DE69631867T2

DE69631867T2 - Heizungsregler für einen Luft-Kraftstoffverhältnissensor

Info

Publication number: DE69631867T2
Application number: DE69631867T
Authority: DE
Inventors: Keiichiro Toyota-shi Aoki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: JPH09159646A; US5731570A; EP0778405B1; EP0778405A3; DE69631867D1; EP0778405A2; JP3303638B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Heizvorrichtungssteuergerät für einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor und bezieht sich speziell auf ein Heizvorrichtungssteuergerät zum Steuern einer der Heizvorrichtung zum Beheizen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors zugeführten elektrischen Energie, um zu verhindern, daß der Sensor während einer langen Leerlaufzeit nach einem Hochlastbetrieb abgekühlt wird.
Es ist allgemein bekannt, ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis einer in einen Zylinder eines Motors eingebrachten Luft/Kraftstoff-Mischung auf einem feststehenden Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (beispielsweise einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis) dadurch zu steuern, daß eine Grundkraftstoffströmungsrate in Übereinstimmung mit zur Verbesserung einer Abgasemission in einem Abgas enthaltenem Sauerstoff, einem spezifischen Kraftstoffverbrauch und einem Antriebsvermögen eines Fahrzeugs korrigiert wird.
Um die vorstehend erwähnte Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung zu erzielen, ist es unverzichtbar, den in dem Abgas enthaltenen Sauerstoff zu erfassen. Es ist auch erforderlich, die Temperatur eines Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors bei einer feststehenden Temperatur (beispielsweise 650°C) durch Erwärmen des Sensors mit einer Heizvorrichtung zu halten, weil eine Ausgangsspannung des Sensors nicht nur durch die Sauerstoffkonzentration beeinflußt wird, sondern auch durch die Temperatur des Sensors.
Da jedoch die Temperatur des Sensors durch die Temperatur des Abgases beeinflußt wird, ist ein Heizvorrich tungssteuergerät vorgeschlagen worden, welches die der Heizvorrichtung zugeführte elektrische Energie gemäß einer Betriebsbedingung des Motors, welche die Temperatur des Abgases beeinflußt, steuert (siehe japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung 1–158335).
Ferner verringert das vorstehend erwähnte Heizvorrichtungssteuergerät auch die elektrische Energie auf der Grundlage der Betriebsbedingung des Motors, um zu verhindern, daß der Sensor während einer langen Leerlaufzeit nach Hochlastbetrieb überhitzt, weil die Temperatur des Abgases in diesem Zustand sehr hoch wird.
Der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor ist jedoch oft in der Nachbarschaft eines Kühllüfters eines Kühlers montiert. In diesem Fall ist es unmöglich zu verhindern, daß der Sensor durch den Kühllüfter gekühlt und dessen Temperatur verringert wird, weil er während Leerlaufs nach einem Hochlastbetrieb arbeitet (beispielsweise, wenn das Fahrzeug mit laufendem Motor nach Betrieb auf einer Autobahn geparkt wird).
Demgemäß ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Heizvorrichtungssteuergerät für einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor zu schaffen, das in der Lage ist, zu vermeiden, daß der Sensor während einer langen Leerlaufzeit nach einem Hochlastbetrieb gekühlt wird.
Weitere Informationen über den Stand der Technik können in einer Anzahl von Dokumenten gefunden werden, die sich mit einer Steuerung der Heizvorrichtung eines Sauerstoffsensors in einem Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs beschäftigen. Beispielsweise widmet sich die US 5,353,775 A dem Problem unterschiedlicher Temperaturanstiegsgradienten eines Gassensorelements beim Starten eines Motors in Abhängigkeit von der Temperatur des Motors selbst. Um dieses Problem zu lösen, wird die Solltemperatur des Sensorelements höher festgelegt, wenn die Motortemperatur vergleichsweise niedrig ist, und niedriger, wenn die Motortemperatur vergleichsweise hoch ist. Die Motortemperatur wird durch Messen der Kühlwassertemperatur bestimmt.
Die der Anmelderin zugeordnete US 5,214,267 A offenbart eine Vorrichtung mit einer Betriebszustandseinheit zum Erfassen einer vorbestimmten Betriebsbedingung eines Verbrennungsmotors, einer Widerstand/Energie-Erfassungseinheit zum Erfassen des Widerstandswerts einer Heizvorrichtung, einer Widerstandswertkorrektureinheit zum Korrigieren des Widerstandssollwerts, um den erfaßten Energiewert der Heizvorrichtung mit einem Standard-Energiewert in Übereinstimmung zu bringen, einer Energiesteuerungseinheit zum Vergleichen des erfaßten Widerstandswerts der Heizvorrichtung mit einem Widerstandssollwert und zum Versorgen der Heizvorrichtung mit Energie, und einer Speichereinheit zum Speichern des korrigierten Widerstandssollwerts. Die Temperatur des Kühlmediums wird gemessen, um zu bestimmen, ob eine Bedingung zum Erneuern des Widerstandssollwerts erfüllt ist, wobei die Bedingung einem Leerlaufzustand entspricht, in welchem ein Leerlaufschalter ON ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist und die Temperatur des Kühlmediums niedrig ist.
Die der Anmelderin zugeordnete US 5,111,792 A offenbart eine Vorrichtung mit einer Heizvorrichtungswiderstandswerterfassungseinheit, einer Energiesteuerungseinheit zum Steuern der der Heizvorrichtung zugeführten Energie so, daß der Widerstandswert der Heizvorrichtung gleich einem Sollwiderstand ist, und einer Widerstandssollwertfestlegungseinheit zum Berechnen einer Änderungsrate in dem Widerstandswert der Heizvorrichtung und zum Bestimmen des Widerstandssollwerts auf der Grundlage der Änderungsrate in dem größeren Widerstandswert. Das Doku ment beschäftigt sich auch mit dem Problem eines Lernens (Kalibrierens) des Widerstands der Heizvorrichtung und der Korrektur in Bezug auf einen Meßfehler. Um ein Einleiten der Lernroutine bei Kühlmitteltemperaturen von weniger als z.B. –15°C oder mehr als +50°C zu vermeiden, wird die Kühlmitteltemperatur gemessen.
Das Verfahren der US 4,694,809 A , die der Anmelderin zugeordnet ist, ist gekennzeichnet durch eine Bestimmung eines Sollwerts für eine der Heizvorrichtung zugeführten Energie gemäß Motorbetriebsparametern, durch eine Anwendung einer Glättungskorrektur auf den Sollwert, um einen tatsächlichen Energiewert zu erzeugen, und durch eine Zufuhr einer Energie an die Heizvorrichtung in einem Betrag gemäß diesem tatsächlichen Energiewert. Durch die Glättungsfunktion ist sichergestellt, daß die Heizvorrichtung auch in dem Fall einer schnellen Änderung in den Motorbetriebsparametern richtig betrieben wird.
In dem Heizelement-Steuerungssystem der JP 01–158335, die der DE 38 42 2887 A äquivalent ist, wobei beide unter anderem der Anmelderin zugeordnet sind, wird ein Widerstandswert des Heizelements als ein Lernwert in einem stabilen Betriebszustand des Verbrennungsmotors gespeichert, in welchem die Temperatur des Heizelements bei im wesentlichen 1100°C zu steuern ist. Die Differenzen zwischen diesem Lernwert und den Widerstandswerten des Heizelements in verschiedenen Betriebszuständen werden eingesetzt, um verschiedene Korrekturfaktoren zur Korrektur der dem Heizelement zuzuführenden elektrischen Grundenergie zu berechnen.
Eine weitere Steuerungsvorrichtung für ein Heizelement eines Sauerstoffsensors, die in der der Anmelderin zugeordneten DE 39 33 517 A offenbart ist, beinhaltet eine Betriebszustandserfassungseinrichtung, eine Wider stands- und Leistungsmeßeinrichtung, ein Energiesteuergerät und eine Widerstandskorrektureinrichtung. Um den elektrischen Widerstand des Heizelements als einen Sollwert aufrechtzuerhalten, wird der Sollwert in Übereinstimmung mit der dem Heizelement zugeführten Energie so korrigiert, daß die Differenz zwischen dem erfaßten Wert der dem Heizelement zugeführten Energie und einem normalen Wert hiervon auf Null gebracht wird.
Keines der vorgenannten Dokumente erwähnt das Problem, daß das Heizelement durch die Luftströmung eines Kühllüfters eines Kühlers unbeabsichtigterweise gekühlt werden könnte.
Dieses Problem und somit die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
Das Heizvorrichtungssteuergerät des Anspruchs 1 kann verhindern, daß die Temperatur des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors abnimmt, weil die der Heizvorrichtung zum Erwärmen des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors zugeführte elektrische Energie erhöht wird, wenn der Kühllüfter des Kühlers während Leerlaufs oder Laufs mit geringer Drehzahl in Betrieb ist.
In der vorteilhaften Konfiguration des Anspruchs 4 kann das Heizvorrichtungssteuergerät eine Abnahme der Temperatur des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors sicherer verhindern, weil die der Heizvorrichtung zum Erwärmen des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors zugeführte elektrische Energie in Übereinstimmung mit dem gespeicherten Widerstand und dem Widerstand der Heizvorrichtung erhöht wird, wenn der Kühllüfter des Kühlers während eines Leerlaufzu stands oder eines Betriebszustands mit niedriger Drehzahl in Betrieb ist.
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachstehend angegebenen Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen klarer verstanden werden; wobei
1 ein Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform gemäß dieser Erfindung ist;
2 ein Flußdiagramm einer Heizvorrichtungssteuerroutine ist;
3 ein Flußdiagramm einer Initialisierungsroutine ist;
4 ein Schaltdiagramm eines Elektroenergiezuführungssystems ist;
5 ein Flußdiagramm einer Routine zur Berechnung einer ersten elektrischen Hilfsenergie ist;
6 eine Routine zur Steuerung einer kalorischen Energie ist;
7 ein Graph zur Bestimmung einer elektrischen Grundenergie ist;
8 ein Flußdiagramm einer Routine zur Berechnung einer zweiten elektrischen Hilfsenergie ist;
9 ein Flußdiagramm einer Routine zur Berechnung einer dritten elektrischen Hilfsenergie ist; und
10 eine Karte zur Bestimmung einer elektrischen Hilfsenergie zur Kompensation des Betriebs eines Kühllüfters eines Kühlers ist.
1 zeigt ein Diagramm der bevorzugten Ausführungsform eines Heizvorrichtungssteuergeräts für einen Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine Mischung, die aus durch eine Ansaugverrohrung 101 zugeführter Luft und von einer Einspritzdüse 102 aus eingespritztem Kraftstoff besteht, einem Verbrennungsmotor 10 durch ein Einlaßventil 103 zugeführt wird.
Diese Mischung wird durch einen Kolben 104 komprimiert, und die komprimierte Mischung wird durch eine Zündvorrichtung 105 gezündet. Dann wird der Kolben hinabgestoßen. Durch die Verbrennung der Mischung erzeugtes Abgas wird durch ein Abgasventil 106 an eine Abgasverrohrung 107 abgegeben.
Die Motordrehzahl des Motors 10 wird durch einen Drehzahlsensor 109, der in einem Verteiler 108 eingebaut ist, erfaßt.
An der Abgasverrohrung 107 ist ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 11 installiert. Der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 11 weist ein Erfassungselement 111, welches eine Sauerstoffkonzentration erfaßt, und eine Heizvorrichtung 112, welche das Erfassungselement 111 erwärmt bzw. beheizt, auf.
Die Heizvorrichtung erhält eine elektrische Energie von einer Ansteuerungsschaltung 12, welche aus einer elektrischen Energiequelle 121, einem Schaltelement 122, einem Widerstand 123 zum Messen eines Stroms und einem Pufferverstärker 124 besteht.
Die Heizvorrichtung 112, das Schaltelement 122 und der Widerstand 123 sind zwischen der elektrischen Energiequelle 121 und einer Masse (der Fahrzeugkarosserie) in Reihe geschaltet. Ein durch diese Reihenschaltung fließender Strom wird durch Messen einer Spannung über den Widerstand 123 zum Messen eines Stroms durch den Pufferverstärker 124 erfaßt.
Ein Steuergerät 13 ist ein Mikrocomputersystem, welches aus einem Bus 131, einer CPU 132, einem Speicher 133, einem batteriebetriebenen bzw. -gepufferten Backup-Speicher 134, einer Eingabeschnittstelle 135 und einer Ausgabeschnittstelle 136 aufgebaut ist.
Man beachte, daß Daten, die in dem batteriegepufferten Backup-Speicher 134 gespeichert sind, nicht verloren gehen, wenn ein Hauptschalter des Fahrzeugs ausgeschaltet wird und ferner ein Zündschlüssel abgezogen wird, solange der batteriegepufferte Backup-Speicher 134 nicht von einer Batterie getrennt wird (das heißt, solange der Speicher nicht durch Entfernen der Backup-Batterie gelöscht wird).
Nicht nur der Drehzahlsensor 109 und das Erfassungselement 111 des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 11, sondern auch ein in der Einlaßverrohrung 101 installierter Vakuumsensor 141 und ein Kühlmitteltemperatursensor 142 sind mit der Eingangsschnittstelle 135 verbunden.
Eine Ventilöffnungsanweisung für das Einspritzventil 102 und eine ON/OFF-Anweisung für das Schaltelement 122 werden aus der Ausgangsschnittstelle 136 ausgegeben.
2 zeigt ein Flußdiagramm einer Heizvorrichtungssteuerungsroutine, die in dem Steuergerät 13 ausge führt wird. Eine Maschinendrehzahl Ne, ein Vakuumdruck Pm, eine Kühlmitteltemperatur THw, eine der Heizvorrichtung zugeführte Spannung Vh und ein durch die Heizvorrichtung fließender Strom Ih werden in Schritt 21 geholt.
In Schritt 22 wird ein Widerstand Rh der Heizvorrichtung auf der Grundlage der der Heizvorrichtung zugeführten Spannung Vh und eines durch die Heizvorrichtung fließenden Stroms Ih durch Verwendung der nachfolgenden Gleichung berechnet. Rh ← Vh/Ih
Diese Routine wird beendet, nachdem in Schritt 23, in Schritt 24 und in Schritt 25 eine Initialisierungsroutine, eine Routine zur Bestimmung einer elektrischen Hilfsenergie bzw. eine Routine zur Bestimmung einer kalorischen Energie ausgeführt werden.
3 zeigt ein detailliertes Flußdiagramm der in Schritt 23 der Heizvorrichtungssteuerungsroutine ausgeführten Initialisierungsroutine, und in Schritt 231 wird bestimmt, ob ein gespeicherter Widerstand der Heizvorrichtung, der in dem batteriegepufferten Backup-Speicher 134 gespeichert ist, normal ist.
Die zuvor erwähnte Bestimmung kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß in einem Speicherungsschritt nicht nur der Widerstand der Heizvorrichtung, sondern auch sein Kehrwert gespeichert wird und bei der Bestimmung, ob der gespeicherte Widerstand normal ist oder nicht, bestätigt wird, daß diese zwei Zahlen in einem Kehrwertverhältnis zueinander stehen.
Wenn die Bestimmung in Schritt 231 negativ ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 233 fort, nachdem in Schritt 232 der gespeicherte Widerstand BHR auf den vorbestimmten Standardwert (beispielsweise 4 Ohm) eingerichtet wird. Man beachte, daß die Steuerung direkt zu Schritt 233 fortschreitet, wenn die Bestimmung in Schritt 231 bejahend ist.
In Schritt 233 wird bestimmt, ob eine Bedingung zum Speichern eines Widerstands der Heizvorrichtung hergestellt ist oder nicht.
Die Speicherungsbedingung ist hergestellt, wenn die Temperatur der Heizvorrichtung auf einer feststehenden Temperatur gehalten wird und die Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs stabil ist. Diese Bedingung kann dadurch bestätigt werden, daß bestimmt wird, ob die nachfolgenden drei Bedingungen hergestellt sind oder nicht.

(1) Ob eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung ausgeführt wird oder nicht.
(2) Ob ein Zustand, daß der Ansaugdruck Pm unterhalb eines vorbestimmten feststehenden Drucks liegt und die Motordrehzahl Ne unterhalb einer vorbestimmten festgelegten Drehzahl liegt, für ein feststehendes vorbestimmtes Zeitintervall anhält oder nicht.
(3) Ob die der Heizvorrichtung zugeführte elektrische Energie oberhalb einer vorbestimmten feststehenden elektrischen Energie liegt oder nicht.

Wenn die Bestimmung in Schritt 233 bejahend ist, das heißt, wenn die Speicherungsbedingung hergestellt ist, wird diese Routine beendet, nachdem in Schritt 234 der gespeicherte Widerstand BHR durch Rh ersetzt wird, welcher in Schritt 22 der Heizvorrichtungssteuerungsroutine berechnet wird.
Man beachte, daß dann, wenn die Bestimmung in Schritt 233 negativ ist, diese Routine direkt beendet wird, ohne den gespeicherten Widerstand BHR zu ersetzen.
4 zeigt ein Schaltbild eines elektrischen Systems in dem Kraftfahrzeug. Ein negativer Pol der Batterie 41 ist mit der Karosserie verbunden. Ein positiver Pol ist an einer Spule 431 eines Hauptrelais 43 durch einen Zündschalter 42 angeschlossen.
Wenn der Zündschalter 42 eingeschaltet wird, wird die Spule 431 des Hauptrelais 43 mit Energie versorgt, der Kontakt 432 des Hauptrelais 43 wird geschlossen und die elektrische Energie wird einem Motor 45 zum Antreiben eines Kühllüfters eines Kühlers durch einen Kontakt 442 eines Kühler-Kühllüfterrelais 44 zugeführt.
Der positive Pol der Batterie 41 ist auch durch eine Spule 441 an einen Kühlmitteltemperaturschalter 46 des Kühler-Kühllüfterrelais 44 angeschlossen.
Wenn die Temperatur des Kühlmittels auf einen vorbestimmten feststehenden Wert von beispielsweise 90°C steigt, schaltet der Kühlmitteltemperaturschalter 46 ein und bewirkt, daß die Spule 441 des Kühler-Kühllüfterrelais 44 mit Energie versorgt wird. Daher beginnt dann, wenn ein Kontakt 442 des Kühler-Kühllüfterrelais 44 geschlossen wird, der Motor 45 zu drehen, und der Kühler wird durch den direkt mit dem Motor verbundenen Kühllüfter gekühlt.
Wenn die Temperatur des Kühlmittels unter eine vorbestimmte feststehende Temperatur von beispielsweise 83°C fällt, schaltet der Kühlmitteltemperaturschalter 46 aus und bewirkt, daß die Spule 441 des Kühler-Kühllüfterre lais 44 nicht mehr mit Energie versorgt wird. Deshalb wird der Kontakt des Kühler-Kühllüfterrelais 44 geöffnet, und der Motor 45 des Kühllüfters des Kühlers wird angehalten.
Demgemäß kann das Steuergerät 13 eine Bedingung des Kühllüfters des Kühlers durch Erfassen eines Ein/Aus-Zustands eines Hilfskontakts 443 des Kühler-Kühllüfterrelais 44 oder durch Erfassen einer Spannung an dem Anschluß des Kühlmitteltemperaturschalters 46, der mit dem Kühler-Kühllüfterrelais 44 verbunden ist, an die CPU 132 durch die Eingangsschnittstelle 135 erfassen.
5 zeigt eine Routine zur Berechnung einer ersten elektrischen Hilfsenergie, die in Schritt 24 der Heizvorrichtungssteuerungsroutine ausgeführt wird, welche bestimmt, ob der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 11 aktiv ist oder nicht. Beispielsweise kann die Aktivität des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 11 bestätigt werden, indem bestimmt wird, ob ein Ausgang des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 11 in einer Treibstoffabsperrbedingung über einen vorbestimmten feststehenden Pegel wächst oder nicht.
Wenn die Bestimmung in Schritt 241 bejahend ist, das heißt, wenn der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 11 aktiv ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 242 fort, wo bestimmt wird, ob eine Bedingung zur Kompensation eines Übertemperaturzustands (nachstehend OT-Bedingung) hergestellt ist oder nicht. Dies liegt daran, daß eine Erhöhung in einer elektrischen Energie bedeutungslos wird, da die elektrische Energie verringert ist, wenn die OT-Bedingung hergestellt ist.
Wenn die Bestimmung in Schritt 242 negativ ist, das heißt, wenn die OT-Bedingung nicht hergestellt ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 243 fort, wo bestimmt wird, ob ein Leerlaufschalter (nicht gezeigt) sich in einem eingeschalteten Zustand befindet oder nicht oder das Kraftfahrzeug unterhalb einer vorbestimmten feststehenden niedrigen Geschwindigkeit (beispielsweise 5 km/h) läuft.
Wenn die Bestimmung in Schritt 244 bejahend ist, das heißt, wenn das Kraftfahrzeug in einem geparkten Zustand im Leerlauf läuft oder unterhalb der vorbestimmten feststehenden niedrigen Geschwindigkeit läuft, schreitet die Steuerung zu Schritt 244 fort, wo bestimmt wird, ob der Hilfskontakt 443 des Kühler-Kühllüfterrelais 44 geschlossen ist oder nicht.
Man beachte, daß die Bestimmung in Schritt 244 bestätigen kann, ob die Spannung an dem Anschluß des Kühlmitteltemperaturschalters 46, der mit dem Kühler-Kühllüfterrelais 44 verbunden ist, 0 Volt beträgt oder nicht.
Wenn die Bestimmung in Schritt 244 bejahend ist, das heißt, wenn bestimmt wird, daß der Kühllüfter des Kühlers arbeitet, schreitet die Steuerung zu Schritt 247 fort, nachdem in Schritt 244 eine elektrische Hilfsenergie Pfan zur Kompensation des Funktionszustands des Kühllüfters des Kühlers auf einen vorbestimmten feststehenden positiven Wert α festgelegt wird.
Wenn die Bestimmung in Schritt 241 negativ ist, wenn die Bestimmung in Schritt 242 bejahend ist und wenn die Bestimmung in Schritt 244 negativ ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 247 fort, nachdem in Schritt 246 die elektrische Hilfsenergie Pfan zur Kompensation des Funktionszustands des Kühllüfters des Kühlers als "0" festgelegt wird.
In Schritt 247 wird eine andere elektrische Hilfsenergie Poth (beispielsweise eine elektrische Hilfsenergie zur Kompensation einer Anlaufbedingung, um zu verhindern, daß das Erfassungselement gekühlt wird, oder eine elektrische Hilfsenergie zur Kompensation einer Treibstoffabsperrbedingung) berechnet, und diese Routine wird beendet.
6 zeigt eine Routine zur Berechnung einer kalorischen Energie, die in dem Schritt 25 der Heizvorrichtungssteuerungsroutine ausgeführt wird, wobei eine elektrische Energie Pa, die der Heizvorrichtung für eine vorbestimmte feststehende Zeitdauer (beispielsweise 100 ms) kontinuierlich zugeführt wird, das heißt, eine elektrische Energie bei einem Tastverhältnis von 100, auf der Grundlage der an die Heizvorrichtung Vh angelegten Spannung und der durch die Heizvorrichtung fließende Strom Ih, die in Schritt 21 geholt werden, berechnet wird.
Eine elektrische Grundenergie Pb, welche erforderlich ist, um die Temperatur des Erfassungselements 111 auf einer vorbestimmten feststehenden Temperatur unter einer gegenwärtigen Motorbetriebsbedingung aufrechtzuerhalten, wird als eine Funktion der Motordrehzahl Ne und des Vakuumdrucks Pm berechnet. Pb ← Pb (Ne, Pm)
7 zeigt einen Graph, um die elektrische Grundenergie Pb zu bestimmen, wobei die Ordinate den Vakuumdruck Pm angibt und die Abszisse die Maschinendrehzahl Ne bezeichnet. Man beachte, daß der Parameter die elektrische Grundenergie Pb ist, welche größer wird, wenn der Vakuumdruck Pm und die Motordrehzahl Ne kleiner werden, das heißt, wenn eine Menge eines Abgases geringer wird und seine Temperatur niedriger wird.
Eine elektrische Sollenergie Pc wird durch Addieren aller elektrischen Hilfsenergien zu der elektrischen Grundenergie Pb berechnet. Pc ← Pb + Pfan + Poth
Ein Tastverhältnis D wird als ein Verhältnis der elektrischen Sollenergie Pc zu der elektrischen Energie Pa bei einem Tastverhältnis von 100 % in Schritt 254 berechnet. D ← Pc/Pa
Das Schaltelement 122 wird mit dem Tastverhältnis D geschaltet, um die der Heizvorrichtung 112 zugeführte elektrische Sollenergie Pc zu steuern.
In der zuvor erwähnten Ausführungsform wird bestimmt, ob der Kühlerlüfter arbeitet, indem der Zustand des Kühler-Kühllüfterrelais erfaßt wird. Das Arbeiten des Kühllüfters des Kühlers kann jedoch auch durch die Kühlmitteltemperatur bestimmt werden, welche durch den Kühlmitteltemperatursensor 142 erfaßt wird. Daher wird die Kühlmitteltemperatur in einer Routine zur Berechnung der zweiten elektrischen Hilfsenergie verwendet, um zu bestimmen, ob der Kühllüfter des Kühlers arbeitet oder nicht.
8 ist ein Flußdiagramm einer Routine zur Berechnung der zweiten elektrischen Hilfsenergie, die in Schritt 24 der Heizvorrichtungssteuerungsroutine ausgeführt wird, wobei jeder Schritt, der die gleiche Schrittnummer wie in der Routine zur Berechnung der ersten elektrischen Hilfsenergie aufweist, den gleichen Prozeß ausführt.
Das heißt, in Schritt 241 wird bestimmt, ob der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 11 aktiv ist oder nicht.
Wenn die Bestimmung in Schritt 241 bejahend ist, das heißt, wenn der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 11 aktiv ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 242 fort, wo bestimmt wird, ob die OT-Bedingung hergestellt ist oder nicht.
Wenn die Bestimmung in Schritt 242 negativ ist, das heißt, wenn die OT-Bedingung nicht hergestellt ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 243 fort, wo bestimmt wird, ob sich ein Leerlaufschalter (nicht gezeigt) in einem eingeschalteten Zustand befindet oder nicht oder ob das Fahrzeug unterhalb einer vorbestimmten feststehenden niedrigen Geschwindigkeit (beispielsweise 5 km/h) fährt oder nicht.
Wenn die Bestimmung in Schritt 243 bejahend ist, das heißt, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem geparkten Zustand im Leerlauf befindet oder unterhalb der vorbestimmten feststehenden niedrigen Geschwindigkeit fährt, schreitet die Steuerung zu Schritt 2441 fort, wo bestimmt wird, ob die Kühlmitteltemperatur THw unterhalb einer unteren Grenztemperatur (beispielsweise 83°C) liegt oder nicht.
Wenn die Bestimmung in Schritt 2441 negativ ist, das heißt, wenn die Kühlmitteltemperatur THw unterhalb der unteren Grenztemperatur liegt, schreitet die Steuerung zu Schritt 2442 fort, wo bestimmt wird, ob die Kühlmitteltemperatur THw oberhalb einer oberen Grenztemperatur (beispielsweise 90°C) liegt oder nicht.
Wenn die Bestimmung in Schritt 2442 bejahend ist, das heißt, wenn die Kühlmitteltemperatur THw oberhalb der oberen Grenztemperatur liegt, schreitet die Steuerung zu Schritt 245 fort.
In Schritt 245 wird eine elektrische Hilfsenergie Pfan zur Kompensation eines Arbeitszustands des Kühllüfters des Kühlers als ein vorbestimmter feststehender positiver Wert α festgelegt.
Falls andererseits die Bestimmung in Schritt 2442 negativ ist, das heißt, wenn die Kühlmitteltemperatur THw zwischen der unteren Grenztemperatur und der oberen Grenztemperatur liegt, schreitet die Steuerung zu Schritt 247 fort, um den vorherigen Zustand aufrechtzuerhalten.
Wenn die Bestimmung in Schritt 241 negativ ist, wenn die Bestimmung in Schritt 242 bejahend ist oder wenn die Bestimmung in Schritt 2441 bejahend ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 247 fort, nachdem in Schritt 246 die elektrische Hilfsenergie Pfan auf Null festgelegt wird.
Eine andere elektrische Hilfsenergie Poth wird in Schritt 247 berechnet, und diese Routine wird beendet.
Weil die elektrische Hilfsenergie Pfan in den Routinen zur Berechnung der ersten und der zweiten elektrischen Hilfsenergie als ein feststehender positiver Wert bestimmt wird, während der Kühllüfter des Kühlers arbeitet, kann die elektrische Hilfsenergie Pfan in dem Fall, daß der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 11 stark gekühlt wird, unzureichend sein.
Die Routine zur Berechnung einer dritten elektrischen Hilfsenergie löst das zuvor erwähnte Problem dadurch, daß sie die elektrische Hilfsenergie in Übereinstimmung mit dem Widerstand der Heizvorrichtung ändert.
9 zeigt die Routine zur Berechnung der dritten elektrischen Hilfsenergie, die in Schritt 24 der Heizvorrichtungssteuerungsroutine ausgeführt wird, wobei jeder Schritt, der die gleiche Schrittnummer wie in dem Prozeß zur Berechnung der ersten elektrischen Hilfsenergie aufweist, den gleichen Prozeß ausführt.
Das heißt, in Schritt 241 wird bestimmt, ob der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 11 aktiv ist oder nicht.
Wenn die Bestimmung in Schritt 241 bejahend ist, das heißt, wenn der Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 11 aktiv ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 242 fort, wo bestimmt wird, ob die OT-Bedingung hergestellt ist oder nicht.
Wenn die Bestimmung in Schritt 242 negativ ist, das heißt, wenn die OT-Bedingung nicht hergestellt ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 243 fort, wo bestimmt wird, ob sich ein Leerlaufschalter (nicht gezeigt) in einem eingeschalteten Zustand befindet oder nicht oder ob das Kraftfahrzeug unterhalb einer vorbestimmten feststehenden niedrigen Geschwindigkeit (beispielsweise 5 km/h) läuft oder nicht.
Wenn die Bestimmung in Schritt 243 bejahend ist, das heißt, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem geparkten Zustand im Leerlauf befindet oder unterhalb der vorbestimmten festgelegten niedrigen Geschwindigkeit läuft, schreitet die Steuerung zu Schritt 2443 fort, wo ein Widerstandsdifferenz ΔR zwischen dem gespeicherten Widerstand BHR und dem in Schritt 22 der Heizvorrichtungssteuerungs routine berechneten gegenwärtigen Heizvorrichtungswiderstand Rh berechnet wird.
In Schritt 2451 wird die elektrische Hilfsenergie Pfan als die Funktion der Widerstandsdifferenz ΔR berechnet, und die Steuerung schreitet zu Schritt 247 fort.
10 zeigt eine Karte zur Bestimmung der elektrischen Hilfsenergie Pfan, welche in dem Speicher 133 gespeichert ist. Je größer die Widerstandsdifferenz ΔR ist, umso größer wird die elektrische Hilfsenergie Pfan.
Wenn die Bestimmung in Schritt 241 negativ ist, wenn die Bestimmung in Schritt 242 bejahend ist oder wenn die Bestimmung in Schritt 243 negativ ist, schreitet die Steuerung zu Schritt 247 fort, nachdem in Schritt 246 die elektrische Hilfsenergie Pfan auf Null festgelegt wird.
In Schritt 247 wird eine andere elektrische Hilfsenergie Poth berechnet, und diese Routine wird beendet.
Somit ist es möglich, eine Abnahme der Temperatur des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 11 sicher zu verhindern, weil die elektrische Hilfsenergie in Übereinstimmung mit der Temperatur des Luft/Kraftstoff-Verhältnissensors 11 variiert wird.

Claims

Ein Heizvorrichtungssteuergerät (13) zum Steuern einer einer Heizvorrichtung (112) zum Beheizen eines ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Verbrennungsmotors (10) erfassenden Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (11) zugeführten elektrischen Energie, welches aufweist: eine Lüfterzustandsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Kühlerkühllüfter in Funktion ist oder nicht; eine Motorzustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors; eine Elektrogrundenergiebestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer der Heizvorrichtung zum Beheizen des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors zugeführten elektrischen Grundenergie in Übereinstimmung mit dem durch die Motorzustandserfassungseinrichtung erfaßten Betriebszustand des Verbrennungsmotors; eine erste Elektrohilfsenergiebestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer ersten elektrischen Hilfsenergie in Abhängigkeit davon, ob durch die Lüfterzustandsbestimmungseinrichtung während Leerlaufs oder Laufs mit geringer Drehzahl bestimmt wird, daß der Kühlerkühllüfter in Funktion ist; und eine Elektroenergiezuführungseinrichtung (12) zum Zuführen einer elektrischen Energie, welche eine Summe der durch die Elektrogrundenergiebestimmungseinrichtung bestimmten elektrischen Grundenergie und der durch die erste Elektrohilfsenergiebestimmungs einrichtung bestimmten ersten elektrischen Hilfsenergie ist.
Das Heizvorrichtungssteuergerät von Anspruch 1, wobei die Lüfterzustandsbestimmungseinrichtung eine Einrichtung ist zum Bestimmen, ob ein Kontakt (443) eines Kühlerkühllüfterrelais (44) schließt oder nicht.
Das Heizvorrichtungssteuergerät von Anspruch 1, wobei die Lüfterzustandsbestimmungseinrichtung eine Einrichtung ist zum Bestimmen, ob eine durch einen Kühlmitteltemperatursensor (46) erfaßte Kühlmitteltemperatur höher als eine vorbestimmte festgelegte Temperatur ist oder nicht.
Das Heizvorrichtungssteuergerät eines der Ansprüche 1–3, weiter gekennzeichnet durch: eine Heizwiderstandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Widerstands der Heizvorrichtung (112); eine Speichereinrichtung zum Speichern des durch die Heizwiderstandserfassungseinrichtung erfaßten Widerstands der Heizvorrichtung als ein gespeicherter Widerstand, wenn auf der Grundlage des durch die Motorzustandserfassungseinrichtung erfaßten Betriebszustands des Verbrennungsmotors bestimmt wird, daß die Temperatur der Heizvorrichtung stabil ist; und eine zweite Elektrohilfsenergiebestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer zweiten elektrischen Hilfsenergie in Übereinstimmung mit dem während Leerlaufs oder Laufs mit geringer Drehzahl durch die Heizwiderstandsbestimmungseinrichtung bestimmten Widerstand der Heizeinrichtung und dem gespeicherten Widerstand, der in der Speichereinrichtung gespeichert ist, wobei die Elektroenergiezuführungseinrichtung die elektrische Energie zuführt, welche eine Summe der durch die Elektrogrundenergiebestimmungseinrichtung bestimmten elektrischen Grundenergie und der durch die erste Elektrohilfsenergiebestimmungseinrichtung bestimmten ersten elektrischen Hilfsenergie und der durch die zweite Elektrohilfsenergiebestimmungseinrichtung bestimmten zweiten elektrischen Hilfsenergie ist.
Ein Heizvorrichtungssteuerungsverfahren zum Steuern einer einer Heizvorrichtung (112) zum Beheizen eines ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Verbrennungsmotors (10) erfassenden Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors (11) zugeführten elektrischen Energie, welches die Schritte aufweist eines: Bestimmens, ob ein Kühlerkühllüfter in Funktion ist oder nicht; Erfassens eines Betriebszustands des Verbrennungsmotors; Bestimmens einer der Heizvorrichtung zum Beheizen des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors zugeführten elektrischen Grundenergie in Übereinstimmung mit dem in dem Motorzustandserfassungsschritt erfaßten Betriebszustand des Verbrennungsmotors; Bestimmens einer ersten elektrischen Hilfsenergie in Abhängigkeit davon, ob in dem Lüfterzustandsbestimmungsschritt während Leerlaufs oder Laufs mit geringer Drehzahl bestimmt wird, daß der Kühlerkühllüfter in Funktion ist; und Zuführens einer elektrischen Energie, welche eine Summe der in dem Elektrogrundenergiebestimmungsschritt bestimmten elektrischen Grundenergie und der in dem ersten Elektrohilfsenergiebestimmungsschritt bestimmten ersten elektrischen Hilfsenergie ist.
Das Heizvorrichtungssteuerungsverfahren von Anspruch 5, wobei der Lüfterzustandsbestimmungsschritt ein Schritt ist zum Bestimmen, ob ein Kontakt eines Kühlerkühllüfterrelais schließt oder nicht.
Das Heizvorrichtungssteuerungsverfahren von Anspruch 5, wobei der Lüfterzustandsbestimmungsschritt ein Schritt ist zum Bestimmen, ob eine durch einen Kühlmitteltemperatursensor erfaßte Kühlmitteltemperatur höher als eine vorbestimmte festgelegte Temperatur ist oder nicht.
Das Heizvorrichtungssteuerungsverfahren eines der Ansprüche 5–7, weiter weiter gekennzeichnet durch Schritte eines: Erfassens eines Widerstands der Heizvorrichtung; Speicherns des in dem Heizwiderstandserfassungsschritt erfaßten Widerstands der Heizvorrichtung als ein gespeicherter Widerstand, wenn auf der Grundlage des in dem Motorzustandserfassungsschritt erfaßten Betriebszustands des Verbrennungsmotors bestimmt wird, daß die Temperatur der Heizvorrichtung stabil ist; Bestimmens einer zweiten elektrischen Hilfsenergie in Übereinstimmung mit dem während Leerlaufs oder Laufs mit geringer Drehzahl in dem Heizwiderstandsbestimmungsschritt bestimmten Widerstand der Heizeinrichtung und dem in dem Speicherschritt gespeicherten Widerstand; und Zuführens einer elektrische Energie, welche eine Summe der in dem Elektrogrundenergiebestimmungsschritt bestimmten elektrischen Grundenergie und der in dem ersten Elektrohilfsenergiebestimmungsschritt bestimmten ersten elektrischen Hilfsenergie und der in dem zweiten Elektrohilfsenergiebestimmungsschritt bestimmten zweiten elektrischen Hilfsenergie ist.