CN113340964A - 气体传感器 - Google Patents

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Abstract

气体传感器(100)具备：传感器元件(101)，其具有外侧泵电极(23)、基准电极(42)及加热器(72)；电压获取部(85)，其获取外侧泵电极(23)与基准电极(42)之间的电压Vref；加热器电源(76)，其向加热器(72)供电；外部通用导线(79)；以及控制部(91)。外部通用导线(79)兼具：用于将外侧泵电极(23)和电极间电压获取部(85)导通并获取电压Vref的电路的至少一部分、以及用于由加热器电源(76)向加热器(72)供电的电路的至少一部分，且配设于传感器元件(101)的外部。控制部(91)基于加热器(72)中流通的加热器电流Ih而导出外部通用导线(79)的压降值，基于导出的压降值而对电压获取部(85)获取的电压Vref进行校正。

Description

气体传感器
技术领域
本发明涉及气体传感器。
背景技术
以往，已知对汽车的废气等被测定气体中的NOx等特定气体的浓度进行检测的气体传感器。例如，专利文献1中记载有如下气体传感器，该气体传感器具备：传感器元件，其通过多个氧离子传导性的固体电解质层层叠而成；基准电极，其形成于传感器元件的内部，基准气体(例如大气)从基准气体导入空间导入至该基准电极；测定电极，其配设于传感器元件的内部的被测定气体流通部；被测定气体侧电极，其配设于传感器元件中的暴露于被测定气体中的部分；以及加热器，其将传感器元件调整为使得固体电解质活化的温度。另外，关于该气体传感器，传感器元件内的各电极以及外部的电源借助在传感器元件内形成的导线、与传感器元件的外部连接的导线而连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018－173320号公报
发明内容
不过，希望针对气体传感器而减少导线的数量。因此，本发明的发明人考虑对用于测定传感器元件内的2个电极间的电压的导线和用于向加热器通电的导线实施通用化而减少导线的数量。但是，如果这样对导线实施通用化，则判明2个电极间的电压的测定精度降低。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其主要目的在于，提高对导线实施通用化时的电压的测定精度。
本发明为了实现上述主要目的而采用了以下手段。
本发明的气体传感器具备：
传感器元件，该传感器元件具有元件主体、第一电极、第二电极以及加热器，所述元件主体具有氧离子传导性的固体电解质层，所述第一电极配设于所述元件主体，所述第二电极配设于所述元件主体，所述加热器配设于所述元件主体；
电压获取部，该电压获取部获取所述第一电极与所述第二电极之间的电压；
加热器电源，该加热器电源向所述加热器供电；
外部通用导线，该外部通用导线兼具用于将所述第一电极和所述电压获取部导通并获取所述电压的电路的至少一部分、以及用于由所述加热器电源向所述加热器供电的电路的至少一部分，且配设于所述传感器元件的外部；以及
校正部，该校正部基于所述加热器中流通的加热器电流而导出所述外部通用导线的压降值，基于该导出的压降值而对所述电压获取部获取的电压进行校正。
关于该气体传感器，基于加热器中流通的加热器电流而导出外部通用导线的压降值，基于导出的压降值而对电压获取部获取的电压进行校正。此处，由于外部通用导线兼具用于获取电压的电路的至少一部分、以及用于向加热器供电的电路的至少一部分，因此，获取的电压中包含由外部通用导线中流通的加热器电流引起的压降值。因此，基于加热器电流而导出该压降值，基于压降值而对电压获取部获取的电压进行校正。由此，第一电极与第二电极之间的电压的测定精度得到提高。
这种情况下，所述校正部可以导出所述电压获取部获取的电压减去压降值所得的值作为校正后的电压。另外，本发明的气体传感器可以具备获取所述加热器电流的加热器电流获取部，所述校正部可以利用所述加热器电流获取部获取的所述加热器电流而导出所述外部通用导线的压降值。
关于本发明的气体传感器，可以形成为，所述校正部基于所述加热器中流通的加热器电流和所述外部通用导线的长度而导出所述外部通用导线的压降值。据此，通过考虑加热器电流及外部通用导线的长度而能够以更好的精度导出压降值，因此，电压的测定精度进一步提高。外部通用导线的长度可以预先存储于例如气体传感器具备的存储部。
关于本发明的气体传感器，可以形成为，所述校正部基于所述加热器中流通的加热器电流和所述外部通用导线的温度而导出所述外部通用导线的压降值。此处，外部通用导线的电阻值还根据温度而发生变化，由此使得压降值也发生变化。因此，通过利用加热器电流及外部通用导线的温度而能够以更好的精度导出压降值，因此，电压的测定精度进一步提高。这种情况下，所述校正部可以获取不同于气体传感器而另行设置的温度传感器检测出的温度，基于该获取的温度而导出所述外部通用导线的温度，并基于导出的温度而导出所述外部通用导线的压降值。
本发明的气体传感器可以具备：内部通用导线，该内部通用导线兼具用于将所述第一电极和所述电压获取部导通并获取所述电压的电路的至少一部分、以及用于由所述加热器电源向所述加热器供电的电路的至少一部分，且配设于所述传感器元件的内部；以及通用端子，该通用端子配设于所述元件主体的外侧、且与所述内部通用导线连接，且是与所述传感器元件的外部连接用的端子。这样使得传感器元件具有内部通用导线及通用端子，由此能够减少配设于元件主体的导线及端子的数量。
关于本发明的气体传感器，可以形成为，所述第一电极及所述第二电极构成为：一方以与被测定气体接触的方式设置于所述元件主体，另一方以与作为氧浓度的检测基准的基准气体接触的方式设置于所述元件主体，且所述气体传感器具备氧浓度检测部，该氧浓度检测部基于利用所述校正部校正后的电压而对所述被测定气体的氧浓度进行检测。关于该气体传感器，第一电极及第二电极配置成一方与被测定气体接触而另一方与基准气体接触，从而第一电极与第二电极之间的电压变为基于被测定气体与基准气体之间的氧浓度差的值。因此，能够基于该电压而对被测定气体的氧浓度进行检测。并且，利用校正后的电压而对被测定气体的氧浓度进行检测，因此，氧浓度的测定精度得到提高。
关于具备氧浓度检测部的方案的本发明的气体传感器，可以形成为，所述元件主体在内部设置有供所述被测定气体导入并流通的被测定气体流通部，所述第一电极为在所述元件主体的外侧配设的外侧电极，所述第二电极为在所述元件主体的内部配设的基准电极，所述传感器元件具有预备泵电极、主泵电极及辅助泵电极，这些电极在所述被测定气体流通部内自上游侧开始按顺序依次配设；测定电极，该测定电极配设于在所述被测定气体流通部中的所述辅助泵电极的下游侧设置的测定室；以及基准气体导入部，该基准气体导入部供所述基准气体导入并流通至所述基准电极，且所述气体传感器具备：氧浓度调整部，该氧浓度调整部向所述预备泵电极与所述外侧电极之间、所述主泵电极与所述外侧电极之间、所述辅助泵电极与所述外侧电极之间分别施加控制电压，对被测定气体流通部内的氧浓度进行调整；测定用电压检测部，该测定用电压检测部对所述基准电极与所述测定电极之间的测定用电压进行检测；以及特定气体浓度检测部，该特定气体浓度检测部基于所述测定用电压而获取与源自所述被测定气体中的特定气体且在所述测定室生成的氧相应的检测值，基于该检测值而对所述被测定气体中的特定气体浓度进行检测。关于该气体传感器，利用氧浓度调整部对导入至被测定气体流通部内的被测定气体的氧浓度进行调整，调整后的被测定气体到达测定室。然后，该气体传感器基于测定用电压而获取与源自特定气体且在测定室生成的氧相应的检测值，基于获取的检测值而对被测定气体中的特定气体浓度进行检测。因此，关于该气体传感器，能够同时检测出被测定气体中的特定气体浓度和氧浓度。另外，该气体传感器的传感器元件具备多个电极及加热器，还需要多个用于将多个电极及加热器和传感器元件的外部连接的导线，不过，通过将电路的一部分设为上述的外部通用导线而能够减少导线的数量。这种情况下，传感器元件可以具备上述的内部通用导线及通用端子。传感器元件具备多个电极的情况下，端子的数量也增多，因此，设置通用端子而减少端子的数量的意义重大。
附图说明
图1是气体传感器100的截面示意图。
图2是示出传感器元件101的内部、控制装置90的内部以及传感器元件101与控制装置90之间的配线的示意图。
图3是示出控制装置90与各单元及加热器72之间的电连接关系的框图。
图4是示出氧浓度检测处理的一例的流程图。
图5是示出被测定气体的A/F与电压Vref之间的关系的曲线图。
图6是示出被测定气体的A/F与校正后的电压Vref即电压Vrefc之间的关系的曲线图。
图7是变形例的传感器元件201的截面示意图。
图8是变形例的传感器元件301的截面示意图。
具体实施方式
接下来，利用附图对本发明的实施方式进行说明。图1是概要地示出作为本发明的一个实施方式的气体传感器100的结构的一例的截面示意图。图2是示出传感器元件101的内部、控制装置90的内部以及传感器元件101与控制装置90之间的配线的示意图。图3是示出控制装置90与各单元及加热器72之间的电连接关系的框图。该气体传感器100安装于：例如汽油发动机、柴油发动机等内燃机的废气管等配管。气体传感器100以内燃机的废气为被测定气体而检测被测定气体中的NOx、氨等特定气体的浓度。在本实施方式中，气体传感器100测定NOx浓度而作为特定气体浓度。气体传感器100具备：传感器元件101，其呈长条的长方体形状；各单元15、21、41、50、80～83，它们构成为包括传感器元件101的一部分；加热器部70，其设置于传感器元件101的内部；以及控制装置90，其对整个气体传感器100进行控制。
传感器元件101是具有在附图中自下侧开始按以下顺序层叠六个层而成的层叠体的元件，所述六个层是分别含有氧化锆(ZrO2)等氧离子传导性固体电解质的第一基板层1、第二基板层2、第三基板层3、第一固体电解质层4、隔离层5以及第二固体电解质层6。另外，形成这六个层的固体电解质是致密且气密性的固体电解质。例如以如下方式制造该传感器元件101：对与各层对应的陶瓷生片进行规定的加工及电路图案的印刷等，然后，对它们进行层叠，进而进行烧成而使它们实现一体化。
在传感器元件101的前端部侧(图1的左端部侧)、且在第二固体电解质层6的下表面与第一固体电解质层4的上表面之间，气体导入口10、第一扩散速度控制部11、缓冲空间12、第二扩散速度控制部13、第一内部空腔20、第三扩散速度控制部30、第二内部空腔40、第四扩散速度控制部60以及第三内部空腔61以按顺序连通的形态而相邻地形成。
气体导入口10、缓冲空间12、第一内部空腔20、第二内部空腔40以及第三内部空腔61是以将隔离层5挖穿的形态而设置的传感器元件101内部的空间，其中，该空间的上部由第二固体电解质层6的下表面区划形成，该空间的下部由第一固体电解质层4的上表面区划形成，该空间的侧部由隔离层5的侧面区划形成。
第一扩散速度控制部11、第二扩散速度控制部13以及第三扩散速度控制部30均设置成2条横长的(开口的长度方向是与附图垂直的方向)狭缝。另外，第四扩散速度控制部60设置成：作为与第二固体电解质层6的下表面之间的间隙而形成的1条横长的(开口的长度方向是与附图垂直的方向)狭缝。此外，还将从气体导入口10至第三内部空腔61的部位称为被测定气体流通部。
另外，在比被测定气体流通部更远离前端侧的位置设置有基准气体导入空间43，该基准气体导入空间43位于第三基板层3的上表面与隔离层5的下表面之间，且该基准气体导入空间43的侧部由第一固体电解质层4的侧面区划形成。例如，大气作为进行NOx浓度测定时的基准气体而导入至基准气体导入空间43。
大气导入层48是由多孔质陶瓷构成的层，基准气体通过基准气体导入空间43而导入至大气导入层48。另外，大气导入层48形成为将基准电极42覆盖。
基准电极42是以由第三基板层3的上表面和第一固体电解质层4夹持的方式而形成的电极，如上所述，在其周围设置有与基准气体导入空间43连通的大气导入层48。另外，如后所述，可以利用基准电极42对第一内部空腔20内、第二内部空腔40内以及第三内部空腔61内的氧浓度(氧分压)进行测定。基准电极42形成为多孔质金属陶瓷电极(例如Pt与ZrO2的金属陶瓷电极)。
关于被测定气体流通部，气体导入口10是相对于外部空间而开口的部位，被测定气体通过该气体导入口10而从外部空间进入传感器元件101内。第一扩散速度控制部11是对从气体导入口10进入的被测定气体施加规定的扩散阻力的部位。缓冲空间12是为了将从第一扩散速度控制部11导入的被测定气体向第二扩散速度控制部13引导而设置的空间。缓冲空间12还作为用于向通过第一扩散速度控制部11导入的被测定气体吸入氧的空间(预备室)而发挥作用。预备泵单元15工作而向缓冲空间12吸入氧。第二扩散速度控制部13是对从缓冲空间12向第一内部空腔20导入的被测定气体施加规定的扩散阻力的部位。在被测定气体从传感器元件101外部导入至第一内部空腔20内时，因外部空间中的被测定气体的压力变化(被测定气体为汽车的废气的情况下，是排气压力的脉动)而从气体导入口10急剧进入传感器元件101内部的被测定气体并未直接向第一内部空腔20导入，而是在通过第一扩散速度控制部11、缓冲空间12、第二扩散速度控制部13之后消除被测定气体的压力变化，然后再向第一内部空腔20导入。由此，向第一内部空腔20导入的被测定气体的压力变化达到几乎可以忽略的程度。第一内部空腔20设置成：用于对通过第二扩散速度控制部13而导入的被测定气体中的氧分压进行调整的空间。主泵单元21工作而调整该氧分压。
预备泵单元15是具备预备泵电极16、外侧泵电极23、以及由这些电极夹持的第二固体电解质层6的电化学泵单元，其中，预备泵电极16设置于第二固体电解质层6的下表面的、面对缓冲空间12的大致整个区域，外侧泵电极23配设于传感器元件101的外侧的暴露于被测定气体中的部分。预备泵电极16是被测定气体流通部内的多个电极中的、配设于最上游侧的电极。利用配设于预备泵电极16与外侧泵电极23之间的可变电源17施加的泵电压Vp0s而使得泵电流Ip0s在预备泵电极16与外侧泵电极23之间流通，由此，预备泵单元15能够将外部空间的氧吸入至缓冲空间12内。
主泵单元21是构成为包括内侧泵电极22、外侧泵电极23、以及由这些电极夹持的第二固体电解质层6的电化学泵单元，其中，内侧泵电极22具有设置于第二固体电解质层6下表面的面对第一内部空腔20的大致整个区域的顶部电极部22a，外侧泵电极23以在第二固体电解质层6的上表面的与顶部电极部22a对应的区域暴露于外部空间中的方式而设置。
内侧泵电极22形成为：跨越区划形成第一内部空腔20的上下的固体电解质层(第二固体电解质层6及第一固体电解质层4)、以及构成侧壁的隔离层5。具体而言，在构成第一内部空腔20顶面的第二固体电解质层6的下表面形成有顶部电极部22a，另外，在构成底面的第一固体电解质层4的上表面形成有底部电极部22b，并且，在构成第一内部空腔20的两个侧壁部的隔离层5的侧壁面(内表面)形成有侧部电极部(省略图示)，由此将上述顶部电极部22a和底部电极部22b连接而在该侧部电极部的配设部位配设成隧道形态的构造。
内侧泵电极22和外侧泵电极23形成为多孔质金属陶瓷电极(例如含有1％的Au的Pt与ZrO2的金属陶瓷电极)。此外，与被测定气体接触的内侧泵电极22采用能减弱针对被测定气体中的NOx成分的还原能力的材料而形成。
关于主泵单元21，对内侧泵电极22与外侧泵电极23之间施加所需的泵电压Vp0而使得泵电流Ip0沿着正向或负向在内侧泵电极22与外侧泵电极23之间流通，由此，能够将第一内部空腔20内的氧向外部空间吸出、或者将外部空间的氧向第一内部空腔20吸入。
另外，为了检测第一内部空腔20的气氛中的氧浓度(氧分压)，电化学传感器单元、即主泵控制用氧分压检测传感器单元80构成为包括内侧泵电极22、第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、第三基板层3以及基准电极42。
通过测定主泵控制用氧分压检测传感器单元80的电动势(电压V0)而获知第一内部空腔20内的氧浓度(氧分压)。此外，对可变电源24的泵电压Vp0进行反馈控制而使得电压V0达到目标值，由此控制泵电流Ip0。由此，能够将第一内部空腔20内的氧浓度保持为规定的恒定值。
第三扩散速度控制部30是下述部位：对在第一内部空腔20通过主泵单元21的动作而控制了氧浓度(氧分压)的被测定气体施加规定的扩散阻力，由此将该被测定气体向第二内部空腔40引导。
第二内部空腔40设置成用于进行下述处理的空间：对于预先在第一内部空腔20中调整了氧浓度(氧分压)之后又通过第三扩散速度控制部30而导入的被测定气体，利用辅助泵单元50进一步进行氧分压的调整。由此，能够高精度地将第二内部空腔40内的氧浓度保持恒定，因此，该气体传感器100能够实现高精度的NOx浓度的测定。
辅助泵单元50是构成为包括具有顶部电极部51a的辅助泵电极51、外侧泵电极23(不限于外侧泵电极23，只要是传感器元件101的外侧的适当电极即可)、以及第二固体电解质层6的辅助性的电化学泵单元，其中，顶部电极部51a设置于第二固体电解质层6下表面的、面对第二内部空腔40的大致整个区域。
该辅助泵电极51在第二内部空腔40内配设成：与此前的设置于第一内部空腔20内的内侧泵电极22相同的隧道形态的构造。即，相对于构成第二内部空腔40顶面的第二固体电解质层6形成有顶部电极部51a，另外，在构成第二内部空腔40底面的第一固体电解质层4形成有底部电极部51b，并且，将上述顶部电极部51a和底部电极部51b连结的侧部电极部(省略图示)分别形成于构成第二内部空腔40侧壁的隔离层5的两个壁面，由此形成隧道形态的构造。此外，与内侧泵电极22相同，辅助泵电极51也采用能减弱针对被测定气体中的NOx成分的还原能力的材料而形成。
关于辅助泵单元50，对辅助泵电极51与外侧泵电极23之间施加所需的电压Vp1，由此能够将第二内部空腔40内的气氛中的氧向外部空间吸出、或者将氧从外部空间向第二内部空腔40内吸入。
另外，为了控制第二内部空腔40内的气氛中的氧分压，电化学传感器单元、即辅助泵控制用氧分压检测传感器单元81构成为包括辅助泵电极51、基准电极42、第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4以及第三基板层3。
此外，辅助泵单元50利用可变电源52进行泵送，基于上述辅助泵控制用氧分压检测传感器单元81检测出的电动势(电压V1)而对该可变电源52的电压进行控制。由此，第二内部空腔40内的气氛中的氧分压被控制为：实质上对NOx的测定没有影响的较低的分压。
另外，与此同时，将其泵电流Ip1用于对主泵控制用氧分压检测传感器单元80的电动势的控制。具体而言，泵电流Ip1作为控制信号输入至主泵控制用氧分压检测传感器单元80而对其电压V0的上述目标值进行控制，由此将从第三扩散速度控制部30向第二内部空腔40内导入的被测定气体中的氧分压的梯度控制为始终恒定。在作为NOx传感器而使用时，通过主泵单元21和辅助泵单元50的作用而将第二内部空腔40内的氧浓度保持为约0.001ppm左右的恒定值。
第四扩散速度控制部60是如下部位：对在第二内部空腔40通过辅助泵单元50的动作而控制了氧浓度(氧分压)的被测定气体施加规定的扩散阻力，并将该被测定气体向第三内部空腔61引导。第四扩散速度控制部60承担限制向第三内部空腔61流入的NOx的量的作用。
第三内部空腔61设置成用于进行下述处理的空间：对于预先在第二内部空腔40中调整了氧浓度(氧分压)之后又通过第四扩散速度控制部60而导入的被测定气体，进行被测定气体中的氮氧化物(NOx)浓度的测定。主要在第三内部空腔61通过测定用泵单元41的动作而进行NOx浓度的测定。
测定用泵单元41在第三内部空腔61内进行被测定气体中的NOx浓度的测定。测定用泵单元41是构成为包括测定电极44、外侧泵电极23、第二固体电解质层6、隔离层5以及第一固体电解质层4的电化学泵单元，其中，测定电极44设置于第一固体电解质层4的上表面的、面对第三内部空腔61的位置。测定电极44为由与内侧泵电极22相比而针对被测定气体中的NOx成分的还原能力更高的材料构成的多孔质金属陶瓷电极。测定电极44还作为对第三内部空腔61内的气氛中存在的NOx进行还原的NOx还原催化剂而发挥作用。
关于测定用泵单元41，可以将因测定电极44周围的气氛中的氮氧化物分解而生成的氧吸出并作为泵电流Ip2而对其生成量进行检测。
另外，为了对测定电极44周围的氧分压进行检测，电化学传感器单元、即测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82构成为包括第一固体电解质层4、第三基板层3、测定电极44以及基准电极42。基于测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82检测出的电动势(电压V2)而对可变电源46进行控制。
导入至第二内部空腔40内的被测定气体在氧分压被控制的状况下通过第四扩散速度控制部60而到达第三内部空腔61内的测定电极44。测定电极44周围的被测定气体中的氮氧化物被还原(2NO→N2+O2)而生成氧。并且，该生成的氧由测定用泵单元41进行泵送，此时，对可变电源46的电压Vp2进行控制，以使得测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82检测出的电压V2恒定(目标值)。在测定电极44周围生成的氧的量与被测定气体中的氮氧化物的浓度成正比例，因此，利用测定用泵单元41中的泵电流Ip2对被测定气体中的氮氧化物浓度进行计算。
另外，电化学传感器单元83构成为包括第二固体电解质层6、隔离层5、第一固体电解质层4、第三基板层3、外侧泵电极23以及基准电极42，可以利用由该传感器单元83获得的电动势(电压Vref)对传感器外部的被测定气体中的氧分压进行检测。
关于具有这样的结构的气体传感器100，使主泵单元21和辅助泵单元50工作而将氧分压始终保持为恒定的低值(实质上对NOx的测定没有影响的值)的被测定气体向测定用泵单元41供给。因此，与被测定气体中的NOx的浓度大致成正比例、且通过NOx的还原而生成的氧由测定用泵单元41吸出，基于由此流通的泵电流Ip2而能够获知被测定气体中的NOx浓度。
此外，传感器元件101具备加热器部70，其承担对传感器元件101进行加热并保温的温度调整作用，以便提高固体电解质的氧离子传导性。加热器部70具备加热器72、加热器绝缘层74以及压力释放孔75。
加热器72是形成为由第二基板层2和第三基板层3从上下侧夹持的形态的电阻体。加热器72由加热器电源76(参照图2、图3)供电而发热，由此对形成传感器元件101的固体电解质进行加热和保温。
另外，加热器72埋设于第一内部空腔20至第三内部空腔61的整个区域，能够将整个传感器元件101调整为使得上述固体电解质活化的温度。
加热器绝缘层74是由氧化铝等绝缘体在加热器72的上下表面形成的绝缘层。形成加热器绝缘层74的目的在于：实现第二基板层2与加热器72之间的电绝缘性、以及第三基板层3与加热器72之间的电绝缘性。
压力释放孔75是设置成将第三基板层3及大气导入层48贯穿而与基准气体导入空间43连通的部位，形成压力释放孔75的目的在于：使得伴随着加热器绝缘层74内的温度的升高的内压的升高缓和。
在传感器元件101的后端侧配设有连接器电极71。连接器电极71具备：连接器电极71a～71d，它们配设于传感器元件101的上表面的后端；以及连接器电极71e～71h，它们配设于传感器元件101的下表面的后端。连接器电极71作为用于将传感器元件101和外部电导通的端子发挥作用。连接器电极71a～71e借助在传感器元件101的内部配设的导线而与预备泵电极16、内侧泵电极22、辅助泵电极51、测定电极44及基准电极42一对一地导通(参照图2)。加热器72的一端借助在传感器元件101的内部配设的通电用导线77f而与连接器电极71f连接。加热器72的另一端借助在传感器元件101的内部配设的通电用导线77g而与连接器电极71g连接。图2中示意性地示出了通电用导线77g，虽然省略图示，不过，在通电用导线77g中还包括图1的通孔73内的导体。另外，在加热器72的一端，与通电用导线77f并联地连接有电压测定用导线77h，加热器72的一端和连接器电极71h借助该电压测定用导线77h而连接。另外，如图2所示，借助在传感器元件101的内部配设的导线，连接器电极71f不仅与加热器72连接，还与外侧泵电极23连接。因此，在本实施方式中，从外侧泵电极23延伸的导线和通电用导线77f在中途汇合而形成内部通用导线78，内部通用导线78与连接器电极71f连接。换言之，内部通用导线78兼具：外侧泵电极23与连接器电极71f之间的电路的至少一部分、以及将加热器72和连接器电极71f连接的电路(此处为通电用导线77f)的至少一部分。并且，连接器电极71f形成为兼具用于将外侧泵电极23和传感器元件101的外部连接的端子、以及用于将加热器72的一端和传感器元件101的外部连接的端子的通用端子。
如图3所示，控制装置90具备上述的可变电源17、24、46、52、加热器电源76、电极间电压获取部85、加热器电流获取部86、第一加热器电压获取部87、第二加热器电压获取部88以及控制部91。
如图2所示，电极间电压获取部85借助导线而与连接器电极71e及连接器电极71f分别连接。由此，电极间电压获取部85获取外侧泵电极23与基准电极42之间的电压、即上述的传感器单元83的电压Vref。
如图2所示，加热器电源76借助导线而与连接器电极71f及连接器电极71g分别连接，并向连接器电极71f、71g之间施加电压，由此对加热器72供电。加热器电流获取部86相对于连接器电极71f与加热器电源76之间而连接，由此获取因对加热器72供给的电力而流通的加热器电流Ih。
如上所述，连接器电极71f与电极间电压获取部85及加热器电源76分别连接。因此，本实施方式中，与连接器电极71f连接的导线形成为外部通用导线79，借助外部通用导线79中的从连接器电极71f的相反侧的端部分支的导线而将外部通用导线79和电极间电压获取部85及加热器电源76分别连接。换言之，外部通用导线79兼具：电极间电压获取部85与连接器电极71f之间的电路的至少一部分、以及加热器电源76与连接器电极71f之间的电路的至少一部分。
第一加热器电压获取部87借助导线而与连接器电极71g及连接器电极71h分别连接。由此，第一加热器电压获取部87获取加热器72的一端与另一端之间的电压、即第一加热器电压Vh1。第二加热器电压获取部88借助导线而与连接器电极71f及连接器电极71h分别连接。由此，第二加热器电压获取部88获取与加热器72的通电用导线77f的压降量相当的电压、即第二加热器电压Vh2。
连接器电极71f与地面(GND)连接，该地面的电位成为各电极16、22、23、42、44、51等的电位基准。另外，本实施方式中，控制部91将地面的电位视为2.5V而导出各电极的电位的值。
应予说明，虽然图2中未示出配线，不过，实际上，图1、图3所示的可变电源17、24、52、46等也借助连接器电极71而与传感器元件101内部的各电极连接。另外，利用与电极间电压获取部85、加热器电流获取部86同样地实际上借助连接器电极71而与传感器元件101内部的各电极连接的未图示的各获取部，还获取上述的泵电流Ip0s、Ip0、Ip1、Ip2、电压V0、V1、V2。
控制部91是具备CPU92及存储部94等的微处理器。存储部94是对例如各种程序、各种数据进行存储的装置。控制部91中输入有上述的未图示的获取部获取的泵电流Ip0s、Ip0、Ip1、Ip2、电压V0、V1、V2。控制部91中还输入有电极间电压获取部85获取的电压Vref、加热器电流获取部86获取的加热器电流Ih、第一加热器电压获取部87获取的第一加热器电压Vh1、第二加热器电压获取部88获取的第二加热器电压Vh2。控制部91中还输入有与气体传感器100不同地另外配设于车辆的温度传感器89检测出的温度的信息。本实施方式中。温度传感器89设为外部气温传感器。另外，控制部91对可变电源17、24、46、52输出控制信号而对可变电源17、24、46、52输出的电压Vp0s、Vp0、Vp1、Vp2进行控制，由此对预备泵单元15、主泵单元21、测定用泵单元41及辅助泵单元50进行控制。控制部91对加热器电源76输出控制信号，由此对加热器电源76向加热器72供给的电力进行控制。存储部94中还存储有后述的目标值V0＊、V1＊、V2＊等。控制部91的CPU92参照这些目标值V0＊、V1＊、V2＊而进行各单元21、41、50的控制。
控制部91对可变电源17的电压Vp0s进行反馈控制，以使得预备泵单元15的泵电流Ip0s达到目标值Ip0s＊。控制部91以向缓冲空间12吸入氧的方式对电压Vp0s进行控制，并未以从缓冲空间12吸出氧的方式对电压Vp0s进行控制。另外，本实施方式中，控制部91将目标值Ip0s＊规定为恒定值。因此，控制部91以将恒定流量的氧向缓冲空间12内吸入的方式对预备泵单元15进行控制。目标值Ip0s＊规定为如下值：即便传感器元件101的外部的被测定气体为低氧气氛(例如，氧浓度为0.1体积％以下、小于0.2体积％、小于1体积％等的气氛)，也不会使得利用预备泵单元15吸入氧之后的被测定气体(即，导入至第一内部空腔20的被测定气体)变为低氧气氛。此处，在被测定气体的空燃比小于理论空燃比的情况下，即，在富燃料气氛的情况下，由于被测定气体中含有作为未燃成分的烃(HC)、一氧化碳等，因此，可以根据使得该未燃成分无过量或不充分地燃烧所需的氧量而求出氧浓度。因此，富燃料气氛的氧浓度由负号表示。因此，例如以如下方式规定目标值Ip0s＊。首先，预先调查使用气体传感器100的内燃机的各种运转状态下的废气的氧浓度的最低值(包括降低至负值的情形)。然后，基于使最低值的氧浓度的被测定气体升高至比低氧气氛还高的氧浓度的状态(例如氧浓度超过0.1体积％、0.2体积％以上、1体积％以上等)所需的氧量而规定目标值Ip0s＊。目标值Ip0s＊的值只要如上所述那样基于实验而适当地规定即可，例如，可以设为0.5mA以上3mA以下。另外，控制部91在预备泵控制处理中可以将可变电源17的电压Vp0s控制为恒定，由此以使得泵电流Ip0s为恒定值(目标值Ip0s＊)的方式对预备泵单元15进行控制，以此代替对可变电源17的电压Vp0s进行反馈控制以使泵电流Ip0s达到恒定的目标值Ip0s＊的方式。此处，可以认为：如果向第一内部空腔20导入低氧气氛的被测定气体，则内侧泵电极22作为催化器而发挥作用，被测定气体在到达第三内部空腔61之前在第一内部空腔20内产生NOx的还原。另外，还可以认为：在被测定气体为富燃料气氛且含有未燃成分的情况下，NOx在到达第三内部空腔61之前与未燃成分发生反应而被还原。对此，预备泵单元15向缓冲空间12吸入氧而能够抑制向第一内部空腔20导入低氧气氛的被测定气体、或者使得被测定气体中的未燃成分与氧发生反应。因此，能够抑制NOx在到达第三内部空腔61之前发生还原，NOx浓度的检测精度得到提高。例如在汽油发动机的情况下，多数情况下被测定气体在理论空燃比附近变化，因此，有时被测定气体始终为低氧气氛或者频繁地变为富燃料气氛。即便在这种情况下，通过预备泵单元15吸入氧，也能够精度良好地检测NOx浓度。
控制部91对可变电源24的电压V0进行反馈控制，以使得电压V0达到目标值(称为目标值V0＊)(即，使得第一内部空腔20的氧浓度达到恒定的目标浓度)。因此，泵电流Ip0根据被测定气体中含有的氧的浓度、以及预备泵单元15吸入的氧的流量而发生变化。
另外，控制部91对可变电源52的电压Vp1进行反馈控制，以使得电压V1达到恒定值(称为目标值V1＊)(即，使得第二内部空腔40的氧浓度达到实质上对NOx的测定没有影响的规定的低氧浓度)。与此同时，控制部91基于泵电流Ip1而设定电压V0的目标值V0＊(反馈控制)，以使得因电压Vp1而流通的泵电流Ip1达到恒定值(称为目标值Ip1＊)。由此，从第三扩散速度控制部30导入至第二内部空腔40内的被测定气体中的氧分压的梯度始终恒定。另外，第二内部空腔40内的气氛中的氧分压被控制至实质上对NOx的测定没有影响的较低的分压。
此外，控制部91对可变电源46的电压Vp2进行反馈控制，以使得电压V2达到恒定值(称为目标值V2＊)(即，使得第三内部空腔61内的氧浓度达到规定的低浓度)。由此，以使得被测定气体中的NOx在第三内部空腔61被还原而生成的氧实质上达到零的方式将氧从第三内部空腔61内吸出。而且，控制部91获取泵电流Ip2作为与源自特定气体(此处为NOx)且在第三内部空腔61生成的氧相应的检测值，并基于该泵电流Ip2对被测定气体中的NOx浓度进行计算。
存储部94中存储有泵电流Ip2与NOx浓度之间的关系式、例如一次函数式。该关系式可以预先通过实验而求出。
控制部91进行加热器控制处理，即，对加热器电源76进行控制，以使得加热器72的温度达到目标温度。加热器72的温度可以由加热器的电阻值的一次函数式表示，因此，加热器控制处理中，控制部91对加热器电源76进行控制，以使得加热器的电阻值达到目标电阻值。当开始加热器控制处理时，首先，控制部91的CPU92对加热器电源76进行控制而开始向加热器72通电，由此使加热器72发热。然后，CPU92利用3端子法而导出加热器72的电阻值。具体而言，CPU92导出由第一加热器电压获取部87获取的第一加热器电压Vh1与由第二加热器电压获取部88获取的第二加热器电压Vh2之差，并将导出的值设为加热器72的两端的电压即加热器电压Vh。然后，通过加热器电压Vh除以由加热器电流获取部86获取的加热器电流Ih而导出加热器72的电阻值。此处，如上所述，第一加热器电压Vh1为连接器电极71h与连接器电极71g之间的电压，第一加热器电压Vh1中不仅包括加热器72的两端的电压，还包括与加热器72的另一端连接的传感器元件101的内部的通电用的导线(此处为通电用导线77g)及传感器元件101的外部的通电用的导线的压降量。因此，CPU92视为该压降量和与同加热器72的一端连接的传感器元件101的内部的通电用的导线(此处为通电用导线77f)以及传感器元件101的外部的通电用的导线的压降量相当的第二加热器电压Vh2相同，并利用Vh＝Vh1－Vh2的关系式而导出加热器72的两端的电压即加热器电压Vh。由此，能够精度良好地导出加热器72的电阻值。然后，控制部91向加热器电源76输出控制信号，对加热器电源76供给的电力进行反馈控制，以使得导出的加热器72的电阻值达到目标电阻值。加热器电源76通过改变例如对加热器72施加的电压值而调整对加热器72供给的电力。
以下，对以上述方式构成的气体传感器100的控制部91进行的、对被测定气体中的NOx浓度进行检测的NOx浓度检测处理的一例进行说明。控制部91的CPU92进行如下控制，即，在开始NOx浓度检测处理之前，首先，开始上述的加热器控制处理，使得加热器72的温度达到目标温度(例如800℃等)。由于加热器72的温度还受到被测定气体的温度的影响，因此，CPU92在NOx浓度检测处理开始后仍然持续进行加热器控制处理。因此，加热器电流Ih时刻发生变化。当加热器72的温度达到目标温度附近时，CPU92开始NOx浓度检测处理。NOx浓度检测处理中，首先，CPU92开始上述的对各泵单元15、21、41、50的控制、上述的从各传感器单元80～83的各电压V0、V1、V2、Vref的获取。在该状态下，当被测定气体从气体导入口10导入时，被测定气体首先通过第一扩散速度控制部11，然后，导入至缓冲空间12，在缓冲空间12中，利用预备泵单元15吸入氧。接着，吸入氧后的被测定气体到达第一内部空腔20。接下来，在第一内部空腔20及第二内部空腔40中，利用主泵单元21及辅助泵单元50对被测定气体的氧浓度进行调整，调整后的被测定气体到达第三内部空腔61。然后，CPU92基于获取的泵电流Ip2和存储部94中存储的关系式而对被测定气体中的NOx浓度进行检测。CPU92将检测出的NOx浓度向发动机ECU发送并结束NOx浓度检测处理。CPU92可以在例如每隔规定的时间间隔的时机进行NOx浓度检测处理，也可以在发动机ECU指示检测NOx浓度的时机进行NOx浓度检测处理。
另外，控制部91还进行氧浓度检测处理，即，在加热器72的温度达到目标温度附近以后的规定的检测时机，对被测定气体中的氧浓度进行检测。规定的检测时机可以为例如每隔规定的时间间隔的时机，也可以为发动机ECU指示检测氧浓度的时机。控制部91还可以同时进行NOx浓度检测处理和氧浓度检测处理。图4是示出氧浓度检测处理的一例的流程图。
CPU92开始氧浓度检测处理时，首先，从电极间电压获取部85输入电压Vref(步骤S100)，接着，从加热器电流获取部86输入加热器电流Ih(步骤S110)。接下来，CPU92导出外部通用导线79的温度T[℃](步骤S120)。本实施方式中，CPU92获取从温度传感器89输入的温度并直接将其作为外部通用导线79的温度T。即，CPU92视为外部通用导线79的温度T与外部气温相同。应予说明，可以预先将外部气温与外部通用导线79的温度之间的对应关系存储于存储部94中，CPU92基于从温度传感器89输入的温度以及该对应关系而导出温度T。
接着，CPU92基于步骤S110及步骤S120中获取的加热器电流Ih及温度T而导出外部通用导线79的压降值、即ΔV[V](步骤S130)。步骤S130中，利用以下的式(1)～(3)而导出压降ΔV。即，CPU92基于外部通用导线79在0℃下的电阻率ρ0及外部通用导线79的温度T并根据式(3)而导出温度T下的外部通用导线79的电阻率ρ。CPU92基于电阻率ρ、外部通用导线79的长度L以及截面积S并根据式(2)而导出外部通用导线79的电阻值Re。CPU92基于电阻值Re和外部通用导线79中流通的电流即加热器电流Ih并根据基于欧姆定律的式(1)而导出压降ΔV。
ΔV＝Ih*Re···(1)
Re＝ρL/S···(2)
ρ＝ρ0*(1+α*T)···(3)
(其中，
Re：外部通用导线79的电阻值[Ω]
ρ：外部通用导线79的电阻率[Ω·m]
ρ0：0℃下的外部通用导线79的电阻率[Ω·m]
α：外部通用导线79的温度系数[/℃]
L：外部通用导线79的长度[m]
S：外部通用导线79的截面积[m2])
式(1)～(3)这样的关系式预先存储于存储部94中。另外，上述的ρ0、α、L、S为常数，在制造气体传感器100时或将气体传感器100安装于车辆时等，将与外部通用导线79的材质(例如铜等)、长度及粗细相应的值预先存储于存储部94中。因此，CPU92基于加热器电流Ih及温度T和预先存储于存储部94中的信息而能够导出外部通用导线79的压降ΔV。应予说明，存储部94中无需直接存储上述(1)～(3)及各常数，只要存储有基于加热器电流Ih及温度T而导出压降ΔV所需的信息即可。例如，存储部94中可以存储将式(2)及式(3)代入式(1)而获得的1个关系式。另外，存储部94中可以存储L/S的值而无需分别存储长度L和截面积S。
当通过步骤S130导出外部通用导线79的压降ΔV时，CPU92基于压降ΔV而对步骤S100中获取的电压Vref进行校正，由此导出校正后的电压Vref即电压Vrefc(步骤S140)。根据图2可知，外部通用导线79兼具：用于电极间电压获取部85获取电压Vref的电路的至少一部分、以及用于加热器电源76向加热器72供电的电路的至少一部分。因此，由电极间电压获取部85获取的电压Vref中包含由在外部通用导线79中流通的加热器电流Ih引起的压降值。因此，CPU92通过从电压Vref中减去压降ΔV而导出电压Vrefc。这样导出的电压Vrefc与校正前的电压Vref相比，变为接近本来想测定的电压Vref、即基准电极42与外侧泵电极23之间的电压。因此，通过导出电压Vrefc而能够提高基准电极42与外侧泵电极23之间的电压的测定精度。应予说明，泵电流Ip0s、Ip0、Ip1、Ip2也在外侧泵电极23中流通，因此，虽然省略图示，不过，这些泵电流也流经连接器电极71f，有时还根据传感器元件101的外部的配线的连接状态而在外部通用导线79中流通。但是，通常，这些泵电流与加热器电流Ih相比为非常小的值(例如100分之一以下等)，因此，可以认为由这些泵电流引起的压降对基准电极42与外侧泵电极23之间的电压的测定精度几乎没有影响。另外，用于获取电压Vref的电路中不仅存在外部通用导线79，还存在内部通用导线78，即便在该内部通用导线78中也会产生基于加热器电流Ih的压降。但是，内部通用导线78与外部通用导线79相比，长度非常短，因此，可以认为内部通用导线78中的压降对基准电极42与外侧泵电极23之间的电压的测定精度几乎没有影响。
当通过步骤S140导出电压Vrefc时，CPU92基于电压Vrefc而导出被测定气体中的氧浓度(步骤S150)。此处，配置成外侧泵电极23与被测定气体接触且基准电极42与基准气体接触，因此，外侧泵电极23与基准电极42之间的电压为基于被测定气体与基准气体之间的氧浓度差的值。因此，基于该电压而能够检测出被测定气体的氧浓度。例如，预先将外侧泵电极23与基准电极42之间的电压和被测定气体的氧浓度之间的对应关系以关系式或映射的形式存储于存储部94中，CPU92基于该对应关系和电压Vrefc而导出被测定气体中的氧浓度。如上所述，电压Vrefc为与电压Vref相比更接近外侧泵电极23与基准电极42之间的电压的值，因此，利用电压Vrefc能够提高被测定气体中的氧浓度的测定精度。然后，CPU92将导出的氧浓度向例如发动机ECU等输出(步骤S160)并结束氧浓度检测处理。
这样，氧浓度检测处理中，基于外部通用导线79的压降值而对电极间电压获取部85测定出的电压Vref进行校正，由此导出校正后的电压Vref即电压Vrefc。然后，基于电压Vrefc而对被测定气体中的氧浓度进行检测。
应予说明，控制部91在步骤S150中检测出的氧浓度有时还为负值。例如，在被测定气体的空燃比(A/F)小于理论空燃比的情况下，即，在富燃料气氛的情况下，氧浓度为负值。由于富燃料气氛的被测定气体中含有未燃成分，因此，根据使得该燃料无过量或不充分地燃烧所需的氧量而求出的氧浓度为富燃料气氛的被测定气体的负的氧浓度的绝对值。另外，在被测定气体为内燃机的废气的情况下，控制部91可以在步骤S150中导出空燃比(A/F)作为被测定气体的氧浓度。如上所述，废气的空燃比和氧浓度可以彼此换算，因此，空燃比的导出也可以说是导出氧浓度的一种方式。应予说明，氧浓度和A/F的换算式众所周知(例如参见Brettschneider,Johannes,"Berechnung des Liftverhaeltnissesλvon Luft-Kraftstoff-Gemsichen und des Einflusses on MeBfehlern aufλ",Bosch TechnischeBerichte,Band6,Heft 4,Seite 177-186,Stuttgart,1979等)。
本发明的发明人调查研究了加热器电流Ih在外部通用导线79中流通的状态下的被测定气体的氧浓度与电压Vref之间的关系。该调查研究中，作为传感器元件101而采用如下元件，即，不具备预备泵电极16，外侧泵电极23与连接器电极71a连接，加热器72的一端借助通电用导线77f而与连接器电极71f连接，不具有内部通用导线78。预先使该传感器元件101的连接器电极71a和连接器电极71f在外部短路，如图2所示，使得电极间电压获取部85、加热器电流获取部86及加热器电源76与传感器元件101连接。对于外部通用导线79，按照AWG(American Wire Gauge)的标准而采用AWG22的铜线电缆。将该状态的气体传感器100安装于配管，使配管中流通的被测定气体与外侧泵电极23接触。使作为基准气体的大气经由基准气体导入空间43及大气导入层48而与基准电极42接触。作为被测定气体而调配使用试样气体。试样气体中，作为基础气体而采用氮气，并将温度设定为260℃，将流量设定为50L/min，将水分添加量设定为3体积％，将NO浓度设定为500体积ppm，由此调整试样气体中的氧量及作为燃料气体的乙烯气体量并将试样气体的A/F调整为约12～30。试样气体假设为汽油发动机的废气，在A/F为14.7的情况下，理论空燃比即氧浓度为0体积％。在A/F小于14.7的情况下，形成为富燃料气氛(含有未燃成分但不含氧的气氛)，氧浓度为负值；在A/F超过14.7的情况下，形成为贫燃料气氛(含有氧但不含未燃成分的气氛)，氧浓度为正值。供试样气体流通的配管的直径设为20mm。利用HORIBA公司制的MEXA－730λ而测定试样气体的A/F。外部通用导线79的长度L设为4m，外部通用导线79设为室温(20℃)的状态，从加热器电源76向加热器72供电，以使得加热器电流Ih达到0.68A，由此使得试样气体在配管中流通。在该状态下，改变试样气体的氧浓度(此处为A/F)而调查研究了A/F与电极间电压获取部85获取的电压Vref之间的关系。另外，针对将外部通用导线79的长度L设为7m、10m、13.5m时的各元件，同样调查研究了A/F与电压Vref之间的关系。
图5是示出被测定气体的A/F与电压Vref之间的关系的曲线图。如图5所示，即便A/F相同，外部通用导线79的长度L越长，电压Vref的值也越大。根据该结果可知，因外部通用导线79而导致电压Vref与A/F之间的对应关系发生偏差，无法根据电压Vref而精度良好地导出A/F即被测定气体的氧浓度。此外，设为不使连接器电极71a和连接器电极71f短路且不存在外部通用导线79的状态，并设为将传感器元件101和电极间电压获取部85连接以使电极间电压获取部85获取连接器电极71a、71f间的电压作为电压Vref的状态，由此进行了同样的调查研究，其结果，即便改变电极间电压获取部85与传感器元件101之间的电路的导线长度，如果A/F相同，则电压Vref的值也为大致相同的值。
针对该图5所示的各电压Vref，与上述的步骤S130同样地对压降ΔV进行计算，利用与步骤S140相同的方法而导出校正后的电压Vref即电压Vrefc。在导出压降ΔV时，将外部通用导线79的温度T设为室温即20℃。由于外部通用导线79用的导线在20℃下的每单位长度的电阻值为52Ω/km，因此，基于该值和长度L而导出外部通用导线79的电阻值Re，基于电阻值Re和加热器电流Ih(＝0.68A)而导出压降ΔV。图6是示出被测定气体的A/F与电压Vrefc之间的关系的曲线图。如图6所示，与外部通用导线79的长度无关，电压Vrefc与A/F之间的对应关系为大致相同的关系。因此，可知：通过基于压降ΔV进行校正，能够根据校正后的电压Vrefc而精度良好地导出A/F即被测定气体的氧浓度。
此处，对本实施方式的结构要素与本发明的结构要素之间的对应关系加以明确。本实施方式中的第一基板层1、第二基板层2、第三基板层3、第一固体电解质层4、隔离层5以及第二固体电解质层6这6个层按顺序依次层叠而成的层叠体相当于本发明中的元件主体，外侧泵电极23相当于第一电极及外侧电极，基准电极42相当于第二电极及基准电极，加热器72相当于加热器，电极间电压获取部85相当于电压获取部，加热器电源76相当于加热器电源，外部通用导线79相当于外部通用导线，控制部91相当于校正部、氧浓度检测部及特定气体浓度检测部。另外，内部通用导线78相当于内部通用导线，连接器电极71f相当于通用端子，第三内部空腔61相当于测定室，基准气体导入空间43及大气导入层48相当于基准气体导入部，控制部91及可变电源17、24、52相当于氧浓度调整部，测定用泵控制用氧分压检测传感器单元82相当于测定用电压检测部，泵电流Ip2相当于检测值。
根据以上说明的本实施方式的气体传感器100，控制部91基于加热器电流Ih而导出外部通用导线79中的压降ΔV的值，基于压降ΔV而对电极间电压获取部85获取的电压Vref进行校正，因此，外侧泵电极23与基准电极42之间的电压的测定精度得到提高。
另外，控制部91基于加热器电流Ih和外部通用导线79的长度L而导出外部通用导线79的压降ΔV。通过这样考虑加热器电流Ih及外部通用导线79的长度L，能够以更好的精度导出压降ΔV，因此，电压的测定精度进一步提高。
此外，控制部91基于加热器电流Ih和外部通用导线79的温度T而导出外部通用导线79的压降ΔV。如式(2)及式(3)所示，外部通用导线79的电阻值Re还根据温度T而发生变化，由此使得压降ΔV也发生变化。因此，通过考虑加热器电流Ih及外部通用导线79的温度T，能够以更好的精度导出压降ΔV，因此，电压的测定精度进一步提高。
进而，气体传感器100具备内部通用导线78，该内部通用导线78配设于传感器元件101的内部、且兼具：用于将外侧泵电极23和电极间电压获取部85导通而获取电压Vref的电路的至少一部分、以及用于加热器电源76向加热器72供电的电路的至少一部分。另外，气体传感器100具备通用端子(此处为连接器电极71f)，该通用端子配设于传感器元件101的外侧，并且，与内部通用导线78连接，且是与传感器元件101的外部连接用的端子。通过这样使传感器元件101具有内部通用导线78及通用端子(此处为连接器电极71f)，能够减少在传感器元件101中配设的导线及连接器电极71的数量。
另外，外侧泵电极23及基准电极42中，外侧泵电极23以与被测定气体接触的方式设置于传感器元件101，基准电极42以与作为氧浓度的检测基准的基准气体接触的方式设置于传感器元件101。通过这样配置外侧泵电极23及基准电极42，使得外侧泵电极23与基准电极42之间的电压变为基于被测定气体与基准气体之间的氧浓度差而获得的值，因此，基于该电压而能够检测出被测定气体的氧浓度。然后，控制部91利用校正后的电压Vref即电压Vrefc而并非电压Vref对被测定气体的氧浓度进行检测，因此，氧浓度的测定精度得到提高。
进而，关于气体传感器100，利用预备泵单元15、主泵单元21及辅助泵单元50对导入至被测定气体流通部内的被测定气体的氧浓度进行调整，调整后的被测定气体到达配置有测定电极44的第三内部空腔61。然后，控制部91基于测定用电压即电压V2，更具体而言，基于电压V2进行反馈控制，获取与源自NOx且在第三内部空腔61中生成的氧相应的检测值(此处为泵电流Ip2)，基于获取的泵电流Ip2而对被测定气体中的NOx浓度进行检测。因此，关于该气体传感器100，基于泵电流Ip2而检测NOx浓度，基于电压Vrefc而检测氧浓度，因此，能够同时检测被测定气体中的NOx浓度和氧浓度。另外，传感器元件101具备多个电极及加热器，还需要多个用于将它们和传感器元件的外部连接的导线，不过，通过将电路的一部分设为外部通用导线79，能够减少导线的数量。并且，传感器元件101具备内部通用导线78及作为通用端子的连接器电极71f，因此，还能够减少传感器元件101的端子(连接器电极71)的数量。例如，在未设置内部通用导线78及通用端子的情况下，需要与各电极16、22、23、42、44、51分别对应的6个端子、以及与加热器72连接的3个端子共9个端子，不过，通过将连接器电极71f设为通用端子，可以将端子的数量设为8个。这样，在传感器元件101具备多个电极的情况下，设置通用端子而减少端子的数量的意义重大。
此外，本发明并未受到上述实施方式的任何限定，当然，只要属于本发明的技术范围就可以以各种方式而实施。
例如，在上述实施方式中，外部通用导线79的长度L存储于存储部94中，控制部91利用该外部通用导线79的长度L而导出压降ΔV，但并不限定于此。例如，长度L的值可以为不同于外部通用导线79的实际长度的假定值。例如，有时在将气体传感器100安装于车辆之前未确定外部通用导线79的长度。作为这种情况下的备用方案，可以将从假设为外部通用导线79的长度的范围中适当确定的假定值作为长度L的值而预先存储于存储部94中。这种情况下，有时实际的外部通用导线79的长度和存储部94中存储的长度L产生偏差，不过，即便是这种情况下，与完全未基于压降ΔV进行校正的情形相比，也会以某种程度而获得测定精度提高的效果。例如，可以将假设为外部通用导线79的长度的范围的中央值作为长度L而预先存储于存储部94中。
在上述实施方式中，控制部91在步骤S120中将温度传感器89检测出的温度直接视为外部通用导线79的温度T而导出温度T，但并不限定于此。例如，控制部91可以预先对温度传感器89检测出的温度与外部通用导线79的温度T之间的对应关系进行存储，并基于温度传感器89检测出的温度以及存储部94中存储的对应关系而导出外部通用导线79的温度T。另外，在上述实施方式中，温度传感器89设为对外部气温进行测定的外部气温传感器，但并不限定于此。例如，温度传感器89可以设为对发动机室的温度进行测定的传感器，也可以设为对外部通用导线79或其周围的温度进行测定的传感器。
在上述实施方式中，控制部91基于步骤S120中导出的外部通用导线79的温度T而导出压降ΔV，但并不限定于此。控制部91可以将温度T设为预先存储于存储部94中的常数而导出压降ΔV，或者，可以视为外部通用导线79的电阻率ρ恒定而与温度无关(甚至视为电阻值Re恒定)并由此导出压降ΔV。例如，外部通用导线79为铜线的情况下，铜的温度系数α为4.4×10-3[/℃]，因此，即便外部通用导线79从0℃升高至60℃，根据式(3)可知，电阻率ρ也仅仅为约1.26倍(＝1+4.4×10-3×60℃)。因此，即便忽略由温度T带来的电阻值Re的变化，即，即便不导出外部通用导线79的目前的温度T而是基于加热器电流Ih导出压降ΔV，与完全未基于压降ΔV进行校正的情形相比，也能获得测定精度提高的效果。将温度T设为常数的情况下，例如，可以将假设为外部通用导线79的温度的范围的中央值作为温度T而预先存储于存储部94中，也可以将基于这样的常数的温度T导出的电阻率ρ或电阻值Re预先作为常数而存储于存储部94中。
在上述实施方式中，加热器电流获取部86获取加热器电流Ih，但并不限定于此，例如控制部91可以基于加热器72的电压和加热器72的电阻值(或温度)而导出加热器电流Ih。
在上述实施方式中，忽略了因加热器电流Ih在内部通用导线78中流通而引起的压降，不过，控制部91也可以利用内部通用导线78中的压降值对电压Vref进行校正。具体而言，控制部91可以通过电压Vref减去压降ΔV以及内部通用导线78中的压降值而导出电压Vrefc。与压降ΔV相同，可以基于加热器电流Ih而导出内部通用导线78的压降值。这种情况下，与外部通用导线79的温度T、电阻率ρ、0℃下的电阻率ρ0、温度系数α、长度L、截面积S相同，将内部通用导线78的温度、电阻率、0℃下的电阻率、温度系数、长度、截面积预先存储于存储部94中即可。另外，控制部91可以基于加热器72的温度(或电阻值)而导出内部通用导线78的温度。
在上述实施方式中，加热器控制处理中，加热器电源76通过改变对加热器72施加的电压值而调整向加热器72供给的电力，但并不限定于此。例如，加热器电源76可以根据以恒定电压通电的时间而调整向加热器72供给的电力。即，可以根据规定周期中的电压的接通时间的比例即占空比而调整电力。对于这样的控制可以利用脉冲宽度调制(PWM)。这种情况下，加热器电流Ih也反复接通断开，由于受到由此引起的压降ΔV的影响，电压Vref也反复接通断开。此时，例如，如果电极间电压获取部85获取电压Vref的峰值，则控制部91基于加热器电流Ih的峰值而计算出压降ΔV并进行电压Vref的校正即可。另外，如果电极间电压获取部85获取电压Vref的平均值，则控制部91基于加热器电流Ih的平均值而计算出压降ΔV并进行电压Vref的校正即可。
在上述实施方式中，CPU92利用Vh＝Vh1－Vh2的关系式而导出加热器电压Vh，但并不限定于此。例如，可以利用导线而将第一加热器电压获取部87与连接器电极71f及连接器电极71g分别连接，CPU92利用Vh＝Vh1－2×Vh2的关系式而计算出加热器电压Vh。
在上述实施方式中，传感器元件101具备包括预备泵电极16的预备泵单元15，不过，也可以将其省略。例如被测定气体为柴油发动机的废气的情况下，由于被测定气体大致始终为贫燃料气氛，因此无需利用预备泵单元15将氧向缓冲空间12吸入。
在上述实施方式中，外部通用导线79构成用于基于被测定气体与基准气体之间的氧浓度差而获取电压的电路的至少一部分，但并不限定于此。如果外部通用导线79构成用于对任意2个电极间的电压进行测定的电路的至少一部分，则因加热器电流Ih在外部通用导线79中流通引起的压降的影响而导致电压的测定精度降低，因此，通过与上述实施方式同样地进行校正，能够获得测定精度提高的效果。
在上述实施方式中，气体传感器100对被测定气体的NOx浓度和氧浓度进行检测，不过，也可以是仅对氧浓度进行检测的传感器。图7是变形例的传感器元件201的示意截面图。该传感器元件201具备固体电解质层206、外侧电极223、基准电极242以及加热器272。外侧电极223配设于固体电解质层206的上表面且配设于传感器元件201的外侧。基准电极242配设于固体电解质层206的下表面，且在传感器元件201的内部的基准气体导入空间243中露出。关于该传感器元件201，电化学传感器单元构成为包括外侧电极223、固体电解质层206及基准电极242。因此，关于具备该传感器元件201的气体传感器，通过获取外侧电极223与基准电极242之间产生的电压，能够对外侧电极223周围的被测定气体的氧浓度进行检测。这种情况下，与上述实施方式相同，通过设置外部通用导线79，也能够减少导线的数量，并且，基于加热器272的加热器电流进行校正，由此还能够使被测定气体的氧浓度的检测精度提高。
在上述实施方式中，CPU92进行如下处理，即，对可变电源46的电压Vp2进行反馈控制，以使得电压V2达到目标值V2＊，并基于此时的检测值(泵电流Ip2)而检测被测定气体中的NOx浓度，但并不限定于此。例如，CPU92可以以使得泵电流Ip2达到恒定的目标值Ip2＊的方式对测定用泵单元41进行控制(例如，对电压Vp2进行控制)，并利用此时的检测值(电压V2)，对NOx浓度进行检测。通过以使得泵电流Ip2达到目标值Ip2＊的方式对测定用泵单元41进行控制而以几乎恒定的流量将氧从第三内部空腔61吸出。因此，第三内部空腔61的氧浓度根据被测定气体中的NOx在第三内部空腔61被还原而产生的氧的多少而变化，由此使得电压V2发生变化。因此，电压V2变为与被测定气体中的NOx浓度相应的值。因此，基于该电压V2能够计算出NOx浓度。例如，预先在存储部94中存储电压V2与NOx浓度之间的对应关系即可。
在上述实施方式中，气体传感器100检测出NOx浓度而作为特定气体浓度，但并不限定于此，也可以将其他氧化物浓度设为特定气体浓度。在特定气体为氧化物的情况下，与上述实施方式相同，在使特定气体自身在第三内部空腔61内还原时产生氧，因此，CPU92能够获取与该氧相应的检测值而检测出特定气体浓度。另外，特定气体可以为氨等非氧化物。在特定气体为非氧化物的情况下，将特定气体转化为氧化物(例如若是氨，则转化为NO)并使得转化后的气体在第三内部空腔61内还原时产生氧，因此，CPU92能够获取与该氧相应的检测值而检测出特定气体浓度。例如，若预备泵电极16含有具有促进氨氧化的催化功能的金属，则能够利用预备泵电极16的催化功能而在缓冲空间12内使得特定气体转化为氧化物。内侧泵电极22也可以具有同样的功能。由于氨转化为作为氧化物的NO，因此，基本上利用与NOx浓度的测定相同的原理而进行氨浓度的测定。
在上述实施方式中，气体传感器100的传感器元件101具备第一内部空腔20、第二内部空腔40以及第三内部空腔61，但并不限定于此。例如，可以像图8的传感器元件301那样不具备第三内部空腔61。关于图8所示的变形例的传感器元件301，在第二固体电解质层6的下表面与第一固体电解质层4的上表面之间，气体导入口10、第一扩散速度控制部11、缓冲空间12、第二扩散速度控制部13、第一内部空腔20、第三扩散速度控制部30以及第二内部空腔40以按顺序连通的形态而相邻地形成。另外，测定电极44配设于第二内部空腔40内的第一固体电解质层4的上表面。测定电极44由第四扩散速度控制部45覆盖。第四扩散速度控制部45为由氧化铝(Al2O3)等陶瓷多孔体构成的膜。与上述实施方式中的第四扩散速度控制部60相同，第四扩散速度控制部45承担限制向测定电极44流入的NOx的量的作用。另外，第四扩散速度控制部45还作为测定电极44的保护膜而发挥作用。辅助泵电极51的顶部电极部51a形成至测定电极44的正上方。即便是这种结构的传感器元件301，也能够与上述实施方式同样地例如基于泵电流Ip2而检测NOx浓度。这种情况下，测定电极44的周围作为测定室而发挥作用。
在上述实施方式中，传感器元件101的元件主体设为具有多个固体电解质层(层1～6)的层叠体，但并不限定于此。只要传感器元件101的元件主体包含至少1个氧离子传导性的固体电解质层、且在内部设置有被测定气体流通部即可。例如，图1中第二固体电解质层6以外的层1～5可以设为由固体电解质以外的材质形成的构造层(例如由氧化铝形成的层)。这种情况下，只要传感器元件101所具有的各电极配设于第二固体电解质层6即可。例如，只要图1中的测定电极44配设于第二固体电解质层6的下表面即可。另外，只要形成为如下方式即可：基准气体导入空间43设置于隔离层5而代替设置于第一固体电解质层4的方式，大气导入层48设置于第二固体电解质层6与隔离层5之间而代替设置于第一固体电解质层4与第三基板层3之间的方式，基准电极42设置为比第三内部空腔61更靠后方、且设置于第二固体电解质层6的下表面即可。
在上述实施方式中，控制部91基于泵电流Ip1而设定电压V0的目标值V0＊(反馈控制)，以使得泵电流Ip1达到目标值Ip1＊，并以使得电压V0达到目标值V0＊的方式对泵电压Vp0进行反馈控制，不过，也可以进行其他控制。例如，控制部91可以以使得泵电流Ip1达到目标值Ip1＊的方式基于泵电流Ip1而对泵电压Vp0进行反馈控制。即，控制部91可以省略从主泵控制用氧分压检测传感器单元80获取电压V0的处理、或省略设定目标值V0＊的处理，基于泵电流Ip1直接对泵电压Vp0进行控制(甚至对泵电流Ip0进行控制)。
本申请以2020年3月2日申请的日本专利申请第2020－035160号作为主张优先权的基础，通过引用而将其全部内容都并入本说明书中。

Claims (6)

1.一种气体传感器，其特征在于，具备：
传感器元件，该传感器元件具有元件主体、第一电极、第二电极以及加热器，所述元件主体具有氧离子传导性的固体电解质层，所述第一电极配设于所述元件主体，所述第二电极配设于所述元件主体，所述加热器配设于所述元件主体；
电压获取部，该电压获取部获取所述第一电极与所述第二电极之间的电压；
加热器电源，该加热器电源向所述加热器供电；
外部通用导线，该外部通用导线兼具用于将所述第一电极和所述电压获取部导通并获取所述电压的电路的至少一部分、以及用于由所述加热器电源向所述加热器供电的电路的至少一部分，且配设于所述传感器元件的外部；以及
校正部，该校正部基于所述加热器中流通的加热器电流而导出所述外部通用导线的压降值，基于该导出的压降值而对所述电压获取部获取的电压进行校正。
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，
所述校正部基于所述加热器中流通的加热器电流和所述外部通用导线的长度而导出所述外部通用导线的压降值。
3.根据权利要求1或2所述的气体传感器，其特征在于，
所述校正部基于所述加热器中流通的加热器电流和所述外部通用导线的温度而导出所述外部通用导线的压降值。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的气体传感器，其特征在于，
所述气体传感器具备：
内部通用导线，该内部通用导线兼具用于将所述第一电极和所述电压获取部导通并获取所述电压的电路的至少一部分、以及用于由所述加热器电源向所述加热器供电的电路的至少一部分，且配设于所述传感器元件的内部；以及
通用端子，该通用端子配设于所述元件主体的外侧并与所述内部通用导线连接，且是与所述传感器元件的外部连接用的端子。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的气体传感器，其特征在于，
所述第一电极及所述第二电极构成为：一方以与被测定气体接触的方式设置于所述元件主体，另一方以与作为氧浓度的检测基准的基准气体接触的方式设置于所述元件主体，
所述气体传感器具备氧浓度检测部，该氧浓度检测部基于利用所述校正部校正后的电压而对所述被测定气体的氧浓度进行检测。
6.根据权利要求5所述的气体传感器，其特征在于，
所述元件主体在内部设置有供所述被测定气体导入并流通的被测定气体流通部，
所述第一电极为在所述元件主体的外侧配设的外侧电极，
所述第二电极为在所述元件主体的内部配设的基准电极，
所述传感器元件具有：预备泵电极、主泵电极及辅助泵电极，这些电极在所述被测定气体流通部内自上游侧开始按顺序依次配设；测定电极，该测定电极配设于在所述被测定气体流通部中的所述辅助泵电极的下游侧设置的测定室；以及基准气体导入部，该基准气体导入部供所述基准气体导入并流通至所述基准电极，
所述气体传感器具备：
氧浓度调整部，该氧浓度调整部向所述预备泵电极与所述外侧电极之间、所述主泵电极与所述外侧电极之间、所述辅助泵电极与所述外侧电极之间分别施加控制电压，由此对被测定气体流通部内的氧浓度进行调整；
测定用电压检测部，该测定用电压检测部对所述基准电极与所述测定电极之间的测定用电压进行检测；以及
特定气体浓度检测部，该特定气体浓度检测部基于所述测定用电压而获取与源自所述被测定气体中的特定气体且在所述测定室生成的氧相应的检测值，基于该检测值而对所述被测定气体中的特定气体浓度进行检测。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4419213A (en) * 1981-02-19 1983-12-06 Nissan Motor Company, Limited Oxygen sensing element formed as laminate of thin layers on substrate provided with heater and lead wires
US4909922A (en) * 1988-06-02 1990-03-20 Ngk Insulators, Ltd. Heater-built-in oxygen sensor
US5976335A (en) * 1996-12-20 1999-11-02 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor having a function for minimizing heater leak current
US20090107839A1 (en) * 2006-03-28 2009-04-30 Robert Bosch Gmbh Gas sensor
JP2010230516A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Ngk Insulators Ltd ガスセンサおよびガスセンサの電極電位の制御方法
CN107807163A (zh) * 2016-09-09 2018-03-16 日本碍子株式会社 气体传感器
CN110274946A (zh) * 2018-03-16 2019-09-24 日本碍子株式会社 气体传感器
CN110274944A (zh) * 2018-03-16 2019-09-24 日本碍子株式会社 气体传感器
CN110672697A (zh) * 2018-07-02 2020-01-10 日本碍子株式会社 气体传感器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61137055A (ja) * 1985-05-29 1986-06-24 Ngk Insulators Ltd 酸素センサ素子
JPH052848Y2 (zh) * 1985-02-09 1993-01-25
JPH0517557U (ja) * 1991-07-18 1993-03-05 フイガロ技研株式会社 ガスセンサ
US6579436B2 (en) * 2000-12-18 2003-06-17 Delphi Technologies, Inc. Gas sensor and method of producing the same
DE102010031299A1 (de) * 2010-07-13 2012-01-19 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung einer Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum
JP6804369B2 (ja) 2017-03-31 2020-12-23 日本碍子株式会社 ガスセンサ
JP7011555B2 (ja) 2018-08-29 2022-01-26 株式会社日立ビルシステム アラート通知システム、アラート通知方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4419213A (en) * 1981-02-19 1983-12-06 Nissan Motor Company, Limited Oxygen sensing element formed as laminate of thin layers on substrate provided with heater and lead wires
US4909922A (en) * 1988-06-02 1990-03-20 Ngk Insulators, Ltd. Heater-built-in oxygen sensor
US5976335A (en) * 1996-12-20 1999-11-02 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor having a function for minimizing heater leak current
US20090107839A1 (en) * 2006-03-28 2009-04-30 Robert Bosch Gmbh Gas sensor
JP2010230516A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Ngk Insulators Ltd ガスセンサおよびガスセンサの電極電位の制御方法
CN107807163A (zh) * 2016-09-09 2018-03-16 日本碍子株式会社 气体传感器
CN110274946A (zh) * 2018-03-16 2019-09-24 日本碍子株式会社 气体传感器
CN110274944A (zh) * 2018-03-16 2019-09-24 日本碍子株式会社 气体传感器
CN110672697A (zh) * 2018-07-02 2020-01-10 日本碍子株式会社 气体传感器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
贾超, 李雅莉, 马丽景, 杨明, 陈霭: "基于固态高聚物电解质一氧化碳传感器研究", 北京化工大学学报(自然科学版), no. 04 *

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