傳感器控制裝置、傳感器控制系統及傳感器控制方法

專利名稱：傳感器控制裝置、傳感器控制系統及傳感器控制方法
技術領域：
本發明涉及傳感器控制裝置、傳感器控制系統及傳感器控制方法，用于計算表示檢測對象氣體所包含的特定氣體的濃度的濃度對應值。
背景技術：
過去，采用檢測排放氣體等檢測對象氣體所包含的特定氣體的濃度的氣體傳感器。例如，檢測作為特定氣體的氧化氮(以下稱為“NOx”)的NOx傳感器具有檢測元件，該檢測元件具有在氧離子傳導性的固體電解 質層上形成有多孔質的電極的、氧濃度檢測單元和第一氧泵單元和第二氧泵單元。第一氧泵單元從被導入了檢測對象氣體的第一測定室進行氧的吸出或者吸入。并且，第二氧泵單元從與第一測定室連通的第二測定室進行氧的吸出。NOx傳感器的控制裝置以使面向第一測定室的氧濃度檢測單元的輸出電壓達到固定值的方式，使電流流向第一氧泵單元，從第一測定室吸出氧并且向第一測定室吸入氧，由此將第一測定室內的檢測對象氣體的氧濃度控制為固定值。并且，控制裝置通過向第二氧泵單元的電極之間施加固定電壓，使從由第一測定室導入第二測定室的氣體(經由第一氧泵單元調整了氧濃度后的氣體)中吸出氧。通過施加該固定電壓，氣體中的NOx被分解，來源于NOx的氧離子流向第二氧泵單元。控制裝置根據流過第二氧泵單元的電流值對檢測對象氣體中的NOx濃度進行檢測。在使用NOx傳感器檢測例如內燃機的排放氣體所包含的NOx濃度的情況下，處于第二測定室中的氣體根據從前一次內燃機的運轉停止到再次起動的經過時間，成為接近大氣氣氛氣體的貧乏狀態。為此，在控制裝置中具有在內燃機起動時進行暫時將處于第二測定室中的氣體急劇吸出的預備控制的裝置。通過預備控制，使第二測定室內的氧濃度成為能夠比通常更早檢測NOx濃度的預定的低氧濃度，由此控制裝置能夠比通常更早地開始NOx濃度的檢測。并且，在預備控制結束的時刻，第二測定室內的氧濃度比能夠檢測NOx濃度的預定的低氧濃度低。在預備控制之后進行的檢測元件的驅動控制中，在開始初期進行氧向第ニ測定室的吸回，以便使針對第二氧泵單元的施加電壓達到上述的固定電壓。并且，在第ニ測定室內的氧濃度達到預定的低氧濃度并且檢測元件的輸出穩定后，進行NOx濃度的檢測。可是，在施加給第二氧泵單元的電壓值為預定值以上的情況下，公知在第二氧泵單元的電極上將產生檢測對象氣體所包含的水(H2O)的離解。并且公知，通過H2O的離解而產生的氧離子流向第二氧泵單元的電極之間，因而電流值根據排放氣體中的H2O的濃度而増加。當在預備控制中對第二氧泵單元施加了預定值以上的高電壓的情況下，即使是同一個體的檢測元件，在預備控制結束的時刻的第二測定室內的氧濃度也因H2O濃度而不同。這樣，在從驅動控制開始后進行氧的吸回的過程中，檢測元件的輸出值所示出的隨時間而變化的趨勢(換言之，指輸出值根據時間而變化的狀態，即在表示檢測元件的輸出值和經過時間的關系的曲線圖中描畫出的形狀(模式))因H2O濃度而不同。因此，公知有這樣的控制裝置(例如，參照專利文獻I)，在預備控制中向第二氧泵単元流過固定時間的預定值的電流，使得通過第二氧泵單元而吸出的氧的量達到固定值。如果控制裝置進行這種控制，無論H2O濃度如何，都能夠使在預備控制結束的時刻的第二測定室內的氧濃度基本固定。這樣，在驅動控制開始并進行氧的吸回的過程中，無論H2O濃度如何，檢測元件的輸出值所示出的隨時間而變化的趨勢都表示出基本固定的趨勢，因而控制裝置能夠穩定地測定H2O濃度。現有技術文獻專利文獻專利文獻I日本特開2010-156676號公報 但是，在驅動控制開始并進行氧的吸回的初期階段中，即使隨時間而變化的趨勢示出了如上所述基本固定的趨勢，但是根據檢測元件的個體差異(個體間偏差)，存在隨時間而變化的趨勢所示出的時期產生偏差的情況。過去，在驅動控制的開始初期不進行NOx濃度的檢測，而是等待經過預定時間，在檢測元件的輸出變穩定后開始NOx濃度的檢測，沒有考慮這種因個體差異而引起的、在氧的吸回中隨時間而變化的趨勢的時間性偏差。

發明內容
本發明正是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，提供一種傳感器控制裝置、傳感器控制系統及傳感器控制方法，能夠根據檢測元件的個體差異來加快適用輸出校正的定時，使盡早開始特定氣體的濃度檢測。根據本發明的第一方式，提供ー種控制氣體傳感器的傳感器控制裝置，該氣體傳感器具有第一測定室，被導入檢測對象氣體；第一氧泵單元，具有第一固體電解質層和ー對第一電極，所述ー對第一電極被設于所述第一測定室的內側和外側；第二測定室，與所述第一測定室連通；以及第二氧泵單元，具有第二固體電解質層和ー對第二電極，所述ー對第ニ電極被設于所述第二測定室的內側和外側，所述傳感器控制裝置具有驅動控制単元，進行以下的驅動控制根據向所述第一氧泵單元的通電來調整被導入所述第一測定室的所述檢測對象氣體的氧濃度，并且向所述第二氧泵單元施加通常電壓；預備控制單元，執行以下的預備控制在開始所述驅動控制之前，向所述第二氧泵單元供給固定時間的固定電流，將從所述第二測定室吸出到該第二測定室外部的氧量控制為固定值；計算單元，根據在所述驅動控制開始后流向被施加了所述通常電壓的所述第二氧泵單元的電流的大小，計算表示所述檢測對象氣體所包含的特定氣體的濃度的濃度對應值；存儲單元，將模式數據存儲為具有相同結構的所述氣體傳感器共同的校正數據，該模式數據表示當在濃度已知的基準氣體氣氛下執行了預先設定的所述預備控制后，所述濃度對應值從開始所述驅動控制起隨時間而變化的模式；確定單元，確定適用所述校正數據的定吋，以便使從開始所述驅動控制起的所述濃度對應值所示出的隨時間而變化的模式跟隨所述校正數據所表示的隨時間而變化的模式；以及校正単元，根據由所述確定単元確定的定時，對所述濃度對應值適用所述校正數據，并進行所述濃度對應值的校正。第二氧泵單元吸出的氧的量與在第二氧泵單元具有的ー對第二電極之間流過的電流值成比例。因此，在第一方式的傳感器控制裝置中，在預備控制結束時刻，如果是同一個體的氣體傳感器，無論檢測對象氣體所包含的H2O濃度如何，第二測定室內的氧濃度都達到基本相同的濃度。因此，通過執行預備控制，無論是在檢測對象氣體中的H2O濃度變化的情況下、還是在氣體傳感器不同的情況下，在預備控制結束后計算出的濃度對應值的隨時間變化都示出了基本相同的模式。因此，如果根據由確定單元按照氣體傳感器的個體差異而確定的定時來適用校正數據，則能夠以使隨時間變化減小的方式，對濃度對應值的隨時間變化減小的時期以前的隨時間變化較大的時期的濃度對應值進行校正。因此，相比過去能夠更早地根據氣體傳感器的個體差異進行、從濃度對應值的隨時間變化減小的時期進行的濃度對應值的輸出。在第一方式中，也可以是，所述存儲単元還存儲適用該校正數據的適用時間，以便當在濃度已知的基準氣體氣氛下執行所述預備控制后并開始所述驅動控制時，使從開始該驅動控制起的所述濃度對應值所示出的隨時間而變化的模式跟隨所述校正數據所表示的隨時間而變化的模式，所述適用時間是指對所述每個氣體傳感器而確定的、從開始所述驅動控制起到適用所述校正數據的定時的適用時間。也可以是，在從開始所述驅動控制起經過了所述適用時間時，所述確定單元確定為已到達適用所述校正數據的定吋。 如果預先求出適用校正數據的定時作為與氣體傳感器的個體差異對應的適用時間，井根據適用時間的經過來確定適用定時，則可以不通過運算等來求出適用定吋。因此，能夠簡化確定單元進行的處理，減輕施加給確定単元的負荷。在第一方式中，也可以是，所述存儲単元還存儲用于進行如下控制的控制條件，SP當在濃度已知的基準氣體氣氛下執行所述預備控制后并開始所述驅動控制時，將從開始該驅動控制起的所述濃度對應值控制在目標范圍內，所述控制條件是指對所述每個氣體傳感器而確定的、與所述氧量的調整相關的所述傳感器控制裝置的控制條件。也可以是，所述預備控制単元根據所述控制條件執行所述預備控制。通過對每個氣體傳感器確定用于調整執行預備控制時的氧量的控制條件，將從根據濃度已知的基準氣體開始驅動控制起的、濃度對應值隨時間而變化的模式控制在目標范圍內。即，通過對各個氣體傳感器獨立地設定用于調整執行預備控制時的氧量的控制條件，傳感器控制裝置能夠將在開始驅動控制后計算出的濃度對應值有效地控制在目標范圍內，而且不受氣體傳感器的制造偏差等的影響。即，在具備因制造偏差等而具有不同的輸出特性的氣體傳感器的傳感器控制裝置中，在對開始驅動控制后計算出的濃度對應值進行比較的情況下，各個傳感器控制裝置的濃度對應值的隨時間變化被控制在目標范圍內。目標范圍可以考慮開始驅動控制后的濃度對應值的允許偏差而適當設定。因此，無論在檢測對象氣體的H2O濃度根據傳感器控制裝置的毎次起動而不同的情況下，還是在氣體傳感器具有輸出特性的偏差的情況下，傳感器控制裝置都能夠使在預備控制結束后(換言之驅動控制開始后)計算出的濃度對應值的隨時間變化表示出基本相同的模式。因此，通過對具有相同結構的氣體傳感器適用共同的校正數據來進行濃度對應值的校正，能夠更加高精度地進行濃度對應值的校正。在第一方式中，也可以是，所述控制條件包括對所述每個氣體傳感器確定所述固定電流及所述固定時間中至少一方的條件。關于執行預備控制時的第二氧泵單元的通電條件僅僅執行這樣的簡單控制，即控制因每個氣體傳感器而異的固定電流的值、或者通電時間或者這兩種因素，即可降低驅動控制開始后的濃度對應值的每個氣體傳感器的偏差。在控制條件中，關于向第二氧泵單元的通電時間，設定在多個氣體傳感器之間都相同的時間(固定時間)，然后考慮輸出特性來對每個氣體傳感器獨立地設定固定電流的值，由此第一方式的傳感器控制裝置能夠使從起動到執行驅動控制的時間、對于每個氣體傳感器都基本相同。根據本發明的第二方式，提供ー種傳感器控制系統，該傳感器控制系統具有權利要求I 4中任意一項記載的所述氣體傳感器、和所述傳感器控制裝置，由所述傳感器控制裝置進行所述氣體傳感器的控制。通過提供具有能夠產生個體差異的氣體傳感器和與該氣體傳感器對應的傳感器控制裝置的傳感器控制系統，能夠更加盡早地開始特定氣體的濃度檢測，并且由傳感器控制裝置得到的濃度對應值的精度比較高，因而能夠確保傳感器控制系統的可靠性。根據本發明的第三方式，提供一種由控制氣體傳感器的傳感器控制裝置執行的傳感器控制方法，該氣體傳感器具有第一測定室，被導入檢測對象氣體；第一氧泵單元，具有第一固體電解質層和ー對第一電極，所述ー對第一電極被設于所述第一測定室的內側和 外側；第二測定室，與所述第一測定室連通；以及第二氧泵單元，具有第二固體電解質層和ー對第二電極，所述ー對第二電極被設于所述第二測定室的內側和外側，所述傳感器控制方法包括驅動控制步驟，進行以下的驅動控制根據向所述第一氧泵單元的通電來調整被導入所述第一測定室的所述檢測對象氣體的氧濃度，同時向所述第二氧泵單元施加通常電壓；預備控制步驟，執行以下的預備控制在開始所述驅動控制之前，向所述第二氧泵單元供給固定時間的固定電流，將從所述第二測定室吸出到該第二測定室外部的氧量控制為固定值；計算步驟，根據在所述驅動控制開始后流向被施加了所述通常電壓的所述第二氧泵單元的電流的大小，計算表示所述檢測對象氣體所包含的特定氣體的濃度的濃度對應值；確定步驟，預先將模式數據作為針對具有相同結構的所述氣體傳感器共同的校正數據，存儲在所述傳感器控制裝置具有的存儲單元中，所述模式數據表示當在濃度已知的基準氣體氣氛下執行了預先設定的所述預備控制后，所述濃度對應值從開始所述驅動控制起隨時間而變化的模式，在該確定步驟中還確定適用所述校正數據的定時，以便使從開始所述驅動控制起的所述濃度對應值所示出的隨時間而變化的模式跟隨所述校正數據所表示的隨時間而變化的模式；以及校正步驟，根據在所述確定步驟中所確定的定時，對所述濃度對應值適用所述校正數據，并進行所述濃度對應值的校正。另外，在第三方式中，也可以是，在所述存儲単元中還存儲有適用該校正數據的適用時間，以便當在濃度已知的基準氣體氣氛下執行所述預備控制后并開始所述驅動控制吋，使從開始該驅動控制起的所述濃度對應值所示出的隨時間而變化的模式跟隨所述校正數據所表示的隨時間而變化的模式，所述適用時間是指對所述每個氣體傳感器而確定的、從開始所述驅動控制起到適用所述校正數據的定時的適用時間。也可以是，在所述確定步驟中，在從開始所述驅動控制起經過了所述適用時間時，確定為已到達適用所述校正數據的定時。通過按照第三方式的傳感器控制方法來控制氣體傳感器，使用者能夠得到與第一方式的傳感器控制裝置相同的效果。


圖I是具有氣體傳感器10和傳感器控制裝置5的傳感器控制系統I的示意圖。圖2是主處理的流程圖。圖3是表示在對同一個體的氣體傳感器10改變通電時間來執行預備控制的情況下，驅動控制剛剛開始后的NOx濃度對應值隨時間的變化的曲線圖。圖4是表示在進行了基準時間的預備控制的情況下，驅動控制剛剛開始后的NOx濃度對應值隨時間的變化的曲線圖。圖5是表示預備控制的通電時間、與驅動控制開始后40sec時的NOx濃度對應值相對于代表模式的偏差量的關系的曲線圖。
圖6是表示在對每個氣體傳感器10設定了控制條件(通電時間)的情況下，驅動控制剛剛開始后的NOx濃度對應值隨時間的變化的曲線圖。圖7是對比示出對驅動控制剛剛開始后的NOx濃度對應值進行了校正時的隨時間變化、和沒有進行校正時的隨時間變化的曲線圖。圖8是表示預備控制處理的變形例的流程圖。
具體實施例方式下面，參照附圖來說明將本發明具體化的傳感器控制裝置、傳感器控制系統及傳感器控制方法的一個實施方式。另外，所參照的附圖僅是用來說明本發明能夠采用的技術特征，所記載的裝置的結構等不限于本方式，僅是單純的說明示例。下面，參照圖I來說明本發明的傳感器控制系統I。首先，對傳感器控制系統I的概略功能進行說明。圖I所示的傳感器控制系統I具有氣體傳感器10和傳感器控制裝置5。傳感器控制裝置5與氣體傳感器10電連接，具有檢測作為特定氣體的氧化氮(NOx)的濃度的功能。氣體傳感器10被安裝于汽車的排氣通道中(未圖示)，向傳感器控制裝置5輸出與排放氣體中的NOx濃度對應的電流值。傳感器控制裝置5除了控制氣體傳感器10之外，還根據從氣體傳感器10輸出的電流值，計算表示排放氣體中的NOx濃度的濃度對應值(以下稱為“NOx濃度對應值”)。本實施方式的傳感器控制裝置5計算NOx濃度作為NOx濃度對應值。下面，對與傳感器控制裝置5連接的氣體傳感器10的構造進行說明。氣體傳感器10具有檢測元件11、加熱器元件35、連接器部40、以及外殼(未圖示)。檢測元件11是將由氧化鋁等構成的絕緣體15、16分別夾在板狀的三張固體電解質體12、13、14之間呈層狀而形成的。加熱器元件35被層疊在固體電解質體14中，以便實現固體電解質體12、13、14的早期激活、以及維持固體電解質體12、13、14的激活的穩定性。連接器部40通過導線與檢測元件11及加熱器元件35連接，是為了將氣體傳感器10和傳感器控制裝置5電連接而設置的。在外殼的內部保持檢測元件11和加熱器元件35，以便將氣體傳感器10安裝在排氣通道(未圖示)中。下面，對氣體傳感器10具有的各個構成要素進行詳細說明。首先，說明檢測元件11的結構。檢測元件11具有第一測定室23、第二測定室30、基準氧室29、第一氧泵單元2 (以下稱為“ Ipl単元2”)、氧分壓檢測単元3 (以下稱為“Vs単元3”)、和第二氧泵單元(以下稱為“Ip2単元4”)。第一測定室23是用于最先將排氣通道內的排放氣體導入檢測元件11內的小空間。第一測定室23形成于固體電解質體12和固體電解質體13之間。在第一測定室23的固體電解質體12側的面上配置有電極18，在固體電解質體13側的面上配置有電極21。在第一測定室23的處于檢測元件11中的前端側設有多孔質狀的第一擴散電阻部24。第一擴散電阻部24作為第一測定室23內外的隔板發揮作用，限制向第一測定室23內的排放氣體的每單位時間的流通量。同樣，在第一測定室23的處于檢測元件11中的后端側設有多孔質狀的第二擴散電阻部26。第二擴散電阻部26作為第一測定室23與第二測定室30的隔板發揮作用，限制從第一測定室23向第二測定室30內的氣體的每單位時間的流通量。第二測定室30是由固體電解質體12、第ニ擴散電阻部26及開ロ部25、設于固體電解質體13的開ロ部31、絕緣體16、以及固體電解質體14包圍的小空間。第二測定室30與第一測定室23流通，被導入由Ipl単元2調整了氧濃度后的排放氣體(以下稱為“調整氣體”)。在第二測定室30的固體電解質體14側的面上配置有電極28。基準氧室29是由絕緣體16、固體電解質體13、以及固體電解質體14包圍的小空間。在基準氧室29內填充了陶瓷制的多孔質體。并且，在基準氧室29的固體電解質體13側的面上配置有電極22，在固體電解質體14側的面上配置有電極27。 Ipl單元2具有固體電解質體12、多孔質性的電極17及18。固體電解質體12例如由氧化鋯構成，具有氧離子傳導性。電極17、18被設于檢測元件11的層疊方向的固體電解質體12的兩面。電極17、18利用以Pt為主成分的材料形成。關于以Pt為主成分的材料，例如可以列舉Pt、Pt合金、包含Pt和陶瓷的金屬陶瓷。并且，在電極17、18的表面分別形成有由陶瓷構成的多孔質性的保護層19、20。通過向兩個電極17、18之間供給電流，Ipl單元2在電極17所接觸的氣氛(檢測元件11的外部的氣氛)與電極18所接觸的氣氛(第一測定室23內的氣氛)之間進行氧的吸出及吸入(所謂氧抽吸)。Vs單元3具有固體電解質體13、多孔質性的電極21及22。固體電解質體13例如由氧化鋯構成，具有氧離子傳導性。固體電解質體13以隔著絕緣體15與固體電解質體12相対的方式進行配置。電極21、22分別設于檢測元件11的層疊方向的固體電解質體13的兩面。電極21形成于第一測定室23內的與固體電解質體12相対的面上。電極21、22利用上述的以Pt為主成分的材料形成。Vs単元3主要根據被固體電解質體13隔離的氣氛(電極21所接觸的第一測定室23內的氣氛、和電極22所接觸的基準氧室29內的氣氛)之間的氧分壓差來產生電動勢。Ip2單元4具有固體電解質體14、多孔質性的電極27及28。固體電解質體14例如由氧化鋯構成，具有氧離子傳導性。固體電解質體14以隔著絕緣體16與固體電解質體13相対的方式進行配置。在固體電解質體14的固體電解質體13側的面上，分別設有利用上述的以Pt為主成分的材料形成的電極27、28。Ip2單元4在被絕緣體16隔離的氣氛(電極27所接觸的基準氧室29內的氣氛、和電極28所接觸的第二測定室30內的氣氛)之間進行氧的吸出。下面，對加熱器元件35進行說明。加熱器元件35具有絕緣層36、37和加熱器圖案38。絕緣層36、37具有以氧化鋁為主成分的片狀形狀。加熱器圖案38被埋設于絕緣層36、37之間，是在加熱器元件35內部連接的ー個電極圖案。加熱器圖案38的一個端部被接地，另ー個端部與加熱器驅動電路59連接。加熱器圖案38利用以Pt為主成分的材料形成。下面，對連接器部40進行說明。連接器部40被設于氣體傳感器10的后端側，具有端子42 47。電極17通過導線與端子42電連接。電極18、電極21、電極28分別通過導線以相同電位與端子43電連接。電極22通過導線與端子44電連接。電極27通過導線與端子45電連接。加熱器圖案38通過導線與端子46、47電連接。下面，對傳感器控制裝置5的電氣結構進行說明。傳感器控制裝置5是進行氣體傳感器10的檢測元件11及加熱器元件35的控制的裝置。并且，傳感器控制裝置5根據從檢測元件11取得的電流Ip2來計算NOx濃度對應值，將計算出的NOx濃度對應值輸出給負責發動機的控制等的ECU(電子控制単元)90。傳感器控制裝置5具有驅動電路部50、微計算機60、連接器部70。驅動電路部50控制檢測元件11及加熱器元件35。微計算機60控制驅動電路部50。連接器部70與氣體傳感器10的連接器部40電連接。下面，對傳感器控制裝置5的各個構成要素進行說明。驅動電路部50具有基準電壓比較電路51、Ipl驅動電路52、Vs檢測電路53、Icp 供給電路54、電阻檢測電路55、Ip2檢測電路56、Vp2施加電路57、恒流電路58和加熱器驅動電路59。下面，對驅動電路部50具有的各個構成要素進行詳細說明。Icp供給電路54向Vs單元3的電極21、22之間供給微弱的電流Icp，從第一測定室23內向基準氧室29內進行氧的吸出。Vs檢測電路53是用于檢測電極21、22之間的電壓(電動勢)Vs的電路，將其檢測結果輸出給基準電壓比較電路51。基準電壓比較電路51是將由Vs檢測電路53檢測到的電壓Vs與作為基準的基準電壓(例如425mV)進行比較的電路，將其比較結果輸出給Ipl驅動電路52。Ipl驅動電路52是向Ipl單元2的電極17、18之間供給電流Ipl的電路。Ipl驅動電路52根據基準電壓比較電路51對Vs單元3的電極21、22之間的電壓Vs的比較結果，調整電流Ipl的大小和朝向，使得電壓Vs與預先設定的基準電壓大致一致。結果，在Ipl単元2中進行從第一測定室23內向檢測元件11外部的氧的吸出、或者從檢測元件11外部向第一測定室23內的氧的吸入。換言之，在Ipl單元2中，根據Ipl驅動電路52的通電控制來進行第一測定室23內的氧濃度的調整，使得Vs單元3的電極21、22之間的電壓保持為固定值(基準電壓的值)。電阻檢測電路55是使定期向Vs単元3流過檢測電流，井根據此時的電壓變化量(電壓Vs的變化量)來檢測Vs単元3的內部電阻Rpvs的電路。表示由電阻檢測電路55檢測到的電壓變化量的值被輸出給微計算機60，用于求出內部電阻Rpvs。內部電阻Rpvs與Vs単元3的溫度即檢測元件11整體的溫度是相關的，因而根據內部電阻Rpvs進行加熱器兀件35的通電控制。Ip2檢測電路56是進行檢測從Ip2單元4的電極28流向電極27的電流Ip2的值的電路。Vp2施加電路57是在進行后述的驅動控制處理時，向Ip2單元4的電極27、28之間施加通常電壓Vp2 (例如450mV)的電路，控制從第二測定室30內向基準氧室29的氧的吸出。恒流電路58是在進行后述的預備控制處理時，向Ip2單元4的電極28與電極27之間供給固定值的電流Ip3 (例如10 μ Α)的電路。加熱器驅動電路59是使固體電解質體12、13、14的溫度(氣體傳感器10的溫度)保持預定的溫度的電路。加熱器驅動電路59由微計算機60控制，使電流流向加熱器元件35的加熱器圖案38，將固體電解質體12、13、14 (換言之，指Ipl單元2、Vs單元3、Ip2單元4)加熱。微計算機60根據上述的內部電阻Rpvs，使加熱器驅動電路59進行向加熱器圖案38的PWM通電，以便使固體電解質體12、13、14達到目標的加熱溫度，下面，微計算機60是公知的具有CPU61、R0M63、RAM62、信號輸入輸出部64、A/D轉換器65的運算裝置。微計算機60按照預先安裝的程序向驅動電路部50輸出控制信號，并控制驅動電路部50具有的各個電路的動作。在R0M63中存儲有各種程序、和在執行程序時所參照的各種參數。微計算機60通過信號輸入輸出部64與E⑶90迸行通信。并且，微計算機60通過A/D轉換器65及信號輸入輸出部64與驅動電路部50進行通信。微計算機60與公知的EEPR0M66連接。在EEPR0M66中存儲有后述的控制條件、適用時間及校正時間。另夕卜，在EEPR0M66中還存儲有使用預先確定的代表模式110進行氣體傳感器10的輸出的校正的校正數據，詳細情況將在后面進行說明。連接器部70具有端子72 77。連接器部70在與連接器部40連接的情況下，端子72 77分別與端子42 端子47連接。Ipl驅動電路52通過布線與端子72連接。端子73通過布線與傳感器控制裝置5的基準電位連接。Vs檢測電路53、Icp供給電路54以及電阻檢測電路55分別通過布線與端子74連接。Ip2檢測電路56、Vp2施加電路57以及恒流電路58分別通過布線與端子75連接。加熱器驅動電路59通過布線與端子76連接。 端子77通過布線被接地。下面，對檢測NOx濃度時的傳感器控制裝置5的動作進行說明。在排氣通道(未圖示)中流通的排放氣體，通過第一擴散電阻部24被導入第一測定室23內。在此，由Icp供給電路54對Vs單元3供給從電極22側朝向電極21側的微弱的電流Icp。因此，排放氣體中的氧從作為負極側的電極21成為氧離子在固體電解質體13內流動，并移動到基準氧室29內。即，通過向電極21、22之間供給電流Icp，第一測定室23內的氧被送入到基準氧室29內。由Vs檢測電路53檢測電極21、22之間的電壓Vs。由基準電壓比較電路51將檢測到的電壓Vs與基準電壓(例如425mV)進行比較，其比較結果被輸出給Ipl驅動電路52。在此,如果調整第一測定室23內的氧濃度,使第一測定室23內的排放氣體中的氧濃度接近預定的濃度C (例如O. OOlppm)，則能夠使電極21、22之間的電位差在基準電壓附近達到固定。因此，在Ipl驅動電路52中，在被導入第一測定室23內的排放氣體的氧濃度小于濃度C的情況下，向Ipl單元2供給電流Ipl，使得電極17側成為負極。結果，在Ipl單元2中進行從檢測元件11外部向第一測定室23內的氧的吸入。另ー方面，在被導入第一測定室23內的排放氣體的氧濃度大于濃度C的情況下，Ipl驅動電路52向Ipl単元2供給電流Ipl，使得電極18為負扱。結果，在Ipl単元2中進行從第一測定室23內向檢測元件11外部的氧的吸出。根據此時的電流Ip I的大小和電流Ipi流通的朝向，能夠檢測排放氣體中的氧濃度。在第一測定室23中被調整為使氧濃度達到濃度C的調整氣體，通過第二擴散電阻部26被導入第二測定室30內。在第二測定室30內與電極28接觸的調整氣體中的NOx，以電極28為催化劑被分解(還原)為N2和02。被分解出來的氧從電極28接受電子而成為(離解為)氧離子在固體電解質體14內流動，并移動到基準氧室29內。此時，通過固體電解質體14在一對電極27、28之間流動的電流Ip2的值與NOx濃度對應，該電流Ip2的值被用來計算NOx濃度對應值。
下面，參照圖2 圖8，對在傳感器控制裝置5中進行氣體傳感器10的控制時實際執行的主處理進行說明。在圖2所示的主處理中執行包括激活處理(圖2中的雙點劃線91內的處理)、預備控制處理(雙點劃線92內的處理)、以及驅動控制處理(雙點劃線93內的處理)的處理。激活處理是利用加熱器元件35將檢測元件11加熱，將檢測元件11激活的處理。將執行激活處理時的傳感器控制裝置5的控制狀態稱為激活控制。預備控制處理是在執行驅動控制處理之前將第二測定室30內的氣體中的氧吸出固定量的處理。將執行預備控制處理時的傳感器控制裝置5的控制狀態稱為預備控制。驅動控制處理是根據向Ipl單元2的通電來調整被導入第一測定室23的排放氣體的氧濃度，并向Ip2單元4施加通常電壓Vp2的處理。并且，在驅動控制處理中，執行根據被施加了通常電壓Vp2的Ip2單元4的電流的大小來計算NOx濃度對應值的處理。將執行驅動控制處理時的傳感器控制裝置5的控制狀態稱為驅動控制。 下面，在詳細說明主處理之前，對在本實施方式的傳感器控制系統I中計算NOx濃度對應值時實施的校正的概況進行說明。在從前一次執行主處理時內燃機的運轉停止即排放氣體的供給中斷、到這一次起動的期間，在氣體傳感器10起動時充滿第二測定室30的氣體成為貧氧氣氛。在不進行預備控制的情況下，在驅動控制剛剛開始后，在該處理開始之前將充滿第二測定室30內部的氣體中所包含的殘留氧等,從第二測定室30中吸出。在這種情況下，與本來應該計算的排放氣體中的NOx濃度無關，都流過根據殘留氧而大幅變動的電流Ip2。因此，在驅動控制剛剛開始后，基于電流Ip2的NOx濃度對應值不表示與本來的排放氣體中的NOx濃度對應的值。因此，傳感器控制裝置5在進行驅動控制處理之前，先執行預備控制處理，使第二測定室30內的氧濃度在貧氧氣氛的狀態下降低。但是，如上所述，在對Ip2單元4施加預定值以上的固定電壓的情況下，存在Ip2単元4對氧的吸出量根據第二測定室30內的氣體中的H2O濃度而不同的問題。因此，在本實施方式中，在預備控制時進行使恒流電路58進行驅動，使供給Ip2単元4的電流達到固定值的控制。這樣，如果是相同的氣體傳感器10，通過預備控制處理能夠從第二測定室30吸出基本相同量的氧。在本實施方式中，將在預備控制時供給Ip2單元4的固定的電流Ip3設為10 μ A。此時，施加給Ιρ2單元4的電壓大于驅動控制時的電壓即通常電壓Vp2(425mV)。因此，預備控制時的每單位時間的氧吸出量大于驅動控制吋。并且，即使是具有相同構造的氣體傳感器10，也存在表示NOx濃度與基于電流Ip2的NOx濃度對應值的關系的特性(以下稱為“輸出特性”)因每個氣體傳感器10個體而不同的情況。例如，由于制造偏差的原因，在多個氣體傳感器10個體之間，即使是在相同的NOx濃度下，其輸出特性也存在偏差。因此，例如即使是在排放氣體中的H2O濃度固定的情況下也產生如下問題，在預備控制結束并開始驅動控制后，截止到電流Ip2變穩定所需的時間，根據輸出特性而因每個氣體傳感器10個體而不同。因此，在對不同的氣體傳感器10個體分別設定相同的預備控制的控制條件吋，存在驅動控制剛剛開始后的NOx濃度對應值隨時間而變化的趨勢所示出的模式(以下稱為“變化模式”)，因每個氣體傳感器10個體而不同的問題。因此，在本實施方式中，對每個氣體傳感器10設定控制條件，以便將在驅動控制剛剛開始后(換言之，預備控制結束后)計算出的NOx濃度對應值控制在目標范圍(目標濃度范圍)內。控制條件指在執行預備控制時與從第二測定室30吸出的氧量相關的條件。控制條件例如包括執行預備控制時的固定電流的值、以及通電時間的至少一方的條件。在本實施方式的傳感器控制裝置5中，關于與來自第二測定室30的氧吸出量相關的參數中、向第二測定室30供給固定電流(ΙΟμΑ)的通電時間(預備控制執行時間)，是對每個氣體傳感器10進行設定的，而關于其它條件則是對不同的氣體傳感器10設定共同的條件。預備控制的控制條件所包含的通電時間例如是按照下面的步驟對每個氣體傳感器10進行設定的。作為事前準備，使用預定個數(例如100個)的氣體傳感器10來確定 基準時間和目標范圍，并生成比較表。基準時間是指為了確定控制條件中所包含的通電時間而實施的預備控制的時間。在此，在具有相同結構的氣體傳感器10中，將在基準氣體氣氛下的預備控制中的通電時間和變化模式的關系進行比較，通常，在驅動控制剛剛開始后(例如10秒后)的NOx濃度對應值，按照預備控制中的通電時間從短到長的順序示出較大的值。例如，具有上述結構的氣體傳感器10的在基準氣體氣氛下的預備控制中的通電時間和變化模式的關系如圖3所示。另外，在圖3中，橫軸表示在預備控制結束后從開始驅動控制起的經過時間。如圖3所示，從驅動控制開始時起經過25sec后的NOx濃度對應值，按照變化模式101 (通電時間8sec)、變化模式102 (通電時間9sec)、變化模式103 (通電時間IOsec)、變化模式104(通電時間20sec)、變化模式105(通電時間50sec)的順序而示出較大的值。另夕卜，基準氣體是指NOx濃度已知的氣體。為了判定NOx濃度對應值是否被控制在預定的目標范圍(例如0±5ppm)內，優選基準氣體的NOx濃度是Oppm。本實施方式的基準氣體的組分是NOx為Oppm、O2為7%、H2O為4%，其余為N2氣體。基準氣體的溫度是150°C。另外，此處沒有圖示，但在將預定個數的氣體傳感器10的通電時間與驅動控制剛剛開始后的NOx濃度對應值的偏差進行比較時，通電時間越短，偏差越大。尤其是在設定了基準時間以下的較短的通電時間的情況下具有這樣的趨勢，即基準時間越短，氣體傳感器10個體之間的通電時間的偏差越大，氣體傳感器10的輸出變穩定所需的時間越長。因此，考慮氣體傳感器10的偏差和輸出變穩定所需的時間來確定基準時間。在本實施方式中，將基準時間設定為20sec。如上所述，使用預定個數的氣體傳感器10，在基準氣體的氣氛下，將通電時間設為基準時間(20seC)，進行使流過固定電流值的電流的預備控制。分別取得依據于驅動控制剛剛開始后的各個氣體傳感器10的輸出的變化模式，按照圖4所示，將表示出最平均化的趨勢的變化模式(例如，指在偏差的范圍中通過更接近中央的值的變化模式)確定為代表模式110。另外，考慮驅動控制剛剛開始后的NOx濃度對應值的偏差的允許范圍，以代表模式110為基準來適當確定范圍，將該范圍作為目標范圍111。在此，如上所述，預備控制中的通電時間越短，驅動控制剛剛開始后的NOx濃度對應值越大。例如，作為上述預定個數的氣體傳感器10中的試樣#1(未圖示)的輸出的、圖4所示的變化模式112，在驅動控制剛剛開始后例如40seC時取大于代表模式110的值。為了使試樣#1的變化模式112接近代表模式110，可以使預備控制的通電時間比基準時間長。同樣，作為氣體傳感器10中的試樣#2(未圖不)的輸出而不出的變化模式113,在驅動控制剛剛開始后40sec時取小于代表模式110的值，因而為了使其接近代表模式110，可以使預備控制的通電時間比基準時間短。
由于氣體傳感器10的個體差異，即使調整預備控制的通電時間，也很難得到與代表模式110完全一致的變化模式。因此，在本實施方式中，針對各個氣體傳感器10設定適合于各個氣體傳感器10的通電時間，以便將進行預備控制后的變化模式控制在以代表模式110為基準而確定的目標范圍111內。關于通電時間的設定，可以根據驅動控制剛剛開始后40sec時的NOx濃度對應值、與在該40sec時的代表模式110的NOx濃度對應值的偏差量，從圖5所示的曲線圖中求出。具體而言，適當改變預備控制的通電時間，求出將氣體傳感器10的輸出所示出的變化模式控制在目標范圍111內時的通電時間。另外，求出這種情況時的驅動控制剛剛開始后40sec時的NOx濃度對應值、與在該40seC時的代表模式110的NOx濃度對應值的偏差量。針對預定個數的氣體傳感器10，同樣求出通電時間與偏差量的關系，并繪制在圖5的曲線圖中。并且，例如利用最小平方法等求出表示通電時間與偏差量的關系的最佳的關系線121。另夕卜，在驅動控制剛剛開始后40sec時求出NOx濃度對應值的偏差量，是因為此時是在驅動控制剛剛開始后NOx濃度對應值變穩定之前的時期，而且是基于氣體傳感器10的個體 差異的輸出值之差較大的時期。使用圖5的曲線圖所示的關系線121，求出圖4中的變化模式112、113所示出的試樣#1、試樣#2各自的最佳的預備控制的通電時間。并且，將按照所求出的通電時間進行了預備控制的試樣#1、試樣#2的輸出所示出的變化模式，分別表示為圖4中的變化模式114、115。這樣，按照使用圖5中的關系線121而求出的通電時間進行了預備控制的試樣#1、試樣#2的驅動控制開始后的輸出所示出的變化模式114、115，都被控制在以代表模式110為基準而確定的目標范圍111內。這樣，通過以基準時間為基準來調整通電時間，各個氣體傳感器10的輸出所示出的變化模式被控制在代表模式110的目標范圍111內。即，變化模式所示出的趨勢是與代表模式110所示出的趨勢基本相同的趨勢。因此，如上所述，可以在氣體傳感器10的輸出值變穩定后(輸出值隨時間而變化的變動例如被控制在O±5ppm以內后)進行NOx濃度對應值的取得。在本實施方式中，預先將針對每個氣體傳感器10個體按照上面所述而求出的通電時間存儲在EEPR0M66中，在后述的主處理中，根據從EEPR0M66讀出的通電時間來進行預備控制。可是，通過預備控制，氣體傳感器10的輸出的變化模式成為與代表模式110基本相同的趨勢。因此，如果使用代表模式110來校正氣體傳感器10的輸出，即使是在氣體傳感器10的原始的輸出值變穩定之前，也能夠使對輸出值進行校正的校正值變穩定。在本實施方式中，預先將表示代表模式HO的模式數據，作為針對具有相同結構的氣體傳感器10共同的校正數據存儲在EEPR0M66中。作為具體示例，圖6的曲線圖示出了上述預定個數的氣體傳感器10中的試樣#3 (未圖示)的輸出所表示的變化模式131。變化模式131的隨時間而變化的趨勢跟隨表示與代表模式110 (參照圖4)相同的趨勢的模式133。假設模式133是與代表模式110(參照圖4)相同的模式,在使用代表模式110來校正試樣#3的輸出所表不的變化模式131時，得到如圖7所示的校正模式141。校正是根據計算算式(校正模式141)=(試樣#3的輸出所表不的變化模式131)-(代表模式110)而進行的。另外，對變化模式131的輸出的值和代表模式HO的值適用相同定時的值來實施校正。如果按照利用校正模式141所表示的那樣來校正試樣#3的輸出，即使是在驅動控制剛剛開始后的、氣體傳感器10的原始的輸出值變穩定之前(例如20sec以前(參照圖6))，也能夠得到穩定的NOx濃度對應值。但是，即使是預備控制中的通電時間相同的各個氣體傳感器10，在驅動控制開始并進行氧的吸回的初期階段，存在隨時間而變化的趨勢所示出的時期(定時)產生偏差的情況。該定時的偏差的起因如下，氣體傳感器10的控制從預備控制切換為驅動控制，供給檢測元件11的電流的朝向和大小變化，跟隨性能因氣體傳感器10的個體差異而出現偏差
坐寸O作為具體示例，與上述相同地，圖6的曲線圖示出了氣體傳感器10中的試樣#4(未圖示)的輸出所表示的變化模式132。試樣#4的變化模式132隨時間而變化的趨勢在比試樣#3的變化模式131滯后的定時，跟隨表示與代表模式110( 參照圖4)相同的趨勢的模式134。在使用代表模式110來校正試樣M的變化模式132時，得到如圖7所示的校正模式142。校正是根據計算算式(校正模式142)=(試樣#4的輸出所表示的變化模式132)-(代表模式110)而進行的。即使按照利用校正模式142所表示的那樣來校正試樣#4的輸出，模式134和代表模式110的定時也存在偏差，因而在驅動控制剛剛開始后不能得到穩定的NOx濃度對應值。因此，在本實施方式中，使用代表模式110對氣體傳感器10的輸出值進行校正,然后根據氣體傳感器10的個體差異來調整校正適用的定時。作為具體示例，使用與試樣#4的輸出的定時對應的上述模式134 (參照圖6),對氣體傳感器10中的試樣#4的輸出所表示的變化模式132進行校正，得到如圖7所示的校正模式143。另外，校正是根據計算算式(校正模式143)=(試樣#4的輸出所表不的變化模式132)-(表不與代表模式110相同的趨勢的模式134)而進行的。如果按照利用校正模式143所示出的那樣根據定時使用模式134對試樣#4的輸出進行校正，與上述相同地，即使是在氣體傳感器10的原始的輸出值變穩定之前，也能夠得到穩定的NOx濃度對應值。這種利用代表模式110的校正是在經過了對每個氣體傳感器10個體預先設定的適用時間后實施的。適用時間是指將預備控制的結束定時即驅動控制開始的定時設為0，適用利用代表模式110的校正的定時。在本實施方式中，通過對每個氣體傳感器10的個體進行利用上述的基準氣體的驗證，求出校正適用的定時作為適用時間，并存儲在EEPR0M66中。并且，在后述的主處理中讀出適用時間，在從驅動控制開始起經過了適用時間后，開始氣體傳感器10的輸出的校正處理。下面，參照圖2對本實施方式的主處理進行說明。主處理是在內燃機(未圖示)起動時由CPU61接受來自ECU90的指示而執行的。另外，在與主處理分開而另外執行的輸出處理中，在判定為從驅動控制開始起經過了適用時間后，將在主處理中計算出的NOx濃度對應值按照預定的間隔輸出給傳感器控制裝置5的ECU90。在輸出處理中，NOx濃度對應值的輸出可以在經過適用時間的同時開始，或者也可以在從適用時間起經過了預定的時間后開始。在內燃機(未圖示)起動后，在來自E⑶90的指示被輸入信號輸入輸出部64時，CPU61從R0M63和EEPR0M66取得用于執行主處理的各種條件和參數(S5)。例如，作為控制條件，從EEPR0M66讀出對每個氣體傳感器10設定的預備控制時的通電時間。作為適用利用代表模式110的校正的定時，從EEPR0M66讀出適用時間。然后，CPU61執行激活處理(S10 S30)。在激活處理中，CPU61使開始向氣體傳感器10的加熱器圖案38的通電(SlO)。具體而言，CPU61控制加熱器驅動電路59，使對加熱器圖案38施加固定電壓(例如12V)。然后，CPU61控制Icp供給電路54，使開始向Vs單元3供給電流Icp(S15)。被供給了電流Icp的Vs単元3從第一測定室23向基準氧室29吸入氧。檢測元件11被加熱器元件35加熱，隨著Vs単元3的內部電阻下降，Vs単元3的電壓Vs緩慢下降。然后，CPU61判定通過Vs檢測電路53取得的電壓Vs是否為預定值Vth以下(S20)。在電壓Vs不是預定值Vth以下的情況下(S20 :否)，CPU61待機直到電壓Vs達到預定值Vth以下。在電壓Vs是預定值Vth以下的情況下(S20 :是)，CPU61開始加熱器電壓Vh的控制(S25)。具體而言，CPU61控制通過加熱器驅動電路59向加熱器元件35的通電，使得Vs單元3的內部電阻Rpvs達到目標值。目標值例如是300 Ω，在內部電阻Rpvs是300 Ω的情況下，Vs単元3的溫度估計約為750°C。然后，CPU61判定檢測元件11是否已激活(S30)。具體而言，CPU61根據Vs單元3 的內部電阻Rpvs是否達到閾值，判定檢測元件11是否已激活。根據通過電阻檢測電路55取得的電壓Vs的變化量、和預先將電壓Vs的變化量與Vs単元3的內部電阻相關聯得到的表，計算Vs單元3的內部電阻Rpvs。閾值例如是350 Ω，在內部電阻Rpvs是350 Ω的情況下，Vs単元3的溫度估計約為650°C。在內部電阻Rpvs達到閾值的情況下，CPU61判定為檢測元件11已激活。在檢測元件11沒有激活的情況下(S30 :否)，CPU61待機直到檢測元件11激活。在檢測元件11已激活的情況下(S30 :是)，CPU61對Ipl驅動電路52進行驅動，使開始對Ipl単元2通電(S35)。對Ipl単元2的通電是為了將被導入第一測定室23的排放氣體的氧濃度調整為預定的濃度C而執行的。然后，CPU61執行預備控制處理(S40 S50)。在預備控制處理中，CPU61按照對每個氣體傳感器10獨立設定的固定的通電時間，向Ip2単元4供給固定值的電流(S40)。具體而言，CPU61對恒流電路58進行驅動，使向Ip2單元4供給固定值的電流Ip3。在本實施方式中，固定值的電流Ip3是ΙΟμΑ。Ιρ2單元4接受電流Ιρ3的供給，并開始處于第二測定室30中的氧的吸出。然后，CPU61執行計數經過時間的定時器處理(S45)。定時器處理是與主處理分開另外執行的處理。在定時器處理中，每隔預定時間，計數值即被增值，被增值后的計數值被存儲在RAM62中。然后，CPU61根據通過定時器處理而存儲在RAM62中的計數值是否已達到相當于通電時間的值，判定是否經過了通電時間(S50)，在沒有經過通電時間的情況下待機(S50 :否)。在經過了通電時間的情況下(S50 :是)，CPU61結束預備控制處理，將Ip2單元4的控制切換為驅動控制(S55)。CPU61使恒流電路58的驅動停止，而使Vp2施加電路57進行驅動，由此將傳感器控制裝置5的控制狀態從預備控制切換為驅動控制。由此，在驅動控制中，向Ip2單元4施加通常電壓Vp2 (例如450mV)。在驅動控制中，繼續執行在S35開始的向Ipl單元2的通電控制。然后，CPU61再次執行上述的定時器處理(S57)。S卩，CPU61將計數值重設為0，并且每隔預定時間就將計數值增值，并存儲在RAM62中。然后，CPU61取得由Ip2檢測電路56檢測到的電流Ip2的值(更具體地講，指對電流Ip2進行電壓變換后的值)，將所取得的電流Ip2的值和取得時的計數值存儲在RAM62中(S60)。
然后，CPU61根據通過定時器處理而存儲在RAM62中的計數值是否已達到相當于適用時間的值，判定是否經過了適用時間(S65)。在沒有經過適用時間的情況下(S65 :否)，CPU61返回到S60，進行取得電流Ip2的值和計數值并向RAM62中存儲。在經過了適用時間的情況下(S65 :是)，CPU61根據在RAM62中存儲的電流Ip2的值計算NOx濃度對應值，將計算出的NOx濃度對應值存儲在RAM62中(S70)。NOx濃度對應值例如是將電流Ip2的值代入到在R0M63中存儲的預定的計算算式中而算出的。此外，例如參照用于確定電流Ip2的值與NOx濃度對應值的對應關系的表，計算與在S60取得的電流Ip2的值對應的NOx濃度對應值。然后，CPU61根據通過定時器處理而存儲在RAM62中的計數值是否已達到相當于校正時間的值，判定是否經過了校正時間(S65)。在沒有經過校正時間的情況下(S72 :否)，CPU61對在S70計算出的NOx濃度對應值進行校正，將校正后的NOx濃度對應值覆蓋寫入到RAM62中(S75)。另外，NOx濃度對應值是根據計算算式(校正后的NOx濃度對應值)=(在S70計算出的NOx濃度對應值)_(基于代表模式110的校正數據)而進行校正的。關于在EEPR0M66中存儲的校正數據，將通過定時器處理而計數的計數值達到相當于適用時 間的值的時刻作為讀出開始的基準，讀出與計數值同步的數據，并適用于上述算式中。然后，在沒有從E⑶90輸入結束指示的情況下(S80 :否)，CPU61使處理返回到S60。并且，在反復S60 S75的過程中，在經過了校正時間的情況下(S72:否)，以后進入到S80，不進行在S70計算出的NOx濃度對應值的校正。并且，在從E⑶90輸入了結束指示的情況下(S80 :是)，CPU61使結束主處理。另外，本發明不限于上述實施方式，也可以在不脫離本發明宗g的范圍內進行各種變更。在本實施方式中，關于氣體傳感器10，示例了檢測NOx濃度的NOx傳感器，但也能夠適用于使用固體電解質體構成的各種氣體傳感器(例如氧氣傳感器)。并且，傳感器控制裝置5的結構也能夠適當變更。例如，也可以適當變更驅動電路部50的結構。另外，例如也可以將傳感器控制裝置5與氣體傳感器10裝配成一體狀態。另外，例如也可以將傳感器控制裝置5適用于設置大氣導入孔來取代基準氧室29的氣體傳感器的控制。并且，在EEPR0M66中存儲的控制條件、適用時間、校正時間、校正數據，不限于EEPR0M66,也可以存儲在R0M63等傳感器控制裝置5具有的任意一種存儲裝置中。當然，也可以在EEPR0M66中存儲控制條件、適用時間、校正時間，在R0M63中存儲校正數據。即，存儲裝置的類型和存儲裝置的設置位置可以適當變更。并且，也可以在氣體傳感器10的例如連接器部40設置存儲裝置，并存儲控制條件、適用時間、校正時間。或者，在氣體傳感器10中設置固定電阻器，并在R0M63中設置將該固定電阻器的電阻值、與控制條件、適用時間、校正時間中至少任意一方相對應的表。在這種情況下，在主處理中，在S5讀取固定電阻器的電阻值，從與該電阻值對應的表中讀取控制條件、適用時間、校正時間中至少任意一方。并且，控制條件也能夠適當變更。在本實施方式中，關于對每個氣體傳感器10設定的控制條件，列舉了預備控制的通電時間。不限于此，作為控制條件，也可以是預備控制時的通電時間是對氣體傳感器10個體之間共同的條件，而固定電流的值是對每個氣體傳感器10設定的。在這種情況下，例如在圖2的主處理中，可以執行圖8所示的S41 S51的處理，取代作為預備控制而執行的S40 S50的處理。在圖8中對與圖2的主處理相同的處理標注相同的步驟序號。在圖8的主處理中，雙點劃線192內的預備控制處理的S41和S51與圖2的主處理不同。在圖8的主處理中，省略與圖2的主處理相同的處理的說明。在主處理的激活處理結束、并在S35開始對Ipl単元2的通電后，CPU61在S41向Ip2単元4供給對每個氣體傳感器10設定的固定電流。在S45開始執行定時器處理，CPU61在S51待機直到經過了對于氣體傳感器10個體之間共同的通電時間(S51 :否)。并且，在經過了通電時間后(S51 :是)，CPU61使進入到S55執行驅動控制處理。另外，關于每個氣體傳感器10的固定電流的設定，可以與本實施方式相同地進行求出。即，使用預定個數的氣體傳感器10，在基準氣體的氣氛下，將固定電流的值設為基準值(例如ΙΟμΑ)，進行使流過固定時間(20sec)的電流的預備控制，并且確定代表模式110，設定目標范圍111。另外，適當地改變在預備控制中流向預定個數的氣體傳感器10的固定電流的值，求出氣體傳感器10的輸出所表不的變化模式被控制在目標范圍111內時的固定電流的值。求出氣體傳感器10的輸出所表不的變化模式被控制在目標范圍111內時的驅動控制剛剛開始后40sec時的NOx濃度對應值、與該40sec時的代表模式110的NOx濃度對應值的偏差量。并且，生成表示固定電流的值和偏差量的關系的與圖5相同的曲線圖，以被控制在以代表模式110為基準而確定的目標范圍111內的方式，對各個氣體傳感器 10設定恰當的固定電流的值。當然，作為控制條件，預備控制時的通電時間和固定電流的值都能夠適當調整，并對每個氣體傳感器10進行設定。或者，也可以在氣體傳感器10個體之間設定共同的條件作為控制條件。并且，也能夠適當變更主處理。例如，在圖8的S70，使用校正數據來校正NOx濃度對應值的處理，也可以在驅動控制的執行期間的整個期間中執行，而不需等待經過校正時間時才結束。或者，也可以確認校正前的NOx濃度對應值的變動，不需經過校正時間，而在被控制在預定時間、預定范圍內的值時即結束。目標范圍只要是考慮了驅動控制開始后的濃度對應值的偏差的允許范圍而適當確定的范圍即可，設定方法也能夠適當變更。例如，在本實施方式中，將目標范圍設為以代表模式110為基準的預定的范圍。不限于此，也可以利用從驅動控制開始起經過預定時間(例如20sec)后的NOx濃度對應值的范圍，來確定目標范圍。并且，在本實施方式中，在從驅動控制開始起經過了適用時間的情況下，適用利用了代表模式110的NOx濃度對應值的校正，但也可以不預先設定適用時間。在這種情況下，在S65，例如求出氣體傳感器10的輸出值的微分值，并與代表模式110的在預定定時的微分值或者預定的閾值進行比較，如果不一致則返回到S60，如果一致則進入到S70，進行利用了代表模式HO的校正。另外，如果利用已知的方法從氣體傳感器10的輸出值中去除噪聲來求出微分值，則能夠得到更加精確的校正適用的定時。在這種情況下，求出氣體傳感器10的輸出值的微分值，將該微分值與代表模式110的在預定定時的微分值或者預定的閾值進行比較，在該微分值一致時進行利用了代表模式110的校正，執行這種處理的CPU61相當于權利要求書中的“確定単元”。另外，在本發明中，固體電解質體12相當于“第一固體電解質層”，電極17、18相當干“ー對第一電扱”。固體電解質體14相當干“第二固體電解質層”，電極27、28相當于“ー對第二電扱”。Ipl単元2相當干“第一氧泵單元”，Ip2単元4相當干“第二氧泵單元”。EEPR0M66相當于“存儲單元”。在S55，將Ip2単元4的控制切 換為驅動控制的CPU61相當干“驅動控制単元”。在S40，進行按照固定的通電時間向Ip2單元4供給固定值的電流的預備控制的CPU61相當于“預備控制單元”。在S70，根據電流Ip2的值計算NOx濃度對應值的CPU61相當干“計算單元，，。在S65，判定適用時間的經過的CPU61相當于“確定單元”。在S75，校正在S70計算出的NOx濃度對應值的CPU61相當于“校正単元”。
權利要求
1.一種控制氣體傳感器的傳感器控制裝置，該氣體傳感器具有第一測定室，被導入檢測對象氣體；第一氧泵單元，具有第一固體電解質層和一對第一電極，所述一對第一電極被設于所述第一測定室的內側和外側；第二測定室，與所述第一測定室連通；以及第二氧泵單元，具有第二固體電解質層和一對第二電極，所述一對第二電極被設于所述第二測定室的內側和外側，所述傳感器控制裝置的特征在于，具有 驅動控制單元，進行以下的驅動控制通過對所述第一氧泵單元的通電來調整被導入所述第一測定室的所述檢測對象氣體的氧濃度，并且向所述第二氧泵單元施加通常電壓； 預備控制單元，執行以下的預備控制在開始所述驅動控制之前，向所述第二氧泵單元供給固定時間的固定電流，將從所述第二測定室吸出到該第二測定室外部的氧量控制為固定值； 計算單元，根據在所述驅動控制開始后流向被施加了所述通常電壓的所述第二氧泵單元的電流的大小，計算表示所述檢測對象氣體所包含的特定氣體的濃度的濃度對應值； 存儲單元，將模式數據存儲為具有相同結構的所述氣體傳感器共同的校正數據，該模式數據表示當在濃度已知的基準氣體氣氛下執行了預先設定的所述預備控制后，從開始所述驅動控制起所述濃度對應值隨時間而變化的模式； 確定單元，確定適用所述校正數據的定時，以便使從開始所述驅動控制起的所述濃度對應值所示出的隨時間而變化的模式跟隨所述校正數據所表示的隨時間而變化的模式；以及 校正單元，根據由所述確定單元確定的定時，對所述濃度對應值適用所述校正數據，并進行所述濃度對應值的校正。
2.根據權利要求I所述的傳感器控制裝置，其特征在于， 所述存儲單元還存儲適用該校正數據的適用時間，以便當在濃度已知的基準氣體氣氛下執行所述預備控制后并開始所述驅動控制時，使從開始該驅動控制起的所述濃度對應值所示出的隨時間而變化的模式跟隨所述校正數據所表示的隨時間而變化的模式，所述適用時間是指對所述每個氣體傳感器而確定的、從開始所述驅動控制起到適用所述校正數據的定時的適用時間， 在從開始所述驅動控制起經過了所述適用時間時，所述確定單元確定為已到達適用所述校正數據的定時。
3.根據權利要求I或2所述的傳感器控制裝置，其特征在于， 所述存儲單元還存儲用于進行如下控制的控制條件，即當在濃度已知的基準氣體氣氛下執行所述預備控制后并開始所述驅動控制時，將從開始該驅動控制起的所述濃度對應值控制在目標范圍內，所述控制條件是指對所述每個氣體傳感器而確定的、與所述氧量的調整相關的所述傳感器控制裝置的控制條件， 所述預備控制單元根據所述控制條件執行所述預備控制。
4.根據權利要求I 3中任意一項所述的傳感器控制裝置，其特征在于， 所述控制條件包括對所述每個氣體傳感器確定所述固定電流及所述固定時間中至少一方的條件。
5.—種傳感器控制系統,其特征在于，該傳感器控制系統具有權利要求I 4中任意一項所述的氣體傳感器和所述傳感器控制裝置，由所述傳感器控制裝置進行所述氣體傳感器的控制。
6.一種由控制氣體傳感器的傳感器控制裝置執行的傳感器控制方法，該氣體傳感器具有第一測定室，被導入檢測對象氣體；第一氧泵單兀，具有第一固體電解質層和一對第一電極，所述一對第一電極被設于所述第一測定室的內側和外側；第二測定室，與所述第一測定室連通；以及第二氧泵單元，具有第二固體電解質層和一對第二電極，所述一對第二電極被設于所述第二測定室的內側和外側，所述傳感器控制方法的特征在于，包括 驅動控制步驟，進行以下的驅動控制通過對所述第一氧泵單元的通電來調整被導入所述第一測定室的所述檢測對象氣體的氧濃度，并且向所述第二氧泵單元施加通常電壓； 預備控制步驟，執行以下的預備控制在開始所述驅動控制之前，向所述第二氧泵單元供給固定時間的固定電流，將從所述第二測定室吸出到該第二測定室外部的氧量控制為固定值； 計算步驟，根據在所述驅動控制開始后流向被施加了所述通常電壓的所述第二氧泵單元的電流的大小，計算表示所述檢測對象氣體所包含的特定氣體的濃度的濃度對應值； 確定步驟，預先將模式數據作為具有相同結構的所述氣體傳感器共同的校正數據，存儲在所述傳感器控制裝置具有的存儲單元中，所述模式數據表示當在濃度已知的基準氣體氣氛下執行了預先設定的所述預備控制后，所述濃度對應值從開始所述驅動控制起隨時間而變化的模式，在該確定步驟中還確定適用所述校正數據的定時，以便使從開始所述驅動控制起的所述濃度對應值所示出的隨時間而變化的模式跟隨所述校正數據所表示的隨時間而變化的模式；以及 校正步驟，根據在所述確定步驟中所確定的定時，對所述濃度對應值適用所述校正數據，并進行所述濃度對應值的校正。
7.根據權利要求6所述的傳感器控制方法，其特征在于， 在所述存儲單元中還存儲有適用該校正數據的適用時間，以便當在濃度已知的基準氣體氣氛下執行所述預備控制后并開始所述驅動控制時，使從開始該驅動控制起的所述濃度對應值所示出的隨時間而變化的模式跟隨所述校正數據所表示的隨時間而變化的模式，所述適用時間是指對所述每個氣體傳感器而確定的、從開始所述驅動控制起到適用所述校正數據的定時的適用時間， 在所述確定步驟中，在從開始所述驅動控制起經過了所述適用時間時，確定為已到達適用所述校正數據的定時。
全文摘要
本發明提供一種傳感器控制裝置、傳感器控制系統及傳感器控制方法，能夠根據檢測元件的個體差異來加快適用輸出校正的定時，使盡早開始特定氣體的濃度檢測。執行這樣的預備控制(S40～S50)向氣體傳感器的第二氧泵單元供給固定時間的固定電流，將從第二測定室吸出到第二測定室外部的氧量控制為固定值。在驅動控制(S55～S80)的開始初期進行氧向第二測定室的吸回，在吸回的過程中NOx濃度對應值的隨時間變化大幅地不穩定，因而對氣體傳感器適用共同的校正數據來進行NOx濃度對應值的校正。此時，使用根據氣體傳感器的個體差異而求出的適用時間來調整適用校正數據的定時，由此能夠盡早地輸出通過校正而精確的NOx濃度對應值。
文檔編號G01N27/416GK102680554SQ20121006667
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月14日 優先權日2011年3月14日
發明者加藤健次, 寺本諭司, 小野木裕崇 申請人:日本特殊陶業株式會社