DE102015011931A1 - Gassensorsystem - Google Patents

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Abstract

[Ziel] Ein Ziel besteht in der Bereitstellung eines Gassensorsystems, das per Diagnose den Ort des Auftretens einer Kurzschlussanomalie eines Gassensors und deren Einzelheiten in einem Zustand, in dem die Temperatur des Gassensors niedrig ist, bestimmen kann. [Mittel zur Problemlösung] Ein Gassensorsystem 1 umfasst einen Gassensor 2, der eine Zelle 14, die mit einem ersten Anschluss T1 und einem zweiten Anschluss T2 kommuniziert, und eine Zelle 24, die mit dem zweiten Anschluss T2 und einem dritten Anschluss T3 kommuniziert, aufweist; und einen Sensorsteuerungsabschnitt 40, der Erfassungsschaltungen 41, 42 und 43 zum Erfassen der Anschlusspotentiale V1, V2, und V3 des ersten bis dritten Anschlusses umfasst. Der Sensorsteuerungsabschnitt 40 umfasst eine Schaltung 44 zum Anlegen eines Prüfpotentials Vex an den zweiten Anschluss T2, eine erste Schaltung 45, die einen vorherbestimmten Widerstandswert R1c aufweist und den ersten Anschluss T1 und den zweiten Anschluss T2 trennbar verbindet, eine zweite Schaltung 46, die einen vorherbestimmten Widerstandswert R2c aufweist und den zweiten Anschluss T2 und den dritten Anschluss T3 trennbar verbindet, sowie Anschlusspotentialerkennungsmittel S5 zum Erfassen der Anschlusspotentiale V1, V2 und V3 mit Hilfe der Erfassungsschaltungen 41, 42 und 43 in einem Zustand, in dem das Prüfpotential Vex an den zweiten Anschluss T2 angelegt ist und der erste Schalter SW1 und der zweite Schalter SW2 eingeschaltet sind.

Description

  • [Technischer Hintergrund]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gassensorsystem, das einen Gassensor umfasst, der eine Sauerstoffpumpzelle und eine Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle aufweist, und einen Sensorsteuerungsabschnitt zum Steuern des Gassensors.
  • [Technischer Hintergrund]
  • Herkömmlich sind Gassensoren bekannt wie ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Vollbereichssensor mit zwei Zellen (einer Sauerstoffpumpzelle und einer Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle) und ein NOx-Sensor mit drei Zellen (den oben beschriebenen zwei Zellen und einer Zelle zur Erfassung der Konzentration von NOx-Gas). Ein solcher Sensor stellt ein Gassensorsystem im Zusammenwirken mit einem Sensorsteuerungsabschnitt zum Steuern des Gassensors dar, und das Gassensorsystem wird in einem Fahrzeug oder dergleichen montiert.
  • Einige derartige Gassensoren dieser Typen weisen drei Anschlüsse auf, die mit der Sauerstoffpumpzelle und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle elektrisch kommunizieren. Von den drei Anschlüssen kommunizieren speziell ein erster und ein zweiter Anschluss mit einem Paar von Elektroden der Sauerstoffpumpzelle. Der zweite Anschluss kommuniziert auch mit einer von zwei Elektroden der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle, und ein dritter Anschluss kommuniziert mit der anderen Elektrode der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle. Der Sensorsteuerungsabschnitt steuert den Gassensor über diese Anschlüsse.
  • In einem solchen Gassensorsystem kann mitunter eine kurze Anomalie auftreten, bei der einer der Anschlüsse des mit dem Sensorsteuerungsabschnitt verbundenen Gassensors gegen ein Massepotential oder ein Stromversorgungspotential (beispielsweise das Batteriepotential eines Fahrzeugs) kurzgeschlossen sein kann (speziell ist ein Anschluss selbst oder eine Verdrahtungsleitung, welche den Anschluss und eine Zelle verbindet, gegen das Massepotential oder Stromversorgungspotential kurzgeschlossen; in der Folge wird dieser Zustand auch als ”ein Anschluss ist kurzgeschlossen” oder ”Kurzschluss eines Anschlusses” bezeichnet). Falls dem Gassensor in einem Zustand, in dem eine solche Kurzschlussanomalie fortbesteht, Elektrizität zugeführt wird, fließt ein übermäßig hoher anomer Strom zur Sauerstoffpumpzelle und/oder Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle, und der Gassensor kann Schaden nehmen oder ausfallen. Herkömmlich wurde deshalb ein Verfahren zur Diagnostizierung von Kurzschlussanomalien in einem Gassensorsystem vorgeschlagen.
  • Patentdokument 1 offenbart beispielsweise ein Anomalie-Diagnoseverfahren, bei dem über Anschlussstellen (die den oben beschriebenen Anschlüssen entsprechen) ein Strom für eine Anomalie-Diagnose an jede Zelle eines Gassensors geführt wird und, auf der Grundlage des beim Zuführen des Stroms festgestellten Potentials jeder Anschlussstelle, ein Ort, an dem eine Kurzschlussanomalie eingetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses (Kurzschluss gegen das Massepotential oder Kurzschluss gegen das Stromversorgungspotential) bestimmt wird.
  • [Dokument des Stands der Technik]
  • [Patentdokument]
    • [Patentdokument 1] Japanische Offengelegte Patentanmeldung (kokai) Nr. 2006-47278 .
  • [Kurzfassung der Erfindung]
  • [Durch die Erfindung zu lösendes Problem]
  • In dem in Patentdokument 1 beschriebenen bekannten Kurzschlussanomalie-Diagnoseverfahren wird jedoch in einem Zustand, in dem ein Gassensor zur Aktivierung auf eine hohe Temperatur erhitzt wurde, ein Strom zur Anomalie-Diagnose (Anomalie-Diagnosestrom) an jede Zelle angelegt und eine Anomalie-Diagnose durchgeführt. In einem Zustand, in dem die Temperatur des Gassensors niedrig ist (beispielsweise bevor der Gassensor aktiviert wird), kann es jedoch sein, dass das Verfahren nicht richtig bestimmt, ob eine Kurzschlussanomalie aufgetreten ist, wo die Kurzschlussanomalie aufgetreten ist, und wo der Kurzschluss endet. Das liegt darin begründet, dass in einem Zustand, in dem die Temperatur des Gassensors niedrig ist, d. h. in einem Zustand, in dem der innere Widerstand der jeweiligen Zelle hoch ist, auch wenn der Anomalie-Diagnosestrom an die Zelle angelegt wird, das Potential der entsprechenden Anschlussstelle gegebenenfalls nicht zwischen dem Fall, dass ein Kurzschluss gegen das Stromversorgungspotential (Batteriepotential) aufgetreten ist, und dem Fall, dass ein solcher Kurzschluss nicht aufgetreten ist, wechseln kann.
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf ein solches Problem getätigt und stellt ein Gassensorsystem zur Verfügung, das per Diagnose bestimmen kann, ob ein Gassensor, ungeachtet der Temperatur des Gassensors, eine Kurzschlussanomalie aufweist oder nicht.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Gassensorsystem, das umfasst: einen Gassensor mit einer Sauerstoffpumpzelle, die elektrisch mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss kommuniziert, und einer Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle, die mit dem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss kommuniziert; und einen Sensorsteuerungsabschnitt, der eine erste Anschlusspotential-Erfassungsschaltung zum Erfassen eines ersten Anschlusspotentials des ersten Anschlusses, eine zweite Anschlusspotential-Erfassungsschaltung zum Erfassen eines zweiten Anschlusspotentials des zweiten Anschlusses und eine dritte Anschlusspotential-Erfassungsschaltung zum Erfassen eines dritten Anschlusspotentials des dritten Anschlusses umfasst und der den Gassensor über den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss steuert. Der Sensorsteuerungsabschnitt umfasst: eine Prüfpotentialschaltung zum Anlegen eines vorherbestimmten Prüfpotentials, das höher als ein Massepotential und niedriger als ein Stromversorgungspotential einer im Sensorsteuerungsabschnitt für die Steuerung verwendeten Stromversorgung ist, an der zweite Anschluss; eine erste Schaltung zur trennbaren Verbindung des ersten Anschlusses mit dem zweiten Anschluss, wobei die erste Schaltung einen Widerstand aufweist, der niedriger ist als ein Eingangswiderstand der ersten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung, niedriger ist als ein Innenwiderstand der Sauerstoffpumpzelle in einem Zustand, in dem die Sauerstoffpumpzelle keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweist, und höher ist als der Innenwiderstand der Sauerstoffpumpzelle in einem Zustand, in dem der Gassensor sich in einem aktiven Zustand befindet; eine zweite Schaltung zur trennbaren Verbindung des zweiten Anschlusses mit dem dritten Anschluss, wobei die zweite Schaltung einen Widerstand aufweist, der niedriger ist als ein Innenwiderstand der dritten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung, niedriger ist als ein Innenwiderstand der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle in einem Zustand, in dem die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweist, und höher ist als der Innenwiderstand der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle in einem Zustand, in dem der Gassensor sich im aktiven Zustand befindet; und Anschlusspotential-Erfassungsmittel zum Erfassen des ersten Anschlusspotentials, des zweiten Anschlusspotentials und des dritten Anschlusspotentials mit Hilfe der ersten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung, der zweiten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung und der dritten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung in einem Zustand, in dem das Prüfpotential an den zweiten Anschluss angelegt wird und die erste Schaltung und die zweite Schaltung verbunden sind.
  • In diesem Gassensorsystem kann das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie des Gassensors unabhängig von der Temperatur des Gassensors beurteilt werden. Dies wird in der Folge beschrieben.
  • In diesem Gassensorsystem sind der erste Anschluss und der zweite Anschluss über die erste Schaltung miteinander verschaltet, und der zweite Anschluss und der dritte Anschluss sind über die zweite Schaltung miteinander verbunden. Infolgedessen ist die erste Schaltung mit der Sauerstoffpumpzelle parallel geschaltet, und die zweite Schaltung ist mit der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle parallel geschaltet. In diesem Zustand wird das Prüfpotential an den ersten Anschluss angelegt.
  • Insbesondere betragen der erste Eingangswiderstand und der zweite Eingangswiderstand gewöhnlich 1 MΩ oder mehr. Die Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle schwanken indessen stark mit ihren Temperaturen. In einem Zustand, in dem die Sauerstoffpumpzelle und die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweisen (bevor die Temperatur des Gassensors erhöht wird oder unmittelbar nach Beginn des Vorgangs der Temperaturerhöhung), ist der Innenwiderstand der jeweiligen Zelle hoch (beispielsweise 100 kΩ oder mehr). Im aktiven Zustand indessen, nachdem die Temperatur des Gassensors erhöht wurde, um den Gassensor zur Verwendung zu aktivieren, beträgt der Innenwiderstand der jeweiligen Zelle mehrere zehn Ohm bis mehrere hundert Ohm, beispielsweise 450 Ω oder darunter (in diesem Fall beträgt der Referenzwiderstandswert zur Bestimmung, ob der Gassensor aktiviert ist, 450 Ω).
  • Der Widerstandwert der ersten Schaltung (der Wert des Schaltungswiderstands der ersten Schaltung (nachfolgend bezeichnet als ”erster Schaltungswiderstand”) (nachfolgend bezeichnet als ”erster Schaltungswiderstandswert”)) wird niedriger als der erste Eingangswiderstand, niedriger als der Innenwiderstand der Sauerstoffpumpzelle in einem Zustand, in dem die Sauerstoffpumpzelle keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweist, und höher als der Innenwiderstand der Sauerstoffpumpzelle in einem Zustand, in dem der Gassensor sich im aktiven Zustand befindet.
  • Der Widerstandwert der zweiten Schaltung (der Wert des Schaltungswiderstands der zweiten Schaltung (nachfolgend bezeichnet als ”zweiter Schaltungswiderstand”) (nachfolgend bezeichnet als ”zweiter Schaltungswiderstandswert”)) wird niedriger als der zweite Eingangswiderstand, niedriger als der Innenwiderstand der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle in einem Zustand, in dem die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweist, und höher als der Innenwiderstand der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle in einem Zustand, in dem der Gassensor sich im aktiven Zustand befindet.
  • Beispielsweise sind der erste Schaltungswiderstandswert und der zweite Schaltungswiderstandswert jeweils auf ca. 1 kΩ bis 10 kΩ eingestellt.
  • Zuerst wird der Fall betrachtet, dass keiner der Anschlüsse gegen das Massepotential oder Stromversorgungspotential (Batteriepotential) kurzgeschlossen ist.
  • In diesem Fall ist das von der zweiten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung erfasste zweite Anschlusspotential gleich dem an den zweiten Anschluss angelegten Prüfpotential.
  • Das erste Anschlusspotential wird gleich einem Potential, das man dadurch erhält, dass man das an den zweiten Anschluss angelegte Prüfpotential durch den kombinierten Widerstand (nachfolgend bezeichnet als ”erster kombinierter Widerstand”) des ersten Schaltungswiderstands der ersten Schaltung und des Innenwiderstands der parallel geschalteten Sauerstoffpumpzelle und des Eingangswiderstands der ersten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung (nachfolgend bezeichnet als ”erster Eingangswiderstand”) dividiert.
  • Gleichermaßen wird das dritte Anschlusspotential gleich einem Potential, das man dadurch erhält, dass man das an den zweiten Anschluss angelegte Prüfpotential durch den kombinierten Widerstand (nachfolgend bezeichnet als ”zweiter kombinierter Widerstand”) des zweiten Schaltungswiderstands der zweiten Schaltung und des Innenwiderstands der parallel geschalteten Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle und des Eingangswiderstands der dritten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung (nachfolgend bezeichnet als ”zweiter Eingangswiderstand”) dividiert.
  • Die Werte des ersten kombinierten Widerstands und des zweiten kombinierten Widerstands in einem Zustand, in dem die Sauerstoffpumpzelle und die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweisen (das heißt in einem Niedrigtemperaturzustand vor dem Anstieg ihrer Temperaturen oder unmittelbar nach Beginn des Ansteigens ihrer Temperaturen), sind etwa gleich dem ersten Schaltungswiderstandswert und dem zweiten Schaltungswiderstandswert (1 kΩ bis 10 kΩ), und die Werte des ersten kombinierten Widerstands und des zweiten kombinierten Widerstands werden, wenn sich der Gassensor im aktivierten Zustand befindet (das heißt in einem Hochtemperaturzustand nach erfolgter Erwärmung und Aktivierung des Sensors), kleiner als oder etwa gleich groß wie die Werte der Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle (mehrere zehn Ohm bis mehrere hundert Ohm). Dementsprechend sind in beiden Fällen der erste kombinierte Widerstand und der zweite kombinierte Widerstand hinreichend kleiner als der erste Eingangswiderstand und der zweite Eingangswiderstand (1 MΩ oder darüber).
  • Deshalb wird das erste Anschlusspotential, das infolge Spannungsdivision des Prüfpotentials durch den ersten kombinierten Widerstand und den ersten Eingangswiderstand erzeugt wird, etwa gleich dem Prüfpotential, unabhängig davon, ob der Gassensor sich im Hochtemperaturzustand befindet (Zustand, in dem der Innenwiderstand der Zelle relativ gering ist (einschließlich des aktiven Zustands)) oder im Niedrigtemperaturzustand befindet (Zustand, in dem der Innenwiderstand der Zelle relativ hoch ist (einschließlich des Zustands, in dem die Zelle keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweist)). Gleichermaßen wird das dritte Anschlusspotential, das infolge Spannungsdivision des Prüfpotentials durch den zweiten kombinierten Widerstand und den zweiten Eingangswiderstand erzeugt wird, etwa gleich dem Prüfpotential, unabhängig davon, ob der Gassensor sich im Hochtemperaturzustand oder im Niedrigtemperaturzustand befindet.
  • Das heißt, dass für den Fall, dass keiner der Anschlüsse kurzgeschlossen ist, alle Anschlusspotentiale des ersten, zweiten und dritten Anschlusses etwa gleich groß wie das Prüfpotential werden, unabhängig von der Temperatur des Gassensors.
  • Für den Fall, dass einer der Anschlüsse gegen das Massepotential kurzgeschlossen ist, nimmt indessen eines der Anschlusspotentiale der ersten, zweiten oder dritten Anschlusses ein Potential (≅ Massepotential) an, das kleiner ist als das Prüfpotential.
  • Für den Fall, dass einer der Anschlüsse gegen das Stromversorgungspotential (Batteriepotential) kurzgeschlossen ist, nimmt auch wenigstens eines der Anschlusspotentiale des ersten, zweiten oder dritten Anschlusses ein Potential (≅ Batteriepotential bzw. Stromversorgungspotential einer Stromversorgung für die Steuerung oder dergleichen) an, das höher ist als das Prüfpotential.
  • Unabhängig von der Temperatur des Gassensors wird deshalb, wenn wenigstens eines der Anschlusspotentiale des ersten, zweiten oder dritten Anschlusses ungleich dem Prüfpotential ist, festgestellt, dass an einem der Anschlüsse eine Kurzschlussanomalie aufgetreten ist.
  • Auf diese Weise kann das Gassensorsystem das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie des Gassensors unabhängig von der Temperatur des Gassensors beurteilen.
  • Es gibt jedoch keine Garantie dafür, dass die Beurteilung, welcher der Anschlüsse kurzgeschlossen ist, allein durch die oben beschriebene Beurteilung möglich ist.
  • Das liegt darin begründet, dass in dem Zustand, in dem die Temperatur des Gassensors hoch ist, d. h. wenn der Innenwiderstand der Zelle niedrig ist, der nicht kurzgeschlossene Anschluss in bestimmten Fällen Potentiale aufweisen, die nahe beim Potential (Massepotential oder Stromversorgungspotential) des kurzgeschlossenen Anschlusses liegen. Da der Innenwiderstand der Zelle, die sich zwischen dem Ort, an dem der Kurzschluss aufgetreten ist, und dem Ort, an dem kein Kurzschluss aufgetreten ist, befindet, niedrig ist, wird von der Prüfpotentialschaltung ein hoher Strom (Entladestrom bzw. Stromsenke) abgegeben, und der Prüfpotentialschaltung gelingt es nicht, das vorherbestimmte Prüfpotential beizubehalten (zum Beispiel +2,5 V), was dazu führen kann, dass die erzeugte Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen klein wird.
  • Falls beispielsweise der Innenwiderstand der Sauerstoffpumpzelle des im aktiven Zustand arbeitenden Gassensors ca. 80 Ω beträgt und für den ersten Schaltungswiderstandswert der ersten Schaltung ein Wert von 1 kΩ angenommen wird, nimmt der kombinierte Widerstand (d. h. der erste kombinierte Widerstand) des ersten Schaltungswiderstands der ersten Schaltung und des Innenwiderstands der zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss befindlichen Sauerstoffpumpzelle den Wert von ca. 74 Ω an. Angenommen, dass das an den zweiten Anschluss angelegte Prüfpotential auf beispielsweise +2,5 V eingestellt ist und der erste Anschluss gegen ein Batteriepotential von +12 V kurzgeschlossen ist, muss die Prüfpotentialschaltung, um das zweite Anschlusspotential auf Prüfpotential zu halten, eine Ausgangsleistung aufweisen, mit der die Schaltung eine Stromsenke von ca. 128 mA bewirken kann.
  • Für den Fall einer nicht ausreichenden Ausgangsleistung der Prüfpotentialschaltung ist hingegen der senkbare Strom begrenzt, und die Ausgangsspannung erhöht sich. Das bedeutet, dass nicht nur das erste Anschlusspotential des kurzgeschlossenen ersten Anschlusses, sondern auch das zweite Anschlusspotential des nicht kurzgeschlossenen zweiten Anschlusses ein Potential annimmt, das näher am Batteriepotential als am vorherbestimmten Prüfpotential (+2,5 V im oben beschriebenen Beispiel) liegt.
  • Wenn, wie dies oben beschrieben ist, der Gassensor sich im Hochtemperaturzustand (z. B. im aktiven Zustand) befindet, kann es sein, dass das Gassensorsystem den Ort, an dem die Kurzschlussanomalie des Gassensors aufgetreten ist (d. h. welcher Anschluss kurzgeschlossen ist), und das Ende des Kurzschlusses (Kurzschluss gegen das Massepotential oder Kurzschluss gegen das Stromversorgungspotential) nicht richtig beurteilt.
  • In einem Zustand indessen, in dem die Temperatur des Gassensors niedrig ist (wie in einem Zustand, bevor die Temperatur des Gassensors erhöht wird, und in einem Zustand unmittelbar nach Beginn des Vorgangs der Temperaturerhöhung), d. h. in einem Zustand, in dem die Innenwiderstände der Zellen hoch sind (einschließlich des Zustands, in dem die Zellen keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweisen), geht von der Stromausgangsleistung der Prüfpotentialschaltung keine Beschränkung aus, selbst wenn einer der Anschlüsse gegen das Massepotential oder gegen das Stromversorgungspotential kurzgeschlossen ist. Da die Kombination der Potentiale der Anschlüsse eine besondere Kombination ist, die dem Zustand einer vorliegenden Kurzschlussanomalie entspricht, können der Ort, an dem die Kurzschlussanomalie aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses beurteilt werden.
  • Für den Fall, dass die Temperatur des Gassensors niedriger ist als im aktiven Zustand (speziell wenn der Gassensor sich in einem Zustand befindet, in dem seine Temperatur niedriger ist als eine Beurteilungstemperatur zum Beurteilen, ob der Gassensor aktiviert ist oder nicht (Niedrigtemperaturzustand, der später noch beschrieben wird)), kann in diesem Gassensorsystem dementsprechend nicht nur das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie des Gassensors, sondern auch der Ort, an dem die Kurzschlussanomalie aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses per Diagnose anhand des erfassten ersten Anschlusspotentials, des erfassten zweiten Anschlusspotentials und des erfassten dritten Anschlusspotentials bestimmt werden.
  • Insbesondere werden der erste Schaltungswiderstandswert und der zweite Schaltungswiderstandswert vorzugsweise auf entsprechende Werte eingestellt, die ausreichend (ein Hundertstel) niedriger sind als der erste Eingangswiderstand der ersten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung und der zweite Eingangswiderstand der zweiten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung (1 MΩ oder mehr). Darüber hinaus werden der erste Schaltungswiderstandswert und der zweite Schaltungswiderstandswert vorzugsweise auf entsprechende Werte eingestellt, die wenigstens zehn Mal so hoch sind wie die Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle zum Zeitpunkt des aktiven Zustands des Gassensors. Falls beispielsweise die Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle mehrere zehn Ohm bis mehrere hundert Ohm betragen, während der Gassensor sich im aktiven Zustand befindet, werden der erste Schaltungswiderstandswert und der zweite Schaltungswiderstandswert vorzugsweise auf mehrere hundert Ohm bis mehrere tausend Ohm eingestellt, was etwa das Zehnfache der Innenwiderstände ist.
  • Selbst für den Fall, dass eine Kurzschlussanomalie auftritt und innerhalb eines Wertebereichs, in dem das vorherbestimmte Prüfpotential stabil aufrecht erhalten werden kann, ein Strom aus der oder in die Prüfpotentialschaltung fließt, lassen sich der Ort, an dem die Kurzschlussanomalie des Gassensors aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses per Diagnose bestimmen. Deshalb erfolgt die Beurteilung, ob der Gassensor sich im Niedrigtemperaturzustand befindet oder nicht, vorzugsweise durch die Beurteilung, ob die Temperatur des Gassensors in einen Temperaturteilbereich fällt, der kleiner ist als der Temperaturteilbereich im aktiven Zustand, wobei die Prüfpotentialschaltung in diesem Teilbereich das Prüfpotential in einem Zustand halten kann, in dem eine Kurzschlussanomalie aufgetreten ist. Speziell erfolgt die Beurteilung vorzugsweise mit Hilfe einer Grenztemperatur, die wie folgt bestimmt wird. Innerhalb eines Temperaturbereichs, der niedriger ist als der Temperaturbereich im aktiven Zustand (beispielsweise ein Temperaturbereich, in dem die Innenwiderstände der Zellen einen Wert von 450 Ω überschreiten, wenn ein Referenzwiderstandswert für die Innenwiderstände der für die Beurteilung des Aktivierungszustands des Gassensors verwendeten Zellen 450 Ω beträgt), wird die höchste Temperatur bestimmt, bei der die Prüfpotentialschaltung das Prüfpotential in einem Zustand halten kann, in dem eine Kurzschlussanomalie aufgetreten ist (eine Temperatur, die in einen Temperaturbereich fällt, in dem die Innenwiderstände der Zellen höher als 450 Ω sind, und bei der die Innenwiderstände der Zellen zu den Mindestwiderständen werden, bei denen das Prüfpotential beibehalten werden kann), und als Grenztemperatur wird eine Temperatur verwendet, die gleich oder kleiner ist als die höchste Temperatur. In dem Zustand, in dem die Temperatur des Gassensors (Sauerstoffpumpzelle und Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle) in den Temperaturbereich unterhalb der Grenztemperatur fällt (Niedrigtemperaturzustand), lassen sich zusätzlich zum Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie per Diagnose auch der Ort des Auftretens einer Kurschlussanomalie und das Ende des Kurzschlusses bestimmen.
  • Im oben beschriebenen Gassensorsystem umfasst der Sensorsteuerungsabschnitt vorzugsweise Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses zum Beurteilen anhand des von den Anschlusspotential-Erfassungsmitteln erfassten ersten Anschlusspotentials, zweiten Anschlusspotentials und dritten Anschlusspotentials, ob eine Kurzschlussanomalie des Gassensors vorliegt oder nicht vorliegt.
  • Dieses Gassensorsystem umfasst das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses, und über dieses Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses wird das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Kurschlussanomalie des Gassensors beurteilt.
  • In diesem System wird infolge der Verbindung der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung, wie dies oben beschrieben ist, die erste Schaltung mit der Sauerstoffpumpzelle parallel geschaltet und die zweite Schaltung mit der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle parallel geschaltet. Deshalb kann das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie des Gassensors nicht nur in dem Zustand beurteilt werden, in dem die Innenwiderstände der Zellen niedrig sind (die Temperatur des Gassensors hoch ist), sondern auch in dem Zustand, in dem die Innenwiderstände der Zellen hoch sind (die Temperatur des Gassensors niedrig ist).
  • Dementsprechend kann dieses System das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie des Gassensors durch das System selbst beurteilen, unabhängig von der Temperatur des Gassensors.
  • Im oben beschriebenen Gassensorsystem beurteilt das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses vorzugsweise, ob das erfasste erste Anschlusspotential, das erfasste zweite Anschlusspotential und das erfasste dritte Anschlusspotential alle gleich dem Prüfpotential sind oder nicht.
  • Für den Fall, dass keiner der Anschlüsse kurzgeschlossen ist, nehmen, wie dies oben beschrieben ist, wenn das Prüfpotential an den zweiten Anschluss angelegt wird, das erste Anschlusspotential, das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential alle einen Wert gleich dem Prüfpotential an.
  • In diesem Gassensorsystem kann dementsprechend das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Kurzschlussanomalie des Gassensors durch das oben genannte Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses anhand des erfassten ersten Anschlusspotentials, des erfassten zweiten Anschlusspotentials und des erfassten dritten Anschlusspotentials richtig beurteilt werden.
  • Im oben beschriebenen Gassensorsystem umfasst der Sensorsteuerungsabschnitt vorzugsweise ein Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel, das betreibbar ist, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt, zum Beurteilen eines Kurzschlusszustands, der den Ort, an dem die Kurzschlussanomalie des Gassensors aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses umfasst, anhand des von den Anschlusspotential-Erfassungsmitteln erfassten ersten Anschlusspotentials, zweiten Anschlusspotentials und dritten Anschlusspotentials, wenn der Gassensor sich in einem Niedrigtemperaturzustand befindet, in dem die Temperatur niedriger ist als die Temperatur im aktiven Zustand.
  • Wie dies oben beschrieben ist, können in dem Zustand, in dem die Temperatur des Gassensors hoch ist (und der den aktiven Zustand einschließt), der Ort, an dem eine Kurzschlussanomalie des Gassensors aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses in einigen Fällen nicht richtig bestimmt werden. Wenn der Gassensor sich im Niedrigtemperaturzustand befindet, in dem die Temperatur des Gassensors niedriger ist als die Temperatur im aktiven Zustand (in einem Zustand, in dem die Temperatur niedriger ist als die Temperatur zum Bestimmen, ob der Gassensor aktiviert wurde oder nicht), kann das System jedoch über eine Diagnose den Ort des Auftretens der Kurzschlussanomalie (d. h. welcher Anschluss kurzgeschlossen ist) und das Ende des Kurzschlusses (Kurzschluss gegen das Massepotential oder Kurzschluss gegen das Stromversorgungspotential) anhand des ersten Anschlusspotentials bis dritten Anschlusspotentials richtig beurteilen.
  • Dieses System umfasst das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel zum Beurteilen eines Kurzschlusszustands, der den Ort der aufgetretenen Kurzschlussanomalie und das Ende des Kurzschlusses umfasst, bei niedriger Temperatur des Gassensors, und deshalb kann nicht nur das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie, sondern auch der Kurzschlusszustand bestimmt und an eine externe Vorrichtung wie eine Motorsteuereinheit (ECU) gemeldet und/oder eine geeignete Maßnahme ergriffen werden.
  • Zu Beispielen für das Verfahren zum Beurteilen, ob der Gassensor sich im Niedrigtemperaturzustand befindet oder nicht befindet, gehört ein Verfahren zum Erfassen des Innenwiderstands jeder Zelle des Gassensors und zum Beurteilen, ob der erfasste Innenwiderstand höher oder nicht höher als ein vorherbestimmter Grenzwiderstand ist, und ein Verfahren zum Erfassen der Temperatur des Gassensors (Gassensorzellen) über einen Temperaturfühler und zum Beurteilen, ob die erfasste Temperatur niedriger oder nicht niedriger als eine vorherbestimmte Grenztemperatur ist.
  • In einem anderen Verfahren erfolgt die Beurteilung, ob der Gassensor sich im Niedrigtemperaturzustand befindet oder nicht, anhand der Verwendungshistorie des Systems (beispielsweise anhand der Zeit zwischen Abschalten eines Verbrennungsmotors und Neustart des Verbrennungsmotors). Falls der Gassensor ein im Heizelement eingebauter Sensor ist, kann die Beurteilung, ob der Gassensor sich im Niedrigtemperaturzustand befindet, anhand des Heizwiderstands oder der kumulativen Ansprechzeit des Heizelements erfolgen.
  • Im oben beschriebenen Gassensorsystem beurteilt das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel anhand des erfassten ersten Anschlusspotentials, des erfassten zweiten Anschlusspotentials und des erfassten dritten Anschlusspotentials vorzugsweise sechs Typen von Kurzschlusszuständen, dabei umfassen die sechs Typen von Kurzschlusszuständen einen ersten Masseschlusszustand, in dem eine erste Verdrahtungsleitung für die Verbindung der Sauerstoffpumpzelle mit dem ersten Anschluss gegen das Massepotential kurzgeschlossen ist, einen zweiten Masseschlusszustand, in dem eine zweite Verdrahtungsleitung für die Verbindung der Sauerstoffpumpzelle und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle mit dem zweiten Anschluss gegen das Massepotential kurzgeschlossen ist, einen dritten Masseschlusszustand, in dem eine dritte Verdrahtungsleitung für die Verbindung der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle mit dem dritten Anschluss gegen das Massepotential kurzgeschlossen ist, einen ersten Leistungskurzschlusszustand, in dem die erste Verdrahtungsleitung gegen ein Stromversorgungspotential kurzgeschlossen ist, einen zweiten Leistungskurzschlusszustand, in dem die zweite Verdrahtungsleitung gegen das Stromversorgungspotential kurzgeschlossen ist, und einen dritten Leistungskurzschlusszustand, in dem die dritte Verdrahtungsleitung gegen das Stromversorgungspotential kurzgeschlossen ist.
  • In diesem Gassensorsystem beurteilt das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel insgesamt sechs Typen von Kurzschlusszuständen (drei Masseschlusszustände und drei Leistungskurzschlusszustände) auf Grundlage des ersten Anschlusspotentials, des zweiten Anschlusspotentials und des dritten Anschlusspotentials. Bei Eintreten einer Kurzschlussanomalie kann somit ihr Kurzschlusszustand richtig beurteilt werden.
  • Vorzugsweise kommt das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel im oben beschriebenen Gassensorsystem anhand des erfassten ersten Anschlusspotentials, des erfassten zweiten Anschlusspotentials und des erfassten dritten Anschlusspotentials zu dem Urteil, dass sich der Gassensor im ersten Masseschlusszustand befindet, wenn das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential gleich dem Prüfpotential sind und das erste Anschlusspotential niedriger als das Prüfpotential ist, dass der Gassensor sich im zweiten Masseschlusszustand befindet, wenn das erste Anschlusspotential, das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential alle niedriger als das Prüfpotential sind, dass der Gassensor sich im dritten Masseschlusszustand befindet, wenn das erste Anschlusspotential und das zweite Anschlusspotential gleich dem Prüfpotential sind und das dritte Anschlusspotential niedriger als das Prüfpotential ist, dass der Gassensor sich im ersten Leistungskurzschlusszustand befindet, wenn das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential gleich dem Prüfpotential sind und das erste Anschlusspotential höher als das Prüfpotential ist, dass der Gassensor sich im zweiten Leistungskurzschlusszustand befindet, wenn das erste Anschlusspotential, das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential alle höher als das Prüfpotential sind, und dass der Gassensor sich im dritten Leistungskurzschlusszustand befindet, wenn das erste Anschlusspotential und das zweite Anschlusspotential gleich dem Prüfpotential sind und das dritte Anschlusspotential höher als das Prüfpotential ist.
  • In diesem Gassensorsystem unterscheidet das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel anhand der Potentiale der Anschlüsse sechs Zustandstypen voneinander. Somit können die sechs Typen von Kurzschlusszuständen richtig beurteilt werden.
  • In dem Zustand, in dem weder die mit dem ersten Anschluss kommunizierende erste Verdrahtungsleitung, noch die mit den zweiten Anschluss kommunizierende zweite Verdrahtungsleitung, noch die mit dem dritten Anschluss kommunizierende dritte Verdrahtungsleitung kurzgeschlossen sind, nehmen, wie dies oben beschrieben ist, sowohl das erste Anschlusspotential als auch das zweite Anschlusspotential sowie das dritte Anschlusspotential einen Wert gleich dem Prüfpotential an.
  • Wenn hingegen eine Kurzschlussanomalie auftritt, ändern sich die Anschlusspotentiale wie folgt.
  • Erstens, für den Fall, dass die erste Verdrahtungsleitung gegen das Massepotential in einem Zustand kurzgeschlossen ist, in dem weder die zweite Verdrahtungsleitung noch die dritte Verdrahtungsleitung kurzgeschlossen sind (erster Masseschlusszustand), nehmen das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential einen Wert gleich dem Prüfpotential an, und das erste Anschlusspotential wird zu einem Potential (≅ Massepotential) kleiner als das Prüfpotential. Somit wird festgestellt, dass die erste Verdrahtungsleitung gegen das Massepotential kurzgeschlossen ist.
  • Für den Fall, dass die erste Verdrahtungsleitung gegen das Stromversorgungspotential (Batteriepotential) in einem Zustand kurzgeschlossen ist, in dem weder die zweite Verdrahtungsleitung noch die dritte Verdrahtungsleitung kurzgeschlossen sind (erster Leistungskurzschlusszustand), nehmen das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential einen Wert gleich dem Prüfpotential an, und das erste Anschlusspotential wird zu einem Potential (Batteriepotential oder Stromversorgungspotential einer Stromversorgung für die Steuerung oder dergleichen für den Fall, dass eine schützende Spannungsbegrenzerschaltung für den ersten Anschluss und weitere Anschlüsse vorgesehen ist) größer als das Prüfpotential. Somit wird festgestellt, dass die erste Verdrahtungsleitung gegen das Stromversorgungspotential (Batteriepotential) kurzgeschlossen ist.
  • Für den Fall, dass die dritte Verdrahtungsleitung gegen das Massepotential in einem Zustand kurzgeschlossen ist, in dem weder die erste Verdrahtungsleitung noch die zweite Verdrahtungsleitung kurzgeschlossen sind (dritter Masseschlusszustand), nehmen das erste Anschlusspotential und das zweite Anschlusspotential einen Wert gleich dem Prüfpotential an, und das dritte Anschlusspotential wird zu einem Potential kleiner als das Prüfpotential. Somit wird festgestellt, dass die dritte Verdrahtungsleitung gegen das Massepotential kurzgeschlossen ist.
  • Für den Fall, dass die dritte Verdrahtungsleitung gegen das Stromversorgungspotential in einem Zustand kurzgeschlossen ist, in dem weder die erste Verdrahtungsleitung noch die zweite Verdrahtungsleitung kurzgeschlossen sind (dritter Leistungskurzschlusszustand), nehmen das erste Anschlusspotential und das zweite Anschlusspotential einen Wert gleich dem Prüfpotential an, und das dritte Anschlusspotential wird zu einem Potential größer als das Prüfpotential. Somit wird festgestellt, dass die dritte Verdrahtungsleitung gegen das Stromversorgungspotential kurzgeschlossen ist.
  • Für den Fall, dass die zweite Verdrahtungsleitung gegen das Massepotential in einem Zustand kurzgeschlossen ist, in dem weder die erste Verdrahtungsleitung noch die dritte Verdrahtungsleitung kurzgeschlossen sind (zweiter Masseschlusszustand), nehmen das erste Anschlusspotential, das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential alle ein Potential kleiner als das Prüfpotential an. Damit wird festgestellt, dass die zweite Verdrahtungsleitung gegen das Massepotential kurzgeschlossen ist.
  • Für den Fall, dass die zweite Verdrahtungsleitung gegen das Stromversorgungspotential in einem Zustand kurzgeschlossen ist, in dem weder die erste Verdrahtungsleitung noch die dritte Verdrahtungsleitung kurzgeschlossen sind (zweiter Leistungskurzschlusszustand), nehmen das erste Anschlusspotential, das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential alle ein Potential größer als das Prüfpotential an. Somit wird festgestellt, dass die zweite Verdrahtungsleitung gegen das Stromversorgungspotential kurzgeschlossen ist.
  • Auf diese Weise kann dieses System die sechs Zustandstypen von Kurzschlussanomalie entsprechend den Potentialen der Anschlüsse richtig beurteilen.
  • Im oben beschriebenen Gassensorsystem umfasst der Sensorsteuerungsabschnitt vorzugsweise Warmneustart-Beurteilungsmittel zum Beurteilen unmittelbar nach dem Start des Systems, ob der Start des Systems ein Warmneustart ist oder nicht, und ein erstes Wartemittel zum Warten, dass der Gassensor den Niedrigtemperaturzustand einnimmt, vor Ausführen der Beurteilung durch das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel, wenn das Warmneustart-Beurteilungsmittel urteilt, dass der Start der Warmneustart ist, und das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses urteilt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt.
  • In diesem Gassensorsystem wartet das System für den Fall, dass das System zu dem Urteil kommt, dass der Start ein Warmneustart ist und eine Kurzschlussanomalie vorliegt, so lange bis der Sensor den Niedrigtemperaturzustand einnimmt, bevor die Beurteilung durch das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel erfolgt.
  • Wie dies oben beschrieben ist, sind für den Fall, dass die Temperatur des Gassensors hoch ist, die Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle niedrig im Vergleich zum Fall, bei dem die Temperatur des Gassensors niedrig ist. Wenn einer der ersten bis dritten Anschlüsse kurzgeschlossen ist, kann deshalb das Potential der nicht kurzgeschlossenen Anschlüsse nahe beim Potential des kurzgeschlossenen Anschlusses liegen, was eine Aussage darüber, welcher der Anschlüsse kurzgeschlossen ist, unmöglich macht. Wie dies oben beschrieben ist, kann indessen die Beurteilung des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Kurzschlussanomalie auch dann durchgeführt werden, wenn der Gassensor sich im Hochtemperaturzustand, wie im aktiven Zustand, befindet.
  • Vor diesem Hintergrund erfolgt in diesem System für den Fall, dass der Start ein Warmneustart ist, die Beurteilung des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Kurzschlussanomalie dann, wenn der Gassensor sich im Hochtemperaturzustand befindet, und die Beurteilung des Kurzschlusszustands erfolgt, nachdem gewartet wurde, bis der Gassensor den Niedrigtemperaturzustand annimmt. Bei Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie kann also das System im Zustand, in dem die Temperatur des Gassensors noch hoch ist, zum nächsten Schritt übergehen. Hinzu kommt, dass, immer noch für den Fall eines Warmneustarts, die Schritte bis zum Beurteilen des Kurzschlusszustands ordnungsgemäß ausgeführt werden können.
  • Warmneustart bezieht sich insbesondere auf einen Fall, bei dem der Systemstart in einem Zustand erfolgt, in dem die Temperatur des Gassensors hoch ist, das heißt, wenn die Temperatur des Gassensors unmittelbar nach dem Start hoch ist.
  • Ein Beispiel für das Verfahren zum Beurteilen, ob der Start ein Warmneustart ist oder nicht, ist ein Verfahren zum Beurteilen des Vorliegens oder Nichtvorliegens eines Warmneustarts auf Grundlage der Verwendungshistorie des Systems, beispielsweise durch Beurteilung, ob die Zeit zwischen dem Abschalten des Verbrennungsmotors und Neustart des Verbrennungsmotors eine vorherbestimmte Zeitdauer unterschreitet (zum Beispiel 30 Sekunden oder kürzer).
  • Ein Beispiel für das Verfahren des Wartens bis zum Eintritt des Niedrigtemperaturzustands des Gassensors ist ein Verfahren zum Warten auf den Ablauf einer vorherbestimmten Zeit ohne Betrieb eines Heizelements zum Heizen des Gassensors.
  • Der Sensorsteuerungsabschnitt im oben beschriebenen Gassensorsystem umfasst vorzugsweise ein zweites Wartemittel zum Warten, dass der Gassensor den Niedrigtemperaturzustand annimmt, vor Ausführen der Beurteilung durch das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses urteilt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt, während der Gassensor im aktiven Zustand arbeitet.
  • Für den Fall, dass das System während des Betriebs des Gassensors im aktiven Zustand zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt, bestimmt in diesem Gassensorsystem das System den Kurzschlusszustand nach Warten darauf, dass der Gassensor den Niedrigtemperaturzustand annimmt.
  • Im Ergebnis kann dieses System den Kurzschlusszustand nicht nur nach dem Start des Systems richtig ermitteln, sondern auch in einem Zeitraum, in dem der Gassensor in Betrieb ist.
  • Zu Beispielen für das Verfahren zum Beurteilen des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Kurzschlussanomalie während des Gassensorbetriebs gehören insbesondere ein Verfahren zur Generierung einer Zeitschaltunterbrechung während des Gassensorbetriebs für eine periodische Beurteilung des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Kurzschlussanomalie und ein Verfahren zur Gewinnung von Informationen über den Betriebszustand des Fahrzeugs aus der Motorsteuerungseinheit (ECU) und Beurteilung des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Kurzschlussanomalie, wenn das Fahrzeug einen vorherbestimmten Betriebszustand annimmt.
  • Ein weiteres Beispiel für das Verfahren zum Warten auf den Wechsel des Gassensors vom aktiven Zustand zum Niedrigtemperaturzustand, falls der Gassensor ein im Heizelement eingebauter Sensor ist, ist ein Verfahren zum Unterbrechen der elektrischen Stromzufuhr zum Heizelement und zum Warten auf den Ablauf einer vorherbestimmten Zeit.
  • Im oben beschriebenen Gassensorsystem umfasst der Sensorsteuerungsabschnitt vorzugsweise einen ersten Potentialschalter zum Zulassen des Anlegens des Prüfpotentials von der Prüfpotentialschaltung an den zweiten Anschluss und ein erstes Ausschaltmittel zum Ausschalten des ersten Potentialschalters, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt.
  • Für den Fall, dass das System zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt, wird in diesem Gassensorsystem das Anlegen des Prüfpotentials beendet. Im Ergebnis wird bei vorliegender Kurzschlussanomalie das Prüfpotential nicht weiter an den zweiten Anschluss angelegt.
  • Vorzugsweise schaltet im oben beschriebenen Gassensorsystem das erste Ausschaltmittel den ersten Potentialschalter aus und trennt die erste Schaltung und die zweite Schaltung.
  • Für den Fall, dass das System zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt, werden in diesem Gassensorsystem der erste Potentialschalter ausgeschaltet und die erste und zweite Schaltung getrennt. Bei einer Kurzschlussanomalie des Gassensors werden infolge dessen die von der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung hergestellten Verbindungen zwischen den Anschlussstellen des Gassensors unterbrochen, wodurch die Zustände der Anschlüsse zu den Anfangszuständen vor Durchführung der Kurzschlussanomalie-Diagnose zurückgesetzt werden können.
  • Vorzugsweise besitzt der Gassensor im oben beschriebenen Gassensorsystem intern eine Messkammer, in die ein zu messendes Gas eingeleitet wird, und eine Referenzsauerstoffkammer, in der eine Sauerstoff-Bezugsatmosphäre geschaffen wird; die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle besitzt eine erste Erfassungselektrode, die der Referenzsauerstoffkammer gegenüber liegt und elektrisch mit dem dritten Anschluss kommuniziert, und eine zweite Erfassungselektrode, die der Messkammer ausgesetzt ist und elektrisch mit dem zweiten Anschluss kommuniziert; und der Sensorsteuerungsabschnitt umfasst eine Erfassungszellstrom-Ausgangsschaltung zur Zuführung eines Erfassungszellstroms über den dritten Anschluss zur Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle, einen ersten Stromschalter zum Zulassen und Unterbrechen der Zufuhr des Erfassungszellstroms von der Erfassungszellstrom-Ausgangsschaltung zur Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle über den dritten Anschluss, ein zweites Ausschaltmittel zum Ausschalten des ersten Stromschalters wenigstens über einen Zeitraum, in dem das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses beurteilt, ob eine Kurzschlussanomalie vorliegt oder nicht, und erste Ausschaltzustands-Aufrechterhaltungsmittel zur Beibehaltung des ausgeschalteten Zustands des ersten Stromschalters, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt.
  • In diesem Gassensorsystem wird für den Fall, dass beim Gassensor das Vorliegen einer Kurzschlussanomalie ermittelt wird, der Zustand aufrechterhalten, bei dem ein an die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle geführter Erfassungszellstrom (beispielsweise ein kleiner Feststrom zum Einpumpen von Sauerstoff in die Referenzsauerstoffkammer und ein Strom zum Erfassen des Innenwiderstands) unterbrochen wird. Damit ist es möglich, an der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle das Auftreten von Schwärzungen zu verhindern, die sonst auftreten würden, wenn der Erfassungszellstrom während des Zustands einer fortbestehenden Kurzschlussanomalie zugeführt wird.
  • Vorzugsweise besitzt der Gassensor im oben beschriebenen Gassensorsystem intern eine Messkammer, in die ein zu messendes Gas eingeleitet wird; die Sauerstoffpumpzelle besitzt eine erste Pumpelektrode, die außerhalb der Messkammer angeordnet ist und elektrisch mit dem ersten Anschluss kommuniziert, und eine zweite Pumpelektrode, die der Messkammer ausgesetzt ist und elektrisch mit dem zweiten Anschluss kommuniziert; und der Sensorsteuerungsabschnitt umfasst eine Pumpstromausgangsschaltung zur Zuführung eines Pumpstroms über den ersten Anschluss zur Sauerstoffpumpzelle, einen zweiten Stromschalter zum Zulassen und Unterbrechen der Zufuhr des Pumpstroms von der Pumpstromausgangsschaltung zur Sauerstoffpumpzelle über den ersten Anschluss, ein drittes Ausschaltmittel zum Ausschalten des zweiten Stromschalters wenigstens über einen Zeitraum, in dem das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses beurteilt, ob eine Kurzschlussanomalie vorliegt oder nicht, und ein zweites Ausschaltzustands-Aufrechterhaltungsmittel zur Beibehaltung des ausgeschalteten Zustands des zweiten Stromschalters, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt.
  • In diesem Gassensorsystem wird für den Fall, dass beim Gassensor das Vorliegen einer Kurzschlussanomalie ermittelt wird, der Zustand des unterbrochenen Pumpstrom aufrechterhalten. Damit ist es möglich, an der Sauerstoffpumpzelle das Auftreten von Schwärzungen zu verhindern, die sonst auftreten würden, wenn der Pumpstrom während des Zustands einer fortbestehenden Kurzschlussanomalie zugeführt wird.
  • Im oben beschriebenen Gassensorsystem arbeitet die Prüfpotentialschaltung auch als Referenzpotentialschaltung, die nach erfolgter Aktivierung des Gassensors ein Referenzpotential an den zweiten Anschluss anlegt.
  • In diesem Gassensorsystem dient die Prüfpotentialschaltung auch als Referenzpotentialschaltung zum Anlegen des Referenzpotentials nach erfolgter Aktivierung des Gassensors. Dadurch ist es unnötig, eine fest zugeordnete Prüfpotentialschaltung zur Kurzschlussanomalie-Diagnose vorzusehen.
  • Im oben beschriebenen Gassensorsystem umfasst der Sensorsteuerungsabschnitt vorzugsweise einen zweiten Potentialschalter zum Zulassen und Unterbrechen des Anlegens des Prüfpotentials und des Referenzpotentials von der Referenzpotentialschaltung an den zweiten Anschluss und ein viertes Ausschaltmittel zum Ausschalten des zweiten Potentialschalters, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt.
  • Für den Fall, dass das System zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt, wird in diesem Gassensorsystem das Anlegen des Prüfpotentials und des Referenzpotentials beendet. Dadurch ist es möglich, an der Sauerstoffpumpzelle und Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle das Auftreten von Schwärzungen zu verhindern, die sonst auftreten würden, wenn das Prüfpotential oder das Referenzpotential während des Zustands einer fortbestehenden Kurzschlussanomalie angelegt wird.
  • [Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
  • [1] Erläuternde Darstellung der Gesamtausgestaltung eines Motorsystems, in dem ein Gassensorsystem gemäß einer Ausführungsform zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs verwendet wird.
  • [2] Erläuternde Darstellung der Gesamtausgestaltung des Gassensorsystems gemäß der Ausführungsform.
  • [3] Schematische Querschnittsansicht eines Gassensors des Gassensorsystems gemäß der Ausführungsform.
  • [4] Flussdiagramm mit hauptsächlicher Darstellung einer vor dem Anstieg der Temperatur (bei niedriger Temperatur) des Gassensors durchgeführten Verarbeitungsoperation eines digitalen Signalprozessors des Gassensorsystems gemäß der Ausführungsform.
  • [5] Erstes Flussdiagramm zur Darstellung einer Operation des digitalen Signalprozessors des Gassensorsystems gemäß der Ausführungsform zur Ausführung einer Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung.
  • [6] Zweites Flussdiagramm zur Darstellung der Operation des digitalen Signalprozessors des Gassensorsystems gemäß der Ausführungsform zur Ausführung der Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung.
  • [7] Drittes Flussdiagramm zur Darstellung der Operation des digitalen Signalprozessors des Gassensorsystems gemäß der Ausführungsform zur Ausführung der Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung.
  • [8] Flussdiagramm mit hauptsächlicher Darstellung einer bei hoher Temperatur des Gassensors durchgeführten Verarbeitungsoperation eines digitalen Signalprozessors des Gassensorsystems gemäß der Ausführungsform.
  • [9] Flussdiagramm zur Darstellung einer nach Abkühlung des Gassensors durchgeführten Verarbeitungsoperation des digitalen Signalprozessors des Gassensorsystems gemäß der Ausführungsform.
  • [10] Erstes Flussdiagramm zur Darstellung einer Operation des digitalen Signalprozessors des Gassensorsystems gemäß der Ausführungsform zur Ausführung einer Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung.
  • [11] Zweites Flussdiagramm zur Darstellung der Operation des digitalen Signalprozessors des Gassensorsystems gemäß der Ausführungsform zur Ausführung der Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung.
  • [12] Drittes Flussdiagramm zur Darstellung der Operation des digitalen Signalprozessors des Gassensorsystems gemäß der Ausführungsform zur Ausführung der Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung.
  • [Ausführungsformen der Erfindung]
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. 1 ist eine erläuternde Darstellung der Gesamtausgestaltung eines Motorsystems, in dem ein Gassensorsystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zur Steuerung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs verwendet wird. 2 ist eine Darstellung der Gesamtausgestaltung des Gassensorsystems 1.
  • Dieses Gassensorsystem 1 umfasst einen Gassensor 2, der an einem Abgasrohr EP einer Brennkraftmaschine ENG (Verbrennungsmotor) eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) angebracht ist, und einen Sensorsteuerungsabschnitt 40 zur Steuerung des Gassensors 2.
  • Der Gassensor 2 ist insbesondere ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Vollbereichssensor), der die Konzentration an Sauerstoff (Luft-Kraftstoff-Verhältnis) im Abgas EG (zu messendes Gas) linear erfasst. Die erfasste Sauerstoffkonzentration (Luft-Kraftstoff-Verhältnis) wird zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Verbrennungsmotors verwendet. Wie dies in 2 dargestellt ist, weist dieser Gassensor 2 einen Sensorelement-Abschnitt 3 zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration und einen Heizelement-Abschnitt 80 zum Erwärmen des Sensorelement-Abschnitts 3 auf.
  • Der Sensorsteuerungsabschnitt 40 ist mit dem Gassensor 2 verbunden und steuert diesen. Das Gassensorsystem 1 ist über einen Verbindungsbus 101 mit einem CAN-Bus 102 des Fahrzeugs verbunden und kann über Datenversand und Datenempfang Daten mit einer Motorsteuerung (ECU) 100 austauschen. Der Sensorsteuerungsabschnitt 40 besteht aus einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) und umfasst einen digitalen Signalprozessor 30, eine Heizelementabschnitt-Steuerschaltung 70 zur Steuerung des Heizelement-Abschnitts 80 sowie eine Schaltung zur Steuerung des Sensorelement-Abschnitts 3 des Gassensors 2.
  • Zuerst wird nun der Gassensor 2 beschrieben. 3 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus von Gassensor 2. Der Sensorelement-Abschnitt 3 des Gassensors 2 ist ein Laminat, das durch Schichtung einer Sauerstoffpumpzelle 14, einer porösen Schicht 18 und einer Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 in eben dieser Reihenfolge gebildet ist. Der Heizelement-Abschnitt 80 ist auf dem Sensorelement-Abschnitt 3 aufgesetzt.
  • Die Sauerstoffpumpzelle 14 weist als Substrat eine Elektrolytschicht 14c (ein plattenförmiges massives Elektrolytglied, das hauptsächlich aus Zirkoniumdioxid hergestellt ist und Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweist) und ein Paar von Elektroden 12 und 16 (poröse Elektroden) auf, die hauptsächlich aus porösem Platin an entgegengesetzten Oberflächen der Elektrolytschicht 14c hergestellt sind. Speziell ist die erste Pumpelektrode 12 an einer Außenfläche 14E ausgebildet, welche die eine (in 3 auf der Oberseite befindliche) Oberfläche der Elektrolytschicht 14c ist, und die zweite Pumpelektrode 16 ist an einer Innenfläche 14I ausgebildet, welche die andere (in 3 auf der Unterseite befindliche) Oberfläche der Elektrolytschicht 14c ist.
  • Gleichermaßen weist die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 als Substrat eine Elektrolytschicht 24c (ein plattenförmiges massives Elektrolytglied, das hauptsächlich aus Zirkoniumdioxid hergestellt ist und Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweist) und ein Paar von Elektroden 22 und 28 (poröse Elektroden) auf, die hauptsächlich aus porösem Platin an entgegengesetzten Oberflächen der Elektrolytschicht 24c hergestellt sind. Speziell ist die erste Erfassungselektrode 28 an einer Außenfläche 24E ausgebildet, welche die eine (in 3 auf der Unterseite befindliche) Oberfläche der Elektrolytschicht 24c ist, und die zweite Erfassungselektrode 22 ist an einer Innenfläche 24I ausgebildet, welche die andere (in 3 auf der Oberseite befindliche) Oberfläche der Elektrolytschicht 24c ist.
  • Die Innenfläche 14I der Elektrolytschicht 14c der Sauerstoffpumpzelle 14 liegt der Innenfläche 24I der Elektrolytschicht 24c der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 gegenüber, und die poröse Schicht 18 befindet sich zwischen der Elektrolytschicht 14c und der Elektrolytschicht 24c. Die poröse Schicht 18 weist poröse Wandabschnitte 18c auf, die sich entlang der Kanten der Innenfläche 14I der Elektrolytschicht 14c und der Innenfläche 24I der Elektrolytschicht 24c erstrecken. Der von den porösen Wandabschnitten 18c, der Elektrolytschicht 14c und der Elektrolytschicht 24c umgebene Innenraum der porösen Schicht 18 dient als hohle Messkammer 20, in die das Abgas EG eingeleitet werden kann. Insbesondere die poröse Schicht 18 gestattet dem Abgas EG das Einströmen in die Messkammer 20 und beschränkt die Einströmgeschwindigkeit des Abgases EG.
  • Die zweite Pumpelektrode 16 der Sauerstoffpumpzelle 14 und die zweite Erfassungszelle 22 der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 sind der Atmosphäre in der Messkammer 20 ausgesetzt. Diese Elektroden 16 und 22 sind elektrisch miteinander verbunden und mit einem COM-Anschluss des Sensorelement-Abschnitts 3 verbunden. Die erste Pumpelektrode 12 der Sauerstoffpumpzelle 14 ist mit einem Ip+ Anschluss des Sensorelement-Abschnitts 3 verbunden, und die erste Erfassungselektrode 28 der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 ist mit einem Vs+ Anschluss des Sensorelement-Abschnitts 3 verbunden.
  • Die erste Pumpelektrode 12 der Sauerstoffpumpzelle 14 ist vollflächig von einer Schutzschicht 15 bedeckt, um eine Vergiftung der ersten Pumpelektrode 12 zu unterbinden. Die Schutzschicht 15 ist aus poröser Keramik oder dergleichen ausgebildet und in einem Strömungspfad angeordnet, durch den das Abgas EG strömt. Das Abgas EG kann die erste Pumpelektrode 12 durch die Schutzschicht 15 erreichen.
  • Der Heizelement-Abschnitt 80 ist auf der Außenfläche 24E der Elektrolytschicht 24c der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 aufgesetzt und weist eine Struktur auf, in der ein aus einem Leiter gebildeter Heizwiderstand zwischen zwei Aluminiumoxidplättchen 83 und 85 angeordnet ist. Indem durch den Heizelement-Abschnitt 80 die Temperatur des Sensorelement-Abschnitts 3 erhöht wird, werden die Elektrolytschichten 14c und 24c des Sensorelement-Abschnitts 3 aktiviert. Im Ergebnis wird die Bewegung von Sauerstoffionen in den Elektrolytschichten 14c und 24c ermöglicht.
  • Auch das Aluminiumoxid-Plättchen 83 des Heizelement-Abschnitts 80 bedeckt die erste Erfassungselektrode 28 der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 vollflächig und dichtet dadurch die erste Erfassungselektrode 28 ab. Insbesondere bildet ein Raum (Loch) in der ersten Erfassungselektrode 28 (porösen Elektrode) eine Referenzsauerstoffkammer 26 und funktioniert als interne Referenzsauerstoffquelle, die später noch beschrieben wird.
  • Als nächstes wird das Gassensorsystem 1 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Wie dies oben beschrieben ist, wird der Sensorsteuerungsabschnitt 40 durch eine ASIC gebildet, die den digitalen Signalprozessor 30 umfasst (der nachfolgend aus Gründen der Vereinfachung auch als ”Prozessor 30” bezeichnet wird). Dieser Sensorsteuerungsabschnitt 40 weist ein erster Anschluss T1, ein zweiter Anschluss T2 und ein dritter Anschluss T3 auf und steuert über diese Anschlüsse den Sensorsteuerungsabschnitt 3 des Gassensors 2. Insbesondere ist der erste Anschluss T1 über eine erste Verdrahtungsleitung L1 mit dem Ip+ Anschluss des Sensorelement-Abschnitts 3 verbunden. Die zweite Anschluss T2 ist über eine zweite Verdrahtungsleitung L2 mit dem COM-Anschluss des Sensorelement-Abschnitts 3 verbunden. Der dritte Anschluss T3 ist über eine dritte Verdrahtungsleitung L3 mit dem Vs+ Anschluss des Sensorelement-Abschnitts 3 verbunden.
  • Der Sensorsteuerungsabschnitt 40 weist A/D-Wandler 41, 42 und 43 auf, die mit dem ersten Anschluss T1, dem zweiten Anschluss T2 bzw. dem dritten Anschluss T3 verbunden sind.
  • Der A/D-Wandler 41 erfasst ein erstes Anschlusspotential V1 des ersten Anschlusses T1, setzt dieses per A/D-Wandlung in ein digitales Signal um und gibt das digitale Signal in den Prozessor 30 ein. Gleichermaßen erfasst der A/D-Wandler 42 ein zweites Anschlusspotential V2 des zweiten Anschlusses T2, setzt dieses per A/D-Wandlung in ein digitales Signal um und gibt das digitale Signal in den Prozessor 30 ein. Gleichermaßen erfasst der A/D-Wandler 43 ein drittes Anschlusspotential V3 des dritten Anschlusses T3, setzt dieses per A/D-Wandlung in ein digitales Signal um und gibt das digitale Signal in den Prozessor 30 ein.
  • Die A/D-Wandler 41, 42 und 43 werden insbesondere zur folgend beschriebenen PID-Regelung des Pumpstroms Ip eingesetzt und auch bei der später noch zu beschreibenden Diagnostizierung einer Kurzschlussanomalie des Gassensors 2 verwendet.
  • Eine erste Schaltung 45, die einen ersten Widerstand R1 und einen ersten Schalter SW1 umfasst, ist zwischen dem ersten Anschluss T1 und dem zweiten Anschluss T2 zwischengeschaltet. Der erste Widerstandswert R1r des ersten Widerstands R1 beträgt 1 kΩ. Der erste Schalter SW1 stellt die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss T1 und dem zweiten Anschluss T2 über den ersten Widerstand R1 her und unterbricht die Verbindung. Der Widerstandswert (Einschaltwiderstand) des ersten Schalters SW1 ist im Vergleich zum ersten Widerstandswert R1r vernachlässigbar niedrig und in der ersten Ausführungsform gilt: Widerstandswert R1c der ersten Schaltung 45 (Wert des Schaltungswiderstands der ersten Schaltung 45) = erster Widerstandswert R1r = 1 kΩ. Die erste Schaltung 45 mit diesem Widerstandswert R1c (= erster Widerstandswert R1r) verbindet den ersten Anschluss T1 und den zweiten Anschluss T2 auf trennbare Weise. Insbesondere wird der Widerstandswert R1c (= erster Widerstandswert R1r) der ersten Schaltung 45 auf unter einen Wert (1 MΩ oder mehr) des Eingangswiderstands des A/D-Wandlers 41 zum Erfassen des ersten Anschlusspotentials V1 gebracht und auf unter einen Wert (100 kΩ oder mehr) des Innenwiderstands der Sauerstoffpumpzelle 14 in einem Zustand, in dem die Sauerstoffpumpzelle 14 keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweist. Der Widerstandswert R1c der ersten Schaltung 45 wird indessen auf einen Wert höher als der Innenwiderstand der Sauerstoffpumpzelle 14 gebracht, wenn der Gassensor 2 sich im aktiven Zustand befindet (Wert gleich oder kleiner als 450 Ω (ein Referenzwiderstandswert (der später noch beschrieben wird) für die Innenwiderstände der Zellen zur Bestimmung, ob der Gassensor 2 aktiviert wurde oder nicht).
  • Eine zweite Schaltung 46, die einen zweiten Widerstand R2 und einen zweiten Schalter SW2 umfasst, ist zudem zwischen dem zweiten Anschluss T2 und dem dritten Anschluss T3 zwischengeschaltet. Der zweite Widerstandswert R2r des zweiten Widerstands R2 beträgt 1 kΩ. Der zweite Schalter SW2 stellt die Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss T2 und dem dritten Anschluss T3 über den zweiten Widerstand R2 her und unterbricht die Verbindung. Der Widerstandswert (Einschaltwiderstand) des zweiten Schalters SW2 ist im Vergleich zum zweiten Widerstandswert R2r vernachlässigbar gering. Wie für den Fall der ersten Schaltung 45 gilt in der vorliegenden Ausführungsform: Widerstandswert R2c der zweiten Schaltung 46 (Wert des Schaltungswiderstands der zweiten Schaltung 46) = zweiter Widerstandswert R2r = 1 kΩ. Die weite Schaltung 46 mit diesem Widerstandswert R2c (= zweiter Widerstandswert R2r) verbindet den zweiten Anschluss T2 und den dritten Anschluss T3 auf trennbare Weise. Insbesondere wird der Widerstandswert R2c (= zweiter Widerstandswert R2r) der zweiten Schaltung 46 auf unter einen Wert (1 MΩ oder mehr) des Eingangswiderstands des A/D-Wandlers 43 zum Erfassen des dritten Anschlusspotentials V3 gebracht und auf unter einen Wert (100 kΩ oder mehr) des Innenwiderstands der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 in einem Zustand, in dem die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweist. Der Widerstandswert R2c der zweiten Schaltung 46 wird indessen auf einen Wert gebracht, der höher ist als ein Wert (kleiner oder gleich 450 Ω) des Innenwiderstands der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24, wenn sich der Gassensor 2 in einem aktiven Zustand befindet.
  • Die erste Schaltung 45 und die zweite Schaltung 46 sind Schaltungen zur Diagnostizierung einer Kurzschlussanomalie des Gassensors 2. Wie später noch beschrieben wird, werden bei Diagnose einer Kurzschaltanomalie des Gassensors 2 der erste Schalter SW1 und der zweite Schalter SW2 eingeschaltet, wodurch die erste Schaltung 45 und die zweite Schaltung 46 verbunden werden. Bei normaler Verwendung des Gassensors 2 sind indessen der erste Schalter SW1 und der zweite Schalter SW2 ausgeschaltet.
  • Der Ausgang eines D/A-Wandlers (nachfolgend als ”Strom-DAU” bezeichnet) 47 ist über einen dritten Schalter SW3 mit dem ersten Anschluss T1 verbunden. Der Strom-DAU 47 dient als Pumpstromausgangsschaltung, die entsprechend einer Anweisung vom Prozessor 30 den Pumpstrom Ip an die Sauerstoffpumpzelle 14 liefert. Der dritte Schalter SW3 ermöglicht das Fließen des Pumpstroms Ip vom Strom-DAU 47 über den ersten Anschluss T1 zur Sauerstoffpumpzelle 14 und unterbricht den Fluss des Pumpstroms Ip.
  • Der Ausgang eines Operationsverstärkers 44 ist über einen vierten Schalter SW4 mit dem zweiten Anschluss T2 verbunden. Der Operationsverstärker 44 dient als Referenzpotentialquelle und gibt ein Referenzpotential Vref von +2,5 V aus. Der vierte Schalter SW4 gestattet und unterbricht das Anlegen des Referenzpotentials Vref vom Operationsverstärker 44 an den zweiten Anschluss T2.
  • Der Ausgang eines D/A-Wandlers (Strom-DAU) 48 ist über einen fünften Schalter SW5 mit dem dritten Anschluss T3 verbunden. Der Strom-DAU 48 dient als Erfassungszellstrom-Ausgangsschaltung, die entsprechend einer Anweisung vom Prozessor 30 einen Erfassungszellstrom (zum Beispiel einen kleinen Feststrom Icp (zum Beispiel 10 bis 20 μA) oder Strom zum Erfassen des Innenwiderstands) an die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 liefert. Der fünfte Schalter SW5 ermöglicht das Fließen des Erfassungszellstroms (Kleinstrom Icp usw.) vom Strom-DAU 48 über den dritten Anschluss T3 zur Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 und unterbricht den Fluss des Erfassungszellstroms.
  • Insbesondere werden, obwohl der dritte Schalter SW3 bis fünfte Schalter SW5 bei Normaleinsatz des Gassensors 2 ausgeschaltet sind, der dritte Schalter SW3 bis fünfte Schalter SW5 nach der Ersteinstellung oder bei Feststellung einer Kurzschlussanomalie des Gassensors 2 ausgeschaltet. Wie dies jedoch später noch beschrieben ist, werden bei Durchführung einer Kurzschlussanomalie-Diagnose des Gassensors 2 der dritte Schalter SW3 und der fünfte Schalter SW5 ausgeschaltet und der vierte Schalter SW4 eingeschaltet.
  • Der an die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 gelieferte Kleinstrom Icp zwingt die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 dazu, den Sauerstoff in der Messkammer 20 zur ersten Erfassungselektrode 28 (porösen Elektrode) zu pumpen. Dadurch funktioniert die Referenzsauerstoffkammer 26 als interne Referenzsauerstoffquelle.
  • Beim Zuführen eines solchen festen Kleinstroms Icp zur Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 führt der Prozessor 30 eine so genannte digitale PID-Regelung durch, d. h. er steuert den zur Sauerstoffpumpzelle 14 geführten Pumpstrom Ip so, dass eine zwischen den entgegengesetzten Enden der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 erzeugte Erfassungszellenspannung Vs (die Differenz zwischen dem vom A/D-Wandler 43 erfassten dritten Anschlusspotential V3 und dem vom A/D-Wandler 42 erfassten zweiten Anschlusspotential V2) eine vorherbestimmte Spannung annimmt. Infolge dessen wird Sauerstoff, der im durch die poröse Schicht 18 in die Messkammer 20 eingeleiteten Abgas EG enthalten ist, herausgepumpt, und es wird Sauerstoff in die Messkammer 20 hineingepumpt.
  • Die Größenordnung und Richtung des an die Sauerstoffpumpzelle 14 geführten und von der PID-Regelung des Prozessors 30 gesteuerten Pumpstroms ändern sich je nach Sauerstoffkonzentration (Luft-Kraftstoff-Verhältnis) im Abgas EG, das durch die poröse Schicht 18 in die Messkammer 20 eingeleitet wird. Infolge dessen kann die Sauerstoffkonzentration im Abgas EG auf Grundlage des Pumpstroms Ip erfasst werden. Das heißt, der Sensorsteuerungsabschnitt 40 übernimmt Antrieb und Steuerung des Gassensors 2, indem er den an die Sauerstoffpumpzelle 14 geführten Pumpstrom Ip so regelt, dass die an der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 erzeugte Erfassungszellenspannung Vs eine vorherbestimmte Spannung annimmt.
  • Der Sensorsteuerungsabschnitt 40 weist einen mit der Heizelementabschnitt-Steuerungsschaltung 70 verbundenen vierten Anschluss T4 und fünften Anschluss T5 auf. Dieser vierte und fünfte Anschluss T4 und T5 sind mit dem Heizelement-Abschnitt 80 des Gassensors 2 über eine vierte Verdrahtungsleitung L4 und eine fünfte Verdrahtungsleitung L5 verbunden. Die Heizelementabschnitt-Steuerungsschaltung 70 ist mit dem Prozessor 30 verbunden, und die Stromzufuhr zum Heizelement-Abschnitt 80 wird per PWM-Steuerung entsprechend einer Anweisung vom Prozessor 30 gesteuert.
  • Die Einzelheiten der vom Prozessor 30 durchgeführten digitalen PID-Regelung des Pumpstroms Ip und PWM-Regelung des Heizelement-Abschnitts 80 werden nicht beschrieben.
  • Wie dies oben beschrieben ist, umfasst der Sensorsteuerungsabschnitt 40 des Gassensorsystems 1 nicht nur die A/D-Wandler 41, 42 und 43 zum Erfassen des ersten Anschlusspotentials V1, des zweiten Anschlusspotentials V2 und des dritten Anschlusspotentials V3, sondern auch die erste Schaltung 45 und die zweite Schaltung 46. Durch deren Verwendung kann der Sensorsteuerungsabschnitt 40 eine Kurzschlussanomalie-Diagnose für einige der mit dem Gassensor 2 verbundenen ersten Verdrahtungsleitung L1 bis fünften Verdrahtungsleitung L5 durchführen, d. h. für die erste Verdrahtungsleitung L1, die den Ip+ Anschluss des Sensorelement-Abschnitts 3 und den ersten Anschluss T1 verbindet, die zweite Verdrahtungsleitung L2, die den COM-Anschluss des Sensorelement-Abschnitts 3 und den zweiten Anschluss T2 verbindet, und die dritte Verdrahtungsleitung, die den Vs+ Anschluss des Sensorelement-Abschnitts 3 und den dritten Anschluss T3 verbindet.
  • Nunmehr wird ein Verfahren der Kurzschlussanomalie-Diagnose des Gassensors 2 durch den Sensorsteuerungsabschnitt 40 unter Verweis auf 2 und auf die Flussdiagramme der 4 bis 12 beschrieben, in denen die Verarbeitungsoperation des Prozessors 30 dargestellt ist.
  • Zuerst wird ein Verfahren zur Kurzschlussanomalie-Diagnose vor dem Ansteigen der Temperatur des Gassensors 2 (bei niedriger Temperatur) unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • Bei Einschalten des Gassensorsystems 1 und Löschen des Power-On-Reset (POR) des Prozessors 30 beurteilt der Prozessor 30, wie dies in 4 zu sehen ist, in Schritt S1 unmittelbar nach dem Start des Systems 1, ob der Start des Systems 1 ein Warmneustart ist oder nicht. Der Warmneustart bezieht sich insbesondere auf einen Fall, in dem das System 1 in einem Zustand gestartet wird, in dem die Temperatur des Gassensors 2 hoch ist. Der Prozessor 30 bezieht sich in Schritt S1 speziell auf die Verwendungshistorie des Systems 1 und urteilt, dass der Start ein Warmneustart ist, wenn die Zeit zwischen dem vorherigen Ausschalten des Motors ENG und dem Neustart des Motors ENG eine vorherbestimmte Zeitdauer unterschreitet.
  • Für den Fall, dass der Prozessor 30 in Schritt 1 zu dem Urteil kommt, dass der Start kein Warmneustart ist (Nein), also für den Fall, dass der Gassensor 2 sich in einem Zustand befindet, in dem seine Temperatur niedriger ist als die Temperatur im aktiven Zustand (beispielsweise vorm Ansteigen der Temperatur des Gassensors 2) (speziell ein Zustand, in dem die Temperatur des Gassensors 2 kleiner ist als eine Beurteilungstemperatur zum Beurteilen, ob der Gassensor 2 aktiviert wurde oder nicht (nachfolgend benannt als ”Niedrigtemperaturzustand”)), geht der Prozessor 30 zu Schritt S2 über. Für den Fall, dass der Prozessor 30 zu dem Urteil kommt, dass der Start ein Warmneustart ist (Ja), also für den Fall, dass die Temperatur des Gassensors 2 hoch ist (hierzu gehört der aktive Zustand), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S11 in 8 fort, wie dies später noch beschrieben wird.
  • Der Referenzwiderstandswert für die Innenwiderstände der Zelle, der für die Beurteilung verwendet wird, ob der Gassensor 2 aktiviert wurde oder nicht, wird in der vorliegenden Ausführungsform insbesondere auf 450 Ω eingestellt. Wenn also nach erfolgter Kurzschlussanomalie-Diagnose die Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle 14 und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 im Zuge der Temperaturerhöhung des Gassensors 2 auf unter 450 Ω fallen, kommt der Prozessor 30 zu dem Urteil, dass der Gassensor 2 aktiviert wurde. Wenn die Temperatur des Gassensors 2 in einen Temperaturbereich fällt, in dem die Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle 14 und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 unter 450 Ω betragen, befindet sich dementsprechend der Gassensor 2 im aktiven Zustand.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird der Temperaturbereich des Niedrigtemperaturzustands, der unterhalb des Temperaturbereichs des aktiven Zustands ist, auf einen Temperaturbereich eingestellt, in dem die Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle 14 und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 des Gassensors 2 einen Wert von 1 kΩ übersteigen (> 450 Ω). Deshalb wird als die oben beschriebene vorherbestimmte Zeit ein Zeitraum festgelegt, der erforderlich ist, damit die Temperatur des Gassensors 2 von der Betriebstemperatur auf eine Temperatur sinkt, bei welcher der Innenwiderstand der jeweiligen Zelle höher wird als 1 Ω, und wenn die Zeit zwischen dem vorangegangenen Abschalten des Motors ENG und dem Neustart des Motors ENG kürzer ist als die vorherbestimmte Zeit, handelt es sich beim Start um einen Warmneustart.
  • In Schritt S2 führt der Prozessor 30 die Ersteinstellung durch, beendet die Stromzufuhr zum Heizelement-Abschnitt 80 und schaltet alle fünf Schalter SW1 bis SW5 aus.
  • Als nächstes schaltet der Prozessor 30 in Schritt S3 den ersten Schalter SW1 und den zweiten Schalter SW2 ein, um dadurch die erste Schaltung 45 und die zweite Schaltung 46 zu verbinden. Dadurch wird der erste Widerstand R1, dessen erster Widerstandswert R1r 1 kΩ beträgt (die erste Schaltung 45, deren Widerstandswert R1c 1 kΩ beträgt) zwischen dem ersten Anschluss T1 und dem zweiten Anschluss T2 mit der Sauerstoffpumpzelle 14 parallel geschaltet, und der zweite Widerstand R2, dessen zweiter Widerstandswert R2r 1 kΩ beträgt (die zweite Schaltung 46, deren Widerstandswert R2c 1 kΩ beträgt) wird zwischen dem zweiten Anschluss T2 und dem dritten Anschluss T3 mit der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 parallel geschaltet. Wenn der Gassensor 2 sich im Niedrigtemperaturzustand befindet, das heißt, wenn die Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle 14 und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 höher sind als 1 kΩ, nimmt deshalb der Widerstand zwischen dem ersten Anschluss T1 und dem zweiten Anschluss T2 sowie der Widerstand zwischen dem zweiten Anschluss T2 und dem dritten Anschluss T3 jeweils einen Wert von ca. 500 Ω bis ca. 1 kΩ an.
  • Im Anschluss an Schritt S3 schaltet der Prozessor 30 in Schritt S4 den vierten Schalter SW4 ein. Im Ergebnis wird das Referenzpotential Vref von +2,5 V vom Operationsverstärker 44 an den zweiten Anschluss T2 als Prüfpotential Vex angelegt (Prüfpotential Vex = +2,5 V (= Referenzpotential Vref)). Falls an der ersten Verdrahtungsleitung L1 bis zur dritten Verdrahtungsleitung L3 kein Kurzschluss aufgetreten ist, nehmen deshalb das erste Anschlusspotential V1 des ersten Anschlusses T1, das zweite Anschlusspotential V2 des zweiten Anschlusses T2 und das dritte Anschlusspotential V3 des dritten Anschluss T3 einen Wert gleich dem Prüfpotential Vex an. Für den Fall, dass eine von der ersten Verdrahtungsleitung L1 bis dritten Verdrahtungsleitung L3 gegen das Massepotential (GND) oder das Stromversorgungspotential (Batteriepotential VB) kurzgeschlossen ist, weicht eines der ersten bis dritten Anschlusspotentiale V1 bis V3 vom Prüfpotential Vex ab und nimmt ein Potential (≅ Massepotential GND) kleiner als das Prüfpotential Vex oder ein Potential (≅ Batteriepotential VB) höher als das Prüfpotential Vex an.
  • Im Schritt S5 erfasst der Prozessor 30 als nächstes das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 mit Hilfe der A/D-Wandler 41, 42 und 43 in einem Zustand, in dem der Gassensor 2 sich im Niedrigtemperaturzustand befindet.
  • Im sich daran anschließenden Schritt S6 beurteilt der Prozessor 30, ob das in Schritt S5 erfasste erste Anschlusspotential V1, zweite Anschlusspotential V2 und dritte Anschlusspotential V3 jeweils gleich dem Prüfpotential Vex sind.
  • Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 jeweils gleich dem Prüfpotential Vex sind (Ja), kommt der Prozessor 30 zu dem Urteil, dass der Gassensor 2 keine Kurzschlussanomalie aufweist, und geht zur Verarbeitung der Drahtbruchdiagnose über, die nach der Verarbeitung der Kurzschlussanomalie-Diagnose auszuführen ist. Die Einzelheiten der Drahtbruchdiagnoseverarbeitung werden hier nicht beschrieben.
  • Für den Fall, dass wenigstens eines des ersten Anschlusspotentials V1, zweiten Anschlusspotentials V2 und dritten Anschlusspotentials V3 ungleich dem Prüfpotential Vex ist (Nein), kommt indessen der Prozessor 30 zu dem Urteil, dass der Gassensor 2 eine Kurzschlussanomalie aufweist, und geht zu Schritt S7 über.
  • In Schritt S7 schaltet der Prozessor 30 den ersten bis fünften Schalter SW1 bis SW5 sämtlich aus. Daraufhin fährt der Prozessor 30 mit Schritt S8 fort, um eine (als nächstes beschriebene) Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung auszuführen, wie dies in den 5 bis 7 dargestellt ist. Insbesondere bestimmt in dieser Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung der Prozessor 30 den Ort, an dem die Kurzschlussanomalie aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses (Kurzschlusszustand) auf Grundlage des in Schritt S5 erfassten und in Schritt S6 für die Beurteilung verwendeten ersten Anschlusspotentials V1, zweiten Anschlusspotentials V2 und dritten Anschlusspotentials V3.
  • Am Ende der Ausführung der Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung meldet der Prozessor 30 in Schritt S9 die Einzelheiten der Anomalie an die Motorsteuerung 100 und beendet die Verarbeitung für die Kurzschlussanomalie.
  • Nun wird die Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung gemäß Darstellung in 5 bis 7 beschrieben.
  • Wenn der Prozessor 30 mit der Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung beginnt, beurteilt der Prozessor 30 in Schritt S801 nach 5, ob das für die Beurteilung in Schritt 6 verwendete zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S802 fort. Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 ungleich dem Prüfpotential Vex ist (Nein), fährt der Prozessor 30 mit dem in 6 dargestellten Schritt S806 fort.
  • In Schritt S802 beurteilt der Prozessor 30, ob das für die Beurteilung in Schritt S6 verwendete erste Anschlusspotential V1 gleich dem Prüfpotential Vex ist. Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 gleich dem Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S803 fort. Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 ungleich dem Prüfpotential Vex ist (Nein), fährt der Prozessor 30 mit dem in 7 dargestellten Schritt S814 fort.
  • In Schritt S803 beurteilt der Prozessor 30, ob das für die Beurteilung in Schritt S6 verwendete dritte Anschlusspotential V3 kleiner als das Prüfpotential Vex ist. Für den Fall, dass der Prozessor 30 in Schritt S803 urteilt, dass das dritte Anschlusspotential V3 kleiner als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S804 fort. Anderenfalls (Nein) geht der Prozessor 30 zu Schritt S805 über. Insbesondere hat der Prozessor 30 vor dem Übergang zu Schritt S803 bereits festgestellt, dass das zur Bestimmung in Schritt S6 verwendete erste Anschlusspotential V1 und zweite Anschlusspotential V2 jeweils gleich dem Prüfpotential Vex sind (Schritte S801 und S802). Der Prozessor ist auch bereits zu dem Urteil gekommen, dass wenigstens eines des ersten Anschlusspotentials V1, zweiten Anschlusspotentials V2 und dritten Anschlusspotentials V3 ungleich dem Prüfpotential Vex ist (Schritt S6). Dadurch wurde bereits vor dem Übergang des Prozessors 30 zu Schritt S803 festgestellt, dass das dritte Anschlusspotential V3 nicht gleich dem Prüfpotential Vex ist. Der Fall, bei dem das Ergebnis der Beurteilung in Schritt S803 ”Nein” ergibt und der Prozessor 30 mit Schritt S805 fortfährt, entspricht also dem Fall, dass das dritte Anschlusspotential V3 höher als das Prüfpotential Vex ist.
  • Für den Fall, dass der Prozessor 30 durch die oben beschriebenen Schritte zu dem Urteil kommt, dass das erste Anschlusspotential V1 und das zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex sind und das dritte Anschlusspotential V3 niedriger als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S804 fort. In Schritt S804 kommt der Prozessor 30 zu dem Urteil, dass die mit dem dritten Anschluss T3 verbundene dritte Verdrahtungsleitung L3 gegen das Massepotential GND kurzgeschlossen ist (dritter Masseschlusszustand), und bestimmt die Einzelheiten der an die Motorsteuerung 100 zu meldenden Anomalie.
  • Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 und das zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex sind und das dritte Anschlusspotential V3 höher als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S805 fort. In Schritt S805 kommt der Prozessor 30 zu dem Urteil, dass die mit dem dritten Anschluss T3 verbundene dritte Verdrahtungsleitung L3 gegen das Stromversorgungspotential (Batteriepotential VB) kurzgeschlossen ist (dritter Leistungskurzschlusszustand) (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • Sowohl für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S804 fortfährt, als auch für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S805 fortfährt, beendet der Prozessor 30 die Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung und fährt mit dem in 4 dargestellten Schritt S9 fort.
  • Nun werden der in 6 dargestellte Schritt S806 und die daran anschließenden Schritte beschrieben.
  • Bevor der Prozessor 30 zu Schritt S806 wechselt, hat er bereits in Schritt S801 das Urteil getroffen, dass das zweite Anschlusspotential V2 ungleich dem Prüfpotential Vex ist.
  • In Schritt S806 beurteilt der Prozessor 30, ob das zweite Anschlusspotential V2 kleiner als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 kleiner als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S807 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein), d. h. für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 höher als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S810 fort.
  • In Schritt S807 beurteilt der Prozessor 30, ob das erste Anschlusspotential V1 kleiner als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 kleiner als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S808 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein) geht der Prozessor 30 zu Schritt S813 über.
  • In Schritt S808 beurteilt der Prozessor 30, ob das dritte Anschlusspotential V3 kleiner als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das dritte Anschlusspotential V3 kleiner als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S809 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein) geht der Prozessor 30 zu Schritt S813 über.
  • In Schritt S810 beurteilt der Prozessor 30, ob das erste Anschlusspotential V1 höher als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 höher als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S811 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein) geht der Prozessor 30 zu Schritt S813 über.
  • In Schritt S811 beurteilt der Prozessor 30, ob das dritte Anschlusspotential V3 höher als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das dritte Anschlusspotential V3 höher als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S812 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein) geht der Prozessor 30 zu Schritt S813 über.
  • Für den Fall, dass der Prozessor 30 durch die oben beschriebenen Schritte zu dem Urteil kommt, dass das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 alle niedriger als das Prüfpotential Vex sind, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S809 fort und kommt zu dem Urteil, dass die mit dem zweiten Anschluss T2 verbundene zweite Verdrahtungsleitung L2 gegen das Massepotential GND kurzgeschlossen ist (zweiter Masseschlusszustand) (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 alle höher als das Prüfpotential Vex sind, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S812 fort und kommt zu dem Urteil, dass die mit dem zweiten Anschluss T2 verbundene zweite Verdrahtungsleitung L2 gegen das Stromversorgungspotential (Batteriepotential VB) kurzgeschlossen ist (zweiter Leistungskurzschlusszustand) (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 ungleich dem Prüfpotential Vex ist und die oben beschriebenen Beurteilungskriterien nicht erfüllt sind, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S813 fort und kommt zu dem Urteil, dass die Anomalie zu einem der anderen Typen von Anomalie gehört (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • In allen Fällen, in denen der Prozessor 30 mit Schritt S809 fortfährt, für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S812 fortfährt, und für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S813 fortfährt, beendet der Prozessor 30 anschließend die Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung und fährt mit dem in 4 dargestellten Schritt S9 fort.
  • Nun werden der in 7 dargestellte Schritt S814 und die daran anschließenden Schritte beschrieben.
  • Bevor der Prozessor 30 zu Schritt S814 wechselt, hat er bereits in den Schritten S801 und S802 das Urteil getroffen, dass das zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex ist und das erste Anschlusspotential V1 nicht gleich dem Prüfpotential Vex ist.
  • In Schritt S814 beurteilt der Prozessor 30, ob das dritte Anschlusspotential V3 gleich dem Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das dritte Anschlusspotential V3 gleich dem Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S815 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein) geht der Prozessor 30 zu Schritt S818 über.
  • In Schritt S815 beurteilt der Prozessor 30, ob das erste Anschlusspotential V1, das bereits in Schritt S802 beurteilt und für ungleich dem Prüfpotential Vex befunden wurde, kleiner als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 kleiner als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S816 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein), d. h. für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 höher als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S817 fort.
  • Für den Fall, dass der Prozessor 30 durch die oben beschriebenen Schritte zu dem Urteil kommt, dass das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 gleich dem Prüfpotential Vex sind und das erste Anschlusspotential V1 niedriger als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S816 fort und kommt zu dem Urteil, dass die mit dem ersten Anschluss T1 verbundene erste Verdrahtungsleitung L1 gegen das Massepotential GND kurzgeschlossen ist (erster Masseschlusszustand) (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 gleich dem Prüfpotential Vex sind und das erste Anschlusspotential V1 höher als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S817 fort und kommt zu dem Urteil, dass die mit dem ersten Anschluss T1 verbundene erste Verdrahtungsleitung L1 gegen das Stromversorgungspotential (Batteriepotential VB) kurzgeschlossen ist (erster Leistungskurzschlusszustand) (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex ist und das erste Anschlusspotential V1 und das dritte Anschlusspotential V3 ungleich dem Prüfpotential Vex sind, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S818 fort und kommt zu dem Urteil, dass die Anomalie zu einem der anderen Typen von Anomalie gehört (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • In allen Fällen, in denen der Prozessor 30 mit Schritt S816 fortfährt, für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S817 fortfährt, und für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S818 fortfährt, beendet der Prozessor 30 anschließend die Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung und fährt mit dem in 4 dargestellten Schritt S9 fort.
  • Durch die in den 5 bis 7 dargestellte Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung kann der Prozessor 30 – vor dem Anstieg der Temperatur des Gassensors 2 (wenn die Temperatur niedrig ist) – anhand des in Schritt S15 erfassten ersten Anschlusspotentials V1, zweiten Anschlusspotentials V2 und dritten Anschlusspotentials V3 insgesamt sechs Zustandstypen beurteilen, darunter drei Typen von Masseschlusszuständen (den ersten Masseschlusszustand, den zweiten Masseschlusszustand und den dritten Masseschlusszustand) und drei Typen von Leistungskurzschlusszuständen (den ersten Leistungskurzschlusszustand, den zweiten Leistungskurzschlusszustand und den dritten Leistungskurzschlusszustand) sowie weitere Anomalien.
  • Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 8 und 9 ein Verfahren zur Kurzschlussanomalie-Diagnose bei hoher Temperatur des Gassensors 2 beschrieben.
  • Für den Fall, dass, wie dies oben beschrieben ist, der Power-On-Reset des Prozessors 30 gelöscht wird und in Schritt S1 nach 4 der Start als Warmneustart beurteilt wird (Ja), d. h. für den Fall, dass die Temperatur des Gassensors 2 hoch ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S11 nach 8 fort.
  • In Schritt S11 führt der Prozessor 30 die Ersteinstellung durch, beendet die Stromzufuhr zum Heizelement-Abschnitt 80 und geht dann zu Schritt S12 über.
  • Um die Kurzschlussanomalie-Diagnose während eines Betriebszeitraums des Gassensors 2 durchzuführen, nachdem die Temperatur des Gassensors 2 eine hohe Temperatur erreicht hat, wird im vorliegenden Gassensorsystem 1 eine Zeitschaltunterbrechung generiert, und der Prozessor 30 beurteilt in Schritt S10, ob die vorliegende Schaltzeit eine Kurzschlussanomalie-Diagnoseschaltzeit zur Diagnostizierung der Kurzschlussanomalie des Gassensors 2 während des Betriebs des Gassensors 2 ist oder nicht. Für den Fall, dass der Prozessor 30 in Schritt S10 urteilt, dass die vorliegende Schaltzeit die Kurzschlussanomalie-Diagnoseschaltzeit ist (Ja), geht der Prozessor 30 zu Schritt S12 über. Für den Fall, dass der Prozessor 30 urteilt, dass die vorliegende Schaltzeit nicht die Kurzschlussanomalie-Diagnoseschaltzeit ist (Nein), beendet der Prozessor 30 die Zeitschaltunterbrechung. Im Ergebnis wird die Kurzschlussanomalie-Diagnose periodisch durchgeführt, auch über den Zeitraum, in dem der Gassensor 2 in Betrieb ist.
  • In Schritt S12 schaltet der Prozessor 30 den ersten bis zum fünften Schalter SW1 bis SW5 sämtlich aus.
  • Als nächstes schaltet der Prozessor 30 in Schritt S13 den ersten Schalter SW1 und den zweiten Schalter SW2 ein, um dadurch die erste Schaltung 45 und die zweite Schaltung 46 zu verbinden. Dadurch wird der erste Widerstand R1, dessen erster Widerstandswert R1r 1 kΩ beträgt (die erste Schaltung 45, deren Widerstandswert R1c 1 kΩ beträgt) zwischen dem ersten Anschluss T1 und dem zweiten Anschluss T2 mit der Sauerstoffpumpzelle 14 parallel geschaltet, und der zweite Widerstand R2, dessen zweiter Widerstandswert R2r 1 kΩ beträgt (die zweite Schaltung 46, deren Widerstandswert R2c 1 kΩ beträgt) wird zwischen dem zweiten Anschluss T2 und dem dritten Anschluss T3 mit der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 parallel geschaltet. Für den Fall, dass die Temperatur des Gassensors 2 hoch ist, sind die Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle 14 und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 niedriger als 1 kΩ. Insbesondere für den Fall, dass die Zeit zwischen dem vorherigen Abschalten des Motors ENG und dem Wiedereinschalten des Motors ENG kurz ist, sind die Innenwiderstände ausreichend kleiner als 1 kΩ (speziell 100 Ω oder weniger). Deshalb ist der Widerstand zwischen dem ersten Anschluss T1 und dem zweiten Anschluss T2 etwa gleich dem Innenwiderstand der Sauerstoffpumpzelle 14 und der Widerstand zwischen dem zweiten Anschluss T2 und dem dritten Anschluss T3 etwa gleich dem Innenwiderstand der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24.
  • Im Anschluss an Schritt S13 schaltet der Prozessor 30 in Schritt S14 den vierten Schalter SW4 ein. Im Ergebnis wird das Referenzpotential Vref von 2,5 V an den zweiten Anschluss T2 als Prüfpotential Vex angelegt. Falls an der ersten Verdrahtungsleitung L1 bis zur dritten Verdrahtungsleitung L3 kein Kurzschluss aufgetreten ist, nehmen deshalb das erste Anschlusspotential V1 des ersten Anschlusses T1, das zweite Anschlusspotential V2 des zweiten Anschluss T2 und das dritte Anschlusspotential V3 des dritten Anschluss T3 einen Wert gleich dem Prüfpotential Vex an. Für den Fall, dass eine von der ersten Verdrahtungsleitung L1 bis dritten Verdrahtungsleitung L3 gegen das Massepotential (GND) oder das Stromversorgungspotential (Batteriepotential VB) kurzgeschlossen ist, weicht mindestens eines der ersten bis dritten Anschlusspotentiale V1 bis V3 vom Prüfpotential Vex ab und nimmt ein Potential (≅ Massepotential GND) kleiner als das Prüfpotential Vex oder ein Potential (≅ Batteriepotential VB) höher als das Prüfpotential Vex an.
  • Im Schritt S15 erfasst der Prozessor 30 als nächstes das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 mit Hilfe der A/D-Wandler 41, 42 und 43 in einem Zustand, in dem die Temperatur des Gassensors 2 hoch ist.
  • Im sich daran anschließenden Schritt S16 beurteilt der Prozessor 30, ob das in Schritt S15 erfasste erste Anschlusspotential V1, zweite Anschlusspotential V2 und dritte Anschlusspotential V3 jeweils gleich dem Prüfpotential Vex sind.
  • Für den Fall, dass die Temperatur des Gassensors 2 hoch ist, also für den Fall, dass die Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle 14 und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 niedrig sind, nimmt in einigen Fällen das Potential eines Anschlusses, an dem ein Kurzschluss aufgetreten ist, einen Wert etwa gleich dem Potential eines anderen Anschlusses an, an dem kein Kurzschluss aufgetreten ist. Aber selbst für den Fall, dass die Temperatur des Gassensors 2 hoch ist, wird festgestellt, wenn vom ersten Anschlusspotential V1 bis zum dritten Anschlusspotential V3 wenigstens eines ungleich dem Prüfpotential Vex ist, dass der Gassensor 2 eine Kurzschlussanomalie aufweist.
  • Für den Fall, dass der Prozessor 30 in Schritt S16 urteilt, dass das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 jeweils gleich dem Prüfpotential Vex sind (Ja), kommt der Prozessor 30 zu dem Urteil, dass der Gassensor 2 keine Kurzschlussanomalie aufweist, und fährt mit der nach der Kurzschlussanomalie-Diagnoseverarbeitung durchzuführenden Drahtbruch-Diagnoseverarbeitung fort, wie für den Fall des im Niedrigtemperaturzustands befindlichen Gassensors 2.
  • Für den Fall, dass wenigstens eines des ersten Anschlusspotentials V1, zweiten Anschlusspotentials V2 und dritten Anschlusspotentials V3 ungleich dem Prüfpotential Vex ist (Nein), kommt der Prozessor 30 indessen zu dem Urteil, dass der Gassensor 2 eine Kurzschlussanomalie aufweist, und geht zu Schritt S17 über.
  • In Schritt S17 schaltet der Prozessor 30 wieder den ersten bis zum fünften Schalter SW1 bis SW5 sämtlich aus. Als nächstes geht der Prozessor 30 zu Schritt S18 über und beendet die Stromzufuhr zum Heizelement-Abschnitt 80. Für den Fall eines Warmneustarts wurde die Stromzufuhr zum Heizelement-Abschnitt 80 bereits in Schritt S11 beendet. Für den Fall, dass die Kurzschlussanomalie-Diagnoseschaltzeit eintritt, während der Gassensor 2 in Betrieb ist, wird jedoch die Stromzufuhr zum Heizelement-Abschnitt 80 in diesem Schritt S17 unterbrochen.
  • Als nächstes geht der Prozessor 30 zum Schritt S19 über, um zu beurteilen, ob eine vorherbestimmte Abkühlwartezeit (beispielsweise 60 Sekunden) abgelaufen ist. Für den Fall, dass die Abkühlwartezeit nicht verstrichen ist (Nein), wartet der Prozessor 30 durch Wiederholung von Schritt S19 die Abkühlung des Gassensors 2 ab. Wenn der Prozessor 30 in Schritt S19 feststellt, dass die Abkühlwartezeit verstrichen ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit dem in 9 dargestellten Schritt S20 fort.
  • Nach Abkühlung des Gassensors 2 schaltet der Prozessor 30 in den Schritten S20 bis S22 den ersten Schalter SW1 und den zweiten Schalter SW2 aus, schaltet anschließend den vierten Schalter SW4 ein und erfasst erneut das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2, das dritte Anschlusspotential V3 mit Hilfe der A/D-Wandler 41, 42 und 43 auf gleiche Weise wie in den Schritten S13 bis S15.
  • Daraufhin fährt der Prozessor 30 mit Schritt S23 fort, um eine (als nächstes beschriebene) Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung auszuführen, wie dies in den 10 bis 12 dargestellt ist. Insbesondere bestimmt in dieser Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung der Prozessor 30 den Ort, an dem die Kurzschlussanomalie aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses (Kurzschlusszustand) auf Grundlage des in Schritt S22 neu erfassten ersten Anschlusspotentials V1, zweiten Anschlusspotentials V2 und dritten Anschlusspotentials V3.
  • Am Ende der Ausführung der Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung schaltet der Prozessor 30 in Schritt S24 wieder vom ersten Schalter SW1 bis zum fünften Schalter SW5 alles aus. Anschließend meldet der Prozessor 30 in Schritt S25 die Einzelheiten der Anomalie an die Motorsteuerung 100 und beendet die Verarbeitung für die Kurzschlussanomalie.
  • Nun wird die Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung gemäß Darstellung in 10 bis 12 beschrieben.
  • Wenn der Prozessor 30 mit der Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung beginnt, beurteilt der Prozessor 30 in Schritt S2301 nach 10 zunächst, ob das in Schritt S22 neu erfasste zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2302 fort. Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 ungleich dem Prüfpotential Vex ist (Nein), fährt der Prozessor 30 mit dem in 11 dargestellten Schritt S2308 fort.
  • In Schritt S2302 beurteilt der Prozessor 30, ob das in Schritt S22 neu erfasste erste Anschlusspotential V1 gleich dem Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 gleich dem Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2303 fort. Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 ungleich dem Prüfpotential Vex ist (Nein), fährt der Prozessor 30 mit dem in 12 dargestellten Schritt S2316 fort.
  • In Schritt S2302 beurteilt der Prozessor 30, ob das in Schritt S22 neu erfasste dritte Anschlusspotential V3 gleich dem Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das dritte Anschlusspotential V3 gleich dem Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2304 fort. Für den Fall, dass das dritte Anschlusspotential V3 nicht gleich dem Prüfpotential Vex ist (Nein), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2305 fort.
  • Für den Fall, dass der Prozessor 30 zu Schritt S2304 übergeht, bedeutet dies, dass das in Schritt S22 neu erfasste erste Anschlusspotential V1, zweite Anschlusspotential V2 und dritte Anschlusspotential V3 jeweils gleich dem Prüfpotential Vex sind. Dies weicht vom Ergebnis des in Schritt S16 getroffenen Urteils ab, demzufolge der Gassensor 2 eine Kurzschlussanomalie aufweist, wobei jenes Urteil anhand des in Schritt S15 erfassten ersten Anschlusspotentials V1, zweiten Anschlusspotentials V2 und dritten Anschlusspotentials V3 getroffen wurde, als die Temperatur des Gassensors 2 hoch war. Demnach stellt der Prozessor 30 in Schritt S2304 fest, dass die Anomalie eine ungewisse Anomalie ist, und behandelt sie als einen der anderen Typen von Anomalien.
  • In Schritt S2305 beurteilt der Prozessor 30, ob das dritte Anschlusspotential V3, das in Schritt S2303 als ungleich dem Prüfpotential Vex befunden wurde, niedriger als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das dritte Anschlusspotential V3 kleiner als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2306 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein), d. h. für den Fall, dass das dritte Anschlusspotential V3 höher als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2307 fort.
  • Für den Fall, dass der Prozessor 30 durch die oben beschriebenen Schritte zu dem Urteil kommt, dass das erste Anschlusspotential V1 und das zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex sind und das dritte Anschlusspotential V3 niedriger als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2306 fort. In Schritt S2306 kommt der Prozessor 30 zu dem Urteil, dass die mit dem dritten Anschluss T3 verbundene dritte Verdrahtungsleitung L3 gegen das Massepotential kurzgeschlossen ist (dritter Masseschlusszustand) (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 und das zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex sind und das dritte Anschlusspotential V3 höher als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2307 fort. In Schritt S2307 kommt der Prozessor 30 zu dem Urteil, dass die mit dem dritten Anschluss T3 verbundene dritte Verdrahtungsleitung L3 gegen das Stromversorgungspotential (Batteriepotential VB) kurzgeschlossen ist (dritter Leistungskurzschlusszustand) (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 sämtlich gleich dem Prüfpotential Vex sind, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2304 fort und kommt zu dem Urteil, dass die Anomalie zu einem der anderen Typen von Anomalie gehört (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • In allen Fällen, in denen der Prozessor 30 mit Schritt S2304 fortfährt, für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S2306 fortfährt, und für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S2307 fortfährt, beendet der Prozessor 30 anschließend die Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung und fährt mit dem in 9 dargestellten Schritt S24 fort.
  • Als nächstes werden der in 11 dargestellte Schritt S2308 und die daran anschließenden Schritte beschrieben.
  • Bevor der Prozessor 30 zu Schritt S2308 wechselt, hat er bereits in Schritt S2301 das Urteil getroffen, dass das zweite Anschlusspotential V2 ungleich dem Prüfpotential Vex ist.
  • In Schritt S2308 beurteilt der Prozessor 30, ob das zweite Anschlusspotential V2 kleiner als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 kleiner als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2309 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein), d. h. für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 höher als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2312 fort.
  • In Schritt S2309 beurteilt der Prozessor 30, ob das erste Anschlusspotential V1 kleiner als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 kleiner als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2310 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein) geht der Prozessor 30 zu Schritt S2315 über.
  • In Schritt S2310 beurteilt der Prozessor 30, ob das dritte Anschlusspotential V3 kleiner als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das dritte Anschlusspotential V3 kleiner als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2311 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein) geht der Prozessor 30 zu Schritt S2315 über.
  • In Schritt S2312 beurteilt der Prozessor 30, ob das erste Anschlusspotential V1 höher als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 höher als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2313 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein) geht der Prozessor 30 zu Schritt S2315 über.
  • In Schritt S2313 beurteilt der Prozessor 30, ob das dritte Anschlusspotential V3 höher als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das dritte Anschlusspotential V3 höher als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2314 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein) geht der Prozessor 30 zu Schritt S2315 über.
  • Für den Fall, dass der Prozessor 30 durch die oben beschriebenen Schritte zu dem Urteil kommt, dass das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 alle niedriger als das Prüfpotential Vex sind, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2311 fort und kommt zu dem Urteil, dass die mit dem zweiten Anschluss T2 verbundene zweite Verdrahtungsleitung L2 gegen das Massepotential GND kurzgeschlossen ist (zweiter Masseschlusszustand) (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 alle höher als das Prüfpotential Vex sind, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2314 fort und kommt zu dem Urteil, dass die mit dem zweiten Anschluss T2 verbundene zweite Verdrahtungsleitung L2 gegen das Stromversorgungspotential (Batteriepotential VB) kurzgeschlossen ist (zweiter Leistungskurzschlusszustand) (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 ungleich dem Prüfpotential Vex ist und die oben beschriebenen Beurteilungskriterien nicht erfüllt sind, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2315 fort und kommt zu dem Urteil, dass die Anomalie zu einem der anderen Typen von Anomalie gehört (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • In allen Fällen, in denen der Prozessor 30 mit Schritt S2311 fortfährt, für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S2314 fortfährt, und für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S2315 fortfährt, beendet der Prozessor 30 anschließend die Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung und fährt mit dem in 9 dargestellten Schritt S24 fort.
  • Als nächstes werden der in 12 dargestellte Schritt S2316 und die daran anschließenden Schritte beschrieben.
  • Bevor der Prozessor 30 zu Schritt S2316 wechselt, hat er bereits in den Schritten S2301 und S2302 das Urteil getroffen, dass das zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex ist und das erste Anschlusspotential V1 nicht gleich dem Prüfpotential Vex ist.
  • In Schritt S2316 beurteilt der Prozessor 30, ob das dritte Anschlusspotential V3 gleich dem Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das dritte Anschlusspotential V3 gleich dem Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2317 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein) geht der Prozessor 30 zu Schritt S2320 über.
  • In Schritt S2317 beurteilt der Prozessor 30, ob das erste Anschlusspotential V1, das in Schritt S2302 bereits als ungleich dem Prüfpotential Vex befunden wurde, niedriger als das Prüfpotential Vex ist oder nicht. Für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 kleiner als das Prüfpotential Vex ist (Ja), fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2318 fort. Im gegenteiligen Fall (Nein), d. h. für den Fall, dass das erste Anschlusspotential V1 höher als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2319 fort.
  • Für den Fall, dass der Prozessor 30 durch die oben beschriebenen Schritte zu dem Urteil kommt, dass das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 gleich dem Prüfpotential Vex sind und das erste Anschlusspotential V1 niedriger als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2318 fort und kommt zu dem Urteil, dass die mit dem ersten Anschluss T1 verbundene erste Verdrahtungsleitung L1 gegen das Massepotential GND kurzgeschlossen ist (erster Masseschlusszustand) (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 gleich dem Prüfpotential Vex sind und das erste Anschlusspotential V1 höher als das Prüfpotential Vex ist, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2319 fort und kommt zu dem Urteil, dass die mit dem ersten Anschluss T1 verbundene erste Verdrahtungsleitung L1 gegen das Stromversorgungspotential (Batteriepotential VB) kurzgeschlossen ist (erster Leistungskurzschlusszustand) (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • Für den Fall, dass das zweite Anschlusspotential V2 gleich dem Prüfpotential Vex ist und das erste Anschlusspotential V1 und das dritte Anschlusspotential V3 ungleich dem Prüfpotential Vex sind, fährt der Prozessor 30 mit Schritt S2320 fort und kommt zu dem Urteil, dass die Anomalie zu einem der anderen Typen von Anomalien gehört (bestimmt die Einzelheiten der Anomalie).
  • In allen Fällen, in denen der Prozessor 30 mit Schritt S2318 fortfährt, für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S2319 fortfährt, und für den Fall, dass der Prozessor 30 mit Schritt S2320 fortfährt, beendet der Prozessor 30 anschließend die Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung und fährt mit dem in 9 dargestellten Schritt S24 fort.
  • Durch die in den 10 bis 12 dargestellte Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung kann der Prozessor 30, nachdem der Gassensor 2 abgekühlt ist, anhand des in Schritt S22 erfassten ersten Anschlusspotentials V1, zweiten Anschlusspotentials V2 und dritten Anschlusspotentials V3 insgesamt sechs Zustandstypen beurteilen, darunter drei Typen von Masseschlusszuständen (den ersten Masseschlusszustand, den zweiten Masseschlusszustand und den dritten Masseschlusszustand) und drei Typen von Leistungskurzschlusszuständen (den ersten Leistungskurzschlusszustand, den zweiten Leistungskurzschlusszustand und den dritten Leistungskurzschlusszustand) sowie weitere Anomalien.
  • Der A/D-Wandler 41 zum Erfassen des ersten Anschlusspotentials V1 in der vorliegenden Ausführungsform der Komponenten des Sensorsteuerungsabschnitts 40 entspricht der ersten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung. Der A/D-Wandler 42 zum Erfassen des zweiten Anschlusspotentials V2 entspricht der zweiten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung, und der A/D-Wandler 43 zum Erfassen des dritten Anschlusspotentials V3 entspricht der dritten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung. Der Operationsverstärker 44 entspricht der Prüfpotentialschaltung und der Referenzpotentialschaltung, und der vierte Schalter SW4 entspricht dem ersten Potentialschalter und dem zweiten Potentialschalter. Der Strom-DAU 47 entspricht der Pumpstromausgangsschaltung, und der dritte Schalter SW3 entspricht dem zweiten Stromschalter. Der Strom-DAU 48 entspricht der Erfassungszellstrom-Ausgangsschaltung, und der fünfte Schalter SW5 entspricht dem ersten Stromschalter.
  • In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Prozessor 30, der Schritt S5, Schritt S15 und Schritt S22 ausführt, dem Anschlusspotential-Erfassungsmittel.
  • Der Prozessor 30, der Schritt S6 und Schritt S16 ausführt, entspricht dem Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses.
  • Der Prozessor 30, der Schritt S8 (Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine vor Erwärmung: Schritte S801 bis S818) und Schritt 23 (Kurzschlusszustands-Beurteilungsroutine nach Abkühlung: Schritte S2301 bis S2320) ausführt, entspricht dem Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel.
  • Der Prozessor 30, der Schritt S1 ausführt, entspricht dem Warmneustart-Beurteilungsmittel und der Prozessor 30, der die Schritte S18 und S19 ausführt, entspricht dem ersten Wartemittel und dem zweiten Wartemittel.
  • Der Prozessor 30, der Schritt S7, Schritt S17 und Schritt S24 ausführt, entspricht dem ersten Ausschaltmittel, dem ersten Ausschaltzustands-Aufrechterhaltungsmittel, dem zweiten Ausschaltzustands-Aufrechterhaltungsmittel und dem vierten Ausschaltmittel, und der Prozessor 30, der Schritt S2 und Schritt S12 ausführt, entspricht dem zweiten Ausschaltmittel und dem dritten Ausschaltmittel.
  • Wie dies oben beschrieben ist, werden durch Einschalten des ersten Schalters SW1 und des zweiten Schalters SW2 – im Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform – der erste Anschluss T1 und der zweite Anschluss T2 über die erste Schaltung 45 (den ersten Widerstand R1) und der zweite Anschluss T2 und der dritte Anschluss T3 über die zweite Schaltung 46 (den zweiten Widerstand R2) verbunden. Im Ergebnis ist die erste Schaltung 45 (der erste Widerstand R1) mit der Sauerstoffpumpzelle 14 parallel geschaltet und die zweite Schaltung 46 (der zweite Widerstand R2) mit der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 parallel geschaltet. In diesem Zustand wird das Prüfpotential Vex an den zweiten Anschluss T2 angelegt.
  • Unabhängig von der Temperatur des Gassensors 2, d. h. unabhängig davon, ob der Gassensor 2 sich im Hochtemperaturzustand (der den aktiven Zustand umfasst) oder im Niedrigtemperaturzustand (der den Zustand umfasst, in dem die Zellen keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweisen) befindet, kann somit das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Kurschlussanomalie des Gassensors 2 anhand des durch die A/D-Wandler 41, 42 und 43 erfassten ersten Anschlusspotentials V1, zweiten Anschlusspotentials V2 und dritten Anschlusspotentials V3 beurteilt werden (Schritt S6 und Schritt 16).
  • Für den Fall, dass der Gassensor 2 sich im Niedrigtemperaturzustand befindet, in dem die Temperatur des Gassensors 2 niedriger ist als die Temperatur im aktiven Zustand, lassen sich – durch Erfassen des ersten Anschlusspotentials V1, des zweiten Anschlusspotentials V2 und des dritten Anschlusspotentials V3 mit Hilfe der A/D-Wandler 41, 42 und 43 – der Ort, an dem eine Kurzschlussanomalie des Gassensors 2 aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses (Kurzschluss gegen das Massepotential GND oder Kurzschluss gegen das Stromversorgungspotential (Batteriepotential VB)) per Diagnose anhand der erfassten ersten, zweiten und dritten Anschlusspotentiale V1, V2 und V3 bestimmen (Schritt S8 und Schritt S23).
  • Das Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses (Schritt S6 und Schritt S16). Dieses Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses (Schritt S6 und Schritt S16) beurteilt das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie des Gassensors 2. Das ist darin begründet, dass die Beurteilung des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Kurzschlussanomalie des Gassensors 2 unabhängig davon durchgeführt werden kann, ob der Gassensor 2 sich im Niedrigtemperaturzustand (Schritt S6) oder im Hochtemperaturzustand (Schritt S16) befindet, wie dies oben beschrieben ist.
  • Das heißt, in diesem System 1 kann die Beurteilung des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Kurzschlussanomalie des Gassensors 2 nicht nur dann durchgeführt werden, wenn die Innenwiderstände der Sauerstoffpumpzelle 14 und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 niedrig sind (wenn die Temperatur des Gassensors 2 hoch ist), sondern auch dann, wenn die Innenwiderstände dieser Zellen hoch sind (wenn die Temperatur des Gassensors 2 niedrig ist).
  • In diesem System 1 kann dementsprechend ungeachtet der Temperatur des Gassensors 2 das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie des Gassensors 2 durch das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses beurteilt werden (Schritt S6 und Schritt S16).
  • Da die Beurteilung, ob das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 sämtlich gleich dem Prüfpotential Vex sind, vom Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses vorgenommen wird (Schritt S6 und Schritt S16), kann im Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie des Gassensors 2 richtig beurteilt werden. Das liegt darin begründet, dass, falls kein Kurzschluss aufgetreten ist, bei Anlegen des Prüfpotentials Vex an den zweiten Anschluss, das erste Anschlusspotential V1, das zweite Anschlusspotential V2 und das dritte Anschlusspotential V3 aufgrund des Vorhandenseins des ersten Widerstands R1 und des zweiten Widerstands R2 einen Wert gleich dem Prüfpotential Vex annehmen.
  • Das Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel (Schritt S8 und Schritt S23) zum Beurteilen des Kurzschlusszustands, der den Ort des Auftretens einer Kurzschlussanomalie und das Ende des Kurzschlusses umfasst, wenn der Gassensor 2 sich im Niedrigtemperaturzustand befindet. Damit ist es möglich, nicht nur das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie, sondern auch den Kurzschlusszustand zu beurteilen und dies an die Motorsteuerung 100 zu melden (Schritt S9 und Schritt S25).
  • Im Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform beurteilt das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel (Schritt S8 und Schritt S23) insgesamt sechs Zustandstypen, zu denen drei Masseschlusszustände und drei Leistungskurzschlusszustände gehören, anhand des ersten Anschlusspotentials V1, des zweiten Anschlusspotentials V2 und des dritten Anschlusspotentials V3. Bei Eintreten einer Kurzschlussanomalie kann somit ihr Kurzschlusszustand richtig beurteilt werden.
  • Im Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel (Schritt S8 und Schritt S23) anhand des ersten Anschlusspotentials V1 bis dritten Anschlusspotentials V3 sechs Zustandstypen voneinander. Somit können die sechs Typen von Kurzschlusszuständen richtig beurteilt werden.
  • Im Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform wird für den Fall, dass der Start kein Warmneustart ist, das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie in einem Zustand beurteilt, in dem der Gassensor 2 sich im Niedrigtemperaturzustand befindet (Schritt S6), und wenn geurteilt wird, dass der Gassensor 2 eine Kurzschlussanomalie aufweist, werden unverzüglich nach der Beurteilung der Ort, an dem die Kurzschlussanomalie aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses (Kurzschlusszustand) bestimmt (Schritt S8). Für den Fall, dass der Start ein Warmneustart ist, wird das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie des Gassensors 2 in einem Zustand beurteilt, in dem der Gassensor 2 sich nach dem Warmneustart im Hochtemperaturzustand befindet (Schritt S16), und wenn geurteilt wird, dass der Gassensor 2 eine Kurzschlussanomalie aufweist, wird gewartet, bis der Gassensor 2 den Niedrigtemperaturzustand annimmt, und dann der Ort, an dem die Kurzschlussanomalie aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses (Kurzschlusszustand) bestimmt (Schritte S18 und S19).
  • Für den Fall, dass keine Kurzschlussanomalie aufgetreten ist, kann infolgedessen das System zu dem Schritt übergehen (Drahtbruchdiagnose), der sich an die im Hochtemperaturzustand des Gassensors 2 vorgenommene Kurzschlussanomalie-Diagnose anschließt. Hinzu kommt, dass, immer noch für den Fall eines Warmneustarts, die Schritte bis zum Beurteilen des Kurzschlusszustands ordnungsgemäß ausgeführt werden können.
  • Im Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform wird das Vorliegen/Nichtvorliegen einer Kurzschlussanomalie beurteilt, wenn eine Kurzschlussanomalie-Diagnoseschaltzeit während des Betriebs des Gassensors 2 eintritt, d. h. wenn der Gassensor 2 im aktiven Zustand arbeitet (Schritt S16), und wenn geurteilt wird, dass der Gassensor 2 eine Kurzschlussanomalie aufweist, werden der Ort, an dem die Kurzschlussanomalie aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses (Kurzschlusszustand) beurteilt (Schritt S23), nachdem so lange gewartet wurde, bis der Gassensor 2 den Niedrigtemperaturzustand einnimmt (Schritte S18 und S19).
  • Auf dieser Grundlage kann in diesem System 1 außerdem der Kurzschlusszustand nicht nur nach dem Start des Systems 1 beurteilt werden, sondern auch in einem Zeitraum, in dem der Gassensor 2 in Betrieb ist.
  • Für den Fall, dass das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses (Schritt S6 und Schritt S16) zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt, wird im Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform das Anlegen des Prüfpotentials Vex durch Schritt S7, Schritt S17 und Schritt S24 unterbrochen (wird der vierte Schalter SW4 ausgeschaltet) (erstes Ausschaltmittel). Im Ergebnis wird bei Vorliegen einer Kurzschlussanomalie das Prüfpotential Vex nicht weiter an den zweiten Anschluss T2 angelegt.
  • Für den Fall, dass das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses (Schritt S6 und Schritt S16) zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt, werden im Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform auch der erste Schalter SW1 und der zweite Schalter SW2 ausgeschaltet, wodurch die erste Schaltung 45 und die zweite Schaltung 46 getrennt werden. Bei einer Kurzschlussanomalie des Gassensors 2 werden infolge dessen die von der ersten Schaltung 45 und der zweiten Schaltung 46 zwischen den Anschlüssen (erster Anschluss T1 bis dritter Anschluss T3) des Gassensors 2 hergestellten Verbindungen unterbrochen, wodurch die Zustände des ersten Anschlusses T1 bis dritten Anschlusses T3 zu den Anfangszuständen vor Ausführung der Kurzschlussanomalie-Diagnose zurückgesetzt werden können.
  • Falls die Beurteilung ergibt, dass der Gassensor 2 eine Kurzschlussanomalie aufweist, wird im Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform der Zustand, in dem der an die Sauerstoffpumpzelle 14 geführte Pumpstrom Ip und an die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 geführte Erfassungszellstrom (Kleinstrom Icp usw.) unterbrochen sind, aufrechterhalten (Schritt S7, Schritt S17 und Schritt S24). Dadurch ist es möglich, an der Sauerstoffpumpzelle 14 und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 das Auftreten von Schwärzungen zu verhindern, die sonst auftreten würden, wenn der Pumpstrom Ip und/oder der Kleinstrom Icp während des Zustands einer fortbestehenden Kurzschlussanomalie zugeführt wird.
  • Der Operationsverstärker 44, der als Prüfpotentialschaltung zum Anlegen des Prüfpotentials Vex dient, dient im Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform auch als Referenzpotentialschaltung zum Anlegen des Referenzpotentials Vref, nachdem der Gassensor 2 aktiviert ist (Prüfpotential Vex = Referenpotential Vref = +2,5 V). Dadurch ist es unnötig, eine fest zugeordnete Prüfpotentialschaltung zur Kurzschlussanomalie-Diagnose vorzusehen.
  • Für den Fall, dass geurteilt wird, dass der Gassensor 2 eine Kurzschlussanomalie aufweist, wird im Gassensorsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform das Anlegen des Referenzpotentials Vref (= Prüfpotential Vex) beendet (Schritt S7, Schritt S17 und Schritt S24). Dadurch ist es möglich, an der Sauerstoffpumpzelle 14 und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle 24 das Auftreten von Schwärzungen zu verhindern, die sonst auftreten würden, wenn das Referenzpotential Vref (= Prüfpotential Vex) während des Zustands einer fortbestehenden Kurzschlussanomalie angelegt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde anhand der Ausführungsform beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und durch entsprechende Änderungen angewendet werden kann, ohne dass dadurch der Umfang der Erfindung verlassen wird.
  • In der Ausführungsform ist der Gassensor 2 beispielsweise ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Vollbereichssensor), der die Konzentration an Sauerstoff (Luft-Kraftstoff-Verhältnis) im Abgas EG (zu messendes Gas) erfasst. Der ”Gassensor” ist jedoch nicht auf den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor beschränkt und kann ein NOx-Sensor zum Erfassen der Stickstoffoxidkonzentration (NOx) sein.
  • Der Sensorsteuerungsabschnitt 40 kann auch in die Motorsteuerung (ECU) 100 eingebaut sein.
  • Im Gassensorsystem 1 der Ausführungsform wird der Sensorsteuerungsabschnitt 40 durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) gebildet, die den digitalen Signalprozessor 30 umfasst, und die PID-Regelung des Pumpstroms Ip wird nach einem Digitalschema ausgeführt.
  • Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf ein Gassensorsystem angewendet werden, das einen Sensorsteuerungsabschnitt aufweist, der aus einer ASIC mit analoger PID-Schaltung und einem separat bereitgestellten Mikroprozessor besteht und in dem die PID-Regelung nach einem Analogschema erfolgt.
  • Das erste Wartemittel und das zweite Wartemittel zum Abwarten des Niedrigtemperaturzustands des Gassensors 2 unterbrechen in der Ausführungsform die Stromzufuhr zum Heizelement-Abschnitt 80 und warten bis zum Ablauf einer vorherbestimmten Abkühlwartezeit (zum Beispiel 60 Sekunden) (Schritte S18 und S19). Die Ausführungsform kann jedoch so geändert werden, dass sie beurteilt, ob die Temperatur des Gassensors 2 hoch oder niedrig ist oder ob der Gassensor 2 tatsächlich den Niedrigtemperaturzustand erreicht hat, beispielsweise durch Erfassen der Temperatur des Gassensors 2 mit Hilfe eines Temperaturfühlers.
  • Bezugszeichenliste
    • ENG
    Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor)
    EP
    Abgasrohr
    EG
    Abgas (zu messendes Gas)
    100
    Motorsteuerung (ECU)
    1
    Gassensorsystem
    2
    Gassensor
    3
    Sensorelement-Abschnitt
    14
    Sauerstoffpumpzelle
    12
    erste Pumpelektrode
    16
    zweite Pumpelektrode
    24
    Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle
    28
    erste Erfassungselektrode
    22
    zweite Erfassungselektrode
    20
    Messkammer
    26
    Referenzsauerstoffkammer
    80
    Heizelement-Abschnitt
    Ip
    Pumpstrom
    Icp
    Kleinstrom (Erkennungszellstrom)
    T1
    erster Anschluss
    T2
    zweiter Anschluss
    T3
    dritter Anschluss
    L1
    erste Verdrahtungsleitung
    L2
    zweite Verdrahtungsleitung
    L3
    dritte Verdrahtungsleitung
    V1
    erstes Anschlusspotential
    V2
    zweites Anschlusspotential
    V3
    drittes Anschlusspotential
    Vref
    Referenzpotential
    Vex
    Prüfpotential
    30
    digitaler Signalprozessor
    40
    Sensorsteuerungsabschnitt
    41
    A/D-Wandler (erste Anschlusspotential-Erfassungsschaltung)
    42
    A/D-Wandler (zweite Anschlusspotential-Erfassungsschaltung)
    43
    A/D-Wandler (dritte Anschlusspotential-Erfassungsschaltung)
    44
    Operationsverstärker (Prüfpotentialschaltung, Referenzpotentialschaltung)
    45
    erste Schaltung
    R1
    erster Widerstand
    R1r
    erster Widerstandwert
    R1c
    Widerstandswert der ersten Schaltung
    SW1
    erster Schalter
    46
    zweite Schaltung
    R2
    zweiter Widerstand
    R2r
    zweiter Widerstandswert
    R2c
    Widerstandswert der zweiten Schaltung
    SW2
    zweiter Schalter
    47
    D/A-Wandler (Pumpstrom-Ausgangsschaltung)
    48
    D/A-Wandler (Erkennungszellstrom-Ausgangsschaltung)
    SW3
    dritter Schalter (zweiter Stromschalter)
    SW4
    vierter Schalter (erster Potentialschalter, zweiter Potentialschalter)
    SW5
    fünfter Schalter (erster Stromschalter)
    S1
    Warmneustart-Beurteilungsmittel
    S5, S15, S22
    Anschlusspotentialerkennungsmittel
    S6, S16
    Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses
    S8 (S801–S818), S23 (S2301–S2320)
    Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel
    S18–S19
    erstes Wartemittel, zweites Wartemittel
    S7, S17, S24
    erstes Ausschaltmittel, erstes Ausschaltzustands-Aufrechterhaltungsmittel, zweites Ausschaltzustands-Aufrechterhaltungsmittel, viertes Ausschaltmittel
    S2, S12
    zweites Ausschaltmittel, drittes Ausschaltmittel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2006-47278 [0006]

Claims (14)

  1. Gassensorsystem, umfassend: einen Gassensor mit einer Sauerstoffpumpzelle, die mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss elektrisch kommuniziert, und einer Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle, die mit dem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss kommuniziert; und einen Sensorsteuerungsabschnitt, der eine erste Anschlusspotential-Erfassungsschaltung zum Erfassen eines ersten Anschlusspotentials des ersten Anschlusses, eine zweite Anschlusspotential-Erfassungsschaltung zum Erfassen eines zweiten Anschlusspotentials des zweiten Anschlusses und eine dritte Anschlusspotential-Erfassungsschaltung zum Erfassen eines dritten Anschlusspotentials des dritten Anschlusses umfasst und der den Gassensor über den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss steuert, wobei der Sensorsteuerungsabschnitt umfasst: eine Prüfpotentialschaltung zum Anlegen eines vorherbestimmten Prüfpotentials, das höher ist als ein Massepotential und niedriger als ein Stromversorgungspotential einer im Sensorsteuerungsabschnitt für die Steuerung verwendeten Stromversorgung, an den zweiten Anschluss; eine erste Schaltung zur trennbaren Verbindung des ersten Anschlusses mit dem zweiten Anschluss, wobei die erste Schaltung einen Widerstand aufweist, der niedriger ist als ein Eingangswiderstand der ersten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung, niedriger ist als ein Innenwiderstand der Sauerstoffpumpzelle in einem Zustand, in dem die Sauerstoffpumpzelle keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweist, und höher ist als der Innenwiderstand der Sauerstoffpumpzelle in einem Zustand, in dem der Gassensor sich in einem aktiven Zustand befindet; eine zweite Schaltung zur trennbaren Verbindung des zweiten Anschlusses mit dem dritten Anschluss, wobei die zweite Schaltung einen Widerstand aufweist, der niedriger ist als ein Innenwiderstand der dritten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung, niedriger ist als ein Innenwiderstand der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle in einem Zustand, in dem die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle keine Sauerstoff-Ionenleitfähigkeit aufweist, und höher ist als der Innenwiderstand der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle in einem Zustand, in dem der Gassensor sich im aktiven Zustand befindet; und Anschlusspotential-Erfassungsmittel zum Erfassen des ersten Anschlusspotentials, des zweiten Anschlusspotentials und des dritten Anschlusspotentials mit Hilfe der ersten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung, der zweiten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung und der dritten Anschlusspotential-Erfassungsschaltung in einem Zustand, in dem das Prüfpotential an den zweiten Anschluss angelegt ist und die erste Schaltung und die zweite Schaltung verbunden sind.
  2. Gassensorsystem nach Anspruch 1, wobei der Sensorsteuerungsabschnitt umfasst: Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses zum Beurteilen anhand des von den Anschlusspotential-Erfassungsmitteln erfassten ersten Anschlusspotentials, zweiten Anschlusspotentials und dritten Anschlusspotentials, ob eine Kurzschlussanomalie des Gassensors vorliegt oder nicht vorliegt.
  3. Gassensorsystem nach Anspruch 2, wobei das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses beurteilt, ob das erfasste erste Anschlusspotential, das erfasste zweite Anschlusspotential und das erfasste dritte Anschlusspotential alle gleich dem Prüfpotential sind oder nicht.
  4. Gassensorsystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Sensorsteuerungsabschnitt umfasst: ein Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel, das betreibbar ist, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses zu dem Urteil kommt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt, zum Beurteilen eines Kurzschlusszustands, der den Ort, an dem die Kurzschlussanomalie des Gassensors aufgetreten ist, und das Ende des Kurzschlusses umfasst, anhand des von den Anschlusspotential-Erfassungsmitteln erfassten ersten Anschlusspotentials, zweiten Anschlusspotentials und dritten Anschlusspotentials, wenn der Gassensor sich in einem Niedrigtemperaturzustand befindet, in dem die Temperatur niedriger ist als im aktiven Zustand.
  5. Gassensorsystem nach Anspruch 4, wobei das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel anhand des erfassten ersten Anschlusspotentials, des erfassten zweiten Anschlusspotentials und des erfassten dritten Anschlusspotentials sechs Typen von Kurzschlusszuständen beurteilt, wobei die sechs Typen von Kurzschlusszuständen Folgendes umfassen: einen ersten Masseschlusszustand, in dem eine erste Verdrahtungsleitung zur Verbindung der Sauerstoffpumpzelle mit dem ersten Anschluss gegen das Massepotential kurzgeschlossen ist, einen zweiten Masseschlusszustand, in dem eine zweite Verdrahtungsleitung zur Verbindung der Sauerstoffpumpzelle und der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle mit dem zweiten Anschluss gegen das Massepotential kurzgeschlossen ist, einen dritten Masseschlusszustand, in dem eine dritte Verdrahtungsleitung zur Verbindung der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle mit dem dritten Anschluss gegen das Massepotential kurzgeschlossen ist, einen ersten Leistungskurzschlusszustand, in dem die erste Verdrahtungsleitung gegen ein Stromversorgungspotential kurzgeschlossen ist, einen zweiten Leistungskurzschlusszustand, in dem die zweite Verdrahtungsleitung gegen das Stromversorgungspotential kurzgeschlossen ist, und einen dritten Leistungskurzschlusszustand, in dem die dritte Verdrahtungsleitung gegen das Stromversorgungspotential kurzgeschlossen ist.
  6. Gassensorsystem nach Anspruch 5, wobei das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel anhand des erfassten ersten Anschlusspotentials, des erfassten zweiten Anschlusspotentials und des erfassten dritten Anschlusspotentials urteilt, dass der Gassensor sich im ersten Masseschlusszustand befindet, wenn das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential gleich dem Prüfpotential sind und das erste Anschlusspotential niedriger als das Prüfpotential ist, dass der Gassensor sich im zweiten Masseschlusszustand befindet, wenn das erste Anschlusspotential, das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential sämtlich niedriger als das Prüfpotential sind, dass der Gassensor sich im dritten Masseschlusszustand befindet, wenn das erste Anschlusspotential und das zweite Anschlusspotential gleich dem Prüfpotential sind und das dritte Anschlusspotential niedriger als das Prüfpotential ist, dass der Gassensor sich im ersten Leistungskurzschlusszustand befindet, wenn das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential gleich dem Prüfpotential sind und das erste Anschlusspotential höher als das Prüfpotential ist, dass der Gassensor sich im zweiten Leistungskurzschlusszustand befindet, wenn das erste Anschlusspotential, das zweite Anschlusspotential und das dritte Anschlusspotential sämtlich höher als das Prüfpotential sind, und dass der Gassensor sich im dritten Leistungskurzschlusszustand befindet, wenn das erste Anschlusspotential und das zweite Anschlusspotential gleich dem Prüfpotential sind und das dritte Anschlusspotential höher als das Prüfpotential ist.
  7. Gassensorsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Sensorsteuerungsabschnitt Folgendes umfasst: Warmneustart-Beurteilungsmittel zum Beurteilen unmittelbar nach Start des Systems, ob der Start des Systems ein Warmneustart ist oder nicht; und erstes Wartemittel zum Warten, dass der Gassensor den Niedrigtemperaturzustand einnimmt, vor Ausführen der Beurteilung durch das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel, wenn das Warmneustart-Beurteilungsmittel urteilt, dass der Start der Warmneustart ist, und das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses urteilt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt.
  8. Gassensorsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Sensorsteuerungsabschnitt Folgendes umfasst: zweites Wartemittel zum Warten, dass der Gassensor den Niedrigtemperaturzustand annimmt, vor Ausführen der Beurteilung durch das Kurzschlusszustands-Beurteilungsmittel, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses urteilt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt, während der Gassensor im aktiven Zustand arbeitet.
  9. Gassensorsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Sensorsteuerungsabschnitt Folgendes umfasst: einen ersten Potentialschalter zum Zulassen des Anlegens des Prüfpotentials von der Prüfpotentialschaltung an den zweiten Anschluss; und erstes Ausschaltmittel zum Ausschalten des ersten Potentialschalters, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses urteilt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt.
  10. Gassensorsystem nach Anspruch 9, wobei das erste Ausschaltmittel den ersten Potentialschalter ausschaltet und die erste Schaltung und die zweite Schaltung trennt.
  11. Gassensorsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei der Gassensor intern eine Messkammer, in die ein zu messendes Gas eingeleitet wird, und eine Referenzsauerstoffkammer, in der eine Sauerstoff-Bezugsatmosphäre geschaffen wird, aufweist; die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle eine erste Erfassungselektrode, die der Referenzsauerstoffkammer gegenüber liegt und elektrisch mit dem dritten Anschluss kommuniziert, und eine zweite Erfassungselektrode, die der Messkammer ausgesetzt ist und elektrisch mit dem zweiten Anschluss kommuniziert, aufweist; und der Sensorsteuerungsabschnitt Folgendes umfasst: eine Erfassungszellstrom-Ausgangsschaltung zum Zuführen eines Erfassungszellstroms über den dritten Anschluss an die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle, einen ersten Stromschalter zum Zulassen und Unterbrechen der Zufuhr des Erfassungszellstroms von der Erfassungszellstrom-Ausgangsschaltung über den dritten Anschluss an die Sauerstoffkonzentrations-Erfassungszelle, zweites Ausschaltmittel zum Ausschalten des ersten Stromschalters wenigstens in einem Zeitraum, in dem das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses beurteilt, ob eine Kurzschlussanomalie vorliegt oder nicht vorliegt, und erstes Ausschaltzustands-Aufrechterhaltungsmittel, um den ersten Stromschalter im ausgeschalteten Zustand zu halten, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses urteilt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt.
  12. Gassensorsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei der Gassensor intern eine Messkammer aufweist, in die ein zu messendes Gas eingeleitet wird; die Sauerstoffpumpzelle eine erste Pumpelektrode, die außerhalb der Messkammer angeordnet ist und elektrisch mit dem ersten Anschluss kommuniziert, und eine zweite Pumpelektrode, die der Messkammer ausgesetzt ist und elektrisch mit dem zweiten Anschluss kommuniziert, aufweist; und der Sensorsteuerungsabschnitt Folgendes umfasst: eine Pumpstrom-Ausgangsschaltung zum Zuführen eines Pumpstroms über den ersten Anschluss an die Sauerstoffpumpzelle, einen zweiten Stromschalter zum Zulassen und Unterbrechen der Zufuhr des Pumpstroms von der Pumpstrom-Ausgangsschaltung über den ersten Anschluss an die Sauerstoffpumpzelle, drittes Ausschaltmittel zum Ausschalten des zweiten Stromschalters wenigstens in einem Zeitraum, in dem das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses beurteilt, ob eine Kurzschlussanomalie vorliegt oder nicht vorliegt, und zweites Ausschaltzustands-Aufrechterhaltungsmittel, um den zweiten Stromschalter im ausgeschalteten Zustand zu halten, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses urteilt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt.
  13. Gassensorsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei die Prüfpotentialschaltung auch als Referenzpotentialschaltung arbeitet, die ein Referenzpotential an den zweiten Anschluss anlegt, nachdem der Gassensor aktiviert ist.
  14. Gassensorsystem nach Anspruch 13, wobei der Sensorsteuerungsabschnitt Folgendes umfasst: einen zweiten Potentialschalter zum Zulassen und Unterbrechen des Anlegens des Prüfpotentials und des Referenzpotentials von der Referenzpotentialschaltung an den zweiten Anschluss, und viertes Ausschaltmittel zum Ausschalten des zweiten Potentialschalters, wenn das Beurteilungsmittel für das Vorliegen/Nichtvorliegen eines Kurzschlusses urteilt, dass eine Kurzschlussanomalie vorliegt.
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