(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１００）の排気ガスカナル（１１０）の中の排気ガスラムダの測定のために備えられているラムダゾンデ（１２０）が、排気ガスカナル（１１０）と接続された測定ガス室（１８）の中に配置されている第一の電極（２０）を含み、意図的に作られた酸素リザーバ（４０）を備えた基準ガスカナル（２６）の中に配置されている第二の電極（２４）を含み、この第二の電極（２４）が酸素イオン伝導性の固体電解質を通して第一の電極（２０）と結合されている、ラムダゾンデ作動方法において、
リッチな内燃機関運転の導入の後に第一の時間長さ（Ｔ１）が用意され、その時間長さの間にラムダゾンデ（１２０）によって生み出されたラムダ信号（ｌａｍ）が有効であると評価されて内燃機関（１００）のラムダ制御のために援用されること、
第一の時間長さ（Ｔ１）の経過の後に二つの電極（２０、２４）の間を流れるポンプ電流（ＩＰ）の逆転が、酸素が測定ガス室（１８）から酸素リザーバ（４０）の中へポンピングされる様に行われること、
第二の時間長さ（Ｔ２）の経過後に上記の逆転が終了されること、
その後でラムダ信号（ｌａｍ）が再び有効であると評価されて再びリッチな内燃機関運転のラムダ制御のために援用されること、
を含むラムダゾンデ作動方法。
【請求項２】
第二の時間長さ（Ｔ２）の後に直接続けて第三の時間長さ（Ｔ３）が用意され、その時間長さの間はラムダ信号（ｌａｍ）が未だ無効であると評価されることを特徴とする、請求項１に記載のラムダゾンデ作動方法。
【請求項３】
排気ガスラムダがリッチな内燃機関運転の間０．７から０．９５までの値に定められることを特徴とする、請求項１に記載のラムダゾンデ作動方法。
【請求項４】
第一の時間長さ（Ｔ１）が０．５秒から３秒までの範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載のラムダゾンデ作動方法。
【請求項５】
第二の時間長さ（Ｔ２）が１秒から８秒までの範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載のラムダゾンデ作動方法。
【請求項６】
第三の時間長さ（Ｔ３）が０．１秒から１秒までの範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載のラムダゾンデ作動方法。
【請求項７】
第二の時間長さ（Ｔ２）の間に電極（２０、２４）に掛かっているポンプ電圧（ＵＰ）が、少なくとも水の分解電圧に対応する値に調節されることを特徴とする、請求項１に記載のラムダゾンデ作動方法。
【請求項８】
請求項１から７までの何れかに記載の方法の実施のための制御装置（１３０）が備えられていることを特徴とする、ラムダゾンデの作動のための装置。
【請求項９】
制御装置（１３０）がポンプ信号決定装置（１５０）を含んでいることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
コンピュータ上で実行すると、請求項１から７までの何れかに記載の方法を実施するための全てのステップを実行するコンピュータプログラム。
【請求項１１】
コンピュータ上で実行されたときに、請求項１から７までの何れかに記載の方法を実施するための、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は独立の諸請求項の上位概念に基づくラムダゾンデ作動方法及びこの方法の実施のための装置に関する。
本発明の目的は又コンピュータプログラム並びにコンピュータ・プログラム製品である。
【０００２】
空気過剰率ラムダと云うのは燃焼技術の分野では実際に供給されたエアマス（＝空気量）と燃焼のために理論的に必要なエアマス、即ち化学量論的エアマス、との間の比を意味している。従ってリッチなガス混合気、即ち燃料過剰のガス混合気、は空気過剰率ラムダ＜１となる一方、リーンなガス混合気、即ち空気過剰のガス混合気、は空気過剰率ラムダ＞１となる。
【背景技術】
【０００３】
公開公報 ＤＥ １９９ ４１ ０５１ Ａ１ には拡散バリヤを介して検査対象の排気ガスと結合された測定ガス室を備えているワイドバンド・ラムダゾンデが記載されている。測定ガス室の中には内側のポンプ電極が配置されており、この電極は、外側の、排気ガスに曝されたポンプ電極と、ポンプ電極同士の間にある酸素イオン伝導性の固体電解質と共に、ポンプセルを形成している。ポンプセルの固体電解質を通して酸素イオンを輸送することが出来るので、酸素は測定ガス室から外へポンピングされるか或いは測定ガス室の中へポンピングされることが出来る。ポンプセルの他に測定セルがあるが、この測定セルは内側のポンプ電極と基準ガス電極との間に置かれている。内側のポンプ電極と基準ガス電極も又酸素イオン伝導性の固体電解質によって互いに分離されている。基準ガス電極は基準ガスカナルの中に配置されている。
【０００４】
測定セルはネルンストセルに対応しているが、ネルンストセルでは熱力学的バランスの中で内側のポンプ電極と基準電極との間に形成される電位差が測定ガス室内の検査対象ガスの分圧と基準ガスカナルの中の空気の分圧との比の対数に比例している。排気ガスラムダの測定が目指すものは、測定ガス室中の酸素分圧に対して次の様に、即ちネルンスト電位がコンスタントに、近似的にラムダ＝１に対応する或る定められた値（例えば４５０ｍＶ）に留まる様に、制御することである。スイッチング装置はこの目的のためにポンプ電圧を作り出し、この電圧を外側のポンプ電極に印加する。ポンプ電圧はポンプ電流を生み出す。ポンプ電流の極性とその値は、定められたネルンスト電圧がオーバーされて或いは割り込まれているか否か又どれだけオーバーされ或いはどれだけ割り込まれているかに依存している。発生するネルンスト電流は排気ガスラムダに関する尺度となる。
【０００５】
特許明細書 ＤＥ １０２ １６７２４ Ｃ１ にはワイドバンド・ラムダゾンデの作動のための方法が記載されているが、その方法ではリーンな内燃機関運転の間にポンプ電圧の反復的極性逆転が行われる。ポンプ電圧の短時間の極性逆転は、燃料後噴射の間にラムダゾンデの測定ガス室の中へ到達することのある炭化水素を測定ガス室の中で酸化するための酸素がラムダゾンデの測定ガス室の中へポンピングされるために役立つとされている。ラムダゾンデは常に測定作動状態に保持されるので、ラムダコントローラは常にラムダゾンデ信号を利用することが出来る。作動準備完了状態の保持はポンプ電圧の極性逆転の反復率の適切な選択によって保証され、その際ラムダゾンデのダイナミクスは変化しないとされている。
【０００６】
公開公報 ＤＥ １９８ ３８４６６ Ａ１ には、ポンプ電極が働かなくなることによって生じ得るリッチのドリフトを除去すると云う、ラムダゾンデの作動のための方法が記載されている。その間にラムダゾンデに専らリーン排気ガスが送られる選択可能な時間間隔の後で、前もって定められたインターバルの間ポンプ電圧の極性逆転或いはネルンスト電圧の引き上げが行われる。それによってラムダゾンデの測定ガス室からの酸素の汲み出しが助けられるので、ラムダゾンデのリッチドリフトが補償される。
【０００７】
公開公報 ＤＥ １０１ ６３ ９１２ Ａ１ には、腐食性のガス混合気の中で使用した場合でもラムダゾンデの長い耐用時間と良好な測定精度を保証すると云う、ラムダゾンデの作動のための方法が記載されている。これは、内燃機関の運転休止時にラムダゾンデが作動状態に保持されるが、その際にはポンプ電極の上での分極現象を抑制するためにポンプ電流の逆転が行われる、と云うことによって達成される。更にポンプ電極の保護のためにポンプの逆運転を低いポンプ電圧で持続的に維持することが出来るが、ラムダゾンデ信号が必要となった時だけは、持続的な再生作動が中断されなければならない。
【０００８】
公開公報 ＤＥ １０ ２００６ ０６１ ９５４ Ａ１には、特にリーン運転される内燃機関の排気ガス経路内の排気ガスラムダの測定のために設計されたラムダゾンデが記載されている。このラムダゾンデは第一の電極と第二の電極とを持ち、それ等の電極は酸素イオン導電性の固体電解質を介して互いに結合されている。測定ガス室の中に配置されている第一の電極は拡散バリヤを介して、測定対象となる排気ガスと結合されている。第二の電極は基準ガスカナルの中に配置されている。基準ガスカナルには酸素透過性の多孔性の充填材を満たすことが出来る。場合によっては行われる基準ガスカナルの充填とその幾何学的設計によって、第二の電極による酸素の最適搬出が保証される一方又他方では基準ガスカナルの中への汚染物質の侵入が防止されると云うことが達成されると云うことである。
【０００９】
既知のラムダゾンデは限界電流リーンゾンデとして実現されているが、このリーンゾンデではポンプ電流が二つの電極の間に十分に高い電位差を印加することによって生み出され、このポンプ電流は最初はラムダ＞１からラムダ＝１までの領域内で空気過剰率ラムダに比例している。二つの電極に、二つの電極の間に生じるネルンスト電圧に対して反対の向きの電位をかけることによって、既知のラムダゾンデを用いて短時間の間リッチのラムダ領域内でも測定が可能となる。様々な作動状態の下で発生するネルンスト電圧を考慮して、電極の後ろの境界層同士の間に生じる実効ポンプ電圧はマイナスの酸素イオンに対してリッチからリーンへの或いはその逆への内燃機関運転の移行の際に（プラスとマイナスの）符号逆転を行うので、マイナスの酸素イオンはリーン排気ガスの場合には第一の電極から第二の電極へ又リッチ排気ガスの場合には第二の電極から第一の電極へと運ばれる。
【００１０】
ドイツ特許出願ＤＥ １０ ２００８ ００１０７９ Ａ１（未公開）の中には、先に評価されたＤＥ １０ ２００６ ０６１ ９５４Ａ１ の中の限界電流リーンゾンデに対応するラムダゾンデが記載されている；しかしながらそのラムダゾンデでは目的に合わせて作られた酸素リザーバが基準ガスカナルの中に備えられている。この酸素リザーバは少なくとも一時的に基準ガスカナル内での酸素留保を可能にするので、十分な酸素を利用することが出来、ラムダが１よりも小さいリッチな排気ガスの中での測定の間に酸素を基準ガスカナルから測定ガス室の中へ逆ポンピングすることが出来る。それによってリッチな排気ガスの場合に比較的長い期間の間、それ自体特にリーンな排気ガスの中で作動するために作られたラムダゾンデを用いて測定をすることが出来る。しかしながらこのプロセスの流れに関するデータは含まれていない。
【００１１】
公開公報  ＤＥ １０ ２００８ ００２ ７３５ Ａ１の中には、 ＤＥ １０ ２００８ ００１ ０７９ Ａ１ の中に記載されているラムダゾンデの拡張例が記載されているが、この拡張例の場合にも、意図的に作られた酸素リザーバが基準ガスカナルの中に備えられている。この基準ガスカナルには内燃機関の排気ガスカナルへの流路が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】独国特許公開公報第１９９４１０５１号明細書
【特許文献２】独国特許発明第１０２１６７２４号明細書
【特許文献３】独国特許公開公報第１９８３８４６６号明細書
【特許文献４】独国特許公開公報第１０１６３９１２号明細書
【特許文献５】独国特許公開公報第１０２００６０６１９５４号明細書
【特許文献６】独国特許公開公報第１０２００８００２７３５号明細書
【発明の概要】
【００１３】
この発明に基づくラムダゾンデ作動方法は、主としてリーン運転される内燃機関の排気ガスカナルの中の排気ガスラムダの測定のために備えられ、排気ガスカナルと接続された測定ガス室の中に配置されている第一の電極を含み、かつ、意図的に作られた酸素リザーバを備えた基準カナルの中に配置されて酸素イオン伝導性の固体電解質を介して第一の電極と接続された第二の電極を含んでいるラムダゾンデに関する。
【００１４】
この発明に基づくやり方は、リッチな内燃機関運転の導入の後に第一の時間長さが用意され、その時間長さの間にラムダゾンデによって生み出されたラムダ信号が有効であると評価されて内燃機関のラムダ制御のために援用されると云うこと、第一の時間長さの経過の後に二つの電極の間を流れるポンプ電流の逆転が、酸素が測定ガス室から酸素リザーバの中へポンピングされる様に行われると云うこと、第二の時間長さの経過後に上記の逆転が終了されると云うこと、そして、その後でラムダ信号が再び有効であると評価されて再びリッチな内燃機関運転のラムダ制御のために援用される、と云うことを特徴としている。酸素イオン流に対応したポンプ流から積分を用いて酸素を求めることによって基準カナル内の酸素充填レベルに関する大きさを計算すると云うことを特徴としている。
【００１５】
ポンプ電流の逆転はポンプ電流の事前設定によって或いはポンプ電圧の事前設定によって行うことが出来る。その際には、測定ガス室の中に配置された第一のポンプ電極の上に、例えば水の化学分解によって必要な酸素を発生させることが出来る値のポンプ電圧が現れると云うことが前提として仮定される。
【００１６】
この発明に基づくラムダゾンデ作動方法はポンプ電流逆転の間だけを除いて、とりわけそれ自体最も重要であると見なされているリーンの内燃機関運転用として作られてはいるが、それでも周期的に繰り返されるリッチな内燃機関運転のためにも適する様に作られているラムダゾンデを用いて、リッチな内燃機関の運転の間に有効なラムダ信号を生み出すことを可能にする。その様なラムダゾンデは既に明細書の導入部で言及されたＤＥ １０ ２００８ ００２ ７３５Ａ１ 及び ＤＥ １０ ２００８ ００１ ０７９ Ａ１に基づく特許出願の中に記載されており、それ等の特許出願についてはそれぞれ明確な引用がなされている。
【００１７】
周期的に繰り返されるリッチな内燃機関運転と云うのは、その間に内燃機関の排気ガスカナルの中に配置された排気ガス後処理装置が状態調節（コンディショニング）、或いは再生される運転段階を云う。その際には例えば、リッチな排気ガス成分（炭化水素）を用いて再生されると云うＮＯｘ吸蔵型触媒が問題となり得る。その様なＮＯｘ吸蔵型触媒はリーンな内燃機関運転の間に排気ガス中により多く存在している酸化窒素をとりわけ窒素化合物として取り込む。吸蔵能力が使い尽された後、再生過程がリッチな内燃機関運転によってスタートされるが、その時間長さは例えば数秒から例えば３０秒の範囲にある。
【００１８】
ラムダゾンデが少なくとも一時的なリッチな内燃機関運転の間も有効なラムダ信号を提供することが出来る様にするために、ポンプ電流の一時的逆転は次の様に、即ちリッチな内燃機関運転の導入の後に第一の時間長さが用意され、その時間長さの間にラムダゾンデによって生み出されたラムダ信号が有効であると評価されて内燃機関のラムダ制御のために援用され、第一の時間長さの経過の後にポンプ電流の逆転が、酸素が測定ガス室から酸素リザーバの中へポンピングされる様に行われ、第二の時間長さの経過後に上記の逆転が終了され、その後でラムダ信号が再び有効であると評価されて再びリッチな内燃機関運転のラムダ制御のために援用される様に、行われる。リッチな内燃機関運転の終了後は再び、メインとして考えられているリーンな内燃機関運転が開始される。
【００１９】
この発明に基づくやり方の有利な拡張例と実施態様は付属の諸請求項から明らかとなる。
或る実施態様によれば、第二の時間長さの後に直接続けて第三の時間長さが用意され、その時間長さの間はラムダ信号が未だ無効であると評価される。この第三の時間長さはポンプ電流の極性切換えの終了の後関連する電極の上で再び安定な状況が生まれることが出来る様にするためのものである。
【００２０】
或る実施態様では、排気ガスラムダが燃料過剰による内燃機関運転の間０．７から０．９５までの値に定められる。これによって十分に多いリッチガス成分が排気ガス浄化装置の条件調節（コンディショニング）のために供給されることが出来る。
【００２１】
別の態様は時間長さの決定に関している。それによれば第一の時間長さは好ましくは０．５秒から３秒までの範囲、第二の時間長さは１秒から８秒までの範囲又第三の時間長さは０．１秒から１秒までの範囲にある。
【００２２】
或る実施態様によれば、ポンプ電流の逆転の間ポンプ電圧は少なくとも水の分解電圧に等しくなる。これによって酸素は測定ガス室内に侵入して来たか或いはそこで発生した（凝縮）水から得ることが出来る。
この発明に基づく方法の実施のための手段は先ず、この方法の実施のための手段を含む特別に作られた制御装置に係わっている。
【００２３】
上記の制御装置はポンプ信号決定装置を含んでいる。
上記の制御装置は好ましくはプロセスステップが制御装置プログラムとして格納されている少なくとも一つの電気的記憶装置を含んでいる。
【００２４】
この発明に基づくコンピュータプログラムは、コンピュータの上で実行されると、この発明に基づく方法の全てのステップが実施される様に作られている。
機械読み取りが可能な媒体の上に記録されたプログラムコードを備えたこの発明に基づくコンピュータ・プログラム製品は、プログラムがコンピュータの上で実行されるとこの発明に基づく方法を実施する。
【００２５】
この発明の実施例が図面に示されており、以下の記述の中で詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１はラムダゾンデが用いられている技術分野を示す。
【図２】図２は空気過剰率ラムダ＞１の作動状態にあるラムダゾンデを示す。
【図３】図３は空気過剰率ラムダ＜１の作動状態にあるラムダゾンデを示す。
【図４】図４は時間に対する信号の変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１には排気ガスカナル１１０の中に、制御装置１３０にラムダ信号ｌａｍを送るラムダゾンデ１２０の配置されている内燃機関１００が示されている。制御装置１３０はエンジン制御装置１４０を含んでおり、このエンジン制御装置１４０は少なくともトルク基準値Ｍｄに基づいて制御信号Ｋを定め、この制御信号Ｋは例えば、内燃機関１００に割当てられている、詳しくは示されていない燃料計量装置に送られる。制御信号Ｋは更にコンディショニング信号Ｋｏｎｄに依存しているが、このコンディショニング信号Ｋｏｎｄは詳しくは示されていない排気ガス浄化装置の必要なコンディショニング、例えば再生、を表している。
【００２８】
制御装置１３０は更にポンプ信号決定装置１５０を含んでおり、このポンプ信号決定装置１５０はエンジン制御装置１４０が生成するスイッチング信号Ｓに応じて、又クロック１６０の生成する時間長さＴ１、Ｔ２、Ｔ３に応じて、ラムダゾンデ１２０のためのポンプ信号ＩＰを決定する。
【００２９】
図２は内燃機関１００の排気ガス流１２に曝されているラムダゾンデ１２０を示している。排気ガスの一部は給気カナル１４と排気ガス拡散バリヤ１６を通って測定ガス室１８の中に到達するが、この測定ガス室１８の中には第一の電極２０が配置されている。第一の電極２０は酸素イオン伝導性の固体電解質２２を介して、基準カナル２６の中に配置されている第二の電極２４と接続されており、この基準カナル２６はその出口側の端部２８で例えば周囲の大気中に或いは排気ガスカナル１１０の中に口を開いている。測定ガス室１８と基準ガス室２６、又従って両方の電極２０、２４はガス密の分離層３２によって互いに分離されている。ラムダゾンデ１０の加熱のために加熱要素３４が備えられている。
【００３０】
ラムダゾンデ１２０は意図的に作られた、酸素のストックを作ることを可能にする酸素リザーバ４０を含んでいる。この酸素は、必要の際には、それ故例えばラムダゾンデ１２０のリッチ作動の際に、十分な量だけ定められた運転時間長さにわたって迅速に提供される。
意図的に作られた酸素リザーバ４０は図に示されている実施例では、出口側の端部２８に向かって流れ抵抗４２によって仕切られた基準ガスカナル２６の中の容積として作られている。流れ抵抗４２は基準ガスカナル２６出口側の端部まで伸びることも出来る。酸素リザーバ４０の容積は要求に適合される。流れ抵抗４２は少なくとも部分的に排気拡散バリヤ４４で充填されることが出来、又この排気拡散バリヤ４４は酸素リザーバ４０の中への周囲の大気或いは排気ガスカナル１１０からの汚れの侵入を防止する。
【００３１】
図２はラムダゾンデ１２０の、特にリーンな排気ガス流１２の時の作動を示している。両方の電極２０、２４はポンプ信号決定装置１５０に接続されており、ポンプ信号決定装置１５０からはリーン運転ポンプ電圧ＵＰ，ｍを生じさせる様なポンプ信号ＩＰが送られ、その際第二の電極２４の電位は正となっている。ポンプ電圧は例えば８００ｍＶに合わせられる。リーン運転の下では両方の電極２０、２４の間にリーン運転ネルンスト電圧ＵＮ，ｍが現れるが、この電圧は例えば２００ｍＶと比較的小さく、その際第二の電極２４には正の電位が現れる。リーン運転ポンプ電圧ＵＰ，ｍとリーン運転ネルンスト電圧ＵＮ，ｍは互いに重ね合わされるので、両方の電極２０、２４の間には酸素イオンの輸送のために有効なリーン運転ポンプ電圧ＵＰｅｆｆ，ｍがもたらされ、この電圧はリーン運転ポンプ電圧ＵＰ，ｍとリーン運転ネルンスト電圧ＵＮ，ｍとの間の差、即ち約６００ｍＶ、に相当し、その際第二の電極２４には正の電位が現れる。それによって第一の電極２０から第二の電極２４へリーン運転酸素イオン輸送Ｏ２−ｍが起こり、その結果酸素が測定ガス室１８から基準ガスカナル２６へポンピングされ、酸素は先ず酸素リザーバ４０の充填のために用いられ、酸素リザーバ４０が充填されると周囲の大気中へ或いは排気ガスカナル１１０の中へ排出される。リーン運転ポンプ電流ＩＰ，ｍは理論値（ストイキ値）に関して、空気過剰率ラムダに比例した限界電流である。
【００３２】
図３はリッチな排気ガス流１２の時の図２に示されているラムダゾンデ１２０の作動状態を示している。
図３の中に示されている部分で、図２に示されている部分と一致するものは、それぞれ同じ参照記号を付けられている。
【００３３】
理論比（ストイキ比）と比べて酸素不足の排気ガス流１２の場合両方の電極２０、２４の間に著しく高い、例えば９００ｍＶ、のリッチ運転ネルンスト電圧ＵＮ，ｆが現れ、その際更に正の電位が第二の電極２４に現れる。リッチ運転の下ではラムダゾンデ１２０は酸素を基準ガスカナル２６から測定ガス室１８へポンピングする。その様なリッチ運転酸素流Ｏ−２ｆが発生し得るためには、有効リッチ運転ポンプ電圧ＵＰｅｆｆ，ｆの極性が次の様に、即ち正の電位が第一の電極２０の上に現れる様に、定められていなければならない。この電位状態を達成するためには、電極２０、２４に掛けられているポンプ電圧がリッチ運転ポンプ電圧ＵＰｅｆｆ，ｆにされなければならない。その際電位逆転は、リッチ運転ネルンスト電圧ＵＮ，ｆが例えば９００ｍＶと云う比較的高い電位にあると云うことに比べて、絶対に必要と云う訳ではない。有効なリッチ運転ポンプ電圧ＵＰｅｆｆ，ｆの（プラスマイナスの）符号の逆転は、リッチ運転ポンプ電圧ＵＰ，ｆの電位がリーン運転に比べて例えば３００ｍＶへ引き下げられ、更にその際正の電位が第二の電極２４に掛かっていれば、それだけで既に達成される。その場合、有効なリッチ運転ポンプ電圧ＵＰｅｆｆ，ｆとして６００ｍＶも得られ、第一の電極２０には正の電位が現れる。リッチ運転ポンプ電流ＩＰ，ｆも又理論値（ストイキ値）に関して、空気過剰率ラムダに比例した限界電流である。リッチ運転ポンプ電流ＩＰ，ｆはリーン運転ポンプ電流ＩＰ，ｍに対して反対の方向に流れる。空気過剰率ラムダ＝１の場合にはポンプ電圧ＵＰの変化の際にポンプ電流ＩＰの（プラスマイナスの）符号の逆転が行われる。
【００３４】
この発明に基づくラムダゾンデ作動方法は上に述べられたラムダゾンデ１２０に基づいている。排気ガス浄化装置の場合には、例えば、吸蔵能力の回復のために時々再生されなければならないＮＯｘ吸蔵型触媒が問題となる。更に、場合によっては硫黄被毒からの再生が必要となることがある。コンディショニング、特に排気ガス浄化装置の再生は、酸素不足状態にあり、従って炭化水素を含んでいる排気ガスの中で行われなければならないが、それ等の炭化水素は例えば制御信号Ｋの適当な決定によって機関内で、例えば燃料後噴射を用いて、準備することが出来る。
【００３５】
ラムダゾンデ１２０は排気ガスのラムダを測定し、測定値としてラムダ信号ｌａｍをエンジン制御装置１４０へ送るが、エンジン制御装置１４０には前もって定められた排気ガスラムダを守るためのラムダ制御器を含んでいる。ここでは、通常リーンの運転状態で、従って排気ガスが酸素過剰の状態で、運転される内燃機関１００が前提とされている。
【００３６】
この発明に基づくラムダゾンデ作動方法が図４に示されている信号の流れに基づいて以下に詳しく説明される：
最初の時点ｔ１への出発点はリーンな内燃機関運転とするが、その場合排気ガスラムダは例えば１．２とする。ポンプ電流ＩＰの値はここでは例えばＩＰ＋となっており、その場合には酸素が第一の電極２０から第二の電極２４へ、次いで測定ガス室１８から酸素リザーバ４０の中へポンピングされ、図の例では酸素リザーバ４０は完全に酸素で満たされているものとする。相対的酸素充填レベルＯ２ｒｅｌが示されているが、その際完全に満たされた酸素リザーバには相対値＝１が対応しているものとする。
【００３７】
第一の時点ｔ１ではコンディショニング信号Ｋｏｎｄが現れ、この信号に基づいてエンジン制御装置１４０がスイッチング信号Ｓを送り出す。ポンプ信号決定装置１５０はＩＰ−の値のポンプ電流が発生する様にポンプ信号ＩＰを決定し、この信号が酸素リザーバ４０から測定ガス室１８の中への酸素輸送を生じさせる。この作動状態はクロック１６０によって予め設定された第一の時間長さＴ１の間存在しているものとする。第一の時間長さＴ１の間酸素リザーバ４０の中の酸素充填レベルは第二の時点ｔ２に到達するまで持続的に低下して行く。第一の時間長さＴ１の間にラムダゾンデ１２０の作動準備完了状態が完全に保証されているので、有効なラムダ信号ｌａｍが供給されて内燃機関１００のラムダ制御のために使用される。
【００３８】
第二の時点ｔ２からはクロック１６０によって設定された第二の時間長さＴ２の間にポンプ信号Ｐを用いてポンプ電流ＩＰが、測定ガス室１８から酸素リザーバ４０への酸素輸送が行われることが出来る様に制御する。ポンプ信号決定装置１５０は、酸素輸送に対応するしかるべきポンプ電流ＩＰＫが生じる様に配慮する。その際にはポンプ電圧ＵＰが次の様に、即ち第一の電極２０の領域内で酸素が例えば測定ガス室１８の中に存在している（凝縮）水の化学分解によって発生され、次いでその酸素が酸素輸送のために利用される様に、調節されるものとする。第二の時間長さＴ２の間は有効なラムダ信号は得られないので、ラムダ制御は出来ず、内燃機関１００の制御された運転だけしか可能ではない。
【００３９】
第二の時間長さＴ２の経過後は第三の時点ｔ３でポンプ電流ＩＰの逆転が再び終了されるので、引き続き行われているリッチな内燃機関運転のために再び酸素が酸素リザーバ４０から測定ガス室１８へポンピングされ、この酸素が追加充填された酸素リザーバ４０の故に十分な量利用可能となるので、再び内燃機関１００のラムダ制御運転が可能となる。
【００４０】
とりわけ第一の電極２０の領域内でのプロセスの安定化のために好ましくはクロック１６０によって定められる第三の時間長さＴ３が設定されるが、この時間長さＴ３は第四の時点１４に終了し、この時点１４からラムダ信号ｌａｍが有効とみなされてラムダ制御装置へ送られる。
【００４１】
リッチな内燃機関運転はなお時点ｔ５まで続けられ、この時点ｔ５で再び通常想定されているリーンな内燃機関運転へ切換えられる。
この発明に基づくラムダゾンデ作動方法が無ければ、リッチな内燃機関運転の間に酸素リザーバ４０の中に、測定ガス室１８の中への逆ポンピングのために供される酸素の量が十分ではないので、最早ラムダ制御は可能ではないであろう。その様な場合に発生する酸素リザーバ４０の中での酸素減少の動きが図４の中の第二の時点ｔ２からの破線で示されている。ここでは、既に第三の時点ｔ３の到達前に利用出来る酸素が完全に使い尽されており、従ってこの時点からラムダ測定が又従ってラムダ制御が最早可能ではないと云うことが前提として仮定されている。それに対してこの発明に基づくラムダゾンデ作動方法によれば有効なラムダ信号ｌａｍを、第二の時間長さＴ２の間を除いて、リッチな内燃機関運転の間に生成させてラムダ制御を行うことが可能となる。
【００４２】
第一の時間長さＴ１は０．５秒から３秒までの範囲、第二の時間長さＴ２は１秒から８秒までの範囲、又第三の時間長さは０．１秒から１秒までの範囲とすることが出来る。この場合第一の時点ｔ１から第五の時点ｔ５までの全ての時間長さ、従ってリッチな内燃機関運転の時間長さは例えば数秒から例えば３０秒まで続くことがあり得る。
【符号の説明】
【００４３】
１２  排気ガス流
１４  給気カナル
１６  排気ガス拡散バリヤ
１８  測定ガス室
２０  第一の電極
２２  酸素イオン伝導性の固体電解質
２４  第二の電極
２６  基準ガスカナル
２８  基準ガスカナルの出口側の端部
３２  ガス密の分離層
３４  加熱要素
４０  酸素リザーバ
４２  流れ抵抗
４４  排気拡散バリヤ  
１００  内燃機関
１１０  排気ガスカナル
１２０  ラムダゾンデ
１３０  制御装置
１４０  エンジン制御装置
１５０  ポンプ信号決定装置
１６０  クロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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