NOx传感器控制装置和NOx传感器控制方法
阅读：383发布：2024-02-21
专利汇可以提供NOx传感器控制装置和NOx传感器控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种NOx 传感器 控制装置和NOx传感器控制方法，能够不妨碍 内燃机 驱动期间对NOx浓度的检测地可靠地去除 吸附 于NOx传感器的SOx。NOx传感器控制装置(1)与被安装在内燃机的NOx传感器(10)连接，其中，NOx传感器(10)具有：探测单元(130)，其具备固体 电解 质体(131)和设置于该固体 电解质 体的表面的一对 电极 (132、133)，用于检测NOx的浓度；以及加热器(161)，其用于对该探测单元进行加热，NOx传感器控制装置(1)具备在内燃机的驱动停止时进行恢复控制的加热器控制部(57、61)，该恢复控制是用于将吸附于NOx传感器的SOx去除的对加热器的通电控制。，下面是NOx传感器控制装置和NOx传感器控制方法专利的具体信息内容。
1.一种NOx传感器控制装置，与被安装在内燃机的NOx传感器连接，所述NOx传感器具有：探测单元，其具备固体电解质体和设置于该固体电解质体的表面的一对电极，用于检测NOx的浓度；以及加热器，其用于对该探测单元进行加热，
所述NOx传感器控制装置具备加热器控制部，所述加热器控制部在所述内燃机的驱动停止时进行恢复控制，该恢复控制是用于将吸附于所述NOx传感器的SOx去除的对所述加热器的通电控制。
2.根据权利要求1所述的NOx传感器控制装置，其特征在于，
在所述恢复控制中，所述加热器控制部在所述内燃机的驱动停止时控制所述加热器，使得所述加热器变为比所述内燃机进行动作时的所述加热器的第一控制温度高的第二控制温度。
3.根据权利要求1或2所述的NOx传感器控制装置，其特征在于，
所述加热器控制部基于所述内燃机的动作信号，来判定所述内燃机的驱动停止时。
4.根据权利要求1或2所述的NOx传感器控制装置，其特征在于，
所述加热器控制部在规定的定时视作所述内燃机驱动停止并进行所述恢复控制。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的NOx传感器控制装置，其特征在于，所述加热器控制部在获取到所述内燃机的动作信号时，停止所述恢复控制。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的NOx传感器控制装置，其特征在于，设定所述第二控制温度，使得所述探测单元的温度为730℃以上。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的NOx传感器控制装置，其特征在于，所述NOx传感器还具备用于进行该NOx传感器的内部与外部之间的氧的汲出或汲入的氧泵单元，
所述NOx传感器控制装置还具备氧泵单元控制部，在所述加热器控制部进行所述恢复控制时，所述氧泵单元控制部使所述氧泵单元进行动作，使得从所述NOx传感器汲出氧。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的NOx传感器控制装置，其特征在于，在所述恢复控制的累积控制时间为规定的阈值以上的情况下，所述加热器控制部停止对所述加热器的控制。
9.根据权利要求2或3所述的NOx传感器控制装置，其特征在于，
在所述恢复控制的累积控制时间为规定的阈值以上的情况下，所述加热器控制部设定表示控制完成的意思的完成相关信息，
之后，在获取不到所述内燃机的动作信号的情况下，基于所述完成相关信息来停止所述恢复控制。
10.根据权利要求4或引用权利要求4的权利要求5至8中的任一项所述的NOx传感器控制装置，其特征在于，
所述加热器控制部设定表示当前正在进行所述恢复控制的意思的恢复处理信息，并且对直到达到所述定时的时间持续进行累积，
在对时间进行累积直到达到了所述定时的情况下，在开始进行所述恢复控制时将直到达到所述定时的时间清零，并且基于所述恢复处理信息来继续进行所述恢复控制。
11.一种NOx传感器控制方法，用于控制被安装在内燃机的NOx传感器，其中，所述NOx传感器具有：探测单元，其具备固体电解质体和设置于该固体电解质体的表面的一对电极，用于检测NOx的浓度；以及加热器，其用于对该探测单元进行加热，所述NOx传感器控制方法包括：
加热器控制过程，在所述内燃机的驱动停止时，控制对所述加热器的通电，以去除吸附于所述NOx传感器的SOx。
NOx传感器控制装置和NOx传感器控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种与用于检测NOx的浓度的NOx传感器连接的NOx传感器控制装置和NOx传感器控制方法。
背景技术
[0002] 作为用于进行汽车等的内燃机的燃烧效率提高、燃烧控制的气体传感器，已知一种检测排气中的氧浓度的氧传感器、空燃比传感器。并且，伴随对汽车的排气限制的强化，要求排气中的氮氧化物(NOx)量下降，开发了一种能够直接测定NOx浓度的NOx传感器。
[0003] 作为这样的NOx传感器，已知一种具备多个在氧化锆等氧离子传导性的固体电解质体的表面形成有一对电极的单元的结构。特别是，作为上述结构的NOx传感器，已知一种层叠氧泵单元、探测单元而形成的构造。在该NOx传感器中，利用与用于导入被测定气体的第一测定室相向的泵单元将被测定气体中的氧浓度控制为固定。氧浓度得到控制的被测定气体流入与第一测定室连通的第二测定室，对与第二测定室相向的探测单元施加固定电压，由此被测定气体中的NOx分解，从而在探测单元流过与NOx浓度相应的电流，基于该电流来检测NOx浓度。
[0004] 另外，周知的是，在排气中含有SOx(硫氧化物)，构成空燃比传感器的单元的电极被SOx毒化，从而检测精度下降(专利文献1)。而且，在专利文献1所记载的技术中，根据空燃比的变化量由于因SOx引起的毒化而改变，来检测毒化，并且进行使空燃比传感器上升到650℃左右的SOx分解温度的毒化恢复处理。
[0005] 专利文献1：国际公开WO2013-018234号
发明内容
[0006] 发明要解决的问题
[0007] 然而，在NOx传感器的情况下，在NOx浓度的探测单元的电极处，检测在固定电压下将排气中的NOx(具体地说为NO)分解为氧和N2时的电流，相比于空燃比传感器等氧传感器而言，由SOx引起的毒化的影响更大，如果不对传感器进行更长时间的加热，则难以使毒化恢复。然而，存在以下问题：当在发动机驱动期间对传感器进行长时间加热时，在此期间无法检测NOx浓度。
[0008] 因此，本发明的目的在于提供一种能够不妨碍内燃机驱动期间对NOx浓度的检测地可靠地去除吸附于NOx传感器的SOx的NOx传感器控制装置和NOx传感器控制方法。
[0009] 用于解决问题的方案
[0010] 为了解决上述课题，本发明的NOx传感器控制装置与被安装在内燃机的NOx传感器连接，所述NOx传感器具有：探测单元，其具备固体电解质体和设置于该固体电解质体的表面的一对电极，用于检测NOx的浓度；以及加热器，其用于对该探测单元进行加热，所述NOx传感器控制装置具备加热器控制部，所述加热器控制部在所述内燃机的驱动停止时进行恢复控制，该恢复控制是用于将吸附于所述NOx传感器的SOx去除的对所述加热器的通电控制。
[0011] 根据该NOx传感器控制装置，通过在内燃机的驱动停止时进行对加热器进行加热的恢复控制，能够不妨碍内燃机驱动期间对NOx浓度的检测地对NOx传感器进行充足时间的加热，从而能够可靠地去除吸附于NOx传感器的SOx。
[0012] 也可以是，在所述恢复控制中，所述加热器控制部在所述内燃机的驱动停止时控制所述加热器，使得所述加热器变为比所述内燃机进行动作时的所述加热器的第一控制温度高的第二控制温度。
[0013] 根据该NOx传感器控制装置，能够将NOx传感器加热到更高温度来使其恢复，因此能够更可靠地去除SOx。
[0015] 根据该NOx传感器控制装置，能够根据动作信号来高精度地探测内燃机的驱动停止时，从而能够更加不妨碍内燃机驱动期间对NOx浓度的检测地在驱动停止时可靠地去除SOx。
[0016] 在本发明的NOx传感器控制装置中，也可以是，所述加热器控制部在规定的定时视作所述内燃机驱动停止并进行所述恢复控制。
[0017] 根据该NOx传感器控制装置，不论内燃机的驱动实际是否停止，都能够每隔规定的定时一律地进行恢复控制。
[0018] 在本发明的NOx传感器控制装置中，也可以是，所述加热器控制部在获取到所述内燃机的动作信号时，停止所述恢复控制。
[0019] 根据该NOx传感器控制装置，在内燃机进行了动作时停止恢复控制，因此不妨碍内燃机驱动期间对NOx浓度的检测。
[0020] 在本发明的NOx传感器控制装置中，也可以是，设定所述第二控制温度，使得所述探测单元的温度为730℃以上。
[0021] 根据该NOx传感器控制装置，将NOx传感器设为更高的温度，因此能够更可靠地去除SOx。
[0022] 在本发明的NOx传感器控制装置中，也可以是，所述NOx传感器还具备用于进行该NOx传感器的内部与外部之间的氧的汲出或汲入的氧泵单元，所述NOx传感器控制装置还具备氧泵单元控制部，在所述加热器控制部进行所述恢复控制时，所述氧泵单元控制部使所述氧泵单元进行动作，使得从所述NOx传感器汲出氧。
[0023] 在本发明的发明人所得到的见解中，认为NOx传感器所吸附的SOx在SO42-的状态下吸附，在脱离时为SO2(气体)的状态。因而，在还原气氛下更促进SOx的脱离。
[0024] 因而，根据该NOx传感器控制装置，在通过汲出被测定气体中的氧来使氧浓度更低的状态下将被测定气体导入到NOx传感器内，因此能够进一步促进SOx的脱离。
[0025] 在本发明的NOx传感器控制装置中，也可以是，在所述恢复控制的累积控制时间为规定的阈值以上的情况下，所述加热器控制部停止对所述加热器的控制。
[0026] 根据该NOx传感器控制装置，对直到通过恢复控制进行的SOx的去除(恢复)处理充分地完成为止的累积控制时间进行计数，在该累积时间为阈值以上时，使恢复处理完成，因此能够更可靠地去除SOx。
[0028] 在本发明的NOx传感器控制装置中，也可以是，在所述恢复控制的累积控制时间为规定的阈值以上的情况下，所述加热器控制部设定表示控制完成的意思的完成相关信息，之后，在获取不到所述内燃机的动作信号的情况下，基于所述完成相关信息来停止所述恢复控制。
[0029] 在恢复处理完成之后，在不设置“完成相关信息”的情况下，例如在夜间内燃机的动作切断的期间，导致不断地反复进行多次恢复处理，存在电力浪费等的可能性。因此，根据该NOx传感器控制装置，基于完成相关信息来停止恢复控制，由此能够防止在内燃机的动作切断期间不必要地反复进行恢复处理。
[0030] 此外，说明书中的“完成标志”相当于“完成相关信息”。另外，“完成相关信息”不限于“恢复处理已完成”信息(完成标志)，如后述的那样，也可以是“恢复处理没有完成”的意思的信息(控制未完成标志)。
[0031] 在本发明的NOx传感器控制装置中，也可以是，所述加热器控制部设定表示当前正在进行所述恢复控制的意思的恢复处理信息，并且对直到达到所述定时的时间持续进行累积，在对时间进行累积直到达到了所述定时的情况下，在开始进行所述恢复控制时将直到达到所述定时的时间清零，并且基于所述恢复处理信息来继续进行所述恢复控制。
[0032] 在以上述的规定的定时进行恢复控制的情况下，当根据恢复处理期间是否存在内燃机的驱动的不同而恢复处理中断时，恢复处理的完成时刻变化，下一个定时后的下一次恢复处理的开始时间发生偏差。
[0033] 因此，根据该NOx传感器控制装置，在开始进行恢复控制时，将直到变为上述的定时为止的时间清零，因此能够不受因恢复控制开始后的上述的中断等导致的时间偏差的影响而准确地累积下一个定时，从而能够每隔准确的时间来进行下次的恢复处理。另外，当在开始进行恢复控制时将时间清零时，导致直到变为定时为止的时间恢复为0来再次进行待机，因此导致恢复控制中止。因此，通过基于恢复处理信息来继续进行所述恢复控制，能够消除无法进入恢复处理这一问题来继续进行恢复处理，因此能够根据状况来每隔准确的时间稳定地进行恢复处理。
[0034] 此外，说明书中的“处理期间标志”相当于“恢复处理信息”。另外，“恢复处理信息”不限于“恢复处理期间”的意思的信息(完成标志)，如后述的那样，可以为“不处于恢复处理期间”的意思的信息(非处理期间标志)。
[0035] 本发明的NOx传感器控制方法用于控制被安装在内燃机的NOx传感器，其中，所述NOx传感器具有：探测单元，其具备固体电解质体和设置于该固体电解质体的表面的一对电极，用于检测NOx的浓度；以及加热器，其用于对该探测单元进行加热，所述NOx传感器控制方法包括：加热器控制过程，在所述内燃机的驱动停止时，控制对所述加热器的通电，以去除吸附于所述NOx传感器的SOx。
[0036] 发明的效果
[0038] 图1是示出本发明的实施方式所涉及的NOx传感器控制装置及与该NOx传感器控制装置连接的气体传感器的结构的框图。
[0039] 图2是示出基于发动机的动作信号来判定出发动机的驱动停止时的情况下的恢复控制处理的流程的图。
[0040] 图3是示出在规定的定时判定出发动机的驱动停止时的情况下的恢复控制处理的流程的图。
[0041] 图4是示出图2、图3的恢复处理的子例程的图。
[0042] 图5是示出图2、图3的通常处理的子例程的图。
[0043] 图6是示出图2、图3的停止处理的子例程的图。
[0044] 图7是示出图3的恢复控制中的恢复处理的开始时间的偏差的图。
[0045] 附图标记说明
[0046] 1：NOx传感器控制装置；10：NOx传感器；52、61：Ip1驱动电路、CPU(氧泵单元控制部)；57、61：加热器驱动电路、CPU(加热器控制部)；110：Ip1单元(氧泵单元)；130：Ip2单元(探测单元)；131：固体电解质体；132、133：一对电极；161：加热器元件(加热器)。
具体实施方式
[0047] 下面，对本发明的实施方式进行说明。
[0048] 图1是示出本发明的实施方式所涉及的NOx传感器控制装置(控制器)1及与该NOx传感器控制装置1连接的NOx传感器10的结构的框图。NOx传感器控制装置1搭载于未图示的具备内燃机(以下也称作发动机)的车辆，该NOx传感器控制装置1与气体传感器(NOx传感器)10所具有的连接器(未图示)电连接，并且该NOx传感器控制装置1还经由电气配线而与车辆侧控制装置(ECU)90电连接。
[0049] 而且，NOx传感器控制装置1基于从NOx传感器10输出的信号来计算NOx浓度的检测值(浓度换算值)，并将该检测值输出到ECU 90，ECU 90根据NOx浓度来执行发动机的运转状态的控制、催化剂中蓄积的NOx的净化、或者该催化剂的异常检测等处理。
[0050] 首先，对NOx传感器10的结构进行说明。此外，NOx传感器10具有传感器元件100，在图1中，传感器元件100以前端侧部分处的内部构造的截面图表示，图中的朝向NOx传感器控制装置1的一侧为传感器元件100的前端侧。
[0051] 传感器元件100细长且呈长条的板状，在用于安装到发动机的排气管(未图示)的壳体(未图示)内保持该传感器元件100，从而构成NOx传感器10。从NOx传感器10引出用于取出该传感器元件100输出的信号的信号线，该信号线与被安装在与NOx传感器10分离的位置处的NOx传感器控制装置1电连接。
[0052] 传感器元件100具有如下构造：将三层板状的固体电解质体111、121、131以在它们之间分别夹着由氧化铝等构成的绝缘体140、145的方式形成为层状。另外，在固体电解质体131侧的外层(图1中的与固体电解质体121相反的一侧)设置有加热器元件161，该加热器元件161是层叠有以氧化铝为主体的片状的绝缘层162、163并且在该绝缘层162、163之间埋设有以Pt为主体的加热器图案164而形成的。此外，通过使电流流过加热器图案164而进行发热的加热器元件161相当于权利要求书中的“加热器”。
[0053] 固体电解质体111、121、131由作为固体电解质的氧化锆构成，具有氧离子传导性。
[0054] 在传感器元件10的各层的层叠方向上，在固体电解质体111的两个面上以将固体电解质体111夹在中间的方式分别设置有多孔性的电极112、113。该电极112、113是由Pt或Pt合金或者含有Pt和陶瓷的金属陶瓷等形成的。另外，在电极112、113的表面上设置有由陶瓷构成的多孔性的保护层114，来保护电极112、113，以避免电极由于暴露于排气中含有的毒化性气体(还原气氛)中而发生劣化。
[0055] 而且，通过使电流流过两个电极112、113之间，能够在电极112接触的气氛(传感器元件10的外部的气氛)与电极113接触的气氛(后述的第一测定室150内的气氛)之间经由固体电解质体111进行氧的汲出和汲入(所谓的氧泵送)。在本实施方式中，将固体电解质体111和电极112、113称作Ip1单元110。
[0056] 此外，Ip1单元110相当于权利要求书中的“氧泵单元”。
[0057] 接着，固体电解质体121配置为以将绝缘体140夹在中间的方式与固体电解质体111相向。在该固体电解质体121的两个面上也以将固体电解质体121夹在中间的方式分别设置有多孔性的电极122、123，同样地，由Pt或Pt合金或者含有Pt和陶瓷的金属陶瓷等形成。其中的电极122形成于与固体电解质体111相向的一侧的面。
[0058] 另外，在固体电解质体111与固体电解质体121之间形成有作为小空间的中空的第一测定室150，固体电解质体111侧的电极113和固体电解质体121侧的电极122被配置在第一测定室150内。该第一测定室150是用于将在排气通路内流通的排气首先导入到传感器元件10内的小空间。在第一测定室150的靠传感器元件10的前端侧设置有用于限制排气向第一测定室150内的每单位时间的流通量的多孔性的第一扩散阻力部151来作为第一测定室150内外的隔离件。同样地，在第一测定室150的靠传感器元件10的后端侧也设置有用于限制排气的每单位时间的流通量的第二扩散阻力部152来作为同后述的第二测定室160相连的开口部141与第一测定室150之间的隔离件。
[0059] 固体电解质体121和两个电极122、123能够主要根据被固体电解质体121隔开的气氛(电极122接触的第一测定室150内的气氛与电极123接触的后述的基准氧室170内的气氛)间的氧分压差来产生电动势，在本实施方式中，将固体电解质体121和两个电极122、123称作Vs单元120。
[0060] Vs单元120还检测两个电极122、123之间的内部电阻。
[0061] 接着，固体电解质体131配置为以将绝缘体145夹在中间的方式与固体电解质体121相向。在固体电解质体131的靠固体电解质体121侧的面也同样地分别设置有由Pt或Pt合金或者含有Pt和陶瓷的金属陶瓷等形成的多孔性的电极132、133。
[0062] 在形成有电极132的位置处没有配置绝缘体145，从而形成作为独立的空间的基准氧室170。在该基准氧室170内还配置有Vs单元120的电极123。此外，在基准氧室170内填充有陶瓷制的多孔体。另外，在形成有电极133的位置处也没有配置绝缘体145，从而与基准氧室170之间隔着绝缘体145地形成作为独立的小空间的中空的第二测定室160。而且，在固体电解质体121和绝缘体140中分别以与该第二测定室160连通的方式设置有开口部125、141，如上述的那样，第一测定室150与开口部141以在它们之间隔着第二扩散阻力部152的方式连接。
[0063] 固体电解质体131和两个电极132、133与上述的Ip1单元110同样地，能够在被绝缘体145隔开的气氛(电极132接触的基准氧室170内的气氛与电极133接触的第二测定室160内的气氛)间进行氧的汲出。
[0064] 在本实施方式中，将固体电解质体131和两个电极132、133称作Ip2单元130。检测NOx的浓度的Ip2单元130相当于权利要求书中的“单元(详细地说是探测单元)”，电极132、133相当于权利要求书中的“一对电极”。
[0065] 此外，Ip1单元110的靠第一测定室150侧的电极113、Vs单元120的靠第一测定室150侧的电极122、以及Ip2单元130的靠第二测定室160侧的电极133分别在控制器1中与基准电位连接，加热器元件161的一个电极接地。
[0066] 接着，对与传感器元件100电连接的NOx传感器控制装置1的结构进行说明。NOx传感器控制装置1具有微型计算机60、电路部58等。而且，微型计算机60具备CPU 61、RAM 62、ROM 63、A/D转换器65、与ECU 90进行通信并且与CPU 61及A/D转换器65连接的信号输入输出部64、以及未图示的定时时钟等。
[0067] 电路部58包括基准电压比较电路51、Ip1驱动电路52、Vs检测电路53、Icp供给电路54、Ip2检测电路55、Vp2施加电路56、加热器驱动电路57以及电阻检测电路59，使用NOx传感器10(传感器元件100)来检测排气中的NOx浓度。
[0068] Icp供给电路54向Vs单元120的电极122、123之间供给电流Icp，来进行从第一测定室150内向基准氧室170内的氧的汲出。Vs检测电路53是用于检测电极122、123之间的电压Vs的电路，将该检测的结果输出到基准电压比较电路51。基准电压比较电路51是用于将由Vs检测电路53检测出的Vs单元120的电极122、123之间的电压Vs与作为基准的基准电压(例如425mV)进行比较的电路，将该比较的结果输出到Ip1驱动电路52。
[0069] Ip1驱动电路52是用于向Ip1单元110的电极112、113之间供给电流Ip1的电路。基于由基准电压比较电路51得到的Vs与基准电压的比较结果来调整电流Ip1的大小、方向，使得Vs单元120的电极122、123之间的电压与预先设定的基准电压大致一致。其结果，利用Ip1单元110进行从第一测定室150内向传感器元件10外部的氧的汲出或者从传感器元件10外部向第一测定室150内的氧的汲入。即，Ip1单元110对第一测定室150内的氧浓度进行调整，使得Vs单元120的电极122、123之间的电压保持固定值(基准电压的值)。
[0070] 此外，Ip1驱动电路52和CPU 61相当于本发明的“氧泵单元控制部”。
[0071] 另外，Vp2施加电路56是用于向Ip2单元130的电极132、133之间施加用于使被测定气体(排气)中的NOx(具体地说是NO)分解为氧和N2的固定电压Vp2(例如450mV)的电路，Vp2施加电路56将NOx分解为氮和氧，并且从第二测定室160内向基准氧室170(从电极133向电极132)进行氧的汲出。Ip2检测电路55是检测在Ip2单元130的电极132、133之间流过的电流Ip2的值的电路。
[0072] 加热器驱动电路57被CPU 61控制，是用于使电流流过加热器元件161的加热器图案164来对固体电解质体111、121、131(也就是Ip1单元110、Vs单元120、Ip2单元130)进行加热，并且使固体电解质体111、121、131的温度保持规定的温度(换言之为目标值)的电路。加热器图案164为在加热器元件161内连结的一根电极图案，一个端部接地，另一个端部与加热器驱动电路57连接。
[0073] 该加热器驱动电路57和CPU 61构成为：能够基于后述的Vs单元120的内部电阻值，来进行对加热器图案164进行PWM通电控制来使电流流过该加热器图案164的控制，使得固体电解质体111、121、131(在本实施例中，具体地说是固体电解质体121)变为目标的温度。
[0074] 此外，加热器驱动电路57和CPU 61相当于本发明的“加热器控制部”。
[0075] 接着，对本实施方式中的Vs单元120的内部电阻(阻抗)值的测定方法进行说明。此外，以规定的周期定期地执行对该Vs单元120的内部电阻的测定。作为Vs单元120的内部电阻(内部电阻值)的测定方法，从构成电阻检测电路59的恒流源电路向形成于Vs单元120的电极122、123之间流过恒流I并持续固定时间，由电阻检测电路59测定响应于流过恒流I而变化的电极122、123之间的电压V。然后，基于恒流I以及施加恒流I时的电压V的变化量来由微型计算机60的CPU 61运算内部电阻的值即可。
[0076] 更详细地说，CPU 61经由电阻检测电路59输入使恒流I从设置于电阻检测电路59的恒流源电路流向Vs单元120之前的电极122、123之间的电压、以及自使恒流I从上述恒流源电路流过Vs单元120起经过固定时间后(例如经过60μs后)的电极122、123之间的电压，根据所输入的两个电压的差电压(变化量)ΔV，使用预先设定的计算式或对应表来求出Vs单元120的内部电阻的值。
[0077] 该电阻检测电路59的电路结构和Vs单元120的内部电阻的测定方法本身是公知的，因此省略不必要的说明。
[0078] 此外，不限于对Vs单元120的内部电阻的电阻值的测定，还能够对Ip1单元110、Ip2单元130也以与上述同样的方式测定内部电阻的电阻值。
[0079] 接着，说明由这样的结构的NOx传感器控制装置1进行的NOx浓度的检测动作。
[0080] 首先，构成传感器元件100的固体电解质体111、121、131伴随被流过来自加热器驱动电路57的驱动电流的加热器图案164的升温而被加热，从而活化。由此，Ip1单元110、Vs单元120以及Ip2单元130进行动作。
[0081] 另一方面，在排气通路(未图示)内流通的排气一边受到由第一扩散阻力部151进行的流通量的限制一边被导入到第一测定室150内。在此，通过Icp供给电路54在Vs单元120中从电极123侧向电极122侧流过微弱的电流Icp。因此，排气中的氧能够从作为负极侧的第一测定室150内的电极122接受电子，从而成为氧离子在固体电解质体121内流动，并移动到基准氧室170内。也就是说，通过在电极122、123之间流过电流Icp，第一测定室150内的氧被送入到基准氧室170内，电极123作为基准电极发挥功能。
[0082] 由Vs检测电路53检测电极122、123之间的电压，由基准电压比较电路51将该电压与基准电压(425mV)进行比较，该比较的结果被输出到Ip1驱动电路52。在此，如果调整第一测定室150内的氧浓度，使得电极122、123之间的电位差在425mV附近固定，则第一测定室150内的排气中的氧浓度接近规定值(例如10-8atm～10-9atm)。
[0083] 因此，在被导入到第一测定室150内的排气的氧浓度低于规定值的情况下，Ip1驱动电路52以使电极112侧为负极的方式使电流Ip1流过Ip1单元110，来从传感器元件100外部向第一测定室150内进行氧的汲入。另一方面，在被导入到第一测定室150内的排气的氧浓度高于规定值的情况下，Ip1驱动电路52以使电极113侧为负极的方式使电流Ip1流过Ip1单元110，来从第一测定室150内向传感器元件100外部进行氧的汲出。
[0084] 像这样，在第一测定室150中氧浓度被进行调整后的排气经由第二扩散阻力部152被导入到第二测定室160内。在第二测定室160内与电极133接触的排气中的Nox被以电极133为催化剂分解(还原)为N2和O2。而且，分解出的氧从电极133接受电子，从而成为氧离子在固体电解质体131内流动，并移动到电极132。此时，残留在第一测定室150中的残留氧也同样地通过Ip2单元130移动到基准氧室170内。因此，流过Ip2单元130的电流为源自NOx的电流和源自残留氧的电流。
[0085] 在此，残留在第一测定室150中的残留氧的浓度如上述的那样被调整为规定值，因此源自该残留氧的电流能够视作大致固定，对源自NOx的电流的变动而言影响小，流过Ip2单元130的电流与NOx浓度成比例。在NOx传感器控制装置1中，利用Ip2检测电路55检测流过Ip2单元130的电流Ip2，根据该电流值来由微型计算机60进行公知的源自残留氧的偏移电流的校正计算处理，并检测排气中的NOx浓度。
[0086] 接着，说明用于将吸附于NOx传感器10(更具体地说是Ip2单元130的电极133)的SOx去除的对加热器的控制处理。
[0087] 当在排气等被测定气体中含有SOx(硫氧化物)时，SOx吸附于Ip2单元130的电极133，从而Ip2单元130的响应性下降。而且，已知的是，当以规定温度以上的温度加热规定时间以上(例如以700℃以上的温度加热3分钟以上)时，吸附于电极133的SOx脱离而被去除，Ip2单元130的响应性恢复。
[0088] 另外，SOx当与氧发生反应时易于从电极133脱离。
[0089] 因此，在本发明中，通过在内燃机(发动机)的驱动停止时对加热器元件161进行加热，能够不妨碍内燃机驱动期间对NOx浓度的检测地对NOx传感器10(传感器元件100)加热足够的时间，从而能够可靠地去除吸附于NOx传感器10(电极133)的SOx。
[0091] 此外，能够通过监视上述的Vs单元120的内部电阻值，来进行具体的恢复控制中的对加热器元件161的加热控制(通电控制)。具体地说，根据NOx传感器10(传感器元件100)的温度越高则Vs单元120的内部电阻值越低，来预先决定对加热器元件161进行通电加热时的Vs单元120的设定内部电阻值(这成为加热器元件161的控制温度)，对加热器元件161进行通电控制，使得加热器元件161变为该设定内部电阻值即可。
[0092] 在内燃机的驱动停止时，当对加热器元件161进行加热控制使得加热器元件161变为比内燃机进行动作时的加热器的第一控制温度(例如655℃)高的第二控制温度(例如700℃)时，将NOx传感器10加热至更高的温度，因此能够更可靠地去除SOx。此外，如上述的那样，各控制温度与Vs单元120的设定内部电阻值对应。
[0093] 当设定第二控制温度使得Ip2单元130的温度为730℃以上时，SOx进一步从电极133脱离，因此是优选的。但是，当第二控制温度过高时，NOx传感器10自身有可能发生劣化，因此优选的是，设定第二控制温度使得NOx传感器10的最高温度为1000℃以下。
[0094] 另外，在恢复控制(对加热器元件161的控制)时，当使氧泵单元(Ip1单元110)进行动作来从第一测定室150汲出氧时，被测定气体以该被测定气体中的氧浓度更低的状态被导入到电极133，因此能够在还原气氛下进一步促进SOx的脱离。
[0095] 在此，从第一测定室150汲出氧的控制以与检测NOx浓度的检测动作同样的方式进行。也就是说，利用基准电压比较电路51将由Va检测电路53检测出的电压与基准电压(425mV)进行比较。然后，调整第一测定室150内的氧浓度，使得电极122、123之间的电位差在425mV附近固定。
[0096] 此时，在内燃机的驱动停止期间，NOx传感器10周围(排气管等)和第一测定室150内变为大气气氛，换言之为氧浓度比排气中的氧浓度高的气氛，因此根据上述控制来进行动作，使得氧不被汲入第一测定室150内而从第一测定室150汲出。
[0097] 接着，参照图2～图3来说明恢复控制中的具体的对加热器及氧泵单元的控制处理。图2示出基于发动机的动作信号来判定出发动机的驱动停止时的情况下的恢复控制处理的流程，图3示出在规定的定时判定出发动机的驱动停止时的情况下的恢复控制处理的流程。
[0098] 在图2所示的流程中，首先，CPU 61基于发动机的动作信号来判定发动机是否接通(驱动状态)(步骤S10)。具体地说，在步骤S10中，例如能够探测在通过点火键、开关来接通发动机而使该发动机驱动时流过的ACC(配件)电流是否存在，将没有流过ACC电流时判定为发动机断开。因而，ACC电流相当于权利要求书的“内燃机的动作信号”。
[0099] 如果在步骤S10中为“否”，则CPU 61判定“完成标志＝1”是否成立(步骤S12)。
[0100] 如果在步骤S12中为“否”，则CPU 61判定“恢复处理计数”是否为3分钟以上”(步骤S14)。
[0101] 该“恢复处理计数”是对直到通过加热器控制处理(图2的流程)进行的SOx的去除(恢复)处理充分地完成为止的时间的计数，例如在步骤S18中将对加热器的通电连续进行了3分钟以上的情况下，视作恢复处理已完成，在步骤S14中将“3分钟”设为计数的判定基准。
[0102] 另外，步骤S12的“完成标志”表示如上述的那样例如恢复处理连续进行3分钟以上并且恢复处理已完成的状态(状况)。该完成标志具有如下含义。也就是说，在不进行步骤S12的判定的情况下，在步骤S18、S19中恢复处理完成之后返回到步骤S10，但如果此时发动机断开，则导致(例如在夜间发动机断开的期间)不断地(以3分钟的倍数)反复进行多次恢复处理。
[0103] 因此，如果在步骤S12中为“是”，则判定为恢复处理已完成，视作不需要再次进行恢复，转移到下面的步骤S20并进行待机，由此防止在发动机断开的期间反复进行恢复处理。
[0104] 因而，如果在步骤S14中为“否”，则恢复处理的累积时间不到3分钟，恢复处理没有完成，因此转移到步骤S100的“恢复处理”子例程。
[0105] 如图4所示，在子例程S100中，CPU 61将恢复处理计数进行递增(累加)，来对恢复处理的时间进行累积(步骤S16)。
[0106] 然后，在步骤S16之后，CPU 61对加热器元件161进行通电控制使其变为第二控制温度(步骤S18)。
[0107] 接着，在步骤S18之后，CPU 61使氧泵单元(Ip1单元110)进行动作来从第一测定室150汲出氧(步骤S19)，结束子例程S100。
[0108] 接着，在子例程S100之后，CPU 61判定是否达到下一个采样时间(步骤S20)。如果在步骤S20中为“否”，则进行待机直到达到下一个采样时间为止。而且，当达到下一个采样时间时(在步骤S20中为“是”)，返回步骤S10的处理。
[0109] 像这样，通过反复进行步骤S16～步骤S20，来连续地进行恢复处理，并对恢复处理时间进行累积。
[0110] 另一方面，如果在步骤S10中为“是”，也就是说，如果发动机接通，则即使此时“完成标志＝1”，由于想要在下一次发动机断开时进行恢复处理，因此CPU 61也设为“完成标志＝0”(步骤S50)。
[0111] 在步骤S50之后，转移到步骤S110的“通常处理”子例程。子例程S110是用于控制为通常的加热器控制温度的处理。
[0112] 如图5所示，在子例程S110中，CPU 61进行“将恢复处理计数清零”(步骤S52)。通过进行“将恢复处理计数清零”，恢复处理的累积时间恢复为0，能够在下一次发动机断开时再开始进行恢复处理。
[0113] 在步骤S52之后，CPU 61对加热器进行通电控制使其变为第一控制温度(也就是通常的加热器控制温度)(步骤S54)。
[0114] 在步骤S54之后，CPU 61使氧泵单元(Ip1单元110)进行动作，来从第一测定室150进行氧的汲出或汲入，使得电压Vs与基准电压大致一致(步骤S56)。此外，通过图2中的下面的步骤S120的“停止处理”子例程来停止氧泵单元的动作，因此步骤S56用于在之后发动机接通时使氧泵单元进行动作。
[0115] 之后，结束子例程S110，转移到步骤S20。
[0116] 另一方面，如果在步骤S14中为“是”，则在恢复处理完成之后，CPU 61使“完成标志＝1”成立(步骤S30)，转移到步骤S120的“停止处理”子例程。子例程S120是用于停止对加热器的通电和对氧泵单元110的控制的处理。
[0117] 如图6所示，在子例程S120中，CPU 61进行“将恢复处理计数清零”(步骤S32)。接着，CPU 61进行用于将对加热器元件161的通电断开(步骤S34)、以及氧泵单元(Ip1单元110)的动作停止(步骤S36)的控制，转移到步骤S20。
[0118] 另外，在图3所示的流程中，首先，CPU 61为了判定是否达到规定的定时(时间)而将定时计数进行递增(累加)(步骤S202)。图3所示的流程是不论发动机实际是否断开都每隔规定的定时一律地进行对加热器元件161的控制的实施方式，规定的定时例如可以为参照微型计算机60的定时时钟的规定时刻(以午夜0点为基准每隔2小时)，也可以预先存储上次对加热器元件161控制的开始时间、结束时间，设为从该开始或结束时间起经过了规定的定时(例如2小时)的时间。
[0119] 通过在步骤S202中将定时计数进行递增，来对时间进行累积直到达到规定的定时。
[0120] 此外，在图3所示的流程中，关于与图2的实施方式相同的步骤，标注相同的“S”的标记并且省略说明。
[0121] 在步骤S202之后，CPU 61判定处理期间标志是否为1(步骤S204)。
[0122] 该“处理期间标志＝1”是表示“现在处于恢复处理期间”的标志，用于判断何时将步骤S202的定时计数清零。也就是说，例如在对定时计数进行累积并且每当达到固定时间(6h)时进行恢复处理的情况下，能够在恢复处理期间的任一定时将定时计数清零，并测量下一个固定时间。
[0123] 另外，在如图3的流程那样每隔规定的定时(时间)进行恢复处理的情况下，如图7所示，根据恢复处理期间发动机是否接通(步骤S216)的状况的不同而下一次的恢复处理(步骤S110)的开始时间发生偏差。
[0124] 具体地说，在图7中，如果在恢复处理期间发动机没有接通，则恢复处理从开始起直至完成为止为3分钟。另一方面，在当恢复处理经过了1分钟时发动机接通了1分钟的情况下，恢复处理没有连续进行3分钟以上，因此在发动机从接通变为断开后再次进行3分钟的恢复处理的时间点完成，恢复处理从开始起直至完成为止总计5分钟。由此，下一个固定时间(6h)待机后的下一次恢复处理的开始时间偏差2分钟。
[0125] 虽然即使存在该偏差也能够进行恢复处理，但消除该偏差来准确地每隔固定时间(6h)进行恢复处理更为优选。
[0126] 在要消除该偏差时将“定时计数清零”(步骤S210)加入到哪个步骤成为问题。首先，在例如图3的步骤S14的“是”那样恢复处理完成(例如经过3分钟)之后，在步骤S120之前或之后将定时计数清零的情况下，在图7的发动机没有接通的情况下经过“3分钟”之后，或者在发动机接通的情况下经过“5分钟”之后，将定时计数清零，因此结果是无法消除由于根据发动机是否接通引起的状况的不同而导致的时刻的偏差。
[0127] 因此，如果如图3的步骤S210那样，在“开始进行恢复处理的定时”将定时计数清零，则在图7的恢复处理的开始时的时间0时将定时计数清零，因此不受到由于之后的发动机接通引起的恢复处理的中断等的影响，从而下一次的恢复处理的开始时间不发生偏差。
[0128] 但是，这样的话，产生下次不进行恢复处理这样的问题。也就是说，当在图3的流程中忽略“处理期间标志”的情况下，最初在步骤S202中将定时计数以递增方式进行累积，在经过固定时间(6h)之后，在步骤S210中将定时计数清零，进入到步骤S14、S100的恢复处理。
[0129] 而且，当在步骤S20中达到下一个采样时间时返回步骤S202并且使定时计数开始递增，但此时没有充分累积定时计数，因此导致在步骤S206中成为“否”，不进入进行恢复处理的步骤S14。产生如下问题：反复地进行上述处理，在充分累积定时计数之前不进入恢复处理，也就是说，只能将恢复处理进行一次的采用时间。
[0130] 因此，通过在步骤S208中导入“处理期间标志”，如果在第一次的采样时间进行恢复处理之后返回到的步骤S204中为“处理期间标志＝1”，则能够不经由步骤S206而直接进入进行恢复处理的步骤S14。也就是说，能够在“开始进行恢复处理的定时”将定时计数清零，并且消除不进入恢复处理这一问题而继续进行恢复处理，因此能够根据状况来每隔准确的时间稳定地进行恢复处理。
[0131] 具体地说，如果在步骤S204中为“是”，也就是说，如果是“现在处于恢复处理期间”，则为了继续进行恢复而转移到步骤S14，如果在步骤S14中为“否”，则进行子例程S100的恢复处理。在子例程S100之后，CPU 61判定发动机是否接通(驱动状态)(步骤S216)。
[0132] 在此，如果在步骤S216中为“是”，也就是说，当探测到发动机接通时，需要将“恢复处理”中止并且将定时计数清零，因此CPU 61设为“处理期间标志＝0”(步骤S214)，转移到步骤S110的“通常处理”子例程，当结束子例程S110时，转移到步骤S20。
[0133] 另一方面，如果在步骤S216中为“否”，则没有经过规定的定时(6h)，因此转移到步骤S20，进行下一个采样时间的判定。
[0134] 如果在步骤S20中为“否”，则进行待机直到达到下一个采样时间为止。而且，当达到下一个采样时间时(在步骤S20中为“是”)，返回到步骤S202的处理。
[0135] 另一方面，如果在步骤S204中为“否”，则“现在没有进行恢复处理”，因此CPU 61继续判定定时计数是否为规定值(例如上述的固定时间(6h))以上(步骤S206)。
[0136] 如果在步骤S206中为“否”，则没有经过规定的定时(6h)，因此转移到步骤S20，进行下一个采样时间的判定。
[0137] 另一方面，如果在步骤S206中为“是”，则经过了规定的定时(6h)，因此为了每当达到固定时间(6h)所进行恢复处理而设为“处理期间标志＝1”(步骤S208)，将定时计数清零(步骤S210)。然后，转移到步骤S14，以进行恢复。
[0138] 在此，如果在步骤S14中为“是”，则恢复处理已完成，因此CPU 61设为“处理期间标志＝0”(步骤S212)，转移到步骤S120的“停止处理”子例程。在子例程S120之后，转移到步骤S20。
[0139] 如以上那样，(i)在步骤S206中为“否”，也就是说，在经过规定的定时(6h)之前，反复进行图3的最左边的流程来对定时计数进行累积。
[0140] (ii)而且，当在步骤S206中为“是”、也就是说经过规定的定时(6h)时，在步骤S208中使“处理期间标志＝1”成立，来将定时计数清零并且开始进行恢复处理(步骤S100)。在该恢复处理期间设为“处理期间标志＝1”，并且反复进行图3的中央的流程，来对恢复处理计数和定时计数进行累积。
[0141] (iii)当在恢复处理期间发动机接通时，处理期间标志变为0，恢复处理计数被清零，来将恢复处理中止并转移到通常处理(步骤S110)。
[0142] (iv)另外，当恢复处理计数为3分钟以上(步骤S14)、也就是说恢复处理完成时，处理期间标志变为0，为了结束恢复处理而转移到停止处理(步骤S120)。然后，再次反复进行返回(i)的处理，直到从前次的恢复处理开始时起经过规定的定时(6h)为止。
[0143] 本发明不限定于上述实施方式，还扩及本发明的思想和范围内包含的各种变形和等同物，这是不言而喻的。
[0144] 例如，也可以是，将加热器控制部和氧泵单元控制部设置在外部装置(ECU)侧，由ECU进行对加热器和氧泵单元的控制。
[0145] 另外，在上述实施方式中，与通常控制时同样地控制恢复处理期间的氧泵单元，使得电压Vs与基准电压大致一致，但也可以是，例如预先具有用于从第一测定室汲出氧的电流Ip1的大小和方向的设定表，在恢复处理期间参照该表来从第一测定室汲出氧。
[0146] 另外，在上述实施方式中，当恢复处理完成时，加热器控制部使表示控制完成的完成标志(＝1)成立，并基于该完成标志来停止恢复处理，但也可以设为如下方式：例如使表示“恢复处理没有完成”的意思的“控制未完成标志”成立，在恢复处理完成时将控制未完成标志重置，并根据控制未完成标志没有成立(也就是说标志不为1)来停止恢复处理。
[0147] 关于处理期间标志，也可以与完成标志同样地设为如下方式：例如使表示“不处于处理期间”的意思的“非处理期间标志”成立，并根据非处理期间标志没有成立，来进行恢复处理流程。
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