DE102018111497A1

DE102018111497A1 - Sensorsteuervorrichtung und Gaserfassungssystem

Info

Publication number: DE102018111497A1
Application number: DE102018111497.4A
Authority: DE
Inventors: Junichiro MITSUNO; Satoru Abe; Chihiro Tomimatsu; Hidetoshi MAKINO
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2018-11-22
Also published as: US20180335400A1; US10830729B2; JP2018194390A

Abstract

In einer Sensorsteuervorrichtung, die einen Sensor steuert, extrahiert eine erste Filtereinheit ein erstes gefiltertes Signal, das durch Dämpfen einer Frequenzkomponente größer als eine erste Grenzfrequenz erhalten wird, aus einem digitalen Signal, das einen Stromanlegungssteuerwert für einen Pumpstrom anzeigt, und eine zweite Filtereinheit extrahiert ein zweites gefiltertes Signal, das durch Abschwächen einer Frequenzkomponente, die größer als eine zweite Grenzfrequenz ist, aus dem ersten gefilterten Signal erhalten wird. Eine Grenzfrequenzeinstelleinheit stellt mindestens eine der ersten Grenzfrequenz und der zweiten Grenzfrequenz so ein, dass die Sensorsteuervorrichtung mindestens zwei Arten von Sensoren steuern kann.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf: eine Sensorsteuervorrichtung zum Steuern eines Sensors, der mindestens eine Zelle mit einem Festelektrolyten und ein Paar von auf dem Festelektrolyten angeordneten Elektroden umfasst; und ein Gaserfassungssystem, das den Sensor und die Sensorsteuervorrichtung enthält.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Sensorsteuervorrichtung zur Steuerung eines Sensors, der mindestens eine Zelle enthält, sowie ein Gaserfassungssystem, das den Sensor und die Sensorsteuervorrichtung umfasst, sind bekannt.
Die Zelle des Sensors besteht aus einem Festelektrolyten und einem Paar von Elektroden, das auf dem Festelektrolyten angeordnet ist. Der Sensor enthält als Zelle mindestens eine Sauerstoffpumpzelle, die entsprechend einem Pumpstrom Sauerstoff in eine Messkammer des Sensors pumpt oder aus dieser herauspump, wobei der Sensor so konfiguriert ist, dass er eine bestimmte Komponente in einem zu messenden Gas erfasst.
Die Sensorsteuervorrichtung wandelt zum Beispiel ein erfasstes analoges Signal in ein digitales Signal um, führt einen digitalen Prozess durch, um eine spezifische Frequenzkomponente aus dem digitalen Signal zu extrahieren, und führt verschiedene Arten von Steuerung (Rückkopplungssteuerung und dergleichen) unter Verwendung eines Signals, welches die extrahierte spezifische enthält.
Zusätzlich wurde eine Sensorsteuervorrichtung vorgeschlagen, die so konfiguriert ist, dass sie bei der Extraktion bestimmter Frequenzkomponenten aus einem digitalen Signal zwei Arten von spezifischen Frequenzkomponenten in verschiedenen Frequenzbändern extrahiert (Patentdokument 1).
[Patentdokument 1] Japanische offengelegte Patentanmeldung (kokai) Nr. 2016-114413 , die der US-Patentanmeldung Nr. US 2016/0169832 A1 entspricht.
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
Bei der oben beschriebenen; aus dem Stand der Technik bekannten Sensorsteuervorrichtung ergibt sich das Problem, dass nur ein bestimmter Sensortyp angesteuert werden kann. Denn die Grenzfrequenzen für die einzelnen Frequenzkomponenten sind fest vorgegeben.
Das heißt, die oben beschriebene herkömmliche Sensorsteuervorrichtung wird für einen spezifischen Sensortyp hergestellt und kann somit nicht zum Steuern eines anderen Sensortyps verwendet werden, auf den eine andere Grenzfrequenz angewendet werden soll.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Sensorsteuervorrichtung und ein Gaserfassungssystem bereitzustellen, die mindestens zwei Typen von Sensoren steuern können.
Die obige Aufgabe wurde durch die Bereitstellung (1) einer Sensorsteuereinrichtung, die einen Sensor steuert und die eine Analog-Digital-Wandlereinheit, eine Stromanlegungssteuerwert-Berechnungseinheit, eine Digital-Analog-Wandlereinheit, eine erste Filter-Einheit, eine zweite Filter-Einheit und eine Grenzfrequenz-Einstelleinheit umfasst.
Der Sensor umfasst mindestens eine Sauerstoffpumpzelle, die einen Festelektrolyten und ein Paar von Elektroden aufweist, das auf dem Festelektrolyten angeordnet ist und Sauerstoff in eine Messkammer des Sensors pumpt oder aus dem Sensor herauspumpt, in Übereinstimmung mit einem Pumpstrom, wobei der Sensor konfiguriert ist, um eine spezifische Komponente, die in einem zu messenden Gas enthalten ist, zu erfassen.
Die Analog-Digital-Wandlereinheit ist so konfiguriert, dass sie eine Zwischenelektrodenspannung, die ein Analogsignal ist, zwischen dem Paar von Elektroden der Sauerstoffpumpenzelle in einen Digitalwert umwandelt. Die Stromanlegungssteuerwert-Berechnungseinheit ist so konfiguriert, dass es eine digitale Steuerung durchführt, um einen Stromanlegungs-Steuerwert für den an die Sauerstoff-Pumpenzelle anzulegenden Pumpenstrom, der auf dem Digitalwert der Zwischenelektrodenspannung basiert, zu berechnen. Die Digital-Analog-Wandlereinheit ist so konfiguriert, dass sie den an die Sauerstoff-Pumpenzelle anzulegenden Pumpenstrom basierend auf ein digitales Signal, das den Stromanlegungs-Steuerwert für den Pumpenstrom anzeigt, erzeugt.
Die erste Filtereinheit ist konfiguriert, um eine digitale Berechnung durchzuführen, um ein erstes gefiltertes Signal, das durch Dämpfen einer Frequenzkomponente größer als eine vorbestimmte erste Grenzfrequenz aus dem digitalen Signal, das den Stromanlegungssteuerwert für den Pumpstrom anzeigt, erhalten wird, zu extrahieren. Die zweite Filtereinheit ist konfiguriert, um eine digitale Berechnung durchzuführen, um ein zweites gefiltertes Signal ,das durch Abschwächen einer Frequenzkomponente größer als eine vorbestimmte zweite Grenzfrequenz von dem ersten gefilterten Signal das von der ersten Filtereinheit extrahiert wird, erhalten wird, zu extrahieren.
Die Digital-Analog-Wandlereinheit ist so konfiguriert, dass der Pumpenstrom basierend auf dem ersten gefilterten Signal erzeugt wird. Die zweite Filtereinheit ist so konfiguriert, dass sie das zweite gefilterte Signal als Pumpstromsignal ausgibt, um den spezifischen Anteil des zu messenden Gases zu erfassen.
Die Grenzfrequenzeinstelleinheit ist konfiguriert, um mindestens eine der ersten Grenzfrequenz und der zweiten Grenzfrequenzen einzustellen.
Die Sensorsteuereinrichtung mit einer solchen Grenzfrequenz-Einstelleinheit ermöglicht die Änderung des Wertes der ersten Grenzfrequenz und/oder der zweiten Grenzfrequenz durch Einstellung der ersten Grenzfrequenz und/oder der zweiten Grenzfrequenz und ermöglicht somit eine Erhöhung der Anzahl der steuerbaren Sensortypen, wodurch die Vielseitigkeit der Sensorsteuereinrichtung verbessert wird.
Die Sensorsteuervorrichtung kann also mindestens zwei Typen von Sensoren steuern.
In der Sensorsteuervorrichtung kann auch bei einer individuellen Differenz zwischen Sensoren des gleichen Typs mindestens eine der ersten Grenzfrequenz und der zweiten Grenzfrequenz entsprechend der individuellen Differenz eingestellt (geändert) werden.
Da in der Sensorsteuervorrichtung das erste gefilterte Signal ein Signal ist, das durch Dämpfen einer Frequenzkomponente (Rauschkomponente) größer als die erste Grenzfrequenz aus dem digitalen Signal, das den Stromanlegungs-Steuerwert für den Pumpstrom anzeigt, erhalten wird, ist das erste gefilterte Signal ein digitales Signal, das den Stromanlegungs-Steuerwert für den Pumpstrom anzeigt und in dem die Rauschkomponente, die als Ergebnis der digitalen Berechnung durch die Stromanlegungssteuerwert-Berechnungseinheit überlagert ist, gedämpft wird. Selbst in einem Fall, in dem die Abtastperiode des digitalen Signals verkürzt ist, kann somit ein Anstieg der differentiellen Rauschkomponente des digitalen Signals unterdrückt werden.
Da das zweite gefilterte Signal ein Signal ist, das durch Dämpfen einer Frequenzkomponente (Rauschkomponente) größer als die zweite Grenzfrequenz aus dem ersten gefilterten Signal erhalten wird, ist das zweite gefilterte Signal das digitale Signal, in welchem die Rauschkomponente (die Rauschkomponente, die als Ergebnis der digitalen Berechnung durch die Stromanlegungssteuerwert-Berechnungseinheit überlagert wird), ferner von dem ersten gefilterten Signal gedämpft wird.
Das erste gefilterte Signal wurde weniger oft gefiltert als das zweite gefilterte Signal und ist somit ein digitales Signal, das den Stromanlegungs-Steuerwert für den Pumpstrom anzeigt und das in einem relativ großen Ausmaß den jüngsten Änderungszustand der Interelektrodenspannung zwischen dem Paar von Elektroden der Sauerstoffpumpzelle widerspiegelt. Ein solches digitales Signal ist ein Signal, das zur Rückkopplungssteuerung der Sauerstoffpumpzelle geeignet ist. Somit kann durch Anlegen des auf der Grundlage des ersten gefilterten Signals erzeugten Pumpstroms an die Sauerstoffpumpzelle ein Pumpen (Abpumpen oder Pumpen) von Sauerstoff in geeigneter Weise durch die Sauerstoffpumpzelle gemäß dem jüngsten Änderungszustand in der Zwischenelektrodenspannung zwischen dem Paar von Elektroden der Sauerstoffpumpzelle durchgeführt werden.
Das zweite gefilterte Signal wurde einer größeren Anzahl von Malen als das erste gefilterte Signal unterzogen und ist somit ein digitales Signal, das den Strombeaufschlagungs-Steuerwert für den Pumpstrom anzeigt und das in einem relativ großen Ausmaß ein Langzeitänderungszustand der Zwischenelektrodenspannung zwischen dem Paar von Elektroden der Sauerstoffpumpzelle widerspiegelt. Ein solches digitales Signal ist ein Signal, das zum Erfassen einer spezifischen Komponente geeignet ist, die in einem zu messenden Gas enthalten ist. Durch Verwenden des zweiten gefilterten Signals als ein Signal zum Detektieren einer spezifischen Komponente, die in einem zu messenden Gas enthalten ist, kann somit die spezifische Komponente, die in dem zu messenden Gas enthalten ist, basierend auf dem Langzeitänderungszustand der Interelektroden-Spannung zwischen dem Paar von Elektroden der Sauerstoffpumpzelle erfasst werden.
Demgemäß empfängt beispielsweise eine Berechnungseinheit für eine spezifische Komponente, die unter Verwendung des Pumpstromsignals die Konzentration einer spezifischen Komponente, die in einem zu messenden Gas enthalten ist, berechnet, das zweite gefilterte Signal von dem zweiten Filter. Die Genauigkeit der Berechnung der Konzentration der spezifischen Komponente durch die Berechnungseinheit für die spezifische Komponente kann verbessert werden, wodurch die Genauigkeit der Erfassung der spezifischen Komponente, die in dem zu messenden Gas enthalten ist, verbessert werden kann.
Somit kann gemäß der Sensorsteuervorrichtung sogar in einem Fall, in dem die Abtastperiode des digitalen Signals verkürzt ist, eine Zunahme einer Rauschkomponente unterdrückt werden. Zusätzlich kann gemäß der Sensorsteuervorrichtung das Pumpen von Sauerstoff in geeigneter Weise durch die Sauerstoffpumpzelle durchgeführt werden, und die Genauigkeit der Erfassung der spezifischen Komponente, die in dem zu messenden Gas enthalten ist, kann verbessert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform (2) der oben beschriebenen Sensorsteuervorrichtung (1) ist die Abschneidefrequenz-Einstelleinheit konfiguriert, um, basierend auf extern akquirierter Frequenzeinstellungsinformation, die erste Abschneidefrequenz und/oder die zweite Abschneidefrequenz einzustellen.
Durch Vorsehen einer solchen Grenzfrequenzeinstelleinheit kann die erste Grenzfrequenz und/oder die zweite Grenzfrequenz in Übereinstimmung mit der extern erfassten Frequenzeinstellinformation eingestellt (geändert) werden. Die Frequenzeinstellungsinformation kann beispielsweise basierend auf dem Typ des zu steuernden Sensors oder den individuellen Unterschieden zwischen den Sensoren voreingestellt werden. Dementsprechend kann mindestens eine der ersten Grenzfrequenz und der zweiten Grenzfrequenz auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, der den Typ des Sensors oder den individuellen Unterschieden zwischen den Sensoren entspricht.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform (3) der oben beschriebenen Sensorsteuerung (1) oder (2) ist die erste Grenzfrequenz eine Frequenz, die größer als die zweite Grenzfrequenz ist.
In diesem Fall ist das erste gefilterte Signal ein digitales Signal mit einer Komponente in einem breiteren Frequenzband als das zweite gefilterte Signal. Insbesondere ist das erste gefilterte Signal ein digitales Signal, das den Stromanlegungs-Steuerwert für den Pumpstrom anzeigt und den jüngsten Änderungszustand der Elektrodenspannung zwischen den Paaren von Elektroden der Sauerstoffpumpzelle relativ stark widerspiegelt. Durch Anlegen eines Pumpstroms, der auf Basis des ersten gefilterten Signals an die Sauerstoffpumpzelle erzeugt wird, kann das Pumpen von Sauerstoff durch die Sauerstoffpumpzelle entsprechend dem letzten Änderungszustand der Elektrodenspannung zwischen den Paaren von Elektroden der Sauerstoffpumpzelle durchgeführt werden.
Das zweite gefilterte Signal ist ein digitales Signal, das eine Komponente in einem schmaleren Frequenzband als das erste gefilterte Signal enthält. Insbesondere ist das zweite gefilterte Signal ein digitales Signal, das den Stromanlegungs-Steuerwert für den Pumpstrom anzeigt und das in einem relativ großen Ausmaß den Langzeitänderungszustand der Zwischenelektrodenspannung zwischen dem Paar von Elektroden der Sauerstoffpumpzelle widerspiegelt. Durch Verwenden des zweiten gefilterten Signals als ein Signal zum Detektieren der spezifischen Komponente, die in dem zu messenden Gas enthalten ist, kann somit die spezifische Komponente, die in dem zu messenden Gas enthalten ist, basierend auf dem Langzeitänderungszustand der Elektrodenspannung zwischen dem Paar von Elektroden der Sauerstoffpumpzelle detektiert werden, wodurch die Genauigkeit der Detektion der spezifischen Komponente verbessert werden kann.
In einem zweiten Modus (4) stellt die vorliegende Offenbarung ein Gaserfassungssystem bereit, umfassend: einen Sensor mit mindestens einer Sauerstoffpumpzelle, die einen Festelektrolyten und ein Paar von Elektroden aufweist, das auf dem Festelektrolyten angeordnet ist und Sauerstoff in Übereinstimmung mit einem Pumpstrom hineinpumpt oder aus einer Messkammer des Sensors herauspumpt, wobei der Sensor konfiguriert ist, um eine spezifische Komponente zu detektieren, die in einem zu messenden Gas enthalten ist; und eine Sensorsteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um den Sensor zu steuern. Die Sensorsteuervorrichtung ist eine der oben beschriebenen Sensorsteuervorrichtungen (1) bis (3).
Durch das Enthalten eines der oben beschriebenen Sensorsteuergeräte kann das Gaserfassungssystem mindestens zwei Typen von Sensoren steuern, ähnlich wie die oben beschriebenen Sensorsteuervorrichtungen.
Figurenliste

1 ist ein komplettes Konfigurationsschema eines Gaserfassungssystems einschließlich einer Sensorsteuervorrichtung.
2 ist ein komplettes Konfigurationsschema eines zweiten Gaserfassungssystems inklusive einer zweiten Sensorsteuervorrichtung.

Bezugszeichenliste
Zu den Bezugszeichen, die zur Identifizierung verschiedener Merkmale in den Zeichnungen verwendet werden, gehören die folgenden.
1: Gaserfassungssystem; 3: Gaserfassungsgerät; 5: Sensorsteuervorrichtung; 7: Motorsteuervorrichtung; 8: Gassensor; 9: Sensorelement; 14: Pumpzelle; 15: fester Elektrolyt; 16: poröse Elektrode; 28: Informationsspeichereinheit; 29: Verbindungslinie; 31: Analog-Digital-Wandlereinheit (AD-Wandlereinheit); 33: PID-Berechnungseinheit; 34: Pumpstrom-Berechnungseinheit; 35: Digital-Analog-Stromwandlereinheit (DA-Stromwandlereinheit); 37: Konzentrationsberechnungseinheit; 42: Stromversorgungseinheit; 46: Bezugspotential-Erzeugungseinheit; 51: Rpvs-Berechnungseinheit; 53: Heizersteuervariablen-Berechnungseinheit; 74: Frequenzeinstelleinheit; 78: Manipulationseinheit; 101: zweites Gaserfassungssystem; 105: zweite Sensorsteuervorrichtung; und 108: zweiter Gassensor.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden die Ausführungsformen, auf die sich die vorliegende Offenlegung bezieht, anhand der Zeichnungen detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung darf jedoch nicht als darauf beschränkt ausgelegt werden.
Weiterhin ist die US-Patentanmeldung Nr. US 2016/0169832 an Higuchi et al und die US-Patentanmeldung Nr. US 2015/0068896 an Inagaki, die eine Sensorsteuervorrichtung einschließlich eines Gassensors beschreibt, als Ganzes hiermit enthalten.
Erste Ausführungsform
Gesamte Konfiguration
1 ist ein vollständiges Konfigurationsdiagramm eines Gaserfassungssystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Das Gaserfassungssystem 1 wird z. B. zum Nachweis eines bestimmten Gases (Sauerstoff in der vorliegenden Ausführungsform) im Abgas eines Verbrennungsmotors eingesetzt.
Das Gaserfassungssystem 1 besteht aus einem Gaserfassungsgerät 3 und einem Gassensor 8.
Das Gaserfassungsgerät 3 enthält eine Sensorsteuervorrichtung 5 und eine Motorsteuerung 7.
Die Sensorsteuervorrichtung 5 übernimmt die Antriebssteuerung des Gassensors 8, erfasst die Sauerstoffkonzentration im Abgas und meldet die gemessene Sauerstoffkonzentration an die Motorsteuervorrichtung 7. Die Sensorsteuervorrichtung 5 wird im Folgenden detailliert beschrieben.
Die Motorsteuervorrichtung 7 ist ein Mikrocontroller zur Durchführung verschiedener Steuerprozesse zur Steuerung des Verbrennungsmotors und führt als einer der verschiedenen Steuerprozesse die Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung am Verbrennungsmotor unter Verwendung der von der Sensorsteuervorrichtung 5 erfassten Sauerstoffkonzentration durch.
Der Gassensor 8 ist ein Sauerstoffsensor, der Sauerstoff detektiert. Der Gassensor 8 wird an einem Abgasrohr des Verbrennungsmotors (Motor) angebracht, erfasst die Sauerstoffkonzentration im Abgas über einen weiten Bereich und wird auch als linearer Lambdasensor bezeichnet. Der Gassensor 8 besteht aus einem Sensorelement 9, einem Heizer 26 und einem Informationsspeicher 28.
Das Sensorelement 9 besteht aus einer Pumpzelle 14. Die Pumpzelle 14 enthält: einen Festelektrolyten 15 mit Sauerstoffionenleitfähigkeit, der aus einem teilstabilisierten Zirkoniumdioxid (ZrO2) gebildet ist; und ein Paar poröser Elektroden 16, die hauptsächlich aus Platin gebildet sind und jeweils auf der Vorderseite und der Rückseite des Festelektrolyten 15 angeordnet sind.
Der Heizer 26 besteht aus einem Wärmeerzeugungswiderstand, der Wärme durch externe Erregung erzeugt. Der Heizer 26 ist zum Heizen des Sensorelements 9 (insbesondere der Pumpzelle 14) vorgesehen, wodurch das Sensorelement 9 (Pumpzelle 14) in einen aktivierten Zustand gebracht wird (ein Zustand, in dem eine Gaserfassung durchgeführt werden kann).
Das Sensorelement 9 enthält darin: eine Messkammer (nicht abgebildet), der eine der beiden porösen Elektroden 16 der Pumpenzelle 14 ausgesetzt ist; und eine Referenzsauerstoffkammer (nicht abgebildet), der die andere der beiden porösen Elektroden 16 der Pumpenzelle 14 ausgesetzt ist. In die Messkammer wird ein zu messendes Gas (Abgas in der vorliegenden Ausführung) von außen über eine poröse Diffusionsschicht eingeleitet (nicht dargestellt). Luft wird von außen als Referenzgas in die Referenzsauerstoffkammer eingeleitet.
Das Sensorelement 9 ist ein Sauerstoffsensorelement, das die Sauerstoffkonzentration durch ein sogenanntes Grenzstromverfahren erfasst. In einer Ausgangskennlinie, die das Verhältnis zwischen einer Anwendungsspannung Vp und einem Pumpstrom Ip in der Pumpzelle 14 angibt, gibt es einen flachen Bereich parallel zur Spannungsachse, d. h. einen Bereich (Grenzstrombereich) des Grenzstroms, in dem der Pumpstrom Ip konstant ist. Der flache Bereich (Grenzstrombereich) ist ein Bereich, in dem der Pumpstrom Ip im Wesentlichen unverändert bleibt, aber auch bei Änderung der Anwendungsspannung Vp einen konstanten Wert (Grenzstrom) beibehält.
Der flache Bereich ist ein Grenzstrombereich, der einen Pumpstrom Ip entsprechend einer Sauerstoffkonzentration (d. h. Luft-Kraftstoff-Verhältnis) anzeigt und in dem eine Änderung des Grenzstroms einer Änderung der Sauerstoffkonzentration entspricht. Der Pumpstrom Ip im Grenzstrombereich wird mit zunehmender Sauerstoffkonzentration größer. So kann die Sauerstoffkonzentration im Abgas durch Anlegen einer dem Grenzstrombereich entsprechenden Betriebsspannung Vp an die Pumpzelle 14 des Sensorelements 9 und durch Anlegen der Betriebsspannung Vp ermittelt werden. Das heißt, da der Grenzstrom des Pumpstroms Ip zunimmt, wenn die Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas zunimmt (wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der mageren Seite nähert), und da der Grenzstrom abnimmt, wenn die Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas abnimmt (wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der fetten Seite nähert), kann die Sauerstoffkonzentration (Luft-Kraftstoff-Verhältnis) basierend auf dem Grenzstrom erfasst werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Anlegungsspannung Vp an das Paar poröser Elektroden 16 der Pumpzelle 14 des Sensorelements 9 angelegt, um den Pumpstrom Ip zwischen dem Paar poröser Elektroden 16 fließen zu lassen, so dass Sauerstoff durch den Pumpstrom Ip gepumpt wird (z. B. wird Sauerstoff zwischen einer Messkammer und einer Referenzsauerstoffkammer bewegt). Die Sauerstoffkonzentration kann bekanntlich anhand des Stromwertes (Grenzstrom) ermittelt werden, bei dem der Pumpstrom Ip zum Zeitpunkt des Pumpens konstant gehalten wird.
Das heißt, der Gassensor 8 dient dazu, die Konzentration von in einem zu messenden Gas enthaltenem Sauerstoff (Abgas) basierend auf dem Stromwert (Grenzstrom), bei dem der Pumpstrom Ip während des Pumpens durch das Sensorelement 9 konstant gehalten wird, zu erfassen.
Der Informationsspeicher 28 speichert Informationen (Sensorinformation Si) über das Sensorelement 9. Der Informationsspeicher 28 speichert als Sensorinformation Si mindestens eine Information (Sensortypinformation Si1) über den Typ des Sensorelements 9 und eine Information (individuelle Differenzinformation Si2) über individuelle Unterschiede zwischen den Sensorelementen 9.
Beispiele für die Sensortypinformation Si1 sind Informationen über einen Detektionszielgastyp (Sauerstoff, NOx, etc.) und Informationen über die Struktur (einzellige Struktur, zweizeilige Struktur, etc.) des Sensorelements. Die individuelle Differenzinformation Si2 ist eine Information über eine Erfassungscharakteristik unter Berücksichtigung des Einflusses individueller Unterschiede zwischen den Sensorelementen 9 sowie zwischen den Erfassungseigenschaften der Sensorelemente 9 des gleichen Typs.
Die Informationsspeichereinheit 28 ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, die Sensorinformation Si der Sensorsteuervorrichtung 5 (genauer gesagt der nachfolgend beschriebenen Frequenzeinstelleinheit 74) bereitzustellen, indem sie über eine Verbindungsleitung mit der Sensorsteuervorrichtung 5 verbunden ist. Die Informationsspeichereinheit 28 ist zum Beispiel durch eine Speichervorrichtung wie etwa ein ROM und ein RAM implementiert.
Sensorsteuervorrichtung
Die Sensorsteuervorrichtung 5 ist so konfiguriert, dass es die Antriebssteuerung des Gassensors 8 durchführt, die Sauerstoffkonzentration im Abgas erfasst und die ermittelte Sauerstoffkonzentration an die Motorsteuervorrichtung 7 meldet.
Die Sensorsteuervorrichtung 5 enthält einen Mikrocomputer (nicht abgebildet). Der Mikrocomputer besteht aus einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer Signal-Ein-/Ausgabeeinheit. Verschiedene Funktionen der Sensorsteuervorrichtung 5 werden von der CPU realisiert, die Programme ausführt, die auf einem nicht-transitiven materiellen Aufzeichnungsmedium gespeichert sind. In diesem Beispiel entspricht das ROM dem nicht-transitiven materiellen Aufzeichnungsmedium, das die Programme speichert. Bei der Ausführung der Programme werden Methoden entsprechend den Programmen ausgeführt. Die Signaleingabe-/Ausgabeeinheit überträgt/empfängt verschiedene Signale zu/von einer externen Vorrichtung. Die Nummern der CPUs, der ROMs, der RAMs und der Signaleingabe-/Ausgabeeinheiten, die in dem Mikrocomputer enthalten sind, können eins oder mehrere sein. Einige oder alle der Funktionen, die von dem Mikrocomputer ausgeführt werden, können durch Hardware wie etwa einen oder mehrere ICs implementiert werden. In 1 ist die Sensorsteuervorrichtung 5 als ein Funktionsblockdiagramm dargestellt.
Die Sensorsteuervorrichtung 5 umfasst eine AD-Wandlereinheit 31 (Analog-Digital- Wandlereinheit 31), eine PID-Berechnungseinheit 33, eine Pumpstrom-Berechnungseinheit 34, eine DA-Stromwandlereinheit 35 (Digital-Analog-Stromwandlereinheit 35), eine Konzentrationsberechnungseinheit 37, eine Stromversorgungseinheit 42 und eine Bezugspotential-Erzeugungseinheit 46. Zusätzlich enthält die Sensorsteuervorrichtung 5 eine Rpvs-Berechnungseinheit 51, eine Heizersteuervariablen-Berechnungseinheit 53 und einen Heizer-Treiber 57. Darüber hinaus umfasst die Sensorsteuervorrichtung 5 einen Pumpstromanschluss 61 (Ip + -Anschluss 61), einen Detektionsspannungsanschluss 63 (Vs + -Anschluss 63), einen Bezugspotentialanschluss 65 (COM-Anschluss 65), eine Anschlussüberwachungseinheit 67, eine Abnormalitätserfassungseinheit 69, eine Kommunikationsbearbeitungseinheit 71 und eine Frequenzeinstelleinheit 74.
Die Stromversorgungseinheit 42 ist so konfiguriert, dass sie über einen Detektionsspannungsanschluss 63 verschiedene Ströme an das Sensorelement 9 (speziell an die Pumpzelle 14) liefert. Beispiele für die verschiedenen Ströme sind ein Impulsstrom Irpvs zur Erfassung des Innenwiderstandes des Sensorelements 9 (Pumpzelle 14) und ein Minutenstrom Icp, der zwischen dem Paar poröser Elektroden 16 fließt, um eine der beiden porösen Elektroden 16 als Sauerstoffbezugselektrode zu betreiben, die als Referenz zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration dient. Die Stromversorgungseinheit 42 ist nicht für die ständige Versorgung dieser Ströme konfiguriert, sondern für die Versorgung der Ströme zu entsprechenden Zeitpunkten.
Die Bezugspotential-Erzeugungseinheit 46 stellt das Potential des Bezugspotentialanschlusses 65 (COM-Anschluss 65) auf ein vorbestimmtes Potential ein. Insbesondere wird ein Potential, das durch Addieren einer Bezugseinstellspannung (2,7 V in der vorliegenden Ausführungsform) zu einem Massepotential GND des Verbrennungsmotors als eine Referenz erhalten wird, als das Potential des Bezugspotentialanschlusses 65 eingestellt. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht das Potential des Bezugspotentialanschlusses 65 einem Bezugspotential zum Zeitpunkt der Steuerung des Sensorelements 9 (Pumpzelle 14).
Die AD-Umwandlungseinheit 31 erfasst eine Spannung (erfasste Spannung Vs) zwischen beiden Enden der Pumpzelle 14 basierend auf dem Potenzial des Detektionsspannungsanschlusses 63 und dem Potential des Bezugspotentialanschlusses 65 und wandelt einen analogen Wert um, der die erfasste Spannung Vs auf einen digitalen Wert angibt. Die AD-Wandlungseinheit 31 meldet den umgewandelten digitalen Wert an die Einheiten (z. B. die PID-Berechnungseinheit 33 und die Rpvs-Berechnungseinheit 51) der Sensorsteuervorrichtung 5.
Wenn der Minutenstrom Icp von der Stromversorgungseinheit 42 oder der Pumpstrom Ip von der DA-Stromwandlereinheit 35 eingegeben wird, kann die Spannung (erfasste Spannung Vs) zwischen beiden Enden der Pumpzelle 14 als Sensorausgangssignal Vs1 verwendet werden, das sich entsprechend der Sauerstoffkonzentration in der Messkammer ändert. Wenn der Impulsstrom Irpvs von der Stromversorgungseinheit 42 eingegeben wird, kann zusätzlich die Spannung (erfasste Spannung Vs) zwischen beiden Enden der Pumpzelle 14 als Antwortsignal Vs2 verwendet werden, das sich entsprechend dem Innenwiderstand der Pumpzelle 14 ändert.
Die PID-Berechnungseinheit 33 ist konfiguriert, um einen Pumpenstrom-Steuerprozess digital durchzuführen. Der Pumpenstromsteuerprozess ist ein Steuerprozess zum Steuern des an die Pumpzelle 14 anzulegenden Pumpstroms Ip, so dass die erfasste Spannung Vs (Sensorausgangssignal Vs1) der Pumpzelle 14 eine Sollsteuerspannung (z. B. 450 mV) erreicht in der vorliegenden Ausführungsform). Die PID-Berechnungseinheit 33, die den Pumpstromsteuerprozess durchführt, führt eine PID-Berechnung basierend auf einer Abweichung ΔVs zwischen der Sollsteuerspannung (450 mV) und der erfassten Spannung Vs (Sensorausgangssignal Vs1) der Pumpzelle 14 durch, um dadurch einen Stromanlegungs-Steuerwert (Stromanlegungs-Steuerstrom Tip) für den Pumpstrom Ip, der an die Pumpzelle 14 angelegt wird, zu berechnen, so dass sich die Abweichung ΔVs 0 nähert (mit anderen Worten, so dass die erfasste Spannung Vs sich der Sollsteuerspannung annähert).
Die Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 führt eine digitale Berechnung durch, um ein DAC-Steuersignal S1 (erstes gefiltertes Signal S1) zu extrahieren, das durch Dämpfen einer Frequenzkomponente größer als eine vorbestimmte erste Grenzfrequenz (100 Hz in der vorliegenden Ausführungsform) von einem digitalen Signal erhalten wird, welches den Stromanlegungs-Steuerstrom angibt, der von der PID-Berechnungseinheit 33 berechnet wird.
Da das DAC-Steuersignal S1 ein Signal ist, das durch Dämpfen einer Frequenzkomponente (Rauschkomponente) erhalten wird, welche größer ist als die erste Grenzfrequenz aus dem Digitalsignal, das den Stromanlegungs-Steuerstrom Tip für den Pumpstrom Ip angibt, ist das DAC-Steuersignal ein digitales Signal, das den Stromanlegungs-Steuerstrom Tip für den Pumpstrom Ip anzeigt und in dem die Rauschkomponente, die als Ergebnis der digitalen Berechnung durch die PID-Berechnungseinheit 33 überlagert ist, gedämpft wird. Selbst in einem Fall, in dem die Abtastperiode des Pumpstroms Ip (digitales Signal) verkürzt ist, kann somit ein Anstieg der differentiellen Rauschkomponente des Pumpstroms Ip unterdrückt werden.
Die Konzentrationsberechnungseinheit 37 führt eine digitale Berechnung zum Extrahieren eines Gaserfassungssignals S2 (zweites gefiltertes Signal S2) durch, welches aus dem digitalen Signal, das durch Dämpfen einer Frequenzkomponente größer als eine vorbestimmte zweite Grenzfrequenz (50 Hz in der vorliegenden Ausführungsform) erhalten wird, welches digitale Signal das DAC-Steuersignal S1, das von der Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 extrahiert wird, angibt.
Da das Gaserfassungssignal S2 ein Signal ist, das durch Dämpfen einer Frequenzkomponente (Rauschkomponente) größer als die zweite Grenzfrequenz aus dem DAC-Steuersignal S1 erhalten wird, ist das Gaserfassungssignal S2 ein digitales Signal, in dem die Rauschkomponente (die Rauschkomponente, die als ein Ergebnis der digitalen Berechnung durch die Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 überlagert wird, wird weiter von dem DAC-Steuersignal S1 gedämpft.
Das DAC-Steuersignal S1 wurde weniger oft gefiltert als das Gaserfassungssignal S2 und ist somit ein digitales Signal, das den Stromanlegungs-Steuerstrom Tip für den Pumpstrom Ip anzeigt und der zu einem relativ großen Ausmaß der jüngste Zustand der Änderung der detektierten Spannung Vs der Pumpzelle 14 reflektiert. Da ein solches digitales Signal ein Signal ist, das für eine Rückkopplungssteuerung der Pumpzelle 14 geeignet ist, ein Pumpen (Abpumpen oder Hineinpumpen) von Sauerstoff kann in geeigneter Weise durch die Pumpzelle 14 in Übereinstimmung mit dem jüngsten Änderungszustand der detektierten Spannung Vs der Pumpzelle 14 durch Anlegen des auf der Basis des DAC-Steuersignals S1 erzeugten Pumpstroms Ip an die Pumpzelle 14 durchgeführt werden.
Die DA-Stromwandlereinheit 35 empfängt das von der Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 berechnete DAC-Steuersignal S1 (Digitalwert), führt die DA-Wandlung des empfangenen DAC-Steuersignals S1 durch und wendet den durch die DA-Wandlung erhaltenen Pumpenstrom Ip als Analogwert an die Pumpenzelle 14 an.
Das Gaserkennungssignal S2 hat eine größere Anzahl von Filtern durchlaufen als das DAC-Steuersignal S1 und ist somit ein digitales Signal, das den Stromanlegungs-Steuerstrom Tip für den Pumpenstrom Ip angibt und das in relativ großem Maße einen langfristigen Änderungszustand der erfassten Spannung Vs der Pumpenzelle 14 widerspiegelt. Ein solches digitales Signal ist ein Signal, das geeignet ist, eine bestimmte Komponente (Sauerstoff) in einem zu messenden Gas (Abgas) zu erfassen. Durch die Verwendung des Gaserfassungssignals S2 als Signal zur Erfassung der im Abgas enthaltenen Sauerstoffkonzentration kann somit die im Abgas enthaltene Sauerstoffkonzentration anhand des Langzeitänderungszustands der erfassten Spannung Vs der Pumpenzelle 14 ermittelt werden. Dementsprechend kann die Genauigkeit der Erfassung der Sauerstoffkonzentration verbessert werden.
Die Kommunikationsbearbeitungseinheit 71 führt einen Kommunikationssteuerprozess zum Senden/Empfangen verschiedener Arten von Informationen zu / von der Motorsteuervorrichtung 7 über SPI-Kommunikation (serielle Peripherieschnittstellenkommunikation) durch, die durch eine SPI-Kommunikationsleitung 72 durchgeführt wird 71 sendet/empfängt Information einschließlich zumindest Steuerinformation über die Sensorsteuervorrichtung. Zum Beispiel überträgt die Kommunikationsbearbeitungseinheit 71 das Gaserfassungssignal S2 an die Motorsteuervorrichtung 7.
Außerdem hat die Kommunikationsbearbeitungseinheit 71 eine Funktion zum Bestimmen, ob der Zustand der Kommunikation mit der Motorsteuervorrichtung 7 ein Anormalitätszustand (Kommunikationsabnormalität) ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass der Kommunikationszustand in einem normalen Zustand ist, setzt die Kommunikationsbearbeitungseinheit 71 ein Kommunikationsabnormalitätsflag Fcf zurück (Fcf = 0). Wenn bestimmt wird, dass der Kommunikationszustand in einem abnormalen Zustand ist, setzt die Kommunikationsbearbeitungseinheit 71 das Kommunikationsabnormalitätsflag Fcf (Fcf = 1). Das Kommunikationsabnormalitätsflag Fcf ist eines von internen Flags zur Verwendung in verschiedenen Steuerprozessen durch die Sensorsteuervorrichtung 5. Die Kommunikationsbearbeitungseinheit 71 überträgt Information an die Motorsteuervorrichtung 7 nach der Bestätigung, dass das Kommunikationsabnormalitätsflag Fcf in einem Reset-Zustand ist.
Die Motorsteuervorrichtung 7 berechnet die Konzentration eines spezifischen Gases (Sauerstoff in der vorliegenden Ausführungsform) in Abgas auf der Grundlage des Gaserfassungssignals S2. Das heißt, die Motorsteuervorrichtung 7 berechnet die Sauerstoffkonzentration, die in dem zu messenden Gas enthalten ist, basierend auf den Verlaufsdaten des Pumpstroms Ip, der dazu gebracht wird, durch die Pumpzelle 14 zu fließen, so dass die Sauerstoffkonzentration in der Messung liegt Kammer erreicht eine vorbestimmte Zielkonzentration (z. B. eine Sauerstoffkonzentration äquivalent zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis).
Die Sensorsteuervorrichtung 5 enthält ein EEPROM und ein RAM, die nicht angezeigt werden. Das EEPROM ist eine Speichereinheit, die die Details eines Regelprozesses, verschiedene Parameter für den Einsatz im Regelprozess usw. speichert. Zusätzlich speichert das EEPROM verschiedene Arten von Informationen (den maximal zulässigen Strom der Pumpenzelle 14 u.ä.), die entsprechend dem Typ oder der Kennlinie des zu regelnden Gassensors 8 ermittelt werden. Diese Informationen werden bei der Herstellung der Sensorsteuervorrichtung 5 im EEPROM gespeichert. Das RAM ist eine Speichereinheit, die Steuerdaten und dergleichen für den Einsatz in den verschiedenen Steuerungsprozessen zwischenspeichert.
Die Rpvs-Berechnungseinheit 51 berechnet den Innenwiderstand Rpvs der Pumpenzelle 14 aus dem Antwortsignal Vs2 und dem von der AD-Wandlereinheit 31 gemeldeten Sensorausgangssignal Vs1.
Die Heizersteuervariablen-Berechnungseinheit 53 führt eine digitale Berechnung durch, um die Temperatur des Gassensors 8 (insbesondere der Pumpzelle 14 des Sensorelements 9) basierend auf dem von der Rpvs-Berechnungseinheit 51 berechneten Innenwiderstandswert Rpvs zu berechnen. und berechnet eine Wärmeerzeugungsmenge des Heizers, die erforderlich ist, um die berechnete Temperatur nahe an eine Zielsensortemperatur heranzubringen oder um die berechnete Temperatur beizubehalten. Die Heizersteuervariablen-Berechnungseinheit 53 berechnet basierend auf der berechneten Wärmeerzeugungsmenge der Heizeinrichtung ein Tastverhältnis der Leistung, die dem Heizer 26 zuzuführen ist, und erzeugt ein PWM (Pulsweitenmoduliertes) Steuersignal entsprechend der Betriebsleistung Verhältnis.
Als Solltemperatur des Sensors wird ein vorgegebener Wert in der Speichereinheit (ROM, RAM, etc.) gespeichert. Die Heizersteuervariablen-Berechnungseinheit 53 erzeugt das PWM-Steuersignal mit Hilfe des aus dem Speicher ausgelesenen Sollwertsensors.
Der Heizer-Treiber 57 führt eine Steuerung durch, um einen Strom an den Heizer 26 basierend auf dem PWM-Steuersignal von der Heizersteuervariablen-Berechnungseinheit 53 unter Verwendung der von der Stromversorgungseinrichtung 59 zugeführten Energie anzulegen. Dementsprechend erfolgt die Wärmeerzeugung. Die Menge des Heizers 26 wird die Wärmeerzeugungsmenge, die erforderlich ist, um die Temperatur des Gassensors 8 nahe an die Zielsensortemperatur zu bringen oder um die Temperatur des Gassensors 8 zu halten.
Der Pumpstromanschluss 61 und der Detektionsspannungsanschluss 63 sind mit einer der beiden porösen Elektroden 16 der Pumpzelle 14 des Sensorelements 9 verbunden, und der Bezugspotenzialanschluss 65 ist mit dem anderen der beiden Elektroden verbunden Paar von porösen Elektroden 16. Innerhalb der Gaserfassungsvorrichtung 3 ist der Pumpstromanschluss 61 elektrisch mit der porösen Elektrode 16 durch einen Verbindungspfad zwischen dem Erfassungsspannungsanschluss 63 und dem Sensorelement 9 (poröse Elektrode 16) verbunden.
Die Anschlussüberwachungseinheit 67 erfasst die Potentiale (Analogwerte) des Pumpstromanschlusses 61, des Detektionsspannungsanschlusses 63 und des Bezugspotentialanschlusses 65, führt eine AD-Wandlung der detektierten Potentiale durch und überträgt die umgewandelten Potentiale (digital) Werte) an die Abnormalitätserfassungseinheit 69.
Die Abnormalitätserfassungseinheit 69 bestimmt, ob die Potentiale des Pumpstromanschlusses 61, des Detektionsspannungsanschlusses 63 und des Bezugspotentialanschlusses 65 in einen vorbestimmten Normalzustandsbereich fallen oder nicht und unter diesen Anschlüssen ein Potential aufweist, das davon abweicht der Normalitätsbereich, bestimmt, welcher in einem Anormalitätszustand ist. Zum Beispiel beim Auftreten eines Verdrahtungsabnormalitätszustands (Massekurzschlussanomaliezustand), bei dem irgendeiner der Anschlüsse fälschlicherweise elektrisch mit dem Massepotential GND verbunden ist, oder bei Auftreten eines Verdrahtungsabnormzustands (Batteriekurzschlussanomalitätszustand), wo das Terminal ist fälschlicherweise mit der Stromversorgungseinrichtung 59 verbunden, wobei das Potential der Anschlüsse vom Normalbereich abweicht.
Das heißt, die Abnormalitätserfassungseinheit 69 ist konfiguriert, basierend auf den Potentialen der Anschlüsse (des Pumpstromanschlusses 61, des Erfassungsspannungsanschlusses 63 und des Bezugspotenzialanschlusses 65) eine Steuerabnormalität zu erfassen, die zumindest umfasst eine Verdrahtungsabnormalität in der Verdrahtung, die das Sensorelement 9 und jede der DA-Stromwandlereinheit 35, der Stromversorgungseinheit 42 und der Bezugspotential-Erzeugungseinheit 46 miteinander verbindet. Wenn bestimmt wird, dass mindestens eines der Terminals in einem Abnormalitätszustand ist, sendet die Abnormalitätserfassungseinheit 69 ein Abnormalitätsinformationssignal, das Information über das Terminal enthält, das als in dem Abnormalitätszustand befindlich bestimmt ist, an die PID-Berechnungseinheit 33, die Heizersteuervariablen-Berechnungseinheit 53 und dergleichen.
Nach Empfang des Abnormitätsinformationssignals führen die PID-Berechnungseinheit 33 und die Heizersteuervariablen-Berechnungseinheit 53 Abnormalitätsbehandlungsprozesse in Übereinstimmung mit dem Abnormalitätsinformationssignal durch. Zum Beispiel führt die PID-Berechnungseinheit 33 als den Abnormitätsbehandlungsprozess einen Prozess zum Stoppen der Stromzufuhr zu der Pumpzelle 14 durch. Zusätzlich führt die Heizersteuervariablen-Berechnungseinheit 53 als den Abnormalitätsbehandlungsprozess einen Prozess zum Reduzieren durch Leistung (mit anderen Worten, das Tastverhältnis einer an die Heizeinrichtung anzulegenden Spannung), die dem Heizer 26 zuzuführen ist.
Zusätzlich sendet, in einem Fall, bei dem bestimmt wird, dass sich eines der Endgeräte in einem Abnormalitätszustand befindet, die Abnormalitätserfassungseinheit 69 über die Kommunikationsbearbeitungseinheit 71 das Abnormitätsinformationssignal, das Informationen über das Endgerät enthält, das bestimmt wird die Motorsteuervorrichtung 7 bestimmt, dass das Gaserfassungssignal S2, das von der Sensorsteuervorrichtung 5 während des Empfangs des Abnormalitätsinformationssignals ausgegeben wird, nicht ein normaler Wert, sondern ein abnormaler Wert ist, und führt ein Konzentrationsdetektionsverfahren ohne Verwendung des Gaserfassungssignals S2 zur Detektion der Sauerstoffkonzentration. Dementsprechend ermöglicht die Motorsteuervorrichtung 7 die Unterdrückung der Verringerung der Erfassungsgenauigkeit der Sauerstoffkonzentration basierend auf dem Gaserfassungssignal S2 von der Sensorsteuervorrichtung 5.
Frequenzeinstelleinheit
Die Frequenzeinstelleinheit 74 ist so konfiguriert, dass die erste Grenzfrequenz für die Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 und die zweite Grenzfrequenz für die Konzentrationsberechnungseinheit 37 auf jeweils vorgegebene Werte eingestellt wird. Die Frequenzeinstelleinheit 74 ist so konfiguriert, dass sie die Sensorinformationen Si vom Informationsspeicher 28 über die Verbindungsleitung 29 empfängt. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Sensorinformation Si die Information (Sensortypinformation Si1) über den Typ des Sensorelements 9 und die Sensortypinformation Si1 die Information (Frequenzeinstellinformation Sf) über die erste Grenzfrequenz und die zweite Grenzfrequenz, die zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration unter Verwendung des Sensorelements 9 geeignet sind.
Die Frequenzeinstelleinheit 74 ist konfiguriert, um zum Zeitpunkt des Startens der Sensorsteuervorrichtung 5 mindestens die Frequenzeinstellinformation Sf von der Informationsspeichereinheit 28 zu empfangen und die erste Grenzfrequenz für die Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 einzustellen und die zweite Grenzfrequenz für die Konzentrationsberechnungseinheit 37 basierend auf der empfangenen Frequenzeinstellinformation Sf. Wie oben beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform die erste Grenzfrequenz auf 100 Hz eingestellt, und die zweite Grenzfrequenz wird auf 50 Hz eingestellt.
Da die erste Grenzfrequenz und die zweite Grenzfrequenz entsprechend dem Typ des zu steuernden Sensorelements 9 (Gassensor 8) auf geeignete Zahlenwerte eingestellt sind, ermöglicht die Sensorsteuervorrichtung 5 dementsprechend die Gaserfassung entsprechend dem Typ des Sensorelements 9 durchgeführt.
In einem Fall, in dem der Typ des zu steuernden Sensorelements 9 (Gassensor 8) geändert wird, stellt die Frequenzeinstelleinheit 74 die erste Grenzfrequenz und die zweite Grenzfrequenz entsprechend auf geeignete Zahlenwerte ein (ändert diese) zum Zeitpunkt des Startens der Sensorsteuervorrichtung 5 auf das geänderte Sensorelement 9. Somit wird selbst in einem Fall, in dem die Art des zu steuernden Sensorelements 9 (Gassensor 8) geändert wird, die Sensorsteuervorrichtung 5 ermöglicht, dass die Gaserfassung in Übereinstimmung mit der Art des Sensorelements 9 geeignet durchgeführt wird.
Die Sensorinformation ist nicht auf die Sensortypinformation beschränkt, sondern kann die Information (individuelle Differenzinformation) über die individuellen Unterschiede zwischen den Sensorelementen 9 sein. Zusätzlich kann die Sensorinformation zumindest beide Sensortypinformationen enthalten und die individuelle Differenzinformation.
Wirkungen
Wie oben beschrieben, umfasst das Gaserfassungssystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Sensorsteuervorrichtung 5, die den Gassensor 8 steuert.
Wie oben beschrieben, enthält die Sensorsteuervorrichtung 5 die Pumpstrom-Berechnungseinheit 34, die Konzentrationsberechnungseinheit 37 und die Frequenzeinstelleinheit 74.
Die Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 führt eine digitale Berechnung durch, um das DAC-Steuersignal S1 (erstes gefiltertes Signal S1) zu extrahieren, das durch Dämpfen einer Frequenzkomponente größer als die erste Grenzfrequenz aus einem digitalen Signal erhalten wird, das den Stromanlegungs-Steuerstrom Tip berechnet durch die PID-Berechnungseinheit 33. Da das DAC-Steuersignal S1 ein Signal ist, das durch Dämpfen einer Frequenzkomponente (Rauschkomponente) größer als die erste Grenzfrequenz aus dem Digitalsignal erhalten wird, das den Stromanlegungs-Steuerstrom Tip für den Pumpstrom Ip anzeigt, das DAC-Steuersignal S1 ist ein digitales Signal, das den Stromanlegungs-Steuerstrom Tip für den Pumpstrom Ip anzeigt und in dem die Rauschkomponente, die als Ergebnis der digitalen Berechnung durch die PID-Berechnungseinheit 33 überlagert wird, gedämpft wird. Damit kann auch bei verkürzter Abtastzeit des Pumpenstroms Ip (Digitalsignal) ein Anstieg des Differentialrauschanteils des Pumpenstroms Ip unterdrückt werden.
Die Konzentrationsberechnungseinheit 37 führt eine digitale Berechnung durch, um das Gaserfassungssignal S2 (zweites gefiltertes Signal S2) zu extrahieren, das durch Dämpfen einer Frequenzkomponente größer als die zweite Grenzfrequenz von dem durch die Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 extrahierten DAC-Steuersignal S1 erhalten wird Da das Gaserfassungssignal S2 ein Signal ist, das durch Dämpfen der Frequenzkomponente (Rauschkomponente) größer als die zweite Grenzfrequenz von dem DAC-Steuersignal S1 erhalten wird, ist das Gaserfassungssignal S2 ein digitales Signal, in dem die Rauschkomponente (das Rauschen die Komponente, die als ein Ergebnis der digitalen Berechnung durch die Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 überlagert wird, wird weiter von derjenigen gedämpft, die in dem DAC-Steuersignal S1 vorhanden ist.
Das DAC-Steuersignal S1 wird weniger oft gefiltert als das Gaserfassungssignal S2. Somit ist das DAC-Steuersignal S1 ein digitales Signal, das den Stromanlegungs-Steuerstrom Tip für den Pumpstrom Ip anzeigt und der den jüngsten Änderungszustand der detektierten Spannung Vs der Pumpzelle in einem relativ großen Ausmaß widerspiegelt Da ein solches digitales Signal ein Signal ist, das zur Rückkopplungssteuerung der Pumpzelle 14 geeignet ist, kann das Pumpen (Abpumpen oder Pumpen) von Sauerstoff in geeigneter Weise durch die Pumpzelle 14 gemäß dem jüngsten Änderungszustand durchgeführt werden in der erfassten Spannung Vs der Pumpzelle 14 durch Anlegen des Pumpstroms Ip, der basierend auf dem DAC-Steuersignal S1 erzeugt wird, an die Pumpzelle 14.
Das Gaserfassungssignal S2 wurde einer größeren Anzahl von Malen als das DAC-Steuersignal S1 unterzogen. Somit ist S2 ein digitales Signal, das den Stromanlegungs-Steuerstrom Tip für den Pumpstrom Ip anzeigt und der in einem relativ großen Ausmaß einen Langzeitänderungszustand der detektierten Spannung Vs der Pumpzelle 14 widerspiegelt ein digitales Signal, das zum Erfassen einer spezifischen Komponente (Sauerstoff) geeignet ist, die in einem zu messenden Gas (Abgas) enthalten ist. Somit kann unter Verwendung des Gaserfassungssignals S2 als ein Signal zum Detektieren der Konzentration von in dem Abgas enthaltenem Sauerstoff die Konzentration von Sauerstoff, die in dem Abgas enthalten ist, basierend auf dem Langzeitänderungszustand der detektierten Spannung Vs des Abgases detektiert werden Pumpzelle 14. Dementsprechend kann die Genauigkeit der Erfassung der Sauerstoffkonzentration verbessert werden.
Als nächstes stellt die Frequenzeinstelleinheit 74 zum Zeitpunkt des Startens der Sensorsteuervorrichtung 5 die erste Grenzfrequenz für die Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 und die zweite Grenzfrequenz für die Konzentrationsberechnungseinheit 37 auf der Grundlage der Sensorinformation Si (insbesondere Frequenzeinstellungsinformation Sf), die von der Informationsspeichereinheit 28 erfasst wird.
Da die erste Grenzfrequenz und die zweite Grenzfrequenz entsprechend dem Typ des zu steuernden Sensorelements 9 (Gassensor 8) auf entsprechende Zahlenwerte eingestellt sind, ermöglicht somit die Sensorsteuervorrichtung 5 eine dem Typ des Sensorelements 9 entsprechende Gaserkennung.
Da die erste Grenzfrequenz und die zweite Grenzfrequenz eingestellt (geändert) werden können, ermöglicht eine solche Sensorsteuervorrichtung 5 eine Erhöhung der Arten von steuerbaren Sensoren, wodurch die Vielseitigkeit verbessert wird. Das heißt, die Sensorsteuervorrichtung 5 kann mindestens zwei Arten von Sensoren steuern.
In einem Fall, in dem der Typ des zu steuernden Sensorelements 9 (Gassensor 8) geändert wird, stellt die Frequenzeinstelleinheit 74 die erste Grenzfrequenz und die zweite Grenzfrequenz entsprechend auf geeignete Zahlenwerte ein (ändert diese) zum Zeitpunkt des Startens der Sensorsteuervorrichtung 5 auf das geänderte Sensorelement 9. Somit wird selbst in einem Fall, in dem die Art des zu steuernden Sensorelements 9 (Gassensor 8) geändert wird, die Sensorsteuervorrichtung 5 ermöglicht, dass die Gaserfassung in Übereinstimmung mit dem Typ des Sensorelements 9 geeignet durchgeführt wird und ohne dass ein Benutzer irgendeine Operation zum Ändern der Einstellung der Grenzfrequenz durchführt.
Als nächstes weist das Gaserfassungssystem 1 eine Konfiguration auf, in der die Informationsspeichereinheit 28, die die Frequenzeinstellungsinformation Sf speichert, in dem Gassensor 8 enthalten ist. Somit ist in der Sensorsteuervorrichtung 5 die Frequenzeinstellungsinformation Sf geeignet für den Gassensor 8 kann zuverlässig erfasst werden, und die erste Grenzfrequenz und die zweite Grenzfrequenz können entsprechend dem Typ des zu steuernden Gassensors 8 (Sensorelement 9) auf geeignete numerische Werte eingestellt (geändert) werden.
Das heißt, in einer Konfiguration, in der der Gassensor 8 (Sensorelement 9) und die Informationsspeichereinheit 28 getrennt voneinander angeordnet sind, besteht die Möglichkeit, dass der Gassensor 8 (Sensorelement 9) und die Informationsspeichereinheit 28 unangemessen miteinander assoziiert sind. In diesem Fall ist die von der Informationsspeichereinheit 28 erfasste Frequenzeinstellungsinformation Sf eine Information, die nicht mit dem zu steuernden Gassensor 8 in Beziehung steht.
Da in der Sensorsteuervorrichtung 5 die für den Gassensor 8 (Sensorelement 9) geeignete Frequenzeinstellungsinformation Sf zuverlässig erfasst werden kann, können andererseits die erste Grenzfrequenz und die zweite Grenzfrequenz eingestellt werden (entsprechend dem Typ des Gassensors 8 (Sensorelement 9) auf geeignete numerische Werte geändert, und die Gaserfassung kann in geeigneter Weise entsprechend der Art des Sensorelements 9 durchgeführt werden.
Als nächstes kann das Gaserfassungssystem 1 durch Aufnehmen der Sensorsteuervorrichtung 5, die die oben beschriebenen Effekte aufweist, mindestens zwei Arten von Sensoren ähnlich der Sensorsteuervorrichtung 5 steuern.
Entsprechende Konstruktion
Die entsprechende Konstruktion in den Zeichnungen und Angaben zu den hier verwendeten Begriffen ist wie folgt.
Die Sensorsteuervorrichtung 5 entspricht einem Beispiel der Sensorsteuervorrichtung, der Gassensor 8 entspricht einem Beispiel des Sensors, die Pumpzelle 14 entspricht einem Beispiel der Zelle und entspricht dem Gaserfassungssystem 1 ein Beispiel für das Gaserfassungssystem.
Die AD-Wandlereinheit 31 entspricht einem Beispiel der Analog-Digital-Umwandlungseinheit, die PID-Berechnungseinheit 33 entspricht einem Beispiel der Stromanlegungssteuerwert-Berechnungseinheit und die DA-Stromwandlereinheit 35 entspricht einem Beispiel der Digital-Analog-Wandlereinheit.
Die Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 entspricht einem Beispiel der ersten Filtereinheit, das DAC-Steuersignal S1 entspricht einem Beispiel des ersten gefilterten Signals, die Konzentrationsberechnungseinheit 37 entspricht einem Beispiel der zweiten Filtereinheit das Gaserfassungssignal S2 entspricht einem Beispiel des zweiten gefilterten Signals, und die Frequenzeinstelleinheit 74 entspricht einem Beispiel der Grenzfrequenzeinstelleinheit.
Zweite Ausführungsform
Gesamte Konfiguration
In einer zweiten Ausführungsform wird ein zweites Gaserfassungssystem 101 beschrieben, das eine zweite Sensorsteuervorrichtung 105 enthält, das so konfiguriert ist, dass es einem Benutzer ermöglicht, Grenzfrequenzen (erste Grenzfrequenz, zweite Grenzfrequenz) über eine Verarbeitungseinheit einzustellen.
2 ist ein vollständiges Konfigurationsdiagramm des zweiten Gaserfassungssystems 101 gemäß der vorliegenden Offenlegung.
Das zweite Gaserfassungssystem 101 wird zum Beispiel zum Detektieren eines spezifischen Gases (Sauerstoff in der vorliegenden Ausführungsform) in Abgas von dem Verbrennungsmotor verwendet. Das zweite Gaserfassungssystem 101 umfasst einen zweiten Gassensor 108 und eine zweite Gaserfassungsvorrichtung 103. Die zweite Gaserfassungsvorrichtung 103 umfasst die zweite Sensorsteuervorrichtung 105 und die Motorsteuervorrichtung 7.
In dem zweiten Gaserfassungssystem 101 ist die Motorsteuervorrichtung 7 eine Komponente ähnlich zu der in dem oben beschriebenen Gaserfassungssystem 1, aber andere Komponenten unterscheiden sich von denen in dem oben beschriebenen Gaserfassungssystem 1 Im Folgenden werden hauptsächlich Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben. Zusätzlich werden die gleichen Komponenten in der zweiten Ausführungsform wie diejenigen in der ersten Ausführungsform beschrieben, während sie mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Konfiguration der zweiten Sensorsteuervorrichtung 105 unterscheidet sich teilweise von der der Sensorsteuervorrichtung 5.
Der zweite Gassensor 108 besteht aus dem Sensorelement 9 und dem Heizer 26. Das heißt, der zweite Gassensor 108 unterscheidet sich von dem Gassensor 8 zumindest dadurch, dass der zweite Gassensor 108 nicht den Informationsspeicher 28 enthält.
Die Konfiguration der zweiten Sensorsteuervorrichtung 105 unterscheidet sich teilweise von der der Sensorsteuervorrichtung 5 zumindest hinsichtlich des von der Frequenzeinstelleinheit 74 durchgeführten Grenzfrequenzempfangsverfahrens und darin, dass die zweite Sensorsteuervorrichtung 105 enthält eine Verarbeitungseinheit 78. Die Verarbeitungseinheit 78 ist beispielsweise durch eine Tastatur oder ein Touchpanel implementiert.
Die Frequenzeinstelleinheit 74 ist konfiguriert, um zumindest die Frequenzeinstellungsinformation Sf zu empfangen, die durch einen Benutzer unter Verwendung der Verarbeitungseinheit 78 eingegeben wird, und um die erste Grenzfrequenz für die Pumpstrom-Berechnungseinheit 34 und die zweite Grenzfrequenz einzustellen für die Konzentrationsberechnungseinheit 37 basierend auf der empfangenen Frequenzeinstellinformation Sf, die empfangen worden ist. In der zweiten Ausführungsform ist zum Beispiel die erste Grenzfrequenz auf 120 Hz eingestellt, und die zweite Grenzfrequenz ist auf 60 Hz eingestellt.
Dementsprechend können in der zweiten Sensorsteuervorrichtung 105 die erste Grenzfrequenz und die zweite Grenzfrequenz in Übereinstimmung mit der Eingabebedienung durch den Benutzer eingestellt werden. Dadurch wird es beispielsweise möglich, die Grenzfrequenzen entsprechend dem Typ des zweiten Gassensors 108 (Sensorelement 9) oder der individuellen Differenz unter den zweiten Gassensoren 108 (Sensorelemente 9) einzustellen (ändern). oder der Zustand (Temperatur, Feuchtigkeit usw.) einer Messumgebung. Somit kann in der zweiten Sensorsteuervorrichtung 105 selbst in einem Fall, in dem der zweite Gassensor 108 gegen einen anderen ausgetauscht wird oder der Zustand der Messumgebung geändert wird, die Grenzfrequenzen durch die Eingabemanipulation durch den Benutzer geeignet eingestellt werden. Folglich kann die Gaserfassung in Übereinstimmung mit der Art des Sensors oder individuellen Unterschieden zwischen den Sensoren oder dem Zustand der Messumgebung geeignet durchgeführt werden.
Wirkungen
Wie oben beschrieben, enthält die zweite Sensorsteuervorrichtung 105 in dem zweiten Gaserfassungssystem 101 entsprechend der zweiten Ausführung die Verarbeitungseinheit 78 und ist so konfiguriert, dass die erste Grenzfrequenz und die zweite Grenzfrequenz entsprechend der Eingangsmanipulation durch den Anwender eingestellt werden können.
In einem Fall, in dem der zweite Gassensor 108 gegen einen anderen ausgetauscht wird oder der Zustand der Messumgebung geändert wird, ermöglicht die zweite Sensorsteuervorrichtung 105 somit, dass die Gaserfassung entsprechend dem Typ des Sensors geeignet durchgeführt wird oder individuelle Unterschiede zwischen den Sensoren oder der Zustand der Messumgebung durch geeignete Einstellung der Grenzfrequenzen durch den Benutzer.
Zusätzlich zu der Sensorsteuervorrichtung 5 ermöglicht die zweite Sensorsteuervorrichtung 105, dass die erste Grenzfrequenz und die zweite Grenzfrequenz eingestellt (geändert) werden und ermöglicht somit eine Erhöhung der Anzahl der Arten von steuerbare Sensoren, wodurch die Vielseitigkeit verbessert wird und mindestens zwei Arten von Sensoren gesteuert werden können.
Entsprechende Konstruktion
Die entsprechende Konstruktion in den Zeichnungen und die Beschreibung der hierin verwendeten Begriffe ist wie folgt.
Die zweite Sensorsteuervorrichtung 105 entspricht einem Beispiel für das Sensorsteuergerät. Das zweite Gaserfassungssystem 101 entspricht einem Beispiel des Gaserfassungssystems.
Andere Ausführungsformen
Während bestimmte Ausführungsformen oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt und kann in verschiedenen Modi ausgeführt werden, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Zum Beispiel, obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen die Grenzfrequenzeinstelleinheit (Frequenzeinstelleinheit 74) sowohl die erste Grenzfrequenz als auch die zweite Grenzfrequenz einstellt (ändert), ist die Grenzfrequenzeinstelleinheit nicht darauf beschränkt Ausführungsformen. Zum Beispiel kann die Grenzfrequenzeinstelleinheit dazu konfiguriert sein, die erste Grenzfrequenz und / oder die zweite Grenzfrequenz einzustellen (zu ändern).
Als nächstes, obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform die von der Frequenzeinstelleinheit 74 von der Informationsspeichereinheit 28 empfangene Sensorinformation Si die Sensortypinformation Si1 und die Sensortypinformation Si1 die Frequenzeinstellinformation Sf enthält, ist die Sensorinformation Si nicht auf eine solche Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Sensorinformation Si die individuelle Differenzinformation Si2 anstelle der Sensortypinformation Si1 enthalten, und die individuelle Differenzinformation Si2 kann die Frequenzeinstellinformation Sf enthalten. Alternativ kann die Sensorinformation Si sowohl die Sensortypinformation Si1 als auch die individuelle Differenzinformation Si2 und die Frequenzeinstellinformation Sf enthalten, die sowohl die Sensortypinformation Si1 als auch die individuelle Differenzinformation Si2 widerspiegelt.
Als nächstes ist, obwohl die Informationsspeichereinheit in dem Sensor der oben beschriebenen ersten Ausführungsform integriert ist, die Anordnungsposition der Informationsspeichereinheit nicht auf eine solche Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann ein Speichermedium oder dergleichen als die Informationsspeichereinheit getrennt von dem Sensor angeordnet sein.
Obwohl in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Zeitpunkt, zu dem die Frequenzeinstelleinheit 74 die Grenzfrequenzen einstellt, der Zeitpunkt des Startens der Sensorsteuervorrichtung 5 ist, kann der Grenzfrequenzeinstellzeitpunkt ein Zeitpunkt bei sein welches ein Benutzer Einstellungsmanipulation durchführt.
Als Nächstes wird, obwohl die Stromsteuervorrichtung (Sensorsteuervorrichtung), die den Steuerstrom an den Elementabschnitt (Sensorelement 9), der nur eine Zelle (Pumpzelle 14) umfasst, in den oben beschriebenen Ausführungsformen der Elementabschnitt beschrieben zu steuern ist nicht auf einen beschränkt, der eine solche Konfiguration aufweist, sondern kann ein Elementabschnitt sein, der zwei oder mehr Zellen enthält. Zum Beispiel kann eine Stromsteuervorrichtung verwendet werden, die den Steuerstrom zu einem Elementabschnitt (Elementteil vom zweizelligen Typ) einschließlich der Pumpzelle und einer elektromotorischen Kraftzelle (Erkennungszelle) zuführt. In einem Fall, in dem ein Sensor, der den Elementteil vom Zwei-Zellen-Typ und die Heizeinheit enthält, unter Verwendung der oben beschriebenen Sensorsteuervorrichtung 5 oder der oben beschriebenen zweiten Sensorsteuervorrichtung 105 gesteuert wird, ist die Pumpzelle zwischen den Pumpstrom geschaltet Die elektromotorische Kraftzelle (Detektionszelle) ist zwischen dem Detektionsspannungsanschluss 63 und dem Bezugspotentialanschluss 65 angeschlossen. Auch in der so verwendeten Stromsteuervorrichtung (Sensorsteuervorrichtung) eine Anormalitätsbestimmung kann unter Verwendung der Anormalitätsbestimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden.
Als nächstes kann die Funktion einer Komponente in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen von mehreren Komponenten geteilt werden, oder die Funktionen einer Vielzahl von Komponenten können von einer Komponente ausgeführt werden. Zusätzlich kann ein Teil der Konfiguration in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen weggelassen werden. Darüber hinaus kann zum Beispiel wenigstens ein Teil der Konfiguration in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen zu einer Konfiguration in einer anderen oben beschriebenen Ausführungsform hinzugefügt werden oder diese ersetzen.
Die vorliegende Offenbarung kann nicht nur durch den oben beschriebenen Mikrocomputer verkörpert werden, sondern auch in verschiedenen Modi wie: einem System, das den Mikrocomputer als Komponente enthält; einem Programm, um einen Computer als Mikrocomputer zu veranlassen; einem nicht-transitiven materiellen Aufzeichnungsmedium wie einem Halbleiterspeicher, in dem das Programm aufgezeichnet ist; oder einem Konzentrationsberechnungsverfahren.
Die Erfindung wurde im Detail unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungsformen beschrieben. Die Erfindung sollte jedoch nicht so ausgelegt werden, dass sie darauf beschränkt ist. Für den Fachmann sollte es ferner offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail der Erfindung, wie sie oben gezeigt und beschrieben wurde, vorgenommen werden können. Es ist beabsichtigt, dass solche Änderungen in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind.
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-097314 , eingereicht am 16. Mai 2017, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016114413 [0006]
US 2016/0169832 A1 [0006]
US 2016/0169832 [0035]
US 2015/0068896 [0035]
JP 2017097314 [0127]

Claims

Sensorsteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um einen Sensor, der mindestens eine Sauerstoffpumpzelle mit einem Festelektrolyten und einem Paar von auf dem Festelektrolyten angeordneten Elektroden umfasst, zu steuern, wobei die Sauerstoffpumpzelle Sauerstoff in eine Messkammer des Sensors oder aus dieser heraus in Übereinstimmung mit einem Pumpstrom pumpt, wobei der Sensor konfiguriert ist, um eine spezifische Komponente, die in einem zu messenden Gas enthalten ist, zu detektieren, wobei die Sensorsteuervorrichtung umfasst: eine Analog-Digital-Wandlereinheit, die konfiguriert ist, um eine Zwischenelektrodenspannung, die ein analoges Signal ist, das zwischen dem Paar von Elektroden der Sauerstoffpumpzelle erzeugt wird, in einen digitalen Wert umzuwandeln; eine Stromanlegungssteuerwert-Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, um eine digitale Steuerung durchzuführen, um einen Stromanlegungssteuerwert für den an die Sauerstoffpumpzelle anzulegenden Pumpstrom basierend auf dem digitalen Wert der Zwischenelektrodenspannung zu berechnen; eine Digital-Analog-Wandlereinheit, die konfiguriert ist, um den an die Sauerstoffpumpzelle anzulegenden Pumpstrom basierend auf einem digitalen Signal, das den Stromanlegungssteuerwert für den Pumpstrom angibt, zu erzeugen; eine erste Filtereinheit, die konfiguriert ist, um eine digitale Berechnung durchzuführen, um ein erstes gefiltertes Signal zu extrahieren, das durch Herausdämpfen einer Frequenzkomponente, welche größer ist als eine vorbestimmte erste Grenzfrequenz, aus dem digitalen Signal erhalten wird, das den Stromanlegungssteuerwert für den Pumpstrom angibt; eine zweite Filtereinheit, die konfiguriert ist, um eine digitale Berechnung durchzuführen, um ein zweites gefiltertes Signal zu extrahieren, das durch Herausdämpfen einer Frequenzkomponente, welche größer ist als eine vorbestimmte zweite Grenzfrequenz, aus dem ersten gefilterten Signal erhalten wird, das von der ersten Filtereinheit extrahiert wird; und eine Grenzfrequenz-Einstelleinheit, die konfiguriert ist, um die erste Grenzfrequenz und/oder die zweite Grenzfrequenz einzustellen, wobei die Digital-Analog-Wandlereinheit den Pumpstrom basierend auf dem ersten gefilterten Signal erzeugt, und wobei die zweite Filtereinheit das zweite gefilterte Signal als ein Pumpstromsignal zum Erfassen der spezifischen Komponente, die in dem zu messenden Gas enthalten ist, ausgibt.
Sensorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Grenzfrequenz-Einstelleinheit die erste Grenzfrequenz und/oder die zweite Grenzfrequenz basierend auf extern erfassten Frequenzeinstellinformationen einstellt.
Sensorsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Grenzfrequenz größer als die zweite Grenzfrequenz ist.
Gaserfassungssystem, umfassend: einen Sensor, der mindestens eine Sauerstoffpumpzelle umfasst, die einen Festelektrolyten und ein Paar von Elektroden aufweist, die auf dem Festelektrolyten angeordnet sind, und die abhängig von einem Pumpstrom Sauerstoff in eine Messkammer des Sensors hineinpumpt oder aus dieser herauspumpt, wobei der Sensor konfiguriert ist, um eine spezifische Komponente, die in einem zu messenden Gas enthalten ist, zu erfassen; und wobei die Sensorsteuervorrichtung konfiguriert ist, um den Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zu steuern.