專(zhuān)利名稱(chēng)：氧傳感器運(yùn)行方法以及用于實(shí)施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述的氧傳感器運(yùn)行方法以及用于實(shí)施該 方法的裝置。本發(fā)明的主題也是計(jì)算機(jī)程序以及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。在燃燒技術(shù)中，用空氣系數(shù)λ表示實(shí)際上提供的空氣量與理論上燃燒所需的空 氣量、也就是化學(xué)計(jì)算的空氣量之間的比例。相應(yīng)地，濃的氣體混合物、也就是具有過(guò)量燃 料的氣體混合物具有λ < 1的空氣系數(shù)，而稀的氣體混合物、也就是具有過(guò)量空氣的氣體 混合物具有λ > 1的空氣系數(shù)。
背景技術(shù)：
在公開(kāi)文件DE 19941051Α1中描述了一種寬帶氧傳感器，該寬帶氧傳感器具有測(cè) 量氣體空間，該測(cè)量氣體空間通過(guò)擴(kuò)散障礙物與有待檢測(cè)的廢氣連接。在測(cè)量氣體空間中 布置了內(nèi)部的泵電極，該內(nèi)部的泵電極與暴露在廢氣中的外部的泵電極以及傳導(dǎo)在泵電極 之間的氧離子的固體電解質(zhì)一起形成了泵電池(Pumpenzelle)。通過(guò)泵電池的固體電解質(zhì) 能夠傳輸氧離子，從而能夠?qū)⒀鯕獗贸鰷y(cè)量氣體空間或者泵入測(cè)量氣體空間。除了泵電池 還存在測(cè)量電池(Messzelle)，該測(cè)量電池位于內(nèi)部的泵電極和參考?xì)怏w電極之間。內(nèi)部的 泵電極和參考?xì)怏w電極同樣被傳導(dǎo)氧離子的固體電解質(zhì)相互分開(kāi)。參考?xì)怏w電極布置在參 考?xì)怏w通道中。測(cè)量電池相當(dāng)于能斯特電池，其中在熱力學(xué)平衡中在內(nèi)部的泵電極與參考電極之 間形成的電勢(shì)差與測(cè)量氣體空間中有待檢測(cè)的氣體的分壓與參考?xì)怏w通道中空氣的分壓 之比的對(duì)數(shù)成比例。測(cè)量廢氣λ的目的是影響測(cè)量氣體空間中的氧氣分壓，從而將能斯特 電勢(shì)恒定地保持在確定的值(例如450mV)，該值近似相當(dāng)于λ = 1。為此目的，線路裝置 提供了用以加載外部的泵電極的泵電壓。該泵電壓會(huì)引起泵電流。泵電流的極性以及數(shù)值 取決于是否超過(guò)或者低于特定的能斯特電壓(Nernstspanrumg)以及超過(guò)或者低于多少數(shù) 值。所出現(xiàn)的泵電流是廢氣λ的尺度。在專(zhuān)利文件DE 10216724C1中描述了一種用于運(yùn)行寬帶氧傳感器的方法，其中在 稀薄的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行期間反復(fù)地將泵電壓換極。泵電壓的短暫的換極用于將氧氣泵入氧傳感 器的測(cè)量氣體空間中，氧氣應(yīng)該在那里氧化碳?xì)浠衔?，所述碳?xì)浠衔镌谌剂虾髧娚淦?間會(huì)到達(dá)氧傳感器的測(cè)量氣體空間中。所述氧傳感器持續(xù)地保持在測(cè)量運(yùn)行中，從而能夠 將氧傳感器信號(hào)持續(xù)地提供給λ調(diào)節(jié)器。通過(guò)合適地選擇泵電壓換極的重復(fù)率來(lái)確保維 持運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)，其中不應(yīng)改變氧傳感器的動(dòng)態(tài)性。 在公開(kāi)文件DE 19838466Α1中描述了一種用于運(yùn)行氧傳感器的方法，用該方法應(yīng) 該排除濃漂移(Fettdrift)，該濃漂移會(huì)由于變得無(wú)效的泵電極而出現(xiàn)。在可選擇的僅僅用 稀薄的廢氣加載氧傳感器的時(shí)間段之后，在預(yù)先給出的間隔內(nèi)將泵電壓換極或者提高能斯 特電壓。由此支持將氧氣從氧傳感器的測(cè)量氣體空間中泵出，從而補(bǔ)償氧傳感器的濃漂移。在公開(kāi)文件DE 10163912Α1中描述了一種用于運(yùn)行氧傳感器的方法，該方法即使在腐蝕性的氣體混合物中使用時(shí)也應(yīng)該確保氧傳感器的高使用壽命以及良好的測(cè)量精度。 這通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)，即在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行暫停期中將氧傳感器保持運(yùn)行，然而其中轉(zhuǎn)換泵 電流，從而減少泵 電極上的極化效應(yīng)。此外，為了保護(hù)泵電極，可以用微小的泵電壓持久地 維持轉(zhuǎn)換的泵運(yùn)行，其中只有在需要氧傳感器信號(hào)時(shí)才必須中斷持續(xù)的再生運(yùn)行。在DE 102006061954A1中描述了一種氧傳感器，該氧傳感器專(zhuān)門(mén)用于測(cè)量稀薄運(yùn) 行的內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中的廢氣λ。該氧傳感器包含第一電極和第二電極，這兩個(gè)電極通 過(guò)傳導(dǎo)氧離子的固體電解質(zhì)相互連接。布置在測(cè)量氣體空間中的第一電極通過(guò)擴(kuò)散障礙物 與有待研究的廢氣連接。所述第二電極布置在參考?xì)怏w通道中。該參考?xì)怏w通道能夠用滲 透氧氣的多孔的填充材料進(jìn)行填充。通過(guò)必要時(shí)填充參考?xì)怏w通道并且通過(guò)其幾何構(gòu)造應(yīng) 該一方面確保從第二電極最佳地運(yùn)走氧氣，并且另一方面阻止臟物滲入?yún)⒖細(xì)怏w通道中。已知的氧傳感器作為極限電流稀薄傳感器實(shí)現(xiàn)，其中通過(guò)在所述兩個(gè)電極之間施 加足夠高的電勢(shì)差來(lái)形成泵電流，該泵電流首先在λ > 1直到λ = 1的范圍內(nèi)與空氣系 數(shù)λ成比例。通過(guò)用反向于在兩個(gè)電極之間出現(xiàn)的能斯特電壓的電勢(shì)加載兩個(gè)電極，也可 以在濃的λ區(qū)域內(nèi)用已知的氧傳感器進(jìn)行短暫的測(cè)量。在考慮在不同的運(yùn)行狀態(tài)中出現(xiàn) 的能斯特電壓的情況下，在邊界層之間在電極后面出現(xiàn)的用于負(fù)氧離子的有效泵電壓在從 濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行過(guò)渡到稀薄的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)或者說(shuō)反向過(guò)渡時(shí)具有符號(hào)變換，使得負(fù)氧離 子在稀薄的廢氣中從第一電極輸送到第二電極，并且在濃的廢氣中從第二電極輸送到第一 電極。在公開(kāi)文件DE 102008001079Α1 (沒(méi)有事先公開(kāi))中描述了一種氧傳感器，該氧傳 感器相應(yīng)于在以前評(píng)估的DE 102006061954Α1中的極限電流稀薄傳感器；然而其中在參考 氣體通道中設(shè)置了有針對(duì)性形成的氧氣存儲(chǔ)器。該氧氣存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)了在參考?xì)怏w通道中至 少暫時(shí)地存儲(chǔ)氧氣，從而提供足夠的氧氣，在濃廢氣中測(cè)量期間在λ < 1時(shí)能夠?qū)⒀鯕鈴?參考?xì)怏w通道返回泵送到測(cè)量氣體空間中。由此能夠在濃廢氣中用氧傳感器以更長(zhǎng)的持續(xù) 時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，構(gòu)造該氧傳感器專(zhuān)門(mén)用于在稀薄的廢氣中進(jìn)行工作。然而不包括關(guān)于方法 過(guò)程的說(shuō)明。在公開(kāi)文件DE 102008002735Α1 (沒(méi)有事先公開(kāi))中說(shuō)明了在DE 102008001079Α1
中描述的氧傳感器的改進(jìn)方案，其中同樣在參考?xì)怏w通道中設(shè)置了有針對(duì)性形成的氧氣存 儲(chǔ)器。所述參考?xì)怏w通道具有通往內(nèi)燃機(jī)的排氣通道的流動(dòng)路徑。

發(fā)明內(nèi)容
按本發(fā)明的氧傳感器運(yùn)行方法從用于測(cè)量在主要稀薄運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的排氣通道 中的廢氣λ的氧傳感器出發(fā)，該氧傳感器包含布置在與排氣通道連接的測(cè)量氣體空間中 的第一電極以及布置在具有有針對(duì)性地形成的氧氣存儲(chǔ)器的參考?xì)怏w通道中的第二電極， 該第二電極通過(guò)傳導(dǎo)氧離子的固體電解質(zhì)與第一電極連接。按本發(fā)明的處理方法的突出之 處在于，在導(dǎo)入濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行之后預(yù)先給出第一持續(xù)時(shí)間，在此期間由氧傳感器提供的 λ信號(hào)評(píng)價(jià)為有效的并且用于內(nèi)燃機(jī)的λ調(diào)節(jié)，在第一持續(xù)時(shí)間結(jié)束之后倒轉(zhuǎn)在兩個(gè)電 極之間流動(dòng)的泵電流，從而將氧氣從測(cè)量氣體空間泵入氧氣存儲(chǔ)器，在第二持續(xù)時(shí)間結(jié)束 之后結(jié)束該倒轉(zhuǎn)過(guò)程，并且隨后再將λ信號(hào)再次評(píng)價(jià)為有效的并且用于濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行 的λ調(diào)節(jié)。
泵電流的倒轉(zhuǎn)能夠通過(guò)預(yù)先給出泵電流或者通過(guò)預(yù)先給出泵電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此， 從以下條件出發(fā)，即泵電壓以一個(gè)數(shù)值出現(xiàn)在布置在測(cè)量氣體空間中的第一泵電極上，其 中能夠通過(guò)例如水的化學(xué)分解來(lái)產(chǎn)生所需要的氧氣。按本發(fā)明的氧傳感器運(yùn)行方法實(shí)現(xiàn)了在濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行中、僅僅除了泵電流倒轉(zhuǎn) 期間用專(zhuān)門(mén)的氧傳感器提供有效的λ信號(hào)，該氧傳感器尤其適合于主要設(shè)置的稀薄的內(nèi) 燃機(jī)運(yùn)行，然而也適用于周期性反復(fù)的濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行。這種氧傳感器在已經(jīng)于說(shuō)明書(shū)導(dǎo) 言中評(píng)估的按DE 102008002735Α1和DE 102008001079Α1的專(zhuān)利申請(qǐng)中得到說(shuō)明，分別明 確地參照所述專(zhuān)利申請(qǐng)。周期性反復(fù)的濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行是調(diào)整例如再生布置在內(nèi)燃機(jī)排氣通道中的廢氣 后處理裝置的運(yùn)行階段。在此，例如可以涉及NOx存儲(chǔ)催化器，該NOx存儲(chǔ)催化器應(yīng)該用濃 的廢氣成分(碳?xì)浠衔?進(jìn)行再生。這種NOx存儲(chǔ)催化器將在稀薄的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行中在廢 氣中增加的氮氧化物尤其作為氮化合物進(jìn)行儲(chǔ)存。在存儲(chǔ)容量耗盡之后，通過(guò)濃的內(nèi)燃機(jī) 運(yùn)行開(kāi)始再生過(guò)程，該濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間處于從例如幾秒到例如30秒的區(qū)域內(nèi)。為了使氧傳感器也至少能夠在暫時(shí)的濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行中提供有效的λ信號(hào)，暫 時(shí)地倒轉(zhuǎn)泵電流，更確切地說(shuō)如此倒轉(zhuǎn)，即在引入濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行之后預(yù)先給出第一持續(xù) 時(shí)間，在該第一持續(xù)時(shí)間中將由氧傳感器提供的λ信號(hào)評(píng)價(jià)為有效的并且用于內(nèi)燃機(jī)的 λ調(diào)節(jié)，在第一持續(xù)時(shí)間結(jié)束之后倒轉(zhuǎn)泵電流，使得氧氣從測(cè)量氣體空間泵入氧氣存儲(chǔ)器 中，在第二持續(xù)時(shí)間結(jié)束之后結(jié)束該倒轉(zhuǎn)過(guò)程，并且隨后再將λ信號(hào)再次評(píng)價(jià)為有效的并 且再用于濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的λ調(diào)節(jié)。在結(jié)束濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行之后，再開(kāi)始主要設(shè)置的稀薄 的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行。按本發(fā)明的氧傳感器運(yùn)行方法的有利的改進(jìn)方案和設(shè)計(jì)方案由從屬權(quán)利要求中獲得。根據(jù)設(shè)計(jì)方案提出，在第二持續(xù)時(shí)間之后直接跟著第三持續(xù)時(shí)間，在該第三持續(xù) 時(shí)間內(nèi)λ信號(hào)還被評(píng)價(jià)為無(wú)效的。設(shè)置第三持續(xù)時(shí)間，從而在結(jié)束泵電流的倒轉(zhuǎn)之后能夠 再出現(xiàn)所參與的電極上的穩(wěn)定的關(guān)系。一種設(shè)計(jì)方案提出，在用過(guò)量燃料運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)時(shí)廢氣λ確定為0. 7到0. 95的值。 由此能夠提供足量多的濃的氣體成分用于調(diào)整廢氣凈化裝置。其它設(shè)計(jì)方案涉及持續(xù)時(shí)間的確定。相應(yīng)地，第一持續(xù)時(shí)間優(yōu)選在0. 5到3秒的 范圍內(nèi)，第二持續(xù)時(shí)間在1到8秒的范圍內(nèi)，并且第三持續(xù)時(shí)間在0. 1到1秒的范圍內(nèi)。一種設(shè)計(jì)方案提出，在倒轉(zhuǎn)泵電流時(shí)泵電壓至少相應(yīng)于水的分解電壓。由此，能夠 從滲入測(cè)量氣體空間的或者說(shuō)在那里出現(xiàn)的(冷凝)水中獲得氧氣。按本發(fā)明的用于實(shí)施所述方法的裝置首先涉及一種專(zhuān)門(mén)布置的控制設(shè)備，該控制 設(shè)備包含用于實(shí)施所述方法的機(jī)構(gòu)。所述控制設(shè)備尤其包含泵信號(hào)確定裝置。所述控制設(shè)備優(yōu)選包含至少一個(gè)電的存儲(chǔ)器，在該存儲(chǔ)器中保存了方法步驟作為 控制設(shè)備程序。按本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序在其于計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)實(shí)施按本發(fā)明的方法的所有步驟。具有存儲(chǔ)在機(jī)器可讀的載體上的程序代碼的按本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在程序 于計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)實(shí)施按本發(fā)明的方法。


在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例并且在下面的說(shuō)明中對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)解釋。圖1示出了氧傳感器所使用的技術(shù)環(huán)境，圖2示出了在空氣系數(shù)λ > 1時(shí)氧傳感器的運(yùn)行狀態(tài)，圖3示出了在空氣系數(shù)λ < 1時(shí)氧傳感器的運(yùn)行狀態(tài)，并且圖4示出了關(guān)于時(shí)間的信號(hào)曲線。
具體實(shí)施例方式圖1示出了內(nèi)燃機(jī)100，在該內(nèi)燃機(jī)的排氣通道110中布置了氧傳感器120，該氧傳感器向控制設(shè)備130提供λ信號(hào)lam。該控制設(shè)備130包含發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置140，該發(fā) 動(dòng)機(jī)控制裝置至少根據(jù)扭矩額定值Md來(lái)確定控制信號(hào)K，該控制信號(hào)例如提供給沒(méi)有詳細(xì) 示出的配屬于內(nèi)燃機(jī)100的燃料計(jì)量裝置。此外，所述控制信號(hào)K至少還取決于調(diào)節(jié)信號(hào) Kon，該調(diào)節(jié)信號(hào)表示沒(méi)有詳細(xì)示出的廢氣凈化裝置的所需要的調(diào)節(jié)、例如再生。此外，所述控制設(shè)備130包含泵信號(hào)確定裝置150，該泵信號(hào)確定裝置根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī) 控制裝置140提供的切換信號(hào)S、并且根據(jù)計(jì)時(shí)器160提供的持續(xù)時(shí)間TI、T2、T3來(lái)確定用 于氧傳感器120的泵信號(hào)IP。圖2示出了暴露在內(nèi)燃機(jī)100的廢氣流12中的氧傳感器120。一部分廢氣通過(guò)進(jìn) 氣通道14以及廢氣擴(kuò)散障礙物16到達(dá)測(cè)量氣體空間18，在該測(cè)量氣體空間中布置了第一 電極20。該第一電極20通過(guò)傳導(dǎo)氧離子的固體電解質(zhì)22與第二電極24連接。該第二電 極布置在參考?xì)怏w通道26中，該參考?xì)怏w通道在其出口側(cè)的端部28上例如通入環(huán)境空氣 中或者排氣通道110中。測(cè)量氣體空間18和參考?xì)怏w通道26以及因此所述兩個(gè)電極20、 24通過(guò)氣密的分離層32相互分開(kāi)。為了加熱氧傳感器10設(shè)置了加熱元件34。所述氧傳感器120包含有針對(duì)性地形成的氧氣存儲(chǔ)器40，該氧氣存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)了提 供氧氣儲(chǔ)備。在需要時(shí)也就是例如在氧傳感器120的濃運(yùn)行中在特定的運(yùn)行持續(xù)時(shí)間中以 足夠的量來(lái)快速提供氧氣。在所示出的實(shí)施例中，有針對(duì)性地形成的氧氣存儲(chǔ)器40作為參考?xì)怏w通道26中 的體積實(shí)現(xiàn)，該參考?xì)怏w通道朝出口側(cè)的端部28由流動(dòng)阻礙物42限制。該流動(dòng)阻礙物42 能夠延伸到參考?xì)怏w通道26的出口側(cè)的端部28上。氧氣存儲(chǔ)器40的體積配合需要。能 夠至少部分地用廢氣擴(kuò)散障礙物44來(lái)填充所述流動(dòng)阻礙物42，該廢氣擴(kuò)散障礙物44進(jìn)一 步提高流動(dòng)阻礙物42的作用，或者防止臟物從環(huán)境空氣或者排氣通道110滲入氧氣存儲(chǔ)器 40中。圖2專(zhuān)門(mén)示出了氧傳感器120在廢氣流12稀薄的情況下的工作情況。所述兩個(gè) 電極20、24連接在提供這樣的泵信號(hào)IP的泵信號(hào)確定裝置140上，在所述泵信號(hào)中出現(xiàn)了 稀薄運(yùn)行泵電壓UP，m，其中在第二電極24上存在正電勢(shì)。例如將泵電壓調(diào)節(jié)到800mV。在 稀薄運(yùn)行中，兩個(gè)電極20、24之間出現(xiàn)了稀薄運(yùn)行能斯特電壓UN，m，該稀薄運(yùn)行能斯特電 壓比較小并且例如為200mV，其中在第二電極24上出現(xiàn)正電勢(shì)。稀薄運(yùn)行泵電壓UP，m和 稀薄運(yùn)行能斯特電壓UN，m疊加，從而在兩個(gè)電極20、24之間為了輸送氧離子而提供有效稀 薄運(yùn)行泵電壓UPeff，m，該有效稀薄運(yùn)行泵電壓相當(dāng)于稀薄運(yùn)行泵電壓UP，m和稀薄運(yùn)行能斯特電壓UN，m之間的差，也就是大約600mV，其中在第二電極24上出現(xiàn)正電勢(shì)。由此，從 第一電極20到第二電極24進(jìn)行稀薄運(yùn)行氧離子輸送O2 m，從而將氧氣從測(cè)量氣體空間18 泵送到參考?xì)怏w通道26，氧氣首先用于填充氧氣存儲(chǔ)器40并且在氧氣存儲(chǔ)器40填充完時(shí) 排放到環(huán)境空氣中或者排氣通道110中。稀薄運(yùn)行泵電流IP，m是與空氣系數(shù)λ成比例的 關(guān)于化學(xué)計(jì)算值的極限電流。
圖3示出了在圖2中示出的氧傳感器120在廢氣流12濃時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。在圖3中示出的與圖2中的部分一致的部分分別具有相同的附圖標(biāo)記。在關(guān)于化學(xué)計(jì)算比例氧氣缺乏的廢氣流12中，在電極20、24之間出現(xiàn)顯著更高的 濃運(yùn)行能斯特電壓UN，f，該濃運(yùn)行能斯特電壓例如為900mV，其中正電勢(shì)還出現(xiàn)在第二電 極24上。在濃運(yùn)行中，氧傳感器120應(yīng)該將氧氣從參考?xì)怏w通道26泵送到測(cè)量氣體空間 18。為了能夠形成這樣的濃運(yùn)行氧氣流02_f，必須如此極化有效濃運(yùn)行泵電壓UPeff，f，使 得正電勢(shì)出現(xiàn)在第一電極20上。為了實(shí)現(xiàn)該電勢(shì)關(guān)系，必須將電極20、24上的泵電壓置于 濃運(yùn)行泵電壓UPeff，f。在此，考慮到濃運(yùn)行能斯特電壓UN，f位于較高的例如900mV的電 勢(shì)，不一定需要電勢(shì)倒轉(zhuǎn)。當(dāng)濃運(yùn)行泵電壓UP，f的電勢(shì)相對(duì)于稀薄運(yùn)行下降到例如300mV， 其中正電勢(shì)還在第二電極24上時(shí)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了有效濃運(yùn)行泵電壓UPeff，f的符號(hào)轉(zhuǎn)換。對(duì) 于有效濃運(yùn)行泵電壓UPeff，f同樣提供600mV，其中正電勢(shì)出現(xiàn)在第一電極20上。濃運(yùn)行 泵電流IP，f同樣是與空氣系數(shù)λ成比例的關(guān)于化學(xué)計(jì)算值的極限電流。濃運(yùn)行泵電流 IP, f沿著與稀薄運(yùn)行泵電流IP，m相反的方向流動(dòng)。在空氣系數(shù)λ = 1時(shí)，在泵電壓UP 變化時(shí)出現(xiàn)泵電流IP的符號(hào)轉(zhuǎn)換。按本發(fā)明的氧傳感器運(yùn)行方法基于所描述的氧傳感器120。廢氣凈化裝置例如是 NOx存儲(chǔ)催化器，該NOx存儲(chǔ)催化器為了恢復(fù)存儲(chǔ)能力必須不時(shí)地再生。此外，有時(shí)會(huì)需要 對(duì)硫中毒進(jìn)行再生。應(yīng)該用氧氣缺乏的也就是包含碳?xì)浠衔锏膹U氣來(lái)調(diào)節(jié)、尤其是再生 廢氣凈化裝置，該碳?xì)浠衔锢缒軌蛲ㄟ^(guò)合適地確定控制信號(hào)K在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部提供，例 如借助于燃料后噴射。所述氧傳感器120測(cè)量廢氣λ并且作為測(cè)量值將λ信號(hào)Iam提供給發(fā)動(dòng)機(jī)控制 裝置140，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置包含用于遵守預(yù)先給定的廢氣λ的λ調(diào)節(jié)器。以通常在稀薄 運(yùn)行狀態(tài)下工作、也就是在廢氣中氧氣過(guò)量的運(yùn)行狀態(tài)下工作的內(nèi)燃機(jī)100為出發(fā)點(diǎn)。根據(jù)在圖4中示出的信號(hào)曲線對(duì)按本發(fā)明的氧傳感器運(yùn)行方法進(jìn)行詳細(xì)解釋出發(fā)點(diǎn)是稀薄內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行，其中應(yīng)該存在例如1. 2的廢氣λ。在此，泵電流IP例 如處于值ΙΡ+，其中將氧氣從第一電極20泵送到第二電極26，與之相應(yīng)地從測(cè)量氣體空間 18泵送到氧氣存儲(chǔ)器40中，該氧氣存儲(chǔ)器在示出的例子中應(yīng)該完全用氧氣填充。示出了相 對(duì)的氧氣水平02rel，其中完全填充的氧氣存儲(chǔ)器應(yīng)該對(duì)應(yīng)于相對(duì)值=1。在第一時(shí)間點(diǎn)tl應(yīng)該出現(xiàn)調(diào)節(jié)信號(hào)Kon，隨后發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置140提供切換信號(hào) S。泵信號(hào)確定裝置150如此確定泵信號(hào)IP，從而出現(xiàn)具有值IP-的泵電流，該泵電流引起 從氧氣存儲(chǔ)器40到測(cè)量氣體空間18的氧氣輸送。這種運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)該存在由計(jì)時(shí)器160預(yù) 先給出的第一持續(xù)時(shí)間Tl。在該第一持續(xù)時(shí)間Tl期間，氧氣存儲(chǔ)器40中的氧氣水平持續(xù) 地下降直至到達(dá)第二時(shí)間點(diǎn)t2。在第一持續(xù)時(shí)間Tl期間，氧傳感器120的運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)完 全確保提供有效的λ信號(hào)Iam并且將其用于內(nèi)燃機(jī)100的λ調(diào)節(jié)。從第二時(shí)間點(diǎn)t2開(kāi)始，在由計(jì)時(shí)器160預(yù)先給出的第二持續(xù)時(shí)間T2期間借助于泵信號(hào)P如此影響泵電流IP，從而能夠進(jìn)行從測(cè)量氣體空間18到氧氣存儲(chǔ)器40的氧氣輸 送。所述泵信號(hào)確定裝置150用于調(diào)節(jié)相應(yīng)的泵電流IPK，該泵電流相應(yīng)于氧氣輸送。在此 應(yīng)該如此調(diào)節(jié)泵電壓UP，從而在第一電極20的區(qū)域內(nèi)通過(guò)例如在測(cè)量氣體空間18中存在 的(冷凝)水的化學(xué)分解產(chǎn)生氧氣，然后其用于氧氣輸送。在第二持續(xù)時(shí)間T2期間沒(méi)有提 供有效的λ信號(hào)lam，從而沒(méi)有進(jìn)行λ調(diào)節(jié)，而是只能進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)100的受控制的運(yùn)行。 在第二持續(xù)時(shí)間Τ2結(jié)束之后在第三時(shí)間點(diǎn)t3，再取消泵電流IP的倒轉(zhuǎn)，從而由于 還存在的濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行而再次將氧氣從氧氣存儲(chǔ)器40泵送到測(cè)量氣體空間18，由于后 填充的氧氣存儲(chǔ)器40而提供足量的氧氣，從而再次進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)100的調(diào)節(jié)λ的運(yùn)行。為了穩(wěn)定尤其在第一電極20區(qū)域內(nèi)的過(guò)程，優(yōu)選還等待由計(jì)時(shí)器160預(yù)先給定的 第三持續(xù)時(shí)間Τ3，該第三持續(xù)時(shí)間在第四時(shí)間點(diǎn)t4結(jié)束，從第四時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始，所述λ信號(hào) Iam視作有效的并且提供給λ調(diào)節(jié)器。所述濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行還應(yīng)該持續(xù)到時(shí)間點(diǎn)t5，在該時(shí)間點(diǎn)再轉(zhuǎn)換到通常設(shè)置的稀 薄的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行。不用按本發(fā)明的氧傳感器運(yùn)行方法，在濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行中，在氧氣存儲(chǔ)器40中提 供用于返回泵送到測(cè)量氣體空間18中的氧氣量就會(huì)不充足，從而就不能再進(jìn)行λ調(diào)節(jié)。在 圖4中從第二時(shí)間點(diǎn)t2開(kāi)始用虛線記錄了會(huì)在這種情況下出現(xiàn)的氧氣存儲(chǔ)器40中的氧氣 下降的曲線。在此假設(shè)，在到達(dá)第三時(shí)間點(diǎn)t3之前已經(jīng)完全用完了所提供的氧氣并且因此 從該時(shí)間點(diǎn)起不能再進(jìn)行λ測(cè)量并且因此不能再進(jìn)行λ調(diào)節(jié)。相反，用按本發(fā)明的氧傳 感器運(yùn)行方法能夠在濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行期間、除了第二持續(xù)時(shí)間Τ2之外提供有效的λ信號(hào) lam，并且進(jìn)行λ調(diào)節(jié)。所述第一持續(xù)時(shí)間Tl可以在0. 5到3秒的范圍內(nèi)，所述第二持續(xù)時(shí)間Τ2可以在 1到8秒的范圍內(nèi)，并且所述第三持續(xù)時(shí)間可以在0. 1到1秒的范圍內(nèi)。在此，從第一到第 五時(shí)間點(diǎn)tl、t5的整個(gè)持續(xù)時(shí)間、也就是濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間例如可以持續(xù)幾秒到 例如30秒。
權(quán)利要求
1.氧傳感器運(yùn)行方法，其中，所述氧傳感器(120)用于測(cè)量在內(nèi)燃機(jī)(100)的排氣通 道(110)中的廢氣λ，該氧傳感器包含布置在與所述排氣通道(110)連接的測(cè)量氣體空間 (18)中的第一電極(20)以及布置在具有有針對(duì)性地形成的氧氣存儲(chǔ)器(40)的參考?xì)怏w 通道(26)中的第二電極(24)，該第二電極通過(guò)傳導(dǎo)氧離子的固體電解質(zhì)與所述第一電極 (20)連接，其特征在于，在導(dǎo)入濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行之后預(yù)先給出第一持續(xù)時(shí)間(Tl)，在該第 一持續(xù)時(shí)間期間將由所述氧傳感器(120)提供的λ信號(hào)(Iam)評(píng)價(jià)為有效的并且用于所 述內(nèi)燃機(jī)(100)的λ調(diào)節(jié)，在所述第一持續(xù)時(shí)間(Tl)結(jié)束之后倒轉(zhuǎn)在所述兩個(gè)電極(20、 24)之間流動(dòng)的泵電流(IP)，從而將氧氣從所述測(cè)量氣體空間(18)泵入所述氧氣存儲(chǔ)器 (40)，在所述第二持續(xù)時(shí)間(T2)結(jié)束之后結(jié)束該倒轉(zhuǎn)過(guò)程，隨后再將λ信號(hào)(Iam)評(píng)價(jià)為 有效的并且再用于濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的λ調(diào)節(jié)。
2.按權(quán)利要求1所述的氧傳感器運(yùn)行方法，其特征在于，在所述第二持續(xù)時(shí)間(Τ2)之 后直接跟著第三持續(xù)時(shí)間(Τ3)，在該第三持續(xù)時(shí)間期間還將λ信號(hào)(Iam)評(píng)價(jià)為無(wú)效的。
3.按權(quán)利要求1所述的氧傳感器運(yùn)行方法，其特征在于，在濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行期間廢氣 λ確定為0. 7到0. 95的值。
4.按權(quán)利要求1所述的氧傳感器運(yùn)行方法，其特征在于，所述第一持續(xù)時(shí)間(Tl)在 0.5到3秒的范圍內(nèi)。
5.按權(quán)利要求1所述的氧傳感器運(yùn)行方法，其特征在于，所述第二持續(xù)時(shí)間(Τ2)在1 到8秒的范圍內(nèi)。
6.按權(quán)利要求1所述的氧傳感器運(yùn)行方法，其特征在于，所述第三持續(xù)時(shí)間(Τ3)在 0. 1到1秒的范圍內(nèi)。
7.按權(quán)利要求1所述的氧傳感器運(yùn)行方法，其特征在于，在所述第二持續(xù)時(shí)間(Τ2)期 間將施加在所述電極(20、24)上的泵電壓(UP)調(diào)節(jié)到至少相應(yīng)于水的分解電壓的值。
8.用于運(yùn)行氧傳感器的裝置，其特征在于，設(shè)置專(zhuān)門(mén)布置的控制設(shè)備(130)，該控制設(shè) 備包含用于實(shí)施按權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述方法的機(jī)構(gòu)(150)。
9.按權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述控制設(shè)備(130)包括泵信號(hào)確定裝置 (150)。
10.計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序在程序于計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)實(shí)施按權(quán)利要求1到7中任一 項(xiàng)所述的方法的所有步驟。
11.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，具有存儲(chǔ)在機(jī)器可讀的載體上的程序代碼，用于在程序于計(jì)算機(jī) 上運(yùn)行時(shí)實(shí)施按權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及氧傳感器運(yùn)行方法以及用于實(shí)施該方法的裝置，氧傳感器用于測(cè)量在內(nèi)燃機(jī)的排氣通道中的廢氣λ，該氧傳感器包含布置在與排氣通道連接的測(cè)量氣體空間中的第一電極以及布置在具有氧氣存儲(chǔ)器的參考?xì)怏w通道中的第二電極，第二電極通過(guò)傳導(dǎo)氧離子的固體電解質(zhì)與第一電極連接。按本發(fā)明，在導(dǎo)入濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行之后預(yù)先給出第一持續(xù)時(shí)間，在該第一持續(xù)時(shí)間期間將由氧傳感器提供的λ信號(hào)評(píng)價(jià)為有效的并且用于內(nèi)燃機(jī)的λ調(diào)節(jié)，在第一持續(xù)時(shí)間結(jié)束之后倒轉(zhuǎn)在兩個(gè)電極之間流動(dòng)的泵電流，從而將氧氣從測(cè)量氣體空間泵入氧氣存儲(chǔ)器，在第二持續(xù)時(shí)間結(jié)束之后結(jié)束該倒轉(zhuǎn)過(guò)程，隨后再將λ信號(hào)評(píng)價(jià)為有效的并且再用于濃的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的λ調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)G01N27/407GK102033090SQ20101050162
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月7日
發(fā)明者G·賴(lài)因哈特, M·布克霍爾茲 申請(qǐng)人:羅伯特.博世有限公司