DE19548071B4

DE19548071B4 - Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19548071B4
Application number: DE19548071A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Kariya Sagisaka; Masaaki Kariya Nakayama; Yasuo Kariya Mukai; Yukihiro Kariya Yamashita; Hisashi Kariya Iida
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: FR2728941B1; US5672817A; FR2728941A1; JPH08177575A; DE19548071A1

Abstract

Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage einer Brennkraftmaschine (10) zum selbsttätigen Diagnostizieren einer Abnormalität der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage, welche ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemischs mittels eines Ausgangssignals eines Sensors (28) zum Erfassen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Abgas der Brennkraftmaschine rückgekoppelt steuert und wobei das Ausgangssignal des Sensors (28) einer proportionalen Änderung entsprechend dem erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis unterliegt, mit
einer Erfassungseinrichtung (18, 36; 101; 201; 301; 401; 501; 601) zum Erfassen einer Änderung einer der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge;
einer Änderungsraten-Ermittlungseinrichtung (36; 105; 205; 305; 405; 505; 607) zum Ermitteln einer Änderungsrate des Ausgangssignals des Sensors nach dem Erfassen der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs durch die Erfassungseinrichtung; und
einer Abnormalitäts-Ermittlungseinrichtung (36; 106; 206; 306; 406; 506; 608) zum Ermitteln eines Vorliegens der Abnormalität des Sensors auf der Grundlage der durch die Änderungsraten-Ermittlungseinrichtung ermittelten Änderungsrate des Ausgangssignals des Sensors nach der Erfassung der Änderung der zugeführten Kraftstoffmenge.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für Brennkraftmaschinen, welche selbsttätig eine Abnormalität der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage erkennt und ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemischs rückgekoppelt steuert.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
In einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage zum Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemischs ist ein Sauerstoffsensor zum Erfassen von im Abgas vorhandenem Sauerstoff in einer Abgasleitung angeordnet, um durch Vergleichen einer Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors mit einer Bezugsspannung, welche dem stöchiometrischen Luft/Kraft stoff-Verhältnis entspricht, und durch Vergrößern/Verkleinern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungs-Korrekturfaktors das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in die Nähe eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu steuern. Falls das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors aufgrund einer Verschlechterung von Eigenschaften oder eines Ausfalls bzw. Fehlers desselben von einem Normalwert abweicht, verschlechtert sich in einer solchen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage die Steuerbarkeit des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses.
Um dann den Ausfall des Sauerstoffsensors zu erfassen, wurde eine Anlage zur Diagnose eines Vorliegens eines Ausfalls des Sauerstoffsensors durch Vergleichen eines Ausgangsstroms des Sauerstoffsensors mit einem Ausfallermittlungspegel nach Ablauf eines bestimmten Zeitraums seit dem Beginn einer Kraftstoffabschaltung vorgeschlagen, wie in der Japanischen Patentveröffentlichung JP 60-233343 A offenbart.
Obwohl jedoch gemäß dem vorstehend beschriebenen, bekannten Selbstdiagnoseverfahren der nach dem bestimmten Zeitraum seit Beginn der Kraftstoffabschaltung erfaßte Sensorstrom mit dem Ausfallermittlungspegel verglichen wird, ändert sich der Sensorstrom zu Beginn der Kraftstoffabschaltung selbst bei gleicher Sensorauslegung in Abhängigkeit von einem Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses unmittelbar vor der Kraftstoffabschaltung, und damit ändert sich auch die Zeit, die der Sen sorstrom von dem Beginn der Kraftstoffabschaltung an zum Erreichen des Ausfallermittlungspegels benötigt. Daher besteht bei dem bekannten Verfahren das Problem, dass die Diagnose des Ausfalls stark durch den Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses unmittelbar vor der Kraftstoffabschaltung beeinflusst wird, wenn der Ausfall anhand des nach dem bestimmten Zeitraum seit der Kraftstoffabschaltung erfassten Sensorstroms erfolgt, so dass dieses Verfahren nicht in der Lage ist, den Ausfall oder die Verschlechterung des Sauerstoffsensors genau zu erfassen. Seine Diagnosegenauigkeit ist also gering.
Die Druckschrift DE 33 39 429 A1 offenbart eine Einrichtung zur Reduzierung von Abgasschadstoffen, bei der eine Überwachung der Brennkraftmaschine im Hinblick auf Störungszustände oder abnormale Betriebszustände zur Bestimmung geeigneter Gegenmaßnahmen erfolgt. Eine Überwachungseinrichtung ist mit einem Sauerstoffsensor in Form einer Lambda-Sonde verbunden und wertet die Ausgangssignale des Sauerstoffsensors aus. Insbesondere wird die Zahl der von dem Sauerstoffsensor abgegebenen Signale je Zeiteinheit für eine Aussage über das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine verwendet. Bei Überschreiten oder Unterschreiten vorgegeben Grenzwerte wird auf eine einen in der Abgasanlage angeordneten Katalysator gefährdende Betriebsstörung der Brennkraftmaschine geschlossen. Ferner kann auch der Ausfall von Zündkerzen erfasst werden. Wurde ein gestörter Betriebszustand der Brennkraftmaschine ermittelt, dann werden die entsprechenden Gegenmaßnahmen zum Schutz des Katalysators eingeleitet. Insbesondere wird eine Drehzahl- oder eine Belastungs-Begrenzungsvorrichtung betrieben, die beispielsweise in die Gemischbildung eingreift und den Betrieb der Brennkraftmaschine nur noch in einem eingeschränkten Betriebsbereich ermöglicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das vorstehend genannte Problem zu lösen.
Darüber hinaus soll die Erfindung eine Vorrichtung zur selbsttätigen Diagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine schaffen, welche das Vorliegen einer Abnormalität des Sensors diagnostizieren kann, ohne durch den Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Beginn der Diagnose beeinflusst zu werden, und welche die Diagnosegenauigkeit verbessern kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage einer Brennkraftmaschine gemäß den anhängenden unabhängigen Patentansprüchen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung erfasst somit eine Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine eine Änderung in einer der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge, erfasst eine Änderungsrate des Ausgangssignals einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Erfassungssensors, nachdem die Änderung in der Menge zugeführten Kraftstoffs erfasst wurde, und ermittelt das Vorliegen einer Abnormalität des Sensors auf der Grundlage der erfassten Sensor-Änderungsrate.
In diesem Fall wird die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals nach Beginn der Diagnose selbst unter Umständen, unter welchen sich das Sensor-Ausgangssignal anfänglich, wenn mit der Diagnose begonnen wird (d. h. zu Beginn, wenn die Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs erfaßt wird), in Abhängigkeit von dem Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vor Beginn der Diagnose (d. h. bevor die die Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs erfaßt wird), nur wenig durch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis vor dem Beginn der Diagnose beeinflußt. Dementsprechend kann das Vorliegen der Abnormalität des Sensors diagnostiziert werden, ohne durch den Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vor Beginn der Diagnose beeinträchtigt zu werden, indem das vorliegen der Abnormalität des Sensors auf der Grundlage der Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals diagnostiziert wird.
Der Beginn der Kraftstoffabschaltung oder eine Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr aus dem Kraftstoffabschaltzustand kann als die Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs erfaßt werden. Da die Kraftstoffzufuhr mit Beginn der Kraftstoffabschaltung unterbrochen wird und die Zufuhr von Neuem erfolgt, wenn aus dem Kraftstoffabschaltzustand zurückgekehrt wird, wird durch das Auslösen des Kraftstoffabschaltzustands und durch die Rückkehr aus demselben eine große Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs verursacht. Dann wird der Beginn der Kraftstoffabschaltung oder die Rückkehr aus dem Kraftstoffabschaltzustand erfaßt und dadurch die Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs indirekt erfaßt. Die Zeitpunkte für das Beginnen der Kraftstoffabschaltung und für die Rückkehr aus derselben wird durch eine elektronische Brennkraftmaschinen-Steuereinheit gesteuert.
Alternativ kann eine Änderung pro Zeiteinheit als die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals erfaßt werden. Die Änderung pro Zeiteinheit kann durch Dividieren der Änderung innerhalb einer vorbestimmten Zeit durch die vorbestimmte Zeit, durch Dividieren einer vorbestimmten Änderung durch die für diese Änderung benötigte Zeit, oder durch Bereitstellen einer Erfassungsschaltung zum Erfassen der Änderungsrate bzw. des Gradienten des Sensor-Ausgangssignals mittels einer Hardware-Vorrichtung ermittelt werden.
Ein Zeitraum von der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs an bis zu der Änderung des Sensor-Ausgangssignals kann gemessen werden, und die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals kann anhand der gemessenen Zeit ermittelt werden. Das heißt, es wird ein Zusammenhang verwendet, gemäß dem die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals umso kleiner ist, je länger die gemessene Zeit ist, und gemäß dem die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals umso größer ist, je kürzer die gemessene Zeit ist. In diesem Fall braucht die Änderung des Sensor-Ausgangssignals nicht durch die Meßzeit dividiert zu werden.
Alternativ kann eine Änderung des Sensor-Ausgangssignals, welches sich innerhalb einer vorbestimmten Zeit ändert, nachdem sich die Menge zugeführten Kraftstoffs geändert hat, erfaßt werden, und die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals kann anhand des Grades der Änderung ermittelt werden. Das heißt, es wird ein Zusammenhang verwendet, gemäß dem die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals um so größer ist, je größer die Änderung innerhalb der vorbestimmten Zeit ist, und gemäß dem die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals um so kleiner ist, je kleiner die Änderung innerhalb der vorbestimmten Zeit ist. Auch in diesem Fall braucht die Änderung nicht durch die Meßzeit dividiert zu werden.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung mißt anstelle der Änderungsratenermittlung eine Vorrichtung zur Selbstdiagnose eine Verzögerung der Antwortzeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem sich die Menge zugeführten Kraftstoffs geändert hat, und dem Zeitpunkt, zu dem sich das Ausgangssignal des Sensors zu ändern beginnt, und ermittelt ein Vorliegen der Abnormalität des Sensors auf der Grundlage der Antwortzeitverzögerung.
Dies beruht auf der Erkenntnis, daß die Antwort- bzw. Übertragungskennlinie des Sensors dazu neigt, sich zu verschlechtern, wenn sich die Kennlinie des Sensors verschlechtert und sich die Antwortzeitverzögerung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das Sensor-Ausgangssignal zu ändern beginnt, nachdem sich die Menge zugeführten Kraftstoffs geändert hat, verlängert hat. Die Antwort zeitverzögerung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das Sensor-Ausgangssignal zu ändern beginnt, nachdem sich die Menge zugeführten Kraftstoffs geändert hat, wird anstelle der Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals gemessen, und ein Vorliegen der Abnormalität des Sensors wird durch die Abnormalitäts-Ermittlungseinrichtung auf der Grundlage der durch die Zeitgeber-Einrichtung gemessenen Antwortzeitverzögerung ermittelt. Das Vorliegen der Abnormalität des Sensors kann somit selbst dann, wenn die Diagnose wie vorstehend beschrieben auf der Grundlage der Antwortzeitverzögerung erfolgt, diagnostiziert werden, ohne durch den Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vor Beginn der Diagnose beeinträchtigt zu werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein vereinfachtes Aufbaudiagramm der gesamten Brennkraftmaschinen-Steueranlage, welches ein erstes Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs einer Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3A bis 3G Zeitverlaufsdiagramme des Ablaufs der Abnormalitätsdiagnose gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 ein Ablaufdiagramm einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungsverstärkungs-Änderungsroutine;
5 ein Diagramm eines Änderungsverlaufs von Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungs-Korrekturfaktoren;
6 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs einer Kraftstoffabschaltungs-Ermittlungsroutine;
7A bis 7C Zeitverlaufsdiagramme des Kraftstoffabschaltvorgangs;
8 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs einer Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
9A bis 9G Zeitverlaufsdiagramme des Ablaufs der Abnormalitätsdiagnose gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
10 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs einer Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
11A bis 11G Zeitverlaufsdiagramme des Ablaufs der Abnormalitätsdiagnose gemäß dem dritten Ausführungsbei spiel;
12 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs einer Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
13A bis 13G Zeitverlaufsdiagramme des Ablaufs der Abnormalitätsdiagnose gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel;
14 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs einer Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
15A bis 15F Zeitverlaufsdiagramme des Ablaufs der Abnormalitätsdiagnose gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
16 ein Ablaufdiagramm eines Verarbeitungsablaufs einer Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel; und
17A bis 17F Zeitverlaufsdiagramme des Ablaufs der Abnormalitätsdiagnose gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend wird eine Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben. Zunächst wird ein vereinfachter Aufbau der gesamten Brennkraftmaschinen-Steueranlage einschließlich einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Ein Luftfilter 13 ist in dem weitestmöglich stromaufseitigen Abschnitt einer mit einem Einlaßport 11 einer Brennkraftmaschine 10 verbundenen Ansaugleitung 12 vorgesehen, und ein Ansauglufttemperatursensor 14 ist stromab des Luftfilters 13 angeordnet. Eine Drosselklappe 15 ist in dem mittleren Abschnitt der Ansaugleitung 12 vorgesehen, und ein Leerlaufdrehzahl-Steuerventil 17 ist in einem Nebenschlußpfad 16, der die Drosselklappe 15 umgeht, angeordnet. Ein Drosselklappen-Öffnungssensor 18 erfaßt eine Öffnung der Drosselklappe 15, und ein mit der Ansaugleitung 12 verbundener Ansaugleitungsdrucksensor 19 erfaßt einen Druck in der Ansaugleitung 12 stromab der Drosselklappe 15.
Ferner ist ein Kraftstoffeinspritzventil 20 zum Einspritzen von aus einem Kraftstofftank 21 zugeführten Kraftstoffs in der Nähe jedes Einlaßports 11 angeordnet. Der Kraftstoff in dem Kraftstofftank 21 wird dem Kraftstoffeinspritzventil 20 über eine aus einer Kraftstoffpumpe 22, einem Kraftstoffilter 23 und einem Druckregler 24 bestehende Strecke zugeführt. Der Druck regler 24 hält den Kraftstoffdruck in bezug auf den Druck der Ansaugleitung 12 konstant und führt über eine Rücklaufleitung 25 überschüssigen Kraftstoff in den Kraftstofftank 21 zurück.
Ferner sind ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 28, dessen Ausgangsstrom sich allgemein proportional entsprechend einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis (A/F) innerhalb des Abgases ändert und ein (nicht dargestellter) Dreiwege-Katalysator zum Reinigen des Abgases in einer mit jedem Auslaßport 26 der Brennkraftmaschine 10 verbundenen Abgasleitung 27 angeordnet. Ein Wassertemperatursensor 30 zum Erfassen einer Kühlwassertemperatur ist an einem Wasserkanal 29 zum Kühlen der Brennkraftmaschine 10 angebracht. Ein Zylinderunterscheidungssensor 33 zum Unterscheiden bzw. Erfassen einer Bezugsposition einer Kurbelwelle für einen bestimmten Zylinder und ein Kurbelwinkelsensor 34, welcher ein Impulssignal mit einer Frequenz abgibt, die der Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht, sind auf einem Zündverteiler 32 zum Verteilen eines Hochspannungs-Zündstroms an jede Zündkerze 31 der Brennkraftmaschine 10 angeordnet. Der Verteiler 32 wird mit einem Hochspannungs-Sekundärstrom aus einer Zündspule 35 versorgt.
Die Ausgangssignale der verschiedenen, vorstehend beschriebenen Sensoren werden einer (nachstehend in Kurzform als ECU bezeichneten) elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung 36 zugeführt und als Brennkraftmaschinen-Steuerdaten verwendet. Die ECU 36 wird durch eine Batterie 37 mit Leistung versorgt und setzt die Brennkraftmaschine 10 bei Empfang eines EIN-Signals von einem Zündschalter 38 in Betrieb. Sie steuert ferner rückgekoppelt ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Luft/Kraftstoff-Gemischs derart, daß dieses in der Nähe eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu liegen kommt, indem sie während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungs-Korrekturfaktor gemäß 5 auf der Grundlage des Ausgangssignals des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 vergrößert/verkleinert.
Die ECU 36 diagnostiziert ferner ein Vorliegen einer Abnormalität des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 mittels einer Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine gemäß 2 und informiert, wenn dessen Zustand abnormal ist, einen Fahrer hierüber durch Aktivieren einer Meldeleuchte 39. Die Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine, die jedesmal dann abgearbeitet wird, wenn eine Hauptroutine ausgeführt wird (beispielsweise in Abständen von 8 ms), ermittelt eine Änderungsrate ΔI des Ausgangsstroms des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung während einer Verlangsamung der Brennkraftmaschine und ermittelt, daß der Zustand des Sensors abnormal ist, wenn die Änderungsrate ΔI kleiner ist als ein Abnormalitäts-Ermittlungswert Ifc. Die 3A bis 3G zeigen Zeitverlaufsdiagramme der Vorgänge bei der Ausführung der Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine.
In der Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine gemäß 2 wird in einem Schritt 101 zunächst ermittelt, ob mit der Kraftstoffabschaltung begonnen wurde oder nicht. Der Zeitpunkt zur Ausführung der Kraftstoffabschaltung wird durch eine Kraftstoffabschaltungs-Ermittlungsroutine gemäß 6 gesteuert. Zeitverlaufsdiagramme, die den Ablauf dieses Vorgangs zeigen, sind in den 7A bis 7C gezeigt. Diese Kraftstoffabschaltungs-Ermittlungsroutine wird ebenfalls jedesmal dann abgearbeitet, wenn die Hauptroutine ausgeführt wird (beispielsweise in Zeitabständen von 8 ms). Wenn der Ablauf beginnt, wird gemäß 6 in einem Schritt 121 zunächst ermittelt, ob ein Zustand, in welchem die Drosselklappe 15 vollständig geschlossen ist (d. h. ein Zustand, in welchem ein den vollständig geschlossenen Zustand der Drosselklappe anzeigende Schalter sich in einem EIN-Zustand befindet), um eine vorbestimmte Zeitdauer T₀ zurückliegt oder nicht (7A bis 7C), um einen auf das Fahrzeug oder die Passagiere einwirkenden, durch die Kraftstoffabschaltung während der Verlangsamung der Brennkraftmaschine 10 verursachten Stoß zu verringern. Falls seit diesem Zeitpunkt die vorbestimmte Zeitdauer T₀ verstrichen ist, wird in einem Schritt 122 ermittelt, ob eine Anzahl von Umdrehungen bzw. eine Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 10 größer ist als eine Anzahl von Umdrehungen bzw. Drehzahl NFC zum Beginnen der Kraftstoffabschaltung (7C). Falls NE > NFC erfüllt ist, wird ein Kraftstoffabschaltflag XFC auf "1" gesetzt und die Kraftstoffabschaltung ausgeführt. Es wird angemerkt, daß die Kraftstoffabschaltdrehzahl NFC auf einen höheren Wert eingestellt wird, wenn die Temperatur des Kühlwassers niedrig ist, so daß während des Leerlaufzustands keine Kraftstoffabschaltung erfolgt.
Wenn andererseits entweder in Schritt 121 oder in Schritt 122 "Nein" ermittelt wird, d. h. wenn der Zustand des vollständigen Schließens der Drosselklappe noch nicht um die vorbestimmte Zeitdauer T₀ zurückliegt, oder wenn die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 10 kleiner ist als die Kraftstoffabschaltdrehzahl NFC, so wird in einem Schritt 123 ermittelt, ob die Kraftstoffabschaltung während des vorangehenden Ablaufs ausgeführt worden ist oder nicht. Falls die Kraftstoffabschaltung während des vorangehenden Ablaufs ausgeführt worden ist, so wird in einem Schritt 124 ermittelt, ob die Drehzahl NE der Brennkraftmaschine 10 unter eine Drehzahl NRT zum Zurückkehren zur bzw. Wiederaufnehmen der Kraftstoffzufuhr aus dem Kraftstoffabschaltzustand gefallen ist. Falls die Drehzahl unter die Wiederaufnahmedrehzahl NRT zur Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung gefallen ist, wird das Kraftstoffabschalt-Ausführungsflag XFC in einem Schritt 125 auf "0" gesetzt, um aus dem Kraftstoffabschaltzustand zurückzukehren und die Kraftstoffeinspritzung wieder aufzunehmen (7B und 7C). Wenn in Schritt 124 ermittelt wird, daß die Drehzahl NE nicht unter die Drehzahl NRT zur Rückkehr aus dem Kraftstoffabschaltzustand gefallen ist, wird der Kraftstoffabschaltzustand unter Fortschreiten zu einem Schritt 126 fortgesetzt. Es wird angemerkt, daß dann, wenn die Antwort in Schritt 123 "Nein" lautet, d. h. wenn die Kraftstoffabschaltung in dem vorangehenden Ablauf nicht ausgeführt wurde, die Kraftstoffeinspritzung durch Fortschreiten zu Schritt 125 fortgesetzt wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird in der Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine gemäß 2 in Schritt 101 zunächst ermittelt, ob mit der Kraftstoffabschaltung begonnen wurde oder nicht. Wurde keine Kraftstoffabschaltung begonnen, wird die Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine beendet, ohne daß auf diese folgend irgendein Vorgang ausgeführt wird. Dieser Ablauf in Schritt 101 erfaßt eine Änderung der Menge des der Brennkraftmaschine 10 zugeführten Kraftstoffs, welche zu einer Änderung des Sensor-Ausgangssignals führen wird. Wenn zu dem Zeitpunkt, zu dem mit der Kraftstoffabschaltung durch den vorstehend beschriebenen Ablauf der Kraftstoff-Ermittlungsroutine begonnen wird, in Schritt 101 "Ja" ermittelt wird (3A bis 3C), wird ein (nachstehend als "Sensor-Ausgangssignal" bezeichnetes) Ausgangssignal I1 des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 (3D) zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kraftstoffabschaltung begonnen wurde, gelesen und gespeichert, und eine seit dem Beginn der Kraftstoffabschaltung verstrichene Zeit wird durch Auslösen eines Zählers in einem Schritt 102 gezählt bzw. gemessen. Sodann wird in einem Schritt 103 ermittelt, ob das Sensor-Ausgangssignal auf I2 angestiegen ist oder nicht. Der Ablauf wartet, bis das Sensor-Ausgangssignal auf I2 ansteigt.
Wenn das Sensor-Ausgangssignal hiernach auf I2 ansteigt, wird aus dem Zählwert des vorstehend beschriebenen Zeitgebers eine den Zeitraum von dem Zeitpunkt, zu dem mit der Kraftstoffabschaltung begonnen wurde, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Sensor-Ausgangssignal auf I2 ansteigt, angebende Zeit T1 gelesen bzw. ermittelt und in einem Schritt 104 gespeichert. Sodann wird die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals in einem Schritt 105 gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet: ΔI = (I2 – I1)/T1
Daraufhin wird die anhand der vorstehenden Gleichung berechnete Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals in einem Schritt 106 (3E) mit dem Abnormalitäts-Ermittlungswert Ifc verglichen. Ist die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals in Antwort auf die Kraftstoffmengenänderung größer als der Abnormalitäts-Ermittlungswert Ifc, so hat sich die Antwortkennlinie des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 nicht verschlechtert und das Sensor-Ausgangssignal ist als normal zu werten, so daß diese Routine beendet wird. Da jedoch die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals mit einer Verschlechterung der Antwortkennlinie des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 klein wird, wird ermittelt, daß der Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 abnormal ist (d. h. sich verschlechtert hat), wenn die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals trotz der Kraftstoffmengenänderung kleiner ist als der Abnormalitäts-Ermittlungswert Ifc. In diesem Fall wird in einem Schritt 107 (3G) der abnormale Zustand des Sensors in einem Speicher der ECU 36 gespeichert (3F), und die Meldeleuchte 39 wird aktiviert, um den Fahrer hierüber zu informieren.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ferner, um eine Divergenz bzw. ein Auseinanderlaufen sowie Regelschwingungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses während des abnormalen (verschlechterten) Zustands des Sensors zu verhindern, entsprechend der Normalität/Abnormalität des Sensors eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungs (A/F F/B)-Verstärkung durch eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungsverstärkungs-Umschaltroutine gemäß 4 geändert bzw. umgeschaltet. Das heißt, in einem Schritt 111 wird ermittelt, ob das Diagnoseergebnis der Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine den abnormalen Zustand des Sensors anzeigt oder nicht. Ist der Zustand des Sensors normal, wird die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungsverstärkung (beispielsweise eine Integrationskonstante, ein Sprungwert, etc.) in einem Schritt 113 als ein Normalwert festgelegt, und wenn der Zustand des Sensors abnormal, d. h. verschlechtert ist, wird die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungsverstärkung auf einen Wert kleiner als der Normalwert eingestellt. Dadurch wird eine Amplitude des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungs-Korrekturfaktors im Vergleich zu dem Fall, in dem der Zustand des Sensors normal ist, kleiner, wenn der Zustand des Sensors abnormal (verschlechtert) ist, und das Auseinanderlaufen und Regelschwingungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses können, wie in 5 dargestellt, unterdrückt werden.
Durch Ermitteln der Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung (d. h. nach dem Erfassen der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs) und durch Ermitteln des Vorliegens der Abnormalität des Sensors durch Vergleichen, ob die Änderungsrate ΔI kleiner ist als der Abnormalitäts-Ermittlungswert Ifc oder nicht, wie in dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, wird die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals nach dem Beginn der Diagnose selbst dann nur wenig durch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis vor dem Beginn der Kraftstoffabschaltung beeinträchtigt, wenn sich das Sensor-Ausgangssignal zu Beginn, wenn mit der Diagnose begonnen wird (d. h. zu Beginn, wenn mit der Kraftstoffabschaltung begonnen wird), in Abhängigkeit von dem Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Beginn der Diagnose (d. h. vor dem Beginn der Kraftstoffabschaltung) ändert, so daß das Vorliegen der Abnormalität des Sensors diagnostiziert werden kann, ohne durch den Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Beginn der Diagnose beeinträchtigt zu werden, und selbst eine geringfügige Abnormalität des Sensors (Verschlechterung dessen Kennlinie) erfaßt werden kann im Vergleich zu dem herkömmlichen Diagnoseverfahren, welches gegenüber Einflüssen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Beginn der Diagnose empfindlich ist, wodurch infolgedessen die Genauigkeit der Diagnose verbessert wird. Demzufolge kann eine Verschlechterung der Fahreigenschaften sowie eine Zunahme von Emissionen, die durch die Abnormalität des Sensors (Verschlechterung dessen Kennlinie und Eigenschaften) verursacht werden, verhindert werden.
Während der Beginn der Kraftstoffabschaltung als Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs erfaßt wurde, welches in dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel die Bedingung zum Beginnen der Diagnose ist, kann der Diagnosevorgang (d. h. die Ermittlung der Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals) durch die Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung bedingt begonnen werden.
Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine unter Bezugnahme auf die 8 und 9A bis 9G beschrieben. Eine Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine gemäß
8 wird jedesmal dann ausgeführt, wenn die Hauptroutine ausgeführt wird (beispielsweise in Abständen von 8 ms), ermittelt eine Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals nach der Rückkehr aus dem Kraftstoffabschaltzustand und ermittelt ein Vorliegen einer Abnormalität des Sensors durch Vergleichen der Änderungsrate ΔI mit einem Abnormalitäts-Ermittlungswert Ifr. Die 9A bis 9G zeigen Zeitverlaufsdiagramme des Ablaufs des Vorgangs, wenn diese Sensorabnormalitäts- Diagnoseroutine ausgeführt wird. In der Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird in einem Schritt 201 zunächst ermittelt, ob die Kraftstoffabschaltung beendet (d. h. die Kraftstoffeinspritzung wieder aufgenommen) wurde oder nicht. Wurde noch nicht aus dem Kraftstoffabschaltzustand zurückgekehrt, so wird anschließend kein Vorgang ausgeführt und die Sensorabnormalitäts-Diagnoseroutine beendet. Wird in Schritt 201 "Ja" zu dem Zeitpunkt ermittelt, zu dem die Rückkehr aus dem Kraftstoffabschaltzustand erfolgte (9A bis 9C), so werden in einem Schritt 202 das Sensor-Ausgangssignal I3 zum Zeitpunkt der Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung gelesen, gespeichert und der Zeitgeber betätigt, um eine seit der Rückkehr aus dem Kraftstoffabschaltzustand verstrichene Zeitdauer zu zählen. In einem Schritt 203 wird ermittelt, ob das Sensor-Ausgangssignal auf einen Wert I4 gefallen ist oder nicht. Der Ablauf wartet, bis das Sensor-Ausgangsignal auf I4 fällt (9D).
Wenn das Sensor-Ausgangssignal auf I4 fällt, wird in einem Schritt 204 eine den Zeitraum zwischen der Rückkehr aus dem Kraftstoffabschaltzustand und dem Fallen des Sensor-Ausgangssignals auf I4 angebende Zeit T2 aus dem Zählwert des vorstehend beschriebenen Zeitgebers ermittelt und gespeichert. Sodann wird in einem Schritt 205 eine Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals anhand der nachstehenden Gleichung berechnet: ΔI = (I4 – I3)/T2
Daraufhin wird die anhand der vorstehenden Gleichung berechnete Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals in einem Schritt 206 (3E) mit dem Abnormalitäts-Ermitt-lungswert Ifr verglichen. Ist die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals kleiner als der Abnormalitäts-Ermittlungswert Ifr (d. h., wenn bei Vergleichen absoluter Werte |ΔI| < |Ifr| erfüllt ist), so hat sich die Antwortkennlinie des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 nicht verschlechtert und das Sensor-Ausgangssignal ist als normal zu werten (9E), so daß diese Routine beendet wird. Da jedoch die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals mit einer Verschlechterung der Antwortkennlinie des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 klein wird, wird ermittelt, daß der Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 abnormal ist (d. h. sich verschlechtert hat), wenn die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals größer ist als der Abnormalitäts-Ermittlungswert Ifr (d. h., wenn bei Vergleichen absoluter Werte |ΔI| > |Ifr| erfüllt ist). In diesem Fall wird in einem Schritt 207 (9F und 9G) der abnormale Zustand des Sensors in dem Speicher der ECU 36 gespeichert, und die Meldeleuchte 39 wird aktiviert, um den Fahrer hierüber zu informieren.
Der Beginn der Kraftstoffabschaltung oder die Rückkehr aus dem Kraftstoffabschaltzustand wurde als Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs erfaßt, welches die Bedingung für das Beginnen der Diagnose in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt. Es ist jedoch möglich, eine Änderung eines Soll-Luft/Kraft stoff-Verhältnisses oder eine Änderung eines Wertes vermehrten Kraftstoffs oder eines Werts verminderten Kraftstoffs, welche zu der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs führt, als die Bedingung zum Beginnen der Diagnose festzulegen.
Obwohl in dem ersten bzw. dem zweiten Ausführungsbeispiel die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals durch Messen der Zeiten T1 bzw. T2, die den Zeitraum bis zur Änderung des Sensor-Ausgangssignals auf den vorbestimmten Wert I2 bzw. I4 angeben, und durch Dividieren der vorbestimmten Änderung des Sensor-Ausgangssignals durch die Zeiten T1 bzw. T2 ermittelt wurde, ist es möglich, die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals durch Messen einer Änderung innerhalb einer vorbestimmten Zeit und durch Dividieren der Änderung durch die vorbestimmte Zeit zu ermitteln.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine gemäß den 10 und 11 und ein viertes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine gemäß den 12 und 13 verkörpern diesen Fall.
Das in den 10 und 11A bis 11G gezeigte dritte Ausführungsbeispiel entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel, welches die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung ermittelt. Es unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur in den Abläufen gemäß Schritten 303 und 304 und den entsprechenden Vorgängen (11D und 11E), während die weiteren Abläufe und Vorgänge im wesentlichen gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind. In dem dritten Ausführungsbeispiel werden in einem Schritt 302 ein Sensor-Ausgangssignal I5 bei Beginn der Kraftstoffabschaltung gelesen und gespeichert, in den Schritten 303 und 304 ein Sensor-Aus-gangssignal I6 zu dem Zeitpunkt, zu dem eine vorbestimmte Zeit T3 verstrichen ist, gelesen und gespeichert, und in einem Schritt 305 die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals anhand der nachstehenden Gleichung berechnet: ΔI = (I6 – I5)/T3
Das in den 12 und 13 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel entspricht dem zweiten Ausführungsbeispiel, welches die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals nach der Rückkehr aus dem Kraftstoffabschaltzustand ermittelt. Es unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel nur in den Abläufen gemäß Schritten 403 und 404 und den entsprechenden Vorgängen (13D und 13E), während die weiteren Abläufe und Vorgänge im wesentlichen gleich denen des zweiten Ausführungsbeispiels sind. In dem vierten Ausführungsbeispiel werden in einem Schritt 402 ein Sensor-Ausgangssignal I7 bei der Rückkehr aus dem Kraftstoffabschaltzustand gelesen und gespeichert, in den Schritten 403 und 404 ein Sensor-Ausgangssignal I8 zu dem Zeitpunkt, zu dem eine vorbestimmte Zeit T4 verstrichen ist, gelesen und gespeichert, und in einem Schritt 405 die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals anhand der nachstehenden Gleichung berechnet: ΔI = (I8 – I7)/T4
Es sei angemerkt, daß eine Antwortzeitverzögerung T5 bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das Sensor-Ausgangssignal nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung zu ändern beginnt, vorhanden ist, wie in den 3D und 11D gezeigt. Die Antwortkennlinie des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 neigt dazu, langsam zu werden und die Antwortverzögerungszeit mit einer Verschlechterung der Kennlinie des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 zu verlängern.
In einem fünften Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine gemäß den 14 und 15A bis 15F wird eine Antwortzeitverzögerung T9 bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das Sensor-Ausgangssignal nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung zu ändern beginnt, gemessen und mit einem Abnormalitäts-Ermittlungswert Tfc verglichen, um zu ermitteln, ob der Zustand des Sensors abnormal ist oder nicht. In Schritten 501 und 502 wird ein Sensor-Ausgangssignal I9 zum Zeitpunkt der Kraftstoffabschaltung gelesen und gespeichert und der Zeitgeber betätigt, um eine nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung verstrichene Zeit zu zählen. Sodann wartet der Ablauf in einem Schritt 503, bis das Sensor-Ausgangssignal auf I9 + Δi ansteigt (worin Δi eine Änderungsbreite ist, die als Anstieg des Ausgangssignals gewertet wird). Wenn das Sensor-Ausgangssignal auf I9 + Δi ansteigt (15D), wird die Antwortzeitverzögerung T9 bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Sensor-Ausgangssignal seit dem Beginn der Kraftstoffabschaltung auf I9 + Δi angestiegen ist, aus dem Zählwert des vorstehend beschriebenen Zeitgebers ermittelt. Danach wird die Antwortzeitverzögerung T9 in einem Schritt 505 mit dem Abnormalitäts-Ermittlungswert Tfc verglichen. Falls T9 ≤ Tfc erfüllt ist, hat sich die Antwortkennlinie des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 nicht verschlechtert und das Sensor-Ausgangssignal ist als normal zu werten, so daß diese Routine beendet wird. Falls jedoch T9 (= T9') > Tfc erfüllt ist, so hat sich die Antwortkennlinie des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 verschlechtert, so daß ermittelt wird, daß der Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 abnormal (verschlechtert) ist. Sodann wird in einem Schritt 506 die Abnormalität des Sensors in dem Speicher der ECU 36 gespeichert und die Meldeleuchte 39 aktiviert, um den Fahrer hierüber zu informieren. In diesem Fall arbeiten die Abläufe gemäß den Schritten 503 und 504 als Zeitgeber.
Ein in den 16 und 17A bis 17F veranschaulichtes sechstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine steigert die Genauigkeit der Messung der Änderungsrate ΔI durch Beginnen der Messung der Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals nach Verstreichen einer Antwortzeitverzögerung T10 nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung. Das sechste Ausführungsbeispiel entspricht dem in den 10 und 11A bis 11G gezeigten dritten Ausführungsbeispiel, welches die Änderungsrate ΔI durch Dividieren einer Änderung des Sensor-Ausgangssignals innerhalb einer vorbestimmten Zeit durch die vorbestimmte Zeit ermittelt.
Nachstehend wird ein in 16 dargestelltes Ablaufdiagramm unter Bezugnahme auf den Betriebsablauf gemäß den Zeitverlaufsdiagrammen nach den 17A bis 17F beschrieben.
Die Abläufe in Schritten 601 bis 604 sind gleich den Abläufen der Schritte 501 bis 504 gemäß 14, in welchen ein Sensor-Ausgangssignal I10 zu Beginn der Kraftstoffabschaltung ermittelt und gespeichert und eine Antwortzeitverzögerung T10 bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Sensor-Ausgangssignal nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung auf I10 + Δi ansteigt, gemessen und gespeichert werden. In einem Schritt 605 wartet der Ablauf, bis eine vorbestimmte Zeit Δt seit dem Anstieg des Sensor-Ausgangssignals auf I10 + Δi verstrichen ist. Nachdem die vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist, wird in einem Schritt 606 ein Sensor-Ausgangssignal I11 gelesen und gespeichert. In einem Schritt 107 wird die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals anhand der nachstehenden Gleichung berechnet: ΔI = {I11 – (I10 + Δi)}/Δt
Danach wird in einem Schritt 608 die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals mit einem Abnormalitäts-Ermitt-lungswert Icf2 verglichen. Falls ΔI < Icf2 erfüllt ist, d. h. im Falle von I11' und T10' (17D), wird ermittelt, daß der Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 28 abnormal (verschlechtert) ist, und in einem Schritt 609 werden der Abnormalitätszustand des Sensors in dem Speicher der ECU 36 gespeichert und die Meldeleuchte 39 aktiviert, um den Fahrer hierüber zu informieren.
Es wird angemerkt, daß es auch in dem ersten Ausführungsbeispiel möglich ist, mit der Messung der Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals nach dem Verstreichen der Antwortzeitverzögerung T10 nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung zu beginnen. Ferner sind die Konzepte des fünften und des sechsten Ausführungsbeispiels nicht auf nur den Fall des Erfassens der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs zu Beginn der Kraftstoffabschaltung beschränkt, sondern sind auch auf andere Fälle wie beispielsweise bei Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr nach der Kraftstoffabschaltung anwendbar.
Darüber hinaus kann, obwohl mit Ausnahme des fünften Ausführungsbeispiels in jedem Ausführungsbeispiel die Änderung pro Zeiteinheit als die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals durch Dividieren der Änderung des Sensor-Ausgangssignals durch die Zeit festgelegt wurde, die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals wie folgt indirekt ermittelt werden, ohne die Änderungsrate ΔI des Sensor-Ausgangssignals direkt zu berechnen:

(1) Eine Zeit bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das Sensor-Ausgangssignal nach der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs um einen vorbestimmten Betrag ändert, wird gemessen, und die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals wird indirekt aus der Länge der gemessenen Zeit ermittelt. Das heißt, es wird ein Zusammenhang verwendet, gemäß dem die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals um so kleiner ist, je länger die gemessene Zeit ist, und gemäß dem die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals um so größer ist, je kürzer die gemessene Zeit ist. In diesem Fall braucht die Änderung des Sensor-Ausgangssignals nicht durch die gemessene Zeit dividiert zu werden; und
(2) Eine Änderung des Sensor-Ausgangssignals, die sich innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs ändert, wird ermittelt, und die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals wird indirekt aus dem Grad bzw. Ausmaß der Änderung ermittelt. Das heißt, es wird ein Zusammenhang verwendet, gemäß dem die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals um so größer ist, je größer die Änderung innerhalb der vorbestimmten Zeit ist, und gemäß dem die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals um so kleiner ist, je kleiner Änderung innerhalb der vorbestimmten Zeit ist. Auch in diesem Fall braucht die Änderung des Sensor-Ausgangssignals nicht durch die Zeit dividiert zu werden.

Die vorstehenden Modifikationen (1) und (2) haben den Vorteil, daß dadurch, daß die Änderung des Sensor-Ausgangs-signals nicht durch die Zeit dividiert zu werden braucht, die Rechenbelastung geringer ist. Ferner kann eine Erfassungsschaltung zum Erfassen der Änderungsrate bzw. des Gradienten des Sensor-Ausgangssignals mittels einer Hardware-Vorrichtung vorgesehen sein.
Es wird angemerkt, daß die Ermittlungen der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs und der Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals durch eine geeignete Kombination der einzelnen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele implementiert werden kann. Beispielsweise kann der abnormale Zustand des Sensors zu den beiden Zeitpunkten des Beginns der Kraftstoffabschaltung und der Rückkehr aus dem Kraftstoffabschaltzustand ermittelt werden.
Ferner kann, obwohl in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 28 verwendet wurde, dessen Ausgangssignal sich in Antwort auf ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Abgas vorwiegend linear ändert, ein Sauerstoffsensor verwendet werden, dessen Ausgangssignal sich in Antwort auf die Sauerstoffkonzentration in einem Abgas schrittweise oder nichtlinear ändert.
Darüber hinaus ist es möglich, den Fahrer hinsichtlich des abnormalen Zustands des Sensors durch Tonsignale mittels beispielsweise eines Summers oder durch Aufrauhen einer Drehzahl der Brennkraftmaschine durch periodisches Ändern der Kraftstoffeinspritz- oder Zündzeitpunkte zu warnen, obwohl in den vorstehenden Ausführungsbeispielen eine Meldeleuchte zur Warnung des Fahrers hinsichtlich des abnormalen Zustands des Sensors verwendet wird.
Wie der vorstehenden Beschreibung entnehmbar ist, wird gemäß einem der Gesichtspunkte der beschriebenen Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals nach der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs ermittelt und auf der Grundlage der Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals das Vorliegen eines abnormalen Sensorzustands ermittelt, so daß das Vorliegen des abnormalen Zustands des Sensors selbst in dem Fall, in dem sich das Sensor-Ausgangssignal anfänglich, wenn mit der Diagnose begonnen wird (zu Beginn, wenn die Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs erfaßt wird), in Abhängigkeit von dem Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Beginn der Diagnose (vor der Erfassung der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs) ändert, diagnostiziert werden kann, ohne daß dies durch den Zu stand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Beginn der Diagnose beeinträchtigt wird. Infolgedessen kann die Diagnosegenauigkeit verbessert werden.
Ferner kann in dem Fall, in dem der Beginn der Kraftstoffabschaltung oder die Rückkehr aus der Kraftstoffabschaltung erfaßt und dadurch indirekt die Änderung in der Menge zugeführten Kraftstoffs erfaßt werden, der Zeitpunkt, zu dem sich die Menge zugeführten Kraftstoffs signifikant ändert, genau erfaßt werden.
Weiterhin erlaubt der Fall, in dem die Änderung pro Zeiteinheit als die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals ermittelt wird, die Ermittlung der Abnormalität des Sensors durch direktes Erfassen der Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals.
Überdies braucht in dem Fall, in dem die Zeit bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das Sensor-Ausgangssignal um einen vorbestimmten Betrag ändert, nachdem sich die Menge zugeführten Kraftstoffs geändert hat, gemessen und die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals indirekt aus der Länge der gemessenen Zeit ermittelt wird, die Änderung des Sensor-Ausgangssignals nicht durch die Meßzeit dividiert zu werden, so daß infolgedessen die Rechenbelastung verringert wird.
In dem Fall, in dem die Änderung des Sensor-Ausgangssignals, welches sich innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs än dert, ermittelt und die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals indirekt durch den Grad der Änderung ermittelt wird, braucht auf vergleichbare Weise die Änderung nicht durch die Zeit dividiert zu werden, so daß infolgedessen die Rechenbelastung reduziert wird.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine gemäß den Ausführungsbeispielen wird eine Antwortzeitverzögerung bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das Sensor-Ausgangssignal des Sensors nach der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs zu ändern beginnt, anstelle der vorstehend beschriebenen Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals gemessen, und ein Vorliegen einer Abnormalität des Sensors auf der Grundlage der Antwortzeitverzögerung ermittelt, so daß das Vorliegen der Abnormalität des Sensors diagnostiziert werden kann, ohne durch den Zustand des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vor dem Beginn der Diagnose beeinträchtigt zu werden, so daß die Diagnosegenauigkeit vergleichbar zu den Fällen, in welchen die Änderungsrate des Sensor-Ausgangssignals ermittelt wird, verbessert werden kann.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Selbstdiagnose 36 einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage für eine Brennkraftmaschine 10 beginnt mit dem Diagnosevorgang, wenn mit einer Kraftstoffabschaltung begonnen wird (Schritt 101), liest und speichert ein Sensor-Ausgangssignal I1 zu Beginn der Kraftstoffabschaltung und zählt durch Betätigen eines Zeitgebers eine nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung verstrichene Zeit (Schritt 102), liest eine Zeit T1 bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Sensor-Ausgangssignal nach dem Beginn der Kraftstoffabschaltung von dem Zählwert des Zeitgebers auf einen Wert I2 ansteigt (Schritte 103, 104), berechnet eine Änderungsrate ΔI = (I2 – I1)/T1 des Sensor-Ausgangssignals und vergleicht die berechnete Änderungsrate mit einem Abnormalitäts-Ermittlungswert Ifc (Schritt 106). Wenn ΔI ≥ Ifc erfüllt ist, wird die Antwortkennlinie des Sensors als normal bewertet. Wenn ΔI < Ifc erfüllt ist, wird die Antwortkennlinie des Sensors als abnormal (verschlechtert) bewertet, die Abnormalität des Sensors in einem Speicher abgelegt und eine Meldeleuchte 39 aktiviert, um einen Fahrer über die Abnormalität des Sensors in Kenntnis zu setzen.

Claims

Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage einer Brennkraftmaschine (10) zum selbsttätigen Diagnostizieren einer Abnormalität der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage, welche ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemischs mittels eines Ausgangssignals eines Sensors (28) zum Erfassen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Abgas der Brennkraftmaschine rückgekoppelt steuert und wobei das Ausgangssignal des Sensors (28) einer proportionalen Änderung entsprechend dem erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis unterliegt, mit einer Erfassungseinrichtung (18, 36; 101; 201; 301; 401; 501; 601) zum Erfassen einer Änderung einer der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge; einer Änderungsraten-Ermittlungseinrichtung (36; 105; 205; 305; 405; 505; 607) zum Ermitteln einer Änderungsrate des Ausgangssignals des Sensors nach dem Erfassen der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs durch die Erfassungseinrichtung; und einer Abnormalitäts-Ermittlungseinrichtung (36; 106; 206; 306; 406; 506; 608) zum Ermitteln eines Vorliegens der Abnormalität des Sensors auf der Grundlage der durch die Änderungsraten-Ermittlungseinrichtung ermittelten Änderungsrate des Ausgangssignals des Sensors nach der Erfassung der Änderung der zugeführten Kraftstoffmenge.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung als Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs zumindest entweder erfaßt, ob mit einer Kraftstoffabschaltung begonnen wird, oder erfaßt, ob aus dem Zustand der Kraftstoffabschaltung zurückgekehrt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsraten-Ermittlungseinrichtung als Änderungsrate des Ausgangssignals des Sensors eine Änderung des Ausgangssignals des Sensors pro Zeiteinheit erfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsraten-Ermittlungseinrichtung eine Zeit (T9) von dem Zeitpunkt, zu dem sich die Menge zugeführten Kraftstoffs geändert hat, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das Ausgangssignal des Sensors um einen vorbestimmten Wert ändert, mißt, und die Änderungsrate des Ausgangssignals des Sensors aus der Länge der gemessenen Zeit ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsraten-Ermittlungseinrichtung eine Änderung des Ausgangssignals des Sensors, welches sich innerhalb einer vorbestimmten Zeit (Δt) ab dem Zeitpunkt, zu dem sich die Menge zugeführten Kraftstoffs geändert hat, ändert, ermittelt, und die Änderungsrate des Ausgangssignals des Sensors aus dem Grad dieser Änderung bestimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnormalitäts-Ermittlungseinrichtung mit einer Meldeeinrichtung (39) versehen ist zum Melden einer Abnormalität dann, wenn die Abnormalitäts-Ermittlungseinrichtung ermittelt, daß der Zustand des Sensors abnormal ist.
Vorrichtung zur Selbstdiagnose einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage einer Brennkraftmaschine (10) zum selbsttätigen Diagnostizieren einer Abnormalität der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Steueranlage, welche ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoff Gemischs mittels eines Ausgangssignals eines Sensors (28) zum Erfassen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Abgas der Brennkraftmaschine rückgekoppelt steuert und wobei das Ausgangssignal des Sensors (28) einer proportionalen Änderung entsprechend dem erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis unterliegt, mit einer Erfassungseinrichtung (18, 36; 101; 201; 301; 401; 501; 601) zum Erfassen einer Änderung in einer der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge; einer Zeitgeber-Einrichtung (36; 504; 604) zum Messen einer Antwortzeitverzögerung (T9, T10) von der Erfassung der Änderung der Menge zugeführten Kraftstoffs an bis zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das Ausgangssignal des Sensors zu ändern beginnt; und einer Abnormalitätsermittlungseinrichtung (36; 106; 206; 306; 406; 506; 608) zum Ermitteln eines Vorliegens der Abnormalität des Sensors auf der Grundlage der durch die Zeitgeber-Einrichtung gemessenen Antwortzeitverzögerung.