[发明专利]氧传感器和用于运行氧传感器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定内燃机的废气中的氧气含量的氧传感器，该氧传感器具有集成在传感器单元中的传感器元件、具有集成在所述传感器单元中的加热元件并且具有用于将所述传感器单元与插头壳体连接起来的多缕线缆，所述插头壳体用于将所述氧传感器连接到控制设备上。

此外，本发明涉及一种用于运行用于确定内燃机的废气中的氧气含量的氧传感器的方法，其中所述氧气含量通过传感器元件来测量，其中该传感器元件通过加热元件来加热并且其中将该传感器元件的测量信号传输给控制设备。

背景技术

氧传感器在内燃机的排气系中用于测量废气的氧气含量，用于控制所述内燃机的燃料-空气-混合物的制备。在这方面已知氧传感器的不同的实施方式，比如构造为跃变传感器（Sprungsonde）或者构造为宽带氧传感器的实施方式。

按实施方式，氧传感器具有不同数目的与所属的控制器之间的连接，所述控制器通常集成在一个中央的发动机控制系统中。因此已知宽带氧传感器，所述宽带氧传感器通过五根导线与所述控制器相连接。在此设置了三个用于真正的由能斯托单元（Nernstzelle）和泵单元（Pumpzelle）组成的传感器元件的接头以及两个用于集成在所述氧传感器中的加热元件的接头，利用所述加热元件在需要时将所述氧传感器加热到工作温度。所述接头首先通过多缕线缆与分配给所述氧传感器的插头壳体相连接，在所述插头壳体中设有构造为能够调节的电阻的形式的电气的调节元件，该电气的调节元件用于对所述传感器元件进行调节。与所述控制器之间的连接而后通过一根插进所述插头壳体中的五缕线缆来进行。

为了节省成本，有利的是，将所述氧传感器与控制器之间的连接线的数目保持在尽可能小的程度上。因此在文献DE 10 2006 014 266 A1中说明了一种双单元-宽带氧传感器，该双单元-宽带氧传感器用于确定气体混合物中尤其内燃机的废气中的气体成分的浓度，该双单元-宽带氧传感器具有设有外泵电极和内泵电极的泵单元，此外该双单元-宽带氧传感器具有设有奈斯特电极和基准电极的能斯托单元并且该双单元-宽带氧传感器具有设有第一加热器接头和第二加热器接头的加热器，所述加热器用于对该双单元-宽带氧传感器进行加热。在此规定，所述双单元-宽带氧传感器的第一加热器接头或者第二加热器接头与所述泵单元或者能斯托单元的接头之一相连接并且设置了用于所述加热器的节拍式运行以及信号分析的控制设备。在相同的文献中说明了一种相应的用于单个单元-宽带氧传感器的接头。

在文献DE 10 2006 014 266 A1中说明的装置能够将所述氧传感器与控制器之间的必要的导线的数目减少一根，这里是将五根导线减少到四根导线。但是为进一步降低成本，值得追求的是，进一步减少所需要的导线的数目。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种氧传感器，该氧传感器可以用减少了的数目的导线与所属的控制设备相连接。

此外，本发明的任务是，提供一种用于运行这样的氧传感器的方法。

本发明的与所述氧传感器有关的任务通过以下方式得到解决，即所述氧传感器具有分析单元，该分析单元用于控制并且分析所述传感器元件、用于控制所述加热元件、用于使所述传感器元件的测量信号数字化并且用于将所述数字的测量信号通过双线总线传输给所述控制设备。通过所述测量信号的直接在氧传感器中在分析单元中的数字化、所述测量信号的从所述氧传感器到所述控制设备的数字传输以及由所述分析单元对所述加热元件进行的控制，可以用仅仅两根导线在所述氧传感器与所述控制设备之间建立连接。由此可以将所需要的用于比如宽带氧传感器的导线数目从今天通常五根导线减少到二根，这明显地降低了成本。通过氧传感器来确定氧气含量的精度可以通过直接在所述传感器元件旁对测量信号进行的电子分析来得改进。在此可靠地避免测量信号的如在以已知的模拟的方式将测量信号从氧传感器传输给控制设备的过程中可能出现的传输差错。

为了防止所述分析单元的电子装置经受太高的温度，在此可以规定，所述分析单元相距地通过多缕线缆连接到所述传感器单元上。

在此可以根据本发明的一种特别优选的设计变型方案来规定，所述分析单元集成在所述插头壳体中。因此与已知的氧传感器相比不产生附加的用于所述分析单元的壳装的费用，对于所述已知的氧传感器来说所述插头壳体连同集成在其中的电气的调节元件一起同样通过多缕线缆连接到所述传感器单元上。所述控制设备通过所述双线总线的插塞连接来连接到所述插头壳体中。