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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft eine Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung (10), die eine frühzeitige Erfassung einer Unterbrechung eines Stromflusses in einer Zelle der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung gestattet. Die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung umfasst Zellen (28, 38, 40), die den in einer Gaserfassungskammer (18) vorhandenen Sauerstoff herauspumpen, wodurch ein elektrischer Strom entsprechend der Sauerstoffkonzentration in der Gaserfassungskammer (18) erzeugt wird. Eine Heizvorrichtung (58) heizt die Zellen (28, 38, 40) auf eine Aktivierungstemperatur an. Weiter wird die Phase erfasst, in der nach dem Start der Anheizung der Heizvorrichtung (58) in den Zellen (28, 38, 40) ein vorgegebener elektrischer Strom fließen sollte. In Abhängigkeit davon, ob die in den Zellen (28, 38, 40) fließenden elektrischen Ströme (A1, A2, A3) angemessen sind, wird schließlich bestimmt, ob eine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt.
    公开号:DE102004001364A1
    申请号:DE200410001364
    申请日:2004-01-08
    公开日:2004-07-22
    发明作者:Yusuke Toyota Suzuki
    申请人:Toyota Motor Corp；
    IPC主号:G01N27-41
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft eine Fehlerdiagnosevorrichtungfür eineGaskonzentrationserfassungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft imBesonderen eine Fehlerdiagnosevorrichtung zum Erfassen einer Unterbrechungdes Stromflusses in einer Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung,die die NOx-Konzentration eines Abgases aus einer Brennkraftmaschineerfasst.
    [0002] Als Beispiel für eine Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung,die die Konzentration des im Abgas aus einer Brennkraftmaschineenthaltenen NOx erfasst, ist die in der japanischen OffenlegungsschriftNr. JP 2002-202285A beschriebene Vorrichtung bekannt. Die bekannte Vorrichtungumfasst eine Pumpzelle, das aus einem in eine GaserfassungskammerströmendenAbgas Sauerstoff abführt,sowie eine Überwachungszelleund eine Sensorzelle, die stromabwärts der Pumpzelle angeordnetsind.
    [0003] Die Überwachungszelle führt denSauerstoff ab, der in der Gaserfassungskammer verbleibt, nachdemdie Pumpzelle Sauerstoff abgeführthat, und erzeugt dadurch einen elektrischen Strom entsprechend derSauerstoffkonzentration. Die Sensorzelle zerlegt im Abgas enthaltenesNOx in Stickstoff und Sauerstoff, nachdem die Pumpzelle Sauerstoffabgeführthat, führtden daraus resultierenden Sauerstoff und den im Abgas verbliebenenSauerstoff ab und erzeugt dadurch einen elektrischen Strom.
    [0004] Gemäß der vorgenannten Konfigurationentspricht der Wert des in der Überwachungszellefließendenelektrischen Stroms der Konzentration des Sauerstoffs, der durchdie Pumpzelle nicht abgeführt werdenkonnte. Des Weiteren entspricht der Wert des in der Sensorzellefließendenelektrischen Stroms der Summe aus der Konzentration des Sauerstoffs,der durch die Pumpzelle nicht abgeführt werden konnte, und derKonzentration des durch die Zerlegung von NOx entstandenen Sauerstoffs.Durch eine Subtraktion des Werts des in der Überwachungszelle fließenden elektrischenStroms von dem Wert des in der Sensorzelle fließenden elektrischen Stromslässt sichdaher die Konzentration des als Ergebnis der NOx-Zerlegung entstandenenSauerstoffs erfassen. Die so erfasste Sauerstoffkonzentration entsprichtder NOx-Konzentration des Abgases. Dementsprechend kann die vorgenanntebekannte Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung die Konzentrationdes NOx im Abgas präziseerfassen.
    [0005] Die vorgenannte bekannte Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungwird zur Emissionsregelung einer Brennkraftmaschine oder dergleichenverwendet. Wenn der Ausgang der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungzur Emissionsregelung, etc. verwendet wird, ist es von Vorteil,eine Unregelmäßigkeitder Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung frühzeitig zu erfassen, um diegewünschteEmissionskennlinie aufrechtzuerhalten. Ein Verfahren zur frühzeitigenUnterbrechungserfassung („disconnection") in einer Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungdieser Bauart wurde bislang jedoch noch nicht vorgeschlagen.
    [0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabezugrunde eine Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Gaskonzentrationsvorrichtungder eingangs erläuterten Bauartzu schaffen, mit der sich eine Unterbrechung des Stromflusses inder Gas konzentrationsvorrichtung frühzeitig erfassen lässt.
    [0007] Diese Aufgabe wird durch eine Fehlerdiagnosevorrichtungmit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungensind Gegenstand abhängigerAnsprüche.
    [0008] Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eineFehlerdiagnosevorrichtung mit einer Zelle, die in einem Messgasenthaltenen Sauerstoff herauspumpt und dadurch einen elektrischenStrom entsprechend der Sauerstoffkonzentration des Messgases erzeugt, undein Fehlerdiagnoseverfahren fürdie Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung. Die Fehlerdiagnosevorrichtungweist auf: eine Heizvorrichtung zum Anheizen der Zelle der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungauf eine Aktivierungstemperatur; eine Flussphasenerfassungseinrichtungzum Erfassen der Phase, in der in der Zelle ein vorgegebener elektrischerStrom fließensollte, nachdem die Heizvorrichtung mit dem Anheizen begonnen hat;und eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob in der Zelle eineUnterbrechung des Stromflusses vorliegt, wenn während der Phase, in der inder Zelle der vorgegebene elektrische Strom fließen sollte, der in der Zellefließendeelektrische Strom kleiner ist als ein vorgegebener elektrischerStrom.
    [0009] Mit dieser Fehlerdiagnosevorrichtungkann in Abhängigkeitdavon, ob nach dem Beginn der Anheizung der Zelle in der Zelle dervorgegebene elektrische Strom fließt, bestimmt werden, ob inder Zelle eine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt.
    [0010] In der Fehlerdiagnosevorrichtungkann der vorgegebene elektrische Strom ein anfänglicher elektrischer Stromsein, der infolge der Anheizung der Zelle entsteht. Mit dieser Konfigurationkann in Abhängigkeitdavon, ob in der Zelle der anfängliche elektrischeStrom fließt, bestimmtwerden, ob eine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt.
    [0011] In diesem Fall kann die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungaufweisen: eine Pumpzelle, die aus einem Erfassungsbereich Sauerstoffherauspumpt, der in dem in den Erfassungsbereich fließenden Messgasenthalten ist; und ein Sensorzelle, die im Messgas enthaltenes NOxin Stickstoff und Sauerstoff zerlegt, nachdem die Pumpzelle Sauerstoffherausgepumpt hat, und weiter den Sauerstoff, der nach der Zerlegungdes im Messgas enthaltenen NOx in Stickstoff und Sauerstoff im Messgasenthalten ist, herauspumpt. Die Zelle, bei der die Bestimmungseinrichtungdie Unterbrechung des Stromflusses bestimmt, kann die Sensorzellesein. Auf diese Weise lässtsich in Abhängigkeitdavon, ob in der Sensorzelle der anfängliche elektrische Strom fließt, bestimmen,ob in der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung, die die Pumpzelleund der Sensorzelle aufweist, eine Unterbrechung des Stromflussesvorliegt.
    [0012] Als Alternative dazu kann in diesemFall die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung aufweisen: einePumpzelle, die aus einem Erfassungsbereich Sauerstoff herauspumpt,der in dem in den Erfassungsbereich strömenden Messgases enthaltenist; eine Sensorzelle, die im Messgas enthaltenes NOx in Stickstoffund Sauerstoff zerlegt, nachdem die Pumpzelle Sauerstoff herausgepumpthat, und weiter den Sauerstoff, der nach der Zerlegung des im Messgas enthaltenemNOx in Stickstoff und Sauerstoff im Messgas enthalten ist, herauspumpt;und eine Überwachungszelle,die den Sauerstoff herauspumpt, der im Messgas enthalten ist, nachdemdie Pumpzelle Sauerstoff herausgepumpt hat. Die Zelle, bei der die Bestimmungseinrichtungdie Unterbrechung des Stromflusses bestimmt, kann die Überwachungszelle sein.Auf diese Weise lässtsich in Abhängigkeitdavon, ob in der Überwachungszelle deranfängliche elektrischeStrom fließt,bestimmen, ob in der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung, diedie Pumpzelle, die Sensorzelle und die Überwachungszelle aufweist,eine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt. Des Weiteren kannpräzisebestimmt werden, ob in der Überwachungszelleeine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt.
    [0013] Was die Fehlerdiagnosevorrichtungbetrifft, so kann die Flussphasenerfassungseinrichtung eine Zähleinrichtungzum Messen der Zeit wenigstens bis zum Beginn der Phase, in derin der Zelle der anfänglicheelektrische Strom fließensollte, nachdem die Heizvorrichtung mit dem Anheizen begonnen hat, aufweisen.Mit dieser Konfiguration lässtsich erfassen, dass die Phase, in der in der Zelle der anfänglicheelektrische Strom fließensollte, in dem Augenblick erreicht wird, in dem die Zähleinrichtunganzeigt, dass die vorgegebene Zeit abgelaufen ist, nachdem die Heizvorrichtungmit der Anheizung begonnen hat.
    [0014] In der Fehlerdiagnosevorrichtungkann die Flussphasenerfassungseinrichtung aufweisen: eine Widerstandserfassungseinrichtungzum Erfassen eines Wechselstromwiderstandswerts der Zelle; und eineWiderstandsabnahmeerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Abnahmedes Wechselstromwiderstandswerts auf einen vorgegebenen Widerstandswert,bei dem der anfänglicheelektrische Strom erzeugt wird. Mit dieser Konfiguration lässt sicherfassen, dass die Temperatur einer Zelle, bei der die Unterbrechungdes Stromflusses zu erfassen ist, eine Temperatur erreicht hat,bei der der anfänglicheelektrische Strom in der Zelle fließen sollte, wenn der Wechselstromwiderstandswertder Zelle den vorgegebenen Wert erreicht hat, nachdem die Heizvorrichtungmit dem Heizen beginnt.
    [0015] Die Fehlerdiagnosevorrichtung kanneine Verhinderungseinrichtung zum Verhindern der Bestimmung betreffenddie Unterbrechung des Stromflusses in der Zelle in dem Fall, indem angenommen wird, dass die Temperatur der Zelle beim Start der Anheizungdurch die Heizvorrichtung bereits hoch war, aufweisen. Mit dieserKonfiguration lässtsich die Bestimmung betreffend die Unterbrechung des Stromflussesin der Zelle in dem Fall verhindern, in dem angenommen wird, dassdie Temperatur der Zelle bereits hoch war, als die Heizvorrichtungmit dem Heizen begonnen hat. Dementsprechend lässt sich bei der Diagnose derUnterbrechung des Stromflusses in der Zelle ein Fehler in dem Fallvermeiden, in dem in der Zelle der anfängliche elektrische Strom nichtfließt,da die Temperatur der Zelle bereits hoch war.
    [0016] Die Zelle kann aufweisen: eine gasseitige Elektrode,die mit dem Messgas in Kontakt steht, und eine atmosphärenseitigeElektrode, die mit der Atmosphärein Kontakt steht. Die Bestimmungseinrichtung kann eine Kurzschlusserfassungseinrichtung zumErfassen, ob die gasseitige Elektrode und die atmosphärenseitigeElektrode mit einer Leistungsquelle oder der Masse kurzgeschlossenist. Weiter ist die Bestimmung betreffend die Unterbrechung des Stromflussesin der Zelle nur dann möglich,wenn weder die gasseitige Elektrode noch die atmosphärenseitigeElektrode mit der Leistungsquelle oder der Masse kurzgeschlossenist. Mit dieser Konfiguration ist die Bestimmung betreffend dieUnterbrechung des Stromflusses in der Zelle nur dann möglich, wennweder die gasseitige Elektrode noch die atmosphärenseitige Elektrode mit derLeistungsquelle oder der Masse kurzgeschlossen ist. Erfindungsgemäß lässt sichsomit die Unterbrechung des Stromflusses in der Zelle erfassen,wobei zwischen einem Kurzschluss und der Unterbrechung des Stromflussesin der Zelle unterschieden wird.
    [0017] Die vorgenannten und weitere Ausführungsformen,Ge genstände,Merkmale, Vorteile sowie die technische und gewerbliche Bedeutsamkeitdieser Erfindung wird aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung beispielhafterAusführungsformender Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungenverständlicher,in denen:
    [0018] 1 eineKonzeptdarstellung ist, die die Konfiguration einer Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungund einer Fehlerdiagnosevorrichtung gemäß einer Ausführungsformder Erfindung veranschaulicht;
    [0019] 2 eineperspektivische Querschnittsdarstellung ist, die die Konfigurationder in 1 gezeigten Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungzeigt;
    [0020] 3A einZeitschaubild ist, das die Änderungder Temperatur einer Zelle der in 1 gezeigtenGaskonzentrationserfassungsvorrichtung zeigt;
    [0021] 3B einZeitschaubild ist, das die Änderungdes elektrischen Stroms zeigt, der in einer Pumpzelle der in 1 gezeigten Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungnach Beginn der Wärmezufuhrdurch die Heizvorrichtung fließt;
    [0022] 3C einZeitschaubild ist, das die Änderungdes elektrischen Stroms zeigt, der in einer Überwachungszelle der in 1 gezeigten Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungnach Beginn der Wärmezufuhrdurch die Heizvorrichtung zeigt;
    [0023] 3D einZeitschaubild ist, das die Änderungdes elektrischen Stroms zeigt, der in einer Sensorzelle der in 1 gezeigten Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungnach Beginn der Wärmezufuhr durchdie Heizvorrichtung fließt;
    [0024] 4A einFlussdiagramm einer Regelungs/Steuerungsroutine ist, die die in 1 gezeigte Fehlerdiagnosevorrichtungausführt;
    [0025] 4B einFlussdiagramm einer Regelungs/Steuerungsroutine ist, die die in 1 gezeigte Fehlerdiagnosevorrichtungausführt;und
    [0026] 5 einFlussdiagramm ist, die einen Unterbrechungserfassungsprozess zeigt,der im Schritt 118 in dem in 4A und 4B gezeigten Flussdiagrammausgeführtwird.
    [0027] Nachfolgend wird die vorliegendeErfindung an beispielhaften Ausführungsformennäher erläutert.
    [0028] Denselben Komponenten sind dieselbenBezugszeichen zugeordnet, so dass eine wiederholte Beschreibungdieser Komponenten unterbleibt.
    [0029] 1 isteine Konzeptdarstellung, die die Konfiguration einer Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungund einer Fehlerdiagnosevorrichtung gemäß einer Ausführungsformder Erfindung veranschaulicht. Die in 1 gezeigteGaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 ist in einerAbgasleitung einer Brennkraftmaschine, im Besonderen in einer Abgasleitungmit einem NOx-Speicher-Katalysator, angeordnet. Die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 istein Sensor, der einen Sensorausgang entsprechend der NOx-Konzentrationdes Abgases erzeugt.
    [0030] 2 isteine perspektivische Querschnittsdarstellung, die die Konfigurationder Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 zeigt. Wiees in 2 gezeigt ist, umfasstdie Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 Zirkondioxidschichten 12, 14 undeine Isolationsschicht 16. Zwischen den beiden Zirkondioxidschichten 12, 14 isteine Gaserfassungskammer 18 vorgesehen. An die Zirkondioxidschichten 12, 14 grenzenAtmosphärenkammern 20, 22 an, diedurch die Zirkondioxidschichten 12, 14 von der Gaserfassungskammer 18 isoliertsind.
    [0031] Die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 weisteine Diffusionsöffnung 24 auf,die zur Gaserfassungskammer 18 führt. Die Diffusionsöffnung 24 istein Durchlass, um Abgas aus der Abgasleitung der Brennkraftmaschinein die Gaserfassungskammer 18 zu führen. Das Abgas kann aus der Abgasleitung über eineDiffusionswiderstandsschicht 26 in die Diffusionsöffnung 24 strömen. DieDiffusionswiderstandsschicht 26 besteht aus einem porösen Material,das die Geschwindigkeit der Abgasdiffusion reguliert. Bei dieserKonfiguration diffundiert in der Abgasleitung strömendes Abgaszur Grenze zwischen der Diffusionswiderstandsschicht 26 undder Zirkondioxidschicht 14 mit einer durch die Diffusionswiderstandsschicht 26 reguliertenGeschwindigkeit. Anschließenddiffundiert das Abgas weiter in Richtung Innenraum der Gaserfassungskammer 18 mit einerdurch den Drosseleffekt der Diffusionsöffnung 24 reguliertenGeschwindigkeit.
    [0032] Das aus der Diffusionsöffnung 24 indie Gaserfassungskammer 18 strömende Abgas strömt in derGaserfassungskammer 18 entlang eines vorgegebenen Weges,der in 2 durch Pfeileangedeutet ist. Auf diesem Weg liegt eine Pumpzelle 28.Die Pumpzelle 28 besteht aus der Zirkondioxidschicht 12 sowieeiner gasseitigen Elektrode 30 und einer atmosphärenseitigenElektrode 32, die auf den beiden Seiten der Zirkondioxidschicht 12 angeordnetsind. Die gasseitige Elektrode 30 hat eine schwache NOx-Aktivität (beispielsweiseeine Pt-Au-Legierungs-Elektrode) und ist der Gaserfassungskammer 18 ausgesetzt.Die atmosphä renseitigeElektrode 32 besteht aus Pt und ist der Atmosphärenkammer 20 ausgesetzt.
    [0033] Eine veränderliche Leistungsquelle 34,die eine Spannung von der atmosphärenseitigen Elektrode 32 zurgasseitigen Elektrode 30 anlegt, ist mit einem Abschnittzwischen der gasseitigen Elektrode 30 und der atmosphärenseitigenElektrode 32 verbunden. Mit den Elektroden 30, 32 verbundenist eine elektrische Stromerfassungsvorrichtung 36, dieden elektrischen Strom A1 erfasst, der in die Pumpzelle 28 fliegt.Die veränderlicheLeistungsquelle 34 und die elektrische Stromerfassungsvorrichtung 36 sind Bestandteileeines Steuer-/Regelkreises, der nachstehend noch beschrieben wird.
    [0034] Stromabwärts der Pumpzelle 28 sindeine Überwachungszelle 38 undeine Sensorzelle 40 aneinander angrenzend vorgesehen. In 2 befindet sich die Überwachungszelle 38 zweckmäßigerweise stromaufwärts derSensorzelle 40. In der Realität sind diese Zellen aber sovorgesehen, dass sie in eine Richtung senkrecht zur Abgasströmungsrichtungnebeneinander liegen.
    [0035] Die Überwachungszelle 38 bestehtaus der Zirkondioxidschicht 14, einer gasseitigen Elektrode 42,die der Gaserfassungskammer 18 ausgesetzt ist, und eineratmosphärenseitigenElektrode 46, die der Atmosphärenkammer 22 ausgesetztist. Die Sensorzelle 40 besteht aus der Zirkondioxidschicht 14,einer gasseitigen Elektrode 44, die der Gaserfassungskammer 18 ausgesetztist, und der atmosphärenseitigenElektrode 48, die der Atmosphärenkammer 22 ausgesetztist. Die gasseitige Elektrode 42 der Überwachungszelle 38 hateine geringe NOx-Aktivitätund besteht aus einer Pt-Au-Legierung oder dergleichen. Die gasseitigeElektrode 44 der Sensorzelle 40 hat dagegen einehohe NOx-Aktivitätund besteht aus einer Pt-Rh-Legierung oder dergleichen. Die atmosphärenseitigenElek troden 46, 48 bestehen ebenso wie die Pumpzelle 28 ausPt.
    [0036] Eine Konstantspannungsleistungsquelle 50, dieeine Spannung von der atmosphärenseitigen Elektrode 46 zurgasseitigen Elektrode 42 anlegt, und eine elektrische Stromerfassungsvorrichtung 54,die den elektrischen Strom A2 erfasst, der in die Überwachungszelle 38 fließt, sindmit der Überwachungszelle 38 verbunden.Des Weiteren sind eine Konstantspannungsleistungsquelle 52,die eine Spannung von der atmosphärenseitigen Elektrode 48 zurgasseitigen Elektrode 44 anlegt, und eine elektrische Stromerfassungsvorrichtung 56,die den elektrischen Strom A3 erfasst, der in die Sensorzelle 40 fließt, mit derSensorzelle 40 verbunden. Die Konstantspannungsleistungsquellen 50, 52 unddie elektrischen Stromerfassungsvorrichtungen 54, 56 sindBestandteile des Steuer-/Regelkreises, der nachfolgend noch beschriebenwird.
    [0037] In der Isolationsschicht 16 isteine Heizvorrichtung, beispielsweise ein Erhitzer 58 vorgesehen. DiePumpzelle 28, die Überwachungszelle 38 unddie Sensorzelle 40 werden durch den Erhitzer 58 angeheizt,wodurch die Temperatur jeder Zelle auf die entsprechende Aktivierungstemperaturangehoben wird.
    [0038] Wenn an der Pumpzelle 28 dieentsprechende Spannung angelegt wird, nachdem die Temperatur derPumpzelle 28 die Aktivierungstemperatur erreicht hat, zerlegtdie Pumpzelle 28 im Abgas-NOx enthaltenes NO2 inNO und Sauerstoff, so dass das NOx in das Einfachgas NO umgewandeltwird. Somit wird nahezu der gesamte Sauerstoff, der im Abgas vorliegt,abgeführt.In diesem Fall entspricht der Wert des in der Pumpzelle 28 fließenden elektrischen StromsA1 im Wesentlichen der Sauerstoffkonzentration in dem in die Gaserfassungskammer 18 strömenden Abgas,d.h. dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/Fdes Abgases. Daher lässtsich mit der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 inder Ausführungsformder Erfindung in Abhängigkeitvom Ausgang der elektrischen Stromerfassungsvorrichtung 36 dasLuft/Kraftstoff-VerhältnisA/F des Abgases erfassen.
    [0039] In der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 strömt das Abgas,in dem nahezu kein Sauerstoff mehr enthalten und das NOx in dasEinfachgas NO umgewandelt ist, stromabwärts der Pumpzelle 28.Die Überwachungszelle 38 pumptden Restsauerstoff im Abgas heraus, nachdem die Temperatur der Überwachungszelle 38 dieAktivierungstemperatur erreicht hat, wodurch ein elektrischer Strom A2entsprechend der Sauerstoffkonzentration stromabwärts derPumpzelle 28 erzeugt wird. Daher lässt sich mit der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 inder Ausführungsformder Erfindung in Abhängigkeitvom Ausgang der elektrischen Stromerfassungsvorrichtung 54 dieKonzentration des Restsauerstoffs im Abgas stromabwärts derPumpzelle 28 erfassen.
    [0040] Die Sensorzelle 40 zerlegtNO im Abgas in Stickstoff und Sauerstoff, nachdem die Temperatur derSensorzelle 40 die Aktivierungstemperatur erreicht hat.Die Sensorzelle 40 pumpt des Weiteren den Restsauerstoffin der Gaserfassungskammer 18 vollständig heraus, wodurch ein elektrischerStrom A3 erzeugt wird. Der Wert des elektrischen Stroms A3 entsprichtdaher der Summe aus der Konzentration des Restsauerstoffs im Abgasstromabwärtsder Pumpzelle 28 und der Konzentration des durch die Zerlegungdes NO entstandenen Sauerstoffs. Somit lässt sich in Abhängigkeitvom Ausgang der elektrischen Stromerfassungsvorrichtung 56 dieSumme aus der Konzentration des Restsauerstoffs im Abgas stromabwärts derPumpzelle 28 und der Konzentration des durch die Zerlegungvon NO entstandenen Sauerstoffs erfassen.
    [0041] Der Wert, der erhalten wird, indemder von der elektrischen Stromerfassungsvorrichtung 54 erfassteelektrische Strom A2 von dem von der elektrischen Stromerfassungsvorrichtung 56 erfassten elektrischenStrom A3 subtrahiert wird, entspricht der Konzentration des NO imAbgas stromabwärtsder Pumpzelle 28, d.h. der Konzentration des NOx in demin die Gaserfassungskammer 18 strömenden Abgases. Mit der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungin der Ausführungsformder Erfindung lässt sichdaher die Konzentration des NOx im Abgas auf der Grundlage der Ausgänge derbeiden elektrischen Stromerfassungsvorrichtungen 54, 56 erfassen.
    [0042] Es wird wieder auf 1 Bezug genommen; im Folgenden wird diegesamte Konfiguration der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungund der Fehlerdiagnosevorrichtung für die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungin der Ausführungsform derErfindung erläutert.Wie es in 1 gezeigtist, steht ein Steuer-/Regelkreis 60 in Verbindung mitder Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10. An den Steuer-/Regelkreis 60 angeschlossenist eine (im Folgenden als ECU bezeichnete) elektronische Steuer-/Regeleinheit 70 zur Steuerung/Regelung der Brennkraftmaschine.
    [0043] Die Kommunikationen zwischen demSteuer-/Regelkreis 60 und der ECU 70 erfolgenmittels eines vorgegebenen Protokolls. Die ECU 70 gibtbeispielsweise eine (im Folgenden als Anheizstartaufforderung bezeichnete)Aufforderung zum Starten der Anheizung der Zellen an den Steuer/Regelkreis 60 aus,wenn eine vorgegebene Bedingung zum Starten der Anheizung erfüllt ist.Der Steuer-/Regelkreis 60 versorgt die ECU 70 mitAusgangssignalen, die die NOx-Konzentration,das Luft/Kraftstoff-VerhältnisA/F, die Sauerstoffkonzentration und dergleichen anzeigen. In 1 ist der Steuer-/Regelkreis 60 unabhängig vonder ECU 70 dargestellt. Der Steuer-/Regelkreis 60 mussaber nicht notwendig unabhängigvon der ECU 70 vorgesehen sein, sondern kann auch in derECU 70 enthalten sein.
    [0044] Der Steuer-/Regelkreis 60 umfassteinen Schwachstromausgangserfassungsabschnitt, der den in der Überwachungszelle 38 fließenden elektrischenStrom A2 und den in der Sensorzelle 40 fließenden elektrischenStrom A3 erfasst. Die vorgenannten Konstantspannungsleistungsquellen 50, 52 unddie elektrische Stromerfassungsvorrichtungen 54, 56 sindim Schwachstromausgangserfassungsabschnitt enthalten. Der Steuer-/Regelkreis 60 legt nämlich mittelsder Konstantspannungsleistungsquellen 50, 52 eineentsprechende Spannung an die Überwachungszelle 38 unddie Sensorzelle 40 an, wenn die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 inBetrieb genommen werden muss. Der Steuer/Regelkreis 60 erfasstdes Weiteren die elektrischen Schwachströme A2, A3 die durch das Anlegen derSpannung in der Überwachungszelle 38 und Sensorzelle 40 erzeugtwerden, mittels der elektrischen Stromerfassungsvorrichtungen 54, 56.
    [0045] Der Steuer-/Regelkreis 60 umfassteinen Abschnitt zur Steuerung/Regelung der Sauerstoffkonzentration.Die vorgenannte veränderlicheLeistungsquelle 34 und die elektrische Stromerfassungsvorrichtung 36 sindin dem Abschnitt zur Steuerung/Regelung der Sauerstoffkonzentrationenthalten. Wie vorstehend erwähnt,hat die Pumpzelle 28 der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 die Funktion,den Sauerstoff in dem Abgas, das in die Gaserfassungskammer 18 fließt, abzupumpen.Vorteilhafterweise soll die Pumpzelle 28 so viel Sauerstoffals möglichabführen,ohne im Abgas enthaltenes NO zu zerlegen, damit die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 dieKonzentration des NOx im Abgas genau erfassen kann.
    [0046] Die durch die Pumpzelle 28 abgeführte Sauerstoffmengekorreliert mit der an die Pumpzelle 28 angelegten Span nung,solange in der Gaserfassungskammer 18 noch Sauerstoff vorliegt.Daher muss an die Pumpzelle 28 wenigstens eine der abzuführendenSauerstoffmenge entsprechende Spannung angelegt werden. Andererseitssollte der Wert der angelegten Spannung nicht unnötig hochsein, da NO im Abgas zerlegt wird, wenn die angelegte Spannung extremhoch ist. Die an die Pumpzelle 28 angelegte Spannung mussdaher auf einen angemessenen Wert entsprechend der Sauerstoffkonzentration imAbgas eingestellt werden.
    [0047] Der Abschnitt zur Steuerung/Regelungder Sauerstoffkonzentration steuert/regelt den Wert der an die Pumpzelle 28 angelegtenSpannung auf den zweckmäßigen Wert.Im Besonderen wird die veränderlicheLeistungsquelle 34 so angesteuert, dass die Relation zwischendem elektrischen Strom A1 und der angelegten Spannung angemessenwird. Wenn bestimmt wird, dass der elektrische Strom A1 bezüglich derangelegten Spannung extrem groß ist,wird anders ausgedrücktdie veränderlicheLeistungsquelle 34 so angesteuert, dass die angelegte Spannung zunimmt.Wenn bestimmt wird, dass der elektrische Strom A1 bezüglich derangelegten Spannung extrem klein ist, wird die veränderlicheLeistungsquelle 34 andererseits so angesteuert, dass dieangelegte Spannung abnimmt. Der Wert der an die Pumpzelle 28 angelegtenSpannung erreicht durch diese Steuerung/Regelung im Wesentlichengleich dem angemessenen Wert. Im Ergebnis wird der im Abgas enthalteneSauerstoff nahezu vollständigaus der Gaserfassungskammer 18 abgeführt, ohne im Abgas enthaltenesNO zu zerlegen. In diesem Fall entspricht der Wert des durch dieelektrische Stromerfassungsvorrichtung 36 erfassten elektrischenStroms A1 der Sauerstoffkonzentration im Abgas, d.h. dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis A/Fdes Abgases.
    [0048] Der Steuer-/Regelkreis 60 umfassteinen Abschnitt zur Steuerung/Regelung der Heizvorrichtung. Wievorstehend erwähnt,gibt die ECU 70 die Anheizstartaufforderung an den Steuer-/Regelkreis 60 aus, wenndie vorgegebene Bedingung zum Starten der Anheizung erfüllt ist,nachdem die Brennkraftmaschine gestartet wurde. Wenn der Abschnittzur Steuerung/Regelung der Heizvorrichtung die Aufforderung erhält, startetder Abschnitt zur Steuerung/Regelung der Heizvorrichtung die Leistungszufuhrzu dem in der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 enthaltenenErhitzer 58. Im Ergebnis erzeugt der Erhitzer 58 wärme, wodurchdie Pumpzelle 28, die Überwachungszelle 38 unddie Sensorzelle 40 auf die Aktivierungstemperatur angeheiztwerden.
    [0049] Der Steuer-/Regelkreis 60 enthält einenDiagnoseabschnitt. Der Diagnoseabschnitt ist ein wesentlicher Abschnittder Fehlerdiagnosevorrichtung in der Ausführungsform und bestimmt, obin der Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 eine Unterbrechung des Stromflusses ("disconnection") vorliegt.
    [0050] Wenn in der Überwachungszelle 38 oder Sensorzelle 40 eineUnterbrechung des Stromflusses vorliegt, wird der wert des in der Überwachungszelle 38 fließenden elektrischenStroms A2 bzw. der Wert des in der Sensorzelle 40 fließenden elektrischenStroms A3 ungeachtet der Konzentration des Restsauerstoffs oderder NOx-Konzentration null. Die Werte der elektrischen Ströme A2, A3könnenaber auch dann null werden, wenn keine Unterbrechung des Stromflussesvorliegt. Des Weiteren könnendie Werte der elektrischen StrömeA2, A3 infolge eines Störeinflussesaugenblicklich einen anderen Wert als Null annehmen, wenn eine Unterbrechungdes Stromflusses vorliegt. Daher lässt sich eine Unterbrechungdes Stromflusses nicht so ohne weiteres durch eine Überwachungder elektrischen StrömeA2, A3 erfassen.
    [0051] 3A bis 3D sind Zeitschaubilder,die das Prinzip zur Unterbrechungserfassung in der Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 beschreiben. 3A zeigtim Besonderen eine Änderungder Temperatur einer Zelle der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10,d.h. eine Änderungder Temperatur der Pumpzelle 28, der Überwachungszelle 38 undder Sensorzelle 40, und dergleichen. 3B, 3C und 3D zeigen eine Änderungdes in der Pumpzelle 28 fließenden elektrischen StromsA1, eine Änderungdes in der Überwachungszelle 38 fließenden elektrischenStroms A2 bzw. eine Änderung desin der Sensorzelle 40 fließenden elektrischen StromsA3.
    [0052] Wenn die Pumpzelle 28, die Überwachungszelle 38 unddie Sensorzelle 40 jeweils die Aktivierungstemperatur erreichthaben, führendie Zellen die vorstehend beschriebenen Funktionen durch. Die Wellenformdes in 3B gezeigtenelektrischen Stroms A1 wird in dem Fall erhalten, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases mager ist, wenn der Erhitzer 58 mit der Anheizungbeginnt. Wie es in 3B gezeigtist, steigt der in der Pumpzelle 28 fließende elektrischeStrom A1 mit einer Zunahme der Temperatur der Pumpzelle 28 an,wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases mager ist. Diese Wellenform des elektrischen Stroms A1 wirdjedoch nur in dem Fall erhalten, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases mager ist. In dem Fall, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis desAbgases stöchiometrischist, bleibt der elektrische Strom A1 ungeachtet einer Zunahme derTemperatur der Pumpzelle 28 auf einem Wert in der Nähe von Null. Indem Fall, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases fett ist,wird der Wert des elektrischen Stroms A1 negativ, wenn die Temperaturder Pumpzelle 28 zunimmt.
    [0053] Wie es in 3C und 3D gezeigtist, fließtin der Überwachungszelle 38 undSensorzelle 40 währendeiner bestimmten Phase, in der die Zellentemperatur ansteigt, ungeachtetdes Luft/Kraftstoff-Verhältnissesdes Abgases jeweils ein anfänglicherelektrischer Strom von etwa 3 bis 4 μA. Es wird davon ausgegangen,dass der anfänglicheelektrische Strom erzeugt wird, wenn die Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 einen Restsauerstoff in der Zellenumgebungoder einen von der gasseitigen Elektrode 42 oder der gasseitigenElektrode 44 adsorbierten Sauerstoff herauspumpt, wenndie Zellentemperatur ansteigt.
    [0054] Es wird davon ausgegangen, dass dasselbe Phänomenonauch in der Pumpzelle 28 auftritt. Jedoch fließt in derPumpzelle 28 in einem normalen Betriebszustand ein ausreichendgroßerelektrischer Strom A1. Daher ist es nicht unbedingt einfach zu bestimmen,ob in der Pumpzelle 28 der anfängliche elektrische Strom fließt, wenndie Temperatur der Pumpzelle 28 ansteigt. Die Werte derin der Überwachungszelle 38 bzw.Sensorzelle 40 fließendenelektrischen StrömeA2, A3 betragen in einem normalen Betriebszustand dagegen jeweilsmehrere Zehn nA, was ein genügendkleiner Wert ist. Daher ist der Wert des vorgenannten anfänglichenelektrischen Stroms (3 bis 4 μA) in der Überwachungszelle 38 undSensorzelle 40 ausreichend groß. Somit ist es einfach zu bestimmen,ob in der Überwachungszelle 38 oder Sensorzelle 40 deranfänglicheelektrische Strom fließt,wenn die Zellentemperatur ansteigt.
    [0055] In dem Fall, in dem in der Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 eine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt,wird der vorgenannte anfänglicheelektrische Strom nicht erzeugt, während die Temperatur der Zelleansteigt. In dem Fall, in dem in der Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 keine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt,fließt während derbestimmten Phase, in der die Zellentemperatur ansteigt, der anfänglicheelektrische Strom in der Zelle; dieser Fall unterscheidet sich augenscheinlichvon dem Fall, in dem ein Störeinfluss vorliegt.Daher lässtsich in der Fehlerdiagnosevorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung inAbhängigkeit davon,ob überdie bestimmte Phase nach dem Start der Anheizung durch den Erhitzer 58 hinwegin der Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 der elektrische Strom A2 bzw. der elektrische StromA3 fließt,der dem anfänglichenelektrischen Strom entspricht, bestimmen, ob in der Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 eine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt.
    [0056] 4A und 4B zeigen ein Flussdiagrammeiner vom Steuer-/Regelkreis 60 ausgeführten Routine zur Unterbrechungserfassungin der Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 gemäß dem vorstehendgeschilderten Prinzip.
    [0057] In der in 4A und 4B gezeigtenRoutine wird zunächstbestimmt (Schritt 100), ob die ECU 70 die Aufforderungzum Starten der Anheizung ausgegeben hat. Im Besonderen wird bestimmt,ob ein Anheizungsanzeige-Merker, der anzeigt, ob die Aufforderungbereits ausgegeben wurde, auf EIN gesetzt ist.
    [0058] Wie vorstehend erwähnt, erzeugtdie ECU 70 die Aufforderung zum Start der Anheizung, wenndie vorgegebene Bedingung zum Starten der Anheizung erfüllt ist,nachdem die Brennkraftmaschine gestartet wurde. Die vorgegebeneBedingung zum Starten der Anheizung gilt im Besonderen dann alserfüllt,wenn eine Bedingung zur Beseitigung einer Dampfkondensation in derAbgasleitung erfülltist. Eine Dampfkondensation wird in der Abgasleitung beispielsweise dannverursacht, wenn die Brennkraftmaschine aus dem kalten Zustand herausgestartet wird. In diesem Fall könnensich an der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 durchdie Dampfkondensation gebildete Wassertropfen anlagern. In der Fehlerdiagnosevorrichtunggemäß der Ausführungsformder Erfindung führtder Erhitzer 58 in dem Fall, in dem sich an der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 Wassertropfenanlagern können,keine Anheizung durch, sondern startet diese erst, wenn die vorgenannteBedingung zum Starten der Anheizung erfüllt ist.
    [0059] Wenn im Schritt 100 derin 4A und 4B gezeigten Routine bestimmtwird, dass der Anheizungsanzeige-Merkernicht auf EIN gesetzt ist, wird eine Anheizung der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 durchden Erhitzer 58 verhindert (Schritt 102).
    [0060] Anschließend wird ein Zähler, derdie vergangene Zeit seit dem Start der Anheizung der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 misst, zurückgesetzt(Schritt 104).
    [0061] Daraufhin wird bestimmt, ob es eineVorgeschichte oder ein Ereignis gibt, das anzeigt, dass der Erhitzer58, nachdem die Brennkraftmaschine gestartet wurde, der Steuer-/Regelkreis 60 mitLeistung versorgt wurde, eine Anheizung durchgeführt hat, und für den Fall,dass es dieses Ereignis gibt, wird bestimmt, ob die nach dem Stoppder ehemals gestarteten Anheizung vergangene Zeit die vorgegebeneZeit erreicht hat (Schritt 106).
    [0062] Wenn bestimmt wird, dass der Erhitzer 58 nachdem Einschalten der Leistungszufuhr zum Steuer-/Regelkreis 60 keineAnheizung durchgeführt hat,oder wenn nach dem Stopp der Anheizung genügend Zeit vergangen ist, kannim Ergebnis bestimmt werden, dass die Überwachungszelle 38 unddie Sensorzelle 40 zu dieser Zeit genügend abgekühlt sind. In diesem Fall wirdein Unterbrechungserfassungs-Merkerauf AUS gesetzt, so dass die Ausführung der Unterbrechungserfassunggestattet ist (Schritt 108).
    [0063] Wenn keine der vorgenannten Bedingungen erfüllt ist,d.h. wenn es weder ein Ereignis dahingehend gibt, dass der Erhitzer 58 nachdem Einschalten der Leistungszufuhr zum Steuer-/Regelkreis 60 die Anheizungdurchgeführthat, noch die vergangene Zeit seit dem Stopp der Anheizung die vorgegebene Zeiterreicht hat, erfolgt kein Prozess, und die vorliegende Routinewird beendet. In diesem Fall wird der Unterbrechungserfassungs-Merkerin dem Zustand währenddes vorhergehenden Prozesszyklus gehalten. Der Unterbrechungserfassungs-Merkerwird auf EIN gesetzt, wenn die Unterbrechungserfassung für die Überwachungszelle 38 (oderdie Sensorzelle 40) beendet ist, wie es nachstehend nochbeschrieben wird. Gemäß den vorgenanntenProzessen wird in dem Fall, in dem die Unterbrechungserfassung während desvorhergehenden Prozesszyklus nicht beendet wurde, der momentaneProzesszyklus beendet, wobei der Unterbrechungserfassungs-Merkerwie in dem Fall, in dem die Bedingung im Schritt 106 erfüllt ist,auf AUS gesetzt ist. In dem Fall, in dem die Unterbrechungserfassungwährenddes vorhergehenden Prozesszyklus beendet wurde, wird der momentane Prozesszyklusbeendet, wobei der Unterbrechungs-Merker auf EIN gesetzt ist.
    [0064] Wenn im Schritt 100 in derin 4A und 4B gezeigten Routine bestimmtwird, dass der Anheizungsanzeige-Merker auf EIN gesetzt ist, wird bestimmt,ob ein Unterbrechungs-Merker fürdie Überwachungszelle 38 (oderdie Sensorzelle 40) auf AUS gesetzt ist, und ob der Unterbrechungserfassungs-Merkerfür die Überwachungszelle 38 (oder dieSensorzelle 40) auf AUS gesetzt ist (Schritt 110).
    [0065] Der Unterbrechungs-Merker wird aufEIN gesetzt, wenn in der Überwachungszelle 38 (oderSensorzelle 40) eine Unterbrechung des Stromflusses erfasstwird, wie es späternoch beschrieben wird. Wenn der Unterbrechungs-Merker auf EIN gesetzt ist,kann dementsprechend bestimmt werden, dass es in der Überwachungszelle 38 (oderSensorzelle 40) eine Unterbrechung des Stromflusses gibt.Wenn bestimmt wird, dass der Unterbrechungs-Merker auf EIN gesetztist, oder wenn bestimmt wird, dass der Unterbrechungserfassungs-Merkerauf EIN gesetzt ist, wird be stimmt, dass die Unterbrechungserfassungweder ausgeführtwerden muss noch ausgeführtwerden sollte. Danach wird der momentane Prozesszyklus rasch beendet.
    [0066] Wenn im Schritt 110 bestimmtwird, dass der Unterbrechungs-Merker wie auch der Unterbrechungserfassungs-Merkerauf AUS gesetzt sind, erfolgt die Unterbrechungserfassung. Im Besonderen wirdbestimmt, ob die beiden Elektroden 42, 46 (oder diebeiden Elektroden 44, 48) der Überwachungszelle 38 (oderder Sensorzelle 40) mit der Leistungsquelle oder der Massekurzgeschlossen sind (Schritt 112).
    [0067] Im Diagnoseabschnitt des Steuer-/Regelkreises 60 istein Potentialsensor vorgesehen, der das Potential der gasseitigenElektroden 42, 44 und der atmosphärenseitigenElektroden 46, 48 der Überwachungszelle 38 undder Sensorzelle 40 erfasst. Im Schritt 112 misstder Potentialsensor das Potential jeder Elektrode; auf der Grundlagedes gemessenen Potentials jeder Elektrode wird bestimmt, ob dieElektroden mit der Leistungsquelle oder der Masse kurzgeschlossensind. Wenn erfasst wird, dass wenigstens eine der beiden Elektrodenkurzgeschlossen ist, wird bestimmt, dass eine Unterbrechungserfassung nichtausgeführtwerden muss, und der momentane Prozesszyklus rasch beendet.
    [0068] Wenn bestimmt wird, dass weder diegasseitige Elektrode 42 (oder die gasseitige Elektrode 44) nochdie atmosphärenseitigenElektrode 46 (oder die atmosphärenseitigen Elektrode 48)kurzgeschlossen ist, startet der Erhitzer 58 die Anheizungder Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10. Des Weiterenwird der Wert des Zählers,der die Zeit nach dem Start der Anheizung misst, erhöht (Schritt 114).
    [0069] Anschließend wird bestimmt, ob dergemessene Wert des Zählersauf oder übereinem vorgegebenen Bestimmungswert liegt (Schritt 116).
    [0070] Der vorgenannte Bestimmungswert istein vorgegebener Wert entsprechend der vergangenen Zeit seit demStart der Anheizung, bis in der Überwachungszelle 38 undSensorzelle 40 der in 3C oder 3D gezeigte anfänglicheelektrische Strom zu Fließenbeginnt. wenn bestimmt wird, dass der gemessene Wert des Zählers denBestimmungswert noch nicht erreicht hat, kann dementsprechend bestimmtwerden, dass in der Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 der anfänglicheelektrische Strom nicht geflossen ist. Wenn andererseits bestimmtwird, dass der gemessene Wert des Zählers den Bestimmungswert erreichthat, kann bestimmt werden, dass in der Überwachungszelle 38 undSensorzelle 40 der anfänglicheelektrische Strom zu Fließenbegonnen hat.
    [0071] Wenn im Schritt 116 in derin 4A und 4B gezeigten Routine bestimmtwird, dass der gemessene Wert des Zählers den Bestimmungswert nochnicht erreicht hat, wird bestimmt, dass die Phase, in der die Unterbrechungserfassungausgeführt werdensoll, noch nicht erreicht ist, und der momentane Prozesszyklus raschbeendet. Wenn dagegen bestimmt wird, dass der gemessene Wert desZählersden Bestimmungswert erreicht hat, wird der Unterbrechungserfassungsprozessausgeführt(Schritt 118).
    [0072] 5 istein Flussdiagramm, das den im Schritt 118 ausgeführten Unterbrechungserfassungsprozessim Einzelnen beschreibt.
    [0073] Bestimmt wird, ob der Ausgang der Überwachungszelle 38 (oderder Sensorzelle 40) in einem vorgegebenen Bereich liegt.Im Besonderen wird bestimmt (Schritt 130), ob der in der Überwachungszelle 38 fließende elektrischeStrom A2 (oder der in der Sensorzelle 40 fließende elek trischeStrom A3) kleiner ist als ein Bestimmungswert XnA, der im Vergleichzu dem Wert des anfänglichenelektrischen Stroms ein genügendkleiner Wert ist.
    [0074] Wenn der elektrische Strom A2 (oderder elektrische Strom A3) größer istals der Bestimmungswert XnA, kann bestimmt werden, dass die Möglichkeitdafür,dass in der Überwachungszelle 38 (oderSensorzelle 40) entsprechend der anfängliche elektrische Strom fließt, groß ist. Indiesem Fall wird der Wert eines Normalzustandzählers für die Überwachungszelle 38 (oderSensorzelle 40), der anzeigt, dass die Zelle normal arbeitet,erhöhtund ein Unregelmäßigkeitszähler für die Zelle,der anzeigt, dass in der Zelle eine Unregelmäßigkeit aufgetreten ist, zurückgesetzt(Schritt 132).
    [0075] Als nächstes wird bestimmt, ob dergemessene wert des Normalzustandzähler für die Überwachungszelle 38 (oderdie Sensorzelle 40) auf oder über einem vorgegebenen Wertliegt (Schritt 134).
    [0076] Wenn der gemessene Wert des Normalzustandzählers unterdem vorgegebenen Wert liegt, kann aber die Möglichkeit dafür, dassder Wert des elektrischen Stroms A2 (oder des elektrischen StromsA3) infolge eines Störeinflussesoder dergleichen vorübergehendgroß wird,noch nicht verneint werden. In diesem Fall wird daher der momentane Prozesszyklusbeendet und die Bestimmung betreffend die Unterbrechungserfassungaufgeschoben.
    [0077] Wenn dagegen bestimmt wird, dassder gemessene Wert des Normalzustandzählers auf oder über demvorgegebenen Wert liegt, kann bestimmt werden, dass der elektrischeStrom A2 (oder der elektrische Strom A3) auf einem hohen Wert bleibt, sodass der elektrische Strom als der anfängliche elektrische Strom betrachtetwerden kann. In diesem Fall wird in der in 5 gezeigten Routine be stimmt, dass inder Überwachungszelle 38 (oderSensorzelle 40) der anfänglicheelektrische Strom fließt,und der Unterbrechungs-Merker auf AUS gesetzt, um anzuzeigen, dassin der Überwachungszelle 38 (oder Sensorzelle 40)keine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt (Schritt 136).
    [0078] Wenn bestimmt wird, dass der Ausgangder Überwachungszelle 38 (oderder Sensorzelle 40) im vorgegebenen Bereich liegt, d.h.wenn im Schritt 130 in der in 5 gezeigten Routine bestimmt wird, dassder elektrische Strom A2 (oder der elektrische Strom A3) unter demBestimmungswert XnA liegt, kann bestimmt werden, dass in der Überwachungszelle 38 (oderSensorzelle 40) der anfänglicheelektrische Strom nicht fließt.In diesem Fall wird der Wert des Unregelmäßigkeitszählers für die Überwachungszelle 38 (oderdie Sensorzelle 40) erhöhtund der Normalzustandzählerfür dieZelle zurückgesetzt (Schritt 138).
    [0079] Anschließend, wird bestimmt, ob dergemessene Wert des Unregelmäßigkeitszählers für die Überwachungszelle 38 (oderdie Sensorzelle 40) auf oder über dem vorgegebenen Wert liegt(Schritt 140).
    [0080] Wenn der gemessene Wert des Unregelmäßigkeitszählers unterdem vorgegebenen Wert, liegt, kann aber die Möglichkeit dafür, dassder elektrische Strom A2 (oder der elektrische Strom A3) infolgeeines Störeinflussesoder dergleichen vorübergehend kleinwird, noch nicht verneint werden. Daher wird in diesem Fall dermomentane Prozesszyklus beendet und die Bestimmung betreffend dieUnterbrechungserfassung aufgeschoben.
    [0081] Wenn im Schritt 140 bestimmtwird, dass der gemessene Wert des Unregelmäßigkeitszähler auf oder über demvorgegebenen Wert liegt, kann bestimmt werden, dass der elek trischeStrom A2 (oder der elektrische Strom A3) über eine vorgegebene Zeit hinwegauf einem kleinen Wert bleibt, der unter dem wert des anfänglichenelektrischen Stroms liegt. In diesem Fall wird in der in 5 gezeigten Routine bestimmt,dass in der Überwachungszelle 38 (oder Sensorzelle 40)der anfänglicheelektrische Strom nicht fließt.Der Unterbrechungs-Merker fürdie Überwachungszelle 38 (oderdie Sensorzelle 40) wird auf EIN gesetzt, um anzuzeigen,dass in der Überwachungszelle 38 (oderSensorzelle 40) eine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt(Schritt 142).
    [0082] Gemäß dieser Vorgehensweise wirdder Unterbrechungserfassungsprozess für die Überwachungszelle 38 (oderSensorzelle 40) in dem in 4A gezeigtenSchritt 118 ausgeführt.Wenn der Prozess beendet wird, wird bestimmt, ob die Bestimmungbetreffend die Unterbrechungserfassung in der in 4A und 4B gezeigtenRoutine beendet wurde (Schritt 120).
    [0083] Solange bestimmt wird, dass die Bestimmungbetreffend die Unterbrechungserfassung noch nicht beendet wurde,wird der Prozess im Schritt 118 wiederholt. Wenn bestimmtwird, dass die Bestimmung betreffend die Unterbrechungserfassungbeendet wurde, wird der Unterbrechungserfassungs-Merker auf EINgesetzt und anschließendder momentane Prozesszyklus beendet (Schritt 122).
    [0084] Gemäß der bisherigen Beschreibungkann gemäß der in 4A und 4B und 5 gezeigtenRoutine, in Abhängigkeitdavon, ob in einer Phase, in der der anfängliche elektrische Strom inder Zelle fließensollte, in der Zelle entsprechend ein elektrischer Strom fließt, derals der anfänglicheelektrische Strom betrachtet wird, bestimmt werden, ob in der Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 eine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt.Somit kann die Fehlerdiagnosevorrichtung in der Ausfüh rungsformder Erfindung eine Unterbrechung des Stromflusses in der in derGaskonzentrationserfassungsvorrichtung 10 enthaltenen Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 genau und rasch erfassen.
    [0085] In der vorgenannten Ausführungsformwird die Phase, in der die Unterbrechungserfassung ausgeführt werdensollte, in Abhängigkeitvon der vergangenen Zeit seit dem Start der Anheizung durch denErhitzer 58 bestimmt. Die Erfindung ist aber nicht aufdieses Verfahren zur Bestimmung der Phase, in der die Unterbrechungserfassungausgeführtwerden soll, beschränkt.Anders ausgedrücktkann die Unterbrechungserfassung in der Phase ausgeführt werden,in der in der Überwachungszelle 38 undSensorzelle 40 der anfänglicheelektrische Strom fließen sollte.Beispielsweise kann der Zeitpunkt, in der die Temperatur der Zelleauf eine Temperatur angestiegen ist, bei der der anfänglicheStrom erzeugt wird, erfasst und die Unterbrechungserfassung zu diesem Zeitpunktausgeführtwerden. Ob die Temperatur der Zelle auf die Temperatur angestiegenist, bei der der anfänglicheelektrische Strom erzeugt wird, kann in Abhängigkeit davon bestimmt werden,ob der Wechselstromwiderstandswert der Pumpzelle 28, der Überwachungszelle 38 undder Sensorzelle 40 abnimmt.
    [0086] In der vorgenannten Ausführungsformwird die Unterbrechungserfassung für die Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 dadurch ausgeführt, dass bestimmt wird, obin der Phase, in der in der Zelle der anfängliche elektrische Strom fließen sollte,in der Zelle der entsprechende elektrische Strom fließt. Ob eineUnterbrechung des Stromflusses vorliegt, kann aber auch dadurchbestimmt werden, dass bestimmt wird, ob in einer Phase, in der injeder Zelle ein vorgegebener elektrischer Strom fließen sollte,in jeder Zelle der entsprechende elektrische Strom fließt. Dementsprechendist die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahrenzur Bestimmung, ob eine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt,beschränkt.
    [0087] Ob eine Unterbrechung des Stromflussesin der Überwachungszelle 38 oderSensorzelle 40 vorliegt, kann nämlich auch in Abhängigkeitdavon bestimmt werden, ob unter den Umständen, unter denen in der Zelleein vorgegebener elektrischer Strom fließen sollte (beispielsweisein dem' Fall, indem das Luft/Kraftstoff-Verhältnisdes Abgases mager ist, und in dem der Betrieb der Pumpzelle 28 gestopptist) der entsprechende elektrische Strom A2 oder A3 auch erzeugtwird. Des Weiteren kann auch fürdie Pumpzelle 28 eine Unterbrechungserfassung ausgeführt werden.Ob eine Unterbrechung des Stromflusses in der Pumpzelle 28 vorliegt,kann nämlichin Abhängigkeitdavon bestimmt werden, ob unter den Umständen, unter denen in der Pumpzelle 28 einvorgegebener elektrischer Strom fließen sollte (beispielsweise indem Fall, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases konstantmager ist) ein entsprechender elektrischer Strom A1 auch erzeugtwird.
    [0088] In der vorgenannten Ausführungsformder Erfindung führtder Steuer-/Regelkreis 60 den Prozess im Schritt 116 aus,wodurch die erfindungsgemäße "Flussphasenerfassungseinrichtung" realisiert wird.Des Weiteren führtder Steuer-/Regelkreis 60 den Prozess in den Schritten 138 bis 142,wodurch die erfindungsgemäße "Bestimmungseinrichtung" realisiert wird.
    [0089] In der vorgenannten Ausführungsformder Erfindung misst der Steuer-/Regelkreis 60 die vergangeneZeit seit dem Start der Anheizung durch den Erhitzer 58 imSchritt 114, wodurch die erfindungsgemäße "Zähleinrichtung" realisiert wird.
    [0090] In der vorgenannten Ausführungsformder Erfindung erfasst der Steuer-/Regelkreis 60 den Wechselstromwider standswertder Pumpzelle 28, der Überwachungszelle 38 oderder Sensorzelle 40, wodurch die erfindungsgemäße "Widerstandserfassungseinrichtung" realisiert wird.Des Weiteren führt derSteuer-/Regelkreis 60 auf der Grundlage des Wechselstromwiderstandswertsdenselben Prozess aus wie im Schritt 116 aus, wodurch dieerfindungsgemäße "Widerstandsabnahmeerfassungseinrichtung" realisiert wird.
    [0091] In der vorgenannten Ausführungsformder Erfindung führtder Steuer-/Regelkreis 60 die Prozesse in den Schritten 106 und 108 aus,wodurch die erfindungsgemäße "Verhinderungseinrichtung" realisiert wird.Des Weiteren führtin der vorgenannten Ausführungsformder Erfindung der Steuer-/Regelkreis 60 den Prozess imSchritt 112 aus, wodurch die erfindungsgemäße "Kurzschlusserfassungseinrichtung" realisiert wird.
    [0092] Zusammenfassed betrifft die Erfindungeine Fehlerdiagnosevorrichtung füreine Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung (10), die einefrühzeitige Erfassungeiner Unterbrechung eines Stromflusses in einer Zelle der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtunggestattet. Die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung umfasst Zellen(28, 38, 40), die den in einer Gaserfassungskammer(18) vorhandenen Sauerstoff herauspumpen, wodurch ein elektrischer Stromentsprechend der Sauerstoffkonzentration in der Gaserfassungskammer(18) erzeugt wird. Die Heizvorrichtung (58) heiztdie Zellen (28, 38, 40) auf eine Aktivierungstemperaturan. Erfasst wird die Phase, in der nach dem Start der Anheizungder Heizvorrichtung (58) in den Zellen (28, 38, 40)ein vorgegebener elektrischer Strom fließen sollte. In Abhängigkeitdavon, ob die in den Zellen (28, 38, 40)fließendenelektrischen Ströme(A1, A2, A3) angemessen sind, wird schließlich bestimmt, ob eine Unterbrechungdes Stromflusses vorliegt.
    [0093] Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahmeauf beispielhafte Ausführungsformenbeschrieben wurde, sei angemerkt, dass die Erfindung selbstverständlich nichtauf die beispielhaften Ausführungsformenoder Konstruktionen beschränktist. Die Erfindung soll vielmehr verschiedenartige Modifikationenund gleichwertige Anordnungen mit umfassen. Obwohl die verschiedenenKomponenten der beispielhaften Ausführungsformen in verschiedenen beispielhaftenKombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, liegen andere Kombinationenund Konfigurationen mit mehreren oder wenigeren Komponenten ebenfallsinnerhalb des durch die Patentansprüche definierten Schutzbereichsder Erfindung.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Fehlerdiagnosevorrichtung für eine Gaskonzentrationserfassungsvorrichtung(10) mit einer Zelle (28, 38, 40),die in einem Messgas enthaltenen Sauerstoff herauspumpt, wodurcheinen elektrischen Strom entsprechend der Sauerstoffkonzentrationdes Messgases erzeugt, gekennzeichnet durch: eine Heizvorrichtung(58) zum Anheizen der Zelle der Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungauf eine Aktivierungstemperatur; eine Flussphasenerfassungseinrichtung(Schritt 116) zum Erfassen einer Phase, in der in der Zelleein vorgegebener elektrischer Strom fließen sollte, nach dem Startder Anheizung durch die Heizvorrichtung (58); und eineBestimmungseinrichtung (Schritte 138 bis 142) zumBestimmen, dass in der Zelle eine Unterbrechung des Stromflussesvorliegt, wenn der in der Zelle fließende elektrische Strom inder Phase, in der in der Zelle der vorgegebene elektrische Stromfließen sollte,unter einem vorgegebenen elektrischen Strom liegt.
    [2] Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der vorgegebene elektrische Strom ein anfänglicherelektrischer Strom ist, der infolge der Anheizung der Zelle (28, 38, 40) erzeugtwird.
    [3] Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungaufweist: eine Pumpzelle (28), die aus einem Erfassungsbereichden Sauerstoff herauspumpt, der in dem in den ErfassungsbereichströmendenMessgas enthalten ist; und eine Sensorzelle (40),die im Messgas enthaltenes NOx in Stickstoff und Sauerstoff zerlegt,nachdem die Pumpzelle Sauerstoff herausgepumpt hat, und weiter denSauerstoff herauspumpt, der nach der Zerlegung des im Messgas enthaltenenNOx in Stickstoff und Sauerstoff im Messgas vorliegt, wobeidie Zelle, bei der die Bestimmungseinrichtung die Unterbrechungdes Stromflusses bestimmt, die Sensorzelle ist.
    [4] Fehlerdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskonzentrationserfassungsvorrichtungaufweist: eine Pumpzelle (28), die aus einem ErfassungsbereichSauerstoff herauspumpt, der in dem in den Erfassungsbereich strömenden Messgasenthalten ist, eine Sensorzelle (40), die im Messgasenthaltenes NOx in Stickstoff und Sauerstoff zerlegt, nachdem die PumpzelleSauerstoff herausgepumpt hat, und weiter den Sauerstoff herauspumpt,der nach der Zerlegung des im Messgas enthaltenen NOx in Stickstoffund Sauerstoff im Messgas vorliegt, und eine Überwachungszelle(38), die den Sauerstoff herauspumpt, der im Messgas enthaltenist, nachdem die Pumpzelle Sauerstoff herausgepumpt hat, herausgepumpthat, wobei die Zelle, bei der die Bestimmungseinrichtung dieUnterbrechung des Stromflusses bestimmt, die Überwachungszelle ist.
    [5] Fehlerdiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussphasenerfassungseinrichtung(Schritt 116) eine Zähleinrichtungaufweist zur Zeitmessung bis zum Ablauf einer vorgegebenen Zeitnach dem Start der Anheizung durch die Heizvorrichtung (58),so dass wenigstens der Beginn der Phase, in der in der Zelle (28, 38, 40)der anfänglicheelektrische Strom fließen sollte,erreicht wird.
    [6] Fehlerdiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussphasenerfassungseinrichtung(Schritt 116) eine Widerstandserfassungseinrichtung zumErfassen eines Wechselstromwiderstandswerts der Zelle (28, 38, 40)und eine Widerstandsabnahmeerfassungseinrichtung zum Erfassen einerAbnahme des Wechselstromwiderstandswerts auf einen vorgegebenen Widerstandswert,bei dem der anfänglicheelektrische Strom erzeugt wird, aufweist.
    [7] Fehlerdiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis6, mit einer Verhinderungseinrichtung (Schritte 106 und 108)zum Verhindern der Bestimmung, ob in der Zelle (28, 38, 40)eine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt, wenn davon auszugehenist, dass beim Start der Anheizung durch die Heizvorrichtung (58)die Temperatur der Zelle bereits hoch ist.
    [8] Fehlerdiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zelle eine gasseitige Elektrode,die mit dem betreffenden Gas in Kontakt steht, und eine atmosphärenseitigeElektrode, die mit der Atmosphärein Kontakt steht, aufweist, und die Bestimmungseinrichtung(Schritte 138 bis 142) eine Kurzschlusserfassungseinrichtung(Schritt 112) zum Bestimmen, ob die gasseitige Elektrodeund die atmosphärenseitigeElektrode mit einer Leistungsquelle oder der Masse kurzgeschlossensind, aufweist und nur dann bestimmt, ob in der Zelle (28, 38, 40)eine Unterbrechung des Stromflusses vorliegt, wenn weder die gasseitigeElektrode noch die atmosphärenseitigeElektrode mit der Leistungsquelle oder der Masse kurzgeschlossenist.
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    DE3933517C2|1998-05-07|Regeleinrichtung für ein Heizelement eines Sauerstoffsensors
    EP1839048B1|2011-10-05|Abbaudetektor und nachweisverfahren für abgassensor
    US20010051108A1|2001-12-13|Sensor and method for determining soot concentrations
    DE3913608C2|1991-11-14|
    EP1336744B1|2007-10-10|O2-Sensor, Vorrichtung und Verfahren zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine und Speichermedium zur Speicherung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelprogramms
    US20050056266A1|2005-03-17|Air-fuel ratio sensor monitor, air-fuel ratio detector, and air-fuel ratio control
    JP2009144577A|2009-07-02|パティキュレートフィルタの故障判定装置
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    DE3635624C2|1988-09-08|
    US7342505B2|2008-03-11|Gas detection apparatus and method for controlling gas sensor
    JP4592570B2|2010-12-01|センサ素子劣化判定装置およびセンサ素子劣化判定方法
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2004219116A|2004-08-05|
    FR2849923B1|2005-08-19|
    FR2849923A1|2004-07-16|
    JP3763298B2|2006-04-05|
    DE102004001364B4|2008-01-31|
    US20040134777A1|2004-07-15|
    US6882927B2|2005-04-19|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-07-22| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-07-24| 8364| No opposition during term of opposition|
    2012-10-15| R084| Declaration of willingness to licence|
    2016-08-02| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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