JPH1183790A - 内燃機関の排気ガス管における酸素センサーの電気的な加熱装置の機能性の検査のための方法 - Google Patents

内燃機関の排気ガス管における酸素センサーの電気的な加熱装置の機能性の検査のための方法

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JPH1183790A
JPH1183790A JP10119263A JP11926398A JPH1183790A JP H1183790 A JPH1183790 A JP H1183790A JP 10119263 A JP10119263 A JP 10119263A JP 11926398 A JP11926398 A JP 11926398A JP H1183790 A JPH1183790 A JP H1183790A
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JP
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heating
resistor
current
oxygen sensor
heating device
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JP10119263A
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Thomas Seidenfuss
ザイデンフス トーマス
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • 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
    • F02D41/1493Details
    • F02D41/1494Control of sensor heater
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    • F02D41/1495Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の排気ガス管における酸素センサー
の電気的な加熱装置の機能性の検査のための方法にし
て、当該加熱装置の電気的な抵抗を測定する前記方法
を、高パワー測定抵抗がいらず、それにもかかわらず規
則どおりのラムダコントロールまでの時間がむだに長く
されないように改善する。 【解決手段】加熱電流(IH)がスイッチオフされている
ときに、加熱装置の電気的な抵抗(RL)が測定され、ま
た、加熱装置がその電気的な抵抗(RL)の測定のため
に、加熱電流(IH)よりも小さい測定電流(IM=U+/R
1)を与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス管における酸素センサー(Lambda-Sonde)の電気的な加
熱装置の機能性の検査のための方法にして、当該加熱装
置の電気的な抵抗を測定する前記方法に関する。
【0002】
【従来の技術】このような方法は、例えば、ドイツ特許
出願公開第4132008号明細書により知られてい
る。この周知の方法を、図3に示す図式的な図をもとに
して以下に説明する。
【0003】原理的に、酸素センサー(ラムダプロー
ブ)によって排気ガスのコントロール物質含有量が測定
され、そのようにして算出された値が、設定された空気
/燃料比率を生み出すのに用いられる調節装置に供給さ
れる。酸素センサーは、最低の作動温度より高い状態で
だけ、機能する用意ができている。従って、酸素センサ
ーを用いての空気/燃料混合物の調節は、酸素センサー
がその作動温度に到達してはじめて可能である。そのと
きだけ、低い有害物質放出を顧慮して最適な空気/燃料
混合物が調整され得る。放出値を小さく保つために、酸
素センサーの作動温度が、内燃機関の始動後可能な限り
すばやく到達される必要がある。それゆえ、酸素センサ
ーの加熱が電気的な加熱装置によって加速される。それ
ゆえ、わずかな有害物質放出のために、酸素センサー加
熱装置の機能性(機能を果たす能力)を検査することが
必要である。エージング(時効)によってこのような加
熱装置の電気的な抵抗が時間とともに変わることが知ら
れている。
【0004】それゆえ、酸素センサー加熱装置の検査の
ために、ドイツ特許出願公開第4132008号明細書
に係る周知の方法では、設定された作動温度の到達の際
に、酸素センサー加熱装置の温度依存性の電気的な抵抗
が測定される。このために、例えば、図3にも図式的に
示されている装置が利用される。酸素センサー加熱装置
は、発熱抵抗(発熱抵抗器)Rの形で電界効果トラン
ジスタT1のドレイン電極(あるいはバイポーラトランジ
スタのコレクタ)とバッテリーの陽極との間に接続され
ている。電界効果トランジスタT1のソース電極(あるい
はバイポーラトランジスタのエミッタ)は、測定抵抗
(測定抵抗器)Rmessを介してバッテリーの陰極と、ま
たはアースと接続されている。マイクロプロセッサ(μ
P)のコントロール出力は、電界効果トランジスタT1の
コントロール電極(ゲート)(あるいはバイポーラトラ
ンジスタのベース)と接続されている。マイクロプロセ
ッサμPは、異なる機能のコントロールのためのさらに
別の入力及び出力を有する。さらに、トランジスタT1の
ソース電極(あるいはバイポーラトランジスタのエミッ
タ)は、抵抗R2を介してあるいは演算増幅器を介してA
/Dコンバータの入力と接続されている。当該A/Dコ
ンバータの出力は、マイクロプロセッサμPの入力に通
じている。バッテリー電圧U+を用いての発熱抵抗RLへの
電流供給(電力供給)は、発熱抵抗RLがリレーRを介し
てバッテリーBと接続されており且つマイクロプロセッ
サμPがコントロール電極のトリガー(Ansteuerung)に
よってトランジスタT1をアースに接続するとき行われ
る。その代わりに、抵抗RLが、リレーRを削減して直接
バッテリーBと接続されていてもよい。
【0005】ドイツ特許出願公開第4132008号明
細書から知られている方法では、加熱装置がスイッチを
入れられている状態で、すなわちトランジスタT1が電流
を通されている状態で、バッテリー電圧U+及び測定電圧
Umess(当該測定電圧は測定抵抗Rmessによって低下す
る)が検知される。測定抵抗Rmessの既知の値との関連
で、それからマイクロプロセッサμPによって発熱抵抗
RLが算出される(図3も参照)。
【0006】酸素センサー加熱装置の発熱抵抗が周囲温
度の場合に作動温度と比較して非常にわずかであるの
で、酸素センサー加熱装置のスイッチが入っている状態
で非常に大きな電流が流れる。作動温度で十分に精確な
測定が可能であるように測定抵抗が大きさを定められる
ならば、酸素センサーの温め直し位相(Aufwaermphase)
で測定抵抗において大きなパワーが熱に変換される。周
知の調節装置、例えばエンジンコントロール装置では、
この問題がパワーに従う大きな測定抵抗によってか、あ
るいは加熱電流のサイクルを用いたパワーの軽減によっ
て解決される。しかしながら、パワーに従う大きな測定
抵抗は、大きな導体プレート面を必要とし、また比較的
コスト集約的である。他方また、サイクルによるパワー
の削減は、ラムダコントロール(空気/燃料コントロー
ル、Lambdaregelung)が可能になるまでの時間間隔をよ
り長くすることが望ましくない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高パ
ワー測定抵抗がいらず、それにもかかわらず規則どおり
のラムダコントロールまでの時間がむだに長くされない
ように、はじめに述べた種類の方法を改善することであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題は、加熱電流が
スイッチオフされているときに、加熱装置の電気的な抵
抗が測定されること、及び、加熱装置がその電気的な抵
抗(発熱抵抗)の測定のために、前記加熱電流よりも小
さい測定電流を与えられることを特徴とする方法によっ
て解決される。
【0009】本発明では、加熱電流がスイッチオフされ
ているときに、加熱装置の電気的な抵抗が測定される。
その際、加熱装置は、加熱電流よりも小さい測定電流を
与えられる。好ましくは、酸素センサーがその作動温度
に達しているときに抵抗のこの測定が行われる。
【0010】本発明の有利な構成では、加熱装置が、ド
イツ特許出願公開第4132008号明細書に係る従来
技術(この場合は、加熱装置が(加熱)電流を与えられ
るためにアースに接続される)とは異なって、(測定あ
るいは加熱)電流を与えられるために正電圧に接続され
る。これによって、当該加熱装置の抵抗の測定が簡単化
される。なぜならば、特にA/Dコンバータ範囲全体が
利用され得るからである。
【0011】本発明に係る方法により、抵抗測定の際の
損失パワーが回避される。なぜならば、発熱抵抗が加熱
電流供給の間ではなくスイッチが切られた状態で測定さ
れるからである。
【0012】
【発明の実施の形態】図面に、本発明の実施の形態を示
す。図1は、本発明に係る方法の実施のための回路を第
一の選択例により示しており、図2は、本発明に係る方
法の実施のための回路を第二の選択例により示してい
る。
【0013】図面では、同一の部材には同一の符号が付
されている。図1では、従来技術(図3)とは異なっ
て、抵抗R1(当該抵抗によって測定電流IMが設定され
る)がトランジスタT1に対して並列に接続されている。
発熱抵抗RL(=加熱装置の測定されるべき電気的な抵
抗)は、一方はトランジスタT1のソース電極に(あるい
はバイポーラトランジスタのエミッタ)に接続されてお
り、他方は確実にアースに接続されている。
【0014】特に酸素センサー(ラムダプローブ)の設
定された作動温度が達成されていると、第一のステップ
で、加熱装置がスイッチを切られる、すなわち、トラン
ジスタT1が遮断され、その結果、加熱電流IHはもはや流
れることができない。リレーRが閉じられている場合に
は、抵抗R1を介して、小さな測定電流IMだけが流れる。
プローブ加熱装置、またはその発熱抵抗RLも当該測定電
流を与えられる。マイクロプロセッサμPは、発熱抵抗
RLの値を、発熱抵抗RLによる電圧降下Umess、抵抗R1の
既知の値、及びバッテリー電圧U+から算出する。
【0015】発熱抵抗RLの測定が、それぞれの異なるセ
ンサー温度の場合も、また冷態状態(冷間状態、Kaltzu
stand)、すなわち加熱されていない状態でも実施され
得ることを、補足として指摘しておく。センサー温度ま
たは発熱抵抗の温度と発熱抵抗のオーム値(ohmscher We
rt)との間には既知の関係があるので、一方では測定さ
れた発熱抵抗から瞬間的に存在するセンサー温度を推量
することが可能であり、しかし他方では、センサー温度
が知られている場合に測定された値が発熱抵抗の期待さ
れるべき値と比較され得る。これらの値の差が既定の閾
値を越えると、エラーの存在が推量される。加熱装置の
適切な機能性(Funktionsfaehigkeit)の監視のために、
所定の期間にわたっての発熱抵抗のオーム値の設定され
た推移も実際に確かめられた推移と比較され得る。
【0016】測定電圧UmessがA/Dコンバータの電圧
範囲全体にあるように、酸素センサー加熱装置のまたは
発熱抵抗RLの一つの接続部がしっかりとアースに接続さ
れている。一方、別の接続部はバッテリー電圧U+に接続
され得る。抵抗R2とA/Dコンバータとの間でアースに
接続されたダイオードD1は、加熱装置がスイッチオンさ
れている場合にA/Dコンバータ入力での電圧を制限す
る。抵抗R2が非常に高抵抗(hochohmig)に選択され、同
時にA/Dコンバータ入力が内部で十分に保護されてい
るならば、ダイオードD1がなくてもよい。動力車に通常
存在するメインリレーRによって、車両が作動していな
い場合に測定電流がスイッチオフされていることが保障
されている。
【0017】図2は、抵抗R1が、バッテリー電圧U+では
なく、特別に5Vの測定電圧を与えられるという方法で
の、図1に関して別の例を示す。通常、5Vの電圧は、
調節装置のコントロール装置の供給電圧である。同時
に、通常、5V電圧が、A/Dコンバータのためのリフ
ァレンスである。それによって、バッテリー電圧U+の電
圧測定は行わなくてよい。
【0018】図1〜図3に示す回路は、通常、内燃機関
コントロール装置に統合されている。当該内燃機関コン
トロール装置は、最適な空気/燃料混合物の調節も行
う。図1及び図2に示す回路の以下の要素値が特に有利
である: R1=1 KOhm R2=47 KOhm RL=2 Ohm(冷態状態) RL=9 Ohm(作動温度状態) U+=13V A/Dコンバータの分解(レゾリューション、Aufloesu
ng)=10 Bit
【0019】本発明に係る実施形態によって、使用され
ている回路とは対照的に、高い出力の低抵抗(niederohm
ig)の測定抵抗(Rmess)が設けられなくてよい。測定電
流IMの決定のための抵抗R1については、例えばデザイン
(Bauform)1206の1%のSMD標準抵抗(1%iger SMD
-Standardwiderstand)が用いられ得る。このことは、コ
ストを軽減し、しばしばコントロール装置あたり複数の
酸素センサーが接続されねばならないという事実を考慮
した場合には特に、導体プレート(プリント回路基板)
上での場所を節約する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施例による本発明に係る方法の実施の
ための回路の図である。
【図2】第二の実施例による本発明に係る方法の実施の
ための回路の図である。
【図3】周知の方法に係る回路の図である。
【符号の説明】
IH 加熱電流 IM 測定電流 RL 発熱抵抗 R1 抵抗 U+ 正電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気ガス管における酸素セン
    サーの電気的な加熱装置の機能性の検査のための方法に
    して、当該加熱装置の電気的な抵抗を測定する前記方法
    において、加熱電流(IH)がスイッチオフされていると
    きに、前記加熱装置の電気的な抵抗(RL)が測定される
    こと、及び、前記加熱装置がその電気的な抵抗(RL)の
    測定のために、前記加熱電流(IH)よりも小さい測定電
    流(IM=U+/R1)を与えられることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 前記電気的な抵抗(RL)が、加熱あるい
    は測定電流(IM、IH)を与えるために正電圧(U+)に接
    続されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
JP10119263A 1997-05-07 1998-04-28 内燃機関の排気ガス管における酸素センサーの電気的な加熱装置の機能性の検査のための方法 Ceased JPH1183790A (ja)

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DE19719390:0 1997-05-07

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