(57)【要約】【課題】内燃機関の排ガス通路でネルンストセル（６１）とポンプセル（６２）とを有する広帯域ラムダセンサの端子におけるケーブルエラーを検出するための方法を提供する。【解決手段】ケーブルエラーを検出するために、少なくとも時々、ポンプセルを介して、制御されたポンプ電流を伝導し、制御されたポンプ電流が負荷された場合または前記広帯域ラムダセンサ（６０）が続いて接続された場合に電位上昇を評価することによってケーブルエラーを検出する。【選択図】図１
2012242385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排ガス通路でネルンストセル（６１）とポンプセル（６２）とを有する広帯域ラムダセンサ（６０）の端子におけるケーブルエラーを検出するための方法であって、広帯域ラムダセンサ（６０）が、基準電極端子ＲＥと、内部ポンプ電極端子ＩＰＥと、外部ポンプ電極端子ＡＰＥとを備え、前記広帯域ラムダセンサ（６０）に、制御ユニット（１０）を介してポンプ電流源ＳＱ（２０）によってポンプ電流が供給され、基準電流源ＳＱｒ（２１）によってパルス状基準ポンプ電流が供給され、前記ポンプ電流源ＳＱ（２０）および前記基準電流源ＳＱｒ（２１）と、前記広帯域ラムダセンサ（６０）、接地抵抗ＲＧＮＤ（６４）および基準電圧源ＵＲｅｆ（２３）の端子との相互接続が、第１回路マトリクス（１１）によって行われ、該第１回路マトリクス（１１）が少なくとも回路接続
Ｚ_１          ：ＲＧＮＤとＩＰＥおよびＡＰＥとＳＱ
Ｚ_２          ：ＲＧＮＤとＡＰＥおよびＩＰＥとＳＱ
Ｚ_０          ：ＩＰＥとＶＭ
Ｚ_Ｒｉｅ      ：ＲＥとＳＱｒおよびＩＰＥとＶＭ
を可能にする方法において、
ケーブルエラーを検出するために、少なくとも時々、制御されたポンプ電流をポンプセル（６２）を介して伝導し、制御されたポンプ電流が負荷されている場合または前記広帯域ラムダセンサ（６０）が続いて接続された場合に電位上昇を評価することによってケーブルエラーを検出することを特徴とする、広帯域ラムダセンサ（６０）の端子におけるケーブルエラーを検出するための方法。
【請求項２】
次の接続時に、内部ポンプ電極端子ＩＰＥを基準電圧源ＵＲｅｆ（２３）に接続する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
次の接続時に、付加的に前記基準電極端子ＲＥを前記基準電流源ＳＱｒ（２１）に接続し、これにより、パルス状基準ポンプ電流を前記基準電極端子ＲＥに加える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
制御されたポンプ電流作動時にポンプセル（６２）を通る電流の方向を回路接続Ｚ_１または回路接続Ｚ_２によって規定し、次いで回路接続Ｚ_０によって前記内部ポンプ電極端子ＩＰＥを前記基準電圧源ＵＲｅｆ（２３）に接続し、これにより電位上昇が生じた場合に前記内部ポンプ電極端子ＩＰＥまたは前記外部ポンプ電極端子ＡＰＥにおける負荷降下を推定する、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
過電圧または低電圧検出により電位上昇を検出する、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
電位上昇に加えて、前記基準電極端子ＲＥと前記内部電極端子ＩＰＥとの間の接地抵抗ＲＧＮＤまたは電圧Ｕｎ０に関して電圧降下を評価する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
内燃機関の排ガス通路でネルンストセル（６１）とポンプセル（６２）とを有する広帯域ラムダセンサ（６０）を作動し、該広帯域ラムダセンサ（６０）の作動状態に関する情報を検出するための制御ユニット（１０）であって、前記広帯域ラムダセンサ（６０）が、端子として、基準電極端子ＲＥと、内部ポンプ電極端子ＩＰＥと、外部ポンプ電極端子ＡＰＥとを備え、前記制御ユニット（１０）が、前記広帯域ラムダセンサ（６０）の端子ならびに接地抵抗ＲＧＮＤ（６４）および較正抵抗Ｒｃａｌ（６５）に接続されており、前記制御ユニット（１０）が、ポンプ電流源ＳＱ（２０）および基準電流源ＳＱｒ（２１）と、前記広帯域ラムダセンサ（６０）の端子、接地抵抗ＲＧＮＤ（６４）、較正抵抗Ｒｃａl（６５）および基準電圧源ＵＲｅｆ（２３）とを相互接続するための第１回路マトリクス（１１）を備え、前記制御ユニット（１０）が、前記広帯域ラムダセンサ（６０）の端子、接地抵抗ＲＧＮＤ（６４）および較正抵抗Ｒｃａｌ（６５）ならびに前記ポンプ電流源ＳＱ（２０）および前記基準電流源ＳＱｒ（２１）とデジタル測定システムＤＭＳとを相互に接続するための第２回路マトリクスを備え、前記第１回路マトリクス（１１）が少なくとも次の回路接続
Ｚ_１          ：ＲＧＮＤとＩＰＥおよびＡＰＥとＳＱ
Ｚ_２          ：ＲＧＮＤとＡＰＥおよびＩＰＥとＳＱ
Ｚ_０          ：ＩＰＥとＶＭ
Ｚ_Ｒｉｅ      ：ＲＥとＳＱｒおよびＩＰＥとＶＭ
を備える制御ユニット（６０）において、
前記広帯域ラムダセンサ（６０）の端子におけるケーブルエラーを監視するための前記制御ユニット（１０）が、ポンプ電流源ＳＱ（２０）によって、制御されたポンプ電流を提供し、制御されたポンプ電流が前記ポンプセル（６２）を通る所定の方向が回路接続Ｚ_１またはＺ_２によって規定されており、次の接続で、回路接続Ｚ_０で内部ポンプ電極端子ＩＰＥと基準電圧源ＵＲｅｆ（２３）とが接続されるか、または回路接続Ｚ_Ｒｉｅで基準電極端子ＲＥと前記基準電流源ＳＱｒ（２１）および内部ポンプ電極端子ＩＰＥと基準電圧源ＵＲｅｆ（２３）とが接続され、前記制御ユニット（１０）または該制御ユニットに接続された評価ユニットが、前記広帯域ラムダセンサ（６０）の端子におけるケーブル破断のための指標として、過電圧および低電圧を決定するための測定手段を備えることを特徴とする、制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガス通路でネルンストセルとポンプセルとを有する広帯域ラムダセンサの端子におけるケーブルエラーを検出するための方法であって、広帯域ラムダセンサが基準電極端子ＲＥと、内部ポンプ電極端子ＩＰＥと、外部ポンプ電極端子ＡＰＥとを備え、広帯域ラムダセンサに、制御ユニットを介してポンプ電流源ＳＱによってポンプ電流が供給され、基準電流源ＳＱｒによってパルス状基準ポンプ電流が供給され、ポンプ電流源ＳＱおよび基準電流源ＳＱｒと、広帯域ラムダセンサの端子、接地抵抗ＲＧＮＤおよび基準電圧源ＵＲｅｆとの相互接続が第１回路マトリクスによって行われ、第１回路マトリクスが少なくとも回路接続
Ｚ_１          ：ＲＧＮＤとＩＰＥおよびＡＰＥとＳＱ
Ｚ_２          ：ＲＧＮＤとＡＰＥおよびＩＰＥとＳＱ
Ｚ_０          ：ＩＰＥとＶＭ
Ｚ_Ｒｉｅ      ：ＲＥとＳＱｒおよびＩＰＥとＶＭ
を可能にする方法に関する。
【０００２】
さらに本発明は、内燃機関の排ガス通路でネルンストセルとポンプセルとを有する広帯域ラムダセンサを作動し、広帯域ラムダセンサの作動状態に関する情報を検出するための制御ユニットであって、広帯域ラムダセンサが、端子として、基準電極端子ＲＥと、内部ポンプ電極端子ＩＰＥと、外部ポンプ電極端子ＡＰＥとを備え、制御ユニットが、広帯域ラムダセンサの端子、接地抵抗ＲＧＮＤおよび較正抵抗Ｒｃａｌに接続されており、制御ユニットが、ポンプ電流源ＳＱおよび基準電流源ＳＱｒと、広帯域ラムダセンサ、接地抵抗ＲＧＮＤ、較正抵抗Ｒｃａlおよび基準電圧源ＵＲｅｆの端子とを相互接続するための第１回路マトリクスを備え、制御ユニットは、広帯域ラムダセンサの端子、接地抵抗ＲＧＮＤおよび較正抵抗Ｒｃａｌならびにポンプ電流源ＳＱおよび基準電流源ＳＱｒとデジタル測定システムＤＭＳとを相互に接続するための第２回路マトリクスを備え、第１回路マトリクスが少なくとも次の回路接続
Ｚ_１          ：ＲＧＮＤとＩＰＥおよびＡＰＥとＳＱ
Ｚ_２          ：ＲＧＮＤとＡＰＥおよびＩＰＥとＳＱ
Ｚ_０          ：ＩＰＥとＶＭ
Ｚ_Ｒｉｅ      ：ＲＥとＳＱｒおよびＩＰＥとＶＭ
を備える制御ユニットに関する。
【背景技術】
【０００３】
法規は、限界値を遵守した内燃機関の排ガス組成の監視を規定している。このために、排ガス中には調整された三元触媒によって、窒素および一酸化炭素などの不都合な物質が、水蒸気、二酸化炭素および窒素などの危険ではないとみなされる物質に変換される。この変換は、内燃機関に供給された空気・燃料混合物が化学両論的組成における所定の組成範囲内にあることを前提とする。化学両論的組成は、パラメータ、Λ＝１で示される。空気・燃料混合物の組成は、内燃機関の排ガス通路に設けられた、例えば、酸素分圧を決定する広帯域ラムダセンサの形態の排ガスセンサによって監視される。排ガスセンサの補正関数、および、とりわけ排ガスセンサの劣化に対する耐性は、電子回路に大きく依存している。このような回路の関数ブロックが、例えばドイツ国特許出願公開第１０２００６０６１５６５号明細書に記載されている。
【０００４】
出願人によるドイツ国特許出願公開第１０２００８００１６９７号明細書には、改善された回路が記載されている。この回路は、排ガスセンサの作動に加えて、排ガスセンサとして使用されている広帯域ラムダセンサの作動状態に関する情報を検出し、記憶し、デジタルインターフェイスを介して上位のエンジン制御部に伝達することを許可する。この装置は、回路と広帯域ラムダセンサとの間のケーブル接続部において短絡および破断ならびに端子に許可されている電圧の遵守について診断を行うことを可能にする。排ガスセンサの作動準備を検出することができ、排ガスセンサの電極分極および劣化を連続的に監視することができる。
【０００５】
発明者の未公開文献Ｒ．３３０５６０には、内燃機関の排ガス通路で広帯域ラムダセンサを作動し、広帯域ラムダセンサの作動状態に関する情報を検出するための装置が記載されており、この広帯域ラムダセンサは、端子として、基準電極端子ＲＥ、内部ポンプ電極端子ＩＰＥ、外部ポンプ電極端子ＡＰＥおよび測定端子ＭＥＳを備え、この装置は、広帯域ラムダセンサの端子、接地抵抗ＲＧＮＤおよび較正抵抗Ｒｃａlに接続されており、装置は、ポンプ電流源ＳＱおよび基準電流源ＳＱｒと広帯域ラムダセンサの端子、接地抵抗ＲＧＮＤ、較正抵抗Ｒｃａｌおよび基準電圧源ＵＲｅｆとを相互接続するための第１回路マトリクスを備え、装置は、広帯域ラムダセンサの端子、接地抵抗ＲＧＮＤおよび較正抵抗Ｒｃａｌならびにポンプ電流源ＳＱおよび基準電流源ＳＱｒとデジタル測定システムＤＭＳとを相互に接続するための第２回路マトリクスを備える。この場合、第１回路マトリクスは次の回路接続を備える：
Ｚ_Ｏｆｆ        ：回路接続なし
Ｚ_Ｇ０          ：ＲＧＮＤとＳＱ
Ｚ_ＧＥ          ：ＲＧＮＤとＳＱおよびＲＥとＳＱ
Ｚ_Ｇｉ          ：ＲＧＮＤとＳＱおよびＩＰＥとＳＱ
Ｚ_Ｇａ          ：ＲＧＮＤとＳＱおよびＡＰＥとＳＱ
Ｚ_Ｇｉ_ａｉ     ：ＲＧＮＤとＳＱ、ＩＰＥとＳＱおよびＡＰＥとＳＱｒ
Ｚ_Ｇｉ_ｅｉ     ：ＲＧＮＤとＳＱ、ＩＰＥとＳＱおよびＲＥとＳＱｒ
Ｚ_Ｋ            ：ＲＧＮＤとＭＥＳおよびＡＰＥとＳＱ
Ｚ_Ｒｉａ        ：ＡＰＥとＳＱｒおよびＩＰＥとＶＭ
Ｚ_Ｒｉｅ        ：ＲＥとＳＱｒおよびＡＰＥとＶＭ
Ｚ_０            ：ＩＰＥとＶＭ
Ｚ_Ｃａｌ        ：ＲｃａｌとＳＱｒ
Ｚ_１            ：ＲＧＮＤとＩＰＥおよびＡＰＥとＳＱ
Ｚ_２            ：ＲＧＮＤとＡＰＥおよびＩＰＥとＳＱ。
【０００６】
第１回路マトリクスの適宜な接続および接地抵抗ＲＧＮＤを介して調節される電圧、特に電圧降下の評価により、広帯域ラムダセンサの様々なエラーを検出することができる。例えば広帯域ラムダセンサの端子におけるケーブル破断などのエラーを検出するために、制御ユニットには特にプログラム過程が設けられている。これらのプログラム過程は、広帯域ラムダセンサの適宜な作動モードで、例えば特にスイッチオン（スイッチオンモード）後、加熱段階（ウォームアップモード）後に、排ガスセンサの様々なエラーを検出するための測定を行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第１０２００６０６１５６５号明細書
【特許文献２】ドイツ国特許出願公開第１０２００８００１６９７号明細書
【特許文献３】Ｒ．３３０５６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、広帯域ラムダセンサの端子におけるケーブルエラーを検出するための方法およびこの方法を実施するための適宜な制御ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
方法に関する本発明の課題は、ケーブルエラーを検出するために、少なくとも時々、制御されたポンプ電流をポンプセルを介して伝導し、制御されたポンプ電流が負荷された場合、続いて広帯域ラムダセンサが接続された場合に電位上昇を評価してケーブルエラーを検出することにより解決される。制御されたポンプ電流では、電流方向および電流があらかじめ規定されており、広帯域ラムダセンサの通常動作時のように調整されない。したがって、広帯域ラムダセンサもしくは広帯域ラムダセンサの端子における所定の状態が設定され、これにより、一義的なケーブル診断が可能となる。例えば、ポンプセルの端子における負荷降下が生じた場合、外部ポンプ電極端子ＡＰＥおよび内部ポンプ電極端子ＩＰＥは接地またはほぼ供給電圧となるように充電される。これにより、続いて広帯域ラムダセンサを適宜に接続した場合には評価可能な電位上昇が生じ、この電位上昇をケーブル破断に割り当てることができる。この場合、ケーブルエラーの検出は、特別な診断モード以外にも広帯域ラムダセンサのスイッチオン時またはウォームアップ時にも行うこともできることは有利である。この場合、広帯域ラムダセンサの内部誤接続時にもケーブル破断を検出することができる。
【００１０】
好ましくは、次の接続時に内部ポンプ電極端子ＩＰＥを基準電圧源ＵＲｅｆに接続することができる。したがって、ケーブル破断、例えば外部電極端子ＡＰＥまたは内部ポンプ電極端子ＩＰＥの破断時には著しい電位上昇が生じる。
【００１１】
本発明の好ましい変化態様に対応して、次の接続時に付加的に基準電極端子ＲＥが基準電流源ＳＱｒに接続され、これにより、例えば回路接続Ｚ_Ｒｉｅによって可能なように、パルス状基準ポンプ電流が基準電極端子ＲＥに加えられる。これにより、基準電極端子ＲＥにおけるケーブル破断および負荷降下時にこの端子で適宜に評価可能な充電が得られる。
【００１２】
制御されたポンプ電流作動時にポンプセルを通る電流の方向が回路接続Ｚ_１または回路接続Ｚ_２によって規定され、次いで回路接続Ｚ_０によって内部ポンプ電極端子ＩＰＥが基準電圧源ＵＲｅｆに接続され、これにより誘起された電位上昇時に内部ポンプ電極端子ＩＰＥまたは外部ポンプ電極端子ＡＰＥにおける負荷降下が推定されることにより、広帯域ラムダセンサの端子におけるケーブル破断の一義的な検出および割当てを達成することができる。
【００１３】
電位上昇が過電圧または低電圧検出によって検出されることにより、ケーブル破断の検出を簡単かつ安価に達成することができる。この場合、過電圧または低電圧検出は、制御ユニットまたは接続された評価ユニットで行ってもよい。
【００１４】
補足的に、電位上昇に加えて、基準電極端子ＲＥと内部ポンプ電極端子ＩＰＥとの間の接地抵抗ＲＧＮＤまたは電圧Ｕｎ０に関して電圧降下が評価されるように構成してもよい。制御されたポンプ電流が広帯域ラムダセンサに加えられている間（回路接続Ｚ_１およびＺ_２）に接地抵抗ＲＧＮＤに関する電圧降下を評価することににより、広帯域ラムダセンサの欠陥端子に関するデータを得ることができ、決定された電位上昇に補足して評価することができる。例えば、基準電圧源ＵＲｅｆが内部ポンプ電極端子ＩＰＥに接続され、偶然に生じた電位調節により過電圧切断が生じなかった場合、広帯域ラムダセンサの端子に欠陥があるか否か、およびどの端子に欠陥があるのかについての認識が、接地抵抗ＲＧＮＤについて電圧降下を評価することによって得られる。対応して、パルス状基準電流を加えた場合に一義的に評価可能な電位上昇が生じなかった場合には、基準電極端子ＲＥと内部ポンプ電極端子ＩＰＥとの間の電圧Ｕｎ０を共に評価することができ、これにより、基準電極端子ＲＥにおける負荷降下を証明することができる。
【００１５】
制御ユニットに関する本発明の課題は、広帯域ラムダセンサの端子におけるケーブルエラーを監視するための制御ユニットがポンプ電流源ＳＱによって制御されたポンプ電流を提供し、制御されたポンプ電流がポンプセルを通る所定の方向が回路接続Ｚ_１またはＺ_２によって規定されており、次の接続において、回路接続Ｚ_０で内部ポンプ電極端子ＩＰＥと基準電圧源ＵＲｅｆとが接続されるか、または回路接続Ｚ_Ｒｉｅで基準電極端子ＲＥと基準電流源ＳＱｒおよび内部ポンプ電極端子ＩＰＥと基準電圧源ＵＲｅｆとが接続され、制御ユニットまたは制御ユニットに接続された評価ユニットが、広帯域ラムダセンサの端子におけるケーブル破断のための指標として、過電圧および低電圧を決定するための測定手段を備えることにより解決される。この装置は、広帯域ラムダセンサにおけるケーブル破断の検出を、所定の作動モード以外で、例えば、広帯域ラムダセンサのスイッチオン時またはウォームアップ時に行うことを可能にする。
【００１６】
次に本発明を図示の実施例に基づき詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】接続された広帯域ラムダセンサおよび第１回路マトリクスを有する制御ユニットを示す図である。
【図２】第１回路マトリクスの可能な回路位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、接続された広帯域ラムダセンサ６０および第１回路マトリクス１１を有する制御ユニット１０を示す。図示の構成素子および端子は、この場合、第１回路マトリクス１１の機能を説明するために不可欠な構成素子および端子に縮小されている。制御ユニット１０の基本思想、構成および基本機能は、実質的にドイツ国特許出願公開第１０２００８００１６９７号明細書および出願人の未公開刊行物Ｒ．３３０５６０に記載の広帯域ラムダセンサ６０のための評価および制御ユニットに対応している。この場合、制御ユニット１０は、ＡＳＩＣの形態で構成されている。
【００１９】
制御ユニット１０は、広帯域ラムダセンサ６０を作動するためのポンプ電流源ＳＱ２０および基準電流電源ＳＱｒ２１を含む。さらに電圧スタビライザ２２および基準電圧源ＵＲｅｆ２３が設けられている。
【００２０】
電圧供給が端子ＵＢ８１（バッテリ電圧）、ＵＣＣ３８２（３Ｖ電圧供給）およびＵｃｃ５８３（５Ｖ電圧供給）を介して得られ、端子ＶＳ８０は図示しないコンデンサを介して接地されている。
【００２１】
制御ユニット１０は、端子ＲＥ３０、端子ＩＰＥ３１、端子ＡＰＥ３２および端子ＭＥＳ３３を介して広帯域ラムダセンサ６０の対応端子に接続されている。この場合、ＲＥは基準電極の端子、ＩＰＥは内部ポンプ電極の端子、ＡＰＥは外部ポンプ電極の端子、およびＭＥＳは広帯域ラムダセンサ６０の測定端子である。さらに制御ユニット１０は、端子ＲＧ３４を介して接地抵抗ＲＧＮＤ６４に接続されており、端子ＣＡＬ３５を介して較正抵抗ＲＣＡＬ６５に接続されている。接地抵抗ＲＧＮＤ６４および較正抵抗ＲＣＡＬ６５は接地に接続されている。
【００２２】
広帯域ラムダセンサ６０は既知の形式でネルンストセル６１およびポンプセル６２から構成されている。図示の等価回路図では、ネルンストセル６１の内部抵抗Ｒｉｒｅ６１．１およびポンプセル６２の内部抵抗Ｒｉａｐｅ６２．１が示されている。抵抗Ｒｃｏｄｅ６３が広帯域ラムダセンサ６０の図示しないセンサコネクタ内に設けられている。広帯域ラムダセンサ６０は、外部接続により制御ユニット１０に接続されている。この場合、ネルンストセル６０に並行してコンデンサC1 70が設けられており、ポンプセル６２に並行してコンデンサC2 71が設けられており、抵抗Ｒｃｏｄｅ６３に並行してコンデンサC3 72および抵抗Ｒｍｅｓ７６が設けられている。さらに端子ＩＰＥ３１はコンデンサC4 73を介して、端子ＡＰＥ３２はコンデンサC5 74を介して、および端子ＭＥＳ３３はコンデンサC6 75を介して接地に接続されている。
【００２３】
制御ユニット１０の端子３０，３１，３２，３３，３４，３５、ポンプ電流源ＳＱ２０，基準電流源ＳＱｒ２１、端子Ｕｃｃ３８２および基準電圧源ＵＲｅｆ２３は、第１回路マトリクス１１の信号ラインによって接続されている。この場合、信号ラインは、図示しない制御部によって制御されたスイッチＩｓｑＲＧ４０，ＩｓｑＡ４１，Ｉｓｑｌ４２，ＩｓｑｒＥ４３，ＩｓｑｒＡ４４，ＩｓｑｒＣ４５，ＳＰＭ５０，ＳＰＡ５１，ＳＰＩ５２，ＳＰＥ５３，ＳＧＭ５４，ＳＧＡ５５，ＳＧＩ５６，ＳＧＥ５７，ＳＶＭ５８を介して切り換えることができる。
【００２４】
スイッチＩｓｑＲＧ４０，ＩｓｑＡ４１，Ｉｓｑｌ４２，ＩｓｑｒＥ４３，ＩｓｑｒＡ４４，ＩｓｑｒＣ４５，ＳＰＭ５０，ＳＰＡ５１，ＳＰＩ５２，ＳＰＥ５３，ＳＧＭ５４，ＳＧＡ５５，ＳＧＩ５６，ＳＧＥ５７，ＳＶＭ５８の適宜な位置によって、広帯域ラムダセンサ６０にポンプ電流源ＳＱ２０、基準電流源ＳＱｒ２１および基準電圧源ＵＲｅｆ２３の異なる信号を印加することができる。この場合、端子ＲＥ３０，ＩＰＥ３１，ＡＰＥ３２，ＭＥＳ３３，ＲＧ３４およびＣＡＬ３５で調節された電圧および電圧変化から、広帯域ラムダセンサ６０の作動状態に関する情報を導き出すことができる。
【００２５】
作動状態を決定するために、それぞれの端子ＲＥ３０，ＩＰＥ３１，ＡＰＥ３２，ＭＥＳ３３，ＲＧ３４およびＣＡＬ３５で調節される電圧および電圧変化は、図示しない第２回路マトリクスによって同様に規定可能な順序で差動増幅器に伝達され、そこで増幅され、続いて後方に配置されたアナログ‐デジタル変換器によってデジタル化される。デジタル化された測定信号は、次いで、図示しないデジタルインターフェイスを介して制御部または上位のマイクロコントローラに評価のために供給される。
【００２６】
広帯域ラムダセンサ６０の作動状態に関する付加的な情報の測定が、測定課題に依存して、広帯域ラムダセンサ６０のポンプセル６２が内燃機関の排ガス中の酸素含有率測定のためにポンプ電流源ＳＱ２０によって制御されていないパルス停止時か、またはポンプ電流源ＳＱ２０の電流パルス時に行われる。
【００２７】
図２は、第１回路マトリクス１１の可能な切換位置を表１００にまとめて示している。この場合、１列目にはそれぞれの切換位置のための符号が記載されており、１行目には図１に挿入された個々のスイッチＩｓｑＲＧ４０，ＩｓｑＡ４１，Ｉｓｑｌ４２，ＩｓｑｒＥ４３，ＩｓｑｒＡ４４，ＩｓｑｒＣ４５，ＳＰＭ５０，ＳＰＡ５１，ＳＰＩ５２，ＳＰＥ５３，ＳＧＭ５４，ＳＧＡ５５，ＳＧＩ５６，ＳＧＥ５７，ＳＶＭ５８の名前が記載されている。スイッチＳＰＭ５０およびＳＧＭ５４，ＳＰＡ５１およびＳＧＡ５５ならびにＳＰＥ５３およびＳＧＥ５７の切換位置は、図示の切換位置ではそれぞれ等しく、したがって、それぞれ１列にまとめられている。スイッチＩｓｑＲＧ４０，ＩｓｑＡ４１，Ｉｓｑｌ４２，ＩｓｑｒＥ４３，ＩｓｑｒＡ４４，ＩｓｑｒＣ４５，ＳＰＭ５０，ＳＰＡ５１，ＳＰＩ５２，ＳＰＥ５３，ＳＧＭ５４，ＳＧＡ５５，ＳＧＩ５６，ＳＧＥ５７，ＳＶＭ５８に配属されている０は、スイッチが開かれていることを意味し、１はスイッチが閉じられていることを意味する。
【００２８】
広帯域ラムダセンサ６０の作動状態に関する情報を検出するためには、第１回路マトリクス１１および第２回路マトリクスの連続した接続位置がとられ、第２回路マトリクスを介して差動増幅器に伝達された信号が評価される。
【００２９】
例えば、制御ユニット１０と広帯域ラムダセンサ６０との間の接続部におけるケーブルエラーを診断するためには、例えば、広帯域ラムダセンサのスイッチオン（スイッチオンモード）およびウォームアップ（ウォームアップモード）時に既知の方法にしたがって特別な診断モードが設けられている。
【００３０】
スイッチオンモードは、スイッチオン後またはエラー発生後に広帯域ラムダセンサ６０を作動するために設定される。第１回路マトリクス１１と第２回路マトリクスの適宜な回路接続によって、とりわけセンサラインとのシャントおよび短絡を検出するための他のエラー電流測定が実施される。
【００３１】
ウォームアップモードは、センサ温度が低く、ポンプ電流をまだ調節することができない場合、またはエラー報告後に短絡をケーブル遮断と区別したい場合に設定される。この場合にもケーブル接続の診断は第１回路マトリクス１１および第２回路マトリクスの適宜な接続位置によって行われる。
【００３２】
本発明によれば、ケーブルエラー、特に広帯域ラムダセンサ６０と制御ユニット１０との間のケーブルラインにおける負荷低下を診断するためには、調整されたポンプ電流が用いられる。測定された信号に関係して、パルス状基準ポンプ電流を付加的に用いることができる。これにより、上記診断モード以外でもケーブル破断を一義的に決定し、割り当てることが可能である。
【００３３】
このように、例えばケーブル診断を通常１モードまたは通常２モードで行うことができる。通常１モードは、センサ温度がポンプ電流を調節するのに十分な場合に設定される。通常２モードは、リロード補正器を較正したい場合に設定される。
【００３４】
制御されたポンプ電流により、例えば、ＲＥ，ＩＰＥおよびＡＰＥ‐Ｓにおけるケーブル破断を検出することができる。この場合、ＡＰＥ‐Ｓは、広帯域‐ラムダセンサ６０の内部における外部ポンプ電極への供給ラインの破断を意味する。制御されたポンプ電流を設定するためには、第１回路マトリクス１１によって、原理的に可能な２つの通電方向のいずれか一方のみが強制されるように広帯域ラムダセンサ６０がポンプ電流源ＳＱ２０に接続される。これは、図示の実施例では回路接続Ｚ_１およびＺ_２によって誘起される。代替的に、接続は、有効なポンプ電流が流れず、さらにパルスと逆パルスが生じるように行われる。
【００３５】
測定時には、副次的な影響を回避するためにパルス状基準ポンプ電流が完全に停止される。
【００３６】
ＡＰＥ‐ＳまたはＩＰＥに負荷降下が生じた場合、回路接続Ｚ_１またはＺ_２の間に端子ＡＰＥ３２および端子ＩＰＥ３１がいずれの場合にもポンプ電流によって接地もしくはバッテリ電圧に近い値に充電される。次の接続で端子ＩＰＥ３１が回路接続Ｚ_０によって基準電圧源ＵＲｅｆ２３に接続され、仮想接地（３．３Ｖ）に設定された場合、突然の電位上昇が生じる。このような電位上昇は、過電圧検出もしくは低電圧検出によって証明することができる。過電圧エラーもしくは低電圧エラーの原因の数は限られているので、上記ケーブルエラーに割り当てることが可能である。
【００３７】
仮想接地の接続が、偶然に適合した電位調節により過電圧もしくは低電圧停止をもたらさなかった場合、接地抵抗ＲＧＮＤを介して電圧降下を適宜に評価することによってケーブルエラーの検出を行ってもよい。これにより、負荷降下ＡＰＥ−ＳまたはＩＰＥのいずれかが生じる。２つの上記負荷降下の間の区別は、既にウォームアップ・モードおよびスイッチオン・モードで実施された測定によって行うことができる。
【００３８】
ラインＡＰＥ‐ＳおよびＩＰＥにおける負荷降下が証明されなかった場合、付加的にパルス状基準ポンプ電流をさらに加えることができる。これは、図示の実施例では、回路接続Ｚ_Ｒｉｅによって行われる。基準電極の端子における負荷降下時には、適宜な過電圧もしくは低電圧検出によって端子ＲＥ３０における充電が行われる。ここでも、過電圧もしくは低電圧検出の応答がなかった場合には、例えば、端子ＲＥ３０と端子ＩＰＥ３１との間の電圧Ｕｎ０を評価することによってケーブルエラーを証明することが可能である。
【００３９】
本発明は、パルス状基準ポンプ電圧を適宜に調節することと関連して、制御されたポンプ電流‐作動を用いることにより、広帯域ラムダセンサ６０の供給ラインにおけるケーブルエラーを証明し、それぞれの端子に割り当てることを可能にする。この場合、ケーブル診断は、広帯域ラムダセンサ６０を接続し、加熱する際の特別な診断モードに限定することなく行われる。
【図１】
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【図２】
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