DE19817761B4

DE19817761B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung einer Fehlfunktion in einem Gaskonzentrationserfassungssystem

Info

Publication number: DE19817761B4
Application number: DE19817761.5A
Authority: DE
Inventors: Tomoo Kawase; Eiichi Kurokawa; Yukihiro Yamashita; Satoshi Haseda; Toshiyuki Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: GB9808303D0; GB2326716A; US6164125A; GB2326716B; DE19817761A1

Abstract

Vorrichtung zum Erfassen einer Störung in einem für einen Gaskonzentrationssensor (30) verwendeten Heizeinrichtungs-Steuersystem, wobei das Heizeinrichtungs-Steuersystem eine an dem Gassensor angebrachte Heizeinrichtung (33) und eine Heizeinrichtungs-Steuereinrichtung (20, 25) zum Ein- und Ausschalten von der Heizeinrichtung zugeführter elektrischer Leistung mit einem vorbestimmten Steuerschaltverhältnis aufweist, mit: einer Spannungserfassungseinrichtung (28), die parallel mit der Heizeinrichtung verschaltet ist zum Erfassen einer Spannung an der Heizeinrichtung in einem Ein-Zustand und in einem Aus-Zustand der elektrischen Leistung; einer Stromerfassungseinrichtung (29), die seriell mit der Heizeinrichtung verschaltet ist zum Erfassen eines in dem Ein-Zustand und in dem Aus-Zustand der elektrischen Leistung in der Heizeinrichtung fließenden elektrischen Stroms; und einer Störungsunterscheidungseinrichtung (20, 201 bis 221) zum Vergleichen von vier Werten der erfassten Spannung und des erfassten Stroms in dem Ein-Zustand der elektrischen Leistung und der erfassten Spannung und des erfassten Stroms in dem Aus-Zustand der elektrischen Leistung mit jeweils vorbestimmten Schwellenwerten, und zum Unterscheiden zwischen dem Vorliegen oder Fehlen einer Störung, in Übereinstimmung mit Vergleichsergebnissen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein-Zustand und der Aus-Zustand der elektrischen Leistung einem Einschalten und einem Ausschalten der bei der vorbestimmten Einschaltdauer zugeführten elektrischen Leistung entspricht, und die Störungsunterscheidungseinrichtung (20, 201 bis 221) weiterhin eine Position der Störung in Übereinstimmung mit Kombinationen von vier Vergleichsergebnissen spezifiziert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer Fehlfunktion in einem Gaskonzentrations-Erfassungssystem, beispielsweise in einem Sauerstoffkonzentration-Erfassungssystem für eine Brennkraftmaschine.
Bei einer in ein Fahrzeug eingebauten Brennkraftmaschine wird ein linearer Luft/Kraftstoff-Verhaltnis-Sensor (ein auf Sauerstoff ansprechender, nach dem Strombegrenzungsprinzip arbeitender Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor) verwendet zum linearen Erfassen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoff-Gasgemischs über einen weiten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bereich. Es ist notwendig, die Temperatur des Sensors auf einer vorbestimmten Aktivierungstemperatur zu halten, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis (die Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas) mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Zu diesem Zweck ist der Sensor vorwiegend mit einer Heizeinrichtung versehen und wird der Ein-Zustand der Heizeinrichtung (die Zufuhr elektrischer Leistung zu der Heizeinrichtung) durch ein Schaltverhältnis-Steuersignal gesteuert.
Gemäß der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 5-195843 ( US-A-5 327 780 ) wird eine an die Heizeinrichtung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors angelegte Spannung während sowohl des Ein-Zustands als auch des Aus-Zustands der Heizeinrichtung gemessen, so daß ein Störungssignal (Fehlfunktionssignal) erzeugt wird, wenn der Unterschied zwischen den gemessenen Spannungen außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Bei dieser Anordnung ist jedoch, da diese in der Hauptsache derart angeordnet ist, daß das Vorliegen oder Fehlen einer Störung auf der Grundlage von an die Heizeinrichtung angelegten Spannungswerten (Leistungsquellenspannungen) unterschieden bzw. erkannt wird, dieses nicht ausreichend, um den gestörten Teil in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem und eine Störungsbetriebsart zu bestimmen.
Für ein Kraftfahrzeug, das nach dem Auftreten einer Störung in eine Reparaturwerkstatt oder dergleichen gebracht wird, ist es, um die Ursache der Störung und das zu reparierende Teil zu ermitteln, erforderlich, verschiedenartige Prüfungen wie beispielsweise die Prüfung einer Steuerschaltung, die Überprüfung des Kabelbaums (einschließlich einer Überprüfung der Leitungsadern und der Verbindungen) und dergleichen durchzuführen.
Ferner wird gemäß der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. Sho 53-116896 eine an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor angelegte Spannung in Übereinstimmung mit einem Sensorstrom variabel gesteuert. Bei dieser Anordnung wird eine weitere Fehlfunktion auftreten. D. h., ein einen Grenzstrombereich überschreitender Sensorstrom ist zu groß, wenn aus irgendwelchen Gründen eine zu große positive oder negative Spannung an den Sensor angelegt wird, wodurch der Sensorbetrieb in nachteiliger Weise verschlechtert wird.
Die Druckschrift US 5,454,259 offenbart eine Störungserfassungsvorrichtung in einer Temperatursteuerung mit einer elektrischen Heizeinrichtung, die in einem Luft-Treibstoff-Verhältnissensor einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt ist. Eine erste Erfassungseinrichtung erfasst einen Status der Verbrennungskraftmaschine und eine zweite Erfassungseinrichtung erfasst eine Stromspitze oder einen Spannungswert der Heizeinrichtung. Anhand eines speziell gesteuerten Ein- und Ausschalten der Heizeinrichtung wird anhand der erfassten Werte bestimmt, ob eine Störung vorliegt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Erfassung einer Fehlfunktion zu schaffen.
Darüber hinaus soll mit der Erfindung eine Störung eines Heizeinrichtungs-Steuersystems zur Verwendung in einem Gaskonzentrationssensor derart erkannt werden konnen, dass das Auftreten einer Störung in einem Heizeinrichtungs-Steuersystems akkurat unterschieden und der gestorte Teil bestimmt werden kann.
Ferner soll mit der Erfindung das Anlegen einer zu großen Spannung an einen Gaskonzentrationssensor unterdruckt werden können.
Die vorstehend angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Erfassen einer Störung in einem für einen Gaskonzentrationssensor verwendeten Heizeinrichtungs-Steuersystem, wobei das Heizeinrichtungs-Steuersystem eine an dem Gassensor angebrachte Heizeinrichtung und eine Heizeinrichtungs-Steuereinrichtung zum Ein- und Ausschalten von der Heizeinrichtung zugeführter elektrischer Leistung mit einem vorbestimmten Steuerschaltverhältnis aufweist, gekennzeichnet durch eine Spannungserfassungseinrichtung, die parallel mit der Heizeinrichtung verschaltet ist zum Erfassen einer Spannung an der Heizeinrichtung in einem Ein-Zustand und in einem Aus-Zustand der elektrischen Leistung; eine Stromerfassungseinrichtung, die seriell mit der Heizeinrichtung verschaltet ist zum Erfassen eines in dem Ein-Zustand und in dem Aus-Zustand der elektrischen Leistung in der Heizeinrichtung fließenden elektrischen Stroms; und einer Störungsunterscheidungseinrichtung zum Vergleichen von vier Werten der erfassten Spannung und des erfassten Stroms in dem Ein-Zustand der elektrischen Leistung und der erfassten Spannung und des erfassten Stroms in dem Aus-Zustand der elektrischen Leistung mit jeweils vorbestimmten Schwellenwerten, Unterscheiden zwischen dem Vorliegen oder Fehlen einer Störung, in Übereinstimmung mit welcher sich einer der vier Werte von einem Wert in einem normalen Zustand unterscheidet, und Bestimmen eines Orts der Storung. Der Ein-Zustand und der Aus-Zustand der elektrischen Leistung entspricht einem Einschalten und einem Ausschalten der bei der vorbestimmten Einschaltdauer zugeführten elektrischen Leistung, und die Störungsunterscheidungseinrichtung spezifiziert weiterhin eine Position der Störung in Übereinstimmung mit Kombinationen von vier Vergleichsergebnissen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird somit eine Spannung an bzw. parallel zu einer Heizeinrichtung für einen Gaskonzentrationssensor während sowohl des Ein-Zustands als auch des Aus-Zustands der Heizeinrichtung erfaßt, und wird ein in der Heizeinrichtung fließender Strom in dem Ein-Zustand und in dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung erfasst. Vier erfasste Werte werden mit jeweiligen vorbestimmten Schwellenwerten verglichen, um das Vorliegen oder Fehlen einer Störung, zu unterscheiden, wobei demgemäß einer der vier Werte von einem Wert in einem normalen Zustand verschieden ist und ein störungsbehafteter Teil oder der Ort der Störung bestimmt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den beigefügten Unteranspruchen gekennzeichnet. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird somit unterschieden, ob eine Spannung an einem Gaskonzentrationssensor innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht. Beide Anschlüsse des Sensors werden auf dasselbe Potential gelegt, wenn ermittelt wird, daß die an den Sensor angelegte Spannung außerhalb des vorbestimmten Spannungsbereichs liegt. Alternativ wird die an den Gaskonzentrationssensor anzulegende Spannung berechnet. Wenn die berechnete Spannung außerhalb eines normalen Bereichs liegt, wird die Spannung für den Sensor auf einen Grenzwert beschrankt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
2 einen Querschnitt, der einen in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zeigt;
3 eine V/I-Ausgangskennlinie des in 2 gezeigten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors;
4 ein Schaltungsdiagramm, das eine in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendete Heizeinrichtungs-Steuerschaltung zeigt;
5 ein Ablaufdiagramm, das eine in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgefuhrte Heizeinrichtungs-Steuerroutine zeigt;
6 ein Ablaufdiagramm, das eine Anfangsverarbeitungsroutine in der in 5 gezeigten Heizeinrichtungs-Steuerroutine zeigt;
7 ein Ablaufdiagramm, das einen Teil einer in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführten Routine zum Unterscheiden einer Störung zeigt;
8 ein auf 7 folgendes Ablaufdiagramm, das einen weiteren Teil der Routine zum Unterscheiden der Störung zeigt;
9 ein auf 7 und 8 folgendes Ablaufdiagramm, das einen weiteren Teil der Routine zum Unterscheiden der Störung zeigt;
10 ein Signalverlaufsdiagramm zum Erklären eines Verfahrens zum Erfassen einer Elementimpedanz in dem ersten Ausführungsbeispiel;
11 eine Datentabelle, die eine Beziehung zwischen der Elementimpedanz und einer der Heizeinrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel zugeführten elektrischen Soll-Leistung zeigt;
12 ein Zeitverlaufsdiagramm, das einen Betriebsablauf der Heizeinrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
13 ein Zeitverlaufsdiagramm, das einen Heizeinrichtungs-Steuerbetriebsablauf in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, wenn die Brennkraftmaschine in Gang gesetzt wird;
14 ein Zeitverlaufsdiagramm, das einen Heizeinrichtungs-Steuerbetriebsablauf in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, wenn die Brennkraftmaschine in Gang gesetzt wird;
15 eine Tabelle, die Arten verschiedener Störungen und Werte von Heizeinrichtungsspannungen und Heizeinrichtungsströmen in einem normalen Zustand und das Auftreten einer Störung in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
16 ein Schaltungsdiagramm, das eine Modifikation der in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Heizeinrichtungs-Steuerschaltung zeigt;
17 ein Schaltungsdiagramm, das eine weitere Modifikation der in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Heizeinrichtungs-Steuerschaltung zeigt;
18 ein Blockdiagramm, das eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungsvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt;
19 ein Schaltungsdiagramm, das eine in dem Vergleichsbeispiel verwendete Bias-Steuerschaltung zeigt;
20 ein Schaltungsdiagramm, das eine Modifikation der in dem Vergleichsbeispiel verwendeten Bias-Steuerschaltung zeigt;
21 ein Schaltungsdiagramm, das eine weitere Modifikation der in dem Vergleichsbeispiel verwendeten Bias-Steuerschaltung zeigt;
22 ein Schaltungsdiagramm, das eine nochmals weitere Modifikation der in dem Vergleichsbeispiel verwendeten Bias-Steuerschaltung zeigt;
23 ein Ablaufdiagramm, das eine Routine zum Einstellen einer an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor anzulegenden Spannung gemäß einer weiteren Modifikation des Vergleichsbeispiels zeigt;
24 eine V/I-Ausgangskennlinie des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors in der Modifikation gemäß 23;
25 ein Ablaufdiagramm, das eine nochmals weitere Modifikation des Vergleichbespiels zeigt; und
26 eine V/I-Ausgangskennlinie des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors in der Modifikation gemäß 25.
Es wird angemerkt, daß das nachfolgende Ausführungsbeispiel, das nicht beanspruchte Vergleichsbeispiel, sowie die Modifikationen auf ein Sauerstoffkonzentrations-Erfassungssystem gerichtet sind, das eine Heizeinrichtungssteuerung aufweist und bei einem in einem Fahrzeug eingebauten elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritz-Ottomotor eingesetzt wird.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Gemäß 1, die ein Blockdiagramm einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungsvorrichtung zeigt, wird ein auf Sauerstoff ansprechender, nach dem Prinzip der Strombegrenzung arbeitender Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (A/F-Sensor) 30 verwendet. Der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 mit einer Heizeinrichtung 33 ist an einer Abgasleitung 12, die sich von einem Motorblock 11 einer Brennkraftmaschine 10 ausgehend erstreckt, angebracht und gibt bei Anlegen einer durch einen Mikrocomputer 20 vorgegebenen Spannung ein lineares Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungssignal (Sensorstromsignal) proportional zu der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas aus. Der Mikrocomputer 20 besteht aus einer zentralen Verarbeitungseinheit oder CPU 20a zum Ausführen verschiedener Arten von Verarbeitungen, einem Festspeicher oder ROM 20b, einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder RAM 20c, einem Sicherungs-RAM 20d und dergleichen zum Steuern einer Heizeinrichtungs-Steuerschaltung 25 und einer Bias-Steuerschaltung 40 in Übereinstimmung mit vorbestimmten Steuerprogrammen. Das Sicherungs-RAM 20d ist als ein Speicher aufgebaut, der gespeicherte Daten auch nach dem Abschalten einer Versorgung des Mikrocomputers 20 mit elektrischer Leistung halten kann.
Ein von dem Mikrocomputer 20 ausgegebenes Bias-Anweisungssignal Vr wird über einen D/A-Wandler 21 der Bias-Steuerschaltung 40 zugeführt. Das dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (der Konzentration von Sauerstoff) entsprechende Ausgangssignal des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 wird über einen Sensorstrom durch eine Stromerfassungsschaltung 50 in der Bias-Steuerschaltung 50 erfaßt. Der Erfassungswert wird über einen A/D-Wandler 23 in den Mikrocomputer 20 geleitet. Der Mikrocomputer 20 steuert das Ein/Aus-Schalten der Heizeinrichtung 33 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 durch ein vorbestimmtes Steuerschaltverhältnissignal. Eine Heizeinrichtungsspannung und ein Heizeinrichtungsstrom gemäß dem Ein-Zustand oder dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 werden durch die Heizeinrichtungs-Steuerschaltung 25 erfaßt. Diese Erfassungswerte der Heizeinrichtungsspannung und des Heizeinrichtungsstroms werden über einen A/D-Wandler 24 in den Mikrocomputer 20 geleitet. Eine Fehlfunktion-Meldeleuchte 42 zum Anzeigen des Auftretens einer Störung (Fehlfunktion) in der Heizeinrichtungssteuerung ist mit dem Mikrocomputer 20 verbunden. Die Fehlfunktion-Meldeleuchte 42 wird in Übereinstimmung mit einem durch den Mikrocomputer 20 ausgeführten Unterscheidungsprozess ein- oder ausgeschaltet.
Wie in 2 gezeigt, ist der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 an der Abgasleitung 12 vorgesehen und erstreckt sich nach innen in die Abgasleitung 12. Der Sensor besteht in der Hauptsache aus einer Abdeckung 31, einem Sensorkörper 32 und der Heizeinrichtung 33. Der Querschnitt der Abdeckung 31 ist U-förmig und weist eine Anzahl kleiner Löcher 31a zur Verbindung des Innenraums mit der Außenseite derselben auf. Der Sensorkörper 32 als ein Sensorelementteil erzeugt einen begrenzten Strom entsprechend der Konzentration von Sauerstoff in einem Bereich mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses oder der Konzentration unverbrannten Gases (wie beispielsweise CO, HC und H₂) in dem Bereich angereicherten bzw. fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses.
In dem Sensorkörper 32 ist eine abgasseitige Elektrodenschicht 36 fest an der äußeren Fläche einer festen Elektrolytschicht 34 mit tassenformigem Querschnitt angebracht, und ist eine atmosphärenseitige Elektrodenschicht 37 fest an der inneren Oberfläche der festen Elektrolytschicht 34 angebracht. An der Außenseite der abgasseitigen Elektrodenschicht 36 ist eine Diffusionswiderstandsschicht 35 durch ein Plasmasprühverfahren oder dergleichen ausgebildet. Die feste Elektrolytschicht 34 besteht aus einem Sauerstoffionen leitenden Oxid-Sinterkörper, der unter Verwendung eines Materials wie beispielsweise CaO, MgO, Y₂O₃ oder Yb₂O₃ als Stabilisator in einem Material wie beispielsweise ZrO₂, HfO₂, ThO₂ oder Bi₂O₃ fest gelöst bzw. verbunden ist. Die Diffusionswiderstandsschicht 35 besteht aus einem hitzebestandigen anorganischen Material wie beispielsweise Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Silizium(IV)-Oxid, Spinell oder Mullit. Die abgasseitige Elektrodenschicht 36 und die atmosphärenseitige Elektrodenschicht 37 sind beide aus einem Edelmetall mit hoher katalytischer Aktivität wie beispielsweise Platin hergestellt und weisen Oberflächen, auf, auf welchen eine poröse chemische Plattierung ausgeführt ist. Die Fläche und die Dicke der abgasseitigen Elektrodenschicht 36 betragen 10 bis 100 mm² (Quadratmillimeter) bzw. etwa 0,5 bis 2,0 μm. Demgegenüber betragen die Fläche und die Dicke der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht 37 10 mm² oder mehr und etwa 0,5 bis 2,0 μm.
Die Heizeinrichtung 33 ist in der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht 37 untergebracht, um den Sensorkörper 32 (die atmosphärenseitige Elektrodenschicht 37, die feste Elektrolytschicht 34, die abgasseitige Elektrodenschicht 36 und die Diffusionswiderstandsschicht 35) durch ihre Wärmeerzeugungsenergie zu erwärmen. Die Heizeinrichtung 33 hat eine ausreichende Wärmeerzeugungskapazität zum Aktivieren des Sensorkörpers 32.
In dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 erzeugt der Sensorkörper 32 einen begrenzten Strom bzw. Grenzstrom entsprechend der Konzentration von Sauerstoff in einem Magerbereich jenseits des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. In diesem Fall wird der der Konzentration von Sauerstoff entsprechende Grenzstrom durch die Fläche der abgasseitigen Elektrodenschicht 36 und der Dicke, der Porosität und dem mittleren Porendurchmesser der Diffusionswiderstandsschicht 35 bestimmt. Der Sensorkörper 32 ist in der Lage, die Konzentration von Sauerstoff in Übereinstimmung mit einer linearen Kennlinie desselben zu erfassen. Da jedoch eine hohe Temperatur gleich oder höher als 600°C erforderlich ist, um den Sensorkörper 32 zu aktivieren, und der Aktivierungstemperaturbereich des Sensorkörpers schmal ist, kann die Sensorkörpertemperatur nicht durch Erwärmen mit Abgas der Brennkraftmaschine 10 allein in den aktiven Bereich gesteuert werden. Daher wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Sensorkörper 32 durch Steuern des Schaltverhältnisses eines elektrischen Leistungsversorgungsstroms für die Heizeinrichtung 33 auf den Aktivierungstemperaturbereich erwärmt. In einem Anreicherungsbereich jenseits des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ändern sich die Konzentrationen unverbrannter Gase wie beispielsweise Kohlenmonoxid (CO) nahezu linear mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, und erzeugt der Sensorkörper 32 einen Grenzstrom in Übereinstimmung mit der Konzentration von CO oder dergleichen.
3, die die Spannung/Strom-Kennlinie (V/I-Kennlinie) des Sensorkörpers 32 zeigt, ist entnehmbar, daß ein zu der festen Elektrolytschicht 34 des Sensorkörpers 32 fließender Strom, der proportional zu dem durch den Luft/Kraftstoff-Verhaltnis-Sensor 30 erfaßten Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, und eine an die feste Elektrolytschicht 34 angelegte Spannung eine lineare Beziehung haben. In diesem Fall bilden gerade Liniensegmente parallel zu der Spannungsachse V einen Grenzstrom-Erfassungsbereich, der den Grenzstrom des Sensorkörpers 32 spezifiziert. Zunahmen und Abnahmen des Grenzstroms (des Sensorstroms) entsprechen Zunahmen und Abnahmen in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (d. h. einer Abmagerung und einer Anreicherung). Im einzelnen gilt, daß der Grenzstrom um so stärker ansteigt, je mehr das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf die magere Seite verschoben wird. Je mehr das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf die Anreicherungsseite verschoben wird, desto stärker nimmt der Grenzstrom ab.
In der V/I-Kennlinie ist ein Spannungsbereich unter den geraden Liniensegmenten (dem Grenzstrom-Erfassungsbereich) parallel zu der Spannungsachse V ein widerstandsdominierter Bereich. Der Gradient bzw. die Steigung der linearen geraden Liniensegmente in dem widerstandsdominierten Bereich wird durch den inneren Widerstand (nachstehend als Elementimpedanz Zdc bezeichnet) der festen Elektrolytschicht 34 in dem Sensorkörper 32 bestimmt. Da sich die Elementimpedanz Zdc mit der Änderung der Temperatur ändert, wenn die Temperatur des Sensorkörpers 32 abnimmt, wird der Gradient durch den Anstieg der Elementimpedanz Zdc verringert.
In dem Schaltungsdiagramm gemäß 4, das die Heizeinrichtungs-Steuerschaltung 25 zeigt, ist ein Ende der Heizeinrichtung 33 mit einer Batteriespannungsquelle +B mit 12 V Nennspannung verbunden, während das andere Ende mit dem Drain-Anschluß eines als Halbleiterschaltelement verwendeten n-Kanal-MOS-Transistors (MOS) 26 verbunden ist. Der Gate-Anschluß des MOS 26 ist über einen Treiber 27 mit dem Mikrocomputer 20 verbunden, während der Source-Anschluß über einen Widerstand 50a der Stromerfassungsschaltung 50 zur Erfassung des Heizeinrichtungsstroms mit der Masse verbunden ist. Kurz gesagt, der MOS 26 wird in Übereinstimmung mit dem Steuerschaltverhältnissignal des Mikrocomputers 20 ein- und ausgeschaltet, so daß der Einschaltvorgang der Heizeinrichtung 33 durch den Ein- und Ausschaltbetrieb des MOS 26 gesteuert wird.
Eine Heizeinrichtungsspannungs-Erfassungsschaltung 28 besteht aus einer Differenzverstärkerschaltung mit einem Operationsverstärker 28a und Widerständen 28b bis 28e, die die Spannung an der Heizeinrichtung 33 mißt und das Meßergebnis über den A/D-Wandler 24 an den Mikrocomputer 20 ausgibt. Eine Spannung Vh an der Heizeinrichtung 33 entspricht der Differenz zwischen einer Spannung Vpos auf der Batterieseite der Heizeinrichtung und einer Spannung Vneg auf der Masseseite (GND-Seite) (Vh = Vpos – Vneg). Die Widerstandswerte des Widerstands 28b und des Widerstands 28e sind gleich (Widerstandswerte R1), und die Widerstandswerte des Widerstands 28c und des Widerstands 28d sind gleich (Widerstandswerte R2).
Eine Heizeinrichtungsstrom-Erfassungsschaltung 29 besteht aus einer Differenzverstärkerschaltung mit einem Operationsverstärker 29a und Widerständen 29b bis 29e, die einen durch den Widerstand 50a zur Heizeinrichtungsstromerfassung erfaßten Heizeinrichtungsstrom Ih in ein Spannungssignal umwandelt und das Ergebnis über den A/D-Wandler 24 an den Mikrocomputer 20 ausgibt. Der Widerstand 50a zur Heizeinrichtungsstromerfassung wird so festgelegt, daß er einen kleinen Wert hat, um keinen Einfluß auf den Heizeinrichtungsstrom Ih zu bewirken, wodurch das Leistungsvermögen bei der Erhöhung der Temperatur der Heizeinrichtung 33 gewährleistet wird.
Wenn in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem in dem Ein-Zustand der Heizeinrichtung 33 (Ein-Betrieb des MOS 26) und in dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung (Aus-Betrieb des MOS 26) keine Störung auftritt, erfaßt die Heizeinrichtungs-Steuerschaltung 25 die Spannung an der Heizeinrichtung 33 und den Heizeinrichtungsstrom wie folgt. D. h., in dem Ein-Zustand der Heizeinrichtung 33 nimmt eine an die Heizeinrichtung 33 angelegte Spannung (Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung) einen Wert (einen um einen Betrag entsprechend einem Spannungsabfall einer Widerstandskomponente des Kabelbaums oder dergleichen niedrigeren Wert) an, der nahezu gleich einer Leistungsquellenspannung VB der Heizeinrichtung 33 ist. Ein in diesem Fall in der Heizeinrichtung 33 fließender Strom (Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung) ist im wesentlichen gleich einem Wert, der durch Teilen der Leistungsquellenspannung VB durch einen Heizeinrichtungs-Widerstandswert Rh erhalten wird. Im einzelnen ist für VB = 12 Volt die Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung gleich ”etwa 11 Volt”, wie erhalten durch die Gleichung: Von = (R1/R2)·Vh
Mit Rh = 2 Ω wird der Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung aus der folgenden Gleichung zu ”etwa 5 Ampère” erhalten: Ion = VB/Rh
D. h., ein Ausgangssignal (die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 28a) der Heizeinrichtungsspannungs-Erfassungsschaltung 28 ist gleich ”etwa 11 Volt”, und ein Stromumwandlungswert eines Ausgangssignal der Heizeinrichtungsstrom-Erfassungsschaltung 29 (die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 29a) ist gleich ”etwa 5 Ampère”.
Da in dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 keine Potentialdifferenz an der Heizeinrichtung 33 vorhanden ist, ist eine an die Heizeinrichtung 33 angelegte Spannung (die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung) ”nahezu 0 Volt”. Da in diesem Fall keine Potentialdifferenz des Widerstands 50a zur Erfassung des Heizeinrichtungsstroms auftritt, wird eine Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 29a zu ”nahezu 0 Volt”, und beträgt ein zu der Heizeinrichtung 33 fließender Strom (der Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung) ”0 Ampère”. D. h., ein Ausgangssignal der Heizeinrichtungsspannung-Erfassungsschaltung 28 (die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 28a) wird zu ”nahezu 0 Volt”, und ein Stromumwandlungswert eines Ausgangssignals der Heizeinrichtungsstrom-Erfassungsschaltung 29 (die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 29a) wird zu ”nahezu 0 Ampère”.
Demgegenüber nehmen dann, wenn irgendeine Störung wie beispielsweise eine Störung im Kabelbaum (eine Unterbrechung oder Öffnung eines Leiters oder ein Kontaktfehler eines Verbinders) in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem auftritt, Von, Ion, Voff und Ioff wie vorstehend beschrieben Werte an, die sich von den jeweiligen Normalwerten unterscheiden; die Werte unterscheiden sich hierbei in Übereinstimmung mit dem Ort (Teil) und der Art der aufgetretenen Störung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden der Teil, an dem die Störung auftritt, und die Daten bzw. Inhalte (Störungsbetriebsart) in die nachstehenden Abschnitte (1) bis (10) unterteilt. Das Analyseergebnis wird jeweils unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. In 15 sind die jedem fehlerbehafteten Teil entsprechenden Werte von Von, Ion, Voff und Ioff und jede Fehlerbetriebsart gezeigt.
(1) Der Fall der Unterbrechung an Abschnitt A in Fig. 4
Bei einer Störung ”Unterbrechung an Abschnitt A” aufgrund einer Abtrennung der Leistungsversorgungsleitung oder dergleichen liegen in dem Ein-Zustand der Heizeinrichtung 33 (Ein-Betrieb des MOS 26) die Potentiale an beiden Enden der Heizeinrichtung 33 beide auf dem Masseniveau, so daß dort kein Potentialunterschied zwischen beiden Enden der Heizeinrichtung 33 vorhanden ist. Demzufolge ist die Ein-Spannung der Heizeinrichtung 33 gleich ”0 Volt”. Da in diesem Fall ein die Batterieleistungsquelle +B, die Heizeinrichtung 33 und die Masse verbundener elektrischer Pfad aufgetrennt ist, fließt kein Strom in der Heizeinrichtung 33, so daß der Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung 33 zu ”0 Ampère” wird. In diesem Fall unterscheiden sich der Spannungspegel von Von und das Stromniveau von Ion stark von denjenigen in einem normalen Zustand des Heizeinrichtungs-Steuersystems.
Ein nichtinvertierender Eingangsanschluß des Operationsverstarkers 28a ist über den Widerstand 28e mit der Masse verbunden, und der Operationsverstarker 28a stellt eine negative Rückkopplung durch den Widerstand 28b bereit. Demzufolge nimmt in dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 (Aus-Betrieb des MOS 26) der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 28a den Massepegel an, und wird eine Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 28a zu ”0 Volt”, d. h. gleich dem Massepegel. D. h., die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 wird auf eine zu dem normalen Zustand vergleichbare Art und Weise zu ”0 Volt”. Der Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung 33 wird auf eine zu dem normalen Zustand vergleichbare Art und Weise zu ”0 Ampère”.
(2) Der Fall der Unterbrechung an Abschnitt B in Fig. 4
Bei einer Störung ”Unterbrechung an Abschnitt B” aufgrund einer Leitungsunterbrechung oder dergleichen liegt in dem Ein-Zustand der Heizeinrichtung 33 (zur Zeit des Ein-Betriebs des MOS 26) der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 28a auf dem Masseniveau, und die Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung 33 ist gleich ”0 Volt”. Wie aus dem Schaltungsdiagramm gemäß 4 ohne weiteres entnehmbar ist, fließt auch dann, wenn der Abschnitt B offen (unterbrochen) ist, der Heizeinrichtungsstrom normal, so daß der Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung 33 denselben Wert wie in dem Normalbetrieb hat. Die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 und der Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung 33 in dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 (zur Zeit des Aus-Betriebs des MOS 26) sind Werte ahnlich denjenigen im Normalbetrieb. D. h., nur der Spannungspegel von Von unterscheidet sich von einem normalen Wert und ist größer als dieser, wodurch ermöglicht wird, daß die Störung unterschieden bzw. erkannt wird, und auch eine Unterscheidung von der Störung aufgrund der Unterbrechung in dem Abschnitt A verwirklicht wird.
(3) Der Fall der Unterbrechung an Abschnitt C in Fig. 4
Bei einer Störung ”Unterbrechung an Abschnitt C” aufgrund einer Leitungsunterbrechung oder dergleichen hat in dem Ein-Zustand der Heizeinrichtung 33 (zur Zeit des Ein-Betriebs des MOS 26) der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 28a das Potential der Heizeinrichtungs-Leistungsversorgungsspannung VB, und liegt sein invertierender Eingangsanschluß auf 0 Volt. Im einzelnen kann der Wert von Von erhalten werden aus der Gleichung: Von = (R1/R2)·VB
In diesem Fall hat die Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung 33 einen Spannungswert entsprechend zu dem Potential der Heizeinrichtungs-Leistungsversorgungsspannung VB, d. h. ist gleich ”12 Volt”. Wenn der Abschnitt C geöffnet wird, wird ein die Batterieleistungsquelle +B, die Heizeinrichtung 33 und die Masse verbindender elektrischer Pfad unterbrochen. Auch wenn der MOS 26 eingeschaltet ist, fließt kein Heizeinrichtungsstrom. Demzufolge tritt kein Spannungsabfall im Kabelbaum oder dergleichen auf, und hat die Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung ein Potential, das höher ist als das in dem normalen Zustand. Der Ein-Strom der Heizeinrichtung 33 wird aufgrund der Unterbrechung des elektrischen Pfads zu ”0 Ampère”.
Demgegenüber wird in dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 (zur Zeit des Aus-Betriebs des MOS 26) die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 aus dem Produkt aus der Leistungsversorgungsspannung VB und einem Widerstands-Spannungsteilerwert (R1/(R1 + R2)) erhalten. D. h., die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 wird erhalten aus der Gleichung: Voff = {R1/(R1 + R2)}·VB und nimmt im einzelnen einen Wert von etwa ”9 Volt” an. Der Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung 33 ist gleich ”0 Ampère”. Im Fall der mit der Öffnung des Abschnitts C verbundenen Störung unterscheiden sich der Strompegel von Ion und der Spannungspegel von Voff stark von den normalen Werten, wodurch es möglich wird, die Störung zu unterscheiden.
(4) Der Fall der Unterbrechung an Abschnitt D in Fig. 4
Bei einer Störung ”Unterbrechung an Abschnitt D” aufgrund einer Leitungsunterbrechung oder dergleichen werden auf eine Art und Weise ähnlich zu der des vorstehend beschriebenen Falls der Störung aufgrund der Unterbrechung an Abschnitt C Von = 12 Volt, Ion = 0 Ampère, Voff = 9 Volt und Ioff = 0 Ampère. In einem Fall in dem eine Störung auftritt dahingehend, daß die Heizeinrichtung 33 selbst beschädigt ist, zeigt sich ein vergleichbares Erfassungsergebnis.
(5) Der Fall der Unterbrechung an Abschnitt E in Fig. 4
Bei einer Störung ”Unterbrechung an Abschnitt E” aufgrund einer Leitungsunterbrechung oder dergleichen wird dann, wenn sich die Heizeinrichtung 33 in dem Ein-Zustand (zur Zeit des Ein-Betriebs des MOS 26) befindet, die Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung 33 erhalten aus der Gleichung: Von = {R1/(R1 + R2)}·VB
Im einzelnen ist Von ein Wert von etwa ”9 Volt”. Da die Heizeinrichtung 33 eingeschaltet ist, wenn der Abschnitt E geöffnet ist, kann der Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung 33 normal erfaßt werden (Ion = 5 Ampère).
Andererseits wird in dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 (zur Zeit des Aus-Betriebs des MOS 26) auf eine Art und Weise ähnlich zu der Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung 33 die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 erhalten aus der Gleichung: Voff = {R1/(R1 + R2)}·VB
Im einzelnen hat diese einen Wert von etwa ”9 Volt”. Der Aus- Strom Ioff der Heizeinrichtung 33 beträgt ”0 Ampère”. In einem solchen Fall der Öffnung des Abschnitts E unterscheidet sich der Spannungspegel von Voff stark von dem normalen Wert, wodurch es möglich wird, eine Störung zu unterscheiden.
(6) Der Fall der Unterbrechung an Abschnitt F in Fig. 4
Bei einer Störung ”Unterbrechung an Abschnitt F” aufgrund einer Leitungsunterbrechung oder dergleichen wird ein die Batterieleistungsquelle +B, die Heizeinrichtung 33, den MOS 26 und die Masse verbindender elektrischer Pfad unterbrochen. Demzufolge sind unabhängig von dem Ein-Zustand oder dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 (EIN oder AUS des MOS 26) die Heizeinrichtungsspannung und der Stromwert gleich denjenigen dann, wenn der MOS 26 ausgeschaltet ist. D. h., Von = 0 Volt, Ion = 0 Ampère, Voff = 0 Volt, und Ioff = 0 Ampère. In diesem Fall unterscheiden sich der Spannungspegel von Von und der Strompegel von Ion stark von den normalen Werten, wodurch es möglich wird, eine Störung zu unterscheiden.
(7) Der Fall der Unterbrechung an Abschnitt G in Fig. 4
Bei einer Störung ”Unterbrechung an Abschnitt G” aufgrund einer Leitungsunterbrechung oder dergleichen wird auf eine Art und Weise ähnlich zu dem vorstehenden Fall (6) der Öffnung des Abschnitts F ebenfalls ein die Batterieleistungsquelle +B, die Heizeinrichtung 33, den MOS 26 und die Masse verbindender elektrischer Pfad unterbrochen. Demzufolge sind unabhängig von dem Ein-Zustand oder dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 (EIN oder AUS des MOS 26) die Heizeinrichtungsspannung und der Stromwert gleich denjenigen dann, wenn der MOS 26 ausgeschaltet ist. D. h., Von = 0 Volt, Ion = 0 Ampère, Voff = 0 Volt, und Ioff = 0 Ampère. In diesem Fall unterscheiden sich der Spannungspegel von Von und der Strompegel von Ion stark von den normalen Werten, wodurch es möglich wird, eine Storung zu unterscheiden.
(8) Der Fall eines Kurzschlusses zwischen D, E, F-GND in Fig. 4
Bei einer Störung aufgrund eines ”Kurzschlusses zwischen D, E, F-GND” ist unabhängig von dem Ein-Zustand oder dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 (EIN oder AUS des MOS 26) die Heizeinrichtungsspannung nahezu gleich dem Wert dann, wenn der MOS 26 eingeschaltet ist. In diesem Fall jedoch tritt kein Spannungsabfall aufgrund eines Widerstandsbetrags des Kabelbaums oder dergleichen auf, so daß eine Spannung gleich der Leistungsversorgungsspannung VB an beide Enden der Heizeinrichtung 33 angelegt wird. D. h., Von = 12 Volt und Voff = 12 Volt. Da keine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Widerstands 50a für die Heizeinrichtungsstromerfassung vorhanden ist, sind Ion = 0 Ampère und Ioff = 0 Ampère. In diesem Fall unterscheiden sich der Strompegel von Ion und der Spannungspegel von Voff stark von den normalen Werten, wodurch es möglich wird, eine Storung zu unterscheiden.
Auf eine Art und Weise ähnlich zu den Ereignissen von Störungen aufgrund der Öffnung der Abschnitte C oder D unterscheiden sich der Strompegel von Ion und der Spannungspegel von Voff stark von den normalen Werten. Wenn jedoch die Spannungspegel von Voff verglichen werden, können die Störung aufgrund der Öffnung des Abschnitts C oder des Abschnitts D und die Störung aufgrund des Kurzschlusses zwischen D, E, F-GND unterschieden werden. Zur Zeit der Öffnung des Abschnitts C oder des Abschnitts D kann der Wert von Voff aus dem Produkt der Leistungsversorgungsspannung VB und dem Widerstandsteilerwert (R1/(R1 + R2)) erhalten werden. Demgegenüber nimmt zur Zeit des Kurzschlusses zwischen D, E, F-GND der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 28a den Massepegel an, und ein Ausgangswert des Operationsverstarkers 28a, d. h. der Wert von Voff, kann zu ”R1/R2 × VB” erhalten werden. Demzufolge ist der Spannungswert von Voff in dem Fall des Kurzschlusses zwischen D, E, F- GND höher als Voff in dem Fall der Öffnung des Abschnitts C oder der Öffnung des Abschnitts D, so daß dann, wenn eine Schwellenspannung zum Unterscheiden dieser Voff-Werte festgelegt wird, die Öffnung des Abschnitts C oder des Abschnitts D und der Kurzschluß zwischen D, E, F-GND unterschieden werden können.
(9) Der Fall, in dem der MOS 26 kontinuierlich eingeschaltet ist
Bei einer Störung dahingehend, daß der ”MOS 26 kontinuierlich EIN ist”, sind unabhängig von dem Ein-Zustand oder dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 die Heizeinrichtungsspannung und der Stromwert gleich Werten dann, wenn die Heizeinrichtung eingeschaltet ist. D. h., Von = 11 Volt, Ion = 5 Ampère, Voff = 11 Volt, und Ioff = 5 Ampère. In diesem Fall unterscheiden sich der Spannungspegel von Voff und der Strompegel von Ioff stark von den normalen Werten, wodurch es möglich wird, das Auftreten der Störung zu unterscheiden bzw. zu erkennen.
(10) Der Fall, in dem der MOS 26 kontinuierlich ausgeschaltet ist
Bei einer Störung dahingehend, daß der ”MOS 26 kontinuierlich AUS ist”, sind unabhängig von dem Ein-Zustand oder dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 die Heizeinrichtungsspannung und der Stromwert gleich Werten dann, wenn die Heizeinrichtung ausgeschaltet ist. D. h., Von = 0 Volt, Ion = 0 Ampère, Voff = 0 Volt, und Ioff = 0 Ampère. In diesem Fall unterscheiden sich der Spannungspegel von Von und der Strompegel von Ion stark von den normalen Werten, wodurch es möglich wird, das Auftreten der Störung zu unterscheiden bzw. zu erkennen.
Der Mikrocomputer 20 ist so programmiert, daß er die Heizeinrichtung 33 steuert und die vorstehenden Fehlfunktionen in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem durch Ausführen von in 5 bis 9 gezeigten Steuerroutinen erfaßt. Jede der Routinen gemäß 5 und 7 bis 9 wird durch eine Zeitsteuer-Unterbrechung in vorbestimmten Intervallen bzw. Zeitabständen (beispielsweise nach jeweils 128 ms) durch die CPU 20a aktiviert. Die Routinen gemäß 7 bis 9 werden just nach der Routine gemäß 5 ausgeführt.
In der Heizeinrichtungs-Steuerroutine gemäß 5 unterscheidet die CPU 20a in einem Schritt 101, ob ein Anfangsflag XINT ”0” ist oder nicht. Das Anfangsflag XINT zeigt an, ob eine zur Zeit des Drehens eines Zündschalters (IG-Schalters) in die Ein-Stellung erforderliche Verarbeitung durchgeführt wird oder nicht. ”XINT = 0” zeigt an, daß die Anfangsverarbeitung nicht durchgefuhrt wurde. ”XINT = 1” zeigt an, daß die Anfangsverarbeitung durchgeführt wurde. Bei XINT = 0 schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 120 fort, führt die in 6 gezeigte Anfangsverarbeitung durch und beendet danach die Routine.
In dieser Anfangsverarbeitungsroutine werden die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 und der Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung 33 erfaßt, bevor mit der Einschaltsteuerung der Heizeinrichtung 33 begonnen wird, danach die Heizeinrichtung 33 eingeschaltet (EIN) und der Spannungswert und der Stromwert dann, wenn die Heizeinrichtung 33 EIN ist, erfaßt. Im einzelnen erfaßt zunächst in einem Schritt 121 die CPU 20a die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 und den Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung 33 auf der Grundlage von Ausgangswerten der Heizeinrichtungsspannungs-Erfassungsschaltung 28 und der Heizeinrichtungsstrom-Erfassungsschaltung 29. Die CPU 20a schaltet in einem nachfolgenden Schritt 122 die Heizeinrichtung 33 ein und wartet nur für eine vorbestimmte Zeitdauer in diesem Zustand (Schritt 123). Die Wartezeit ist eine Zeit, die benötigt wird, bis die Spannungs- und Stromwerte nach dem Einschalten der Heizeinrichtung 33 konvergieren. Im Einzelnen sind etwa 200 ms ausreichend.
Nach dem Warten für die vorbestimmte Zeitdauer erfaßt die CPU 20a in einem Schritt 124 die Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung 33 und den Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung 33 und setzt in einem nachfolgenden Schritt 125 ”1” in dem Anfangsflag XINT. Außerdem setzt die CPU 20a danach in einem Schritt 126 ”1” in einem Volleinschaltzustandsflag XZN und kehrt zu der Routine gemäß 5 zurück. Das Volleinschaltzustandsflag XZN ist ein Flag, welches anzeigt, ob eine Volleinschaltzustandssteuerung durchgeführt werden wird oder nicht. ”XZN = 1” zeigt an, daß die Volleinschaltzustandssteuerung durchgeführt wird, und ”XZN = 0” zeigt an, daß die Volleinschaltzustandssteuerung nicht durchgeführt wird.
Andererseits wird dann, wenn in der Anfangsverarbeitungsroutine das Anfangsflag XINT gesetzt wird, jedesmal danach Schritt 101 in 5 bestätigend bzw. positiv entschieden. Die CPU 20a unterscheidet in einem Schritt 102, ob ein Störungsauftreteflag XFAIL ”0” ist oder nicht. Das Störungsauftreteflag XFAIL zeigt ein Unterscheidungsergebnis bzgl. des Vorliegens oder Fehlens einer Störung in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem an. ”XFAIL = 0” zeigt das Vorliegen einer Storung in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem an, und ”XFAIL = 1” zeigt das Fehlen bzw. Nichtvorliegen einer Störung in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem an. Das Flag XFAIL wird in einer Storungsunterscheidungsroutine gemaß 7 bis 9 ermittelt. Falls das Störungsauftreteflag XFAIL ”1” ist, beendet die CPU 20a die Hauptroutine so wie sie ist. D. h., die Einzustand-Steuerung der Heizeinrichtung 33 wird nicht ausgeführt.
Falls das Störungsauftreteflag XFAIL ”0” ist, schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 103 fort und unterscheidet, ob die Sensorelementimpedanz Zdc ein vorbestimmter Unterscheidungswert (etwa 200 Ω in dem Ausführungsbeispiel) oder kleiner ist zum Unterscheiden eines halb- oder semi-aktiven Zustands des Sensorkörpers 32. Die Elementimpedanz Zdc wird wie folgt erfaßt. D. h. im Fall des Erfassens der Elementimpedanz Zdc, wie in 10 gezeigt, wird eine an den Luft/Kraftstoff-Verhaltnis-Sensor 30 angelegte Spannung vorübergehend in die positive Richtung und in die negative Richtung geändert. Die Elementimpedanz Zdc wird aus einem Spannungsänderungsbetrag ΔV und einem Stromänderungsbetrag ΔI entweder der positiven oder der negativen Richtung zur Zeit der Spannungsänderung berechnet (Zdc = ΔV/ΔI). Die Elementimpedanz Zdc kann alternativ auf der Grundlage von Änderungsbeträgen der Spannung und des Stroms auf sowohl der positiven als auch der negativen Seite erfaßt werden, und die Elementimpedanz Zdc kann weiter alternativ aus dem Sensorstrom Ineg erfaßt werden, wenn die negative Spannung Vneg angelegt ist (Zdc = Vneg/Ineg).
Wenn beispielsweise die Elementtemperatur niedrig ist, wie beispielsweise bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 10, wird Zdc > 200 Ω und schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 104 fort und unterscheidet, ob ein Temporärstörungsflag XTEN ”1” ist oder nicht. ”1” wird in dem Temparärstörungsflag XTEM gesetzt, wenn bei Inbetriebsetzung der Brennkraftmaschine vorübergehend das Auftreten einer Störung in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem erkannt wird. Der Betriebsablauf erfolgt durch eine Störungsunterscheidungsroutine.
Bei ”XTEM = 0”, d. h. wenn das Auftreten der Störung zur Zeit der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine nicht erkannt wird, schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 105 fort und fuhrt die ”Volleinschaltzustandssteuerung” der Heizeinrichtung 33 aus. In der Volleinschaltzustandssteuerung wird das Steuerschaltverhältnissignal auf 100% gehalten, und es wird bevorzugt ein Fortschreiten zu der Aktivierung des Sensors ausgeführt.
Andererseits schreitet dann, wenn ”XTEM = 1” ist, d. h. wenn das Auftreten der Störung zur Zeit der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine vorübergehend unterschieden wird, die CPU 20a zu einem Schritt 106 fort und führt eine ”98%-Schaltverhältnissteuerung” der Heizeinrichtung 33 aus. In der 98%-Schaltverhältnissteuerung wird die Auszeit des Schaltverhältnisses von etwa 2% derart eingestellt, daß die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung und der Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung kontinuierlich erfaßt werden können, wenn das Auftreten der Störung vorübergehend unterschieden wird. Durch Erfassen von Voff und Ioff kann die Störungsunterscheidung durch die noch zu beschreibende Störungsunterscheidungsroutine durchgeführt werden. Danach setzt die CPU 20a in einem Schritt 107 ”1” in dem Volleinschaltzustandsflag XZN und beendet die Routine.
Nachdem mit dem Einschalten der Heizeinrichtung 33 begonnen wurde, steigt die Elementtemperatur durch den Erwärmvorgang der Heizeinrichtung 33, oder ist die Elementtemperatur von Anfang an hoch. Wenn in Schritt 103 ein positives Ergebnis ermittelt wird, schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 108 fort und löscht das Volleinzustandsflag XZN auf ”0”. Die CPU 20a unterscheidet, ob die Elementimpedanz Zdc gleich oder niedriger ist als ein vorbestimmter Unterscheidungswert (etwa 40 Ω in dem Ausführungsbeispiel) zum Beginnen einer Elementimpedanz-Rückkopplungssteuerung. Der Unterscheidungswert in Schritt 109 wird dazu verwendet, einen Aktivierungszustand des Sensorkörpers 32 zu erkennen und wird auf einen Wert gesetzt, der eine Sollimpedanz (30 Ω in dem Ausführungsbeispiel) von ”etwa + 10 Ω” bildet.
Wenn in Schritt 109 vor dem Abschluß der Aktivierung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 negativ entschieden wird, schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 110 fort und steuert das Einschalten der Heizeinrichtung 33 durch ”Steuern der elektrischen Leistung”. In diesem Fall wird, wie in der Tabelle gemäß 11 gezeigt, eine elektrische Soll-Leistung in Übereinstimmung mit der Elementimpedanz Zdc ermittelt und wird ein Steuerschaltverhältnis zum Einschalten der Heizeinrichtung 33 in Übereinstimmung mit dem Wert der elektrischen Soll-Leistung berechnet.
Wenn andererseits in Schritt 109 nach dem Abschluß der Aktivierung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 positiv entschieden wird, führt die CPU 20a in einem Schritt 111 eine ”Elementimpedanz-Rückkopplungssteuerung” aus. Bei der Elementimpedanz-Rückkopplungssteuerung wird das Schaltverhältnis Duty zum Einschalten der Heizeinrichtung 33 gemäß der nachfolgenden Prozedur berechnet. In dem Ausführungsbeispiel wird als Beispiel eine PID-Steuerprozedur verwendet.
D. h. es werden zunächst ein Proportionalterm GP, ein Integralterm GI und ein Ableitungsterm GD durch die nachstehenden Gleichungen (1) bis (3) berechnet: GP = KP·(Zdc – ZdcTG) (1) GI = Gii – 1 + KI·(Zdc – ZdcTG) (2) GD = KD·(Zdc – Zdci – 1) (3)
In den Gleichungen bezeichnet ”KP” eine Proportionalkonstante, ist ”KI” eine Integralkonstante und ist ”KD” eine Integralkonstante, und zeigt ein Index ”i – 1” einen Wert aus einem vorangehenden Prozeß.
Durch Hinzufügen des Proportionalterms GP, des Integralterms GI und des Ableitungsterms GD wird das Schaltverhältnis Duty zum Einschalten der Heizeinrichtung 33 berechnet (Duty = GP + GI + GD). Die Heizeinrichtungs-Steuerprozedur ist nicht auf die PID-Steuerung beschränkt, sondern es kann auch eine PI-Steuerung oder eine P-Steuerung ausgeführt werden.
Danach unterscheidet die CPU 20a in einem Schritt 112, ob das durch die Elementimpedanz-Rückkopplungssteuerung festgelegte Schaltverhältnis Duty größer als ein vorgestimmter unterer Grenzschutzwert ist oder nicht. Der untere Grenzschutzwert des Schaltverhältnisses Duty wird dazu verwendet, Duty derart zu begrenzen, daß es auch dann nicht ”0%” ist, wenn die Abgastemperatur hoch ist und das Einschalten der Heizeinrichtung 33 zur Zeit eines Betriebs mit hoher Last oder dergleichen unnötig ist. Im einzelnen ist es ausreichend, den unteren Grenzschutzwert auf etwa ”1%” festzulegen. Durch Einschalten der Heizeinrichtung 33 mit einem kleinen Schaltverhältnis auch dann, wenn das Einschalten der Heizeinrichtung 33 unnötig ist, können die Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung 33 und der Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung 33 in jedem Betriebszustand erfaßt werden, und kann die Störungsunterscheidung durch die Störungsunterscheidungsroutine, die noch zu beschreiben ist, durchgeführt werden.
Wenn das Schaltverhältnis Duty kleiner ist als der untere Grenzschutzwert, begrenzt die CPU 20a in einem Schritt 113 das Schaltverhältnis Duty mit dem unteren Grenzschutzwert (1%) und beendet danach diese Routine. Wenn das Schaltverhältnis Duty höher ist als der untere Grenzschutzwert, beendet die CPU 20a die Routine so wie sie ist.
Nachstehend wird der Prozeß zum Unterscheiden einer Störung in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm gemäß 7 bis 9 beschrieben. Obwohl verschiedene, in 15 gezeigte Störungen des Heizeinrichtungs-Steuersystems in dem Störungsunterscheidungsprozeß gemäß dem Ausführungsbeispiel auf der Grundlage der Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung 33, dem Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung 33, der Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 und dem Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung 33 unterschieden werden, werden diese Werte Von, Ion, Voff und Ioff grundlegend synchron mit dem Anstieg von ”AUS -> EIN” des Einschaltsignals der Heizeinrichtung 33 erfaßt. Nur zur Zeit des Einschaltens des Zündschalters jedoch werden Von, Ion, Voff und Ioff in Übereinstimmung mit der vorstehenden Anfangsverarbeitung gemäß 6 erfaßt.
Wie in 12 gezeigt, werden die Zeitpunkte der Erfassung von Von, Ion, Voff und Ioff entsprechend dem Einschalt-Steuersignal der Heizeinrichtung 33 festgelegt. Ein aufwärts zählender Zeitzähler wird in einem Zyklus von 4 ms aufgestuft, und der Zählwert ändert sich in einem Bereich zwischen ”0” und ”32”. Ein Zeitpunkt, zu dem der aufwärts zählende Zeitzähler auf ”0” gelöscht wird, und ein Zeitpunkt des Anstiegs des Einschalt-Steuersignals der Heizeinrichtung 33 sind synchronisiert. Die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 und der Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung 33 werden erfaßt just bevor der Zählwert des aufwärts zählenden Zeitzählers auf ”0” gelöscht wird, d. h. wenn der Zählwert gleich 31 ist (Zeitpunkt ∇ in dem Diagramm gemäß 12). Die Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung 33 und der Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung 33 werden erfaßt just nachdem der Zählwert auf ”0” gelöscht worden ist, d. h. wenn der Zählwert gleich ”1” ist (Zeitpunkt ∇ in dem Diagramm gemäß 12). Die Erfassungswerte von Von, Ion, Voff und Ioff werden kontinuierlich in dem RAM 20c in dem Mikrocomputer 20 gespeichert und gehalten.
”Vth” in dem Diagramm zeigt eine Schwellenspannung zum Unterscheiden, ob eine Spannung die Ein-Spannung Von oder die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 ist, und ”Ith” ist ein Schwellenstrom zum Unterscheiden, ob ein Strom der Ein-Strom Ion und der Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung 33 ist. Diese Schwellenwerte Vth und Ith sind voreingestellt. Im einzelnen werden Vth = 5 Volt und Ith = 1,5 Ampère festgelegt.
Bezugnehmend auf 7 bis 9 unterscheidet dann, wenn die Routine zum Unterscheiden einer Störung in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem begonnen wird, die CPU 20a zunächst in einem Schritt 201 gemäß 7, ob das Anfangsflag XINT ”1” ist oder nicht. Unter der Bedingung von XINT = 1 liest die CPU 20a in einem Schritt 202 die letzten Werte von Von, Ion, Voff und Ioff in dem RAM 20c.
Danach unterscheidet die CPU 20a in einem Schritt 203 anhand der gelesenen Werte von Von, Ion, Voff und Ioff und den vorbestimmten Schwellenwerten Vth und Ith, ob normale Bedingungen des Heizeinrichtungs-Steuersystems erfüllt sind oder nicht. In diesem Schritt wird unterschieden, ob sämtliche der folgenden vier Bedingungen erfüllt sind oder nicht. D. h., es wird unterschieden, ob samtliche der folgenden Beziehungen erfüllt sind:

• Von > Vth
• Ion > Ith
• Voff < Vth, und
• Ioff < Ith

In diesem Fall sind dann, wenn sich das Heizeinrichtungs-Steuersystem in einem normalen Zustand befindet, sämtliche der vorstehenden vier Bedingungen erfüllt (15). Nach dem Löschen des Temporarstörungsflags XTEM auf ”0” in einem Schritt 203a beendet die CPU 20a die Routine.
Demgegenüber schreitet dann, wenn die Bedingungen in Schritt 203 nicht erfüllt sind, die CPU 20a zu einem Schritt 204 fort und unterscheidet, ob sämtliche der nachfolgenden vier Bedingungen erfüllt sind oder nicht. D. h., es wird unterschieden, ob alle der nachfolgenden Beziehungen erfüllt sind:

• Von < Vth
• Ion < Ith
• Voff < Vth, und
• Ioff < Ith

In diesem Fall wird dann, wenn eine Störung wie beispielsweise die Öffnung an Abschnitt A, Abschnitt F oder Abschnitt G in 4 oder das ständige Ausgeschaltetsein des MOS 26 auftritt, in Schritt 204 positiv unterschieden. D. h. es sind, wie in 15 gezeigt, dann, wenn die Störung derart, daß der Abschnitt A, der Abschnitt F oder der Abschnitt G geoffnet ist oder der MOS 26 kontinuierlich ausgeschaltet ist, auftritt, obwohl die Werte von Voff und Ioff normale Werte sind, die Werte von Von und Ion kleiner als die normalen Werte und liegen unter den Schwellenwerten Vth und Ith (Von = 0 Volt und Ion = 0 Ampère). Wenn in Schritt 204 positiv entschieden wird, speichert die CPU 20a in einem Schritt 205 einen gestörten Abschnitt E und eine Störungsbetriebsart (die Störungsinformation der Öffnung des A-Teils, des F-Teils oder des G-Teils, oder daß der MOS 26 kontinuierlich ausgeschaltet ist) zu dieser Zeit in dem Sicherungs-RAM 20d.
Wenn die Bedingungen des Schrittes 204 nicht erfüllt sind, schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 206 fort und unterscheidet, ob sämtliche der nachfolgenden vier Bedingungen erfüllt sind oder nicht. D. h., es wird ermittelt, oh alle der folgenden Beziehungen erfüllt sind:

• Von < Vth
• Ion > Ith
• Voff < Vth, und
• Ioff < Ith

In diesem Fall wird dann, wenn eine Störung wie beispielsweise die Öffnung des Abschnitts B in 4 auftritt, in Schritt 206 positiv unterschieden. D. h., wie in 15 gezeigt, ist, obwohl die Werte von Ion, Voff und Ioff normale Werte sind, wenn die Störung der Öffnung des Abschnitts B auftritt, nur der Wert von Von kleiner als der normale Wert und liegt unter dem Schwellenwert Vth (Von = 0 Volt). In dem Fall, in dem der Schritt 206 positiv unterschieden wird, speichert die CPU 20a in einem Schritt 207 den gestörten Abschnitt B und die Betriebsart (Störungsinformation über die Öffnung des Abschnitts B) zu dieser Zeit in dem Sicherungs-RAM 20d.
Wenn die Bedingungen des Schritts 206 nicht erfüllt sind, schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 208 gemäß 8 fort und unterscheidet, ob sämtliche der folgenden vier Bedingungen erfüllt sind oder nicht. D. h., es wird unterschieden, ob alle der nachfolgenden Beziehungen erfüllt sind:

• Von > Vth
• Ion < Ith
• Voff > Vth, und
• Ioff < Ith

In diesem Fall wird dann, wenn eine Storung wie beispielsweise die Öffnung des Abschnitts C oder des Abschnitts D gemäß 4 oder ein Kurzschluß zwischen D, E, F-GND auftritt, in Schritt 208 positiv entschieden. D. h., wie in 15 gezeigt, sind, wenn die Störung wie beispielsweise das Öffnen des Abschnitts C oder des Abschnitts D oder der Kurzschluß zwischen D, E, F-GND auftreten, die Werte von Von und Ioff normale Werte (Von beträgt 12 V, welches ein nahezu normaler Wert ist). Demgegenüber ist der Wert von Ion kleiner als der normale Wert und liegt unter dem Schwellenwert Ith (Ion = 0 Ampère). Der Wert von Voff ist größer als der normale Wert und überschreitet den Schwellenwert Vth (Voff = 9 Volt oder 12 Volt).
Wenn in Schritt 208 positiv entschieden wird, unterscheidet die CPU 20a in einem Schritt 209, ob die Störung zu dieser Zeit auf die Öffnung des Abschnitts C, des Abschnitts D oder den Kurzschluß zwischen D, E, F-GND zurückzuführen ist. Im einzelnen ist dann, wenn die Störung wie beispielsweise die Öffnung des Abschnitts C oder des Abschnitts D oder der Kurzschluß zwischen D, E, F-GND auftritt, obwohl der Wert von Voff den Schwellenwert Vth (= 5 Volt) in jedem Fall überschreitet, der Wert von Voff dann, wenn der Abschnitt C oder der Abschnitt D geöffnet wird, kleiner als der Wert von Voff in dem Fall des Kurzschlusses zwischen D, E, F-GND, wie vorstehend beschrieben. Voff in dem erstgenannten Fall beträgt etwa 9 Volt, und Voff in dem letztgenannten Fall beträgt etwa 12 Volt. Eine zweite Schwellenspannung Vth2 wird zwischen diesen Werten festgelegt (Vth2 = etwa 10,5 Volt), und ein Vergleich zwischen der Schwellenspannung Vth2 und Voff wird durchgeführt.
D. h., die CPU 20a unterscheidet in Schritt 209, ob Voff < Vth2 erfüllt ist oder nicht. Falls Voff < Vth2 ist, schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 210 fort, berücksichtigt, daß die Störung aufgrund der Offnung des Abschnitts C oder des Abschnitts D auftritt, und speichert die Störungsinformation in dem Sicherungs-RAM 20d. Falls Voff ≥ Vth2, schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 211 fort, berücksichtigt, daß die Störung aufgrund des Kurzschlusses zwischen D, E, F-GND auftritt, und speichert die Störungsinformation in dem Sicherungs-RAM 20d.
Wenn demgegenüber die Bedingungen des Schritts 208 nicht erfüllt sind, schreitet die CÜU 20a zu einem Schritt 212 fort und unterscheidet, ob sämtliche der folgenden vier Bedingungen erfüllt sind oder nicht. D. h. es wird unterschieden, ob samtliche der nachfolgenden Beziehungen erfüllt sind:

• Von > Vth
• Ion > Ith
• Voff > Vth, und
• Ioff < Ith

In diesem Fall wird dann, wenn die Störung wie beispielsweise die Öffnung des Abschnitts E gemäß 4 auftritt, in Schritt 212 positiv entschieden. D. h. es ist, wie in 15 gezeigt, dann, wenn die Störung zwischen der Öffnung des Abschnitts E auftritt, obwohl die Werte von Von, Ion und Ioff normale Werte sind (Von beträgt 9 Volt, welches ein nahezu normaler Wert ist), nur der Wert von Voff größer als der normale Wert und überschreitet den Schwellenwert Vth (Voff = 9 Volt). Wenn in Schritt 212 positiv entschieden wird, speichert die CPU 20a in einem Schritt 213 den Ort der Störung und die Betriebsart (Störungsinformation über die Öffnung des Abschnitts E) zu dieser Zeit in dem Sicherungs-RAM 20d.
Wenn die Bedingungen des Schritt 212 nicht erfüllt sind, schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 214 fort und unterscheidet, ob sämtliche der folgenden vier Bedingungen erfüllt sind oder nicht. D. h., es wird unterschieden, ob alle der nachfolgenden Beziehungen erfüllt sind:

• Von > Vth
• Ion > Ith
• Voff > Vth, und
• Ioff > Ith

In diesem Fall wird dann, wenn eine Störung dahingehend, daß der MOS 26 aus 4 kontinuierlich eingeschaltet ist, auftritt, in einem Schritt 214 positiv entschieden. D. h. es sind dann, wie in 15 gezeigt, wenn die Störung dahingehend, daß der MOS 26 kontinuierlich eingeschaltet ist, auftritt, obwohl die Werte von Von und Ion normale Werte sind, die Werte von Voff und Ioff größer als die normalen Werte und überschreiten die Schwellenwerte Vth und Ith (Voff = 11 Volt und Ioff = 5 Ampère). Wenn in Schritt 214 positiv unterschieden wird, speichert die CPU 20a in einem Schritt 215 den Ort der Störung und die Betriebsart (die Störungsinformation, daß der MOS 26 kontinuierlich eingeschaltet ist) zu dieser Zeit in dem Sicherungs-RAM 20d. Falls die Bedingungen des Schritts 214 nicht erfüllt sind, beendet die CPU 20a die Routine.
Nach der Reihe der Störungsunterscheidungen führt die CPU 20a dann, wenn das Auftreten der Störung unterschieden wurde (nach der Verarbeitung der Schritte 205, 207, 210, 211, 213 und 215) die Prozesse gemäß Schritten 217 bis 220 in 9 aus. Im Einzelnen unterscheidet die CPU 20a in einem Schritt 216, ob das Volleinschaltzustandsflag XZN ”1” ist oder nicht, d. h. ob die Volleinschaltzustandssteuerung der Heizeinrichtung 33 (oder die 89%-Duty-Steuerung) durchgeführt wird oder nicht. Wenn XZN = 0 ist und die Steuerung der elektrischen Leistung der Heizeinrichtung 33 oder die Elementimpedanz-Rückkopplungssteuerung durchgeführt wird, unterscheidet die CPU 20a in Schritt 216 negativ und schreitet unmittelbar zu einem Schritt 220 fort. In Schritt 220 legt die CPU 20a ”1” in dem Störungsauftreteflag XFAIL fest, schaltet in einem nachfolgenden Schritt 221 die Fehlfunktions-Meldeleuchte 42 ein und beendet danach die Routine. Durch das Einschalten der Fehlfunktions-Meldeleuchte 42 wird das Auftreten der Störung den Insassen des Fahrzeugs mitgeteilt.
Demgegenüber unterscheidet dann, wenn XZN = 1 ist und die Volleinschaltsteuerung der Heizeinrichtung 33 (oder die 98%-Schaltverhhältnissteuerung) durchgeführt wird, die CPU 20a in Schritt 216 positiv, schreitet zu einem Schritt 217 fort und legt ”1” in dem Temporärstörungsflag XTEM fest. Danach inkrementiert die CPU 20a den Zähler CZN um ”1” in einem Schritt 218 und unterscheidet in einem nachfolgenden Schritt 219, ob der Zähler CZN gleich oder großer ist als ein vorbestimmter Unterscheidungswert KC ist. Der Unterscheidungswert KC bezeichnet eine Zeit, die erforderlich ist, um das Auftreten der Störung zu ermitteln, und ist ein Zählwert entsprechend etwa ”drei Sekunden” in dem Ausführungsbeispiel.
Im Fall von CZN < KC beendet die CPU 20a die Routine so wie sie ist. im Fall von CZN ≥ KC schreitet die CPU 20a zu einem Schritt 220 fort. In Schritt 220 setzt die CPU 20a ”1” in das Störungsauftreteflag XFAIL, schaltet in einem nachfolgenden Schritt die Fehlfunktions-Meldeleuchte 42 ein und beendet danach die Routine.
Wenn die Störung zu Beginn des Startens des Einschaltens der Heizeinrichtung 33 in der Störungsermittlungsroutine gemäß 7 bis 9 nicht unterschieden wird und die Volleinschaltsteuerung durchgeführt wird, können Voff und Ioff nicht erfaßt werden. Demzufolge wird in einem solchen Fall die Volleinschaltsteuerung beendet und die Störungsunterscheidungsverarbeitung vorübergehend unterbrochen, bis die Steuerung der elektrischen Leistung oder die Elementimpedanz-Rückkopplungssteuerung begonnen wird (auch während der Volleinschaltsteuerung kann, falls Voff und Ioff erfaßt werden können, die Störungsunterscheidung durchgeführt werden).
In 13 und 14 sind der Betriebsablauf zur Steuerung des Einschaltens der Heizeinrichtung 33 zur Zeit eines Starts der Brennkraftmaschine 10 bei niedriger Temperatur, die Änderung des Heizeinrichtungsstroms und die Betriebszustände von verschiedenen Flags gezeigt. Im einzelnen zeigt 13 einen Fall, in dem keine Störung in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem auftritt, wohingegen 14 einen Fall zeigt, in dem eine Störung auftritt.
Gemäß 13 wird die Leistungsquelle des Mikrocomputers 20 zu einer Zeit t1 eingeschaltet, und die Anfangsverarbeitung gemäß 6 während einer Zeitdauer zwischen t1 und t2 durchgeführt. In diesem Fall werden, nachdem die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 und der Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung erfaßt sind, die Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung 33 und der Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung 33 erfaßt. Die Störung wird unter Verwendung der ersten Werte von Voff, Ioff, Von und Ion unterschieden (7 bis 9). Obwohl der Heizeinrichtungsstrom relativ groß ist, weil der Heizeinrichtungswiderstand zu Beginn des Anfangs des Einschaltens der Heizeinrichtung klein ist, konvergiert der Heizeinrichtungsstrom mit dem Warmwerden auf den normalen Wert (5 Ampère).
Zur Zeit t2 wird ”1” in dem Anfangsflag XINT gesetzt, und wird ”1” in dem Volleinschaltflag XZN gesetzt. Danach wird die Volleinschaltsteuerung der Heizeinrichtung 33 während einer Zeitdauer zwischen den Zeiten t2 und t4 durchgeführt. D. h. das Steuerschaltverhältnis Duty des Ein-Zustands der Heizeinrichtung wird auf 100% gehalten. Obwohl die für die Volleinschaltsteuerung benötigte Zeit in Übereinstimmung mit dem Grad eines Kaltzustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 unterschiedlich ist, ist dies eine Zeit von längstens 7 Sekunden. Das Volleinschaltflag XZN wird zur Zeit t4 auf ”0” gelöscht, und die Steuerung der elektrischen Leistung der Heizeinrichtung 33 und die Elementimpedanz-Rückkopplungssteuerung werden danach ausgeführt (5).
Wenn das Auftreten der Störung vorübergehend mittels Von, Ion, Voff und Ioff, die in dem Anfangsprozeß gemäß 13 erfaßt wurden, unterschieden bzw. erkannt wird, wird die ”98%-Schaltverhältnissteuerung”, bei der ”1” in dem Temporärstorungsflag XTEM gesetzt wird, wie durch eine durchbrochene Linie in dem Diagramm gezeigt, und 2% des Schaltverhältnisses Duty als Aus-Zeit festgelegt werden, zur Zeit t2 durchgefuhrt (JA in Schritt 104 gemäß 5). In diesem Fall wird dann, wenn die Unterscheidung des Auftretens der Störung vorübergehend ist, zur Zeit t3 in dem Diagramm (Schritt 203a in 7) das Temporärstörungsflag XTEM auf ”0” zurückgesetzt und das Einschalten der Heizeinrichtung 33 von der 98%-Schaltverhältnis-Steuerung auf die der Volleinschalt-Steuerung umgeschaltet (NEIN in Schritt 104 in 5).
Demgegenüber tritt in 14 eine der verschiedenen in 15 gezeigten Störungen ab dem Beginn des Starts des Einschaltens auf. In diesem Fall wird die Störungsunterscheidung durch Verwenden der in der Anfangsverarbeitung zwischen der Zeit t11 und t12 Werte von Von, Ion, Voff und Ioff durchgeführt, und das Auftreten der Störung wird vorubergehend unterschieden. Das Temporärstörungsflag XTEM oder dergleichen wird zur Zeit t12 gesetzt, und das Aufwärtszählen des Zählers CZN wird begonnen.
Nach der Zeit t12 wird, falls das Auftreten der Störung während der Ausführung der 98%-Schaltverhältnissteuerung nicht beseitigt wird, zur Zeit t13 ”1” in das Störungsauftreteflag XFAIL gesetzt, wenn der Wert des Zählers CZN einen vorbestimmten Unterscheidungswert KC erreicht. In diesem Fall werden die Störungsinformation wie beispielsweise der Ort der Störung und die Störungsbetriebsart in dem Sicherungs-RAM 20d gespeichert und die Fehlfunktions-Meldeleuchte 42 eingeschaltet. Danach wird der Ein-Zustand der Heizeinrichtung angehalten.
Da die 98%-Schaltverhältnissteuerung durchgeführt wird und der Betriebsablauf zum erzwungenen Abschalten der Heizeinrichtung in einem Zeitraum durchgeführt wird, während dem die Volleinschaltsteuerung inhärent ausgeführt wird, können die Werte von Voff und Ioff erfaßt werden, wenn das Auftreten der Störung vorübergehend erkannt wird. Demzufolge kann die Störung in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem akkurat erfaßt werden, und ein Nachteil wie beispielsweise ein zu starker Anstieg in der Sensortemperatur wird nicht verursacht.
Wenn die Fehlfunktions-Meldeleuchte 42 wie vorstehend beschrieben eingeschaltet wird, wird das Fahrzeug, bei dem die Störung auftritt, in Übereinstimmung mit der Meldung bzw. Warnung in eine Reparaturwerkstatt oder dergleichen gebracht. Wenn die in dem Sicherungs-RAM 20d gespeicherte Störungsinformation durch ein Diagnose-Prüfgerät oder dergleichen ausgelesen wird, kann der Storungsort auf einfache Art und Weise bestimmt werden, ohne daß ein komplizierter Arbeitsvorgang erforderlich ist, und es kann eine Reparatur in Übereinstimmung mit der Störung ausgeführt werden.
In Übereinstimmung mit dem vorstehend im einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung können die folgenden Vorteile bereitgestellt werden.

(a) In dem Ausführungsbeispiel werden die vier Werte der Spannung Von und des Stroms Ion dann, wenn die Heizeinrichtung 33 eingeschaltet ist, und die Spannung Voff und der Strom Ioff dann, wenn die Heizeinrichtung 33 nicht eingeschaltet ist, jeweils mit den vorbestimmten Schwellenwerten Vth und Ith verglichen, wird das Vorliegen oder Fehlen der Störung in Übereinstimmung damit, ob sich einer der vier Werte von dem Wert in dem normalen Zustand unterscheidet, unterschieden bzw. erkannt, und wird der Störungsort festgestellt. D. h., wenn die Störung in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem auftritt, kann das Auftreten der Störung akkurat unterschieden werden, und kann auch der Störungsort im einzelnen festgestellt werden. In diesem Fall kann unter Verwendung des Ergebnisses der Feststellung des gestörten Orts der im Zuge einer tatsächlichen Reparatur durchzuführende Arbeitsaufwand zum Feststellen des gestörten Orts weitgehend vereinfacht bzw. verringert werden. Infolgedessen kann ein auch Vorteil dahingehend, daß der Wartungsaufwand und die Wartungsdurchführbarkeit verbessert werden, erhalten werden.
(b) In dem Ausführungsbeispiel kann durch Spezifizieren der unterschiedlichen Störungen als jeden Auftreteort oder jede Betriebsart, wie in 15 gezeigt, die Störungsunterscheidung entsprechend einem realen Motor realisiert werden.
(c) Zu Beginn des Einschaltens der Heizeinrichtung 33 mit der Ingangsetzung der Brennkraftmaschine 10 werden die Aus-Spannung Voff der Heizeinrichtung 33 und der Aus-Strom Ioff der Heizeinrichtung 33 vor dem Beginn der Volleinschaltsteuerung erfaßt. Nach dem Erfassen von Voff und Ioff wird mit dem Einschalten der Heizeinrichtung 33 begonnen, und die Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung 33 und der Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung 33 werden erfaßt (Anfangsverarbeitung gemäß 6). Die Störungsunterscheidung wird in Übereinstimmung mit den erfaßten Werten von Voff, Ioff, Von und Ion durchgeführt. In diesem Fall können dann, wenn die Volleinschaltsteuerung der Heizeinrichtung 33 durchgeführt wird (wenn Duty = 100% ist), auch dann, wenn eine Störung auftritt, Voff und Ioff nicht erfaßt werden, so daß die Störungsunterscheidung nicht akkurat durchgeführt werden kann. Durch Erfassen von Voff und Ioff vor dem Beginnen des Einschaltens können jedoch die vier Werte von Von, Ion, Voff und Ioff erfaßt werden. Demzufolge kann die gewünschte Störungsunterscheidung wie vorstehend beschrieben durchgeführt werden.
(d) Wenn das Auftreten der Störung zu Beginn des Starts des Einschaltens der Heizeinrichtung 33 unterschieden wird, wird die ”98%-Schaltverhältnissteuerung” durchgeführt, um den Einschaltzustand für die minimale Zeit, in der Voff und Ioff erfaßt werden können (Schritt 106 gemäß 5), anzuhalten. Falls in einem solchen Zustand das Auftreten der Störung in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem kontinuierlich für eine vorbestimmte Zeitdauer oder länger unterschieden wird, wird schließlich das Auftreten der Störung bestimmt (Schritte 216 bis 220 gemäß 9). In diesem Fall kann eine fehlerhafte Ermittlung aufgrund der temporären Störungsunterscheidung zu Beginn des Starts der Brennkraftmaschine vermieden werden, so daß die Störung genauer ermittelt werden kann.
(e) Ferner wird in dem Ausführungsbeispiel das Steuertastverhältnis Duty durch den unteren Grenzschutzwert (1%) begrenzt (Schritte 112, 113 gemäß 5). In diesem Fall können auch dann, wenn die Abgastemperatur hoch ist und die Heizeinrichtung nicht eingeschaltet werden muß (wenn Duty = 0% ist), beispielsweise zur Zeit eines Betriebs der Brennkraftmaschine 10 mit hoher Last oder dergleichen, die Ein-Spannung Von der Heizeinrichtung 33 und der Ein-Strom Ion der Heizeinrichtung 33 sicher erfaßt werden. Demzufolge können die vier Werte von Von, Ion, Voff und Ioff kontinuierlich erfaßt werden, und die vorstehend beschriebene gewünschte Störungsunterscheidung kann durchgeführt werden.
(f) Falls die Störung in dem Heizeinrichtungs-Steuersystem wie vorstehend beschrieben akkurat erfaßt werden kann, kann der normale aktive Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 aufrechterhalten werden. Infolgedessen kann die rückgekoppelte Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, werden die Emissionen verringert und können die Vorschriften für die Emissionskontrolle auf geeignete Art und Weise erfüllt werden.

(Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels)
Das vorstehende erste Ausführungsbeispiel kann wie folgt modifiziert werden.

[1] Obwohl der Wert von Voff zur Zeit einer Störung mit der zweiten Schwellenspannung Vth2 verglichen wird, wenn die nachfolgenden vier Bedingungen erfüllt sind:
• Von > Vth
• Ion < Ith
• Voff > Vth, und
• Ioff < Ith

208

8

7

9

209

8

209

208

Es ist ebenfalls möglich, daß die Häufigkeit der Orte oder Betriebsarten zum Unterscheiden der Störung verringert wird, um die Verarbeitungslast der CPU 20a zu reduzieren (15). Im einzelnen wird die Frequenz des Auftretens der Störung oder Prioritätsreihenfolge berücksichtigt, und sämtliche oder der Abschnitt A der Störungen aufgrund der Öffnung des Abschnitts E, der Öffnung des Abschnitts F, der Öffnung des Abschnitts G in 4, der kontinuierliche Ein-Zustand und der kontinuierliche Aus-Zustand des MOS 26 können von dem Ziel der Störungsunterscheidung ausgeschlossen werden. Kurz gesagt, die Störungen aufgrund der Öffnung des Abschnitts A, der Öffnung des Abschnitts B, der Öffnung des Abschnitts C und der Öffnung des Abschnitts D sowie der Kurzschluß zwischen D, E, F-GND in 4 werden auf Ziele gesetzt, die unbedingt unterschieden bzw. erkannt werden müssen. In diesem Fall kann eine Störung mit hoher Auftretehäufigkeit oder eine Störung mit hoher Priorität korrekt erkannt werden. In dem Fall, in dem die Mehrzahl der Ursachen von Störungen auf eine Einschalt/Ausschalt-Störung der Halbleiterschalteinrichtung zurückzuführen ist, kann das Ziel der zu unterscheidenden Störung auf die Einschalt/Ausschalt-Storung der Schalteinrichtung beschränkt werden.

[2] In dem Ausführungsbeispiel wird die Volleinschaltsteuerung der Heizeinrichtung 33 zu Beginn der Ingangsetzung der Brennkraftmaschine 10 bei niedriger Temperatur durchgeführt. D. h. die Heizeinrichtung 33 wird durch das Einschalten mit 100% erwärmt. Die Anordnung kann derart geändert werden, daß das Steuerschaltverhältnis der Heizeinrichtung 33 durch beispielsweise den oberen Grenzschutzwert von ”98%” beschränkt wird. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, die ”Volleinschaltsteuerung” und die ”98%-Einschaltsteuerung” getrennt durchzuführen vor der Aktivierung des Sensors wie in der Heizeinrichtungs-Steuerroutine gemäß 5. In Übereinstimmung mit der Anordnung werden die oberen und unteren Grenzen des Steuerschaltverhältnisses in einem Bereich ”zwischen 1% und 98%” begrenzt, und die Werte von Von, Ion, Voff und Ioff können kontinuierlich erfaßt werden. Die Begrenzung des Schaltverhältnisses unter Verwendung der oberen und unteren Grenzschutzwerte ist bei dieser Erfindung keine wesentliche Bedingung. Die Erfindung kann durch geeignetes Weglassen der Begrenzung ausgeführt werden.
[3] Obwohl in dem Ausführungsbeispiel das Auftreten der Störung vorübergehend zu Beginn des Starts des Einschaltens der Heizeinrichtung 33 unterschieden wird und es ermittelt wird, wenn ein solcher Zustand für länger als eine vorbestimmte Zeitdauer andauert (Schritte 216 bis 220 in 9), kann der Prozeß der vorübergehenden Unterscheidung auch außerhalb des Beginns des Starts des Einschaltens der Heizeinrichtung 33 ausgeführt werden. In diesem Fall kann eine fehlerhafte Erkennung des Auftretens der Störung vermieden werden. Demgegenüber kann, um den Betriebsablauf zu vereinfachen, die Erfindung auch unter Eliminieren des Prozesses der vorübergehenden Unterscheidung ausgeführt werden.
[4] Der Aufbau der Heizeinrichtungs-Steuerschaltung 25 kann wie in 16 gezeigt geändert werden. Im einzelnen wird der Aufbau der Heizeinrichtungsstrom-Erfassungsschaltung 29 geändert. Die Heizeinrichtungsstrom-Erfassungsschaltung 29 gemäß 16 besteht aus der Differenzverstärkerschaltung, die den Operationsverstärker 29a, Widerstände 29c, 29e, eine mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstarkers 29a verbundene Konstantspannungs-Leistungsquelle Vcc (5 Volt) und Widerstände 29b und 29d, die mit dem invertierenden Eingangsanschluß verbunden sind, umfaßt. Die Erfassungsschaltung 29 wandelt den durch den Widerstand 50a zur Erfassung des Heizeinrichtungsstroms erfaßten Heizeinrichtungsstrom Ih in ein Spannungssignal um und gibt das Resultat über den A/D-Wandler 24 an den Mikrocomputer 20 aus. Die Anordnung hat im Gegensatz zu dem Aufbau gemäß 4 eine Ausgangscharakteristik derart, daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 29a um so kleiner wird, je größer der Heizeinrichtungsstrom Ih ist.
[5] In der Heizeinrichtungs-Steuerschaltung gemäß 17 sind die Spannungserfassungsschaltung 28 und die Stromerfassungsschaltung 29 durch den A/D-Wandler 24 und den Mikrocomputer 20 aufgebaut. In dieser Anordnung wird ein Potential auf der Batterieseite der Heizeinrichtung 33 über Widerstände 28f und 28g einem Anschluß ”CH1” des A/D-Wandlers 24 zugeführt, und wird ein Potential auf der Masseseite der Heizeinrichtung 33 über Widerstände 29f und 29g einem Anschluß ”CH2” des A/D-Wandlers 24 zugeführt. Ein Potential auf der Heizeinrichtungsseite des Widerstands 50a für die Heizeinrichtungsstromerfassung wird einem Anschluß ”CH3” des A/D-Wandlers 24 zugeführt. Der Mikrocomputer 20 erfaßt Spannungen (Von, Voff) an den beiden Enden der Heizeinrichtung 33 und die Heizeinrichtungsströme (Ion, Ioff) auf der Grundlage der an CH1, CH2 und CH3 des A/D-Wandlers 24 zugeführten Signale.
[6] Die Heizeinrichtungs-Steuerschaltung 25 kann durch eine Kombination der in 4, 16 und 17 gezeigten Schaltungen aufgebaut sein. Darüber hinaus kann eine Anordnung zur Erfassung des Heizeinrichtungsstroms auf der niedrigpegeligen Seite bzw. eine Heizeinrichtungsstromniedrigseitenerfassung oder eine Anordnung zur Erfassung des Heizeinrichtungsstroms auf der hochpegeligen Seite bzw. eine Heizeinrichtungsstromhochseitenerfassung angewandt werden. Diese Schaltungsanordnungen können selektiv in Übereinstimmung mit der Auslegung und dergleichen jeder Brennkraftmaschine verwendet werden.
[7] Die Schwellenwerte zum Vergleichen und Unterscheiden der Erfassungswerte (Von, Ion) der Spannung und des Stroms in dem Ein-Zustand der Heizeinrichtung 33 und die Schwellenwerte zum Vergleichen und Unterscheiden der Erfassungswerte (Voff, Ioff) der Spannung und des Stroms in dem Aus-Zustand der Heizeinrichtung 33 können ebenfalls separat bereitgestellt werden. Für die Anordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel bedeutet dies Von = 11 Volt, Ion = 5 Ampère, Voff = 0 Volt, Ioff = 0 Ampère oder ein Wert nahe bei 0 Ampère, wenn das Heizeinrichtungs-Steuersystem normal ist. Beispielsweise kann eine Festlegung wie folgt getroffen werden:
• die Schwellenspannung (Vthon) im Ein-Zustand der Heizeinrichtung ist etwa ”9 Volt”,
• der Schwellenstrom (Ithon) im Ein-Zustand der Heizeinrichtung ist etwa ”4 Ampère”,
• die Schwellenspannung (Vthoff) im Aus-Zustand der Heizeinrichtung ist etwa ”2 Volt”, und
• der Schwellenstrom (Ithoff) im Aus-Zustand der Heizeinrichtung ist etwa ”1 Ampère”.

Es wird nur dann unterschieden, daß das Heizeinrichtungs-Steuersystem normal ist, wenn die folgenden vier Bedingungen erfüllt sind:

• Von > Vthon
• Ion > Ithon
• Voff < Vthoff, und
• Ioff < Ithoff

In anderen Fällen werden der Ort und die Art der Störung des Heizeinrichtungs-Steuersystems unter Bezugnahme auf 15 in Übereinstimmung mit der Beziehung zwischen den vier Erfassungswerten (Von, Ion, Voff und Ioff) und den vier Schwellenwerten spezifiziert. Mit dieser Anordnung kann die Störung genauer unterschieden werden.

[8] Obwohl der nach dem Grenzstromprinzip arbeitende Sensor (der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor) 30 in dem Ausführungsbeispiel verwendet wird, kann eine Realisierung auch unter Verwendung anderer Arten von Sauerstoffsensoren erfolgen. Beispielsweise kann ein Sauerstoffsensor zum Ausgeben eines Spannungssignals (elektromotorische Kraft) verwendet werden, der seinen Ausgangspegel in Übereinstimmung damit, ob Sauerstoff in dem Abgas vorhanden ist oder nicht, zwischen einem hohen Pegel und einem niedrigen Pegel ändert.

Darüber hinaus kann der Sensor 30 dazu verwendet werden, die Sauerstoffkonzentration in irgendeinem anderen Gas als dem Abgas zu erfassen.
Ferner kann die Störungserfassung auf einen beliebigen anderen Sensor angewandt werden, solange der Sensor auf eine Gaskonzentration anspricht und von einer Bauart ist, die zur Aktivierung von einer Heizeinrichtung erwärmt werden muß.
(Vergleichsbeispiel)
Das in 18 gezeigte, nicht beanspruchte Vergleichsbeispiel ist darauf gerichtet, einen zu großen Stromfluß durch den Luft/Kraft-stoff-Verhältnis-Sensor 30 zu erfassen (2 und 3), und auf zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ähnliche Art und Weise aufgebaut. In dem Vergleichsbeispiel ist jedoch die Bias-Steuerschaltung 40 zusätzlich zu der Stromerfassungsschaltung 50 mit einer Überspannungs-Erfassungsschaltung 60 versehen, um einen Fehler in der an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 angelegten Spannung zu erfassen. Die Bias-Steuerschaltung 40 einschließlich der Überspannungs-Erfassungsschaltung ist wie in 19 gezeigt aufgebaut. Gemäß 19 weist die Bias-Steuerschaltung 40 im wesentlichen eine Referenzspannungsschaltung 44, eine erste Spannungsversorgungsschaltung 45, eine zweite Spannungsversorgungsschaltung 47, die Stromerfassungsschaltung 50 und die Überspannungs-Erfassungsschaltung 60 auf. In der Referenzspannungsschaltung 44 wird eine Konstantspannung Vcc durch die spannungsteilenden Widerstände 44a und 44b geteilt, wodurch eine vorbestimmte Referenzspannung Va bereitgestellt wird.
Die erste Spannungsversorgungsschaltung 45 ist mittels einer Spannungsfolgerschaltung aufgebaut, und eine Spannung, die gleich der Referenzspannung Va der Referenzspannungsschaltung 44 ist, wird von der ersten Spannungsversorgungsschaltung 45 an einen positivseitigen Anschluß 42 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 geführt. Im einzelnen ist die Schaltung 45 aufgebaut durch: einen Operationsverstärker 45a, dessen nichtinvertierender Eingangsanschluß mit einem Spannungsteilerpunkt von spannungsteilenden Widerständen 44a und 44b verbunden ist und dessen invertierender Eingangsanschluss mit einem Anschluß 42 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 verbunden ist; einen Widerstand 45b, dessen eines Ende mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärker 45a verbunden ist; und einen NPN-Transistor 45c und einen PNP-Transistor 45d, deren Basen mit dem anderen Ende des Widerstands 45b verbunden sind. Der Kollektor des NPN-Transistors 45c ist mit der Konstantspannung Vcc verbunden, und der Emitter desselben ist über den Stromerfassungswiderstand 50a der Stromerfassungsschaltung 50 mit dem Anschluß 42 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 verbunden. Der Emitter des PNP-Transistors 45d ist mit dem Emitter des NPN-Transistors 45c verbunden, und der Kollektor desselben ist mit der Masse verbunden.
Die zweite Spannungsversorgungsschaltung 47 ist auf ähnliche Art und Weise durch eine Spannungsfolgerschaltung aufgebaut, und eine Spannung Vb, die gleich der Ausgangsspannung Vb des D/A-Wandlers 21 ist, wird an den masseseitigen Anschluß 41 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 geführt. Im einzelnen ist die zweite Spannungsversorgungsschaltung aufgebaut durch: einen Operationsverstärker 47a, dessen nichtinvertierender Eingangsanschluß über einen Umschaltschalter SW1 mit dem Ausgang des D/A-Wandlers 21 verbunden ist und dessen invertierender Eingangsanschluss mit dem Anschluß 41 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 verbunden ist; einen Widerstand 47b, dessen eines Ende mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärker 47a verbunden ist; und einen NPN-Transistor 47c und einen PNP-Transistor 47d, deren Basen mit dem anderen Ende des Widerstands 47b verbunden sind. Der Kollektor des NPN-Transistors 47c ist mit der Konstantspannung Vcc verbunden, und der Emitter desselben ist über einen Widerstand 47e mit dem anderen Anschluß 41 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 verbunden. Der Emitter des PNP-Transistors 47d ist mit dem Emitter des NPN-Transistors 47c verbunden, und der Kollektor desselben ist mit der Masse verbunden.
Mit der Referenzspannung Va, die kontinuierlich den Anschluß 42 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 39 zugeführt wird, wird dann, wenn die Spannung Vb niedriger als die Referenzspannung Va an den Anschluß 41 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 über den D/A-Wandler 21 angelegt wird, um eine Spannung Vp bereitzustellen, die sich linear entlang der Linie L1 gemäß 3 ändert, der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 positiv vorgespannt. Wenn die Spannung Vb, die auf einen Wert höher als die Referenzspannung Va geschaltet wurde, über den D/A-Wandler 21 an den Eingangsanschluß 41 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 angelegt wird, um die sich linear entlang der Linie L1 ändernde Spannung Vp bereitzustellen, wird der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 negativ vorgespannt.
Der mit dem Anlegen der Spannung fließende Sensorstrom (der Grenzstrom) wird als eine Potentialdifferenz an dem Stromerfassungswiderstand 50a erfaßt und wird über den A/D-Wandler 23 in den Mikrocomputer 20 geleitet. Ein Ausgangspuffer 51 ist mit der Stromerfassungsschaltung 50 verbunden. Das durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 erfaßte A/F-Verhältnis (Luft/Kraftstoff-Verhältnis) wird direkt aus dem Ausgangspuffer 51 extrahiert.
Darüber hinaus wird die Ausgangsspannung Vb des D/A-Wandlers 21 an die Überspannungs-Erfassungsschaltung 60 angelegt, d. h. an sowohl den invertierenden Eingangsanschluß eines Vergleichers 61 als auch an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß eines Vergleichers 62. Eine hochspannungsseitige Vergleichsreferenzspannung Vthh wird in den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 61 geleitet, und eine niederspannungsseitige Vergleichsreferenzspannung Vth1 wird in den invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 62 geleitet. Die Ausgänge der Vergleicher 61 und 62 werden in ein ODER-Tor 63 geleitet. Durch das Ausgangssignal des ODER-Tors 63 wird der zwischen dem D/A-Wandler 21 und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 47a in der zweiten Spannungsversorgungsschaltung 47 verschaltete Umschaltschalter SW1 umgeschaltet.
Im Betrieb des Vergleichsbeispiels wird, solange die Ausgangsspannung Vb des D/A-Wandlers 21 innerhalb eines Normalspannungsbereichs zwischen der Vergleichsspannung Vthh und der Vergleichsspannungs Vth1 liegt, der Umschaltschalter SW1 durch ein hochpegeliges Ausgangssignal des ODER-Tors 63 in der in 19 gezeigten Schaltposition gehalten, wodurch der D/A-Wandler 21 und der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 47a in der zweiten Spannungsversorgungsschaltung 47 verbunden werden. Andererseits wird dann, wenn die Ausgangsspannung Vb des D/A-Wandlers 21 außerhalb des Normalbereichs zwischen den Vergleichsspannungen Vthh und Vth1 liegt, der Umschaltschalter SW1 durch ein niedrigpegeliges Ausgangssignal aus dem ODER-Tor 63 in der Überspannungs-Erfassungsschaltung umgeschaltet, so daß der D/A-Wandler 21 und der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 47a in der zweiten Spannungsversorgungsschaltung 47 geöffnet werden und der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 47a in der zweiten Spannungsversorgungsschaltung 47 und der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 45a in der ersten Spannungsversorgungsschaltung 45 verbunden werden, so daß beide Anschlüsse 41 und 42 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 dasselbe Potential aufweisen, wodurch der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 geschützt wird.
Obwohl die in den invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 61 in der Überspannungs-Erfassungsschaltung 60 und in den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 62 geleitete Spannung die Eingangsspannung Vb an dem Punkt X auf der Seite des D/A-Wandlers 21 des Umschaltschalters SW1 in der Bias-Steuerschaltung 40 ist, kann auch eine Spannung an dem Punkt Y auf der Seite des Ausgangsanschlusses des Operationsverstärkers 47a in der zweiten Spannungsversorgungsschaltung 47 in der Bias-Steuerschaltung 40 verwendet werden. Ferner kann auch die an den Punkt Z auf der Seite des Anschlusses 41 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 in der Bias-Steuerschaltung 40 angelegte Spannung verwendet werden.
Wie in 19 gezeigt wird dann, wenn die Spannung des Punkts X in der Bias-Steuerschaltung 40 in die Überspannungsschaltung 60 geleitet wird, der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 vor einer Abnormalität des Ausgangs des Mikrocomputers 20 und vor einer Abnormalität des Ausgangs 21 aufgrund eines fehlerhaften Betriebsablaufs des Mikrocomputers 20 oder einer Instabilität in dem Initialprozess geschützt. Wenn die Spannung des Punkts Y in der Bias-Steuerschaltung 40 an die Überspannungs-Erfassungsschaltung 60 angelegt wird, wird der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 ferner vor einer Abnormalität des Ausgangs des Operationsverstärkers 47a in der zweiten Spannungsversorgungsschaltung 47 geschützt. Ferner wird dann, wenn die Spannung des Punkts Z in der Bias-Steuerschaltung 40 an die Überspannungs-Erfassungsschaltung 60 angelegt wird, der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 darüber hinaus vor einer Abnormalität des Ausgangs des Operationsverstärkers 47a in der zweiten Spannungsversorgungsschaltung 47, vor einer Abnormalität des Rückkopplungs-Steuersystems und einer zu großen Spannung aufgrund von einer Sensor-Leistungsversorgungsleitung überlagertem Rauschen oder dergleichen geschützt.
Wie vorstehend beschrieben, fließt in Übereinstimmung mit dem Vergleichsbeispiel dann, wenn die an den Luft/Kraftstoff- Verhältnis-Sensor 30 angelegte Spannung durch die Überspannungs-Erfassungsschaltung 60 als außerhalb des normalen Bereichs liegend erfaßt wird, der zu große Strom nicht in dem Sensorelement, wodurch der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 davor geschützt wird, aufgrund des zu großen Stromflusses beschädigt zu werden. Die zu große Spannung kann während eines Zeitraums auftreten, während der sich ein Ausgangssignal des Mikrocomputers 20, der die Spannung Vb und infolgedessen Vp an dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 berechnet, ändert, oder wenn der Mikrocomputer 20 eine Abtrennung oder einen Kurzschluß von Komponentenelementen erfaßt.
(Modifikation des Vergleichsbeispiels)
Das Vergleichsbeispiel kann wie folgt modifiziert werden.

[1] In einer in 20 gezeigten Modifikation wird die Vergleichsspannung Vthh auf der Hochspannungsseite, die an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 61 in der Überspannungs-Erfassungsschaltung 60 angelegt wird, auf eine Spannung mit zwei Stufen, die durch Teilen der Konstantspannung Vcc durch Spannungsteilerwiderstände R1, R2 und R3 bereitgestellt wird, festgelegt. Durch Steuern des Umschaltschalters SW2 durch den Mikrocomputer 20 wird eine Vergleichsspannung entsprechend einer der Spannungen mit zwei Stufen an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 61 angelegt. Infolgedessen kann eine Vielzahl von abnormalen Spannungen entsprechend dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis berücksichtigt werden. Wenn die an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 angelegte Spannung außerhalb des normalen Spannungsbereichs liegt, wird der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 durch Festlegen beider Anschlüsse 41 und 42 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 auf dasselbe Potential vor einer Beschädigung geschützt, da in dem Sensorelement kein zu großer Strom fließt. Durch Erhöhen der Anzahl von Spannungsteilerwiderständen und der Anzahl der Anschlüsse des Umschaltschalters kann die Spannung in mehr Stufen umgeschaltet werden, so daß eine feinere Einstellung der Vergleichsspannung realisiert werden kann. Eine Vielzahl der Vergleichsspannungen kann auch an dem negativseitigen Eingangsanschluß des Vergleichers 62 festgelegt werden.
[2] In einer weiteren, in 21 gezeigten Modifikation ist in der Überspannungs-Erfassungsschaltung 60 ein D/A-Wandler 64 mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers 61 verbunden, so daß die Vergleichsspannung Vthh auf der Hochspannungsseite durch den Mikrocomputer 20 uber den D/A-Wandler 64 frei wählbar festgelegt werden kann. Ein D/A-Wandler 65 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichers verbunden, so daß die Vergleichsspannung Vth1 auf der Niederspannungsseite durch den Mikrocomputer 20 über den D/A-Wandler 65 frei wählbar festgelegt werden kann.
[3] In einer weiteren, in 22 gezeigten Modifikation sind der D/A-Wandler 21 und der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 47a in der zweiten Spannungsversorgungsschaltung 47 direkt, d. h. ohne Umschaltschalter verbunden. Anstelle dessen ist ein EIN/AUS-Schalter SW3 auf der Seite des Anschlusses 41 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 vorgesehen. Der EIN/AUS-Schalter SW3 wird in Antwort auf ein Ausgangssignal des ODER-Tors 63 in der Überspannungs-Erfassungsschaltung eingeschaltet (verbunden)/ausgeschaltet (geöffnet).

Im Fall einer Fehlfunktion, bei der die Ausgangsspannung Vb des D/A-Wandlers 21 außerhalb des Bereichs zwischen der Vergleichsspannung Vthh auf der Seite der hohen Spannung und der Vergleichsspannung Vth1 auf der Seite der niedrigen Spannung liegt, wird der EIN/AUS-Schalter SW3 ausgeschaltet, wodurch beide Anschlüsse 41 und 42 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 auf dasselbe Potential festgelegt werden.
Der EIN/AUS-Schalter SW3 kann auf der Seite des Anschlusses 42 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 vorgesehen sein, und die Seite der Referenzspannung Va kann geöffnet werden, wenn eine zu große Spannung erfaßt wird.

[4] In einer weiteren, in 23 und 24 gezeigten Modifikation ist der Mikrocomputer 20 so programmiert, daß er die zu große Spannung ohne die in 19 bis 22 gezeigte Überspannungs-Erfassungsschaltung erfaßt.

In dieser Modifikation wird der in dem Luft/Kraftstoff-Verhaltnis-Sensor 30 mit dem Anlegen der Spannung Vp fließende Sensorstrom als eine Potentialdifferenz an dem Stromerfassungswiderstand 50a in der Stromerfassungsschaltung 50 erfaßt und wird in einem Schritt 301 durch den A/D-Wandler 23 gelesen. Die Verarbeitungsroutine schreitet zu einem Schritt 302 fort, und die Anlegespannung Vp, die an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 anzulegen ist, wird aus dem in Schritt 301 gelesenen Sensorstrom berechnet und in dem RAM gespeichert. Die Verarbeitungsroutine schreitet zu einem Schritt 303 fort, in dem unterschieden wird, ob die in Schritt 302 in dem RAM gespeicherte Anlegespannung niedriger ist als – beispielsweise durch die Spannung-Strom-Kennlinie gemäß 24 gezeigt – die obere Grenzunterscheidungsspannung Vthh, die so festgelegt ist, daß sie geringfügig höher ist als ein Anlegespannungsbereich entsprechend dem Sensorstrom von A/F = 18, welches vorab in dem ROM festgelegt wurde. Wenn die Unterscheidungsbedingung in Schritt 303 nicht erfüllt ist und die Spannung Vp nicht niedriger ist als die obere Grenzunterscheidungsspannung Vthh, wird die angelegte Spannung Vp als abnormal erkannt. Die Verarbeitungsroutine schreitet zu einem Schritt 304 fort, und eine zuvor in dem ROM abgelegte obere Grenzspannung V1 wird als Anlegespannung Vp in dem RAM gespeichert, um den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 zu schützen. Die Verarbeitungsroutine schreitet zu einem Schritt 304 fort, und eine vorab in dem ROM abgelegte obere Grenzspannung V1 wird als Anlegespannung Vp in dem RAM gespeichert, um den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 zu schützen.
Andererseits schreitet dann, wenn die Unterscheidungsbedingung in Schritt 303 erfüllt ist, die Verarbeitungsroutine zu einem Schritt 305 fort. Es wird unterschieden, ob die in Schritt 302 in dem RAM gespeicherte angelegte Spannung Vp hoher ist als beispielsweise, wie durch die Spannungs-Strom-Charakteristik gemäß 24 gezeigt, die untere Grenzunterscheidungsspannung Vth1 oder nicht, welche derart festgelegt ist, da A sie geringfügig niedriger ist als der entsprechend dem Sensorstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von 12 vorab in dem ROM gespeicherte Anlegespannungsbereich. Wenn die Unterscheidungsbedingung in Schritt 305 nicht erfüllt ist und die angelegte Spannung Vp nicht höher ist als die untere Grenzunterscheidungsspannung Vth1, wird die angelegte Spannung Vp als abnormal erkannt, und die Verarbeitungsroutine schreitet zu einem Schritt 306 fort. Eine vorab in dem ROM abgelegte untere Grenzspannung V2 wird als die angelegte Spannung Vp in dem RAM gespeichert, um den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 zu schützen. Nach der Verarbeitung des Schrittes 304 oder 306 oder dann, wenn die Unterscheidungsbedingung in Schritt 305 erfüllt ist und die ursprünglich angelegte Spannung Vp ein normaler Wert ist, schreitet die Verarbeitungsroutine zu einem Schritt 307 fort, und die in dem RAM gespeicherte Spannung Vp wird an das Sensorelement des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 angelegt, wodurch die Routine beendet wird.
Somit wird dann, wenn die berechnete Spannung außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, die Anlegespannung Vp in dem RAM erzwungenermaßen auf die obere Grenzspannung V1 oder die untere Grenzspannung V2 als vorbestimmte Werte aktualisiert. D. h., wenn die durch den Mikrocomputer 20 berechnete Anlegespannung V2 in dem RAM nach jeweils vorbestimmten Zyklen mit der oberen Grenzunterscheidungsspannung Vthh und der unteren Grenzunterscheidungsspannung Vth1 verglichen wird und die angelegte Spannung Vp als abnormal erkannt wird, wird der Wert ausgehend von dem berechneten Wert auf unterschiedliche Art und Weise auf die obere Grenzspannung V1 oder die untere Grenzspannung V2 als vorbestimmte Werte beschränkt. Demzufolge wird eine geeignete Spannung an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 angelegt. Da kein zu großer Strom in dem Sensorelement fließt, wird der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 vor einer Beschädigung geschützt.

[5] In einer nochmals weiteren, in 25 und 26 gezeigten Modifikation ist der Mikrocomputer 20 so programmiert, daß er die Fehlfunktion wie folgt erfaßt.

In einem Schritt 401 wird der in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 durch das Anlegen der Spannung fließende Sensorstrom PI als eine Potentialdifferenz an dem Stromerfassungswiderstand 50a in der Stromerfassungsschaltung 50 erfaßt und wird über den A/D-Wandler 23 gelesen. Die Verarbeitungsroutine schreitet zu einem Schritt 402 fort, und eine aktuelle Anlegespannung Vp für den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 wird aus dem in Schritt 401 gelesenen Sensorstrom Ip berechnet und in dem RAM gespeichert. Die Verarbeitungsroutine schreitet zu einem Schritt 403 fort, und es wird auf der Grundlage des zum Zeitpunkt der Erfassung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gelesenen Sensorstroms Ip unterschieden, ob eine Kraftstoffabschaltung vorliegt oder nicht. Wenn die Unterscheidungsbedingung in Schritt 403 erfüllt ist und die Kraftstoffabschaltung vorliegt, schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt 404 fort. Es wird unterschieden, ob die in Schritt 402 in dem RAM gespeicherte Anlegespannung Vp niedriger ist als, wie beispielsweise durch die Spannungs-Strom-Kennlinie gemäß 26 gezeigt, die obere Grenzunterscheidungsspannung Vthh2, die vorab in dem ROM abgelegt wurde und die geringfügig höher festgelegt ist als der Anlegespannungsbereich entsprechend dem Sensorstrom in der Atmosphäre bzw. unter atmosphärischen Bedingungen (während der Kraftstoffabschaltung) oder nicht. Wenn die Unterscheidungsbedingung in Schritt 404 nicht erfüllt ist und die Anlegespannung Vp nicht niedriger ist als die obere Grenzunterscheidungsspannung Vthh2, wird die Anlegespannung Vp als abnormal erkannt. Die Verarbeitungsroutine schreitet zu einem Schritt 405 fort, und die vorab in dem ROM abgelegte obere Grenzspannung V3 wird als die Anlegespannung Vp in dem RAM gespeichert, um den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 zu schützen.
Demgegenüber schreitet dann, wenn die Unterscheidungsbedingung in Schritt 403 nicht erfüllt ist und keine Kraftstoffabschaltung vorliegt, die Verarbeitungsroutine zu einem Schritt 406 fort. Es wird unterschieden, ob die in Schritt 402 in dem RAM abgelegte Anlegespannung Vp niedriger ist als beispielsweise, wie durch die Spannungs-Strom-Charakteristiken gemäß 26 gezeigt, die obere Grenzunterscheidungsspannung Vthh1, die vorab in dem Rom abgelegt wurde und geringfügig höher festgelegt ist als der Anlegespannungsbereich entsprechend dem Sensorstrom-Luft/Kraftstoff-Verhältnis = 18, oder nicht. Wenn die Unterscheidungsbedingung in Schritt 406 nicht erfullt ist und die Anlegespannung Vp nicht niedriger ist als die obere Grenzunterscheidungsspannung Vthh1, wird die Anlegespannung Vp als abnormal erkannt, und die Verarbeitungsroutine schreitet zu einem Schritt 407 fort. Die vorab in dem ROM abgelegte obere Grenzspannung V1 wird als die Anlegespannung Vp in dem RAM gespeichert, um den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 zu schützen.
Andererseits schreitet dann, wenn die Unterscheidungsbedingung in Schritt 406 erfüllt ist und die Anlegespannung Vp niedriger ist als die obere Grenzunterscheidungsspannung Vthh1, die Verarbeitung zu einem Schritt 408 fort. Es wird unterschieden, ob die in Schritt 402 in dem RAM gespeicherte Anlegespannung höher ist als die untere Grenzunterscheidungsspannung Vth1, die vorab in dem ROM abgelegt wurde und die geringfügig niedriger festgelegt ist als beispielsweise, wie durch die Spannungs-Strom-Charakteristik gemäß 26 gezeigt, der Anlegespannungsbereich entsprechend dem Sensorstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses = 12 oder nicht. Wenn die Unterscheidungsbedingung in Schritt 408 nicht erfüllt ist und die Anlegespannung Vp nicht höher ist als die untere Grenzunterscheidungsspannung Vth1, wird die Anlegespannung Vp als abnormal erkannt, und die Verarbeitungsroutine schreitet zu einem Schritt 409 fort. Die vorab in dem ROM gespeicherte untere Grenzspannung V2 wird als eine Anlegespannung Vp in dem RAM gespeichert, um den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 zu schützen. Wenn die Unterscheidungsbedingung in dem Schritt 404 oder 408 nach der Verarbeitung des Schrittes 405, 407 oder 409 erfüllt ist und die Original-Anlegespannung Vp ein normaler Wert ist, schreitet die Verarbeitungsroutine zu einem Schritt 410 fort. Die in dem RAM gespeicherte Spannung Vp wird an das Sensorelement des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 30 angelegt, wodurch die Routine beendet wird.
Somit ändert der Mikrocomputer 20 den voreingestellten Vergleichswert in Übereinstimmung mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis. D. h., der voreingestellte Vergleichswert wird durch den Mikrocomputer 20 auf einen Vergleichswert geändert, der dem aktuellen Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Demzufolge ist es dann, wenn der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungsbereich breit ist, beispielsweise wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nahe dem der atmosphärischen Luft während einer Kraftstoffabschaltung festgelegt ist, deshalb, weil auch der Bereich der an das Sensorelement angelegten Spannung breit ist, erforderlich, den Vergleichswertbereich zu verbreitern. Es sind jedoch eine Vielzahl von Vergleichswerten voreingestellt und werden in Übereinstimmung mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis geändert und unterschieden, wodurch eine geeignete Spannung an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 angelegt wird. Da in dem Sensorelement kein zu großer Strom fließt, wird der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 vor einer Beschädigung geschützt.
Obwohl die vorstehenden Ausführungsbeispiele und Modifikationen auf den auf Sauerstoff ansprechenden Sensor angewandt wurden, können diese auch auf andere Arten von Gaskonzentrationssensoren angewandt werden, die auf Stickoxide (NOx), Kohlenwasserstoff (HC) oder Kohlenmonoxid (CO) ansprechen, solange eine Heizeinrichtung zur Aktivierung des Sensors verwendet wird. Darüber hinaus kann die Erfindung modifiziert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Wie somit vorstehend beschrieben, werden in einem System, bei dem ein Gaskonzentrationssensor wie beispielsweise ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 30 mit einer Heizeinrichtung 33 eingesetzt wird, in sowohl einem Ein-Zustand als auch in einem Aus-Zustand der Heizeinrichtung eine Spannung und ein Strom erfaßt und durch einen Mikrocomputer jeweils mit vorbestimmten Schwellenwerten verglichen. Auf der Grundlage einer Kombination der Vergleichsergebnisse werden das Vorliegen oder Fehlen einer Störung in dem System erfaßt und der Ort der Störung in dem System bestimmt (1 bis 17). Darüber hinaus oder alternativ wird die Spannung an dem Sensor 30 mit Schwellenwerten verglichen, um zu ermitteln, ob die Spannung außerhalb eines normalen Bereichs liegt. Die Spannung kann die tatsächlich erfaßte Spannung oder die berechnete Spannung sein. Falls die Spannung außerhalb des normalen Bereichs liegt, wird die Spannung für den Sensor 30 auf Null reduziert oder auf einen vorbestimmten Grenzwert beschränkt (18 bis 26).

Claims

Vorrichtung zum Erfassen einer Störung in einem für einen Gaskonzentrationssensor (30) verwendeten Heizeinrichtungs-Steuersystem, wobei das Heizeinrichtungs-Steuersystem eine an dem Gassensor angebrachte Heizeinrichtung (33) und eine Heizeinrichtungs-Steuereinrichtung (20, 25) zum Ein- und Ausschalten von der Heizeinrichtung zugeführter elektrischer Leistung mit einem vorbestimmten Steuerschaltverhältnis aufweist, mit: einer Spannungserfassungseinrichtung (28), die parallel mit der Heizeinrichtung verschaltet ist zum Erfassen einer Spannung an der Heizeinrichtung in einem Ein-Zustand und in einem Aus-Zustand der elektrischen Leistung; einer Stromerfassungseinrichtung (29), die seriell mit der Heizeinrichtung verschaltet ist zum Erfassen eines in dem Ein-Zustand und in dem Aus-Zustand der elektrischen Leistung in der Heizeinrichtung fließenden elektrischen Stroms; und einer Störungsunterscheidungseinrichtung (20, 201 bis 221) zum Vergleichen von vier Werten der erfassten Spannung und des erfassten Stroms in dem Ein-Zustand der elektrischen Leistung und der erfassten Spannung und des erfassten Stroms in dem Aus-Zustand der elektrischen Leistung mit jeweils vorbestimmten Schwellenwerten, und zum Unterscheiden zwischen dem Vorliegen oder Fehlen einer Störung, in Übereinstimmung mit Vergleichsergebnissen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein-Zustand und der Aus-Zustand der elektrischen Leistung einem Einschalten und einem Ausschalten der bei der vorbestimmten Einschaltdauer zugeführten elektrischen Leistung entspricht, und die Störungsunterscheidungseinrichtung (20, 201 bis 221) weiterhin eine Position der Störung in Übereinstimmung mit Kombinationen von vier Vergleichsergebnissen spezifiziert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Störungsunterscheidungseinrichtung (20, 201 bis 221) wenigstens eine von Störungen aufgrund des Öffnens eines elektrischen Pfads auf einer Leistungsquellenseite der Heizeinrichtung und eines einen masseseitigen elektrischen Pfad und die Heizeinrichtung verbindenden elektrischen Pfads bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Störungsunterscheidungseinrichtung (20, 201 bis 221) eine Störung eines die Heizeinrichtung und die Spannungserfassungseinrichtung verbindenden elektrischen Pfads bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtungs-Steuereinrichtung (20, 25) eine Halbleiterschalteinrichtung (26) aufweist zum Verbinden und Trennen eines elektrischen Pfads zwischen der Heizeinrichtung und einer Masseseite durch ein Schaltsignal der Heizeinrichtungs-Steuereinrichtung; und die Störungsunterscheidungseinrichtung (20, 201 bis 221) eine Störung aufgrund eines Kurzschlusses eines elektrischen Pfads auf der Masseseite der Heizeinrichtung bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtungs-Steuereinrichtung (20, 25) eine Halbleiterschalteinrichtung (41) aufweist zum Verbinden und Trennen eines die Leistungsquelle, die Heizeinrichtung und eine Masse verbindenden elektrischen Pfads durch ein Schaltsignal der Heizeinrichtungs-Steuereinrichtung; und die Störungsunterscheidungseinrichtung (20, 201 bis 221) eine Störung erfasst, die das Ein- und Ausschalten der Halbleiterschalteinrichtung sperrt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskonzentrationssensor (30) ein auf Sauerstoff ansprechender Sensor ist und in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines der Brennkraftmaschine zugeführten Gemischs zu erfassen; die Heizeinrichtungs-Steuereinrichtung (20, 25) eine Einrichtung zum vollständigen Einschalten (105) aufweist zum Einstellen des Schaltverhältnisses der elektrischen Leistung für die Heizeinrichtung auf 100% zu Beginn des Einschaltzustands der Heizeinrichtung bei Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine; die Heizeinrichtungs-Steuereinrichtung (20, 25) eine Anfangswert-Erfassungseinrichtung (120) aufweist zum Erfassen einer Spannung an der Heizeinrichtung und eines Stromwerts der Heizeinrichtung vor dem Beginnen des Einschaltzustands der Heizeinrichtung durch die Einrichtung zum vollständigen Einschalten, und sodann Erfassen der Spannung an der Heizeinrichtung und des Stromwerts nach dem Beginnen des Einschaltzustands der Heizeinrichtung; und die Störungsunterscheidungseinrichtung (20, 201 bis 221) eine Störung in Übereinstimmung mit den durch die Anfangswert-Erfassungseinrichtung erfassten Spannungen und Strömen unterscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtungs-Steuereinrichtung (20, 25) eine Einstelleinrichtung (106) aufweist zum Einstellen eines Steuerschaltverhältnisses derart, dass der Ein-Zustand der Heizeinrichtung für eine kleinste Zeitdauer, in der die Spannung an der Heizeinrichtung und der Stromwert erfasst werden können, unterbrochen wird, wenn das Auftreten der Störung in Übereinstimmung mit den durch die Anfangswert-Erfassungseinrichtung erfassten Erfassungswerten der Spannungen und der Ströme unterschieden wird; und die Störungsunterscheidungseinrichtung (20, 201 bis 221) eine Endeinrichtung (216 bis 221) zum endgültigen Ermitteln des Auftretens der Störung aufweist, wenn der Ein-Zustand der Heizeinrichtung mit dem eingestellten Steuerschaltverhältnis gesteuert wird und das Auftreten der Störung für eine vorbestimmte Zeitdauer kontinuierlich unterschieden wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtungs-Steuereinrichtung (20, 25) eine Begrenzereinrichtung (112) aufweist zum Begrenzen des Schaltverhältnisses auf einen vorbestimmten unteren Grenzschutzwert oder einen oberen Grenzschutzwert.