專利名稱：用于檢查傳感器元件的功能能力的裝置的制作方法
用于檢查傳感器元件的功能能力的裝置本發(fā)明涉及一種按照獨(dú)立權(quán)利要求1所述的用于檢查傳感器元件的功能能力的 方法，該傳感器元件用于確定氣體混合物中的氣體成分的濃度，尤其是用于確定內(nèi)燃機(jī)廢 氣中的氣體成分的濃度。
現(xiàn)有技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)中已知有各種不同的濃度探測(cè)器。除了所謂的躍變探測(cè)器以外， 在采用這種躍變探測(cè)器情況下，特征線在Lambda = 1時(shí)具有顯著的躍變，該躍變被用 于確定Lambda = 1的值，還存在所謂的寬頻帶(寬域)Lambda探測(cè)器。一種寬頻帶 Lambda探測(cè)器和一種用于運(yùn)行這種寬頻帶Lambda探測(cè)器的電路裝置例如由圖書出版 物〃 BoschKraftfahrtechnisches Taschenbuch"，2003 年 10 月第 25 版，第 134 頁(yè)中給出。 由多層陶瓷制成的這種探測(cè)器基本上是由一個(gè)常規(guī)的、起著原電池作用的濃度探測(cè)器(能 斯特(Nernst)探測(cè)器)以及一個(gè)極限電流電池或"泵"電池構(gòu)成的一種組合。在泵電池 上外加有一個(gè)電壓。如果該電壓足夠大，那么就形成一個(gè)所謂的極限電流，該極限電流與在 探測(cè)器兩側(cè)上的氧濃度的差成正比。依據(jù)極性的情況，可以通過(guò)該電流來(lái)傳輸氧離子。通 過(guò)所述電路裝置，其體現(xiàn)為一種電子式調(diào)節(jié)電路，保證了由泵電池經(jīng)一個(gè)非常窄的擴(kuò)散間 隙將廢氣中的數(shù)量總是一樣的氧供給到濃度探測(cè)器，使得在濃度探測(cè)器上的狀態(tài)為L(zhǎng)ambda =1。在廢氣中的空氣過(guò)剩時(shí)，即在所謂的貧油區(qū)中，氧被泵出，在廢氣的剩余氧含量很小 時(shí)，即在富油區(qū)中，通過(guò)使泵電壓反向來(lái)供氧。泵電流此時(shí)形成探測(cè)器的輸出信號(hào)。這種平面式的寬頻帶Lambda探測(cè)器通過(guò)電流分配器進(jìn)行平衡補(bǔ)償。為此在探測(cè) 器的一個(gè)插頭中設(shè)置一個(gè)例如由DE20106750U1中得知的可平衡的電阻，該電阻與一個(gè)測(cè) 量電阻并聯(lián)，后者最好是一個(gè)控制器的一部分。在用高的極限電流實(shí)施擴(kuò)散阻擋情況下平 衡電阻被置于低歐姆。在低的極限電流情況下通過(guò)借助于激光在該電阻中形成一個(gè)切口使 該電阻增大。通過(guò)該電阻使泵電流濃度特征線旋轉(zhuǎn)，使得除了平衡點(diǎn)以外所有其它的點(diǎn)也 位于理論特征線上。探測(cè)器經(jīng)相應(yīng)的導(dǎo)線與一個(gè)分析電路裝置連接，后者例如是一個(gè)控制器的一部 分。探測(cè)器引入導(dǎo)線的導(dǎo)線故障(斷裂)在由現(xiàn)有技術(shù)公知的傳感器元件和電路裝置 中不能夠被直截了當(dāng)?shù)刈R(shí)別出。按照車載診斷II (0BDII)的規(guī)定，現(xiàn)在要求對(duì)所有與廢氣 相關(guān)的部件進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)控。尤其是Lambda探測(cè)器和這種Lambda探測(cè)器的探測(cè)器導(dǎo)線也 連續(xù)地例如每500ms周期地進(jìn)行監(jiān)控。在此情況下也必須監(jiān)控是否存在電纜斷裂，在汽車 運(yùn)行期間純粹原則上地也會(huì)出現(xiàn)這種電纜斷裂。因此本發(fā)明的任務(wù)是，提出一種用于檢查傳感器元件，尤其是寬頻帶Lambda探測(cè) 器的功能能力的裝置，用該裝置可以識(shí)別出這種電纜斷裂。本發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)這個(gè)任務(wù)由一種用于檢查這種類型的傳感器元件的功能能力的裝置通過(guò)權(quán)利要求1的特征解決。本發(fā)明的基本構(gòu)思是，探測(cè)連接傳感器元件上的負(fù)載下降，而不必對(duì)探測(cè) 器信號(hào)進(jìn)行可靠性(可信化)處理，這種信號(hào)在突然的狀態(tài)改變情況下也可能是不明確的。為此本發(fā)明規(guī)定，與測(cè)量電阻串聯(lián)地布置一個(gè)可控制的開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，該開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)可 以在一段可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間上高歐姆地接通，并且在該時(shí)間期間在測(cè)量和分析裝置中探測(cè) 和分析處理在測(cè)量電阻上的電壓，并且當(dāng)超過(guò)一個(gè)可預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)進(jìn)行誤差輸出。通 過(guò)該開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)將測(cè)量電阻在一定程度上關(guān)斷并由此防止在電纜故障情況下還有電流可以 流入探測(cè)器中，因?yàn)闇y(cè)量電阻具有基本上與平衡電阻相同的值。通過(guò)在從屬權(quán)利要求中列出的措施可以實(shí)現(xiàn)在獨(dú)立權(quán)利要求中給出的電路裝置 的一些有利的擴(kuò)展方案和改進(jìn)。例如一個(gè)有利的實(shí)施形式規(guī)定，開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)是可以以簡(jiǎn)單方式控制的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)， 尤其是晶體管。此外可以有利地規(guī)定，將該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)構(gòu)造成一個(gè)集成電路的一部分，該集 成電路例如可以是控制器的一部分。附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在

圖1中示出并且在以下的描述中詳細(xì)解釋。本發(fā)明的實(shí)施形式在附圖中示意地示出了一種用于檢查傳感器元件的功能能力的裝置，所述傳感器 元件用于確定氣體混合物中的氣體成分的濃度，尤其是內(nèi)燃機(jī)廢氣混合物的氣體成分的濃 度。傳感器元件100具有能斯特電池110和泵電池120。在圖1中能斯特電池和泵電池分 別由其等效電路圖示出，能斯特電池由電壓源和內(nèi)電阻R 表示，泵電池由電壓源和內(nèi)電阻 RiP表示。寬頻帶lambda探測(cè)器此外還具有由電阻&示意示出的加熱機(jī)構(gòu)。由該加熱機(jī)構(gòu) 加熱探測(cè)器，直至達(dá)到使探測(cè)器能夠按照規(guī)定運(yùn)行的溫度。實(shí)際的探測(cè)器101布置在一個(gè) 外殼中，該外殼帶有用于加熱機(jī)構(gòu)的連接插腳Hl，H2和用于能斯特電池的連接插腳R以及 IPE以及用于泵電池的連接插腳APE，IPE。能斯特電極和內(nèi)部的泵電極的電極是相同的。 傳感器元件此外具有設(shè)置在外泵電極APE的連接頭和探測(cè)器插腳RT之間的微調(diào)電阻Rteim。平衡電阻Rteim與測(cè)量電阻Rm —起形成一個(gè)電流分配器，通過(guò)該電流分配器實(shí)施對(duì) 寬頻帶Lambda探測(cè)器的特征線的平衡?？梢云胶獾碾娮梏轣優(yōu)選設(shè)置在探測(cè)器的一個(gè)插頭 中。在例如用高的極限電流進(jìn)行擴(kuò)散阻擋情況下平衡電阻Rteim被低歐姆地設(shè)置。相反，在 低的極限電流情況下以本身公知的方式在平衡電阻Rteim中引入一個(gè)增大電阻值的激光切 口。以這種方式可以將特征線以本身公知的方式旋轉(zhuǎn)，從而除了平衡點(diǎn)以外所有其它的點(diǎn) 也位于理論特征線上。在這種探測(cè)器中，一個(gè)電流(泵電流Ip，在圖1中以泵電流源示出) 經(jīng)探測(cè)器插腳RT被注入到泵電池中，直到在能斯特電池中形成能斯特電壓。探測(cè)器插腳RT 被連接在Lambda探測(cè)器分析電路200上。被調(diào)整了的電流Ip是用于廢氣空氣混合物的成 分的一個(gè)量度。電流此時(shí)不僅經(jīng)平衡電阻Rteim而且經(jīng)與平衡電阻并聯(lián)的分析電路200的測(cè) 量電阻Rm流入探測(cè)器100。在測(cè)量電阻Rm上的電壓降Um被分析處理以測(cè)量空氣系數(shù)，即 Lambda 值。如果現(xiàn)在出現(xiàn)電纜斷裂，例如探測(cè)器導(dǎo)線在探測(cè)器插腳RT上斷開(kāi)，那么測(cè)量電阻 艮繼續(xù)保留在例如是一個(gè)控制器的一部分的分析電路200中并且電流可以繼續(xù)流動(dòng)。由于 平衡電阻Rteim的值處于與測(cè)量電阻Rm的值相同的范圍中，因此在這種情況下不能夠明確地 推斷出平衡電阻Rteim的斷開(kāi)并且由此不能夠推斷出電纜斷裂。為了能夠明確地識(shí)別出電纜斷裂，本發(fā)明規(guī)定，用低歐姆的開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)測(cè)量電阻Rm。為此與測(cè)量電阻Rm串聯(lián)的開(kāi)關(guān)S被 高歐姆地接通。如果在這種情況下在由于導(dǎo)線斷裂使平衡電阻艮^斷開(kāi)情況下嘗試?yán)^續(xù)注 入電流，在探測(cè)器插腳RT上的電壓則繼續(xù)增大，直到超過(guò)一個(gè)閾值，而該閾值在沒(méi)有負(fù)載 下降情況下不會(huì)被達(dá)到。通過(guò)測(cè)量電壓可以由此明確地推斷出產(chǎn)生負(fù)載下降。為了推斷出在探測(cè)器插腳RT上的負(fù)載下降，因此綜合地將開(kāi)關(guān)S在一個(gè)可預(yù)先設(shè) 定的時(shí)間上高歐姆地接通并且在該時(shí)間期間探測(cè)測(cè)量電壓Um。如果該測(cè)量電壓接近極限值 并且它超過(guò)一個(gè)可預(yù)先設(shè)定的閾值，則推斷出負(fù)載下降。應(yīng)該指出的是，開(kāi)關(guān)S可以是一種例如可以通過(guò)晶體管實(shí)現(xiàn)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，其中 該晶體管也可以是應(yīng)該集成電路的晶體管，而該集成電路本身可以是電路裝置200的一部 分和尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的一部分。
權(quán)利要求
用于檢查傳感器元件(100)的功能能力的裝置，所述傳感器元件用于確定一種氣體混合物中的氣體成分的濃度，尤其是內(nèi)燃機(jī)廢氣中的氣體成分的濃度，所述裝置包括一個(gè)第一外泵電極和一個(gè)內(nèi)電極或能斯特電極，其中在外電極和內(nèi)電極之間設(shè)置一個(gè)測(cè)量電阻(Rm)和一個(gè)與該測(cè)量電阻并聯(lián)的平衡電阻(Rtrim)和可以通過(guò)一個(gè)泵電流源使泵電流(Ip)注入到外泵電極中并且可以通過(guò)一個(gè)測(cè)量和分析裝置(200)探測(cè)此時(shí)在外電極和內(nèi)電極之間形成的測(cè)量電壓(Um)，其特征在于，與測(cè)量電阻(Rm)串聯(lián)地設(shè)置一個(gè)可控制的開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)(S)，該開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)可以高歐姆地接通一段可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，在該時(shí)間期間在測(cè)量和分析裝置中探測(cè)和分析處理在測(cè)量電阻上的電壓，并且在超過(guò)一個(gè)可預(yù)先設(shè)定的電壓閾值情況下實(shí)施一個(gè)誤差輸出。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)(S)是半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，尤其是 晶體管。
3.按照權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)是一個(gè)集成電路的一部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢查傳感器元件(100)的功能能力的裝置，所述傳感器元件用于確定氣體混合物中的氣體成分的濃度，尤其是內(nèi)燃機(jī)廢氣中的氣體成分的濃度，所述裝置包括一個(gè)外泵電極(APE)和一個(gè)內(nèi)電極和能斯特電極(IPE)，其中在外電極(APE)之前設(shè)置一個(gè)測(cè)量電阻(Rm)和一個(gè)與該測(cè)量電阻并聯(lián)的平衡電阻(Rtrim)，并且通過(guò)一個(gè)泵電流源可以將泵電流(Ip)注入到外泵電極中和通過(guò)一個(gè)測(cè)量和分析裝置(200)可以探測(cè)此時(shí)在測(cè)量電阻(Rm)上形成的測(cè)量電壓(Um)，其特征在于，與測(cè)量電阻(Rm)串聯(lián)地設(shè)置一個(gè)可控制的開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)(S)，該開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)可以在高歐姆阻抗下接通一段可預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，在該時(shí)間期間在測(cè)量和分析裝置中探測(cè)和分析處理在測(cè)量電阻上的電壓，并且在超過(guò)一個(gè)可預(yù)先設(shè)定的電壓閾值時(shí)發(fā)生一個(gè)誤差輸出。
文檔編號(hào)G01N27/417GK101855545SQ200880115991
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
發(fā)明者C·貝沃特, U·盧德斯 申請(qǐng)人:羅伯特.博世有限公司