WO2019129411A1 - Control unit for operating a single-cell wideband oxygen sensor and a binary sensor - Google Patents

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WO2019129411A1
WO2019129411A1 PCT/EP2018/079007 EP2018079007W WO2019129411A1 WO 2019129411 A1 WO2019129411 A1 WO 2019129411A1 EP 2018079007 W EP2018079007 W EP 2018079007W WO 2019129411 A1 WO2019129411 A1 WO 2019129411A1
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Fabian Baumann
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    • G01N27/419Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells

Definitions

  • a jump probe is to be understood as meaning a lambda probe operating on the Nernst principle.
  • Jump probes are also referred to as two-point lambda probes.
  • the two-point lambda probes compare the residual oxygen content in the exhaust gas with the oxygen content of a reference gas atmosphere, which may be in the interior of the sensor device as circulating air, and indicate whether in the exhaust gas, a so-called “rich mixture” with a lambda value Lambda ⁇ 1 or a so-called “lean mixture” with a lambda value of lambda> 1 is present.
  • lambda denotes the ratio between the current air / fuel ratio and the stoichiometric air / fuel ratio.
  • a basic idea of the present invention is to design the control unit in such a way that a single-cell broadband lambda probe and a jump probe share a connection in common. As a result, the number of ports compared to conventional control units remain unchanged.
  • Figure 2 is a block diagram of a sensor system.
  • the sensor system comprises the control unit 10, the unicellular broadband lambda probe 12 and the jump probe 14.
  • the control unit 10 has three or four connections for electrically contacting the single-cell broadband lambda probe 12 and the jump probe 14.
  • the control unit 10 has four ports IPE, APE, RE, MES.
  • a first terminal IPE of the terminals IPE, APE, RE, MES is designed such that the single-cell broadband lambda probe 12 and the jump probe 14 are electrically contactable together at the first terminal IPE, as will be described in more detail below.

Abstract

The invention relates to a control unit (10) for operating a single-cell wideband oxygen sensor (12) and a binary sensor (14), in particular in an exhaust gas after-treatment system of an internal combustion engine. The control unit (10) has three or four connections (IPE, APE, RE, MES) for electrically contacting the single-cell wideband oxygen sensor (12) and the binary sensor (14). A first connection (IPE) of the connections (IPE, APE, RE, MES) is designed in such a way that the single-cell wideband oxygen sensor (12) and the binary sensor (14) can be electrically contacted together at the first connection (IPE).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Steuereinheit zum Betrieb einer einzelligen Breitbandlambdasonde und einer Control unit for operating a single cell broadband lambda probe and a
Sprungsonde jump probe
Stand der Technik State of the art
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung mindestens eines Anteils einer Gaskomponente aus einem Gasgemisch in einem Messgasraum bekannt. Die Erfindung wird im Folgenden ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausgestaltungen im Wesentlichen unter Bezugnahme auf Verfahren und Vorrichtungen beschrieben, welche zur quantitativen und/oder qualitativen Erfassung mindestens einer Gaskomponente aus einem Methods and devices for detecting at least a portion of a gas component from a gas mixture in a measuring gas space are known from the prior art. The invention will be described in the following without limitation of other possible embodiments substantially with reference to methods and apparatus which for quantitative and / or qualitative detection of at least one gas component of a
Gasgemisch in einem Messgasraum dienen. Bei dem Gas handelt es sich insbesondere um ein Abgas einer Verbrennungskraftmaschine, bei dem Serve gas mixture in a sample gas space. The gas is in particular an exhaust gas of an internal combustion engine, in which
Messgasraum insbesondere um einen Abgastrakt. Bei der Vorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Lambda-Sonde. Derartige Lambda-Sonden werden beispielsweise in Konrad Reif (Hrsg.), Sensoren im Kraftfahrzeug, 2. Auflage, Springer Vieweg, Seiten 160-165 beschrieben. Measuring gas chamber in particular around an exhaust tract. The device is preferably a lambda probe. Such lambda probes are described for example in Konrad Reif (ed.), Sensors in the motor vehicle, 2nd edition, Springer Vieweg, pages 160-165.
Lambda-Sonden, insbesondere so genannte universelle Lambda-Sonden, stellen zwei Stoffströme, insbesondere Sauerstoffströme, zwischen einem Hohlraum der Vorrichtung und dem Messgasraum ins Gleichgewicht. Einer der Stoffströme wird hierbei durch Konzentrationsunterschiede über eine Diffusionsbarriere getrieben. Ein weiterer Stoffstrom wird über einen Festkörperelektrolyten und zwei Lambda probes, in particular so-called universal lambda probes, balance two streams of material, in particular oxygen streams, between a cavity of the device and the sample gas space. One of the streams is driven by concentration differences through a diffusion barrier. Another stream is via a solid state electrolyte and two
Elektroden, insbesondere zwei Pumpelektroden, welche eine Pumpzelle ausbilden, gesteuert durch einen eingeprägten Pumpstrom getrieben. Die Pumpzelle wird hierbei vorzugsweise durch mindestens eine Heizung beheizt.Electrodes, in particular two pumping electrodes, which form a pumping cell, driven driven by an impressed pumping current. The pump cell is preferably heated by at least one heater.
Der Pumpstrom kann dabei so eingeregelt werden, dass sich in dem Hohlraum eine konstante und sehr geringe Sauerstoffkonzentration einstellt. Ein Konzentrationsprofil über eine Diffusionsbarriere ist durch einen konstanten Regelpunkt in dem Hohlraum, insbesondere eine konstante Sollspannung, resultierend in einer Sauerstoffkonzentration und durch eine abgasseitige Sauerstoffkonzentration eindeutig bestimmt. Ein Zustrom von The pumping current can be regulated in such a way that a constant and very low oxygen concentration is established in the cavity. On Concentration profile over a diffusion barrier is uniquely determined by a constant control point in the cavity, in particular a constant setpoint voltage, resulting in an oxygen concentration and by an exhaust gas oxygen concentration. An influx of
Sauerstoffmolekülen aus dem Messgasraum zum Hohlraum stellt sich entsprechend diesem eindeutigen Konzentrationsprofil ein und entspricht dem geregelten Pumpstrom. Daher dient der Pumpstrom als Messwert für die Sauerstoffkonzentration im Messgasraum, insbesondere für die abgasseitig anliegende Sauerstoffkonzentration. Oxygen molecules from the sample gas space to the cavity adjusts according to this unique concentration profile and corresponds to the regulated pumping current. Therefore, the pumping current serves as a measured value for the oxygen concentration in the measuring gas space, in particular for the oxygen concentration on the exhaust gas side.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Varianten von Lambda- Sonden bekannt. Insbesondere hinsichtlich der Möglichkeiten in Bezug auf die Regelung der Sonden unterscheiden sich Zweipunkt-Lambdasonden von Breitband-Lambda-Sonden. Different variants of lambda probes are known from the prior art. In particular, with regard to the possibilities with regard to the control of the probes, two-point lambda probes differ from broadband lambda probes.
Die Zweipunkt-Lambdasonden vergleichen den Restsauerstoffanteil in dem Abgas mit dem Sauerstoffanteil einer Referenzgas-Atmosphäre, welche sich in dem Inneren der Sensorvorrichtung als Umluft befinden kann, und zeigen an, ob in dem Abgas ein so genanntes„fettes Gemisch“ mit einem Lambda-Wert von Lambda < 1 oder ein so bezeichnetes„mageres Gemisch“ mit einem Lambda- Wert von Lambda > 1 vorliegt. Hierbei bezeichnet Lambda das Verhältnis zwischen dem aktuellen Luft/Kraftstoff- Verhältnis und dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Aufgrund des Aufbaus der Zweipunkt-Lambdasonde tritt in der Kennlinie der Zweipunkt-Lambdasonde jedoch ein Sprung in der Sondenspannung bei Lambda = 1 auf, so dass die Zweipunkt-Lambdasonde lediglich eine Regelung der Zusammensetzung des Gemisches auf einen Lambda-Wert von Lambda = 1 ermöglicht. Aus diesem Grund werden solchen Lambdasonden auch als Sprungsonden bezeichnet. The two-point lambda probes compare the residual oxygen content in the exhaust gas with the oxygen content of a reference gas atmosphere, which may be in the interior of the sensor device as circulating air, and indicate whether in the exhaust gas, a so-called "rich mixture" with a lambda value Lambda <1 or a so-called "lean mixture" with a lambda value of lambda> 1 is present. Here lambda denotes the ratio between the current air / fuel ratio and the stoichiometric air / fuel ratio. Due to the construction of the two-point lambda probe occurs in the characteristic of the two-point lambda probe, however, a jump in the probe voltage at lambda = 1, so that the two-point lambda probe only allows control of the composition of the mixture to a lambda value of lambda = 1 , For this reason, such lambda probes are also referred to as jump probes.
Im Gegensatz hierzu kann mittels der Breitbandlambdasonde die Sauerstoff- Konzentration in dem Abgas über einen großen Lambda-Bereich bestimmt werden und hieraus auf das Luft- Kraftstoff- Verhältnis im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine geschlossen werden. Die Breitbandlambdasonde kann daher nicht nur im stöchiometrischen Punkt bei Lambda = 1, sondern sowohl in dem mageren Gemisch als auch in dem fetten Gemisch den Lambda- Wert für die Sauerstoff- Konzentration in dem Abgas der Verbrennungskraft maschine bestimmen. Zur Regelung werden Breitbandlambdasonden In contrast, by means of the broadband lambda probe, the oxygen concentration in the exhaust gas can be determined over a large lambda range and from this the air-fuel ratio in the combustion chamber of the internal combustion engine can be concluded. The broadband lambda probe can therefore not only determine the lambda value in the stoichiometric point at lambda = 1, but also in the lean mixture as well as in the rich mixture. Determine the value of the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine. To control broadband lambda probes
üblicherweise mit einer festen Pumpspannung beaufschlagt, was als Usually subjected to a fixed pumping voltage, what as
„Grenzstromprinzip“ bezeichnet wird. "Limiting current principle" is called.
Hinsichtlich ihres Aufbaus unterscheiden sich Breitbandlambdasonden nach dem Grenzstromprinzip mit einer Zelle, welche auch als„Pumpzelle“ bezeichnet wird, von Breitbandlambdasonden mit zwei Zellen, welche üblicherweise die With regard to their construction, broadband lambda probes according to the limiting current principle with a cell, which is also referred to as a "pumping cell", differ from broadband lambda probes with two cells, which are commonly used
Bezeichnungen„Pumpzelle“ und„Referenzzelle“ tragen. Die Wear the terms "pump cell" and "reference cell". The
Breitbandlambdasonde mit einer Zelle verfügt hierbei über zwei auf einem Festkörperelektrolyten angeordnete Elektroden, wobei eine Elektrode (äußere Pumpelektrode) über einen Referenz- bzw. Abluftkanal in ein Referenzgas reicht und die andere Elektrode (innere Pumpelektrode) über eine Diffusionsbarriere in das Messgas bzw. Abgas reicht. Gemäß dem Grenzstromprinzip liegt hierbei eine feste Pumpspannung an der Pumpzelle an, welcher die beiden Elektroden umfasst. Demgegenüber werden zur Bestimmung des Lambda-Wertes in Breitbandlambdasonden nach dem Grenzstrom-Prinzip mit zwei Zellen eine erste Elektrode, welche hinter einer Diffusionsbarriere im Abgas angeordnet ist und daher auch als„innere Pumpelektrode“ IPN bezeichnet wird, und eine zweite Elektrode, welche üblicherweise als„Referenzelektrode“ RE bezeichnet wird, da sie in einem Referenzluftkanal angeordnet ist, eingesetzt. In this case, a broadband lambda probe with a cell has two electrodes arranged on a solid electrolyte, one electrode (outer pumping electrode) passing into a reference gas via a reference or exhaust air channel and the other electrode (inner pumping electrode) passing into the measurement gas or exhaust gas via a diffusion barrier , According to the limiting current principle, a fixed pumping voltage is applied to the pumping cell, which comprises the two electrodes. In contrast, to determine the lambda value in broadband lambda probes according to the limiting current principle with two cells, a first electrode, which is arranged behind a diffusion barrier in the exhaust gas and therefore also referred to as "inner pumping electrode" IPN, and a second electrode, which is commonly referred to as Reference electrode "RE" is used since it is arranged in a reference air channel.
Üblicherweise werden die Lambdasonden mit einer entsprechenden Usually, the lambda probes with a corresponding
Steuereinheit in Gestalt einer integrierten Schaltung (IC) verbunden. So lässt sich mittels einer solchen Steuereinheit eine Breitbandlambdasonde mit Hilfe eines einzelnen ASICs (ASIC = Application Specific Integrated Circuit) betreiben und überwachen. Dieser ASIC dient insbesondere zur Bereitstellung eines geregelten Pumpstroms (Ip) und dessen Erfassung, zur Erfassung des Control unit in the form of an integrated circuit (IC) connected. Thus, by means of such a control unit, a broadband lambda probe can be operated and monitored with the aid of a single ASIC (Application Specific Integrated Circuit). This ASIC serves in particular for the provision of a regulated pumping current (Ip) and its detection, for detecting the
Sensorinnenwiderstandes (Ri) zur Temperaturüberwachung des Sensors sowie zur Überwachung und ggf. den Schutz sämtlicher Sensorleitungen. Sensor internal resistance (Ri) for temperature monitoring of the sensor as well as for monitoring and, if necessary, the protection of all sensor cables.
Trotz der durch die genannten Steuereinheiten bewirkten Vorteile, weisen diese noch verbesserungsbedarf auf. So kann mit bekannten integrierten Despite the advantages brought about by the aforementioned control units, they still need to be improved. So can with known integrated
Auswertebausteinen („Lambda-ASICs“) pro ASIC exakt eine Evaluation blocks ("lambda ASICs") per ASIC exactly one
Breitbandlambdasonde oder eine Kombination aus Breitbandlambdasonde und einer Sprungsonde betrieben werden. Im letzteren Fall wird für die Sprungsonde ein extra Interface im ASIC vorgehalten. Broadband lambda probe or a combination of broadband lambda probe and a jump probe operated. In the latter case, an extra interface is kept in the ASIC for the jump probe.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Es werden daher eine Steuereinheit und ein Sensorsystem vorgeschlagen, die die Nachteile der bekannten Steuereinheiten zumindest weitgehend vermeiden. Insbesondere ermöglicht die vorgeschlagene Steuereinheit den Betrieb einer Kombination aus einzelliger Breitbandlambdasonde und Sprungsonde, ohne dass die Anzahl der Interfaces bzw. Anschlüsse des ASIC verändert werden muss. Therefore, a control unit and a sensor system are proposed which at least largely avoid the disadvantages of the known control units. In particular, the proposed control unit allows the operation of a combination of single-cell broadband lambda probe and jump probe, without the number of interfaces or connections of the ASIC must be changed.
Eine erfindungsgemäße Steuereinheit zum Betrieb einer einzelligen A control unit according to the invention for operating a unicellular
Breitbandlambdasonde und einer Sprungsonde, insbesondere in einem Broadband lambda probe and a jumping probe, especially in one
Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, weist zum Exhaust after-treatment system of an internal combustion engine, has to
elektrischen Kontaktieren der einzelligen Breitbandlambdasonde und der Sprungsonde 3 oder 4 Anschlüsse auf. Ein erster Anschluss der Anschlüsse ist derart ausgebildet, dass die einzellige Breitbandlambdasonde und die electrically contacting the unicellular broadband lambda probe and the jump probe 3 or 4 ports on. A first terminal of the terminals is formed such that the unicellular broadband lambda probe and the
Sprungsonde gemeinsam an dem ersten Anschluss elektrisch kontaktierbar sind. Mittels der erfindungsgemäßen Steuereinheit lässt sich eine einzellige Jump probe are electrically contacted together at the first terminal. By means of the control unit according to the invention can be a unicellular
Breitbandlambdasonde und eine Sprungsonde mit Hilfe eines einzelnen ASICs (ASIC = Application Specific Integrated Circuit) betreiben und überwachen. Broadband lambda probe and a jump probe using a single ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and monitor.
Dieser ASIC dient insbesondere zur Bereitstellung eines geregelten Pumpstroms (Ip) und dessen Erfassung, zur Erfassung des Sensorinnenwiderstandes (Ri) zur Temperaturüberwachung der Sonden sowie zur Überwachung und ggf. den Schutz sämtlicher Sensorleitungen.  This ASIC serves, in particular, for providing a regulated pump current (Ip) and its detection, for detecting the internal sensor resistance (Ri) for temperature monitoring of the probes and for monitoring and possibly protecting all sensor lines.
Bei einer Weiterbildung umfasst die Steuereinheit weiterhin eine erste elektrische Stromquelle zum Herstellen einer Betriebsbereitschaft der einzelligen In a further development, the control unit further comprises a first electrical current source for producing a readiness for operation of the unicellular
Breitbandlambdasonde, insbesondere zum Herstellen der Referenz der einzelligen Breitbandlambdasonde, und eine zweite elektrische Stromquelle zum Herstellen einer Betriebsbereitschaft der Sprungsonde, wobei sich die erste elektrische Stromquelle von der zweiten elektrischen Stromquelle unterscheidet, wobei ein zweiter Anschluss der Anschlüsse mit der ersten elektrischen A broadband lambda probe, in particular for establishing the reference of the single-cell broadband lambda probe, and a second electrical current source for producing an operational readiness of the jump probe, wherein the first electrical current source differs from the second electrical current source, wherein a second terminal of the terminals with the first electrical
Stromquelle elektrisch kontaktiert ist und ein dritter Anschluss der Anschlüsse mit der zweiten elektrischen Stromquelle elektrisch kontaktiert ist. Dadurch lassen sich die einzellige Breitbandlambdasonde und die Sprungsonde getrennt voneinander mit elektrischem Strom versorgen und ansteuern. So ist die erste elektrische Stromquelle ausgebildet, einen technisch positiven elektrischen Strom von dem zweiten Anschluss zu dem ersten Anschluss über die einzellige Breitbandlambdasonde fließen lassen. Die erste elektrische Stromquelle kann aber auch einen technisch negativen elektrischen Strom von dem ersten Anschluss zu dem zweiten Anschluss senken. Die zweite elektrische Stromquelle ist ausgebildet, einen technisch positiven elektrischen Strom von dem dritten Anschluss zu dem ersten Anschluss über die Sprungsonde fließen zu lassen. Power source is electrically contacted and a third connection of the connections with the second electrical power source is electrically contacted. As a result, the unicellular broadband lambda probe and the jump probe can be supplied and controlled separately with electric current. Thus, the first electric current source is designed to allow a technically positive electric current to flow from the second terminal to the first terminal via the single-celled broadband lambda probe. However, the first electric current source can also lower a technically negative electric current from the first terminal to the second terminal. The second electric current source is configured to allow a technically positive electric current to flow from the third terminal to the first terminal via the jump probe.
Bei einer Weiterbildung weist die einzellige Breitbandlambdasonde eine In one development, the unicellular broadband lambda probe has a
Pumpzelle mit einer äußeren Pumpelektrode und einer inneren Pumpelektrode auf, wobei der erste Anschluss zum elektrischen Kontaktieren der Sprungsonde und der inneren Pumpelektrode ausgebildet ist. Dadurch lassen sich die beiden Sonden besonders einfach elektrisch kontaktieren und zuverlässig ansteuern. Pump cell having an outer pumping electrode and an inner pumping electrode, wherein the first terminal for electrically contacting the jumping probe and the inner pumping electrode is formed. This makes it particularly easy to contact the two probes electrically and drive reliably.
Bei einer Weiterbildung ist der zweite Anschluss der Anschlüsse zum In a further development, the second connection of the connections to
elektrischen Kontaktieren der äußeren Pumpelektrode ausgebildet. Dadurch lassen sich die beiden Sonden besonders einfach elektrisch kontaktieren und zuverlässig ansteuern. electrically contacting the outer pumping electrode formed. This makes it particularly easy to contact the two probes electrically and drive reliably.
Bei einer Weiterbildung weist die Sprungsonde zum elektrischen Kontaktieren einen Pluspol und einen Pluspol auf, wobei der erste Anschluss zum elektrischen Kontaktieren des Minuspols der Sprungsonde ausgebildet ist. Dadurch lassen sich die beiden Sonden besonders einfach elektrisch kontaktieren und zuverlässig ansteuern. In a further development, the jump probe for electrical contacting has a positive pole and a positive pole, the first terminal being designed to make electrical contact with the negative terminal of the jumping probe. This makes it particularly easy to contact the two probes electrically and drive reliably.
Bei einer Weiterbildung ist der dritte Anschluss der Anschlüsse zum elektrischen Kontaktieren des Pluspols der Sprungsonde ausgebildet. In a further development, the third connection of the connections for electrically contacting the positive pole of the jump probe is formed.
Bei einer Weiterbildung weist die Steuereinheit vier Anschlüsse auf, wobei ein vierter Anschluss der Anschlüsse zum elektrischen Kontaktieren der einzelligen Breitbandlambdasonde ausgebildet ist. Dadurch lassen sich die beiden Sonden besonders einfach elektrisch kontaktieren und zuverlässig ansteuern. Ein erfindungsgemäßes Sensorsystem, insbesondere zum Betrieb in einem Abgasnachbehandlungssystem, umfasst eine einzellige Breitbandlambdasonde, eine Sprungsonde und eine erfindungsgemäße Steuereinheit. Dabei ist der erste Anschluss der Anschlüsse mit der einzelligen Breitbandlambdasonde und der Sprungsonde gemeinsam elektrisch kontaktiert. In a further development, the control unit has four connections, wherein a fourth connection of the connections for electrically contacting the single-cell broadband lambda probe is formed. This makes it particularly easy to contact the two probes electrically and drive reliably. A sensor system according to the invention, in particular for operation in an exhaust aftertreatment system, comprises a single-cell broadband lambda probe, a jumping probe and a control unit according to the invention. In this case, the first connection of the connections with the single-cell broadband lambda probe and the jump probe is electrically contacted together.
Bei einer Weiterbildung umfasst die Steuereinheit weiterhin eine erste elektrische Stromquelle zum Herstellen einer Betriebsbereitschaft der einzelligen In a further development, the control unit further comprises a first electrical current source for producing a readiness for operation of the unicellular
Breitbandlambdasonde, insbesondere zum Herstellen der Referenz der einzelligen Breitbandlambdasonde, und eine zweite elektrische Stromquelle zum Herstellen einer Betriebsbereitschaft der Sprungsonde, wobei sich die erste elektrische Stromquelle von der zweiten elektrischen Stromquelle unterscheidet, wobei ein zweiter Anschluss der Anschlüsse mit der ersten elektrischen A broadband lambda probe, in particular for establishing the reference of the single-cell broadband lambda probe, and a second electrical current source for producing an operational readiness of the jump probe, wherein the first electrical current source differs from the second electrical current source, wherein a second terminal of the terminals with the first electrical
Stromquelle elektrisch kontaktiert ist und ein dritter Anschluss der Anschlüsse mit der zweiten elektrischen Stromquelle elektrisch kontaktiert ist. Power source is electrically contacted and a third terminal of the terminals is electrically contacted with the second electrical power source.
Bei einer Weiterbildung weist die einzellige Breitbandlambdasonde eine In one development, the unicellular broadband lambda probe has a
Pumpzelle mit einer äußeren Pumpelektrode und einer inneren Pumpelektrode auf, wobei der erste Anschluss mit der Sprungsonde und der inneren Pump cell with an outer pumping electrode and an inner pumping electrode, wherein the first connection with the jump probe and the inner
Pumpelektrode elektrisch kontaktiert ist. Pump electrode is electrically contacted.
Bei einer Weiterbildung ist der zweite Anschluss der Anschlüsse mit der äußeren Pumpelektrode elektrisch kontaktiert. In a development, the second connection of the connections is electrically contacted with the outer pumping electrode.
Bei einer Weiterbildung weist die Sprungsonde zum elektrischen Kontaktieren einen Pluspol und einen Minuspol auf, wobei der erste Anschluss mit dem Minuspol der Sprungsonde elektrisch kontaktiert ist. In a further development, the jump probe for electrical contacting has a positive pole and a negative pole, wherein the first terminal is electrically contacted with the negative pole of the jump probe.
Bei einer Weiterbildung ist der dritte Anschluss der Anschlüsse mit dem Pluspol der Sprungsonde elektrisch kontaktiert. In a further development, the third connection of the connections is electrically contacted with the positive pole of the jump probe.
Bei einer Weiterbildung weist die Steuereinheit vier Anschlüsse auf, wobei ein vierter Anschluss der Anschlüsse mit der einzelligen Breitbandlambdasonde elektrisch kontaktiert ist. Unter einer Steuereinheit ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung In a further development, the control unit has four connections, wherein a fourth connection of the connections is electrically contacted with the single-cell broadband lambda probe. Under a control unit is within the scope of the present invention
grundsätzlich jede Steuerung zu verstehen, die geeignet ist, eine einzellige Breitbandlambdasonde und eine Sprungsonde zu steuern, eine solche basically to understand any controller capable of controlling a single cell broadband lambda probe and a jump probe, one such
Steuereinheit kann als integrierte Schaltung (IC) ausgebildet sein. Control unit can be designed as an integrated circuit (IC).
Unter einer einzelligen Breitbandlambdasonde ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Breitbandlambdasonde mit lediglich einer einzigen Under a single-cell broadband lambda probe is in the context of the present invention, a broadband lambda probe with only a single
elektrochemischen Zelle in Form einer Pumpzelle zu verstehen, die zwei durch einen Festelektrolyten voneinander getrennte Elektroden aufweist. Die To understand electrochemical cell in the form of a pump cell having two separated by a solid electrolyte electrodes. The
Breitbandlambdasonde mit einer Zelle verfügt somit über zwei auf einem Broadband lambda probe with one cell thus has two on one
Festelektrolyten angeordnete Elektroden, wobei eine Elektrode (äußere Solid electrolyte arranged electrodes, wherein an electrode (outer
Pumpelektrode) über einen Referenz- bzw. Abluftkanal in ein Referenzgas reicht und die andere Elektrode (innere Pumpelektrode) über eine Diffusionsbarriere in das Messgas bzw. Abgas reicht. Die einzellige Breitbandlambdasonde arbeitet nach dem Grenzstromprinzip. Gemäß dem Grenzstromprinzip liegt hierbei eine feste Pumpspannung an der Pumpzelle an, welcher die beiden Elektroden umfasst. Pump electrode) via a reference or exhaust duct into a reference gas ranges and the other electrode (inner pumping electrode) via a diffusion barrier into the sample gas or exhaust gas ranges. The unicellular broadband lambda probe works according to the limiting current principle. According to the limiting current principle, a fixed pumping voltage is applied to the pumping cell, which comprises the two electrodes.
Unter einer Sprungsonde ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine nach dem Nernst-Prinzip arbeitende Lambdasonde zu verstehen. Sprungsonden werden auch als Zweipunkt-Lambdasonden bezeichnet. Die Zweipunkt- Lambdasonden vergleichen den Restsauerstoffanteil in dem Abgas mit dem Sauerstoffanteil einer Referenzgas-Atmosphäre, welche sich in dem Inneren der Sensorvorrichtung als Umluft befinden kann, und zeigen an, ob in dem Abgas ein so genanntes„fettes Gemisch“ mit einem Lambda-Wert von Lambda < 1 oder ein so bezeichnetes„mageres Gemisch“ mit einem Lambda-Wert von Lambda > 1 vorliegt. Hierbei bezeichnet Lambda das Verhältnis zwischen dem aktuellen Luft/Kraftstoff- Verhältnis und dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Aufgrund des Aufbaus der Zweipunkt-Lambdasonde tritt in der Kennlinie der Zweipunkt-Lambdasonde jedoch ein Sprung in der Sondenspannung bei Lambda = 1 auf, so dass die Zweipunkt-Lambdasonde lediglich eine Regelung der Zusammensetzung des Gemisches auf einen Lambda-Wert von Lambda = 1 ermöglicht. Aus diesem Grund werden solchen Lambdasonden auch als In the context of the present invention, a jump probe is to be understood as meaning a lambda probe operating on the Nernst principle. Jump probes are also referred to as two-point lambda probes. The two-point lambda probes compare the residual oxygen content in the exhaust gas with the oxygen content of a reference gas atmosphere, which may be in the interior of the sensor device as circulating air, and indicate whether in the exhaust gas, a so-called "rich mixture" with a lambda value Lambda <1 or a so-called "lean mixture" with a lambda value of lambda> 1 is present. Here lambda denotes the ratio between the current air / fuel ratio and the stoichiometric air / fuel ratio. Due to the construction of the two-point lambda probe occurs in the characteristic of the two-point lambda probe, however, a jump in the probe voltage at lambda = 1, so that the two-point lambda probe only allows control of the composition of the mixture to a lambda value of lambda = 1 , For this reason, such lambda probes are also called
Sprungsonden bezeichnet. Unter einem Festelektrolyten ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Körper oder Gegenstand mit elektrolytischen Eigenschaften, also mit Ionen leitenden Eigenschaften, zu verstehen. Insbesondere kann es sich um einen keramischen Festelektrolyten handeln. Dies umfasst auch das Rohmaterial eines Festelektrolyten und daher die Ausbildung als so genannter Grünling oder Bräunling, der erst nach einem Sintern zu einem Festelektrolyten wird. Jump sensors are called. In the context of the present invention, a solid electrolyte is to be understood as meaning a body or article having electrolytic properties, that is to say having ion-conducting properties. In particular, it may be a ceramic solid electrolyte. This also includes the raw material of a solid electrolyte and therefore the formation as a so-called green compact or browning, which only becomes a solid electrolyte after sintering.
Insbesondere kann der Festelektrolyt als Festelektrolytschicht oder aus mehreren Festelektrolytschichten ausgebildet sei. Unter einer Schicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine einheitliche Masse in flächenhafter Ausdehnung einer gewissen Höhe zu verstehen, die über, unter oder zwischen anderen Elementen liegt. In particular, the solid electrolyte may be formed as a solid electrolyte layer or from a plurality of solid electrolyte layers. In the context of the present invention, a layer is to be understood as a uniform mass in the areal extent of a certain height which lies above, below or between other elements.
Unter einer Elektrode ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein ein Element zu verstehen, welches in der Lage ist, den Festelektrolyten derart zu kontaktieren, dass durch den Festelektrolyten und die Elektrode ein Strom aufrechterhalten werden kann. Dementsprechend kann die Elektrode ein Element umfassen, an welchem die Ionen in den Festelektrolyten eingebaut und/oder aus dem Festelektrolyten ausgebaut werden können. Typischerweise umfassen die Elektroden eine Edelmetallelektrode, welche beispielsweise als Metall- Keramik- Elektrode auf dem Festelektrolyten aufgebracht sein kann oder auf andere Weise mit dem Festelektrolyten in Verbindung stehen kann. Typische Elektrodenmaterialien sind Platin-Cermet- Elektroden. Auch andere Edelmetalle, wie beispielsweise Gold oder Palladium, sind jedoch grundsätzlich einsetzbar. An electrode in the context of the present invention is generally understood to mean an element which is capable of contacting the solid electrolyte in such a way that a current can be maintained by the solid electrolyte and the electrode. Accordingly, the electrode may comprise an element to which the ions can be incorporated in the solid electrolyte and / or removed from the solid electrolyte. Typically, the electrodes comprise a noble metal electrode, which may, for example, be deposited on the solid electrolyte as a metal-ceramic electrode or otherwise be in communication with the solid electrolyte. Typical electrode materials are platinum cermet electrodes. However, other precious metals, such as gold or palladium, are in principle applicable.
Unter einem Heizelement ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element zu verstehen, das zum Erwärmen des Festelektrolyten und der Elektroden auf mindestens ihre Funktionstemperatur und vorzugsweise auf ihre In the context of the present invention, a heating element is to be understood as meaning an element which is suitable for heating the solid electrolyte and the electrodes to at least their functional temperature and preferably to their temperature
Betriebstemperatur dient. Die Funktionstemperatur ist diejenige Temperatur, ab der der Festelektrolyt für Ionen leitend wird und die ungefähr 350 °C beträgt. Davon ist die Betriebstemperatur zu unterscheiden, die diejenige Temperatur ist, bei der das Sensorelement üblicherweise betrieben wird und die höher ist als die Funktionstemperatur. Die Betriebstemperatur kann beispielsweise von 700 °C bis 950 °C sein. Das Heizelement kann einen Heizbereich und mindestens eine Zuleitungsbahn umfassen. Unter einem Heizbereich ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Bereich des Heizelements zu verstehen, der in dem Schichtaufbau entlang einer zu der Oberfläche des Sensorelements senkrechten Richtung mit einer Elektrode überlappt. Üblicherweise erwärmt sich der Operating temperature is used. The functional temperature is the temperature at which the solid electrolyte becomes conductive to ions and which is approximately 350 ° C. Of this, the operating temperature is to be distinguished, which is the temperature at which the sensor element is usually operated and which is higher than the operating temperature. The operating temperature may be, for example, from 700 ° C to 950 ° C. The heating element may comprise a heating area and at least one feed track. Under a heating area is under the The present invention is intended to understand the region of the heating element which overlaps with an electrode in the layer structure along a direction perpendicular to the surface of the sensor element. Usually it heats up
Heizbereich während des Betriebs stärker als die Zuleitungsbahn, so dass diese unterscheidbar sind. Die unterschiedliche Erwärmung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Heizbereich einen höheren elektrischen Widerstand aufweist als die Zuleitungsbahn. Der Heizbereich und/oder die Zuleitung sind beispielsweise als elektrische Widerstandsbahn ausgebildet und erwärmen sich durch Anlegen einer elektrischen Spannung. Das Heizelement kann beispielsweise aus einem Platin-Cermet hergestellt sein. Heating area during operation stronger than the supply line, so that they are distinguishable. The different heating can for example be realized in that the heating area has a higher electrical resistance than the supply track. The heating area and / or the supply line are formed, for example, as an electrical resistance path and heat up by applying an electrical voltage. The heating element may for example be made of a platinum cermet.
Die Ausdrücke„erste“,„zweite“,„dritte“ und„vierte“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung lediglich zur Unterscheidung der entsprechenden Bauteile verwendet und sollen keine bestimmte Reihenfolge oder Gewichtung angeben. The terms "first," "second," "third," and "fourth" are used in the present invention only to distinguish the corresponding components and are not intended to indicate a particular order or weighting.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist, die Steuereinheit so auszubilden, dass sich eine einzellige Breitbandlambdasonde und Sprungsonde einen Anschluss gemeinsam teilen. Dadurch kann die Anzahl der Anschlüsse im Vergleich zu herkömmlichen Steuereinheiten unverändert bleiben. A basic idea of the present invention is to design the control unit in such a way that a single-cell broadband lambda probe and a jump probe share a connection in common. As a result, the number of ports compared to conventional control units remain unchanged.
Die erfindungsgemäße Steuereinheit bzw. das Sensorsystem bieten folgende Vorteile. Kosten für eine Mikrocontroller- Ressource und diskrete Bauteile werden eingespart. Die Temperaturmessung der Sprungsonde ist schneller und liefert dadurch ein genaueres Nutzsignal als bei einem diskret aufgebautem The control unit according to the invention or the sensor system offer the following advantages. Costs for a microcontroller resource and discrete components are saved. The temperature measurement of the jump probe is faster and thus provides a more accurate useful signal than in a discretely constructed
Auswertemodul. Die Auswertung von Sprungsonden unterschiedlicher Hersteller ist über eine entsprechende Software- Konfiguration möglich. Mit der Evaluation module. The evaluation of jump probes from different manufacturers is possible via a corresponding software configuration. With the
Steuereinheit wird die gängige Lambdasonden-Bestückung in Gasoline- Systemen bestehend aus einer einzelligen Breitbandlambdasonde vor dem Katalysator und einer Sprungsonde nach dem Katalysator abgedeckt. Die Steuereinheit ist jedoch ebenso in Dieselsystemen einsetzbar. Es müssen weniger Bauteile bestückt und geprüft werden. Die Entwicklungskosten sind geringer, da die Entwicklung und Absicherung nur eines ASICs erforderlich ist. Control unit is the usual lambda probe assembly in Gasoline systems consisting of a single-cell broadband lambda probe before the catalyst and a jump probe after the catalyst covered. However, the control unit can also be used in diesel systems. Fewer components have to be equipped and tested. Development costs are lower as development and protection of only one ASIC is required.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Brief description of the drawings Further optional details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit zum Betrieb einer einzelligen Breitbandlambdasonde und einer Sprungsonde und Figure 1 is a block diagram of a control unit for operating a single-cell broadband lambda probe and a jump probe and
Figur 2 ein Blockschaltbild eines Sensorsystems. Figure 2 is a block diagram of a sensor system.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuereinheit 10 zum Betrieb einer einzelligen Breitbandlambdasonde 12 und einer Sprungsonde 14 (Figur 2). Die Steuereinheit basiert in ihrer Funktion auf einem Auswertebaustein für eine zweizeilige Breitbandlambdasonde, der von der Anmelderin unter der FIG. 1 shows a block diagram of a control unit 10 for operating a single-cell broadband lambda probe 12 and a jump probe 14 (FIG. 2). The control unit is based in its function on an evaluation module for a two-line broadband lambda probe, by the applicant under the
Bezeichnung CJ135 vertrieben wird. Die Steuereinheit 10 ist daher mit der einzelligen Breitbandlambdasonde 12 und der Sprungsonde 14 Signal- bzw. datentechnisch verbunden, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Zusätzlich besteht eine Signalverbindung mit einem externen Mikrocontroller 16. Designation CJ135 is sold. The controller 10 is therefore signal coupled to the single cell broadband lambda probe 12 and the jump probe 14, as will be described in more detail below. In addition, there is a signal connection to an external microcontroller 16.
Die Steuereinheit 10 umfasst einen Analog/Digital-Wandler 18, einen Filter 20 sowie ein SPI-Schieberegister (SPI = Serial Peripheral Interface) 22. Mittels des Analog/Digital-Wandlers 18 werden die von der einzelligen The control unit 10 comprises an analog-to-digital converter 18, a filter 20 and an SPI (Serial Peripheral Interface) shift register 22. By means of the analog-to-digital converter 18, those of the unicellular
Breitbandlambdasonde 12 und der Sprungsonde 14 gelieferten analogen Broadband lambda probe 12 and the jump probe 14 supplied analog
Messdaten für die digitale Weiterverarbeitung digitalisiert. Mittels des Filters 20, bevorzugt ein Tiefpassfilter, wird das Signalrauschen der von der einzelligen Breitbandlambdasonde und der Sprungsonde gelieferten Messsignale verringert. Die so gefilterten digitalen Daten werden an den Mikrocontroller 16 übertragen. Measurement data digitized for digital further processing. By means of the filter 20, preferably a low-pass filter, the signal noise of the measurement signals supplied by the single-cell broadband lambda probe and the jump probe is reduced. The thus filtered digital data is transmitted to the microcontroller 16.
Die Steuereinheit 10 umfasst weiterhin eine Schaltmatrix 24, welche mittels eines Steuermoduls 26 betrieben wird und von einem Stromgenerator 28 gespeist wird. Mittels der Schaltmatrix 24 lassen sich die Eingänge der Steuereinheit 10 sowie die Art der Auswertung der Messsignale flexibel anpassen bzw. verändern. Ein nicht näher gezeigter Lambda- Regler befindet sich in diesem Fall im The control unit 10 further comprises a switching matrix 24, which is operated by means of a control module 26 and is fed by a current generator 28. By means of the switching matrix 24, the inputs of the control unit 10 and flexibly adapt or change the type of evaluation of the measuring signals. A not shown in detail Lambda controller is located in this case in
Mikrocontroller 16 und der Pumpstromregler ist in der Steuereinheit 10 implementiert. Microcontroller 16 and the pumping current regulator are implemented in the control unit 10.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Sensorsystems 30. Das Sensorsystem umfasst die Steuereinheit 10, die einzellige Breitbandlambdasonde 12 und die Sprungsonde 14. Die Steuereinheit 10 weist zum elektrischen Kontaktieren der einzelligen Breitbandlambdasonde 12 und der Sprungsonde 14 drei oder vier Anschlüsse auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Steuereinheit 10 vier Anschlüsse IPE, APE, RE, MES auf. Ein erster Anschluss IPE der Anschlüsse IPE, APE, RE, MES ist derart ausgebildet, dass die einzellige Breitbandlambdasonde 12 und die Sprungsonde 14 gemeinsam an dem ersten Anschluss IPE elektrisch kontaktierbar ist, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. 2 shows a block diagram of a sensor system 30. The sensor system comprises the control unit 10, the unicellular broadband lambda probe 12 and the jump probe 14. The control unit 10 has three or four connections for electrically contacting the single-cell broadband lambda probe 12 and the jump probe 14. In the embodiment shown, the control unit 10 has four ports IPE, APE, RE, MES. A first terminal IPE of the terminals IPE, APE, RE, MES is designed such that the single-cell broadband lambda probe 12 and the jump probe 14 are electrically contactable together at the first terminal IPE, as will be described in more detail below.
Die einzellige Breitbandlambdasonde 12 weist eine Pumpzelle 32 mit einer äußeren Pumpelektrode 34 und einer inneren Pumpelektrode 36 auf, die von einem als elektrischer Widerstand dargestellten Festelektrolyten 38 voneinander getrennt sind. Die Sprungsonde 14 weist zum elektrischen Kontaktieren einen Pluspol 40 und einen Minuspol 42 auf, die über einen als elektrischer Widerstand dargestellten Festelektrolyten 44 in Verbindung stehen. The single-cell broadband lambda probe 12 has a pumping cell 32 with an outer pumping electrode 34 and an inner pumping electrode 36, which are separated from one another by a solid electrolyte 38 shown as an electrical resistance. The jump probe 14 has a positive pole 40 and a negative pole 42 for electrical contacting, which are connected via a solid electrolyte 44 shown as an electrical resistance.
Der erste Anschluss IPE ist zum elektrischen Kontaktieren der Sprungsonde 14 und der inneren Pumpelektrode 36 ausgebildet. Weiterhin ist der erste Anschluss IPE zum elektrischen Kontaktieren des Minuspols 42 der Sprungsonde 14 ausgebildet So ist der erste Anschluss IPE über eine erste Anschlussleitung 46 sowohl mit der inneren Pumpelektrode 36 als auch mit dem Minuspol 42 elektrisch kontaktiert. Der erste Anschluss IPE ist weiterhin mit einem nicht näher gezeigten Regler der Steuereinheit 10 verbunden, der eine virtuelle elektrische Masse auf eine konstante elektrische Spannung regelt. Der zweite Anschluss APE ist zum elektrischen Kontaktieren der äußeren Pumpelektrode 34 ausgebildet. So ist der zweite Anschluss APE mit der äußeren Pumpelektrode 34 über eine zweite Anschlussleitung 48 elektrisch kontaktiert. Der dritte Anschluss RE ist zum elektrischen Kontaktieren des Pluspols 40 der Sprungsonde 14 ausgebildet. So ist der dritte Anschluss RE mit dem Pluspol 40 über eine dritte Anschlussleitung 50 elektrisch kontaktiert. Der optionale vierte Anschluss MES ist zum elektrischen Kontaktieren der einzelligen Breitbandlambdasonde 12 ausgebildet. So ist der vierte Anschluss MES mit der einzelligen The first terminal IPE is configured to electrically contact the jump probe 14 and the inner pumping electrode 36. Furthermore, the first terminal IPE is designed to electrically contact the negative pole 42 of the jump probe 14. Thus, the first terminal IPE is electrically contacted via a first connecting line 46 both to the inner pumping electrode 36 and to the negative pole 42. The first terminal IPE is further connected to a controller, not shown in more detail, of the control unit 10, which regulates a virtual electrical ground to a constant electrical voltage. The second terminal APE is designed to electrically contact the outer pumping electrode 34. Thus, the second terminal APE is electrically contacted to the outer pumping electrode 34 via a second connecting line 48. The third terminal RE is for electrically contacting the positive pole 40 of the jump probe 14 educated. Thus, the third terminal RE is electrically contacted to the positive pole 40 via a third connecting line 50. The optional fourth connection MES is designed for electrically contacting the single-cell broadband lambda probe 12. So the fourth connection is MES with the unicellular
Breitbandlambdasonde 12 über eine vierte Anschlussleitung 52 elektrisch kontaktiert. Genauer ist die vierte Anschlussleitung 52 mit einem optionalen Messwiderstand 54 der einzelligen Breitbandlambdasonde 12 verbunden. Broadband lambda probe 12 electrically contacted via a fourth connecting line 52. More specifically, the fourth lead 52 is connected to an optional sense resistor 54 of the single cell broadband lambda probe 12.
Die Steuereinheit 10 umfasst weiterhin eine erste elektrische Stromquelle 56 zum Herstellen einer Betriebsbereitschaft der einzelligen Breitbandlambdasonde 12 und eine zweite elektrische Stromquelle 58 zum Herstellen einer The control unit 10 further comprises a first electrical power source 56 for establishing a readiness for operation of the single-cell broadband lambda probe 12 and a second electric current source 58 for producing a
Betriebsbereitschaft der Sprungsonde 14. Die erste elektrische Stromquelle 56 ist insbesondere zum Herstellen der Referenz der einzelligen Operational readiness of the jump probe 14. The first electrical current source 56 is in particular for establishing the reference of the unicellular
Breitbandlambdasonde 12 ausgebildet und liefert den Grenzstrom für den Betrieb der einzelligen Breitbandlambdasonde 12. Die zweite elektrische Stromquelle 58 dient insbesondere zum Aufpumpen der Sauerstoffreferenz für die Sprungsonde 14. Die erste elektrische Stromquelle 56 unterscheidet sich von der zweiten elektrischen Stromquelle 58. Die erste elektrische Stromquelle 56 ist mit dem zweiten Anschluss APE elektrisch kontaktiert. Die zweite elektrische Stromquelle 58 ist mit dem dritten Anschluss RE elektrisch kontaktiert. Die erste elektrische Stromquelle 56 ist ausgebildet, einen technisch positiven elektrischen Strom von dem zweiten Anschluss APE zu dem ersten Anschluss IPE über die einzellige Breitbandlambdasonde 12 fließen lassen. Die erste elektrische Stromquelle 56 kann aber auch einen technisch negativen elektrischen Strom von dem ersten Anschluss IPE zu dem zweiten Anschluss APE senken, beispielsweise bei fettem Abgas. Die zweite elektrische Stromquelle 58 ist ausgebildet, einen technisch positiven elektrischen Strom von dem dritten Anschluss RE zu dem ersten Anschluss IPE über die Sprungsonde 14 fließen zu lassen. The second electric current source 58 serves in particular for inflating the oxygen reference for the jump probe 14. The first electric current source 56 differs from the second electric current source 58. The first electric current source 56 is electrically contacted with the second terminal APE. The second electric current source 58 is electrically contacted with the third terminal RE. The first electric current source 56 is designed to allow a technically positive electric current to flow from the second terminal APE to the first terminal IPE via the unicellular broadband lambda probe 12. However, the first electric current source 56 can also lower a technically negative electric current from the first terminal IPE to the second terminal APE, for example in the case of rich exhaust gas. The second electric current source 58 is designed to allow a technically positive electric current to flow from the third terminal RE to the first terminal IPE via the jump probe 14.

Claims

Ansprüche claims
1. Steuereinheit (10) zum Betrieb einer einzelligen Breitbandlambdasonde (12) und einer Sprungsonde (14), insbesondere in einem First control unit (10) for operating a single-cell broadband lambda probe (12) and a jump probe (14), in particular in one
Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, wobei die Steuereinheit (10) zum elektrischen Kontaktieren der einzelligen  Exhaust after-treatment system of an internal combustion engine, wherein the control unit (10) for electrically contacting the unicellular
Breitbandlambdasonde (12) und der Sprungsonde (14) drei oder vier Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) aufweist, wobei ein erster Anschluss (IPE) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) derart ausgebildet ist, dass die einzellige Breitbandlambdasonde (12) und die Sprungsonde (14) gemeinsam an dem ersten Anschluss (IPE) elektrisch kontaktierbar sind.  Broadband lambda probe (12) and the jump probe (14) has three or four terminals (IPE, APE, RE, MES), wherein a first terminal (IPE) of the terminals (IPE, APE, RE, MES) is formed such that the unicellular Broadband lambda probe (12) and the jump probe (14) are electrically contacted together at the first port (IPE).
2. Steuereinheit (10) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine erste 2. Control unit (10) according to claim 1, further comprising a first
elektrische Stromquelle (56) zum Herstellen einer Betriebsbereitschaft der einzelligen Breitbandlambdasonde (12), insbesondere zum Herstellen der Referenz der einzelligen Breitbandlambdasonde (12), und eine zweite elektrische Stromquelle (58) zum Herstellen einer Betriebsbereitschaft der Sprungsonde (14), wobei sich die erste elektrische Stromquelle (56) von der zweiten elektrischen Stromquelle (58) unterscheidet, wobei ein zweiter Anschluss (APE) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) mit der ersten elektrischen Stromquelle (56) elektrisch kontaktiert ist und ein dritter Anschluss (RE) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) mit der zweiten elektrischen Stromquelle (58) elektrisch kontaktiert ist.  electrical current source (56) for establishing readiness of the single-cell broadband lambda probe (12), in particular for establishing the reference of the single-cell broadband lambda probe (12), and a second electrical current source (58) for establishing operational readiness of the jump probe (14), wherein the first electric power source (56) is different from the second electric power source (58), wherein a second terminal (APE) of the terminals (IPE, APE, RE, MES) is electrically contacted with the first electric power source (56) and a third terminal (RE ) of the terminals (IPE, APE, RE, MES) is electrically contacted with the second electrical power source (58).
3. Steuereinheit (10) nach Anspruch 2, wobei die einzellige 3. Control unit (10) according to claim 2, wherein the unicellular
Breitbandlambdasonde (12) eine Pumpzelle (32) mit einer äußeren  Broadband lambda probe (12) a pumping cell (32) with an outer
Pumpelektrode (34) und einer inneren Pumpelektrode (36) aufweist, wobei der erste Anschluss (IPE) zum elektrischen Kontaktieren der Sprungsonde (14) und der inneren Pumpelektrode (36) ausgebildet ist. Pump electrode (34) and an inner pumping electrode (36), wherein the first terminal (IPE) for electrically contacting the jump probe (14) and the inner pumping electrode (36) is formed.
4. Steuereinheit (10) nach Anspruch 3, wobei der zweite Anschluss (APE) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) zum elektrischen Kontaktieren der äußeren Pumpelektrode (34) ausgebildet ist. 4. Control unit (10) according to claim 3, wherein the second terminal (APE) of the terminals (IPE, APE, RE, MES) is designed for electrically contacting the outer pumping electrode (34).
5. Steuereinheit (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Sprungsonde (14) zum elektrischen Kontaktieren einen Pluspol (40) und einen Minuspol (42) aufweist, wobei der erste Anschluss (IPE) zum elektrischen Kontaktieren des Minuspols (42) der Sprungsonde (14) ausgebildet ist. 5. control unit (10) according to one of claims 2 to 4, wherein the jump probe (14) for electrical contacting a plus pole (40) and a negative pole (42), wherein the first terminal (IPE) for electrically contacting the negative pole (42 ) of the jump probe (14) is formed.
6. Steuereinheit (10) nach Anspruch 5, wobei ein dritter Anschluss (RE) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) zum elektrischen Kontaktieren des 6. Control unit (10) according to claim 5, wherein a third terminal (RE) of the terminals (IPE, APE, RE, MES) for electrically contacting the
Pluspols (40) der Sprungsonde (14) ausgebildet ist.  Positive pole (40) of the jump probe (14) is formed.
7. Steuereinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinheit (10) vier Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) aufweist, wobei ein vierter Anschluss (MES) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) zum elektrischen Kontaktieren der einzelligen Breitbandlambdasonde (12) ausgebildet ist. 7. Control unit (10) according to one of claims 1 to 6, wherein the control unit (10) has four terminals (IPE, APE, RE, MES), wherein a fourth terminal (MES) of the terminals (IPE, APE, RE, MES ) for electrically contacting the single-cell broadband lambda probe (12) is formed.
8. Sensorsystem (30), insbesondere zum Betrieb in einem 8. sensor system (30), in particular for operation in one
Abgasnachbehandlungssystem, umfassend eine einzellige  Exhaust after-treatment system comprising a unicellular
Breitbandlambdasonde (12), eine Sprungsonde (14) und eine Steuereinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Anschluss (IPE) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) mit der einzelligen Breitbandlambdasonde (12) und der Sprungsonde (14) gemeinsam elektrisch kontaktiert ist.  A broadband lambda probe (12), a jump probe (14) and a control unit (10) according to any one of claims 1 to 7, wherein the first terminal (IPE) of the terminals (IPE, APE, RE, MES) is connected to the single cell broadband lambda probe (12) and the jump probe (14) is electrically contacted together.
9. Sensorsystem (30) nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit (10) weiterhin eine erste elektrische Stromquelle (56) zum Herstellen einer 9. sensor system (30) according to claim 8, wherein the control unit (10) further comprises a first electrical power source (56) for producing a
Betriebsbereitschaft der einzelligen Breitbandlambdasonde (12),  Operational readiness of the unicellular broadband lambda probe (12),
insbesondere zum Herstellen der Referenz der einzelligen  in particular for establishing the reference of the unicellular
Breitbandlambdasonde (12), und eine zweite elektrische Stromquelle (58) zum Herstellen einer Betriebsbereitschaft der Sprungsonde (14) umfasst, wobei sich die erste elektrische Stromquelle (56) von der zweiten elektrischen Stromquelle (58) unterscheidet, wobei ein zweiter Anschluss (APE) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) mit der ersten elektrischen Stromquelle (56) elektrisch kontaktiert ist und ein dritter Anschluss (RE) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) mit der zweiten elektrischen Stromquelle (58) elektrisch kontaktiert ist. Broadband lambda probe (12), and a second electrical current source (58) for establishing a ready state of the jumping probe (14), wherein the first electric current source (56) differs from the second electric current source (58), wherein a second terminal (APE) the terminals (IPE, APE, RE, MES) are electrically contacted with the first electrical power source (56) and a third terminal (RE) of the terminals (IPE, APE, RE, MES) is electrically contacted with the second electrical power source (58).
10. Sensorsystem (30) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die einzellige 10. Sensor system (30) according to claim 8 or 9, wherein the unicellular
Breitbandlambdasonde (12) eine Pumpzelle (32) mit einer äußeren  Broadband lambda probe (12) a pumping cell (32) with an outer
Pumpelektrode (34) und einer inneren Pumpelektrode (36) aufweist, wobei der erste Anschluss (IPE) mit der Sprungsonde (14) und der inneren  Pump electrode (34) and an inner pumping electrode (36), wherein the first terminal (IPE) with the jump probe (14) and the inner
Pumpelektrode (36) elektrisch kontaktiert ist.  Pump electrode (36) is electrically contacted.
11. Sensorsystem (30) nach Anspruch 10, wobei der zweite Anschluss (APE) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) mit der äußeren Pumpelektrode (34) elektrisch kontaktiert ist. 11. The sensor system (30) of claim 10, wherein the second terminal (APE) of the terminals (IPE, APE, RE, MES) is electrically contacted with the outer pumping electrode (34).
12. Sensorsystem (30) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die 12. Sensor system (30) according to any one of claims 8 to 11, wherein the
Sprungsonde (14) zum elektrischen Kontaktieren einen Pluspol (40) und einen Minuspol (42) aufweist, wobei der erste Anschluss (IPE) mit dem Minuspol (42) der Sprungsonde (14) elektrisch kontaktiert ist.  Jump probe (14) for electrical contacting has a positive pole (40) and a negative pole (42), wherein the first terminal (IPE) with the negative terminal (42) of the jump probe (14) is electrically contacted.
13. Sensorsystem (30) nach Anspruch 12, wobei der dritte Anschluss (RE) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) mit dem Pluspol (40) der Sprungsonde (14) elektrisch kontaktiert ist. 13. Sensor system (30) according to claim 12, wherein the third terminal (RE) of the terminals (IPE, APE, RE, MES) with the positive pole (40) of the jump probe (14) is electrically contacted.
14. Sensorsystem (30) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die 14. Sensor system (30) according to any one of claims 8 to 13, wherein the
Steuereinheit (10) vier Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) aufweist, wobei ein vierter Anschluss (MES) der Anschlüsse (IPE, APE, RE, MES) mit der einzelligen Breitbandlambdasonde (12) elektrisch kontaktiert ist.  Control unit (10) has four terminals (IPE, APE, RE, MES), wherein a fourth terminal (MES) of the terminals (IPE, APE, RE, MES) is electrically contacted with the single-cell broadband lambda probe (12).
PCT/EP2018/079007 2017-12-28 2018-10-23 Control unit for operating a single-cell wideband oxygen sensor and a binary sensor WO2019129411A1 (en)

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