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