DE4101019C2

DE4101019C2 -

Info

Publication number: DE4101019C2
Application number: DE4101019A
Authority: DE
Inventors: Takao Toyota Aichi Jp Fukuma; Keisuke Toyota Aichi Jp Tsukamoto; Toshio Toyota Aichi Jp Takaoka; Hirofumi Toyota Aichi Jp Yamasaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-01-23
Filing date: 1991-01-15
Publication date: 1993-08-05
Also published as: JPH03217637A; US5058556A; DE4101019A1; JP2745754B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung der Betriebsbereitschaft eines in einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoffsensors gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.

Zur Gewinnung eines der Sauerstoffdichte des Abgases einer Brennkraftmaschine entsprechenden Ausgangssignals wird zur Erzielung eines gewünschten Luft- Brennstoffverhältnisses ein Sauerstoffsensor, wie beispiels weise ein Magergemischsensor, verwendet. Das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors steuert die Einschaltzeit einer Brenn stoffeinspritzvorrichtung, so daß ein Luft-Brennstoffverhält nis der Brennkraftmaschine mit einem Wert größer als das stö chiometrische Luft-Brennstoffverhältnis erhalten wird.

Ein bekannter Sauerstoffsensor weist einen Träger aus einem festen Elektrolyten wie stabilisiertem Zirkonium auf sowie eine erste luftdurchlässige Elektrode auf einer Seite des Festelektrolytträgers in Kontakt mit dem zu untersuchenden Ab gas und eine zweite luftdurchlässige Elektrode auf der ande ren Seite des Festelektrolytträgers in Kontakt mit einem Be zugsgas, wie der Außenluft.

Bei dieser Ausführung des Sauerstoffsensors wird durch Anlegen einer elektrischen Gleichspannung mit einem vorbestimmten Spannungsbereich an die Elektroden ein elektrischer Strom, der sogenannte Begrenzungsstrom bewirkt, der entsprechend der Sau erstoffdichte des Abgases auf einem vorbestimmten Wert gehal ten wird. Daher kann durch die Ermittlung des elektrischen Ausgangsstroms des Sauerstoffsensors ein Wert der Sauerstoff dichte des Abgases abgeleitet werden, und auf der Basis dieses Wertes der Wert, auf den das Luft-Brennstoffverhältnis der Brennkraftmaschine gesetzt werden soll, geschätzt werden.

Eine niedrige Temperatur des Festelektrolytträgers (d. h. die Element-Temperatur) verursacht jedoch bei dieser Ausführung des Sauerstoffsensors eine verminderte Ausgangsgröße, während das gleiche Luft-Brennstoffverhältnis innerhalb des Betriebs bereichs aufrechterhalten wird. Der gewonnene Wert des elek trischen Ausgangsstroms bezieht sich auf eine Sauerstoff dichte, die kleiner als die tatsächliche Sauerstoffdichte ist, so daß die Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses in Abhän gigkeit vom Ausgangssignal des Sauerstoffsensors während eines Niedertemperaturzustands des Elements fehlerbehaftet durchge führt und das Luft-Brennstoffverhältnis auf einen Wert größer als das vorbestimmte Luft-Brennstoffverhältnis geregelt wird.

Eine Lösung dieses Problems sieht eine Einrichtung vor, die ermittelt, ob ein voll aktivierter Zustand bzw. eine volle Be triebsbereitschaft des Sauerstoffsensors erreicht ist, bevor die Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses durchgeführt wird. Ein bekanntes Verfahren zur Bestimmung der vollen Be triebsbereitschaft des Sauerstoffsensors verwendet den Aus gangspegel des Sauerstoffsensors bei einer Unterbrechung der Brennstoffzufuhr der Brennkraftmaschine. Bei diesem Verfahren wird vom Prinzip ausgegangen, daß die Sauerstoffdichte des Ab gases bei unterbrochener Brennstoffzufuhr gleich der Sauer stoffdichte der Außenluft ist und der aktivierte Zustand bzw. die Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors dann vorliegt, wenn der Ausgangspegel des Sauerstoffsensors demjenigen der Sauerstoffdichte der Außenluft entspricht (siehe JP 59-46 350 A). Bei diesem Stand der Technik ist ein Schwellenwert vorgesehen, und es wird er mittelt, ob während der unterbrochenen Brennstoffzufuhr der Ausgangspegel des Sauerstoffsensors größer ist als der Schwel lenwert. Ist der Ausgangspegel des Sauerstoffsensors größer als der Schwellenwert, wird bestimmt, daß die Element-Tempera tur ausreichend hoch und die Betriebsbereitschaft des Sauer stoffsensors gewährleistet ist.

Zur Verbesserung der Genauigkeit bei der Bestimmung der Be triebsbereitschaft des Sauerstoffsensors wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem bestimmt wird, ob ein Betriebszustand, in dem der Ausgangspegel des Sauerstoffsensors während der un terbrochenen Brennstoffzufuhr größer ist als der Schwellen wert, kontinuierlich andauert (siehe JP 60-2 12 650 A). Bei diesem Stand der Technik wird während der unterbrochenen Brennstoffzufuhr in vorbestimmten Intervallen der Ausgangspegel des Sauerstoffsensors wiederholt gemessen, wobei eine Bestimmung der Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors dann möglich ist, wenn der Betriebszustand, bei dem der Ausgangspegel des Sauerstoffsensors größer als der Schwellenwert ist, länger als eine vorbestimmte Zeit andauert.

Bei diesem Stand der Technik ist der Grund für die Bestimmung, ob der Betriebszustand, bei dem der Ausgangspegel des Sauer stoffsensors größer als der Schwellenwert ist, länger als eine vorbestimmte Zeit andauert, die Ermittlung der Betriebs bereitschaft des Sauerstoffsensors so schnell wie möglich und ohne einen Verlust an Genauigkeit durchzuführen. Der Schwel lenwert zur Bestimmung der Betriebsbereitschaft ist normaler weise der niedrigste mögliche Wert zur schnellen Bestimmung der Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors, wobei infolge der unvermeidlichen Schwankungen des Ausgangspegels des Sauer stoffsensors eine fehlerhafte Bestimmung durchgeführt werden kann, so daß der Ausgangspegel des Sauerstoffsensors größer ist als der Schwellenwert, obwohl der Sauerstoffsensor tatsächlich nicht betriebsbereit ist. Eine solche, durch Schwankungen des Ausgangspegels verursachte fehlerhafte Be stimmung wird vermieden, indem ermittelt wird, ob der Aus gangspegel des Sauerstoffsensors eine Zeitspanne länger als das vorbestimmte Intervall größer als der festgelegte Wert ist.

Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, daß eine genaue Bestimmung des Betriebszustands des Sauerstoffsensors aus den folgenden Gründen nicht immer möglich ist. Wird die Brenn kraftmaschine beispielsweise im Rahmen einer Fahrt mit Reise geschwindigkeit auf einer Schnellstraße betrieben, so dauert der gleichförmige Betriebszustand eine relativ lange Zeit an und Unterbrechungen der Brennstoffzufuhr treten selten auf. In diesem Fall wird bei dem bekannten Verfahren, bei dem während unterbrochener Brennstoffzufuhr die Bestimmung der Be triebsbereitschaft des Sauerstoffsensors durch Ermittlung, ob die Zeitdauer, in der der Ausgangspegel größer ist als ein vorgegebener Wert, länger andauert, als eine vorbestimmte Zeitdauer, die Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses manchmal für eine relativ lange Zeitspanne ausgesetzt, so daß eine genaue Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses nicht gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß eine schnelle und genaue Bestimmung des thermisch aktivierten Zustands bzw. der thermischen Betriebsbereitschaft des Sauer stoffsensors gewährleistet ist, wodurch die Regelung des Luft- Brennstoffverhältnisses häufiger durchgeführt und eine genaue Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses auf einen gewünsch ten Wert erzielt wird.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentan spruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher be schrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftma schine, bei der die Vorrichtung zur Bestimmung der Be triebsbereitschaft des Sauerstoffsensors Anwendung findet.

Fig. 2 ein Blockschaltbild der elektronischen Regelungsein heit gemäß Fig. 1,

Fig. 3 den Zusammenhang zwischen dem Luft-Brennstoffver hältnis und dem Ausgangspegel des Sauerstoffsensors,

Fig. 4 bis 7 Ablaufdiagramme des Programms der elektroni schen Regelungseinheit gemäß Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 2 mit einem Ansaugrohr 4, in dem ein Drosselventil 8 angeordnet ist. Das Drosselven til 8 ist mit einem Gaspedal 6 über ein Verbindungsglied verbun den, wobei die Öffnung des Drosselventils 8 in Abhängigkeit von der Betätigung des Gaspedals 6 gesteuert wird. Ein Luft durchflußmesser 10 zur Messung der der Brennkraftmaschine 2 zugeführten Ansaugluftmenge ist im Ansaugrohr 4 stromauf des Drosselventils 8 angeordnet. Ein Ansauglufttemperatursensor 12 zur Ermittlung der Temperatur der der Brennkraftmaschine 2 zu geführten Ansaugluft befindet sich im Ansaugrohr 4 zwischen dem Drosselventil 8 und dem Luftdurchflußmesser 10 und ein Drosselstellungssensor 14 ist mit dem Drosselventil 8 verbun den. Der Drosselstellungssensor 14 umfaßt einen Sensor zur Er mittlung des kontinuierlich veränderlichen Öffnungsgrades des Drosselventils 8, und einen nicht gezeigten Leerlaufschalter, der eingeschaltet wird, wenn sich das Drosselventil 8 in der Leerlaufstellung befindet, und ausgeschaltet wird, wenn das Drosselventil 8 aus der Leerlaufstellung heraus geöffnet wird.

Eine Abgasanlage 18 weist einen Sauerstoffsensor 20 (d. h. einen Magergemischsensor) auf zur Ermittlung eines Luft-Brenn stoffverhältnisses des der Brennkraftmaschine 2 zugeführten brennbaren Luft-Brennstoffgemischs in Abhängigkeit von der Sauerstoffdichte des durch die Abgasanlage 18 strömenden Ab gases. Stromab des Sauerstoffsensors 20 ist ein Katalysator 22 angeordnet.

Ein Verteiler 24 hat eine mit einer Kurbelwelle der Brenn kraftmaschine 2 verbundene Verteilerwelle 24a. Der Verteiler 24 ist mit einer Zündanlage 32 verbunden und einer auf einem Zylinderkopf angeordneten Zündkerze 34 wird durch die Zündanlage 32 über den Verteiler 24 Hochspannung zur Zündung des Brennstoffs zugeführt.

Im Ansaugrohr 4 ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 50 vorgesehen zur Erzeugung eines in eine Einlaßöffnung 3 der Brennkraftmaschine 2 gerichteten Brennstoffflusses.

Zur Ermittlung verschiedener Betriebsparameter der Brennkraft maschine 2 und zusätzlich zu dem genannten Luftdurchflußmesser 10, dem Ansauglufttemperatursensor 12, dem Drosselstellungs sensor 14 und dem Sauerstoffsensor 20 weist die Brennkraftma schine 2 einen ersten Kurbelwinkelsensor 26 an einer Seite der Verteilerwelle 24a zur Abgabe eines Pulssignals für je 30° Kurbelwellendrehung zur Berechnung der Maschinendrehzahl NE auf, einen zweiten Kurbelwinkelsensor 28 auf einer Seite der Verteilerwelle 24a zur Abgabe eines Pulssignals für je 720° Kurbelwellendrehung zur Bestimmung der Zylindernummer, und einen am Zylinderblock 5 der Brennkraftmaschine 2 angebrachten und in Kontakt mit einem Kühlwassermantel 7 stehenden Kühlwas sertemperatursensor 30 zur Ermittlung der Temperatur des Kühl wassers der Brennkraftmaschine 2.

Diese Sensoren sind mit einer von einem Mikrocomputersystem gebildeten elektronischen Regelungseinheit 40 (in Fig. 2 als Ecu bezeichnet) verbunden, wobei die Sensorsignale der elektronischen Regelungseinheit 40 zuge führt werden.

Gemäß Fig. 2 umfaßt die elektronische Regelungseinheit 40 eine Zentraleinheit 40a, einen Festwertspeicher 40b (in Fig. 2 als ROM bezeichnet) zur Speicherung verschiedener Programme und Daten, wie beispielsweise Schwellenwerte zur Bestimmung der Betriebsbereitschaft bzw. des aktiven Zustands des Sauerstoffsensors 20, einen Schreib/Lesespeicher 40c (in Fig. 2 als RAM bezeichnet) zur zeitweiligen Speicherung von Programmen und Daten, einen Si cherungsspeicher 40d, der ständig von einer nicht gezeigten Batterie mit Strom versorgt wird, so daß Daten bei Abschaltung der Hauptstromversorgung nicht gelöscht werden. Mittels eines Datenbusses 40e sind dieses Elemente miteinander verbunden. Die elektronische Regelungseinheit 40 umfaßt des weiteren eine Eingabeschnittstelle 40f und eine Ausgabeschnittstelle 40g. Der Luftdurchflußmesser 10, der Ansauglufttemperatursensor 12, der Drosselstellungssensor 14, der erste Kurbelwinkelsensor 26, der zweite Kurbelwinkelsensor 28 und der Kühlwassertempe ratursensor 30 sind mit der Eingabeschnittstelle 40f verbun den. Zusätzlich zur Zündanlage 32 und den Brennstoffeinspritzvor richtungen 50 ist eine Anzeigevorrichtung 52 zur Anzeige der Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors 20 an die Ausgabe schnittstelle 40g angeschlossen.

Die elektronische Regelungseinheit 40 führt die Regelung der Brennstoffeinspritzmenge durch die Brennstoffeinspritzvor richtungen 50 und eine Regelung der Zündzeitpunkte durch die Zündanlage 32 in Abhängigkeit von unterschiedlichen, durch die einzelnen Sensoren ermittelten Betriebsbedingungen der Brenn kraftmaschine 2 durch. Darüber hinaus überwacht die elektroni sche Regelungseinheit 40 den Ausgangspegel des Sauerstoffsen sors 20 zur Bestimmung der Betriebsbereitschaft des Sauer stoffsensors 20.

Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Luft-Brennstoff verhältnis des der Brennkraftmaschine 2 zugeführten brennbaren Luft-Brennstoffgemischs und dem elektrischen Strom durch den in der Abgasanlage 18 angeordneten Sauerstoffsensor 20. Ein Signalverlauf D zeigt einen linearen Zusammenhang zwischen dem Luft-Brennstoffverhältnis bei voller Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors 20. Die Signalverläufe A, B und C zeigen den gleichen Zusammenhang, wobei jedoch der Sauerstoffsensor 20 eine Element-Temperatur von 660°C, 640°C bzw. 620°C aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zwei Schwellenwerte I1 und I2 berücksichtigt.

Auf die nachfolgend beschriebene Weise ist eine genaue und schnelle Bestimmung der Betriebsbereitschaft des Sauer stoffsensors 20 mittels einem der beiden Schwellenwerte I1 oder I2 gewährleistet.

Die Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors 20 liegt vor, wenn der Ausgangspegel des Sauerstoffsensors 20 bzw. der ermittelte Wert des elektrischen Stroms durch den Sau erstoffsensor 20 bei unterbrochener Brennstoffzufuhr, wobei das zu untersuchende Gas das gleiche Luft-Brennstoffver hältnis hat wie die Außenluft, einmalig den größeren Schwellenwert I1 oder zweimal aufeinanderfolgend den nied rigeren Schwellenwert I2 übersteigt. Gemäß Fig. 3 liegt der größere Schwellenwert I1, bezogen auf das Luft-Brennstoff verhältnis während unterbrochener Brennstoffzufuhr (in Fig. 3 mit (A/F)_FCUT bezeichnet), d. h. bei der Sauerstoff dichte der Außenluft, zwischen einem Stromwert des Signal verlaufs A und einem Stromwert des Signalverlaufs B. Der niedrigere Schwellenwert I2, bezogen auf das Luft- Brennstoffverhältnis während unterbrochener Brennstoffzu fuhr ((A/F)_FCUT), d. h. bei der Sauerstoffdichte der Außen luft, liegt zwischen einem Stromwert des Signalverlaufs B und einem Stromwert des Signalverlaufs C.

Anhand der Fig. 4 bis 7 wird nachstehend die Durchführung einer Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses durch die elektronische Regelungseinrichtung (ECU) 40 beschrieben. Die Brennstoffeinspritzung kann unabhängig zu gewünschten Zeitpunkten in einem Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine 2 durchgeführt werden. Fig. 4 zeigt ein Einspritzssteuerpro gramm für jede der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 50, das während eines Ar beitszyklus der Brennkraftmaschine 2 abläuft. Auf bekannte Weise werden die vorstehend genannten Zeitpunkte durch den Zählerstand eines nicht gezeigten Zählers ermittelt, wobei das Aufwärtszählen bei je dem 30°-Pulssignal des ersten Kurbelwinkelsensors 26 erfolgt und der Zähler bei jedem 720°-Pulssignal des zweiten Kurbel winkelsensors 28 gelöscht wird. Das Einspritzssteuerprogramm gemäß Fig. 4 beginnt bei diesen Zeitpunkten, und bei Schritt 100 wird ermittelt, ob eine Marke FC gesetzt ist. Wie nachste hend noch beschrieben wird, wird die Marke FC auf (1) gesetzt, wenn die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 2 unterbro chen ist und auf (0) rückgesetzt, wenn die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr beendet ist. Wird ermittelt, daß die Brenn stoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 2 unterbrochen werden soll (FC=1), geht das Einspritzsteuerprogramm weiter zu Schritt 102, wobei ein Nullwert in eine Brennstoffeinspritzmenge τ umgesetzt und die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr durchge führt wird.

Soll die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 2 nicht un terbrochen werden (FC=0), geht das Einspritzsteuerprogramm von Schritt 100 zu Schritt 104, in dem eine Grundeinspritzmenge τp berechnet wird gemäß der Beziehung

τp = K _* (Q/NE),

wobei Q eine mittels des Luftdurchflußmessers 10 gemessene An saugluftmenge und NE die aus der Zeitdifferenz aufeinander folgender 30°-Pulssignale des ersten Kurbelwinkelsensors 26 berechnete Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 ist. Diese Grund einspritzmenge τp wird zur Bildung eines theoretischen Luft-Brennstoffver hältnisses bei den ermittelten Werten von Q und NE verwendet.

In Schritt 106 wird abschließend eine Brennstoffeinspritzmenge τ berechnet durch die Beziehung

τ = τp _* FAF _* KMAGER _* (1 + α) β + γ,

wobei FAF ein nachstehend beschriebener Rückkopplungskorrek turfaktor und KMAGER ein nachstehend beschriebener Magerkor rekturfaktor ist. α, β und γ sind weitere Korrekturmengen oder Korrekturfaktoren entsprechend der Berechnung der Brenn stoffeinspritzmenge τ, deren Beschreibung hier jedoch wegge lassen ist.

In Schritt 108 wird mittels der Ausgabeschnittstelle 40g der Brennstoffeinspritzvorrichtung 50 ein Einspritzsignal zur Durchführung der Brennstoffeinspritzung zugeführt, so daß die in Schritt 106 berechnete Brennstoffeinspritzmenge τ in die Brennkraftmaschine 2 eingespritzt wird.

Fig. 5 zeigt ein Programm zur Bestimmung der Brennstoffunter brechungsbedingung, das zu einem vorbestimmten Intervall ab läuft. In Schritt 110 wird ermittelt, ob der Leerlaufschalter des Drosselstellungssensors 14 eingeschaltet ist, d. h. ob sich das Drosselventil 8 in der Leerlaufstellung befindet. Das Programm geht zu Schritt 112, wenn ermittelt wird, daß der Leerlaufschalter ausgeschaltet ist. Dort wird die Marke FC zur Brenn stoffunterbrechung auf (0) rückgesetzt. Wird ermittelt, daß der Leerlaufschalter eingeschaltet ist, geht das Programm zu Schritt 114 und es wird bestimmt, ob die Marke FC zur Brennstoffunterbrechung auf (1) gesetzt ist. Ist FC=0, d. h. wird die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr zu dem Zeitpunkt, bei dem dieser Ablauf im vorangegangenen Programmablauf durch geführt wurde, nicht durchgeführt, geht das Programm zu Schritt 116 und bestimmt, ob die Maschinendrehzahl NE größer ist als ein vorgegebener Wert NE1. Ist NE < NE1, wurde die Brennkraftmaschine 2 verlangsamt von einem Betriebszustand, in dem die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 2 größer als NE1 war. Das Programm geht zu Schritt 118, wobei die Marke FC zur Brennstoffunterbrechung auf (1) gesetzt und die Brennstoffun terbrechung gemäß Schritt 102 in Fig. 4 durchgeführt wird.

Im nachfolgenden Ablauf des Programms gemäß Fig. 5 geht das Programm von Schritt 114 zu Schritt 120 und es wird ermittelt, ob die Maschinendrehzahl NE größer als ein vorbe stimmter Wert NE2 ist, wobei NE2 kleiner als NE1 ist. Das Pro gramm geht zu Schritt 118, wenn NE < NE2 und die Brennstoffun terbrechung wird weiterhin aufrechterhalten. Unterschreitet die Maschinendrehzahl NE den Wert NE2, geht das Programm von Schritt 120 zu Schritt 112 und die Brennstoffunterbrechung wird beendet.

Fig. 6 zeigt ein Berechnungsprogramm des Rückkopplungskorrek turfaktors FAF, das nach vorbestimmten Intervallen, bei spielsweise 4 ms, abläuft. In Schritt 120 wird ermittelt, ob eine Marke F1 gesetzt ist. Wie nachstehend noch beschrieben wird, wird diese Marke F1 bei Vorliegen der Betriebsbereit schaft des Sauerstoffsensors 20 auf (1) gesetzt und bei feh lender Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors auf (0) rückgesetzt. Ist der Sauerstoffsensor 20 nicht aktiviert (F1=0), geht das Programm zu Schritt 122, wobei die nachfol genden Programmschritte eine Steuerung ohne Rückkopplung durchführen. Während der Steuerung im offenen Regelkreis gemäß Schritt 122 nimmt der Magerkorrekturfaktor KMAGER einen Wert von 1.0 an und in Schritt 124 nimmt der Rückkopplungskorrek turfaktor FAF den Wert 1.0 an. Da KMAGER den Wert 1.0 hat, wird als Ergebnis der Steuerung im offenen Regelkreis das Luft-Brennstoffverhältnis im wesentlichen bestimmt durch die in Schritt 106 gemäß Fig. 4 berechnete Grundeinspritzmenge τp.

Wird in Schritt 120 ermittelt, daß der Sauerstoffsensor 20 be triebsbereit ist (F1=1), geht das Programm zu Schritt 126 und bestimmt, ob weitere Rückkopplungsbedingungen erfüllt sind. Die Regelung im geschlossenen Regelkreis wird beendet, wenn sich die Brennkraftmaschine 2 in einem Beschleunigungszustand befindet. Ist die Rückkopplungsbedingung nicht erfüllt, geht das Programm von Schritt 126 zu Schritt 122, wobei die nach folgenden Programmschritte eine Steuerung des Luft-Brenn stoffverhältnisses im offenen Regelkreis durchführen. Wird er mittelt, daß die Rückkopplungsbedingungen erfüllt sind, geht das Programm zu Schritt 128, in dem der Magerkorrekturfaktor KMAGER berechnet wird. Der Magerkorrekturfaktor KMAGER kann einen Wert kleiner als 1.0 annehmen und wird zur Gewinnung ei nes mageren Luft-Brennstoffverhältnisses gemäß Schritt 106 in Fig. 4 mit der Grundeinspritzmenge τp multipliziert. Auf bekannte Weise steht eine Datentabelle mit Werten des Mager korrekturfaktors KMAGER entsprechend Kombinationen der Maschi nendrehzahl NE und der Maschinenlast, wie dem Verhältnis der Ansaugluftmenge Q und der Maschinendrehzahl NE zur Verfügung. Dabei wird eine bekannte Interpolationsberechnung des Werts des Magerkorrekturfaktors KMAGER auf der Basis der gemessenen Werte von NE und Q/NE durchgeführt. In Schritt 130 wird der Wert des elektrischen Stroms Ox des Sauerstoffsensors eingege ben, während in Schritt 132 ein korrigierter elektrischer Strom IR aus dem gemessenen elektrischen Strom des Sauerstoff sensors 20 berechnet wird, der das Luft-Brennstoffverhältnis des brennbaren Gemischs angibt. Die zur Verfügung stehende zweidimensionale Tabelle enthält Werte des korrigierten elek trischen Stroms IR bezogen auf den gemessenen elektrischen Strom. Mittels des in Schritt 128 berechneten Magerkorrektur faktors KMAGER wird in Schritt 134 ein Bezugswert IR′ des kor rigierten elektrischen Stroms IR, d. h. ein Sollwert des Luft- Brennstoffverhältnisses berechnet.

Die Schritte 136 bis 148 zeigen allgemein ein rückgekoppeltes Programm zur Ermittlung des Luft-Brennstoff verhältnisses. In Schritt 136 wird bestimmt, ob der das Ist-Luft-Brennstoffverhältnis angebende korrigierte elek trische Strom IR größer als der den Sollwert des Luft- Brennstoffverhältnisses angebende Sollwert IR′ ist. Wird bestimmt, daß IR < IR′, d. h., daß das Ist-Luft-Brennstoff verhältnis größer ist als der Sollwert des Luft-Brennstoff verhältnisses, geht das Programm zu Schritt 138 und be stimmt, ob die Entscheidung IR < IR′ gemäß Schritt 136 be reits in dem vorhergehenden Programmablauf getroffen wurde, d. h. im aktuellen Programmablauf zum zweiten Mal in Folge vorliegt. Das Programm geht zu Schritt 140, wenn das Ergeb nis aus Schritt 138 Ja ist, und der Rückkopplungskorrektur faktor FAF wird um einen Wert A erhöht. Wird ermittelt, daß das Ergebnis des Vergleichs IR < IR′ aus Schritt 136 nicht dem Ergebnis des entsprechenden Vergleichs in Schritt 136 des vorhergehenden Programmablaufs entspricht, geht das Programm zu Schritt 142 und der Rückkopplungskorrekturfak tor FAF wird um einen Wert a erhöht, der kleiner als der Wert A ist. Wird bestimmt, daß IR IR′, d. h., daß das er mittelte Luft-Brennstoffverhältnis kleiner oder gleich dem Sollwert des Luft-Brennstoffverhältnisses ist, geht das Programm zu Schritt 144 und es wird bestimmt, ob die Ent scheidung IR IR′ gemäß Schritt 136 bereits in dem vorher gehenden Programmablauf getroffen wurde, d. h. im aktuellen Programmablauf zum zweiten Mal in Folge vorliegt. Das Pro gramm geht zu Schritt 146, wenn das Ergebnis aus Schritt 144 Ja ist, und der Rückkopplungskorrekturfaktor FAF wird um einen Wert B erhöht. Wird ermittelt, daß das Ergebnis von IR IR′aus Schritt 136 nicht dem Ergebnis des ent sprechenden Vergleichs in Schritt 136 des vorhergehenden Programmablaufs entspricht, geht das Programm zu Schritt 148 und der Rückkopplungskorrekturfaktor FAF wird um einen Wert b erhöht, der kleiner ist als der Wert B.

Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Programms zur Ermitt lung der Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors 20, das nach vorbestimmten Intervallen von beispielsweise 2 s, 18 s oder 25 s abläuft. In Schritt 160 wird ermittelt, ob die Marke FC zur Brennstoffunterbrechung gesetzt ist (FC=1). Im Falle FC=0, d. h., wenn die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr nicht durchgeführt wird, wird der auf Schritt 162 folgende Teil des Pro gramms übergangen. Wird ermittelt, daß FC=1, d. h., daß die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr durchgeführt wird, geht das Programm zu Schritt 162 und es wird bestimmt, ob der korri gierte elektrische Strom IR des Sauerstoffsensors 20 größer als ein vorbestimmter zweiter bzw. kleinerer Schwellenwert I2 ist. Wie nachstehend noch beschrieben wird, wird auf eine Be triebsbereitschaft des Sauerstoffsensors 20 entschieden, wenn zwei aufeinanderfolgende Bestimmungen von IR < I2 vorliegen, auch wenn der korrigierte elektrische Strom IR den höheren bzw. ersten Schwellenwert I1 nicht überschreitet. Wird ermit telt, daß IR kleiner als der niedrige Schwellenwert I2 ist, d. h., daß der Sauerstoffsensor 20 nicht betriebsbereit ist, geht das Programm zu Schritt 164 und die Marken F1 und F2 wer den gelöscht (F1=0, F2=0). Das Programm geht von Schritt 120 in Fig. 6 zu den Schritten 122 und 124, wenn die Marke F1 gelöscht ist (F1=0), so daß die Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses im geschlossenen Regelkreis nicht durchgeführt wird und statt dessen das Luft-Brennstoffverhältnis auf das theoretische Luft-Brennstoffverhältnis im offenen Regelkreis gesteuert wird. Wird in Schritt 162 in Fig. 7 ermittelt, daß IR < I2 ist, geht das Programm zu Schritt 166 und es wird bestimmt, ob der korrigierte elektrische Strom IR des Sauerstoffsensors 20 größer als der vorbestimmte erste bzw. größere Schwellenwert I1 ist. Ist IR größer als der erste bzw. höhere Schwellenwert I1, wobei der Sauerstoffsensor 20 betriebsbereit ist, geht das Programm zu Schritt 168 und die Marke F1 wird gesetzt (F1=1). Das Programm geht von Schritt 120 in Fig. 6 zu den Schritten 126 und 128, wenn die Marke F1 gesetzt ist (F1=1), worauf zur Erzielung eines mageren Luft-Brennstoffverhältnisses in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 2 die Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses durchgeführt wird. Wird ermittelt, daß IR kleiner als der erste bzw. höhere Schwellenwert I1, jedoch größer als der zweite bzw. niedrigere Schwellenwert I2 ist, geht das Programm zu Schritt 170 und es wird ermittelt, ob die Marke F2 gesetzt ist (F2=1). Ist in Schritt 170 als Ergebnis F2=0 d. h. liegt die erste Bestimmung von IR < I2 aus Schritt 162 vor, geht das Programm zu Schritt 172, wobei die Marke F2 gesetzt (F2=1) und die Marke F1 im rückgesetzten Zustand (F1=0) gehalten wird, so daß die Steuerung des Luft- Brennstoffverhältnisses im offenen Regelkreis aufrechterhalten wird. Zum folgenden Zeitpunkt für den Ablauf des Programms ge mäß Fig. 7 geht das Programm in Abhängigkeit davon, ob die Bedingung I2 < IR < I1 weiterhin vorliegt, von Schritt 170 zu Schritt 168, wobei die Marke F1 gesetzt (F1=1) und die Betriebsbe reitschaft des Sauerstoffsensors 20 bestimmt wird, so daß die Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses im geschlossenen Re gelkreis eingeleitet wird.

Wird ein Wert des korrigierten elektrischen Stroms IR zwischen I1 und I2 bestimmt, erfolgt in Schritt 170 eine Abfrage, ob die temporäre Marke F2 zu dem vorhergehenden Ablaufzeitpunkt des Programms gesetzt ist (F2=1). Ist das Ergebnis dieser Abfrage in Schritt 170 Nein, wird die temporäre Marke F2 gesetzt (F2=1) und das Ergebnis der Abfrage in Schritt 170 wird zu Ja und die Marke F1 wird gesetzt (F1=1) , wenn erneut bei der Ausführung des Schritts 166 im Rahmen des Programmablaufs zum darauffolgenden Zeit punkt ein Wert von IR zwischen I1 und I2 erhalten wird. Somit wird die temporäre Marke F2 dann gesetzt (F2=1), wenn zwei aufeinan derfolgende Ermittlungsergebnisse einen Wert von IR zwischen I1 und I2 ergeben. Bei Vorliegen zweier solcher aufeinander folgender Ermittlungsergebnisse wird bestimmt, daß der Sauer stoffsensor 20 betriebsbereit ist und daher die Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses im geschlossenen Regelkreis be ginnen kann. Auf diese Weise ist eine schnelle und genaue Be stimmung der Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors 20 ge währleistet.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 2 unter gleichbleibenden Bedingungen über eine relativ lange Zeitspanne, wie beispiels weise bei einer Fahrt auf einer Schnellstraße, erfolgt selten eine Unterbrechung der Brennstoffzufuhr, so daß daher der hö here erste Schwellenwert I1, der nur einmal berücksichtigt wird, maßgebend für die Bestimmung der Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors 20 ist. Der niedrigere zweite Schwellen wert I2, der zweimal nacheinander berücksichtigt wird, ist maßgebend für eine wirksame und schnelle Bestimmung der Be triebsbereitschaft des Sauerstoffsensors 20, wenn der Aus gangsstrom des eingeschalteten Sauerstoffsensors 20, bei spielsweise nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 2, re lativ klein ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Betriebsbereitschaft eines in der Abgasleitung einer Brennkraftmaschine (2) angeordneten Sauerstoffsensors (20) mit
einer Einrichtung (14, 40) zur Feststellung eines vorbestimmten Betriebszustands der Brennkraftmaschine (2), in dem eine Unterbrechung der Brennstoffzufuhr erfolgen soll,
einer Einrichtung (40) zur Unterbrechung der Brenn stoffzufuhr zur Brennkraftmaschine (2) beim Vorliegen des vorbestimmten Betriebszustands,
einer ersten Vergleichseinrichtung (40) zum Ver gleichen des ermittelten Pegels (IR) des Sauerstoffsensors (20) mit einem vorbestimmten ersten Wert (I1), wenn die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine (2) unterbrochen ist, und
einer ersten Ermittlungseinrichtung (40) zur Bestim mung der Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors (20), wenn die erste Vergleichseinrichtung (40) festellt, daß der ermittelte Pegel (IR) den vorbestimmten ersten Wert (I1) überstiegen hat,
gekennzeichnet durch
eine zweite Vergleichseinrichtung (40) zum Ver gleichen des ermittelten Pegels (IR) des Sauerstoffsensors (20) mit einem vorbestimmten zweiten Wert (I2), der kleiner als der vorbestimmte erste Wert (I1) ist, wenn die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine (2) unterbrochen ist, und
eine zweite Ermittlungseinrichtung (40) zur Bestim mung der Betriebsbereitschaft des Sauerstoffsensors (20), wenn die zweite Vergleichseinrichtung (40) feststellt, daß der ermittelte Pegel (IR) des Sauerstoffsensors (20) auf einanderfolgend den vorbestimmten zweiten Wert (I2) mindestens zweimal überstiegen hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffsensor (20) ein Magergemischsensor ist, der ein elektrisches Signal erzeugt, das stetig in Ab hängigkeit vom Luft-Brennstoffverhältnis veränderlich ist.