DE3606045A1 - Luft/kraftstoff-verhaeltnissensor fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Luft/kraftstoff-verhaeltnissensor fuer brennkraftmaschinen

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DE3606045A1
DE3606045A1 DE19863606045 DE3606045A DE3606045A1 DE 3606045 A1 DE3606045 A1 DE 3606045A1 DE 19863606045 DE19863606045 DE 19863606045 DE 3606045 A DE3606045 A DE 3606045A DE 3606045 A1 DE3606045 A1 DE 3606045A1
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Tetsuyo Yamada
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Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Luft/Kraft stoff-VerhäItnis sensor für Brennkraftmaschinen, insbesondere einen solchen, der eine Verschlechterung oder Leistungsbeeinträchtigung der Meßelemente, die bei Betrieb der Brennkraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr eintreten kann, festzustel Leη oder zu erfassen vermag.
Ein bisheriger Luft/Kraftstoff-VerhäItnissensor verwendet zwei Meßelemente (Sensoren) aus jeweils einem Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyten mit je einer auf beiden Seiten ausgebildeten porösen Elektrode. Dieser Sensor vermag die Sauerstoffkonzentration im Abgas der Brennkraftmaschine zu erfassen oder zu messen und ein Luft/Kraftstoff-Signal zu liefern.
Bei einem typischen Sensor dieser Art sind die beiden Sensorelemente einander mit einem kleinen Spalt (dazwischen) einander (flächig) zugewandt angeordnet, so daß sie einen geschlossenen Raum bi Iden, der (nur) eine begrenzte Einströmung des Abgases zuläßt. Eines der beiden Meßelemente dient als elektrochemische Sauerstoff konzent rat i onsze I Ie, das andere als Sauerstoffpumpe. Der durch die Sauer stoffpumpe fließende Pumpstrom wird so geregelt, daß die von der elektrochemischen Zelle erzeugte motorische Kraft oder EMK auf einer vorbestimmten Größe gehalten wird, und der resultierende Pumpstrom wird als Luft/Kraftstoff-VerhäItnissigna I abgegriffen.
Luft/Kraftstoff-Verhä Itnissensoren können bei modernen Brennkraftmaschinen auch zur Durchführung einer elektro-
nischen selbsttätigen Regelung (Rückkopplungsregelung) der Kraftstoffeinspritzung (Luft/Kraftstoff-VerhäItnis) eingesetzt werden. Eine bei solchen Maschinen vorgesehene Art einer elektronischen Regelung ist eine Kraftstoffabschaltregelung, bei welcher die Kraftstoff zufuhr zur Srennkraftmaschine unterbrochen wird, wenn das Fahrzeug ausrollt (Schiebebetrieb) oder unter Bedingungen niedriger Last fährt.
Der erwähnte, bisherige Luft/Kraftstoff-Verhä Itnissensor, der für die Regelung des Pumpstroms und für die Erzeugung eines entsprechenden Luft/Kraftstoff-VerhäItnissigna Is ausgelegt ist, kann für eine Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung bei einer für Kraft stoffabscha It rege lung ausgelegten Srennkraftmaschine eingesetzt werden. Wenn ein mit einer solchen Maschine ausgerüstetes Kraftfahrzeug nach Fahrt mit mehr oder weniger voll geöffneter Drosselklappe ausläuft oder zum Ausrollen gebracht wird (Schiebebetrieb), wird die Kraft stoffabscha It rege lung zur Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung eingeleitet (sog. Schubabschaltung). Da hierbei kein Kraftstoff eingespritzt wird, braucht auch das Luft/Kraftstoff-Verhä Itnis nicht geregelt zu werden. In der Praxis setzt jedoch der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor die Regelung des Pumpstroms fort, wobei die Konzentration an Atmosphärenoder Umgebungs luft als entsprechendes Luft/Kraftstoff-Verhä Itni ssi gna I abgegriffen wird.
Der bisherige Luftkraftstoff-Verhältnissensor, der den Pumpstrom regelt und ein entsprechendes (zugehöriges) Luft/Kraftstoff-Verhä Itnissigna I liefert, muß ein ausreichend genaues Ansprechverhalten besitzen, damit er in der Lage ist, eine genaue Luft/Kraftstoff-Verhältnismessung in der Nähe des stöchiometrise hen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, wo das Abgas einen vergleichsweise
niedrigen·Sauerstoffgehalt aufweist, durchzuführen. Zu diesem Zweck ist der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor mit der Fähigkeit ausgestattet, den durch die Sauerstoffpumpe fließenden Pumpstrom so zu regeln, daß eine große Differenz zwischen dem Sauerstoffpartialdruck im Abgas und dem im geschlossenen Raum eintritt, um damit sicherzustellen, daß die elektrochemische Sauerstoffkonzentrationszelle eine vorbestimmte hohe Ausgangsspannung erzeugt. Wenn nun bei ohne Kr aft stoffzufuhr fahrendem Fahrzeug Atmosphären- oder Umgebungsluft in die Aufpuff Leitung eintritt, fließt aufgrund dieser Auslegung ein großer Strom in die Sauerstoffpumpe, so daß eine große Sauerstoffmenge aus dem geschlossenen Raum herausgepumpt wird. Dieser Umstand beschleunigt aber die Verschlechterung oder Leistungsbeeinträchtigung der Sauerstoffpumpe unter Erhöhung der Möglichkeit für ein Versagen bezüglich einer genauen Luft/Kraftstoff-Verhä Itni smessung.
Zur Vermeidung dieses Problems kann eine Steuer- oder Regelschaltung einer solchen Ausgestaltung vorgesehen sein, daß der im Betrieb des Fahrzeugs ohne Kraftstoffzufuhr fließende maximale Pumpstrom innerhalb zulässiger Grenzen liegt. In diesem Fall nimmt jedoch die Empfindlichkeit oder das Ansprechen des Sensors mit abnehmender Sauerstoffkonzentration im Abgas (oder Auspuff) ab, so daß eine genaue Luft/Kraftstoff-Verhältnismessung im Bereich der stöchiometrisehen Größe schwierig zu erreichen wi rd.
Bei einem Luft/Kraftstoff-VerhäItnisdetektor oder -sensor verschlechtern sich (altern) die Meßelemente infolge der längeren Einwirkung der heißen Abgase. Außerdem können sich aus verschiedenen Gründen Staubteilchen an den Meßelementen absetzen. In jedem FaIL liefern die
beeinträchtigten MeßeLemente ein fehlerhaftes Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal, das nicht für die genaue Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im Abgas der Brennkraftmaschine herangezogen werden kann.
Die Erfindung ist nun auf der Grundlage der Feststellung entwickelt worden, daß bei ohne Kraftstoff zufuhr fahrendem Fahrzeug ein Abgreifen des Luft/Kraftstoff-VerhäItnissignals nicht nötig ist und (wenn) Umgebungs luft in
die Auspuffleitung einströmt.
JL Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines
Luft/Kraftstoff-Verhä Itnissensors (oder auch -detektors) für Brennkraftmaschinen, der zur Erfassung einer
Leistungsbeeinträchtigung (oder Alterung) der Meßelemente auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-VerhäItnissigna Is, das bei ohne Kraftstoffzufuhr fahrendem Fahrzeug geliefert wird, ausgelegt ist und bei dem die Sauerstoffpumpe von einer Leistungsbeeinträchtigung (deterioration)
geschützt ist, die von einem Fließen eines großen Pumpstroms bei Durchführung einer solchen Erfassung oder
Messung herrühren kann. Der erfindungsgemäße Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor ermöglicht eine genaue und einwandfreie Regelung des Luftkraftstoff-VerhäItnisses im Abgas einer Brennkraftmaschine.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
ff Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. lein Blockschaltbild eines Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 ein BLockschaLtbiLd eines Luft/Kraftstoff-VerhäLtnissensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 3 bis 8 eine AusgestaLtung eines Luft/Kraftstoff-VerhäLtnisdetektors auf der GrundLage der Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2, wobei im ei nze Lnen zeigen:
Fig. 3 eine schematische DarsteLLung einer Brennkraftmaschine, in weLche der Sensor eingebaut ist,
Fig. 4 eine Schnittansicht zur Vera ns chauLichung des Grundaufbaus eines in den AbgassammLer eingebau
ten Säuerst offsensors oder -meßfühLers,
Fig. 5 eine perspektivische DarsteLLung einer eLektrochemisehen SauerstoffkonzentrationszelLe,
Fig. 6 ein SchaLtbiLd einer Luft/KraftstoffverhäLtnis-
Detektors cha Ltung,
Fig. 7 ein Ab Laufdiagramm einer ProgrammfοLge zur FeststeLLung einer Leistungsbeeinträchtigung
oder ALterung des Sauerstoff sensors und
Fig. 8 eine graphische DarsteLLung, die verschiedene
EinsteL Lungen oder Vorgabegrößen der BezugsgQ spannung veranschauLicht.
Fig. 1 veranschauLicht eine erste Ausführungsform eines Luft/Kraftstoff-VerhäLtnissensors für Brennkraftmaschinen, umfassend zwei Sensor- oder MeßeLemente M1 und M2, die jeweiLs aus einem Sauerstoffionen Leitenden FesteLektroLyten mit je einer porösen Elektrode auf beiden
ι ■ -3-
Seiten bestehen, einen geschlossenen Raum M3, der das Einströmen des Abgases begrenzt und der zumindest teilweise durch die beiden MeßeLemente M1 und M2 festgelegt ist, eine Pumpstrom-Regelschaltung M4, die unter Heranziehung des einen Meßelements M1 als elektrochemische Sauerstoffkonzentrationszelle und des anderen Meßelements M2 als Sauerstoffpumpe den durch letztere fließenden Pumpstrom so regelt, daß die von der SauerstoffkonzentrationszeI Le M1 erzeugte EMK auf einer vorgegebenen Bezugsspannung gehalten wird, eine Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal-Detektorschaltung M5 zur Erfassung oder Messung des geregelten Pumpstroms und zur Lieferung eines entsprechenden Luft/Kraftstoff-Verhältnissigna Is, und ferner eine Bezugsspannungs-Änderungsscha Itung M6, die dann, wenn die Brennkraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr arbeitet, die Bezugsspannung für die Pumpstrom-Rege Lscha Itung M4 auf einen kleineren Wert als bei mit Kraftstoffzufuhr laufender Maschine ändert, sowie eine Versch lechterungs- oder Alterungs-DetektorschaItung M7, die im Betrieb der Maschine ohne Kraftstoffzufuhr eine etwaige Leistungsbeeinträchtigung (bzw. Alterung o.dgl.) der beiden Meßelemente M1 und M2 durch Vergleich des von der Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal-Detektorscha Itung M5 gelieferten Luft/Kraftstoff-VerhäItnissigna Is mit einem vorgegebenen Bezugswert erfaßt oder feststellt.
Der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor gemäß einer in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform umfaßt zusätzlich eine Korrekturkoeffizient-Einstelleinheit M8, die bei Feststellung einer Leistungsbeeinträchtigung der Meßelemente M1 und M2 durch die A I terungs-Detektorscha I-tung M7 einen Koeffizienten zum Korrigieren des Luft/-Kraftstoff-Verhältnissignals, das bei Betrieb der Maschine mit Kraftstoffzufuhr abgegriffen werden soll, auf der Grundlage sowohl des bei Betrieb der Maschine ohne
ι -40 ·
Kraftstoff zufuhr abgegriffenen Luft/Kraft stoff-VerhäItnissignaLs aLs auch des Bezugswerts vorgibt (set).
Typische Beispiele für den Sauerstoffionen Leitenden FesteLektroLyten, welcher den Hauptbestandteil der beiden Meßelemente bildet, sind eine feste Lösung aus Zirkonoxid und Yttriumoxid sowie eine feste Lösung aus Zirkonoxid und Calciumoxid (calcia). Andere verwendbare
IQ Materialien sind beispielsweise feste Lösungen aus Cerdioxid, Thoriumdioxid und Hafniumdioxid, eine feste Lösung eines Oxids des Perovskite-Typs sowie eine feste Lösung eines dreiwertigen MetalLoxids. Die auf beiden Seiten des Festelektrolyten ausgebildeten porösen ELektroden können aus Platin, Rhodium oder einem anderen Metall, das die oxidative Reaktion zu katalysieren vermag, best ehen.
Die poröse Elektrode kann an sich nach verschiedenen
2Q Verfahren hergestellt werden. Bei einem zweckmäßigen Verfahren wird ein Pulver eines geeigneten, eine Oxidationsreaktion katalysierenden Metalls (als Haupkomponente) mit einem Pulver eines keramischen Materials, welches dem des Festelektrolyten entspricht, zu einer Paste vermischt; die Paste wird dann nach zweckmäßiger Dickschichttechnik auf den Festelektrolyten aufgedruckt, worauf der aufgedruckte Überzug gesintert wird. Bei einem anderen Verfahren kann das Pulvergemisch nach zweckmäßiger Dünnschichttechnik, wie Flammsprühen,
QQ chemisches Plattieren oder Aufdampfen, auf den Festelektrolyten aufgebracht werden, worauf die resultierende Elektrodenschicht vorzugsweise nach Dickschichttechnik mit einer porösen Schutzschicht (z.B. aus Aluminiumoxid, Spinell, Zirkonoxid oder Mullit) beschichtet wird.
g5 Bevorzugt wird die poröse Schicht auf der dem Diffusionsraum zugewandten Elektrode mit einer Dispersion von
Platin, Rhodium oder einem anderen KataLysatormetaLL imprägniert, um die Fähigkeit zum Katalysieren oxidativer Reaktionen zu verbessern.
Von den beiden, auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellten Sensor- oder Heßelementen M1, M2 wird das erste Heßelement M1 als elektrochemische Sauerstoffkonzentrationszelle verwendet. Das Arbeitsprinzip dieser
^O Zelle ist folgendes: Wenn sich der Sauerstoffionen leitende Festelektrolyt unter geeigneten Temperaturbedingungen befindet (mindestens 4000C, wenn er aus Zirkonoxid besteht), wandern Sauerstoffionen durch den Festelektrolyten von dessen Fläche, an welcher der Sauerstoffpartia Idruck hoch ist, zu dem Bereich, in welchem der Sauerstoffpartialdruck niedrig ist, wobei die Differenz des Sauerstoffpartialdrucks zwischen den für gasförmigen Sauerstoff bzw. Op durchlässigen Elektroden am Festelektrolyten als Spannung (EMK) gemessen werden
2Q kann. Beim erfindungsgemäßen Sensor wird eine Spannung nach Maßgabe der Differenz zwischen der Sauerstoffkonzentration im geschlossenen Raum, der (nur) ein begrenztes Einströmen von Abgas zuläßt, und dem Sauerstoffpartialdruck der Umgebungsatmosphäre (entweder Abgas oder atmosphärische Luft) erzeugt.
Das andere (M2) der beiden Meßelemente dient als Sauerstoffpumpe und arbeitet unter Ausnutzung der übertragung oder Wanderung (transfer) von Sauerstoffionen durch OQ einen Sauerstoffionen leitenden Festelektro lyten bei Spannungsanlegung. Wenn eine Spannung zwischen die beiden Elektroden des Festelektrolyten angelegt ist, wird Sauerstoff aus dem geschlossenen Raum "herausgepumpt ".
Wenn der im geschlossenen Raum befindliche Sauerstoff
■/ι.
mitteLs der Sauerstoffpumpe ausgepumpt und der durch die Sauerstoffpumpe fließende Strom (Pumpstrom) durch die Pumpstrom-RegeL scha Ltung M4 so geregelt wird, daß die durch die genannte elektrochemische Zelle erzeugte Spannung auf einer vorbestimmten Größe geha Iten wird, kann der resultierende Pumpstrom durch die Luft/Kraftstoffverhältnissignal-Detektorschaltung M5 erfaßt oder abgegriffen werden, um damit nach Maßgabe der Sauerstoffkonzentration im Abgas ein Luft/Kraftstoff-VerhäItnissignal zu liefern.
Die Bezugsspannungs-Änderungsscha 11ung M6 reduziert die Bezugsspannung für die Pumpstrom-Regelschaltung M4, wenn die Brennkraftmaschine ohne Kraft stoffzufuhr arbeitet. Wenn ein Luft/Kraftstoff-VerhäItnissignaI unter Heranziehung der hohen, normalen Bezugsspannung für die Pumpstromregelung auch dann weiter abgegriffen wird, wenn Atmosphärenluft bei ohne Kraft stoffzufuhr arbeitender Maschine in die Auspuffleitung eintritt, fließt ein übermäßig großer Pumpstrom, welcher die Leistung der Sauerstoffpumpe beeinträchtigt oder verschlechtert. Zur weitgehenden Verringerung der Zunahme des Pumpstroms reduziert die Änderungsschaltung M6 die Bezugsspannung für die Pumpstrom-Regelschaltung, wenn die Brennkraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr arbeitet (z.B. im Schiebebetrieb).
Die A Iterungs-DetektorschaItung M7 erfaßt eine etwaige gO Verschlechterung (im folgenden auch als "Alterung" bezeichnet, obgleich damit auch* eine sonstige Leistungsbeeinträchtigung oder auch Störung gemeint ist) des jeweiligen Meßelements M1 oder M2 auf der Grundlage des Luft/Kraftstoff-VerhäItnissignaIs, das an der Luft/Kraftstoffverhältnis-Detektorschaltung M5 erhalten wird, wenn die Maschine ohne Kraftstoffzufuhr arbeitet, oder des
Luft/Kraftstoff-VerhäLtnissignaLs entsprechend dem Pumpstrom, der durch die RegeLschaLtung M4 in bezug auf die Spannung geregelt wird, die aLs Ergebnis der Änderung durch die Bezugsspannungs-ÄnderungsschaLtung M6 vorgegeben i st.
Die ALterungs-DetektorschaLtung M7 arbeitet nach folgendem Prinzip: Wenn die Brennkraftmaschine ohne Kraft-
IQ stoffzufuhr Läuft bzw. arbeitet, wird AtmosphärenLuft in die Auspuffleitung eingeleitet. Sofern beide Meßelemente Mt, M2 den Normalzustand besitzen, behält das erhaltene Luft/Kraftstoff-VerhäLtnissignaI eine konstante Größe (Bezugsgröße oder -wert). Wenn dagegen das erhaltene Luft/Kraftstoff-VerhäItnissignaL nicht mit der Bezugsgröße koinzidiert oder nicht innerhalb zulässiger Grenzen der Bezugsgröße Liegt, kann das eine oder andere Meßelement M1 oder M2 aLs gealtert bzw. einer Leistungsbeeinträchtigung unterworfen angesehen werden.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß sie eine Korrekturkoeffizient-EinstelLeinheit M8 aufweist, die dann, wenn die Detektorschaltung M7 eine ALterung eines der Meßelemente M1 oder M2 festgestellt hat, den Koeffizienten zum Korrigieren des Luft/Kraftstoff-VerhältnissignaLs vorgibt, das von der Detektor schaLtung M5 bei ohne Kraftstoffzufuhr arbeitender Maschine (d.h. während der Ausführung der Luft/KraftstoffverhäLtnis-RegeLung) geliefert werden
gQ solL, wobei die Einstellung oder Vorgabe dieses Koeffizienten vom Beeinträchtigungsgrad des betreffenden MeßeLements M1, M2 abhängt. Für die Erfindungszwecke wird der Korrekturkoeffizient auf der Grundlage sowohl des Luft/Kraftstoff-Verhältnissignals, das bei ohne Kraftstoffzufuhr arbeitender Maschine erhalten wird, als auch des Sezugswerts oder der Bezugsgröße für dieses Signal
-/If.
bestimmt. Die Gründe hierfür sind folgende: Es kann angenommen werden, daß die SauerstoffmoLeküLe im geschlossenen Raum M3 einen Diffusionskoeffizienten <5 besitzen, der sich wie foLgt ausdrücken Läßt:
4e(Po,exh " po,v)
σ _ Ip
" 4ePo,exh{l - (Po,v/Po,exh)}
In obigen Gleichungen bedeuten: P , : Sauerstoffpar-
O j C Λ Π
tiaLdruck im Abgas,
P : Sauerstoffpartialdruck im geschlossenen Raum, Ip: Pumpstrom und
e: ElektronenLadung.
Die obige Gleichung zeigt, daß <T proportional ist zu 1P^ wenn P . konstant ist und das eine MeßeLement H1 eine konstante Ausgangsspannung liefert, so daß eine konstante Größe P /P . gewährleistet wird, wenn die Brennkraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr arbeitet. Wenn sich daher (der Diffusionskoeffizient) <S beispielsweise durch Ablagerung von Staubteilchen an der den Abgasstrom begrenzenden öffnung des geschlossenen Raums M3 verändert, kann die Größe dieser Änderung anhand der Änderung des Pumpstroms Ip bestimmt werden.
Beim Luft/Kraft stoff-VerhäLtnissensor gemäß der ersten Ausführungsform wird die bei Betrieb der Maschine ohne Kraft stoffzufuhr benutzte Bezugsspannung für die Pumpst rom-Rege Ischa Ltung M4 durch die'Bezugsspannungs-Änderungsscha ltung M6 auf einen Wert oder eine Größe einge-
gg stellt, der bzw. die kleiner ist als die Größe, die bei mit Kraftstoff zufuhr arbeitender Maschine benutzt wird.
Hierdurch wird das Fließen eines so großen Pumpstroms durch das Meßelement M2 verhindert, daß die Sauerstoffpumpe dadurch beeinträchtigt werden könnte. Wenn die Maschine ohne Kraftstoffzufuhr arbeitet, erfaßt die Detektorschaltung M7 eine Alterung des jeweiligen Meßelements M1 oder M2 auf der Grundlage des durch die Luft/Kraft stoffverhä Itnis-Detektorscha I tung M5 abgegriffenen Luft/Kraftstoff-VerhäLtnissigna I s . Es besteht somit keine Möglichkeit dafür, daß das abgegriffene Signal als Grundlage für die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases von der ohne Kraftstoffzufuhr arbeitenden Brennkraftmaschine benutzt wird.
Der Sensor gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht aufbaumäßig dem nach der ersten Ausführungsform, nur mit dem Unterschied, daß er die Korrekturkoeffizient-Einstelleinheit M8 zusätzlich aufweist. Wenn die Detektorschaltung M7 eine Leistungsbeeinträchtigung oder Alterung eines der Meßelemente M1, M2 feststellt, wird der Koeffizient zum Korrigieren des Luft/Kraftstoff-Verhältnissignals neu berechnet, so daß eine solche Alterung des betreffenden Meßelements M1 oder M2 kompensiert wird, um damit ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal zu liefern, das eine genaue Anzeige der Sauerstoffkonzentration im Abgas liefert. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Abgas der Brennkraftmaschine kann somit unabhängig von einer Leistungsabnahme eines der Meßelemente oder beider Meßelemente M1, M2 genau geregelt
gO werden.
Fig. 3 veranschaulicht schematisch eine Brennkraftmaschine, bei der ein erfindungsgemäßer Luft/Kraftstoff-Verhä I tnissensor verwendet wird. In Fig. 3 ist folgendes dargestellt: Eine Brennkraftmaschine 1, ein Kolben 2, ein Abgassammler 3, in welchem das Luft/Kraftstoff-
Verhältnis eines der Brennkraftmaschine 1 zugeführten Luft/Kraft stoffgemisches gemessen wird, eine für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehene Kraftstoffeinspritzdüse 5, ein Ansaugkrümmer 6, ein durch die Wand des letzteren hindurchragender Meßfühler oder Sensor zur Messung der Ansaugluft im Ansaugkrummer, ein Meßfühler oder Sensor 8 zur Messung der Temperatur des Kühlmittels für die Brennkraftmaschine 1, eine Drosselklappe 9, ein Meßfühler oder Sensor 10 zur Messung des öffnungsgrads der Drosselklappe 9, ein Luftströmungsmesser 11, ein Filter 12 zur Reinigung der in den Ansaugkrümmer 6 angesaugten Luft und ein Meßfühler oder Sensor 13 zur Lieferung eines der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 proportionalen Signals.
Die Anordnung gemäß Fig. 3 umfaßt ferner eine mikrorechnergesteuerte elektronische Regelschaltung 20 aus einer Zentraleinheit (CPU) 21, die Ausgabe- oder Ausgangsdaten von den einzelnen, erwähnten Sensoren abnimmt, eine mathematische Verarbeitung dieser Daten nach Maßgabe eines vorbestimmten Steuerprogramms vornimmt und die Kraftstoffeinspritzung durch Ansteuerung des Einspritzventils 5 in an den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepaßter Weise steuert, einem Festwertspeicher (ROM) 22, in welchem das durch die Zentraleinheit auszuführende Steuerprogramm und andere Daten, wie Pläne (maps) vorabgespeichert sind, einem Randomspeieher (RAM) 23, der für das vorübergehende Aus lesen/Ei η lesen von Sensor-Ausgangssignalen in die elektronische Regelschaltung 20 sorgt und andere, für mathematische Operationen erforderliche Daten liefert, einer Eingabeeinheit 24, die eine We Ilenformscha I tung und einen dem Signal von jedem Sensor zugeordneten A / D Wandler sowie einen Multiplexer zur selektiven Lieferung des wellengeformten Digitalsignals zur Zentraleinheit
aufweist, einer Ausgabeeinheit 25, die entsprechend der durch die in der Zentraleinheit 21 ausgeführten mathematischen Operationen bestimmten Kraftstoffeinspritzung ein Ansteue rsi gna L zum Kraftstoffeinspritzvent.il 5 Liefert, sowie einer Sammelschiene (Bus) 26, die Datenübertragungsverbindungen zwischen der Zentraleinheit 21, dem Festwertspeicher 22, dem Randomspeicher 23, der Eingabeeinheit 24 und der Ausgabeeinheit 25 herstellt.
IQ Das von der elektronischen Regelschaltung 20 erzeugte AnsteuersignaI wird zum Kraft stoffeinspritzventiI 5 geliefert, welches daraufhin den von einer Kraftstoffpumpe 29 zugeführten, durch ein Regelventil 28 im Druck geregelten Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 1 ein-
-^g spritzt.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Sauerstoffsensor 4 ste I It den Hauptbauteil der Anordnung gemäß Fig. 3 dar. Bei der speziell dargestellten Ausführungsform umfaßt der Sensor 2Q 4 die elektrochemische Sauerstoffkonzentrationsze I Ie M1, die Sauerstoffpumpe M2 und den geschlossenen Raum M3, der nur ein begrenztes Einströmen von Abgas zuläßt.
Fig. 4 veranschaulicht im Querschnitt den Sauerstoff-Og sensor oder -meßfühler 4, der mit Hilfe eines Befestigungsmittels 31 in einer Einbaubohrung im Abgassammler eingebaut ist. Bei 32 ist die elektrochemische Sauerstoffkonzentrationszelle angedeutet, die gemäß Fig. 5 aus einem rohr- oder plattenförmigen ionenIeitenden QQ Festelektrolyten 33 besteht, der auf beiden Seiten mit jeweils einem Satz aus porösen Platin-Elektrodenschichten 34a und einer Ausgangssignal-Abnahme-Platinelektrode 35a bzw. weiteren porösen Platin-Elektrodenschichten 34b und einer Ausgangssignal-Abnahme-Platinelektrode gg versehen ist. Der Festelektrolyt 33 kann aus voll oder teilweise stabilisiertem Zirkonoxid, Thoroxid oder
Ceroxid geformt sein und eine Dicke von etwa 0,5 mm besitzen. Die einzelnen PlatineLektroden sind nach Dickschichttechnik mit einer Dicke von etwa 20^m ausgebildet. Eine bei 36 angedeutete Sauerstoffpumpe besitzt denselben Aufbau wie die genannte elektrochemische Zelle 32, d.h. mit einem Satz poröser Platinelektrodenschichten 38c und einer Platinelektrode 39c auf der einen Seite sowie einem weiteren Satz aus porösen Platinelek-,Q t rodensch i chten 38d und einer Platinelektrode 39d auf der gegenüberliegenden Seite.
Die elektrochemische SauerstoffkonzentrationszeI Ie 32 (im folgenden einfach als elektrochemische Zelle oder
-c Zelle 32 bezeichnet) und die Sauerstoffpumpe 36 sind unter Zwischenfügung eines wärmebeständigen und isolierenden Abstandstücks 41 so einander gegenüberstehend angeordnet, daß sie zwischen sich einen Spalt oder • Zwischenraum 40 einer Weite von etwa 0,1 mm festlegen.
or. Die zusammengesetzte Anordnung aus der Zelle 32 und der Sauerstoffpumpe 36 ist mit Hilfe des Befestigungsmittels 31 in den Abgassammler 3 eingebaut. Bei der dargestellte/) Ausführungsform bildet der durch die Zelle 32 und die Sauerstoffpumpe 36 festgelegte Spalt 4fl den geschlos-
„c senen Raum M3, in den (nur) eine begrenzte Abgasmenge einst römen kann.
Wie erwähnt, regelt die Pumpstrom-Steuerschaltung M4 den durch die Sauerstoffpumpe 36 fließenden Pumpstrom, um
ο« die Augangsspannung der elektrochemischen Zelle 32 auf einer konstanten Größe zu halten. Die Luft/KraftstoffverhäItnissigna l-Detektorscha Itung M5 greift den resultierenden Pumpstrom ab und bewirkt das Ausziehen oder Ableiten eines Signals, welches das Luft/Kraftstoff-
oc verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/-Kraftstoffgemis.ches angibt. Die beiden Schaltungen M4
ι ■ fi. '
und M5 dienen gemeinsam aLs Luft/Kraft stoffverhäLtnissigna l-DetektorschaItung, wie sie nachstehend näher bes ch ri eben ist.
Gemäß Fig. 6 bestehen zwei HauptbauteiLe dieser genannten DetektorschaLtung aus einem Operationsverstärker OP1 und einem Transistor TR1. Die Plat i ne Lekt rode 35b auf der elektrochemischen Zelle 32 und die Platinelektrode 39c an der der Zelle 32 zugewandten Seite der Sauerstoffpumpe 36 sind mit Masse verbunden. Die andere Platinelektrode 32a der Zelle 32 ist mit dem i nver t i erenden Eingang des Operationsverstärkers 0P1 über einen Widerstand R1 verbunden, während die Platinelektrode 39d an der
jg anderen Seite der Sauer stoffpumpe 36 über einen Widerstand R2 an den Emitter des Transistors TR1 angeschlossen i st.
Ein Kondensator C1 ist zwischen die intertier ende Eingangsklemme und die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 0P1 geschaltet, so daß eine integrierende Schaltung gebildet wird, die ein Steuer- oder Regelsignal Vb liefert, das dem Integral der Differenz zwischen einer der nicht-invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 0P1 zugeführten Bezugsspannung Vs und einer durch die elektrochemische Zelle 32 abgegriffenen oder erfaßten Spannung Va proportional ist.
Die Basis des Transistors TR1 ist mit der Ausgangsklemme gO des Operationsverstärkers 0P1 verbunden, so daß der von einer Batterie B dem Kollektor zugeführte Strom als Pumpstrom Ip durch die Sauerstoffpumpe 36 nach Maßgabe des Regelsignals Vb geregelt wird. Der zwischen den Emitter des Transistors TR1 und die Sauer stoffpumpe 36 gg geschaltete Widerstand R2 dient zum Abgreifen (detect) des Pumpstroms Ip als Spannungssignal, wobei die Spannung
über den Widerstand R2 ein Luft/Kraft stoff-VerhäLtnissignaL Vo darsteLLt.
Bei der beschriebenen VerhältnissignaL-Detektorschaltung "pumpt" die Sauerstoffpumpe 36 Sauerstoff aus dem Spalt 40 in das Abgas, so daß die Spannung Va, die durch die elektrochemische Zelle 32 in Übereinstimmung mit der Sauerstoffpartia Idruckdifferenz zwischen dem Spalt 40 ur|d dem Abgas erzeugt wird, auf der vorbestimmten Bezugsspannung Vs gehalten wird. Der resultierende Pumpstrom Ip kann abgegriffen werden, um die Sauerstoffkonzentration des Abgases oder das Luft/Kraft stoffverhäItnis des Gasgemisches, mit dem die Brennkraftmaschine 1 arbeitet, zu bestimmen (to provide).
Die beschriebene Verhältnissignal-Detektorschaltung ist an der Eingabeeinheit der elektronischen Steuer- oder Regelschaltung 20 vorgesehen, welche die Luft/Kraft stoffverhä I tnisrege lung für die Brennkraftmaschine 1 auf der Grundlage des abgegriffenen Luft/Kr aft st off-VerhäItnissignals Vo durchführt. Wenn die Maschine 1 ohne Kraftstoffzufuhr zu arbeiten beginnt (Schiebebetrieb), übernimmt die elektronische Steuerschaltung 20 nicht nur die Maschinensteuerung, sondern auch eine diagnostische oder überwachende Prüfung des Sauerstoffsensors 4; wenn dabei festgestellt wird, daß die Luft/Kraftstoffverhältnis-Detektor scha Itung ein abnormales Luft/Kraftstoff-Verhä ItnissignaL abgibt, wird der Koeffizient zum Korrigieren dieses Signals berechnet. Die Sequenz dieser diagnostischen Prüfung des Sauerstoffsensors ist nachstehend anhand des Ab laufdiagramms von Fig. 7 beschrieben .
Gemäß Fig. 7 beginnt die diagnostische Prüfung des Sauerstoffsensors im Schritt 101, um festzustellen, ob
die Brennkraftmaschine 1 der Luft/Kraftstoff-VerhäItnisregeLung für Betrieb ohne Kraftstoffzufuhr unterworfen ist. Wenn die Maschine 1 aLs mit Kraftstoffzufuhr arbeitend festgestellt wird, geht das Programm auf den Schritt 102 über, in welchem die dem Operationsverstärker 0P1 in der Verhä Itnis-DetektorschaItung eingespeiste Bezugsspannung Vs auf Vs1 gesetzt wird und das Diagnoseroutineprogramm endet. Wenn die Haschine 1 ohne Kraftstoffzufuhr arbeitet, geht das Programm auf den Schritt 103 über, in welchem die Bezugsspannung Vs in Vorbereitung auf die Ausführung des folgenden Schritts 104 auf Vs2 gesetzt wi rd.
Die Größe Vs1, auf welche die Bezugsspannung Vs in Schritt 102 gesetzt wird, kann mit etwa 40 mV gewählt sein, so daß der beim magersten Luft/KraftstoffverhäItnis (typischerweise etwa 25) durch die Sauerstoffpumpe 36 fließende Pumpstrom Ip während des Maschinenbetriebs aiJf einen vergleichsweise großen Wert (60 mA) geregelt wird, der eine höchst zulässige Größe (80 mA) nicht übersteigt, die im Hinblick auf die Vermeidung einer Beeinträchtigung der Sauerstoffpumpe 36 bestimmt worden ist (vgl. Fig. 8). In Schritt 103 wird die Bezugsspannung Vs auf Vs2 gesetzt, d.h. einen Wert von etwa 20 bis 30 mV, der somit wesentlich kleiner ist als der Wert von Vs1 (40 mV), so daß der im Betrieb der Maschine mit Kraftstoffzufuhr fließende Pumpstrom Ip die höchst zu lässige Größe (80 mA) nicht übersteigt. Die Gründe für die Wahl eines derart kleinen Werts sind folgende: Die Konzentration atmosphärischen Sauerstoffs wird im Betrieb der Maschine ohne Kraftstoffzufuhr erfaßt oder gemessen, und wenn die Sauerstoffpumpe mit der auf 40 mV festgelegten Bezugsspannung Vs1 geregelt bzw. angesteuert wird, steigt die Größe des durch die Sauerstoff pumpe fließenden Pumpstroms auf eine übermäßig hohe Größe (120 mA) an.
Im folgenden Schritt 104 wird das als Ergebnis der Regelung mit Bezug zur Spannung Vs2 abgegriffene oder erfaßte Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal Vo ausgelesen, worauf die Sequenz bzw. das Programm auf den Schritt übergeht, in welchem bestimmt wird, ob das Verhältnissignal Vo innerhalb der Grenzwerte von + 2 % des vorbestimmten Werts Vc liegt. Ist dies der Fall, so wird bestimmt, daß bezüglich des Sauerstoffsensors 4 keine Probleme vorliegen, worauf das Diagnoseroutineprogramm endet.
Wenn andererseits festgestellt wird, daß das Verhältnissignal Vo außerhalb der Grenzwerte von + 2 % für Vc liegt, geht das Programm auf den folgenden Schritt über, in welchem Vc/Vo als Korrekturkoeffizient K berech net wird, der für die Erzielung oder Einstellung (attain ing) des richtigen Luft/Kraftstoff-VerhäItnissignaIs Vo bei Betrieb der Maschine mit Kraft stoffzufuhr benutzt wird; sodann endet das Diagnoseroutineprogramm. Der auf beschriebene Weise berechnete Korrekturkoeffizient K wird zum Korrigieren des Verhältnissignals Vo benutzt, das ausgelesen wird, wenn die Maschine den Betrieb mit Kraftstoffzufuhr wieder aufnimmt.
Zusammenfassend läßt sich folgendes feststellen: Die Bezugsspannung Vs für die Luft/Kraftstoff-Verhä Itnisregelung, die im Maschinenbetrieb ohne Kraftstoffzufuhr durchzuführen ist, wird auf den Wert Vs2 eingestellt, der kleiner ist als der Wert Vs1 für die Durchführung der Regelung im Maschinenbetrieb mit Kraftstoffzufuhr, so daß der durch die Sauerstoffpumpe 36 fließende Pumpstrom Ip nicht auf eine übermäßig hohe Größe ansteigt, die eine Beeinträchtigung der Sauerstoffpumpe zur Folge hätte. Eine Leistungsbeeinträchtigung des Sauerstoffsensors 4 wird als vorliegend betrachtet, wenn das für
die Bezugsspannung Vs2 abgegriffene oder erfaßte Verhält nissignaL Vo außerhalb der Grenzwerte von + 2 % für Vc liegt. In diesem Fall wird der Korrekturkoeffizient K für das Verhältnissignal Vo auf der Grundlage des abgegriffenen Werts dieses VerhäLtnissigna Is Vo und des Bezugswerts Vc berechnet, und das vom beeinträchtigten Sauer stoff sensor abgegriffene Verhältnissignal Vo für Durchführung der Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung wird auf eine Größe bzw. einen Wert korrigiert, die bzw. der das tatsächliche Luft/Kraft stoffverhä ltnis angibt.
Durch den beschriebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor kann somit eine Leistungsbeeinträchtigung des Sauerstoffsensors 4, die im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 ohne Kraft stoffzufuhr auftreten kann, verhindert werden; selbst wenn eine solche Leistungsbeeinträchtigung (Alterung oder Verschlechterung) eintritt, wird das abgegriffene Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal Vo auf den normalen Wert korrigiert. Infolgedessen kann ein einziger Sauer stoff sensor oder -meßfühler für die Durchführung einer zuverlässigen Luft/Kraftstoff-Verhä ltnisrege lung über einen längeren Zeitraum hinweg verwendet werden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform wird der Korrekturkoeffizient K für das Luft/Kraftstoff-Verhältnissignal Vo in Schritt 106 (Fig. 7) berechnet, nachdem (wenn) eine Leistungsbeeinträchtigung des Sauerstoffsensors 4 in Schritt 105 festgestellt worden ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann dann, wenn eine Leistungsverschlechterung des Sauerstoff sensors 4 festgestellt worden ist, die selbsttätige Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses für die mit Kraftstoffzufuhr arbeitende Brennkraftmaschine unterbunden bzw. inhibiert werden, wobei diese Tatsache entsprechend am Armaturenbrett angezeigt wird, um den Fahrer von der Notwendig-
keit für das AuswechseLn des Sauerstoffsensors 4 zu informieren. Wenn der Sauerstoffsensor eine starke Leistungsbeeinträchtigung erfahren hat, kann es unmög-Lieh sein, das erfaßte Luft/KraftstoffverhäLtnis auf den normalen Wert zu korrigieren, auch wenn es durch Berechnung des Koeffizienten K modifiziert wird. Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird daher dann, wenn der in Schritt 106 berechnete Korrekturko-
IQ effizient K nicht innerhalb der Grenzen von 1 + 20 % Liegt, die selbsttätige Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhä ItnissignaLs für die mit Kraft stoffzufuhr arbeitende Maschine inhibiert, wobei eine entsprechende Anzeige am Armaturenbrettwiedergegeben wird, um den
j5 Fahrer auf die dringende Notwendigkeit für das Auswechseln des verschlechterten Sauerstoffsensors hinzuweisen.
Beim Sauerstoff sensor gemäß der beschriebenen Ausführungsform sind die beiden Meßelemente, die jeweils aus einem FesteLektrolyten mit je einer porösen Platin-Elektrodenschicht auf beiden Seiten bestehen, einander mit einem kleinen Zwischenraum flächig gegenüberstehend angeordnet, so daß ein geschlossener Raum gebildet wird, der nur eine begrenzte Abgasmenge eintreten Läßt. Gewünschtenfa LLs kann ein Teil der den geschlossenen Raum festlegenden Wand aus einem wärmebeständigen Werkstoff, wie Keramik oder MetaLl, geformt' sein, wobei eine öffnung oder Bohrung vorgesehen ist, die einen Eintritt des Abgases zuläßt, während der restliche Teil der Wand durch die beiden Meßelemente gebildet ist.
Beim beschriebenen Sauerstoffsensor steht die poröse Elektrodenschicht an der vom geschlossenen Raum abgewandten Seite der elektrochemischen Sauerstoffkonzen-3g trationsze I Ie mit dem Abgas in Berührung, und das erhaltene Luft/Kraftstoff-VerhäLtnissignaL ist auf Größen
a*
oder Werte im Magerbereich beschränkt. Zur Ausschaltung dieses Mangels kann der Sauerstoffsensor so ausgebildet sein, daß die poröse Platinelektrode auf der vom geschlossenen Raum abgewandten Seite der elektrochemischen Zelle mit der Atmosphärenluft in Berührung steht. Mit dieser Abwandlung kann der Pumpstrom in zwei Richtungen geregelt werden, um einen vorbestimmten Wert der Sauerstoffkonzentration im geschlossenen Raum zu erreichen,
IQ so daß ein Luft/Kraftstoff-Verhä Itnissigna I abgegriffen werden kann, das sich linear über den vollen Betriebsbereich, einschließlich des angereicherten, des stöchiometrischen und des abgemagerten Bereichs, ändert. Ein derart abgewandelter Sauer stoff sensor kann wirksam für
IQ die Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden, wobei jede Leistungsbeeinträchtigung des Sauerstoffsensors mittels der vorher beschriebenen Regelsequenz eindeutig festgestellt werden kann.
Wie vorstehend im einzelnen beschrieben, umfaßt der
Luft/Kraft stoff-VerhäItnissensor für Brennkraftmaschinen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung eine Bezugswert-ÄnderungsschaLtung, welche die Bezugsspannung für die Pumpstrom-Regelschaltung im Betrieb der Brennkraftmaschine ohne Kraft stoffzufuhr auf einen kleinen Wert ändert, sowie eine A Iterungs-Detektorscha I tung, die eine Leistungsbeeinträchtigung (Verschlechterung oder Alterung) der Heßelemente durch Vergleichen des Bezugs-
gQ werts mit dem Luft/Kraftstoff-VerhäItnissignaI erfaßt, das durch die Verhältnissignal-Detektorschaltung im Betrieb der Haschine ohne Kraftstoffzufuhr abgegriffen wird. Mit dieser Anordnung kann nicht nur das Fließen eines übermäßig großen Stroms durch die Sauerstoffpumpe im Betrieb der Maschine ohne Kraft stoffzufuhr, sondern auch eine fehlerhafte selbsttätige Regelung des Luft/-
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Kraft stoff-VerhäItnisses, die auf verschLechterte oder gealterte Meßelemente zurückzuführen sein kann, vermi eden werden.
Der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung umfaßt zusätzlich zur genannten Bezugswert-Änderungsschaltung und zur Alterungs-Detektorscha Itung eine Korrekturkoeffizient-EinsteL IschaItung, die einen Koeffizienten zum Korrigieren des Luft/Kraftstoff-Verhä ItnissignaLs vorgibt, das im Betrieb mit in ihrer Leistung beeinträchtigten Meßelementen abgegriffen wird. Auch wenn die Abgaseinlaßöffnung im geschlossenen Raum verstopft oder entweder die Sauerstoffpumpe oder die elektrochemische Sauer stoffkonzentrationszelle selbst gestört ist, kann mit der zweiten Ausführungsform der Erfindung das abgegriffene Luft/-KraftstoffverhäItnissignaI auf die genaue oder richtige Größe korrigiert werden, wodurch eine Fortführung der selbsttätigen Regelung des Luft/Kraftstoff-VerhäItnisses in äußerst genauer Weise gewährleistet wird.
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Claims (2)

  1. NGK Spark PLug Co., Ltd. «28.-41 3-51 Η/*0
    Luft/Kraftstoff-VerhäLtnissensor für Brennkraftmaschinen
    Patentansprüche
    . Luft/Kraftstoff-VerhäLtnissensor für Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch
    zwei MeßeLemente (M1 und M2), die jeweiLs einen Sauerstoffionen Leitenden FesteLektro Lyten mit je ,c einer auf beiden Seiten ausgebiLdeten porösen ELektrode umfassen,
    einen geschLossenen Raum (M3), der ein Einströmen von Abgas begrenzt, wobei die beiden MeßeLemente (M1 und H2) mindestens TeiLe des Raums (M3) festLegen, 2Q eine das eine MeßeLement (M1) aLs eLektrochemisehe
    SauerstoffkonzentrationszeLLe und das andere MeßeLement (M2) aLs Sauerstoffpumpe verwendende Pumpstrom-RegeLeinheit (M4) zum RegeLn des durch die Sauerstoffpumpe (M2) fLießenden Pumpstroms in der Weise, daß eine von der SauerstoffkonzentrationszeLLe (M1) erzeugte eLektromotorisehe Kraft oder EMK auf einer vorgegebenen Bezugsspannung gehaLten wird,
    eine Luft/KraftstoffverhäLtnis-Detektoreinheit (M5) zum Erfassen oder Abgreifen des geregeLten Pump-ΟΛ Stroms und zum Erzeugen eines entsprechenden (oder zugeordneten) Luft/Kraftstoff-VerhäLtnissignaLs, sowie weiterhin durch
    eine Bezugsspannungs-Änderungseinheit (M6), die dann, wenn die Brennkraftmaschine ohne Kraftstoffgc zufuhr arbeitet, die Bezugsspannung für die Pumpst rom-RegeLeinheit (M4) auf eine kLeinere Größe aLs dann, wenn die Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-
    zufuhr arbeitet, ändert,und
    eine ALterungs-Detektoreinheit (M7), die dann, wenn die Brennkraftmaschine ohne Kraft stoffzufuhr arbeitet, eine Leistungsbeeinträchtigung (Verschlechterung oder Alterung) der beiden Meßelemente (M1, M2) durch Vergleich des von der Luft/KraftstoffverhäItnissignal-Detektoreinheit (M5) gelieferten Luft/Kraftstoff -Verhä I tnissigna Is mit einem vorgegebenen Bezugswert erfaßt oder feststellt (detects).
  2. 2. Luft/Kraftstoff-VerhäItnissensor für Brennkraftmaschinen, gekennzei chnet durch
    zwei Meßelemente (M1 und M2), die jeweils einen Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyten mit je einer auf beiden Seiten ausgebildeten porösen Elektrode umfassen,
    einen geschlossenen Raum (M3), der ein Einströmen von Abgas begrenzt, wobei die beiden Meßelemente (M1 ur)d M2) mindestens Teile des Raums (M3) festlegen,
    eine das eine Meßelement (M1) als elektrochemische Sauerstoffkonzentrationszelle und das andere Meßelement (M2) als Sauerstoffpumpe verwendende Pumpstrom-Regeleinheit (M4) zum Regeln des durch die Sauerstoffpumpe (M2) fließenden Pumpstroms in der Weise, daß eine von der Sauerstoffkonzentrationszelle (MD erzeugte elektromotorische Kraft oder EMK auf einer vorgegebenen Bezugsspannung gehalten wird,
    eine Luft/Kraftstoffverhältnis-Detektoreinheit = (M5) zum Erfassen oder Abgreifen des geregelten Pumpstroms und zum Erzeugen eines entsprechenden (oder zugeordneten) Luft/Kraft stoff-VerhäItnissigna Is, sowie weiterhin durch
    eine Bezugsspannungs-Änderungseinheit (M6), die dann, wenn die Brennkraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr arbeitet, die Bezugsspannung für die Pump-
    strom-Regeleinheit (M4) auf eine kleinere Größe als dann, wenn die Brennkraftmaschine mit Kraftstoffzufuhr arbeitet, ändert,
    eine ALterungs-Detektoreinheit (M7), die dann, wenn die Brennkraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr arbeitet, eine Leistungsbeeinträchtigung (Verschlechterung oder Alterung) der beiden Meßelemente (H1, M2) durch Vergleich des von der Luft/Kraft stoffverhäItnissigna l-Detektoreinheit (M5) gelieferten Luft/Kraftstoff-Verhä I tni ssi gna I s mit einem vorgegebenen Bezugswert erfaßt oder feststellt (detects), und
    eine Korrekturkoeffizient-EinsteI Leinheit (M8), die dann, wenn durch die AIterungs-Detektoreinheit (M7) eine Leistungsbeeinträchtigung der Meßelemente (M1, M2) festgestellt wird, einen Koeffizienten zum Korrigieren eines Luft/Kraftstoff-VerhäItnissigna I s, das im Betrieb der Brennkraftmaschine mit Kraftstoffzufuhr abgegriffen (detected) wird, auf der Grundlage sowohl des im Betrieb der Brennkraftmaschine ohne Kraftstoffzufuhr abgegriffenen Luft/Kraftstoff-Verhä Itnissigna Is als auch des Bezugswerts vorgibt.
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