[发明专利]在基准通道中包含λ探测器的氧气存储器

说明书

技术领域

本发明涉及一个如独立权利要求所述的λ探测器，它尤其适合于测量内燃机废气通道中的废气λ。

背景技术

在内燃机技术中以过量空气系数λ表示实际给出的空气质量与对于燃烧理论上必需的空气质量、化学当量的空气质量之间的比例。相应地富油的气体混合物、即具有过量燃料的气体混合物具有λ<1的过量空气系数，而贫油的气体混合物、即具有过量空气的气体混合物具有λ>1的过量空气系数。

在DE 199 41 051 A1中描述了宽带λ探测器，它具有测量气体空腔，它通过扩散阻障（Diffusionsbarriere）与要被检测的废气连接。在测量气体空腔中设置内部的泵电极，它与外部的、处于废气下的泵电极和位于泵电极之间的导通氧离子的固体电解质形成泵电池。通过泵电池可以通过固体电解质从测量气体空腔或往测量气体空腔中泵出或者泵入氧离子。除了泵电池以外存在测量电池，它位于内部的泵电极与基准气体电极之间。内部的泵电极和基准气体电极同样与导通氧离子的固体电解质相互分开。基准气体电极设置在基准气体通道中。

测量电池对应于能斯脱电池，其中以热动态平衡在内部泵电极与基准电极之间构成的电位差与要被检测的测量气体空腔中的气体分压与基准气体通道中的空气分压的比例的对数成比例。测量废气λ的目的是，这样影响测量气体空腔中的氧气分压，使能斯脱电位恒定地保持在确定的数值（例如450mV），它接近于λ＝1。为此电路结构提供泵电压，以该电压加载外部的泵电极。泵电压引起泵电流。泵电流的极性和数值取决于，是否且以何种程度超过或低于确定的能斯脱电压。所产生的泵电流是废气λ的尺度。

在DE 10 2006 061 954 A1（未公开）中给出与上述λ探测器相比更简单的λ探测器，其中省去外部泵电极。简单的成本有利的λ探测器尤其适合于测量贫油运行的内燃机废气通道中的λ。λ探测器包含第一电极以及第二电极，它们通过导通氧离子的固体电解质相互连接。设置在测量气体空腔中的第一电极通过扩散阻障与要被检测的废气连接。第二电极设置在基准气体通道中。基准气体通道可以以透氧气的多孔填充材料填充。通过同样填充的基准气体通道以及其几何结构能够实现，一方面保证从第二电极最佳地排出氧气，另一方面防止污物进入到基准气体通道中。

已知的λ探测器以极限电流－贫油探测器（Grenzstrom- Magersonde）实现，其中通过在两个电极之间施加足够高的电位差产生泵电流，它首先在λ>1至λ＝1的范围中与过量空气系数λ成比例。通过以与两个电极之间产生的能斯脱电压相反的电位加载两个电极也可以使已知的λ探测器在富油的λ范围中测量。因为能斯脱电压在贫油范围中是微小的（约200mV）并且在富油范围中跃变到更高的数值（约900mV），施加在电极上的泵电压不仅可以在贫油范围而且可以在富油范围中具有相同极性，其中电位在贫油范围中位于比在富油范围中更高的数值。在考虑在不同的工作状态产生的能斯脱电压的情况下在边界层之间在电极后面出现的有效泵电压对于负氧离子在从富油过渡到贫油或者反之时具有符号变化，由此使负氧离子对于贫油的废气从第一电极输运到第二电极并且对于富油的废气从第二电极输运到第一电极。

发明内容

本发明的目的是，给出λ探测器，它适合于测量内燃机废气通道中的废气λ值，其中该内燃机一方面贫油地运行并且另一方面至少暂时富油地运行。

这个目的通过在独立权利要求中给出的特征得以实现。

按照本发明的用于测量内燃机的废气区域中的废气λ值的λ探测器涉及一种传感器元件，其包含设置在测量气体腔中的第一电极和设置在基准气体通道中第二电极，它们通过导通氧离子的固体电解质连接。按照本发明在基准气体通道中设置有针对性构造的氧气存储器。

有针对性地构造的氧气存储器意味着，采取措施，它们至少暂时保证氧气储存在基准气体通道中或者保证在第二电极上至少提供氧气。

所述氧气存储器至少对于确定的测量时间提供氧气，它在富油废气中测量期间在基准气体通道的λ<1时可以通过固体电解质泵回到测量气体腔中。由此至少对于确定的测量时间可以在富油废气时测量。在此测量时间取决于在第二电极上供使用的氧气。