CN116096991A - 传感器控制装置 - Google Patents

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Abstract

传感器控制装置(6)用于气体传感器，该气体传感器配置于作为车辆的内燃机的发动机的排气管。气体传感器具有：传感器单元(21)，其具有排气电极(311)、大气电极(312)及固体电解质体(31)；以及加热器(22)，其用于加热传感器单元(21)。传感器控制装置(6)具有控制加热器(22)对传感器单元(21)的加热的加热器控制部(61)。加热器控制部(61)在发动机的燃烧运转时将传感器单元(21)加热到运转时控制温度，并且在发动机的燃烧停止时将传感器单元(21)加热到比运转时控制温度高的停止时控制温度。

Description

传感器控制装置
相关申请的交叉引用
本申请是基于2020年7月31日申请的日本的专利申请第2020-130276号的申请，援引其记载内容。
技术领域
本公开涉及用于气体传感器的传感器控制装置。
背景技术
气体传感器配置于作为内燃机的发动机的排气管等，用于将流经排气管的排放气体作为检测对象气体求出发动机的空燃比、排放气体的氧浓度等。在气体传感器中，使用如下传感器元件：其具有固体电解质体和一对电极，固体电解质体具有氧化物离子传导性，一对电极设于固体电解质体的表面。一方的电极用作暴露在排放气体中的排气电极，另一方的电极用作作为与排气电极之间传导氧化物离子的对极的大气电极。
另外，存在于发动机室等的大气被导入到气体传感器的传感器元件中的大气电极。此时，在发动机室内的大气中，包含作为含有硅及氧的化合物的气体的硅氧烷气体等，该硅氧烷气体等有可能作为有毒物质使大气电极中毒劣化。
例如，在专利文献1的传感器控制装置中，为了抑制大气电极中毒劣化，构成为：在大气电极处于有毒环境时，从排气电极向大气电极实施氧的泵送。并且，在传感器元件中的配置有大气电极的大气通道内，不是利用存在于发动机室内的氧、而是利用经由排气电极存在于排气管内的氧进行置换。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-75794号公报
发明内容
在专利文献1的传感器控制装置中，为了抑制大气电极的中毒劣化，仅进行了向排气电极与大气电极之间施加电压而从排气电极向大气电极实施氧的泵送的设计。现已判明，为了更有效地抑制大气电极的中毒劣化，不止需要氧的泵送，还需要进一步的设计。
本公开想要提供一种能够抑制气体传感器的大气电极的中毒或者实现大气电极从中毒中的恢复的传感器控制装置。
本公开的一方式是一种传感器控制装置，
所述传感器控制装置用于气体传感器，该气体传感器具有传感器单元及加热器，配置于车辆的内燃机的排气管，所述传感器单元通过使暴露在排放气体中的排气电极及暴露在大气中的大气电极相互对置地设于固体电解质体而成，所述加热器用于加热所述传感器单元，
所述传感器控制装置具有控制所述加热器对所述传感器单元的加热的加热器控制部，其中，
所述加热器控制部构成为：在所述内燃机的燃烧运转时将所述传感器单元加热到运转时控制温度，并且在所述内燃机的燃烧停止时将所述传感器单元加热到比所述运转时控制温度高的停止时控制温度。
本公开的另一方式是一种传感器控制装置，
所述传感器控制装置用于气体传感器，该气体传感器具有传感器单元及加热器，配置于车辆的内燃机的排气管，所述传感器单元通过使暴露在排放气体中的排气电极及暴露在大气中的大气电极相互对置地设于固体电解质体而成，所述加热器用于加热所述传感器单元，
所述传感器控制装置具有向所述排气电极与所述大气电极之间施加电压的电压施加部以及在所述燃烧运转时或者所述燃烧停止时检测所述传感器单元的检测值的劣化量的劣化检测部，其中，
所述电压施加部构成为：在所述内燃机的燃烧运转时，向所述排气电极与所述大气电极之间施加运转时电压，并且，以所述劣化检测部所检测的所述劣化量为规定值以上为条件，在所述内燃机的燃烧停止时，向所述排气电极与所述大气电极之间施加比所述运转时电压高的停止时电压，将附着于所述大气电极的硅的氧化物还原。
(一方式的传感器控制装置)
在所述一方式传感器控制装置中，将控制加热器对传感器单元的加热的加热器控制部进行设计，能够抑制大气电极的中毒或者实现大气电极从中毒中的恢复。具体而言，加热器控制部构成为在内燃机的燃烧停止时将传感器单元加热到比燃烧运转时的运转时控制温度高的停止时控制温度。通过该结构，将硅氧烷气体等有毒气体在气体传感器内氧化而设为难以到达大气电极的状态，能够抑制在大气电极上形成绝缘性的中毒膜。
另外，还可想象在驱动气体传感器及传感器控制装置之前，硅氧烷等中毒物就已经附着于大气电极的状态。在该状态下驱动气体传感器及传感器控制装置的情况下，还可想象由于大气电极的加热而引起中毒物的氧化反应，形成中毒物的中毒膜的情况。在该情况下，通过在内燃机的燃烧停止时使传感器单元被加热到停止时控制温度，能够使大气电极上的中毒膜由于热应力而破坏，恢复大气电极对氧的离子活化这一功能。
根据所述一方式的传感器控制装置，能够抑制气体传感器的大气电极的中毒或者实现大气电极从中毒中的恢复。
(另一方式的传感器控制装置)
在所述另一方式的传感器控制装置中，对向排气电极与大气电极之间施加电压的电压施加部进行设计，能够使大气电极从中毒中恢复。具体而言，电压施加部构成为：在内燃机的燃烧停止时，以劣化检测部所检测的传感器单元的检测值的劣化量为规定值以上为条件，向排气电极与大气电极之间施加比运转时电压高的停止时电压，将附着于大气电极的硅的氧化物还原。通过该结构，能够将硅氧烷气体等有毒气体附着于大气电极而形成的作为中毒膜的硅的氧化物还原，恢复大气电极对氧的离子活化这一功能。
根据所述另一方式的传感器控制装置，能够使气体传感器的大气电极从中毒中恢复。
此外，本公开的各方式中所示的各构成要素的带括号的附图标记表示与实施方式的附图中的附图标记的对应关系，但并不是将各构成要素仅限定于实施方式的内容。
附图说明
通过参照所附的附图进行的后述的详细描述，本公开的目的、特征、优点等将变得更为明确。本公开的附图如下所示。
图1是通过剖面来表示实施方式1的气体传感器的说明图。
图2是通过剖面来表示实施方式1的传感器元件的说明图。
图3是表示实施方式1的传感器元件的、图2的III-III剖面的说明图。
图4是表示实施方式1的传感器元件的、图2的IV-IV剖面的说明图。
图5是表示实施方式1的气体传感器及传感器控制装置的说明图。
图6是表示实施方式1的气体传感器及传感器控制装置的电气结构的说明图。
图7是表示实施方式1的空燃比与输出电流的关系的图表。
图8是表示实施方式1的形成于大气电极的中毒膜的说明图。
图9是表示实施方式1的传感器控制装置的控制方法的流程图。
图10是表示实施方式1的(a)车速随时间的变化、(b)发动机室内的硅氧烷浓度随时间的变化、(c)发动机的空气过剩率随时间的变化、(d)加热器控制部对传感器单元的加热温度随时间的变化的图表。
图11是表示实施方式2的气体传感器及传感器控制装置的电气结构的说明图。
图12是表示实施方式2的(a)车速随时间的变化、(b)发动机的空气过剩率随时间的变化、(c)电压施加部向传感器单元的施加电压随时间的变化的图表。
图13是表示实施方式2的传感器单元中的电压与电流的关系的图表。
图14是表示实施方式2的(a)由加热器控制部加热的传感器单元的加热温度随时间的变化、(b)电压施加部向传感器单元的施加电压随时间的变化、(c)产生于传感器单元的输出电流随时间的变化、(d)传感器单元的电阻值随时间的变化的图表。
图15是表示实施方式2的传感器控制装置的控制方法的流程图。
图16是表示实施方式3的(a)车速随时间的变化、(b)加热器控制部对传感器单元的加热温度随时间的变化、(c)电压施加部向传感器单元的施加电压随时间的变化的图表。
图17是表示实施方式3的温度与缺氧二氧化硅的还原电位的关系的图表。
图18是表示实施方式3的传感器控制装置的控制方法的流程图。
图19是表示实施方式4的传感器控制装置的控制方法的流程图。
图20是表示实施方式5的气体传感器及传感器控制装置的电气结构的说明图。
图21是表示实施方式5的传感器控制装置的控制方法的流程图。
具体实施方式
参照附图对前述传感器控制装置的优选实施方式进行说明。
＜实施方式1＞
如图1～图6所示，本方式的传感器控制装置6用于在作为车辆的内燃机的发动机5的排气管7中配置的气体传感器1。气体传感器1具有传感器单元21和用于加热传感器单元21的加热器22。传感器单元21具有暴露在排放气体G中的排气电极311、暴露在大气A中的大气电极312和相互对置地设置排气电极311及大气电极312的固体电解质体31。
传感器控制装置6具有控制加热器22对传感器单元21的加热的加热器控制部61。如图10所示，加热器控制部61构成为：在发动机5的燃烧运转时，利用加热器22将传感器单元21加热到运转时控制温度T1，并且，在发动机5的燃烧停止时，利用加热器22将传感器单元21加热到比运转时控制温度T1高的停止时控制温度T2。
首先，对本方式的气体传感器1进行详细说明。
(气体传感器1)
如图1及图5所示，气体传感器1配置于车辆的发动机5的排气管7的安装口71，用于将流经排气管7的排放气体G作为检测对象气体对检测对象气体中的氧浓度等进行检测。气体传感器1能够用作基于排放气体G中的氧浓度、未燃烧气体浓度等求出发动机5中的空燃比的空燃比传感器(A/F传感器)。空燃比传感器能够从燃料相对于空气的比例比理论空燃比多的燃富燃状态到燃料相对于空气的比例比理论空燃比少的贫燃状态为止定量地、连续地检测空燃比。另外，气体传感器1除了空燃比传感器以外，还能够用作求出氧浓度的各种用途。
如图5所示，在排气管7中配置有用于净化排放气体G中的有害物质的催化剂72，气体传感器1可以在排气管7中的排放气体G的流动方向上配置在催化剂72的上游侧或者下游侧中的任一方。另外，气体传感器1还能够配置于利用排放气体G提高发动机5所吸入的空气的密度的增压器的吸入侧的配管。另外，配置气体传感器1的配管还可以设为使从发动机5排入排气管7的排放气体G的一部分向发动机5的吸气管中再循环的排气再循环机构中的配管。
如图5所示，本方式的发动机5是汽油发动机，在排气管7中配置有作为催化剂72的三元催化剂72。本方式的气体传感器1构成在排气管7中比三元催化剂72的配置位置更靠排放气体G的流动的上游侧配置的空燃比传感器11。在空燃比传感器11中，能够使用后述的具有板状的固体电解质体31的层叠型的传感器元件2。
另外，气体传感器1也可以设为比三元催化剂72的配置位置更靠排放气体G的流动的下游侧配置的氧传感器12。本方式的三元催化剂72在排气管7中的排放气体G的流动的方向上分多级配置。氧传感器12邻接地配置在排气管7中的最靠上游侧的三元催化剂72的下游侧。在氧传感器12中，能够使用后述的具有杯状的固体电解质体31的杯型的传感器元件。在氧传感器中，能够检测通过排放气体G推定的发动机5的空燃比相比于理论空燃比是处于富燃侧还是处于贫燃侧。
另外，虽然省略了图示，但发动机5也可以设为柴油发动机，在排气管7上，也可以与三元催化剂72一起或者取代三元催化剂72而配置对NOx(氮氧化物)进行还原的还原催化剂。在该还原催化剂中，有吸附型氮氧化物还原催化剂(LNT)、选择式还原催化剂(SCR)等。吸附型氮氧化物还原催化剂使发动机中的略多地喷射燃料而在排放气体G中增加的一氧化碳、碳化氢等与所吸附的NOx反应而还原为氮。选择式还原催化剂利用氨将NOx还原为氮。
气体传感器1也可以设为在排气管7中比还原催化剂的配置位置更靠排放气体G的流动的上游侧或者下游侧配置的NOx传感器。在构成NOx传感器的传感器元件2中，在后述的气体室35内的比作为检测电极的排气电极311更靠排放气体G的流动的上游侧的位置，配置通过施加电压而将氧向大气电极312泵送的泵电极。大气电极312形成在隔着固体电解质体31而与检测电极和泵电极对置的位置。此外，在排气管7中，也可以配置对排放气体G所含的粒子状物质的可溶有机成分(SOF)、一氧化碳、碳化氢等进行氧化的柴油氧化催化剂(DOC)等。
(传感器元件2)
如图2～图4所示，本方式的传感器元件2是在设有排气电极311及大气电极312的板状的固体电解质体31上层叠各绝缘体33A、33B及发热体34的层叠型结构。在传感器元件2中，形成有排气电极311、大气电极312以及夹在排气电极311与大气电极312之间的固体电解质体31这些部分所构成的传感器单元21。传感器单元21形成在长条形状的传感器元件2的前端侧部分。
在本方式中，将传感器元件2延伸为长条形状的方向称为长度方向L。另外，将与长度方向L正交且层叠有固体电解质体31、各绝缘体33A、33B及发热体34的方向、换言之即传感器单元21与加热器22层叠的方向称为层叠方向D。另外，将与长度方向L和层叠方向D正交的方向称为宽度方向W。另外，在传感器元件2的长度方向L上，将暴露在排放气体G中的一侧称为前端侧L1，将前端侧L1的相反侧称为基端侧L2。
(传感器单元21)
如图2及图3所示，构成传感器单元21的固体电解质体31在规定的活性温度下具有氧化物离子(O2-)的传导性。在固体电解质体31的第一表面301，设有暴露在排放气体G中的排气电极311，在固体电解质体31的第二表面302，设有暴露在大气A中的大气电极312。排气电极311和大气电极312在传感器元件2的长度方向L的暴露于排放气体G中的前端侧L1的部位配置在隔着固体电解质体31沿层叠方向D重叠的位置。第一绝缘体33A层叠于固体电解质体31的第一表面301，第二绝缘体33B层叠于固体电解质体31的第二表面302。
固体电解质体31使用氧化锆系氧化物构成，使用以氧化锆为主成分(含有50质量％以上)、通过稀土类金属元素或碱土类金属元素使氧化锆的一部分置换的稳定化氧化锆或部分稳定化氧化锆构成。构成固体电解质体31的氧化锆的一部分能够通过氧化钇、氧化钪或氧化钙来置换。
构成传感器单元21的排气电极311及大气电极312含有作为对氧表现出催化活性的贵金属的铂以及作为与固体电解质体31共用的共用材料的氧化锆系氧化物。共用材料用于在向固体电解质体31印刷(涂布)浆料状的电极材料并烧固固体电解质体31及电极材料时，维持由电极材料形成的排气电极311及大气电极312与固体电解质体31的结合强度。
(气体室35)
如图2及图3所示，在固体电解质体31的第一表面301，邻接地形成有由第一绝缘体33A和固体电解质体31包围的气体室35。气体室35在第一绝缘体33A的长度方向L的前端侧L1的部位形成于收容排气电极311的位置。气体室35形成为被第一绝缘体33A、扩散阻力部(气体导入部)32及固体电解质体31封闭的空间部。在排气管7内流动的排放气体G通过扩散阻力部32被导入气体室35内。
(扩散阻力部32)
如图2所示，本方式的扩散阻力部32邻接地设于气体室35的长度方向L的前端侧L1。换言之，扩散阻力部32形成在传感器元件2的长度方向L的前端面。扩散阻力部32在第一绝缘体33A中通过向与气体室35的长度方向L的前端侧L1邻接地开设的导入口内配置氧化铝等金属氧化物的多孔质体而形成。导入气体室35的排放气体G的扩散速度(流量)是通过对排放气体G通过扩散阻力部32中的多孔质体的气孔的速度进行限制来确定的。
扩散阻力部32也可以邻接地形成在气体室35的宽度方向W的两侧。在该情况下，扩散阻力部32在第一绝缘体33A中配置于与气体室35的宽度方向W的两侧邻接地开设的导入口内。此外，扩散阻力部32除了使用多孔质体形成以外，也可以使用作为与气体室35连通的较小的贯通孔的针孔形成。
(大气通道36)
如图2～图4所示，在固体电解质体31的第二表面302，邻接地形成有由第二绝缘体33B和固体电解质体31包围的大气通道36。大气通道36从第二绝缘体33B中的对大气电极312进行收容的长度方向L的部位形成至传感器元件2的长度方向L上的暴露在大气A中的基端位置。在传感器元件2的长度方向L的基端位置，形成有大气通道36的作为大气导入部的基端开口部361。大气通道36从基端开口部361形成至隔着固体电解质体31而与气体室35沿层叠方向D重叠的位置。对于大气通道36，从基端开口部361向其中导入大气A。
(各绝缘体33A、33B)
如图2及图3所示，第一绝缘体33A形成气体室35，第二绝缘体33B形成大气通道36并且埋设发热体34。第一绝缘体33A及第二绝缘体33B通过氧化铝(氧化铝)等金属氧化物形成。各绝缘体33A、33B形成为排放气体G或者大气A即气体无法透过的致密体，在各绝缘体33A、33B上几乎没有形成气体所能通过的气孔。
(加热器22)
如图2～图4所示，加热器22通过埋设于第二绝缘体33B的发热体34形成。此外，发热体34也可以埋设于第一绝缘体33A。发热体34具有通过通电而发热的发热部341和与发热部341的长度方向L的基端侧L2相连的发热体引线部342。发热部341在固体电解质体31与各绝缘体33A、33B的层叠方向D上配置于至少一部分与排气电极311及大气电极312重叠的位置。
另外，发热部341由通过直线部分及曲线部分进行蜿蜒的线状的导体部形成。本方式的发热部341的直线部分与长度方向L平行地形成。发热体引线部342由与长度方向L平行的直线状的导体部形成。发热部341的每单位长度的电阻值大于发热体引线部342的每单位长度的电阻值。发热体引线部342从发热部341引出至长度方向L的基端侧L2的部位。发热体34含有具有导电性的金属材料。
发热部341在与长度方向L正交的层叠方向D上配置于与排气电极311及大气电极312对置的位置。换言之，发热部341在传感器元件2的长度方向L的前端侧L1的部位配置于与排气电极311及大气电极312沿层叠方向D重叠的位置。若对一对发热体引线部342施加电压，则发热部341通过焦耳热而发热，通过该发热，传感器单元21的周边被加热到目标温度。
(多孔质层37)
如图1所示，在传感器元件2的长度方向L的前端侧L1的部位的整周上，设有用于捕获排气电极311的有毒物质、排气管7内产生的冷凝水等的多孔质层37。多孔质层37由氧化铝等多孔质的陶瓷(金属氧化物)形成。多孔质层37的气孔率大于扩散阻力部32的气孔率，能够透过多孔质层37的排放气体G的流量多于能够透过扩散阻力部32的排放气体G的流量。
(其它的传感器元件2)
虽然省略了图示，但传感器元件2并不限于具有一个固体电解质体31，也可以具有两个以上的固体电解质体31。设于固体电解质体31的电极311、312并不仅限于排气电极311及大气电极312这一对，也可以设为多组电极。在一个或者多个固体电解质体31设有多组电极的情况下，发热体34的发热部341也可以设于与多组电极对置的位置。
另外，传感器元件2也可以设为包含具有有底圆筒形状的固体电解质体、设于固体电解质体的外侧面的排气电极311和设于固体电解质体的内侧面的大气电极312的杯型结构。在该情况下，取入大气罩46A、46B内并流入固体电解质体的内侧的大气A所含的有毒物质也有可能到达大气电极312。此外，杯型的传感器元件2除了对产生于排气电极311与大气电极312之间的电动势进行检测的用途以外，还可以用于利用了电压施加部62的对空燃比或者NOx进行检测的用途。
(气体传感器1的其它结构)
如图1所示，气体传感器1除了传感器元件2以外，还具备保持传感器元件2的第一隔热体42、保持第一隔热体42的壳体41、与第一隔热体42连结的第二隔热体43、保持于第二隔热体43并与传感器元件2接触的触点端子44。另外，气体传感器1具备安装于壳体41的前端侧L1的部分而覆盖传感器元件2的前端侧部分的元件罩45A、45B、安装于壳体41的后端侧L2的部分而覆盖第二隔热体43、触点端子44等的大气罩46A、46B、用于将与触点端子44相连的引线48保持于大气罩46A、46B的衬套47等。
传感器元件2的前端侧部分及元件罩45A、45B配置于发动机5的排气管7内。在元件罩45A、45B上，形成用于使作为检测对象气体的排放气体G通过的气体通过孔451。元件罩45A、45B具有内罩45A和覆盖内罩45A的外罩45B这一双重构造。元件罩45A、45B也可以是单重构造。从元件罩45A、45B的气体通过孔451流入元件罩45A、45B内的排放气体G通过传感器元件2的多孔质层37及扩散阻力部32被引导到排气电极311。
如图1所示，大气罩46A、46B配置于发动机5的排气管7的外部。本方式的气体传感器1为车载用，配置有排气管7的车辆车身构成了配置有发动机5的发动机室。并且，由发动机室中的各种橡胶、树脂、润滑剂等产生的气体混合到大气A中流动到大气罩46A、46B的周边。在该发动机室内产生的气体是有可能使大气电极312中毒的有毒物质(有毒气体)。对于在发动机室等中产生的有毒物质，有Si(硅)、S(硫)等。
本方式的大气罩46A、46B通过安装于壳体41的第一罩46A和覆盖第一罩46A的第二罩46B构成。在第一罩46A及第二罩46B上，形成有用于使大气A通过的大气通过孔461。在第一罩46A与第二罩46B之间的与大气通过孔461对置的位置，夹持有用于防止水向第一罩46A内浸入的防水过滤器462。
传感器元件2中的大气通道36的基端开口部361向大气罩46A、46B内的空间开放。存在于大气罩46A、46B的大气通过孔461的周边的大气A经由防水过滤器462被取入大气罩46A、46B内。并且，通过了防水过滤器462的大气A从传感器元件2的大气通道36的基端开口部361流入大气通道36内，被引导到大气通道36内的大气电极312。
向配置有大气电极312的大气通道36中导入包含硅氧烷等有毒气体的大气A的原理被认为如下。在发动机5的燃烧停止之后，排气管7及气体传感器1从被加热到高温的状态逐渐冷却。并且，气体传感器1的大气罩46A、46B内的大气A的温度与气体传感器1的温度的降低一起降低，大气罩46A、46B内的大气A的体积收缩。此时，大气罩46A、46B内变为力压低于大气压的负压状态，包含在发动机室中产生的有毒气体的大气A经由防水过滤器462导入大气罩46A、46B内。然后，包含有毒气体的大气A从大气罩46A、46B内向传感器元件2的大气通道36内的大气电极312导入。
另外，在气体传感器1被用作空燃比传感器等的情况下，通过电压施加部62以大气电极312为正侧(电压较高的一侧)的方式向排气电极311与大气电极312之间施加直流电压。并且，在发动机5的空燃比处于贫燃侧时，氧化物离子从排气电极311经固体电解质体31向大气电极312通过。另一方面，在发动机5的空燃比处于富燃侧时，为了使排气电极311中的未燃烧气体反应，从大气电极312经固体电解质体31向排气电极311产生氧化物离子的逆流。此时，大气罩46A、46B内的大气A被吸引到大气通道36内，导入大气罩46A、46B内的包含有毒气体的大气A被向大气通道36内的大气电极312导入。
(有毒物质)
对于有可能使大气电极312中毒的大气A中的有毒物质，有在车辆的发动机室等中产生的硅氧烷气体等。硅氧烷是以硅和氧为骨架的化合物，形成有机硅氧烷等。配置有气体传感器1的排气管7等配管的外部的环境气体中大多含有从发动机室流入的大气A。所谓大气电极312的有毒物质，是指具有附着于大气电极312而使大气电极312的性能劣化的性质的物质。
(传感器控制装置6)
如图1、图2、图5及图6所示，传感器控制装置6与控制车辆的发动机5的燃烧运转的发动机控制装置50配合来进行气体传感器1的电气控制。传感器控制装置6使用各种控制电路、计算机等构成。传感器控制装置6也可以构建在构成发动机控制装置的各种控制电路、计算机等中。在传感器控制装置6中，构建有向构成加热器22的发热体34进行通电的加热器控制部61、向排气电极311与大气电极312之间施加直流电压的电压施加部62、测定大气电极312与排气电极311之间流动的电流的电流测定部63等。发动机5的空燃比基于电流测定部63的输出电流进行计算。
气体传感器1及传感器控制装置6构成为：不仅在发动机5进行燃烧的燃烧运转时进行动作，而且在发动机5的开关被切断的燃烧停止时也通过车辆的电池进行动作。换言之，气体传感器1及传感器控制装置6构成为在燃烧运转时以及燃烧停止时都被驱动。加热器控制部61构成为：在燃烧运转时，通过向构成加热器22的发热体34通电来将传感器单元21维持在运转时控制温度T1。
本方式的传感器单元21的运转时控制温度T1被设定为600℃以上且800℃以下的范围内的任意温度。运转时控制温度T1被设定为将固体电解质体31的氧化物离子的传导性激活的温度。在运转时控制温度T1低于600℃的情况下，难以激活固体电解质体31，在超过800℃的情况下，包含固体电解质体31的传感器元件2的耐久性有可能降低。
加热器控制部61构成为：在燃烧停止时，通过向构成加热器22的发热体34通电来将传感器单元21维持在停止时控制温度T2。停止时控制温度T2是660℃以上且950℃以下的范围内的任意温度，被设定为比运转时控制温度T1高的温度。在停止时控制温度T2低于660℃的情况下，难以抑制大气电极312的中毒或者实现大气电极312从中毒中的恢复。在停止时控制温度T2超过950℃的情况下，固体电解质体31的耐久性有可能降低。
停止时控制温度T2与运转时控制温度T1之差优选为60℃以上，更优选为100℃以上，进一步优选为150℃以上。
在刚刚使发动机5的燃烧运转停止之后，发动机室内为高温，因车辆行驶而产生的风、因散热器风扇等而产生的空气的循环几乎不存在。由此，在发动机室内，容易对大气电极312产生有毒气体，另外，发动机室内产生的有毒气体容易滞留在发动机室内。由加热器控制部61控制的燃烧停止时的对传感器单元21向停止时控制温度T2的加热优选从发动机5的燃烧刚刚停止之后开始。另外，由加热器控制部61控制的燃烧停止时的加热也可以在从发动机5的燃烧停止时经过规定时间之后开始。
在搭载于不具有怠速停止功能的车辆的气体传感器1中，加热器控制部61也可以在每次变为发动机5停止燃烧的燃烧停止时将传感器单元21加热到停止时控制温度T2。另外，在搭载于具有怠速停止功能的车辆的气体传感器1中，加热器控制部61也可以在每次变为包含由怠速停止引起的发动机5的燃烧停止在内的燃烧停止时，将传感器单元21加热到停止时控制温度T2。另一方面，在该气体传感器1中，加热器控制部61也可以在每次变为除了由怠速停止引起的发动机5的燃烧停止以外的燃烧停止时，将传感器单元21加热到停止时控制温度T2。例如，可以在发动机5的燃烧停止后感测到发动机5的燃烧在2分钟以内再次开始这一情况来判断由怠速停止引起的发动机5的燃烧停止。
(大气电极312上的有毒物质的处理)
加热器控制部61构成为通过燃烧停止时的传感器单元21向停止时控制温度T2的加热来破坏附着于大气电极312的有毒物质。本方式的有毒物质是硅的氧化物，加热器控制部61构成为通过传感器单元21向停止时控制温度T2的加热而使硅的氧化物产生龟裂。
在包含硅氧烷的大气A接触大气电极312时，有时会在大气电极312的表面形成硅的氧化物的中毒膜。中毒膜是电绝缘物。若在大气电极312的表面形成中毒膜，则大气电极312会失去用于使氧离子化的活性点。特别是，在空燃比传感器中，在发动机5的空燃比处于产生从大气电极312向排气电极311的氧化物离子的逆流的富燃侧时，空燃比的检测性能降低。
该富燃时的空燃比的检测性能的降低例如如图7所示。在正常动作的空燃比传感器中，在从空燃比大于14.5的贫燃侧到空燃比小于14.5的富燃侧的较大范围，可得到传感器单元21中的输出电流的变化。另一方面，若在大气电极312上形成中毒膜，则在富燃侧，难以产生表示空燃比的传感器单元21的输出电流的变化。在图7中，用实线表示正常的情况，用虚线表示形成有中毒膜的情况。此外，将空燃比小于14.5的情况表示为富燃侧，将空燃比大于14.5的一侧表示为贫燃侧。
在本方式中，通过使附着于大气电极312的硅的氧化物的中毒膜产生龟裂，恢复大气电极312的使氧离子化的活性点。并且，本方式的停止时控制温度T2与在大气电极312与附着于大气电极312的硅的氧化物的分界面处产生的热应力比硅的氧化物单体的拉伸强度大的温度相比被设定为更高的温度。
本方式的大气电极312由混有固体电解质的粒子的铂的粒子形成，大气电极312的线膨胀系数大于硅的氧化物的线膨胀系数。如图8所示，在传感器单元21被加热时，与硅的氧化物的中毒膜M的热膨胀量B2相比，大气电极312的热膨胀量B1较大。此时，在大气电极312与中毒膜M之间产生热应力，中毒膜M被大气电极312拉伸。并且，在产生于大气电极312与中毒膜M之间的热应力大于中毒膜M的拉伸强度时，在中毒膜M上产生微细的龟裂即微裂缝C。
作为硅的氧化物的二氧化硅(SiO2)的拉伸强度表现为50N/mm2。为了使产生于大气电极312与中毒膜M之间的热应力超过50N/mm2，停止时控制温度T2优选设为比运转时控制温度T1高60℃以上的温度。
若加热传感器单元21的停止时控制温度T2过高，则构成固体电解质体31的氧化锆的晶体结构产生变化。氧化锆有单斜晶、正方晶及立方晶三个晶系，在常温(25℃)左右处于单斜晶的状态，若温度变高则变化为正方晶的状态，若温度进一步变高则变换为立方晶的状态。该晶体结构的转变伴有体积的变化，从单斜晶向正方晶的转变伴有约4％的体积收缩。
构成固体电解质体31的氧化锆从单斜晶向正方晶转变的温度为950℃以上且1200℃以下。由此，作为固体电解质体31不产生相转变的温度，停止时控制温度T2优选设为950℃以下。
基于以上的内容，本方式的停止时控制温度T2被设定为：高于在大气电极312与附着于大气电极312的硅的氧化物的分界面处产生的热应力比硅的氧化物单体的拉伸强度大的温度，并且低于固体电解质体31的晶体结构发生变化的温度。并且，通过利用加热器控制部61在燃烧停止时将传感器单元21加热到停止时控制温度T2，使附着于大气电极312的中毒膜产生龟裂，能够恢复富燃侧的空燃比的检测性能。
(控制方法)
参照图9的流程图对气体传感器1的传感器控制装置6的控制方法进行说明。
首先，响应于车辆的点火开关被接通这一情况，发动机5的燃烧运转开始(步骤S101)。另外，响应于这一情况，气体传感器1及传感器控制装置6的控制开始(步骤S101)。然后，传感器控制装置6的加热器控制部61将传感器单元21加热到运转时控制温度T1(步骤S102)。
接着，判定是否为点火开关变为切断而使发动机5的燃烧运转停止(步骤S103)。直至点火开关变为切断以前，都响应于气体传感器1及传感器控制装置6对空燃比的反馈而利用发动机控制装置50使发动机5持续进行燃烧运转。
接着，在发动机5的燃烧运转停止时，传感器控制装置6的加热器控制部61将传感器单元21加热到停止时控制温度T2(步骤S104)。并且，在将传感器单元21加热到停止时控制温度T2规定时间之后，加热器控制部61使加热停止。
此外，在发动机5的燃烧停止时，也可以在利用加热器控制部61将传感器单元21加热到停止时控制温度T2时，利用电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间施加规定的电压。该规定的电压可以设为后述的实施方式2所示的运转时电压V1。
(作用效果)
在本方式的传感器控制装置6中，将控制加热器22对传感器单元21的加热的加热器控制部61进行设计，能够抑制大气电极312的中毒或者使大气电极312从中毒中恢复。具体而言，加热器控制部61构成为在发动机5的燃烧停止时将传感器单元21加热到比燃烧运转时的运转时控制温度T1高的停止时控制温度T2。通过该结构，将硅氧烷气体等有毒气体在大气通道36内等热氧化而设为难以到达大气电极312的状态，能够抑制在大气电极312上形成绝缘性的中毒膜。
另外，在发动机5的燃烧停止时，通过利用加热器控制部61对传感器单元21进行加热，能够将大气罩46A、46B内及大气通道36内保持高温。由此，能够使大气罩46A、46B内的大气A的体积难以收缩，使包含硅氧烷等的大气A难以到达大气通道36内的大气电极312。
另外，还可想象在驱动气体传感器1及传感器控制装置6之前，硅氧烷等中毒物就已经附着于大气电极312的状态。在该状态下驱动气体传感器1及传感器控制装置6的情况下，还可想象由于大气电极312的加热而引起中毒物的氧化反应，形成中毒物的中毒膜的情况。在该情况下，通过在发动机5的燃烧停止时使传感器单元21被加热到停止时控制温度T2，能够使大气电极312中的中毒膜由于热应力而破坏，恢复大气电极312对氧的离子活化这一功能。
这样，根据本方式的气体传感器1的传感器控制装置6，能够实现对气体传感器1的大气电极312的中毒的抑制。另外，在大气电极312产生了中毒的情况下，能够实现从中毒中的恢复。
图10的(a)、(b)、(c)、(d)中示出了车辆的状态及加热器控制部61的动作随时间的变化。图10的(a)表示车速随时间的变化。车速暂时变为零的部分表示发动机5处于怠速状态。图10的(b)表示发动机室内的硅氧烷浓度随时间的变化。硅氧烷浓度在发动机5处于怠速状态时以及发动机5的燃烧停止时增加。所谓怠速状态，是指在车速为零时发动机5以规定的低旋转速度进行燃烧运转的状态。
图10的(c)表示发动机5的空气过剩率λ随时间的变化。空气过剩率具有在车速接近零时容易变高的倾向。图10的(d)表示加热器控制部61对传感器单元21的加热温度随时间的变化。在发动机5的燃烧运转时，传感器单元21被加热到运转时控制温度T1，在发动机5的燃烧停止时，传感器单元21被加热到停止时控制温度T2。
在本方式中，在发动机室中的硅氧烷浓度较高的状态较长地持续的发动机5的燃烧停止时，通过将传感器单元21加热到停止时控制温度T2，能够实现对大气电极312的中毒的抑制。另外，在大气电极312产生了中毒的情况下，能够实现从中毒中的恢复。
加热器控制部61及加热器22对传感器单元21向停止时控制温度T2的加热也可以在发动机5处于怠速状态时进行。在车辆行驶之后，在发动机5变为怠速状态时，发动机室内的硅氧烷浓度也变高。因此，在该情况下，也能够通过向停止时控制温度T2进行加热来抑制大气电极312的中毒或者实现大气电极312从中毒中的恢复。
＜实施方式2＞
本方式示出了利用传感器控制装置6中的电压施加部62使大气电极312从中毒中恢复的情况。
如图2所示，本方式的电压施加部62构成为：在燃烧运转时及燃烧停止时，将大气电极312设为正侧，向排气电极311与大气电极312之间施加直流电压。另外，如图11所示，本方式的传感器控制装置6具有劣化检测部64，该劣化检测部64在燃烧运转时或者燃烧停止时检测传感器单元21的检测值的劣化量。劣化检测部64利用发动机5的空燃比变为富燃侧时来检测传感器单元21的富燃侧的检测性能的劣化量。
(电压施加部62)
如图12及图13所示，电压施加部62构成为在发动机5的燃烧运转时向排气电极311与大气电极312之间施加运转时电压V1。运转时电压V1被设定为传感器单元21的电压与电流的关系表现出极限电流特性的电压以上且0.6V以下的范围内的任意电压。在图13中，示出了空燃比(A/F)变化的情况下的、基于传感器单元21的施加电压与输出电流的关系的极限电流特性。
所谓极限电流特性，是指在向排气电极311与大气电极312之间施加的电压增加时，由于排放气体G向排气电极311的导入受到扩散阻力部32限制，使得向大气电极312与排气电极311之间流动的电流变为上升极限状态的特性。换言之，极限电流电压表现为即使电压变化、电流也保持一定的情况。运转时电压V1的下限值例如可以设为0.1V以上。在使运转时电压V1超过0.6V的情况下，传感器单元21容易产生劣化。
如图12所示，电压施加部62构成为：以劣化检测部64所检测的劣化量为规定值以上为条件，在发动机5的燃烧停止时，向排气电极311与大气电极312之间施加比运转时电压V1高的停止时电压V2，将附着于大气电极312的硅的氧化物还原。运转时电压V1及停止时电压V2均以大气电极312侧为正侧进行施加。在劣化检测部64所检测的劣化量为规定值以上的情况下，推定为在大气电极312上形成了作为中毒膜的硅的氧化物。在该情况下，在通过电压施加部62在燃烧停止时向排气电极311与大气电极312之间施加停止时电压V2时，能够将硅的氧化物还原，从大气电极312上去除中毒膜。
停止时电压V2被设定为超过0.6V且为1.2V以下的范围内的任意电压。通过使停止时电压V2超过0.6V，能够将大气电极312上的硅的氧化物还原。在停止时电压V2超过1.2V的情况下，有可能在固体电解质体31上产生黑化的现象，使得传感器单元21劣化。所谓黑化，是指构成固体电解质体31的氧化锆等被还原，氧化锆等被金属化的现象。
本方式的停止时电压V2被设定为：高于大气电极312所含的贵金属的氧化电位，并且低于固体电解质体31的还原电压。大气电极312所含的贵金属的氧化电位是超过0.6V且为1.2V以下的范围内的任意的值。大气电极312中的贵金属的氧化电位与将附着于大气电极312的硅的氧化物还原的原理有关系。
通过向排气电极311与大气电极312之间施加直流电压，二氧化硅(SiO2)、即附着于大气电极312的作为中毒膜的硅的氧化物被以如下方式还原。即，通过以大气电极312为正侧(电压较高的一侧)而向排气电极311与大气电极312之间施加直流电压，大气电极312所含的作为贵金属的铂(Pt)氧化。该大气电极312上的氧化反应通过Pt→Pt2++2e-这一反应式来表示。
并且，从大气电极312向二氧化硅交接电子，在大气电极312上，利用电子使二氧化硅还原。该大气电极312上的二氧化硅的还原反应通过SiO2(Si4+)+4e-→Si+O2这一反应式来表示。这样一来，以大气电极312中的贵金属即铂产生氧化为起点，发生大气电极312中的硅的氧化物即二氧化硅的还原。通过使二氧化硅还原，恢复大气电极312的用于使氧离子化的活性点。
固体电解质体31的还原电压表示使固体电解质体31产生黑化的电压，作为停止时电压V2，为1V以上且1.6V以下的范围内的电压。该还原电位的值依赖于构成固体电解质体31的氧化锆的内部的微晶的结构、粒径等。停止时电压V2设定为固体电解质体31不产生黑化的电压。
电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间的停止时电压V2的施加可以在燃烧停止时在持续了规定时间之后停止。施加停止时电压V2的规定时间预先通过进行实验等作为将附着于大气电极312的硅的氧化物还原所需的时间求出。通过将施加停止时电压V2的规定时间设定为将附着于大气电极312的硅的氧化物还原所需的最小限度，能够抑制车辆中的电力消耗、对气体传感器1的热负荷等。
另外，施加停止时电压V2的规定时间也可以基于从发动机5的燃烧开始到停止为止所需的发动机燃烧时间、搭载有气体传感器1的车辆的行驶距离、气体传感器1及传感器控制装置6的传感器使用时间、发动机5的空燃比的历史等适当进行变更。一般认为，发动机燃烧时间、车辆的行驶距离或者传感器使用时间越长，则硅的氧化物向大气电极312的附着量越多。另外，一般认为，发动机5的空燃比处于富燃侧的状态越长，则硅的氧化物向大气电极312的附着量越多。
电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间的停止时电压V2的施加在燃烧停止时可以仅进行一次，也可以分多次进行。
(劣化检测部64)
如图12所示，本方式的劣化检测部64构成为：在进行了停止向发动机5的任一气缸供给燃料的燃料切断运转FC之后的中立化控制时C1，检测传感器单元21的检测值的劣化量。在进行燃料切断运转FC之后，配置有三元催化剂72的排气管7内处于氧的比例比理论空燃比状态(理论空燃比的状态)高的状态。并且，在中立化控制时C1，使进行燃料切断运转FC之后的排气管7内的三元催化剂72的配置环境接近理论空燃比状态，因此在停止了燃料的供给的气缸中，使燃料供给量(燃料喷射量)与理论空燃比的情况相比过剩。此时，由气体传感器1检测的排放气体G的空燃比变为富燃侧。
另外，劣化检测部64将根据燃料供给量与燃烧用空气的供给量的比例推定出的推定空燃比和通过气体传感器1的输出电流检测出的检测空燃比进行比较，基于检测空燃比与推定空燃比的差分量求出传感器单元21的检测值的劣化量。推定空燃比由于不受大气电极312的中毒劣化的影响，因此用作作为比较对象的基准值。
在传感器单元21的检测值的劣化量较大的情况下，推定为大气电极312上附着了硅的氧化物。并且，在发动机5的燃烧运转停止的燃烧停止时，电压施加部62在检测值的劣化量为规定值以上的情况下向排气电极311与大气电极312之间施加停止时电压V2。由此，使附着于大气电极312的硅的氧化物还原。
图12的(a)、(b)、(c)中示出了车辆的状态及电压施加部62的动作随时间的变化。图12的(a)表示车速随时间的变化。图12的(b)表示发动机5的空气过剩率λ随时间的变化。空气过剩率在燃料切断状态FC变为贫燃侧，之后在中立化控制时C1变为富燃侧。在该中立化控制时C1，在推定空燃比与检测空燃比之间产生差异。图12的(c)表示电压施加部62向传感器单元21(排气电极311与大气电极312之间)的施加电压随时间的变化。在发动机5的燃烧运转时，向传感器单元21施加运转时电压V1，在发动机5的燃烧停止时，向传感器单元21施加停止时电压V2。
(劣化检测部64的其它结构)
劣化检测部64也可以在由电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间施加了规定的电压时，利用电流测定部63测定大气电极312与排气电极311之间流过的电流，根据基于该电压与电流的关系计算的传感器单元21的电阻值，检测传感器单元21的检测值的劣化量。一般认为，硅的氧化物向大气电极312附着的量越多，则电阻值越高。并且，电阻值越高，则能够判定为劣化量越多。另外，劣化检测部64可以在燃烧运转时检测传感器单元21的检测值的劣化量，也可以在燃烧停止时检测传感器单元21的检测值的劣化量。
在劣化检测部64在燃烧运转时进行劣化检测的情况下，在电压施加部62将用于该劣化检测的电压施加于排气电极311与大气电极312之间的时间段，大气电极312与排气电极311之间流动的电流不被用作利用了极限电流特性的传感器的输出值。另外，在进行劣化检测时，电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间施加的电压可以设为比运转时电压V1高的值。
在劣化检测部64在燃烧运转时进行了劣化检测的情况下，在燃烧停止时，判定劣化检测部64所检测的劣化量是否为规定值以上，在该燃烧停止时，可以利用电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间施加停止时电压V2。
(恢复判定部65)
如图11所示，传感器控制装置6也可以具有恢复判定部65，该恢复判定部65在通过电压施加部62施加了停止时电压V2之后，判定传感器单元21的检测值的劣化量恢复了何种程度。恢复判定部65可以检测通过电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间施加停止时电压V2时的排气电极311与大气电极312之间的电阻值，并基于该电阻值判定传感器单元21的检测值的劣化的恢复量。可以在通过电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间施加停止时电压V2时，利用电流测定部63测定大气电极312与排气电极311之间流过的电流，由此检测电阻值。为了检测电阻值而向排气电极311与大气电极312之间施加的电压的值可以设为运转时电压V1等适当大小。恢复判定部65可以在燃烧停止时判定劣化的恢复量。
另外，恢复判定部65也可以在电阻值变为规定的阈值以下的值时，判定为传感器单元21的检测值的劣化已经恢复。基于恢复判定部65的电压的施加和电流的测定(电阻值的检测)也可以反复进行多次。另外，恢复判定部65也可以在电阻值多次变为规定的阈值以下的值时，才判定为传感器单元21的检测值的劣化已经恢复。
电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间的停止时电压V2的施加也可以在燃烧停止时持续，直至利用恢复判定部65判定为传感器单元21的检测值的劣化已经恢复。换言之，也可以在通过电压施加部62施加停止时电压V2时，连续或者断续地测定大气电极312与排气电极311之间流动的电流，在基于停止时电压V2及电流求出的电阻值变为规定的阈值以下时，停止通过电压施加部62施加电压。
图14的(a)、(b)、(c)、(d)中示出了恢复判定部65的动作随时间的变化。图14的(a)表示由加热器控制部61加热的传感器单元21的加热温度随时间的变化。图14的(b)表示电压施加部62向传感器单元21的施加电压随时间的变化。在向传感器单元21断续地施加停止时电压V2时，产生电压的脈动。图14的(c)表示产生于传感器单元21的输出电流随时间的变化。产生于传感器单元21的输出电流表示经由固体电解质体31流入大气电极312与排气电极311之间的输出电流。在每次通过施加停止时电压V2而使大气电极312的劣化恢复时，产生于传感器单元21的输出电流变大。
图14的(d)表示传感器单元21的电阻值随时间的变化。在每次通过施加停止时电压V2而使大气电极312的劣化恢复时，传感器单元21的电阻值变小。通过该电阻值变为规定的阈值以下的值这一情况，判定为大气电极312的中毒劣化已经恢复。
此外，劣化检测部64及恢复判定部65除了检测排气电极311与大气电极312之间的电阻值以外，也可以检测与大气电极312因硅的氧化物而产生的中毒有关的各种物性值。并且，劣化检测部64及恢复判定部65也可以基于各种物性值来感测劣化量或者恢复量。
另外，恢复判定部65也可以适用于实施方式1所示的利用加热器控制部61将传感器单元21加热到停止时控制温度T2的情况或者同时采用电压施加部62的停止时电压V2的施加和加热器控制部61向停止时控制温度T2的加热的情况。
(控制方法)
参照图15的流程图对本方式的传感器控制装置6的控制方法进行说明。
首先，响应于车辆的点火开关被接通这一情况，发动机5的燃烧运转开始(步骤S201)。另外，响应于这一情况，气体传感器1及传感器控制装置6的控制开始(步骤S201)。然后，传感器控制装置6的电压施加部62向传感器单元21的排气电极311与大气电极312之间施加运转时电压V1，传感器控制装置6的加热器控制部61将传感器单元21加热到运转时控制温度T1(步骤S202)。
接着，传感器控制装置6判定是否通过发动机控制装置进行了燃料切断运转FC(步骤S203)。在进行了燃料切断运转FC之后，劣化检测部64通过推定空燃比与检测空燃比之间的比较来计算传感器单元21的检测值的劣化量(步骤S204)。劣化检测部64基于推定空燃比与检测空燃比之间的比较的差分量来计算传感器单元21的检测值的劣化量。此外，在没有进行燃料切断运转FC的情况下，不计算劣化检测部64所检测的劣化量。
接着，判定是否为点火开关变为切断而使发动机5的燃烧运转停止(步骤S205)。直至点火开关变为切断以前，都响应于气体传感器1及传感器控制装置6对空燃比的反馈而使发动机5持续进行燃烧运转。
接着，在发动机5的燃烧运转停止时，判定是否利用劣化检测部64计算出了传感器单元21的检测值的劣化量(步骤S206)。在计算出了劣化量的情况下，传感器控制装置6判定劣化量是否为规定值以上(步骤S207)。在劣化量为规定值以上的情况下，电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间施加停止时电压V2规定时间(步骤S208)。此时，恢复判定部65基于排气电极311与大气电极312之间流动的电流来检测排气电极311与大气电极312之间的电阻值(步骤S209)。
然后，恢复判定部65判定检测出的电阻值是否变为规定的阈值以下(步骤S210)。传感器单元21的检测值的劣化量、换言之即中毒膜向大气电极312的附着量越多，则电阻值越高。电阻值的规定的阈值可以设定为作为传感器单元21的电阻值而言判定为正常的值。
在检测出的电阻值不为规定的阈值以下的情况下，认为传感器单元21的检测值的劣化尚未恢复，电压施加部62再次向排气电极311与大气电极312之间施加停止时电压V2规定时间(步骤S208)。然后，恢复判定部65再次基于排气电极311与大气电极312之间流动的电流来检测排气电极311与大气电极312之间的电阻值(步骤S209)。
适当反复进行电压施加部62的停止时电压V2的施加和电阻值的检测，在检测出的电阻值变为规定的阈值以下的情况下，结束电压施加部62的停止时电压V2的施加。这样一来，通过停止时电压V2的施加，附着于大气电极312的硅的氧化物被还原，传感器单元21的检测值的劣化恢复。此外，在步骤S206中没有计算出劣化量的情况以及在步骤S207中劣化量不为规定值以上的情况下，不进行电压施加部62的停止时电压V2的施加。
此外，在发动机5的燃烧停止时，可以在通过电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间施加停止时电压V2时，利用加热器控制部61将传感器单元21加热到规定的温度。该规定的温度可以设为实施方式1所示的运转时控制温度T1。
(作用效果)
在本方式的传感器控制装置6中，对向排气电极311与大气电极312之间施加电压的电压施加部62进行设计，能够使大气电极312从中毒中恢复。具体而言，电压施加部62构成为：在发动机5的燃烧停止时，以劣化检测部64所检测的传感器单元21的检测值的劣化量为规定值以上为条件，向排气电极311与大气电极312之间施加比运转时电压V1高的停止时电压V2，将附着于大气电极312的硅的氧化物还原。通过该结构，能够将硅氧烷气体等有毒气体附着于大气电极312而形成的作为中毒膜的硅的氧化物还原，恢复大气电极312对氧的离子活化这一功能。
关于本方式的气体传感器1及传感器控制装置6中的其它结构、作用效果等，与实施方式1的气体传感器1及传感器控制装置6的结构、作用效果等相同。另外，在本方式中，与实施方式1所示的附图标记相同的附图标记所表示的构成要素与实施方式1的构成要素相同。
＜实施方式3＞
本方式示出了使用传感器控制装置6中的加热器控制部61及电压施加部62来抑制大气电极312的中毒或者实现大气电极312从中毒中的恢复的情况。
如图16的(a)、(b)、(c)所示，本方式的传感器控制装置6构成为：在燃烧停止时，利用加热器控制部61将传感器单元21加热到停止时控制温度T2，并且利用电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间施加停止时电压V2。并且，通过传感器单元21向停止时控制温度T2的加热以及停止时电压V2向传感器单元21(电极311、312之间)的施加，将附着于大气电极312的硅的氧化物还原。
图16的(a)表示车速随时间的变化。图16的(b)表示加热器控制部61对传感器单元21的加热温度随时间的变化，在发动机5的燃烧运转时，传感器单元21被加热到运转时控制温度T1，在发动机5的燃烧停止时，传感器单元21被加热到停止时控制温度T2。图16的(c)表示电压施加部62向传感器单元21的施加电压随时间的变化。在发动机5的燃烧运转时，向传感器单元21施加运转时电压V1，在发动机5的燃烧停止时，向传感器单元21施加停止时电压V2。
如前所述，通过向排气电极311与大气电极312之间施加停止时电压V2，进行二氧化硅(SiO2)、即形成于大气电极312的作为中毒膜的硅的氧化物的还原。该二氧化硅的还原电位具有大气电极312的温度越高则其越低的性质。换言之，大气电极312的温度越高，则附着于大气电极312的二氧化硅越容易在较低电压下部分地还原。
通过硅氧烷的热氧化会生成二氧化硅，但在热力学上，会以一定的比例产生缺氧。一般认为，产生了缺氧的二氧化硅的还原电位低于通常的二氧化硅的还原电位。图17中示出了温度与缺氧二氧化硅的还原电位的关系。并且，在大气电极312及二氧化硅的温度为660℃～950℃的范围中，温度越高，则缺氧二氧化硅的还原电位越低，该还原电位在0.65V附近至0.42V附近之间变化。
本方式的停止时控制温度T2和停止时电压V2是在与二氧化硅的还原电位之间的关系下确定的。具体而言，本方式的停止时电压V2被确定为高于停止时控制温度T2为660℃以上且950℃以下的范围内的规定温度时的该规定温度下的二氧化硅的还原电位。另外，本方式的停止时控制温度T2被设定为使停止时电压V2高于该停止时控制温度T2下的二氧化硅的还原电位。
(控制方法)
参照图18的流程图对本方式的传感器控制装置6的控制方法进行说明。
首先，响应于车辆的点火开关被接通这一情况，发动机5的燃烧运转开始(步骤S301)。另外，响应于这一情况，气体传感器1及传感器控制装置6的控制开始(步骤S301)。然后，电压施加部62向传感器单元21的排气电极311与大气电极312之间施加运转时电压V1，加热器控制部61将传感器单元21加热到运转时控制温度T1(步骤S302)。
接着，判定是否为点火开关变为切断而使发动机5的燃烧运转停止(步骤S303)。直至点火开关变为切断以前，都响应于气体传感器1及传感器控制装置6对空燃比的反馈而使发动机5持续进行燃烧运转。
接着，在发动机5的燃烧运转停止时，电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间施加停止时电压V2，加热器控制部61将传感器单元21加热到停止时控制温度T2(步骤S304)。并且，在经过了规定时间之后，停止电压施加部62的施加，并且停止加热器控制部61的加热。
(作用效果)
在本方式的传感器控制装置6中，通过同时采用电压施加部62的停止时电压V2的施加和加热器控制部61向停止时控制温度T2的加热，能够更有效地抑制大气电极312的中毒以及使大气电极312从中毒中恢复。关于本方式的气体传感器1及传感器控制装置6中的其它结构、作用效果等，与实施方式1、2的气体传感器1及传感器控制装置6的结构、作用效果等相同。另外，在本方式中，与实施方式1、2所示的附图标记相同的附图标记所表示的构成要素与实施方式1、2的构成要素相同。
＜实施方式4＞
本方式示出了使用传感器控制装置6中的加热器控制部61使大气电极312从中毒中恢复的情况。
如图11所示，本方式的传感器控制装置6具有劣化检测部64，该劣化检测部64在燃烧运转时或者燃烧停止时检测传感器单元21的检测值的劣化量。本方式的劣化检测部64在通过电压施加部62向排气电极311与大气电极312之间施加规定的电压时，利用电流测定部63测定排气电极311与大气电极312之间流过的电流，并基于根据该电压与电流的关系计算出的电阻值，检测传感器单元21的检测值的劣化量、换言之即大气电极312的劣化量。
一般认为，硅的氧化物向大气电极312附着的量越多，则电阻值越高，电阻值越高，则可以判定为劣化量越多。本方式的加热器控制部61构成为：以劣化检测部64所检测的劣化量为规定值以上为条件，在燃烧停止时将传感器单元21加热到停止时控制温度T2。此外，劣化检测部64的结构可以与实施方式2所示的劣化检测部64相同。
(控制方法)
参照图19的流程图对本方式的传感器控制装置6的控制方法进行说明。
首先，响应于车辆的点火开关被接通这一情况，发动机5的燃烧运转开始(步骤S401)。另外，响应于这一情况，气体传感器1及传感器控制装置6的控制开始(步骤S401)。然后，电压施加部62向传感器单元21的排气电极311与大气电极312之间施加运转时电压V1，加热器控制部61将传感器单元21加热到运转时控制温度T1(步骤S402)。
接着，判定是否为点火开关变为切断而使发动机5的燃烧运转停止(步骤S403)。直至点火开关变为切断以前，都响应于气体传感器1及传感器控制装置6对空燃比的反馈而使发动机5持续进行燃烧运转。
接着，在发动机5的燃烧运转停止时，劣化检测部64向排气电极311与大气电极312之间施加比停止时电压V2低的规定的电压，求出传感器单元21的电阻值，并求出大气电极312的劣化量(步骤S404)。接着，传感器控制装置6判定大气电极312的劣化量是否为规定量以上(步骤S405)。然后，在大气电极312的劣化量为规定量以上的情况下，加热器控制部61将传感器单元21加热到停止时控制温度T2(步骤S406)。
并且，加热器控制部61在向停止时控制温度T2的加热进行了规定时间之后，停止加热。此外，在大气电极312的劣化量不为规定量以上的情况下，不进行向停止时控制温度T2的加热。
(作用效果)
在本方式的传感器控制装置6中，仅在劣化检测部64检测出大气电极312的劣化的情况下，将传感器单元21加热到停止时控制温度T2，大使气电极312的劣化恢复。由此，仅在需要使传感器单元21的检测值恢复的情况下，将传感器单元21加热到比运转时控制温度T1高温的停止时控制温度T2。因此，能够防止传感器单元21被不必要地加热到高温。
关于本方式的气体传感器1及传感器控制装置6中的其它结构、作用效果等，与实施方式1～3的气体传感器1及传感器控制装置6的结构、作用效果等相同。另外，在本方式中，与实施方式1～3所示的附图标记相同的附图标记所表示的构成要素与实施方式1～3的构成要素相同。
＜实施方式5＞
本方式示出了使用传感器控制装置6中的加热器控制部61来实现大气电极312从中毒中的恢复的情况。
如图20所示，本方式的传感器控制装置6具有劣化推定部66，该劣化推定部66根据发动机5或者气体传感器1的使用状况来推定传感器单元21的劣化度。本方式的劣化推定部66基于在燃烧停止时从将传感器单元21加热到停止时控制温度T2的时间点起的发动机5的燃烧停止的次数、搭载有气体传感器1的车辆的行驶距离以及气体传感器1及传感器控制装置6的使用时间中的至少一个来推定传感器单元21的劣化度。
硅的氧化物向大气电极312的附着在发动机5的停止时产生得最多，因此发动机5的燃烧停止的次数越多，则大气电极312上的硅的氧化物的附着量越多。大气电极312上的硅的氧化物的附着量越多，则传感器单元21的劣化度越大(越恶化)。另外，如果搭载有气体传感器1的车辆的行驶距离或者气体传感器1及传感器控制装置6的使用时间变长，则发动机5的燃烧的停止次数也会变多。因此，也可以使用该行驶距离或者该使用时间来代替发动机5的燃烧停止的次数。
另外，发动机5的空燃比与理论空燃比相比越是处于富燃侧，则硅的氧化物越容易附着于大气电极312。利用这一点，也可以修正为：空燃比的历史越是处于富燃侧，则传感器单元21的劣化度越大。
本方式的加热器控制部61构成为：以劣化推定部66所推定的劣化度为规定值以上为条件，在燃烧停止时将传感器单元21加热到停止时控制温度T2。本方式的劣化推定部66构成为：每当发动机5的燃烧停止时，计数发动机5的燃烧停止的次数并存储下来。并且，劣化推定部66在燃烧停止次数变为规定次数以上时，推定为传感器单元21的劣化度变为规定值以上。
此外，在气体传感器1及传感器控制装置6被搭载于具有怠速停止功能的车辆的情况下，也可以如实施方式1所示那样，从劣化推定部66所推定的燃烧停止的次数中排除由怠速停止引起的发动机5的燃烧停止的次数。
(控制方法)
参照图21的流程图对本方式的传感器控制装置6的控制方法进行说明。
首先，响应于车辆的点火开关被接通这一情况，发动机5的燃烧运转开始(步骤S501)。另外，响应于这一情况，气体传感器1及传感器控制装置6的控制开始(步骤S502)。然后，电压施加部62向传感器单元21的排气电极311与大气电极312之间施加运转时电压V1，加热器控制部61将传感器单元21加热到运转时控制温度T1(步骤S503)。
接着，判定是否为点火开关变为切断而使发动机5的燃烧运转停止(步骤S504)。直至点火开关变为切断以前，都响应于气体传感器1及传感器控制装置6对空燃比的反馈而使发动机5持续进行燃烧运转。
接着，在发动机5的燃烧运转停止时，计数该燃烧停止次数并存储下来(步骤S505)。接着，判定燃烧停止次数是否为规定次数以上(步骤S506)。在燃烧停止次数不为规定次数以上的情况下，待机至发动机5的燃烧运转再次开始(步骤S507)。接着，在发动机5的燃烧运转再次开始之后，执行步骤S502～S507，直至步骤S506中的燃烧停止次数变为规定次数以上。
接着，在燃烧停止次数变为规定次数以上时，劣化推定部66推定为传感器单元21的劣化度为规定值以上(步骤S508)。接着，加热器控制部61将传感器单元21加热到停止时控制温度T2(步骤S509)。并且，加热器控制部61在向停止时控制温度T2的加热进行了规定时间之后，停止加热。
此外，也可以在燃烧运转时进行劣化推定部66的劣化度的推定，在燃烧停止时进行传感器单元21向停止时控制温度T2的加热。
(作用效果)
在本方式的传感器控制装置6中，仅在劣化推定部66推定出传感器单元21的劣化的情况下，将传感器单元21加热到停止时控制温度T2，使大气电极312的劣化恢复。由此，仅在需要使传感器单元21的检测值恢复的情况下，将传感器单元21加热到比运转时控制温度T1高温的停止时控制温度T2。因此，能够防止传感器单元21被不必要地加热到高温。
关于本方式的气体传感器1及传感器控制装置6中的其它结构、作用效果等，与实施方式1～3的气体传感器1及传感器控制装置6的结构、作用效果等相同。另外，在本方式中，与实施方式1～3所示的附图标记相同的附图标记所表示的构成要素与实施方式1～3的构成要素相同。
本公开并不仅是限定于各实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内构成进一步不同的实施方式。另外，本公开包含各种变形例、等同范围内的变形例等。而且，从本公开想象出的各种构成要素的组合、方式等也包含在本公开的技术思想中。

Claims (10)

1.一种传感器控制装置(6)，用于气体传感器(1)，该气体传感器具有传感器单元(21)及加热器(22)，配置于车辆的内燃机(5)的排气管(7)，所述传感器单元通过使暴露在排放气体(G)中的排气电极(311)及暴露在大气(A)中的大气电极(312)相互对置地设于固体电解质体(31)而成，所述加热器用于加热所述传感器单元，
所述传感器控制装置具有控制所述加热器对所述传感器单元的加热的加热器控制部(61)，
所述传感器控制装置的特征在于，
所述加热器控制部构成为在所述内燃机的燃烧运转时将所述传感器单元加热到运转时控制温度(T1)，并且在所述内燃机的燃烧停止时将所述传感器单元加热到比所述运转时控制温度高的停止时控制温度(T2)。
2.根据权利要求1所述的传感器控制装置，其特征在于，
所述传感器控制装置还具有劣化检测部(64)，该劣化检测部在所述燃烧运转时或者所述燃烧停止时检测所述传感器单元的检测值的劣化量，
所述加热器控制部构成为：以所述劣化检测部所检测的所述劣化量成为规定值以上为条件，在所述燃烧停止时将所述传感器单元加热到所述停止时控制温度。
3.根据权利要求1所述的传感器控制装置，其特征在于，
所述传感器控制装置还具有劣化推定部(66)，该劣化推定部基于在所述燃烧运转时或者所述燃烧停止时从将所述传感器单元加热到所述停止时控制温度的时间点起的所述内燃机的燃烧停止的次数、搭载有所述气体传感器的车辆的行驶距离、以及所述气体传感器及所述传感器控制装置的使用时间中的至少一个来推定所述传感器单元的劣化度，
所述加热器控制部构成为：以所述劣化推定部所推定的所述劣化度为规定值以上为条件，在所述燃烧停止时将所述传感器单元加热到所述停止时控制温度。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的传感器控制装置，其特征在于，
通过利用所述加热器控制部在所述燃烧停止时将所述传感器单元加热到所述停止时控制温度，使附着于所述大气电极的硅的氧化物产生龟裂。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的传感器控制装置，其特征在于，
所述停止时控制温度被设定为：高于在所述大气电极与附着于所述大气电极的硅的氧化物的分界面处产生的热应力比所述硅的氧化物单体的拉伸强度大的温度，并且低于所述固体电解质体的晶体结构发生变化的温度。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的传感器控制装置，其特征在于，
所述传感器控制装置还具有电压施加部(62)，该电压施加部向所述排气电极与所述大气电极之间施加电压，
所述电压施加部构成为：在所述燃烧运转时及所述燃烧停止时，向所述排气电极与所述大气电极之间施加电压。
7.根据权利要求6所述的传感器控制装置，其特征在于，
所述电压施加部构成为：在所述燃烧运转时，向所述排气电极与所述大气电极之间施加运转时电压(V1)，并且，在所述燃烧停止时，向所述排气电极与所述大气电极之间施加比所述运转时电压高的停止时电压(V2)。
8.根据权利要求7所述的传感器控制装置，其特征在于，
通过利用所述加热器控制部在所述燃烧停止时将所述传感器单元加热到所述停止时控制温度，以及利用所述电压施加部在所述燃烧停止时向所述排气电极与所述大气电极之间施加所述停止时电压，将附着于所述大气电极的硅的氧化物还原。
9.根据权利要求7或8所述的传感器控制装置，其特征在于，
所述停止时电压被设定为：高于所述大气电极所含的贵金属的氧化电位，并且低于所述固体电解质体的还原电压。
10.一种传感器控制装置，用于气体传感器(1)，该气体传感器具有传感器单元(21)及加热器(22)，配置于车辆的内燃机(5)的排气管(7)，所述传感器单元通过使暴露在排放气体(G)中的排气电极(311)及暴露在大气(A)中的大气电极(312)相互对置地设于固体电解质体(31)而成，所述加热器用于加热所述传感器单元，
所述传感器控制装置具有向所述排气电极与所述大气电极之间施加电压的电压施加部(62)以及在所述内燃机的燃烧运转时或者燃烧停止时检测所述传感器单元的检测值的劣化量的劣化检测部(64)，
所述传感器控制装置的特征在于
所述电压施加部构成为：在所述燃烧运转时，向所述排气电极与所述大气电极之间施加运转时电压(V1)，并且，以所述劣化检测部所检测的所述劣化量为规定值以上为条件，在所述燃烧停止时，向所述排气电极与所述大气电极之间施加比所述运转时电压高的停止时电压(V2)，将附着于所述大气电极的硅的氧化物还原。
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