WO2021043500A1 - Verfahren und recheneinrichtung zum betreiben einer steuereinheit für eine abgassonde - Google Patents

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gas probe
control
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Tobias-Gerhard Zobel
Bernhard Ledermann
Florian Mezger
Thorsten TREFFON
Andreas Kneer
Yannick Chauvet
Axel Aue
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02D2041/286—Interface circuits comprising means for signal processing

Definitions

  • the disclosure relates to a method for operating a control unit for an exhaust gas probe, in particular for a broadband lambda probe.
  • the disclosure also relates to a computing device for carrying out such a method.
  • Preferred embodiments relate to a method for operating a control unit for an exhaust gas probe, in particular for a broadband lambda probe for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, the control unit being designed to electrically control the exhaust gas probe, the control unit in particular in the form of an application-specific integrated circuit, ASIC, is implemented, wherein the method comprises: specification of control data for an operation of the control unit and / or the exhaust gas probe by means of a computing device, receiving operating data characterizing the operation of the control unit and / or the exhaust gas probe by means of the computing device.
  • the computing device has at least one computing unit for executing at least one computer program, which is designed in particular to at least temporarily control an operation of the control unit and / or the exhaust gas probe and / or to generate the control data and / or the Receive operational data.
  • the computing device at least partially implements a sequence control for operating the exhaust gas probe, in particular the sequence control being specified at least partially by means of at least one computer program or by means of the at least one computer program.
  • sequence control being specified at least partially by means of at least one computer program or by means of the at least one computer program.
  • the computing device at least partially implements a primary sequence control for operating the exhaust gas probe, in particular a secondary sequence control of the control unit being controlled by means of the primary sequence control.
  • the sequence control can advantageously be distributed to the computing device and the control unit, such parts of the sequence control for operating the exhaust gas probe that are to be easily changeable being implemented by means of the computing device, e.g. in the form of a computer program, and such parts, for example the sequence control for an operation of the exhaust gas probe, which have special timing requirements and should be changed comparatively seldom, can be implemented by means of the control unit, which is designed, for example, as an ASIC.
  • sequence control for the operation of the exhaust gas probe can also be referred to as a “sequencer” or “sequencer”, whereby according to further preferred embodiments a high-level sequencer, for example in the form of the primary ones described above by way of example Sequence control is implemented by means of the computing device, and wherein, according to further preferred embodiments, a low-level sequencer, for example in the form of the secondary sequence control described above by way of example, is implemented by means of the control unit, for example in the form of an ASIC.
  • the sequence control and / or the primary sequence control at least temporarily controls at least one of the following processes: a) definition of time intervals between measurements, b) transmission of default values for switch positions to the control unit, c) transmission of, in particular measured values that can be determined by the control unit to the computing device, d) identification and / or plausibility check of measured values received by the control unit, in particular with respect to a respective expected measured value, e) retrieval of status information, in particular error information, from the control unit, f) activation ("triggering") ") a pump current regulator of the control unit, in particular after receiving a new Nernstvoltage measured value, g) setting switches of the control unit, in particular so that no short circuits and / or power interruptions occur, h) starting measurements by means of or the analog digita I converter, in particular synchronously with a reference signal or reference clock, i) resetting (resetting) an input filter of an analog-to-digital converter, j) data
  • the computing device has at least one computing unit, at least one of the Storage unit assigned to a computing unit for at least temporary storage of a computer program and / or data (e.g. data for sequence control of the operation of the exhaust gas probe), the computer program being designed in particular to carry out one or more steps of the method according to the embodiments.
  • the computing unit has at least one of the following elements: a microprocessor, a microcontroller, a digital signal processor (DSP), a programmable logic module (e.g. FPGA, field programmable gate array), at least one computing core. Combinations of these are also conceivable in further preferred embodiments.
  • the memory unit has at least one of the following elements: a volatile memory, in particular a working memory (RAM), a non-volatile memory, in particular flash EEPROM.
  • a volatile memory in particular a working memory (RAM)
  • a non-volatile memory in particular flash EEPROM.
  • FIG. 1 For example the aforementioned computing unit, cause the computer to execute the method according to the embodiments.
  • the computing device can have an optional, preferably bidirectional, data interface for receiving the data carrier signal.
  • the computing device can, by means of the optional data interface, also receive input signals that can be used for its operation, for example from the exhaust gas probe and / or the control unit, and / or output signals, for example control data for output an operation of the exhaust gas probe and / or the control unit to the control unit and / or the exhaust gas probe.
  • the computing device has an analog-to-digital converter, ADC, and at least temporarily digitizes at least one analog signal from the exhaust gas probe and / or an analog signal derived from the analog signal of the exhaust gas probe by means of the control unit.
  • ADC can also be part of the data interface, for example.
  • control unit for an exhaust gas probe in particular for a broadband lambda probe for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle
  • the control unit being designed to electrically control the exhaust gas probe
  • the control unit being implemented in particular in the form of an application-specific integrated circuit, ASIC is, wherein the control unit is designed to carry out the following steps: receiving control data for an operation of the control unit and / or the exhaust gas probe from a computing device, wherein the computing device is designed in particular according to the embodiments, sending the operation of the control unit and / or the Operating data characterizing the exhaust gas probe to the computing device.
  • control unit at least partially implements a sequence control for operating the exhaust gas probe, the sequence control of the control unit at least temporarily controlling at least one of the following sequences: G) setting switches of the control unit, in particular so that no short circuits and / or current interruptions occur, H) starting measurements by means of an analog-digital converter, preferably integrated into the control unit, in particular synchronously with a reference signal or reference clock, I)
  • FIG. 1 schematically shows a simplified block diagram of a
  • FIG. 2 schematically shows a simplified block diagram of a computing device according to further preferred embodiments
  • FIG. 5A schematically shows a simplified flow diagram of a method according to further preferred embodiments
  • 5B schematically shows a simplified flow diagram of a method according to further preferred embodiments.
  • FIG. 6 schematically shows a simplified flow diagram of a method according to further preferred embodiments.
  • FIG. 1 shows schematically, using an example of a gasoline engine, the technical environment in which the method can be used in accordance with preferred embodiments.
  • Air is supplied to an internal combustion engine 10 via an air supply 11 and its mass is determined with an air mass meter 12.
  • the air mass meter 12 can be designed as a hot film air mass meter.
  • the exhaust gas from the internal combustion engine 10 is discharged via an exhaust gas duct 16, with the exhaust gas downstream in the direction of flow Internal combustion engine 10 an exhaust gas purification system 17 is provided.
  • an engine controller 14 which, on the one hand, controls the amount of fuel supplied to the internal combustion engine 10 via a fuel metering device 13 and, on the other hand, controls the signals from the air mass meter 12 and an exhaust gas probe 15 arranged in the exhaust gas duct 16, e.g. upstream of the exhaust gas cleaning system 17 are fed.
  • the exhaust gas probe 15 determines an actual lambda value of a fuel-air mixture supplied to the internal combustion engine 10 and can, for example, form part of a lambda control circuit assigned to the internal combustion engine 10.
  • the exhaust gas probe 15 can be designed, for example, as a broadband lambda probe.
  • a control unit 100 is provided which is designed in particular for the electrical control a1 of the exhaust gas probe 15 or of components of the exhaust gas probe 15.
  • the control unit 100 can be designed in the form of an ASIC and, for example, can be integrated into the engine controller 14.
  • Preferred embodiments relate to a method for operating the control unit 100 for the exhaust gas probe 15, in particular for a broadband lambda probe for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, the method having the following steps, cf. the flowchart from FIG Control data SD for operating the control unit 100 and / or the exhaust gas probe 15 by means of a computing device 300 (FIG. 1), receiving 210 (FIG.
  • control unit 100 no change to the control unit 100 itself is required, which, if the control unit 100 is designed as an ASIC, requires a comparatively large amount of effort (for example, changing the mask for the ASIC, new chip pattern).
  • the steps 205, 210 according to FIG. 5A advantageously indicate an efficient and flexible sequence control 200 for the operation of the exhaust gas probe 15 and / or its control unit 100.
  • the specification 205 of the control data SD can include a generation 205a (FIG. 5A) of the control data SD by means of the computing device 300, for example by a computer program.
  • the computing device 300 has at least one computing unit 302 for executing at least one computer program PRG1, which is in particular designed to at least temporarily operate the control unit 100 (FIG. 1) and / or of the exhaust gas probe 15 and / or to generate the control data SD (cf. step 205a from FIG. 5A) and / or to receive 210 the operating data BD.
  • PRG1 at least one computer program PRG1
  • the computing device 300 at least partially implements a sequence controller 200 (FIG. 5A) for operating the exhaust gas probe 15, with the sequence controller 200 in particular at least partially using the at least one computer program PRG1 (FIG. 2) is specified.
  • a sequence controller 200 for operating the exhaust gas probe 15
  • the sequence controller 200 in particular at least partially using the at least one computer program PRG1 (FIG. 2) is specified.
  • the computing device 300 has at least one computing unit 302, at least one memory unit 304 assigned to the computing unit 302 for at least temporary storage of a computer program PRG1 and / or data DAT (e.g. data for the operational sequence control 200 the exhaust gas probe 15), the computer program PRG1 being designed in particular to carry out one or more steps of the method according to the embodiments.
  • a computer program PRG1 and / or data DAT e.g. data for the operational sequence control 200 the exhaust gas probe 15
  • the computer program PRG1 being designed in particular to carry out one or more steps of the method according to the embodiments.
  • the computing unit 302 has at least one of the following elements: a microprocessor, a microcontroller, a digital signal processor (DSP), a programmable logic module (for example FPGA, field programmable gate array), at least one Calculation kernel. Combinations of these are also conceivable in further preferred embodiments.
  • the computing device 300 is preferably designed, for example, as a microcontroller with one or more computing cores 302.
  • the memory unit 304 has at least one of the following elements: a volatile memory 304a, in particular a main memory (RAM), a non-volatile memory 304b, in particular flash EEPROM.
  • a volatile memory 304a in particular a main memory (RAM)
  • a non-volatile memory 304b in particular flash EEPROM.
  • the computing device 300 can have an optional, preferably bidirectional, data interface 306 for receiving the data carrier signal DS.
  • the computing device 300 can, by means of the optional data interface 306, for example also receive input signals BD that can be used for its operation, for example from the exhaust gas probe 15 and / or the control unit 100 and / or output signals, for example control data SD for operating the exhaust gas probe 15 and / or of the control unit 100 to the control unit 100 and / or the exhaust gas probe 15.
  • the computing device 300 has an analog-to-digital converter, ADC, 305 and at least temporarily at least one analog signal a2 of the exhaust gas probe 15 and / or one derived from the analog signal a2 of the exhaust gas probe 15 by means of the control unit 100 Analog signal a2 digitized.
  • the ADC 305 can with further preferred embodiments can also be part of the data interface 306, for example.
  • the reception of the analog signal a2 from the exhaust gas probe 15 or the control unit 100 is shown in step 210a from FIG. 5B, and the digitization by means of the ADC 305 (FIG. 2) in step 211 from FIG. 5B.
  • the digitized data obtained in this way can be used for the sequence control 200, in particular also for regulating an operation of the exhaust gas probe 15 or the control unit 100, in particular by the computing device 300.
  • FIG. 3 schematically shows a simplified block diagram according to further preferred embodiments.
  • a sequence controller 303 in particular a complete sequence controller, is implemented for the operation of the exhaust gas probe 15 by means of the control unit 100a.
  • the sequence controller 303 sends control data A, B, C (analogous to the control data SD according to FIG. 5A) to the control unit 100a via the preferably bidirectional data connection DV (cf. also element 306 according to FIG. 2).
  • MUX multiplexer
  • DAC digital-to-analog converter
  • Reference numeral 102 symbolizes an electrical connection of the control unit 100a to the exhaust gas probe 15 (FIG. 1). Exemplary details for the electrical connection 102 of the control unit 100a to the exhaust gas probe 15 can be found, for example, in a data sheet of the "CJ135" control module sold by the applicant.
  • Operating data BD which can be determined by means of the control unit 100a are preferably transmitted from the control unit 100a to the computing device 300a via the data connection DV.
  • the operating data BD can include, for example: analog measured values D, E, see also reference symbol a2 (see also FIG. 2).
  • the computing device 300a carries out a comparatively large proportion of the sequence control required for the operation of the exhaust gas probe 15 off, preferably under the control of the corresponding computer program PRG1 (Fig. 2).
  • the entire sequence control can also be implemented via the sequencer 303 of the computing device 300a, which, for example, takes on the tasks of both a high-level sequencer and a low-level sequencer.
  • This variant can be used, for example, if the computing device 300a has an ADC 305 so that the ADC 305 can be controlled directly, in particular without transmission between control unit 100a and computing device 300a, e.g. by computing unit 302 (Fig. 2) of computing device 300a.
  • a switch structure 106 that may be present in the control unit 100a can also advantageously be used for switching over the ADC inputs and, for example, implemented via the MUX switch 106. In this way, for example, different analog signals a2 of the exhaust gas probe 15 can be switched to an input of the ADC 305 in time-division multiplex mode.
  • FIG. 4 schematically shows a simplified block diagram according to further preferred embodiments.
  • the computing device 300b at least partially realizes a primary sequential control 303a for operating the exhaust gas probe 15, with a secondary sequential control 103 being provided in particular in the control unit 100b, which is controlled by the primary sequential control 303a of the computing device 303a is controlled.
  • the sequence control for the operation of the exhaust gas probe 15 can advantageously be distributed to the computing device 300b and the control unit 100b, whereby, for example, those parts of the sequence control for operating the exhaust gas probe 15 which are to be easily changeable by means of the computing device 300b , for example in the form of the computer program PRG1, PRG2 (FIG.
  • control unit 100b which is designed, for example, as an ASIC.
  • the sequence control for the operation of the exhaust gas probe can, as already mentioned, also be referred to as a "sequencer” or “sequencer”, whereby according to further preferred embodiments a high-level sequencer, for example in the form of the primary sequence control 303a described above by way of example, is implemented by means of the computing device 300b, and wherein, according to further preferred embodiments, a low-level sequencer, for example in the form of the secondary sequence control 103 described above by way of example, is implemented by means of the control unit 100b (eg ASIC).
  • a high-level sequencer for example in the form of the primary sequence control 303a described above by way of example
  • a low-level sequencer for example in the form of the secondary sequence control 103 described above by way of example
  • the control unit 100b eg ASIC
  • the sequence controller 200 (FIG. 5A), 303 (FIG. 3) and / or the primary sequence controller 303a (FIG. 4) at least temporarily controls at least one of the following processes: a) Determination of time intervals of measurements, b) transmission of default values for switch positions to the control unit, c) transmission of measured values, in particular those which can be determined by means of the control unit, to the computing device, d) identification and / or plausibility check of measured values received by the control unit, in particular with respect to a respective expected measured value , e) retrieval of status information, in particular error information, from the control unit, f) activation ("triggering") of a pump current regulator of the control unit, in particular after receiving a new Nernst voltage measured value, g) setting switches of the control unit, in particular so that no short circuits and / or power interruptions occur, h) start measuring ngen by means of an or the analog-digital converter, in particular synchronously with
  • the above-mentioned processes a) to f) can be executed by means of the primary process control 303a (FIG. 4) (high-level sequencer), and that in particular the above-mentioned processes g) to I) by means of the secondary Sequence control 103 (low-level sequencer) can be executed.
  • a definition of measurements via switch positions, timings and current sources can be carried out within the computer program PRG1 of the computing device 300b in the high level sequencer 303a.
  • a timed switching of the switches 107, current sources and control of the ADC 104b for individual measurements takes place, for example, within the low-level sequencer 103, which is located in the control unit 100b, which is preferably designed as an ASIC.
  • the low-level sequencer 103 is synchronized with the high-level sequencer 303a by means of a reference signal that can be provided by the computing device 300b or its high-level sequencer 303a (e.g., which can be transmitted via the data connection DV, FIG. 3).
  • the high-level sequencer 303a is synchronized with a reference signal from the computing device 300b, e.g. with a chip select ("CS") signal from the computing device 300b or its computing unit 302.
  • CS chip select
  • control data SD according to FIG. 4 correspond, for example, to measurements or control information for measurements to be carried out by means of the ADC 104b of the control unit 100b, including switch positions for the switching structure 107 and energizations for the DAC 104a of the control unit 100b.
  • operating data BD according to FIG. 4 correspond, for example, to measured values D, E and status information F.
  • the switching structure 107 can, for example, have several switches that can be switched independently of one another.
  • FIG. 6 Receiving 400 of control data SD for operating the control unit 100 , 100a, 100b and / or the exhaust gas probe 15 from a computing device 300, 300a, 300b, the computing device 300, 300a, 300b being designed in particular according to the embodiments, sending 410 (FIG. 6) of the operation of the control unit and / or the Operating data BD characterizing the exhaust gas probe to the computing device 300, 300a,
  • control unit 100b at least partially implements a sequence controller 103 for operating the exhaust gas probe 15, the sequence controller 103 (e.g. low-level sequencer) of the control unit 100b at least temporarily controls one of the following processes: G) setting switches 107 of control unit 100b, in particular so that no short circuits and / or power interruptions occur, H) starting measurements by means of an analog-to-digital converter 104b, preferably integrated into control unit 100b, in particular synchronously with a reference signal or reference clock (which can be specified, for example, via the data connection DV (FIG. 3) by the computing device 300b (FIG.
  • the principle according to preferred embodiments provides a greatly increased flexibility compared to conventional approaches, in particular with regard to the definition of the measurement sequence.
  • the sequence control 200 defines, for example, the setting of current sources, the switching of switches 107 and thus the operating sequence of the current sources and measurements.
  • the principle according to the preferred embodiments makes it possible, by changing the software PRG1, PRG2, to flexibly adapt, for example, different measurement sequences and / or currents to the respective system requirements, in particular without changing the control unit 100, 100a, 100b, which is preferably designed as an ASIC.
  • microcontroller resources in particular the arithmetic unit 300 are used for calculations and / or the triggering of the measurements, e) with direct transmission of the measured values no memory requirement is necessary in the ASIC 100, 100a, 100b, f) simpler ones

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Steuereinheit für eine Abgassonde, insbesondere für eine Breitband-Lambdasonde für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuereinheit zur elektrischen Ansteuerung der Abgassonde ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit insbesondere in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, ASIC, implementiert ist, wobei das Verfahren aufweist: Vergeben von Steuerdaten für einen Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde mittels einer Recheneinrichtung, Empfangen von den Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde charakterisierenden Betriebsdaten mittels der Recheneinrichtung.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Recheneinrichtung zum Betreiben einer Steuereinheit für eine Abgassonde
Stand der Technik
Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Steuereinheit für eine Abgassonde, insbesondere für eine Breitband-Lambdasonde.
Die Offenbarung betrifft ferner eine Recheneinrichtung zur Ausführung eines derartigen Verfahrens.
Offenbarung der Erfindung
Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Steuereinheit für eine Abgassonde, insbesondere für eine Breitband- Lambdasonde für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuereinheit zur elektrischen Ansteuerung der Abgassonde ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit insbesondere in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, ASIC, implementiert ist, wobei das Verfahren aufweist: Vorgeben von Steuerdaten für einen Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde mittels einer Recheneinrichtung, Empfangen von den Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde charakterisierenden Betriebsdaten mittels der Recheneinrichtung. Dadurch ist eine gegenüber konventionellen Systemen, die z.B. allein einen ASIC für den Betrieb der Abgassonde vorsehen, gesteigerte Flexibilität gegeben, weil die Recheneinrichtung z.B. unterschiedliche Computerprogramme ausführen kann und/oder - im Gegensatz zu dem konventionellen ASIC - effizient (neu) programmiert werden kann, um den Betrieb der Abgassonde zu ändern. Beispielsweise kann dann, wenn die Abgassonde mittels neuen Steuerdaten betrieben werden soll, ein entsprechendes Computerprogramm für die Recheneinrichtung, das z.B. die Steuerdaten erzeugt, geändert werden, um die Steuereinheit mit den geänderten Steuerdaten für den Betrieb der Abgassonde zu versorgen. Vorteilhaft ist z.B. keine Änderung der Steuereinheit selbst erforderlich, was im Falle der Ausbildung als ASIC bei konventionellen Systemen einen vergleichsweise großen Aufwand (z.B. Maskenänderung für den ASIC, neues Chipmuster) bedingt.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung wenigstens eine Recheneinheit zur Ausführung wenigstens eines Computerprogramms aufweist, das insbesondere dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise einen Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde zu steuern und/oder die Steuerdaten zu erzeugen und/oder die Betriebsdaten zu empfangen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung zumindest teilweise eine Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde realisiert, wobei insbesondere die Ablaufsteuerung zumindest teilweise mittels wenigstens eines Computerprogramms bzw. mittels des wenigstens einen Computerprogramms vorgegeben wird. Somit sind zumindest diejenigen Teile der Ablaufsteuerung, die mittels Software, also z.B. dem genannten Computerprogramm, realisiert werden, vergleichsweise einfach änderbar - gegenüber einer Modifikation eines bestehenden ASIC.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung zumindest teilweise eine primäre Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde realisiert, wobei insbesondere eine sekundäre Ablaufsteuerung der Steuereinheit mittels der primären Ablaufsteuerung gesteuert wird. Dadurch kann die Ablaufsteuerung vorteilhaft auf die Recheneinrichtung und die Steuereinheit verteilt werden, wobei z.B. solche Teile der Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde, die einfach änderbar sein sollen, mittels der Recheneinrichtung, z.B. in Form eines Computerprogramms, implementiert werden, und wobei z.B. solche Teile der Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde, die besondere Timing-Anforderungen haben und vergleichsweise selten geändert werden sollen, mittels der Steuereinheit, die z.B. als ASIC ausgebildet ist, implementiert werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Ablaufsteuerung für den Betrieb der Abgassonde auch als "Sequenzer" bzw. "Sequencer" bezeichnet werden, wobei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zufolge ein High-Level Sequencer, z.B. in Form der vorstehend beispielhaft beschriebenen primären Ablaufsteuerung, mittels der Recheneinrichtung realisiert wird, und wobei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zufolge ein Low-Level Sequencer, z.B. in Form der vorstehend beispielhaft beschriebenen sekundären Ablaufsteuerung, mittels der Steuereinheit, z.B. in Form eines ASIC, realisiert wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Ablaufsteuerung und/oder die primäre Ablaufsteuerung zumindest zeitweise wenigstens einen der folgenden Abläufe steuert: a) Festlegung von zeitlichen Abständen von Messungen, b) Übertragung von Vorgabewerten für Schalterstellungen an die Steuereinheit, c) Übertragung von, insbesondere mittels der Steuereinheit ermittelbaren, Messwerten an die Recheneinrichtung, d) Identifikation und/oder Plausibilisierung von von der Steuereinheit empfangenen Messwerten, insbesondere gegenüber einem jeweilig erwarteten Messwert, e) Abholung von Statusinformationen, insbesondere Fehlerinformationen, der Steuereinheit, f) Ansteuern ("Triggern") eines Pumpstromreglers der Steuereinheit, insbesondere nach Erhalt eines neuen Nernstspannungs- Messwertes, g) Einstellen von Schaltern der Steuereinheit, insbesondere so, dass keine Kurzschlüsse und/oder Stromunterbrechungen auftreten, h) starten von Messungen mittels eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers, insbesondere synchron zu einem Referenzsignal bzw. Referenztakt, i) Resetieren (Zurücksetzen) eines Eingangsfilters eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers, j) Datentransfer, insbesondere von der Steuereinheit zu der Recheneinrichtung und/oder umgekehrt, insbesondere über eine serielle Datenschnittstelle, k) Bildung einer Betriebsinformation, die insbesondere signalisiert, dass eine Messung abgeschlossen ist, I) Bildung von Fehlerinformationen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass insbesondere die vorstehend genannten Abläufe a) bis f) mittels der primären Ablaufsteuerung (High-Level-Sequencer) ausführbar sind, und dass insbesondere die vorstehend genannten Abläufe g) bis I) mittels der sekundären Ablaufsteuerung (Low-Level- Sequencer) ausführbar sind.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Recheneinrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung wenigstens eine Recheneinheit aufweist, wenigstens eine der Recheneinheit zugeordnete Speichereinheit zur zumindest zeitweisen Speicherung eines Computerprogramms und/oder von Daten (z.B. Daten für eine Ablaufsteuerung des Betriebs der Abgassonde), wobei das Computerprogramm insbesondere zur Ausführung von einem oder mehreren Schritten des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen, ausgebildet ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Recheneinheit wenigstens eines der folgenden Elemente auf: einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen programmierbaren Logikbaustein (z.B. FPGA, field programmable gate array), wenigstens einen Rechenkern. Kombinationen hieraus sind bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch denkbar.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Speichereinheit wenigstens eines der folgenden Elemente auf: einen flüchtigen Speicher, insbesondere Arbeitsspeicher (RAM), einen nichtflüchtigen Speicher, insbesondere Flash-EEPROM.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Computerprogramm(produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer, z.B. die vorstehend erwähnte Recheneinheit, diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, insbesondere in Form eines Computerprogramms, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Datenträgersignal, das das Computerprogramm gemäß den Ausführungsformen charakterisiert und/oder überträgt. Beispielsweise kann die Recheneinrichtung eine optionale, vorzugsweise bidirektionale, Datenschnittstelle zum Empfang des Datenträgersignals aufweisen. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Recheneinrichtung mittels der optionalen Datenschnittstelle z.B. auch für ihren Betrieb nutzbare Eingangssignale z.B. von der Abgassonde und/oder der Steuereinheit empfangen und/oder Ausgangssignale, z.B. Steuerdaten für einen Betrieb der Abgassonde und/oder der Steuereinheit an die Steuereinheit und/oder die Abgassonde ausgeben.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung einen Analog-Digital-Wandler, ADC, aufweist und zumindest zeitweise wenigstens ein analoges Signal der Abgassonde und/oder ein mittels der Steuereinheit aus dem analogen Signal der Abgassonde abgeleitetes Analogsignal digitalisiert. Der ADC kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. auch Teil der Datenschnittstelle sein.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Steuereinheit für eine Abgassonde, insbesondere für eine Breitband-Lambdasonde für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuereinheit zur elektrischen Ansteuerung der Abgassonde ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit insbesondere in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, ASIC, implementiert ist, wobei die Steuereinheit zur Ausführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: Empfangen von Steuerdaten für einen Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde von einer Recheneinrichtung, wobei die Recheneinrichtung insbesondere gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist, Senden von den Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde charakterisierenden Betriebsdaten an die Recheneinrichtung.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Steuereinheit zumindest teilweise eine Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde realisiert, wobei die Ablaufsteuerung der Steuereinheit zumindest zeitweise wenigstens einen der folgenden Abläufe steuert: G) Einstellen von Schaltern der Steuereinheit, insbesondere so, dass keine Kurzschlüsse und/oder Stromunterbrechungen auftreten, H) Starten von Messungen mittels eines, vorzugsweise in die Steuereinheit integrierten, Analog-Digital-Wandlers, insbesondere synchron zu einem Referenzsignal bzw. Referenztakt, I)
Resetieren eines Eingangsfilters eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers, J) Datentransfer, insbesondere von der Steuereinheit zu der Recheneinrichtung und/oder umgekehrt, insbesondere über eine serielle Datenschnittstelle, K) Bildung einer Betriebsinformation, die insbesondere signalisiert, dass eine Messung abgeschlossen ist, L) Bildung von Fehlerinformationen.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer
Brennkraftmaschine, bei der das Verfahren gemäß bevorzugten Ausführungsformen anwendbar ist,
Fig. 2 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Recheneinrichtung gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
Fig. 3 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
Fig. 4 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
Fig. 5A schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen,
Fig. 5B schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen, und
Fig. 6 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen.
Figur 1 zeigt schematisch an einem Beispiel eines Otto-Motors das technische Umfeld, in dem das Verfahren gemäß bevorzugten Ausführungsformen eingesetzt werden kann. Einer Brennkraftmaschine 10 wird Luft über eine Luftzuführung 11 zugeführt und deren Masse mit einem Luftmassenmesser 12 bestimmt. Der Luftmassenmesser 12 kann als Heißfilm-Luftmassenmesser ausgeführt sein. Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Abgaskanal 16 abgeführt, wobei in Strömungsrichtung des Abgases hinter der Brennkraftmaschine 10 eine Abgasreinigungsanlage 17 vorgesehen ist. Zur Steuerung der Brennkraftmaschine 10 ist eine Motorsteuerung 14 vorgesehen, die zum einen die Menge des der Brennkraftmaschine 10 über eine Kraftstoffdosierung 13 zugeführten Kraftstoffs steuert und der zum anderen die Signale des Luftmassenmessers 12 und einer in dem Abgaskanal 16 z.B. vor der Abgasreinigungsanlage 17 angeordneten Abgassonde 15 zugeführt werden. Die Abgassonde 15 bestimmt einen Lambda-Istwert eines der Brennkraftmaschine 10 zugeführten Kraftstoff- Luft- Gemischs und kann z.B. einen Teil eines der Brennkraftmaschine 10 zugeordneten Lambda-Regelkreises bilden. Die Abgassonde 15 kann z.B. als Breitband-Lambdasonde ausgeführt sein.
Für den Betrieb der Abgassonde 15 ist bei bevorzugten Ausführungsformen eine Steuereinheit 100 vorgesehen, die insbesondere zur elektrischen Ansteuerung a1 der Abgassonde 15 bzw. von Komponenten der Abgassonde 15 ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Steuereinheit 100 in Form eines ASIC ausgebildet und z.B. in die Motorsteuerung 14 integriert sein.
Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben der Steuereinheit 100 für die Abgassonde 15, insbesondere für eine Breitband- Lambdasonde für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte, vgl. das Flussdiagramm aus Figur 5A, aufweist: Vorgeben 205 von Steuerdaten SD für einen Betrieb der Steuereinheit 100 und/oder der Abgassonde 15 mittels einer Recheneinrichtung 300 (Fig. 1), Empfangen 210 (Fig. 5A) von den Betrieb der Steuereinheit 100 und/oder der Abgassonde 15 charakterisierenden Betriebsdaten BD mittels der Recheneinrichtung 300. Dadurch ist eine gegenüber konventionellen Systemen, die z.B. allein einen ASIC für den Betrieb der Abgassonde 15 vorsehen, gesteigerte Flexibilität gegeben, weil die Recheneinrichtung 300 z.B. unterschiedliche Computerprogramme ausführen kann und/oder (neu) programmiert werden kann, um den Betrieb der Abgassonde 15 bzw. der Steuereinheit 100 zu ändern. Beispielsweise kann dann, wenn die Abgassonde 15 mittels neuen Steuerdaten SD betrieben werden soll, ein entsprechendes Computerprogramm für die Recheneinrichtung 300, das z.B. die Steuerdaten SD erzeugt, geändert werden, um die Steuereinheit 100 mit den geänderten Steuerdaten SD für den Betrieb der Abgassonde 15 zu versorgen. Vorteilhaft ist z.B. keine Änderung der Steuereinheit 100 selbst erforderlich, was im Falle der Ausbildung der Steuereinheit 100 als ASIC einen vergleichsweise großen Aufwand (z.B. Maskenänderung für den ASIC, neues Chipmuster) bedingt. Durch die Schritte 205, 210 gemäß Figur 5A ist vorteilhaft eine effiziente und flexible Ablaufsteuerung 200 für den Betrieb der Abgassonde 15 und/oder ihrer Steuereinheit 100 angegeben. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das Vorgeben 205 der Steuerdaten SD ein Erzeugen 205a (Fig. 5A) der Steuerdaten SD mittels der Recheneinrichtung 300, z.B. durch ein Computerprogramm, aufweisen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, vgl. Figur 2, ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung 300 wenigstens eine Recheneinheit 302 zur Ausführung wenigstens eines Computerprogramms PRG1 aufweist, das insbesondere dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise einen Betrieb der Steuereinheit 100 (Fig. 1) und/oder der Abgassonde 15 zu steuern und/oder die Steuerdaten SD zu erzeugen (vgl. Schritt 205a aus Fig. 5A) und/oder die Betriebsdaten BD zu empfangen 210.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung 300 (Fig. 2) zumindest teilweise eine Ablaufsteuerung 200 (Fig. 5A) für einen Betrieb der Abgassonde 15 realisiert, wobei insbesondere die Ablaufsteuerung 200 zumindest teilweise mittels des wenigstens einen Computerprogramms PRG1 (Fig. 2) vorgegeben wird. Somit sind zumindest diejenigen Teile der Ablaufsteuerung 200, die mittels Software, also z.B. dem genannten Computerprogramm PRG1, realisiert werden, vergleichsweise einfach änderbar - gegenüber einer Modifikation eines bestehenden ASIC 100.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung 300 wenigstens eine Recheneinheit 302 aufweist, wenigstens eine der Recheneinheit 302 zugeordnete Speichereinheit 304 zur zumindest zeitweisen Speicherung eines bzw. des Computerprogramms PRG1 und/oder von Daten DAT (z.B. Daten für die Ablaufsteuerung 200 des Betriebs der Abgassonde 15), wobei das Computerprogramm PRG1 insbesondere zur Ausführung von einem oder mehreren Schritten des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Recheneinheit 302 wenigstens eines der folgenden Elemente auf: einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen programmierbaren Logikbaustein (z.B. FPGA, field programmable gate array), wenigstens einen Rechenkern. Kombinationen hieraus sind bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch denkbar. Bevorzugt ist die Recheneinrichtung 300 beispielsweise als Mikrocontroller mit einem oder mehreren Rechenkernen 302 ausgebildet.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist die Speichereinheit 304 wenigstens eines der folgenden Elemente auf: einen flüchtigen Speicher 304a, insbesondere Arbeitsspeicher (RAM), einen nichtflüchtigen Speicher 304b, insbesondere Flash-EEPROM.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Computerprogramm(produkt) PRG1, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms PRG durch einen Computer 302 diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein optionales computerlesbares Speichermedium SM, umfassend Befehle, insbesondere in Form eines Computerprogramms PRG2, die bei der Ausführung durch einen Computer 302 diesen veranlassen, das Verfahren gemäß den Ausführungsformen auszuführen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Datenträgersignal DS, das das Computerprogramm PRG1, PRG2 gemäß den Ausführungsformen charakterisiert und/oder überträgt. Beispielsweise kann die Recheneinrichtung 300 eine optionale, vorzugsweise bidirektionale, Datenschnittstelle 306 zum Empfang des Datenträgersignals DS aufweisen. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Recheneinrichtung 300 mittels der optionalen Datenschnittstelle 306 z.B. auch für ihren Betrieb nutzbare Eingangssignale BD z.B. von der Abgassonde 15 und/oder der Steuereinheit 100 empfangen und/oder Ausgangssignale, z.B. Steuerdaten SD für einen Betrieb der Abgassonde 15 und/oder der Steuereinheit 100 an die Steuereinheit 100 und/oder die Abgassonde 15 ausgeben.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung 300 einen Analog-Digital-Wandler, ADC, 305 aufweist und zumindest zeitweise wenigstens ein analoges Signal a2 der Abgassonde 15 und/oder ein mittels der Steuereinheit 100 aus dem analogen Signal a2 der Abgassonde 15 abgeleitetes Analogsignal a2 digitalisiert. Der ADC 305 kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. auch Teil der Datenschnittstelle 306 sein. Beispielhaft ist das Empfangen des Analogsignals a2 von der Abgassonde 15 bzw. der Steuereinheit 100 in Schritt 210a aus Fig. 5B gezeigt, und das Digitalisieren mittels des ADC 305 (Fig. 2) in Schritt 211 aus Fig. 5B. Die auf diese Weise erhaltenen digitalisierten Daten können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen für die Ablaufsteuerung 200, insbesondere auch für eine Regelung eines Betriebs der Abgassonde 15 bzw. der Steuereinheit 100, insbesondere durch die Recheneinrichtung 300, verwendet werden.
Figur 3 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen. In der Recheneinrichtung 300a, die z.B. eine zu der Konfiguration 300 gemäß Fig. 2 identische oder ähnliche Konfiguration aufweisen kann, implementiert vorliegend eine Ablaufsteuerung 303, insbesondere eine vollständige Ablaufsteuerung, für den Betrieb der Abgassonde 15 mittels der Steuereinheit 100a. Hierzu sendet die Ablaufsteuerung 303 über die vorzugsweise bidirektionale Datenverbindung DV (vgl. auch Element 306 gemäß Fig. 2) Steuerdaten A, B, C (analog zu den Steuerdaten SD gemäß Fig. 5A) an die Steuereinheit 100a. Die Steuerdaten A, B, C gemäß Fig. 3 enthalten z.B. jeweils Schalterstellungen zur Steuerung wenigstens eines in der Steuereinheit 100a enthaltenen Multiplexers ("MUX") 106 und Bestromungen eines in der Steuereinheit 100a enthaltenen Digital-Analog-Wandlers (DAC) 104a charakterisierende Bestromungsinformationen. Bezugszeichen 102 symbolisiert einen elektrischen Anschluss der Steuereinheit 100a an die Abgassonde 15 (Fig. 1). Beispielhafte Details für den elektrischen Anschluss 102 der Steuereinheit 100a an die Abgassonde 15 können z.B. einem Datenblatt des von der Anmelderin vertriebenen Ansteuerbausteins vom Typ "CJ135" entnommen werden.
Mittels der Steuereinheit 100a ermittelbare Betriebsdaten BD werden bevorzugt von der Steuereinheit 100a über die Datenverbindung DV an die Recheneinrichtung 300a übertragen. Die Betriebsdaten BD können beispielsweise umfassen: analoge Messwerte D, E, vgl. auch Bezugszeichen a2 (s. auch Fig. 2).
Bei der vorstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Konfiguration führt die Recheneinrichtung 300a einen vergleichsweise großen Anteil der für den Betrieb der Abgassonde 15 erforderlichen Ablaufsteuerung aus, vorzugsweise unter Steuerung des entsprechenden Computerprogramms PRG1 (Fig. 2).
Insbesondere kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch die gesamte Ablaufsteuerung über den Sequencer 303 der Recheneinrichtung 300a implementiert werden, der z.B. sowohl Aufgaben eines High-Level Sequencers und eines Low-Level Sequencers übernimmt. Diese Variante kann z.B. verwendet werden, wenn die Recheneinrichtung 300a einen ADC 305 aufweist, sodass der ADC 305 direkt, insbesondere ohne Übertragung zwischen Steuereinheit 100a und Recheneinrichtung 300a angesteuert werden kann, z.B. durch die Recheneinheit 302 (Fig. 2) der Recheneinrichtung 300a. Weiter vorteilhaft kann eine ggf. in der Steuereinheit 100a vorhandene Schalterstruktur 106 für eine Umschaltung der ADC Eingänge verwendet und z.B. über den MUX Schalter 106 realisiert werden. Damit können z.B. im Zeitmultiplexbetrieb unterschiedliche Analogsignale a2 der Abgassonde 15 auf einen Eingang des ADC 305 geschaltet werden.
Somit kann es vorteilhaft insbesondere nicht durch unterschiedliche Öffnungs- und Schließzeiten der Schalter 106 zu Kurzschlüssen kommen, wie dies bei konventionellen Steuereinheiten möglich ist. Daher entfällt bei der Konfiguration gemäß Fig. 3 vorteilhaft das Erfordernis eines lokalen Sequencers (Ablaufsteuerung), insbesondere eines Low-Level Sequencers, in der Steuereinheit 100a, so dass die Steuereinheit 100a weniger komplex ausgebildet werden kann.
Figur 4 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen. Bei der in Fig. 4 abgebildeten Konfiguration ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung 300b zumindest teilweise eine primäre Ablaufsteuerung 303a für einen Betrieb der Abgassonde 15 realisiert, wobei insbesondere in der Steuereinheit 100b eine sekundäre Ablaufsteuerung 103 vorgesehen ist, die mittels der primären Ablaufsteuerung 303a der Recheneinrichtung 303a gesteuert wird. Dadurch kann die Ablaufsteuerung für den Betrieb der Abgassonde 15 (Fig. 1) vorteilhaft auf die Recheneinrichtung 300b und die Steuereinheit 100b verteilt werden, wobei z.B. solche Teile der Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde 15, die einfach änderbar sein sollen, mittels der Recheneinrichtung 300b, z.B. in Form des Computerprogramms PRG1, PRG2 (Fig. 2), implementiert werden, und wobei z.B. solche Teile der Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde 15, die besondere Timing-Anforderungen (z.B. sich zeitlich schnell ändernde Signalfolgen) haben und vergleichsweise selten geändert werden sollen, mittels der Steuereinheit 100b, die z.B. als ASIC ausgebildet ist, implementiert werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann die Ablaufsteuerung für den Betrieb der Abgassonde wie bereits erwähnt auch als "Sequenzer" bzw. "Sequencer" bezeichnet werden, wobei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zufolge ein High-Level Sequencer, z.B. in Form der vorstehend beispielhaft beschriebenen primären Ablaufsteuerung 303a, mittels der Recheneinrichtung 300b realisiert wird, und wobei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zufolge ein Low-Level Sequencer, z.B. in Form der vorstehend beispielhaft beschriebenen sekundären Ablaufsteuerung 103, mittels der Steuereinheit 100b (z.B. ASIC), realisiert wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Ablaufsteuerung 200 (Fig. 5A), 303 (Fig. 3) und/oder die primäre Ablaufsteuerung 303a (Fig. 4) zumindest zeitweise wenigstens einen der folgenden Abläufe steuert: a) Festlegung von zeitlichen Abständen von Messungen, b) Übertragung von Vorgabewerten für Schalterstellungen an die Steuereinheit, c) Übertragung von, insbesondere mittels der Steuereinheit ermittelbaren, Messwerten an die Recheneinrichtung, d) Identifikation und/oder Plausibilisierung von von der Steuereinheit empfangenen Messwerten, insbesondere gegenüber einem jeweilig erwarteten Messwert, e) Abholung von Statusinformationen, insbesondere Fehlerinformationen, der Steuereinheit, f) Ansteuern ("Triggern") eines Pumpstromreglers der Steuereinheit, insbesondere nach Erhalt eines neuen Nernstspannungs-Messwertes, g) Einstellen von Schaltern der Steuereinheit, insbesondere so, dass keine Kurzschlüsse und/oder Stromunterbrechungen auftreten, h) starten von Messungen mittels eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers, insbesondere synchron zu einem Referenzsignal bzw. Referenztakt, i) Resetieren (Zurücksetzen) eines Eingangsfilters eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers, j) Datentransfer, insbesondere von der Steuereinheit zu der Recheneinrichtung und/oder umgekehrt, insbesondere über eine serielle Datenschnittstelle, k) Bildung einer Betriebsinformation, die insbesondere signalisiert, dass eine Messung abgeschlossen ist, I) Bildung von Fehlerinformationen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass insbesondere die vorstehend genannten Abläufe a) bis f) mittels der primären Ablaufsteuerung 303a (Fig. 4) (High-Level-Sequencer) ausführbar sind, und dass insbesondere die vorstehend genannten Abläufe g) bis I) mittels der sekundären Ablaufsteuerung 103 (Low-Level-Sequencer) ausführbar sind. Beispielhaft sind bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen eine Definition von Messungen über Schalterstellungen, Timings und Stromquellen innerhalb des Computerprogramms PRG1 der Recheneinrichtung 300b in dem High Level Sequencer 303a ausführbar. Eine zeitgenaue Schaltung der Schalter 107, Stromquellen und Ansteuerung des ADC 104b für einzelne Messungen erfolgt z.B. innerhalb des Low-Level Sequencers 103, der sich in der bevorzugt als ASIC ausgebildeten Steuereinheit 100b befindet.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Low- Level Sequencer 103 mittels eines von der Recheneinrichtung 300b bzw. ihrem High Level Sequencer 303a bereitstellbaren Referenzsignals (z.B. übertragbar über die Datenverbindung DV, Fig. 3) mit dem High Level Sequencer 303a synchronisiert wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der High- Level Sequencer 303a mit einem Referenzsignal der Recheneinrichtung 300b, z.B. mit einem Chip-Select ("CS") Signal der Recheneinrichtung 300b bzw. ihrer Recheneinheit 302 synchronisiert ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, vgl. z.B. Fig. 3, kann der Sequencer 303 zumindest zeitweise auch viele bzw. alle der vorstehend genannten Abläufe a) bis I) ausführen.
Die Steuerdaten SD gemäß Fig. 4 entsprechen bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. Messungen bzw. Steuerinformationen für mittels des ADC 104b der Steuereinheit 100b auszuführende Messungen inklusive Schalterstellungen für die Schaltstruktur 107 und Bestromungen für den DAC 104a der Steuereinheit 100b. Die Betriebsdaten BD gemäß Fig. 4 entsprechen bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. Messwerten D, E und Statusinformationen F. Die Schaltstruktur 107 kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen z.B. mehrere unabhängig voneinander schaltbare Schalter aufweisen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Steuereinheit 100, 100a, 100b für eine Abgassonde 15, insbesondere für eine Breitband- Lambdasonde für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuereinheit 15 zur elektrischen Ansteuerung a1 (Fig. 1) der Abgassonde 15 ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit insbesondere in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, ASIC, implementiert ist, wobei die Steuereinheit zur Ausführung der folgenden Schritte, vgl. Fig. 6, ausgebildet ist: Empfangen 400 von Steuerdaten SD für einen Betrieb der Steuereinheit 100, 100a, 100b und/oder der Abgassonde 15 von einer Recheneinrichtung 300, 300a, 300b, wobei die Recheneinrichtung 300, 300a, 300b insbesondere gemäß den Ausführungsformen ausgebildet ist, Senden 410 (Fig. 6) von den Betrieb der Steuereinheit und/oder der Abgassonde charakterisierenden Betriebsdaten BD an die Recheneinrichtung 300, 300a,
300b.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen, vgl. z.B. Fig. 4, ist vorgesehen, dass die Steuereinheit 100b zumindest teilweise eine Ablaufsteuerung 103 für einen Betrieb der Abgassonde 15 realisiert, wobei die Ablaufsteuerung 103 (z.B. Low-Level-Sequencer) der Steuereinheit 100b zumindest zeitweise wenigstens einen der folgenden Abläufe steuert: G) Einstellen von Schaltern 107 der Steuereinheit 100b, insbesondere so, dass keine Kurzschlüsse und/oder Stromunterbrechungen auftreten, H) Starten von Messungen mittels eines, vorzugsweise in die Steuereinheit 100b integrierten, Analog-Digital-Wandlers 104b, insbesondere synchron zu einem Referenzsignal bzw. Referenztakt (der z.B. über die Datenverbindung DV (Fig. 3) von der Recheneinrichtung 300b (Fig. 4) vorgebbar ist), I) Resetieren eines Eingangsfilters (nicht gezeigt) eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers 104b, J) Datentransfer, insbesondere von der Steuereinheit 100b zu der Recheneinrichtung 300b und/oder umgekehrt, insbesondere über eine serielle Datenschnittstelle DV, K) Bildung einer Betriebsinformation BD, die insbesondere signalisiert, dass eine Messung abgeschlossen ist, L) Bildung von Fehlerinformationen.
Das Prinzip gemäß bevorzugten Ausführungsformen stellt eine gegenüber konventionellen Ansätzen stark erhöhte Flexibilität insbesondere bezüglich der Messabfolgendefinition bereit. Die Ablaufsteuerung 200 definiert z.B. das Einstellen von Stromquellen, das Schalten von Schaltern 107 und damit den Betriebsablauf der Stromquellen und Messungen. Durch das Prinzip gemäß den bevorzugten Ausführungsformen ist es möglich, durch eine Änderung in Software PRG1, PRG2 z.B. unterschiedliche Messabfolgen und/oder Bestromungen flexibel an jeweilige Systemanforderungen anzupassen, insbesondere ohne eine Änderung der bevorzugt als ASIC ausgebildeten Steuereinheit 100, 100a, 100b. Weitere Vorteile, die zumindest teilweise mit zumindest manchen bevorzugten Ausführungsformen erzielbar sind, sind: a) frei programmierbare Anpassung der Ablaufsteuerung 200 über Software-Änderung (PRG1, PRG2) möglich, b) Ansteuerung der Schalter und Stromquellen der Steuereinheit im Submikrosekunden-Bereich für eine effiziente Ausnutzung der Sequenzzeit und damit hochfrequente Durchführung der Messungen möglich, c) Einsparung von
Ressourcen im ASIC 100, 100a, 100b, d) im ASIC 100, 100a, 100b wird kein Rechenwerk benötigt, Mikrocontroller Ressourcen (insbesondere der Recheneinrichtung 300) werden genutzt für Berechnungen und/oder das Triggern der Messungen, e) Bei direkter Übertragung der Messwerte ist kein Speicherbedarf notwendig im ASIC 100, 100a, 100b, f) einfachere
Gesamtstruktur des ASICs 100, 100a, 100b möglich, g) Geringe Übertragungsdatenmenge zwischen ASIC 100a und Recheneinrichtung 300a (Fig. 3), falls ein ADC 305 in der Recheneinrichtung 300a vorgesehen ist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Steuereinheit (100; 100a; 100b) für eine Abgassonde (15), insbesondere für eine Breitband-Lambdasonde (15) für eine Brennkraftmaschine (10) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuereinheit (100; 100a; 100b) zur elektrischen Ansteuerung (a1) der Abgassonde (15) ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit (100; 100a; 100b) insbesondere in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, ASIC, implementiert ist, wobei das Verfahren aufweist: Vorgeben (205) von Steuerdaten (SD) für einen Betrieb der Steuereinheit (100; 100a; 100b) und/oder der Abgassonde (15) mittels einer Recheneinrichtung (300; 300a; 300b), Empfangen (210; 210a) von den Betrieb der Steuereinheit (100;
100a; 100b) und/oder der Abgassonde (15) charakterisierenden Betriebsdaten (BD) mittels der Recheneinrichtung (300; 300a; 300b).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Recheneinrichtung (300; 300a; 300b) wenigstens eine Recheneinheit (302) zur Ausführung wenigstens eines Computerprogramms (PRG1) aufweist, das insbesondere dazu ausgebildet ist, zumindest zeitweise einen Betrieb der Steuereinheit (100; 100a; 100b) und/oder der Abgassonde (15) zu steuern (205) und/oder die Steuerdaten (SD) zu erzeugen (205a) und/oder die Betriebsdaten (BD) zu empfangen (210; 210a).
3. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Recheneinrichtung (300; 300a; 300b) zumindest teilweise eine Ablaufsteuerung (200) für einen Betrieb der Abgassonde (15) realisiert, wobei insbesondere die Ablaufsteuerung (200) zumindest teilweise mittels wenigstens eines Computerprogramms (PRG1) bzw. mittels des wenigstens einen Computerprogramms (PRG1) vorgegeben wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Recheneinrichtung (300; 300a; 300b) zumindest teilweise eine primäre Ablaufsteuerung (303a) für einen Betrieb der Abgassonde (15) realisiert, wobei insbesondere eine sekundäre Ablaufsteuerung (103) der Steuereinheit (100; 100a; 100b) mittels der primären Ablaufsteuerung (303a) gesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Ablaufsteuerung (200) und/oder die primäre Ablaufsteuerung (303a) zumindest zeitweise wenigstens einen der folgenden Abläufe steuert: a) Festlegung von zeitlichen Abständen von Messungen, b) Übertragung von Vorgabewerten für Schalterstellungen an die Steuereinheit (100; 100a; 100b), c)
Übertragung von, insbesondere mittels der Steuereinheit (100; 100a; 100b) ermittelbaren, Messwerten an die Recheneinrichtung (300; 300a; 300b), d) Identifikation und/oder Plausibilisierung von von der Steuereinheit (100;
100a; 100b) empfangenen Messwerten, insbesondere gegenüber einem jeweilig erwarteten Messwert, e) Abholung von Statusinformationen, insbesondere Fehlerinformationen, der Steuereinheit (100; 100a; 100b), f) Ansteuern eines Pumpstromreglers der Steuereinheit (100; 100a; 100b), insbesondere nach Erhalt eines neuen Nernstspannungs-Messwertes, g) Einstellen von Schaltern der Steuereinheit (100; 100a; 100b), insbesondere so, dass keine Kurzschlüsse und/oder Stromunterbrechungen auftreten, h) starten von Messungen mittels eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers (305; 104b), insbesondere synchron zu einem Referenzsignal bzw. Referenztakt, i) Resetieren eines Eingangsfilters eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers (305; 104b), j) Datentransfer, insbesondere von der Steuereinheit (100;
100a; 100b) zu der Recheneinrichtung (300; 300a; 300b) und/oder umgekehrt, insbesondere über eine serielle Datenschnittstelle, k) Bildung einer Steuerinformation, die insbesondere signalisiert, dass eine Messung abgeschlossen ist, I) Bildung von Fehlerinformationen.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Recheneinrichtung (300) einen Analog-Digital-Wandler, ADC, (305) aufweist und zumindest zeitweise wenigstens ein analoges Signal (a2) der Abgassonde (15) und/oder ein mittels der Steuereinheit (100; 100a; 100b) aus dem analogen Signal der Abgassonde (15) abgeleitetes Analogsignal (a2) digitalisiert (211).
7. Recheneinrichtung (300; 300a; 300b) zur Ausführung des Verfahrens nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche.
8. Computerlesbares Speichermedium (SM), umfassend Befehle (PRG2), die bei der Ausführung durch einen Computer (302) diesen veranlassen, das Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
9. Computerprogramm (PRG1), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms (PRG1) durch einen Computer (302) diesen veranlassen, das Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
10. Datenträgersignal (DS), das das Computerprogramm nach Anspruch 9 charakterisiert und/oder überträgt.
11. Steuereinheit (100; 100a; 100b) für eine Abgassonde (15), insbesondere für eine Breitband-Lambdasonde (15) für eine Brennkraftmaschine (10) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuereinheit (100; 100a; 100b) zur elektrischen Ansteuerung (a1) der Abgassonde (15) ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit (100; 100a; 100b) insbesondere in Form einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, ASIC, implementiert ist, wobei die Steuereinheit zur Ausführung der folgenden Schritte ausgebildet ist: Empfangen (400) von Steuerdaten (SD) für einen Betrieb der Steuereinheit (100; 100a; 100b) und/oder der Abgassonde (15) von einer Recheneinrichtung (300; 300a; 300b), wobei die Recheneinrichtung (300; 300a; 300b) insbesondere nach Anspruch 7 ausgebildet ist, Senden (410) von den Betrieb der Steuereinheit (100; 100a; 100b) und/oder der Abgassonde (15) charakterisierenden Betriebsdaten (BD) an die Recheneinrichtung (300; 300a; 300b).
12. Steuereinheit (100; 100a; 100b) nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit (100; 100a; 100b) zumindest teilweise eine Ablaufsteuerung für einen Betrieb der Abgassonde (15) realisiert, wobei die Ablaufsteuerung der Steuereinheit (100; 100a; 100b) zumindest zeitweise wenigstens einen der folgenden Abläufe steuert: G) Einstellen von Schaltern der Steuereinheit (100; 100a; 100b), insbesondere so, dass keine Kurzschlüsse und/oder Stromunterbrechungen auftreten, H) Starten von Messungen mittels eines, vorzugsweise in die Steuereinheit integrierten, Analog-Digital-Wandlers (104b), insbesondere synchron zu einem Referenzsignal bzw. Referenztakt, I) Resetieren eines Eingangsfilters eines bzw. des Analog-Digital-Wandlers (104b), J) Datentransfer, insbesondere von der Steuereinheit (100; 100a; 100b) zu der Recheneinrichtung (300; 300a; 300b) und/oder umgekehrt, insbesondere über eine serielle Datenschnittstelle, K) Bildung einer Betriebsinformation, die insbesondere signalisiert, dass eine Messung abgeschlossen ist, L) Bildung von Fehlerinformationen.
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