ES2202676T3

ES2202676T3 - Procedimiento para comprobar la capacidad funcional de la calefaccion electrica de una sonda lambda en el tubo de escape de un motor de combustion interna.

Info

Publication number: ES2202676T3
Application number: ES98106013T
Authority: ES
Inventors: Thomas Seidenfuss
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2018-04-02
Also published as: JPH1183790A; EP0877159B1; EP0877159A2; US5929328A; DE19719390A1; EP0877159A3; DE59808786D1

Abstract

EN UN PROCESO PARA LA COMPROBACION DE LA CAPACIDAD FUNCIONAL DE UNA CALEFACCION ELECTRICA DE UNA SONDA LAMBDA EN EL TUBO DE ESCAPE DE UN MOTOR DE COMBUSTION, EN EL CUAL SE MIDE LA RESISTENCIA ELECTRICA DE LA CALEFACCION, SE MIDE LA RESISTENCIA ELECTRICA DE LA CALEFACCION CUANDO LA CORRIENTE DE CALEFACCION ESTA DESCONECTADA. PARA ELLO SE SUMINISTRA UNA CORRIENTE DE MEDICION, MENOR QUE LA CORRIENTE DE CALEFACCION, A LA CALEFACCION PARA LA MEDICION DE SU RESISTENCIA. LA RESISTENCIA ELECTRICA DE LA CALEFACCION SE CONECTA PARA EL SUMINISTRO DE CORRIENTE (DE CALEFACCION O MEDICION) PREFERIBLEMENTE A UNA TENSION POSITIVA.

Description

Procedimiento para comprobar la capacidad funcional de la calefacción eléctrica de una sonda lambda en el tubo de escape de un motor de combustión interna.

La invención se refiere a un procedimiento para comprobar la capacidad funcional de la calefacción eléctrica de una sonda lambda en el tubo de escape de un motor de combustión interna según el preámbulo de la reivindicación 1.

Un procedimiento de esta clase es conocido, por ejemplo, por DE 41 32 008 A1. Este procedimiento conocido se explica también seguidamente con ayuda de la representación esquemática según la figura 3 del dibujo.

En principio, se determina con una sonda lambda el contenido de oxígeno del gas de escape y el valor así calculado se alimenta a un dispositivo de regulación que sirve para ajustar una relación aire/carburante prefijada. La sonda lambda está preparada para funcionar solamente por encima de una temperatura mínima de funcionamiento. Por tanto, la regulación de la mezcla de aire/carburante por medio de la sonda lambda es posible únicamente cuando esta sonda ha alcanzado su temperatura de funcionamiento. Solamente entonces puede regularse una mezcla de aire/carburante óptima con miras a una baja emisión de contaminantes. Para mantener pequeños los valores de emisión, la temperatura de funcionamiento de la sonda lambda deberá conseguirse con la mayor rapidez posible después del arranque del motor de combustión interna. Por tanto, se acelera un calentamiento de la sonda lambda por medio de una calefacción eléctrica. Por consiguiente, en el sentido de una pequeña emisión de contaminantes es necesario comprobar la capacidad funcional de la calefacción de la sonda lambda. Es sabido que esta calefacción se modifica con el tiempo debido al envejecimiento de la resistencia eléctrica.

Por tanto, para comprobar la calefacción de la sonda lambda se mide en el procedimiento conocido según DE 41 32 008 A1, al alcanzarse una temperatura de funcionamiento prefijada, la resistencia eléctrica, dependiente de la temperatura, de la calefacción de la sonda lambda. A este fin, se emplea, por ejemplo, un dispositivo que se ha representado también esquemáticamente en la figura 3. La calefacción de la sonda lambda está conectada en forma de una resistencia de calentamiento R_{L} entre el electrodo de drenaje de un transistor de efecto de campo T1 (o el colector de un transistor bipolar) y el polo positivo de una batería. El electrodo fuente del transistor de efecto de campo T1 (o el emisor de un transistor bipolar) está unido con el polo negativo de la batería o con masa a través de una resistencia de medida R_{med}. Una salida de mando del microprocesador (\muP) está unida con el electrodo de control del transistor de efecto de campo T1 (o con la base de un transistor bipolar). El microprocesador \muP presenta aún otras entradas y salidas para controlar funciones diferentes. Además, el electrodo fuente del transistor T1 (o el emisor de un transistor bipolar) está unido, a través de una resistencia R2 o a través de un amplificador operacional, con la entrada de un convertidor A/D, cuya salida conduce a una entrada del microprocesador \muP. La alimentación de corriente a la resistencia de calentamiento R_{L} por medio de la tensión U+ de la batería se realiza cuando la resistencia de calentamiento R_{L} está unida con la batería B a través de un relé R y el microprocesador \muP hace conductor al transistor T1 con respecto a masa por activación del electrodo de control. Como alternativa, la resistencia R_{L} puede estar unida también directamente con la batería B, ahorrándose así el relé R.

En el procedimiento conocido por DE 41 32 008 A1 se captan, cuando está conectada la calefacción, es decir cuando está en conducción el transistor T1, la tensión U+ de la batería y la tensión de medida U_{med}, la cual disminuye a través de la resistencia de medida R_{med}. En relación con el valor conocido de la resistencia de medida R_{med}, se calcula a partir de éste la resistencia de calentamiento R_{L} por medio del microprocesador \muP (véase también la figura 3).

Dado que la resistencia de calentamiento de la calefacción de la sonda lambda es muy pequeña a temperaturas ambiente en comparación con la temperatura de funcionamiento, circula una corriente muy alta al conectar la calefacción de la sonda lambda. Si se dimensiona la resistencia de medida de tal manera que a la temperatura de funcionamiento sea posible una medición suficientemente exacta, se tiene que en la fase de calentamiento de la sonda lambda una potencia grande es convertida en calor en la resistencia de medida. En los dispositivos de regulación conocidos, por ejemplo aparatos de control de motores, este problema se resuelve con una resistencia de medida de gran potencia o bien reduciendo la potencia por medio de circulación intermitente de la corriente de calentamiento. Sin embargo, una resistencia de medida de gran potencia necesita una superficie grande de placa de circuitos impresos y es relativamente costosa. La reducción de la potencia por funcionamiento intermitente alarga a su vez de manera no deseada el período de tiempo hasta que es posible una regulación lambda.

El cometido de la invención consiste en mejorar un procedimiento de la clase citada al principio de tal manera que se prescinda de una resistencia de medida de alta potencia y, no obstante, no se alargue innecesariamente el período de tiempo hasta la correcta regulación lambda.

Este problema se resuelve con las particularidades caracterizadoras de la reivindicación 1.

Según la invención, se mide la resistencia eléctrica de la calefacción cuando está desconectada la corriente de calentamiento. La calefacción es solicitada entonces con una corriente de medida que es menor que la corriente de calentamiento. Preferiblemente, esta medición de la resistencia se realiza cuando la sonda lambda ha alcanzado su temperatura de funcionamiento.

En una ejecución ventajosa de la invención se tiene que, a diferencia del estado de la técnica según DE 41 32 008 A1, en el que se conecta la calefacción para la solicitación con corriente (de calentamiento) con respecto a masa, la calefacción se conecta con respecto a tensión positiva para la solicitación con corriente (de medida o de calentamiento). De este modo, se simplifica la medición de la resistencia de la calefacción, ya que puede utilizarse especialmente todo el intervalo del convertidor A/D.

Mediante el procedimiento según la invención se evita la potencia de pérdida en la medición de la resistencia, ya que la resistencia de calentamiento no se mide durante la alimentación de corriente de calentamiento, sino en estado desconectado.

En el dibujo se ha representado un ejemplo de ejecución de la invención. Muestran:

la figura 1, un circuito para realizar el procedimiento de la invención según una primera alternativa y

la figura 2, un circuito para realizar el procedimiento de la invención con arreglo a una segunda alternativa.

En el dibujo los componentes iguales están provistos de símbolos de referencia iguales. En la figura 1, a diferencia del estado de la técnica (figura 3), una resistencia R1, mediante la cual se prefija una corriente de medida I_{M}, está conectada en paralelo con el transistor T1. La resistencia de calentamiento R_{L} (= resistencia eléctrica de la calefacción a medir) está conectada, por un lado, al electrodo fuente del transistor T1 (o al emisor de un transistor bipolar) y, por otro lado, está conectada fijamente con respecto a masa.

Cuando, preferiblemente, se ha alcanzado una temperatura de funcionamiento prefijada de la sonda lambda, se desconecta la calefacción en un primer paso, es decir que se pone en corte el transistor T1, de modo que no puede ya circular ninguna corriente de calentamiento I_{H}. Estando cerrado el relé R circula por la resistencia R1 únicamente una pequeña corriente de medida I_{M} con la cual es solicitada también la calefacción de la sonda o su resistencia de calentamiento R_{L}. El microprocesador \muP calcula el valor de la resistencia de calentamiento R_{L} a partir de la caída de tensión U_{med} a través de la resistencia de calentamiento R_{L}, el valor conocido de la resistencia R1 y la tensión U+ de la batería.

Como complemento, se consigna que la medición de la resistencia de calentamiento R_{L} puede realizarse también a cualquier otra temperatura de la sonda o incluso en estado frío, es decir, en estado no calentado. Dado que existe una relación conocida entre la temperatura de la sonda o la temperatura de la resistencia de calentamiento y el valor óhmico de esta resistencia de calentamiento, se puede deducir por un lado, a partir de la resistencia de calentamiento medida, la temperatura momentáneamente existente de la sonda, pero, por otro lado, se puede comparar a la temperatura conocida de la sonda el valor medido de la resistencia de calentamiento con un valor a esperar de esta última. Si la diferencia de estos valores sobrepasa un valor umbral determinado, se deduce la existencia de un defecto.

Para vigilar la correcta capacidad de funcionamiento de la calefacción se puede comparar también una evolución prefijada de los valores óhmicos de la resistencia de calentamiento a todo lo largo de un intervalo de tiempo determinado con una evolución realmente calculada.

Para que la tensión de medida U_{med} esté situada en todo el intervalo de tensión del convertidor A/D, un terminal de la calefacción de la sonda lambda o de la resistencia de calentamiento R_{L} está conectado fijamente con respecto a masa, mientras que el otro terminal se puede conectar a la tensión U+ de la batería. Un diodo D1 conectado a masa entre la resistencia R2 y el convertidor A/D limita la tensión en la entrada de dicho convertidor A/D cuando está conectada la calefacción. Si se elige la resistencia R2 con un valor óhmico muy alto y al mismo tiempo la entrada del convertidor A/D tiene una protección interna suficiente, se puede prescindir también del diodo D1. Mediante el relé principal R existente usualmente en vehículos automóviles se asegura que se desconecte la corriente de medida cuando se pare el vehículo.

La figura 2 representa una alternativa respecto de la figura 1, ya que la resistencia R1 es solicitada adicionalmente con una tensión de medida de 5 V en lugar de la tensión U+ de la batería. Usualmente, la tensión de 5 V es la tensión de alimentación de un aparato de mando de un dispositivo de regulación. Al mismo tiempo, la tensión de 5 V es usualmente la referencia para el convertidor A/D, con lo que se puede suprimir la medición de la tensión U+ de la batería.

Los circuitos según las figuras 1 a 3 están integrados usualmente en aparatos de control de motores de combustión interna que realizan también la regulación de una mezcla de aire/carburante óptima.

Los siguientes valores de los componentes de los circuitos según la figura 1 y la figura 2 son especialmente ventajosos:

R1 = 1 kohm

R2 = 47 kohm

R_{L} = 2 ohm en estado frío

R_{L} = 9 ohm a temperatura de funcionamiento

U+ = 13 V

Resolución del convertidor A/D = 10 bits.

En contraposición a los circuitos que se encuentran en uso, mediante los ejemplos de ejecución de acuerdo con la invención se puede prescindir de resistencias de medida (R_{med}) de bajo valor óhmico y de alta potencia. Para la resistencia R1 destinada a determinar la corriente de medida I_{M} se puede emplear, por ejemplo, una resistencia estándar SMD al 1% de la forma de construcción 1206. Esto reduce los costes y ahorra sitio en la placa de circuitos impresos, especialmente al tener en cuenta el hecho de que con frecuencia se tienen que conectar varias sondas lambda por aparato de control.

Claims

1. Procedimiento para comprobar la capacidad funcional de la calefacción eléctrica de una sonda lambda en el tubo de escape de un motor de combustión interna, en el que se mide la resistencia eléctrica de la calefacción, caracterizado porque se mide la resistencia eléctrica (R_{L}) de la calefacción cuando está conectada la corriente de calentamiento (I_{H}), y porque se solicita la calefacción, para medir su resistencia eléctrica (R_{L}), con una corriente de medida (I_{M} = U+/R1) que es menor que la corriente de calentamiento (I_{H}).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se conecta la resistencia eléctrica (R_{L}) de la calefacción a una tensión positiva (U+) para solicitarla con corriente de calentamiento o de medida (I_{M}, I_{H}).