DE19861385B4 - Verfahren zur Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuerung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft/Kraftstoff-Gemischs, mit den Schritten:
Erfassen (26) eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der einen Strom erzeugt, welcher sich mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs ändert;
Ermitteln (50, 112), ob sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor in einem semi-aktiven Zustand befindet, in Übereinstimmung mit einer Änderung im Strom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, wobei der semi-aktive Zustand zwischen einem inaktiven Zustand und einem aktiven Zustand auftritt; und
Freigeben (50, 204 bis 226) einer Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs durch den Strom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors in Antwort auf die Ermittlung des semi-aktiven Zustands.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung für eine Brennkraftmaschine, das ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Luft/Kraftstoff-Gemischs auf der Grundlage einer Abweichung eines durch einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor ausgegebenen Stroms rückgekoppelt auf ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis steuert.
  • Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen bekannt zur Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungssteuerung zum Ausführen einer rückgekoppelten Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage des Ausgangssignals eines Sauerstoffsensors (O2-Sensor), der ein stufenförmiges Spannungssignal in Abhängigkeit davon erzeugt, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis anreicherungsseitig oder abmagerungsseitig des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses liegt. Bei einer einen Sauerstoffsensor verwendenden Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung wird mit der Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses begonnen, wenn der Sauerstoffsensor beginnt, ein Spannungssignal abzugeben. Im Zuge der in den vergangenen Jahren in Kraft getretenen Abgasvorschriften wird andererseits anstelle des Sauerstoffsensors ein anderer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor wie beispielsweise ein linearer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor in Strombegrenzungsbausart, der in der Lage ist, ein Stromsignal linear aus zugeben, zur rückgekoppelten Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verwendet (JP-A 8-201334) Dieser lineare Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor gibt in Antwort auf eine an den Sensor angelegte Spannung einen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsentierenden Strom aus. Im Fall des linearen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors kann eine Rückkopplungsverstärkung bzw. ein Rückkopplungsgewinn der Rückkopplungssteuerung auf einem höheren Niveau festgelegt werden.
  • Ein solcher linearer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor beginnt mit der Ausgabe des Stroms bereits vor dem Erreichen einer Aktivierungstemperatur. Vor dem Erreichen der Aktivierungstemperatur wird jedoch der ausgegebene Strom, der das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsentiert, kleiner als ein Strom, der aus zugeben ist, nachdem die Aktivierungstemperatur erreicht wurde, oder wird die Antwortcharakteristik bzw. -kennlinie des Sensors langsam. Falls mit der die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses begonnen wird, solange sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor noch vor der Aktivierung befindet, wird die Rückkopplungssteuerung mit verschoben bleibender Korrelation zwischen dem durch den Sensor ausgegebenen Strom und dem tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis ausgeführt. Dies führt zu verschlechterten Betriebs- und Fahreigenschaften. Darüber hinaus wird dann, wenn mit der Rückkopplungssteuerung aufgrund des Umstands, dass sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor in einem kalten Zustand (in einem inaktiven Zustand) befindet, später begonnen wird, die Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in den Bereich stärkster Reinigungswirkung eines Katalysators verzögert.
  • Es ist daher wünschenswert, mit der Rückkopplungssteuerung zu einem früheren Zeitpunkt zu beginnen.
  • Ferner betrifft die Druckschrift DE 34 38 682 A1 ein Brennstoffgemisch-Steuersystem, bei dem ein Sauerstoffsensor in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. An den Sauerstoffsensor werden abwechselnd hohe und niedrige Spannungswerte angelegt, so dass verschiedene Ströme (Differenzströme) durch den Sauerstoffsensor und in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gebildet werden. Die Differenzströme werden mit einem vorbestimmten Wert verglichen. Das Verhältnis einer Mischung aus Luft und Brennstoff, das der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wird als eine Funktion des erzeugten Stroms durch diesen Sensor in Abhängigkeit von der hohen und niedrigen angelegten Spannung gesteuert, wenn die Differenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist. Die Steuerung des Mischungsverhältnisses erfolgt mittels eines offenen Regelkreises, wenn die Differenz größer als der vorbestimmte Wert ist. Während der Steuerung im offenen Regelkreis wird überwiegend ein fettes Gemisch zugeführt.
  • Des weiteren offenbart die Druckschrift DE 196 12 387 A1 eine Sauerstoffkonzentration-Erfassungsvorrichtung, bei der ein Sauerstoffsensor und eine zum Heizen des Sauerstoffsensors erforderliche Heizeinrichtung in der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Der mit begrenztem Strom arbeitende Sauerstoffsensor weist ein Sauerstoffkonzentrations-Erfassungselement auf, das einen Grenzstrom proportional zur Sauerstoffkonzentration ausgibt. Eine Verarbeitungseinrichtung dient einerseits zur Steuerung der der Heizeinrichtung zuzuführenden elektrischen Leitung als auch zum Auswerten des vom Sauerstoffsensor ausgegebenen Stroms. Ist der Sauerstoffsensor aktiviert, dann erfolgt eine Berechnung eines Elementwiderstands auf der Grundlage einer an den Sauerstoffsensor angelegten Spannung und des durch den Sauerstoffsensor fließenden erfassten Stroms. Die Anordnung ermöglicht eine Diagnose des Sauerstoffsensors entsprechend den verfügbaren Werten von Strom und Spannung. Insbesondere kann eine Diagnose durchgeführt werden, wenn der Elementwiderstand innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Hieraus kann ermittelt werden, ob der Zustand des Sauerstoffsensors abnormal ist, wobei Abnormalitäten bei hohen und niedrigen Temperaturen auftreten können. Ferner kann auch die Diagnose des Sauerstoffsensors in Verbindung mit einer Änderung der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge durchgeführt werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung derart auszugestalten, daß es möglich ist, eine Rückkopplungssteuerung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei einem noch nicht ausreichend aktivierten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zu beschleunigen.
  • Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft/Kraftstoff-Gemischs, gekennzeichnet durch die Schritte: Erfassen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der einen Strom erzeugt, welcher sich mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs ändert; Ermitteln, ob sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor in einem semi-aktiven Zustand befindet, in Übereinstimmung mit einer Änderung im Strom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, wobei der semi-aktive Zustand zwischen einem inaktiven Zustand und einem aktiven Zustand auftritt; und Freigeben einer Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs durch den Strom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors in Antwort auf die Ermittlung des semi-aktiven Zustands.
  • Alternativ wird die vorstehend genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft/Kraftstoff-Gemischs, gekennzeichnet durch die Schritte: Erfassen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der einen sich mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändernden Strom erzeugt; Ermitteln, ob ein Toleranzlernen mit dem sich in dem inaktiven Zustand befindenden Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor möglich ist; Lernen der Toleranz, wenn der Ermittlungsschritt anzeigt, daß der Lernvorgang möglich ist; Korrigieren des Stroms des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors um die gelernte Toleranz; und Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs durch den korrigierten Strom.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • In Übereinstimmung mit der Erfindung ermittelt somit dann, wenn sich ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nicht in einem aktivierten Zustand befindet und sich ein tatsächliches Luft/Kraftstoff-Verhältnis von einem durch eine Stromausgabe des Sensors in dem Zustand vor der Aktivierung repräsentierten Luft/Kraftstoff-Verhältnis unterscheidet, die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung, ob sich die Stromausgabe des Sensors von einem Wert in einem anfänglichen Zustand um wenigstens einen vorbestimmten Änderungsbetrag geändert hat.
  • Falls das Ergebnis der Ermittlung anzeigt, daß sich die Stromausgabe des Sensors von einem Wert in einem anfänglichen Zustand ausgehend um wenigstens den vorbestimmten Änderungsbetrag geändert hat, wird mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses begonnen.
  • Der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor gibt in einem kalten Zustand vor der Aktivierung auch dann, wenn eine Spannung an den Sensor angelegt wird, keinen Strom aus, d.h. gibt einen Strom von 0 A aus. Die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses kann in einem solchen Zustand nicht dargestellt werden. In diesem Fall beginnt, falls eine während des Kaltstarts der Brennkraftmaschine zugeführte erhöhte Kraftstoffmenge in einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der fetten bzw. angereicherten Seite, auf der sich das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis von einem durch die Stromausgabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors in dem Zustand vor der Aktivierung des Sensors repräsentierten Luft/Kraftstoff-Verhältnis unterscheidet, resultiert, sich die Stromausgabe des Sensors die Aktivierung des Sensors begleitend zu ändern. Infolgedessen kann durch Heranziehen der Änderung des Sensorausgangsstroms als Parameter zum Beginnen der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses die Steuerung ohne die Notwendigkeit des Wartens auf die vollständige Aktivierung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors zu einer geeigneten Zeit begonnen werden. D.h., die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses kann zu der Zeit, zu der die Brennkraftmaschine in Gang gesetzt wird und sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor noch in einem kalten Zustand befindet, beschleunigt werden, wodurch eine Verbesserung der Betriebs- und Fahreigenschaften möglich wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines ebvorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein vereinfachtes Diagramm, das eine Brennkraftmaschine zeigt, bei der eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel eingesetzt wird;
  • 2 ein Spannung/Strom-Kennliniendiagramm, das Ausgangscharakteristiken eines in dem Ausführungsbeispiel verwendeten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors zeigt;
  • 3 ein Schaltungsdiagramm, das eine elektrische Schaltungsanordnung einer in dem Ausführungsbeispiel verwendeten Sensoransteuerschaltung zeigt;
  • 4 ein Ablaufdiagramm, das eine Routine zum Ermitteln des Aktivierungszustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors zeigt;
  • 5 ein Ablaufdiagramm, das eine Routine zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung zeigt;
  • 6 ein Ablaufdiagramm, das einen Teil einer Routine zum Festlegen des Werts eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF zeigt;
  • 7 ein Ablaufdiagramm, das einen anderen Teil der in 6 gezeigten Routine zum Festlegen des Werts des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient FAF zeigt;
  • 8 ein Diagramm, das Signalverläufe einer an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor angelegten Spannung und eines zum Erfassen einer Elementimpedanz des Sensors erzeugten Ausgangsstroms zeigt;
  • 9 ein Diagramm, das eine Tabelle zeigt, die eine zulässige Rückkopplungssteuerung-Beginnzone repräsentiert, zum Ermitteln eines Kriteriums für den Absolutwert eines Unterschieds zwischen einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem λ-Umwandlungswert des ausgegebenen Stroms in Übereinstimmung mit einem Wert eines Genauigkeitsparameters;
  • 10 ein Diagramm, das eine Tabelle zeigt, die zum Festlegen von FAF-Schutzwerten für die Elementimpedanz des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors verwendet werden;
  • 11 ein Diagramm, das eine Tabelle zeigt, die zum Umwandeln eines ausgegebenen Stroms in ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ verwendet wird;
  • 12 ein Zeitverlaufsdiagramm, das Änderungen verschiedener Parameter für die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses während der Zeitdauer eines Übergangs von einem inaktiven Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors in einen aktiven Zustand desselben zeigt;
  • 13 ein Ablaufdiagramm, das einen Teil einer Schaltungstoleranz-Lernroutine zum Lernen der Toleranz einer Ausgangsstromschaltung zeigt;
  • 14 ein Ablaufdiagramm, das einen anderen Teil der in 13 gezeigten Routine zum Lernen der Schaltungstoleranz zeigt;
  • 15 ein Ablaufdiagramm, das eine Ausgangsstrom-Glättungsroutine zeigt;
  • 16 ein Ablaufdiagramm, das eine Analog/Digital-Umwandlungsroutine zeigt; und
  • 17 ein Zeitverlaufsdiagramm, das einen Schaltungstoleranz-Lernvorgang zeigt.
  • Gemäß 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 nach dem Vierzylinder-Viertakt-Otto-Prinzip aufgebaut. Bei dieser Brennkraftmaschine 1 strömt von einer stromaufwärtigen Seite kommende Ansaugluft durch einen Luftfilter 2, eine Ansaugleitung 3, eine Drosselklappe 4, einen Druckausgleichbehälter 5 und Ansaugkrümmer 6 und wird in den Ansaugkrümmern 6 mit Kraftstoff, der aus Kraftstoffeinspritzventilen 7 jedes Zylinders der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt wird, vermischt. Sodann wird das die Luft und den Kraftstoff enthaltende Gasgemisch jedem Zylinder zugeführt.
  • Eine von einer Zündschaltung (IG) 9 bereitgestellte Hochspannung wird durch einen Verteiler 10 verteilt und derart an eine an jedem Zylinder der Brennkraftmaschine 1 angeordnete Zündkerze 8 angelegt, daß die Zündkerze 8 das Gasgemisch in jedem Zylinder zündet. Nach der Verbrennung wird Abgas aus den Zylindern über einen Auslaßkrümmer 11 und eine Auslaßleitung 12 in die Atmosphäre ausgestoßen. Bevor das Gas in die Atmosphäre ausgestoßen wird, werden durch einen Dreiwege-Katalysator (CC) 13, der in der Auslaßleitung 12 angeordnet ist, giftige Komponenten und Schadstoffe wie beispielsweise CO, HC und NOx aus dem Abgas entfernt.
  • In der Ansaugleitung 3 ist ein Ansaugluft-Temperatursensor 21 zum Erfassen einer Ansaugtemperatur Tam, d.h. der Temperatur der Ansaugluft, bereitgestellt. Ferner ist an der Ansaugleitung 3 ein Ansaugdrucksensor 22 zum Erfassen eines Ansaugdrucks PM, d.h. dem Druck im Innern der Ansaugleitung 3 stromab der Drosselklappe 4, installiert. Darüber hinaus ist die Drosselklappe 4 mit einem Drosselklappensensor 23 zum Erfassen eines Drosselklappen-Öffnungswinkel TH, d.h. dem Öffnungswinkel der Drosselklappe 4, versehen. Der Drosselklappensensor 23 gibt ein Analogsignal aus, das den Drosselklappen-Öffnungswinkel TH repräsentiert. Der Drosselklappensensor 23 umfaßt in sich einen Leerlaufschalter zum Ausgeben eines Erfassungssignals, welches anzeigt, daß die Drosselklappe 4 vollständig geschlossen ist.
  • Ein Kühlwassertemperatursensor 24 zum Erfassen einer Kühlwassertemperatur Thw, d.h. der Temperatur des durch die Brennkraftmaschine 1 zirkulierenden Kühlwassers, ist ferner auf dem Zylinderblock der Brennkraftmaschine 1 angeordnet. Der Verteiler 10 ist mit einem Drehzahlsensor 25 zum Erfassen der Motordrehzahl Ne, d.h. der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1, versehen. Der Drehzahlsensor gibt 24 Impulse für jeweils zwei Umdrehungen der Brennkraftmaschine 1 aus, d.h. 24 Impulse für jeweils 720° Kurbelwellenwinkel, in gleichen Winkelabständen.
  • Darüber hinaus ist ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor bzw. A/F-Sensor 26, der durch einen nach dem Strombegrenzungsprinzip arbeitenden linearen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor implementiert ist, stromauf des in der Auslaßleitung 12 bereitgestellten Dreiwege-Katalysators 13 installiert. Der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 gibt ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Signal λ aus, welches über einen weiten Bereich linear und proportional zu der Konzentration von in dem aus der Brennkraftmaschine 1 ausgestoßenen Gas enthaltenem Sauerstoff oder Kohlendioxid ist. Andererseits ist stromab des Dreiwege-Katalysators 13 ein Sauerstoffsensor bzw. O2-Sensor 27 bereitgestellt. Der stromabseitige Sauerstoffsensor 27 gibt ein Spannungssignal VOX2 aus, welches anzeigt, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis angereicherungsseitig oder abmagerungsseitig des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das einem λ-Wert von 1 entspricht (Luft/Kraftstoff-Verhältnis = 14,7), liegt.
  • Der lineare Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 ist gut bekannt und weist eine feste Elektrolytschicht auf, die als Sauerstoffkonzentration-Erfassungselement dient, mit einem Querschnitt, der dem einer Tasse ähnelt. Eine abgasseitige Elektrodenschicht und eine atmosphärenseitige Elektrodenschicht sind jeweils fest an der außenliegenden Oberfläche und der innenliegenden Oberfläche der tassenähnlichen Form der festen Elektrolytschicht angebracht. An der äußeren Oberfläche der abgasseitigen Elektrodenschicht ist ferner eine diffundierte Widerstandsschicht bereitgestellt. Eine Heizeinrichtung 33 ist in der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht untergebracht, deren Querschnitt ebenfalls dem einer Tasse ähnelt. Durch die Heizeinrichtung 33 erzeugte thermische Energie erwärmt die atmosphärenseitige Elektrodenschicht, die feste Elektrolytschicht und die abgasseitige Elektrodenschicht, die den Hauptkörper des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 bilden. Die Heizeinrichtung 33 besitzt eine Wärmeerzeugungsleistung, die groß genug ist, um den Hauptkörper des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 in einen aktiven Zustand zu versetzen. Während der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in der Lage ist, die Konzentration von Sauerstoff in Übereinstimmung mit einer linearen Kennlinie desselben zu erfassen, ist es erforderlich, die Temperatur des Luft/Kraft stoff-Verhältnis-Sensors 26 auf einen Wert gleich oder höher als 600°C anzuheben, um den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in einen aktiven Zustand zu versetzen. Dessen aktiver Temperaturbereich ist schmal. Infolgedessen ist es unmöglich, den Betrieb des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 nur auf der Grundlage der von aus der Brennkraftmaschine 1 ausgestoßenem Gas abgegebenen Wärme zu steuern. Eine noch zu beschreibende elektronische Steuereinheit 40 wird zum Steuern des Betriebs der Heizeinrichtung 33 zum Erwärmen des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 und Halten des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 auf einer vorbestimmten Aktivtemperatur sowie zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung und des Zündzeitpunkts verwendet.
  • Wie durch die Spannung/Strom-Kennlinie gemäß 2 gezeigt, gibt dann, wenn der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 bei einer Temperatur T gleich T1 in einen aktiven Zustand versetzt wird, der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 einen stabilen Strom in Übereinstimmung mit einer durch eine ausgezogene Linie dargestellten Kennlinie L1 aus. Ein gerades Liniensegment der Kennlinie L1 parallel zu einer Spannungsachse V repräsentiert den Grenzstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26. Die Stärke des Grenzstroms ändert sich in Übereinstimmung damit, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Abmagerungsseite oder auf der Anreicherungsseite liegt. Im einzelnen ist der Grenzstrom um so größer, je weiter das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Abmagerungsseite liegt. D.h., der Grenzstrom ist um so kleiner, je weiter das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Anreicherungsseite liegt.
  • Eine Zone in der Spannung/Strom-Kennlinie, in der die Spannung kleiner ist als das gerade Liniensegment parallel zu der Spannungsachse V, ist eine Zone, in der ein Elementwiderstand dominiert. Der Gradient der Kennlinie L1 in der widerstanddominierten Zone ist durch den inneren Widerstand der festen Elektrolytschicht des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 bestimmt (Elementwiderstand Zdc). Der Elementwiderstand Zdc ändert sich eine Temperaturänderung begleitend. Im einzelnen nimmt mit abnehmender Temperatur der Einrichtung der Wert von Zdc zu, wodurch der Gradient bzw. die Steigung der Kennlinie L1 verkleinert wird. D.h., wenn die Temperatur T der Einrichtung von T1 auf eine niedrigere Temperatur T2 abnimmt, wird die Spannung/Strom-Kennlinie durch eine durch eine durchbrochene Linie in der Figur gezeigte Kennlinie L2 bestimmt. Weitgehend ähnlich zu der Kennlinie L1 repräsentiert ein gerades Liniensegment der Kennlinie L2 parallel zu der Spannungsachse V den Grenzstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 bei der Temperatur T2. Wie in der Figur gezeigt, fällt der Grenzstrom bei T2 nahezu mit dem durch die Kennlinie L1 für die Temperatur T1 bestimmten Grenzstrom zusammen.
  • Mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit einem Wert auf der Abmagerungsseite und mit dem auf eine durch die Kennlinie L1 repräsentierte Temperatur T1 eingestellten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 bewirkt das Anlegen einer positiven Spannung Vpos an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26, daß der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 einen Strom Ipos wie durch einen Punkt Pa in 2 angegeben erzeugt. Falls eine negative Spannung Vneg an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 angelegt wird, erzeugt der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 einen negativen Strom Ineg, der unabhängig von der Sauerstoffkonzentration nur proportional zu der Temperatur ist, wie durch einen Punkt Pb in 2 angegeben.
  • Die elektronische Steuereinheit 40 zum Steuern des Betriebs der in 1 gezeigten Brennkraftmaschine 1 umfaßt zwei Hauptkomponenten. Eine hiervon ist ein Mikrocomputer 50, der in der Hauptsache die Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder und die Funkenzündung des Gasgemischs in den Zylindern steuert. Die andere ist eine Sensoransteuerschaltung 60 zum Steuern eines Betriebsablaufs zum Ansteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26. Der Mikrocomputer 50 umfaßt Logikverarbeitungsschaltungen einschließlich Hauptkomponenten wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit oder CPU 51, einen Festspeicher oder ROM 52, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff oder RAM 53 und eine Sicherungs-RAM-Einheit 54. Der Mikrocomputer 50 empfängt Erfassungssignale von einer Vielzahl von Sensoren, wie beispielsweise die Ansauglufttemperatur Tam, den Ansaugluftdruck PM, den Drosselklappen-Öffnungswinkel TH, die Kühlwassertemperatur Thw, die Motordrehzahl Ne, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ und die Sauerstoffkonzentration VOX2. Diese Eingangswerte werden zum Berechnen und Festlegen von Steuersignalen, beispielsweise von eine Kraftstoffeinspritzmenge TAU und einen Zündzeitpunkt Ig repräsentierenden Steuersignalen, herangezogen. Die Steuersignale werden dann an Komponenten wie beispielsweise das Kraftstoffeinspritzventil 7 und die Zündschaltung 9 ausgegeben. Die elektronische Steuereinheit 40 ist mit einer Batterie verbunden, die als Hauptleistungsversorgung dient.
  • Wie in 3 gezeigt, umfaßt die Sensoransteuerschaltung 60 eine Bias- oder Vorspannungs-Steuerschaltung 62, die durch den Mikrocomputer (MC) 50 gesteuert wird, zusätzlich zu einem Analog/Digital-Wandler bzw. A/D-Wandler 63 und einem Digital/Analog-Wandler bzw. D/A-Wandler 64, die beide als Schnittstelle zwischen dem Mikrocomputer 50 und der Vorspannungs-Steuerschaltung 62 dienen. Der Mikrocomputer 50 (die in dem Mikrocomputer 50 eingesetzte CPU 51) gibt über den Digital/Analog-Wandler 64 ein Vorspannungs-Befehlssignal Vr zum Erfassen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem halb- bzw. semi-aktiven Zustand und in einem aktiven Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 an die Vorspannungs-Steuerschaltung 62 aus. Der Digital/Analog-Wandler 64 wandelt das Vorspannungs-Befehlssignal Vr in ein analoges Spannungssignal Vc um und gibt das Signal Vc an die Vorspannungs-Steuerschaltung 62 aus. Die Vorspannungs-Steuerschaltung 62 umfaßt Hauptkomponenten einschließlich einer Referenzspannungsschaltung 65, einer ersten Spannungsversorgungsschaltung 66, einer zweiten Spannungsversorgungsschaltung 67 und einer Stromerfassungsschaltung 68.
  • Die Referenzspannungsschaltung 65 umfaßt Widerstände 65a und 65b zum Erzeugen einer festen Referenzspannung Va. Die erste Spannungsversorgungsschaltung 66 ist durch eine Spannungsfolgerschaltung zum Zuführen einer Spannung mit einem Pegel gleich dem der Referenzspannung Va zu einem mit einer Seite des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 verbundenen Ausgangsanschluß 69, d.h. einem Anschluß, der mit der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht verbunden ist, implementiert. Im einzelnen umfaßt die erste Spannungsversorgungsschaltung 66 einen Operationsverstärker 66a, einen Widerstand 66b, einen NPN-Transistor 66c, einen PNP-Transistor 66d und einen Stromerfassungswiderstand 68a der Stromerfassungsschaltung 68. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 66a ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 65a und 65b verbunden, während der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 66a mit dem Ausgangsanschluß 69 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 66a ist mit einem Ende des Widerstands 66b verbunden. Das andere Ende des Widerstands 66b ist mit den Basen der NPN- und PNP-Transistoren 66c und 66d verbunden. Der Kollektor des NPN-Transistors 66c ist mit einer Konstant spannungsversorgung Vcc verbunden, und der Emitter des NPN-Transistors 66c ist mit dem Emitter des PNP-Transistors 66d verbunden. Der Kollektor des PNP-Transistors 66d ist mit der Masse verbunden. Die Emitter der NPN- und PNP-Transistoren 66c und 66d sind mit einem Ende des Stromerfassungswiderstands 68a verbunden, und das andere Ende des Stromerfassungswiderstands 68a ist mit dem Ausgangsanschluß 69 verbunden.
  • Weitgehend ähnlich zu der ersten Spannungsversorgungsschaltung ist die zweite Spannungsversorgungsschaltung 67 durch eine Spannungsfolgerschaltung zum Zuführen einer Spannung mit einem Pegel gleich dem des durch den Digital/Analog-Wandler 64 ausgegebenen Spannungssignals Vc zu einem mit der anderen Seite des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 verbundenen Ausgangsanschluß 70, d.h. einem Anschluß, der mit der abgasseitigen Elektrodenschicht verbunden ist, implementiert. Im einzelnen umfaßt die zweite Spannungsversorgungsschaltung 67 einen Operationsverstärker 67a, einen Widerstand 67b, einen NPN-Transistor 67c, einen PNP-Transistor 67d und einen Widerstand 67e. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 67a ist mit dem Ausgangsanschluß des Digital/Analog-Wandlers 64 verbunden, während der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 67a mit dem Ausgangsanschluß 70 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 67a ist mit einem Ende des Widerstands 67b verbunden. Das andere Ende des Widerstands 67b ist mit den Basen der NPN- und PNP-Transistoren 67c und 67d verbunden. Der Kollektor des NPN-Transistors 67c ist mit der Konstantspannungsversorgung Vcc verbunden, und der Emitter des NPN-Transistors 67c ist mit dem Emitter des PNP-Transistors 67d verbunden. Der Kollektor des PNP-Transistors 67d ist mit der Masse verbunden. Die Emitter der NPN- und PNP-Transisto ren 67c und 67d sind mit einem Ende des Widerstands 67e verbunden, und das andere Ende des Widerstands 67e ist mit dem Ausgangsanschluß 70 verbunden.
  • In dieser Schaltungskonfiguration wird die feste Referenzspannung Va ständig dem mit der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 verbundenen Ausgangsanschluß 69 zugeführt, während die durch den Digital/Analog-Wandler 64 ausgegebene variable Spannung Vc dem mit der abgasseitigen Elektrodenschicht des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 verbundenen Ausgangsanschluß 70 zugeführt wird. Falls die Spannung Vc kleiner ist als die Referenzspannung Va (Vc < Va), wird eine positive Vorspannung an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 angelegt. Falls die Spannung Vc größer ist als die Referenzspannung Va (Vc > Va), wird andererseits eine negative Vorspannung an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 angelegt. Der Grenzstrom (Ausgangsstrom), der als Folge des Anlegens der Spannung an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 fließt, wird als elektrischer Potentialunterschied zwischen den beiden Enden des Stromerfassungswiderstands 68a erfaßt, der über den Analog/Digital-Wandler 63 dem Mikroprozessor 50 zugeführt wird.
  • Die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung, insbesondere der Mikrocomputer 50 (die CPU 51), ist derart programmiert, daß der nachstehende Steuerungsablauf ausgeführt wird.
  • Die CPU 51 führt eine Routine gemäß 4 aus zum Ermitteln des Aktivierungszustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 in vorbestimmten Intervallen nach der Triggerung durch eine Unterbrechung durch einen Zeitgeber. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zeitdauer der Interval le auf 128 ms festgelegt. In dieser Routine werden ein Semiaktiv-Zustandsflag XF1 und ein Aktiv-Zustandsflag XF2 als Flags zum Anzeigen des Aktivierungszustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 verwendet. Im einzelnen zeigt ein in dem Semiaktiv-Zustandsflag XF1 gesetzter Wert '0' an, daß sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in einem inaktiven Zustand befindet, während ein in dem Semiaktiv-Zustandsflag XF1 gesetzter Wert '1' anzeigt, daß sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in einem semi-aktiven Zustand befindet. Andererseits zeigt ein in dem Aktiv-Zustandsflag XF2 gesetzter Wert '0' an, daß sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in einem inaktiven oder semiaktiven Zustand befindet, während ein in dem Aktiv-Zustandsflag XF2 gesetzter Wert '1' anzeigt, daß sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in einem aktiven Zustand befindet. Das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 und das Aktiv-Zustandsflag XF2 werden auf "0" initialisiert, wenn ein Zündschalter (IG-Schalter) eingeschaltet wird.
  • Wie in 4 gezeigt, beginnt die Aktivierungszustand-Ermittlungsroutine mit einem Schritt 101, in dem die CPU 51 ermittelt, ob eine Abnormalität in dem Sensorsystem aufgetreten ist oder nicht. Die Ermittlung erfolgt durch Ermitteln, ob eine Ausfallerscheinung wie beispielsweise eine durchtrennte Leitung oder ein Kurzschluß erfaßt worden ist, oder durch Abfragen eines Sensorausfallcodes. Ein Beispiel für den Sensorausfallcode ist ein noch zu beschreibendes Sensor-Abnormalitätsflag XFAIL. Ein in dem Sensor-Abnormalitätsflag XFAIL gesetzter Wert '1' zeigt an, daß eine Sensor-Abnormalität erfaßt wurde. Falls die Ermittlung zu dem Ergebnis führt, daß in dem Sensorsystem keine Abnormalität erfaßt worden ist, schreitet die durch die CPU 51 ausgeführte Routine zu einem Schritt 102 fort.
  • In Schritt 102 ermittelt die CPU 51, ob die Elementimpedanz Zdc gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Kriteriumswert, der zum Ermitteln des Aktivierungszustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 verwendet wird, ist oder nicht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Kriteriumswert auf etwa 250 Ω festgelegt. Die Elementimpedanz Zdc wird wie folgt ermittelt. Die an den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 angelegte Spannung wird vorübergehend in die positive und die negative Richtung geändert, wie in 8 gezeigt. Die positive oder negative Spannungsänderung ΔV führt zu einer Stromänderung ΔI. Die Elementimpedanz Zdc wird als Verhältnis der Spannungsänderung ΔV zu der Stromänderung ΔI berechnet (Zdc = ΔV/ΔI). Dieses Verfahren zum Ermitteln der Elementimpedanz Zdc ist jedoch nicht mehr als ein Beispiel. Die Elementimpedanz Zdc kann durch Verwenden der Änderungen in Spannung und Strom in beiden Richtungen oder durch Erfassen eines negativen Ausgangsstroms Ineg, der als Folge des Anlegens einer negativen Spannung Vneg fließt (Zdc = Vneg/Ineg), ermittelt werden.
  • Eine NEIN-Entscheidung in Schritt 102, d.h. eine Elementimpedanz Zdc größer als 250 Ω (Zdc > 250 Ω), zeigt an, daß die Temperatur des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 noch niedrig ist. In diesem Fall schreitet die Routine zu einem Schritt 103 fort, in dem die CPU 51 ermittelt, ob das Aktiv-Zustandsflag XF2 '0' ist oder nicht. Ein in dem Aktiv-Zustandsflag XF2 gesetzter Wert '0' zeigt an, daß die Temperatur der Einrichtung, d.h. die Temperatur des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26, niedrig ist, wie es beispielsweise dann, wenn die Brennkraftmaschine 1 bei niedriger Temperatur in Gang gesetzt wird, beobachtet wird. In diesem Fall schreitet die Routine zu einem Schritt 105 fort, in dem die CPU 51 das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 auf '0' setzt, und dann zu einem Schritt 106, in dem die CPU 51 vor der Beendigung dieser Routine das Aktiv-Zustandsflag XF2 auf '0' setzt.
  • Falls die in Schritt 103 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis NEIN führt, d.h. das Aktiv-Zustandsflag XF2 '1' ist und damit einen aktiven Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 anzeigt, und die Elementimpedanz Zdc größer als 250 Ω ist (Zdc > 250 Ω), wird angenommen, daß die Elementimpedanz Zdc zugenommen hat, nachdem der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 einmal in einen aktiven Zustand eingetreten war. Dieser Anstieg der Elementimpedanz Zdc wird einer Abnahme der Temperatur der Einrichtung, die durch irgendwelche Abnormalitäten verursacht wird, zugeschrieben. In diesem Fall schreitet die Routine zu einem Schritt 104 fort, in dem die CPU 51 das Sensor-Abnormalitätsflag XFAIL auf '1' setzt. Dann schreitet die Routine zu Schritt 105 fort, in dem die CPU 51 das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 auf '0' setzt, und dann zu Schritt 106, in dem die CPU 51 das Aktiv-Zustandsflag XF2 auf '0' setzt. D.h., die CPU 51 ermittelt, daß ein Sensorfehler oder -ausfall aufgetreten ist.
  • Falls andererseits die in Schritt 102 durchgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA führt, d.h. falls die Elementimpedanz Zdc gleich oder kleiner ist als 250 Ω (Zdc ≤ 250 Ω), schreitet die Routine zu einem Schritt 107 fort, in dem die CPU 51 ermittelt, ob die Elementimpedanz Zdc gleich oder kleiner als ein anderer vorbestimmter Kriteriumswert, der zur Ermittlung des Aktivierungszustands des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 verwendet wird, ist oder nicht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der andere Kriteriumswert auf etwa 90 Ω festgelegt. Falls die Elementimpedanz Zdc gleich oder kleiner als 90 Ω (Zdc ≤ 90 Ω) ist, schreitet die Routine zu einem Schritt 108 fort, in dem die CPU 51 vor der Beendigung dieser Routine das Aktiv-Zustandsflag XF2 auf '1' setzt.
  • Falls andererseits die Elementimpedanz Zdc größer als 90 Ω ist (Zdc > 90 Ω), schreitet die Routine zu einem Schritt 109 fort, in dem die CPU 51 ermittelt, ob das Aktiv-Zustandsflag XF2 '0' ist oder nicht. Unter normalen Bedingungen zeigt eine Elementimpedanz Zdc größer als 90 Ω an, daß sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in einem Zustand vor der vollständigen Aktivierung befindet. In diesem Fall führt die in Schritt 109 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA. Falls irgendwie zufällig die in Schritt 109 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis NEIN führt, d.h. das Aktiv-Zustandsflag XF2 zwar '1', die Elementimpedanz Zdc aber größer als 90 Ω ist (Zdc > 90 Ω), wie durch die Ermittlung von NEIN in dem früheren Schritt 107 angezeigt, wird andererseits angenommen, daß die Elementimpedanz Zdc zugenommen hat, nachdem der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 einmal in den aktiven Zustand eingetreten war. Der Anstieg der Elementimpedanz Zdc wird einer Abnahme der Temperatur der Einrichtung, die durch irgendwelche Abnormalitäten verursacht wird, zugeschrieben. In diesem Fall schreitet die Routine zu Schritt 104 fort, in dem die CPU 51 das Sensor-Abnormalitätsflag XFAIL auf '1' setzt. Sodann schreitet die Routine zu Schritt 105 fort, in dem die CPU 51 das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 auf '0' setzt, und dann zu Schritt 106, in dem die CPU 51 vor der Beendigung dieser Routine das Aktiv-Zustandsflag XF2 auf '0' setzt.
  • Unter normalen Bedingungen zeigt eine Elementimpedanz Zdc mit einem Wert in dem Bereich zwischen 90 Ω und 250 Ω, wie durch die in Schritt 102 erfolgte Ermittlung von JA und die in Schritt 107 erfolgte Ermittlung von NEIN angezeigt wird, den semi-aktiven Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 an. In diesem Fall führt die in einem Schritt 109 durchgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA, so daß die Routine zu einem Schritt 110 fortschreitet, in dem die CPU 51 ermittelt, ob ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG, d.h. ein ein als Sollwert herangezogenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsentierender Luftüberschußfaktor, in einem vorbestimmten Bereich liegt. Die Ermittlungsverarbeitung wird ausgeführt durch Ermitteln, ob das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG nahezu mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ, das aus der Umwandlung des durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in einem inaktiven Zustand desselben generierten Ausgangsstrom resultiert, übereinstimmt. Da in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG zu '1,0' festgelegt ist, wird als vorbestimmter Bereich der Bereich zwischen 0,98 und 1,02 festgelegt. Die Ermittlungsverarbeitung spiegelt sich in einer in einem noch zu beschreibenden Schritt 112 durchgeführten Ermittlung wieder. Die in Schritt 110 ausgeführte Verarbeitung ist eine Ermittlung dahingehend, ob der Ausgangsstrom nahezu mit dem Ausgangssignal des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26, das das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis vor einem aktiven Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 repräsentiert, übereinstimmt.
  • Falls die in Schritt 110 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis NEIN führt, schreitet die Routine zu Schritt 105 fort, in dem die CPU 51 das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 auf '0' setzt, und dann zu Schritt 106, in dem die CPU 51 vor der Beendigung dieser Routine das Aktiv-Zustandsflag XF2 auf '0' setzt. Falls andererseits die in Schritt 110 durchgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA führt, schreitet die Routine zu einem Schritt 111 fort, in dem die CPU 51 ermittelt, ob das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 '0' ist. Falls wiederum das Semiaktiv- Zustandsflag XF1 '0' ist, schreitet die Routine zu einem Schritt 112 fort, in dem die CPU 51 wie nachstehend ermittelt, ob der Absolutwert des Unterschieds zwischen dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG und einem λ-Umwandlungswert λI eines Ausgangsstroms des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 gleich oder größer als 0,02 ist oder nicht: |λTG – λI| ≥ 0,02worin der λ-Umwandlungswert des Ausgangsstroms ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, das aus einer Umwandlung auf der Grundlage einer in 11 gezeigten Tabelle erhalten wird.
  • Falls die in Schritt 112 durchgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis NEIN führt, schreitet die Routine zu Schritt 105 fort, in dem die CPU 51 das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 auf '0' setzt, und dann zu Schritt 106, in dem die CPU 51 vor der Beendigung dieser Routine das Aktiv-Zustandsflag XF2 auf '0' setzt. D.h., die CPU 51 ermittelt, daß der Ausgangsstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 nicht für die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verwendet werden kann. Falls andererseits die in Schritt 112 durchgeführte Verarbeitung zu dem Ergebnis JA führt, schreitet die Routine zu einem Schritt 113 fort, in dem die CPU 51 vor der Beendigung dieser Routine das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 auf '1' setzt. Die in Schritt 112 ausgeführte Verarbeitung ist eine Ermittlung dahingehend, ob der Ausgangsstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 für die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verwendet werden kann. Der Kriteriumswert 0,02, mit dem der Absolutwert des Unterschieds zwischen dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG und einem λ-Umwandlungswert eines Ausgangsstroms des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 (|λTG – λI|) verknüpft ist, wird typisch in Übereinstimmung mit einer Kennlinie gemäß 9 festgelegt.
  • Die vertikale Achse der in 9 gezeigten Kennlinie repräsentiert eine Vielzahl von Genauigkeitsparametern wie beispielsweise Bitverlusten der CPU 51, das LSB (niedrigstwertiges Bit) eines Ergebnisses der Analog/Digital-Wandlung und eine Schaltungstoleranz. Je größer der Wert eines durch die vertikale Achse repräsentierten Genauigkeitsparameters ist, desto genauer ist die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung und desto größer ist das Leistungsvermögen der Vorrichtung. Die horizontale Achse repräsentiert den Kriteriumswert für den Absolutwert des Unterschieds zwischen dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG und dem λ-Umwandlungswert λI des Ausgangsstroms des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26. Ein in der Figur gezeigter schraffierter Bereich wird als eine noch zu beschreibende zulässige Rückkopplungssteuerung-Beginnzone, d.h. als ein Bereich, in dem mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses begonnen werden kann, bezeichnet. Eine Kennlinie La, die als Grenze des Bereichs dient, bestimmt den kleinsten Wert von |λTG – λI|, der als ein Kriterium dafür verwendet wird, ob mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses begonnen werden kann oder nicht. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel heißt dies, daß in Schritt 112 für einen Genauigkeitsparameter mit einem Wert 'A' der Wert 0,02 als Kriteriumswert herangezogen wird. Es wird angemerkt, daß eine in 9 gezeigte Kennlinie Lb als Grenze für eine zulässige Rückkopplungssteuerung-Beginnzone nach Beendigung der Aktivierung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 dient.
  • Infolgedessen kann durch Setzen des Semiaktiv-Zustandsflags XF1 in Übereinstimmung mit einem durch die in 9 gezeigte Kennlinie La bestimmten Kriteriumswert mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses früher begonnen werden, ohne daß auf die vollständige Aktivierung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 gewartet werden muß. Die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wird durch Ausführen einer Kraftstoffeinspritz-Steuerroutine gemäß 5 durchgeführt. Falls der Wert des Genauigkeitsparameters durch die Verwendung einer genaueren Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung auf das in 9 gezeigte 'B' erhöht werden kann, kann in Schritt 112 der Routine beispielsweise der Wert 0,015 als Kriteriumswert verwendet werden, wodurch es möglich wird, daß mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses nochmals früher begonnen werden kann.
  • Nachstehend wird die Kraftstoffeinspritz-Steuerroutine dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf das in 5 gezeigte Ablaufdiagramm erklärt. Die Routine wird durch die CPU 51 synchron zu der Einspritzung von Kraftstoff in jeden Zylinder ausgeführt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Routine in Kurbelwellenwinkelintervallen von 180° Kurbelwellenwinkel ausgeführt.
  • Wie in dem Ablaufdiagramm gemäß 5 gezeigt, beginnt die Routine mit einem Schritt 201, in dem die CPU 51 Erfassungssignale von einer Vielzahl von Sensoren, wie beispielsweise den Ansaugluftdruck PM, die Kühlwassertemperatur Thw und die Motordrehzahl Ne, die den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 repräsentieren, liest. Die Routine schreitet dann zu einem Schritt 202 fort, in dem die CPU 51 eine Grundeinspritzmenge Tp entsprechend der gegenwärtigen Motordrehzahl Ne und dem gegenwärtigen Ansaugluftdruck PM unter Verwendung einer vorab in der ROM-Einheit 52 gespeicherten Grundein spritzmengentabelle berechnet. Sodann schreitet die Routine zu einem Schritt 203 fort, in dem die CPU 51 ermittelt, ob die gut bekannten Bedingungen der bzw. für die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erfüllt sind oder nicht. Die erforderlichen Rückkopplungssteuerungsbedingungen umfassen eine Kühlwassertemperatur Thw höher als ein vorbestimmter Wert und einen Zustand der Brennkraftmaschine 1, der nicht ein Zustand mit hoher Drehzahl und nicht ein Zustand hoher Last ist.
  • Darauffolgend schreitet die Routine zu einem Schritt 204 fort, in dem die CPU 51 ermittelt, ob das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 oder das Aktiv-Zustandsflag XF2, die durch die in 4 gezeigte Routine manipuliert werden, auf '1' gesetzt ist oder nicht. Ein in dem Semiaktiv-Zustandsflag XF1 oder in dem Aktiv-Zustandsflag XF2 gesetzter Wert '1' führt in Schritt 204 zu der Ermittlung von JA.
  • Falls die in Schritt 203 oder Schritt 204 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis NEIN führt, schreitet die Routine zu einem Schritt 205 fort, in dem die CPU 51 einen Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF auf 1,0 setzt. Der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient FAF mit einem Wert von 1,0 bedingt eine Steuerung mit offener Schleife bzw. Steuerung (keine Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung) des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Falls andererseits die Ergebnisse der in den Schritten 203 und 204 durchgeführten Ermittlungen beide JA lauten, schreitet die Routine zu einem Schritt 210 fort, in dem die CPU 51 den Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF durch Ausführen einer FAF-Einstellroutine gemäß 6 und 7 einstellt.
  • Nachdem der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient FAF festgelegt wurde, schreitet die Routine zu einem Schritt 206 fort, in dem die CPU 51 eine endgültige Kraftstoffeinspritzmenge TAU aus der Grundeinspritzmenge Tp, dem Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF und einem weiteren Korrekturkoeffizienten FALL, der eine Vielzahl weiterer Korrekturkoeffizienten wie beispielsweise die Kühlwassertemperatur und eine durch eine Klimaanlage verursachte Last repräsentiert, unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (1) berechnet: TAU = Tp × FAF × FALL (1)
  • Nach der Berechnung der endgültigen Kraftstoffeinspritzmenge TAU beendet die CPU 51 diese Routine.
  • Die Festlegung des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF in Schritt 210 implementiert die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der erweiterten Steuerungstheorie. Im einzelnen wird bei der Implementierung der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der erweiterten Steuerungstheorie der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient FAF zum Einstellen eines durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 ausgegebenen Erfassungsergebnisses auf das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch die nachfolgenden Gleichungen (2) und (3) berechnet. Es wird angemerkt, daß eine Prozedur zum Festlegen des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 1-110853 offenbart ist. FAF = K1 × λ + K2 × FAF1 + ... + Kn + 1 × FAFn + ZI (2) ZI = ZI1 + Ka × (λTG – λI) (3) worin die Symbole K1 bis Kn + 1 Rückkopplungskonstanten sind, das Symbol ZI eine Integration bzw. einen Integrationswert darstellt und das Symbol Ka eine Proportionalitätskonstante ist. Der Index i ist eine Variable, die die Häufigkeit repräsentiert, mit der die Rückkopplungssteuerung seit dem Beginn der Abfrage ausgeführt wurde. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Symbole K1 bis Kn + 1 dazu verwendet, Rückkopplungskonstanten zur Steuerung in einem aktiven Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 zu repräsentieren, während Symbole K1' bis Kn + 1' dazu verwendet werden, Rückkopplungskonstanten zur Steuerung in einem semi-aktiven Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 zu repräsentieren.
  • Wie in dem Ablaufdiagramm gemäß 6 gezeigt, beginnt die Routine mit Schritten 211, 212 und 213, in welchen eine Ermittlung von der CPU 51 ausgeführt wird, um herauszufinden, zu welcher Zeit das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 bzw. das Aktiv-Zustandsflag XF2 in ihren aktuellen Zustand gelangt sind. Die in 6 gezeigte Routine wird ausgeführt, wenn die in Schritt 204 der in 5 gezeigten Routine ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA geführt hat und damit angezeigt hat, daß entweder das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 oder das Aktiv-Zustandsflag XF2 auf '1' gesetzt ist. Im einzelnen ermittelt die CPU 51 in Schritt 211, ob sich bei einer unmittelbar vorangehenden Ausführung der in 4 gezeigten Routine das Aktiv-Zustandsflag XF2 von '0' auf '1' geändert hat, und in Schritt 212, ob sich bei einer unmittelbar vorangehenden Ausführung der in 4 gezeigten Routine das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 von '0' auf '1' geändert hat. In Schritt 213 ermittelt die CPU 51, ob das Aktiv-Zustandsflag XF2 auf '1' gesetzt ist oder nicht.
  • Falls die in Schritt 211 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA führt, schreitet die Routine zu einem Schritt 214 fort, in dem die CPU 51 die Rückkopplungskonstanten K1 bis Kn für den aktiven Zustand festlegt. Die Routine schreitet dann zu einem Schritt 218 fort. Falls die in Schritt 212 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA führt, schreitet die Routine zu einem Schritt 215 fort, in dem die CPU 51 die Rückkopplungskonstanten K1' bis Kn' für den semi-aktiven Zustand festlegt. Die Routine schreitet dann zu Schritt 218 fort. Die Rückkopplungskonstanten K1 bis Kn und K1' bis Kn' werden auf Werte festgelegt derart, daß die Rückkopplungskonstanten K1' bis Kn' für den semi-aktiven Zustand im Vergleich zu den Rückkopplungskonstanten K1 bis Kn für den aktiven Zustand ein geringes Maß an Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge bereitstellen. Die Ursache hierfür ist, daß es erforderlich ist, das Antwortverhalten vor der Beendigung der Aktivierung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 zu berücksichtigen. Es wird jedoch angemerkt, daß Werte in Abhängigkeit von dem umfaßten Konstruktionskonzept auch derart ausgewählt werden können, daß die Rückkopplungskonstanten K1' bis Kn' für den semi-aktiven Zustand im Vergleich zu den Rückkopplungskonstanten K1 bis Kn für den aktiven Zustand in entgegengesetzter Weise ein hohes Maß an Korrektur der Kraftstoffeinspritzmenge bereitstellen.
  • Nachdem die Rückkopplungskonstanten K1 bis Kn für den aktiven Zustand oder die Rückkopplungskonstanten K1' bis Kn' für den semi-aktiven Zustand in den Schritten 214 bzw. 215 festgelegt worden sind, schreitet die Routine zu Schritt 218 fort, in dem die CPU 51 unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (4) auf die Integration ZI zurückrechnet: ZI = 1.0 – (K1 × λI + K2 × FAF1 + ... + Kn + 1 × FAFn) (4)
  • Falls die in Schritt 213 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA führt, d.h. falls das Aktiv-Zustandsflag XF2 gleich '1' ist, schreitet die Routine zu einem Schritt 216 fort, in dem die CPU 51 die Rückkopplungskonstanten K1 bis Kn für den aktiven Zustand festlegt. Falls andererseits die in Schritt 213 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis NEIN führt, d.h. falls das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 gleich '1' ist, schreitet die Routine zu einem Schritt 217 fort, in dem die CPU 51 die Zustands-Rückkopplungskonstanten K1' bis Kn' für den semi-aktiven Zustand festlegt.
  • Sodann schreitet der Ablauf der Routine zu einem Schritt 219 fort, in dem die CPU 51 den Wert des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF unter Verwendung der Gleichung (2) berechnet. Im Fall eines Betriebsablaufs dahingehend, daß sich das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 oder das Aktiv-Zustandsflag XF2 bei einer unmittelbar vorangehenden Ausführung der in 4 gezeigten Routine von '0' auf '1' geändert hat, d.h. im Falle einer Ermittlung mit dem Ergebnis JA in Schritt 211 oder Schritt 212, wird die Integration ZI unter Verwendung der Gleichung (4) wie vorstehend beschrieben berechnet. In anderen Fällen jedoch wird die Integration ZI unter Verwendung der Gleichung (3) berechnet. In jedem Fall wird die berechnete Integration ZI bei der Berechnung des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF unter Verwendung der Gleichung (2) verwendet.
  • Nachdem der Wert des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF berechnet ist, schreitet die Routine zu einem Schritt 220 eines die Routine fortsetzenden Ablaufdiagramms gemäß 7 fort, in dem die CPU 51 FAF-Schutzwerte entsprechend der Elementimpedanz Zdc festlegt. Die FAF-Schutzwerte werden typisch wie in 10 gezeigt festgelegt. Wie in dieser 10 ge zeigt, werden ein oberer Schutzwert (GU) und ein unterer Schutzwert (GL) jeweils oberhalb und unterhalb einer einen Referenzwert von 1.0 des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF repräsentierenden Linie festgelegt und beschränken dadurch einen vorbestimmten Bereich. Der Bereich zwischen den oberen und den unteren Schutzwerten ist ein Rückkopplungsbereich.
  • Sodann schreitet die Routine zu einem Schritt 221 fort, in dem die CPU 51 ermittelt, ob der Wert des in Schritt 219 wie vorstehend beschrieben berechneten Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF größer ist als der obere Schutzwert. Falls ermittelt wird, daß der berechnete Wert des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF größer ist als der obere Schutzwert (FAF > GU), schreitet die Routine zu einem Schritt 222 fort, in dem die CPU 51 den Wert des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF auf den oberen Schutzwert (GU) reduziert (FAF = GU). Sodann schreitet die Routine zu einem Schritt 223 fort, in dem die CPU 51 die Integration ZI für den oberen Schutzwert unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (5) berechnet: ZI = GU – (K1 × λI + K2 × FAF1 + ... + Kn + 1 × FAFn) (5)
  • Nachdem der Integrationsterm berechnet ist, kehrt die CPU 51 zu der in 5 gezeigten Routine zurück. Es wird angemerkt, daß der in Schritt 223 berechnete Integrationswert ZI bei der nächsten Ausführung der Routine in die Berechnung des Werts FAF eingeht.
  • Falls andererseits die in Schritt 221 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis NEIN führt, schreitet die Routine zu einem Schritt 224 fort, in dem die CPU 51 ermittelt, ob der vorste hend beschriebene berechnete Wert des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF kleiner ist als der untere Schutzwert GL. Falls ermittelt wird, daß der berechnete Wert des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF kleiner ist als der untere Schutzwert GL (FAF < GL), schreitet die Routine zu einem Schritt 225 fort, in dem die CPU 51 den Wert des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten auf den unteren Schutzwert GL erhöht (FAF = GL). Sodann schreitet die Routine zu einem Schritt 226 fort, in dem die CPU 51 die Integration ZI für den unteren Schutzwert GL unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (6) berechnet: ZI = GL – (K1 × λ + K2 × FAF1 + ... + Kn + 1 × FAFn) (6)
  • Nachdem die Integration berechnet ist, kehrt die CPU 51 zu der in 5 gezeigten Routine zurück. Es wird angemerkt, daß der in Schritt 226 berechnete Integrationswert ZI bei der nächsten Ausführung der Routine in die Berechnung des Werts FAF eingeht. Falls die in den Schritten 221 und 224 ausgeführten Ermittlungen beide zu dem Ergebnis NEIN führen, wird die gegenwärtige Routine beendet, ohne den Wert des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF zu korrigieren und die Integration ZI zu berechnen.
  • Es wird angemerkt, daß in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Sensorausgangssignal-Ermittlung durch den Schritt 112 der in 4 gezeigten Routine implementiert ist, während eine Rückkopplungssteuerungsfreigabe oder ein Rückkopplungssteuerungsbeginn durch den Schritt 113 der in 4 gezeigten Routine und die in 5 gezeigte Routine implementiert ist. Darüber hinaus implementiert die in 5 gezeigte Routine gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ferner eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung (Kraftstoffeinspritzmengenkorrektur).
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel arbeitet wie durch das in 12 gezeigte Zeitverlaufsdiagramm dargestellt während einer Periode eines Übergangs von dem inaktiven Zustand (einem kalten Zustand) des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 in den aktiven Zustand desselben.
  • Es wird angenommen, daß die Brennkraftmaschine 1 zu einer Zeit t0 bei bzw. mit einer niedrigen Temperatur zu laufen beginnt. Da sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 zur Zeit t0 noch in einem inaktiven Zustand befindet, ist die Elementimpedanz Zdc größer als 250 Ω. Darüber hinaus enthält dann, wenn der Betrieb der Brennkraftmaschine 1 beginnt, die Kraftstoffeinspritzmenge einen zusätzlichen Anteil, der zum Erwärmen der Brennkraftmaschine 1 verwendet wird. D.h., die Kraftstoffeinspritzmenge ist erhöht und infolgedessen das Luft/Kraftstoff-Verhältnis klein. Daher hat trotz des Umstands, daß das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ auf die Anreicherungsseite verschoben ist, der Ausgangsstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 einen Wert von 0 mA, der üblicherweise dem λ-Wert von 1 in dem aktivierten Zustand entspricht.
  • Sodann bewirkt zu einer Zeit t1 das Erwärmen der Sensoreinrichtungseinheit, d.h. des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26, daß dessen Elementimpedanz Zdc auf 250 Ω abnimmt. Das Erwärmen der Sensoreinrichtungseinheit begleitend beginnt der Ausgangsstrom zu einer Zeit um t1 allmählich zu fließen. Zu dieser Zeit ist der Wert des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses λTG 1,0. Da die Beziehung 0,98 < λTG < 1,02 in Schritt 110 der in 4 gezeigten Routine erkannt wird, führt die Ermittlung in Schritt 110 zu dem Ergebnis JA.
  • Danach überschreitet zu einer Zeit t2 die Abweichung |λTG – λI| den vorbestimmten Kriteriumswert 0,02, was zu der Ermittlung von JA in Schritt 112 der in 4 gezeigten Routine führt. Infolgedessen wird das Semiaktiv-Zustandsflag XF1 in Schritt 113 der in 4 gezeigten Routine auf '1' gesetzt. Mit dem auf '1' gesetzten Semiaktiv-Zustandsflag XF1 erzeugt die in Schritt 204 der in 5 gezeigten Routine ausgeführte Ermittlung das Ergebnis JA, welches ermöglicht, daß mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der erweiterten Steuerungstheorie begonnen werden kann, unter der Annahme, daß die Bedingungen für die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erfüllt sind. Wenn mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses begonnen wurde, wird der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient FAF auf einen Wert derart, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ so eingestellt wird, daß es mit dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG übereinstimmt, gesetzt.
  • Sodann sinkt zu einer Zeit t3 die Elementimpedanz Zdc weiter auf einen Wert kleiner oder gleich 90 Ω ab, was in Schritt 107 der in 4 gezeigten Routine zu der Ermittlung von JA führt. In diesem Fall wird das Aktiv-Zustandsflag XF2 in Schritt 108 der in 4 gezeigten Routine auf '1' gesetzt. Mit dem auf '1' gesetzten Aktiv-Zustandsflag XF2 werden die Rückkopplungskonstanten, die in der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verwendet werden, durch die in 6 gezeigte Routine von "K1' bis Kn "' auf "K1 bis Kn" abgeändert. Danach führt die CPU 51 die Rückkopplungssteue rung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der Rückkopplungskonstanten K1 bis Kn aus.
  • Es kann vorkommen, daß sich der durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 generierte Ausgangsstrom aufgrund der Toleranz (einer Änderung der Eingangs/Ausgangs-Kennlinie) einer in der elektronischen Steuereinheit 40 eingesetzten elektrischen Schaltung (beispielsweise der Ansteuerschaltung 60) ändert. Der erfaßte Wert des Ausgangsstroms ändert sich oder schwankt aufgrund der Toleranzen von Schaltungen wie beispielsweise der in der Sensoransteuerschaltung 60 eingesetzten Stromerfassungsschaltung 68. Infolgedessen werden Änderungen im Ausgangsstrom aufgrund von Änderungen der Festkörperelemente der elektronischen Steuereinheit 40 auch für ein und dasselbe Luft/Kraftstoff-Verhältnis beobachtet. Falls solche Änderungen in einem Ausgangssignal des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 vorhanden sind, kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht auf einen gewünschten Wert gesteuert werden. Die Unmöglichkeit der Einstellung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses führt zu einer Verschlechterung der Abgasemission. Um dieses Problem zu lösen, wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schaltungstoleranz gelernt, um derartige Schwankungen zu eliminieren.
  • Eine Toleranz- oder Fehler-Lernroutine wird durch die CPU 51 ausgeführt, um die Toleranz(en) der elektrischen Schaltung zu lernen. Die Routine wird durch die CPU 51 in vorbestimmten Intervallen und getriggert durch eine Unterbrechung durch einen Zeitgeber ausgeführt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Periode der Intervalle auf 4 ms festgelegt. In dem Schaltungstoleranz-Lernvorgang wird zunächst eine gelernte Schaltungstoleranz zum Absorbieren bzw. Kompensieren von Toleranzen der Schaltung berechnet. Sodann wird der Wert ei nes erfaßten Werts des Ausgangsstroms des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 jedesmal, wenn der Ausgangsstrom durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 ausgegeben wird, unter Verwendung der gelernten Toleranz korrigiert.
  • Wie in 13 gezeigt, beginnt die Toleranz-Lernroutine mit einem Schritt 301, in dem die CPU 51 ermittelt, ob eine Abnormalität in dem Sensorsystem aufgetreten ist oder nicht. Die Ermittlung erfolgt durch Bezugnahme auf das Sensor-Abnormalitätsflag XFAIL, das durch die in 4 gezeigte Routine manipuliert wird, und ein noch zu beschreibendes Abnormalitäts-Ermittlungsflag, sowie durch Ermitteln, ob eine andere Abnormalitätsinformation das Vorhandensein einer Abnormalität anzeigt oder nicht. Im Falle einer Abnormalität führt die Ermittlung zu dem Ergebnis JA. In diesem Fall schreitet die Routine zu einem Schritt 302 fort, in dem die CPU 51 die gelernte Toleranz auf '0' setzt. Die Routine schreitet sodann zu einem Schritt 303 fort, in dem die CPU 51 die Inhalte eines Lernzählers auf '0' löscht, bevor die vorliegende Routine beendet wird. D.h., daß im Falle einer in dem Sensorsystem auftretenden Abnormalität der Prozeß des Lernens der Schaltungstoleranz nicht implementiert bzw. ausgeführt wird.
  • Im Falle keiner Abnormalität andererseits schreitet die Routine zu einem Schritt 304 fort, in dem die CPU 51 ermittelt, ob ein Lernendeflag auf '0' oder auf '1' gesetzt ist. Falls das Lernendeflag auf '0' gesetzt ist, schreitet die Routine zu einem Schritt 305 fort. In Schritt 305 und in einem Schritt 306 ermittelt die CPU 51, ob sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in einem kalten Zustand befindet oder nicht bzw. ob sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in einem inaktiven Zustand befindet oder nicht. Im einzelnen ermittelt die CPU 51 in Schritt 305, ob die Ele mentimpedanz Zdc gleich oder größer als 400 Ω ist oder nicht, während die CPU 51 in Schritt 306 ermittelt, ob ein Anfangswiderstand der Heizeinrichtung 33 gleich oder kleiner als 1,2 Ω ist oder nicht. Der Anfangswiderstand der Heizeinrichtung 33 ist ein Verhältnis einer Heizeinrichtungsspannung zu einem Heizeinrichtungsstrom, das zu der Zeit berechnet wird, zu der die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird. D.h., Heizeinrichtungs-Anfangswiderstand = Heizeinrichtungsspannung/Heizeinrichtungsstrom. Falls die in einem der Schritte 305 oder 306 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis NEIN führt, endet die vorliegende Routine.
  • Falls andererseits die in Schritten 305 und 306 ausgeführten Ermittlungen beide zu dem Ergebnis JA führen, schreitet die Routine zu einem Schritt 307 fort. In Schritt 307 ermittelt die CPU 51, ob der Absolutwert des gegenwärtigen Ausgangsstroms I gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert, der im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf 0,5 mA festgelegt ist, ist oder nicht. Im einzelnen wird die Verarbeitung in Schritt 307 ausgeführt, um zu ermitteln, ob Änderungen im Ausgangsstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 innerhalb einer vorbestimmten Toleranz, d.h. in einem Bereich zwischen einem zulässigen größten Wert und einem zulässigen kleinsten Wert von durch Schaltungstoleranzen und dergleichen verursachten Änderungen oder Schwankungen, liegen oder nicht. Ein Ausgangsstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 in einem inaktiven Zustand außerhalb des Bereichs zwischen –0,5 mA und +0,5 mA zeigt eine Abnormalität aus irgendwelchen Gründen an. Falls |I| ≤ 0,5 mA ist, führt die CPU 51 die Routine zu einem in 14 gezeigten Schritt 308. Falls andererseits |I| > 0,5 mA ist, führt die CPU 51 die Routine zu einem in 14 gezeigten Schritt 314.
  • In Schritt 308 ermittelt die CPU 51, ob der Absolutwert einer Differenz |Ii – Ii – 1| zwischen dem unmittelbar vorangehenden Ausgangsstrom Ii – 1 und dem aktuellen Ausgangsstrom Ii gleich oder kleiner als 0,02 mA ist oder nicht, d.h., ob die nachstehende Beziehung zutrifft oder nicht: |Ii – Ii – 1| ≤ 0,02 mA
  • Ein Ergebnis NEIN der in Schritt 308 durchgeführten Ermittlung wird durch die CPU 51 als eine kleine Änderung im Ausgangsstrom interpretiert. In diesem Fall schreitet die Routine zu einem Schritt 309 fort, in dem die CPU 51 die Daten des Lernzählers auf '0' löscht, bevor die aktuelle Routine beendet wird. Falls andererseits die in Schritt 308 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA führt, schreitet die Routine zu einem Schritt 310 fort, in dem die CPU 51 die Daten des Lernzählers um 1 inkrementiert. Sodann schreitet die Routine zu einem Schritt 311 fort. In Schritt 311 ermittelt die CPU 51, ob die Daten des Lernzählers gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert, der im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf 125 festgelegt wird, sind oder nicht. Falls die in Schritt 311 durchgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA führt, schreitet die Routine zu einem Schritt 312 fort, in dem die CPU 51 einen geglätteten Wert des zu dieser Zeit erhaltenen Ausgangsstroms in der Sicherungs-RAM-Einheit 54 als gelernte Toleranz speichert. Sodann schreitet die Routine zu einem Schritt 313 fort, in dem die CPU 51 das Lernendeflag auf '1' setzt, bevor sie die vorliegende Routine beendet.
  • Demgegenüber wird die Ermittlung mit dem Ergebnis NEIN in Schritt 307 gemäß 13, die die Routine zu dem in 14 gezeigten Schritt 314 führt, so gewertet, daß sie eine aus irgendwelchen Gründen verursachte Abnormalität anzeigt. Daher löscht die CPU 51 in Schritt 314 die Daten des Lernzählers auf '0'. Die Routine schreitet dann zu einem Schritt 315 fort, in dem die CPU 51 die Daten eines Abnormalitätszählers um 1 inkrementiert. Sodann schreitet die Routine zu einem Schritt 316 fort. In Schritt 316 ermittelt die CPU 51, ob die Daten des Abnormalitätszählers gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf 20 festgelegt ist, sind oder nicht. Falls die in Schritt 316 ausgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA führt, schreitet die Routine zu einem Schritt 317 fort, in dem die CPU 51 das Abnormalitäts-Ermittlungsflag auf '1' setzt, bevor die vorliegende Routine beendet wird.
  • Wie in 15 gezeigt, beginnt eine Stromglättungsroutine mit einem Schritt 401, in dem die CPU 51 den Ausgangsstrom Ii des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 liest. Die Routine schreitet dann zu einem Schritt 402 fort, in dem die CPU 51 ermittelt, ob der in Schritt 401 ausgeführte Vorgang zum Lesen des Ausgangsstroms ein erstmalig ausgeführter Lesevorgang ist. Falls ermittelt wird, daß der in Schritt 401 ausgeführte Vorgang zum Lesen des Ausgangsstroms ein erstmaliger Lesevorgang ist, schreitet die Routine zu einem Schritt 403 fort, in dem die CPU 51 den in Schritt 401 gelesenen Ausgangswert als geglätteten Wert Is des Ausgangsstroms übernimmt und den geglätteten Wert vorübergehend in der RAM-Einheit 53 speichert.
  • Falls andererseits ermittelt wird, daß der in Schritt 401 ausgeführte Vorgang zum Lesen des Ausgangsstroms kein erstmaliger Lesevorgang ist, schreitet die Routine zu einem Schritt 404 fort, in dem die CPU 51 den geglätteten Wert Is des Ausgangsstroms unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (7) berechnet: Isi = (1/n) × Ii + {(n – 1)/n} × Isi – 1 (7)
  • Der berechnete geglättete Wert des Ausgangsstroms wird dann vorübergehend in der RAM-Einheit 53 gespeichert.
  • Eine Analog/Digital-Umwandlungsroutine, die durch die CPU 51 in vorbestimmten Intervallen getriggert durch eine Unterbrechung durch einen Zeitgeber ausgeführt wird, ist in 16 gezeigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Periode der Intervalle auf 4 ms festgelegt. Wie in der Figur gezeigt, wird die durch die in 13 und 14 gezeigte Routine berechnete gelernte Toleranz in Schritt 502 der Analog/Digital-Umwandlungsroutine verwendet, wodurch ermöglicht wird, daß ein genauerer λ-Wert (d.h. ein genaueres Luft/Kraftstoff-Verhältnis) aufgefunden werden kann.
  • Die durch das in 16 gezeigte Ablaufdiagramm repräsentierte Analog/Digital-Umwandlunsroutine beginnt mit einem Schritt 501, in dem die CPU 51 einen durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 erfaßten Ausgangsstrom liest. Die Routine schreitet dann zu einem Schritt 502 fort, in dem die CPU 51 die gelernte Toleranz von dem in Schritt 501 gelesenen Ausgangsstrom subtrahiert und die aus der Subtraktion resultierende Differenz als neuen Ausgangsstrom verwendet (Ausgangsstrom = Ausgangsstrom – gelernte Toleranz). Dann schreitet die Routine zu einem Schritt 503 fort, in dem die CPU 51 einen λ-Wert (d.h. ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis) durch Bezugnehmen auf eine in 11 gezeigte Umwandlungstabelle ermittelt.
  • Es wird angemerkt, daß in diesem Ausführungsbeispiel eine Sensorinaktivzustandsermittlung durch die Schritte 305 und 306 der in 13 gezeigten Routine implementiert ist, wäh rend eine Lernprozeßverhinderung durch Schritt 307 der in 13 gezeigten Routine und Schritt 308 der in 14 gezeigten Routine implementiert ist. Ein Lernen der Schaltungstoleranz ist durch die Schritte 308 bis 312 der in 14 gezeigten Routine implementiert, während eine Sensorausgangssignalkorrektur durch Schritt 502 der in 16 gezeigten Routine implementiert ist.
  • 17 zeigt Zeitverlaufsdiagramme für den Schaltungstoleranz-Lernprozeß. Die Figur zeigt Verhaltenweisen beginnend mit einem inaktiven Zustand (einem Kaltzustand) des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26. Zu der Zeit, zu der eine Versorgung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 mit Leistung aufgenommen wird, hat die Elementimpedanz Zdc einen Wert von 400 Ω oder größer, während der Widerstand der Heizeinrichtung 33 einen Wert von 1,2 Ω oder kleiner hat. In einem solchen Zustand führen die in den Schritten 305 und 306 der in 13 gezeigten Routine durchgeführten Ermittlungen beide zu dem Ergebnis JA.
  • Darüber hinaus wird zu der Zeit, zu der eine Versorgung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 mit Leistung aufgenommen wird, ein Stromwert entsprechend einer Schaltungstoleranz gemessen, trotz des Umstands, daß sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in einem inaktiven Zustand befindet. Zu dieser Zeit wird, da die Differenz zwischen dem unmittelbar vorangehenden Ausgangsstrom Ii – 1 und dem gegenwärtigen Ausgangsstrom Ii klein ist, ermittelt, daß ein zu dieser Zeit erhaltener Sensorausgangswert auf Schaltungsschwankungen (oder Sensorschwankungen) zurückzuführen ist, welches zu der Ermittlung von JA in Schritt 308 der in 14 gezeigten Routine Anlaß gibt. Falls dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeitdauer andauert, wird in Schritt 312 der in 14 ge zeigten Routine eine gelernte Toleranz berechnet. Da der Ausgangsstrom auf keinen Fall die Schwellenwerte von ± 0,5 mA, die zur Ermittlung einer Abnormalität herangezogen werden, überschreitet, d.h. da die in Schritt 307 der in 13 gezeigten Routine durchgeführt Ermittlung JA ergibt, wird das Abnormalitäts-Ermittlungsflag weiter auf '0' gehalten.
  • In Übereinstimmung mit dem vorstehend im einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die nachstehenden Vorteile erzielt.
    • (a) In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ermittelt dann, wenn sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 noch in dem Zustand vor der Aktivierung befindet und sich das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis von dem durch den Ausgangsstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 in dem Zustand vor der Aktivierung repräsentierten Luft/Kraftstoff-Verhältnis unterscheidet, d.h. falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch eine erhöhte Kraftstoffeinspritzenge bei Betriebsbeginn der Brennkraftmaschine 1 bei niedriger Temperatur oder aus anderen Gründen auf die Anreicherungsseite gelegt wird, die CPU 51 in Schritt 112 der in 4 gezeigten Routine, ob die Differenz zwischen dem λ-Umwandlungswert eines Ausgangsstroms des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Falls die Ermittlung zu dem Ergebnis JA führt, wird die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses begonnen. Infolgedessen kann mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu einer früheren Zeit begonnen werden, ohne daß darauf gewartet werden muß, daß der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 vollständig aktiviert ist. D.h., wenn die Brennkraftmaschine 1 in Betrieb gesetzt wird, wäh rend sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 noch in einem kalten Zustand (oder einem inaktiven Zustand) befindet, kann mit der Rückkopplungssteuerung früher begonnen werden, wodurch die Fahr- und Betriebseigenschaften und die Abgasemission verbessert werden.
    • (b) der Kriteriumswert zum Ermitteln, ob mit der Rückkopplungssteuerung begonnen werden kann oder nicht, wird auf einen kleinsten Wert einer zulässigen Rückkopplungssteuerung-Beginnzone für einen Genauigkeitsparameter, der die Verarbeitungsleistung der CPU 51 und die Toleranz der Stromerfassungsschaltung 69 gemäß 9 repräsentiert, gesetzt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Kriteriumswert, der für den frühen Beginn der Rückkopplungssteuerung optimal ist, für jede elektronische Steuereinheit festzulegen.
    • (c) Neben der Ermittlung dahingehend, ob es zweckmäßig ist, mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wie unter (a) zu beginnen oder nicht, ermittelt die CPU 51 in den Schritten 102 und 107 der in 4 gezeigten Routine ferner auf der Grundlage der Elementimpedanz Zdc des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26, ob es zweckmäßig ist, mit der Rückkopplungssteuerung zu beginnen oder nicht. D.h., die CPU 51 ermittelt den Aktivierungszustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 aus der Elementimpedanz Zdc. Da der Aktivierungszustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 direkt ermittelt werden kann, kann auch eine genaue Ermittlung des Aktivierungszustands erfolgen, auch wenn gewünscht wird, den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 ausgehend von einem semi-aktiven Zustand einzusetzen. Darüber hinaus ist es auch in einem Fall, in dem ein Ausgangsstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 in einem inaktiven Zustand mit einem das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsen tierenden Stromwert übereinstimmt, beispielsweise in einem Fall, in dem das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis festgelegt ist und der Ausgangsstrom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 in einem inaktiven Zustand 0 mA beträgt, möglich, zu ermitteln, ob das Sensorausgangssignal ein in einem aktiven oder in einem inaktiven Zustand generierter Ausgangsstrom ist.
    • (d) Darüber hinaus werden, nachdem mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses begonnen wurde, in Schritt 214 der in 6 gezeigten Routine Rückkopplungskonstanten, die in Verarbeitungsalgorithmen der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verwendet werden, für den aktiven Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 getrennt von den in Schritt 217 der in 6 gezeigten Routine festgelegten Rückkopplungskonstanten der Verarbeitungsalgorithmen der Rückkopplungssteuerung für den semi-aktiven Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 festgelegt. Infolgedessen ist es möglich, das durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 generierte Ausgangssignal zu verwenden, während der Umstand, daß der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungsbereich schmal ist, und der Umstand, daß das Ansprechverhalten bzw. die Empfindlichkeit in einem semi-aktiven Zustand vor einem aktiven Zustand gering ist, berücksichtigt wird, wodurch es möglich wird, die rückgekoppelte Steuerbarkeit des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu verbessern.
    • (e) In den in 13 bis 16 gezeigten Routinen werden in dem inaktiven Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 Ausgangsströme gelernt, so daß die Toleranz der Stromerfassungsschaltung 68 zum Erfassen des durch den Luft/Kraftstoff- Verhältnis-Sensor 26 erzeugten Ausgangsstroms durch Korrigieren des Ausgangssignals des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 unter Verwendung von Ergebnissen des Lernprozesses kompensiert werden kann. Infolgedessen können Änderungen und Schwankungen in dem erfaßten Sensorausgangssignal, die durch die Schaltungstoleranzen verursacht werden, eliminiert werden, wodurch die Genauigkeit der Steuerung des Beginns der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verbessert werden kann. Darüber hinaus ist es ferner möglich, ein Problem dahingehend, daß mit der Rückkopplungssteuerung aufgrund der Einwirkungen der Schaltungstoleranzen spät begonnen wird, zu beseitigen.
    • (f) In dem Prozeß zum Lernen der Schaltungstoleranz wird die in dem Prozeß erzeugte gelernte Toleranz gespeichert und in der Sicherungs-RAM-Einheit 54 gehalten. Daher muß der Schaltungstoleranz-Lernprozeß auch dann nur einmal durchgeführt werden, wenn eine Schaltungstoleranz vorhanden ist, die durch Änderungen oder Schwankungen in Festkörperelementen verursacht wird. Infolgedessen kann die auf den Prozeß zum Lernen einer Schaltungstoleranz zurückgehende Verarbeitungslast verringert werden.
    • (g) Darüber hinaus kann durch Übernehmen der nachfolgenden Konfigurationen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein fehlerhafter Schaltungstoleranz-Lernvorgang vermieden werden.
  • Der Prozeß zum Lernen einer Schaltungstoleranz wird nur dann ausgeführt, wenn die Elementimpedanz Zdc des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist oder wenn der Widerstand der Heizeinrichtung 33 gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, d.h., wenn die in Schritt 305 oder 306 der in 13 gezeigten Routine durchgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis JA führt.
  • Der Prozeß zum Lernen einer Schaltungstoleranz wird verhindert, wenn der durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 generierte Ausgangsstrom auf einem vorbestimmten, eine Schaltungstoleranz überschreitenden Niveau liegt, d.h. wenn die in dem in 13 gezeigten Schritt 307 durchgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis NEIN führt, oder wenn Änderungen in Schaltkreisen der Einrichtung über einen vorbestimmten Bereich hinausgehen, d.h. wenn die in dem in 14 gezeigten Schritt 308 durchgeführte Ermittlung zu dem Ergebnis NEIN führt.
  • Der Prozeß zum Lernen einer Schaltungstoleranz wird verhindert, wenn in den Schritten 315 bis 317 der in 14 gezeigten Routine ermittelt wird, daß eine Abnormalität in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 oder dem Schaltungssystem aufgetreten ist, wie es sich aus dem Umstand, daß der Zustand, in dem der durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 generierte Ausgangsstrom auf einem vorbestimmten, eine Schaltungstoleranz überschreitenden Stromniveau oder -pegel gehalten wird, für eine Zeitspanne länger als eine vorbestimmte Zeitdauer aufrechterhalten wird, ergibt.
  • Es wird jedoch angemerkt, daß das hierin beschriebene Ausführungsbeispiel auch in Konfigurationen wie nachstehend beschrieben implementiert werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben, ermittelt in Schritt 112 der in 4 gezeigten Routine die CPU 51 auf der Grundlage einer Abweichung im Luft/Kraftstoff-Verhältnis, ob es zweckmäßig ist, mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu beginnen. Anstelle des Stützens der Ermittlung auf eine Abweichung im Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann jedoch das Ausführungsbeispiel auch auf eine Konfiguration abgeändert werden, bei der die Ermittlung auf einer Abweichung im Ausgangsstrom basiert. Im einzelnen wird dann, wenn in Schritt 112 der in 4 gezeigten Routine ermittelt wird, daß der Absolutwert einer Differenz zwischen dem gegenwärtigen durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 generierten Ausgangsstrom und einem das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsentierenden Wert des Ausgangsstroms größer als ein vorbestimmter Kriteriumswert ist, mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses begonnen.
  • Ferner wird in dem Fall, in dem in Schritt 112 der in 4 gezeigten Routine eine Abweichung im Luft/Kraftstoff-Verhältnis als Basis zum Ermitteln, ob es zweckmäßig ist, mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu beginnen oder nicht, verwendet wird, d.h. in dem Fall, in dem der Absolutwert einer Differenz zwischen dem λ-Umwandlungswert eines Ausgangsstroms und dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG als Basis zum Durchführen einer Ermittlung verwendet wird, ein kleinster Wert der in 9 gezeigten Rückkopplungssteuerung-Beginnzone als Kriteriumswert in der Ermittlung herangezogen. Mit der Konfiguration der neuen Version, in der der Absolutwert einer Differenz zwischen dem gegenwärtigen durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 generierten Ausgangsstrom und einem das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsentierenden Wert des Ausgangsstroms als Grundlage für die Ermittlung verwendet wird, kann andererseits ebenso die Art und Weise, in der ein Kriteriumswert für die Ermittlung herangezogen wird, geändert werden. Beispielsweise kann anstelle eines kleinsten Werts bzw. Minimalwerts jeder beliebige Wert innerhalb der in 9 gezeigten zulässigen Rückkopplungssteuerung-Beginnzone als Kriteriumswert für die Ermittlung herangezogen werden. Falls ein Wert, der als Kriteriumswert für die Ermittlung herangezogen wird, in einem Bereich auf der linken Seite der in 9 gezeigten Kennlinie Lb liegt, kann mit der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu einer früheren Zeit als bei der herkömmlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung begonnen werden.
  • In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel fällt der durch den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 26 in einem inaktiven Zustand generierte Ausgangsstrom mit einem äquivalenten Wert von 0 A zusammen, der das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsentiert, das als Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird. Es wird jedoch angemerkt, daß die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung durch eine andere Konfiguration implementiert werden kann, in der beispielsweise ein in einem inaktiven Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 26 generierter Ausgangsstrom von 0 A ein magerseitiges Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsentiert.
  • In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Wert des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF in Übereinstimmung mit einer durch das in 6 und 7 gezeigte Ablaufdiagramm repräsentierten Prozedur festgelegt. Bemerkenswert ist jedoch, daß die Art und Weise des Festlegens des Werts des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten auch geändert werden kann. Beispielsweise kann der Wert des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten FAF festgelegt werden, ohne den aktiven und den inaktiven Zustand voneinander zu unterscheiden. D.h., es können Rückkopplungskonstanten der Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gemeinsam für den aktiven und den inaktiven Zustand festgelegt werden. Darüber hinaus kann auch die Verarbeitung zum Begrenzen des Werts des Rückkopp lungs-Korrekturkoeffizienten FAF durch obere und untere Schutzwerte eliminiert werden, um die auf die gesamte Verarbeitung wirkende Last zu verringern.
  • Die in Schritten 307 und 314 bis 317 der durch das vorliegende Ausführungsbeispiel bereitgestellten Schaltungstoleranz-Lernroutine gemäß 13 und 14 durchgeführten Verarbeitungsabschnitte können ebenfalls herausgenommen werden, um die Routine zu vereinfachen. Darüber hinaus kann eine Sequenz von Betriebsabläufen, die Bezug zu dem Schaltungstoleranz-Lernprozeß haben, d.h. die Verarbeitungsabschnitte der in 13 bis 16 gezeigten Routinen, aus der Realisierung herausgenommen werden.
  • Ferner wird in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Steuerverfahren, das auf der erweiterten Steuerungstheorie basiert, umfaßt, um eine Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu implementieren. Es wird jedoch angemerkt, daß das Steuerungsverfahren ebenso geändert werden kann. Beispielsweise kann eine PI-Regelung oder eine PID-Regelung in einer Implementierung ausgewählt werden, um eine Kombination mit dem auf der erweiterten Steuerungstheorie basierenden Steuerungsverfahren zu bilden.
  • Wie es vorstehend beschrieben wurde, verwendet somit ein Verfahren zur Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der in Antwort auf eine an ihn angelegte Spannung einen Strom ausgibt, welcher ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsentiert. Falls sich der Luft/Kraftstoff-Sensor noch in einem Zustand vor der Aktivierung befindet und sich das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis von dem durch den Strom des Sensors in dem Zustand vor der Aktivierung, wenn die Brennkraftmaschine in Gang gesetzt wird, repräsentierten Luft/Kraftstoff-Verhältnis unterscheidet, d. h. falls das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch eine bei der Ingangsetzung einer Brennkraftmaschine beispielsweise bei niedriger Temperatur oder aufgrund anderer Ursachen erhöhte Menge eingespritzten Kraftstoffs auf die Anreicherungsseite verschoben wird, ermittelt eine zentrale Verarbeitungseinheit in einer elektronischen Steuereinheit, ob der Unterschied zwischen dem λ-Umwandlungswert λI des Stroms des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors und einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis λTG gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Falls die Ermittlung zu dem Ergebnis JA führt, wird mit einer Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses begonnen. Dann führt die zentrale Verarbeitungseinheit die Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage einer Abweichung des Stroms des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors von einem das Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis repräsentierenden Stromwert aus.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft/Kraftstoff-Gemischs, mit den Schritten: Erfassen (26) eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der einen Strom erzeugt, welcher sich mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs ändert; Ermitteln (50, 112), ob sich der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor in einem semi-aktiven Zustand befindet, in Übereinstimmung mit einer Änderung im Strom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, wobei der semi-aktive Zustand zwischen einem inaktiven Zustand und einem aktiven Zustand auftritt; und Freigeben (50, 204 bis 226) einer Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs durch den Strom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors in Antwort auf die Ermittlung des semi-aktiven Zustands.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ermittlungsschritt den Strom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors mit einer Referenz entsprechend einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis vergleicht, um den semi-aktiven Zustand zu ermitteln.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten: Ermitteln (50, 211), ob der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor aus dem semi-aktiven Zustand in den aktiven Zustand gewechselt hat; und Ändern (50, 214) einer Rückkopplungssteuerkonstanten von einem kleineren Wert auf einen grösseren Wert, wenn ermittelt wird, dass der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor aus dem semi-aktiven Zustand in den aktiven Zustand gewechselt hat.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit den Schritten: Erfassen (50, 102, 107) einer Impedanz des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors; und mit zunehmender erfasster Impedanz Begrenzen (50, 220 bis 226) eines Bereichs der Rückkopplungssteuerung auf einen schmaleren Bereich.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit den Schritten: Ermitteln (50, 305 bis 311), ob ein Lernvorgang einer Toleranz mit dem sich in dem inaktiven Zustand befindenden Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor möglich ist; Lernen (50, 308, 312) der Toleranz in Antwort auf eine Ermittlung des Ermittlungsschritts, die anzeigt, dass der Lernvorgang möglich ist; und Korrigieren (50, 502, 503) des Stroms des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors um die gelernte Toleranz während einer Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses.
  6. Verfahren zur Steuerung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses eines Luft/Kraftstoffgemischs, mit den Schritten: Erfassen (26) eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, der einen sich mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändernden Strom erzeugt; Ermitteln (50, 301 bis 311), ob ein Toleranzlernen mit dem sich in dem inaktiven Zustand befindenden Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor möglich ist; Lernen (50, 312, 401 bis 404) der Toleranz, wenn der Ermittlungsschritt anzeigt, dass der Lernvorgang möglich ist; Korrigieren (50, 502 bis 503) des Stroms des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors um die gelernte Toleranz; und Steuern (50, 206, 210) des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs durch den korrigierten Strom.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Ermittlungsschritt eine Toleranzlernbedingung über eine Elementimpedanz des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors und eine Änderung in dem Strom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ermittelt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, mit den Schritten: Ermitteln (50, 112), ob sich der Sensor in einem semiaktiven Zustand befindet, in Übereinstimmung mit einer Änderung in dem Strom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors, wobei der semiaktive Zustand zwischen einem inaktiven Zustand und einem aktiven Zustand auftritt; und Freigeben (50, 204 bis 226) einer Rückkopplungssteuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch den Strom des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors in Antwort auf die Ermittlung des semiaktiven Zustands.
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