用于控制排气传感器的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于控制排气传感器的设备，该排气传感器可选地被构造为极限电流探头（10）或者被构造为双单元探头（20），所述极限电流探头（10）和双单元探头（20）中的每个都包括由陶瓷材料构成的参考腔和由传导氧离子的材料构成的单元。根据本发明专利技术的设备包括调节器，该调节器的一个输入量是所测量的传感器电压（Vs），所述所测量的传感器电压（Vs）与在封闭的单元中的氧浓度有关，并且该调节器的另外的输入量是参考电压。所述调节器的输出量是要注入到单元中的电流（Ip），通过所述电流（Ip）可以将传感器电压（Vs）调节到预给定的值。用于控制极限电流探头（10）的设备被构造来将所注入的电流处理成调节器（36）的输入量之一。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，该排气传感器可选地被构造为极限电流探头(Grenzstrom)或者被构造为双单元探头(Zwei-Zellen-Sonde),所述极限电流探头和双単元探头中的每个都由包括陶瓷材料构成的參考腔和由传导氧离子的材料构成的单元。
技术介绍
在内燃机运行时，采用如下排气传感器来遵守法律规定的排放边界值所述排气传感器的信号被用于对内燃机进行排放调节。经常采用的排气传感器是所谓的二元的和线性的拉姆达探头以及NOx传感器。这类排气传感器分别包括由钇稳定化的ニ氧化锆陶瓷(ZrC>2)构成的经加热的固体电解质。为了在由ニ氧化锆构成的排气传感器的情况下能够通过固体电解质测量氧离子流形式的氧浓度或NOx浓度，设置有对陶瓷的加热。目标温度被调节到预给定的值或者与运行点有关地被先导控制。基础材料“ニ氧化锆”具有两个主要的特性 I.当在排气传感器的一个电极上附有拉姆达=1的氧浓度并且在排气传感器的另ー电极上附有拉姆达=无穷的氧浓度(与环境空气同意)时，在这两个电极之间出现450mV的电压。该电压被称为按物理学家瓦尔特能斯脱来命名的能斯脱电压。2.当通过排气传感器的ニ氧化锆引导电流时，通过ニ氧化锆输送氧粒子。线性排气传感器的流行的实施方案包括两个彼此连接的基本材料“ニ氧化锆”的単元的装置。在其中一个单元(所谓的能斯脱单元)中，在这种情况下利用上面在第一点所提及的特性。在另外的第二单元(所述另外的第二单元被称作泵浦单元(Pump-Zelle))中，利用上面在第二点所提及的特性。在这种线性排气传感器中，在这两个単元之间存在通过扩散势垒与排气流连接的參考腔(所谓的Reference Cavity)，在所述參考腔中要出现拉姆达=1的氧浓度。只要氧浓度具有拉姆达=1的值，在能斯脱单元的电极之间就可以测量到450mV的电压。然而，只要由偏离排气中的为拉姆达=1的理想氧浓度造成氧粒子通过扩散势垒流入或者流出，在封闭的单元中，氧浓度就受影响。由此，在能斯脱单元的电极之间的电压偏离要实现的450mV。与排气传感器连接的调节电子装置或者控制设备的任务是测量能斯脱单元上的偏离450mV的电压值并且开始合适的逆反应，以便又达到450mV的电压。逆反应在于通过排气传感器的泵浦单元发送电流。由此，许多氧粒子被输送到參考腔中，使得氧浓度又被补偿到拉姆达=1。电流流动(Stromfluss)在这种情况下可以在两个方向上进行，因为排气中的氧浓度不仅可大于拉姆达=1而且可小于拉姆达=1。在调节技术上，排气传感器因此是必须通过所连接的控制设备保持在工作点中的 调节段。排气传感器和控制设备由此构造了如下调节回路在该调节回路中，控制设备是调节器或者包括调节器。线性排气传感器的另一流行的实施方案除了包括參考腔之外仅包括基本材料“ニ氧化锆”的ー个单元。这些线性排气传感器被称作极限电流探头。通常，可变的电压被施加到该唯一的单元上。通过该单元的电流流动基本上与所施加的电压的大小以及与在通过扩散势垒分离的排气管道中的氧浓度有夫。电流的特征在此为使得该电流在为450mV左右的电压范围中保持相对恒定，而该电流在极大偏离450mV时极大地改变。电流在“平台区域(Plateaubereich)”中的大小与參考腔中的气体扩散率有关，该气体扩散率又与排气中的气体浓度有夫，并且该电流的大小因而可以被用作排气中的氧浓度的量度。这两种所提及的排气传感器类型的不同的控制需要分别特定的控制设备。由于控制设备常常单片地被集成到特定的集成电路中，所以提供这种控制设备与高的组织和资金开销相联系。
技术实现思路
因而，本专利技术的任务是给出一种用于控制排气传感器的设备以及方法，该设备以及方法能够实现其中一个排气传感器或者另ー排气传感器的可选的运行。尤其是，可选的运行要在没有附加的硬件部件的情况下实现，以便实现高灵活性。这些任务通过根据权利要求I的特征的设备以及根据权利要求7的特征的方法来解決。有利的扩展方案分别由从属权利要求得到。本专利技术提供了一种用于控制排气传感器的设备，该排气传感器可选地被构造为极限电流探头或者被构造为双単元探头，所述极限电流探头和所述双单元探头中的每个都包括參考腔和由传导氧离子的材料(诸如氧化锆)构成的单元。这种单元公知地包括两个电极，其中一个电极与參考腔处于连接，而另ー电极与填充有微少的气体混合物(例如空气)的容积处于连接。该设备包括至少ー个调节器，所述至少一个调节器的一个输入量是所测量的传感器电压，所述所测量的传感器电压与參考腔中的氧浓度有夫，并且所述调节器的另外的输入量是參考电压。所述调节器的输出量是要注入到传感器的単元中的电流，通过该电流可以将传感器电压调节到预给定的值。根据本专利技术，用于控制极限电流探头的设备被构造用于将所注入的电流处理成调节器的输入量之一。本专利技术提供了一种用于控制排气传感器的方法,该排气传感器可选地被构造为极限电流探头或者被构造为双単元探头，所述极限电流探头和所述双单元探头中的每个都包括由陶瓷材料构成的參考腔和由传导氧离子的材料构成的単元。在该方法中，给调节器输送作为输入量的传感器电压，该传感器电压与參考腔中的氧浓度有夫。给调节器输送作为另外的输入量的參考电压。为调节器的输出量的电流被注入到传感器的単元中，使得传感器电压被调节到预给定的值。在这种情况下，所注入的电流被处理成调节器的输入量之一。根据本专利技术的方法以及根据本专利技术的设备能够实现利用唯一的控制设备来使各种类型的排气传感器运行，这基本上基于双单元探头的概念。本专利技术所基于的思想在于不仅极限电流探头而且双単元探头都在调节回路中运行。类似于双単元探头，即使在极限电流探头的情况下也要测量单元上的电压并且根据所测量的电压将电流注入到该单元中。为了避免由于极限电流探头的内阻引起所测量的电压的伪造，所注入的电流被考虑作为调节回路的输入量。该过程的优点在于获得在采用排气传感器、尤其是拉姆达探头时的高灵活性。与迄今的在限定和实施所需的控制设备时固定到确定类型的拉姆达探头相反，本专利技术能够实现可选的、因为类似的针对极限电流探头和双単元探头的控制。这样的设备因此能够使各种类型的排气传感器运行。与迄今实现的费事的对极限电流探头的控制相反，在所述极限电流探头中，可变的电压被施加到參考腔并且测量最終得到的电流，本专利技术能够实现使不同结构的线性探头的控制标准化。根据适宜的扩展方案，用于控制双単元探头的调节器的输入量是能斯脱单元电压。相对应地，在根据本专利技术的方法中，能斯脱单元电压被处理为用于控制双単元探头的调节器的输入量。与此相对，用于控制极限电流探头或者双単元探头的调节器的输入量是通过计算算出的方式确定的能斯脱单元电压。与此对应地，通过计算算出的方式确定的能斯脱单元电压被处理为用于控制极限电流探头或者双単元探头的调节器的输入量。另ー扩展方案设置的是，用于控制极限电流探头的设备被构造来在进ー步处理以确定输出量之前将所测量的传感器电压或者參考电压修正了极限电流探头的内阻。以相对应的方式，在根据本专利技术的方法中，在进ー步处理以确定输出量之前，所测量的传感器电压或者參考电压被修正了极限电流探头的内阻。由此，可以避免由极限电流探头的内阻引起的所测量的电压的伪造。由该内阻引起的在探头上的电压降能根据该内阻与调节输出量的函数(即要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.22 DE 102009050224.61.一种用于控制排气传感器的设备，所述排气传感器可选地被构造为极限电流探头(10)或者双単元探头(20)，所述极限电流探头(10)和所述双单元探头(20)中的每个都包括由陶瓷材料构成的參考腔和由传导氧离子的材料构成的単元，其中该设备包括至少ー个调节器(36)，所述至少一个调节器(36)的一个输入量是所测量的传感器电压(Vs)，所述所测量的传感器电压(Vs)与參考腔中的氧浓度有关，所述至少一个调节器(36)的另ー输入量是參考电压并且所述至少ー个调节器(36)的输出量是要注入到排气传感器的単元中的电流(Ip)，传感器电压(Vs)能够通过所述电流(Ip)被调节到预给定的值，其中用于控制极限电流探头(10)的设备被构造来将所注入的电流(Ip)处理成调节器(36)的输入量之一。2.根据权利要求I所述的设备，其中，用于控制双単元探头(20)的调节器的输入量是所测量的能斯脱单元电压。3.根据权利要求I或2所述的设备，其中，用于控制极限电流探头(10)或者双単元探头(20)的调节器的其中一个输入量是通过计算算出的方式确定的能斯脱单元电压。4.根据上述权利要求之一所述的设备，其中，用于控制极限电流探头(10)的设备被构造来在进ー步处理以确定输出量之前将所测量的传感器电压(Vs)或者參考电压修正了极限电流探头(10)的内阻。5.根据上述权利要求之一所述的设备，其中，该设备被构造来根据所修正的传感器电压(Vs)确定用作输出量的电流(Ip)。6.根据上述权利要求之一所述的设备，其中，用于控制极限电流探头(10)的调节器的输出量是拉姆达值...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·巴尼考夫，EP·瓦格纳，
申请(专利权)人：欧陆汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：