专利名称：用于检查传感器元件的功能能力的装置的制作方法
用于检查传感器元件的功能能力的装置本发明涉及一种按照独立权利要求1所述的用于检查传感器元件的功能能力的 方法，该传感器元件用于确定气体混合物中的气体成分的浓度，尤其是用于确定内燃机废 气中的气体成分的浓度。
现有技术在现有技术中已知有各种不同的浓度探测器。除了所谓的跃变探测器以外， 在采用这种跃变探测器情况下，特征线在Lambda = 1时具有显著的跃变，该跃变被用 于确定Lambda = 1的值，还存在所谓的宽频带(宽域)Lambda探测器。一种宽频带 Lambda探测器和一种用于运行这种宽频带Lambda探测器的电路装置例如由图书出版 物〃 BoschKraftfahrtechnisches Taschenbuch"，2003 年 10 月第 25 版，第 134 页中给出。 由多层陶瓷制成的这种探测器基本上是由一个常规的、起着原电池作用的浓度探测器(能 斯特(Nernst)探测器)以及一个极限电流电池或"泵"电池构成的一种组合。在泵电池 上外加有一个电压。如果该电压足够大，那么就形成一个所谓的极限电流，该极限电流与在 探测器两侧上的氧浓度的差成正比。依据极性的情况，可以通过该电流来传输氧离子。通 过所述电路装置，其体现为一种电子式调节电路，保证了由泵电池经一个非常窄的扩散间 隙将废气中的数量总是一样的氧供给到浓度探测器，使得在浓度探测器上的状态为Lambda =1。在废气中的空气过剩时，即在所谓的贫油区中，氧被泵出，在废气的剩余氧含量很小 时，即在富油区中，通过使泵电压反向来供氧。泵电流此时形成探测器的输出信号。这种平面式的宽频带Lambda探测器通过电流分配器进行平衡补偿。为此在探测 器的一个插头中设置一个例如由DE20106750U1中得知的可平衡的电阻，该电阻与一个测 量电阻并联，后者最好是一个控制器的一部分。在用高的极限电流实施扩散阻挡情况下平 衡电阻被置于低欧姆。在低的极限电流情况下通过借助于激光在该电阻中形成一个切口使 该电阻增大。通过该电阻使泵电流浓度特征线旋转，使得除了平衡点以外所有其它的点也 位于理论特征线上。探测器经相应的导线与一个分析电路装置连接，后者例如是一个控制器的一部 分。探测器引入导线的导线故障(断裂)在由现有技术公知的传感器元件和电路装置 中不能够被直截了当地识别出。按照车载诊断II (0BDII)的规定，现在要求对所有与废气 相关的部件进行持续的监控。尤其是Lambda探测器和这种Lambda探测器的探测器导线也 连续地例如每500ms周期地进行监控。在此情况下也必须监控是否存在电缆断裂，在汽车 运行期间纯粹原则上地也会出现这种电缆断裂。因此本发明的任务是，提出一种用于检查传感器元件，尤其是宽频带Lambda探测 器的功能能力的装置，用该装置可以识别出这种电缆断裂。本发明的公开本发明的优点这个任务由一种用于检查这种类型的传感器元件的功能能力的装置通过权利要求1的特征解决。本发明的基本构思是，探测连接传感器元件上的负载下降，而不必对探测 器信号进行可靠性(可信化)处理，这种信号在突然的状态改变情况下也可能是不明确的。为此本发明规定，与测量电阻串联地布置一个可控制的开关机构，该开关机构可 以在一段可预先设定的时间上高欧姆地接通，并且在该时间期间在测量和分析装置中探测 和分析处理在测量电阻上的电压，并且当超过一个可预先设定的阈值时进行误差输出。通 过该开关机构将测量电阻在一定程度上关断并由此防止在电缆故障情况下还有电流可以 流入探测器中，因为测量电阻具有基本上与平衡电阻相同的值。通过在从属权利要求中列出的措施可以实现在独立权利要求中给出的电路装置 的一些有利的扩展方案和改进。例如一个有利的实施形式规定，开关机构是可以以简单方式控制的半导体开关， 尤其是晶体管。此外可以有利地规定，将该半导体开关构造成一个集成电路的一部分，该集 成电路例如可以是控制器的一部分。附图简述本发明的一个实施例在
图1中示出并且在以下的描述中详细解释。本发明的实施形式在附图中示意地示出了一种用于检查传感器元件的功能能力的装置，所述传感器 元件用于确定气体混合物中的气体成分的浓度，尤其是内燃机废气混合物的气体成分的浓 度。传感器元件100具有能斯特电池110和泵电池120。在图1中能斯特电池和泵电池分 别由其等效电路图示出，能斯特电池由电压源和内电阻R 表示，泵电池由电压源和内电阻 RiP表示。宽频带lambda探测器此外还具有由电阻&示意示出的加热机构。由该加热机构 加热探测器，直至达到使探测器能够按照规定运行的温度。实际的探测器101布置在一个 外壳中，该外壳带有用于加热机构的连接插脚Hl，H2和用于能斯特电池的连接插脚R以及 IPE以及用于泵电池的连接插脚APE，IPE。能斯特电极和内部的泵电极的电极是相同的。 传感器元件此外具有设置在外泵电极APE的连接头和探测器插脚RT之间的微调电阻Rteim。平衡电阻Rteim与测量电阻Rm —起形成一个电流分配器，通过该电流分配器实施对 宽频带Lambda探测器的特征线的平衡。可以平衡的电阻艮^优选设置在探测器的一个插头 中。在例如用高的极限电流进行扩散阻挡情况下平衡电阻Rteim被低欧姆地设置。相反，在 低的极限电流情况下以本身公知的方式在平衡电阻Rteim中引入一个增大电阻值的激光切 口。以这种方式可以将特征线以本身公知的方式旋转，从而除了平衡点以外所有其它的点 也位于理论特征线上。在这种探测器中，一个电流(泵电流Ip，在图1中以泵电流源示出) 经探测器插脚RT被注入到泵电池中，直到在能斯特电池中形成能斯特电压。探测器插脚RT 被连接在Lambda探测器分析电路200上。被调整了的电流Ip是用于废气空气混合物的成 分的一个量度。电流此时不仅经平衡电阻Rteim而且经与平衡电阻并联的分析电路200的测 量电阻Rm流入探测器100。在测量电阻Rm上的电压降Um被分析处理以测量空气系数，即 Lambda 值。如果现在出现电缆断裂，例如探测器导线在探测器插脚RT上断开，那么测量电阻 艮继续保留在例如是一个控制器的一部分的分析电路200中并且电流可以继续流动。由于 平衡电阻Rteim的值处于与测量电阻Rm的值相同的范围中，因此在这种情况下不能够明确地 推断出平衡电阻Rteim的断开并且由此不能够推断出电缆断裂。为了能够明确地识别出电缆断裂，本发明规定，用低欧姆的开关S断开测量电阻Rm。为此与测量电阻Rm串联的开关S被 高欧姆地接通。如果在这种情况下在由于导线断裂使平衡电阻艮^断开情况下尝试继续注 入电流，在探测器插脚RT上的电压则继续增大，直到超过一个阈值，而该阈值在没有负载 下降情况下不会被达到。通过测量电压可以由此明确地推断出产生负载下降。为了推断出在探测器插脚RT上的负载下降，因此综合地将开关S在一个可预先设 定的时间上高欧姆地接通并且在该时间期间探测测量电压Um。如果该测量电压接近极限值 并且它超过一个可预先设定的阈值，则推断出负载下降。应该指出的是，开关S可以是一种例如可以通过晶体管实现的半导体开关，其中 该晶体管也可以是应该集成电路的晶体管，而该集成电路本身可以是电路装置200的一部 分和尤其是发动机控制器的一部分。
权利要求
用于检查传感器元件(100)的功能能力的装置，所述传感器元件用于确定一种气体混合物中的气体成分的浓度，尤其是内燃机废气中的气体成分的浓度，所述装置包括一个第一外泵电极和一个内电极或能斯特电极，其中在外电极和内电极之间设置一个测量电阻(Rm)和一个与该测量电阻并联的平衡电阻(Rtrim)和可以通过一个泵电流源使泵电流(Ip)注入到外泵电极中并且可以通过一个测量和分析装置(200)探测此时在外电极和内电极之间形成的测量电压(Um)，其特征在于，与测量电阻(Rm)串联地设置一个可控制的开关机构(S)，该开关机构可以高欧姆地接通一段可预先设定的时间，在该时间期间在测量和分析装置中探测和分析处理在测量电阻上的电压，并且在超过一个可预先设定的电压阈值情况下实施一个误差输出。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关机构(S)是半导体开关，尤其是 晶体管。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述半导体开关是一个集成电路的一部分。
全文摘要
本发明涉及一种用于检查传感器元件(100)的功能能力的装置，所述传感器元件用于确定气体混合物中的气体成分的浓度，尤其是内燃机废气中的气体成分的浓度，所述装置包括一个外泵电极(APE)和一个内电极和能斯特电极(IPE)，其中在外电极(APE)之前设置一个测量电阻(Rm)和一个与该测量电阻并联的平衡电阻(Rtrim)，并且通过一个泵电流源可以将泵电流(Ip)注入到外泵电极中和通过一个测量和分析装置(200)可以探测此时在测量电阻(Rm)上形成的测量电压(Um)，其特征在于，与测量电阻(Rm)串联地设置一个可控制的开关机构(S)，该开关机构可以在高欧姆阻抗下接通一段可预先设定的时间，在该时间期间在测量和分析装置中探测和分析处理在测量电阻上的电压，并且在超过一个可预先设定的电压阈值时发生一个误差输出。
文档编号G01N27/417GK101855545SQ200880115991
公开日2010年10月6日 申请日期2008年11月7日 优先权日2007年11月14日
发明者C·贝沃特, U·卢德斯 申请人:罗伯特.博世有限公司