JP2011127603A - 加熱可能の排気ガスゾンデの作動準備完了状態への迅速な到達のための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内部抵抗の目標値の下で作動される、加熱可能の排気ガスゾンデ、とりわけセラミックゾンデ、の作動準備完了状態への迅速な到達のための方法を提供する。
【解決手段】ゾンデがほぼ最大許容熱機械的負荷の到達まで第一の電圧Ｕ_１（２）の印加によって加熱され、次いでこの第一の電圧Ｕ_１（２）より低い第二の電圧Ｕ_２（３）を印加され、続いてゾンデの作動準備完了状態が到達されるまでランプ（傾斜路）状に高められて行く電圧（４）を負荷される。
【選択図】図１

Description

本発明は加熱可能の排気ガスゾンデ、特にセラミックゾンデ、の信号準備完了状態への迅速な到達のための方法に関する。

物理的特性の確定のためのセンサ或いは測定センサは様々なやり方で用いられている。例えば内燃機関の排気ガス経路の中には、触媒や制御装置と組合わされて排気ガスの効果的な浄化を可能にする温度センサ、すすセンサ、及びガスセンサが備えられることがある。

とりわけ、所謂ラムダセンサ或いはラムダゾンデを用いて理論的空燃比が排気ガス中でラムダ＝１に調節される。その際には燃料対空気の質量比が空気過剰率によって表される。空気過剰率ラムダと云うのは実際に供給された混合気の空気の質量を理論的混合気の場合の空気質量で除した商である。燃料がガソリンの場合燃料を完全に燃焼させるために空気過剰率１４．７が必要である。

ラムダゾンデとして通常用いられているセンサは固体電解質を用いたガルバニ電荷式酸素濃度セルの原理に基づいている。セラミックはいわゆる活性化温度の時に酸素イオン伝導性となる。セラミックの両側での酸素含有量（濃度）の違いによっていわゆるネルンスト電圧が生み出される。この電圧はセラミックの両面における酸素分圧の比の対数的尺度となる。内燃機関の排気ガス中の残留酸素含有量と内燃機関に供給された混合気の空燃比との関係に基づいて、排気ガス中の酸素含有量を測定することによって内燃機関に供給された空燃比を推定することが可能となる。

酸素ゾンデの複数の電極の上に異なる酸素分圧が加えられると、分圧の比の対数に比例したネルンスト電圧が発生する。これ等の電極の上にこのネルンスト電圧よりも大きいか小さい電圧が印加されると、何れかの電極に向かって酸素イオン流が発生する。電極の中にある中空スペースがこれによって酸素を満たされたり或いはそこから酸素を除去されたりする。

そこでいわゆるワイドバンドラムダセンサは、第一の電極対が、一つの電極が排気ガスに曝される様に、配置される様に作られている。もう一方の電極は、排気ガスと拡散バリヤを介して接続されている中空スペース（測定ガススペース）の中に配置されている。第二の電極対のもう一つの電極も又この中空スペースの中に配置されている。第二の電極対の中のこの第二の電極は基準ガススペースの中に外気と触れる様に配置されている。第二の電極対の上で測定可能な電圧はネルンスト電圧として測定ガススペース中の酸素分圧の尺度となる。比較器がこのネルンスト電圧を目標電圧と比較して、第一の電極対の間の電圧が中空スペースからの酸素の取出し或いは供給に基づいて前もって定められている目標電圧に等しくなるまで調節される。その際この調節のための操作値として必要なポンプ電流（以下、主ポンプ電流Ｉ_Ａと呼ぶ）が排気ガス中の酸素濃度の尺度となる。

基準ガススペースには低い持続的な基準ポンプ電流によって酸素が供給される。これによって対流が生み出され、この対流が、基準ガススペースの中へ例えばエンジンルームから、ネルンスト電圧を変化させる恐れのあるガスや“電極毒”が侵入するのを防止する。基準ポンプ電流が低く保たれていると、ネルンスト電圧はほんの僅かしかその影響を受けない。

センサ機能のために必要な酸素イオン流はゾンデのセラミックが一定の温度であることを前提としている。この温度の下側ではイオン流が不十分であり、従ってセンサ信号は連化されている。従って、利用可能なセンサ信号が得られる様になる前に、ゾンデを定められた温度、いわゆる目標温度或いは公称温度、まで加熱することが必要である。セラミックゾンデの基準温度は一般に６５０℃と８５０℃の間の領域内にある。周囲条件の如何に係わらずこの公称温度に到達することが出来る様にするために、ゾンデは電気的に加熱される。このために例えばセンサの中に、例えばプラチナ製の、内蔵ヒータが備えられている。

酸素イオン導体の上に配置された二つの電極の間の内部抵抗はゾンデの温度の尺度であり、ヒータの制御のために利用することが出来る。ゾンデの出来るだけ早期の応答を又それによって、出来るだけ早期に利用可能な測定信号を手に入れるために、センサの迅速な加熱が必要である。迅速な信号利用可能性は排気ガス基準の順守のために必要である。センサ信号は、例えば既に説明された内部抵抗が前もって定めておくことの出来る目標値を割り込み且つそれによって前もって定めておくことの出来る温度、とりわけゾンデの基準温度、が到達されていると云うことがされた時に、有効であるとして送り出されると云うことが知られている。一般に内部抵抗が前もって定めておくことの出来る閾値を割り込んだ時に、初めて主ポンプ電流と基準ポンプ電流がスイッチオンされる。

内部抵抗はゾンデの加熱の間に、一般にメガオームの領域内でスタートし、数１０乗にわたって変化する。その制御目標値は一般に１００オームの領域内にある。目標値を正確に調節することが出来る様にするために、分解能上の理由から目標値を中心とした狭い領域が用意されるべきである。それによって内部抵抗は加熱の開始時には測定不能となる。

ゾンデの加熱段階では燃焼の際に水蒸気が発生し、この水蒸気が排気ガス経路の冷たい表面の上に凝縮する。そこで水滴が熱いセンサ表面に当たると、局所的な温度差が高過ぎる熱電圧を生じさせ、この電圧がゾンデの破壊を引き起こすことがある。この現象はいわゆる“熱衝撃（熱ショック）”と呼ばれる。

その様な熱ショックを排除するために、ゾンデは通常、排気ガス温度が低く従って排気ガス経路の中で水が予測される段階では、低い温度（いわゆる“保護加熱”）で作動される。この措置の欠点は、ゾンデがこの段階では作動準備完了状態にならないと云うことにある。水が最早内燃機関の排気ガス中に無い状態が到達された時に初めて、ゾンデは公称温度へ加熱される。

公開公報 ＤＥ１０ ２００６ ０１２ ４７６ Ａ１にはセンサが先ずいわゆる耐衝撃温度へ加熱され、その際この耐衝撃温度は目標温度よりも高いと云う、センサの作動のための方法が記載されている。この方法は、耐衝撃温度ではセンサ要素の表面が非常に熱くなるので、自然に蒸気の薄膜が水滴とセンサ表面との間に形成されると云う、いわゆるライデンフロスト効果（Leidenfrosteffekt）を利用している。これによって、水滴がセンサ要素の表面に接触してセラミックに損傷を与える、と云うことが防止される。次いでセンサは、測定作動が行われる第二の温度で作動される。この第二の温度は好ましくはセンサの目標温度とする。耐衝撃温度はそれでも既にセンサの作動を可能にしている。それでも欠点となるのは、耐衝撃温度はゾンデを大きな熱機械的負荷に曝すと云うことである。センサのセラミック、例えば二酸化ジルコニウム、の熱機械的負荷は温度の上昇に伴って増加する。その機械的引っ張り強さは温度の上昇に伴って低下する。従って耐衝撃温度の加熱は恐らく熱衝撃は回避させるであろうが、センサのセラミック自体は大きな負荷を受けるので、熱機械的安定性が限られているためにゾンデが破壊されることがある。

独国特許出願公開第１０２００６０１２４７６号明細書

そこで本発明は、一方では非常に迅速な信号入手可能性或いは非常に迅速なセンサ信号の発生を可能にし、又他方ではゾンデに優しい作動を保証し且つその際ゾンデの損傷を回避させる、排気ガスゾンデの作動準備完了状態の到達のための方法を課題としている。

上記の課題は請求項１のメルクマールを持つ方法によって解決される。この方法の好ましい実施態様は付属の請求項の対象となっている。

本発明に基づく方法は、前もって定めておくことの出来る作動温度で、とりわけ前もって定めておくことの出来る内部抵抗の目標値で作動される、排気ガスゾンデ、とりわけセラミックゾンデ、の作動準備完了状態への迅速な到達のために用いられる。その際本発明によればゾンデは、第一の電圧Ｕ_１よりも低い第二の電圧Ｕ_２を印加される前に、第一の電圧Ｕ_１の印加によってほぼ最大許容熱機械的負荷の到達まで加熱される。Ｕ_１からＵ_２への移行は、ジャンプとして或いは実際上単調に低下して行く電圧変化として、実施されることが出来る。次いでゾンデは、ゾンデの作動準備完了状態が到達されるまで、好ましくはランプ（傾斜路）状に高められて行く電圧を負荷される。ゾンデの作動準備完了状態或いは信号準備完了状態は、センサ信号、とりわけ主ポンプ電流Ｉ_Ａ、が劣化されなくなるか或いは利用可能となった時に、到達される。それは既に内部抵抗の目標値の到達前となることもあり得る。拡散バリヤの拡散定数の又従って主ポンプ電流の温度依存性は知られており、温度の又従って内部抵抗の指数関数を用いて記述することが出来る。その限りに於いて“劣化されていない”とか“利用可能”と云う言葉は指数関数を用いて修正された主ポンプ電流とも解釈されるべきである。

排気ガスゾンデの加熱を本発明に基づいて制御することにより非常に迅速で且つその際に作動準備完了状態のゾンデにとって優しい到達が可能となる。排気ガスゾンデの非常に迅速な信号発信が達成されるので、内燃機関の運転開始後迅速に信頼の出来る排気ガス値が把捉され、排気ガス中の有害物質の回避及び燃焼の最適化と云う観点からの燃焼の制御を行なうことが出来る。

本発明の方法の或る好ましい実施態様では第一の電圧Ｕ_１の印加は前もって定めておくことの出来る時間長さにわたって行われる。この時間長さは、ゾンデのセラミックに対する熱機械的負荷が大きくなり過ぎること無しに可能最大限に迅速な加熱を達成するために、好ましくは、最大許容熱機械的負荷が用いられる様に選ばれる。ここで最大許容熱機械的負荷と云うのはゾンデのセラミックに対する損傷にまで至らない熱機械的負荷を意味している。本発明の意味における前もって定めておくことが出来且つ電圧Ｕ_１の印加のための最大の時間長さは好ましくは実験的に又／或いはシミュレーションによって定められる。その際この前もって定めておくことの出来る時間長さはとりわけその時々のゾンデのセラミックに依存している；何故ならセラミックによって異なる熱機械的負荷耐性を示すからである。

第一の電圧Ｕ_１或いは第一の電圧プラトー（Ｐｌａｔｅａｕ、平坦電圧）の印加の間にゾンデの温度は急激に上昇する。ゾンデの中で最大許容熱機械的応力が到達されるや否や、それ故従ってゾンデのセラミックの中に高い温度によって生じた応力が未だゾンデの本体に損傷をもたらすまでに至っていない間に、第二のより低い電圧プラスチックトー（Ｕ_２）へ切換えられる。Ｕ_１からＵ_２への移行は一挙に又は数段の段階を経て或いは実際上単調に低下して行く様に行われることが出来る。この段階（Ｕ_２）の間にゾンデの本体の中に生じていた熱機械的応力が緩和される。続いてゾンデの作動のために必要な温度、従ってとりわけ目標温度或いはこの目標温度に対応する内部抵抗の目標値、が到達されるまで、再び電圧が高められる。第二の電圧プラスチックトーＵ_２の後のこの電圧の上昇は好ましくはランプ（傾斜路）状に行われる。別の実施態様ではこの段階で電圧も連続的に引き上げられることが出来る。

上述の電圧は直流電圧とすることも出来るし又パルス幅変調式ヒータの実効値とすることも出来る。

作動準備完了状態の到達の後好ましくは内部抵抗の目標値の調整のための制御作動へ切換えられる。

この発明に基づく方法の或る好ましい実施態様によればゾンデには既に加熱の間に主ポンプ電流Ｉ_Ａが印加される。ゾンデのこの主ポンプ電流Ｉ_Ａは、ワイドバンドラムダゾンデの場合、排気ガス中の酸素濃度の本来の尺度である。加熱の間にゾンデにこの主ポンプ電流を印加することによって、センサ信号が発信され得る様にポンプ電流が立上げられる前に、酸素イオンの輸送がポンプ電極を通して両方の方向に行われる。この様にすることによって、前もって定めておくことの出来る内部抵抗の目標値の到達或いは前もって定めておくことの出来る内部抵抗閾値の割り込みを待つ必要無しに、非常に迅速に信号使用可能性が達成される。

本発明に基づく方法の別の好ましい実施態様では基準ポンプ電流が既に加熱の間にスイッチオンされ、その結果ゾンデは非常に迅速に作動準備完了状態となり又信号は非常に迅速に内燃機関の制御のために利用出来る様になる。基準ポンプ電流を早期にスイッチオンすると、ポンプ電流は希薄な排気ガスと理論空燃比（ストイキ）の排気ガスの中で符号交替を行なう様になる。このことは診断の手掛りとして利用することが出来る。符号交替は、酸素ポンプセルが働いていることを示す。この診断の手掛りは技術水準から知られている方法の場合には得られない；何故なら技術水準から知られている方法の場合にはポンプ電流は本質的に理論空燃比の排気ガスの場合でしか流れず、その時主ポンプ電流はほぼゼロだからである。

本発明に基づく方法の或るとりわけ好ましい実施態様ではゾンデ信号の発信は主ポンプ電流Ｉ_Ａ及び／又はネルンスト電圧Ｕ_Ｎ及び／又はゾンデのポンプ電圧Ｕｐに依存して、好ましくは主ポンプ電流Ｉ_Ａ及び／又はネルンスト電圧Ｕ_Ｎ及び／又はゾンデのポンプ電圧Ｕｐの時間的変化の中における少なくとも一つの特徴的なポイントの出現に時間的に依存して、行われる。ここで特徴的ポイントと云うのは、とりわけそれぞれの変化のフランク勾配の最小値及び／又は最大値及び／又は前もって定めておくことの出来る目標値である。ゾンデ信号は好ましくは、これ等の特徴的なポイントの何れかの到達の後前もって定めておくことの出来る時間長さΔｔが経過した時に発信される。主ポンプ電流Ｉ_Ａ、ネルンスト電圧Ｕ_Ｎ、及びポンプ電圧Ｕｐはこの発明に基づく方法の実施の間にそれぞれ特徴的な動きをするので、例えば変化のフランク勾配の最小値及び／又は最大値及び／又は前もって定めておくことの出来る目標値の到達と時間的に結合することによって作動準備完了状態を認知し又ゾンデ信号を発信させることが出来る。その際には、ポンプ電流Ｕｐは予想される通り主ポンプ電流Ｉ_Ａ及び／又はネルンスト電圧Ｕ_Ｎ及び／又はゾンデのポンプ電圧Ｕｐの変化の特徴的なポイントから一定の時間間隔を置いて立上げられるので、ゾンデの劣化の無い或いは利用可能の信号が得られる、と云うことが利用される。

ゾンデに第一の電圧Ｕ_１が印加される前にゾンデが加熱されると有利となり得る。そのためにゾンデには第一の電圧Ｕ_１の印加前に、第二の電圧Ｕ_２よりも低い第三の電圧Ｕ_３が印加される。予備加熱段階は、これによってゾンデ本体に対する熱機械的負荷が更に低減されると云う利点を持っている；何故なら目標温度との差がより小さくなるからである。

本発明は更に、演算装置或いは制御装置の上で走らされると、上述の本発明に基づく方法の全てのステップを実行するコンピュータプログラムを含んでいる。最後に本発明は、このプログラムがコンピュータ或いは制御装置の上で実行されると、この発明に基づく方法を実施するための、機械読み取り可能な媒体の上に記録されたプログラムコードを備えたコンピュータプログラム製品を含んでいる。制御装置と云うのは例えば内燃機関の制御装置に関しているが、それだけではなく例えば、ゾンデの加熱の（開ループ及び閉ループ）制御を行なう、ゾンデの制御装置の中のその他の電子ユニットにも関している。本発明をコンピュータプログラムとして或いはコンピュータプログラム製品として実現することは、この発明に基づくプログラムを、他のシステムコンポーネントを必要とすること無しに既存の自動車の中に実装することが出来ると云う利点を持っている。

本発明のその他のメルクマール及び利点は実施例の、図面と関連させた以下の説明から明らかとなる。その際様々なメルクマールはそれぞれ単独で或いは互いに組み合わせて実現されることが出来る。

図１は本発明に基づく方法の好ましい実施態様の実施の際の印加電圧の時間的変化のグラフを示す。 図２は本発明に基づく方法の実施の間のワイドバンドラムダゾンデの両方の電極対の上における主ポンプ電流並びにネルンスト電圧及びポンプ電圧の時間的変化のグラフを示す。 図３は本発明に基づく方法の実施の間の主ポンプ電流の時間的変化の抜粋を示す。

図１は、本発明に基づく方法をゾンデに印加される電圧Ｕ_{Ｈ、ｅｆｆ}の時間的変化を用いて示している。場合によっては段階１における低い電圧Ｕ_３、例えば＜６ボルト、でのゾンデの予備加熱の後に時点ｔ＝０でゾンデの本来の加熱がスタートされる。ゾンデは段階２で第一の電圧プラトー（ｐｌａｔｅａｕ、平坦電圧）Ｕ_１を印加される。その際にゾンデの温度は急激に上昇する。ゾンデは、ゾンデの最大許容熱機械応力が到達されるまで、電圧Ｕ_１で加熱される。ゾンデに第一の電圧Ｕ_１を印加する最長の時間ｔ_ｍａｘは好ましくは実験的に或いはシミュレーションによって求められる。その際ｔ_ｍａｘは、それをオーバーするとゾンデの本体に損傷をもたらす恐れのある時間長さを表している。従って電圧Ｕ_１、それ故ｔ_{ｐｌａｔｅａｕ１}、の印加時間長さはｔ_ｍａｘよりも短く選ばれる。次いで段階３でより低い第二の電圧プラトーＵ_２へ切換えられる。この段階３は例えば１秒から５秒までの間、好ましくは１．５秒、保持されるものとする。電圧の引下げによって、もたらされる加熱出力は低減される。この時間の間に全での本体の中で熱機械的応力は緩和される。次いで段階４では、ゾンデの作動準備完了状態が達成されるまで、電圧がランプ（傾斜路）状に引き上げられる。電圧のこのランプ状の引き上げは例えば０．２Ｖ／ｓから１Ｖ／ｓまで、好ましくは０．３Ｖ／ｓ、で行われる。好ましくは内部抵抗の目標値の近くに選ばれる、内部抵抗の閾値が到達されるか或いは割り込まれるや否や（時点５）、好ましくはゾンデ温度の調節作動へ切換えられ、内部抵抗＝目標値が調節される。

排気ガスゾンデの作動のためのこの本発明に基づく方法は排気ガスゾンデの非常に迅速で且つゾンデに優しい加熱と、ゾンデ信号の非常に迅速な利用可能性をもたらす。第一の電圧プラトー（段階２）、第二の電圧プラトー（段階３）、及び電圧ランプ（段階４）はそのためにイベント制御及び時間制御されて（事象と時間とに基づいて制御されて）ヒータに対して印加される。好ましくは主ポンプ電流Ｉ_Ａは既に加熱のスタート時にスイッチオンされてポンプ基準電流が印加されるので、ゾンデ信号は非常に迅速に生成されることが出来る。

本発明に基づく方法は様々なガス組成の下で又様々な酸素濃度の下でセンサ信号を発信させるために用いられる。本方法は、例えばゾンデの温度の尺度としての内部抵抗の信号が測定可能になるのを待つ必要無しに、可能な最も早い時点でのゾンデ信号の発信を可能にする。

図２は本発明に基づく方法による（理論空燃比条件の代表としての）湿った窒素の中でのゾンデ作動の際のゾンデの第二の電極対の主ポンプ電流Ｉ_Ａ、ネルンスト電圧Ｕ_Ｎ及びゾンデの第一の電極対のポンプ電圧Ｕｐの代表的な変化を示している。１μＡから１００μＡまでの間、例えば２０μＡ、の基準ポンプ電流が高オームの抵抗Ｒ_Ｒｅｆを介して、例えば、バッテリ電圧例えば５Ｖの、電源Ｕ_Ｐｒｅｆを用いて印加される。

ゾンデの本体が冷たい時には第二の電極対の電極間の内部抵抗はＲ_Ｒｅｆよりも明らかに高く殆ど全ての電圧Ｕ_Ｐｒｅｆが第二の電極対の上に掛かっている。比較器は制御偏差を取り除こうとして、第一の電極対のポンプ電圧Ｕｐをそのマイナスの最小値まで低下させる。これによって酸素が測定ガススペースの中へ汲み込まれる。その際主ポンプ電流Ｉ_Ａはマイナスとなる。ゾンデの本体は更に温められて行くので、第二の電極対の内部抵抗は、この内部抵抗がはっきりとＲ_Ｒｅｆを割り込み且つ発生したネルンスト電圧Ｕ_Ｎが支配的となるまで、更に低オーム化されて行く。このことが比較器に対して、過度に多くの酸素が測定ガススペース内にあると云うことを伝える。その結果ポンプ電圧Ｕｐがプラスへ切換えられる。同じことが主ポンプ電流Ｉ_Ａの方向についても当てはまり、この電流も又プラスの領域へ切換えられる。短い時間の後でネルンスト電圧Ｕ_Ｎの制御状態が達成されるので、ゾンデ要素は定常的な平衡状態となり、信号利用可能性が得られる。

基準ポンプ電流を早期にスイッチオンすると、ポンプ電流は希薄な排気ガスと理論空燃比（ストイキ）の排気ガスの中で（プラスとマイナスの）符号交替を行なう様になる。このことは診断の手掛りとして利用することが出来る。符号交替は、酸素ポンプセルが正しく働いていることを示す。

次の表１はネルンスト電圧Ｕ_Ｎ、ポンプ電圧Ｕｐ、及び主ポンプ電流Ｉ_Ａの変化中に於ける最小値と最大値並びにフランク勾配の目標値への様々な到達時点をまとめたものである。

最初の添え字はそれぞれその時々の変化の特徴的ポイントを示している。その際１は最小値、２はフランク勾配、又３は最大値を意味している。二番目の添え字はそれぞれ調べられた信号を示しており、その際０はＩ_Ａ、１はＵｐ、又２はＵ_Ｎを意味している。

様々な最小値と最大値への到達並びに前もって定めておくことの出来るフランク勾配への到達の時間に応じて第一の電圧プラトーＵ_１の長さが選ばれる。好ましくは、これ等のイベント（事象）、即ち最小値、最大値、或いはフランク勾配の目標値、の中の何れかへの到達から前もって定めておくことの出来る時間差の後で第二の電圧プラトーＵ_２へ切換えられる。

次の表２は、表１から、何れかのイベント（０，１，２）への到達からの時間差Δｔ_１、ｉ（ｉ＝０，１，２）をまとめたものである。従ってここに示されている時間差Δｔ_１、ｉの後に第二の電圧プラトーへ切換えられる。

図３は再び主ポンプ電流Ｉ_Ａの時間的変化の抜粋を示している。更にヒータに対して印加される電圧Ｕ_Ｈが示されている。この図はラムダ＝１．０の場合に当てはまる。ゾンデに第一の電圧Ｕ_１を掛けると主ポンプ電流Ｉ_Ａがマイナスの領域へ低下する。ゾンデの本体の加熱に伴って主ポンプ電流Ｉ_Ａの方向は上に説明された様にプラスの領域へ向かって逆転される。主ポンプ電流Ｉ_Ａの最小値ｔ_１，０に応じて、前もって定めておくことの出来る時間差Δｔ_１，０の後より低い電圧Ｕ_２へ切換えられる。

主ポンプ電流Ｉ_Ａはしかしながらその最大値に到達した後ゼロレベルには低下しない。もっと正確に云えば肩（勾配がゼロに近い部分）３１が観察される。この肩３１は時間差Δｔ_１，ｉ（ｉ＝０，１，２）の適当な選択によって抑制することが出来る。肩３１の抑制による主ポンプ電流Ｉ_Ａの最適な動きはここでは破線によって示されている。遅くとも主ポンプ電流Ｉ_Ａの変化が前もって定めておくことの出来る許容域３２内へ入る時には、ゾンデ信号が発生される。とりわけ好ましいやり方によればこの信号の発生は、上述のイベント（最小値、最大値、及び/又はフランク勾配）の何れかと時間的に結合されることが出来る。するとこの信号の発生３３は例えば時間差Δｔ_２，ｉ（ｉ＝０，１，２）の後に行われることが出来る。図３に示されている例は時間長さΔｔ_２，０、即ち主ポンプ電流Ｉ_Ａの時間的変化のフランク勾配に関する目標値の達成の後の前もって定めておくことの出来る時間長さ、の経過と同時の信号の発生を示している。

本方法は又他のガス組成及びそれと結びついている他の酸素濃度の下でのセンサ信号の発生のためにも用いることが出来る。信号の発生は内部抵抗の所定の目標値が到達されて制御運転３４へ切換えられる時点の前に行われることが出来る。本発明に基づく方法は、例えば内部抵抗信号の測定可能性を待つ必要無しに、可能最速の時点でのゾンデ信号の発生を可能にする。更に本発明に基づく方法は第一の電極対の両方のポンプ方向のテストを可能にするので、ポンプ能力をとりわけポンプ電圧Ｕｐの変化に基づいて追求し又もしあればゾンデの異常な挙動を検知し且つ場合によっては信号で知らせることが出来る。

１ 段階１。低い電圧でのゾンデの予備加熱
２ 段階２。第一の電圧プラトーの印加
３ 段階３。より低い第二の電圧プラトーへの切換え
４ 段階４。ゾンデの作動準備完了状態が達成されるまで、電圧のランプ（傾斜路）状の引き上げ
５ 時点５。内部抵抗の閾値の到達或いは割り込みに応じてゾンデ温度の調節作動への切換え
３１ 肩（グラフの勾配がゼロに近い部分）
３２ 許容域
３３ ゾンデ信号の発生
３４ 制御運転
Ｉ_Ａ 主ポンプ電流
ｔ＝０ ゾンデの本来の加熱のスタート時点
ｔ_ｍａｘ ゾンデに第一の電圧Ｕ_１を印加する最長の時間。オーバーするとゾンデの本体に損傷をもたらす恐れのある時間長さ
Ｕ_１ 第一の電圧
Ｕ_２ 第二の電圧
Ｕ_３ 第三の電圧
Ｕ_Ｈ ヒータに印加される電圧
Ｕ_{Ｈ、ｅｆｆ} ゾンデに印加される電圧
Ｕ_Ｎ ネルンスト電圧
Ｕｐ ポンプ電圧

Claims (11)

1. 前もって定めておくことの出来る作動温度で、とりわけ前もって定めておくことの出来る内部抵抗の目標値の下で作動される、加熱可能の排気ガスゾンデ、とりわけセラミックゾンデ、の作動準備完了状態への迅速な到達のための方法において、
   ゾンデがほぼ最大許容熱機械的負荷の到達まで第一の電圧Ｕ_１（２）の印加によって加熱され、
   次いでこの第一の電圧Ｕ_１（２）より低い第二の電圧Ｕ_２（３）を印加され、
   続いて作動準備完了状態が到達されるまで好ましくはランプ状に高められて行く電圧（４）を負荷される、
   ことを特徴とする方法。
2. 上記の第一の電圧Ｕ１（２）の負荷が前もって定めておくことの出来る時間長さの間行われ、その際その時間長さが好ましくは実験およびシミュレーションの少なくともいずれかによって定められることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 作動準備完了状態の到達後に内部抵抗の目標値への調節が行われることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. ゾンデの温度がゾンデの内部抵抗に基づいて把捉されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. ゾンデが既に加熱の間に主ポンプ電流Ｉ_Ａを印加されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. ゾンデが既に加熱の間に基準ポンプ電流を印加されることを特徴とする、請求項１から５に記載の方法。
7. ゾンデ信号がゾンデの主ポンプ電流Ｉ_Ａ、ネルンスト電圧Ｕ_Ｎ、及びポンプ電圧Ｕｐのうちの少なくともいずれかに依存して、とりわけ特徴的なポイント、とりわけ主ポンプ電流Ｉ_Ａ、ネルンスト電圧Ｕ_Ｎ、ゾンデのポンプ電圧Ｕｐのうちの少なくともいずれかのフランク勾配の最小値、最大値、及び前もって定めておくことの出来る目標値のうちの少なくともいずれか、に到達の後、前もって定めておくことの出来る時間長さの経過後に発信されると云うことを特徴とする、請求項５または請求項６に記載の方法。
8. ゾンデが第一の電圧Ｕ_１（２）の印加の前に第三の電圧Ｕ_３（１）の印加によって予備加熱され、その際この第三の電圧Ｕ_３（１）が第二の電圧Ｕ_２（３）よりも低いことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 第一の電圧Ｕ_１（２）から第二の電圧Ｕ_２（３）への移行が一挙に又は数段の段階を経て或いは実際上単調に低下して行く様に行われることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 演算装置或いは制御装置の上で実行することにより、請求項１から９までのいずれかに記載の方法の全てのステップを実行する、コンピュータプログラム。
11. プログラムがコンピュータ或いは制御装置の上で実行されると、請求項１から９までにいずれかに記載の方法を実施するための、機械読み取り可能の媒体の上に記録された、プログラムコードを備えたコンピュータプログラム製品。

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