DE4115288A1

DE4115288A1 - Einrichtung zum abgleich von sensorsignalen

Info

Publication number: DE4115288A1
Application number: DE4115288A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl Ing Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-05-10
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1992-11-12
Anticipated expiration: 2011-05-11
Also published as: FR2676276A1; DE4115288C2; US5381102A; FR2676276B1; JPH05118869A; JP3267326B2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft die Einrichtung zum Abgleich von Sensorsigna len gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Einrichtung zum Abgleich von Sensorsignalen ist aus der EP-A-02 64 388 bekannt. Dort wird eine Einrichtung zum Abgleich des Ausgangssignals eines Drucksensors beschrieben. Hierzu steht eine Brückenschaltung, die zwei druckabhängige Widerstände umfaßt mit einer Auswerteschaltung in Verbindung. Als Sensoren werden hier druckabhängige Widerstände verwendet. Dabei ergeben sich von Sensor zu Sensor bei gleichen Druckwerten unterschiedliche Widerstände. Um eine feste Beziehung zwischen der zu messenden Größe und dem Aus gangssignal der Auswerteschaltung herzustellen, ist ein Abgleichwi derstand vorgesehen, der in Reihe zu dem Sensor geschaltet ist. Um die Temperaturdrift des Abgleichwiderstandes auszugleichen, ist eine recht aufwendige Kompensationsschaltung erforderlich. Üblicherwelse sind bei solchen Einrichtungen die Abgleichwiderstände beziehungs weise die Kompensationsschaltung für die Temperaturdrift in die Aus werteschaltung integriert. Wird nun ein solcher Sensor ausgetauscht, so muß in der Regel auch die Auswerteschaltung mit ausgewechselt werden. Auch muß die Auswerteschaltung auf den jeweiligen Sensor abgestimmt werden.

Ferner ist aus der EP-A-01 14 235 ein Verfahren zur Messung des Sau erstoffgehalts im Abgas einer Brennkraftmaschine bekannt. Hierzu wird ein Meßwiderstand mit einer definierten Spannung beaufschlagt. Der durch den Widerstand fließende Strom ist dabei ein Maß für die Sauerstoffkonzentration im Abgas. Die Versorgungsspannung für den Meßwiderstand wird dabei abhängig von dem jeweiligen gemessenen Strom eingestellt. Ein Abgleich von Streuungen ist nicht vorgesehen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist gegenüber dem Stand der Technik sehr einfach aufgebaut und ermöglicht einen einfachen Abgleich des Sensors wobei keine Temperaturdrift auftritt. Ferner braucht bei einem Austausch des Sensors die Auswerteschaltung nicht ausgewech selt bzw. neu abgeglichen werden.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge stellten Ausführungsform erläutert. In der einzigen Figur wird die erfindungsgemäße Einrichtung aufgezeigt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Sauerstoffsensors be schrieben, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Diesel brennkraftmaschine mißt. Ein solcher Sauerstoffsensor ist zum Bei spiel aus der EP-A-01 14 235 bekannt. Abhängig von der gemessenen Sauerstoffkonzentration beeinflußt dann eine Steuereinrichtung eine Größe, die die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung fest legt. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser Größe um die einzu spritzende Kraftstoffmenge.

Die Erfindung läßt sich aber auch auf andere Sensoren und/oder auf andere Brennkraftmaschinen übertragen. So wird vorteilhafter Weise bei allen Sensoren bei denen eine Ausgangsgröße des Sensors von ei ner Betriebskenngröße abhängt entsprechend vorgegangen.

In der Figur steht ein Sensor 10 zur Erfassung der Sauerstoffkon zentration bzw. des Sauerstoffgehalts des Abgases einer Brennkraft maschine über einen Sondenstecker 15 und mehrere Leitungen 11, 12 und 13 mit einer Steuereinrichtung 20 in Verbindung. Diese Steuer einrichtung berechnet, ausgehend von dem Sensorsignal, ein Ansteuer signal für ein Stellwerk 60. Über die Leitung 11 wird ein Anschluß des Sensors von der Steuereinrichtung 20 mit einer definierten Span nung beaufschlagt. Vorzugsweise setzt sich die Spannung aus einem Gleichspannungsanteil von ca. 0,6 V und einem Wechselspannungsanteil zusammen. Ein zweiter Anschluß des Sensors steht zum einen über ei nen ersten Widerstand 30 und die Leitung 13 und zum anderen über ei nem zweiten Widerstand 40 und die Leitungen 12 mit dem Steuergerät in Verbindung. Der erste Widerstand 30, der auch als Abgleichwider stand bezeichnet wird, ist über die Leitung 13 direkt mit Masse, der zweite Widerstand 40 ist über die Leitung 12 und eine Strommeßein richtung 50 mit Masse verbunden. Es besteht eine Reihenschaltung aus dem Sensor 10 dem zweiten Widerstand 40 und der Strommeßeinrichtung 50. Zu der Reihenschaltung aus zweitem Widerstand 40 und Strommeß einrichtung 50 ist der Widerstand 30 parallel geschaltet. Die ver wendete Strommeßeinrichtung 50 besitzt vorzugsweise den Innenwider stand 0.

Liegt an dem Sensor eine definierte Spannung an, so ist der durch den Sensor 10 fließende Strom ein Maß für den Sauerstoffgehalt im Abgas. Der Zusammenhang zwischen dem Strom und dem Sauerstoffgehalt ist weitgehend linear. Das Verhältnis zwischen Sondenstrom und Sau erstoffgehalt auch als Empfindlichkeit bezeichnet unterliegt aber starken Streuungen. Die Empfindlichkeit ist von Sonde zu Sonde sehr unterschiedlich. Die Streuung zwischen den einzelnen Sonden ist weitaus größer als die erforderliche Meßgenauigkeit. Dies ist darin begründet, daß nicht alle Sonden mit gleichen Kenngrößen gefertigt werden können.

Um diese Streuung zu eleminieren, wird beim Stand der Technik eine Auswerteschaltung vorgeschlagen, die diese Streuungen kompensiert. Dabei ist es aber erforderlich, daß die Sonde und Auswerteschaltung aufeinander abgestimmt sind. Dies bedeutet jede Auswerteschaltung ist auf die verwendete Sonde abzugleichen. Bei einem notwendigen Austausch der Sonde ist also ein neuer Abgleich erforderlich.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Abgleichelemente direkt an der Sonde beziehungsweise in dem Sondenstecker angeordnet werden. Die Sonde und die Abgleichelemente bilden eine Baueinheit. Somit ist gewährleistet, daß bei einem vor gegebenen Sauerstoffgehalt bei jeder Sonde am Sondenstecker das gleiche Ausgangssignal anliegt.

Der Abgleichwiderstand besitzt abhängig von seiner Temperatur unter schiedliche Werte. Um einen exakten Abgleich zu ermöglichen, muß der Abgleichwiderstand in einem sehr großen Temperaturbereich, etwa zwischen -40° und +130° einen annäherend konstanten Widerstand auf weisen. Solche Widerstände stehen aber nicht kostengünstig zur Ver fügung.

Als Alternative wird die erfindungsgemäße Einrichtung vorgeschlagen. Anstelle eines Abgleichwiderstandes wird ein Stromteiler eingesetzt. Dieser Stromteiler besteht aus wenigstens zwei Widerständen. Bei geeigneter Wahl des Abgleichwiderstands 30 und des zweiten Wider standes 40 gleichen sich die Temperaturabhängigkeit der beiden Widerstände aus, sofern die beiden Widerstände gut thermisch mitein ander gekoppelt sind. Eine solche gute Kopplung ist gegeben, wenn die beiden Widerstand räumlich nahe beieinander angeordnet sind, und beide Widerstände bei allen Betriebszuständen jeweils die gleiche Temperatur annehmen.

Beim Abgleich der Sonde wird so vorgegangen, daß der Abgleichwider stand so lange verändert wird, bis der durch den zweiten Widerstand 40 fließende Strom bei einem bestimmten Sauerstoffgehalt einen be stimmten Wert annimmt. In der Figur ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform dargestellt, bei der der Stromteiler in den Sonden stecker integriert ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Stromteiler mit dem Sensor oder mit dem Sondenstecker eine bauliche Einheit bilden. Bei einem Austausch der baulichen Einheit aus Sensor und Stromteiler oder aus Sondenstecker und Stromteiler ist keinerlei Abgleich erforderlich. An jedem Sondenstecker liegt bei einem bestimmten Sauerstoffgehalt das gleiche Ausgangssignal an.

Dabei gilt für die am ersten Widerstand anliegende Spannung U1 die Gleichung:

U1 = R1 _* I1

Dabei ist R1 der Wert des ersten Widerstandes und mit I1 der durch den ersten Widerstand fließende Strom bezeichnet. Für die am zweiten Widerstand anliegende Spannung U2 gilt die Gleichung:

U2 = R2 _* I1

Dabei ist mit R2 der Wert des zweiten Widerstandes und mit I2 der durch den zweite Widerstand fließende Strom bezeichnet.

Der Sondenstrom IS ergibt sich aus der Summe der beiden Ströme I1 und I2. Unter der Vorausetzung, daß der Innenwiderstand der Strom meßeinrichtung zu vernachlässigen ist ergibt sich:

I1 _* R = I2 _* R2

Dabei gilt für die Widerstände R1 und R2 abhängig von der Temperatur T der Widerstände die Beziehung:

R1 = RK1 _* (1 + a _* [T-273])
R2 = RK2 _* (1 + a _* [T-273])

Wobei RK1 und RK2 die temperaturunabhängigen Anteile der Widerstände R1 und R2 darstellen. Unter der Voraussetzung einer guten thermischen Kopplung der beiden Widerstände ergibt sich für den durch die Strom meßeinrichtung 50 fließenden Strom I2 die Gleichung.

I2 = IS _* RK1/(RK1 + RK2)

Da RK1 und RK2 temperaturunabhängige Größen darstellen, ist der in der Strommesseinrichtung erfaßte Strom 12 unabhängig von der jewei ligen Temperatur proportional zum Sondenstrom. Durch eine entspre chende Wahl des Abgleichwiderstandes und oder des zweiten Wider standes lassen sich die Streuungen der Empfindlichkeit zwischen den einzelnen Sensoren abgleichen. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn der erste Widerstand R1 beim Abgleich verändert wird.

Claims

1. Einrichtung zum Abgleich von Sensorsignalen, insbesondere von Sensoren zur Erfassung einer Betriebskenngröße eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei in Reihe zu einem Sensor (10) Abgleichmittel geschaltet sind, dadurch gekenn zeichnet, daß als Abgleichmittel ein Stromteiler verwendet wird, wobei der Stromteiler aus wenigstens einem Abgleichwiderstand (30) und einem zweiten Widerstand (40) besteht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromteiler und ein Sondenstecker (15) eine bauliche Einheit bilden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromteiler und der Sensor eine bauliche Einheit bilden.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Sensor einen Strom erfaßt, der in einem festen Zusammenhang mit der Betriebskenngröße steht.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sen sor die Sauerstoffkonzentration im Abgas der Brennkraftmaschine er faßt.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bauteile des Stromteilers in guten Wärmekon takt zueinander stehen.