JPH07159373A - 排ガスゾンデの作動方法及び装置 - Google Patents
排ガスゾンデの作動方法及び装置Info
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- JPH07159373A JPH07159373A JP6237831A JP23783194A JPH07159373A JP H07159373 A JPH07159373 A JP H07159373A JP 6237831 A JP6237831 A JP 6237831A JP 23783194 A JP23783194 A JP 23783194A JP H07159373 A JPH07159373 A JP H07159373A
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- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基準ガス容積の誤りの状態を迅速に除去する
方法及び装置を提供することが本発明の目的である。 【構成】 ポンプ電流（Ｉｐ）は一時的高い値へ高めら
れ、その際の一時的に高められる値は比較的に長期間作
用する場合は電解質の分解を惹起するような大きさであ
るようにしたのである。
方法及び装置を提供することが本発明の目的である。 【構成】 ポンプ電流（Ｉｐ）は一時的高い値へ高めら
れ、その際の一時的に高められる値は比較的に長期間作
用する場合は電解質の分解を惹起するような大きさであ
るようにしたのである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は排ガスゾンデの作動方法
及び装置に関し、ポンピングされる内部基準雰囲気を有
する酸素ゾンデの作動の際基準雰囲気の誤りを除去する
方法及び装置に関する。
及び装置に関し、ポンピングされる内部基準雰囲気を有
する酸素ゾンデの作動の際基準雰囲気の誤りを除去する
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】その種酸素ゾンデは例えばＤＥ３３１５
６４（ＵＳ４４９６４５５）から公知である。ここに記
載されている酸素ゾンデは測定セル（これは測定電極と
基準電極とを有する電解質から成る）及びポンプセル
（これは同じ電解質上の更なる電極対から成る）を具備
する。測定電極は内燃機関の排ガスにさらされ、基準電
極は排ガスゾンデ中の小さな容積（小容積体）内の基準
雰囲気にさらされている。上記小容積体は細かい孔を介
してのみ排ガス又は周囲と連通ないし、やりとりをす
る。上記細かい孔を介しては場合により小容積体内の過
圧が減少され得る。
６４（ＵＳ４４９６４５５）から公知である。ここに記
載されている酸素ゾンデは測定セル（これは測定電極と
基準電極とを有する電解質から成る）及びポンプセル
（これは同じ電解質上の更なる電極対から成る）を具備
する。測定電極は内燃機関の排ガスにさらされ、基準電
極は排ガスゾンデ中の小さな容積（小容積体）内の基準
雰囲気にさらされている。上記小容積体は細かい孔を介
してのみ排ガス又は周囲と連通ないし、やりとりをす
る。上記細かい孔を介しては場合により小容積体内の過
圧が減少され得る。
【０００３】上記の孔に基づき、又電解質の残留有孔性
により、そのような基準容積は周囲ないし排ガスに対し
てガス密でない。従って、安定した基準雰囲気の維持の
ためポンプセルの電極にて電圧が加えられ、この電圧は
次のように選択され方向付けられている、即ち、酸素イ
オンが排ガスから基準ガス容積内にポンピングされるよ
うに選定され方向付けられている。そのような内部的な
ポンピングされた基準雰囲気は周囲空気基準に対して次
のような利点を有する、即ち、それの組成への不都合な
変化、例えば沫ね水とか又は燃料による変化が比較的わ
ずかであるという利点を有する。その種の誤りはなお殊
に内燃機関の停止の際起こり得る。例えば燃料粒子は排
ガス又は周囲から基準雰囲気内へ拡散し、そこで酸素粒
子と結合し得る。この場合、基準酸素の分圧は低下しそ
れにより、測定セルの電圧は低下し、燃料粒子による基
準雰囲気の有毒化の強さ（度合い）に応じて極性さえも
変化する。この場合において誤りの生じたゾンデ信号は
内燃機関の混合気生成への影響により不都合な排ガス成
分のエミッションを増大させる。
により、そのような基準容積は周囲ないし排ガスに対し
てガス密でない。従って、安定した基準雰囲気の維持の
ためポンプセルの電極にて電圧が加えられ、この電圧は
次のように選択され方向付けられている、即ち、酸素イ
オンが排ガスから基準ガス容積内にポンピングされるよ
うに選定され方向付けられている。そのような内部的な
ポンピングされた基準雰囲気は周囲空気基準に対して次
のような利点を有する、即ち、それの組成への不都合な
変化、例えば沫ね水とか又は燃料による変化が比較的わ
ずかであるという利点を有する。その種の誤りはなお殊
に内燃機関の停止の際起こり得る。例えば燃料粒子は排
ガス又は周囲から基準雰囲気内へ拡散し、そこで酸素粒
子と結合し得る。この場合、基準酸素の分圧は低下しそ
れにより、測定セルの電圧は低下し、燃料粒子による基
準雰囲気の有毒化の強さ（度合い）に応じて極性さえも
変化する。この場合において誤りの生じたゾンデ信号は
内燃機関の混合気生成への影響により不都合な排ガス成
分のエミッションを増大させる。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的ないし課題とするところは
基準ガス容積の誤りの状態を迅速に除去する方法及び装
置を提供することにある。
基準ガス容積の誤りの状態を迅速に除去する方法及び装
置を提供することにある。
【０００５】
【発明の構成】上記課題の解決のため本発明によれば、
酸素イオン伝導性固体電解質を有する排ガスゾンデの作
動方法であって、上記固体電解質は測定ガスにさらされ
た測定電極と、基準ガス容積にさらされた基準ガス雰囲
気を有し、基準ガス容積は内部基準（雰囲気）を形成
し、ここにおいて、排ガスと周囲により閉じ込められて
おり、基準雰囲気と排ガス及び／又は周囲との間の粒子
交換が少なくとも困難になるように閉じこめられてお
り、更に測定ー及び基準電極に所定のように前以て定め
られた大きさと方向を有する電圧が加えられ、ここにお
いて測定、基準電極間でポンプ電流（Ｉｐ）が流れ該ポ
ンプ電流により酸素イオンが測定電極から基準電極へ輸
送され、その際連続的に加わる電圧の作用下で電解質の
分解を生じないように前記電圧は大きさと方向が所定の
ように定められている方法において、ポンプ電流（Ｉ
ｐ）は一時的高い値へ高められ、その際の一時的に高い
値は比較的に長期間作用する場合は電解質の分解を惹起
するような大きさであるようにしたのである。
酸素イオン伝導性固体電解質を有する排ガスゾンデの作
動方法であって、上記固体電解質は測定ガスにさらされ
た測定電極と、基準ガス容積にさらされた基準ガス雰囲
気を有し、基準ガス容積は内部基準（雰囲気）を形成
し、ここにおいて、排ガスと周囲により閉じ込められて
おり、基準雰囲気と排ガス及び／又は周囲との間の粒子
交換が少なくとも困難になるように閉じこめられてお
り、更に測定ー及び基準電極に所定のように前以て定め
られた大きさと方向を有する電圧が加えられ、ここにお
いて測定、基準電極間でポンプ電流（Ｉｐ）が流れ該ポ
ンプ電流により酸素イオンが測定電極から基準電極へ輸
送され、その際連続的に加わる電圧の作用下で電解質の
分解を生じないように前記電圧は大きさと方向が所定の
ように定められている方法において、ポンプ電流（Ｉ
ｐ）は一時的高い値へ高められ、その際の一時的に高い
値は比較的に長期間作用する場合は電解質の分解を惹起
するような大きさであるようにしたのである。
【０００６】ポンプ電流の増大は内燃機関の各スタート
後、又は内燃機関の所定の作動持続時間の経過後及び／
又は内燃機関の所定の作動状態にてトリガされ得る、例
えばポンプ電流の一時的増大は次のような際にトリガさ
れる即ち、排ガスゾンデの出力電圧（Ｕｓ）の低下が基
準雰囲気の誤り状態を指示する際にトリガされるか、又
は ポンプ電流の一時的増大は次のような際にトリガさ
れる即ち、排ガスゾンデの出力電圧が所定の時間間隔内
で少なくとも１回限界値のところを通らなかった際トリ
ガされるようにしたのである。
後、又は内燃機関の所定の作動持続時間の経過後及び／
又は内燃機関の所定の作動状態にてトリガされ得る、例
えばポンプ電流の一時的増大は次のような際にトリガさ
れる即ち、排ガスゾンデの出力電圧（Ｕｓ）の低下が基
準雰囲気の誤り状態を指示する際にトリガされるか、又
は ポンプ電流の一時的増大は次のような際にトリガさ
れる即ち、排ガスゾンデの出力電圧が所定の時間間隔内
で少なくとも１回限界値のところを通らなかった際トリ
ガされるようにしたのである。
【０００７】更に次ぎのようにすると有利である、即ち
一時的な電流増大の持続時間と大きさとの積が基準ガス
容積の大きさに適合されているのである。
一時的な電流増大の持続時間と大きさとの積が基準ガス
容積の大きさに適合されているのである。
【０００８】本発明は更なる電極対を有する複合的に構
成されたセンサにおいても適用され得、その際ポンピン
グ電流はネルンスト電圧を供給する装置構成体において
一時的に高められる。
成されたセンサにおいても適用され得、その際ポンピン
グ電流はネルンスト電圧を供給する装置構成体において
一時的に高められる。
【０００９】
【実施例】次に図をもちいて本発明を説明する。
【００１０】図１中１は酸素イオン伝導性の固体電解質
２を有する排ガスゾンデを示し、上記固体電解質は測定
電極３を介して内燃機関の排ガスにさらされ、基準電極
を介して排ガスゾンデ内の小さな容積５中の基準雰囲気
にさらされている。当該装置（構成）はネルンスト方式
の酸素濃度セルとして動作し、既知の階段状の出力信号
を排ガス中及び小容積中の酸素濃度の商の対数に依存し
て送出する。
２を有する排ガスゾンデを示し、上記固体電解質は測定
電極３を介して内燃機関の排ガスにさらされ、基準電極
を介して排ガスゾンデ内の小さな容積５中の基準雰囲気
にさらされている。当該装置（構成）はネルンスト方式
の酸素濃度セルとして動作し、既知の階段状の出力信号
を排ガス中及び小容積中の酸素濃度の商の対数に依存し
て送出する。
【００１１】安定した基準雰囲気の維持のため、排ガス
ゾンデの通常作動中、電圧Ｕ1が第１電圧源６を用いて
前置抵抗（Ｒｖ）１４を介して測定電極３と基準電極４
に印加され、上記電圧Ｕ1は次のように方向付けられて
おり、即ち排ガスから小容積体内に酸素イオンがポンピ
ングされるように方向付けられている。この目的のため
に電圧源６の正端子は基準電極と接続され、負端子は測
定電極に接続されている。
ゾンデの通常作動中、電圧Ｕ1が第１電圧源６を用いて
前置抵抗（Ｒｖ）１４を介して測定電極３と基準電極４
に印加され、上記電圧Ｕ1は次のように方向付けられて
おり、即ち排ガスから小容積体内に酸素イオンがポンピ
ングされるように方向付けられている。この目的のため
に電圧源６の正端子は基準電極と接続され、負端子は測
定電極に接続されている。
【００１２】連続動作中加わる上記電圧は例えば濃度セ
ルの最高可能ネルンスト電圧よりわずかに大に選定され
得る。当該の設定によっては一方では電解質の分解が回
避され、他方では濃厚混合気、以て酸素の少ない排ガス
のもとで基準ガス容積からの酸素の拡散による酸素の豊
富な基準ガス雰囲気への許容されない悪影響が及ぼされ
ないことが確保される。
ルの最高可能ネルンスト電圧よりわずかに大に選定され
得る。当該の設定によっては一方では電解質の分解が回
避され、他方では濃厚混合気、以て酸素の少ない排ガス
のもとで基準ガス容積からの酸素の拡散による酸素の豊
富な基準ガス雰囲気への許容されない悪影響が及ぼされ
ないことが確保される。
【００１３】基準雰囲気の誤り状態の除去のため基準ガ
ス容積への酸素イオン流が当該の設計手法に従って次の
ようにして一時的に高められ得る、即ちスイッチ７は制
御信号ＳＳ（９）により限られた時間△ｔの間作動さ
れ、ここにおいて、排ガスゾンデにて電圧Ｕ1＋Ｕ2が現
れるように作動される。その際Ｕ2は第２の電圧源８に
より供給される。Ｕ1とＵ2の直列接続体の代わりに、Ｕ
1より大のＵ2を有する単一の電圧源に切換えることもで
きる。破線に示すブロック１０は両電圧源６，８及びス
イッチ７並びに前置抵抗１４をまとめて、可調整出力電
流Ｉｐを有する給電（部）用装置が形成されている。
ス容積への酸素イオン流が当該の設計手法に従って次の
ようにして一時的に高められ得る、即ちスイッチ７は制
御信号ＳＳ（９）により限られた時間△ｔの間作動さ
れ、ここにおいて、排ガスゾンデにて電圧Ｕ1＋Ｕ2が現
れるように作動される。その際Ｕ2は第２の電圧源８に
より供給される。Ｕ1とＵ2の直列接続体の代わりに、Ｕ
1より大のＵ2を有する単一の電圧源に切換えることもで
きる。破線に示すブロック１０は両電圧源６，８及びス
イッチ７並びに前置抵抗１４をまとめて、可調整出力電
流Ｉｐを有する給電（部）用装置が形成されている。
【００１４】基準ガス容積への酸素イオン流により基準
容積における不都合に高い圧力が生ぜしめられるのを防
止するため、例えば基準ガス容積から周囲への有孔通路
を設け得る。圧力勾配により惹起された粒子流を基準ガ
ス容積から周囲へ可能にするそのような通路（チャネ
ル）は排ガスゾンデの外部接点への有孔性に構成された
基準電極リード導体によっても実現することもできる。
容積における不都合に高い圧力が生ぜしめられるのを防
止するため、例えば基準ガス容積から周囲への有孔通路
を設け得る。圧力勾配により惹起された粒子流を基準ガ
ス容積から周囲へ可能にするそのような通路（チャネ
ル）は排ガスゾンデの外部接点への有孔性に構成された
基準電極リード導体によっても実現することもできる。
【００１５】図２の等価回路は内部抵抗Ｒｉ（１１）と
ソース（源）電圧Ｕｎ（１２）との直列接続（体）を示
し、これは次のような電圧に相応していることを示す、
即ち、排ガス及び基準ガス容積中に異なる酸素分圧の結
果として、測定、基準電極関に生じる電圧に相応する。
排ガスゾンデに逆方向に接続されているのは電圧給電部
（１０）であり、これはバイアス電圧源１３と可制御前
置抵抗Ｒｖ（１４）とから成る。
ソース（源）電圧Ｕｎ（１２）との直列接続（体）を示
し、これは次のような電圧に相応していることを示す、
即ち、排ガス及び基準ガス容積中に異なる酸素分圧の結
果として、測定、基準電極関に生じる電圧に相応する。
排ガスゾンデに逆方向に接続されているのは電圧給電部
（１０）であり、これはバイアス電圧源１３と可制御前
置抵抗Ｒｖ（１４）とから成る。
【００１６】前置抵抗Ｒｖの調整のための制御信号ＳＳ
は制御装置１５、例えば内燃機関においていずれにしろ
存在しているコンピュータから到来し、このコンピュー
タは例えば噴射パルスｔｉを燃料噴射装置１６に送出す
るために用いられる。上記噴射パルスは内燃機関の作動
パラメータ例えば、回転数ｎから負荷Ｑ、排ガスゾンデ
の信号Ｕｓに依存して形成されるような噴射パルスであ
る。
は制御装置１５、例えば内燃機関においていずれにしろ
存在しているコンピュータから到来し、このコンピュー
タは例えば噴射パルスｔｉを燃料噴射装置１６に送出す
るために用いられる。上記噴射パルスは内燃機関の作動
パラメータ例えば、回転数ｎから負荷Ｑ、排ガスゾンデ
の信号Ｕｓに依存して形成されるような噴射パルスであ
る。
【００１７】図３は定電流源１７と、さらなる定電流源
１８とから形成された電圧給電源１０を示し、上記の更
なる定電流源はスイッチ信号ＳＳを介して制御されるス
イッチ１９により閉成され得る。定電流源１７排ガスゾ
ンデの通常作動のためのポンピング電流Ｉ1を供給し、
定電流源１８は基準ガス容積の誤りの除去のため付加的
ポンピング電流Ｉ2を供給する。
１８とから形成された電圧給電源１０を示し、上記の更
なる定電流源はスイッチ信号ＳＳを介して制御されるス
イッチ１９により閉成され得る。定電流源１７排ガスゾ
ンデの通常作動のためのポンピング電流Ｉ1を供給し、
定電流源１８は基準ガス容積の誤りの除去のため付加的
ポンピング電流Ｉ2を供給する。
【００１８】条件（該条件下で制御装置１５が基準ガス
容積への酸素イオン流の増大のために信号ＳＳを送出す
る）は種々のものであり得る。例えば内燃機関のスター
ト後毎又は内燃機関の所定作動持続時間の経過後、及び
／又は内燃機関の所定の作動状態にて例えばエンジンブ
レーキ状態にて高められた酸素イオン流ですすぐ（洗
浄）することが可能である。
容積への酸素イオン流の増大のために信号ＳＳを送出す
る）は種々のものであり得る。例えば内燃機関のスター
ト後毎又は内燃機関の所定作動持続時間の経過後、及び
／又は内燃機関の所定の作動状態にて例えばエンジンブ
レーキ状態にて高められた酸素イオン流ですすぐ（洗
浄）することが可能である。
【００１９】図２の実施例ではポンプ電圧ないしポンピ
ング電流の増大のためのトリガ基準（尺度）として電圧
Ｕｓの特性を使用することもある。Ｕｓに対しては図２
の実施例について下記の関係が成立つ。
ング電流の増大のためのトリガ基準（尺度）として電圧
Ｕｓの特性を使用することもある。Ｕｓに対しては図２
の実施例について下記の関係が成立つ。
【００２０】 Ｕｓ＝Ｕｖ−Ｉｐ*Ｒｖ＝Ｉｐ*Ｒｉ＋Ｕｎ （Ｉ） Ｉｐ＝（Ｕｖ−Ｕｎ）／（Ｒｖ＋Ｒｉ） （ＩＩ） 上記において排気ガスゾンデの源電圧Ｕｎの特性を図４
に示す。図３は内燃機関に供給される混合気の空気数λ
に関するＵｎの特性経過を示す。実線は典型的には０．
２ｂａｒ酸素分圧を有する正規の基準ガス雰囲気につい
て成立つ。上記の基準圧力に比して排ガス中の平衡酸素
の分圧は、各空気数に対して１０の何乗分も小であり、
濃度セルのネルンスト電圧の大きさと方向を決定する。
自動車の駆動用の内燃機関の排ガス中では上記ネルンス
ト電圧はラムダ領域全体に亘って正である。
に示す。図３は内燃機関に供給される混合気の空気数λ
に関するＵｎの特性経過を示す。実線は典型的には０．
２ｂａｒ酸素分圧を有する正規の基準ガス雰囲気につい
て成立つ。上記の基準圧力に比して排ガス中の平衡酸素
の分圧は、各空気数に対して１０の何乗分も小であり、
濃度セルのネルンスト電圧の大きさと方向を決定する。
自動車の駆動用の内燃機関の排ガス中では上記ネルンス
ト電圧はラムダ領域全体に亘って正である。
【００２１】拡散された燃料粒子により誤り状態の生じ
た基準雰囲気では基準酸素−分圧は低められる。生起さ
れたネルンスト電圧は測定領域全体に亘って相応に低め
られ、特別に稀薄排ガス中で負の値をとり得る。図４中
破線で示す電圧経過は当該の場合を示す。全く一般的に
は各濃度セルに対して、負の源（ソース）電圧Ｕｎの発
生が基準雰囲気の誤り状態の発生に対する信号として用
いられ得、一時的ポンプ電流増大のトリガのために使用
され、それにより、当該の誤り状態が可及的に速やかに
再現（再生）される。
た基準雰囲気では基準酸素−分圧は低められる。生起さ
れたネルンスト電圧は測定領域全体に亘って相応に低め
られ、特別に稀薄排ガス中で負の値をとり得る。図４中
破線で示す電圧経過は当該の場合を示す。全く一般的に
は各濃度セルに対して、負の源（ソース）電圧Ｕｎの発
生が基準雰囲気の誤り状態の発生に対する信号として用
いられ得、一時的ポンプ電流増大のトリガのために使用
され、それにより、当該の誤り状態が可及的に速やかに
再現（再生）される。
【００２２】負のゾンデ信号は図４に示すように特に稀
薄な混合気組成の際生じる。この理由により、エンジン
ブレーキ状態について燃料供給遮断の際ゾンデ信号のチ
ェックを行うとよい。当該の作動状態は屡々数秒間に亘
って継続し、それにより基準雰囲気の誤り状態の特に確
実な識別を可能にする、それというのは上記の誤り状態
は当該の場合において、同様に複数秒に亘って継続する
負のゾンデ信号によって認知されるからである。
薄な混合気組成の際生じる。この理由により、エンジン
ブレーキ状態について燃料供給遮断の際ゾンデ信号のチ
ェックを行うとよい。当該の作動状態は屡々数秒間に亘
って継続し、それにより基準雰囲気の誤り状態の特に確
実な識別を可能にする、それというのは上記の誤り状態
は当該の場合において、同様に複数秒に亘って継続する
負のゾンデ信号によって認知されるからである。
【００２３】当該の場合事態が制御装置１５にてゾンデ
信号のチェックにより識別検出されると、上記制御装置
は信号ＳＳを送出し、この信号ＳＳによっては例えば前
置抵抗Ｒｖの値がそれの通常有効の値のほぼ１／５へ低
減される。下記の表は１００Ωのゾンデ内部抵抗のもと
で濃厚（Ｕｎ＝０．９Ｖ）及び稀薄（Ｕｎ＝０．１Ｖ）
混合気に対して前置抵抗Ｒｖの、５１ＫΩから１０Ωへ
の変化の際ポンピング電流Ｉｐの増大の様子を示す。当
該周辺条件のもとで生じるポンピング電流Ｉｐ及びゾン
デ電圧Ｕｓの値は関係式（Ｉ）と（ＩＩ）から計算され
たものである。
信号のチェックにより識別検出されると、上記制御装置
は信号ＳＳを送出し、この信号ＳＳによっては例えば前
置抵抗Ｒｖの値がそれの通常有効の値のほぼ１／５へ低
減される。下記の表は１００Ωのゾンデ内部抵抗のもと
で濃厚（Ｕｎ＝０．９Ｖ）及び稀薄（Ｕｎ＝０．１Ｖ）
混合気に対して前置抵抗Ｒｖの、５１ＫΩから１０Ωへ
の変化の際ポンピング電流Ｉｐの増大の様子を示す。当
該周辺条件のもとで生じるポンピング電流Ｉｐ及びゾン
デ電圧Ｕｓの値は関係式（Ｉ）と（ＩＩ）から計算され
たものである。
【００２４】 ポンピングされる基準付き酸素ゾンデ ゾンデ電圧及びポンピング電流に対する理論値Ｒｉ［Ｏｈｍ］Ｒｖ［ｋｏｈｍ］Ｕｖ［Ｖ］ Ｕｎ Ｕｓ［Ｖ］ Ｉｐ［ｕＡ］ １００ ５１．０ １．０ ０．９ ０．９００ ２．０ １００ ５１．０ １．０ ０．１ ０．１０２ １７．６ １００ １０．０ １．０ ０．９ ０．９０１ ９．９ １００ １０．０ １．０ ０．１ ０．１０９ ８９．１ ここにおいて例として想定された値のもとで前置抵抗Ｒ
ｖの、連続作動に対する値の１／５への減少により、ポ
ンピング電流Ｉｐの増大、ひいては基準ガス雰囲気への
酸素イオン電流の、ほぼ５倍への増大が生ぜしめられ
る。同様にして、基準ガス雰囲気の誤り状態の除去のた
めに経過する時間はほぼ１／５へ短縮される ポンピングされる基準付き酸素ゾンデ ゾンデ電圧及びポンピング電流に対する理論値Ｒｉ［Ｏｈｍ］Ｒｖ［ｋｏｈｍ］Ｕｖ［Ｖ］ Ｕｎ Ｕｓ［Ｖ］ Ｉｐ［ｕＡ］ １００ ５１．０ １．０ ０．９ ０．９００ ２．０ １００ ５１．０ １．０ ０．１ ０．１０２ １７．６ １００ ５１．０ ３．０ ０．９ ０．９０４ ４１．１ １００ ５１．０ ３．０ ０．１ ０．１０６ ５６．８ 表２は図１の実施例に従っての連続的作動に対して定め
られた値の３倍へのバイアス電流Ｕｖの変化の作用の様
子を示す。ここにおいてもポンピング電流の明瞭な上昇
が生じる。
ｖの、連続作動に対する値の１／５への減少により、ポ
ンピング電流Ｉｐの増大、ひいては基準ガス雰囲気への
酸素イオン電流の、ほぼ５倍への増大が生ぜしめられ
る。同様にして、基準ガス雰囲気の誤り状態の除去のた
めに経過する時間はほぼ１／５へ短縮される ポンピングされる基準付き酸素ゾンデ ゾンデ電圧及びポンピング電流に対する理論値Ｒｉ［Ｏｈｍ］Ｒｖ［ｋｏｈｍ］Ｕｖ［Ｖ］ Ｕｎ Ｕｓ［Ｖ］ Ｉｐ［ｕＡ］ １００ ５１．０ １．０ ０．９ ０．９００ ２．０ １００ ５１．０ １．０ ０．１ ０．１０２ １７．６ １００ ５１．０ ３．０ ０．９ ０．９０４ ４１．１ １００ ５１．０ ３．０ ０．１ ０．１０６ ５６．８ 表２は図１の実施例に従っての連続的作動に対して定め
られた値の３倍へのバイアス電流Ｕｖの変化の作用の様
子を示す。ここにおいてもポンピング電流の明瞭な上昇
が生じる。
【００２５】上述のポンピング電流が流れるべき持続時
間は使用される排ガスゾンデの条件に依存する。
間は使用される排ガスゾンデの条件に依存する。
【００２６】一方ではポンピング電流の時間積分は基準
ガス容積に比例すべきである、それというのは当該積分
は次のようなポンピングされる酸素量に対する尺度であ
るからである。即ち比較的に大きい基準ガス容積の洗浄
のためには比較的に小さい基準ガス容積の洗浄のためよ
り大でなければならないポンピングされる酸素量に対す
る尺度であるからである。
ガス容積に比例すべきである、それというのは当該積分
は次のようなポンピングされる酸素量に対する尺度であ
るからである。即ち比較的に大きい基準ガス容積の洗浄
のためには比較的に小さい基準ガス容積の洗浄のためよ
り大でなければならないポンピングされる酸素量に対す
る尺度であるからである。
【００２７】他方では最も簡単な場合は一定の高められ
たポンプ電圧と、時間とにより生じる当該積分によって
は電解質の大した分解を惹起してはいけない。相応の値
は試行によりその都度重要な排ガスゾンデで決定され得
る。
たポンプ電圧と、時間とにより生じる当該積分によって
は電解質の大した分解を惹起してはいけない。相応の値
は試行によりその都度重要な排ガスゾンデで決定され得
る。
【００２８】ポンプ電流の増大の終端はゾンデ信号の再
形成（回復）によってもトリガできる。上記ゾンデ信号
の時間的経過を本発明の方法プロセスの実施例により図
５に示す。
形成（回復）によってもトリガできる。上記ゾンデ信号
の時間的経過を本発明の方法プロセスの実施例により図
５に示す。
【００２９】図５ａは誤り状態のない基準の場合に１０
０ｍＶと９００ｍＶとの間で振動するゾンデ信号Ｕｓ＝
Ｕｎ＋Ｉｐ＊Ｒｉを示す。その際電圧ずれＩｐ＊Ｒｉは
ほぼ１ｍＶである。このことは表１からあきらかである
（Ｒｉ＝１００Ω、Ｉｐほぼ１０μＡ：２と１７．６μ
Ａの平均値として）。
０ｍＶと９００ｍＶとの間で振動するゾンデ信号Ｕｓ＝
Ｕｎ＋Ｉｐ＊Ｒｉを示す。その際電圧ずれＩｐ＊Ｒｉは
ほぼ１ｍＶである。このことは表１からあきらかである
（Ｒｉ＝１００Ω、Ｉｐほぼ１０μＡ：２と１７．６μ
Ａの平均値として）。
【００３０】図５−ｂは基準雰囲気に誤り状態ある場合
のＵｓの信号経過を示すネルンスト電圧の低下によって
は限界値ＳＷ１（これは制御限界値ＲＳより高く、９０
０ｍＶのゾンデ電圧（これは誤り状態のない基準の場合
に規則的に到達するものである）より低い）にもはや規
則的には通過しないようになる。制御装置１５における
相応の問い合わせによりトリガされて、ポンピング電流
Ｉｐが高められる。
のＵｓの信号経過を示すネルンスト電圧の低下によって
は限界値ＳＷ１（これは制御限界値ＲＳより高く、９０
０ｍＶのゾンデ電圧（これは誤り状態のない基準の場合
に規則的に到達するものである）より低い）にもはや規
則的には通過しないようになる。制御装置１５における
相応の問い合わせによりトリガされて、ポンピング電流
Ｉｐが高められる。
【００３１】係数１０だけの増大によってはほぼ１０ｍ
Ｖの電圧ずれＲｉ＊Ｉｐが生ぜしめられる。従ってポン
プ電流上昇による被測定ゾンデ電圧Ｕｓへの直接的影響
は比較的小さい。
Ｖの電圧ずれＲｉ＊Ｉｐが生ぜしめられる。従ってポン
プ電流上昇による被測定ゾンデ電圧Ｕｓへの直接的影響
は比較的小さい。
【００３２】ポンピング電流増大の間接的影響はネルン
スト電圧の増大として現れ、それにより、図５−ｃに示
すようなゾンデ電圧Ｕｓの、所定値への上昇（この所定
値とは基準雰囲気の誤りのない状態を特徴的に示すよう
なものである）が生ぜしめられる。
スト電圧の増大として現れ、それにより、図５−ｃに示
すようなゾンデ電圧Ｕｓの、所定値への上昇（この所定
値とは基準雰囲気の誤りのない状態を特徴的に示すよう
なものである）が生ぜしめられる。
【００３３】それに伴って、限界値ＳＷ１も再び通過す
るようになっており、このことは増大されたポンピング
電流に対する遮断基準（尺度）として使用され得る。
るようになっており、このことは増大されたポンピング
電流に対する遮断基準（尺度）として使用され得る。
【００３４】図６は基準雰囲気の誤り状態の識別により
トリガされる本発明の方法プロセスの実施のためのフロ
ーチャートを示す。上位の主プログラム（これは例えば
制御装置間にて噴射パルスの計算に用いられる）から出
発して、ステップＳ１にてチェックされるのは電圧Ｕｓ
が所定の時間、例えば１０秒にて数回限界値Ｓ１を通過
したか否かである。
トリガされる本発明の方法プロセスの実施のためのフロ
ーチャートを示す。上位の主プログラム（これは例えば
制御装置間にて噴射パルスの計算に用いられる）から出
発して、ステップＳ１にてチェックされるのは電圧Ｕｓ
が所定の時間、例えば１０秒にて数回限界値Ｓ１を通過
したか否かである。
【００３５】誤り状態のない基準の場合、上記問い合わ
せは肯定され、更なる手段を講じることなく主プログラ
ムへ戻る。これに反して否定されると、ステップＳ２に
てポンプ電圧ないしポンピング電流の増大のため信号Ｓ
Ｓの出力がなされる。ステップＳ３ではポンピング電流
の時間積分が所定の限界値ＮＯと比較される。
せは肯定され、更なる手段を講じることなく主プログラ
ムへ戻る。これに反して否定されると、ステップＳ２に
てポンプ電圧ないしポンピング電流の増大のため信号Ｓ
Ｓの出力がなされる。ステップＳ３ではポンピング電流
の時間積分が所定の限界値ＮＯと比較される。
【００３６】上記の限界値を越えるとステップＳ２にて
ポンプ電圧ないしポンピング電流の低減がトリガされ、
主プログラムへの戻りがトリガされる。
ポンプ電圧ないしポンピング電流の低減がトリガされ、
主プログラムへの戻りがトリガされる。
【００３７】ステップＳ１の代わりに、下記をチェック
できる、即ちゾンデ電圧が所定の作動状態にて、例えば
エンジンブレーキ状態に負値をとるか否かがチェックで
きる。それが肯定される場合はポンプ電流は次のような
状態生起まで高められる、即ちゾンデ信号がエンジンブ
レーキ状態においても正の値をとり及び／又はエンジン
ブレーキ状態以外の状態で限界値Ｓ１を再び通過するま
で当該ポンプ電流は高められる。
できる、即ちゾンデ電圧が所定の作動状態にて、例えば
エンジンブレーキ状態に負値をとるか否かがチェックで
きる。それが肯定される場合はポンプ電流は次のような
状態生起まで高められる、即ちゾンデ信号がエンジンブ
レーキ状態においても正の値をとり及び／又はエンジン
ブレーキ状態以外の状態で限界値Ｓ１を再び通過するま
で当該ポンプ電流は高められる。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば基準ガス容積の誤りの状
態を迅速に除去する方法及び装置を実現できたという効
果が得られる。
態を迅速に除去する方法及び装置を実現できたという効
果が得られる。
【図１】ポンピングされる基準付き排ガスゾンデ及び本
発明の方法の実施に適する接続構成を示す概念図であ
る。
発明の方法の実施に適する接続構成を示す概念図であ
る。
【図２】ゾンデの等価回路及び本発明の方法の実施に適
する回路の別の実施例を制御制御装置と共に示す概念図
である。
する回路の別の実施例を制御制御装置と共に示す概念図
である。
【図３】図３の電圧給電部の１実施例を示す回路略図で
ある。
ある。
【図４】基準雰囲気の誤り状態の影響下で酸素濃度セル
の出力電圧の変化を示す特性図である。
の出力電圧の変化を示す特性図である。
【図５】図１及び図２におけるような接続構成を以ての
排ガスの出力電圧への本発明の方法プロセスの作用を示
す波形図である。
排ガスの出力電圧への本発明の方法プロセスの作用を示
す波形図である。
【図６】本発明の１実施例の実施のための動作過程の流
れ図である。
れ図である。
１ 排ガスゾンデ ２ 固体電解質 ３ 測定電極 ４ 基準電極 ５ 小容積体 ６ 電圧源 ７ スイッチ ８ 電圧源
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３２７ Ｇ ３２７ Ｎ 7363−2Ｊ 27/58 Ｂ (72)発明者 ハラルト ノイマン ドイツ連邦共和国 ファイヒンゲン レー メンシュトラーセ 29−１ (72)発明者 ヴァルター シュトラスナー ドイツ連邦共和国 ショルンドルフ ショ ルンバッハー ヴェーク 20 (72)発明者 ヨハン リーゲル ドイツ連邦共和国 ビーティッヒハイム− ビッシンゲン アイヒェンヴェーク 27
Claims (10)
- 【請求項１】 酸素イオン伝導性固体電解質（２）を有
する排ガスゾンデ（１）の作動方法であって、上記固体
電解質は測定ガスにさらされた測定電極（３）と、基準
ガス容積にさらされた基準ガス雰囲気（４）を有し、基
準ガス容積は内部基準（雰囲気）を形成し、ここにおい
て、排ガスと周囲により閉じ込められており、基準雰囲
気と排ガス及び／又は周囲との間の粒子交換が少なくと
も困難になるように閉じこめられており、更に測定ー及
び基準電極に所定のように前以て定められた大きさと方
向を有する電圧が加えられ、ここにおいて測定、基準電
極間でポンプ電流（Ｉｐ）が流れ該ポンプ電流により酸
素イオンが測定電極から基準電極へ輸送され、その際連
続的に加わる電圧の作用下で電解質の分解を生じないよ
うに前記電圧は大きさと方向が所定のように定められて
いる方法において、ポンプ電流（Ｉｐ）は一時的に高い
値へ高められ、その際の一時的に高められる値は比較的
に長期間作用する場合は電解質の分解を惹起するような
大きさであるようにしたことを特徴とする排ガスゾンデ
の作動方法。 - 【請求項２】 ポンプ電流の一時的増大は次のような際
にトリガされる即ち、内燃機関のスタート後毎、又は内
燃機関の所定の作動持続時間の経過後及び／又は内燃機
関の所定の作動状態においてトリガされる請求項１記載
の方法。 - 【請求項３】 ポンプ電流の一時的増大は次のような際
にトリガされる即ち、排ガスゾンデの出力電圧（Ｕｓ）
の 低下が基準雰囲気の誤り状態を指示する際にトリガ
される請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 ポンプ電流の一時的増大は次のような際
にトリガされる即ち、排ガスゾンデの出力電圧が所定の
時間間隔内で少なくとも１回限界値（ＳＷ１）のところ
を通らなかった際トリガされるようにした請求項１記載
の方法。 - 【請求項５】 一時的な電流増大の持続時間と大きさと
の積が基準ガス容積の大きさに適合されている請求項１
から４までのうちいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 酸素イオン伝導性固体電解質を有する
排ガスゾンデの作動装置であって、上記固体電解質は測
定ガスにさらされた測定電極と、基準ガス容積にさらさ
れた基準ガス雰囲気を有し、基準ガス容積は内部基準
（雰囲気）を形成し、ここにおいて、排ガスと周囲によ
り閉じ込められており、基準雰囲気と排ガス及び／又は
周囲との間の粒子交換が少なくとも困難になるように閉
じこめられており、更に測定ー及び基準電極に給電部
（１０）が拡張されており、該給電部の出力電圧は，所
定のように前以て定められた大きさと方向を有する電圧
であり、ここにおいて測定、基準電極間で給電部（１
０）から供給されるポンプ電流（Ｉｐ）が流るように上
記電圧が前以て定められており該ポンプ電流により酸素
イオンが測定電極から基準電極へ輸送され、その際連続
的に加わる電圧の作用下で電解質の分解を生じないよう
に前記電圧は大きさと方向が所定のように定められてい
る装置において、ポンプ電流（Ｉｐ）は一時的高い値へ
高められ、その際の一時的に高い値は比較的に長期間作
用する場合は電解質の分解を惹起するような大きさであ
るようにしたことを特徴とする排ガスゾンデの作動装
置。 - 【請求項７】 給電部（１０）は第１電圧源又は電流源
（６，１７）及び第２電圧源又は電流源（８，１８）を
有し、その際上記第１電圧源又は電流源は通常動作中排
ガスゾンデを介して流れるポンピング電流を供給し、上
記第２電圧源又は電流源はポンピング電流の一時的増大
のために用いられる請求項６記載の装置。 - 【請求項８】 給電部は電圧源（１３）と可変前置抵抗
（１４）を有し、該前置抵抗は給電部から供給される電
流の増大のため一時的に低減される請求項６記載の装
置。 - 【請求項９】 基準ガス容積は有孔性材料から成る通路
（チャネル）を介して周囲空気と連通されている請求項
１から８までのうちいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１０】 ネルンスト電圧を供給する測定ー及び
基準電極並びに固体電解質（測定セル）から成る装置構
成体は更なるセルと組み合わされ、ここにおいてポンピ
ング電流の一時的増大はネルンスト電圧を供給する装置
構成部にて実施されるように構成されている請求項１か
ら９までのうちいずれか１項記載の方法を実施する装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4333231.5 | 1993-09-30 | ||
| DE4333231A DE4333231A1 (de) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Verfahren zum Betrieb einer Sauerstoffsonde mit interner Referenzatmosphäre |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07159373A true JPH07159373A (ja) | 1995-06-23 |
| JP3708977B2 JP3708977B2 (ja) | 2005-10-19 |
Family
ID=6498994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23783194A Expired - Lifetime JP3708977B2 (ja) | 1993-09-30 | 1994-09-30 | 排ガスプローブの作動方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5494557A (ja) |
| EP (1) | EP0646789B1 (ja) |
| JP (1) | JP3708977B2 (ja) |
| DE (2) | DE4333231A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000009683A (ja) * | 1998-06-12 | 2000-01-14 | Panametrics Inc | 内的に較正された酸素センサのための方法と装置 |
| JP2009156869A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Robert Bosch Gmbh | 測定ガス室におけるガスの物理特性を決定する方法および装置 |
| JP2011527420A (ja) * | 2008-07-10 | 2011-10-27 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ガス混合気中のガス成分を検出するためのセンサ素子及び方法並びにその使用方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4340875A1 (de) * | 1993-12-01 | 1995-06-08 | Bosch Gmbh Robert | Sauerstoffmeßfühler |
| DE19815700B4 (de) | 1998-04-08 | 2004-01-29 | Robert Bosch Gmbh | Elektrochemisches Sensorelement mit porösem Referenzgasspeicher |
| DE10219881A1 (de) * | 2002-05-03 | 2003-12-04 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Partialdruckes eines Messgases in einem Messgasraum |
| DE10257284A1 (de) | 2002-12-07 | 2004-06-24 | Robert Bosch Gmbh | Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Gassensors |
| DE10311816B4 (de) * | 2003-03-18 | 2005-12-29 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Messung der NOx-Konzentration in einem Messgas |
| DE102011087291A1 (de) | 2011-11-29 | 2013-05-29 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer binären Lambdasonde, die in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordnet ist |
| DE102012219282A1 (de) * | 2012-10-23 | 2014-04-24 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose des Luftreferenzkanals einer Breitband-Lambdasonde |
| JP2016102699A (ja) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | いすゞ自動車株式会社 | ＮＯｘセンサの清浄化プログラム及び内燃機関、並びにＮＯｘセンサの清浄化方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56122950A (en) * | 1980-03-03 | 1981-09-26 | Nissan Motor Co Ltd | Supplying circuit for controlling current for oxygen partial pressure on reference pole for oxygen sensor element |
| DE3017947A1 (de) * | 1980-05-10 | 1981-11-12 | Bosch Gmbh Robert | Elektrochemischer messfuehler fuer die bestimmung des sauerstoffgehaltes in gasen und verfahren zum herstellen von sensorelementen fuer derartige messfuehler |
| JPS5882040A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-17 | Hitachi Ltd | 空燃比制御装置 |
| JPS58105014A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-22 | Nissan Motor Co Ltd | エンジンの空燃比測定装置 |
| JPS60128350A (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-09 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比検知方法および装置 |
| US4702816A (en) * | 1985-03-19 | 1987-10-27 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Oxygen concentration detection system |
| US4818362A (en) * | 1986-03-19 | 1989-04-04 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Oxygen concentration sensing apparatus |
| DE3627799A1 (de) * | 1986-08-16 | 1988-02-25 | Programmelectronic Eng Ag | Verfahren zur regeneration von potentiometrischen festelektrolyt-messzellen und anordnung zum aufschalten auf eine messzelle |
| US4951632A (en) * | 1988-04-25 | 1990-08-28 | Honda Giken Kogyo K.K. | Exhaust gas component concentration sensing device and method of detecting failure thereof |
| US5413683A (en) * | 1993-03-25 | 1995-05-09 | Ngk Insulators Ltd. | Oxygen sensing apparatus and method using electrochemical oxygen pumping action to provide reference gas |
-
1993
- 1993-09-30 DE DE4333231A patent/DE4333231A1/de not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-09-07 DE DE59410370T patent/DE59410370D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-07 EP EP94114016A patent/EP0646789B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-30 JP JP23783194A patent/JP3708977B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-30 US US08/316,108 patent/US5494557A/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2009156869A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Robert Bosch Gmbh | 測定ガス室におけるガスの物理特性を決定する方法および装置 |
| JP2011527420A (ja) * | 2008-07-10 | 2011-10-27 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ガス混合気中のガス成分を検出するためのセンサ素子及び方法並びにその使用方法 |
| US8940144B2 (en) | 2008-07-10 | 2015-01-27 | Robert Bosch Gmbh | Sensor element and method for determining gas components in gas mixtures, and use thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE59410370D1 (de) | 2004-05-27 |
| US5494557A (en) | 1996-02-27 |
| EP0646789A1 (de) | 1995-04-05 |
| EP0646789B1 (de) | 2004-04-21 |
| DE4333231A1 (de) | 1995-04-06 |
| JP3708977B2 (ja) | 2005-10-19 |
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