JPH07504754A - 自動車のセラミックセンサ用加熱素子の作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車のセラミックセンサ用加熱素子の作動装置従来の技術 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 れた出方で加熱される本発明の課題は、豐頭に述べた形式の、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 に依存して穐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、センナ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ＴＳａの調整が可能なことである。内燃機関の第１の動作状１ｍ（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 ラミックセンナを臨界温度ＴＳｅＫ以下で動作させる。臨界温度ＴＳｅＫは、セ ラミックセンナがこの臨界温度ＴＳｅＫ以下で動作する場合にはセラミックセン ナ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。

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ＴＳ ｅｌを上回ったか否かはセラミックセンナの温度依存特性、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めることができる。

前記３つのセラミックセンナ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。

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ＴＫＭＩ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ナ周囲の 排気ガス装置の温度ＴＡｂ　ｇ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。

本Ｍｌｌ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ＴＳｅ　］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、音）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音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の組み付は形式 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、例えば七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１０６、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Ｌ１４ 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１０ ４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１２ ０の周期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１ １０、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１１４．１２２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１２０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＠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１０４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１１ ２の周囲の排ガスチャネルの温度ＴＡｂｇが約５０〜６０６Ｃの露点温度ＴＴａ ｕ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ｌ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）・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 曲または直後に、内燃機関の１００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７５６Ｃである閾値より高ければ、コールドス ター１−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】１４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ＴＫＭＩ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の特表千７−５０４７５４　（５） 動作状篩にあるとされる。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 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Ｐ２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Ｔ Ｓｅ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″Ｃの臨界温度ＴＳｅＫより約５０に低い。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めることができフ ェーズＩが終了してフェーズＩ＋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ＴＫＭＩ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１ １２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１１２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２０日が 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１ １４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＝ｔＯ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■が２つの部分フェーズに分けられている。部分フェー ズＩａとこれに続く部分フェーズＩｂである０部分フェーズＩｂにはフェーズＩ Ｉ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ＴＫＭＩ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１・のステップ２０４に相応して、加熱素子１１４は実効 出力Ｐ−１，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Ｉａ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９部分フェーズＩａにおける、時点１＝１０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１】２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１＝１０から急激に上昇し、部分フェーズＩａの終了時 頃に約５０〜６０＠Ｃ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Ｉａの終了時点には、酸素ゾンデ１１２の温度ＴＳｅが閾値ＴＳｅ ｌ、例えば２５０〜３゜ＯｏＣを上回るときに到達する０図２のフローチャート ではこれは、問い合わせ２０６の条件が初めで満たされるときである。この時点 で部分フェーズＩａが終了し、部分フェーズよりが始まる。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ＮｂからフェーズＩＩｌ＼の移行時点は、温度ＴＡｂｇの時間経過 かられかる。酸素ゾンデ１１２の周囲の温度’Ｔ’　Ａ　ｂ　ｇは時点１＝１０ からの上昇後、部分フェーズＴａとＴｂの比較的長い時間近似的に一定であり、 約５０〜６０″Ｇである。これはほぼ露点温度Ｔ　Ｔ’　ａ　ｕに相応する。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Ｉｂ終゛了時付近での温度−ＸＡｂｇの上昇は、酸素 ゾンデ１１２の周囲に１Ｊ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ＩｂからフェーズＩＩへの移行時点は、露点は度ＴＴａｕ以上への温度 ＴＡｂｇの上昇ど一致する。

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】１４に供給され る電力ＰがＰ２からＰｌに高められることがわかる。これは図２のフロ−チャー ドのステップ２１２に相応する。このステップ２ノ、２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の中央の線図がられか 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！ｌ！明の装置は、部分フェーズＩａからｌＬｉ−＼の移行時点および部分フ ェーズＩｂからフエ・−ズｌＩ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Ｔ Ｓｅ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 １、このことはここに説明した酸素ゾンデにも当ではまる。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：／デ１】２の電気抵 抗がら、酸素ゾンデ１１２が閾値Ｔ’　Ｓ　ｅ　ｌを］二回ったが否がが検出さ れる。すなわちこの回路は、部分フェーズＴａから部分フェーズＩｂ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ＩＫ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５１．　ｋΩが接続されている。制御装置１２８（一点鎖線 で示り、た）の構成部材である抵抗・４０４にお１づる電圧降下が検出され評価 される。：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４ ０４で降下する電圧は酸素ゾンデ】１２の抵抗１ｉ０２に依存し５、し。

たがって酸素ゾンデ］　１．２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ＴＳｅＫ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ＴＳｅ　１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１ １２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ｒｂ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 ンナ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、空気量針または 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ＴＴａｕ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１０ ０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１ １８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　ヘンケルマン、コンラード８ドイツ連邦共和国　７１２９２　 フリオルツバイム　ブライトラウ　シュトラーセ　聞（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（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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．セラミックセンサ（１１２）の加熱素子（１１４）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、加熱素子（１１４）によって加熱する二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１）は、内燃機 関（１００）の非かスチャネル（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、 内応機関（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１）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．内燃機関（１００）の第１の動作状態（フェーズ１）は、内燃機関の始動時 に冷却剤温度が関値（ＴＫＭ１）以下である場合、または排ガス装置の温度（Ｔ Ａｂｇ）が関位（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．セラミックセンサ（１１２）の加熱素子（１１４）は、内燃機関（１００） の第１の動作状態（フェーズ１）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項記載の袋置。 ４．セラミフクセンサ（１１２）の加熱素子（１１４）は、内燃機関（１００） の第１の動作状態（フェーズ１）の関、まず（部分フェーズＩａ）大きな出力（ Ｐ１）により、引き続き（部分フェーズＩｂ）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）の湿度（ＴＳｅ）が関値（ＴＳｅ１）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項記載の袋置。 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、セラミッグセンサ（１１２）の 温度（ＴＳｅ）が関値（ＴＳｅ１）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．内燃機関（１００）の第１の動作状態（フェーズ１）から第２の動作状態（ フェーズＩＩ）への移行は、第１の動作状態（フェーズ１）の開始後、選択可能 な時間が経過したときに行う請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項記 載の装置。 ７．内燃機関（１００）の第１の動作状態（フェーズ１）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）が関値（ＴＴａｕ）を上回ったと考えられるときに行う請求の 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．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）が関値（ＴＴａｕ）を上回ったか否か が検出される請求の範囲第７項記載の装置。 ９．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、積分値が関値と比較される請求の範囲第８項記載の装置。 １０．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９項まで のいずれか１項記載の袋置。 １１．セラミックセンサ（１１２）は、内燃機関（１００）の第１の動作状態中 （フェーズ１）、セラミックセンサ（１１２）が少なくとも制限付きで動作準備 状態である関値（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１０項までのいずれか１項記載の装置。 １２．セラミックセンサ（１１２）の加熱素子（１１４）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１１ 項までのいずれか１項記載の袋置。 １３．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（１０４）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１２項までのいずれか１項記載の装置。