专利名称：传感器控制装置、传感器控制系统及传感器控制方法
技术领域：
本发明涉及传感器控制装置、传感器控制系统及传感器控制方法，用于计算表示检测对象气体所包含的特定气体的浓度的浓度对应值。
背景技术：
过去，采用检测排放气体等检测对象气体所包含的特定气体的浓度的气体传感器。例如，检测作为特定气体的氧化氮(以下称为“NOx”)的NOx传感器具有检测元件，该检测元件具有在氧离子传导性的固体电解 质层上形成有多孔质的电极的、氧浓度检测单元和第一氧泵单元和第二氧泵单元。第一氧泵单元从被导入了检测对象气体的第一測定室进行氧的吸出或者吸入。并且，第二氧泵单元从与第一测定室连通的第二测定室进行氧的吸出。NOx传感器的控制装置以使面向第一测定室的氧浓度检测单元的输出电压达到固定值的方式，使电流流向第一氧泵单元，从第一测定室吸出氧并且向第一测定室吸入氧，由此将第一測定室内的检测对象气体的氧浓度控制为固定值。并且，控制装置通过向第二氧泵单元的电极之间施加固定电压，使从由第一測定室导入第二測定室的气体(经由第一氧泵单元调整了氧浓度后的气体)中吸出氧。通过施加该固定电压，气体中的NOx被分解，来源于NOx的氧离子流向第二氧泵单元。控制装置根据流过第二氧泵单元的电流值对检测对象气体中的NOx浓度进行检测。在使用NOx传感器检测例如内燃机的排放气体所包含的NOx浓度的情况下，处于第二測定室中的气体根据从前一次内燃机的运转停止到再次起动的经过时间，成为接近大气气氛气体的贫乏状态。为此，在控制装置中具有在内燃机起动时进行暂时将处于第二测定室中的气体急剧吸出的预备控制的装置。通过预备控制，使第二測定室内的氧浓度成为能够比通常更早检测NOx浓度的预定的低氧浓度，由此控制装置能够比通常更早地开始NOx浓度的检测。并且，在预备控制结束的时刻，第二测定室内的氧浓度比能够检测NOx浓度的预定的低氧浓度低。在预备控制之后进行的检测元件的驱动控制中，在开始初期进行氧向第ニ測定室的吸回，以便使针对第二氧泵单元的施加电压达到上述的固定电压。并且，在第ニ测定室内的氧浓度达到预定的低氧浓度并且检测元件的输出稳定后，进行NOx浓度的检測。可是，在施加给第二氧泵单元的电压值为预定值以上的情况下，公知在第二氧泵单元的电极上将产生检测对象气体所包含的水(H2O)的离解。并且公知，通过H2O的离解而产生的氧离子流向第二氧泵单元的电极之间，因而电流值根据排放气体中的H2O的浓度而増加。当在预备控制中对第二氧泵单元施加了预定值以上的高电压的情况下，即使是同一个体的检测元件，在预备控制结束的时刻的第二测定室内的氧浓度也因H2O浓度而不同。这样，在从驱动控制开始后进行氧的吸回的过程中，检测元件的输出值所示出的随时间而变化的趋势(換言之，指输出值根据时间而变化的状态，即在表示检测元件的输出值和经过时间的关系的曲线图中描画出的形状(模式))因H2O浓度而不同。因此，公知有这样的控制装置(例如，參照专利文献I)，在预备控制中向第二氧泵単元流过固定时间的预定值的电流，使得通过第二氧泵单元而吸出的氧的量达到固定值。如果控制装置进行这种控制，无论H2O浓度如何，都能够使在预备控制结束的时刻的第二测定室内的氧浓度基本固定。这样，在驱动控制开始并进行氧的吸回的过程中，无论H2O浓度如何，检测元件的输出值所示出的随时间而变化的趋势都表示出基本固定的趋势，因而控制装置能够稳定地測定H2O浓度。现有技术文献专利文献专利文献I日本特开2010-156676号公报 但是，在驱动控制开始并进行氧的吸回的初期阶段中，即使随时间而变化的趋势示出了如上所述基本固定的趋势，但是根据检测元件的个体差异(个体间偏差)，存在随时间而变化的趋势所示出的时期产生偏差的情況。过去，在驱动控制的开始初期不进行NOx浓度的检测，而是等待经过预定时间，在检测元件的输出变稳定后开始NOx浓度的检测，没有考虑这种因个体差异而引起的、在氧的吸回中随时间而变化的趋势的时间性偏差。
发明内容
本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种传感器控制装置、传感器控制系统及传感器控制方法，能够根据检测元件的个体差异来加快适用输出校正的定时，使尽早开始特定气体的浓度检測。根据本发明的第一方式，提供ー种控制气体传感器的传感器控制装置，该气体传感器具有第一測定室，被导入检测对象气体；第一氧泵单元，具有第一固体电解质层和ー对第一电极，所述ー对第一电极被设于所述第一测定室的内侧和外侧；第二測定室，与所述第一測定室连通；以及第二氧泵单元，具有第二固体电解质层和ー对第二电极，所述ー对第ニ电极被设于所述第二測定室的内侧和外侧，所述传感器控制装置具有驱动控制単元，进行以下的驱动控制根据向所述第一氧泵单元的通电来调整被导入所述第一測定室的所述检测对象气体的氧浓度，并且向所述第二氧泵单元施加通常电压；预备控制单元，执行以下的预备控制在开始所述驱动控制之前，向所述第二氧泵单元供给固定时间的固定电流，将从所述第二測定室吸出到该第二測定室外部的氧量控制为固定值；计算单元，根据在所述驱动控制开始后流向被施加了所述通常电压的所述第二氧泵单元的电流的大小，计算表示所述检测对象气体所包含的特定气体的浓度的浓度对应值；存储单元，将模式数据存储为具有相同结构的所述气体传感器共同的校正数据，该模式数据表示当在浓度已知的基准气体气氛下执行了预先设定的所述预备控制后，所述浓度对应值从开始所述驱动控制起随时间而变化的模式；确定单元，确定适用所述校正数据的定吋，以便使从开始所述驱动控制起的所述浓度对应值所示出的随时间而变化的模式跟随所述校正数据所表示的随时间而变化的模式；以及校正単元，根据由所述确定単元确定的定时，对所述浓度对应值适用所述校正数据，并进行所述浓度对应值的校正。第二氧泵单元吸出的氧的量与在第二氧泵单元具有的ー对第二电极之间流过的电流值成比例。因此，在第一方式的传感器控制装置中，在预备控制结束时刻，如果是同一个体的气体传感器，无论检测对象气体所包含的H2O浓度如何，第二測定室内的氧浓度都达到基本相同的浓度。因此，通过执行预备控制，无论是在检测对象气体中的H2O浓度变化的情况下、还是在气体传感器不同的情况下，在预备控制结束后计算出的浓度对应值的随时间变化都示出了基本相同的模式。因此，如果根据由确定单元按照气体传感器的个体差异而确定的定时来适用校正数据，则能够以使随时间变化减小的方式，对浓度对应值的随时间变化减小的时期以前的随时间变化较大的时期的浓度对应值进行校正。因此，相比过去能够更早地根据气体传感器的个体差异进行、从浓度对应值的随时间变化减小的时期进行的浓度对应值的输出。在第一方式中，也可以是，所述存储単元还存储适用该校正数据的适用时间，以便当在浓度已知的基准气体气氛下执行所述预备控制后并开始所述驱动控制时，使从开始该驱动控制起的所述浓度对应值所示出的随时间而变化的模式跟随所述校正数据所表示的随时间而变化的模式，所述适用时间是指对所述每个气体传感器而确定的、从开始所述驱动控制起到适用所述校正数据的定时的适用时间。也可以是，在从开始所述驱动控制起经过了所述适用时间时，所述确定单元确定为已到达适用所述校正数据的定吋。 如果预先求出适用校正数据的定时作为与气体传感器的个体差异对应的适用时间，井根据适用时间的经过来确定适用定时，则可以不通过运算等来求出适用定吋。因此，能够简化确定单元进行的处理，减轻施加给确定単元的负荷。在第一方式中，也可以是，所述存储単元还存储用于进行如下控制的控制条件，SP当在浓度已知的基准气体气氛下执行所述预备控制后并开始所述驱动控制时，将从开始该驱动控制起的所述浓度对应值控制在目标范围内，所述控制条件是指对所述每个气体传感器而确定的、与所述氧量的调整相关的所述传感器控制装置的控制条件。也可以是，所述预备控制単元根据所述控制条件执行所述预备控制。通过对每个气体传感器确定用于调整执行预备控制时的氧量的控制条件，将从根据浓度已知的基准气体开始驱动控制起的、浓度对应值随时间而变化的模式控制在目标范围内。即，通过对各个气体传感器独立地设定用于调整执行预备控制时的氧量的控制条件，传感器控制装置能够将在开始驱动控制后计算出的浓度对应值有效地控制在目标范围内，而且不受气体传感器的制造偏差等的影响。即，在具备因制造偏差等而具有不同的输出特性的气体传感器的传感器控制装置中，在对开始驱动控制后计算出的浓度对应值进行比较的情况下，各个传感器控制装置的浓度对应值的随时间变化被控制在目标范围内。目标范围可以考虑开始驱动控制后的浓度对应值的允许偏差而适当设定。因此，无论在检测对象气体的H2O浓度根据传感器控制装置的毎次起动而不同的情况下，还是在气体传感器具有输出特性的偏差的情况下，传感器控制装置都能够使在预备控制结束后(換言之驱动控制开始后)计算出的浓度对应值的随时间变化表示出基本相同的模式。因此，通过对具有相同结构的气体传感器适用共同的校正数据来进行浓度对应值的校正，能够更加高精度地进行浓度对应值的校正。在第一方式中，也可以是，所述控制条件包括对所述每个气体传感器确定所述固定电流及所述固定时间中至少一方的条件。关于执行预备控制时的第二氧泵单元的通电条件仅仅执行这样的简单控制，即控制因每个气体传感器而异的固定电流的值、或者通电时间或者这两种因素，即可降低驱动控制开始后的浓度对应值的每个气体传感器的偏差。在控制条件中，关于向第二氧泵单元的通电时间，设定在多个气体传感器之间都相同的时间(固定时间)，然后考虑输出特性来对每个气体传感器独立地设定固定电流的值，由此第一方式的传感器控制装置能够使从起动到执行驱动控制的时间、对于每个气体传感器都基本相同。根据本发明的第二方式，提供ー种传感器控制系统，该传感器控制系统具有权利要求I 4中任意一项记载的所述气体传感器、和所述传感器控制装置，由所述传感器控制装置进行所述气体传感器的控制。通过提供具有能够产生个体差异的气体传感器和与该气体传感器对应的传感器控制装置的传感器控制系统，能够更加尽早地开始特定气体的浓度检测，并且由传感器控制装置得到的浓度对应值的精度比较高，因而能够确保传感器控制系统的可靠性。根据本发明的第三方式，提供一种由控制气体传感器的传感器控制装置执行的传感器控制方法，该气体传感器具有第一測定室，被导入检测对象气体；第一氧泵单元，具有第一固体电解质层和ー对第一电极，所述ー对第一电极被设于所述第一測定室的内侧和 外侧；第二測定室，与所述第一測定室连通；以及第二氧泵单元，具有第二固体电解质层和ー对第二电极，所述ー对第二电极被设于所述第二測定室的内侧和外侧，所述传感器控制方法包括驱动控制步骤，进行以下的驱动控制根据向所述第一氧泵单元的通电来调整被导入所述第一測定室的所述检测对象气体的氧浓度，同时向所述第二氧泵单元施加通常电压；预备控制步骤，执行以下的预备控制在开始所述驱动控制之前，向所述第二氧泵单元供给固定时间的固定电流，将从所述第二測定室吸出到该第二測定室外部的氧量控制为固定值；计算步骤，根据在所述驱动控制开始后流向被施加了所述通常电压的所述第二氧泵单元的电流的大小，计算表示所述检测对象气体所包含的特定气体的浓度的浓度对应值；确定步骤，预先将模式数据作为针对具有相同结构的所述气体传感器共同的校正数据，存储在所述传感器控制装置具有的存储单元中，所述模式数据表示当在浓度已知的基准气体气氛下执行了预先设定的所述预备控制后，所述浓度对应值从开始所述驱动控制起随时间而变化的模式，在该确定步骤中还确定适用所述校正数据的定时，以便使从开始所述驱动控制起的所述浓度对应值所示出的随时间而变化的模式跟随所述校正数据所表示的随时间而变化的模式；以及校正步骤，根据在所述确定步骤中所确定的定时，对所述浓度对应值适用所述校正数据，并进行所述浓度对应值的校正。另外，在第三方式中，也可以是，在所述存储単元中还存储有适用该校正数据的适用时间，以便当在浓度已知的基准气体气氛下执行所述预备控制后并开始所述驱动控制吋，使从开始该驱动控制起的所述浓度对应值所示出的随时间而变化的模式跟随所述校正数据所表示的随时间而变化的模式，所述适用时间是指对所述每个气体传感器而确定的、从开始所述驱动控制起到适用所述校正数据的定时的适用时间。也可以是，在所述确定步骤中，在从开始所述驱动控制起经过了所述适用时间时，确定为已到达适用所述校正数据的定时。通过按照第三方式的传感器控制方法来控制气体传感器，使用者能够得到与第一方式的传感器控制装置相同的效果。
图I是具有气体传感器10和传感器控制装置5的传感器控制系统I的示意图。图2是主处理的流程图。图3是表示在对同一个体的气体传感器10改变通电时间来执行预备控制的情况下，驱动控制刚刚开始后的NOx浓度对应值随时间的变化的曲线图。图4是表示在进行了基准时间的预备控制的情况下，驱动控制刚刚开始后的NOx浓度对应值随时间的变化的曲线图。图5是表示预备控制的通电时间、与驱动控制开始后40sec时的NOx浓度对应值相对于代表模式的偏差量的关系的曲线图。
图6是表示在对每个气体传感器10设定了控制条件(通电时间)的情况下，驱动控制刚刚开始后的NOx浓度对应值随时间的变化的曲线图。图7是对比示出对驱动控制刚刚开始后的NOx浓度对应值进行了校正时的随时间变化、和没有进行校正时的随时间变化的曲线图。图8是表示预备控制处理的变形例的流程图。
具体实施例方式下面，參照附图来说明将本发明具体化的传感器控制装置、传感器控制系统及传感器控制方法的一个实施方式。另外，所參照的附图仅是用来说明本发明能够采用的技术特征，所记载的装置的结构等不限于本方式，仅是单纯的说明示例。下面，參照图I来说明本发明的传感器控制系统I。首先，对传感器控制系统I的概略功能进行说明。图I所示的传感器控制系统I具有气体传感器10和传感器控制装置5。传感器控制装置5与气体传感器10电连接，具有检测作为特定气体的氧化氮(NOx)的浓度的功能。气体传感器10被安装于汽车的排气通道中(未图示)，向传感器控制装置5输出与排放气体中的NOx浓度对应的电流值。传感器控制装置5除了控制气体传感器10之外，还根据从气体传感器10输出的电流值，计算表示排放气体中的NOx浓度的浓度对应值(以下称为“NOx浓度对应值”)。本实施方式的传感器控制装置5计算NOx浓度作为NOx浓度对应值。下面，对与传感器控制装置5连接的气体传感器10的构造进行说明。气体传感器10具有检测元件11、加热器元件35、连接器部40、以及外壳(未图示)。检测元件11是将由氧化铝等构成的绝缘体15、16分别夹在板状的三张固体电解质体12、13、14之间呈层状而形成的。加热器元件35被层叠在固体电解质体14中，以便实现固体电解质体12、13、14的早期激活、以及維持固体电解质体12、13、14的激活的稳定性。连接器部40通过导线与检测元件11及加热器元件35连接，是为了将气体传感器10和传感器控制装置5电连接而设置的。在外壳的内部保持检测元件11和加热器元件35，以便将气体传感器10安装在排气通道(未图示)中。下面，对气体传感器10具有的各个构成要素进行详细说明。首先，说明检测元件11的结构。检测元件11具有第一測定室23、第二測定室30、基准氧室29、第一氧泵单元2 (以下称为“ Ipl単元2”)、氧分压检测単元3 (以下称为“Vs単元3”)、和第二氧泵单元(以下称为“Ip2単元4”)。第一測定室23是用于最先将排气通道内的排放气体导入检测元件11内的小空间。第一测定室23形成于固体电解质体12和固体电解质体13之间。在第一测定室23的固体电解质体12侧的面上配置有电极18，在固体电解质体13侧的面上配置有电极21。在第一測定室23的处于检测元件11中的前端侧设有多孔质状的第一扩散电阻部24。第一扩散电阻部24作为第一測定室23内外的隔板发挥作用，限制向第一測定室23内的排放气体的每单位时间的流通量。同样，在第一測定室23的处于检测元件11中的后端侧设有多孔质状的第二扩散电阻部26。第二扩散电阻部26作为第一测定室23与第二测定室30的隔板发挥作用，限制从第一測定室23向第二測定室30内的气体的每单位时间的流通量。第二测定室30是由固体电解质体12、第ニ扩散电阻部26及开ロ部25、设于固体电解质体13的开ロ部31、绝缘体16、以及固体电解质体14包围的小空间。第二测定室30与第一測定室23流通，被导入由Ipl単元2调整了氧浓度后的排放气体(以下称为“调整气体”)。在第二測定室30的固体电解质体14侧的面上配置有电极28。基准氧室29是由绝缘体16、固体电解质体13、以及固体电解质体14包围的小空间。在基准氧室29内填充了陶瓷制的多孔质体。并且，在基准氧室29的固体电解质体13侧的面上配置有电极22，在固体电解质体14侧的面上配置有电极27。 Ipl单元2具有固体电解质体12、多孔质性的电极17及18。固体电解质体12例如由氧化锆构成，具有氧离子传导性。电极17、18被设于检测元件11的层叠方向的固体电解质体12的两面。电极17、18利用以Pt为主成分的材料形成。关于以Pt为主成分的材料，例如可以列举Pt、Pt合金、包含Pt和陶瓷的金属陶瓷。并且，在电极17、18的表面分别形成有由陶瓷构成的多孔质性的保护层19、20。通过向两个电极17、18之间供给电流，Ipl单元2在电极17所接触的气氛(检测元件11的外部的气氛)与电极18所接触的气氛(第一測定室23内的气氛)之间进行氧的吸出及吸入(所谓氧抽吸)。Vs单元3具有固体电解质体13、多孔质性的电极21及22。固体电解质体13例如由氧化锆构成，具有氧离子传导性。固体电解质体13以隔着绝缘体15与固体电解质体12相対的方式进行配置。电极21、22分别设于检测元件11的层叠方向的固体电解质体13的两面。电极21形成于第一测定室23内的与固体电解质体12相対的面上。电极21、22利用上述的以Pt为主成分的材料形成。Vs単元3主要根据被固体电解质体13隔离的气氛(电极21所接触的第一测定室23内的气氛、和电极22所接触的基准氧室29内的气氛)之间的氧分压差来产生电动势。Ip2单元4具有固体电解质体14、多孔质性的电极27及28。固体电解质体14例如由氧化锆构成，具有氧离子传导性。固体电解质体14以隔着绝缘体16与固体电解质体13相対的方式进行配置。在固体电解质体14的固体电解质体13侧的面上，分别设有利用上述的以Pt为主成分的材料形成的电极27、28。Ip2单元4在被绝缘体16隔离的气氛(电极27所接触的基准氧室29内的气氛、和电极28所接触的第二测定室30内的气氛)之间进行氧的吸出。下面，对加热器元件35进行说明。加热器元件35具有绝缘层36、37和加热器图案38。绝缘层36、37具有以氧化铝为主成分的片状形状。加热器图案38被埋设于绝缘层36、37之间，是在加热器元件35内部连接的ー个电极图案。加热器图案38的一个端部被接地，另ー个端部与加热器驱动电路59连接。加热器图案38利用以Pt为主成分的材料形成。下面，对连接器部40进行说明。连接器部40被设于气体传感器10的后端侧，具有端子42 47。电极17通过导线与端子42电连接。电极18、电极21、电极28分别通过导线以相同电位与端子43电连接。电极22通过导线与端子44电连接。电极27通过导线与端子45电连接。加热器图案38通过导线与端子46、47电连接。下面，对传感器控制装置5的电气结构进行说明。传感器控制装置5是进行气体传感器10的检测元件11及加热器元件35的控制的装置。并且，传感器控制装置5根据从检测元件11取得的电流Ip2来计算NOx浓度对应值，将计算出的NOx浓度对应值输出给负责发动机的控制等的ECU(电子控制単元)90。传感器控制装置5具有驱动电路部50、微计算机60、连接器部70。驱动电路部50控制检测元件11及加热器元件35。微计算机60控制驱动电路部50。连接器部70与气体传感器10的连接器部40电连接。下面，对传感器控制装置5的各个构成要素进行说明。驱动电路部50具有基准电压比较电路51、Ipl驱动电路52、Vs检测电路53、Icp 供给电路54、电阻检测电路55、Ip2检测电路56、Vp2施加电路57、恒流电路58和加热器驱动电路59。下面，对驱动电路部50具有的各个构成要素进行详细说明。Icp供给电路54向Vs单元3的电极21、22之间供给微弱的电流Icp，从第一測定室23内向基准氧室29内进行氧的吸出。Vs检测电路53是用于检测电极21、22之间的电压(电动势)Vs的电路，将其检测结果输出给基准电压比较电路51。基准电压比较电路51是将由Vs检测电路53检测到的电压Vs与作为基准的基准电压(例如425mV)进行比较的电路，将其比较结果输出给Ipl驱动电路52。Ipl驱动电路52是向Ipl单元2的电极17、18之间供给电流Ipl的电路。Ipl驱动电路52根据基准电压比较电路51对Vs单元3的电极21、22之间的电压Vs的比较結果，调整电流Ipl的大小和朝向，使得电压Vs与预先设定的基准电压大致一致。结果，在Ipl単元2中进行从第一測定室23内向检测元件11外部的氧的吸出、或者从检测元件11外部向第一测定室23内的氧的吸入。换言之，在Ipl单元2中，根据Ipl驱动电路52的通电控制来进行第一测定室23内的氧浓度的调整，使得Vs单元3的电极21、22之间的电压保持为固定值(基准电压的值)。电阻检测电路55是使定期向Vs単元3流过检测电流，井根据此时的电压变化量(电压Vs的变化量)来检测Vs単元3的内部电阻Rpvs的电路。表示由电阻检测电路55检测到的电压变化量的值被输出给微计算机60，用于求出内部电阻Rpvs。内部电阻Rpvs与Vs単元3的温度即检测元件11整体的温度是相关的，因而根据内部电阻Rpvs进行加热器兀件35的通电控制。Ip2检测电路56是进行检测从Ip2单元4的电极28流向电极27的电流Ip2的值的电路。Vp2施加电路57是在进行后述的驱动控制处理时，向Ip2单元4的电极27、28之间施加通常电压Vp2 (例如450mV)的电路，控制从第二测定室30内向基准氧室29的氧的吸出。恒流电路58是在进行后述的预备控制处理时，向Ip2单元4的电极28与电极27之间供给固定值的电流Ip3 (例如10 μ Α)的电路。加热器驱动电路59是使固体电解质体12、13、14的温度(气体传感器10的温度)保持预定的温度的电路。加热器驱动电路59由微计算机60控制，使电流流向加热器元件35的加热器图案38，将固体电解质体12、13、14 (换言之，指Ipl单元2、Vs单元3、Ip2单元4)加热。微计算机60根据上述的内部电阻Rpvs，使加热器驱动电路59进行向加热器图案38的PWM通电，以便使固体电解质体12、13、14达到目标的加热温度，下面，微计算机60是公知的具有CPU61、R0M63、RAM62、信号输入输出部64、A/D转换器65的运算装置。微计算机60按照预先安装的程序向驱动电路部50输出控制信号，并控制驱动电路部50具有的各个电路的动作。在R0M63中存储有各种程序、和在执行程序时所參照的各种參数。微计算机60通过信号输入输出部64与E⑶90迸行通信。并且，微计算机60通过A/D转换器65及信号输入输出部64与驱动电路部50进行通信。微计算机60与公知的EEPR0M66连接。在EEPR0M66中存储有后述的控制条件、适用时间及校正时间。另夕卜，在EEPR0M66中还存储有使用预先确定的代表模式110进行气体传感器10的输出的校正的校正数据，详细情况将在后面进行说明。连接器部70具有端子72 77。连接器部70在与连接器部40连接的情况下，端子72 77分别与端子42 端子47连接。Ipl驱动电路52通过布线与端子72连接。端子73通过布线与传感器控制装置5的基准电位连接。Vs检测电路53、Icp供给电路54以及电阻检测电路55分别通过布线与端子74连接。Ip2检测电路56、Vp2施加电路57以及恒流电路58分别通过布线与端子75连接。加热器驱动电路59通过布线与端子76连接。 端子77通过布线被接地。下面，对检测NOx浓度时的传感器控制装置5的动作进行说明。在排气通道(未图示)中流通的排放气体，通过第一扩散电阻部24被导入第一測定室23内。在此，由Icp供给电路54对Vs单元3供给从电极22侧朝向电极21侧的微弱的电流Icp。因此，排放气体中的氧从作为负极侧的电极21成为氧离子在固体电解质体13内流动，并移动到基准氧室29内。即，通过向电极21、22之间供给电流Icp，第一測定室23内的氧被送入到基准氧室29内。由Vs检测电路53检测电极21、22之间的电压Vs。由基准电压比较电路51将检测到的电压Vs与基准电压(例如425mV)进行比较，其比较结果被输出给Ipl驱动电路52。在此,如果调整第一测定室23内的氧浓度,使第一测定室23内的排放气体中的氧浓度接近预定的浓度C (例如O. OOlppm)，则能够使电极21、22之间的电位差在基准电压附近达到固定。因此，在Ipl驱动电路52中，在被导入第一测定室23内的排放气体的氧浓度小于浓度C的情况下，向Ipl单元2供给电流Ipl，使得电极17侧成为负极。结果，在Ipl单元2中进行从检测元件11外部向第一測定室23内的氧的吸入。另ー方面，在被导入第一測定室23内的排放气体的氧浓度大于浓度C的情况下，Ipl驱动电路52向Ipl単元2供给电流Ipl，使得电极18为负扱。结果，在Ipl単元2中进行从第一測定室23内向检测元件11外部的氧的吸出。根据此时的电流Ip I的大小和电流Ipi流通的朝向，能够检测排放气体中的氧浓度。在第一测定室23中被调整为使氧浓度达到浓度C的调整气体，通过第二扩散电阻部26被导入第二测定室30内。在第二测定室30内与电极28接触的调整气体中的NOx，以电极28为催化剂被分解(还原)为N2和02。被分解出来的氧从电极28接受电子而成为(离解为)氧离子在固体电解质体14内流动，并移动到基准氧室29内。此时，通过固体电解质体14在一对电极27、28之间流动的电流Ip2的值与NOx浓度对应，该电流Ip2的值被用来计算NOx浓度对应值。
下面，參照图2 图8，对在传感器控制装置5中进行气体传感器10的控制时实际执行的主处理进行说明。在图2所示的主处理中执行包括激活处理(图2中的双点划线91内的处理)、预备控制处理(双点划线92内的处理)、以及驱动控制处理(双点划线93内的处理)的处理。激活处理是利用加热器元件35将检测元件11加热，将检测元件11激活的处理。将执行激活处理时的传感器控制装置5的控制状态称为激活控制。预备控制处理是在执行驱动控制处理之前将第二測定室30内的气体中的氧吸出固定量的处理。将执行预备控制处理时的传感器控制装置5的控制状态称为预备控制。驱动控制处理是根据向Ipl单元2的通电来调整被导入第一测定室23的排放气体的氧浓度，并向Ip2单元4施加通常电压Vp2的处理。并且，在驱动控制处理中，执行根据被施加了通常电压Vp2的Ip2单元4的电流的大小来计算NOx浓度对应值的处理。将执行驱动控制处理时的传感器控制装置5的控制状态称为驱动控制。 下面，在详细说明主处理之前，对在本实施方式的传感器控制系统I中计算NOx浓度对应值时实施的校正的概况进行说明。在从前一次执行主处理时内燃机的运转停止即排放气体的供给中断、到这一次起动的期间，在气体传感器10起动时充满第二测定室30的气体成为贫氧气氛。在不进行预备控制的情况下，在驱动控制刚刚开始后，在该处理开始之前将充满第二测定室30内部的气体中所包含的残留氧等,从第二测定室30中吸出。在这种情况下，与本来应该计算的排放气体中的NOx浓度无关，都流过根据残留氧而大幅变动的电流Ip2。因此，在驱动控制刚刚开始后，基于电流Ip2的NOx浓度对应值不表示与本来的排放气体中的NOx浓度对应的值。因此，传感器控制装置5在进行驱动控制处理之前，先执行预备控制处理，使第二测定室30内的氧浓度在贫氧气氛的状态下降低。但是，如上所述，在对Ip2单元4施加预定值以上的固定电压的情况下，存在Ip2単元4对氧的吸出量根据第二測定室30内的气体中的H2O浓度而不同的问题。因此，在本实施方式中，在预备控制时进行使恒流电路58进行驱动，使供给Ip2単元4的电流达到固定值的控制。这样，如果是相同的气体传感器10，通过预备控制处理能够从第二測定室30吸出基本相同量的氧。在本实施方式中，将在预备控制时供给Ip2单元4的固定的电流Ip3设为10 μ A。此时，施加给Ιρ2单元4的电压大于驱动控制时的电压即通常电压Vp2(425mV)。因此，预备控制时的每单位时间的氧吸出量大于驱动控制吋。并且，即使是具有相同构造的气体传感器10，也存在表示NOx浓度与基于电流Ip2的NOx浓度对应值的关系的特性(以下称为“输出特性”)因每个气体传感器10个体而不同的情況。例如，由于制造偏差的原因，在多个气体传感器10个体之间，即使是在相同的NOx浓度下，其输出特性也存在偏差。因此，例如即使是在排放气体中的H2O浓度固定的情况下也产生如下问题，在预备控制结束并开始驱动控制后，截止到电流Ip2变稳定所需的时间，根据输出特性而因每个气体传感器10个体而不同。因此，在对不同的气体传感器10个体分别设定相同的预备控制的控制条件吋，存在驱动控制刚刚开始后的NOx浓度对应值随时间而变化的趋势所示出的模式(以下称为“变化模式”)，因每个气体传感器10个体而不同的问题。因此，在本实施方式中，对每个气体传感器10设定控制条件，以便将在驱动控制刚刚开始后(換言之，预备控制结束后)计算出的NOx浓度对应值控制在目标范围(目标浓度范围)内。控制条件指在执行预备控制时与从第二測定室30吸出的氧量相关的条件。控制条件例如包括执行预备控制时的固定电流的值、以及通电时间的至少一方的条件。在本实施方式的传感器控制装置5中，关于与来自第二测定室30的氧吸出量相关的參数中、向第二测定室30供给固定电流(ΙΟμΑ)的通电时间(预备控制执行时间)，是对每个气体传感器10进行设定的，而关于其它条件则是对不同的气体传感器10设定共同的条件。预备控制的控制条件所包含的通电时间例如是按照下面的步骤对每个气体传感器10进行设定的。作为事前准备，使用预定个数(例如100个)的气体传感器10来确定 基准时间和目标范围，并生成比较表。基准时间是指为了确定控制条件中所包含的通电时间而实施的预备控制的时间。在此，在具有相同结构的气体传感器10中，将在基准气体气氛下的预备控制中的通电时间和变化模式的关系进行比较，通常，在驱动控制刚刚开始后(例如10秒后)的NOx浓度对应值，按照预备控制中的通电时间从短到长的顺序示出较大的值。例如，具有上述结构的气体传感器10的在基准气体气氛下的预备控制中的通电时间和变化模式的关系如图3所示。另外，在图3中，横轴表示在预备控制结束后从开始驱动控制起的经过时间。如图3所示，从驱动控制开始时起经过25sec后的NOx浓度对应值，按照变化模式101 (通电时间8sec)、变化模式102 (通电时间9sec)、变化模式103 (通电时间IOsec)、变化模式104(通电时间20sec)、变化模式105(通电时间50sec)的顺序而示出较大的值。另夕卜，基准气体是指NOx浓度已知的气体。为了判定NOx浓度对应值是否被控制在预定的目标范围(例如0±5ppm)内，优选基准气体的NOx浓度是Oppm。本实施方式的基准气体的组分是NOx为Oppm、O2为7%、H2O为4%，其余为N2气体。基准气体的温度是150°C。另外，此处没有图示，但在将预定个数的气体传感器10的通电时间与驱动控制刚刚开始后的NOx浓度对应值的偏差进行比较时，通电时间越短，偏差越大。尤其是在设定了基准时间以下的较短的通电时间的情况下具有这样的趋势，即基准时间越短，气体传感器10个体之间的通电时间的偏差越大，气体传感器10的输出变稳定所需的时间越长。因此，考虑气体传感器10的偏差和输出变稳定所需的时间来确定基准时间。在本实施方式中，将基准时间设定为20sec。如上所述，使用预定个数的气体传感器10，在基准气体的气氛下，将通电时间设为基准时间(20seC)，进行使流过固定电流值的电流的预备控制。分别取得依据于驱动控制刚刚开始后的各个气体传感器10的输出的变化模式，按照图4所示，将表示出最平均化的趋势的变化模式(例如，指在偏差的范围中通过更接近中央的值的变化模式)确定为代表模式110。另外，考虑驱动控制刚刚开始后的NOx浓度对应值的偏差的允许范围，以代表模式110为基准来适当确定范围，将该范围作为目标范围111。在此，如上所述，预备控制中的通电时间越短，驱动控制刚刚开始后的NOx浓度对应值越大。例如，作为上述预定个数的气体传感器10中的试样#1(未图示)的输出的、图4所示的变化模式112，在驱动控制刚刚开始后例如40seC时取大于代表模式110的值。为了使试样#1的变化模式112接近代表模式110，可以使预备控制的通电时间比基准时间长。同样，作为气体传感器10中的试样#2(未图不)的输出而不出的变化模式113,在驱动控制刚刚开始后40sec时取小于代表模式110的值，因而为了使其接近代表模式110，可以使预备控制的通电时间比基准时间短。
由于气体传感器10的个体差异，即使调整预备控制的通电时间，也很难得到与代表模式110完全一致的变化模式。因此，在本实施方式中，针对各个气体传感器10设定适合于各个气体传感器10的通电时间，以便将进行预备控制后的变化模式控制在以代表模式110为基准而确定的目标范围111内。关于通电时间的设定，可以根据驱动控制刚刚开始后40sec时的NOx浓度对应值、与在该40sec时的代表模式110的NOx浓度对应值的偏差量，从图5所示的曲线图中求出。具体而言，适当改变预备控制的通电时间，求出将气体传感器10的输出所示出的变化模式控制在目标范围111内时的通电时间。另外，求出这种情况时的驱动控制刚刚开始后40sec时的NOx浓度对应值、与在该40seC时的代表模式110的NOx浓度对应值的偏差量。针对预定个数的气体传感器10，同样求出通电时间与偏差量的关系，并绘制在图5的曲线图中。并且，例如利用最小平方法等求出表示通电时间与偏差量的关系的最佳的关系线121。另夕卜，在驱动控制刚刚开始后40sec时求出NOx浓度对应值的偏差量，是因为此时是在驱动控制刚刚开始后NOx浓度对应值变稳定之前的时期，而且是基于气体传感器10的个体 差异的输出值之差较大的时期。使用图5的曲线图所示的关系线121，求出图4中的变化模式112、113所示出的试样#1、试样#2各自的最佳的预备控制的通电时间。并且，将按照所求出的通电时间进行了预备控制的试样#1、试样#2的输出所示出的变化模式，分别表示为图4中的变化模式114、115。这样，按照使用图5中的关系线121而求出的通电时间进行了预备控制的试样#1、试样#2的驱动控制开始后的输出所示出的变化模式114、115，都被控制在以代表模式110为基准而确定的目标范围111内。这样，通过以基准时间为基准来调整通电时间，各个气体传感器10的输出所示出的变化模式被控制在代表模式110的目标范围111内。即，变化模式所示出的趋势是与代表模式110所示出的趋势基本相同的趋势。因此，如上所述，可以在气体传感器10的输出值变稳定后(输出值随时间而变化的变动例如被控制在O±5ppm以内后)进行NOx浓度对应值的取得。在本实施方式中，预先将针对每个气体传感器10个体按照上面所述而求出的通电时间存储在EEPR0M66中，在后述的主处理中，根据从EEPR0M66读出的通电时间来进行预备控制。可是，通过预备控制，气体传感器10的输出的变化模式成为与代表模式110基本相同的趋势。因此，如果使用代表模式110来校正气体传感器10的输出，即使是在气体传感器10的原始的输出值变稳定之前，也能够使对输出值进行校正的校正值变稳定。在本实施方式中，预先将表示代表模式HO的模式数据，作为针对具有相同结构的气体传感器10共同的校正数据存储在EEPR0M66中。作为具体示例，图6的曲线图示出了上述预定个数的气体传感器10中的试样#3 (未图示)的输出所表示的变化模式131。变化模式131的随时间而变化的趋势跟随表示与代表模式110 (參照图4)相同的趋势的模式133。假设模式133是与代表模式110(參照图4)相同的模式,在使用代表模式110来校正试样#3的输出所表不的变化模式131时，得到如图7所示的校正模式141。校正是根据计算算式(校正模式141)=(试样#3的输出所表不的变化模式131)-(代表模式110)而进行的。另外，对变化模式131的输出的值和代表模式HO的值适用相同定时的值来实施校正。如果按照利用校正模式141所表示的那样来校正试样#3的输出，即使是在驱动控制刚刚开始后的、气体传感器10的原始的输出值变稳定之前(例如20sec以前(參照图6))，也能够得到稳定的NOx浓度对应值。但是，即使是预备控制中的通电时间相同的各个气体传感器10，在驱动控制开始并进行氧的吸回的初期阶段，存在随时间而变化的趋势所示出的时期(定时)产生偏差的情況。该定时的偏差的起因如下，气体传感器10的控制从预备控制切换为驱动控制，供给检测元件11的电流的朝向和大小变化，跟随性能因气体传感器10的个体差异而出现偏差
坐寸O作为具体示例，与上述相同地，图6的曲线图示出了气体传感器10中的试样#4(未图示)的输出所表示的变化模式132。试样#4的变化模式132随时间而变化的趋势在比试样#3的变化模式131滞后的定时，跟随表示与代表模式110( 參照图4)相同的趋势的模式134。在使用代表模式110来校正试样M的变化模式132时，得到如图7所示的校正模式142。校正是根据计算算式(校正模式142)=(试样#4的输出所表示的变化模式132)-(代表模式110)而进行的。即使按照利用校正模式142所表示的那样来校正试样#4的输出，模式134和代表模式110的定时也存在偏差，因而在驱动控制刚刚开始后不能得到稳定的NOx浓度对应值。因此，在本实施方式中，使用代表模式110对气体传感器10的输出值进行校正,然后根据气体传感器10的个体差异来调整校正适用的定时。作为具体示例，使用与试样#4的输出的定时对应的上述模式134 (參照图6),对气体传感器10中的试样#4的输出所表示的变化模式132进行校正，得到如图7所示的校正模式143。另外，校正是根据计算算式(校正模式143)=(试样#4的输出所表不的变化模式132)-(表不与代表模式110相同的趋势的模式134)而进行的。如果按照利用校正模式143所示出的那样根据定时使用模式134对试样#4的输出进行校正，与上述相同地，即使是在气体传感器10的原始的输出值变稳定之前，也能够得到稳定的NOx浓度对应值。这种利用代表模式110的校正是在经过了对每个气体传感器10个体预先设定的适用时间后实施的。适用时间是指将预备控制的结束定时即驱动控制开始的定时设为0，适用利用代表模式110的校正的定时。在本实施方式中，通过对每个气体传感器10的个体进行利用上述的基准气体的验证，求出校正适用的定时作为适用时间，并存储在EEPR0M66中。并且，在后述的主处理中读出适用时间，在从驱动控制开始起经过了适用时间后，开始气体传感器10的输出的校正处理。下面，參照图2对本实施方式的主处理进行说明。主处理是在内燃机(未图示)起动时由CPU61接受来自ECU90的指示而执行的。另外，在与主处理分开而另外执行的输出处理中，在判定为从驱动控制开始起经过了适用时间后，将在主处理中计算出的NOx浓度对应值按照预定的间隔输出给传感器控制装置5的ECU90。在输出处理中，NOx浓度对应值的输出可以在经过适用时间的同时开始，或者也可以在从适用时间起经过了预定的时间后开始。在内燃机(未图示)起动后，在来自E⑶90的指示被输入信号输入输出部64时，CPU61从R0M63和EEPR0M66取得用于执行主处理的各种条件和參数(S5)。例如，作为控制条件，从EEPR0M66读出对每个气体传感器10设定的预备控制时的通电时间。作为适用利用代表模式110的校正的定时，从EEPR0M66读出适用时间。然后，CPU61执行激活处理(S10 S30)。在激活处理中，CPU61使开始向气体传感器10的加热器图案38的通电(SlO)。具体而言，CPU61控制加热器驱动电路59，使对加热器图案38施加固定电压(例如12V)。然后，CPU61控制Icp供给电路54，使开始向Vs单元3供给电流Icp(S15)。被供给了电流Icp的Vs単元3从第一測定室23向基准氧室29吸入氧。检测元件11被加热器元件35加热，随着Vs単元3的内部电阻下降，Vs単元3的电压Vs缓慢下降。然后，CPU61判定通过Vs检测电路53取得的电压Vs是否为预定值Vth以下(S20)。在电压Vs不是预定值Vth以下的情况下(S20 :否)，CPU61待机直到电压Vs达到预定值Vth以下。在电压Vs是预定值Vth以下的情况下(S20 :是)，CPU61开始加热器电压Vh的控制(S25)。具体而言，CPU61控制通过加热器驱动电路59向加热器元件35的通电，使得Vs单元3的内部电阻Rpvs达到目标值。目标值例如是300 Ω，在内部电阻Rpvs是300 Ω的情况下，Vs単元3的温度估计约为750°C。然后，CPU61判定检测元件11是否已激活(S30)。具体而言，CPU61根据Vs单元3 的内部电阻Rpvs是否达到阈值，判定检测元件11是否已激活。根据通过电阻检测电路55取得的电压Vs的变化量、和预先将电压Vs的变化量与Vs単元3的内部电阻相关联得到的表，计算Vs单元3的内部电阻Rpvs。阈值例如是350 Ω，在内部电阻Rpvs是350 Ω的情况下，Vs単元3的温度估计约为650°C。在内部电阻Rpvs达到阈值的情况下，CPU61判定为检测元件11已激活。在检测元件11没有激活的情况下(S30 :否)，CPU61待机直到检测元件11激活。在检测元件11已激活的情况下(S30 :是)，CPU61对Ipl驱动电路52进行驱动，使开始对Ipl単元2通电(S35)。对Ipl単元2的通电是为了将被导入第一測定室23的排放气体的氧浓度调整为预定的浓度C而执行的。然后，CPU61执行预备控制处理(S40 S50)。在预备控制处理中，CPU61按照对每个气体传感器10独立设定的固定的通电时间，向Ip2単元4供给固定值的电流(S40)。具体而言，CPU61对恒流电路58进行驱动，使向Ip2单元4供给固定值的电流Ip3。在本实施方式中，固定值的电流Ip3是ΙΟμΑ。Ιρ2单元4接受电流Ιρ3的供给，并开始处于第二测定室30中的氧的吸出。然后，CPU61执行计数经过时间的定时器处理(S45)。定时器处理是与主处理分开另外执行的处理。在定时器处理中，每隔预定时间，计数值即被增值，被增值后的计数值被存储在RAM62中。然后，CPU61根据通过定时器处理而存储在RAM62中的计数值是否已达到相当于通电时间的值，判定是否经过了通电时间(S50)，在没有经过通电时间的情况下待机(S50 :否)。在经过了通电时间的情况下(S50 :是)，CPU61结束预备控制处理，将Ip2单元4的控制切换为驱动控制(S55)。CPU61使恒流电路58的驱动停止，而使Vp2施加电路57进行驱动，由此将传感器控制装置5的控制状态从预备控制切换为驱动控制。由此，在驱动控制中，向Ip2单元4施加通常电压Vp2 (例如450mV)。在驱动控制中，继续执行在S35开始的向Ipl单元2的通电控制。然后，CPU61再次执行上述的定时器处理(S57)。S卩，CPU61将计数值重设为0，并且每隔预定时间就将计数值增值，并存储在RAM62中。然后，CPU61取得由Ip2检测电路56检测到的电流Ip2的值(更具体地讲，指对电流Ip2进行电压变换后的值)，将所取得的电流Ip2的值和取得时的计数值存储在RAM62中(S60)。
然后，CPU61根据通过定时器处理而存储在RAM62中的计数值是否已达到相当于适用时间的值，判定是否经过了适用时间(S65)。在没有经过适用时间的情况下(S65 :否)，CPU61返回到S60，进行取得电流Ip2的值和计数值并向RAM62中存储。在经过了适用时间的情况下(S65 :是)，CPU61根据在RAM62中存储的电流Ip2的值计算NOx浓度对应值，将计算出的NOx浓度对应值存储在RAM62中(S70)。NOx浓度对应值例如是将电流Ip2的值代入到在R0M63中存储的预定的计算算式中而算出的。此外，例如參照用于确定电流Ip2的值与NOx浓度对应值的对应关系的表，计算与在S60取得的电流Ip2的值对应的NOx浓度对应值。然后，CPU61根据通过定时器处理而存储在RAM62中的计数值是否已达到相当于校正时间的值，判定是否经过了校正时间(S65)。在没有经过校正时间的情况下(S72 :否)，CPU61对在S70计算出的NOx浓度对应值进行校正，将校正后的NOx浓度对应值覆盖写入到RAM62中(S75)。另外，NOx浓度对应值是根据计算算式(校正后的NOx浓度对应值)=(在S70计算出的NOx浓度对应值)_(基于代表模式110的校正数据)而进行校正的。关于在EEPR0M66中存储的校正数据，将通过定时器处理而计数的计数值达到相当于适用时 间的值的时刻作为读出开始的基准，读出与计数值同步的数据，并适用于上述算式中。然后，在没有从E⑶90输入结束指示的情况下(S80 :否)，CPU61使处理返回到S60。并且，在反复S60 S75的过程中，在经过了校正时间的情况下(S72:否)，以后进入到S80，不进行在S70计算出的NOx浓度对应值的校正。并且，在从E⑶90输入了结束指示的情况下(S80 :是)，CPU61使结束主处理。另外，本发明不限于上述实施方式，也可以在不脱离本发明宗g的范围内进行各种变更。在本实施方式中，关于气体传感器10，示例了检测NOx浓度的NOx传感器，但也能够适用于使用固体电解质体构成的各种气体传感器(例如氧气传感器)。并且，传感器控制装置5的结构也能够适当变更。例如，也可以适当变更驱动电路部50的结构。另外，例如也可以将传感器控制装置5与气体传感器10装配成一体状态。另外，例如也可以将传感器控制装置5适用于设置大气导入孔来取代基准氧室29的气体传感器的控制。并且，在EEPR0M66中存储的控制条件、适用时间、校正时间、校正数据，不限于EEPR0M66,也可以存储在R0M63等传感器控制装置5具有的任意一种存储装置中。当然，也可以在EEPR0M66中存储控制条件、适用时间、校正时间，在R0M63中存储校正数据。即，存储装置的类型和存储装置的设置位置可以适当变更。并且，也可以在气体传感器10的例如连接器部40设置存储装置，并存储控制条件、适用时间、校正时间。或者，在气体传感器10中设置固定电阻器，并在R0M63中设置将该固定电阻器的电阻值、与控制条件、适用时间、校正时间中至少任意一方相对应的表。在这种情况下，在主处理中，在S5读取固定电阻器的电阻值，从与该电阻值对应的表中读取控制条件、适用时间、校正时间中至少任意一方。并且，控制条件也能够适当变更。在本实施方式中，关于对每个气体传感器10设定的控制条件，列举了预备控制的通电时间。不限于此，作为控制条件，也可以是预备控制时的通电时间是对气体传感器10个体之间共同的条件，而固定电流的值是对每个气体传感器10设定的。在这种情况下，例如在图2的主处理中，可以执行图8所示的S41 S51的处理，取代作为预备控制而执行的S40 S50的处理。在图8中对与图2的主处理相同的处理标注相同的步骤序号。在图8的主处理中，双点划线192内的预备控制处理的S41和S51与图2的主处理不同。在图8的主处理中，省略与图2的主处理相同的处理的说明。在主处理的激活处理结束、并在S35开始对Ipl単元2的通电后，CPU61在S41向Ip2単元4供给对每个气体传感器10设定的固定电流。在S45开始执行定时器处理，CPU61在S51待机直到经过了对于气体传感器10个体之间共同的通电时间(S51 :否)。并且，在经过了通电时间后(S51 :是)，CPU61使进入到S55执行驱动控制处理。另外，关于每个气体传感器10的固定电流的设定，可以与本实施方式相同地进行求出。即，使用预定个数的气体传感器10，在基准气体的气氛下，将固定电流的值设为基准值(例如ΙΟμΑ)，进行使流过固定时间(20sec)的电流的预备控制，并且确定代表模式110，设定目标范围111。另外，适当地改变在预备控制中流向预定个数的气体传感器10的固定电流的值，求出气体传感器10的输出所表不的变化模式被控制在目标范围111内时的固定电流的值。求出气体传感器10的输出所表不的变化模式被控制在目标范围111内时的驱动控制刚刚开始后40sec时的NOx浓度对应值、与该40sec时的代表模式110的NOx浓度对应值的偏差量。并且，生成表示固定电流的值和偏差量的关系的与图5相同的曲线图，以被控制在以代表模式110为基准而确定的目标范围111内的方式，对各个气体传感器 10设定恰当的固定电流的值。当然，作为控制条件，预备控制时的通电时间和固定电流的值都能够适当调整，并对每个气体传感器10进行设定。或者，也可以在气体传感器10个体之间设定共同的条件作为控制条件。并且，也能够适当变更主处理。例如，在图8的S70，使用校正数据来校正NOx浓度对应值的处理，也可以在驱动控制的执行期间的整个期间中执行，而不需等待经过校正时间时才结束。或者，也可以确认校正前的NOx浓度对应值的变动，不需经过校正时间，而在被控制在预定时间、预定范围内的值时即结束。目标范围只要是考虑了驱动控制开始后的浓度对应值的偏差的允许范围而适当确定的范围即可，设定方法也能够适当变更。例如，在本实施方式中，将目标范围设为以代表模式110为基准的预定的范围。不限于此，也可以利用从驱动控制开始起经过预定时间(例如20sec)后的NOx浓度对应值的范围，来确定目标范围。并且，在本实施方式中，在从驱动控制开始起经过了适用时间的情况下，适用利用了代表模式110的NOx浓度对应值的校正，但也可以不预先设定适用时间。在这种情况下，在S65，例如求出气体传感器10的输出值的微分值，并与代表模式110的在预定定时的微分值或者预定的阈值进行比较，如果不一致则返回到S60，如果一致则进入到S70，进行利用了代表模式HO的校正。另外，如果利用已知的方法从气体传感器10的输出值中去除噪声来求出微分值，则能够得到更加精确的校正适用的定时。在这种情况下，求出气体传感器10的输出值的微分值，将该微分值与代表模式110的在预定定时的微分值或者预定的阈值进行比较，在该微分值一致时进行利用了代表模式110的校正，执行这种处理的CPU61相当于权利要求书中的“确定単元”。另外，在本发明中，固体电解质体12相当于“第一固体电解质层”，电极17、18相当干“ー对第一电扱”。固体电解质体14相当干“第二固体电解质层”，电极27、28相当于“ー对第二电扱”。Ipl単元2相当干“第一氧泵单元”，Ip2単元4相当干“第二氧泵单元”。EEPR0M66相当于“存储单元”。在S55，将Ip2単元4的控制切 换为驱动控制的CPU61相当干“驱动控制単元”。在S40，进行按照固定的通电时间向Ip2单元4供给固定值的电流的预备控制的CPU61相当于“预备控制单元”。在S70，根据电流Ip2的值计算NOx浓度对应值的CPU61相当干“计算单元，，。在S65，判定适用时间的经过的CPU61相当于“确定单元”。在S75，校正在S70计算出的NOx浓度对应值的CPU61相当于“校正単元”。
权利要求
1.一种控制气体传感器的传感器控制装置，该气体传感器具有第一测定室，被导入检测对象气体；第一氧泵单元，具有第一固体电解质层和一对第一电极，所述一对第一电极被设于所述第一测定室的内侧和外侧；第二测定室，与所述第一测定室连通；以及第二氧泵单元，具有第二固体电解质层和一对第二电极，所述一对第二电极被设于所述第二测定室的内侧和外侧，所述传感器控制装置的特征在于，具有 驱动控制单元，进行以下的驱动控制通过对所述第一氧泵单元的通电来调整被导入所述第一测定室的所述检测对象气体的氧浓度，并且向所述第二氧泵单元施加通常电压； 预备控制单元，执行以下的预备控制在开始所述驱动控制之前，向所述第二氧泵单元供给固定时间的固定电流，将从所述第二测定室吸出到该第二测定室外部的氧量控制为固定值； 计算单元，根据在所述驱动控制开始后流向被施加了所述通常电压的所述第二氧泵单元的电流的大小，计算表示所述检测对象气体所包含的特定气体的浓度的浓度对应值； 存储单元，将模式数据存储为具有相同结构的所述气体传感器共同的校正数据，该模式数据表示当在浓度已知的基准气体气氛下执行了预先设定的所述预备控制后，从开始所述驱动控制起所述浓度对应值随时间而变化的模式； 确定单元，确定适用所述校正数据的定时，以便使从开始所述驱动控制起的所述浓度对应值所示出的随时间而变化的模式跟随所述校正数据所表示的随时间而变化的模式；以及 校正单元，根据由所述确定单元确定的定时，对所述浓度对应值适用所述校正数据，并进行所述浓度对应值的校正。
2.根据权利要求I所述的传感器控制装置，其特征在于， 所述存储单元还存储适用该校正数据的适用时间，以便当在浓度已知的基准气体气氛下执行所述预备控制后并开始所述驱动控制时，使从开始该驱动控制起的所述浓度对应值所示出的随时间而变化的模式跟随所述校正数据所表示的随时间而变化的模式，所述适用时间是指对所述每个气体传感器而确定的、从开始所述驱动控制起到适用所述校正数据的定时的适用时间， 在从开始所述驱动控制起经过了所述适用时间时，所述确定单元确定为已到达适用所述校正数据的定时。
3.根据权利要求I或2所述的传感器控制装置，其特征在于， 所述存储单元还存储用于进行如下控制的控制条件，即当在浓度已知的基准气体气氛下执行所述预备控制后并开始所述驱动控制时，将从开始该驱动控制起的所述浓度对应值控制在目标范围内，所述控制条件是指对所述每个气体传感器而确定的、与所述氧量的调整相关的所述传感器控制装置的控制条件， 所述预备控制单元根据所述控制条件执行所述预备控制。
4.根据权利要求I 3中任意一项所述的传感器控制装置，其特征在于， 所述控制条件包括对所述每个气体传感器确定所述固定电流及所述固定时间中至少一方的条件。
5.—种传感器控制系统,其特征在于，该传感器控制系统具有权利要求I 4中任意一项所述的气体传感器和所述传感器控制装置，由所述传感器控制装置进行所述气体传感器的控制。
6.一种由控制气体传感器的传感器控制装置执行的传感器控制方法，该气体传感器具有第一测定室，被导入检测对象气体；第一氧泵单兀，具有第一固体电解质层和一对第一电极，所述一对第一电极被设于所述第一测定室的内侧和外侧；第二测定室，与所述第一测定室连通；以及第二氧泵单元，具有第二固体电解质层和一对第二电极，所述一对第二电极被设于所述第二测定室的内侧和外侧，所述传感器控制方法的特征在于，包括 驱动控制步骤，进行以下的驱动控制通过对所述第一氧泵单元的通电来调整被导入所述第一测定室的所述检测对象气体的氧浓度，并且向所述第二氧泵单元施加通常电压； 预备控制步骤，执行以下的预备控制在开始所述驱动控制之前，向所述第二氧泵单元供给固定时间的固定电流，将从所述第二测定室吸出到该第二测定室外部的氧量控制为固定值； 计算步骤，根据在所述驱动控制开始后流向被施加了所述通常电压的所述第二氧泵单元的电流的大小，计算表示所述检测对象气体所包含的特定气体的浓度的浓度对应值； 确定步骤，预先将模式数据作为具有相同结构的所述气体传感器共同的校正数据，存储在所述传感器控制装置具有的存储单元中，所述模式数据表示当在浓度已知的基准气体气氛下执行了预先设定的所述预备控制后，所述浓度对应值从开始所述驱动控制起随时间而变化的模式，在该确定步骤中还确定适用所述校正数据的定时，以便使从开始所述驱动控制起的所述浓度对应值所示出的随时间而变化的模式跟随所述校正数据所表示的随时间而变化的模式；以及 校正步骤，根据在所述确定步骤中所确定的定时，对所述浓度对应值适用所述校正数据，并进行所述浓度对应值的校正。
7.根据权利要求6所述的传感器控制方法，其特征在于， 在所述存储单元中还存储有适用该校正数据的适用时间，以便当在浓度已知的基准气体气氛下执行所述预备控制后并开始所述驱动控制时，使从开始该驱动控制起的所述浓度对应值所示出的随时间而变化的模式跟随所述校正数据所表示的随时间而变化的模式，所述适用时间是指对所述每个气体传感器而确定的、从开始所述驱动控制起到适用所述校正数据的定时的适用时间， 在所述确定步骤中，在从开始所述驱动控制起经过了所述适用时间时，确定为已到达适用所述校正数据的定时。
全文摘要
本发明提供一种传感器控制装置、传感器控制系统及传感器控制方法，能够根据检测元件的个体差异来加快适用输出校正的定时，使尽早开始特定气体的浓度检测。执行这样的预备控制(S40～S50)向气体传感器的第二氧泵单元供给固定时间的固定电流，将从第二测定室吸出到第二测定室外部的氧量控制为固定值。在驱动控制(S55～S80)的开始初期进行氧向第二测定室的吸回，在吸回的过程中NOx浓度对应值的随时间变化大幅地不稳定，因而对气体传感器适用共同的校正数据来进行NOx浓度对应值的校正。此时，使用根据气体传感器的个体差异而求出的适用时间来调整适用校正数据的定时，由此能够尽早地输出通过校正而精确的NOx浓度对应值。
文档编号G01N27/416GK102680554SQ20121006667
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者加藤健次, 寺本谕司, 小野木裕崇 申请人:日本特殊陶业株式会社