CN102939532B - 用于运行气体探测器的电路布置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电路布置，其用于运行用来确定气体混合物中的氧气浓度的探测器（10）、特别是用来确定内燃机的废气中的氧气浓度的λ探测器，其具有：用作外部泵电极和内部泵电极的并且形成泵单元的两个电极（11、15）；用作能斯脱电极（15）和基准电极（19）的、形成能斯脱单元的两个电极；和泵电流调节器（210），该泵电流调节器这样调节被加载给泵单元的泵电流，使得可预设的、可分接在能斯脱单元上的能斯脱电压（U_N）被调节为可预设的值，其特征在于，能斯脱电压的可预设的值是可变的。

Description

用于运行气体探测器的电路布置

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求1的类型的、用于运行气体探测器的电路布置。

背景技术

例如由公开文献“Bosch Kraftfahrtechnisches Taschenbuch（博世机动车技术手册）”,第25期，2003年10月，第134页中公开了所谓的宽带-λ探测器和用于运行这种宽带-λ探测器的电路布置。这种多层陶瓷制的探测器基本上由常规的、用作电流单元或者说电镀单元（galvanisch Zelle）的浓度探测器（能斯脱探测器）以及极限电流单元或“泵”单元的组合组成。从外部将电压施加到该泵单元上。如果电压足够大，则产生所谓的极限电流，该极限电流与探测器两侧上的氧气浓度差成比例。利用电流与极性相关地输送氧离子。通过作为电子调节电路的电路布置确保了：由泵单元通过非常狭窄的扩散间隙从废气中给浓度探测器始终输送恰好这样多的氧气，从而控制在所述浓度传感器处状态量λ=1。当废气中空气过量，即在所谓的稀薄区域中时，泵抽氧气，在废气的剩余氧气含量较低，即在浓厚（fett）区域中时，通过泵电压的反转输送氧气。泵电流在此形成探测器的输出信号。

在这种两部分的宽带-λ探测器中预设固定的额定（能斯脱）电压，该电压至少为450mV。这种固定的电压作为用于泵电流调节器的额定值。泵电流调节器的任务是，通过改变泵电流的大小和极性，将能斯脱单元电压调节为期望的、固定的额定值。

所述将能斯脱电压调节到固定值的前提是一种预设的探测器运行点，一种运行点，在其中探测器按照规定地工作并且该运行点例如通过额定运行温度表征。如果例如未达到这种额定运行温度，则不会确保探测器的按照规定的运行。因此可以例如基于调节为能斯脱电压的固定值，在低于运行温度时出现泵电流调节器的振动。

发明内容

根据本发明的、具有独立权利要求1所述的特征的电路布置相应地具有以下优点：探测器可在宽的运行区域上运行，特别是例如当还未达到额定运行温度，也就是探测器具有低于额定运行温度的温度时。

也在这种情况下，稳定的运行通过下述方式来确保：能斯脱电压的可预设的值未被固定地预设，而是可变化的。因此在一定程度上可以实现使得探测器的运行模式匹配于预设的边界条件。

通过在从属权利要求中实施的措施，可以实现在独立权利要求中给出的电路布置的有利的改进方案和改良。因此有利的实施方式提出，能斯脱电压的可预设的值的变化与运行点相关地实现。由此与运行点相关地调节了能斯脱电压。

适宜地，能斯脱电压的可预设的值的变化与至少探测器温度和/或气体混合物的成分相关地实现。

变化在此可以适宜地连续地实现，也就是说，能斯脱电压的可预设的值连续地变化。因此，可在最不同的运行点处调节探测器。

另一种实施方式提出，能斯脱电压的可预设的值分级地在至少两个电压值上实现。

对于这种情况，即未达到探测器的额定运行温度，一种设计方案提出，当低于探测器的额定运行温度时，能斯脱电压的可预设的值降低，特别是从450mV下降到200mV。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面的说明中进行详细说明。在此，特征分别可以本身和组合地实现。

图中示出：

图1示意性地示出了具有电路布置的气体传感器的传感器元件，并且

图2示出了具有根据本发明的电路布置的气体传感器的等效电路图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出的气体传感器10包括第一电极、也称为外部泵电极11，其暴露于待检查的气体中。待检查的气体通过气体通道12和扩散屏障13到达测量气体室14中，在该测量气体室中布置有第二电极、也称为内部泵电极15。在第一和第二电极11、15之间形成了泵单元。第一电极11与泵导线16相连接，并且第二电极15与测量线路17相连接。

气体传感器10包括基准气体室18，在该基准气体室中布置有第三电极、也称为基准电极19，该基准电极与基准泵导线20相连接。在基准气体室18与测量气体室14之间，正如在电极11、15之间那样形成了具有能斯脱电压（Nernstspannung）U_N的能斯脱单元（Nernstzelle），在其中可以进行基准气体离子运输21。能斯脱电压U_N可分接在导线17与20之间。

在图2中示意性地示出了这种气体传感器的等效电路图以及电路布置200的详细结构，该电路布置例如是内燃机的控制器的一部分。在此，相同的元件以与图1中相同的附图标记示出。传感器加热装置22在图2中标示为电阻RH，并且加热线路23、24可连接到接线触点或者说插头触点上。能斯脱单元示意性地示出为由电阻R_i和电压源组成的等效电路图。泵单元同样示出为由电压源和电阻R_p组成的等效电路图。在传感器中还可以布置微调电阻R_T，该微调电阻与布置在电路布置200中的电阻R1并联并且用于以本身已知的和在此未详细描述的方式来调整探测器。

电路布置200具有泵电流调节器210，该泵电流调节器可以模拟地或数字地构造。该泵电流调节器210用于调节被加载给探测器10的泵电流I_p。泵电流I_p在此通过泵导线16和基准泵导线20被输送。在由现有技术中已知的探测器中，取决于大多数情况下为450mV的能斯脱电压的可预设的值来调节泵电流。该固定电压作为用于泵电流调节器210的额定值。泵电流调节器的任务是，通过泵电流I_p关于其在泵单元上的大小和极性方面的变化，将能斯脱单元电压调节为期望的固定额定值。现在可能出现的情况是，探测器10例如还未达到其额定运行温度。在这种情况下不能确保探测器10的稳定运行，更确切地说，这种调节会导致泵电流调节器210的振动。

因此，本发明的基本构思在于，不再借助于泵电流调节器将能斯脱电压U_N调节为固定的可预设的值，而是预设能斯脱额定电压的可变化的值。这通过电路单元220示意性地示出。电压的变化例如可以取决于参数、例如取决于探测器温度或气体混合物的成分来实现。电压的变化根据这些参数既可以连续地又可分级地通过两个或多个固定值来实现。

通过额定电压的这种变化、也就是说能斯脱电压的可预设的值的变化，可以在运行点处利用特别的边界条件来确保探测器10的稳定的运行。例如可以在其温度低于额定运行温度的冷的探测器中，当额定电压、也就是说能斯脱电压的可预设的值例如从450mV下降到200mV时，确保探测器10的稳定运行。在这种情况下，使得在电路单元220中的能斯脱电压的可预设的值下降，并且泵电流调节器210调节了相应的泵电流I_p。需要注意的是，泵电流调节器除了离散的、模拟的或数字的结构之外也可以实现为内燃机的控制器中的计算机程序。

Claims (7)

1.一种电路布置，其用于运行用来确定气体混合物中的氧气浓度的探测器（10），其具有：用作外部泵电极和内部泵电极（11、15）的并且形成泵单元的两个电极；用作能斯脱电极（15）和基准电极（19）的、形成能斯脱单元的两个电极；和泵电流调节器（210），所述泵电流调节器这样调节被加载给所述泵单元的泵电流，使得能预设的、能分接在所述能斯脱单元上的能斯脱电压（U_N）被调节为能预设的值，其中所述能斯脱电压的能预设的值是可变的，其特征在于，所述能斯脱电压的能预设的值与探测器温度相关地变化。

2.根据权利要求1所述的电路布置，其特征在于，所述探测器（10）是用来确定内燃机的废气中的氧气浓度的λ探测器。

3.根据权利要求1或2所述的电路布置，其特征在于，所述能斯脱电压的能预设的值与运行点相关地变化。

4.根据权利要求1或2所述的电路布置，其特征在于，所述能斯脱电压的能预设的值连续地变化。

5.根据权利要求1或2所述的电路布置，其特征在于，所述能斯脱电压的能预设的值分级地在至少两个电压值上实现。

6.根据权利要求1所述的电路布置，其特征在于，当低于所述探测器的额定运行温度时，所述能斯脱电压的能预设的值降低。

7.根据权利要求6所述的电路布置，其特征在于，所述能斯脱电压的能预设的值从450mV下降到200mV。