DE10124129A1

DE10124129A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors und Vorrichtung und Verfahren zum Steuern der Heizvorrichung eines Luft-/Kraftstoffverhälntissensors

Info

Publication number: DE10124129A1
Application number: DE10124129A
Authority: DE
Inventors: Hajime Hosoya; Koji Takahashi; Shigeo Ohkuma
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2001-11-29
Also published as: US20040173196A1; US6712054B2; US7017567B2; US20020008100A1

Abstract

Eine Vorrichtung, die versehen ist mit einer Schaltung zum Anlegen einer Spannung, um zur Messung der Elementtemperatur eines Sensorelements eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors, mit dem das Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine ausgestattet ist, zeitweise eine vorgegebene Spannung an das Sensorelement anzulegen, einer ersten Schaltung zum Abtasten des Sensorausgangs unmittelbar bevor diesem die Spannung aufgeprägt wird, und einer zweiten Schaltung zum Abtasten des Sensorausgangs, nachdem diesem die Spannung aufgeprägt wurde, wobei die Elementtemperatur des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors anhand der Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung und der Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung geschätzt wird. Ferner wird während der Messung des Innenwiderstands des Sensorelements des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors, mit dem das Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine ausgestattet ist, die an die Heizvorrichtung zum Aufheizen des Sensorelements angelegte Spannung konstant gehalten.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Messung des Luft-/Kraft stoffverhältnisses bei Brennkraftmaschinen und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoff verhältnissensors (einschließlich eines Sauerstoffsen sors), mit dem das Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine ausgestattet ist und der zum Steuern des Luft-/Kraft stoffverhältnisses des Motors verwendet wird, sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Heizvorrichtung zum Aufheizen eines Sensorelements, mit dem der Luft-/Kraftstoffverhältnissensor ausgestattet ist, anhand der gemessenen Elementtemperatur.

Es ist bereits eine Luft-/Kraftstoffverhältnis-Steuervor richtung für Brennkraftmaschinen bekannt, die mit Hilfe eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors, beispielsweise anhand der Sauerstoffkonzentration im Abgas, das Ist- Luft-/Kraftstoffverhältnis erfaßt, und die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge durch Rückkopplung steuert, derart, daß das Ist-Luft-/Kraftstoffverhältnis das Soll- Luft-/Kraftstoffverhältnis erreicht.

Um die obenerwähnte Rückkopplungssteuerung ausführen zu können, muß der Luft-/Kraftstoffverhältnissensor bereits aktiviert worden sein. Da ein Luft-/Kraftstoffverhältnis sensor dann aktiviert wird, wenn die Elementtemperatur eine vorgegebene Aktivierungstemperatur erreicht, ist der Luft-/Kraftstoffverhältnissensor mit einer Heizvorrich tung versehen, die das Sensorelement aufheizt, um die Elementtemperatur durch Steuern der Stromzufuhr zur Heizvorrichtung auf die Solltemperatur zu steuern.

Genauer wird der Innenwiderstand des Sensorelements gemessen und wird anhand des gemessenen Widerstands die Elementtemperatur geschätzt, wobei die Stromzufuhr zur Heizvorrichtung durch Rückkopplung in der Weise gesteuert wird, daß das Element die Solltemperatur erreicht (siehe JP 8-278279-A, JP 61-122556-A, JP 11-344466-A usw.).

Jedoch wird bei der Messung der Elementtemperatur des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (oder des damit zusam menhängenden Innenwiderstands des Sensorelements) in dem Fall, in dem zur Messung der Elementtemperatur (oder zur Messung des Innenwiderstands) dem Sensorelement eine vorgegebene Spannung aufgeprägt wird, um anhand der Sensorausgangsgröße zu diesem Zeitpunkt den Innenwider stand zu messen, von dem Luft-/Kraftstoffverhältnissensor auch während der Innwiderstandsmessung (während des Anlegens der Meßspannung) kontinuierlich eine Spannung zur Messung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses ausgegeben. Somit wird in dem Fall, in dem die Sensorausgangsgröße zur Messung des Innenwiderstands verwendet wird, der Schätzfehler der Elementtemperatur zu groß.

Zudem ist das Sensorelement in den letzten Jahren minia turisiert worden, während die Leistung der Heizvorrich tung erhöht wurde, um das Sensorelement schnell zu akti vieren und den aktivierten Zustand sicher aufrechtzuer halten, wodurch die Geschwindigkeit, mit der das Sensor element die Temperatur dem der Heizvorrichtung zugeführ ten Strom nachführt, erhöht wurde (relative Verringerung der Wärmekapazität des Sensorelements). Speziell in einer Luft-/Kraftstoffverhältnis-Steuervorrichtung, bei der die Stromzufuhr zur Heizvorrichtung durch Zweipunktregelung geregelt wird, schwankt deshalb aufgrund dieses Ein-/Aus schaltens der Stromzufuhr zur Heizvorrichtung die Temperatur des Sensorelements zeitweise und somit auch der Innenwiderstand des Elements. Dies ruft bei der Mes sung des Innenwiderstands einen Fehler hervor, der zu einer Herabsetzung der Schätzgenauigkeit der Elementtem peratur führt.

Diese Herabsetzung der Schätzgenauigkeit der Elementtem peratur führt beim Steuern der Stromzufuhr zur Heizvor richtung, um das Sensorelement aufzuheizen, nicht nur zu einer verringerten Möglichkeit, das Element auf die Solltemperatur zu steuern, sondern auch zu einer erhöhten Leistungsaufnahme der Heizvorrichtung. Dies beeinflußt die Rückkopplungssteuerung des Luft-/Kraftstoffverhält nisses negativ.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Elementtem peratur zu schaffen, die nicht zu dem obenerwähnten Nachteil der herkömmlichen Vorrichtung und des herkömmli chen Verfahrens führen, die anhand der genau gemessenen Elementtemperatur eine genaue Beurteilung des Aktivie rungszustands des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors ermöglichen, mit denen das Sensorelement durch Steuerung der Heizvorrichtung zum Aufheizen des Sensorelements anhand der genau gemessenen Elementtemperatur auf die gewünschte Elementtemperatur gebracht werden kann und mit denen die Genauigkeit der Luft-/Kraftstoffverhältnis- Rückkopplungssteuerung auf der Grundlage der obengenann ten Heizvorrichtungssteuerung erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 9, 10, 11 und 16 bzw. durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 17, 25 und 26. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhän gigen Ansprüchen angegeben.

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe geht die Erfindung wie folgt vor.

Wenn zur Messung der Elementtemperatur eine vorgegebene Spannung an das Sensorelement des Luft-/Kraftstoff verhältnissensors angelegt wird, wird der Sensorausgang sowohl unmittelbar, bevor diesem die vorgegebene Spannung aufgeprägt wird, als auch, nachdem diesem die vorgegebene Spannung aufgeprägt wurde, abgetastet.

Anhand der Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anle gen der vorgegebenen Spannung und der Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der vorgegebenen Spannung wird die Temperatur des Sensorelements geschätzt.

Durch dieses Vorgehen erhöht sich aufgrund der Tatsache, daß der Einfluß der Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der vorgegebenen Spannung auf die Spannungs ausgangsgröße des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors für die Luft-/Kraftstoffverhältnismessung berücksichtigt wird, die Schätzgenauigkeit der Temperatur des Sensor elements, wodurch unter anderem eine genaue Beurteilung der Aktivierung des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors ermöglicht wird.

Die Elementtemperatur kann durch Verwendung der Sensor ausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der vorgegebe nen Spannung als Basis und der Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der vorgegebenen Spannung als Korrekturpara meter geschätzt werden, jedoch kann die Elementtemperatur auch durch Berechnung des Innenwiderstands des Sensorele ments anhand der Sensorausgangsgröße geschätzt werden.

Außerdem wird bei der Messung des Innenwiderstands des Sensorelements des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors die an die Heizvorrichtung zum Aufheizen des Sensorelements angelegte Spannung konstant gehalten.

Dadurch kann die Temperaturschwankung des Sensorelements (mit anderen Worten, die Schwankung des Innenwiderstands des Sensorelements) vermieden werden, die durch die der Steuerung der Heizvorrichtung zum Aufheizen des Sensor elements innewohnende Schwankung der an die Heizvorrich tung angelegten Spannung verursacht wird, so daß der Innenwiderstand des Sensorelements genau gemessen werden kann und die Elementtemperatur anhand des gemessenen Innenwiderstands genau berechnet werden kann.

Ferner kann die Heizvorrichtung zum Aufheizen des Sensor element anhand der genau erfaßten Elementtemperatur durch Rückkopplung gesteuert werden, derart, daß die Element temperatur die Solltemperatur erreicht und der Sensor auf die gewünschte Temperatur gesteuert werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevor zugten Ausführungsform, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 das Schema einer Luft-/Kraftstoffverhältnis- Rückkopplungssteuervorrichtung für Motoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 die Struktur des Sensorelements des Luft-/Kraft stoffverhältnissensors;

Fig. 3 Kennliniendiagramme des Sensorelements des Luft-/Kraft stoffverhältnissensors;

Fig. 4 einen ersten Stromlaufplan für die Heizvorrich tung und das Sensorelement des Luft-/Kraft stoffverhältnissensors;

Fig. 5 einen Ablaufplan der Elementtemperaturmessungs routine gemäß einer erste Ausführungsform;

Fig. 6 einen Zeitablaufplan der Elementtemperaturmessung;

Fig. 7 einen Ablaufplan der Heizvorrichtungssteuerungs routine;

Fig. 8 einen Ablaufplan der Elementtemperaturmessungs routine gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 9 einen Ablaufplan der Elementtemperaturmessungs routine gemäß einer dritten Ausführungsform;

Fig. 10 einen zweiten Stromlaufplan für die Heizvorrich tung und das Sensorelement des Luft-/Kraft stoffverhältnissensors;

Fig. 11 einen Ablaufplan der Elementtemperaturmessungs routine gemäß einer vierten Ausführungsform;

Fig. 12 die Zweipunktregelung der Stromzufuhr während der Impedanzmessung;

Fig. 13 einen weiteren Stromlaufplan für die Heizvorrich tung des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors; und

Fig. 14 einen Ablaufplan der Elementtemperaturmessungs routine gemäß einer fünften Ausführungsform.

Fig. 1 ist ein Schema, das eine Luft-/Kraftstoff verhältnis-Rückkopplungssteuervorrichtung für Brennkraft maschinen zeigt.

Die Brennkraftmaschine 1 (im folgenden als Motor bezeich net) ist für jeden Zylinder mit einem Einspritzventil 3 versehen, das entweder einem Einlaß 2 bzw. einer Brenn kammer gegenüberliegt. Eine Steuereinheit 4 steuert die Kraftstoffeinspitzung aller Kraftstoffeinspritzventile 3.

Die Steuereinheit 4 berechnet die der stöchiometrischen Luftmenge (λ = 1) äquivalente Basis-Kraftstoffeinspritz menge Tp = K × Qa/Ne (wobei K konstant ist) beispiels weise aus der anhand eines von einem Luftstrommeßgerät 5 ausgegebenen Signals erfaßten Ansaugluftmenge Qa und der anhand eines von einem Kurbelwinkelsensor 6 ausgegebenen Signals erfaßten Drehzahl Ne. Die berechnete Basis-Kraft stoffeinspritzmenge wird anschließend über das Soll-Luft-/Kraft stoffverhältnis tλ und den Luft-/Kraftstoff verhältnis-Rückkopplungskoeffizienten (anhand eines von einem in einem Abgaskanal 7 angeordneten Luft-/Kraft stoffverhältnissensor 8 ausgegebenen Signals) korrigiert, wodurch eine endgültige Kraftstoffeinspritz menge Ti = Tp × (1/tλ) × α berechnet wird. Die Kraft stoffeinspritzimpulsbreite mit einer Impulsbreite, die der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge Ti entspricht, wird synchron mit der Motordrehung an jedes Kraft stoffeinspritzventil 3 ausgegeben.

Hier ist der Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 8 im Abgas kanal 7 angeordnet, um Signale auszugeben, die der Sauer stoffkonzentration im Abgas entsprechen. Anhand der vom Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 8 ausgegebenen Signale erfaßt die Steuereinheit 4 das Luft-/Kraftstoffverhältnis des dem Motor 1 zugeführten Luft-/Kraftstoffgemischs und legt, beispielsweise mit Hilfe eines Proportional-Inte gral-Reglers, durch Inkrementieren/Dekrementieren den Luft-/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffi zienten α fest, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis λ des Luft-/Kraftstoffgemischs durch Rückkopplung so zu steu ern, daß dieses das Soll-Luft-/Kraftstoffverhältnis tλ erreicht.

Außerdem ist der Luft-/Kraftstoffverhältnissensor 8 ein sogenannter Weitbereich-Luft-/Kraftstoffverhältnissensor, der durch ständiges Variieren seiner Ausgangsspannung entsprechend dem Luft-/Kraftstoffverhältnis dieses linear messen kann und mit einer Heizvorrichtung zum Aufheizen des Sensorelements versehen ist.

Die Struktur des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors 8 ist in Fig. 2 gezeigt.

In Fig. 2 ist der Sensorelementkörper 20 aus porösen Schichten eines elektrolytischen Materials wie etwa Zirkonoxid, das Sauerstoffionen leiten kann, gebildet. Im Sensorelementkörper 20 sind eine Heizvorrichtung 21, eine Umgebungsluftkammer 22 und eine Gasdiffusionskammer 23, in der Figur von unten nach oben, vorgesehen.

Wenn der Heizvorrichtung 21 Strom zugeführt wird, heizt diese das Sensorelement auf.

Die Umgebungsluftkammer 22 ist so ausgebildet, daß sie mit der Umgebungsluft als Referenzgas außerhalb des Abgaskanals in Verbindung steht.

Die Gasdiffusionskammer 23 ist so ausgebildet, daß sie über eine in der in der Figur oben liegenden Oberfläche des Körpers 20 ausgebildeten Abgaseinleitungsbohrung 24 und über eine beispielsweise aus γ-Aluminiumoxid gebilde ten Schutzschicht 25 mit dem Abgas in Kontakt steht.

Durch eine an der oberen Wand der Umgebungsluftkammer 22 ausgebildete Elektrode 26A und einer an der unteren Wand der Gasdiffusionskammer 23 ausgebildete Elektrode 26B ist ein Nernstzellenabschnitt 26 gebildet.

Außerdem ist durch eine an der oberen Wand der Gasdiffu sionskammer 23 ausgebildete Elektrode 27A und eine an der oberen Wand des Körpers 20 ausgebildete Elektrode 27B ein Pumpenzellenabschnitt 27 gebildet, der mit der Schutz schicht 28 bedeckt ist.

Der Nernstzellenabschnitt 26 erzeugt zwischen seinen Elektroden 26A und 26B eine Spannung, die dem durch die Sauerstoffionenkonzentration (Sauerstoffpartialdruck) in der Gasdiffusionskammer 23 beeinflußten Sauerstoffparti aldruck entspricht. Somit kann durch Messung dieser Spannung ermittelt werden, ob das Luft-/Kraft stoffverhältnis in bezug auf die stöchiometrische Luftmenge (λ = 1) fett oder mager ist.

Wenn an den Pumpenzellenabschnitt 27 eine vorgegebenen Spannung angelegt wird, bewegen sich die Sauerstoffionen in der Gasdiffusionskammer 23, so daß zwischen den Elek troden 27A und 27B des Pumpenzellenabschnitts Strom fließt. Da der Wert (Grenzwert) ip des Stroms, der zwi schen den Elektroden 27A und 27B des Pumpenzellenab schnitts fließt, wenn an diesen eine vorgegebene Spannung angelegt wird, durch die Sauerstoffionenkonzentration in der Gasdiffusionskammer 23 beeinflußt wird, kann durch das Messen dieses Werts das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Abgases erfaßt werden.

Mit anderen Worten, wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann dadurch, daß sich die Spannungs-/Stromkennlinie des Pumpenzellenabschnitts 27 mit dem Luft-/Kraft stoffverhältnis λ ändert, nach Anlegen einer vorge gebenen Spannung Vp an den Pumpenzellenabschnitt aus dem Stromwert ip das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Abgases erfaßt werden.

Außerdem wird auf der Grundlage des Mager/Fett-Ausgangs signals des Nernstzellenabschnitts 26 die Polung der an den Pumpenzellenabschnitt angelegten Spannung bestimmt, so daß, wie in Fig. 3B gezeigt ist, sowohl im Bereich des fetten Luft-/Kraftstoffverhältnisses als auch im Bereich des mageren Luft-/Kraftstoffverhältnisses anhand des Werts ip des durch den Pumpenzellenabschnitt fließenden Stroms eine Weitbereich-Messung des Luft-/Kraftstoff verhältnisses λ ausgeführt werden kann.

Fig. 4 zeigt einen ersten Stromlaufplan zur Steuerung des Sensorelements 20 und der Heizvorrichtung 21 zum Aufhei zen des Sensorelements im Luft-/Kraftstoffverhältnis sensor 8.

Die Ausgangsspannung Vs des Sensorelements 20 im Luft-/Kraft stoffverhältnissensor 8 wird entsprechend dem Luft-/Kraft stoffverhältnis kontinuierlich verändert, wobei dieses Ausgangssignal in die Steuereinheit 4 eingegeben wird.

Ferner wird zur Messung der Elementtemperatur (zur Mes sung des Innenwiderstands) des Sensorelements 20 über ein Schaltelement 13 und einen Referenzwiderstand R0 eine vorgegebene Spannung Vcc (beispielsweise von 5 V) an dieses Sensorelement angelegt.

Deshalb wird dann, wenn das Schaltelement während der Elementtemperaturmessung auf EIN wechselt, am Ausgang Vs des Sensorelements 11 die Spannung zur Messung der Ele menttemperatur überlagert.

An die Heizvorrichtung 21 wird eine Batteriespannung VB angelegt, wobei in der Stromversorgungsschaltung ein Schaltelement 14 angeordnet ist.

Eine CPU 15 in der Steuereinheit 4 liest zu einem vorge gebenen Zeitpunkt das Ausgangssignal des Sensorelements 20 über ein Filter (Glättungsschaltung) 16 und einen A/D- Umsetzer 17, wobei das Schaltelement 13 zum Anlegen der zur Messung der Elementtemperatur verwendeten Spannung zweipunktgeregelt wird.

Außerdem führt die CPU 15 eine Zweipunktregelung des Schaltelements 14 zur Steuerung der Heizvorrichtung über einen A/D-Umsetzer 18 aus, um dadurch die Stromzufuhr menge für die Heizvorrichtung 21 zu regeln.

Als nächstes werden unter Bezug auf ein Ablaufdiagramm die Steuerungsschritte der CPU 15 erläutert.

Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das die in einem vorgege benen Kurbelwinkelzyklus auszuführende Routine für die Messung der Elementtemperatur gemäß einer ersten Ausfüh rungsform zeigt.

Im Schritt 1 (in der Zeichnung wie auch im folgenden mit "S1" abgekürzt) wird die Sensorausgangsgröße Vs eingele sen und als Vaf = Vs festgelegt, anhand dessen das Luft-/Kraft stoffverhältnis λ erfaßt wird.

Im Schritt 2 wird das Schaltelement 13 auf EIN geschaltet und das Anlegen der Spannung Vcc zur Messung der Element temperatur des Sensorelements 20 angestoßen. Mit anderen Worten, das Anlegen der Spannung Vcc zur Messung der Elementtemperatur des Sensorelements 20 wird unmittelbar nach dem Abtasten des Sensorausgangs zur Messung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses angestoßen.

Im Schritt 3 wird nach dem Verstreichen einer vorgegebe nen Zeit T1 seit dem Anstoßen der Spannungsanlegung zur Messung der Elementtemperatur die Sensorausgangsgröße Vs eingelesen und für die Messung des Innenwiderstand des Sensorelements 20 als Vr = Vs festgelegt.

Im Schritt 4 wird die Sensorausgangsgröße Vr nach der Spannungsanlegung durch die Sensorausgangsgröße Vaf unmittelbar vor der Spannungsanlegung korrigiert. Ge nauer, die Sensorausgangsgröße Vaf unmittelbar vor der Spannungsanlegung wird von der Sensorausgangsgröße Vr nach der Spannungsanlegung subtrahiert, um somit eine korrigierte Sensorausgangsgröße Vr = Vr - Vaf zu erhal ten.

Im Schritt S wird der Innenwiderstand Rs des Sensorele ments 20 anhand der korrigierten Sensorausgangsgröße Vr berechnet.

Genauer, wenn der Strom, der durch das Sensorelement 20 fließt, gleich i ist und
Vs = Vr,
Vr = i × Rs,
Vcc - Vr = 1 × R0,
kann der Innenwiderstand Rs durch die Gleichung

Rs = Vr/[(Vcc - Vr)/R0]

berechnet werden.

Im Schritt 6 wird anhand des Innenwiderstands Rs des Sensorelements 20, beispielsweise durch Bezugnahme auf eine Tabelle, die Elementtemperatur Ts berechnet. Wenn die Elementtemperatur Ts zunimmt, nimmt der Innenwider stand Rs ab. Somit kann die Elementtemperatur Ts aus dem Innenwiderstand Rs berechnet werden.

Im Schritt 7 wird das Schaltelement 13 nach dem Verstrei chen einer zweiten vorgegebenen Zeit T2 seit dem Anstoßen der Spannungsanlegung zur Messung der Elementtemperatur auf AUS geschaltet, um dadurch das Anlegen der Spannung Vcc an das Sensorelement 11 zur Messung der Elementtempe ratur zu beenden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 werden die Auswirkungen der obenerwähnten Elementtemperaturmessung erklärt.

In dem Fall, in dem dem Sensorelement des Luft-/Kraft stoffverhältnissensors zur Elementtemperaturmessung eine Spannung aufgedrückt wird, ändert sich dadurch, daß die Sensorausgangsgröße mit einem der Sauerstoffbatterie des Sensorelements entsprechenden Ausgangssignal überla gert wird, zumeist die Sensorausgangsgröße nach der Spannungsanlegung, obwohl die Elementtemperatur konstant ist, wodurch ein Fehler bei der Schätzung der Elementtem peratur hervorgerufen wird.

Deshalb wird durch Korrektur der Sensorausgangsgröße Vr nach der Spannungsanlegung durch die Sensorausgangsgröße Vaf unmittelbar vor der Spannungsanlegung oder genauer durch Festlegung der korrigierten Sensorausgangsgröße Vr auf Vr = Vr - Vaf der Einfluß der Sauerstoffbatterie beseitigt, so daß der Innenwiderstand Rs anhand der korrigierten Sensorausgangsgröße Vr korrekt berechnet wird und der Schätzfehler der Elementtemperatur Ts ver mieden wird.

Außerdem wird bei der Messung des Luft-/Kraft stoffverhältnisses durch Abtasten des Sensoraus gangs in einem vorgegebenen Kurbelwinkelzyklus dem Sen sorelement die Spannung zur Messung der Elementtemperatur unmittelbar nach dem Abtasten des Sensorausgangs aufge drückt. Dadurch wird die Häufigkeit der Fälle, in denen das Luft-/Kraftstoffverhältnis nicht erfaßt werden kann, weil die Spannung unter anderem zu Zeitpunkten angelegt wird, in denen eine hohe Drehzahl herrscht, minimiert und ferner der Einfluß auf die Steuerung des Luft-/Kraft stoffverhältnisses minimiert. Außerdem kann der Sensorausgang zur Messung des Luft-/Kraft stoffverhältnisses abgetastet werden, anstatt den Sensorausgang unmittelbar vor der Spannungsanlegung abzutasten.

Fig. 7 ist ein Ablaufplan der Heizvorrichtungssteuerungs routine, die zu vorgegebenen Zeitpunkten auszuführen ist.

Im Schritt 101 wird die durch die Routine von Fig. 5 zuletzt berechnete Elementtemperatur Ts eingelesen.

Im Schritt 102 wird entsprechend der Abweichung der Ist- Elementtemperatur Ts von der Solltemperatur mit Hilfe eines herkömmlichen PID-Reglers die Einschaltdauer HDUTY (in %) der Heizvorrichtung berechnet, um über diese die Elementtemperatur Ts der Solltemperatur anzunähern.

Genauer, wenn die Ist-Elementtemperatur Ts niedriger als die Solltemperatur ist, wird die Einschaltdauer HDUTY der Heizvorrichtung erhöht, so daß sich die der Heizvorrich tung 21 zugeführte Strommenge (das Stromzufuhrzeitver hältnis) erhöht. Umgekehrt wird die Einschaltdauer HDUTY der Heizvorrichtung verringert, so daß sich die der Heizvorrichtung 21 zugeführte Strommenge (das Stromzu fuhrzeitverhältnis) verringert, wenn die Ist-Elementtem peratur Ts höher als die Solltemperatur ist.

Im Schritt 103 wird die berechnete Einschaltdauer HDUTY der Heizvorrichtung ausgegeben, wodurch das Schaltelement 14 zur Steuerung der der Heizvorrichtung 21 zugeführten Strommenge in der Weise auf EIN oder auf AUS geschaltet wird, daß die Elementtemperatur Ts zur Solltemperatur konvergiert.

In der obigen Ausführungsform wird auf der gleichen Grundlage, wie die Elementtemperatur Ts berechnet wird, der Innenwiderstand Rs des Sensorelements 20 ermittelt, wobei die Elementtemperatur Ts während der Heizvorrich tungssteuerung zur Erreichung der Solltemperatur durch Rückkopplung gesteuert wird. Da die Elementtemperatur Ts jedoch anhand des Innenwiderstands Rs bestimmt wird, kann diese Rückkopplungssteuerung ohne Berechnung der Element temperatur Ts vorgenommen werden.

In diesem Fall ist die Elementtemperatur niedrig, wenn der Ist-Innenwiderstand Rs größer als der Soll-Innen widerstand ist, weshalb die Einschaltdauer HDUTY der Heizvorrichtung 21 und somit die dieser zugeführte Strom menge erhöht wird. Umgekehrt ist die Elementtemperatur hoch, wenn der Ist-Innenwiderstand Rs kleiner als der Soll-Innenwiderstand ist, weshalb die Einschaltdauer HDUTY der Heizvorrichtung 21 und somit die dieser zuge führte Strommenge verringert wird.

Als nächstes werden weitere Ausführungsformen der Erfin dung erklärt.

Fig. 8 ist ein anstelle des Ablaufplans von Fig. 5 auszu führender Ablaufplan der Elementtemperaturmessungsroutine gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Die Schritte 51 bis 53 entsprechen den Schritten 1 bis 3 im Ablaufplan von Fig. 5.

Im Schritt 54 wird der Innenwiderstand Rs des Sensor elements 11 anhand der nicht korrigierten Sensorausgangs größe Vr nach der Spannungsanlegung berechnet.

Im Schritt 55 wird aus der Sensorausgangsgröße Vaf unmit telbar vor Spannungsanlegung der Korrekturwert für den Innenwiderstand Rs (Rs-Korrekturwert) berechnet.

Im Schritt 56 wird der im Schritt 54 berechnete Innenwi derstand Rs durch den im Schritt 55 berechneten Rs-Kor rekturwert korrigiert.

Die Korrektur wird hierbei in der Weise ausgeführt, daß dann, wenn die Sensorausgangsgröße Vaf unmittelbar vor Spannungsanlegung größer ist, der Innenwiderstand Rs auf einen kleineren Wert korrigiert wird, da in diesem Fall der berechnete Innenwiderstand Rs größer als der Istwert ist.

Danach wird im Schritt 57 die Elementtemperatur Ts anhand des (korrigierten) Innenwiderstands Rs des Sensorelements 11, beispielsweise durch Bezugnahme auf eine Tabelle, berechnet. Der Schritt 58 entspricht dem Schritt 7 im Ablaufplan von Fig. 5.

Fig. 9 ist ein anstelle des Ablaufplans von Fig. 5 auszu führender Ablaufplan der Elementtemperaturmessungsroutine gemäß einer dritten Ausführungsform.

Die Schritte 61 bis 63 entsprechen den Schritten 1 bis 3 im Ablaufplan von Fig. 5.

Im Schritt 64 wird der Innenwiderstand Rs des Sensorele ments 11 anhand der nicht korrigierten Sensorausgangs größe Vr nach der Spannungsanlegung berechnet. Im Schritt 65 wird die Elementtemperatur Ts, beispielsweise durch Bezugnahme auf eine Tabelle, anhand des Innenwiderstands Rs des Sensorelements 20 berechnet.

Im Schritt 66 wird aus der Sensorausgangsgröße Vaf unmit telbar vor Spannungsanlegung der Korrekturwert für die Elementtemperatur Ts (Ts-Korrekturwert) berechnet.

Im Schritt 67 wird die im Schritt 64 berechnete Element temperatur Ts durch den im Schritt 66 berechneten Ts- Korrekturwert korrigiert.

Die Korrektur wird hierbei in der Weise ausgeführt, daß dann, wenn die Sensorausgangsgröße Vaf unmittelbar vor Spannungsanlegung größer ist, der Innenwiderstand Rs auf einen kleineren Wert korrigiert wird, da in diesem Fall der berechnete Innenwiderstand Rs größer als der Istwert ist und die Elementtemperatur Ts somit einen Wert ergibt, der kleiner als die Ist-Temperatur ist. Dementsprechend wird die korrigierte Elementtemperatur Ts zur Steuerung der Heizvorrichtung oder dergleichen hergenommen. Der Schritt 68 entspricht dem Schritt 7 im Ablaufplan von Fig. 5.

Als nächstes wird erläutert, in welcher Weise die Impe danz des Sensorelements des Luft-/Kraftstoffverhältnis sensors 8 gemessen wird und anhand der gemessenen Impedanz die Elementtemperatur ermittelt wird.

Fig. 10 zeigt eine zweite Steuerschaltung für den Sensor elementabschnitt 20 des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (den Nernstzellenabschnitt 26, den Pumpenzellenabschnitt 27) und die Heizvorrichtung 21 zum Aufheizen des Sensor elements.

In der vorliegenden Steuerschaltung wird zur Impedanzmes sung, von einem Mikrocomputer 30 gesteuert, eine Wechsel spannung aus einer Wechselspannungsquelle 31 an den Nernstzellenabschnitt 26 angelegt, wobei der durch den Nernstzellenabschnitt 26 fließende Strom spannungsumge setzt ist und durch einen Strommeßwiderstand 32 und einen Meßverstärker 33 erfaßt wird.

Das Signal des Meßverstärkers 33 wird beispielsweise in eine Impedanz-Meßschaltung 34 mit einem Hochpaßfilter und einem Integrator eingegeben, um dadurch bei der Erfassung der Impedanz R1 lediglich die Amplitude der Wechselstrom komponente zu berücksichtigen. Auf diese Weise kann die Impedanz R1 des Nernstzellenabschnitts 26 gemessen wer den.

Außerdem wird das Signal des Meßverstärkers 33 durch ein Tiefpaßfilter 35 geschickt, so daß lediglich die Gleich stromkomponente genommen wird, um die vom Nernstzellenab schnitt 26 erzeugte Spannung, die der Sauerstoffkonzen tration entspricht, zu erfassen. Auf diese Weise kann die Verarmung/Anreicherung der Sauerstoffkonzentration erfaßt werden.

Unter der Steuerung des Mikrocomputers 30 wird an den Pumpenzellenabschnitt 27 eine vorgegebene Spannung Vp aus einer Gleichspannungsquelle 36 angelegt, jedoch ist die Polung entsprechend der von dem Nernstzellenabschnitt 26 erfaßten Verarmung/Anreicherung der Sauerstoffkonzentra tion ausgerichtet, so daß der durch den Pumpenzellenab schnitt 27 fließende Strom spannungsumgesetzt ist und durch einen Strommeßwiderstand 37 und einen Meßverstärker 38 erfaßt wird. Auf diese Weise wird das Luft-/Kraft stoffverhältnis λ erfaßt.

Zum Anlegen einer Batteriespannung VB an die Heizvorrich tung 21 wird eine Batterie verwendet. Da ähnlich wie in der ersten Steuerschaltung (Fig. 4) in der Stromversor gungsschaltung ein Schaltelement 39 angeordnet ist, führt normalerweise der Mikrocomputer 30 die Zweipunktregelung des Schaltelements 39 aus, wodurch die der Heizvorrich tung 21 zugeführte Strommenge geregelt werden kann.

Fig. 11 ist ein durch den Mikrocomputer 30 zu vorgegebe nen Zeitpunkten auszuführender Ablaufplan der Elementtem peraturmessungsroutine gemäß einer vierten Ausführungs form.

Im Schritt 71 werden verschiedene Betriebsbedingungen eingelesen.

Im Schritt 72 wird festgestellt, ob die Bedingung, die eine Messung der Impedanz R1 zuläßt, erfüllt ist. Hierbei wird diese Bedingung erfüllt, wenn der Einfluß des durch die Änderung der Abgasdurchflußmenge hervorgerufenen Wärmeentzugs gering ist, also beispielsweise dann, wenn die Betriebsbedingung des Motors einer vorgegebenen Drehzahl Ne und einer vorgegebenen Kraftstoffeinspritz menge Tp entspricht.

Wenn die Bedingung, die eine Messung der Impedanz R1 zuläßt, nicht erfüllt ist, kehrt die Prozedur zum Schritt 71 zurück.

Wenn die Bedingung, die eine Messung der Impedanz R1 zuläßt, erfüllt ist, setzt die Prozedur mit dem Schritt 73 fort, in dem die Einschaltdauer (HDUTY) der Heizvor richtung auf 0 (%) eingestellt wird, worauf die Prozedur mit dem Schritt 74 fortsetzt.

Im Schritt 74 wird die Impedanz des Sensorelements (Nernstzellenabschnitts 26) gemessen. Genauer, an den Nernstzellenabschnitt 26 wird eine vorgegebene Wechsel spannung aus der Wechselspannungsquelle 31 angelegt und zu diesem Zeitpunkt die am Stromerfassungswiderstand 32 abgegriffene Spannung eingelesen, aus der dann die Impe danz R1 des Nernstzellenabschnitts 26 ermittelt wird.

Das heißt, daß, wie in Fig. 12A gezeigt ist, während der Messung der Impedanz R1 die Stromversorgung der Heizvor richtung zum Aufheizen des Sensorelements auf AUS ge schaltet wird (angelegte Spannung; 0 V) und dieser Zu stand beibehalten wird.

Die Prozedur setzt mit dem Schritt 75 fort, in dem die Elementtemperatur anhand der im Schritt 74 gemessenen Impedanz R1, beispielsweise durch Durchsuchen einer im voraus angelegten Tabelle für die Elementtemperatur und einen theoretischen Wert der Impedanz R1, ermittelt wird.

Nach Beendigung dieser Impedanzmessung wird die normale Zweipunktregelung der Stromversorgung der Heizvorrichtung 21 wiederaufgenommen.

Durch die obige Routine wird die Stromzufuhr zur Heizvor richtung zum Aufheizen des Sensorelements während der Messung der Impedanz des Sensorelements unterbrochen (wobei die angelegte Spannung konstant auf 0 V gehalten wird), so daß die Impedanz bei einer Elementtemperatur gemessen werden kann, die annähernd gleich der Abgastem peratur zu diesem Zeitpunkt ist, wodurch die zeitweise Schwankung der Sensorelementtemperatur vermieden wird. Dadurch wird die Genauigkeit der Messung der Sensorele mentimpedanz und somit die Genauigkeit der Messung der Sensorelementtemperatur erhöht.

Außerdem kann im Schritt 73 des Ablaufplans von Fig. 11 die Einschaltdauer HDUTY der Heizvorrichtung während der Messung der Impedanz des Sensorelements auf 100 (%) eingestellt werden, um die Stromversorgung der Heizvor richtung auf EIN zu schalten, und dieser Zustand beibe halten werden, wie in Fig. 12B gezeigt ist. Dadurch kann die angelegte Spannung auf einem maximalen Einstellwert konstant gehalten werden, wodurch die zeitweise Schwan kung der Sensorelementtemperatur vermieden wird und eine Impedanzmessung in einem stabilen Zustand ermöglicht wird.

Die Spannung während der Impedanzmessung kann im voraus, beispielsweise durch Widerstandseinstellung, ohne die obenerwähnte Zweipunktregelung auszuführen, festgelegt werden. Ein Steuerschaltung zum Steuern der Heizvorrich tung des Sensorelements für einen solchen Fall ist in Fig. 13 gezeigt.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist die vorliegende Steuer schaltung so beschaffen, daß die Stromzufuhr zur Heizvor richtung 21 ähnlich wie in der obenerwähnten Ausführungs form im Normalzustand durch eine vom Mikrocomputer 30 ausgeführte Zweipunktregelung des Schaltelements 39 gesteuert wird, hingegen während der Impedanzmessung ein im voraus durch Einstellung des Widerstands des Schalters 40 ein Wert für die an die Heizvorrichtung 21 anzulegende Spannung gewählt wird.

Wie in Fig. 13B gezeigt ist, legt der Schalter 40 eine an die Heizvorrichtung 21 anzulegende Spannung beispiels weise durch willkürliche Wahl mehrerer Widerstände fest.

Fig. 14 ist ein Ablaufplan der Elementtemperaturmessungs routine gemäß einer fünften Ausführungsform.

Die Schritte 81 und 82 entsprechen den Schritten 71 und 72 des Ablaufplans von Fig. 11, so daß deren Erläuterung entfällt.

Wenn im Schritt 82 die Bedingung, die eine Messung der Impedanz R1 zuläßt, erfüllt ist, setzt die Prozedur mit dem Schritt 83 fort.

Im Schritt 83 wird die Soll-Heizspannung während der Impedanzmessung, beispielsweise durch Durchsuchen eines im voraus angelegten Kennfelds, anhand der abgefragten Drehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Tp bestimmt. Auf diese Weise kann die angelegte Spannung so einge stellt werden, daß sie einer Abgastemperatur entspricht, die annähernd gleich der Elementtemperatur ist, so daß die Schwankung der Elementtemperatur vermieden wird.

Als nächstes wird im Schritt 84 der Widerstand des Schal ters 40 eingestellt, um die Heizspannung auf die im Schritt 83 bestimmte Soll-Heizspannung einzustellen. Danach setzt die Prozedur mit dem Schritt 85 fort, in dem die Impedanz R1 gemessen wird.

Danach setzt die Prozedur mit dem Schritt 86 fort, in dem beispielsweise die im voraus angelegte Tabelle für die Elementtemperatur und den theoretischen Wert der Impedanz R1 durchsucht werden, um anhand der im Schritt 85 gemes senen Impedanz die Elementtemperatur zu ermitteln.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß während der Impe danzmessung die anhand der Motordrehzahl Ne und der Kraftstoffeinspritzmenge Tp festgelegte Spannung an die Heizvorrichtung angelegt wird, wodurch die Schwankung der Elementtemperatur vermieden wird und außerdem die Tempe raturänderung vor und nach der Impedanzmessung minimiert wird und eine noch genauere Impedanzmessung ermöglicht wird.

Obwohl die Erfindung mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurde, können selbstverständ lich viele weitere möglich Modifikationen und Abänderun gen vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Umfang der Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.

Beispielsweise ist die Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, in denen die Heizvorrich tungssteuerung (im Normalzustand) durch eine Zweipunktre gelung ausgeführt wird. Die gleichen vorteilhaften Wir kungen können ebenso in dem Fall erzielt werden, in dem die Heizvorrichtungssteuerung durch ein Verfahren, das sich von dem Verfahren, bei dem die Heizvorrichtung durch Anlegen einer Spannung gesteuert wird, unterscheidet, ausgeführt wird.

Die gesamten Inhalte von JP-2000-144427-A, eingereicht am 17. Mai 2000, und von JP-2000-197020-A, eingereicht am 29. Juni 2000, sind hiermit durch Literaturhinweis einge fügt.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8), mit dem das Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine (1) ausgestattet ist, gekennzeichnet durch
eine Spannungsanlegungsschaltung zum zeitweisen Anlegen einer vorgegebenen Spannung an ein Sensorelement (20) des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8), um die Elementtemperatur zu messen; und
eine Rechenschaltung, die den Sensorausgang (Vs) abtastet, unmittelbar bevor diesem die vorgegebene Span nung aufgeprägt wird und nachdem diesem die vorgegebene Spannung aufgeprägt wurde, und anhand der Sensorausgangs größe unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung und der Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung die Elementtemperatur des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8) schätzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Rechenschaltung die Elementtemperatur anhand der Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung schätzt und die Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung als Korrekturparameter verwendet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Rechenschaltung die Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung anhand der Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung korrigiert und die Elementtemperatur anhand der korrigierten Sensoraus gangsgröße schätzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Rechenschaltung anhand der Sensorausgangs größe unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung die Sen sorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung korri giert, anhand der korrigierten Sensorausgangsgröße den Innenwiderstand des Sensorelements (20) berechnet und anhand des berechneten Innenwiderstands die Elementtem peratur berechnet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Rechenschaltung zum Berechnen der korrekten Sensorausgangsgröße die Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung von der Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung subtrahiert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Rechenschaltung anhand der Sensorausgangs größe nach dem Anlegen der Spannung den Innenwiderstand des Sensorelements (20) berechnet, anhand der Sensoraus gangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung den berechneten Innenwiderstand korrigiert und anhand des korrigierten Innenwiderstands die Elementtemperatur berechnet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Rechenschaltung anhand der Sensorausgangs größe nach dem Anlegen der Spannung den Innenwiderstand des Sensorelements (20) berechnet, anhand des berechneten Innenwiderstands die Elementtemperatur berechnet und die berechnete Elementtemperatur anhand der Sensorausgangs größe unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung korri giert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Rechenschaltung die Sensorausgangsgröße in einem vorgegebenen Zyklus einliest, um das Luft-/Kraft stoffverhältnis zu erfassen, und die Spannungsanle gungsschaltung unmittelbar nach dem Einlesen der Sensor ausgangsgröße eine vorgegebene Spannung an das Sensorele ment (20) anlegt, um die Elementtemperatur zu messen.

9. Vorrichtung zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8), gekennzeichnet durch
eine Spannungsanlegungsschaltung, die zur Elementtemperaturmessung zeitweise eine vorgegebene Spannung an das Sensorelement (20) eines Luft-/Kraft stoffverhältnissensors (20), mit dem das Auspuffsy stem einer Brennkraftmaschine (1) ausgestattet ist, anlegt;
eine erste Sensorausgang-Abtastschaltung, die den Sensorausgang (Vs) unmittelbar, bevor diesem eine Span nung aufgeprägt wird, abtastet;
eine zweite Sensorausgang-Abtastschaltung, die den Sensorausgang (Vs), nachdem diesem eine Spannung aufgeprägt wurde, abtastet;
eine Elementtemperatur-Schätzeinrichtung, die die Elementtemperatur des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8) anhand der Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung und der Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung zu schätzen.

10. Vorrichtung zum Steuern einer Heizvorrichtung (21) eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8), die eine Einrichtung zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8) nach Anspruch 1 umfaßt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Steuern der Stromzufuhr zur Heizvorrichtung (21) zum Aufheizen des Sensorelements (20), mit dem der Luft-/Kraft stoffverhältnissensor (8) ausgestattet ist, um die Stromzufuhr durch Rückkopplung so zu steuern, daß die Elementtemperatur eine Solltemperatur erreicht.

11. Vorrichtung zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8), gekennzeichnet durch
eine Heizvorrichtung zum Aufheizen des Sensor elements (20) eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8), mit dem das Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine (1) ausgestattet ist;
eine Innenwiderstandsmeßschaltung, um den Innenwiderstand des Sensorelements (20) zu messen;
eine Rechenschaltung, die anhand des gemessenen Innenwiderstands die Elementtemperatur berechnet und anhand der berechneten Elementtemperatur die der Heizvor richtung (21) zum Aufheizen des Sensorelements (20) zuzuführende Strommenge berechnet;
eine Heizvorrichtungssteuerschaltung, um die Heizvorrichtung (21) anhand der berechneten Stromzufuhr menge zu steuern; und
eine Steuerschaltung für die an die Heizvorrich tung (21) angelegte Spannung zum Aufheizen des Sensorele ments (20), um diese während der Innenwiderstandsmessung des Sensorelements (20) konstant zu halten.

12. Vorrichtung zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft-/Kraft stoffverhältnissensor (8) versehen ist mit einem Nernstzellenabschnitt (26), um entsprechend der Verar mung/Anreicherung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses eine Spannung zu erzeugen, und einem Pumpenzellenabschnitt (27), an den eine vorgegebene Spannung angelegt wird, deren Polung entsprechend der vom Nernstzellenabschnitt (26) erfaßten Verarmung/Anreicherung des Luft-/Kraft stoffverhältnisses ausgerichtet ist, um den Wert des Stroms des Pumpenzellenabschnitts (27) entsprechend dem Luft-/Kraftstoffverhältnis kontinuierlich zu verän dern, wobei die Innenwiderstandsmeßschaltung den Innenwi derstand des Nernstzellenabschnitts (26) anhand des Werts des durch den Nernstzellenabschnitts (26) fließenden Stroms, wenn an diesen eine Wechselspannung angelegt wird, ermittelt wird.

13. Vorrichtung zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtungssteu erschaltung die der Heizvorrichtung (21) zugeführte Strommenge durch Zweipunktregelung steuert und die Steu erschaltung für die an die Heizvorrichtung (21) angelegte Spannung die Stromversorgung der Heizvorrichtung während der Messung des Innenwiderstands des Sensorelements (20) im AUS-Zustand hält.

14. Vorrichtung zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (21) nach An spruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrich tungssteuerschaltung die der Heizvorrichtung (21) zuge führte Strommenge durch Zweipunktregelung steuert und die Steuerschaltung für die an die Heizvorrichtung (21) angelegte Spannung die Stromversorgung der Heizvorrich tung während der Messung des Innenwiderstands des Sensor elements (20) im EIN-Zustand hält.

15. Vorrichtung zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (21) nach An spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschal tung für die an die Heizvorrichtung (21) angelegte Span nung diese Spannung auf einem Wert hält, der anhand der Motordrehzahl (Ne) und der Kraftstoffeinspritzmenge (Tp) bestimmt ist.

16. Vorrichtung zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8), gekennzeichnet durch
eine Heizvorrichtung (21) zum Aufheizen des Sensorelements (20) eines Luft-/Kraftstoffverhältnis sensors (8), mit dem das Auspuffsystem einer Brennkraft maschine (1) ausgestattet ist;
eine Innenwiderstandsmeßschaltung, um den Innenwiderstand des Sensorelements (20) zu messen;
eine Einrichtung zum Berechnen der der Heizvor richtung (21) zuzuführenden Strommenge, um anhand des gemessenen Innenwiderstands die Elementtemperatur zu ermitteln und anhand der ermittelten Elementtemperatur die der Heizvorrichtung (21) zum Aufheizen des Sensorele ments (20) zuzuführende Strommenge zu berechnen;
eine Einrichtung zum Steuern der Heizvorrichtung (21), um diese anhand der berechneten Stromzufuhrmenge zu steuern; und
eine Einrichtung zum Steuern der an die Heizvor richtung (21) zum Aufheizen des Sensorelements (20) angelegten Spannung, um diese während der Innenwider standsmessung des Sensorelements (20) konstant zu halten.

17. Verfahren zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (20) gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
zeitweises Anlegen einer vorgegebenen Spannung an das Sensorelement (20) des Luft-/Kraftstoffverhältnis sensors (8), mit dem das Auspuffsystem einer Brennkraft maschine (1) ausgestattet ist, um die Elementtemperatur zu messen; und
Abtasten des Sensorausgangs (Vs) unmittelbar bevor diesem die Spannung aufgeprägt wird, und Schätzen der Elementtemperatur des Luft-/Kraftstoffverhältnis sensors (8) anhand der Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung Spannungsanlegung und der Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß die Elementtemperatur des Luft-/Kraftstoff verhältnissensors (8) anhand der Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung geschätzt wird und die Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung als Korrekturparameter verwendet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß die Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung anhand der Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung korrigiert wird und die Element temperatur anhand der korrigierten Sensorausgangsgröße geschätzt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß anhand der Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung die Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung korrigiert wird, anhand der korri gierten Sensorausgangsgröße der Innenwiderstand des Sensorelements (20) berechnet wird und anhand des berech neten Innenwiderstands die Elementtemperatur berechnet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich net, daß die Sensorausgangsgröße unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung von der Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung subtrahiert wird.

22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß anhand der Sensorausgangsgröße nach dem Anlegen der Spannung der Innenwiderstand des Sensorelements (20) berechnet wird, anhand der Sensorausgangsgröße unmittel bar vor dem Anlegen der Spannung der berechnete Innenwi derstand korrigiert wird und anhand des korrigierten Innenwiderstands die Elementtemperatur berechnet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß anhand der Sensorausgangsgröße zum Zeitpunkt des Anlegens der Spannung der Innenwiderstand des Sensorele ments (20) berechnet wird, anhand des berechneten Innen widerstands die Elementtemperatur berechnet wird und die berechnete Elementtemperatur anhand der Sensorausgangs größe unmittelbar vor Anlegen der Spannung korrigiert wird.

24. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich net, daß unmittelbar nach dem Einlesen der Sensoraus gangsgröße vor dem Anlegen der Spannung durch einen Luft-/Kraft stoffverhältnissensor (8) zur Erfassung der Sensor ausgangsgröße in einem vorgegebenen Zyklus eine vorgege bene Spannung zur Messung der Elementtemperatur an das Sensorelement (20) angelegt wird.

25. Verfahren zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Messen der Elementtemperatur durch ein Verfahren zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoff verhältnissensors (8) nach Anspruch 17; und
Steuern der Stromzufuhr zur Heizvorrichtung (21) zum Aufheizen des Sensorelements (20), mit dem der Luft-/Kraftstoffverhältnissensor (8) ausgestattet ist, durch Rückkopplung, derart, daß die Elementtemperatur eine Solltemperatur erreicht.

26. Verfahren zum Messen der Elementtemperatur eines Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8) gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Messen des Innenwiderstands des Sensorelements (20) des Luft-/Kraftstoffverhältnissensors (8), mit dem das Auspuffsystem ausgestattet ist, Berechnen der Ele menttemperatur anhand des gemessenen Innenwiderstands und Berechnen der der Heizvorrichtung (21) zum Aufheizen des Sensorelements (20) zugeführten Strommenge anhand der be rechneten Elementtemperatur; und
Halten der an die Heizvorrichtung (21) zum Aufheizen des Sensorelements (20) angelegten Spannung während der Messung des Innenwiderstands des Sensorele ments (20) auf einem konstanten Wert.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich net, daß der Luft-/Kraftstoffverhältnissensor (8) verse hen ist mit einem Nernstzellenabschnitt (26), um entspre chend der Verarmung/Anreicherung des Luft-/Kraftstoff verhältnisses eine Spannung zu erzeugen, und mit einem Pumpenzellenabschnitt (27), an den eine vorgegebene Spannung angelegt wird, deren Polung entsprechend der vom Nernstzellenabschnitt (26) erfaßten Verarmung/An reicherung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses ausgerichtet ist, um den Wert des Stroms des Pumpenzellenabschnitts (27) entsprechend dem Luft-/Kraftstoffverhältnis kontinu ierlich zu verändern;
wobei der Innenwiderstand des Nernstzellenab schnitts (26) anhand des Werts des durch den Nernstzel lenabschnitts (26) fließenden Stroms, wenn an diesen eine Wechselspannung angelegt wird, ermittelt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich net, daß die der Heizvorrichtung (21) zum Aufheizen des Sensorelements (20) zugeführte Strommenge durch Zwei punktregelung gesteuert wird und die Stromversorgung der Heizvorrichtung (21) während der Messung des Innenwider stands des Sensorelements (20) im AUS-Zustand gehalten wird.

29. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich net, daß die der Heizvorrichtung (21) zum Aufheizen des Sensorelements (20) zugeführte Strommenge durch Zwei punktregelung gesteuert wird und die Stromversorgung der Heizvorrichtung (21) während der Messung des Innenwider stands des Sensorelements (20) im EIN-Zustand gehalten wird.

30. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich net, daß die an die Heizvorrichtung (21) angelegte Span nung auf einem Wert gehalten wird, der anhand der Motor drehzahl (Ne) und der Kraftstoffeinspritzmenge (Tp) festgelegt wird.