CN103917864A - 用于校正传感器元件的测量值的方法 - Google Patents

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Abstract

用于校正传感器元件的测量值的方法，其中该传感器元件在重复执行的测量周期期间为了执行不同的测量以及为了调整出不同的运行状态而通过电路装置在相继的开关位置中按照预定的顺序周期性地交替电接线，其中重复地执行至少一次用于在预定的开关位置处确定测量周期内的测量值的测量，并且由此确定在所述预定的开关位置处的单测量值，以及其中根据这些单测量值确定所述测量值。规定依据相应的开关位置来校正所述单测量值。由于在不同的开关状态之间的切换是周期性进行的，因此对测量的影响也是周期性的并且由此按照一定的方式是系统性和决定性的。通过测量周期内的开关位置，传感器元件的在单测量之前的运行状态是已知的并由此通过在前的接线对单测量值的影响也是已知的。对应地可以校正单测量值。这在没有如在常规滤波器中大多出现的动态性损失的情况下进行。通过校正单测量值，还校正了根据单测量值确定的测量值。

Description

用于校正传感器元件的测量值的方法
技术领域
用于校正传感器元件的测量值的方法，其中该传感器元件在重复执行的测量周期期间为了执行不同的测量以及为了调整出不同的运行状态而通过电路装置在相继的开关位置中按照预定的顺序周期性地交替电接线，其中重复地执行至少一次用于在预定的开关位置处确定一个测量周期内的测量值的测量，并且由此确定在所述预定的开关位置处的单测量值，以及其中根据这些单测量值确定所述测量值。
背景技术
传感器元件一般通过外部测量系统被电接线。在此通常规定该测量系统通过不同的开关状态在传感器元件的不同的测量与运行状态之间切换。该切换可以按照预定的顺序周期性地进行，使得开关状态总是在测量周期的相同的一个或多个开关位置处被调整出。
在理想情况下相继的测量和运行状态不会相互影响。但是实际上可能出现的是：测量通过事先调整出的运行状态（例如由于传感器元件中的极化效应）而失真。由此测量的失真取决于事先调整出的运行状态，并且由此取决于在测量周期内执行测量时所处的开关位置。
其上设置了这样的周期性交替接线的传感器元件例如是被用于监视内燃机的废气组成是否遵守边界值的宽带lambda探测器。这样的废气传感器的正确功能以及尤其是还有所述废气传感器的防老化能力强烈地取决于所述废气传感器的电子接线。这样的接线的功能块例如在文献DE 10 2006 061 565 A1中加以描述。
在本申请人的文献DE 10 2008 001697 A1中描述了一种改善的接线，这种接线允许除了废气传感器的运行之外还检测关于在那里被用作废气传感器的宽带lambda探测器的运行状态的信息，存储所述信息并且经由数字接口转发给上级发动机控制装置。该布置使得可以诊断接线和宽带lambda探测器之间的电缆连接是否短路和中断以及诊断所述电缆连接是否遵守在连接端处容许的电压。废气检测器的运行准备可以被探测到并且该废气检测器的电极极化和老化可以被连续监视。为了执行这些测量并且为了调整出不同的运行状态，以控制电子电路的相继的开关状态来不同地对宽带lambda探测器进行电接线并且对应地对宽带lambda探测器施加不同的电负载。在此可能通过以前的开关状态影响测量。例如，一种开关状态可能导致宽带lambda探测器的能斯脱单元的不期望极化，该不期望极化在随后的开关状态中导致该能斯脱单元处的能斯脱电压测量值的失真。如果周期性地选择开关状态，则对测量值的影响也是周期性的。对这样的测量误差的校正目前大多通过低通滤波器进行，但是由此减小了信号动态性。
本发明的任务是提供一种方法，该方法使得可以校正周期性交替接线的传感器元件的测量值。
发明内容
本发明的任务通过以下方式解决，即依据相应的开关位置来校正单测量值。由于在不同的开关状态之间的切换是周期性进行的，因此对测量的影响也是周期性的并且由此按照一定的方式是系统性和决定性的。通过测量周期内的开关位置，传感器元件的在单测量之前的运行状态是已知的并由此通过在前的接线对单测量值的影响也是已知的。对应地可以依据测量周期内的开关位置校正单测量值。根据现有技术用于校正关于所有开关位置的测量值的低通滤波器可能导致动态性损失，而在本发明的方法中这种情况不会出现。通过校正单测量值，还校正了根据单测量值确定的测量值。
根据本发明的特别优选的扩展变型，可以规定：在第一阶段中求得测量值的近似值，在学习阶段中依据测量周期内的相应开关位置确定单测量值与近似值的偏差，根据所述偏差确定用于校正针对不同开关位置的单测量值的校正值，并且在应用阶段中利用与相应开关位置关联的校正值来校正单测量值。因此针对单测量值的校正值在学习阶段中被依据开关位置得到学习并且例如可以被存储在非易失数据存储器中，从而在重新启动内燃机时这些校正值就已经为了校正而存在。然后在应用阶段中利用针对相应的开关位置得到学习的校正值来实际校正单测量值。
求得取决于开关位置的校正值的前提是：为了确定单测量值与测量值的近似值的偏差该近似值是已知的。因此可以规定：在第一阶段中将近似值作为在一个测量周期期间或在多个测量周期期间的单测量值的平均值来形成。
对单测量值以及由此对测量值的校正精度可以通过以下方式加以改善：在应用阶段中用于相应开关位置的校正值作为在多个测量周期中针对相应开关位置确定的校正值的平均值或平滑的平均值来形成。在此情况下，该平均值形成或平滑的平均值形成可以按照低通滤波的形式针对每个校正值单独实施。
如果规定：第一阶段、学习阶段以及应用阶段在时间上并行进行，则可以对校正值进行永久匹配。因此为了校正单测量值使用一直更新的校正值。
对宽带lambda探测器的泵电流校正的进一步改善可以通过以下方式来实现，即依据内燃机的运行参数来校正宽带lambda探测器的泵电流并且接着对泵电流的单测量值进行校正。
对宽带lambda探测器的泵电流的压力依赖性和由此转速依赖性的考虑导致测量信号的明显平滑。因此可以规定：作为内燃机的运行参数使用内燃机的转速。
用于宽带lambda探测器的泵单元的泵电流被如下调整，即在未通电的所属能斯脱单元处出现的能斯脱电压采取450mV的值。为了将该方法适用作燃烧空气比Lambda的度量，通过单极电流脉冲在能斯脱单元处产生空气参照。但是单极电流脉冲可能产生能斯脱单元的不期望极化，该不期望极化影响未通电能斯托单元的能斯脱电压。如果在第一阶段中在确定近似值时形成关于在以下开关位置期间的单测量值的平均值，在所述开关位置的情况下在前一开关位置中预计没有能斯脱单元的极化，则泵电流的近似值特别靠近正确值。
该方法优选可以被应用于校正宽带lambda探测器的泵电流，以确定在内燃机废气中的燃烧空气比Lambda。
附图说明
下面借助在图中示出的实施例详细阐述本发明。
图1示出宽带lambda探测器的泵电流的时间图，
图2示出在动态运行情况中泵电流的时间图。
具体实施方式
图1示出具有第一信号轴11和第一时间轴17的第一泵电流图10。在第一泵电流图10中示出来自用于运行具有泵单元和能斯脱单元的宽带lambda探测器的电测量系统的信号。在该电测量系统中使用CJ135类型的ASIC，该ASIC在9.99毫秒的测量周期内采取15个不同的开关状态以实施测量和诊断功能。如果该测量系统在没有本发明的校正功能的情况下运行，则在测量周期期间出现一组第一泵电流值12以及一组第二泵电流值13。在第一泵电流值12与第二泵电流值13之间出现差异的原因是在ASIC CJ135的若干开关状态时出现的、宽带lambda探测器的能斯脱单元的极化。
根据本发明，由第一泵电流值12和第二泵电流值13来形成泵电流的近似值。根据第一泵电流值12和第二泵电流值13与近似值的偏差，形成在第一泵电流图10中被绘制为第一校正值15和第二校正值16的校正值。从而总共形成15个校正值，对ASIC CJ135的每个开关状态有一个校正值。在此对每单个校正值借助低通滤波器关于多个测量周期形成平滑平均值，该平滑平均值被存放在非易失数据存储器中。第一泵电流值12和第二泵电流值13被利用来自第一校正值15和第二校正值16的分别所属值加以校正，并且根据本发明形成经校正的泵电流值14。
图2在第二泵电流图20中示出针对内燃机的动态运行情况的信号变化曲线。沿着第二时间轴26在第二信号轴21上示出没有校正的第一泵电流变化曲线22以及具有本发明校正的第二泵电流变化曲线23。在此，第一泵电流变化曲线22在第二时间轴26的中间区域中覆盖第一泵电流区域25，该第一泵电流区域从最下面暗色显示的值一直到达最上面暗色显示的值。通过应用本发明的校正，将第一泵电流区域25限制到第二泵电流区域24上，该第二泵电流区域的值在第二泵电流图20中明亮地叠加在第一泵电流区域25的暗色显示的值的前景中。可以看出，通过本发明的方法改善了在确定所需要的泵电流时的精度。对该方法的进一步改善可以通过以下方式实现，即考虑内燃机的废气通道中的压力差异会影响泵电流。所述压力差异可以通过依据内燃机的转速校正泵电流值来加以考虑。

Claims (9)

1.用于校正传感器元件的测量值的方法，其中该传感器元件在重复执行的测量周期期间为了执行不同的测量以及为了调整出不同的运行状态而通过电路装置在相继的开关位置中按照预定的顺序周期性地交替电接线，其中重复地执行至少一次用于在预定的开关位置处确定测量周期内的测量值的测量，并且由此确定在所述预定的开关位置处的单测量值，以及其中根据这些单测量值确定所述测量值，其特征在于，依据相应的开关位置来校正所述单测量值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一阶段中求得所述测量值的近似值，在学习阶段中依据所述测量周期内的开关位置确定单测量值与近似值的偏差，并且根据所述偏差确定用于校正针对不同开关位置的单测量值的校正值，并且在应用阶段中利用与相应开关位置关联的校正值来校正单测量值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第一阶段中将近似值作为在一个测量周期期间或在多个测量周期期间的单测量值的平均值来形成。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在应用阶段中用于相应开关位置的校正值作为在多个测量周期中针对相应开关位置确定的校正值的平均值或平滑的平均值来形成。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，第一阶段、学习阶段以及应用阶段在时间上并行地进行。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，依据内燃机的运行参数来校正宽带lambda探测器的泵电流并且接着对泵电流的单测量值进行校正。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，作为内燃机的运行参数使用内燃机的转速。
8.根据前述权利要求之一所述的用于校正具有泵单元和能斯脱单元的宽带lambda探测器的泵电流的方法，其特征在于，在第一阶段中在确定近似值时形成关于在以下开关位置期间的单测量值的平均值，在所述开关位置的情况下在前一开关位置中预计没有能斯脱单元的极化。
9.根据前述权利要求之一所述的用于校正宽带lambda探测器的泵电流的方法对确定在内燃机废气中的燃烧空气比Lambda的应用。
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