DE3933517C2 - Regeleinrichtung für ein Heizelement eines Sauerstoffsensors - Google Patents
Regeleinrichtung für ein Heizelement eines SauerstoffsensorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung gemäß dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 30 40 260 A1 ist eine Regelungsvorrichtung mit
Rückführung für das Luft/Kraftstoffgemisch-Verhältnis einer
Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein im Abgaskanal der
Brennkraftmaschine angeordneter Sauerstoffsensor das
Luft/Kraftstoffverhältnis erfaßt und ein diesem entsprechen
des Ausgangssignal an eine elektronische Steuereinheit ab
gibt. Eine Stromversorgungsschaltung in der elektronischen
Steuereinheit versorgt zum einen im Sauerstoffsensor angeord
netes, elektrisch heizbares Element zum Erwärmen des sauer
stoffempfindlichen Elements des Sauerstoffsensors mit einem
Heizstrom, und zum anderen den sauerstoffempfindlichen Teil
des Sauerstoffsensors mit einem konstanten Gleichstrom. Die
Steuerung des zugeführten Gleichstroms erfolgt hierbei in Ab
hängigkeit von dem über die Temperatur des sauerstoffempfind
lichen Teils des Sauerstoffsensors abgeleiteten elektrischen
Innenwiderstand desselben derart, daß die dem heizbaren Ele
ment zugeführte Leistung auf einen Betrag eingestellt wird,
bei dem der elektrische Widerstand mit einem Sollwert über
einstimmt.
Hierzu ist das heizbare Element direkt mit einer Gleichspan
nungsquelle und parallel mit dem zu erwärmenden Sauer
stoffsensor verschaltet, so daß ein durch das heizbare Ele
ment fließender ungeregelter, konstanter Strom den Sauer
stoffsensor auf einer gleichbleibenden Temperatur hält. Die
dem sauerstoffempfindlichen Teil zugeführte elektrische Lei
stung wird mittels einer in Serie mit dem Sauerstoffsensor
verschalteten Transistor-Widerstands-Anordnung, die einen
konstanten Strom in die Sauerstoffzelle einspeist, auf einen
konstanten Wert festgelegt.
Bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine jedoch wird das
heizbare Element gleichzeitig mit dem Sauerstoffsensor akti
viert und benötigt deshalb eine gewisse Zeitdauer zur Erwär
mung des Sensors auf die vorgegebene Temperatur. Während die
ser Zeitdauer gibt der Sauerstoffsensor aufgrund seines man
gels Betriebstemperatur zunächst hohen Innenwiderstands eine
unter Berücksichtigung des Betriebszustands der Brennkraftma
schine zu große Ausgangsspannung und damit ein Falschsignal
ab.
Zur Umgehung einer derartigen Falschsignalabgabe wird deshalb
bei der bekannten Anordnung nach dem Kaltstart der Brenn
kraftmaschine ein zuschaltbarer weiterer, seriell mit der
Transistor-Widerstands-Anordnung verschalteter Widerstand mit
dieser gekoppelt, um somit zeitlich begrenzt und kompensato
risch die zu große Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors
herabzusetzen.
Insbesondere bei produktionsbedingt vorhandenen Unterschieden
zwischen einzelnen Sauerstoffsensoren, beispielsweise einer
Streuung der Widerstandswerte von Heizelementen, ist jedoch
dem vorgenannten Problem unter Berücksichtigung einer ent
sprechend Betriebszuständen der Brennkraftmaschine wiederholt
auszuführenden Parameteränderung äußerst schwer abzuhelfen.
Ferner betrifft die DE 27 47 643 A1 eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Messen der Brenn- und Sauerstoffmenge in einer
Gasströmung, bei welchen ein katalytischer Detektor mit zwei
Heizfäden, einem Detektor-Heizfaden und einem Bezugs-Heiz
faden, in einer abgeglichenen Brückenschaltung vorgesehen
ist. Die beiden Heizfäden des Detektors werden mittels eines
durch sie fließenden Stromes beheizt. Die Reaktion des vor
beiströmenden Probengases mit dem Detektor-Heizfaden erzeugt
eine Temperaturänderung desselben, welche über eine dement
sprechende Widerstandsänderung die Brückenschaltung meßbar
verstimmt, während auf andere Ursachen und Parameteränderun
gen zurückzuführende Zustandsänderungen des Detektor-Heiz
fadens durch entsprechend gleichartige Zustandsänderungen
am Bezugs-Heizfaden kompensiert werden. Die Berücksichtigung
fehlerbehaftete Ausgangssignale, die auf Zustandsänderungen
beteiligter Elemente aufgrund unterschiedlichen Temperatur
verhaltens zurückzuführen sind, sowie eine unter vorgegebenen
Betriebsbedingungen dann kompensatorisch durchzuführende Ka
librierung der zugeführten Heizleistung sind hierbei nicht
möglich.
Weiter ist aus der DE 32 31 122 A1 eine Regeleinrichtung für
die Gemischzusammensetzung einer Brennkraftmaschine bekannt,
bei der ein Luft/Kraftstoffgemisch in einem breiten Spektrum
von λ unter Verwendung einer einzigen, auf möglichst gleich
mäßige Temperatur beheizte Lambdasonde geregelt wird.
Außerdem ist aus der DE 30 23 430 A1 eine Vorrichtung zur
Rückkopplungsregelung der Gemischzufuhr einer Brennkraftma
schine unter Verwendung beheizbarer Sauerstoffsensoren be
kannt. Hierbei erzeugen die Sauerstoffsensoren, beaufschlagt
durch unterschiedlich große Eingangsströme, in Verbindung mit
ihren jeweiligen Kennlinien Ausgangssignale, die zur Ansteue
rung von die Gemischbildung bestimmenden Transistoranordnun
gen maßgeblich sind.
In Anbetracht dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun
de, eine Regeleinrichtung zum Regeln der Zufuhr elektrischer Leistung zu dem
Heizelement des Sauerstoffsensors zu
schaffen, mit der das vorangehend genannte, durch die Streu
ung der Widerstandswerte des Heizelements verursachte Pro
blem hinsichtlich der Temperaturregelung des Sauerstoffsen
sors gelöst ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Mitteln gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die Temperatur eines Sauerstoffsensors, der in einem Abgas
system einer Brennkraftmaschine derart angebracht ist, daß
er der Strömung der Abgase ausgesetzt ist, um die Sauer
stoffkonzentration in den Abgasen zu erfassen, und in den
zum Regeln seiner Temperatur ein Heizelement eingebaut ist,
ist durch das Gleichgewicht zwischen der durch das Heizele
ment zugeführten Wärmemenge und der Wärmemenge bestimmt, die
von dem Sensor durch Wärmeleitung über die mechanische
Tragstruktur für den Sensor, durch Wärmeübertragung infolge
der Berührung mit den Abgasen und durch Wärmeabstrahlung an
die Umgebung abgeführt wird. In bezug auf eine Anzahl von in
gleicher Form hergestellten Sauerstoffsensoren ist zu
erwarten, daß die Streuung hinsichtlich der die Wärmeabfuhr
durch die Wärmeleitung, die Wärmeübertragung und die Wärme
abstrahlung bestimmenden mechanischen Formen und Dimensionen
der Produkte weitaus geringer ist als die Streuung der Wider
standswerte der eingebauten Heizelemente. Daher ist zu
erwarten, daß dann, wenn jeweils ein in gleicher Form
hergestellter Sauerstoffsensor in eine Brennkraftmaschine
gleicher Form eingebaut wird und dem Sauerstoffsensor
bei gleichem Betriebszustand der Brennkraftmaschine durch das
Heizelement die gleiche Wärmemenge zugeführt wird, alle
Sauerstoffsensoren die gleiche Temperatur annehmen.
Dies ist auch tatsächlich der Fall. Gemäß Versuchsergebnis
sen, die durch den Einbau einer Anzahl von Sauerstoffsen
soren gleicher Form in eine Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeugs erzielt wurden, ist das Verhältnis zwischen der
dem Heizelement zugeführten elektrischen Leistung und der
Temperatur des Sauerstoffsensors das in Fig. 3 für eine
konstante Fahrgeschwindigkeit von 50 km/h und für Leerlauf
gezeigte, wobei die gestrichelten Linien, die die obere
Grenzleistung zeigen, und die strichpunktierten Linien, die
die untere Grenzleistung zeigen, bei den jeweiligen Be
triebszuständen im wesentlichen übereinstimmen.
Daher ist dann, wenn bei Zufuhr einer bestimmten
elektrischen Normalleistung um Heizelement und bei einem
vorbestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine eine Abweichung
des elektrischen Widerstandswerts des Heizelements in dem
jeweiligen käuflich erhältlichen Sauerstoffsensor
von einem bestimmten Bemessungssollwert festgestellt wird
und für die Temperaturregelung des Sauerstoffsensors der
Sollwert für den Widerstand des Heizelements entsprechend
der festgestellten Abweichung geändert wird, eine fehler
freie Regelung der Temperatur des Sauerstoffsensors auf die
herkömmliche Weise, nämlich durch Erfassen des elektrischen
Widerstands des Heizelements und Regeln der Zufuhr elektri
scher Leistung zu dem Heizelement in der Weise ermöglicht,
daß der erfaßte Widerstandswert auf den geänderten Sollwert
gebracht wird; diese Regelung wird dabei nicht durch die
Streuung der Werte des elektrischen Widerstands der Heizele
mente in den jeweiligen Sensoren beeinträchtigt. Wenn die
Änderung des Sollwerts für den elektrischen Widerstand des
Heizelements automatisch an jedem Produkt bei dessen tat
sächlichem Betriebseinsatz entsprechend einer sog. Lernsteuerung
vorgenommen wird, kann die Qualitätskontrolle bei der Herstellung
der Heizelemente wesentlich weniger streng
ausfallen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung haben die
Einrichtung zum Erfassen des elektrischen Widerstands
des Heizelements und die Einrichtung zum Erfassen der
Menge dem Heizelement zugeführter elektrischer Leistung
gemeinsam eine mit dem Heizelement in Reihe geschaltete
Reihenschaltung aus einem Schaltwiderstand und einem Ver
gleichswiderstand sowie eine Einrichtung zum Messen der
Spannung an dem Vergleichswiderstand, wobei der Schalttransi
stor in einem geregelten Tastverhältnis leitend geschaltet
wird.
Die vorstehend genannte Leistungsmeßeinrichtung zum
Erfassen der dem Heizelement zugeführten elektrischen Lei
stungsmenge kann zyklisch bzw. periodisch jeweils über eine
vorbestimmte Zeitspanne Daten über die dem Heizelement
zugeführte Leistung sammeln und die dem Heizelement zuge
führte elektrische Leistungsmenge als Mittelwert der Daten
bestimmen.
Ferner kann diese Leistungsmeßeinrichtung das Erfassen der
dem Heizelement zugeführten elektrischen Leistungsmenge dann
beginnen, wenn die Brennkraftmaschine über eine vorbestimmte Zeitspan
ne in dem vorbestimmten Betriebszustand gelaufen ist.
Weiterhin kann die Leistungsmeßeinrichtung die dem Heizele
ment zugeführte elektrische Leistungsmenge dann erfassen,
wenn die Brennkraftmaschine unmittelbar nach dem Laufen in einem
vorbestimmten Vorher-Betriebszustand nunmehr in dem vorbe
stimmten Betriebszustand läuft. Dieser Vorher-Betriebszu
stand kann darin bestehen, daß das Fahrzeug über eine vorbe
stimmte Zeitdauer mit einer Geschwindigkeit in einem vorbe
stimmten normalen Geschwindigkeitsbereich fährt, daß die
Brennkraftmaschine mit einer Belastung und einer Drehzahl gelaufen
ist, die innerhalb eines vorbestimmten gegenseitig ausgewo
genen Bereichs in Wechselbeziehung stehen, oder daß ein
Mittelwert der in einer vorbestimmten Zeitspanne angesaugten
Luftmenge in einem vorbestimmten mittleren Bereich liegt.
Ferner kann die Leistungsmeßeinrichtung Daten über die dem
Heizelement zugeführte elektrische Leistungsmenge für eine
Periode sammeln, die gleich einer oder länger als eine
vorbestimmte minimale Periode, aber nicht länger als eine
vorbestimmte maximale Periode ist, während der die Brennkraftmaschine
in dem vorbestimmten Betriebszustand läuft, und die dem
Heizelement zugeführte Leistungsmenge als Mittelwert dieser
Daten abgeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Fig. 1 ist eine grafische Darstellung des
Zusammenhangs zwischen Luft/Brennstoff-Verhältnissen, die
mittels eines Sauerstoffsensors erfaßbar sind, und dessen
Temperaturen.
Fig. 2 ist eine grafische Darstellung, die
eine Streuung hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen elek
trischem Widerstand und Temperatur bei einer Anzahl von
Sauerstoffsensoren zeigt, die in gleicher Ausführung herge
stellt sind.
Fig. 3 ist eine grafische Darstellung des
Zusammenhangs zwischen Wärmezufuhr und Temperatur bei einer
Anzahl von in gleicher Ausführung hergestellten Sauerstoff
sensoren.
Fig. 4 ist eine Blockdarstellung, die den
allgemeinen Aufbau der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung
für das Regeln der Zufuhr elektrischer Leistung zu dem
Heizelement des Sauerstoffsensors zeigt.
Fig. 5 ist ein elektrisches Schaltbild, das
ein Ausführungsbeispiel der Regeleinrichtung für das Heiz
element des Sauerstoffsensors zeigt.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer elektro
nischen Steuereinheit in der in Fig. 5 gezeigten Schaltung.
Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funk
tion der Regeleinrichtung für das Heizelement des Sauer
stoffsensors gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschau
licht.
Fig. 8 ist eine grafische Darstellung des
Zusammenhangs zwischen Abweichungen der dem Heizelement
zugeführten elektrischen Leistung von einem Normalwert
hierfür und Korrekturwerten für den Sollwert des elektri
schen Widerstands des Heizelements.
Fig. 9 ist eine grafische Darstellung, die
eine Tastverhältnis-Leistungsregelung für das Heizelement
veranschaulicht, welche in der letzten Hälfte der Schritte
des in Fig. 7 gezeigten Ablaufdiagramms ausgeführt wird.
Fig. 10 ist eine Teildarstellung des Ablauf
diagramms und zeigt eine an einem Teil des in Fig. 7 gezeig
ten Ablaufdiagramms vorgenommene Abwandlung.
Fig. 11-14 sind grafische Darstellungen, die
verschiedenerlei Möglichkeiten für als Vorher-Betriebs
zustand bei einem Schritt 25 des in Fig. 10 gezeigten abge
wandelten Ablaufdiagramms verwendbare Betriebszustände
zeigen.
Fig. 15 ist eine Teildarstellung des Ablauf
diagramms und zeigt eine andere Abwandlung eines Teil des in
Fig. 7 gezeigten Ablaufdiagramms.
Gemäß Fig. 4, die den Gesamtaufbau der Regeleinrichtung zum
Regeln der Zufuhr elektrischer Leistung zu dem Heizele
ment des Sauerstoffsensors zeigt, stößt eine schematisch
durch einen Block dargestellte Brennkraftmaschine 1 über einen Aus
puffkanal 2 Abgase aus, wobei mit einem gleichfalls schema
tisch durch einen Block dargestellten Sauerstoffsensor 3 der
Sauerstoff erfaßt wird, der in den durch den Auspuffkanal 2
strömenden Abgasen enthalten ist. Der Sauerstoffsensor 3 ist
mit einem gleichfalls schematisch durch einen Block darge
stellten Heizelement 4 versehen. Dem Heizelement 4 wird
geregelte elektrische Leistung aus einem Leistungsregler 5
zugeführt, der nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Ein vorbestimmter Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 wird mit
tels einer Betriebszustand-Erfassungseinrichtung 6 erfaßt,
die gleichfalls nachfolgend ausführlicher beschrieben ist.
Der vorbestimmte Brennkraftmaschinen-Betriebszustand kann irgendein
beliebiger Betriebszustand sein. Es ist jedoch anzustreben,
als vorbestimmten Betriebszustand einen Betriebszustand zu
wählen, der normalerweise über eine verhältnismäßig lange
Zeitspanne fortbesteht, wie der Leerlauf oder eine Fahrt mit
einer konstanten Geschwindigkeit von etwa 50 km/h. Wenn die
Betriebszustand-Erfassungseinrichtung 6 den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 in dem
vorbestimmten Betriebszustand erfaßt, wird von der Betriebszustand-Erfas
sungseinrichtung 6 ein Signal an eine Widerstands- und Leistungsmeßein
richtung 7 angelegt, die dann die dem Heizelement 4 zuge
führte elektrische Leistungsmenge berechnet und an eine
nachfolgend ausführlicher beschriebene Widerstandskorrektur
einrichtung 8 ein Signal abgibt, das einen Mittelwert Phm
der dem Heizelement 4 zugeführten elektrischen Leistung an
zeigt.
Die Widerstandskorrektureinrichtung 8 berechnet entsprechend
der Differenz zwischen dem Mittelwert Phm der dem Heizele
ment 4 zugeführten Leistung und einem Normalwert hierfür eine
Korrekturgröße für den Sollwert des Widerstands des Heizele
ments 4 entsprechend einer gespeicherten Funktionstabelle
und berechnet für den Widerstand des Heizelements 4 einen
Sollwert Rt, der dann als Signal an den Leistungsregler 5
abgegeben wird.
Der Leistungsregler 5 vergleicht den mittels der Wider
stands- und Leistungsmeßeinrichtung 7 erfaßten Widerstands
wert Rh des Heizelements 4 mit dem Sollwert Rt und
führt dem Heizelement 4 eine geregelte elektrische Leistung
in der Weise zu, daß der Widerstandswert Rh mit dem Sollwert Rt in Überein
stimmung kommt.
Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltung, die
in Verbindung mit dem Heizelement 4 die Widerstands- und
Leistungsmeßeinrichtung 7, die Widerstandskorrektureinrich
tung 8 und den Leistungsregler 5 bildet, die in Fig. 4
schematisch dargestellt sind. Das Heizelement 4 ist mit
einem Schalttransistor 14 und einem Vergleichswiderstand 16
in Reihe geschaltet und wird aus einer Batterie 12 des
Fahrzeugs gespeist. Die an dem Vergleichswiderstand 16
entstehende Spannung Vc wird in einer Verstärkerschaltung
aus einem Rechenverstärker 18 und Widerständen 20 und 22
verstärkt, beispielsweise auf das Zehnfache, in einem Ana
log/Digital- bzw. A/D-Wandler (ADC) 24 umgesetzt und einer
elektronischen Steuereinheit (ECU) 26 zugeführt. Die Span
nung Vb der Batterie 12 wird gleichfalls durch den
A/D-Wandler 24 umgesetzt und in die elektronische Steuereinheit
26 eingegeben.
Die elektronische Steuereinheit 26 ist ein an sich bekannter
Mikrocomputer, der schematisch in Fig. 6 dargestellt ist und
der eine Zentraleinheit ZE (CPU) 30, einen Festspeicher
(ROM) 32, einen Schreib/Lesespeicher (RAM) 34, eine Ein
gabe-Einheit 36 und eine Ausgabe-Einheit 38 enthält. Ein Leer
laufschalter 40, der das Schließen eines nicht gezeigten
Drosselventils in dem ebenfalls nicht gezeigten Einlaßsystem der
Brennkraftmaschine 1 bei der Leerlaufstellung erfaßt, ein
Fahrgeschwindigkeitssensor 42 zum Erfassen der Fahrgeschwin
digkeit des Fahrzeugs mit diesem Regelsystem, ein Wassertem
peratursensor 44 zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers
der Brennkraftmaschine 1 und der A/D-Wandler 24 führen der
Steuereinheit 26 über die Eingabe-Einheit 36 jeweilige
Eingangssignale zu. Die Steuereinheit 26 gibt über die
Ausgabe-Einheit 38 ein Signal zum Ein- und Ausschalten
des Schalttransistors 14 ab.
Im folgenden wird die Funktion der Regeleinrichtung gemäß den
Fig. 4 bis 6 anhand des in Fig. 7 gezeigten Ablaufdiagramms
beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Rege
lungsroutine gemäß dem in Fig. 7 gezeigten Ablaufdiagramm
periodisch mit einer Zykluszeit von 16 ms wiederholt.
Zunächst wird in einem Schritt 10 geprüft, ob das
Heizelement 4 eingeschaltet ist oder nicht. Falls es einge
schaltet ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 20
weiter, in dem der elektrische Widerstand Rh des Heizele
ments 4 aus der Spannung Vb der Batterie 12, der Spannung Vc
an dem Vergleichswiderstand 16 und dem Widerstandswert Rc
des Vergleichswiderstands 16 nach folgender Gleichung be
rechnet wird:
Rh = (Vb/Vc - 1) × Rc.
Dann schreitet das Programm zu einem Schritt 30 weiter. In
Schritt 30 wird geprüft, ob die Brennkraftmaschine 1 fortgesetzt
über 2 s in einem vorbestimmten Betriebszustand gelaufen
ist. Der vorbestimmte Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 kann
beispielsweise ein Leerlaufzustand sein, bei dem der Leer
laufschalter 40 eingeschaltet ist, die von dem Fahrgeschwin
digkeitssensor 42 erfaßte Fahrgeschwindigkeit geringer als 5
km/h ist und die von dem Wassertemperatursensor 44 erfaßte
Temperatur des Kühlwassers der Brennkraftmaschine 1 höher als 70°C ist.
Wenn die Bedingung für diesen Schritt erfüllt ist, schreitet
das Programm zu einem Schritt 40 weiter, bei dem die Größe
Ph der dem Heizelement 4 zugeführten elektrischen Leistung
nach folgender Gleichung berechnet wird:
Ph = (Vc × (Vb - Vc)/Rc) × (D/256).
Hierbei ist D ein Zählwert, der dem Tastverhältnis bei
einer nachfolgend beschriebenen impulsförmigen Zuführung von
elektrischer Leistung zu dem Heizelement 4 entspricht. Jeder
neu berechnete Wert Ph wird zu einem Wert Phn in einem
hierzu vorgesehenen Speicher hinzuaddiert. Zu Beginn der Regelungsrouti
ne wird der Wert Phn auf "0" zurückgesetzt. Dann schreitet das
Programm zu einem Schritt 50 weiter.
In Schritt 50 wird ermittelt, ob dieser Schritt 256-mal
durchlaufen wurde. Wenn dies der Fall ist, schreitet das
Programm zu einem Schritt 60 weiter.
In Schritt 60 wird der Wert Phn in dem Speicher durch
256 geteilt, so daß damit ein Mittelwert Phm der Leistungs
werte Ph berechnet wird. Danach schreitet das Programm zu
einem Schritt 70 weiter.
In Schritt 70 wird ausgehend von dem Mittelwert Phm der
dem Heizelement 4 zugeführten Leistung Ph entsprechend einer in
dem Festspeicher 32 gespeicherten und als Beispiel in Fig. 8
dargestellten Funktionstabelle eine Korrekturgröße ΔRt
ermittelt, die die Korrekturgröße für einen Sollwert Rt des
elektrischen Widerstands Rh des Heizelements 4 ergibt, welche der
Differenz des Mittelwerts Phm gegenüber einem Normalwert Pho
der dem Heizelement 4 zugeführten elektrischen Leistung Ph entspricht.
Gemäß der Darstellung in Fig. 8 nimmt die Korrekturgröße
ΔRt einen höheren negativen Wert an, sobald der Mittelwert Phm
größer als der Normalwert Pho ist. Auf diese Weise wird dann, wenn die
Leistungszufuhr zu dem Heizelement 4 über dem Normalwert Pho
liegt, der Sollwert Rt für den Widerstand Rh des Heizelements 4
derart herabgesetzt, daß damit die übermäßige Zufuhr elektrischer
Leistung Ph korrigiert wird. Das Verhältnis der Änderung
der Korrekturgröße ΔRt in bezug auf den Mittelwert Phm kann gemäß der Darstellung
durch die ausgezogene Linie in Fig. 8 allein in einem Bereich
nahe um den Normalwert Pho einen verhältnismäßig kleinen negativen
Wert annehmen, und das Änderungsverhältnis kann gemäß
der Darstellung durch gestrichelte Linien auf einen größeren
negativen Wert erhöht werden, wenn der Mittelwert Phm von dem Normalwert Pho sehr verschieden
ist. Ferner kann das Änderungsverhältnis in dem
Bereich, in dem der Mittelwert Phm weitaus kleiner als der Normalwert Pho ist, noch weiter
auf einen noch größeren negativen Wert vermindert werden als
in dem Bereich, in dem der Mittelwert Phm weitaus größer als der Normalwert Pho ist; auf
diese Weise wird ein Mangel an Wärmezufuhr schnell behoben.
Danach schreitet das Programm zu einem Schritt 80 weiter.
In Schritt 80 wird der gegenwärtig angesetzte Sollwert
Rt für den Widerstand Rh des Heizelements 4 durch Addieren
der Korrekturgröße ΔRt korrigiert, so daß ein neuer Sollwert
Rt angesetzt wird. Danach schreitet das Programm zu einem
Schritt 90 weiter.
In Schritt 90 wird geprüft, ob der bei jedem Durchlau
fen des Schritts 20 berechnete Wert Rh gleich dem Wert Rt
ist; wenn die Antwort "NEIN" ist, schreitet das Programm zu
einem Schritt 100 weiter. In Schritt 100 wird geprüft,
ob der Wert Rh größer als der Wert Rt ist; falls die Antwort
"JA" ist, schaltet das Programm zu einem Schritt 110 weiter,
wogegen es bei der Antwort "NEIN" zu einem Schritt 120
fortschreitet. In Schritt 110 wird ein Wert D in einem
Tastverhältniszähler um "1" verringert, wogegen in
Schritt 120 der Wert D um "1" erhöht wird. Der Wert D in dem
Tastverhältniszähler ist ein Zählwert, die dem Tastverhältnis
der impulsförmig zugeführten elektrischen
Leistung Ph zu dem Heizelement 4 entspricht, und stellt einen
Zählwert dar, der bei Teilen durch 256 das Tastverhältnis
einer Periode ergibt, in der dem Heizelement 4 impulsförmig
Strom zugeführt wird. Dieser Zählwert wird für die
Regelung im tatsächlichen Betrieb zweckmäßig derart
gesteuert, daß er nicht kleiner als 8 wird. Daher wird das
Tastverhältnis in einem Bereich von 3,125 bis 100% geändert.
Der Ablauf zum Einschränken des Werts D auf den Bereich
von 8 bis 256 wird in Schritten 130 bis 160 ausgeführt. Im
einzelnen wird in Schritt 130 geprüft, ob der Wert D größer als
256 ist; wenn dies der Fall ist, schreitet das Programm zu
Schritt 140 weiter, in dem der Wert D auf 256 eingestellt
wird. Im weiteren wird in einem Schritt 150 geprüft,
ob der Wert D kleiner als 8 ist oder nicht; falls der Wert D kleiner
als 8 ist, schreitet das Programm zu Schritt 160 weiter, in
dem als Wert D der Wert 8 eingesetzt wird. Danach
schreitet das Programm zu einem Schritt 170 weiter. Falls
die Antwort in Schritt 150 "NEIN" ist, schreitet das
Programm gleichfalls zu Schritt 170 weiter.
Falls in Schritt 10 ermittelt wird, daß das Heizelement 4
nicht eingeschaltet ist, oder falls in Schritt 90 ermittelt
wird, daß Rh gleich Rt ist, schreitet das Programm gleich
falls zu Schritt 170 weiter.
In Schritt 170 wird ein Ablaufzählwert C mit dem Tast
verhältnis-Zählwert D verglichen. Der Ablaufzählwert C ist
ein Zählwert, der jedesmal dann um 8 erhöht wird, wenn der
Programmablauf in dem Wiederholungszyklus von 16 ms diesen
Schritt durchläuft, wobei der Ablaufzählwert C auf Null zurückgesetzt
wird, wenn er 256 erreicht hat. Da das Regelungsprogramm
im Zyklus von 16 ms wiederholt wird, erreicht der
Ablaufzählwert C durch die Erhöhung um 8 bei jedem Durchlaufen
der Ablaufroutine den Wert 256 nach jeweils 512 ms.
Dieser Zustand ist in Fig. 9(A) dargestellt, in der als
Beispiel auch der Tastverhältnis-Zählwert D gezeigt ist.
Wenn die Temperaturregelung für das Heizelement 4 des Sauerstoffsensors
3 auf normale Weise entsprechend einer vorbestimmten
Bedingung ausgeführt wird, wird der von dem in
Schritt 60 berechneten Mittelwert Phm ausgehend bestimmte Tastverhältnis-
Zählwert D gemäß der Darstellung in Fig. 9(A) auf
einem Mittelwert zwischen 0 und 256 gehalten.
Sobald in einem Schritt 180 ermittelt wird, daß der Ablaufzählwert C
kleiner als der Wert D ist, schreitet das Programm zu einem
Schritt 190 weiter, bei dem das Heizelement 4 eingeschaltet
bleibt. Falls dagegen in Schritt 180 ermittelt wird,
daß der Wert C gleich dem oder größer als der Wert D ist,
schreitet das Programm zu einem Schritt 200 weiter, in dem
das Heizelement 4 abgeschaltet wird. Dieser Vorgang ist in
Fig. 9(B) der Darstellung in Fig. 9(A) entsprechend gezeigt.
Auf diese Weise ist der dem Heizelement 4 zugeführte Strom ein
Impulsstrom, bei dem das Verhältnis einer Periode b, während
der das Heizelement 4 eingeschaltet ist, zu einer Zyklusperi
ode a das Tastverhältnis des Impulsstroms ist, das durch den
Tastverhältnis-Zählwert D bestimmt ist.
Wenn in einem Schritt 210 ermittelt wird, daß der Ablauf-Zählwert
C 256 erreicht ist, schreitet das Programm zu einem
Schritt 220 weiter, in dem der Ablaufzählwert C auf Null
zurückgesetzt wird. Wenn bei dem Schritt 210 ermittelt wird,
daß der Ablaufzählwert C noch nicht 256 erreicht hat, kehrt
das Regelungsprogramm zum Anfang zurück.
Wie aus der Beschreibung der Schritte 30 bis 70 ersichtlich
ist, wird die Korrekturgröße ΔRt für den Sollwert Rt des Widerstands
Rh des Heizelements 4 als Mittelwert von in Abständen von
16 ms erhaltenen 256 Werten unter Wählen eines Zeitpunkts
berechnet, an dem die Brennkraftmaschine 1 fortgesetzt über mehr als 2 s
in dem vorbestimmten Betriebszustand gelaufen ist. Daher wird
vermieden, daß irgendeine momentane Änderung des Betriebszustands
der Brennkraftmaschine 1 die Temperaturregelung des Heizelements 4
beeinflußt. Die Kombination aus der Zykluszeit 16 ms und dem
Zählwert 256 stellt jedoch nur ein vorzugsweise gewähltes
Ausführungsbeispiel dar, so daß natürlich keine Einschränkung
auf diese Kombination besteht. Die Zykluszeit 512 ms
für den Ablaufzählwert C ist ebenfalls nur ein vorzugsweise
gewähltes Ausführungsbeispiel.
Wenn bei dem Ausführungsbeispiel gemäß dem in Fig. 7 gezeig
ten Ablaufdiagramm in Schritt 30 ermittelt wird, daß
der vorbestimmte Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 über 2 s
andauert, werden die Daten für die Erneuerung des Sollwerts Rt
für den Widerstand Rh des Heizelements 4 gesammelt. Es ist jedoch
zweckmäßig, für eine weiter verbesserte Temperaturregelung
des Sauerstoffsensors 3 trotz verschiedenerlei Änderungen
der Betriebszustände der Brennkraftmaschine 1 in Betracht zu ziehen,
über welche Betriebszustände das Fahrzeug zu dem gegenwärtigen
Betriebszustand gelangt ist. Falls beispielsweise die
Brennkraftmaschine 1 bis unmittelbar vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt mit
sehr hoher Belastung und Drehzahl betrieben wurde, ist die
Temperatur des Sauerstoffsensors 3 verhältnismäßig hoch, so
daß eine beträchtliche Zeit bis zum Abkühlen des Sauerstoff
sensors 3 auf eine Normaltemperatur verstreicht. In diesem
Fall ist es anzustreben, die Temperatur des Sauerstoffsen
sors 3 entsprechend demjenigen Widerstandssollwert zu regeln,
der nicht durch derartige Betriebszustände beeinflußt ist,
die außerhalb eines normalen Betriebszustands liegen. Die
Fig. 10 zeigt für die Temperaturregelung des Sauerstoffsen
sors 3 eine Abwandlungsform, bei der die zurückliegenden
Betriebsvorgänge vor dem gegenwärtigen Betriebszustand in
Betracht gezogen sind. Die Fig. 10 zeigt nur einen Teil des
in Fig. 7 gezeigten Ablaufdiagramms um den Schritt 30 herum,
um die Abwandlung zu veranschaulichen und
gleichzeitig eine Doppeldarstellung
zu vermeiden.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 wird vor
Schritt 30, in dem geprüft wird, ob der vorbestimmte Betriebszustand
über 2 s angedauert hat, in einem Schritt 25
ermittelt, ob die Brennkraftmaschine 1 in einem unmittelbar dem gegenwärtigen
Zustand vorangehenden, vorbestimmten Vorher-Betriebszustand
betrieben wurde. In Schritt 25 ermittelte
Vorher-Betriebszustände sind beispielsweise folgende:
Es wird ermittelt, ob über eine vorbestimmte Zeitdauer von
beispielsweise 10 s eine Fahrgeschwindigkeit in einem norma
len Geschwindigkeitsbereich von beispielsweise 30 bis 100
km/h fortgesetzt eingehalten wurde; wenn dies der Fall ist,
schreitet das Programm zu Schritt 30 weiter, wogegen es
bei der Antwort "NEIN" von Schritt 25 zu Schritt 90
fortschreitet. Dabei ist eine solche Untergrenze der Fahrge
schwindigkeit in Anbetracht der Möglichkeit angesetzt, daß
bei langsamer Fahrt des Fahrzeugs, wie z. B. in einem Verkehrs
stau, die Brennkraftmaschine 1 beträchtlich erwärmt wird.
Der Vorher-Betriebszustand hinsichtlich der Fahrgeschwindig
keit kann in Anbetracht des Einbeziehens eines solchen
Zustands in die Temperaturregelung des Sauerstoffsensors 3
gemäß der Darstellung in Fig. 11 derart abgewandelt werden,
daß die vorbestimmte Zeitdauer verkürzt wird, sobald die
Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 1 oder die der Umgebungstemperatur
entsprechende Ansauglufttemperatur der Brennkraftmaschine 1
höher ist. Gleichermaßen kann gemäß der Darstellung in Fig. 12
der Bereich der normalen Fahrgeschwindigkeit niedriger
angesetzt werden, wenn die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine 1
oder die der Umgebungstemperatur entsprechende Ansauglufttemperatur
höher ist.
In dem in Schritt 25 beurteilten Vorher-Betriebszustand
kann das Verhältnis zwischen der Drehzahl und
der Belastung der Brennkraftmaschine 1 über mehr als eine vorbestimmte
Zeitdauer
innerhalb eines in Fig. 13 schraffiert
dargestellten Bereichs gelegen haben. Falls
diese Bedingung erfüllt ist, schreitet das Programm zu
Schritt 30 weiter. Anstelle der Brennkraftmaschinenbelastung kann
entsprechend die Ansaugluftströmung oder der Ansaugunter
druck bewertet werden.
Zunächst wird ein "Integrationsparameter" in bezug
auf die Ansaugluftmenge gemäß der Darstellung in Fig. 14
bestimmt. Demnach wird der Wert des Integrationsparameters
bei jedem Ablauf der Zykluszeit, der der zu jedem Zeitpunkt
angesaugten Luftmenge entspricht, zum Ermitteln eines Integ
rationswerts integriert. In Schritt 25 wird geprüft, ob
dieser Integrationswert höher ist als ein vorbestimmter Wert;
wenn dies der Fall ist, schreitet das Programm zu
Schritt 30 weiter, wogegen es bei der Antwort "NEIN" zu
Schritt 90 fortschreitet. Der Umstand, daß dieser Integrationswert
höher als ein vorbestimmter Wert ist, hat die Bedeutung,
daß die Brennkraftmaschine 1 über eine vorbestimmte Zeitdauer
fortgesetzt mit einer mittleren Belastung bei einer mittleren
Ansaugluftzufuhr betrieben wurde. Durch das Korrigieren
des Sollwerts Rt für den Widerstand Rh des Heizelements 4 dann und
nur dann, wenn die Brennkraftmaschine 1 über eine vorbestimmte Zeitdauer
mit mittlerer Belastung betrieben wurde und nunmehr gemäß
der Ermittlung bei dem Schritt 30 im vorbestimmten Betriebszustand
ist, wird eine gleichmäßigere Korrektur des Sollwerts
Rt für den Widerstand Rh des Heizelements 4 erreicht.
Die vorstehend genannten Betriebszustände (a) bis (c) können
auf geeignete Weise miteinander kombiniert angesetzt werden.
Wenn die Korrektur des Sollwerts Rt für den Widerstand Rh des
Heizelements 4 nur dann ausgeführt wird, wenn einige dieser
Vorher-Betriebsbedingungen erfüllt sind, wird der elektrische
Widerstand Rh des Heizelements 4 auf bessere Stabilisierung
geregelt.
Bei den vorstehenden Funktionsbeschreibungen der Ausführungsbeispiele
der Regeleinrichtung unter Bezugnahme auf
Fig. 7 wurde angenommen, daß die Regelungsroutine gemäß dem
Ablaufdiagramm in Fig. 7 mit einer Zykluszeit bzw. in Zeitabständen
von 16 ms wiederholt wird und die Neufestlegung
des Sollwerts Rt für den Widerstand Rh des Heizelements 4 entsprechend
dem mittleren Wert Phm der dem Heizelement 4 zugeführten
Leistung Ph erfolgt, der als Ergebnis von 256 Messungen unter
der Bedingung berechnet ist, daß ein vorbestimmter Betriebszustand
über 2 s andauert. Dies bedeutet, daß daher der
Sollwert Rt für den Widerstand Rh des Heizelements 4 entsprechend
dem Mittelwert Phm der dem Heizelement 4 in einer Zeitdauer von
4096 ms zugeführten Leistung korrigiert wird. Zur Verbesserung
der Meßgenauigkeit ist es anzustreben, daß die Ermittlung des
Werts für die Zufuhr elektrischer Leistung zu dem Heizelement
4 auf einen Mittelwert einer möglichst großen
Anzahl von Messungen gestützt wird, falls der Betriebszustand
des Fahrzeugs über eine ausreichend lange Zeitdauer stabil
ist. Wenn jedoch das Fahrzeug mit starken Änderungen der
Betriebszustände betrieben wird und die Anzahl der Messungen
groß ist, ist die Ermittlung des Mittelwerts
nach Abschluß der vorbestimmten Anzahl von Messungen
erschwert, so daß daher die insbesondere für die Erneuerung
des Sollwerts Rt für den Widerstand Rh des Heizelements 4 dienenden
Prozesse mit einer zu geringen Häufigkeit ausgeführt werden
und das angestrebte Einhalten des Sollwerts Rt für den Widerstand
Rh des Heizelements 4 durch das unzureichende Lernen behindert
ist.
Die Fig. 15 ist eine Teildarstellung eines Ablaufdiagramms,
die zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems vorge
nommene Abwandlungen der Prozesse des in Fig. 7 gezeigten
Ablaufdiagramms zeigt. Die in Fig. 15 gezeigten Prozesse
stellen eine Abwandlung der Schritte 30 bis 70 des Ablaufdiagramms
nach Fig. 7 dar. Gemäß dieser Abwandlung ist
der in Schritt 30 geprüfte, vorbestimmte Betriebszustand
insbesondere der Leerlaufzustand, zu dessen Beurteilung ein
Parameter darin besteht, daß ein Leerlaufschalter wie z. B. der in
Fig. 6 gezeigte Leerlaufschalter 40 eingeschaltet ist. Wenn in
Schritt 30 ermittelt wird, daß der vorbestimmte
Betriebszustand über 2 s anhält, schreitet das Programm zu
Schritt 40 weiter, in dem die dem Heizelement 4 zugeführte
elektrische Leistung Ph berechnet wird und das Ergebnis
zu dem Wert Phn im Speicher auf die gleiche Weise addiert
wird wie gemäß dem Ablaufdiagramm in Fig. 7; in einem nächsten
Schritt 45 wird ein Zählwert N zum Zählen der
Anzahl von Berechnungen der Stromversorgungen des Heizele
ments 4 um "1" erhöht. Danach schreitet das Programm zu einem
Schritt 50 weiter, in dem ermittelt wird, ob N gleich 256
ist oder nicht. Falls N gleich 256 ist, schreitet das Programm
zu einem Schritt 60 weiter, in dem der die Summe aus
256 Messungen der dem Heizelement 4 zugeführten Leistung
darstellende Wert Phn in dem Speicher durch N, d. h. durch
256, geteilt wird, so daß auf gleiche Weise wie in
Schritt 60 des Ablaufdiagramms nach Fig. 7 der Mittelwert
Phm der dem Heizelement 4 zugeführten Leistung berechnet
wird.
Falls jedoch in Schritt 50 ermittelt wird, daß N nicht
gleich 256 ist, schreitet das Programm zu einem Schritt 51
weiter, in dem ermittelt wird, ob N gleich oder größer als
100 und kleiner als 256 ist. Wenn die Antwort "JA" ist,
schreitet das Programm zu einem Schritt 52 weiter, in dem
ermittelt wird, ob der Leerlaufschalter eingeschaltet ist
oder nicht. Falls ermittelt wird, daß der Leerlaufschalter
nicht eingeschaltet ist, bedeutet dies, daß der bis zu dem
gegenwärtigen Zeitpunkt fortgesetzte Leerlaufzustand nunmehr
beendet ist, aber gesammelte Daten über die dem Heizelement 4
zugeführte Leistung für eine Periode von mehr als 1600 ms
zur Verfügung stehen. Das Programm schreitet daher zu
Schritt 60 weiter, in dem der Wert Phn in dem Speicher
durch den gegenwärtigen Zählwert N dividiert wird, um den
Mittelwert Phm zu erhalten. Darauffolgend wird in einem
Schritt 65 der Wert N auf Null rückgesetzt, wonach das
Programm zu Schritt 70 fortschreitet, in dem gleichermaßen
wie bei Schritt 70 des Ablaufdiagramms in Fig. 7
die Korrekturgröße ΔRt für den Sollwert Rt für den Widerstand Rh des
Heizelements 4 von dem Mittelwert der dem Heizelement 4 zugeführten
Leistung ausgehend ermittelt wird.
Falls in Schritt 51 die Antwort "NEIN" ist, bedeutet
dies, daß die Anzahl der Messungen noch unzureichend ist.
Falls in Schritt 52 die Antwort "JA" ist, bedeutet
dies, daß die Messung weiter fortgesetzt werden kann. Daher
schreitet in beiden Fällen das Programm zu Schritt 90
weiter, ohne daß die Korrekturgröße ΔRt für den Sollwert Rt für
den Widerstand Rh des Heizelements 4 erneuert wird. Durch das
Einbeziehen dieser Kompromißlösung, gemäß der dann, wenn der
vorbestimmte Betriebszustand für das Gewinnen der Daten zum
Erneuern des Sollwerts Rt für den Widerstand Rh des Heizelements 4
über mindestens 1600 ms andauert, der Sollwert Rt entsprechend
den bis zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Daten geändert wird,
wird vermieden, daß die nach dem Lernprinzip arbeitende
Regeleinrichtung tatsächlich unwirksam wird, weil durch
nicht vorhersehbare Störungen der normalen Betriebszustände
des Fahrzeugs das Lernen unzureichend ist.
Claims (10)
1. Regeleinrichtung zum Regeln der Zufuhr elektrischer
Leistung zu einem Heizelement (4) eines Sauerstoffsensors (3)
zum Messen von Sauerstoff im Abgassystem einer Brennkraftma
schine (1) eines Fahrzeugs, mit einer Leistungs- und Wider
stands-Meßeinrichtung (12, 16, 18, 24) zum Messen des elektri
schen Widerstands (Rh) des Heizelements (4) und der dem Heiz
element (4) zugeführten elektrischen Leistung (Ph), einer Ein
richtung (6) zum Erfassen eines vorbestimmten Betriebszustands
der Brennkraftmaschine (1), einer Leistungszufuhrschaltein
richtung (14) zum Ein- und Ausschalten der Zufuhr elektrischer
Leistung zu dem Heizelement (4), und einer Recheneinrichtung
(26) zum Ausführen von Steuerungsrechenvorgängen und Steuern
der Leistungszufuhrschalteinrichtung (14) auf der Grundlage der
Steuerungsrechenvorgänge derart, daß die dem Heizelement (4)
zugeführte elektrische Leistung (Ph) auf einen Betrag einge
stellt wird, bei dem der elektrische Widerstand (Rh) der Heiz
einrichtung (4) mit einem Sollwert (Rt) übereinstimmt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Recheneinrichtung (26) das Tastverhältnis der Lei
stungszufuhrschalteinrichtung (14) derart steuert, daß die dem
Heizelement (4) zugeführte elektrische Leistung bei simultaner
Einstellung des Sollwertes (Rt) auf den Momentanwert des elek
trischen Widerstandes (Rh) des Heizelementes (4) auf einen vor
gegebenen Wert (Pho) eingestellt wird, wenn die Brennkraftma
schine in dem vorbestimmten Betriebszustand arbeitet.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Leistungs- und Widerstands-Meßeinrichtung (12, 16,
18, 24) eine Spannungsquelle (12), einen Vergleichswiderstand
(16) mit einem im wesentlichen konstanten elektrischen Wider
stand (Rc), der seriell mit der Spannungsquelle (12) und dem
Heizelement (4) verbunden ist, und eine Meßeinrichtung (18, 24)
zum Messen der Spannung (Vc) am Widerstand (16) aufweist.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Leistungszufuhrschalteinrichtung (14) einen seri
ell mit der aus dem Heizelement (4) und dem Vergleichswider
stand (16) bestehenden Reihenschaltung verbundenen Schalttran
sistor (14) aufweist, der in Übereinstimmung mit dem gesteuer
ten Tastverhältnis zur Steuerung der dem Heizelement (4) zuge
führten elektrischen Leistung leitend geregelt wird.
4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (26) zyklisch
über eine vorbestimmte Zeitdauer Daten (Phn) über die dem Heiz
element (4) durch die Leistungs- und Widerstands-Meßeinrichtung
(12, 16, 18, 24) zugeführte elektrische Leistung (Ph) sammelt
und die dem Heizelement zugeführte elektrische Leistung als
Mittelwert der Daten (Phm) bestimmt.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die vorbestimmte Zeitdauer gleich einer oder länger
als eine vorbestimmte minimale Zeitdauer, aber nicht länger als
eine vorbestimmte maximale Zeitdauer ist, während der die
Brennkraftmaschine in dem vorbestimmten Betriebszustand arbei
tet.
6. Regeleineinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (26) das Er
fassen der dem Heizelement (4) über die Leistungs- und Wider
stands-Meßeinrichtung (12, 16, 18, 24) zugeführten elektrischen
Leistung (Ph) beginnt, wenn die Brennkraftmaschine über eine
vorbestimmte Zeitdauer in dem vorbestimmten Betriebszustand ar
beitet.
7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (26) die dem
Heizelement (4) aber die Leistungs- und Widerstands-Meßein
richtung (12, 16, 18, 24) zugeführte elektrischen Leistungs
menge (Ph) erfaßt, wenn die Brennkraftmaschine (1) unmittelbar
einem vorgegebenen Vorher-Betriebszustand in dem vorbestimmten
Betriebszustand arbeitet.
8. Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß der Vorher-Betriebszustand darin besteht, daß das Fahr
zeug über eine vorbestimmte Zeitdauer mit einer Geschwindigkeit
innerhalb eines vorbestimmten normalen Geschwindigkeitsbereichs
gefahren ist.
9. Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Vorher-Betriebszustand darin besteht, daß die
Brennkraftmaschine mit einer Belastung und einer Drehzahl be
trieben wurde, die in einem vorbestimmten gegenseitig ausgewo
genen Bereich in Wechselbeziehung stehen.
10. Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Vorher-Betriebszustand darin besteht, daß ein
Mittelwert der in einer vorbestimmten Zeitspanne angesaugten
Luftmenge in einem vorbestimmten mittleren Bereich liegt.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13219588 | 1988-10-07 | ||
JP3900789 | 1989-03-31 | ||
JP1989088227U JPH0738844Y2 (ja) | 1988-10-07 | 1989-07-27 | 酸素センサ用ヒータ制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3933517A1 DE3933517A1 (de) | 1990-04-12 |
DE3933517C2 true DE3933517C2 (de) | 1998-05-07 |
Family
ID=27290006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3933517A Expired - Lifetime DE3933517C2 (de) | 1988-10-07 | 1989-10-06 | Regeleinrichtung für ein Heizelement eines Sauerstoffsensors |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4938196A (de) |
JP (1) | JPH0738844Y2 (de) |
DE (1) | DE3933517C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10250219A1 (de) * | 2002-10-23 | 2004-05-06 | Volkswagen Ag | Regler und Verfahren zur Regelung eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Sensors |
DE10244128B4 (de) * | 2002-09-23 | 2006-06-14 | Siemens Ag | Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2704991B2 (ja) * | 1989-09-12 | 1998-01-26 | 本田技研工業株式会社 | ヒータ付排気濃度センサの活性化判別方法 |
US5067465A (en) * | 1990-02-15 | 1991-11-26 | Fujitsu Ten Limited | Lean burn internal combustion engine |
US4993384A (en) * | 1990-04-04 | 1991-02-19 | Siemens Automotive L.P. | Electric motor operated throttle for I.C. engine powered automotive vehicle |
JPH04148856A (ja) * | 1990-10-12 | 1992-05-21 | Toyota Motor Corp | 酸素濃度検出センサのヒータ制御装置 |
US5111792A (en) * | 1991-06-07 | 1992-05-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus for controlling heater for oxygen sensor and fuel control apparatus using the same |
DE4132008C2 (de) * | 1991-09-26 | 2000-04-06 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Heizung einer Sauerstoffsonde |
US5259358A (en) * | 1992-07-14 | 1993-11-09 | Gas Research Institute | Air-fuel ratio control system for catalytic engine exhaust emission control |
US5291673A (en) * | 1992-12-21 | 1994-03-08 | Ford Motor Company | Oxygen sensor system with signal correction |
DE4300530C2 (de) * | 1993-01-12 | 2001-02-08 | Bosch Gmbh Robert | System zum Betreiben eines Heizelements für einen keramischen Sensor in einem Kraftfahrzeug |
US5454259A (en) * | 1993-08-02 | 1995-10-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Failure detecting apparatus in temperature controller of air-fuel ratio sensor |
JP3056365B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2000-06-26 | 三菱電機株式会社 | 酸素濃度センサの制御装置 |
DE4344961B4 (de) * | 1993-12-30 | 2004-05-06 | Robert Bosch Gmbh | Auswertevorrichtung für das Signal einer Sauerstoffsonde |
JP3257319B2 (ja) * | 1995-01-30 | 2002-02-18 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比検出装置および方法 |
GB9510086D0 (en) * | 1995-05-18 | 1995-07-12 | British Gas Plc | Internal combustion engine |
JP2812247B2 (ja) * | 1995-06-01 | 1998-10-22 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比センサの活性状態判定装置 |
US5637786A (en) * | 1995-07-05 | 1997-06-10 | Ford Motor Company | Series parallel heated oxygen sensor heater control |
JP3303638B2 (ja) * | 1995-12-05 | 2002-07-22 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
JP3275672B2 (ja) * | 1995-12-06 | 2002-04-15 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
JP3275676B2 (ja) * | 1995-12-14 | 2002-04-15 | トヨタ自動車株式会社 | 空燃比センサのヒータ制御装置 |
JPH09196889A (ja) * | 1996-01-16 | 1997-07-31 | Toyota Motor Corp | 空燃比検出装置 |
US5852228A (en) * | 1996-07-10 | 1998-12-22 | Denso Corporation | Apparatus and method for controlling oxygen sensor heating |
JP3204108B2 (ja) * | 1996-08-23 | 2001-09-04 | トヨタ自動車株式会社 | 空気温センサの異常検出装置 |
JP3340330B2 (ja) * | 1996-11-12 | 2002-11-05 | 株式会社ユニシアジェックス | エンジンにおける酸素センサの劣化診断装置 |
JP3385893B2 (ja) * | 1997-02-21 | 2003-03-10 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関用空燃比センサのヒータ制御装置 |
JP3760558B2 (ja) * | 1997-04-23 | 2006-03-29 | 株式会社デンソー | 酸素センサのヒータ制御装置 |
US6164125A (en) * | 1997-04-23 | 2000-12-26 | Denso Corporation | Detection of malfunction in gas concentration detection system |
JP3843881B2 (ja) * | 2001-05-31 | 2006-11-08 | 株式会社デンソー | ガス濃度センサのヒータ制御装置 |
JP4681170B2 (ja) * | 2001-08-28 | 2011-05-11 | 株式会社デンソー | ガスセンサ素子の温度制御装置及び温度制御方法 |
US20050263422A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-01 | Kohler James P | Cassette assembly |
US7745209B2 (en) | 2005-07-26 | 2010-06-29 | Corning Incorporated | Multilayered cell culture apparatus |
US7745210B2 (en) * | 2006-06-30 | 2010-06-29 | Corning Incorporated | Fluid flow diverter for cell culture vessel |
US7897379B2 (en) | 2007-02-26 | 2011-03-01 | Corning Incorporated | Device and method for reducing bubble formation in cell culture |
US9309491B2 (en) | 2007-05-29 | 2016-04-12 | Corning Incorporated | Cell culture apparatus for co-culture of cells |
DE102010042013A1 (de) * | 2010-10-06 | 2012-04-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Einstellung einer Temperatur eines Sensorelements |
US9897025B2 (en) * | 2015-03-31 | 2018-02-20 | GM Global Technology Operations LLC | Method for controlling an internal combustion engine |
US10429483B2 (en) * | 2017-05-04 | 2019-10-01 | Analog Devices Global | Internal integrated circuit resistance calibration |
US10871118B2 (en) * | 2017-11-13 | 2020-12-22 | Ford Global Technologies, Llc | Systems and methods for reducing a light-off time of an oxygen sensor |
JP6888563B2 (ja) * | 2018-02-13 | 2021-06-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2747643A1 (de) * | 1976-11-08 | 1978-05-11 | Thermo Lab Instr | Vorrichtung und verfahren zum messen der brenn- und sauerstoffmenge in einer gasstroemung |
DE3023430A1 (de) * | 1979-06-22 | 1981-01-08 | Nissan Motor | Vorrichtung zur rueckkopplungsregelung der gemischzufuhr einer brennkraftmaschine |
DE3040260A1 (de) * | 1979-10-25 | 1981-04-30 | Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa | Regelungsvorrichtung mit rueckfuehrung fuer das kraftstoff/luftgemischverhaeltnis einer brennkraftmaschine |
DE3231122A1 (de) * | 1982-08-21 | 1984-02-23 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Regeleinrichtung fuer die gemischzusammensetzung einer brennkraftmaschine |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5752649A (en) * | 1980-09-16 | 1982-03-29 | Nissan Motor Co Ltd | Oxygen sensor heating device |
JPS57197459A (en) * | 1981-05-29 | 1982-12-03 | Toshiba Corp | Oxygen density measuring device |
JPS58139111A (ja) * | 1982-02-12 | 1983-08-18 | Minolta Camera Co Ltd | ビデオプロジエクタ−用屈折型光学系 |
JPS59163556A (ja) * | 1983-03-08 | 1984-09-14 | Nippon Denso Co Ltd | 酸素濃度検出装置 |
JPS59224435A (ja) * | 1983-06-02 | 1984-12-17 | Mitsubishi Motors Corp | エンジン排気系o↓2センサ加熱装置 |
JPS60164240A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | Nippon Denso Co Ltd | 酸素濃度センサ用ヒ−タの制御装置 |
US4708777A (en) * | 1984-02-06 | 1987-11-24 | Nippondenso Co., Ltd. | Method and apparatus for controlling heater of a gas sensor |
JPS60202348A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-12 | Toyota Motor Corp | 酸素センサ用ヒ−タの制御装置 |
JPS60235047A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-21 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用ヒ−タ付酸素センサの温度制御方法 |
US4694809A (en) * | 1984-05-07 | 1987-09-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and system for internal combustion engine oxygen sensor heating control with time smoothing |
JPS60235048A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-21 | Toyota Motor Corp | 酸素センサの抵抗発熱式電気ヒ−タの通電制御方法 |
JPS60235050A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-21 | Toyota Motor Corp | 酸素センサの電気ヒ−タの通電制御方法 |
JPS6135347A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | 酸素センサの加熱装置 |
US4715343A (en) * | 1985-09-17 | 1987-12-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for controlling heater for heating air-fuel ratio sensor |
US4721084A (en) * | 1985-09-25 | 1988-01-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method for controlling an oxygen concentration sensor for sensing an oxygen concentration in an exhaust gas of an internal combustion engine |
JPH07119736B2 (ja) * | 1986-02-01 | 1995-12-20 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関における酸素濃度センサのヒ−タ通電制御装置 |
JP2548131B2 (ja) * | 1986-03-04 | 1996-10-30 | 本田技研工業株式会社 | 酸素濃度センサの制御方法 |
JP2505459B2 (ja) * | 1987-01-27 | 1996-06-12 | 日本碍子株式会社 | 酸素濃度測定装置の調整方法 |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP1989088227U patent/JPH0738844Y2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-27 US US07/413,231 patent/US4938196A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-10-06 DE DE3933517A patent/DE3933517C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2747643A1 (de) * | 1976-11-08 | 1978-05-11 | Thermo Lab Instr | Vorrichtung und verfahren zum messen der brenn- und sauerstoffmenge in einer gasstroemung |
DE3023430A1 (de) * | 1979-06-22 | 1981-01-08 | Nissan Motor | Vorrichtung zur rueckkopplungsregelung der gemischzufuhr einer brennkraftmaschine |
DE3040260A1 (de) * | 1979-10-25 | 1981-04-30 | Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa | Regelungsvorrichtung mit rueckfuehrung fuer das kraftstoff/luftgemischverhaeltnis einer brennkraftmaschine |
DE3231122A1 (de) * | 1982-08-21 | 1984-02-23 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Regeleinrichtung fuer die gemischzusammensetzung einer brennkraftmaschine |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10244128B4 (de) * | 2002-09-23 | 2006-06-14 | Siemens Ag | Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators |
DE10250219A1 (de) * | 2002-10-23 | 2004-05-06 | Volkswagen Ag | Regler und Verfahren zur Regelung eines in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Sensors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0319957U (de) | 1991-02-27 |
US4938196A (en) | 1990-07-03 |
JPH0738844Y2 (ja) | 1995-09-06 |
DE3933517A1 (de) | 1990-04-12 |
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