DE3710154C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abnormalitätsdetektion für einen Sauerstoffkonzentrationssensor gemäß Oberbegriff nach Anspruch 1 oder Anspruch 2.

Aus JP-60-2 52 133 ist eine Vorrichtung zur Selbstdiagnose bekannt, die bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystem mit einer lernenden Steuerfunktion angewandt wird. Diese Vorrichtung liefert für eine Abnormalität einen Alarm, wenn bestimmt wird, daß ein sich ändernder bzw. sich lernend ändernder Kompensationswert einen vorbestimmten Wert überschreitet. Ferner kann ein Alarm für eine Abnormalität angegeben werden, wenn die Vorrichtung bestimmt, daß eine Anzahl von lernenden Kompensationsdaten, die größer als eine vorbestimmte Rate der Gesamtzahl von lernenden Kompensationswertdaten sind, in ein und dieselbe Richtung von einem Bezugswert um mehr als eine vorbestimmte Abweichung abweichen. Diese Diagnosevorrichtung überwacht nur den lernenden Kompensationswert und liefert in Abhängigkeit von hierbei auftretenden Abnormalitäten ein Alarmsignal. Diese Diagnosevorrichtung befaßt sich somit mit der Abnormalität des Gesamtsystems, die ihre Ursache in Zerstörungen von einzelnen Bauteilen des Gesamtsystems haben kann, die mit der Zeit auftreten können.

Aus JP-53-81 824 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Zerstörung eines Sauerstoffsensors der sogenannten λ-Sonden-Bauart bekannt, der eine Ausgangsspannungscharakteristik hat, die eine abrupte Änderung im Pegel enthält, und die zur Luft/Kraftstoff- Verhältnis-Steuerung für eine Brennkraftmaschine verwendet wird. Hierbei wird die Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors mit einer Bezugsspannung hinsichtlich der Größe verglichen, und es wird bestimmt, daß der Sauerstoffsensor zerstört ist, wenn die Frequenzperiode für die sich wiederholenden Änderungen der Abgabespannung des Sensors eine vorbestimmte Zeitperiode überschreitet. Die Abnormalität des Sauerstoffsensors an sich kann dadurch festgestellt werden, daß die Abgabespannung des Sensors entweder einen hohen Wert oder einen niedrigen Wert über einen relativ langen Zeitraum hinweg einnimmt. Bei dieser Detektion kann die Abgabespannung mit einem höheren Bezugswert und einem niedrigeren Bezugswert verglichen werden und es wird dann eine Abnormalität festgestellt, wenn die Abgabe­ spannung ständig den höheren Bezugswert überschreitet oder ständig den niedrigeren Bezugswert unterschreitet.

Aus JP-59-2 18 339 ist ein Diagnosesystem für ein Luft/Kraftstoff- Verhältnis-Steuersystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, wobei das System das momentane Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen Soll-Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gleichzeitig dadurch regelt, daß die Menge der Nebenluft nach Maßgabe eines Steuersignals reguliert wird, das eine Differenz zwischen dem Abgabesignal und einem Bezugswert darstellt. Das Diagnosesystem bestimmt eine Abnormalität, wenn es irgendeine Diskrepanz zwischen dem Steuersignal und dem Abgabesignal von einer Treiber­ schaltung zum Betreiben der Nebenluftsteuer-Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Steuersignal feststellt. Hierbei wird somit nicht die Abnormalität des Sauerstoffsensors an sich überwacht.

Zur Reduzierung der Abgasverunreinigung und zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauches einer Brennkraftmaschine ist aus JP-52-7 22 86 eine Prozeßsteuerung bekannt, bei der mittels Rück­ führung das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches bei der Regelung einem Sollwert nachgeführt wird. Hierbei ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor für die Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung vorgesehen, welcher ein Abgabesignal liefert, dessen Pegel sich in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration in dem Brennkraftmaschinenabgas ändert. Dieser Sauerstoffkonzentrationssensor weist ein Sauerstoff- ionenleitendes Feststoffelektrolytteil auf, das als eine flache Platte ausgebildet ist, auf deren beiden Hauptflächen ein Elektrodenpaar angeordnet ist, wobei eine der Elektroden ein Teil einer Gasaufnahmekammer bildet. Die Gasaufnahmekammer steht in Verbindung mit einem zu messenden Gas, wie Abgas, einer Brennkraftmaschine, wozu eine Einführungsöffnung vorgesehen ist. Hierbei bilden das Sauerstoff-ionenleitende Feststoffelektrolytteil und die Elektroden ein Sauerstoffpump­ element. Wenn ein Strom zwischen den Elektroden derart fließt, daß die Elektrode in der Gasaufnahmekammer eine Kathode (negativer Elektrode) ist, wird das Sauerstoffgas in der Gasaufnahmekammer in der Nähe dieser Kathode ionisiert und strömt durch das Feststoffelektrolytteil in Richtung zur Anode (positive Elektrode), so daß an dieser Fläche des Sensorelements gasförmiger Sauerstoff abgegeben wird. Der zwischen den Elektroden fließende Strom ist ein Grenzstromwert, der im wesentlichen konstant, d. h. im wesentlichen unbeeinflußt durch Änderungen der anliegenden Spannung ist, und der proportional zur Sauerstoff­ konzentration in dem zu messenden Gas ist. Wenn man daher die Größe des Grenzstromes erfaßt, kann man die Sauerstoffkonzentration in dem zu messenden Gas messen. Bei der Anwendung eines solchen Sauerstoffkonzentrationssensors zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine zuführenden Gemisches kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nur auf einen solchen Wert geregelt werden, der im mageren Bereich, bezogen auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.

In JP-59-1 92 955 ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor beschrieben, der einen solchen Abgabesignalpegel liefert, daß man hierbei sowohl eine Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im mageren als auch im fetten Bereich vornehmen kann. Dieser Sauerstoff­ konzentrationssensor weist zwei Sauerstoff-ionenleitende Feststoffelektrolytelemente auf, die jeweils in Form einer ebenen Platte ausgebildet sind, und die jeweils mit einem Elektroden­ paar versehen sind. Zwei gegenüberliegende Elektrodenflächen, d. h. eine Fläche jedes Feststoffelektrolytelementes, bilden ein Teil einer Gasaufnahmekammer, die über eine Einführungs­ öffnung in Verbindung mit einem zu messenden Gas steht. Die andere Elektrode des einen Feststoffelektrolytelements weist zur Atmosphäre. Bei diesem Sauerstoffkonzentrationssensor wirken eines der Feststoffelektrolytelemente und sein Elektroden­ paar als ein Sauerstoffkonzentrationsverhältnis-Sensor­ zellenelement, während das andere Feststoffelektrolytelement und sein Elektrodenpaar als ein Sauerstoffpumpelement wirken. Wenn die zwischen den Elektroden des Sauerstoffkonzentrations­ verhältnis-Sensorzellenelements erzeugte Spannung höher 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 Sauerstoff­ pumpelements derart, daß die Sauerstoffionen durch jenes Element zu der Sauerstoffpumpelementelektrode wandern, die auf der gegenüberliegenden Seite der Gasaufnahmekammer liegt. Hierbei erhält man einen Stromflußwert zwischen den Elektroden des Sauerstoff­ pumpelements, der sich im Verhältnis zur Sauerstoffkonzentration des zu messenden Gases ändert, und zwar sowohl im fetten als auch im mageren Bereich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Tritt bei einem solchen Sauerstoffkonzentrationssensor eine Abnormalität auf, dann kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht mehr genau regeln, wodurch die Abgasreinigungswirkung beeinträchtigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Detektieren der Abnormalität eines Sauerstoff­ konzentrationssensors der im Oberbegriff des Anspruchs 1 oder der im Oberbegriff des Anspruchs 2 umrissenen Art bereitzustellen, das zuverlässig irgendeine Abnormalität eines angeschlossenen elektrischen Verbindungssystems feststellen kann, um hierdurch bedingte Störungen in einem in Abhängigkeit von einem solchen Sauerstoffkonzentrationssensor arbeitenden Steuersystem wirksam zu vermeiden.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur Abnormalitätsdetektion mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen seines Kennzeichens sowie bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 2 in Verbindung mit den Merkmalen seines Kenn­ zeichens gelöst.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Anspruch 2 wiedergegeben.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 werden eine Sensorspannung, die am Sensorzellenelement auftritt, und ein Pumpstrom, der durch das Sauerstoffpumpelement fließt, kontrolliert und überwacht. Eine elektrische Schaltung, die unmittelbar mit dem Sauerstoffkonzentrationssensor zusammenarbeitet und diesen enthält, befindet sich dann in einem abnormalen Zustand, wenn der Pumpstrom einen oberen Grenzwert bei einer ersten Bedingung überschreitet, bei der die Sensorspannung einen relativ niedrigen Wert, wie Null, annimmt. Die den Sauerstoffkonzentrationssensor enthaltende elektrische Schaltung befindet sich ferner auch dann in einem abnormalen Zustand, wenn der Pumpstrom unter einen unteren Grenzwert bei einer zweiten Bedingung abfällt, bei der die Sensorspannung einen relativ hohen Wert annimmt.

Das Verfahren nach dem Anspruch 2 bezieht sich auf ein Verfahren zur Abnormalitätsdetektion für einen Sauerstoffkonzentrations­ sensor, der mit einer Luft/Kraftstoff-Verhältnisregeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine zusammenarbeitet. Auch hier werden Abnormalitäten des an den Sauerstoffkonzentrationssensor angeschlossenen und zwar unmittelbar angeschlossenen elektrischen Anschlußsystems erkannt. Hierbei werden Betriebsstörungen bedingt durch ein abnormales Arbeiten des Sauerstoffkonzentrationssensors, insbesondere bedingt durch ein fehlerhaft arbeitendes elektrisches Anschlußsystem vermieden, die sonst zu ungünstigen Verhältnissen bei der Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses führten. Hierbei werden die Sensorspannung und ein Kompensationswert überwacht, der auf der Basis des Sauerstoffkonzentrationssensorwertes bestimmt wird. Dieser Kompensationswert wird verwendet, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches zu regeln, das der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Im speziellen wird hierbei ein abnormaler Zustand des Sauerstoffkonzentrationssensors festgestellt, wenn dieser Kompensationswert einen oberen Grenzwert unter der ersten Bedingung überschreitet, bei der die Sensorspannung relativ niedrig ist. Die elektrische Schaltung, die den Sauerstoffkonzentrationssensor enthält, befindet sich in einem abnormalen Zustand, wenn der Kompensationswert unter einen unteren Grenzwert bei einer zweiten Bedingung abfällt, bei der die Sensorspannung relativ hoch ist.

Auf diese Weise werden bei den Verfahrensweisen zur Abnormalitäts­ detektion beispielsweise eine offene Schaltung oder ein Kurzschluß in den Elektrodenanschlußleitungen des Sensorzellen­ elements erkannt und es können unter Vermeidung von kritischen Betriebszuständen entsprechende Gegenmaßnahmen hiervon abhängig getroffen werden.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer elektronischen Kraftstoffeinspritzregeleinrichtung, die ein Sauerstoff­ konzentrationssensor enthält, bei dem das Verfahren zur Abnormalitätsdetektion angewandt wird,

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung der innenliegenden Bauteile eines Sauerstoffkonzentrations­ sensors,

Fig. 3 ein Blockschaltdiagramm der innenliegenden Funktions­ teile einer elektronischen Regeleinheit (ECU), und

Fig. 4(a) und 4(b) Flußdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der elektronischen Regeleinheit.

Fig. 1 bis 3 zeigen eine elektronische Kraftstoffregeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die einen Sauerstoffkonzentrationssensor enthält, bei dem das Verfahren zur Abnormalitätsdetektion durchgeführt wird. In dieser Einrichtung ist ein Sauerstoff­ konzentrationssensor 1 in einer Abgasleitung 3 einer Brenn­ kraftmaschine 2 stromauf eines katalytischen Konverters 5 angebracht. Die Eingänge und Ausgänge des Sauerstoffkonzentrationssensors 1 sind mit einer ECU (elektronische Regeleinheit) 4 verbunden.

Für das Schutzgehäuse 11 des Sauerstoffkonzentrationssensors 1 enthält ein Sauerstoff-ionenleitendes Feststoff­ elektrolytelement 12, das beispielsweise eine etwa rechteckige Gestalt entsprechend Fig. 2 hat. Eine Gasaufnahmekammer 13 ist im Innern des Feststoffelektrolytelements 12 ausgebildet und steht über eine Einführungsöffnung 14 mit dem Abgas als zu untersuchendes Gas an der Außenseite des Feststoffelektrolytelements 12 in Verbindung. Die Einführungsöffnung 14 ist derart angeordnet, daß das Abgas unbehindert von dem Inneren der Abgasleitung in die Gasaufnahmekammer 13 strömen kann. Zusätzlich ist eine Atmosphären­ bezugskammer 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 Elektrodenpaare 17 a, 17 b und 16 a, 16 b jeweils auf der Trennwand zwischen den Kammern 13 und 15 und auf der Wand der Gasaufnahmekammer 13 auf der von der Atmosphären­ bezugskammer 15 abgelegenen Seite dieser Gasaufnahmekammer 13 ausgebildet. Das Feststoffelektrolytelement 12 arbeitet in Verbindung mit dem Elektrodenpaar 16 a und 16 b als ein Sauerstoffpumpelement 18 und arbeitet in Verbindung mit dem Elektrodenpaar 17 a, 17 b als ein Sensorzellenelement 19. Ein Heizelement 20 ist auf der Außenfläche der Atmosphärenbezugskammer 15 angebracht.

Das Sauerstoff-ionenleitende Feststoffelektrolytelement 12 kann beispielsweise aus ZrO₂ (Zirkondioxid) ausgebildet sein, während die Elektrodenpaare 16 a bis 17 b jeweils aus Platin bestehen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist ECU 4 einen Sauerstoff­ konzentrationssensorregelteil 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 Sensor­ zellenelements 19 ist über den Widerstand 24 an eine Versorgungs­ spannung V _cc angeschlossen. 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 dem Elektrodenpaar 17 a und 17 b des Sensorzellenelements 19 einstellt, und der Abgabespannung der Bezugsspannungsquelle 22 liefert. Die Abgabespannung der Bezugsspannungsquelle 22 ist ein Wert, der einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht (beispielsweise 0,4 V). Der Ausgangsanschluß des Differential­ verstärkers 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 Absolut­ drucksensor 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 Brennkraft­ maschine 2 erzeugt werden. Die Regelschaltung 25 ist auch mit einer Einspritzeinrichtung 35 verbunden, der in der Einlaßleitung 27 in der Nähe der Einlaßventile (in der Zeichnung nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 2 vorgesehen ist.

Die Regelschaltung 25 enthält einen Analog/Digital (A/D)-Wandler 30 zum Umwandeln der Spannung V _S zwischen dem Elektroden­ paar 17 a und 17 b des Sensorelements 19 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 Pegelkonverter­ schaltung 41, die eine Pegelumwandlung jedes der Abgabesignale von dem Drosselklappenöffnungssensor 31, dem Absolut­ drucksensor 32 und dem Wassertemperatursensor 33 vornimmt. Die erhaltenen Pegel-konvertierten Signale von der Pegelkonverter­ schaltung 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 Taktimpulserzeugungs­ schaltung, 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 Treiber­ schaltung 46 a für das Treiben der Einspritzeinrichtung 35, eine Muster­ anzeigetreiberschaltung 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 Heizstromversorgungs­ schaltung 51, die beispielsweise ein Schaltelement enthalten kann, das auf einen Heizstromversorgungsbefehl von CPU 47 ansprechen kann, um eine Spannung an die Anschlüsse des Heizelementes 20 anzulegen, so daß ein Heizstrom zugeführt und das Heizelement 20 erwärmt wird.

Die sich zwischen dem Elektrodenpaar 17 a und 17 b des Sensorzellen­ elementes 19 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 Einlaß­ leitung 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 Zählwert vom Zähler 45, den man während jeder Periode der TDC-Impulse 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 Brennstoffversorgungs­ programms, das synchron mit dem TDC-Signal ausgeführt wird. Die Einspritzeinrichtung 35 wird dann über die Treiber­ schaltung 46 a während der Dauer des Kraftstoffeinspritzzeit­ intervalles T _OUT aktiviert, um Brennstoff der Brennkraftmaschine zuzuführen.

Das Kraftstoffeinspritzzeitintervall T _OUT kann man beispiels­ weise aus der folgenden Gleichung erhalten:

T _OUT = T _I × K₀₂ × K _WOT × K _TW (1).

Bei der vorstehend genannten Gleichung ist T _I die Grund­ versorgungsmenge, die nach Maßgabe der Brennkraftmaschinen­ drehzahl N _e und dem Absolutdruck P _BA in der Einlaßleitung bestimmt wird und die ein Grundeinspritzzeitintervall darstellt. K₀₂ ist ein Regelkompensatioinskoeffizient für das Luft/Brenn- Verhältnis, das nach Maßgabe des Abgabesignalpegels von dem Sauerstoffkonzentrationssensor eingestellt werden kann. K _WOT ist ein Brennstoffmengeninkrementkompensations­ koeffizient, der sich auf den hohen Belastungszustand der Brennkraftmaschine bezieht. K _TW ist ein Kühlwassertemperatur­ koeffizient. 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 dem Elektrodenpaar 17 a und 17 b des Sensor­ zellenelements 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 Serien­ schaltungskombination 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 Sauerstoff­ pumpelements 18 von der Elektrode 16 b wegwandert, um an der Elektrode 16 a als gasförmiger Sauerstoff feigesetzt zu werden. Sauerstoff wird daher aus dem Inneren der Gasaufnahme­ kammer 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 Umgebungs­ luft in der Atmosphärenbezugskammer 15. Eine Spannung V _S wird hierbei zwischen dem Elektrodenpaar 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 Pumpstrom wird als ein Spannungswert ausgegeben, der zwischen den Anschlüssen des Stromsensorwiderstandes 23 auftritt.

Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem fetten Bereich liegt, ist die Spannung V _S höher als die Abgabespannung von der Bezugs­ spannungsquelle 22 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 dem Elektrodenpaar 16 a und 16 b des Sauerstoffpumpelements 18 fließt, reduziert und die Richtung des Stromflusses wird umgekehrt. Da somit die Flußrichtung des Pumpstromes nunmehr von der Elektrode 16 b zu der Elektrode 16 a gerichtet ist, 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 der Gasaufnahmekammer 13 freigesetzt zu werden. Auf diese Weise wird Sauerstoff in die Gasaufnahmekammer 13 eingesaugt. Der Pumpstrom wird hierbei derart geregelt, daß die Sauerstoffkonzentration in der Gasaufnahmekammer 13 auf einem konstanten Wert bleibt, indem Sauerstoff in die Gasaufnahmekammer 13 eingesaugt oder von dieser abgezogen wird, so daß der Pumpstrom I _P immer proportional zur Sauerstoff­ konzentration im Abgas sowohl beim Arbeiten im mageren Bereich als auch beim Arbeiten im fetten Bereich des Luft/Brennstoff-Verhältnisses ist. Der Wert des Regelkompensations­ koeffizienten K₀₂, der vorstehend angegeben ist, wird nach Maßgabe des Pumpstromwertes I _P in einem K₀₂-Rechenunterprogramm ermittelt. Insbesondere wird der Sauerstoffkonzentrations­ darstellungswert 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 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme des CPU 47 nach den Fig. 4a und 4b erläutert. Die Abnormalitäts­ detektion 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 dem Elektrodenpaar 17 a und 17 b des Sensorzellenelementes 19 eingelesen und es erfolgt eine Entscheidung, ob V _S 0 [V] ist 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 Kurz­ schluß zwischen dem Elektrodenpaar 17 a und 17 b des Sensorzellen­ elementes 19 genommen, da ein übermäßig hoher Wert des Pumpstromes fließt, währenddem ein Zustand von V _S = 0 [V] konstant aufrechterhalten wird. Daher wird ein "Sensorzellenelement­ kurzschluß"-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 K _02LH ist oder nicht (Schritt 67). Wenn K₀₂ < K _02LH , 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 dem Elektrodenpaar 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 ≦ K _02LH 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 Schaltungs­ versorgungsspannung 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 Elektrodenpaare 17 a und 17 b des Sensorzellenelementes 19 interpretiert, da dann nämlich ein Zustand von V _S = Vcc kontinuierlich aufrechterhalten 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-Berechnungs­ unterprogramm ermittelt) kleiner als der untere Grenzwert K _02LL ist oder nicht (Schritt 73). Wenn K₀₂ < K _02LL ist, dann zeigt dies, daß obgleich kein 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 Elektrodenpaare 17 a, 17 b des Sensorzellen­ elementes 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 ≧ K _02LL 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 Regelkompensations­ koeffizient K₀₂ größer als der obere Grenzwert K _02LH ist oder nicht (Schritt 77). Wenn K₀₂ < K _02LH ist, dann wird hierdurch eine offene Schaltung in den Verbindungsleitungen des Elektroden­ paars 16 a, 16 b des Sauerstoffpumpelements 18 angezeigt, während das Luft/Brennstoff-Verhältnis fettet 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"-Anzeige­ befehl an die Treiberschaltung 46 b abgegeben (Schritt 78). Wenn K₀₂ < K _02LH ist, dann erfolgt eine Entscheidung, ob der Regel­ kompensationskoeffizient K₀₂ kleiner als der untere Grenzwert K _02LL ist oder nicht (Schritt 79). Wenn K₀₂ < K _02LL 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 des Elektrodenpaars 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 "Sauerstoffpumpenelement-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 ≧ K _02LL ist, dann erfolgt eine Entscheidung, ob der Regelkompensationskoeffizient K₀₂ größer als der obere Grenzwert K _02LH ist oder nicht (Schritt 80). Wenn K₀₂ ≦ K _02LH ist, dann werden die Zeitgeber D und E (von denen in der Zeichnung keiner gezeigt ist) in CPU 47 jeweils zurück­ gesetzt und es wird ein Zählvorgang ausgehend von Null einge­ leitet (Schritte 81, 82). Wenn andererseits K₀₂ < K _02LH ist, dann erfolgt eine Entscheidung, ob der Zählerwert T _D des Zeitgebers E 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 es dann, wenn T _D ≧ t₃ ist, 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 dem Elektrodenpaar 17 a und 17 b des Sensorelementes 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 (Schritt 85). Dann werden die Brennkraftmaschinen­ drehzahl N _e und der Absolutdruck P _BA in der Einlaßleitung eingelesen und es wird eine Entscheidung herbeigeführt, ob die Drehzahl N _e größer als 3 000 (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 Brennkraft­ maschinenbelastung darstellen, wie N _e und P _BA , indem eine Daten­ liste ausgelesen wird. Wenn wenigstens eine der vorbestimmten Bedingungen N _e ≧ 3000 (Upm), P _BA ≧ 660 (mm Hg) und L _ref ≦ 14,7 erfüllt ist, dann wird dies als eine Anzeige dafür genommen, daß die Brennkraft­ maschine 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 15 beispielsweise infolge eines Risses in dem Feststoff­ elektrolytelement 12 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 ≧ 300 (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 K _02LH gehalten wird, um einen Zustand des armen Luft/Brennstoff-Verhältnisses zu kompensieren und das Luft/Brennstoff-Verhältnis hierdurch fetter zu machen, ein übergroßer Pumpstrom in positiver Richtung fließt. Dies wird als Anzeige dafür genommen, daß ein Kurzanschluß zwischen dem Elektrodenpaar 16 a, 16 b des Sauerstoff­ pumpelements 18 vorhanden ist und daher wird ein "Sauerstoffpump­ element-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 K _02LH 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 Heiz­ element selbst vorhanden ist und es wird ein "Heizelementschaltung­ offen"-Anzeigebefehl an die Treiberschaltung 46 b abgegeben (Schritt 94).

Nach dem Rücksetzen des Zeitgebers E im Schritt 82 oder nachdem ermittelt wird, daß der Zählerwert T _E nicht die Zeit t₄ erreicht hat, erfolgt eine Entscheidung, ob der Regelkompensations­ koeffizient K₀₂ kleiner als der untere Grenzwert K _02LL ist oder nicht (Schritt 95). Wenn K₀₂ ≧ K _02LL 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 < K _02LL 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 dem Elektrodenpaar 17 a, 17 b des Sensorzellen­ elementes 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 K _02LL abfällt, wird dies als eine Anzeige für einen Zustand genomen, bei dem eine offene Schaltung in den Verbindungsleitungen des Heizelements 20 oder in dem Heizelement 20 selbst vorhanden ist, und es wird ein "Heizelement-Schaltungoffen"- 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 K _02LL konstant gehalten ist, um eine Kompensation für ein fettes Luft/Brennstoff-Verhältnis zu schaffen, und das Luft/Brennstoff-Verhältnis abzumagern, ein übergroßer Pumpstrom in negativer Richtung fließt. Dies wird als eine Anzeige dafür genommen, daß ein Kurzschluß zwischen dem Elektrodenpaar 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 wurde, dann wird der Regelkompensationskoeffizient K₀₂ gleich 1 gemacht, um die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Prozeß­ regelung anzuhalten (Schritt 100). Wenn ein "Sauerstoffpump­ element-Kurzschluß"-Anzeigebefehl oder ein "Sauerstoffpump­ element-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 dem Elektrodenpaar 17 a und 17 b des Sensorzellenelements 19 einstellt (Schritt 101).

Wenn die Treiberschaltung 46 b mit irgendeinem anderen der vorstehend beschriebenen Anzeigebefehle versorgt wird, wird ein vorbestimmtes Anzeigemuster an einer Anzeigeeinheit 83 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 wird die Brennstoffzufuhrmenge nach Maßgabe eines Pumpstromwertes I _P geregelt.

In gleicher Weise kann auch bei einem Verfahren zur Abnormalitäts­ detektion für einen Sauerstoffkonzentrationssensor einer Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung verfahren werden, bei der eine Hilfsluftzuführung erfolgt, wobei die zugeführte Hilfsluftmenge nach Maßgabe des Pumpenstromes I _P regelbar ist.

Ferner wird bei der vorstehend beschriebenen Ausbildungsform 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 Ein­ führungseröffnung oder eine Gasaufnahmekammer bildet.

Bei dem Verfahren zur Abnormalitätsdetektion für einen Sauerstoffkonzentrationssensor der vorstehend beschriebenen Art wird die Spannung, die sich zwischen dem Elektrodenpaar des Sensorzellenelements einstellt, konstant gehalten, während zugleich ein übergroßer Pegel des Stromes auftritt, der zwischen dem Elektrodenpaar des Sauerstoffpump­ elements 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 Brenn­ kraftmaschine zugeführten Gemisches verwendet wird, um das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf einem Sollwert zu halten, übermäßig groß oder übermäßig klein. Somit kann eine Abnormalität in dem Elektrodenanschlußsystem des Sensor­ zellenelementes zuverlässig bei dem Verfahren auf der Basis der Spannung, die sich zwischen dem Elektroden­ paar des Sensorzellenelementes einstellt, in Verbindung mit dem Strom detektiert werden, der zwischen dem Elektrodenpaar des Sauerstoffpumpelements fließt, oder auf der Basis der Spannung, die sich zwischen dem Elektrodenpaar des Sensorelements einstellt und in Verbindung mit dem Luft/Brennstoff-Verhältniskompensations­ wert defektiert werden. Bei dem Abnormalitätsdetektionsverfahren 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 wird ermöglicht, daß wirksam eine Herabsetzung des Abgasreinigungs­ grades vermieden wird.

Claims (3)

1. Verfahren zur Abnormalitätsdetektion für einen Sauerstoff­ konzentrationssensor, der zwei Elektrodenpaare enthält, die wechselweise einander gegenüberliegend als jeweilige Elektrodenpaare unter Zwischenlage eines Sauerstoff- ionenleitenden Feststoffelektrolytelements angeordnet sind, der ferner eine Gasdiffusionsregeleinrichtung enthält, welche ein zu messendes Gas zu der Nähe einer der Elektroden jeder der beiden Elektrodenpaare leitet, und eine Steuereinrichtung zum Anlegen einer Pumpspannung enthält, die gemäß einer Spannungs­ differenz zwischen einer Sensorspannung, die zwischen einem ersten Paar der beiden Elektrodenpaare erzeugt wird, und einer Bezugsspannung an einem zweiten Paar der beiden Elektroden­ paare bestimmt wird, um die Sensorspannung an der Bezugsspannung aufrechtzuerhalten, wobei die Steuereinrichtung hierdurch einen Ausgang erzeugt, der einen Sauerstoffkonzen­ trationssensorwert, einen Wert des Pumpstroms darstellt, der zwischen dem zweiten Elektrodenpaar fließt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt ein Wert (V _S ) der Sensorspannung und einen Wert (I _P ) des Pump­ stroms detektiert werden, und daß in einem zweiten Schritt eine Abnormalität eines mit dem ersten Elektrodenpaar verbundenen elektrischen System bestimmt wird, wenn der detektierte Pumpstromwert (I _P ) einen oberen Grenzwert (I _PLH ) überschreitet, während die detektierte Sensorspannung (V _S ) einen niedrigen Wert einnimmt, oder wenn der detektierte Pumpstromwert (I _P ) unter einen unteren Grenzwert (I _PLL ) ab­ fällt, während die detektierte Sensorspannung (V _S ) einen höheren Wert annimmt.

2. Verfahren zur Abnormalitätsdetektion für einen Sauerstoff­ konzentrationssensor einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis­ steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei der Sensor zwei Elektrodenpaare aufweist, die wechselweise einander gegen­ überliegend jeweils in Paaren unter Zwischenlage eines Sauerstoff-ionenleitenden Feststoffelektrolytelements angeordnet sind, ferner eine Gasdiffusionsregeleinrichtung aufweist, die mit einem Abgas der Brennkraftmaschine in Verbindung steht, wobei das Gas zu der Nähe einer Elektrode der jeweiligen beiden Elektrodenpaare geleitet wird, und eine Steuereinrichtung aufweist, welche eine Pumpspannung anlegt, die nach Maßgabe einer Spannungsdifferenz zwischen einer Sensorspannung, die zwischen einem ersten Paar der beiden Elektroden­ paare erzeugt wird und einer Bezugsspannung an dem zweiten Paar der beiden Elektrodenpaare erzeugt wird, um die Sensor­ spannung auf der Bezugsspannung aufrechtzuerhalten, wobei die Steuereinrichtung einen Ausgang liefert, der einen Sauerstoff­ konzentrationssensorwert, einen Wert des Pumpstromes darstellt, der zwischen dem zweiten Elektrodenpaar fließt und wobei die Steuereinrichtung ferner eine Einrichtung aufweist, durch die man einen Luft/Brennstoff-Verhältniskompensationswert, basierend auf dem Sauerstoffkonzentrationssensorwert zur Verwendung bei der Steuerung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Gemisches erhält, das der Brennkraftmaschine zugeführt wird, um das Verhältnis auf einem Soll-Verhältniswert für das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten, sowie eine Antriebs­ einrichtung zum Betreiben einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis­ einstelleinrichtung der Brennkraftmaschine nach Maßgabe eines korrigierten Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerwertes aufweist, den man durch Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnis­ steuerwertes durch den Luft/Kraftstoff-Verhältniskompensations­ wert erhält, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt ein Wert (V _S ) der Sensorspannung detektiert wird, und in einem zweiten Schritt eine Abnormalität in einem mit dem ersten Elektrodenpaar verbundenen elektrischen System bestimmt wird, wenn entweder der Kompensationswert (K ₀₂) einen oberen Grenzwert (K _02LH ) überschreitet, während die detektierte Sensorspannung (V _S ) einen niedrigen Wert annimmt, oder wenn der Kompensationswert (K ₀₂) unter einem unteren Grenzwert (K _02LL ) abfällt, während die detektierte Sensorspannung (V _S ) einen höheren Wert annimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung im zweiten Schritt durchgeführt wird, wenn die detektierte Sensorspannung (V _S ) den niedrigen oder höheren Wert während einer vorbestimmten Zeitperiode annimmt.