專利名稱：運行氣體傳感器、尤其是λ探針的設備和方法
運行氣體傳感器、尤其是人探針的設備和方法
背景技術：
本發明涉及一種按照獨立權利要求所述類型的、用于運行氣體傳 感器、尤其是入探針的方法。此外，本發明還涉及一種用于運行這種 傳感器的設備。
從DE 100 52 005 Al中已經>^知了 一種氣體傳感器，在該傳感器 中，為了在起動內燃機之后避免陶瓷由于冷凝水引起的溫度突變，首 先使傳感器的保護管達到在80°至150°C之間的水蒸發溫度附近的溫 度。這種行為方式用來蒸發探針安裝地點上的所有水，以便在傳感器 的陶資元件上避免因此可能的沉積。在該所謂的保護加熱模式下的某 個停留時間之后，傳感器被加熱到例如300°至450°C或者也在此之上 的其工作溫度上。對于通常的A探針，從發動機器動之后約15秒起， 達到了探針的工作溫度或調節準備狀態(Regelbereitschaf t )'
為了遵守現代的廢氣極限值，該時間非常長，因為正好在起動時 沒有調節的廢氣排放能達到高的值。此外還必需高的加熱梯度，傳感 器元件由此遭受相應高的熱機械負荷。最終，在保護加熱階段期間， 也能不完全蒸發保護管中的可能存在的冷凝水。這又導致溫度突變危 險提高。
發明內容
具有獨立權利要求的特征的本發明方法與此相比具有在起動內燃 機之前加熱傳感器的優點。通過該接通戰略，明顯縮短了傳感器在發 動機起動之后可投入運行的時間，因此顯著地使遵守諸如EU4/ULEV或 SULEV方案的現代廢氣標準的極限值變得容易，此外還提高了熱機械耐用性。
此外還有利的是，只將傳感器加熱到第一溫度為止，其中，還要 最大地選擇第一溫度，以致傳感器不遭受溫度突變.優選地確定第一 溫度，以致保護管或傳感器在廢氣管道(Abgastrakt )中的陶瓷也位 于露點溫度之上，使得急劇降低冷凝水在保護管中積累的危險以及與 此相聯系的溫度突變危險。
此外還有利的是，根據所確定的工作參數來確定加熱裝置。因此 能以有利的方式將溫度變化過程與諸如傳感器或廢氣管路
(Abgasstrang)的溫度、停機時間、電池電壓等等的居主導地位的條
件沖目匹配。
尤其有利的是，在存在熱起動條件時，不僅將傳感器加熱到第一 溫度上，而且將傳感器加熱到直至必需的工作溫度，以致傳感器在起 動內燃機之后立即可投入運行。
一種適宜的改進方案規定，通過可變的加熱電壓來調節傳感器的 溫度上升。因此能以有利的方式來匹配溫度梯度，以致首先在很短的 時間達到露點溫度，并且在其它變化過程中，溫度上升能較平緩地變 化，由此能進一步降低溫度突變的危險。
一種其它的實施形式規定了，首先用第一加熱電壓并且隨后用第 二加熱電壓將傳感器加熱到笫一溫度上，其中，在其它有利的改進方 案中，第一加熱電壓高于第二加熱電壓。該行為方式具有單獨通過改 變加熱電壓來實現有利的溫度上升的優點。通過高的第一加熱電壓， 首先以有利的方式達到在其處能蒸發存在的水的溫度，而無須使探針 遭受到溫度劇變，在達到這種中間溫度之后，根據本發明規定，用低 于第一加熱電壓的第二加熱電壓來實現較平緩的溫度上升，以便因此 達到第一溫度，而機械應力或熱應力不危及傳感器。通過該行為方式 提高了傳感器的熱機械耐用性，因為與從現有技術中公知的方法相 反，在傳感器中出現較小的加熱梯度。
此外，根據本發明還建議，通過控制設備的喚醒(Wake-Up)功能 來觸發傳感器的加熱裝置.此外還可以通過激活門接點、備用加熱裝 置、座位接點(Sitzkontakt)和/或其它操作元件來觸發該觸發裝置。 激活這些用戶元件要么由控制設備登記為用戶事件，并且在那里觸發 控制設備的所謂的喚醒功能，通過該喚醒功能于是再度促使加熱傳感 器，要么實施用戶元件，以致激活直接作用于傳感器和推動加熱裝置。
最后，根據本發明設置了一種用于運行氣體傳感器的設備，其中， 該設備在起動內燃機之前給將傳感器的加熱裝置加栽加熱電壓。
具體實施例方式
本發明的實施例在附圖中示出，并且在隨后的說明中詳細闡述。
在此，
圖1示出本發明設備的原理電路圖。
圖2示出根據本發明的和從現有技術中公知的、傳感器的溫度變
化曲線。
本發明基本上強調，在發動機起動之前預熱傳感器、尤其是入探 針，以便在發動機起動之后盡可能快地達到工作溫度并且因此實現探 針的調節能力。為此規定，使探針和尤其是探針的陶瓷達到超過80flC 直至約300°C的第一溫度.在存在水時，這些溫度還不會導致溫度突 變，但是明顯使得進一步加熱探針變得容易。此外，在此還將探針的 必要時存在的保護管輕微加熱，直到蒸發了存在的冷凝水或不再有其 它的冷凝水凝聚在傳感器附近時為止.
圖1示例性地示出本發明的一種可能的實施形式.根據圖1規定 了，入探針10既直接通過控制設備30來控制或供給電壓或者電流， 又間接通過末級20來控制，其中，在這種情況下，末級20由控制設 備30來控制。此外，控制設備30還接收用戶事件40，并根據這些用 戶事件要么直接控制入探針10，要么間接通過末級2 0控制入探針10。 也可以規定，用戶的某些亊件直接(也就是不用添加控制設備)地作 用于傳感器，并且推動傳感器的加熱裝置。
在^1燃機的關斷狀態下，具有所謂的喚醒功能的控制設備也能夠 檢測外部的事件并且尤其是檢測用戶亊件，而且以適當的方式對此作 出反應。尤其是可以規定，控制設備通過激活某些操作元件至少將傳 感器的控制裝置投入運行。因此例如可以規定，只要司機通過無線電 遙控裝置或通過汽車鑰匙打開汽車門，就通過激活門接點來起動預熱 過程。但是也可以通過經過無線電定時開關或定時開關激活備用加熱 裝置來操作預熱過程。此外還可以設想，通過座位接點設置激活裝置， 例如只要司機在司機座位上就座，就激活該激活裝置。可以設想通過 其它操作元件的其它激活可能性。
為了最佳地利用在可能短暫的預熱階段期間的時間，根據本發明 規定了，用較高的起始電壓來實現快速的溫度上升，以便于是隨后用 較低的電壓持續地繼續加熱，直至發動機起動。
在圖2中，示例性地在曲線100中示出從現有技術中公知的傳感 器的時間上的溫度變化曲線以及才艮據本發明的溫度變化曲線200。在通用的行為方式中，在起動時刻t-S起動內燃機時或之后，才接通傳感 器的加熱裝置，以致以通常的方式在發動機起動之后約15s之后才達 到工作溫度UB。根據本發明現在規定，已經在存在用戶亊件時，在事 件時刻t-E加熱傳感器。曲線200在這種情況下示例性示出具有可變 的加熱電壓的加熱，在亊件時刻t —E，首先通過施加高的第一加熱電壓 來表示陡峭的溫度梯度，以便盡可能快地加熱傳感器。在這種情況下， 該溫度優選地保持在第一溫度之下，以便避免傳感器上的溫度突變。 在達到某個中間溫度之后或基于其它準則，施加放慢傳感器的加熱的 第二加熱電壓。第二加熱電壓在這種情況下小于第一加熱電壓。例如， 第二加熱電壓可被選擇，以致漸近地達到第一溫度。在起動時刻t-S， 已經將傳感器預熱到第一溫度上，以致在短時間之內實現加熱到工作 溫度t —B上，并且因此比在常規運行的傳感器中在時間上明顯更快地 可支配傳感器的準備運行狀態和可調節性。
可替換地，也能通過控制裝置或調節裝置來實現加熱，并且因此 單獨匹配到居主導地位的條件。尤其是也可以規定考慮熱起動條件。
如果內燃機在其已達到工作溫度之后只是短時地停機，則通常存 在熱起動條件。在這種條件下，廢氣管路是如此，以致在重新起動內 燃機時能以廢氣管路沒有冷凝水為出發點。此外，如果在起動內燃機 時足夠快地加熱廢氣管路在探針安裝地點之前的壁，以致通過冷凝只 形成微小的水量(壁膜)；或如果通過構造措施確保通過內燃機的廢 氣流不霧化可能形成的壁膜，以致水滴不會落到傳感器上；或如果通 過構造措施確保在探針安裝地點之前沒有出現蓄水池(例如虹吸管)， 則可被看作為熱起動條件，
在一種其它的改進方案中還可以設想，不僅將探針加熱到笫一溫 度T-1上，而且將探針加熱到直至工作溫度T-B。例如，如果廢氣管路 由于內燃機的短暫的停機時間而具有足夠高的溫度，以致可以從廢氣 管路中沒有冷凝水出發，則可以實現在起動之前直至工作溫度的這種 加熱。尤其是也可以規定，確定車輛的其它工作參數，和根據所確定 的工作參數加熱傳感器。例如在電池電壓太低時可以完全舍棄或縮短 預熱。根據內燃機的停機時間或廢氣管路中的溫度，確定某些加熱策 略或預熱策略。
根據本發明的預熱策略導致傳感器或入探針在發動機起動之后的
快速的運行準備狀態.
這種預熱提高了熱耐用性，并且最終導致減少陶瓷范圍中的和傳 感器的可能存在的保護管中的冷凝水。
此外，這種方法還避免了在很快加熱傳感器時出現的所謂的萊頓
冷凍現象(Leidenf rostschen Phaenomen )的缺點。如果例如水滴接
觸了燙的陶瓷元件，則在接觸點上形成了具有降低的導熱性能的水蒸 發區，該水蒸發區減弱了陶資的局部冷卻，并且因此實現了某種熱保 護。但是，該效應不完全阻止冷卻，因而在陶瓷元件的溫度太高的情 況下，例如在高于500°C的工作溫度下，仍然會形成導致毀壞元件的熱應力。
在一種其它的實施形式中規定，通過脈寬調制來改變加熱電壓。 因此以簡單的方式和方法可以直接從例如電池電壓的電源電壓出發，
壓或加熱功率。
為了避免電池的過度的負荷可以規定在時間上限制加熱，或規定 用于中斷加熱的其它準則。尤其是可以規定，通過重新操作常開觸點 或鎖上車輛等來中斷預熱。于是在重新操作所設置的操作元件時或在 重新的用戶事件中，才再次激活測量元件的預熱。因此可以確保，在 每次發動機起動時，先進行傳感器的預熱階段。在熱起動的情況下， 即在起動具有熱的廢氣管道的內燃機時，例如在重新發動內燃機時， 例如可以通過廢氣溫度或停車時間來認識到，不必要重新的預熱階 段。由此能避免已經熱的傳感器過熱。
此外，還可以設想，直接測量傳感器的溫度，并且按照傳感器上 的所檢測到的溫度來激活預熱階段，
權利要求
1.用于運行氣體傳感器、尤其是λ探針的方法，其中，所述傳感器具有加熱裝置，在該方法中，確定車輛的至少一個工作參數，并且根據所確定的工作參數來加熱傳感器，其特征在于，在起動內燃機之前將傳感器加熱到第一溫度上，最大地選擇該第一溫度，以致傳感器不遭受溫度突變，并且在存在熱起動條件時，在起動內燃機之前將傳感器加熱到工作溫度上。
2. 按權利要求1所述的方法，其中，通過可變的加熱電壓來調節溫度上升。
3. 按以上權利要求中的至少一個所述的方法，其中，首先用第一 加熱電壓并且隨后用第二加熱電壓來加熱傳感器。
4. 按權利要求3所述的方法，其中，第一加熱電壓高于第二加熱電壓。'
5. 按權利要求3至4中的至少一個所述的方法，其中，通過脈寬調制至少調節所述一個加熱電壓。
6. 按以上權利要求中的至少一個所述的方法，其特征在于，通過 控制設備的喚醒功能和/或通過激活操作元件來觸發傳感器的加熱裝置。
7. 設備，其具有用于運行根據權利要求1至6之一所述的傳感器 的裝置，其特征在于，所述設備在起動內燃機之前給傳感器的加熱裝 置加栽加熱電壓，檢測裝置確定車輛的工作參數，其中，所述設備根 據所確定的工作參數來加熱傳感器，其特征在于，所述設備在起動內 燃機之前將傳感器加熱到第一溫度上，最大地選擇第一溫度，以致傳 感器不遭受溫度突變，并且在存在熱起動條件時，所述設備將傳感器 加熱到工作溫度上。
全文摘要
用于運行氣體傳感器、尤其是λ探針的設備和方法，其中，所述傳感器具有加熱裝置，并且在起動內燃機之前加熱所述傳感器。
文檔編號G01N27/406GK101171510SQ200680014966
公開日2008年4月30日 申請日期2006年5月2日 優先權日2005年5月2日
發明者C·弗迪爾, F·科沃爾, S·羅德沃德 申請人:羅伯特·博世有限公司