KR20100133967A - 가스 센서 작동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측정 가스 내 가스 성분의 농도를 검출하기 위해 제공되는 가스 센서의 작동 방법에 관한 것이다. 이때 가스 센서는 2개 이상의 다양한 작동 모드로 작동하며, 제1 작동 모드(1)는 측정값 당 2개 이상의 작동을 갖는 측정 방법을 포함하고 제2 작동 모드(2)는 측정값 당 제1 작동 모드에서보다 적은 그리고/또는 더 신속한 작동을 갖는 더 신속한 측정 방법을 포함한다.

Description

가스 센서 작동 방법{METHOD FOR OPERATING A GAS SENSOR}

본 발명은 측정 가스 내 가스 성분의 농도를 검출하기 위한 가스 센서의 작동 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 대상은 상기 방법을 실행하기에 적합한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품이다.

측정 가스 내 가스 농도를 측정하기 위해 가스 센서가 사용된다. 특히 내연 기관의 배기 가스에서 가스 농도의 검출은 연소를 위한 최적의 공연비를 설정할 수 있도록 하기 위해 중요하다. 특히 자동차의 배기 가스 내 산소 함량의 측정에는 일반적으로 람다 센서가 사용된다. 람다 센서는 배기 가스 내 잔류 산소 함량을 공기 중 산소 함량과 비교하여 이러한 값을 통상 아날로그 전기 신호로서 제어 장치에 전달한다.

람다=1 영역에서 즉, 화학량론적 공연비의 경우 작동하는 소위 스텝 체인지(step change sensor)센서 외에, 람다=1 이외의 영역에서도 작동할 수 있는 디젤 엔진 및 가솔린 엔진을 위해 소위 광대역 람다 센서(wideband sensor)가 사용된다. 광대역 람다 센서는 배기 가스 내 잔류 산소 함량을 넓은 범위에 걸쳐서 신뢰도 있게 측정할 수 있다. 실질적으로 광대역 람다 센서는 갈바니 전지로서 작용하는 종래의 농도 센서(네른스트 센서)와, 한계 전류 전지 또는 펌프 전지의 조합 형태로 구성된다. 이러한 복잡한 구조는 넓은 범위에 걸친 공기비 검출을 가능하게 하지만, 전극 수 증가, 가열 요소 및 상응하는 수의 라인들도 필요로 한다. 예컨대 통상의 광대역 람다 센서는 외부 펌프 전극, 내부 펌프 전극, 기준 전극 및 가열 요소를 포함한다. 이는 5개의 라인 또는 와이어를 필요로 한다.

비용 절감의 목적으로, 광대역 람다 센서에서 센서 요소의 연결 및 센서 기하 구조를 단순화할 다양한 방법들이 존재한다. 예컨대 이는 단지 2개의 전극과 4개의 라인을 포함하거나 심지어는 3개의 라인만을 포함하는 센서에 의해 구현될 수 있다. 그러나 전극 수가 감소한 광대역 람다 센서는 종종 종래의 람다 센서에서와 같이 지속적 측정 신호를 이용한 아날로그 측정 원리를 더 이상 허용하지 않는다. 따라서 소위 일시적 측정 방법이 실행된다. 이때 전압 또는 전류의 지속적 측정 대신에 복수의 연속적인 작동들이 구현되는데, 이러한 작동들에 의해 산소 농도 또는 다른 가스 성분의 농도가 검출될 수 있다. 상기 작동들은 예컨대 펌프 전압이 고정될 때 펌프 전류의 측정, 무전류 작동 시 전극들 사이의 전압 곡선의 측정 및 이와 유사한 측정과 같은 측정 과정들일 수 있다. 또한, 상기 작동들은 예컨대 펌프 과정들을 포함할 수 있으며, 이때 예컨대 규정된 산소량이 하나의 전극으로부터 다음 전극으로 펌핑된다. 공개 공보 DE 10 2005 006 501 A1호는 2개의 전극들을 구비한 예컨대 가스 측정 센서를 설명하고 있으며, 상기 전극은 클록 방식으로 구동되고 각각의 클록 주기에서 교대 극성의 전위가 제공된다. 이러한 일시적 측정 방법을 위해서는 하나의 주기에서 예컨대 1개 내지 2개의 펌프 과정들이 복수의 작동들로서 1개 내지 2개의 측정 과정들과 조합될 수 있다. 획득한 개별 측정값들의 상응하는 계산을 토대로, 측정 가스 내 가스 농도에 대한, 특히 산소 농도에 대한 충분히 정확하고 분명한 값을 획득할 수 있다.

람다 센서의 전극 수가 감소한 경우 일시적 측정 방법에 의해 산소 농도에 대한 정확한 값을 획득할 수 있다. 그러나 이러한 일시적 측정 방법은 복수의 작동들을 포함하는 하나의 사이클이 종료된 후에야 측정값이 획득된다는 단점을 갖는다. 다시 말해, 상응하는 지속 시간이 요구되므로 상기 측정 방법은 비교적 느리다. 이러한 느린 측정 방법은 특히 자동차에서 가스 센서를 사용할 경우 만족스럽지 못한데, 그 이유는 종종 가스 센서에서 가스 농도의 신속한 변동, 특히 공기비 람다의 신속한 변동이 배기 가스 내 잔류 산소 함량에 대한 수치로서 측정되어야 하기 때문이다.

따라서 본 발명의 목적은 전극 수가 감소한 경우 측정 가스 내 가스 성분 농도의 신뢰도 높은 측정을 가능하게 할 뿐만 아니라 측정 가스 내 가스 성분의 농도의 신속한 변동을 측정하기 위한 요구 조건에도 적합한 가스 센서의, 특히 람다 센서의 작동 방법을 제공하는 것이다. 이로써 전극 수가 감소한 가스 센서에 대한 사용 가능성이 확대되며 가스 농도의 정확하고 신속한 측정 가능성에 대한 요구 조건이 충족되어야 한다. 또한, 상기 방법에 의해 측정 가스 내 가스 성분의 측정을 위한 수고 및 비용이 절감되어야 한다.

상기 목적은 청구범위 제1항에 설명된 바와 같이, 가스 센서의 작동 방법에 의해 달성된다. 상기 방법의 바람직한 실시예는 종속항들에 기재되어 있다.

본 발명에 따른 가스 센서의 작동 방법은 측정 가스 내 가스 성분의 농도를 검출하는 데 사용된다. 따라서 상기 방법은 가스 센서가 2개 이상의 다양한 작동 모드들로 작동되는 것을 특징으로 한다. 제1 작동 모드는 측정값 당 2개 이상의 작동을 갖는 측정 방법을 포함한다. 제2 작동 모드는 제1 작동 모드보다 적고 그리고/또는 전체적으로 더 신속한 작동, 예컨대 측정값 당 하나의 작동을 갖는 신속한 측정 방법을 포함한다. 제1 작동 모드는 앞서 설명한 의미에서 볼 때 일시적 측정 방법이다. 상기 작동 모드는 측정 가스 내 가스 성분의 농도를 나타내는 측정값을 획득하기 위한 복수의 단계 또는 작동들을 필요로 한다. 상기 작동들은 예컨대 펌프 과정 및/또는 측정 과정일 수 있다. 복수의 단계 또는 작동들은 하나의 사이클(cycle)로 통합된다. 이러한 사이클은 측정값이 획득되기 전에 순환된다. 상기 작동 모드에서 정확한 측정값이 획득된다. 이를 위해 특정의 지속 시간, 특히 사이클 지속 시간이 요구된다. 특히 시간 불연속식(time-discrete) 측정 방법이 해당된다. 상기 작동 모드는 비교적 느리게 작동한다.

제2 작동 모드에서는 측정값을 획득하기 위해 제1 작동 모드에서보다 적은 작동들 및/또는 전체적으로 더 신속한 작동들이 실행된다. 특히 측정값 당 하나의 작동이 실행된다. 상기 측정 방법은 시간 불연속식으로 또는 연속식으로 실행될 수 있다. 따라서 경우에 따라 신빙성이 떨어지는 측정값이 비교적 신속하게 획득될 수 있다. 그러나 제2 작동 모드에서 측정값의 신빙성은 측정 가스 내 가스 성분의 농도를 검출하기에 바람직하게 충분하다. 이로써 본 발명에 따른 가스 센서의 작동 방법은 가스 성분의 농도가 정확히 검출될 때의 비교적 느린 작동 모드가 신속한 제2 작동 모드와 조합됨으로써 측정 가스 내 가스 성분 농도의 충분히 정확하고 신속한 측정이 가능하다는 장점을 구현한다. 상기 방법에 의해 전극 수가 감소한 센서, 예컨대 단 2개의 전극을 구비한 람다 센서, 특히 4 와이어 센서 또는 3 와이어 센서 형태의 센서의 사용 가능성이 매우 확대될 수 있다. 이와 동시에 본 발명에 따른 프로브 또는 센서의 작동 방법은 예컨대 자동차 내에서 구현될 때 추가의 수고를 요구하지 않는다.

본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시예의 경우 제1 작동 모드에서보다 적은 그리고/또는 전체적으로 더 신속한 작동들, 예컨대 측정값 당 하나의 작동을 포함하는 제2 작동 모드에서는 측정 가스 내 가스 성분 농도를 검출하기 위한 측정값의 평가를 위해 측정값이 하나 이상의 또 다른 정보들과 조합된다.

이로써 제2 작동 모드에서 획득된 측정값의 신빙성이 뚜렷이 증가할 수 있따. 특히 이로써, 예컨대 측정값이 불분명한 경우 가스 성분의 실제 농도가 신뢰성을 갖고 추론될 수 있다.

엔진 제어 장치로부터 또 다른 정보들이 바람직한 방식으로 제공될 수 있다. 예컨대 엔진 제어 장치는 예상되는 측정값에 관한 정보를 제공할 수 있다. 따라서 상응하는 공기비를 갖는 농후한 또는 희박한 공기 연료 혼합물이 예상되는지의 여부는 예컨대 분사된 연료량에 관한 정보로부터 추론될 수 있다. 농후한 또는 희박한 혼합물을 나타내는 제2 작동 모드에서의 불분명한 측정값의 경우, 엔진 제어 장치로부터 제공된 상기 정보를 이용하여 측정 가스 내 가스 성분의 실제 농도에 대한 정확한 정보를 얻을 수 있다. 상기 방식으로, 제2 작동 모드에서 검출된 측정값의 단시간의 애매함 또는 불분명함은 엔진 제어 장치의 정보에 의해 전후 사정(context)을 기초로 하여 추후에 밝혀질 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 또 다른 실시예의 경우 제2 작동 모드에서 측정값을 평가하기 위한 또 다른 정보들이 가스 센서의 제어 전자 장치로부터 제공된다. 또한, 이러한 또 다른 정보들은 앞서 측정된 하나 이상의 측정값이 고려됨으로써, 예컨대 적합한 타당성의 추정 하에 이전의 측정값과 비교됨으로써 제공될 수 있다.

바람직한 또 다른 실시예에서 제2 작동 모드에서 측정되었던 측정값을 평가하기 위해 가스 성분의 농도 범위의 제한이 사용된다. 예컨대 공기비에 대해 앞서 검출된 단 하나의 농도 범위만이 평가에서 고려됨으로써, 예컨대 측정값의 애매함 또는 불분명함이 밝혀질 수도 있다.

또한, 예컨대 측정값의 정확도에 대해 축소된 요구 조건은 예컨대 상기 측정값에 더 높은 에러 허용 범위가 할당됨으로써 제2 작동 모드에서 상기 측정값의 평가를 위해 사용될 수 있다. 또한, 제2 작동 모드에서 측정값을 평가하기 위해 예컨대 농후 변이와 같은 시스템 에러가 추가의 정보로서 고려될 수 있으며 상기 에러는 제1 작동 모드의 측정값과 비교됨으로써 보상될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시예의 경우, 제2 작동 모드의 실행을 위해 측정값의 측정을 위한 제1 작동 모드의 하나의 작동이 이용된다. 이로써, 제1 작동 모드의 경우 하나의 측정값이 획득되기 전에 2개 이상의 작동들의 전체 사이클이 순환됨으로써, 그리고 제2 작동 모드의 경우 상기 사이클의 개별 작동들이 하나의 측정값 구현에 사용됨으로써 두 작동 모드들이 거의 동시에 실행될 수 있다.

본 발명에 따라, 앞서 설명한 바와 같이 2개의 작동 모드들이 실행될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서 2개보다 많은 상이한 작동 모드들을 실행하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 경우 예컨대 측정값 당 2개보다 많은 작동들을 갖는 제1 작동 모드가 제공될 수 있으며, 이는 매우 정확한 측정값을 제공한다. 예컨대 측정값 당 2개의 작동을 갖는 또 다른 작동 모드와 측정값 당 하나의 작동을 갖는 제3 작동 모드가 제공될 수 있다. 상기 제3 작동 모드는 매우 신속한 측정값 구현을 가능하게 하지만, 상기 측정값은 상응하는 부정확도를 갖는다. 상기 실시예에서 제2 작동 모드는 비교적 정확하고 비교적 신속한 측정값 구현을 가능하게 한다. 상응하는 방식으로 또 다른 작동 모드가 제공될 수 있다. 제1 및 제2 작동 모드의 전술한 설명은 복수의 작동 모드들이 실행되는 경우 제1 작동 모드와 또 다른 작동 모드들에 상응하게 적용될 수 있다. 2개보다 많은 다양한 작동 모드들이 제공되는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 경우, 이러한 또 다른 작동 모드들에 의해 측정값 획득을 위한 정확도 또는 신뢰도 및 속도의 등급화(grading)가 다양한 작동 모드들을 통해 실행될 수 있다. 이로써 센서 기하 구조 또는 센서 장치가 상이한 요구 조건들에 맞게 매우 유연하게 조정되고 매칭될 수 있는 장점이 실현된다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 방법의 2개 이상의 다양한 작동 모드들은 개별 작동 모드들에서 작동들을 실행하기 위해 필요한 지속 시간으로 구별된다. 예컨대 제1 작동 모드에서 측정 방법은 각각 비교적 느리거나 비교적 긴 지속 시간을 갖는 2개의 작동들을 포함할 수 있다. 제2 작동 모드에서 마찬가지로 2개의 작동이 제공될 수 있는데, 그 중 하나 이상의 작동은 제1 작동 모드의 작동들보다 더 신속하며 또는 더 짧은 지속 시간을 필요로 한다. 상기 실시예의 경우 두 작동 모드에서 동일한 수의 작동들이 실행된다. 제2 작동 모드는 비교적 더 신속하지만 덜 정확한데, 그 이유는 실행된 제2 작동 모드의 작동들 중 하나 이상이 더 신속하면서 경우에 따라 신빙성을 덜 갖기 때문이다.

본 발명에 따라 상기 방법의 다양한 작동 모드들 사이는 전환된다. 특히 작동 모드들 사이가 측정 가스 내 가스 성분의 농도에 따라 전환되는 것이 바람직하다. 시간 경과에 따라 가스 농도가 거의 변동하지 않는 경우, 비교적 느리게 측정값을 구현하는 제1 작동 모드가 바람직하게 실행된다. 가스 농도가 심하게 변동하는 경우, 비교적 신속하게 측정값을 제공하는 제2 작동 모드가 실행될 수 있다. 측정된 2개의 측정값들 사이의 차이에 따라 작동 모드가 전환되는 것이 특히 바람직하다. 람다값의 심한 변동이 발생하지 않거나 검출되지 않는 한, 예컨대 신속하고 정확한 제1 작동 모드에서 측정이 이루어질 수 있다. 이는 측정 가스 내 가스 성분의 농도 또는 배기 가스 조성의 가급적 정확한 이미지를 제어 장치에 제공한다. 사이클 내에서 마지막 두 측정값들의 비교 시 또는 부분 측정값들의 비교 시 비교적 심한 차이 또는 변동이 확인되면, 비교적 신속하게 측정값을 제공하는 제2 작동 모드로 점프할 수 있다. 제2 작동 모드로의 전환 후, 제1 작동 모드로부터 도출된 이전의 값과 비교할 때 부정확할 수는 있지만 신속한 신호가 생성될 수 있다. 시간 당 신호 변동 또는 측정값 변동이 다시 적어지면, 비교적 느리지만 정확한 제1 작동 모드로 전환될 수 있다.

작동 모드들의 전환은 예컨대 엔진 제어 장치 또는 람다 센서의 제어 전자 장치를 이용하여 외부 신호 또는 사전 설정부에 의해 실행될 수 있다. 예컨대 엔진 제어 장치는 제1 또는 제2 작동 모드 사이의 전환에 대한 명령을 CAN 버스를 통해 제공한다. 농후 단계 중에 예컨대 제1 작동 모드에서의 측정에 의해 정확한 람다값이 측정될 수 있다. 희박 단계로 다시 복귀하는 즉시, 제2 작동 모드로 전환하라는 지시를 엔진 제어 장치가 특히 람다 제어 전자 장치에 제공한다. 이로써 그 즉시 전환이 후속될 수 있다. 따라서 엔진 제어 장치에 의한 제어 시, 수고를 들여야만 비로소 람다 전환이 인식되어야 하는 것이 아니라, 이러한 전환이 목표한 대로 스캐닝될 수 있다는 장점이 실현된다. 따라서 작동 모드들 사이의 전환은 외부 트리거링, 특히 엔진 제어 장치에 의해 특히 바람직하게 실행될 수 있다. 이에 대해 대안적으로 또는 추가로 작동 모드들 사이의 전환은 측정값 분석에 대한 반응으로서 실행될 수 있다. 이 경우 측정값들의 마지막 변동의 타당성 또는 세기 또는 측정된 신호들의 변동이 고려될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시예에서 가스 센서는 특히 내연 기관 또는 자동차의 배기 가스 내 잔류 산소 함량을 측정하기 위해 제공된 람다 센서이다. 바람직하게 상기 람다 센서는 전극 수가 감소한 람다 센서, 특히 2개의 전극을 구비한 람다 센서이다. 본 발명에 따른 방법은 광대역 람다 센서에 바람직하게 사용될 수 있다. 더욱이 상기 방법은 소위 스텝 체인지 센서 또는 투 포인트 센서(two-point sensor)에서도 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 다른 센서 유형에, 예컨대 측정 가스 내 가스 성분의 농도 검출 시 사용될 수 있는 산화 질소 센서 또는 일산화탄소 센서에도 적용될 수 있다.

또한, 본 발명은 컴퓨터 장치 또는 제어 장치 상에서 실행될 때 본 발명에 따른 방법의 모든 단계들을 구현하는 컴퓨터 프로그램을 포함한다. 마지막으로 본 발명은, 상기 프로그램이 컴퓨터 또는 제어 장치 상에서 실행될 때 설명한 방법을 실행하기 위해 기계 판독 가능한 매체 상에 저장되는 프로그램 코드를 구비한 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 특히 바람직하게, 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품은 특히 전극 수가 감소한 센서들을 사용할 때 배기 가스 내 가스 성분의 농도를 신뢰성 있고 신속하게 검출하기 위해 차량에서 사용된다.

본 발명의 또 다른 특징들과 장점들은 실시예들에 관한 이하의 도면 설명에 나타나 있다. 이때 개별 특징들 각각은 단독으로 또는 서로 간의 조합 형태로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에 따른 2개의 시간 불연속 식 작동 모드를 갖는 산소 함량의 개략적 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에 따른 하나의 시간 불연속식 작동 모드와 하나의 불분명한 지속적 작동 모드를 갖는 산소 함량의 개략적 그래프이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 이 경우 제1 작동 모드(1)와 제2 작동 모드(2)가 도시된다. 작동 모드(1)는 측정 가스 내 가스 성분의 가스 농도를 검출하기 위해 측정값 당 2개 이상의 작동들을 갖는 측정 방법을 포함한다. 제2 작동 모드(2)는 측정 가스 내 가스 성분의 농도를 검출하기 위해, 제1 작동 모드보다 적고 그리고/또는 전체적으로 더 신속한 작동, 예컨대 측정값 당 하나의 작동을 포함한다. 제1 작동 모드(1) 내 측정 방법은 가스 성분이 농도를 정확히 검출할 수 있게 하는 비교적 느린 측정 방법이다. 제2 작동 모드(2) 내 측정 방법은 마찬가지로 가스 성분의 농도를 검출하기 위해 사용되지만 경우에 따라 신빙성이 떨어지는 비교적 신속한 측정 방법이다. 두 작동 모드들 사이가 전환되므로 전극 수 감소와 같이 센서 구성이 축소된 경우에도 측정 가스 내 가스 성분 농도가 충분히 정확하고 충분히 신속하게 검출되도록 하는 가스 센서의 작동 방법이 결과적으로 제공된다. 작동 모드들(1, 2) 사이는 선택 요소(3), 예컨대 스위치에 의해 전환된다. 상기 선택 요소(3)는 사전 설정부(4)에 의해 제어된다. 사전 설정부(4)는 예컨대 제어 장치, 특히 엔진 제어 장치로부터 송출된 신호일 수 있다. 또한, 상기 신호는 다른 내부 또는 외부 신호들, 예컨대 센서의 제어 전자 장치의 신호들일 수 있다. 또한, 상기 사전 설정부(4)는 측정 가스 내 가스 성분의 농도 변동을 반영하는 측정값에 관한 것일 수 있다. 예컨대 이 경우 선택 요소(3)에 의한 전환을 위한 신호를 유도하기 위해, 측정된 2개의 측정값들 사이의 차이, 특히 연속 측정된 측정값들의 차이가 사용될 수 있다. 따라서 측정 가스 내 가스 농도가 적게 변동하는 경우 예컨대 제1 작동 모드(1)가 구동될 수 있다. 가스 농도가 심하게 변동하는 경우, 특히 측정된 2개의 측정값들 사이의 차이가 큰 경우 제2 작동 모드(2)가 선택 요소(3)에 의해 구동될 수 있다. 다양한 작동 모드들(1, 2)에서 측정된 측정값들, 특히 이로써 검출된 가스 성분의 농도는 또 다른 정보 또는 신호로서 선택 요소(3)에 작용할 수 있다.

도 2는 1 주변에서 교대되는 공기비 람다의 시간에 따른 그래프를 개략적으로 도시하고 있다. 산소 함량은 람다 센서에 의해 측정된다. 본 발명에 따른 방법에 따라 람다는 측정 가스 내 산소 농도에 대한 수치로서 2개 이상의 다양한 작동 모드에서 측정된다. 상기 실시예에서 두 작동 모드 각각은 특정 에러 간격(파단선)을 갖는 시간 불연속식 측정 방법(연속 직선)이다. 이러한 에러 간격은 각각의 작동 모드의 측정의 정확도를 반영한다. 제1 작동 모드(11)에서 에러 간격은 측정 간격이 비교적 길 때 비교적 작다. 작동 모드(12)에서 에러 간격은 측정 지속 시간이 비교적 짧을 때 비교적 크다. 본 발명에 따라 두 작동 모드 사이가 전환된다. 공기비 람다가 약하게 변동하는 영역에 대해서는 더 느리지만 더 정확한 작동 모드(11)가 사용된다. 공기비 람다가 심하게 변동하는 영역에 대해서는 더 신속하지만 더 심한 결함이 있는 작동 모드(12)가 사용된다.

도 3은 측정 가스 내 산소 함량에 대한 특성 변수로서 공기비 람다의 시간 에 따른 그래프를 필적하는 방식으로 도시하며, 이때 본 발명의 방법에 따라 상이한 2개의 작동 모드가 제공된다. 시간 불연속식 제1 작동 모드(21)는 측정 지속 시간이 비교적 긴 경우 비교적 정확한 측정값을 제공한다. 제2 작동 모드(22)에서 공기비 람다가 지속적으로 측정된다. 그러나 이러한 지속적 측정은 각각의 에러 영역(파선)을 갖는 2개의 가능한 할당(22, 22')으로서 도시된 불분명한 측정값을 제시한다. 정확한 할당(22)을 선택하는 것뿐만 아니라 제2 작동 모드에서 측정값을 평가하는 것은 비교적 정확한 제1 작동 모드(21)에서 구현되었던 미리 측정된 시간 불연속식 측정값을 기초로 실행된다. 제2 작동 모드에서 구현된 불분명한 측정값들(22, 22')은 제1 작동 모드(21)의 측정값으로부터 도출된 상기 정보를 기초로 분명하게 밝혀지며 실제 산소 농도에 할당된다.

본 발명에 따른 방법을 위한 바람직한 실시예는 내연 기관의 배기 가스 내 잔류 산소 함량을 검출하기 위한 광대역 람다 센서로서 2개의 전극만을 포함하는 센서 유형을 사용한다. 이러한 센서 유형은 희박한 배기 가스 내의 거의 선형인 특성 곡선과 농후한 배기 가스 내의 거의 선형인 또 다른 특성 곡선을 특징으로 한다. 이로써 펌프 유동 측정값의 분명한 할당이 가능한데, 그 이유는 각각의 펌프 유동값이 희박한 배기 가스 내 람다값 뿐만 아니라 농후한 배기 가스 내 람다값에도 할당될 수 있기 때문이다.(V 특성 곡선). 펌프 전압의 극성이 주기적으로 전환됨으로써 람다에 대한 분명한 값이 이로부터 검출될 수 있다. 이는 특정의 기간(T)을 필요로 하는데, 상기 기간은 양의 극성에서의 측정을 위한 제1 단계와, 적절한 음의 전압을 인가함으로써 전극을 재충전하기 위한 제2 단계와, 음의 극성에서의 측정을 위한 제3 단계와, 적절한 양의 전압을 인가함으로써 전극을 재충전하기 위한 제4 단계를 포함한다. 이러한 다양한 작동들이 하나의 사이클에서 순환된 후 분명한 측정값이 구현된다. 본 발명에 따라 상기 작동 모드는 제1 작동 모드로서 지칭되며 이는 비교적 느리다. 각각의 극성의 각각의 개별 측정은 람다에 대한 측정값을 형성하지만 이는 불분명하다. 람다가 1보다 크거나 작은지에 대한 정보를 구할 때, 상기 측정값에 의해 실제 람다값이 분명하게 추론될 수 있다. 따라서 본 발명의 방법에 따른 제2 작동 모드에서 하나의 측정값이 단 하나의 분극에서만 측정되며 상기 측정값으로부터 실제 람다값이 추론된다. 이는 람다-1-과정이 실행되지 않는 한 가능하다. 따라서 제2 작동 모드에서는 하나의 분극에서만, 바람직하게는 각각의 토크가 인가되는 분극에서 측정이 이루어진다. 람다-1-과정이 실행되지 않는 한, 측정값의 분명한 평가에 의한 지속적인 측정이 가능하다. 람다-1-과정이 실행되면, 이는 람다 변동이 일정한 경우에 한해, 먼저 감소한 다음 다시 증가하는 펌프 유동을 기초로 검출될 수 있다. 정상적인 가솔린 작동의 경우 농후 상태 또는 희박 상태일 때 제2 작동 모드에서 하나 이상의 정확한 측정이 실행될 수 있다. 그 후 센서는 경우에 따라 람다-1-과정의 검출에 의해 제2 작동 모드에서 람다 변동을 추적한다. 정확한 제1 작동 모드로의 역전환은 예컨대 새로운 정적 람다값을 예상하고 그리고/또는 검출하는 엔진 제어 장치의 명령에 의해 실행된다. 이러한 전환은 시간당 펌프 유동 변동이 충분하지 않거나 람다 센서의 제어 전자 장치가 기록된 이력을 기초로 매우 적은 신뢰도값을 측정된 람다값에 할당할 때에도 실행될 수 있다.

Claims (15)

1. 측정 가스 내 가스 성분의 농도를 검출하기 위한 가스 센서의 작동 방법에 있어서,
   가스 센서는 2개 이상의 다양한 작동 모드로 작동하며, 제1 작동 모드(1)는 측정값 당 2개 이상의 작동을 갖는 측정 방법을 포함하며, 제2 작동 모드(2)는 측정값 당 제1 작동 모드에서보다 적은 그리고/또는 전체적으로 더 신속한 작동을 갖는 더 신속한 측정 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
2. 제1항에 있어서, 제2 작동 모드에서는 측정 가스 내 가스 성분의 농도를 검출하기 위한 측정값의 평가를 위해 측정값이 다른 정보들과 조합되는 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 다른 정보들은 엔진 제어 장치로부터 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 다른 정보들은 가스 센서의 제어 전자 장치로부터 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다른 정보들은 앞서 측정된 하나 이상의 측정값이 고려됨으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다른 정보들은 가스 성분의 농도 범위의 제한인 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 측정값의 측정을 위한 제1 작동 모드의 하나의 작동이 제2 작동 모드를 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 측정 가스 내 가스 성분의 농도에 따라 작동 모드들 사이가 전환되는 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 시간 경과에 따라 측정 가스 내 가스 농도가 거의 변동하지 않는 경우 제1 작동 모드가 실행되고 그리고/또는 측정 가스 내 가스 농도가 심하게 변동하는 경우 제2 작동 모드가 실행되는 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 측정된 2개의 측정값들 사이의 차이에 따라 작동 모드가 전환되는 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 작동 모드의 전환은 외부에서, 특히 엔진 제어 장치에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 센서는 람다 센서, 특히 2개의 전극을 구비한 람다 센서인 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 센서는 산화 질소 센서인 것을 특징으로 하는 가스 센서 작동 방법.
14. 컴퓨터 장치 또는 제어 장치 상에서 실행될 때 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계들을 구현하는 컴퓨터 프로그램.
15. 프로그램이 컴퓨터 또는 제어 장치 상에서 실행될 때 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위해 기계 판독 가능한 매체 상에 저장되는 프로그램 코드를 구비한 컴퓨터 프로그램 제품.

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