[发明专利]用于控制单单元线性氧传感器的电路和方法

说明书

一种控制电路(10)，其适于具有第一电端子(11a)和第二电端子(11b)的单单元线性氧传感器(1)，并设计成在电端子上提供第一电压(V_s⁺)和相应的第二电压(V_s^‑)，其中在电端子之间的单元电流(I_p)指示检测到的氧浓度，且其中控制电路在第一和第二电端子之间产生偏置电压(ΔV_s)，该偏置电压具有作为单元电流的函数的预设模式。该电路设置为包括：互阻块(17)，其耦联到第二电端子(11b)以作为单元电流的函数并基于预设模式产生经处理的电压(V_out)；和加法器级(16)，其耦联到互阻块(17)和第二电端子(11b)，以便在经处理的电压(V_out)和第二电压(V_s^‑)之间执行求和，以产生适于线性氧传感器(1)的第一电端子(11a)的第一电压(V_s⁺)，以使得偏置电压(ΔV_s)具有作为单元电流(I_p)的函数的预设模式。

技术领域

本发明涉及用于控制线性氧传感器、特别是单单元(single-cell)型线性氧传感器的电路和方法。

背景技术

线性氧传感器是已知的，即所谓的UEGO传感器(Universal Exhaust Gas OxygenSensor，通用排气氧传感器)，其例如在内燃发动机中使用以便测量在排气管和/或进气管内气体中的氧浓度，并由此获得关于在排气和/或进气处的空气/燃料(A/F)比的信息。

这些线性氧传感器基于使用电解感测单元，例如包括二氧化锆(ZrO₂)的电解感测单元，它们对于氧离子是敏感的，并且其取决于当它们与气体接触时的所存在的氧量来产生合适的电信号。

具体地，线性氧传感器是已知的，其使用两个电解单元，通常定义为“泵送单元”和“感测单元”，并且设想到取而代之使用单个电解感测单元的线性氧传感器。

例如，以本申请人的名义申请的EP 1 001 261 A1公开了一种适于双单元(doublecell)线性氧传感器的集成的微控制器类型的控制装置。

单单元线性氧传感器有时是优选的，例如用于降低相关联的控制装置的成本、尺寸和电路复杂性。

如图1A和图1B中的示意性截面图中所示的那样，总体上由标号1指示的单单元型线性氧传感器包括：

电解质层2，例如包括二氧化锆(ZrO₂)的电解质层2；

第一电极3a和第二电极3b，其与电解质层2接触，相对于同一电解质层2设置在相反侧上，并且限定线性氧传感器1的第一(正极)电端子和相应的第二(负极)电端子；

扩散层4，其在第一电极3a的上方并在操作期间与需要测量其氧浓度的气体接触，所述气体例如排放气体(第二电极3b设置成与包含参照空气的环境接触)。

线性氧传感器1还包括：参照空气导管5，其限定与第二电极3b接触的上述环境；和加热元件6，其设置在参照空气导管5的下方，并适于通过施加电量来驱动，以便使得电解感测单元到达合适的温度(例如等于700°)。

在操作过程中，在线性氧传感器1的电端子(在图1B中用电流发生器7示意性地表示)之间流动的单元电流(cell current)I_p指示氧气百分比，在电端子两端之间设定合适值的偏置电压ΔV(图1B示出与电阻器8串联的电压发生器ΔV)；这种单元电流I_p因而指示空气/燃料比A/F，如通过图2中的示例所示那样。