WO1983001115A1

WO1983001115A1 - Temperature adjusted device for an oxygen detector

Info

Publication number: WO1983001115A1
Application number: PCT/DE1982/000190
Authority: WO
Inventors: Bosch Gmbh Robert
Original assignee: Weyl, Helmut
Priority date: 1981-09-28
Filing date: 1982-09-22
Publication date: 1983-03-31
Also published as: IT8223452A0; IT1152650B; DE3138547A1; JPS58501522A; EP0090813A1

Description

Temperaturregeleinrichtung für einen Sauerstoffühler

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektro-chemischen Meßfühler nach der Gattung des Hauptanspruchs. Insbesondere hei Brennkraftmaschinen ist es üblich, mittels eines Sauerstoffühlers festzustellen, welchen Sauerstoffanteil das Abgas enthält, um einen besonders hohen Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu erzielen und die Abgabe von schädlichen Stoffen in die Umwelt zu vermindern. Für. diesen Zweck sind eine Vielzahl von Sauerstoffühlern vorgeschlagen, die eine Schicht eines sauerstoffionenleitenden elektrischen Elektrolyten aufweisen, an dem zwei Elektrodenschichten angebracht sind, an denen die Meßspannung abgreifbar ist. Da solche Meßsonden im allgemeinen eine bestimmte Betriebstemperatur für ein korrektes Arbeiten benötigen, werden diese beheizt. Die optimale Betriebstemperatur ist dabei meis-tens zwischen 600 und 700 ºC. Solche SauerstöTfsonden sind beispielsweise in der DE-OS 28 4 1 771 oder in den DE-GM 81 01 58U.4 beschrieben. Um die Betriebstemperatur der Sonde bei unterschiedlichen Gastemperaturen konstant zu halten, sind komplizierte Regeleinrichtungen vorgesehen, die beispielsweise das Temperaturverhalten der Meßsonde während des Betriebs der Brennkraftmaschine über Betriebskenngrößen, welche die Temperatur beeinflussen, nachbilden. Durch eine komplizierte Regeleinrichtung wird die Temperatur der Sauerstoffsonde konstant gehalten. Aus der DE-OS 30 35 284 ist es weiterhin bekannt, Sauerstoffsonden vor einer schädlichen übermäßigen Erwärmung dadurch zu schützen, daß eine Dedektoreinrichtung vorgesehen ist, die einen solchen Betriebszustand erfaßt, und durch das Erzeugen von Ein- und Ausschaltbefehlen die Heizung getaktet ein- und ausschaltet. Die vorgeschlagenen Vorrichtungen zum Schutz der Sauerstoffsonde vor einer Überhitzung benötigen eine Vielzahl von weiteren Meßfühlern und umfangreiche Regelschaltungen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Meßfühler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Widerstandsänderung des PTC-Widerstandes in Abhängigkeit von der Temperatur eine Überhitzung des Meßfühlers vermieden wird. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß Regelschaltungen oder sonstige Meßfühler nicht erforderlich sind und bereits sämtliche bekannten Sauerstoffühler mit einem Heizelement weiterhin verwendbar sind.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Meßfühlers möglich. Besonders vorteilhaft ist es, bereits das Heizelement selbst als PTC-Widerstand auszubilden. Mit steigender Temperatur erhöht das Heizelement dann seinen Widerstand, so daß der Strom durch das Heizelement ver- mindert wird. Ein zusätzlicher PTC-Widerstand ist dann nicht erforderlich. Weiterhin ist von Vorteil, daß sich der PTC-Widerstand am Meßort befindet. Als Widerstands- bzw. Heizelementsmaterial haben sich insbesondere Nickel- oder Nickel-Eisen-Legierungen als vorteilhaft erwiesen. Heizelemente bzw. Widerstände aus diesen Materialien sind hinreichend robust und haben. als weiteren Vorteil, daß diese Materialien leicht zu beschaffen sind.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit getrenntem PTC-Widerstand und Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Heizelement als PTC-Widerstand ausgebildet ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt einen Abgaskanal 1, in dem ein Heizungsvorwiderstand 2 mit PTC-Charakteristik eingebracht ist. Der Heizungsvorwiderstand 2 ist in Reihe geschaltet mit einer Heizung 5, einer Lambda-Sonde 3. Die Reihenschaltung von PTC-Widerstand 2 und Heizelement 5 wird von einer nicht dargestellten Spannungsquelle gespeist, so daß das Heizelement aufheizbar ist. Die Meßelektroden 4 dienen zur Aufnahme des Meßsignals, das über Leitungen zu einer nicht dargestellten Regeleinrichtung geführt ist. Der Heizungsvorwiderstand 2 mit PTC-Charakteristik ist bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft ähnlich einer Glühstiftkerze auf- gebaut, die im Abgasström des Abgaskanals 1 in der Nähe der Sonde installiert ist. Als Widerstandsmaterial für den PTC-Widerstand eignen sich insbesondere Nickel- oder Nickel-Eisen-Legierungen.

Steigt nun die Temperatur im Abgaskanal an, erhöht sich aufgrund der PTC-Charakteristik der Weg des Heizungsvorwiderstandes 2, so daß bei höheren. Abgastemperaturen der Stromfluß durch das Heizelement der Sonde gedrosselt ist. Dadurch wird vermieden, daß die Sonde bei hohen Abgastemperaturen überhitzt wird und Schaden nimmt.

In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Heizelement in der Sonde selbst eine PTC-Charakteristik auf. Im Abgaskanal 1 ist wiederum eine Lambda-Sonde 3 eingebracht, die ein Heizelement 5 und eine Meßsonde 3 aufweist. Das Heizelement 5 besteht hierbei aus einer Nickeloder Nickel-Eisen-Legierung, so daß das Heizelement 5 seinen Widerstandswert in Abhängigkeit von der Temperatur- am Heizelement ändert. Mit steigender Temperatur erhöht sich der Widerstand, so daß der Strom durch das Heizelement abnimmt. Diese Anordnung erfordert einen speziellen Heizdraht in der Sauerstoffsonde. Vorteilhaft ist dabei, daß die Temperatur am Heizelement 5 selbst eine Veränderung des Widerstands bewirkt, so daß eine gute räumliche Nähe zwischen Meßsonde h und der Temperaturbeeinflussung gegeben ist.

Claims

Ansprüche

1. Elektro-chemischer Meßfühler zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Gasen, insbesondere in Abgasen von Brennkraftmaschinen, mit einem Heizelement, dessen Temperatur regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Heizelement (5) des Meßfühlers (3) in Reihe ein PTC-Widerstand (2) geschaltet ist, der im Gaskanal (1) eingebracht ist.

2. Elektro-chemischer Meßfühler zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Gasen, insbesondere in Abgasen von Brennkraftmaschinen, mit einem Heizelement, dessen Temperatur regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (5) als PTC-Widerstand ausgebildet ist.

3. Elektro-chemischer Meßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstands- bzw. Heiz- elementsmaierial Nickel- oder Nickel-Eisen-Legierungen Verwendung finden.