SE523016C2 - Anordning för bestämning av det inre motståndet hos en lambdasond - Google Patents

Description

annan . . n - u. n 523 016 rz hos en matarspänningskälla ske direkt via en datorport utan mellankoppling av en kopplingstransistor.

Den för bestämning av det inre motståndet erforderliga ytterligare hårdvaran begränsar sig i detta fall till ett mätmotstånd, vilket erbjuder fördelar vad avser kretsens kostna- der.

En speciell fördel är att koppla sondens pluspol ej taktstyrt till gods utan till pluspolen hos en matarspänriingskälla. Sondens pluspol bildas av den mot referensgasen vända elektroden under det att minuspolen realiseras genom den mot avgasema vända elektroden. Vid sonder med pumpad referens måste referensgasen i viss mån bildas inom sonden genom inpumpning av syre. Genom att sondens pluspol i och för be- stämningen av det inre motståndet förbinds med matarspämiingens pluspol fungerar den för bestämningen av inre motstånd flytande strömmen samtidigt som pumpström för upprätthållande av den pumpade referensatmosfaren. Strömmen bäres inom sond- elektrolyten av negativa syrejoner, vilka pumpas till pluspolen, således från avgas till referensatrnosfár.

En speciell fördel är att genom en variation av tidsrastret kan såväl den för diagnos- ändamål önskade bestämningen av inre motstånd genomföras vid sonder med pumpad referens och med luftreferens som även den taktstyrda pumpströmstymingen för son- der med pumpad referens. Den på anordningen enligt uppfinningen baserade diagnosen är därför användbar vid båda sondtyper utan ändring av hårdvara. Hittills för sonder med luftreferens utvecklade diagnoskoncept behöver därför vid omställning av sondty- pen eventuellt ändras endast marginellt inom mjukvamonirådet for portstymingen.

En fördel är dessutom, med tanke på noggrann mätning, att den avkänningstidpunkt, i vilken sondspärniingsvärdet inläses, bestämmes med snäv tolerans.

I det följande beskrivs uppfinningen med hänvisning till åtföljande ritning. På denna visar . . a - .a 10 15 20 ovan. anses p a ° 0 1' 523 016 3 fig. 1 en anordning enligt uppfinningen.

F ig. 2 åskådliggör tidsrastret för datorportstymingen och fig. 3 och 4 visar tidskorrelerade diagram för mät-pumpströmpulsema och resp. kor- responderande sondspänning.

F ig. 5 visar en sond med pumpad referens, vid vilken uppfinningen kan tillämpas spe- ciellt fördelaktigt.

Siffran 1 i fig. 1 symboliserar ersättningslcretsschemat för en avgassond med en urspärniingskälla 2, som avger Nernstspänningen US, och ett inre motstånd RI med siffran 3. Parallellt med sonden ligger en seriekoppling av en spänningskälla 4, som avger ungefär halva sondens Nemstspänning, dvs. ca 450 mV, samt ett motstånd 5, som motsvarar ungefär värdet för sondens inre motstånd vid insättning av driftsbe- redskap till följd av tilltagande uppvärmning av sonden. Sondens pluspol är via en analog/digital-omvandlare 6 förbunden med en datoringång 7. Vidare är sondens pluspol via ett mät- eller belastningsmotstånd RBEL och en datorport 9 förbunden med en matarspäriningskälla på exempelvis 5 volt. Datorporten öppnar eller stänger sagda förbindelse genom den datorintema signalen Bripuv, vars tidsförlopp visas i ñg. 2 som exempel. Därefter stängs förbindelsen via porten resp. periodiskt var femte sekund un- der en tidrymd av 10 ms.

Detta tidsraster beror på följande: avkänningen av sondsignalen sker i ett tidsraster av 10 ms. På grund härav är det lämpligt att företa en belastningmätriing var tredje till femte sekund genom att datorporten stänger sagda förbindelse under ca 10 ms. Med detta tidsraster får antalet bortfall av reguljära mätningar ingen negativ verkan.

Fig. 3 visar spärmingsförloppet för den resulterande sondspänningen (kurva 1), som tillföres A/D-omvandlaren, tillsammans med förloppet hos mät-, belastnings- eller pumppulsen (kurva 2) och en kurva 3, ur vilken mättidpunkten kan avläsas. Värdena är upptagna för en ny sond med ett inre motstånd av 240 Ohm. Kurvan 1 visar vid be- lastningen genom mätpulsen till att börja med ett ohmskt förhållande i fonn av ett spänningssprång och därefter ett med en e-funktion stigande, kapacitivt förhållande. . , . - .c 10 15 20 523 016 4:- Hårav framgår, att mättidpunkten har ett avsevärt inflytande på informationen om det inre motståndet i beroende av om sondspånrringsvärdet inläses vid början eller slutet av mätpulsen. Det är därför, för uppnående av noggrann mätning, fördelaktigt att av- känningsögonblicket 3a, i vilket sondspänriingsvärdet inläses, fastlägges med snåv tole- rans. Som bästa tidpunkt har genom försök visat sig vara en mättidpunkt om ca. 3 ms efter provpulsens början.

Idealt sett skulle endast höjden av det proportionella språnget mätas. Detta är emeller- tid ej möjligt i praktisk drift eftersom sondsignalen eventuellt törfrltreras för under- tryckning av elektromagnetiska störningar, så att insvängningstiden hos denna filtrering måste inväntas innan måtvärdet upptages.

Fig. 4 visar förloppen enligt fig. 3 för ett tydligt högre inre motstånd (2,4 kOhm), såle- des för en kallare sond.

Såsom framgår av båda sondspärrrringskurvorrra krävs en återhämtningstid hos sonden efter frårrkoppling av mätpulsen för att sonden åter skall uppnå sin förutvarande poten- tial. Med tanke på denna återhämtningseffekt kan det vara betydelsefullt att under ca 30 ms ej företaga några sondspänrringsmätrringar eller eventuellt korrigera dessa.

Det inre motstånd, som erhålles, är proportionellt mot produkten av motståndet RBEL och kvoten mellan skillnaden mellan belastad och obelastad sondspänning i räknaren och skillnaden mellan matarspänrringen (exempelvis 5 volt) och den belastade sondspänningen.

Fig. 5 visar en sond med purnpad referens som exempel på en speciellt fördelaktig till- lämpning av uppfinningen.

Fig. 5 visar i snitt en avgassond 5.2 i ett avgasrör, av vilket en vägg 5.1 visas. Denna vägg skiljer avgaserna från en förbränningsmotor (till vänster) från den omgivande luften (till höger). Avgassonden uppvisar på sin avgassidodel en fastelektrolyt 5.3 . u ~ ~ en nu ..- 10 15 20 523 016 5 mellan en för avgaserna utsatt mätelektrod 5.4 och en referenselektrod 5.5. En med referenselektroden 5.5 i förbindelse stående referensgasvolym 5.6 står icke i direkt kontakt med vare sig avgaserna eller omgivande luft. Ett eventuellt uppkommet över- tryck i referensgasvolymen sänkes genom en indirekt förbindelse till omgivningsluften, exempelvis genom en poröst utförd mättillförselledning 5.10.

För att upprätthålla en stabil referensgasatinosfar är det väsentligt att i tidsmedelvärde skall tillförseln av syre genom pumpströmmen Ip överträffa de uppträdande syreförlus- tema. Sådana förluster uppträder tvångsvis genom mätningen av spänningen US= Un när spänningsmämingen baseras på en strömmätning via ett mätmotstånd. Inom områ- det för mätning av spänningar i storleksordningen av en utgångsspärniing Un hos en avgassond om l volt utnyttjas typiskt mätmotstånd i megaohm-ornrådet. Som följd flyter en mätström i mikroampereområdet. I elektrolyter bäres denna ström av syrejo- ner från referensgasvolymen, så att syrekoncentrationen i referensgasvolymen minskas genom denna mätning.

Mätpulsen kan vad avser sin höjd och tidsutsträckning dimensioneras så, att den i tidsmedelvärde avger den erforderliga pmnpströmmen.

En mätpuls om l mA under 10 ms, som avges varje 200 ms, åstadkommer en pump- ström med tidsmedelvärde om 25 mikroA, vilket är tillräckligt för typiska motorfor- donstillärnpningar.

Claims (10)

10 15 20 25 sz: 016 :en on 6 Patentkrav

1. Anordning för bestämning av det inre motståndet hos en lambdasond med en pluspol, en dator, som har åtminstone en datorport med variabelt kopplingstill- stånd och en signalingång, och vilken ur de variabla, på dess signalingång lig- gande värdena och ytterligare fast föreliggande vården beräknar lambdasondens inre motstånd, med en spänningskälla, vars pluspol via datorporten och ett mätmot- stånd (8) är direkt förbunden med lambdasondens pluspol, och med en direkt elektrisk förbindelse mellan lambdasondens pluspol och en framför datorns signalingång kopplad analog/digital-omvandlare.

2. . Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att datorportens kopplingstillstånd är föränderligt periodiskt i ett förutbe- stämt tidsraster så att förbindelsen mellan spänningskällans och lambdasondens pluspoler öppnas och sluts periodiskt. _ Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att lambdasonden är parallellkopplad med en seriekoppling av en spän- ningskälla och ett motstånd, varvid spänningskällan har en källspänning motsva- rande ca halva lambdasondens Nemstspänning och motståndet motsvarar unge- får halva värdet av den driftsvarrna lambdasondens inre motstånd.

3. . Anordning enligt krav 2, kännetecknad av. att matarspänning och belastningsmotstånd är så valda, att en mätström- styrka, vilken tar hänsyn till datorportens effektfönnåga, om 0,5 till 1 mA erhål- les. 10 15 20 25 523 016 i jjfg. - - s.. .- 7

4. . Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att porten slutes var tredje till femte sekund för en tidsrymd av ca 5 till 20

5. ITlS.

6. . Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att porten vid sonder med pumpad referens styres så, att längden av belast- ningspulsen är tillräcklig för den taktstyrda eftermatningen av syre till referens- gasatrnosfáren.

7. . Anordning enligt krav 6, kännetecknad av att porten öppnas och slutes så, att en pumpström med ett tidsmedelvärde av 10 till 50 mikroA inställes.

8. . Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att porten ungefär varje 200 ms stänges för en tidrymd av 5 till 20 ms.

9. . Förfarande för bestärrming av det inre motståndsvärdet hos en lambdasond, med en anordning enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det eftersökta inre motståndet beräknas som proportionellt mot pro- dukten av motståndet RBEL och kvoten mellan differensen mellan belastad och obelastad sondspänning i räknaren och differensen mellan matarspänningen (ex- empelvis 5 volt) och den belastade sondspånningen.

10. F örfarande enligt krav 9, kännetecknat av att den belastade sondspänningen inläses i avkänningsögonblicket (3a) varvid avkänningsögonblicket ligger ca 1 till 5 ms efter provpulsens början.