CN105675691A - 气体检测装置 - Google Patents

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若尾和弘
桥田达弘
青木圭郎
青木圭一郎
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Abstract

本发明提供一种气体检测装置，所述气体检测装置在对内燃机的排气中所含有的硫氧化物进行检测的极限电流式气体传感器中，于未执行气体检测动作时，以使与被检测气体中所含有的硫氧化物的分解生成物吸附在阴极(11a)上的速度相比该分解生成物从阴极上解吸的速度较大的方式，对电化学电池(11c)的施加电压以及温度进行控制。通过将该状态维持预定期间以上，从而将吸附在阴极上的硫氧化物的分解生成物从阴极上去除。由此，提供了一种能够对被检测气体中所含有的硫氧化物进行准确地检测的气体检测装置。

Description

气体检测装置
技术领域
本发明涉及一种能够对内燃机的排气(被检测气体)中所含有的硫氧化物的浓度进行检测或能够对该硫氧化物的有无进行判断的气体检测装置。
背景技术
一直以来，为了对内燃机进行控制而广泛地使用一种根据排气中所含有的氧(O2)的浓度来取得燃烧室内的混合气体的空燃比(A/F)的空燃比传感器(A/F传感器)。作为这样的空燃比传感器的一种类型可列举出极限电流式气体传感器。
作为如上所述的空燃比传感器而使用的极限电流式气体传感器具备作为电化学电池的泵单元，所述电化学电池包括具有氧化物离子传导性的固体电解质体和被粘着在固体电解质体的表面上的一对电极。一对电极中的一方被暴露于作为通过扩散电阻部而被导入的被检测气体的内燃机的排气中，另一方被暴露于大气中。而且，在对空燃比进行检测时，所述固体电解质体被升温至出现氧化物离子传导性的温度(以下有时也被称为“活化温度”)以上的预定的温度。
当在上述状态下，将所述一方的电极作为阴极，将所述另一方的电极作为阳极，并向这一对电极之间施加氧开始分解的电压(分解开始电压)以上的电压时，被检测气体中所含有的氧在阴极处被还原分解而成为氧化物离子(O2-)。该氧化物离子经由所述固体电解质体被传导至阳极而成为氧，并被排向大气中。这种通过氧化物离子经由固体电解质体从阴极侧向阳极侧的传导而实现的氧的移动被称为“泵氧作用”。
通过伴随着所述泵氧作用而实现的氧化物离子的传导，从而使所述一对电极之间有电流流过。如此，在一对电极之间流动的电流被称为“电极电流”。该电极电流具有向一对电极之间施加的电压(以下有时被简称为“施加电压”)越上升则该电极电流越升高的趋势。然而，由于到达所述一方的电极(阴极)的被检测气体的流量通过扩散电阻部而被限制，因此伴随着泵氧作用而导致的氧的消耗速度不久就会超过向阴极供给氧的供给速度。即，阴极的氧的还原分解反应成为扩散限速状态。
在所述扩散限速状态下，即使提升施加电压电极电流也不会增大而成为大致固定。这样的特性被称为“极限电流特性”，出现(观测到)极限电流特性的施加电压的范围被称为“极限电流区域”。而且，极限电流区域中的电极电流被称为“极限电流”，极限电流的大小(极限电流值)对应于向阴极供给氧的供给速度。如上所述，由于到达阴极的被检测气体的流量通过扩散电阻部而被维持为固定，因此向阴极供给氧的供给速度对应于被检测气体中所含有的氧的浓度。
因此，在作为空燃比传感器而被使用的极限电流式气体传感器中，在将施加电压设定为“极限电流域内的预定的电压”时的电极电流(极限电流)对应于被检测气体中所含的氧的浓度。如此，通过利用氧的极限电流特性，空燃比传感器对作为被检测气体的排气中所含有的氧的浓度进行检测，并基于此来取得燃烧室内的混合气体的空燃比。
如上所述的极限电流特性并非仅限定于氧气的特性。具体而言，在分子中包含氧原子的气体(以下有时被称为“含氧气体”)中，存在能够通过适当地选择施加电压以及阴极的结构而使极限电流特性出现的结构。作为这样的含氧气体的示例，例如可列举出硫氧化物(SOX)、水(H20)以及二氧化碳(CO2)等。
然而，在内燃机的燃料(例如，轻油以及汽油等)中含有微量的硫(S)成分。尤其是又被称为劣质燃料的燃料有时会以比较高的含有率而包含硫成分。当燃料中的硫成分的含有率(以下有时被简称为“硫含有率”)较高时，发生内燃机的构成部件的劣化及/或故障、排气净化催化剂的中毒、排气中的白烟的产生等问题的可能性较高。因此，取得燃料中的硫成分的含有率并利用所取得的硫含有率，从而可期待在如下方面起作用，例如，对内燃机的控制进行变更，或者发出内燃机的故障相关的警告，或者排气净化催化剂的本身故障诊断(OBD：On-BoardDiagnostic)的改善。
当内燃机的燃料含有硫成分时，从燃烧室被排出的排气中含有硫氧化物。而且，随着燃料中的硫成分的含有率(硫含有率)越升高，排气中所含有的硫氧化物的浓度(以下有时被简称为“SOX浓度”)越升高。因此可认为只要能够准确地取得排气中的SOX浓度，则可根据所取得的SOX浓度而准确地取得硫含有率。
因此，在该技术领域中正在进行如下尝试，即，通过利用了上述的泵氧作用的极限电流式气体传感器来取得内燃机的排气中所含有的硫氧化物的浓度。具体而言，使用了具备两个泵单元的极限电流式气体传感器(双电池型的极限电流式气体传感器)，该两个泵单元以使作为被检测气体的内燃机的排气通过扩散电阻部而被导入的内部空间与阴极相对的方式而被串联配置。
在该传感器中，通过向上游侧的泵单元的电极之间施加相对较低的电压，从而通过上游侧的泵单元的泵氧作用而对被检测气体中所含有的氧进行去除。而且，通过向下游侧的泵单元的电极之间施加相对较高的电压，从而通过下游侧的泵单元而使被检测气体中所含有的硫氧化物在阴极处进行还原分解，作为其结果而将所生成的氧化物离子向阳极传导。基于起因于该泵氧作用而引起的电极电流(分解电流)值的变化，来取得被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-190721号公报
发明内容
然而，本发明人发现基于硫氧化物的分解电流而实施被检测气体(排气)中所含有的硫氧化物的检测之后而再次进行该检测时存在无法准确地对硫氧化物进行检测的情况。具体而言，存在如下情况，即，尽管被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度实际上较低但被较高地检测出，或者尽管被检测气体中未含有硫氧化物但被判断为含有硫氧化物。另外，在本说明书中将“被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度的检测(测定)以及该硫氧化物的有无的判断”总称为“被检测气体中所含有的硫氧化物的检测”。另外，将“燃料中所含有的硫成分的含有率的检测(测定)以及该硫成分的有无的判断”总称为“燃料中所含有的硫成分的检测”。
产生上述的误检测的原因可认为是，在上一次之前的“被检测气体中所含有的硫氧化物的检测”中吸附在电化学电池的阴极上的硫氧化物的分解生成物(例如，硫(S)以及硫化合物等)的至少一部分在此次检测时仍以吸附在阴极上的状态而残留着的缘故。因此，为了防止上述的误检测，从而在开始对被检测气体中所含有的硫氧化物进行检测的气体检测动作时，需要将吸附在电化学电池的阴极上的硫氧化物的分解生成物从阴极上去除。
本发明是为了应对如上所述的课题而被完成的发明。本发明的一个目的在于，提供一种如下的气体检测装置，即，通过将电化学电池的温度以及施加电压设为适当的组合，从而能够将吸附在阴极上的硫氧化物的分解生成物从阴极上去除，进而能够对被检测气体中所含有的硫氧化物准确地进行检测。
本发明人进行进一步研究结果发现，通过使电化学电池的温度上升至预定的温度以上，从而能够使如上文所叙述的那样吸附在阴极上的硫氧化物的分解生成物从阴极上解吸。具体而言，在未执行气体检测动作时，以与被检测气体中所含有的硫氧化物的分解生成物吸附在阴极上的速度相比而该分解生成物从阴极上解吸的速度较大的方式对电化学电池的施加电压以及温度进行控制。发现通过将该状态维持在预定期间以上从而能够将吸附在阴极上的硫氧化物的分解生成物从阴极上去除。
下面对本发明所涉及的气体检测装置(以下有时被称为“本发明装置”)进行说明。本发明装置为，具备与极限电流式气体传感器同样的结构的气体检测装置，其中，所述极限电流式气体传感器具备具有泵氧作用的电化学电池。即，本发明装置为，在具有泵氧作用的电化学电池(泵单元)中根据与以预定的施加电压而使水及硫氧化物分解时的电极电流相对应的检测值，而对被检测气体中所含有的硫氧化物进行检测的气体检测装置。
具体而言，本发明装置具备元件部、加热器、电压施加部、温度调节部、测定控制部。
元件部具备包含具有氧化物离子传导性的固体电解质体以及第一电极与第二电极的第一电化学电池、致密体、扩散电阻部，所述第一电极以及第二电极分别被形成在该固体电解质体的表面上。而且，元件部被构成为，作为被检测气体的内燃机的排气经由所述扩散电阻部而被导入至由所述固体电解质体、所述致密体和所述扩散电阻部所划分出的内部空间内，所述第一电极露出于所述内部空间中且所述第二电极露出于作为与所述内部空间不同的空间的第一其他空间中。
加热器在被通电时发热并对所述元件部进行加热。
电子施加部向所述第一电极与所述第二电极之间施加电压。
温度调节部通过控制向所述加热器的通电量，从而对所述元件部的温度进行控制。
测定控制部对所述电压施加部以及所述温度调节部进行控制并且取得与流过所述第一电极和所述第二电极之间的电流相对应的第一检测值。
而且，所述第一电极被构成为，在作为所述元件部的温度为活化温度以上的第一预定温度且所述第一电极与所述第二电极之间被施加了第一预定电压的状态的第一状态下，能够使所述被检测气体中所含有的水(H20)以及硫氧化物(S0X)分解，其中，所述活化温度为，出现所述固体电解质体的氧化物离子传导性的温度，
所述测定控制部被构成为，通过利用所述温度调节部而使所述元件部的温度与所述第一预定温度一致且利用所述电压施加部而使作为所述第一电极与所述第二电极之间被施加的电压的第一施加电压与所述第一预定电压一致，从而实现所述第一状态，并且执行基于在所述第一状态下所取得的所述第一检测值而对所述被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度进行检测或对该硫氧化物的有无进行判断的气体检测动作。
并且，所述测定控制部被构成为，在未执行所述气体检测动作时，通过利用所述温度调节部而对所述元件部的温度进行控制并且利用所述电压施加部而对所述第一施加电压进行控制。由此，所述测定控制部使解吸速度大于吸附速度，所述吸附速度为，所述被检测气体中所含有的硫氧化物的分解生成物吸附于所述第一电极上的速度，所述解吸速度为，该分解生成物从所述第一电极上解吸的速度。所述测定控制部被构成为，执行将实现上述状态的所述第一施加电压与所述元件部的温度的组合被维持的状态持续预定的第一期间以上的中毒恢复动作。
根据本发明装置，以与被检测气体中所含有的硫氧化物的分解生成物吸附于第一电极上的速度(即吸附速度)相比该分解生成物从第一电极上解吸的速度(即解吸速度)较大的方式，维持第一施加电压与元件部的温度的组合。因此，本发明装置能够将“气体检测动作的执行中吸附在第一电极(阴极)上的硫氧化物的分解生成物”从阴极上去除。其结果为，在接下来执行气体检测动作时硫氧化物的分解生成物不会吸附到阴极上。因此，根据本发明装置，能够准确地对被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度进行检测，或能够准确地对该硫氧化物的有无进行判断。
适于中毒恢复动作的执行的(与吸附速度相比解吸速度较大的)第一施加电压与元件部的温度的组合例如可以通过如下的事先实验进行确定。首先，执行预定期间的气体检测动作，并使硫氧化物的分解生成物吸附在第一电极上。之后，在第一施加电压与元件部的温度的各种组合中将包含硫氧化物的被检测气体向内部空间进行预定期间的供给，并对硫氧化物的分解生成物吸附在第一电极上的吸附量的增减进行测定。然后，将该分解生成物吸附在第一电极上的吸附量减少后的第一施加电压与元件部的温度的组合，作为适于中毒恢复动作的执行的(与吸附速度相比解吸速度较大的)第一施加电压与元件部的温度的组合而进行确定。该分解生成物吸附在第一电极上的吸附量的增减例如能够通过第一电极的质量的测定以及第一电极的表面分析等而进行测定。
另外，对于作为中毒恢复动作的持续期间的第一期间的长度，例如可以根据通过如上所述的事先实验而被确定的第一施加电压与元件部的温度的组合中的硫氧化物的分解生成物吸附在第一电极上的吸附量的减少速度、和在气体检测动作中被假定的该分解生成物吸附在第一电极上的吸附量而适当设定。
另外，本发明装置在未执行气体检测动作时，通过维持适于中毒恢复动作的执行的(与吸附速度相比解吸速度较大的)第一施加电压以及元件部的温度，从而使吸附在第一电极上的硫氧化物的分解生成物解吸。详细内容如后文所述，原则上，第一施加电压越高吸附速度越大，元件部的温度越高则解吸速度越大。因此，为了使吸附在第一电极上的硫氧化物的分解生成物有效地解吸，从而优选为第一施加电压足够低而元件部的温度足够高。另一方面，在气体检测动作的执行时元件部的温度被上升至第一预定温度。
因此，在本发明的另一方式所涉及的气体检测装置中，所述测定控制部被构成为，在执行了所述气体检测动作之后，在将所述元件部的温度维持在所述活化温度以上的状态下，通过使所述第一施加电压降低至不能分解电压来执行所述中毒恢复动作，其中，所述不能分解电压为，即使所述元件部的温度为所述活化温度以上的温度但所述被检测气体中所含有的硫氧化物也不会被分解的电压。在该方式所涉及的气体检测装置中，所述测定控制部可被构成为，在执行了所述气体检测动作之后，通过停止向所述第一电极与所述第二电极之间施加电压，从而使所述第一施加电压降低至所述不能分解电压。
所述方式所涉及的气体检测装置通过使第一施加电压降低至不能分解电压来执行中毒恢复动作，其中，使第一施加电压降低至不能分解电压例如并非使元件部的温度从常温等较低的温度上升，而是使气体检测动作的执行时被上升的元件部的温度不会大幅度地降低(即，维持在气体检测动作中的与第一预定温度接近的活化温度或其以上的温度不变的状态)。因此，能够缩小为了中毒恢复动作而使元件部的温度上升的能量，因而从提升能效等观点考虑而为优选。另外，不能分解电压为，即使元件部的温度为活化温度以上的温度但被检测气体中所含有的硫氧化物也不会被分解的电压。换言之，不能分解电压为，小于在元件部的温度被维持在活化温度以上的状态下硫氧化物被分解的最低电压的电压。
而且，在通过使第一施加电压降低至如上所述的不能分解电压来执行中毒恢复动作的情况下、以及在通过停止向第一电极与第二电极之间施加电压而使所述第一施加电压降低至不能分解电压来执行中毒恢复动作的情况下，第一施加电压降低至硫氧化物不可分解的电压。即，硫氧化物的分解生成物不可能进一步吸附在第一电极上，因此在执行了中毒恢复动作之后，无需将元件部的温度维持在第一预定温度以上，从提升能效等观点考虑而优选为，在执行中毒恢复动作之后立即停止元件部的加热。因此，在这些情况下，所述测定控制部可被构成为，在执行了所述中毒恢复动作之后，通过停止由所述温度调节部实施的向所述加热器的通电，从而停止由所述加热器实施的所述元件部的加热。
然而，为了执行气体检测动作，如上所述，需要使元件部的温度上升至第一预定温度。因此，也可以在为了执行气体检测动作而使元件部的温度上升至第一预定温度时，通过维持足够低的第一施加电压来执行中毒恢复动作。
因此，在本发明的另一个方式所涉及的气体检测装置中，所述测定控制部可被构成为，在执行所述气体检测动作之前，通过将所述第一施加电压维持为不能分解电压的同时使所述元件部的温度上升至所述活化温度以上的温度来执行所述中毒恢复动作，其中，所述不能分解电压为，即使所述元件部的温度为所述活化温度以上的温度但所述被检测气体中所含有的硫氧化物也不会被分解的电压。在该方式所涉及的气体检测装置中，所述测定控制部可被构成为，在执行所述气体检测动作之前，在通过不使所述电压施加部向所述第一电极与所述第二电极之间施加电压从而使所述第一施加电压维持为所述不能分解电压的同时，使所述元件部的温度上升至所述活化温度以上的温度。
上述方式所涉及的气体检测装置为了执行中毒恢复动作例如并非使元件部的温度从常温等较低温度上升，而是利用为了执行气体检测动作而被上升的元件部的温度来执行中毒恢复动作，因此从能效提升等观点考虑而较为优选。
然而，所述方式所涉及的气体检测装置在执行气体检测动作之前使元件部的温度上升至活化温度以上的温度。之后，该气体检测装置执行气体检测动作，因此在结束中毒恢复动作的执行之后使元件部的温度降低至小于活化温度，从能效提升等观点考虑并不优选。
因此，从这样的观点考虑，在上述方式所涉及的气体检测装置中，所述测定控制部可被构成为，在执行所述中毒恢复动作之后，不使所述元件部的温度降低至小于所述活化温度的温度而是使所述元件部的温度与第一预定温度一致，并且使所述第一施加电压上升至所述第一预定电压，从而执行所述气体检测动作。由此，以通过中毒恢复动作的执行而不使被上升至活化温度以上的温度的元件部的温度大幅地降低的方式(即，维持在活化温度或其以上的温度不变的状态)来执行气体检测动作。因此，能够缩小为了执行气体检测动作而使元件部的温度上升的能量，因而从能效提升等观点考虑而较为优选。
本发明的其他目的、其他特征以及附带的优点，可参照以下的附图并且根据所叙述的关于本发明的各个实施方式的说明而被较容易地理解。
附图说明
图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的气体检测装置(第一装置)所具备的元件部的结构的一个示例的示意性的剖视图。
图2为表示向构成第一装置所具备的第一电化学电池的第一电极与第二电极之间被施加的电压(施加电压)Vm1与流过两个电极之间的电极电流Im1之间的关系的示意性的曲线图。
图3为表示第一装置中施加电压Vm1为1.OV时的电极电流Im1的大小与被检测气体中所含有的二氧化硫(SO2)的浓度之间的关系的示意性的曲线图。
图4为表示第一装置所执行的气体检测动作以及中毒恢复动作的流程图。
图5为表示本发明的第二实施方式所涉及的气体检测装置(第二装置)所具备的元件部的结构的一个示例的示意性的剖视图。
具体实施方式
第一实施方式
下面对本发明的第一实施方式所涉及的气体检测装置(以下有时被称为“第一装置”)进行说明。第一装置为具备两个电化学电池的双电池式的气体传感器(气体检测装置)。在第一装置中，上游侧的第二电化学电池(泵单元)对作为被检测气体的排气中的氧以及氮氧化物进行分解以及排出，下游侧的第一电化学电池(传感器电池)对被检测气体中的水以及硫氧化物进行分解以及检测。
结构
第一装置所具备的元件部10如图1所示，具备第一固体电解质体11s、第二固体电解质体12s、第一氧化铝层21a、第二氧化铝层21b、第三氧化铝层21c、第四氧化铝层21d、第五氧化铝层21e、第六氧化铝层21f、扩散电阻部(扩散限速层)32以及加热器(电加热器)41。
固体电解质体11s包含氧化锆等，并且为具有氧化物离子传导性的薄板体。形成固体电解质体11s的氧化锆例如还可以包含钪(Sc)以及钇(y)等元素。第二固体电解质体12s也与固体电解质体11s相同。
第一氧化铝层21a至第六氧化铝层21f为包含氧化铝的致密(不透气性)的层(致密体)。
扩散电阻部32为多孔质的扩散限速层，并且为透气性的层(薄板体)。
加热器41例如为包含铂(Pt)与陶瓷(例如氧化铝等)的金属陶瓷的薄板体，并且为通过通电而发热的发热体。
元件部10的各层从下方侧按照第五氧化铝层21e、第四氧化铝层21d、第三氧化铝层21c、第一固体电解质体11s、扩散电阻部32以及第二氧化铝层21b、第二固体电解质体12s、第六氧化铝层21f、第一氧化铝层21a的顺序而被层压。
内部空间31为由第一固体电解质体11s、第二固体电解质体12s、扩散电阻部32以及第二氧化铝层21b所划分出的空间，并且作为被检测气体的内燃机的排气经由扩散电阻部32而被导入至其内部。即，在元件部10中，内部空间31通过扩散电阻部32而与内燃机的排气管(均未图示)的内部连通。因此，排气管内的排气作为被检测气体被导入至内部空间31内。
第一大气导入通道51由第一固体电解质体11s、第三氧化铝层21c以及第四氧化铝层21d而被划分出，并且向排气管的外部的大气中被开放。第一大气导入通道51相当于第一其他空间。第二大气导入通道52由第二固体电解质体12s、第一氧化铝层21a以及第六氧化铝层21f而被划分出，并且向排气管的外部的大气中被开放。第二大气导入通道52相当于第二其他空间。
第一电极11a为阴极，第二电极11b为阳极。第一电极11a被粘着在第一固体电解质体11s的一侧的表面(具体而言，划分内部空间31的第一固体电解质体11s的表面)上。另一方面，第二电极11b被粘着在第一固体电解质体11s的另一侧的表面(具体而言，划分第一大气导入路51的第一固体电解质体11s的表面)上。第一电极11a与第二电极11b以隔着固体电解质体11s而相互对置的方式被配置。第一电极11a、第二电极11b以及第一固体电解质体11s构成具有由泵氧作用实现的有氧排出能力的第一电化学电池11c。
第三电极12a为阴极，第四电极12b为阳极。第三电极12a被粘着在第二固体电解质体12s的一侧的表面(具体而言，划分内部空间31的第二固体电解质体12s的表面)上。另一方面，第四电极12b被粘着在第二固体电解质体12s的另一侧的表面(具体而言，划分第二大气导入通道52的第二固体电解质体12s的表面)上。第三电极12a与第四电极12b以隔着固体电解质体12s而相互对置的方式被配置。第三电极12a、第四电极12b以及第二固体电解质体12s构成具有由泵氧作用实现的氧排出能力的第二电化学电池12c。该第一电化学电池11c以及第二电化学电池12c通过加热器41而被加热并被维持在所需的温度。
第一固体电解质体11s、第二固体电解质体12s以及第一氧化铝层21a至第六氧化铝层21f的各层例如通过刮刀法(doctorblademethod)、挤压成形法(extrusionmolding)等被成形为薄片状。第一电极11a以及第二电极11b、第三电极12a、第四电极12b以及用于与这些电极通电的配线等例如通过丝网印刷法(screenprinting)等而被形成。通过将这些薄片以如上所述的方式进行层叠、烧成，从而可一体式地制造出具有如上所述的结构的元件部10。
第一电极11a为，作为主要成分而包含铂(pt)与铑(Rh)的合金的多孔质金属陶瓷电极，第二电极11b为，作为主要成分而包含铂(pt)的多孔质金属陶瓷电极。但是，当向第一电极11a与第二电极11b之间施加了预定的电压时，只要能够使经由扩散电阻部32而被导入至内部空间31的被检测气体中所含有的水以及硫氧化物进行还原分解，则构成第一电极11a的材料并未被特别地限定。优选为，构成第一电极11a的材料中作为主要成分而包含铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)等铂族元素或这些的合金等。更优选为，第一电极11a为，作为主要成分而包含选自铂(Pt)、铑(Rh)以及钯(Pd)中的至少1种的多孔质金属陶瓷电极。而且，构成第二电极11b的材料也未被限定于上述材料，能够在作为利用泵氧作用的电化学电池的阳极材料而广泛被应用的各种材料中进行适当选择。
另一方面，第三电极12a以及第四电极12b为作为主成分而包含铂(pt)的多孔质金属陶瓷电极。但是，当向第三电极12a与第四电极12b之间施加了可对被检测气体中所含的氧进行分解的电压(具体而言为约0.1V以上。典型而言为约O.4V)时，只要能够使经由扩散电阻部32被导入至内部空间31的被检测气体中所含有的氧进行还原分解，则构成第一电极12a的材料并未被特别地限定。另外，构成第四电极12b的材料也未被限定于上述材料，能够在作为利用泵氧作用的电化学电池的阳极材料而被广泛使用的各种材料中进行适当选择。
在图1所示的示例中，第二电化学电池12c包含与构成第一电化学电池11c的第一固体电解质体11s不同的第二固体电解质体12s。然而，第二电化学电池12c也可以与第一电气化学电池11c共享第一固体电解质体11s。在这种情况下，第一大气导入通道51作为第一其他空间以及第二其他空间而发挥功能。
第一装置还具备电源61、电流计71以及未图示的ECU(电气控制单元)。电源61以及电流计71与ECU连接。电源61能够以使第二电极11b的电位高于第一电极11a的方式而向第一电极11a与第二电极11b之间施加预定的电压。电源61的工作由ECU控制。
电流计71对作为流过第一电极11a与第二电极11b之间的电流(因此，流过第一固体电解质体11s的电流)的电极电流的大小进行测量，并将该测量值向ECU输出。
而且，第一装置还具备电源62以及电流计72。电源62以及电流计72与ECU连接。
电源62能够以使第四电极12b的电位高于第三电极12a的电位的方式而向第三电极12a与第四电极12b之间施加预定的电压。电源62的工作由ECU控制。
电流计72对作为流过第三电极12a与第四电极12b之间的电流(因此，流过第二固体电解质体12s的电流)的电极电流的大小进行测量，并将该测量值向ECU输出。
如上所述，第一电气化学电池11c以及第二电化学电池12c通过加热器41而被加热。作为其结果的元件部10的温度，根据向第三电极12a与第四电极12b之间施加了高频电压时的阻抗而进行检测。ECU根据被检测出的温度而对向加热器41供给的供给电力进行控制，并对元件部10的温度进行控制。但是，元件部10的温度也可以根据向第一电极11a与第二电极11b之间施加了高频电压时的阻抗而进行检测，或者，也可以设置另外的温度传感器而进行检测。
ECU为包含CPU、对CPU所执行的程序以及映像等进行储存的ROM以及临时性地存储数据的RAM等的微型计算机(均未图示)。ECU与未图示的内燃机的致动器(燃料喷射阀、节气门以及EGR阀等)连接。ECU向这些致动器输送驱动(指示)信号，并对内燃机进行控制。
ECU能够对作为向第一电极11a与第二电极11b之间被施加的电压的第一施加电压进行控制。即，电源61以及ECU构成第一电压施加部。而且，ECU能够接收从电流计71被输出的与流过第一电化学电池11c的电极电流对应的信号。即，电流计71以及ECU构成第一测定控制部。而且，ECU能够对第三电极12a与第四电极12b之间被施加的电压进行控制。即，电源62以及ECU构成第二电压施加部。另外，ECU能够接收从电流计72被输出的与流过第二电气化学电池12c的电极电流对应的信号。即，电流计72以及ECU构成第二测定控制部。而且，ECU通过对加热器41的通电量进行控制从而能够对元件部10的温度进行控制。即，加热器41以及ECU构成温度调节部。
在图1所示的示例中，包含作为独立的电压施加部的第一电压施加部以及第二电压施加部。然而，该电压施加部只要能够分别向所期望的电极之间施加所期望的电压，则也可以作为一个电压施加部而构成。同样，在图1所示的示例中，包含作为独立的测定控制部的第一测定控制部以及第二的测定控制部。然而，该测定控制部只要能够分别从所期望的电极之间取得所期望的检测值，则也可以作为一个测定控制部而构成。
气体检测动作
上述的ECU所具备的CPU(以下有时被简称为“CPU”)通过加热器41而将元件部10加热至活化温度以上的第一预定温度。所谓活化温度是指，固体电解质(第一固体电解质体11s以及第二固体电解质体12s)的氧化物离子传导性出现的“元件部10的温度”。在该状态下，CPU以使第三电极12a以及第四电极12b分别成为阴极以及阳极的方式而向这些电极之间施加相当于氧的极限电流域的电压(例如O.4V)。由此，氧以及氮氧化物在第三电极12a处被分解，并且所生成的氧化物离子(02-)通过泵氧作用而从内部空间31向第二大气导入通道52被排出。如此，CPU使用第二电化学电池12c而将内部空间31内的被检测气体中所含有的氧以及氮氧化物实质性地排除。
另一方面，CPU在元件部10通过加热器41而被加热至第一预定温度的状态下，以使第一电极11a以及第二电极11b分别成为阴极及阳极的方式而向这些电极之间施加第一预定电压(例如1.1V)。由此，不仅是被检测气体中所含有的水，而且被检测气体中所含有的硫氧化物也在第一电极11a处被分解。其结果为，与向第一电极11a与第二电极11b之间施加了第一预定电压时的电极电流对应的第一检测值，随着被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度的变化而变化。如此，CPU对被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度进行检测。
检测原理
在此，对第一装置中被执行的气体检测动作的原理进行具体说明。
图2为表示在第一电气化学电池11c中使施加电压Vm1逐渐上升(升压扫描)时的施加电压Vm1与电极电流Im1之间的关系的示意性的曲线图。该测定在元件部10通过加热器41而被加热至“作为第一固体电解质体11s的氧化物离子传导性出现的温度的活化温度以上的第一预定温度”的状态下而被实施。另外，在该示例中，使用了作为被检测气体中所含有的硫氧化物的二氧化硫(SO2)的浓度分别为0、100、300以及500ppm的不同的四种被检测气体。而且，到达第一电化学电池11c的第一电极11a(阴极)的被检测气体中所含有的氧以及氮氧化物的浓度，通过被配置在第一电化学电池11c的上游侧的第二电化学电池12c而在任意的被检测气体中均被维持为固定(实质上为0(零)ppm)。
首先，实线的曲线L1表示被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度为0(零)ppm时的施加电压Vm1与电极电流Im1之间的关系。如上所述，由于通过第二电化学电池12c而使内部空间31内的被检测气体中所含有的氧以及氮氧化物被实质性地除去，因此在施加电压Vm1小于约O.6V的区域中，电极电流Im1不流通(Im1＝0μA)。当施加电压Vm1为约O.6V以上时电极电流Im1开始增大。该电极电流Im1的增大是因为第一电极11a处的水的分解已开始。
其次，点线的曲线L2表示被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度为100ppm时的施加电压Vm1与电极电流Im1之间的关系。该情况下，在施加电压Vm1小于第一电极11a的水开始分解的电压(分解开始电压)(约06V)时，施加电压Vm1与电极电流Im1之间的关系也与曲线L1(被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度为0(零)ppm的情况)相同。即，在施加电压Vm1低于约O.6V的区域中，电极电流Im1不流通。另一方面，在施加电压Vm1为第一电极11a的水的分解开始电压(约O.6V)以上时，由于水的分解而使电极电流Im1流通。然而，与曲线L1相比电极电流Im1较小，相对于施加电压Vm1的电极电流Im1的增加率与曲线L1相比也较小(倾斜度较小)。
另外，由单点划线以及虚线表示的曲线L3以及曲线L4，表示被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度分别为300ppm以及500ppm时的施加电压vm1与电极电流Im1之间的关系。在这些情况下，也在施加电压Vm1小于第一电极11a的水的分解开始电压(约O.6V)时，电极电流Im1不流通。另一方面，在施加电压Vm1为第一电极11a的水的分解开始电压(约O.6V)以上时，由于水的分解而使电极电流Im1流通。然而，被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度越高则电极电流Im1越小，相对于施加电压Vm1的电极电流Im1的增加率也为被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度越高则越小(倾斜度较小)。
如上所述，施加电压Vm1为第一电极11a的水的分解开始电压(约O.6V)以上时的电极电流Im1的大小，根据作为被检测气体中所含有的硫氧化物的二氧化硫的浓度变化而变化。例如，在将如图2所示的曲线图中的施加电压Vm1为1.0V时的曲线L1至曲线L4的电极电流Im1的大小相对于被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度而进行绘制时，可以得出图3所示的曲线图。如图3中点线的曲线所示，特定的施加电压Vm1(该情况为1.OV)的电极电流Im1的大小，根据被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度变化而变化。因此，当取得特定的施加电压Vm1(为水的分解开始电压以上的预定电压，并且被称为“第一预定电压”)的电极电流Im1(对应的第一检测值)时，能够取得与该(对应于第一检测值的)电极电流Im1对应的硫氧化物的浓度。
图2所示的曲线图的横轴所表示的施加电压Vm1、纵轴所表示的电极电流Im1、以及上述说明中叙述的施加电压Vm1的每个具体值，有时根据为了获得如图2所示的曲线图而进行的实验的条件(例如被检测气体中所含有的各种成分的浓度等)变化而变化，但施加电压Vm1以及电极电流Im1的值并不一定始终成为上述的值。
另外，如上所述，在元件部10被加热至第一预定温度且第一电极11a与第二电极11b之间被施加了第一预定电压的状态的第一状态下，所取得的第一检测值根据被检测气体中的硫氧化物的浓度变化而变化的机制的具体情况并不清楚。然而，在所述第一状态下，不仅是被检测气体中所含有的水，而且被检测气体所含有的硫氧化物也在作为阴极的第一电极11a处被分解。其结果可以认为，硫氧化物的分解生成物(例如硫(S)以及硫化合物等)向第一电极11a上吸附而使能够有助于水的分解的第一电极11a的面积减少。因此可认为，所述第一状态下的(对应于电极电流的)第一检测值根据被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度变化而变化。
中毒恢复动作
如上所述，作为气体检测动作的结果，硫氧化物的分解生成物(例如硫(S)以及硫化合物等)的至少一部分吸附在第一电极11a(阴极)上。因此，当以原本的状态再次执行气体检测动作时，会获得与原来的值相比而较小的第一检测值，进而使被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度与原来相比而较大地被检测出。
因此，第一装置在未执行气体检测动作时，对作为第一电极11a与第二电极11b之间被施加的电压的第一施加电压与元件部10的温度进行控制而执行中毒恢复动作，从而使吸附在第一电极11a(阴极)上的硫氧化物的分解生成物从第一电极11a上解吸。
具体而言，第一装置在未执行气体检测动作时以使解吸速度大于吸附速度的方式来对第一施加电压与元件部10的温度进行控制，其中，所述吸附速度为，硫氧化物的分解生成物向第一电极11a上吸附的速度，所述解吸速度为，该分解生成物从所述第一电极11a上解吸的速度。第一装置通过使这样的第一施加电压与元件部10的温度的组合被维持的状态持续预定的第一期间以上，从而将吸附在第一电极11a(阴极)上的硫氧化物的分解生成物去除(执行中毒恢复动作)。
恢复原理
此处，对通过第一装置而被执行的中毒恢复动作的原理进行说明。原则上，第一施加电压越高，则每单位时间会有越多的硫氧化物被分解，因此硫氧化物的分解生成物吸附在第一电极11a上的吸附速度越大。但是，除去以下情况，即，第一施加电压过大且例如发生了固体电解质体的分解等的元件部的劣化等的情况、以及第一施加电压到达硫氧化物的极限电流域的情况。相反，第一施加电压越低，则该分解生成物吸附在第一电极11a上的吸附速度越小。尤其是，当第一施加电压小于硫氧化物的分解开始电压(硫氧化物可被分解的电压的最低值(最低电压))时(即，第一施加电压为“不能分解电压”时)，硫氧化物的分解生成物向第一电极11a上吸附的吸附速度实质上成为0(零)。
另一方面，原则上元件部10的温度越高，则硫氧化物的分解生成物从第一电极11a上解吸的解吸速度越大。相反，元件部10的温度越低，则该分解生成物从第一电极11a上解吸的解吸速度越小。该现象产生的原因被认为是，元件部10的温度越高，则向第一电极11a上吸附的该分解生成物的分子动能越增大，并且变得高于向第一电极11a上结合的结合(吸附)能量。
因此，当硫氧化物的分解生成物向第一电极11a上吸附时，通过使第一施加电压降低、或使元件部10的温度上升，从而能够使该分解生成物向第一电极11a上吸附的吸附速度变小，或使该分解生成物从第一电极11a上解吸的解吸速度变大。由此，通过实现解吸速度大于吸附速度的状态并将该状态维持预定的第一期间，从而能够将该分解生成物从第一电极11a上去除。
具体的工作
此处，对通过第一装置而被执行的气体检测动作以及中毒恢复动作进行更具体的说明。图4为表示ECU的CPU使用元件部10而执行的气体检测动作以及中毒恢复动作的一个示例的流程图。在该示例中，第一装置分别在气体检测动作之前执行中毒恢复动作1，并且在气体检测动作之后执行中毒恢复动作2。在此，“在气体检测动作之前执行中毒恢复动作1”是指，“紧接着中毒恢复动作1而执行气体检测动作”。另一方面，“在气体检测动作之后执行中毒恢复动作2”是指，“紧接着气体检测动作而执行中毒恢复动作2”。但是，气体检测动作也可以在不连续且无关的时期执行中毒恢复动作1以及2中至少任意一方。在以下的说明中，将通过第一装置而被执行的气体检测动作以及中毒恢复动作总称为“SOX传感器控制流程”。
首先，CPU在内燃机被启动之后的预定的正时从步骤S01开始“SOX传感器控制流程”，并进入步骤S02。另外，在内燃机被启动时，第一电极11a与第二电极11b之间未被施加电压，从而使加热器41成为非通电。
在步骤S02中，CPU对是否存在检测被检测气体中所含有的硫氧化物的要求(SOX检测要求)进行判断。SOX检测要求例如在应用了第一装置的内燃机所搭载的车辆中向燃料罐中填充燃料时产生。而且，也可以在实施向燃料罐填充燃料之后“SOX传感器控制流程”被执行并且被检测气体中所含有的硫氧化物的检测处理(即“气体检测动作”)被取得的历史记录存在的情况下解除SOX浓度取得要求。
在所述步骤S02中判断为存在SOX检测要求的情况下(步骤S02：是)，CPU进入接下来的步骤S03，并对应用了第一装置的内燃机是否处于稳定状态进行判断。例如，在预定期间内的负载的最大值与最小值之差小于阈值时或预定期间内的加速器操作量的最大值与最小值之差小于阈值时，CPU判断为内燃机处于稳定状态。
在所述步骤S03中判断为内燃机处于稳定状态时(步骤SO3：是)，CPU进入接下来的步骤S04，并执行中毒恢复动作1。具体而言，在作为第一电极11a与第二电极11b之间被施加的电压的第一施加电压被保持在小于硫氧化物的分解开始电压的电压的状态下，在加热器41上通电而对元件部10进行加热，并使元件部10的温度设为第一固体电解质体11s的活化温度(例如50O℃)以上的温度(例如70O℃)，并使该状态持续预定的第一期间。
另外，例如也可以在内燃机刚刚被启动之后等的、执行中毒恢复动作1时第一电极11a与第二电极11b之间未被施加电压时，在第一施加电压为0(零)V的状态下，在加热器41上通电而对元件部10进行加热。另一方面，也可以在执行中毒恢复动作1时向第一电极11a与第二电极11b之间施加了电压时，在将小于硫氧化物的分解开始电压的预定的电压(例如O.4V)作为第一施加电压的状态下，向加热器41通电而对元件部10进行加热。
由于在上述状态下，第一施加电压为小于硫氧化物的分解开始电压的电压，因此被检测气体中所含有的硫氧化物未在第一电极11a上被分解。即，硫氧化物的分解生成物不会进一步吸附于第一电极11a上。另一方面，由于元件部10的温度为第一固体电解质体11s的活化温度以上且足够高，因此即使硫氧化物的分解生成物吸附在第一电极11a上，该分解生成物也会从第一电极11a上解吸。因此，在上述状态下解吸速度大于吸附速度，其中，所述吸附速度为，被检测气体中所含有的硫氧化物的分解生成物吸附于第一电极11a上的速度，所述解吸速度为，该分解生成物从第一电极11a上解吸的速度。即，上述状态相当于，适于中毒恢复动作的第一施加电压与元件部10的温度的组合被维持的状态。
接下来，CPU进入步骤S05并执行气体检测动作。具体而言，CPU通过加热器41而将元件部10的温度设为第一预定温度(例如60O℃)，并通过电压施加部而将第一施加电压设为第一预定电压(例如1.1V)。而且，CPU在该状态下取得流过第一电极11a与第二电极11b之间的电极电流以作为第一检测值，并参照如图3所示的数据映射，来取得对应于第一检测值的硫氧化物的浓度。
至少在气体检测动作的执行中，CPU使用第二电气化学电池12c而将内部空间31内的被检测气体中所含有的氧以及氮氧化物实质性地排除。由此，能够降低由被检测气体中所含有的氧以及氮氧化物的浓度的变化所引起的第一检测值的变化。其结果为，能够准确地对被检测气体中所含有的硫氧化物进行检测。另一方面，在中毒恢复动作1以及2的执行中，从吸附在第一电极11a上的硫黄氧化物的分解生成物通过再氧化而能够从第一电极11a上解吸的观点考虑，无需对内部空间31内的被检测气体中所含有的氧以及氮氧化物进行排除。
接下来，CPU进入步骤S06，并对所述步骤S05中所取得的硫氧化物的浓度是否为预定值以上进行判断。该预定值为，用于对通过气体检测动作的执行而是否在第一电极11a上吸附了有意义的量的分解生成物进行判断的阈值。这样的预定值例如可以根据通过事先实验而被求得的第一检测值的变化幅度及/或检测精度等而适当设定。
在所述步骤S06中判断为硫氧化物的浓度在预定值以上时(步骤S06：是)，CPU进入接下来的步骤S07，并执行中毒恢复动作2。具体而言，在加热器41上通电而对元件部10进行加热并将元件部10的温度维持在活化温度以上的温度不变的状态下，使第一施加电压降低至低于硫氧化物的分解开始电压，并使该状态持续预定的第一期间。该状态也相当于适于中毒恢复动作的第一施加电压与元件部10的温度的组合被维持的状态。
接下来，CPU进入步骤S08，并将向第一施加电压以及加热器41供给的供给电压停止，并且在接下来的步骤S09中结束该流程。如此，第一装置通过气体检测动作的执行而能够高精度地对被检测气体中所含有的硫氧化物进行检测，并且通过中毒恢复动作的执行而能够将吸附在第一电极11a上的硫氧化物的分解生成物去除。其结果为，在下一次以后的气体检测动作的执行中也能够高精度地对被检测气体中所含有的硫氧化物进行检测。
然而，在所述步骤S02中判断为无SOX检测要求时(步骤S02：否)以及在所述步骤S03中判断为内燃机不处于稳定状态时(步骤S03：否)，CPU进入步骤S09，并结束该流程。在所述步骤S06中判断为硫氧化物的浓度低于预定值时(步骤S06：否)，CPU跳过下一个步骤S07而不执行中毒恢复动作2。
用于使CPU执行如上所述的流程的程序可以存储于ECU所具备的数据存储装置(例如ROM等)中。而且，作为将第一施加电压作为第一预定电压(在第一装置中为1.1V)时的第一检测值的电极电流与被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度之间的对应关系，例如硫氧化物的浓度可以通过已知的使用被检测气体的事先实验而预先求得。然后，将表示该对应关系的数据表(例如数据映射等)预先存储于ECU所具备的数据存储装置(例如ROM等)中，并可以在所述步骤S05中供CPU参照。
如上所述，在第一装置中，仅在气体检测动作之前执行中毒恢复动作1并通过气体检测动作的执行而被检测出有意义的量的硫氧化物的情况下，在气体检测动作之后执行中毒恢复动作2。然而，也可以在气体检测动作之前以及气体检测动作之后必定执行中毒恢复动作。而且，也可以在气体检测动作之前或气体检测动作之后的任意一条件下必定执行中毒恢复动作。另外，也可以在通过气体检测动作的执行而未检测出有意义的量的硫氧化物的情况下，不执行中毒恢复动作。
而且，在第一装置中，在第一施加电压小于硫氧化物的分解开始电压的电压(0.4V)的状态下执行了中毒恢复动作。然而，执行中毒恢复动作时的第一施加电压未被限定于上述的电压。即，执行中毒恢复动作时的第一施加电压以及元件部10的温度只要能够实现解吸速度大于吸附速度，则任意组合均可，其中，所述吸附速度为，被检测气体中所含有的硫氧化物的分解生成物吸附在第一电极11a上的速度，所述解吸速度为，该分解生成物从第一电极11a上解吸的速度。例如，也可以在元件部10的温度为第一预定温度以上且第一电极11a与第二电极11b之间未被施加电压的状态下，执行中毒恢复动作。
另一方面，在执行气体检测动作时，如上所述，在第一装置中将第一预定电压设为1.1V。然而，如上所述，第一预定电压只要在将第一电极11a作为阴极且将第二电极11b作为阳极的情况下向两个电极之间施加第一预定电压，而成为能够使被检测气体中所含有的水以及硫氧化物进行分解的预定的电压，则未被特别地限定。如上所述，水的分解开始的电压为约O.6V。因此，第一预定电压能够设为O.6V以上的预定的电压。
而且，在第一装置中，如上所述，取得第一施加电压为特定的第一预定电压(1.1V)时的电极电流的大小作为第一检测值，并根据该第一检测值而对被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度进行检测。然而，只要第一检测值为，与流过第一状态下第一电极11a与第二电极11b之间的电极电流对应的值(例如，电压值、电流值、电阻值等)，则未被特别地限定。并且，第一检测值并非限定于如上所述与第一施加电压为特定的第一预定电压(1.1V)时的电极电流对应的值。
例如，也可以在对被检测气体中所含有的水以及硫氧化物进行分解的特定的电压区域(但是为，硫氧化物的分解生成物的吸附速度大于该分解生成物的解吸速度的电压区域)中，使第一施加电压以预定的扫描速度而上升或下降，并将与上升时与下降时之间的电极电流的差异(差及/或比)对应的值作为第一检测值。这样的电极电流的差异的原因可认为是，与第一施加电压上升时相比第一施加电压下降时会有更多的硫氧化物的分解生成物吸附在第一电极11a上。并且，也可以将可对被检测气体中所含有的水以及硫氧化物进行分解的所述特定的电压区域中的电极电流的大小的积分值作为第一取得值，或也可以将上升时与下降时之间的电极电流的差异的积分值作为第一取得值。
第一装置还可以为以下列举的各种方式。
(a)所述测定控制部可被构成为，在执行所述气体检测动作之后，在将所述元件部10的温度维持在所述活化温度以上的状态下，通过使所述第一施加电压降低至不能分解电压来执行所述中毒恢复动作，其中，所述不能分解电压为，即使所述元件部的温度为所述活化温度以上的温度但所述被检测气体中所含有的硫氧化物也不会被分解的电压。
(b)所述测定控制部可被构成为，在执行所述气体检测动作之后，通过停止向所述第一电极11a与所述第二电极11b之间施加电压，从而使所述第一施加电压降低至所述不能分解电压。
(c)所述测定控制部可被构成为，在执行所述中毒恢复动作之后，通过停止由所述温度调节部实施的向所述加热器41的通电，从而停止由所述加热器41实施的所述元件部10的加热。
(d)所述测定控制部可被构成为，在执行所述气体检测动作之前，通过在将所述第一施加电压维持为不能分解电压的同时使所述元件部10的温度上升至所述活化温度以上的温度来执行所述中毒恢复动作，其中，所述不能分解电压为，即使所述元件部的温度为所述活化温度以上的温度但所述被检测气体中所含有的硫氧化物也不会被分解的电压。
(e)所述测定控制部可被构成为，在执行所述气体检测动作之前，在通过不使所述电压施加部向所述第一电极11a与所述第二电极11b之间施加电压从而使所述第一施加电压维持为所述不能分解电压的同时，使所述元件部10的温度上升至所述活化温度以上的温度。
气体检测装置。
(f)所述测定控制部可被构成为，在执行所述中毒恢复动作之后，不使所述元件部10的温度降低至小于所述活化温度的温度而是使所述元件部的温度与第一预定温度一致，并且使所述第一施加电压上升至所述第一预定电压，从而执行所述气体检测动作。
第二实施方式
第一装置为具备两个电化学电池的双电池式的气体传感器(气体检测装置)。与此相对，本发明的第二实施方式所涉及的气体检测装置(以下有时被称为“第二装置”)为不具备第一装置的上游侧的第二电化学电池(泵单元)的单电池式的气体传感器。
结构
图5为表示第二装置所涉及的单电池式的气体传感器的结构。该气体传感器所具备的元件部10具有如下结构，即，从图1所示的第一装置所具备的元件部10中，去除了第二电化学电池12c(第三电极12a、第四电极12b以及第二固体电解质体12s)、第六氧化铝层21f、第二大气导入通道52(第二其他空间52)、电源62以及电流计72的结构。因此，在该气体传感器所具备的元件部10中，由第一氧化铝层21a、固体电解质体11s、扩散电阻部32以及第二氧化铝层21b形成内部空间31。
具体的工作
在该气体传感器中被执行的SOX传感器控制流程与上述的第一装置中被执行的SOX传感器控制流程相同，因此在此处省略了详细的说明。但是，由于该气体传感器不具备第二电化学电池12c，因此无法根据第三电极12a与第四电极12b之间施加了高频电压时的阻抗而对元件部10的温度进行检测。因此，该气体传感器所具备的元件部10的温度需要根据第一电极11a与第二电极11b之间施加了高频电压时的阻抗而进行检测，或者设置另外的温度传感器来进行检测。
然而，电化学电池中的氧的分解开始电压通常低于水的分解开始电压。由于第二装置为单电池式的气体传感器，因此与第一检测值对应的电极电流除了包含由水引起的分解电流以及由硫氧化物引起的分解电流以外，还包含由氧引起的分解电流。因此，当被检测气体中所含有的氧的浓度变化时第一检测值也变化。因此，在第二装置中执行气体检测动作时，供于内燃机的燃烧室的混合气体的空燃比(A/F)为特定的值(排气中所含有的氧的浓度为特定的值)并优选为固定。
以上，以对本发明进行说明为目的，在参照附图的同时对具有特定的结构的几个实施方式以及改变例进行了说明，但本发明的范围不应被解释为限定于这些例示的实施方式以及改变例，当然也可以在权利要求书以及说明书中记载的事项的范围内加以适当的修改。

Claims (7)

1.一种气体检测装置，具备：
元件部，其具备包含具有氧化物离子传导性的固体电解质体以及第一电极与第二电极的第一电化学电池、致密体、扩散电阻部，所述第一电极以及第二电极分别被形成在该固体电解质体的表面上，所述元件部被构成为，作为被检测气体的内燃机的排气经由所述扩散电阻部而被导入至由所述固体电解质体、所述致密体和所述扩散电阻部所划分出的内部空间内，所述第一电极露出于所述内部空间中且所述第二电极露出于作为与所述内部空间不同的空间的第一其他空间中；
加热器，其在被通电时发热并对所述元件部进行加热；
电压施加部，其向所述第一电极与所述第二电极之间施加电压；
温度调节部，其通过控制向所述加热器的通电量，从而对所述元件部的温度进行控制；
测定控制部，其对所述电压施加部以及所述温度调节部进行控制并且取得与流过所述第一电极和所述第二电极之间的电流相对应的第一检测值，
所述第一电极被构成为，在作为所述元件部的温度为活化温度以上的第一预定温度且所述第一电极与所述第二电极之间被施加了第一预定电压的状态的第一状态下，能够使所述被检测气体中所含有的水以及硫氧化物分解，其中，所述活化温度为，出现所述固体电解质体的氧化物离子传导性的温度，
所述测定控制部被构成为，通过利用所述温度调节部而使所述元件部的温度与所述第一预定温度一致且利用所述电压施加部而使作为所述第一电极与所述第二电极之间被施加的电压的第一施加电压与所述第一预定电压一致，从而实现所述第一状态，并且执行基于在所述第一状态下所取得的所述第一检测值而对所述被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度进行检测或对该硫氧化物的有无进行判断的气体检测动作，
在所述气体检测装置中，
所述测定控制部被构成为，在未执行所述气体检测动作时，通过利用所述温度调节部而对所述元件部的温度进行控制并且利用所述电压施加部而对所述第一施加电压进行控制，从而执行使解吸速度大于吸附速度的所述第一施加电压与所述元件部的温度的组合被维持的状态持续预定的第一期间以上的中毒恢复动作，其中，所述吸附速度为，所述被检测气体中所含有的硫氧化物的分解生成物吸附于所述第一电极上的速度，所述解吸速度为，该分解生成物从所述第一电极上解吸的速度。
2.如权利要求1所述的气体检测装置，其中，
所述测定控制部被构成为，在执行了所述气体检测动作之后，在将所述元件部的温度维持在所述活化温度以上的状态下，通过使所述第一施加电压降低至不能分解电压来执行所述中毒恢复动作，其中，所述不能分解电压为，即使所述元件部的温度为所述活化温度以上的温度但所述被检测气体中所含有的硫氧化物也不会被分解的电压。
3.如权利要求2所述的气体检测装置，其中，
所述测定控制部被构成为，在执行了所述气体检测动作之后，通过停止向所述第一电极与所述第二电极之间施加电压，从而使所述第一施加电压降低至所述不能分解电压。
4.如权利要求2或3所述的气体检测装置，其中，
所述测定控制部被构成为，在执行了所述中毒恢复动作之后，通过停止由所述温度调节部执行的向所述加热器的通电，从而停止由所述加热器实施的所述元件部的加热。
5.如权利要求1所述的气体检测装置，其中，
所述测定控制部被构成为，在执行所述气体检测动作之前，通过在将所述第一施加电压维持为不能分解电压的该时使所述元件部的温度上升至所述活化温度以上的温度来执行所述中毒恢复动作，其中，所述不能分解电压为，即使所述元件部的温度为所述活化温度以上的温度但所述被检测气体中所含有的硫氧化物也不会被分解的电压。
6.如权利要求5所述的气体检测装置，其中，
所述测定控制部被构成为，在执行所述气体检测动作之前，在通过不使所述电压施加部向所述第一电极与所述第二电极之间施加电压从而使所述第一施加电压维持为所述不能分解电压的该时，使所述元件部的温度上升至所述活化温度以上的温度。
7.如权利要求5或6所述的气体检测装置，其中，
所述测定控制部被构成为，在执行所述中毒恢复动作之后，不使所述元件部的温度降低至小于所述活化温度的温度而是使所述元件部的温度与第一预定温度一致，并且使所述第一施加电压上升至所述第一预定电压，从而执行所述气体检测动作。
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