DE3710154A1 - Verfahren zur abnormalitaetsdetektion fuer einen sauerstoffkonzentrationssensor - Google Patents
Verfahren zur abnormalitaetsdetektion fuer einen sauerstoffkonzentrationssensorInfo
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Description
Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Abnormalitätsdetektion
für einen Sauerstoffkonzentrationssensor, der den
Pegel der Sauerstoffkonzentration in einem Gas, wie einem
Brennkraftmaschinenabgas, erfaßt.
Um Abgasverunreinigungen zu reduzieren und den Kraftstoffverbrauch
einer Brennkraftmaschine zu verbessern, ist es
heutzutage üblich, einen Sauerstoffkonzentrationssensor vorzusehen,
um die Konzentration des Sauerstoffs im Brennkraftmaschinenabgas
zu detektieren und eine Prozeßsteuerung vorzunehmen,
bei der mittels Rückführung das Luft/Brennstoffverhältnis
des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches
derart geregelt wird, daß das Luft/Brennstoffverhältnis
auf einem Sollwert bleibt. Diese Prozeßsteuerung wird in Abhängigkeit
von einem Abgabesignal von dem Sauerstoffkonzentrationssensor
durchgeführt.
Eine Form des Sauerstoffkonzentrationssensors, der für
solche Luft/Brennstoffverhältnisregelungen verwendet werden
kann, liefert ein Abgabesignal, dessen Pegel sich in Abhängigkeit
von der Sauerstoffkonzentration mit dem Brennkraftmaschinenabgas
ändert. Ein solcher Sauerstoffkonzentrationssensor
ist beispielsweise in der offengelegten japanischen
Patentanmeldung Nr. 52-72 286 beschrieben. Dieser
Sensor weist ein Sauerstoffionen-leitendes Feststoffelektrolytteil
auf, das als eine flache Platte ausgebildet ist,
auf deren beiden Hauptflächen Elektroden ausgebildet sind,
wobei eine dieser Elektrodenflächen ein Teil einer Gasaufnahmekammer
bildet. Die Gasaufnahmekammer steht in Verbindung
mit einem zu messenden Gas, d. h. dem Abgas, über eine Einführungsöffnung.
Bei einem solchen Sauerstoffkonzentrationssensor
arbeiten das Sauerstoffionen-leitende Feststoffelektrolytteil
und die Elektroden als ein Sauerstoffpumpelement.
Wenn ein Strom zwischen den Elektroden derart fließt, daß
die Elektrode in der Gasaufnahmekammer eine Kathode (negative
Elektrode) wird, wird das Sauerstoffgas in der Gasaufnahmekammer
in der Nähe dieser Kathode ionisiert und strömt
durch das Feststoffelektrolytteil in Richtung zu der Anode
(positive Elektrode), um von dieser Fläche des Sensorelements
als gasförmiger Sauerstoff abgegeben zu werden. Der Stromfluß
zwischen den Elektroden ist ein Grenzstromwert, der im wesentlichen
konstant ist, d. h. im wesentlichen unbeeinflußt
durch Änderungen bei der anliegenden Spannung ist und der
proportional zur Sauerstoffkonzentration in dem zu messenden
Gas ist. Wenn man daher den Pegel dieses Grenzstromes erfaßt,
kann man die Sauerstoffkonzentration in dem zu messenden Gas
messen. Wenn jedoch ein solcher Sauerstoffkonzentrationssensor
verwendet wird, um das einer Brennkraftmaschine zugeführte Luft/
Brennstoffverhältnis des Gemisches zu regeln, indem die Sauerstoffkonzentration
in dem Brennkraftmaschinenabgas gemessen
wird, so ist es nur möglich, das Luft/Brennstoffverhältnis
auf einen solchen Wert zu regeln, der im mageren Bereich in
Relation zum stöchiometrischen Luft/Brennstoffverhältnis ist.
Es ist nicht möglich, eine Luft/Brennstoffverhältnisregelung
vorzunehmen, bei der ein Luft/Brennstoffverhältnis-Sollwert
aufrechterhalten wird, der im fetten Bereich liegt. Ein Sauerstoffkonzentrationssensor,
der einen Abgabesignalpegel liefert,
der sich im Verhältnis zur Sauerstoffkonzentration im
Brennkraftmaschinenabgas ändert und sowohl für den mageren
als auch für den fetten Bereich des Luft/Brennstoffverhältnisses
geeignet ist, ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung
Nr. 59-192 955 vorgeschlagen. Dieser Sensor weist
zwei Sauerstoffionen-leitende Feststoffelektrolytelemente auf,
die jeweils in Form einer ebenen Platte ausgebildet sind und
die jeweils mit Elektroden versehen sind. Zwei gegenüberliegende
Elektrodenflächen, d. h. eine Fläche jedes Feststoffelektrolytelements,
bildet ein Teil einer Gasaufnahmekammer, die
über eine Einführungsöffnung in Verbindung mit einem zu messenden
Gas steht. Die andere Elektrode des einen Feststoffelektrolytelements
weist zur Atmosphäre. Bei diesen Sauerstoffkonzentrationssensor
wirken eines der Feststoffelektrolytelemente
und seine Elektroden als ein Sauerstoffkonzentrationsverhältnis-
Sensorzellenelement. Das andere Feststoffelektrolytelement
und seine Elektroden wirken als ein Sauerstoffpumpelement.
Wenn die Spannung, die zwischen den Elektroden des
Sauerstoffkonzentrationsverhältnis-Sensorzellenelements erzeugt
wird, niedriger als ein Bezugsspannungswert ist, dann
fließt der Strom zwischen den Elektroden des Sauerstoffpumpelements
derart, daß die Sauerstoffionen durch das Sauerstoffpumpelement
zu der Elektrode jenes Elements wandern, das
sich in der Gasaufnahmekammer befindet. Wenn die zwischen den
Elektroden des Sensorzellenelements auftretende Spannung niedriger
als der Bezugsspannungswert ist, dann fließt ein
Strom zwischen den Elektroden des Sauerstoffpumpelements derart,
daß die Sauerstoffionen durch jenes Element zu der
Sauerstoffpumpelementelektrode wandern, das auf der gegenüberliegenden
Seite der Gasaufnahmekammer liegt. Hierbei erhält man
einen Stromflußwert zwischen den Elektroden der Sauerstoffpumpelemente,
der sich im Verhältnis zur Sauerstoffkonzentration
des zu messenden Gases ändert, und zwar sowohl im fetten
als auch im mageren Bereich des Luft/Brennstoffverhältnisses.
Wenn jedoch bei einem solchen Sauerstoffkonzentrationssensor
eine Abnormalität auftreten sollte, dann ist es nicht nur unmöglich,
eine gewünschte Sauerstoffkonzentrationssensorcharakteristik
zu erzielen, sondern es ist auch nicht mehr möglich,
das Luft/Brennstoffverhältnis genau zu regeln, so daß die
Effektivität der Abgasverunreinigungsbeseitigung vermindert
wird. Daher ist es erwünscht, ein Verfahren zu haben, das zuverlässig
jegliche Abnormalität der Komponenten eines solchen
Sauerstoffkonzentrationssensors detektiert.
Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zum Detektieren
der Abnormalität eines Sauerstoffkonzentrationssensors
anzugeben und insbesondere ein Verfahren bereitszustellen,
das zuverlässig irgendeine Abnormalität eines Systems
der elektrischen Verbindungen eines Sensorzellenelements
eines Sauerstoffkonzentrationssensors zuverlässig detektieren
kann.
Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren zur Abnormalitätsdetektion
für einen Sauerstoffkonzentrationssensor angegeben,
der zwei Elektrodenpaare enthält, die wechselseitig
einander gegenüberliegend in Paaren unter Zwischenlage
eines Sauerstoffionen-leitenden Feststoffelektrolytelements
angeordnet sind, der eine Gasdiffusionsregeleinrichtung aufweist,
die mit einem zu messenden Gas in Verbindung steht,
um das Gas zu der Umgebung einer Elektrode jedes der beiden
Elektrodenpaare zu lenken und eine Regeleinrichtung umfaßt,
um eine Pumpspannung anzulegen, die nach Maßgabe der Spannungsdifferenz
zwischen einer Sensorspannung, die sich zwischen
einem ersten Paar der beiden Elektrodenpaare einstellt
und einer Bezugsspannung sowie zwischen dem anderen Paar
der beiden Elektrodenpaare bestimmt ist, um die Sensorspannung
auf der Bezugsspannung konstant zu halten, wobei die
Regeleinrichtung hierbei einen Ausgang liefert, der einen
Sauerstoffkonzentrationssensorwert, einen Wert des Pumpstromes,
der zwischen dem ersten Elektrodenpaar fließt, darstellt,
wobei sich dieses Verfahren dadurch auszeichnet, daß
eine Abnormalität eines elektrischen Verbindungssystemes des
ersten Elektrodenpaares, basierend auf einer Spannung ermittelt
wird, die sich zwischen dem ersten Elektrodenpaar
einstellt und einem Strom, der zwischen dem zweiten Elektrodenpaar
fließt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildungsform nach der
Erfindung gibt die Erfindung ein Verfahren zur Abnormalitätsdetektion
für einen Sauerstoffkonzentrationssensor einer
Luft/Brennstoff-Verhältnisregeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine
an, bei dem der Sensor zwei Paare von Elektroden
aufweist, die wechselseitig einander gegenüberliegend
jeweils in Paaren unter Zwischenlage eines Sauerstoffionenleitenden
Feststoffelektrolytelements angeordnet sind, der
eine Gasdiffusionsregeleinrichtung aufweist, die mit einem
Abgas der Brennkraftmaschine in Verbindung steht, um das
Gas zu der Nähe einer Elektrode jedes der beiden Elektrodenpaare
zu lenken, und der eine Regeleinrichtung für das Anlegen
einer Pumpspannung aufweist, die nach Maßgabe einer
Spannungsdifferenz zwischen einer Sensorspannung, die sich
zwischen einem ersten Paar der zwei Elektrodenpaare einstellt
und einer Bezugsspannung sowie zwischen dem anderen Paar der
beiden Elektrodenpaare bestimmt ist, um die Sensorspannung
konstant auf der Bezugsspannung zu halten, wobei die Regeleinrichtung
einen Ausgang liefert, der einen Sauerstoffkonzentrationswert,
einen Wert des Pumpstromes, der zwischen
dem ersten Elektrodenpaar fließt, darstellt, wobei die Regeleinrichtung
ferner eine Einrichtung aufweist, mittels der man
einen Luft/Brennstoff-Verhältniskompensationswert, basierend
auf dem Sauerstoffkonzentrationssensorwert, erhält, um ein
Luft/Brennstoff-Verhältnis eines der Brennkraftmaschine zugeführten
Gemisches so zu regeln, daß das Verhältnis konstant
auf einem Sollwert für das Luft/Brennstoff-Verhältnis bleibt,
und wobei eine Treibereinrichtung vorgesehen ist, die die
Luft/Brennstoff-Verhältniseinstelleinrichtung der Brennkraftmaschine
nach Maßgabe eines korrigierten Luft/Brennstoff-Verhältnisregelwertes
antreibt, den man durch Korrektur des
Luft/Brennstoff-Verhältnisregelwertes um den Luft/Brennstoff-
Verhältniskompensationswert erhält, wobei sich dieses Verfahren
dadurch auszeichnet, daß eine Abnormalität eines elektrischen
Anschlußsystemes des ersten Elektrodenpaares, basierend auf
einer Sensorspannung, die sich zwischen dem ersten Elektrodenpaar
einstellt und dem Luft/Brennstoff-Verhältniskompensationswert
detektiert wird.
Zusammenfassend gibt die Erfindung ein Verfahren zur Abnormalitätsdetektion
für einen Sauerstoffkonzentrationssensor an,
der verwendet wird, um die Sauerstoffkonzentration in einem
Brennkraftmaschinenabgas zu ermitteln, um Daten zu erhalten,
mittels denen das Luft/Brennstoff-Verhältnis eines der Brennkraftmaschine
zugeführten Brenngemisches geregelt wird, wobei
der Sauerstoffkonzentrationssensor ein Sensorzellenelement
und ein Sauerstoffpumpelement enthält. Das Verfahren dient
dazu, eine Abnormalität, wie eine offene Schaltung oder einen
Kurzschluß in den Elektrodenanschlußleitungen des Sensorzellenelementes
auf der Basis eines Wertes der Spannung, die sich
zwischen den Elektroden des Sensorzellenelements einstellt und
einem Wert des Stromes zu detektieren, der zwischen den Elektroden
des Sauerstoffpumpelements fließt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung. Darin zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer elektronischen
Kraftstoffeinspritzregeleinrichtung,
die mit einem Sauerstoffkonzentrationssensor
ausgestattet ist, bei dem das Abnormalitätsdetektionsverfahren
nach der Erfindung zur Anwendung kommt,
Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung der innenliegenden
Bauteile einer Sauertoffkonzentrationssensor-
Detektiereinheit,
Fig. 3 ein Blockschaltdiagramm der innenliegenden
Funktionsteile einer ECU (Elektronische Regeleinheit),
und
Fig. 4a und 4b Flußdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise
einer CPU.
Eine bevorzugte Ausbildungsform nach der Erfindung wird nachstehend
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 bis 3 zeigen eine elektronische Kraftstoffregeleinrichtung
für eine Brennkraftmaschine, die einen Sauerstoffkonzentrationssensor
enthält, bei dem das Ausgabekonzentrationsverfahren
nach der Erfindung zur Anwendung kommt. In dieser
Einrichtung ist eine Sauerstoffkonzentrationssensor-Detektiereinheit
1 in einer Abgasleitung 3 einer Brennkraftmaschine 2
stromauf eines katalytischen Konverters 5 angebracht. Die Eingänge
und Ausgänge der Sauerstoffkonzentrationssensor-Detektiereinheit 1
sind mit einer ECU (Elektronische Regeleinheit)
4 verbunden.
Das Schutzgehäuse 11 der Sauerstoffkonzentrationssensor-Detektiereinheit
enthält ein Sauerstoffionen-leitendes Feststoffelektrolytelement
12, das beispielsweise eine etwa rechteckige
Gestalt der in Fig. 3 gezeigten Form haben kann.
Eine Gasaufnahmekammer 13 ist im Innern des Feststoffelektrolytelements
12 ausgebildet und steht über eine Einführungsöffnung
14 mit dem Abgas an der Außenseite des Feststoffelektrolytelements
12 in Verbindung, das das zu untersuchende Gas bildet.
Die Einführungsöffnung 14 ist derart angeordnet, daß das
Abgas unbehindert von dem Inneren der Abgasleitung in die Gasaufnahmekammer
13 strömen kann. Zusätzlich ist eine Atmosphärenbezugskammer
15 in dem Feststoffelektrolytelement 12 ausgebildet,
in die Umgebungsluft eingeleitet wird. Die Atmosphärenbezugskammer
15 ist von der Gasaufnahmekammer 13 durch einen
Teil des Feststoffelektrolytelements 12 getrennt, der als eine
Trennwand dient. Wie gezeigt sind Paare von Elektroden 17 a, 17 b
und 16 a, 16 b jeweils auf der Brennwand zwischen den Kammern 13
und 15 und auf der Wand der Kammer 15 auf der von der Kammer
13 gegenüberliegenden Seite dieser Kammer ausgebildet. Das
Feststoffelektrolytelement 12 arbeitet in Verbindung mit den
Elektroden 16 a und 16 b als ein Sauerstoffpumpelement 18 und
arbeitet in Verbindung mit den Elektroden 17 a, 17 b als ein
Sensorzellenelement 19. Ein Heizelement 20 ist auf der Außenfläche
der Atmosphärenbezugskammer 15 angebracht.
Das Sauerstoffionen-leitende Feststoffelektrolytelement 12
kann beispielsweise aus ZrO₂ (Zirkondioxid) ausgebildet sein,
während die Elektroden 16 a bis 17 b jeweils aus Platin bestehen.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist ECU 4 einen Sauerstoffkonzentrationssensorregelteil
auf, der einen Differentialverstärker
21, eine Bezugsspannungsquelle 22 und Widerstände 23 und 24
umfaßt. Die Elektrode 16 b des Sauerstoffpumpelements 18 und
die Elektrode 17 b des Sensorzellenelements 19 sind jeweils mit
Massepotential verbunden und die Elektrode 17 a des Sensorzellenelements
19 ist über den Widerstand 24 mit einer Versorgungsspannung
V cc verbunden. Die Elektrode 17 a ist auch
mit einem Eingangsanschluß des Differentialverstärkers 21 verbunden,
der eine Abgabespannung nach Maßgabe der Differenz
zwischen einer Spannung, die sich an den Elektroden 17 a und
17 b des Sensorzellenelements 19 einstellt, und der Abgabespannung
von der Bezugsspannungsquelle 22 liefert. Die Abgabespannung
von der Bezugsspannungsquelle 22 ist ein Wert, der
einem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis entspricht
(beispielsweise 0,4 V). Der Ausgangsanschluß des Differentialverstärkers
21 ist über einen Stromsensorwiderstand 23 mit
der Elektrode 16 a des Sauerstoffpumpelements 18 verbunden. Die
Anschlüsse des Sauerstoffsensorwiderstandes 23 bilden ein
Paar von Ausgangsanschlüssen des Sauerstoffkonzentrationssensors
und sind mit einem Mikroprozessor verbunden, der die
Regelschaltung 25 enthält.
Ein Drosselklappenöffnungssensor 31, der eine Abgabespannung
nach Maßgabe des Öffnungsgrades der Drosselklappe 26 liefert,
und der als ein Potentiometer ausgelegt sein kann, ist mit
der Regelschaltung 25 verbunden, mit der auch ein Absolutdrucksensor
32 verbunden ist, der in der Einlaßleitung 27
an einer Stelle stromauf von der Drosselklappe 26 angeordnet
ist und der eine Abgabespannung liefert, deren Pegel sich nach
Maßgabe des Absolutdruckes in der Einlaßleitung 27 ändert.
Die Regelschaltung 25 ist auch mit einem Wassertemperatursensor
33 verbunden, der eine Abgabespannung liefert, deren Pegel
sich nach Maßgabe der Temperatur des Brennkraftmaschinenkühlwassers
ändert und sie ist ferner mit einem Kurbelwinkelsensor
34 verbunden, der ein Signal liefert, das aus aufeinanderfolgenden
Impulsen besteht, die jeweils synchron mit der Drehung
der Kurbelwelle (in der Zeichnung nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine
2 erzeugt werden. Die Steuerschaltung 25 ist auch mit
einem Injektor 35 verbunden, der in der Einlaßleitung 26 in der
Nähe der Auslaßventile (in der Zeichnung nicht gezeigt) der
Brennkraftmaschine 2 verbunden.
Die Regelschaltung 25 enthält einen Analog/Digital(A/D)-Wandler
30 zum Umwandeln der Spannung V S , die zwischen den Elektroden
17 a und 17 b des Sensorzellenelements 19 erzeugt wird,
in ein digitales Signal, und einen A/D-Wandler 40, der die am
Stromsensorwiderstand 23 als ein Differentialeingang erzeugte
Spannung erhält und diese Spannung in ein digitales Signal
umwandelt. Die Regelschaltung 25 enthält auch eine Pegelkonverterschaltung
41, die eine Pegelumwandlung jedes der Abgabesignale
von dem Drosselklappenöffnungssensor 31, dem Absolutdrucksensor 32
und dem Wassertemperatursensor 33 vornimmt.
Die erhaltenen Pegel-konvertierten Signale von der Pegelkonverterschaltung
41 liegen als Eingänge an einem Multiplexer
42 an. Die Regelschaltung 25 enthält auch einen A/D-Wandler
43, der die Abgabesignale von dem Multiplexer 42 zu digitalen
Signalen umwandelt, eine Wellenform-Formungsschaltung 44, die
eine Wellenform-Formung der Abgabesignale von dem Kurbelwinkelsensor
34 vornimmt, um TDC (oberer Totpunkt) Signalimpulse
als Ausgang zu liefern und ferner enthält sie einen Zähler 45,
der die Anzahl der Taktimpulse (die von einer Taktimpulserzeugungsschaltung,
die in der Zeichnung nicht gezeigt ist, erzeugt
werden) während jedes Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden
TDC-Impulsen von der Wellenform-Formungsschaltung 44
erhält. Die Regelschaltung 25 enthält ferner eine Treiberschaltung
46 a für das Treiben der Einspritzeinrichtung 35, eine
Musteranzeigetreiberschaltung 46 b zum Betreiben einer Musteranzeigeeinheit
38, eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 47 für
die Ausführung von digitalen Operationen nach Maßgabe eines
Programmablaufes, einen ROM (Festwertspeicher) 48, der verschiedene
Verarbeitungsprogramme und Daten darin gespeichert hat,
und einen RAM (Random-Speicher) 49. Die A/D-Wandler 39, 40 und
43, der Multiplexer 42, der Zähler 45, die Treiberschaltungen
46 a, 46 b, CPU 47, ROM 48 und RAM 49 sind wechselweise über
Eingabe/Ausgabe-Busleitungen 50 verbunden. Das TDC-Signal wird
von der Wellenform-Formungsschaltung 44 an CPU 47 angelegt.
Die Regelschaltung 25 enthält auch eine Heizstromversorgungsschaltung
51, die beispielsweise ein Schaltelement enthalten
kann, das auf einen Heizstromversorgungsbefehl von CPU 47
ansprechen kann, um eine Spannung zwischen den Anschlüssen
des Heizelementes 20 zu legen, so daß ein Heizstrom zugeführt
wird und das Heizelement 20 erwärmt wird.
Die zwischen den Elektroden 27 a und 17 b des Sensorzellenelementes
19 sich einstellende Spannung V S , die von dem A/D-Wandler
39 übertragen wird, die Daten die einen Pumpstromwert I P darstellen
und dem durch das Sauerstoffpumpelement 18 fließenden
Strom entsprechen, die vom A/D-Wandler 40 zusammen mit Daten
übertragen werden, die einen Drosselklappenöffnungsgrad R TH
darstellen, Daten, die den Absolutdruck P BA in der Einlaßleitung
wiedergeben und Daten, die die Kühlwassertemperatur
T W wiedergeben und die jeweils ausgewählt und über den A/D-Wandler
43 zugeführt werden, liegen an CPU 47 über die I/O-
Busleitung 50 an. Zusätzlich wird ein Zählerwert vom Zähler
45, den man während jeder Periode der TDC-Impuls erhält, ebenfalls
an CPU 47 über die I/(O-Busleitung 50 angelegt. CPU 47
nimmt eine Einlesung aller dieser Daten nach Maßgabe eines
Verarbeitungsprogrammes vor, das im ROM 48 gespeichert ist
und ermittelt ein Kraftstoffeinspritzzeitintervall T OUT für
die Einspritzeinrichtung 35 auf der Basis dieser Daten nach
Maßgabe einer Brennstoffeinspritzmenge für die Brennkraftmaschine
2, die aus vorbestimmten Gleichungen ermittelt wird.
Diese Berechnungen erfolgen mit Hilfe eines Brennstoffversorgungsprogramms,
das synchron mit dem TDC-Signal ausgeführt
wird. Die Einspritzeinrichtung 35 wird dann über die Treiberschaltung
46 während der Dauer des Kraftstoffeinspritzzeitintervalles
T OUT aktiviert, um Brennstoff der Brennkraftmaschine
zuzuführen.
Das Kraftstoffeinspritzzeitintervall T OUT kann man beispielsweise
aus der folgenden Gleichung erhalten:
T OUT = T I × K₀₂ × K WOT × K TW (1)
Bei der vorstehend genannten Gleichung ist T I die Grundversorgungsmenge,
die nach Maßgabe der Brennkraftmaschinendrehzahl
N e und dem Absolutdruck P BA in der Einlaßleitung bestimmt
wird und die ein Grundeinspritzzeitintervall darstellt.
K₀₂ ist ein Regelkompensationskoeffizient für das Luft/Brennstoff-Verhältnis,
das nach Maßgabe des Abgabesignalpegels
von dem Sauerstoffkonzentrationssensor eingestellt werden
kann. K WOT ist ein Brennstoffmengeninkrementkompensationskoeffizient,
der zugeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine
bei hoher Belastung arbeitet. K TW ist ein Kühlwassertemperaturkoeffizient.
T I , K₀₂, K WO ₂ und K TW werden jeweils mit Hilfe
eines Unterprogramms des Kraftstoffversorgungsprogramms gesetzt.
Wenn die Versorgung des Sauerstoffpumpelements mit einem Pumpstrom
beginnt und wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis des
Gemisches, das der Brennkraftmaschine 2 zu diesem Zeitpunkt
zugeführt wird, im mageren Bereich liegt, dann ist die Spannung,
die sich zwischen den Elektroden 17 a und 17 b des Sensorzellenelements
19 einstellt, niedriger als die Abgabespannung
von der Bezugsspannungsquelle 22 und als Folge hiervon ist
der Abgabespannungspegel vom Differentialverstärker 21 ein
positiver Wert. Die positive Spannung wird über eine Serienschaltungskombination
aus Widerstand 23 und Sauerstoffpumpelement
18 angelegt. Der Pumpstrom fließt hierbei von der Elektrode
16 a zu der Elektrode 16 b des Sauerstoffpumpelements 18,
so daß der Sauerstoff in der Gasaufnahmekammer 13 durch die
Elektrode 16 b ionisiert wird und durch das Innere des Sauerstoffpumpelements
18 von der Elektrode 16 b wegwandert, um an
der Elektrode 16 a als gasförmiger Sauerstoff freigesetzt zu
werden. Sauerstoff wird daher aus dem Inneren der Gasaufnahmekammer
13 abgezogen.
Als Folge dieses Sauerstoffabzuges aus der Gasaufnahmekammer
13 entsteht eine Differenz bei der Sauerstoffkonzentration
zwischen dem Abgas in der Gasaufnahmekammer 13 und der Umgebungsluft
in der Atmosphärenbezugskammer 15. Eine Spannung
V S wird hierbei zwischen den Elektroden 17 a und 17 b des
Sensorzellenelementes 19 in einer Größe erzeugt, die durch
diese Differenz der Sauerstoffkonzentration bestimmt ist,
und die Spannung V S wird an den invertierenden Eingangsanschluß
des Differentialverstärkers 21 angelegt. Die Abgabespannung
von dem Differentialverstärker 21 ist proportional zu der
Spannungsdifferenz zwischen der Spannung V S und der von der
Bezugsspannungsquelle 22 gelieferten Spannung und somit ist
der Pumpstrom proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas.
Der Pumpstromwert wird als ein Spannungswert ausgegeben,
der zwischen den Anschlüssen des Stromsensorwiderstandes 23
auftritt.
Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis in dem fetten Bereich liegt,
ist die Spannung V S höher als die Abgabespannung von der Bezugsspannungsquelle
2 und daher wird die Abgabespannung von dem
Differentialverstärker 21 von einem positiven zu einem negativen
Pegel invertiert. In Abhängigkeit von diesem negativen
Pegel der Abgabespannung wird der Pumpstrom, der zwischen den
Elektroden 16 a und 16 b des Sauerstoffpumpelements 18 fließt,
reduziert und die Richtung des Stromflusses wird umgekehrt.
Da somit die Richtung des Flusses des Pumpstromes nunmehr von
der Elektrode 16 b zu der Elektrode 16 a geht, wird Sauerstoff
durch die Elektrode 16 a ionisiert, so daß Sauerstoff als
Ionen durch das Sauerstoffpumpelement 18 zu der Elektrode 16 b
übertragen werden, um von dort als gasförmiger Sauerstoff in
die Gasaufnahmekammer 13 freigesetzt zu werden. Auf diese Weise
wird Sauerstoff in die Gasaufnahmekammer 13 eingesaugt.
Die Versorgung des Pumpstromes wird hierbei derart geregelt,
daß die Sauerstoffkonzentration in der Gasaufnahmekammer 13
auf einem konstanten Wert aufrechterhalten wird, indem Sauerstoff
in die Kammer 13 eingesaugt oder von dieser abgezogen
wird, so daß der Pumpstrom I P immer proportional zur Sauerstoffkonzentration
im Abgas sowohl beim Arbeiten im mageren
Bereich als auch beim Arbeiten im fetten Bereich des Luft/
Brennstoff-Verhältnisses ist. Der Wert des Regelkompensationskoeffizienten
K₀₂, der vorstehend angegeben ist, wird nach
Maßgabe des Pumpstromwertes I P in einem K₀₂-Rechenunterprogramm
ermittelt. Dieses Unterprogramm kann beispielsweise ähnlich
wie ein Programm ausgelegt sein, das in der US-PS 45 66 419
beschrieben ist. Insbesondere wird der Sauerstoffkonzentrationssensorwert
V₀₂, der in Abhängigkeit von I P bestimmt ist, mit
einem Sollwert für das Luft/Brennstoff-Verhältnis V ref (der
nach Maßgabe der Brennkraftmaschinenparameter bestimmt wird)
verglichen und wenn V₀₂ < V ref ist, wird die Ermittlung K₀₂-Δ
ausgeführt, während wenn V₀₂<V ref ist, die Ermittlung K₀₂+Δ
ausgeführt wird.
Eine Arbeitsablauffolge für das Abnormalitätsdetektionsverfahren
für einen Sauerstoffkonzentrationssensor nach der Erfindung
wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme des
CPU 47 nach den Fig. 4a und 4b erläutert. Die Abnormalitätsdetektion
ist als ein Abnormalitätsdetektionsunterprogramm des
Brennstoffversorgungsprogramms dargestellt und wird daher
jedesmal ausgeführt, wenn das Brennstoffversorgungsprogramm
ausgeführt wird.
In diesem Arbeitsablauf ermittelt CPU 47 zuerst, ob die Aktivierung
des Sauerstoffkonzentrationssensors beendet ist oder
nicht (Schritt 61). Diese Entscheidung kann beispielsweise
darauf basieren, ob eine vorbestimmte Zeitdauer seit der Zuführung
des Heizstromes zu dem Heizelement 20 verstrichen ist
oder nicht. Wenn die Aktivierung des Sauerstoffkonzentrationssensors
beendet ist, wird die Spannung V S zwischen den
Elektroden 17 a und 17 b des Sensorzellenelementes 19 eingelesen
und es erfolgt eine Entscheidung, ob V S ist V oder
nicht (Schritt 62). Wenn V S ≠ 0 [V], dann wird ein Zeitgeber
A (in der Zeichnung nicht gezeigt) in CPU 47 zurückgesetzt,
um ein Zählen von Null aus zu beginnen. Wenn andererseits
V S = 0 [V], dann erfolgt eine Entscheidung, ob ein Zählwert T A
des Zeitgebers A größer als ein Zeitintervall t₀, ist oder
nicht (Schritt 64). Wenn T A ≧ t₀, dann wird der Pumpstromwert
I P eingelesen und es erfolgt eine Entscheidung, ob I P
höher als ein oberer Grenzwert I PLH ist oder nicht (Schritt
65). Wenn I P < I PLH , wird dies als eine Anzeige für einen
Kurzschluß zwischen den Elektroden 17 a und 17 b des Sensorzellenelementes
19 genommen, da ein übermäßig hoher Wert des Pumpstromes
fließt, währenddem ein Zustand von V S = 0 (V) konstant
aufrechterhalten wird. Daher wird ein "Sensorzellenelementkurzschluß"-
Anzeigebefehl ausgegeben, um die Schaltung 46 b
zu aktivieren (Schritt 66). Wenn I P ≦ I PLH , dann erfolgt eine
Entscheidung, ob der Wert des Regelkompensationskoeffizienten
K₀₂, der mit einem K₀₂-Berechnungsunterprogramm ermittelt worden
ist, höher als ein oberer Grenzwert K₀₂ LH ist oder nicht
(Schritt 67). Wenn K₀₂ < K₀₂ LH , dann zeigt dies einen Zustand an,
bei dem V S kontinuierlich konstant bei 0 (V) gehalten wird,
währenddem ein übermäßig hoher Pumpstrom in positiver Richtung
fließt und der Regelkompensationskoeffizient K₀₂ übermäßig
hoch ist. Dieser Zustand wird als ein Kurzschluß zwischen den
Elektroden 17 a und 17 b des Sensorzellenelements 19 identifiziert
und ein "Sensorzellenelementkurzschluß"-Anzeigebefehl
wird daher an die Treiberschaltung 47 b abgegeben (Schritt 66).
Wenn nach der Rücksetzung des Zeitgebers A ermittelt wird, daß
der Zählerwert T A des Zählers A noch nicht die Zeit t₀ erreicht
hat oder wenn ermittelt wird, daß K₀₂ ≦ K₀₂ LH ist, dann erfolgt
eine Entscheidung, ob die Spannung V S gleich Vcc ist oder
nicht (Schritt 68). Wenn V S ≠ Vcc ist (wenn Vcc die Schaltungsversorgungsspannung
ist), wird ein Zeitgeber B (in der
Zeichnung nicht gezeigt) in CPU 47 zurückgesetzt und es wird
ein Aufwärtszählen von Null mit Hilfe des Zählers B initiiert
(Schritt 69). Wenn andererseits V S = Vcc, dann erfolgt eine
Entscheidung, ob der Zählerwert T B des Zeitgebers B größer
als eine Zeit t₁ ist oder nicht (Schritt 70). Wenn T B ≧ t₁
ist, dann wird der Pumpstromwert I P eingelesen und es erfolgt
eine Entscheidung, ob I P kleiner als ein unterer Grenzwert
I PLL ist oder nicht (Schritt 71). Wenn I P < I PLL ist, dann
wird dieser Zustand als eine Anzeige für eine offene Schaltung
bei den Verbindungsleitungen der Elektroden 17 a und 17 b
des Sensorzellenelementes 19 interpretiert, da dann nämlich
ein Zustand von V S = Vcc kontinuierlich aufrecherhalten wird,
währenddem ein übermäßig hoher Pumpstrom in negativer Richtung
fließt, und daher wird ein "Sensorzellenelement-Schaltungoffen"-
Anzeigebefehl an die Treiberschaltung 46 b abgegeben (Schritt 72).
Wenn I P ≧ I PLL , ist, dann erfolgt eine Entscheidung, ob der
Regelkompensationskoeffizient K₀₂ (in dem K₀₂-Berechnungsunterprogramm
ermittelt) kleiner als der untere Grenzwert K₀₂ LL
ist oder nicht (Schritt 73). Wenn K₀₂ < K₀₂ LL ist, dann zeigt
dies, daß obgleich ein übergroßer Pumpstrom fließt, ein Zustand
von V S = Vcc kontinuierlich aufrechterhalten wird und
der Regelkompensationskoeffizient K₀₂ übermäßig klein ist.
Dies wird als ein Zustand einer offenen Schaltung in den
Verbindungsleitungen der Elektroden 17 a, 17 b des Sensorzellenelementes
19 interpretiert und es wird ein "Sensorzellenelement-
Schaltungoffen"-Anzeigebefehl an die Treiberschaltung
46 b abgegeben (Schritt 72).
Wenn nach dem Rücksetzen des Zeitgebers B ermittelt wird, daß
der Zählerwert T B nicht dem Zeitwert t₁ entspricht, oder
wenn ermittelt wird, daß K₀₂ ≧ K₀₂ LL ist, dann erfolgt eine
Entscheidung, ob der Pumpstromwert I P gleich 0 (mA) ist oder
nicht (Schritt 74). Wenn I P ≠ 0 (mA) ist, dann wird ein Zähler
C (in der Zeichnung nicht gezeigt) in CPU 47 zurückgesetzt,
um ein Zählen ausgehend von Null einzuleiten (Schritt 75).
Wenn andererseits I P = 0 (mA) ist, dann erfolgt eine Entscheidung,
ob der Zählerwert T C des Zeitgebers C größer
als die Zeit t₂ ist oder nicht (Schritt 76). Wenn T C ≧ t₂
ist, dann erfolgt eine Entscheidung, ob der Regelkompensationskoeffizient
größer als der obere Grenzwert K₀₂ LH ist oder
nicht (Schritt 77). Wenn K₀₂ < K₀₂ LH ist, dann wird hierdurch
eine offene Schaltung in den Verbindungsleitungen der Elektroden
16 a, 16 b des Sauerstoffpumpelements 18 angezeigt,
während das Luft/Brennstoff-Verhältnis fetter als der Sollwert
des Luft/Brennstoff-Verhältnisses ist, wobei ein Zustand von
I P = 0 (mA) fortgesetzt aufrechterhalten wird, so daß der
Regelkompensationskoeffizient K₀₂ übermäßig hoch ist. Es
wird daher ein "Sauerstoffpumpelement-Schaltungoffen"-Anzeigebefehl
an die Treiberschaltung 46 b abgegeben (Schritt 78). Wenn
K₀₂ < K₀₂ LH ist, dann erfolgt eine Entscheidung, ob der
Regelkompensationskoeffizient kleiner als der untere Grenzwert
K₀₂ LL ist oder nicht (Schritt 79). Wenn K₀₂ < K₀₂ LL ist,
dann wird dies als eine Anzeige interpretiert, daß ein Zustand
von I P = 0 (mA) kontinuierlich aufrechterhalten wird,
während der Regelkompensationskoeffizient K₀₂ infolge einer
offenen Schaltung in den Verbindungsleitungen der Anschlußleitungen
16 a, 16 b des Sauerstoffpumpelements 18 übermäßig
klein ist, so daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis magerer als
der Sollwert für das Luft/Brennstoff-Verhältnis ist. Daher
wird ein "Sauerstoffpumpelement-Schaltungoffen"-Anzeigebefehl
an die Treiberschaltung 46 b abgegeben (Schritt 78).
Wenn nach dem Rücksetzen des Zeitgebers C ermittelt wird, daß
der Zählerwert T C nicht dem Zeitwert t₂ entspricht, oder wenn
ermittelt wird, daß K₀₂ ≧ K₀₂ LL ist, dann erfolgt eine Entscheidung,
ob der Regelkompensationskoeffizient K₀₂ größer als
der obere Grenzwert K₀₂ LH ist oder nicht (Schritt 80). Wenn
K₀₂ ≦ K₀₂ LH ist, dann werden die Zeitgeber D und E (von denen
in der Zeichnung keiner gezeigt ist) in CPU 47 jeweils zurückgesetzt
und es wird ein Zählvorgang ausgehend von Null eingeleitet
(Schritte 81, 82). Wenn andererseits K₀₂ < K₀₂ LH ist,
dann erfolgt eine Entscheidung, ob der Zählerwert T D des Zeitgebers
D größer als ein Zeitintervall t₃ ist oder nicht (Schritt
83). Wenn T D < t₃ ist, dann wird der Zeitgeber D zurückgesetzt
und es wird ein Aufwärtszählen des Zählers E ausgehend
von Null eingeleitet (Schritt 82). Da dann, wenn T D ≧ t₃ ist,
dies ungewöhnlich für einen Arbeitszustand ist, in dem das
Luft-Brennstoff-Verhältnis übermäßig mager ist, um dies fortgesetzt
für mehr als eine Zeit von t₃ zuzuführen, erfolgt eine
Entscheidung, ob die Spannung V S zwischen den Elektroden
17 a und 17 b des Sensorzellenelementes 19 niedriger als 0,4 (V)
ist oder nicht (Schritt 84). Wenn V S < 0,4 (V) ist, zeigt dies
an, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis als Folge des Werts
von V S mager ist. Der Zähler E wird dann zurückgesetzt, und
es wird eine Zählung ausgehend von Null mit Hilfe des Zählers
E eingeleitet (Schritte 85). Dann werden die Brennkraftmaschinendrehzahl
N e und der Absolutdruck P BA in der Einlaßleitung
eingelesen und es wird eine Entscheidung herbeigeführt, ob
die Drehzahl N e größer als 3000 (Upm) ist oder nicht. Zusätzlich
erfolgt eine Entscheidung, ob der Absolutdruck P BA in der
Einlaßleitung größer als 660 (mm Hg) ist oder nicht (Schritte
86, 87) und es erfolgt eine Entscheidung, ob der Sollwert
des Luft/Brennstoff-Verhältnisses L ref auf einen Wert kleiner
als 14,7 gesetzt ist oder nicht (Schritt 88). Der Sollwert
für das Luft/Brennstoff-Verhältnis kann nach Maßgabe der
Brennkraftmaschinenparameter bestimmt werden, die die Brennkraftmaschinenbelastung
darstellen, wie N e und P BA , indem eine Datenliste
ausgelesen wird. Wenn alle die vorbestimmten Bedingungen
N e ≧ 3000 (Upm), P BA ≧ 660 (mm Hg) und L ref ≦ 14,7 erfüllt sind,
dann wird dies als eine Anzeige dafür genommen, daß die Brennkraftmaschine
unter einem hohen Belastungszustand mit einem
fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis arbeitet. In diesem Fall
erfolgt eine Entscheidung, ob der Pumpstrom I P höher als der
obere Grenzwert I PLH ist oder nicht (Schritt 89). Wenn I P < I PLH
ist, dann zeigt dies, daß ein übergroßer Pumpstrom in positiver
Richtung trotz der Tatsache fließt, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis
fett ist und daher wird dies als eine Anzeige dafür
genommen, daß Gas vom Abgas in die Atmosphärenbezugskammer
50 beispielsweise infolge eines Risses in dem Feststoffelektrolytelement
11 ausgetreten ist, so daß die Spannung V S
niedriger als 0,4 (V) ist. Dies ist ein "Fettabnormalitäts"-
Detektionszustand und es wird ein "Fettabnormalitätsdetektions"-
Anzeigebefehl an die Treiberschaltung 46 b abgegeben (Schritt 90).
Wenn alle die Bedingungen N e ≧ 3000 (Upm), P BA ≧ 660 (mm Hg)
und L ref ≦ 14,7 nicht erfüllt sind, dann erfolgt eine Entscheidung,
ob der Pumpstrom I P größer als der untere Grenzwert I PLH
ist oder nicht (Schritt 91). Wenn I P < I PLH ist, dann zeigt
dies an daß, obgleich der Regelkompensationskoeffizient K₀₂
kontinuierlich höher als der obere Grenzwert K₀₂ LH gehalten
wird, um einen Zustand des armen Luft/Brennstoff-Verhältnisses
zu kompensieren und das Luft/Brennstoff-Verhältnis hierdurch
fetter gemacht wird, ein übergroßer Pumpstrom in positiver
Richtung fließt. Dies wird als Anzeige dafür genommen, daß ein
Kurzschluß zwischen den Elektroden 16 a, 16 b des
Sauerstoffpumpelements 18 vorhanden ist und daher wird ein
"Sauerstoffpumpelement-Kurzschluß"-Anzeigebefehl an die Treiberschaltung
46 b abgegeben (Schritt 92). Der Sollwert für das Luft/Brennstoff-Verhältnis
L ref wird nach Maßgabe der Brennkraftmaschinendrehzahl
N e und des Absolutdruckes P BA in der Einlaßleitung
synchron mit dem TDC-Signal während eines Unterprogramms
des Brennstoffversorgungsprogramms gesetzt.
Wenn im Schritt 84 ermittelt wird, daß V S ≧ 0,4 (V) ist, dann
wird dieser Wert von V S als eine Anzeige dafür genommen, daß das
Luft/Brennstoff-Verhältnis fett ist. Da es somit unüblich ist,
daß der Regelkompensationskoeffizient K₀₂ den oberen Grenzwert
K₀₂ LH überschreitet, erfolgt eine Entscheidung, ob der Zählerwert
T E des Zeitgebers E größer als ein Zeitintervall t₄ ist
oder nicht (Schritt 93). Wenn T E < t₄ ist, dann wird dies als
eine Anzeige dafür genommen, daß eine offene Schaltung in den
Verbindungsleitungen des Heizelements 20 oder in dem Heizelement
selbst vorhanden ist und es wird ein "Heizelement-
Kurzschluß"-Anzeigebefehl an die Treiberschaltung 46 b abgegeben
(Schritt 94).
Wenn nach dem Rücksetzen des Zeitgebers E im Schritt 82 ermittelt
wird, daß der Zählerwert T E nicht die Zeit t₄ erreicht
hat, erfolgt eine Entscheidung, ob der Regelkompensationskoeffizient
K₀₂ kleiner als der untere Grenzwert K₀₂ LL
ist oder nicht (Schritt 95). Wenn K₀₂ ≧ K₀₂ LL ist, dann
wird ein Zeitgeber F (in der Zeichnung nicht gezeigt) in
CPU 47 zurückgesetzt und es wird eine Zählung ausgehend von
Null begonnen (Schritt 96). Wenn K₀₂ < K₀₂ LL ist, dann erfolgt
eine Entscheidung, ob der Zählerwert T F des Zeitgebers
F größer als das Zeitintervall t₅ ist oder nicht (Schritt 97).
Wenn T F ≧ t₅ ist, dann erfolgt eine Entscheidung, ob die
Spannung V S zwischen den Elektroden 17 a, 17 b des Sensorzellenelementes
19 größer als 0,4 (V) ist oder nicht (Schritt 98).
Wenn V S ≦ 0,4 (V) ist, und ein solcher Wert von V S anzeigt,
daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis im mageren Bereich ist,
und daß ferner ungewöhnlich für den Regelkompensationskoeffizienten
K₀₂ ist, daß er unter den unteren Grenzwert K₀₂ LL
abfällt, wird dies als eine Anzeige für einen Zustand genommen,
bei dem eine offene Schaltung in den Verbindungsleitungen
des Heizelements 20 oder in dem Heizelement 20 selbst
vorhanden ist, und es wird ein "Heizelement-Kurzschluß"-
Anzeigebefehl an die Treiberschaltung 46 b abgegeben (Schritt 94).
Wenn andererseits V S < 0,4 (V) ist, erfolgt eine Entscheidung,
ob der Pumpstrom I P kleiner als der untere Grenzwert I PLL
ist oder nicht (Schritt 99). Wenn I P < I PLL ist, dann zeigt
dies an, daß trotz der Tatsache, daß der Regelkompensationskoeffizient
K₀₂ kontinuierlich unter dem unteren Grenzwert K₀₂ LL
konstant gehalten ist, um eine Kompensation für ein fettes
Luft/Brennstoff-Verhältnis zu schaffen, so daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis
abgemagert wird, ein übergroßer Pumpstrom
in negativer Richtung fließt. Dies wird als eine Anzeige dafür
genommen, daß ein Kurzschluß zwischen den Elektroden 16 a und
16 b des Sauerstoffpumpelements 18 vorhanden ist und daher
wird ein "Sauerstoffpumpelement-Kurzschluß"-Anzeigebefehl
an die Treiberschaltung 46 b abgegeben (Schritt 92).
Wenn ein "Sensorzellenelement-Kurzschluß"-Anzeigebefehl,
ein "Sensorzellenelement-Schaltungoffen"-Anzeigebefehl oder
ein "Heizelement-Schaltungoffen"-Anzeigebefehl ausgegeben
wurden, dann wird der Regelkompensationskoeffizient K₀₂
gleich 1 gemacht, um die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Prozeßregelung
anzuhalten (Schritt 100). Wenn ein "Sauerstoffpumpelement-
Kurzschluß"-Anzeigebefehl oder ein "Sauerstoffpumpelement-
Schaltungoffen"-Anzeigebefehl ausgegeben wurde,
dann wird das Arbeiten unter der Annahme normal fortgesetzt,
daß das Sensorzellenelement 19 normal arbeitet, es erfolgt
dann eine Verarbeitung, um den Regelkompensationskoeffizienten
auf der Basis der Ermittlung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
nach Maßgabe des Spannungswertes V S zu ermitteln, die sich
zwischen den Elektroden 17 a und 17 b des Sensorzellenelements
19 einstellt.
Wenn die Treiberschaltung 46 b mit irgendeinem anderen der vorstehend
beschriebenen Anzeigebefehle versorgt wird, wird
ein vorbestimmtes Anzeigemuster an einer Anzeigeeinheit 38
nach Maßgabe des Inhalts des Befehls erzeugt.
Jeder der Zeitgeber A bis F kann dadurch verwirklicht werden,
daß Taktimpulse zugeführt werden, um die Inhalte der Register
in CPU 47 zu verändern.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausbildungsform nach der
Erfindung wird die Brennstoffzufuhrmenge nach Maßgabe eines
Pumpstromwertes I P geregelt. Jedoch ist die Erfindung nicht
auf eine solche Auslegung beschränkt und sie ist in gleicher
Weise auch bei einem Verfahren zur Abnormalitätsdetektion
für einen Sauerstoffkonzentrationssensor einer Luft/Brennstoff-Verhältnis-
Regeleinrichtung geeignet, bei der eine Hilfsluftzuführung
erfolgt, wobei die zugeführte Hilfsluftmenge
nach Maßgabe des Pumpstromes I P regelbar ist.
Ferner wird bei der vorstehend beschriebenen bevorzugten
Ausbildungsform nach der Erfindung die Einführungsöffnung 14
als eine Gasdiffusionsregeleinrichtung genutzt. Jedoch ist
es auch möglich, ein poröses Material, wie Aluminiumoxid (Al₂O₃)
zu verwenden, das einen porösen Körper bildet, der eine Einführungsöffnung
oder eine Gasaufnahmekammer bildet.
Bei dem Verfahren zur Abnormalitätsdetektion für einen
Sauerstoffkonzentrationssensor nach der Erfindung der vorstehend
beschriebenen Art wird die Spannung, die sich zwischen
den Elektroden des Sensorzellenelements einstellt, konstant,
während zugleich ein übergroßer Pegel des Stromes
auftritt, der zwischen den Elektroden des Sauerstoffpumpelements
fließt, wenn eine Abnormalität, wie eine offene Schaltung
oder ein Kurzschluß in den Elektrodenverbindungsleitungen
eines Sensorzellenelements auftritt. Somit wird als Ergebnis
hiervon ein Luft/Brennstoff-Verhältniskompensationswert, wie
der vorstehend beschriebene Wert K₀₂, der nach Maßgabe eines
Sauerstoffkonzentrationsdetektionswertes zur Verwendung bei
der Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses eines der Brennkraftmaschine
zugeführten Gemisches verwendet wird, um das
Luft/Brennstoff-Verhältnis auf einem Sollwert zu halten, abgeleitet
ist, übermäßig groß oder übermäßig klein. Somit kann
eine Abnormalität in dem Elektrodenanschlußsystem des Sensorzellenelementes
zuverlässig bei dem Verfahren nach der Erfindung
auf der Basis der Spannung, die sich zwischen den Elektroden
des Sensorzellenelementes einstellt, in Verbindung mit
dem Strom detektieren, der zwischen den Elektroden des Sauerstoffpumpelements
strömt, oder auf der Basis der Spannung, die
sich zwischen den Elektroden des Sensorelements einstellt und
in Verbindung mit dem Luft/Brennstoff-Verhältniskompensationswert.
Bei einem Abnormalitätsdetektionsverfahren nach der Erfindung
wird dann, wenn eine Abnormalität detektiert wird, die
Luft/Brennstoff-Verhältnisregelung nach Maßgabe der Daten
von dem Sauerstoffkonzentrationssensor unmittelbar gestoppt.
Hierdurch wird verhindert, daß die Brennkraftmaschine unter
Bedingungen mit einer geringeren Genauigkeit der Regelung des
Luft/Brennstoff-Verhältnisses des der Brennkraftmaschine zugeführten
Gemisches arbeitet. Hierdurch ermöglicht die Erfindung,
daß wirksam eine Herabsetzung des Verunreinigungsreinigungsgrades
vermieden wird.
Claims (8)
1. Verfahren zur Abnormalitätsdetektion für einen
Sauerstoffkonzentrationssensor, der zwei Paare von Elektroden
enthält, die wechselweise einander gegenüberliegend in
Paaren unter Zwischenlage eines Sauerstoff-leitenden
Feststoffelektrolytelements angeordnet sind, der eine
Gasdiffusionsregeleinrichtung enthält, der ein zu messendes Gas der
Umgebung einer Elektrode jedes der beiden Elektrodenpaare
zuleitet, und eine Regeleinrichtung enthält, die eine Pumpspannung
anlegt, die nach Maßgabe einer Spannungsdifferenz
zwischen einer Sensorspannung, die sich zwischen einem ersten
Paar der beiden Elektrodenpaare einstellt und einer Bezugsspannung
sowie zwischen einem zweiten Paar der beiden Elektrodenpaare
bestimmt wird, wobei die Regeleinrichtung hierbei
einen Ausgang liefert, der einen Sauerstoffkonzentrationssensorwert,
einen Wert des Pumpstromes, darstellt, der zwischen
dem zweiten Elektrodenpaar fließt, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Abnormalität eines elektrischen
Anschlußsystemes des ersten Elektrodenpaares, basierend
auf einer Spannung, die sich zwischen dem ersten Elektrodenpaar
einstellt und einem Strom detektiert wird, der zwischen
dem zweiten Elektrodenpaar fließt.
2. Abnormalitätsdetektionsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß, wenn ein Zustand auftritt,
bei dem eine Spannung, die sich zwischen dem ersten Elektrodenpaar
einstellt, unterhalb eines ersten vorbestimmten Wertes
ist, während ein Strom, der zwischen dem zweiten Elektrodenpaar
fließt, höher als ein zweiter vorbestimmter Wert
ist, dieser Zustand als eine Anzeige für eine Abnormalität
in dem System der elektrischen Verbindungen des ersten Elektrodenpaares
interpretiert wird.
3. Abnormalitätsdetektionsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß, wenn ein Zustand auftritt, bei
dem eine Spannung, die sich zwischen dem ersten Elektrodenpaar
einstellt, höher als ein dritter vorbestimmter Wert ist,
während ein Strom, der zwischen dem zweiten Elektrodenpaar
fließt, kleiner als ein vierter vorbestimmter Wert ist, dieser
Zustand zur Anzeige einer Abnormalität in dem System der elektrischen
Verbindung des ersten Elektrodenpaares führt.
4. Verfahren zur Abnormalitätsdetektion für einen
Sauerstoffkonzentrationssensor einer Luft/Brennstoff-Verhältnisregeleinrichtung
für eine Brennkraftmaschine, wobei der Sensor
zwei Paare von Elektroden aufweist, die wechselseitig einander
gegenüberliegend in Paaren unter Zwischenlage eines
Sauerstoffionen-leitenden Feststoffelektrolytelements angeordnet
sind, der ferner eine Gasdiffusionsregeleinrichtung
aufweist, die in Verbindung mit einem Abgas der Brennkraftmaschine
steht, um das Gas zu der Nähe einer Elektrode jedes
der beiden Elektrodenpaare zu lenken, um eine Regeleinrichtung
zum Anlegen einer Pumpspannung aufweist, die nach Maßgabe
einer Spannungsdifferenz zwischen einer Sensorspannung, die
sich zwischen einem ersten Paar der beiden Elektrodenpaare
einstellt und einer Bezugsspannung sowie zwischen dem anderen
Paar der beiden Elektrodenpaare bestimmt wird, um die Sensorspannung
konstant auf der Bezugsspannung zu halten, wobei
die Regeleinrichtung einen Ausgang liefert, der einen
Sauerstoffkonzentrationssensorwert, einen Wert des Pumpstromes,
der zwischen dem ersten Elektrodenpaar fließt, darstellt, und
wobei die Regeleinrichtung ferner eine Einrichtung aufweist,
mittels der man einen Luft/Brennstoff-Verhältniskompensationswert,
basierend auf dem Sauerstoffkonzentrationssensorwert
zur Verwendung bei der Regelung eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses
eines der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches
zu erhalten, um das Verhältnis auf einem Sollwert für das
Luft/Brennstoff-Verhältnis zu halten, sowie eine Antriebseinrichtung
aufweist, die die Luft/Brennstoff-Verhältniseinstelleinrichtung
der Brennkraftmaschine nach Maßgabe eines
korrigierten Luft/Brennstoff-Verhältnisregelwertes antreibt,
den man durch Korrektur des Luft/Brennstoff-Verhältnisregelwertes
um den Luft/Brennstoff-Verhältniskompensationswert
erhält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abnormalität eines
elektrischen Anschlußsystems des ersten Elektrodenpaares, basierend
auf einer Sensorspannung, die sich zwischen dem ersten
Elektrodenpaar einstellt, und auf dem Luft/Brennstoff-Verhältniskompensationswert
detektiert wird.
5. Abnormalitätsdetektionsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß, wenn ein Zustand sich einstellt,
bei dem eine Spannung, die zwischen dem ersten Elektrodenpaar
sich einstellt, unter einem ersten vorbestimmten Wert liegt,
während der Strom, der zwischen dem zweiten Elektrodenpaar
fließt, höher als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, dieser
Zustand zu einer Anzeige einer Abnormalität in dem System
der elektrischen Anschlüsse des ersten Elektrodenpaares führt.
6. Abnormalitätsdetektionsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß, wenn ein Zustand sich einstellt,
bei dem eine Sensorspannung, die sich zwischen dem ersten
Elektrodenpaar einstellt, höher als ein dritter vorbestimmter
Wert ist und ein Strom, der zwischen dem zweiten Elektrodenpaar
fließt, niedriger als ein vierter vorbestimmter Wert
ist, dieser Zustand zu einer Anzeige einer Abnormalität in
dem System der elektrischen Anschlüsse des ersten Elektrodenpaares
führt.
7. Abnormalitätsdetektionsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß, wenn ein Zustand auftritt, bei
dem eine Spannung, die sich zwischen dem ersten Elektrodenpaar
einstellt, niedriger als ein erster vorbestimmter Wert
ist und der Kompensationswert höher als ein fünfter vorbestimmter
Wert ist, dieser Zustand zu einer Anzeigeabnormalität
des Systems der elektrischen Anschlüsse des ersten Elektrodenpaars
führt.
8. Abnormalitätsdetektionsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß, wenn ein Zustand auftritt, bei
dem eine Spannung, die sich zwischen dem ersten Elektrodenpaar
einstellt, höher als ein dritter vorbestimmter Wert
ist und der Kompensationswert niedriger als ein sechster vorbestimmter
Wert ist, dieser Zustand zu einer Anzeigeabnormalität
des Systems der elektrischen Anschlüsse des ersten Elektrodenpaars
führt.
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