CN113447555B - 气体传感器及气体传感器的动作控制方法 - Google Patents

气体传感器及气体传感器的动作控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113447555B
CN113447555B CN202110284339.9A CN202110284339A CN113447555B CN 113447555 B CN113447555 B CN 113447555B CN 202110284339 A CN202110284339 A CN 202110284339A CN 113447555 B CN113447555 B CN 113447555B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
pump
solid electrolyte
gas
sensor element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110284339.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113447555A (zh
Inventor
渡边悠介
关谷高幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Publication of CN113447555A publication Critical patent/CN113447555A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113447555B publication Critical patent/CN113447555B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0037—NOx
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/409—Oxygen concentration cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/41—Oxygen pumping cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

本发明实现了适当地控制向构成泵单元的一对泵电极间施加的电压的气体传感器。极限电流型的气体传感器具备传感器元件、且对被测定气体中的NOx浓度进行测定，该传感器元件具有含有氧离子传导性固体电解质的基体部，上述气体传感器具有：泵单元，该泵单元具备配置成能够与导入至元件内部的气体接触的第一电极、以及配置成在与该第一电极之间设置有固体电解质部分的第二电极；以及泵送诊断部，该泵送诊断部诊断通过向两个电极间施加规定的泵电压而在固体电解质部分产生的电极间电场是否超过第一阈值，在电极间电场超过第一阈值的情况下，降低规定的泵电压以使得电极间电场低于第一阈值。

Description

气体传感器及气体传感器的动作控制方法
技术领域
本发明涉及对氮氧化物(NOx)的浓度进行求解的气体传感器，特别是涉及其动作控制。
背景技术
已经公知如下极限电流型的气体传感器(NOx传感器)，其采用将氧离子传导性的固体电解质(例如ZrO2)作为主要构成成分的传感器元件(例如，参见专利文献1)。这种气体传感器中，在求解NOx浓度时，首先，将被测定气体在规定的扩散阻力下导入至在传感器元件的内部设置的空腔(内部空腔)，利用例如被称为主泵单元以及辅助泵单元等(专利文献1中为第一电化学泵单元以及第二电化学泵单元)的设置为两级的电化学泵单元将这样的被测定气体中的氧吸出，从而预先使得被测定气体中的氧浓度充分降低。然后，在作为还原催化剂而发挥作用的测定电极(专利文献1中为第三内侧泵电极)处将被测定气体中的NOx还原或分解，利用包括测定电极的例如被称为测定泵单元等(专利文献1中为第三电化学泵单元)的有别于上述电化学泵单元的电化学泵单元将由此生成的氧吸出。并且，利用在这样的测定泵单元流通的电流(NOx电流)与NOx的浓度之间具有恒定的函数关系这一点来求解NOx的浓度。
对于这样的气体传感器(NOx传感器)，还已经公知如下方案：以抑制NOx在主泵单元将氧从内部空腔吸出时被分解而提高NOx的检测精度为目的，使用添加有Au的Pt(Au-Pt合金)作为设置于内部空腔而构成主泵单元的内侧泵电极的金属成分(例如，参见专利文献2以及专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第3050781号公报
专利文献2：日本特开2014-190940号公报
专利文献3：日本特开2014-209128号公报
发明内容
关于如上所述的气体传感器，通常，为了使构成传感器元件的氧离子传导性的固体电解质活化，对于该传感器元件以利用其内部具备的加热器将其保持为规定温度(元件驱动温度)的状态而使用。并且，在其使用时(进行浓度测定的稳定动作时)，在气体传感器所具备的控制器的控制下，向各泵单元的一对泵电极间施加数百mV左右的电压，以便进行氧的泵送(吸出或者吸入)。
在开始上述气体传感器的使用时(启动时)，对处于低温(例如常温)状态的传感器元件进行升温加热，同时，为了将在不使用期间进入内部空腔的空气中的氧除去而利用泵单元进行氧的吸出。此时，根据尽量缩短直至能够使用气体传感器为止的时间这一意图，将向一对泵电极间施加的电压设为大于稳定动作时的数V的值。另外，除了这样的启动时以外，在不进行浓度测定的时机也会发生这样的较大的电压施加于该泵电极间的情况。
然而，以往，如果向各泵单元的一对泵电极间施加的电压过大，则存在各泵电极间存在的固体电解质产生裂纹的问题。推测其原因在于：因泵电压的施加而在该泵电极间产生较强的电场，由此使得该泵电极间存在的固体电解质中的氧移动，从而在固体电解质内形成氧减少的区域而导致强度下降。传感器元件一旦产生这样的裂纹的情况下，气体传感器中无法适当地测定气体浓度，因此，向各泵单元的一对泵电极间施加的电压在稳定动作时以外也需要适当地控制。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，实现适当地控制向传感器元件中构成泵单元的一对泵电极间施加的电压的气体传感器。
为了解决上述课题，本发明的第一方案是具备传感器元件且对被测定气体中的NOx的浓度进行测定的极限电流型的气体传感器，该传感器元件具有含有氧离子传导性的固体电解质的基体部，所述气体传感器的特征在于，所述传感器元件具有：至少1个泵单元，该至少1个泵单元为电化学泵单元，且具备配置成能够与导入至所述传感器元件的内部的气体接触的第一电极、以及配置成在与所述第一电极之间存在含有所述固体电解质的部分的第二电极，通过向所述第一电极和所述第二电极之间施加规定的泵电压而能够从所述第一电极面对的区域将氧向外部吸出；以及加热器部，该加热器部埋设于所述传感器元件的内部、且对所述传感器元件进行加热，并且，所述气体传感器还具备控制器，该控制器对所述气体传感器的动作进行控制，所述控制器具有泵送诊断部，该泵送诊断部进行如下第一诊断，即，诊断：通过向所述第一电极和所述第二电极之间施加所述规定的泵电压而在所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分产生的电极间电场是否超过第一阈值，在所述电极间电场超过所述第一阈值的情况下，降低所述规定的泵电压以使得所述电极间电场低于所述第一阈值。
本发明的第二方案在第一方案所涉及的气体传感器的基础上，其特征在于，所述泵送诊断部进行如下第二诊断，即，诊断：与所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分的温度具有正相关性的温度指标值是否超过第二阈值，在所述温度指标值为第二阈值以上的情况下，进行所述第一诊断。
本发明的第三方案在第二方案所涉及的气体传感器的基础上，其特征在于，所述温度指标值为所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分的电阻率。
本发明的第四方案在第二方案所涉及的气体传感器的基础上，其特征在于，所述温度指标值为根据所述加热器部具备的发热体的电阻值而确定的加热器温度或者所述电阻值本身。
本发明的第五方案在第二方案至第四方案中任一方案所涉及的气体传感器的基础上，其特征在于，在如下稳定动作状态下进行被测定气体中的NOx浓度的测定，该稳定动作状态为：通过所述加热器部的加热而将所述传感器元件保持为规定的元件驱动温度、且所述至少1个泵单元中的所述第一电极面对的区域的氧分压保持为规定值以下的状态，在所述加热器部使得所述传感器元件升温至所述元件驱动温度的期间，所述至少1个泵单元进行从所述区域吸出氧的准备泵送而实现从非稳定动作状态向所述稳定动作状态的过渡，所述泵送诊断部在从所述非稳定动作状态向所述稳定动作状态过渡的期间进行所述第一诊断及第二诊断。
本发明的第六方案在第五方案所涉及的气体传感器的基础上，其特征在于，所述传感器元件具有：气体导入口，被测定气体从外部空间导入至该气体导入口；第一内部空腔，该第一内部空腔在规定的扩散阻力下与所述气体导入口连通；主泵单元，该主泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括内侧泵电极、空腔外泵电极、以及作为含有所述固体电解质的部分之一的在所述内侧泵电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质，该内侧泵电极为所述第一电极之一、且设置为面对所述第一内部空腔，该空腔外泵电极为所述第二电极、且设置为面对所述第一内部空腔以外的空间；第二内部空腔，该第二内部空腔在规定的扩散阻力下与所述第一内部空腔连通；辅助泵单元，该辅助泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括辅助泵电极、所述空腔外泵电极、以及作为含有所述固体电解质的部分之一的在所述辅助泵电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质，该辅助泵电极为所述第一电极之一、且设置为面对所述第二内部空腔；测定电极，该测定电极为所述第一电极之一，配置于所述传感器元件的内部，且在与所述第二内部空腔之间具有至少1个扩散速度控制部；测定泵单元，该测定泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括所述测定电极、所述空腔外泵电极、以及在所述测定电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质；以及基准电极，该基准电极设置为在所述传感器元件的内部能够与基准气体接触，并且，所述气体传感器还具有：第一可变电源，该第一可变电源向所述空腔外泵电极与所述内侧泵电极之间施加主泵电压；第二可变电源，该第二可变电源向所述空腔外泵电极与所述辅助泵电极之间施加辅助泵电压；以及第三可变电源，该第三可变电源向所述空腔外泵电极与所述测定电极之间施加测定泵电压，在所述稳定动作状态下，所述第一可变电源施加所述主泵电压以使得所述第一内部空腔中的氧浓度恒定，所述第二可变电源施加所述辅助泵电压以使得所述第二内部空腔中的氧浓度恒定，所述第三可变电源施加所述测定泵电压以便将因所述测定电极处的NOx分解而产生的氧吸出。
本发明的第七方案是气体传感器的动作控制方法，该气体传感器是具备传感器元件、且对被测定气体中的NOx的浓度进行测定的极限电流型的气体传感器，该传感器元件具有含有氧离子传导性的固体电解质的基体部，所述动作控制方法的特征在于，所述传感器元件具有：至少1个泵单元，该至少1个泵单元为电化学泵单元，且具备配置成能够与导入至所述传感器元件的内部的气体接触的第一电极、以及配置成在与所述第一电极之间存在含有所述固体电解质的部分的第二电极，通过向所述第一电极和所述第二电极之间施加规定的泵电压而能够从所述第一电极面对的区域将氧向外部吸出；以及加热器部，该加热器部埋设于所述传感器元件的内部，对所述传感器元件进行加热，所述动作控制方法包括以下工序：电压施加工序，该工序中，向所述第一电极和所述第二电极之间施加所述规定的泵电压；以及泵送诊断工序，该工序中，进行如下第一诊断，即，诊断：通过在所述电压施加工序中施加所述泵电压而在所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分产生的电极间电场是否超过第一阈值，所述泵送诊断工序中，在所述电极间电场超过所述第一阈值的情况下，降低所述电压施加工序中施加的所述规定的泵电压以使得所述电极间电场低于所述第一阈值。
本发明的第八方案在第七方案所涉及的气体传感器的动作控制方法的基础上，其特征在于，所述泵送诊断工序中，还进行如下第二诊断，即，诊断：与所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分处的温度具有正相关性的温度指标值是否超过第二阈值，在所述温度指标值为第二阈值以上的情况下，进行所述第一诊断。
本发明的第九方案在第八方案所涉及的气体传感器的动作控制方法的基础上，其特征在于，所述温度指标值为所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分的电阻率。
本发明的第十方案在第八方案所涉及的气体传感器的动作控制方法的基础上，其特征在于，所述温度指标值为根据所述加热器部具备的发热体的电阻值而确定的加热器温度或者所述电阻值本身。
本发明的第十一方案在第八方案至第十方案中任一方案所涉及的气体传感器的动作控制方法的基础上，其特征在于，具有过渡工序，在该过渡工序中，在如下稳定动作状态下进行所述气体传感器中的被测定气体中的NOx浓度的测定，该稳定动作状态为：通过所述加热器部的加热而将所述传感器元件保持为规定的元件驱动温度，并且，所述至少1个泵单元中，将所述第一电极面对的区域的氧分压保持为规定值以下的状态，此时，使得所述气体传感器从非稳定动作状态向所述稳定动作状态过渡，所述过渡工序包括以下工序：升温工序，该工序中，所述加热器部使得所述传感器元件升温至所述元件驱动温度；以及准备泵送工序，该工序中，在所述升温工序期间，所述至少1个泵单元从所述区域吸出氧，在所述过渡工序期间，通过所述泵送诊断工序而进行所述第一诊断及第二诊断。
本发明的第十二方案在第十一方案所涉及的气体传感器的动作控制方法的基础上，其特征在于，所述传感器元件具有：气体导入口，被测定气体从外部空间导入至该气体导入口；第一内部空腔，该第一内部空腔在规定的扩散阻力下与所述气体导入口连通；主泵单元，该主泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括内侧泵电极、空腔外泵电极、以及作为含有所述固体电解质的部分之一的在所述内侧泵电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质，该内侧泵电极为所述第一电极之一、且设置为面对所述第一内部空腔，该空腔外泵电极为所述第二电极、且设置为面对所述第一内部空腔以外的空间；第二内部空腔，该第二内部空腔在规定的扩散阻力下与所述第一内部空腔连通；辅助泵单元，该辅助泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括辅助泵电极、所述空腔外泵电极、以及作为含有所述固体电解质的部分之一的在所述辅助泵电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质，该辅助泵电极为所述第一电极之一、且设置为面对所述第二内部空腔；测定电极，该测定电极为所述第一电极之一，配置于所述传感器元件的内部，且在与所述第二内部空腔之间具有至少1个扩散速度控制部；测定泵单元，该测定泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括所述测定电极、所述空腔外泵电极、以及在所述测定电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质；以及基准电极，该基准电极设置为在所述传感器元件的内部能够与基准气体接触，并且，所述气体传感器还具有：第一可变电源，该第一可变电源向所述空腔外泵电极与所述内侧泵电极之间施加主泵电压；第二可变电源，该第二可变电源向所述空腔外泵电极与所述辅助泵电极之间施加辅助泵电压；以及第三可变电源，该第三可变电源向所述空腔外泵电极与所述测定电极之间施加测定泵电压，在所述稳定动作状态下，所述第一可变电源施加所述主泵电压以使得所述第一内部空腔中的氧浓度恒定，所述第二可变电源施加所述辅助泵电压以使得所述第二内部空腔中的氧浓度恒定，所述第三可变电源施加所述测定泵电压以便将因所述测定电极处的NOx分解而产生的氧吸出。
发明效果
根据本发明的第一方案至第十二方案，通过执行泵送诊断，使得构成固体电解质的氧在构成泵单元的第一电极与第二电极之间且在泵单元内移动，由此适当地抑制构成固体电解质的氧减少。
特别是根据第二方案至第六方案以及第八方案至第十二方案，在固体电解质的温度较低时，能够执行难以发生氧的减少这样的、鉴于固体电解质的性质的泵送诊断。
特别是根据第五方案及第十一方案，即便为了使处于非稳定动作状态的气体传感器尽早向能够测定NOx浓度的稳定动作过渡而利用加热器部进行升温且施加较大的泵电压的情况下，也能够适当地抑制因第一电极与第二电极之间存在的固体电解质中的氧减少而产生裂纹。由此，在不会使传感器元件的强度降低的范围内，实现了起燃时间的缩短。另外，还有助于传感器元件的长寿命化。
附图说明
图1是包括传感器元件101的沿着长度方向的垂直截面图在内的、概要地示出气体传感器100的结构的一个例子的图。
图2是示出控制器110的功能结构的图。
图3是使得传感器元件101从室温升温至850℃之后向主泵单元21施加泵电压时的、直至一对泵电极间存在的固体电解质产生裂纹为止的时间(裂纹产生时间)的威布尔分布图。
图4是示出准备泵送处理的第一方式的处理流程的图。
图5是示出准备泵送处理的第二方式的处理流程的图。
图6是包括传感器元件201的沿着长度方向的垂直截面图在内的、概要地示出气体传感器200的结构的一个例子的图。
附图标记说明
1…第一基板层、2…第二基板层、3…第三基板层、4…第一固体电解质层、5…隔离层、6…第二固体电解质层、10…气体导入口、11…第一扩散速度控制部、12…缓冲空间、13…第二扩散速度控制部、20…第一内部空腔、21…主泵单元、22…内侧泵电极、22a…顶部电极部、22b…底部电极部、23…外侧泵电极、30…第三扩散速度控制部、40…第二内部空腔、41…测定泵单元、42…基准电极、43…基准气体导入空间、44…测定电极、45…第四扩散速度控制部、48…大气导入层、50…辅助泵单元、51…辅助泵电极、51a…顶部电极部、51b…底部电极部、70…加热器部、72…加热器构件、72a…加热器导线、75…加热器电阻检测导线、100…气体传感器、101…传感器元件、Ip0…主泵电流、Ip1…辅助泵电流、Ip2…NOx电流、Vp0…泵电压、Vp0…主泵电压、Vp1…辅助泵电压、Vp2…测定泵电压。
具体实施方式
＜气体传感器的概要结构＞
首先，对包含本实施方式所涉及的传感器元件101在内的气体传感器100的概要结构进行说明。本实施方式中，气体传感器100为利用传感器元件101对NOx进行监测并对其浓度进行测定的极限电流型的NOx传感器。另外，气体传感器100还具备控制器110，该控制器110对各部分的动作进行控制，并且，基于传感器元件101中流通的NOx电流而确定NOx浓度。
图1是包含传感器元件101的沿着长度方向的垂直截面图在内的、概要地示出气体传感器100的结构的一个例子的图。
传感器元件101为平板状的(长条板状的)元件，其具有分别含有作为氧离子传导性固体电解质的氧化锆(ZrO2)(例如含有三氧化二钇稳定氧化锆(YSZ)等)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这六个固体电解质层在附图中自下侧开始按照上述顺序层叠而成的构造。另外，形成这六个层的固体电解质是致密且气密的固体电解质。此外，以下，有时将图1中的这六个层各自的上侧的面简称为上表面、且将下侧的面简称为下表面。另外，将传感器元件101中的含有固体电解质的部分的整体统称为基体部。
例如以如下方式制造上述传感器元件101：对与各层对应的陶瓷生片进行规定的加工以及电路图案的印刷等，然后使它们层叠，进而进行烧成而使它们实现一体化。
在传感器元件101的一个末端部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以及第二内部空腔40以按顺序依次连通的方式彼此相邻地形成。
气体导入口10、缓冲空间12、第一内部空腔20以及第二内部空腔40是以将隔离层5挖空的方式设置的传感器元件101的内部空间(区域)，其中，该内部空间的上部由第二固体电解质层6的下表面区划而成，下部由第一固体电解质层4的上表面区划而成，侧部由隔离层5的侧面区划而成。
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(与附图垂直的方向构成开口的长度方向)狭缝。此外，从气体导入口10至第二内部空腔40的部位还被称为气体流通部。
另外，在比气体流通部更远离末端侧的位置，在第三基板层3的上表面与隔离层5的下表面之间、且在侧部由第一固体电解质层4的侧面区划而成的位置，设置有基准气体导入空间43。例如，大气作为对NOx浓度进行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是由多孔质氧化铝构成的层，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内的氧浓度(氧分压)进行测定。
在气体流通部，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而从外部空间引入传感器元件101内。
第一扩散速度控制部11是对从气体导入口10引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。
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，因外部空间的被测定气体的压力变动(被测定气体为汽车的尾气的情况下的排气压力的脉动)而从气体导入口10急剧地引入传感器元件101内部的被测定气体，并非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将被测定气体的浓度变动消除之后向第一内部空腔20导入。由此，向第一内部空腔20导入的被测定气体的浓度变动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工作而对该氧分压进行调整。
主泵单元21是构成为包括内侧泵电极22、外侧(空腔外)泵电极23、以及被内侧泵电极22和外侧(空腔外)泵电极23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具有在第二固体电解质层6的下表面的、面对第一内部空腔20的大致整个区域设置的顶部电极部22a，外侧(空腔外)泵电极23在第二固体电解质层6的上表面(传感器元件101的一侧主面)的与顶部电极部22a对应的区域以暴露于外部空间的方式而设置。
内侧泵电极22形成于划分出第一内部空腔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)。具体而言，在构成第一内部空腔20的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。利用在构成第一内部空腔20的两侧壁部的隔离层5的侧壁面(内表面)设置的导通部，将上述顶部电极部22a和底部电极部22b连接(省略图示)。
顶部电极部22a以及底部电极部22b设置为俯视时呈矩形。不过，也可以为仅设置有顶部电极部22a的方式、或者仅设置有底部电极部22b的方式。顶部电极部22a及底部电极部22b的平面尺寸为5.0mm2～15.0mm2。
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。特别地，与被测定气体接触的内侧泵电极22利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。例如，作为具有5％～40％的气孔率、且含有0.6wt％～1.4wt％左右的Au的Au-Pt合金与ZrO2的金属陶瓷电极，形成为5μm～20μm的厚度。Au-Pt合金与ZrO2的重量比率只要为Pt：ZrO2＝7.0：3.0～5.0：5.0左右即可。
另一方面，外侧泵电极23例如作为Pt或者其合金与ZrO2的金属陶瓷电极而形成为俯视时呈矩形。外侧泵电极23的平面尺寸为5.0mm2～15.0mm2。
对于主泵单元21，利用可变电源24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，并使主泵电流Ip0沿着正向或负向而在内侧泵电极22与外侧泵电极23之间流通，由此，能够将第一内部空腔20内的氧吸出到外部空间、或者将外部空间的氧吸入至第一内部空腔20。此外，还将主泵单元21中施加于内侧泵电极22与外侧泵电极23之间的泵电压Vp0称为主泵电压Vp0。
另外，为了对第一内部空腔20的气氛中的氧浓度(氧分压)进行检测，电化学传感器单元、即主传感器单元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。
通过对主传感器单元80的电动势V0进行测定而获知第一内部空腔20内的氧浓度(氧分压)。
此外，控制器110对主泵电压Vp0进行反馈控制以使得电动势V0恒定，由此对主泵电流Ip0进行控制。由此，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是如下部位：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)之后的被测定气体施加规定的扩散阻力，由此将该被测定气体导入至第二内部空腔40。
第二内部空腔40设置成用于进行下述处理的空间：对通过第三扩散速度控制部30而导入的被测定气体中的氮氧化物(NOx)浓度进行测定。NOx浓度的测定主要是在利用辅助泵单元50调整了氧浓度之后的第二内部空腔40中进一步由测定泵单元41执行动作而完成的。
第二内部空腔40中，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，进一步利用辅助泵单元50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，在这样的气体传感器100中，能够高精度地测定NOx浓度。
辅助泵单元50是构成为包括辅助泵电极51、外侧泵电极23(并不局限于外侧泵电极23，只要是传感器元件101的外侧的适当的电极即可)、以及第二固体电解质层6的辅助性的电化学泵单元，其中，辅助泵电极51具有在第二固体电解质层6的下表面的、面对第二内部空腔40的大致整个区域设置的顶部电极部51a。
辅助泵电极51以与此前的设置于第一内部空腔20内的内侧泵电极22相同的方式配置于第二内部空腔40内。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而形成有顶部电极部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。上述顶部电极部51a和底部电极部51b均形成为俯视时的矩形，并且，借助在构成第二内部空腔40的两侧壁部的隔离层5的侧壁面(内表面)设置的导通部而连接(省略图示)。顶部电极部51a的平面尺寸为2.0mm2～6.0mm2，底部电极部51b的平面尺寸为1.0mm2～4.0mm2。
此外，对于辅助泵电极51，也与内侧泵电极22同样地利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。
对于辅助泵单元50，在控制器110的控制下，向辅助泵电极51与外侧泵电极23之间施加所需的电压(辅助泵电压)Vp1，由此，能够将第二内部空腔40内的气氛中的氧吸出到外部空间、或者将氧从外部空间吸入至第二内部空腔40内。
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。
辅助泵单元50利用可变电源52进行泵送，基于由上述辅助传感器单元81检测出的、与第二内部空腔40内的氧分压相应的电动势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至实质上对NOx的测定无影响的较低的分压。
另外，与此同时，其辅助泵电流Ip1用于控制主传感器单元80的电动势。具体而言，辅助泵电流Ip1作为控制信号而输入至主传感器单元80并对其电动势V0进行控制，由此控制为：使得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。在作为NOx传感器而使用时，第二内部空腔40内的氧浓度因主泵单元21和辅助泵单元50的作用而保持为约0.001ppm左右的恒定值。
测定泵单元41在第二内部空腔40内进行被测定气体中的NOx浓度的测定。测定泵单元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、面对第二内部空腔40且与第三扩散速度控制部30分离的位置。
测定电极44是多孔质金属陶瓷电极。例如形成为Pt或者其合金与ZrO2的金属陶瓷电极。测定电极44还作为对第二内部空腔40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。此外，测定电极44被第四扩散速度控制部45覆盖。测定电极44的平面尺寸为0.2mm2～0.8mm2。
第四扩散速度控制部45是由以氧化铝(Al2O3)为主成分的多孔体构成的膜。第四扩散速度控制部45承担对流入至测定电极44的NOx的量进行限制的作用，并且，还作为测定电极44的保护膜而发挥作用。
对于测定泵单元41，在控制器110的控制下，能够将因测定电极44的周围的气氛中的NOx分解而产生的氧吸出，并能够作为泵电流Ip2而检测出其生成量。
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、即测定传感器单元82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、测定电极44以及基准电极42。基于由测定传感器单元82检测出的、与测定电极44的周围的氧分压相应的电动势V2而对可变电源46进行控制。
导入到第二内部空腔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45而到达测定电极44。测定电极44周围的被测定气体中的NOx被还原(2NO→N2+O2)而生成氧。并且，该生成的氧由测定泵单元41进行泵送，此时，对可变电源46的电压(测定泵电压)Vp2进行控制，以使得由测定传感器单元82检测出的电动势V2恒定。在测定电极44的周围生成的氧的量与被测定气体中的NOx的浓度成正比，因此，利用测定泵单元41中的泵电流Ip2对被测定气体中的NOx浓度进行计算。下文中，还将这样的泵电流Ip2称为NOx电流Ip2。
另外，如果对测定电极44、第一固体电解质层4、第三基板层3以及基准电极42进行组合而构成氧分压检测机构来作为电化学传感器单元，则能够检测出与下述差值相应的电动势，由此，还能够求出被测定气体中的NOx成分的浓度，该差值是指：因测定电极44周围的气氛中的NOx成分的还原而生成的氧的量、和基准大气中含有的氧的量的差值。
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，能够利用该传感器单元83而获得电动势Vref，并能够利用该电动势Vref对传感器外部的被测定气体中的氧分压进行检测。
传感器元件101还具备加热器部70，该加热器部70承担对传感器元件101进行加热并保温的温度调整作用，以便提高构成基体部的固体电解质的氧离子传导性。
加热器部70主要具备加热器电极71、加热器构件72、加热器导线72a、通孔73、加热器绝缘层74以及图1中省略图示的加热器电阻检测导线75(图2)。另外，除了加热器电极71以外，加热器部70均埋设于传感器元件101的基体部。
加热器电极71是以与第一基板层1的下表面(传感器元件101的另一侧主面)接触的方式而形成的电极。
加热器构件72是设置于第二基板层2与第三基板层3之间的电阻发热体。从图1中省略图示的、传感器元件101的外部所具备的加热器电源76(图2)，通过作为通电路径的加热器电极71、通孔73以及加热器导线72a对加热器构件72供电而使其发热。加热器构件72由Pt形成、或者以Pt为主成分而形成。加热器构件72以在元件厚度方向上与气体流通部对置的方式埋设于传感器元件101的具备气体流通部的那侧的规定范围。加热器构件72设置成具有10μm～20μm左右的厚度。
对于传感器元件101，使电流通过加热器电极71而流向加热器构件72，由此使得加热器构件72发热，从而能够将传感器元件101的各部分加热至规定的温度并进行保温。具体而言，对传感器元件101进行加热而使得气体流通部附近的固体电解质以及电极的温度达到700℃～900℃左右。通过这样的加热而提高传感器元件101中构成基体部的固体电解质的氧离子传导性。此外，使用气体传感器100时的(传感器元件101被驱动时的)基于加热器构件72的加热温度称为传感器元件驱动温度。
根据加热器构件72的电阻值的大小(加热器电阻)而掌握加热器构件72的发热程度(加热器温度)。设置加热器电阻检测导线75的目的在于，测定这样的加热器电阻。
＜控制器＞
接下来，对控制器110的功能更详细地进行说明。图2是示出气体传感器100所具备的控制器110的功能结构的图。
控制器110通过通用的计算机或者专用的计算机而实现，作为由其CPU、存储器等实现的功能的构成要素，具备集中控制部111、主泵控制部112、辅助泵控制部113、测定泵控制部114、加热器控制部115、浓度运算部116、以及泵送诊断部117。应予说明，气体传感器100以来自汽车的发动机的尾气中含有的NOx为监测及测定的对象并将传感器元件101安装于排气路径的情况下，控制器110的一部分功能或者全部功能可以通过搭载于该汽车的ECU(电子控制装置)而实现。
集中控制部111对控制器110的各种处理进行集中控制。即，除了集中控制上述控制器110的各控制部为了实现NOx的监测及浓度运算等而对各泵单元、加热器等进行的控制动作以外，还对浓度运算部116的运算处理、泵送诊断部117的诊断处理进行控制。
主泵控制部112对相对于第一内部空腔20进行氧的吸出或者吸入等的主泵单元21的动作进行控制。特别是在后述的稳定动作状态下，获取与第一内部空腔内20内的氧分压相应地在主传感器单元80产生的电动势V0的值，并对可变电源24向主泵单元21施加的主泵电压Vp0进行反馈控制，以使得上述电动势V0的值变为与所需的氧分压相应的值，此时，获取主泵单元21中流通的主泵电流Ip0的值。
辅助泵控制部113对从第二内部空腔40吸出氧等辅助泵单元50的动作进行控制。特别是在后述的稳定动作状态下，获取与第二内部空腔内40内的氧分压相应地在辅助传感器单元81产生的电动势V1的值，并对可变电源52向辅助泵单元50施加的辅助泵电压Vp1进行反馈控制，以使得上述电动势V1的值变为与所需的氧分压相应的值，此时，获取辅助泵单元50中流通的辅助泵电流Ip1的值。
测定泵控制部114对从测定电极44的附近区域吸出氧等测定泵单元41的动作进行控制。特别是在后述的稳定动作状态下，获取与测定电极44附近的氧分压相应地在测定传感器单元82产生的电动势V2的值，并对可变电源46向测定泵单元41施加的测定泵电压Vp2进行反馈控制，以使得上述电动势V2的值变为与所需的氧分压相应的值，此时，获取测定泵单元41中流通的泵电流(NOx电流)Ip2的值。
加热器控制部115对加热器部70的动作进行控制。具体而言，对向加热器电源76施加的加热器电压进行控制，以使得以加热器电阻检测导线75与加热器导线72a之间的电阻值的形式获得的加热器电阻(加热器构件72的阻力)的值变为与所需的加热温度相应的值。加热器构件72以与按该方式控制的加热器电阻相应的发热量而发热。加热器控制部115根据所需的传感器元件驱动温度对该加热器电阻的值进行控制，由此实现该传感器元件驱动温度。
浓度运算部116获取测定泵单元41中流通的泵电流(NOx电流)Ip2的值，基于记述预先针对传感器元件101设定的灵敏度特性的灵敏度特性数据D1而计算出NOx浓度并将其输出。
在气体传感器100中，主泵控制部112及辅助泵控制部113使主泵单元21以及辅助泵单元50工作而将被测定气体中含有的氧吸出，使得氧分压充分降低至实质上对NOx的测定无影响的程度(例如0.0001ppm～1ppm)的被测定气体到达测定电极44。在测定电极44处，到达的被测定气体中的NOx被还原而生成氧。在测定泵控制部114的控制下，该氧被测定泵单元41吸出。该吸出时流通的NOx电流Ip2与被测定气体中的NOx的浓度之间具有恒定的函数关系，将该函数关系称为灵敏度特性。
关于该灵敏度特性，在实际使用气体传感器100之前，预先利用NOx浓度已知的多种试样气体确定灵敏度特性，并将其数据即灵敏度特性数据D1存储于控制器110(更详细而言，存储于作为浓度运算部116发挥作用的存储器)。
并且，在气体传感器100的实际使用时，时刻对浓度运算部116提供表示与被测定气体的NOx浓度相应地流通的NOx电流Ip2的值的信号，在浓度运算部116中，基于该值和确定的灵敏度特性而不断地对NOx浓度进行运算并将其值(NOx浓度值)向控制器110的外部输出。由此，根据气体传感器100，基本上能够实时地获知被测定气体中的NOx浓度。
在本实施方式中，将上述的为了输出NOx浓度而在气体传感器100中对各泵单元进行的动作及其控制、例如用于将传感器元件101保持为元件驱动温度的加热器部70的加热、相对于被测定气体进行氧的泵送、由被测定气体中的NOx的分解而产生的氧的泵送、为了实现上述动作而进行的基于传感器单元中产生的电动势进行的反馈控制、以及基于NOx电流Ip2的值而输出NOx浓度的运算处理等称为气体传感器100中的NOx浓度测定用的“稳定动作”。
泵送诊断部117进行下述泵送诊断，即，对传感器元件101具备的主泵单元21、辅助泵单元50及测定泵单元41各自的泵送状况进行诊断。概要而言，泵送诊断中，对各泵单元中向一对电极间施加泵电压以便进行泵送动作时在该电极间产生的电场的大小是否超过预先设定的规定的阈值(第一诊断阈值)进行诊断。诊断结果提供给集中控制部111，根据上述泵送诊断的结果，集中控制部111发出使得诊断为该电场的大小超过第一诊断阈值的泵单元的泵电压降低的控制指示。应予说明，可以针对各泵单元设定各自的第一诊断阈值。
通过降低上述泵电压，使得电极间产生的电场减弱。因此，下述情况得到适当的抑制，即，在电极间产生第一诊断阈值以上的过大的电场的结果导致该电极间构成固体电解质的氧在泵单元内移动，从而导致构成固体电解质的氧减少。
应予说明，在本实施方式中，为了方便评价，以如下方式对随着向电极间施加泵电压而在各泵单元产生的电场(电极间电场)的大小进行简化计算。因此，严格来讲，各计算值并不一定表示各泵单元的电极间产生的电场的大小，只不过是表示电场的大小的相对大小的相对评价值(电场评价值)。然而，至少对准备泵送处理而言，由于无需在不同的泵单元之间对电场的大小进行对比，所以即使将该计算值用作表示电场大小的值也没关系。
首先，在主泵单元21的情况下，将主泵电压Vp0的值除以内侧泵电极22的顶部电极部22a与外侧泵电极23之间存在的第二固体电解质层6的厚度所得的值设为内侧泵电极22与外侧泵电极23之间的电场的大小。
另外，辅助泵单元50的情形也相同，将辅助泵电压Vp1的值除以辅助泵电极51的顶部电极部51a与外侧泵电极23之间存在的第二固体电解质层6的厚度所得的值设为辅助泵电极51与外侧泵电极23之间的电场的大小。
另一方面，在测定泵单元41的情况下，将测定泵电压Vp2的值除以均为固体电解质层的隔离层5和第二固体电解质层6的厚度的总和所得的值设为测定电极44与外侧泵电极23之间的电场的大小。
隔离层5及第二固体电解质层6的厚度为传感器元件101中能够预先确定的(已知的)值，因此，这些厚度已确定的情况下，实际上只要掌握各泵单元中的泵电压，就能够基于第一诊断阈值进行泵送诊断。它们的厚度例如为50μm～400μm左右。应予说明，两层的厚度无需一定相同。
实际的泵送诊断可以鉴于在构成传感器元件的固体电解质的温度较高的情况下明显发生构成固体电解质的氧减少的情况，仅在与一对泵电极间存在的固体电解质的温度具有正相关性的指标值(温度指标值)为预先设定的规定的阈值(第二诊断阈值)以上的情况下进行。这是鉴于在一对泵电极间存在的固体电解质的温度较低时难以发生氧的减少这一固体电解质的性质而进行的。并且，第一诊断阈值设定为：即便是一对泵电极间存在的固体电解质被加热至与第二诊断阈值对应的温度以上的状态，只要电极间电场的大小为该第一诊断阈值以下，就不会明显发生氧从该固体电解质减少的情况。应予说明，可以针对各泵单元设定各自的第二诊断阈值。
应予说明，采用温度指标值而不采用一对泵电极间存在的固体电解质的温度本身是因为：直接测定一对泵电极间存在的固体电解质较为困难。
成为第二诊断阈值的温度指标值优选设定为与此相当的温度低于元件驱动温度的值，不过，也可以设定为与元件驱动温度相当。
为了执行上述泵送诊断，在控制器110中(更详细而言，在作为泵送诊断部117发挥作用的存储器中)预先存储有记述第一诊断阈值的第一诊断阈值数据D2a和记述第二诊断阈值的第二诊断阈值数据D2b。
可以在气体传感器100启动之后也包括稳定动作时在内而持续执行泵送诊断，在气体传感器100刚启动后等稳定动作的执行开始之前进行的准备泵送处理时，其作用效果最显著因而处理较为有效。下文中，对准备泵送处理的详细情况进行说明。
在气体传感器100的稳定动作持续的状况下，通常，传感器元件101保持为元件驱动温度且各泵单元中施加的泵电压也较小，因此，在各泵单元的泵电极间产生超过第一诊断阈值的电场较为罕见。因此，可以省略泵送诊断。
＜准备泵送处理＞
如上所述，气体传感器100中的NOx浓度的测定在稳定动作状态下进行。在该稳定动作期间，第一内部空腔20和第二内部空腔40中的氧分压设为充分低于大气中的氧分压的值。
另一方面，在气体传感器100停止全部动作的期间，当然，所有泵单元都未进行动作，因此，在传感器元件101中处于大气从气体导入口10进入气体流通部的状态。因此，第一内部空腔20和第二内部空腔40中的氧分压有可能最大达到与大气中相同的程度。另外，由于还未利用加热器部70进行加热，因此，传感器元件101的温度充分低于元件驱动温度，停止时间较长的情况下，也有时降低至室温程度。
为了将处于上述停止状态的气体传感器100启动而使其处于能够良好地进行NOx浓度测定的稳定动作状态，需要在该开始之前预先利用传感器元件101具备的各泵单元从第一内部空腔20及第二内部空腔40中至少吸出一定程度的氧。在本实施方式中，将为了实现能够进行稳定动作的状态而在稳定动作的执行之前利用各泵单元进行的这样的氧吸出处理称为准备泵送处理。
基于集中控制部111对各部分的动作的控制而进行准备泵送处理。应予说明，为了实现稳定动作状态，需要将已降低的传感器元件101的温度加热至元件驱动温度，多数情况下，该加热处理也必须设为紧随准备泵送处理之后的处理。
通常，优选也称为起燃(light off)时间的、从气体传感器100启动之后直至变为稳定动作状态为止所需的时间较短。因此，关于准备泵送处理所需的时间，也基本上优选较短。因此，在准备泵送处理时，通常，向各泵单元的电极间施加超过稳定动作时的尽量高的电压，以便以短时间吸出大量氧。
另一方面，在传感器元件101的温度较高的情况下，如果施加这样的高电压，则有可能发生如上所述的情形，即，随着强电场的产生，使得氧从各泵单元的一对泵电极间存在的固体电解质中移动，由此使得传感器元件101的强度降低。在准备泵送处理时，需要防止这样的构成固体电解质的氧移动。
因此，在本实施方式所涉及的气体传感器100中，通过在准备泵送处理中执行泵送诊断，在不会产生传感器元件101的强度降低的范围内实现了起燃时间的缩短。
图3是：在未进行准备泵送处理的情况下使处于室温状态的传感器元件101升温至850℃，然后，在保持该温度的状态下，向主泵单元21施加泵电压进行泵送时的、从主泵电压Vp0的施加开始至一对泵电极间(内侧泵电极22与外侧泵电极23之间)存在的固体电解质产生裂纹为止的时间(裂纹产生时间)的威布尔分布图。具体而言，通过使施加的主泵电压Vp0的大小不同，使得内侧泵电极22与外侧泵电极23之间产生的电场的大小不同且设为10.0V/mm、12.5V/mm及15.0V/mm这3档。另外，850℃这一温度是能够设定为元件驱动温度的温度。
根据图3确认到如下趋势，即，在传感器元件加热到高温的状态下，电极间电场的大小越大，在泵电压施加以后，越容易在短时间内产生裂纹。例如，预测为：电场的大小为15.0V/mm的情况下，在从主泵电压Vp0的施加开始经过较短的30秒(0.5min)～40秒左右的时刻，已经在百分之几的传感器元件101产生裂纹。
表现为图3所示的威布尔分布的气体传感器100的情况下，在准备泵送处理时也适用的泵送诊断用的第一诊断阈值设定为15.0V/mm是优选的一个例子。这种情况下，即便在利用加热器部70进行升温的过程中，电场的大小超过15.0V/mm这样的高电压向各泵单元的一对泵电极间施加的时间充其量能够抑制为30秒以下。更优选地，第一诊断阈值设定为7.5V/mm。
另一方面，第二诊断阈值优选设定为对应的温度为600℃。
不过，关于气体传感器100中执行的具体的准备泵送处理的方式，具有与表示泵电极间存在的固体电解质的温度的指标值(温度指标值)的不同相伴的、第二诊断阈值的设定及基于该第二诊断阈值的判断内容不同的两种方式。下文中，按顺序对这两种方式进行说明。
任一情况下，都以能够超过第一诊断阈值的高泵电压开始泵送动作，并且，基于第二诊断阈值判断可否执行泵送诊断，在该判断结果为执行泵送诊断的情况下，对泵送动作进行控制，以使得电极间电场不会超过第一诊断阈值。
在维持较高电极间电场的状态下持续进行泵送，由此，如果构成固体电解质的氧减少，则以该固体电解质为主要构成成分的传感器元件101的强度降低，容易产生裂纹。就传感器元件101的长寿命化这一点而言，优选在准备泵送处理中进行泵送诊断，并根据其结果而降低泵电压。
(第一方式)
准备泵送处理的第一方式中，利用泵电极间存在的固体电解质的温度与该固体电解质的电阻率之间具有相关性这一点，采用泵电极间存在的固体电解质的电阻率作为温度指标值，将与600℃相当的该电阻率的值设定为第二诊断阈值。
通常，对置配置的面积相等的一对电极间配置的固体电解质的电阻率ρ可以采用电阻值R、电极间距离d及电极面积S以下式(1)进行表示。
ρ＝R·S/d……(1)
然而，本实施方式的情况下，虽然电阻值R可以通过泵电压除以泵电流而计算，但是，关于传感器元件101具备的主泵单元21、辅助泵单元50及测定泵单元41，一对电极各自的面积并不一定相同，另外，各泵单元具备的一对电极也并不一定对置配置。因此，为了方便计算，在各泵单元中，以如下方式对电极间距离d和电极面积S进行简化定义，然后，利用(1)式计算出电阻率ρ。
因此，严格来讲，各计算值并不一定表示各泵单元的电极间存在的电阻率，只不过是表示该电阻率的相对大小的相对评价值(电阻率评价值)。然而，至少对准备泵送处理而言，由于不需要在不同的泵单元之间对电阻率进行对比，所以即使将该计算值用作表示各泵单元的电极间存在的电阻率的值也没关系。
首先，在主泵单元21的情况下，将内侧泵电极22的顶部电极部22a与外侧泵电极23之间存在的第二固体电解质层6的厚度设为电极间距离d，并将顶部电极部22a和外侧泵电极23的面积中的较小一方的值设为电极面积S。
另外，辅助泵单元50的情形也相同，将辅助泵电极51的顶部电极部51a与外侧泵电极23之间存在的第二固体电解质层6的厚度设为电极间距离d，并将顶部电极部51a和外侧泵电极23的面积中的较小一方的值设为电极面积S。
另一方面，在测定泵单元41的情况下，将隔离层5和第二固体电解质层6的厚度的总和设为电极间距离d，并将测定电极44和外侧泵电极23的面积中的较小一方的值设为电极面积S。
电极间距离d和电极面积S为传感器元件101中能够预先确定的(已知的)值，因此，在确定了上述电极间距离d和电极面积S的情况下，实际上只要掌握各泵单元中的泵电压和泵电流，就能够在本方式所涉及的准备泵送处理中掌握泵电极间的固体电解质的温度变化。
图4是表示准备泵送处理的第一方式的处理流程的图。图4中一并示出了该准备泵送处理中途的传感器元件101的加热状况及温度状况。
关于气体传感器100未启动的情形等，在准备泵送处理时传感器元件101的温度低于元件驱动温度的情况下，在执行准备泵送处理时，开始利用加热器部70对传感器元件101进行加热。不过，在传感器元件101达到元件驱动温度之后，也持续利用加热器部70进行加热。或者，也有时在持续利用加热器部70进行加热的期间执行准备泵送处理。换言之，为了升温或者在元件驱动温度下保温，在利用加热器部70进行加热的状况下进行准备泵送处理。
下文中，以在准备泵送处理的开始时刻而传感器元件101的温度低于元件驱动温度的情形为例进行说明。
这种情况下，首先，在集中控制部111的控制指示下，开始利用加热器部70进行加热，由此使得传感器元件101开始升温，然后，主泵控制部112、辅助泵控制部113及测定泵控制部114分别对可变电源24、52及46进行控制，由此在主泵单元21、辅助泵单元50及测定泵单元41中，分别开始进行用于将进入至气体流通部(主要是进入至第一内部空腔20及第二内部空腔40)的大气中的氧吸出的泵送(步骤S1)。与此同时，开始利用泵送诊断部117判断电极间电阻率是否为第二诊断阈值(图4中为第二阈值)以上(步骤S2a)。
根据将氧尽早吸出的观点，在该泵送时向各泵单元施加的泵电压优选尽量较大。因此，加热开始后，电极间电阻率达到第二诊断阈值为止的、传感器元件101的温度比较低的期间(步骤S2a中为NO)，关于泵电压，稳定动作时的电压值也当然容许超过第一诊断阈值(图4中为第一阈值)。
应予说明，实际的泵电压还根据泵单元而不同，不过，充其量最大为2.5V左右。不过，泵电压不需要恒定。
然后，通过持续利用加热器部70进行加热而使得泵电极间的固体电解质的温度上升，与此相伴，电极间电阻率增大，当泵送诊断部117诊断为达到第二诊断阈值以上时(步骤S2a中为YES)，在集中控制部111的控制指示下，下调泵电压(步骤S3)。直至泵送诊断部117诊断为电极间电场较大为止，由泵送诊断部117进行该下调。
应予说明，泵电极间的固体电解质的温度的上升方式及泵送的状况等根据各泵单元而不同，因此，可以针对各泵单元分别进行利用泵送诊断部117的步骤S2a的诊断和此后的泵电压下调。即，在准备泵送处理中途进行的泵送诊断可以针对各泵单元而独立地进行。换言之，图4所示的处理流程可以分别适用于各泵单元。即，即便任一泵单元中的电极间电阻率为第二诊断阈值以上，其他泵单元中的电极间电阻率也有时仍低于第二诊断阈值。即，某泵单元的诊断结果并不会对其他泵单元造成影响。
由此，即便在某泵单元中将泵送电压下调为使得电极间电阻率达到该泵单元固有的第二诊断阈值，在其他泵单元中也未达到针对该泵单元而设定的第二诊断阈值，这种情况下，关于后者，可以维持当初开始时的初始的泵送方式。
在泵送电压下调之后，直至泵送对象区域(第一内部空腔20、第二内部空腔40及由第四扩散速度控制部45覆盖的测定电极44的表面附近)处的氧分压达到能够执行稳定动作的程度的规定的值(步骤S4中为YES)为止，持续进行该泵电压下的泵送动作本身(步骤S4中为NO)。
通常，在电极间电阻率达到第二诊断阈值以上之后直至泵送对象区域的氧分压降低至能够执行稳定动作的程度的期间，传感器元件101达到元件驱动温度，因此，通过实现氧分压充分降低的状态，能够在气体传感器100中执行稳定动作。
(第二方式)
准备泵送处理的第二方式中，利用泵电极间存在的固体电解质的温度与加热器部70进行的加热相应地(更具体而言，与加热器构件72的发热相应地)发生变化这一点，预先通过实验而确定二者的关系，采用加热器部70的加热温度(加热器温度)直接作为表示泵电极间存在的固体电解质的温度的温度指标值，并将与600℃相当的该加热温度的值设定为第二诊断阈值。
图5是表示准备泵送处理的第二方式的处理流程的图。图5中一并示出该准备泵送处理中途的传感器元件101的加热状况及温度状况。
关于图5所示的处理流程，执行步骤S2b而代替步骤S2a，除此以外，与图4所示的第一方式中的处理流程相同。因此，第二方式中，在基于集中控制部111的控制指示开始泵送(步骤S1)之后，开始利用泵送诊断部117判断加热器部70的加热温度是否为第二诊断阈值(图5中为第二阈值)以上(步骤S2b)。在加热开始后，在加热器温度达到第二诊断阈值为止的传感器元件101的温度比较低的期间(步骤S2b中为NO)内，也允许泵电压超过第一诊断阈值。然后，通过持续利用加热器部70进行加热，使得加热器温度上升，当泵送诊断部117诊断为达到第二诊断阈值以上时(步骤S2b中为YES)，在集中控制部111的控制下，下调泵电压(步骤S3)。此后的处理与第一方式相同。应予说明，图5所示的处理流程也可以分别应用于各泵单元。
应予说明，加热器温度是基于加热器部70具备的加热器电阻检测导线75的电阻值即加热器电阻而确定的，因此，也可以为采用加热器电阻本身作为温度指标值、且对于第二诊断阈值也与加热器电阻相关地设定的方式。
如以上说明，根据本实施方式，例如，在使处于起动停止状态的气体传感器变为能够进行浓度测定用的稳定动作的状态时等将传感器元件的内部空腔中存在的氧利用泵单元吸出而使得内部空腔中的氧分压为规定值时，在泵电极间存在的固体电解质的温度较低的期间，向泵单元施加高电压，当固体电解质的温度达到规定的阈值以上时，将向泵单元施加的电压抑制为不会产生氧从固体电解质的移动的电压，由此能够在不会使得泵电极间存在的固体电解质产生裂纹的情况下尽早地完成从内部空腔等吸出氧。由此，实现了传感器元件及气体传感器的长寿命化。
＜变形例＞
在上述实施方式中，测定电极44以由作为多孔质的保护膜发挥作用且对被测定气体施加规定的扩散阻力的第四扩散速度控制部45覆盖的形态而配置于第二内部空腔40，利用该第四扩散速度控制部45限制向测定电极44流入的NOx的量，不过，可以取而代之地通过对被测定气体施加与第四扩散速度控制部45同等的扩散阻力的、例如狭缝状的或者多孔质的扩散速度控制部来设置与第二内部空腔40连通的第三内部空腔，并在该第三内部空腔中设置测定电极44。
图6是包括这样的传感器元件201的沿着长度方向的垂直截面图在内的、概要地示出气体传感器200的结构的一个例子的图。应予说明，传感器元件201具有作用、功能与图1所示的传感器元件101的构成要素共通的构成要素。对这样的构成要素标注与图1所示的对应的构成要素相同的附图标记，除了必要情况以外，省略详细的说明。另外，关于控制器110，省略其图示。
传感器元件201与图1所示的传感器元件101的不同点在于：第一扩散速度控制部11兼用作气体导入口10；借助形成为与第一扩散速度控制部11、第二扩散速度控制部13及第三扩散速度控制部30同样的狭缝状的第五扩散速度控制部60而设置与第二内部空腔40连通的第三内部空腔61；测定电极44设置于第一固体电解质层4的上表面的面对该第三内部空腔61的位置；以及测定电极44相对于第三内部空腔61而露出。不过，就扩散速度控制部介于第二内部空腔40与测定电极44之间这一点而言，传感器元件201也与传感器元件101相同。
该气体传感器200的情况下，准备泵送处理中，测定泵单元41将进入至第三内部空腔内的氧吸出这一点与上述实施方式所涉及的气体传感器100不同。此外，能够以与气体传感器100同样的方式进行准备泵送处理。
另外，如上所述，泵送诊断为诊断是否为使得过大的电极间电场作用于固体电解质的处理，因此，其实施的时机并不局限于准备泵送处理时。
例如，传感器元件具备测定电极44那样分解NOx的电极，在该电极含有Rh(铑)的情况下，出于防止该电极中的Rh氧化的目的，有时执行对泵单元施加较大的电压而将被测定气体中的水分分解的处理，不过，这种情况下，可以执行泵送诊断，在电极间电场过大的情况下，也可以降低泵电压。

Claims (12)

1.一种气体传感器，其是具备传感器元件且对被测定气体中的NOx的浓度进行测定的极限电流型的气体传感器，该传感器元件具有含有氧离子传导性的固体电解质的基体部，
所述气体传感器的特征在于，
所述传感器元件具有：
至少1个泵单元，该至少1个泵单元为电化学泵单元，且具备配置成能够与导入至所述传感器元件的内部的气体接触的第一电极、以及配置成在与所述第一电极之间存在含有所述固体电解质的部分的第二电极，通过向所述第一电极和所述第二电极之间施加规定的泵电压而能够从所述第一电极面对的区域将氧向外部吸出；以及
加热器部，该加热器部埋设于所述传感器元件的内部、且对所述传感器元件进行加热，
并且，所述气体传感器还具备控制器，该控制器对所述气体传感器的动作进行控制，
所述控制器具有泵送诊断部，该泵送诊断部进行如下第一诊断，即，诊断：通过向所述第一电极和所述第二电极之间施加所述规定的泵电压而在所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分产生的电极间电场是否超过第一阈值，
在所述电极间电场超过所述第一阈值的情况下，降低所述规定的泵电压以使得所述电极间电场低于所述第一阈值。
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，
所述泵送诊断部进行如下第二诊断，即，诊断：与所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分的温度具有正相关性的温度指标值是否超过第二阈值，
在所述温度指标值为第二阈值以上的情况下，进行所述第一诊断。
3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，
所述温度指标值为所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分的电阻率。
4.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，
所述温度指标值为根据所述加热器部具备的发热体的电阻值而确定的加热器温度或者所述电阻值本身。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的气体传感器，其特征在于，
在如下稳定动作状态下进行被测定气体中的NOx浓度的测定，该稳定动作状态为：通过所述加热器部的加热而将所述传感器元件保持为规定的元件驱动温度、且所述至少1个泵单元中的所述第一电极面对的区域的氧分压保持为规定值以下的状态，
在所述加热器部使得所述传感器元件升温至所述元件驱动温度的期间，所述至少1个泵单元进行从所述区域吸出氧的准备泵送而实现从非稳定动作状态向所述稳定动作状态的过渡，
所述泵送诊断部在从所述非稳定动作状态向所述稳定动作状态过渡的期间进行所述第一诊断及第二诊断。
6.根据权利要求5所述的气体传感器，其特征在于，
所述传感器元件具有：
气体导入口，被测定气体从外部空间导入至该气体导入口；
第一内部空腔，该第一内部空腔在规定的扩散阻力下与所述气体导入口连通；
主泵单元，该主泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括内侧泵电极、空腔外泵电极、以及作为含有所述固体电解质的部分之一的在所述内侧泵电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质，该内侧泵电极为所述第一电极之一、且设置为面对所述第一内部空腔，该空腔外泵电极为所述第二电极、且设置为面对所述第一内部空腔以外的空间；
第二内部空腔，该第二内部空腔在规定的扩散阻力下与所述第一内部空腔连通；
辅助泵单元，该辅助泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括辅助泵电极、所述空腔外泵电极、以及作为含有所述固体电解质的部分之一的在所述辅助泵电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质，该辅助泵电极为所述第一电极之一、且设置为面对所述第二内部空腔；
测定电极，该测定电极为所述第一电极之一，配置于所述传感器元件的内部，且在与所述第二内部空腔之间具有至少1个扩散速度控制部；
测定泵单元，该测定泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括所述测定电极、所述空腔外泵电极、以及在所述测定电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质；以及
基准电极，该基准电极设置为在所述传感器元件的内部能够与基准气体接触，
并且，所述气体传感器还具有：
第一可变电源，该第一可变电源向所述空腔外泵电极与所述内侧泵电极之间施加主泵电压；
第二可变电源，该第二可变电源向所述空腔外泵电极与所述辅助泵电极之间施加辅助泵电压；以及
第三可变电源，该第三可变电源向所述空腔外泵电极与所述测定电极之间施加测定泵电压，
在所述稳定动作状态下，所述第一可变电源施加所述主泵电压以使得所述第一内部空腔中的氧浓度恒定，
所述第二可变电源施加所述辅助泵电压以使得所述第二内部空腔中的氧浓度恒定，
所述第三可变电源施加所述测定泵电压以便将因所述测定电极处的NOx分解而产生的氧吸出。
7.一种气体传感器的动作控制方法，该气体传感器是具备传感器元件、且对被测定气体中的NOx的浓度进行测定的极限电流型的气体传感器，该传感器元件具有含有氧离子传导性的固体电解质的基体部，
所述动作控制方法的特征在于，
所述传感器元件具有：
至少1个泵单元，该至少1个泵单元为电化学泵单元，且具备配置成能够与导入至所述传感器元件的内部的气体接触的第一电极、以及配置成在与所述第一电极之间存在含有所述固体电解质的部分的第二电极，通过向所述第一电极和所述第二电极之间施加规定的泵电压而能够从所述第一电极面对的区域将氧向外部吸出；以及
加热器部，该加热器部埋设于所述传感器元件的内部、且对所述传感器元件进行加热，
所述动作控制方法包括以下工序：
电压施加工序，该工序中，向所述第一电极和所述第二电极之间施加所述规定的泵电压；以及
泵送诊断工序，该工序中，进行如下第一诊断，即，诊断：通过在所述电压施加工序中施加所述泵电压而在所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分产生的电极间电场是否超过第一阈值，
所述泵送诊断工序中，在所述电极间电场超过所述第一阈值的情况下，降低所述电压施加工序中施加的所述规定的泵电压以使得所述电极间电场低于所述第一阈值。
8.根据权利要求7所述的气体传感器的动作控制方法，其特征在于，
所述泵送诊断工序中，还进行如下第二诊断，即，诊断：与所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分处的温度具有正相关性的温度指标值是否超过第二阈值，
在所述温度指标值为第二阈值以上的情况下，进行所述第一诊断。
9.根据权利要求8所述的气体传感器的动作控制方法，其特征在于，
所述温度指标值为所述第一电极和所述第二电极之间的含有所述固体电解质的部分的电阻率。
10.根据权利要求8所述的气体传感器的动作控制方法，其特征在于，
所述温度指标值为根据所述加热器部具备的发热体的电阻值而确定的加热器温度或者所述电阻值本身。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的气体传感器的动作控制方法，其特征在于，
所述气体传感器的动作控制方法具有过渡工序，在该过渡工序中，在如下稳定动作状态下进行所述气体传感器中的被测定气体中的NOx浓度的测定，该稳定动作状态为：通过所述加热器部的加热而将所述传感器元件保持为规定的元件驱动温度，并且，将所述至少1个泵单元中的所述第一电极面对的区域的氧分压保持为规定值以下的状态，此时，使所述气体传感器从非稳定动作状态向所述稳定动作状态过渡，
所述过渡工序包括以下工序：
升温工序，该工序中，所述加热器部使得所述传感器元件升温至所述元件驱动温度；以及
准备泵送工序，该工序中，在所述升温工序期间，所述至少1个泵单元从所述区域吸出氧，
在所述过渡工序期间，通过所述泵送诊断工序进行所述第一诊断及第二诊断。
12.根据权利要求11所述的气体传感器的动作控制方法，其特征在于，
所述传感器元件具有：
气体导入口，被测定气体从外部空间导入至该气体导入口；
第一内部空腔，该第一内部空腔在规定的扩散阻力下与所述气体导入口连通；
主泵单元，该主泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括内侧泵电极、空腔外泵电极、以及作为含有所述固体电解质的部分之一的在所述内侧泵电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质，该内侧泵电极为所述第一电极之一、且设置为面对所述第一内部空腔，该空腔外泵电极为所述第二电极、且设置为面对所述第一内部空腔以外的空间；
第二内部空腔，该第二内部空腔在规定的扩散阻力下与所述第一内部空腔连通；
辅助泵单元，该辅助泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括辅助泵电极、所述空腔外泵电极、以及作为含有所述固体电解质的部分之一的在所述辅助泵电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质，该辅助泵电极为所述第一电极之一、且设置为面对所述第二内部空腔；
测定电极，该测定电极为所述第一电极之一，配置于所述传感器元件的内部，且在与所述第二内部空腔之间具有至少1个扩散速度控制部；
测定泵单元，该测定泵单元为所述至少1个泵单元之一，且构成为包括所述测定电极、所述空腔外泵电极、以及在所述测定电极与所述空腔外泵电极之间存在的所述固体电解质；以及
基准电极，该基准电极设置为在所述传感器元件的内部能够与基准气体接触，
并且，所述气体传感器还具有：
第一可变电源，该第一可变电源向所述空腔外泵电极与所述内侧泵电极之间施加主泵电压；
第二可变电源，该第二可变电源向所述空腔外泵电极与所述辅助泵电极之间施加辅助泵电压；以及
第三可变电源，该第三可变电源向所述空腔外泵电极与所述测定电极之间施加测定泵电压，
在所述稳定动作状态下，所述第一可变电源施加所述主泵电压以使得所述第一内部空腔中的氧浓度恒定，
所述第二可变电源施加所述辅助泵电压以使得所述第二内部空腔中的氧浓度恒定，
所述第三可变电源施加所述测定泵电压以便将因所述测定电极处的NOx分解而产生的氧吸出。
CN202110284339.9A 2020-03-25 2021-03-17 气体传感器及气体传感器的动作控制方法 Active CN113447555B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020054002A JP7372188B2 (ja) 2020-03-25 2020-03-25 ガスセンサおよびガスセンサの動作制御方法
JP2020-054002 2020-03-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113447555A CN113447555A (zh) 2021-09-28
CN113447555B true CN113447555B (zh) 2024-05-28

Family

ID=77659208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110284339.9A Active CN113447555B (zh) 2020-03-25 2021-03-17 气体传感器及气体传感器的动作控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11899002B2 (zh)
JP (1) JP7372188B2 (zh)
CN (1) CN113447555B (zh)
DE (1) DE102021001439A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1019843A (ja) * 1996-06-28 1998-01-23 Ngk Spark Plug Co Ltd 可燃物質濃度検出器及び可燃物質濃度の検出方法
JP2012198247A (ja) * 2012-07-24 2012-10-18 Ngk Insulators Ltd ガスセンサおよびＮＯｘセンサ
CN102834616A (zh) * 2010-03-26 2012-12-19 普拉德研究及开发股份有限公司 用于快速泵排量配置的系统、设备和方法
JP2014209128A (ja) * 2009-10-15 2014-11-06 日本碍子株式会社 ガスセンサおよびセンサ素子の製造方法
CN107884461A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 日本碍子株式会社 气体传感器、催化器诊断系统、及催化器诊断方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4333230B4 (de) * 1993-09-30 2004-03-25 Robert Bosch Gmbh Elektrochemischer Meßfühler zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts in Gasen
JP3050781B2 (ja) 1995-10-20 2000-06-12 日本碍子株式会社 被測定ガス中の所定ガス成分の測定方法及び測定装置
JP3050781U (ja) 1998-01-22 1998-07-31 三木 幸二 履物及びサンダル
JP4098944B2 (ja) 2000-03-29 2008-06-11 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサの制御方法
DE10392160T5 (de) 2002-03-29 2004-10-14 NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya NOx-Konzentrationsmessvorrichtung und Vorrichtung zur Selbstdiagnose eines NOx-Sensors sowie Selbstdiagnoseverfahren dafür
JP5937995B2 (ja) 2013-03-28 2016-06-22 日本碍子株式会社 ポンプセルの内部電極の製法
EP3250903A4 (en) * 2015-01-30 2018-07-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid pumping and temperature regulation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1019843A (ja) * 1996-06-28 1998-01-23 Ngk Spark Plug Co Ltd 可燃物質濃度検出器及び可燃物質濃度の検出方法
JP2014209128A (ja) * 2009-10-15 2014-11-06 日本碍子株式会社 ガスセンサおよびセンサ素子の製造方法
CN102834616A (zh) * 2010-03-26 2012-12-19 普拉德研究及开发股份有限公司 用于快速泵排量配置的系统、设备和方法
JP2012198247A (ja) * 2012-07-24 2012-10-18 Ngk Insulators Ltd ガスセンサおよびＮＯｘセンサ
CN107884461A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 日本碍子株式会社 气体传感器、催化器诊断系统、及催化器诊断方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
电极极化及其对NO_x传感器剩余氧气浓度的影响;唐玲;李乐庆;;安庆师范学院学报(自然科学版)(04);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113447555A (zh) 2021-09-28
DE102021001439A1 (de) 2021-09-30
US11899002B2 (en) 2024-02-13
US20210302400A1 (en) 2021-09-30
JP2021156595A (ja) 2021-10-07
JP7372188B2 (ja) 2023-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5134065B2 (ja) センサ制御装置
JP4603471B2 (ja) センサ素子劣化判定装置およびセンサ素子劣化判定方法
CN116490771A (zh) 气体传感器
CN110672697B (zh) 气体传感器
JP4592571B2 (ja) センサ素子劣化判定装置およびセンサ素子劣化判定方法
JP2020159881A (ja) ガスセンサ及びセンサ素子
WO2020203774A1 (ja) ガスセンサ及びガスセンサの制御方法
US20230280303A1 (en) Gas sensor and gas sensor operation method
CN113447555B (zh) 气体传感器及气体传感器的动作控制方法
CN110646489B (zh) 气体传感器
CN111024796B (zh) 气体传感器
JP7502910B2 (ja) ガスセンサおよびガスセンサの動作制御方法
JP2023090025A (ja) ガスセンサ
CN111220675A (zh) 气体传感器及气体浓度测定方法
US20230273148A1 (en) NOx SENSOR AND NOx SENSOR OPERATION METHOD
CN114624306B (zh) 气体传感器
CN111060578A (zh) 气体传感器
US11940406B2 (en) Sensor element and gas sensor
CN116660351A (zh) NOx传感器及NOx传感器的动作方法
CN116359310A (zh) 气体传感器及气体传感器的控制方法
US20220308007A1 (en) Control method of gas sensor
US20230194462A1 (en) Gas sensor and control method of gas sensor
JP2023103962A (ja) ガスセンサ
JP2023124819A (ja) ＮＯｘセンサおよびＮＯｘセンサの動作方法
JP2022153278A (ja) ガスセンサの制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant