CN107340326B - 氮氧化物传感器的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氮氧化物传感器的控制装置。提供能抑制由Au从泵单元引起的传感器单元的输出下降的氮氧化物传感器的控制装置。氮氧化物传感器(10)的控制装置具备：对向泵单元(52)施加的电压进行控制的电压控制部(80a)和推定泵单元的温度的温度推定部(80b)。电压控制部在由温度推定部所推定的泵单元的推定温度处于低于泵单元的活性温度的预定温度范围内时，执行使向泵单元施加的电压为水的分解起始电压以上的电压的蒸发抑制控制。

Description

氮氧化物传感器的控制装置
技术领域
本发明涉及氮氧化物传感器的控制装置。
背景技术
以往，为了检测流过内燃机的排气通路的废气中的氮氧化物(NOx)的浓度，在内燃机的排气通路中配置氮氧化物传感器(NOx传感器)是已知的。
如专利文献1所记载的那样，NOx传感器具备废气作为被测气体被导入的被测气体室、将被测气体中的氧排出的泵单元、和检测被测气体中的NOx浓度的传感器单元。泵单元的阴极由具有氧分解功能且不具有NOx分解功能的铂-金合金(Pt-Au合金)构成。另一方面，传感器单元的阴极由具有NOx分解功能的铂-铑合金(Pt-Rh合金)构成。
另外，NOx传感器还具备对传感器单元和泵单元进行加热的加热器。为了确保利用NOx传感器的NOx浓度的检测精度，加热器将传感器单元和泵单元的温度加热至活性温度以上。但是，如果泵单元的温度变得过高，则金(Au)从泵单元的阴极蒸发(蒸腾)。蒸发的Au附着于传感器单元的阴极，使传感器单元的输出永久地降低。因此，在利用NOx传感器检测废气中的NOx浓度期间，将泵单元的温度控制为预定的控制温度(例如750℃～800℃)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开平10-038845号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，即使利用加热器控制泵单元的温度，有时泵单元的温度也会暂时成为低于活性温度。例如，在搭载了内燃机的车辆的电池的电压下降时，不能向加热器施加所需的电压，泵单元的温度变得低于活性温度。另外，在内燃机中，在实施了停止向燃烧室供给燃料的燃料切断控制时，泵单元的温度也因流过排气通路的空气而变得低于活性温度。本申请的发明人发现，在泵单元的温度处于低于活性温度的预定温度范围内时，传感器单元的输出也会因Au从泵单元蒸发而下降。
因此，本发明的目的在于，提供一种能抑制由Au从泵单元蒸发引起的传感器单元的输出下降的氮氧化物传感器的控制装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，在第1发明中，提供了一种氮氧化物传感器的控制装置，其为对配置于内燃机的排气通路并检测废气中的氮氧化物浓度的氮氧化物传感器进行控制的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述氮氧化物传感器具备：所述废气作为被测气体而被导入的被测气体室，传感器单元(具备具有氧化物离子传导性的传感器用固体电解质层、以暴露于所述被测气体的方式配置于所述传感器用固体电解质层的一侧面上的第一电极、和以暴露于基准气体的方式配置于所述传感器用固体电解质层的另一侧面上的第二电极)，泵单元(具备具有氧化物离子传导性的泵用固体电解质层、以暴露于所述被测气体的方式配置于所述泵用固体电解质层的一侧面上且由铂-金合金构成的第三电极、和以暴露于所述基准气体的方式配置于所述泵用固体电解质层的另一侧面上的第四电极，并且在所述被测气体的流动方向上与所述传感器单元相比被配置于上游侧)，电压施加电路(以所述第四电极的电位高于所述第三电极的电位的方式向所述泵单元施加电压)，以及对所述传感器单元和所述泵单元进行加热的加热器；该控制装置具备：对向所述泵单元施加的电压进行控制的电压控制部，和推定所述泵单元的温度的温度推定部；所述电压控制部在由所述温度推定部所推定的所述泵单元的推定温度处于低于该泵单元的活性温度的预定温度范围内时，执行使向所述泵单元施加的电压为水的分解起始电压以上的电压的蒸发抑制控制。
关于第2发明，在第1发明中，所述电压控制部在所述泵单元的推定温度为所述活性温度以上时，使向所述泵单元施加的电压为氧的极限电流范围内的电压且低于水的分解起始电压的电压。
关于第3发明，在第1或第2发明中，还具备对所述加热器进行控制的加热器控制部，所述加热器控制部在所述内燃机启动后执行使所述泵单元的温度上升至所述活性温度以上的暖机控制，所述电压控制部在所述泵单元的推定温度通过所述暖机控制而初次达到所述活性温度以上之前，即使所述泵单元的推定温度处在所述预定温度范围内也不执行所述蒸发抑制控制，使向所述泵单元施加的电压为低于水的分解起始电压的电压、或者不向所述泵单元施加电压。
关于第4发明，在第1至第3任一项的发明中，还具备推定所述被测气体的空燃比的空燃比推定部，所述电压控制部在所述泵单元的推定温度处于所述预定温度范围内且由所述空燃比推定部推定的所述被测气体的空燃比与理论空燃比相比为稀空燃比时，开始所述蒸发抑制控制。
关于第5发明，在第4发明中，所述空燃比推定部基于所述泵单元的输出推定所述被测气体的空燃比，所述电压控制部在所述泵单元的推定温度达到了所述预定温度范围外的温度时，结束所述蒸发抑制控制。
关于第6发明，在第1至第5任一项的发明中，所述电压控制部当在所述内燃机中正在实施停止向燃烧室供给燃料的燃料切断控制或怠速运转时，执行所述蒸发抑制控制。
关于第7发明，在第1至第6任一项的发明中，所述电压控制部在要求了所述内燃机的停止之后，执行所述蒸发抑制控制。
关于第8发明，在第7发明中，所述电压控制部在所述泵单元的推定温度达到了低于所述预定温度范围的温度时，结束向所述泵单元施加电压。
发明效果
根据本发明，提供一种可抑制由Au从泵单元的蒸发引起的传感器单元的输出下降的氮氧化物传感器的控制装置。
附图说明
图1是示意性地示出使用根据本发明的第一实施方式的氮氧化物传感器的控制装置的内燃机的图。
图2是NOx传感器的扩大截面图。
图3是沿图2的A-A线的NOx传感器的截面图。
图4是示出PtO2、Au、Pt及Pt-Au合金的饱和蒸气压与温度的关系的图。
图5是示出泵单元的温度处于中间温度范围时的废气的空气过剩率与Au的蒸发量的关系的图。
图6是示意性地示出根据本发明的第一实施方式的NOx传感器的控制装置及NOx传感器的构成的框图。
图7是示出向泵单元施加的电压与流过泵单元的电流的关系的图。
图8是实施本发明的第一实施方式中的控制时的内燃机的开关等的示意性的时间图。
图9是示出本发明的第一实施方式中的施加电压设定处理的控制程序的流程图。
图10是示出本发明的第一实施方式中的活性判定处理的控制程序的流程图。
图11是示意性地示出根据本发明的第二实施方式的NOx传感器的控制装置及NOx传感器的构成的框图。
图12是示出本发明的第二实施方式中的施加电压设定处理的控制程序的流程图。
图13是示出本发明的第三实施方式中的施加电压设定处理的控制程序的流程图。
图14是示出本发明的第四实施方式中的施加电压设定处理的控制程序的流程图。
附图标记说明
1 内燃机
10 NOx传感器
10b 元件部
11 第一固体电解质层
12 第二固体电解质层
30 被测气体室
41 第一电极
42 第二电极
43 第三电极
44 第四电极
51 传感器单元
52 泵单元
55 加热器
80 电子控制单元(ECU)
80a 电压控制部
80b 温度推定部
80c 加热器控制部
80d 空燃比推定部
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。予以说明，在以下的说明中，对同样的构成要素赋予相同的附图标记。
＜第一实施方式＞
以下，参照图1～图10，对本发明的第一实施方式进行说明。
＜内燃机整体的说明＞
图1是示意性地示出使用根据本发明的第一实施方式的氮氧化物(NOx)传感器的控制装置的内燃机1的图。图1中所示的内燃机1为压缩自着火式内燃机(柴油发动机)。内燃机1例如搭载于车辆。
参照图1时，内燃机1具备发动机主体100、各气缸的燃烧室2、向燃烧室2内喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀3、进气歧管4和排气歧管5。进气歧管4经由进气管6连接至涡轮增压器(增压器)7的压缩机7a的出口。压缩机7a的入口经由进气管6连接至空气滤清器8。在进气管6内配置由步进电动机驱动的节流阀9。进而，在进气管6周围配置用于将流过进气管6内的进入空气冷却的冷却装置13。在图1所示的内燃机1中，将发动机冷却水导入冷却装置13内，用发动机冷却水将进入空气冷却。进气歧管4和进气管6形成将空气导入燃烧室2的进气通路。
另一方面，排气歧管5经由排气管27连接至涡轮增压器7的涡轮7b的入口。涡轮7b的出口经由排气管27连接至内置有排气净化催化剂28的壳体29。排气歧管5和排气管27形成将由燃烧室2中的混合气的燃烧产生的废气排出的排气通路。排气净化催化剂28例如为将废气中的NOx还原净化的选择还原型NOx减少催化剂(SCR催化剂)或NOx吸留还原催化剂。另外，在排气通路中，为了减少废气中的粒子状物质(PM)，也可以配置氧化催化剂、柴油颗粒过滤器(DPF)等。
排气歧管5和进气歧管4经由废气再循环(以下称为“EGR”)通路14相互连接。在EGR通路14内配置电子控制式EGR控制阀15。另外，在EGR通路14周围配置用于将流过EGR通路14内的EGR气体冷却的EGR冷却装置20。在图1所示的实施方式中，将发动机冷却水导入EGR冷却装置20内，用发动机冷却水将EGR气体冷却。
燃料利用电子控制式的排出量可变的燃料泵19从燃料罐33经由燃料配管34被供给至共轨18内。被供给至共轨18内的燃料经由各燃料供给管17被供给至各燃料喷射阀3。
内燃机1的各种控制由电子控制单元(ECU)80执行。ECU80包括数字计算机，具备由双向总线81相互连接的ROM(只读存储器)82、RAM(随机存取存储器)83、CPU(微处理器)84、输入端口85和输出端口86。负载传感器101及空气流量计102的输出经由对应的AD变换器87被输入输入端口85。另一方面，输出端口86经由对应的驱动电路88连接至燃料喷射阀3、节流阀驱动用步进电动机、EGR控制阀15和燃料泵19。
负载传感器101产生与加速踏板120的踩下量成比例的输出电压。因此，负载传感器101检测发动机负载。将空气流量计102配置在进气通路中于空气滤清器8与压缩机7a之间，检测流过进气管6内的空气流量。进而，将每当曲轴旋转例如15°产生输出脉冲的曲轴转角传感器108连接至输入端口85，通过曲轴转角传感器108检测发动机转速。
予以说明，内燃机1也可以是在燃烧室中配置了点火塞的火花点火式内燃机。另外，气缸排列、吸气排气系统的构成及增压器的有无那样的内燃机1的具体的构成也可以与图1中示出的构成不同。
＜NOx传感器的说明＞
在内燃机1的排气通路进一步配置有氮氧化物(NOx)传感器10。NOx传感器10检测流过内燃机1的排气通路的废气中的氮氧化物(NOx)浓度。NOx传感器10是在施加了预定电压时通过检测流过传感器内的极限电流来计算出废气中的NOx浓度的极限电流式NOx传感器。在本实施方式中，NOx传感器10配置在排气通路中在排气净化催化剂28的排气流动方向上游侧。予以说明，NOx传感器10也可以配置在排气通路的其它位置，例如排气净化催化剂28的排气流动方向下游侧。
以下，参照图2和图3，对NOx传感器10的构成进行说明。图2为NOx传感器10的扩大截面图。在图2中，以截面图示出了NOx传感器10的一部分。NOx传感器10以前端部10a插入了排气管27的状态固定于排气管27。NOx传感器10在其内部具备具有板状的形状的元件部10b。
图3为沿图2的A-A线的NOx传感器10的截面图。如图3所示，NOx传感器10的元件部10b具备被测气体室30、第一基准气体室31、第二基准气体室32、传感器单元51、泵单元52和监测单元53。在将NOx传感器10配置在内燃机1的排气通路时，流经排气通路的废气作为被测气体被导入被测气体室30。将基准气体导入第一基准气体室31和第二基准气体室32。基准气体例如为大气。在该情况下，将第一基准气体室31和第二基准气体室32向大气开放。
将多个层层叠来构成元件部10b。具体而言，元件部10b具备第一固体电解质层11、第二固体电解质层12、扩散限速层16、第一不透过层21、第二不透过层22、第三不透过层23、第四不透过层24和第五不透过层25。第一固体电解质层11和第二固体电解质层12为具有氧化物离子传导性的薄板体。第一固体电解质层11和第二固体电解质层12由例如在ZrO2(氧化锆)、HfO2、ThO2、Bi2O3等中添加了作为稳定剂的CaO、MgO、Y2O3、Yb2O3等的烧结体形成。另外，扩散限速层16为具有气体透过性的薄板体。扩散限速层16由例如氧化铝、氧化镁、硅石质、尖晶石、莫来石等耐热性无机物质的多孔烧结体形成。不透过层21～25为气体不透过性的薄板体，例如作为包含氧化铝的层形成。
元件部10b的各层从图3的下方开始，以第一不透过层21、第二不透过层22、第三不透过层23、第二固体电解质层12、扩散限速层16和第四不透过层24、第一固体电解质层11、第五不透过层25的顺序层叠。利用第一固体电解质层11、第二固体电解质层12、扩散限速层16和第四不透过层24划分形成被测气体室30。废气经由扩散限速层16被导入被测气体室30内。即，扩散限速层16进行被测气体的扩散限速。予以说明，被测气体室30只要以与固体电解质层(在本实施方式中为第一固体电解质层11和第二固体电解质层12)邻接且被测气体被导入的方式构成，就可以以任何方式构成。
利用第一固体电解质层11和第五不透过层25划分形成第一基准气体室31。利用第二固体电解质层12、第二不透过层22和第三不透过层23划分形成第二基准气体室32。予以说明，第一基准气体室31只要以与固体电解质层(在本实施方式中为第一固体电解质层11)邻接且基准气体流入的方式构成，就可以以任何方式构成。另外，第二基准气体室32只要以与固体电解质层(在本实施方式中为第一固体电解质层12)邻接且基准气体流入的方式构成，就可以以任何方式构成。
传感器单元51为具有传感器用固体电解质层、第一电极41和第二电极42的电化学电池。在本实施方式中，第一固体电解质层11作为传感器用固体电解质层起作用。第一电极41以暴露于被测气体室30内的被测气体的方式配置于第一固体电解质层11的被测气体室30侧的表面上。另一方面，第二电极42以暴露于第一基准气体室31内的基准气体的方式配置于第一固体电解质层11的第一基准气体室31侧的表面上。第一电极41和第二电极42以隔着第一固体电解质层11相互对置的方式配置。
在本实施方式中，第一电极41由具有NOx分解功能的铂-铑合金(Pt-Rh合金)构成。例如，第一电极41为包含Pt-Rh合金作为主要成分的多孔金属陶瓷电极。但是，构成第一电极41的材料不必限于上述材料，只要在第一电极41与第二电极42之间施加了预定电压时可还原分解被测气体中的NOx，就可以为任意材料。
另外，在本实施方式中，第二电极42由铂(Pt)构成。例如，第二电极42为包含Pt作为主要成分的多孔金属陶瓷电极。但是，构成第二电极42的材料不必限于上述材料，只要在第一电极41与第二电极42之间施加了预定电压时可使氧化物离子在第一电极41与第二电极42之间移动，就可以为任意材料。
泵单元52为具有泵用固体电解质层、第三电极43和第四电极44的电化学电池。在本实施方式中，第二固体电解质层12作为泵用固体电解质层起作用。第三电极43以暴露于被测气体室30内的被测气体的方式配置于第二固体电解质层12的被测气体室30侧的表面上。另一方面，第四电极44以暴露于第二基准气体室32内的基准气体的方式配置在第二固体电解质层12的第二基准气体室32侧的表面上。第三电极43和第四电极44以隔着第一固体电解质层12相互对置的方式配置。
在本实施方式中，第三电极43由具有氧分解功能且不具有NOx分解功能的铂-金合金(Pt-Au合金)构成。例如，第三电极43为包含Pt-Au合金作为主要成分的多孔金属陶瓷电极。
另外，在本实施方式中，第四电极44由铂(Pt)构成。例如，第四电极44为包含Pt作为主要成分的多孔金属陶瓷电极。但是，构成第四电极44的材料不必限于上述材料，只要在第三电极43与第四电极44之间施加了预定电压时可使氧化物离子在第三电极43与第四电极44之间移动，就可以为任意材料。
监测单元53为具有监测用固体电解质层、第五电极45和第六电极46的电化学电池。在本实施方式中，第一固体电解质层11作为监测用固体电解质层起作用。因此，在本实施方式中，传感器用固体电解质层和监测用固体电解质层为共同的固体电解质层。第五电极45以暴露于被测气体室30内的被测气体的方式配置在第一固体电解质层11的被测气体室30侧的表面上。另一方面，第六电极46以暴露于第一基准气体室31内的基准气体的方式配置在第一固体电解质层11的第一基准气体室31侧的表面上。第五电极45和第六电极46以隔着第一固体电解质层11相互对置的方式配置。
在本实施方式中，第五电极45由具有氧分解功能且不具有NOx分解功能的铂-金合金(Pt-Au合金)构成。例如，第五电极45为包含Pt-Au合金作为主要成分的多孔金属陶瓷电极。
另外，在本实施方式中，第六电极46由铂(Pt)构成。例如，第六电极46为包含Pt作为主要成分的多孔金属陶瓷电极。但是，构成第六电极46的材料不必限于上述材料，只要在第五电极45与第六电极46之间施加了预定电压时可使氧化物离子在第五电极45与第六电极46之间移动，就可以为任意材料。
如图3所示，泵单元52配置在被测气体的流动方向上与传感器单元51相比的上游侧。监测单元53配置在被测气体的流动方向上的泵单元52与传感器单元51之间。另外，泵单元52的第三电极43和第四电极44具有比传感器单元的第一电极41和第二电极42以及监测单元53的第五电极45和第六电极46更大的表面积。
元件部10b还具备加热器55。在本实施方式中，如图3所示，加热器55配置在第一不透过层21与第二不透过层22之间。加热器55例如为包含铂(Pt)和陶瓷(例如氧化铝等)的金属陶瓷的薄板体，为通过通电而发热的发热体。加热器55加热元件部10b、特别是传感器单元51、泵单元52和监测单元53。加热器55与ECU80连接，通过ECU80来控制。
予以说明，元件部10b的具体构成可以与图3所示的构成不同。例如，传感器用固体电解质层、泵用固体电解质层和监测用固体电解质层各自可以为共同的固体电解质层，也可以为分开的固体电解质层。
NOx传感器10还具备第一电压施加电路60、第二电压施加电路70、第三电压施加电路90、第一电流计62、第二电流计72和第三电流计92。第一电压施加电路60以第二电极42的电位高于第一电极41的电位的方式向传感器单元51施加电压。第二电压施加电路70以第四电极44的电位高于第三电极43的电位的方式向泵单元52施加电压。第三电压施加电路90以第六电极46的电位高于第五电极45的电位的方式向监测单元53施加电压。第一电压施加电路60、第二电压施加电路70和第三电压施加电路90与ECU80连接，通过ECU80来控制。
第一电流计62检测流过传感器单元51的电流(即，在第一电极41和第二电极42之间的第一固体电解质层11内流过的电流)作为传感器单元51的输出。第二电流计72检测流过泵单元52的电流(即，在第三电极43和第四电极44之间的第二固体电解质层12内流过的电流)作为泵单元52的输出。第三电流计92检测流过监测单元53的电流(即，在第五电极45和第六电极46之间的第一固体电解质层11内流过的电流)作为监测单元53的输出。第一电流计62、第二电流计72和第三电流计92与ECU80连接。ECU80从第一电流计62取得传感器单元51的输出，从第二电流计72取得泵单元52的输出，从第三电流计92取得监测单元53的输出。
＜NOx浓度的监测原理＞
以下，对使用NOx传感器10来检测废气中的NOx浓度的原理进行说明。如上所述，流过内燃机1的排气通路的废气通过扩散限速层16作为被测气体导入被测气体室30内。被导入了被测气体室30内的被测气体首先到达泵单元52。
被测气体(废气)不仅包含NOx(NO及NO2)，也包含氧。传感器单元51的第一电极41也分解氧，因此被测气体中的氧浓度变动时，传感器单元51的输出也变动，NOx浓度的检测精度降低。因此，为了使到达传感器单元51的被测气体中的氧浓度为一定，通过泵单元52将被测气体中的氧排出至第二基准气体室32。
由第二电压施加电路70向泵单元52施加预定电压。其结果，被测气体中的氧在第三电极43处被还原分解而成为氧化物离子。该氧化物离子经由泵用固体电解质层(在本实施方式中为第二固体电解质层12)从第三电极(阴极)43向第四电极(阳极)44移动，被排出至第二基准气体室32。因此，泵单元52可将被测气体中的氧排出至第二基准气体室32。另外，与被测气体中的氧浓度相应的电流流过泵单元52。因此，通过利用第二电流计72检测泵单元52的输出，也可检测被测气体中的氧浓度、进而被测气体的空燃比。予以说明，被测气体的空燃比是指空气的质量相对于该被测气体生成之前所供给的燃料的质量的比例(空气的质量/燃料的质量)，可从被测气体中的氧浓度推定。
另外，如果如上所述那样通过泵单元52将被测气体中的氧浓度充分降低，则发生2NO2→2NO+O2这样的反应，废气中的NO2被还原成NO。因此，在被测气体到达传感器单元51之前，被测气体中的NOx被单气体化为NO。
通过了泵单元52的被测气体接着到达监测单元53。监测单元53通过将被测气体中的氧分解，检测被测气体中的残留氧浓度。由第三电压施加电路90向监测单元53施加预定电压。其结果，与被测气体中的氧浓度相应的电流流过监测单元53。因此，通过利用第三电流计92检测监测单元53的输出，可检测被测气体中的残留氧浓度。ECU80以残留氧浓度变为预定的低浓度的方式，基于监测单元53的输出对向泵单元52施加的电压进行反馈控制。其结果，到达传感器单元51的被测气体中的氧浓度被控制为一定的值。
通过了监测单元53的被测气体接着到达传感器单元51。传感器单元51通过将被测气体中的NO分解，检测被测气体中的NOx浓度。由第一电压施加电路60向传感器单元51施加预定电压。其结果，被测气体中的NO在第一电极41处被还原分解而产生氧化物离子。该氧化物离子经由传感器用固体电解质层(在本实施方式中为第一固体电解质层11)从第一电极(阴极)41向第二电极(阳极)42移动，被排出至第一基准气体室31。在被测气体到达传感器单元51之前，被测气体中的NO2被单气体化为NO，因此传感器单元51通过NO的分解而流过与废气中的NOx(NO及NO2)浓度相应的电流。因此，通过检测由第一电流计62检测的传感器单元51的输出，可检测废气中的NOx浓度。
予以说明，在利用泵单元52可除去被测气体中的几乎全部氧的情况下或在利用泵单元52可使被测气体中的氧浓度为大致一定的低浓度的情况下，也可以不通过监测单元53检测被测气体中的残留氧浓度。因此，在这样的情况下，NOx传感器10可以不具备监测单元53，而是利用泵单元52和传感器单元51检测废气中的NOx浓度。
＜NOx传感器的问题点＞
在NOx传感器10中，为了确保NOx浓度的检测精度，需要将各电化学电池的温度设为活性温度以上。但是，如果泵单元52的温度变得过高，则金(Au)从泵单元52的第三电极43蒸发。蒸发的Au附着于泵单元52的第一电极41，使传感器单元51的输出永久地下降。因此，在NOx浓度的检测时，利用加热器55将NOx传感器10的元件部10b的温度控制为预定控制温度(例如750℃～800℃)。其结果，可确保通过NOx传感器10的NOx浓度的检测精度。
但是，即使利用加热器55对泵单元52的温度进行了控制，有时泵单元52的温度也临时地低于活性温度。例如，在搭载了内燃机1的车辆的电池的电压下降时，不能向加热器55施加所需的电压，泵单元52的温度变得低于活性温度。另外，在内燃机1中，在实施停止向燃烧室2供给燃料的燃料切断控制时，泵单元52的温度也因流过排气通路的空气而变得低于活性温度。本申请的发明人发现，当泵单元52的温度处于低于活性温度的预定温度范围内时，传感器单元51的输出也因Au从泵单元52蒸发而下降。认为该现象基于以下说明的那样的机制。
图4是示出二氧化铂(PtO2)、金(Au)、铂(Pt)及铂-金(Pt-Au)合金的饱和蒸气压与温度的关系的图。在将泵单元52的温度控制为控制温度范围TC(750℃～800℃)时，泵单元52的氧排出能力高，因此在第三电极43处Pt-Au合金中的Pt几乎不被氧化。另外，如图4所示，Pt-Au合金的饱和蒸气压较低，因此Pt-Au合金中的Pt及Au在控制温度范围TC内不从第三电极43蒸发。
另一方面，在泵单元52的温度因电池电压的下降等而变得低于控制温度范围TC时，泵单元52的氧排出能力下降。此时，如果被测气体的空燃比与理论空燃比(14.6)相比为稀空燃比，则泵单元52的第三电极43处于稀气氛。其结果，在泵单元52的第三电极43处，Pt-Au合金中的Pt被氧化，生成PtO2。
如图4所示，PtO2的饱和蒸气压与Pt-Au合金及Pt的饱和蒸气压相比高得多。因此，即使在泵单元52的温度低于控制温度范围TC的情况下，在第三电极43处生成的PtO2也从第三电极43蒸发。其结果，Pt-Au合金中的Pt蒸发，因此在第三电极43处Au以单质的形式存在。如图4所示，Au的饱和蒸气压低于PtO2的饱和蒸气压，但高于Pt-Au合金的饱和蒸气压。因此，在泵单元52的温度处于比控制温度范围TC低的中间温度范围TM(500℃～750℃)时，Au从第三电极43蒸发。予以说明，在泵单元52的温度处于比中间温度范围TM(500℃～750℃)低的低温度范围TL(低于500℃)时，由于Au的饱和蒸气压变得相当低，因此几乎不发生Au的蒸发。
因此，当泵单元52的温度处于中间温度范围TM时，在被测气体的空燃比与理论空燃比相比为稀空燃比的情况下，Au从第三电极43蒸发。图5是示出泵单元52的温度处于中间温度范围TM时的废气的空气过剩率λ与Au的蒸发量的关系的图。
如果Au从泵单元52的第三电极43蒸发，则蒸发的Au附着于传感器单元51的第一电极41，传感器单元51的输出下降。由于从传感器单元51的输出计算出NOx浓度，因此传感器单元51的输出下降时，NOx浓度的检测精度下降。具体而言，如果传感器单元51的输出下降，则计算出的NOx浓度比实际低。因此，为了确保利用NOx传感器10的NOx浓度的检测精度，需要抑制由Au从泵单元52蒸发引起的传感器单元51的输出下降。
＜NOx传感器的控制装置的说明＞
以下，对为了抑制由Au从泵单元52蒸发引起的传感器单元51的输出下降而对NOx传感器10进行控制的NOx传感器10的控制装置的构成及控制进行说明。
图6是示意性地示出根据本发明的第一实施方式的NOx传感器的控制装置及NOx传感器的构成的框图。NOx传感器10的控制装置具备电压控制部80a、温度推定部80b和加热器控制部80c。在本实施方式中，电压控制部80a、温度推定部80b和加热器控制部80为ECU80的一部分。
电压控制部80a通过控制第二电压施加电路70对向泵单元52施加的电压进行控制。温度推定部80b基于泵单元52的阻抗推定泵单元52的温度。基于利用电压控制部80a对泵单元52施加了高频电压时由第二电流计72检测的泵单元52的输出来计算泵单元52的阻抗。予以说明，传感器单元51和监测单元53的温度与泵单元52的温度相关联，因此温度推定部80b也可以基于传感器单元51或监测单元53的阻抗来推定泵单元52的温度。
加热器控制部80c通过控制NOx传感器10的加热器55来控制元件部10b的温度，即传感器单元51、泵单元52和监测单元53的温度。具体而言，加热器控制部80c以由温度推定部80b推定的泵单元52的温度成为控制温度TC(例如750℃～800℃)的方式对向加热器55施加的电压进行反馈控制。
图7是示出向泵单元52施加的电压与流过泵单元52的电流的关系的图。在图7的例子中，被测气体中的氧浓度和水浓度分别为10％。如从图7中可知的那样，当向泵单元52施加的电压成为规定值(在图示的例子中为约0.6V)以上时，在泵单元52的第三电极43处，除了被测气体中的氧以外，被测气体中的水也被分解。其结果，在向泵单元52施加了水的分解起始电压以上的电压时所检测出的泵单元52的输出不仅根据被测气体中的氧浓度、还根据被测气体中的水浓度变化。在该情况下，基于泵单元52的输出检测被测气体的空燃比是困难的。
因此，电压控制部80a在由温度推定部80b推定的泵单元52的推定温度为活性温度以上时，为了排出被测气体中的氧并检测被测气体的空燃比，将向泵单元52施加的电压设为氧的极限电流区域内的电压且低于水的分解起始电压的第二电压。活性温度例如为750℃。予以说明，氧的极限电流区域是指在被测气体中的氧浓度为一定的情况下，即使提高向泵单元52施加的电压，输出电流也不变大的区域。氧的极限电流区域的下限电压为约0.2V，水的分解起始电压为约0.6V。因此，第二电压为0.2V以上、低于0.6V的电压，例如0.4V。
将向泵单元52施加的电压设定为第二电压时，在泵单元52中被测气体中的氧被分解，从泵单元52检测出归因于氧的分解的输出。因此，可在排出被测气体中的氧的同时，基于泵单元52的输出，精度良好地检测被测气体(废气)的空燃比。
另一方面，电压控制部80a在泵单元52的推定温度处于低于泵单元52的活性温度的预定温度范围内时，执行使向泵单元52施加的电压为水的分解起始电压以上的第一电压的蒸发抑制控制。预定温度范围例如为500℃以上、低于750℃的中间温度范围TM。第一电压例如为0.6V以上的电压。另外，如果使第一电压过高，则有可能泵用固体电解质分解。因此，第一电压优选设为0.6V以上2.0V以下的电压。另外，为了促进水的分解，第一电压更优选设为1.0V以上2.0V以下的电压，例如1.2V。
通过蒸发抑制控制，在泵单元52的第三电极43处，被测气体中的水被分解，生成氢。此时，即使被测气体的空燃比与理论空燃比相比为稀空燃比，被测气体中的氧也不与第三电极43的Pt反应，而是与第三电极43处生成的氢反应。因此，可在第三电极43处抑制Pt-Au合金中的Pt被氧化。其结果，抑制了Au从第三电极43蒸发，进而抑制了传感器单元51的输出下降。
但是，为了抑制废气排放的劣化，在内燃机1的启动后，期望尽可能迅速地提高废气的空燃比的检测精度。因此，加热器控制部80c执行在内燃机1启动后使NOx传感器10的泵单元52的温度上升至活性温度以上的暖机控制。通常，执行暖机控制时，泵单元52的温度经过中间温度范围TM达到活性温度。但是，如果在暖机控制中执行蒸发抑制控制，则由于由蒸发抑制控制所产生的氢的影响，即使在停止蒸发抑制控制后，在规定时间，被测气体的空燃比的检测精度也变差。另外，由于暖机控制的时间非常短，因此在暖机控制中从第三电极43蒸发的Au的量非常少。
因此，在本实施方案中，电压控制部80a在泵单元52的推定温度因暖机控制而首次达到活性温度以上之前，即使泵单元52的推定温度在上述预定温度范围内，也不执行蒸发抑制控制，不向泵单元52施加电压。换言之，电压控制部80a在泵单元52的推定温度因暖机控制而首次达到活性温度以上之后，执行蒸发抑制控制。由此，可抑制在暖机控制后Au从第三电极43蒸发而引起的传感器单元51的输出下降，同时可在内燃机1启动后迅速提高废气的空燃比的检测精度。予以说明，电压控制部80a在泵单元52的推定温度因暖机控制而首次达到活性温度以上之前，即使泵单元52的推定温度处于上述预定温度范围内，也可以不执行蒸发抑制控制，使向泵单元52施加的电压为低于水的分解起始电压的电压。低于水的分解起始电压的电压例如为氧的极限电流区域内的电压(例如0.4V)。
＜使用了时间图的控制的说明＞
以下，参照图8的时间图对NOx传感器10的控制进行具体说明。图8是实施本发明的第一实施方式中的控制时的内燃机1的开关、加热器55的开关、泵单元52的温度及向泵单元52施加的电压的示意性时间图。在图示的例子中，基于泵单元52的阻抗计算出泵单元52的温度。
在图示的例子中，在时刻t1启动内燃机1。在启动内燃机1时，为了使NOx传感器10的元件部10b早期活化，将NOx传感器10的加热器55设为开。在图示的例子中，将泵单元52的目标温度设定为比泵单元52的活性温度(例如750℃)高的775℃。
在时刻t1之后，泵单元52的温度因通过加热器55的加热而慢慢上升，在时刻t2达到活性温度。因此，在时刻t2，为了检测废气的空燃比和废气中的NOx浓度，将向泵单元52施加的电压设为0.4V。予以说明，泵单元52的温度在从时刻t1至时刻t2之间经过了中间温度范围TM，但此时不执行蒸发抑制控制，不向泵单元52施加电压。
在图示的例子中，在时刻t3，泵单元52的温度降低至低于活性温度。因此，在时刻t3，为了抑制Au从泵单元52蒸发，将向泵单元52施加的电压从0.4V切换至1.2V。
在时刻t3之后，泵单元52的温度在慢慢下降之后向目标温度上升。泵单元52的温度在从时刻t3到时刻t4为止，维持在500℃以上、低于750℃的中间温度范围TM内。因此，从时刻t3到时刻t4，将向泵单元52施加的电压维持于1.2V，执行蒸发抑制控制。
在时刻t4，泵单元52的温度达到了活性温度以上。因此，在时刻t4，将向泵单元52施加的电压从1.2V切换至0.4V。其后，将向泵单元52施加的电压维持于0.4V。
在图示的例子中，在泵单元52的温度达到活性温度时，将向泵单元52施加的电压设定为0.4V。但是，在泵单元52的温度达到了目标温度时或在内燃机1启动时，也可以将向泵单元52施加的电压设定为0.4V。
＜施加电压设定处理＞
以下，参照图9的流程图对用于设定向泵单元52施加的电压的控制进行说明。图9是示出本发明的第一实施方式中的施加电压设定处理的控制程序的流程图。本控制程序在内燃机1启动后，利用ECU80以预定的时间间隔重复执行。
首先，在步骤S101中，电压控制部80a判定活性标志Fa是否为1。活性标志Fa为通过后述的活性判定处理而被设定的标志。在内燃机1启动后泵单元52的温度首次达到了活性温度以上时将活性标志Fa设定为1。
在步骤S101中判定了活性标志Fa为0的情况下，利用加热器控制部80c的暖机控制没有完成，因此本控制程序结束。在该情况下，不向泵单元52施加电压。另一方面，在步骤S101中判定了活性标志Fa为1的情况下、即在利用加热控制部80c的暖机控制完成的情况下，本控制程序进入步骤S102。
在步骤S102中，温度推定部80b判定泵单元52的温度Tp是否处于低于泵单元52的活性温度的预定温度范围内。具体而言，温度推定部80b判定泵单元52的温度Tp是否为第一温度T1以上、低于第二温度T2的温度。基于泵单元52的阻抗计算出泵单元52的温度Tp。第一温度T1为单质Au从泵单元52蒸发规定量以上的温度范围的下限值，例如500℃。第二温度T2为泵单元52的活性温度以下的温度，例如为活性温度(例如750℃)。
在步骤S102中判定了泵单元52的温度Tp不处于预定温度范围内的情况下，本控制程序进入步骤S103。在步骤S103中，电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2。第二电压V2为氧的极限电流区域内的电压且低于水的分解起始电压的电压，例如为0.4V。在步骤S103之后，本控制程序结束。
另一方面，在步骤S102中判定了泵单元52的温度Tp处于预定温度范围内的情况下，本控制程序进入步骤S104。在步骤S104中，电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第一电压V1。即，电压控制部80a执行蒸发抑制控制。第一电压V1为水的分解起始电压以上的电压，例如为1.2V。在步骤S104之后，本控制程序结束。
予以说明，在步骤S101中判定了活性标志Fa为0的情况下，电压控制部80a也可以将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2。另外，在电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2的情况下，也可以以残留氧浓度成为预定的低浓度的方式，基于监测单元53的输出对向泵单元52施加的电压进行反馈控制。
另外，在泵单元52的温度Tp低于第一温度T1的情况下，泵单元52的温度Tp过低，因此检测废气的空燃比和废气中的NOx浓度是困难的。因此，在步骤S102中判定了泵单元52的温度Tp低于第一温度T1的情况下，电压控制部80a可以使向泵单元52的电压施加停止。
＜活性判定处理＞
图10是示出本发明的第一实施方式中的活性判定处理的控制程序的流程图。图示的控制程序在内燃机1启动后利用ECU80以预定的时间间隔重复执行。
首先在步骤S201中，温度推定部80b判定泵单元52的温度Tp是否为泵单元52的活性温度Ta以上。基于泵单元52的阻抗计算出泵单元52的温度Tp。活性温度Ta例如为750℃。
在步骤S201中判定了泵单元52的温度Tp低于活性温度Ta的情况下，本控制程序结束。另一方面，在步骤S201中判定了泵单元52的温度Tp为活性温度Ta以上的情况下，本控制程序进入步骤S202。
在步骤S202中，温度推定部80b将活性标志Fa设定为1。另外，活性标志Fa在内燃机1启动时重新设定而设为0。在步骤S202之后，本控制程序结束。
＜第二实施方式＞
根据第二实施方式的NOx传感器的控制装置除了以下说明的方面以外，基本上与根据第一实施方式的NOx传感器的控制装置的构成及控制同样。因此，以下，对于本发明的第二实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
图11是示意性地示出根据本发明的第二实施方式的NOx传感器的控制装置及NOx传感器的构成的框图。在第二实施方式中，NOx传感器10的控制装置还具备空燃比推定部80d。在本实施方式中，空燃比推定部80d为ECU80的一部分。空燃比推定部80d推定被测气体(废气)的空燃比。空燃比推定部80d例如基于泵单元52的输出推定被测气体的空燃比。予以说明，在将空燃比传感器设置于NOx传感器10附近的排气通路的情况下，空燃比推定部80d也可以基于该空燃比传感器的输出推定被测气体的空燃比。
如从图5可知的那样，在被测气体的空燃比与理论空燃比相比为稀空燃比时，Au从泵单元52蒸发。因此，在第二实施方式中，电压控制部80a在泵单元52的推定温度处于预定温度范围内且由空燃比推定部80d推定的被测气体的空燃比与理论空燃比相比为稀空燃比时，开始蒸发抑制控制。由此，可减少执行蒸发抑制控制的次数，故能降低NOx传感器10的耗电量。
另外，在执行蒸发抑制控制时，泵单元52的输出不仅根据被测气体中的氧浓度变化，而且也根据被测气体中的水浓度变化。因此，在空燃比推定部80d基于泵单元52的输出推定被测气体的空燃比的情况下，在蒸发抑制控制中检测被测气体的空燃比是困难的。因此，在空燃比推定部80d基于泵单元52的输出推定被测气体的空燃比的情况下，在泵单元52的推定温度达到所述预定温度范围外的温度时，结束蒸发抑制控制。
予以说明，在空燃比推定部80d基于与NOx传感器10不同的空燃比传感器的输出推定被测气体的空燃比的情况下，也可以在泵单元52的推定温度达到了上述预定温度范围外的温度时或被测气体的空燃比成为了理论空燃比以下时，结束蒸发抑制控制。即，电压控制部80a也可以在泵单元52的推定温度处于预定温度范围内且由空燃比推定部80d推定的被测气体的空燃比与理论空燃比相比为稀空燃比时，执行蒸发抑制控制。
＜施加电压设定处理＞
图12是示出本发明的第二实施方式中的施加电压设定处理的控制程序的流程图。本控制程序在内燃机1启动后利用ECU80以预定的时间间隔重复执行。图12中的步骤S301和步骤S302与图9中的步骤S101和步骤S102同样，因此省略说明。
在步骤S302中判定了泵单元52的温度Tp处于预定温度范围内时，本控制程序进入步骤S304。在步骤S304中，电压控制部80a判定向泵单元52施加的电压Vp是否为第一电压V1。第一电压V1例如为1.2V。
在步骤S304中判定了向泵单元52施加的电压Vp不为第一电压V1的情况下，本控制程序进入步骤S305。在步骤S305中，空燃比推定部80d判定被测气体的空燃比与理论空燃比相比是否为稀空燃比。
在步骤S305中判定了被测气体的空燃比为理论空燃比以下的情况下，本控制程序进入步骤S303。在步骤S303中，电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2。第二电压V2例如为0.4V。在步骤S303之后，本控制程序结束。
另一方面，在步骤S305中判定了被测气体的空燃比与理论空燃比相比为稀空燃比的情况下，本控制程序进入步骤S306。在步骤S306中，电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第一电压V1。即，电压控制部80a执行蒸发抑制控制。在步骤S306之后，本控制程序结束。
另外，在步骤S304中判定了向泵单元52施加的电压Vp为第一电压V1的情况下，本控制程序结束。即，将施加电压Vp维持于第一电压V1，继续执行蒸发抑制控制。
予以说明，在空燃比推定部80d基于与NOx传感器10不同的空燃比传感器的输出推定被测气体的空燃比的情况下，可以省略步骤S304。在该情况下，电压控制部80a当在蒸发抑制控制中被测气体的空燃比成为了理论空燃比以下时，结束蒸发抑制控制。
予以说明，与第一实施方式同样，在步骤S302中判定了泵单元52的温度Tp低于第一温度T1的情况下，电压控制部80a也可以停止向泵单元52施加电压。另外，在步骤S301中判定了活性标志Fa为0的情况下，电压控制部80a也可以将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2。另外，在电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2的情况下，也可以以残留氧浓度成为预定的低浓度的方式，基于监测单元53的输出对向泵单元52施加的电压进行反馈控制。
＜第三实施方式＞
根据第三实施方式的NOx传感器的控制装置除了以下说明的方面以外，基本上与根据第一实施方式的NOx传感器的控制装置的构成及控制同样。因此，以下，对于本发明的第三实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
如上所述，在执行蒸发抑制控制时，利用泵单元52的被测气体的空燃比的检测精度下降。另外，受到泵单元52中生成的氢的影响，利用传感器单元51的被测气体中的NOx浓度的检测精度也下降。
但是，当在内燃机1中正在实施停止向燃烧室2供给燃料的燃料切断控制时，空气流过排气通路。因此，在燃料切断控制中，为了抑制废气排放的劣化而检测空燃比及NOx浓度的必要性低。另外，当在内燃机1中正在实施怠速运转时，存在废气的空燃比稳定化的倾向。因此，在怠速运转中，为了抑制废气排放的劣化而检测空燃比及NOx浓度的必要性低。予以说明，怠速运转是指加速器开度为0、发动机转速通过燃烧室2中的混合气体的燃烧而维持于预定的低转速(例如400～800rpm)的运转状态。
因此，在第三实施方式中，电压控制部80a当在内燃机1中正在实施燃料切断控制或怠速运转时执行蒸发抑制控制。由此，能抑制由Au从泵单元52蒸发引起的传感器单元51的输出下降，同时能抑制蒸发抑制控制中的废气排放的劣化。
＜施加电压设定处理＞
图13是示出本发明的第三实施方式中的施加电压设定处理的控制程序的流程图。本控制程序在内燃机1启动后利用ECU80以预定的时间间隔重复执行。图13中的步骤S401和步骤S402与图9中的步骤S101和步骤S102同样，因此省略说明。
在步骤S402中判定了泵单元52的温度Tp处于预定温度范围内时，本控制程序进入步骤S404。在步骤S404中，电压控制部80a判定在内燃机1中是否正在实施燃料切断控制。
在步骤S404中判定了没有正在实施燃料切断控制的情况下，本控制程序进入步骤S405。在步骤S405中，电压控制部80a判定在内燃机1中是否正在实施怠速运转。
在步骤S405中判定了没有正在实施怠速运转的情况下，本控制程序进入步骤S403。在步骤S403中，电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2。第二电压V2例如为0.4V。在步骤S403之后，本控制程序结束。
另一方面，在步骤S404中判定了正在实施燃料切断控制的情况下、或在步骤S405中判定了正在实施怠速运转的情况下，本控制程序进入步骤S406。在步骤S406中，电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第一电压V1。即，电压控制部80a执行蒸发抑制控制。第一电压V1例如为1.2V。在步骤S406之后，本控制程序结束。
予以说明，与第一实施方式同样，在步骤S402中判定了泵单元52的温度Tp低于第一温度T1的情况下，电压控制部80a也可以停止向泵单元52施加电压。另外，在步骤S401中判定了活性标志Fa为0的情况下，电压控制部80a也可以将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2。另外，在电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2的情况下，也可以以残留氧浓度成为预定的低浓度的方式，基于监测单元53的输出对向泵单元52施加的电压进行反馈控制。
＜第四实施方式＞
根据第四实施方式的NOx传感器的控制装置除了以下说明的方面以外，基本上与根据第一实施方式的NOx传感器的控制装置的构成及控制同样。因此，以下，对于本发明的第四实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
在内燃机1停止后不需要检测废气中的NOx浓度，因此通常在要求内燃机1的停止时，停止内燃机1，同时将NOx传感器10的加热器55设为关。将加热器55设为关时，泵单元52的温度从活性温度以上的温度慢慢下降，通过中间温度范围TM。
因此，在第四实施方式中，电压控制部80a在要求了内燃机1的停止后执行蒸发抑制控制。另外，电压控制部在泵单元52的推定温度达到了低于预定温度范围的温度时，结束向泵单元52施加电压。由此，在内燃机1停止后可抑制由Au从泵单元52蒸发引起的传感器单元51的输出下降。
予以说明，内燃机1的停止要求例如在将搭载了内燃机1的车辆的点火开关设为关时产生。另外，在搭载了内燃机1的车辆为混合动力车辆的情况下，在车辆的驱动源由内燃机1切换至电动马达时也产生内燃机1的停止要求。
＜施加电压设定处理＞
图14是示出本发明的第四实施方式中的施加电压设定处理的控制程序的流程图。本控制程序在内燃机1启动后利用ECU80以预定的时间间隔重复执行。图14中的步骤S501与图9中的步骤S101同样，因此省略说明。
在步骤S501中判定了活性标志Fa为1的情况下，本控制程序进入步骤S502。在步骤S502中，电压控制部80a判定是否有内燃机1的停止要求。
在步骤S502中判定了没有内燃机1的停止要求的情况下，本控制程序进入步骤S503。在步骤S503中，电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设为第二电压V2。第二电压V2例如为0.4V。在步骤S503之后，本控制程序结束。
另一方面，在步骤S502中判定了有内燃机1的停止要求的情况下，本控制程序进入步骤S504。在步骤S504中，温度推定部80b判定泵单元52的温度Tp是否低于第一温度T1。第一温度T1为单质Au从泵单元52蒸发规定量以上的温度范围的下限值，例如500℃。
在步骤S504中判定了泵单元52的温度Tp为第一温度T1以上的情况下，本控制程序进入步骤S505。步骤S505与图9中的步骤S102同样，在步骤S505中，温度推定部80b判定泵单元52的温度Tp是否处于低于泵单元52的活性温度的预定温度范围内。
在步骤S505中判定了泵单元52的温度Tp不处于预定温度范围内的情况下，即判定了泵单元52的温度Tp为T2以上的情况下，本控制程序进入步骤S503。在步骤S503中，电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2。第二电压V2例如为0.4V。在步骤S503之后，本控制程序结束。
另一方面，在步骤S505中判定了泵单元52的温度Tp处于预定温度范围内的情况下，本控制程序进入步骤S506。在步骤S506中，电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第一电压V1。即，电压控制部80a执行蒸发抑制控制。第一电压V1例如为1.2V。在步骤S506之后，本控制程序结束。
另外，在步骤S504中判定了泵单元52的温度Tp低于第一温度T1的情况下，本控制程序进入步骤S507。在步骤S507中，电压控制部80a停止向泵单元52施加电压。在步骤S507之后，本控制程序结束。予以说明，在产生了内燃机1的停止要求的情况下，从要求了内燃机1的停止开始到在步骤S507中停止向泵单元52施加电压为止，判定为有内燃机1的停止要求。
予以说明，与第一实施方式同样，在步骤S501中判定了活性标志Fa为0的情况下，电压控制部80a也可以将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2。另外，在电压控制部80a将向泵单元52施加的电压设定为第二电压V2的情况下，也可以以残留氧浓度成为预定的低浓度的方式，基于监测单元53的输出对向泵单元52施加的电压进行反馈控制。
以上，对根据本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限于这些实施方式，能在权利要求书的记载内实施修正和改变。例如，在利用加热器控制部的暖机控制中也可以执行蒸发抑制控制。另外，上述的实施方式可任意组合地实施。例如，图12中的步骤S304和步骤S305可以在图13中的步骤S402与步骤S404之间或在图14中的步骤S505与步骤S506之间执行。

Claims (16)

1.氮氧化物传感器的控制装置，其为对配置于内燃机的排气通路并检测废气中的氮氧化物浓度的氮氧化物传感器进行控制的氮氧化物传感器的控制装置，其中，
所述氮氧化物传感器具备：
所述废气作为被测气体而被导入的被测气体室；
传感器单元，具备具有氧化物离子传导性的传感器用固体电解质层、以暴露于所述被测气体的方式配置于所述传感器用固体电解质层的一侧面上的第一电极、和以暴露于基准气体的方式配置于所述传感器用固体电解质层的另一侧面上的第二电极；
泵单元，具备具有氧化物离子传导性的泵用固体电解质层、以暴露于所述被测气体的方式配置于所述泵用固体电解质层的一侧面上且由铂-金合金构成的第三电极、和以暴露于所述基准气体的方式配置于所述泵用固体电解质层的另一侧面上的第四电极，并且在所述被测气体的流动方向上与所述传感器单元相比被配置于上游侧；
电压施加电路，以所述第四电极的电位高于所述第三电极的电位的方式向所述泵单元施加电压；以及
对所述传感器单元和所述泵单元进行加热的加热器；
该控制装置具备：
对向所述泵单元施加的电压进行控制的电压控制部，和
推定所述泵单元的温度的温度推定部；
所述电压控制部在由所述温度推定部所推定的所述泵单元的推定温度为低于该泵单元的活性温度、即处于预定温度范围内时，执行使向所述泵单元施加的电压为水的分解起始电压以上的电压的蒸发抑制控制。
2.权利要求1所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述电压控制部在所述泵单元的推定温度为所述活性温度以上时，使向所述泵单元施加的电压为氧的极限电流范围内的电压且低于水的分解起始电压的电压。
3.权利要求1或2所述的氮氧化物传感器的控制装置，其还具备对所述加热器进行控制的加热器控制部，
所述加热器控制部在所述内燃机启动后执行使所述泵单元的温度上升至所述活性温度以上的暖机控制，所述电压控制部在所述泵单元的推定温度通过所述暖机控制而初次达到所述活性温度以上之前，即使所述泵单元的推定温度处在所述预定温度范围内也不执行所述蒸发抑制控制，使向所述泵单元施加的电压为低于水的分解起始电压的电压、或者不向所述泵单元施加电压。
4.权利要求1或2所述的氮氧化物传感器的控制装置，其还具备推定所述被测气体的空燃比的空燃比推定部，
所述电压控制部在所述泵单元的推定温度处于所述预定温度范围内且由所述空燃比推定部推定的所述被测气体的空燃比与理论空燃比相比为稀空燃比时，开始所述蒸发抑制控制。
5.权利要求3所述的氮氧化物传感器的控制装置，其还具备推定所述被测气体的空燃比的空燃比推定部，
所述电压控制部在所述泵单元的推定温度处于所述预定温度范围内且由所述空燃比推定部推定的所述被测气体的空燃比与理论空燃比相比为稀空燃比时，开始所述蒸发抑制控制。
6.权利要求4所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述空燃比推定部基于所述泵单元的输出推定所述被测气体的空燃比，所述电压控制部在所述泵单元的推定温度达到了所述预定温度范围外的温度时，结束所述蒸发抑制控制。
7.权利要求5所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述空燃比推定部基于所述泵单元的输出推定所述被测气体的空燃比，所述电压控制部在所述泵单元的推定温度达到了所述预定温度范围外的温度时，结束所述蒸发抑制控制。
8.权利要求1、2、5至7任一项所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述电压控制部当在所述内燃机中正在实施停止向燃烧室供给燃料的燃料切断控制或怠速运转时，执行所述蒸发抑制控制。
9.权利要求3所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述电压控制部当在所述内燃机中正在实施停止向燃烧室供给燃料的燃料切断控制或怠速运转时，执行所述蒸发抑制控制。
10.权利要求4所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述电压控制部当在所述内燃机中正在实施停止向燃烧室供给燃料的燃料切断控制或怠速运转时，执行所述蒸发抑制控制。
11.权利要求1、2、5至7、9至10任一项所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述电压控制部在要求了所述内燃机的停止之后，执行所述蒸发抑制控制。
12.权利要求3所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述电压控制部在要求了所述内燃机的停止之后，执行所述蒸发抑制控制。
13.权利要求4所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述电压控制部在要求了所述内燃机的停止之后，执行所述蒸发抑制控制。
14.权利要求8所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述电压控制部在要求了所述内燃机的停止之后，执行所述蒸发抑制控制。
15.权利要求11所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述电压控制部在所述泵单元的推定温度达到了低于所述预定温度范围的温度时，结束向所述泵单元施加电压。
16.权利要求12至14任一项所述的氮氧化物传感器的控制装置，其中，所述电压控制部在所述泵单元的推定温度达到了低于所述预定温度范围的温度时，结束向所述泵单元施加电压。
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