[發明專利]利用氣體傳感器確定空氣系數Lambda的方法和設備

在審

• 申請號: 201310278546.9
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103529112A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: M.法伊;J.施瓦茨
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01N27/417
• 分類號: G01N27/417;G01N27/406
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 杜荔南;劉春元

技術領域

本發明涉及利用具有陶瓷測量元件的氣體傳感器確定空氣系數（Luftzahl）Lambda的方法，其中該氣體傳感器的輸出電壓在Lambda在圍繞Lambda=1的范圍中改變時跳躍式地改變，并且其中氣體傳感器具有取決于該氣體傳感器的溫度的跳躍電壓。

本發明還涉及利用具有陶瓷測量元件的氣體傳感器確定空氣系數Lambda的設備，該設備具有用于分析氣體傳感器的輸出電壓的控制設備，其中氣體傳感器的輸出電壓具有在圍繞Lambda=1的范圍中跳躍式地改變的特征線，并且其中氣體傳感器具有取決于該氣體傳感器的溫度的跳躍電壓。

背景技術

法律規章規定了對內燃機廢氣的組成進行監視以遵守極限值。為此，在廢氣中借助經調節的三通道催化劑將諸如氮氧化物和一氧化碳的不期望物質轉換為被看做是不危險的物質，如水蒸汽、二氧化碳和氮氣。該轉換的前提在于，輸送給內燃機的空氣-燃料混合物位于圍繞一種化學計量組成的特定組成范圍中。該組成用參數Lambda=1來表示。利用設置在內燃機的廢氣通道中的廢氣傳感器（例如以寬帶Lambda探測器的形式）來監視空氣-燃料混合物的組成，該廢氣探測器確定氧氣分壓。寬帶Lambda探測器尤其是由確定氧氣濃度的能斯特室（Nernst-Zelle）、調整氧氣濃度的泵室、與這兩個室連接的空腔以及可以將廢氣從廢氣通道擴散到空腔中的擴散屏障組成。在替換的實施方式中，氧氣濃度利用Lambda躍變探測器（也稱為兩點Lambda探測器）來確定，該Lambda躍變探測器的在圍繞Lambda=1的狹窄范圍中的信號展示了輸出信號的跳躍式變化。

在兩種情況下，Lambda探測器都基于在溫度高于350℃（即所謂的激活溫度）情況下對于氧離子來說變得可傳導的固體電解質。也稱為標稱溫度的廢氣探測器的工作溫度典型地在650℃與850℃之間。從其開始Lambda探測器準備好運行并且滿足發動機控制系統中的要求的溫度位于激活溫度與探測器的標稱溫度之間。從該溫度開始，Lambda調節可以被激活并且有助于減小內燃機廢氣中不期望成份的產量。因此為了減小廢氣排放，一方面Lambda探測器必須盡可能快速地達到合適的溫度，并且另一方面必須盡可能快速地識別出運行準備。該識別基于Lambda探測器的溫度的測量。

Lambda躍變探測器可以被構造為，使得截取固體電解質處的電壓，其中一側被暴露給內燃機的廢氣，并且另一側被暴露給作為參考氣體的外部空氣。由WO2009/156007已知這樣的裝置，其中作為參考氣體使用抽送的氧氣參考。WO2009/156007描述了用于在內燃機的廢氣區域中測量廢氣的Lambda探測器，該Lambda探測器包含第一電極（20），該第一電極被布置在與廢氣相連的測量氣體空腔（18）中，該Lambda探測器包含第二電極（24），該第二電極經由傳導氧離子的固體電解質（22）與第一電極（20）連接并且被布置在參考氣體通道（26）中，其特征在于，在參考氣體通道（28）中設置有針對性地形成的氧氣存儲器（40,50,62,70）。這樣的Lambda躍變探測器由制造商Bosch以名稱“LSF?Xfour”銷售。

Lambda探測器的溫度對其輸出信號以及對在確定空氣-燃料混合物的組成時的精確度的影響是已知的。由DE102008005110A1已知一種利用Lambda調節系統在內燃機的廢氣設備中運行至少一個Lambda探測器的方法，該Lambda調節系統用于調節內燃機的燃燒過程的燃料/空氣混合比，其中該廢氣設備具有至少一個用于加熱Lambda探測器的加熱元件，該加熱元件在一個方法步驟中被加熱并且通過加熱元件控制裝置調節地加熱該加熱元件，其特征在于，

·在第一組步驟中使用和/或檢測Lambda探測器的以下參數中的至少兩個；

施加定義的或未定義的加熱功率；

-檢測Lambda探測器的加熱元件的歐姆電阻；

-檢測Lambda探測器的信號電極的歐姆電阻；

-檢測Lambda探測器的電傳感器信號；

·在第二組步驟中從至少一個所檢測的參數值中確定或檢測所檢測的參數的變化，

·在第三組步驟中分別將所檢測參數的所確定的變化與針對一個或多個所使用的和/或所檢測的其它參數的期望相關變化的預給定參考值相比較，并且利用該比較的結果來繼續第四組步驟，以及

·在第四組步驟中確定校正值，其中從參考值儲備設備中取出至少一個運行參考值并且用特定的校正值來補充Lambda探測器的運行額定值。