JP3464221B2 - 自動車のセラミックセンサ用加熱素子の作動装置 - Google Patents

自動車のセラミックセンサ用加熱素子の作動装置

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JP3464221B2 JP51557094A JP51557094A JP3464221B2 JP 3464221 B2 JP3464221 B2 JP 3464221B2 JP 51557094 A JP51557094 A JP 51557094A JP 51557094 A JP51557094 A JP 51557094A JP 3464221 B2 JP3464221 B2 JP 3464221B2
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Description

【発明の詳細な説明】 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念による自動車
のセラミックセンサ用加熱素子の作動装置に関する。
自動車のセラミックセンサ用加熱素子のこのような作
動装置は米国特許第4348583号明細書から公知である。
そこでは加熱素子に第１の時間間隔で定電流が印加され
る。第２の時間間隔では電流がパルス化される。そのた
め第２の時間間隔では低減された出力で加熱される。加
熱素子のこの形式の制御により、第１の時間間隔の間で
は所望の温度に可及的迅速に達するための高い加熱電力
が得られる。第２の時間間隔では温度を維持するための
低減された出力で加熱される。
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の、自動車のセラ
ミックセンサ用加熱素子の作動装置において、自動車を
駆動する内燃機関の動作状態に依存して種々異なるセン
サ温度を調整することにある。
本発明の別の課題は、セラミックセンサを発生する液
体による損傷から保護することである。同時にセラミッ
クセンサを可及的迅速に動作準備状態として、センサ信
号にできるだけ悪影響が及ぼされないようにするもので
ある。さらに本発明は、センサを何ら構造的に変化させ
ることなく、または非常に僅かな構造的変更のみでセラ
ミックセンサを保護することができ、かつ安価なもので
あるようにする。
この課題は請求の範囲第１項の記載およびそれに続く
特徴的構成によって解決される。
発明の利点 本発明の利点は、内燃機関のそれぞれの動作状態に適
合した、セラミックセンサの温度TSeの調整が可能なこ
とである。内燃機関の第１の動作状態（フェーズＩ）
は、内燃機関の排ガスチャンネルに液体の存在すること
が予想される動作状態であると定義される。第２の動作
状態（フェーズII）では、内燃機関の排ガスチャネルに
液体の存在することが予想されない。内燃機関が第１の
動作状態にあるときは、加熱素子を作動させないか、ま
たはセラミックセンサを臨界温度TSeK以下で動作させ
る。臨界温度TSeKは、セラミックセンサがこの臨界温度
TSeK以下で動作する場合にはセラミックセンサが液体と
接触しても損傷の危険性がないような温度に選定され
る。内燃機関が第２の動作状態にあるとき、加熱素子の
制御はセラミックセンサが最適動作温度になるように行
うことができる。
第１の動作状態は内燃機関のコールドスタート後に存
在する。コールドスタートとは、内燃機関の冷却剤温度
が始動時に閾値TKM1以下である場合ということができ
る。内燃機関の第１の動作状態から第２の動作状態への
移行は、第１の動作状態の開始後、選択可能な時間が経
過するか、またはセラミックセンサ周囲の排気ガス装置
の温度TAbgが閾値TTauを上回ったときに行われる。後者
は、セラミックセンサの周囲に設けられた温度センサの
信号から、またはセラミックセンサの周囲の排気ガス装
置の温度TAbgを表すモデルから求めることができる。
モデルでは、内燃機関のスタート後から吸気された空
気量または空気質量が積分され、積分値が閾値と比較さ
れる。第１の動作状態から第２の動作状態への移行を検
出するための基準は多数あるので、本発明にはそれぞれ
の技術条件を考慮する余地のある使用分野がある。
前記２つの動作状態の区別は加熱素子の制御の際に有
利であり、セラミックセンサが液体との接触により損傷
する危険性がなく、したがって、センサの構造を変更す
る必要なしにセラミックセンサの寿命が延長される。
本発明の別の利点は、種々のコストの異なるセラミッ
クセンサ保護手段が得られることである。この手段によ
って別の使用領域ではコストと利益との適正な妥協が図
られる。実施例に応じて、加熱素子は内燃機関の第１の
動作状態中は作動されないか、または低減された出力で
駆動される。低減された出力から高い出力への移行は、
内燃機関の始動の後、選択可能な時間が経過したとき
か、またはセラミックセンサの温度TSeが閾値TSelを上
回ったときに行われる。閾値TSelを上回ったか否かはセ
ラミックセンサの温度依存特性、またはセラミックセン
サと熱接触している温度センサの信号から求めることが
できる。
前記３つのセラミックセンサ保護手段のうちの最後の
手段は、セラミックセンサを非常に急速に所定の条件下
での許容最高温度に加熱することができるという利点を
有する。これによりセラミックセンサの最適動作温度
を、内燃機関の第１の動作状態から第２の動作状態への
移行後、短時間で調整できる。前記３つのセラミックセ
ンサ保護手段はすべて必要なときに、すなわち第１の動
作状態で行う点で共通である。
本発明の装置はとくに有利には、酸素ゾンデに使用さ
れる。この酸素ゾンデは内燃機関の排ガスチャネルに排
ガスの流れ方向で触媒機の前または後に設けられる。
図面 本発明を以下、図面に示された実施例に基づき詳細に
説明する。
図１は、本発明の素子を有する内燃機関の概略図、 図２は、酸素ゾンデ用加熱素子を駆動する本発明の装
置のフローチャート、 図３は、加熱素子に供給される電力（上側）、酸素ゾ
ンデの温度TSe（中央）および酸素ゾンデの周囲の排気
ガス装置の温度TAbg（下側）の時間経過を示す線図、 図４は、酸素ゾンデの温度TSwが閾値TSelを上回った
か否かを検出することのできる装置のブロック回路図で
ある。
実施例の説明 本発明を以下、酸素ゾンデの例で説明する。酸素ゾン
デは内燃機関の排ガスチャネルに配置されている。基本
的には任意の加熱可能なセラミックセンサと関連して内
燃機関の排ガスチャネルに使用することができる。酸素
ゾンデは排ガスの酸素含有量を検出し、空燃比制御のた
めの装置に使用される。これまで通常、酸素ゾンデは排
ガスチャネルの非常に前方に、すなわち内燃機関の近傍
に設けられた。これは内燃機関の排ガスにより酸素ゾン
デを急速に加熱することを保証するためである。酸素ゾ
ンデをさらに急速に加熱するため、酸素ゾンデには通常
電気加熱素子が設けられる。さらに加熱素子によって、
排ガス温度が低い動作条件下および／または排ガスの量
が非常に少ない動作条件下でも酸素ゾンデを動作温度に
保持することが保証される。
酸素ゾンデを内燃機関の近傍に組み付ける場合には以
下の問題が生じる。
1.内燃機関が比較的長時間高負荷で駆動されると、非常
に高温で多量の排ガスに侵襲され、これにより酸素ゾン
デが許容できない高温まで加熱されることがある。その
ため酸素ゾンデの寿命が短縮される。
2.通常は内燃機関近傍の排ガスチャネルに酸素ゾンデの
ために、内燃機関のすべての気筒の排ガスを検出するこ
とのできる適当個所を見つけるのが困難である。
これらの困難性は、酸素ゾンデを排ガスチャネルの下
流に、すなわち内燃機関から離れた個所に設けることに
よって回避される。しかしこの第２の組み付け形式によ
り新たな問題点が持ち上がる。冷えた内燃機関の始動後
の始動フェーズでは酸素ゾンデの上流の排ガスチャネル
はまだ比較的冷たい。そのため排ガスに含まれる水分の
凝縮が生じる。凝縮された水滴が例えば排ガスチャネル
の内壁から流過する排ガスによって引き離され、酸素ゾ
ンデに向かって飛ばされると、酸素ゾンデの衝突個所は
局所的に非常に急速に冷却される。この冷却は酸素ゾン
デの損傷、例えばセラミックのひび割れを引き起こすこ
とがある。損傷の危険性は、酸素ゾンデはすでに高温で
あるときにとくに高い。本発明では、酸素ゾンデの温度
TSeを加熱素子の相応の制御によって、発生する凝縮水
による酸素ゾンデの損傷の危険性が非常に小さく保持さ
れるように制御する。
図１は、本発明の構成素子を有する内燃機関100の概
略図である。内燃機関100には吸気路102と排ガスチャネ
ル104が設けられている。内燃機関100の吸気路102には
吸入空気の流れ方向で見て、空気質量または空気量計10
6、吸入される空気の温度を検出するセンサ108および噴
射ノズル110が一列に配置されている。内燃機関100の排
ガスチャネル104には排ガスの流れ方向で見て、加熱素
子114を有する酸素ゾンデ112、酸素ゾンデ周囲の排ガス
または排ガスチャネル104の内壁の温度TAbgを検出する
ためのセンサ116、触媒機118、オプションとして加熱素
子122を有する別の酸素ゾンデ120および酸素ゾンデ120
の周期の排ガスまたは排ガスチャネル104の内壁の温度T
Abgを検出するための別のセンサ124が設けられている。
内燃機関100には内燃機関100の冷却剤温度を検出するた
めのセンサ126が設けられている。制御装置128は線路を
介して、空気質量または空気量計106、センサ108、噴射
ノズル110、酸素ゾンデ120、加熱素子122、センサ124お
よびセンサ126と接続されている。
酸素ゾンデ120は空燃比制御のためには必ずしも必要
ではない。したがって現在の装置にはコストの理由から
酸素ゾンデ112のみが設けられている。しかし将来に対
しては、酸素ゾンデ112と酸素ゾンデ120の両方を有する
２ゾンデコンセプトは重要である。本発明の作用の以下
の説明に対しては酸素ゾンデ112のみを有する実施例を
用いる。２つの酸素ゾンデ112と120を有する実施例への
転向は非常に簡単である。というのは各加熱素子114、1
22がそれ自体で、１つしか酸素ゾンデ112を有しない実
施例で制御されるのと同じように制御されるからであ
る。しかし別個の制御は必要である。なぜなら通常は、
酸素ゾンデ112と120とは異なる条件に曝されているから
である。差は内燃機関100のコールドスタート後でとく
に大きい。この場合触媒機118の温度は低く（通常はほ
ぼ周囲温度）、触媒機は最初は多量の凝縮水を蓄積して
おり、そのため排ガスが酸素ゾンデ112から酸素ゾンデ1
20への途中で冷却され、水分で飽和されるからである。
したがって、水分との接触による損傷の危険性は酸素ゾ
ンデ120では酸素ゾンデ112の場合よりも格段に長時間存
在する。そのため、酸素ゾンデ120に対する保護手段は
相応して比較的長く維持される。
以下本発明の機能を、酸素ゾンデ112のみを有する実
施例に基づき説明する。
内燃機関100の始動後まず、内燃機関100がどの動作状
態にあるかが検出される。２つの動作状態が区別され
る。
第１の動作状態では、酸素ゾンデ112の周囲の排ガス
チャネル104に液体、通常は凝縮水が存在する。第２の
動作状態では、酸素ゾンデ112の周囲の排ガスチャネル1
04には水分が存在しない。したがって酸素ゾンデ112が
液体と接触することによる損傷の危険性は第１の動作状
態でだけ存在し、第１の動作状態の間だけ酸素ゾンデ保
護手段がとられる。
第１の動作状態は通常、内燃機関100のコールドスタ
ート後、酸素ゾンデ112の周囲の排ガスチャネルの温度T
Abgが約50〜60℃の露点温度TTau以下である間に存在す
る。内燃機関が第１の動作状態にあるこの時間は以下フ
ェーズＩと称する。露点温度TTauを越えると第２の動作
状態へ移行し、フェーズIIが開始する。
コールドスタートが存在しているか否かを検出するた
めに、内燃機関の始動直前または直後に、内燃機関の10
0の冷却剤の温度を検出するセンサの信号が評価され
る。冷却剤の温度が例えば75℃である閾値より高けれ
ば、コールドスタートは存在しないと評価される。内燃
機関が第２の動作状態にあれば、酸素ゾンデ112を水分
との接触による損傷から保護するためのそれ以上の手段
は必要ない。すなわち、加熱素子114の制御はこの関連
では何の制限も受けない。これに対し、冷却剤の温度が
閾値TKM1より低ければ、コールドスタートが存在し、内
燃機関100は第１の動作状態にあるとされる。したがっ
て第２の動作状態に達するまで、酸素ゾンデ112の保護
手段がとられる。この手段はそれぞれ、酸素ゾンデ112
が加熱素子114によってフェーズＩ中に、液体との接触
により酸素ゾンデ112の損傷の危険性が存在する温度ま
で加熱されるのを阻止する。詳細には以下の手段がとら
れる。
手段1: 加熱素子114を遮断したままにする。
手段2: 加熱素子114を、その実効出力P1より低減された出力P
2で駆動する。
手段3: 加熱素子114を最初はその実効出力P1で駆動し、酸素
ゾンデ112の温度TSeが閾値TSelを越えると、酸素ゾンデ
112の温度TSeが上昇しないように、または僅かしか上昇
しないように加熱出力Ｐを低減する。閾値TSelは約300
〜350℃の臨界温度TSeKより約50K低い。臨界温度以上で
は液体との接触の際に酸素ゾンデ112の損傷の危険があ
る。酸素ゾンデ112の温度TSeは、加熱素子114の投入接
続後に経過した時間から推定することができる。また酸
素ゾンデ112の出力信号、または酸素ゾンデ112と熱接触
した温度センサの信号、またはその他の当業者に容易な
手段から求めることができる。
フェーズＩが終了してフェーズIIが開始する時点は、
適用中に収集された経験値から近似的に設定するか（可
能性１）、または次のようにして求めることができる。
可能性2: 温度センサ116の信号から、酸素ゾンデ112の周囲で露
点温度TTauを越えたか否かを検出する。
可能性3: 内燃機関の始動後に累積加算された空気量ないし空気
質量が関与する、排ガス温度についての数学的モデルか
ら、酸素ゾンデ112の周囲で露点温度TTauを越えたか否
かを検出する。
内燃機関100が第１の動作状態であるか第２の動作状
態であるかを検出するために、酸素ゾンデ112の周囲で
湿度センサを使用することも考えられる。現在のところ
この変形実施例はコストの点からあまり重要ではない。
しかし技術進歩により状況がまったく変化することもあ
る。
図２は、酸素ゾンデ112の加熱素子114を駆動するため
の本発明の装置の有利な実施例のフローチャートであ
る。この実施例では、フェーズＩの間に上記手段３がと
られ、フェーズＩからフェーズIIへの移行は上記可能性
１、２または３に従って検出される。
フローチャートは第１のステップ200で開始する。こ
の第１のステップでは、内燃機関が始動される。引き続
きステップ202で、内燃機関100の冷却剤温度が閾値TKM1
より低いか否かが問い合わされる。この条件が満たされ
れば、ステップ204が続く。ステップ204では、加熱素子
114が実効出力P1で駆動される。その後、ステップ206で
酸素ゾンデ112の温度TSeが閾値TSelを越えたか否かが問
い合わされる。この問い合わせは、問い合わされる条件
が満たされるまで繰り返される。この条件が満たされる
とステップ208に続く。ステップ208では、酸素ゾンデ11
2の周囲に液体の存在することが考えられるか否かが問
い合わされる。この問いに対する応答のために、前記３
つの手段１、２または３の少なくとも１つが使用され
る。条件208が満たされると、ステップ210が続く。この
ステップ210では加熱素子114がその実効出力P1に比較し
て低減された出力P2で駆動されるようになる。出力Ｐの
低下は例えば加熱素子114を流れる電流のクロック制御
によって達成される。ステップ210には再びクロック208
が続く。条件208が満たされなければ、ステップ212が続
く。このステップ212では加熱素子114が実効出力P1で駆
動される。ステップ212にはステップ202から直接到達す
ることもある。これはステップ202の条件が満たされな
い場合、すなわちコールドスタートが存在せず、したが
って酸素ゾンデ112を液体との接触による損傷から保護
する手段が必要ない場合である。
図３は、加熱素子に供給される電力（上側）、酸素ゾ
ンデの温度TSe（中央）および酸素ゾンデの周囲の排気
ガス装置の温度TAbg（下側）の時間経過を示す線図であ
る。横軸の時間目盛は、各３つの線図で内燃機関100の
始動または加熱素子114の投入接続によりｔ＝t0で開始
する。さらに上側では、すでに詳細に説明したフェーズ
Ｉが２つの部分フェーズに分けられている。部分フェー
ズI aとこれに続く部分フェーズI bである。部分フェー
ズI bにはフェーズIIが続く。個々のフェーズないし部
分フェーズは垂直の破線によって相互に分けられてい
る。
図３の曲線経過全体は次の場合を表す。すなわち、内
燃機関100の冷却剤温度が内燃機関100の始動直前または
直後で閾値TKM1以下であり、コールドスタートが存在す
る場合である。図２に示されたフローチャートと関連し
てこのことは、ステップ202で問い合わされた条件が満
たされたことを意味する。続いて図２のフローチャート
のステップ204に相応して、加熱素子114は実効出力P1、
例えば18Wで駆動される。このことは図３の上側の線図
から読み取ることができる。この線図では縦軸に加熱素
子114に供給される電力Ｐがプロットされている。部分
フェーズI aの間、電力Ｐは常に値P1である。
図３の中央の線図では縦軸に酸素ゾンデ112の温度TSe
がプロットされている。部分フェーズI aにおける、時
点ｔ＝t0からの温度TSeの上昇は間熱素子114による加熱
の結果として識別される。温度上昇は酸素ゾンデ112を
通過する排ガスによっても付加的に影響される。
図３の下側の線図では縦軸に排ガスないし排ガスチャ
ネル104の温度TAbgがプロットされている。温度TAbgは
まず時点ｔ＝t0から急激に上昇し、部分フェーズI aの
終了時頃に約50〜60℃の一定値、すなわちほぼ露点温度
TTauに向かう。
部分フェーズI aの終了時点には、酸素ゾンデ112の温
度TSeが閾値TSel、例えば250〜300℃を上回るときに到
達する。図２のフローチャートではこれは、問い合わせ
206の条件が初めて満たされるときである。この時点で
部分フェーズI aが終了し、部分フェーズI bが始まる。
加熱素子114に供給される電力Ｐは低減された値P2、例
えば11Wに低下される（図３の上側の線図を参照）。電
力Ｐの低減により酸素ゾンデ112の温度TSeは近似的に一
定の値をとる（図３の中央の線図参照）。
部分フェーズI bからフェーズIIへの移行時点は、温
度TAbgの時間経過からわかる。酸素ゾンデ112の周囲の
温度TAbgは時点ｔ＝t0からの上昇後、部分フェーズI a
とI bの比較的長い時間近似的に一定であり、約50〜60
℃である。これはほぼ露点温度TTauに相当する。酸素ゾ
ンデ112の周囲と上流側の排ガスチャネル104中の水分が
完全にガス状態に移行するまで温度TAbgは上記の値に留
まる。したがって、部分フェーズI b終了時付近での温
度TAbgの上昇は、酸素ゾンデ112の周囲にはもう水分が
ないことを指示する。この理由から、部分フェーズI b
からフェーズIIへの移行時点は、露点温度TTau以上への
温度TAbgの上昇と一致する。
図３の上側の線図から、フェーズIIの開始と共に、加
熱素子114に供給される電力ＰがP2からP1に高められる
ことがわかる。これは図２のフローチャートのステップ
212に相応する。このステップ212はステップ208で問い
合わされた条件が満たされないときに実行される。図３
の中央の線図からわかるように、電力Ｐの上昇によって
酸素ゾンデ112の温度TSeが上昇する。
本発明の装置は、部分フェーズI aからI bへの移行時
点および部分フェーズI bからフェーズIIへの移行時点
を正確に設定できればできるほど信頼性の高い動作をす
る。以下有利な実施例に基づき、どのようにこの時点を
検出できるかを説明する。
セラミックセンサの特性はしばしば温度依存性であ
る。そのためセンサの温度TSeはこの場合、付加的に温
度素子なしでセンサ特性から検出することができる。こ
のことはここに説明した酸素ゾンデにも当てはまる。酸
素ゾンデの電気抵抗は温度の上昇と共に強く減少する。
図４はそれ自体公知の回路を示す。この回路により酸
素ゾンデ112の電気抵抗から、酸素ゾンデ112が閾値TSel
を上回ったか否かが検出される。すなわちこの回路は、
部分フェーズI aから部分フェーズI bへの移行時点を検
出するのに用いる。
酸素ゾンデ120に対する等化回路（一点鎖線で示し
た）として、電圧源400と抵抗402からなる直列回路を用
いることができる。この直列回路に並列に抵抗404、例
えば51kΩが接続されている。制御装置128（一点鎖線で
示した）の構成部材である抵抗404における電圧降下が
検出され評価される。これは電圧計406によって指示さ
れる。酸素ゾンデ11は冷えた状態では約10MΩの抵抗402
を有し、暖まった状態では50Ωである。抵抗404で降下
する電圧は酸素ゾンデ112の抵抗402に依存し、したがっ
て酸素ゾンデ112の温度TSeを推定することができる。
酸素ゾンデ112の温度上昇の際には抵抗変化の他に別
の作用も発生する。酸素ゾンデ112は通常、臨界温度TSe
K以下でもすでに、例えば閾値TSelを上回るときから排
ガスの酸素濃度に依存する電圧を送出する。したがって
普通は、液体との接触の際の損傷の危険性がなしに酸素
ゾンデ112が動作準備状態である温度領域が存在する。
したがってコールドスタート後の始動フェーズ中（フ
ェーズＩ）にすでに酸素ゾンデ112を動作温度にもたら
し、これにより空燃比制御を行うことが可能であり、そ
の際に酸素ゾンデ112が液体と接触することにより損傷
する危険性を覚悟する必要がない。すなわちこの場合、
酸素ゾンデ112は閾値TSelと臨界温度TSeKとの間の温度
領域で作動される。機関始動後できるだけ早期に酸素ゾ
ンデ112を運転させることが有害物質放出をできるだけ
少なくするために非常に所望される。しかしそれにもか
かわらずフェーズIIにおいて酸素ゾンデ112の温度をさ
らに上昇させることは必要である。というのは、酸素ゾ
ンデ112は比較的に高温において多数の機能上の利点を
有するからである。
部分フェーズI bからフェーズIIへ移行する時点は、
以下の手段により温度センサ116なしで検出することが
できる。すなわち温度センサ116は本発明の装置に対し
ては必ずしも必要ではなく省略することができる。この
場合、排ガスの温度経過をシミュレートするモデルを用
いて、いつ排ガスが露点温度TTauを上回ったかを検出す
ることができる。入力パラメータとして、空気量計また
は空気質量計により検出された空気量または空気質量が
モデルに供給される。モデルでは空気量または空気質量
が積分され、積分値が経験的に検出された閾値と比較さ
れる。閾値はコールドスタート後に内燃機関100によっ
て吸入された全空気量または全空気質量を表し、この空
気量または空気質量の際に本発明では温度TAbgが露点温
度TTauを上回る。モデルの枠内で実施された比較により
閾値に達したことが判明すれば、温度TAbgが露点温度TT
auを上回ったと考えることができる。
積分された空気量または空気質量に対する閾値が経験
的に検出された場合、適用フェーズ時に排ガスチャネル
104のどの区分にモデルを当てはめるべきかを注意しな
ければならない。すなわち、酸素ゾンデ120の周囲に対
する閾値は酸素ゾンデ112の周囲に対する閾値よりも格
段に大きい。この相違は実質的に次のことによる。すな
わち、酸素ゾンデ120の場合は触媒機118を加熱するため
に排ガスから大きな熱エネルギー量が奪われ、そのため
触媒機118に発生する凝縮水118の蒸発が遅延されるため
である。凝縮水が酸素ゾンデ120の上流で完全に蒸発し
て初めて酸素ゾンデ120の周囲の排ガス温度TAbgは露点
温度TTau以上に上昇する。
本発明の装置の枠内で、加熱素子114を内燃機関100の
始動前にすでに作動させることもできる。この関連から
作動開始は内燃機関100のスタートより時間的に前の過
程、例えば自動車のドアの開放、車内灯の投入接続、安
全ベルトの操作または運転席シートの荷重によってトリ
ガされる。これにより内燃機関100のスタートと酸素ゾ
ンデ112の動作準備との間の時間が短縮される。このこ
とは例えば加熱可能な触媒機との関連から非常に重要で
ある。この変形実施例でも上記の酸素ゾンデ112保護手
段を使用することができる。
温度TAbgは酸素ゾンデ112ないし120の周囲の温度を表
す。その際実施例に応じて、排ガスの温度、排ガスチャ
ネル104の内壁の温度または触媒機118の温度とすること
ができる。これら複数の温度を測定することが可能な場
合は、温度TAbgはこれら温度の少なくとも２つの平均に
よって求めることもできる。
冷却剤温度の代わりに排ガスチャネル104の内壁の温
度または触媒機118の温度を、内燃機関100のコールドス
タートが存在するか否かの検出のために使用することも
できる。この場合の前提は、相応する温度センサが存在
することである。内燃機関の始動時にこのセンサにより
検出された温度が露点温度TTauよりも低ければ、これは
コールドスタートの場合である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュナイダー，エーリッヒ ドイツ連邦共和国 74366 キルヒハイ ム シュトルヒェンヴェーク ４ (72)発明者 ヘンケルマン，コンラート ドイツ連邦共和国 71292 フリオルツ ハイム ブライトラウ シュトラーセ 54 (72)発明者 ブリシュケ，フランク ドイツ連邦共和国 70184 シュツット ガルト ホーエンハイマー シュトラー セ 35 (72)発明者 マレブライン，ゲオルク ドイツ連邦共和国 70197 シュツット ガルト ハーゼンベルクシュタイゲ 74 アー (56)参考文献 実開 平５−66553（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−189259（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/409 F02D 41/14 310 G01N 27/41 G01N 27/419 G01N 27/12

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】セラミックセンサ（112）の加熱素子（11
    4）の作動装置であって、 該セラミックセンサは、内燃機関（100）の排ガスチャ
    ネル（104）に設けられておりかつ加熱素子（114）によ
    って加熱することができる形式の装置において、 前記加熱素子（114）は、内燃機関（100）がどの動作状
    態にあるかに依存して制御され、 内燃機関（100）の第１の動作状態（フェーズＩ）は、
    内燃機関（100）の排ガスチャネル（114）に液体の存在
    することが見込まれる動作状態であると定義され、 内燃機関（100）の第２の動作状態（フェーズII）は、
    内燃機関（100）の排ガスチャネル（114）に液体の存在
    することが見込まれない動作状態であると定義され、 内燃機関が第１の動作状態（フェーズＩ）にあるとき、
    加熱素子（114）は作動されないか、またはセラミック
    センサ（112）が臨界温度（TSeK）以下で作動されるよ
    うに制御され、 内燃機関（100）の第１の動作状態（フェーズＩ）から
    第２の動作状態（フェーズII）への移行は、セラミック
    センサ（112）の周囲の排ガス装置の温度（TAbg）が閾
    値（TTau）を上回ったと考えられるときに行われ、 セラミックセンサの周囲に設けられた温度センサの信号
    から、またはセラミックセンサの周囲の温度（TAbg）を
    近似的に表すモデルから、セラミックセンサ（112）の
    周囲の温度（TAbg）が閾値（TTau）を上回ったか否かが
    検出され、 前記モデルでは、内燃機関（100）の始動後に吸入され
    た空気量または空気質量が積分され、積分値が閾値と比
    較されることを特徴とする、 セラミックセンサの加熱素子の作動装置。
  2. 【請求項２】内燃機関（100）の第１の動作状態（フェ
    ーズＩ）は、内燃機関の始動時に冷却剤温度が閾値（TK
    M1）以下である場合、または排ガス装置の温度（TAbg）
    が閾値（TTau）以下である場合に存在する、 請求の範囲第１項記載の装置。
  3. 【請求項３】セラミックセンサ（112）の加熱素子（11
    4）は、内燃機関（100）の第１の動作状態（フェーズ
    Ｉ）の間、低減された出力（P2）により駆動される、 請求の範囲第１項または第２項記載の装置。
  4. 【請求項４】セラミックセンサ（112）の加熱素子（11
    4）は、内燃機関（100）の第１の動作状態（フェーズ
    Ｉ）の間、まず（部分フェーズI a）大きな出力（P1）
    により、引き続き（部分フェーズI b）低減された出力
    （P2）により駆動され、 大きな出力（P1）から低減された出力（P2）への移行
    は、内燃機関（100）の始動後、選択可能な時間が経過
    したときに行うか、またはセラミックセンサ（112）の
    温度（TSe）が閾値（TSel）を上回ったと考えられると
    きに行う、 請求の範囲第１項または第２項記載の装置。
  5. 【請求項５】セラミックセンサ（112）の温度依存特性
    から、またはセラミックセンサ（112）と熱接触する温
    度センサの信号から、セラミックセンサ（112）の温度
    （TSe）が閾値（TSel）を上回ったか否かが検出され
    る、 請求の範囲第４項記載の装置。
  6. 【請求項６】臨界温度（TSeK）は、セラミックセンサ
    （112）が当該臨界温度（TSeK）以下で動作する場合、
    液体との接触の際にセラミックセンサ（112）の損傷の
    危険性がないように選択されている、 請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項記載の
    装置。
  7. 【請求項７】セラミックセンサ（112）は、内燃機関（1
    00）の第１の動作状態中（フェーズＩ）、セラミックセ
    ンサ（112）が少なくとも制限付きで動作準備状態であ
    る閾値（TSel）と臨界温度（TSeK）との間の温度領域で
    駆動される、 請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項記載の
    装置。
  8. 【請求項８】セラミックセンサ（112）の加熱素子（11
    4）は、時間的に内燃機関（100）の始動前の過程によっ
    て投入接続される、 請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項記載の
    装置。
  9. 【請求項９】セラミックセンサ（112）は酸素ゾンデで
    あり、 該酸素ゾンデは内燃機関（100）の排ガスチャネル（10
    4）中に、排ガスの流れ方向で見て触媒機（118）の前ま
    たは後に配置されている、 請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項記載の
    装置。
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