DE10314754B4

DE10314754B4 - Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor

Info

Publication number: DE10314754B4
Application number: DE10314754A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Nomura; Kohji Hashimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: US6812436B2; DE10314754A1; US20040047396A1; JP3824984B2; JP2004101274A

Abstract

Eine Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor, der an einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors angebracht ist, um die Konzentration einer bestimmten Komponente in einem Abgas darin zu erfassen,
wobei die Vorrichtung umfasst:
einen elektrischen Heizer (119) zum Heizen des Abgassensors (107);
ein Schaltelement (125a; 125b), in Serie mit dem elektrischen Heizer (119) verbunden, um die Versorgung von elektrischer Energie zum elektrischen Heizer (119) an- und auszuschalten; und
eine Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b) zum Durchführen einer An/Aussteuerung des Schaltelements (125a; 125b), um so die Temperatur des Abgassensors (107) auf einem vorgegebenen Wert zu halten;
wobei die Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b) umfasst:
eine Heizsteuereinrichtung zum Durchführen einer Heizsteuerung des Abgassensors (107) in Übereinstimmung mit der Temperatur des Abgassensors (107); und
eine erste Vorheizeinrichtung (217; 817) und eine zweite Vorheizeinrichtung (222; 822) zum Vorheizen des Abgassensors (107) bei einem Starten des Verbrennungsmotors;
wobei die Heizsteuereinrichtung umfasst:
eine Widerstandswertmesseinrichtung zum...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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.
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.
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.
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).
Zusätzlich ist es wünschenswert, den Abgassensor schnell auf eine geeignete Aktivierungstemperatur bei einem Start des Verbrennungsmotors zu heizen.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

Daneben beschreibt US 2002/0017285 A1 einen Gaskonzentrationsdetektor mit einem Heizer für die Verwendung an einem Verbrennungsmotor, wobei der Heizer mit Hilfe eines elektrischem Stroms vorgeheizt wird, um einen vorbestimmten Widerstand zu erreichen. Im weiteren Verlauf des Betriebs des Verbrennungsmotors wird der zugeführte Strom so geregelt, dass der Detektor in einem aktivierten Zustand gehalten wird. Aufgrund der Vorheizung wird eine Beschädigung des Detektors durch die Wärmebelastung verhindert.

Aus US 5.696.313 ist eine Lambda-Sonde für das Abgassystem eines Verbrennungsmotors bekannt, die elektrisch beheizt wird. Die an den dafür vorgesehenen Heizer angelegte Spannung wird betriebszustandsabhängig gesteuert, wobei zwei alternative Spannungsquellen genutzt werden. Eine höhere Spannung sorgt für die schnelle Aufheizung der Lambda-Sonde zu Beginn, während eine niedrigere Spannung für den anschließenden Betrieb verwendet wird.

Aus DE 198 18 050 A1 ist eine Steuerung einer Heizeinrichtung für einen Gaskonzentrationssensor bekannt, bei der ein Mikrocomputer eine Abnormalität bei der Ansteuerung der Heizeinrichtung erfasst und die zu der Heizeinrichtung zugeführte elektrische Leistung reduziert, wenn eine Abnormalität auftritt. Sofern die Heizeinrichtung ihren normalen Betriebszustand wieder einnimmt, wird von dem Mikrocomputer die normale Leistungszufuhr wieder hergestellt.

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.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

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.

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.

Diese Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch Temperatursteuervorrichtungen, die die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 14 angegebenen Merkmale aufweisen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen.

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.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockdiagramm einer Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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.
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.
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.
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.
7 zeigt in einem Blockdiagramm eine Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
9 erläutert in einem Flussdiagramm detailliert eine Heizerwiderstandswert-Berechnungsbearbeitung (Schritt 840) in 8.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsbeispiel 1
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Ein elektrischer Heizer bzw. Erwärmer 119 ist mit einem Ausgangsanschluss 109b der Temperatursteuervorrichtung 100a verbunden.
Der Abgassensor 107 enthält die folgenden Komponenten 110 bis 118.
Ein Sauerstoffpumpelement (IpCell) 110 und ein Sauerstoffkonzentrationszellenelement (VsCell) 111, die jeweils aus festem Zirkoniumelektrolytmaterial hergestellt sind.
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.
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.
Ein Paar von Gasführungswänden 112a, 112b besteht aus einem porösen Gasdiffusionsmaterial, und diese sind zwischen dem Sauerstoffpumpelement 110 und dem Sauerstoffkonzentrationszellenelement 111 angeordnet.
Die Gaserfassungskammer 113 wird durch das Sauerstoffpumpelement 110, das Sauerstoffkonzentrationszellenelement 111 und das Paar von Gasführungswänden 112a, 112b definiert.
Pfeile 114a, 114b bezeichnen die Richtung, in der das Abgas durch die Gaserfassungskammer 113 hindurchtritt.
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.
Ein Paar von Pumpelementelektroden 115a, 115b ist an gegenüberliegenden Oberflächen des Sauerstoffpumpelements 110 in einander gegenüberliegendem Bezug angeordnet.
Eine Schutzschicht 116 bedeckt die Pumpelementelektrode 115a.
Ein Paar von Batteriezellenelementelektroden 117a, 117b sind weiter an den gegenüberliegenden Oberflächen des Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111 in einander gegenüberliegenden Bezug angeordnet.
Eine Schutzschicht 118 bedeckt die Batteriezellenelementelektrode 117b.
Die Elektroden 115a, 117b, 115b und 117a sind jeweilig mit der Steueranschlussgruppe 105c der Temperatursteuervorrichtung 100a verbunden.
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.
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.
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.
Daher arbeitet der Abgassensor 107 als ein linearer Sensor, der die Sauerstoffkonzentration der Gaserfassungskammer 113 durch Erfassen des Pumpstroms messen kann.
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.
Die Temperatursteuervorrichtung 100a enthält die folgenden Komponenten 120a bis 127 und 130a bis 137.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Eine Schnittstelle 126 stellt eine Ausgangsschaltung der CPU 120a bereit, und umfasst einen Ausgangshaltespeicher und einen Leistungstransistor, etc..
Die CPU 120a dient dazu, die elektrische Lastgruppe 120a durch die Schnittstelle 126 zu treiben und zu steuern.
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.
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.
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.
Eine Batteriezellenelementzwischenanschlussspannungs-Erfassungsschaltung 132 erfasst die Ausgangsspannung Vs, die die Zwischenanschlussspannung des Sauerstoffkonzentrationszellenelements 111 ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass dabei die Ausgangsspannung Vs beim stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis A/F (= 14,57) zu einer Bezugsspannung von 450 mV wird.
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.
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.
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 75 Ω 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.
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.
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.
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 14 V), ausgelesen im Schritt 215, die an den elektrischen Heizer 119 in der ersten Vorheizperiode im Schritt 217 angelegte effektive Spannung durch V1 (z.B. 3,5 V) repräsentiert ist, und dass der An/Aus-zyklus oder Periode des elektrischen Heizers 119 durch TO 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. V1 = √(t × Vb2/T0) (1) ∴ (t/T0) = (V1/Vb)2 = (3,5/14)2 = 0,0625 (2)
Demzufolge wird im Schritt 217 die erste Spannung (= 3,5 V) an den elektrischen Heizer 119 angelegt, basierend auf dem An/Aus-Verhältnis (= t/TO), 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 1,7 V 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 1,7 V 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.
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.
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 1,7 V 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.
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.
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.
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 75 Ω 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 (= 75 Ω).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Ausführungsbeispiel 2
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.
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.
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.
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.
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.
Ein Energieversorgungsstromerfassungswiderstand 702 ist zwischen einem Emitteranschluss des Schaltelements 125b und Masse angeschlossen.
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.
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.
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.
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 (11 V und 13 V) in Schritten 822, 824 durchgeführt, wie dies später beschrieben wird.
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).
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.
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).
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.
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.
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.
Nachfolgend wird im Schritt 812 bestimmt, ob der Temperaturwert des Motorkühlwassers, gelesen vom Wassertemperatursensor, normal ist.
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.
Im Schritt 815, folgend dem Schritt 813 oder 814 wird der Wert der Energieversorgungsspannung Vb der Batterie 101 ausgelesen.
Im Schritt 816 wird das An/Aus-Verhältnis des Schaltelements 125b bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt wird das An/Aus-Verhältnis (t/TO), 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).
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.
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 × in Widerstandswert R) groß.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
Nachfolgend wird im Schritt 841 bestimmt, ob der Innenwiderstandswert Rh, im Schritt 840 ausgelesen, einen ersten Zielwiderstandswert Rh1 (Bezug 1) überschreitet.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Der Schritt 820 stellt eine Vorheizbeendigungs-Bestimmungseinrichtung dar (Arithmetikberechnungsstart-Bestimmungseinrichtung), wie im Falle des oben erwähnten Schritts 220 (2).
Weiter stellt der Schritt 823 (Ablaufzeitbestimmungsverarbeitung) eine Vorheizanormalitäts-Bestimmungseinrichtung dar, wie im Falle des oben erwähnten Schritts 221 (2).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Eine Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor, der an einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors angebracht ist, um die Konzentration einer bestimmten Komponente in einem Abgas darin zu erfassen, wobei die Vorrichtung umfasst: einen elektrischen Heizer (119) zum Heizen des Abgassensors (107); ein Schaltelement (125a; 125b), in Serie mit dem elektrischen Heizer (119) verbunden, um die Versorgung von elektrischer Energie zum elektrischen Heizer (119) an- und auszuschalten; und eine Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b) zum Durchführen einer An/Aussteuerung des Schaltelements (125a; 125b), um so die Temperatur des Abgassensors (107) auf einem vorgegebenen Wert zu halten; wobei die Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b) umfasst: eine Heizsteuereinrichtung zum Durchführen einer Heizsteuerung des Abgassensors (107) in Übereinstimmung mit der Temperatur des Abgassensors (107); und eine erste Vorheizeinrichtung (217; 817) und eine zweite Vorheizeinrichtung (222; 822) zum Vorheizen des Abgassensors (107) bei einem Starten des Verbrennungsmotors; wobei die Heizsteuereinrichtung umfasst: eine Widerstandswertmesseinrichtung zum Messen eines Widerstandswerts des Abgassensors (107) oder eines Widerstandswerts des elektrischen Heizers (119); eine Temperaturbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, basierend auf dem Widerstandswert des Abgassensors (107) oder des Widerstandswert des elektrischen Heizers (119), ob die Temperatur des Abgassensors (107) in der Nähe einer geeigneten Aktivierungstemperatur dafür ist; und eine Rückkopplungssteuereinrichtung zum Steuern des An/Aus-Zustands des Schaltelements (125a; 125b) in Übereinstimmung mit einer Korrelationscharakteristik einer Zieltemperatur und des Widerstandswerts des Abgassensors (107), oder des Widerstandswerts des elektrischen Heizers (119), wobei die geeignete Aktivierungstemperatur des Abgassensors (107) zur Zieltemperatur gemacht ist; wobei die erste Vorheizeinrichtung (217; 817) eine erste Energieversorgungssteuereinrichtung umfasst, um in einer ersten Periode eine erste Spannung an den elektrischen Heizer (119) anzulegen; die zweite Vorheizeinrichtung (222; 822) eine zweite Energieversorgungssteuereinrichtung umfasst, um eine zweite Spannung, die höher als die erste Spannung ist, während einer der ersten Periode folgenden zweiten Periode an den elektrischen Heizer (119) anzulegen; und die erste und zweite Vorheizeinrichtung (222; 822) vor dem Betrieb der Rückkopplungssteuereinrichtung arbeiten.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach Anspruch 1, wobei die zweite Vorheizeinrichtung (222; 822) eine Vorheizerhöhungseinrichtung zum graduellen Erhöhen der zweiten Spannung mit dem Ablauf von Zeit umfasst.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b) umfasst: eine Sensorleitungsanormalitäts-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Anormalität einer Signalleitung in Verbindung mit dem Abgassensor (107); und eine Heizerhaltungseinrichtung (233; 833), zum Aufrechterhalten einer Heizung des Abgassensors (107) in Reaktion auf die Sensorleitungsanormalitäts-Erfassungseinrichtung; wobei die Sensorleitungsanormalitäts-Erfassungseinrichtung ein Sensorleitungsanormalitäts-Bestimmungssignal erzeugt, bei Erfassung eines Offenkreiszustands oder Kurzschlusszustands der Signalleitung für den Abgassensor (107); und die Heizerhaltungseinrichtung (233; 833) eine dritte Energieversorgungssteuereinrichtung enthält, um bei Erzeugung des Sensorleitungsanormalitäts-Bestimmungssignals kontinuierlich eine dritte Spannung, die höher als die erste Spannung ist, an den elektrischen Heizer (119) fortlaufend anzulegen.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zur Verhinderung einer Vorheizung unmittelbar nach einem Starten des Verbrennungsmotors die erste Vorheizeinrichtung (217; 817) eine Verzögerungs-Energieversorgungseinrichtung enthält, die einen Betrieb nach einem Ablauf einer vorgegebenen Reinigungsperiode vom Beginn des Startens des Verbrennungsmotors beginnt.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach Anspruch 4, wobei die Reinigungsperiode auf eine Periode eingestellt ist, die proportional zu einer Kurbelperiode des Verbrennungsmotors ist.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach Anspruch 4, wobei die Reinigungsperiode eingestellt ist auf eine Periode von dem Beginn des Startens des Verbrennungsmotors bis zu einem Zeitpunkt, an dem eine Gesamtmenge von Einlassluft des Verbrennungsmotors einen vorgegebenen Wert erreicht.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Vorheizeinrichtung (217; 817) eine Effektivperiodeneinstelleinrichtung enthält, um eine vorgegebene Effektivperiode in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt eines Starts des Verbrennungsmotors einzustellen, und die erste Vorheizeinrichtung (217; 817) über die Effektivperiode wirksam gemacht wird; und die zweite Vorheizeinrichtung (222; 822) nach einem Ablauf der Effektivperiode wirksam gemacht wird.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach Anspruch 7, wobei die Umgebungstemperatur zum Beginn des Starts des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von dem niedrigeren Wert zwischen der Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors und einer Außenlufttemperatur entschieden wird.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Effektivperiodeneinstelleinrichtung eine Maximal-Vorheizzeiteinstellvorrichtung umfasst, um die erste Periode auf eine Maximalzeit einzustellen, wenn die Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt des Starts des Verbrennungsmotors nicht normal erlangt wird.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b) eine Vorheizbeendigungsbestimmungseinrichtung umfasst, um zu bestimmen, ob der Vorheizbetrieb der zweiten Vorheizeinrichtung (222; 822) beendet wurde; und der Abgassensor (107) umfasst: eine Gasführungswand, gebildet aus einem porösen Gasdiffusionsmaterial; eine Gaserfassungskammer, definiert durch ein Sauerstoffpumpelement und ein Sauerstoffkonzentrationszellenelement, die aus einem festen Zirkoniumelektrolytmaterial gebildet sind; eine Sauerstoffkonzentrationsbezugserzeugungsstrom-Versorgungsschaltung zum Liefern eines elektrischen Sauerstoffkonzentrationsbezugserzeugungsstroms zum Sauerstoffkonzentrationszellenelement, wobei eine Endfläche des Sauerstoffkonzentrationszellenelements zu einer Sauerstoffkonzentrationsbezugsebene gemacht ist; und eine Pumpstromsteuerschaltung zum Abgeben oder Liefern von Sauerstoff von oder zu der Gaserfassungskammer, um so die Sauerstoffkonzentration der Gaserfassungskammer auf einen bestimmten Wert zu bringen, durch Steuern eines Pumpstroms, der durch das Sauerstoffpumpelement fließt, so dass eine Zwischenanschlussspannung des Sauerstoffkonzentrationszellenelements zu einem bestimmten Wert wird; wobei der Abgassensor (107) als ein linearer Sensor arbeitet, zum Messen der Sauerstoffkonzentration der Gaserfassungskammer durch Erfassen des Pumpstroms; und wobei dann, wenn die Zwischenanschlussspannung des Sauerstoffkonzentrationszellenelements niedriger oder gleich einem vorgegebenen Wert wird, die Vorheizbeendigungsbestimmungseinrichtung die Beendigung einer Vorheizung bestimmt, und die Heizsteuereinrichtung wirksam macht.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach Anspruch 10, wobei die Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b) umfasst: eine Vorheizanormalitäts-Erfasungseinrichtung zum Erfassen einer Anormalität der zweiten Vorheizeinrichtung (222; 822); und eine Heizerhaltungssteuereinrichtung zum Aufrechterhalten einer Heizung des Abgassensors (107) in Reaktion auf die Vorheizanormalitäts-Erfassungseinrichtung; wobei die Vorheizanormalitäts-Erfassungseinrichtung ein Vorheizanormalitäts-Erfassungssignal erzeugt, wenn die Zwischenanschlussspannung des Sauerstoffkonzentrationszellenelements nicht unterhalb oder auf den vorgegebenen Wert fällt, auch wenn eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist, nachdem die zweite Vorheizeinrichtung (222; 822) eine Vorheizung begonnen hat; und die Heizerhaltungssteuereinrichtung eine vierte Energieversorgungssteuereinrichtung umfasst, um bei Erzeugung des Vorheizanormalitäts-Erfassungssignals eine vierte Spannung, die größer als die erste Spannung ist, an den elektrischen Heizer (119) kontinuierlich anzulegen.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach Anspruch 10, wobei die Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b) umfasst: eine Innenwiderstandswert-Arithmetikberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Innenwiderstandswert des Abgassensors (107) basierend auf einem Verhältnis zwischen einem konstanten Hochfrequenzstrom, der regelmäßig abgetastet wird, und dem Sauerstoffkonzentrationszellenelement zugeführt wird, und einer Hochfrequenzspannung in Entsprechung zu dem konstanten Hochfrequenzstrom; und eine Arithmetikberechnungsstart-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Beginns einer arithmetischen Berechnung durch die Innenwiderstandswert-Arithmetikberechnungseinrichtung; wobei die Arithmetikberechnungsstart-Bestimmungseinrichtung bewirkt, dass die Innenwiderstandswert-Arithmetikberechnungseinrichtung die Berechnung des Innenwiderstandswert beginnt, von dem Zeitpunkt an, an dem die Vorheizbeendigungs-Bestimmungseinrichtung die Beendigung der Vorheizung der zweiten Vorheizeinrichtung (222; 822) feststellt.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach Anspruch 10 oder 12, wobei die Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b) umfasst: eine Innenwiderstandswert-Arithmetikberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Innenwiderstandswerts des Abgassensors (107) basierend auf einem Verhältnis zwischen einem konstanten Hochfrequenzstrom, der regelmäßig abgetastet wird, und dem Sauerstoffkonzentrationszellenelement zugeführt wird, und einer Hochfrequenzspannung in Entsprechung zu dem konstanten Hochfrequenzstrom: und eine Energieversorgungsstart-Befehlseinrichtung zum Anweisen des Beginns einer Lieferung des Pumpstroms; wobei dann, wenn der Abgassensor (107) eine Aktivierungsstarttemperatur erreicht hat, die geringer als die geeignete Aktivierungstemperatur des Abgassensors (107) ist, die Energieversorgungsstart-Befehlseinrichtung die Pumpstromsteuerschaltung anweist, damit zu beginnen, den Pumpstrom dem Sauerstoffpumpelement zuzuführen.
Eine Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor, einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors befestigt, um die Konzentration einer bestimmten Komponente eines Abgases darin zu erfassen, wobei die Vorrichtung umfasst: einen elektrischen Heizer (119) zum Heizen des Abgassensors (107); ein Schaltelement (125a; 125b), in Serie mit dem elektrischen Heizer (119) verbunden, um die Lieferung von elektrischer Energie zu dem elektrischen Heizer (119) an- und auszuschalten; und eine Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b), um eine An/Aussteuerung des Schaltelements (125a; 125b) durchzuführen, um so die Temperatur des Abgassensors (107 auf einem vorgegebenen Wert zu halten; wobei die Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b umfasst; eine Heizsteuereinrichtung zum Durchführen einer Heizsteuerung des Abgassensors (107) in Übereinstimmung mit der Temperatur des Abgassensors (107); und eine Vorheizeinrichtung zum Vorheizen des Abgassensors (107) beim Start des Verbrennungsmotors; wobei die Heizsteuereinrichtung umfasst: eine Widerstandswertmesseinrichtung zum Messen eines Widerstandswerts des Abgassensors (107) oder eines Widerstandswerts des elektrischen Heizers (119); eine Temperaturbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, basierend auf dem Widerstandswert des Abgassensors (107 oder dem Widerstandswert des elektrischen Heizers (119), ob die Temperatur des Sensors (107) in der Nähe einer geeigneten Aktivierungstemperatur davon ist; und eine Rückkopplungssteuereinrichtung zum Steuern des An/Aus-Zustands des Schaltelements (125a; 125b) in Übereinstimmung mit einer Korrelationscharakteristik einer Zieltemperatur und dem Widerstandswert des Sensors (107), oder dem Widerstandswerts des elektrischen Heizers (119), wobei die geeignete Aktivierungstemperatur des Abgassensors (107) zur Zieltemperatur gemacht wird; wobei die Temperatur-Vorheizeinrichtung eine erste Energieversorgungssteuereinrichtung umfasst, um eine vorgegebene Spannung in einer vorgegebenen Periode an den elektrischen Heizer (119) anzulegen, und wobei diese vor dem Betrieb der Rückkopplungssteuereinrichtung arbeitet; wobei die Heizsteuereinrichtung umfasst: eine Sensorleitungsanormalitäts-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Anormalität des Abgassensors (107); und eine Heizerhaltungseinrichtung (233; 833) zum Aufrechterhalten einer Heizung des Abgassensors (107) in Reaktion auf die Sensorleitungsanormalitäts-Erfassungseinrichtung; wobei die Sensorleitungsanormalitäts-Erfassungseinrichtung ein Sensorleitungsanormalitäts-Bestimmungssignal bei Erfassung eines Offen-Schaltungszustands oder eines Kurzschlusszustands einer Signalleitung für den Abgassensor (107) erzeugt; und die Heizerhaltungseinrichtung (233; 833) eine zweite Energieversorgungssteuereinrichtung umfasst, um kontinuierlich eine Erhaltungsspannung, die höher als die Vorheizspannung ist, an den elektrischen Heizer (119) bei Erzeugung des Sensorleitungsanormalitäts-Bestimmungssignals kontinuierlich anzulegen.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach Anspruch 3 oder 14, wobei die erste Vorheizeinrichtung (217; 817) eine Effektivperiodeneinstelleinrichtung umfasst, um eine vorgegebene Effektivperiode in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt eines Starts des Verbrennungsmotors einzustellen, und wobei die erste Vorheizeinrichtung (217; 817) über der Effektivperiode wirksam gemacht wird; und wobei die Heizerhaltungseinrichtung (233; 833) nach einem Ablauf der Effektivperiode wirksam gemacht wird.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, oder 14 oder 15, wobei die Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b) umfasst: eine Heizerwiderstandswertmesseinrichtung zum Messen des Widerstandswerts des elektrischen Heizers (119); eine Sensortemperaturschätzeinrichtung zum Schätzen der Temperatur des Abgassensors (107) basierend auf dem Widerstandswert des elektrischen Heizers (119); eine Heizeranormalitätsspeichereinrichtung zum Bestimmen und Speichern eines anormalen Zustands des elektrischen Heizers (119); und eine Ansteuerstoppeinrichtung zum Stoppen einer Lieferung von elektrischer Energie zum elektrischen Heizer (119) in Reaktion auf die Heizeranormalitätsspeichereinrichtung; wobei dann, wenn ein elektrischer Strom, geliefert, wenn das Schaltelement (125a; 125b) zum Liefern elektrischer Energie an den elektrischen Heizer (119) in einen leitenden Zustand angesteuert ist, einen vorgegebenen Wert überschreitet, die Heizeranormalitätsspeichereinrichtung einen Kurzschlussanormalitätszustand, bei dem der elektrische Heizer (119) oder eine Energieversorgungsschaltung für den elektrischen Heizer (119) kurzgeschlossen ist, bestimmt und speichert; wenn ein elektrischer Strom, der an einen Offen-Schaltungserfassungswiderstand, parallel zum Schaltelement (125a; 125b) geliefert, geringer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, wenn das Schaltelement (125a; 125b) zum Liefern elektrischer Energie an den elektrischen Heizer (119) unterbrochen ist, die Heizeranormalitätsspeichereinrichtung einen Offen-Schaltungsanormalitätszustand, bei dem der elektrische Heizer (119) oder die Energieversorgungsschaltung offengeschaltet ist, bestimmt und speichert; und wenn die Heizeranormalitätsspeichereinrichtung mindestens den Kurzschlussanormalitätszustand speichert, die Ansteuerstoppeinrichtung eine Lieferung von elektrischer Energie in den elektrischen Heizer (119) stoppt.
Die Temperatursteuervorrichtung für einen Abgassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Temperatursteuereinrichtung (100a; 100b) einen Mikroprozessor enthält, um ein An/Aus-Verhältnis des Schaltelements (125a; 125b) zu steuern, und wobei der Mikroprozessor eine Kraftstoffeinspritzsteuerfunktion zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsmotor aufweist.