DE19744439A1

DE19744439A1 - Sauerstoffkonzentrationserfassung mit Sensorstrombegrenzung

Info

Publication number: DE19744439A1
Application number: DE19744439A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Takami; Tomomichi Mizoguchi; Satoshi Haseda; Kazuhiro Okazaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: GB2318186B; JPH10111271A; GB9721084D0; US5935400A; DE19744439B4; GB2318186A; JP3680445B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsvorrichtung und ein Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsverfahren unter Verwendung eines Sauerstoffsensors, das zur Erzeugung eines Stromsignals verwendet wird, das die Sauerstoffkonzentration in einem Gas darstellt, dessen Sauer stoffkonzentration zu messen ist, wenn eine Spannung an den Sauerstoffsensor angelegt ist. Die Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsvorrichtung dient typischerweise als Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung, die bei der Aus führung einer Luft-Brennstoff-Verhältnisregelung einer bei einem Fahrzeug angewendeten Maschine (Brennkraftmaschine) verwendet wird.

In den letzten Jahren gibt es einen Bedarf an einer verbes serten Regelungsgenauigkeit und einen Bedarf an einem Über gang zu einer Verbrennung mit einem mageren Luft-Brennstoff- Gemisch bei der Luft-Brennstoff-Verhältnisregelung einer bei einem Fahrzeug angewendeten Maschine. Zur Erfüllung dieses Bedarfs sind ein linearer Luft-Brennstoff-Verhältnissensor (ein Sauerstoffsensor) zur Erfassung des Luft-Brennstoff- Verhältnisses eines der Maschine zugeführten Luftgemischs (Sauerstoffkonzentration im Abgas) linear über einen breiten Bereich, als auch eine Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungs vorrichtung (eine Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrich tung) bei den Produkten angewendet. Bei einem Luft- Brennstoff-Verhältnissensor einer Begrenzungsstrombauart, ei nem typischen Luft-Brennstoff-Verhältnissensor, wird ein Be reich zur Erfassung eines Begrenzungsstroms entsprechend dem Luft-Brennstoff-Verhältnis (der Sauerstoffkonzentration) ver schoben, wie allgemein bekannt ist. Genauer weist wie in ei nem V-I-(Spannungs-/Strom-)kennliniendiagramm gemäß Fig. 21 der Bereich zur Erfassung eines Begrenzungsstroms gerade Li niensegmente auf, die parallel zu der V-Achse verlaufen. Wie in der Figur gezeigt, wird, je weiter das Luft-Brennstoff-Ver hältnis sich zu dem mageren Bereich hin bewegt, desto mehr der Bereich zur Erfassung eines Begrenzungsstroms zu der Sei te mit der positiven Seite verschoben. Demgegenüber wird, je weiter sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis zu der Fettseite hin bewegt, desto weiter der Bereich zur Erfassung eines Be grenzungsstroms zu der Seite mit der negativen Spannung hin verschoben. Folglich würde, falls die angelegte Spannung fest auf einen fest eingestellten Wert zum Zeitpunkt der Verände rung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eingestellt ist, es unmöglich, ein Luft-Brennstoff-Verhältnis mit einem hohen Ge nauigkeitsgrad unter Verwendung des Bereichs zur Erfassung eines Begrenzungsstroms (des Bereichs mit den geraden Linien segmenten, die parallel zu der V-Achse verlaufen) zu erfas sen.

Zur Lösung dieses Problems wird bei einer herkömmlichen nor malen Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung (Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung) die an den Luft-Brennstoff-Verhältnissensor angelegte Spannung von Zeit zu Zeit entsprechend dem Luft-Brennstoff-Verhältnis variiert, das heißt entsprechend dem Sensorstrom wie in dem Fall der in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. Sho 61-237047 und Sho 61-280560 variiert. In diesem Fall wird die angelegte Spannung entsprechend einer in Fig. 21 gezeigten Kennlinie Lx gesteuert. Durch Steuerung der angelegten Spannung in dieser Weise kann ein erwünschter Sensorstrom, d. h. ein Begren zungsstrom, stets erhalten werden. Somit ist die Kennlinie Lx als lineare gerade Linie einer positiven Kennlinie (einer nach rechts ansteigenden Kennlinie) in dem V-I-Koordinaten system gegeben.

Jedoch wirft die vorstehend beschriebene herkömmliche Technik die folgenden Probleme auf. Bei einer herkömmlichen Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung ist der Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich in einem vorbestimmten Bereich eingestellt. In dem Fall der in Fig. 21 gezeigten V-I-Kennlinie deckt der Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungs bereich den Luft-Brennstoff-Verhältnisbereich 12 bis 18 ab. Durch Einstellen der angelegten Spannung entsprechend der Kennlinie Lx in diesem Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungs bereich kann das Luft-Brennstoff-Verhältnis genau erfaßt wer den. Für ein Luft-Brennstoff-Verhältnis außerhalb des Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs wird jedoch eine hohe Spannung auf der positiven oder negativen Seite angelegt, was zu dem Problem führt, daß entsprechend der hohen angelegten Spannung ein übermäßig hoher Sensorstrom fließt. In einem derartigen Fall fließt ein hoher Strom in einer Vorspannungs steuerschaltung zur Erzeugung einer an den Luft-Brennstoff- Verhältnissensor anzulegenden Spannung, was das Problem der Wärmeausbreitung in der Schaltung erhöht.

Genauer verschiebt sich in dem Fall einer Brennstoffabsper rung, das heißt, wenn beispielsweise die Brennstoffversorgung der Maschine angehalten wird, während die Maschine in Betrieb ist, das Luft-Brennstoff-Verhältnis aus dem Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereich weit zu dem mageren Bereich. Gleichzeitig fließt, falls eine entsprechend der Kennlinie Lx eingestellte Spannung an den Luft-Brennstoff-Verhältnissensor angelegt wird, ein übermäßig großer Sensorstrom entsprechend der angelegten Spannung. Zusätzlich verschiebt sich, wenn die eingespritzte Brennstoffmenge entsprechend einem Anstieg bei der Last auf eine hohe Belastung wie während der Beschleuni gung des Fahrzeugs erhöht wird, das Luft-Brennstoff-Ver hältnis weit zu dem fetten Bereich. Ebenfalls in diesem Fall wird das Problem aufgeworfen, daß auch ein übermäßig großer Sensorstrom fließt.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sauer stoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung und ein Sauer stoffkonzentrations-Erfassungsverfahren zu schaffen, die die bei der herkömmlichen Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sensor vorrichtung auftretenden Probleme lösen kann, indem der Sen sorstrom in einem Bereich außerhalb des Sauerstoffkonzentra tions-Erfassungsbereichs geeignet gesteuert wird.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angege benen Maßnahmen gelöst.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird in einem Bereich außerhalb eines vorab eingestellten Sauerstoffkonzen trations-Erfassungsbereichs eine an einen Sauerstoffsensor angelegte Spannung derart gesteuert, daß ein durch den Sauer stoffsensor fließender Strom auf einen vorbestimmten Wert be grenzt wird. Dabei wird der Sauerstoffsensor als (nachstehend auch als A/F-Sensor bezeichneter) Luft-Brennstoff-Verhältnis sensor, genauer gesagt, der Begrenzungsstrombauart verwendet. Wenn der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsbereich als Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungs-bereich eingestellt ist, ent spricht der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsbereich typi scherweise einem Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich, der die Werte des Luft-Brennstoff-Verhältnisses (A/F) von 12 bis 18 abdeckt. Demgegenüber entspricht ein Bereich mit einem Luft-Brennstoff-Verhältnis kleiner 12 (A/F < 12) oder mit ei nem Luft-Brennstoff-Verhältnis von größer 18 (A/F < 18) dem Bereich außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungs bereichs.

Durch Beaufschlagen einer Begrenzung auf den durch den Sauer stoffsensor fließenden Strom in den Bereichen außerhalb des Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsbereichs kann das durch einen übermäßig großen, durch den Sauerstoffsensor fließenden Strom verursachte Problem gelöst werden. Folglich kann der durch den Sauerstoffsensor fließende Strom in den Bereichen außerhalb des Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsbereichs ge eignet unterdrückt werden, was ermöglicht, daß die Stromer fassung mit einem hohen Genauigkeitsgrad ausgeführt werden kann. Zusätzlich ist es ebenfalls möglich, die in einer Vor spannungssteuerschaltung abgeleitete Wärmemenge wesentlich zu verringern.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird in einem vorab eingestellten Sauerstoffkonzentrations-Erfassungs bereich eine an einen Sauerstoffsensor angelegte Spannung in Abhängigkeit von einem Strom gesteuert, der durch den Sauer stoffsensor entsprechend einer vorbestimmten positiven Kenn linie in einem Spannungs-Strom-Koordinatensystem fließt. Dem gegenüber wird in einem Bereich außerhalb des Sauerstoffkon zentrations-Erfassungsbereichs die an den Sauerstoffsensor angelegte Spannung entsprechend einer sich von der positiven Kennlinie unterscheidenden Kennlinie gesteuert. Das heißt, daß der erfindungsgemäß geschaffene Sauerstoffsensor wie ein Luft-Brennstoff-Verhältnissensor einer Begrenzungsstrombauart eine Spannungs-Strom-Kennlinie mit einem positiven Gradienten in dem Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsbereich aufweist. Eine nachstehend ebenfalls einfach als positive Kennlinie be zeichnete Spannungs-Strom-Kennlinie mit einem positiven Gra dienten stellt ein Verhältnis zwischen der an dem Sauer stoffsensor angelegten Spannung und dem durch den Sensor fließenden Strom dar, wobei, wenn entweder die Spannung oder der Strom ansteigt, das andere ebenfalls ansteigt. In diesem Fall kann durch Steuerung der an den Sauerstoffsensor ange legten Spannung in einem Bereich außerhalb des Sauerstoffkon zentrations-Erfassungsbereichs entsprechend einer anderen, sich von der positiven Kennlinie unterscheidenden Kennlinie der durch den Sauerstoffsensor fließende Strom geeignet in dem Bereich außerhalb des Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsbereichs unterdrückt werden, wodurch die auszufüh rende Stromerfassung mit einem hohen Genauigkeitsgrad ermög licht wird.

Es ist wünschenswert, die Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsvorrichtung gemäß den nachstehend beschriebenen Pa tentansprüchen 3 bis 5 als besondere Einrichtungen zur Anwen dung der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 2 vorzusehen.

Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung wird in einem Bereich außerhalb eines vorab eingestellten Sauerstoff konzen trations-Erfassungsbereichs eine an einen Sauerstoffsensor angelegte Spannung derart geregelt, daß ein durch den Sauer stoffsensor fließender Strom auf einen erwünschten Sollwert gebracht wird. Durch Regeln des durch den Sauerstoffsensor fließenden Stroms auf den erwünschten Sollwert wird der Sen sorstrom weder unerwartet ansteigen noch abfallen. Folglich kann der durch den Sauerstoffsensor fließende Strom geeignet in einem Bereich außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereichs unterdrückt werden, wodurch die Erfassung des Stroms mit einem hohen Genauigkeitsgrad ermöglicht wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie len unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher be schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Luft-Brennstoff-Verhältnissensors,

Fig. 3 ein Diagramm einer V-I-Kennlinie zur Beschreibung der Ausgangskennlinie des Luft-Brennstoff-Verhältnissensors,

Fig. 4 ein Diagramm einer Kennlinie der elektromotorischen Kraft des Luft-Brennstoff-Verhältnissensors,

Fig. 5 ein Schaltbild des Aufbaus einer Vorspannungssteuer schaltung,

Fig. 6 ein Flußdiagramm einer Verarbeitung zur Erfassung ei nes Sensorstroms und zur Steuerung einer an den Luft- Brennstoff-Verhältnissensor angelegten Spannung gemäß dem er sten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 ein Diagramm einer V-I-Kennlinie zur Beschreibung der Kennlinie der angelegten Spannung des Luft-Brennstoff- Verhältnissensors,

Fig. 8(a) und 8(b) Diagramme von V-I-Kennlinien zur Beschrei bung der Kennlinie der angelegten Spannung des Luft-Brenn stoff-Verhältnissensors,

Fig. 9 ein Diagramm einer V-I-Kennlinie zur Beschreibung der Kennlinie der angelegten Spannung des Luft-Brennstoff- Verhältnissensors,

Fig. 10 Zeitverläufe der Vorgänge gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiels,

Fig. 11 eine Darstellung eines Ersatzschaltbildes zur Be schreibung der Vorteile, die sich gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel zeigen,

Fig. 12 ein Flußdiagramm einer Verarbeitung zur Erfassung ei nes Sensorstroms zur Steuerung einer an den Luft-Brennstoff- Verhältnissensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ange legten Spannung,

Fig. 13 Zeitverläufe der Vorgänge gemäß dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 14 ein Diagramm einer V-I-Kennlinie zur Beschreibung der Kennlinie der angelegten Spannung des Luft-Brennstoff- Verhältnissensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 15 ein Flußdiagramm einer Verarbeitung zur Erfassung ei nes Sensorstroms und zur Steuerung einer an den Luft- Brennstoff-Verhältnissensor gemäß einem dritten Ausführungs beispiel angelegten Spannung,

Fig. 16 ein Diagramm einer V-I-Kennlinie zur Beschreibung der Kennlinie der angelegten Spannung des Luft-Brennstoff- Verhältnissensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 17 Zeitverläufe der Vorgänge gemäß dem dritten Ausfüh rungsbeispiel,

Fig. 18 ein Diagramm einer V-I-Kennlinie zur Beschreibung der Kennlinie der angelegten Spannung des Luft-Brennstoff- Verhältnissensors gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,

Fig. 19 ein Diagramm einer V-I-Kennlinie zur Beschreibung der Kennlinie der angelegten Spannung des Luft -Brennstoff- Verhältnissensors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 20 ein Diagramm einer V-I-Kennlinie zur Beschreibung der Kennlinie der angelegten Spannung des Luft-Brennstoff- Verhältnissensors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und

Fig. 21 ein Diagramm einer V-I-Kennlinie zur Beschreibung der Kennlinie der angelegten Spannung des Luft-Brennstoff- Verhältnissensors gemäß einer herkömmlichen Technik.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlich unter Bezug auf verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen gleiche oder ähnliche Teile durch gleiche Bezugszahlen be zeichnet sind.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Eine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführte Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung ist bei einer an einem Fahrzeug angebrachten elektronisch gesteuerten Ben zineinspritzmaschine angewendet. Ein Luft-Brennstoff- Verhältnissteuerungssystem der Maschine steuert die in die Maschine eingespritzte Brennstoffmenge auf ein erwünschtes Luft-Brennstoff-Verhältnis (A/F) auf der Grundlage einer durch die Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung ausgeführten Erfassung eines Luft-Brennstoff-Verhältnisses. Nachstehend ist ausführlich eine Verarbeitung zur Erfassung eines Luft-Brennstoff-Verhältnisses (A/F) mittels eines als Sauerstoffsensor verwendeten (nachstehend auch als A/F-Sensor bezeichneten) Luft-Brennstoff-Verhältnissensors einer Strom begrenzungsbauart und eine Verarbeitung zur Steuerung einer an den Sensor angelegten Spannung beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist die Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsvorrichtung mit einem Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungssensor 30 einer Begrenzungsstrombauart versehen, die nachstehend einfach als A/F-Sensor bezeichnet ist. Der A/F-Sensor 30 ist an einem Abgasrohr 12 angebracht, das sich von dem Hauptaufbau 11 einer Maschine 10 weg erstreckt. Der mit einer entsprechend einer von einem Mikrocomputer (Mikroprozessor) 20 ausgegebenen Anweisung angelegten Span nung angesteuerter A/F-Sensor 30 gibt ein lineares Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungssignal (Sensorstromsignal) proportional zu der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas aus. Der Mikrocomputer 20 steuert mit Bauelementen wie einer allgemein bekannten Zentraleinheit (CPU) zur Ausführung ver schiedener Arten von Verarbeitungen, einer Festspeicherein heit (ROM-Einheit) und einer Speichereinheit mit wahlfreiem Zugriff (RAM-Einheit) eine Vorspannungssteuerschaltung 40 und eine nachstehend beschriebene Heizungssteuerschaltung 25 ent sprechend vorbestimmten Steuerungsprogrammen.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist der A/F-Sensor 30 an dem Abgasrohr 12 vorgesehen und erstreckt sich zu der Innenseite des Abgas rohrs 12 hin. Größere Komponenten des A/F-Sensors 30 sind ei ne Abdeckung 31, ein Sensorgehäuse 32 und eine Heizung 33. Die Abdeckung 31 ist U-förmig. In die Wand der Abdeckung 31 sind eine Vielzahl von kleinen Öffnungen 31a eingelassen, um Wege vom Inneren zu dem Äußeren der Abdeckung 31 vorzusehen. Der Sensorkörper 32 erzeugt einen Begrenzungsstrom, der die Sauerstoffkonzentration in einem fetten Bereich des Luft- Brennstoff-Verhältnisses oder die Konzentration von unver branntem Gas (wie CO, HC und H₂) in dem fetten Bereich des Luft-Brennstoff-Verhältnisses darstellt.

Der Sensorkörper (Sensoraufbau) 32 weist eine Festelektrolyt schicht 34 mit einem tassenförmigen Querschnitt auf, eine fest an die äußere Oberfläche der Festelektrolytschicht 34 angebrachte abgasseitige Elektrodenschicht 36 und eine fest an die innere Oberfläche der Festelektrolytschicht 34 ange brachte atmosphärenseitige Elektrodenschicht 37 auf. An der äußeren Seite der abgasseitigen Elektrodenschicht 36 ist durch typisches Anwenden eines Plasmaspritzverfahrens eine Diffusionswiderstandsschicht 35 vorgesehen. Die Festelektro lytschicht 34 ist aus einem Sauerstoffionen leitenden gesin terten Oxidkörper hergestellt, der mit einem Material wie ZrO₂, HfO₂, ThO₂ und Bi₂O₃ mit einem als Stabilisierer verwen deten Material wie CaO, MgO, Y₂O₃ und Yb₂O₃ ein Mischkristall bildet. Demgegenüber ist die Diffusionswiderstandsschicht 35 aus einem wärmebeständigen anorganischen Material wie Alumi niumoxid, Magnesia (Magnesiumoxid), Siliciumdioxid, Spinell und Mullit hergestellt. Die abgasseitige Elektrodenschicht 36 und die atmosphärenseitige Elektrodenschicht 37 sind beide aus einem Edelmetall mit einer hohen katalytischen Aktivität wie Platin hergestellt und durch Verwendung einer porösen chemischen Platierungstechnik vorgesehen. Es sei bemerkt, daß die Fläche und die Dicke der abgasseitigen Elektrodenschicht 36 jeweils in den Bereichen 10 bis 100 Quadratmillimeter be ziehungsweise 0,5 bis 2,0 Mikrometer liegt. Demgegenüber liegt die Fläche und die Dicke der atmosphärenseitigen Elek trodenschicht 37 in den Bereichen größer als 10 Quadratmilli meter und 0,5 bis 2,0 Mikrometer.

Die Heizung 33 ist bei der atmosphärenseitigen Elektroden schicht 37 untergebracht. Die durch die Heizung 33 erzeugte Wärmeenergie heizt den Sensorkörper 32, der wie vorstehend beschrieben die atmosphärenseitige Elektrodenschicht 37, die Festelektrolytschicht 34, die abgasseitige Elektrodenschicht 36 und die Diffusionswiderstandsschicht 35 aufweist. Die Hei zung 33 weist eine ausreichende Kapazität zur Erzeugung von Wärme zur Aktivierung des Sensorkörpers 32 auf.

Der A/F-Sensor 30 mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau er zeugt einen Begrenzungsstrom, der die Konzentration von Sau erstoff in einem Bereich darstellt, der magerer als der stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnispunkt ist. In die sem Fall wird der Begrenzungsstrom entsprechend der Konzen tration von Sauerstoff sowohl durch die Fläche der abgassei tigen Elektrodenschicht 36 als auch durch die Dicke, der Po rösität und den durchschnittlichen Porendurchmesser der Dif fusionswiderstandsschicht 35 bestimmt. Der Sensorkörper 32 kann die Sauerstoffkonzentration entsprechend einer linearen Kennlinie davon erfassen. Da eine hohe Temperatur gleich oder höher als 600 Grad Celsius zur Aktivierung des Sensorkörpers 32 erforderlich ist und der Aktivierungstemperaturbereich eng ist, kann jedoch der Sensorkörper 32 nicht durch Heizen le diglich aufgrund des Abgases der Maschine 10 in den aktiven Bereich gesteuert werden. Aus diesem Grund wird die Heizung 33 gemäß diesem Ausführungsbeispiel thermisch durch die Hei zung 33 in einen Aktivierungstemperaturbereich gesteuert. Es sei bemerkt, daß in einem Bereich, der fetter als der stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnispunkt ist, die Konzentrationen von unverbranntem Gasen wie Kohlenstoffmon oxid (CO) sich alle linear mit dem Luft-Brennstoff-Verhältnis verändern, wobei der Sensorkörper 32 einen Begrenzungsstrom erzeugt, der die Konzentrationen von unverbrannten Gasen wie Kohlenstoffmonoxid (CO) darstellt.

Die Spannungs-Strom-(V-I-)Kennlinie des Sensorkörpers 32 weist gemäß Fig. 3 eine lineare Beziehung zwischen einem zu der Festelektrolytschicht 34 des Sensorkörpers 32 fließenden Strom, der proportional zu dem durch den A/F-Sensor 30 erfaß ten Luft-Brennstoff-Verhältnis ist, und einer an die Feste lektrolytschicht 34 angelegten Spannung auf. In diesem Fall bilden gerade Liniensegmente parallel zu der Spannungsachse V jeweils einen Begrenzungsstromerfassungsbereich, der den Be grenzungsstrom des Sensorkörpers 32 abgrenzt. Vergrößerungen und Verringerungen bei dem Begrenzungsstrom entsprechen Ver größerungen und Verringerungen bei dem Luft-Brennstoff- Verhältnisses (d. h. Verschiebungen zu den mageren und fetten Bereichen). Je weiter das Luft-Brennstoff-Verhältnis zu der mageren Seite verschoben wird, desto höher wird der Begren zungsstrom. Demgegenüber wird, je weiter das Luft-Brennstoff-Ver hältnis zu der fetten Seite verschoben wird, der Begren zungsstrom um so niedriger.

Zusätzlich handelt es sich bei einem Spannungsbereich in der V-I-Kennlinie unterhalb des wie vorstehend beschrieben als Begrenzungsstromerfassungsbereich dienenden geraden Linien segments parallel zu der Spannungsachse V um einen durch den Widerstand dominierten Bereich. Der Gradient des linearen ge raden Liniensegments in dem durch den Widerstand dominierten Bereich wird durch den internen Widerstand der Festelektro lytschicht 34 des Sensorkörpers 32 bestimmt, der als Element widerstand Ri bezeichnet ist. Der Elementwiderstand Ri der Festelektrolytschicht 34 des Sensorkörpers 32 verändert sich mit der Temperatur. Genauer gesagt steigt der Elementwider stand Ri der Festelektrolytschicht 34 des Sensorkörpers 32 an, wenn die Temperatur sich verringert, wodurch der Gradient verringert wird.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Kennlinie ist ein Luft-Brenn stoff-Verhältniserfassungsbereich eingestellt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel deckt der Bereich Werte des Luft-Brenn stoff-Verhältnisses von 12 bis 18 ab. In diesem Luft-Brenn stoff-Verhältniserfassungsbereich ist eine Luft-Brennstoff- Verhältniserfassung mit einem hohen Genauigkeitsgrad gewähr leistet. Die oberen und unteren Begrenzungen des Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs sind fett- und mager seitige Begrenzungen, die Luft-Brennstoff-Verhältnissen (A/F) von 12 beziehungsweise 18 entsprechen. Durch weiteres Ausdeh nen des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs bei der fetten und der mageren Seite kann ein vorbestimmter Sensor stromerfassungsbereich eingestellt werden. Erweiterungen von 20% des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs auf der fetten und der mageren Seite werden als geeignet angesehen, um den Sensorstromerfassungsbereich einzustellen. Die Ein stellung des Begrenzungsstromerfassungsbereichs basiert auf einem Entwurfskonzept der in Fig. 1 gezeigten Vorspannungs steuerschaltung 40. Es sei bemerkt, daß zur Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit des Sensorstroms es wünschenswert ist, einen möglichst engen Sensorstromerfassungsbereich einzustel len.

Wie vorstehend beschrieben, weist der A/F-Sensor 30 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Kennlinie der elektromotori schen Kraft wie die in Fig. 4 gezeigte auf. Wenn keine Span nung an den A/F-Sensor 30 angelegt ist, zeigt die Kennlinie der elektromotorischen Kraft eine abrupte Veränderung bei der elektromotorischen Kraft, wenn sich das Luft-Brennstoff- Verhältnis von einem mageren Bereich zu einem fetten Bereich oder umgekehrt über den stöchiometrischen Luft-Brennstoff- Verhältnispunkt (LAMBDA = 1), die Begrenzung zwischen dem ma geren Bereich und dem fetten Bereich, aufgrund eines Unter schieds bei der Sauerstoffkonzentration zwischen dem Inneren und Äußeren der Festelektrolytschicht 34 des A/F-Sensors 30 wie in der Figur gezeigt verändert. Bei der Kennlinie der elektromotorischen Kraft wie die in Fig. 4 gezeigten betragen die elektromotorischen Kräfte etwa 0,9 Volt auf der fetten Seite und 0 Volt auf der mageren Seite.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Luft-Brennstoff-Verhältniserfas sungsvorrichtung gibt der Mikrocomputer 20 ein Vorspannungs anweisungssignal Vr, ein digitales Signal zum Anlegen einer Spannung an den A/F-Sensor 30, an einen Digital-/Analog- Wandler 21 zur Umwandlung des Signals Vr in ein analoges Si gnal Vb aus. Das analoge Signal Vb wird dann der Vorspan nungssteuerschaltung 40 zur Erzeugung einer an den A/F-Sensor 30 anzulegenden Spannung zur Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassung angelegt.

Bei der Luft-Brennstoff-Verhältniserfassung werden unter schiedliche Kennlinien der angelegten Spannung in Abhängig keit davon verwendet, ob der Wert, den das Luft-Brennstoff- Verhältnis zu diesem Zeitpunkt hat, d. h. die Größe des Sen sorstroms in dem Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich, in einem fetteren Bereich als der Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereich oder in einem magereren Bereich als der Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich liegt. Deshalb wird eine Steuerung der angelegten Spannung zur Erzeugung ei ner gewünschten an den A/F-Sensor 30 anzulegenden Spannung ausgeführt. Einzelheiten der Steuerung der angelegten Span nung sind nachstehend ausführlich beschrieben.

Die Vorspannungssteuerschaltung 40 weist eine Stromerfas sungsschaltung 50 zum Messen des Wertes eines Stroms auf, der bei Anlegen einer Spannung an den A/F-Sensor 30 fließt. Über einen Analog-/Digital-Wandler 23 wird ein analoges Signal, das den Wert des durch die Stromerfassungsschaltung 50 erfaß ten Stromes darstellt, dem Mikrocomputer 20 zugeführt. Der Betrieb der an den A/F-Sensor 30 angebrachten Heizung 33 wird durch die Heizungssteuerschaltung 25 gesteuert. Genauer führt die Heizungssteuerschaltung 25 eine Heizsteuerung der Heizung 33 durch Steuerung des Tastverhältnisses einer der Heizung 33 durch eine nicht in der Figur gezeigten Batterieenergiever sorgung zugeführten Energie entsprechend der Elementtempera tur des A/F-Sensors 30 und der Temperatur der Heizung 33 aus.

Wie in Fig. 5 gezeigt, weist die Vorspannungssteuerschaltung 40 Hauptkomponenten wie eine Referenzspannungsschaltung (Referenzspannungsgenerator) 44, eine erste Spannungsversor gungsschaltung 45, eine zweite Spannungsversorgungsschaltung 47 und die Stromerfassungsschaltung 50 auf. Die Referenzspan nungsschaltung 44 erzeugt eine fest eingestellte Referenz spannung Va durch Teilen einer konstanten Spannung Vcc mit tels eines Spannungsteilers(Potentiometers) aus den Wider ständen 40a und 44b.

Als Spannungsfolgeschaltung ausgeführt legt die erste Span nungsversorgungsschaltung 45 eine Spannung Va, die im Pegel gleich der durch die Referenzspannungsschaltung 44 erzeugte Referenzspannung Va ist, an einen Anschluß 42 des A/F-Sensors 30 an. Es sei bemerkt, daß der Anschluß 42 mit der in Fig. 2 gezeigten atmosphärenseitigen Elektrodenschicht 37 verbunden ist. Genauer weist die erste Spannungsversorgungsschaltung 45 einen Operationsverstärker 45a, einen Widerstand 45b, einen NPN-Transistor 45c und einen PNP-Transistor 45d auf. Der po sitive Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 45a ist mit der Verbindung zwischen den Widerständen 44a und 44b des bei der Referenzspannungsschaltung 44 angewendeten Spannungstei lers verbunden. Der negative Eingangsanschluß und der Aus gangsanschluß des Operationsverstärkers 45a sind mit dem An schluß 42 des A/F-Sensors 30 beziehungsweise mit einem An schluß des Widerstands 45b verbunden. Der andere Anschluß des Widerstands 45b ist mit der Verbindung zwischen den Basen des NPN-Transistors 45c und des PNP-Transistors 45d verbunden. Der Kollektor des NPN-Transistors 45c ist mit der Konstant spannung Vcc verbunden und der Emitter des NPN-Transistors 45c ist mit dem Emitter des PNP-Transistors 45d verbunden. Die Verbindung zwischen den Emittern des NPN-Transistors 45c und des PNP-Transistors 45d ist über einen als die Stromer fassungsschaltung 50 dienenden Stromerfassungswiderstand 50a mit dem Anschluß 42 des A/F-Sensors 30 verbunden. Der Kollek tor des PNP-Transistors 45d ist mit Masse verbunden.

Wie die erste Spannungsversorgungsschaltung 45 ist die zweite Spannungsversorgungsschaltung 47 als Spannungsfolgeschaltung ausgeführt, und legt eine Spannung Vb, die im Pegel gleich einer durch den Digital-/Analog-Wandler 21 erzeugten Spannung Vb ist, an den anderen Anschluß 41 des A/F-Sensors 30 an. Es sei bemerkt, daß der Anschluß 41 mit der in Fig. 2 gezeigten abgasseitigen Elektrodenschicht 36 verbunden ist. Genauer weist die zweite Spannungsversorgungsschaltung 47 einen Ope rationsverstärker 47a, einen Widerstand 47b, einen NPN- Transistor 47c und einen PNP-Transistor 47d auf. Der positive Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 47a ist mit dem Ausgangsanschluß des Digital-/Analog-Wandlers 21 verbunden. Der negative Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 47a ist mit dem anderen Anschluß 41 des A/F-Sensors 30 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 47a ist mit einem Anschluß des Widerstands 47b verbunden. Der andere An schluß des Widerstands 47b ist mit der Verbindung zwischen den Basen des NPN-Transistors 47c und des PNP-Transistors 47d verbunden. Der Kollektor des NPN-Transistors 47c ist mit der Konstantspannung Vcc verbunden, wobei der Emitter des NPN- Transistors 47c mit dem Emitter des PNP-Transistors 47d ver bunden ist. Die Verbindung zwischen den Emittern des NPN- Transistors 47c und des PNP-Transistors 47d ist über einen Widerstand 47e mit dem anderen Anschluß 41 des A/F-Sensors 30 verbunden. Der Kollektor des PNP-Transistors 47d ist mit Mas se verbunden.

Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird die Referenz spannung Va stets an den Anschluß 42 des A/F-Sensors 30 ange legt. Demgegenüber wird seitens des Digital-/Analog-Wandlers 21 die Spannung Vb an den anderen Anschluß 41 des A/F-Sensors 30 angelegt. Falls die Spannung Vb kleiner als die Referenz spannung Va ist (Vb < Va), wird eine positive Vorspannung an den A/F-Sensor 30 angelegt. Falls die an den anderen Anschluß 41 des A/F-Sensors 30 angelegten Spannung Vb höher als die Referenzspannung Va ist (Vb < Va), wird demgegenüber eine ne gative Vorspannung an den A/F-Sensor 30 angelegt. In jedem Fall wird ein Sensorstrom (Begrenzungsstrom), der aufgrund Oder angelegten Spannung fließt, mittels der elektrischen Po tentialdifferenz zwischen den Anschlüssen des Stromerfas sungswiderstands 50a erfaßt. Die elektrische Potentialdiffe renz wird mittels des Analog-/Digital-Wandlers 23 dem Mikro computer 20 zugeführt.

Zusätzlich ist ein Ausgangspuffer 51 zwischen dem Anschluß 42 des A/F-Sensors 30 und der Stromerfassungsschaltung 50 ge schaltet. Der Ausgangspuffer 51 wird zur direkten Entnahme des erfaßten Luft-Brennstoff-Verhältnisses als Spannungs signal verwendet.

Es sei bemerkt, daß wie vorstehend beschrieben die Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung bei einem Steue rungssystem eines Fahrzeugs angewendet ist, das weder in der Zeichnung gezeigt noch ausführlich beschrieben ist. Das Steuerungssystem ist mit einem Mikrocomputer für die allge mein bekannte Maschinensteuerung versehen. Genauer wird der Mikrocomputer zur Ausführung einer Regelung des Luft- Brennstoff-Verhältnisses auf der Grundlage eines Ergebnis der durch den A/F-Sensor 30 ausgeführten Erfassung verwendet. Die durch den Mikrocomputer ausgeführte Regelung wird zur Justie rung der Brennstoffmenge ausgeführt, die durch Einspritzen aus einer Einspritzeinrichtung in die Zylinder zugeführt wird.

Nachstehend ist eine besondere Funktion gemäß diesem Ausfüh rungsbeispiel beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist zur Begrenzung des Sensorstroms für Bereiche außerhalb des in Fig. 3 gezeigten Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs auf Werte in einem vorbestimmten Bereich ausgelegt. Das Prin zip dieser Funktion ist unter Bezug auf das V-I-Kennlinien diagramm gemäß Fig. 7 beschrieben.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist in dem Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereich, bei dem das Luft-Brennstoff- Verhältnis 12 bis 18 beträgt (A/F = 12 bis 18), eine normale Kennlinie L2 eingestellt. Die Kennlinie L2 wird zum Steuern der angelegten Spannung verwendet. Die Kennlinie L2 ist als eine lineare gerade Linie mit etwa demselben Gradienten wie die V-I-Kennlinie, eine in der Figur durch eine durchgezogene Linie dargestellte Kennlinie La, gegeben. Wie vorstehend be schrieben ist der Gradient der V-I-Kennlinie durch den Ele mentwiderstand Ri des A/F-Sensors 30 bestimmt. Das heißt, daß die Kennlinie L2 eine positive Kennlinie bzw. eine positive Charakteristik zeigt, die ein Verhältnis zwischen angelegter Spannung und dem Sensorstrom darstellt, wobei, wenn entweder die Spannung oder der Sensorstrom ansteigt, das andere eben falls ansteigt.

Zusätzlich ist an der Seite, die fetter als der Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich ist, bei dem das Luft- Brennstoffverhältnis kleiner als 12 ist (A/F < 12), eine Kennlinie L1 mit einem Gradienten eingestellt, der entgegen gesetzt zu dem positiven Gradienten der Kennlinie L2 ist, das heißt, die einen negativen Gradienten aufweist. Ein Punkt a ist ein Begrenzungspunkt der Kennlinie L2 auf der fetten Sei te des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs. Demge genüber ist ein Punkt b ein Schnittpunkt einer Begrenzungsli nie des Sensorstromerfassungsbereichs auf der fetten Seite und einer Linie, die eine elektromotorische Kraft von 0,9 Volt des A/F-Sensors 30 auf der fetten Seite darstellt. Die Kennlinie L1 weist ein die Punkte a und b verbindendes linea res gerades Liniensegment auf. Es sei bemerkt, daß ein Ab schnitt der Kennlinie L1 auf der Seite, die fetter als der Sensorstromerfassungsbereich ist, ein parallel zu der I-Achse verlaufendes gerades Liniensegment ist, das die elektromoto rische Kraft von 0,9 Volt darstellt.

Zusätzlich ist auf der Seite, die magerer als der Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich ist, bei dem das Luft- Brennstoff-Verhältnis größer als 18 ist (A/F < 18), eine Kennlinie L3 eingestellt, die ebenfalls einen dem positiven Gradienten der Kennlinie L2 entgegengesetzten Gradienten, das heißt einen negativen Gradienten, aufweist. Ein Punkt c ist ein Begrenzungspunkt der Kennlinie L2 auf der Magerseite des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs. Demgegenüber ist ein Punkt d ein Schnittpunkt einer Begrenzungslinie des Sensorstromerfassungsbereichs auf der Magerseite und einer Linie, die eine elektromotorische Kraft von 0 Volt des A/F- Sensors 30 auf der Magerseite darstellt. Die Kennlinie L3 weist ein die Punkte c und d verbindendes lineares gerades Liniensegment auf. Es sei bemerkt, daß ein Abschnitt der Kennlinie L3 an der Seite, die magerer als der Sensorstrom erfassungsbereich ist, ein parallel zu der I-Achse verlaufen des, die elektromotorische Kraft von 0 Volt darstellendes ge rades Liniensegment ist.

Durch Einstellen der Kennlinien L1 und L3 wie vorstehend be schrieben ist in einem in Fig. 7 gezeigten Zustand, das heißt in einem Zustand, bei dem der Elementwiderstand einen vorbe stimmten Wert Ri aufweist, es selbstverständlich, daß für ei nen Bereich außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfas sungsbereichs der zu diesem Zeitpunkt fließende Sensorstrom auf Werte innerhalb des Sensorstromerfassungsbereichs be grenzt ist.

Wie in Fig. 8(a) gezeigt ist, schneidet, wenn mehr Brennstoff eingespritzt wird, so daß sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einen fetteren Wert auf der Seite verändert, die fetter als die ein Luft-Brennstoff-Verhältnis von 12 darstellende Fettseitenbegrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfas sungsbereichs ist, die V-I-Kennlinie die Kennlinie L1 an ei nem Punkt e. Das bedeutet, daß, falls sich das Luft- Brennstoff-Verhältnis von 12 auf einen Wert auf der Seite, die fetter als die ein Luft-Brennstoff-Verhältnis von 12 dar stellende fettseitige Begrenzung des Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereichs ist, verändert, sich die ange legte Spannung allmählich entlang der Kennlinie L1 von dem Punkt a zu dem eine Spannung Ve darstellenden Punkt e verän dert, wobei sie an dem Punkt e stehenbleibt. Das bedeutet, daß selbst wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis sich weiter auf einen Wert verändert, der viel fetter als der Punkt e ist, der Sensorstrom durch eine untere Strombegrenzung ent sprechend dem Punkt e begrenzt wird, da die angelegte Span nung auf die Spannung Ve fest eingestellt ist.

Wenn weniger Brennstoff eingespritzt wird, so daß das Luft- Brennstoff-Verhältnis sich auf einen mageren Wert auf der Seite verändert, die magerer als die ein A/F von 18 darstel lende Magerseitenbegrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereichs ist, schneidet demgegenüber die V-I-Kennlinie La die Kennlinie L3 an einem Punkt f wie in Fig. 8(b) gezeigt. Das bedeutet, daß, falls das Luft-Brennstoff- Verhältnis sich von 18 auf einen Wert auf der Seite verän dert, der magerer als die ein A/F von 18 darstellende Mager seitenbegrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungs bereichs ist, sich die angelegte Spannung allmählich entlang der Kennlinie L3 von dem Punkt c zu dem eine Spannung Vf dar stellenden Punkt f verändert, wobei sie an dem Punkt f ste henbleibt. Das bedeutet, daß selbst wenn das Luft-Brennstoff- Verhältnis sich weiter auf einen Wert verändert, der viel ma gerer als der Punkt f ist, der Sensorstrom durch eine obere Strombegrenzung entsprechend dem Punkt f begrenzt wird, da die angelegte Spannung auf die Spannung Vf fest eingestellt ist.

Somit ist es möglich, einen Sensorstrombegrenzungsbereich einzustellen, der über den Luft-Brennstoff-Verhältnis- Erfassungsbereich hinausausgeht, jedoch innerhalb des Sensor stromerfassungsbereichs in dem V-I-Kennliniendiagramm gemäß Fig. 7 verbleibt. Durch Einstellung eines derartigen Sensor strombegrenzungsbereichs wird der Wert des durch den A/F- Sensor 30 fließenden Stroms niemals über den Sensorstrombe grenzungsbereich, einem durch die Punkte e und f vorgeschrie benen Strombereich, hinausgehen.

Dabei verändert sich der Wert des in Fig. 7 gezeigten Ele mentwiderstands Ri entsprechend dem Aktivierungszustand des A/F-Sensors 30. Somit verändert sich der Gradient der V-I- Kennlinie La ebenfalls entsprechend dem Aktivierungszustands des A/F-Sensors 30. Es sei bemerkt, daß Fig. 9 Zustände zeigt, in denen der A/F-Sensor 30 um so mehr betrieben wird, je kleiner der Elementwiderstand Ri ist. Wie aus dieser Figur hervorgeht, verändert sich, wenn der Betriebszustand des A/F- Sensors 30 sich verändert, der Sensorstrombegrenzungsbereichs ebenfalls wie durch die Bezugszeichen A, B und C in der Figur angedeutet. In jedem Fall wird jedoch der Sensorstrom durch die jeweiligen Sensorstrombegrenzungsbereiche A, B oder C be grenzt und geht somit niemals über den Sensorstromerfassungs bereich hinaus. Folglich ist das durch einen übermäßig flie ßenden Sensorstrom verursachte Problem gelöst.

Der Betrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist wie nachstehend beschrieben auf der Grundlage der Verarbeitung gemäß Fig. 6, die durch den Mikrocomputer 20 zum Einschalt zeitpunkt gestartet wird.

Wie in der Figur gezeigt, beginnt der Verarbeitungsablauf mit einem Schritt 100, bei dem der Mikrocomputer 20 bestimmt, ob ein vorbestimmter Zeitabschnitt T1 seit der unmittelbar vor hergehenden Erfassung des Sensorstroms verstrichen ist oder nicht. Der vorbestimmte Zeitabschnitt T1 ist ein Erfassungs zeitabschnitt des Sensorstroms Ip. Es ist sinnvoll, der Zeit abschnitt T1 typischerweise auf einen Wert in dem Bereich von 2 bis 4 Millisekunden einzustellen. Falls die vorbestimmte T1 seit der unmittelbar vorhergehenden Erfassung des Sensor stroms Ip verstrichen ist, das heißt, falls das Ergebnis der Bestimmung durch den Mikrocomputer 20 bei dem Schritt 100 po sitiv ist, schreitet der Verarbeitungsablauf zu einem Schritt 110 voran.

Bei dem Schritt 110 empfängt der Mikrocomputer 20 den durch die Stromerfassungsschaltung 50 erfaßten Sensorstrom (den Be grenzungsstrom) Ip und liest ein Luft-Brennstoff-Verhältnis der Maschine entsprechend dem Sensorstrom Ip aus einem vorab in der Festspeichereinheit des Mikrocomputers 20 gespeicher ten Diagramm aus. Es sei jedoch bemerkt, daß der Sensorstrom Ip nicht in ein Luft-Brennstoff-Verhältnis (A/F) umgewandelt werden muß. Statt dessen kann wie in der Figur gezeigt der erfaßte Wert des Sensorstroms Ip verwendet werden.

Danach bestimmt bei Schritten 120 bis 160 der Mikrocomputer 20 den Wert einer an den A/F-Sensor 30 anzulegenden Spannung anhand des erfaßten Werts des Sensorstroms. Genauer bestimmt bei dem Schritt 120 der Mikrocomputer 20, ob der Sensorstrom Ip gleich oder kleiner als eine fettseitige Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs ist, das heißt, ob der Sensorstrom Ip gleich oder kleiner als ein Stromwert entsprechend einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von 12 ist oder nicht. Falls der Sensorstrom Ip gleich oder kleiner als die fettseitige Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfas sungsbereichs ist, das heißt, falls das Ergebnis der Bestim mung durch den Mikrocomputer 20 bei dem Schritt 120 positiv ist, schreitet der Verarbeitungsablauf zu einem Schritt 140 voran. Falls demgegenüber der Sensorstrom Ip größer als die fettseitige Begrenzung ist, schreitet der Verarbeitungsablauf zu einem Schritt 130 voran.

Bei dem Schritt 130 bestimmt der Mikrocomputer 20, ob der Sensorstrom Ip gleich oder kleiner als eine magerseitige Be grenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs ist, das heißt, ob der Sensorstrom Ip gleich oder kleiner als ein Stromwert entsprechend einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von 18 ist oder nicht. Falls der Sensorstrom Ip gleich oder kleiner als die magerseitige Begrenzung des Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereichs ist, das heißt, falls das Ergeb nis der Bestimmung durch den Mikrocomputer 20 bei dem Schritt 130 positiv ist, schreitet der Verarbeitungsablauf zu einem Schritt 150 voran. Falls demgegenüber der Sensorstrom Ip grö ßer als die magerseitige Begrenzung ist, schreitet der Verar beitungsablauf zu einem Schritt 160 voran.

Bei dem Schritt 140, für den bei dem Schritt 120 gefunden wurde, daß Ip gleich oder kleiner als die fettseitige Begren zung ist (Ip fettseitige Begrenzung) berechnet der Mikro computer 20 den Wert der an den A/F-Sensor 30 für den bei dem Schritt 110 erfaßten Sensorstrom Ip anzulegenden Spannung Vp unter Verwendung der Kennlinie L1 gemäß Fig. 7, die vorab in der Festspeichereinheit gespeichert ist. Die an den A/F- Sensor 30 anzulegende Spannung Vp ist eine Spannung zur Be grenzung des Sensorstroms in einem fetten Bereich.

Zusätzlich berechnet bei dem Schritt 150, für den bei dem Schritt 130 gefunden wurde, daß Ip gleich oder kleiner als die magerseitige Begrenzung aber größer als die fettseitige Begrenzung ist (fettseitige Begrenzung < Ip magerseitige Begrenzung), der Mikrocomputer 20 den Wert der an den A/F- Sensor 30 für den bei dem Schritt 110 erfaßten Sensorstrom Ip anzulegenden Spannung unter Verwendung der Kennlinie L2 gemäß Fig. 7, die vorab in der Festspeichereinheit gespeichert ist. Die an den A/F-Sensor 30 anzulegende Spannung ist eine Span nung zur Verwendung bei einem Betrieb in einem normalen Zu stand.

Weiterhin berechnet bei dem Schritt 160, für den bei dem Schritt 130 gefunden wurde, daß Ip gleich oder größer als die magerseitige Begrenzung ist, der Mikrocomputer 20 den Wert der an den A/F-Sensor 30 für den bei dem Schritt 110 erfaßten Sensorstrom Ip anzulegenden Spannung unter Verwendung der Kennlinie L3 gemäß Fig. 7, die vorab in der Festspeicherein heit gespeichert ist. Die an den A/F-Sensor 30 anzulegende Spannung ist eine Spannung zur Begrenzung des Sensorstroms in einem mageren Bereich.

Danach schreitet der Verarbeitungsablauf von dem Schritt 140, 150 oder 160 zu einem Schritt 170 voran, bei dem der Mikro computer 20 ein Vorspannungsanweisungssignal Vr aus der bei den Schritten 140, 150 oder 160 berechneten angelegten Span nung Vp erzeugt, wobei das Vorspannungsanweisungssignal Vr zu dem Digital-/Analog-Wandler 21 ausgegeben wird. Auf diese Weise wird die gewünschte Spannung Vp an den A/F-Sensor 30 angelegt.

Gemäß den in Fig. 10 gezeigten Zeitverläufen wird eine Luft- Brennstoff-Verhältnisregelung für ein stöchiometrisches Luft- Brennstoff-Verhältnis (A/F) von 14,7 als Hintergrund ausge führt. In einem Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t1 und t6 verschiebt sich jedoch das Luft-Brennstoff-Verhältnis zeitweilig sehr weit in den mageren Bereich, beispielsweise für den Fall einer Brennstoffabsperrung. In einem Zeitab schnitt zwischen den Zeitpunkten t7 und t10 verschiebt sich demgegenüber das Luft-Brennstoff-Verhältnis zeitweilig weit in den fetten Bereich hinein, beispielsweise für den Fall des Einspritzens einer großen Treibstoffmenge entsprechend einem starken Lastanstieg. Es sei bemerkt, daß bei den Zeitverläu fen gemäß Fig. 10 durchgezogene Linien den Sensorstrom und die entsprechend der gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausge führten Steuerung der angelegten Spannung darstellen, während die durch Doppelpunkte unterbrochenen Linien den Sensorstrom und die angelegte Spannung darstellen, die entsprechend der herkömmlichen Steuerung, das heißt, der Steuerung der ange legten Spannung unter Verwendung der Kennlinie Lx gemäß Fig. 21 erzeugt ist.

Zunächst wird vor dem Zeitpunkt t1 eine Regelung mit dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis (mit einem Wert von 14,7) als Luft-Brennstoff-Verhältnis-Sollwert ausgeführt. In diesem Fall stimmt das sich ergebende Luft-Brennstoff- Verhältnis in etwa mit dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff- Verhältnis überein. Dann verändert sich zu einem Zeitpunkt t1, bei dem die Brennstoffabsperrung gestartet wird, das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einen Wert, der weit in den mageren Bereich angeordnet ist, wobei der Sensorstrom sich dementsprechend auf einen Wert verändert, der weit auf der positiven Seite angeordnet ist.

Später zu einem Zeitpunkt t2, bei dem der Sensorstrom einen Wert auf der durch den Punkt c gemäß Fig. 7 dargestellten ma gerseitigen Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfas sungsbereichs entsprechend einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von 18 erreicht, wechselt die angelegte Spannung, die bis da hin eine ansteigende Tendenz gezeigt hatte, auf eine abstei gende Tendenz. Dies liegt daran, daß vor dem Zeitpunkt t2 die angelegte Spannung unter Verwendung der Kennlinie L2 gemäß Fig. 7 gesteuert wird, während nach dem Zeitpunkt t2 die Steuerung der angelegten Spannung auf die Kennlinie L3 gemäß Fig. 7 beruht. In einem Zeitabschnitt zwischen dem Zeitpunkt t2 und einem Zeitpunkt t3 wird die angelegte Spannung entlang der Kennlinie L3 gesteuert, wobei sie allmählich 0 Volt er reicht.

Danach verbleiben ab dem Zeitpunkt t3, bei dem der Sensor strom einen Wert auf der magerseitigen Begrenzung des Sensor strombegrenzungsbereichs erreicht, der Sensorstrom und die angelegte Spannung unverändert von deren Werten zum Zeitpunkt t3, der durch den Punkt f gemäß Fig. 7 dargestellt ist, selbst wenn sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis weiterhin zu einem Wert verändert, der weiter in dem mageren Bereich ange ordnet ist. Es sei jedoch bemerkt, daß wie in Fig. 9 gezeigt eine Veränderung bei dem Elementwiderstand Ri eine Verände rung des Sensorstroms der angelegten Spannung verursacht, auch wenn die Veränderungen bei dem Strom und der Spannung in Abhängigkeit von dem Wert des Elementwiderstands Ri zu diesem Zeitpunkt klein sind. Das heißt, daß der in Fig. 7 gezeigte Punkt f nach rechts oder links entlang der Kennlinie L3 ver schoben wird. Danach gelangt das Luft-Brennstoff-Verhältnis einmal in einen Zustand nahe an dem atmosphärischen Zustand, jedoch beginnt mit Wiederaufnahme des Brennstoffeinspritzens durch die Einspritzvorrichtung mit einem vorbestimmten Zeit verlauf das Luft-Brennstoff-Verhältnis zu sinken.

Zu einem Zeitpunkt t4 beginnt der Sensorstrom auf einen Wert zu sinken, der kleiner als ein Begrenzungswert auf der Mager seite des Sensorstrombegrenzungsbereichs ist. Dementsprechend beginnt die angelegte Spannung entlang der in Fig. 7 gezeig ten Kennlinie L3 anzusteigen, wobei ein allmählicher Übergang von dem Punkt f zu dem in der Figur gezeigten Punkt c gemacht wird. Zu dem Zeitpunkt t5, bei dem das Luft-Brennstoff- Verhältnis in den Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich gelangt und der Sensorstrom kleiner als der Wert entsprechend der magerseitigen Begrenzung wird, wird die angelegte Span nung danach erneut unter Verwendung der Kennlinie L2 gemäß Fig. 7 gesteuert. Schließlich wird zu dem Zeitpunkt t6 das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische Luft- Brennstoff-Verhältnis wiederhergestellt.

Ein Vergleich der Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der herkömmlichen Steuerung während des Zeitabschnitts, bei der das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich hinaus geht und in den mageren Bereich gelangt, das heißt während des Zeitabschnitts zwischen den Zeitpunkten t2 und t5, zeigt, daß in dem Fall der durch die durch Doppelpunkte unterbrochenen Linien ge zeigten herkömmlichen Steuerung die angelegte Spannung der Veränderung bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis nachfolgend ansteigt, wodurch verursacht wird, daß der Sensorstrom weit über den Sensorstromerfassungsbereich hinausgeht. In dem Fall der durch durchgezogene Linien dargestellten Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist demgegenüber offensichtlich, daß der Sensorstrom auf Werte innerhalb des Sensorstromerfas sungsbereichs begrenzt ist, wenn das Luft-Brennstoff- Verhältnis sich verändert.

Nachstehend ist ein Fall beschrieben, bei dem ein Einspritzen einer großen Treibstoffmenge entsprechend einem starken Lastanstieg zu dem Zeitpunkt t7 gestartet wird. In diesem Fall ist jedoch, da der einzige Unterschied der Umstand ist, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis sich zu einem Wert in dem fetten Bereich verändert, die Beschreibung lediglich auf we sentliche Punkte gerichtet.

Zunächst verändert sich nach dem Zeitpunkt t7, bei dem der Lastanstieg auf einen hohen Wert beginnt, das Luft- Brennstoff-Verhältnis stark auf einen Wert in dem fetten Be reich, wobei sich der Strom ebenfalls auf einen Wert auf der negativen Seite aufgrund der Veränderung bei dem Luft- Brennstoff-Verhältnis verändert. Später zu einem Zeitpunkt t8, bei dem der Sensorstrom einen Wert auf der durch den Punkt a gemäß Fig. 7 dargestellten fettseitigen Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs entsprechend einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von 12 erreicht, wechselt die bisher eine abfallende Tendenz zeigende angelegte Span nung auf eine ansteigende Tendenz. Dies liegt daran, daß vor dem Zeitpunkt t8 die angelegte Spannung unter Verwendung der Kennlinie L2 gemäß Fig. 7 gesteuert wird, wohingegen nach dem Zeitpunkt t8 die Steuerung der angelegten Spannung auf der Kennlinie L1 gemäß Fig. 7 beruht. Nach dem Zeitpunkt t8 wird die angelegte Spannung entlang der Kennlinie L1 gesteuert, wobei sie allmählich 0,9 Volt erreicht.

Danach, wenn der Sensorstrom einen Wert auf der fettseitigen Begrenzung des Sensorstrombegrenzungsbereichs erreicht, ver bleiben der Sensorstrom und die angelegte Spannung unverän dert von den vorbestimmten Werten, die durch den Punkt e ge mäß Fig. 7 dargestellt sind, selbst falls sich das Luft- Brennstoff-Verhältnis weiter auf einen Wert verändert, der noch weiter in dem fetten Bereich angeordnet liegt. Danach, wenn der starke Lastanstieg verschwindet und der Sensorstrom aufgrund eines Anstiegs bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis zu steigen beginnt, beginnt die angelegte Spannung entlang der Kennlinie L1 gemäß Fig. 7 abzusinken, wobei sie einen allmäh lichen Übergang von dem Punkt e zu dem in der Figur gezeigten Punkt a durchführt. Zu einem Zeitpunkt t9, bei dem das Luft- Brennstoff-Verhältnis in den Luft-Brennstoff-Verhältniserfas sungsbereich gelangt, wird danach die angelegte Spannung er neut unter Verwendung der Kennlinie L2 gemäß Fig. 7 gesteu ert. Schließlich wird zu dem Zeitpunkt t10 das Luft- Brennstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische Luft- Brennstoff-Verhältnis wiederhergestellt.

Ein Vergleich der Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der herkömmlichen Steuerung während des Zeitabschnitts, bei der das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich hinausgeht und in den fetten Bereich gelangt, das heißt, während des Zeitabschnitts zwischen den Zeitpunkten t8 und t9, zeigt, daß in dem Fall der durch die mit durch Doppelpunkte unterbrochenen Linien dargestellten herkömmlichen Steuerung die angelegte Spannung der Veränderung bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis nachfol gend sinkt, wodurch der Sensorstrom weit über den Sensor stromerfassungsbereich hinausgeht. In dem Fall der gemäß die sem Ausführungsbeispiel ausgeführten, durch durchgezogene Li nien dargestellten Steuerung ist demgegenüber offensichtlich, daß der Sensorstrom auf Werte innerhalb des Sensorstromerfas sungsbereichs begrenzt ist, wenn sich das Luft-Brennstoff- Verhältnis verändert.

Nachstehend sind Vorteile gemäß dem ersten Ausführungsbei spiel beschrieben.

(a) Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird in Bereichen außer halb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs, das heißt gemäß Fig. 7 in Bereichen, bei denen das Luft- Brennstoff-Verhältnis kleiner als 12 und das Luft-Brennstoff- Verhältnis größer als 18 ist, die an den A/F-Sensor 30 ange legte Spannung derart gesteuert, daß der Sensorstrom auf Wer te innerhalb eines vorbestimmten Bereichs begrenzt wird. Das heißt, daß, falls eine normale Steuerung der angelegten Span nung auf der Grundlage des Luft-Brennstoff-Verhältnisses ebenfalls in Bereichen außerhalb des Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereichs ausgeführt wird, ein Problem wie ein Fließen eines großen Stroms durch den A/F-Sensor 30 wie in dem Fall der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Tech nik aufgeworfen. In dem Fall gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann demgegenüber durch Auferlegen einer Begrenzung auf den Sensorstrom das durch einen übermäßig großen, durch den A/F- Sensor 30 fließenden Strom verursachte Problem gelöst werden. Folglich kann der Sensorstrom geeignet in einem Bereich au ßerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs un terdrückt werden, was die Ausführung der Stromerfassung mit einem hohen Genauigkeitsgrad ermöglicht. Zusätzlich ist es ebenfalls möglich, die sich bei der zum Anlegen einer Span nung an den A/F-Sensor 30 verwendeten Vorspannungssteuer schaltung 40 ausbreitenden Wärmemenge wesentlich zu verrin gern, genauer die sich bei dem durch einen bei der Schaltung angewendeten Transistor ausgeführten Ansteuervorgänge aus breitende Wärmemenge zu verringern.
(b) Genauer wird in dem Luft-Brennstoff-Verhältniserfas sungsbereich die angelegte Spannung entsprechend einer vorbe stimmten positiven Kennlinie in dem V-I-Koordinatensystem, d. h. der Kennlinie L2 gemäß Fig. 7, gesteuert. Demgegenüber wird in Bereichen außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereichs die angelegte Spannung entsprechend Kenn linien gesteuert, die sich von der positiven Kennlinie bei dem V-I-Koordinatensystem unterscheiden, das heißt den Kenn linie L1 und L3 gemäß Fig. 7 jeweils für den fetten Bereich und den mageren Bereich. Folglich kann durch Steuerung der angelegten Spannung entsprechend den Kennlinien L1 und L3 die Erfassung des Stroms mit einem hohen Genauigkeitsgrad ausge führt werden.
(c) Insbesondere wird die in Fig. 7 gezeigte Kennlinie L1 zur Steuerung der angelegten Spannung derart verwendet, daß die Spannung sich einem maximalen Wert von 0,9 Volt der elektro motorischen Kraft des A/F-Sensors 30 für Sensorströme auf der Seite, die fetter als der Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereich ist, allmählich annähert, während die in Fig. 7 gezeigte Kennlinie L3 zur Steuerung der angelegten Spannung derart verwendet wird, daß sich die Spannung allmäh lich einem minimalen Wert von 0 Volt der elektromotorischen Kraft des A/F-Senors 30 für Sensorströme auf der Seite annä hert, die magerer als der Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereich ist. Zusätzlich sind die Kennlinien L1 und L3 derart eingestellt, daß der Sensorstrom auf Werte außer halb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs, jedoch innerhalb des Sensorstromerfassungsbereichs begrenzt ist.

Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist in dem Sensor strombegrenzungsbereich, ein Bereich zwischen den Punkten e und f gemäß Fig. 7, der Sensorstrom derart begrenzt, daß kein Sensorstrom außerhalb des Sensorstrombegrenzungsbereichs fließt. Zusätzlich kann der Sensorstrombegrenzungsbereich in nerhalb des Sensorstromerfassungsbereichs enthalten sein, selbst wenn der Elementwiderstand Ri des A/F-Sensors 30 wie in Fig. 9 gezeigt sich verändert.

(d) Zusätzlich kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Ele mentwiderstand Ri des A/F-Sensors 30 zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfaßt werden, da ein Sensorstrom in dem Sensor stromerfassungsbereich stets erfaßt werden kann, selbst wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis sich auf einen Wert verändert, der weit in dem Mager- oder fetten Bereich angeordnet ist.
(e) Außerdem kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die sich in der Vorspannungssteuerschaltung 40 ausbreitende Wärmemenge unterdrückt werden, da der Sensorstrom wie vorstehend be schrieben begrenzt werden kann. Folglich gibt es kein zusätz licher Aufbau zum Vorsehen eines Widerstands zur Begrenzung des Sensorstroms in der Vorspannungssteuerschaltung 40, bei spielsweise Widerstände zwischen der Konstantspannung Vcc und den Transistoren 45c und 47c gemäß Fig. 5, erforderlich, wo bei gleichzeitig die Genauigkeit der Erfassung des Sensor stroms gewährleistet werden kann.

Falls eine Batteriespannung +B anstelle der 5-V-Konstant spannung Vcc gemäß Fig. 5 verwendet wird, muß gewährleistet sein, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den gesamten Bereich eines breiten Bereichs erfaßt werden kann, da die Spannung +B einen weitreichenden Wert von 8 bis 16 Volt auf weist, wobei zusätzlich die sich in der Schaltung ausbreiten de Wärmemenge aufgrund eines dort hinein fließenden Stroms verringert werden muß, weshalb ein Widerstand zur Begrenzung der Größe des Stroms unerläßlich ist. Insbesondere würde ein Widerstand 55 zur Begrenzung der Größe des Stroms andernfalls zwischen dem Anschluß der die Spannung +B erzeugenden Batte rie und den Kollektor des NPN-Transistors 45c geschaltet wer den, wohingegen desgleichen ein Strombegrenzungswiderstand 56 zwischen dem Anschluß der die Spannung +B erzeugenden Batte rie und dem Kollektor des NPN-Transistors 47c geschaltet wer den würde, wie in einem Äquivalentschaltbild gemäß Fig. 11 gezeigt ist. Derartige Strombegrenzungswiderstände können Hindernisse zur Ausführung der Schaltung in einer geringen Größe und mit geringen Kosten sein. Mit dem Aufbau gemäß die sem Ausführungsbeispiel kann jedoch der Sensorstrom gesteuert werden, was die Unterdrückung der sich in der Schaltung aus breitenden Wärme ohne Ausweichen auf Strombegrenzungseinrich tungen wie die Widerstände 55 und 56 erlaubt.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Das zweite Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, daß ein Luft-Brennstoff-Verhältnis oder der Sensorstrom über den Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungs bereich hinausgeht, der Sensorstrom auf einen vorbestimmten Sollwert innerhalb des Sensorstromerfassungsbereichs geregelt wird. Wesentliche Merkmale gemäß dem zweiten Ausführungsbei spiels sind unter Bezug auf Fig. 12 bis 14 nachstehend be schrieben.

Bei Fig. 12 sind die in Fig. 6 gezeigten Schritte 140 und 160 jeweils durch Schritte 210 und 220 ersetzt. Falls bei dem Schritt 220 des Flußdiagramms gemäß Fig. 12 gefunden wurde, daß der Sensorstrom gleich oder kleiner als die fettseitige Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs ist, das heißt, falls das Ergebnis der Bestimmung durch den Mikrocomputer 20 bei dem Schritt 120 positiv ist, schreitet der Verarbeitungsablauf zu dem Schritt 210 voran, bei dem der Mikrocomputer 20 die Größe der angelegten Spannung Vp anhand des Wertes des bei dem Schritt 110 erfaßten Sensorstroms Ip berechnet. Bei der Berechnung wird eine vorab in einer Fest speichereinheit verwendete Steuerungskonstante derart verwen det, daß ein Wert der angelegten Spannung Vp gegeben wird, der den Sensorstrom Ip auf einen vorbestimmten Sollwert Ip1 bringt. Das heißt, daß die angelegte Spannung Vp typischer weise unter Verwendung der nachstehend gegebenen Gleichung (1) berechnet wird.

Vp = Va - K × (Ip - Sollwert Ip1) (1)

Dabei bezeichnet das Bezugszeichen Va einen festeingestellten Wert zur Steuerung des Sensorstroms auf einen Wert innerhalb des Sensorstromerfassungsbereichs und das Bezugszeichen K die Steuerungskonstante. Der Sollwert Ip1 wird vorab als ein Sen sorstrom bei einem Wert eingestellt, der leicht außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs auf der fetteren Seite ist. Gemäß Gleichung (1) wird die angelegte Spannung Vp entsprechend einer Abweichung zwischen dem gemessenen Wert Ip des Sensorstroms und dem Sollwert Ip1 gesteuert. Das heißt, daß, falls der Wert Ip größer als der Sollwert Ip1 wird, die angelegte Spannung Vp zur Verringerung von Ip auf Ip1 ver kleinert wird. Falls demgegenüber der Wert von Ip kleiner als der Sollwert Ip1 wird, wird demgegenüber die angelegte Span nung Vp zur Anhebung von Ip auf Ip1 erhöht.

Falls bei dem Schritt 130 des Flußdiagramms gemäß Fig. 12 ge funden wurden, daß der Sensorstrom Ip größer als die mager seitige Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungs bereichs ist, das heißt, falls das Ergebnis der Bestimmung durch den Mikrocomputer 20 bei dem Schritt 130 negativ ist, schreitet der Verarbeitungsablauf zu dem Schritt 220 voran, bei dem der Mikrocomputer 20 die Größe der angelegten Span nung Vp anhand des Wertes des bei dem Schritt 110 erfaßten Sensorstroms Ip berechnet. Bei der Berechnung wird die vorab in der Festspeichereinheit gespeicherte Steuerungskonstante K zum Erhalt eines Wertes der angelegten Spannung Vp verwendet, die den Sensorstrom Ip auf einen vorbestimmten Sollwert Ip2 bringt. Das heißt, daß die angelegte Spannung Vp typischer weise unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Glei chung (2) berechnet wird.

Vp = Vb + K × (Sollwert Ip2 - Ip) (2)

Dabei bezeichnet das Bezugszeichen Vb wie das in Gleichung (1) verwendete Va einen festeingestellten Wert zur Steuerung des Sensorstroms auf einen Wert innerhalb des Sensorstromer fassungsbereichs. Der Sollwert Ip2 ist vorab als ein Sensor strom bei einem Wert eingestellt, der leicht außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs auf der magere ren Seite liegt. Gemäß der Gleichung (2) wird die angelegte Spannung Vp entsprechend einer Abweichung zwischen dem gemes senen Wert Ip des Sensorstroms und dem Sollwert Ip2 gesteu ert. Das heißt, daß, falls der Wert von Ip größer als der Sollwert Ip2 wird, die angelegte Spannung Vp zur Verringerung von Ip auf Ip2 verkleinert wird. Falls der Wert von Ip klei ner als der Sollwert Ip2 wird, wird demgegenüber die angeleg te Spannung Vp zur Erhöhung von Ip auf Ip2 vergrößert.

Es sei bemerkt, daß, falls die Ergebnisse der bei den Schrit ten 120 und 130 durchgeführten Bestimmungen anzeigen, daß die fettseitige Begrenzung kleiner als Ip und Ip kleiner oder gleich der magerseitigen Begrenzung ist (fettseitige Begren zung < Ip magerseitige Begrenzung), der Verarbeitungsablauf zu dem Schritt 150 übergeht, bei dem der Mikrocomputer 20 den Wert der Spannung Vp, die für den bei dem Schritt 110 erfaß ten Sensorstrom Ip an den A/F-Sensor 30 anzulegen ist, unter Verwendung der vorab in der Festspeichereinheit gespeicherten Kennlinie L2 gemäß Fig. 7 berechnet. Die an den A/F-Sensor 30 anzulegende Spannung Vp ist eine Spannung zur Verwendung in einem Betrieb in einem normalen Zustand. Danach schreitet der Verarbeitungsablauf von dem Schritt 210, 150 oder 220 zu dem Schritt 170, bei dem der Mikrocomputer 20 anhand der bei dem Schritt 210, 150 oder 220 berechneten angelegten Spannung Vp ein Vorspannungsanweisungssignal Vr erzeugt, wobei das Vor spannungsanweisungssignal Vr zu dem Digital-/Analog-Wandler 21 ausgegeben wird. Auf diese Weise wird die gewünschte Span nung Vp an den A/F-Sensor 30 angelegt.

In den Fällen von Veränderungen bei dem Luft-Brennstoff- Verhältnis aufgrund einer Brennstoffabsperrung und einer La sterhöhung ausgeführte Vorgänge sind in Fig. 13 gezeigt. In einem Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t11 und t14 ge mäß Fig. 13 verändert sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einen Wert in dem mageren Bereich für den Fall einer Brenn stoffabsperrung. In einem Zeitabschnitt zwischen den Zeit punkten t15 und t18 verändert sich demgegenüber das Luft- Brennstoff-Verhältnis auf einen Wert in dem fetten Bereich für den Fall des Einspritzens einer großen Treibstoffmenge entsprechend einer starken Lasterhöhung. Es sei bemerkt, daß bei den Zeitverläufen gemäß Fig. 13 durchgezogene Linien den Sensorstrom und die angelegte Spannung darstellen, die ent sprechend der gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführten Steuerung erzeugt werden, während durch Doppelpunkte unter brochene Linien den Sensorstrom und die angelegte Spannung darstellen, die entsprechend der herkömmlichen Steuerung er zeugt werden, das heißt der Steuerung der angelegten Spannung unter Verwendung der Kennlinie Lx gemäß Fig. 21.

Genauer verändert sich bei dem Zeitpunkt t11, bei dem die Brennstoffabsperrung gestartet wird, das Luft -Brennstoff- Verhältnis sich auf einen Wert, der weit in dem mageren Be reich angeordnet ist, wobei der Sensorstrom sich dementspre chend auf einen Wert verändert, der weit auf der positiven Seite angeordnet ist. Später, zu einem Zeitpunkt t12, bei dem der Sensorstrom einen Wert auf der magerseitigen Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs entsprechend einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von 18 erreicht, wird der Sensorstrom auf den Sollwert Ip2 derart geregelt, daß die an gelegte Spannung auf einen fest eingestellten Wert gebracht wird. Das heißt, daß vor dem Zeitpunkt t12 die angelegte Spannung unter Verwendung der Kennlinie L2 gemäß Fig. 7 ge steuert wird. Nach dem Zeitpunkt t12 wird jedoch die Steue rung der angelegten Spannung auf einen fest eingestellten Wert gesteuert.

Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt wird das Einspritzen des Brennstoffs durch die Einspritzeinrichtung wiederaufgenommen, wobei das Luft-Brennstoff-Verhältnis zu sinken beginnt, was durch eine Verringerung des Sensorstroms begleitet wird. Wenn der Sensorstrom bei einem Zeitpunkt t13 auf einen Wert ab sinkt, der kleiner als ein Begrenzungswert auf der Magerseite ist, wird danach die angelegte Spannung erneut unter Verwen dung der Kennlinie L2 gemäß Fig. 7 gesteuert. Schließlich wird bei einem Zeitpunkt t14 das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis wieder hergestellt.

Ein Vergleich der Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der herkömmlichen Steuerung während des Zeitabschnitts, bei dem das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich hinausgeht und in den mageren Bereich gelangt, das heißt, während des Zeitab schnitts zwischen den Zeitpunkten t12 und t13, zeigt, daß in dem Fall der durch die durch Doppelpunkte unterbrochenen Li nien dargestellten herkömmlichen Steuerung die angelegte Spannung der Veränderung bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis nachfolgend ansteigt, wodurch der Sensorstrom weit über den Sensorstromerfassungsbereich hinaus geht. In dem Fall der durch durchgezogene Linien dargestellten, gemäß diesem Aus führungsbeispiel ausgeführten Steuerung ist demgegenüber of fensichtlich, daß bei Veränderung des Luft-Brennstoff- Verhältnisses der Sensorstrom auf Werte innerhalb des Sensor stromerfassungsbereichs begrenzt ist.

Demgegenüber verändert sich, wenn das Einspritzen einer gro ßen Treibstoffmenge entsprechend einem starken Lastanstieg bei einem Zeitpunkt t15 gestartet wird, nach dem Zeitpunkt t15, bei dem die Last beginnt, auf einen hohen Wert anzustei gen, das Luft-Brennstoff-Verhältnis stark auf einen Wert in dem fetten Bereich, wobei der Strom ebenfalls auf einen Wert auf der negativen Seite aufgrund der Veränderung bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis sich verändert. Später, bei einem Zeitpunkt t16, bei dem der Sensorstrom einen Wert auf der fettseitigen Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereichs entsprechend einem Luft-Brennstoff- Verhältnis von 12 erreicht, wird der Sensorstrom auf einen Sollwert Ip1 geregelt, damit die angelegte Spannung auf einen fest eingestellten Wert gebracht wird. Das heißt, daß vor dem Zeitpunkt t16 die angelegte Spannung unter Verwendung der Kennlinie L2 gemäß Fig. 7 gesteuert wird. Nach dem Zeitpunkt t16 wird jedoch die Steuerung der angelegten Spannung auf ei nen fest eingestellten Wert durchgeführt.

Danach beginnt bei Verschwinden des starken Lastanstiegs der Sensorstrom aufgrund eines Anstiegs bei dem Luft-Brennstoff- Verhältnis anzusteigen. Wenn der Sensorstrom die fettseitige Begrenzung bei einem Zeitpunkt t17 überschreitet, wird danach die angelegte Spannung erneut unter Verwendung der Kennlinie L2 gemäß Fig. 7 gesteuert. Schließlich wird bei dem Zeitpunkt t18 das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis wiederhergestellt.

Ein Vergleich der Steuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der herkömmlichen Steuerung während des Zeitabschnitts, bei dem das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich hinausgeht, wobei es in den fetten Bereich gelangt, das heißt, während des Zeitab schnitts zwischen den Zeitpunkten t16 und t17, zeigt, daß in dem Fall der durch die durch Doppelpunkte unterbrochenen Li nien dargestellten herkömmlichen Steuerung die angelegte Spannung der Veränderung bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis nachfolgend absinkt, wodurch der Sensorstrom weit über den Sensorstromerfassungsbereich hinausgeht. In dem Fall der durch die durchgezogenen Linien dargestellten, gemäß diesem Ausführungsbeispiel durchgeführten Steuerung ist demgegenüber offensichtlich, daß der Sensorstrom auf Werte innerhalb des Sensorstromerfassungsbereichs bei Veränderung des Luft- Brennstoff-Verhältnisses begrenzt ist.

Nachstehend sind Vorteile gemäß dem zweiten Ausführungsbei spiel beschrieben.

(a) Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird in Bereichen außer halb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs die an den A/F-Sensor 30 angelegte Spannung derart gesteuert, daß der Sensorstrom auf einen vorbestimmten Sollwert gebracht wird. Durch Steuerung des Sensorstroms auf einen vorbestimm ten Sollwert wird der Sensorstrom weder unerwartet ansteigen noch unerwartet sinken. Folglich kann wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Sensorstrom geeignet in einem Bereich außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs unterdrückt werden. Zusätzlich ist es ebenfalls möglich, die sich in der Vorspannungssteuerschaltung 40 ausbreitende Wär memenge wesentlich zu verringern.
(b) Da die Sollwerte des Sensorstroms an Stellen außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs jedoch in nerhalb des Sensorstromerfassungsbereichs eingestellt sind, kann der Sensorstrom auf einen Wert innerhalb des Sensor stromerfassungsbereichs mit einem hohen Verläßlichkeitsgrad gesteuert werden.

Es sei bemerkt, daß es wünschenswert ist, den Maximalwert der zu diesem Zeitpunkt angelegten Spannung in dem mageren Be reich (dem Bereich an der oberen Begrenzungsseite) außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs bei V1 gemäß Fig. 14 zu begrenzen, und den Minimalwert der zu diesem Zeit punkt angelegten Spannung in dem fetten Bereich (dem Bereich an der unteren Begrenzungsseite) außerhalb des Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs bei V2 gemäß Fig. 14 zu begrenzen. V1 und V2 sind jeweils Begrenzungswerte, die die Verwendung des Begrenzungsstromerfassungsbereichs (mit den geraden Liniensegmenten parallel zu der V-Achse) zu jedem beliebigen Zeitpunkt in dem Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereich für den A/F-Sensor 30 erlauben.

In diesem Fall kann, selbst wenn sich das Luft-Brennstoff- Verhältnis ändert, wobei die obere oder untere Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs überschritten wird, die Genauigkeit der Erfassung des Sensorstroms ohne An legen einer übermäßigen Spannung an den A/F-Sensor 30, das heißt ohne Anlegen einer Spannung an den Sensor 30 beibehal ten werden, die höher als für die magerseitigen Begrenzung des Begrenzungsstromerfassungsbereichs erforderlich ist, oder, die geringer als die für die fettseitige Begrenzung des Begrenzungsstromerfassungsbereichs der in Fig. 14 gezeigten V-I-Kennlinie erforderlich ist.

Als Einrichtung zur weiteren Verbesserung der Erfassungsge nauigkeit ist es wünschenswert, die an den A/F-Sensor 30 in dem mageren Bereich außerhalb des Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereichs angelegten Spannung auf einen Wert zu steuern, der geringer als V3 gemäß Fig. 14 ist, bei dem es sich um den Wert der angelegten Spannung auf der ma gerseitigen Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereichs handelt, und die an den A/F-Sensor 30 in dem fetten Bereich außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereichs angelegte Spannung auf einen Wert zu steu ern, der höher als V4 gemäß Fig. 14 ist, bei dem es sich um den Wert der angelegten Spannung auf der fettseitigen Begren zung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs han delt.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird die Steuerung der angelegten Spannung zur Begrenzung des Sensorstroms le diglich nach Verstreichen eines vorbestimmten Zeitabschnitts nach einer Verschiebung des Sensorstroms in einen Bereich au ßerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs ge startet.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind wie in Fig. 15 gezeigt Schritte 310 und 320 hinzugefügt worden. Bei dem Flußdiagramm gemäß Fig. 15 schreitet, falls bei dem Schritt 120 des Fluß diagramms gemäß Fig. 12 gefunden wurde, daß der Sensorstrom Ip gleich oder kleiner als die fettseitige Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs ist, das heißt, falls das Ergebnis der durch den Mikrocomputer 20 bei dem Schritt 120 durchgeführten Bestimmung positiv ist, der Verar beitungsablauf zu einem Schritt 310 voran. Bei dem Schritt 310 bestimmt der Mikrocomputer 20, ob ein vorbestimmter Zeit abschnitt T2 seit der bei dem Schritt 120 durchgeführten po sitiven Bestimmung verstrichen ist. Auch wenn gemäß dem drit ten Ausführungsbeispiel T2 auf 2 Sekunden eingestellt ist, wird ein Wert in dem Bereich von 2 bis 5 Sekunden als geeig net betrachtet. Falls der Zeitabschnitt T2 nicht verstrichen ist, geht der Verarbeitungsablauf zu dem Schritt 150 über. Falls der Zeitabschnitt T2 verstrichen ist, geht demgegenüber der Verarbeitungsablauf zu einem Schritt 140 über. Das heißt, daß, selbst wenn Ip kleiner oder gleich der fettseitigen Be grenzung ist (Ip fettseitige Begrenzung), die normale Steuerung der angelegten Spannung ausgeführt wird, bis der vorbestimmte Zeitabschnitt T2 verstreicht. Die Steuerung der angelegten Spannung zur Begrenzung des Sensorstroms in dem fetten Bereich wird nicht ausgeführt, bis der vorbestimmte Zeitabschnitt T2 verstrichen ist. In dem Fall gemäß dem drit ten Ausführungsbeispiel weist jedoch die Kennlinie L2, die bei der bei dem Schritt 150 ausgeführten normalen Steuerung der angelegten Spannung verwendet wird, geradlinige Verlänge rungen in den Bereichen außerhalb des Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereichs wie in Fig. 16 gezeigt auf. Die verlängerte Kennlinie ist durch das Bezugszeichen L2′ be zeichnet. Es sei bemerkt, daß die Kennlinien L1 und L3 die selben wie die in Fig. 7 gezeigten sind.

Falls bei dem Schritt 130 des Flußdiagramms gemäß Fig. 12 ge funden wurde, daß der Sensorstrom Ip größer als die magersei tige Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungs bereichs ist, das heißt, falls das Ergebnis der Bestimmung durch den Mikrocomputer 20 bei dem Schritt 130 negativ ist, schreitet der Verarbeitungsablauf zu einem Schritt 320 voran. Bei dem Schritt 320 führt der Mikrocomputer 20 eine Bestim mung durch, ob der vorbestimmte Zeitabschnitt T2 seit der bei dem Schritt 130 durchgeführten negativen Bestimmung verstri chen ist oder nicht. Falls der Zeitabschnitt T2 nicht ver strichen ist, schreitet der Verarbeitungsablauf zu dem Schritt 150 voran. Falls der Zeitabschnitt T2 verstrichen ist, geht demgegenüber der Verarbeitungsablauf zu einem Schritt 160 über. Das heißt, daß, selbst wenn Ip größer als die fettseitige Begrenzung ist (Ip < fettseitige Begrenzung) gilt, die normale Steuerung der angelegten Spannung unter Verwendung der in Fig. 16 gezeigten Kennlinie L2′ ausgeführt wird, bis der vorbestimmte Zeitabschnitt T2 verstreicht. Die Steuerung der angelegten Spannung zur Begrenzung des Sensor stroms in dem mageren Bereich wird nicht ausgeführt, bis der vorbestimmte Zeitabschnitt T2 verstrichen ist.

Gemäß Fig. 17, bei der Ereignisse von Veränderungen bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis aufgrund einer Brennstoffabsper rung und einer Lasterhöhung dargestellt sind, verändert sich in einem Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t21 und t25 das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einen Wert in dem mageren Bereich bei dem Ereignis einer Brennstoffabsperrung. Demge genüber verändert sich in einem Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten t25 und t30 das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einen Wert in dem fetten Bereich bei dem Ereignis des Ein spritzens einer großen Treibstoffmenge entsprechend einem starken Lastanstieg. Es sei bemerkt, daß bei den Zeitverläu fen gemäß Fig. 17 durchgezogene Linien den Sensorstrom und die angelegte Spannung darstellen, die entsprechend der gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgeführten Steuerung erzeugt sind, während durch Doppelpunkte unterbrochene Linien den Sensorstrom und die angelegte Spannung darstellen, die ent sprechend der herkömmlichen Steuerung erzeugt sind, das heißt, der Steuerung der angelegten Spannung unter Verwendung der in Fig. 21 gezeigten Kennlinie Lx. Nachstehend ist ein durch die Zeitverläufe gemäß Fig. 17 angegebener Ablauf be schrieben.

Zunächst verändert sich zu dem Zeitpunkt t21, bei dem die Brennstoffabsperrung gestartet wird, das Luft-Brennstoff- Verhältnis auf einen weit in den mageren Bereich liegenden Wert, wobei der Sensorstrom sich dementsprechend auf einen weit auf der positiven Seite liegenden Wert verändert. Spä ter, zu einem Zeitpunkt t22, erreicht der Sensorstrom einen Wert auf der magerseitigen Begrenzung des Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereichs entsprechend einem Luft- Brennstoff-Verhältnis von 18. Danach steigen der Sensorstrom und die angelegte Spannung zusammen mit einem kontinuierli chen Anstieg bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis an, bis der vorbestimmte Zeitabschnitt T2 verstreicht. Dann wird von ei nem Zeitpunkt t23 an, bei dem der Zeitabschnitt T2 nach dem Zeitpunkt t22 verstrichen ist, die unter Verwendung der Kenn linie L2′ gemäß Fig. 16 bislang gesteuerte angelegte Spannung unter Verwendung der in derselben Figur gezeigten Kennlinie L3 gesteuert.

Dabei wird zu dem Zeitpunkt t23 eine Fehlerdiagnose durchge führt, um herauszufinden, ob der A/F-Sensor 30 normal für den zu diesem Zeitpunkt fließenden Sensorstrom funktioniert.

Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt wird das Einspritzen des Brennstoffs durch die Einspritzeinrichtung wiederaufgenommen, wobei ein Sinken des Luft-Brennstoff-Verhältnisses beginnt, was durch eine Verringerung bei dem Sensorstrom begleitet wird. Wenn der Sensorstrom zu einem Zeitpunkt t24 auf einen Wert absinkt, der kleiner als ein Begrenzungswert auf der Ma gerseite ist, wird danach die angelegte Spannung erneut unter Verwendung der Kennlinie L2′ gemäß Fig. 16, genauer unter Verwendung des Abschnitts der Kennlinie L2′ in dem Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich gesteuert. Schließlich wird zu dem Zeitpunkt t25 das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis wiederherge stellt.

Wie vorstehend beschrieben geht während des Zeitabschnitts zwischen den Zeitpunkten t22 und t24 das Luft-Brennstoff- Verhältnis über den Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereich hinaus, wobei es in den mageren Bereich gelangt. Insbesondere erreicht der Sensorstrom wäh rend des Unter-Zeitabschnitts zwischen den Zeitpunkten t22 und t23 einmal einen übermäßig großen Wert außerhalb des Sen sorstromerfassungsbereichs, wobei jedoch die Länge des Unter- Zeitabschnitts auf den vorbestimmten Zeitabschnitt T2 be grenzt ist. Folglich kann im Gegensatz zu der durch die durch Doppelpunkte unterbrochenen Linie dargestellten herkömmlichen Steuerung, bei der ein übermäßig großer Sensorstrom bis zu einem Zeitpunkt nahe an t24 fließt, gemäß diesem Ausführungs beispiel der Betrag der durch den A/F-Sensor 30 verbrauchten elektrischen Energie verringert werden.

Demgegenüber verringert sich, wenn das Einspritzen einer gro ßen Treibstoffmenge entsprechend einem Lastanstieg zu einem Zeitpunkt t26 gestartet wird, sich das Luft-Brennstoff- Verhältnis nach dem Zeitpunkt t26, bei dem die Last beginnt, auf einen hohen Wert anzusteigen, auf einen Wert in dem fet ten Bereich, wobei sich der Strom aufgrund der Veränderung bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis ebenfalls auf einen Wert auf der negativen Seite verändert. Später, zu einem Zeitpunkt t27, erreicht der Sensorstrom einen Wert auf der fettseitigen Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs entsprechend einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von 12. Danach sinken entsprechend einem kontinuierlichen Absinken bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis sowohl der Sensorstrom als auch die angelegte Spannung ab, bis der vorbestimmte Zeitabschnitt T2 verstreicht. Dann wird von einem Zeitpunkt t28, bei dem der Zeitabschnitt T2 seit dem Zeitpunkt t27 verstrichen ist, die bis dahin unter Verwendung der Kennlinie L2′ gemäß Fig. 16 gesteuerte angelegte Spannung unter Verwendung der in der selben Figur gezeigten Kennlinie L1 gesteuert.

Danach beginnt bei Verschwinden des starken Lastanstiegs der Sensorstrom, aufgrund eines Anstiegs bei dem Luft-Brennstoff- Verhältnis anzusteigen. Wenn der Sensorstrom die fettseitige Begrenzung bei einem Zeitpunkt t29 überschreitet, wird die angelegte Spannung danach erneut unter Verwendung der Kennli nie L2′ gemäß Fig. 7, genauer unter Verwendung des Abschnitts der Kennlinie L2′ in dem Luft-Brennstoff-Verhältniserfas sungsbereich gesteuert. Schließlich wird zu dem Zeitpunkt t30 das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische Luft- Brennstoff-Verhältnis wiederhergestellt.

Wie bei der im Falle einer Brennstoffabsperrung ausgeführten Steuerung geht während des Zeitabschnitts zwischen den Zeit punkten t27 und t29 das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich hinaus, wobei es in den fetten Bereich gelangt. Insbesondere erreicht während des Unter-Zeitabschnitts zwischen den Zeitpunkten t27 und t28 der Sensorstrom einmal einen übermäßigen Wert auf der negati ven Seite außerhalb des Sensorstromerfassungsbereichs, wobei jedoch die Länge der Unter-Zeitabschnitts auf den vorbestimm ten Zeitabschnitt T2 begrenzt ist. Folglich kann im Gegensatz zu der durch die durch Doppelpunkte unterbrochenen Linien dargestellten herkömmlichen Steuerung, bei der ein übermäßi ger Sensorstrom bis zu einem Zeitpunkt nahe an t29 fließt, gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Menge der durch den A/F- Sensor 30 verbrauchten elektrischen Energie verringert wer den.

Wie gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel kann gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Sensorstrom geeig net in einem Bereich außerhalb des Luft-Brennstoff-Ver hältniserfassungsbereichs unterdrückt werden. Zusätzlich ist es ebenfalls möglich, die Menge der sich in der Vorspannungs steuerschaltung 40 ausbreitenden Wärme wesentlich zu verrin gern. Außerdem zeigt das dritte Ausführungsbeispiel die nach stehend beschriebenen Vorteile.

Wie vorstehend beschrieben wird in dem Fall gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich hinausgeht, die Art und Weise, wie die angelegte Spannung gesteuert wird, zeitweilig unverändert beibehalten, wobei eine Begrenzung auf den Sensorstrom erst später auferlegt wird. Folglich kann der A/F-Sensor 30 hinsichtlich eines Fehlers anhand des Zustands der Veränderung bei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis untersucht werden, der in dem Fall einer Brennstoffabsperrung oder einer hohen Brennstoffeinspritzung entsprechend einem Lastanstieg auftritt. In diesem Fall wird, auch wenn ein übermäßiger Sen sorstrom zeitweilig fließt, ein Vorgang zur Begrenzung des Sensorstroms unmittelbar unternommen. Folglich treten die bei der herkömmlichen Steuerung der angelegten Spannung auftre tenden Probleme nicht auf.

Es sei bemerkt, daß, obwohl die Erfindung unter Bezug auf die ersten bis dritten Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, die Beschreibung nicht in einem begrenzenden Sinn aus zu legen ist. Das heißt, daß die ersten bis dritten Ausführungs beispiele lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele sind.

Weiterhin ist für den Fachmann verständlich, daß eine Viel zahl von Veränderungen und Abänderungen somit wie nachstehend beschrieben an den Ausführungsbeispielen durchgeführt werden können.

(1) Die Kennlinien können wie in Fig. 18 gezeigt eingestellt werden. In dem V-I-Diagramm gemäß Fig. 18 sind die Kennlinien zur Einstellung der angele 12034 00070 552 001000280000000200012000285911192300040 0002019744439 00004 11915gten Spannung Segmente L11, L12 und L13. Die Kennlinie L12, die identisch mit L2 gemäß Fig. 7 ist, ist in dem Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich eingestellt. Die Kennlinien L11 und L13 sind parallel zu der I-Achse verlaufende gerade Linien, die in Bereichen außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs eingestellt sind. Wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich hinausgeht, wobei es in den fetten Bereich gelangt, ist der zu diesem Zeitpunkt fließende Sensorstrom auf Werte in dem Bereich Ia bis Ib be grenzt. Wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich hinausgeht, wobei es in den mageren Bereich gelangt, wird demgegenüber der zu die sem Zeitpunkt fließende Sensorstrom auf Werte in dem Bereich Ic bis Id begrenzt. Somit ist der Sensorstrom auf Werte in dem Bereich mit einer unteren Begrenzung gleich Ia und einer oberen Begrenzung gleich Id begrenzt, ungeachtet wie sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis verändert. Folglich kann die Auf gabe der Erfindung jedenfalls mit einem derartigen Schema ge löst werden.

Dabei verändert sich aufgrund von Veränderungen bei dem Ele mentwiderstand Ri in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des A/F-Sensors 30 der Sensorstrombegrenzungsbereich auf die durch die Bezeichnungen [A], [B] und [C] wie in Fig. 19 ge zeigt.

(2) Die Gradienten der Kennlinie L1 und L3 außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs gemäß Fig. 7 können verändert werden beziehungsweise die Kennlinien L1 und L3 können jeweils aus eine mehrstufige Kennlinie mit einer Vielzahl von Gradienten eingestellt werden. Alternativ dazu können die Kennlinien L1 und L3 mit den Kennlinien L11 und L13 gemäß Fig. 18 jeweils zur Erzeugung neuer Kennlinien kom biniert werden. Das heißt, daß die Kennlinien in ein beliebi ges Schema zur Ausführung verändert werden können, solange wie bei dem sich ergebenden Schema die angelegte Spannung in Bereichen außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungs bereichs (Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsbereichs) durch Anwendung einer sich von der positiven Kennlinie für den Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich (Sauerstoff konzentrations-Erfassungsbereich) unterscheidenden Kennlinie gesteuert wird.
(3) Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich von 12 bis 18 mit dem angenähert als Mittel genommenen stöchiometri schen Luft-Brennstoff-Verhältnis eingestellt. Selbstverständ lich kann der Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich verändert werden. Fig. 20 zeigt ein V-I-Kennliniendiagramm, das einen in dem mageren Bereich vorgesehenen Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich darstellt. In dem V-I- Kennliniendiagramm gemäß dieser Figur deckt der Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich einen Bereich mit ei nem Luft-Brennstoff-Verhältniswert von 14,7 bis 25 ab. In diesem Fall ist der Sensorstromerfassungsbereich ebenfalls entsprechend der Veränderung bei dem Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereich verschoben. Bei dem in der Figur dargestellten Beispiel wird der Sensorstromerfassungsbereich durch Verlängerung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungs bereichs um eine Verlängerung von etwa 20 Prozent an jeweils der mageren Seite und der fetten Seite davon erhalten.

In diesem Fall wird die angelegte Spannung in dem Luft- Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich unter Verwendung einer Kennlinie L22 eingestellt, die dieselbe wie die Kennlinie L2 gemäß Fig. 7 ist. Demgegenüber wird die angelegte Spannung in dem fetten Bereich außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereichs für Luft-Brennstoff-Verhältniswerte klei ner als 14,7 unter Verwendung einer Kennlinie L21 einge stellt, wohingegen die angelegte Spannung in dem mageren Be reich außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungs bereichs für Luft-Brennstoff-Verhältniswerte größer als 25 unter Verwendung einer Kennlinie L23 eingestellt wird. Ein in der Figur gezeigter Punkt a ist eine fettseitige Begrenzung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs auf der Kennlinie L22. Demgegenüber ist ein Punkt b ein Schnittpunkt einer Begrenzungslinie des Sensorstromerfassungsbereichs auf der fetten Seite und einer Linie, die eine elektromotorische Kraft von 0,9 Volt des A/F-Sensors 30 auf der fetten Seite darstellt. Die Kennlinie L21 schließt ein die Punkte a und b verbindendes lineares gerades Liniensegment ein. Ähnlich ist ein in der Figur gezeigter Punkt c eine magerseitige Begren zung des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs auf der Kennlinie L22. Demgegenüber ist ein Punkt d ein Schnittpunkt einer Begrenzungslinie des Sensorstromerfassungsbereichs auf der Magerseite und einer Linie, die eine elektromotorische Kraft von 0 Volt des A/F-Sensors 30 auf der mageren Seite darstellt. Die Kennlinie L23 schließt ein die Punkte c und d verbindendes lineares gerades Liniensegment ein.

Durch Einstellen der Kennlinien L21 und L23 wie vorstehend beschrieben in einem in Fig. 20 gezeigten Zustand, das heißt in einem Zustand, bei dem der Elementwiderstand einen vorbe stimmten Wert Ri aufweist, ist es selbstverständlich, daß für einen Bereich außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs der zu diesem Zeitpunkt fließen de Sensorstrom auf Werte innerhalb des Sensorstromerfassungs bereichs, d. h. eines durch die Punkte e und f gemäß der Figur vorgeschriebenen Bereichs, begrenzt ist.

(4) Wie vorstehend beschrieben wird gemäß dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel die angelegte Spannung Vp unter Verwendung ei nes Ausdrucks proportional zu einer Abweichung zwischen dem gemessenen Wert Ip des Sensorstroms und dem Sollwert Ip1 oder Ip2 gemäß einer der folgenden Gleichungen gesteuert. Vp = Va - K × (Ip - Sollwert Ip1) (1)Vp = Vb + K × (Sollwert Ip2 - Ip) (2)Es sei bemerkt, daß jedoch die Gleichungen verändert werden können. Beispielsweise kann der Sollwert des Sensorstroms ei ne Variable in Abhängigkeit von, unter anderen Bedingungen, dem Betriebszustand der Maschine sein. Alternativ dazu kann die angelegte Spannung Vp unter Verwendung eines Integralaus drucks und/oder eines Differentialausdrucks gesteuert werden.
(5) Wie vorstehend beschrieben wird das in Fig. 15 gezeigte Flußdiagramm gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel durch Hin zufügen der Schritte 310 und 320 zu dem in Fig. 6 gezeigten Flußdiagramm gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten. Es sei bemerkt, daß die Schritte 310 und 320 ebenfalls zu dem in Fig. 12 gezeigten Flußdiagramm gemäß dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel hinzugefügt werden können.
(6) In dem Fall gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird für einen Sensorstrom außerhalb des Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereichs die in Fig. 16 gezeigte Kennli nie L2′, genauer eine Verlängerung der Kennlinie L2′ außer halb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs zur zeitweiligen Steuerung der angelegten Spannung anstelle der Steuerung zur Begrenzung des Sensorstroms verwendet. In die sem Falle können die in Fig. 18 gezeigten Kennlinien L11 und L13 anstelle der in Fig. 16 gezeigten Kennlinie L2′ verwendet werden.
(7) Wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis (der Sensorstrom) über den Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich hinaus geht, kann die normale Steuerung der angelegten Spannung wei tergeführt werden, wie es zeitweilig in dem Fall gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird. Anstelle der zeitweiligen Fortführung der normalen Steuerung jedesmal, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereich hinausgeht, kann eine derartige zeitweilige normale Steuerung periodisch für jede Anzahl fortgesetzt werden, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereich hinausgeht. Beispielsweise wird die Anzahl gezählt, wie oft das Luft- Brennstoff-Verhältnis über den Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereich hinausgeht, wobei lediglich, wenn der Zählwert einen vorbestimmten, typischerweise in dem Be reich von 10 bis 20 liegenden Wert überschreitet, die normale Steuerung zeitweilig fortgeführt wird. Alternativ dazu wird die normale Steuerung zeitweilig nur dann fortgesetzt, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis über den Luft-Brennstoff- Verhältniserfassungsbereich zum erstenmal seit dem Start der Maschine hinausgeht.

Als eine weitere Alternative wird die normale Steuerung zeit weilig nur dann fortgesetzt, wenn das Luft-Brennstoff- Verhältnis in den mageren Bereich gelangt, und nicht, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis in den fetten Bereich gelangt. Als eine weitere Alternative wird die normale Steuerung zeit weilig nur dann fortgesetzt, wenn das Luft-Brennstoff- Verhältnis in den fetten Bereich gelangt, und nicht, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis in den mageren Bereich gelangt. In diesem Fall entfällt bei dem Flußdiagramm gemäß Fig. 15 ent weder der Schritt 310 oder der Schritt 320.

(8) Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein tassenförmiger A/F-Sensor (ein Luft-Brennstoff- Verhältnissensor einer Begrenzungsstrombauart) angewendet. Es sei bemerkt, daß ebenfalls ein A/F-Sensor einer Platten schichtenbauart bzw. einer Bauart mit gestapelten Platten an gewendet werden kann. In diesem Fall muß der Bereich zur Aus gabe eines pulsierenden Stroms des Plattenschichten-A/F- Sensors geeignet gesteuert werden.
(9) Der gemäß den Ausführungsbeispielen geschaffene Sauer stoffsensor kann bei Anwendungen angewendet werden, bei denen der Sauerstoffsensor als Luft-Brennstoff-Verhältnissensor dient. Das heißt, daß der Sauerstoffsensor bei jeder Anwen dung angewendet werden kann, so lang die Erfassung der Sauer stoffkonzentration das Ziel dieser Anwendung ist.

Wie vorstehend beschrieben, wird ein Luft-Brennstoff- Verhältnissensor 30 durch eine aufgrund einer durch einen Mi krocomputer 20 ausgegebenen Anweisung angelegten Spannung be trieben, wobei ein Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungssignal ausgegeben wird, das linear proportional zu der Sauer stoffkonzentration ist. Der Mikrocomputer 20 steuert die an den Luft-Brennstoff-Verhältnissensor 30 angelegte Spannung derart, daß der durch den Luft-Brennstoff-Verhältnissensor 30 fließende Strom auf einen vorbestimmten Wert in einem Bereich außerhalb eines vorbestimmten Luft-Brennstoff-Verhältnis erfassungsbereichs 12 bis 18 gebracht wird. In diesem Bereich außerhalb wird die angelegte Spannung entsprechend einer Kennlinie gesteuert, die sich von einer normalen positiven Kennlinie L2 in einem Spannungs-Strom-Zusammenhang unter scheidet. Das heißt, daß in einem fetten Bereich außerhalb des Luft-Brennstoff-Verhältniserfassungsbereichs die angeleg te Spannung derart gesteuert wird, daß die angelegte Spannung sich einem Maximalwert (0,9 Volt) der elektromotorischen Kraft des Luft-Brennstoff-Verhältnissensors 30 annähert. In einem mageren Bereich außerhalb des Luft -Brennstoff- Verhältniserfassungsbereichs wird demgegenüber die angelegte Spannung derart gesteuert, daß die angelegte Spannung sich einem Minimalwert 0 Volt der elektromotorischen Kraft des Luft-Brennstoff-Verhältnissensors 30 annähert.

Claims

1. Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung, gekennzeichnet durch
einen Sauerstoffsensor (30) zur Ausgabe eines Stromsi gnals, das eine in einem Gas enthaltene Sauerstoffkonzentra tion darstellt, wenn eine Spannung an den Sauerstoffsensor angelegt wird, und
eine Spannungssteuereinrichtung (20, 40, 50) zur Steue rung der an den Sauerstoffsensor angelegten Spannung derart, daß das durch den Sauerstoffsensor fließende Stromsignal auf einen vorbestimmten Wert in einem Bereich (A/F<12, A/F<18) außerhalb eines vorbestimmten Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsbereichs (12 A/F 18) begrenzt wird.

2. Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung, gekennzeichnet durch
einen Sauerstoffsensor (30) zur Ausgabe eines Stromsi gnals, das eine in einem Gas enthaltene Sauerstoffkonzentra tion darstellt, wenn eine Spannung an den Sauerstoffsensor angelegt wird, und
eine Spannungssteuereinrichtung (20, 40, 50) zur Steue rung der an den Sauerstoffsensor angelegten Spannung in Ab hängigkeit von dem durch den Sauerstoffsensor fließenden Stromsignal entsprechend einer vorbestimmten positiven Kenn linie (L2) in einem Spannungs-Strom-Zusammenhang in einem vorbestimmten Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsbereich (12 A/F 18), und entsprechend einer von der positiven Kennli nie unterschiedlichen Kennlinie in einem Bereich (A/F < 12, A/F < 18) außerhalb des vorbestimmten Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsbereichs.

3. Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung nach An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungssteuereinrichtung die Spannung allmählich auf einen Minimalwert (0 V) einer elektromotorischen Kraft des Sauerstoffsensors verändert, wenn das durch den Sauer stoffsensor fließende Stromsignal in einem Bereich außerhalb des Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsbereichs an einer obe ren Begrenzungsseite ist, und allmählich auf einen Maximal wert (0,9 V) der elektromotorischen Kraft des Sauerstoffsen sors verändert, wenn das durch den Sauerstoffsensor fließende Stromsignal in einem Bereich außerhalb des Sauerstoff konzen trations-Erfassungsbereichs an einer unteren Begrenzungsseite liegt.

4. Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung nach ei nem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungssteuereinrichtung die Spannung entsprechend ei ner für den Sauerstoffsensor eingestellten Kennlinie der an gelegten Spannung derart steuert, daß der durch den Sauer stoffsensor fließende Strom auf einen Bereich außerhalb des Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsbereichs, jedoch innerhalb des Sensorstromerfassungsbereichs begrenzt wird, der um eine vorbestimmte Breite breiter als der Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsbereich ist.

5. Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung nach An spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungssteuereinrichtung die Spannung unter Verwendung der Kennlinie der angelegten Spannung steuert, die einen Punkt an einem oberen Ende der Kennlinie der angelegten Span nung innerhalb des Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsbereichs mit einem Schnittpunkt einer oberen Be grenzungslinie des Sensorstromerfassungsbereichs und einer Linie verbindet, die den Minimalwert der elektromotorischen Kraft des Sauerstoffsensors darstellt, wenn das Stromsignal durch den Sauerstoffsensor in dem Bereich außerhalb des Sau erstoffsensorerfassungsbereichs an der oberen Begrenzungssei te fließt, und durch Verwendung der Kennlinie der angelegten Spannung steuert, die einen Punkt an einem unteren Ende der Kennlinie der angelegten Spannung innerhalb des Sauer stoffkonzentrations-Erfassungsbereichs mit einem Schnittpunkt einer unteren Begrenzungslinie des Sensorstromerfassungsbe reichs und einer Linie verbindet, die den Maximalwert der elektromotorischen Kraft des Sauerstoffsensors darstellt, wenn das durch den Sauerstoffsensor fließende Stromsignal in dem Bereich außerhalb des Sauerstoffsensorerfassungsbereich an einer unteren Begrenzungsseite vorliegt.

6. Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung, gekennzeichnet durch
einen Sauerstoffsensor (30) zur Ausgabe eines Stromsi gnals, das eine in einem Gas enthaltene Sauerstoffkonzentra tion darstellt, wenn eine Spannung an den Sauerstoffsensor angelegt wird, und
eine Spannungssteuereinrichtung (20, 40, 50) zur Rege lung der an den Sauerstoffsensor angelegten Spannung zur Ver anlassung eines Fließens des Stromsignals durch den Sauer stoffsensor auf einen Sollwert in einem Bereich (A/F < 12, A/F < 18) außerhalb eines vorbestimmten Sauerstoffkonzentrati ons-Erfassungsbereichs (12 A/F 18).

7. Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung nach An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert auf einen Wert außerhalb des Sauerstoffkonzen trations-Erfassungsbereichs, jedoch innerhalb des Sensor stromerfassungsbereichs eingestellt ist, der um eine vorbe stimmte Breite breiter als der Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsbereich ist.

8. Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung nach An spruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungssteuereinrichtung einen Maximalwert der an den Sauerstoffsensor angelegten Spannung begrenzt, wenn das durch den Sauerstoffsensor fließende Stromsignal in einem Bereich außerhalb des Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsbereichs an einer oberen Begrenzungsseite liegt, und einen Minimalwert der an den Sauerstoffsensor angelegten Spannung begrenzt, wenn das durch den Sauerstoffsensor fließende Stromsignal in einem Bereich außerhalb des Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsbereichs auf einer unteren Begrenzungsseite liegt.

9. Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung nach An spruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungssteuereinrichtung die an den Sauerstoffsensor angelegte Spannung auf einen Pegel steuert, der niedriger als ein Wert der angelegten Spannung entsprechend dem oberen Ende einer Kennlinie der angelegten Spannung innerhalb des Sauer stoffkonzentrations-Erfassungsbereichs liegt, wenn das durch den Sauerstoffsensor fließende Stromsignal in einem Bereich außerhalb des Sauerstoffkonzentrationserfassungsbereichs an einer oberen Begrenzungsseite liegt, und auf einen Pegel steuert, der höher als der Wert der angelegten Spannung ent sprechend dem unteren Ende der Kennlinie der angelegten Span nung innerhalb des Sauerstoffkonzentrations- Erfassungsbereichs liegt, wenn das durch den Sauerstoffsensor fließende Stromsignal in einem Bereich außerhalb des Sauer stoffkonzentrations-Erfassungsbereichs auf einer Seite unter halb der Begrenzung liegt.

10. Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsvorrichtung nach ei nem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung der Sauerstoffkonzentration zeitweilig (T2) fortgesetzt wird und später die an den Sauerstoffsensor ange legte Spannung zur Auferlegung einer Begrenzung auf den durch den Sauerstoffsensor fließenden Strom gesteuert wird, wenn das durch den Sauerstoffsensor fließende Stromsignal über den Sauerstoffkonzentrations-Erfassungsbereich hinausgeht.