JPH08261985A - ラムダセンサ信号の準備処理回路装置 - Google Patents

ラムダセンサ信号の準備処理回路装置

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JPH08261985A
JPH08261985A JP8050638A JP5063896A JPH08261985A JP H08261985 A JPH08261985 A JP H08261985A JP 8050638 A JP8050638 A JP 8050638A JP 5063896 A JP5063896 A JP 5063896A JP H08261985 A JPH08261985 A JP H08261985A
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sensor
resistance
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lambda sensor
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JP8050638A
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Richard Schleupen
シュロイペン リヒャルト
Hans-Dieter Schray
シュライ ハンス−ディーター
Bernd Tepass
テパス ベルント
Walter Dr Grote
グローテ ヴァルター
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Robert Bosch GmbH
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    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラムダセンサの信号準備処理回路において、
既存の能動回路に比べて精度を損なうことなく回路の規
模およびそれに付随するコストを小さくした受動素子か
ら成る評価回路を提供する。 【解決手段】 マイナス極がラムダセンサのアース端子
と接続されている対向電圧源と、受動回路素子から成る
回路とが設けられている。この回路により、ラムダセン
サの信号端子と対向電圧源のプラス極との間における電
位差がまえもって定められた比で配分され、配分された
電位および対向電圧源のプラス極の電位に比例する電位
がディジタル化手段へ送られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラムダセンサ信号
の準備処理回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】測定センサの信号を準備処理するための
回路は、以下のような条件を有している:まず、測定セ
ンサは温度に強く依存する信号を供給し、この信号は熱
間の動作状態でしか情報信頼度がないので、動作スタン
バイ状態の識別を行えるように回路を構成すべきであ
る。
【0003】さらに、測定センサと後続処理ユニットの
間においてアース電位の差が生じる可能性がある。この
ことを簡単な差の形成により除去できるようにすべきで
ある。また、準備処理回路から供給される信号は、測定
センサ信号が基準電位に対して負であるときにも正であ
るようにすべきである。
【0004】しかも準備処理された信号によって、たと
えばアース端子や、バッテリ電圧に対する測定センサ信
号線路の短絡のような特定の回路障害を推定できるよう
に構成すべきである。
【0005】車両の内燃機関に対する混合物組成を調整
するために用いられるような電位に依存する排気ガスセ
ンサは、本発明による準備処理回路に対する典型的な適
用事例である。
【0006】この技術分野で用いられる準備処理回路
は、たとえばアメリカ合衆国特許第4,526,147
号明細書により公知である。そこにおいて用いられてい
る回路は、たとえばオペアンプのような能動素子を用い
ることによって上述の条件を満たしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は受動素
子から成る評価回路を提供することにあり、その際、既
存の能動回路に比べて精度を損なうことなく回路の規模
およびそれに付随するコストが小さくなるように構成す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段および利点】本発明によれ
ばこの課題は、マイナス極がラムダセンサのアース端子
と接続されている対向電圧源と、受動回路素子から成る
回路とが設けられており、該回路により、ラムダセンサ
の信号端子と対向電圧源のプラス極との間における電位
差がまえもって定められた比で配分され、配分された前
記電位および対向電圧源のプラス極の電位に比例する電
位は、能動素子を介在接続せずにディジタル化手段へ送
られることにより解決される。
【0009】公知の解決手段に対し本発明による回路
は、著しく僅かでありほぼ受動的な構成素子しか有して
いない。このことにより、回路のコストならびに信頼性
の点で利点がもたらされる。
【0010】次に、図面を参照して実施例に基づき本発
明を詳細に説明する。
【0011】
【発明の実施の形態】図1中の参照符号1は、吸気管
2.1を有する内燃機関3の排気ガス管2における排気
ガスセンサを表している。制御装置4へは、たとえば内
燃機関の負荷Q、回転数nおよび温度Tのような種々異
なる入力信号と、排気ガスセンサの位置におけるアース
電位UMに関する信号、ならびに排気ガスセンサの信号
ULが供給される。これらの信号に基づき制御装置は、
点火、混合物生成等のような内燃機関の各機能を制御ま
たは調整するために出力信号ti,...を形成する。
参照符号5により基準アース電位が示されており、これ
はいわゆるシャシアース技術を用いている場合にはシャ
シの電位に相応する。参照符号9はエンジンアースであ
る。内燃機関とシャシとの間に流れる電流に基づき、内
燃機関と結合されたアース電位5.1は、基準アース電
位5に対し変動するアース電位のずれUMを有する。こ
のような電流はたとえば、点火、噴射弁制御、内燃機関
の始動または車両バッテリの充電との関連で流れる。こ
の実施例の場合、アース電位のずれUMは、排気ガス管
2における排気ガスセンサ1の組み込み場所に関連す
る。そこにおいてセンサのアース端子に生じる電位UM
は、UMの付されている接続線路を介して制御装置の端
子6へ送られ、他方、本来の信号電位ULはULの付さ
れている接続線路を介して制御装置の端子7へ送られ
る。
【0012】図2には、本発明による回路の実施例が示
されている。参照符号8で示されている回路点は電圧源
のプラス極に相応し、これは給電電圧V(たとえば5
V)と排気ガスセンサのアース電位との間において抵抗
R1,R2により形成された分圧器の中間タップにより
定まるものである。UMよりも大きいたとえば約450
mVの電位を有するこのプラス極に、抵抗R3,R4か
ら成る直列接続体により構成されている分圧器が接続さ
れており、これは端子7を介して排気ガスセンサの信号
電位と結合されている。これにより抵抗R3とR4は、
オーミック抵抗の直列接続体から成り電位差を分圧する
手段を形成している。これらの抵抗は、ラムダセンサが
動作温度になったときにその合成抵抗がラムダセンサの
内部抵抗(10〜100kΩ)に相応するように選定さ
れている。直列接続体の各部分抵抗の値は、この直列接
続体の合成抵抗の半分に相応する。この分圧器直列接続
体の中間タップ9は、ディジタル化手段(A/D変換
器)12の第1の入力側10に接続されており、この中
間タップはコンデンサC1を介して基準アース電位と容
量結合されている。入力側10と基準アース電位との間
の電圧は、参照符号U2で示されている。プラス極8に
おける電位は、抵抗R5を介してディジタル化手段の第
2の入力側11に加えられる。抵抗R5は、その抵抗値
が抵抗R3,R4の並列抵抗に相応するように選定する
とよい。入力側11は、コンデンサC2を介して基準ア
ース電位と容量結合されている。入力側11とこの基準
アース電位との間の電圧は、参照符号U1で表されてい
る。計算機13においてディジタル化信号が後続処理さ
れ、その際、A/D変換器に集積されたマイクロコント
ローラのような別個のマイクロプロセッサを用いること
ができる。
【0013】図示されている回路は、準備処理回路に課
されている冒頭で述べた要求を満たすものである。この
場合、個々の構成素子は複数の機能を実施する。つまり
たとえば、抵抗R3とR4から成る直列接続体の中間タ
ップを介して、排気ガスセンサの信号電圧に対する回路
特有の対向電圧が供給され、これにより冷間/熱間スタ
ンバイ状態の確実な識別が可能になる。抵抗およびコン
デンサを、R3=R4,R1/R2=10/1およびR
1とR2の並列抵抗がR3+R4よりも著しく小さいと
いう条件が満たされるように選定すれば、センサが暖ま
っているとき、つまりセンサの内部抵抗が小さいとき
(約100Ω)、75mV〜1Vの間で変動する排気ガ
スセンサの信号ULに関し、きわめて良好な近似で次式
が成り立つ: UL1=2U2−2.1U1+500mV 換言すれば、センサが暖まっているとき、A/D変換器
の両方の入力側10,11における電圧から簡単な差の
形成により信号ULを算出できる。MΩ領域の抵抗値を
有する冷えている排気ガスセンサ(UL2)の場合には
U1=U2であり、したがって排気ガスセンサがスタン
バイ状態にないことをULから導出できる。この場合、
ラムダ等価電圧は、 UL2=(UM+500mV)/1.1 として形成される。
【0014】アース電位のずれUMの変動に関してA/
D変換器の両方の入力側において動的に等しい状態を保
証するために、抵抗R3とR4はそれらの並列抵抗値が
抵抗R5の値にほぼ相応するように選定される。また、
コンデンサC1およびC2は、上述の直列接続体の各オ
ーミック抵抗の一方の側と並列接続において、対向電圧
源のプラス極とディジタル化手段の入力側との間の接続
線路の抵抗値に、以下のように合わせられている。すな
わち、ディジタル化手段の両方の入力側において、基準
アース電位とラムダセンサのマイナス極の電位との間の
電位差の変動に関して、動的に等しい状態が生じるよう
に合わせられている。この実施例の場合、両方のコンデ
ンサは等しい値を有している。この場合、コンデンサC
1と抵抗R5から成るRC素子は、R3,R4の並列接
続とコンデンサC2から成るRC素子と等しい時定数を
有している。そしてこのことにより、A/D変換器の各
入力側において所期の等しい時間特性が得られる。この
ように等しい時間特性によって、動的なアース電位のず
れが生じても差信号を正確に捕捉できるようになる。さ
らに、両方のA/D変換の間の時間間隔がRC時定数よ
りも小さく抑えられるようにすべきである。
【0015】図3による実施例は、抵抗R1とR2の間
に付加的な抵抗R6が設けられている点で図1の実施例
とは異なっている。この場合、抵抗R2とR6の和は、
図1の抵抗R2の抵抗値とほぼ一致している。この変形
により、R1とR2+R6との並列接続がセンサが暖ま
っているときにR4+R5よりも著しく小さいという条
件のもとで、ULに対する計算のしかたが簡単になり、 UL1=2×(U2−U1) となる。そしてこのことでアルゴリズムが単純になるこ
とによって、計算機13における計算時間が短くなると
いう利点が得られる。
【0016】図4にはさらに別の実施例が示されてい
る。これまでの実施例とは異なり、この場合、回路特有
の対向電圧UGSを供給するために、制御装置に既存の
定電圧源Gが用いられる。(暖まっている)排気ガスセ
ンサ1の電圧UL1はこの実施例の場合、R3≒R4と
いう前提のもとで、 UL1=2 * (U2−U1)+UGS となる。
【0017】さらにこの場合、付加的な第2の排気ガス
センサ1aを図示することで、多重センサシステムへシ
ステムを問題なく拡張できることが示されている。図4
の場合、添字aは第2の排気ガスセンサ1aに属する接
続経路であることを示している。この場合、A/D変換
器入力側10aにおける電圧U2aは、A/D変換器入
力側10における電圧U2と同様にして生じるものであ
る。相応に、第2の(暖まっている)排気ガスセンサの
信号ULは、 UL2=2 * (U3−U1)+UGS となる。
【0018】第2の排気ガスセンサはたとえば、V−エ
ンジンの個々のシリンダバンク用に別個のラムダ調整が
行われるときに用いられる。
【0019】図5には本発明のさらに別の実施例が示さ
れている。この場合、これまでの実施例のように複数の
A/D変換器入力側を介して電圧U1,U2を同時に処
理する構成が、ただ1つのA/D変換器入力側を介して
時間的にタイミングをとって制御される処理構成に置き
換えられている。この目的で、スイッチSが計算機13
により制御されて開閉される。スイッチSが閉じている
とき、図5の電圧U1は U1_close として図2の電圧
U2に相応する。スイッチSが開いているとき、図5の
電圧U1はU1_open として図2の電圧U1に相応す
る。センサが暖まっておりスイッチSが開いている場
合、R1/R2=10/1でありR1とR2の並列接続
がR3+R4よりも著しく小さいという前提のもとで、
アース電位のずれUMに関してこの回路によれば、 UM=1.1 * U1_open −500mV が成り立つ。
【0020】スイッチSが閉じている場合、ラムダ電圧
U1_close として図2の電圧U1に相応する値が生じ
る。
【0021】この場合、走査に際してコンデンサC1の
充電時間を待つ必要があり、さらに種々異なる時定数を
考慮する必要がある。
【0022】この実施例の場合、暖まっている排気ガス
センサに関して、 UL1=2 * U1_close − 2.1 * U1_open +
500mV となる。
【0023】センサが冷えているとき、図1の場合と同
様にラムダセンサ電圧 UL2=(UM+500mv)/1.1 が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の技術分野における構成を示す図であ
る。
【図2】本発明の1つの実施形態を示す図である。
【図3】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図4】本発明の別の実施形態を示す図である。
【図5】本発明のさらに別の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1,1a 排気ガスセンサ 2 排気管 3 内燃機関 2.1 吸気管 4 制御装置 G 定電圧源
フロントページの続き (72)発明者 ハンス−ディーター シュライ ドイツ連邦共和国 マルクグレーニンゲン エンツシュトラーセ 12 (72)発明者 ベルント テパス ドイツ連邦共和国 イルスフェルト ウー ラントシュトラーセ 10 (72)発明者 ヴァルター グローテ ドイツ連邦共和国 マルクグレーニンゲン ブルーメンシュトラーセ 30

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラムダセンサ信号(UL)の準備処理回
    路装置において、 マイナス極がラムダセンサのアース端子と接続されてい
    る対向電圧源と、受動回路素子から成る回路とが設けら
    れており、 該回路により、ラムダセンサの信号端子と対向電圧源の
    プラス極との間における電位差がまえもって定められた
    比で配分され、 配分された前記電位および対向電圧源のプラス極の電位
    に比例する電位は、能動素子を介在接続せずにディジタ
    ル化手段へ送られることを特徴とする、 ラムダセンサ信号の準備処理回路装置。
  2. 【請求項2】 配分された前記電位および対向電圧源の
    プラス極の電位に比例する信号は、ディジタル化手段の
    それぞれ異なる入力側へ加えられる、請求項1記載の装
    置。
  3. 【請求項3】 配分された前記電位および対向電圧源の
    プラス極の電位に比例する信号は、時間的にずらされて
    ディジタル化手段の同じ入力側へ加えられる、請求項1
    記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記ディジタル化手段の1つまたは複数
    の入力側は基準アース電位と容量結合されている、請求
    項2または3記載の装置。
  5. 【請求項5】 電位差を配分する手段は複数のオーミッ
    ク抵抗の直列接続体により形成されており、ディジタル
    化手段へ送られる電位の部分は各抵抗の間で取り出され
    る、請求項4記載の装置。
  6. 【請求項6】 前記直列接続体の合成抵抗は10〜10
    0kΩである、請求項5記載の装置。
  7. 【請求項7】 前記合成抵抗は動作温度になったときの
    ラムダセンサの内部抵抗にほぼ相応する、請求項5記載
    の装置。
  8. 【請求項8】 前記直列接続体の部分抵抗の値はそれぞ
    れ該直列接続体の合成抵抗の半分にほぼ相応する、請求
    項6または7記載の装置。
  9. 【請求項9】 対向電圧の捕捉に用いられる対向電圧源
    のプラス極とディジタル化手段の入力側との間の接続線
    路は、前記直列接続体のオーミック抵抗の並列抵抗に相
    応する値のオーミック抵抗を有する、請求項8記載の装
    置。
  10. 【請求項10】 ディジタル化手段において2つの入力
    側を用いたときに必要とされる2つのコンデンサは、前
    記直列接続体のオーミック抵抗の一方の側と並列接続に
    おいて対向電圧源のプラス極とディジタル化手段の入力
    側との間の接続線路の抵抗値に合わせられ、ディジタル
    化手段の両方の入力側で基準電位アースとラムダセンサ
    のマイナス極の電位との間の電位差の変動に関して動的
    に等しい状態が生じるように、前記の抵抗値に合わせら
    れる、請求項8記載の装置。
  11. 【請求項11】 ディジタル化手段において2つの入力
    側を用いたときに必要とされる2つのコンデンサは等し
    い値を有する、請求項8記載の装置。
JP8050638A 1995-03-10 1996-03-07 ラムダセンサ信号の準備処理回路装置 Pending JPH08261985A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19508560A DE19508560A1 (de) 1995-03-10 1995-03-10 Schaltung zur Aufbereitung eines Meßfühlersignals
DE19508560.4 1995-03-10

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JPH08261985A true JPH08261985A (ja) 1996-10-11

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ID=7756251

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US (1) US5675069A (ja)
JP (1) JPH08261985A (ja)
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