の電極３８に加わる。測定
すべき排気ガス中に存在している酸素濃度に基づいて、
電極１６と参照ガスに曝されている電極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、
一定の電流を供給する回路装置３２の電流源に接続され
ている。電極１６および１８において存在する酸素濃度
差に基づいて、所定の検出電圧（ネルンスト電圧）ＵＤ
が生じる。ネルンスト測定セル１２はこの場合、排気ガ
ス２４において、高い酸素濃度かまたは低い酸素濃度が
存在しているかを検出するλセンサとして動作する。酸
素濃度に基づいて、内燃機関を作動する燃料空気混合気
が濃縮混合気であるかまたは希薄混合気であるかが明ら
かである。濃縮領域から希薄領域への移行またはその逆
の移行の際に、検出電圧ＵＤは低下もしくは上昇する。
排気ガス２４は測定用孔２６および拡散バリヤ２２を介
して中空室２８に、従ってネルンスト測定セル１２の電
極１６およびポンプセル１４の電極３８に加わる。測定
すべき排気ガス中に存在している酸素濃度に基づいて、
電極１６と参照ガスに曝されている電極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、
一定の電流を供給する回路装置３２の電流源に接続され
ている。電極１６および１８において存在する酸素濃度
差に基づいて、所定の検出電圧（ネルンスト電圧）ＵＤ
が生じる。ネルンスト測定セル１２はこの場合、排気ガ
ス２４において、高い酸素濃度かまたは低い酸素濃度が
存在しているかを検出するλセンサとして動作する。酸
素濃度に基づいて、内燃機関を作動する燃料空気混合気
が濃縮混合気であるかまたは希薄混合気であるかが明ら
かである。濃縮領域から希薄領域への移行またはその逆
の移行の際に、検出電圧ＵＤは低下もしくは上昇する。
【００２０】回路装置３２を用いて、ポンプセル１４が
その電極３８ないし４０の間に印加されるポンプ電圧Ｕ
Ｐを求めるために検出電圧ＵＤが使用される。検出電圧
ＵＤを介して、燃料空気混合気が濃縮領域にあることが
信号報知されるかまたは希薄領域にあるかことが信号報
知されるかに応じて、ポンプ電圧ＵＰは負または正であ
り、その結果電極４０はカソードまたはアノードとして
接続されている。相応に、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が生じる。ポンプ電
流ＩＰを用いて、酸素イオンが電極４０から電極３８に
またはその逆にポンピングされる。測定されたポンプ電
流ＩＰは、内燃機関を作動する燃料空気混合気を調整設
定するための装置を制御するために用いられる。
その電極３８ないし４０の間に印加されるポンプ電圧Ｕ
Ｐを求めるために検出電圧ＵＤが使用される。検出電圧
ＵＤを介して、燃料空気混合気が濃縮領域にあることが
信号報知されるかまたは希薄領域にあるかことが信号報
知されるかに応じて、ポンプ電圧ＵＰは負または正であ
り、その結果電極４０はカソードまたはアノードとして
接続されている。相応に、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が生じる。ポンプ電
流ＩＰを用いて、酸素イオンが電極４０から電極３８に
またはその逆にポンピングされる。測定されたポンプ電
流ＩＰは、内燃機関を作動する燃料空気混合気を調整設
定するための装置を制御するために用いられる。
【００２１】調整装置５６を介して、回路装置３２の出
力側５４および５２に、加熱電圧Ｕ Ｈが現れて、これに
より加熱装置５０をスイッチオンもしくはスイッチオフ
することができる。加熱装置５０によって測定センサ１
０は約３００℃以上の作動温度にすることができる。排
気ガス２４の速度変動および／または排気ガス２４の温
度変動に基づいて、測定センサ１０は排気ガス２４を介
して所定の変動する熱エネルギーが加えられることにな
る。排気ガス２４を介する測定センサ１０の加熱に応じ
て、加熱装置５０をスイッチオンもしくはスイッチオフ
することが必要である。測定センサ１０のカレントな作
動温度を求めるために、回路装置３２は測定回路５８を
有している。この測定回路を介して、回路装置３２まで
のリード線も含めたネルンスト測定セル１２の交流電流
内部抵抗が測定可能である。ネルンスト測定セル１２の
交流電流内部抵抗は周知のように温度に依存しているの
で、ネルンスト測定セル１２の測定された交流電流内部
抵抗によって作動温度を推定することができる。求めら
れた作動温度に依存して、測定回路５８は加熱制御部５
６に対して信号６０を供給する。
力側５４および５２に、加熱電圧Ｕ Ｈが現れて、これに
より加熱装置５０をスイッチオンもしくはスイッチオフ
することができる。加熱装置５０によって測定センサ１
０は約３００℃以上の作動温度にすることができる。排
気ガス２４の速度変動および／または排気ガス２４の温
度変動に基づいて、測定センサ１０は排気ガス２４を介
して所定の変動する熱エネルギーが加えられることにな
る。排気ガス２４を介する測定センサ１０の加熱に応じ
て、加熱装置５０をスイッチオンもしくはスイッチオフ
することが必要である。測定センサ１０のカレントな作
動温度を求めるために、回路装置３２は測定回路５８を
有している。この測定回路を介して、回路装置３２まで
のリード線も含めたネルンスト測定セル１２の交流電流
内部抵抗が測定可能である。ネルンスト測定セル１２の
交流電流内部抵抗は周知のように温度に依存しているの
で、ネルンスト測定セル１２の測定された交流電流内部
抵抗によって作動温度を推定することができる。求めら
れた作動温度に依存して、測定回路５８は加熱制御部５
６に対して信号６０を供給する。
【００２２】図２に示されている、ネルンスト測定セル
１２の等価回路図に基づいて、ネルンスト測定セル１２
の交流電流内部抵抗の求め方について詳細に説明した
い。
１２の等価回路図に基づいて、ネルンスト測定セル１２
の交流電流内部抵抗の求め方について詳細に説明した
い。
【００２３】ネルンスト測定セル１２の全体の交流電流
内部抵抗Ｒｉは、部分抵抗Ｒ１，Ｒ ２，Ｒ３，Ｒ４およ
びＲ５から合成されている。抵抗Ｒ１は固体電解質２０
の内部抵抗から生じ、抵抗Ｒ２は電極１６の交流電流内
部抵抗から生じ、抵抗Ｒ３は電極１８の交流電流内部抵
抗から生じ、抵抗Ｒ４は電極１６から接続端子３４への
リード線の交流電流内部抵抗から生じ、抵抗Ｒ５は電極
１８から接続端子３６へのリード線の交流電流内部抵抗
から生じる。
内部抵抗Ｒｉは、部分抵抗Ｒ１，Ｒ ２，Ｒ３，Ｒ４およ
びＲ５から合成されている。抵抗Ｒ１は固体電解質２０
の内部抵抗から生じ、抵抗Ｒ２は電極１６の交流電流内
部抵抗から生じ、抵抗Ｒ３は電極１８の交流電流内部抵
抗から生じ、抵抗Ｒ４は電極１６から接続端子３４への
リード線の交流電流内部抵抗から生じ、抵抗Ｒ５は電極
１８から接続端子３６へのリード線の交流電流内部抵抗
から生じる。
【００２４】交流電流内部抵抗Ｒ１，Ｒ２およびＲ
３は、測定センサ１０の構造的な形状に基づいて既知で
ある。抵抗Ｒ４およびＲ５はリード線の構造化に依存し
ており、それは普通シルクスクリーンを用いて被着され
る導体路によって形成されているので、製造に規定され
る変動を受けているているものである。抵抗Ｒ１＋Ｒ２
＋Ｒ３は、例えば作動温度では１０Ωであり、一方抵抗
Ｒ４＋Ｒ５は例えば４０および８０Ωの間にある可能性
がある。従ってそれ自体同一に構成されている測定セン
サ１０では、例えば５０ないし９０Ωの、ネルンスト測
定セル１２の種々異なった交流電流内部抵抗が発生する
可能性がある。
３は、測定センサ１０の構造的な形状に基づいて既知で
ある。抵抗Ｒ４およびＲ５はリード線の構造化に依存し
ており、それは普通シルクスクリーンを用いて被着され
る導体路によって形成されているので、製造に規定され
る変動を受けているているものである。抵抗Ｒ１＋Ｒ２
＋Ｒ３は、例えば作動温度では１０Ωであり、一方抵抗
Ｒ４＋Ｒ５は例えば４０および８０Ωの間にある可能性
がある。従ってそれ自体同一に構成されている測定セン
サ１０では、例えば５０ないし９０Ωの、ネルンスト測
定セル１２の種々異なった交流電流内部抵抗が発生する
可能性がある。
【００２５】測定センサ１０の始動もしくは再始動の
際、加熱装置５０を介して測定センサ１０は短時間過熱
される。この加熱フェーズの期間に、測定回路５８によ
ってネルンスト測定セル１２の交流電流抵抗が求められ
る。この場合周知のように、ネルンスト測定セル１２に
交流電圧が印加され、それは本来の検出電圧ＵＤに重畳
されている。交流電流抵抗を求めることは一般に公知で
あるので、本発明の説明の枠内では詳しく説明しないも
のとする。
際、加熱装置５０を介して測定センサ１０は短時間過熱
される。この加熱フェーズの期間に、測定回路５８によ
ってネルンスト測定セル１２の交流電流抵抗が求められ
る。この場合周知のように、ネルンスト測定セル１２に
交流電圧が印加され、それは本来の検出電圧ＵＤに重畳
されている。交流電流抵抗を求めることは一般に公知で
あるので、本発明の説明の枠内では詳しく説明しないも
のとする。
【００２６】測定センサ１０の短時間の過熱の期間に測
定回路５８を用いて求められる交流電流抵抗Ｒｉから、
既知の抵抗Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３の和が減算され、その結果
ネルンスト測定セル１２のリード線のカレントな交流電
流抵抗Ｒｉ＝Ｒ４＋Ｒ５を求めることができる。従って
これは測定センサ１０に対して個別に求められてもので
あり、ここでは既にリード線抵抗の製造に規定されて生
じる変動は考慮されている。
定回路５８を用いて求められる交流電流抵抗Ｒｉから、
既知の抵抗Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３の和が減算され、その結果
ネルンスト測定セル１２のリード線のカレントな交流電
流抵抗Ｒｉ＝Ｒ４＋Ｒ５を求めることができる。従って
これは測定センサ１０に対して個別に求められてもので
あり、ここでは既にリード線抵抗の製造に規定されて生
じる変動は考慮されている。
【００２７】従って、ネルンスト測定セル１２の今や分
かった全体の交流電流内部抵抗は、Ｒｉ＝Ｒ１＋Ｒ２＋
Ｒ３＋カレントに測定されるＲ４＋Ｒ５から得られるも
のである。従って、加熱装置５０のスイッチオンもしく
はスイッチオフを介して行われる、ネルンスト測定セル
１２の交流電流抵抗Ｒｉの、例えば１００Ωへの引き続
く調整の際には、リード線の実際の内部抵抗を考慮する
ことができる。ネルンスト測定セル１２の作動中の交流
電流内部抵抗の調整の際に製造に規定されて生じる許容
偏差を排除することによって、測定センサ１０は「正し
い」作動温度で作動することができる。
かった全体の交流電流内部抵抗は、Ｒｉ＝Ｒ１＋Ｒ２＋
Ｒ３＋カレントに測定されるＲ４＋Ｒ５から得られるも
のである。従って、加熱装置５０のスイッチオンもしく
はスイッチオフを介して行われる、ネルンスト測定セル
１２の交流電流抵抗Ｒｉの、例えば１００Ωへの引き続
く調整の際には、リード線の実際の内部抵抗を考慮する
ことができる。ネルンスト測定セル１２の作動中の交流
電流内部抵抗の調整の際に製造に規定されて生じる許容
偏差を排除することによって、測定センサ１０は「正し
い」作動温度で作動することができる。
【００２８】ネルンスト測定セル１２のカレントなリー
ド線抵抗Ｒ４＋Ｒ５の測定は例えば固定的に決めること
ができる間隔において行うことができ、即ち通例は車両
のスタートの際である測定センサ１０の再始動の都度で
はなくて、ｎ番目毎の再始動時にだけその都度、即ち１
０１回目の始動時にその都度行われる。これにより、例
えば実際のリード線交流電流抵抗を測定するための繰り
返される過熱による、加熱装置５０ないし測定センサ１
０の過剰な老化は回避される。従って、全体として、測
定センサ１０の作動の際に、測定装置５８の制御信号６
０を、ネルンスト測定セル１２の実際の交流電流内部抵
抗に合わせることができ、その際ネルンスト測定セル１
２のリード線抵抗の製造に規定されて生じる許容偏差は
排除されている。従ってこの補正された信号６０に応じ
て、加熱回路５６を介して、測定センサ１０の作動温度
を調整するための加熱装置５０のスイッチオンもしくは
スイッチオフが行われる。
ド線抵抗Ｒ４＋Ｒ５の測定は例えば固定的に決めること
ができる間隔において行うことができ、即ち通例は車両
のスタートの際である測定センサ１０の再始動の都度で
はなくて、ｎ番目毎の再始動時にだけその都度、即ち１
０１回目の始動時にその都度行われる。これにより、例
えば実際のリード線交流電流抵抗を測定するための繰り
返される過熱による、加熱装置５０ないし測定センサ１
０の過剰な老化は回避される。従って、全体として、測
定センサ１０の作動の際に、測定装置５８の制御信号６
０を、ネルンスト測定セル１２の実際の交流電流内部抵
抗に合わせることができ、その際ネルンスト測定セル１
２のリード線抵抗の製造に規定されて生じる許容偏差は
排除されている。従ってこの補正された信号６０に応じ
て、加熱回路５６を介して、測定センサ１０の作動温度
を調整するための加熱装置５０のスイッチオンもしくは
スイッチオフが行われる。
【図１】測定センサの断面図である。
【図２】測定センサのネルンスト測定セルの等価回路図
である。
である。
１０ 測定センサ、 １２ ネルンスト測定セル、 １
４ ポンプセル、 １６，１８．３６，３８ 電極、
２２，４２ 固体電解質、 ２４ 排気ガス、３２ 回
路装置、 ５０ 加熱装置、 ５６ 調整回路、 ５８
測定回路、Ｒｚ 交流電流内部抵抗、 ＵＤ 検出電
圧、 ＵＨ 加熱電圧、 ＵＰ ポンプ電圧
４ ポンプセル、 １６，１８．３６，３８ 電極、
２２，４２ 固体電解質、 ２４ 排気ガス、３２ 回
路装置、 ５０ 加熱装置、 ５６ 調整回路、 ５８
測定回路、Ｒｚ 交流電流内部抵抗、 ＵＤ 検出電
圧、 ＵＨ 加熱電圧、 ＵＰ ポンプ電圧
Claims (7)
- 【請求項１】 混合気における酸素濃度を測定するため
に測定センサを温度調整するための方法であって、酸素
濃度に相応する、ネルンスト測定セルによって供給され
る検出電圧を評価し、測定センサを加熱装置を用いて作
動温度に調整しかつカレントな作動温度をネルンスト測
定セルの交流電流内部抵抗の測定から求める形式の方法
において、測定センサ（１０）の始動および／または再
始動の際に、ネルンスト測定セル（１２）の電極（１
６，１８）のリード線の交流電流内部抵抗（Ｒｚ）を求
めかつ該求められたカレントな交流電流内部抵抗
（Ｒｚ）を作動温度を求める際に考慮することを特徴と
する測定センサの温度調整方法。 - 【請求項２】 始動および再始動の都度、前記交流電流
内部抵抗（Ｒｚ）を求める請求項１記載の測定センサの
温度調整方法。 - 【請求項３】 ｎ番目の再始動の都度、前記交流電流内
部抵抗（Ｒｚ）を求める請求項１記載の測定センサの温
度調整方法。 - 【請求項４】 前記交流電流内部抵抗（Ｒｚ）を求める
間、測定センサ（１０）を作動温度以上に加熱（過熱）
する請求項１から３までのいずれか１項記載の測定セン
サの温度調整方法。 - 【請求項５】 ネルンスト測定セル（１２）の交流電流
内部抵抗（Ｒｉ）を求めかつ該交流電流内部抵抗
（Ｒｉ）から、前記電極（１６，１８）および固体電解
質（２０）の既知の交流電流内部抵抗（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３）を減算する請求項１から４までのいずれか１項記載
の測定センサの温度調整方法。 - 【請求項６】 前記交流電流内部抵抗（Ｒｚ）を求める
際に、前記電極（１６，１８）の材料の温度係数を考慮
する請求項１から５までのいずれか１項記載の測定セン
サの温度調整方法。 - 【請求項７】 混合気における酸素濃度を測定するため
に測定センサを温度調整するための方法であって、酸素
濃度に相応する、ネルンスト測定セルによって供給され
る検出電圧を評価し、測定センサを加熱装置を用いて作
動温度に調整しかつカレントな作動温度をネルンスト測
定セルの交流電流内部抵抗の測定から求める形式の方法
において、作動期間に、ネルンスト測定セル（１２）の
電極（１６，１８）のリード線の交流電流内部抵抗（Ｒ
ｚ）を求めかつ該求められたカレントな交流電流内部抵
抗（Ｒｚ）を作動温度を求める際に考慮することを特徴
とする測定センサの温度調整方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19838456.4 | 1998-08-25 | ||
| DE19838456A DE19838456C2 (de) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | Verfahren zur Temperaturregelung eines Meßfühlers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000065794A true JP2000065794A (ja) | 2000-03-03 |
| JP4410881B2 JP4410881B2 (ja) | 2010-02-03 |
Family
ID=7878564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23746299A Expired - Fee Related JP4410881B2 (ja) | 1998-08-25 | 1999-08-24 | 測定センサの温度調整方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6254765B1 (ja) |
| JP (1) | JP4410881B2 (ja) |
| DE (1) | DE19838456C2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002181764A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-26 | Denso Corp | 積層型ガスセンサ及びそれを用いたガス濃度検出装置 |
| JP2003518620A (ja) * | 1999-12-23 | 2003-06-10 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 混合気中の酸化性ガスの濃度を決定するためのセンサの作動方法 |
| WO2017086202A1 (ja) * | 2015-11-18 | 2017-05-26 | 株式会社デンソー | ガス濃度検出装置 |
Families Citing this family (12)
| 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 |
| DE10100599B4 (de) * | 2001-01-09 | 2007-02-08 | Robert Bosch Gmbh | Gassensor |
| DE10101351C2 (de) * | 2001-01-13 | 2003-02-13 | Bosch Gmbh Robert | Sensorelement |
| DE10121889C2 (de) * | 2001-05-05 | 2003-07-24 | Bosch Gmbh Robert | Sensorelement |
| DE102005047636A1 (de) * | 2005-10-05 | 2007-04-12 | Robert Bosch Gmbh | Kompensation des Zuleitungwiderstands bei der Temperaturmessung mit amperometrischen Gassensoren |
| DE102006053808B4 (de) * | 2006-11-15 | 2021-01-07 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Messfühlers |
| DE102007034921B4 (de) * | 2007-07-24 | 2017-07-06 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Abgassonde mit interner Regelung |
| DE102008005110B4 (de) * | 2008-01-15 | 2018-10-25 | Volkswagen Ag | Verfahren und Steuerung zum Betreiben und Einstellen einer Lambda-Sonde |
| US8418439B2 (en) * | 2009-02-18 | 2013-04-16 | Ford Global Technologies, Llc | NOx sensor ambient temperature compensation |
| DE102009027133A1 (de) | 2009-06-24 | 2010-12-30 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Sonde |
| US9212971B2 (en) * | 2012-08-17 | 2015-12-15 | Robert Bosch Gmbh | Oxygen sensor regeneration |
| RU2737168C1 (ru) * | 2020-02-05 | 2020-11-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук | Способ определения температуры измерительного датчика Нернста |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3117790A1 (de) * | 1981-05-06 | 1982-11-25 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren und vorrichtung zur temperaturmessung bei sauerstoffsonden |
| JPS57192855A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-27 | Ngk Insulators Ltd | Oxygen concentration detector |
| JP3050019B2 (ja) * | 1993-10-12 | 2000-06-05 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の酸素センサ制御装置 |
-
1998
- 1998-08-25 DE DE19838456A patent/DE19838456C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-08-24 JP JP23746299A patent/JP4410881B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-08-25 US US09/382,756 patent/US6254765B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003518620A (ja) * | 1999-12-23 | 2003-06-10 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 混合気中の酸化性ガスの濃度を決定するためのセンサの作動方法 |
| JP2002181764A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-26 | Denso Corp | 積層型ガスセンサ及びそれを用いたガス濃度検出装置 |
| WO2017086202A1 (ja) * | 2015-11-18 | 2017-05-26 | 株式会社デンソー | ガス濃度検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4410881B2 (ja) | 2010-02-03 |
| DE19838456C2 (de) | 2003-12-18 |
| US6254765B1 (en) | 2001-07-03 |
| DE19838456A1 (de) | 2000-03-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4814996B2 (ja) | 測定センサの温度の決定方法 | |
| US6533921B2 (en) | Apparatus for detecting concentration of nitrogen oxide | |
| US6214207B1 (en) | Method and apparatus for measuring oxygen concentration and nitrogen oxide concentration | |
| US4543176A (en) | Oxygen concentration detector under temperature control | |
| JP5021697B2 (ja) | ガス濃度湿度検出装置 | |
| JP2000065794A (ja) | 測定センサの温度調整方法 | |
| JP5438053B2 (ja) | センサ制御装置、センサ制御システムおよびセンサ制御方法 | |
| US4905652A (en) | Device for measuring a component of a gaseous mixture | |
| US5288389A (en) | Oxygen sensor with higher resistance to repeated thermal-shocks and shorter warm-up time | |
| US6266993B1 (en) | Method for testing a measuring sensor | |
| JPH07306098A (ja) | 酸素プローブによる温度測定装置 | |
| JPH03272452A (ja) | 空燃比センサの異常診断方法 | |
| JPS63138256A (ja) | 内燃機関の排気ガスの空燃比測定方法 | |
| JP2003166973A (ja) | 内燃機関のガス濃度検出装置 | |
| JP3869629B2 (ja) | 空燃比センサの活性判定装置 | |
| JP2016166780A (ja) | センサ制御装置およびセンサ制御システム | |
| JP2001343358A (ja) | 積層型センサ素子 | |
| JP2001317400A (ja) | 空燃比センサの活性判定装置 | |
| JPH11183431A (ja) | ガス成分濃度測定装置 | |
| JP4051742B2 (ja) | ガス成分濃度測定装置 | |
| JPH1114593A (ja) | ガス成分濃度検出装置 | |
| JPS644147B2 (ja) | ||
| JP2000002678A (ja) | ヒータのばらつき補正方法及びヒータのばらつき補正装置 | |
| JPS6117059A (ja) | 空燃比センサ | |
| JPH05249077A (ja) | 空燃比センサの基準酸素供給方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060823 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090415 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090527 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20090825 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20090901 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090925 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091016 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091116 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131120 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |