WO2012110385A1 - Method and apparatus for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor - Google Patents

Method and apparatus for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor Download PDF

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WO2012110385A1
WO2012110385A1 PCT/EP2012/052166 EP2012052166W WO2012110385A1 WO 2012110385 A1 WO2012110385 A1 WO 2012110385A1 EP 2012052166 W EP2012052166 W EP 2012052166W WO 2012110385 A1 WO2012110385 A1 WO 2012110385A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
terminal
switching element
exhaust gas
current source
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/052166
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jens Paggel
Ekkehart-Peter Wagner
Sirko Schlegel
Wolfgang Eisenmann
Stefan Barnikow
Original Assignee
Continental Automotive 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 Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Publication of WO2012110385A1 publication Critical patent/WO2012110385A1/en

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Classifications

    • 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
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4175—Calibrating or checking the analyser

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor with two cells, in which a first of the cells is connected between a first and a second terminal of the exhaust gas sensor and a second of the cells between the second and a third terminal.
  • the first cell represents a so-called pump cell of the lambda probe.
  • the second cell is the reference cell of the lambda probe.
  • Reference cell is usually interconnected as virtual ground.
  • DE 102008 001 697 A1 discloses a device for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor with two cells, in which a first of the cells is connected between a first and a second connection of the exhaust gas sensor and a second one of the cells is interconnected between the second and a third connection. It comprises a first current source, which is connected via a first controllable switching element to the first terminal and coupled to the second terminal, through which a current between the first and the second terminal can be driven, and a second current source, via a third controllable Switching element is connected to the third terminal and coupled to the second terminal, through which a current between the second and the third terminal is driven. It further comprises a first voltage measuring device, which is connected between the first and the second terminal, a second voltage measuring device, which is connected between the second and the third terminal, and a controller, by which a first voltage of the first
  • Triggering of the first and third switching element and the first and the second current source can be determined, which can be concluded from the determined first and / or the second voltage to a defect of the electrical contact.
  • the invention provides a device for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor with two cells, in which a first of the cells is connected between a first and a second terminal of the exhaust gas sensor and a second of the cells between the second and a third terminal.
  • the device comprises: a first current source connected to the first terminal via a first controllable switching element and coupled to the second terminal through which a current is drivable between the first and second terminals; a second current source connected to the third terminal via a third controllable switching element and coupled to the second terminal through which a current is drivable between the second and third terminals; a first voltage measuring device connected between the first and second terminals; a second
  • Voltage measuring device which is connected between the second and the third terminal; a controller, by which a first voltage of the first voltage measuring device and / or a second voltage of the second voltage measuring device in dependence on the control of the first and the third
  • Switching element and the first and the second current source can be determined, which can be concluded from the determined first and / or the second voltage to a defect of the electrical contact.
  • the invention further provides a method for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor with two cells, in which a first of the cells is connected between a first and a second terminal of the exhaust gas sensor and a second of the cells between the second and a third terminal, by means of a device which comprises: a first one
  • a power source which is connected via a first controllable switching element to the first terminal and coupled to the second terminal, through which a current between the first and the second terminal is drivable; a second power source over a third controllable switching element is connected to the third terminal and coupled to the second terminal, through which a current between the second and the third terminal is drivable; a first voltage measuring device connected between the first and second terminals; and a second voltage measuring device connected between the second and third terminals.
  • Detected switching element and the first and the second current source which is concluded based on the determined first and / or the second voltage to a defect of the electrical contact.
  • a wiring harness comprises the cable provided between the exhaust gas sensor and the device. If required, the diagnostic concept allows the line diagnosis with only a brief interruption of the service
  • Exhaust gas sensor during operation The device can be realized with only a few components. As a result, this can be realized in a simple and cost-effective manner.
  • the first and / or the second current source is a DC source or an AC source.
  • the first and the second current source in particular to different rated currents, regulated. This allows a simultaneous diagnosis of the electrical contacting of various terminals and leads of the contact.
  • the second connection of the exhaust gas sensor is connected as a virtual ground.
  • the device has an interconnection which is known in principle from the prior art and which holds the second connection at a defined potential, for example 2.5 V.
  • the first and / or the second voltage measuring device comprise a
  • Lock-in amplifier for detecting a DC voltage when the power sources are designed as AC sources.
  • the exhaust gas sensor comprises a balancing resistor, which is connected between the first terminal and a fourth terminal, the device comprising: a second controllable
  • Switching element connected between the second terminal and a node between the first and second current sources; a third current source connected to the fourth terminal via a fourth controllable switching element and coupled to a node between the first switching element and the first current source, through which a current is drivable between the first and fourth terminals; a third voltage measuring device connected between the first and fourth terminals; wherein the controller is adapted to a third voltage of the third
  • Voltage measuring device as a function of the control of the switching elements and the current sources to determine, with reference to the determined third voltage to a defect of
  • the adjustment resistor serves to
  • An advantage of the device according to the invention for the diagnosis of the electrical contact is that the device can be constructed discretely.
  • this may also be integrated in a microcontroller that interacts with a controller of the exhaust gas sensor, or directly in a controller (control ASIC) of the exhaust gas sensor.
  • the determination of the first and / or the second voltage during operation of the exhaust gas sensor and / or during the start of the internal combustion engine to monitor the
  • Exhaust gas sensor is provided.
  • the determination of the voltages is independent of the operation of a
  • Internal combustion engine performed which includes the exhaust gas sensor and monitored by the internal combustion engine emitted exhaust gases.
  • the first voltage is determined, wherein at a voltage value of the first voltage, which is well above the nominal resistance of the first cell, to a
  • the second voltage is determined, wherein at a voltage value of the second voltage, which is far above the nominal resistance of the second cell, to one
  • Contacting error is closed at the second terminal; c) with open first switching element and closed second and third switching element and activated second current source, the second voltage is determined, wherein at a voltage value of the second voltage, which is well above the nominal resistance of the second cell, to a
  • a closed switching element is understood to mean a conductive switching element and an open switching element is a non-conductive switching element.
  • the described procedure which alternatively can also be carried out in the order c), b) and a), not only makes it possible to detect a fault in the electrical contacting, but also to which of the terminals the fault in the contacting is present.
  • third voltage source is the third voltage is determined, wherein at a voltage value of the third voltage, well above the nominal resistance of the
  • Adjustment resistor is closed, a contact failure on the first or fourth connection is closed.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an inventive
  • Fig. 2a shows the arrangement of Fig. 1 during a first
  • Measuring step, 2b shows the currents and voltages occurring within the arrangement in a diagram over time
  • Fig. 3a shows the arrangement of Fig. 1 during a second
  • Fig. 4a shows the arrangement of Fig. 1 during a third
  • 4b shows the currents and voltages occurring within the arrangement in a diagram over time.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a
  • Inventive device CA for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor LS in the form of a linear exhaust gas probe.
  • the exhaust gas sensor LS comprises as a first cell a pump cell PZ and as a second cell a reference cell RZ.
  • the pump cell PZ is connected between a first terminal 1 and a second terminal 2 of the exhaust gas sensor.
  • the reference cell RZ is connected between the second terminal 2 and a third terminal 3 of the exhaust gas sensor LS.
  • FIG. 1 shows in dashed lines an optional balancing resistor R3, which is provided between the first terminal 1 and a fourth terminal 4.
  • the trimming resistor R3 serves to compensate for manufacturing tolerances of the probe, i. of
  • the device CA which comprises all the components for diagnosing the electrical contact, is preferably part of a control ASIC (Application Specific Integrated Circuit) of the exhaust gas sensor.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the components described below can be arranged in a separate microcontroller which is then communicative with the principle
  • the second terminal 2 is connected in a known manner as a virtual ground.
  • the circuitry necessary for this, which connects the second connection to e.g. 2.5 V is known to those skilled in the art, so that this is not shown in the schematic representation.
  • the necessary circuitry is usually provided in the control ASIC.
  • the device CA includes a number of ports corresponding to the number of ports of the exhaust gas sensor LS.
  • Corresponding or mutually associated connections of the exhaust gas sensor LS and the device CA are interconnected via lines LI, L2, L3, L4, which are usually present as a wiring harness.
  • the device CA monitors whether a line break of one of the lines LI to L4 is present or an open connection is present within the exhaust gas sensor LS (so-called open-line diagnosis).
  • the device CA comprises a first current source II, which via a first controllable switching element Sl to the first terminal
  • a second current source 12 is connected via a third controllable switching element connected to the third port.
  • the other end of the second current source 12 is connected to the second terminal 2 via the second switching element S2.
  • the second switching element S2 is required only when the optional trim resistor R3 is provided in the exhaust gas sensor LS. This is assumed in the following description.
  • a first voltage measuring device for detecting a voltage Ul is connected between the first and the second connection 1, 2. In a similar way is a second
  • Voltage measuring device for detecting a voltage 2 between the second and the third terminal 2, 3 interconnected. The necessary for the detection of the first and second voltage
  • a third current source 13 is provided which is coupled to the first terminal 1 via the first switch S1 and to the fourth terminal 4 via a fourth switching element S4.
  • a third voltage measuring device for detecting a voltage 3 is provided between the terminals 1 and 4.
  • the device CA further comprises a controller, which is designed to control the controllable switching elements Sl to S4 and the current sources II to 13, and those of the
  • Voltage measuring devices determined voltage values Ul to U3 evaluate. The control is not shown for simplicity in Fig. 1 and the further drawings.
  • the first to third current sources II to 13 can optionally be designed as a DC source or as an AC source. If the current sources II, 12, 13 are designed as alternating current sources, they can be regulated in particular to different rated currents (with the same or different signs). As a result, a simultaneous determination of the voltages Ul to U3 is possible.
  • FIGS. 2 a, 3 a and 4 a respectively show the states of the switching elements S 1 to S 4 required for a measuring sequence and the voltages U 1 or U 2 to be detected in each case.
  • FIGS. 2 b, 3 b and 4 b represent the current impressed into the exhaust-gas sensor for the respective measuring section and the measured voltage in the event of a fault (NOK) and in the proper case (OK).
  • the switching elements S1 and S2 are closed.
  • the switching element S3 is open.
  • the first current source II is activated and the voltage Ul is determined by the first voltage measuring device.
  • a current is generated by the pump cell PZ.
  • the internal resistance of the pump cell PZ is usually in the range of 300 ⁇ . If the lines LI, L2 and all the lines PZ relevant pump cell in order, then a voltage Ul is set, which results from the current generated by the current source II and the internal resistance of the pump cell PZ. Since both variables are known, a plausible voltage value can be determined. As is apparent from Fig. 2b, an approximately rectangular current is impressed in the pumping cell. Owing to
  • Exhaust gas sensor LS results in an approximately sawtooth-shaped, temporally shifted voltage Ul, which has a rather flat course in the "good case" OK If, however, one of the lines LI or L2 has an interruption, the voltage generated by the current source II increases due to the This results in a much greater voltage U1 (NOK in Fig. 2b)
  • the switching elements Sl and S2 remain closed, as well as the switching element S3 is still open Likewise, power source II is activated, however, finds a Measurement of the voltage U2 by the second
  • the voltage value U2 should be small in the event of a fault, since no current can flow via the terminal 3 and the circuit is closed via the terminal 2, i. below a diagnostic threshold. If, on the other hand, the line L2 is defective, a significantly greater voltage U2 is determined on the basis of the current which is greater by the first current source II. If this is the case, it can be concluded that there is a line break in line L2.
  • the switching elements S2 and S3 are closed, while the switching element Sl is open.
  • the second current source 12 is activated.
  • the same procedure is used to check one of the lines LI, L4, in which case the switches S1 and S4 are closed and the switching elements S2 and S3 are open.
  • the third current source 13 is activated and the voltage U3 is determined. If a line break is detected based on the voltage U3, however, it can not be determined whether it is assigned to the line LI or L4. Nevertheless, the defect of the electrical contact can also be signaled here.
  • An advantage of the procedure described is that multiple errors, ie simultaneous interruptions on more than one line, are also detected in the described cycle and do not lead to failure of the diagnosis. If the current sources II to 13 are formed as alternating current sources, then the device can be implemented such that a frequency demodulation is automatically performed and that caused by the alternating current
  • the voltage measuring devices comprise lock-in amplifiers known to the person skilled in the art.
  • the circuit complexity can be reduced.
  • the described circuit of the device according to the invention as well as the implementation of the described measuring sequence can advantageously be carried out already during the engine start as well as continuously during operation of the exhaust gas sensor. For this purpose, only a brief interruption of the exhaust gas measurement is required.

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Abstract

Apparatus (CA) and method for diagnosing the electrical contacting (L1, L2, L3, L4) of an exhaust gas sensor (LS) having two cells (PZ, RZ), in which a first of the cells (PZ) is connected between a first connection (1) and a second connection (2) of the exhaust gas sensor (LS), which is connected as virtual earth, and a second of the cells (RZ) is connected between the second connection (2) and a third connection (3). The apparatus (CA) comprises a first current source (I1) and a second current source (I2) which can be driven via controllable switching elements (S1, S2). A defect in the electrical contacting can be inferred from the first and/or second voltage (U1, U2) determined.

Description

Beschreibung description
Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der elektrischen Method and device for diagnosing the electrical
Kontaktierung eines Abgassensors Contacting of an exhaust gas sensor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung eines Abgassensors mit zwei Zellen, bei dem eine erste der Zellen zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss des Abgassensors und eine zweite der Zellen zwischen dem zweiten und einem dritten Anschluss verschaltet ist. The invention relates to a method and a device for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor with two cells, in which a first of the cells is connected between a first and a second terminal of the exhaust gas sensor and a second of the cells between the second and a third terminal.
Als Abgassensoren zur Abgasnachbehandlung von As exhaust gas sensors for exhaust aftertreatment of
Verbrennungskraftmaschinen werden häufig lineare Lambdasonden eingesetzt. Die erste Zelle stellt hier eine sog. Pumpzelle der Lambdasonde dar. Die zweite Zelle ist die Referenzzelle der Lambdasonde. Der gemeinsame Anschluss von Pump- und  Internal combustion engines are often used linear lambda probes. The first cell represents a so-called pump cell of the lambda probe. The second cell is the reference cell of the lambda probe. The common connection of pumping and
Referenzzelle wird in der Regel als virtuelle Masse verschaltet. Reference cell is usually interconnected as virtual ground.
Gesetzliche Bestimmungen erfordern, dass der Abgassensor hinsichtlich seiner elektrischen Kontaktierung überprüft wird. Beispielsweise kann es bei einem Leitungsbruch einer Leitung eines den Abgassensor steuernden Bausteins, sog. Steuer-ASIC (Application Specific Integrated Circuit) , oder einem Legal requirements require that the exhaust gas sensor is checked for its electrical contact. For example, in the case of a line break, a line of a component controlling the exhaust gas sensor, so-called control ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or a
Leitungsbruch innerhalb des Abgassensors zu einer drastischen Verschlechterung des Abgasverhaltens der Line break within the exhaust gas sensor to a drastic deterioration of the exhaust gas behavior of
Verbrennungskraftmaschine kommen. Bei gegenwärtigen Internal combustion engine come. At present
Abgassensoren basiert die Diagnose zur Überprüfung der elektrischen Kontaktierung auf einer Plausibilitätskontrolle . Um die Plausibilitätskontrolle durchführen zu können, ist es erforderlich, dass die Verbrennungskraftmaschine eine Exhaust gas sensors based the diagnosis to check the electrical contact on a plausibility check. To perform the plausibility check, it is necessary that the internal combustion engine
Mindestdrehzahl aufweist. Die Erkennung eines Defekts in der elektrischen Kontaktierung, die auch als Open Line-Erkennung bekannt ist, kann je nach Fahrzustand auch mehrere Minuten in Anspruch nehmen, was durch gesetzliche Vorgaben in Zukunft nicht mehr akzeptiert wird. Ebenso ist es nicht möglich, die Diagnose der elektrischen Kontaktierung im Rahmen eines Motorstarts, d.h. bevor die Verbrennungskraftmaschine ihre für den Betrieb erforderliche Mindestdrehzahl erreicht hat, durchzuführen. Has minimum speed. The detection of a defect in the electrical contact, which is also known as open-line detection, depending on the driving condition can take several minutes, which is no longer accepted by legal requirements in the future. Likewise, it is not possible to diagnose the electrical contact during an engine start, ie before the internal combustion engine has reached its minimum operating speed required for operation to perform.
Die DE 102008 001 697 AI offenbart eine Vorrichtung zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung eines Abgassensors mit zwei Zellen, bei dem eine erste der Zellen zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss des Abgassensors und eine zweite der Zellen zwischen dem zweiten und einem dritten Anschluss verschaltet ist. Sie umfasst dabei eine erste Stromquelle, die über ein erstes steuerbares Schaltelement mit dem ersten Anschluss verbunden und mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss treibbar ist, sowie eine zweite Stromquelle, die über ein drittes steuerbares Schaltelement mit dem dritten Anschluss verbunden und mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss treibbar ist. Sie umfasst ferner eine erste Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss verschaltet ist, eine zweite Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss verschaltet ist, sowie eine Steuerung, durch die eine erste Spannung der ersten DE 102008 001 697 A1 discloses a device for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor with two cells, in which a first of the cells is connected between a first and a second connection of the exhaust gas sensor and a second one of the cells is interconnected between the second and a third connection. It comprises a first current source, which is connected via a first controllable switching element to the first terminal and coupled to the second terminal, through which a current between the first and the second terminal can be driven, and a second current source, via a third controllable Switching element is connected to the third terminal and coupled to the second terminal, through which a current between the second and the third terminal is driven. It further comprises a first voltage measuring device, which is connected between the first and the second terminal, a second voltage measuring device, which is connected between the second and the third terminal, and a controller, by which a first voltage of the first
Spannungsmesseinrichtung und/oder eine zweite Spannung der zweiten Spannungsmesseinrichtung in Abhängigkeit der  Voltage measuring device and / or a second voltage of the second voltage measuring device as a function of
Ansteuerung des ersten und des dritten Schaltelements sowie der ersten und der zweiten Stromquelle ermittelbar ist, wobei anhand der ermittelten ersten und/oder der zweiten Spannung auf einen Defekt der elektrischen Kontaktierung geschlossen werden kann. Triggering of the first and third switching element and the first and the second current source can be determined, which can be concluded from the determined first and / or the second voltage to a defect of the electrical contact.
Es ist in dieser Schrift außerdem die Möglichkeit einer It is also possible in this document
Kabelabfalldiagnose erwähnt, ohne dass jedoch konkret angegeben ist, wie diese durchgeführt wird. Cable waste diagnosis mentioned, but without specifying how it is performed.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht aufweisen. It is an object of the present invention to provide a method and a device which do not have the disadvantages known from the prior art.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen. These objects are achieved by a device according to the features of patent claim 1 and a method according to the Features of claim 7. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung eines Abgassensors mit zwei Zellen, bei dem eine erste der Zellen zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss des Abgassensors und eine zweite der Zellen zwischen dem zweiten und einem dritten Anschluss verschaltet ist . Die Vorrichtung umfasst: eine erste Stromquelle, die über ein erstes steuerbares Schaltelement mit dem ersten Anschluss verbunden und mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss treibbar ist; eine zweite Stromquelle, die über ein drittes steuerbares Schaltelement mit dem dritten Anschluss verbunden und mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss treibbar ist; eine erste Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss verschaltet ist; eine zweite The invention provides a device for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor with two cells, in which a first of the cells is connected between a first and a second terminal of the exhaust gas sensor and a second of the cells between the second and a third terminal. The device comprises: a first current source connected to the first terminal via a first controllable switching element and coupled to the second terminal through which a current is drivable between the first and second terminals; a second current source connected to the third terminal via a third controllable switching element and coupled to the second terminal through which a current is drivable between the second and third terminals; a first voltage measuring device connected between the first and second terminals; a second
Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss verschaltet ist; einer Steuerung, durch die eine erste Spannung der ersten Spannungsmesseinrichtung und/oder eine zweite Spannung der zweiten Spannungsmesseinrichtung in Abhängigkeit der Ansteuerung des ersten und des dritten Voltage measuring device, which is connected between the second and the third terminal; a controller, by which a first voltage of the first voltage measuring device and / or a second voltage of the second voltage measuring device in dependence on the control of the first and the third
Schaltelements sowie der ersten und der zweiten Stromquelle ermittelbar ist, wobei anhand der ermittelten ersten und/oder der zweiten Spannung auf einen Defekt der elektrischen Kontaktierung geschlossen werden kann. Switching element and the first and the second current source can be determined, which can be concluded from the determined first and / or the second voltage to a defect of the electrical contact.
Die Erfindung schafft weiter ein Verfahren zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung eines Abgassensors mit zwei Zellen, bei dem eine erste der Zellen zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss des Abgassensors und eine zweite der Zellen zwischen dem zweiten und einem dritten Anschluss verschaltet ist, mittels einer Vorrichtung, welche umfasst: eine erste The invention further provides a method for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor with two cells, in which a first of the cells is connected between a first and a second terminal of the exhaust gas sensor and a second of the cells between the second and a third terminal, by means of a device which comprises: a first one
Stromquelle, die über ein erstes steuerbares Schaltelement mit dem ersten Anschluss verbunden und mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss treibbar ist; eine zweite Stromquelle, die über ein drittes steuerbares Schaltelement mit dem dritten Anschluss verbunden und mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss treibbar ist; eine erste Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss verschaltet ist; und eine zweite Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss verschaltet ist. Bei dem Verfahren werden eine erste Spannung der ersten Spannungsmesseinrichtung und/oder eine zweite Spannung der zweiten Spannungsmesseinrichtung in A power source, which is connected via a first controllable switching element to the first terminal and coupled to the second terminal, through which a current between the first and the second terminal is drivable; a second power source over a third controllable switching element is connected to the third terminal and coupled to the second terminal, through which a current between the second and the third terminal is drivable; a first voltage measuring device connected between the first and second terminals; and a second voltage measuring device connected between the second and third terminals. In the method, a first voltage of the first voltage measuring device and / or a second voltage of the second voltage measuring device in
Abhängigkeit der Ansteuerung des ersten und des dritten Dependence of the activation of the first and the third
Schaltelement sowie der ersten und der zweiten Stromquelle ermittelt, wobei anhand der ermittelten ersten und/oder der zweiten Spannung auf einen Defekt der elektrischen Kontaktierung geschlossen wird. Detected switching element and the first and the second current source, which is concluded based on the determined first and / or the second voltage to a defect of the electrical contact.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass die elektrische Kontaktierung sowohl innerhalb der Startsequenz einer The invention has the advantage that the electrical contacting both within the starting sequence of a
Verbrennungskraftmaschine, d.h. des Motorstarts, als auch bei Bedarf im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine verifiziert werden kann. Unter der elektrischen Kontaktierung wird dabei der Zustand des Kabelbaums in Bezug auf eine offene Verbindung innerhalb des Kabelbaums bzw. innerhalb des Abgassensors oder innerhalb eines den Abgassensor steuernden Steuergeräts (z.B. auf einer Leiterplatte) verstanden. Ein Kabelbaum umfasst dabei die zwischen dem Abgassensor und der Vorrichtung vorgesehen Kabel. Das Diagnosekonzept erlaubt die Leitungsdiagnose im Bedarfsfall mit nur kurzer Betriebsunterbrechung des Internal combustion engine, i. the engine start, and can be verified when needed in the operation of the internal combustion engine. In this case, electrical contacting is understood as meaning the state of the cable harness with respect to an open connection within the cable harness or within the exhaust gas sensor or within a control device controlling the exhaust gas sensor (for example on a printed circuit board). A wiring harness comprises the cable provided between the exhaust gas sensor and the device. If required, the diagnostic concept allows the line diagnosis with only a brief interruption of the service
Abgassensors im laufenden Betrieb. Die Vorrichtung ist mit nur wenigen Bauelementen realisierbar. Hierdurch kann diese auf einfache und kostengünstige Weise realisiert werden. Exhaust gas sensor during operation. The device can be realized with only a few components. As a result, this can be realized in a simple and cost-effective manner.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die erste und/oder die zweite Stromquelle eine Gleichstromquelle oder eine Wechselstromquelle. Wahlweise sind die erste und die zweite Stromquelle, insbesondere auf unterschiedliche Nennströme, geregelt. Dies erlaubt eine simultane Diagnose der elektrischen Kontaktierung verschiedener Anschlüsse und Leitungen der Kontaktierung. In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Vorrichtung ist der zweite Anschluss des Abgassensors als virtuelle Masse verschaltet. Hierzu weist die Vorrichtung eine prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannte Verschaltung auf, welche den zweiten Anschluss auf einem definierten Potential, z.B. 2,5 V, hält. According to an expedient embodiment of the device according to the invention, the first and / or the second current source is a DC source or an AC source. Optionally, the first and the second current source, in particular to different rated currents, regulated. This allows a simultaneous diagnosis of the electrical contacting of various terminals and leads of the contact. In a further expedient embodiment of the device, the second connection of the exhaust gas sensor is connected as a virtual ground. For this purpose, the device has an interconnection which is known in principle from the prior art and which holds the second connection at a defined potential, for example 2.5 V.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfassen die erste und/oder die zweite Spannungsmessvorrichtung einen In a further expedient embodiment, the first and / or the second voltage measuring device comprise a
Lock-In-Verstärker zur Ermittlung einer Gleichspannung, wenn die Stromquellen als Wechselstromquellen ausgebildet sind. Lock-in amplifier for detecting a DC voltage when the power sources are designed as AC sources.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst der Abgassensor einen Abgleichwiderstand, der zwischen dem ersten Anschluss und einem vierten Anschluss verschaltet ist, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: ein zweites steuerbares According to a further expedient embodiment, the exhaust gas sensor comprises a balancing resistor, which is connected between the first terminal and a fourth terminal, the device comprising: a second controllable
Schaltelement, das zwischen dem zweiten Anschluss und einem Knotenpunkt zwischen der ersten und der zweiten Stromquelle verschaltet ist; eine dritte Stromquelle, die über ein viertes steuerbares Schaltelement mit dem vierten Anschluss verbunden und einem Knotenpunkt zwischen dem ersten Schaltelement und der erstem Stromquelle gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem ersten und dem vierten Anschluss treibbar ist; eine dritte Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem ersten und dem vierten Anschluss verschaltet ist; wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, eine dritte Spannung der dritten Switching element connected between the second terminal and a node between the first and second current sources; a third current source connected to the fourth terminal via a fourth controllable switching element and coupled to a node between the first switching element and the first current source, through which a current is drivable between the first and fourth terminals; a third voltage measuring device connected between the first and fourth terminals; wherein the controller is adapted to a third voltage of the third
Spannungsmesseinrichtung in Abhängigkeit der Ansteuerung der Schaltelemente sowie der Stromquellen zu ermitteln, wobei anhand der ermittelten dritten Spannung auf einen Defekt der Voltage measuring device as a function of the control of the switching elements and the current sources to determine, with reference to the determined third voltage to a defect of
elektrischen Kontaktierung am vierten Anschluss geschlossen werden kann. Der Abgleichwiderstand dient dazu, electrical contact on the fourth connection can be closed. The adjustment resistor serves to
Fertigungstoleranzen des Abgassensors auszugleichen. Bei bisherigen Realisierungen zur Diagnose der elektrischen Compensate for manufacturing tolerances of the exhaust gas sensor. In recent realizations for the diagnosis of electrical
Kontaktierungen konnte der Widerstandswert des Contacting could reduce the resistance of the
Abgleichwiderstands nicht gemessen werden, so dass die dem Abgleichwiderstand zugeordneten Leitungen nicht auf einen Leitungsbruch überprüft werden konnten. Durch die erfindungsgemäße Realisierung können nun auch die dem Adjustment resistors are not measured, so that the balancing resistor associated lines could not be checked for a line break. By the Implementation of the invention can now also the the
Abgleichwiderstand zugeordneten Leitungen während des Adjustment resistor associated lines during the
Motorstarts sowie im Betrieb detektiert werden. Engine starts and be detected during operation.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung besteht darin, dass die Vorrichtung diskret aufgebaut sein kann. Wahlweise kann diese auch in einem Mikrocontroller, welcher mit einer Steuerung des Abgassensors interagiert, oder direkt in einer Steuerung (Steuerung-ASIC) des Abgassensors integriert sein. An advantage of the device according to the invention for the diagnosis of the electrical contact is that the device can be constructed discretely. Optionally, this may also be integrated in a microcontroller that interacts with a controller of the exhaust gas sensor, or directly in a controller (control ASIC) of the exhaust gas sensor.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Ermittlung der ersten und/oder der zweiten Spannung im Betrieb des Abgassensors und/oder während des Starts der Verbrennungskraftmaschine, zu deren Überwachung der In an expedient embodiment of the method according to the invention, the determination of the first and / or the second voltage during operation of the exhaust gas sensor and / or during the start of the internal combustion engine, to monitor the
Abgassensor vorgesehen ist. Insbesondere wird die Ermittlung der Spannungen unabhängig vom Betrieb einer Exhaust gas sensor is provided. In particular, the determination of the voltages is independent of the operation of a
Verbrennungskraftmaschine durchgeführt, welche den Abgassensor umfasst und die von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Abgase überwacht.  Internal combustion engine performed, which includes the exhaust gas sensor and monitored by the internal combustion engine emitted exhaust gases.
Zur Überprüfung der elektrischen Kontaktierung werden To check the electrical contact
nachfolgende Messungen durchgeführt: following measurements were carried out:
a) bei geschlossenem ersten und zweiten Schaltelement und geöffnetem dritten Schaltelement und aktivierter erster Stromquelle wird die erste Spannung ermittelt, wobei bei einem Spannungswert der ersten Spannung, der weit über dem Nennwiderstand der ersten Zelle liegt, auf einen a) with the first and second switching element closed and opened third switching element and activated first current source, the first voltage is determined, wherein at a voltage value of the first voltage, which is well above the nominal resistance of the first cell, to a
Kontaktierungsfehler am ersten oder zweiten Anschluss geschlossen wird;  Contacting error is closed at the first or second terminal;
b) bei geschlossenem ersten und zweiten Schaltelement und geöffnetem dritten Schaltelement und aktivierter erster Stromquelle wird die zweite Spannung ermittelt, wobei bei einem Spannungswert der zweiten Spannung, der weit über dem Nennwiderstand der zweiten Zelle liegt, auf einen b) when the first and second switching element is closed and the third switching element is open and the first current source is activated, the second voltage is determined, wherein at a voltage value of the second voltage, which is far above the nominal resistance of the second cell, to one
Kontaktierungsfehler am zweiten Anschluss geschlossen wird; c) bei geöffnetem ersten Schaltelement und geschlossenem zweiten und dritten Schaltelement und aktivierter zweiter Stromquelle wird die zweite Spannung ermittelt, wobei bei einem Spannungswert der zweiten Spannung, der weit über dem Nennwiderstand der zweiten Zelle liegt, auf einen Contacting error is closed at the second terminal; c) with open first switching element and closed second and third switching element and activated second current source, the second voltage is determined, wherein at a voltage value of the second voltage, which is well above the nominal resistance of the second cell, to a
Kontaktierungsfehler am zweiten oder dritten Anschluss geschlossen wird.  Contacting error at the second or third connection is closed.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird unter einem geschlossenen Schaltelement ein leitendes Schaltelement und unter einem geöffneten Schaltelement ein nicht leitendes Schaltelement verstanden. Die beschriebene Vorgehensweise, die wahlweise alternativ auch in der Reihenfolge c) , b) und a) durchgeführt werden kann, erlaubt es nicht nur, einen Fehler in der elektrischen Kontaktierung festzustellen, sondern auch, an welchem der Anschlüsse der Fehler in der Kontaktierung vorliegt. In the context of the present disclosure, a closed switching element is understood to mean a conductive switching element and an open switching element is a non-conductive switching element. The described procedure, which alternatively can also be carried out in the order c), b) and a), not only makes it possible to detect a fault in the electrical contacting, but also to which of the terminals the fault in the contacting is present.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird als weitere Messung durchgeführt: In a further expedient embodiment is carried out as a further measurement:
d) bei geschlossenem ersten und vierten Schaltelement und geöffnetem zweiten und dritten Schaltelement und d) with closed first and fourth switching element and opened second and third switching element and
aktivierter dritter Stromquelle wird die dritte Spannung ermittelt, wobei bei einem Spannungswert der dritten Spannung, der weit über dem Nennwiderstand des  third voltage source is the third voltage is determined, wherein at a voltage value of the third voltage, well above the nominal resistance of the
Abgleichwiderstands liegt, auf einen Kontaktierungsfehler am ersten oder vierten Anschluss geschlossen wird.  Adjustment resistor is closed, a contact failure on the first or fourth connection is closed.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines The invention will be described in more detail below with reference to a
Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Embodiment explained in the drawing. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fig. 1 is a schematic representation of an inventive
Vorrichtung zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung eines Abgassensors,  Device for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor,
Fig. 2a die Anordnung aus Fig. 1 während eines ersten Fig. 2a shows the arrangement of Fig. 1 during a first
Messschritts , Fig. 2b die dabei innerhalb der Anordnung auftretenden Ströme und Spannungen in einem Diagramm über die Zeit, Measuring step, 2b shows the currents and voltages occurring within the arrangement in a diagram over time,
Fig. 3a die Anordnung aus Fig. 1 während eines zweiten Fig. 3a shows the arrangement of Fig. 1 during a second
Messschritts ,  Measuring step,
Fig. 3b die dabei innerhalb der Anordnung auftretenden Ströme und Spannungen in einem Diagramm über die Zeit, 3b shows the currents and voltages occurring within the arrangement in a diagram over time,
Fig. 4a die Anordnung aus Fig. 1 während eines dritten Fig. 4a shows the arrangement of Fig. 1 during a third
Messschritts, und  Measuring step, and
Fig. 4b die dabei innerhalb der Anordnung auftretenden Ströme und Spannungen in einem Diagramm über die Zeit. 4b shows the currents and voltages occurring within the arrangement in a diagram over time.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fig. 1 shows a schematic representation of a
erfindungsgemäßen Vorrichtung CA zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung eines Abgassensors LS in Gestalt einer linearen Abgassonde . Inventive device CA for diagnosing the electrical contacting of an exhaust gas sensor LS in the form of a linear exhaust gas probe.
Der Abgassensor LS umfasst als erste Zelle eine Pumpzelle PZ und als zweite Zelle eine Referenzzelle RZ . Die Pumpzelle PZ ist zwischen einem ersten Anschluss 1 und einem zweiten Anschluss 2 des Abgassensors verschaltet. Die Referenzzelle RZ ist zwischen dem zweiten Anschluss 2 und einem dritten Anschluss 3 des Abgassensors LS verschaltet. Diese Bauelemente stellen die Minimalkonfiguration einer Lambdasonde dar. In Fig. 1 ist gestrichelt ein optionaler Abgleichwiderstand R3 dargestellt, welcher zwischen dem ersten Anschluss 1 und einem vierten Anschluss 4 vorgesehen ist. Der Abgleichwiderstand R3 dient zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Sonde, d.h. des The exhaust gas sensor LS comprises as a first cell a pump cell PZ and as a second cell a reference cell RZ. The pump cell PZ is connected between a first terminal 1 and a second terminal 2 of the exhaust gas sensor. The reference cell RZ is connected between the second terminal 2 and a third terminal 3 of the exhaust gas sensor LS. These components represent the minimum configuration of a lambda probe. FIG. 1 shows in dashed lines an optional balancing resistor R3, which is provided between the first terminal 1 and a fourth terminal 4. The trimming resistor R3 serves to compensate for manufacturing tolerances of the probe, i. of
Widerstandswerts der Pumpzelle PZ . Resistance value of the pump cell PZ.
Die Vorrichtung CA, welche sämtliche Bauelemente zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung umfasst, ist bevorzugt Teil eines Steuer-ASICs (Application Specific Integrated Circuit) des Abgassensors. Ebenso können die nachfolgend beschriebenen Bauelemente in einem gesonderten MikroController angeordnet sein, welcher dann kommunikativ mit dem grundsätzlich The device CA, which comprises all the components for diagnosing the electrical contact, is preferably part of a control ASIC (Application Specific Integrated Circuit) of the exhaust gas sensor. Likewise, the components described below can be arranged in a separate microcontroller which is then communicative with the principle
vorhandenen Steuer-ASIC gekoppelt ist. Eine weitere, in den Figuren ebenfalls nicht dargestellte Alternative bestünde darin, die Bauelemente der Vorrichtung CA als diskrete Bauelemente vorzusehen und diese elektrisch mit dem Steuer-ASIC zu verbinden. existing control ASIC is coupled. Another alternative, which is likewise not shown in the figures, would be to provide the components of the device CA as discrete components and to electrically connect them to the control ASIC.
Sämtliche für die Steuerung des Abgassensors LS notwendigen Komponenten sind der Einfachheit halber in den nachfolgend beschriebenen Darstellungen nicht enthalten. Es sind lediglich die für die Diagnose der elektrischen Kontaktierung notwendigen Bauelemente gezeigt. All necessary for the control of the exhaust gas sensor LS components are not included in the representations described below for simplicity. Only the components necessary for the diagnosis of the electrical contacting are shown.
Der zweite Anschluss 2 ist in bekannter Weise als virtuelle Masse verschaltet. Die hierfür notwendige Beschaltung, die den zweiten Anschluss auf z.B. 2,5 V hält, ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt, so dass auch diese in der schematischen Darstellung nicht gezeigt ist. Die hierzu notwendige Beschaltung ist üblicherweise im Steuer-ASIC vorgesehen. Die Vorrichtung CA umfasst eine der Anzahl der Anschlüsse des Abgassensors LS entsprechende Anzahl an Anschlüssen. The second terminal 2 is connected in a known manner as a virtual ground. The circuitry necessary for this, which connects the second connection to e.g. 2.5 V is known to those skilled in the art, so that this is not shown in the schematic representation. The necessary circuitry is usually provided in the control ASIC. The device CA includes a number of ports corresponding to the number of ports of the exhaust gas sensor LS.
Korrespondierende Anschlüsse zu den Anschlüssen des Abgassensors LS sind ebenfalls mit 1, 2, 3, 4 gekennzeichnet. Die Corresponding connections to the connections of the exhaust gas sensor LS are also marked 1, 2, 3, 4. The
korrespondierenden bzw. einander zugeordneten Anschlüsse des Abgassensors LS und der Vorrichtung CA sind über Leitungen LI, L2, L3, L4 miteinander verbunden, die üblicherweise als Kabelbaum vorliegen. Durch die Vorrichtung CA wird überwacht, ob ein Leitungsbruch einer der Leitungen LI bis L4 vorliegt oder eine offene Verbindung innerhalb des Abgassensors LS gegeben ist (sog. Open-Line-Diagnose ) . Corresponding or mutually associated connections of the exhaust gas sensor LS and the device CA are interconnected via lines LI, L2, L3, L4, which are usually present as a wiring harness. The device CA monitors whether a line break of one of the lines LI to L4 is present or an open connection is present within the exhaust gas sensor LS (so-called open-line diagnosis).
Die Vorrichtung CA umfasst eine erste Stromquelle II, die über ein erstes steuerbares Schaltelement Sl mit dem ersten AnschlussThe device CA comprises a first current source II, which via a first controllable switching element Sl to the first terminal
1 verbunden ist. Mit ihrem anderen Anschluss ist die Stromquelle II über ein zweites Schaltelement S2 mit dem zweiten Anschluss1 is connected. With its other terminal, the current source II via a second switching element S2 to the second terminal
2 verbunden. Durch die Stromquelle II ist ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 1, 2 treibbar. Eine zweite Stromquelle 12 ist über ein drittes steuerbares Schaltelement mit dem dritten Anschluss verbunden. Das andere Ende der zweiten Stromquelle 12 ist über das zweite Schaltelement S2 mit dem zweiten Anschluss 2 verbunden. Das zweite Schaltelement S2 wird lediglich dann benötigt, wenn der optionale Abgleichwiderstand R3 in dem Abgassensor LS vorgesehen ist. In der nachfolgenden Beschreibung wird hiervon ausgegangen. 2 connected. By the current source II, a current between the first and the second port 1, 2 can be driven. A second current source 12 is connected via a third controllable switching element connected to the third port. The other end of the second current source 12 is connected to the second terminal 2 via the second switching element S2. The second switching element S2 is required only when the optional trim resistor R3 is provided in the exhaust gas sensor LS. This is assumed in the following description.
Eine erste Spannungsmesseinrichtung zur Erfassung einer Spannung Ul ist zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 1, 2 verschaltet. In entsprechender Weise ist eine zweite A first voltage measuring device for detecting a voltage Ul is connected between the first and the second connection 1, 2. In a similar way is a second
Spannungsmesseinrichtung zur Erfassung einer Spannung 2 zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss 2, 3 verschaltet. Die zur Erfassung der ersten und zweiten Spannung notwendigen Voltage measuring device for detecting a voltage 2 between the second and the third terminal 2, 3 interconnected. The necessary for the detection of the first and second voltage
Komponenten sind nicht explizit dargestellt, da deren Components are not explicitly shown because their
Ausgestaltung dem Fachmann prinzipiell bekannt ist. Embodiment the person skilled in principle is known.
Weiterhin ist eine dritte Stromquelle 13 vorgesehen, welche über den ersten Schalter Sl mit dem ersten Anschluss 1 und über ein viertes Schaltelement S4 mit dem vierten Anschluss 4 gekoppelt ist. Eine dritte Spannungsmesseinrichtung zur Erfassung einer Spannung 3 ist zwischen den Anschlüssen 1 und 4 vorgesehen. Furthermore, a third current source 13 is provided which is coupled to the first terminal 1 via the first switch S1 and to the fourth terminal 4 via a fourth switching element S4. A third voltage measuring device for detecting a voltage 3 is provided between the terminals 1 and 4.
Die Vorrichtung CA umfasst weiterhin eine Steuerung, welche dazu ausgebildet ist, die steuerbaren Schaltelemente Sl bis S4 sowie die Stromquellen II bis 13 anzusteuern, und die von den The device CA further comprises a controller, which is designed to control the controllable switching elements Sl to S4 and the current sources II to 13, and those of the
Spannungsmesseinrichtungen ermittelten Spannungswerte Ul bis U3 auszuwerten. Die Steuerung ist der Einfachheit halber in Fig. 1 und den weiteren Zeichnungen nicht dargestellt. Voltage measuring devices determined voltage values Ul to U3 evaluate. The control is not shown for simplicity in Fig. 1 and the further drawings.
Die erste bis dritte Stromquellen II bis 13 können wahlweise als Gleichstromquelle oder als Wechselstromquelle ausgebildet sein. Sind die Stromquellen II, 12, 13 als Wechselstromquellen ausgebildet, so können diese insbesondere auf unterschiedliche Nennströme (mit gleichem oder unterschiedlichem Vorzeichen) geregelt sein. Hierdurch ist eine simultane Bestimmung der Spannungen Ul bis U3 möglich. In den Figuren 2a, 3a und 4a sind jeweils die für eine Messsequenz notwendigen Zustände der Schaltelemente Sl bis S4 und die jeweils zu erfassenden Spannungen Ul bzw. U2 dargestellt. Die Figuren 2b, 3b und 4b stellen für den jeweiligen Messschnitt den in den Abgassensor eingeprägten Strom sowie die gemessene Spannung im Fehlerfall (NOK) sowie im ordnungsgemäßen Fall (OK) dar. The first to third current sources II to 13 can optionally be designed as a DC source or as an AC source. If the current sources II, 12, 13 are designed as alternating current sources, they can be regulated in particular to different rated currents (with the same or different signs). As a result, a simultaneous determination of the voltages Ul to U3 is possible. FIGS. 2 a, 3 a and 4 a respectively show the states of the switching elements S 1 to S 4 required for a measuring sequence and the voltages U 1 or U 2 to be detected in each case. FIGS. 2 b, 3 b and 4 b represent the current impressed into the exhaust-gas sensor for the respective measuring section and the measured voltage in the event of a fault (NOK) and in the proper case (OK).
Die mit den Figuren 2 bis 4 beschriebene Reihenfolge der Messsequenz kann in dieser Form durchgeführt werden. Ebenso ist es möglich, die Messsequenz in einer anderen Reihenfolge durchzuführen . The order of the measuring sequence described with the figures 2 to 4 can be carried out in this form. It is also possible to perform the measurement sequence in a different order.
In der ersten Messsequenz gemäß Fig. 2a sind die Schaltelemente Sl und S2 geschlossen. Das Schaltelement S3 ist geöffnet. Die erste Stromquelle II ist aktiviert und die Spannung Ul wird durch die erste Spannungsmessvorrichtung ermittelt. Durch das  In the first measuring sequence according to FIG. 2a, the switching elements S1 and S2 are closed. The switching element S3 is open. The first current source II is activated and the voltage Ul is determined by the first voltage measuring device. By the
Einprägen eines Stroms durch die erste Stromquelle II wird ein Strom durch die Pumpzelle PZ erzeugt. Der Innenwiderstand der Pumpzelle PZ liegt üblicherweise im Bereich von 300 Ω . Sind die Leitungen LI, L2 sowie sämtliche die Pumpzelle PZ betreffenden Leitungen in Ordnung, so wird sich eine Spannung Ul einstellen, die sich aus dem durch die Stromquelle II erzeugten Strom und dem Innenwiderstand der Pumpzelle PZ ergibt. Da beide Größen bekannt sind, kann ein hierfür plausibler Spannungswert ermittelt werden. Wie aus Fig. 2b hervorgeht, wird ein in etwa rechteckiger Strom in der Pumpzelle eingeprägt. Aufgrund von  Imprinting a current through the first current source II, a current is generated by the pump cell PZ. The internal resistance of the pump cell PZ is usually in the range of 300 Ω. If the lines LI, L2 and all the lines PZ relevant pump cell in order, then a voltage Ul is set, which results from the current generated by the current source II and the internal resistance of the pump cell PZ. Since both variables are known, a plausible voltage value can be determined. As is apparent from Fig. 2b, an approximately rectangular current is impressed in the pumping cell. Owing to
Phasenverschiebungen und Lade-/Entladevorgängen in dem  Phase shifts and charge / discharge operations in the
Abgassensor LS ergibt sich eine in etwa sägezahnförmige, zeitlich verschobene Spannung Ul, welche im „Gutfall" OK einen eher flachen Verlauf aufweist. Weist hingegen eine der Leitungen LI oder L2 eine Unterbrechung auf, so erhöht sich die durch die Stromquelle II erzeugte Spannung aufgrund des unendlichen Widerstands. Hierdurch ergibt sich eine sehr viel größere Spannung Ul (NOK in Fig. 2b) . In der zweiten Messsequenz, die in den Figuren 3a und 3b dargestellt ist, verbleiben die Schaltelemente Sl und S2 geschlossen, ebenso wie das Schaltelement S3 weiterhin geöffnet ist. Ebenso ist Stromquelle II aktiviert, hingegen findet eine Messung der Spannung U2 durch die zweite Exhaust gas sensor LS results in an approximately sawtooth-shaped, temporally shifted voltage Ul, which has a rather flat course in the "good case" OK If, however, one of the lines LI or L2 has an interruption, the voltage generated by the current source II increases due to the This results in a much greater voltage U1 (NOK in Fig. 2b) In the second measuring sequence, which is shown in Figures 3a and 3b, the switching elements Sl and S2 remain closed, as well as the switching element S3 is still open Likewise, power source II is activated, however, finds a Measurement of the voltage U2 by the second
Spannungsmessvorrichtung statt. Der Spannungswert U2 sollte im Gutfall, da kein Strom über den Anschluss 3 fließen kann und der Stromkreis über den Anschluss 2 geschlossen ist, klein sein, d.h. unterhalb einer Diagnoseschwelle. Ist hingegen die Leitung L2 defekt, so wird aufgrund des durch die erste Stromquelle II größeren Stroms eine deutlich größere Spannung U2 ermittelt. Ist dies der Fall, so kann auf einen Leitungsbruch der Leitung L2 geschlossen werden.  Voltage measuring device instead. The voltage value U2 should be small in the event of a fault, since no current can flow via the terminal 3 and the circuit is closed via the terminal 2, i. below a diagnostic threshold. If, on the other hand, the line L2 is defective, a significantly greater voltage U2 is determined on the basis of the current which is greater by the first current source II. If this is the case, it can be concluded that there is a line break in line L2.
In der dritten Messsequenz, welche in den Figuren 4a und 4b dargestellt ist, sind die Schaltelemente S2 und S3 geschlossen, während das Schaltelement Sl geöffnet ist. Es wird die zweite Stromquelle 12 aktiviert. Es erfolgt eine Messung der Spannung U2 durch die zweite Spannungsmessvorrichtung. Bedingt durch den Innenwiderstand der Referenzzelle, der typischerweise zwischen 75 Ω und 300 Ω liegt, und den durch die zweite Stromquelle 12 eingeprägten Strom ergibt sich im Gutfall (OK in Fig. 4b) ein sich aus den bekannten Größen plausibler Spannungswert. Ist eine der beiden Leitungen L2 oder L3 oder im Inneren des Abgassensors eine den Anschlüssen 2 und 3 zugeordnete Leitung defekt, so erhöht sich der durch die Stromquelle 12 erzeugte Spannung, wodurch die zweite Spannung U2 signifikant ansteigt (NOK) . Die gleiche Vorgehensweise erfolgt zur Überprüfung einer der Leitungen LI, L4, wobei dann die Schalter Sl und S4 geschlossen und die Schaltelemente S2 und S3 geöffnet sind. Es wird die dritte Stromquelle 13 aktiviert und die Spannung U3 ermittelt. Wird anhand der Spannung U3 ein Leitungsbruch detektiert, so kann jedoch nicht festgestellt werden, ob dieser der Leitung LI oder L4 zugeordnet ist. Nichtsdestotrotz kann der Defekt der elektrischen Kontaktierung auch hier signalisiert werden. In the third measuring sequence, which is shown in Figures 4a and 4b, the switching elements S2 and S3 are closed, while the switching element Sl is open. The second current source 12 is activated. There is a measurement of the voltage U2 by the second voltage measuring device. Due to the internal resistance of the reference cell, which is typically between 75 Ω and 300 Ω, and the current impressed by the second current source 12, a voltage value that is plausible from the known quantities results in the case of good (OK in FIG. 4b). If one of the two lines L2 or L3 or inside the exhaust gas sensor a line associated with the terminals 2 and 3 is defective, the voltage generated by the current source 12 increases, as a result of which the second voltage U2 increases significantly (NOK). The same procedure is used to check one of the lines LI, L4, in which case the switches S1 and S4 are closed and the switching elements S2 and S3 are open. The third current source 13 is activated and the voltage U3 is determined. If a line break is detected based on the voltage U3, however, it can not be determined whether it is assigned to the line LI or L4. Nevertheless, the defect of the electrical contact can also be signaled here.
Ein Vorteil des beschriebenen Vorgehens besteht darin, dass Mehrfachfehler, d.h. gleichzeitige Unterbrechungen auf mehr als einer Leitung, ebenfalls in dem beschriebenen Zyklus detektiert werden und nicht zum Ausfall der Diagnose führen. Werden die Stromquellen II bis 13 als Wechselstromquellen ausgebildet, so kann die Vorrichtung derart implementiert werden, dass automatisch eine Frequenzdemodulation vorgenommen wird und die durch den Wechselstrom hervorgerufene An advantage of the procedure described is that multiple errors, ie simultaneous interruptions on more than one line, are also detected in the described cycle and do not lead to failure of the diagnosis. If the current sources II to 13 are formed as alternating current sources, then the device can be implemented such that a frequency demodulation is automatically performed and that caused by the alternating current
Wechselspannung direkt zur Verfügung steht. Zu diesem Zweck umfassen die Spannungsmessvorrichtungen dem Fachmann bekannte Lock-In-Verstärker . Hierdurch kann der schaltungstechnische Aufwand reduziert werden. AC voltage is available directly. For this purpose, the voltage measuring devices comprise lock-in amplifiers known to the person skilled in the art. As a result, the circuit complexity can be reduced.
Die beschriebene Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie die Durchführung der beschriebenen Messsequenz kann vorteilhafterweise bereits beim Motorstart sowie laufend im Betrieb des Abgassensors durchgeführt werden. Hierzu ist eine lediglich kurze Betriebsunterbrechung der Abgasmessung erforderlich . The described circuit of the device according to the invention as well as the implementation of the described measuring sequence can advantageously be carried out already during the engine start as well as continuously during operation of the exhaust gas sensor. For this purpose, only a brief interruption of the exhaust gas measurement is required.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (CA) zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung (LI, L2, L3, L4) eines Abgassensors (LS) mit zwei Zellen (PZ, RZ) , bei dem eine erste der Zellen (PZ) zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss (1, 2) des Abgassensors (LS) und eine zweite der Zellen (RZ) zwischen dem zweiten und einem dritten Anschluss (2, 3) verschaltet ist, umfassend: 1. Device (CA) for diagnosing the electrical contact (LI, L2, L3, L4) of an exhaust gas sensor (LS) with two cells (PZ, RZ), wherein a first of the cells (PZ) between a first and a second terminal (1, 2) of the exhaust gas sensor (LS) and a second of the cells (RZ) between the second and a third terminal (2, 3) is connected, comprising:
eine erste Stromquelle (II) , die über ein erstes steuerbares Schaltelement (Sl) mit dem ersten Anschluss (1) verbunden und mit dem zweiten Anschluss (2) gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (1, 2) treibbar ist;  a first current source (II) which is connected via a first controllable switching element (S1) to the first terminal (1) and is coupled to the second terminal (2), by which a current between the first and the second terminal (1, 2 ) is drivable;
eine zweite Stromquelle (12), die über ein drittes steuerbares Schaltelement (Sl) mit dem dritten Anschluss (1) verbunden und mit dem zweiten Anschluss (2) gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss (2, 3) treibbar ist;  a second current source (12) which is connected via a third controllable switching element (Sl) to the third terminal (1) and to the second terminal (2), by which a current between the second and the third terminal (2, 3 ) is drivable;
eine erste Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (1, 2) verschaltet ist; eine zweite Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss (2, 3) verschaltet ist; einer Steuerung, durch die eine erste Spannung (Ul) der ersten Spannungsmesseinrichtung und/oder eine zweite Spannung (U2) der zweiten Spannungsmesseinrichtung in Abhängigkeit der Ansteuerung des ersten und des dritten Schaltelements (Sl, S2) sowie der ersten und der zweiten Stromquelle (II, 12) ermittelbar ist, wobei anhand der ermittelten ersten und/oder der zweiten Spannung (Ul, U2 ) auf einen Defekt der elektrischen Kontaktierung geschlossen werden kann,  a first voltage measuring device, which is connected between the first and the second terminal (1, 2); a second voltage measuring device connected between the second and third terminals (2, 3); a control, by which a first voltage (Ul) of the first voltage measuring device and / or a second voltage (U2) of the second voltage measuring device in dependence on the control of the first and the third switching element (Sl, S2) and the first and the second current source (II , 12) can be determined, wherein based on the determined first and / or second voltage (U1, U2) a defect in the electrical contact can be concluded,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der zweite Anschluss (2) als virtuelle Masse verschaltet ist . the second connection (2) is interconnected as virtual ground.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Stromquelle (II, 12) eine 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the first and / or the second current source (II, 12) a
Gleichstromquelle oder eine Wechselstromquelle ist. 1 ο DC source or an AC source is. 1 o
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Stromquelle (II, 12) , insbesondere auf unterschiedliche Nennströme, geregelt sind. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the first and the second current source (II, 12), in particular to different rated currents, are regulated.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or the second
Spannungsmessvorrichtung einen Lock-In-Verstärker zur Voltage measuring device a lock-in amplifier for
Ermittlung einer Gleichspannung umfassen. Detecting a DC voltage include.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgassensor (LS) einen 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas sensor (LS) a
Abgleichwiderstand (R4) umfasst, der zwischen dem ersten Anschluss (1) und einem vierten Anschluss (4) verschaltet ist und die Vorrichtung folgendes umfasst: Balancing resistor (R4), which is connected between the first terminal (1) and a fourth terminal (4) and the device comprises:
ein zweites steuerbares Schaltelement (S2), das zwischen dem zweiten Anschluss (2) und einem Knotenpunkt zwischen der ersten und der zweiten Stromquelle (II, 12) verschaltet ist; eine dritte Stromquelle (13), die über ein viertes steuerbares Schaltelement (S4) mit dem vierten Anschluss a second controllable switching element (S2) connected between the second terminal (2) and a node between the first and second current sources (II, 12); a third current source (13) connected via a fourth controllable switching element (S4) to the fourth terminal
(4) verbunden und einem Knotenpunkt zwischen dem ersten Schaltelement (Sl) und der ersten Stromquelle (II) gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem ersten und dem vierten Anschluss (1, 4) treibbar ist; (4) connected and coupled to a node between the first switching element (S1) and the first current source (II), by which a current between the first and the fourth terminal (1, 4) is drivable;
eine dritte Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem ersten und dem vierten Anschluss (1, 4) verschaltet ist; die Steuerung dazu ausgebildet ist, eine dritte Spannung a third voltage measuring device connected between the first and fourth terminals (1, 4); the controller is adapted to a third voltage
(U3) der dritten Spannungsmesseinrichtung in Abhängigkeit der Ansteuerung der Schaltelemente (Sl, S2, S3, S4) sowie der Stromquellen (II, 12, 13) zu ermitteln, wobei anhand der ermittelten dritten Spannung (U3) auf einen Defekt der elektrischen Kontaktierung am vierten Anschluss (4) geschlossen werden kann. (U3) of the third voltage measuring device as a function of the control of the switching elements (Sl, S2, S3, S4) and the current sources (II, 12, 13) to determine, based on the determined third voltage (U3) on a defect of the electrical contact on fourth connection (4) can be closed.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese diskret, in einem Mikrocontroller oder in einem Steuer-ASIC des Abgassensors (LS) integriert sind. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that they are discrete, integrated in a microcontroller or in a control ASIC of the exhaust gas sensor (LS).
7. Verfahren zur Diagnose der elektrischen Kontaktierung (LI, L2, L3, L4) eines Abgassensors (LS) mit zwei Zellen (PZ, RZ) , bei dem eine erste der Zellen (PZ) zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss (1, 2) des Abgassensors (LS) und eine zweite der Zellen (RZ) zwischen dem zweiten und einem dritten Anschluss (2, 3) verschaltet ist, mittels einer Vorrichtung, welche umfasst: eine erste Stromquelle (II) , die über ein erstes steuerbares Schaltelement (Sl) mit dem ersten Anschluss (1) verbunden und mit dem zweiten Anschluss (2) gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (1,7. A method for diagnosing the electrical contacting (LI, L2, L3, L4) of an exhaust gas sensor (LS) with two cells (PZ, RZ), in which a first of the cells (PZ) between a first and a second terminal (1, 2) of the exhaust gas sensor (LS) and a second of the cells (RZ) between the second and a third terminal (2, 3) is interconnected by means of a device which comprises: a first current source (II) via a first controllable switching element (S1) is connected to the first terminal (1) and coupled to the second terminal (2), by which a current between the first and the second terminal (1,
2) treibbar ist; 2) is drivable;
eine zweite Stromquelle (12), die über ein drittes steuerbares Schaltelement (Sl) mit dem dritten Anschluss (1) verbunden und mit dem zweiten Anschluss (2) gekoppelt ist, durch die ein Strom zwischen dem zweiten und dem dritten a second current source (12) connected to the third terminal (1) via a third controllable switching element (S1) and coupled to the second terminal (2) through which a current flows between the second and third ones
Anschluss (2, 3) treibbar ist; Connection (2, 3) is drivable;
eine erste Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss (1, 2) verschaltet ist; und eine zweite Spannungsmesseinrichtung, die zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss (2, 3) verschaltet ist; bei dem:  a first voltage measuring device, which is connected between the first and the second terminal (1, 2); and a second voltage measuring device connected between the second and third terminals (2, 3); in which:
eine erste Spannung (Ul) der ersten  a first voltage (Ul) of the first
Spannungsmesseinrichtung und/oder eine zweite Spannung (U2) der zweiten Spannungsmesseinrichtung in Abhängigkeit der Ansteuerung des ersten und des dritten Schaltelements Voltage measuring device and / or a second voltage (U2) of the second voltage measuring device as a function of the driving of the first and the third switching element
(Sl, S2) sowie der ersten und der zweiten Stromquelle (II, 12) ermittelt werden, wobei anhand der ermittelten ersten und/oder der zweiten Spannung (Ul, U2 ) auf einen Defekt der elektrischen Kontaktierung geschlossen wird, (S1, S2) as well as the first and the second current source (II, 12) are determined, wherein on the basis of the determined first and / or the second voltage (U1, U2) a defect of the electrical contact is concluded,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zur Überprüfung der elektrischen Kontaktierung nachfolgende Messungen durchgeführt werden: that the following measurements are carried out to check the electrical contact:
a) bei geschlossenem ersten Schaltelement (Sl) und geöffnetem dritten Schaltelement (S3) und aktivierter erster a) with the first switching element (S1) and the third switching element (S3) open and the first activated
Stromquelle (II) die erste Spannung (Ul) ermittelt wird, wobei bei einem Spannungswert der ersten Spannung (Ul) , der weit über dem Nennwiderstand der ersten Zelle (PZ) liegt, auf einen Kontaktierungsfehler am ersten oder zweiten Anschluss (1, 2) geschlossen wird; Current source (II) the first voltage (Ul) is determined, wherein at a voltage value of the first voltage (Ul), which is well above the nominal resistance of the first cell (PZ), is concluded of a contacting error at the first or second terminal (1, 2);
b) bei geschlossenem ersten Schaltelement (Sl) und geöffnetem dritten Schaltelement (S3) und aktivierter erster b) with the first switching element (S1) and the third switching element (S3) open and the first activated
Stromquelle (II) die zweite Spannung (U2) ermittelt wird, wobei bei einem Spannungswert der zweiten Spannung (U2) , der weit über dem Nennwiderstand der zweiten Zelle (RZ) liegt, auf einen Kontaktierungsfehler am zweiten Anschluss (2) geschlossen wird;  Current source (II) the second voltage (U2) is determined, wherein at a voltage value of the second voltage (U2), which is well above the nominal resistance of the second cell (RZ), a contacting error at the second terminal (2) is closed;
c) bei geöffnetem ersten Schaltelement (Sl) und geschlossenem dritten Schaltelement (S3) und aktivierter zweiter c) when the first switching element (Sl) and closed third switching element (S3) and activated second
Stromquelle (12) die zweite Spannung (U2) ermittelt wird, wobei bei einem Spannungswert der zweiten Spannung (U2) , der weit über dem Nennwiderstand der zweiten Zelle (RZ) liegt, auf einen Kontaktierungsfehler am zweiten oder dritten Anschluss (2, 3 ) geschlossen wird.  Current source (12) the second voltage (U2) is determined, wherein at a voltage value of the second voltage (U2), which is far above the nominal resistance of the second cell (RZ), to a contacting error at the second or third terminal (2, 3) is closed.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der ersten und/oder der zweiten Spannung (Ul, U2 ) im Betrieb des Abgassensors erfolgt. 8. The method according to claim 7, characterized in that the determination of the first and / or the second voltage (U1, U2) takes place during operation of the exhaust gas sensor.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Spannungen unabhängig vom Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine durchgeführt wird, welche den 9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the determination of the voltages is performed independently of the operation of an internal combustion engine, which the
Abgassensor (LS) umfasst. Exhaust gas sensor (LS) includes.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen alternativ in der Reihenfolge c) , b) und a) durchgeführt werden. 10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the measurements are carried out alternatively in the order c), b) and a).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Messung durchgeführt wird: d) bei geschlossenem ersten und viertem Schaltelement (Sl, S4)) und geöffnetem zweiten und dritten Schaltelement (S2, S3) und aktivierter dritter Stromquelle (13) die dritte Spannung (U3) ermittelt wird, wobei bei einem Spannungswert der dritten Spannung (U3) , der weit über dem Nennwiderstand des Abgleichwiderstands (R3) liegt, auf einen Kontaktierungsfehler am ersten oder vierten Anschluss 4) geschlossen wird. 11. The method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that is carried out as a further measurement: d) with closed first and fourth switching element (Sl, S4)) and opened second and third switching element (S2, S3) and activated third power source (13) the third voltage (U3) is determined, wherein at a voltage value of the third voltage (U3), which is far above the nominal resistance of the trimming resistor (R3), to a Contacting error at the first or fourth connection 4) is closed.
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