DE2528914A1 - Elektrisch betriebenes abgasueberwachungssystem, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Elektrisch betriebenes abgasueberwachungssystem, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number
DE2528914A1
DE2528914A1 DE19752528914 DE2528914A DE2528914A1 DE 2528914 A1 DE2528914 A1 DE 2528914A1 DE 19752528914 DE19752528914 DE 19752528914 DE 2528914 A DE2528914 A DE 2528914A DE 2528914 A1 DE2528914 A1 DE 2528914A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
sensor
amplifier
exhaust gas
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19752528914
Other languages
English (en)
Other versions
DE2528914C2 (de
Inventor
Lawrence R Foote
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Werke GmbH
Original Assignee
Ford Werke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Werke GmbH filed Critical Ford Werke GmbH
Publication of DE2528914A1 publication Critical patent/DE2528914A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2528914C2 publication Critical patent/DE2528914C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493—Details
    • F02D41/1494—Control of sensor heater
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

25289H
Patentanwälte
Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem
Frankfurt am Main Staufenstr. 36
In Sachen:
Ford-VTerke
Aktiengesellschaft
5 Kein /Rhein
Cttoclatz 2
Elektrisch betriebenes Abgasüberwachungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Die Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Abgasüberwachungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem seinen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit vom Partialdruck des Sauerstoffgehalts in den Abgasen einer Brennkraftmaschine ändernden Fühler aus vorzugsweise keramischen Material, einer mit diesem thermisch verbundenen Heizwicklung sowie Schaltungsmitteln zur Konstanthaltung der Temperatur des Fühlers mit Hilfe der Heizwicklung.
Kerar.isch Fühler, die elektrisch auf den Partialdruck des Sauerstoffgehalts in den von einer Brennkraftmaschine erzeugten Abgasen ansprechen, sind bekannt. Derartige Fühler reagieren mit Änderungen des elektrischen Widerstandes von keramischem Titan im Verhältnis zu Änderungen im Partialdruck des Sauerstoffs in der Umgebung des Fühlers. Diese Fühler arbeiten bei erhöhten Temperaturen in der Größenordnung von beispielsweise 6oo bis 9oo°C. Es sind auch andere keramische Fühlermaterialien mit sich veränderndem
Fo 8676/27.6.1975 509884/1137
25289H
elektrischen Widerstand bekannt. Da der Widerstand der keramischen Materialien sich sowohl mit Temperaturschwankungen innerhalb des Betriebsbereichs als auch mit Änderungen im Partialdruck des Sauerstoffs ändert, besteht die Notwendigkeit einer genauen Regelung der Fühlertemperatur, wenn ir.it Hilfe eines solchen Fühlers eine Partialdruckbestin-.r-.ung des Sauerstoffs vorgenommen werden soll.
Ein bekanntes System benutzt eine Heizwicklung, die in das kerair.ische Material eingebettet ist,und weiterhin ein darin eingebettetes Thermoelement, das einen Regelkreis zur Aufrecht erhaltung eines permanenten elektrischen Stromflusses unterschiedlicher Größe durch die Heizwicklung dergestalt steuert, daß die Temperatur des keramischen Materials auf einer bestimmten Höhe gehalten wird. Beispielsweise werden Temperaturen von 7oo°C mit einer Abweichung von plus oder minus 2°C gefordert, so daß der elektrische Widerstand des keramischen Fühlers unmittelbar für die Messung des Partialdrucks des Sauerstoffs in den Abgasen herangezogen werden kann und dadurch eine genaue Messung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses in dem die Abgase erzeugenden Gemisch gemessen werden kann.
Das vorbeschriebene System, bei welchem ein eingebettetes Thermoelement zur veränderlichen Steuerung des Stromflusses durch die Heizwicklung benutzt wird, hat eine Reihe von Prcbleir.en aufgeworfen. Erstens ist das eingebettete Thermoelement, wenn von ihm ein genaues Arbeiten innerhalb des geforderten Genauigkeitsgrades verwendet wird, ein teures Eleir.ent. Zweitens erfordert die fortlaufende Regelung des veränderlichen Stromflusses durch eine Heizwicklung teure elektronische und elektromechanische Komponenten und bringt einen Verbrauch an elektrischer Energie mit, der fern vom Sensor auftritt und unökonoraisch ist.
Fo 8676/27.6.1975
25289U
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Abgasüberwachungssy stein der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne ein Thermoelement auskommt und bei dem keine größeren Mengen an elektrischer Energie fern vom keramischen Fühler vergeudet werden, d.h. also nur geringe Energiemengen in anderen Komponenten als der Heizwicklung verbraucht werden.
Zrfincungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine elektrische Schalteinrichtung zum Ein- und Ausschalten der Heizwicklung gegenüber einer elektrischen Spannungsquelle, einen Vergleicher zum Vergleich des temperaturabhängigen Spannungsabfalls' an der Heizwicklung mit einer Bezugsspannung und zum Vorspannen der Schalteinrichtung in Einschaltrichtung bei zu niedriger Temperatur an der Heizwicklung und in Ausschaltrichtung bei zu hoher Temperatur an der Heizwicklung sowie einen elektronischen Zeitgeber zum erneuten Vorspannen der elektrischen Schalteinrichtung in Einschaltrichtung nach deren Ausschalten.
Bei der Regelung einer Brennkraftmaschine zur Erzeugung von Abgasen mit genau gesteuerter chemischer Zusammensetzung für die nachfolgende Behandlung durch Abgasbehandlungseinrichtungen ist die Aufrechterhaltung des Brennstoff-Luft-Verhaltnisses im Verbrennungsgemisch auf einem genau geregelten VJert von grundlegender Bedeutung. Die bekannten keramischen Materialien für den Abgasfühler, die einen veränderlichen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von Veränderungen iir. Partialdruck des Sauerstoffgehalts in den Abgasen wiedergeben und in bezug auf Ansprechzeit und Lebensdauer dem Kraftfahrzeug, in dem sie verwendet werden, entsprechen, weisen eine Widerstandsänderung dergestalt auf, daß der Logarithmus des Widerstands angenähert linear zur Veränderung des Brennstoffluftgemisches verläuft. Um ein Ausgangssignal zur Modulation entweder des Luft- oder des Brennstoff gehalts im Brennstoffluftgemisch zu schaffen, ist es erwünscht, die Widerstandsänderung des Fühlers, das Ausgangs-
509884/1137
Fo 8676/27.6.1975
25289H
mm A mm
signal und die Ansprechempfindlichkeit des Modulationsmechanismus aneinander anzupassen.
Es ist deshalb eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein elek-r trisch betriebenes Abgassystem der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß sein Ausgangssignal sich angenähert linear in bezug auf Änderungen des Brennstoff-Luft-Verhältnisses im Verbrennungsgemisch ändert, d.h. also ein elektrisch betriebenes Abgasüberwachungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem das logarithmische Fühlersignal in ein angenähert lineares Signal zur Verwendung durch eine Regeleinrichtung mit angenähert linearer Empfindlichkeit für kleine Fühlersignale zwecks Modulation entweder des Luft- oder des Brennstoffgehalts im Verbrennungsgemisch umgewandelt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Abgasfühler Teil eines ersten Spannungsteilers ist, der zusammen mit einem zweiten, eine Bezugsspannung liefernden Spannungsteiler an einer geregelten Spannung liegt, daß die Abgriffe der beiden Spannungsteiler an je einen Eingang eines vergleichenden Verstärkers angeschlossen sind, dessen Ausgang ein den Sauerstoffgehalt im Abgas wiedergebendes Signal liefert, und daß zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dessen einem Eingang eine Schaltung vorgesehen ist, mittels welcher die Erregung des Fühlers derart gesteuert veränderbar ist, daß das Ausgangssignal des Verstärkers im Verhältnis zu Änderungen im Brennstoffluftverhältnis des die Umgebung des Fühlers bildenden Verbrennungsgemisches linear verläuft.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
Fo 8676/27.6.1975 509884/1137
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine mit einer durch Rückkopplung das Brennstoffluftgemisch in Abhängigkeit von den Abgasen steuernden Regeleinrichtung,
Fig. 2 in einem Blockschaltbild das hierzu in Übereinstimmung mit der Erfindung ausgebildete Abgasüberwachungssystem,
Fig. 3 die elektronische Schaltung der Temperaturregelung für die Heizwicklung des Abgasfühlers,
Fig. 4 die elektronische Schaltung der Linearisiereinrichtung und
Fig. 5 die elektronische Schaltung einer Modulationseinrichtung für das Brennstoff-Luft-Verhältnis zur Anwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist mit 1o eine Brennkraftmaschine bezeichnet. Die Brennkraftmaschine 1o hat einen Ansaugkrümmer 12 und einen Abgaskrümmer 14, an den eine Abgasleitung 16 anschließt. Eine Brennstoff"umeßeinrichtung 18, die beispielsweise ein Einspritzsystem oder ein Vergaser sein kann, ist schematisch am Eintrittsende des Ansaugkrümmers 12 eingezeichnet. Die Brennstoffzumeßeinrichtung 18 trägt einen Luftfilter 2o dergestalt, daß die von der Brennkraftmaschine 1o durch den Ansaugkrümmer 12 aus der Atmosphäre angesaugte Luft durch den Luftfilter 2o und durch wenigstens einen Teil der Brennstoffzumeßeinrichtung 18 strömt. Die Brennstoff zumeßeinrichtung 18 ist ferner mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnismodulator 22 ausgerüstet. Der Modulator 22
509884/1137
Fo 8676/27.6.1975
25289H
kann beispielsweise., im Fall eines elektronischen Brennstoffeinspritzsystems ein veränderlicher Widerstand sein, der so ausgebildet ist, daß er die Einspritzmenge an Brennstoff im Verhältnis zu einer gegebenen Luftmenge/ oder im Fall eines Vergasers eine veränderlich einstellbare Zumeßdüse sein, die so angeordnet ist, daß sie die der Maschine zugeführte Brennstoffmenge im Verhältnis zu einer gegebenen Luftmenge steuert. Der Brennstoff-Luft-Verhältnismodulator (Gemischregler) 22 kann alternativ auch so angeordnet sein, daß er ein veränderlich einstellbares Luftventil so steuert, daß die Menge an von der Maschine angesaugter Luft im Verhältnis zu einer bestimmten Brennstoffmenge durch die Brennstoffzumeßeinrichtung 18 moduliert wird.
Die Abgasleitung 16 enthält einen Abgasfühler 24, der so in der Leitung 16 angeordnet ist, daß er ein auf die Zusammensetzung der Abgase innerhalb des die Rohrleitung 16 durchfließenden Abgasstromi anspricht. Die gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform einer solchen Einrichtung ist die eines keramischen Abgasfühlers mit veränderlichem elektrischen Widerstand, der beispielsweise aus Titan oder Kobaltmonoxyd besteht. Andere Ausführungsformen dieser Einrichtung sind verfügbar und werden in die Erfindung einbezogen. Eine elektronische Steuereinrichtung 26 steht mit dem Abgasfühler 24 über mehrere Meßleitungen 28, 3o, 34 und eine Energiezufuhrleitung 32 für die Heizleistung in Verbindung. Die elektronische Steuereinrichtung 26 ist ferner über eine Leitung 36 an den Brennstoff-Luft-Verhältnismodulator 22 angeschlossen. Wie nachstehend beschrieben, spricht die elektronische Steuereinrichtung 26 auf Änderungen in der chemischen Zusammensetzung der Abgase an, wie sie von dem Abgasfühler 24 festgestellt werden, und liefert ein Steuersignal für den Brennstoff-Luft-Verhältnismodulator 22, das entweder den Brennstoffgehalt oder den Luftgehalt des Brennstoffluftgemischs für die Brennkraftmaschine 1o zur Aufrechterhaltung der gewünschten Abgaszusammensetzung moduliert.
509884/1137
Fo 8676/27.6.1975
25289H
In Fig. 2 ist die elektronische Steuereinrichtung 26 in einem Blockschaltbild wiedergegeben. Die elektronische Steuereinrichtung 26 besteht aus einem Fühlertemperaturregler 38, einem Fühlersignalerzeuger 4o und einem Modulatorsteuersignalerzeuger 42. Diese Einrichtungen werden von einer elektrischen Spannungsquelle versorgt, die beispielsweise die Fahrzeugbatterie 24 oder eine sonstige Spannungsquelle sein kann, iiie hier dargestellt, ist die Batterie 44 derart angeschlossen, daß ihre negative Klenune an Masse liegt, wie dies bei Kraftfahrzeugen derzeit üblich ist, indem das Chassis bzw. die Karosserie des Fährzeugs die gemeinsame negative Masse bildet. Der Fühlertemperaturregler 38 ist mit dem Abgasfühler 24 über die Leitungen 28, 3o, 32 verbunden, während der Fühlersignalerzeuger 4o mit dem Fühler 24 über die Leitung 34 in Verbindung steht. Das Signal vom Fühlersignalerzeuger 4o wird dem Modulatorsteuersignalerzeuger 42 über eine Leitung 46 zugeführt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Abgasfühler 24 mit einer Platte 48 aus keramischem Fühlermaterial ausgestattet, die dem in der Abgasleitung 16 fließenden Abgasstrom unterworfen ist. Der Fühlertemperaturregler 38, der Fühlersignalerzeuger 4o und der Modulatorsteuersignalerzeuger 42 werden mit positiver Spannung von der Batterie 44 über eine positive Sammelleitung 5o versorgt.
In Fig. 3 ist der Fühlertemperaturregler 38 in seinem elektronischen Aufbau wiedergegeben. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß widerstandsbehaftete keramische Abgasfühler einen Widerstandswert haben, der sich sowohl in Abhängigkeit von der Temperatur als auch in Abhängigkeit vom Partialdruck des Sauerstoffgehalts innerhalb des den Fühler umgebenden Gases ändert, ist es erforderlich, den Fühler auf im wesentlichen konstanter Temperatur zu halten, so daß die Änderungen seines Widerstands nur den Partialdruck des Sauerstoffgehalts innerhalb der Abgase und somit die vollständige Zusammensetzung
509884/1137
Fo 8676/27.6.1975
25289H
der Abgase anteigen. Zu diesem Zweck ist in gewohnter Weise ein Heizelement in Form einer Heizwicklung in unmittelbarer Nähe des Fühlerelements als solchem angeordnet, um ein bestimmtes Temperaturniveau zu schaffen und aufrecht zu erhalten. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Heizwicklung 52 aus Wideretandsdraht gezeigt. Der Schaltung nach Fig. 3 wird elektrische Energie von der Sammelschiene 5o über einen Schalttransistor 54 zugeführt. Der Schalttransistor 24 ist als PNP-Transistor dargestellt, dessen Emitter an die positive Sammelleitung 5o und dessen Kollektor an eine gemeinsame Leitung 56 angeschlossen sind. Von der gemeinsamen Leitung*56 geht ein erster Spannungsteiler aus, der aus zwei Widerständen 58 und 6o mit einer gemeinsamen Verbindungsstelle 52 besteht. An die gemeinsame Leitung 56 ist außerdem ein zweiter Spannungsteiler angeschlossen, der aus einem veränderlichen Widerstand 64 und der Heizwicklung 52 besteht. Zwischen dem veränderlichen Widerstand 64 und der Heizwicklung 52 ist eine Verbindungsstelle 66 gebildet. Die Verbindungsstelle 62 ist an die negative Eingangsklemme eines Verstärkers oder Vergleichers 68 über einen Widerstand 7o angeschlossen. Die Verbindungsstelle 66 ist an die positive Klemme des Verstärkers oder Vergleichers 68 über ein Paar fester Trimmwiderstände 72, 74 und einen einstellbaren Trimmwiderstand 76 angeschlossen. Die Ausgangsklemme des Verstärkers 68 ist mit der Basis des Schalttransistors 54 über eine Diodenschaltung 78 verbunden.
An die Diodenschaltung 78 ist ferner ein Oszillatorverstärker 8o mit seinem Ausgang angeschlossen. Die negative Eingangskle&me des Verstärkers 8o ist mit der Verbindungsstelle 83 eines Spannungsteilers verbunden, der aus den in Reihe liegenden Widerständen 82, 84 und einem zwischen der Verbindungsstelle 83 und der gemeinsamen Leitung 56 liegenden Widerstand 86 besteht. Die positive Eingangsklemme des Verstärkers 8o ist an den einen Belag eines Kondensators 88 und über einen Widerstand 9o an die gemein-
Fo 8676/27.«.»75
25289H
same Leitung 56 angeschlossen.
Weiterhin zeigt die Schaltung nach Fig. 3 verschiedene elektronische Schaltungskomponenten wie eine Zenerdiode 92 mit der Aufgabe, den Schalttransistor 24 einzuschalten, um Spannungsspitzen hindurchzulassen, und einen Kondensator 94 in Reihe mit einer Meldelampe 96, die zwischen der gemeinsamen Leitung 56 und Masse geschaltet sind, wobei die Meldelampe die Aufgabe hat anzuzeigen, daß die Schaltung in Betrieb ist. Daneben sind noch, ohne bezeichnet zu sein, andere Komponenten gezeigt, die sicherstellen, daß die Schaltung richtig^ein- und ausgeschaltet wird und verschiedene Spannungsniveaus, die innerhalb der Schaltung auftreten können, keine ausreichende Höhe erreichen, durch welche die empfindlichen elektronischen Bauteile beschädigt würden.
Die Schaltung nach Fig. 3 sorgt für eine Regelung der Temperatur der Heizwicklung 52 durch Regelung des Wicklungswiderstandes. Die Heizwicklung, die beispielsweise aus Platindraht bestehen kann, hat einen hohen Temperaturkoeffizienten für den elektrischen Widerstand, der die temperaturabhängige Widerstandsänderung zu einer brauchbaren Steuergröße macht. Bei eingeschaltetem Schalttransistor 24 gelangt die volle Sammelleitungsspannung an die Reihenschaltung des einstellbaren Widerstandes 64 und der Heizwicklung 52. Der Schalttransistor 54 wird in seinem leitenden Zustand durch den Verstärker 68 gehalten, der Strom durch die Basisleitung 54b des Transistors 54 abzieht. Wenn der Stromfluß durch die Wicklung 52 anhält, steigt der Widerstand der Wicklung 52 mit zunehmender Temperatur und veranlaßt die Spannung an der Verbindungsstelle 66, gegenüber Masse anzusteigen. Wenn der Heizwicklungswiderstand auf einen Wert steigt, der dem eingestellten Wert entspricht, nämlich dem Wert , bei dem die Spannung an der Verbindungsstelle 66 gleich derjenigen an der Verbindungsstelle 62 ist, wird die Spannung an der positiven Eingangsklemme des Verstärkers 68 gleich der
509884/1137
Fo 8676/27.6.1975
25289U
- 1ο -
Spannung an dessen negativer Eingangsklemme, und die Spannung an der Ausgangsklemme des Verstärkers steigt auf einen hohen Wert von angenähert der Größe der Spannung an der Sammelleitung 5o. Dadurch kann kein Basisstrom mehr von der Basisklemme des Transistors 54 abfließen» und die Spannung an der gemeinsamen Leitung 56 wird auf den Masseoder Nullwert absinken. Die vom Spannungsteiler 98, 1oo erzeugte Spannung, die über die Diode 1o2 wirksam ist, wird die Vorspannung der positiven Eingangsklemme des Verstärkers 68 ausreichend hoch halten, so daß der Schalttransistor 54 im nichtleitenden Zustand verbleibt.
Die Widerstände 82, 84 und 86 bilden einen Spannungsteiler für die negative Eingangsklemme des Verstärkers 8o. Die abgegriffene Spannung kann beispielsweise 8 Volt betragen, wenn 12 Volt zwischen der Sammelleitung 5o und Masse anstehen und die gemeinsame Leitung 56 über den Schalttransistor 54 ebenfalls auf einem Spannungsniveau von 12 Volt liegt. Wenn umgekehrt die gemeinsame Leitung 56 gegen Massepotential geht, wird die Spannung an der negativen Eingangsklemme des Verstärkers 8o auf angenähert 4 Volt unter denselben Bedingungen absinken. Der Kondensator 88 in Verbindung mit den Widerständen 9o und 1o4 bildet ein RC-Glied derart, daß die positive Eingangsklemme des Verstärkers 8o auf einem Wert von etwa Io Volt gehalten wird, der auf angenähert 4 Volt absinkt, wenn der Kondensator 88 über den Widerstand 9o geladen wird. Der Ausgang des Verstärkers 8o wird während dieses Zeitabschnitts hoch bleiben und auf einen niedrigen Wert umschalten, wenn die Spannung an der positiven EingangskleirjTie unter die 4 Volt absinkt, die an der negativen Eingangsklemme des Verstärkers 8o anstehen. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 8o auf einen niedrigen Wert absinkt, wird Basisstrom von der Basis 54b des Schalttransistors 54 abgezogen, und der Schalttransistor 54 wird erneut wieder eingeschaltet. In diesem Zeitpunkt wird Strom von neuem durch den ersten und den zweiten Spannungsteiler fließen,
509884/1137
Fo 8676/27.6.1975
25289H
und der Verstärker 68 wird die Spannung an der Leitung 66 mit der Spannung an der gemeinsamen Stelle 92 vergleichen. unter der Voraussetzung, daß die Temperatur der Heizwicklung 52 von dem festgesetzten Wert abgefallen ist, wird der Verstärker 68 ein verhältnismäßig niedriges Spannungssignal an seiner Ausgangsklemme abgeben, welches den Schalttransistor 54 in eingeschaltetem Zustand bis zu dem Zeitpunkt hält, in welchem die Temperatur auf den festgesetzten Wert wieder angestiegen ist.
Der Widerstand 54 ist hier als ein einstellbarer Widerstand gezeigt', da es erwünscht ist, das Größenverhältnis zwischen dem Widerstand 64 und der Heizwicklung 52 genau an das Größenverhältnis zwischen den Widerständen 58 und 6o zur Schaffung einer genauen Steuerung anzupassen. In einer Ausgestaltungsform kann der veränderliche Widerstand 64 ein Stück Mangandraht sein, oder ein anderer Widerstand mit sehr geringem Temperaturkoeffizienten für seinen Widerstandswert. Der Draht kann in einer elektrischen Isolierhülse eingebettet sein und gegenständlich als Teil des Kabels ausgebildet sein, das sich vom Fühlertemperaturregler 38 zum Abgasfühler 24 erstreckt. Die Umgebungstemperatur der Heizwicklung 52 kann auf den gewünschten Wert eingestellt werden, und der Abgriff des veränderlichen Widerstands 64 kann unter Verwendung eines Messingbeschlags verstellt werden. Die Größe des veränderlichen Widerstandes 64 kann eingestellt werden, während die Heizwicklung von einer geeigneten Spannungsquelle mit Energie versorgt wird. Die beiden Meldeleitungen 68, 3o, die von der Heizwicklung ausgehen, ermöglichen es der Steuereinrichtung,nur mit vernachlässigbarer Temperatur in Abhängigkeit vom Widerstandswert der verschiedenen, sich zu der Heizwicklung 52 erstreckenden Leitungen anzusprechen. Dies ist wichtig, da die Wicklungsleitungen einen Widerstandswert haben können, der in derselben Größenordnung wie der Widerstand der
Fo 8676/27.6.1975 509884/1137
25289H
Heizwicklung selbst liegt. Der Spannungsabfall der Heizwicklung gegen Masse wird durch die Meldeleitung 28
elininiert, die den Spannungsabfall dieser Leitung aus der Brückenschaltung bringt. Der Spannungsabfall zur Heizwicklung selbst wird durch den aus den Widerständen 72, 74 und 76 gebildeten Spannungsteiler kompensiert.
In Fig. 4 ist der Fühlersignalerzeuger 4o dargestellt. Der Fühlersignalerzeuger 4o wird von der Sammelleitung 5o mit Spannung versorgt. Ein Belastungswiderstand ist in Reihe zwischen der Sammelleitung 5o und dem Rest des Spannungssignalerzeugers 4o eingeschaltet. Ein aus Widerständen 1o8 und 11o gebildeter Spannungsteiler liefert zusammen mit einen Verstärker 112 eine geregelte Spannung an einer Leitung 114 vcn etwa 9 Volt. Ein Vergleichs-Spannungsteiler, der aus Widerständen 116, 118 besteht, ist mit der dazwischen liegenden Verbindungsstelle 12o an die positive Eingangsklemme eines Verstärkers 122 angeschlossen. Der Temperaturfühler kann über die Leitung 34 von einem veränderlichen Widerstand 123 erregt werden, so daß die dazwischen liegende Verbindungsstelle 124 mit der negativen Eingangsklemme des Verstärkers 122 verbunden ist. Dem Verstärker 122 ist eine linearisierende Rückkopplungsschaltung 126 zugeordnet, welche die Ausgangsklemme des Verstärkers 122 mit dessen negativer Eingangsklemme verbindet.
In Fig. 5 ist der Modulatorsteuersignalerzeuger 42 in einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Der Modulatcrsteuersignalerzeuger 42 empfängt das vom Fühlersignalerzeuger 4o erzeugte Signal über die Leitung 46 und wird ferner mit der positiven Spannung an der Sammelleitung 5o versorgt. Ein Potentiometer 148 ist zwischen die Sammelleitung 5o und Masse geschaltet und so angeordnet, daß sein Mittelabgriff mit der positiven Eingangsklemme eines Verstärkers 13o verbunden ist. Das an der Leitung 46 er-
Fo 8676/27.6.1975 509884/1137
25289ΊΑ
scheinende Signal wird der negativen Eingangsklemme des Verstärkers 13o über einen veränderlichen Widerstand 132 zugeführt. Das Potentiometer 128 wird so eingestellt, daß, wenn das Abgasgemisch einen Partialdruck des Sauerstoffgehalts aufweist, der anzeigt, daß die Maschine mit dem richtigen Brennstoff-Luft-Verhältnis läuft, die an der positi" ven Eirigangsklemme des Verstärkers 13o und an der Signalleitung 46 anstehenden Signale in ihrer Größe gleich sind. Der Mcdulatorsteuersignalerzeuger 42 ist mit Signalbegrenzungsiritteln 138, 14o ausgestattet, zu denen Widerstände 134 und 136 gehören und die dergestalt arbeiten, daß der Verstärker 13o unter extremen Signalbedingungen gesättigt wird und dadurch die Aufgabe von Steuersignalen zu dem Brennstoff-Luft-Verhältnismodulator 22 verhindert wird, wenn diese Signale überr.äßig groß sind. Der Verstärker 13o weist ferner eine integrierte Rückkopplungseinrichtung 142 auf, welche die Ansprechgeschwindigkeit des Verstärkers 13o dergestalt moduliert, daß sich ein Einschwingvorgang nicht aufzubauen vermag, und der das Luft-Brennstoff-Verhältnis dahingehend integriert, daß nach ausreichender Zeit wirksam ein Nullfehler erzeugt wird. Die Rückkopplungseinrichtung 142 kann durch Verwendung geeignet bemessener Komponenten derart eingestellt werden, daß eine integrierende Zeitperiode erhalten wird, die sich der Laufzeit der Brennkraftmaschine nähert, so daß die Auswirkungen eines Fehlerkorrektursignals durch den Fühler 24 festgestellt werden können.
Lg läßt sich somit erkennen, daß die Erfindung die ihr zugrunccliegenden Aufgaben ohne weiteres löst. Durch intermittierenden Betrieb der Heizwicklung 52 und durch Veränderung der Einschaltzeit der Wicklung im Verhältnis zu einer vorbestimmten festen Ausschaltzeit kann die Temperatur der Wicklung laufend kontrolliert werden. Ferner kann die volle Erregerspannung der Heizwicklung 52 dieser jederzeit zugeführt werden, wenn ein Erwärmen der Wicklung notwendig ist. Die Erfindung schafft ferner einen elektronischen
509884/1137
Fo 8676/27.6.1975
25289H
Steuerkreis zur Erzeugung eines Fühlerausgangssignals, das in wesentlichen linear mit bezug auf Veränderungen im Brennstoff-Luft-Verhältnis des Gemische ist, das der Brennkraftmaschine zugeführt wird und das die Abgase in der Umgebung des Fühlers erzeugt.
Patentansprüche /
Fo 8676/27.6.1975 50 9 8 8 4/1137

Claims (2)

25289H Patentansprüche
1.) Elektrisch betriebenes Abgasüberwachungssystem, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem seinen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit vom Partialdruck des Sauerstoffgchalts in den Abgasen einer Brennkraftmaschine ändernden Fühler aus vorzugsweise keramischen Material, einer mit άΐ;;:;ο thermisch verbundenen Heizwicklung sowie Schaltungsrr.i*_telr. zur Konstanthaltung der Temperatur des Fühlers mit Hilfe der Heizwicklung, gekennzeichnet durch eine elektrische Schalteinrichtung (54) zum Ein- und Ausschalten der Heizwicklung (52) gegenüber einer elektrischen Cpannungscuelle (44), einen Vergleicher (68) zum Vergleich des terrperaturabhängigen Spannungsabfalls an der Heizwicklung (52) nit einer Bezugsspannung (Spannung an Verbindungsstelle 62) und zum Vorspannen der Schalteinrichtung (54) in Einschaltrichtung bei zu niedriger Temperatur an der Heizwicklung (52) und in Ausschaltrichtung bei zu hoher Temperatur an der Heizwicklung sowie einen elektronischen Zeitgeber (8o, 82, 84, 86, 88, 9o, 92) zur erneuten Vorspannen der elektrischen Schalteinrichtung (54) in Einschaltrichtung nach deren Ausschalten.
2. Abgasüberwachungssystem nach Anspruch 1, dad urch g c k e η ζ e i c h η e t , daß der Abgasfühler (48) Teil cr.er; ersten Spannungsteilers (123, 48) ist, der zusammen mit ein ct.; zweiten, eine Eezugsspannung liefernden Spannungsteiler (116, 118) an einer geregelten Spannung (Spannung an Leitung 114) liegt, dass die Abgriffe (12o, 124) der beiden Spannungsteile (116, 118 bzw. 123, 48) an je einen Eingang eines vergleichenden Verstärkers (122) angeschlossen sind, dessen Ausgang ein den Sauerstoffgehalt im Abgas wiedergebendes Signal liefert, und daß zwischen dem Ausgang des Verstärkers (46) und dessem einen Eingang (-) eine Schaltung (126) vorgesehen ist, mittels welcher die Erregung des Fühlers (48) derart
509884/1137
25289H
gesteuert veränderbar ist, daß das Ausgangssignal des Verstärkers (122) in Verhältnis zu Änderungen im Brennstoff-Luft-Verhältnis des die Umgebung des Fühlers (48) bildenden Verbrennungsgemisch^ linear verläuft.
■£o tC-6/27.6.1975 509884/1137
Leerseite
DE2528914A 1974-07-01 1975-06-28 Einrichtung zum Bestimmen des Sauerstoffgehalts in Abgasen, insbesondere von Verbrennungskraftmaschinen Expired DE2528914C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/484,896 US3946198A (en) 1974-07-01 1974-07-01 Electrical control system for an exhaust gas sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2528914A1 true DE2528914A1 (de) 1976-01-22
DE2528914C2 DE2528914C2 (de) 1981-10-15

Family

ID=23926082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2528914A Expired DE2528914C2 (de) 1974-07-01 1975-06-28 Einrichtung zum Bestimmen des Sauerstoffgehalts in Abgasen, insbesondere von Verbrennungskraftmaschinen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3946198A (de)
JP (1) JPS566504B2 (de)
CA (1) CA1035970A (de)
DE (1) DE2528914C2 (de)
GB (2) GB1511031A (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2604160A1 (de) * 1976-02-04 1977-08-11 Bosch Gmbh Robert Regeleinrichtung zur beeinflussung des der brennkraftmaschine zugefuehrten betriebsgemisches
DE2922520A1 (de) * 1978-06-02 1979-12-13 Hitachi Ltd Elektronisches kraftstoffregelsystem fuer brennkraftmaschinen
DE3023430A1 (de) * 1979-06-22 1981-01-08 Nissan Motor Vorrichtung zur rueckkopplungsregelung der gemischzufuhr einer brennkraftmaschine
DE3040260A1 (de) * 1979-10-25 1981-04-30 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa Regelungsvorrichtung mit rueckfuehrung fuer das kraftstoff/luftgemischverhaeltnis einer brennkraftmaschine
WO1996001421A1 (de) * 1994-07-04 1996-01-18 Roth-Technik Gmbh & Co. Forschung Für Automobil- Und Umwelttechnik Schaltungsanordnung

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2822391A1 (de) * 1977-06-01 1978-12-07 Magneti Marelli Spa Tastgeraet fuer die auspuffgase von kraftfahrzeugen
US4150562A (en) * 1978-05-31 1979-04-24 Ford Motor Company Method and means for temperature compensation in exhaust gas sensors
DE2944834A1 (de) * 1979-11-07 1981-05-27 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zur regelung der luftzahl lambda bei einer selbstzuendenden brennkraftmaschine
US4332225A (en) * 1980-10-02 1982-06-01 General Motors Corporation Internal combustion engine with oxygen sensor heater control
US4404462A (en) * 1981-03-30 1983-09-13 Edsyn, Inc. Universal temperature control circuits
US4554439A (en) * 1982-10-04 1985-11-19 Westinghouse Electric Corp. Two wire heater regulator control circuit having continuous temperature sensing excitation independent of the application of heater voltage
US4701739A (en) * 1984-03-30 1987-10-20 Figaro Engineering Inc. Exhaust gas sensor and process for producing same
DE3610363A1 (de) † 1986-03-27 1987-10-01 Kernforschungsz Karlsruhe Verfahren zum kontinuierlichen ueberwachen von konzentrationen von gasfoermigen bestandteilen in gasgemischen, ausgenommen o(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)
DE3623164A1 (de) * 1986-07-10 1988-01-21 Hoelter Heinz Anbringung von sensoren vorzugsweise fuer kraftfahrzeuge
JPS6383415U (de) * 1986-11-20 1988-06-01
US4963246A (en) * 1987-12-14 1990-10-16 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Oxygen concentration-sensing device
GB2298285B (en) * 1995-02-23 1998-06-10 Ei Technology Limited A carbon monoxide alarm device
DE19650038A1 (de) * 1996-12-03 1998-06-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben eines Widerstandsheizelementes und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
JP4344486B2 (ja) * 2001-03-09 2009-10-14 日本碍子株式会社 ガスセンサ
JP2005207924A (ja) * 2004-01-23 2005-08-04 Toyota Motor Corp 排気センサの制御装置
US20060199271A1 (en) * 2005-03-07 2006-09-07 Ming-Ren Lian Temperature feedback control for solid state gas sensors
GB0509944D0 (en) * 2005-05-16 2005-06-22 Boc Group Plc Gas combustion apparatus
DE102005026068A1 (de) * 2005-06-07 2006-12-14 Robert Bosch Gmbh Sensoreinheit mit einem Anschlusskabel
JP5511371B2 (ja) * 2006-03-31 2014-06-04 ロナティ エッセ．ピ．ア． 靴下類等のための円形編機
US8596108B2 (en) * 2007-10-01 2013-12-03 Scott Technologies, Inc. Gas measuring device and method of operating the same
CN103853213A (zh) * 2012-11-30 2014-06-11 海洋王照明科技股份有限公司 一种恒温电路
CN109252957B (zh) * 2018-09-27 2020-11-20 潍柴重机股份有限公司 基于排气温度偏差的气缸检修提示方法
CN109828176B (zh) * 2019-03-14 2021-08-24 武汉理工大学 一种新能源汽车电机电池高低温循环测试系统
US11650108B2 (en) * 2020-12-03 2023-05-16 Ford Global Technologies, Llc Pulse switched high side driver for vehicle sensor background

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2254465A1 (de) * 1971-11-15 1973-05-24 Ford Werke Ag Messeinrichtung fuer das mischungsverhaeltnis des luft-kraftstoff-gemisches bei verbrennungsmaschinen, insbesondere bei verbrennungsmotoren von kraftfahrzeugen
DE2333270A1 (de) * 1972-06-30 1974-01-31 Nat Res Dev Gasdetektor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3564204A (en) * 1966-06-06 1971-02-16 Siemens Ag Apparatus for controlling the heating current for welding thermoplastic synthetics
US3474258A (en) * 1967-03-03 1969-10-21 Weston Instruments Inc Solid state relays
US3548155A (en) * 1969-10-03 1970-12-15 Vapor Corp Controller for a temperature control system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2254465A1 (de) * 1971-11-15 1973-05-24 Ford Werke Ag Messeinrichtung fuer das mischungsverhaeltnis des luft-kraftstoff-gemisches bei verbrennungsmaschinen, insbesondere bei verbrennungsmotoren von kraftfahrzeugen
DE2333270A1 (de) * 1972-06-30 1974-01-31 Nat Res Dev Gasdetektor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Halbleiter-Schaltbeispiele, Siemens AG, April 1969, S. 50 *
Olsen, G.H.: Electronics, Buttenworths, London 1974, S. 273-277 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2604160A1 (de) * 1976-02-04 1977-08-11 Bosch Gmbh Robert Regeleinrichtung zur beeinflussung des der brennkraftmaschine zugefuehrten betriebsgemisches
DE2922520A1 (de) * 1978-06-02 1979-12-13 Hitachi Ltd Elektronisches kraftstoffregelsystem fuer brennkraftmaschinen
DE3023430A1 (de) * 1979-06-22 1981-01-08 Nissan Motor Vorrichtung zur rueckkopplungsregelung der gemischzufuhr einer brennkraftmaschine
DE3040260A1 (de) * 1979-10-25 1981-04-30 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa Regelungsvorrichtung mit rueckfuehrung fuer das kraftstoff/luftgemischverhaeltnis einer brennkraftmaschine
WO1996001421A1 (de) * 1994-07-04 1996-01-18 Roth-Technik Gmbh & Co. Forschung Für Automobil- Und Umwelttechnik Schaltungsanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
GB1511031A (en) 1978-05-17
CA1035970A (en) 1978-08-08
GB1511032A (en) 1978-05-17
JPS5125189A (de) 1976-03-01
JPS566504B2 (de) 1981-02-12
DE2528914C2 (de) 1981-10-15
US3946198A (en) 1976-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2528914A1 (de) Elektrisch betriebenes abgasueberwachungssystem, insbesondere fuer kraftfahrzeuge
DE2547142C2 (de) Rückkopplungssteueranordnung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches
DE10314754B4 (de) Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor
DE3933517C2 (de) Regeleinrichtung für ein Heizelement eines Sauerstoffsensors
DE602004010359T2 (de) Stromverstärker für Leuchtdiodensteuerung
DE2517798A1 (de) Sensor fuer den teildruck des sauerstoffanteils in den auspuffgasen eines kraftfahrzeuges
DE2336558B2 (de) Einrichtung zur regelung der brennstoffzufuhr bei brennkraftmaschinen
DE2233299A1 (de) Anordnung zur abgasregulierung in verbrennungsmaschinen
DE202019100263U1 (de) Heizgerät mit Regelung eines Gasgemisches unter Nutzung eines Gassensors, eines Brenngassensors und eines Gasgemischsensors
DE2647517C3 (de) Kraftstoffregelsystem für eine Brennkraftmaschine
DE3040260A1 (de) Regelungsvorrichtung mit rueckfuehrung fuer das kraftstoff/luftgemischverhaeltnis einer brennkraftmaschine
EP3824366B1 (de) Verfahren zur regelung eines gasgemisches unter nutzung eines gassensors, eines brenngassensors und eines gasgemischsensors
DE2431495A1 (de) Einrichtung zur stoergroessenkompensation eines messfuehlers, insbesondere zur messung des sauerstoffgehalts in den abgasen der brennkraftmaschine eines kraftfahrzeugs
DE102012017832A1 (de) Sensorsteuervorrichtung und Sensorsteuersystem
EP0576932A1 (de) Regel- und Auswerteschaltung für einen Wärmetönungssensor
WO2003027462A2 (de) Breitband-lambda-sonde mit verbessertem startverhalten
DE2745294A1 (de) Schwellenschaltung fuer ein elektronisches zuendsystem
DE2448304A1 (de) Elektrisch gesteuerte kraftstoffeinspritzanlage
DE3842287C2 (de)
DE2553696A1 (de) Regelsystem
DE3107994C2 (de) Vorglühsteuereinrichtung für Dieselmotoren
DE2509344B2 (de) Verfahren und Anordnung zur automatischen Regelung einer Kessel-Turbinen-Einheit
EP0045737A2 (de) Temperaturregeleinrichtung für Klima- bzw. Heizanlagen, vorzugsweise in Eisenbahnfahrzeugen
EP0266501B1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erkennung der Betriebsbereitschaft einer Sauerstoffmesssonde
DE2704777C2 (de) Verbrennungsmotor mit Vorrichtungen zum Regeln der mit dem Motorbetrieb zusammenhängenden physikalischen Größen

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
D2 Grant after examination
8363 Opposition against the patent
8339 Ceased/non-payment of the annual fee