[发明专利]λ探测器的工作方法

说明书

背景技术

本发明涉及独立权利要求1所述的那类的λ探测器的工作方法，该探测器用于测定内燃机的废气中的气体成分。

本发明还涉及一种计算机程序以及一种带有一个存储在机器可读的载体上的程序代码的计算机程序产品，用以实施上述方法。

人们经常用所谓的宽带λ探测器来测定空气系数。这类探测器主要由一个常规的、起感应电池(galvanische Zelle)作用的浓度探测器(能斯特探测器)以及一个极限电流电池或“泵”电池组成。在这个与公知的浓度电池同类的泵电池上只从外部加一个电压。如果这个电压足够大，则产生一个“极限电流”，该极限电流与探测器阴极侧的氧浓度成比例。用这个电流-取决于极性-运送氧原子。用一个电子调节电路来把来自废气的足够的氧通过一个很窄的扩散缝隙总是精确地供给该浓度探测器，使该处保持λ＝1的状态。在废气中的空气过剩的情况下，即在所谓的稀薄范围内，氧被抽走，而在废气的残余含氧量很小的情况下，即在所谓的浓气范围内，则通过泵电压的极性变换供给氧。相应的泵电流与废气中的氧或浓气含量成比例并形成输出信号。浓度的测量借助在作为能斯特电极作用的电极和作为参考电极作用的电极之间的能斯特电压的测定来进行。

基于极限电流原理的宽带λ探测器既可作为单电池又可作为双电池构成。

在单电池时，废气侧的两个电极布置在一个固体电解质物上，加一个固定的泵电压，阴极位于扩散垒区的下方。

也可把一个电极布置在废气的一个扩散垒区的下方，而把另一个电极布置在具有高极限电流的参考气道中。

作为双电池构成的宽带λ探测器具有一个泵电池，该泵电池由一个暴露在废气混合物的泵电极和一个内部泵电极组成，后者通过一个多孔的扩散垒区与气体混合物隔离布置在一个测量空腔中，以及具有一个能斯特电池，该电池由一个例如同样布置在测量空腔中的能斯特电极和一个参考电极组成。

在作为双电池构成的空度λ探测器时，需要昂贵的调节电路，这种电路可使整个系统对运产生敏感。此外，在接近λ＝1(λ＝1-脉动)交换气体时，探测信号对干扰信号的输入以及节拍加热器电流的输入反应都是敏感的。探测器运态的这两个干扰因数是基于要调节的450毫伏的能斯特电压发生很少几毫伏的变化。在λ＝1-脉动时，在泵电池的范围内沿着外泵电极产生短时间的平衡电流。这种平衡电流是由于在换气时在外泵电极的表面上产生的暂时的不均匀的气体浓度引起的(燃料电池原理)。这种平衡电流是与电解质中的电位降有关联的，而这种电位降则受到参考电极和能斯特电极或内泵电极之间的电位测量的干扰。

由于在绝缘层内含有钠离子，在加热器耦合时，绝缘的加热器电极的周期电位升例如13伏的可预先给定的电压部分地被传输到高欧姆连接的参考电极上。

在两种情况中，虽然能斯特电压的变化很小，但由于电子调节电路中的放大而引起泵电流的大的变化，亦即探测信号的大的变化。在极端情况中，这种干扰可使汽车中的探测器的运态运行成为不可能。在单缸调节时，这些干扰信号还必须保持小得多。

一个具有固定泵电压的作为单电池构成的空带λ探测器的稀废气时产生一个与废气氧含量明显相关的正泵电流。但在浓废气中，由于废气含有的水在阴极处被分解也产生正的泵电流，虽然所加的泵电压明显低于水的电解电压，但由于废气中存在氢，在能量上水分解变成可能，这是在对应电极即阳极处产生了水的缘故。所以在浓废气中，电流受氢含量限制。由于这种浓泵电流与稀泵电流具有相同的方向，所以不再可能准确地从泵电流推断出废气成分。

发明内容

具有权利要求1所述特征的用于确定内燃机废气中的氧浓度的λ探测器的本发明工作方法既在作为单电池构成的宽带λ探测器中又在作为双电池构成的宽带λ探测器中如下解决上述问题的：不用调节泵电流，而是设定一个恒定的、相当于一个要求的λ值的泵电流。在这种情况下，在作为双电池构成的宽带λ探测器的情况中，使用能斯特电池用作跃变探测器，并根据能斯特电压的跃变对表征内燃机喷油过程的参数进行调节。

在作为单电池构成的λ探测器的情况中，同样设定一个确定的正泵电流，并调节表征内燃机的喷油过程的参数，即假定两个泵电极之间的能斯特电压为一个确定的值。这种调节方式相当于一个跃变探测器的运行。

这个方法的大优点在于可取消调节并由此取消对振荡具有上述不稳定性的电子调节电路。此外，由于λ-1-脉动和加热器耦合，能斯特电压的小的偏差不再被放大。相对于由于换气引起的能斯特电压的上升来说，这种误差是无关紧要的。所以λ探测器的动态性特别是在单缸调节的情况中是很少受到干扰的。

本发明的其他优点和特征可从权利要求1后面的各项从属权利要求中得知。