CN1673728A - 用于气体传感器的控制设备 - Google Patents

Abstract

一种用于气体传感器的控制设备，其中微计算机44(其连接到包括检测元件12和加热器14的氧传感器30)检测发动机的冷却水温度Tw。该控制设备在冷却水温度Tw等于或者低于0℃时，确定在排气管中产生了冷凝水。当等于或者低于0℃时，微计算机44向加热器14提供电力供电，用于使检测元件12的温度保持在100℃到溅水裂化产生温度(例如，约300℃)的范围中，其中在该溅水裂化产生温度或者高于该温度时，由于冷凝水的飞溅而在层叠型氧传感器元件中可以产生裂化。向加热器14提供电力供电供应，使得脉冲信号Sh自微计算机44输出，并且通过使用加热器通电控制电路34来脉冲驱动加热器14。

Description

用于气体传感器的控制设备

技术领域

本发明涉及一种配备有气体传感器的控制设备，其用于，例如，控制内燃机的空燃比(air-fuel ratio)。

背景技术

通常，包括气体元件的气体传感器安置在内燃机的排气系统中，用于控制发动机的空燃比。广泛已知类型的气体传感器元件包括：由氧离子传导固体电解质(例如，氧化锆)和在其表面上形成的电极构成的检测元件，和用于将检测元件加热至激活温度或更高温度的加热器。该加热器在自外部电源向其提电力供电时产生热，并且通过控制针对该加热器的电力供应可以控制其发热量。

为了精确检测特定气体，所需将电力提供给加热器使得检测元件的温度迅速上升，并且因此，迅速激活检测元件的气体检测部分。然而，在排气管内部温度(排气管表面壁的温度)是低的(例如在发动机冷却开始的时间)并且从发动机排放的排气气体中包含的湿气冷凝在排气管中的条件下；即，在排气管中产生冷凝物并且当通过向加热器提供电力使检测元件加热到高温时的条件下，可能出现被称为“溅水裂化(splash water cracking)”的现象；即，由于当冷凝水附着到该气体传感器元件而使其迅速冷却时产生的热急变，使得气体传感器元件可能破裂。

考虑到上述情况，为了抑制气体传感器元件的溅水裂化，已提出了一种技术，其用于使用附装到排气管壁表面的温度检测装置来确定是否有水出现在排气管中，并且在排气管中检测到水时限制对加热器的电力供应(参看，例如，专利文献1)。在此技术中，当确定了在排气管中产生冷凝水时，限制对加热器的电力供应，以便于缓和当冷凝水附着于气体传感器元件时传递到该气体传感器元件的热急变。当确定了在排气管中未产生冷凝水时，移除对加热器的电力供应的限制，并且开始主通电，以便于激活检测元件。

[专利文献1]日本公开专利申请No.2001-41923。

由本发明解决的问题

然而，通过本发明人所进行的研究，发现不仅在这样的情况中观察到气体传感器元件裂化的裂化，即，当气体传感器元件正加热到高温时，冷凝水附着到气体传感器元件，由此气体传感器元件遭受热急变，其导致产生了上文提及的溅水裂化，而且，在另外的情况中也观察到气体传感器元件的裂化，即，由于在对加热器的电力供应开始之前已水已附着到检测元件的情况下或者在附着到已加热到低于100℃的温度的检测元件的情况下(在下文中被称为“冷凝水裂化(condensation water cracking)”)。

即，在内燃机冷启动时，气体传感器元件自身是冷的，并且冷凝水可能自冷启动开始时就附着到检测元件的外表面。当在此状态下开始对加热器的电力供应时，加热器的温度持续增加。然而，由于附着到检测元件表面的冷凝水，使得检测元件的温度不能增加到超过约100℃，直至冷凝水蒸发。如果在加热器和检测元件之间存在大的温度差，则在附着到检测元件表面的冷凝水完全蒸发时，检测元件的温度突然增加。这是因为加热器的影响，由此，由于热急变，可能在检测元件中产生裂化(冷凝水裂化)。

上文提及的专利文献1的技术在确定了在排气管中产生了冷凝水时限制对加热器的电力供应。然而，专利文件1并未描述当移除对加热器的电力供应限制时的温度。因此，根据该技术，可以限制对加热器的电力供应以使得检测元件的温度保持在低于100℃的区域中。然而，在限制对加热器的电力供应以使检测元件的温度保持低于100℃之后，当对加热器的电力供应模式被切换到主通电时，在某些情况中，引入了上文所述的冷凝水裂化。具体地，在其中开始对加热器的电力供应之前水附着到检测元件表面的情况中，在开始主通电之后，上文所述的加热器控制引发了以下现象。尽管在主通电开始后加热器的温度持续增加，但检测元件的温度并未快速升高并超过100℃，其导致冷凝水裂化的发生。

发明内容

考虑到上文提及的现有技术中的问题完成了本发明，本发明的目的在于提供一种用于气体传感器的控制设备，其不仅可以抑制检测元件的溅水裂化，而且可以抑制在内燃机冷启动时的检测元件的冷凝水裂化。

通过提供一种用于气体传感器的控制设备可以实现上述目标，该设备连接到气体传感器元件，该气体传感器元件包括：检测元件，其能够检测包含在通过内燃机排气管的排气气体中的特定气体；和加热器，其用于加热该检测元件，该控制设备包括：加热器通电装置，用于向加热器提供电力，由此使该检测元件加热到激活温度或者更高温度，该控制设备进一步包括：冷凝水确定装置，用于确定在排气管中是否产生了冷凝水；和，预通电装置，用于在当冷凝水确定装置确定在排气管中产生了冷凝水时替换加热器通电装置来向加热器提供电力，该预通电装置向加热器提供电力供电，用于使该检测元件的温度保持在不低于100℃但是低于溅水裂化产生温度的温度范围中，其中在该溅水裂化产生温度或者高于该温度时，当气体传感器元件被飞溅了冷凝水时经历裂化。

本发明的用于气体传感器的控制设备的特征性的特征在于，当冷凝水确定装置确定在排气管中产生了冷凝水时，预通电装置向加热器提供电力供电，用于使检测元件的温度保持在不低于100℃但是低于溅水裂化产生温度的温度范围中。

如上文所述，在本发明中，当确定了在排气管中产生了冷凝水时，通过使用预通电装置，将电力供电提供给加热器，以便于使检测元件的温度等于或者高于100℃。因此，即使在从内燃机冷启动开始时冷凝水就附着到检测元件的表面或者当冷启动之后冷凝水立即附着到检测元件的表面时，在预通电期间，该冷凝水的蒸发加速。而且，预通电装置向加热器提供电力供电，用于使检测元件的温度保持在低于溅水裂化产生温度的范围中，同时使检测元件的温度等于或者高于100℃。因此，即使在预通电期间附着到检测元件的冷凝水蒸发时，检测元件和加热器之间的温度差也可以抑制在低的水平，由此可以防止在预通电过程中产生冷凝水裂化。

而且，由于预通电装置向加热器提供电力供电，用于使检测元件的温度保持在低于溅水裂化产生温度的范围中，因此可以抑制溅水裂化，否则其将在当飞溅在排气管中的冷凝水液滴接触气体传感器元件时发生。在本文件中，溅水裂化产生温度是指，“在通过向加热器持续施加恒定的DC电压使检测元件的温度逐渐升高的周期中，当2μL的水滴液滴落在气体传感器元件的外表面时，在气体传感器元件中产生裂化的温度”。检测元件的温度可以借助于安置在检测元件的气体检测部分上的热电偶进行测量，该气体检测部分暴露于排放气体。具体地，溅水裂化产生温度被设置在不低于250℃但是低于350℃的范围中；更优选地，设置在不低于250℃但是不高于300℃的范围中，以在不失败的情况下抑制溅水裂化。

特别地，在本发明中，在加热器被安置在靠近检测元件的情况下，对于提供加热器的方式没有限制。例如，当检测元件形成为底部为圆柱形的形状时，加热器可以插入到该检测元件内部。当检测元件形成为沿纵向方向延伸的板的形状时，加热器可以层叠在该检测元件上。特别地，在加热器层叠在该板形检测元件上的情况中，该检测元件和加热器可以作为整体部件烧制，或者该检测元件和加热器可以通过接合层接合。特别地，相比于圆柱形的气体传感器元件(检测元件)的情况，具有板形检测元件和板形加热器相层叠的结构的气体传感器元件是紧凑的，并且其可以在预通电过程中显著地加速附着到检测元件的冷凝水的蒸发。因此，用于本发明的气体传感器控制设备的气体传感器元件优选地具有这样的结构，即其中板形检测元件和加热器是层叠的。可以使用公知的功率控制方法，用于使用预通电装置或者加热器供电装置向加热器提供电力供电(预定电力供电)。已知的功率控制方法的示例包括PWM(脉宽调制)控制。

在上文所述的用于气体传感器的控制设备中，冷凝水确定装置优选地基于内燃机冷却水的温度确定在排气管中是否产生了冷凝水。由于冷却水温度强烈相关于排气管的壁温度，因此可以以简单的方式精确地执行该确定。

而且，在上文所述的用于气体传感器的控制设备中，预通电装置优选地在冷凝水确定装置确定在排气管中产生了冷凝水之后的预定时间周期期间向加热器提供处于第一供电电平的电力供电，并且在经过预定时间周期之后，向加热器提供处于低于第一供电电平的第二供电电平的电力供电。

冷凝水裂化不仅可以出现在内燃机启动之前冷凝水附着到检测元件的情况中，而且也出现在以下情况中，即在开始向加热器提供电力之后但在检测元件的温度到达100℃之前，排气管中飞溅的冷凝水的液滴附着到检测元件。考虑到以上这些问题，在本发明中，在确定产生了冷凝水之后的预定的时间周期期间，向加热器提供处于相对高的第一供电电平的电力供电，以便于使检测元件的温度迅速到达100℃。此后，向加热器提供处于小于第一供电电平的第二供电电平的电力供电。通过这样的操作，可以更加可靠地防止内燃机冷启动时产生的检测元件的冷凝水裂化。

而且，在上文所述的用于气体传感器的控制设备中，预通电装置优选地基于电源电压的电压值计算施加到加热器的电压波形的占空比，以及通过脉宽调制(PWM)控制对加热器的电力供应，由此向加热器提供处于第一和第二供电电平的电力供电。PWM控制的有利之处在于，通过控制加热器的占空比，可以容易地调节提供给加热器的供电。因此，在预通电过程中，通过提供处于第一和第二供电电平的电力供电的PWM控制，可以在不使用复杂控制方法的情况下准确地控制对加热器的电力供应。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施例的用于气体传感器(氧传感器)中组件的层叠氧传感器元件的剖面视图，该剖面是沿与传感器元件的纵向方向垂直的方向获得的。

图2是根据实施例的层叠氧传感器元件的分解透视图。

图3是根据实施例的用于气体传感器(氧传感器)的控制设备的示意图。

图4是在由本实施例的控制设备执行的加热器通电控制(加热器控制程序)的流程图。

图5是关于根据实施例的用于气体传感器(氧传感器)的控制设备的曲线，并且示出了作为提供给加热器的电力供电函数的检测元件温度，其中检测元件层叠在加热器上。

用于在附图中标识某些结构性元件的参考数字包括以下名项：

100控制设备

10层叠型氧传感器元件(气体传感器元件)

11固体电解质板

12检测元件

131检测电极

132基准电极

14加热器

21加热电阻器元件

30气体传感器(氧传感器)

32传感器电路

34加热器控制电路

36电源电压检测电路

38水温传感器

42电池

44微计算机

具体实施方式

现将通过参考图1至4描述根据本发明的实施例的用于气体传感器的控制设备。在本实施例中，气体传感器是氧传感器，用于检测自内燃机(汽车发动机)排放的排气气体中包含的氧浓度，并且下文将描述配备有氧传感器的控制设备100。但是，本发明不应被解释为受其限制。

如图1和2所示，本实施例的控制设备100中使用的氧传感器包括层叠型氧传感器元件10，其包括检测元件12和加热器14，其是层叠的(laminated)并且被整体焙烧(integral firing)。图1示出了本实施例的层叠型氧传感器元件10的横截面(包括检测元件131的横截面，其将在下文中进行描述)，其是沿与其纵向方向垂直的方向获得的横截面。图2是示出了图1的层叠型氧传感器元件10的结构的分解透视图。特别地，层叠型氧传感器元件10安置在金属壳内部。氧传感器30通过该金属壳附装到排气管的预定安装部分，由此氧传感器30安置在排气管中的预定位置。

检测元件12包括主要由氧化锆形成的固体电解质板11。基准电极132形成在固体电解质板11的表面上，其表面面对加热器14，并且检测电极131形成在固体电解质板11的表面上，其表面与基准电极132相对。导体引线部分133和134分别自检测电极131和基准电极132沿固体电解质板11的纵向方向延伸。导体引线部分133的远端连接到外部端子(未示出)，传感器电路连接于该外部端子。导体引线部分134的远端经由延伸通过固体电解质板11的通孔135连接到信号输出端子136。信号输出端子136连接到外部端子(未示出)，传感器电路连接于该外部端子。在检测电极131上形成了多孔电极保护层15，以便于保护检测电极131防止污染。在导体引线部分133上的不包括连接到外部端子的部分上，形成了强化保护层16，以便于保护固体电解质板11。

加热器14包括主要由铂形成的加热电阻器元件21，并且该加热电阻器元件21夹在第一基片22和第二基片23之间，其主要由氧化铝形成，其具有卓越的绝缘属性。为了局部加热固体电解质板11的一部分(所谓的气体检测部分)，该部分夹在检测电极131和基准电极132之间，加热电阻器元件21具有形成为弯曲图形的发热部分212和一对加热器引线部分213，其分别连接到发热部分212的相对的末端部分，并且沿纵向方向延伸。与连接到发热部分212的末端部分相对的加热器引线部分213的末端部分211经由延伸通过第二基片23的两个通孔231，电气连接到一对加热器通电端子232。加热器通电端子232连接到相应的外部端子。

下面将通过参考图3中的系统图示，描述配备有氧传感器30的控制设备100的一般配置，其中组装了上文所述的层叠型氧传感器元件10。氧传感器30包括层叠型氧传感器元件10，其中如上文所述，检测元件12和加热器14是层叠的。传感器电路32连接到检测元件12(具体地，连接到检测元件12的检测电极131和基准电极132)。加热器14的一个端子(具体地，加热器14的加热电阻器元件21)连接到电池(车载电源)42，而加热器14的另一端子连接到加热器控制电路34。这样，加热器14与电池42和加热器控制电路34一起形成了闭合回路。在本实施例中，电池42是具有12V额定电压的铅酸电池。

传感器电路32和加热器控制电路34连接到微计算机44。由于传感器电路32和加热器控制电路34的每一个具有已知的电路配置，因此省略了它们的详细描述。加热器控制电路34由开关元件(例如，FET)构成，用于基于自微计算机44输出的脉冲信号Sh(其将在下文进行描述)来脉冲驱动加热器14。尽管没有说明细节，但是微计算机44具有已知的配置，并且包括用于执行计算的微处理器、用于暂时存储程序和数据的RAM、用于保留程序和数据的ROM、A/D转换器、输入端口等等。

除了传感器电路32和加热器控制电路34以外，用于检测电池42的电压Vb的电源电压检测电路36连接到微计算机44。而且，暴露在发动机水套(water jacket)内部并且检测冷却水的温度Tw的水温传感器38连接到微计算机44，由此来自水温传感器38的信号输入到微计算机44。特别地，微计算机44具有用于基于电池42的电压Vb(下文可以简单地称为电池电压Vb)和冷却水的温度Tw来计算施加到加热器14(具体地，加热电阻器元件21)的电压波形的占空比的功能(由下文描述的加热器通电处理实现)。微计算机44具有用于输出脉冲信号Sh的PWM端口，用于根据所计算的占空比实现对加热器14的电力供应的PWM控制。

下面将通过参考图4，描述由本实施例的控制设备100的微计算机44执行的加热器通电控制(热控制程序)。当汽车发动机操作时，恒定的电压经由未说明的调节器电路提供给微计算机44。作为结果，自ROM读取必要的程序，并且控制加热器控制电路34，如下文所述。

首先，在步骤S1中，微计算机44执行程序的初始设置。在该初始设置过程中，微计算机44i)初始化计时器变量(TIME＝0)，ii)将初始值LL设置为121(＝11²)，该值用于在电力电源对应于11V期间计算主通电占空比Dm，iii)将初始值MM设置为9(＝3²)，该值用于在电力电源对应于3V期间计算冷时间通电持续占空比Dsk，以及iv)将初始值NN设置为100(＝10²)，该值用于电力电源对应于10V期间计算冷初始通电占空比Dss。该设置是基于电力供电与电压的平方成比例。

然后，微计算机44前进至步骤S2，以便于通过输入端口自水温传感器38获取信号，由此检测冷却水温度Tw。随后，在步骤S3中，微计算机44确定冷却水温度Tw是否为0℃或更低。当冷却水温度Tw高于0℃时(否)，微计算机44确定在排气管中未产生冷凝水；即，不可能发生由于附着冷凝水导致的检测元件12的裂化(溅水裂化)。在该情况中，微计算机44前进至步骤S15。

在本实施例中，氧传感器30由具有上文所述配置的检测元件12构成。考虑到检测元件12的厚度、材料等等，当冷凝水附着到处于被加热到约300℃或更高的状态的检测元件12的表面时，由于热急变，可能在检测元件12中发生裂化(溅水裂化)。因此，当冷却水温度Tw等于或者低于0℃时(是)，微计算机44确定在排气管中产生了冷凝水，并且前进至步骤S4。在步骤S4中，微计算机44获取电池电压Vb。

随后，微计算机44前进至步骤S5，以便于根据表达式“Dss＝NN/Vb²”获得冷时间初始通电占空比Dss。例如，在Vb＝12V的情况中，获得了0.69(＝69％)作为冷时间初始通电占空比Dss(Dss＝100/12²≈0.69)。随后，在步骤S6中，微计算机44自PWM端口输出脉冲信号Sh，其根据所获得的冷时间初始通电占空比Dss(例如，0.69)而变化，由此通过使用加热器控制电路34，以该冷时间初始通电占空比Dss来脉冲驱动加热器14(具体地，加热电阻器元件21)。由于以得自电池电压Vb的冷时间初始通电占空比Dss来脉冲驱动加热器14，因此提供给加热器14的电力供电在数量上等于将10V(DC 10V)施加到加热器14的情况。

随后，在步骤S7中，微计算机44等待经过预定的周期时间(例如，0.25秒)，并且在步骤S8中，微计算机44确定计时器变量TIME是否满足关系TIME＝3秒。当仍未经过3秒的周期时(否)，微计算机44返回步骤S4。当已经过3秒的周期时(是)，微计算机44前进至步骤S9，并且初始化计时器变量(TIME＝0)。通过该操作，冷初始启动时对应于10V电力供电的预先供应在经过3秒时结束。

随后，微计算机44前进至步骤S10，并且使用与步骤S4相同的方式获取电池电压Vb。随后，微计算机44前进至步骤S11，以便于根据表达式“Dsk＝MM/Vb²”获得冷时间通电持续占空比Dsk。例如，在Vb＝12V的情况中，获得了0.06(＝6％)作为冷时间通电持续占空比Dsk(Dsk＝9/12²≈0.06)。随后，在步骤S12中，微计算机44自PWM端口输出脉冲信号Sh，其根据所获得的冷时间通电持续占空比Dsk(例如，0.06)而变化，由此通过使用加热器控制电路34，以该冷时间通电持续占空比Dsk来脉冲驱动加热器14。由于以得自电池电压Vb的冷时间通电持续占空比Dsk来脉冲驱动加热器14，因此提供给加热器14的电力供电在数量上等于将3V(DC 3V)施加到加热器14的情况。

随后，在步骤S13中，微计算机44等待经过预定的周期时间(例如，0.25秒)，并且在步骤S14中，微计算机44确定计时器变量TIME是否满足关系TIME＝27秒。当未经过27秒的周期时(否)，微计算机44返回步骤S10。当已经过27秒的周期时(是)；即，在确定冷却水的温度等于或者低于0℃之后经过了30秒，微计算机44前进至步骤S15。特别地，上文所述的步骤S4至S15的处理对应于在步骤S15及其后继步骤中执行的主通电之前的预通电。

在步骤S15中，微计算机44使用与步骤S4和S10相同的方式获取电池电压Vb。随后，在步骤S16中，微计算机44根据表达式“Dm＝LL/Vb²”获得主通电占空比Dm。例如，在Vb＝12V的情况中，获得了0.84(＝84％)作为主通电占空比Dm(Dm＝121/12²≈0.84)。随后，在步骤S16中，微计算机44自PWM端口输出脉冲信号Sh，其根据主通电占空比Dm(例如，0.84)而变化，由此通过使用加热器控制电路34，以该主通电占空比Dm来脉冲驱动加热器14。由于以得自电池电压Vb的主通电占空比Dm来脉冲驱动加热器14，因此提供给加热器14的电力供电在数量上等于将11V(DC 11V)电压施加到加热器14的情况。

随后，在步骤S18中，微计算机44等待经过预定的周期时间(例如，0.25秒)，并且然后，微计算机44返回步骤S15。在该时间点之后，连续地向加热器14提供数量上等于将11V电压施加到加热器14的情况的电力供电，直至停止汽车(发动机)的操作和停止微计算机44的操作。

在由微计算机44执行的加热器通电控制中，图5示出了在步骤S3中确定冷却水温度Tw等于或者低于0℃时执行的加热器通电控制，以及在该时刻检测元件12的温度(温度变化)行为。在图5中，线a表示对加热器(具体地，加热电阻器元件21)的电力供电供应的图形，而线b表示层叠在加热器14上的检测元件12的检测部分处的温度变化。特别地，在该测试中，在开始通电之前，使一定量的水附着到检测元件12的表面上，并且在开始通电之前其温度为约0℃。

由于上文所述的加热器通电控制是由微计算机44执行的，因此在发动机启动之后，向加热器14提供10-V电力供电持续3秒，并且然后向加热器14提供3-V电力供电持续27秒。结果，在经过30秒之前的预通电周期中，加热器14的温度迅速增加并变得稳定在约200℃。同时，检测元件12的温度随着加热器14的温度上升而升高。然而，由于水附着到检测元件12的表面，因此检测元件12的温度上升暂时地停止于约100℃。这样，检测元件12的温度保持在约100℃，直至借助于加热器的加热，使附着到检测元件12表面的水蒸发。当该水已蒸发时，检测元件12的温度再次增加，并且变得稳定在约200℃。

如上文所述，在本实施例中，当确定预期在排气管中产生冷凝水时(即，当冷却水的温度Tw等于或者小于0℃)，向加热器14提供电力供电以使检测元件12的温度被加热到100℃或者更高(在本实施例中，约为200℃)。通过该操作，即使在水(冷凝水)从开始(例如冷启动)时就附着到检测元件12的表面，在上文所述的预通电过程中也将使附着到检测元件12的水蒸发。而且，在预通电中，向加热器14提供具有这样的数量的电力供电，即，使检测元件12的温度保持在低于溅水裂化产生温度(在本实施例中，如上文所述，约为300℃)的范围中，同时使检测元件12的温度等于或者高于100℃(在本实施例中，检测元件12的温度保持在约200℃)。因此，即使当附着到检测元件12的水在预通电过程中蒸发时，检测元件12和加热器14之间的温度差也可以抑制在小的水平，由此可以防止在预通电过程中在检测元件12中产生冷凝水裂化。

而且，在本实施例中，由于向加热器14提供具有这样的数量的电力供电，即，使检测元件的温度保持在低于层叠型氧传感器元件10的溅水裂化产生温度(约300℃)的范围中(在本实施例中，检测元件12的温度保持在约200℃)，因此同样抑制了溅水裂化。

回来参考图5，当自发动机启动之后已经过30秒时，向加热器14电力供应模式从预通电切换到主通电。通过该切换，11-V的电力供电提供给加热器14，并且加热器14的发热量增加。结果，检测元件12的温度发生变化，并且变得稳定在约800℃，这是高于激活温度的温度。这样，激活了检测元件12，并且氧传感器30变得能够检测氧浓度。特别地，通常已知的是，在内燃机的冷启动的情况中，在发动机启动之后在经过30秒之前，飞溅的水的产生停止。因此，在本实施例中，在发动机启动后经过了30秒时，对加热器14的电力供应切换到主通电。特别地，预通电的周期长度不限于30秒，并且可以使其更长。

在本实施例的控制设备100中，在微计算机44中处理的步骤S2和S3对应于“冷凝水确定装置”的功能。而且，步骤S6和S12对应于“预通电装置”的功能，并且步骤S17对应于“加热器通电装置”的功能。

本发明已根据其实施例进行了描述。然而，毋庸置言，本发明不限于该实施例，并且可以在不偏离本发明的范围的情况下进行修改。

例如，在上文所述的实施例中，关于是否预期在排气管中产生了冷凝水的确定是基于借助于水温传感器38所检测的冷却水温度Tw执行的。然而，关于确定是否预期在排气管中产生了冷凝水的方法不限于此。具体地，如图3中的虚线所示，为了确定是否预期在排气管中产生了冷凝水，微计算机44不仅可以考虑借助于水温传感器38检测的冷却水温度Tw，还可以考虑来自外部空气温度传感器和吸入空气温度传感器的信息。可替换地，作为对水温传感器38的替换，上文提及的外部空气温度传感器或吸入空气温度传感器可以连接到微计算机44，使得能够基于来自该传感器的信息执行上文所述的确定。

在上文所述的实施例中，具有层叠的单一单元类型的氧传感器元件10的氧传感器30被作为示例气体传感器进行描述。然而，气体传感器不限于此。例如，通过使用包括具有有底部为圆柱形形状的检测元件和插入到该检测元件中的条形加热器的氧传感器，可以配置本发明的控制设备。可以使用通用空燃比传感器，其被配置为氧离子泵单元和氧浓度测量单元与插入在它们之间的中空测量室进行层叠，由此形成了检测元件(所谓的双单元型检测元件)，而加热器接合到该检测元件。而且，使用配备有加热器的NO_X传感器或者HC传感器，可以配置本发明的控制设备。

本实施例使用了一种电力供电供应方案，其用于向加热器14提供10-V电力供电持续3秒、然后向其提供3-V电力供电持续27秒作为预通电。然而，电力供电供应方案不限于此。可以自由选择其他方案，只要所选方案能实现对加热器14的电力供电供应，用于使检测元件12的温度保持在不低于100℃但是低于溅水裂化产生温度的温度范围中，其中由于冷凝水的飞溅而在气体传感器元件12中产生了裂化。例如，可以使用其中总是向加热器提供3-V电力供电的方案用于预通电，或者还可以使用其中在开始提供10-V电力供电之后使该电力供应逐渐接近3-V的电力供电供应的方案用于预通电。而且，关于主通电的电力供电供应方案不限于上文所述实施例中使用的方案。

本申请是基于分别于2004年3月22日和2005年1月21日提交的日本专利申请No.2004-83737和2005-13882，其整体内容合并在此作为参考。

Claims (7)

1.一种用于气体传感器的控制设备，该设备连接到气体传感器元件，该气体传感器元件包括：检测元件，其能够检测包含在通过内燃机排气管的排气气体中的特定气体；和加热器，其用于加热该检测元件，该控制设备包括：加热器通电装置，用于向加热器提供电力，由此使该检测元件加热到激活温度或者更高温度，该控制设备进一步包括：

冷凝水确定装置，用于确定在排气管中是否产生了冷凝水；和，

预通电装置，用于在当冷凝水确定装置确定在排气管中产生了冷凝水时替换加热器通电装置来向加热器提供电力，该预通电装置向加热器提供电力供电，用于使该检测元件的温度保持在不低于100℃但是低于溅水裂化产生温度的温度范围中，其中在该溅水裂化产生温度或者高于该温度时，当气体传感器元件被飞溅了冷凝水时经历裂化。

2.权利要求1的用于气体传感器的控制设备，其中内燃机由冷却水进行冷却，并且所述冷凝水确定装置基于该冷却水的温度确定在排气管中是否产生了冷凝水。

3.权利要求1的用于气体传感器的控制设备，其中

预通电装置在冷凝水确定装置确定在排气管中产生了冷凝水之后的预定时间周期期间向加热器提供处于第一供电电平的电力供电，并且在经过预定时间周期之后，向加热器提供处于低于第一供电电平的第二供电电平的电力供电。

4.权利要求2的用于气体传感器的控制设备，其中

预通电装置在冷凝水确定装置确定在排气管中产生了冷凝水之后的预定时间周期期间向加热器提供处于第一供电电平的电力供电，并且在经过预定时间周期之后，向加热器提供处于低于第一供电电平的第二供电电平的电力供电。

5.权利要求3的用于气体传感器的控制设备，其中

预通电装置向加热器提供脉宽调制的电力供电，该电力供电具有来自具有电源电压的电源的电压波形，和

预通电装置基于该电源的电压值计算施加到加热器的电压波形的占空比，并且通过脉宽调制控制对加热器的电力供应，由此向加热器提供处于所述第一和第二供电电平的电力供电。

6.权利要求4的用于气体传感器的控制设备，其中

预通电装置向加热器提供脉宽调制的电力供电，该电力供电具有来自具有电源电压的电源的电压波形，和

预通电装置基于该电源的电压值计算施加到加热器的电压波形的占空比，并且通过脉宽调制控制对加热器的电力供应，由此向加热器提供处于所述第一和第二供电电平的电力供电。

7.权利要求1的用于气体传感器的控制设备，其中

气体传感器元件包括板形的检测元件和加热器的层叠结构。

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