专利名称：气体检测装置、气体传感控制电路及检查方法
技术领域：
本发明涉及一种气体检测装置，所述气体检测装置包括气体传感元件，所述气体检测装置对于待测气体(下文称为“被测气体”)中是否存在特定气体或该特定气体的浓度进行检测，本发明还涉及用于此种气体检测装置的气体传感控制电路。此外，本发明也涉及用于此种气体检测装置的检查方法。
背景技术：
公知的用于汽油发动机等内燃机的燃烧控制方案中，根据排气中含有的特定气体的浓度，对于向发动机供给的燃料量进行反馈控制，以控制向发动机供给的空气和燃料这一气体混合物的空燃比，由此降低排气中所含的CO、NOX和HC。
公知的用于上述空燃比控制的气体传感元件是全域空燃比传感器(以下可称为“UEGO传感器”)，其中，两个传感池(泵池和检测池)设置得彼此相对，每一传感池包括由例如氧化锆形成的固体电解质构件和两个设置在固体电解质构件相对表面上的电极。所述UEGO传感器包括上述两个传感池和一个测量室，该测量室经由扩散电阻与被测空间(进行测量的空间)相通。所述UEGO传感器可以检测经由扩散电阻引入测量室的被测气体的氧浓度。
当电连接至检测池的电极的部分(例如电线或连接器)偶尔由于某种原因而短路到电源电势或接地电势时，电流以错误的方向流过检测池，就会发生所谓的烧坏现象(blackening)，即，氧离子从构成检测池的固体电解质中消失的现象，因此，气体传感元件的特征就会退化。
此外，公知的气体传感元件中，构成检测池的一个电极设置在测量室外侧并位于与外部隔离的封闭空间内，向检测池供给小的恒定电流以使得封闭空间起到参考氧室的作用。在这样的气体传感器中，当位于封闭空间内的电极或电连接至该电极的部分短路到接地电势时，就会有过量的电流流过检测池，并且会将氧过量地泵入，从而导致参考氧室的压力增大，因此，气体传感元件可能被损坏。
为了解决上述问题，曾提出了一种气体检测装置，所述气体检测装置使用上述类型的气体传感元件，而且，所述气体检测装置对电线等是否短路到接地电势或电源电势进行诊断。
日本专利申请公开No.2003-90821披露的气体检测装置中，对电连接至气体检测装置的传感池电极的部分的电势进行测量，以进行上述短路检查。对所测电势是否落入预定的范围进行确定，以确定电连接至传感池电极的任意部分是否短路到电源电势或接地电势。
然而，上述出版物中所公开的气体检测装置，在所述气体传感元件被激活之后、所述气体检测装置正在进行预定操作的状态下进行短路等异常情况的检测。因此，所述气体检测装置不能解决以下问题，即，在启动气体检测装置时，以错误方向流动的电流会对气体传感元件产生不利影响。尤其是，在启动之前，由于某种原因使得电连接至检测池一个电极的部分短路到接地电势的情况下，当启动包括连接至检测池并用于短路检查的电路的气体检测装置时，电流立即以错误的方向流经检测池，从连接至检测池另一个电极的电路输出端流向短路到接地电势的所述一个电极。因此，即使气体检测装置检测到电连接至所述一个电极的部分短路到接地电势，并立即切断气体检测装置的电源，但切断电源之前，气体检测装置并不能防止已经以错误方向流过检测池的电流所产生的不利影响。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种气体检测装置，所述气体检测装置可以检查气体传感元件的配线、端子等是否短路到电源电势或接地电势等特定电势，同时，在短路检查期间，能阻止电流过量地或以错误的方向流过传感池，从而防止对传感池的不利影响。
本发明的另一个目的是提供一种气体传感控制电路，所述气体传感控制电路用于本发明的气体检测装置。
本发明的又一个目的是提供一种用于本发明的气体检测装置的检查方法。
根据本发明的第一方面，提供一种气体检测装置，其包含气体传感元件和用于控制气体传感元件的气体传感控制电路，所述气体传感元件包含至少一个传感池和多个外连接端子，所述传感池包括固体电解质构件和一对设置于该固体电解质构件相对侧面的电极，所述外连接端子电连接至传感池的电极；所述气体传感控制电路包含多个控制端子，它们电连接至气体传感元件的各个外连接端子；检查电流供给电路，其用于向被检查端子供给检查电流，所述被检查端子是要被检查是否短路到预定电势的控制端子；检查电势测量电路，其用于测量所述被检查端子的电势；以及非被检查端子阻抗增大电路，其用于增大从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗，所述非被检查端子是除了被检查端子之外的控制端子。
本发明的气体检查装置包括非被检查端子阻抗增大电路，所述非被检查端子阻抗增大电路用于增大从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗。通过该非被检查端子阻抗增大电路使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗很高时，所述气体传感元件就可以从气体传感控制电路的连接至非被检查端子的电路部分断电。在此状态下，对被检查端子进行短路检查。因此，即使当被检查端子或者连接于该被检查端子的配线等(以下称为“被检查端子等”)短路到电源电势或接地电势等预定电势时，或当从检查电流供给电路供给检查电流时，气体传感元件也不会受到不利影响。当电流从气体传感控制电路的非被检查端子经由传感池流向被短路的部分或被检查端子时，或当电流沿着相反的方向、从被短路的部分或被检查端子经由传感池流向气体传感控制电路的非被检查端子时，会导致电流过量地或以错误的方向流过传感池，此时就会发生上述的不利影响。因此，本发明的气体检测装置可以进行短路检查，同时防止对气体传感元件的不利影响。
如果被检查端子等短路到预定电势，不管怎样供给检查电流，所述被检查端子的电势保持为预定电势，例如电源电势或接地电势。
同时，如果被检查端子等没有短路到电源电势等，且所述气体检测装置是正常的，则所述非被检查端子亦即除了被检查端子之外的控制端子通过非被检查端子阻抗增大电路而被断电。因此，即使向被检查端子供给检查电流，当所述检查电流使被检查端子等的寄生电容或连接于被检查端子等的电容充电时，电流就停止流动。相应地，在相对短的时间段内，被检查端子的电势达到一个电势(如电流源所能产生的最高电势或最低电势)，该电势是根据用于供给检查电流的电源(电流源等)的特性而确定的。所以，就能基于检查电势测量电路测量的被检查端子的电势来确定被检查端子等是已经短路到预定电势还是没有短路到预定电势(正常状态)。
预定电势为特定构件的电势，被检查端子、或者连接于该被检查端子的配线或传感池外连接端子可能通过接触等方式而短路到所述特定构件。所述预定电势的例子包括接地电势和电源(电池)电势。所述检查端子极有可能短路到的电势，是根据气体传感元件和气体传感控制电路的形状、被检查端子与连接着元件和电路的配线之间的位置关系、以及所述特定构件与被检查端子等之间的位置关系而定的。
可以构建所述检查电势测量电路以进行针对单个电势的检查，例如，用于确定被检查端子是否短路到接地电势的检查(以下称为“接地短路检查”)，或用于确定被检查端子是否短路到电源电势的检查(以下称为“电源短路检查”)，或者，可以构建所述检查电势测量电路以同时或按顺序进行接地短路检查和电源短路检查。
所述气体传感元件可以为任意类型，只要所述气体传感元件包含至少一个传感池和多个电连接至传感池的各个电极的外连接端子。所述气体传感元件的例子包括单池型气体传感元件和双池型气体传感元件。所述单池型气体传感元件包括单个传感池和两个外连接端子，所述两个外连接端子电连接至将传感池夹在中间的一对电极。所述双池型气体传感元件包括两个层叠在一起的传感池和三个外连接端子，每个传感池包括设置在其上、下表面上的成对的电极，所述三个外连接端子分别电连接至最上表面的电极、最下表面的电极和内表面的电极。
本发明适用的气体检测装置的例子不但包括用于检测被测气体中含有的氧浓度的氧传感装置，而且还包括CO传感装置、NOX传感装置及有机燃料气体传感装置。
可以构建所述非被检查端子阻抗增大电路，只要所构建的电路能使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗很高。例如，可以按如下方式构建所述非被检查端子阻抗增大电路。对于气体传感控制电路的多个电路部分，将具有输出电路的电路部分、或者半导体开关或继电器元件(以下可简称为“开关元件”)设置在该输出电路的输出端子和非被检查端子之间，其中，所述输出电路的输出端子连接至所述非被检查端子，用公知的三态输出电路作为每个所述输出电路。或者，可以设置开关元件，所述开关元件使得非被检查端子从气体传感控制电路的连接至非被检查端子的整个电路部分断电。
所述检查电流供给电路是用于向被检查端子供给检查电流的电路。检查电流供给电路的例子包括用于产生预定大小输出电流的恒流电源，经由电阻连接至电源电势(例如电池电势)的上拉(pull-up)电路，经由电阻连接至接地电势的下拉(pull-down)电路，以及分配电源电势和接地电势之间的电势差并提供适当电势的电阻分配电路。向检查端子供给的检查电流的方向，是根据被检查端子可能短路到的预定电势而定的。所述检查电流可以从检查电流供给电路经由被检查端子流向气体传感元件，或以相反的方向流动。
当被检查端子等短路到电源电势或接地电势时，大的短路电流会流过检查电流供给电路和被检查端子。可以按照所需构建所述检查电流供给电路，以防止流过该检查电流供给电路的电流超过上限值。
当向被检查端子供给检查电流时，随着被检查端子等是否短路到预定电势，所述被检查端子具有不同的电势。因而，可以任意构建所述检查电势测量电路，只要其具有能让该电路区分这些不同电势的特性。因此，所述检查电势测量电路可以是这样的电路，即，如同电位计(伏特计)的情况，将该电路构建成以模拟值或数值的形式获得被检查端子的电势，或者，所述检查电势测量电路可以是用于将被检查端子的电势与预设电势相比较的电势比较器。
所述气体检测装置中，优选的是，气体传感元件包括作为传感池的检测池和泵池以及作为外连接端子的第一至第三外连接端子；在所述检测池和所述泵池之间形成与被测空间相通的测量室；所述检测池包括面向测量室的第一检测电极和位于固体电解质构件另一侧并面向第一检测电极的第二检测电极，且所述检测池根据测量室中的氧浓度产生池电动势；所述泵池包括面向测量室的第一泵电极和位于固体电解质构件另一侧并面向第一泵电极的第二泵电极，所述泵池根据向测量室供给的电流将氧从该测量室泵出或将氧泵入测量室；所述外连接端子中，第一外连接端子电连接至第二检测电极，第二外连接端子电连接至相互电连接的第一检测电极和第一泵电极，第三外连接端子电连接至第二泵电极；而且，所述气体传感控制电路的被检查端子电连接至第一外连接端子，第一和第二非被检查端子分别电连接至第二和第三外连接端子。
所谓的双池型气体传感元件即为包括泵池和检测池的气体传感元件，在使用了所谓的双池型气体传感元件的气体检测装置中，气体传感控制电路在连接至泵池第一泵电极的第二外连接端子和连接至泵池第二泵电极的第三外连接端子之间供给电流，由此将氧从测量室泵出或泵入测量室。同时，检测池的第一检测电极电连接至第二外连接端子，检测池的第二检测电极电连接至第一外连接端子。
下面假设第一外连接端子、或者连接于该第一外连接端子的配线或第二检测电极短路到电源电势或接地电势。在此状态下使所述气体检测装置开始向泵池供给电流时，在某些情况下，电流会过量地或以错误的方向从电源经由检测池流向被短路的第一外连接端子等，其中所述的电源用于向泵池供给电流。或者，电流过量地或以错误的方向从被短路的第一外连接端子等经由检测池流向气体传感控制电路。在此情况下，构成检测池的固体电解质构件可能被烧坏。
为了防止气体传感元件的损坏，例如因为形成短路而导致电流过量地或以错误的方向流动所引起的损坏，可以采取一些措施，如检测到配线等短路时，立即切断气体传感控制电路的电源。然而，在检测配线等的短路之前，由于电流已经过量地或以错误的方向流过，因此，构成检测池的固体电解质构件极有可能已经被烧坏。也就是说，该方法不能万无一失地防止检测池或气体传感元件的损坏。
相反，本发明的气体检测装置中，可以通过增大从第一和第二非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗，使得所述气体传感元件从气体传感控制电路的电连接至第一和第二非被检查端子的电路部分断电。相应地，在此状态下，向电连接至气体传感元件第一外连接端子的被检查端子供给检查电流，并测量被检查端子的电势。因此，电流不会过量地或以错误的方向流过检测池或泵池。所以，就能安全地对被检查端子、连接于被检查端子的第一外连接端子或配线进行检查，以确定是否短路到接地电势或电源电势等预定电势，同时防止检测池等气体传感元件的故障。
对于已知的气体传感元件，其中检测池的第二检测电极设置在与外部隔离的封闭空间内，并向所述检测池供给小的恒定电流，使得所述封闭空间起到参考氧室的作用。这样的气体传感元件中，由于形成了短路而导致电流过量地或以错误的方向流过检测池时，所述参考氧室内的压力增大，且所述气体传感元件可能被损坏。即使在这种情况下，本发明的气体检测装置也可以阻止电流过量地或以错误的方向流过检测池或泵池，因此，所述气体检测装置能在进行短路检查的同时防止对气体传感元件的不利影响。
本发明第一方面的气体检测装置中，优选的是，所述气体传感控制电路包括一个或多个输出电路，所述输出电路具有连接于非被检查端子或第一和第二非被检查端子的输出端子；而且，所述非被检查端子阻抗增大电路是输出阻抗增大电路，其使得从非被检查端子或第一和第二非被检查端子观察到的输出电路的输出端子的阻抗增大。
所述气体检测装置中，可以通过使用开关元件来构建所述用于使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大的阻抗增大电路，所述开关元件用于将非被检查端子从气体传感控制电路的连接至非被检查端子的整个电路部分断开。类似的构建方式可以应用于第一或第二非被检查端子。当使用这样的构建方式时，许多情况下都必须使用大载流量的开关元件。通常，具有大载流量的开关元件不易获得且价格昂贵。而且，在气体传感控制电路是由混合集成电路(Hybird IC)或特定用途集成电路(ASIC)等单片式集成电路(monolithic IC)构成的情况下，很难安装具有大载流量的开关元件。
相反，本发明的气体检测装置中，所述气体传感控制电路包括一个或多个输出电路和输出阻抗增大设备，所述输出电路具有连接于非被检查端子或第一和第二非被检查端子的输出端子，所述输出阻抗增大设备用于增大从非被检查端子或第一和第二非被检查端子观察到的输出电路的输出端子的阻抗。因此，对于每个输出电路，使用小的开关元件就足够了，所述小的开关元件具有相对较小的、对应于流经输出电路的电流大小的载流量。因此，所述开关元件价廉易得。或者，所述开关元件可由混合集成电路或特定用途集成电路等单片式集成电路构成。相应地，所述气体检测装置易于生产且成本低廉。
尤其是，如果使用载流量相对较小的开关元件使得能够用混合集成电路或特定用途集成电路等单片式集成电路构成所述气体传感控制电路，就可以得到价廉的小型气体检测装置。
显然，可以任意构建所述输出阻抗增大电路，只要其能响应于控制信号使输出电路进入正常输出状态或者另一状态，所述正常输出状态下，输出信号可以传输给非被检查端子，所述另一状态下，输出信号被切断，且从非被检查端子观察到的输出电路的阻抗被增大到足够高的水平。所述输出阻抗增大电路的具体例子包括使用公知三态输出电路的输出电路、输出级电源可以被切断的输出电路以及连接有开关晶体管的输出电路。
本发明第一方面的气体检测装置中，优选的是，所述气体传感控制电路包括被检查端子阻抗增大电路，所述被检查端子阻抗增大电路使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大。
在此情况下，可以使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗很高。因此，当确定被检查端子短路到预定电势时，不仅可以通过非被检查端子阻抗增大电路而且可以通过被检查端子阻抗增大电路来使得所述气体传感元件从气体传感控制电路断电。这样，在针对短路问题、采取消除短路原因等措施以解除气体传感元件的短路状态之前的时间段内，就能防止气体传感元件受到来自例如气体传感控制电路含有的电流源的电流的不利影响。
根据本发明的第二方面，提供一种用于控制气体传感元件的气体传感控制电路，所述气体传感元件包括至少一个传感池和多个外连接端子，所述传感池包括固体电解质构件和一对设置于该固体电解质构件相对侧面的电极，所述外连接端子电连接至传感池的电极。所述气体传感控制电路包含多个控制端子，它们分别电连接至气体传感元件的外连接端子；检查电流供给电路，其用于向被检查端子供给检查电流，所述被检查端子是要被检查是否短路到预定电势的控制端子；检查电势测量电路，其用于测量被检查端子的电势；以及非被检查端子阻抗增大电路，其用于使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大，所述非被检查端子是除了被检查端子之外的控制端子。
本发明的气体传感控制电路包括非被检查端子阻抗增大电路，所述非被检查端子阻抗增大电路用于使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大。在使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗很高的状态下对被检查端子进行短路检查时，即使是在被检查端子等短路到预定电势的时候，或是向被检查端子供给检查电流的时候，也不会有过量的电流或错误方向的电流流过非被检查端子或与该非被检查端子相连的传感池。因此，即使是在被检查端子等短路到预定电势的时候，本发明的气体传感控制电路也能安全地进行短路检查，同时还防止该气体传感元件的损坏或特征退化。
本发明第二方面的气体检测装置中，优选的是，所述气体传感元件包括作为传感池的检测池和泵池以及作为外连接端子的第一至第三外连接端子；在所述检测池和所述泵池之间形成与被测空间相通的测量室；所述检测池包括面向测量室的第一检测电极和位于固体电解质构件另一侧并面向第一检测电极的第二检测电极，所述检测池根据测量室中的氧浓度产生池电动势；所述泵池包括面向测量室的第一泵电极和位于固体电解质构件另一侧并面向第一泵电极的第二泵电极，所述泵池根据向测量室供给的电流将氧从该测量室泵出或将氧泵入该测量室；所述外连接端子中，第一外连接端子电连接至第二检测电极，第二外连接端子电连接至相互电连接的第一检测电极和第一泵电极，第三外连接端子电连接至第二泵电极；而且，所述被检查端子电连接至气体传感元件的第一外连接端子，第一和第二非被检查端子分别电连接至第二和第三外连接端子。
本发明的气体传感控制电路中，在通过非被检查端子阻抗增大电路使得从第一和第二非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗很高的状态下，可以向电连接至气体传感元件第一外连接端子的被检查端子供给检查电流，并测量被检查端子的电势。因此，即使是在被检查端子等短路到预定电势的时候，也不会有过量的电流或错误方向的电流在气体传感控制电路的被检查端子与第一或第二非被检查端子之间流动，相应地，也不会有过量的电流或错误方向的电流流过连接于这些端子之间的检测池或泵池。所以，即使是在被检查端子等短路到预定电势等的时候，本发明的气体传感控制电路也能安全地进行短路检查，同时还防止检测池或泵池的损坏或特征退化。
本发明第二方面的气体传感控制电路中，优选的是，所述气体传感控制电路包括包括一个或多个输出电路，所述输出电路具有连接至被检查端子或第一和第二非被检查端子的输出端子；而且，所述非被检查端子阻抗增大电路是输出阻抗增大电路，其使得从非被检查端子或第一和第二非被检查端子观察到的输出电路的输出端子的阻抗增大。
本发明的气体传感控制电路包括一个或多个输出电路以及输出阻抗增大电路，所述输出电路具有连接于非被检查端子或第一和第二非被检查端子的输出端子，所述输出阻抗增大电路用于使得从非被检查端子或第一和第二非被检查端子观察到的输出电路的输出端子的阻抗增大。因此，可以使用廉价的、具有小载流量的开关元件来形成所述输出阻抗增大电路，从而能够以低成本制造所述气体传感控制电路。
尤其是，当使用混合集成电路或特定用途集成电路等单片式集成电路来构成包含所述阻抗增大电路的气体传感控制电路时，可以得到价廉的小型气体检测装置。
优选地，本发明第二方面的气体传感控制电路包括被检查端子阻抗增大电路，所述被检查端子阻抗增大电路使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大。
在此情况下，可以使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗很高。因此，当确定被检查端子短路到预定电势时，不仅可以通过非被检查端子阻抗增大电路而且可以通过被检查端子阻抗增大电路来使得所述气体传感元件从气体传感控制电路断电。这样，在针对短路问题、采取消除短路原因等措施以解除气体传感元件的短路状态之前的时间段内，就能防止气体传感元件受到来自例如气体传感控制电路含有的电流源的电流的不利影响。
根据本发明的第三方面，提供一种用于气体检测装置的检查方法，所述气体传感装置包括气体传感元件和用于控制气体传感元件的气体传感控制电路，所述气体传感元件包含至少一个传感池和多个外连接端子，所述传感池包括固体电解质构件和一对设置于该固体电解质构件相对侧面的电极，所述外连接端子电连接至传感池的电极，所述气体传感控制电路包含多个控制端子，它们分别电连接至气体传感元件的外连接端子；检查电流供给电路，其用于向被检查端子供给检查电流，所述被检查端子是要被检查是否短路到预定电势的控制端子；检查电势测量电路，其用于测量被检查端子的电势；以及非被检查端子阻抗增大电路，其用于使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大，所述非被检查端子是除了被检查端子之外的控制端子。所述用于气体检测装置的检查方法包含以下步骤非被检查端子阻抗增大步骤，即，通过非被检查端子阻抗增大电路，使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大；检查电流供给步骤，即，通过检查电流供给电路，向被检查端子供给检查电流；以及诊断步骤，即，基于被检查端子的电势，确定所述被检查端子是否短路到预定电势。
本发明的用于气体检测装置的检查方法中，在使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗很高的状态下，即，在气体传感元件从非被检查端子和气体传感控制电路的连接于非被检查端子的电路部分断电的状态下，向被检查端子供给电流，而且，基于被检查端子的电势，确定被检查端子是否短路到预定电势。根据此方法，即使是在被检查端子、或者与被检查端子相连的配线等短路到预定电势的时候，或是从检查电流供给电路向被检查端子供给检查电流的时候，也不会有电流流过非被检查端子或与之相连的传感池，因此，既不会有过量的电流也不会有错误方向的电流流到传感池。所以，几乎不会发生例如特征退化等由于构成气体传感元件的固体电解质构件的烧坏而导致的损坏。因而，可以安全地对气体检测装置的被检查端子进行短路检查。
所述诊断步骤中，可以使用任意的诊断方法，只要该诊断方法能区分被检查端子没有短路(正常)的情况与被检查端子短路(故障)的情况。所述诊断方法的例子包括开始供给检查电流之后，等待预定时间段，然后测量被检查端子的电势，并基于该电势的大小确定被检查端子是否短路的方法；以及在供给检查电流的同时监控被检查端子的电势，并基于该电势的变化方式确定被检查端子是否短路的方法。
本发明第三方面的用于气体检测装置的检查方法中，优选的是，所述诊断步骤包括以下步骤等待步骤，即，在开始供给检查电流之后，等待预定时间段；以及短路确定步骤，即，在预定时间段过后，基于被检查端子的电势，确定被检查端子是否短路到预定电势。
在某些情况下，为了克服噪音，将电容器连接至被检查端子。在此情况下，即使在向被检查端子供给检查电流的时候，被检查端子的电势也只会随着电容器的充电而逐渐变化。尤其是，当考虑到消耗电流(消耗功率)而减小检查电流的大小的情况下，即使电容器在短时间内由检查电流充(或放)电，被检查端子的电势也只会轻微地发生变化。
考虑到上述内容，本发明的用于气体检测装置的检查方法中，通过检查电流供给电路向被检查端子开始供给检查电流之后，在预定时间段过后，基于被检查端子的电势，确定被检查端子是否短路到预定电势。因此，即使是在被检查端子的电势逐渐变化的情况下，也可以毫无疑问地确定被检查端子是否短路到预定电势。
所述短路确定步骤中，可以使用任意的确定方法，只要在预定时间段过后该确定方法可以区分两种情况下的被检查端子的电势，即，被检查端子在没有短路情况下的电势和被检查端子在短路情况下的电势。在示例性的方法中，使用比较器以确定被检查端子的电势是高于或是低于阈值，所述阈值对应于以下两个电势之间的中间值被检查端子短路到预定电势时该被检查端子被设定具有的电势，以及被检查端子没有短路时该被检查端子被设定具有的电势。
本发明第三方面的用于气体检测装置的检查方法中，优选的是，在预定时间段过后，当被检查端子具有介于阈值电势和预定电势之间的电势时，所述短路确定步骤确定该被检查端子短路到预定电势。
所述检查方法的短路确定步骤中，通过比较被检查端子的电势和阈值电势来确定被检查端子是否短路到预定电势。在此情况下，通过单一的比较运算就能容易地确定是否存在短路。
可以使用任意的比较设备来比较被检查端子的电势和阈值电势。所述比较设备的例子包括直接比较被检查端子的电势和阈值电势的比较器；以及将代表被检查端子的电势的模拟值转换为数值、然后将此数值与代表阈值电势的值进行比较的设备。
根据本发明的第四方面，提供一种用于气体检测装置的检查方法，所述气体检测装置包括气体传感元件和用于控制气体传感元件的气体传感控制电路，所述气体传感元件包含至少一个传感池和多个外连接端子，所述传感池包括固体电解质构件和一对设置于该固体电解质构件相对侧面的电极，所述外连接端子电连接至传感池的电极，所述气体传感控制电路包含多个控制端子，它们分别电连接至气体传感元件的外连接端子；第一检查电流供给电路，其用于向被检查端子供给沿第一方向流动的第一检查电流，所述被检查端子是要被检查是否短路到第一和第二预定电势的控制端子；第二检查电流供给电路，其用于向被检查端子供给沿第二方向流动的第二检查电流，所述第二方向与所述第一方向相反；检查电势测量电路，其用于测量被检查端子的电势；以及非被检查端子阻抗增大电路，其用于使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大，所述非被检查端子是除了被检查端子之外的控制端子。所述用于气体检测装置的检查方法包含以下步骤非被检查端子阻抗增大步骤，即，通过非被检查端子阻抗增大电路，使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大；第一检查电流供给步骤，即，通过第一检查电流供给电路，向被检查端子供给第一检查电流；第一诊断步骤，即，基于已被供给了第一检查电流的被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第一预定电势；第二检查电流供给步骤，即，通过第二检查电流供给电路，向被检查端子供给第二检查电流；以及第二诊断步骤，即，基于已被供给了第二检查电流的被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第二预定电势。
本发明的用于气体检测装置的检查方法中，向被检查端子供给第一和第二方向的检查电流，并检查被检查端子是否短路到两个预定电势。例如，从被检查端子到气体传感元件的外连接端子的流动方向为第一方向，与之相反的流动方向为第二方向。另外，第一预定电势为接地电势，而第二预定电势为电源电势。在此情况下，通过第一检查电流供给步骤和第一诊断步骤，可以检查连接于被检查端子的配线等是否短路到接地电势；而且，通过第二检查电流供给步骤和第二诊断步骤，可以检查连接于被检查端子的配线等是否短路到电源电势。如上所述，本发明的检查方法中，可以进行检查以确定是否短路到两个预定电势，例如接地电势和电源电势。
显然，可以确定从检查电流供给电路供给的检查电流的方向，使得第二方向对应于朝着被检查端子的流动方向，第一方向对应于与第二方向相反的方向。
本发明的第四方面的用于气体检测装置的检查方法中，优选的是，所述第一诊断步骤包括以下步骤第一等待步骤，即，在开始供给第一检查电流之后，等待第一预定时间段；以及第一短路确定步骤，即，在第一预定时间段过后，基于被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第一预定电势；所述第二诊断步骤包括以下步骤第二等待步骤，即，在开始供给第二检查电流之后，等待第二预定时间段；以及第二短路确定步骤，即，在第二预定时间段过后，基于被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第二预定电势。
所述气体检测装置中，在某些情况下，为了克服噪音，将电容器连接至气体传感控制电路的被检查端子。并且，在某些情况下，考虑到消耗电流(消耗功率)，因而减小第一和第二检查电流的大小。在此情况下，需要很长时间由第一和第二检查电流为电容器充电或放电，短时间的电流供给仅仅引起被检查端子的电势的微小变化，因此，在某些情况下，很难进行确定。
考虑到上述内容，本发明的用于气体检测装置的检查方法中，在所述第一诊断步骤中，通过第一检查电流供给电路向被检查端子开始供给电流之后，在第一预定时间段过后，基于被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第一预定电势。类似地，在所述第二诊断步骤中，通过第二检查电流供给电路向被检查端子开始供给电流之后，在第二预定时间段过后，基于被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第二预定电势。因此，即使在由于连接至被检查端子的电容器而导致被检查端子的电势逐渐变化的情况下，也可以毫无疑问地确定被检查端子是否短路到第一或第二预定电势。
本发明第四方面的用于气体检测装置的检查方法中，优选的是，在第一预定时间段过后，当被检查端子具有介于第一阈值电势和第一预定电势之间的电势时，所述第一短路确定步骤确定该被检查端子短路到第一预定电势；而且，在第二预定时间段过后，当被检查端子具有介于第二阈值电势和第二预定电势之间的电势时，所述第二短路确定步骤确定该被检查端子短路到第二预定电势，其中，所述第二阈值电势介于所述第一阈值电势和所述第二预定电势之间。
根据上述用于气体检测装置的检查方法，在所述第一短路确定步骤中，通过比较被检查端子的电势和第一阈值电势，确定被检查端子是否短路到第一预定电势；在所述第二短路确定步骤中，通过比较被检查端子的电势和第二阈值电势，确定被检查端子是否短路到第二预定电势。在此情况下，可以通过简单的方法来确定被检查端子是否短路到第一预定电势并确定被检查端子是否短路到第二预定电势。
本发明第四方面的用于气体检测装置的检查方法中，优选的是，检查电流供给电路向被检查端子供给检查电流，使得当被检查端子既没有短路到第一预定电势又没有短路到第二预定电势时，被检查端子的电势与第一和第二预定电势之间的预定中间电势相等；而且，所述诊断步骤包括等待步骤，即，在开始供给检查电流之后，等待预定时间段；以及短路确定步骤，即，在预定时间段过后，基于被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第一预定电势或第二预定电势。
用于气体检测装置的检查方法中，通过上述的检查电流供给电路向被检查端子供给检查电流。相应地，在预定时间段过后，当被检查端子既没有短路到第一预定电势又没有短路到第二预定电势时，该被检查端子具有的电势接近于预定中间电势。当被检查端子短路到第一预定电势时，该被检查端子具有的电势等于或接近于第一预定电势。当被检查端子短路到第二预定电势时，该被检查端子具有的电势等于或接近于第二预定电势。因此，利用预定时间段过后该被检查端子的电势，通过单一类型的检查电流就能简单快速地确定是否短路到第一预定电势或第二预定电势。
本发明的检查电流供给电路可以具有任意结构，只要当所述被检查端子既没有短路到第一预定电势又没有短路到第二预定电势时，该结构能够供给检查电流以使得被检查端子的电势等于预定中间电势。所述检查电流供给电路的例子包括上-下拉(pull-up-down)电路和恒流电路。所述上-下拉电路通过电阻来分配电源电势和接地电势之间的电势差。在没有电流流过时，所述恒流电路的输出电势等于预定中间电势。
优选地，所述短路确定步骤为在预定时间段过后，当被检查端子具有介于第一阈值电势和第一预定电势之间的电势时，所述短路确定步骤确定该被检查端子短路到第一预定电势，而且，在预定时间段过后，当被检查端子具有介于第二阈值电势和第二预定电势之间的电势时，所述短路确定步骤确定该被检查端子短路到第二预定电势，其中，所述第二阈值电势介于所述第一阈值电势和所述第二预定电势之间。
在此情况下，通过比较被检查端子的电势与第一和第二阈值电势，来确定被检查端子是否短路到第一或第二预定电势。因此，可以容易地进行短路确定。
本发明所述的检查方法中，优选的是，所述气体传感控制电路包括被检查端子阻抗增大电路，所述被检查端子阻抗增大电路使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大；而且，所述检查方法还包含被检查端子阻抗增大步骤，即，当确定被检查端子短路到预定电势或者第一或第二预定电势时，所述被检查端子阻抗增大步骤使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大。
本发明所述的检查方法中，当确定被检查端子短路到预定电势或者第一或第二预定电势时(以下称为“预定电势等”)，与非被检查端子的情况相同，使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗很高。也就是说，当确定被检查端子短路到预定电势等时，所述气体传感元件从气体传感控制电路断电。由此，在通过检查发现短路的时间点和针对短路问题采取消除短路原因等措施以解除气体传感元件的短路状态的时间点之间的时间段内，就能防止气体传感元件受到来自例如气体传感控制电路含有的电流源的电流的不利影响。
本发明所述的检查方法中，优选的是，在开启气体传感控制电路的电源之后，立即进行非被检查端子阻抗增大步骤。
所述检查方法中，在开启气体传感控制电路的电源之后立即进行非被检查端子阻抗增大步骤。因此，当确定被检查端子短路到预定电势等时，不会向气体传感元件供给过量的电流或错误方向的电流，对应于短路，采取停止气体检测装置的运转或切断其电源等控制措施，借此，可以毫无疑问地防止短路对气体传感元件的不利影响，例如气体传感元件的损坏或特征退化。
根据下面结合附图对优选实施方式的详细说明，将更容易理解本发明的其它各个目的、特征和优点。附图中图1是第一和第二实施方式的气体检测系统的框图；图2是电路图，显示了第一实施方式的气体检测装置的电路结构；图3显示了检查实施例1中得到的气体传感控制电路的第一控制端子Vs+的电势变化图，所述检查实施例1由第一实施方式的气体检测系统来进行，以用于检查第一控制端子Vs+是否短路到接地电势；图4显示了检查实施例2中得到的气体传感控制电路的第一控制端子Vs+的电势变化图，所述检查实施例2由第一实施方式的气体检测系统来进行，以用于检查第一控制端子Vs+是否短路到电源电势；图5显示了检查实施例3中得到的气体传感控制电路的第一控制端子Vs+的电势变化图，所述检查实施例3由第一实施方式的气体检测系统来进行，以用于检查第一控制端子Vs+是否短路到接地电势，随后检查该第一控制端子Vs+是否短路到电源电势；图6显示了检查实施例4中得到的气体传感控制电路的第一控制端子Vs+的电势变化图，所述检查实施例4由第一实施方式的气体检测系统来进行，以用于检查第一控制端子Vs+是否短路到电源电势，随后检查该第一控制端子Vs+是否短路到接地电势；图7是流程图，显示了检查实施例3中使用的检查方法的步骤，所述检查实施例3由第一实施方式的气体检测系统来进行，以用于检查气体传感控制电路的第一控制端子Vs+是否短路到接地电势，随后检查该第一控制端子Vs+是否短路到电源电势；图8是电路图，显示了第二实施方式的气体检测装置的电路结构；图9显示了检查实施例5中得到的气体传感控制电路的第一控制端子Vs+的电势变化图，所述检查实施例5由第二实施方式的气体检测系统来进行，以用于检查第一控制端子Vs+是否短路到接地电势或电源电势；图10是流程图，显示了检查实施例5中使用的检查方法的步骤，所述检查实施例5由第二实施方式的气体检测系统来进行，以用于检查气体传感控制电路的第一控制端子Vs+是否短路到接地电势或电源电势；图11是电路图，显示了第三实施方式的气体检测装置的电路结构；图12显示了检查实施例6中得到的气体传感控制电路的第一控制端子Vs+的电势变化图，所述检查实施例6由第三实施方式的气体检测系统来进行，以用于检查第一控制端子Vs+是否短路到接地电势，随后检查该第一控制端子Vs+是否短路到电源电势；以及图13是流程图，显示了检查实施例6中使用的检查方法的步骤，所述检查实施例6由第三实施方式的气体检测系统来进行，以用于检查气体传感控制电路的第一控制端子Vs+是否短路到接地电势，随后检查该第一控制端子Vs+是否短路到电源电势。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。
第一实施方式下面参照图1-7对本发明第一实施方式的气体检测系统1进行说明。
如图1所示，按照第一实施方式，用于根据排气中含有的氧浓度来测量空燃比的气体检测系统1包括气体检测装置2，所述气体检测装置2包含气体传感元件4和气体传感控制电路5；加热器7，其用于使气体传感元件4保持在操作温度；加热器控制电路6，其用于控制加热器7；以及微机3，其用于控制气体检测装置2和加热器控制电路6。
虽然附图中未示出，所述微机3包括CPU(中央处理单元)；用于存储数据、程序等的RAM和ROM；以及用于从外部电路接收信号和用于向外部电路输出信号的输入和输出部。在微机3中，根据存储于RAM等的程序，所述CPU执行计算、数据传输等指令。在微机3中，向输入部的信号输入反映在输入部寄存器的内容上，输出部寄存器的内容作为信号输出至输出部。
由加热器控制电路6控制的加热器7通过未示出的陶瓷粘合材料粘合至气体传感元件4。加热器7由陶瓷形成，所述陶瓷主要含有氧化铝，而且，加热丝72埋在该陶瓷内。加热器控制电路6控制加热器7，使气体传感元件4保持在550℃～900℃。
气体传感元件4设置在汽油发动机的排气系统中。气体传感元件4包括两个粘合在一起的传感池(泵池14和检测池24)，并具有三个元件端子4T1、4T2和4T3，所述元件端子4T1、4T2和4T3经由配线L1、L2和L3分别连接于气体传感控制电路5的控制端子Vs+、COM和Ip+。
气体传感元件4通过整体烧结而成，且包括泵池14、多孔扩散层18、检测池24和加固板30，它们以此顺序层叠。
泵池14由氧化锆形成薄板状，所述氧化锆为氧离子传导固体电解质。由铂形成的多孔的第一和第二泵电极12a和12b位于泵池14的相对表面上。第一泵电极12a经由第三元件端子4T3和配线L3连接至气体传感控制电路5的第三控制端子Ip+，第二泵电极12b经由第二元件端子4T2和配线L2连接至气体传感控制电路5的第二控制端子COM。
与此相似，检测池24由氧化锆形成薄板状，由铂形成的多孔的第一和第二检测电极13a和13b位于检测池24的相对表面上。第一检测电极13a和第二检测电极13b之中的第一检测电极13a电连接至气体传感元件4内的第二泵电极12b，使得第一检测电极13a电连接至第二元件端子4T2。因此，第一检测电极13a也经由第二元件端子4T2和配线L2连接至气体传感控制电路5的第二控制端子COM。同时，第二检测电极13b经由第一元件端子4T1和配线L1连接至气体传感控制电路5的第一控制端子Vs+。
测量室20形成于泵池14和检测池24之间，且被氧化铝绝缘层包围。上述的多孔扩散层18位于该绝缘层中。测量室20经由多孔扩散层18与被测气体的气氛(例如位于发动机排气侧的气氛)相通。多孔扩散层18由多孔的烧结材料形成，该烧结材料具有限制气体扩散的扩散孔，而且，多孔扩散层18控制从其内流过的气体的扩散速率。
同时，设置由陶瓷形成的、尺寸与检测池24大致相同的加固板30，使得检测池24的第二检测电极13b夹在检测池24和加固板30之间，因此增加了气体传感元件4的总强度。加固板30将第二检测电极13b与外部隔离，因此，在设置有第二检测电极13b的那一侧形成了封闭空间。
当使预定的偏电流Icp从第二检测电极13b经由检测池24流向第一检测电极13a时，氧的泵送(氧的泵出和泵入)受到影响，从而使氧总是以基本恒定的浓度积聚在与第二检测电极13b相关的封闭空间内。积聚在与第二检测电极13b相关的封闭空间内的氧，用作气体传感元件4对被测气体进行检测时的参考氧。
气体传感元件4中，依照被测气体气氛中含有的氧浓度，被测气体气氛中含有的氧经由多孔扩散层18流入并扩散至测量室20中。气体传感元件4具有这样的特征，即，当供给发动机的气体混合物的空燃比保持为化学计量的空燃比时，由于测量室20和为氧浓度提供参考的第二检测电极13b之间的氧浓度差异，在检测池24中产生了450mV的电势。换句话说，在第一和第二检测电极13a和13b之间产生了450mV的电势差。
顺便说明一下，当供给发动机的气体混合物的空燃比发生变化且排气中含有的氧浓度发生变化时，气体传感元件4的测量室20中的氧浓度发生变化。在所述的气体传感元件4中，通过将要在下文中描述的气体传感控制电路5来控制流经泵池14的泵电流Ip，使第一和第二检测电极13a和13b的电势差保持在450mV。换句话说，由泵池14泵送氧，使测量室20内的气氛与空燃比符合理论空燃比时的气氛保持一致。在气体传感元件4中，基于泵电流Ip，测量被测气体中含有的氧浓度，从而测定空燃比。
下面参照图2对气体传感控制电路5的结构和操作进行描述。
气体传感控制电路5具有上述的第一至第三控制端子Vs+、COM和Ip+，所述控制端子Vs+、COM和Ip+经由配线L1、L2和L3连接至气体传感元件4的元件端子4T1、4T2和4T3。
气体传感控制电路5是用于控制气体传感元件4并测量被测气体的氧浓度的电路。气体传感控制电路5包括运算放大器32，其提供用于驱动泵池14的泵电流Ip；PID控制电路56，其改善与泵电流Ip相关的控制特性；以及恒流电源46，其向检测池24提供预定的偏电流Icp，以使第二检测电极13b的氧浓度保持恒定。此外，所述气体传感控制电路5还包括恒压电源48，其提供用于控制泵电流Ip的控制目标电势(450mV)；以及电阻元件R2，其将流经泵池14的泵电流Ip转变为电压信号。而且，所述气体传感控制电路5还包括开关SW1至SW3、SW6以及SW8至SW10。这些开关SW1至SW3、SW6以及SW8至SW10中的每一个均由晶体管元件形成，并且在切断状态与导通状态之间切换以断开和闭合与之相连的电路。
含有电容器C4和电阻元件R6的串联电路位于第一控制端子Vs+和第三控制端子Ip+之间，用于消除噪音。
首先描述气体传感控制电路5的连接至第一控制端子Vs+的电路。恒流电源43M、43N和46的输出端子分别经由开关SW9、SW10和SW8与第一控制端子Vs+连接。此外，电势监控电路41和运算放大器42的输入端子连接至第一控制端子Vs+。所述电势监控电路41测量第一控制端子Vs+的电势。
用于向第一控制端子Vs+供给检查电流的恒流电源43M和43N(检查电流供给电路)与电势监控电路41配合，以诊断第一控制端子Vs+、电连接至第一控制端子Vs+的配线L1或者电连接至配线L1的第一元件端子4T1是否短路到电源电势或接地电势。开关SW9和SW10可以在切断状态与导通状态之间切换。
恒流电源43M供给正方向检查电流Im，所述正方向检查电流Im从第一控制端子Vs+流出(以下将从第一控制端子Vs+流出的检查电流的方向称为“正方向”，与此相反的方向称为“负方向”)。同时，恒流电源43N供给负方向检查电流In，所述负方向检查电流In沿着与正方向检查电流Im流动方向相反的方向流动。开关SW9和SW10位于恒流电源43M和43N的输出端子与第一控制端子Vs+之间。通过开关SW9和SW10在切断状态与导通状态之间的切换，从第一控制端子Vs+观察到的恒流电源43M和43N的阻抗可以被切换为低阻抗或高阻抗，所述低阻抗与恒流电源43M和43N的输出阻抗大致相等，所述高阻抗等同于恒流电源43M和43N被切断时的状态。
恒流电源43M在产生电压(电势)方面具有上限，并且可以只供给达到某个强度的正方向检查电流Im，在此强度下，恒流电源43M输出端子的电势即第一控制端子Vs+的电势基本等于电源电势VB。相似地，恒流电源43N在产生电压(电势)方面具有下限，并且可以只供给达到某个强度的负方向检查电流In，在此强度下，恒流电源43N输出端子的电势即第一控制端子Vs+的电势基本等于接地电势GND。
此外，通过开关SW8在切断状态和导通状态的切换，从第一控制端子Vs+观察到的恒流电源46的阻抗可以被切换为低阻抗或高阻抗。
连接至第一控制端子Vs+的恒流电源46供给流过检测池24的偏电流Icp(17μA)，使第二检测电极13b的氧浓度保持恒定。
同时，运算放大器42的输入端子直接连接至第一控制端子Vs+，因为从第一控制端子Vs+观察到的运算放大器42的输入阻抗总是很高。
电势监控电路41也直接连接至第一控制端子Vs+，因为从第一控制端子Vs+观察到的电势监控电路41的阻抗总是很高。电势监控电路41包括公知的A/D转换器，并将第一控制端子Vs+的电势转换为数值，随后将该数值提供给微机3。
因此，当切断所有的开关SW8、SW9和SW10时，从第一控制端子Vs+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高。也就是说，在此情况下，气体传感控制电路5可视为从第一控制端子Vs+断电。
下面描述气体传感控制电路5的连接至第二控制端子COM的电路。上述的PID控制电路56、上述的运算放大器32和另一运算放大器34均连接至第二控制端子COM。
PID控制电路56的输出端子经由电阻元件R2连接至运算放大器32的反相(inverted)输入端子。将3.6V的参考电势加到运算放大器32的同相(non-inverted)输入端子，且运算放大器32的输出端子经开关SW3连接至第三控制端子Ip+。因此，形成了用于控制气体传感元件4的泵电流Ip的负反馈电路。运算放大器32的输入端子(反相输入端子)经由电阻元件R1连接至第二控制端子COM。所以，从第二控制端子COM观察到的运算放大器32总是显示出高阻抗。
PID控制电路56对控制目标值(450mV)和第一控制端子Vs+的电势Vs之间的差值ΔVs进行PID计算，以改善包含运算放大器32的负反馈电路的控制特性，其中所述第一控制端子Vs+的电势Vs即为检测池24的输出电势。PID控制电路56包括运算放大器36和40、电阻元件R3至R5以及电容器C1至C3，它们决定着PID控制电路56的控制特性。将运算放大器42的输出供给PID控制电路56(运算放大器40)的输入端子，借此将第一控制端子Vs+的电势Vs供给PID控制电路56。PID控制电路56的输出经由电阻元件R2和R1供给第二控制端子COM。此外，PID控制电路56的输出端子经由电阻元件R2连接至运算放大器32的反相输入端子作为内电势Vcent。
恒压电源48的输出经由运算放大器38输入至运算放大器40。恒压电源48是经由运算放大器40向PID控制电路56供给电势(450mV)的电路，所述电势(450mV)作为用于控制泵电流Ip的控制目标。
PID控制电路56的输出通过连接至运算放大器36输出端子的开关SW2来接通与切断。因此，依靠开关SW2来接通和切断PID控制电路56的输出端子，可以使得从第二控制端子COM观察到的PID控制电路56的阻抗在低阻抗和高阻抗之间切换。
电阻元件R2将流过泵池14的泵电流Ip转换为电压信号，所述电压信号在电阻元件R2的两端产生，并经由未示出的微分放大电路提供给微机3。
运算放大器34经由开关SW1连接至内电势Vcent的配线上。当未激活气体传感元件4时，运算放大器34向第二控制端子COM供给预定电势。依靠开关SW1的切换，可以使得从第二控制端子COM观察到的运算放大器34的阻抗在低阻抗和高阻抗之间切换。
因此，当开关SW1和SW2均切断时，从第二控制端子COM观察到的气体传感控制电路5表现为高阻抗。也就是说，在此情况下，气体传感控制电路5可视为从第二控制端子COM断电。
下面描述气体传感控制电路5的连接至第三控制端子Ip+的电路。上述的运算放大器32和上-下拉电路连接至第三控制端子Ip+。所述上-下拉电路包括电阻元件R7和R8，并分配5V电势和接地电势之间的电势差。
当未激活气体传感元件4时，所述上-下拉电路向第三控制端子Ip+供给2.5V的电势，该电势即为5V电势和接地电势的平均电势。
所述上-下拉电路经由开关SW6连接至第三控制端子Ip+，因此，依靠开关SW6的切换，可以使得从第三控制端子Ip+观察到的上-下拉电路的阻抗在低阻抗和高阻抗之间切换。
运算放大器32的输出端子经由开关SW3连接至第三控制端子Ip+。依靠开关SW3的切换，可以使得从第三控制端子Ip+观察到的运算放大器32的阻抗在低阻抗和高阻抗之间切换。
因此，当开关SW3和SW6均切断时，从第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高。也就是说，在此情况下，气体传感控制电路5可视为从第三控制端子Ip+断电。
为了使得从第二控制端子COM和第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高，可以使用如下电路结构在第二控制端子COM与PID控制电路56和运算放大器34的输出之间设置单开关，该单开关具体为单一开关元件。在此情况下，也使得从第二控制端子COM观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高。
然而，使用上述电路结构时，所使用的开关元件必须具有比第一实施方式中使用了SW1等大多数开关的情况更大的载流量。通常，具有更大载流量的开关元件不易得到，且价格昂贵。具体地说，当气体传感控制电路由ASIC等半导体集成电路形成时，可能很难形成具有更大载流量的开关元件。
相反，如上所述的第一实施方式的气体传感控制电路5中，SW1等开关设置在第二控制端子COM与相应电路的输出端子之间以及第三控制端子Ip+与相应电路的输出端子之间。因此，通过切断SW1等所有的开关，可以使得从第二控制端子COM和第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高。在此情况下，使用具有相对较小载流量的开关元件作为开关，所述相对较小载流量与该开关元件所连接的电路的载流量相匹配。因此，可以使气体传感控制电路5易于获得且价格便宜。另外，由于不需要更大载流量的开关元件，即使使用半导体集成电路时，也可以容易地构建所述气体传感控制电路5。
而且，第一实施方式的气体传感控制电路5中，开关SW8、SW9和SW10连接在第一控制端子Vs+与恒流电源46、43M和43N的输出端子之间。因此，通过切断所有的开关SW8、SW9和SW10，可以使得从第一控制端子Vs+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高。
显然，用于控制开关SW1至SW3、SW6以及SW8至SW10使它们处于ON状态(导通状态)和OFF状态(切断状态)的控制信号从微机3的输出部输出。将电势监控电路41的输出信号和电阻元件R2两端产生的电压提供给微机3的输入部。因此，微机3可以实现对气体传感控制电路5的开关SW1至SW3、SW6以及SW8至SW10的ON/OFF控制，并可以得到气体浓度的测量值以及从气体传感控制电路5输出的第一控制端子Vs+的电势。
下面描述第一实施方式的气体检测系统1检测氧浓度的方法。
对于普通的氧浓度检测，在气体传感控制电路5中，提前切断开关SW1、SW9和SW10并接通开关SW2、SW3、SW6和SW8。此时，如果被测气体处于燃料供应过量(富足)状态，则测量室20中氧的量小于化学计量的空燃比所对应的氧的量，且第一控制端子Vs+的电势Vs变得高于控制目标值(450mV)，因此，在控制目标值和电势Vs之间产生差值ΔVs。该差值ΔVs由PID控制电路56进行PID计算，并反馈给运算放大器32。所以，泵电流Ip流过泵池14，按照对应于所述不足的量将氧泵入。
同时，如果被测气体处于燃料供应不足(匮乏)状态，则测量室20中氧的量大于化学计量的空燃比所对应的氧的量，且第一控制端子Vs+的电势Vs变得低于控制目标值(450mV)，因此，以与上述相似的方式将差值ΔVs反馈给运算放大器32，这样，泵电流Ip流过泵池14，以泵出过量的氧。
这样，在使用了第一实施方式所述的气体检测装置2的气体检测系统1中，测量泵电流Ip的大小，由此可以测量被测气体中含有的氧浓度，其中，所述泵电流Ip流过泵池14并被控制而使得第一控制端子Vs+的电势变为450mV。具体地，通过电阻元件R2将泵电流Ip转换为代表气体浓度的电势，并将该电势输出至微机3。最终，所测得的氧浓度用于对发动机的燃烧控制。
下面参照图3至图7描述第一实施方式的气体检测系统1进行短路检查的方法。
气体检测装置2中，由于误操作或发动机震动等机械因素，第一控制端子Vs+、配线L1或第一元件端子4T1可能与电源电势VB或接地电势GND接触并由此形成短路。基于此，应该考虑图2所示的下列情况，即，配线L1在点A处短路到电源电势VB或接地电势GND。在此情况下，假设由于短路而形成了能够使大电流流过的导通路径，那么，第一控制端子Vs+的电势变为等于电源电势VB或接地电势GND。结果，电流经由检测池24从气体传感控制电路5的第二控制端子COM和第三控制端子Ip+流向点A(或以相反的方向)。因此，就可能在检测池24处发生烧坏现象，并且由于气体传感元件4(第二检测电极13b)内的压力增大而可能使得该气体传感元件4损坏。具体地，当配线L1在点A处短路到接地电势GND时，电流沿着与检测池24的池电动势所感应的电流相反的方向流动，因此，即使电流在短时间内流过或非常小的电流流过时，也可能发生烧坏现象。
如上所示，可以想到的、用来检测配线L1是否短路到电源电势VB或接地电势GND的方法是在操作气体检测装置2时对第一控制端子Vs+的电势进行监控。然而，即使当使用该方法检测出配线L1短路到电源电势VB或接地电势GND时，错误方向的电流或过量的电流很可能已经流过检测池24。因此很难防止检测池24受到损坏。
相反，如上所述，在第一实施方式的气体传感控制电路5中，可以使得从第二控制端子COM和第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高，在此状态下可以检查第一控制端子Vs+。因此，如同下文中将要说明的那样，在开启气体检测装置2的电源之后立即进行此种检查，即使当第一控制端子Vs+短路到电源电势VB或接地电势GND时，也可以检查气体检测装置2并阻止电流流过气体传感元件4。如果基于检查结果而采取切断气体传感控制电路5的输出等措施，就可以毫无疑问地防止由于电流过量流过或以错误的方向流过而引起的检测池24的损坏。
第一实施方式中，首先，使得从被检查是否短路的第一控制端子Vs+之外的其它控制端子观察到的，即从第二控制端子COM和第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高。随后，从恒流电源43M或恒流电源43N(检查电流供给电路)向第一控制端子Vs+供给一个非常小的检查电流。
由电势监控电路41测量第一控制端子Vs+的电势，并由电势监控电路41所包含的公知A/D转换器将测得的电势转换为数字信号。然后，由微机3读取该数字信号。微机3中，由所述数字信号代表的第一控制端子Vs+的电势与预设的阈值电势相比较，以确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND或电源电势VB。
具体地，恒流电源43M用于检查确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND，恒流电源43N用于检查确定第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB。通过分别连接至恒流电源43M和43N的开关SW9和SW10的ON/OFF控制，实现恒流电源43M和43N的输出之间的转换。
下面详细描述用于检查第一控制端子Vs+的方法。由于第一实施方式的气体检测系统1包含恒流电源43M和43N以及开关SW9和SW10，可以对第一控制端子Vs+(配线L1)进行检查以确定是否短路到电源电势VB，也可以对第一控制端子Vs+(配线L1)进行检查以确定是否短路到接地电势GND，并且，这些检查可以结合起来进行。下面将参照图3至图6描述四种检查方法，即仅对短路到接地电势GND进行检查的方法；仅对短路到电源电势VB进行检查的方法；先对短路到接地电势GND进行检查，然后对短路到电源电势VB进行检查的方法；以及先对短路到电源电势VB进行检查，然后对短路到接地电势GND进行检查的方法。
上述每种方法中，使得从被检查是否短路的第一控制端子Vs+之外的其它控制端子观察到的，即从第二控制端子COM和第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高。
进一步地，当对短路到接地电势GND进行检查时，由恒流电源43M向第一控制端子Vs+供给正方向检查电流Im。当对短路到电源电势VB进行检查时，由恒流电源43N向第一控制端子Vs+供给负方向检查电流In。
第一控制端子Vs+的电势由电势监控电路41测量，并由该电势监控电路41中包含的A/D转换器将测得的电势转换为数字信号。然后，由微机3读取所述数字信号。微机3中，由所述数字信号代表的第一控制端子Vs+的电势与预设的阈值电势相比较，以确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND或电源电势VB。
通过分别连接至恒流电源43M和43N的开关SW9和SW10的ON/OFF控制，实现恒流电源43M和43N的输出之间的转换。
检查实施例1短路到接地电势的检查图3显示了检查结果图，其中，为了确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND，由恒流电源43M向第一控制端子Vs+供给正方向检查电流Im。纵坐标代表电势，横坐标代表时间。图3中，每条实线代表正常状态时第一控制端子Vs+的电势变化；虚线代表第一控制端子Vs+(配线L1)短路到接地电势GND的情况下该第一控制端子Vs+的电势变化。很明显，正常状态下，开始进行检查时，第一控制端子Vs+的电势可以具有介于电源电势VB和接地电势GND之间的初始值。因此，图中显示了初始值为电源电势的情况和初始值为接地电势的情况。同样的情况应用于后面将要描述的图4至图6中的图。
正常状态下，即，当第一控制端子Vs+(配线L1)没有短路到接地电势GND时，如果第一控制端子Vs+的电势初始值为接地电势GND，则第一控制端子Vs+的电势从接地电势GND逐渐向电源电势VB增大。此时，因为已经使得从第二控制端子COM和第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高，即使当恒流电源43M供给正方向检查电流Im时，该电流Im也不会从第二控制端子COM或第三控制端子Ip+流入气体传感控制电路5。相应地，正方向检查电流Im用于使连接至第一控制端子Vs+的电容元件充电，因此，第一控制端子Vs+的电势逐渐增大。
正常状态下，如果第一控制端子Vs+的电势初始值为电源电势VB，则第一控制端子Vs+的电势保持为电源电势VB而不改变，因为如上所述，恒流电源43M不会产生高于电源电势VB的电压。
相反，形成短路时，即，当第一控制端子Vs+(配线L1)短路到接地电势GND时，尽管供给正方向检查电流Im，因为该正方向检查电流Im流过由于短路而形成的导通路径，所以，第一控制端子Vs+的电势保持为接地电势GND或与接地电势GND相近的值。
显然，第一实施方式中，当对短路到接地电势进行检查时，通过恒流电源43M来限制流向接地电势的电流的量，以防止短路检查过程中电流的过量流过以及由此引起的大电力消耗。
因此，在开始向第一控制端子Vs+供给正方向检查电流Im之后，当预定时间段Tg(当前实施例中为1秒)过后，可以通过确定第一控制端子Vs+的电势是否高于接地短路阈值电势Vtg(第一实施方式中为1.5V)来进行检查，以确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND。
检查实施例2短路到电源电势的检查图4显示了检查结果图，其中，为了确定第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB，由恒流电源43N向第一控制端子Vs+供给负方向检查电流In。纵坐标代表电势，横坐标代表时间。图4中，每条实线代表正常状态时第一控制端子Vs+的电势变化；虚线代表第一控制端子Vs+短路到电源电势VB的情况下该第一控制端子Vs+的电势变化。
正常状态下，即，当第一控制端子Vs+(配线L1)没有短路到电源电势VB时，如果第一控制端子Vs+的电势初始值为电源电势VB，则第一控制端子Vs+的电势从电源电势VB逐渐向接地电势GND减小。此时，因为已经使得从第二控制端子COM和第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高，即使当恒流电源43N供给负方向检查电流In时，该电流In也不会从第二控制端子COM或第三控制端子Ip+流入气体传感控制电路5。相应地，负方向检查电流In用于使连接至第一控制端子Vs+的电容元件充电(放电)，因此，第一控制端子Vs+的电势逐渐减小。
如果第一控制端子Vs+的电势初始值为接地电势GND，则第一控制端子Vs+的电势保持为接地电势GND而不改变，因为如上所述，恒流电源43N不会产生低于接地电势GND的电势。
相反，形成短路时，即，当第一控制端子Vs+短路到电源电势VB时，因为负方向检查电流In流过由于短路而形成的导通路径，所以，第一控制端子Vs+的电势保持为电源电势VB或与电源电势VB相近的值。
显然，第一实施方式中，当对短路到电源电势进行检查时，通过恒流电源43N来限制流向电源电势的电流的量，以防止短路检查过程中电流的过量流过以及由此引起的大电力消耗。
因此，在开始向第一控制端子Vs+供给负方向检查电流In之后，当预定时间段Tb(当前实施例中为1秒)过后，可以通过确定第一控制端子Vs+的电势是否低于电源短路阈值电势Vtb(第一实施方式中为电源电势VB-1.5V)来进行检查，以确定第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB。
检查实施例3短路到接地电势的检查+短路到电源电势的检查图5显示了检查结果图，其中，为了确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND，由恒流电源43M向第一控制端子Vs+供给正方向检查电流Im，随后，为了确定第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB，由恒流电源43N向第一控制端子Vs+供给负方向检查电流In。
图5中，每条实线代表正常状态时的电势变化；每条虚线代表形成短路时的电势变化。虚线的第一半(图5的左半边)代表第一控制端子Vs+短路到接地电势GND的情况下该第一控制端子Vs+的电势变化。虚线的第二半(图5的右半边)代表第一控制端子Vs+短路到电源电势VB的情况下该第一控制端子Vs+的电势变化。
第一半的操作类似于图3所显示的操作。即，正常状态时，如果第一控制端子Vs+的电势初始值为接地电势GND，则第一控制端子Vs+的电势从接地电势GND逐渐向电源电势VB变化。如果第一控制端子Vs+的电势初始值为电源电势VB，则第一控制端子Vs+的电势保持为电源电势VB而不改变。显然，当第一控制端子Vs+短路到电源电势VB时，第一控制端子Vs+的电势保持为电源电势。
相反，当第一控制端子Vs+短路到接地电势GND时，第一控制端子Vs+的电势保持为接地电势GND而不改变。因此，可以在此阶段确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势。
此后(第一预定时间段Tg过后的第二半)，正常状态时，不管其初始值为多少，第一控制端子Vs+的电势逐渐向接地电势GND变化。
相反，当第一控制端子Vs+短路到电源电势VB时，第一控制端子Vs+的电势保持为电源电势VB。
因此，第一半中，从恒流电源43M向第一控制端子Vs+开始供给正方向检查电流Im之后，当第一预定时间段Tg(当前实施例为1秒)过后，可以通过确定第一控制端子Vs+的电势是否高于接地短路阈值电势Vtg(第一实施方式中为1.5V)来进行检查，以确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND。
随后，第二半中，从恒流电源43N向第一控制端子Vs+开始供给负方向检查电流In(这是在第一预定时间段Tg过后)之后，当第二预定时间段Tgb(当前实施例为1秒)过后，可以通过确定第一控制端子Vs+的电势是否低于电源短路阈值电势Vtb(第一实施方式中为电源电势VB-1.5V)来进行检查，以确定第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB。
检查实施例4短路到电源电势的检查+短路到接地电势的检查图6显示了检查结果图，其中，以与图5所示情况相反的顺序进行两个检查。即，图6显示的检查结果图中，为了确定第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB，由恒流电源43N向第一控制端子Vs+供给负方向检查电流In，然后，为了确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND，由恒流电源43M向第一控制端子Vs+供给正方向检查电流Im。
图6中，每条实线代表正常状态时的电势变化；每条虚线代表形成短路时的电势变化。虚线的第一半(图6的左半边)代表第一控制端子Vs+短路到电源电势VB的情况下该第一控制端子Vs+的电势变化。虚线的第二半(图6的右半边)代表第一控制端子Vs+短路到接地电势GND的情况下该第一控制端子Vs+的电势变化。
第一半的操作类似于图4所显示的操作。即，正常状态时，如果第一控制端子Vs+的电势初始值为接地电势GND，则第一控制端子Vs+的电势保持为接地电势GND而不改变。如果第一控制端子Vs+的电势初始值为电源电势VB，则第一控制端子Vs+的电势从电源电势VB逐渐向接地电势GND变化。显然，当第一控制端子Vs+短路到接地电势GND时，第一控制端子Vs+的电势保持为接地电势。
相反，当第一控制端子Vs+短路到电源电势VB时，第一控制端子Vs+的电势保持为电源电势VB而不改变。因此，可以在此阶段确定第一控制端子Vs+是否短路到电源电势。
此后(第一预定时间段Tb过后的第二半)，正常状态时，不管其初始值为多少，第一控制端子Vs+的电势逐渐向电源电势VB变化。
相反，当第一控制端子Vs+短路到接地电势时，第一控制端子Vs+的电势保持为接地电势GND。
因此，第一半中，从恒流电源43N向第一控制端子Vs+开始供给负方向检查电流In之后，当第一预定时间段Tb(当前实施例为1秒)过后，可以通过确定第一控制端子Vs+的电势是否低于电源短路阈值电势Vtb(第一实施方式中为电源电势VB-1.5V)来进行检查，以确定第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB。
随后，第二半中，从恒流电源43M向第一控制端子Vs+开始供给正方向检查电流Im(这是在第一预定时间段Tb过后)之后，当第二预定时间段Tbg(当前实施例为1秒)过后，可以通过确定第一控制端子Vs+的电势是否高于接地短路阈值电势Vtg(第一实施方式中为1.5V)来进行检查，以确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND。
在有些情况下，为了抑制噪音，将未示出的电容器连接至第一控制端子Vs+。在此情况下，由于电容器的充电和放电，第一控制端子Vs+的电势随时间的变化变得更缓慢。因此，优选的是，在确定是否形成短路之前用于等待的预定时间段(第一预定时间段Tg、Tb或第二预定时间段Tgb、Tbg)设置得比上述情况下的时间段更长。或者，优选的是，将接地短路阈值电势Vtg设置为更低的值，并且将电源短路阈值电势Vtb设置为更高的值。以此方式，适当地设置用于等待的预定时间段Tg等和阈值电势Vtg等，使得能够准确区分正常状态和短路状态。
下面参照图6和图7，针对检查实施例4，描述第一实施方式的气体检测系统1中所进行的检查方法的具体步骤，所述检查方法中，检查第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB，然后检查第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND。
首先，在步骤S0中开启气体检测系统1的电源之后，微机3立即进入步骤S1。
步骤S1中，微机3使得从第二控制端子COM和第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高(非被检查端子阻抗增大步骤)，其中，所述第二控制端子COM和第三控制端子Ip+(非被检查端子)是气体传感控制电路5中不被进行短路检查的控制端子。
具体地，微机3切断开关SW1和SW2，使得运算放大器34和36的输出端子与第二控制端子COM断开。并且，微机3切断开关SW3和SW6，使得第三控制端子Ip+与运算放大器32之间的电连接以及第三控制端子Ip+与接地电势GND之间的电连接断开。当按照此方式切断了各个开关时，从第二控制端子COM和第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5的阻抗变得很高。
步骤S2中，作为初始设定，微机3切断开关SW8、SW9和SW10。
步骤S3中，微机3接通连接至恒流电源43N输出端子的开关SW10，使得负方向检查电流In从第一元件端子4T1流向气体传感控制电路5的第一控制端子Vs+(检查电流供给步骤、第一检查电流供给步骤)。结果，如图6的第一半所示，气体传感控制电路5的第一控制端子Vs+的电势根据是否形成短路而发生变化。
步骤S4中，利用微机3的未示出的计时器，微机3等待第一预定时间段Tb(当前实施例为1秒)(等待步骤、第一等待步骤)。
步骤S5中，微机3确定由电势监控电路41测量的第一控制端子Vs+的电势是否低于电源短路阈值电势Vtb(当前实施例中为电源电势VB-1.5V)(短路确定步骤、第一确定步骤)。具体地，将电源短路阈值电势Vtb与通过电势监控电路41对第一控制端子Vs+的电势的转换所得到的数值进行比较，以此实现上述确定。
当比较结果表明第一控制端子Vs+的电势低于电源短路阈值电势Vtb时(是)，微机3进入步骤S6。或者，当第一控制端子Vs+的电势不低于电源短路阈值电势Vtb时(否)，微机3确定第一控制端子Vs+短路到电源电势VB，并进入步骤S11。
当前实施例的检查方法中，作为等待步骤的上述步骤S4和作为短路确定步骤的步骤S5构成了诊断步骤。或者，作为第一等待步骤的上述步骤S4和作为第一确定步骤的步骤S5构成了第一诊断步骤。
接下来，步骤S6中，微机3切断开关SW10并接通开关SW9，使得恒流电源43M供给正方向检查电流Im，所述正方向检查电流Im从第一控制端子Vs+流向第一元件端子4T1(第二检查电流供给步骤)。结果，如图6的第二半所示，气体传感控制电路5的第一控制端子Vs+的电势根据是否形成短路而发生变化。
步骤S7中，利用微机3的未示出的计时器，微机3等待第二预定时间段Tbg(当前实施例为1秒)(等待步骤、第二等待步骤)。
步骤S8中，微机3确定由电势监控电路41测量的第一控制端子Vs+的电势是否高于接地短路阈值电势Vtg(当前实施例中为1.5V)(第二确定步骤)。具体地，将接地短路阈值电势Vtg与通过电势监控电路41对第一控制端子Vs+的电势的转换所得到的数值进行比较，以此实现上述确定。
当比较结果表明第一控制端子Vs+的电势高于接地短路阈值电势Vtg时(是)，微机3确定第一控制端子Vs+没有短路到接地电势GND，并进入步骤S9。或者，当第一控制端子Vs+的电势不高于接地短路阈值电势Vtg时(否)，微机3确定第一控制端子Vs+短路到接地电势GND，并进入步骤S12。
当前实施例的检查方法中，作为第二等待步骤的上述步骤S7和作为第二确定步骤的步骤S8构成第二诊断步骤。
步骤S9中，微机3切断开关SW9，使得恒流电源43M的输出被断电。
接下来，步骤S10中，微机3对正常状态的气体检测系统1(气体检测装置2和气体传感元件4)进行控制，因为微机3已经确定出第一控制端子Vs+、或者连接于该第一控制端子Vs+的配线L1或第一元件端子4T1既没有短路到电源电势，也没有短路到接地电势，因此，气体检测系统1是正常的。
或者，当步骤S5中确定为“否”时，在步骤S11中，微机3报告第一控制端子Vs+短路到电源电势VB，然后进入步骤S13。当步骤S8中确定为“否”时，在步骤S 12中，微机3报告第一控制端子Vs+短路到接地电势GND，然后进入步骤S13。在步骤S13中，微机3切断开关SW9和SW10，使得恒流电源43M和43N的输出端子从第一控制端子Vs+断开。因为开关SW8已经被切断(步骤S2)，使得从第一控制端子Vs+观察到的气体传感控制电路5的阻抗也很高(被检查端子阻抗增大步骤)。
进一步地，步骤S14中，微机3对气体检测装置2中形成了短路的情况进行控制，例如关闭气体传感控制电路5的电源，并通过声音、或亮灯、或闪烁灯的方式向驾驶员等提供发生短路的警告。
上文已经描述了对应于检查实施例4(见图6)的检查方法，其中，检查第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB，然后检查第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND。对应于图3、图4和图5所示的其它检查实施例，可以以相似的方式实施检查方法。
例如，检查实施例3(见图5)的情况中，检查第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND，然后检查第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB，上述检查方法可以按照下列步骤实施首先进行步骤S6至S8、S12，然后进行步骤S3至S5、S11。
根据使用第一实施方式的气体检测系统1所进行的短路检查方法，使得从第二控制端子COM和第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高，因此，即使向第一控制端子Vs+供给检查电流Im或In，该检查电流也不会流过气体传感元件4。所以，可以适当地检查第一控制端子Vs+而不会引起气体传感元件4由于短路检查过程中有电流流过气体传感元件4而被烧坏之类的问题。
当确定第一控制端子Vs+短路到接地电势GND或电源电势VB时，在步骤S13中，微机3切断开关SW9和SW10，使得从第一控制端子Vs+观察到的气体传感控制电路5的阻抗很高。也就是说，气体传感元件4从气体传感控制电路5断电。因此，这样做以后，可以毫无疑问地防止由于电流的过量流动或以错误方向流动而引起的气体传感元件4的故障，直到对所述短路采取了措施及短路状态已被消除。
进一步地，在步骤S0中开启气体检测系统1的电源之后，立即对第一控制端子Vs+进行短路检查；当第一控制端子Vs+短路到接地电势GND或电源电势VB时，在步骤S13中将气体传感元件4从气体传感控制电路5断电。因此，当存在短路时，就能终止短路检查而不会有电流流过气体传感元件4。所以，就能毫无疑问地防止由于短路引起的电流过量流动或以错误方向流动所导致的气体传感元件4的故障。
第二实施方式下面参照图1、图8至图10描述本发明第二实施方式的气体检测系统1A。
除了用气体传感控制电路5A代替气体检测系统1的气体传感控制电路5(见图2)之外，本发明第二实施方式的气体检测系统1A与第一实施方式的气体检测系统1相同。即，如同第一实施方式的气体检测系统1，气体检测系统1A包括微机3、气体传感元件4、加热器控制电路6及加热器7。
在如下描述中，将主要说明与第一实施方式不同的那些部分，并简化或省略对其余部分的说明。
首先，参照图8说明气体传感控制电路5A。
第一实施方式的气体传感控制电路5包括恒流电源43M和43N作为检查电流供给电路。相反，在第二实施方式的气体传感控制电路5A中，通过上-下拉电路43C向第一控制端子Vs+供给检查电流，所述上-下拉电路43C包括电阻元件R41和R42，并分配电源电势和接地电势之间的电势差。开关SW9A设置在上-下拉电路43C与第一控制端子Vs+之间。可以通过切断开关SW9A使得上-下拉电路43C从第一控制端子Vs+断电。除了检查电流供给电路由上-下拉电路43C和开关SW9A形成之外，气体传感控制电路5A与第一实施方式的气体传感控制电路5相同。
上-下拉电路43C向第一控制端子Vs+供给检查电流Ic，以确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND或电源电势VB。上-下拉电路43C向第一控制端子Vs+供给检查电流Ic，使得当第一控制端子Vs+既没有短路到接地电势GND，也没有短路到电源电势VB时，第一控制端子Vs+的电势与介于接地电势GND和电源电势VB之间的中间电势VC相等，这是由电阻元件R41和R42决定的。检查实施例5短路到电源电势和接地电势的检查下面参照图9和图10，说明向第一控制端子Vs+供给检查电流Ic时该第一控制端子Vs+的电势变化，以及检查该第一控制端子Vs+的方法。
首先，在步骤S100中开启气体检测系统1A的电源之后，微机3立即进入步骤S1。步骤S1中，与第一实施方式的气体检测系统1所进行的检查方法的步骤S1相同，即，微机3使得从第二控制端子COM和第三控制端子Ip+观察到的气体传感控制电路5A的阻抗很高(非被检查端子阻抗增大步骤)。
随后，步骤S102中，作为初始设定，微机3切断开关SW8和SW9A。
步骤S103中，微机3接通开关SW9A，使得检查电流Ic从上-下拉电路43C流出(检查电流供给步骤)。该检查电流Ic的流动方向随着第一控制端子Vs+的电势而改变。
图9显示了向第一控制端子Vs+供给检查电流Ic时该第一控制端子Vs+的电势变化。图9中，每条实线代表没有形成短路的正常状态下第一控制端子Vs+的电势变化；每条虚线代表第一控制端子Vs+被短路的情况下第一控制端子Vs+的电势变化。显然，开始进行检查时，第一控制端子Vs+的电势可以具有介于电源电势VB和接地电势GND之间的任意初始值。因此，图中显示了初始值为电源电势的情况和初始值为接地电势的情况。
正常状态下，如果第一控制端子Vs+的电势初始值为接地电势GND，则第一控制端子Vs+的电势从接地电势GND逐渐向中间电势VC变化。如果第一控制端子Vs+的电势初始值为电源电势VB，则第一控制端子Vs+的电势从电源电势VB逐渐向中间电势VC变化。
或者，如果第一控制端子Vs+短路到接地电势GND，则第一控制端子Vs+的电势保持为接地电势GND。如果第一控制端子Vs+短路到电源电势VB，则第一控制端子Vs+的电势保持为电源电势VB。
步骤S104中，利用微机3的未示出的计时器，微机3等待预定时间段Tc(当前实施例为1秒)(等待步骤)。
随后，步骤S105中，微机3确定由电势监控电路41测量的第一控制端子Vs+的电势是否高于接地短路阈值电势Vtg(当前实施例中为1.5V)。具体地，将接地短路阈值电势Vtg与通过电势监控电路41对第一控制端子Vs+的电势的转换所得到的数值进行比较，以此实现上述确定。
当比较结果表明第一控制端子Vs+的电势高于接地短路阈值电势Vtg时(是)，微机3确定没有短路到接地电势GND，并进入步骤S106。或者，当第一控制端子Vs+的电势不高于接地短路阈值电势Vtg时(否)，微机3确定第一控制端子Vs+短路到接地电势GND，并进入步骤S109。
接下来，步骤S106中，微机3确定由电势监控电路41测量的第一控制端子Vs+的电势是否低于电源短路阈值电势Vtb(当前实施例中为VB-1.5V)。具体地，将电源短路阈值电势Vtb和第一控制端子Vs+的电势的数值进行比较，以此实现上述确定。
当比较结果表明第一控制端子Vs+的电势低于电源短路阈值电势Vtb时(是)，微机3确定没有短路到电源电势VB，即气体检测系统1A是正常的，并进入步骤S107。或者，当第一控制端子Vs+的电势不低于电源短路阈值电势Vtb时(否)，微机3确定第一控制端子Vs+短路到电源电势VB，并进入步骤S110。
步骤S107中，微机3切断开关SW9A，使得上-下拉电路43C的输出从第一控制端子Vs+断开。
此后，与第一实施方式相同，在步骤S10中，微机3对正常状态的气体检测系统1A(气体检测装置2A和气体传感元件4)进行控制，因为微机3已经确定出第一控制端子Vs+、或者连接于该第一控制端子Vs+的配线L1或第一元件端子4T1既没有短路到电源电势，也没有短路到接地电势，因此，气体检测系统1A是正常的。
或者，当步骤S105中确定为“否”时，在步骤S109中，微机3报告第一控制端子Vs+短路到接地电势GND，然后进入步骤S111。当步骤S106中确定为“否”时，在步骤S110中，微机3报告第一控制端子Vs+短路到电源电势VB，然后进入步骤S111。
步骤S111中，微机3切断开关SW9A，使得上-下拉电路43C的输出从第一控制端子Vs+断开。因为在步骤S102中已经切断开关SW8，使得从第一控制端子Vs+观察到的气体传感控制电路5A的阻抗也很高(被检查端子阻抗增大步骤)。
之后，与第一实施方式的情形相同，在步骤S14中，微机3对气体检测装置2A中形成了短路的情况进行控制，例如关闭气体传感控制电路5A的电源，并通过声音、或亮灯、或闪烁灯的方式向驾驶员等提供发生短路的警告。
根据使用第二实施方式的气体检测系统1A所进行的短路检查方法，仅仅通过供给单一类型的检查电流Ic就可以确定是否短路到接地电势GND或电源电势VB。所以，可以进行简便快捷地进行检查以确定是否存在短路。
上述检查实施例5中，首先确定是否短路到接地电势GND(步骤S105)，然后确定是否短路到电源电势VB(步骤S106)。但这些确定可以按照相反的顺序进行。
第三实施方式下面参照图11至图13说明本发明第三实施方式的气体检测系统。
用于测量所述排气中被测气体的气体检测系统包括气体检测装置102，该气体检测装置102包含气体传感元件110和气体传感控制电路150。虽然未示出，该气体检测系统包括加热器，其用于使气体传感元件110保持在操作温度；加热器控制电路，其用于控制加热器；以及微机。因为所述加热器、所述加热器控制电路及所述微机与第一和第二实施方式中的加热器、加热器控制电路及微机相同，所以省略对它们的描述。
设置于汽油发动机的排气系统中的气体传感元件110包括检测池120和一对位于检测池120相对表面上的铂电极，所述检测池120由氧化锆形成薄板状，所述氧化锆为氧离子传导固体电解质。将检测池120夹在中间的所述电极分别连接至气体传感元件110的第一和第二元件端子110T1和110T2。
气体传感控制电路150具有第一控制端子Vs+和第二控制端子COM，所述第一控制端子Vs+和第二控制端子COM经由配线L1和L2连接至元件端子110T1和110T2。气体传感控制电路150控制气体传感元件110，并检测被测气体的氧浓度。
首先，说明气体传感控制电路150中连接至第一控制端子Vs+的电路。运算放大器151的输出端子、恒流电源155和恒流电源156分别经由开关SW100、SW102和SW103连接至第一控制端子Vs+。此外，用于测量第一控制端子Vs+的电势的电势监控电路157连接至第一控制端子Vs+。
输出电势可调节的可变压电源153连接至运算放大器151的同相输入端子，使得运算放大器151向第一控制端子Vs+输出由可变压电源153产生的电势。当切断开关SW100时，可以使得从第一控制端子Vs+观察到的运算放大器151的阻抗很高。
恒流电源155供给正方向检查电流Im，所述正方向检查电流Im从第一控制端子Vs+流出。此外，恒流电源156供给负方向检查电流In，所述负方向检查电流In沿着与正方向检查电流Im流动方向相反的方向流动。通过切断开关SW102和SW103，可以使得从第一控制端子Vs+观察到的恒流电源155和156的阻抗很高(等同于恒流电源155和156被切断的状态)。
同时，电势监控电路157的输入端子直接连接至第一控制端子Vs+。从第一控制端子Vs+观察，电势监控电路157的输入端子总是具有高阻抗。如同第一实施方式的电势监控电路41的情况，电势监控电路157包括公知的A/D转换器，并将第一控制端子Vs+的电势转换为数值，随后将该数值提供给微机。
因此，当切断所有的开关SW100、SW102和SW103时，从第一控制端子Vs+观察到的气体传感控制电路150的阻抗很高。即，在此情况下，气体传感控制电路150可视为从第一控制端子Vs+断电。
下面描述气体传感控制电路150中连接至第二控制端子COM的电路。运算放大器152经由气体浓度输出电路158连接至第二控制端子COM。
所述气体浓度输出电路158包括公知的A/D转换器，并向微机输出对应于流过电流检测电阻的电流的数值。
用于产生恒定电势的恒压电源154连接至运算放大器152的同相输入端子，因此，运算放大器152输出由恒压电源154产生的电势。
运算放大器152的输出端子经由开关SW101连接至气体浓度输出电路158。如上所述，气体浓度输出电路158由电流检测电阻形成。因此，通过开关SW101的切换，从第二控制端子COM观察到的气体浓度输出电路158和运算放大器152的阻抗可以被切换成低阻抗和高阻抗。
所以，当切断开关SW101时，从第二控制端子COM观察到的气体传感控制电路150具有高阻抗。即，在此情况下，气体传感控制电路150可视为从第二控制端子COM断电。
下面描述气体检测系统的气体浓度检查方法。
配置检测池120，使得流过检测池120的电流根据下列两个氧浓度之间的差异而改变一个是与检测池120一个表面相接触的被测气体的氧浓度，另一个是与检测池120另一个表面相接触的参考气体(如外界空气)的氧浓度。检测池120具有下述特性，即当所述浓度差异恒定时，不管施加于检测池120相对表面上的电极的电压怎样改变，流过检测池120的电流会变得基本恒定。第三实施方式的气体检测系统使用公知的方法检测气体浓度，所述公知的方法利用了检测池120的这些电流特性。具体地，在气体传感控制电路150中，调节恒压电源154的输出电势，使得施加于电极的电压落在预定范围内，并且通过气体浓度输出电路158来测量流过检测池120的电流，以此测定气体浓度。
如同第一实施方式的气体检测装置2，气体检测装置102存在以下可能当电连接至第一控制端子Vs+的部位C短路到电源电势VB或接地电势GND时，电流会过量地或以错误的方向流过检测池120，因此发生烧坏或损坏。
检查实施例6短路到接地电势的检查+短路到电源电势的检查下面参照图12和13，说明向第三实施方式气体检测系统中的第一控制端子Vs+供给正方向检查电流Im和负方向检查电流In时该第一控制端子Vs+的电势变化，以及通过所述气体检测系统来检查第一控制端子Vs+的方法。
图12显示了检查结果图，其中，为了确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势，供给正方向检查电流Im，然后，为了确定第一控制端子Vs+是否短路到电源电势，供给负方向检查电流In。图中，在第一半进行GND短路检查，在第二半进行VB短路检查。
图12中，每条实线代表正常状态(没有形成短路的状态)时第一控制端子Vs+的电势变化；每条虚线代表形成了短路时第一控制端子Vs+的电势变化。虚线的第一半代表第一控制端子Vs+短路到接地电势GND的情况下该第一控制端子Vs+的电势变化。虚线的第二半代表第一控制端子Vs+短路到电源电势VB的情况下该第一控制端子Vs+的电势变化。显然，开始进行检查时，第一控制端子Vs+的电势可以具有介于电源电势VB和接地电势GND之间的任意初始值。因此，图中显示了初始值为电源电势的情况和初始值为接地电势的情况。
GND短路检查期间(第一半)，第一控制端子Vs+的电势发生如下变化。在气体检测装置102中没有形成短路且该气体检测装置102是正常的情况下，如果第一控制端子Vs+的电势初始值为接地电势GND，则随着正方向检查电流Im的供给，第一控制端子Vs+的电势从接地电势GND逐渐向电源电势VB变化。如果第一控制端子Vs+的电势初始值为电源电势VB，则第一控制端子Vs+的电势保持为电源电势VB。相反，如果第一控制端子Vs+短路到接地电势GND，则第一控制端子Vs+的电势保持为接地电势GND而不改变。
VB短路检查期间(第二半)，第一控制端子Vs+的电势发生如下变化。在气体检测装置102中没有形成短路且该气体检测装置102是正常的情况下，第一控制端子Vs+的电势逐渐向接地电势GND变化。相反，如果第一控制端子Vs+短路到电源电势VB，则第一控制端子Vs+的电势保持为电源电势VB而不改变。
因此，在GND短路检查中，从恒流电源155向第一控制端子Vs+开始供给正方向检查电流Im之后，当第一预定时间段Tg(当前实施例为1秒)过后，可以通过确定第一控制端子Vs+的电势是否高于接地短路阈值电势Vtg(当前实施例中为1.5V)来进行检查，以确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND。随后，在VB短路检查中，从恒流电源156向第一控制端子Vs+开始供给负方向检查电流In之后，当第二预定时间段Tgb(当前实施例为1秒)过后，可以通过确定第一控制端子Vs+的电势是否低于电源短路阈值电势Vtb(当前实施例中为电源电势VB-1.5V)来进行检查，以确定第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB。
下面参照图13，说明第三实施方式的气体检测系统中所进行的检查方法的具体步骤，所述检查方法中，检查第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND，然后检查第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB。
首先，在步骤S200中开启气体检测系统的电源之后，微机立即进入步骤S201。
步骤S201中，微机使得从第二控制端子COM观察到的气体传感控制电路150的阻抗很高。具体地说，微机切断开关SW101。步骤S202中，作为初始设定，微机切断开关SW100、SW102和SW103。
步骤S203中，微机接通开关SW102，使得恒流电源155供给正方向检查电流Im(检查电流供给步骤)。结果，如图12的第一半所示，第一控制端子Vs+的电势根据是否形成短路而发生变化。步骤S204中，利用微机的未示出的计时器，微机等待第一预定时间段Tg(当前实施例中为1秒)。
步骤S205中，微机确定由电势监控电路157测量的第一控制端子Vs+的电势是否高于接地短路阈值电势Vtg(当前实施例中为1.5V)。具体地说，将接地短路阈值电势Vtg与通过电势监控电路157对第一控制端子Vs+的电势的转换所得到的数值进行比较，以此实现上述确定。
当比较结果表明第一控制端子Vs+的电势高于接地短路阈值电势Vtg时(是)，微机进入步骤S206。或者，当第一控制端子Vs+的电势不高于接地短路阈值电势Vtg时(否)，微机确定第一控制端子Vs+短路到接地电势GND，并进入步骤S211。
步骤S206中，微机切断开关SW102以使得恒流电源155断电，并接通开关SW103以使得恒流电源156供给负方向检查电流In。结果，如图12的第二半所示，第一控制端子Vs+的电势根据是否形成短路而发生变化。
步骤S207中，利用微机的未示出的计时器，微机等待第二预定时间段Tgb(当前实施例为1秒)。
步骤S208中，微机确定由电势监控电路157测量的第一控制端子Vs+的电势是否低于电源短路阈值电势Vtb(当前实施例中为电源电势VB-1.5V)。具体地，将电源短路阈值电势Vtb与第一控制端子Vs+的电势的数值进行比较，以此实现上述确定。
当比较结果表明第一控制端子Vs+的电势低于电源短路阈值电势Vtb时(是)，微机确定第一控制端子Vs+没有短路到电源电势VB，并进入步骤S209。或者，当第一控制端子Vs+的电势不低于电源短路阈值电势Vtb时(否)，微机确定第一控制端子Vs+短路到电源电势VB，并进入步骤S212。
步骤S209中，微机切断开关SW103，使得恒流电源156的输出被断电。
接下来，步骤S210中，微机对正常状态的气体检测系统(气体检测装置102和气体传感元件110)进行控制，因为微机已经确定出第一控制端子Vs+、或者连接于该第一控制端子Vs+的配线L1或第一元件端子4T1既没有短路到电源电势，也没有短路到接地电势，因此，气体检测系统是正常的。
或者，当步骤S205中确定为“否”时，在步骤S211中，微机报告第一控制端子Vs+短路到接地电势GND，然后进入步骤S213。当步骤S208中确定为“否”时，在步骤S212中，微机报告第一控制端子Vs+短路到电源电势VB，然后进入步骤S213。
步骤S213中，微机切断开关SW102和SW103，使得恒流电源155和156的输出端子从第一控制端子Vs+断开。因为开关SW100已经被切断(步骤S202)，也使得从第一控制端子Vs+观察到的气体传感控制电路150的阻抗很高。
进一步地，步骤S214中，微机对气体检测装置102中形成了短路的情况进行控制，例如关闭气体传感控制电路150的电源，并通过声音或灯向驾驶员等提供发生短路的警告。
上面描述了检查第一控制端子Vs+是否短路到接地电势GND、然后检查第一控制端子Vs+是否短路到电源电势VB的情况。但这些检查可以按照相反的顺序进行。进一步地，如果需要，可以仅对短路到接地电势或者仅对短路到电源电势进行检查。
至此已经描述了本发明的第一至第三施方式。然而本发明并不限于此，可以以改进的方式实施而不脱离本发明的保护范围。
第一和第二实施方式的气体检测装置包括双池型氧传感元件，第三实施方式的气体检测装置包括单池型氧传感元件，然而，本发明可以应用于采用其它形式氧传感元件的气体检测装置。而且，本发明可以应用于使用气体传感元件来检测CO、NOX、H2等其它气体浓度的气体检测装置。
进一步地，第一至第三施方式中，将所述气体传感控制电路设置成通过由半导体元件形成的开关，使得从第一控制端子Vs+(第二控制端子COM、第三控制端子Ip+)观察到的气体传感控制电路的阻抗很高。然而，也可以将所述气体传感控制电路设置成通过三态缓冲器，使得从每个控制端子观察到的气体传感控制电路的阻抗很高，所述三态缓冲器的输出阻抗可通过切换而变得很高。
上述实施方式中，气体检测系统设置得用于检查以确定第一控制端子Vs+、或者电连接至该第一控制端子Vs+的配线L1或第一元件端子4T1(110T1)是否短路到接地电势或电源电势。然而，所述气体检测系统可以设置得用于检查以确定其它端子，例如第二控制端子COM、或者电连接至该第二控制端子COM的配线L2或第二元件端子4T2(110T2)，是否短路到接地电势或电源电势。在此情况下，第二控制端子COM是被检查的端子。同时，第一控制端子Vs+和第三控制端子Ip+(或第一控制端子Vs+)是不被检查的端子。因此，从这些端子观察到的气体传感控制电路的阻抗很高，在此状态下向第二控制端子COM供给检查电流，并基于其电势变化测定是否存在短路。
上述实施方式中，气体检测系统设置得用于检查以确定第一控制端子Vs+是否短路到接地电势或电源电势，因为第一控制端子Vs+、配线L1和第一元件端子4T1(110T1)可能仅仅短路到这些电势。然而，当第一控制端子Vs+、配线L1和第一元件端子4T1(110T1)有可能短路到其它不同电势时，在进行比较和确定之前，应根据第一控制端子的电势变化来适当地设定检查电流的方向和大小、阈值电势以及预定等待时间段，其中所述第一控制端子的电势变化是随着检查电流的供给而产生的，并且所述第一控制端子的电势变化在该控制端子短路到所述其它不同电势的情况与该控制端子没有短路到所述其它不同电势的情况之间变化。
上述实施方式中，向第一控制端子开始供给检查电流之后，当预定时间段(第一预定时间段Tg、Tb，或第二预定时间段Tgb、Tbg)过后，将第一控制端子的电势与接地短路阈值电势Vtg或电源短路阈值电势Vtb进行比较，以确定第一控制端子是否短路。然而，对第一控制端子是否短路的确定可以基于第一控制端子的电势变化的方式来进行。具体地，对第一控制端子是否短路的确定可以基于如下两个电势进行供给检查电流之前及时测量的或供给检查电流之后立即测量的第一控制端子的电势；以及特定时间段过后及时测量的第一控制端子的电势(即，两个时间点之间电势变化的大小，或是否存在这样的变化)。
上述第一和第二实施方式中，所述恒流电源43M用作供给正方向检查电流Im的电流源，所述正方向检查电流Im从第一控制端子Vs+流出。然而，用于向气体传感元件供给偏电流Icp的恒流电源46也可以用作供给正方向检查电流Im的电流源。
权利要求
1.一种气体检测装置，包含气体传感元件，其包括至少一个传感池和多个外连接端子，所述传感池包括固体电解质构件和一对设置于该固体电解质构件相对侧面的电极，所述外连接端子电连接至传感池的电极；以及用于控制气体传感元件的气体传感控制电路，该气体传感控制电路包括多个电连接至气体传感元件的各个外连接端子的控制端子；用于向被检查端子供给检查电流的检查电流供给电路，所述被检查端子是要被检查是否短路到预定电势的控制端子；用于测量被检查端子的电势的检查电势测量电路；以及非被检查端子阻抗增大电路，其使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大，所述非被检查端子是除了被检查端子之外的控制端子。
2.根据权利要求1的气体检测装置，其中，所述气体传感元件包括作为传感池的检测池和泵池以及作为外连接端子的第一至第三外连接端子；在所述检测池和所述泵池之间形成与被测空间相通的测量室；所述检测池包括面向测量室的第一检测电极和位于固体电解质构件另一侧并面向第一检测电极的第二检测电极，且所述检测池根据测量室中的氧浓度产生池电动势；所述泵池包括面向测量室的第一泵电极和位于固体电解质构件另一侧并面向第一泵电极的第二泵电极，所述泵池根据向测量室供给的电流将氧从该测量室泵出或将氧泵入该测量室；所述外连接端子中，第一外连接端子电连接至所述第二检测电极，第二外连接端子电连接至相互电连接的第一检测电极和第一泵电极，第三外连接端子电连接至第二泵电极；而且，所述气体传感控制电路的被检查端子电连接至第一外连接端子，第一和第二非被检查端子分别电连接至第二和第三外连接端子。
3.根据权利要求1的气体检测装置，其中，所述气体传感控制电路包括输出电路，所述输出电路具有连接至非被检查端子的输出端子；而且，所述非被检查端子阻抗增大电路是输出阻抗增大电路，其使得从非被检查端子观察到的输出电路的输出端子的阻抗增大。
4.根据权利要求2的气体检测装置，其中，所述气体传感控制电路包括多个输出电路，该输出电路具有连接至第一和第二非被检查端子的输出端子；而且，所述非被检查端子阻抗增大电路是输出阻抗增大电路，其使得从第一和第二非被检查端子观察到的输出电路的输出端子的阻抗增大。
5.根据权利要求1的气体检测装置，其中，所述气体传感控制电路包括被检查端子阻抗增大电路，所述被检查端子阻抗增大电路使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大。
6.一种用于控制气体传感元件的气体传感控制电路，所述气体传感元件包含至少一个传感池和多个外连接端子，所述传感池包括固体电解质构件和一对设置于该固体电解质构件相对侧面的电极，所述外连接端子电连接至传感池的电极，所述气体传感控制电路包含多个控制端子，它们分别电连接至气体传感元件的外连接端子；用于向被检查端子供给检查电流的检查电流供给电路，所述被检查端子是要被检查其是否短路到预定电势的控制端子；用于测量被检查端子的电势的检查电势测量电路；以及非被检查端子阻抗增大电路，其使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大，所述非被检查端子是除了被检查端子之外的控制端子。
7.根据权利要求6的气体传感控制电路，其中，所述气体传感元件包括作为传感池的检测池和泵池以及作为外连接端子的第一至第三外连接端子；在所述检测池和所述泵池之间形成与被测空间相通的测量室；所述检测池包括面向测量室的第一检测电极和位于固体电解质构件另一侧并面向第一检测电极的第二检测电极，所述检测池根据测量室中的氧浓度产生池电动势；所述泵池包括面向测量室的第一泵电极和位于固体电解质构件另一侧并面向第一泵电极的第二泵电极，所述泵池根据向测量室供给的电流将氧从该测量室泵出或将氧泵入该测量室；所述外连接端子中，第一外连接端子电连接至第二检测电极，第二外连接端子电连接至相互电连接的第一检测电极和第一泵电极，第三外连接端子电连接至第二泵电极；而且，所述被检查端子电连接至气体传感元件的第一外连接端子，第一和第二非被检查端子分别电连接至第二和第三外连接端子。
8.根据权利要求6的气体传感控制电路，其中，所述气体传感控制电路包括输出电路，所述输出电路具有连接至非被检查端子的输出端子；而且，所述非被检查端子阻抗增大电路是输出阻抗增大电路，其使得从非被检查端子观察到的输出电路的输出端子的阻抗增大。
9.根据权利要求7的气体传感控制电路，其中，所述气体传感控制电路包括多个输出电路，该输出电路具有连接至第一和第二非被检查端子的输出端子；而且，所述非被检查端子阻抗增大电路是输出阻抗增大电路，其使得从第一和第二非被检查端子观察到的输出电路的输出端子的阻抗增大。
10.根据权利要求6的气体传感控制电路，进一步包含被检查端子阻抗增大电路，所述被检查端子阻抗增大电路使得从所述被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大。
11.一种用于气体检测装置的检查方法，所述气体检测装置包括气体传感元件和用于控制气体传感元件的气体传感控制电路，所述气体传感元件包含至少一个传感池和多个外连接端子，所述传感池包括固体电解质构件和一对设置于该固体电解质构件相对侧面的电极，所述外连接端子电连接至传感池的电极，所述气体传感控制电路包含多个控制端子，它们分别电连接至气体传感元件的外连接端子；用于向被检查端子供给检查电流的检查电流供给电路，所述被检查端子是要被检查其是否短路到预定电势的控制端子；用于测量被检查端子的电势的检查电势测量电路；以及非被检查端子阻抗增大电路，其用于使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大，所述非被检查端子是除了被检查端子之外的控制端子，所述用于气体检测装置的检查方法包含以下步骤非被检查端子阻抗增大步骤，即，通过非被检查端子阻抗增大电路，使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大；检查电流供给步骤，即，通过检查电流供给电路，向被检查端子供给检查电流；以及诊断步骤，即，基于被检查端子的电势，确定所述被检查端子是否短路到预定电势。
12.根据权利要求11的用于气体检测装置的检查方法，其中，所述诊断步骤包括以下步骤等待步骤，即，在开始供给检查电流之后，等待预定时间段；以及短路确定步骤，即，在预定时间段过后，基于被检查端子的电势，确定所述被检查端子是否短路到预定电势。
13.根据权利要求12的用于气体检测装置的检查方法，其中，在预定时间段过后，当被检查端子具有介于阈值电势和预定电势之间的电势时，所述短路确定步骤确定所述被检查端子短路到预定电势。
14.一种用于气体检测装置的检查方法，所述气体检测装置包括气体传感元件和用于控制气体传感元件的气体传感控制电路，所述气体传感元件包含至少一个传感池和多个外连接端子，所述传感池包括固体电解质构件和一对设置于该固体电解质构件相对侧面的电极，所述外连接端子电连接至传感池的电极，所述气体传感控制电路包含多个控制端子，它们分别电连接至气体传感元件的外连接端子；第一检查电流供给电路，其用于向被检查端子供给沿第一方向流动的第一检查电流，所述被检查端子是要被检查其是否短路到第一和第二预定电势的控制端子；第二检查电流供给电路，其用于向被检查端子供给沿第二方向流动的第二检查电流，所述第二方向与所述第一方向相反；用于测量被检查端子的电势的检查电势测量电路；以及非被检查端子阻抗增大电路，其用于使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大，所述非被检查端子是除了被检查端子之外的控制端子，所述用于气体检测装置的检查方法包含以下步骤非被检查端子阻抗增大步骤，即，通过非被检查端子阻抗增大电路，使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大；第一检查电流供给步骤，即，通过第一检查电流供给电路，向被检查端子供给第一检查电流；第一诊断步骤，即，基于已被供给了第一检查电流的被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第一预定电势；第二检查电流供给步骤，即，通过第二检查电流供给电路，向被检查端子供给第二检查电流；以及第二诊断步骤，即，基于已被供给了第二检查电流的被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第二预定电势。
15.根据权利要求14的用于气体检测装置的检查方法，其中，所述第一诊断步骤包括以下步骤第一等待步骤，即，在开始供给第一检查电流之后，等待第一预定时间段；以及第一短路确定步骤，即，在第一预定时间段过后，基于被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第一预定电势；而且，所述第二诊断步骤包括以下步骤第二等待步骤，即，在开始供给第二检查电流之后，等待第二预定时间段；以及第二短路确定步骤，即，在第二预定时间段过后，基于被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第二预定电势。
16.根据权利要求15的用于气体检测装置的检查方法，其中，所述第一预定时间段过后，当被检查端子具有介于第一阈值电势和第一预定电势之间的电势时，所述第一短路确定步骤确定该被检查端子短路到第一预定电势；而且，所述第二预定时间段过后，当被检查端子具有介于第二阈值电势和第二预定电势之间的电势时，所述第二短路确定步骤确定该被检查端子短路到第二预定电势，其中，所述第二阈值电势介于所述第一阈值电势和所述第二预定电势之间。
17.根据权利要求11的用于气体检测装置的检查方法，其中，所述检查电流供给电路向被检查端子供给检查电流，使得当被检查端子既没有短路到第一预定电势又没有短路到第二预定电势时，该被检查端子的电势与介于第一和第二预定电势之间的预定中间电势相等；而且，所述诊断步骤包括等待步骤，即，在开始供给检查电流之后，等待预定时间段；以及短路确定步骤，即，在预定时间段过后，基于被检查端子的电势，确定该被检查端子是否短路到第一预定电势或第二预定电势。
18.根据权利要求17的用于气体检测装置的检查方法，其中，所述预定时间段过后，当被检查端子具有介于第一阈值电势和第一预定电势之间的电势时，所述短路确定步骤确定该被检查端子短路到第一预定电势，而且，所述预定时间段过后，当被检查端子具有介于第二阈值电势和第二预定电势之间的电势时，所述短路确定步骤确定该被检查端子短路到第二预定电势，其中，所述第二阈值电势介于所述第一阈值电势和所述第二预定电势之间。
19.根据权利要求11的用于气体检测装置的检查方法，其中，所述气体传感控制电路包括被检查端子阻抗增大电路，所述被检查端子阻抗增大电路使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大；而且，所述用于气体检测装置的检查方法还包含被检查端子阻抗增大步骤，即，当确定被检查端子已经短路到预定电势时，使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大。
20.根据权利要求14的用于气体检测装置的检查方法，其中，所述气体传感控制电路包括被检查端子阻抗增大电路，所述被检查端子阻抗增大电路使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大；而且，所述用于气体检测装置的检查方法还包含被检查端子阻抗增大步骤，即，当确定被检查端子已经短路到第一或第二预定电势时，使得从被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大。
21.根据权利要求11的用于气体检测装置的检查方法，其中，在开启气体传感控制电路的电源之后，立即进行所述非被检查端子阻抗增大步骤。
22.根据权利要求14的用于气体检测装置的检查方法，其中，在开启气体传感控制电路的电源之后，立即进行所述非被检查端子阻抗增大步骤。
全文摘要
一种气体检测装置，包括气体传感元件和气体传感控制电路。所述气体传感元件包括至少一个传感池和外连接端子，所述传感池包括固体电解质构件和一对电极，所述外连接端子电连接至所述电极。所述气体传感控制电路包括电连接至气体传感元件的各个外连接端子的控制端子；用于向被检查端子供给检查电流的检查电流供给电路，所述被检查端子是要被检查是否短路到预定电势的控制端子；用于测量被检查端子的电势的检查电势测量电路；以及非被检查端子阻抗增大电路，其使得从非被检查端子观察到的气体传感控制电路的阻抗增大，所述非被检查端子是除了被检查端子之外的控制端子。
文档编号G01N27/416GK1841056SQ200610057509
公开日2006年10月4日 申请日期2006年3月9日 优先权日2005年3月30日
发明者家田典和, 稻垣浩 申请人:日本特殊陶业株式会社