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QUERVERWEIS AUF ÄHNLICHE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-95791 , eingereicht am 7. Mai 2014, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erfindung, welche sich auf eine Heizersteuervorrichtung für einen Abgassensor bezieht, wobei diese die Erregung des Heizers zum Heizen eines Sensorelements des Abgassensors steuert, um eine Temperatur des Sensorelements zu steuern.
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Bei einer elektronisch gesteuerten internen Verbrennungsmaschine ist ein Abgassensor (ein Sensor für das Luft-Kraftstoffverhältnis oder ein Sauerstoffsensor) zum Erfassen eines Luft-Kraftstoffverhältnisses oder zum Erfassen, ob ein Abgas fett oder mager ist, in einem Abgasrohr installiert, und eine Kraftstoffeinspritzmenge ist einer Feedbacksteuerung derart unterworfen, so dass das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases einem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis entspricht, und dies auf der Basis eines Ausgangs des Abgassensors. Im Allgemeinen, da der Abgassensor eine niedrige Erfassungspräzision aufweist, solange eine Temperatur eines Sensorelements nicht auf eine Aktivierungstemperatur erhöht wurde, wird das Sensorelement durch einen Heizer, der in dem Abgassensor beinhaltet ist, erhitzt, um die Aktivierung des Abgassensors zu beschleunigen, nachdem die interne Verbrennungsmaschine gestartet ist.
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Allerdings ist Wasserdampf, welcher durch eine Verbrennungsreaktion des Kraftstoffs mit Luft erzeugt wird, in dem Abgas der internen Verbrennungsmaschine enthalten. Wenn die Temperatur des Abgasrohrs unmittelbar nach dem Start der internen Verbrennungsmaschine niedrig ist, kann der Wasserdampf in dem Abgas in dem Abgasrohr kondensiert werden, da das Abgas beinhaltend den Wasserdampf in dem Abgasrohr gekühlt wird, und so kann kondensiertes Wasser erzeugt werden. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, dass das kondensierte Wasser, das in dem Abgasrohr erzeugt wird, an dem Sensorelement des Abgassensors anhaftet, und dies unmittelbar nachdem die interne Verbrennungsmaschine startet. Wenn das Sensorelement durch den Heizer unmittelbar nach dem Start der internen Verbrennungsmaschine intensiv erhitzt wird, kann ein Bruch des Elements des Sensorelements, welches auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, erfolgen, und dies durch die lokale Abkühlung (durch die thermische Belastung), die durch das Anhaften des kondensierten Wassers verursacht wird.
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Bei einer Heizersteuervorrichtung, die in der Patentliteratur 1 (
JP-A-2007-120390 ) offenbart ist, wird eine Vorheizsteuerung zum Einstellen einer Erregungsbetriebszeit des Heizers derart ausgeführt, dass das Sensorelement des Abgassensors auf eine Temperatur vorgeheizt wird, welche keinen Bruch des Elements verursacht, welcher dem Wasser zuordenbar wäre, bis eine vorbestimmte Vorheizzeitdauer von einem Start der internen Verbrennungsmaschine verstrichen ist. Danach, nachdem die Vorheizzeitdauer verstrichen ist, wird die Betriebszeitdauer der Erregung des Heizers erhöht, um die Temperatur des Sensorelements auf die aktive Temperatur zu erhöhen.
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Allerdings wird bei der Heizersteuervorrichtung, die in der Patentliteratur 1 offenbart ist, die Erregungsbetriebszeitdauer des Heizers auf einen konstanten Wert beim Durchführen der Vorheizsteuerung beibehalten. Wenn die Erregungsbetriebszeitdauer des Heizers derart eingestellt wird, dass diese größer ist, dann ist es wahrscheinlich, dass die Temperatur des Sensorelements in dem Abgassensor eine Verhinderungstemperatur für den Elementbruch überschreitet, die einen oberen Schwellwert darstellt (einen oberen Schwellwert einer Temperatur, welcher verhindern kann, dass das Element bricht, wobei dies dem Wasser zuordenbar ist), und wobei dies während der Vorheizsteuerung gesteuert wird. Um diese Situation zu vermeiden, gibt es einen Bedarf, die Erregungsbetriebszeitdauer des Heizers kleiner einzustellen. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, dass die Temperatur des gesamten Sensorelements während der Vorheizsteuerung nicht ausreichend erhöht wird, und eine Zeit, die erforderlich ist, bis die Temperatur des Sensorelements auf die aktive Temperatur erhöht ist, wird nach der Beendigung der Vorheizsteuerung verlängert, was in einer Wahrscheinlichkeit resultiert, dass das Sensorelement nicht frühzeitig aktiviert werden kann.
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LITERATUR DES STANDES DER TECHNIK
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: JP 2007-120390 A
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung eine Heizersteuervorrichtung für einen Abgassensor vorzusehen, welche ist fähig ist, ein Sensorelement frühzeitig zu aktivieren, während ein Bruch des Elements des Abgassensors vermieden wird.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Heizersteuervorrichtung für einen Abgassensor das Folgende: einen Heizer, welcher ein Sensorelement eines Abgassensors, der in einer Abgaspassage einer internen Verbrennungsmaschine angeordnet ist, aufheizt; und eine Heizererregungssteuerabschnitt, welcher eine Vorheizsteuerung zum Steuern einer Erregung des Heizers ausführt, um das Sensorelement innerhalb eines Temperaturbereichs vorzuheizen, welcher keinen Bruch des Elements verursacht, welcher dem Wasser zuordenbar ist, und in welchem der Heizererregungssteuerabschnitt einen Erregungssteuerwert des Heizers auf einen Vorheizpromotionserregungssteuerwert einstellt, welcher größer ist als der Erregungssteuerwert, nachdem bestimmt ist, dass eine Temperatur des Sensorelements einen vorbestimmten oberen Schwellwert erreicht, bis bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements den oberen Schwellwert erreicht, und dies beim Durchführen der Vorheizsteuerung, und wobei dieser den Erregungssteuerwert des Heizers derart einstellt, dass die Temperatur des Sensorelements bei der oberen Schwellwerttemperatur beibehalten wird, nachdem bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht.
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Beim Durchführen der Vorheizsteuerung wird der Erregungssteuerwert des Heizers auf den Vorheizpromotionserregungssteuerwert des Heizers eingestellt, bis bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements die vorbestimmte obere Schwellwerttemperatur erreicht (die Elementbruchverhinderungstemperatur). Im Ergebnis kann die Temperatur des Sensorelements schnell auf die obere Schwellwerttemperatur erhöht werden.
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Nachdem bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht, wird der Erregungssteuerwert des Heizers derart eingestellt, dass die Temperatur des Sensorelements bei der oberen Schwellwerttemperatur beibehalten wird. Im Ergebnis kann das ganze Sensorelement in einen Zustand versetzt werden, bei dem die Temperatur des Sensorelements ausreichend während der Vorheizsteuerung erhöht wird.
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Mit der vorstehenden Konfiguration kann eine Zeit bis die Temperatur des Sensorelements auf die aktive Temperatur nach dem Beenden der Vorhaltsteuerung erhöht ist, reduziert werden, und das Sensorelement kann prompt aktiviert werden, während verhindert wird, dass der Abgassensor bricht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Es zeigt/es zeigen:
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1 ein Diagramm, welches eine schematische Konfiguration eines Maschinensteuersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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2 ein Timingdiagramm, welches ein Beispiel einer Durchführung einer Heizererregungssteuerung darstellt.
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3 ein Flussdiagramm, welches einen Fluss einer Verarbeitung einer Heizererregungssteuerroutine darstellt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine schematische Konfiguration eines Maschinensteuersystems wird mit Bezug auf 1 beschrieben werden.
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Ein Katalysator 13, wie zum Beispiel ein Dreiwegekatalysator zum Reinigen von CO, HC und NOx in einem Abgas, ist in einem Abgasrohr 12 (einer Abgaspassage) einer Maschine 11 vorgesehen. Abgassensoren 14 und 15 (Luft-Kraftstoffverhältnissensor oder Sauerstoffsensor) zum Erfassen eines Luft-Kraftstoffverhältnisses in dem Abgas sind jeweils stromauf und stromab bzw. strömungstechnisch vorgelagert und nachgelagert zu dem Katalysator 13 vorgesehen. Heizer 16 und 17 zum Heizen der Sensorelemente (nicht näher dargestellt) sind in den jeweiligen Abgassensoren 14 und 15 integriert angeordnet.
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Ausgänge der verschiedenen Sensoren, welche vorstehend beschrieben wurden, werden in die elektronische Steuereinheit (ECU 18) eingegeben. Die ECU 18 beinhaltet hauptsächlich einen Mikrocomputer, und führt verschiedene Maschinensteuerprogramme aus, die in einem eingebauten ROM gespeichert sind, um eine Kraftstoffeinspritzmenge, ein Zündtiming, und eine Drosselklappenposition (und damit eine Einlassluftmenge) gemäß einem Maschinenbetriebszustand zu steuern.
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In dieser Situation führt die ECU 18 eine Hauptfeedbacksteuerung zum Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge mittels einer Feedbackkorrektur durch, so dass das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases stromaufwärts des Katalysators 13 mit dem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis übereinstimmt, und dies auf der Basis des Ausgangs des stromaufwärts vorgesehenen Abgassensors 14. Ferner führt die ECU 18 eine untergeordnete Feedbacksteuerung zum Korrigieren des Soll-Luft-Kraftstoffverhältnisses oder eines Feedbackkorrekturbetrags der Hauptfeedbacksteuerung auf der Basis des Ausgangs des stromabwärts vorgesehenen Abgassensors 15 durch. Die ECU 18 verbessert eine Abgasreinigungseffizienz des Katalysators 13 durch die Luft-Kraftstoffverhältnisfeedbacksteuerung (durch die Hauptfeedbacksteuerung und die untergeordnete Feedbacksteuerung).
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Die Abgassensoren 14 und 15 weisen eine geringe Detektionspräzision bzw. Erfassungspräzision auf, solange nicht die jeweiligen Temperaturen der Sensorelemente auf eine aktive Temperatur erhöht sind. Daher besteht ein Bedarf darin, die jeweiligen Heizer 16 und 17 der Abgassensoren 14 und 15 zu erregen, um die Sensorelemente zum Aktivieren zu heizen, und dies vor dem Starten der Luft-Kraftstoffverhältnisfeedbacksteuerung, nachdem die Maschine 11 startet. Daher, um die Luft-Kraftstoffverhältnisfeedbacksteuerung prompt danach zu starten, nachdem die Maschine 11 startet, gibt es einen Bedarf, die jeweiligen Sensorelemente der Abgassensoren 14 und 15 prompt bzw. schnell zu aktivieren.
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Allerdings ist ein Wasserdampf, der durch eine Verbrennungsreaktion des Kraftstoffs mit Luft erzeugt wird, in dem Abgas der Maschine 11 beinhaltet. Wenn die Temperatur des Abgasrohrs 12 unmittelbar nach dem Start der Maschine 11 niedrig ist, da das Abgas beinhaltend den Wasserdampf in dem Abgasrohr 12 abgekühlt wird, dann kann der Wasserdampf in dem Abgas in dem Abgasrohr 12 kondensiert werden, und ein kondensiertes Wasser kann erzeugt werden. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, dass das kondensierte Wasser, welches in dem Abgasrohr 12 erzeugt wird, an den jeweiligen Sensorelementen der Abgassensoren 14 und 15 anhaftet und dies unmittelbar nachdem die Maschine 11 startet. Wenn die Sensorelemente intensiv bzw. schnell durch die Heizer 16 und 17 unmittelbar nach dem Start der Maschine 11 aufgeheizt werden, dann kann ein Bruch des Elements, bei dem die Sensorelemente, die auf eine hohe Temperatur aufgeheizt sind, durch ein lokales Kühlen zerbrochen werden (thermischer Stress), auftreten, wobei dies durch die Adhäsion des kondensierten Wassers verursacht wird.
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Die ECU 18 führt eine Heizererregungssteuerroutine der 3 durch, welche später beschrieben werden wird, um eine Vorheizsteuer zum Steuern der Erregung des Heizers 16 derart durchzuführen, sodass das Sensorelement des Abgassensors 14 innerhalb eines Temperaturbereichs vorgeheizt wird, indem kein Bruch des Elements, der dem Wasser zuordenbar ist, verursacht wird, und dies bis eine vorbestimmte Vorheizzeitdauer verstrichen ist, nachdem die Maschine 11 startet. Danach, nachdem die Vorheizzeitdauer verstrichen ist, wird die Erregungsbetriebszeit (Erregungssteuerwert) des Heizers 16 erhöht, um die Temperatur des Sensorelements auf die aktive Temperatur zu erhöhen.
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Allerdings, so wie durch die gestrichelte Linie in 2 angegeben ist, wenn die Erregungsbetriebszeitdauer des Heizers 16 derart eingestellt ist, dass diese größer ist, dann ist es wahrscheinlich, dass die Temperatur des Sensorelements des Abgassensors 14 einen oberen Schwellwert bezüglich einer Elementbruchverhinderungstemperatur während der Vorheizsteuerung überschreitet. Um diese Situation zu vermeiden, gibt es einen Bedarf die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 kleiner einzustellen. Aus diesem Grund ist es wahrscheinlich, dass die Temperatur des gesamten Sensorelements nicht ausreichend während der Vorheizsteuerung erhöht wird, und so ist es wahrscheinlich, dass eine Zeit, die erforderlich ist, bis die Temperatur des Sensorelements auf die aktive Temperatur erhöht ist, nach der Beendigung der Vorheizsteuerung verlängert wird, wobei dies in der Wahrscheinlichkeit resultiert, dass das Sensorelement nicht frühzeitig genug aktiviert werden kann.
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Bei der vorliegenden Offenbarung, so wie dies durch die durchgezogene Linie in 2 angegeben ist, wird bei dem Durchführen der Vorheizsteuerung zuerst die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 auf eine Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit eingestellt, bis bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements in dem Abgassensor 14 eine vorbestimmte obere Schwellwerttemperatur erreicht. Die Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit wird auf einen Wert eingestellt, welcher größer ist, als die Erregungsbetriebszeit, nachdem bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht. Nachdem bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht, wird die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 so eingestellt, dass die Temperatur des Sensorelements bei der oberen Schwellwerttemperatur beibehalten wird.
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Genauer gesagt wird bestimmt, ob das Innere des Abgasrohrs 12 sich in einem trockenen Zustand befindet oder nicht, nachdem die Maschine 11 startet. Wenn bestimmt ist, dass das Innere des Abgasrohrs 12 sich nicht in einem trockenen Zustand befindet (ein Abgasrohrtrocknungsbestimmungs-Flag ist aus), dann ist es wahrscheinlich, dass sich Feuchtigkeit an dem Abgasrohr 12 oder dem Abgassensor 14 anhaftet. Daher wird die Vorheizsteuerung zum Steuern der Erregung des Heizers 16 derart ausgeführt, dass das Sensorelement des Abgassensors 14 innerhalb eines Temperaturbereichs vorgeheizt wird, welcher keinen Bruch des Elements verursacht, der dem Wasser zuordenbar wäre.
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Bei der Vorheizsteuerung wird die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 auf eine Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit d1 eingestellt. Die Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit d1 wird auf einen Wert eingestellt, welcher größer ist als die Erregungsbetriebszeit (beispielsweise die Temperaturbeibehaltungserregungsbetriebszeit d2), nachdem bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht. Im Ergebnis wird die Temperatur des Sensorelements prompt auf die obere Schwellwerttemperatur erhöht.
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Wenn bestimmt ist, ob die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht oder nicht, und dies gemäß dessen, ob eine Impedanz Z des Sensorelements kleiner wird, als eine obere Schwellwerttemperaturbestimmungsimpedanz Z1 (ein Wert, welcher einer oberen Schwellwerttemperatur entspricht), oder nicht.
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Daher wird die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 derart eingestellt, dass die Temperatur des Sensorelements bei der oberen Schwellwerttemperatur bei einem Zeitpunkt t1 beibehalten wird, wenn die Impedanz Z des Sensorelements kleiner wird, als die obere Schwellwerttemperaturbestimmungsimpedanz Z1, und es bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht. Beispielsweise wird die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 auf die Temperaturbeibehaltungserregungsbetriebszeit d2 eingestellt. Im Ergebnis wird das gesamte Sensorelement in einen Zustand versetzt, bei dem die Temperatur des Sensorelements ausreichend während der Vorheizsteuerung erhöht wird.
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Danach, bei einem Zeitpunkt t2, wenn bestimmt ist, dass sich das Innere des Abgasrohrs 12 in dem trockenen Zustand befindet (d. h., das Abgasrohrtrocknungsbestimmungs-Flag ist an), wird bestimmt, dass die Vorheizzeitdauer verstrichen ist, und eine Temperaturerhöhungssteuerung zum Steuern der Erregung des Heizers 16 wird so ausgeführt, dass die Temperatur des Sensorelements prompt erhöht wird. Bei der Temperaturerhöhungssteuerung wird die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 auf die Temperaturerhöhungserregungsbetriebszeit (beispielsweise 100%) eingestellt, um das Sensorelement aufzuheizen.
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Es wird bestimmt, ob das Sensorelement aktiviert ist oder nicht, und dies gemäß dessen, ob die Impedanz Z des Sensorelements kleiner wird, als eine Aktivierungsbestimmungsimpedanz Z2 (ein Wert, welcher der aktiven Temperatur des Sensorelements entspricht), oder nicht.
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Danach wird eine Impedanzsteuerung zum Steuern der Erregung des Heizers 16 so durchgeführt, dass das Sensorelement in einem aktiven Zustand bei einer Zeit t3 beibehalten wird, wenn die Impedanz Z des Sensorelements kleiner wird, als die Aktivierungsbestimmungsimpedanz Z2, und es bestimmt ist, dass das Sensorelement aktiviert worden ist. Bei der Impedanzsteuerung ist die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 der Feedbacksteuerung derart unterworfen, sodass die Impedanz Z des Sensorelements mit einer Zielimpedanz Z3 übereinstimmt.
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Nachstehend werden Verarbeitungsinhalte der Heizererregungssteuerroutine der 3, welche durch die ECU 18 ausgeführt werden, beschrieben.
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Die Heizererregungssteuerroutine, die in 3 dargestellt ist, wird in einem vorbestimmten Zyklus einer angeschalteten Zeitdauer der ECU 18 durchgeführt, wobei diese der Heizererregungssteuervorrichtung entspricht.
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Bei Schritt 101 wird bestimmt, ob sich das Innere des Abgasrohrs 12 in dem Trocknungszustand (ein Zustand, bei welchem eine Feuchtigkeit in dem Abgasrohr 12 verdampft ist) befindet oder nicht, und dies beispielsweise gemäß dessen, ob eine Kühlmitteltemperatur Thw höher ist, als ein vorbestimmter Wert Thw1 oder nicht.
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Bei Schritt 101, wenn bestimmt ist, dass sich das Innere des Abgasrohrs 12 nicht in einem Trocknungszustand befindet (Thw Thw1), dann ist bestimmt, dass die Feuchtigkeit wahrscheinlich an dem Abgasrohr oder dem Abgassensor 14 anhaftet, und die Vorheizsteuerung (das Verarbeiten der Schritte 102 bis 105) wird wie nachstehend durchgeführt:
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Bei Schritt 102 wird bestimmt, ob die Temperatur des Sensorelements in dem Abgassensor 14 die obere Schwellwerttemperatur erreicht oder nicht, und dies gemäß dessen, ob die Impedanz Z des Sensorelements kleiner wird als die obere Schwellwerttemperaturbestimmungsimpedanz Z1 oder nicht. Die obere Schwellwerttemperaturbestimmungsimpedanz Z1 wird auf einen Wert entsprechend der oberen Schwellwerttemperatur eingestellt.
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Wenn bei Schritt 102 bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements nicht die obere Schwellwerttemperatur erreicht (Z ≥ Z1), dann fährt das Verfahren mit Schritt 103 fort, und die Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit d1 wird berechnet. Die Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit d1 wird auf einen Wert eingestellt, welche größer ist, als die Erregungsbetriebszeit d2, nachdem bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht hat.
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Wenn die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 auf die Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit d1 eingestellt ist, um die Temperatur des Sensorelements schnell bzw. prompt zu erhöhen, falls die Temperatur des Sensorelements zu stark angestiegen ist, dann ist es wahrscheinlich, dass das Sensorelement beschädigt wird. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, dass die Temperatur des Sensorelements mit einer moderaten Geschwindigkeit erhöht wird.
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Unter den Bedingungen der vorliegenden Ausführungsform wird die Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit d1 durch eine Map bzw. Speicherzuordnung oder eine Formel gemäß dem Betriebszustand der Maschine 11 und den Umgebungsbedingungen berechnet. Bei diesem Beispiel beinhalten die Betriebszustände beispielsweise zumindest eines des Folgenden: Die Kühlmitteltemperatur, die Abgastemperatur, eine Drehgeschwindigkeit und eine Last. Die Umgebungsbedingungen beinhalten beispielsweise die Außenlufttemperatur. Die Speicherzuordnung oder die Formel der Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit d1 wird auf der Basis von Testdaten oder auf der Basis von Designdaten vorab erzeugt, und dies wird in dem ROM der ECU 18 gespeichert.
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Die Erregungsbetriebszeit zum Erhöhen der Temperatur des Sensorelements mit der moderaten Geschwindigkeit wird gemäß dem Betriebszustand der Maschine 11 und den Umgebungsbedingungen geändert. Die Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit d1 wird geändert, und die Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit d1 wird auf einen geeigneten Wert eingestellt (die Erregungsbetriebszeit zum Erhöhen der Temperatur des Sensorelements bei der moderaten Geschwindigkeit).
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Danach fährt das Verfahren mit Schritt S104 fort, wobei die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 auf die Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit d1 eingestellt wird, um die Temperatur des Sensorelements prompt bzw. schnell zu erhöhen.
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Danach, bei dem vorstehenden Schritt 102, wenn bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht (Z < Z1), dann fährt das Verfahren mit Schritt 105 fort, und die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 wird auf die Temperaturerhaltungserregungsbetriebszeit d1 eingestellt, um die Temperatur des Sensorelements etwa bei der oberen Schwellwerttemperatur zu halten. Alternativ kann die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 einer Feedbacksteuerung derart unterworfen sein, dass die Impedanz Z des Sensorelements mit der oberen Schwellwerttemperaturbestimmungsimpedanz Z1 übereinstimmt.
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Danach, bei dem vorstehenden Schritt 101, wenn bestimmt ist, dass sich das Innere des Abgasrohrs 12 in einem Trocknungszustand befindet (Thw > Thw1), dann wird bestimmt, dass die Vorheizzeitdauer verstrichen ist und das Verfahren schreitet mit dem Schritt 106 fort. Es ist bestimmt, ob das Sensorelement aktiviert ist oder nicht, und dies gemäß dessen, ob die Impedanz Z des Sensorelements kleiner wird, als die Aktivierungsbestimmungsimpedanz Z2, oder nicht. Die Aktivierungsbestimmungsimpedanz Z2 wird auf einen Wert entsprechend der Aktivierungstemperatur des Sensorelements eingestellt.
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Bei Schritt 106, wenn bestimmt ist, dass das Sensorelement nicht aktiviert ist (Z Z2), dann fährt das Verfahren mit Schritt 107 fort, und die Temperaturerhöhungssteuerung wird ausgeführt. Bei der Temperaturerhöhungssteuerung wird die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 auf die Temperaturerhöhungserregungsbetriebszeit (beispielsweises 100%) eingestellt, um das Sensorelement aufzuheizen.
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Danach, bei dem vorstehenden Schritt 106, wenn bestimmt ist, dass das Sensorelement aktiviert ist (Z < Z2), dann fährt das Verfahren mit Schritt 108 fort, um die Impedanzsteuerung durchzuführen. Bei der Impedanzsteuerung ist die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 der Feedbacksteuerung derart unterworfen, dass die Impedanz Z des Sensorelements mit der Sollimpedanz Z3 übereinstimmt. Genauer gesagt, wird die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 mittels einer PI-Steuerung solchermaßen berechnet, dass eine Abweichung zwischen der Impedanz Z des Sensorelements und der Sollimpedanz Z3 reduziert wird.
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Bei der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird zuerst bei dem Durchführen der Vorheizsteuerung die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 auf eine Vorheizpromotionserregungsbetriebszeit eingestellt, bis bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements in dem Abgassensor 14 eine vorbestimmte obere Schwellwerttemperatur erreicht. Im Ergebnis kann die Temperatur des Sensorelements prompt auf die obere Schwellwerttemperatur erhöht werden. Nachdem bestimmt ist, dass die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht, wird die Erregungsbetriebszeit des Heizers 16 derart eingestellt, dass die Temperatur des Sensorelements bei der oberen Schwellwerttemperatur beibehalten wird. Im Ergebnis kann das gesamte Sensorelement in einen Zustand versetzt werden, bei dem die Temperatur des Sensorelements ausreichend während der Vorheizsteuerung erhöht wird. Mit der vorstehenden Konfiguration kann eine Zeit bis die Temperatur des Sensorelements auf die aktive Temperatur nach der Beendigung der Vorheizsteuerung erhöht wird, reduziert werden, und das Sensorelement kann prompt aktiviert werden, während ein Bruch des Elements des Abgassensors 14 vermieden wird.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Vorheizpromotionserregungszeitdauer gemäß den Betriebsbedingungen der Maschine 11 und den Umgebungsbedingungen berechnet. Mit der vorstehenden Konfiguration kann die Vorheizpromotionserregungszeitdauer derart geändert werden, dass die Vorheizpromotionserregungszeitdauer auf den geeigneten Wert gemäß den Betriebsbedingungen der Maschine 11 und den Umgebungsbedingungen festgelegt wird.
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Ferner wird bei der vorliegenden Ausführungsform bestimmt, ob die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht oder nicht, und dies gemäß dessen, ob die Impedanz des Sensorelements kleiner wird als eine obere Schwellwerttemperaturbestimmungsimpedanz oder nicht. Da die Impedanz des Sensorelements gemäß Temperatur des Sensorelements verändert wird, kann mit hoher Präzision bestimmt werden, wenn die Impedanz des Sensorelements überwacht wird, ob die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht oder nicht.
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Bei der vorstehenden Ausführungsform wird die Vorheizpromotionserregungszeitdauer gemäß sowohl den Betriebsbedingungen der Maschine 11 als auch den Umgebungsbedingungen berechnet. Allerdings, ohne dass man vorliegend auf diese Konfiguration beschränkt ist, kann die Vorheizpromotionserregungszeitdauer gemäß nur einem einer Betriebsbedingung der Maschine 11 oder der Umgebungsbedingung berechnet werden. Alternativ kann die Vorheizpromotionserregungszeitdauer auf einen vorbestimmten Festwert eingestellt werden.
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Bei der vorstehenden Ausführungsform wird bestimmt, ob die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht oder nicht, und dies auf der Basis der Impedanz des Sensorelements. Allerdings, ohne jedoch vorlegend auf diese Konfiguration beschränkt zu sein, kann bestimmt werden, ob die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht oder nicht, und dies auf der Basis eines Widerstands des Heizers 16 oder einem integralen Leistungsverbrauch des Heizers 16. Alternativ kann bestimmt werden, ob die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht oder nicht, dies auf der Basis von zweien oder dreien einer Impedanz des Sensorelements, des Widerstands des Heizers 16, oder dem integralem Leistungsverbrauch des Heizers 16. Da sowohl die Impedanz des Sensorelements als auch der Widerstand des Heizers 16 und auch der integrale Leistungsverbrauch des Heizers 16 Information darstellt, welche eine Korrelation mit der Temperatur des Sensorelements aufweist, kann bestimmt werden, wenn die Impedanz des Sensorelements, der Widerstand des Heizers 16 und der integrale Leistungsverbrauch des Heizers 16 überwacht werden, ob die Temperatur des Sensorelements die obere Schwellwerttemperatur erreicht oder nicht.
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Zusätzlich wird bei der vorstehenden Ausführungsform die vorliegende Offenbarung auf den Abgassensor 14 (Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor oder Sauerstoffsensor) angewandt, welcher stromaufwärts zu dem Katalysator 13 angeordnet ist. Allerdings, ohne jedoch auf diese Konfiguration beschränkt zu sein, kann die vorliegende Offenbarung auch auf den Abgassensor 15 (Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor oder Sauerstoffsensor) angewandt werden, welcher stromab zu dem Katalysator 13 angeordnet ist.
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Ferner ist die vorliegende Offenbarung nicht auf den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor oder Sauerstoffsensor beschränkt, sondern kann dieser derart umgesetzt werden, dass diese auf verschiedene Abgassensoren (beispielsweise NOx-Sensoren) angewandt wird, welche einen Heizer zum Heizen des Sensorelements aufweisen.
