用于运行传感器分析处理单元的方法以及传感器分析处理单元与流程

文档序号:14685836发布日期:2018-06-14 21:35阅读:254来源:国知局

本分明涉及根据相应独立权利要求的前序部分所述的用于运行分析处理单元的方法以及传感器分析处理单元。本发明还涉及一种计算机程序,当其在计算装置或控制装置上运行时,计算机程序执行根据本发明的方法的所有步骤;还涉及一种具有程序代码的计算机程序产品,计算机程序代码存储在机器可读的载体上,用于当在计算装置上或控制装置上执行该程序时实施根据本发明的方法。



背景技术:

在用于尤其由在机动车中应用的λ探头(lambdasonde)检测测量气体中的气体组分的传感器中,存在由生产决定的制造公差或制造波动。在宽带λ探头的情况下,这些制造公差尤其涉及扩散势垒的穿透性。内燃机的待测废气在此以已知的方式通过扩散势垒扩散到泵浦单元(Pumpzell)中,其中,取决于穿透性地,或多或少的废气扩散到泵浦单元中。与标准穿透性的相应偏差和由此导致的扩散波动产生在λ分析处理中的不可容忍的不精确性。

因此已知,已经在制造λ探头时测量扩散势垒的穿透性并且根据测量结果地或者借助激光调整来标准化扩散势垒或者借助例如在探头插接装置中布置的调整电阻或调节电阻(Trimmwiderstand)适配λ探头。通过这两种方法,能够实现在泵浦单元上测量的泵浦电流与废气中的剩余氧气含量(Restsauerstoffgehalt)的足够精确的对应。

在所提及的借助调节电阻进行适配的情况下,在最新的、配备有分析处理IC如由申请人发布的具有标号“CJ135”的传感器分析处理ASIC的控制装置中在λ分析处理之前尽可能精确地测量调节电阻的电阻值。基于现有探头的多样性,调节电阻的电阻值也显著变化并且还得出相当大的值,例如4k欧姆。在这种大的电阻值的情况下,这样的电压降落在调节电阻上:该电压显著超出已知的控制装置或分析处理ASIC的可能的测量范围。因此,在测量调节电阻时,将测量电阻接在相应的传感器线路之间,该测量电阻基于电阻并联电路而以自身已知的方式将电阻测量的测量范围扩展到相当大的调节电阻上。



技术实现要素:

本发明基于以下构思,优选在其流程控制装置(Ablaufsteurung)方面如此修改在此涉及的传感器分析处理单元,从而尽管待分析处理传感器的所提及的制造公差,仍然能够以尽可能小的技术耗费和相应地小的成本耗费实现具有高测量精度的传感器测量。尤其出于成本原因在此应省去一开始时提及的测量电阻。

本发明尤其提出,通过降低测量电流来如此减小在在此涉及的调整电阻或调节电阻上的电压降,从而在没有所提及的测量电阻的情况下也可以以高的精度测量调节电阻的值。

根据第一变型方案,将用于为相应地待分析处理的传感器提供测量电流的测量电流源的调节范围——在λ探头的情况下是一开始时提及的泵浦电流源的调节范围——扩展到较小的电流值,更确切地说,优选到0.4mA至18mA,其中,相应的电流值尽可能精确地可调节。通过可能的电流值的尤其到小的值的这种扩展,可以通过应用相对小的测量电流来补偿调节电阻的相对大的电阻值并且由此有效防止在调节电阻上的一开始时提及的高的电压降。

根据第二变型方案,对于测量电流源或泵浦电流源附加地,使用在现有技术中已知的分析处理单元中通常可用的用于产生较小电流的第二电流源用于电阻测量。为此,必须将这两个电流源连接到待测线路上。在一开始时提及的类型为CJ135的ASIC的情况下,这能够通过IC的流程控制装置的相应匹配实现。因此,在那里已经存在的具有标号SQr的参考电流源已经提供0.4mA至1.1mA之间的精确电流。因此,通过测量电流源和第二电流源的交替的或者甚至同时的运行,已经可以覆盖根据本发明提出的电流值范围并且尤其可以提供所提及的相对小的测量电流。

本发明能够实现:省去在用于基于测量电流的传感器的、尤其用于λ探头的分析处理电路中的所提及的测量电阻,而不负面影响在此涉及的调整电阻或调节电阻的测量结果。

附加地,本发明能够实现例如通过线路分离或线路中断导致的在传感器与分析处理单元之间的线路连接问题的经简化的或经改进的诊断,因为与现有技术相反尤其不再必须实施多个测量。

对于所提及的成本降低附加地,本发明能够实现达到提高的测量精度,因为在公差计算中不用考虑测量电阻的部件波动。通过不用测量电阻,分析处理单元的或ASIC的设计变得更稳健并且可应用在所有由分析处理单元支持的具有已经提及的优点的传感器或探头中。这也适用于在没有所提及的调节电阻的情况下足以应付的传感器。

本发明的另外的优点和构型由说明书和附图得出。

本发明尤其可以应用在用于宽带λ探头的控制装置中,其中,也可以在ASIC中实现根据本发明修改的传感器分析处理单元。但本发明也还可应用在分析处理中或其他传感器或探头的运行中,只要以在此描述的方式调整所述传感器。

显然,以上提及的和以下还待阐述的特征不仅可以以相应说明的组合而且可以以其他组合或单独地使用,而不离开本发明的范围。

附图说明

图1示出根据现有技术的具有在此涉及的传感器分析处理单元的测量装置的简化原理电路图;

图2示出根据本发明修改的传感器分析处理单元,尤其出于说明根据本发明的用于运行这种传感器分析处理单元的方法的目的。

具体实施方式

图1示出自身已知的、由类型“CJ135”的分析处理IC100和传感器插接装置105以及由以下描述的线路构成的传感器分析处理单元或传感器分析处理电路,该传感器分析处理单元或分析处理电路用于分析处理可以与传感器插接装置105连接的传感器或探头110、更确切地说以λ探头为例。如自身已知的那样,借助调节电阻(R1)115调整探头110并且借助分析处理IC100在实施λ确定之前尽可能精确地测量探头110。为此,使用所示出的测量电阻(R2)120,其布置在外部泵电极连接端(APE)125与测量连接端(MES)130之间或在相应的传感器线路135与140之间。

测量电阻(R2)120基于R1115与R2120的并联电路而扩展了用于大的调节电阻值的电阻测量的测量范围,因为在该电路装置中根据欧姆定律总电阻小于单个电阻之和,因此在预给定的测量电流下,降落在总电阻上的电压也更小。因此更小的电压范围位于测量单元的最大调制范围(Aussteuerbereich)内,尤其降落的电压是3.5V。

所示出的分析处理IC100附加地具有内部泵电极连接端(IPE)145和参考电极连接端(RE)150,内部泵电极连接端(IPE)和参考电极连接端(RE)与传感器110通过两个线路155和160连接。为了运行传感器110,在一个λ探头的本例中附加地需要探头110的加热,所述加热借助通过175和180与λ探头110连接的加热元件165、170进行加热。

以自身已知的方式借助流经在图2示出的开关ISQA245的泵浦电流SQ求取调节电阻(R1)115的电阻值,其中,泵浦电流的大小可在5mA至18mA之间调节。在电阻测量期间,泵浦电流流经所述两个电阻R1115和R2120的并联电路,从IC引脚(泵电极连接端APE)125出发朝着测量连接端(MES)130返回到分析处理IC100中。通过在所述两个IC引脚(APE125和MES130)之间的电压测量,求取由R1115和R2120的单个值构成的总电阻并且由此借助欧姆定律计算调节电阻(R1)115的电阻值。

在图2中根据本发明的传感器分析处理单元用于借助所提及的调整电阻或调节电阻203运行通过虚线200示出的传感器。附加地绘出所描述的测量电阻205,然而其在此不是必须的,如通过虚线轮廓示出的那样。

传感器200如在图1中那样通过所提及的连接端APE210、MES215、IPE220和RE225可与在右边示出的分析处理单元连接。分析处理单元包括所提及的电流源SQ230和所提及的参考电流源SQr235。所述两个电流源SQ230和SQr235通过不同的电流开关ISQRG240、ISQA245、ISQI250、ISQrE255、ISQrA260和ISQrC265与在此示出的线路装置或电路装置连接。电路装置还包括四个开关S1270、S2275、S3280和S4285。

在图2中示出的传感器分析处理单元根据所提及的开关240-265和270-285的相应开关位置并且借助所提及的、根据本发明修改的流程控制装置如下工作。流程控制装置的修改有利地可以通过传感器分析处理单元的成本有利的重新编程来实现,由此尤其避免对电路装置的技术上费事的和因此昂贵的干预。

在全部开关(尤其开关S2275)断开并且仅仅开关ISQRG240和ISQA245闭合的开关位置中,以相对于现有技术更小的测量电流加载调节电阻203。与在图1中类似,借助流经开关ISQA245的泵浦电流SQ求取调节电阻(R1)115的电阻值,其中,泵浦电流的大小可在0.4mA至18mA之间的范围中调节。在电阻测量期间,泵浦电流仅仅流经调节电阻203,更确切地说,相应于图1地从IC引脚(泵电极连接端APE)210出发朝着测量连接端(MES)215返回到分析处理单元。通过在所述两个IC引脚(APE210与MES215)之间的电压测量,在此求取调节电阻203的电阻值。

在一种替代的构型中,借助参考电流源SQr235产生用于电阻测量的根据本发明的更小的测量电流,该参考电流源已经提供0.4mA至1.1mA之间的精确电流。在此通过开关ISQrA260、ISQrC265和S1270的闭合实现流程控制装置的相应修改,其中,其余开关ISQRG240-ISQrE255以及S2275-S4285优选是断开的。

应注意的是,仅仅通过参考电流源SQr235对参考电极(RE)供给电流,更确切地说,通过闭合所提及的开关ISQrE255。

因此,在没有所提及的测量电阻R2120的情况下,在图2中示出的传感器分析处理单元或测量装置/电路装置足以应付,并且还能够实现所谓的“开路负载(OpenLoad)”状态的识别,所述“开路负载”状态例如通过在所提及的MES连接端215和APE连接端210上的线路中断或由其他引起的线路连接故障导致。目前为止必须针对在所提及的两个线路上的这种连接故障的诊断分别实施多个测量,因为通过测量电阻始终存在在MES连接端和APE连接端210、215之间的导电连接。因此,必须考虑用于安全地确定这种连接故障的准则,这显著提高用于借助控制程序或控制电路的实现的耗费并且使得控制程序或控制电路更容易出错。

所描述的方法可以或者在用于控制内燃机的现有控制装置中以控制程序形式实现或者以相应的控制单元形式实现。

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