JPH08507143A - ラムダセンサの組合せ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、例えば排ガス、好ましくは内燃機関の排ガス中のガス混合体のラムダ値を決定するための、ステップ状またはバイナリのセンサ特性をもつ加熱ラムダセンサともう１つの加熱ラムダセンサとの組合せであって、その一方のラムダセンサの出力信号は他方のラムダセンサのキャリブレーションのために利用され、両ラムダセンサは、互いに空間的に直接接近して配置されるとともに、他方のラムダセンサは広帯域センサ特性を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 ラムダセンサの組合せ 本発明は、例えば排ガス、好ましくは内燃機関の排ガス中のガス混合体のラムダ 値を決定するための、ステップ状あるいはバイナリのセンサ特性をもつ加熱ラム ダセンサと、もう１つの加熱ラムダセンサとの組合せに関する。 ラムダセンサは、それ自体は公知であり（ドイツ特許公開公報４１ ０９ ５６ ０号）、ラムダ値以上または以下の値を１とするバイナリセンサとして利用され ている。 この公知のラムダセンサはドリフトがつきものであること、つまり稼働中あるい は経時的な原因により測定したラムダ値が変化するということから、２−センサ システムが既に知られている（ドイツ特許公開公報２４ ４４ ３３４号、ドイ ツ特許公開公報２３ ０４ ６２２号、アメリカ特許公報４７ ３９ ６１４号 ）。 さらには、基本的な２つのセンサの組合せが知られており（ドイツ特許公開公報 ４１ ３５ ２５４号）、１つのセンサは本来の触媒の前で流れ方向下流側に配 置され、もう１つのセンサは他方のセンサの測定状態の変動を定 め、これを補償する役割をもつ。 しかし、この基本的な２つのセンサの公知の組合せでは、２つのラムダセンサの 大きな空間的な隔たりのために不正確さが生じる。 本発明の課題は、請求項１の上位概念部による組合せを、生じうるドリフトにも 拘らず、この公知のセンサの測定値の精度が悪影響されないように改善すること である。 この課題は、本発明の請求項１の上位概念部による基本的なラムダセンサの組合 せにおいて、その特徴部に記載した特徴によって解決される。 本発明の教示によれば、ラムダ値が１のとき抵抗を急変させるバイナリ・ラムダ センサが第２の広帯域ラムダセンサと互いに空間的に直接接近して配置されてい る。この組合せにより、広帯域ラムダセンサはラムダ＝１の値の際バイナリセン サの助けでキャリブレーションされ、この広帯域ラムダセンサはドリフトに関す るキャリブレーションが行われる。広帯域ラムダセンサは、ここでは、連続的に 変化する抵抗特性を備えており、好ましくはラ ムダ０．８〜１．２の範囲において直線性を保っている。ラムダ＝１の領域にお ける高精度なラムダ値の決定により、エンジンのより優れた制御が、特に動的な 使用状態においても、達成できる。小さい測定領域において要求される高い精度 は、本発明によって付加的に用いられたラムダセンサのおかげで達成できる。そ の際、センサ素子に１つは先鋭的なセンサ特性をもち、１つは広帯域のセンサ特 性をもつ酸感応性材料が用いられ、好ましくは空間的に互いに直接接近して、又 は同じ温度をもつことができる共通の基体に設けられる。急変した、つまりシャ ープな信号で各動作状態において好ましくは、温度調節された広帯域センサが正 確にキャリブレーションされる。さらに、もし両センサ素子がそれ自体公知の方 法で加熱され同じ温度の共通の基体に設けられている場合、普通はセンサ信号の 不良をもたらす急速な排ガス温度変化を確認することができる。そのほか、互い に空間的に直接接近していることにより、ある意味では、流れ領域にわたって異 なった濃度となっているガス混合体が、実質的に同一のガスとして測定されるこ とになる。共通の基体上における動作温度の変動を、ドリフトを補償するために 取り込むこともできる。 本発明のその他の好適な実施形態は、請求の範囲の従属項に示されている。 本発明の実施例を、以下の図面を用いて詳細に説明する。 図１は基体に設けられた２つのラムダセンサの平面図、 図２は図１による基体の平面図、 図３〜図６は図１と図２による基体に設けられた素子の等価回路図、 図７はバイナリ・ラムダセンサのラムダ値に関する抵抗曲線、 図８は広帯域ラムダセンサのラムダ値に関する抵抗曲線。 図１には、部分断面で示された概略平面図で全体的に示された基体１０が示され ている。この基体に、スクリーン印刷による層形成技術の公知の方法で、第１の 広帯域ラムダセンサ１１、バイナリ・ラムダセンサ１２、そして図番１３で概略 的に示された温度センサが設けられており、これらのセンサは図番１４で示され た終端線に接続されている。この終端線は基体上に設けられた電導路として、好 ましくは厚膜形成技術で形成される。 基体１０の裏面には（図２参照）、全体として図番１５で示された抵抗ヒータ層 が設けられており、この抵抗ヒータ層は２つの接続ライン１６を介して電源に接 続可能である。 ここで、両ラムダセンサ１１、１２と温度センサ１３とセンサヒータ１５の電気 特性は図３〜図６で示すような等価回路の電気抵抗として表される。 図８は、８９０℃、９００℃、そして９１０℃の異なる動作温度におけるラムダ 値に対する電気抵抗の値を示すグラフである。このグラフから、ラムダ値が同じ であれば温度が高くなるにつれ抵抗も低くなることが明らかである。さらに、各 グラフは０．８＜ラムダ値＜１．２の範囲においてほぼリニアであることがわか る。 これに対して、図７でその抵抗に関するグラフが示されでいるバイナリステップ ・ラムダセンサでは、ある動作温度においてステップ状に変化することが示され る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ，ＵＳ (72)発明者 シェーナウアー，ウルリッヒ ドイツ連邦共和国 デー‐76131 カール スルーエ シュテルンベルクシュトラーセ １ (72)発明者 フーバー，イェルク ドイツ連邦共和国 デー‐76448 ドゥル マースハイム フランツ‐レーアール‐ヴ ェーク ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．例えば排ガス、好ましくは内燃機関の排ガス中のガス混合体のラムダ値を決 定するための、ステップ状またはバイナリのセンサ特性をもつ加熱ラムダセンサ ともう１つの加熱ラムダセンサとの組合せであって、その一方のラムダセンサの 出力信号は他方のラムダセンサのキャリブレーションのために利用されるものに おいて、 前記両ラムダセンサは、互いに空間的に直接接近して配置されるとともに、 前記他方のラムダセンサは広帯域センサ特性を備えていることを特徴とする組合 せ。 ２．前記両ラムダセンサは同じ基体に配置されていることを特徴とする請求項１ に記載の組合せ。 ３．前記広帯域センサ特性をもつラムダセンサは、バイナリのセンサ特性をもつ ラムダセンサによってキャリブレーションされることを特徴とする請求項１又は ２に記載の組合せ。 ４．前記広帯域センサ特性をもつラムダセンサは、温度センサによって温度に関 してキャリブレーションされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に 記載の組合せ。