Patent DE-102015208431-B4 (DE)
Title: Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor-Steuervorrichtung mit Umschalter für Einzellen- und Zweizellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorbetrieb
Inventor: UEMURA SHINYA
IPC: F02D41/14
Filed: 2015-05-06
Granted: 2023-03-09
Abstract: Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor-Steuervorrichtung, die verbunden ist mit entweder:
 - einem Zweizellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (2, 2a, 2b, 2c) mit einer EMK-Zelle (25) und einer Sauerstoff-Pumpzelle (26), die Sauerstoffkonzentrationszellen sind, derart, dass ein in der Sauerstoff-Pumpzelle fließender Pumpstrom derart gesteuert wird, dass eine Ausgangsspannung der EMK-Zelle einen Soll-Wert erreicht, und der Pumpstrom einen Strom entsprechend einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis annimmt; oder
 - einem Einzellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (1, 1a, 1b, 1c) mit einer einzigen Zelle (15), in der ein Strom entsprechend dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter einer Bedingung fließt, dass eine Spannung an die eine Zelle gelegt wird, wobei
 - der Zweizellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor aufweist:
 - einen ersten Zweizellen-Anschluss (21), der mit einer von einem Paar von Elektroden in der Sauerstoff-Pumpzelle verbunden ist;
 - einen zweiten Zweizellen-Anschluss (22), der sowohl mit der anderen des Paares von Elektroden in der Sauerstoff-Pumpzelle als auch einer von einem Paar von Elektroden in der EMK-Zelle verbunden ist; und
 - einen dritten Zweizellen-Anschluss (23), der mit der anderen des Paares von Elektroden in der EMK-Zelle verbunden ist, als Anschlüsse zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, und
 - der Einzellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor aufweist:
 - einen ersten Einzellen-Anschluss (11), der mit einer von einem Paar von Elektroden in der einen Zelle verbunden ist; und 
 - einen zweiten Einzellen-Anschluss (12), der mit der anderen des Paares von Elektroden in der einen Zelle verbunden ist, als Anschlüsse zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, wobei
 - die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor-Steuervorrichtung aufweist:
 - einen ersten Verbindungsanschluss (J1), einen zweiten Verbindungsanschluss (J2) und einen dritten Verbindungsanschluss (J3), als Anschlüsse zur Verbindung entweder des Zweizellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors oder des Einzellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors;
 - eine Steuerschaltung (31), die, durch Ein- und Ausschalten von wenigstens einem Umschalter (SW1, SW2), zwischen einer Einzellen-Schaltungskonfiguration und einer Zweizellen-Schaltungskonfiguration umschaltbar ist, wobei die Zweizellen-Schaltungskonfiguration den Zweizellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor über den ersten, den zweiten und den dritten Verbindungsanschluss steuert und die Einzellen-Schaltungskonfiguration den Einzellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor über den ersten und den zweiten Verbindungsanschluss steuert; und
 - eine Steuereinheit (33), die eine Schaltungskonfiguration der Steuerschaltung auf eine der Einzellen-Schaltungskonfiguration und der Zweizellen-Schaltungskonfiguration einstellt, indem sie den wenigstens einen Umschalter steuert, wobei
 - dann, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor-Steuervorrichtung mit dem Zweizellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor verbunden ist, der erste Verbindungsanschluss mit dem ersten Zweizellen-Anschluss verbunden ist, der zweite Verbindungsanschluss mi dem zweien Zweizellen-Anschluss verbunden ist und der dritte Verbindungsanschluss mit dem dritten Zweizellen-Anschluss verbunden ist;
 - dann, wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor-Steuervorrichtung mit dem Einzellen-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor verbunden ist, der erste Verbindungsanschluss mit dem ersten Einzellen-Anschluss verbunden ist und der zweite Verbindungsanschluss mit dem zweiten Einzellen-Anschluss verbunden ist, wobei 
 - die Steuerschaltung aufweist:
 - eine erste Spannungsänderungseinheit (41, 45, 46, SW4, SW5), die eine Ausgangsspannung aufweist, die in Übereinstimmung mit einem Befehl von der Steuereinheit geändert wird;
 - eine zweite Spannungsänderungseinheit (42, 47), die eine Ausgangsspannung aufweist, die in Übereinstimmung mit dem Befehl von der Steuereinheit geändert wird;
 - einen Operationsverstärker (44) mit einem nicht-invertierenden Eingangsanschluss, an den die Ausgangsspannung der ersten Spannungsänderungseinheit gegeben wird, und einem Ausgangsanschluss, der mit dem ersten Verbindungsanschluss verbunden ist;
 - einen ersten Schalter (SW1), der einen invertierenden Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers verbindet, wenn der erste Schalter einschaltet;
 - einen zweiten Schalter (SW2), der den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers und dem zweiten Verbindungsanschluss verbindet, wenn der zweite Schalter einschaltet;
 - einen Stromerfassungswiderstand (48), an dessen eines Ende die Ausgangsspannung der zweiten Spannungsänderungseinheit gegeben wird und dessen anderes Ende mit dem zweiten Verbindungsanschluss verbunden ist;
 - eine erste Spannungsausgabeeinheit (49), die eine Spannung entsprechend einer Spannungsdifferenz zwischen beiden Endes des Stromerfassungswiderstands an die Steuereinheit gibt;
 - eine zweite Spannungsausgabeeinheit (50), die eine Spannung entsprechend einer Spannungsdifferenz zwischen dem zweiten Verbindungsanschluss und dem dritten Verbindungsanschluss an die Steuereinheit gibt;
 - eine erste Stromversorgungseinheit (51), die einen Konstantstrom zum Betreiben der EMK-Zelle an den dritten Verbindungsanschluss gibt; und
 - eine zweite Stromversorgungseinheit (55), die einen Konstantstrom zum Messen einer Impedanz der EMK-Zelle an den dritten Verbindungsanschluss gibt, wobei 
 - der erste und der zweite Schalter als der Umschalter dienen,
 - die Steuerschaltung die Einzellen-Schaltungskonfiguration aufweist, wenn die Steuereinheit den ersten Schalter einschaltet, und
 - die Steuerschaltung die Zweizellen-Schaltungskonfiguration aufweist, wenn die Steuereinheit den zweiten Schalter einschaltet.