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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs
1.
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Gegenstand
der Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt
mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert
ist, zur Durchführung
des Verfahrens.
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Aus
der
DE 198 38 456
A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren
zur Temperaturregelung eines Messfühlers zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration
in Gasgemischen, insbesondere in Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen,
bekannt geworden, bei dem eine der Sauerstoffkonzentration entsprechende,
von einer Nernst-Messzelle gelieferte Detektionsspannung ausgewertet
wird, wobei der Messfühler
mittels einer Heizeinrichtung auf eine Betriebstemperatur eingeregelt
wird und die aktuelle Betriebstemperatur aus einer Messung eines
Wechselstrominnenwiderstands der Nernst-Messzelle ermittelt wird.
Um fertigungsbedingte Schwankungen des Widerstandswerts zu eliminieren,
wird bei diesem Verfahren bei Inbetriebnahme und/oder Wiederinbetriebnahme
des Messfühlers
ein Wechselstrominnenwiderstand einer Zuleitung von Elektroden der
Nernst-Messzelle ermittelt und der ermittelte aktuelle Wechselstrominnenwiderstand
bei der Ermittlung der Betriebstemperatur berücksichtigt. Die Bestimmung
der Betriebstemperatur des Messfühlers
aufgrund des Innenwiderstands der Nernst-Messzelle ist nur in einem
beschränkten
Umfang möglich,
da die Temperaturkennlinie des Widerstands des den Messfühler bil denden
Elektrolyten aufgrund ihres Verlaufs nur in einem begrenzten Temperaturbereich
eine präzise
Messung zulässt. Darüber hinaus
weist diese Kennlinie aufgrund des Zuleitungswiderstands einen variierenden
Offset auf. Auch ist die Kennlinie durch drucktechnische Ungenauigkeiten
fehlerbehaftet.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine
Bestimmung der Temperatur eines Messfühlers zum Bestimmen einer Sauerstoffkonzentration
in Gasgemischen über
einen großen
Temperaturbereich mit hoher Präzision
möglich
ist. Erfindungsgemäß ist hierzu
vorgesehen, dass in einem ersten Temperaturbereich der Innenwiderstand
der Nernst-Messzelle ermittelt wird und aus diesem auf die Temperatur
der Nernst-Messzelle geschlossen wird, und dass in einem zweiten
Temperaturbereich der Innenwiderstand der Heizeinrichtung bestimmt wird
und aus diesem auf die Temperatur der Nernst-Messzelle geschlossen
wird. Durch die Aufteilung des Betriebsbereichs eines derartigen
Messfühlers
in mehrere Temperaturbereiche, die so gewählt sind, dass jeweils eine
präzise
Bestimmung der Temperatur der Nernst-Messzelle möglich ist, wird über den
gesamten Betriebsbereich des Messfühlers eine exakte Temperaturbestimmung
möglich.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des durch den
unabhängigen
Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
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So
erfolgt vorzugsweise die Bestimmung des Innenwiderstands der Heizeinrichtung
und das Schließen
aus diesem Innenwiderstand auf die Temperatur der Nernst-Messzelle
in dem zweiten Temperaturbereich bei abgeschalteter Heizeinrichtung.
Dabei können
beispielsweise bei einer getakteten Ansteuerung der Heizeinrichtung
immer die Taktzeiten herangezogen werden, in denen die Heizung nicht mit
einer Spannung/einem Strom beaufschlagt ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist vorgesehen, dass sich die beiden Temperaturbereiche nicht überlappen,
sondern voneinander getrennt sind. Bevorzugt endet dabei der erste
Temperaturbereich unterhalb der Betriebstemperatur des Messfühlers, wohingegen
der zweite Temperaturbereich oberhalb der Betriebstemperatur des
Messfülhlers beginnt.
Dies hat den Vorteil, dass in dem ersten Temperaturbereich, das
heißt
bei kleineren Temperaturen unterhalb der Betriebstemperatur durch
die Messung des Innenwiderstands der Nernst-Messzelle eine sehr
präzise
Temperaturbestimmung möglich ist,
da in diesem Bereich die Temperaturkennlinie des Elektrolytwiderstands
eine große
Steigung aufweist und sich insoweit mit der Temperatur stark ändert und damit
eine hohe Auflösung
ermöglicht.
Im zweiten Temperaturbereich, der oberhalb des Messfühlers beginnt,
wird dagegen die Temperatur des Messfühlers aufgrund einer Bestimmung
des Innenwiderstands der Heizeinrichtung ermittelt. Dem liegt die Idee
zugrunde, dass die Kennlinie des Innenwiderstands der Heizeinrichtung
linear verläuft
und auch im Bereich bei höheren
Temperaturen eine Steigung aufweist, die eine hinreichend große Auflösung ermöglicht.
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Bei
einer wiederum anderen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass sich die Temperaturbereiche überlappen.
In diesem Falle wird die Temperatur der Nernst-Messzelle sowohl
aus der Bestimmung des Innenwiderstands der Nernst-Messzelle als
auch aus der Bestimmung des Innenwiderstands der Heizeinrichtung
ermittelt. Es werden also zwei Messungen mit unterschiedlichen Messverfahren
im gleichen Temperaturbereich vorgenommen und auf diese Weise zwei
Temperaturwerte erhalten. Dabei wird vorzugsweise der Innenwiderstand
der Nernst-Messzelle verwendet, dessen Zuleitungsanteil kompensiert ist,
wie in der vorstehend bereits erwähnten
DE 198 38 456 A1 , auf die
insoweit Bezug genommen wird, erläutert ist. Der zweite Temperaturwert
wird zur Plausibilisierung dieses Wertes herangezogen.
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Um
die Temperaturkennlinie des Innenwiderstands der Heizeinrichtung
hinsichtlich ihres Absolutwerts zu kalibrieren, ist bei einer Ausgestaltung
des Verfahrens dabei vorgesehen, dass in einem vorgebbaren Temperaturbereich,
vorzugsweise unmittelbar unterhalb der Betriebstemperatur des Messfühlers sowohl
der Innenwiderstand der Nernst-Messzelle als auch der Widerstand
der Heizeinrichtung bestimmt werden und durch Vergleich des Innenwiderstands
der Nernst-Messzelle mit dem Widerstand der Heizeinrichtung der
Absolutwert der Temperaturkennlinie des Widerstands der Heizeinrichtung
kalibriert wird. Die Kalibrierung erfolgt also anders ausgedrückt in einen
Temperaturbereich, in dem mittels Bestimmung des Innenwiderstands
der Nernst-Zelle eine sehr präzise
Temperaturbestimmung möglich ist.
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Diese
Kalibrierung erfolgt im Neuzustand einmalig, sie wird gespeichert
und über
die Lebensdauer des Messfühlers
verwendet. Insoweit ist es möglich,
den aufgrund der Alterung des Innenwiderstands der Nernst-Messzelle
hervorgerufenen Fehler zu kompensieren, da hier der Innenwiderstand
der Heizeinrichtung bekannt ist.
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In
dem Temperaturbereich, in dem die Kalibrierung vorgenommen wird,
kann zur weiteren Optimierung ferner eine Trennung eines Offset-Fehlers und
eines die Kennlinie verfälschenden
proportionalen Fehlers dadurch vorgenommen werden, dass durch den
Vergleich des Innenwiderstands der eingeschalteten Heizeinrichtung
mit dem Innenwiderstand der ausgeschalteten Heizeinrichtung auf
das Verhältnis
des Mäanderwiderstands
der mäanderförmig aufgebrachten
Heizeinrichtung zum Zuleitungswiderstand geschlossen werden kann.
Auf diese Weise kann der Offset-Fehler von dem proportionalen Fehler
getrennt werden und, da der Offset-Fehler durch die Kalibrierung
beseitigt ist, kann auch der proportionale Fehler der linearen Kennlinie
kompensiert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung durch einen Messfühler, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren
zum Einsatz kommt;
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2a schematisch
der Innenwiderstand der Nernst-Zelle über der Temperatur;
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2b schematisch
der Innenwiderstand der Heizeinrichtung über der Temperatur;
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3 schematisch
das erfindungsgemäße Verfahren
zur Temperaturregelung eines Messfühlers anhand der in einem Schaubild
dargestellten Temperaturkennlinien des Widerstands der Nernst-Zelle
sowie des Innenwiderstands der Heizeinrichtung;
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4 schematisch
eine Schaltung zur Erfassung des Innenwiderstands der Heizeinrichtung
und
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5 schematisch
eine weitere Schaltung zur Erfassung des Innenwiderstands der Heizeinrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In
der 1 ist ein Messfühler 10 in einer Schnittdarstellung
durch einen Messkopf gezeigt. Der Messfühler 10 ist als planarer
Breitband-Messfühler
ausgebildet und besteht aus einer Anzahl einzelner, übereinander
angeordneter Schichten, die beispielsweise durch Foliengießen, Stanzen,
Siebdrucken, Laminieren, Schneiden, Sintern oder dergleichen strukturiert
werden können.
Auf die Erzielung des Schichtaufbaus soll im Rahmen der vorliegenden
Beschreibung nicht näher
eingegangen werden, da dies bekannt ist.
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Der
Messfühler 10 dient
der Bestimmung einer Sauerstoffkonzentration in Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen,
um ein Steuersignal zur Einstellung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches, mit dem
die Verbrennungskraftmaschine betrieben wird, zu erhalten. Der Messfühler 10 besitzt
eine Nernst-Messzelle 12 und eine Pumpzelle 14.
Die Nernst-Messzelle 12 besitzt
eine erste Elektrode 16 und eine zweite Elektrode 18,
zwischen denen ein Festelektrolyt 20 angeordnet ist. Die
Elektrode 16 ist über
eine Diffusionsbarriere 22 dem zu messenden Abgas 24 ausgesetzt. Der
Messfühler 10 besitzt
eine Messöffnung 26,
die mit dem Abgas 24 beaufschlagbar ist. Am Grund der Messöffnung 26 erstreckt
sich die Diffusionsbarriere 22, wobei es zur Ausbildung
eines Hohlraumes 28 kommt, innerhalb dem die Elektrode 16 angeordnet ist.
Die Elektrode 18 der Nernst-Messzelle 12 ist in
einem Referenzluftkanal 30 angeordnet und einem in dem
Referenzluftkanal 30 anliegenden Referenzgas, beispielsweise
Luft, ausgesetzt. Der Festelektrolyt 20 besteht beispielsweise
aus yttriumoxidstabilisiertem Zirkoniumoxid, während die Elektrode 16 und 18 beispielsweise
aus Platin und Zirkoniumoxid bestehen.
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Der
Messfühler 10 ist
mit einer hier lediglich angedeuteten Schaltungsanordnung 32 verbunden, die
der Auswertung von Signalen des Messfühlers 10 und der Ansteuerung
des Messfühlers 10 dient.
Die Elektroden 16 und 18 sind hierbei mit Eingängen 34 beziehungsweise 36 verbunden,
an denen eine Detektionsspannung UD der Nernst-Messzelle 12 anliegt.
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Die
Pumpzelle 14 besteht aus einer ersten Elektrode 38 sowie
einer zweiten Elektrode 40, zwischen denen ein Festelektrolyt 42 angeordnet
ist. Der Festelektrolyt 42 besteht wiederum beispielsweise aus
einem yttriumoxidstabilisierten Zirkoniumoxid, während die Elektroden 38 und 40 wiederum
aus Platin und Zirkoniumoxid bestehen können, Die Elektrode 38 ist
ebenfalls in dem Hohlraum 28 angeordnet und somit ebenfalls über die
Diffusionsbarriere 22 dem Abgas 24 ausgesetzt.
Die Elektrode 40 ist mit einer Schutzschicht 44 überdeckt,
die porös
ist, sodass die Elektrode 40 dem Abgas 24 direkt
ausgesetzt ist. Die Elektrode 40 ist mit einem Eingang 46 der
Schaltungsanordnung 32 verbunden, während die Elektrode 38 mit
der Elektrode 16 verbunden ist und mit dieser gemeinsam
an dem Eingang 34 der Schaltungsanordnung 32 liegt.
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Der
Messfühler 10 umfasst
ferner eine Heizeinrichtung 50, die von einem sogenannten
Heizmäander
gebildet ist und mit Eingängen 52 und 54 der Schaltungsanordnung 32 verbunden
ist. An den Eingängen 52 und 54 ist
mittels einer Regelschaltung 56 eine Heizspannung UH anlegbar.
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Die
Funktion des Messfühlers
ist folgende:
Das Abgas 24 liegt über die Messöffnung 26 und
die Diffusionsbarriere 22 in dem Hohlraum 28 und
somit an den Elektroden 16 der Nernst-Messzelle 12 und der
Elektrode 38 der Pumpzelle 14 an. Aufgrund der in
dem zu messenden Abgas vorhandenen Sauerstoffkonzentration stellt
sich ein Sauerstoffkonzentrationsunterschied zwischen der Elektrode 16 und
der dem Referenzgas ausgesetzten Elektrode 18 ein. Über den
Anschluss 34 ist die Elektrode 16 mit einer Stromquelle
der Schaltungsanordnung 32 verbunden, die einen konstanten
Strom liefert. Aufgrund eins vorhandenen Sauerstoffkonzentrationsunterschiedes
an den Elektroden 16 und 18 stellt sich eine bestimmte
Detektionsspannung (Nernst-Spannung) UD ein. Die Nernst-Messzelle 12 arbeitet
hierbei als Lambda-Sonde, die detektiert, ob in dem Abgas 24 eine
hohe Sauerstoffkonzentration oder eine niedrige Sauerstoffkonzentration
vorhanden ist. Anhand der Sauerstoffkonzentration ist klar, ob es
sich bei dem Kraftstoff-Luft-Gemisch, mit dem die Verbrennungskraftmaschine
betrieben wird, um ein fettes oder ein mageres Gemisch handelt.
Bei einem Wechsel vom fetten in den mageren Bereich oder umgekehrt
fällt die
Detektionsspannung UD ab beziehungsweise steigt sie an.
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Mit
Hilfe der Schaltungsanordnung 32 wird die Detektionsspannung
UD zum Ermitteln einer Pumpspannung UP eingesetzt, mit der die Pumpzelle 14 zwischen
ihren Elektroden 38 beziehungsweise 40 beaufschlagt
wird. Je nachdem, ob über
die Detektionsspannung UD signalisiert wird, dass sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch
im fetten oder im mageren Bereich befindet, ist die Pumpspannung
UP negativ oder positiv, sodass die Elektrode 40 entweder
als Kathode oder Anode geschaltet ist. Entsprechend stellt sich
ein Pumpstrom IP ein, der über
eine Messeinrichtung der Schaltungsanordnung 32 messbar ist.
Mit Hilfe des Pumpstromes IP werden entweder Sauerstoffionen von
der Elektrode 40 zur Elektrode 38 oder umgekehrt
gepumpt. Der gemessene Pumpstrom IP dient zur Ansteuerung einer
Einrichtung zur Einstellung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, mit dem
die Verbrennungskraftmaschine betrieben wird.
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Über die
Regeleinrichtung 56 ist an die Ausgänge 54 und 52 der
Schaltungsanordnung 32 die Heizspannung UH legbar, sodass
die Heizeinrichtung 50 zu- beziehungsweise abschaltbar
ist. Durch die Heizeinrichtung 50 ist der Messfühler 10 auf
eine Betriebstemperatur von über
zirka 780°C
bringbar. Aufgrund von Geschwindigkeitsschwankungen des Abgases 24 und/oder
Temperaturschwankungen des Abgases 24 wird der Messfühler 10 über das
Abgas 24 mit einer bestimmten schwankenden Wärmeenergie
beaufschlagt. Je nach Aufheizung des Messfühlers 10 über das
Abgas 24 ist eine Zu- beziehungsweise Abschaltung der Heizeinrichtung 50 notwendig.
Um die aktuelle Betriebstemperatur des Messfühlers 10 zu ermitteln,
besitzt die Schaltungsanordnung 32 eine Messschaltung 58, über die
ein Wechselstrominnenwiderstand der Nernst-Messzelle 12 inklusive
ihrer Zuleitungen zur Schaltungsanordnung 32 messbar ist.
Der Wechselstrominnenwiderstand der Nernst-Messzelle 12 ist
temperaturabhängig,
sodass durch den gemessenen Wechselstrominnenwiderstand der Nernst-Messzelle 12 auf
die Betriebstemperatur geschlossen werden kann. In Abhängigkeit
von der ermittelten Betriebstemperatur stellt die Messschaltung 58 ein
Signal 60 für
die Heizungssteuerung 56 bereit.
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Die
Ermittlung des Wechselstrominnenwiderstands der Nernst-Messzelle
12 ist
an sich bekannt und geht beispielsweise aus der
DE 198 38 456 , dort Spalte 4, Zeilen
57 bis Spalte 6, Zeile 10 hervor, auf die vorliegend vollinhaltlich
Bezug genommen wird. Die Messung über dem Elektrolytwiderstand
R
I der Nernst-Messzelle
12 erfolgt
unter Ausnutzung des NTC-Effekts.
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Aufgrund
der Messung dieses Widerstands wird die Temperatur bestimmt und
die Heizleistung entsprechend reguliert, sodass die Sonde auf Betriebstemperatur
geregelt wird. Sofern die Sonde nicht intern, sondern nur durch
das Abgas beheizt wird, kann über
die Widerstandsmessung die Umgebungs- bzw. Abgastemperatur bestimmt
werden. Diese Messung ist jedoch nur in einem beschränkten Temperaturbereich
bis etwa 800°C
möglich.
Eine Messung oberhalb dieser Temperatur ist nicht ohne Weiteres
möglich.
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Im
Rahmen der Bestimmungen der Umgebungs- beziehungsweise Abgastemperatur
sind nun vor allem hohe Temperaturen größer als 800°C von Interesse. Aufgrund des
exponentiellen Abfalls verläuft
die Widerstandskennlinie über
der Temperatur in diesem Temperaturbereich flach, wie in 2a dargestellt
ist, wo die Kennlinie des Innenwiderstands der Nernst-Zelle 12 über der
Temperatur aufgetragen ist. Darüber
hinaus erfährt
die Toleranz der Kennlinie 210 eine Aufweitung, weil der
nur leicht temperaturabhängige
relative Anteil des fertigungsbedingt streuenden Zuleitungswiderstands
zunimmt. Aus diesem Grunde ist die Bestimmung hoher Temperaturen
basierend auf dem Elektrolytwiderstand der Nernst-Zelle 12 oder
auch der Pumpzelle mit einem großen Fehler behaftet.
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Im
Gegensatz zum Innenwiderstand der Nernst-Zelle 12, also
zum Widerstand des Elektrolyten, zeigt der metallische Widerstand
der Heizeinrichtung 50 einen in 2b dargestellten
linearen und im höheren
Temperaturbereich größer 800°C steileren
Anstieg mit der Temperatur. Allerdings sind die Innenwiderstände der
Heizeinrichtung 50 etwa eine Größenordnung geringer als die
Innenwiderstände
der Nernst-Zelle 12, sodass ein unbekannter Offset, beispielsweise
durch einen Zuleitungswiderstand, zu einem erhöhten Fehler der Korrelation
von Innenwiderstand der Heizeinrichtung 50 und Umgebungs-
beziehungsweise Abgastemperatur führt. Um einen solchen Messfühler nun
in einem großen
Temperaturbereich von etwa 500°C
bis etwa 1.200°C
mit hoher Präzision
betreiben zu können,
ist nun vorgesehen, in einem ersten Temperaturbereich eine Bestimmung
der Temperatur mittels des Innenwiderstands Ri der
Nernst-Zelle 12 und in einem zweiten Temperaturbereich
eine Bestimmung der Temperatur basierend auf dem Innenwiderstand
Ri der Heizeinrichtung vorzunehmen, wie
es schematisch in 3 dargestellt ist. In einem
ersten, mit I bezeichneten Temperaturbereich, in dem der Innenwiderstand
Ri der Nernst-Zelle 12 über der
Temperatur einen starken Abfall zeigt, wird die Ermittlung der Temperatur des
Messfühlers
durch Bestimmung dieses Innenwiderstands ermittelt. In einem zweiten,
mit II bezeichneten Temperaturbereich, in dem sich der Innenwiderstand
der Nernst-Zelle 12 über
der Temperatur nur wenig ändert,
erfolgt die Bestimmung der Temperatur des Messfühlers durch Ermittlung des
Innenwiderstands der Heizeinrichtung 50.
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Es
kann auch vorgesehen sein, in dem mit I bezeichneten Bereich zusätzlich eine
Bestimmung der Temperatur des Innenwiderstands der Heizeinrichtung 50 vorzunehmen
lind den so ermittelten Temperaturwert mit dem Temperaturwert zu
vergleichen, der durch Ermittlung des Innenwiderstands der Nernst-Zelle 12 gewonnen
wurde. Dabei kann auch der Mittelwert dieser beiden so bestimmten
Temperaturen berechnet werden. Das Gleiche gilt in entsprechender
Weise für
den mit II bezeichneten Bereich. Das Verfahren ermöglicht darüber hinaus
auch den Offset der Zuleitungswiderstände, der im Stand der Technik
zusätzliche,
nicht unkomplizierte Messverfahren erfordert, zu bestimmen und die
Temperaturkennlinie des Innenwiderstands der Heizung 50 im laufenden
Betrieb oder in der Startphase zu kalibrieren. Durch diese nachfolgend
noch näher
zu beschreibende Kalibrierung kann die Messung des Innenwiderstands
der Heizung 50 mit einer erhöhten Genauigkeit erfolgen.
Dies hat folgende Vorteile:
- – eine fehlerbehaftete
Temperaturkennlinie des Innenwiderstands der Heizung 50 aufgrund
drucktechnisch variierender Widerstände der Heizeinrichtung 50 wirken
sich nicht aus;
- – unbekannte
Offsets der Temperaturkennlinie des Innenwiderstands der Heizung 50 aufgrund des
variierenden Zuleitungswiderstands werden beseitigt;
- – es
können
zusätzliche
Temperatursensoren entfallen;
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Die
Kalibrierung der Temperaturkennlinie des Innenwiderstands der Heizeinrichtung 50 erfolgt nun
derart, dass bei einer Temperatur TK aufgrund der
Temperaturkennlinie 210 des Innenwiderstands der Nernst-Zelle 12 eine
präzise
Temperaturbestimmung vorgenommen wird. Basierend auf dieser Messung
oder mehreren derartiger Messungen wird nun die Kennlinie des Innenwiderstands
der Heizeinrichtung 50 hinsichtlich ihres Absolutwerts
kalibriert. Bei hohen Temperaturen im Bereich 11 erfolgt
die Bestimmung der Temperatur nun anhand der auf diese Weise kalibrierten
Temperaturkennlinie des Innenwiderstands der Heizeinrichtung 50.
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Die
oben erläuterte
Temperaturmessung erfolgt bei ausgeschalteter Heizeinrichtung. Bei
einem getaktet angesteuerten Heizer erfolgt sie dabei immer in den
Zeitintervallen, in denen der Heizer nicht mit einem Strom/einer
Spannung beaufschlagt wird.
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Die
Erfassung kann beispielsweise dann erfolgen, wenn – wie in 4 dargestellt
ist – die
Heizeinrichtung nicht mit der Batteriespannung UBat beaufschlagt
ist, sondern durch einen beispielsweise elektronischen Schalter 410 mit
einer Messschaltung verbunden ist, die einen Shuntwiderstand Rshunt umfasst, an welchem der über ihm
abfallende Spannungsabfall durch ein Voltmeter 420 gemessen
und so der Innenwiderstand bestimmt wird. Der Shuntwiderstand Rshunt kann dabei beispielsweise einen Wert von
3 Ohm aufweisen, der eine sehr präzise Widerstandsbestimmung
ermöglicht,
da im Falle der ausgeschalteten Heizung auch bei einem größeren Shuntwiderstand
Rshunt kein durch den Widerstand entstehender
Verlust die Leistung der Heizeinrichtung mindert.
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Aus
einem Vergleich des Innenwiderstands der Heizeinrichtung 50 bei
zwei sehr unterschiedlichen Temperaturen des Messfühlers 10 kann
auf das Verhältnis
des Mäanderwiderstandes
zum Zuleitungswiderstand geschlossen werden. Auf diese Weise kann
ein dem Heizmäander
zuzuordnender Fehler 240 von einem den Zuleitungen zuzuordnenden
Fehler 250 (vergleiche 2b) unterschieden werden.
Der Widerstand der Heizung wird nämlich durch den Zuleitungs-
und Mäanderwiderstand
gebildet, wobei vor allem der Mäanderwiderstand
eine Abhängigkeit
von der Temperatur zeigt. Wird nun der Widerstand bei zwei Temperaturen
gemessen, zum Beispiel unmittelbar nach dem Start des Fahrzeugs und
zu einer Zeit, während
der bereits die Betriebstemperatur des Sensors von 780°C erreicht
ist, so kann die Widerstandsänderung
der Heizeinrichtung 50 und daraus der Mäanderwiderstand, der proportional
zur Widerstandsänderung
ist, ermittelt werden. Mit dem Mäanderwiderstand
kann aus dem Widerstand der Heizeinrichtung 50 der Anteil der
Zuleitungen bestimmt werden. Hierdurch lässt sich auch ein Offsetfehler
von einem proportionalen Fehler unterscheiden.
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Eine
Kompensation des Offsetfehlers und des proportionalen Fehlers kann
auch aufgrund von zwei oder mehr Messpunkten bei zwei oder mehr Temperaturen
erfolgen. Voraussetzung hierfür
ist die oben beschriebene Kalibrierung der Kennlinie 220 an einem
Punkt TK aufgrund der exakten Temperaturbestimmung
durch die Temperaturkennlinie 210 des Innenwiderstands
der Nernst-Zelle 12.
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Eine
Messung des Innenwiderstands RH der Heizeinrichtung 50 kann
ferner auch durch eine in 5 schematisch
dargestellte Schaltung über
einen Shunt erfolgen, der einem stromlosen Ausgang eines Feldeffekttransistors 510 parallelgeschaltet
ist. Dieser Shunt RShunt2 weist in diesem
Falle einen Wert von beispielsweise einem Kiloohm auf. In diesem Falle
muss keine Umschaltung zwischen einer eingeschalteten und einer
ausgeschalteten Heizung erfolgen.
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Das
vorstehend beschriebene Verfahren kann beispielsweise als Computerprogramm
auf einem Rechengerät,
insbesondere einem Steuergerät einer
Brennkraftmaschine implementiert sein und dort ablaufen. Der Programmcode
kann auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein, den das Steuergerät lesen
kann.