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1. Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor, die die
Konzentration einer bestimmten Komponente im Abgas eines Verbrennungsmotors
erfassen kann, und insbesondere betrifft sie solch eine Temperatursteuervorrichtung
für einen
Abgassensor, die dazu angeordnet ist, mit einer Vorrichtung verwendet
zu werden, die einen elektrischen Heizer bzw. Erwärmer in
der Nähe
des Abgassensors aufweist, um ihn zu einem frühen Zeitpunkt unmittelbar nach
dem Starten eines Verbrennungsmotors zu aktivieren, und die dazu
in der Lage ist, den Abgassensor zu heizen, um so dessen Temperatur
ohne Verzug auf eine Aktivierungstemperatur zu erhöhen, während sie
eine Beschädigung
durch schnelle Erkaltung oder Beschädigung durch schnelle Erhitzung
(Beschädigung
durch thermischen Schock) des Abgassensors und/oder des elektrischen
Heizers aufgrund eines Bespritzens oder Besprühens von in dem Abgas während eines Kaltstarts
des Motors enthaltener kondensierter Feuchtigkeit (dampfförmigen Wasser)
verhindert.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Allgemein bekannt ist das Verfahren,
die Sauerstoffkonzentration im Abgas eines Verbrennungsmotors bzw.
einer Verbrennungskraftmaschine zu erfassen, um das Luft-Kraftstoffverhältnis (d.h. das
Verhältnis
von Luft zu Kraftstoff) einer dem Verbrennungsmotor bereitgestellten
Mischung durch Rückkopplung
zu steuern, wodurch das Abgas gereinigt wird und der Kraftstoffverbrauch
verbessert wird.
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In diesem Fall ist es, um die Rückkopplungssteuerung
des Luft-Kraftstoffverhältnisses
genau durchzuführen,
notwendig, die Temperatur eines Abgassensors in dessen Aktivierungsbereich
(ungefähr 800°C) zu halten,
um die Erfassungscharakteristik einer Sauerstoffkonzentration zu
stabilisieren.
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Demzufolge wurde in der Vergangenheit eine
Temperatursteuervorrichtung für
einen Abgassensor vorgeschlagen, bei der die Energieversorgung eines
in den Abgassensor integrierten keramischen Heizers gesteuert wird,
um die Temperatur des Abgassensors auf einem konstanten Pegel zu
halten (ungefähr
800°C).
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Zusätzlich ist es wünschenswert,
den Abgassensor schnell auf eine geeignete Aktivierungstemperatur
bei einem Start des Verbrennungsmotors zu heizen.
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Ein Verfahren zum Erfassen der Temperatur eines
Abgassensors als eine grundlegende Technik solch einer Art von Steuervorrichtung
kann beispielsweise der japanischen offengelegten Patentanmeldung
Nr. 2002-21631 (erstes Dokument des Standes der Technik) mit dem
Titel „Heater
Control Apparatus for the Exhaust Gas Sensor" entnommen werden.
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Bei der in dieser Veröffentlichung
beschriebenen Vorrichtung wurde ein Verfahren zum Erfassen des internen
Widerstandswertes eines Abgassensors und zum Schätzen der Temperatur des Abgassensors
basierend auf dem so erfassten inneren Widerstandswert angewendet,
und ein weiteres Verfahren zum Erfassen der Umgebungstemperatur
eines Abgassensors durch Messen des Widerstandswerts eines in den
Abgassensor integrierten Heizers.
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Zusätzlich offenbart die veröffentlichte
japanische Patentanmeldung Nr. 2002-48763 (zweites Dokument des
Standes der Technik) mit dem Titel „Heater Control Apparatus
for Gas Concentration Sensor" ein
Verfahren zum Durchführen
Vorheizsteuerung eines Heizers in Übereinstimmung mit einer reduzierten
Spannung während
eines Startens eines Verbrennungsmotors, um so ein schnelles Erhitzen des
Heizers zum Zeitpunkt eines Kaltstarts zu verhindern, wodurch eine
Beschädigung
von Elementen des Heizers aufgrund eines thermischen Schocks während einer
schnellen Erhitzung vermieden wird.
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Darüber hinaus offenbart die veröffentlichte japanische
Patentanmeldung Nr. 2001-73827 (drittes Dokument des Standes der
Technik) mit dem Titel „Exhaust
Gas Sensor and Control Apparatus Therefore" ein Verfahren zum Verwenden einer Doppelstruktur-Schutzeinrichtung,
eines SchutzeinrichtungsHeizers und eines SensorHeizers in Kombination
miteinander, um so eine Beschädigung
von Elementen des Heizers aufgrund eines thermischen Schocks durch
schnelle Abkühlung,
aufgrund eines Besprühens
oder Bespritzens mit kondensiertem Wasser zum Zeitpunkt eines Kaltstarts
zu verhindern.
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Darüber hinaus offenbart die offengelegte
japanische Patentanmeldung Nr. 2001-41923 (viertes Dokument des
Standes der Technik) mit dem Titel „Oxygen Concentration Detection
Apparatus" eine Einrichtung
zum Bestimmen des Vorhandenseins oder der Abwesenheit von kondensiertem
Wasser und eine Steuereinrichtung zum Begrenzen einer Energieversorgung
für einen
Heizer, um eine Beschädigung
von Elementen des Heizers aufgrund eines thermischen Schocks durch
schnelle Abkühlung
aufgrund eines Besprühens
oder Bespritzens mit kondensiertem Wasser zum Zeitpunkt eines Kaltstarts
eines Verbrennungsmotors zu verhindern.
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Im ersten und zweiten oben identifizierten Dokument
des Standes der Technik wird jedoch ein thermischer Schock aufgrund
von schneller Abkühlung
durch Fließwasser,
aufgrund eines Besprühens oder
Bespritzens mit kondensiertem Wasser beim Kaltstart, nicht erwähnt, und
somit ist es unmöglich, eine
Beschädigung
von Elementen des Heizers während
eines Kaltstarts zu verhindern.
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Weiter wird in dem oben erwähnten dritten und
vierten Dokument des Standes der Technik ein thermischer Schock
aufgrund einer schnellen Erhitzung des Heizers beim Motorstarten
nicht erläutert, und
somit ist es ebenso unmöglich,
eine Heizerelementbeschädigung
aufgrund einer schnellen Erhitzung zu verhindern.
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Da eine Aktivierung eines Abgassensors
zu einem frühen
Zeitpunkt während
eines Startens eines Verbrennungsmotors für eine Beschädigung am Abgassensor
selbst und an einem elektrischen Heizer aufgrund von thermischen
Schock verantwortlich ist, wie dies wohlbekannt ist, ist es besonders schwierig,
eine frühe
Aktivierung eines Abgassensors zu erzielen, wie auch die Verhinderung
einer Beschädigung
von Elementen des Sensors und des Heizers (d.h. dieses sind Aufgaben,
die miteinander in Konflikt stehende Probleme zur Folge haben).
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Beispielsweise sind im dritten Dokument
des Standes der Technik zweit Arten einer Heizersteuerung erforderlich,
und somit weist die Vorrichtung insgesamt eine komplizierte Struktur
auf, was eine Erhöhung
von Kosten zur Folge hat.
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Bei den bekannten Abgassensortemperatur-Steuervorrichtungen
wurde eine Mehrzahl von Verbesserungen vorgeschlagen, wie sie oben
erwähnt
wurden, es besteht jedoch immer noch das gemeinsame Problem, dass
es unmöglich
ist, die Verhinderung einer Beschädigung eines Abgassensors und
eines elektrischen Heizers wie auch die frühe Aktivierung des Abgassensors
gemeinsam zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung soll die
oben erläuterten
Probleme lösen,
und weist als eine primäre Aufgabe
auf, eine Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor bereitzustellen,
der mit einer Steuereinrichtung für einen elektrischen Heizer
ausgerüstet
ist, der dessen Aktivierungstemperatur ohne Verzug bzw. schnell
erreichen kann, während
er eine Beschädigung
des Abgassensors und des elektrischen Heizers durch schnelle Abkühlung und
schnelle Erhitzung verhindern kann.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor bereitzustellen,
der mit einer Steuereinrichtung für einen elektrischen Heizer
ausgerüstet
ist, erforderlich dazu, eine Verschmutzungs- oder „Fouling"-Verschlechterung
des Abgassensors zu verhindern, auch wenn es unmöglich wird, Abgas aufgrund
eines Kurzschlusses, eines geöffneten Kreises,
oder eines Bruchs einer Verdrahtung oder ähnliches zu erfassen, trotz
der Tatsache, dass der Abgassensor selbst in einem Normalzustand
arbeitet.
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Unter Berücksichtigung der obigen Aufgaben liegt
in Übereinstimmung
mit einem Gesichtspunkt die vorliegende Erfindung in einer Temperatursteuervorrichtung
für einen
Abgassensor, die an einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors angebracht
bzw. befestigt ist, um die Konzentration einer bestimmten Komponente
eines Abgases darin zu erfassen. Die Vorrichtung umfasst: einen
elektrischen Heizer bzw. Erwärmer
zum Heizen bzw. Erwärmen
des Abgassensors; ein Schaltelement, in Serie mit dem elektrischen
Heizer verbunden, um eine elektrische Energieversorgung zu dem elektrischen
Heizer an- und auszuschalten;
und ein Temperatursteuerabschnitt zum Durchführen einer An/Aussteuerung
des Schaltelements, um so die Temperatur des Abgassensors auf einem
vorgegebenen Wert zu halten. Der Temperatursteuerabschnitt enthält: einen
Heizsteuerabschnitt zum Durchführung
einer Heizsteuerung des Abgassensors in Übereinstimmung mit der Temperatur
des Abgassensors; einen ersten Vorheizabschnitt bzw. Vorwärmerabschnitt
und einen zweiten Vorheizer bzw. Vorwärmer zum Vorheizen des Abgassensors
beim Starten des Verbrennungsmotors. Der Heizsteuerabschnitt enthält: einen
Widerstandswertmessabschnitt zum Messen eines Widerstandswerts des
Abgassensors oder eines Widerstandswerts des elektrischen Heizers;
einen Temperaturbestimmungsabschnitt, zum Bestimmen, basierend auf
dem Widerstandswert des Abgassensors oder des Widerstandswerts des
elektrischen Heizers, ob die Temperatur des Abgassensors im Bereich
bzw. in der Nähe einer
geeigneten Aktivierungstemperatur davon ist; und einen Rückkopplungssteuerungsabschnitt
zum Steuern des An/Aus-Zustands
des Schaltelements in Übereinstimmung
mit einer Korrelationscharakteristik einer Zieltemperatur und des
Widerstandswerts des Abgassensors oder des Widerstandswerts des
elektrischen Heizers mit der geeigneten Aktivierungstemperatur des
Abgassensors, die zur Zieltemperatur gemacht ist. Der erste Vorheizabschnitt
enthält
einen ersten Energieversorgungssteuerabschnitt zum Anlegen einer
ersten Spannung an den elektrischen Heizer während einer ersten Periode.
Der zweite Vorheizabschnitt enthält
einen zweiten Energieversorgungssteuerabschnitt zum Anlegen einer
zweiten Spannung, die höher
als die erste Spannung ist, an den elektrischen Heizer während einer
zweiten Periode, die der ersten Periode folgt. Der erste und der zweite
Vorheizabschnitt arbeiten vor dem Betrieb des Rückkopplungssteuerungsabschnitts.
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In Übereinstimmung mit einem weiteren
Gesichtspunkt ist die vorliegende Erfindung in einer Temperatursteuervorrichtung
für einen
Abgassensor verwirklicht, der an einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors
angebracht ist, um die Konzentration einer bestimmten Komponente
eines Abgases darin zu erfassen. Die Vorrichtung umfasst: einen
elektrischen Heizer zum Heizen des Abgassensors; ein Schaltelement,
das in Serie mit dem elektrischen Heizer verbunden ist, um die elektrische
Energieversorgung zu dem elektrischen Heizer an- und auszuschalten;
und ein Temperatursteuerabschnitt zum Durchführen einer An/Aussteuerung
der Schaltelemente, um so die Temperatur des Abgassensors auf einem
vorgegebenen Wert zu halten. Der Temperatursteuerabschnitt umfasst:
einen Heizsteuerabschnitt zum Durchführen einer Heizsteuerung des Abgassensors
in Übereinstimmung
mit der Temperatur des Abgassensors; und einen Vorheizabschnitt zum
Vorheizen des Abgassensors beim Starten des Verbrennungsmotors.
Der Heizsteuerabschnitt umfasst: einen Widerstandswertmessabschnitt
zum Messen eines Widerstandswerts des Abgassensors oder eines Widerstandswerts
des elektrischen Heizers; einen Temperaturbestimmungsabschnitt zum Bestimmen,
basierend auf dem Widerstandswert des Abgassensors oder des Widerstandswerts
des elektrischen Heizers, ob die Temperatur des Abgassensors im
Bereich einer geeigneten Aktivierungstemperatur davon ist; und einen
Rückkopplungssteuerungsabschnitt
zum Steuern des An/Aus-Zustands des
Schaltelements in Übereinstimmung
mit einer Korrelationscharakteristik einer Zieltemperatur und des
Widerstandswerts des Abgassensors oder des Widerstandswerts des
elektrischen Heizers mit der geeigneten Aktivierungstemperatur des
Abgassensors, die zur Zieltemperatur gemacht wird. Der Vorheizabschnitt
enthält
einen ersten Energieversorgungsabschnitt zum Anlegen einer Vorheizspannung an
den elektrischen Heizer in einer vorgegebenen Periode, und arbeitet
vor dem Betrieb des Rückführungssteuerungsabschnitts.
Der Heizsteuerabschnitt enthält:
einen Sensorleitungsanormalitätserfassungsabschnitt
zum Erfassen einer Anormalität
des Abgassensors; und einen Heizerhaltungsabschnitt zum Aufrechterhalten
einer Heizung des Abgassensors in Reaktion auf den Sensorleitungsanormalitätserfassungsabschnitt.
Der Sensorleitungsanormalitätserfassungsabschnitt
erzeugt ein Sensorleitungsanormalitätsbestimmungssignal bei Erfassung
eines Offen-Schaltungszustands oder eines Kurzschlusszustands einer
Signalleitung für
den Abgassensor. Der Heizerhaltungsabschnitt enthält einen
zweiten Energieversorgungssteuerabschnitt zum kontinuierlichen Anlegen
einer Erhaltungsspannung, die höher als
die Vorheizspannung ist, an den elektrischen Heizer bei einer Erzeugung
des Sensorleitungsanormalitätserfassungssignals.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich dem Fachmann
aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung, gesehen im Zusammenhang mit den begleitenden
Zeichnungen, sofort ergeben.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Blockdiagramm einer Temperatursteuervorrichtung für einen
Abgassensor gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Temperatursteuervorrichtung
für einen
Abgassensor gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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3 zeigt
eine erläuternde
Ansicht, die die Charakteristik der Spannung Vs über Batteriezellelementanschlüssen des
Abgassensors mit Bezug auf das Luft-Kraftstoffverhältnis A/F
einer Mischung in Übereinstimmung
mit dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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4 zeigt
eine erläuternde
Ansicht, die die Temperaturcharakteristik des Abgassensors mit Bezug
auf den Innenwiderstandswert R eines Sauerstoffkonzentrationszellenelements
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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5 zeigt
eine erläuternde
Ansicht, die die Charakteristik des Pumpstroms des Abgassensors mit
Bezug auf das Luft-Kraftstoffverhältnis A/F der Mischung in Übereinstimmung
mit dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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6 zeigt
eine erläuternde
Ansicht, die die Charakteristik der ersten effektiven Vorheizzeit
des Abgassensors mit Bezug auf die Temperatur eines Motorkühlwassers
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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7 zeigt
in einem Blockdiagramm eine Temperatursteuervorrichtung für einen
Abgassensor gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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8 zeigt
ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Temperatursteuervorrichtung
für einen
Abgassensor gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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9 erläutert in
einem Flussdiagramm detailliert eine Heizerwiderstandswert-Berechnungsbearbeitung
(Schritt 840) in 8.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsbeispiel 1
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1 zeigt
ein Blockdiagramm einer Temperatursteuervorrichtung für einen
Abgassensor gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und 2 veranschaulicht
in einem Flussdiagramm den Betrieb der Temperatursteuervorrichtung
für einen
Abgassensor gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die 3 bis 6 zeigen erläuternde
Ansichten, die den Betrieb der Temperatursteuerungsvorrichtung für einen
Abgassensor gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
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In 1 ist
die Temperatursteuervorrichtung allgemein mit einem Bezugszeichen 100a bezeichnet,
und hat die Funktion einer Kraftstoffinjektionssteuervorrichtung
für einen
Fahrzeugverbrennungsmotor bzw. irgendeiner Verbrennungskraftmaschine, und
wird von einer fahrzeugeigenen Batterie 101 mit 12 Volt
(im folgenden einfach als „Batterie" bezeichnet) mit
elektrischer Energie versorgt, beispielsweise durch einen Energieversorgungsschalter 102 und
einen Energieversorgungsanschluss 103.
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Eine Sensorschaltergruppe 104 enthält eine Mehrzahl
von wohlbekannten Sensoren wie beispielsweise einen Kurbelwellenwinkelsensor
zum Erfassen des Rotationswinkels oder der Position einer Motorkurbelwelle,
einen Rotationssensor zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit
(oder Anzahl von Rotationen pro Minute) des Verbrennungsmotors,
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Erfassen der Geschwindigkeit
eines Fahrzeugs, etc. und erzeugt entsprechende digitale An/Aus-Signale.
Die Sensorschaltergruppe 104 weist Ausgangsanschlüsse auf,
die mit einer Steueranschlussgruppe 105a der Temperatursteuervorrichtung 100a verbunden
sind.
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Eine analoge Sensorgruppe 106 enthält eine Mehrzahl
von Sensoren, die beispielsweise einen Luftflusssensor enthalten,
einen Beschleunigungssensor, einen Wassertemperatursensor, einen
Umgebungs- oder Außenlufttemperatursensor,
etc., und die jeweilig Spannungssignale in Übereinstimmung mit ihren erfassten
Pegeln erzeugen. Die analoge Sensorgruppe 106 weist Ausgangsanschlüsse auf, die
mit einer Steueranschlussgruppe 105b der Temperatursteuervorrichtung 100a verbunden
sind.
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Ein Abgassensor, allgemein durch
ein Bezugszeichen 107 bezeichnet, ist in einem Abgasrohr (nicht
gezeigt) des Verbrennungsmotors angeordnet, um die Konzentration
einer bestimmten Komponente des von dem Verbrennungsmotor abgegebenen
Abgases zu erfassen. Der Abgassensor 107 weist Ausgangsanschlüsse aus,
die mit einer Steueranschlussgruppe 105c der Temperatursteuervorrichtung 100a verbunden
sind.
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Eine elektrische Lastgruppe 108 enthält Stellglieder
für ein
elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil, eine Zündspule,
ein elektromagnetisches Übertragungsventil,
etc., und weist Ausgangsanschlüsse
auf, die mit einer Ausgangsanschlussgruppe 109a der Temperatursteuervorrichtung 100a verbunden
sind.
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Ein elektrischer Heizer bzw. Erwärmer 119 ist mit
einem Ausgangsanschluss 109b der Temperatursteuervorrichtung 100a verbunden.
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Der Abgassensor 107 enthält die folgenden Komponenten 110 bis 118.
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Ein Sauerstoffpumpelement (IpCell) 110 und ein
Sauerstoffkonzentrationszellenelement (VsCell) 111, die
jeweils aus festem Zirkoniumelektrolytmaterial hergestellt sind.
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Das Sauerstoffpumpelement 110 pumpt
hinaus oder liefert hinein in eine Gaserfassungskammer 113 (unterhalb
beschrieben) eine Menge von Sauerstoff entsprechend der Polarität (positiv
oder negativ) und einer Größe des Pumpstroms
Ip, der dorthin von einer Pumpstromsteuerschaltung 136 (später zu beschreiben)
geliefert wird.
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Zusätzlich erzeugt das Sauerstoffkonzentrationszellenelement 111,
basierend auf einem elektrischen Sauerstoffkonzentrationsbezugs-Erzeugungsstrom
Icp, geliefert von einer Sauerstoffkonzentrationsbezugserzeugungs-Stromversorgungsschaltung 131 (unterhalb
beschrieben), eine Spannung Vs über Batteriezellenelementanschlüssen (im
folgenden als Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung Vs
bezeichnet), was der Konzentration von Sauerstoff auf einer Seite
der Gaserfassungskammer 113 entspricht, wobei die Sauerstoffkonzentration
an einer Batteriezellenelementelektroden 117b (im folgenden
zu beschreiben) -Seite als ein Sauerstoffkonzentrationsbezugswert
gesetzt ist.
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Ein Paar von Gasführungswänden 112a, 112b besteht
aus einem porösen
Gasdiffusionsmaterial, und diese sind zwischen dem Sauerstoffpumpelement 110 und
dem Sauerstoffkonzentrationszellenelement 111 angeordnet.
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Die Gaserfassungskammer 113 wird
durch das Sauerstoffpumpelement 110, das Sauerstoffkonzentrationszellenelement 111 und
das Paar von Gasführungswänden 112a, 112b definiert.
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Pfeile 114a, 114b bezeichnen
die Richtung, in der das Abgas durch die Gaserfassungskammer 113 hindurchtritt.
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Wie durch die Pfeile 114a, 114b gezeigt,
wird ein Teil des Abgases von der Gasführungswand 112a in
die Gaserfassungskammer 113 eingeführt und wird durch die Gasführungswand 112b vom
Abgassensor 107 nach außen abgegeben.
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Ein Paar von Pumpelementelektroden 115a, 115b ist
an gegenüberliegenden
Oberflächen
des Sauerstoffpumpelements 110 in einander gegenüberliegendem
Bezug angeordnet.
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Eine Schutzschicht 116 bedeckt
die Pumpelementelektrode 115a.
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Ein Paar von Batteriezellenelementelektroden 117a, 117b sind
weiter an den gegenüberliegenden
Oberflächen
des Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111 in einander
gegenüberliegenden Bezug
angeordnet.
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Eine Schutzschicht 118 bedeckt
die Batteriezellenelementelektrode 117b.
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Die Elektroden 115a, 117b, 115b und 117a sind
jeweilig mit der Steueranschlussgruppe 105c der Temperatursteuervorrichtung 100a verbunden.
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Die Batteriezellenelementelektroden 117a, 117b des
Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111 sind mit der
Sauerstoffkonzentrationsbezugserzeugungs-Stromversorgungsschaltung 131 in
der Temperatursteuervorrichtung 100a, so dass sie die Batteriezellenelemente
zwischen Anschlussspannung Vs erzeugen, was der Sauerstoffkonzentration an
der Seite der Gaserfassungskammer 113 entspricht, wobei
die Batteriezellenelementelektrode 117b als ein Sauerstoffkonzentrationsbezug
gesetzt ist, basierend auf dem elektrischen Sauerstoffkonzentrationsbezugserzeugungsstrom
Icp, geliefert von der Sauerstoffkonzentrationsbezugserzeugungs-Stromversorgungsschaltung 131.
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Darüber hinaus sind die Pumpelementelektroden 115a, 115b des
Sauerstoffpumpelements 110 mit der Pumpstromsteuerschaltung 136 in
der Temperatursteuervorrichtung 100a verbunden, so dass das
Sauerstoffpumpelement 110 eine Menge von Sauerstoff aus
der Gaserfassungskammer 113 herauspumpt oder dort hinein
liefert, die der Polarität (positiv
oder negativ) und der Größe des von
der Pumpstromsteuerschaltung 136 gelieferten Pumpstroms
Ip entspricht.
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Als eine Folge davon wird der Sauerstoff
in der Gaserfassungskammer 113 von dort abgegeben oder
dort hinein eingebracht, so dass die Sauerstoffkonzentration der
Gaserfassungskammer 113 auf einen bestimmten Wert eingestellt
werden kann.
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Daher arbeitet der Abgassensor 107 als
ein linearer Sensor, der die Sauerstoffkonzentration der Gaserfassungskammer 113 durch
Erfassen des Pumpstroms messen kann.
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Der elektrische Heizer 119 kann
integriert mit dem Abgassensor 107 ausgebildet sein, und
besteht aus Keramik, wobei ein Ende mit einem entsprechenden Ausgangsanschluss 109b der
Temperatursteuervorrichtung 100a verbunden ist. Weiter,
obwohl dies hier nicht veranschaulicht ist, ist das andere Ende
des elektrischen Heizers 119 durch den Energieversorgungsschalter 102 mit
der Batterie 101 verbunden.
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Die Temperatursteuervorrichtung 100a enthält die folgenden
Komponenten 120a bis 127 und 130a bis 137.
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Insbesondere dient eine CPU 120a als
ein Mikroprozessor, einschließlich
eines ROM 121a als einem nicht flüchtigen Programmspeicher (z.B. Flash-Speicher,
etc.), und einem RAM 122 als einem Arithmetikberechnungsspeicher,
und arbeitet mit dem ROM 121a und dem RAM 122 zusammen.
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Das ROM (Programmspeicher) 121a arbeitet mit
der CPU 120a und dem RAM 122 zusammen, um als
eine Temperatursteuereinrichtung zum Steuern eines Schaltelements 125a auf
eine An/Aus Art und Weise zu steuern, um die Temperatur des Abgassensors 107 auf
einem vorgegebenen Wert zu halten.
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Die Temperatursteuereinrichtung enthält eine
Heizsteuereinrichtung zum Durchführen
einer Heizsteuerung mit dem Abgassensor 107 in Übereinstimmung
mit dessen Temperatur, und eine erste Vorheizeinrichtung (Vorwärmungsseinrichtung)
und eine zweite Vorheizeinrichtung (Vorwärmungsseinrichtung) zum Vorheizen
des Abgassensors 107 zu einem Zeitpunkt eines Startens
des Verbrennungsmotors.
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Weiter enthält die durch die CPU 120a gebildete
Temperatursteuereinrichtung eine Widerstandswertmesseinrichtung
zum Messen des Widerstandswertes des Abgassensors 107 oder
des elektrischen Heizers 119, und eine Temperaturbestimmungseinrichtung
zum Bestimmen, basierend auf dem durch die Widerstandswertmesseinrichtung
erfassten Widerstandswert, ob der Abgassensor 107 in der
Nähe einer
geeigneten Aktivierungstemperatur ist.
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Die Temperatursteuereinrichtung enthält weiter
eine Rückführungssteuereinrichtung
zum Steuern des An/Aus-Zustands des Schaltelements 125a in Übereinstimmung
mit der Korrelationscharakteristik einer Zieltemperatur und des
durch die Widerstandswertmesseinrichtung erfassten Widerstandswerte,
wobei die geeignete Aktivierungstemperatur des Abgassensors 107 als
Zieltemperatur verwendet wird.
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Die erste Vorheizeinrichtung enthält eine
erste Energieversorgungssteuereinrichtung zu Anlegen einer ersten
Spannung an den elektrischen Heizer 119 in einer ersten
Periode, und eine zweite Vorheizeinrichtung enthält eine zweite Energieversorgungssteuereinrichtung
zum Anlegen einer zweiten Spannung, die höher als die erste Spannung
ist, an den elektrischen Heizer 119 während einer zweiten Periode,
die der ersten Periode folgt. Die erste und die zweite Vorheizeinrichtung
arbeiten vor dem Betrieb oder der Stellung der Rückführungssteuereinrichtung.
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Eine Schnittstelle 123 stellt
eine Eingabeschaltung der CPU 120a dar, und weist eine
Spannungspegelumwandlungsfunktion auf, eine Rauschfilterfunktion,
und eine Datenauswahlfunktion für
dort hinein eingegebene Signale. Die Eingabesignale von der Sensorschaltergruppe 104 werden
in einen DI Anschluss (Eingangsanschluss für die Sensorschaltergruppe)
der CPU 120a durch die Schnittstelle 123 eingegeben.
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Ein Multikanal A/D Wandler 124a wandelt analoge
Eingangssignale von der analogen Sensorgruppe 106 in entsprechende
digitale Signale um, die dann an einen AI Anschluss (Eingangsanschluss
für die
analoge Eingangssignalgruppe) der CPU 120a eingegeben werden.
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Das Schaltelement 125a umfasst
einen mit einem DRH Anschluss (Ausgangsanschluss für ein Heizeransteuersignal)
der CPU 120a verbundenen Leistungstransistor. Das Schaltelement 125a wird durch
ein Steuersignal mit einem variablen An/Aus-Verhältnis (variables Tastverhältnis) von
der CPU 120a angesteuert, um die Versorgung von elektrischer
Energie zum elektrischen Heizer 119 zu steuern.
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Eine Schnittstelle 126 stellt
eine Ausgangsschaltung der CPU 120a bereit, und umfasst
einen Ausgangshaltespeicher und einen Leistungstransistor, etc..
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Die CPU 120a dient dazu,
die elektrische Lastgruppe 120a durch die Schnittstelle 126 zu
treiben und zu steuern.
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Eine Steuerenergieversorgung 127 wird
mit elektrischer Energie von der Batterie 101 durch den Energieversorgungsschalter 102 und
den Energieversorgungsanschluss 103 versorgt, um eine stabilisierte
Energieversorgung mit 5 Volt Gleichspannung bereitzustellen, um
elektrische Energie zu jeweiligen Schaltungselementen in der Temperatursteuervorrichtung 100a zu
führen.
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Eine Sensorschnittstellenschaltung,
allgemein mit Bezugszeichen 130a bezeichnet, ist an der Eingangsseite
mit dem Abgassensor 107 durch die Steueranschlussgruppe 105c verbunden,
und an der Ausgangsseite mit dem Analog-Digitalwandler 124a.
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In der Sensorschnittstellenschaltung 130a dient
die Versorgungsschaltung 131 für den elektrischen Sauerstoffkonzentrationsbezugs-Erzeugungsstrom
(Icp) dazu, einen feinen elektrischen Strom von ungefähr 10 μA bis 25 μA zum Sauerstoffkonzentrationszellenelement 111 zu
führen,
um die Batteriezellenelementelektrode 117b als Sauerstoffkonzentrationsbezug
einzustellen.
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Eine Batteriezellenelementzwischenanschlussspannungs-Erfassungsschaltung 132 erfasst die
Ausgangsspannung Vs, die die Zwischenanschlussspannung des Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111 ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass
dabei die Ausgangsspannung Vs beim stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis A/F
(=14,57) zu einer Bezugsspannung von 450 mV wird.
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3 zeigt
eine erläuternde
Ansicht, die die Ausgangscharakteristik der Batteriezellenelementzwischenanschlussspannungs-Erfassungsschaltung 132 zeigt,
wobei die Abszissenachse das Luft-Kraftstoffverhältnis (fett, mager oder stöchiometrisches
Luft-Kraftstoffverhältnis)
darstellt, und die Ordinatenachse die Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung
Vs darstellt.
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Wiederum unter Bezugnahme auf 1 erfasst eine Innenwiderstandserfassungsschaltung 133 den
Innenwiderstandswert R des Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111.
Die Innenwiderstandserfassungsschaltung 133 führt regelmäßig eine Kurzzeitabtastung
mit einem Zyklus von zum Beispiel ungefähr 100 msec durch, misst eine
Hochfrequenzspannung V entsprechend einem dorthin gelieferten konstanten
Hochfrequenzstrom I0, und berechnet einen Innenwiderstandswert R
basierend auf einer Innenimpedanz Z0 (=V/I0) in der Form des Verhältnisses
der Hochfrequenzspannung V und des konstanten Hochfrequenzstroms
I0.
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Es wird darauf hingewiesen, dass
es der Grund zum Messen des Innenwiderstandswerts R durch Verwenden
des Hochfrequenzstromes ist, den Einfluss des Elektrodenschnittstellenwiderstands
zu entfernen. Da eine elektrostatische Kapazitätskomponente mit einer relativ
großen
Kapazität
parasitär parallel
zum Elektrodenschnittstellenwiderstand liegt, wie dies wohlbekannt
ist, weist der Elektrodenschnittstellenwiderstand eine Eigenschaft
solcher Art auf, dass er eine niedrige Impedanzcharakteristik mit
Bezug auf einen Hochfrequenzstrom aufweist.
-
Darüber hinaus, wenn ein Hochfrequenzstrom
I unter Anwendung einer konstanten Hochfrequenzspannung V0 gemessen
wird, ist die Berechnung des Verhältnisses einer Impedanz Z (=V0/I)
benötigt,
falls jedoch die Spannung V, geliefert, wenn der konstante Hochfrequenzstrom
I0 geliefert wird, gemessen wird, wie es oben beschrieben ist, ergibt sich
die Innenimpedanz Z0 in einem Verhältnis Z0 (=V/I0) ∞ V, und
somit werden die komplizierten arithmetischen Berechnungen des Verhältnisses überflüssig.
-
4 zeigt
eine erläuternde
Ansicht, die das Verhältnis
zwischen dem Innenwiderstandswert R, berechnet wie oben erwähnt, und
der Temperatur des Abgassensors 107 zeigt. In 4, wenn die Temperatur des
Abgassensors 107 bei der geeigneten Aktivierungstemperatur
von 800 °C
beispielsweise ist, was ein Steuerziel ist, weist der Innenwiderstandswert
R 75Ω auf.
-
Unter Bezugnahme wiederum auf 1 erzeugt eine Bezugsspannungserzeugungsschaltung 134 in
der Sensorschnittstellenschaltung 130a einen Bezugsspannungswert
von 450 mV, was der Zielwert der Batteriezellenelementezwischenanschlussspannung
Vs ist.
-
Eine Vergleichssteuerschaltung 135 vergleicht
die Ausgangsspannung der Batteriezellenelementzwischenanschlussspannungs-Erfassungsschaltung 132 mit
dem Bezugsspannungswert von der Bezugsspannungserzeugungsschaltung 134, und
steuert die Pumpstrom (Ip Strom) – Steuerschaltung 136 basierend
auf dem Vergleichsergebnis.
-
Das heißt, die Vergleichssteuerschaltung 135 steuert
die Pumpstromsteuerschaltung 136 auf solche Weise, das
die Spannung Vs über
den Batteriezellenelementanschlüssen,
erfasst durch die Batteriezellenelementzwischenanschlussspannungs-Erfassungsschaltung 132,
gleich dem Bezugsspannungswert von 450 mV ist, und erfasst den Wert
der Sauerstoffkonzentration in der Gaserfassungskammer 113 aus
dem zu diesem Zeitpunkt erforderlichen Wert des Pumpstroms Ip.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass
die Sauerstoffkonzentration in der Gaserfassungskammer 113 (entsprechend
dem Luft-Kraftstoffverhältnis A/F)
sich in Abhängigkeit
von der Größe oder
Polarität
(positiv oder negativ) des Pumpstroms Ip, geliefert von der Pumpstromsteuerschaltung 136,
erhöht
und vermindert.
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5 zeigt
in einer erläuternden
Ansicht das Verhältnis
des Pumpstroms Ip [mA] mit Bezug auf das Luft-Kraftstoffverhältnis A/F.
-
In 1 erzeugt
eine Bruch- (oder Offenkreislaufschaltung) und Kurzschlusserfassungsschaltung 137 ein
Anormalitätsbestimmungssignal ER
und gibt dieses an einen ER Anschluss der CPU 120a ein,
wenn sie eine Sensorleitungsanormalität (im folgenden einfach als „Sensoranormalität") erfasst, wie beispielsweise
einen Bruch (d.h. eine Leiterbahnunterbrechung), einen Kurzschluss
oder ähnliches
der Verbindungsverdrahtung zwischen dem Abgassensor 107 und
der Temperatursteuervorrichtung 100a erfasst. Es wird dabei
darauf hingewiesen, dass die Bruch- und Kurzschlusserfassungsschaltung 137 zusätzlich zu
der Funktion eines Erfassens einer Verdrahtungsanormalität eine Signalbestimmungsfunktion
aufweisen kann, um zu Bestimmen, ob jede der Mehrzahl von Signalspannungen
einen vorgegebenen Bereich (d.h. eine obere Begrenzung oder eine
untere Begrenzung) überschreitet.
-
Die Eingangssignale an die CPU 120a enthalten
eine Schalteingangssignalgruppe von der Sensorschaltergruppe 104 durch
den DI Anschluss, eine analoge Eingangssignalgruppe von der analogen
Sensorgruppe 106 und dem Abgassensor 107 durch
den AI Anschluss, und ein Anormalitätsbestimmungssignal von der
Bruch- und Kurzschlusserfassungsschaltung 137 durch den
ER Anschluss.
-
Zusätzlich enthalten die Ausgangssignale von
der CPU 120a ein Energieversorgungsstartbefehlssignal (Betriebsstartanweisung)
von einem DRP Anschluss zur Pumpstromsteuerschaltung 136,
ein Heizeransteuersignal von dem DRH Anschluss an das Schaltelement 125a,
und eine Lasttreibersignalgruppe von einem DR Anschluss zu der elektrischen Lastgruppe 108.
-
Weiter enthalten die Eingangssignale
an den Multikanal A/D Wandler 124a das Pumpstromerfassungssignal
Ip von der Pumpstromsteuerschaltung 136, das Batteriezellenelementzwischenanschlussspannungs-Erfassungssignal
Vs von der Batteriezellenelementzwischenanschlussspannungs-Erfassungsschaltung 132,
ein Innenwiderstandserfassungssignal Vr von der Innenwiderstandserfassungsschaltung 133,
und eine Energieversorgungsspannung Vb von der Batterie 101.
-
Als nächstes wird schematisch Bezug
auf den Betrieb der Temperatursteuervorrichtung für einen
Abgassensor gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung genommen, wie in 1 gezeigt.
-
In 1,
wenn der Energieversorgungsschalter 102 geschlossen ist,
um den Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) zu starten, treibt und
steuert die CPU 120a die elektrische Lastgruppe 108,
den elektrischen Heizer 119, etc., in Übereinstimmung mit den Eingangssignalen
von der Sensorschaltergruppe 104, der analogen Sensorgruppe 106 und
dem Abgassensor 107.
-
Insbesondere führt die CPU 120a eine
Kraftstoffinjektionsmengen-Rückkopplungssteuerung
mit dem nicht veranschaulichten elektromagnetischen Kraftstoffinjektionsventil
durch, enthalten in der elektrischen Lastgruppe 108, durch
Bezugnahme auf den Wert des Pumpstromerfassungssignals Ip solcherart, dass
das tatsächlich
erfasste Luft-Kraftstoffverhältnis so
eingestellt wird, dass es mit dem Ziel Luft-Kraftstoffverhältnis übereinstimmt.
-
Darüber hinaus führt die
CPU 120a eine Steuerverarbeitung am Schaltelement 125a zum
Ansteuern des elektrischen Alarms 119 durch, unter Verwendung
des Innenwiderstandserfassungssignals Vr, des Batteriezellenelementzwischenanschlussspannungs-Erfassungssignals
Vs, und des Anormalitätserfassungssignals
ER (siehe 2), wodurch
die Temperatur des Abgassensors 107 geeignet gesteuert
wird.
-
Nunmehr wird der genaue Betrieb der
Temperatursteuervorrichtung 109a in Übereinstimmung mit dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wie in 1 veranschaulicht,
unter Bezugname auf das Flussdiagramm von 2 erläutert.
-
In 2 wird
zuerst im Schritt 200 ein Steuerbetrieb für den elektrischen Heizer 119 gestartet. Dann
wird im Schritt 201, in Abhängigkeit
davon, ob die Rotationsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors größer oder
gleich beispielsweise einem vorgegebenen Wert wird ( oder ob ein
nicht veranschaulichter Starterschalter nicht angeschaltet wurde), festgestellt,
ob das Starten des Verbrennungsmotors abgeschlossen wurde.
-
Falls im Schritt 201 bestimmt wird,
dass das Motorstarten abgeschlossen wurde (d.h. JA), schreitet der
Steuerablauf zum Schritt 202 voran, wohingegen dann, falls festgestellt
wird, dass das Motorstarten noch nicht abgeschlossen wurde (d.h.
NEIN), der Steuerablauf zum Schritt 203 voranschreitet, um den Steuerbetrieb
für den
elektrischen Heizer 119 zu beenden, und die Verarbeitungsroutine
von 2 wird verlassen.
-
Im Schritt 202 wird festgestellt,
ob die Energieversorgungsspannung Vb der Batterie 101 übermäßig groß wird.
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Falls im Schritt 202 festgestellt
wird, dass die Energieversorgungsspannung Vb übermäßig ist (d.h. JA), schreitet
der Steuerablauf zum Betriebsbeendungsschritt 203 voran,
wohingegen dann, falls festgestellt wird, dass die Energieversorgungsspannung Vb
normal ist (d.h. NEIN) der Steuerablauf zum Schritt 210 voranschreitet.
-
Dabei wird darauf hingewiesen, dass
der Zustand, in dem die Energieversorgungsspannung Vb der Batterie 101 übermäßig wird,
dem Zustand entspricht, in dem elektrische Energie von einem Ladegenerator
(nicht gezeigt) geliefert wird, wenn die Batterieanschlüsse abgetrennt
sind.
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Zusätzlich schreitet im Betriebsbeendungsschritt 203 der
Steuerablauf wiederum zum Betriebsstartschritt 200 voran,
nachdem die CPU 120a andere Steueroperationen durchgeführt hat.
-
Im Schritt 210 wird in Abhängigkeit
davon, ob ein Vorheizbeendungs-Flag im später zu erläuternden Schritt 219 bereits
gesetzt wurde (d.h. eine Vorheizsteuerung durchgeführt wurde),
festgestellt, ob der vorliegende Betrieb ein erstmaliger Betrieb
(Erstbetrieb) ist.
-
Falls im Schritt 210 festgestellt
wird, dass der vorliegende Betrieb kein Erstbetrieb ist, seit dem
die Vorheizsteuerung bereits durchgeführt wurde, und eine Vorheizung
beendet wurde (d.h. NEIN), schreitet der Steuerablauf zum Schritt
230 voran (später
zu erläutern),
wohingegen dann, falls festgestellt wird, dass der vorliegende Betrieb
ein Erstbetrieb ist, bei dem die Vorheizung nicht bereits durchgeführt wurde (d.h.
JA), der Steuerablauf zum Schritt 211 voranschreitet.
-
Im Schritt 211 liest die CPU 120a den
erfassten Temperaturwert des Wassertemperatursensors (d.h. die Temperatur
des Verbrennungsmotorkühlwassers
oder die Kühlwassertemperatur)
und die Außenumgebungslufttemperatur
von der Analogsensorgruppe 106 aus.
-
Nachfolgend wird im Schritt 213 eine
erste Vorheizzeit (erste Periode) bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt
wird die erste Vorheizzeit [Sekunden] bestimmt, so wie es notwendig
ist, in Abhängigkeit
von der Motorkühlwassertemperatur
[°C], in Übereinstimmung
mit der in einer erläuternden
Ansicht von 6 gezeigten
Charakteristik.
-
In 6 wird
die erste Vorheizzeit auf eine festgelegte Zeit (z.B. 40 Sekunden)
eingestellt, wenn die Temperatur des Kühlwassers 0 °C oder weniger ist,
und wird auf eine vermindernde Zeit eingestellt, wenn die Temperatur
des Kühlwassers
in den Bereich von 0 °C
bis 20 °C
ansteigt. Auf der anderen Seite wird die erste Vorheizzeit auf 0
Sekunden eingestellt, wenn die Temperatur des Kühlwassers 20 °C oder mehr
ist. Das heißt,
die erste Vorheizzeit wird überflüssig, wenn
die Temperatur des Motorkühlwassers
20 °C oder
mehr ist.
-
Es wird dabei darauf hingewiesen,
dass im Schritt 213 von 2 die
erste Vorheizzeit, unter Bezugnahme auf die Außen- oder Umgebungslufttemperatur anstatt
der Temperatur des Motorkühlwassers
eingestellt werden kann, oder in Abhängigkeit von einer von beiden
(d.h. dem niedrigeren davon), der Motorkühlwassertemperatur und der
Umgebungslufttemperatur, eingestellt werden. Beispielsweise ist
es in Fällen,
in denen Warmwasser bei einem Starten des kalten Motors aufgefüllt wird,
vorzuziehen, die erste Vorheizzeit basierend auf der Außenlufttemperatur
einzustellen. Das heißt,
es ist vorzuziehen, eine erste Vorheizenergieversorgung im Schritt
217 (später
zu erläutern)
nur dann durchzuführen,
wenn festgestellt wird, basierend auf der niedrigeren oder der niedrigsten
Temperatur, ausgewählt
aus den jeweiligen Umgebungstemperaturen, erfasst durch eine Vielzahl
von Umgebungstemperaturmesseinrichtungen, dass der Verbrennungsmotor auf
einer niedrigen Temperatur liegt.
-
Nachfolgend dem Schritt 213 wird
der Wert der Energieversorgungsspannung Vb von der Batterie 101 im
Schritt 215 ausgelesen, das An/Aus-Verhältnis des Schaltelements 125a wird
im Schritt 206 bestimmt, und die Vorheizenergieversorgung des elektrischen
Heizers 119 wird für
die erste Vorheizperiode im Schritt 217 durchgeführt.
-
Zu diesem Zeitpunkt, falls angenommen wird,
dass basierend auf der Energieversorgungsspannung Vb (beispielsweise
14V), ausgelesen im Schritt 215, die an den elektrischen Heizer
119 in
der ersten Vorheizperiode im Schritt 217 angelegte effektive Spannung
durch V1 (z.B. 3,5V) repräsentiert
ist, und dass der An/Aus-zyklus oder Periode des elektrischen Heizers
119 durch
T0 dargestellt ist, ist das in Schritt 216 bestimmte An/Aus-Verhältnis (d.h.
das Verhältnis
der An-Zeit zum An/Aus-zyklus oder Periode in T0) durch den folgenden
Ausdruck (
1) ausgedrückt.
-
Demzufolge wird im Schritt 217 die
erste Spannung (= 3,5 V) an den elektrischen Heizer 119 angelegt,
basierend auf dem An/Aus-Verhältnis
(= t/T0), wie durch den obigen Ausdruck (2) gezeigt bestimmt,
wodurch die erste Vorheizenergieversorgung in Übereinstimmung mit der ersten
Energieversorgungssteuereinrichtung durchgeführt wird.
-
Nachfolgend wird im Schritt 218 bestimmt, ob
die im Schritt 213 bestimmte Vorheizzeit (erste Periode) abgelaufen
ist.
-
Falls im Schritt 218 bestimmt wird,
dass die Vorheizzeit noch nicht abgelaufen ist (d.h. NEIN), wird
zum Schritt 217 zurückgekehrt,
wo die Vorheizenergieversorgung fortgeführt wird, wohingegen dann,
falls anderweitig entschieden (d.h. JA), der Steuerablauf zum Schritt
219 voranschreitet, bei dem das Vorheizbeendigungs-Flag gesetzt
wird. Es wird darauf hingewiesen, dass der Temperaturpegel des elektrischen
Heizers 119 in Übereinstimmung
mit der ersten Vorheizenergieversorgungssteuerung (Schritt 217)
auf beispielsweise 200 °C
eingestellt ist. Diese Vorheizsteuertemperatur (200 °C) ist eine
Temperatur, bei der der Abgassensor 107 oder der elektrische Heizer 119 nicht
beschädigt
wird, auch wenn die in dem Abgas enthaltene Feuchtigkeit sich am
Abgassensor 107 anlagert, oder der elektrische Heizer 119 schnell
abgekühlt
wird, und bei der das an dem Abgassensor 107 oder dem elektrischen
Heizer 119 angelagerte kondensierte Wasser verdampft werden kann.
-
In dem Schritt 220 folgenden Schritt
219 wird bestimmt, ob der Wert der Zwischenanschlussspannung Vs
des Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111 im Abgassensor 107 übermäßig ist,
d.h. größer als
ein Bestimmungsbezugswert. Zu diesem Zeitpunkt ist der im Schritt
220 verwendete Bestimmungsbezugswert beispielsweise auf 1,7 V eingestellt,
wie in 3 gezeigt. Es
wird darauf hingewiesen, dass, da die Zwischenanschlussspannung
Vs des Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111 eine
starke Temperaturabhängigkeit
aufweist, und daher im Zustand von niedrigen Temperaturen der Innenwiderstandswert
R des Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111 sehr hoch
ist, die Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung Vs (= elektromotorische
Sauerstoffkraft + R × elektrischer
Sauerstoffkonzentrationsbezugserzeugungsstrom) zu einem großen Wert
wird.
-
Falls im Schritt 220 bestimmt wird,
dass die Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung geringer
oder gleich dem Bestimmungsbezugswert 1,7V ist (d.h. NEIN), schreitet
der Steuerablauf zum Schritt 230 (später zu erläutern) voran, wohingegen dann,
wenn festgestellt wird, dass die Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung
Vs größer als der
Bestimmungsbezugswert 1,7V ist (d.h. JA), der Steuerablauf zum Schritt
221 voranschreitet.
-
Im Schritt 221 wird festgestellt,
ob der übermäßige Zustand
der Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung Vs mehr als eine
zweite vorbestimmte Vorheizzeit (z.B. 5 Sekunden) angedauert hat.
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Falls im Schritt 221 festgestellt
wird, dass die zweite vorgegebene Vorheizzeit noch nicht überschritten
wurde (d.h. NEIN), schreitet der Steuerablauf zum Schritt 222 voran,
wohingegen dann, wenn anderweitig entschieden (d.h. JA), der Steuerfluss zum
Schritt 225 voranschreitet.
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Im Schritt 222 wird eine Energieversorgungseffektivspannung
V2 zu dem elektrischen Heizer 119 auf beispielsweise 12
V erhöht,
um die Vorheizenergieversorgung zu intensivieren oder zu erhöhen, und
dann wird zum Schritt 220 zurückgekehrt.
-
Danach ist, auch wenn die zweite
Vorheizenergieversorgungssteuerung gemäß Schritt 222 fortgeführt wird,
der übermäßige Zustand
der Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung Vs nicht aufgelöst oder
eliminiert, und daher, falls im Schritt 221 festgestellt wird, dass
die zweite vorgegebene Vorheizzeit (5 Sekunden) abgelaufen ist,
schreitet der Steuerablauf zum Schritt 225 voran (Anormalitätsflageinstellverarbeitung).
-
D.h., wenn die Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung
Vs nicht unterhalb oder auf den bestimmten Bezugswert 1,7V abfällt, auch wenn
die zweite Vorheizenergiesteuerung (Vorheizerhöhung) über die zweite vorgegebene
Vorheizzeit (5 Sekunden) durchgeführt wird, dann wird im Schritt 225
ein Anormalitätsflag
eingestellt, und der Steuerablauf schreitet zum Schritt 231 (im
Späteren
zu erläutern)
voran.
-
Wenn im Schritt 210 festgestellt
wird, dass die Vorheizenergieversorgung des elektrischen Heizers 119 kein
Erstbetrieb ist, wie vorhergehend erläutert, oder wenn im Schritt
220 festgestellt wird, dass die Batteriezellenzwischenanschlussspannung
Vs im Abgassensor 107 nicht übermäßig ist, wird die Bestimmungsverarbeitung
im Schritt 230 durchgeführt.
-
Im Schritt 230 wird eine Bestimmung
betätigt,
ob ein Anormalitätsbestimmungssignal
ER von der Bruch- und Kurzschlusserfassungsschaltung 137 (siehe 1) in die CPU 120a (Sensoranormalitätszustand)
eingegeben wird.
-
Wenn im Schritt 230 festgestellt
wird, dass keine Sensoranormalität
vorliegt (d.h. NEIN), schreitet der Steuerablauf zum Schritt 240
(im folgenden zu erläutern)
voran, wohingegen dann, wenn anderweitig entschieden wird (d.h.
JA), der Steuerablauf zum Schritt 231 voranschreitet, indem der
Wert der Energieversorgungsspannung Vb der Batterie ausgelesen wird.
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Nachfolgend wird im Schritt 232 das An/Aus-Verhältnis des
Schaltelements 125 auf solche Art und Weise bestimmt, dass
eine effektive Spannung V3 (z.B. 11 V) an den elektrischen Heizer 119 angelegt
wird.
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Danach wird im Schritt 233 der elektrische Heizer 119 geheizt
gehalten, durch Verwendung des im Schritt 232 bestimmten An/Aus-Verhältnisses,
und dann schreitet der Steuerablauf zum Schritt 203 voran, bei dem
der Betrieb der Verarbeitungsroutine von 2 beendet wird.
-
Es ist dabei darauf hinzuweisen,
dass die Verarbeitung zum Aufrechterhalten einer Heizung des elektrischen
Heizers 119 im Schritt 233 durchgeführt wird, um eine Giftstoffverschlechterung
des Abgassensors 107 zu verhindern, aufgrund von Phosphor,
Schwefel, etc., durch ein fortlaufendes Heizen bzw. Erhitzen des
Abgassensors 107, auch wenn es unmöglich wird, eine Kraftstoffinjektionssteuerung (Rückführungssteuerung)
unter Verwendung des Abgassensors 107 durchzuführen, aufgrund
des Auftretens eines Kurzschlusses, eine offenen Kreises, eines
Bruchs, etc., in den Verbindungsleitungen zwischen dem Abgassensor 107 und
der Temperatursteuervorrichtung 100a.
-
Wenn im Schritt 230 festgestellt
wird, dass keine Sensoranormalität
vorliegt, wie oben erläutert, wird
der Schritt 240 durchgeführt.
Im Schritt 240 wird ein Innenwiderstandserfassungssignal Vr (Innenwiderstandswert
R) von der Innenwiderstandserfassungsschaltung 133 (siehe 1) ausgelesen.
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Dann wird im Schritt 241 festgestellt,
ob der Innenwiderstandswert R, ausgelesen im Schritt 240, größer oder
gleich einem ersten Bezugswert R1 (Bezug 1) ist, (d.h.
Zielwiderstandswert von 75Ω in 4).
-
Falls im Schritt 241 R < R1 festgestellt
wird (d.h. NEIN), schreitet der Steuerablauf zum Schritt 247 (später zu erläutern) voran,
wohingegen dann, wenn als R ≥ R1
entschieden wird (d.h. JA), der Steuerablauf zum Schritt 242 voranschreitet.
-
Im Schritt 242 wird bestimmt, ob
der im Schritt 240 ausgelesene Innenwiderstandswert R gleich dem
Zielwiderstandswert R1 (Bezug 1) ist (= 75Ω).
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Falls im Schritt 242 R = R1 festgestellt
wird, (d.h. JA), schreitet der Steuerablauf zum Betriebsendschritt 203 voran,
wohingegen dann, wenn der Innenwiderstandswert R groß ist (d.h.
die Temperatur ist niedrig) und somit R > R1 festgestellt wird (d.h. NEIN), der
Steuerablauf zum Schritt 243 voranschreitet, wo der Wert der Energieversorgungsspannung
Vb der Batterie 101 ausgelesen wird. Nachfolgend wird im
Schritt 244 das An/Aus-Verhältnis
des Schaltelements 125a um eine kleine Quantität vom vorliegenden
Wert erhöht.
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Dann wird im Schritt 245 festgestellt,
ob der im Schritt 240 ausgelesene Innenwiderstandswert R unterhalb
oder auf einen zweiten Bezugswert R2 (Bezug 2) gefallen
ist (d.h. Widerstandswert von 220 Ω in 4), was einer Aktivierungsstarttemperatur
entspricht.
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Falls im Schritt 245 R > R2 festgestellt wird (d.h.
NEIN), schreitet der Steuerablauf zum Betriebsendschritt 203 voran,
wohingegen dann, wenn R ≤ R2
festgestellt wird (d.h. JA), der Steuerablauf zum Schritt 246 voranschreitet
(Energieversorgungsstartbefehlseinrichtung). Im Schritt 246 wird
ein Energiestartbefehlssignal am DRP Anschluss der CPU 120a erzeugt,
um den Start eines Betriebs der Pumpstromsteuerschaltung 136 zu
befehlen bzw. zu instruieren, und dann schreitet der Steuerablauf
zum Betriebsendschritt 203 voran.
-
Wie vorhergehend ausgeführt, wird,
wenn im Schritt 241 festgestellt wird, dass der Innenwiderstandswert
R geringer als der erste Bezugswert R1 (= 75 Ω) ist (hoher Temperaturzustand),
der Schritt 247 durchgeführt.
Im Schritt 247 wird der Wert der Energieversorgungsspannung Vb der
Batterie 101 ausgelesen. Nachfolgend wird im Schritt 248
das An/Aus-Verhältnis
des Schaltelements 125a um eine geringe Quantität vom momentanen
Wert vermindert, und der Steuerablauf schreitet zum Betriebsendschritt 203 voran.
-
Nunmehr wird der in 2 gezeigte Verarbeitungsbetrieb erläutert, durch
einen Ersetzen der jeweiligen Schritte mit Einrichtungen zum Implementieren
der jeweiligen Funktionen. Der Schritt 201 (Motorstartbeendigungs-Bestimmungsverarbeitung) stellt
eine „Verzögerungsenergieversorgungseinrichtung" zum Durchführen eines
Reinigungsbetriebs (d.h. Entfernen von anfänglichem Abgas) während des
Andrehens bzw. Ankurbelns des Verbrennungsmotors dar.
-
Das heißt, es wird in der Drehperiode
vom Beginn des Motorstartens bis der Verbrennungsmotor läuft, das
im Abgasrohr verbleibende kondensierte Wasser gespült oder
davon abgegeben, und die Versorgung von elektrischer Energie zum
elektrischen Heizer 119 wird für diese Periode gestoppt.
-
Der Schritt 217 (erste Vorheizenergieversorgungssteuerung)
stellt eine „erste
Vorheizeinrichtung) dar, um die Feuchtigkeit oder kondensiertes Wasser
zu verdampfen, was für
einige Zeit während eines
Kaltstarts des Verbrennungsmotors erzeugt wird, und sich an den
Abgassensor 107 oder den elektrischen Heizer 119 anlagert.
-
Zusätzlich stellt der Schritt 213
(Vorheizzeitbestimmungsverarbeitung) eine „Effektivperiodeneinstelleinrichtung „der ersten
Vorheizeinrichtung dar.
-
Der Schritt 222 (zweite Vorheizsteuerung: Vorheizerhöhungssteuerung)
stellt eine „zweite
Vorheizeinrichtung" dar,
um eine Beschädigung
durch einen thermischen Schock aufgrund der schnellen Erhitzung
des Abgassensors 107 oder des elektrischen Heizers 119 zu
verhindern.
-
Darüber hinaus stellt der Schritt
220 (Verarbeitung für
eine Bestimmung einer Übermäßigkeit der
Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung Vs) eine „Vorheizbeendigungs-Bestimmungseinrichtung
(Arithmetikberechnungsstart-Bestimmungseinrichtung)" dar, und der Schritt
221 (Ablaufzeitbestimmungsverarbeitung) stellt eine „Vorheizanormalitäts-Bestimmungseinrichtung" dar.
-
Die „Vorheizbeendigungs-Bestimmungseinrichtung" (Schritt 220) bestimmt
das Vorhandensein eines Vorheizanormalitätszustands, falls eine Vorheizung
nicht innerhalb der vorgegebenen Zeit beendet wurde, und die „Vorheizanormalitäts-Bestimmungseinrichtung" (Schritt 221) bestimmt
ebenso das Vorhandensein eines Vorheizanormalitätszustands, falls die Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung
Vs nicht unter oder auf den Bestimmungsbezugswert (= 1,7 V) innerhalb
der vorgegebenen Zeit abgefallen ist.
-
Der Schritt 244 (Verarbeitung einer
Erhöhung
des An/Aus-Verhältnisses
des Elektrischen Heizers 119) und der Schritt 248 (Verarbeitung
einer Verminderung des An/Aus-Verhältnisses des elektrischen Heizers 119)
stellen gemeinsam eine „Heizsteuereinrichtung" dar, um eine Rückkopplungssteuerung
auf solche Weise auszuführen,
dass der Innenwiderstandswert R so gesteuert wird, dass er zum Zielwiderstandswert
R1 (= 75 Ω)
wird, um so die geeignete Aktivierungstemperatur (= 800 °C) des Abgassensors 107 zu
erlangen. Das heißt,
wenn der gemessene Innenwiderstandswert R größer als der Zielwiderstandswert
R1 (d.h. einen Niedertemperaturzustand anzeigend) ist, dient die „Heizsteuereinrichtung" (Schritte 244 und
248) dazu, allmählich
die an den elektrischen Heizer 119 angelegte Spannung zu
erhöhen,
durch ein wiederholtes Durchführen
des Schritts 244.
-
Wenn auf der anderen Seite der Innenwiderstandswert
R geringer als der Zielwiderstandswert R1 ist (d.h. einen Hochtemperaturzustand
anzeigend) dient die „Heizsteuereinrichtung" dazu, allmählich die
an den elektrischen Heizer 119 angelegte Spannung zu vermindern,
durch ein wiederholtes Durchführen
des Schritts 248.
-
Der Schritt 233 (Heizerhaltungsverarbeitung) stellt
eine „Heizerhaltungseinrichtung" bereit, und eine „Heizerhaltungssteuereinrichtung", die dazu dienen,
den Betrieb des elektrischen Heizers 119 zu aufrecht zu
erhalten oder Fortzuführen,
auch wenn der Abgassensor 107 aufgrund des Auftretens einer
Verdrahtungsanormalität
des Abgassensors 107 oder aufgrund des Auftretens einer
Vorheizanormalität
im Schritt 221 nicht funktioniert.
-
Es wird dabei darauf hingewiesen,
dass, da die Heizerhaltungseinrichtung, die auf eine Sensoranormalität anspricht,
und die Heizerhaltungssteuereinrichtung, die auf eine Vorheizanormalität anspricht,
durch ein und denselben Verarbeitungsblock (Schritt 223) bereitgestellt
werden, und der Schritt 223 (die Heizerhaltungseinrichtung und die
Heizerhaltungssteuerungseinrichtung) wird im folgenden einfach generisch
als „Heizerhaltungseinrichtung" bezeichnet.
-
Die Heizerhaltungseinrichtung und
die Heizerhaltungssteuereinrichtung (Schritt 223) dienen dazu, zu
verhindern, dass der Abgassensor 107 durch Abgaskomponenten
verschlechtert wird, indem der Abgassensor 107 auf einer
erhöhten
Temperaturumgebung gehalten wird.
-
Wie oben erläutert wird die an den in der Nachbarschaft
des Abgassensors 107 installierten elektrischen Heizer 119 gelieferte
elektrische Energie durch das Schaltelement 125a durch
die CPU 120a gesteuert, die mit dem ROM (nicht flüchtiger
Speicher 121a) zusammenarbeitet. Das heißt, eine
niedrige Spannung für
die Verdampfung des Fließ-
oder Kondensationswassers wird durch die erste Vorheizeinrichtung
unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors angelegt, und
nachfolgend wird eine Vorheizung für eine Verhinderung eines thermischen Schocks
durch die zweite Vorheizeinrichtung durchgeführt. Danach führt die
Heizsteuereinrichtung eine automatische Rückführungssteuerung durch, während die
geeignete Aktivierungstemperatur (= 800 °C) des Abgassensors 107 zur
Zieltemperatur gesetzt wird.
-
Zu diesem Zeitpunkt, da die erste
Vorheizeinrichtung auf einen solchen Temperaturpegel eingestellt
ist, bei dem eine Beschädigung
aufgrund eines schnellen Abkühlens
des Fließ- oder Kondensationswassers
nicht bewirkt wird, sondern das Fließ- oder Kondensationswasser
in einem ausreichenden Ausmaß verdampft
werden kann, ist es möglich,
die Heizsteuerung des Abgassensors 107 mit dem elektrischen
Heizer 119 auf solche Weise durchzuführen, dass der Abgassensor 107 die
geeignete Aktivierungstemperatur schnell erreichen kann, während eine
Beschädigung
durch schnelles Abkühlen
durch Fließwasser
und eine Beschädigung
durch schnelles Erhitzen unmittelbar nach einem Motorstart verhindert
werden kann.
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Das heißt, in 1 und 2 ist
eine Vorkehrung getroffen für
die erste Vorheizeinrichtung (Schritt 217), die zweite Vorheizeinrichtung
(Schritt 222), die Temperaturerfassungseinrichtung (Schritte 220
und 241) und die Heizsteuereinrichtung (Schritte 244 und 248), und
die erste Vorheizeinrichtung legt die erste niedrige Spannung an
den elektrischen Heizer 119 während der ersten Periode an,
um das an den Abgassensor 107 angelagerte, kondensierte
Wasser zu verdampfen, und die zweite Vorheizeinrichtung legt an
den elektrischen Heizer 119 in der zweiten Periode, die
der ersten Periode folgt, die zweite niedrige Spannung an, die größer als
die erste niedrige Spannung ist, um so zu verhindern, dass eine
maximale elektrische Energie daran schnell angelegt wird.
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Darüber hinaus erfasst die Temperaturerfassungseinrichtung
den Innenwiderstandswert R des Abgassensors 107 oder den Widerstandswert
Rh des elektrischen Heizers 119, und bestimmt, ob der Abgassensor 107 in
einem Temperaturzustand in dem Bereich dessen Aktivierungstemperatur
ist. Die Heizsteuerungseinrichtung nimmt die geeignete Aktivierungstemperatur
des Abgassensors 107 als die Zieltemperatur, und steuert
den Leitzustand des Schaltelements 125 in einer Rückkoppelungsweise in
Abhängigkeit
von der Korrelationscharakteristik zwischen der Zieltemperatur und
dem durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfassten Widerstand.
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Zusätzlich wird die Vorheizenergieversorgung
des elektrischen Heizers 119 durch die erste und zweite
Vorheizeinrichtung vor der Rückkopplungssteuerung
durchgeführt.
Daher kann die Beschädigung
durch schnelles Abkühlen
des Abgassensors 107 aufgrund kondensierten Wassers, oder die
Beschädigung
durch thermischen Schock aufgrund einer schnellen Erhitzung verhindert
werden, wodurch es möglich
gemacht wird, die Lebensdauer des Abgassensors 107 mit
dem elektrischen Heizer 119 zu erhöhen, wie auch ohne Verzögerung die Temperatur
des Abgassensors 107 auf die geeignete Aktivierungstemperatur
davon zu steuern.
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Darüber hinaus enthält die erste
Vorheizeinrichtung die Verzögerungs-Energieversorgungseinrichtung
(Schritt 201), die einen Betrieb startet, nachdem eine vorgegebene
Säuberungsperiode
vom Beginn des Starts des Verbrennungsmotors abgelaufen ist, wodurch
es möglich
ist, eine Vorheizung, bei der übermäßige Feuchtigkeit
im Abgas enthalten ist, unmittelbar nach dem Motorstart zu verhindern.
Das heißt,
auch wenn die Möglichkeit
besteht, dass zuviel kondensierte Feuchtigkeit im Abgas enthalten
ist, aufgrund der verbleibenden Residualfeuchtigkeit nach dem letzten
Motorstopp, wird eine Vorheizenergieversorgung unmittelbar nach
dem momentanen Motorstart nur für
eine Weile verhindert, so dass die Last auf der Batterie 101 vermindert
werden kann, um die elektrische Energieversorgung für einen
elektrischen Startermotor des Verbrennungsmotors zu erhöhen oder
zu verbessern. Zu dieser Zeit ist die Säuberungsperiode als eine Periode
eingestellt, die proportional zur Start- oder Kurbelperiode des
Verbrennungsmotors oder einer Periode ist, bei der die Gesamtmenge
einer angesaugten Einlassluft in den Verbrennungsmotor einen vorgegebenen
Wert erreicht. Wenn beispielsweise die Tatsache berücksichtigt
wird, dass eine längere
Startzeit oder Periode beim Kaltstart des Verbrennungsmotors benötigt ist, bei
der das Abgas dazu neigt, eine erhöhte Menge von kondensierten
Wasser zu enthalten, ist es möglich,
eine ausgewogene Säuberungszeit
sicherzustellen, durch Einstellen der Säuberungsperiode proportional
zur Motordrehperiode.
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Weiter ist es durch ein Einstellen
der Periode als die Säuberungsperiode,
bei der die Gesamtmenge von Einlassluft einen vorgegebenen Wert
erreicht, so dass eine vorgegebene Menge von Abgas zum Zeitpunkt
eines Motorstarts abgegeben ist, möglich, die erste Vorheizung
zu starten, nachdem das verbleibende kondensierte Wasser sicher
gesäubert oder
entfernt wurde.
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Darüber hinaus enthält die erste
Vorheizeinrichtung die Effektivperiodeneinstelleinrichtung (Schritt
213), die dazu dient, die erste Vorheizeinrichtung während einer
vorgegebenen Effektivperiode in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur
(d.h. eine Motorumgebungstemperatur) beim Starten des Verbrennungsmotors
wirksam zu machen, und die weiter die zweite Vorheizeinrichtung
oder Heizerhaltungseinrichtung (Schritt 233) in Übereinstimmung mit dem Ablauf
der effektiven Periode wirksam macht. Damit verhindert die Heizerhaltungseinrichtung,
dass Verunreinigungen am Abgassensor 107 anhaften, auch
während
eines Nicht-Verwendens des Abgassensors 107, so dass es
möglich
gemacht wird, eine Vergiftungsverschlechterung des Abgassensors 107 zu
verhindern.
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Zusätzlich kann der erste Vorheizbetrieb
in einer Zeit abgeschlossen werden, die so kurz wie möglich ist,
und es ist weiter möglich,
den zweiten Vorheizbetrieb in einer Hochtemperaturumgebung ohne
Verzögerung
zu starten, während
der erste Vorheizbetrieb ausgelassen wird. Dabei wird die Umgebungstemperatur
(d.h. die Motorumgebungstemperatur) in Abhängigkeit von dem niedrigeren
Wert der Motorkühlwassertemperatur
und der Außenlufttemperatur
bestimmt. Demzufolge wird, auch wenn beispielsweise Warmwasser als
Kühlwasser
aufgefüllt wird,
um das Starten des Verbrennungsmotors zu erleichtern, die erste
Vorheizzeit nicht anormal verkürzt,
wodurch es möglich
gemacht wird, die Zuverlässigkeit
der Vorheizenergieversorgungssteuerung zu verbessern.
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Zusätzlich ist eine Vorkehrung
dafür getroffen
worden, dass die Vorheizbeendigungsbestimmungseinrichtung (Schritt
220) die Beendigung der Vorheizung der zweiten Vorheizeinrichtung
bestimmt, und die Vorheizbeendigungsbestimmungseinrichtung bestimmt
die Beendigung einer Vorheizung, wenn die Zwischenanschlussspannung
Vs des Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111 unterhalb oder
auf einen vorgegebenen Wert gefallen ist, und macht die Heizsteuerungseinrichtung
nach der Beendigung einer Vorheizung wirksam. Daher ist es möglich, eine
Temperatursteuerung am Abgassensor ohne Verzug auf den normalen
Temperatursteuerzustand zu verschieben, indem der Zeitpunkt der
Beendigung der Vorheizung genau bestimmt wird.
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Darüber hinaus ist weiter eine
Vorkehrung für die
Vorheizanormalitätserfassungseinrichtung (Schritte
221 und 225) gemacht worden, die dazu in der Lage ist, festzustellen,
dass die Zwischenanschlussspannung Vs des Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111 nicht
unter oder auf den Vorheizwert fällt,
auch wenn eine vorgegebene Zeit nach dem Start einer Vorheizung
durch die zweite Vorheizeinrichtung abgelaufen ist.
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Wenn die Vorheizanormalitätsbestimmungseinrichtung
eine Anormalität
erfasst hat, wird die Heizerhaltungseinrichtung folgend der ersten
Vorheizeinrichtung wirksam gemacht, so dass sie kontinuierlich die
Energieversorgung des elektrischen Heizers auf einer niedrigen Spannung,
die höher
als die erste Spannung ist, steuert, wodurch verhindert wird, dass Verunreinigungen
am Abgassensor 107 anhaften. Auch wenn eine anormale Vorheizung
stattfindet, aufgrund einer Anormalität der Batteriezellenelementzwischenanschlussspannungs-Erfassungseinrichtung 132,
eine Anormalität
der Verdrahtung für den
Abgassensor 107 oder ähnliches,
dient somit die Heizerhaltungseinrichtung dazu, eine Vergiftungsverschlechterung
des Abgassensors 107 aufgrund der Anhaftung von Verunreinigungen
daran zu unterdrücken.
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Weiter erfasst die Temperaturerfassungseinrichtung
die Temperatur des Abgassensors 107 auf Grundlage des Innenwiderstandswerts
R, berechnet aus dem Verhältnis
eines konstanten Hochfrequenzstroms, der regelmäßig abgetastet und an das Sauerstoffkonzentrationszellenelement 111 geliefert wird,
zu einer Hochfrequenzspannung, die dem Hochfrequenzstrom entspricht.
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Darüber hinaus enthält die Temperaturerfassungseinrichtung
die Arithmetikberechnungsstart-Bestimmungseinrichtung zum Berechnen
des Innenwiderstandswerts R, und die Arithmetikberechnungsstart-Bestimmungseinrichtung
beginnt die Berechnung des Innenwiderstandswerts R von dem Zeitpunkt
an, an dem die Vorheizbeendigungs-Bestimmungseinrichtung die Beendigung
der zweiten Vorheizenergieversorgung bestimmt. Demzufolge kann der
Innenwiderstandswert R des Abgassensors 107 auf einfache
und genaue Weise gemessen werden, und unnötige Messungen können verhindert werden.
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Darüber hinaus enthält die Temperaturerfassungseinrichtung
die Pumpstromenergieversorgungsstart-Befehlseinrichtung (Schritte
245 und 246), die damit beginnt, einen Pumpstrom an das Sauerstoffpumpelement 111 zu
einer Zeit anzulegen, wenn die Temperaturerfassungseinrichtung die
Aktivierungsstarttemperatur erreicht, die niedriger als die geeignete
Aktivierungstemperatur des Abgassensors 107 ist. Somit
kann die Temperaturerfassungseinrichtung ohne Verzug damit beginnen,
den Pumpstrom an das Sauerstoffpumpelement 111 anzulegen,
wenn der Abgassensor 107 die Aktivierungsstarttemperatur
erreicht hat, die niedriger als die geeignete Aktivierungstemperatur
ist.
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Zusätzlich weist die CPU 120a,
die das An/Aus-Verhältnis
des Schaltelements 125a steuert, die Kraftstoffeinspritzsteuerfunktion
zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor auf.
Somit kann die gesamte Vorrichtung hinsichtlich Größe reduziert
werden und mit geringen Kosten hergestellt werden, im Vergleich
zu dem Fall, bei dem die Temperatursteuervorrichtung getrennt oder
unabhängig
aufgebaut ist.
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Ausführungsbeispiel 2
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Obwohl beim oben erwähnten ersten
Ausführungsbeispiel
der Innenwiderstandswert R des Abgassensors 107 gemessen
oder berechnet wird, um die Temperatur des Abgassensors 107 zu
erfassen, kann die Temperatur des Abgassensors 107 basierend
auf einem Heizerwiderstandswert erfasst werden, der aus dem zum
elektrischen Heizer 119 gelieferten Strom berechnet wird.
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Im folgenden wird Bezug auf eine
Temperatursteuervorrichtung in Übereinstimmung
mit einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung genommen, die aufgebaut ist, um die Temperatur
des Abgassensors 107 durch Verwendung eines Heizerstromerfassungssignals
Vh zu erfassen, unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm von 7. In 7 sind die gleichen oder entsprechende
Teile oder Elemente wie die oben beschriebenen (siehe 1) durch die gleichen Symbole
identifiziert, während
eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen wird.
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In diesem Fall ist die Temperatursteuervorrichtung,
allgemein mit Bezugszeichen 100b bezeichnet, bereitgestellt
mit Komponentenelementen entsprechend denen der vorhergehenden (siehe 1), mit einer CPU oder Mikroprozessor 120b,
die mit einem ROM (Programmspeicher) 121b kooperiert, einem
Multikanal A/D Wandler 124b, einem Schaltelement 125b in
der Form eines Leistungstransistors, und einer Sensorschnittstellenschaltung 130b,
die mit dem Abgassensor 107 verbunden ist. Die Sensorschnittstellenschaltung 130b in 7 unterscheidet sich von
der oben erwähnten
Sensorschnittstellenschaltung 130a (siehe 1) hinsichtlich der Abwesenheit der Innenwiderstandserfassungsschaltung 133.
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Die Temperatursteuervorrichtung 100b ist zusätzlich zu
den obigen Komponentenelementen bereitgestellt, mit Schaltungselementen 701 bis 705, die
sich auf das Schaltelement 125b beziehen. Die jeweiligen
Schaltungselemente 701 bis 705 stellen eine Heizerstromerfassungsschaltung
dar, die ein Heizerstromerfassungssignal Vh erzeugt.
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Ein Treiberwiderstand 701 ist
an einem Ende davon mit einem Basisanschluss des Schaltelements 125 verbunden,
und mit seinem anderen Ende mit einem Heizertreibersignalanschluss
(DRH Anschluss) des Mikroprozessors 120b.
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Ein Energieversorgungsstromerfassungswiderstand 702 ist
zwischen einem Emitteranschluss des Schaltelements 125b und
Masse angeschlossen.
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Ein Paar von Spannungsteilerwiderständen 703, 704 ist
in Serie miteinander verbunden, und zwischen dem Emitteranschluss
und dem Kollektoranschluss des Schaltelements 125b eingefügt, um eine Erfassungsschaltung
für einen
offenen Kreis oder einen Bruch zu bilden.
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Ein Verstärker 705 dient als
eine Ausgabeschaltung der Heizerstromerfassungsschaltung, um das
Potential an einem Verbindungspunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen 703, 704 zu
verstärken,
und um dieses als ein Heizerstromerfassungssignal Vh auszugeben.
Das Heizerstromerfassungssignal Vh wird an den AI Anschluss der
CPU 120b durch den A/D Wandler 124 eingegeben.
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Nunmehr wird auf den konkreten Verarbeitungsbetrieb
der Temperatursteuervorrichtung 100b gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wie in 7 veranschaulicht,
Bezug genommen, während
auf das Flussdiagramm von 8 zusammen
mit den veranschaulichenden Ansichten von 3 und 6 Bezug
genommen wird.
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In 8 entsprechen
Schritte 800 bis 848 jeweilig den oben erwähnten 200 bis 248 (siehe 2). In diesem Fall wird
jedoch normalerweise die Vorheizverbesserungssteuerung von zwei
Stufen (11V und 13V) in Schritten 822, 824 durchgeführt, wie dies
später
beschrieben wird.
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Zusätzlich wird im Schritt 840
(später
zu beschreiben) der Widerstandswert des elektrischen Heizers 119 anstatt
dem Innenwiderstandswert R des Abgassensors 107 berechnet.
In diesem Fall, da der Innenwiderstandswert des elektrischen Heizers 119 sich
erhöht,
wenn die Temperatur davon sich erhöht, entgegen dem Innenwiderstandswert
des Abgassensors 107 (der sich in Verbindung mit der ansteigenden
Temperatur vermindert), wird die Erhöhungs- und Verminderungssteuerung
des An/Aus-Verhältnisses
in Übereinstimmung
mit dem Ergebnis einer Bestimmung in Schritt 841 umgekehrt zu dem,
was vorher festgestellt wurde (2).
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Zuerst wird, wenn der Steuerbetrieb
des elektrischen Heizers 119 im Schritt 800 gestartet wird,
im Schritt 801 bestimmt, ob der Verbrennungsmotor sich dreht. Falls
festgestellt wird, dass sich der Verbrennungsmotor nicht dreht,
oder stillsteht (d.h. NEIN), schreitet der Steuerablauf zu einem
Betriebsendschritt 803 voran, bei dem die Verarbeitungsroutine
von 8 verlassen wird.
Es wird dabei darauf hingewiesen, dass im Betriebsbeendigungsschritt 803 der
Steuerablauf wiederum zum Betriebsstartschritt 800 voranschreitet,
nachdem die CPU 120b andere Steueroperationen durchgeführt hat.
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Falls jedoch im Schritt 801 festgestellt
wird, dass der Verbrennungsmotor sich dreht (d.h. JA), schreitet
der Steuerablauf zum Schritt 810a voran, in dem eine Bestimmung
getätigt
wird, ob der momentane Motorstartbetrieb ein erstmaliger Betrieb
ist, basierend auf dem Einstellungszustand eines Vorheizbeendigungsflags
im Schritt 819 (im folgenden zu erläutern).
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Falls im Schritt 810a festgestellt
wird, dass das Vorheizbeendigungsflag in einem gesetzten Zustand
ist (d.h. eine Vorheizung wurde beendet), und somit der momentane
Motorstartbetrieb nicht ein erstmaliger Betrieb ist (d.h. NEIN),
schreitet der Steuerablauf zum Schritt 830 voran (später zu erläutern), wohingegen
dann, wenn festgestellt wird, dass das Vorheizbeendigungsflag nicht
gesetzt ist (d.h. eine Vorheizsteuerung wurde noch nicht vorgenommen) und
der momentane Motorstartbetrieb ist somit ein erstmaliger Betrieb
(d.h. JA), der Steuerablauf zum Schritt 810b voranschreitet.
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Im Schritt 810b wird die Menge einer
Einlassluft in den Verbrennungsmotor durch einen Luftflusssensor
in einer Analogsensorgruppe 106 (siehe 7) gemessen und integriert, um die Gesamtmenge
von Einlassluft bereitzustellen, und es wird dann bestimmt, ob die
so erhaltene Gesamtmenge von Einlassluft einen vorgegebenen Wert
erreicht hat.
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Falls im Schritt 810b festgestellt
wird, dass die Gesamtmenge von Einlassluft noch nicht den vorgegebenen
Wert erreicht hat (d.h. NEIN), wird der Schritt 810b wiederum durchgeführt, wohingegen dann,
wenn festgestellt wird, dass die Gesamtmenge von Einlassluft den
vorgegebenen Wert erreicht hat (d.h. JA), der Steuerablauf zum Schritt
811 voranschreitet. Im Schritt 811 wird die Temperatur des Motorkühlwassers
vom Wassertemperatursensor gelesen.
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Nachfolgend wird im Schritt 812 bestimmt, ob
der Temperaturwert des Motorkühlwassers,
gelesen vom Wassertemperatursensor, normal ist.
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Falls im Schritt 812 festgestellt
wird, dass der Temperaturwert des Motorkühlwassers normal ist (d.h.
JA), schreitet der Steuerablauf zum Schritt 813 voran, wohingegen
dann, wenn anderweitig festgestellt wird (d.h. NEIN), der Steuerablauf
zum Schritt 814 voranschreitet. Im Schritt 813 wird eine erste erforderliche
Vorheizzeit in Übereinstimmung
mit der in 6 gezeigten
Charakteristik bestimmt. Auf der anderen Seite wird im Schritt 814
die erste Vorheizzeit auf eine bestimmte Vorheizzeit (= 40 Sekunden)
im niedrigsten Temperaturzustand (siehe 6) eingestellt, da es im Schritt 812
festgestellt wurde, dass der Temperaturwert des Motorkühlwassers
anormal ist. Hier wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn der Eingangssignalwert
einen vorgeschriebenen Bereich überschreitet
(d.h. eine obere Begrenzung oder eine untere Begrenzung), aufgrund
von beispielsweise einer offenen Schaltung, eines Kurzschlusses, etc.,
der Eingabeschaltung des Wassertemperatursensors, es im Bestimmungsschritt 812 bestimmt wird,
dass der Temperaturwert des Motorkühlwassers anormal ist.
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Im Schritt 815, folgend dem Schritt
813 oder 814 wird der Wert der Energieversorgungsspannung Vb der
Batterie 101 ausgelesen.
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Im Schritt 816 wird das An/Aus-Verhältnis des
Schaltelements 125b bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt wird
das An/Aus-Verhältnis
(t/T0), im Schritt 816 bestimmt, durch die oben erwähnten Ausdrücke (1)
und (2) dargestellt, durch Verwendung der Energieversorgungsspannung
Vb der Batterie 101 (z.B. 14 V) und der Effektivspannung
V1 (z.B. 3,5 V), die während
der ersten Vorheizperiode im Schritt 817 (später zu erläutern) an den elektrischen
Heizer angelegt wird, wie im oben erwähnten Schritt 216 (2).
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Nachfolgend wird im schritt 817 die
erste Vorheizenergieversorgung des elektrischen Heizers 119 basierend
auf dem in Schritt 816 bestimmten An/Aus-Verhältnis durchgeführt. Dann
wird im Schritt 818 bestimmt, ob die im Schritt 813 oder 814 bestimmte
erste Vorheizzeit abgelaufen ist. Falls im Schritt 818 festgestellt
wird, dass die erste Vorheizzeit noch nicht abgelaufen ist (d.h.
NEIN), wird eine Rückkehr
zum Schritt 817 durchgeführt,
bei dem die erste Vorheizenergieversorgung fortgeführt wird,
wohingegen dann, wenn festgestellt wird, dass die erste Vorheizzeit
abgelaufen ist (d.h. JA), der Steuerablauf zum Schritt 819 voranschreitet,
in dem das Vorheizbeendigungsflag gesetzt wird.
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Dabei wird darauf hingewiesen, dass
die Steuertemperatur des elektrischen Heizers 119 in Schritt
817 (erste Vorheizenergieversorgung) auf solch einen Pegel eingestellt
wird (z.B. 200 °C),
dass der Abgassensor 107 und der elektrische Heizer 119 nicht
beschädigt
werden, auch wenn im Abgas enthaltene und daran angelagerte Feuchtigkeit
schnell abkühlt,
und dass das daran angelagerte Kondenswasser verdampft werden kann.
-
Da die Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung
Vs eine hohe Temperaturabhängigkeit
aufweist, und somit der Innenwiderstandswert R des Abgassensors 107 im
Zustand von niedrigen Temperaturen sehr hoch ist, wie oben erläutert, wird die
Zwischenanschlussspannung Vs (= elektromotorische Kraft von Sauerstoff
+ elektrischer Sauerstoffkonzentrationsbezugserzeugungsstrom x in
Widerstandswert R) groß.
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Falls im Schritt 820 festgestellt
wird, dass der Abgassensor 107 im Zustand niedriger Temperaturen
ist, und die Batteriezellenelementzwischenspannung Vs zu hoch ist
(Vs > 1,7 V) (d.h.
JA), schreitet der Steuerablauf zum Schritt 821 voran, in dem bestimmt
wird, ob eine zweite vorgegebene Vorheizzeit (z.B. 3 Sekunden) abgelaufen
ist.
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Falls im Schritt 821 festgestellt
wird, dass die zweite vorgegebene Vorheizzeit noch nicht abgelaufen
ist (d.h. NEIN), schreitet der Steuerablauf zum Schritt 822 voran,
wohingegen dann, wenn anderweitig entschieden (d.h. JA), der Steuerablauf
zum Schritt 823 voranschreitet.
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Im Schritt 822 wird effektive Energieversorgungsspannung
an den elektrischen Heizer 119 von V1 (= 3,5 V) auf V2a
(z.B. 11 V) erhöht,
und dann wird eine Rückkehr
zum Bestimmungsschritt 820 ausgeführt.
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Wenn auf der anderen Seite die zweite
vorgegebene Vorheizzeit abgelaufen ist, dann wird im Schritt 823
bestimmt, ob eine zweite vorgegebene zusätzliche Vorheizerhöhungszeit
(z.B. 2 Sekunden) abgelaufen ist.
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Falls im Schritt 823 bestimmt wird,
dass die zweite vorgegebene Zusatz-Vorheizerhöhungszeit noch nicht abgelaufen
ist (d.h. NEIN), schreitet der Steuerablauf zum Schritt 824 voran,
wohingegen dann, wenn anderweitig entschieden (d.h. JA), der Steuerablauf
zum Schritt 825 voranschreitet.
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Im Schritt 824 wird die effektive
Energieversorgungsspannung an den elektrischen Heizer auf V2b (z.B.
13 V) erhöht,
und dann wird eine Rückkehr zum
Bestimmungsschritt 820 durchgeführt.
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Im Schritt 825 wird ein Anormalitätsflag gesetzt,
und der Steuerablauf schreitet zum Schritt 831 voran (später zu erläutern).
Das heißt,
in Fällen,
in denen die Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung Vs nicht
unter oder auf einen vorgegebenen Wert (1,7 V) fällt, auch wenn die zweite Vorheizenergieversorgung
für eine
vorgegebene Zeit (z.B. 3 Sekunden) im Schritt 822 fortgesetzt wird,
oder auch wenn die zweite Zusatz-Vorheizenergieversorgung für eine vorgegebene
Zeit (2 Sekunden) im Schritt 824 fortgesetzt wird, wird angenommen,
dass die Batteriezellenelementzwischenanschlussspannungs-Erfassungsschaltung 132 anormal
ist, oder eine Verbindungsverdrahtung dafür anormal ist, und daher wird
ein Anormalitätsflag
gesetzt.
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Wie oben erläutert, wenn im Schritt 810a festgestellt
wird, dass der momentane Motorstartbetrieb ein erstmaliger Betrieb
ist, oder wenn im Schritt 820 festgestellt wird, dass die Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung
Vs nicht übermäßig ist, dann
schreitet der Steuerablauf zum Schritt 830 voran, in dem festgestellt
wird, ob ein Anormalitätsbestimmungssignal
ER in die CPU 120b von der Bruch- und Kurzschlusserfassungsschaltung 137 in 7 (Sensoranormalitätszustand)
eingegeben wurde.
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Wenn im Schritt 830 festgestellt
wird, dass kein Anormalitätsbestimmungssignal
ER eingegeben wurde (d.h. NEIN), schreitet der Steuerablauf zum Schritt
840 voran (Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung der Temperatur des
Abgassensors 107 basierend auf der Berechnung des Heizerwiderstandswert),
wohingegen dann, wenn anderweitig entschieden wird (d.h. JA), der
Steuerablauf zum Schritt 831 voranschreitet. Im Schritt 831 wird
der Wert der Energieversorgungsspannung Vb der Batterie 101 ausgelesen.
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Nachfolgend wird im Schritt 832 das An/Aus-Verhältnis des
Schaltelements 125b auf solche Weise bestimmt, dass die
Effektivspannung V3 (z.B. 11 V) an den elektrischen Heizer 119 angelegt wird.
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Danach wird im Schritt 833 der elektrische Heizer 119 geheizt
bzw. erhitzt gehalten, durch Verwenden des im Schritt 832 bestimmten
An/Aus-Verhältnisses,
und dann schreitet der Steuerablauf zum Schritt 803 voran. Es wird
dabei darauf hingewiesen, dass ähnlich
zu dem oben erwähnten
Schritt 233 (2), der
Schritt 833 dafür
bereitgestellt ist, die Vergiftungsverschlechterung des Abgassensors 107 zu
verhindern, durch ein fortlaufendes Heizen des Abgassensors 107,
auch wenn es unmöglich
wird, eine Kraftstoffinjektionsrückkopplungssteuerung
unter Verwendung des Abgassensors 107 durchzuführen, aufgrund
des Auftreten eines Kurzschlusses, einer offenen Schaltung, eines
Bruchs, etc., in den Verbindungsleitungen zwischen dem Abgassensor 107 und
der Temperatursteuervorrichtung 100b.
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Wenn es im Schritt 830 bestimmt wird,
dass keine Sensoranormalität
vorliegt, wird im Schritt 840 der Innenwiderstandswert Rh des elektrischen
Heizers 119 berechnet, wie im Flussdiagramm von 9 gezeigt (im folgenden
zu erläutern).
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Nachfolgend wird im Schritt 841 bestimmt, ob
der Innenwiderstandswert Rh, im Schritt 840 ausgelesen, einen ersten
Zielwiderstandswert Rh1 (Bezug 1) überschreitet.
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Wenn Rh > Rh1 im Schritt 841 festgestellt wird
(d.h. JA), schreitet der Steuerablauf zum Schritt 847 voran (später zu erläutern),
wohingegen dann, wenn als Rh ≤ Rh1
festgestellt wird (d.h. NEIN), der Steuerablauf zum Schritt 842
voranschreitet.
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Im Schritt 842 wird festgestellt,
ob der Innenwiderstandswert Rh, im Schritt 840 berechnet, gleich dem
ersten Zielwiderstandswert Rh1 (Bezugswert 1) ist, und
wenn Rh = Rh1 (d.h. JA) festgestellt wird, schreitet der Steuerablauf
sofort zum Betriebsbeendigungsschritt 803 voran.
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Wenn auf der anderen Seite im Schritt
842 Rh > Rh1 bestimmt
wird (d.h. NEIN), wird angenommen, dass der Innenwiderstandswert
Rh des elektrischen Heizers 119 zu klein ist (d.h. die
Temperatur des Abgassensors 107 zu niedrig ist), und der
Steuerablauf schreitet zum Schritt 843 voran. Im Schritt 843 wird
der Wert der Energieversorgungsspannung Vb der Batterie 101 ausgelesen.
-
Nachfolgend wird im Schritt 844 das An/Aus-Verhältnis des
Schaltelements 125b um eine kleine Größe vom momentanen Wert erhöht.
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Dann wird im Schritt 845 bestimmt,
ob der in Schritt 840 berechnete Innenwiderstandswert Rh sich über oder
auf einen zweiten Zielwiderstandswert Rh2 (Bezugswert 2)
erhöht
hat, entsprechend der Aktivierungsstarttemperatur, und wenn Rh > Rh2 (d.h. NEIN) bestimmt
wird, schreitet der Steuerablauf unmittelbar zum Betriebsbeendigungsschritt 803 voran.
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Wenn jedoch im Schritt 845 Rh ≥ Rh2 festgestellt
wird (d.h. JA), dann wird im Schritt 846 (Energieversorgungsstartbefehlseinrichtung)
ein Energieversorgungsstartbefehlssignal vom DRP Anschluss (siehe 7) erzeugt, wodurch die
Pumpstromsteuerschaltung 136 in Betrieb gesetzt wird, und
der Steuerablauf schreitet zum Betriebsbeendigungsschritt 803 voran.
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Wenn auf der anderen Seite im oben
erwähnten
Schritt 841 Rh > Rh1
festgestellt wurde (hoher Temperaturzustand), schreitet der Steuerablauf zum
Schritt 847 voran, wo der Wert der Energieversorgungsspannung Vb
der Batterie 101 ausgelesen wird.
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Nachfolgend wird im Schritt 848 das An/Aus-Verhältnis des
Schaltelements 125b um eine kleine bzw. genau festgelegte
Größe vom momentanen
Wert vermindert, und der Steuerablauf schreitet zum Betriebsbeendigungsschritt 803 voran.
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Hierbei, unter Erläuterung
des Verarbeitungsbetriebs, der in 8 gezeigt
ist, durch ein Ersetzen der Schritte mit Einrichtungen zum Durchführen der
jeweiligen Funktionen, entspricht der Schritt 810b (Verarbeitung
für Bestimmung
der Gesamtmenge von Einlassluft) dem oben erwähnten Schritt 210 (2), und stellt eine Verzögerungs-Energieversorgungseinrichtung
für einen
Reinigungsbetrieb dar.
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Das heißt, in einer Periode von dem
Zeitpunkt, an dem der Verbrennungsmotor gestartet wird, bis die
Gesamtmenge von Einlassluft einen vorgegebenen Wert erreicht hat,
wird das im Abgasrohr verbleibende Kondensationswasser gereinigt
oder daraus ausgestoßen,
und die Energieversorgung an den elektrischen Heizer 119 wird
angehalten.
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Der Schritt 817 stellt ähnlich zum
oben erwähnten
Schritt 217 (2) eine
erste Vorheizeinrichtung zum Verdampfen von Feuchtigkeit dar, wenn der
Abgassensor 107 oder der elektrische Heizer 119 mit
dem kondensierten Wasser während
eines Kaltstarts bedeckt sind.
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Zusätzlich stellt der Schritt 813
oder der Schritt 814 eine Effektivperiodeneinstelleinrichtung zum
Einstellen der effektiven Periode der ersten Vorheizeinrichtung
dar, und der Schritt 814 stellt weiter eine Maximal-Vorheizzeiteinstelleinrichtung
dar.
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Der Schritt 822 stellt ähnlich zum
oben erwähnten
Schritt 222 (2) eine
zweite Vorheizeinrichtung zum Verhindern einer Beschädigung durch thermischen
Schock des Abgassensors 107 oder des elektrischen Heizers 119 aufgrund
der schnellen Erhitzung dar.
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Weiter stellt der Schritt 824 (zweite
Zusatz-Vorheizenergieversorgungssteuerung)
eine Graduell-Erhöhungs-Vorheiz-Erhöhungseinrichtung (Vorheizintensivierungs-
oder Re-Erhöhungseinrichtung)
dar, die in der zweiten Vorheizeinrichtung enthalten ist.
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Der Schritt 820 stellt eine Vorheizbeendigungs-Bestimmungseinrichtung
dar (Arithmetikberechnungsstart-Bestimmungseinrichtung),
wie im Falle des oben erwähnten
Schritts 220 (2).
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Weiter stellt der Schritt 823 (Ablaufzeitbestimmungsverarbeitung)
eine Vorheizanormalitäts-Bestimmungseinrichtung
dar, wie im Falle des oben erwähnten
Schritts 221 (2).
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Die Schritte 844 und 848 stellen
eine Heizsteuereinrichtung dar, die eine Rückkopplungssteuerung zum Erlangen
des ersten Zielwiderstandswerts Rh1 durchführt (Sensortemperatur von 800 °C), wie im
Falle der oben erwähnten
Schritte 244 und 248 (2).
Das heißt,
wenn der Innenwiderstandswert Rh des elektrischen Heizers 119,
gemessen im Schritt 840, geringer als der erste Zielwiderstandswert
Rh1 ist (d.h. niedriger Temperaturzustand), wird der Schritt 844
wiederholt ausgeführt,
um allmählich die
an dem elektrischen Heizer 119 gelieferte Spannung zu erhöhen.
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Wenn auf der anderen Seite der Innenwiderstandswert
Rh größer als
der erste Zielwiderstandswert Rh1 ist (d.h. Hochtemperaturzustand),
wird der Schritt 848 wiederholt durchgeführt, um allmählich die
an den elektrischen Heizer 119 angelegte Spannung zu vermindern.
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Der Schritt 833 stellt eine Heizerhaltungseinrichtung
und eine Heizerhaltungssteuereinrichtung dar, wie im Falle des oben
erwähnten
Schritts 233 (2), und
dient dazu, den Betrieb des elektrischen Heizers 119 zu
erhalten oder fortzuführen,
um eine Verschlechterung des Abgassensors 107 zu verhindern,
auch wenn der Abgassensor 107 aufgrund des Auftretens einer
Verdrahtungsanormalität
des Abgassensors 107 oder eines Auftretens einer Vorheizanormalität im Schritt
823 außer
Betrieb ist.
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Als nächstes wird eine konkrete Beschreibung
der Verarbeitung zur Berechnung des Innenwiderstandswerts Rh des
elektrischen Heizers 119 i 840 in 8 gegeben, unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm
von 9.
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In 9 wird
zuerst ein Betrieb im Schritt 840a gestartet. Der Schritt 840a wird
wirksam gemacht, wenn im Schritt 830 in 8 festgestellt wurde, dass keine Sensoranormalität vorliegt.
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Nachfolgend wird im Schritt 901 bestimmt, ob
der elektrische Heizer 119 anormal ist. Die Heizeranormalitäts-Bestimmungsverarbeitung
im Schritt 901 wird in Abhängigkeit
davon durchgeführt,
ob eine Anormalitätsflag
im Schritt 905 oder 907 (später
zu erläutern)
gespeichert ist.
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Wenn im Schritt 901 festgestellt
wird, dass der elektrische Heizer 119 anormal ist (d.h.
JA), schreitet der Steuerablauf zum Betriebsbeendigungsschritt 803 in 8 voran, wohingegen dann, wenn
bestimmt wird, dass der elektrische Heizer 119 nicht anormal
ist (d.h. NEIN), der Steuerablauf zum Schritt 902a voranschreitet,
in dem ein Heizerstromerfassungssignal Vh, erzeugt, wenn das Schaltelement 125b leitend
oder gar geschlossen ist, temporär gespeichert
wird. Dann wird im Schritt 902 die Energieversorgungsspannung Vb
temporär
gespeichert.
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Nachfolgend wird im Schritt 902c
die temporär
im Schritt 902b gespeicherte Energieversorgungsspannung Vb durch
einen Heizerstrom Ih geteilt, was auf dem Heizerstromerfassungssignal
Vh, temporär
im Schritt 902 gespeichert, basiert, um den Heizerwiderstandswert
Rh (= Vb/Ih) des elektrischen Heizers 119 zu berechnen.
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Danach wird im Schritt 903 bestimmt,
ob der im Schritt 902c berechnete Heizerwiderstandswert Rh zwischen
einem oberen Begrenzungswert und einem unteren Begrenzungswert liegt
(d.h. innerhalb eines vorgegebenen Bereichs).
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Wenn im Schritt 903 festgestellt
wird, dass der Heizerwiderstandswert Rh im vorgegebenen Bereich
liegt (d.h. JA), wird angenommen, dass der elektrische Heizer 119 in
einem Normalzustand vorliegt, und der Steuerablauf schreitet zum
Schritt 840b voran, wo eine Rückkehr
zum Schritt 841 in 8 durchgeführt wird.
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Auf der anderen Seite, wenn im Schritt
903 anderweitig entschieden wird (d.h. NEIN), wird angenommen, dass
der elektrische Heizer 119 in einem anormalen Zustand ist,
und der Steuerablauf schreitet zum Schritt 904 voran, in dem bestimmt
wird, ob der anormale Zustand des elektrischen Heizers eine Anormalität durch
einen übermäßig großen Heizerwiderstand
oder eine Anormalität
durch einen übermäßig kleinen
Heizerwiderstand ist.
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Wenn im Schritt 904 festgestellt
wird, dass es eine Anormalität
durch einen übermäßig großen Heizerwiderstand
ist, wie beispielsweise ein offener Kreis oder einen Bruch in der
Heizerschaltung (d.h. JA), schreitet der Steuerablauf zum Schritt
905 voran, wohingegen dann, wenn eine Anormalität durch einen übermäßig kleinen
Heizerwiderstand festgestellt wird (d.h. NEIN), der Steuerablauf
zum Schritt 907 voranschreitet.
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Im Schritt 905 wird die Offenschaltungs-
oder Bruchanormalität
gespeichert, wohingegen im Schritt 907 die Kurzschlussanormalität gespeichert
wird, und der Steuerablauf schreitet dann zum Schritt 906 voran.
Im Schritt 906 wird die Heizeransteuersignalausgabe vom DRH Anschluss
des Mikroprozessors 120b an das Schaltelement 125b gestoppt,
und dann schreitet der Steuerablauf zum Betriebsbeendigungsschritt 803 in 8 voran.
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Hier wird darauf hingewiesen, dass
der Schritt 902 in 9 einen
Heizerwiderstandswertmesseinrichtung (Temperaturerfassungseinrichtung) darstellt,
um indirekt die Temperatur des Abgassensors 107 zu erfassen.
Zusätzlich
stellt der Schritt 905 eine Offenkreis-Erfassungsspeichereinrichtung dar, der
Schritt 907 stellt eine Kurzschlusserfassungsspeichereinrichtung
dar, und der Schritt 906 stellt eine Ansteuerstoppeinrichtung dar.
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Auf diese Weise wird die erste und
die zweite Vorheizeinrichtung, die jeweils unterschiedliche Zwecke
haben, in der ersten Periode beziehungsweise der zweiten Periode
wirksam gemacht, bevor die Rückkopplungstemperatursteuerung
mit dem elektrischen Heizer 119 durchgeführt wird,
um den Abgassensor 107 zu einem frühen Zeitpunkt zu aktivieren.
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Darüber hinaus wird eine Vorkehrung
für eine
Einrichtung getroffen, die nicht nur zum allmählichen Erhöhen der an den elektrischen
Heizer 119 gelieferten elektrischen Energie dient, sondern
auch dazu, die erste Periode und die zweite Periode zu bestimmen.
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Darüber hinaus, zusätzlich zur
ersten Vorheizeinrichtung und der Heizerhaltungseinrichtung, wird eine
Vorkehrung getroffen für
eine Sensoranormalitäts-Erfassungseinrichtung,
die ein Anormalitätsbestimmungssignal
erzeugt, wenn eine Temperatursteuerung gemäß dem elektrischen Heizer 119 unmöglich wird,
aufgrund einer Durchtrennung, eines Bruchs, eines Kurzschlusses
oder ähnliches
der Verdrahtung für
den Abgassensor 107. Somit wird bei Erfassung einer Anormalität durch
die Sensoranormalitäts-Erfassungseinrichtung
die Heizerhaltungseinrichtung nachfolgend der ersten Vorheizeinrichtung
betrieben, um fortlaufend einen vorgegebene niedrige Spannung, die
höher als
die erste Spannung ist, an den elektrischen Heizer 119 anzulegen,
wodurch vermieden werden kann, dass Verunreinigungen am Abgassensor 107 anhaften,
auch während einer
Nicht-Verwendung des Abgassensors 107, wodurch es möglich gemacht
wird, eine Vergiftungsverschlechterung des Abgassensors 107 zu
verhindern.
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Darüber hinaus umfasst die zweite
Vorheizeinrichtung eine Stufen-Vorheizerhaltungseinrichtung (Schritte
822 und 824), um die zweite Spannung mit dem Ablauf von Zeit variabel
zu erhöhen
(z.B. 11 V → 13
V). Demzufolge kann die Temperatur des Abgassensors 107 noch
unmittelbarer auf die geeignete Aktivierungstemperatur erhöht werden,
und es ist möglich,
den Hitzestress am Abgassensor 107 und dem elektrischen
Heizer 119 weiter zu reduzieren.
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Daneben umfasst die Effektivperiodeneinstelleinrichtung
die Maximal-Vorheizzeiteinstelleinrichtung (Schritt 814), und setzt
die erste Vorheizzeit auf eine vorgegebene Maximalzeit, wenn eine
Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt eines Motorstarts nicht normal
ausgelesen werden kann, wodurch es möglich ist, die Sicherheit eines
Betriebs der Vorrichtung zu verbessern.
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Zusätzlich schätzt die Temperaturerfassungseinrichtung
die Temperatur des Abgassensors 107 basierend auf dem Heizerwiderstandswert
Rh des elektrischen Heizers 119, erfasst durch die Widerstandswertmesseinrichtung,
und enthält
die Ansteuerstoppeinrichtung (Schritt 906), und die Kurzschlusserfassungsspeichereinrichtung
(Schritt 907) und/oder die Offenkreiserfassungsspeichereinrichtung
(905). Dabei wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn der
elektrische Strom, der angelegt wird, wenn das Schaltelement 125b zum
Anlegen von elektrischer Energie an den elektrischen Heizer 119 in
einen leitfähigen
Zustand angesteuert wird, einen vorgegebenen Wert überschreitet,
die Kurzschlusserfassungsspeichereinrichtung bestimmt, dass der elektrische
Heizer 119 oder die Energieversorgungsschaltung dafür in einem
Kurzschlusszustand vorliegt, und speichert diese Feststellung. Wenn
auf der anderen Seite der an die Offenkreisbestimmungswiderstände 703, 704 angelegte
Strom bei Unterbrechung oder Öffnung
des Schaltelements 125b unter oder gleich dem vorgegebenen
Wert ist, dann bestimmt die Offenkreiserfassungsspeichereinrichtung, dass
der elektrische Heizer 119 oder die Energieversorgungsschaltung
dafür in
einem Offenkreiszustand vorliegt, und speichert diese Feststellung.
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Darüber hinaus stoppt die Ansteuerstoppeinrichtung
die Lieferung von elektrischer Energie an den elektrischen Heizer 119 zumindest
dann, wenn die Kurzschlusserfassungsspeichereinrichtung eine Kurzschlussanormalität speichert,
so dass der elektrische Heizer 119 oder das Schaltelement 125b vor einer
Beschädigung
geschützt
werden kann. Auch in diesem Fall erfasst die Vorheizanormalitätserfassungseinrichtung,
dass die Zwischenanschlussspannung Vs des Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111 nicht
unter oder auf den vorgegebenen Wert abfällt, auch wenn die vorgegebene
Zeit nach dem Start einer Vorheizung durch die zweite Vorheizeinrichtung
abgelaufen ist.
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Weiter, wenn eine Anormalität (z.B.
eine Anormalität
der Batteriezellenelementzwischenanschlussspannungs-Erfassungsschaltung 132,
eine Anormalität
der Verdrahtung für
den Abgassensor 107, etc.) durch die Vorheizanormalitätserfassungseinrichtung
erfasst wird, wird die Heizerhaltungseinrichtung nachfolgend der
ersten Vorheizeinrichtung betrieben, um fortlaufend die vorgegebene
niedrige Spannung, die höher
als die erste Spannung ist, an den elektrischen Heizer 119 anzulegen,
wodurch die Vergiftungsverschlechterung des Abgassensors 107, eine
Folge von Anhaftung von Verunreinigung, vermieden wird.
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Es wird dabei darauf hingewiesen,
dass die Temperatursteuervorrichtungen 100a, 100b in Übereinstimmung
mit dem oben erwähnten
ersten beziehungsweise zweiten Ausführungsbeispiel jeweils als Partialfunktionen
eines gesamten oder umfassenden Steuersystems für einen Verbrennungsmotor ausgebildet
sind (einschließlich
Kraftstoffeinspritzsteuerung, Zündsteuerung,
etc.), und dass die Energieversorgungssteuerung für den elektrischen
Heizer 119 durch einen Mikroprozessor durchgeführt wird,
beispielsweise für
die Verwendung mit der Kraftstoffeinspritzsteuerung. Solch eine
Steuerung kann jedoch auch durch einen unabhängigen Mikroprozessor oder
eine Hardwareschaltung bewirkt werden, die ein integriertes Schaltungselement
umfasst, mit der Steuerschaltung für den elektrischen Heizer 119,
integriert in und verkörpert
in der Sensorschnittstellenschaltung 130a oder 130b.
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Obwohl bei dem oben erwähnten ersten
und zweiten Ausführungsbeispiel
der lineare Sensor mit der Pumpstromsteuerschaltung 136 als
Abgassensor 107 verwendet wird, kann solch ein Abgassensor 107 aus
einem nicht linearen Sensor vom Strombeschränkungstyp aufgebaut sein, oder
einem nicht linearen Sensor, der lediglich das Sauerstoffkonzentrationszellenelement 111 verwendet.
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Darüber hinaus, im Falle einer
Verwendung des nicht linearen Sensors mit nur dem Sauerstoffkonzentrationszellenelement 111 als
Abgassensor 107, ist es durch Beobachtung oder Überwachung der
Batteriezellenelementzwischenanschlussspannung Vs möglich, zu
erkennen oder zu erfassen, ob das vorliegende tatsächliche
Luft-Kraftstoff (A/F) Verhältnis
einer Mischung größer oder
gleich dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoffverhältnis
(A/F Verhältnis
= 14,57) ist. Somit kann die Kraftstoffeinspritzung auf solche Weise
ausgeführt
werden, dass die zu injizierende Kraftstoffmenge geregelt wird für eine Erhöhung oder
Verminderung auf der Grundlage des stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses.
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Obwohl es Unterschiede beim Innenwiderstandswert
R des Abgassensors 107 oder des Innenwiderstands Rh des
elektrischen Heizers 119 zwischen einzelnen Exemplaren
gibt, kann eine Steuergenauigkeit unter Verwendung einer Korrektureinrichtung
verbessert werden, in Kombination mit einer Messung des Anfangswertes
des Innenwiderstandswerts R oder Rh, und Speichern dessen als einen Lernwert.
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Zusätzlich ist es möglich, eine
Funktion einer Erfassung der Verschlechterung des Abgassensors 107 basierend
auf dem Altern des Lernwertes, wie gespeichert, eine Funktion zum
Speichern eines Anormalzustands bei Auftreten einer Anormalität und Bereitstellen
einer Warnindikation, etc., hinzuzufügen.
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Obwohl im oben erwähnten ersten
und zweiten Ausführungsbeispiel
eine Vorkehrung getroffen wurde für die erste und zweite Vorheizeinrichtung und
die Heizerhaltungseinrichtung, die in Reaktion auf die Erfassung einer
Anormalität
des Abgassensors 107 oder ähnlichem betrieben wird, kann
lediglich die erste Vorheizeinrichtung und die Heizerhaltungseinrichtung
bereitgestellt werden, während
die zweite Vorheizeinrichtung weggelassen wird.
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Während
die Erfindung in Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen
beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung
mit Modifikationen innerhalb des Gedankens und Umfangs der angefügten Ansprüche verwirklicht werden
kann.