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DE102007027183A1 - Method for operating gas sensor, for determining concentration of gas components in gas mixture, involves exposing pump electrode to exhaust gas over diffusion barrier - Google Patents

Method for operating gas sensor, for determining concentration of gas components in gas mixture, involves exposing pump electrode to exhaust gas over diffusion barrier Download PDF

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Publication number
DE102007027183A1
DE102007027183A1 DE200710027183 DE102007027183A DE102007027183A1 DE 102007027183 A1 DE102007027183 A1 DE 102007027183A1 DE 200710027183 DE200710027183 DE 200710027183 DE 102007027183 A DE102007027183 A DE 102007027183A DE 102007027183 A1 DE102007027183 A1 DE 102007027183A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
pumping
dependence
variable
static pressure
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200710027183
Other languages
German (de)
Inventor
Thomas Seiler
Lothar Diehl
Helge Schichlein
Anna Karoline Winkler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200710027183 priority Critical patent/DE102007027183A1/en
Publication of DE102007027183A1 publication Critical patent/DE102007027183A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/417Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/419Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells

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Abstract

The method involves exposing a pump electrode (15) to the exhaust gas over a diffusion barrier (12). The temperature dependency of a variable correcting variable of a pump control circuit, guided by the pump electrode, is determined. The static pressure dependency of the gas sensor (1) is concluded. Independent claims are also included for the following: (1) a circuit arrangement for operating a broadband lambda probe, for determining the gas components in a gas mixture (2) a computer program (3) a computer program product with a program code.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gassensors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Gassensors nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 5.The The invention relates to a method for operating a gas sensor according to the preamble of claim 1 and a circuit arrangement for operating a gas sensor according to the genre of the independent Claim 5.

Gegenstand der Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens.object The invention also includes a computer program and a computer program product with a program code stored on a machine-readable carrier is stored for carrying out the method.

Stand der TechnikState of the art

Elektrochemische Gassensoren in Form von Lambdasonden werden in großer Zahl in Abgassystemen von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um für die Motorsteuerung Signale über die Abgaszusammensetzung bereitstellen zu können. Auf diese Weise kann der Motor so betrieben werden, dass die Abgase eine optimale Zusammensetzung für die Nachbehandlung mit im Abgassystem heute üblicherweise vorhandenen Katalysatoren aufweisen.electrochemical Gas sensors in the form of lambda probes are in large numbers used in exhaust systems of internal combustion engines in motor vehicles, for the engine control signals about the exhaust gas composition to be able to provide. That way, the engine can be operated so that the exhaust gases have an optimal composition for after-treatment with in the exhaust system today usually have existing catalysts.

Ein solcher auch als Breitbandsonde bezeichneter Gassensor geht beispielsweise aus der DE 101 63 912 A1 hervor.Such a gas sensor, also referred to as a broadband probe, for example, is derived from US Pat DE 101 63 912 A1 out.

Die Diffusionsbarriere für derartige planare Breitbandlambdasonden wird aus Zirkoniumoxid unter Zusatz eines Porenbildners hergestellt. Aufgrund eines erhöhten Yttriumoxidgehalts und eines geringeren Siliziumgehalts verglichen mit dem angrenzenden, den Elektrolyt bildenden Zirkonoxid dämpft eine verminderte Sinteraktivität das Verschließen der durch den Porenbildner nach dem Ausbrennen zurückgelassenen Poren, wobei Silizium beim Sintern zu einer flüssigen Korngrenzphase führt, die das Sintern beschleunigt, Yttriumoxid jedoch die Sinteraktivität senkt.The Diffusion barrier for such planar broadband lambda probes is made of zirconium oxide with the addition of a pore-forming agent. Due to an increased yttrium oxide content and a lower Silicon content compared with the adjacent, the electrolyte forming zirconium oxide dampens a reduced sintering activity closing the through the pore former after burning out left behind pores, with silicon during sintering too a liquid grain boundary phase leads to the Sintering accelerates, but yttria increases the sintering activity lowers.

Der Sauerstofftransport in der Diffusionsbarriere erfolgt durch die sogenannte Knudsen-Diffusion und durch eine Gasphasendiffusion. Der Grenzstrom einer Sonde mit vorwiegend Sauerstofftransport über Gasphasendiffusion ist druckunabhängig, weil die Druckabhängigkeit der Diffusion, gemäß der die mittlere freie Weglänge und damit die Diffusion proportional zum Kehrwert des Drucks abnehmen, durch den höheren Partialdruck des Sauerstoffs kompensiert wird. Bei Diffusionsbarrieren mit kleineren Poren wird nun die mittlere freie Weglänge vom Porenradius bestimmt und ist daher konstant. Bei dieser so genannten Knudsen-Diffusion ist der Sauerstofftransport somit insgesamt druckabhängig, weil hier die Konzentration des Sauerstoffs zunimmt, ohne dass gleichzeitig die Diffusionskonstante abnimmt und damit nimmt der Grenzstrom mit dem Druck zu.Of the Oxygen transport in the diffusion barrier takes place through the Knudsen diffusion and gas-phase diffusion. The limiting current of a probe with predominantly oxygen transport via gas phase diffusion is pressure independent, because the pressure dependence diffusion, according to the mean free path and thus decrease the diffusion in proportion to the reciprocal of the pressure, is compensated by the higher partial pressure of oxygen. For diffusion barriers with smaller pores, the mean free path length determined by the pore radius and is therefore constant. In this so-called Knudsen diffusion is the oxygen transport thus altogether pressure-dependent, because here the concentration of the oxygen increases without at the same time the diffusion constant decreases and thus the limiting current increases with the pressure.

In umgekehrter Weise wie die Druckabhängigkeit verhält sich die Temperaturabhängigkeit des Grenzstroms. Bei Sonden mit einem vorwiegenden Sauerstofftransport über eine Gasphasendiffusion nimmt der Grenzstrom mit der Temperatur zu, während der Grenzstrom bei Sonden mit einem Sauerstofftransport, der vorwiegend über die Knudsen-Diffusion erfolgt, nicht von der Temperatur abhängt. Daher lässt sich eine Korrelation der beiden Koeffizienten feststellen. Sonden mit einer hohen Druckabhängigkeit des Grenzstroms weisen eine niedrige Temperaturabhängigkeit des Grenzstroms und umgekehrt auf.In reverse as the pressure dependence behaves the temperature dependence of the limiting current. For probes with a predominant oxygen transport via a gas phase diffusion takes the limiting current with the temperature too, while the limiting current in probes with an oxygen transport, predominantly over the Knudsen diffusion takes place, does not depend on the temperature. Therefore, a correlation of the two coefficients can be found determine. Probes with a high pressure dependence of the Limit currents have a low temperature dependence of the limiting current and vice versa.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2006 011 837.5 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Gaskonzentration in einem Messgas bekannt geworden, gemäß dem die statische Druckabhängigkeit aus einer Mittelung über eine Vielzahl von Wertepaaren aus Gaskonzentrationssignalen und Drucksignalen bestimmt werden, wobei der Druck mittels eines Abgasdruckmodells berechnet wird. Es wird hierbei ein sogenannter Kompensationsparameter des Gassensors ermittelt, der wiederum zur Bestimmung der Gaskonzentration herangezogen wird.From the not pre-published DE 10 2006 011 837.5 For example, a method for determining a gas concentration in a measurement gas has become known according to which the static pressure dependence is determined from averaging over a multiplicity of value pairs from gas concentration signals and pressure signals, the pressure being calculated by means of an exhaust gas pressure model. In this case, a so-called compensation parameter of the gas sensor is determined, which in turn is used to determine the gas concentration.

Eine Signaländerung aufgrund einer Druckvariation im Schub eines die Brennkraftmaschine aufweisenden Fahrzeugs von beispielsweise 200 mbar führt zu Änderungen des Pumpstroms um nur 10%, also zu einer verhältnismäßig kleinen Änderung. Außerdem müssen sehr viele Messungen herangezogen werden, weil sich erstens der Grenzstrom mit der Verdünnung des zu messenden Luftsauerstoffs aufgrund der Variation des Wasserdampfgehalts der Luft ändert, weil zweitens Störungen in der Auswerteelektronik zu einer Variation des Spannungsrohsignals für den Grenzstrom führen und weil drittens der aufgrund eines Modells ermittelte Druck aufgrund von Ungenauigkeiten des Druckmodells für verschiedene Fahrzeugbetriebszustände mehr oder weniger fehlerbehaftet ist.A Signal change due to a pressure variation in the thrust of a for example, the vehicle having the internal combustion engine 200 mbar leads to changes in the pumping current only 10%, so to a relative small change. Besides, you have to be very Many measurements are used because, first, the limiting current with the dilution of the air to be measured due to the variation of the water vapor content of the air changes because second, interference in the transmitter to a variation lead the voltage raw signal for the limiting current and, thirdly, the pressure determined on the basis of a model due to inaccuracies of the print model for various vehicle operating conditions more or less error-prone.

Alternativ zur Messung der Druckabhängigkeit im Fahrzeug kann man diese auch fest vorgeben und anhand dieses einheitlichen Werts die Druckkompensation durchführen. Es treten aber fertigungsbedingte Schwankungen der statischen Druckabhängigkeit bei derartigen Sensoren auf. Eine Streuung der statischen Druckabhängigkeit von Sonde zu Sonde und eine zeitliche Änderung der statischen Druckabhängigkeit über die Lebensdauer führen zu einer Streuung des Nutzsignals, also beispielsweise des zu bestimmenden Lambdawerts, trotz Druckkompensation.alternative to measure the pressure dependence in the vehicle you can They also firmly specify and, based on this uniform value, the Perform pressure compensation. But there are production-related Variations in the static pressure dependence in such Sensors on. A scatter of static pressure dependence from probe to probe and a temporal change of static Pressure dependence over the lifetime lead to a scattering of the useful signal, so for example to be determined Lambda value, despite pressure compensation.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Gassensors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Gassensors mit den Merkmalen des Anspruchs 5 ermöglichen demgegenüber eine erhebliche Reduzierung der Streuung des Grenzstromsignals nach einer Druckkompensation aufgrund von Fertigungsstreuungen der statischen Druckabhängigkeit im Neuzustand wie auch aufgrund von Alterung der statischen Druckabhängigkeit über die Lebenszeit. Die Bestimmung der statischen Druckabhängigkeit kann darüber hinaus über den gesamten Lambdabereich der Pumpzelle ausgedehnt werden, wobei gegebenenfalls die Sonde nur passiv betrieben wird, d. h. das Ausgangssignal nicht ausgewertet wird.The inventive method for operating a Gas sensor with the features of claim 1 and the inventive Circuit arrangement for operating a gas sensor with the features of claim 5 on the other hand allow a Significant reduction in the dispersion of the limiting current signal after one Pressure compensation due to manufacturing variations of the static Pressure dependence in new condition as well as due to aging the static pressure dependence over the lifetime. The determination of the static pressure dependence can over it extended beyond the entire lambda range of the pumping cell with possibly the probe being operated only passively, d. H. the output signal is not evaluated.

Rein prinzipiell ist es auch möglich, den bei der Bestimmung der statischen Druckabhängigkeit verwendeten Druckwert zu vergleichen mit dem bestimmten Druck aufgrund eines Druckmodells, wodurch eine Plausibilisierung der Temperatur- und Druckabhängigkeit möglich ist.Purely In principle, it is also possible in the determination the static pressure dependence used pressure value to compare with the specific pressure due to a print model, whereby a plausibility of the temperature and pressure dependence is possible.

Ein großer Vorteil ist auch, dass bei diesem Verfahren, welches auf die Temperaturabhängigkeit des Pumpstroms abzielt, schon nach wenigen Messwerten eine genaue Bestimmung der Temperaturabhängigkeit möglich ist, da die Temperaturabhängigkeit des Pumpstroms unabhängig vom Wassergehalt der Luft ist und weil kurz nacheinander liegende Messungen den gleichen Wassergehalt aufweisen.One Another big advantage is that in this process, which aimed at the temperature dependence of the pumping current, accurate determination of the temperature dependence after only a few measured values is possible because the temperature dependence of Pumping current is independent of the water content of the air and because measurements in quick succession have the same water content exhibit.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Zusammenhang mit der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments and embodiments of the invention are taken in conjunction with the drawings and the description below.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 eine schematische Schnittansicht einer Breitbandlambdasonde; 1 a schematic sectional view of a broadband lambda probe;

2 schematisch eine Schaltungsanordnung zum Betreiben der in 1 dargestellten Breitbandlambdasonde; 2 schematically a circuit arrangement for operating the in 1 illustrated broadband lambda probe;

3 zwei Diffusionsbarrieren mit unterschiedlicher statischer Druckabhängigkeit; 3 two diffusion barriers with different static pressure dependence;

4 die Temperatur und der Pumpstrom über der Zeit bei einer in 1 dargestellten Breitbandlambdasonde und 4 the temperature and the pumping current over time at an in 1 presented broadband lambda probe and

5 schematisch die Temperaturabhängigkeit a über dem Wert der statischen Druckabhängigkeit k. 5 schematically the temperature dependence a above the value of the static pressure dependence k.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

Ein Beispiel eines in 1 gezeigten Gassensors 1, eine sogenannte Breitbandlambdasonde zur Bestimmung des Sauerstoffanteils in einem Abgas eines (nicht dargestellten) Verbrennungsmotors, ist als keramisches Laminat aus einzelnen Schichten 2, 5, 7, 9, 14 ausgebildet. Eine elektrische Heizvorrichtung 4 sowie die zugehörigen Leiterbahnen zur elektrischen Stromzuführung sind in eine isolierende Schicht 3 eingebettet. In der Schicht 5 ist ein Referenzluftkanal 6 vorgesehen, in dem eine Referenzelektrode 8, beispielsweise aus porösem Platinmaterial angeordnet ist. Die Referenzelektrode 8 ist über eine anschließende schichtförmige Leiterbahn mit einem Anschlusskontakt des Gassensors verbunden (nicht dargestellt).An example of an in 1 shown gas sensor 1 , a so-called broadband lambda probe for determining the oxygen content in an exhaust gas of an internal combustion engine (not shown), is a ceramic laminate of individual layers 2 . 5 . 7 . 9 . 14 educated. An electric heater 4 and the associated conductor tracks for the electrical power supply are in an insulating layer 3 embedded. In the shift 5 is a reference air channel 6 provided in which a reference electrode 8th , For example, is arranged from porous platinum material. The reference electrode 8th is connected via a subsequent layer-shaped conductor to a terminal contact of the gas sensor (not shown).

Oberhalb der Festelektrolytschicht 7 ist eine strukturierte Festelektrolytschicht 9 mit einer großen Aussparung angeordnet, welche zentrisch zu einem den Körper des Gassensors 1 senkrecht zu dessen Schichten durchsetzenden Abgas-Zutrittsloch 10 angeordnet ist. Innerhalb der Aussparung ist unter Freilassung eines zum Zutrittsloch 10 konzentrischen Ringraums 11 poröses Material als Diffusionsbarriere 12 gegenüber einem eindiffundierenden Messgas angeordnet. Das Zutrittsloch 10 kann, wie dargestellt, als Sackloch oder abweichend von der Darstellung als eine den Körper des Gassensors 1 vollständig durchsetzende Öffnung ausgebildet sein. Im Bereich des Ringraums 11, der auch als Diffusionskammer bezeichnet wird, trägt die Festelektrolytschicht 7 eine vorzugsweise für Gase permeable schichtförmige Nernstelektrode 3 aus porösem Platinmaterial.Above the solid electrolyte layer 7 is a structured solid electrolyte layer 9 arranged with a large recess, which centric to a the body of the gas sensor 1 perpendicular to its layers passing through the exhaust gas inlet hole 10 is arranged. Within the recess is released one of the access hole 10 concentric annulus 11 porous material as a diffusion barrier 12 arranged opposite a diffusing measuring gas. The access hole 10 can, as shown, as a blind hole or deviating from the representation as a the body of the gas sensor 1 completely penetrating opening may be formed. In the area of the annulus 11 , which is also referred to as a diffusion chamber, carries the solid electrolyte layer 7 a preferably gas permeable layered Nernst electrode 3 made of porous platinum material.

Über der Schicht 9 bzw. dem porösen Material 12 liegt eine weitere Festelektrolytschicht 14, die auf ihrer, dem Ringraum und damit der Diffusionskammer 11 zugewandten Seite sowie auf ihrer dem Ringraum 11 abgewandten Seite jeweils vorzugsweise für Gase permeable innere und äußere Pumpelektroden 15, 16 aus zumindest bereichsweise porösem Platinmaterial aufweist, wobei die Elektroden 15, 16 so geformt sind, dass sie in Draufsicht auf die Schichten des Körpers des Gassensors 1 den Ringraum 11 zumindest im Wesentlichen überdecken. Über der Schicht 14 liegt noch eine gasdurchlässige Schutzschicht 17. Alle Festelektrolytschichten 2, 3, 5, 7, 9, 14 sind beispielsweise in Form von Folien aus Zirkondioxid, dem Yttriumoxid beigefügt ist, gefertigt.Over the shift 9 or the porous material 12 is another solid electrolyte layer 14 on their, the annulus and thus the diffusion chamber 11 facing side as well as on their the annulus 11 opposite side each preferably for gas permeable inner and outer pumping electrodes 15 . 16 has at least partially porous platinum material, wherein the electrodes 15 . 16 are shaped so that they are in plan view of the layers of the body of the gas sensor 1 the annulus 11 at least essentially cover. Over the shift 14 is still a gas-permeable protective layer 17 , All solid electrolyte layers 2 . 3 . 5 . 7 . 9 . 14 are for example in the form of films of zirconium dioxide, the yttria is added, made.

Es ist zu bemerken, dass die Erfindung nicht auf eine hier gezeigte Breitbandlambdasonde beschränkt ist, sondern bei allen Sonden, welche die Messung der Luftzahl über einen Lambdawert von 1 hinaus gestatten, zum Einsatz kommen kann. So kann beispielsweise statt der gezeigten Breitbandlambdasonde auch eine Magersonde vorgesehen sein, die sich konstruktiv von der in 1 gezeigten Breitbandsonde dadurch unterscheidet, dass ein Referenzluftkanal und eine darin angeordnete Referenzelektrode aufweist. Auch können Sonden zum Einsatz kommen, bei denen die Elektroden auf der Außenseite des Festelektrolyten angeordnet sind und durch entsprechende Schichten, die dann die Diffusionsbarriere bilden, überdeckt sind.It should be noted that the invention is not restricted to a broadband lambda probe shown here, but to all probes which measure the air number over a lambda value of 1 addition, can be used. Thus, for example, instead of the broadband lambda probe shown, it is also possible to provide a lean-type probe, which differs structurally from the one shown in FIG 1 differs characterized in that a reference air channel and a reference electrode arranged therein has. It is also possible to use probes in which the electrodes are arranged on the outside of the solid electrolyte and are covered by corresponding layers, which then form the diffusion barrier.

Die vorstehend beschriebene Breitbandsonde funktioniert wie folgt:
Das das Zutrittsloch 10 aufweisende Ende des Körpers ist im Abgasstrom bzw. in einem mit dem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors oder auch eines Heizgerätes kommunizierenden Bereich angeordnet, während das andere Ende des Körpers mit einem Referenzgas, in der Regel Luft, beaufschlagt wird.
The broadband probe described above works as follows:
That the access hole 10 having end of the body is disposed in the exhaust stream or in a communicating with the exhaust stream of an internal combustion engine or a heater area, while the other end of the body with a reference gas, usually air, is applied.

Über den Referenzluftkanal 6, welcher am vorgenannten anderen Ende des Körpers 1 eine für das Referenzgas zugängige Öffnung aufweist, gelangt das Referenzgas bis in das in 1 sichtbare Endstück des Referenzgaskanals. Über das Zutrittsloch 10 gelangt Abgas zum porösen Material 12, durch das das Abgas in den Ringraum 11 diffundiert, der dementsprechend eine Diffusionskammer bildet.About the reference air channel 6 , which at the aforementioned other end of the body 1 has an accessible for the reference gas opening, the reference gas reaches into the in 1 visible end piece of the reference gas channel. About the access hole 10 Exhaust gas reaches the porous material 12 through which the exhaust gas enters the annulus 11 diffuses, which accordingly forms a diffusion chamber.

Wenn das abgasseitige Ende des Körpers 1 mittels der elektrischen Widerstandsheizung 4 beheizt wird, kann zwischen der Referenzelektrode 8 und der Nernstelektrode 13 eine elektrische Spannung abgegriffen werden, deren Maß von den Sauerstoffpartialdrücken innerhalb des Endstückes des Referenzgaskanals 6 bzw. innerhalb des Ringraumes 11 abhängt. Hierbei wird der Effekt ausgenutzt, dass die Festelektrolytschichten 2, 3, 5, 7, 9, 14 Sauerstoffionen leiten und dass das Platinmaterial der vorgenannten Elektroden 8, 13 die Bildung dieser Sauerstoffionen katalysiert. Dabei tritt an den Elektroden 8, 13 eine von den jeweiligen Sauerstoffpartialdrücken abhängige Potenzialdifferenz auf, die auch als Nernstspannung bezeichnet wird. Der Sauerstoffpartialdruck in der Diffusionskammer 11 kann durch Anlegen einer externen elektrischen Spannung mit steuerbarer Polarität gesteuert werden. Die entsprechende Spannungsquelle wird an nicht dargestellte Kontakte angeschlossen, die mit den Pumpelektroden 15, 16 elektrisch verbunden sind, beispielsweise über im Laminat des Körpers des Gassensors 1 eingearbeitete Leiterbahnen.If the exhaust side of the body 1 by means of electrical resistance heating 4 is heated, can between the reference electrode 8th and the Nernst electrode 13 an electrical voltage to be tapped whose measure of the oxygen partial pressures within the tail of the reference gas channel 6 or within the annulus 11 depends. Here, the effect is exploited that the solid electrolyte layers 2 . 3 . 5 . 7 . 9 . 14 Lead oxygen ions and that the platinum material of the aforementioned electrodes 8th . 13 catalyzes the formation of these oxygen ions. This occurs at the electrodes 8th . 13 a dependent on the respective oxygen partial pressures potential difference, which is also referred to as Nernstspannung. The oxygen partial pressure in the diffusion chamber 11 can be controlled by applying an external voltage with controllable polarity. The corresponding voltage source is connected to non-illustrated contacts with the pumping electrodes 15 . 16 are electrically connected, for example, in the laminate of the body of the gas sensor 1 integrated tracks.

Das Platinmaterial der Elektroden 15, 16 katalysiert die Gleichgewichtsreaktion von Sauerstoffionen zu molekularem Sauerstoff, wobei durch die externe elektrische Spannung zwischen den Elektroden 15, 16 ein Sauerstoffionenstrom mit von der elektrischen Spannung und der Polarität abhängiger Stärke und Richtung erzeugt wird. Die Stärke des Pumpstroms zwischen den Pumpelektroden 15, 16 wird als elektrisches Signal abgegriffen. Beispielweise kann durch Erfassung von Spannung und Stromstärke der elektrische Widerstand des über die Pumpelektroden führenden Stromkreises bestimmt werden. Die Pumpspannung und damit auch der zwischen den Pumpelektroden 15, 16 fließende Pumpstrom wird mittels eines Reglers so gesteuert, dass die zwischen der Referenzelektrode 8 und der Nernstelektrode 13 abgreifbare Nernstspannung immer einem festgelegten Sollwert entspricht. Damit ist der zwischen den Pumpelektroden 15, 16 abgreifbare elektrische Strom ein Maß für den Sauerstoffgehalt der Abgase relativ zum Referenzgas.The platinum material of the electrodes 15 . 16 catalyzes the equilibrium reaction of oxygen ions to molecular oxygen, due to the external electrical voltage between the electrodes 15 . 16 an oxygen ion current is generated with voltage and polarity dependent strength and direction. The strength of the pumping current between the pumping electrodes 15 . 16 is tapped as an electrical signal. For example, by detecting voltage and current, the electrical resistance of the circuit passing through the pumping electrodes can be determined. The pumping voltage and thus also between the pumping electrodes 15 . 16 flowing pumping current is controlled by means of a regulator so that the between the reference electrode 8th and the Nernst electrode 13 tapped Nernst voltage always corresponds to a specified setpoint. This is between the pumping electrodes 15 . 16 tapped electric current is a measure of the oxygen content of the exhaust gases relative to the reference gas.

Eine in 2 dargestellte Schaltungsanordnung 20 ist über entsprechende Anschlüsse mit der Referenzelektrode 8 sowie den Pumpelektroden 15, 16 verbunden, wobei die innere Pumpelektrode 15 innerhalb der Breitbandsonde mit der Nernstelektrode 13 elektrisch verbunden ist, sodass der zur inneren Pumpelektrode 15 führende Anschluss der Schaltungsanordnung 20 auch eine elektrische Verbindung mit der Nernstelektrode 13 aufweist.An in 2 illustrated circuit arrangement 20 is via appropriate connections with the reference electrode 8th and the pumping electrodes 15 . 16 connected, wherein the inner pumping electrode 15 within the broadband probe with the Nernst electrode 13 is electrically connected, so that the inner pumping electrode 15 leading connection of the circuit arrangement 20 also an electrical connection with the Nernst electrode 13 having.

Wie oben bereits erwähnt, wird beim Betrieb der Breitbandsonde die elektrische Spannung zwischen der Nernstelektrode 13 bzw. der damit verbundenen inneren Pumpelektrode 15 und der Referenzelektrode 8 erfasst und mit einer vorgebbaren Sollspannung verglichen. In Abhängigkeit von der Soll-Istwert-Abweichung zwischen diesen beiden Spannungen wird eine Stromquelle, die Teil der Schaltungsanordnung 20 ist und die in einem die Pumpelektroden 15, 16 enthaltenen Pumpstromkreis elektrisch angeordnet ist, so gesteuert, dass der Pumpstrom IP, der der äußeren Pumpelektrode 16 zugeführt wird, erhöht oder verringert wird. Ein von der Pumpstromquelle erzeugtes Ausgangssignal wird nach weiterer Verarbeitung als ein digitales Signal wieder ausgegeben. Dieses Signal repräsentiert den Messwert für Lambda.As mentioned above, during operation of the broadband probe, the electrical voltage between the Nernst electrode 13 or the associated inner pumping electrode 15 and the reference electrode 8th recorded and compared with a predetermined target voltage. Depending on the nominal-actual value deviation between these two voltages, a current source becomes part of the circuit arrangement 20 is and in one the pumping electrodes 15 . 16 contained pump circuit is electrically arranged, so controlled that the pumping current I P , that of the outer pumping electrode 16 is supplied, increased or decreased. An output signal generated by the pumping power source is output again as a digital signal after further processing. This signal represents the measured value for lambda.

Die Diffusionsbarriere 12 für eine derartige Breitbandlambdasonde wird nun typischerweise aus Zirkonoxid unter Zusatz eines Porenbildners hergestellt. Aufgrund des erhöhten Yttriumoxidgehalts und des geringeren Siliziumgehalts im Vergleich zum angrenzenden Bereich, insbesondere der angrenzenden Grundfolie 7 und 14 aus Zirkonoxid dampft eine verminderte Sinteraktivität das Verschließen der durch den Porenbildner nach dem Ausbrennen während des Herstellungsvorgangs zurückgelassenen Poren. Silizium führt beim Sintern zu einer flüssigen Korngrenzphase, die das Sintern beschleunigt. Yttriumoxid senkt die Sinteraktivität. In 3a ist eine dicke Diffusionsbarriere und in 3b eine dünne Diffusionsbarriere dargestellt. Die Zirkonoxid-Grundkeramik ist jeweils mit Bezugszeichen 320 bezeichnet. In der dicken Diffusionsbarriere (3a) existieren stärker versinterte Bereiche 330 und ein geringer versinterter Bereich 340, wohingegen bei der rechts dargestellten Diffusionsbarriere nur ein starker versinterter Bereich 330 existiert. Links neben 3a ist schematisch der Siliziumgehalt über der Dicke der Diffusionsbarriere dargestellt, der in dem geringer versinterten Bereich praktisch Null ist und in dem stärker versinterten Bereich von Null verschieden ist. Die in 3a dargestellte dicke Diffusionsbarriere weist eine niedrigere statische Druckabhängigkeit auf, während die in 3b dargestellte dünne Diffusionsbarriere eine hohe statische Druckabhängigkeit aufweist.The diffusion barrier 12 for such a broadband lambda probe is now typically made of zirconia with the addition of a pore-forming agent. Due to the increased yttrium oxide content and the lower silicon content compared to the adjacent area, in particular the adjacent base film 7 and 14 From zirconia, a reduced sintering activity vaporizes the pores left behind by the pore former after burnout during the manufacturing process. Silicon leads to a liquid grain boundary phase during sintering, which accelerates sintering. Yttria reduces sintering activity. In 3a is a thick diffusion barrier and in 3b a thin diffusion barrier is shown. The zirconium oxide ceramic base is denoted by reference numerals 320 designated. In the thick diffusion barrier ( 3a ) exist more strongly sintered areas 330 and a small sintered area 340 whereas in the diffusion barrier shown on the right there is only one strong sintered area 330 exist. To the left 3a Fig. 2 shows schematically the silicon content across the thickness of the diffusion barrier, which is practically zero in the lower-sintered region and different from zero in the more heavily sintered region. In the 3a shown thick diffusion barrier has a lower static pressure dependence, while the in 3b shown thin diffusion barrier has a high static pressure dependence.

Der Sauerstofftransport in der Diffusionsbarriere erfolgt sowohl aufgrund der so genannten Knudsen-Diffusion als auch aufgrund der Gasphasendiffusion.Of the Oxygen transport in the diffusion barrier occurs both due to the so-called Knudsen diffusion as well as due to the gas phase diffusion.

Der Grenzstrom einer Sonde mit einem vorwiegenden Sauerstofftransport über Gasphasendiffusion ist druckunabhängig, da die Druckabhängigkeit der Diffusion (die mittlere freie Weglänge und damit die Diffusionskonstante nehmen proportional zu 1/p ab) durch den höheren Partialdruck des Sauerstoffs kompensiert wird. Bei Diffusionsbarrieren mit kleineren Poren wird die mittlere freie Weglänge vom Porenradius bestimmt und ist daher konstant. In diesem Falle, einer Knudsen-Diffusion, ist der Sauerstofftransport druckabhängig, da die Konzentration des Sauerstoffs zunimmt, ohne das gleichzeitig die Diffusionskonstante abnimmt. Damit nimmt der Grenzstrom mit dem Druck zu. Derartige Diffusionsbarrieren mit kleineren Poren (in 3b dargestellt) zeigen damit eine hohe statische Druckabhängigkeit. In realen Systemen liegen beide Transportmechanismen in unterschiedlicher Ausprägung nebeneinander vor.The limiting current of a probe with a predominant oxygen transport via gas-phase diffusion is pressure-independent, since the pressure-dependence of the diffusion (the mean free path and thus the diffusion constant decreases in proportion to 1 / p) is compensated by the higher partial pressure of the oxygen. For diffusion barriers with smaller pores, the mean free path is determined by the pore radius and is therefore constant. In this case, a Knudsen diffusion, oxygen transport is pressure-dependent, as the concentration of oxygen increases without the diffusion constant decreasing at the same time. Thus, the limiting current increases with the pressure. Such diffusion barriers with smaller pores (in 3b shown) thus show a high static pressure dependence. In real systems, both transport mechanisms are in different forms side by side.

Umgekehrt verhält es sich mit der Temperaturabhängigkeit des Grenzstroms. Bei Sonden mit einem vorwiegenden Sauerstofftransport über eine Gasphasendiffusion nimmt der Grenzstrom mit der Temperatur zu, während der Grenzstrom bei Sonden mit vorwiegendem Sauerstofftransport durch die Knudsen-Diffusion nicht von der Temperatur abhängt. Es lässt sich daher eine Korrelation der beiden Koeffizienten angeben. Sonden mit einer hohen Druckabhängigkeit des Grenzstroms besitzen eine niedrige Temperatur abhängigkeit des Grenzstroms und umgekehrt. Dieser Zusammenhang ist schematisch in 5 dargestellt, wo die Temperaturabhängigkeit a über der Druckabhängigkeit des Grenzstroms k durch eine Gerade 510 mit negativer Steigung dargestellt ist.Conversely, it is the temperature dependence of the limiting current. For probes with predominant oxygen transport via gas-phase diffusion, the limiting current increases with temperature, while the limiting current for probes with predominant oxygen transport through Knudsen diffusion does not depend on the temperature. It is therefore possible to specify a correlation of the two coefficients. Probes with a high pressure dependence of the limiting current have a low temperature dependence of the limiting current and vice versa. This relationship is schematic in 5 represented where the temperature dependence a on the pressure dependence of the limiting current k by a straight line 510 is shown with negative slope.

Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2006 011 837.5 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung der Gaskonzentration in einem Messgas mit einem Gassensor, bei dem bei Vorliegen einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine, bei der die Gaskonzentration im Messgas bekannt ist, ein Gaskonzentrationssignal und ein Drucksignal erfasst werden. Das Gaskonzentrationssignal kann beispielsweise der Grenzstrom im Schub sein und das Drucksignal kann beispielsweise aufgrund eines Abgasdruckmodells bestimmt werden. Ausgehend von diesen Signalen wird ein Kompensationsparameter k des Gassensors ermittelt. Dieser Kompensationsparameter k wird in anderen Betriebsarten der Brennkraftmaschine für die Ermittlung der Gaskonzentration berücksichtigt. Hierdurch ist die Bestimmung der statischen Druckabhängigkeit möglich.The not pre-published DE 10 2006 011 837.5 describes a method for determining the gas concentration in a measurement gas with a gas sensor, wherein in the presence of a first operating mode of the internal combustion engine, in which the gas concentration in the measurement gas is known, a gas concentration signal and a pressure signal are detected. The gas concentration signal may, for example, be the limiting flow in the thrust, and the pressure signal may be determined, for example, on the basis of an exhaust gas pressure model. Based on these signals, a compensation parameter k of the gas sensor is determined. This compensation parameter k is taken into account in other operating modes of the internal combustion engine for determining the gas concentration. As a result, the determination of the static pressure dependence is possible.

Bei der Fertigung derartiger Breitbandlambdasonden treten nun Schwankungen der statischen Druckabhängigkeit auf. Bei der Kompensation von schwankendem Druck im Abgastrakt auf der Basis der statischen Druckabhängigkeit im Fahrzeug kann bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nun nur eine feste spezifizierte Druckabhängigkeit vorgegeben werden. Eine Streuung (z. B. Fertigungsstreuung) der statischen Druckabhängigkeit und deren zeitliche Änderung über die Lebensdauer der Sonde führen jedoch zu einer zusätzlichen Streuung des Nutzsignals trotz Berücksichtigung der Druckkompensation.at The production of such broadband lambda probes now fluctuates the static pressure dependence on. In the compensation of fluctuating pressure in the exhaust tract on the basis of static Pressure dependence in the vehicle can be seen from the state of Technique known method now given only a fixed specified pressure dependence become. A scattering (eg manufacturing dispersion) of the static Pressure dependence and its temporal change over However, the life of the probe lead to an additional Scattering of the useful signal despite consideration of the pressure compensation.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2006 011 837.5 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Gaskonzentration in einem Messgas bekannt geworden, gemäß dem die statische Druckabhängigkeit aus einer Mittelung über eine Vielzahl von Wertepaaren aus Gaskonzentrationssignalen und Drucksignalen bestimmt werden, wobei der Druck mittels eines Abgasdruckmodells berechnet wird. Es wird hierbei ein sogenannter Kompensationsparameter des Gassensors ermittelt, der wiederum zur Bestimmung der Gaskonzentration herangezogen wird.From the not pre-published DE 10 2006 011 837.5 For example, a method for determining a gas concentration in a measurement gas has become known according to which the static pressure dependence is determined from averaging over a multiplicity of value pairs from gas concentration signals and pressure signals, the pressure being calculated by means of an exhaust gas pressure model. In this case, a so-called compensation parameter of the gas sensor is determined, which in turn is used to determine the gas concentration.

Die Bestimmung der Druckabhängigkeit, wie sie sich aus diesem Verfahren ergibt, basiert auf Signaländerungen aufgrund der Druckvariation im Schubbetrieb eines die Brennkraftmaschine aufweisenden Fahrzeugs von typischerweise 200 mbar. Dies führt zu Änderungen des Pumpstroms Ip in der Größenordnung von nur 10%. Darüber hinaus sind sehr viele Messungen erforderlich, da sich der Grenzstrom mit der Verdünnung des zu messenden Luftsauerstoffs aufgrund der Variation des Wasserdampfgehalts der Luft ändert. Weil darüber hinaus Störungen der Auswerteelektronik zu einer Variation des Spannungsrohsignals für den Grenzstrom führen und weil ferner der modellierte Druck aufgrund von Ungenauigkeiten des Druckmodells für verschiedene Fahrzeugbetriebszustände oder weil das Messsignal, das von einem Drucksensor ausgegeben wird, mehr oder weniger fehlerhaft ist, ist die Druckkompensation fehlerbehaftet.The determination of the pressure dependence, as it results from this method, based on signal changes due to the pressure variation in the overrun operation of a vehicle having the internal combustion engine of typically 200 mbar. This leads to changes in the pumping current I p on the order of only 10%. In addition, many measurements are required because the limiting current changes with the dilution of the atmospheric oxygen to be measured due to the variation of the water vapor content of the air. Moreover, because disturbances of the evaluation electronics lead to a variation of the voltage raw signal for the limiting current and because the modeled pressure is more or less erroneous due to inaccuracies of the print model for different vehicle operating conditions or because the measurement signal output from a pressure sensor is more or less erroneous, the pressure compensation is faulty.

Um nun die Druckkompensation während des Betriebs des Fahrzeugs zu verbessern, wird zunächst die statische Temperaturabhängigkeit im Fahrbetrieb durch Betrieb der elektrischen Heizvorrichtung 4 bei verschiedenen Temperaturen, die beispielsweise mittels des Innenwiderstands der Nernstzelle gemessen werden, bestimmt und hieraus auf die statische Druckabhängigkeit geschlossen. Dies geschieht, wie in 4 dargestellt, dadurch, dass beispielsweise zwei Temperaturen mittels der elektrischen Heizvorrichtung 4 eingestellt werden, eine erste niedrigere Temperatur T1, die z. B. 600°C beträgt, und eine zweite höhere Temperatur T2, die z. B. 1000°C beträgt, wie anhand der Kurve 410, welche die Temperatur T über der Zeit repräsentiert, schematisch in 4 dargestellt ist.In order to improve the pressure compensation during operation of the vehicle, the static temperature dependency in driving operation is initially determined by operation of the electric heating device 4 at various temperatures, which are measured, for example, by means of the internal resistance of the Nernst cell, determined and concluded therefrom on the static pressure dependence. This happens as in 4 represented, in that, for example, two temperatures by means of the electric heater 4 be set, a first lower temperature T 1 z. B. 600 ° C, and a second higher temperature T 2 z. B. 1000 ° C, as shown by the curve 410 , which represents the temperature T over time, schematically in FIG 4 is shown.

Der sich dabei einstellende Pumpstrom Ip, in 4 schematisch durch die punktierte Linie 420 dargestellt, wird erfasst und es wird eine Temperaturabhängigkeit a z. B. mittels folgender Gleichung festgelegt: a = ((IP2 – IP1)/IP1)/(T2 – T1). The thereby adjusting pumping current I p , in 4 schematically by the dotted line 420 is detected, and it is a temperature dependence a z. B. determined by the following equation: a = ((I P2 - I P1 ) / I P1 ) / (T 2 - T 1 ).

Aufgrund dieser Temperaturabhängigkeit a kann nun durch den zuvor im Labor ermittelten allgemein gültigen Zusammenhang zwischen der Temperaturabhängigkeit a und der statischen Druckabhängigkeit k, der in 5 anhand der Geraden 510 dargestellt und beispielsweise in einer Kennlinie in der Schaltungsanordnung 20 hinterlegt ist, im Fahrzeug während des Betriebes auf die statische Druckabhängigkeit k geschlossen werden. Hierdurch kann die Streuung des Grenzstromsignals nach Vornahme der Druckkompensation aufgrund von Fertigungsstreuungen der statischen Druckabhängigkeit im Neuzustand wie auch aufgrund von Alterung der statischen Druckabhängigkeit über die Lebenszeit der Sonde reduziert werden.Because of this temperature dependence a can now be determined by the previously established in the laboratory generally valid relationship between the temperature dependence a and the static pressure dependence k, in 5 by the straight line 510 represented and for example in a characteristic in the circuit arrangement 20 is deposited, be closed in the vehicle during operation on the static pressure dependence k. As a result, the dispersion of the limit current signal after performing the pressure compensation due to manufacturing variations of the static pressure dependence in the new state as well as due to aging of the static pressure dependence over the lifetime of the probe can be reduced.

Die Messung wird bevorzugt über den gesamten Lambdabereich der Pumpzelle ausgedehnt, wobei die Sonde gegebenenfalls nur passiv betrieben wird, also das Ausgangssignal nicht ausgewertet wird.The Measurement is preferred over the entire lambda range extended the pumping cell, the probe may be passive only is operated, so the output signal is not evaluated.

Die vorbeschriebene Bestimmung der statischen Druckabhängigkeit kann auch ergänzend zur direkten Bestimmung der statischen Druckabhängigkeit aus der Korrelation des Pumpstroms Ip mit einem externen Druckmodell verwendet werden, wobei in diesem Falle die Temperatur- und die Druckabhängigkeit des Grenzstromes gegenseitig plausibilisiert werden können.The above-described determination of the static pressure dependence can also be used in addition to the direct determination of the static pressure dependence from the correlation of the pumping current I p with an external pressure model, in which case the temperature and the pressure dependence of the limiting current can be made mutually plausible.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2005 056 152.7 , auf die Bezug genommen wird, geht ein Verfahren zum Kalibrieren des von einem im Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Breitbandlambdasensors bereitgestellten Signals hervor, bei dem die Ermittlung eines Korrekturwerts während eines vorgegebenen Betriebszustands der Brennkraftmaschine vorgenommen wird, in welchem keine Kraftstoffzumessung erfolgt und die Drehzahl der Brennkraftmaschine oberhalb eines Schwellenwerts liegt. Dabei ist vorgesehen, dass der Korrekturwert in Abhängigkeit von der Temperatur des Breitbandlambdasensors während des vorgegebenen Betriebszustands der Brennkraftmaschine ermittelt wird.From the not pre-published DE 10 2005 056 152.7 Reference is made to a method for calibrating the signal provided by a broadband lambda sensor disposed in the exhaust region of an internal combustion engine wherein the determination of a correction value is made during a predetermined operating condition of the internal combustion engine in which no fuel metering occurs and the engine speed above a threshold. It is provided that the correction value is determined as a function of the temperature of the broadband lambda sensor during the predetermined operating state of the internal combustion engine.

Durch das vorliegend beschriebene Verfahren kann nun die Messung der Temperaturabhängigkeit des Pumpstroms und damit des Signals des Gassensors verbessert werden, da die Temperaturabhängigkeit des Pumpstroms unabhängig vom Wassergehalts der Luft ist. Es können daher kurz nacheinander liegende Messungen durchgeführt werden und hieraus eine genaue Bestimmung der statischen Temperaturabhängigkeit der Sonde vorgenommen werden, wobei dem der Gedanke zugrunde liegt, dass kurz nacheinander liegende Messungen den gleichen Wassergehalt der Luft aufweisen.By The method described here can now measure the temperature dependence the pumping current and thus the signal of the gas sensor are improved, because the temperature dependence of the pumping current is independent from the water content of the air. It can therefore be in quick succession lying measurements are carried out and from this one accurate determination of the static temperature dependence the probe are made, which is based on the idea that measurements one after the other have the same water content Have air.

Es ist zu erwähnen, dass die in 4 dargestellten Messungen bei vorzugsweise 600°C und 1000°C bei bekannter Sauerstoffkonzentration, also beispielsweise im Schub- oder Schiebebetrieb des die Brennkraftmaschine aufweisenden Fahrzeugs, der durch ein Signal 23 der Schaltungsanordnung 20 signalisiert wird, zur Bestimmung der statischen Temperaturabhängigkeit vorgenommen werden. Dazu wird vorzugsweise gesteuert durch die Schaltungsanordnung 20 mit der Heizeinrichtung 4 in einer Phase geringen Massenflusses aufgeheizt. Die erwartete Grenzstromänderung von 4% pro 100°C, also 16% bei 400°C Temperaturunterschied reicht aus, um mit sehr guter Genauigkeit die Temperaturabhängigkeit zu bestimmen. Aufgrund der hinterlegten Kennlinie des funktionalen Zusammenhangs der Temperaturabhängigkeit a von dem Wert der statischen Druckabhängigkeit k kann auf diese Weise eine sehr präzise Bestimmung der statischen Druckabhängigkeit k erfolgen.It should be mentioned that the in 4 shown measurements at preferably 600 ° C and 1000 ° C at a known oxygen concentration, ie, for example, in overrun or coasting of the vehicle having the internal combustion engine, by a signal 23 the circuit arrangement 20 is signaled to be made to determine the static temperature dependence. This is preferably controlled by the circuit arrangement 20 with the heater 4 heated in a phase of low mass flow. The expected limit current change of 4% per 100 ° C, ie 16% at 400 ° C temperature difference is sufficient to determine the temperature dependence with very good accuracy. Due to the stored characteristic curve of the functional relationship between the temperature dependence a and the value of the static pressure dependence k, a very precise determination of the static pressure dependence k can take place in this way.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann beispielsweise als Computerprogramm auf einem Rechengerät, insbesondere einem Steuergerät einer Brennkraftmaschine implementiert sein und dort ablaufen. Der Programmcode kann auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein, den das Steuergerät lesen kann.The The method described above can be used, for example, as a computer program on a computing device, in particular a control device of a Internal combustion engine to be implemented and run there. The program code can be stored on a machine-readable carrier, which the controller can read.

Die Schaltungsanordnung 20 ist ebenfalls Teil des Steuergeräts oder repräsentiert des Steuergerät selbst. In diesem Falle wird davon ausgegangen, dass dieses Steuergerät 20 in einem gewissen Bereich programmierbar ausgebildet ist, sodass das vorstehend beschriebene Verfahren implementiert werden kann und insoweit auf dem Steuergerät 20 abläuft.The circuit arrangement 20 is also part of the controller or represents the controller itself. In this case, it is assumed that this controller 20 is programmable in a certain range, so that the method described above is implemented can and so far on the controller 20 expires.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Gassensors, zur Bestimmung der Konzentration von Gaskomponenten in einem Gasgemisch, insbesondere der Konzentration von Gaskomponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen, mit zwei zusammen mit einem Festelektrolyten eine Pumpzelle bildenden Pumpelektroden (15, 16), deren eine Pumpelektrode (15) über eine Diffusionsbarriere (12) dem Abgas ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass man die Temperaturabhängigkeit einer veränderbaren Stellgröße eines über die Pumpelektroden führenden elektrischen Pumpstromkreises bestimmt und hieraus auf die statische Druckabhängigkeit des Gassensors schließt.Method for operating a gas sensor, for determining the concentration of gas components in a gas mixture, in particular the concentration of gas components in the exhaust gas of internal combustion engines, with two pumping electrodes forming a pump cell together with a solid electrolyte ( 15 . 16 ), whose one pumping electrode ( 15 ) via a diffusion barrier ( 12 ) is exposed to the exhaust gas, characterized in that one determines the temperature dependence of a variable manipulated variable of an electrode leading via the pumping electrode pumping circuit and from this concludes the static pressure dependence of the gas sensor. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Regelung des Pumpstromkreises veränderbare Stellgröße der Pumpstrom (IP) ist.A method according to claim 1, characterized in that the variable for the regulation of the pumping circuit variable manipulated variable of the pumping current (I P ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man den Gassensor mittels einer Heizeinrichtung (4) auf wenigstens zwei unterschiedliche Temperaturen (T1, T2) erhitzt, die Pumpströme (Ip1, Ip2) bei diesen Temperaturen erfasst und eine die Temperaturabhängigkeit charakterisierende Größe (a) gemäß folgender Gleichung bestimmt: a = ((IP2 –IP1)/IP1)/(T2 – T1), T1 < T2. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the gas sensor by means of a heating device ( 4 ) is heated to at least two different temperatures (T 1 , T 2 ), the pump currents (I p1 , I p2 ) are detected at these temperatures, and a variable (a) characterizing the temperature dependence is determined according to the following equation: a = ((I P2 -I P1 ) / I P1 ) / (T2 - T 1 ), T. 1 <T 2 , Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man den funktionalen Zusammenhang zwischen der die statische Druckabhängigkeit charakterisierende Größe (k) und der Temperaturabhängigkeit (a) empirisch bestimmt und in einer Kennlinie (510) speichert.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the functional relationship between the variable (k) characterizing the static pressure dependence and the temperature dependence (a) is determined empirically and in a characteristic curve ( 510 ) stores. Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Breitbandlambdasonde (1) zur Bestimmung der Gaskomponenten in einem Gasgemisch, insbesondere der Konzentration von Gaskomponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen, mit zwei zu sammen mit einem Festelektrolyten eine Pumpzelle bildenden Pumpelektroden (15, 16), eine deren Pumpelektrode (15) über eine Diffusionsbarriere (12) dem Abgas ausgesetzt ist, gekennzeichnet durch eine Schaltungseinrichtung, welche die Temperaturabhängigkeit (a) der veränderbaren Stellgröße der Pumpzelle bestimmt und hieraus einen die statische Druckabhängigkeit repräsentierenden Wert (k) ermittelt.Circuit arrangement for operating a broadband lambda probe ( 1 ) for determining the gas components in a gas mixture, in particular the concentration of gas components in the exhaust gas of internal combustion engines, with two together with a solid electrolyte forming a pump cell pumping electrodes ( 15 . 16 ), a pump electrode ( 15 ) via a diffusion barrier ( 12 ) is exposed to the exhaust gas, characterized by a circuit device which determines the temperature dependence (a) of the variable manipulated variable of the pumping cell and determines therefrom a value representing the static pressure dependence (k). Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der die statische Druckabhängigkeit repräsentierende Wert (k) mittels einer Kennlinie, welche den Zusammenhang zwischen der Temperaturabhängigkeit (a) und dem Wert der statischen Druckabhängigkeit (k) repräsentiert, ermittelt wird.Circuit arrangement according to Claim 5, characterized that representing the static pressure dependence Value (k) by means of a characteristic which determines the relationship between the temperature dependence (a) and the value of the static Pressure dependence (k) represents, is determined. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die veränderbare Stellgröße der Pumpstrom (Ip) ist.Circuit arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the variable manipulated variable of the pumping current (I p ). Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondenheizung (4) so ansteuerbar ist, dass der Gassensor auf eine gewünschte gezielte Temperatur aufheizbar ist.Circuit arrangement according to one of claims 5 to 7, characterized in that the probe heater ( 4 ) is controlled so that the gas sensor can be heated to a desired specific temperature. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät, insbesondere dem Steuergerät einer Brennkraftmaschine abläuft.Computer program that shows all the steps of a procedure according to one of claims 1 to 4 executes when it on a computing device, in particular the control unit an internal combustion engine runs. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät ausgeführt wird.Computer program product with program code based on a machine-readable carrier is stored for execution of the method according to one of claims 1 to 4, when the Program executed on a computer or a control unit becomes.
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