DE69921019T2

DE69921019T2 - Apparat zur Erfassung der Fehler des Sauerstoffkonzentrationssensors

Info

Publication number: DE69921019T2
Application number: DE69921019T
Authority: DE
Inventors: Yuuichi Shioya-gun Konno; Yoshiaki Wako-shi Hirakata; Kenicni Wako-shi Machida
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2019-05-29
Also published as: US6135101A; JP3657776B2; JPH11352097A; EP0962643B1; EP0962643A3; DE69921019D1; EP0962643A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Problemerkennungsvorrichtung für einen Sauerstoffkonzentrationssensor zum Erkennen von Problemen eines Sauerstoffkonzentrationssensors, der eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgas eines Verbrennungsmotors detektiert.
STAND DER TECHNIK
In einem Verbrennungsmotor wird eine Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit Hilfe eines in der Abgasanlage vorgesehenen Sauerstoffkonzentrationssensors durchgeführt, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Gemisches, das dem Motor zugeführt werden soll, auf ein Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis wie z. B. ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu steuern. Die Regelung für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis erkennt ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des effektiv dem Motor zugeführten Gemisches von einem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors und steuert die Menge an Kraftstoff oder Luft, die gemäß dem Ergebnis der Erkennung dem Motor zugeführt werden soll.
Wenn bei der Regelung für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Sauerstoffkonzentrationssensor ein Problem auftritt, ist es, da das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Zufuhrgemisches nicht genau auf das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert werden kann, wichtig, das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors zu erkennen.
Bisher wird zum Erkennen des Problems des Sauerstoffkonzentrationssensors ein Betriebszustand des Motors, bei dem angenommen wird, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett ist, während des Betriebes detektiert. Der fette Betriebszustand ist ein Zustand, bei dem detektiert wird, dass der Motor sich innerhalb eines hohen Drehzahlbereiches befindet, und gleichzeitig eine Drosselklappe in einen Bereich eines weiten Öffnungsgrades eintritt. Wenn der fette Betriebszustand detektiert wird, falls ein Zustand, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist, von einem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors detektiert wird, wird er gespeichert. Nachdem der Betrieb des Motors angehalten worden ist, wird, wenn der Motor wieder betrieben wird, falls ein Betriebszustand, in dem angenommen wird, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fett ist, erhalten wird, in dem Fall, in dem von dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors detektiert wird, dass ein Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ähnlich mager ist, bestimmt, dass ein Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors vorliegt. Wenn das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors bestimmt wird, wird auf Grund einer betriebssicheren Funktion an Stelle der Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eine Open-loop-Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt.
Gemäß der herkömmlichen Problemdetektion für einen Sauerstoffkonzentrationssensor kann jedoch eine Tatsache, dass ein Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors vorliegt, nicht für eine Zeitspanne vom Starten des Motors bis zum Anhalten des Betriebes bestimmt werden. Folglich besteht ein derartiges Problem, dass selbst dann, wenn tatsächlich ein Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors vorliegt, nicht entschieden werden kann, dass das Problem vorliegt, es sei denn, es gibt nach dem nächsten Starten des Motors eine Zeitsteuerung.
Die US 5 461 569 A diagnostiziert einen Sauerstoffkonzentrationssensor durch Detektieren eines mageren Ausgangssignales während eines fetten Betriebes.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Problemerkennungsvorrichtung für einen Sauerstoffkonzentrationssensor bereitzustellen, die erkennen kann, ob während des Betriebes eines Verbrennungsmotors in dem Fall, in dem während des Betriebes des Motors ein Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors detektiert wird, tatsächlich ein Problem eines Sauerstoffkonzentrationssensors vorliegt.
Gemäß der Erfindung wird bereitgestellt: eine Problemerkennungsvorrichtung für einen Sauerstoffkonzentrationssensor zum Erkennen von Problemen eines Sauerstoffkonzentrationssensors, eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgas eines Verbrennungsmotors zu detektieren, umfassend: ein Detektionsmittel für einen ersten Betriebszustand zum Detektieren, dass der Verbrennungsmotor in einem fetten Betriebsbereich arbeitet, in dem ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Zufuhrgemisches für den Verbrennungsmotor kontinuierlich in einem fetten Zustand gehalten wird; ein Detektionsmittel für ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis zum Detektieren, dass ein Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors einen mageren Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses anzeigt, wenn der Betrieb in dem fetten Betriebsbereich detektiert wird; ein Detektionsmittel für einen zweiten Betriebszustand zum Detektieren, ob der Verbrennungsmotor in einem Regelungsbetriebszustand ist, bei dem eine Regelung durchgeführt wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Zufuhrgemisches gemäß einem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors einzustellen, oder nicht; ein Zählmittel zum Ausführen eines Zählvorganges jedes Mal dann, wenn von dem Detektionsmittel für ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis ein magerer Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erstmalig detektiert wird, nachdem der Regelungsbetriebszustand von dem Detektionsmittel für einen zweiten Betriebszustand nicht detektiert worden ist; ein Mittel zum Zurückführen eines Zählwertes des Zählmittels auf einen Anfangswert, wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors eine Umkehr der fetten und mageren Zustände des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses anzeigt, in dem Fall, dass von dem Detektionsmittel für einen zweiten Betriebszustand der Regelungsbetriebszustand detektiert wird; und ein Mittel zum Entscheiden, dass ein Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors vorliegt, wenn der Zählwert des Zählmittels größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Gemäß der Erfindung mit dem oben stehenden Aufbau wird der Zählwert des Zählmittels jedes Mal dann vorgerückt, wenn ein magerer Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erstmalig detektiert wird, nachdem der Regelungsbetriebszustand nicht detektiert worden ist. Wenn der Regelungsbetriebszustand für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis detektiert wird, falls das Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors die Umkehr der fetten und mageren Zustände des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses anzeigt, wird der Zählwert des Zählmittels auf seinen Anfangswert zurückgeführt. Wenn der Zählwert größer als ein vorbestimmter Wert ist, wird entschieden, dass das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors vorliegt. Daher wird selbst dann, wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors während des Betriebes in dem fetten Betriebsbereich den mageren Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses anzeigt und das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors detektiert wird, wenn danach nicht bestätigt wird, dass das Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors die Umkehr der fetten und mageren Zustände des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Regelungsbetriebszustand des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses nicht anzeigt, nicht entschieden, dass das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors vorliegt. Daher kann in dem Fall, in dem das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors während des Betriebes des Verbrennungsmotors detektiert wird, während des Betriebes entschieden werden, ob ein Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors vorliegt oder nicht, während eine Fehlentscheidung vermieden wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das eine betriebssichere Verfahrensroutine zeigt; und
3 ist ein Diagramm, das ein Regelungsbereich eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und einen fetten Betriebsbereich zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unten stehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
1 zeigt ein Motorsteuerungssystem eines Verbrennungsmotors, auf das eine Problemerkennungsvorrichtung eines Sauerstoffkonzentrationssensors gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird. In dem Motorsteuerungssystem ist ein Kurbelwinkelsensor 1 aus einem Satz oder mehreren Sätzen von Läufern und elektromagnetischen Aufnehmern (beide sind nicht dargestellt) aufgebaut. Konvexe aus magnetischem Material gefertigte Abschnitte sind an einem äußeren Umfang des Läufers unter einem vorbestimmten Winkel angeordnet. Die elektromagnetischen Aufnehmer sind nahe dem äußeren Umfang des Läufers angeordnet. Der Läufer dreht sich in einer ineinander greifenden Beziehung mit der Drehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors. Jedes Mal, wenn der konvexe Abschnitt des Läufers nahe am elektromagnetischen Aufnehmer vorbeiläuft, wird durch den elektromagnetischen Aufnehmer ein Kurbel-impuls erzeugt.
Eine ECU (elektrische Steuereinheit) 5 ist mit einem Ausgang des Kurbelwinkelsensors 1 verbunden. Die ECU weist eine CPU 6, ein RAM 77, ein ROM 8, einen Zähler 9, einen Ausgangsschnittstellen-Schaltkreis 10 und einen A/D-Wandler 12 auf. Der Zähler 9 wird durch einen von dem Kurbelwinkelsensor erzeugten Impuls zurückgestellt und zählt die Anzahl der von einem Taktgeber (nicht gezeigt) erzeugten Takte. Durch Zählen der Anzahl erzeugter Takte erzeugt der Zähler 9 ein Signal, das kennzeichnend für eine Drehzahl Ne des Motors ist. Die CPU 6, das RAM 7, das ROM 8, der Zähler 9, der Ausgangsschnittstellen-Schaltkreis 10 und der A/D-Wandler 12 sind alle gemeinsam mit einem Bus verbunden.
Der A/D-Wandler 12 ist vorgesehen, um analoge Signale von mehreren Sensoren zum Detektieren von Motorbetriebsparametern in digitale Signale umzuwandeln. Die Motorbetriebsparameter sind der Ansaugrohr-Innendruck P_B, die Kühlwassertemperatur T_w, der Drosselklappenöffnungsgrad T_H, die Sauerstoffkonzentration O₂ in einem Abgas und dergleichen, die für eine Motorsteuerung erforderlich sind. Der Ansaugrohr-Innendruck P_B wird von einem Ansaugrohr-Innendrucksensor 13, der in einem Ansaugrohr 3 unterstromig von einer Drosselklappe 11 vorgesehen ist, detektiert. Die Kühlwassertemperatur T_w wird von einem Kühlwassertemperatursensor 14 detektiert. Der Drosselklappenöffnungsgrad TH wird von einem Drosselklappenöffnungsgradsensor 15 detektiert. Ferner wird die Sauerstoffkonzentration O₂ in dem Abgas von einem in einem Auspuffrohr 4 vorgesehenen Sauerstoffkonzentrationssensor 16 detektiert. Der Sauerstoffkonzentrationssensor 16 ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor vom Typ mit binärem Ausgang zum Erzeugen von Signalen bei Werten, die sich durch Verwendung eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses als einen Schwellenwert für Luft/Kraftstoff-Verhältnisse auf der fetten Seite und der mageren Seite unterscheiden. Die CPU 6 führt eine Kraftstoffeinspritzsteuerroutine durch, die zuvor in das ROM 8 geschrieben worden ist, und entscheidet durch Verwendung dieser Motorbetriebsparameter und der Motordrehzahl Ne eine Länge einer Kraftstoffeinspritzdauer Tout. Die Länge der Kraftstoffeinspritzdauer Tout wird z. B. durch Verwendung der folgenden Gleichung errechnet. Tout = Ti × KO2 × KWOT × KTW × KTA + TACC + TDEC,wobei

T_i:: Basislänge der Kraftstoffeinspritzdauer als ein Bezugsstellwert für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, bestimmt durch Abfragen eines Datenverzeichnisses aus dem ROM 8 in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne und dem Ansaugrohr-Innendruck P_B,
K_O2:: Korrekturfaktor für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, berechnet in der Regelung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
K_WOT:: Korrekturfaktor für den Kraftstoffzunahmebetrag zum Zeitpunkt einer hohen Last wie z. B. ein voll geöffneter Zustand der Drosselklappe,
K_TW:: Korrekturfaktor für die Kühlwassertemperatur, eingestellt in Übereinstimmung mit der Kühlwassertemperatur T_W,
K_TA:: Korrekturfaktor für die Ansauglufttemperatur, eingestellt in Übereinstimmung mit der Ansauglufttemperatur T_A,
T_ACC:: Wert des Beschleunigungszunahmebetrages, eingestellt in Übereinstimmung mit einem Beschleunigungsgrad der Motordrehzahl Ne,
T_DEC:: Wert des Verzögerungsabnahmebetrages, eingestellt in Übereinstimmung mit einem Verzögerungsgrad der Motordrehzahl Ne.

Die Korrekturfaktoren K_WOT, K_TW und K_TA, der Wert des Beschleunigungszunahmebetrages T_ACC und der Wert des Verzögerungsabnahmebetrages T_DEC werden durch Abfragen des Datenverzeichnisses in dem ROM 8 bestimmt. Um eine Kraftstoffeinspritzung nur für die Länge der wie oben stehend erwähnt bestimmten Kraftstoffeinspritzdauer Tout zu befehlen, wird von der CPU 6 ein Ansteuerungsbefehl für die Einspritzdüse erzeugt.
In Ansprechen auf den Ansteuerungsbefehl für die Einspritzdüse von der CPU 6 steuert der Ausgangsschnittstellen-Schaltkreis 10 eine Einspritzdüse 17 an. Die Einspritzdüse 17 ist in der Nähe des Ansauglochs des Ansaugrohres 3 des Verbrennungsmotors vorgesehen, und spritzt einen Kraftstoff ein, wenn sie angesteuert ist.
Wenn der Betriebszustand eines Motorkörpers 2 (in der Folge der Einfachheit halber als "Motor 2" beschrieben) des Verbrennungsmotors sich in einem Betriebsbereich befindet, in dem die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt werden sollte, wird aus einem Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 erkannt, ob ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zugeführten Gemisches im Vergleich mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entweder fett oder mager ist. Der Korrekturfaktor K_O2 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird in Übereinstimmung mit dem erkannten Ergebnis eingestellt. Die Länge der Kraftstoffeinspritzdauer Tout wird aus der oben stehenden Gleichung durch Verwenden des eingestellten Korrekturfaktors K_O2 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis errechnet. Der Kraftstoff wird nur für die Länge der Kraftstoffeinspritzdauer Tout in den Motor 2 eingespritzt. Der Kraftstoff wird in dem Motor 2 verbrannt und ein Abgas als ein Verbrennungsergebnis wird zu dem Auspuffrohr 4 ausgestoßen. Eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas wird von dem Sauerstoffkonzentrationssensor 16 detektiert. Durch Wiederholen dieses Vorganges wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Zufuhrgemisches auf das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis geregelt.
Wenn der Motor 2 sich außerhalb des Betriebsbereiches befindet, in dem die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt werden sollte, wird der Korrekturfaktor K_O2 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis unabhängig von dem Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 auf "1" eingestellt und für die Berechnung der Länge der Kraftstoffeinspritzdauer Tout verwendet. Die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wird folglich beendet, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist open-loop-gesteuert.
Um die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wie oben erwähnt durchzuführen, führt die CPU 6, da der Sauerstoffkonzentrationssensor 16 normal arbeiten muss, ein betriebssicheres Verfahren in Bezug auf den Sauerstoffkonzentrationssensor 16 wie folgt aus. Das betriebssichere Verfahren wird z. B. zu jedem gleichen Zeitintervall, das durch die Takte bestimmt ist, oder synchron mit einem speziellen Kurbelimpuls, wiederholt ausgeführt.
In dem betriebssicheren Verfahren wie in 2 gezeigt erkennt die CPU 6 zuerst, ob der aktuelle Betriebszustand des Motors 2 sich innerhalb des Regelungsbereiches des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses befindet oder nicht (Schritt S1). Wie in 3 gezeigt, ist der Regelungsbereich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ein Bereich, der auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne und des Drosselklappenöffnungsgrads TH eingestellt ist. Das heisst, er ist ein Bereich, in dem die Motordrehzahl Ne gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl N1 ist und der Drosselklappenöffnungsgrad TH gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Öffnungsgrad TH1 ist. Die Motordrehzahl Ne wird von dem Zähler 9 erhalten. Der Drosselklappenöffnungsgrad TH wird von einem Ausgang des Drosselöffnungsgradsensors 15 über den A/D-Wandler 12 erhalten.
Wenn der Betriebszustand des Motors 2 sich außerhalb des Regelungsbereiches des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses befindet, ist ein Flag FO2 zur Erlaubnis für eine Problemerkennung des Sauerstoffkonzentrationssensors, das kennzeichnend dafür ist, ob die Erlaubnis vorliegt oder nicht, gleich "0" (Schritt 2). Wenn FO2 = 0, wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu sehen, ob der aktuelle Betriebszustand des Motors 2 sich innerhalb eines fetten Betriebsbereiches befindet, um Probleme des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 zu erkennen (Schritt S3). Der fette Betriebsbereich ist ein solcher Betriebsbereich, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Zufuhrgemisches einen fetten Zustand hält, und ist ein Bereich, in dem die Motordrehzahl Ne gleich oder größer als eine vorbestimmte Drehzahl N2 ist, und der Drosselklappenöffnungsgrad TH gleich oder größer als ein vorbestimmter Öffnungsgrad TH2 ist, wie in 3 gezeigt. Wenn der aktuelle Betriebszustand des Motors 2 sich innerhalb des fetten Betriebsbereiches befindet, wird erkannt, ob der Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrati onssensors 16 gleich dem niedrigen, den mageren Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses anzeigenden Wert ist oder nicht (Schritt S4). In dem fetten Betriebsbereich arbeitet der Sauerstoffkonzentrationssensor 16, da das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Zufuhrgemisches fetter sein sollte als das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis, wenn der Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 den mageren Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses anzeigt, nicht normal, sondern befindet sich in einem Problemzustand. Wenn der Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 den mageren Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses anzeigt, wird ein Zählwert COUNT eins Problementscheidungszählers um nur "1" erhöht (Schritt S5). Es wird erkannt, ob der Zählwert COUNT des Problementscheidungszählers größer als ein vorbestimmter Wert (z. B: 2) ist oder nicht (Schritt S6). Wenn COUNT > vorbestimmter Wert, wird bestimmt, dass ein Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 vorliegt (Schritt S7). Wenn COUNT ≤ vorbestimmter Wert, wird das Flag FO2 zur Erlaubnis für eine Problemerkennung des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 auf "1" eingestellt (Schritt S8). Da FO2 auf "1" eingestellt ist, werden die Verfahren in Schritt S3 und den nachfolgenden Schritten selbst dann nicht ausgeführt, wenn die Verfahrensroutine zu Schritt S2 fortschreitet, da bei Schritt S1 bestimmt wird, dass der aktuelle Betriebszustand zur Zeit der Ausführung eines nächsten betriebssicheren Verfahrens sich außerhalb des Regelungsbereiches des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet, so dass nicht entschieden wird, dass ein Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 vorliegt.
Wenn in Schritt S1 bestimmt wird, dass der aktuelle Betriebszustand des Motors 2 sich innerhalb des Regelungsbereiches des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses befindet, wird das Flag FO2 zur Erlaubnis für eine Problemerkennung des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 auf "0" zurückgestellt (Schritt S9). Wenn der aktuelle Betriebszustand sich innerhalb des Rege lungsbereiches des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet, erfolgt die Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des dem Motor 2 zugeführten Gemisches schwankt geringfügig, um so die fetten und mageren Zustände innerhalb einer schmalen Breite um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis herum zu wiederholen. So lange der Sauerstoffkonzentrationssensor 16 sich in einem normalen Zustand befindet, wiederholt der Ausgangswert demgemäß die Umkehr. Die CPU 6 erkennt daher, ob der Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 umgekehrt wurde, nachdem Schritt S9 ausgeführt worden ist, oder nicht (Schritt S10). Bei dieser Erkennung, z. B. in einer solchen Situation, in der ein Zustand, in welchem der aktuelle Betriebszustand sich innerhalb des Regelungsbereiches des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses befindet, andauert, wird der Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 gelesen und mit dem vorhergehenden Ausgangswert verglichen. Wenn der Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 umgekehrt wurde, da der Sauerstoffkonzentrationssensor 16 sich in einem normalen Zustand befindet, wird der Zählwert COUNT des Problementscheidungszählers auf "0" (Anfangswert) zurückgestellt (Schritt S11). Wenn der Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 nicht umgekehrt ist, da nicht bestimmt werden kann, dass der Sauerstoffkonzentrationssensor 16 sich in einem normalen Zustand befindet, wird der Zählwert COUNT des Problementscheidungszählers so gehalten, wie er ist.
Bei der Erkennung in Bezug auf die Umkehr des Ausgangswertes des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 in Schritt S10 ist es auch möglich, derart aufzubauen, dass, wenn die Ausführung der Umkehr eine vorbestimmte Anzahl von Malen (z. B. drei Mal) detektiert wird, bestimmt wird, dass der Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 umgekehrt worden ist, und die Verfahrensroutine schreitet zu Schritt S11 weiter.
Zum Beispiel wird der Zählwert COUNT des Problementscheidungszählers nach dem Starten des Motors 2, wenn der Motor 2 in dem fetten Betriebsbereich betrieben wird, da die Motordrehzahl auf eine hohe Drehzahl eingestellt ist und der Drosselklappenöffnungsgrad gleich einem hohen Drosselklappenöffnungsgrad ist, wenn das aus dem Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 erkannte Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager ist, in Schritt S5 auf "1" eingestellt. Wenn der Zählwert COUNT gleich wie oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, da COUNT = 1, wird das Flag FO2 zur Erlaubnis für eine Problemerkennung des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 in Schritt S8 auf "1" eingestellt. Diese Einstellung zeigt an, dass selbst dann, wenn der Betrieb in dem fetten Betriebsbereich fortgesetzt wird und das aus dem Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 erkannte Luft-Kraftstoff-Verhältnis für mager gehalten wird, die weitere Erkennung in Bezug auf das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 unterbunden wird.
Danach wird, wenn der Motor 2 in dem Regelungsbereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses betrieben wird, das Flag FO2 zur Erlaubnis für eine Problemerkennung des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 in Schritt S9 auf "0" eingestellt. Diese Rückstellung zeigt an, dass, wenn der Betrieb wieder in dem fetten Betriebsbereich erfolgt, die Erkennung in Bezug auf das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 erlaubt ist. Darüber hinaus wird, wenn der Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 während des Betriebes in dem Regelungsbereich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses umgekehrt ist, bestimmt, dass der Sauerstoffkonzentrationssensor 16 sich in einem normalen Zustand befindet. In Schritt S11 wird der Zählwert COUNT des Problementscheidungszählers gelöscht.
Wenn jedoch die Umkehr des Anfangswertes des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 in Schritt S10 nicht erkannt wird, und wenn hierauf der Motor wieder in dem fetten Betriebsbereich betrieben wird und das aus dem Ausgangswert des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 erkannte Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager ist, wird der Zählwert COUNT des Problementscheidungszählers in Schritt S5 um nur "1" weiter erhöht. Durch Wiederholen des Verfahrens wie vorstehend erwähnt wird, wenn der Zählwert COUNT des Problementscheidungszählers einen vorbestimmten Wert überschreitet, in Schritt S7 entschieden, dass ein Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 vorliegt. Zum Beispiel wird auf Grund der Entscheidung des Problems des Sauerstoffkonzentrationssensors 16 ein Alarm erzeugt und zur gleichen Zeit wird die nachfolgende Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unterdrückt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist open-loop-gesteuert.
In der vorstehenden Ausführungsform ist die Erfindung, obwohl jeder von dem Regelungsbereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und dem fetten Betriebsbereich durch die Motordrehzahl und den Drosselklappenöffnungsgrad detektiert worden ist, nicht auf dieses Verfahren beschränkt. Jeder von dem Regelungsbereich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und dem fetten Betriebsbereich kann auch durch Verwenden anderer Motorparameter wie z. B. einem Ansaugrohr-Innendruck, einer Ansaugluftmenge, einer Kühlwassertemperatur und dergleichen erkannt werden.
In der vorstehenden Ausführungsform kann auch, obwohl der Sensor vom Typ mit binärem Ausgang zur Umkehr des Wertes durch Verwenden des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses als einen Schwellenwert als ein Sauerstoffkonzentrationssensor verwendet wurde, ein Sauerstoffkonzentrationssensor eines Typs mit Proportionalausgang, bei dem ein Ausgangswert sich im Verhältnis zur Sauerstoffkonzentration, und zwar einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändert, verwendet werden.
Darüber hinaus kann auch, obwohl der Problementscheidungszähler in der Ausführungsform auf einem Programm des betriebssicheren Verfahrens ausgeführt wurde, ein hardwareähnlicher Zähler verwendet werden.
Wie oben stehend erwähnt wird gemäß der vorliegenden Erfindung selbst dann, wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors den mageren Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses anzeigt und das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors während des Betriebes in dem fetten Betriebsbereich detektiert wird, wenn hierauf nicht bestätigt wird, dass das Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors die Umkehr der fetten und mageren Zustände des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in dem Regelungsbetriebszustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses nicht anzeigt, das Entscheidungsverfahren des Problems des Sauerstoffkonzentrationssensors nicht durchgeführt. Daher kann in dem Fall, in dem das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors während des Betriebes des Verbrennungsmotors detektiert wird, während des Betriebes bestimmt werden, ob ein Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors vorliegt oder nicht, während eine Fehlentscheidung vermieden wird. Da bis zum nächsten Betrieb des Motors keine Notwendigkeit besteht, zu speichern, dass das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors detektiert wurde, ist auch der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht.

Claims

Problemerkennungsvorrichtung für einen Sauerstoffkonzentrationssensor zum Erkennen von Problemen eines Sauerstoffkonzentrationssensors, eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgas eines Verbrennungsmotors zu detektieren, umfassend: ein Detektionsmittel für einen ersten Betriebszustand zum Detektieren, dass der Verbrennungsmotor in einem fetten Betriebsbereich arbeitet, in dem ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Zufuhrgemisches für den Verbrennungsmotor kontinuierlich in einem fetten Zustand gehalten wird; ein Detektionsmittel für ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis zum Detektieren, dass ein Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors einen mageren Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses anzeigt, wenn der Betrieb in dem fetten Betriebsbereich detektiert wird; ein Detektionsmittel für einen zweiten Betriebszustand zum Detektieren, ob der Verbrennungsmotor in einem Regelungsbetriebszustand ist, bei dem eine Regelung durchgeführt wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Zufuhrgemisches gemäß einem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors einzustellen, oder nicht; gekennzeichnet durch ein Zählmittel zum Ausführen eines Zählvorganges jedes Mal dann, wenn von dem Detektionsmittel für ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis ein magerer Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erstmalig detektiert wird, nachdem der Regelungsbetriebszu stand von dem Detektionsmittel für einen zweiten Betriebszustand nicht detektiert worden ist; ein Mittel zum Rückführen des Zählwertes des Zählmittels auf einen Anfangswert, wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors eine Umkehr der fetten und mageren Zustände des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses anzeigt, in dem Fall, dass von dem Detektionsmittel für einen zweiten Betriebszustand der Regelungsbetriebszustand detektiert wird; und ein Mittel zum Entscheiden, dass das Problem des Sauerstoffkonzentrationssensors vorliegt, wenn der Zählwert des Zählmittels größer als ein vorbestimmter Wert ist.