DE19519698C2

DE19519698C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Luft-/Kraftstoff-Steuerung eines Motors

Info

Publication number: DE19519698C2
Application number: DE19519698A
Authority: DE
Inventors: Allan Joseph Kotwicki; Jeffrey Allen Doering; Michael P Falandino
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 2000-02-24
Anticipated expiration: 2015-05-31
Also published as: GB9511444D0; US5588417A; GB2290882A; GB2290882B; JPH0861121A; DE19519698A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung zur Steuerung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Motor.

Zur Aufrechterhaltung eines stöchiometrischen Luft-/Kraft stoffverhältnisses ist es bekannt, eine Einstellung des dem Motor zugeführten flüssigen Kraftstoffs in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal eines Abgas-Sauerstoffsensors vorzuneh men. Üblicherweise ist der Abgas-Sauerstoffsensor ständig be heizt, um die Betriebstemperatur aufrecht zu erhalten und dementsprechend einen stabilen Spitze-zu-Spitze-Variations bereich des Sensorausgangssignals zu gewährleisten.

Zur Einsparung elektrischer Energie ist vorgeschlagen worden, die Temperatur des Abgas-Sauerstoffsensors aus Motorbetriebs parametern, wie zum Beispiel der Drosselklappenstellung, dem angesaugten Luftstrom und der Motordrehzahl, abzuleiten. Hiervon abhängig wird der Heizeinrichtung elektrische Energie zugeführt oder nicht, um nach Möglichkeit eine konstante Tem peratur aufrechtzuerhalten und dabei elektrische Leistung zu sparen.

Bei dem vorstehend genannten Lösungsweg tritt jedoch eine Reihe von Problemen auf. Es kann beispielsweise sein, daß die Ableitung der Sensortemperatur aus Motorbetriebsparametern nicht für alle Betriebszustände, alle Fahrzeuge, alle Kraftübertragungskombinationen und alle Abgas-Sauer stoffsensoren einwandfrei mit der tatsächlichen Sensortempe ratur übereinstimmt. Ferner können sich wechselseitige An fangsbeziehungen ändern, da Motoren, Motorbauteile und Senso ren altern.

In der DE 41 06 308 A1 wird ein Verfahren zur Steuerung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Motor abhängig von einem Abgas-Sauerstoffsensor und zur Steuerung einer an den Sensor angekoppelten elektrischen Heizeinrichtung vorgeschla gen. Dieses vorbekannte Verfahren umfaßt auch das Einstellen des dem Motor zugeführten Kraftstoffes abhängig von einer aus dem Sensorsignal abgeleiteten Rückkopplungsvariablen. Der bei diesem Verfahren verwendete Regelkreis zur Regelung der Tem peratur der Abgassonde enthält auch das Steuern der der elek trischen Heizeinrichtung zugeführten Energie abhängig von ei nem Anzeigesignal. Als Temperatur-Istwert für die Regelung der Temperatur der Abgassonde wird der Innenwiderstand der Sonde oder der Heizeinrichtung verwendet.

Aus der US 4 155 335 ist es bekannt, die Temperatur der Sonde auch aus einer Messung des Spitze-zu-Spitze-Variations bereiches in dem Sensorausgangssignal zu ermitteln.

Die Innenwiderstandsmessung erfordert entsprechende elektro nische Messeinrichtungen und ist wie jede Widerstandsmessung empfindlich gegenüber parasitären Widerständen. Darüberhinaus können zur Kompensation von Exemplarschwankungen der Innenwi derstände aufwendige Kalibriermessungen erforderlich sein. Zudem wird die Temperatur der Abgassonde nur indirekt erfaßt.

Demgegenüber liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Motor vorzuschlagen, die einen gewünschten Spitze-zu-Spitze-Variationsbereich bei einem Ausgangssignal eines Abgas-Sauerstoffsensors durch Re gelung der einer elektrischen Heizeinrichtung zugeführten elektrischen Energie einstellen, wobei diese Regelung hinrei chend genau, mit möglichst geringem Aufwand und weitgehend unabhängig von Störungen im Ausgangssignal des Sauerstoffsen sors realisiert werden soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11 ge löst.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das gewünschte Spitze-zu-Spitze-Ausgangssignal des Sen sors durch Regelung der dem Sensor zugeführten elektrischen Leistung mittels einer Spitze-zu-Spitze-Messung aufrechter halten wird. Die Probleme nach dem Stand der Technik bei der Aufrechterhaltung der Heiztemperatur abhängig von Störbeein flussungen der Heiztemperatur werden dadurch vermieden. Zum Beispiel wird das Sensorausgangssignal vorteilhafterweise in einem gewünschten Bereich gehalten, unabhängig von Motorbe triebszuständen, Fahrzeugtypen oder verwendeten Motorgruppen oder von der Alterung von Bauteilen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen bei spielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2-5 Flußdiagramme, die verschiedene Schritte darstellen, die von einem Teil der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform durchgeführt werden;

Fig. 6A, 6B, 7 und 8 verschiedene einem Teil der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform zugehörige Ausgangssignale, die unter Bezugnahme auf die in den Fig. 2-5 dargestellten Fluß diagramme erläutert werden;

Fig. 9 ein Flußdiagramm, das verschiedene Schritte darstellt, die von einem Teil der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs form durchgeführt werden;

Fig. 10-11 verschiedene Ausgangssignale, die zu einem Teil der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gehören und hier unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert werden, so wie

Fig. 12 ein Flußdiagramm, das verschiedene Schritte dar stellt, die von einem Teil der in Fig. 1 dargestellten Aus führungsform durchgeführt werden.

Im Blockdiagramm der Fig. 1 ist eine Motorsteuereinheit 10 dargestellt, die einen herkömmlichen Mikrocomputer 12 auf weist mit einer Mikroprozessoreinheit 13, Eingangskanälen 14 mit sowohl Digital- als auch Analogeingängen, Ausgangskanälen 16 mit sowohl Digital- als auch Analogausgängen, ferner mit einem Festwertspeicher (ROM) 18 zur Speicherung von Steue rungsprogrammen, einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 20 zur Speicherung von temporären Daten, die auch für Zähler oder Zeitgeber verwendet werden können, einem Haltespeicher (KAM) 22 zur Speicherung gelernter Werte sowie mit einem herkömmli chen Datenbus. Herkömmliche elektronische Treiber 30 und 32 sind ebenfalls dargestellt.

In diesem speziellen Beispiel ist der Abgas-Sauerstoff (EGO)- Sensor 34 mit einem Auspuffkrümmer 36 eines Motors 24 strom aufwärts eines herkömmlichen katalytischen Wandlers 38 gekop pelt. Ein Drehzahlmesser 42 und ein Temperatursensor 40 sind jeweils an den Motor 24 gekoppelt, um die Steuereinheit 10 mit einem auf die Motordrehzahl bezogenen Signal U/min bzw. einem auf die Kühlmitteltemperatur des Motors bezogenen Si gnal T zu versorgen.

Ein Ansaugkrümmer 44 des Motors 24 ist an einen Drosselkörper 46 angeschlossen, in dem eine Primärdrosselklappe 48 angeord net ist. An den Drosselkörper 46 ist ebenfalls ein Kraft stoffinjektor 50 gekoppelt, um im Verhältnis zum von der Steuereinheit 10 stammenden Impulslängensignal fpw flüssigen Kraftstoff zuzuführen. Das Signal fpw wird durch den Treiber 30 der Steuereinheit 10 in herkömmlicher Weise verstärkt. Der Kraftstoff wird dem Kraftstoffinjektor 50 durch ein herkömm liches Kraftstoffsystem mit einem Kraftstofftank 52, einer Kraftstoffpumpe 54 und einer Kraftstoffleitung 56 zugeleitet.

Die elektrische Heizeinrichtung 60 ist an den EGO-Sensor 34 thermisch gekoppelt, um dem EGO-Sensor 34 bezogen auf die Einschaltdauer des von der Steuereinrichtung 10 stammenden Signals HDC Wärme zuzuführen, wie detaillierter nachfolgend beschrieben werden wird. Das Signal HDC wird in herkömmlicher Weise durch den Treiber 32 der Steuereinheit 10 verstärkt.

Andere herkömmliche Motorbauteile und -systeme, die allgemein bekannt sind, werden aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Zum Beispiel weist der Motor 24 eine herkömmli che Zündanlage mit einem Verteiler und einer an die Zündker zen gekoppelten Spule auf. Herkömmliche Abgasrückführungssy steme sowie Systeme zum Auffangen bzw. zur Wiederverwertung von Benzindampf sind ebenfalls vorgesehen, aber nicht darge stellt.

Fig. 2 ist zu entnehmen, daß ein Zwei-Zustands-Signal EGOS durch Vergleichen des Signals EGO vom Sensor 34 mit einem ad aptiv gelernten Bezugswert Vs erzeugt wird. Speziell wird, wenn verschiedene Betriebszustände des Motors 24, wie zum Beispiel die Temperatur (T), vorgewählte Werte überschreiten, eine Luft-/Kraftstoffregelung mit Rückkopplung begonnen (Schritt 102). In jeder Abfrageperiode der Steuereinheit 10 wird das Ausgangssignal des Sensors 34 zur Erzeugung eines Signals EGO_i abgefragt. In jeder Abfrageperiode (i) wird, wenn das Signal EGO_i größer als eine adaptiv gelernte Bezugs- oder Vorgabespannung Vs_i ist (Schritt 104), das Signal EGOS_i einem positiven Wert, wie zum Beispiel Eins, gleichgesetzt (Schritt 108). Andererseits wird, wenn das Signal EGO_i klei ner als ein Bezugswert Vs_i (Schritt 104) während eines Abfra gezeitpunktes (i) ist, das Signal EGOS_i einem negativen Wert, wie zum Beispiel minus Eins, gleichgesetzt (Schritt 110). Dementsprechend wird ein Zwei-Zustands-Signal EGOS erzeugt mit einem positiven Wert, der anzeigt, daß in den Abgasen überwiegend ein fetteres Luft-/Kraftstoffverhältnis als bei Stöchiometrie vorhanden ist, und mit einem negativen Wert, wenn in den Abgasen ein magereres Luft-/Kraftstoffverhältnis als gewünscht vorhanden ist. Unter Ansprechen auf das Signal EGOS wird eine Rückkopplungsvariable FFV erzeugt, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis des Motors einzustellen, wie wei ter unter unter besonderem Bezug auf Fig. 4 beschrieben wird.

Ein Flußdiagramm der Routine für die Zuführung von flüssigem Kraftstoff, die von der Steuereinheit 10 zur Steuerung des Motors 24 ausgeführt wird, wird nun beginnend mit Bezug auf das in Fig. 3 dargestellte Flußdiagramm beschrieben. Zunächst wird in einem Schritt 300 eine rückkopplungslose Berechnung des gewünschten flüssigen Kraftstoffes durchgeführt. Speziell wird der Meßwert für die angesaugte Menge an Luftstrom (MAF) des Sensors 26 durch ein gewünschtes Luft-/Kraft stoffverhältnis (AFd) dividiert. Nachdem festgestellt wurde, ob eine Regelung im geschlossenen Kreis bzw. eine Rückfüh rungsregelung gewünscht ist (Schritt 302), wird die rückkopp lungslose Kraftstoffberechnung durch die Kraftstoff- Rückkopplungsvariable FFV abgeglichen, um ein der gewünschten Kraftstoffmenge entsprechendes Signal fd während des Schrit tes 304 zu erzeugen. Dieses Signal wird in ein Kraftstoff- Impulslängensignal fpw umgewandelt, um einen Kraftstoffinjek tor 50 über einen Injektortreiber 60 (Fig. 1) zu betätigen (Schritt 306).

Wie weiter unten unter besonderem Bezug auf Fig. 9 detail lierter beschrieben werden wird, wird das gewünschte Kraft stoffsignal fd durch ein periodisches Signal während einer Initialisierungsperiode moduliert (Schritt 308). Jedes peri odische Signal kann verwendet werden, wie zum Beispiel eine Dreieckswelle, eine Sinuswelle oder eine Rechteckwelle. Diese Initialisierungsperiode geht der Regelung voraus und bereitet diese vor.

Die Routine zur Rückkopplung des Luft-/Kraftstoff-Verhält nisses, die von der Steuereinheit 10 zur Erzeugung einer Kraftstoff-Rückkopplungsvariable FFV ausgeführt wird, wird nun mit Bezug auf das in Fig. 4 dargestellte Flußdiagramm be schrieben. Nach Beginn der Regelung (Schritt 410) wird ein Signal EGOS_i während eines Abfragezeitpunktes (i) von der zu vor mit Bezug auf die Schritte 108-110 beschriebenen Routine gelesen. Wenn das Signal EGOS_i klein ist (Schritt 416), aber während des vorhergehenden Abfragezeitpunktes oder der Hin tergrundschleife (i - 1) der Steuereinheit 10 groß war (Schritt 418), wird ein vorgewählter Proportionalterm Pj von der Rück kopplungsvariablen FFV subtrahiert (Schritt 420). Wenn das Signal EGOS_i klein ist (Schritt 416) und auch während des vorherigen Abfragezeitpunktes klein war (Schritt 418), wird ein vorgewählter Integralterm Δj von der Rückkopplungsvaria blen FFV subtrahiert (Schritt 422).

In ähnlicher Weise wird, wenn das Signal EGOS groß ist (Schritt 416) und auch während des vorherigen Abfragezeit punktes groß war (Schritt 424), ein Integralterm Δi zur Rück kopplungsvariablen FFV addiert (Schritt 426). Wenn das Signal EGOS groß ist (Schritt 416), aber während des vorherigen Ab fragezeitpunktes klein war (Schritt 424), wird ein Proportio nalterm Pi zur Rückkopplungsvariablen FFV addiert (Schritt 428).

Das adaptive Lernen des Vorgabe- oder Bezugswerts Vs wird nun unter Bezugnahme auf die in Fig. 5 dargestellte Subrouti ne beschrieben. Zu Erläuterungszwecken wird auch auf den hy pothetischen Vorgang Bezug genommen, der durch die in den Fig. 6A und 6B gezeigten Wellenformen dargestellt ist. Im allgemeinen wird der adaptiv gelernte Bezugswert Vs aus dem Mittelwert zwischen dem Signal Vh für eine hohe Spannung und dem Signal Vl für eine niedrige Spannung bestimmt. Die Signa le Vh und Vl beziehen sich während jedes Zyklus des Signals EGO auf dessen hohe und niedrige Werte, wobei zusätzlich ver schiedene Merkmale vorgesehen sind, welche ein fehlerloses adaptives Lernen unter Bedingungen ermöglichen, bei denen das Signal EGO temporär bei einem Satt- oder Magerwert verbleibt oder ausgehend von seinem früheren Wert verschoben wird.

Fig. 5 kann zunächst entnommen werden, daß nach Beginn der Luft-/Kraftstoffregelung (Schritt 502) das Signal EGO_i für diese Abfrageperiode (i) mit dem Bezugswert Vs_i-1 verglichen wird, der in der vorherigen Abfrageperiode (i - 1) im Schritt 504 gespeichert wurde. Wenn das Signal EGO_i größer als das zuvor abgefragte Signal Vs_i-1 ist, wird das vorher abgefragte Signal für eine niedrige Spannung Vl_i-1 als das Signal für eine niedrige Spannung Vl_i für diese Abfrageperiode (i) in einem Schritt 510 gespeichert. Dieser Vorgang ist durch die graphische Darstellung des Signals Vl vor dem in Fig. 6A an gegebenen Zeitpunkt t2 wiedergegeben. Fig. 5 kann ferner ent nommen werden, daß, wenn das Signal EGO_i größer als das vor her abgefragte Signal für die hohe Spannung Vh_i-i ist (Schritt 514), das Signal EGO_i als Signal für die hohe Span nung Vh_i für diese Abfrageperiode (i) im Schritt 516 gespei chert wird. Dieser Vorgang ist in dem hypothetischen Beispiel der Fig. 6A zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 dargestellt. Wenn das Signal EGO_i kleiner als ein zuvor gespeichertes Si gnal Vh_i-1 für eine hohe Spannung ist (Schritt 514), aber größer als das Signal Vs_i-1 ist, wird das Signal Vh_i für eine hohe Spannung gleich der zuvor abgefragten hohen Spannung Vh_i-1weniger einem vorbestimmten Betrag D_i gesetzt, der ei nen Wert darstellt, der der gewünschten Signalabnahme ent spricht (Schritt 518). Dieser Vorgang ist in dem in Fig. 6A dargestellten hypothetischen Beispiel zwischen den Zeitpunk ten t2 und t3 wiedergegeben. Wie in Fig. 6A dargestellt, nimmt das Signal Vh für die hohe Spannung ab, bis das Signal EGO_i auf einen Wert abfällt, der kleiner als der Bezugswert Vs ist, wobei ab diesem Zeitpunkt das Signal Vh für die hohe Spannung konstant gehalten wird. Obwohl in diesem Beispiel eine lineare Abnahme dargestellt ist, können in vorteilhafter Weise eine nichtlineare Abnahme und auf Erfahrung beruhende Abnahmen angewendet werden. Dem entsprechenden in Fig. 5 dar gestellten Vorgang ist entnehmbar, daß das Signal für eine hohe Spannung Vh_i als das zuvor abgefragte Signal für eine hohe Spannung Vh_i-1 gespeichert wird (Schritt 520), wenn das Signal EGO_i kleiner als ein zuvor abgefragter Bezugswert Vs_i-1 ist (Schritt 504).

Wie weiter in Fig. 5 dargestellt ist, wird, wenn das Signal EGO_i sowohl kleiner als der zuvor abgefragte Bezugswert Vs_i-1 als auch kleiner als das zuvor abgefragte Signal für eine niedrige Spannung Vl_i-1 ist (Schritt 524), das Signal EGO_i als das Signal Vl_i für eine niedrige Spannung gespeichert (Schritt 526). Ein Beispiel dieses Vorgangs ist in Fig. 6A zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 dargestellt.

Wenn das Signal EGO_i kleiner als der zuvor abgefragte Bezugs wert Vs_i-1 ist (Schritt 504), aber größer als das zuvor abge fragte Signal für eine niedrige Spannung Vl_i-1 ist (Schritt 524), wird das Signal für eine niedrige Spannung Vl_i gleich dem zuvor abgefragten Signal Vl_i-1für eine niedrige Spannung plus einem vorbestimmten Abnahmewert D_i gesetzt (Schritt 530). Die im Schritt 530 verwendete Abnahme kann von der im Schritt 518 verwendeten verschieden sein. Ein Beispiel dieses Vorgangs ist graphisch in Fig. 6A zwischen den Zeit punkten t5 und t6 dargestellt.

Wie im Schritt 532 der Fig. 5 dargestellt, wird der Bezugs wert Vs_i in jeder Abfrageperiode (i) durch Interpolation zwi schen dem Signal für eine hohe Spannung Vh_i und dem Signal für eine niedrige Spannung Vl_iberechnet, wobei jeder Abfra gezeitpunkt (i) durch Vs = (∂ Vhi + (1 - d) Vli)/2 dargestellt wird. In diesem speziellen Beispiel wird vorteilhafterweise eine Mittelwertberechnung verwendet.

In Fig. 6A und 6B ist ein hypothetisches Beispiel darge stellt, bei dem das Signal EGOS mit einer großen Ausgangs amplitude (+A) versehen wird, wenn das Signal EGO größer als der Bezugswert Vs ist, und auf einen niedrigen Wert (-A) festgesetzt wird, wenn das Signal EGO kleiner als der Bezugs wert Vs ist.

Entsprechend dem oben beschriebenen Vorgang wird der Bezugs wert Vs in jeder Abfrageperiode adaptiv gelernt, so daß das Signal EGOS richtig bestimmt wird, unabhängig von irgendwel chen Verschiebungen beim Ausgangssignal des Signals EGO. Zu sätzlich verhindern vorteilhafte Merkmale, wie zum Beispiel dasjenige, daß das Signal Vh für eine hohe Spannung und das Signal Vl für eine niedrige Spannung nur auf Werte Abnehmen kann, die durch den Null-Durchgangspunkt des Signals EGO be stimmt sind, daß der Bezugswert temporär festhängt, wenn der Luft-/Kraftstoffbetrieb über längere Zeitdauern hinweg zu fett oder zu mager durchgeführt wird. Ein solcher Betrieb kann entweder bei Bedingungen mit weitgeöffneter Drossel oder unter Bremsbedingungen auftreten.

Vorteile des oben beschriebenen Verfahrens zum adaptiven Ler nen des Bezugswertes Vs sind in den Fig. 7 und 8 bei Bedin gungen dargestellt, bei denen das Signal EGO einer plötzli chen Verschiebung ausgesetzt ist. Speziell zeigt Fig. 7 einen hypothetischen Vorgang, bei dem das Signal Vh für eine hohe Spannung und das Signal Vl für eine niedrige Spannung den äu ßeren Einhüllenden des Signals EGO genau folgen und der re sultierende Bezugswert genau und kontinuierlich der Mitte des Spitze-zu-Spitze-Variationsbereichs des Signals EGO in Fig. 8 folgt.

Eine Initialisierungsperiode mit einer adaptiv gelernten Pe rioden- oder Zeitdauer, die der Kraftstoff-Regelung voraus geht, wird nun mit Bezug auf das in Fig. 9 dargestellte Fluß diagramm und die zugehörigen, in den Fig. 10 und 11 darge stellten Wellenformen beschrieben. Allgemein wird während der Initialisierungsperiode die rückkopplungslose Kraftstoff- Steuerung dadurch moduliert, daß ein periodisches Signal dem gewünschten Kraftstoffladungssignal überlagert wird. Wenn ei ne Modulationsform im Ausgangssignal des EGO-Sensors 34 fest gestellt wird, wird angezeigt, daß der EGO-Sensor 34 nun kor rekt arbeitet und dementsprechend beginnt die Kraftstoffrege lung mit Rückkopplung. Fachleute werden erkennen, daß, obwohl der Sensor 34 in diesem Beispiel als ein herkömmlicher Abgas- Sauerstoffsensor mit zwei Zuständen dargestellt ist, die hier beschriebene Erfindung auf andere Typen von Abgas- Sauerstoffsensoren, wie zum Beispiel Proportionalsensoren, und auch auf andere Typen von Auspuffsensoren, wie zum Bei spiel HC- und NO_x-Sensoren, anwendbar ist.

Aus Fig. 9 ist zunächst ersichtlich, daß zur Kraftstoffrege lung mit Rückkopplung gehörende Motor-Betriebsparameter zu erst während eines Schrittes 550 abgefragt werden. Bei diesem Beispiel gehören zu diesen Parametern eine über einer vorge wählten Temperatur liegende Motortemperatur T. Wenn die Rege lungsparameter nicht vorhanden sind, wird das Regelungskenn zeichen in einem Schritt 552 rückgesetzt, wodurch die Kraft stoff-Regelung mit Rückkopplung abgeschaltet wird. Wenn ande reseits die Parameter für eine Rückkopplungsregelung erfüllt sind, wird die Initialisierungssubroutine gestartet, voraus gesetzt daß der Motor 24 nicht bereits in der rückgekoppelten Kraftstoff-Regelung arbeitet (Schritt 556).

Beim Eintritt in die Initialisierungsperiode wird zunächst ein Modulationssignal mit einem periodischen Zyklus, bei spielsweise eine Dreieck- oder eine Sinuswelle, während eines Schrittes 558 erzeugt. Wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, reguliert das Modulationssignal die gewünschte Kraftstoffmenge, die dem Motor 24 zugeführt wird.

Wie weiter in Fig. 9 dargestellt, wird, wenn das Signal EGO_i für diese Abfrageperiode (i) kleiner als das aus der vorher gehenden Abfrageperiode (i - 1) gespeicherte Signal für eine niedrige Spannung Vl_i-1 ist, das Signal für eine niedrige Spannung Vl_i gleich dem Signal EGO_i gesetzt (Schritt 564). Andererseits wird, wenn das Signal EGO_i größer als das zuvor gespeicherte Signal Vl_i-1 ist (Schritt 562), das Signal Vl_i für diese Abfrageperiode gleich dem zuvor gespeicherten Si gnal Vl_i-1 plus einem vorbestimmten Wert D_i gesetzt (Schritt 568). In diesem speziellen Beispiel wird der vorbestimmte Wert D_i erforderlichenfalls bei jedem Abfragezeitpunkt ad diert, um eine vorbestimmte Rate zu erzeugen, mit der die hier beschriebenen Signale vergrößert oder verringert werden.

Wenn das Signal EGO_i kleiner als ein zuvor gespeichertes Si gnal Vh_i-1 für eine hohe Spannung ist, wie im Schritt 572 dargestellt, nimmt sodann das Signal Vh_i mit einer vorbe stimmmten Rate ab, entsprechend einem vorbestimmten Wert D_i. Speziell wird, wie im Schritt 576 dargestellt, das Signal Vh_i gleich dem zuvor gespeicherten Signal Vh_i-1 abzüglich des vorbestimmten Werts D_i gesetzt. Jedoch wird, wenn das Signal EGO_i größer als das Signal Vh_i-1 ist (Schritt 572), das Si gnal Vh_i gleich dem Signal EGO_i für diese Abfrageperiode (i) gesetzt, wie im Schritt 578 dargestellt.

Die Differenz zwischen dem Signal Vh_i und dem Signal Vl_i wird dann mit einem vorgewählten Wert x während des Schrittes 582 verglichen. Wenn diese Differenz den vorgewählten Wert x überschreitet, ist es klar, daß ein ausreichender Anteil der Eingangsmodulation beim Ausgangssignal des EGO-Sensors 34 festgestellt ist, so daß die Kraftstoff-Regelung beginnen kann. Dementsprechend wird das Kraftstoffregelungskennzeichen im Schritt 584 gesetzt.

Zu Erläuterungszwecken wird anhand der in Fig. 10 dargestell ten Wellenformen ein hypothetisches Beispiel beschrieben. Es ist ein hypothetisches Signal EGO dargestellt. Die zugehöri gen Signale Vh für die hohe Spannung und Vl für die niedrige Spannung sind durch die in Fig. 10 gezeigten Wellenformen dargestellt. Bei dem speziellen Beispiel ist eine ausreichen de Differenz zwischen dem Signal Vh und dem Signal Vl vorhan den, um die Initialisierungsperiode zu beenden und die Rege lung mit Rückkopplung auszulösen.

Ein weiterer hypothetischer Vorgang ist in Fig. 11 darge stellt. In diesem Beispiel tritt die Initialisierungsperiode zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁ auf. Zum Zeitpunkt t1 wird die oben beschriebene Eingangsmodulation beim Signal EGO festgestellt, sodann die Initialisierungsperiode beendet und die Regelung begonnen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 12 wird nun die Subroutine für die Versorgung der elektrischen Heizeinrichtung 60 mit elektri scher Energie beschrieben. Schritte 660, 662 und 664 bewirken eine Verzögerungszeit Dt, die ab einer Anfangsbedingung, wie zum Beispiel dem Motorstart, beginnt. Speziell wird, falls die Zeit seit dem Motorstart kürzer als Dt ist (Schritt 660), das Signal HDC für die Einschaltdauer der Heizeinrichtung gleich Null gesetzt (Schritt 662). Dann wird eine Verzöge rungszeit "x" induziert, bevor zur Subroutine zurückgekehrt wird (Schritt 664).

Alternativ kann auch ein Verzögerungsmechanismus eingesetzt werden, um die Heizsteuerung zu starten, nachdem der Motor auspuffden EGO-Sensor 34 über den Taupunkt des Abgases hin aus erwärmt zu haben scheint. Zum Beispiel kann vorteilhaf terweise die Kühlmitteltemperatur verwendet werden. Wenn der Motor für wenigstens eine Zeitdauer Dt im Betrieb gewesen ist (Schritt 662), werden die Abschaltbedingungen der Heizein richtung während eines Schrittes 670 überwacht. In diesem speziellen Beispiel werden Bedingungen, wie zum Beispiel eine weitgeöffnete Drosselklappe, überwacht. Zusätzliche Abschalt bedingungen, die eine verringerte Amplitude im Ausgangssignal des EGO-Sensors 34 anzeigen, wie zum Beispiel Fernreise- Bedingungen (long-cruise-conditions), werden ebenfalls über wacht. Diese Abschaltbedingungen für die Heizeinrichtung wer den vorteilhafterweise in einer (nicht dargestellten) Tabelle bereitgestellt. Der Heizstrom wird dadurch abgeschaltet, daß das Einschaltdauer-Signal HDC gleich Null gesetzt wird (Schritt 672).

Wenn die Abschaltbedingungen für die Heizeinrichtung nicht vorliegen (Schritt 670), wird die Spitze-zu-Spitze-Amplitude des Signals EGO für eine Abfrageperiode (i) dadurch bestimmt, daß das Signal für die niedrige Spannung Vl_i vom Signal für die hohe Spannung Vh_i für die Abfrageperiode (i) in dem Schritt 676 subtrahiert wird. Falls das Spitze-Spitze-Signal P_i einen Grenzwert PL überschreitet (Schritt 680), wird die Einschaltdauer der Heizeinrichtung um ein Vielfaches "y" mal einem Einschaltdauer-Inkrement ΔDC verringert (Schritt 682).

Während des Schrittes 686 wird das Spitze-zu-Spitze-Signal Pi über "n" Abfrageperioden gemittelt. In diesem speziellen Bei spiel wurden fünf Abfrageperioden gewählt. Das resultierende gemittelte Spitzensignal PA wird dann mit dem Schwellenwert T2 verglichen (Schritt 688), der die Obergrenze eines Unemp findlichkeitsbereiches festlegt. Falls das gemittelte Signal PA größer als das Signal T2 ist (Schritt 688), wird die Ein schaltdauer HDC der Heizeinrichtung um einen vorbestimmten Betrag verringert, der als ΔDC in diesem speziellen Beispiel dargestellt ist (Schritt 690).

Wenn das gemittelte Signal PA kleiner als der Wert T2 ist, wird im Schritt 694 das gemittelte Signal PA überprüft, um festzustellen, ob es kleiner als die Untergrenze T1 des Un empfindlichkeitsbereiches ist. Falls das gemittelte Signal PA innerhalb des Unempfindlichkeitsbereiches liegt, d. h. größer als die Untergrenze T1, aber kleiner als die Obergrenze T2 ist (Schritte 688 und 694), wird das Signal HDC nicht geän dert. Jedoch wird, falls das Signal PA kleiner als die Unter grenze T1 des Unempfindlichkeitsbereiches ist (Schritt 694), das Signal HDC um einen vorbestimmten Betrag, wie zum Bei spiel ΔDC, erhöht (Schritt 698).

Entsprechend der vorstehenden Beschreibung wird die Regelung der Heizeinrichtung für den EGO-Sensor vorteilhafterweise verwendet, um das gemittelte Spitze-zu-Spitze-Sensorausgangs signal innerhalb eines gewünschten Bereiches zu halten. Statt der oben beschriebenen Sensoren können auch Proportio nal-Abgas-Sauerstoffsensoren verwendet werden. Ferner kann jede geeignete Kombination von Analoggeräten und diskreten integrierten Schaltungen eingesetzt werden, um den Stromfluß in der Sensorelektrode zu erzeugen. Denkbar ist auch, daß der Heizeinrichtung 60 elektrische Energie immer dann für eine minimale Zeitdauer zugeführt wird, wenn die gemittelte Spit zenamplitude des EGO-Sensors unter einen vorbestimmten Wert abfällt.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung des Luft-/Kraftstoff-Verhält nisses in einem Motor abhängig von einem Abgas-Sauer stoffsensor und zur Steuerung einer an den Sensor ange koppelten elektrischen Heizeinrichtung, mit den Schritten des Erzeugens eines Anzeigesignals für den Spitze- Spitze-Meßwert aus einer Messung des Spitze-zu-Spitze- Variationsbereichs in dem Sensorausgangssignal mit fol genden Schritten:
Erzeugen eines ersten Signals durch Speichern des Sensorausgangssignals als das erste Signal, wenn das Sensorausgangssignal größer als ein zuvor gespeicher tes erstes Signal ist, Halten des ersten Signals, wenn das Sensorausgangssignal kleiner als ein zuvor gespeichertes Bezugssignal ist, und Verringern des ersten Signals um eine vorbestimmte Rate, wenn das Sensorausgangssignal größer als das zuvor ge speicherte Bezugssignal, aber kleiner als das zuvor gespeicherte erste Signal ist,
Erzeugen eines zweiten Signals durch Speichern des Sensorausgangssignals als das zweite Signal, wenn das Sensorausgangssignal kleiner als ein zuvor gespei chertes zweites Signal ist, Halten des zweiten Si gnals, wenn das Sensorausgangssignal größer als ein zuvor gespeichertes Bezugssignal ist, und Erhöhen des zweiten Signals um eine vorbestimmte Rate, wenn das Sensorausgangssignal kleiner als das zuvor gespei cherte Bezugssignal, aber größer als das zuvor ge speicherte zweite Signal ist, und Erzeugen des Anzeigesignals aus einer Differenz zwi schen dem ersten und dem zweiten Signal;
des Steuerns der der elektrischen Heizeinrichtung zuge führten elektrischen Energie abhängig von dem Anzeigesi gnal; sowie
des Einstellens des dem Motor zugeführten Kraftstoffes abhängig von einer aus dem Sensorausgangssignal abgelei teten Rückkopplungsvariablen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerungsschritt die elektrische Energie um einen vorbestimmten Betrag verringert, wenn das Anzeigesignal einen vorbestimmten Wert überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Steuerungsschritt die elektrische Leistung um einen vorgewählten Betrag erhöht, wenn das Anzeigesi gnal kleiner als ein vorgewählter Wert ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Steuerungsschritt die elektrische Leistung in einer wählbaren Einschaltdauer zuführt, und daß die Einschaltdauer um einen vorbestimmten Betrag bei jedem Abfragezeitpunkt verringert wird, wenn das Anzei gesignal größer als ein vorbestimmter Wert ist, und daß die Einschaltdauer bei jedem Abfragezeitpunkt um einen vorgewählten Betrag vergrößert wird, wenn das Anzeigesi gnal kleiner als ein vorgewählter Wert ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Einstellschritt aktiviert wird, wenn der Spitze-zu-Spitze-Meßwert einen wählbaren Wert überschreitet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß besagter Schritt des Erzeugens des An zeigesignals einen Schritt umfaßt, bei dem eine vorbe stimmte Anzahl von Spitze-zu-Spitze-Meßwerten gemittelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß es ferner einen Schritt umfaßt, bei dem die elektrische Leistung verringert wird, wenn eine Anzeige ergibt, daß ausgewählte Motorbetriebsbedingungen jeweils einen vorgegebenen Wert überschreiten.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß es ferner einen Schritt umfaßt, bei dem eine Mitte des Spitze-zu-Spitze-Sensorausgangs signals erzeugt wird, und daß der Einstellschritt die Rückkopplungsvariable unter Ansprechen auf einen Ver gleich des Spitze-zu-Spitze-Sensorausgangssignals mit besagter Mitte erzeugt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellschritt den Vergleich integriert, um die Rückkopplungsvariable zu erzeugen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Einstellschritt einen Schritt um faßt, bei dem ein angezeigter Wert des angesaugten Luft stroms durch ein vorbestimmtes Luft-/Kraftstoffverhält nis dividiert und mit der Rückkopplungsvariablen multi pliziert wird.

11. Luft-/Kraftstoff-Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in einem Motor (24) unter Ansprechen auf einen Abgas-Sauerstoffsensor (34), mit
einer an den Sensor (34) thermisch angekoppelten elek trischen Heizeinrichtung (60);
Einrichtungen zur Erzeugung eines ersten Signals, wobei diese das Sensorausgangssignal als erstes Signal spei chern, wenn das Sensorausgangssignal größer als ein zuvor gespeichertes erstes Signal ist, diese das erste Signal halten, wenn das Sensorausgangssignal kleiner als ein zu vor gespeichertes Bezugssignal ist, und das erste Signal um eine vorbestimmte Rate verringern, wenn das Sensoraus gangssignal größer als das zuvor gespeicherte Bezugssi gnal, aber kleiner als das zuvor gespeicherte erste Si gnal ist,
Einrichtungen zur Erzeugung eines zweiten Signals, wobei diese das Sensorausgangssignal als das zweite Signal speichern, wenn das Sensorausgangssignal kleiner als ein zuvor gespeichertes zweites Signal ist, diese das zweite Signal halten, wenn das Sensorausgangssignal größer als ein zuvor gespeichertes Bezugssignal ist, und diese das zweite Signal um eine vorbestimmte Rate erhöhen, wenn das Sensorausgangssignal kleiner als das zuvor gespeicherte Bezugssignal, aber größer als das zuvor gespeicherte zweite Signal ist;
Anzeigeeinrichtungen zur Bereitstellung eines Anzeigesi gnals aus einer Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal;
einer Steuereinheit (10), die elektrische Energie dem Sensor (34) zuleitet und die die elektrische Energie um einen bestimmten Betrag verringert, wenn das Anzeigesi gnal einen vorbestimmten Wert überschreitet, und die die elektrische Leistung um einen vorbestimmten Betrag er höht, wenn das Anzeigesignal kleiner als ein vorgewähl ter Wert ist, sowie
Regelungseinrichtungen zur Einstellung des dem Motor (24) zugeführten Kraftstoffes abhängig von einer Rück kopplungsvariablen (FFV), die aus einem Vergleich des Sensorausgangssignals mit einem Bezugswert abgeleitet wird, der aus einer Mitte zwischen dem ersten und dem zweiten Signal gebildet wird.

12. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Differenz bei vorgewählten Zeitinter vallen berechnende und das Anzeigesignal (PA) durch Mit telung einer vorbestimmten Anzahl besagter Differenzbe rechnungen erzeugende Einrichtungen vorgesehen sind.

13. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) dahingehend ausgebildet ist, daß sie die elektrische Leistung in ei ner wählbaren Einschaltdauer zuführt und daß die Ein schaltdauer um einen vorbestimmten Betrag (ΔDC) bei je dem Abfragezeitpunkt verringert ist, bei dem das Anzei gesignal größer als ein vorbestimmter Wert ist, und daß die Einschaltdauer um einen vorgewählten Betrag (ΔDC) bei jedem Abfragezeitpunkt erhöht ist, bei dem das An zeigesignal kleiner als ein vorgewählter Wert ist.