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DE4137626A1 - Anschlussschaltung fuer eine sauerstoffsonde und pruefverfahren fuer richtigen sondenanschluss - Google Patents

Anschlussschaltung fuer eine sauerstoffsonde und pruefverfahren fuer richtigen sondenanschluss

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DE4137626A1
DE4137626A1 DE4137626A DE4137626A DE4137626A1 DE 4137626 A1 DE4137626 A1 DE 4137626A1 DE 4137626 A DE4137626 A DE 4137626A DE 4137626 A DE4137626 A DE 4137626A DE 4137626 A1 DE4137626 A1 DE 4137626A1
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DE
Germany
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voltage
probe
uout
potential line
output voltage
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DE4137626A
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Helmut Dipl Ing Denz
Georg Dipl Ing Mallebrein
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
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    • GPHYSICS
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    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
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Description

Das Folgende betrifft eine Anschlußschaltung für eine poten­ tialfreie Sauerstoffsonde sowie ein Verfahren zum überprü­ fen, ob die Sauerstoffsonde richtig angeschlossen ist oder ob Schlüsse und/ oder Unterbrechungen in den Leitungen vor­ liegen.
Der Kürze halber wird im folgenden von Sonden statt von Sauerstoffsonden gesprochen. Diejenige Leitung der beiden Anschlußleitungen solcher Sonden, die normalerweise höheres Potential aufweist als die andere, wird im folgenden als Hochpotentialleitung bezeichnet, die andere entsprechend als Niederpotentialleitung.
Stand der Technik
Sonden, insbesondere solche vom Nernst-Typ, weisen von Sonde zu Sonde eine relativ große Streuung in den Spannungen auf, die für jeweils eine bestimmte Luftzahl, z. B. für das Abgas eines Kraftfahrzeugs, ausgegeben werden. Dies erschwert das Überprüfen des richtigen Anschlusses einer solchen Sonde, da bei der einen Sonde eine Spannung noch durchaus plausibel ist, die bei einer anderen schon deutlich einen Fehler an­ zeigt. Typischerweise liegt die Sondenspannung einer Nernst-Sonde beim Messen fetter Gemische bei etwa 850 mV und beim Messen magerer Gemische bei etwa 100 mV. Es kann jedoch eine erste Sonde z. B. beinahe 1 V beim Messen fetter Gemi­ sche anzeigen und eine andere bis zu etwa -80 mV beim Mes­ sen magerer Gemische. Liegt ein Adernschluß vor, werden 0 V gemessen. Dies ist bei der zweitgenannten Sonde ein plausib­ ler Meßwert, da ja sogar negative Spannungen auftreten kön­ nen, die allerdings von den typischen Auswerteschaltüngen nicht ausgewertet werden, sondern mit einer Spannung von 0 V gleichgesetzt werden. Auch treten plausible Spannungen z. B. auf, wenn eine Sondenleitung vom Steuergerät abgefallen ist.
Um Adernschlüsse oder Leitungsabfälle sicher feststellen zu können, wird herkömmlich typischerweise so vorgegangen, daß dann, wenn die Sondenspannung länger als über eine vorgege­ bene Zeitspanne den Wert 0 V oder die Spannung einer Hilfs­ spannungsquelle aufwies, das Luft/Kraftstoff-Gemisch will­ kürlich etwas angefettet wird. Reagiert das Sondensignal nicht auf diese Anfettung, ist dies der sichere Hinweis da­ rauf, daß ein Fehler vorliegt. Nachteilig ist bei diesem Prüfverfahren, daß das Gemisch angefettet werden muß, was zu erhöhtem Schadgasausstoß führt und auch andere Nachteile zur Folge hat.
Sauerstoffsonden werden überwiegend so angeordnet, daß sie die Gaszusammensetzung im Abgasstrom vor einem Katalysator ermitteln. Es ist jedoch aüch bekannt, z. B. aus DE-A- 23 04 622 oder US-A-46 22 809, eine Sonde zusätzlich hinter einem Katalysator anzubringen, um mit Hilfe dieser Sonde die Konvertierungsfähigkeit des Katalysators zu überwachen. So­ lange dieser sehr gut konvertiert, strömt an der hinteren Sonde bei Stationärbetreib des zugehörigen Verbrennungsmo­ tors ein Gasgemisch sehr gleichmäßiger Zusammensetzüng vor­ bei. Es wird dann dauernd eine im wesentlichen konstante Spannung gemessen. Diese Tatsache führt zu Schwierigkeiten beim überprüfen der Funktionsfähigkeit der Sonde hinter dem Katalysator, da bei dauernd gleichbleibender Sondenspannung unklar ist, ob die Sonde nicht mehr richtig angeschlossen ist oder ob der Katalysator so ausgezeichnet konvertiert, daß es zu keinen Änderungen kommt. Eine Überprüfung ist allerdings auch in diesem Fall dadurch möglich, daß über längere Zeit willkürlich ein von der Luftzahl Eins abwei­ chendes Gemisch erzeugt wird, was dazu führt, daß schließ­ lich auch am Ausgang des Katalysators fettes oder mageres Gemisch austritt. Dies hat die bereits oben genannten Nach­ teile zur Folge.
Es bestand demgemäß das Problem, eine Anschlußschaltung für eine Sonde anzugeben, die so ausgebildet ist, daß sie es ermöglicht, Fehler im Anschluß der Sonde festzustellen, ohne daß hierzu ein willkürliches Ändern der Gemischzusammenset­ zung erforderlich ist. Weiterhin bestand das Problem, ein Verfahren zum genannten Zweck anzugeben.
Diese Probleme sind bereits durch eine Schaltung und durch ein Verfahren gelöst, wie sie Gegenstand der deutschen Vor­ anmeldung P 41 13 361 sind. Die Schaltung ist inzwischen durch das Ausgeben von Datenblättern bekannt geworden. Sie ist so beschaffen, daß die Niederpotentialleitung mit Hilfe einer Offsetspannungsquelle auf ein erhöhtes Potential ge­ legt wird. Dies ermöglicht ein Verfahren, bei dem überprüft wird, ob eine Sondenspannung gemessen wird, die kleiner als die Offsetspannung ist.
Darstellung der Erfindungen
Die erfindungsgemäße Anschlußschaltung für eine potential­ freie Sonde mit einer Niederpotential- und einer Hochpoten­ tialleitung, die an einen Verstärker angeschlossen sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß
- die Hochpotentialleitung mit einer Offsetspannungsquelle verbunden ist und
- der Verstärker als Eingangsspannung die Differenz zwischen den Potentialen auf der Hoch- und der Niederpotentialleitung erhält und als Ausgangsspannung die Differenz zwischen der Offsetspannung und der verstärkten Eingangsspannung ausgibt;
- wobei die Offsetspannung so gewählt ist, daß bei ordnungs­ gemäß angeschlossener Sonde die Ausgangsspannung immer grö­ ßer als Null und kleiner als eine vorgegebene Schwellenspan­ nung ist.
Die Schwellenspannung ist vorzugsweise zugleich die Refe­ renzspannung eines A/D-Wandlers. Die Offsetspannung muß dann kleiner sein als die Referenzspannung zuzüglich dem Betrag der verstärkten kleinst möglichen (negativen) Sondenspan­ nung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen des richtigen An­ schlusses einer potentialfreien Sonde mit einer Niederpoten­ tial- und einer Hochpotentialleitung, wobei die Differenz der Potentiale aüf der Hoch- und der Niederpotentialleitung einem Verstärker als Eingangsspannung zugeführt wird ist dadurch gekennzeichnet, daß
- das Potential der Hochpotentialleitung auf eine vorgegebe­ ne Offsetspannung gegenüber Massepotential angehoben wird;
- die verstärkte Eingangsspannung von der Offsetspannung abgezogen wird und die Differenz als auszuwertende Ausgangs­ spannung verwendet wird; und
- die Sonde als nicht ordnüngsgemäß angeschlossen beurteilt wird, wenn die Ausgangsspannung etwa Null ist oder mindes­ tens einer vorgegebenen Schwellenspannung entspricht;
- wobei die Offsetspannung so gewählt ist, daß bei ordnungs­ gemäß angeschlossener Sonde die Ausgangsspannung immer deut­ lich von Null verschieden aber kleiner als die vorgegebene Schwellenspannung ist.
Um mit Hilfe der Offsetspannung nicht nur Masseschlüsse, sondern z. B. auch Unterbrechungen feststellen zu können, ist es von Vorteil, die Niederpotentialleitung über einen Pullup-Widerstand mit der Schwellenspannung zu verbinden. Im Unterbrechungsfall wird dann mindestens diese Schwellenspan­ nung ausgegeben, die, wie oben angegeben, höher ist als die höchstmögliche Ausgangsspannung bei ordnungsgemäß ange­ schlossener Sonde.
Vorteilhafterweise wird die genannte Ausgangsspannung mit einem A/D-Wandler zur weiteren Auswertung in einen digitalen Wert gewandelt. In diesem Fall wird die Schwellenspannung der Referenzspannung des A/D-Wandlers gleichgesetzt.
Zeichnung
Fig. 1 schematisches Schaltbild einer Sondenanschlußschal­ tung mit Hilfs- und Offsetspannungsquelle;
Fig. 2 schematisches Schaltbild einer Sondenanschlußschal­ tung mit Offsetspannungsquelle und Pullup-Widerstand;
Fig. 3 Schaltbild einer Anschlußschaltung für zwei Sonden mit einer gemeinsamen Offset-Spannungsquelle;
Fig. 4 schematische Darstellung zum Veranschaulichen von Fehlern im Anschlüß einer Sonde; und
Fig. 5 Flußdiagramm zum Erläutern eines Prüfverfahrens zum Erkennen, ob eine Sonde fehlerhaft angeschlossen ist.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Im folgenden ist vielfach von Widerständen und Spannungs­ quellen die Rede. Dabei stimmen jeweils die Bezeichnungen dieser Bauteile mit den Widerstands- bzw. Spannungswerten der Bauteile überein. So bezeichnet z. B. Up sowohl eine Offset-Spannungsquelle als Bauteil wie auch die Spannung dieser Spannungsquelle. RS_V ist entsprechend sowohl die Bezeichnung für ein Widerstandsbauteil, hier den Ersatz­ widerstand einer Sonde vor einem Katalysator, wie auch für den Widerstandswert dieses (Ersatz-) Bauteils.
Bevor auf die Fig. 1 und 2 im Detail eingegangen wird, sei einleitend Fig. 3 in Übersicht beschrieben.
Fig. 3 zeigt ein Steuergerät SG, an das eine vor einem (nicht dargestellten) Katalysator angeordnete Sonde SV und eine hinter dem Katalysator angeordnete Sonde SH jeweils über eine Hochpotentialleitung HPL_V bzw. HPL_H und eine Niederpotentialleitung NPL_V bzw. NPL_H angeschlossen sind. Die beiden Hochpotentialleitungen führen auf denselben An­ schluß des Steuergerätes. An diesen ist intern die bereits genannte Offset-Spannungsquelle Up angeschlossen. Mit Hilfe dieser Spannungsquelle werden beide Hochpotentialleitungen auf das Potential Up gegenüber Steuergerätemasse angehoben. Die Sondensignale werden nach Invertierung, u. U. Verstärkung und Differenzbildung zur Offsetspannung in einem jeweiligen Verstärker AMP_V bzw. AMP_H über einen jeweiligen A/D-Wand­ ler ADC_V bzw. ADC_H einem Mikroprozessor µC innerhalb eines Steuergerätes SG zugeführt. Die A/D-Wandler begrenzen die Werte ihrer Eingangssignale auf den Bereich zwischen 0 V und einer Referenzspannung. Im Steuergerät SG ist noch eine Kon­ stantspannungsquelle KS zum Liefern einer Referenzspannung von +5 V vorhanden. Alle in Fig. 3 dargestellten Bauteile innerhalb des Steuergerätes mit Ausnahme der Konstantspan­ nungsquelle KS und des Mikroprozessors µC bilden die gemein­ same Anschlußschaltung für die vordere Sonde SV und die hin­ tere Sonde SH.
Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild zum Detailschaltbild in Fig. 3 für die vordere Sonde SV, während Fig. 2 entsprechend das Prinzipschaltbild für die hintere Sonde SH ist.
In der Schaltung gemäß Fig. 1 sind die Hochpotentialleitung HPL_V und die Niederpotentialleitung NPL_V einer vorderen Sonde SV an einen Verstärker AMP_V mit einem Verstärkungs­ faktor v angeschlossen, der die invertierte Sondenspannung verstärkt. Das Potential der Hochpotentialleitung HPL_V wird mit Hilfe der Offsetspannungsquelle Up auf das positive Po­ tential Up gegenüber der Steuergerätemasse angehoben. Die vordere Sonde SV weist ein Ersatzschaltbild mit einer Er­ satzspannungsquelle US_V und einem Ersatzwiderstand RS_V auf. Parallel zur vorderen Sonde liegt eine Reihenschaltung aus einem Widerstand Ro und einer Spannungsquelle Uo. Die von der letzterer erzeugte Spannung Uo ist eine Spannung, wie sie in etwa dann von einer Sonde abgegeben wird, wenn diese Abgas von einem Gemisch mit der Luftzahl (Lambdawert) Eins mißt. Die Spannung, wie sie von dieser Schaltung vor Verstärkung und vor Addition der Offsetspannung Up vorliegt, ist durch Gleichung (1) von Fig. 1 gegeben, die Ausgangs­ spannung UOUT_V für die vordere Sonde nach diesen Maßnahmen durch Gleichung (2) von Fig. 1.
Die Ausgangsspannung UOUT_V wird einem A/D-Wandler ADC_V zugeführt, der die Spannungen auf den Bereich zwischen 0 V und seiner Referenzspannung U_REF begrenzt und dazugehörige digitale Werte an den Mikroprozessor ausgibt. Es wird darauf hingewiesen, daß der A/D-Wandler auch Teil des Mikroprozes­ sors sein könnte.
In der Schaltung gemäß Fig. 2 sind die Hochpotentialleitun­ gen HPL H und Niederpotentialleitungen NPL_H einer hinteren Sonde SH an einen Verstärker AMP_H mit dem Verstärkungsfak­ tor v angeschlossen, der die invertierte Sondenspannung ver­ stärkt. Die Niederpotentialleitung ist über einen Pullup- Widerstand RPU mit der Referenzspannung verbunden. Das Po­ tential der Hochpotentialleitung wird mit Hilfe der bereits genannten Offset-Spannungsquelle Up auf das positive Poten­ tial Up gegenüber der Steuergerätemasse angehoben. Die Aus­ gangsspannung UOUT_H ergibt sich dann aus Gleichung (5) von Fig. 2. Diese Spannung wird einem A/D-Wandler ADC_H zuge­ führt. Für den Bereich der Digitalwerte von diesem Wandler gilt entsprechend dasselbe, wie es für den Wertebereich des Wandlers ADC_V in der Schaltung von Fig. 1 ausgeführt wurde.
Die Offsetspannung Up in den Schaltungen der Fig. 1 bis 3 wird in dem durch die Gleichungen (3) und (4) in Fig. 1 vor­ gegebenen Wertebereich gewählt. Diese Offsetspannung muß, damit ein fehlerhafter Sondenanschluß zuverlässig festge­ stellt werden kann, zum einen höher liegen als die maximale Sondenspannung nach Verstärkung. Gegenüber diesem Maximal­ wert ist noch ein Sicherheitsabstand ΔU vorgesehen. Anderer­ seits muß sie niedriger liegen als die Referenzspannung ver­ mindert um den verstärkten Betrag des Maximalwerts einer eventuell möglichen negativen Sondenspannung. Auch hier wird wieder ein Sicherheitsabstand ΔU eingehalten. In den Glei­ chungen (3) und (4) sind die Beträge der minimalen und maxi­ malen Sondenspannung mit |U_MIN| bzw. |U_MAX| bezeichnet.
Bei Verwendung eines üblichen A/D-Wandlers mit einer Refe­ renzspannung von 5 V, einer maximal auftretenden Sondenspan­ nung U_MAX von 1 V und einer minimal auftretenden Sonden­ spannung U_MIN von -80 mV wird der Verstärkungsfaktor v z. B. auf 4 vorgegeben, und es wird eine Offsetspannung Up von 4,5 V gewählt. Bei Verwendung von A/D-Wandlern mit einer Referenzspannung von z. B. 1,25 V kann der Verstärkungsfaktor 1 sein. Die Offsetspannung Up wird dann mit z. B. 1,05 V vorgegeben.
Die in Fig. 3 eingezeichneten konkreten Bemessungswerte für Widerstände sind so gewählt, daß die invertierenden Verstär­ ker AMP_V und AMP_H den genannten Wert 4 des Verstärkungs­ faktors aufweisen, die Spannungsquelle Uo eine Spannung von 450 mV erzeugt und die Offsetspannung Up 4, 29 V beträgt.
Fig. 4 veranschaulicht neun Fehler, wie sie jeweils an der vorderen Sonde SV und/oder der hinteren Sonde SH auftreten können. Insgesamt sind somit 18 Einzelfehler möglich. Die Fehler F+B und F-B sind dabei Schlüsse der Hochpotential- bzw. Niederpotentialleitung zur Batteriespannung UB, die Fehler F+O und F-O sind Schlüsse der genannten Leitungen zur Steuergerätemasse, der Fehler F± ist ein Schluß der beiden Leitungen gegeneinander, die Fehler F(+) und F(-)sind Unter­ brechungen einer jeweiligen der genannten beiden Leitungen, der Fehler F(+)O ist eine Kombination der Fehler F+O und F(+) für die Hochpotentialleitung, und der Fehler F(-)O ist eine Kombination der Fehler F-O und F(-) für die Niederpo­ tentialleitung.
Ein Verfahren zum Feststellen fehlerhafter Sondenanschlüsse wird nun anhand des Flußdiagramms von Fig. 5 beschrieben. Nach dem Start dieses Verfahrens wird zunächst (Schritt 1) überprüft, ob die Ausgangsspannung UOUT_V des vorderen Ver­ stärkers mindestens der Referenzspannung U_REF entspricht. Dies ist dann der Fall, wenn eine der beiden Sondenanschluß­ leitungen zur Batteriespannung kurzschließt, also bei einem der Fehler F+B_V oder F-B_V. Stellt sich in Schritt s1 her­ aus, daß die genannte Bedingung erfüllt ist, wird in einem Schritt s2 angezeigt, daß einer der genannten Fehler vor­ liegt.
Stellt sich in Schritt sl heraus, daß der dort abgefragte Fehler nicht vorliegt, erfolgt in Schritt s3 eine entspre­ chende Überprüfung für das Signal von der hinteren Sonde. Ist die Bedingung erfüllt, liegen in entsprechender Weise die Fehler F-B_H oder F+B_H vor, jedoch sind auch die Fehler F(+)_H, F(-)_H und F(+)O_H möglich. Die zugehörige Fehler­ anzeige, falls erforderlich, erfolgt in einem Schritt s4.
Ist die Bedingung von Schritt s3 nicht erfüllt, wird in einem Schritt s5 untersucht, ob die Ausgangsspannung UOUT_V 0 V ist. Dies ist bei den Fehlern F+O_V, F-O_V und F(+)O_V möglich, wobei beim Fehler F+O_V, also dem Schluß der Hoch­ potentialleitung HPL_V der vorderen Sonde zur Steuergeräte­ masse, die Möglichkeit besteht, daß bei Sonden mit negativer Sondenspannung beim Messen eines Gases mit einer Luftzahl größer Eins die gemäß Gleichung (1) von Fig. 1 definierte Spannung vorübergehend negativ wird und demgemäß die Span­ nung von Gleichung (2) (in der der Term Up wegen des Masse­ schlusses Null ist) positiv wird. Ein von Null verschiedener Wert der Ausgangsspannung UOUT_V wird jedoch bei einer Lamb­ daregelung auf etwa die Luftzahl Eins nicht dauernd beste­ hen, so daß zumindest zeitweilig der unplausible Wert 0 V auftreten wird, der dann sofort die Fehlermeldung gemäß Schritt s6 auslöst.
Liegt keiner der in Schritt s5 überprüften Fehler vor, wird in einem Schritt s7 entsprechend untersucht, ob die Aus­ gangsspannung UOUT_H den Wert 0 V hat. Dies ist für die Fehler F+O_H, F-O_H und F(-)O_H möglich. Für den Fehler F+O_H gilt dabei das zum Fehler F-O_V Ausgeführte entspre­ chend. Falls ein Fehler festgestellt wird, erfolgt die An­ zeige in einem Schritt s8.
Bei Verneinen der Abfrage in Schritt s7 schließt sich ein Schritt s9 an, in dem überprüft wird, ob die Ausgangsspan­ nung UOUT_V für länger als eine vorgegebene Zeitspanne auf der Offsetspannung Up liegt. Diese Spannung liegt auf Dauer beim Fehler F±_V vor, jedoch kann sie vorübergehend auch bei ordnungsgemäßem Betrieb auftreten. Bei jeder Lambdarege­ lung schwanken aber die gemessenen Spannungen mit einer zeitlichen Periode einiger weniger Sekunden. Bei ordnungs­ gemäßem Betrieb kann also die Ausgangsspannung UOUT_V nicht länger als höchstens einige wenige Sekunden auf dem Wert Up stehen. Entsprechend wird die Zeitspanne in der Überprüfung von Schritt s9 vorgegeben. Überschreitet die Zeitspanne mit dauernd vorliegender Ausgangsspannung vom Wert Up die ge­ setzte Zeitspanne, wird im Schritt s10 der Fehler F±_V an­ gezeigt.
Liegt der in Schritt s9 überprüfte Fehler nicht vor, wird in einem anschließenden Schritt sll entsprechend überprüft, ob die Ausgangsspannung UOUT_H für länger als eine vorgegebene Zeitspanne auf dem Wert Up liegt. Diese Überprüfung für die hintere Sonde und eine etwaige Fehleranzeige (Fehler F±_H) in einem Schritt s12 erfolgen entsprechend wie zu den Schritten s9 und s10 für die vordere Sonde beschrieben.
Ist keine der bisher untersuchten Bedingungen erfüllt, wird schließlich in einem Schritt s13 überprüft, ob die Ausgangs­ spannung UOUT_V bei Betriebswärme der vorderen Sonde SV auf dem Wert Up-v · Uo liegt. Diese Spannung tritt bei Unter­ brechern, nämlich einem der Fehler F(+)_V, F(-)_V oder F(+)O_V auf, da dann der Sondeninnenwiderstand RS_V wegen der Unterbrechung als unendlich erscheint und daher der zweite Summenterm in Gleichung (1) von Fig. 1 Null wird. Jedoch kann die Spannung auch bei noch kalter Sonde und da­ mit tatsächlich hohem Innenwiderstand RS_V auftreten. Daher wird in Schritt s13 die Zusatzbedingung der betriebswarmen Sonde abgefragt. Ausreichende Betriebswärme kann auf irgend­ eine bekannte Art überprüft werden, z. B. durch Überwachen eines bestimmten zeitlichen Verlaufs des Sondensignals oder durch Messen des Innenwiderstandes der Sonde. Sind die Be­ dingungen von Schritt s13 erfüllt, wird in Schritt s14 ange­ zeigt, daß einer der Fehler FV, GV oder IV vorliegt. Andern­ falls wird das Ende des Verfahrens erreicht.
Die Fehleranzeigen in den vorstehend genannten geradzahligen Schritten kann lediglich darin bestehen, daß in einen Feh­ lerspeicher eine entsprechende Meldung eingeschrieben wird, jedoch ist es vorteilhafter, auch noch eine akustische oder optische Warnanzeige auszugeben, da Fehler insbesondere in Zusammenhang mit der vorderen Sonde sehr kritisch für den Schadgasausstoß sind. Beim Auftreten von Anschlußfehlern der vorderen Sonde ist es darüber hinaus meistens erforderlich, von einer Lambdaregelung auf eine Lambdasteuerung umzuschal­ ten. Im Fall eines Anschlußfehlers der hinteren Sonde ist es dagegen meistens nicht erforderlich, auf Lambdasteuerung umzuschalten, sondern man läßt lediglich verschiedene Fein­ abstimmungsverfahren für die Regelung wegfallen. Dennoch empfiehlt es sich, das Ausfallen der Signale von der hinte­ ren Sonde anzuzeigen. U.U kann eine Anzeige auch erst erfol­ gen nachdem Fehlerheilungsversuche erfolglos blieben. De­ tails der Fehleranzeige sind jedoch für die Erfindung ohne Bedeutung.

Claims (9)

1. Anschlußschaltung für eine potentialfreie Sauerstoff­ sonde (SV, SH) mit einer Niederpotentialleitung (NPL_V, NPL_H) und einer Hochpotentialleitung (HPL V, HPL H), die an einen Verstärker (AMP_V, AMP_H) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Hochpotentialleitung mit einer Offsetspannungsquelle (Up) verbunden ist und
- der Verstärker als Eingangsspannung (UIN_V, UIN_ die Differenz zwischen den Potentialen auf der Hoch- und der Niederpotentialleitung erhält und als Ausgangsspannung (UOUT_V, UOUT_H) die Differenz zwischen der Offsetspannung und der verstärkten Eingangsspannung ausgibt;
- wobei die Offsetspannung so gewählt ist, daß bei ordnungs­ gemäß angeschlossener Sonde die Ausgangsspannung immer deut­ lich größer als Null aber kleiner als eine vorgegebene Schwellenspannung (U_REF) ist.
2. Anschlußschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sie einen A/D-Wandler (ADC_V, ADC_H) aufweist und die Schwellenspannung gleich der Referenzspannung (U_REF) des A/D-Wandlers ist.
3. Anschlußschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Pullup-Widerstand (RPU), der die Niederpotentialleitung (NPL_H) mit der Schwellenspannung (U_REF) verbindet.
4. Anschlußschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung einer Hilfsspan­ nungsquelle (Uo) und eines Widerstandes (Ro) parallel zur Sonde (SV), wobei der Widerstandswert höher ist als der der warmen aber niedriger als der der kalten Sonde.
5. Anschlußschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß sie zugleich Anschlußschaltung für eine weitere Sauerstoffsonde ist, wobei die Hochpotential­ leitung (HPL_V, HPL_H) beider Sonden (SV, SH) miteinander verbunden sind.
6. Verfahren zum Prüfen des richtigen Anschlusses einer po­ tentialfreien Sauerstoffsonde (SV, SH) mit einer Niederpo­ tentialleitung (NPL_V, NPL_H) und einer Hochpotentialleitung (HPL_V, HPL_H), wobei die Differenz der Potentiale auf der Hoch- und der Niederpotentialleitung einem Verstärker als Eingangsspannung (UIN_V, UIN_H) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Potential der Hochpotentialleitung auf eine vorgegebe­ ne Offsetspannung (Up) gegenüber Massepotential angehoben wird;
- die verstärkte Eingangsspannung von der Offsetspannung ab­ gezogen wird und die Differenz als Ausgangsspannung (UOUT_V, UOUT_H) verwendet wird; und
- die Sonde als nicht ordnungsgemäß angeschlossen beurteilt wird, wenn die Ausgangsspannung höchstens Null ist oder min­ destens einer vorgegebenen Schwellenspannung (U_REF) ent­ spricht;
- wobei die Offsetspannung so gewählt ist, daß bei ordnungs­ gemäß angeschlossener Sonde die Ausgangsspannung immer grö­ ßer als Null und kleiner als die vorgegebene Schwellenspan­ nung (U_REF) ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß geprüft wird, ob ein A/D-Wandler (ADC_V, ADC_H), dem die Sondenausgangsspannung (UOUT_V, UOUT_H) als Analogspannung und die Schwellenspannung (U_REF) als Referenzspannung zuge­ führt wird, das Vorliegen mindestens der Referenzspannung als Analogspannung anzeigt und dann, wenn dies der Fall ist, auf einen Schluß einer der Leitungen der Sonde (SV, SH) gegen das hohe Potential einer Fahrzeugbatterie geschlossen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß geprüft wird, ob die Ausgangsspannung (UOUT_V, UOUT_H) der Sonde (SV, SH) den Wert Null aufweist und dann, wenn dies der Fall ist, auf einen Schluß einer der Leitungen gegen Masse geschlossen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Betrieb der Sauerstoffsonde (SV, SH) an einer Zweipunkt-Lambdaregelung überprüft wird, ob die Sondenausgangsspannung (UOUT_V, UOUT_H) für mehr als eine vorgegebene Zeitspanne auf der Offsetspannung (UP) bleibt und dann, wenn dies der Fall ist, auf einen Schluß der bei­ den Leitungen der Sonde gegeneinander geschlossen wird.
DE4137626A 1991-11-15 1991-11-15 Anschlussschaltung fuer eine sauerstoffsonde und pruefverfahren fuer richtigen sondenanschluss Withdrawn DE4137626A1 (de)

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