Doppelkammer-NOx-Grenzstromsensoren zur Messung der Sauerstoff-oder Stickoxid-Konzentration im Abgas von Kraftfahrzeugen sind seit längerem bekannt und gehen beispielsweise aus der Veröffentlichung SAE Technical Paper Series No. 960334"Thick Film ZrO2 NOX Sensor" hervor. Diese Sensoren weisen eine sauerstoffionenLei- tende Keramik, vorzugsweise Zirkonoxid, auf, die zwei mit dem Abgas der Brennkraftmaschine in Verbindung ste- hende Kammern enthalten. Im Abgas sowie in den Kammern sind mehrere Elektroden angeordnet. In einer ersten Kammer, die über einen porösen Bereich der Keramik di- rekt mit dem Abgas der Brennkraftmaschine in Verbindung steht, wird mittels zweier Elektroden der Sauerstoff elektrochemisch abgepumpt. An der in einer Kammer ange- ordneten Kathode findet dabei eine Reduktion der Sauer- stoffmoleküle statt. In der sauerstoffionenleitenden Keramik werden die so entstandenen Sauerstoffionen so- dann durch die angelegte Spannung zur Anode, die im Ab- gasstrom angeordnet ist, transportiert, wo die Umkeh- rung der Reduktion stattfindet, d. h. aus den Sauerstof- fionen durch Hinzufügen von Elektronen Sauerstoffmole- küle werden. Die verbrauchten oder regenerierten Elek- tronen können als elektrischer Strom gemessen werden.

Bei längerer Betriebsdauer tritt eine Reduzierung der Stromdichte durch Alterung ein.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Funkti- onsüberwachung und/oder Regenerierung einer Gassonde der eingangs beschriebenen Art zu vermitteln, welches eine Regenerierung der Gassonde in Abhängigkeit von der erfassten Funktionstüchtigkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass nicht nur die Funktionsfähigkeit der Abgassonde überwacht werden kann, sondern dass dann, wenn eine Al- terung der Abgassonde festgestellt wurde, eine Regene- rierung der Sonde durch Anlegen einer Regenerierungs- spannung, die größer ist als die Sättigungsspannung, vorgenommen werden kann.

Dabei werden vorzugsweise die Schritte zur Prüfung der Funktionsfähigkeit der Sonde und das Anlegen der Rege- nerierungsspannung mehrmals, vorzugsweise fünf Mal wie- derholt, so lange, bis ein vorgegebener Schwellenwert unterschritten wird. Wird dieser Schwellenwert nicht unterschritten, wird eine Störungsmeldung ausgegeben.

Was die Regenerierungsspannung betrifft, so kann sie von gleicher Polarität wie die Pumpspannung sein, mög- lich ist es aber auch, dass sie eine entgegengesetzte Polarität wie die Pumpspannung aufweist. Die Regenerie- rungsspannung kann in der mageren, in der fetten Be- triebsphase oder auch bei einer Luftzahl 1 der Brennkraftmaschine angelegt werden.

Vorteilhafterweise wird der sich beim Anlegen der Rege- nerierungsspannung einstellende Strom oder ein anderes Maß für diesen Strom, z. B. die Zeit, während der er an- gelegt wurde, gemessen, um ein Diagnosesignal zu setzen oder in einen Fehlerspeicher des Sensorteils einen Wert einzugeben.

Zeichnung Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegen- stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne- rischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Er- findung.

In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 einen aus dem Stand der Technik bekannten NOx-Doppelkammersensor ; Fig. 2 schematisch zur Erläuterung des erfindungsge- mäßen Verfahrens zur Prüfung der Funktionsfä- higkeit und/oder Regenerierung einer Gassonde den an dem Sensor abgreifbaren Strom über der Pumpspannung und Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Fig. 1 ist ein an sich bekannter NOx- Doppelkammersensor dargestellt, der beispielsweise aus der Veröffentlichung SAE Technical Paper Series No.

960334, Nobuhido Kato, Kunihiko Nakagaki, and Noriyuki Ina :"Thick Film Zr02 NOX Sensor", Seiten 136 ff., auf die vorliegend Bezug genommen wird, hervorgeht.

Der in Fig. 1 dargestellte Sensor für Autoabgase um- fasst mehrere Schichten aus einer sauerstoffleitenden Keramik, beispielsweise ZrO2. Der Sensor weist zwei Kammern 1 und 4 auf, die mit dem Abgas über eine Schicht der sauerstoffionenleitenden Keramik in Verbin- dung stehen. Eine erste Elektrode 2 ist in dem Abgas der Brennkraftmaschine angeordnet, ihr gegenüber liegt in der Kammer 1 eine zweite Elektrode 3.

In der ersten Kammer 1, die über einen porösen Bereich der sauerstoffionenleitenden Keramik direkt mit dem Ab- gas in Verbindung steht, wird mittels der Elektroden 2, 3 Sauerstoff elektrochemisch abgepumpt. Dabei läuft an der als Kathode wirkenden Elektrode 3 folgende Reaktion ab (Reduktion) : 02 (Gasphase) + 4 e- (Kathode) O' (Sauerstoffionenleiter). In der sauerstoffionenleiten- den Keramik werden die O2--Ionen sodann durch die an die Elektroden 2, 3 angelegte Spannung zur als Anode wirkenden Elektrode 2 transportiert, an der folgende Ausbaureaktionen (Umkehrung der obigen Reaktion) statt- findet : 2 02- (Sauerstoffionenleiter)-02 (Gasphase) + 4 e- (Anode). Die verbrauchten bzw. regenerierten Elektro- nen können als elektrischer Strom gemessen werden. Die durch das Abpumpen eingestellte niedrige Sauerstoffkon- zentration in der ersten Kammer 1 führt zu einer mess- baren Spannung zwischen zwei weiteren, mit den Bezags- zeichen 11, 12 bezeichneten Elektroden. Diese Spannung kann zur Regelung der zwischen den Elektroden 2, 3 an- gelegten Spannung dienen.

In einer zweiten Kammer 4, die mit der ersten durch ei- nen porösen Teil der Keramik verbunden ist, wird NOx mit Hilfe zweier weiterer Elektroden 5, 6, von denen eine Elektrode 5 als Kathode und die andere Elektrode 6 als Anode wirkt, entfernt. NOX zerfällt an der Elektro- de 5 zu N2 und 02, wobei der Sauerstoff wie oben ausge- führt abgepumpt wird (Reduktion). Die Elektroden 3 und 5 werden aus einem solchen Material hergestellt, dass das zu messende NOX erst in der zweiten Kammer 4 redu- ziert wird. Die Elektroden bestehen beispielsweise aus Platin-Legierungen oder aus Platin-Rhodium-Legierungen.

Bei ausreichend hohen Pumpspannungen sind die zu mes- senden elektrischen Ströme durch den als Diffusionsbar- riere wirkenden porösen Teil begrenzt (Grenzströme).

Dies bedeutet, dass sie oberhalb einer bestimmten ange- legten Spannung (Grenzspannung) nicht weiter ansteigen.

Die oberhalb dieser Grenzspannung zu messenden elektri- schen Ströme sind abzüglich eines in den meisten Fällen auftretenden Offsetstroms dann jeweils vor der Kammer existenten Konzentrationen an Sauerstoff oder Stickoxid proportional (Grenzstromsensor). Dabei wird der Sensor so betrieben, dass für beide Kammern 1, 4 eine mög- lichst geringe Spannung angelegt werden soll. Diese liegt geringfügig höher als die Grenzspannung und wird z. B. im Dauerbetrieb angelegt. Eine möglichst niedrige Grenzspannung kann durch Elektroden erreicht werden, die bei einer bestimmten angelegten Spannung, die klei- ner als die Grenzspannung ist und unter definierten äu- sseren Bedingungen möglichst große elektrische Ströme liefert betrieben werden.

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Prüfung der Funkti- onsfähigkeit und/oder Regenerierung eines derartigen NOx-Doppelkammersensors in Verbindung mit Fig. 1, 2 und 3 erläutert.

Zwischen die Elektroden 2, 3 oder 5, 6 und einer dafür vorgesehenen Strommessvorrichtung 7 und einer Pumpspan- nungsquelle 8 wird z. B. ein Schalter 9 eingesetzt, mit dem die Elektroden 2, 3 bzw. 5, 6 von der Spannungs- quelle 8 getrennt werden können. Der Schalter 9 wird geöffnet, wenn bei einer definierten Betriebsbedingung des Fahrzeugs durch Abpumpen von Sauerstoff/Stickoxid eine bestimmte Pumpspannung in der ersten/zweiten Kam- mer 1 bzw. 4 überschritten wird, bzw. wenn die Auf- schaltung einer niedrigeren Spannung aus der Pumpspan- nungsquelle 8 einen geringeren Strom ergibt als der Strom mit der vorher im Dauerbetrieb eingesetzten Span- nung. Das Verfahren weist folgende Schritte auf : a.) Zunächst wird eine erste Pumpspannung angelegt, beispielsweise 1 V (vergl. Fig. 2), und der sich dabei einstellende erste Pumpstrom gemessen. b.) Sodann wird eine gegenüber der ersten Pumpspannung höhere oder niedrigere zweite Pumpspannung ange- legt und der sich dabei einstellende zweite Pumpstrom gemessen. So kann beispielsweise als zweite Pumpspannung 0, 9 V angelegt werden, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt. c.) Daraufhin wird die Differenz AI des ersten und zweiten Pumpstromes gebildet. d.) Wenn diese Differenz AI einen vorgegebenen und beispielsweise in der Strommessvorrichtung 7 abge- speicherten Wert überschreitet, wird eine vorher experimentell ermittelte Sättigungspumpspannung angelegt und der sich dabei einstellende Pumpstrom mit einem zuvor gespeicherten Mindestpumpstrom verglichen. e.) Es wird die Differenz AI plus des Mindest- pumpstroms und des sich bei der Sättigungspump- spannung einstellenden Pumpstroms gebildet. f.) Wenn diese Differenz AI plus einen vorgegebenen Betrag überschreitet, wird von einer weiteren ex- ternen Spannungsquelle 10 eine Regenerierungsspan- nung, die größer ist als die Sättigungsspannung und beispielsweise 7 V beträgt, für eine vorgege- bene Zeit, beispielsweise 5 Sekunden, angelegt.

Die Verfahrensschritte a) bis f) werden mehrmals, bei- spielsweise fünf Mal wiederholt, bis der Betrag der Differenz des ersten und zweiten Pumpstroms einen wei- teren vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, d. h. bis ein vorher festgelegter Stromdichtewert oder ein Bruchteil dieses Stromdichtewerts erreicht wird, oder, sofern dies nicht der Fall ist, eine Störungsmeldung ausgegeben wird.

In letzterem Falle ist der Sensor nicht mehr regene- rierbar und unbrauchbar.

Durch die Verfahrensschritte a) bis d) wird geprüft, ob der Sensor gealtert ist. In diesem Falle weicht die Differenz AI des ersten und des zweiten Pumpstromes von dem vorgegebenen und abgespeicherten Wert ab. Durch die Schritte d) bis f) wird zunächst geprüft, ob der Sensor überhaupt regenerierbar ist, dies ist dann der Fall, wenn die Differenz des Mindestpumpstroms und des sich bei der Sättigungspumpspannung einstellenden Pumpstroms einen vorgegebenen Betrag überschreitet. Ist dies der Fall, wird die Regenerierung durch Anlegen der Regene- rierungsspannung, die wesentlich höher ist als die Sät- tigungsspannung und beispielsweise wie oben dargestellt 7 V gegenüber 2 V Sättigungsspannung beträgt, eine ge- wisse Zeit (beispielsweise 5 Sekunden) angelegt. Es versteht sich, dass die Regenerierungsspannung in Ab- hängigkeit von der Differenz AI plus, so wie auch von der Differenz AI ermittelt werden kann. Die Regenerie- rungsspannung kann dabei von gleicher oder wechselnder Polarität wie die Pumpspannung im mageren oder im fet- ten Betriebszustand oder auch bei einer Luftzahl X = 1 angelegt werden.

Ferner kann die Zeit, in der die Regenerationsspannung an die Elektroden angelegt wird, verlängert und gemes- sen werden. Diese Zeit oder auch der erreichte Strom- wert kann einem Steuergerät gemeldet werden, um ein Diagnosesignal zu setzen oder in einem Fehlerspeicher des Sensorteils einen Wert einzugeben (nicht darge- stellt).

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, kann die externe Span- nungsquelle 10 durch Umlegen eines Schalters 9 an die Elektroden 2, 3 bzw. 5, 6 des NOx-Sensors angelegt wer- den. In diesem Falle ist die Pumpspannungsquelle 8 ab- gekoppelt. Es versteht sich aber, dass die externe Spannungsquelle 10 auch als Teil der Pumpspannungsquel- le 8 vorgesehen sein kann, wobei die Pumpspannungsquel- le 8 dann entsprechend auf eine höhere Leistung ausge- legt werden muss, um eine oben beschriebene Regenerie- rung des Sensors zu ermöglichen.