Die
vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die vorstehend erwähnten Probleme
des Standes der Technik, und eine Aufgabe der Erfindung besteht
darin, ein Fehlerdiagnosesystem für ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem zu
schaffen, welches eine hochgenaue Diagnose eines Fehlers des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ausführen kann.
Die
vorstehend genannte Aufgabe wird durch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor-Fehlerdiagnosesystem
gemäß Anspruch
1 gelöst.
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Dementsprechend
weist das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor-Fehlerdiagnosesystem
der vorliegenden Erfindung unter Anderem einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor
auf, welcher eine Ausgabe mit Bezug auf das Luft/Kraftstoff-Verhältnis einer
Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung linear ändert,
und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis,
wie es durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor erfasst ist, wird
einer elektronischen Regelungseinheit zugeleitet, welche einen Mikroprozessor
oder dergleichen aufweist. Die elektronische Regelungseinheit bestimmt
einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
gemäß der Differenz
zwischen dem erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis
und einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis und korrigiert die der Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung zuzuführende
Kraftstoffmenge, um die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung (als Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrektur-koeffizient-Bestimmungseinrichtung
und Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungseinrichtung)
zu realisieren.
Insbesondere
wird gemäß einem
Gesichtspunkt der Erfindung die vorstehend beschriebene Aufgabe zum
Erreichen einer verbesserten Sensorfehlererfassung unter Verwendung
der CPU 42 erfüllt,
um das Verhältnis
zwischen einem Summenwert der zweiten Ableitung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
und eines Summenwerts der zweiten Ableitung des Korrekturkoeffizienten
mit einem vorbestimmten Fehlerentscheidungswert zu vergleichen,
um die Fehlerdiagnose auszuführen.
Die
Regelungssysteme gemäß dem Stand
der Technik können
die sachgemäße Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung
nicht fortsetzen, wenn ein Fehler infolge der Schädigung oder
des Bruchs des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors eintritt oder
wenn ein Fehler der Steuerbarkeit durch den Mikroprozessor eintritt.
Gemäß einem
Beispiel der vorliegenden Erfindung werden daher der Fehler des
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors
und der Regelfehler des Mikroprozessors zusammen als ein Fehler
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems
definiert, so dass der Fehler hochgenau erfassbar ist. Dies erfolgt
unter Verwendung der CPU, um nicht nur die Differenz zwischen dem
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu berechnen,
sondern auch die Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
und dessen Durchschnittswert.
Andere
Gesichtspunkte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im
Verlauf der nachstehenden Beschreibung aufgeführt.
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen deutlich.
1 zeigt
den Gesamtaufbau eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems
einer Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
2 zeigt
eine Querschnittansicht eines Luft/Kraftstoffverhältnis-Sensors
gemäß der ersten
Ausführungsform,
3 zeigt
ein Kurvenbild der Spannung-Strom-Kennlinie des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors
in 2,
4 zeigt
ein Blockdiagramm zur Erläuterung
des Prinzips eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems gemäß der ersten
Ausführungsform,
5 zeigt
einen Ablaufplan einer Kraftstoff-Einspritzmengen-Berechnungsroutine
gemäß der ersten Ausführungsform,
6 und 7 zeigen
einen Ablaufplan einer Sensor-Fehlerdiagnoseroutine in der ersten
Ausführungsform,
8 und 9 zeigen
einen Ablaufplan einer Routine zur Berechnung der Summenwerte Σ|Δ2λSM| und Σ|Δ2FAFSM|
in der ersten Ausführungsform,
10 zeigt ein Kurvenbild einer Wechselbeziehung
zwischen einem Fehlerdiagnoseparameter und einem Sensoransprechvermögen in der
ersten Ausführungsform,
11A – 11H zeigen Kurvenbilder der Operationen der Fehlerdiagnose,
12 zeigt einen Ablaufplan mit den in der Mitte
des Ablaufplans in 6 einzufügenden Operationen,
13 zeigt ein Kurvenbild zum Einstellen eines Fehlerentscheidungswerts
einer Variablen in der ersten Ausführungsform,
14 zeigt einen Ablaufplan einer Sensor-Fehlerdiagnoseroutine
gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
15 zeigt einen Ablaufplan einer Sensor-Fehlerdiagnoseroutine
gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
16 zeigt einen Ablaufplan einer Sensor-Fehlerdiagnoseroutine
gemäß einer
vierten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
17 und 18 zeigen
einen Ablaufplan einer Routine zur Berechnung der Summenwerte ΣΔλLR und ΣΔFAFLR,
19 zeigt einen Ablaufplan von in die Mitte von 16 einzufügenden
Operationen gemäß einer fünften bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
20 zeigt ein Kurvenbild zum Einstellen der Fehlerentscheidungswerte δ1 und δ2 in der
fünften Ausführungsform,
21 zeigt ein Kurvenbild zum Einstellen des Fehlerentscheidungswerts α in anderen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung,
22 zeigt ein Kurvenbild zum Einstellen der Fehlerentscheidungswerte δ1 und δ2 als Variablen
in anderen Ausführungsformen,
23 zeigt ein Diagramm der Zustände des
charakteristischen Fehlers und die Verminderung des Ansprechvermögens des
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors,
24 zeigt einen Ablaufplan einer Hauptroutine zum
Entscheiden eines Fehlers des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems
eines nicht beanspruchten Beispiels,
25 zeigt einen Ablaufplan einer λ-Summenwert-Berechnungsunterroutine
des nicht beanspruchten Beispiels,
26 zeigt einen Ablaufplan einer FAF-Summenwert-Berechnungsunterroutine
des nicht beanspruchten Beispiels,
27 zeigt einen Ablaufplan einer Fehlerentscheidungsunterroutine
des nicht beanspruchten Beispiels,
28A und 28B zeigen
Kurvenbilder der Veränderung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ mit Bezug
auf ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG und der Veränderung
eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF mit Bezug auf einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient-Durchschnittswert FAFAV
des nicht beanspruchten Beispiels,
29 zeigt ein Kurvenbild der Bereiche, welche durch
die Schwellenwerte A, B, C und D zum Entscheiden des Normalzustands/Fehlerzustands
des λ-Summenwerts
und des FAF-Summenwerts des nicht beanspruchten Beispiels definiert
sind,
30A – 30H zeigen Kurvenbilder, welche in mehr spezifischer
Weise die Fehlerentscheidungshandlung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems
darstellen,
31 zeigt einen Ablaufplan einer Schwellenwert-Lernroutine des nicht
beanspruchten Beispiels,
32 zeigt einen Ablaufplan einer Fehlerentscheidungsunterroutine
eines weiteren nicht beanspruchten Beispiels,
33 zeigt ein Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungs- Kurvenbild,
welches gemäß dem λ-Summenwert
und dem FAF-Summenwert in kleine Bereiche unterteilt ist gemäß dem weiteren
nicht beanspruchten Beispiel,
34 zeigt ein Kurvenbild einer Entscheidungsbereich-Lernroutine des weiteren
nicht beanspruchten Beispiels,
35A und 35B zeigen
Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungs-Kurvenbilder
mit dem Ergebnis, welches durch die Routine in 34 gelernt wird,
36 zeigt ein Kurvenbild zum Bestimmen der Summierzeitdauer
der Werte Tλ und
TFAF gemäß dem λ-Summenwert und dem
FAF-Summenwert des weiteren nicht beanspruchten Beispiels, und
37 zeigt ein Kurvenbild zum Bestimmen der Anzahl
der Fehlerentscheidungen gemäß dem λ-Summenwert
und dem FAF-Summenwert
des weiteren nicht beanspruchten Beispiels.
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt
eine Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung, welche mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
und Peripherieeinrichtungen der Wärmekraftmaschine mit innerer
Verbrennung ausgestattet ist. Wie 1 zeigt,
ist eine Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung 1 eine Viertakt-Wärmekraftmaschine
mit vier Zylindern und Fremdzündung.
Die Ansaugluft strömt
zugangsseitig durch einen Luftansaugfilter 2, ein Ansaugrohr 3,
eine Drosselklappe 4, einen Beruhigungsbehälter 5 sowie
einen Einlaßkrümmer 6 und
wird mit dem von jedem Kraftstoffeinspritzventil 7 eingespritzten
Kraftstoff in dem Einlaßkrümmer 6 vermischt,
so daß jedem
Zylinder ein Gemisch mit einem vorbestimmten Luft/Kraftstoff-Verhältnis zugeführt wird. Eine
Hochspannung, zugeführt
von einer Zündschaltung 9,
wird verteilt und einer Zündkerze 8 zugeführt, die zu
jedem Zylinder der Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung 1 angeordnet ist, so daß die Zündkerze 8 das
Luft/Kraftstoff-Gemisch jedes Zylinders mit einer vorbestimmten
zeitlichen Abstimmung zündet.
Das verbrauchte Abgas strömt
durch einen Abgaskrümmer 11 sowie
ein Abgasrohr 12 und wird durch einen Dreiweg-Katalysator 13,
welcher in dem Abgasrohr 12 angeordnet ist, von den giftigen
Bestandteilen (z. B. CO, HC und NOx) gereinigt
und wird in die Atmosphäre
ausgestoßen.
Das
Ansaugrohr 3 ist mit einem Ansaugluft-Temperatursensor 21 und
mit einem Ansaugluft-Drucksensor 22 ausgestattet, wobei
der Temperatursensor 21 die Temperatur (d. h. die Ansauglufttemperatur
Tam) der Ansaugluft und der Ansaugluft-Drucksensor 22 den Druck erfaßt (d. h.
den Ansaugluftdruck PM) der Ansaugluft abgangsseitig der Drosselklappe 4.
Die Drosselklappe 4 ist mit einem Drosselklappensensor 23 zum
Erfassen des Öffnungsgrads
(d. h. der Drosselöffnung
TH) der Drosselklappe 4 ausgestattet. Dieser Drosselklappensensor 23 gibt
nicht nur ein Analogsignal gemäß der Drosselöffnung TH
aus, sondern auch ein Erfassungssignal, welches anzeigt, daß die Drosselklappe 4 im
wesentlichen vollständig
geschlossen ist. Der Motorblock der Wärmekraftmaschine mit innerer
Verbrennung 1 weist einen Wassertemperatursensor 24 zum
Erfassen der Temperatur (d. h, der Kühlwassertemperatur Thw) des
Kühlwassers
in der Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung 1 auf. Die Verteilereinrichtung 10 ist
mit einem Drehzahlsensor 25 zum Erfassen der Anzahl der
Umdrehungen (d. h. der Motordrehzahl Ne) der Wärmekraftmaschine mit innerer
Verbrennung 1 ausgestattet. Dieser Drehzahlsensor gibt
vierundzwanzig Impulssignale in einem gleichen Abstand für jeweils
zwei Umdrehungen, d. h. 720 Grad CA, der Wärmekraftmaschine mit innerer
Verbrennung 1 aus.
Ein
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26,
welcher durch einen Sauerstoffsensor der Grenzstromtype gebildet
wird, zum Ausgeben eines linearen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Signals über einen
weiten Bereich im Verhältnis
zur Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, welches von der Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung 1 ausgestoßen wird, ist in dem Abgasrohr 12 zugangsseitig
des Dreiweg-Katalysators 13 angeordnet. Ein abgangsseitiger
O2-Sensor 27 zum Ausgeben einer
Spannung VOX2 gemäß dem Zustand,
ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ mit Bezug
auf das stöchiometrische
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
(λ = 1) „fett" oder „mager" vorliegt, ist abgangsseitig
des Dreiweg-Katalysators 13 angeordnet. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird durch
das Luftüberschußverhältnis „λ" ausgedrückt, während das
stöchiometrische
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
(= 14,7) als λ =
1 ausgedrückt
wird.
Ferner
ist ein mit Aktivkohle beladener Behälter 52 zum Adsorbieren
des aus einem Kraftstoffbehälter 50 verdampften
Kraftstoffs über
eine Kraftstoffbehälter-Anschlußleitung 51 mit
dem mit Kraftstoff, z. B. Benzin, gefüllten Kraftstoffbehälter 50 verbunden,
wobei der Kraftstoff der Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung 1 zuzuführen ist. Der Behälter 52 ist
mit einem Lüftungsloch 53 zum
Einlassen von Umgebungsluft versehen. Der Behälter 52 ist über eine
Abgangsleitung 54 abgangsseitig einer Drosselklappe 4 mit
einem Ansaugrohr 3 verbunden, so daß das vom Behälter 52 zuge führte verdampfte
Benzin in den Verbindungsleitungsabschnitt (zugangsseitig des nicht
gezeigten Ansaugkrümmers)
des Ansaugrohrs 3 eingelassen wird.
Ein
Vakuumspül-Schaltventil
(VSV) 55 zum Regeln der Spülströmungsmenge gemäß einem
von einer elektronischen Regelungseinheit (ECU) 41 kommenden
Steuersignal ist in der Mitte der Abgangsleitung 54 angeordnet.
In anderen Worten, das Steuersignal wird von der ECU 41 dem
Vakuumspül-Schaltventil
(VSV) 55 zugeleitet, um dadurch die Verbindung zwischen
dem Behälter 52 und
dem Ansaugrohr 2 über
die Abgangsleitung 54 herzustellen, so daß Frischluft
aus der Atmosphäre
durch das Lüftungsloch 53 eingeführt wird.
Da die Frischluft auf diese Weise das Innere des Behälters 52 auffrischt
und in das Ansaugrohr 2 der Wärmekraftmaschine mit innerer
Verbrennung 1 gelangt; gewinnt der Behälter 52 seine Adsorptionsfunktion
wieder. Die Spülströmungsmenge
auf der Grundlage der Menge der zugeführten Frischluft wird zu diesem
Zeitpunkt durch Verändern
des Tastverhältnisses
eines von der ECU 41 zum Vakuumspül-Schaltventil 55 zuzuführenden
Impulssignals geregelt. Kurz gesagt, der Öffnungsgrad dieses Vakuumspül-Schaltventils 55 wird
durch das Tastverhältnissignal
auf der Grundlage der Impulsbreitenmodulation von der elektronischen
Regelungseinheit 41 geregelt, um die Spülströmungsmenge der Luft zu regeln,
welche den verdampften Kraftstoff aus dem Behälter 52 aufweist.
2 zeigt
eine Querschnittansicht des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26.
In 2 weist der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 eine
Abdeckung 31, einen Sensorkörper 32 und eine Heizeinrichtung 33 auf.
Die Abdeckung 31 weist im allgemeinen einen U-förmigen Abschnitt
auf, und deren Außenwand
weist eine Vielzahl von Poren 31a auf, welche die Verbindung
zwischen deren Innen- und Außenseite
herstellen. Der Sensorkörper 32 erzeugt
einen Grenzstrom entsprechend entweder der Sauerstoffkonzentration
in einem „Mager"-Bereich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
oder der Konzentration des unverbrannten Benzins (z. B. CO, HC und
H2) in einem „Fett"-Bereich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses.
In
dem Sensorkörper 32 ist
eine abgasseitige Elektrodenschicht 36 fest an der Außenoberfläche einer Festelektrolytschicht 34 angeordnet,
welche als ein becherförmiger
Abschnitt ausgebildet ist, und eine außenluftseitige Elektrodenschicht 37 ist
fest auf der Innenoberfläche
angeordnet. Eine eingewanderte Widerstandsschicht 35 ist
durch ein Plasmasprüh-Beschichtungsverfahren
auf der Außenseite
der abgasseitigen Elektrodenschicht 3b ausgebildet. Die
Festelektrodenschicht 34 ist aus einer gesinterten Substanz
eines sauerstoffionenleitfähigen
Oxids hergestellt, welche durch Feststoffauflösen von CaO, MgO, Y2O3 oder Yb2O3 als ein Stabilisator
in ZrO2, HfO2, ThO2 oder Bi2O3 erzeugt wird. Die eingewanderte Widerstandsschicht 35 ist
aus einer feuerfesten anorganischen Substanz hergestellt, wie z.
B. Tonerde, Magnesia, Quarzit, Spinell oder Mullit. Sowohl die abgasseitige
Elektrodenschicht 36 als auch die außenluftseitige Elektrodenschicht 37 sind
aus einem Edelmetall hergestellt, welches eine hohe katalytische
Aktivität
aufweist, wie z. B. Platin, und werden auf deren Oberflächen mit
einem porösen
Material chemisch aufgetragen. Die abgasseitige Elektrodenschicht 36 weist eine
Fläche
von etwa 10 bis 100 mm2 und eine Dicke von
etwa 0,5 bis 2,0 μm
auf, und die außenluftseitige Elektrodenschicht 37 weist
eine Fläche
von 10 mm2 oder größer und eine Dicke von etwa
0,5 bis 2,0 μm
auf.
Die
Heizeinrichtung 33 ist in der außenluftseitigen Elektrodenschicht 37 angeordnet
und erhitzt den Sensorkörper 32 (einschließlich der
außenluftseitigen
Elektrodenschicht 37, der Festelektrolytschicht 34,
der abgasseitigen Elektrodenschicht 36 und der eingewanderten
Widerstandsschicht 35) durch deren Wärmeenergie. Die Heizeinrichtung 33 weist
eine ausreichende Heizleistung auf, um den Sensorkörper 32 zu
aktivieren.
In
dem auf diese Weise aufgebauten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erzeugt
der Sensorkörper 32 gemäß der Sauerstoffkonzentration
in einem „magereren" Bereich als das
stöchiometrische
Luft/Kraftstoff-Verhältnis
einen Grenzstrom. In diesem Fall ist der Grenzstrom entsprechend
der Sauerstoffkonzentration durch die Fläche der abgasseitigen Elektrodenschicht 36,
die Dicke der eingewanderten Widerstandsschicht 35, die Porosität und die
durchschnittliche Porengröße bestimmt.
Der Sensorkörper 32 kann
die Sauerstoffkonzentration linear erfassen. Da jedoch eine hohe
Temperatur von etwa 650°C
oder höher
erforderlich ist, um den Sensorkörper 32 zu
aktivieren und da der Aktivierungstemperaturbereich des Sensorkörpers 32 relativ
schmal ist, kann der Aktivierungsbereich durch Erhitzen nur mit
dem Abgas der Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung 1 nicht geregelt werden. Daher
wird die Heizeinrichtung 33 durch eine nachstehend beschriebene
ECU 41 geregelt, so daß der
Sensorkörper 32 auf
einer vorbestimmten Aktivierungstemperatur gehalten wird. Innerhalb
eines „Fett"-Bereichs mit Bezug
auf das stöchiometrische
Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändert sich
die Temperatur des unverbrannten Gases, wie z. B. Kohlenmonoxid
(CO), bezüglich
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
im wesentlichen linear, so daß der
Sensorkörper 32 gemäß der Konzentration
des CO oder dergleichen einen Grenzstrom erzeugt.
Die
Spannung-Strom-Kennlinien des Sensorkörpers 32 werden nachstehend
mit Bezug auf 3 beschrieben. Die Strom-Spannung-Kennlinien
in 3 zeigen, daß der
in die Festelektrolytschicht 34 des Sensorkörpers 32 fließende Strom
proportional zu der Sauerstoffkonzentration (oder dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis) ist,
welche durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erfaßt wird,
und mit Bezug auf die an die Festelektrolytschicht 34 angelegte
Spannung linear ist. Wenn der Sensorkörper 32 bei einer
Temperatur T = T1 in dem aktivierten Zustand ist, wird ein stabiler
Zustand durch eine Kennlinie L1 angezeigt, dargestellt durch eine Vollinie
in 3. In diesem Fall kennzeichnen die geraden Abschnitte
der Kennlinie L1, welche parallel zu einer Spannungsachse V verlaufen,
die Grenzströme
des Sensorkörpers 32.
Die Veränderung
des Grenzstroms entspricht der Veränderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
(d. h. „mager" oder „fett"), so daß der Grenzstrom ansteigt,
wenn sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu der „Mager"-Seite verschiebt,
und sich vermindert, wenn sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu
der „Fett"-Seite verschiebt.
Der
Bereich der Spannung-Strom-Kennlinie, in welchem die Spannung niedriger
als die Pegel entsprechend den geraden Abschnitten, parallel zu
der Spannungsachse V, ein widerstandsbestimmter Bereich ist. Der
Anstieg der Kennlinie L1 innerhalb des widerstandsbestimmten Bereichs
wird durch den Innenwiderstand der Festelektrolytschicht 34 in
dem Sensorkörper 32 ausgedrückt. Da
sich der Innenwiderstand der Festelektrolytschicht 34 mit
der Temperatur ändert,
so daß der
Widerstand zunimmt, wenn die Temperatur des Sensorkörpers 32 sinkt,
wird der Anstieg geringer. Wenn die Temperatur T des Sensorkörpers 32 T2 ist, niedriger als T1,
wird die Strom-Spannung-Kennlinie
durch eine Kennlinie L2 definiert, wie durch die gestrichelte Linie
in 3 gezeigt ist. Die geraden Abschnitte der Kennlinie
L2, parallel zu der Spannungsachse V, spezifizieren die Grenzströme des Sensorkörpers 32 bei
T = T2. Die Grenzströme sind im wesentlichen gleich
jenen, welche durch die Kennlinie L1 bestimmt sind.
Wie
die Kennlinie L1 weiterhin zeigt, wird der durch den Sensorkörper 32 fließende Strom
ein Grenzstrom Ipos (wie im Punkt Pa in 3 bezeichnet),
wenn eine positive Spannung Vpos an die Festelektrolytschicht 34 des
Sensorkörpers 32 angelegt
wird. Wenn eine negative Spannung Vneg an die Festelektrolytschicht 34 des
Sensorkörpers 32 angelegt
wird, ist andererseits der durch den Sensorkörper 32 fließende Strom
nicht von der Sauerstoffkonzentration abhängig, sondern nur proportional
zur Temperatur (wie im Punkt Pb in 3 bezeichnet).
Eine
elektronische Regelungseinheit („ECU") zum Regeln des Betriebs der Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung 1 in 1 weist
eine Logikoperationsschaltung mit einer CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit) 42,
einen ROM (Nur-Lese-Speicher) 43,
einen RAM (Direktzugriffsspeicher) 44 und einen Datensicherungs-RAM 45 auf.
Die CPU 41 ist durch einen Bus 48 mit einem Eingabeport 46 zum
Eingeben der Erfassungs signale der vorstehend erwähnten einzelnen
Sensoren und mit einem Ausgabeport 47 zum Ausgeben der
Steuersignale an die einzelnen Betätigungseinrichtungen verbunden.
Die ECU 41 nimmt die Ansauglufttemperatur Tam, den Ansaugluftdruck
PM, die Drosselöffnung
TH, die Kühlwassertemperatur
Thw, die Motordrehzahl Ne, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Signal
usw. von den einzelnen Sensoren durch den Eingabeport 46 auf.
Auf der Grundlage dieser Werte berechnet die ECU 41 die
Steuersignale bezüglich
einer Kraftstoff-Einspritzmenge TAU, einer zeitlichen Abfolge der
Zündung
Ig usw. und gibt diese Steuersignale durch den Ausgabeport 47 an
das Kraftstoff-Einspritzventil 7,
die Zündschalteinrichtung 9 usw.
aus. Die ECU 41 führt
den nachstehend beschriebenen Fehlerentscheidungsprozeß aus, um
zu diagnostizieren, ob ein Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems
vorliegt oder nicht. Wenn ein Fehler vorliegt, schaltet die ECU 41 ein
Warnlicht 49 ein, um den Fahrzeugführer auf das Eintreten des
Fehlers aufmerksam zu machen.
Ein
Verfahren, wie es entwickelt wurde, um die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung
in dem vorstehend erwähnten
Kraftstoffeinspritz-Regelungssystem auszuführen, wird nachstehend beschrieben.
Das nachstehende Verfahren ist in dem Dokument
EP 0312835 81 beschrieben worden.
(1) Modellierung des Regelungsobjekts
Ein
selbstwiederholendes Bewegungsdurchschnittsmodell ersten Grades
mit einer Totzeit P = 3 wird zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ der Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung 1 verwendet, und eine äußere Störung d wird
für die
Approximation berücksichtigt.
Das
Modell des Systems unter Verwendung des selbstwiederholenden Bewegungsdurchschnittsmodells
zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ kann durch die Gleichung (1)
angenähert
werden: λ(k) = a·λ(k – 1) + b·FAF(k – 3) (1) wobei FAF
ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
ist, a und b Koeffizienten zum Bestimmen des Ansprechvermögens des
Modells bezeichnen und k die Anzahl der Regelungsoperationen ist,
welche nach dem Beginn der ersten Abtastung ausgeführt werden.
Unter
Berücksichtigung
der äußeren Störung d,
kann das Steuersystemmodell durch die Gleichung (2) angenähert werden: l(k) = a·l(k – 1) + b·FAF(k – 3) + d(k – 1) (2)
Für das auf
diese Weise angenäherte
Modell ist es leicht, die Modellkonstanten a und b, d. h. eine Übertragungsfunktion
G des Systems zur Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ durch diskretes
Abtasten bei einem Umlauf (360° CA)
unter Verwendung einer Schrittantwort zu bestimmen.
(2) Verfahren zur Angabe
der Zustandsmenge der Variablen X (wobei X: Vektormenge)
Unter
Verwendung einer Zustandsvariablenmenge X(k) = [X1(k), X2(k), X3(k),
X4(k)]
T kann die Gleichung (2) in die Matrixgleichung
(3) umgeschrieben werden und dann in die Gleichungen (4a) – (4d).
Hier stellt T eine gestürzte
Matrix dar.
und
X1(k + 1) = aX1(k) + bX2(k)
+ d(k) = λ(k
+ 1) (4a) X2(k + 1) = FAF(k – 2) (4b) X3(k + 1) = FAF(k – 1) (4c) X4(k + 1) = FAF(k) (4d) (3) Aufbau des Reglers
Wenn
ein Regler auf der Grundlage der Gleichungen (3) und (4a) – (4d) aufgebaut
wird, kann der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF durch die Gleichung (5) unter Verwendung der optimalen Rückführungsverstärkung K
= [K1, K2, K3, K4] und einer Zustandsvariablenmenge XT(k)
= [l(k), FAF(k – 3), FAF(k – 2), FAF(k – 1)] ausgedrückt werden: FAF(k) = K·XT(k)
= K1·(k) + K2·FAF (k – 3)
+ K3·FAF(k – 2) + K4·FAF(k – 2) (5)
Durch
Hinzufügen
eines Integrationsausdrucks ZI(k) zur Gleichung (5) zum Absorbieren
von Fehlern kann der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF durch die Gleichung (6) ausgedrückt werden: FAF(k) = K1·(k) +
K2·FAF(k – 3) + K3·FAF(k – 2) + K4·FAF(k – 2) + ZI(k) (6)
Der
Integrationsausdruck ZI(k) ist ein Wert, bestimmt durch eine Differenz
zwischen einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG und einem tatsächlichen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ(k) und durch
eine Integrationskonstante Ka, wie durch Gleichung (7) dargestellt
wird: ZI(k) = ZI(k – 1) + Ka·(λTG – λ(k)) (7)
4 zeigt
ein Blockdiagramm eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-λ-Regelungssystems, für welches
das vorstehend erwähnte
Modell gestaltet worden ist. Wie in 4 gezeigt,
verwendet das Modell eine Z–1-Transformation, um
einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF(k) von FAF(k – 1)
herzuleiten. Für diese
Operation wird der vorhergehende Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF(k – 1)
in dem RAM 44 gespeichert und dann bei der folgenden zeitlichen
Abstimmung der Steuerung gelesen. Der Ausdruck „FAF(k – 1)" stellt den letzten Luft/Kraftstoff-Verhältnis- Korrekturkoeffizienten
dar. Der Ausdruck „FAF(k – 2)" stellt den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
dar, welcher dem Ausdruck FAF(k – 1) unmittelbar vorhergeht,
und der Ausdruck „FAF(k – 3)" stellt den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
dar, welcher dem Ausdruck „FAF(k – 2)" unmittelbar vorhergeht.
Der
Block P1, welcher in 4 durch die Strich-Punkt-Punkt-Linie eingeschlossen
ist, zeigt einen Abschnitt zum Bestimmen der Zustandsvariablenmenge
X(k) dar, während
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ(k) einer
Rückführungsregelung
zum Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG unterzogen
wird. Der Block P2 zeigt einen Abschnitt (oder Summierungsabschnitt)
zum Bestimmen des Integrationsausdrucks ZI(k) an. Der Block P3 zeigt
einen Abschnitt zum Berechnen des vorliegenden Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF(k) auf der Grundlage der Zustandsvariablenmenge X(k) an, wie
durch den Block P1 bestimmt, und den Integrationsausdruck ZI(k),
wie durch den Block P2 bestimmt ist.
(4) Bestimmung der optimalen
Rückführungsverstärkung K
und der Integrationskonstante Ka
Die
optimale Rückführungsverstärkung K
und die Integrationskonstante Ka können z. B. durch Minimieren
einer Bewertungsfunktion J bestimmt werden, wie durch Gleichung
(8) dargestellt ist:
In
Gleichung (8) ist jedoch beabsichtigt, daß die Bewertungsfunktion J
das Verhalten des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF(k) beschränkt
und die Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ(k) und dem
Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG minimiert.
Die Wichtung der Beschränkung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF(k) kann durch Änderung
der Werte der Gewichtsparameter Q und R abgestimmt werden. Somit
können
die optimalen Rückführungsverstärkung K
und die Integrationskonstante Ka durch wiederholte Simulierungen
mit Änderungen
der Gewichtsparameter Q und R, bis die optimale Regelkennlinie erhalten
wird, bestimmt werden.
Die
optimale Rückführungsverstärkung K
und die Integrationskonstante Ka sind auch von den Modellkonstanten
a und b abhängig.
Um eine ausreichende Stabilität
(oder Robustheit) des Systems trotz der Schwankungen (der Parameter)
des Systems zur Regelung des tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ zu gewährleisten,
ist die Veränderung
der Modellkonstanten a und b abzuschätzen, um die optimale Rückführungsverstärkung K
und die Integrationskonstante Ka zu bestimmen. Somit wird die Simulation
unter Berücksichtigung
der tatsächlich
möglichen
Veränderung
der Modellkonstanten a und b ausgeführt, um dadurch die optimale
Rückführungsverstärkung K
und die Integrationskonstante Ka zu bestimmen, welche eine ausreichende
Stabilität
gewährleisten.
Das
vorstehend beschriebene System nimmt an, daß (1) das Modell des Regelobjekts,
(2) das Verfahren zur Angabe der Zustandsvariablenmenge, (3) die
Gestaltung des Reglers und (4) die Bestimmung der optimalen Rückführungsverstärkung und
der Integrationskonstante bereits vorliegen. Die ECU 41 geht
auch von der Annahme aus, nur die Gleichungen (6) und (7) zu verwenden,
um die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung in
dem Kraftstoffeinspritz-Regelungssystem auszuführen.
5 zeigt
einen Ablaufplan der durch die CPU 42 in der ECU 41 auszuführenden
Kraftstoffeinspritzmengen-Berechnungsroutine. Diese Routine wird
synchron zu den Drehungen der Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung 1 ausgeführt, d. h. bei jeweils 360° CA. Der
in 5 gezeigte Prozeß entspricht der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient-Bestimmungseinrichtung
und der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungseinrichtung.
Die
CPU 42 berechnet im Schritt 101 eine Kraftstoffeinspritz-Grundmenge
TP auf der Grundlage des Ansaugluftdrucks PM, der Motordrehzahl
Ne usw. und entscheidet im Schritt 102, ob die Bedingungen
für die Rückführung des
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ erfüllt worden
sind oder nicht. Wie allgemein bekannt ist, sind die Rückführungsbedingungen
dann erfüllt,
wenn die Kühlwassertemperatur
Thw nicht niedriger als ein vorbestimmter Wert ist und wenn die
Motoroperation nicht in einem Hochdrehzahlbereich oder in einem
Hochlastbereich erfolgt. Sind die Rückführungsbedingungen erfüllt, geht
die CPU 42 weiter zum Schritt 103, in welchem der
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF zum Umwandeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ in das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG (für das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ = 1) bestimmt
wird, und geht dann zum Schritt 104. Genauer gesagt, im
Schritt 103 wird unter Verwendung der Gleichungen (6) und
(7) auf der Grundlage des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λTG und des
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ(k), welches
durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erfaßt ist,
der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF berechnet.
Sind
die Rückführungsbedingungen
im Schritt 102 nicht erfüllt, geht die CPU 42 weiter
zum Schritt 105, in welchem der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF auf „1,0" eingestellt wird,
und geht weiter zum Schritt 104. Hier bedeutet FAF = 1,0,
daß keine
Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ erfolgt, so daß die sogenannte „rückführungslose
Steuerung" ausgeführt wird.
Im
Schritt 104 bestimmt die CPU 42 die Kraftstoffeinspritzmenge
TAU auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzgrundmenge TP, des
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF und eines anderen Korrekturkoeffizienten FALL gemäß Gleichung
(9): TAU = TP·FAF·FALL (9)
Dann
wird auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzmenge TAU ein Steuersignal
an das Kraftstoffeinspritzventil 7 ausgegeben, um die Ventilöffnungsdauer
zu steuern, d. h. die tat sächliche
Kraftstoffeinspritzdauer des Kraftstoffeinspritzventils 7,
so daß das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ mit dem
Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG abgestimmt
wird.
Die
Bestimmung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF gemäß der Differenz
zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG (d. h. λTG = 1,0)
ist vorstehend beschrieben worden. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
funktioniert jedoch nicht normal, wenn der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 unnormal
wirksam ist oder wenn eine Regelabweichung (oder ein Fehler der
Rückführungsverstärkung) durch
die CPU 42 verursacht ist. Ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
einen Fehler aufweist oder nicht, wird auf der Grundlage eines Fehlerentscheidungselements
diagnostiziert, welches aus dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ, bestimmt
durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26,
und dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF abgeleitet wird.
(Erste Ausführungsform)
Eine
erste bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit 6 – 13 beschrieben.
Wie in 6 gezeigt, wenn die Routine eingeleitet wird,
bestimmt die CPU 42 im Schritt 201 den Aktivierungszustand
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26.
Wenn die Elementtemperatur des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 (d.
h. die Temperatur des Sensorkörpers 32)
nicht geringer als 650°C
ist oder der Widerstand des Elements des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 nicht
größer als
90 Ω ist,
wird entschieden, daß der
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 aktiviert
ist. Die CPU 42 entscheidet im Schritt 202, ob
ein Fehler anders als jener des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 erfaßt ist oder
nicht. Diese Entscheidung wird getroffen, um zu gewährleisten,
daß ein
anderer Fehler die Fehlerdiagnose des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 nicht
beeinflußt.
Anschließend berechnet
der Prozeß die
Summenwerte Σ|Δ2λSM| und Σ|Δ2FAFSM|
im Schritt 300, wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist. Dann
entscheidet die CPU 42 im Schritt 203, ob ein
Summierzeitzähler
CDG1 einen vorbestimmten Wert KX1 erreicht oder nicht (d. h. einen
numerischen Wert entsprechend einer Summierzeitdauer von 30 Sekunden
in der vorliegenden Ausführungsform).
Die CPU 42 beendet die vorliegende Routine wie sie ist,
wenn CDG1 ≠ KX1
ist und geht weiter zum Schritt 204, wenn CDG1 = KX1. Die CPU 42 vergleicht
und entscheidet im Schritt 204 einen Fehlerdiagnoseparameter,
d. h. das Verhältnis
zwischen den Summenwerten Σ|Δ2λSM| und Σ|Δ2FAFSM|
und einem vorbestimmten Fehlerentscheidungswert α. In spezifischer Weise entscheidet
sie, ob die Ungleichung (10) erfüllt ist oder nicht: Σ|Δ2FAFSM|/Σ|Δ2λSM| < α (10)
Das
Erfüllen
dieser Ungleichung bedeutet, daß sich
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ und der
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF mit zufriedenstellenden Änderungsgeschwindigkeiten
verändern, während sie
zueinander in Wechselbeziehung stehen und z. B. der Erhaltung des
Ansprechvermögens
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 entsprechen.
Hier zeigt 10 eine Kennlinie La der Beziehung
des Sensoransprechvermögens
und des Fehlerdiagnoseparameters „(Σ|Δ2FAF|)/(Σ|Δ2λ|)" (wobei Σ|Δ2FAF|
und Σ|Δ2λ| angenehmerweise
die ungerundet belassenen Parameterwerte zeigen). Wenn der Bezug
zur Entscheidung der Richtigkeit des Sensoransprechvermögens z.
B. mit 500 ms erfolgt, wie in 10 gezeigt
ist, wird der Fehlerentscheidungswert α entlang der Kennlinie La eingestellt.
Gemäß dieser
Kennlinie La in 10 wird der numerische Wert
von „(Σ|Δ2FAF|)/(Σ|Δ2λ|)" für das geringe
Sensoransprechvermögen
größer, so
daß der
Fehlerdiagnoseparameter, wie in 10 auf
der Ordinate gezeigt, das Sensoransprechvermögen besser für die Entscheidung
des Sensorfehlers angenehm widerspiegelt.
Wie
in der nachstehenden Ungleichung (11) gezeigt, kann aus
der vorstehenden Beschreibung bestimmt werden, daß der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 fehlerfrei
ist, wenn Σ|Δ2FAFSM|/Σ|Δ2λSM| < α (11)und daß der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 fehlerhaft
ist, wie in der Ungleichung (12) gezeigt ist, wenn Σ|Δ2FAFSM|/Σ|Δ2λSM| ≥ α (12)
Wenn
die Antwort im Schritt 204 der 6 JA ist,
bestimmt die CPU 42, daß der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 fehlerfrei
ist und geht zum Schritt 205. Ist die Antwort im Schritt 204 NEIN,
bestimmt die CPU 42, daß der Luft/Kraft stoff-Verhältnis-Sensor 26 fehlerhaft
ist und geht weiter zum Schritt 207. Im Schritt 205 hält die CPU 42 einen
Fehlerentscheidungszähler
CDG3 an und inkrementiert im Schritt 206 einen den fortbestehenden
Normalzustand entscheidenden Zähler
CDG4 um „1". Im Schritt 207 inkrementiert
die CPU 42 andererseits den Fehlerentscheidungszähler CDG3
um „1" und setzt im Schritt 208 den
den fortbestehenden Normalzustand entscheidenden Zähler CDG4
auf „0" zurück.
Dann
setzt die CPU 42 im Schritt 209 den Summenwert Σ|Δ2λSM| auf „0" zurück und setzt
im Schritt 210 Σ|Δ2FAFSM|
auf „0" zurück. Die
CPU 42 setzt den Summierzeitzähler CDG1 auf „0" zurück.
Dann
geht die CPU 42 weiter zum Schritt 212 in 7,
um einen Fehlerdiagnose-Ausführungszähler CDG2
um „1" zu inkrementieren,
und geht zum Schritt 213, um zu entscheiden, ob der Fehlerdiagnose-Ausführungszähler CDG2
einen vorbestimmten Wert KX2 (z. B. KX2 = 3 in der vorliegenden
Ausführungsform) erreicht
oder nicht. In diesem Fall beendet die CPU 42 die vorliegende
Routine, so wie sie ist, wenn CDG2 ≠ KX2 ist, und geht weiter zum
Schritt 214, wenn CDG2 = KX2 ist, um zu entscheiden, ob
der Fehlerentscheidungszähler
CDG3 zu diesem Zeitpunkt nicht geringer als ein vorbestimmter Wert
KX3 ist (z. B. KX3 = 2 in der vorliegenden Ausführungsform).
Die
Operation dieses Schritts 214 entspricht im wesentlichen
der Entscheidung beim Auftreten des Fehlers. Wenn CDG3 < KX3 ist, geht die
CPU 42 weiter zum Schritt 215, um ein Fehlerentscheidungsflag
XDGAF auf „0" zu setzen. Dieses
Fehlerentscheidungsflag XDGAF wird durch die abschließende Entscheidung beim
Auftreten des Fehlers bewirkt und zeigt bei XDGAF = 0 an, daß kein Fehler
vorliegt, und bei XDGAF = 1, daß ein
Fehler aufgetreten ist.
Wenn
andererseits im Schritt 214 CDG3 ≥ KX3 ist, geht die CPU 42 weiter
zum Schritt 216, um das Fehlerentscheidungsflag XDGAF auf „1" zu setzen. Gemäß dieser
Flagoperation schaltet die CPU 42 im Schritt 217 ein
Warnlicht 49 ein. Zu diesem Fehlerentscheidungszeitpunkt
ist eine Diagnose ausführbar,
um die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung
zusätzlich
zum Einschalten des Warnlichts 49 anzuhalten.
Dann
setzt die CPU 42 in den Schritten 218 und 219 sowohl
den Fehlerdiagnose-Ausführungszähler CDG2
als auch den Fehlerentscheidungszähler CDG3 auf „0" zurück.
Daraufhin
entscheidet die CPU 42 im Schritt 220, ob der
den fortbestehenden Normalzustand entscheidende Zähler CDG4
einen Wert aufweist, welcher nicht niedriger als ein vorbestimmter
Wert KX4 ist (z. B. KX4 = 4 in der vorliegenden Ausführungsform)
oder nicht, und entscheidet im Schritt 221, ob das Warnlicht 49 nun
eingeschaltet ist oder nicht, d. h., ob das Fehlerentscheidungsflag
XDGAF gesetzt ist oder nicht. Ist die Antwort im Schritt 220 oder
im Schritt 221 NEIN, beendet die CPU 42 die vorliegende
Routine wie sie ist. Wenn beide Antworten in den Schritten 220 und 221 JA
sind, schreitet die CPU 42 weiter zum Schritt 222,
um das Warnlicht 49 auszuschalten, und beendet dann die
gegenwärtige
Routine. Gleichzeitig dazu wird das Fehlerentscheidungsflag XDGAF
auf „0" zurückgesetzt.
Die
vorstehend erwähnten
Operationen der Schritte 220 bis 222 werden ausgeführt, um
anzuzeigen, daß der
Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 zeitweise
auftritt, und daß der
Fehlerzustand vermieden ist. Diese Operationen werden erneut ausgeführt, wenn
die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung
in der Fehlerdiagnosezeit angehalten wird.
Die
in 8 und 9 gezeigten Ablaufpläne beschreiben
den ausführlichen
Prozeß des
Schritts 300 in 6, d. h. die Prozesse der Berechnung
der Summenwerte Σ|Δ2λSM| und Σ|Δ2FAFSM|.
Wenn
die in 8 gezeigte Routine eingeleitet wird, berechnet
die CPU 42 in den Schritten 302 bis 304 die
zweite Ableitung Δ2λSMi(entsprechend der Beschleunigung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ) unter Verwendung
des Luft/Kraft stoff-Verhältnisses λ, wie es
durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erfaßt ist,
und berechnet in den Schritten 305 bis 307 die
zweite Ableitung Δ2FAFSMi (entsprechend
der Beschleunigung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF) unter Verwendung
des Korrekturkoeffizienten FAF, unter der Bedingung, daß die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückführung ausgeführt wird
(d. h., unter der Bedingung, daß die
Diagnosebedingung des Schritts 301 erfüllt ist).
Kurz
gesagt, die CPU 42 liest im Schritt 302 das A/D-gewandelte
Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ und filtert im
Schritt 303 das gelesene Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ. Diese Filteroperation
wird ausgeführt,
um den Einfluß der
Streuung zwischen den Zylindern der Wärmekraftmaschine auszuschließen, und
ein geglätteter
Wert λSMi wird durch die folgende Gleichung (13)
bestimmt: λSMi = λSMi–1 +
(λ – λSMi–1)/k (13)
Hier
entspricht der Index „i" der Anzahl der Operationen
durch die CPU 42, der tiefgestellte Wert von i zeigt den
vorliegenden Wert, wobei der tiefgestellte Wert von (i – 1) den
vorhergehenden Wert zeigt, und k ist die Anzahl der Regeloperationen.
Im
Schritt 304 berechnet die CPU 42 die zweite Ableitung Δ2λSMi des Glättungswerts λSMi unter Verwendung der folgenden Gleichung
(14): Δ2λSMi = (2λSMi – 2λSMi–1) – (2λSMi–1 – 2λSMi–2) (14)
Im
Schritt 305 liest die CPU 42 den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF und filtert im Schritt 306 den vorhergehend gelesenen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF. In dieser Filteroperation wird ein Glättungswert FAFSMi aus
der folgenden Gleichung (15) bestimmt: FAFSMi = FAFSMi–1 +
(FAF – FAFSMi–1)/k (15)
Im
Schritt 307 berechnet die CPU 42 die zweite Ableitung Δ2FAFSMi des Glättungswerts
FAFSMi unter Verwendung der folgenden Gleichung
(16): Δ2FAFSMi = (FAFSMi – FAFSMi–1) – (FAFSMi–1 – FAFSMi–2) (16)
Dann
entscheidet die CPU 42 in den Schritten 308 bis 310,
ob die Bedingungen (d. h. die Summierungsbedingungen) zum Summieren
der zweiten Ableitungen Δ2λSMi und Δ2FAFSMi erfüllt sind.
In
anderen Worten, die CPU 42 entscheidet im Schritt 308,
ob das Warmlaufen der Wärmekraftmaschine
abgeschlossen ist oder nicht. In spezifischer Weise entscheidet
die CPU 42, ob eine Kühlwassertemperatur
Thw eine vorbestimmte Höhe
Y1 (z. B. 80°C) überschreitet
oder nicht. Die CPU 42 entscheidet im Schritt 309,
ob die Laufbedingungen die vorbestimmten Bedingungen erfüllen oder
nicht. Genauer gesagt, es wird einzeln entschieden, ob eine Motordrehzahl
Ne innerhalb eines vorbestimmten Bereiches Y2 bis Y3 (z. B. 600
bis 4000 min–1)
ist oder nicht, ob eine Fahrzeuggeschwindigkeit SPD innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs Y4 bis Y5 (z. B. 0 bis 120 km/h) ist oder
nicht, und ob ein Ansaugluftdruck PM innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs Y6 bis Y7 (z. B. 25 bis 95 kPa) ist oder nicht. Die CPU 42 entscheidet
im Schritt 310, ob die Laufbedingung für eine plötzliche Beschleunigung ist
oder nicht. In spezifischer Weise wird entschieden, ob die Änderung ΔPM des Ansaugluftdrucks
niedriger als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht.
In
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
der vorliegenden Ausführungsform
sind der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 und
die Wärmekraftmaschine
mit innerer Verbrennung 1 im Modell nachgebildet. Wenn
die vorstehend erwähnten
Summierungsbedingungen unter den Anpassungsbedingungen für das Modell
erfüllt
sind, ist die Ungleichung (17) als das Verhalten des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ und des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF erfüllt: Δ2λSMi < Δ2FAFSMi (17)
Wenn
alle vorstehend erwähnten
Summierungsbedingungen der Schritte 308 bis 310 erfüllt sind,
geht die CPU 42 weiter zum Schritt 311 in 9,
um einen neuen Summenwert Σ|Δ2λSM| durch
Addieren des Absolutwerts der zweiten Ableitung Δ2λSMi, wie
zu diesem Zeitpunkt berechnet, zu dem vorhergehenden Summenwert Σ|Δ2λSM| zu berechnen
(Σ|Δ2λSM| = Σ|Δ2λSM| + Σ|Δ2λSMi|). Die CPU 42 berechnet im Schritt 312 einen
neuen Summenwert Σ|Δ2λFAFSM| durch
Addieren des Absolutwerts der zweiten Ableitung Δ2FAFSMi, wie zu diesem Zeitpunkt berechnet, zu
dem vorhergehenden Summenwert Σ|Δ2FAFSM|
(Σ|Δ2FAFSM|
= Σ|Δ2FAFSM|
+ Σ|Δ2FAFSMi|).
Schließlich inkrementiert
die CPU 42 im Schritt 313 den Summierzeitzähler CDG1
um „1" und beendet die
vorliegende Routine.
Wenn
die vorstehend erwähnte
Diagnosebedingung im Schritt 301 nicht erfüllt ist
oder wenn eine der Summierungsbedingungen der Schritte 308 bis 310 nicht
erfüllt
sind, geht die CPU 42 weiter zu dem Schritt 314 in 9.
Die CPU 42 hält
in den Schritten 314 und 315 die Summenwerte Σ|Δ2λSM| und Σ|Δ2λFAFSM| fest
und hält
im Schritt 316 den Summierzeitzähler CDG1 an, um die vorliegende
Routine zu beenden.
Die
vorstehend erwähnte
Fehlerdiagnoseroutine durch die CPU 42 wird mit Bezug auf
die in 11A – 11H gezeigten
Kurvenbilder spezifisch beschrieben. In 11A – 11H wird der Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 nicht
vor, sondern nach einem Zeitpunkt t1 erfaßt. Andererseits werden die
Summierungsbedingungen (d. h. die Bedingungen der vorstehend erwähnten Schritte 308 bis 310)
gewöhnlich
wiederholt erfüllt
und nicht erfüllt
zum Zeitpunkt t1 und vor dem Zeitpunkt t1. Zur Vereinfachung wird hier
angenommen, daß die
Summierungsbedingungen immer zum Zeitpunkt t1 und nach dem Zeitpunkt
t1 erfüllt
sind. Es wird auch vereinfachend angenommen, daß die Diagnosebedingung (d.
h. die Fehlerbedingung im Schritt 301 der 8)
erhalten bleibt, wenn sie einmal erfüllt ist.
In
diesem Fall, wie in 11C – 11E gezeigt,
werden der Summierzeitzähler
CDG1 und die Summenwerte Σ|Δ2λSM| und Σ|Δ2λFAFSM| einzeln
eingestellt, wenn die Diagnosebedingungen und die Summierungsbedingungen
erfüllt
sind, und werden auf den Werten gehalten, wenn dieselben nicht erfüllt sind.
Die
in 11A – 11H gezeigten
Kurvenbilder werden nacheinander beschrieben. Zum Zeitpunkt t1 und
vor dem Zeitpunkt t1 erreicht der Summierzeitzähler CDG1 den vorbestimmten
Wert KX1 zu einem Zeitpunkt t0, und die Fehlerdiagnose wird dann
ausgeführt
(im Schritt 204 der 6), wie
in 11C gezeigt ist, unter Verwendung
des Verhältnisses
zwischen den Summenwerten Σ|Δ2λSM| (in 11D) und Σ|Δ2λFAFSM| (in 11E). Zum Zeitpunkt t1 und vor dem Zeitpunkt t1
wird die Ungleichung (18) erfüllt (d. h., die Antwort im Schritt 204 der 6 ist
JA): Σ|Δ2FAFSM|/Σ|Δ2λSM| < α (18)
Demzufolge
wird der Fehlerentscheidungszähler
CDG3 in 11G nicht inkrementiert. Zu
diesem Zeitpunkt t0 wird der Fehlerdiagnose-Ausführungszähler CDG2 in 11F inkrementiert, und dieser Zählwert erreicht
den vorbestimmten Wert KX2 (= 3)(d. h., die Antwort im Schritt 213 der 7 ist
JA), so daß der
Fehlerdiagnose-Ausführungszähler CDG2
auf „0" zurückgesetzt
wird. In diesem Fall ist der Fehlerentscheidungszähler CDG3
= 3, so daß das
Fehlerentscheidungsflag XDGAF in 11H auf „0" erhalten wird.
Zum
Zeitpunkt t1 und nach dem Zeitpunkt t1 wird der Fehlerdiagnose-Ausführungszähler CDG2
zu den Zeitpunkten t2, t3 und t4 inkrementiert. Zu diesem Zeitpunkt
t2 wird die Ungleichung (19) erfüllt (d. h., die Antwort im
Schritt 204 der 6 ist JA): Σ|Δ2FAFSM|/Σ|Δ2λSM| < α (19)
Andererseits
wird zu den Zeitpunkten t3 und t4 die Ungleichung (20)
erfüllt
(d. h., die Antwort im Schritt 2O4 der 6 ist
NEIN) Σ|Δ2FAFSM|/Σ|Δ2λSM| ≥ α (20)so daß der Fehlerentscheidungszähler CDG3
inkrementiert wird. Demzufolge erreicht der Fehlerentscheidungszähler CDG3
zum Zeitpunkt t4 den vorbestimmten Wert KX3 (= 2) (d. h., die Antwort
im Schritt 214 der 7 ist JA),
so daß das
Fehlerentscheidungsflag XDGAF gesetzt wird (im Schritt 216 der 7).
Gemäß dieser
Flagoperation wird das Warnlicht 49 eingeschaltet.
Wenn
die Fehlererscheinung vorübergehend
ist, so daß die
Antwort im Schritt 204 der 6 wieder JA
ist, wird deren Anzahl durch den den fortbestehenden Normalzustand
entscheidenden Zähler
CDG4 (nicht gezeigt) gezählt.
Wenn der Normal zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 fortbesteht,
so daß der Zählwert desselben
Zählers
CDG4 den Wert KX4 (= 4) annimmt (d. h., die Antwort im Schritt 220 der 7 ist JA),
wird das Fehlerentscheidungsflag XDGAF zurückgesetzt, und das Warnlicht 49 wird
ausgeschaltet.
Die
folgenden Wirkungen können
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
erreicht werden, welche so weit ausführlich beschrieben ist.
- (a) Das durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erfaßte Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ und der
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF sind unterschiedlich, wenn jeweils ihre Empfindlichkeit verglichen wird,
und dieser Unterschied ist herausragend, wenn der Sensor fehlerhaft
wird und sein Ansprechvermögen
geringer wird. Wenn daher das Verhältnis zwischen der Änderungsgeschwindigkeit
des erfaßten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ und die Änderungsgeschwindigkeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF als der Fehlerdiagnoseparameter verwendet wird, so daß der Parameter
verglichen wird, ist der Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 genau
diagnostizierbar. Selbst wenn in diesem Fall der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF verändert
wird, bei Anwendung auf ein reelles System, durch die Veränderung
des Verdampfungsspül-
oder des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Lernwerts,
ist der Berechnungsfehler des Fehlerdiagnoseparameters verminderbar,
um die fehlerhafte Erfassung der Fehlerdiagnose zu verhindern.
Da
weiterhin die Verdampfungsspülung
den Fehlerdiagnoseparameter nicht ohne weiteres beeinflußt, kann die
Ausführung
der Fehlerdiagnose weniger beschränkt werden, um die Ausführungshäufigkeit
der Fehlerdiagnose zu erhöhen.
Demzufolge ist ein hochzuverlässiges
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
realisierbar, um Nachteile zu unterdrücken, wie z. B. die Verschlechterung
der Qualität
der Emissionssteuerung. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Diagnosebedingungen
und die Summierungsbedingungen durch den vor stehen erwähnten Ablaufplan
in 8 wirklich eingestellt, aber diese Bedingungen weisen
relativ lockere Beschränkungen
auf, so daß sie
die Diagnosehäufigkeit
des Sensorfehlers nicht wesentlich vermindern.
- (b) Besonders in der vorliegenden Ausführungsform werden die zweiten
Ableitungen Δ2λSM
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ für die vorbestimmte
Zeitdauer summiert, so daß ihr
Summenwert Σ|Δ2λSM| als die Änderungsgeschwindigkeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF verwendet wird, und die zweiten Ableitungen Δ2FAFSM
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF für
die vorbestimmte Zeitdauer summiert werden, so daß ihr Summenwert Σ|Δ2FAFSM|
als die Änderungsgeschwindigkeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF verwendet wird. Weiterhin wird das Verhältnis zwischen dem Summenwert
der Zustandsvariablenmenge X(k) der zweiten Ableitung von λ und dem
Summenwert der zweiten Ableitung von FAF als der Fehlerdiagnoseparameter
verwendet, und dieser Parameter wird mit dem vorbestimmten Fehlerentscheidungswert α verglichen,
so daß der
Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 aus
dem Vergleichsergebnis diagnostiziert wird. In diesem Fall ist die
Summierung der zweiten Ableitungen von λ und von FAF für die vorbestimmte
Zeitdauer ein Verfahren zur Klärung des
Unterschieds zwischen dem Einzelverhalten, während damit zusammenhängende Erscheinungen,
wie z. B. der charakteristische Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 und
der Fehler des Ansprechvermögens
sowie der Sensorfehlers (z. B. der charakteristische Fehler oder
der Fehler des Ansprechvermögens),
leicht diagnostizierbar.
- (c) In der vorliegenden Ausführungsform
wird weiterhin diagnostiziert, daß der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 normal
ist, wenn die folgende Beziehung erfüllt wird, wenn das Verhältnis zwischen
dem Summenwert Σ|Δ2λSM| der zweiten
Ableitung von λ und
dem Summenwert Σ|Δ2FAFSM|
der zweiten Ableitung von FAF mit dem vorbestimmten Fehlerentscheidungswert α verglichen
wird, wie die Ungleichung (21) zeigt: Σ|Δ2FAFSM|/Σ|Δ2λSM|/ < α (21) In anderen
Worten, beim Abfall des Ansprechvermögens des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 wird
die Änderungsgeschwindigkeit
des erfaßten λ erheblich
vermindert, doch die Änderungsgeschwindigkeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF wird weniger erniedrigt, wie vorstehend beschrieben worden ist.
Gemäß der Diagnose
des vorliegenden Aufbaus ist der Fehler, das Vorliegen der Verminderung des
Sensoransprechvermögens,
sachgemäß diagnostizierbar.
- (d) Außerdem
werden die Änderungsgeschwindigkeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ und die Änderungsgeschwindigkeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF der Filteroperation als eine Glättungsoperation unterzogen.
Wird diese Diagnose auf eine Vier-Zylinder-Wärmekraftmaschine mit innerer
Verbrennung angewendet, kann die Streuung der einzelnen Elemente
dieser Zylinder ausgeschlossen werden, um die Fehlerdiagnosegenauigkeit
weiter zu erhöhen.
- (e) In der vorliegenden Ausführungsform
wird der den fortbestehenden Normalzustand entscheidende Zähler CDG4
verwendet, um die Fehlerentscheidung durch die Zähloperation des Zählers CDG4
zurückzusetzen,
selbst nachdem die Fehlerentscheidung erfolgt ist. Demzufolge kann
die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung
in geeigneter Weise wieder aufgenommen werden, wenn der Sensorfehler
zeitweise auftritt, so daß der
Fehlerzustand des Sensors vermieden wird oder wenn der Fehler einmal
fälschlich
entschieden worden ist.
In
einer Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
wird der Fehlerentscheidungswert α gemäß dem Laufzustand
der Wärmekraftmaschine
veränderlich
eingestellt. In diesem Fall werden die in 12 gezeigten
Operationen zwischen den vorstehend erwähnten Operationen der Schritte 203 und 204 in 6 eingefügt.
Wie
in 12 gezeigt, wird im Schritt 250 ein Summenwert ΣPM des Ansaugluftdrucks
PM gelesen. Dieser Summenwert ΣPM
ist ein Parameter, welcher die Änderungsgeschwindigkeit
des Ansaugluftdrucks für eine
vorbestimmte Zeitdauer anzeigt. Im Schritt 251 wird der
Fehlerentscheidungswert α auf
der Grundlage des Summenwerts ΣPM
des Ansaugluftdrucks PM veränderlich
eingestellt. Hier wird der Fehlerentscheidungswert α z. B. unter
Verwendung einer in 13 gezeigten Beziehung bestimmt.
In 13 ist die Beziehung so eingestellt, daß der Fehlerentscheidungswert α für größere Werte
des Summenwerts ΣPM
des Ansaugluftdrucks größer ist.
Selbst
wenn sich die Laufbedingungen der Wärmekraftmaschine verändern, ist
gemäß diesem
Aufbau die zugehörige
Fehlerdiagnose nacheinander ausführbar,
um die Sensor-Fehlerdiagnosegenauigkeit weiter zu erhöhen. Die
in 13 gezeigte Beziehung ist ebenso erreichbar, selbst
für eine
Abszisse der Änderungsgeschwindigkeit
der Motordrehzahl Ne oder der Änderungsgeschwindigkeit
einer Drosselklappenöffnung
TH. Somit ist der Parameter zur Einstellung der Variablen α auf diese Änderungsgeschwindigkeiten
abwandelbar.
Weitere
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausbildungen der einzelnen
Ausführungsformen
wird die Beschreibung der Abschnitte ausgelassen, welche mit denen
der vorstehend erläuterten
ersten Ausführungsform übereinstimmen.
An dieser Stelle werden die Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform herausgestellt.
(Zweite Ausführungsform)
14 zeigt einen Ablaufplan einer Fehlerdiagnoseroutine
gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die in 14 gezeigte
Routine ersetzt den in 6 gezeigten Ablaufplan in der
ersten Ausführungsform
und wird durch die CPU 42 für eine vorbestimmte Zeitdauer
(oder im Gleichlauf mit den Einspritzungen des Kraftstoffs) ausgeführt, wie
vorstehend beschrieben ist.
Nur
die Teile der in 14 gezeigten Fehlererfassungsroutine
werden beschrieben, welche sich von jenen in 6 gezeigten
unterscheiden. Im Schritt 300 in 6 wird der
Summenwert „Σ|Δ2λSM|" der zweiten Ableitung Δ2λSM des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ als die Änderungsgeschwindigkeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ berechnet,
und der Summenwert Σ|Δ2FAFSM|
der zweiten Ableitung Δ2FAFSM des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF wird als die Änderungsgeschwindigkeit
des Werts FAF berechnet. Im Schritt 204 der 6 wird
die Fehlerdiagnose des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt, abhängig davon, ob
die Ungleichung (22) erfüllt ist oder nicht: Σ|Δ2FAFSM|/Σ|Δ2λSM| < α
In
der in 14 gezeigten Routine wird andererseits
im Schritt 410 der Summenwert "Σ|ΔλSM|" einer Ableitung ΔλSM (= ΔλSMi – ΔλSMi–1)
als die Änderungsgeschwindigkeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ berechnet,
und der Summenwert „Σ|Δ2FAFSM|" der zweiten Ableitung Δ2FAFSM
wird als die Änderungsgeschwindigkeit
des Werts FAF berechnet. In anderen Worten, die Änderungsgeschwindigkeit des
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ wird von „Σ|Δ2SM|" auf „Σ|ΔλSM|" verändert. In
diesem Fall nimmt der in der vorliegenden Routine zu verwendende
Summenwert Σ|ΔλSM| den Wert
an, welcher für
die Zeitdauer, bis der Summierzeitzähler CDG1 den vorbestimmten
Wert KX1 (Σ|ΔλSM| = Σ|ΔλSM| + ΔλSM) erreicht,
summiert wird.
Im
Schritt 420 wird weiterhin der Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 unter
Verwendung eines vorbestimmten Fehlerentscheidungswerts β1 diagnostiziert,
abhängig
davon, ob die Ungleichung (22) erfüllt ist oder nicht: Σ|Δ2FAFSM|/Σ|ΔλSM| < β1 (22)
Im
Schritt 430 wird nach der Fehlerdiagnose der Summenwert Σ|ΔλSM| auf „0" zurückgesetzt.
Die Operationen, welche durch dieselben Schrittzahlen wie jene in 6 bezeichnet
sind, und die Operationen im Schritt 211 und nach dem Schritt 211 sind
mit denen in 6 und 7 gezeigten übereinstimmend
und deren Beschreibung wird ausgelassen.
Auch
in der vorliegenden Ausführungsform
wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wie in der vorstehend
beschriebenen ersten Ausführungsform
erreicht. Wie mit Bezug auf 12 und 13 erläutert
worden ist, kann die Fehlerdiagnosegenauigkeit ebenfalls durch Einstellen
des Fehlerentscheidungswerts β1
erhöht
werden, welcher durch den ΣPM-Wert
veränderbar
ist.
(Dritte Ausführungsform)
15 zeigt einen Ablaufplan einer Fehlerdiagnoseroutine
gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese in 15 gezeigte
Routine ersetzt den Ablaufplan in 6 in der
ersten Ausführungsform
und kann durch die CPU 42 für eine vorbestimmte Zeitdauer
(im Gleichlauf mit dem Einspritzen des Kraftstoffs) ausgeführt werden.
Nur
die Punkte in 15, welches sich von jenen
in 6 gezeigten unterscheiden, werden nachstehend
beschrieben. In der in 15 gezeigten
Routine wird im Schritt 450 der Summenwert „Σ|Δ2λSM|" einer zweiten Ableitung Δ2λSM als die Änderungsgeschwindigkeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ berechnet,
und der Summenwert „Σ|ΔFAFSM|" der Ableitung ΔFAFSM (=
FAFSMi – FAFSMi–1)
wird als die Änderungsgeschwindigkeit
des Werts FAF berechnet. In anderen Worten, die Änderungsgeschwindigkeit des
Werts FAF wird von „Σ|Δ2FAFSM|" zu „Σ|ΔFAFSM|" verändert. In
diesem Fall nimmt der in der vorliegenden Routine zu verwendende
Summenwert „Σ|FAFSM|" den Wert an, welcher
während
der Zeitdauer summiert wird, bis der Summierzeitzähler CDG1
den vorbestimmten Wert KX1 (Σ|ΔFAFSM| = Σ|ΔFAFSM| + ΔFAFSM) erreicht.
Im
Schritt 460 wird weiterhin der Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 unter
Verwendung eines vorbestimmten Fehlerentscheidungswerts β2 diagnostiziert,
abhängig
davon, ob die Ungleichung (23) erfüllt ist oder nicht: Σ|ΔFAFSM|/Σ|Δ2λSM| < β2 (23)
Im
Schritt 470 wird nach der Fehlerdiagnose der Summenwert Σ|ΔFAFSM| auf „0" zurückgesetzt.
Auch
in der vorliegenden Ausführungsform
wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wie in der vorhergehend
beschriebenen ersten Ausführungsform
erreicht. Wie mit Bezug auf 12 und 13 beschrieben worden ist, kann die Fehlerdiagnosegenauigkeit
ebenfalls durch veränderbares
Einstellen des Fehlerentscheidungswerts β2 gemäß dem ΣPM-Wert erhöht werden.
(Vierte Ausführungsform)
Eine
vierte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 16 – 18 beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform
wird die Amplitude ΔλLR der Änderungsgeschwindigkeit Δλ des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ bestimmt,
und die Amplitude ΔFAFLR
der Änderungsgeschwindigkeit ΔFAF des Werts
FAF wird bestimmt, so daß die Änderungsgeschwindigkeiten
aus den Summenwerten „ΣΔλLR" und „ΣΔFAFLR" der einzelnen Amplitudenwerte
für vorbestimmte
Zeiten bestimmt werden. Die Fehlerdiagnose des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 wird
auf der Grundlage dieser Werte ΣΔλLR und ΣΔFAFLR ausgeführt.
Kurz
gesagt, die Summenwerte Σ|Δ2λSM| und Σ|Δ2FAFSM|,
wie sie in den vorstehend beschriebenen einzelnen Ausführungsformen
verwendet sind, und die Summenwerte ΣΔλLR und ΣΔFAFLR, wie sie in der vorliegenden
Ausführungsform
verwendet werden, sind im wesentlichen gleich (d. h. „die Summe
der zweiten Ableitungen ist gleich der Summe der Amplitu den"), wenn die Summierzeiten
(Summierzeitdauer) der einzelnen Werte länger als die halbe Wellenlänge der
Schwankungsdauer des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ oder des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF sind. In der vorliegenden Ausführungsform werden daher die
Summenwerte ΣΔλLR und ΣΔFAFLR als
die Änderungsgeschwindigkeiten
verwendet, um die Fehlerdiagnose auszuführen.
16 zeigt einen Ablaufplan einer Fehlerdiagnoseroutine
der vorliegenden Ausführungsform.
Diese Routine in 16 ersetzt den in 6 gezeigten
Ablaufplan der ersten Ausführungsform
und wird durch die CPU 42 für eine vorbestimmte Zeitdauer
(oder im Gleichlauf mit dem Einspritzen des Kraftstoffs) ausgeführt.
Wenn
die in 16 gezeigte Routine eingeleitet
ist, bestimmt die CPU 42 im Schritt 501 den aktiven Zustand
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 und
bestimmt im Schritt 502, ob ein Fehler anders als jener des
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 erfaßt wird
oder nicht. Wenn beide Antworten der Schritte 501 und 502 JA
sind, geht die CPU 42 weiter zum Schritt 600,
um die Summenwerte ΣΔλLR und ΣΔFAFLR durch
die nachstehend beschriebenen Unterprogramme, welche in 17 und 18 gezeigt
sind, zu berechnen.
Dann
entscheidet die CPU 42 im Schritt 503, ob beide
der Summierzeitzähler
CDG0 und CDG1 den vorbestimmten Wert KX1 überschreiten (z. B. einen numerischen
Wert entsprechend der Summierzeit von 30 Sekunden in der vorliegenden
Ausführungsform).
Wenn CDG0 < KX1
oder CDG1 < KX1
ist, beendet die CPU 42 die vorliegende Routine wie sie
ist. Wenn CDG0 ≥ KX1
und CDG1 ≥ KX1
sind, geht die CPU 42 weiter zum Schritt 504.
Im Schritt 504 verwendet die CPU 42 das Verhältnis zwischen
den Summenwerten ΣΔλLR und ΣΔFAFLR als
den Fehlerdiagnoseparameter, um den Parameter mit einem vorbestimmten
Fehlerentscheidungswert γ zu
vergleichen. In anderen Worten, es wird entschieden, ob die Ungleichung
(24) erfüllt
ist oder nicht: ΣΔFAFLR/ΣΔλLR < γ (24)
In
diesem Fall bedeutet das Erfüllen
dieser Ungleichung, daß die Änderungsgeschwindigkeiten
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ und des
Werts FAF in einem zufriedenstellenden Zustand miteinander in einer Wechselbeziehung
stehen und der Tatsache entsprechen, daß das Ansprechvermögen des
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 erhalten
ist. In anderen Worten, eine in 10 gezeigte
Beziehung gilt zwischen dem Fehlerentscheidungsparameter (ΣΔFAFLR/ΣΔλLR) und dem
Fehlerentscheidungswert γ (d.
h., die Ordinate und die Abszisse in 10 sind
durch den Fehlerentscheidungsparameter und den Fehlerentscheidungswert γ ersetzbar).
Es
folgt, daß der
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 dann
als normal angesehen werden kann, wenn, wie in der Ungleichung (25)
gezeigt, ΣΔFAFLR/ΣΔλLR < γ (25)ist, und
daß der
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 als
fehlerhaft angesehen werden kann, wenn, wie in der Ungleichung (26)
gezeigt, ΣΔFAFLR/ΣΔλLR ≥ γ (26)ist.
Wenn
die Antwort im Schritt 504 JA ist, hält die CPU 42 im Schritt 503 den
Fehlerentscheidungszähler CDG3
an und inkrementiert im Schritt 506 den den fortbestehenden
Normalzustand entscheidenden Zähler CDG4
um „1". Ist andererseits
die Antwort im Schritt 504 NEIN, inkrementiert die CPU 42 im
Schritt 507 den Fehlerentscheidungszähler CDG3 um „1" und setzt im Schritt 508 den
den fortbestehenden Normalzustand entscheidenden Zähler CDG4
auf „0" zurück.
Dann
setzt die CPU 42 im Schritt 509 den Summenwert ΣΔλLR auf „0" zurück und setzt
im Schritt 510 den Summenwert ΣΔFAFLR auf „0" zurück.
Die CPU 42 setzt im Schritt 511 beide Summierzeitzähler CDG0 und
CDG1 auf „0" zurück. Die
Rou tine im Schritt 511 und nach dem Schritt 511 ist
mit der in 7 gezeigten Routine übereinstimmend,
und die weitere Beschreibung wird daher ausgelassen.
Der
Prozeß der
Berechnung der Summenwerte ΣΔλLR und ΣΔFAFLR oder
der ausführlich
gezeigte Prozeß des
Schritts 600 in 16 wird
nachstehend mit Bezug auf den in 17 und 18 gezeigten Ablaufplan beschrieben.
Wenn
die in 17 gezeigte Routine eingeleitet
ist, berechnet die CPU 42 in den Schritten 601 bis 603 eine
Ableitung ΔλSMi unter Verwendung des durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erfaßten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ und berechnet
in den Schritten 604 bis 606 unter Verwendung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF eine Ableitung ΔFAFSMi. In spezifischer Weise liest die CPU 42 in dem
Schritt 601 das A/D-gewandelte Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ und filtert
in dem Schritt 602 das gelesene Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ, um den
geglätteten
Wert λSMi zu berechnen. Im Schritt 603 berechnet
die CPU 42 aus dem vorliegenden Wert und dem vorhergehenden
Wert des vorhergehend berechneten geglätteten Werts λSM (ΔλSMi = λSMi – λSMi–1)
die Ableitung ΔλSMi.
Andererseits
liest die CPU 42 im Schritt 604 den Wert FAF und
filtert im Schritt 605 den gelesenen Wert FAF, um den geglätteten Wert
FAFSMi zu berechnen. Im Schritt 606 berechnet
die CPU 42 aus dem vorliegenden Wert und dem vorhergehenden
Wert des berechneten, geglätteten
Werts FAFSM die Ableitung ΔλFAFSMi (ΔλFAFSMi = FAFSMi – FAFSMi–1).
Dann
entscheidet die CPU 42 in den Schritten 607 bis 609,
ob die Bedingungen (d. h. die Summierungsbedingungen) zum Summieren
der Ableitungen ΔλSMi und ΔFAFSMi erfüllt
sind oder nicht (wobei diese Operationen mit jenen der Schritte 308 bis 310 in 8 übereinstimmen).
In spezifischer Weise wird im Schritt 607 auf der Grundlage
der Kühlwassertemperatur
Thw entschieden, ob das Aufwärmen
der Wärmekraftmaschine
abgeschlossen ist oder nicht, und im Schritt 608 wird auf der
Grundlage der Motordrehzahl Ne, der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD
und des Ansaugluftdrucks PM entschieden, ob die Laufbedingungen
die vorbestimmten Bedingungen erfüllen oder nicht. Im Schritt 609 wird
auf der Grundlage der Änderungsgeschwindigkeit
des Ansaugluftdrucks PM entschieden, ob das Fahrzeug plötzlich beschleunigt
ist oder nicht.
Wenn
die Summierungsbedingungen der Schritte 607 bis 609 nicht
erfüllt
sind, geht die CPU 42 weiter zum Schritt 610 und
hält beide
Summenwerte ΣΔλLR und ΣΔFAFLR fest.
Die CPU 42 hält
im Schritt 611 die Summierzeitzähler CDG0 und CDG1 an und beendet
die vorliegende Routine.
Sind
andererseits alle Summierungsbedingungen der Schritte 607 bis 609 erfüllt, geht
die CPU 42 weiter zum Schritt 612 in 18. Im Schritt 612 entscheidet die CPU 42,
ob die Differenz zwischen dem vorliegenden Wert und dem vorhergehenden
Wert der Differenz ΔλSM „0" übersteigt, wie in der Ungleichung
(27) gezeigt ist: ΔλSMi – ΔλSMi–1 > 0 (27)
In
beiden Schritten 613 und 614 entscheidet die CPU 42,
ob die Differenz zwischen dem vorhergehenden Wert und dem vorvorhergehenden
Wert der Differenz ΔλSM „0" übersteigt, wie in der Ungleichung
(28) gezeigt ist: ΔλSMi–1 – ΔλSMi–2 > 0 (28)
Wenn
die Antwort im Schritt 612 JA ist und die Antwort im Schritt 613 NEIN
ist, geht die CPU 42 weiter zum Schritt 615, um
den vorhergehenden Wert ΔλSMi–1 auf „ΔλR" einzustellen, unter
der Annahme, daß der vorhergehende
Wert (ΔλSMi–1)
des Werts ΔλSM einem „Fett"-Spitzenwert ΔλR entspricht.
Ist andererseits die Antwort im Schritt 612 NEIN und die
Antwort im Schritt 614 JA, geht die CPU 42 weiter
zum Schritt 616, um die vorhergehende Differenz ΔλSMi–1 auf „ΔλL" einzustellen, unter
der Annahme, daß der
vorhergehende Wert (ΔλSMi–1)
des Werts ΔλSM dem „Mager"-Spitzenwert ΔλL entspricht.
In
anderen Fällen
(d. h., wenn die Antwort im Schritt 613 JA ist oder wenn
die Antwort im Schritt 614 NEIN ist) geht die CPU 42 weiter
zum Schritt 617. Die CPU 42 hält im Schritt 617 den
Summenwert ΣΔλLR fest und
hält im
Schritt 618 den Summierzeitzähler CDG0 an.
Nach
der Operation im Schritt 615 oder 616 berechnet
die CPU 42 im Schritt 619 die Δλ-Amplitude ΔλLR durch Subtrahieren des „Fett"-Spitzenwerts ΔλR vom „Mager"-Spitzenwert ΔλL (ΔλLR = ΔλL – ΔλR). Dann
aktualisiert die CPU 42 im Schritt 620 den Summenwert ΣΔλLR durch
Addieren des Summenwerts ΣΔλLR, welcher
bis dann summiert ist, und der berechneten Δλ-Amplitude ΔλLR (ΣΔλLR = ΣΔλLR + ΔλLR). Die CPU 42 inkrementiert
im Schritt 621 den Summierzeitzähler CDG0 um „1" und geht dann weiter
zum Schritt 622.
Im
Schritt 622 entscheidet die CPU 42, ob die Differenz
zwischen dem vorliegenden Wert und dem vorhergehenden Wert der Ableitung ΔFAFSM „0" übersteigt oder nicht, wie in
der Ungleichung (29) gezeigt ist: ΔFAFSMi – ΔFAFSMi–1 > 0 (29)
In
beiden Schritten 623 und 624 entscheidet die CPU 42,
ob die Differenz zwischen dem vorhergehenden Wert und dem vorvorhergehenden
Wert der Ableitung ΔFAFSM „0" übersteigt, wie in der Ungleichung
(30) gezeigt ist: ΔFAFSMi–1 – ΔFAFSMi–2 > 0 (30)
Wenn
die Antwort im Schritt 622 JA ist und die Antwort im Schritt 623 NEIN
ist, geht die CPU 42 weiter zum Schritt 625, um
die vorhergehende Ableitung ΔFAFSMi–1 auf „ΔFAFR" einzustellen, unter
der Annahme, daß der
vorhergehende Wert (ΔFAFSMi–1)
des ΔFAFSM-Werts
dem „Fett"-Spitzenwert ΔFAFR entspricht.
Ist andererseits die Antwort im Schritt 622 NEIN und die
Antwort im Schritt 624 JA, geht die CPU 42 weiter
zum Schritt 626, um die vorhergehende Ableitung ΔFAFSMi–1 auf „ΔFAFL" einzustellen, unter
der Annahme, daß der
vorhergehende Wert (ΔFAFSMi–1)
des ΔFAFSM-Werts
dem „Mager"-Spitzenwert ΔFAFL entspricht.
In
anderen Fällen
(d. h., wenn die Antwort im Schritt 623 JA ist oder wenn
die Antwort im Schritt 624 NEIN ist) geht die CPU 42 weiter
zum Schritt 627. Die CPU 42 hält im Schritt 627 den
Summenwert ΣΔFAFLR fest
und hält
im Schritt 628 den Summierzeitzähler CDG1 an.
Nach
der Operation des Schritts 625 oder 626 berechnet
die CPU 42 im Schritt 629 die ΔFAF-Amplitude ΔFAFLR durch
Subtrahieren des „Fett"-Spitzenwerts ΔFAFR vom „Mager"-Spitzenwert ΔFAFL (ΔFAFLR = ΔFAFL – ΔFAFR). Dann
aktualisiert die CPU 42 den Summenwert ΣΔFAFLR durch Addieren der berechneten ΔFAF-Amplitude ΔFAFLR zu
dem Summenwert ΣΔFAFLR, bis
dann (ΣΔFAFLR = ΣΔFAFLR + ΔFAFLR) ist.
Die CPU 42 inkrementiert im Schritt 631 den Summierzeitzähler CDG1
um „1" und beendet dann
die vorliegende Routine.
Auch
in der vorliegenden Ausführungsform
wird die Aufgabe der Erfindung wie in den vorhergehend beschriebenen
einzelnen Ausführungsformen
erfüllt.
Besonders in der vorliegenden Ausführungsform wird der Summenwert ΣΔλLR der Δλ-Amplitude
als die Änderungsgeschwindigkeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ verwendet,
und der Summenwert ΣΔFAFLR der ΔFAF-Amplitude wird als
die Änderungsgeschwindigkeit
des FAF-Werts verwendet.
Das Verhältnis
zwischen den Summenwerten ΣΔLR und ΣΔFAFLR wird
als der Fehlerdiagnoseparameter verwendet, und dieser Parameter
wird mit dem Fehlerentscheidungswert γ verglichen, so daß der Fehler
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 aus
dem Vergleichsergebnis diagnostiziert wird. In diesem Fall ist das
Summieren der Δλ-Amplitude und von ΔFAF für die vorbestimmte
Zeitdauer ein Verfahren zum Aufklären des Unterschieds zwischen
dem Einzelverhalten, während
in Wechselbeziehung stehende Erscheinungen, wie z. B. der charakteristische
Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 und
des Fehlers des Ansprechvermögens,
vorliegen, und der Sensorfehler ist durch Bestimmen des Verhältnisses
(= ΣΔFAFLR/ΣΔλLR) dieser
Summenwerte leicht diagnostizierbar.
Auch
in der vorliegenden Ausführungsform
kann die Fehlerdiagnosegenauigkeit durch veränderbares Einstellen des Fehlerentscheidungswerts γ gemäß dem ΣPM-Wert erhöht werden,
wie mit Bezug auf 12 und 13 beschrieben
worden ist.
(Fünfte Ausführungsform)
In
jeder der vorhergehenden ersten bis vierten Ausführungsform wird bei der Fehlerdiagnose
der Sensorfehler in Abhängigkeit
davon diagnostiziert, ob der Fehlerdiagnoseparameter, wie aus dem
Verhältnis
der Änderungsgeschwindigkeiten
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ und des
FAF-Werts bestimmt, geringer als der Fehlerentscheidungswert (α, β1, β2 oder γ) ist oder
nicht. In der vorliegenden Ausführungsform
wird andererseits der Sensorfehler abhängig davon diagnostiziert,
ob der Fehlerdiagnoseparameter, wie er aus dem Verhältnis der Änderungsgeschwindigkeiten
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ und dem
FAF-Wert bestimmt ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (δ1 bis δ2) ist oder
nicht. In der vorliegenden Ausführungsform
wird weiterhin das Verhältnis
zwischen den Summenwerten Σ|Δ2λSM| und Σ|Δ2FAFSM|
als der Fehlerdiagnoseparameter verwendet, und die für die Fehlerdiagnose
zu verwendenden Fehlerentscheidungswerte δ1 und δ2 werden veränderbar eingestellt. In diesem
Fall werden die in 19 gezeigten Operationen nach
dem Schritt 203 in 6 hinzugefügt, und
die Operation im Schritt 204 wird abgewandelt.
In 19 wird der Summenwert ΣPM des Ansaugluftdrucks gelesen.
Dieser Summenwert ΣPM
ist ein Parameter, welcher die Änderungsgeschwindigkeit
des Ansaugluftdrucks für
eine vorbestimmte Zeitdauer anzeigt. Im Schritt 271 werden
die Fehlerentscheidungswerte δ1
und δ2 auf
der Grundlage des Summenwerts ΣPM
des Ansaugluftdrucks PM veränderbar
eingestellt. Dann können
die Werte δ1
und δ2 z.
B. aus den in 20 gezeigten Beziehungen bestimmt
werden. In 20 sind die Be ziehungen so
eingestellt, daß die
Werte δ1
und δ2 für größere Werte
von ΣPM
größer werden.
Dann
wird im Schritt 272 die Fehlerdiagnose ausgeführt, abhängig davon,
ob die Ungleichung (31) erfüllt ist oder nicht: δ1 < (Σ|Δ2FAFSM|/Σ|Δ2λSM|) < δ2 (31)
Wenn
die Antwort im Schritt 272 JA ist, geht die Routine weiter
zum Schritt 205 in 6. In den
in 6 gezeigten Schritten 205 und 206 wird
der Fehlerentscheidungszähler
CDG3 angehalten, und der den fortbestehenden Normalzustand entscheidende
Zähler
CDG4 wird um „1" inkrementiert. Ist
andererseits die Antwort im Schritt 207 NEIN, geht die
Routine weiter zum Schritt 207 in 6. In den
Schritten 207 und 208 der 6 wird der
Fehlerentscheidungszähler
CDG3 um „1" inkrementiert, und
der den fortbestehenden Normalzustand entscheidende Zähler CDG4
wird auf „0" zurückgesetzt.
Gemäß dem Aufbau
der vorliegenden Ausführungsform
kann die Aufgabe der Erfindung wie in den vorstehend beschriebenen
einzelnen Ausführungsformen
natürlich
erfüllt
werden, und die folgenden Wirkungen sind außerdem erreichbar. Wenn der
Aufbau den Sensorfehler auf Grund der Tatsache diagnostiziert, daß der Fehlerdiagnoseparameter
innerhalb des vorbestimmten Normalbereichs (δ1 bis δ2) ist, kann der charakteristische
Fehler sachgemäß diagnostiziert
werden, selbst wenn er in dem in 23A gezeigten
Modus auftritt.
Die
in 20 gezeigten Verhältnisse können ebenso erreicht werden,
selbst wenn die Abszisse in 20 die Änderungsgeschwindigkeit
der Motordrehzahl Ne oder die Änderungsgeschwindigkeit
der Drosselklappenöffnung
TH zeigt, so daß der
Parameter zum Einstellen der Werte δ1 und δ2 durch diese Änderungsgeschwindigkeiten
ersetzbar ist.
(Erstes nicht beanspruchtes
Beispiel)
Ein
erstes nicht beanspruchtes Beispiel des Diagnoseprozesses berechnet
den Summenwert (den "λ-Summenwert Tλ") zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ, wie es
innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erfasst
ist, und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG , und einen Summenwert (den "FAF-Summenwert TFAF") der Differenz zwischen
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer und dem Durchschnittswert
FAFAV des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF. Wenn sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ relativ zu dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG verändert und
wenn sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient FAF
relativ zu dessen Durchschnittswert FAFAV ändert, entsprechen der λ-Summenwert
Tλ und der
FAF-Summenwert TFAF den Flächen
der schraffierten Abschnitte in 28A und 28B. Bei dem nicht beanspruchten Beispiel entspricht
der λ-Summenwert
Tλ einem
ersten Fehlerentscheidungselement, und der FAF-Summenwert TFAF entspricht
einem zweiten Fehlerentscheidungselement.
Der
Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems
wird abhängig
davon erfasst, ob diese Werte Tλ und
TFAF innerhalb des Normalzustand-Entscheidungsbereichs
sind oder innerhalb des Fehlerzustand-Entscheidungsbereichs. Wenn
der Wert Tλ innerhalb
eines Bereichs zwischen den Schwellenwerten A und B ist und der
Wert TFAF innerhalb eines Bereichs zwischen den Schwellenwerten
C und D ist, wie in 29 gezeigt (in einem Zwischenbereich
ausschließlich
der schraffierten Abschnitte), wird diagnostiziert, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
im Normalzustand ist. Wenn andererseits die Werte Tλ und TFAF
in die schraffierten Bereiche fallen, wird diagnostiziert, dass
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem im
Normalzustand ist. In diesem Fall ist der Bereich von Tλ ≤ A und TFAF ≤ C im wesentlichen schwer
als ein fehlerhafter zu entscheiden. Bei dem nicht beanspruchten
Beispiel ist dieser Bereich jedoch für die Fehlerdiagnose nicht
zuverlässig
und kann möglicherweise
bei der Fehlerdiagnose irreführend
sein, so dass diese Fehlerentscheidung unterbunden wird (da sie
zu dem Fehlerentscheidungsbereich gehört).
24 zeigt einen Ablaufplan einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem-Fehlerentscheidungsroutine
bei dem nicht beanspruchten Beispiel. Diese Routine wird von der
CPU 42 z.B. für
eine Zeitdauer von 4 ms ausgeführt.
Bei dem nicht beanspruchten Beispiel entspricht die Routine in 24 der Fehlerdiagnoseeinrichtung.
Wenn
die in 24 gezeigte Routine eingeleitet
ist, entscheidet die CPU 42 im Schritt 710, ob
der gegenwärtige
Laufzustand der Wärmekraftmaschine
in dem Zustand ist, in welchem deren Fehler entschieden werden kann.
Im Schritt 710 wird in mehr spezifischer Weise entschieden,
ob die folgenden Bedingungen erfüllt
sind oder nicht:
- – dass der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in
einem aktiven Zustand ist (in welchem die Elementtemperatur des
Sensorkörpers 32 nicht
geringer als 650°C
ist oder der Elementwiderstand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 nicht
geringer als 90 Ω ist),
- – dass
der Ansaugluftdruck nicht geringer als ein vorbestimmter Druck ist,
- – dass
die Drehzahl Ne der Wärmekraftmaschine
nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist,
- – dass
die Drosselklappenöffnung
TH nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist,
- – dass
die Wärmekraftmaschine
im Leerlauf ist und
- – dass
eine vorbestimmte Zeitdauer seit dem Beginn der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückführung vergangen ist.
Wenn
die Antwort im Schritt 710 JA ist, um die Fehlerentscheidung
zuzulassen, geht die CPU 42 weiter zum Schritt 720,
in welchem der λ-Summenwert
Tλ berechnet
wird. Hier wird der λ-Summenwert
Tλ durch
eine in 25 gezeigte Unterroutine berechnet,
welche der Erstes-Element-Berechnungseinrichtung entspricht, wie
nachstehend beschrieben ist. Die CPU 42 berechnet im Schritt 721 der 25 die Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ, wie es
durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erfaßt wird,
und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG. Im nachfolgenden Schritt 722 wird
der Absolutwert |λ-λTG| der Differenz zwischen
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ und dem
Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG zu dem
vorhergehenden Wert Tλi-1
des λ-Summenwerts
zum Berechnen des vorliegenden Werts Tλi des λ-Summenwerts (d. h., Tλi = Tλi – 1 + |λ – λTG|) hinzugefügt.
Im
Schritt 730 der 24 berechnet
die CPU 42 den FAF-Summenwert
TFAF. Hier wird der FAF-Summenwert TFAF durch eine Unterroutine
in 26 berechnet, welche einer nachstehend beschriebenen
Zweites-Element-Berechnungseinrichtung entspricht. Die CPU 42 liest
im Schritt 731 der 26 den
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF, wie er gemäß dem vorstehend
erwähnten
Prozeß bestimmt
ist, und im nachfolgenden Schritt 732 erfolgt das Einstellen
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF
auf den vorliegenden Wert FAFi des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten.
Die
CPU 42 berechnet im Schritt 733 den (vorliegenden)
Durchschnittswert FAFAVi des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF unter Verwendung einer allgemein bekannten Rundungsoperation. In
spezifischer Weise wird der Durchschnittswert FAFAVi durch die Gleichung
(32) berechnet: FAFAVi
= {FAFAVi – 1·(n – 1) + FAFi}/n (32)
In
Gleichung (32) ist z. B. n = 64.
Dann
berechnet die CPU 42 im Schritt 734 die Differenz
zwischen dem (vorliegenden) Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAFi und dessen
(vorliegendem) Durchschnittswert FAFAVi und addiert im nachfolgenden
Schritt 735 den Absolutwert |FAFi – FAFAVi| zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAFi und dessen Durchschnittswert FAFAVi zum vorhergehenden Wert
TFAFi-1 des FAF-Summenwerts, um den aktuellen Wert TFAFi des FAF-Summenwerts
zu berechnen (d.h., TFAFi = TFAFi-1 + |FAFi – FAFAVi|).
Nach
den Prozessen (zur Berechnung der Werte Tλ und TFAF) der Schritte 720 und 730 in 24 entscheidet die CPU 42 andererseits
im Schritt 740, ob eine vorbestimmte Zeitdauer t (z.B.
1280 ms) seit der vorhergehenden Fehlerentscheidungszeit vergangen
ist oder nicht. Wenn diese Antwort NEIN ist, wird die vorliegende
Routine beendet wie sie ist. In anderen Worten, für die Zeitdauer
(von 1280 ms), während
die Antwort im Schritt 740 NEIN ist, werden das Summieren
der Differenz des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und das Summieren
der Differenz des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten FAF wiederholt
ausgeführt.
Ist
andererseits im Schritt 740 die Antwort JA, geht die CPU 42 weiter
zum Schritt 750, in welchem sie die Fehlerentscheidung
ausführt.
Die Fehlerentscheidung wird gemäß der in 27 gezeigten Unterroutine ausgeführt.
Diese
Fehlerentscheidung (der in 27 gezeigten
Unterroutine) dient zum Entscheiden des Fehlers des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems
unter Verwendung des berechneten λ-Summenwerts
Tλ und des
FAF-Summenwerts
TFAF. Nach dieser Entscheidung setzt die CPU 42 im Schritt 780 der 24 den λ-Summenwert
Tλ und den
FAF-Summenwert TFAF auf "0" zurück und beendet
die vorliegende Routine.
In 27 inkrementiert die CPU 42 im Schritt 751 einen
Verarbeitungszähler
CDG zum Anzeigen der Anzahl der Ausfüh rungen der Fehlerentscheidung
um „1" und entscheidet
im nachfolgenden Schritt 752, ob der Verarbeitungszähler CDG „5" überschreitet oder nicht. Auf
der frühen
Verarbeitungsstufe ist die Antwort im Schritt 752 NEIN,
und die CPU 42 geht weiter zum Schritt 753.
Die
CPU 42 entscheidet im Schritt 753, ob der λ-Summenwert
Tλ innerhalb
des Normalzustandsbereichs ist, welcher durch die vorbestimmten
Schwellenwerte A und B definiert wird. Diese Schwellenwerte A und
B sind auf der Ordinate in 29 aufgetragen.
Wenn A < Tλ < B ist, läßt die CPU 42 einen λ-Fehlerentscheidungszähler CAFDG
wie er ist. Ist Tλ < A oder Tλ ≥ B ist, inkrementiert
die CPU 42 im Schritt 755 den λ-Fehlerentscheidungszähler CAFDG
um „1".
Die
CPU 42 entscheidet im Schritt 756, ob der λ-Fehlerentscheidungszähler CAFDG
nicht geringer als „3" ist oder nicht.
Die CPU 42 setzt im Schritt 757 ein λ-Fehlerentscheidungsflag
XDGAF auf „0" zurück, wenn CAFDG < 3 ist, aber setzt
im Schritt 758 das λ-Fehlerentscheidungsflag
XDGAF auf „1", wenn CAFDG ≥ 3 ist.
Dann
entscheidet die CPU 42 im Schritt 759, ob der
FAF-Summenwert TFAF
innerhalb des Normalzustandsbereichs ist, welcher durch die vorbestimmten
Schwellenwerte C und D definiert ist. Diese Schwellenwerte C und
D sind auf der Abszisse in 29 aufgetragen.
Wenn C < TFAF < D ist, läßt die CPU 42 im Schritt 760 einen
FAF-Fehlerentscheidungszähler
CFAFDG wie er ist. Wenn TFAF ≤ C
oder TFAF ≥ D
ist, inkrementiert die CPU 42 im Schritt 761 den
FAF-Fehlerentscheidungszähler
CFAFDG um „1".
Die
CPU 42 entscheidet im Schritt 762, ob der FAF-Fehlerentscheidungszähler CFAFDG
nicht geringer als „3" ist oder nicht.
Wenn CFAFDG < 3
ist, setzt die CPU 42 im Schritt 763 ein FAF-Fehlerentscheidungsflag
XDGFAF auf „0" zurück und beendet
die vorliegende Routine. Ist andererseits CAFDG ≥ 3, setzt die CPU 42 im
Schritt 764 das FAF-Fehlerentscheidungsflag XDGFAF auf „1" und beendet die
vorliegende Routine.
Wenn
die Routine in 27 wiederholt ausgeführt wird,
so daß die
Antwort im Schritt 752 JA ist, geht die CPU 42 weiter
zum Schritt 765, um zu entscheiden, ob entweder das λ-Fehlerentscheidungsflag
XDGAF oder das FAF-Fehlerentscheidungsflag XDGFAF auf „1" gesetzt ist. Wenn
beide Flags XDGAF und XDGFAF auf „0" gesetzt sind, geht die CPU 42 weiter
zum Schritt 766, um ein endgültiges Fehlerentscheidungsflag
XDG auf „0" zurückzusetzen.
Ist mindestens eines der Flags XDGAF oder XDGFAF auf „1" gesetzt, geht die
CPU 42 weiter zum Schritt 767, um das endgültige Fehlerentscheidungsflag
XDG auf „1" zu setzen. Gemäß der Einstelloperation
des endgültigen
Fehlerentscheidungsflags XDG, obgleich nicht gezeigt, werden beide
der Fehlerentscheidungsflags XDGAF und XDGFAF auf „0" zurückgesetzt.
Hier
bedeutet XDG = 0, daß der λ-Summenwert
Tλ und der
FAF-Summenwert TFAF
innerhalb des Normalzustandsbereichs (mittlerer Bereich) in 29 liegen, und XDG = 1 bedeutet, daß sich der λ-Summenwert
Tλ und der
FAF-Summenwert TFAF innerhalb des Fehlerzustandsbereichs (schraffierter
Bereichs) in 29 befinden.
Dann
setzt die CPU 42 im Schritt 768 den Verarbeitungszähler CDG
auf „0" zurück und setzt
im nachfolgenden Schritt 769 den λ-Fehlerentscheidungszähler CAFDG
auf „0" zurück. Die
CPU 42 setzt im Schritt 770 den FAF-Fehlerentscheidungszähler CFAFDG
auf „0" zurück und beendet
die vorliegende Routine. Wenn das endgültige Fehlerentscheidungsflag
XDG bestimmt ist, führt
die CPU 42 die Diagnoseverarbeitung durch Einschalten des
Warnlichts 49 oder das Anhalten der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückführung aus.
Die
Fehlerentscheidungsverarbeitung, wie sie in der vorstehend erwähnten Weise
ausgeführt
ist, wird nachstehend mit Bezug auf die in 30A – 30H gezeigten Kurvenbilder beschrieben. Hier bezeichnen t1,
t2, t3, t4, t5 und t6 Zeitpunkte, zu denen die in 27 gezeigte Fehlerentscheidungsroutine ausgeführt wird. In 30 wird der Verarbei tungszähler CDG
alle 1280 ms inkrementiert und wird auf „0" zurückgesetzt,
wenn CDG = 5 erreicht ist.
Während der
Zeitdauer von t1 bis t2 und während
der Zeitdauer von t3 bis t5 verändert
sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ wesentlich
mit Bezug auf das Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG, so daß der λ-Summenwert Tλ vom zulässigen Bereich
(A bis B) oder dem Normalzustandsbereich abweicht. Zu den Zeitpunkten
t2, t4 und t5 wird daher der λ-Fehlerentscheidungszähler CAFDG
aufeinanderfolgend inkrementiert. Zum Zeitpunkt t5 für CAFDG
= 3 wird das λ-Fehlerentscheidungsflag
XDGAF auf „1" gesetzt (d. h.,
zum Zeitpunkt t5 ist die Antwort im Schritt 756 der 27 JA).
Während des
Zeitpunkts t1 oder während
der Zeitdauer vor dem Zeitpunkt t1, während der Zeitdauer von t1
bis t3 und während
der Zeitdauer von t4 bis t5 verändert
sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF mit Bezug auf dessen Durchschnittswert FAFAV wesentlich, so
daß der
FAF-Summenwert TFAF vom
zulässigen
Bereich (C bis D) oder dem Normalzustandsbereich abweicht. Daher
wird der FAF-Fehlerentscheidungszähler CFAFDG
aufeinanderfolgend zu den Zeitpunkten t1, t2, t3 und t5 inkrementiert,
und das FAF-Fehlerentscheidungsflag
XDGFAF wird zum Zeitpunkt t3 für
CFAFDG = 3 auf „1" gesetzt (d. h.,
die Antwort im Schritt 762 in 27 ist
JA).
Zum
Zeitpunkt t6 für
CDG = 5 werden das λ-Fehlerentscheidungsflag
XDGAF und das FAF-Fehlerentscheidungsflag XDGFAF auf „1" gesetzt, so daß das endgültige Fehlerentscheidungsflag
XDG auf „1" gesetzt wird.
Im
Zusammenhang mit den in 30A – 30H gezeigten Kurvenbildern ist der Fall beschrieben worden,
in dem sowohl der λ-Fehler
(des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26)
als auch der FAF-Fehler (der Rückführungsverstärkung durch
die CPU 42) im wesentlichen gleichzeitig auftreten. In
einer tatsächlichen
Anwendung ist es jedoch häufiger
der Fall, daß ein
Fehler auftritt und den anderen Fehler verursacht.
In
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
des nicht beanspruchten Beispiels werden daher nach dem Erfassen
entweder des λ-Fehlers
oder des FAF-Fehlers die Schwellenwerte A, B, C und D zum Entscheiden
des λ-Fehlers und des FAF-Fehlers "gelernt" wie nachstehend
ausführlich
beschrieben ist. In diesem Aufbau, obgleich nicht gezeigt, werden
die Anzahl der Einstellungen des λ-Fehlerentscheidungsflags
XDGAF auf "1" (d.h. die Anzahl
der Zustimmungen im Schritt 756 der 27)
und die Anzahl der Einstellungen des FAF-Fehlerentscheidungsflags
XDGFAF auf "1" (d.h. die Anzahl
der Zustimmungen im Schritt 762 der 27) ständig gezählt, und
die Zählwerte
werden in dem RAM 44 gespeichert.
Der
in 31 gezeigte Ablaufplan ist eine Schwellenwert-Lernroutine
zum Lernen der Schwellenwerte A, B, C und D, um den Normalzustand/Fehlerzustand
des λ-Summenwerts Tλ und des
FAF-Summenwerts TFAF auf der Grundlage der Operationszustände des λ-Fehlerentscheidungsflags
XDGAF und des FAF-Fehlerentscheidungsflags
XDGFAF zu entscheiden. Diese Routine wird durch die CPU 42 für eine Zeitdauer
von 10 Minuten ausgeführt.
Bei dem nicht beanspruchten Beispiel entspricht die in 31 gezeigte Routine der Entscheidungsbereich-Lerneinrichtung.
Wenn
die in 31 gezeigte Routine eingeleitet
ist, entscheidet die CPU 42 im Schritt 801, welche
der beiden Flags, des Fehlerentscheidungsflags XDGAF und des FAF-Fehlerentscheidungsflags
XDGFAF, früher für die Zeiten
der vorhergehenden Verarbeitung und der vorliegenden Verarbeitung
bestimmt ist. Wird keines der Flags bestimmt, beendet die CPU 42 die
Routine wie sie ist (obgleich dies nicht gezeigt ist).
Ist
das λ-Fehlerentscheidungsflag
XDGAF früher
bestimmt, geht die CPU 42 weiter zum Schritt 802, um
die Anzahl der Bestimmungen des λ-Fehlerentscheidungsflags
XDGAF zu lesen und geht weiter zum Schritt 803, um zu entscheiden,
ob die bestimmte Anzahl einen vorbestimmten Wert K1 erreicht oder nicht.
Im Schritt 804 entscheidet die CPU 42, ob die
Schwellenwerte C und D einen vorbestimmten Schutzwert erreichen
oder nicht, d. h., ob die Schwellenwerte C und D übermäßig „erlernt" sind oder nicht.
Ist
die Antwort im Schritt 803 JA und ist die Antwort im Schritt 804 NEIN,
geht die CPU 42 weiter zum Schritt 805. Wenn andererseits
die Antwort im Schritt 803 NEIN ist oder wenn die Antwort
im Schritt 804 JA ist, umgeht die CPU 42 Schritt 805 und
geht weiter zum Schritt 806.
Im
Schritt 805 führt
die CPU 42 das Lernen der Schwellenwerte C und D aus. Wenn
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ (erfaßt durch
den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26)
fehlerhaft wird, kann ein Fehleranzeichen in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF auftreten, welcher im wesentlichen normal sein sollte. Um dieses
Auftreten zu verhindern, wird daher der Normalzustandsbereich, welcher
durch die Schwellenwerte C und D definiert ist, erweitert. In spezifischer
Weise wird der Schwellenwert C vermindert, während der Schwellenwert D erhöht wird,
wie in 29 gezeigt ist. Dann kann das
Lernen der Schwellenwerte C und D zum Erweitern des Normalzustandsbereichs
ausschließlich
für einen
der Schwellenwerte C oder D ausgeführt werden.
Dann
setzt die CPU 42 im Schritt 806 die Anzahl der
Bestimmungen der Fehlerentscheidungsflags XDGAF und XDGFAF zurück und beendet
die vorliegende Routine.
Wird
andererseits das FAF-Fehlerentscheidungsflag XDGAF früher bestimmt,
geht die CPU 42 weiter zum Schritt 807, um die
Anzahl der Bestimmungen des Fehlerentscheidungsflags XDGFAF zu lesen
und entscheidet im Schritt 808, ob die Anzahl der Bestimmungen
einen vorbestimmten Wert K2 erreicht oder nicht. Die CPU 42 entscheidet
ferner im Schritt 809, ob die Schwellenwerte einen vorbestimmten
Schutzwert erreichen oder nicht, d. h., ob die Schwellenwerte A
und B übermäßig „erlernt" sind oder nicht.
Ist
die Antwort im Schritt 808 JA und ist die Antwort im Schritt 809 NEIN,
geht die CPU 42 weiter zum Schritt 810. Wenn andererseits
die Antwort im Schritt 808 NEIN ist oder wenn die Antwort
im Schritt 809 JA ist, umgeht die CPU 42 den Schritt 810 und
geht weiter zum Schritt 806.
Die
CPU 42 führt
im Schritt 810 das Lernen der Schwellenwerte A und B aus.
Wenn der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient
FAF (d.h. die Rückführungsverstärkung) fehlerhaft
wird, kann in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ, welches im wesentlichen normal
sein sollte, ein Fehleranzeichen auftreten. Um diese Erscheinung
zu verhindern, wird daher der Normalzustandsbereich, wie er durch
die Schwellenwerte A und B definiert ist, erweitert. In mehr spezifischer
Weise wird der Schwellenwert A vermindert, während der Schwellenwert B vergrößert wird,
wie in 29 gezeigt ist. Dann ist das
Lernen der Schwellenwerte C und D zum Erweitern des Normalzustandsbereichs
ausschließlich
für einen
Schwellenwert C oder D ausführbar.
Die
folgenden Wirkungen können
gemäß dem nicht
beanspruchten Beispiel erreicht werden, welches ausführlich beschrieben
ist.
- (a) Bei dem nicht beanspruchten Beispiel
wird die Differenz (d.h, der λ-Summenwert
Tλ) zwischen
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ, welches
durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erfasst
wird, und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG berechnet, und die Differenz
(d.h, der FAF-Summenwert TFAF) zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF und dessen Durchschnittswert FAFAV wird ebenfalls berechnet.
Der Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems wird diagnostiziert,
indem jene berechneten Fehlerentscheidungselemente (d.h. der λ-Summenwert Tλ und der
FAF-Summenwert TFAF) veranlasst werden, den Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungsbereichen
(wie in 29 gezeigt), die durch die
zwei Schwellenwerte einzeln definiert sind, zu entsprechen.
Somit
ist es möglich,
ein System zu schaffen, welches eine leichte und eindeutige Fehlerentscheidung
ausführen
kann, im Gegensatz zu dem bestehenden Fehlerentscheidungssystem,
durch Vornehmen eines Vergleichs zwischen dem Fehlerentscheidungselement
und dem Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungsbereich. Demzufolge
ist der Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems, einschließlich des
Fehlers des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 und
des Regelfehlers des Mikroprozessors (ECU 41) genau diagnostizierbar,
um zu einer Erhöhung
der Regelgenauigkeit des Regelungssystems beizutragen.
- (b) Zur Fehlerdiagnose werden weiterhin die Differenz zwischen
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ, welches durch
den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erfasst
wird, und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG sowie die Differenz zwischen
dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF und dessen Durchschnittswert FAFAV nacheinander summiert, und
diese Summierungsergebnisse (d.h. der λ-Summenwert Tλ, und der
FAF-Summenwert TFAF) werden als die Fehlerentscheidungselemente
verwendet (d.h., Tλ,
ist das erste Fehlerentscheidungselement und TFAF ist das zweite
Fehlerentscheidungselement). Somit ist es möglich, die zweckentsprechenden
Luft/Kraftstoff-Verhältnisdaten
und die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturdaten
zu erhalten. Da die Fehlerdiagnose auf der Grundlage der Summenwerte
der einzelnen Daten ausgeführt
wird, ist sie kaum durch die äußeren Störungen beeinflusst
(z.B. die zeitweiligen Störungen
der Sensorausgabe und des Korrekturkoeffizienten).
- (c) Wenn bei dem nicht beanspruchten Beispiel weiterhin die
Fehlerentscheidungselemente eine vorbestimmte Anzahl (z.B. 3mal)
oder mehrfach entschieden werden, zu den Fehlerentscheidungsbereichen
zu gehören,
innerhalb einer vorbestimmten Anzahl von Fehlerdiagnosen (z.B. CDG
= 5mal), wird schließlich diagnostiziert,
dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
fehlerhaft ist. In diesem Fall kann die Zuverlässigkeit der Fehlerdiagnose
weiter er höht
werden als in dem Fall, wenn die Fehlerdiagnose für jede Routine
als das Endergebnis verwendet wird.
- (d) In dem Bereich, in welchem der λ-Summenwert Tλ und der
FAF-Summenwert TFAF kleiner als die vorbestimmten Werte sind (d.h.
Tλ ≤ A und TFAF ≤ C), unter
Bezugnahme auf 29, wird eine Bestimmung, dass
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
im Normalzustand ist, unterbunden. D.h., in dem Bereich, in welchem
die Veränderung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ, und die
Veränderung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF gering sind, ist die Zuverlässigkeit
der Fehlerdiagnose unter Verwendung dieser Daten so eingeschränkt, dass
der Fehler möglicherweise übersehen
werden kann. Wenn die vorstehend erwähnte Entscheidung des Normalzustands
unterbunden wird, kann die fälschliche Erfassung
der Fehlerdiagnose verhindert werden, um die Zuverlässigkeit
zu erhöhen.
- (e) Bei dem nicht beanspruchten Beispiel wird weiterhin der
Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungsbereich "erlernt", um den Normalzustand-Entscheidungsbereich
zu vergrößern (d.h.
den Bereich von C bis D in 29),
wenn eine Erfassung eines Fehlers auf der Grundlage des λ-Summenwerts
Tλ erfolgt.
Wird andererseits ein Fehler auf der Grundlage des FAF-Summenwerts
TFAF erfasst, wird der Normalzustand/Fehlerzustand "erlernt" , um den Normalzustand-Entscheidungsbereich
(d.h. den Bereich von A bis B in 29)
mit Bezug auf das Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ zu vergrößern.
Wenn
der Fehler des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 oder
der Regelfehler in der ECU 41 auftritt, wird angenommen,
dass das Auftreten beider Fehler weniger häufig als das Auftreten eines
Fehlers sei. Wenn der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 oder
die ECU 41 fehlerhaft wird, verursacht dies ein Fehleranzeichen in
der anderen Einrichtung. In dem vorstehend erwähnten Aufbau ist daher in dem
Fall, wenn nur ein Fehler erfasst wird, der Bereich zum Entscheiden
des anderen Normalzustands vergrößert, um
die Fehlerentscheidungsbedingungen zu lockern. Demzufolge kann der
Feh ler, wenn er wirklich auftritt, in einer Weise diagnostiziert
werden, um ihn unmittelbar widerzuspiegeln. Weiterhin kann der Fehlerinhalt
genauer spezifiziert werden.
(Zweites nicht beanspruchtes
Beispiel)
Ein
zweites nicht beanspruchtes Beispiel der vorliegenden Erfindung
wird nachstehend mit Bezug auf 32 – 35 beschrieben. In dem Aufbau des weiteren
nicht beanspruchten Beispiels sind jedoch die Abschnitte, welche
zu jenen des vorstehend erwähnten
nicht beanspruchten Beispiels gleichwertig sind, mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet, während
deren Beschreibung ausgelassen wird, aber die Unterschiede gegenüber dem
vorstehend erwähnten
nicht beanspruchten Beispiel Betonung finden.
Bei
dem vorliegenden nicht beanspruchten Beispiel wird die Fehlerentscheidungsverarbeitung
unter Verwendung des in 33 gezeigten
Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungskurvenbilds
ausgeführt,
in welchem der λ-Summenwert Tλ und der
FAF-Summenwert TFAF als die Fehlerentscheidungselemente verwendet
werden. In mehr spezifischer Weise wird in 33 der λ-Summenwert
Tλ durch
eine Anzahl von Schwellenwerte gleichmäßig in eine Vielzahl von Bereichen
(z.B. sechzehn Bereiche in 33)
unterteilt, und der FAF-Summenwert TFAF wird durch eine Anzahl von
Schwellenwerten gleichmäßig in eine
Vielzahl von Bereichen (z.B. sechzehn Bereiche in 33) unterteilt. Demzufolge werden 16 × 16 = 256
kleinere Bereiche in dem gesamten Kurvenbild erzeugt.
In
diesem Fall werden die einzelnen kleinen Bereiche (d.h. 10 × 10 = 100
kleine Bereiche), welche innerhalb des dicken Rahmens desselben
Kurvenbilds angeordnet sind, als die Normalzustandsbereiche bestimmt,
wobei die einzelnen kleinen Bereiche außerhalb des dicken Rahmens
als die Fehlerzustandsbereiche bestimmt sind. In der vorliegenden
Ausführungsform
erfolgt weiterhin die Fehlerentscheidung dahingehend, zu welchen
der Normalzustand/Fehlerzustand-Bereiche die Einzelwerte Tλ und TFAF
gehören.
Das in 33 gezeigte Kurvenbild wird
gespeichert und in dem Datensicherungs-RAM 45 gespeichert, welcher
als ein Speicher wirkt.
32 zeigt einen Ablaufplan einer Fehlerentscheidungsroutine
des vorliegenden nicht beanspruchtes Beispiels. Diese Routine wird
durch die in 27 gezeigte Routine in dem
vorhergehenden nicht beanspruchten Beispiel ersetzt (d.h. die Verarbeitung
im Schritt 750 in 24).
Wenn
die in 32 gezeigte Routine eingeleitet
ist, inkrementiert die CPU 42 im Schritt 901 den
Verarbeitungszähler
CDG, welcher die Anzahl der Ausführungen
der Fehlerentscheidungsverarbeitung ausführt, um "1" und
entscheidet im Schritt 902, ob der Verarbeitungszähler CDG "5" übersteigt
oder nicht. Auf der Anfangsstufe zu Beginn der Verarbeitung ist
die Antwort im Schritt 902 NEIN, so dass die CPU 42 weiter
zum Schritt 903 geht.
Die
CPU 42 entscheidet im Schritt 903, ob der λ-Summenwert Tλ und der
FAF-Summenwert TFAF innerhalb des Normalzustandsbereichs des in 33 gezeigten Kurvenbilds sind. In spezifischer
Weise gilt, wenn Tλ =
Tλ1 und
TFAF = TFAF1 in dem in 33 gezeigten
Kurvenbild sind, wird ein kleiner Bereich P des Normalzustandsbereichs
(innerhalb des dicken Rahmens) so ausgewählt, dass der Normalzustand
entschieden wird. Wenn Tλ =
Tλ2 und
TFAF = TFAF2 sind, wird ein kleiner Bereich Q innerhalb des Fehlerzustandsbereichs
(außerhalb
des dicken Rahmens) so ausgewählt,
dass der Fehlerzustand entschieden wird.
Sind
somit die Werte Tλ und
TFAF innerhalb des Normalbereichs und ist die Antwort im Schritt 903 JA, geht
die CPU 42 weiter zum Schritt 904, um einen Fehlerentscheidungszähler CMPDG
zu belassen wie er ist. Wenn andererseits die Werte Tλ und TFAF
innerhalb des Fehlerzustandsbereichs sind und wenn die Antwort im
Schritt 903 NEIN ist, geht die CPU 42 weiter zum
Schritt 905, um einen Fehlerentscheidungszähler CMPFDG
um "1" zu inkrementieren.
Dann
wird die in 32 gezeigte Routine wiederholt
ausgeführt.
Wenn die Antwort im Schritt 902 demgemäss JA ist, geht die CPU 42 weiter
zum Schritt 906, um zu entscheiden, ob der Fehlerentscheidungszähler CMPDG
nicht kleiner als "3" ist oder nicht.
Ist weiterhin CMPDG < 3,
setzt die CPU 42 im Schritt 907 das endgültige Fehlerentscheidungsflag
XDG auf "0" zurück. Wenn
CAFDG ≥ 3 ist,
setzt die CPU 42 im Schritt 908 das endgültige Fehlerentscheidungsflag
XDG auf "1".
Dann
setzt die CPU 42 im Schritt 909 den Verarbeitungszähler CDG
auf "0" zurück. Die
CPU 42 setzt im Schritt 910 den Fehlerentscheidungszähler CMPDG
auf "0" zurück und beendet
die vorliegende Routine.
Andererseits
zeigt 34 einen Ablaufplan einer Gleichungslernroutine
zum Erlernen der Normalzustand/Fehlerzustand-Bereiche in dem in 33 gezeigten Kurvenbild. Diese Routine wird durch
die CPU 42 für
eine vorbestimmte Zeitdauer ausgeführt. Bei dem vorliegenden nicht
beanspruchten Beispiel entspricht die in 34 gezeigte
Routine der Entscheidungsbereich-Lerneinrichtung.
In 34 entscheidet die CPU 42 im Schritt 1001,
ob die Bedingungen (d.h. die Lernbedingungen) zum Erlernen der Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungsbereiche
des Kurvenbilds erfüllt
sind oder nicht. Diese Lernbedingungen schließen den Fall ein, dass die
kleinen Bereiche, welche zu entscheiden sind, dass sie normal oder
fehlerhaft sind, jedesmal sehr unterschiedlich sind, dass sowohl
der λ-Summenwert
Tλ als auch
der FAF- Summenwert
TFAF auf einem kleinen Wert erhalten werden usw. Wenn diese Lernbedingungen
erfüllt
sind, kann eine sachgemäße Fehlerentscheidung
möglicherweise
nicht ausgeführt
werden, und die Antwort im Schritt 1001 ist zustimmend,
weil die einzelnen kleinen Normalzustand/Fehlerzustand-Bereiche
in dem in 33 gezeigten Kurvenbild gelernt
werden müssen.
Sind
die Lernbedingungen erfüllt,
so dass die Antwort im Schritt 1001 JA ist, geht die CPU 42 weiter zum
Schritt 1002, um einen Zähler CT um "1" zu
inkrementieren. Die CPU 42 entscheidet im nachfolgenden Schritt 1003,
ob der numerische Wert des Zählers
CT größer als
ein vorbestimmter Entscheidungswert KCT ist oder nicht. Nur wenn
die Antwort im Schritt 1003 JA ist, führt die CPU 42 im
Schritt 1004 die Lernroutine des in 33 gezeigten
Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungskurvenbilds aus. Die CPU 42 setzt
im nachfolgenden Schritt 1005 den Zähler CT auf "0" zurück
und beendet dann die vorliegende Routine. Wenn die Antworten in
den Schritten 1001 und 1003 NEIN sind, beendet
die CPU 42 die vorliegende Routine ohne jede Handlung und
führt die
Gleichungslernroutine nicht aus.
Ein
Beispiel des Lernens der Normalzustand/Fehlerzustand-Gleichung ist in 35A und in 35B gezeigt,
in welchen das Innere eines dicken Rahmens den Normalzustandsbereich
anzeigt und das außerhalb des
dicken Rahmens liegende den Fehlerzustandsbereich anzeigt. Diese
Bereiche können
für alle
kleinen Bereiche oder für
die zahlreichen kleinen Bereiche insgesamt aktualisiert werden.
Zu diesem Lernzeitpunkt kann weiterhin die Anzahl der kleinen Bereiche
für den
Normalzustandsbereich festgelegt werden (z.B. in 33 auf 100) oder nicht festgelegt werden.
Das
vorliegende nicht beanspruchte Beispiel kann die folgenden Wirkungen
zusätzlich
zu den vorstehend beschriebenen erreichen.
- (a)
Bei dem vorliegenden nicht beanspruchten Beispiel wird der Fehler
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems
auf der Grundlage des Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungskurvenbilds
entsprechend den Fehlerentscheidungselementen (d.h. des λ-Summenwerts
Tλ und des
FAF-Summenwerts TFAF) entschieden. Somit kann die Entscheidung der
Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungsbereiche leichter realisiert
werden.
- (b) In dem in 33 gezeigten Kurvenbild ist
andererseits eine Anzahl (d.h. 16 × 16 = 256) von kleinen Bereichen
ausgebildet, welche gleichmäßig unterteilt
sind, um einzeln den λ-Summenwerten
Tλ und den FAF-Summenwerten TFAF
zu entsprechen, so dass die Daten, welche den Normalzustand anzeigen,
oder die Daten, welche den Fehlerzustand anzeigen, für die einzelnen
kleinen Bereiche gespeichert werden. Somit können nähere Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungen
als in dem Fall getroffen werden, wenn die Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungsbereiche
als größere Bereiche
(z.B. 4 × 4
= 16 Bereiche) erzeugt sind.
- (c) Bei dem vorliegenden nicht beanspruchten Beispiel werden
weiterhin die Normalzustandsdaten oder die Fehlerzustandsdaten der
Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungsgleichung,
wenn notwendig, erlernt. Somit ist eine genauere Fehlerdiagnose
ausführbar,
selbst wenn ein Fehlerzustand der einen Einrichtung (z.B. der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 oder
der ECU 41) den Zustand der anderen Einrichtung beeinflusst,
dass diese ein Fehleranzeichen ausweist.
Obgleich
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen
ausführlich
und mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben wurde, ist darauf hinzuweisen, dass dem Fachmann
verschiedene Änderungen
und Abwandlungen nahegelegt sind. Zum Beispiel:
- (1)
In der ersten Ausführungsform
werden die zweiten Ableitungen Δ2λSM
und Δ2FAFSM, entsprechend den Beschleunigungen
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
und des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturwerts FAF,
unter Verwendung der vorstehend erwähnten Gleichungen (14) und
(15) berechnet. Für
diese Berechnungen der zweiten Ableitungen können die folgenden Grundgleichungen
(33) und (34) verwendet werden: Δ2λSMi = (λSMi – λSMi–n) – (λSMi–n – λSMi–m–n) (33) und Δ2FAFSMi = (FAFSMi – FAFSMi–n) – (FAFSMi–n – FAFSMi–m–n) (34)(wobei m
= 1, 2, 3 ... und n = 1, 2, 3 ... sind). Was in der ersten Ausführungsform
ausgeführt
wurde, ist in den Grundgleichungen als m = 1 und n = 1 einzusetzen,
und diese m- und
n-Werte können
geändert
werden.
- (2) In der vorhergehend beschriebenen ersten Ausführungsform
wird die Änderungsgeschwindigkeit
des erfaßten
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
beispielhaft durch den Summenwert Δ|Δ2λSM| der zweiten
Ableitung Δ2λSM
des λSM-Werts
dargestellt, und die Änderungsgeschwindigkeit
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
wird durch den Summenwert Σ|Δ2FAFSM|
der zweiten Ableitung Δ2FAFSM des FAFSM-Werts beispielhaft dargestellt, und
der Sensorfehler wird in Abhängigkeit
davon diagnostiziert, ob die folgende Ungleichung (35) erfüllt ist
oder nicht: Σ|Δ2FAFSM|/Σ|Δ2λSM| < α (35)Dieser Aufbau
ist wie folgt abwandelbar. Die zweite Ableitung Δ2λSM (nicht
summiert) des λSM-Werts
kann als die Änderungsgeschwindigkeit
des erfaßten
Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
verwendet werden, und die zweite Ableitung Δ2FAFSM
(nicht summiert) des FAFSM-Werts wird als die Änderungsgeschwindigkeit des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
verwendet, so daß der
Sensorfehler diagnostiziert werden kann, abhängig davon, ob die folgende
Ungleichung erfüllt
ist oder nicht: Δ2FAFSM/Δ2λSM < α (36)In der zweiten
bis vierten Ausführungsform
kann der Sensorfehler ebenfalls unter Verwendung der Werte diagnostiziert
werden, welche für
die vorbestimmten Zeiten unsummiert verbleiben. Wenn die Fehlerdiagnose
in diesen Ausbildungen aus geführt
wird, werden die einzelnen numerischen Werte vor dem Summieren zu Änderungsgeschwindigkeiten,
und ihr Verhältnis
wird der Fehlerdiagnoseparameter, so daß die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung durch die Ausbildungen ebenfalls erfüllt werden kann.
- (3) Durch die veränderbaren
Einstellungen der Fehlerentscheidungswerte (α, β1, β2, γ, δ1 und δ2) in den vorhergehenden einzelnen
Ausführungsformen
werden die Fehlerentscheidungswerte verändert, um die Belastungs-Zustandsmengen ΣPM und ΣNe zu erhöhen, doch
diese Einstellungen sind abwandelbar, wie nachstehend beschrieben
wird. Wie z. B. in 21 gezeigt, kann der Fehlerentscheidungswert α (oder β1, β2 oder γ) für eine größere Kühlwassertemperatur
Thw kleiner werden. Wie in 22 gezeigt,
können
weiterhin die Fehlerentscheidungswerte δ1 und δ2 zum Einstellen des Normalzustandsbereichs
für eine
größere Kühlwassertemperatur
Thw kleiner werden.
- (4) In der vorhergehenden ersten bis vierten Ausführungsform
werden die Filteroperationen in den Schritten 303 und 306 der 6 ausgeführt, um
die Streuung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λ und des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF zwischen den Zylindern der Wärmekraftmaschine
auszuschließen.
Diese Operationen sind in andere Glättungsoperationen abwandelbar,
wie z. B. Glättungsoperationen mit
n Stufen (n = 16, 64 oder dergleichen). Weiterhin sind diese Filter-
(oder Glättungs-)-Operationen
nicht unbedingt wesentlich und können
ausgelassen werden, während
sie noch zu dem vorliegenden Fehlerdiagnosesystem gehören.
- (5) In der in 6 und 7 gezeigten
Routine werden die Zähler
CDG1 bis CDG4 verwendet, um die Fehlerentscheidung auszuführen, doch
sie können
vereinfacht werden. In spezifischer Weise kann der den fortbestehenden
Normalzustand entscheidende Zähler
CDG4 ausgelassen werden, um den Zustand zu erhalten, welcher einmal
beim Setzen des Fehlerentscheidungsflags XDGAF begründet wurde.
Weiterhin sind die spezifischen Werte der vorbestimmten Werte KX1
bis KX4 zum Entscheiden der Zählwerte
der einzelnen Zähler
CDG1 bis CDG4 nicht auf die vorstehend spezifizierten Werte begrenzt,
sondern können
nach Belieben geändert
werden. Um die Sensor-Fehlerdiagnosegenauigkeit
zu erhöhen,
ist es wirkungsvoll, die Zählzeitdauer
des Summierzeitzählers
CDG1 (oder des Zählers
CDG0 in 16) zu verlängern oder die Anzahl der Zählschritte
des Fehlerdiagnose-Ausführungszählers CDG2
und des Fehlerentscheidungszählers
CDG3 zu erhöhen.
- (6) Weiterhin sind die vorbestimmten einzelnen Werte KX1 bis
KX4 jederzeit gemäß dem Laufzustand
der Wärmekraftmaschine
veränderlich
einstellbar, so daß sie
für einen
gleichmäßigen Lauf
der Wärmekraftmaschine
auf relativ kleine Werte eingestellt werden, wogegen sie für einen
kurzzeitigen Lauf der Wärmekraftmaschine
auf relative große
Werte eingestellt werden.
- (7) In der Ausführungsform,
in welcher die Fehlerdiagnose abhängig davon ausgeführt wird,
ob der Fehlerdiagnoseparameter innerhalb des vorbestimmten Normalzustandsbereichs
ist oder nicht, wie in der fünften Ausführungsform
beschrieben, kann der Fehlerdiagnoseparameter in die Amplitude der
Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Schwankung
oder das Verhältnis
der Amplituden der FAF-Schwankung abgewandelt werden.
- (8) In der vorhergehenden ersten bis vierten Ausführungsform
wird die Fehlerdiagnose für
den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor
(d. h. den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26),
hergestellt als ein Sauerstoffsensor der Grenzstromtype, ausgeführt. Eine
Fehlerdiagnose ähnlich
jener der vorhergehenden Ausführungsformen
ist auf einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor anwendbar, welcher
als ein Sauerstoffsensor der Pumpstromtype hergestellt ist.
- (9) In der vorhergehenden ersten bis vierten Ausführungsform
wird die erfindungsgemäße Sensorfehlerdiagnose
durch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
ausgeführt,
welches die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung
unter Anwendung der modernen Regelungstheorie realisiert. Jedoch
kann die vorliegende Erfindung natürlich auch von einem System
gemäß einer
anderen Regelung ( z.B. der PID-Regelung) ausgeführt werden.
- (10) In den vorhergehenden nicht beanspruchten Beispielen werden
der λ-Summenwert
Tλ und der FAF-Summenwert
TFAF für
die Zeitdauer von 1280 ms berechnet, so dass die Fehlerentscheidung
unter Verwendung der Berechnungsergebnisse ausgeführt wird.
Die Zeitdauer zur Berechnung des λ-Summenwerts
Tλ und des
FAF-Summenwerts TFAF kann jedoch verkürzt oder verlängert werden.
Wie z.B. in 36 gezeigt, ist die Zeitdauer
zum Berechnen des λ-Summenwerts
Tλ und des
FAF-Summenwerts TFAF gemäß diesen
Summenwerten veränderbar
(wie gezeigt auf 320 ms, 640 ms und 1280 ms). Dann ist es für den in
längerer
Zeitdauer berechneten λ-Summenwert
Tλ und den
FAF-Summenwert TFAF
wahrscheinlicher, dass der Wärmekraftmaschinen-Laufzustand
kurzzeitig ist, so dass die Summierzeitdauer verlängert wird.
- (11) In den vorhergehenden nicht beanspruchten Beispielen ist
die Anzahl der Ausführungen
der Fehlerentscheidung gleich 5 (wie mit Bezug auf die Routine in 24 gezeigt ist). Wird der Fehler 3mal oder häufiger für die fünf Ausführungen
entschieden, erfolgt schließlich
die Entscheidung, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem fehlerhaft ist. Die
Anzahl der Ausführungen
der Fehlerentscheidung ist änderbar,
wie in 37 gezeigt ist. In 37 ist die Anzahl der Ausführungen auf 3, 5 und 7 eingestellt, gemäß dem λ-Summenwert Tλ und dem
FAF-Summenwert TFAF. Für
die größeren Werte
gemäß Tλ und TFAF
wird eingeschätzt,
dass der Wärmekraftmaschinen-Laufzustand
kurzzeitiger ist, so dass die Anzahl der Ausführungen größer wird. In dieser Abwandlung
kann die Anzahl der Entscheidungen (der Schritte 756 und 762 in 24) des λ-Fehlers
und des FAF-Fehlers bei der abschließenden Entscheidung, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
fehlerhaft ist, bei 3 Ausführungen
belassen oder verändert
werden.
- (12) In den vorhergehenden nicht beanspruchten Beispielen werden
der λ-Summenwert
Tλ und der FAF-Summenwert
TFAF als das erste und das zweite Fehlerentscheidungselement verwendet,
doch sie können
geändert
werden. Z.B. werden die Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ, welches durch
den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erfasst
wird, und dem Soll-λTG
sowie die Differenz zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten
FAF und dessen Durchschnittswert FAFAV berechnet und jeweils als
das erste Fehlerentscheidungselement und als das zweite Fehlerentscheidungselement verwendet.
Gemäß diesen
einzelnen Fehlerentscheidungselementen kann weiterhin der Fehler
des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystems
diagnostiziert werden. In dieser Abwandlung kann der Fehler gemäß den Schwellenwerten,
wie bei dem ersten nicht beanspruchten Beispiel, oder auf der Grundlage
der Gleichung, wie bei dem zweiten nicht beanspruchten Beispiel,
entschieden werden.
- (13) In den vorhergehenden nicht beanspruchten Beispielen werden
die Schwellenwerte zum Entscheiden des Normalzustands/Fehlerzustands
als eine Vielzahl für
jeweils den λ-Summenwert
Tλ, und
den FAF-Summenwert TFAF erzeugt, können jedoch auf einen vermindert
werden. Dieselben Schwellenwerte werden einzeln für den λ-Summenwert Tλ und den
FAF-Summenwert TFAF erzeugt, aber es kann eine unterschiedliche
Anzahl von Schwellenwerten vorgesehen werden.
- (14) In dem zweiten nicht beanspruchten Beispiel ist die Anzahl
der Schwellenwerte zum Definieren der Bereiche des Normalzustand/Fehlerzustand-Entscheidungskurvenbilds
veränderbar,
um die Anzahl der zu definierenden Bereiche zu erhöhen oder
zu vermindern. Wird z.B. die Anzahl der Bereiche reduziert, nimmt die
Entscheidungsgenauigkeit mehr oder weniger ab, doch die Speicherkapazität kann vermindert
werden.
- (15) Ist einmal das abschließende Fehlerentscheidungsflag
XDG bestimmt, braucht die Fehlerentscheidungsroutine nicht mehr
ausgeführt
zu werden, um die CPU 42 von Operationen zu entlasten.
In diesem Fall wird zu den in 24 ge zeigten
Fehlerentscheidungsbedingungen eine Bedingung hinzugefügt, um zu bestätigen, dass
das abschließende
Fehlerentscheidungsflag XDG nicht bestimmt ist. Wenn dieses abschließende Fehlerentscheidungsflag
XDG bestimmt ist, wird die vorliegende Routine ohne jede Handlung beendet,
während
die nachfolgende Routine umgangen wird.
- (16) In den vorhergehenden nicht beanspruchten Beispielen wird
die Sensorfehlerdiagnose der vorliegenden Erfindung durch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelungssystem
ausgeführt,
welches die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung unter Anwendung
der gegenwärtigen
Regelungstheorie realisiert. Jedoch kann die vorliegende Erfindung
natürlich
durch ein anderes Regelungsverfahren (z.B. die PID-Regelung) ausgeführt werden.
Derartige Änderungen
und Abwandlungen sind als in dem Rahmen der Erfindung fallend anzusehen,
welche durch die beigefügten
Ansprüche
definiert ist.
