KR20140011283A - Method and device for operating an exhaust gas sensor - Google Patents

Method and device for operating an exhaust gas sensor Download PDF

Info

Publication number
KR20140011283A
KR20140011283A KR1020130084257A KR20130084257A KR20140011283A KR 20140011283 A KR20140011283 A KR 20140011283A KR 1020130084257 A KR1020130084257 A KR 1020130084257A KR 20130084257 A KR20130084257 A KR 20130084257A KR 20140011283 A KR20140011283 A KR 20140011283A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
sensor
gas sensor
temperature
voltage
Prior art date
Application number
KR1020130084257A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102028420B1 (en
Inventor
미햐엘 페이
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR20140011283A publication Critical patent/KR20140011283A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102028420B1 publication Critical patent/KR102028420B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493—Details
    • F02D41/1494—Control of sensor heater
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/409—Oxygen concentration cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/14—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/20—Sensor having heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2058—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using information of the actual current value
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4175—Calibrating or checking the analyser
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011—Sample conditioning
    • G01N33/0016—Sample conditioning by regulating a physical variable, e.g. pressure, temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—Specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0037—Specially adapted to detect a particular component for NOx
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Abstract

The present invention relates to an exhaust gas sensor operating method. The exhaust gas sensor includes at least one heating element for heating an inner measurement cell of the exhaust gas sensor to be at a nominal temperature. A heating output is controlled for stabilizing the temperature of the inner measurement cell. A sensor voltage is set by using an electrical circuit of the inner measurement cell. Output signals irrelevant to the temperature of the exhaust gas are generated according to the present invention, and a Nernst voltage measurement cell capable of being controlled without the electrical circuit is calculated at a first step using the inner sensor resistance and the measured sensor voltage. At a second step, the Nernst voltage calculated at the first step is converted into a Nernst voltage at the nominal temperature. If the difference between the temperature of the measurement cell and the nominal temperature is small, a Nernst voltage at a direct nominal temperature is set. Furthermore, the present invention relates to a device corresponding to the performance of the exhaust gas sensor operating method. The output signals irrelevant to the temperature of the exhaust gas sensor are generated even in the operation steps whereby an actual ceramic temperature of the measurement cell is different from the nominal temperature using the method and the device for the same so that an accurate lambda control of a lambda sensor can be possible by using the exhaust gas sensor. As a result, switching-on conditions of the lambda control can be less restrictively set. Therefore, the lambda control can be activated more frequently, and this can be helpful in reducing energy consumption and reduce the discharge of harmful materials.

Description

배기 가스 센서의 작동 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AN EXHAUST GAS SENSOR}METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AN EXHAUST GAS SENSOR}

본 발명은 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 방법에 관한 것으로, 배기 가스 센서가 배기 가스 센서 내 측정 셀의 명목 온도에 이르기 위해 하나 이상의 가열 소자를 포함하며, 가열 출력이 측정 셀의 온도의 안정화를 위해 제어되고, 센서 전압은 측정 셀의 전기 회로를 이용해 결정된다.The present invention relates to a method of operating an exhaust gas sensor in an exhaust gas channel of an internal combustion engine, the exhaust gas sensor comprising one or more heating elements for reaching the nominal temperature of the measuring cell in the exhaust gas sensor, the heating output of the measuring cell being Controlled for temperature stabilization, the sensor voltage is determined using the electrical circuitry of the measuring cell.

또한, 본 발명은 상기 방법의 실행을 위한 장치에 관한 것이다.The invention also relates to an apparatus for carrying out the method.

가솔린 엔진의 승용차에서 배기 배출 감소을 위해, 공연비(λ)가 높은 정확성으로 제어되는 경우에만 배기 가스 정화 장치가 배기 가스를 충분히 변환하는 3원 촉매가 배기 가스 정화 장치가 일반적으로 이용된다. 이러한 목적으로 공연비(λ)는 배기 가스 정화 장치의 상류에 배치된 배기 가스 센서를 이용해 측정된다. 산소에 대한 이러한 방식의 배기 가스 정화 장치의 저장력은 희박 단계에서 산소를 수용하고 농후 단계에서 다시 배출하는 데 이용된다. 이를 통해 배기 가스의 산화가능한 유해 성분들이 변환될 수 있다. 이 경우 배기 가스 정화 장치의 하류에 배치된 배기 가스 센서가 배기 가스 정화 장치의 산소 저장력의 감시에 이용된다. 이 산소 저장력은 OBD(On-Board-Diagnose)의 범위에서 감시되어야 하는데, 산소 저장력이 배기 가스 정화 장치의 변환력에 대한 척도이기 때문이다. 산소 저장력을 결정하기 위해, 배기 가스 정화 장치는 먼저 희박 단계에서 산소에 의해 점유되며 이어서 배기 가스 내 공지된 람다값을 갖는 농후 단계에서 통과하는 배기 가스량의 고려 하에 비워지거나 또는 배기 가스 정화 장치가 먼저 농후 단계에서 산소를 비우고 이어 배기 가스 내 공지된 람다값을 갖는 희박 단계에서 통과하는 배기 가스량의 고려 하에 채워진다. 배기 가스 정화 장치의 하류에 배치된 배기 가스 센서가 배기 가스 정화 장치에 의해 더 이상 저장될 수 없는 산소를 검출하면, 희박 단계는 종료된다. 마찬가지로 배기 가스 센서가 농후 배기 가스의 통과를 검출하면, 농후 단계가 종료한다. 배기 가스 정화 장치의 산소 저장력은 농후 단계 동안 비우기 위해 제공되는 환원제량 또는 희박 단계 동안 채우기 위해 제공되는 산소량에 상응한다. 정확한 양들이 상류에 배치된 배기 가스 센서의 신호에서 그리고 다른 센서 신호들로부터 결정되는 배기 가스 질량 유량에서 계산된다.In order to reduce exhaust emissions in a passenger car of a gasoline engine, a three-way catalyst exhaust gas purification apparatus is generally used in which the exhaust gas purification apparatus sufficiently converts the exhaust gas only when the air-fuel ratio λ is controlled with high accuracy. For this purpose, the air-fuel ratio λ is measured using an exhaust gas sensor arranged upstream of the exhaust gas purification apparatus. The storage capacity of this type of exhaust gas purification device for oxygen is used to receive oxygen in the lean phase and to discharge it again in the rich phase. This allows the oxidizable harmful components of the exhaust gas to be converted. In this case, an exhaust gas sensor disposed downstream of the exhaust gas purification apparatus is used for monitoring the oxygen storage force of the exhaust gas purification apparatus. This oxygen storage capacity should be monitored in the range of On-Board-Diagnose (OBD) because oxygen storage capacity is a measure of the conversion power of the exhaust gas purification device. In order to determine the oxygen storage capacity, the exhaust gas purification device is first occupied by oxygen in the lean phase and then emptied under consideration of the amount of exhaust gas passing in the rich stage with a known lambda value in the exhaust gas or the exhaust gas purification device first The oxygen is evacuated in the rich stage and then filled under consideration of the amount of exhaust gas passing in the lean stage with a known lambda value in the exhaust gas. If the exhaust gas sensor disposed downstream of the exhaust gas purification apparatus detects oxygen that can no longer be stored by the exhaust gas purification apparatus, the lean step is terminated. Similarly, when the exhaust gas sensor detects the passage of the rich exhaust gas, the rich step ends. The oxygen storage capacity of the exhaust gas purification device corresponds to the amount of reducing agent provided for emptying during the rich phase or the amount of oxygen provided for filling during the lean phase. The exact amounts are calculated at the exhaust gas mass flow rate determined from the signal of the exhaust gas sensor disposed upstream and from the other sensor signals.

배기 가스 센서로서 오늘날의 엔진 제어 시스템들의 경우에 람다 센서가 이용된다. 이 경우, 연속형 센서나 광대역 람다 센서와 2점 람다 센서나 점프 센서 사이에서 구분된다. 람다 센서는 고체 전해질을 갖는 갈바니 산소 농축 셀에 기반한다. 고체 전해질은 일반적으로 약 350℃의 활성 온도에서 산소 이온에 대해 전도성을 갖는다. 센서의 명목 온도는 일반적으로 훨씬 더 높으며, 일반적으로 650℃와 850℃ 사이에 있다. 람다 센서가 작동 준비 상태에 있고 엔진 제어 시스템 내 요구 사항들이 충족되는 온도는 센서의 활성 온도와 명목 온도 사이에 있다. 종래 기술에 따른 광대역 람다 센서 및 이의 구조는 예컨대 문헌 DE 10 2008 042 268 A1호에 기술되어 있다.As exhaust gas sensors lambda sensors are used in the case of today's engine control systems. In this case, a distinction is made between a continuous sensor or a wideband lambda sensor and a two-point lambda sensor or a jump sensor. The lambda sensor is based on a galvanic oxygen concentrating cell with a solid electrolyte. Solid electrolytes are generally conductive to oxygen ions at an active temperature of about 350 ° C. The nominal temperature of the sensor is generally much higher, typically between 650 ° C and 850 ° C. The temperature at which the lambda sensor is ready for operation and the requirements in the engine control system are met is between the sensor's active temperature and its nominal temperature. Broadband lambda sensors and structures thereof according to the prior art are described, for example, in document DE 10 2008 042 268 A1.

센서가 작동 준비 상태로 되면, 센서 신호는 제어 목적 및 진단 목적에 이용될 수 있다. 특히 작동 준비 상태에 있는 센서로 람다 제어가 활성화될 수 있다. 활성 상태의 람다 제어가 유해 물질 배출의 감소를 가져오기 때문에, 람다 센서의 작동 준비가 엔진 시동 후 가능한 빠르게 달성되어야 한다.Once the sensor is ready for operation, the sensor signal can be used for control and diagnostic purposes. In particular, lambda control can be activated with a sensor ready for operation. Since active lambda control leads to a reduction in the emission of harmful substances, the preparation for operation of the lambda sensor should be achieved as soon as possible after engine start.

이런 이유로 센서는 일반적으로 능동적으로 전기에 의해 가열된다. 람다 센서는 이런 목적으로 전기 가열 소자를 포함하며, 가열 소자는 제어 장치에 의해 제어된다. 백금 가열 소자가 통합되어 있는, 이산화지르코늄으로 이루어진 센서 소자가 일반적이다.For this reason, sensors are generally actively heated by electricity. The lambda sensor comprises an electric heating element for this purpose, the heating element being controlled by a control device. Sensor elements consisting of zirconium dioxide, incorporating platinum heating elements, are common.

센서 히터가 명목 세라믹 온도가 가능한 한 일정하며 작동 조건들과 무관하게 조정되는 방식으로 제어되는 것이 일반적이다. 세라믹 온도의 안정화는 센서 신호, 즉 센서 전압 또는 람다 신호의 정확성 및 연료 소비와 유해 물질 배출에 직접적으로 영향을 주는 람다 제어의 질에 결정적이다.It is common for the sensor heater to be controlled in such a way that the nominal ceramic temperature is as constant as possible and adjusted independently of the operating conditions. Stabilization of the ceramic temperature is critical to the accuracy of the sensor signal, ie the sensor voltage or lambda signal, and the quality of the lambda control, which directly affects fuel consumption and hazardous emissions.

그러나 실제로 예컨대 센서의 가열에서, 높은 배기 가스 유량과 배기 가스 온도 구배를 갖는 다이내믹 주행 모드의 경우에서 또는 세라믹 온도의 의도적 상승이나 하락의 경우 명목 온도와 실제 세라믹 온도 사이에 편차들이 종종 방지될 수 없다. 그러한 명목 온도와의 편차들은 센서 신호를 왜곡하고 연료 소비의 증가와 배기 배출의 증가를 초래할 수 있다.In practice, however, deviations between nominal and actual ceramic temperatures are often not avoided, for example in the heating of the sensor, in the case of a dynamic driving mode with a high exhaust gas flow rate and exhaust gas temperature gradient or in the case of intentional rise or fall of the ceramic temperature. . Such deviations from nominal temperature can distort the sensor signal and result in increased fuel consumption and increased exhaust emissions.

센서 신호의 왜곡은 2가지 중요한 효과에 의해 발생한다. 하나는 연결되어 있지 않은 센서의 네른스트 전압이 온도 의존적이라는 것이다. 다른 하나는 네른스트 전압이 대개 센서 작동 준비의 검출을 초래하고, 진단 목적을 위해 이용되는 센서의 전기 회로가 센서의 온도 의존적 내부 저항으로부터 측정된 센서 전압의 의존을 초래한다는 것이다. 그러므로 측정된 센서 전압에서 도출된 변수들, 예컨대 람다값 역시 온도 의존적이다.The distortion of the sensor signal is caused by two important effects. One is that the Nernst voltage of a sensor that is not connected is temperature dependent. The other is that the Nernst voltage usually results in the detection of the sensor ready for operation, and the electrical circuit of the sensor used for diagnostic purposes results in the dependence of the measured sensor voltage from the temperature dependent internal resistance of the sensor. Therefore variables derived from the measured sensor voltage, such as lambda values, are also temperature dependent.

본 발명의 과제는 세라믹 온도와 무관한 센서 신호가 이용될 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method in which a sensor signal independent of ceramic temperature can be used.

또한, 본 발명의 과제는 상기 방법의 실행을 위한 상응하는 장치를 제공하는 데 있다.It is also an object of the present invention to provide a corresponding device for the execution of the method.

상기 방법과 관련된 과제를 해결하기 위해, 온도와 무관한 배기 가스 센서의 출력 신호가 발생되고, 측정된 센서 전압 및 측정 셀의 센서 내부 저항을 이용해 제1 단계에서 전기 회로 없이 조정될 수 있을 측정 셀의 네른스트 전압이 계산되고, 제2 단계에서 제1 단계로부터 도출되는 네른스트 전압이 명목 온도에서의 네른스트 전압으로 환산되고, 명목 온도에 대한 측정 셀의 온도의 편차가 작으면, 명목 온도에서의 네른스트 전압이 직접 결정된다. 배기 가스 센서의, 온도와 무관한 출력 신호는 명목 온도와 측정 셀의 실제 세라믹 온도 사이에 편차가 발생하는 작동 단계들에서도 왜곡없이 이용된다. 다이내믹 주행 모드에서 또는 센서 히터의 부정확한 제어나 파일럿 제어에서 명목 온도와 세라믹 온도 사이의 편차들이 센서의 본 발명에 따른 출력 신호에 영향을 주지 않는다. 이 경우 일반적으로 가열 출력은 측정 셀의 온도의 안정화를 위해 제어된다. 그러나 제어가 반드시 필요한 것은 아니다. 센서 히터의 파일럿 제어만을 생각할 수도 있다. 심지어 이 방법은, 배기 가스 센서가 고온의 배기 가스에 의해서만 가열될 수 있다면, 전기 히터를 가지지 않은 배기 가스 센서로도 적용될 수 있을 것이다.In order to solve the problems associated with the method, an output signal of a temperature-independent exhaust gas sensor is generated and can be adjusted without an electrical circuit in the first step by using the measured sensor voltage and sensor internal resistance of the measuring cell. When the Nernst voltage is calculated, the Nernst voltage derived from the first stage in the second stage is converted into the Nernst voltage at the nominal temperature, and the deviation of the temperature of the measuring cell with respect to the nominal temperature is small, It is determined directly. The temperature-independent output signal of the exhaust gas sensor is used without distortion even in operating steps in which a deviation occurs between the nominal temperature and the actual ceramic temperature of the measuring cell. The deviations between the nominal temperature and the ceramic temperature in the dynamic running mode or in the inaccurate or pilot control of the sensor heater do not affect the output signal of the sensor according to the invention. In this case, in general, the heating output is controlled to stabilize the temperature of the measuring cell. But control is not necessary. Only pilot control of the sensor heater may be considered. This method may even be applied to an exhaust gas sensor without an electric heater if the exhaust gas sensor can only be heated by hot exhaust gas.

이 경우 센서 전압은 아날로그 디지털 변환기(ADC)의 형태로 전기 회로의 출력에서 결정될 수 있다. 이 경우, 2개의 전압원들, 즉 역전압을 발생하고 제어 유닛 안에 통합되어 있는 전압원과 배기 가스 센서의 측정 셀의 전압원의 병렬 회로의 출력 전압이 측정된다. ADC로 배기 센서의 신호들이 후속 처리를 위해 상응하는 디지털 신호로 변환될 수 있다.In this case the sensor voltage can be determined at the output of the electrical circuit in the form of an analog to digital converter (ADC). In this case, the output voltage of the parallel circuit of two voltage sources, namely the voltage source generating the reverse voltage and integrated in the control unit and the voltage source of the measuring cell of the exhaust gas sensor, is measured. The ADC allows signals from the exhaust sensor to be converted into corresponding digital signals for further processing.

제1 단계로부터 도출되는 네른스트 전압을 명목 온도에서의 네른스트 전압으로 환산하는 것이 계산 공식을 이용해 또는 하나나 복수의 특성 곡선들을 이용해 실행되면, 어플리케이션 비용이 비교적 작아진다. 또한 이런 특성 곡선들을 이용하여 비교적 복잡한 함수 관계들이 경우에 따라서는 내연기관의 다양한 작동 조건들에서 드러날 수 있으며 계산 시에 고려될 수 있다.If the conversion of the Nernst voltage derived from the first step to the Nernst voltage at nominal temperature is performed using a calculation formula or using one or more characteristic curves, the application cost becomes relatively small. Also, using these characteristic curves, relatively complex functional relationships can sometimes be revealed in various operating conditions of the internal combustion engine and can be taken into account in the calculations.

이 때 바람직한 방법의 일 변형예로서 배기 가스 센서의, 이전 요구 사항들에 따라 보정된 출력 신호가 람다 결정을 위해 그리고/또는 람다 제어를 위해 이용된다. 이를 통해 더 정확한 람다 제어가 가능해질 수 있다. 그 결과, 람다 제어의 스위칭온 조건들은 덜 제한적으로 설계될 수 있다. 그러므로 람다 제어가 더 빈번하게 활성화될 수 있으며, 이는 연료 소비와 유해 물질 배출을 줄이는 데 도움이 된다. 예컨대 진단 목적들에 이용되는 세라믹 온도의 의도적 상승 또는 하강은 센서의 출력 신호에 영향을 주지 않는다. 이를 통해 람다 제어의 질과 활성화 빈도가 개선되거나 증가될 수 있다.As a variant of the preferred method at this time, an output signal of the exhaust gas sensor which has been corrected according to the previous requirements is used for lambda determination and / or for lambda control. This allows for more accurate lambda control. As a result, the switching on conditions of the lambda control can be designed to be less restrictive. Therefore, lambda control can be activated more frequently, which helps to reduce fuel consumption and harmful emissions. For example, an intentional rise or fall of the ceramic temperature used for diagnostic purposes does not affect the output signal of the sensor. This can improve or increase the quality and activation frequency of lambda control.

이 경우 배기 가스 센서의 보정된 출력 신호가 특히 배기 가스 센서의 고가열에서 명목 온도에 도달하기 전에 이용될 수 있으므로, 람다 제어의 더 이른 활성화가 가능해질 수 있다.In this case, the corrected output signal of the exhaust gas sensor can be used before reaching the nominal temperature, especially at high heating of the exhaust gas sensor, thus enabling earlier activation of the lambda control.

바람직한 방법의 일 변형예에서 배기 가스 센서로서 광대역 람다 센서 또는 2점 람다 센서가 이용되며, 대응 가열 소자를 포함한다. 이러한 배기 가스 센서에 있어서 특히 중요한 점은, 배기 가스 센서들이 최적의 기능을 위해 매우 신속하게 최적의 작동 온도로 고가열되는 것이다. 이 경우 내연기관의 배기 가스 채널 내에 설치된 람다 센서들 각각은 이미 소개한 방법 및 그 변형예들을 이용해 작동될 수 있다. 기본적으로 또한 이 방법은 다른 배기 가스 센서들(예컨대 NOx 센서들) 또는 온도 의존적 출력 신호를 갖는 가스 센서들에 적용될 수도 있다. 이와 같은 가스 센서들은 예컨대 흡기 채널 내 다른 지점에도 설치될 수 있다. 특히 TSP(Thermal Shock Protection) 보호층을 갖는 배기 가스 센서들의 경우 본 발명에 따른 방법으로 내연기관의 냉 배출의 현저한 감소가 달성될 수 있다.In one variant of the preferred method, a wideband lambda sensor or a two-point lambda sensor is used as the exhaust gas sensor and includes a corresponding heating element. Of particular importance for such exhaust gas sensors is that the exhaust gas sensors are heated to the optimum operating temperature very quickly for optimum function. In this case, each of the lambda sensors installed in the exhaust gas channel of the internal combustion engine can be operated using the method and variations thereof already introduced. Basically this method may also be applied to other exhaust gas sensors (eg NOx sensors) or gas sensors having a temperature dependent output signal. Such gas sensors can also be installed at other points in the intake channel, for example. Especially in the case of exhaust gas sensors with a TSP (Thermal Shock Protection) protective layer, a significant reduction in the cold emissions of the internal combustion engine can be achieved with the method according to the invention.

상기 장치와 관련된 과제를 해결하기 위해, 제어 유닛 또는 상위 엔진 제어 유닛이 상기 방법의 대안들로 앞서 설명한 방법의 실행을 위해 계산 유닛들을 포함하며, 이러한 계산 유닛들을 이용해 배기 가스 센서의 온도와 무관한 출력 신호가 발생될 수 있다. 제어 유닛은 이의 소자들과 함께 상위 엔진 제어 유닛의 통합 요소가 될 수 있다. 이때 상기 방법의 기능이 적어도 부분적으로는 소프트웨어에 기반하여 엔진 제어 유닛 안에서 실행될 수 있다.In order to solve the problem associated with the device, a control unit or a higher engine control unit comprises calculation units for the execution of the method described above as alternatives of the method, which use these calculation units independent of the temperature of the exhaust gas sensor. An output signal can be generated. The control unit, together with its elements, can be an integral element of the upper engine control unit. The function of the method can then be implemented in the engine control unit based at least in part on software.

바람직한 일 변형예에서 제어 유닛 또는 상위의 엔진 제어 유닛이 하나 또는 복수의 특성 곡선 메모리를 포함하며, 이 특성 곡선 메모리를 이용하면 명목 온도에서의 네른스트 전압이 전기 회로 없이 조정될 수 있을 측정 셀의 네른스트 전압으로부터 결정된다. 이를 통해 값들이 더 복잡한 관계들에서도 더 큰 어플리케이션 비용 없이 환산될 수 있다. 또한, 배기 가스 센서 및/또는 내연기관의 작동 상태에 좌우되어 상이한 특성 곡선들이 저장될 수 있으며 그 후에는 계산에 이용될 수 있다.In a preferred variant, the control unit or the upper engine control unit comprises one or a plurality of characteristic curve memories, which use the characteristic curve memory to allow the Nernst voltage at nominal temperature to be adjusted without an electrical circuit. Is determined from. This allows the values to be converted even in more complex relationships without a greater application cost. Also, different characteristic curves can be stored and then used in the calculation depending on the operating state of the exhaust gas sensor and / or the internal combustion engine.

하기에서 도면들에 도시된 실행예를 참고하여 본 발명을 더욱 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the implementation examples shown in the drawings.

본 발명에 따르면 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 방법으로서, 세라믹 온도와 무관한 센서 신호가 이용될 수 있는 방법 및 이를 실행하는 장치가 제공된다.According to the present invention, as a method of operating an exhaust gas sensor in an exhaust gas channel of an internal combustion engine, a method in which a sensor signal independent of ceramic temperature can be used and an apparatus for implementing the same are provided.

도 1은 본 발명에 따른 방법이 적용될 수 있는 기술환경에 관한 개략도.
도 2는 세라믹 온도에 따른 센서 내부 저항의 그래프.
도 3은 센서 내부 저항에 따른 센서 전압의 그래프.
도 4는 세라믹 온도에 따른 센서 전압의 그래프.1 is a schematic diagram of a technical environment in which the method according to the invention can be applied.
2 is a graph of sensor internal resistance versus ceramic temperature.
3 is a graph of sensor voltage versus sensor internal resistance.
4 is a graph of sensor voltage versus ceramic temperature.

도 1에는 배기 가스 센서(15, 17)의 신호 처리를 위한 본 발명에 따른 방법이 이용될 수 있는 기술적 환경이 가솔린 엔진의 예를 이용해 개략적으로 도시되어 있다. 공기가 흡기 채널(11)에 의해 내연기관(10)에 제공되며 공기 유량은 공기 유량 센서(12)로 결정된다. 공기 유량 센서(12)는 HFM으로서 실행될 수도 있다. 내연기관(10)의 배기 가스는 배기 가스 채널(18)에 의해 배출되며, 배기 가스의 흐름 방향으로 내연기관(10)의 하류에 배기 가스 정화 장치(16)가 제공되어 있다. 이 배기 가스 정화 장치(16)는 일반적으로 하나 이상의 촉매를 포함한다.1 schematically shows the technical environment in which the method according to the invention for the signal processing of the exhaust gas sensors 15, 17 can be used using the example of a gasoline engine. Air is provided to the internal combustion engine 10 by the intake channel 11 and the air flow rate is determined by the air flow sensor 12. The air flow sensor 12 may be implemented as an HFM. The exhaust gas of the internal combustion engine 10 is discharged by the exhaust gas channel 18, and an exhaust gas purification device 16 is provided downstream of the internal combustion engine 10 in the flow direction of the exhaust gas. This exhaust gas purification device 16 generally comprises one or more catalysts.

내연기관(10)의 제어를 위해 엔진 제어 유닛(14)이 제공되며, 엔진 제어 유닛은 한편으로 연료 계측기(13)에 의해 연료를 내연기관(10)에 공급하며 다른 한편으로는 공기 유량 센서(12)의 신호 및 배기 가스 채널(18) 안에 배치된 배기 가스 센서(15) 및 배기 가스 채널(18) 안에 배치된 또 다른 배기 가스 센서(17)의 신호들이 엔진 제어 유닛에 공급된다. 배기 가스 센서(15)는 도시된 예에서 내연기관(10)에 공급되는 연료/공기 혼합기의 현재 람다값을 결정한다. 배기 가스 센서는 광대역 람다 센서로서 또는 연속형 람다 센서로서 실행될 수 있다. 배기 가스 센서(17)는 배기 가스 정화 장치(16)의 하류에서 배기 가스의 성분을 결정한다. 배기 가스 센서(17)는 점프 센서 또는 2점 람다 센서로서 형성될 수도 있다.An engine control unit 14 is provided for control of the internal combustion engine 10, which on the one hand supplies fuel to the internal combustion engine 10 by means of a fuel meter 13 and on the other hand an air flow sensor ( The signal of 12 and the signals of the exhaust gas sensor 15 arranged in the exhaust gas channel 18 and another exhaust gas sensor 17 arranged in the exhaust gas channel 18 are supplied to the engine control unit. The exhaust gas sensor 15 determines the current lambda value of the fuel / air mixture supplied to the internal combustion engine 10 in the example shown. The exhaust gas sensor can be implemented as a wideband lambda sensor or as a continuous lambda sensor. The exhaust gas sensor 17 determines the component of the exhaust gas downstream of the exhaust gas purification device 16. The exhaust gas sensor 17 may be formed as a jump sensor or a two-point lambda sensor.

배기 가스 센서(15)는 주 부품으로서 가열 소자를 통합한 측정 셀을 포함하며, 측정 셀은 배기 가스 채널(18) 내 산소 함량에 좌우되는 출력 신호를 제공하며, 이 출력 신호는 입력 신호로서 람다 제어에 이용된다. 이 측정 셀은 네른스트 셀로서 실행될 수 있다. 일반적으로 람다 제어는 엔진 제어 유닛(14)의 구성요소이다. 이에 상응하게 배기 가스 센서(15) 대신에 또는 이 배기 가스 센서에 추가로 가열 소자 및 측정 셀을 포함하는 배기 가스 센서(17)가 엔진 제어 유닛(14)에 연결될 수 있다.The exhaust gas sensor 15 comprises a measuring cell incorporating a heating element as the main component, the measuring cell providing an output signal which depends on the oxygen content in the exhaust gas channel 18, which output lambda as an input signal. It is used for control. This measurement cell can be implemented as a nerd cell. In general, lambda control is a component of the engine control unit 14. Correspondingly, an exhaust gas sensor 17 comprising a heating element and a measuring cell can be connected to the engine control unit 14 instead of or in addition to the exhaust gas sensor 15.

하기에서 예컨대 2점 람다 센서로서 실행된 배기 가스 센서(17)의 예를 이용하여 본 발명에 따른 방법이 설명된다. 이와 유사하게 본 발명의 방법은 온도 의존적인 출력 신호를 갖는 다른 배기 가스 센서에도 적용될 수 있다.The method according to the invention is described below using an example of an exhaust gas sensor 17 implemented as a two-point lambda sensor, for example. Similarly, the method of the present invention can be applied to other exhaust gas sensors having a temperature dependent output signal.

일반적으로 제어 장치에 또는 엔진 제어 유닛(14)에 전압원이 위치하며, 이 전압원은 배기 가스 센서(17)에 병렬로 배치되어 있다. 전압원은 일정한 정역전압을 발생시키고 저온 배기 가스 센서(17)에 비해 작은 내부 저항을 갖는다. 배기 가스 센서(17) 자체도 하나의 전압원이기 때문에, 2개 전압원의 병렬 회로가 사용된다. 이 같은 병렬 회로의 출력 전압은 아날로그/디지털 변환기(ADC)를 이용해 측정되고 배기 가스 센서의 네른스트 전압(33)(참고, 도 3 및 도 4)과 역전압의 중첩 전압이며, 더 작은 내부 저항을 갖는 전압원의 전압이 우세하다. 저온 센서에서 이 센서는 높은 내부 저항을 가지므로, 역전압이 우세하다. 그에 반해 고온 센서에서는 내부 저항이 매우 작으므로, 센서의 네른스트 전압이 우세하다.In general, a voltage source is located in the control device or in the engine control unit 14, which is arranged in parallel to the exhaust gas sensor 17. The voltage source generates a constant reverse voltage and has a small internal resistance compared to the low temperature exhaust gas sensor 17. Since the exhaust gas sensor 17 itself is also one voltage source, a parallel circuit of two voltage sources is used. The output voltage of such a parallel circuit is measured using an analog-to-digital converter (ADC) and is a superposition of the reverse voltage of the Nernst voltage 33 (cf. FIGS. 3 and 4) of the exhaust gas sensor and a smaller internal resistance. The voltage of the voltage source having prevails. In low temperature sensors, this sensor has a high internal resistance, so the reverse voltage prevails. In contrast, in high temperature sensors, the internal resistance is very small, so the nernst voltage of the sensor prevails.

도 2에는 세라믹 온도(22)에 대한 센서 내부 저항(21R1)의 함수 그래프로 도시되어 있다. 하나는 신 센서에 대한 제1 특성 곡선(23)이고 다른 하나는 노후 센서에 대한 제2 특성 곡선(24)이 도시되어 있다. 함수 그래프(20)에서 예컨대 220Ω의 명목 센서 내부 저항(21)에 대한 작동점(25)이 추가로 표시되어 있으며, 이는 신 센서에서 약 780℃의 세라믹 온도(22)에 상응한다. 노후 센서의 경우에는 센서 내부 저항(21)이 약 820℃의 세라믹 온도(22)에 상응한다. 하기에서 단순하게는 센서 내부 저항(21)과 세라믹 온도(22)의 명확한 관계로부터 출발한다.2 is shown as a function graph of the sensor internal resistance 21R 1 with respect to the ceramic temperature 22. One is shown the first characteristic curve 23 for the new sensor and the other is the second characteristic curve 24 for the aging sensor. Further shown in the function graph 20 is the operating point 25 for a nominal sensor internal resistance 21 of 220 ohms, for example, corresponding to a ceramic temperature 22 of about 780 ° C. in the new sensor. In the case of an aging sensor, the sensor internal resistance 21 corresponds to a ceramic temperature 22 of about 820 ° C. In the following, we simply start with a clear relationship between the sensor internal resistance 21 and the ceramic temperature 22.

도 3 및 도 4에 도시된 그래프(30)를 참고하여 본 발명에 따른 방법을 설명한다. 도 3에서는 센서 전압(31)이 센서 내부 저항(21)의 함수로서 그리고 도 4에는 세라믹 온도(22)의 함수로서 도시되고, 농후 혼합기(0.8V보다 큰 네른스트 전압(33)을 갖는 상측 곡선)와 희박 혼합기(0.2V보다 작은 네른스트 전압(33)을 갖는 하측 곡선)에서 ADC 전압(32)과 네른스트 전압(33)에 대한 곡선 추이가 각각 도시되어 있다.The method according to the present invention will be described with reference to the graph 30 shown in FIGS. 3 and 4. In FIG. 3 the sensor voltage 31 is shown as a function of the sensor internal resistance 21 and in FIG. 4 as a function of the ceramic temperature 22 and is a rich mixer (upper curve with a nerst voltage 33 greater than 0.8V). The curve transitions for the ADC voltage 32 and the Nernst voltage 33 in the and lean mixer (lower curve with the Nernst voltage 33 less than 0.2 V) are shown, respectively.

제1 단계(34)에서 ADC에서의 센서 전압(ADC 전압(32))과 센서 내부 저항(21)이 측정된다. 역저항이 센서의 전기 회로에 의해 설정되고 공지되기 때문에, 전기 회로 없이 조정될 수도 있을 네른스트 전압(33)이 계산된다. 제2 단계(35)에서 그와 같이 결정된 네른스트 전압(33)에 근거하여, 명목 내부 저항에서 그리고 명목 온도에서 조정될 수도 있을 네른스트 전압(33)이 결정된다. 명목 내부 저항은 도시된 예에서 220Ω의 값에 상응하고, 이는 신 센서에서 780℃의 명목 세라믹 온도에 상응한다(참고, 도 2에서 작동점(25)). 이는 예컨대 계산 공식에 의해 또는 제어 장치에 또는 엔진 제어 유닛(14)에 저장된 하나 또는 복수의 특성 곡선들에 의해 이루어질 수 있다.In a first step 34 the sensor voltage (ADC voltage 32) and the sensor internal resistance 21 at the ADC are measured. Since the reverse resistance is set and known by the electrical circuit of the sensor, the Nernst voltage 33 is calculated which may be adjusted without the electrical circuit. Based on the Nernst voltage 33 thus determined in the second step 35, the Nernst voltage 33, which may be adjusted at nominal internal resistance and at nominal temperature, is determined. The nominal internal resistance corresponds to a value of 220 ohms in the example shown, which corresponds to a nominal ceramic temperature of 780 ° C. in the new sensor (see operating point 25 in FIG. 2). This can be done for example by means of a calculation formula or by one or a plurality of characteristic curves stored in the control device or in the engine control unit 14.

거기에서 전기 회로가 종전처럼 단지 적은 영향을 받으면, 명목 온도 근처에서 경우에 따라 제1 단계가 생략될 수 있다.There, if the electrical circuit is only as little affected as before, the first step can be omitted, in some cases near the nominal temperature.

명목 내부 저항에서 또는 명목 세라믹 온도에서 네른스트 저항(33)은 일반적으로 다음의 기능들, 예컨대 람다 계산 및 람다 제어를 위해 또는 명목값과 실제값의 편차 발생 시에만 이용될 수 있다.Nernst resistance 33 at nominal internal resistance or at nominal ceramic temperature can generally be used only for the following functions, such as lambda calculation and lambda control, or only when deviations between nominal and actual values occur.

Claims (8)

내연기관(10)의 배기 가스 채널(18) 내 배기 가스 센서(17)의 작동 방법으로서, 배기 가스 센서(17)가 배기 가스 센서(17) 내 측정 셀의 명목 온도에 도달하기 위해 하나 이상의 가열 소자를 포함하며, 가열 출력이 측정 셀의 온도의 안정화를 위해 제어되고, 센서 전압(31)은 측정 셀의 전기 회로를 이용해 결정되는, 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 방법에 있어서,
배기 가스 센서(17)의, 온도와 무관한 출력 신호가 발생되고, 측정된 센서 전압(31) 및 측정 셀의 센서 내부 저항(21)을 이용해 제1 단계(34)에서, 전기 회로 없이 조정될 수 있을 측정 셀의 네른스트 전압(33)이 계산되고, 제2 단계(35)에서 제1 단계(34)에서 도출되는 네른스트 전압(33)이 명목 온도에서의 네른스트 전압(33)으로 환산되고, 명목 온도에 대한 측정 셀의 온도의 편차가 작으면, 직접 명목 온도(33)에서의 네른스트 전압이 직접 결정되는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 방법.A method of operating the exhaust gas sensor 17 in the exhaust gas channel 18 of the internal combustion engine 10, in which the exhaust gas sensor 17 heats one or more to reach the nominal temperature of the measuring cell in the exhaust gas sensor 17. Device, wherein the heating output is controlled for stabilization of the temperature of the measuring cell, and the sensor voltage 31 is determined using the electrical circuit of the measuring cell. ,
An output signal independent of the temperature of the exhaust gas sensor 17 is generated and can be adjusted without an electrical circuit in the first step 34 using the measured sensor voltage 31 and the sensor internal resistance 21 of the measuring cell. The Nernst voltage 33 of the measurement cell to be calculated is calculated, and the Nernst voltage 33 derived from the first stage 34 in the second stage 35 is converted into the Nernst voltage 33 at the nominal temperature, and the nominal temperature The method of operating an exhaust gas sensor in an exhaust gas channel of an internal combustion engine is characterized in that if the deviation of the temperature of the measuring cell with respect to is small, the Nernst voltage directly at the nominal temperature (33) is determined directly. 제1항에 있어서, 센서 전압(31)은 전기 회로의 출력에서 아날로그-디지털-변환기의 형태로 결정되는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 방법.2. A method according to claim 1, characterized in that the sensor voltage (31) is determined in the form of an analog-to-digital converter at the output of the electrical circuit. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 단계(34)로부터 도출되는 네른스트 전압(33)을 명목 온도에서의 네른스트 전압(33)으로 환산하는 것이 계산 공식을 이용해 또는 하나 또는 복수의 특성 곡선들을 이용해 실행되는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the conversion of the Nernst voltage 33 derived from the first step 34 into the Nernst voltage 33 at nominal temperature is performed using a calculation formula or by using one or more characteristic curves. And an exhaust gas sensor in the exhaust gas channel of the internal combustion engine. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보정된 배기 가스 센서(17)의 출력 신호가 람다 결정을 위해 또는 람다 제어를 위해 이용되는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 방법.The operation of the exhaust gas sensor in the exhaust gas channel of the internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the corrected output signal of the exhaust gas sensor 17 is used for lambda determination or for lambda control. Way. 제4항에 있어서, 배기 가스 센서(17)의 보정된 출력 신호가 명목 온도에 도달하기 전에 배기 가스 센서(17)의 고가열 시 이용되는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 방법.5. Exhaust gas in an exhaust gas channel of an internal combustion engine, according to claim 4, characterized in that the corrected output signal of the exhaust gas sensor 17 is used during high heating of the exhaust gas sensor 17 before reaching the nominal temperature. How the sensor works. 제1항 또는 제2항에 있어서, 배기 가스 센서(17)로서 광대역 람다 센서, 2점 람다 센서 또는 다른 배기 가스 센서나 온도와 무관한 출력 신호를 갖는 가스 센서가 이용되는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 방법.The internal combustion according to claim 1 or 2, characterized in that as the exhaust gas sensor 17, a wideband lambda sensor, a two-point lambda sensor or another exhaust gas sensor or a gas sensor having an output signal independent of temperature is used. Method of operation of the exhaust gas sensor in the exhaust channel of the engine. 내연기관(10)의 배기 가스 채널(18) 내 배기 가스 센서(17)의 작동 장치로서, 배기 가스 센서(17)가 배기 가스 센서(17) 내 측정 셀의 명목 온도에 도달하기 위해 하나 이상의 가열 소자를 포함하며, 가열 출력이 측정 셀의 온도의 안정화를 위해 제어될 수 있으며, 센서 전압(31)은 측정 셀의 전기 회로를 이용해 결정될 수 있는, 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 장치에 있어서,
제어 유닛 또는 상위 엔진 제어 유닛(14)이 제1항 또는 제2항에 따른 방법의 실행을 위한 계산 유닛들을 포함하며, 계산 유닛들을 이용해 배기 가스 센서(17)의, 온도와 무관한 출력 신호가 발생될 수 있는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 장치.An actuating device of the exhaust gas sensor 17 in the exhaust gas channel 18 of the internal combustion engine 10, wherein the exhaust gas sensor 17 has one or more heating elements to reach the nominal temperature of the measuring cell in the exhaust gas sensor 17. An element, the heating output of which can be controlled for stabilization of the temperature of the measuring cell, the sensor voltage 31 of which can be determined using the electrical circuit of the measuring cell, the operation of the exhaust gas sensor in the exhaust gas channel of the internal combustion engine In the device,
The control unit or upper engine control unit 14 comprises calculating units for the execution of the method according to claim 1, wherein the output signals of the exhaust gas sensor 17, which are independent of temperature, are Operating device of an exhaust gas sensor in an exhaust gas channel of an internal combustion engine. 제7항에 있어서, 제어 유닛 또는 상위의 엔진 제어 유닛(14)은 하나 또는 복수의 특성 곡선 메모리를 포함하며, 특성 곡선 메모리를 이용하면 전기 회로 없이 조정될 수 있을 측정 셀의 네른스트 전압(33)으로부터 명목 온도에서의 네른스트 전압(33)이 결정되는 것을 특징으로 하는, 내연기관의 배기 가스 채널 내 배기 가스 센서의 작동 장치.8. The control unit or upper engine control unit 14 according to claim 7, comprising one or a plurality of characteristic curve memories, from which the characteristic curve memory can be adjusted from the Nernst voltage 33 of the measuring cell which can be adjusted without an electrical circuit. The operating device of the exhaust gas sensor in the exhaust gas channel of the internal combustion engine, characterized in that the Nernst voltage (33) at nominal temperature is determined.
KR1020130084257A 2012-07-18 2013-07-17 Method and device for operating an exhaust gas sensor KR102028420B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012212596.5 2012-07-18
DE201210212596 DE102012212596A1 (en) 2012-07-18 2012-07-18 Method for operating exhaust gas probe in exhaust passage of internal combustion engine of passenger car, involves generating temperature independent output signal of exhaust gas probe, and calculating Nernst voltage of measuring cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140011283A true KR20140011283A (en) 2014-01-28
KR102028420B1 KR102028420B1 (en) 2019-10-04

Family

ID=49879883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130084257A KR102028420B1 (en) 2012-07-18 2013-07-17 Method and device for operating an exhaust gas sensor

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR102028420B1 (en)
CN (1) CN103573356B (en)
DE (1) DE102012212596A1 (en)
FR (1) FR2993601B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160088312A (en) * 2013-11-20 2016-07-25 로베르트 보쉬 게엠베하 Method for operating a sensor evaluation unit and sensor evaluation unit

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014210442A1 (en) * 2014-06-03 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Method for correcting a voltage-lambda characteristic
DE102016219560A1 (en) * 2016-10-07 2018-04-12 Continental Automotive Gmbh Method for operating an amperometric sensor element and sensor element
DE102019206429A1 (en) * 2019-05-03 2020-11-05 Robert Bosch Gmbh Method for determining an internal resistance of an electrochemical cell of a ceramic exhaust gas sensor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100073017A1 (en) * 2008-09-22 2010-03-25 Robert Bosch Gmbh Method for operating a heatable exhaust gas probe
WO2012007238A1 (en) * 2010-06-15 2012-01-19 Robert Bosch Gmbh Circuit assembly for operating a gas probe

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3835852A1 (en) * 1988-10-21 1990-04-26 Bosch Gmbh Robert METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE TEMPERATURE WITH THE AID OF THE INTERNAL RESISTANCE OF A LAMB SENSOR
DE10036129B4 (en) * 2000-07-25 2009-12-17 Volkswagen Ag Method for measuring an exhaust gas composition
DE10049685A1 (en) * 2000-10-07 2002-04-11 Volkswagen Ag Process for single diagnosis of a nitrogen oxides sensor arranged in the exhaust gas line of an internal combustion engine comprises using a lambda signal characterizing the lambda value of the exhaust gas
DE102008005110B4 (en) * 2008-01-15 2018-10-25 Volkswagen Ag Method and control for operating and adjusting a lambda probe
DE102009053411A1 (en) * 2009-11-14 2011-05-19 Volkswagen Ag Method for processing a measured, ohmic resistance R (t) of a measuring element with temperature-dependent, ohmic resistance
DE102009054935B4 (en) * 2009-12-18 2022-03-10 Robert Bosch Gmbh Method and device for diagnosing the dynamics of an exhaust gas sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100073017A1 (en) * 2008-09-22 2010-03-25 Robert Bosch Gmbh Method for operating a heatable exhaust gas probe
WO2012007238A1 (en) * 2010-06-15 2012-01-19 Robert Bosch Gmbh Circuit assembly for operating a gas probe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160088312A (en) * 2013-11-20 2016-07-25 로베르트 보쉬 게엠베하 Method for operating a sensor evaluation unit and sensor evaluation unit

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012212596A1 (en) 2014-01-23
FR2993601A1 (en) 2014-01-24
KR102028420B1 (en) 2019-10-04
CN103573356B (en) 2018-01-09
FR2993601B1 (en) 2018-05-18
CN103573356A (en) 2014-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5907345B2 (en) Gas sensor control device and control device for internal combustion engine
KR102028420B1 (en) Method and device for operating an exhaust gas sensor
KR101399192B1 (en) Emission control system for internal combustion engine
JP6025970B2 (en) Method and control unit for compensating voltage offset of a two-point lambda probe
US20160202210A1 (en) Gas sensor control device
US6253542B1 (en) Air-fuel ratio feedback control
US8418439B2 (en) NOx sensor ambient temperature compensation
JP4095138B2 (en) Method and apparatus for determining the sensitivity of a hydrocarbon sensor for an internal combustion engine
US10400699B2 (en) Abnormality determination device
JP2018200228A (en) Gas sensor controller
US11078858B2 (en) Control apparatus for an internal combustion engine
JP6551314B2 (en) Gas sensor controller
JP2019174371A (en) Gas sensor and control method of gas sensor
JP2007532927A (en) Method and apparatus for operating an exhaust gas analysis sensor cell
JP2015105843A (en) Gas sensor control device
JP2009031213A (en) Device for diagnosing abnormality of oxygen sensor
JP7274814B2 (en) electronic controller
JP6562047B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
EP2853724A1 (en) Air-fuel ratio control device of internal combustion engine
US11174807B2 (en) Operation control method of vehicle engine and vehicle system
JP7234976B2 (en) Control device
US10859021B2 (en) Apparatus for controlling air fuel ratio
KR102090976B1 (en) Method and apparatus for determination of air ratio lambda with a gas sensor
US20050139491A1 (en) Oxygen concentration detecting apparatus and method
CN106460696B (en) Method and device for operating an exhaust gas sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right