DE19960227A1

DE19960227A1 - Aktivierungsbestimmungsverfahren und Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor

Info

Publication number: DE19960227A1
Application number: DE19960227A
Authority: DE
Inventors: Naoki Tomisawa
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2000-06-29
Also published as: JP2000179396A; US6550305B2; JP3621280B2; US6453720B1; US20030010088A1

Abstract

Bevor eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung gestartet wird, welche einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor verwendet, wird eine Aktivierung eines Breitbereichs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors bei einem Verbrennungsmotor durch Berechnen einer Wärme, welche auf den und von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird, dessen Ausgangswert sich in Reaktion auf eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgas ändert, welche sich gemäß dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Einlaß-Luft-Kraftstoff-Gemisches des Verbrennungsmotors ändert, und Schätzen der Aktivierungsezeit von dem Starten des Motors bis zur Aktivierung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf der Grundlage des berechneten Ergebnisses der Wärmeübertragung bestimmt. Alternativ hierzu wird eine Aktivierung des Sensors unter der Bedingung bestimmt, daß eine Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit des Sensors auf einen Wert festgelegt ist, welcher entweder einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist oder einer auf der mageren Seite festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, bevor die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung gestartet wird.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum Be stimmen, ob ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor eines Breit bereichtyps zur Verwendung für eine Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regelung bei einem Verbrennungsmotor aktiviert ist oder nicht.

Stand der Technik

Bislang ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Regelungsverfahren bekannt, bei welchem das Luft-Kraftstoff- Verhältnis eines Motoreinlaß-Luft-Kraftstoff-Gemisches indi rekt durch Erfassen der Sauerstoffkonzentration bei einem Mo torabgas durch einen Sauerstoffsensor erfaßt wird und die Kraftstoffversorgungsmenge derart geregelt wird, daß sich das durch den Sauerstoffsensor erfaßte Luft-Kraftstoff-Verhältnis einem Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis annähert (siehe zum Bei spiel die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 60- 240 840).

Bei der oben erwähnten herkömmlichen Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regelung wird generell ein Verfahren durchgeführt, bei welchem ein Sauerstoffsensor zum Erfassen der Fettig keit/Magerkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Vergleich zu dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird, um ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das theoreti sche Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu regeln. In Übereinstimmung mit dem jüngsten Anstieg des Bedarfs an der Verbesserung einer Abgasemissionsleistung bzw. der Verbesserung einer Kraftstoff- Wirtschaftlichkeit wird ein Magermotor mit einem Ziel-Luft- Kraftstoff-Verhältnis entwickelt, welches auf einen viel höhe ren Wert festgelegt wird als das theoretische Luft-Kraftstoff- Verhältnis (beispielsweise 20-24). Bei einem derartigen Mo tor wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor eines Breitbe reichtyps, welcher in der Lage ist, einen breiten Bereich von Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bereichen zu verwenden, als Sauer stoffsensor verwendet.

Bislang erfolgt bei einer derartigen Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regelung generell eine Entscheidung darüber, ob sich der Sauerstoffsensor in einem aktivierten Zustand befin det, so daß eine gute Ausgangskennlinie des Sauerstoffsensors gewonnen werden kann, bevor die Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Regelung auf der Grundlage des Ausgangswerts gestartet wird, wodurch die Regelung mit hoher Genauigkeit durchgeführt wird.

In dem Fall eines Sauerstoffsensors zum Erfassen des fet ten/mageren Zustands des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gegen über dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch ein An-Aus-Verfahren kann der Aktivierungszustand eines Sauer stoffsensors durch den Ausgangswert (eine Ausgangsspannung) entschieden werden, welcher entweder auf den oberen Grenzwert auf der fetten Seite oder auf den unteren Grenzwert auf der mageren Seite festgelegt ist.

In dem Fall eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors eines Breitbereichtyps jedoch, welcher in der Lage ist, einen brei ten Bereich von Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Bereichen zu erfas sen, nachdem der Sensor aktiviert wird, wird das Erfassungs signal, welches der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Umgebung (bei spielsweise der theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Umgebung) zu der Zeit entspricht, ausgegeben, doch da der Än derungsbereich des Ausgangswerts klein ist, ist die Bestimmung des Aktivierungszustands des Sensors schwierig. Daher war es herkömmlicherweise üblich, das Verstreichen einer vorbestimm ten Zeit nach dem Starten eines Motorbetriebs abzuwarten, wo bei davon ausgegangen wird, daß der Luft-Kraftstoff-Sensor in dieser Zeit sicher aktiviert wurde, bevor zu der Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Regelung umgeschaltet wurde. Bei dem obigen Verfahren jedoch wird die vorbestimmte Zeit auf einen großen Wert festgelegt, um einen beträchtlichen Spielraum zu lassen, so daß entschieden wird, daß der Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor sicher aktiviert wurde, selbst gemäß der Be triebsbedingung, bei welcher die Aktivierung am meisten verzö gert wird. Dementsprechend tritt in der Praxis eine lange Zeitspanne auf, bis die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung nach der Aktivierung des Sensors gestartet wird. Dies läuft dem Ziel einer Verwendung eines Breitbereichs-Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensors zuwider, welches darin besteht, die Abgase missionsleistung zu verbessern.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Pro bleme zu lösen. Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Aktivie rungszustand des Breitbereichs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensors mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung bei einer früheren Stufe zu starten und die Abgasemissionsleistung dadurch zu verbessern, daß die Genauigkeit der Bestimmung verbessert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Um die obige Aufgabe zu erfüllen, umfaßt ein erstes erfin dungsgemäßes Aktivierungsbestimmungsverfahren die Schritte:
Berechnen einer Wärme, welche auf einen und von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor eines Breitbereichtyps über tragen wird, wobei ein Ausgangswert des Sensors in Reaktion auf eine Sauerstoffkonzentration beim Abgas geändert wird, welche sich gemäß einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei eines Einlaß-Luft-Kraftstoff-Gemisches eines Verbrennungsmotors än dert;
Schätzen der Aktivierungszeit von dem Betriebsbeginn des Motors bis zur Aktivierung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensors auf der Grundlage der berechneten Wärme, welche auf den und von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird; und
Bestimmen, daß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor akti viert ist, wenn die geschätzte Aktivierungszeit nach dem Be ginn des Betriebs des Motors vergangen ist.

Ferner umfaßt eine erste erfindungsgemäße Aktivierungsbe stimmungsvorrichtung jede Vorrichtung bzw. Einrichtung zum Durchführen jeder Funktion bei dem ersten Aktivierungsbestim mungsverfahren.

Gemäß dem ersten Bestimmungsverfahren bzw. der ersten Be stimmungsvorrichtung kann, da es möglich ist, daß die Wärme, welche auf den und von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird, berechnet wird und auf der Grundlage des Be rechnungsergebnisses die Wärmeanstiegskennlinie des Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensors geschätzt wird, auch die Zeit geschätzt werden, welche notwendig ist, daß der Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor aktiviert wird. Nachdem die ge schätzte Aktivierungszeit ab dem Betriebsbeginn des Motors vergangen ist, wird bestimmt, daß der Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor aktiviert ist, und es kann eine Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Regelung auf der Grundlage des Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensors gestartet werden.

Bei diesem Aufbau kann der Aktivierungszustand des Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensors mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung kann bei einer sehr frühen Stufe gestartet werden, wodurch die Abgas emissionsleistung verbessert wird.

Ferner kann die Bestimmung der Aktivierungszeit auf der Grundlage von mindestens zwei Werten durchgeführt werden, wel che aus einer Umgebungstemperatur zu der Startzeit des Motors, einer Wärmeerzeugungsmenge einer an dem Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor angebrachten Heizvorrichtung und einer Wär memenge des Abgases ausgewählt werden.

Aufgrund der Tatsache, daß sich die Umgebungstemperatur zu der Startzeit des Motors auf eine Wärmeabstrahlungsmenge von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor bezieht und sich die Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung und die Wärmemenge des Abgases auf eine Wärmemenge beziehen, welche dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zuzuführen ist, kann die Zeit, welche erforderlich ist, daß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor aktiviert wird, auf der Grundlage von mindestens zwei Werten aus den oben erwähnten drei Werten genau geschätzt wer den.

Ferner kann die Umgebungstemperatur zu der Startzeit des Motors entweder eine Außentemperatur oder eine Kühlwassertem peratur zum Kühlen des Motors sein.

Ferner kann die Schätzung der Aktivierungszeit durch die folgende Gleichung berechnet werden:

Aktivierungszeit T = To - TA - TB;

wobei To eine Bezugs-Aktivierungszeit darstellt, welche auf der Grundlage der Umgebungstemperatur zu der Startzeit des Motors berechnet wird, TA eine Aktivierungsverkürzungszeit darstellt, welche der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung entspricht, und TB eine Aktivierungsverkürzungszeit darstellt, welche der Wärmemenge des Abgases entspricht.

Bei diesem Aufbau kann die Wärme, welche auf den und von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird, so ge nau wie möglich durch Bezug sowohl auf die Umgebungstemperatur zu der Startzeit des Motors als auch die Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung und die Wärmemenge des Abgases berechnet werden. Dadurch kann die Aktivierung des Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensors mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.

Hierbei wird, je niedriger die Umgebungstemperatur zu der Startzeit des Motors ist, der berechnete Wert der Bezugs- Aktivierungszeit To desto größer berechnet. Der Grund dafür besteht darin, daß die zur Aktivierung des Sensors benötigte Zeit erhöht wird, wenn die Umgebungstemperatur gesenkt wird, was zu einem Anstieg der Wärmemenge führt, welche von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor abzustrahlen ist.

Ferner wird die Aktivierungsverkürzungszeit TA, welche der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung entspricht, als Wert berechnet, welcher proportional zu dem Leistungsverbrauch der Heizvorrichtung ist. Aufgrund der Tatsache, daß die Wärmeer zeugungsmenge der Heizvorrichtung proportional zu dem Lei stungsverbrauch ist, kann die Wärmeerzeugungsmenge der Heiz vorrichtung mit hoher Genauigkeit durch Multiplizieren einer Konstante mit der verbrauchten Leistung berechnet werden, wel che durch Multiplizieren der Spannung mit dem Strom (bzw. der Leistungsversorgungs-Nutzleistung in dem Fall einer Nutzlei stungsregelung) berechnet wird.

Ferner wird die Aktivierungsverkürzungszeit TB, welche der Wärmemenge des Abgases entspricht, durch Multiplizieren eines Basiswerts, welcher proportional zu einer Einlaßluftmenge des Motors festgelegt wird, mit einem Korrekturkoeffizienten be rechnet, welcher auf der Grundlage der Motordrehzahl berechnet wird. Das heißt, daß die Wärmemenge des Abgases, welche dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zugeführt wird, grundsätz lich proportional zu einer Flußmenge des Abgases ist, wenn an genommen wird, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis konstant ist. Daher wird ein Basiswert berechnet, welcher äquivalent zu der Flußmenge des Abgases und proportional zu der Einlaßluft menge ist, welche zur Regelung des Motors erfaßt wird, und der Basiswert wird in Übereinstimmung mit der Flußgeschwindigkeit des Abgases auf der Grundlage der Motordrehzahl berichtigt, um ein genaues Berechnungsergebnis zu gewinnen.

Bei einem zweiten Aktivierungsbestimmungsverfahren wird ein Aktivierungsbestimmungsverfahren für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor eines Breitbereichtyps geschaf fen, wobei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor mit einer Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit, welche aus einem festen Elektrolyten gebildet ist und Erfassungssignale aus gibt, welche einer Sauerstoffkonzentration innerhalb einer Hohlkammer entsprechen, in welche ein Abgas eines Verbren nungsmotors eingeleitet wird, und einer Sauerstoffpumpenein heit zum Pumpen von Sauerstoff in die Hohlkammer hinein bzw. aus dieser heraus durch Regeln eines Stroms, welcher an eine Festelektrolytwand angelegt wird, welche die Hohlkammer und die Abgasseite des Motors trennt, um die Sauerstoffkonzentra tion innerhalb der Hohlkammer auf eine vorbestimmte Sauer stoffkonzentration zu regeln, ausgestattet ist, wobei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor den an die Festelektrolyt wand angelegten Strom erfaßt, um ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Signal auszugeben, welches der Sauerstoffkonzentra tion in dem Abgas entspricht; wobei das Aktivierungsbestim mungsverfahren die Schritte umfaßt:
Überwachen einer Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentra tions-Erfassungseinheit nach dem Betriebsbeginn des Motors;
Entscheiden, ob die Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzen trations-Erfassungseinheit auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher einer auf der mageren Seite festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist.

Ferner umfaßt eine zweite erfindungsgemäße Aktivierungsbe stimmungsvorrichtung jede Vorrichtung bzw. Einrichtung zum Durchführen jeder Funktion bei dem zweiten Aktivierungsbestim mungsverfahren.

Gemäß dem zweiten Bestimmungsverfahren bzw. der zweiten Bestimmungsvorrichtung dient die Sauerstoffkonzentrations- Erfassungseinheit als Sauerstoffsensor zum Entscheiden des fetten/mageren Zustands des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ge genüber dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch ein An-Aus-Verfahren.

Daher kann, wie oben erläutert, während die Ausgangsspan nung der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit, welche als Sauerstoffsensor dient, überwacht wird, wenn erfaßt wird, daß sich die Ausgangsspannung in einem Zustand befindet, wel cher entweder auf einen Wert; welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher einer auf der mageren Seite festge legten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist, bestimmt werden, daß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor im wesentlichen aktiviert ist. Daher kann bestimmt wer den, daß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach der oben erwähnten Entscheidung aktiviert ist, und die Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regelung auf der Grundlage eines Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensors kann gestartet werden.

Demgemäß kann die Aktivierung des Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensors mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, und die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung kann bei einer sehr frühen Stufe gestartet werden, so daß die Abgasemissionslei stung des Motors verbessert werden kann.

Ferner kann die Aktivierung des Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensors bestimmt werden, wenn eine vorbestimmte Zeit nach einem Erfassen des Zustands vergangen ist, wobei die Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentrations- Erfassungseinheit auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher einer auf der mageren Sei te festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist.

Tatsächlich wird das Ausgangssignal des Breitbereichs- Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors stabilisiert, wenn einige Zeit vergangen ist, so daß sich die Temperatur des Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensors als Ganzem (einschließlich der Nernst-Einheit und ähnlichem) stabilisiert, nachdem die Sauer stoffkonzentrations-Erfassungseinheit, welche als Sauer stoffsensor dient, aktiviert wird. Daher wird bestimmt, daß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor aktiviert ist, nachdem die oben erläuterte vorbestimmte Zeit vergangen ist, um die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung auf der Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors zu starten, wodurch es er möglicht wird, daß die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung so gar bei einem stärker stabilisierten Zustand gestartet wird.

Hierbei kann die vorbestimmte Zeit auf der Grundlage der Wärme festgelegt werden, welche auf den und von dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird. Daher kann die vorbestimmte Zeit, welche benötigt wird, damit sich die Tempe ratur des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors als Ganzem stabi lisiert, genauer festgelegt werden, und die Aktivierungsbe stimmungsgenauigkeit für den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor kann sogar weiter verbessert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist ein Diagramm, welches die Systemstruktur eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels darstellt;

Fig. 2 stellt den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor und dessen Peripherieschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 dar;

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, welches das Unterprogramm zum Berechnen der Aktivierungszeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches das Unterprogramm zum Starten der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung gemäß dem er sten Ausführungsbeispiel darstellt;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, welches das Unterprogramm zur Aktivierungsbestimmung für den Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt; und

Fig. 6 ist ein Zeitplan, welcher die Änderung einer Aus gangsspannung Vo₂ der Sauerstoffkonzentrations- Erfassungseinheit und der Ausgangsspannung V_F des Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensors bei dem zweiten Ausführungsbei spiel darstellt.

Genaue Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezug nahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 stellt die Systemstruktur gemäß einem Ausführungs beispiel der Erfindung dar, wobei ein Einlaßdurchgang 12 eines Motors 11 mit einer Luftfluß-Meßvorrichtung 13 zum Erfassen einer Einlaßluftflußmenge Qa und einer Drosselklappe 14 zum Regeln der Einlaßluftflußmenge Qa in Verbindung mit einem Gas pedal ausgestattet ist und ein elektromagnetisches Kraftstoff- Einspritzventil 15 als Kraftstoff-Versorgungsvorrichtung für jeden Zylinder bei einem Einlaßkrümmerabschnitt in dem unteren Strom des Motors vorgesehen ist.

Das Kraftstoff-Einspritzventil 15 wird zum Öffnen durch ein Einspritzimpulssignal angetrieben, welches von einer Rege lungseinheit 16 erzeugt wird, welche einen Mikrorechner um faßt, um Kraftstoff einzuspritzen, welcher von einer (in der Figur nicht dargestellten) Kraftstoffpumpe komprimiert und übertragen und anschließend durch einen Druckregler auf einen vorbestimmten Druck geregelt wird. Ferner ist ein Wassertempe ratursensor 17 vorgesehen, um eine Kühlwassertemperatur Tw in nerhalb eines Kühlmantels des Motors 11 zu erfassen, und ein Breitbereichs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 19 ist vorge sehen, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Einlaß-Luft- Kraftstoff-Gemisches linear zu erfassen, welches der Sauer stoffkonzentration in dem Abgas in einem Abgasdurchgang 18 entspricht. Ferner ist ein Drei-Wege-Katalysator 20 vorgese hen, um das Abgas durch Oxidieren des CO und HC und Reduzieren des NO_x in dem Abgas auf der Stromabwärtsseite des Abgasdurch gangs 18 zu reinigen.

Die Struktur des Breitbereichs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensors 19 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert.

Auf der Oberseite eines Substrats 31, welches aus einem festen Elektrolytmaterial, wie etwa Zirkoniumdioxid (ZrO₂) und ähnlichem, ausgebildet ist, ist eine Plus-Elektrode 32 zum Messen der Sauerstoffkonzentration angebracht. Ferner ist ein Lufteinlaßloch 33 zum Einleiten atmosphärischer Luft an dem Substrat 31 ausgebildet. Ferner ist eine Minus-Elektrode 34 an dem Lufteinlaßloch 33 angebracht, um sich gegenüber der Plus- Elektrode 32 zu befinden.

In dieser Weise bilden das Substrat 31, die Plus-Elektrode 32 und die Minus-Elektrode 34 eine Sauerstoffkonzentrations- Erfassungseinheit 35.

Ferner ist auf beiden Seiten eines Festelektrolytelements 36 aus Zirkoniumdioxid und ähnlichem ein Paar von Platin- Pumpenelektroden 37 und 38 angebracht, welche eine Sauerstoff pumpeneinheit 39 bilden.

Die Sauerstoffpumpeneinheit 39 ist auf den oberen Bereich der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit 35 durch einen randförmigen Abstandhalter 40 aus Aluminium und ähnlichem auf geschichtet. Dadurch wird eine verschlossene Hohlkammer 41 zwischen der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit 35 und der Sauerstoffpumpeneinheit 39 ausgebildet. Ferner ist ein Einlaßloch 42 zum Einleiten des Abgases des Motors in die Hohlkammer 41 an dem Festelektrolytelement 36 der Sauerstoff pumpeneinheit 39 ausgebildet. Ferner ist der Außenumfangsbe reich des Abstandhalters 40 mit einem Klebstoff 43, welcher aus Glas hergestellt ist, gefüllt, wodurch die Abdichtungslei stung der Hohlkammer 41 gewährleistet wird und zugleich das Substrat 31, der Abstandhalter 40 und der feste Elektrolyt 36 aneinander befestigt werden. Hierbei werden der Abstandhalter 40 und das Substrat 31 gleichzeitig gebrannt und miteinander verbunden, so daß die Abdichtungsleistung der Hohlkammer 41 durch Kleben des Abstandhalters 40 und des Festelektrolytele ments 36 gewährleistet werden kann. Ferner ist die Sauerstoff konzentrations-Erfassungseinheit 39 mit einer Anwärm- Heizvorrichtung 44 ausgestattet, welche daran angebracht ist.

Die Sauerstoffkonzentration des durch das Einlaßloch 42 in die Hohlkammer 41 eingeleiteten Abgases wird von einer Span nung der Plus-Elektrode 32 erfaßt. Tatsächlich fließt gemäß einer Konzentrationsdifferenz des Sauerstoffs in der Atmosphä re innerhalb des Lufteinlaßlochs 33 und des Sauerstoffs in dem Abgas innerhalb der Hohlkammer 41 ein Sauerstoffionenstrom in nerhalb des Substrats 31. In Begleitung des Stromflusses er zeugt die Plus-Elektrode 32 eine Spannung, welche der Sauer stoffkonzentration in dem Abgas entspricht.

Gemäß dem Erfassungsergebnis wird der Stromwert, welcher zu der Sauerstoffpumpeneinheit 39 fließt, veränderlich gere gelt, um die Atmosphäre innerhalb der Hohlkammer 41 auf einem konstanten Wert (beispielsweise dem theoretischen Luft- Kraftstoff-Verhältnis) zu halten. Auf der Grundlage des Strom werts zu dieser Zeit kann die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas erfaßt werden.

Tatsächlich wird, um die Sauerstoffkonzentration in der Hohlkammer 41 auf einem konstanten Wert zu halten, die Span nung der Plus-Elektrode 32 durch eine Regelungsschaltung 45 verstärkt und anschließend zwischen den Elektroden 37 und 38 über einen Spannungserfassungswiderstand 46 angelegt.

Beispielsweise wird, wenn ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem mageren Bereich, wo die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas hoch ist, die auf der Außenseite angebrachte Pum penelektrode 37 als positive Elektrode festgelegt und die Pum penelektrode 38 auf der Kammerseite als negative Elektrode festgelegt, wodurch eine Spannung angelegt wird. Anschließend wird der Sauerstoff (Sauerstoffionen Q^2-) im Verhältnis zu dem Strom aus der Hohlkammer 41 heraus nach außen gepumpt. Wenn die angelegte Spannung einen vorbestimmten Wert oder mehr er reicht, erreicht der fließende Strom einen Grenzwert. Durch Messen des Grenzstromwerts durch die Regelungsschaltung 45 kann die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, anders ausge drückt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, erfaßt werden.

Im Gegensatz dazu kann, wenn die Pumpenelektrode 37 als negative Elektrode und die Pumpenelektrode 38 als positive Elektrode festgelegt werden, um Sauerstoff in die Kammer 41 zu pumpen, eine Erfassung in dem fetten Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Bereich durchgeführt werden, wo die Sauerstoffkon zentration in dem Abgas niedrig ist.

Ein derartiger Grenzstrom wird durch eine Ausgangsspannung V_F eines Differenzverstärkers 47 zum Erfassen einer Spannung zwischen Anschlüssen des Spannungserfassungswiderstands 46 er faßt.

Bei Rückkehr zu Fig. 1 ist ein Kurbelwinkelsensor 21 an einem (in der Figur nicht dargestellten) Verteiler angebracht. Ein Kurbeleinheits-Winkelsignal, welches von dem Kurbelwinkel sensor 21 in Synchronizität mit der Motordrehung ausgegeben wird, wird während einer gegebenen Zeitperiode bzw. dem Zyklus eines Bezugs-Kurbelwinkelsignals gemessen, um eine Motordreh zahl Ne zu erfassen. Ferner ist ein Außenluft-Temperatursensor 22 zum Erfassen der Außenlufttemperatur vorgesehen.

Die Regelungseinheit 16 berechnet und regelt eine Kraft stoffeinspritzmenge des Kraftstoff-Einspritzventils 15 und ei nen Zündtakt und führt die Aktivierungsbestimmung des Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensors erfindungsgemäß aus.

Das Unterprogramm zur Aktivierungserfassung des Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensors gemäß einem ersten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnah me auf die Flußdiagramme der Fig. 3 und 4 erläutert.

Fig. 3 stellt ein Unterprogramm zum Berechnen einer Zeit T dar, welche zum Aktivieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensors nach einem Starten des Motorbetriebs benötigt wird.

Bei Schritt (in der Zeichnung mit S bezeichnet) 1 wird die Außenlufttemperatur, welche durch den Außenluft- Temperatursensor 22 erfaßt wird (bzw. die Kühlwassertempera tur, welche durch den Wassertemperatursensor 17 erfaßt wird), als Umgebungstemperatur eingelesen, wenn der Motor gestartet wird.

Bei Schritt 2 wird eine Bezugs-Aktivierungszeit To, welche durch die Wärmekapazität des Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensors 19 bestimmt ist, durch Abfragen eines Kennfelds und ähnliches auf der Grundlage der Außenlufttemperatur (bzw. der Wassertemperatur) berechnet. Tatsächlich ist, je niedriger die Außenlufttemperatur (bzw. Wassertemperatur) ist, die Wärmeab strahlungsmenge von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 19 desto größer, so daß die Bezugs-Aktivierungszeit To, welche für die Aktivierung benötigt wird, auf einen größeren Wert festgelegt wird.

Bei Schritt 3 wird eine Aktivierungsverkürzungszeit TA ge mäß einer Wärmeerzeugungsmenge pro Zeiteinheit von einer Heiz vorrichtung 44, welche an dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor 19 angebracht ist, durch den folgenden Ausdruck berech net.

TA = Vs (Batteriespannung) × Dty (Leistungsversorgungs- Nutzleistung zur Heizvorrichtung 44) × k (Konstante)

Bei Schritt 4 wird eine Aktivierungsverkürzungszeit TB, welche einer Wärmemenge des Abgases entspricht, welches zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 19 geleitet wird, durch den folgenden Ausdruck als Wert bestimmt, welcher durch Multipli zieren eines Basiswerts TBo, welcher im Verhältnis zu der Ein laßluftmenge Q, wie in der Figur dargestellt, festgelegt wird, mit einem Korrekturkoeffizienten kB, welcher der Abgas- Flußgeschwindigkeit durch die Motordrehzahl Ne entspricht, be rechnet wird.

TB = TBo × kB

Bei Schritt S wird die Aktivierungszeit T durch den fol genden Ausdruck berechnet.

T = To - TA - TB

Fig. 4 stellt ein Unterprogramm zum Starten der Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Regelung auf der Grundlage der wie oben berechneten Aktivierungszeit T dar.

Bei Schritt 11 wird entschieden, ob die Leistungsversor gung der Heizvorrichtung 44, welche an dem Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor 19 angebracht ist, begonnen hat oder nicht (ob der Motorbetrieb begonnen hat oder nicht).

Wenn die Entscheidung in Schritt 11 JA lautet, so fährt der Ablauf fort mit Schritt 12, wo ein Zeitgeber Ta zum Messen der Zeit nach einem Starten der Leistungsversorgung hochge zählt wird.

Bei Schritt 13 wird entschieden, ob ein Wert des Zeitge bers Ta die Aktivierungszeit T erreicht hat oder nicht.

Wenn der Wert die Aktivierungszeit T noch nicht erreicht hat, so fährt der Ablauf fort mit Schritt 14, wo eine Vor wärtsregelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt, ohne den durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 19 erfaßten Wert zu verwenden. Wenn der Wert die Aktivierungszeit T er reicht hat, so fährt der Ablauf fort mit Schritt 15, wo die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung, welche den durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 19 erfaßten Wert verwendet, gestartet wird.

In dieser Weise kann der Aktivierungszustand des Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 19 eines Breitbereichtyps mit hoher Genauigkeit entschieden werden, und die Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regelung kann zu der frühestmöglichen Zeit gestar tet werden. Dadurch kann die Abgasemissionsleistung stark ver bessert werden.

Fig. 5 stellt ein Unterprogramm zur Aktivierungsbestimmung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Die Hard ware-Struktur ist der des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich. Das vorliegende Unterprogramm beginnt gleichzeitig, wenn eine Leistungsversorgung der Heizvorrichtung 44 begonnen wird, an ders ausgedrückt, wenn ein Motorbetrieb gestartet wird.

Bei Schritt 21 wird eine Ausgangsspannung Vo₂ der Sauer stoffkonzentrations-Erfassungseinheit 35 bei dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 19 eingelesen.

Bei Schritt 22 wird entschieden, ob die Ausgangsspannung Vo₂ einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung VRICH gleich oder größer als diese ist, und wenn entschieden wird, daß die Spannung kleiner als VRICH ist, so fährt der Ablauf fort mit Schritt 23, wo entschieden wird, ob die Ausgangsspan nung Vo₂ gleich einer auf der mageren Seite festgelegten Span nung VLEAN gleich oder größer als diese ist.

Wenn entschieden wird, daß die Ausgangsspannung Vo₂ die auf der mageren Seite festgelegte Spannung VLEAN überschrei tet, so wird entschieden, daß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor 19 noch nicht aktiviert wurde, und der Ablauf fährt fort mit Schritt 24, wo eine Vorwärtsregelung des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt.

Ferner wird, wenn bei Schritt 22 entschieden wird, daß die Ausgangsspannung Vo₂ der Sauerstoffkonzentrations- Erfassungseinheit 35 der auf der fetten Seite festgelegten Spannung VRICH gleich oder größer als diese ist, oder wenn bei Schritt 23 entschieden wird, daß die Ausgangsspannung Vo₂ der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit 35 der auf der ma geren Seite festgelegten Spannung VLEAN gleich oder kleiner als diese ist, entschieden, daß der Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor beinahe aktiviert ist.

Als nächstes wird bei Schritt 25 ein Zeitgeber TM zum Mes sen einer vergangenen Zeit nach der oben erwähnten Entschei dung hochgezählt. Anschließend fährt der Ablauf fort mit Schritt 26, wo entschieden wird, ob der Wert des Zeitgebers TM einen vorbestimmten Wert erreicht hat oder nicht, anders aus gedrückt, ob eine vorbestimmte Zeit TAF vergangen ist.

Vor dem Verstreichen der vorbestimmten Zeit TAF fährt der Ablauf fort mit Schritt 24, wo die Vorwärtsregelung des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses fortgesetzt wird. Es wird jedoch, wenn die vorbestimmte Zeit TAF vergangen ist, bestimmt, daß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 19 vollständig aktiviert wurde, und der Ablauf fährt fort mit Schritt 27, wo die Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Regelung auf der Grundlage eines Erfas sungswerts V_F des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 19 gestar tet wird.

Eine Änderung der Ausgangsspannung Vo₂ der Sauerstoffkon zentrations-Erfassungseinheit 35 und der Ausgangsspannung V_F des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 19, während die oben erwähnte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung durchgeführt wird, ist in Fig. 6 dargestellt.

Die vorbestimmte Zeit TAF kann auch auf der Grundlage der Wärme festgelegt werden, welche auf den und von dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 19 übertragen wird, oder die Zeit für eine vollständige Aktivierung kann durch eine hochgenaue Schätzung festgelegt werden, welche auf der Grundlage minde stens eines der folgenden Werte durchgeführt wird; der Wär meabstrahlungsmenge von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor aufgrund der Motortemperatur, oder der Wärmemenge aufgrund der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung, welche dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor zugeführt wird, oder der Wärme menge des Abgases.

Bei einem vereinfachten Beispiel kann der Aufbau derart beschaffen sein, daß, wenn entschieden wird, daß die Ausgangs spannung Vo₂ der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit 35 der auf einer fetten Seite festgelegten Spannung VRICH gleich oder größer als diese ist bzw. der auf einer mageren Seite festgelegten Spannung VLEAN gleich oder kleiner als diese ist, anders ausgedrückt, wenn entschieden wird, daß der Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor beinahe aktiviert ist, die Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Regelung sofort gestartet wird.

Ferner sollte, wenn die Ausgangsspannung Vo₂ der Sauer stoffkonzentrations-Erfassungseinheit 35 überwacht wird, wel che als Sauerstoffsensor dient, die Sauerstoffpumpeneinheit 39 vorzugsweise nicht aktiviert sein, so daß die Ausgangsspannung Vo₂ der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit 35 fehler frei auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher einer auf der mageren Seite festge legten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist.

Claims

1. Aktivierungsbestimmungsverfahren zum Bestimmen des Akti vierungszustands eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ei nes Breitbereichtyps, wobei ein Ausgangswert des Sensors in Reaktion auf eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgas geän dert wird, welche sich gemäß einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Einlaß-Luft-Kraftstoff-Gemisch eines Verbrennungsmo tors ändert, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
Berechnen einer Wärme, welche auf den und von dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird;
Schätzen der Aktivierungszeit von dem Betriebsbeginn des Motors bis zur Aktivierung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensors auf der Grundlage der berechneten Wärme, welche auf den und von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird; und
Bestimmen, daß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor akti viert ist, wenn die geschätzte Aktivierungszeit nach dem Be triebsbeginn des Motors vergangen ist.

2. Aktivierungsbestimmungsverfahren für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 1, wobei die Schät zung der Aktivierungszeit auf der Grundlage von mindestens zwei Werten durchgeführt wird, welche aus einer Umgebungstem peratur beim Starten des Motors, einer Wärmeerzeugungsmenge einer Heizvorrichtung, welche an dem Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Sensor angebracht ist, und einer Wärmemenge des Ab gases ausgewählt sind.

3. Aktivierungsbestimmungsverfahren für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 2, wobei die Umge bungstemperatur beim Starten des Motors entweder eine Außen lufttemperatur oder eine Kühlwassertemperatur zum Kühlen des Motors ist.

4. Aktivierungsbestimmungsverfahren für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 2, wobei die Schät zung der Aktivierungszeit durch den folgenden Ausdruck berech net wird:
Aktivierungszeit T = To - TA - TB;
wobei To eine Bezugs-Aktivierungszeit darstellt, welche auf der Grundlage der Umgebungstemperatur beim Starten des Mo tors berechnet wird, TA eine Aktivierungsverkürzungszeit dar stellt, welche der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung entspricht, und TB eine Aktivierungsverkürzungszeit darstellt, welche der Wärmemenge des Abgases entspricht.

5. Aktivierungsbestimmungsverfahren für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 4, wobei, je nied riger die Umgebungstemperatur beim Starten des Motors ist, der Wert der Bezugs-Aktivierungszeit To desto höher berechnet wird.

6. Aktivierungsbestimmungsverfahren für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 4, wobei die Akti vierungsverkürzungszeit TA, welche der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung entspricht, als Wert berechnet wird, welcher proportional zu dem Leistungsverbrauch der Heizvorrichtung ist.

7. Aktivierungsbestimmungsverfahren für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 4, wobei die Akti vierungsverkürzungszeit TB, welche der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung entspricht, durch Multiplizieren eines Basis werts, welcher proportional zu einer Einlaßluftmenge des Mo tors festgelegt wird, mit einem Korrekturkoeffizienten in Übereinstimmung mit einer Flußgeschwindigkeit des Abgases be rechnet wird, welche auf der Grundlage einer Motordrehzahl be rechnet wird.

8. Aktivierungsbestimmungsverfahren zum Bestimmen des Akti vierungszustands eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ei nes Breitbereichtyps, wobei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor mit einer Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit, welche aus einem festen Elektrolyten ausgebildet ist und Er fassungssignale ausgibt, welche einer Sauerstoffkonzentration innerhalb einer Hohlkammer entsprechen, in welche ein Abgas eines Verbrennungsmotors eingeleitet wird, und einer Sauer stoffpumpeneinheit zum Pumpen von Sauerstoff in die bzw. aus der hohlen Kammer durch Regeln eines Stroms, welcher an eine Festelektrolytwand angelegt wird, welche die Hohlkammer und die Abgasseite des Motors trennt, ausgestattet ist, um die Sauerstoffkonzentration innerhalb der Hohlkammer auf eine vor bestimmte Sauerstoffkonzentration zu regeln, wobei der Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor den Strom erfaßt, welcher an die Festelektrolytwand angelegt wird, um ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Signal auszugeben, welches der Sauerstoffkonzentra tion in dem Abgas entspricht; wobei das Bestimmungsverfahren die Schritte umfaßt:
Überwachen einer Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentra tions-Erfassungseinheit nach dem Betriebsbeginn des Motors;
Entscheiden, ob die Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzen trations-Erfassungseinheit auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher einer auf der mageren Seite festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist oder nicht; und
Bestimmen, daß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor unter der Bedingung aktiviert ist, daß ein Zustand erfaßt wird, wo bei die Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentrations- Erfassungseinheit auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher einer auf der mageren Sei te festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist.

9. Aktivierungsbestimmungsverfahren für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 8, wobei die Akti vierung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors bestimmt wird, wenn eine vorbestimmte Zeit nach einem Erfassen des Zustands vergangen ist, bei welchem die Ausgangsspannung der Sauer stoffkonzentrations-Erfassungseinheit auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher ei ner auf der mageren Seite festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist.

10. Aktivierungsbestimmungsverfahren für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 9, wobei die vorbe stimmte Zeit auf der Grundlage der Wärme festgelegt wird, wel che auf den und von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird.

11. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen des Akti vierungszustands eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ei nes Breitbereichtyps, wobei ein Ausgangswert des Sensors in Reaktion auf eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgas geän dert wird, welche sich gemäß einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Einlaß-Luft-Kraftstoff-Gemisch eines Verbrennungsmo tors ändert, wobei die Bestimmungsvorrichtung umfaßt:
eine Berechnungsvorrichtung für eine übertragene Wärme, welche eine auf den und von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor übertragene Wärme berechnet;
eine Aktivierungszeit-Schätzvorrichtung, welche die Akti vierungszeit von dem Betriebsbeginn des Motors bis zur Akti vierung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf der Grund lage der berechneten Wärme, welche auf den und von dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird, schätzt; und
eine Bestimmungsvorrichtung, welche bestimmt, daß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor aktiviert ist, wenn die ge schätzte Aktivierungszeit nach dem Betriebsbeginn des Motors vergangen ist.

12. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 11, wobei die Akti vierungszeit-Schätzvorrichtung die Aktivierungszeit auf der Grundlage von mindestens zwei Werten bestimmt, welche aus ei ner Umgebungstemperatur beim Starten des Motors, einer Wärme erzeugungsmenge einer Heizvorrichtung, welche an dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor angebracht ist, und einer Wärme menge des Abgases ausgewählt sind.

13. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 12, wobei die Umge bungstemperatur beim Starten des Motors entweder eine Außen lufttemperatur oder eine Kühlwassertemperatur zum Kühlen des Motors ist.

14. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 12, wobei die Akti vierungszeit-Schätzvorrichtung die Aktivierungszeit durch Be rechnen der Aktivierungszeit gemäß dem folgenden Ausdruck schätzt:
Aktivierungszeit T = To - TA - TB;
wobei To eine Bezugs-Aktivierungszeit darstellt, welche auf der Grundlage der Umgebungstemperatur beim Starten des Mo tors berechnet wird, TA eine Aktivierungsverkürzungszeit dar stellt, welche der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung entspricht, und TB eine Aktivierungsverkürzungszeit darstellt, welche der Wärmemenge des Abgases entspricht.

15. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 14, wobei, je nied riger die Umgebungstemperatur beim Starten des Motors ist, der Wert der Bezugs-Aktivierungszeit To desto höher berechnet wird.

16. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 14, wobei die Akti vierungsverkürzungszeit TA, welche der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung entspricht, als Wert berechnet wird, welcher proportional zu dem Leistungsverbrauch der Heizvorrichtung ist.

17. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 14, wobei die Akti vierungsverkürzungszeit TB, welche der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung entspricht, durch Multiplizieren eines Basis werts, welcher proportional zu einer Einlaßluftmenge des Mo tors festgelegt wird, mit einem Korrekturkoeffizienten in Übereinstimmung mit einer Flußgeschwindigkeit des Abgases be rechnet wird, welche auf der Grundlage einer Motordrehzahl be rechnet wird.

18. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen des Akti vierungszustands eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ei nes Breitbereichtyps, wobei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor mit einer Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit, welche aus einem festen Elektrolyten ausgebildet ist und Er fassungssignale ausgibt, welche einer Sauerstoffkonzentration innerhalb einer Hohlkammer entsprechen, in welche ein Abgas eines Verbrennungsmotors eingeleitet wird, und einer Sauer stoffpumpeneinheit zum Pumpen von Sauerstoff in die bzw. aus der hohlen Kammer durch Regeln eines Stroms, welcher an eine Festelektrolytwand angelegt wird, welche die Hohlkammer und die Abgasseite des Motors trennt, ausgestattet ist, um die Sauerstoffkonzentration innerhalb der Hohlkammer auf eine vor bestimmte Sauerstoffkonzentration zu regeln, wobei der Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, welcher den Strom erfaßt, wel cher an die Festelektrolytwand angelegt wird, ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Signal ausgibt, welches der Sauerstoff konzentration in dem Abgas entspricht; wobei die Bestimmungs vorrichtung umfaßt:
eine Ausgangsspannungs-Überwachungsvorrichtung, welche ei ne Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentrations- Erfassungseinheit nach dem Betriebsbeginn des Motors über wacht;
eine Entscheidungsvorrichtung, welche entscheidet, ob die Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentrations- Erfassungseinheit, welche durch die Ausgangsspannungs- Überwachungsvorrichtung überwacht wird, auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher ei ner auf der mageren Seite festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist oder nicht; und
eine Bestimmungsvorrichtung, welche bestimmt, daß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor unter der Bedingung akti viert ist, daß die Bestimmungseinrichtung einen Zustand er faßt, bei welchem die Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzen trations-Erfassungseinheit auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher einer auf der mageren Seite festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist.

19. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 18, wobei die Akti vierung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors bestimmt wird, wenn eine vorbestimmte Zeit nach einem Erfassen des Zustands vergangen ist, bei welchem die Ausgangsspannung der Sauer stoffkonzentrations-Erfassungseinheit auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher ei ner auf der mageren Seite festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist.

20. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 19, wobei die vor bestimmte Zeit auf der Grundlage der Wärme festgelegt wird, welche auf den und von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird.

21. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen des Aktivierungszustands eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors eines Breitbereichtyps, wobei ein Ausgangswert des Sensors in Reaktion auf eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgas geän dert wird, welche sich gemäß einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Einlaß-Luft-Kraftstoff-Gemisch eines Verbrennungsmo tors ändert, wobei die Bestimmungsvorrichtung umfaßt:
eine Berechnungsvorrichtung für eine übertragene Wärme, welche eine auf den und von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor übertragene Wärme berechnet;
eine Aktivierungszeit-Schätzvorrichtung, welche die Akti vierungszeit von dem Betriebsbeginn des Motors bis zur Akti vierung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors auf der Grund lage der berechneten Wärme, welche auf den und von dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird, schätzt; und
eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, daß der Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor aktiviert ist, wenn die geschätz te Aktivierungszeit nach dem Betriebsbeginn des Motors vergan gen ist.

22. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 21, wobei die Akti vierungszeit-Schätzvorrichtung die Aktivierungszeit auf der Grundlage von mindestens zwei Werten bestimmt, welche aus ei ner Umgebungstemperatur beim Starten des Motors, einer Wärme erzeugungsmenge einer Heizvorrichtung, welche an dem Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor angebracht ist, und einer Wärme menge des Abgases ausgewählt sind.

23. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 22, wobei die Umge bungstemperatur beim Starten des Motors entweder eine Außen lufttemperatur oder eine Kühlwassertemperatur zum Kühlen des Motors ist.

24. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 22, wobei die Akti vierungszeit-Schätzeinrichtung die Aktivierungszeit durch Be rechnen der Aktivierungszeit gemäß dem folgenden Ausdruck schätzt:
Aktivierungszeit T = To - TA - TB;
wobei To eine Bezugs-Aktivierungszeit darstellt, welche auf der Grundlage der Umgebungstemperatur beim Starten des Motors berechnet wird, TA eine Aktivierungsverkürzungszeit darstellt, welche der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung ent spricht, und TB eine Aktivierungsverkürzungszeit darstellt, welche der Wärmemenge des Abgases entspricht.

25. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 24, wobei, je nied riger die Umgebungstemperatur beim Starten des Motors ist, der Wert der Bezugs-Aktivierungszeit To desto höher berechnet wird.

26. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 24, wobei die Akti vierungsverkürzungszeit TA, welche der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung entspricht, als Wert berechnet wird, welcher proportional zu dem Leistungsverbrauch der Heizvorrichtung ist.

27. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 24, wobei die Akti vierungsverkürzungszeit TB, welche der Wärmeerzeugungsmenge der Heizvorrichtung entspricht, durch Multiplizieren eines Basis werts, welcher proportional zu einer Einlaßluftmenge des Mo tors festgelegt wird, mit einem Korrekturkoeffizienten in Übereinstimmung mit einer Flußgeschwindigkeit des Abgases be rechnet wird, welche auf der Grundlage einer Motordrehzahl be rechnet wird.

28. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen des Akti vierungszustands eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors ei nes Breitbereichtyps, wobei der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Sensor mit einer Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit, welche aus einem festen Elektrolyten ausgebildet ist und Er fassungssignale ausgibt, welche einer Sauerstoffkonzentration innerhalb einer Hohlkammer entsprechen, in welche ein Abgas eines Verbrennungsmotors eingeleitet wird, und einer Sauer stoffpumpeneinheit zum Pumpen von Sauerstoff in die bzw. aus der hohlen Kammer durch Regeln eines Stroms, welcher an eine Festelektrolytwand angelegt wird, welche die Hohlkammer und die Abgasseite des Motors trennt, ausgestattet ist, um die Sauerstoffkonzentration innerhalb der Hohlkammer auf eine vor bestimmte Sauerstoffkonzentration zu regeln, wobei der Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, welcher den Strom erfaßt, wel cher an die Festelektrolytwand angelegt wird, ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Signal ausgibt, welches der Sauerstoff konzentration in dem Abgas entspricht; wobei die Bestimmungs vorrichtung umfaßt:
eine Ausgangsspannungs-Überwachungseinrichtung zum Überwa chen einer Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentrations- Erfassungseinheit nach dem Betriebsbeginn des Motors;
eine Entscheidungseinrichtung zum Entscheiden, ob die Aus gangsspannung der Sauerstoffkonzentrations-Erfassungseinheit, welche durch die Ausgangsspannungs-Überwachungsvorrichtung überwacht wird, auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als die se ist, oder einen Wert, welcher einer auf der mageren Seite festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, fest gelegt ist oder nicht; und
eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, daß der Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor unter der Bedingung aktiviert ist, daß die Bestimmungseinrichtung einen Zustand erfaßt, bei welchem die Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentrations- Erfassungseinheit auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher einer auf der mageren Sei te festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist.

29. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 28, wobei die Akti vierung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors bestimmt wird, wenn eine vorbestimmte Zeit nach einem Erfassen des Zustands vergangen ist, bei welchem die Ausgangsspannung der Sauer stoffkonzentrations-Erfassungseinheit auf entweder einen Wert, welcher einer auf der fetten Seite festgelegten Spannung gleich oder größer als diese ist, oder einen Wert, welcher ei ner auf der mageren Seite festgelegten Spannung gleich oder kleiner als diese ist, festgelegt ist.

30. Aktivierungsbestimmungsvorrichtung für einen Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Sensor nach Anspruch 29, wobei die vor bestimmte Zeit auf der Grundlage der Wärme festgelegt wird, welche auf den und von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor übertragen wird.