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Die
Erfindung geht aus von einer Lambdasonde nach der Gattung des unabhängigen
Anspruchs, die insbesondere zum Erfassen des Abgaslambdas in einem
Abgaskanal eines Verbrennungsmotors geeignet ist.
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Mit
der Luftzahl Lambda wird in der Verbrennungstechnik das Verhältnis
zwischen einer tatsächlich angebotenen Luftmasse und einer
für die Verbrennung theoretisch benötigten Luftmasse,
der stöchiometrischen Luftmasse, bezeichnet. Entsprechend
weisen fette Gasgemische, das heißt Gasgemische mit einem
Kraftstoffüberschuss, eine Luftzahl Lambda < 1 auf, während
magere Gasgemische, das heißt Gasgemische mit einem Luftüberschuss,
eine Luftzahl Lambda > 1
aufweisen.
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Stand der Technik
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In
der
DE 199 41 051
A1 ist eine Breitband-Lambdasonde beschrieben, die einen
Messgas-Hohlraum aufweist, welche über eine Diffusionsbarriere
mit dem zu untersuchenden Abgas verbunden ist. Im Messgas-Hohlraum
ist eine innere Pumpelektrode angeordnet, die mit einer äußeren,
dem Abgas ausgesetzten Pumpelektrode und einem zwischen den Pumpelektroden
liegenden Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyten eine Pumpzelle
bildet. Mit der Pumpzelle können Sauerstoffionen durch
den Festelektrolyten aus dem Messgas-Hohlraum oder in den Messgas-Hohlraum
hineingepumpt werden. Neben der Pumpzelle ist eine Messzelle vorhanden,
die zwischen der inneren Pumpelektrode und einer Referenzgaselektrode
liegt. Die innere Pumpelektrode und die Referenzgaselektrode sind
ebenfalls von einem Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyten voneinander
getrennt. Die Referenzgaselektrode ist in einem Referenzgaskanal
angeordnet.
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Die
Messzelle entspricht einer Nernstzelle, bei der die sich im thermodynamischen
Gleichgewicht zwischen der inneren Pumpelektrode und der Referenzelektrode
ausbildende Potenzialdifferenz dem Logarithmus des Verhältnisses
des Partialdrucks des zu untersuchenden Gases im Messgas-Hohlraum
und des Partialdrucks der Luft im Referenzgaskanal proportional
ist. Ziel einer Messung des Abgaslambdas ist es, den Sauerstoffpartialdruck im
Messgas-Hohlraum derart zu beeinflussen, dass das Nernstpotenzial
konstant auf einem bestimmten Wert (beispielsweise 450 mV) verharrt,
der näherungsweise Lambda = 1 entspricht. Eine Schaltungsanordnung
stellt zu diesem Zweck eine Pumpspannung bereit, mit der die äußere
Pumpelektrode beaufschlagt wird. Die Pumpspannung führt
zu einem Pumpstrom. Die Polarität und der Betrag des Pumpstroms
hängen davon ab, ob und um welchen Betrag die bestimmte
Nernstspannung über- oder unterschritten ist. Der sich
einstellende Pumpstrom ist ein Maß für das Abgaslambda.
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In
der
DE 10 2006
061 954 A1 (nicht vorveröffentlicht) ist eine
im Vergleich zu der zuvor beschriebenen Lambdasonde einfachere Lambdasonde
angegeben, bei der die äußere Pumpelektrode entfallen
ist. Die einfache kostengünstige Lambdasonde ist insbesondere
zur Lambdamessung des Lambdas in einem Abgaskanal eines mager betriebenen
Verbrennungsmotors geeignet. Die Lambdasonde enthält eine
erste Elektrode sowie eine zweite Elektrode, die über einen
Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyten miteinander verbunden
sind. Die erste, in einem Messgas-Hohlraum angeordnete Elektrode
ist über eine Diffusionsbarriere mit dem zu untersuchenden
Abgas verbunden. Die zweite Elektrode ist in einem Referenzgaskanal
angeordnet. Der Referenzgaskanal kann mit einem sauerstoffdurchlässigen
porösen Füllmaterial gefüllt sein. Durch
die gegebenenfalls vorgesehene Füllung des Referenzgaskanals
sowie dessen geometrische Ausgestaltung soll erreicht werden, dass
einerseits ein optimaler Abtransport von Sauerstoff von der zweiten
Elektrode gewährleistet ist und dass andererseits ein Eindringen
von Verunreinigungen in den Referenzgaskanal verhindert wird.
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Die
bekannte Lambdasonde ist als Grenzstrom-Magersonde realisiert, bei
welcher ein Pumpstrom durch Anlegen einer ausreichend hohen Potenzialdifferenz
zwischen den beiden Elektroden auftritt, der zunächst im
Bereich Lambda > 1
bis Lambda = 1 proportional zur Luftzahl Lambda ist. Durch Beaufschlagung
der beiden Elektroden mit einem Potenzial, das der sich zwischen
den beiden Elektroden einstellenden Nernstspannung entgegengerichtet
ist, kann mit der bekannten Lambdasonde auch im fetten Lambdabereich
gemessen werden. Da die Nernstspannung im mageren Bereich gering ist
(etwa 200 mV) und im fetten Bereich auf einen höheren Wert
(etwa 900 mV) springt, kann die an die Elektroden anzulegende Pumpspannung
sowohl im mageren als auch im fetten Bereich dieselbe Polarität aufweisen,
wobei das Potenzial im mageren Bereich auf einen höheren
Wert als im fetten Bereich festzulegen ist. Unter Berücksichtigung
der sich in unterschiedlichen Betriebszuständen einstellenden Nernstspannung
weist die zwischen den Grenzschichten hinter den Elektroden auftretende
effektive Pumpspannung für die negativen Sauerstoffionen beim Übergang
vom fetten zum mageren beziehungsweise umgekehrt einen Vorzeichenwechsel auf,
sodass die negativen Sauerstoffionen bei magerem Abgas von der ersten
zur zweiten Elektrode und bei fettem Abgas von der zweiten zur ersten
Elektrode transportiert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lambdasonde anzugeben,
die zum Erfassen des Abgaslambdas in einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors
geeignet ist, wobei der Verbrennungsmotor einerseits mager und andererseits
zumindest zeitweise fett betrieben wird.
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Die
Aufgabe wird durch die im unabhängigen Anspruch angegebenen
Merkmale gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Lambdasonde zur Messung des Abgaslambdas
in einem Abgasbereich eines Verbrennungsmotors geht von einem Sensorelement
aus, das eine erste in einem Messgasraum angeordnete Elektrode und
eine zweite in einem Referenzgaskanal angeordnete Elektrode enthält,
die über einen Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyten
verbunden sind. Erfindungsgemäß ist im Referenzgaskanal
ein gezielt herausgebildeter Sauerstoffspeicher vorgesehen.
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Die
gezielte Herausbildung des Sauerstoffspeichers bedeutet, dass Maßnahmen
ergriffen sind, welche zumindest temporär die Speicherung
von Sauerstoff im Referenzgaskanal oder zumindest die Bereitstellung
von Sauerstoff an der zweiten Elektrode sicherstellen.
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Der
Sauerstoffspeicher stellt zumindest für eine bestimmte
Messzeit Sauerstoff zur Verfügung, der während
der Messung im fetten Abgas bei Lambda < 1 vom Referenzgaskanal in den Messgasraum durch
den Festelektrolyten zurückgepumpt werden kann. Dadurch
kann zumindest für die bestimmte Messzeit bei einem fetten
Abgas gemessen werden. Die Messzeit richtet sich hierbei nach dem
zur Verfügung stehenden Sauerstoff an der zweiten Elektrode.
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Die
erfindungsgemäße Lambdasonde eignet sich insbesondere
zur Lambdamessung im Abgasbereich eines Verbrennungsmotors, der
zwar hauptsächlich mager betrieben wird, der jedoch zeitweise fett
oder zumindest stöchiometrisch betrieben wird. Ein solcher
Betrieb des Verbrennungsmotors ist insbesondere vorgesehen, wenn
im Abgaskanal Abgasreinigungsvorrichtungen wie beispielsweise ein NOx-Speicherkatalysator oder ein Partikelfilter
angeordnet sind. In den Fettphasen werden unverbrannte Kohlenwasserstoffe
in den Abgasbereich eingetragen. Die unverbrannten Kohlenwasserstoffe
können im Abgasbereich beispielsweise mit im Abgas vorhandenem
Restsauerstoff exotherm reagieren, um Abgasreinigungsanlagen wie
beispielsweise NOx-Speicherkatalysatoren,
Partikelfilter und dergleichen zu beheizen, oder können
zum Regenerieren von Abgasreinigungsanlagen wie beispielsweise NOx-Speicherkatalysatoren herangezogen werden.
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Die
erfindungsgemäße Lambdasonde ermöglicht
somit die Lambdaregelung nicht nur im mageren Bereich, sondern zumindest
für die bestimmte Messzeit auch im fetten oder zumindest
stöchiometrischen Lambdabereich.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass der Sauerstoffspeicher an der zweiten
Elektrode angrenzt. Wenn der Sauerstoffspeicher benachbart zur zweiten Elektrode
vorgesehen ist, steht im Bedarfsfall bei der Vorgabe eines fetten
Lambdas der eingespeicherte Sauerstoff sofort für den Pumpvorgang
zur Verfügung.
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Eine
andere Ausgestaltung sieht vor, dass der Referenzgaskanal einen
Sauerstoffspeicher-Hohlraum enthält und dass am ausgangsseitigen
Ende des Referenzgaskanals ein Strömungswiderstand vorgesehen
ist. Im Sauerstoffspeicher-Hohlraum kann während des mageren
Betriebs des Verbrennungsmotors ein Sauerstoffüber druck aufgebaut
werden. Ein Verlust des Sauerstoffs wird durch den Strömungswiderstand
gedrosselt.
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Eine
besonders einfache Realisierung dieser Ausgestaltung sieht vor,
dass der Sauerstoffspeicher-Hohlraum einen größeren
Querschnitt des Referenzgaskanals aufweist und dass der Strömungswiderstand
entsprechend durch einen geringeren Querschnitt realisiert ist.
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Eine
Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass der Strömungswiderstand
zumindest teilweise mit einer Abluft-Diffusionsbarriere realisiert ist.
Neben der Drosselung des Sauerstoffstroms verhindert die Abluft-Diffusionsbarriere
das Eindringen von Verschmutzungen in den Referenzgaskanal.
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Zusätzlich
zur Abluft-Diffusionsbarriere kann eine Sauerstoffspeicher-Diffusionsbarriere
vorgesehen sein, die beispielsweise eine hohe Porosität
zur Speicherung von Sauerstoff aufweist. Der Sauerstoffspeicher
ist dadurch zumindest teilweise durch die Sauerstoffspeicher-Diffusionsbarriere
realisiert.
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Eine
Weiterbildung dieser Maßnahme sieht vor, dass zusätzlich
ein Sauerstoffspeicher-Hohlraum vorgesehen ist, der an der zweiten
Elektrode angrenzt. Dadurch steht im Bedarfsfall besonders schnell
Sauerstoff zur Verfügung.
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Eine
andere Weiterbildung dieser Maßnahme sieht vor, dass das
für die Sauerstoffspeicher-Diffusionsbarriere vorgesehene
Volumen größer ist als das für die Abluft-Diffusionsbarriere.
Mit dieser Maßnahme kann das für den Sauerstoffspeicher
zur Verfügung gestellte Volumen variiert werden.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass der Sauerstoffspeicher ein Material
enthält, das Sauerstoff durch Adsorption oder Absorption
speichert. Ein solches Material ist beispielsweise ein nicht stöchiometrisches
Oxid wie beispielsweise dotiertes CeO2-x oder
La1-xSrxFeyCo1-yO3-d.
Ein solches nicht stöchiometrisches Oxid speichert Sauerstoff über
eine chemische Reaktion.
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Beispielsweise
kann die Abluft-Diffusionsbarriere, bevorzugt jedoch die Sauerstoffspeicher-Diffusionsbarriere
zumindest abschnittsweise das Sauerstoff speichernde Material enthalten.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass das Sauerstoff speichernde Material
zumindest auf einem Teil der Oberfläche des Referenzgaskanals
aufgebracht ist. Eine zusätzliche oder alternative Maßnahme sieht
vor, dass das Material auf der zweiten Elektrode aufgebracht ist
oder dass die zweite Elektrode das Material enthält.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 zeigt
eine aus dem Stand der Technik bekannte Lambdasonde in einem Betriebszustand bei
einer Luftzahl Lambda > 1,
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2 zeigt
eine aus dem Stand der Technik bekannte Lambdasonde in einem Betriebszustand bei
einer Luftzahl Lambda < 1,
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Lambdasonde mit einem Sauerstoffspeicher-Hohlraum und
einem Strömungswiderstand,
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4 zeigt
eine erfindungsgemäße Lambdasonde mit einem als
Kanal ausgebildeten Sauerstoffspeicher-Hohlraum,
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5 zeigt
eine erfindungsgemäße Lambdasonde mit einer Abluft-Diffusionsbarriere
und einer zusätzlichen Sauerstoffspeicher-Diffusionsbarriere,
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6 zeigt
die in 5 gezeigte Lambdasonde mit einem zusätzlichen
Sauerstoffspeicher-Hohlraum im Bereich der zweiten Elektrode,
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7 zeigt
einen als Kanal ausgebildeten Sauerstoffspeicher-Hohlraum, der in
einer weiteren Ebene der erfindungsgemäßen Lambdasonde
angeordnet ist,
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8 zeigt
eine erfindungsgemäße Lambdasonde, bei welcher
der Sauerstoffspeicher zumindest teilweise als Sauerstoff speicherndes
Material realisiert ist und
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9 zeigt
eine erfindungsgemäße Lambdasonde gemäß 8,
bei welcher das Sauerstoff speichernde Material der zweiten Elektrode
zugeordnet ist.
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Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
eine Lambdasonde 10, die einem Abgasstrom 12 eines
nicht näher gezeigten Verbrennungsmotors ausgesetzt ist.
Ein Teil des Abgases gelangt über einen Zuluftkanal 14 und über
eine Abgas-Diffusionsbarriere 16 in einen Messgasraum 18, in
dem eine erste Elektrode 20 angeordnet ist. Die erste Elektrode 20 ist über
einen Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyten 22 mit
einer zweiten Elektrode 24 verbunden, die in einem Referenzgaskanal 26 angeordnet
ist, der an seinem ausgangsseitigen Ende 28 beispielsweise
in der Umgebungsluft oder in einem nicht näher gezeigten
Abgaskanal des Verbrennungsmotors mündet. Der Messgasraum 18 und der
Referenzgaskanal 26 und damit die beiden Elektroden 20, 24 sind über
eine gasdichte Trennschicht 32 voneinander getrennt. Zur
Beheizung der Lambdasonde 10 ist ein Heizelement 34 vorgesehen.
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1 zeigt
den Betrieb der Lambdasonde 10 speziell bei einem mageren
Abgasstrom 12. Die beiden Elektroden 20, 24 sind
an einer nicht näher gezeigten Pumpspannungsquelle angeschlossen, die
eine Magerbetrieb-Pumpspannung UP, m zur Verfügung stellt,
wobei das positive Potenzial an der zweiten Elektrode 24 liegt.
Die Pumpspannungsquelle wird beispielsweise auf 800 mV eingestellt.
Im mageren Betrieb tritt zwischen den beiden Elektroden 20, 24 eine
Magerbetrieb-Nernstspannung UN, m auf, die vergleichsweise gering
ist und beispielsweise bei 200 mV liegt, wobei das positive Potenzial
an der zweiten Elektrode 24 auftritt. Die Magerbetrieb-Pumpspannung
UP, m sowie die Magerbetrieb-Nernstspannung UN, m überlagern
sich, sodass zwischen den beiden Elektroden 20, 24 für
den Transport von Sauerstoffionen eine effektive Magerbetrieb-Pumpspannung
UPeff, m zur Verfügung steht, die der Differenz zwischen
der Magerbetrieb-Pumpspannung UP, m und der Ma gerbetrieb-Nernstspannung
UN, m, also etwa 600 mV entspricht, wobei das positive Potenzial
an der zweiten Elektrode 24 auftritt. Dadurch findet ein
Magerbetrieb-Sauerstoffionen-Transport O2–m
von der ersten zur zweiten Elektrode 20, 24 statt,
sodass Sauerstoff vom Messgasraum 18 zum Referenzgaskanal 26 gepumpt
wird, der in die Umgebungsluft oder in den Abgaskanal abgegeben
wird. Der Magerbetrieb-Pumpstrom IP, m ist ein Grenzstrom, der proportional
zur Luftzahl Lambda ist, bezogen auf den stöchiometrischen
Wert.
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2 zeigt
die in 1 dargestellte Lambdasonde 10 in einem
Betriebszustand bei fettem Abgasstrom 12.
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Diejenigen
in 2 gezeigten Teile, die mit den in 1 gezeigten
Teilen übereinstimmen, tragen jeweils dieselben Bezugszeichen.
Diese Vereinbarung gilt auch für die folgenden Figuren.
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Bei
einem Abgasstrom 12 mit Sauerstoffmangel bezogen auf ein
stöchiometrisches Verhältnis tritt zwischen den
Elektroden 20, 24 eine erheblich höhere
Fettbetrieb-Nernstspannung UN, f auf, die beispielsweise bei 900
mV liegt, wobei das positive Potenzial weiterhin an der zweiten
Elektrode 24 auftritt. Im Fettbetrieb soll die Lambdasonde 10 Sauerstoff
vom Referenzgaskanal 26 zum Messgasraum 18 pumpen.
Damit ein solcher Fettbetrieb-Sauerstoffstrom O2–f
auftreten kann, muss die effektive Fettbetrieb-Pumpspannung UPeff,
f derart gepolt sein, dass das positive Potenzial an der ersten
Elektrode 20 auftritt. Um diese Potenzialverhältnisse
zu erreichen, muss die an die Elektroden 20, 24 angelegte
Pumpspannung auf eine Fettbetrieb-Pumpspannung UPeff, f festgelegt
werden. Hierbei ist eine Potenzialumkehr im Hinblick darauf, dass
die Fettbetrieb-Nernstspannung UN, f auf einem vergleichsweise hohen
Potenzial von beispielsweise 900 mV liegt, nicht unbedingt erforderlich.
Eine Vorzeichenumkehr der effektiven Fettbetrieb-Pumpspannung UPeff,
f wird bereits erreicht, wenn das Potenzial der Fettbetrieb-Pumpspannung
UP, f gegenüber dem Magerbetrieb auf beispielsweise 300
mV abgesenkt wird, wobei das positive Potenzial weiterhin an der
zweiten Elektrode 24 anliegt. Für die effektive
Fettbetrieb-Pumpspannung UPeff, f stehen dann ebenfalls 600 mV zur
Verfügung, wobei das positive Potenzial an der ersten Elektrode 20 auftritt.
Der Fettbetrieb-Pumpstrom IP, f ist ebenfalls ein Grenzstrom, der
propor tional zur Luftzahl Lambda ist, bezogen auf den stöchiometrischen
Wert. Der Magerbetrieb-Pumpstrom IP, m fließt in die entgegengesetzte Richtung
im Vergleich zum Magerbetrieb-Pumpstrom IP, m. Bei der Luftzahl
Lambda = 1 tritt bei der Änderung der Pumpspannung UP eine
Vorzeichenumkehr des Pumpstroms IP auf.
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Im
Fettbetrieb steht bei der Lambdasonde gemäß dem
eingangs genannten Stand der Technik nur eine begrenzte Menge an
Sauerstoff im Bereich der zweiten Elektrode zur Verfügung,
da der Referenzgaskanal dafür optimiert ist, Sauerstoff
möglichst rasch abzutransportieren. Die erfindungsgemäße Lambdasonde 10 sieht
einen gezielt herausgebildeten Sauerstoffspeicher vor, der es ermöglicht,
einen Vorrat an Sauerstoff anzulegen. Dieser Sauerstoff steht im
Bedarfsfall, also im Fettbetrieb der erfindungsgemäßen
Lambdasonde 10, in ausreichendem Maß für
eine bestimmte Betriebsdauer rasch zur Verfügung.
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Der
gezielt herausgebildete Sauerstoffspeicher kann auf unterschiedliche
Arten und Weisen realisiert werden. Ein erstes Ausführungsbeispiel
ist in 3 gezeigt, bei dem der Referenzgaskanal 26 einen
Sauerstoffspeicher-Hohlraum 40 enthält, der zum
ausgangsseitigen Ende 28 hin durch einen Strömungswiderstand 42 begrenzt
wird. Der Strömungswiderstand 42 kann sich gemäß einer
Weiterbildung bis an das ausgangsseitige Ende 28 des Referenzgaskanals 26 erstrecken.
Der Sauerstoffspeicher-Hohlraum 40 kann gemäß einer
Ausgestaltung durch einen größeren Querschnitt
des Referenzgaskanals 26 im Vergleich zum Querschnitt des
Strömungswiderstands 42 realisiert werden, der
einen geringeren Querschnitt aufweist. Das Volumen des Sauerstoffspeicher-Hohlraums 40 wird
den Erfordernissen angepasst. Der Strömungswiderstand 42 kann
mit einer Abluft-Diffusionsbarriere 44 zumindest teilweise
gefüllt werden, welche die Wirkung des Strömungswiderstands 42 weiter
erhöht oder welche das Eindringen von Schmutz in den Sauerstoffspeicher-Hohlraum 40 aus
der Umgebungsluft oder dem Abgaskanal verhindert.
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Ein
anderes Ausführungsbeispiel ist in 4 gezeigt,
bei dem der Referenzgaskanal 26 gegenüber dem
aus dem Stand der Technik bekannten Referenzgaskanal weitgehend
unverändert beibehalten wird, wobei jedoch ein Sauerstoffspeicher-Hohlraum 50 vorgesehen
ist, der durch einen einseitig ge schlossenen Sauerstoffspeicherkanal
realisiert ist, dessen Öffnung 52 im Bereich der
zweiten Elektrode 24 vorgesehen ist.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel ist in 5 gezeigt,
bei welchem der Referenzgaskanal 26 zumindest teilweise
mit einer Abluft-Diffusionsbarriere 60 gefüllt
ist und bei dem zusätzlich der Sauerstoffspeicher-Hohlraum 40, 50 vorgesehen
ist, der mit einer Sauerstoffspeicher-Diffusionsbarriere 62 ausgefüllt
ist. Eine Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels ist
in 6 gezeigt, wobei zusätzlich ein weiterer
Sauerstoffspeicher-Hohlraum 64 vorgesehen ist, der an der
zweiten Elektrode 24 angrenzt. Gemäß einer
Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das für die Sauerstoffspeicher-Diffusionsbarriere 62 vorgesehene
Volumen größer ist als das Volumen für
die Abluft-Diffusionsbarriere 60.
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Bei
dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der
Sauerstoffspeicher-Hohlraum 40, 50 entsprechend
dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel als Sauerstoffspeicherkanal
realisiert, der jedoch in einer anderen Ebene der Lambdasonde 10 angeordnet
ist. Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Öffnung 52 des Sauerstoffspeicherkanals
gemäß einer Ausgestaltung bis an die zweite Elektrode 24 herangeführt.
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Bei
dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der
Sauerstoffspeicher mit einem Material 70 realisiert, das
Sauerstoff durch Adsorption oder Absorption speichert. Bei dem Material 70 handelt
es sich beispielsweise um ein nicht stöchiometrisches Oxid
wie beispielsweise CeO2-x oder La1-xSrxFeyCo1-yO3-d. Bei dem
in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das
Material 70 im Sauerstoffspeicher-Hohlraum 40, 50 angeordnet,
der gegebenenfalls die Sauerstoffspeicher-Diffusionsbarriere 62 zusätzlich
enthalten kann und der gegebenenfalls den Sauerstoffspeicher-Hohlraum 64 insbesondere benachbart
zur zweiten Elektrode 24 aufweisen kann.
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Ein
alternatives, in 9 gezeigtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Lambdasonde 10 sieht
vor, dass das Material 70, welches Sauerstoff durch Adsorption
oder Absorption speichern kann, der zweiten Elektrode 24 zugeordnet
ist. Bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Material 70 auf der zweiten Elektrode 24 aufgebracht. Wenn
als Material 70 ein hoch Elektronen leitendes nicht stöchiometrisches
Oxid wie La1-xSrxFeyCo1-yO3-d eingesetzt
wird, kann die zweite Elektrode 24 auch komplett mit dem
Material 70 oder in Mischung mit ZrO2 realisiert
sein. Ferner ist es möglich, das Material 70 zumindest
zum teilweisen Beschichten der Oberfläche des Referenzgaskanals 26 heranzuziehen.
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In
der mageren Betriebsphase der Lambdasonde 10 wird aufgrund
der Pumpspannung UP, m Sauerstoff vom Messgasraum 18 in
den Sauerstoffspeicher 40, 50, 62, 64, 70 des
Referenzgaskanals 26 gepumpt. Bei einem Abgaslambda von
beispielsweise 1,7, entsprechend 8,29% O2 in N2, und einem Magerbetrieb-Pumpstrom
von maximal einigen 100 Mikroampere kann ein Sauerstoff-Überdruck
im stationären Magerbetrieb von beispielsweise 2 bar bis
30 bar im Sauerstoffspeicher 40, 50, 62, 64, 70 erzielt werden.
Vorzugsweise wird der Überdruck zwischen 2 bar und 10 bar
eingestellt. Während des Betriebs der erfindungsgemäßen
Lambdasonde 10 kann der gespeicherte Sauerstoff durch die
Fettbetrieb-Pumpspannung UP, f und dem entsprechenden Fettbetrieb-Pumpstrom
IP, f vom Sauerstoffspeicher 40, 50, 62, 64, 70 zurück
in den Messgasraum 18 gepumpt werden, der dort zur Oxidation
von oxidierbaren Abgas-Bestandteilen im Messgas Hohlraum 18 zur
Verfügung steht, wobei der Fettbetrieb-Pumpstrom IP, f auch
im Falle des Fettbetriebs der erfindungsgemäßen
Lambdasonde 10 ein Maß für das Abgaslambda widerspiegelt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19941051
A1 [0003]
- - DE 102006061954 A1 [0005]