可普遍使用的尤其用于運(yùn)行λ探測器的控制與分析處理單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于運(yùn)行并且分析處理一個(gè)或多個(gè)傳感器的、尤其用于運(yùn)行并且分析處理內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)λ探測器的控制與分析處理單元。
【背景技術(shù)】
[0002]由DE10 2008 001 697 Α1已知一種用于運(yùn)行寬帶λ探測器的控制單元。所述運(yùn)行尤其包括λ探測器的控制以及由λ探測器提供的信號(hào)或數(shù)據(jù)的分析處理。所述控制單元包括信號(hào)預(yù)處理單元、A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器、栗電流調(diào)節(jié)器、數(shù)字接口、控制裝置、栗電流源、內(nèi)部栗電極連接端、外部栗電極連接端和參考電極連接端。信號(hào)預(yù)處理單元設(shè)置用于求取用于栗電流調(diào)節(jié)器的實(shí)際值并且用于求取關(guān)于寬帶λ探測器的運(yùn)行狀態(tài)的其他信息。關(guān)于寬帶λ探測器的運(yùn)行狀態(tài)的其他信息可以通過數(shù)字接口輸出。
[0003]以集成電路(1C)構(gòu)型的用于控制適于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的寬帶λ探測器的相應(yīng)的控制單元由申請(qǐng)人以標(biāo)記“CJ135”銷售。隨后根據(jù)圖1描述所述控制單元。
[0004]借助所述控制單元能夠分別控制、分析處理或診斷確定的探測器類型的僅僅一個(gè)λ探測器。因此，為了運(yùn)行不同探測器類型的至少兩個(gè)λ探測器，也相應(yīng)地需要多個(gè)不同的控制單元。
[0005]除λ探測器的所述控制以外，在內(nèi)燃機(jī)或裝配有所述內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動(dòng)車中當(dāng)今發(fā)現(xiàn)多種另外的、對(duì)于相應(yīng)應(yīng)用特定的控制單元。附加地，內(nèi)燃機(jī)以自身已知的方式借助發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元運(yùn)行。所述控制單元或控制設(shè)備具有模擬輸入和數(shù)字輸入，它們部分地也提供附加功能、例如上拉/下拉結(jié)構(gòu)或者例如對(duì)于溫度傳感器的分析處理所需的分壓器。在此所基于的分析處理電路可以由分立的組件或者通過多個(gè)輸入端和輸入端的綜合由單獨(dú)的ASIC(專用集成電路)組成。
[0006]對(duì)于每一個(gè)所述不同應(yīng)用，需要一個(gè)自身的具有特定邏輯電路的控制單元，從而在功能的切換時(shí)必須匹配邏輯電路的硬件或者在相應(yīng)的印制電路板布線上必須設(shè)置裝備保留。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的、優(yōu)選構(gòu)造為ASIC的控制與分析處理單元可以普遍用于運(yùn)行以及分析處理一個(gè)或多個(gè)外部傳感器。所述控制單元具有僅僅一個(gè)唯一的分析處理單元或測量單元，其輸入端或與所述輸入端連接的電流/信號(hào)開關(guān)可以借助復(fù)用器靈活地接通并且因此提供通用的測量裝置，所述通用的測量裝置可以在沒有必要的硬件變化的情況下與不同的傳感器類型匹配。
[0008]控制與分析處理單元除所述分析處理單元或控制單元以外可以具有刺激單元(Stimulat1nseinheit)(例如電流源)，所述激勵(lì)單元的輸入端或與所述輸入端連接的電流/信號(hào)開關(guān)同樣可以借助復(fù)用器靈活地接通。
[0009]施加在控制與分析處理單元的信號(hào)輸入端上的傳感器信號(hào)、例如電壓或電流可以在沒有激活的或受控制的激勵(lì)的情況下通過控制單元引起或者通過在時(shí)間和大小方面限定的激勵(lì)、例如電流來激勵(lì)并且在預(yù)給定的時(shí)間段內(nèi)檢測或測量。相應(yīng)的實(shí)施例可以是階躍響應(yīng)測量。
[0010]因此，在所述分析處理單元或測量單元的輸入端上可以進(jìn)行不同的電壓測量或電流測量并且此外借助可選擇的刺激單元進(jìn)行不同的激勵(lì)。為此目的，復(fù)用器可以激活測量單元的為了相應(yīng)的傳感器特定的電壓/電流測量所需要的輸入端。由測量單元檢測的信號(hào)優(yōu)選數(shù)字地傳輸?shù)酵獠坑?jì)算單元、例如微控制器上，以便借助在那里實(shí)現(xiàn)的分析處理程序進(jìn)行進(jìn)一步處理。
[0011]所述復(fù)用器能夠以時(shí)間復(fù)用方法運(yùn)行，其中可以調(diào)節(jié)開關(guān)頻率。由此，可以節(jié)省線路資源，因?yàn)閷?duì)于不同的信號(hào)可以使用相同的線路。
[0012]在測量單元中也可以借助相應(yīng)應(yīng)用的可調(diào)節(jié)的或可編程的過程控制裝置相應(yīng)地在時(shí)間上控制所設(shè)置的用于傳感器信號(hào)的所述激勵(lì)的電流開關(guān)和/或信號(hào)開關(guān)。
[0013]借助本發(fā)明得出一些成本優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槔鐑蓚€(gè)探測器的分析處理可以借助僅僅一個(gè)ASIC而不是借助兩個(gè)AISC來實(shí)現(xiàn)，在ASIC的制造和質(zhì)量檢查時(shí)必須裝備并且檢查僅僅一個(gè)部件。附加地，得出電流成本的相應(yīng)降低。
[0014]此外，得出靈活性方面的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楦俚匦枰布冃头桨?，因?yàn)樗枰呐c不同傳感器的匹配全部通過程序技術(shù)的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的控制單元能夠?qū)崿F(xiàn)不同構(gòu)件類型的至少兩個(gè)傳感器的運(yùn)行、即控制和/或測量和/或分析處理和/或診斷，它們通過電壓測量或電流測量來分析處理。所述傳感器優(yōu)選涉及自點(diǎn)火的或外部點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)的傳感器、尤其不同探測器類型的至少兩個(gè)λ探測器，它們用于所述內(nèi)燃機(jī)中的廢氣再處理。根據(jù)本發(fā)明的控制單元優(yōu)選以所述ASIC部件的構(gòu)型實(shí)現(xiàn)。
[0016]借助本發(fā)明，能夠借助僅僅一個(gè)控制單元以及一個(gè)外部電路來運(yùn)行λ探測器、例如寬帶λ探測器、階躍探測器或單單元和雙單元探測器(Ein-und Zweizellersonden)，而不需要硬件裝備。也能夠借助所述控制單元來運(yùn)行其他傳感器或者為了控制燃燒所需的附加的傳感器、例如燃料存儲(chǔ)器(Common-Rail:共軌)的溫度傳感器或燃料壓力傳感器。
[0017]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)型由說明書和附圖得出。
[0018]理解為，以上所述和以下要闡述的特征可以不僅在相應(yīng)說明的組合中而且在其他組合中或者單獨(dú)地應(yīng)用，而不偏離本發(fā)明的范疇。
【附圖說明】
[0019]圖1:在現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于運(yùn)行寬帶λ探測器的控制單元；
[0020]圖2:用于運(yùn)行根據(jù)本發(fā)明的寬帶λ探測器的控制單元；
[0021]圖3:根據(jù)圖2的控制單元的示例性的引腳占用。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在圖1中示出的在其結(jié)構(gòu)方面自身已知的控制單元100(開始時(shí)所述的具有標(biāo)記“CJ135”的1C)在其功能方面相應(yīng)于用于寬帶λ探測器的分析處理部件。因此，所述控制單元與寬帶λ探測器105信號(hào)技術(shù)地或數(shù)據(jù)技術(shù)地連接。附加地，存在與外部微控制器(μθ)110的信號(hào)連接。
[0023]控制單元100包括數(shù)字/模擬(A/D)轉(zhuǎn)換器115、濾波器120以及SPI移位寄存器(SPI=Serial Peripheral Interface) 140。借助A/D轉(zhuǎn)換器115數(shù)字化由λ探測器105提供的模擬的測量數(shù)據(jù)以便數(shù)字的進(jìn)一步處理。借助濾波器120、優(yōu)選低通濾波器降低由傳感器提供的測量信號(hào)的信號(hào)噪聲。如此被濾波的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)轿⒖刂破?10上。
[0024]所述控制單元100還包括開關(guān)陣列125，所述開關(guān)陣列借助控制模塊130運(yùn)行并且由電流發(fā)生器135供給。借助開關(guān)陣列125可以靈活地匹配或改變所述控制單元的輸入端以及測量信號(hào)的分析處理的種類。
[0025]在圖2中示出的通用的控制單元具有模擬的第一電路部分以及數(shù)字的第二電路部分，所述數(shù)字的第二電路部分通過虛線201與模擬的電路部分的組件限界。
[0026]模擬的電路部分尤其包括與在此八個(gè)向外引導(dǎo)的輸入端或引腳202(引腳1-引腳8)連接的復(fù)用器200。在本實(shí)施例中，所述復(fù)用器由高歐姆的信號(hào)開關(guān)以及低歐姆的電流開關(guān)組成，所述信號(hào)開關(guān)將測量單元與由λ探測器105提供的測量信號(hào)連接，所述電流開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)與引腳202外部連接的結(jié)構(gòu)、例如λ探測器105的激勵(lì)。在所述實(shí)施例中，所述復(fù)用器根據(jù)自身已知的時(shí)間復(fù)用方法、即在此借助可調(diào)節(jié)的開關(guān)頻率工作。通過時(shí)間復(fù)用有利地節(jié)省線路資源，因?yàn)閷?duì)于不同的信號(hào)可以使用相同的線路。
[0027]通用的控制單元或分析處理電路可以在在此八個(gè)引腳202上進(jìn)行不同的電壓測量，不僅差分地而且借助地參考。
[0028]分析處理電路或測量單元包括或者在ASIC 213中或外部實(shí)現(xiàn)的低通濾波器、具有可調(diào)節(jié)的增益因數(shù)的信號(hào)測量放大器(在本實(shí)施例中是差分運(yùn)算放大器220)以及A/D轉(zhuǎn)換器215。數(shù)字化的信號(hào)被傳輸?shù)嚼缭诎l(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備中存在的計(jì)算單元上，以便借助適合的分析處理程序進(jìn)行進(jìn)一步處理。在本實(shí)施例中，計(jì)算單元涉及布置在外部的微控制器110。然而要強(qiáng)調(diào)，替代外部的計(jì)算單元，布置在控制設(shè)備中的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)233等等也可以接管所述功能。
[0029]附加地，在模擬的電路部分中布置有用于穩(wěn)定供給電壓(UB)203的電壓調(diào)節(jié)裝置205，所述電壓調(diào)節(jié)裝置在此借助設(shè)置在外部ASIC中的參考電壓213(例如帶隙)以及與所述參考電壓連接的電流源210來穩(wěn)定。在所示出的電路裝置的下方區(qū)域中，設(shè)置具有電流開關(guān)和電壓開關(guān)(CAL、RG、MUM、MUP等)的開關(guān)陣列219。一個(gè)或多個(gè)電壓比較器212用于引腳監(jiān)視。附加地，設(shè)置有鎖相環(huán)(PLL = phase-locked loop)217，其用于從由微控制器通過連接端(ECK) 218提供的參考時(shí)鐘產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘，借助所述內(nèi)部時(shí)鐘可以使所述控制單元與微控制器110同步。
[0030]所述數(shù)字的電路部分201尤其包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)233以及過程控制裝置235oDSP 233和/或過程控制裝置235或者電子地(即作為硬件地)固定地編程并且可以通過例如所述SPI移位寄存器配置或者例如借助Flash存儲(chǔ)器可編程地構(gòu)造。在此，固定的布線或自由的可編程性也可以在整個(gè)電路的部分中或者通過兩種變型