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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Verschlechterungs- bzw. Defektdetektor
für einen
Abgasdetektor zum Detektieren einer Konzentration von Sauerstoff,
der in einem Abgas enthalten ist, das von einem Verbrennungsmotor
abgeleitet wird, und insbesondere einen Verschlechterungsdetektor
für einen
Abgassensor mit der Fähigkeit
für eine
gesamte Detektion der Verschlechterung eines Abgassensors und einer
anormalen Bedingung eines elektrischen Heizgeräts derart, dass ein Abgassensor
in Kombination mit einem elektrischen Heizgerät zum Verbessern der Genauigkeit
der Detektion eines Abgases eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft
auch ein Verfahren zum Detektieren der Verschlechterung.
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Ein übliches
Verfahren ist allgemein bekannt, bei dem die Konzentration von Sauerstoff
detektiert wird, das in einem Abgas enthalten ist, das von einem
Verbrennungsmotor abgeleitet wird, und es wird eine Gegenkopplungssteuerung
bzw. Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Fluidmischung durchgeführt, die
dem Verbrennungsmotor zugeführt
wird, und Abgas wird gereinigt und ein Grad der Kraftstoffverbrennung
ist verbessert.
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Zum
Durchführen
der Regelung ist es erforderlich, den Abgassensor in einem Aktivierungsgebiet
zu halten und die Detektionseigenschaften für die Sauerstoffkonzentration
zu stabilisieren. Demnach wird ein keramisches Heizgerät in dem
Abgassensor im Hinblick auf die Erregung gesteuert bzw. geregelt,
und der Abgassensor wird bei einer konstanten Temperatur gehalten.
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Im
Hinblick auf die Detektion einer Temperatur eines Abgassensors wird
ein Verfahren eingesetzt, das als grundlegende Technik dient, wie
es beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung (nicht geprüft) Nr.
292364/1997 und der japanischen Patentveröffentlichung (nicht geprüft) Nr. 313477/1996
offenbart ist, und bei diesem wird ein Innenwiderstandswert eines
Abgassensors gemessen und die Temperatur des Abgassensors selbst wird
unter Verwendung des Innenwiderstandwerts des Abgassensors als Referenz
detektiert. Zusätzlich wird
ein derartiges Verfahren eingesetzt, wie es in der japanischen Patentveröffentlichung
(nicht geprüft) Nr.
313476/1996 und der japanischen Patentveröffentlichung (nicht geprüft) Nr.
4502/1997 offenbart ist, und es dient zum Detektieren einer Umfeldtemperatur
eines Abgassensors durch Messen eines Widerstands eines elektrischen
Heizgeräts,
das in dem Abgassensor enthalten ist.
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Im
Hinblick auf ein Verfahren zum Detektieren einer Verschlechterung
eines Abgassensors ist eine Vorrichtung bekannt, wie sie in der
japanischen Patentveröffentlichung
(nicht geprüft)
Nr. 331700/1998 und der japanischen Patentveröffentlichung (nicht geprüft) Nr.
121221/1996 offenbart ist, und diese dient zum Ändern der Innenbetriebsbedingung
eines Verbrennungsmotors und zum Beobachten der Reaktionsänderungsgeschwindigkeit
und der Ausgangsvarianzwellenform einer Detektionsausgangsgröße eines Abgassensors
in Ansprechen auf die Änderung
der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors.
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Im
Fall des Einsatzes einer derartigen üblichen Technik, wie sie oben
beschrieben ist, besteht ein Problem dahingehend, dass eine Vorrichtung
mit großem
Umfang zum Ändern
der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors lediglich zum Detektieren der
Verschlechterung des Abgassensors erforderlich ist. Ferner besteht
ein Problem dahingehend, dass sich eine anormale Bedingung des in
den Abgassensor detektierten elektrischen Heizgeräts nicht
detektieren lässt.
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US 5,852,228 offenbart ein
System zum Steuern der Heizung für
einen Sauerstoffsensor, um eine Schädigung des Sensors durch übermäßiges Heizen
zu verhindern. Dazu wird die temperaturabhängige Sensorimpedanz und die
Leistungsaufnahme des Heizelements gemessen. Überschreitet diese Leistungsaufnahme
einen vorbestimmten Wert, wird die Impedanz des Abgassensors erhöht, wodurch
auch dessen Temperatur beschränkt,
und eine Zerstörung
des Abgassensors verhindert wird. Mit anderen Worten, eine Alterung
des Abgassensors wird dadurch festgestellt, dass die Leistungsaufnahme
des Heizelements einen bestimmten Wert erreicht, der dann durch
Nachregeln der Impedanz des Sensors konstant gehalten wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zum Lösen der oben diskutierten Probleme
geschaffen, und ein technisches Problem besteht in der Bereitstellung
eines Verschlechterungsdetektors für einen Abgassensor und eines
Verfahrens zum Detektieren der Verschlechterung derart, dass die
gesamte Verschlechterungsdetektion eines Abgassensors einschließlich der
Verschlechterung eines elektrischen Heizgeräts einfach durchgeführt werden
kann, lediglich durch Einsatz einer Vorrichtung zum Beobachten der Änderung – während dem
Altern – eines
Innenwiderstandwerts in einem Abgassensor zusammen mit der Detektion
der anormalen Bedingungen des elektrischen Heizgeräts.
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Die
vorliegende Erfindung dient der Bereitstellung eines einfachen Verschlechterungsdetektors für einen
Abgassensor und eines Verfahrens zum Detektieren der Verschlechterung,
derart, dass die Änderung – über das
Alter – des
Innenwiderstandwerts unter Berücksichtigung
der Schwankung zwischen Produkten extrahiert wird, sowie der Temperaturabhängigkeit
eines Abgassensors und eines elektrischen Heizgeräts.
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Diese
Aufgabe wird jeweils durch einen Verschlechterungsdetektor mit den
Merkmalen des Anspruchs 1, und durch ein Verfahren zum Detektieren der
Verschlechterung eines Abgassensors mit den Merkmalen des Anspruchs
6 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
werden in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
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Ein
Verschlechterungsdetektor für
einen Abgassensor gemäß der vorliegenden
Erfindung, der in einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors für ein Automobil
montiert ist und so ausgebildet ist, dass er eine Temperatur über ein
elektrisches Heizgerät
zum Detektieren der Verschlechterung des Abgassensors steuert bzw.
regelt, enthält:
eine
Speichervorrichtung für
einen Anfangsinnenwiderstandswert-Korrelationslernvorgang für das sequentielle
Abtasten, Vergleichen, Berechnen und Speichern eines Anfangsinnenwiderstandwerts
des Abgassensors und des elektrischen Heizgeräts;
eine Datensammelperioden-Beurteilungsvorrichtung zum
Bestimmen einer Abtastperiode für
den Anfangsinnenwiderstandswert; und
eine Beurteilungsvorrichtung
für eine
anormale Bedingung zum Berechnen und Speichern eines momentanen
Innenwiderstands des Abgassensors und des elektrischen Heizgeräts nach
einer vorgegebenen Zeitperiode eines Betriebsstarts des Verbrennungsmotors
für ein
Automobil zum Beurteilen, dass sich der momentane Innenwiderstand
in großem Maßstab über einen
vorgegebenen zulässigen
Wert verändert
hat, durch Vergleichen des momentanen Innenwiderstands mit dem Anfangsinnenwiderstandswert,
wodurch eine Verarbeitung im Hinblick auf die anormale Bedingung
durchgeführt
wird.
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Als
Ergebnis einer derartigen Anordnung lässt sich die Verschlechterung
des Abgassensors sowie die anormale Bedingung des elektrischen Heizgeräts detektieren,
und eine zeitliche Einteilung für
das Ersetzen und das Reparieren eines integriert ausgebildeten Abgassensors
und eines elektrischen Heizgeräts
wird bekannt.
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Bei
dem Verschlechterungsdetektor für
einen Abgassensor mit dem obigen Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es vorzuziehen, dass in dem Fall, in dem der Anfangsinnenwiderstandswert des
Abgassensors und des elektrischen Heizgeräts, der neu abgetastet, berechnet
und gemessen wird, nahe analog zu dem bereits gelernten und gespeicherten
Anfangsinnenwiderstandswert vorliegt, die Speichervorrichtung für den Anfangsinnenwiderstandswert-Korrelationslernvorgang
den Wert des neu abgetasteten Anfangsinnenwiderstandswert und denjenigen
des bereits gelernten und gespeicherten Anfangsinnenwiderstandswert
mittelt, und den Mittelwert für
eine Erneuerung speichert.
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Als
Ergebnis eines derartigen Aufbaus wird jedwedge nutzlose Näherungsinformation
nicht gespeichert, und eine Speicherkapazität lässt sich reduzieren, und ein
zu referenzierender und auszulesender Informationsumfang wird eliminiert,
wodurch es möglich
wird, eine hochschnelle Verarbeitung auszuführen.
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Ferner
ist es für
einen Verschlechterungsdetektor für einen Abgassensor mit dem
obigen Aufbau gemäß der Erfindung
vorzuziehen, dass die Datensammelperioden-Beurteilungsvorrichtung einen Abschluss
der Datensammelperiode auf der Grundlage der Tatsache beurteilt,
dass eine Abtastzahl des Anfangsinnenwiderstandswert des Abgassensors
oder der elektrischen Heizgeräts,
die in der Speichervorrichtung für
den Anfangsinnenwiderstand-Korrelationslernvorgang
gespeichert wird, nicht weniger als eine vorgegebene Zahl ist, und
ein Korrekturkoeffizient, der nicht kleiner als ein vorgegebener
Wert ist, wird sicher erhalten.
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Im
Ergebnis einer derartigen Anordnung ermöglicht selbst bei Vorliegen
irgendeiner Schwankung des Innenwiderstandswert des Abgassensors oder
der elektrischen Heizgeräts
zwischen einem Sensor und einem Heizgerät und einer anderen Einheit
der Lernvorgang und das Speichern des Anfangswerts eines tatsächlich verwendeten
Sensors oder Heizgeräts
das Detektieren einer späteren Änderung,
und eine Datensammelperiode lässt
sich dadurch bestimmen, dass bestätigt wird, dass eine ausreichende
Zahl von Daten erhalten werden konnte oder nicht.
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Ferner
ist es bei einem Verschlechterungsdetektor für einen Abgassensor mit dem
obigen Aufbau gemäß der Erfindung
bevorzugt, dass die Beurteilungsvorrichtung für die anormale Bedingung eine Berechnungsinterpolationsvorrichtung
enthält,
zum Berechnen – auf
der Grundlage der Annahme, dass entweder der momentane Innenwiderstandswert
des Abgassensors oder des elektrischen Heizgeräts ein Anfangsinnenwiderstandswert
ist – des
anderen Korrelations-Anfangsinnenwiderstandswert, sowie ferner zum
Vergleichen des anderen Korrelations-Anfangsinnenwiderstandswert mit dem
anderen momentanen Innenwiderstands und zum Erzeugen einer Beurteilungs-Ausgangsgröße gemäß einer
anormalen Bedingung in dem Fall, dass eine Differenz zwischen dem
anderen Korrelations-Anfangsinnenwiderstandswert
und dem anderen momentanen Innenwiderstand in großem Umfang über einen
vorgegebenen zulässigen
Wert hinweg variiert.
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Als
Ergebnis eines derartigen Aufbaus lässt sich selbst dann, wenn
der Innenwiderstandswert des Abgassensors und des elektrischen Heizgeräts sich
in großem
Umfang aufgrund einer Umgebungstemperatur geändert hat, unterscheiden, ob
sich der momentane Innenwiderstandswert über das Altern hinweg geändert hat
oder ob er sich aufgrund der Umfeldtemperatur geändert hat. Es lässt sich
ein genauer Korrelationswert selbst dann berechnen, wenn ein geringer
Umfang an gespeicherter Information vorliegt, wodurch es möglich ist,
eine Speicherkapazität
zu reduzieren.
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Es
wird auch bevorzugt, dass der Verschlechterungsdetektor für einen
Abgassensor mit dem obigen Aufbau gemäß der Erfindung zusätzlich zu
dem oben beschriebenen Aufbau ferner eine Rücksetzvorrichtung enthält, zum
Initialisieren von Information, die jeweils in der Datensammelperioden-Beurteilungsvorrichtung,
der Speichervorrichtung für
den Anfangsinnenwiderstand-Korrelationslernvorgang und der Beurteilungsvorrichtung
für die anormale
Bedingung gespeichert ist, in Ansprechen auf ein Rücksetzsignal
von der Außenseite.
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Als
Ergebnis eines derartigen Aufbaus lässt sich selbst in dem Fall
des Ersatzes des verschlechterten Abgassensors durch einen neuen
die Detektion der Verschlechterung eines derartigen neuen Abgassensors
unter der Bedingung durchführen,
die sich für
den neuen Abgassensor eignet.
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Ein
Verfahren zum Detektieren der Verschlechterung eines Abgassensors,
der in einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors für ein Automobil
montiert ist, und zum Steuern bzw. Regeln einer Temperatur mit einem
elektrischen Heizgerät ausgebildet
ist, um hierdurch die Verschlechterung des Abgassensors zu detektieren,
enthält
die Schritte:
Berechnen und Speichern eines Anfangsinnenwiderstandwerts
des Abgassensors und des elektrischen Heizgeräts;
Lernen und Speichern
einer Korrelation eines Anfangsinnenwiderstandwerts zwischen dem
Abgassensor und dem elektrischen Heizgerät;
Berechnen und Speichern
eines momentanen Innenwiderstandwerts des Abgassensors und des elektrischen
Heizgeräts;
Berechnen – auf der
Grundlage der Annahme, dass entweder der momentane Innenwiderstandswert
des Abgassensors oder des elektrischen Heizgeräts ein Anfangsinnenwiderstandswert
ist, auf der Grundlage der gelernten gespeicherten Korrelation – des anderen
logischen Innenwiderstandswert; und
Detektieren einer Verschlechterungsbedingung
des Abgassensors und des elektrischen Heizgeräts mit einem Vergleich des
logischen Innenwiderstandwerts mit dem anderen momentanen Innenwiderstandswert.
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Als
Ergebnis lässt
sich die Verschlechterung des Abgassensors sowie die anormale Bedingung des
elektrischen Heizgeräts
detektieren, und ein Zeitablauf für das Ersetzen und das Reparieren
eines integriert ausgebildeten Abgassensors und elektrischen Heizgeräts wird
bekannt.
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Ferner
kann selbst dann, wenn der Innenwiderstandswert des Abgassensors
und des elektrischen Heizgeräts
sich aufgrund einer Umfeldtemperatur in großem Umfang geändert hat,
unterschieden werden, ob sich der momentane Innenwiderstandswert – über das
Altern hinweg – geändert hat
oder ob er sich aufgrund der Umfeldtemperatur geändert hat. Ein genauer Korrelationswert
lässt sich
selbst dann berechnen, wenn eine geringe Menge an gespeicherter
Information vorliegt, wodurch es möglich ist, eine Speicherkapazität zu reduzieren.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben;
es zeigen:
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1 ein Schaltbild eines Verschlechterungsdetektors
für einen
Abgassensor gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Flussdiagramm zum
Darstellen eines Bereichs des Verschlechterungsdetektors für einen
Abgassensor gemäß der Ausführungsform
1 der Erfindung.
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Ein
Verschlechterungsdetektor für
einen Abgassensor gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird hiernach unter Bezug auf die 1 und die 2 beschrieben. Die 1 zeigt ein elektrisches Schaltbild zum
Darstellen hauptsächlich einer
elektrischen Schaltung eines Verschlechterungsdetektors für einen
Abgassensor, und die 2 zeigt
ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Betriebs des Verschlechterungsdetektors
für einen
Abgassensor, der wie in 1 gezeigt
ausgebildet ist. In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 einen Verschlechterungsdetektor, dem
elektrische Energie von einer am Fahrzeug montierten Batterie 2 zugeführt wird,
mit beispielsweise 12V über
einen Energieversorgungsschalter 3. Das Bezugszeichen 2a bezeichnet
einen Fahrzeugkörper,
an dem ein negativer Anschluss der am Fahrzeug montierten Batterie 2 angeschlossen
ist. Das Bezugszeichen 4 zeigt ein elektrisches Heizgerät, das elektrisch
mit dem Verschlechterungsdetektor 1 über die Anschlüsse 4a und 4b verbunden
ist. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Abgassensor,
der elektrisch über
einen Anschluss mit dem Verschlechterungsdetektor 1 verbunden
ist, der an einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors für ein Automobil
angebracht ist. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Innenwiderstand des
Abgassensors 5, und das elektrische Heizgerät 4 und
der Abgassensor 5 bilden eine integrierte Konstruktion,
die angrenzend zueinander angeordnet sind. Ferner führt das
elektrische Heizgerät 4 eine Temperatursteuerung
bzw. Regelung des Abgassensors 5 durch.
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Zusätzlich detektiert
der Verschlechterungsdetektor 1 nicht nur die Verschlechterung
des Abgassensors 5 und eine anormale Bedingung des elektrischen
Heizgeräts 4,
sondern er ist auch so aufgebaut, dass er zahlreiche Steuerfunktionen
umfasst, beispielsweise die Temperatursteuerung des Abgassensors 5 durch
das elektrische Heizgerät 4.
Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Rücksetzeingangsschalter, der
mit dem Verschlechterungsdetektor 1 verbunden ist. Das
Bezugszeichen 7a bezeichnet ein Dateneinstellsystem, das
mit dem Verschlechterungsdetektor 1 verbunden ist und zahlreiche Dateneinstellvorgänge bei
Abgabe eines Produkts oder bei einem Ersetzen von Teilen durchführt. Das
Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Alarmanzeigeelement wie eine
Licht emittierende Diode, die mit dem Verschlechterungsdetektor 1 über einen
Strombegrenzungswiderstand 9 verbunden ist.
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Nun
wird hier nachfolgend ein innerer Aufbau des Verschlechterungsdetektors 1 beschrieben.
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Das
Bezugszeichen 10 bezeichnet einen positiven Energieversorgungsdraht,
der mit der am Fahrzeug montierten Batterie 2 über den
Energieversorgungsschalter 3 verbunden ist. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet
das Erzeugen einer konstanten Spannungsausgangsgröße von beispielsweise
DC 5V, und dieses Konstantspannungs-Energieversorgungssystem 11 ist
mit dem Energieversorgungsdraht 10 verbunden. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet
einen Mikroprozessor, dem Energie von dem Konstantspannungs-Energieversorgungssystem 11 zugeführt wird.
Ferner ist ein Anschluss 4a des elektrischen Heizgeräts 4 mit
dem Energieversorgungsdraht 10 verbunden.
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Die
Bezugszeichen R1 und R2 bezeichnen Spannungsteilerwiderstände, die
mit dem Stromversorgungsdraht 10 verbunden sind. Ein Spannungsteilerwert
der Energieversorgungsspannung ist mit eine Eingangsanschluss AD1
des Mikroprozessors 12 verbunden, zum Umsetzen ausgehend
von einer analogen Größe in eine
digitale Größe, wodurch
die Energieversorgungsspannung gemessen wird.
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Das
Bezugszeichen AMP 1 bezeichnet einen Verstärker, der
zwischen dem Abgassensor 1 und einem Eingangsanschluss
AD2 des Mikroprozessors 12 angeschlossen ist, für eine Umsetzvorgang,
ausgehend von einer analogen Größe in eine
digitale Größe. Das
Bezugszeichen TR 1 bezeichnet einen Transistor zum Verbinden
eines Lastwiderstands R3 mit dem Abgassensor 5. R4 bezeichnet
einen Basiswiderstand, der mit einem Pulsausgangsanschluss TR1 des
Mikroprozessors 12 verbunden ist, und er dient zum Treiben
des Transistors TR1 für
ein periodisches An/Abschalten. R5 bezeichnet einen Lastwiderstand
mit dem bewirkt wird, dass der Transistor 1 sicher abgeschaltet
ist.
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Das
Bezugszeichen TR2 bezeichnet ein Öffnungs/Schließelement,
beispielsweise einen Transistor, der mit dem anderen Anschluss 4b des
elektrischen Heizgeräts 4 verbunden
ist. Das Bezugszeichen R6 bezeichnet einen Stromdetektionswiderstand,
der in Serie mit dem Öffnungs/Schließelement TR2
verbunden ist. Das Bezugszeichen R7 bezeichnet einen Basiswiderstand,
der mit einem Pulsausgabeanschluss TR2 des Mikroprozessors 12 verbunden
ist, und er treibt das Öffnungs/Schließelement TR2
für ein
periodisches An/Abschalten. Das Bezugszeichen R8 bezeichnet einen
Lastwiderstand, der ein sicheres Abschalten des Öffnungs/Schließelements
TR2 bewirkt.
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Die
Bezugszeichen R9 und R10 bezeichnen Spannungsteilerwiderstände, die
so angeschlossen sind, dass sie das Öffnungs/Schließelement
TR2 zwischen sich aufnehmen. Das Bezugszeichen MP2 bezeichnet einen
Verstärker
zum Verstärken
der durch die Spannungsteilerwiderstände geteilten Spannung und
zum Zuführen
der gestärkten
Spannung an einen Umsetzeingangsanschluss AD3 des Mikroprozessors 12 für einen
Analog/Digital-Umsetzvorgang. Die Verteilung der Widerstandswerte,
beispielsweise der Spannungsteilerwiderstände, ist wie folgt: R h > > R
e R 9 > > R h (1) R h : R e ≒ R 9 :
R 10 (2)
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Rh
bezeichnet einen Innenwiderstandswert des elektrischen Heizgeräts 4,
Re bezeichnet einen Widerstandswert des Stromdetektionswiderstands R6,
R9 bezeichnet einen Widerstandswert des Spannungsteilerwiderstands
R9, und R10 bezeichnet einen Widerstandswert des Spannungsteilerwiderstands
R10.
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Das
Bezugszeichen DR3 bezeichnet einen Ausgangsanschluss des Mikroprozessors 12,
und dieser Mikroprozessor 12 treibt das Alarmanzeigeelement 8,
beispielsweise eine Licht emittierende Diode, über den Strombegrenzungswiderstand 9.
RST bezeichnet einen Eingangsanschluss des Mikroprozessors 12,
der mit dem Rücksetzeingangsschalter 7 verbunden
ist. R/W bezeichnet einen Anschluss für eine serielle Kommunikation
des Mikroprozessors 12, der mit dem Dateneinstellsystem 7a verbunden ist,
und das Dateneinstellsystem 7a ist mit dem Anschluss R/W
für eine
serielle Kommunikation lediglich bei einer spezifischen Bedingung
verbunden, beispielsweise bei einem Produktabgabeangleichvorgang
oder bei einer Wartungsarbeit zum Ersetzen von Teilen.
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Nun
wird ein Betrieb eines Verschlechterungsdetektors für einen
Abgassensor mit einer elektrischen Schaltung, die wie in 1 gezeigt ausgebildet ist,
unter Bezug auf das in 2 gezeigte
Flussdiagramm erläutert.
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Nach 2 ist der Schritt 101 ein
Betriebsstartschritt, bei dem ein Betrieb eines Verschlechterungsdetektors
für einen
Abgassensor startet, und zwar unmittelbar nach dem Anlauf eines
Motors eines Automobils. Nach dem Schritt 101 geht ein
Programm zu dem Schritt 102 über, indem eine Rücksetzmodus-Beurteilung ausgeführt wird.
Im Schritt 102 (Rücksetzmodus-Beurteilungsschritt)
wird beurteilt, dass ein Rücksetzmodus
dann vorliegt, wenn der Rücksetzeingabeschalter 7 AN
ist oder ein Rücksetzsignal
von dem Dateneinstellsystem 7a eingegeben wird.
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Wird
in dem Schritt 102 beurteilt, dass ein Rücksetzmodus
nicht vorliegt, so geht das Programm zu dem Schritt 103 über, in
dem ein Datensammelabschluss beurteilt wird. In dem Schritt 103 wird
beurteilt, ob ein in dem später
beschriebenen Schritt 104 berechneter und gespeicherter
Korrekturkoeffizient (Speichervorrichtung für den Korrekturkoeffizienten-Berechnungsvorgang)
einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Der Korrekturkoeffizient stellt einen
Datenwert dar, der sequentiell zu berechnen, zu erneuern und nahe
dem Wert 1.0 kommen muss, und es wird beurteilt, dass das Datensammeln
abgeschlossen ist, wenn der Wert (einen vorgegebenen Wert) von nicht
weniger als beispielsweise 0.7 erreicht.
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Bei
dem Schritt 103 geht das Programm in dem Fall, in dem beurteilt
wird, dass das Datensammeln nicht abgeschlossen ist, zu dem Schritt 104 über. In
dem Schritt 104 erfolgt das Berechnen und Speichern eines
Korrekturkoeffizienten für
ein Paar von Anfangsinnenwiderstandswerten des Abgassensors 5 gegenüber dem
elektrischen Heizgerät 4,
für ein
Speichern in den später
beschriebenen Schritt 107, derart, dass eine Korrelationstabelle
für die
Anfangsinnenwiderstandswerte vorbereitet und gespeichert wird (gemäß der Speichervorrichtung
für den Anfangsinnenwiderstandswert-Korrelationslernvorgang).
Der Schritt 104 wird dann ausgeführt wenn eine Abtastzahl für die Anfangsinnenwiderstandswerte,
die in dem später
zu beschreibenden Schritt 107 gespeichert werden, einen
Wert von nicht weniger als einer vorgegebenen Zahl erreicht.
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Der
Schritt 109 entspricht der Datensammelperioden-Beurteilungsvorrichtung,
die die Schritte 103 und 104 umfasst. Wie oben
beschrieben, erfolgt in der Datensammelperioden-Beurteilungsvorrichtung 109 eine
Beurteilung dahingehend, dass die Datensammelperiode abgeschlossen
ist, auf der Grundlage der Tatsache, dass eine Abastzahl für einen
Anfangsinnenwiderstandswert des Abgassensors oder das elektrische
Heizgerät,
der in der Speichervorrichtung für
den Anfangsinnenwiderstandswert- Korrelationsvorgang
(gemäß dem Schritt 107)
gespeichert wird, nicht weniger als ein vorgegebener Wert ist, und ferner
aufgrund der Tatsache, dass gewährleistet
ist, dass ein Korrelationskoeffizient nicht weniger als ein vorgegebener
Wert ist.
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Dann
geht nach dem Schritt 104 das Programm zu dem Schritt 105 über (Speichervorrichtung für den Anfangsinnenwiderstandswert-Berechnungsvorgang).
In dem Schritt 105 wird der Anfangsinnenwiderstandswert
des Abgassensors berechnet und gespeichert. Wie in 1 gezeigt, wird dann, wenn der DRI Anschluss
des Mikroprozessors 12 einen logischen Pegel L annimmt
und ein Transistor TR1 ausgeschaltet ist, eine erzeugte Spannung
ES des Abgassensors 5 direkt über AMP1 an einen AD2 Anschluss
des Mikroprozessors 12 eingegeben.
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Anschließend wird
dann, wenn der DR1 Anschluss einen logischen Pegel H annimmt und
der Transistor TR1 angeschaltet ist, eine geteilte Spannung E des
Abgassensors 5 über
AMP1 bei dem AD2 Anschluss des Mikroprozessors 12 eingegeben.
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Demnach
wird ein Widerstandswert RS des Innenwiderstands R6 des Abgassensors 5 anhand der
folgenden Gleichung berechnet: E = ES × R3
/ (R3+RS) ∴RS
= R3 × (ES/E-1) (3)
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R3
bezeichnet einen Widerstandswert eines Lastwiderstands R3.
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Zusätzlich weist
unabhängig
davon, dass ein tatsächlicher
Wert für
den Widerstandswert RS des Innenwiderstands 6 des Abgassensors 5 sich
in großem
Umfang in Abhängigkeit
eines Typs des Abgassensors 5 unterscheidet, beispielsweise
ein Sauerstoffkonzentrationssensor vom Einlage- bzw. Liner-Typ eine
extrem große
Temperaturabhängigkeit auf,
beispielsweise gemäß 90 Ω → 30 Ω gemäß einer Luft-
bzw.
Atmosphärentemperatur
von 600°C → 700°C.
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Nach
dem Schritt 5 geht das Programm zu dem Schritt 6 über (Speichervorrichtung
für den
Anfangsinnenwiderstandswert-Berechnungsvorgang), indem
der Anfangsinnenwiderstandswert des elektrischen Heizgeräts 6 berechnet
und gespeichert wird. In diesem Schritt 6 wird – wie in 1 gezeigt – dann, wenn
der DR2 Anschluss einen logischen Pegel L annimmt und ein Öffnungs/Schließelement
TR2 ausgeschaltet ist, eine geteilte Spannung Eoff über AMP2
bei dem AD3 Anschluss des Mikroprozessors 12 eingegeben.
Die geteilte Spannung Eoff lässt
sich anhand der folgenden Gleichung ausdrücken: Eoff = Eb × (R6
+ R10 / (Rh + R9 + R10 + R6) (4)
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Hierbei
bezeichnet jeweils Eb eine Energieversorgungsspannung, die über den
AD1 Anschluss des Mikroprozessors 12 gemessen wird, R6
bezeichnet einen Widerstandswert des Stromdetektionswiderstands 6,
R9 und R10 bezeichnen Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände R9 und
R10, und Rh bezeichnet einen Innenwiderstandswert des elektrischen
Heizgeräts 4.
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Ein
Wert des Innenwiderstands Rh des elektrischen Heizgeräts, wie
er durch die Gleichung (4) berechnet wird, weist eine Temperaturabhängigkeit auf,
beispielsweise 21.5 Ω → 23 Ω gemäß einer
Atmosphärentemperatur
von 600°C → 700°C.
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Ferner
lässt sich
dann, wenn der DR2 Anschluss des Mikroprozessors 12 einen
logischen Pegel H annimmt und das Öffnungs/Schließelement TR2
angeschaltet ist, auf der Grundlage der Tatsache, dass die geteilte
Spannung Eon bei dem ND3 Anschluss des Mikroprozessors 12 über AMP2
eingegeben wird, einen Innenwiderstandswert des elektrischen Heizgeräts 4 anhand
der folgenden Gleichtung berechnen: Eon ≒ Eb × R6 / (Rh
+ R6) (5)
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Jedoch
gibt es eine Temperaturdifferenz, die zwischen einer Temperatur
des elektrischen Heizgeräts 4 und
einer Umfeldtemperatur des Abgassensors 5 erzeugt wird,
und es ist bevorzugt, einen Innenwiderstandswert unter der Bedingung
zu messen, dass das elektrische Heizgerät 4 nicht erregt worden
ist, und zwar während
nicht weniger als einer vorgegebenen Zeitperiode (d.h., außerhalb
einer vorgegebenen Zeitperiode nicht erregt wird).
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Ferner
wird in dem Fall, dass ein Innenwiderstandswert des Abgassensors
und des elektrischen Heizgeräts,
der neu abgetastet, berechnet und gemessen wird, nahe analog bei
dem Anfangsinnenwiderstandswert liegt, der bereits gelernt und gespeichert
ist, und zwar in der Speichervorrichtung für den Anfangsinnenwiderstandswert-Korrelationslernvorgang
(gemäß dem Schritt 107)
ein Wert erneuert und gespeichert, der dadurch zu erhalten ist,
dass die Werte des neu abgetasteten Anfangsinnenwiderstandswerts
und der gelernte und gespeichert Anfangsinnenwiderstandswert gemittelt
werden. Im Ergebnis wird jedwedge nutzlose Näherungsinformation nicht gespeichert,
wodurch eine Speicherkapazität
reduziert ist, und ein zu referenzierender und auszulesender Informationsumfang
wird eliminiert, so dass eine hochschnelle Verarbeitung des Mikroprozessors
ausgeführt
werden kann.
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Dann
geht nach dem Schritt 106 das Programm zu dem Schritt 107 über, und
in diesem Schritt 107 wird eine Korrelationstabelle für einen
Anfangsinnenwiderstandswert vorbereitet und gespeichert (Speicherschritt
für den
Korrelationstabellenlernvorgang). In dem Schritt 107 erfolgt
das Vorbereiten einer Tabelle eines Innenwiderstandswerts des elektrischen
Heizgeräts 4 Rhi=F(Ti)
gegenüber
einen Innenwiderstandswert des Abgassensors 5 Rsi=G(Ti)
für zahlreiche
Umfeldtemperaturen Ti (I=1, 2, ... n).
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Jedoch
ist zu erwähnen,
dass eine Umfeldtemperatur Ti selbst als Parameter einen unbekannten
Wert aufweist, und nicht in der Tabelle gespeichert wird, und die
Tabelle dient nur einer Kenntnis einer direkten Korrelation Rsi=H(Rhi),
und die oben beschriebenen Buchstaben F, G, H zeigen ein Korrelationssymbol.
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Dann
geht nach dem Schritt 107 das Programm zu dem Schritt 108 über. Der
Schritt 108 ist ein Endeschritt, und bei diesem wird eine
Steuerung so ausgeführt,
dass eine Rückkehr
zu dem Startschritt 101 erfolgt, beispielsweise mehrere
Minuten später.
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Ferner
sind die in dem Schritt 105 bis Schritt 107 verwendeten
Anfangsinnenwiderstandswerte diejenigen des Abgassensors 5 oder
des elektrischen Heizgeräts 4 bei
einer Anfangsbedingung (allgemein während mehrerer Monate nach
dem Start der Anwendung) und es ist erforderlich, dass die Anfangswerte
für den
Abgassensor 5 und das elektrischen Heizgerät 4,
die selbst in praktischer Weise verbunden sind und angewendet werden,
aufgrund einer großen
Schwankung zwischen den einzelnen Produkten gelernt werden.
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In
dem Fall, dass ein Anschluss des Datensammelns in dem Schritt 103 beurteilt
wird, geht das Programm zu dem Schritt 110 über. Der
Schritt 110 ist ein Schritt, bei dem ein momentaner Innenwiderstandswert
Rs des Abgassensors 5 berechnet und gespeichert wird, und
die Berechnungsgleichung ist in der obigen Gleichung (3) gezeigt.
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Dann
geht nach dem Schritt 111 das Programm zu dem Schritt 112 über. Der
Schritt 112 ist ein Berechnungsinterpolationsschritt. In
dem Schritt 112 erfolgt unter Anwendung eines Korrelationslernwerts
für einen
Anfangsinnenwiderstandswert Rsi = H (Rhi), wie er im Schritt 107 vorbereitet
ist, die Bestimmung eines logischen Innenwiderstandswerts im Hinblick
auf auf einen momentanen Widerstandswert Rh, der in dem Schritt 111 gemessen
wird, RsO = H (Rh).
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Jedoch
erfolgt dann, wenn kein Wert in Übereinstimmung
mit einem momentanen Innenwiderstandswert Rh bei Rhi (i = 1, 2,
... n) vorliegt, eine Berechnung eines logischen Innenwiderstandswerts RsO
im Hinblick auf einen Innenwiderstandswert Rh durch lineare Interpolation
ausgehend von Innenwiderstandswerten Rhj und Rhk, die Werte oberhalb und
unterhalb eines Innenwiderstandswerts Rh darstellen (Rjh < Rh < Rhk).
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Dann
geht nach dem Schritt 112 das Programm zu dem Schritt 113 über. In
dem Schritt 113 erfolgt ein wechselseitiger Vergleich des
Innenwiderstandswerts Rs (momentaner Widerstandswert), der in dem
Schritt 110 berechnet und gemessen wird, sowie eines logischen
Innenwiderstandswerts Rso (Anfangswiderstandswert), der in dem Schritt 112 berechnet
wird, miteinander, und es wird beurteilt, ob ein Differenzwert in
großem
Umfang über
einem vorgegebenen zulässigen
Variationswert hinweg (einem vorgegebenen, zulässigen Wert) variiert oder
nicht.
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Bei
dem Schritt 113 geht das Programm dann zu dem Schritt 114 über, wenn
ein Fall der Beurteilung dahingehend vorliegt, dass eine größere Variation
als ein vorgegebener zulässiger
Wert vorliegt. Der Schritt 114 ist ein Schritt, bei dem
eine Beurteilungsausgabe im Hinblick auf eine anormale Bedingung
erzeugt wird, und er ist in einer solchen Weise ausgebildet, dass
ein Alarmanzeigeelement 8 gemäß der Beurteilungsausgabe für eine anormale
Bedingung beleuchtet wird.
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In
dem Fall, in dem jedwedger Betrieb des Schritts 114 abgeschlossen
ist oder bei dem Schritt 113 eine Beurteilung der normalen
Bedingung (keine große
Variation) erfolgt, geht das Programm zu dem Schritt 108 über, und
es wird extern so gesteuert, dass es erneut zu dem Startschritt 101a mehrere
Minuten später übergeht.
Das Bezugszeichen 115 entspricht einer Beurteilungsvorrichtung
für eine
anormale Bedingung, umfassend den Schritt 110 bis Schritt 113.
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Wie
oben beschrieben, enthält
die Beurteilungsvorrichtung für
eine anormale Bedingung 115 eine Berechnungsinterpolationsvorrichtung
(Schritt 112) für
einen Berechnungsvorgang – auf
der Grundlage der Tatsache, dass jeder der momentanen Innenwiderstandswerte
des Abgassensors 5 oder des elektrischen Heizgeräts 4 ein
Anfangsinnenwiderstandswert ist – des anderen Korrelations-Anfangsinnenwiderstandswert
(logischer Innenwiderstandswert), und sie vergleicht den anderen
Korrelations-Anfangsinnenwiderstandswert
mit dem anderen momentanen Innenwiderstandswert, und sie erzeugt eine
Beurteilungsausgangsgröße im Hinblick
auf eine anormale Bedingung in dem Fall, dass eine Differenz zwischen
dem anderen Korrelations-Anfangsinnenwiderstandswert und dem anderen
momentanen Innenwiderstandswert in großem Umfang über einen vorgegebenen, zulässigen Wert
hinaus variiert. Demnach ist es selbst dann, wenn eine anormale
Bedingung entweder für
einen oder für
beide Einheiten des Abgassensors 5 oder des elektrischen Heizgeräts 4 detektiert
wird, möglich,
einen Zeitablauf zum Ersetzen jedwedger als Einheit ausgebildeter
Teile des Abgassensors 5 und des elektrischen Sensors 4 zu
kennen.
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Ferner
geht in dem Fall, dass der Schritt 102 ein Rücksetzmodus
ist, das Programm zu dem Schritt 120 über. In dem Schritt 120 erfolgt
ein Rücksetzen
eines berechneten und gespeicherten Werts für eine Korrekturkoeffizienten,
der mittels der Speichervorrichtung für den Korrekturkoeffizienten-Berechnungsvorgang
(Schritt 104) in der Datensammelperioden-Beurteilungsvorrichtung 109 erhalten
wird, und auch die Sammelwiederholungszahl wird rückgesetzt.
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Dann
geht nach dem Schritt 120 das Programm zu dem Schritt 121 über. Der
Schritt 121 ist ein Tabellenrücksetzschritt, und es erfolgt
ein Rücksetzen
eines gespeicherten Korrelationswerts zwischen einem Anfangsinnenwiderstandswert,
der in dem Schritt zum Speichern und Erzeugen der Korrelationstabelle
gelernt und gespeichert wird (Schritt 107).
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Dann
geht nach dem Schritt 121 das Programm zu dem Schritt 122 über. Der
Schritt 122 ist ein Schritt für ein Alarmrücksetzen
bei einer anormalen Bedingung, und durch Rücksetzen einer Beurteilungs-Ausgangsgröße für eine anormale
Bedingung, die durch die Beurteilungs-Ausgabevorrichtung für eine anormale
Bedingung (Schritt 114) erzeugt wird, geht das Programm
zu dem Endeschritt 118 über. Ferner
bezeichnet das Bezugszeichen 123 eine Rücksetzvorrichtung, umfassend
den Schritt 102 sowie den Schritt 120 bis 122.
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Wie
oben beschrieben, initialisiert die Rücksetzvorrichtung 123 eine
Speicherinformation, die jeweils in der Rücksetzvorrichtung 123,
der Datensammel-Beurteilungsvorrichtung 109,
der Speichervorrichtung für
den Anfangsinnenwiderstandswert-Korrelationslernvorgang (gemäß dem Schritt 107)
und der Beurteilungsvorrichtung für eine anormale Bedingung 115 gespeichert
ist, in Ansprechen auf ein Rücksetzsignal
von der Außenseite.
Im Ergebnis wird es auf der Grundlage der Tatsache, dass der Abgassensor 5 und
das elektrischen Heizgerät 4,
die eine Einheit bilden, nach dem Ersetzen von Teilen betätigt werden,
möglich,
die Verschlechterung gemäß einer
Eigenschaft des neu aufgenommenen Abgassensors 5 und/oder
elektrischen Heizgeräts 4 zu detektieren.
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Wie
oben beschrieben, enthält
ein Verschlechterungsdetektor für
einen Abgassensor gemäß der Erfindung
eine Speichervorrichtung für
einen Anfangsinnenwiderstandswert-Korrelationslernvorgang (gemäß dem Schritt 107),
für ein
sequentielles Abtasten, Berechnen und Speichern eines Anfangsinnenwiderstandswerts
des Abgassensors 5 und des elektrischen Heizgeräts 4;
die Datensammelperioden-Beurteilungsvorrichtung 109 zum
Bestimmen einer Zeitperiode für
das Abtasten des Anfangsinnenwiderstandswerts; und eine Beurteilungsvorrichtung
für eine
anormale Bedingung 115 zum Berechnen und Speichern eines
momentanen Innenwiderstandswerts für den Abgassensor 5 und
das elektrischen Heizgerät 4,
nach einer vorgegebenen Zeitperiode nach dem Anlaufen eines Verbrennungsmotors
für ein
Automobil, sowie ferner zum Durchführen einer Verarbeitung gemäß einer
anormalen Bedingung in dem Fall, dass der momentane Innenwiderstandswert
in großem
Umfang über
einen vorgegebenen, zulässigen
Wert variiert, anhand eines Vergleichs des momentanen Innenwiderstandswerts
mit dem Anfangsinnenwiderstandswert. Als Ergebnis des Einsatzes
eines derartigen Aufbaus ermöglicht die
Beobachtung einer Änderung über das
Alter des Abgassensors 5 das Detektieren der Verschlechterung
des Abgassensors 5. Ferner wird selbst dann, wenn die anormale
Bedingung wie ein Kurzschluss oder ein geöffneter Schaltkreis des elektrischen
Heizgeräts 4 auftreten
sollte, eine Ausgangsgröße gemäß einer
anormalen Bedingung erzeugt, und die anormale Bedingung des elektrischen
Heizgeräts 4 lässt sich
ebenso detektieren.
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Ferner
ist ein in 1 gezeigter
Abgassensor ein Beispiel eines Nicht-Einlage/Abgassensors (Engl.:
non-liner exhaust gas sensor), jedoch ist es bevorzugt, einen solchen
Typ eines Abgassensors einzusetzen, mit dem das Messen eines Innenwiderstandswerts
durch Anwendung eines Einlagetyp-Abgassensors
(Engl.: liner-type exhaust gas sensor) mit zwei oder drei Anschlüssen erfolgt.
Es ist auch vorzuziehen, dass integrierte Schaltungsteile wie diejenigen
zum Erhalten eines Detektions-Sauerstoffspannungssignals oder eines
Spannungssignals proportional zu dem Innenwiderstandswert außerhalb
des Mikroprozessors 12 aufgenommen sind.
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Zudem
wird gemäß der vorangehenden
Beschreibung der 2 ein
Korrelationslernwert für den
Anfangsinnenwiderstandswert, der in dem Schritt 107 gelernt
und gespeichert wird, erhalten, indem ein Innenwiderstandswert Rsi
des Abgassensors 5 unter Einsatz eines Innenwiderstandswerts Rhi
des elektrischen Heizgeräts 4 als
Referenz berechnet wird, jedoch kann jeder der erwähnten Innenwiderstandswerte
eine verfügbar
Referenz darstellen.