DE19962654B4

DE19962654B4 - Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE19962654B4
Application number: DE19962654A
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Toyota Inagaki; Takahide Toyota Izutani; Keiichiro Toyota Aoki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2000193635A; JP3551054B2; DE19962654A1; US6343499B1

Abstract

Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung mit
einem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (10) mit einem Sensoraufbau, der bei Anlegen einer Spannung an den Sensoraufbau einen Begrenzungsstrom entsprechend einer Sauerstoffkonzentration und/oder einer Konzentration unverbrannten Gases in einem Gas erzeugt,
einer Sensoraufbauansteuerschaltung (20),
einer Elementimpedanzerfassungseinrichtung (40) zur Erfassung der Impedanz eines Sauerstoffionen leitenden Elements des Sensoraufbaus durch Anlegen einer Wechselspannung an den Sensoraufbau, und
einer Diagnoseeinrichtung (40) zur Erfassung und Diagnose von Fehlern auf der Grundlage der erfassten Elementimpedanz, wobei,
wenn die Elementimpedanz größer als ein erster Referenzwert ist, die Diagnoseeinrichtung (40) bestimmt, dass in dem Sensoraufbau (10) und/oder der Sensoraufbauansteuerschaltung (20) ein Bruch vorliegt,
der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (10) eine Heizung (18) aufweist, die den Sensoraufbau (10) zur Aktivierung des Sauerstoffionen leitenden Elements erhitzt, die Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung außerdem eine Heizungsansteuerschaltung (30) aufweist, die die Heizung (18) ansteuert, und,
wenn die Elementimpedanz kleiner als der erste Referenzwert jedoch größer als ein zweiter Referenzwert ist, die Diagnoseeinrichtung...

Description

Die Erfindung betrifft eine Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung und ein Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsverfahren, das einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor der Begrenzungsstrombauart verwendet, und genauer eine Fehlerdiagnose einer Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung.
Zum Erreichen sowohl eines verringerten spezifischen Kraftstoffverbrauchs und einer verringerten schädlichen Gasemissionen bei einer Fahrzeugbrennkraftmaschine ist es notwendig, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Luft-Kraftstoff-Gemischs, das in der Brennkraftmaschine zu verbrennen ist, über einen weiten Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereich zu steuern. Zur Ermöglichung einer derartigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung ist ein (allgemein als Vollbereichs-Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor, Linear-Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor und dergleichen bezeichneter) Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor bekannt. Dieser Sensor verwendet das Auftreten eines Begrenzungsstroms entsprechend einer Sauerstoffkonzentration oder einer Konzentration unverbrannten Gases im Abgas im Ansprechen auf die Zufuhr eines Stroms an einen Sensoraufbau. Der Sensoraufbau ist durch Ausbildung einer atmosphärenseitigen Elektrode, einer abgasseitigen Elektrode und eines abgasseitigen Diffusionswiderstands in einem Sauerstoffionen leitenden Element aus beispielsweise einem Zirkonoxid-Festelektrolyten oder dergleichen aufgebaut. Eine Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung auf der Grundlage von Ausgangssignalen aus derartigen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren wird entsprechend dem Stand der Technik durchgeführt.
Eine Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung auf der Grundlage des Ausgangssignals eines Vollbereichs-Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors erfordert im wesentlichen, dass ein aktiver Zustand des Sauerstoffionen leitenden Elements beibehalten werden kann. Daher wird gemäß dem Stand der Technik eine Regelung durchgeführt, in der die Temperatur des Sauerstoffionen leitenden Elements durch Erhitzen des Elements unter Verwendung einer Heizeinrichtung konstant gehalten wird. Obwohl die Elementtemperatur ein notwendiger Faktor in dieser Regelung ist, wird der Bedarf nach einem Temperatursensor dadurch beseitigt, dass die Elementtemperatur anhand eines erfassten Elementwiderstandswertes auf der Grundlage einer Korrelation zwischen dem Elementwiderstandswert und der Elementtemperatur geschätzt wird.
Es ist eine Voraussetzung für die Verwendung des vorstehend beschriebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors, dass eine Fehlerdiagnose an dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor durchgeführt wird, und, falls irgendeine Abnormität vorliegt, unmittelbar eine Gegenmaßnahme ergriffen wird. Die japanische Offenlegungsschrift Nr. HEI 8-271475 offenbart beispielsweise eine Technik, gemäß der ein Elementwiderstandswert eines Sauerstoffionen leitenden Elements erfasst wird, und, falls sich der Elementwiderstandswert außerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, bestimmt wird, dass das Sauerstoffionen leitende Element eine Abnormität aufweist.
Da jedoch der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor durch einen Sensoraufbau, einer Sensoraufbauansteuerschaltung zur Ansteuerung des Sensoraufbaus und Erfassung eines Ausgangsstroms davon und einer Heizeinrichtung und einer Heizeinrichtungsansteuerschaltung zum Heizen des Sensoraufbaus zur Aktivierung des Sauerstoffionen leitenden E- Elements aufgebaut ist, ist es notwendig, einen Kabelbruch oder dergleichen in der Sensoraufbauansteuerschaltung, einen Kabelbruch (Verdrahtungsbruch, Drahtbruch, Leiterunterbrechung) oder dergleichen in der Heizeinrichtung oder der Heizeinrichtungsansteuerschaltung, eine Verschlechterung der Heizeinrichtung und dergleichen zu beachten.
Die Druckschrift US 5,852,228 A offenbart ein Steuerungsverfahren für eine Luftkraftstoffverhältnisserfassungsvorrichtung. Die Luftkraftstoffverhältnisserfassungsvorrichtung weist einen Luftkraftstoffverhältnissensor auf, bei dem bei einem Anliegen einer Spannung an diesen Sensoraufbau ein Begrenzungsstrom entsprechend einer Sauerstoffkonzentration und/oder einer Konzentration verbrannten Gases in einem Gas erzeugt wird. Die Elementimpedanz wird erfasst, weiterhin werden Fehler erfasst und diagnostiziert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung bereitzustellen, die durch einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor und deren periphere Schaltungen derart aufgebaut ist, dass sie eine Fehlerdiagnose in einfacher leichter und genauer Weise durchführen kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, sowie ein Steuerungsverfahren für eine Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das heißt, eine Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung weist einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor mit einem Sensoraufbau, der bei Anlegen einer Spannung an den Sensoraufbau einen Begrenzungsstrom entsprechend zumindest entweder einer Sauerstoffkonzentration oder einer Konzentration unverbrannten Gases in einem Gas als Objekt der Erfassung erzeugt, eine Sensoraufbauansteuerschaltung, die den Sensoraufbau ansteuert, eine Elementimpedanzerfassungseinrichtung zur Erfassung der Impedanz eines Sauerstoffionen leitenden Elements, der in dem Sensoraufbau vorgesehen ist, durch Anlegen einer Wechselspannung an den Sensoraufbau, und einer Diagnoseeinrich tung zur Erfassung und Diagnose von Fehlern auf der Grundlage der erfassten Elementimpedanz auf.
In der Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung bestimmt die Diagnoseeinrichtung, wenn die Elementimpedanz größer als ein erster Referenzwert ist, dass in zumindest entweder dem Sensoraufbau oder der Sensoraufbauansteuerschaltung ein Bruch vorliegt.
Weiterhin kann die Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung den nachstehend beschriebenen Aufbau aufweisen. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor weist eine Heizung auf, die den Sensoraufbau zur Aktivierung des Sauerstoffionen leitenden Elements erhitzt. Die Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung weist außerdem eine Heizungsansteuerschaltung auf, die die Heizung ansteuert. Wenn die Elementimpedanz kleiner als der erste Referenzwert jedoch größer als ein zweiter Referenzwert ist, bestimmt die Diagnoseeinrichtung, dass in zumindest entweder der Heizung oder der Heizungsansteuerschaltung ein Fehler vorliegt.
Außerdem kann, wenn die Elementimpedanz kleiner als ein dritter Referenzwert ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzwert liegt, und die Elementimpedanz größer als der zweite Wert ist, die Diagnoseeinrichtung bestimmen, dass sich die Heizung verschlechtert hat.
Ferner kann, wenn die Elementimpedanz größer als ein dritter Referenzwert ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzwert liegt, und die Elementimpedanz kleiner als der erste Wert ist, die Diagnoseeinrichtung bestimmen, dass zumindest in entweder der Heizung oder der Heizungsansteuerschaltung ein Fehler vorliegt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Kennlinie, die Beziehungen zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und den Abgaskonzentrationen angibt,
2 eine Schnittansicht eines Beispiels für einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor,
3 eine Kennlinie, die Beziehungen zwischen dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ausgangsstrom des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors angibt,
4 ein elektrisches Schaltbild, das einen Hardwareaufbau einer Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
5 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen dem Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem Ausgangsstrom des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors angibt,
6 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Elementtemperatur und dem Elementwiderstandswert angibt,
7A eine Schnittansicht, die die Struktur eines Sensoraufbaus darstellt,
7B eine vergrößerte Teilansicht eines Festelektrolytenabschnitts,
8 ein Äquivalentschaltbild des Sensoraufbaus,
9 eine Darstellung, die eine Ortskurve der Impedanz des Sensoraufbaus angibt, die entsprechend den Veränderungen in der Frequenz der der Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsgleichspannung überlagerten Eingangswechselspannung erzeugt ist,
10 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Frequenz der Eingangswechselspannung und der Elementimpedanz angibt,
11A, 11B und 11C den Signalverlauf einer Eingangsspannung eines Tiefpassfilters, den Signalverlauf einer Eingangsspannung der atmosphärenseitigen Elektrode des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors und den Signalverlauf der Ausgangsspannung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors,
12 Zeitverläufe, die ein Beispiel für den Übergang der Elementimpedanz über die Zeit veranschaulichen, und
13 ein Flussdiagramm, das den Ablauf einer durch eine CPU ausgeführten Fehlerdiagnoseroutine veranschaulicht.
Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
Das Prinzip eines Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors ist zunächst beschrieben. 1 zeigt eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Sauerstoffkonzentration (O₂-Konzentration) im Abgas und die Beziehung zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und der Kohlenstoffmonoxidkonzentration (CO-Konzentration) im Abgas angibt. Wie durch den Graphen angegeben, verändert sich die O₂-Konzentration im wesentlichen linear mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereich. In einem fetten Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereich verändert sich demgegenüber die Konzentration von Kohlenmonoxid, d. h., einem unverbrannten Gas im wesentlichen linear mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor verwendet diese Kennlinien wie nachstehend beschrieben.
2 zeigt eine Schnittansicht eines Beispiels für den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 10 springt in ein Abgasrohr 90 einer Brennkraftmaschine vor. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 10 besteht im wesentlichen aus einer Ab deckung 11, einem Sensoraufbau 13 und einer Heizeinrichtung 18. Die Abdeckung 11 weist eine tassenförmige Schnittform auf. Eine umlaufende Wand der Abdeckung 11 weist viele kleine Löcher 12 zur Kommunikation zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Abdeckung 11 auf.
In dem Sensoraufbau 13 ist eine abgasseitige Elektrodenschicht 16 an der äußeren Oberfläche einer Sauerstoffionen leitenden Festelektrodenschicht 14 angebracht, die eine Reaganzglas-förmige Form hat. Eine atmosphärenseitige Elektrodenschicht 17 ist an der inneren Oberfläche der Festelektrodenschicht 14 angebracht. Eine Diffusionswiderstandsschicht 15 ist auf der äußeren Oberfläche der abgasseitigen Elektrodenschicht 16 durch Plasmasprühen oder dergleichen ausgebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Festelektrodenschicht 14 durch Sintern eines Sauerstoffionen leitenden Oxidmaterials ausgebildet, bei dem CaO oder dergleichen als Stabilisierer in Zirkonoxid (ZrO₂) Feststoff-gelöst wird. Die Diffusionswiderstandsschicht 15 wird durch eine hitzebeständiges anorganisches Material wie Alumina oder dergleichen gebildet. Die abgasseitige Elektrodenschicht 16 und die atmosphärenseitige Elektrodenschicht 17 sind jeweils aus einem Edelmetall mit hoher katalytischer Aktivität, beispielsweise Platin oder dergleichen, ausgebildet und sind mit einer porösen chemischen Plattierung oder dergleichen beschichtet.
Die Heizeinrichtung 18 ist derart angeordnet, dass sie durch die atmosphärenseitige Elektrodenschicht 17 umgeben ist, damit der Sensoraufbau 13 zur Aktivierung des Zirkonoxidelements 14 erhitzt wird. Die Heizeinrichtung 18 weist eine ausreichend große Wärmeerzeugungskapazität zur Aktivierung des Zirkonoxidelements 14 auf.
Das Zirkonoxidelement 14 weist eine Kennlinie derart auf, dass, wenn eine Sauerstoffkonzentrationsdifferenz über dem Element während eines aktivierten Zustands bei hoher Temperatur auftritt, das Zirkonoxidelement 14 Sauerstoffionen (O^2–) von der Seite mit höherer Konzentration zu der Seite mit niedrigerer Konzentration leitet. Das Zirkonoxidelement 14 weist eine andere Eigenschaft dahingehend auf, dass, wenn eine elektrische Potentialdifferenz über das Zirkonoxidelement 14 angelegt wird, das Zirkonoxidelement 14 dazu neigt, eine Wanderung von Sauerstoffionen (O^2–) von der negativen Elektrode zu der positiven Elektrode entsprechend der Potentialdifferenz zu verursachen (Sauerstoffpumpeigenschaft).
Wie in 2 angegeben, ist zwischen der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht 17 und der abgasseitigen Elektrodenschicht 16 des Sensoraufbaus 13 eine konstante Vorspannung angelegt, wobei die atmosphärenseitige Elektrodenschicht 17 als positive Elektrode und die abgasseitige Elektrodenschicht 16 als negative Elektrode dient. Wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein mageres Verhältnis ist, wandern Sauerstoffionen (O^2–) von der abgasseitigen Elektrodenschicht 16 zu der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht 17 aufgrund der vorstehend erwähnten Sauerstoffpumpeigenschaft. Folglich fließt ein Strom von der positiven Elektrode einer Vorspannungsquelle zu der negativen Elektrode der Vorspannungsquelle über die atmosphärenseitige Elektrodenschicht 17, die Festelektrolytenschicht 14 und die abgasseitige Elektrodenschicht 16. Die Größe des auf diese Weise erzeugten Stroms entspricht einer Menge von Sauerstoff, die von dem Abgas über die Diffusionswiderstandsschicht 15 in die abgasseitige Elektrodenschicht 16 diffundiert, vorausgesetzt, dass die Vorspannung gleich oder höher als ein vorbestimmter kon stanter Wert ist. Daher kann, falls die Größe dieses Begrenzungsstroms erfasst wird, die Sauerstoffkonzentration anhand der erfassten Größe des Stroms bestimmt werden, so dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem mageren Bereich wie vorstehend beschrieben unter Bezug auf 1 bestimmt werden kann.
Wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der fetten Seite ist, wird veranlasst, dass Sauerstoffionen (O^2–) von der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht 17 zu der abgasseitigen Elektrodenschicht 16 aufgrund einer Sauerstoffbatterieeigenschaft wandern. Das heißt, dass die Sauerstoffbatterieeigenschaft der Vorspannung entgegensteht. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor ist derart ausgelegt, dass die durch die Sauerstoffbatterieeigenschaft erzeugte elektromotorische Kraft die Vorspannung überwindet, so dass ein Strom von der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht 17 zu der abgasseitigen Elektrodenschicht 16 über die Vorspannungsquelle fließt, wenn sich das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der fetten Seite befindet. Die Größe des auf diese Weise erzeugten Stroms wird durch die Menge von Sauerstoffionen (O^2–) bestimmt, die von der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht 17 zu der abgasseitigen Elektrodenschicht 16 über die Festelektrolytschicht 17 transportiert werden. Da auf diese Weise zu der abgasseitigen Elektrodenschicht 16 transportierte Sauerstoffionen in der sauerstoffseitigen Elektrodenschicht 16 mit unverbrannten Gaskomponenten wie Kohlenstoffmonoxid reagieren (brennen) sollen, die in die abgasseitige Elektrodenschicht 16 aus dem Abgas über die Diffusionswiderstandsschicht 15 diffundieren, entspricht die Menge der transportierten Sauerstoffionen der Konzentration unverbrannten Gases. Daher kann, falls die Größe dieses Begrenzungsstroms erfasst wird, die Konzentration unverbrannten Gases anhand der erfassten Stromgrö ße bestimmt werden, so dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem fetten Bereich wie vorstehend beschrieben unter 1 bestimmt werden kann.
Wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird, erreichen die Mengen von Sauerstoff und des in abgasseitige Elektrodenschicht 16 eindringenden unverbrannten Gases das chemische Äquivalentverhältnis, so dass sie vollständig durch die katalytische Wirkung der abgasseitigen Elektrodenschicht 16 miteinander reagieren (verbrennen). Somit wird die Menge von Sauerstoff in der abgasseitigen Elektrodenschicht 16 null, d. h., dass kein Transport von Sauerstoffionen aufgrund der Sauerstoffbatterieeigenschaft oder der Sauerstoffpumpeigenschaft auftritt. Daher kann, wenn das Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, kein Strom in dem Stromkreis auftreten.
Daher geben die Spannungs-Strom-(V-I-)Kennlinien des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors Begrenzungsströme entsprechend den Abgas-Kraft-Brennstoff-Verhältnissen (A/F) an, denen der Sensor ausgesetzt wird, wie in 3 gezeigt. In dem Graphen gemäß 3 geben lineare Abschnitte der Kennlinien parallel zu der V-Achse Begrenzungsströme an. Die Richtung des Begrenzungsstroms in dem mageren Bereich ist entgegengesetzt zu der Richtung des Begrenzungsstroms in dem fetten Bereich. Der Absolutwert des Begrenzungsstroms steigt mit Ansteigen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem mageren Bereich an und sinkt in dem fetten Bereich. Entsprechend den Kennlinien in 3 können Luft-Kraftstoff-Verhältnisse von 12 bis 18 erfasst werden, wenn die angelegte Spannung auf etwa 0,3 V eingestellt wird. Ein Bereich von einer Spannung unterhalb des linearen Abschnitts einer Kennlinie, der einen Begrenzungsstrom angibt, ist ein durch den Widerstand bestimmter Bereich.
Ein Beispiel für den Hardwareaufbau der Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung ist nachstehend unter Bezug auf 4 beschrieben. Die Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung besteht hauptsächlich aus dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 10, einer Sensoraufbauansteuerschaltung 20, einer Heizungsansteuerschaltung 30 und einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 40. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor weist den Sensoraufbau 13 und die Heizung (Heizeinrichtung) 18 wie vorstehend unter Bezug auf 2 beschrieben auf. Die Heizungsansteuerschaltung 30 empfängt ein Tastverhältnissignal und legt entsprechend dem Tastverhältnissignal eine Spannung einer Batterie 32 an die Heizung 18 in ein- und ausschaltender Weise an. Die CPU 40 ist als Zentralschaltung einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) einer Brennkraftmaschine zur Durchführung der Kraftstoffeinspritzsteuerung, der Zündzeitpunktsteuerung und dergleichen vorgesehen. Die CPU 40 enthält einen Analog-Digital-Wandler (ADC), einen Digital-Analog-Wandler (DAC) und einen Speicher.
Die Sensoraufbauansteuerschaltung 20 besteht hauptsächlich aus einem Tiefpassfilter (LPF) 21, einem ersten Spannungsfolger 22, einer Referenzspannungserzeugungsschaltung 25 und einem zweiten Spannungsfolger 26. Der Tiefpassfilter 21 entfernt Hochfrequenzkomponenten aus dem aus der CPU 40 ausgegebenen analogen Signal. Der erste Spannungsfolger 22 ist mit einem Operationsverstärker, einem Komplementär-Gegentakt-Verstärker oder dergleichen ausgerüstet. Der erste Spannungsfolger 22 hält das elektrische Potential der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht 17 des Sensoraufbaus 13 gleich dem elektrischen Potential des Ausgangs des Tiefpassfilters 21. Dieses elektrische Potential beträgt zum Zeitpunkt der Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassung 3,3 V.
Die Referenzspannungserzeugungsschaltung 25 erzeugt eine Referenzspannung von 3,0 V durch Teilen einer konstanten Spannung Vcc. Der zweite Spannungsfolger 26 weist einen Schaltungsaufbau auf, der ähnlich zu dem des ersten Spannungsfolgers 22 ist. Der zweite Spannungsfolger 26 hält das elektrische Potential der abgasseitigen Elektrodenschicht 16 des Sensoraufbaus 13 gleich der Referenzspannung von 3,0 V. Daher wird, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erfassen ist, eine Spannung von 0,3 V zwischen den zwei Elektrodenschichten des Sensoraufbaus 13 angelegt. Somit kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis über einen breiten Bereich durch Messen des Begrenzungsstroms wie vorstehend unter Bezug auf das Kennliniendiagramm gemäß 3 beschrieben erfasst werden. Ein in dem ersten Spannungsfolger 22 vorgesehener Widerstand arbeitet als Stromerfassungsschaltung 23. Die elektrischen Potentiale an den gegenüberliegenden Enden des Widerstands 23 werden der CPU 40 zugeführt. Die CPU 40 wandelt die analogen Potentiale an den gegenüberliegenden Enden des Widerstands 23 analog-digital und berechnet eine elektrische Potentialdifferenz dazwischen sowie berechnet einen Strom aus der Potentialdifferenz und dem Widerstandswert des Widerstands 23.
Wie anhand der Beschreibung unter Bezug auf 3 deutlich wird, weisen der berechnete Wert des Stroms und des Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eine Beziehung wie in 5 angegeben zueinander auf. Folglich kann die CPU 40 ein Abgas-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage eines erfassten Stromwertes erfassen und kann daher eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung durchführen.
Zur Erfassung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist es erforderlich, einen aktiven Zustand der Sauerstoffionen leitenden Festelektrolytschicht (Element) 14 beizubehalten. Der aktive Zustand davon kann durch Halten des Elements 14 auf einer festen Temperatur, beispielsweise 700°C, beibehalten werden. Die Elementtemperatur kann durch Beibehalten eines Elementwiderstandswertes von 30 auf 700°C gehalten werden, da die Elementtemperatur und der Elementwiderstandswert wie in 6 angegeben eine gewisse Korrelation aufweisen. Daher wird eine Steuerung zur Beibehaltung des aktiven Zustands des Elements durchgeführt, indem der Elementwiderstandswert erfasst wird und eine Regelung der Heizungsansteuerschaltung 30 auf der Grundlage des erfassten Elementwiderstandswerts durchgeführt wird.
7A zeigt eine Schnittansicht, die die Struktur des Sensoraufbaus 13 veranschaulicht. 7 zeigt eine vergrößerte Teilansicht der Festelektrolytschicht 14 des Sensoraufbaus 13. 8 zeigt ein Äquivalentschaltbild des Sensoraufbaus 13. In der Darstellung von 8 bezeichnen R1 einen Bahnwiderstand eines Festelektrolyten, der beispielsweise aus Zirkonoxid hergestellt ist und einem in 7 gezeigten Kornabschnitt (grain) entspricht, R2 einen Kornbegrenzungswiderstandswert des Festelektrolyten, der einer in 7 gezeigten Kornbegrenzung entspricht, R3 einen Grenzschichtwiderstand einer beispielsweise aus Platin hergestellten Elektrode, C2 einen Kapazitätsanteil der Kornbegrenzung des Festelektrolyten, C3 einen Kapazitätsanteil der Elektrodengrenzschicht, und Z(W) eine Impedanz (Warburg-Impedanz), die durch periodische Veränderungen in der Grenzschichtkonzentration ver ursacht wird, die mit der Polarisation aufgrund von Wechselströmen auftritt.
Wie aus 8 hervorgeht, kann der Widerstandswert R1 + R2 + R3 erfasst werden, falls ein Ausgangsstrom des Sensoraufbaus 13 durch Anlegen einer Spannung innerhalb des durch den Widerstandswert bestimmten Bereich (vgl. 3) an den Sensoraufbau 13 gemessen wird. Jedoch verändert sich der Widerstandswert R3 beträchtlich aufgrund einer Verschlechterung einer Elektrode oder dergleichen, so dass es unmöglich ist, lediglich den Elementwiderstandswert R1 + R2 zu erfassen. Weiterhin ist die Erfassung des Elementwiderstandswertes auf der Grundlage des Gleichstromverhaltens des Sensoraufbaus 13 sehr schwierig, da der durch den Widerstandswert bestimmte Bereich entsprechend dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis wie in 3 angegeben variiert. Zur Behandlung dieses Problems wird ein Elementwiderstandswerterfassungsverfahren vorgeschlagen, das eine Wechselstromeigenschaft verwendet.
9 zeigt eine Darstellung, die die Ortskurve der Impedanz des Sensoraufbaus angibt, die entsprechend den Veränderungen in der Frequenz f der der Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsgleichspannung (0,3 V) überlagerten Eingangswechselspannung gebildet wird. In der Darstellung gibt die horizontale Achse den Realteil R der Impedanz Z an und gibt die vertikale Achse den Imaginärteil X davon an. Die Ortskurve der Impedanz hängt nicht von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis ab. Die Impedanz Z des Sensoraufbaus wird als Z = R + jX ausgedrückt. Wie in 9 angedeutet, konvergiert die Impedanz Z zu dem Elementwiderstandswert R1 + R2, wenn die Frequenz f sich 1 kHz annähert.
10 zeigt einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Frequenz f der Eingangswechselspannung und dem Absolutwert |Z| der Impedanz |Z| angibt. Anhand von 10 wird deutlich, dass |Z| im Frequenzbereich von 1 kHz bis 10 MHz im wesentlichen gleich R1 + R2 ist und dass |Z| sich in dem Hochfrequenzbereich über 10 MHz verringert und schließlich zu R1 konvergiert. Daher ist verständlich, dass eine Frequenz ungefähr in einem Bereich von 1 kHz bis 10 MHz zur Erfassung des Elementwiderstandswerts R1 + R2 wünschenswert ist.
11A, 11B und 11C zeigen Signalverläufe der Eingangsspannung des Tiefpassfilters 21, den Signalverlauf der Ausgangsspannung aus dem Tiefpassfilter 21, d. h., die an die atmosphärenseitigen Elektrodenschicht 17 des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 10 angelegte Spannung, und den Signalverlauf der Ausgangsspannung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 10. In 11A bis 11C gibt die horizontale Achse die Zeit an und die vertikale Achse gibt Spannung oder Strom an. Wie vorstehend beschrieben wird die Spannung der abgasseitigen Elektrodenschicht 16 gleich der Referenzspannung von 3,0 V gehalten, wobei die Spannung der atmosphärenseitigen Elektrodenschicht 17 normalerweise wie in 11B angedeutet bei 3,3 V gehalten wird. Daher beträgt die normalerweise zwischen den Elektroden des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensoraufbaus angelegte Gleichspannung 0,3 V. Der Ausgangsgleichstrom entsprechend der Eingangsgleichspannung von 0,3 V gibt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis an.
Die CPU 40 verändert die Eingangsspannung für den Tiefpassfilter 21 um ΔV wie in 11A angegeben, um den Elementwiderstandswert zu messen. Die aus dem Tiefpassfilter 21 ausgegebene Spannung, d. h., die an die atmosphä renseitige Elektrodenschicht 17 des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 10 angelegte Spannung weist einen Signalverlauf auf, der durch Überlagern der Gleichspannung von 3,3 V mit einem Wechselspannungsimpuls gebildet wird, der einen modifizierten Signalverlauf aufweist und hauptsächlich durch einen Anteil einer besonderen Frequenz (beispielsweise 5 kHz) wie in 11B gebildet wird. Entsprechend dem Wechselspannungsimpuls verändert sich der Ausgangsstrom wie in 11C angegeben um ΔI. Die Elementimpedanz Z ist durch ΔV/ΔI gegeben. Unter Bezug auf die Kennlinie in 6 zusammen mit der gegebenen Elementimpedanz Z kann die Elementtemperatur bestimmt werden. Der Zweck der Veränderung der angelegten Spannung in sowohl absteigender als auch aufsteigender Richtung besteht darin, die Entladung von in dem Kapazitätsanteil gespeicherten Ladungen zu beschleunigen.
Es sei angenommen, dass die wie in 4 gezeigte Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung wahrscheinlich einen Fehler wie einen Bruch (Drahtbruch, Leiterunterbrechung, Verdrahtungsbruch, Kabelbruch) in dem Sensoraufbau 13 oder der Sensoraufbauansteuerschaltung 20, einen Bruch in der Heizung 18 oder der Heizungsansteuerschaltung 30, eine Verschlechterung der Heizung 18 oder dergleichen aufweisen kann. Es ist wichtig, derartige Fehler in einfacher, leichter und genauer Weise zu erfassen.
Ein Fehler, bei dem eine Verdrahtung oder dergleichen in dem Sensoraufbau 13 oder der Sensoraufbauansteuerschaltung 20 derart bricht, dass kein Strom durch die Schaltung fließt, ist nachstehend betrachtet. Falls ein derartiger Fehler auftritt, ist es schwierig zu bestimmen, ob der Ausgangsstrom von null eine Folge des Bruchs oder eine Folge davon ist, dass das Abgas-Luft-Kraftstoff- Verhältnis gegenwärtig gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Diese Bestimmung wird in einem Bereich besonders schwierig, in dem die Rückkopplungsregelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird. Es kann ein Verfahren in Betracht gezogen werden, dass Variationen des Ausgangsstroms in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelungsbereich überwacht, in dem ein gewisser Ausgangsstrom auftritt. Jedoch ist dieses Verfahren nicht notwendigerweise einfach, da die Einstellung eines Schwellwertes aufgrund eines Erfassungsfehlers, Unterschiede zwischen einzelnen Sensoren, Alterungsänderungen, Störungen und anderen Problemen schwierig ist. Somit weist die Erfassung eines Bruchs in den Sensoraufbau 13 oder der Sensoraufbauansteuerschaltung 20 durch Anwendung der Gleichstromeigenschaften des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors viele Probleme auf.
Erfindungsgemäß wird daher eine Fehlerdiagnose unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Wechselstromeigenschaft des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors, d. h., der vorstehend beschriebenen Elementimpedanz durchgeführt. Die auf der Grundlage der Wechselstromeingangs-Ausgangseigenschaft sowie in den 11B und 11C angegeben erfasste Elementimpedanz wird nicht durch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beeinträchtigt. Falls ein Bruch in dem Sensoraufbau 13 oder der Sensoraufbauansteuerschaltung 20 auftritt, ist der Ausgangsstrom der Schaltung stets null und zeigt keine Veränderung, so dass die berechnete Impedanz unendlich wird. Daher kann der Bruch leicht erfasst werden.
Da die Elementimpedanz die Elementtemperatur wie vorstehend beschrieben wiedergibt, ermöglicht die Verwendung der Elementimpedanz ebenfalls die Erfassung eines Bruchs in der Heizung 18 oder der Heizungsansteuerschaltung 30 und die Erfassung einer Verschlechterung der Heizung 18. 12 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel für den Übergang der Elementimpedanz über die Zeit während des aktiven Zustands des Elements veranschaulicht. Wenn kein Fehler oder dergleichen auftritt, beträgt die Elementtemperatur etwa 700°C, so dass die Elementimpedanz einen ausreichend niedrigen Wert von 30 Ω wie durch die Kurve C₀ angegeben annimmt. Falls ein Bruch in dem Sensoraufbau 13 oder der Sensoraufbauansteuerschaltung 20 auftritt, wird die erfasste Elementimpedanz unendlich wie durch die Kurve C₃ angedeutet.
Falls sich die Heizung 18 verschlechtert hat, steigt die Elementtemperatur beispielsweise nur auf etwa 550°C trotz einer ausreichenden Versorgung mit elektrischer Energie für die Heizung 18 an, so dass die Elementimpedanz lediglich etwa 150 Ω beträgt, wie durch die Kurve C₁ angegeben. Falls ein Bruch in der Heizung 18 oder der Heizungsansteuerschaltung 30 auftritt, wird das Element lediglich durch das Abgas erhitzt, so dass die Elementtemperatur lediglich auf etwa die Temperatur des Abgases (etwa 300°C) ansteigt. Daher nimmt die Elementimpedanz einen Wert entsprechend einer Elementtemperatur von 300°C wie durch eine Kurve C₂ angegeben an.
Falls drei Referenzwerte (Schwellwerte) C₁, C₂ und C₃ wie in 12 angegeben eingestellt werden und mit dem erfassten Wert der Elementimpedanz verglichen werden, wird daher eine Bestimmung möglich, ob ein Bruch in dem Sensoraufbau 13 oder der Sensoraufbauansteuerschaltung 20 oder ein Bruch in der Heizung 18 oder der Heizungsansteuerschaltung 30 oder eine Verschlechterung der Heizung 18 oder kein Fehler auftritt.
13 zeigt ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung einer periodisch durch die CPU 40 durchgeführten Fehlerdiagnoseroutine veranschaulicht. In Schritt 102 bestimmt die CPU 40 auf der Grundlage der nach dem Starten der Brennkraftmaschine verstrichenen Zeit, ob sich das Element in dem aktiven Zustand befindet. Falls das Element aktiv ist, schreitet der Ablauf zu Schritt 104 voran. Im Gegensatz dazu beendet die CPU 40 die Ausführung dieser Routine, falls sich das Element nicht im aktiven Zustand befindet. Die Bestimmung, ob sich das Element im aktiven Zustand befindet oder nicht, wird unnötig, falls lediglich ein Bruch in dem Sensoraufbau 13 oder der Sensoraufbauansteuerschaltung 20 zu erfassen ist.
In Schritt 104 bestimmt die CPU 40 auf der Grundlage eines den vollständig geschlossenen Zustand der Drosselklappe angebenden Signals, eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und dergleichen, ob sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf befindet. Falls sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf befindet, schreitet der Ablauf zu Schritt 106 voran. Im Gegensatz dazu beendet die CPU 40 die Ausführung der Routine, falls sich die Brennkraftmaschine nicht im Leerlauf befindet. Die Verarbeitung in Schritt 104 ist nicht wichtig, jedoch ist sie unter Beachtung davon vorgesehen, dass, falls sich die Brennkraftmaschine im Leerlauf befindet, die Abgastemperatur, d. h., ein Faktor für die Heizung des Elements, stabil wird und daher die Diagnosegenauigkeit verbessert wird.
In Schritt 106 erfasst die CPU 40 die Elementimpedanz Z durch Überlagerung eines Wechselspannungsimpulses auf die Eingangsgleichspannung und Messen eines Ausgangswechselstromsimpulses wie vorstehend unter Bezug auf 11A bis 11C beschrieben. Darauffolgend führt die CPU 40 in Schritten 108, 110 und 112 eine Diagnose durch Vergleich der erfassten Elementimpedanz Z mit den drei Referenzwerten Z1, Z2 und Z3 durch, die in 12 angegeben sind.
Somit wird bei Z ≤ Z1 in Schritt 114 bestimmt, dass kein Fehler vorhanden ist. Falls Z1 < Z ≤ Z2 ist, wird in Schritt 116 bestimmt, dass sich die Heizung 18 verschlechtert hat. Falls Z2 < Z ≤ Z3 ist, wird in Schritt 118 bestimmt, dass in der Heizung 18 oder der Heizungsansteuerschaltung 13 ein Bruch vorliegt. Falls Z3 < Z ist, wird in Schritt 120 bestimmt, dass in dem Sensoraufbau 13 oder der Sensoraufbauansteuerschaltung 20 ein Bruch vorliegt.
Obwohl die Erfindung unter Bezug auf ein gegenwärtig als bevorzugtes Ausführungsbeispiel angesehenes Beispiel beschrieben worden ist, ist es verständlich, dass die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel oder die offenbarten Konstruktionen beschränkt ist. Vielmehr soll die Erfindung verschiedene Abänderungen und äquivalente Einrichtungen abdecken.
Unter normalen Bedingungen beträgt die Temperatur eines in einem Sensoraufbau 10 vorgesehenen Sauerstoff leitenden Elements etwa 700°C und beträgt die Elementimpedanz etwa 30 Ω. Falls ein Fehler in dem Sensoraufbau 10 oder eine Sensoraufbauansteuerschaltung 20 auftritt, wird der Strom null und die Elementimpedanz unendlich. Falls eine Heizung 18 sich verschlechtert hat, steigt die Elementtemperatur lediglich auf beispielsweise etwa 550°C an und wird die Elementimpedanz etwa 150 Ω. Falls ein Fehler in der Heizung 18 oder der Heizungsansteuerschaltung 30 auftritt, wird das Element lediglich durch Abgas erhitzt, so dass die Elementtemperatur lediglich auf etwa die Tempe ratur des Abgases ansteigt und die Elementimpedanz einen Wert entsprechend einer Elementtemperatur von 300°C annimmt. Drei Referenzwerte Z1, Z2 und Z3 sind zum Vergleich des erfassten Elementimpedanzwertes eingestellt, damit eine Fehlerdiagnose durchgeführt wird.

Claims

Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (10) mit einem Sensoraufbau, der bei Anlegen einer Spannung an den Sensoraufbau einen Begrenzungsstrom entsprechend einer Sauerstoffkonzentration und/oder einer Konzentration unverbrannten Gases in einem Gas erzeugt, einer Sensoraufbauansteuerschaltung (20), einer Elementimpedanzerfassungseinrichtung (40) zur Erfassung der Impedanz eines Sauerstoffionen leitenden Elements des Sensoraufbaus durch Anlegen einer Wechselspannung an den Sensoraufbau, und einer Diagnoseeinrichtung (40) zur Erfassung und Diagnose von Fehlern auf der Grundlage der erfassten Elementimpedanz, wobei, wenn die Elementimpedanz größer als ein erster Referenzwert ist, die Diagnoseeinrichtung (40) bestimmt, dass in dem Sensoraufbau (10) und/oder der Sensoraufbauansteuerschaltung (20) ein Bruch vorliegt, der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (10) eine Heizung (18) aufweist, die den Sensoraufbau (10) zur Aktivierung des Sauerstoffionen leitenden Elements erhitzt, die Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung außerdem eine Heizungsansteuerschaltung (30) aufweist, die die Heizung (18) ansteuert, und, wenn die Elementimpedanz kleiner als der erste Referenzwert jedoch größer als ein zweiter Referenzwert ist, die Diagnoseeinrichtung (40) bestimmt, dass in der Heizung (18) und/oder der Heizungsansteuerschaltung (30) ein Fehler vorliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn die Elementimpedanz kleiner als ein dritter Referenzwert ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzwert liegt, und die Elementimpedanz größer als der zweite Wert ist, die Diagnoseeinrichtung (40) bestimmt, dass sich die Heizung (18) verschlechtert hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn die Elementimpedanz größer als ein dritter Referenzwert ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzwert liegt, und die Elementimpedanz kleiner als der erste Wert ist, die Diagnoseeinrichtung (40) bestimmt, dass in der Heizung (18) und/oder der Heizungsansteuerschaltung (30) ein Fehler vorliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Diagnoseeinrichtung (40) Fehler untersucht, wenn sich das Sauerstoffionen leitende Element in einem aktiven Zustand befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Diagnoseeinrichtung (40) Fehler untersucht, wenn sich eine Brennkraftmaschine, in der der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (10) eingebaut ist, sich im Leerlaufzustand befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Elementimpedanzerfassungseinrichtung (40) die Elementimpedanz durch Anlegen einer Spannung an den Sensor erfasst, wobei die Spannung einen Wechselspannungsanteil zur Erfassung der Elementimpedanz aufweist, die einem Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungs-Gleichspannungsanteil überlagert ist, und die Elementimpedanzerfassungseinrichtung (40) einen Wechselanteil des Ausgangsstroms des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (10) misst.
Steuerungsverfahren für eine Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsvorrichtung, die einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (10) mit einem Sensoraufbau, der bei Anlegen einer Spannung an den Sensoraufbau einen Begrenzungsstrom entsprechend einer Sauerstoffkonzentration und/oder einer Konzentration unverbrannten Gases in einem Gas erzeugt, und eine Sensoraufbauansteuerschaltung (20) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Erfassen einer Elementimpedanz eines Sauerstoffionen leitenden Elements des Sensoraufbaus durch Anlegen einer Wechselspannung an den Sensoraufbau, und Erfassen und Diagnostizieren von Fehlern auf der Grundlage der erfassten Elementimpedanz, wobei, wenn die Elementimpedanz größer als ein erster Referenzwert ist, bestimmt wird, dass in dem Sensoraufbau (10) oder der Sensoraufbauansteuerschaltung (20) ein Bruch vorliegt, und der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (10) eine Heizung (18) aufweist, die den Sensoraufbau (10) zur Aktivierung des Sauerstoffionen leitenden Elements erhitzt, die Luft-Kraftstoff- Verhältniserfassungsvorrichtung außerdem eine Heizungsansteuerschaltung (30) aufweist, die die Heizung (18) ansteuert, und, wenn die Elementimpedanz kleiner als der erste Referenzwert jedoch größer als ein zweiter Referenzwert ist, bestimmt wird, dass in der Heizung (18) oder der Heizungsansteuerschaltung (30) ein Fehler vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei, wenn die Elementimpedanz kleiner als ein dritter Referenzwert ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzwert liegt, und die Elementimpedanz größer als der zweite Wert ist, bestimmt wird, dass sich die Heizung (18) verschlechtert hat.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei, wenn die Elementimpedanz größer als ein dritter Referenzwert ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Referenzwert liegt, und die Elementimpedanz kleiner als der erste Wert ist, bestimmt wird, dass in der Heizung (18) und/oder der Heizungsansteuerschaltung (30) ein Fehler vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Diagnose durchgeführt wird, wenn sich das Sauerstoffionen leitende Element in einem aktiven Zustand befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Diagnose durchgeführt wird, wenn sich eine Brennkraftmaschine, in der der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (10) eingebaut ist, sich im Leerlaufzustand befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Elementimpedanz durch Anlegen einer Spannung an den Sensoraufbau (10), die einen einem Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungs-Gleichspannungsanteil überlagerten Wechselspannungsanteil zur Erfassung der Elementimpedanz aufweist, und durch Messen eines Wechselanteils des Ausgangsstroms des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (10) erfasst wird.