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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Gassensorsteuerung und insbesondere
auf eine Gassensorsteuerung zur Gewinnung von Stromausgaben und Spannungsausgaben
von einem mit einem Heizelement versehenen Gassensor.
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2. Beschreibung des zugehörigen
Standes der Technik
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Im
Allgemeinen schließt die Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine
verschiedene Gassensoren einschließlich eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors
(der hierin nachstehend als "A/F-Sensor" bezeichnet wird) ein. Solche
Gassensoren sind normalerweise mit einem Heizelement versehen, das verwendet
wird, um das Sensorelement des Gassensors prompt zu erwärmen
und auf diese Weise zu aktivieren, so dass der Gassensor fähig
wird, sobald wie möglich Ausgaben wie gewünscht
zu produzieren. Falls das erwärmte Sensorelement jedoch
durch Kondenswasser oder dergleichen befeuchtet ist/wird, fällt
die Temperatur des befeuchteten Abschnitts des Sensorelements scharf
ab, was ein Brechen bzw. Reißen des Sensorelements verursachen
kann. Daher wurden verschiedene Techniken zum Verhindern eines solchen
Brechens bzw. Reißens von Sensorelementen in Folge einer
Befeuchtung vorgeschlagen (es sei verwiesen auf die
japanischen Patentanmeldungsoffenlegungen
Nr. 2003-83152 (
JP-A-2003-83152 )
und Nr.
2001-41923 (
JP-A-2001-41923 )).
Die
japanische Patentanmeldungsoffenlegung
Nr. 2003-83152 trägt ein derartiges Erregen des
Heizelements des Gassensors vor, dass die Temperatur des Heizelements
niedriger als normal gehalten wird, wenn bestimmt wurde, dass ein
Feuchtigkeitsgehalt an der Innenfläche des Abgas- bzw.
Auspuffkanals anhaftet. Das heißt, dass diese Technik darauf
abzielt, ein Brechen bzw. Reißen des Sensorelements in
Folge einer Befeuchtung zu verhindern.
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Generell
muss die Temperatur des Sensorelements des A/F-Sensors auf ungefähr
750°C gehalten werden, um sicherzustellen, dass ein A/F-Sensor genaue
Stromausgaben produziert, die der Sauerstoffkonzentration im Abgas
entsprechen. Zwischenzeitlich muss die Temperatur des Sensorelements des
A/F-Sensors auf mindestens ungefähr 500 bis 600°C
gehalten werden, um basierend auf den Stromausgaben eines A/F-Sensors
zumindest zu bestimmen, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von Abgas kraftstoffreich bzw. fett oder kraftstoffarm bzw. mager ist.
Um eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung unter Verwendung
der Stromausgaben eines A/F-Sensors richtig auszuführen,
muss die Temperatur des Sensorelements des A/F-Sensors daher auf
mindestens ungefähr 500 bis 600°C gehalten werden.
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Zwischenzeitlich
kann ein Brechen bzw. Reißen des Sensorelements eines A/F-Sensors
verhindert werden, indem die Temperatur des Sensorelements auf einem
Niveau gehalten wird, auf und unter dem ein Brechen des Sensorelements
nicht erfolgt (z. B. 300°C), indem die an das Heizelement
zugeführte Energiemenge begrenzt wird. In diesem Fall können
jedoch, obwohl ein Brechen bzw. Reißen des Sensorelements
verhindert werden kann, die Stromausgaben des A/F-Sensors nicht
für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung verwendet
werden, das heißt, dass es unmöglich ist, eine
frühzeitige Verringerung von Abgasemissionen zu ermöglichen.
Im Gegenteil, wenn die Temperatur des Sensorelements des A/F-Sensors
durch Steuerung der Erregung bzw. Energieversorgung des Heizelements
auf ungefähr 500 bis 600°C gehalten wird, überschreitet
die Temperatur des Sensorelements in hohem Maße das Niveau,
auf und unter dem ein Brechen bzw. Reißen des Sensorelements
nicht erfolgt, auch wenn die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
in einer frühen Phase ausgeführt werden kann,
um Abgasemissionen zu verringern. Das heißt, dass, falls
das Heizelement erregt wird, um so eine frühzeitige Verringerung von
Abgasemissionen zu ermöglichen, dies unvermeidlich einen
Zustand erzeugt, bei dem ein Brechen bzw. Reißen des Sensorelements
in Folge einer Befeuchtung erfolgen kann.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung wurde gemacht, um eine Gassensorsteuerung bereitzustellen,
die eine frühzeitige Verringerung von Abgasemissionen ermöglicht,
indem eine frühzeitige Ausführung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung realisiert
wird, während ein Brechen bzw. Reißen des Sensorelements
eines Gassensors in Folge einer Befeuchtung verhindert wird.
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Um
diese Aufgabe zu erfüllen, bezieht sich ein Aspekt der
Erfindung auf eine Gassensorsteuerung zur Steuerung eines Gassensors,
der in einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt
ist und Stromausgaben produziert, die der Konzentration einer Erfassungszielsubstanz
im Abgas entsprechen, indem er mit Spannung versorgt wird, und Spannungsausgaben,
die der Konzentration einer Erfassungszielsubstanz im Abgas entsprechen,
gemäß der Differenz zwischen der Konzentration
der Erfassungszielsubstanz um eine eines Paars von Elektroden des
Gassensors herum und der Konzentration der Erfassungszielsubstanz
um die andere der Elektroden herum produziert. Die Gassensorsteuerung
umfasst: eine Erregungsbegrenzungseinrichtung zum Erregen eines
Heizelements des Gassensors bei Begrenzung der an das Heizelement
zugeführten Energiemenge, wenn ein Feuchtigkeitsgehalt
an einer Innenfläche eines Abgaskanals in der Abgasanlage
anhaftet; und eine Gewinnungseinrichtung einer speziellen Ausgabe
zum Gewinnen von Spannungsausgaben von dem Gassensor zumindest dann,
wenn die Erregungsbegrenzungseinrichtung das Heizelement bei Begrenzung
der an das Heizelement zugeführten Energiemenge erregt.
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Um
zu erreichen, dass der Gassensor als ein A/F-Sensor dient und Stromausgaben
produziert, die für die Verwendung bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
geeignet sind, muss die Temperatur des Sensorelements des Gassensors
wie vorstehend erwähnt auf mindestens 500 bis 600°C
gehalten werden. Zwischenzeitlich ist es ausreichend, die Temperatur
des Sensorelements auf 300°C oder so zu halten, um zu erreichen,
dass der Gassensor als ein Sauerstoffsensor dient und Spannungsausgaben produziert,
die für die Verwendung bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
geeignet sind. In Anbetracht dessen begrenzt die vorstehend beschriebene Gassensorsteuerung,
wenn ein Feuchtigkeitsgehalt an der Innenfläche des Abgaskanals
anhaftet, die Erregung bzw. Energieversorgung des Heizelements derart,
dass die Temperatur des Sensorelements auf ein Niveau gedrückt
wird, auf und unter dem ein Brechen bzw. Reißen des Sensorelements
in Folge einer Befeuchtung nicht erfolgt. Dann gewinnt die Gassensorsteuerung
die Spannungsausgaben von dem Gassensor, und führt sie
die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung unter Verwendung
der gewonnen Spannungsausgaben aus. Als solches kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
in einer frühen Phase ausgeführt werden und können
daher Abgasemissionen prompt verringert werden.
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Der
vorstehend rezitierte "Abgaskanal" umfasst zum Beispiel einen Abgaskanal
in einer Abgasöffnung bzw. einem -stutzen und einen Abgaskanal
in einem Abgasrohr nahe dem Gassensor. Weiterhin befindet sich der
"Abgaskanal" nicht notwendigerweise an einer Stelle, sondern kann
er zum Beispiel sowohl den Abgaskanal in einer Abgasöffnung
bzw. einem -stutzen als auch den Abgaskanal in einem Abgasrohr nahe
dem Gassensor umfassen. Dies ist deshalb so, weil die Wärmekapazität
des Zylinderkopfes, in dem die Abgasöffnungen bzw. -stutzen ausgebildet
sind, größer ist als diejenige jedes Abgasrohrs,
das einen Abgaskanal bildet, und der Zylinderkopf durch das Kühlmittel
gekühlt wird.
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Genauer
gesagt kann es bei einigen Verbrennungskraftmaschinen der Fall sein,
dass die Temperatur der Innenfläche jeder Abgasöffnung nach
einem Motorkaltstart noch nicht den Taupunkt erreicht hat, auch
wenn die Temperatur der Innenfläche eines Abgasrohrs den
Taupunkt überschritten hat. In diesem Fall wird an jeder
Abgasöffnung fortgesetzt Kondenswasser produziert, selbst
nachdem die Temperatur der Innenfläche des Abgasrohrs den Taupunkt überschritten
hat, und wird das Sensorelement des Gassensors durch derartiges
Kondenswasser befeuchtet. Zwischenzeitlich gibt es Fälle,
bei denen die Temperatur der Innenfläche des Abgasrohrs, nachdem
die Verbrennungskraftmaschine neu gestartet wurde, niedriger ist
als die Temperatur der Innenfläche jeder Abgasöffnung.
In diesem Fall wird auf der Innenfläche des Abgasrohrs
Kondenswasser produziert und wird das Sensorelement durch derartiges
Kondenswasser befeuchtet.
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Außerdem
kann in Verbindung mit dem Vorstehenden der Satz "wenn ein Feuchtigkeitsgehalt
an der Innenfläche anhaftet" dahingehend interpretiert werden,
dass er sich auch auf die Fälle bezieht, bei denen ein
Feuchtigkeitsgehalt an zumindest einer der Innenflächen
der vorstehend erwähnten Abgaskanäle anhaftet.
Ferner bezieht sich der Satz "wenn ein Feuchtigkeitsgehalt anhaftet"
nicht nur auf die Fälle, bei denen ein Anhaften eines Feuchtigkeitsgehalts
tatsächlich erfasst wird, sondern auch auf die Fälle,
bei denen erwartet bzw. geschätzt wird, dass ein Feuchtigkeitsgehalt
anhaftet, und die Fälle, bei denen erwartet bzw. geschätzt
wird, dass Kondenswasser produziert wurde oder wird. Andererseits
ist der Satz "wenn ein Feuchtigkeitsgehalt anhaftet" nicht dazu
bestimmt, all die Fälle zu umfassen, bei denen ein Feuchtigkeitsgehalt
anhaftet, ohne Rücksicht auf die Menge des anhaftenden
Feuchtigkeitsgehalts. Das heißt, er schließt die
Fälle aus, bei denen die Menge des anhaftenden Feuchtigkeitsgehalts
zu gering ist, um das Sensorelement zu befeuchten. Der Zustand,
in dem die Menge des anhaftenden Feuchtigkeitsgehalts zu gering
ist, um das Sensorelement zu befeuchten, kann basierend auf der
Temperatur der Innenfläche des Abgaskanals erfasst werden.
Das heißt, dass bestimmt werden kann, dass die Menge des
anhaftenden Feuchtigkeitsgehalts zu gering ist, um den Gassensor
zu befeuchten, falls die Temperatur der Innenfläche des Abgaskanals
gleich oder kleiner einer vorbestimmten Temperatur ist. Wahlweise
kann der Zustand, in dem die Menge des anhaftenden Feuchtigkeitsgehalts
zu gering ist, um den Gassensor zu befeuchten, unter Verwendung
verschiedener anderer Verfahren erfasst werden.
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Unter
Berücksichtigung der Tatsache, dass es Gassensoren gibt,
die zum unabhängigen Produzieren von Stromausgaben und
Spannungsausgaben in der Lage sind, ist die Anwendung der vorstehend
beschriebenen Gassensorsteuerung nicht auf Gassensoren eines Grenzstromtyps
beschränkt.
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Ferner
kann der durch die vorstehend beschriebene Gassensorsteuerung gesteuerte
Gassensor ein Gassensor des Grenzstromtyps sein, und kann die Gassensorsteuerung
ferner eine Ausgabesteuereinrichtung zum Steuern des Gassensors
umfassen, um selektiv Stromausgaben oder Spannungsausgaben zu produzieren.
In diesem Fall kann die Ausgabesteuereinrichtung den Gassensor steuern,
um Spannungsausgaben zumindest dann zu produzieren, wenn die Erregungsbegrenzungseinrichtung
das Heizelement bei Begrenzung der an das Heizelement zugeführten
Energiemenge erregt.
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Das
heißt, dass in dem Fall, bei dem der Gassensor ein Gassensor
des Grenzstromtyps ist, die Gassensorsteuerung mit der vorstehend
beschriebenen Ausgabesteuereinrichtung versehen sein kann, die zur
Gewinnung von Spannungsausgaben von dem Gassensor den Gassensor
wie vorstehend beschrieben steuert, um Spannungsausgaben zu produzieren.
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Ferner
kann die wie vorstehend beschriebene Gassensorsteuerung derart sein,
dass: die Ausgabesteuereinrichtung den Gassensor steuert, um Spannungsausgaben
zu produzieren, wenn die Erregungsbegrenzungseinrichtung das Heizelement
bei Begrenzung der an das Heizelement zugeführten Energiemenge
erregt; und die Ausgabesteuereinrichtung den Gassensor steuert,
um Stromausgaben zu produzieren, wenn die Erregungsbegrenzungseinrichtung
das Heizelement ohne Begrenzung der an das Heizelement zugeführten
Energiemenge erregt.
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Ferner
kann die vorstehend beschriebene Gassensorsteuerung derart sein,
dass: die Gewinnungseinrichtung einer speziellen Ausgabe Spannungsausgaben
von dem Gassensor gewinnt, wenn die Erregungsbegrenzungseinrichtung
das Heizelement bei Begrenzung der an das Heizelement zugeführten
Energiemenge erregt; und die Gewinnungseinrichtung einer speziellen
Ausgabe Stromausgaben von dem Gassensor gewinnt, wenn die Erregungsbegrenzungseinrichtung
das Heizelement ohne Begrenzung der an das Heizelement zugeführten
Energiemenge erregt.
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Ferner
kann die vorstehend beschriebene Gassensorsteuerung derart sein,
dass: wenn der Gassensor unter der Steuerung der Ausgabesteuereinrichtung
Spannungsausgaben produziert, eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
unter Verwendung der Spannungsausgaben ausgeführt wird;
und wenn der Gassensor unter der Steuerung der Ausgabesteuereinrichtung
Stromausgaben produziert, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Steuerung
unter Verwendung der Stromausgaben ausgeführt wird.
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Ferner
kann die vorstehend beschriebene Gassensorsteuerung derart sein,
dass: wenn kein Feuchtigkeitsgehalt an der Innenfläche
des Abgaskanals in der Abgasanlage anhaftet, die Erregungsbegrenzungseinrichtung
das Heizelement bei derartiger Steuerung der an das Heizelement
zugeführten Energiemenge erregt, dass die Temperatur eines
Sensorelements des Gassensors 700°C oder höher
ist; und wenn ein Feuchtigkeitsgehalt an der Innenfläche des
Abgaskanals in der Abgasanlage anhaftet, die Erregungsbegrenzungseinrichtung
das Heizelement bei derartiger Begrenzung der an das Heizelement zugeführten
Energiemenge erregt, dass die Temperatur des Sensorelements des
Gassensors ungefähr 300 bis 400°C beträgt.
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Als
solches stellt die Erfindung eine Gassensorsteuerung bereit, die
eine frühzeitige Verringerung von Abgasemissionen ermöglicht,
indem eine frühzeitige Ausführung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
realisiert wird, während ein Brechen bzw. Reißen
des Sensorelements eines Gassensors in Folge einer Befeuchtung verhindert
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
vorstehenden und/oder weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung eher ersichtlich,
bei der gleiche bzw. ähnliche Bezugszeichen verwendet sind,
um gleiche bzw. ähnliche Elemente darzustellen, und bei der
gilt:
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1 ist
eine Darstellung, die schematisch eine ECU 1 zusammen mit
einer Verbrennungskraftmaschinenanlage 100 zeigt;
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2 ist
eine Darstellung, die schematisch einen A/F-Sensor 23 zusammen
mit der ECU 1 zeigt;
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3 ist
eine Darstellung, die schematisch die Schaltungskonfiguration einer
Sensorschaltung 4 zeigt;
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4 ist
eine Darstellung, die konzeptionell die Korrelation zwischen den
Spannungsausgaben des A/F-Sensors 23 und der Temperatur
des Sensorelements 23a sowie die Korrelation zwischen den Stromausgaben
des A/F-Sensors 23 und der Temperatur des Sensorelements 23a veranschaulicht;
und
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine durch die ECU 1 ausgeführte
Steuerroutine veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Es
werden beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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1 zeigt
schematisch eine Verbrennungskraftmaschinenanlage 100 und
eine ECU ("Electronic Contol Unit": elektronische Steuereinheit) 1,
die als eine Gassensorsteuerung gemäß einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel der Erfindung dient. Die Verbrennungskraftmaschinenanlage 100 ist
aus einer Ansauganlage 10, einer Abgasanlage 20,
einer Kraftstoffeinspritzanlage 30 und einer Verbrennungskraftmaschine 50 aufgebaut.
Die Ansauganlage 10 ist eine Anordnung zum Einführen
von Luft in die Verbrennungskraftmaschine 50. Die Ansauganlage 10 ist
aus einem Luftreiniger bzw. Luftfilter 11 zum Filtern von
Ansaugluft, einem Luftmengenmesser 12 zum Messen einer
Ansaugluftmenge GA, einem Drosselventil 13 zum Anpassen
des Durchflusses von Ansaugluft, einem Zwischen- bzw. Ausgleichsbehälter 14 zum
vorübergehenden Aufnehmen von Ansaugluft, einem Ansaugkrümmer 15 zum
Verteilen von Ansaugluft an die jeweiligen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 50 und
zwischen diesen Komponenten bereitgestellten Ansaugrohren aufgebaut.
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Die
Abgasanlage 20 ist aus einem Abgaskrümmer 21,
einem Dreiwegekatalysator 22, einem (in der Zeichnung nicht
gezeigten) Dämpfer bzw. Schalldämpfer und zwischen
diesen Komponenten bereitgestellten Abgasrohren aufgebaut. Der Abgaskrümmer 21 ist
eine Komponente, über die die Abgase von den jeweiligen
Zylindern zusammenlaufen. Der Dreiwegekatalysator 22 ist
eine Komponente zum Reinigen bzw. Aufbereiten von Abgas. Der Dreiwegekatalysator 22 oxidiert
Kohlenwasserstoff (HC) und Kohlenmonoxid (CO) und entfernt Stickstoffoxid (NOx) durch Reduktion von diesen. In der Abgasanlage 20 ist
dem Dreiwegekatalysator 22 vorgelagert ein A/F-Sensor (Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor)
eines Grenzstromtyps 23 bereitgestellt, der basierend auf der
Konzentration von Sauerstoff (Konzentration einer Erfassungszielsubstanz)
im Abgas das Luft-Kraftstoff-Verhältnis misst. Ferner ist
in der Abgasanlage 20 im Wesentlichen an der gleichen Stelle wie
der A/F-Sensor 23 mit Bezug auf die Flussrichtung von Abgas
ein Abgastemperatursensor 24 bereitgestellt, der die Temperatur
von Abgas erfasst.
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Die
Kraftstoffeinspritzanlage 30 ist eine Anordnung zum Zuführen
und Einspritzen von Kraftstoff. Die Kraftstoffeinspritzanlage 30 ist
aus Kraftstoffeinspritzventilen 31, einer Kraftstoffpumpe 32,
einem Kraftstofftank 33 und so weiter aufgebaut. Die Einspritzventile 31 sind
Komponenten zum Einspritzen von Kraftstoff. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 31 wird
unter der Steuerung der ECU 1 zu einer bestimmten Einspritzzeit
geöffnet, um Kraftstoff einzuspritzen. Die ECU 1 steuert
die Kraftstoffmenge, die von jedem Kraftstoffeinspritzventil 31 eingespritzt wird,
indem sie die Dauer anpasst, für die das Kraftstoffeinspritzventil 31 geöffnet
wird, das heißt die Zeitspanne, von dann, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 31 geöffnet
wird, bis dann, wenn es geschlossen wird. Die Kraftstoffpumpe 32 ist
eine Komponente zum Erzeugen eines bestimmten Kraftstoffdrucks, indem
sie den Kraftstoff unter Druck setzt. Das heißt, dass die
Kraftstoffpumpe 32 unter der Steuerung der ECU 1 den
Einspritzdruck auf ein bestimmtes Niveau anpasst.
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Die
Verbrennungskraftmaschine 50 ist aus einem Zylinderblock 51,
einem Zylinderkopf 52, Kolben 53, Zündkerzen 54,
Ansaugventilen 55 und Abgasventilen 56 aufgebaut.
Die Verbrennungskraftmaschine ist ein Vierzylinder-Reihenbenzinmotor.
Es ist jedoch zu bemerken, dass die Verbrennungskraftmaschine 50 nicht
notwendigerweise auf irgendeinen speziellen Motor beschränkt
ist, solange die Erfindung angewandt werden kann. Zum Beispiel kann die
Verbrennungskraftmaschine 50 eine Verbrennungskraftmaschine
mit einer unterschiedlichen Zylindergestaltung und/oder einer unterschiedlichen Anzahl
von Zylindern sein. Ferner kann die Verbrennungskraftmaschine 50 ein
Dieselmotor oder ein mit Alternativkraftstoff laufender Motor sein.
Obwohl 1 nur einen Zylinder 51a als einen Stellvertreter der Zylinder
der Verbrennungskraftmaschine 50 zeigt, ist ferner zu bemerken,
dass andere Zylinder den gleichen Aufbau wie derjenige haben, der
gemäß 1 gezeigt ist. Die Zylinder
sind in einer im Allgemeinen zylindrischen Form in dem Zylinderblock 51 ausgebildet.
Die Kolben 53 sind in den jeweiligen Zylindern angeordnet.
Der Zylinderkopf 52 ist auf dem Zylinderblock 51 angebracht.
Verbrennungskammern 57 sind dadurch definiert, dass sie
von dem Zylinderblock 51, dem Zylinderkopf 52 und
den jeweiligen Kolben 53 umschlossen sind.
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Ansaugöffnungen
bzw. -stutzen 52a zum Liefern von Ansaugluft in die Verbrennungskammern 57 und
Abgasöffnungen bzw. -stutzen 52b zum Ausstoßen
von verbranntem Gas aus den Verbrennungskammern 57 sind
in dem Zylinderkopf 52 ausgebildet. Ferner sind in dem
Zylinderkopf 52 die Ansaugventile 55, die die
jeweiligen Ansaugöffnungen bzw. -stutzen 52a öffnen
und schließen, sowie aus die Abgasventile 56 bereitgestellt,
die die jeweiligen Abgasöffnungen bzw. -stutzen 52b öffnen
und schließen. Ferner ist in dem Zylinderkopf 52 ein
(in der Zeichnung nicht gezeigter) variabler Ventil zeitsteuerungsmechanismus
bereitgestellt. Die Zündkerzen 54 sind derart
in dem Zylinderkopf 52 montiert, dass die Elektrode jeder
Zündkerze 54 im Wesentlichen in Richtung der Mitte
des oberen Bereichs der entsprechenden Verbrennungskammer 57 herausragt.
Ebenso wie diese Komponenten ist die Verbrennungskraftmaschine 50 mit
verschiedenen Sensoren versehen, die einen Kurbelwinkelsensor 71,
der zu der, Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl NE proportionale
Pulse erzeugt, und einen Kühlmitteltemperatursensor 72 umfassen,
der die Temperatur des Kühlmittels der Verbrennungskraftmaschine 50 erfasst.
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Die
ECU 1 ist eine Komponente, die hauptsächlich verwendet
wird, um die Verbrennungskraftmaschine 50 zu steuern. Bei
diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist die ECU 1 angepasst,
um auch ein Heizelement des A/F-Sensors 23, usw. zu steuern.
Ebenso wie das Heizelement des A/F-Sensors 23 sind verschiedene
Steuerobjekte einschließlich des variablen Zeitsteuerungsmechanismus über entsprechende
(in der Zeichnung nicht gezeigte) Ansteuerschaltungen mit der ECU 1 verbunden.
Ferner sind mit der ECU 1 verschiedene Sensoren verbunden,
die den Luftmengenmesser 12, den Abgastemperatursensor 24,
den Kurbelwinkelsensor 71 und den Kühlmitteltemperatursensor 71 umfassen.
Als nächstes wird ausführlich das Verfahren zum
Gewinnen bzw. Erhalten der Ausgaben des A/F-Sensors 23 und
das Verfahren zum Steuern des Heizelements des A/F-Sensors 23 beschrieben. 2 zeigt
schematisch den Aufbau des A/F-Sensors 23 und den Aufbau
der ECU 1. Der A/F-Sensor 23 ist aus einem Sensorelement 23a,
das aus Zirkondioxid (ZrO2) besteht, und
einem Heizelement 23b aufgebaut. Die ECU 1 ist
aufgebaut aus: einem Mikrocomputer 2 mit einer CPU ("Central
Processing Unit": zentrale Verarbeitungseinheit), einem ROM ("Read
Only Memory": Festwertspeicher), einem RAM ("Random Access Memory":
Direktzugriffsspeicher) und anderen Komponenten; einem Tiefpassfilter
(das einfach als "LPF" bezeichnet wird) 3; einer Sensorschaltung 4;
einer Heizelementsteuerschaltung 5; A/D-Wandlern (die in der
Zeichnung nicht gezeigt sind); D/A-Wandlern (die in der Zeichnung
nicht gezeigt sind), und so weiter.
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Wenn
Stromausgaben von dem A/F-Sensor 23 gewonnen bzw. erhalten
werden, bringt der Mikrocomputer 2 Signale zum Anlegen
einer Spannung an das Sensorelement 23a heraus. Diese Signale
werden an den entsprechenden D/A-Wandlern in eine analoge Spannung
in Rechteckwellenform gewandelt. Dann werden die Hochfrequenzkomponenten der
erhaltenen analogen Spannung an dem LPF 3 entfernt, woraufhin
die analoge Spannung an die Sensorschaltung 4 eingegeben
wird. Dann legt die Sensorschaltung 4 basierend auf der
an die Sensorschaltung 4 eingegebenen analogen Spannung
eine Spannung an das Sensorelement 23a an. Während eine
Spannung auf diese Weise an das Sensorelement 23a angelegt
wird, erfasst der Mikrocomputer 2 über die Sensorschaltung 4 und
den entsprechenden A/D-Wandler den Strom an dem A/F-Sensor 23,
der sich gemäß der Sauerstoffkonzentration im
Abgas ändert.
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3 zeigt
schematisch die Schaltungskonfiguration der Sensorschaltung 4.
Bezug nehmend auf 3 umfasst die Sensorschaltung 4 Operationsverstärker
OP1 bis OP5, Widerstände R1 bis R10, sowie einen ersten
und einen zweiten Schalter SW1, SW2. Der erste Schalter SW1 ist
mit einer Atmosphärenseitenelektrode P1 des A/F-Sensors 23 verbunden,
die aus Platin (Pt) besteht. Der zweite Schalter SW2 ist mit einer
Abgasseitenelektrode P2 des A/F-Sensors 23 verbunden, die
auch aus Platin besteht. Eine Kontaktstelle P1 des ersten Schalters SW1
und eine Kontaktstelle T1 des zweiten Schalters SW2 sind über
den Widerstand R2 miteinander verbunden. Eine Kontaktstelle T2 des
ersten Schalters SW1 ist über den entsprechenden A/D-Wandler
mit dem Mikrocomputer 2 verbunden, und eine Kontaktstelle
T2 des zweiten Schalters SW2 ist geerdet. Der erste Schalter SW1
und der zweite Schalter SW2 sind beide mit dem Mikrocomputer 2 verbunden,
und ihre Schaltvorgänge werden durch den Mikrocomputer 2 gesteuert.
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Wenn
die vorstehend erwähnten Signale zum Anlegen einer Spannung
an das Sensorelement 23a des A/F-Sensors 23 herausgebracht
werden, um Stromausgaben des A/F-Sensors 23 zu gewinnen bzw.
erhalten, wird die Spannung an dem Widerstand R2 wie gemäß 3 gezeigt
zum Beispiel 0,4 V.
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Ferner
steuert, wenn Stromausgaben des A/F-Sensors 23 gewonnen
bzw. erhalten werden, der Mikrocomputer 2 den ersten Schalter
SW1 und den zweiten Schalter SW2 dahin, jeweils auf die Kontaktstellen
T1 geschaltet zu werden, wodurch das Sensorelement 23a mit
einer Spannung erregt bzw. versorgt wird, die der Spannung an dem
Widerstand R2 entspricht. Während dieser Zeit wird der
Strom an dem Widerstand R7 über den Operationsverstärker OP3
und den entsprechenden A/D-Wandler erfasst. Auf diese Weise dient
der A/F-Sensor als ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor,
und produziert er Stromausgaben.
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Andererseits
steuert, wenn Spannungsausgaben des A/F-Sensors 23 gewonnen
bzw. erhalten werden, der Mikrocomputer 2 den ersten Schalter SW1
und den zweiten Schalter SW2 dahin, jeweils auf die Kontaktstellen
T2 geschaltet zu werden. In diesem Zustand bewegen sich Sauerstoffionen
zwischen der Atmosphärenseitenelektrode P1 und der Abgasseitenelektrode
P2 gemäß der Differenz zwischen der Konzentration
von Sauerstoff um die Elektrode P1 herum und der Konzentration von
Sauerstoff um die Elektrode P2 herum, wodurch eine elektromotorische
Kraft entsprechend der Menge von Sauerstoffionen zwischen den Elektroden
P1, P2 auftritt. Da sich die Menge von Sauerstoffionen, die sich
pro Zeiteinheit zwischen den Elektroden P1, P2 bewegen, gemäß der
Differenz zwischen der Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre
und derjenigen in dem Abgas ändert, können Spannungsausgaben entsprechend
der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas aus der elektromotorischen
Kraft hergeleitet werden. Das heißt, dass die Spannungsausgaben des
A/F-Sensors 23 gewonnen bzw. erhalten werden können,
indem die vorstehend erwähnte elektromotorische Kraft über
die Kontaktstelle T2 des ersten Schalters SW1 und den entsprechenden
A/D-Wandler erfasst wird. Auf diese Weise dient der A/F-Sensor 23 als
ein Sauerstoffsensor, und produziert er Spannungsausgabe. Es ist
zu beachten, dass der zweite Schalter SW2 nicht notwendigerweise
auf die Kontaktstelle T2 geschaltet wird, wenn Spannungsausgaben
des A/F-Sensors 23 gewonnen bzw. erhalten werden.
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4 veranschaulicht
konzeptionell die Korrelation zwischen den Spannungsausgaben des A/F-Sensors 23 und
der Temperatur des Sensorelements 23a sowie die Korrelation
zwischen den Stromausgaben des A/F-Sensors 23 und der Temperatur
des Sensorelements 23a. Die Spannungsausgaben und die Stromausgaben
des A/F-Sensors 23 sind korrelierend mit der Temperatur
des Sensorelements 23a. Wenn die Spannungsausgaben und
die Stromausgaben des A/F-Sensors 23 bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
verwendet werden, ist es daher notwendig, die Ausgaben zu erhalten,
wenn die Temperatur des Sensorelements 23a zweckdienlich
ist. Bezug nehmend auf 4 produziert der A/F-Sensor 23 Stromausgaben,
die für die Verwendung bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
geeignet sind, das heißt Stromausgaben proportional zu
dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas, wenn die Temperatur
des Sensorelements 23a zum Beispiel 700°C oder
höher ist. Andererseits produziert der A/F-Sensor 23 Spannungsausgaben,
die für die Verwendung bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
geeignet sind, das heißt Spannungsausgaben entsprechend
der Konzentration von Sauerstoff im Abgas, wenn die Temperatur des
Sensorelements 23a zum Beispiel ungefähr 300 bis
400°C ist.
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Zurückkehrend
zu 2 steuert die Heizelementsteuerschaltung 5 die
Erregung bzw. Energieversorgung des Heizelements 23b unter
der Steuerung des Mikrocomputers 2, um das Heizelement 23b des
A/F-Sensors 23 zu steuern. Wenn der Mikrocomputer 2 die
Heizelementsteuerschaltung 5 aktiviert, um das Heizelement 23b zu
erregen bzw. mit Energie zu versorgen, beginnt Energie von einer
Batterie 6 an das Heizelement 23b zugeführt
zu werden. Zu dieser Zeit führt die Heizelementsteuerschaltung 5 unter
der Steuerung des Mikrocomputers 2 eine Arbeits- bzw. Betriebssteuerung
bezüglich der Erregung des Heizelements 23b durch.
Während das Heizelement 23b auf diese Weise erregt
wird, erfasst der Mikrocomputer 2 über die Heizelementsteuerschaltung 5 und
den entsprechenden A/D-Wandler den Strom und die Spannung an dem
Heizelement 23b, und berechnet er die Admittanz bzw. den Scheinwiderstand
des Heizelements 23b. Die Admittanz des Heizelements 23b ist
korrelierend mit der Temperatur des Sensorelements 23a.
Daher wird unter Verwendung der berechneten Admittanz des Heizelements 23b eine
Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung ausgeführt,
wenn zum Beispiel die Arbeits- bzw. Betriebssteuerung bezüglich
der Erregung des Heizelements 23b durchgeführt
wird, um so die Temperatur des Heizelements 23a auf einer
Solltemperatur zu halten. Die Rückkopplungssteuerung bzw.
Regelung wird zum Beispiel ausgeführt, um so die Admittanz
des Heizelements 23b auf einem Niveau zu halten, das der
Solltemperatur des Sensorelements 23a entspricht.
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Der
ROM des Mikrocomputers 2 ist eine Komponente zum Speichern
verschiedener Programme, verschiedener Datenkarten bzw. -kennfelder,
und so weiter, die durch die CPU verwendet werden. Im Spezielleren
speichert der ROM des Mikrocomputers 2 Programme zur Steuerung
der Verbrennungskraftmaschine 50, ein Programm zur Gewinnung
der Ausgaben des A/F-Sensors 23 (das hierin nachstehend
als "Ausgabegewinnungsprogrammm" bezeichnet wird) und ein Programm
zur Steuerung des Heizelements 23b (das hierein nachstehend
als "Heizelementsteuerprogramm" bezeichnet wird). Ebenso wie diese
Programme speichert der ROM des Mikrocomputers 2 ein Programm
zur Steuerung des A/F-Sensors 23 (das hierin nachstehend
als "Ausgabesteuerprogramm" bezeichnet wird), um Stromausgaben oder
Spannungsausgaben selektiv zu produzieren, ein Programm (das hierin
nachstehend als "Innenflächen-Temperaturerfassungsprogramm"
bezeichnet wird) zur Erfassung einer Innenflächen-Oberflächentemperatur
Tp, die die Temperatur der Innenfläche des Abgasstutzens 52b darstellt, und
einer Innenflächentemperatur Tq, die die Temperatur der
Innenfläche eines Abgaskanals nahe dem A/F-Sensor 23 darstellt,
und ein Programm (das hierin nachstehend als "Feuchtigkeitsanhaftung-Erfassungsprogramm"
bezeichnet wird) zur Erfassung, ob ein Feuchtigkeitsgehalt an der
Innenfläche des Abgasstutzens 52b oder der Abgaskanal-Innenfläche nahe
dem A/F-Sensor 23 anhaftet. Es ist hier zu beachten, dass
diese Programme in den Programmen zur Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 50 einbezogen
sein können.
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Die
Programme zur Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 50 umfassen
ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerprogramm, mit dem
die Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert wird, um so das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
wie nötig zu steuern. Im Spezielleren umfasst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerprogramm
ein erstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerprogramm, das
mit Spannungsausgaben des A/F-Sensors 23 ausführbar
ist, und ein zweites Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerprogramm,
das mit Stromausgaben des A/F-Sensors 23 ausführbar ist.
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Das
Innenflächen-Temperaturerfassungsprogramm ist angepasst,
um die Innenflächentemperatur Tp zu erhalten, indem deren
Wert basierend auf einem bestimmten Datenkennfeld für die
Innenflächentemperatur Tp, das im Vorhinein vorbereitet
wurde, und verschiedenen Parametern geschätzt wird. Gemäß dem
Innenflächen-Temperaturerfassungsprogramm werden im Spezielleren,
wenn die Innenflächentemperatur Tp erhalten wird, zugehörige
Parameter einschließlich der Ansaugluftmenge GA, der Kraftstoffeinspritzmenge,
der Zündzeitsteuerung, der Ventilzeitsteuerung und der
Kühlmitteltemperatur gelesen und dann auf das Datenkennfeld
für die Innenflächentemperatur Tp angewandt, und
wird dann der aus dem Datenkennfeld erhaltene Wert wie nötig
korrigiert, wodurch die Innenflächentemperatur Tp erhalten
wird. Bei diesem Vorgang zum Erhalten der Innenflächentemperatur
Tp wird auch ein Wärmeübertragungskoeffizient
der Wärme verwendet, die von dem Abgas an die Innenfläche
jedes Abgasstutzens 52b zugeführt wird. Es ist
zu beachten, dass die Innenflächentemperatur Tp stattdessen
in verschiedenen anderen Verfahren erhalten werden kann. Zum Beispiel
kann ein Temperatursensor verwendet werden, um die Innenflächentemperatur
Tp zu erfassen. In diesem Fall ist das Innenflächen-Temperaturerfassungsprogramm
angepasst, um die Innenflächentemperatur Tp basierend auf
der Ausgabe des Temperatursensors zu bestimmen.
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Ferner
ist das Innenflächen-Temperaturerfassungsprogramm angepasst,
um die Innenflächentemperatur Tq wie folgt zu erhalten.
Wenn die Innenflächentemperatur Tq erhalten wird, wird
eine Abgastemperatur TEA1, die die Temperatur
von Abgas um den A/F-Sensor 23 herum darstellt, aus einem
Datenkennfeld gelesen, das den Wert der Abgastemperatur TEA1 mit Bezug auf die Motorgeschwindigkeit
bzw. -drehzahl NE und die Ansaugluftmenge GA definiert. Dieses Datenkennfeld
wurde zum Beispiel aus einem Motorprüfstandtest empirisch
erhalten. Gemäß diesem Datenkennfeld wird die
Abgastemperatur TEA1 als umso höher
bestimmt, je höher die Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl
NE und je größer die Ansaugluftmenge GA ist.
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Dann
wird die Innenflächentemperatur Tq berechnet, in dem die
wie vorstehend beschrieben erhaltene Abgastemperatur TEA1 und
eine Außentemperatur TOA, die basierend
auf der Ausgabe eines (nicht in der Zeichnung gezeigten) Ansaugluft-Temperatursensors
erfasst wird, auf den folgenden Ausdruck angewandt werden: Tq = α (TEA1 – TOA),wobei α eine Konstante
ist. Es ist zu beachten, dass die Abgastemperatur TEA1 wahlweise
basierend auf der Ausgabe des Abgastemperatursensors 24 erfasst
werden kann. Es ist auch zu beachten, dass das Innenflächen-Temperaturerfassungsprogramm
angepasst sein kann, um die Innenflächentemperatur Tq unter
Verwendung verschiedener Verfahren abgesehen von den vorstehend
beschriebenen zu erhalten.
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Das
Feuchtigkeitsanhaftung-Erfassungsprogramm ist angepasst, um zu bestimmen,
dass ein Feuchtigkeitsgehalt an der Innenfläche des Abgasstutzens 52b anhaftet,
falls die Innenflächentemperatur Tp, die wie vorstehend
beschrieben erhalten wurde, gleich oder kleiner einer vorbestimmten
Temperatur (z. B. 54°C als Taupunkt) ist. Ferner ist das
Feuchtigkeitsanhaftung-Erfassungsprogramm angepasst, um zu bestimmen,
dass ein Feuchtigkeitsgehalt an der Abgaskanal-Innenfläche
nahe dem A/F-Sensor 23 anhaftet, falls die Innenflächentemperatur
Tq, die wie vorstehend beschrieben erhalten wurde, gleich oder kleiner
der vorbestimmten Temperatur ist. Das heißt, dass in dem
Feuchtigkeitsanhaftung-Erfassungsprogramm des beispielhaften Ausführungsbeispiels
eine Anhaftung eines Feuchtigkeitsgehalts erfasst wird, falls zumindest
eine der Innenflächentemperatur Tp und der Innenflächentemperatur
Tq gleich oder kleiner der vorbestimmten Temperatur ist.
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Das
Heizelementsteuerprogramm ist als ein Erregungsbegrenzungsprogramm
formuliert. Das heißt, dass das Erregungsbegrenzungsprogramm das
Heizelement 23b erregt bzw. mit Energie versorgt, während
die an dieses zugeführte Energiemenge begrenzt ist, wenn
ein Anhaften eines Feuchtigkeitsgehalt durch das Feuchtigkeitsanhaftung-Erfassungsprogramm
erfasst wurde. Diese Erregungsbegrenzung wird durchgeführt,
um so die an das Heizelement 23b zugeführte Energiemenge
auf ein Niveau zu begrenzen, auf und unter dem die Temperatur des
Sensorelements 23a auf eine vorbestimmte Temperatur (z.
B. ungefähr 300 bis 400°C) gedrückt wird.
Weiterhin wird bei dem Heizelementsteuerprogramm die Erregungsbegrenzung
derart gelockert oder aufgehoben, dass die Temperatur des Sensorelements 23a bis
zu einer vorbestimmten Temperatur (z. B. 700°C) ansteigt,
wenn ein Anhaften eines Feuchtigkeitsgehalts durch das Feuchtigkeitsanhaftung-Erfassungsprogramm
nicht erfasst wurde. Nachdem die Temperatur des Sensorelements 23a die
vorbestimmte Temperatur erreicht, wird die Arbeits- bzw. Betriebssteuerung
bezüglich der Erregung des Heizelements 23b derart
durchgeführt, dass die Temperatur des Sensorelements 23a auf
einer vorbestimmten Temperatur gehalten wird.
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Das
Ausgabesteuerprogramm umfasst ein erstes spezielles Ausgabesteuerprogramm
und ein zweites spezielles Ausgabesteuerprogramm. Das erste spezielle
Ausgabesteuerprogramm ist angepasst, um zu erreichen, dass der A/F-Sensor 23 Spannungsausgaben
zumindest dann produziert, wenn die an das Heizelement 23b zugeführte
Energiemenge durch das Erregungsbegrenzungsprogramm begrenzt ist.
Zu dieser Zeit schaltet das erste spezielle Ausgabesteuerprogramm,
um zu erreichen, dass der A/F-Sensor 23 Spannungsausgaben
produziert, den ersten Schalter SW1 und den zweiten Schalter SW2
jeweils auf die Kontaktstellen T2, ohne eine Spannung an das Sensorelement 23a anzulegen.
Bei diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird der
Ausgabezustand des A/F-Sensors 23, der durch die Steuerung
mittels des ersten speziellen Ausgabesteuerprogramms hergestellt
ist, bis zum Start der Ausgabesteuerung mittels des zweiten speziellen
Ausgabesteuerprogramms beibehalten.
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Das
zweite spezielle Ausgabesteuerprogramm ist angepasst, um zu erreichen,
dass der A/F-Sensor 23 Stromausgaben produziert, wenn die Temperatur
des Sensorelements 23a auf einer vorbestimmten Temperatur
(z. B. 700°C) liegt, bei der der A/F-Sensor 23 Stromausgaben
produzieren kann, die für die Verwendung bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
geeignet sind. Ob die Temperatur des Sensorelements 23a die
vorbestimmte Temperatur erreicht hat, kann bestimmt werden, indem
die Admittanz des Heizelements 23b berechnet und bestimmt
wird, ob die berechnete Admittanz gleich oder größer
einem der vorbestimmten Temperatur entsprechenden Wert ist. Bei
diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel schaltet das
zweite spezielle Ausgabesteuerprogramm, wenn erreicht werden soll,
dass der A/F-Sensor Stromausgaben produziert, den ersten Schalter
SW1 und den zweiten Schalter SW2 jeweils auf die Kontaktstellen
T1, und legt es eine Spannung an das Sensorelement 23a an.
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Als
nächstes umfasst das Ausgabegewinnungsprogramm ein erstes
spezielles Ausgabegewinnungsprogramm und ein zweites spezielles
Ausgabegewinnungsprogramm. Bei diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist das Ausgabegewinnungsprogramm als ein Teil des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerprogramms
bereitgestellt. Im Spezielleren ist das erste spezielle Ausgabegewinnungsprogramm
als Teil des ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerprogramms bereitgestellt,
und ist das zweite spezielle Ausgabegewinnungsprogramm als ein Teil
des zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerprogramms
bereitgestellt.
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Das
erste spezielle Ausgabegewinnungsprogramm ist angepasst, um die
Spannungsausgaben von dem A/F-Sensor 23 zumindest dann
zu erhalten, wenn die an das Heizelement 23b zugeführte
Energiemenge durch das Erregungsbegrenzungsprogramm begrenzt ist.
Bei diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist das erste
spezielle Ausgabegewinnungsprogramm im Spezielleren angepasst, um die
Ausgaben des A/F-Sensors 23 zu erfassen, wenn der A/F-Sensor 23 unter
der Ausgabesteuerung durch das erste spezielle Ausgabesteuerprogramm Spannungsausgaben
produziert. Auf diese Weise werden Spannungsausgaben des A/F-Sensors 23 gewonnen
bzw. erhalten.
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Das
zweite spezielle Ausgabegewinnungsprogramm ist angepasst, um Stromausgaben
des A/F-Sensors 23 zu erhalten, wenn die Temperatur des
Sensorelements 23a auf einer vorbestimmten Temperatur (z.
B. 700°C) liegt, bei der der A/F-Sensor 23 Stromausgaben
produziert, die für die Verwendung bei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
geeignet sind. Bei dem zweiten beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist das zweite spezielle Ausgabegewinnungsprogramm im Spezielleren
angepasst, um die Ausgaben des A/F-Sensors 23 zu gewinnen
bzw. erhalten, wenn der A/F-Sensor 23 unter der Ausgabesteuerung
durch das zweite spezielle Ausgabesteuerprogramm Stromausgaben produziert.
Auf diese Weise werden Stromausgaben des A/F-Sensors 23 gewonnen
bzw. erhalten.
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Bei
diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel können
der Mikrocomputer 2 und die vorstehenden Programme als
einer "Steuereinrichtung", "Begrenzungseinrichtung", "Bestimmungseinrichtung", "Gewinnungseinrichtung",
und so weiter entsprechend betrachtet werden. Insbesondere dienen
der Mikrocomputer 2 und das erste spezielle Ausgabesteuerprogramm
und das zweite spezielle Ausgabesteuerprogramm zusammen als "Gewinnungseinrichtung
einer spezielle Ausgabe", und dienen der Mikrocomputer 2 und
das erste spezielle Ausgabesteuerprogramm und das zweite spezielle
Ausgabesteuerprogramm zusammen als "Ausgabesteuereinrichtung".
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Als
nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 die durch
die ECU 1 ausgeführte Steuerroutine ausführlich
beschrieben. Die CPU der ECU 1 führt die durch
das Ablaufdiagramm gemäß 5 veranschaulichte
Routine auf/mit den vorstehend beschriebenen Programmen aus, die
in dem ROM gespeichert sind. Durch eine solche Programmausführung durch
die CPU realisiert die ECU 1 die Steuerung des Heizelements 23b,
die Steuerung der Ausgaben des A/F-Sensors 23, das Gewinnen
bzw. Erhalten der Ausgaben des A/F-Sensors 23, sowie die
Ausführung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung.
Die durch das Ablaufdiagramm gemäß 5 veranschaulichte
Routine wird zum Beispiel beim Start der Verbrennungskraftmaschine 50 gestartet.
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Nach
dem Start der Routine bestimmt die CPU zuerst, ob ein Feuchtigkeitsgehalt
an der Innenfläche des Abgasstutzens 52b oder
der Abgaskanal-Innenfläche nahe dem A/F-Sensor 23 anhaftet (Schritt 11).
Im Spezielleren erhält die CPU zu dieser Zeit die Innenflächentemperatur
Tp und die Innenflächentemperatur Tq und bestimmt dann,
ob zumindest eine von diesen gleich oder kleiner einer vorbestimmten
Temperatur (z. B. 54°C als Taupunkt) ist. Ist dies der
Fall, führt die CPU einen ersten Heizelementsteuervorgang
(Schritt 12) aus. In diesem Vorgang führt die
CPU Prozesse zur Erregung des Heizelements 23b aus, während
die an dieses zugeführte Energiemenge auf eine Menge begrenzt
ist, mit der die Temperatur des Sensorelements 23a auf
eine vorbestimmte Temperatur (z. B. ungefähr 300 bis 400°C)
gedrückt wird.
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Dann
führt die CPU einen ersten Sensorausgabevorgang (Schritt 13)
aus. In diesem Vorgang führt die CPU Prozesse zum Schalten
des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 auf die Kontaktstellen
T2 aus, ohne eine Spannung an das Sensorelement 23a anzulegen.
Dann führt die CPU einen ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung-Ausführungsvorgang
(Schritt 14) aus. In diesem Vorgang führt die
CPU Prozesse zum Ausführen der ersten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung
aus, die mit Spannungsausgaben des A/F-Sensors 23 ausführbar
ist, und gewinnt bzw. erhält die CPU dann Spannungsausgaben
von dem A/F-Sensor 23. Als solches kann die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung in
einer frühen Phase ausgeführt werden, während ein
Brechen bzw. Reißen des Sensorelements 23a in Folge
einer Befeuchtung verhindert wird, und können Abgasemissionen
daher prompt verringert werden.
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Andererseits
führt die CPU, falls in Schritt 11"NEIN" erhalten
wird, einen zweiten Heizelementsteuervorgang (Schritt 21)
aus. In diesem Vorgang führt die CPU Prozesse zum Erregen
des Heizelements 23b aus, während die Begrenzung
bezüglich der an das Heizelement 23b zugeführten
Energiemenge derart gelockert oder aufgehoben ist, dass die Temperatur
des Sensorelements 23a bis zu einer vorbestimmten Temperatur
(z. B. 700°C) ansteigt. Nachdem die Temperatur des Sensorelements 23a die
vorbestimmte Temperatur erreicht hat, führt die CPU Prozesse
zum Ausführen der Arbeits- bzw. Betriebssteuerung bezüglich
der Erregung des Heizelements 23b derart aus, dass die
Temperatur des Sensorelements 23a gleich der vorbestimmten Temperatur
bleibt. Anschließend bestimmt die CPU, ob die Temperatur
des Sensorelements 23a gleich oder größer
der vorbestimmten Temperatur ist (Schritt 22). Bei "NEIN"
wiederholt die CPU Schritt 22, bis "JA" erhalten wird.
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Falls
in Schritt 22 "JA" erhalten wird, führt die CPU
andererseits einen zweiten Sensorausgabevorgang (Schritt 23)
aus. In diesem Vorgang führt die CPU Prozesse zum Schalten
des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 auf die Kontaktstellen
T1, sowie Prozesse zum Anlegen einer Spannung an das Sensorelement 23a aus.
Dann führt die CPU einen zweiten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung-Ausführungsvorgang
(Schritt 24) aus. In diesem Vorgang führt die
CPU die zweite Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung aus,
die mit Stromausgaben des A/F-Sensors 23 ausführbar
ist, und gewinnt bzw. erhält die CPU dann Stromausgaben
von A/F-Sensor 23. Als solches setzt sich der Effekt einer
Verringerung von Abgasemissionen fort. Dementsprechend kann die
Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung in einer frühen
Phase ausgeführt werden, während ein Brechen bzw.
Reißen des Sensorelements 23a in Folge einer Befeuchtung
verhindert wird, und können Abgasemissionen daher prompt verringert
werden.
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Während
die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsbeispiele
von dieser beschrieben wurde, sollte es selbstverständlich
sein, dass die Erfindung nicht auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele
oder Ausführungen beschränkt ist. Im Gegenteil
ist die Erfindung dazu bestimmt, verschiedene Modifikationen und äquivalente
Anordnungen abzudecken. Während die verschiedenen Elemente
der beispielhaften Ausführungsbeispiele in verschiedenen
Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, welche beispielhaft
sind, liegen zusätzlich auch andere Kombinationen und Konfigurationen,
die mehr, weniger oder nur ein Element umfassen, innerhalb des Geistes
und des Umfangs der Erfindung.
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Eine
ECU (1) steuert einen A/F-Sensor (23), der in
einer Abgasanlage (20) einer Verbrennungskraftmaschine
(50) bereitgestellt ist und Stromausgaben produziert, die
der Konzentration von Sauerstoff im Abgas entsprechend, indem er
mit Spannung versorgt wird, und Spannungsausgaben, die der Konzentration
von Sauerstoff im Abgas entsprechen, gemäß der
Differenz zwischen der Sauerstoffkonzentration um eine eines Paars
von Elektroden des A/F-Sensors (23) herum und der Sauerstoffkonzentration
um die andere Elektrode herum produziert. Die ECU (1) weist
auf: eine Erregungsbegrenzungseinrichtung zum Erregen eines Heizelements
(23b) des A/F-Sensors (23) bei Begrenzung der
an das Heizelement (23b) zugeführten Energiemenge,
wenn ein Feuchtigkeitsgehalt an einer Innenfläche eines
Abgaskanals nahe dem A/F-Sensors (23) anhaftet; und eine
Gewinnungseinrichtung einer speziellen Ausgabe zum Gewinnen von
Spannungsausgaben von dem A/F-Sensor (23) zumindest dann,
wenn die Erregungsbegrenzungseinrichtung das Heizelement (23b)
bei Begrenzung der an das Heizelement (23b) zugeführten
Energiemenge erregt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-83152 [0002, 0002]
- - JP 2003-83152 A [0002]
- - JP 2001-41923 [0002]
- - JP 2001-41923 A [0002]