DE102008022110B4 - Sensorsteuervorrichtung zum Steuern eines Stromapplizierungszustands eines Gassensorelements - Google Patents

Sensorsteuervorrichtung zum Steuern eines Stromapplizierungszustands eines Gassensorelements Download PDF

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    • 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
    • G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte

Abstract

Sensorsteuervorrichtung zum Steuern eines Stromapplizierungszustands eines Gassensorelements (10) beim Messen einer spezifischen Gaskomponentenkonzentration in einem unter Verwendung des Gassensorelements (10) zu messenden Gas, wobei die Sensorsteuervorrichtung aufweist:Zumindest eine Zelle (24) mit einem festen Elektrolytkörper (23) und einem Paar Elektroden (22, 26);eine Sensorheizeinheit (42), die das Gassensorelement (10) beheizt;eine Sauerstoffreferenzpol-Generierungseinheit (30), die bewirkt, dass durch die zumindest eine Zelle ein Referenzgenerierungsstrom fließt, um eine Elektrode des Elektrodenpaares (22, 26) der Zelle als einen Sauerstoffreferenzpol zu etablieren;eine Schadenvermeidungszeit-Ablaufbestimmungseinheit, die feststellt, ob oder ob nicht eine voreingestellte Schadenvermeidungszeit ab einem Start einer Beheizung des Gassensorelements (10) durch die Sensorheizeinheit (43) verstrichen ist;eine Elementtemperatur-Detektierungseinheit, die eine Temperatur des Gassensorelements (10) detektiert; undeine Freigabetemperatur-Bestimmungseinheit, welche eine Stromapplizierungs-Freigabetemperatur, die basierend auf einer Aktivierungstemperatur des Gassensorelements eingestellt ist, mit der durch die Elementtemperatur-Detektierungseinheit detektierten Elementtemperatur vergleicht und feststellt, ob oder ob nicht die Elementtemperatur höher ist als die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur,eine Stromapplizierungseinheit, die das Fließen eines Stroms durch die Zelle veranlasst, durch welche der Referenzgenerierungsstrom geleitet wird, während einer voreingestellten Spannungsdetektierungszeit, die kürzer ist als die Schadenvermeidungszeit, und während welcher ein durch die Stromapplizierung bewirkter Schaden nicht auftritt;eine Spannungsdetektierungseinheit, die einen Wert einer über das Elektrodenpaar (12, 16) der Zelle (24) entwickelten Spannung detektiert, wenn durch die Stromapplizierungseinheit ein Strom zum Fließen durch die Zelle bewirkt ist;eine Freigabespannungs-Bestimmungseinheit, die einen durch die Spannungsdetektierungseinheit detektierten Spannungswert mit einem Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert vergleicht und feststellt, ob oder ob nicht der Spannungswert höher ist als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert;und eine Referenzgenerierungsstrom-Applizierungsfreigabeeinheit welche konfiguriert ist nur das Fließen des Referenzgenerierungsstroms zu gestatten, fallsdie Schadenvermeidungszeit-Ablaufbestimmungseinheit feststellt, dass die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist, unddie Freigabespannungs-Bestimmungseinheit feststellt, dass der Spannungswert niedriger ist als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorsteuervorrichtung, die einen Stromapplizierungsstatus für ein Gassensorelement steuert, welches zumindest eine Zelle mit einem festen Elektrolytkörper und einem Paar Elektroden aufweist, und zwar beim Messen einer spezifischen Gaskomponentenkonzentration in einem Gas unter Verwendung des Gassensorelements.
  • Beschreibung des Standes der Technik:
  • Im Stand der Technik ist eine Sensorsteuervorrichtung bekannt, die einen Stromapplizierungs-Zustand eines Gassensorelements steuert, welches zumindest eine Zelle mit einem festen Elektrolytkörper und einem Paar Elektroden aufweist, und zwar beim Messen einer spezifischen Gaskomponentenkonzentration in einem Gas unter Verwendung des Gassensorelements.
  • Ein Beispiel des Gassensorelements ist ein Breitband-Luft-Brennstoff-Verhältnissensor, der mit einer Sauerstoffpumpenzelle und einer Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle versehen ist. Ein Beispiel der Sensorsteuervorrichtung ist eine Gassensor-Steuervorrichtung, welche den Breitband-Luft-Brennstoff-Verhältnissensor steuert (s. beispielsweise JP H10- 73 564 A, korrespondierend mit US 5 976 350 A , 1, usw.).
  • Eine solche Gassensor-Steuervorrichtung steuert einen Stromapplizierungs-Status des Gassensorelements derart, dass durch Erwärmen des Gassensorelements unter Verwendung einer Sensorheizeinheit (beispielsweise eines Heizers) bis auf eine Aktivierungstemperatur unter Durchleiten eines Referenzgenerierungsstroms durch die Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle die spezifischen Gaskomponentenkonzentration gemessen werden kann, wobei der Strom bewirkt, dass eine Elektrode des Paars als ein Sauerstoffreferenzpol funktioniert.
  • Aus der US 2008 / 0 060 941 A1 ist ein Sensor bekannt, bei dem ein Schadensverhinderungsmodus angeschaltet wird, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist. Insbesondere wird hierzu der Widerstand des Sensors gemessen. Ein weiteres Verfahren bei dem zur Schadensvermeidung eine Temperaturcharakteristik des Sensors gemessen wird ist aus der EP 0 937 979 A2 bekannt.
  • Eine weitere Sensorsteuervorrichtung ist aus der US 2008 / 0 060 941 A1 bekannt. In der EP 0 937 979 A2 wird ein NOx-Sensorkontrollmechanismus beschrieben, wobei abgewartet wird, bis eine bestimmte Zeit verstrichen ist, bevor ein Heizer angestellt wird.
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme:
  • In dem Fall, in welchem die durch die Sensorheizenheit ausgeführte Erwärmung des Gassensorelements (fester Elektrolytkörper) nicht ausreichend ist (in dem Fall, in welchem das Gassensorelement nicht aktiviert ist) kann jedoch das Gassensorelement beschädigt werden, da auf die Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle eine Überspannung appliziert werden kann, wenn bewirkt wird, dass ein Referenzgenierierungsstrom fließt.
  • D.h., in dem Fall, in welchem die Aktivierung des Gassensorelements noch nicht ausreichend ist, ist es schwierig ist, zu erreichen, dass ein spezifizierter Strom durch die Sauerstoffkonzenrations-Detektionszelle fließt, weil ein Elementimpedanzwert (Scheinwiderstand) der Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle hoch ist. Falls dann bewirkt wird, dass ein voreingestellter Referenzgenierierungsstrom fließt, dann muss hierfür über die Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle eine große Spannung aufgebracht werden. Als Resultat wird auf die Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle eine Überspannung aufgebracht und kann ein Schaden an dem Gassensorelement auftreten (z.B. eine Schwärzung), falls die Überspannung über eine lange Zeitperiode aufgebracht wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben angemerkten Probleme gemacht worden. Es ist ein Gegenstand der Erfindung, eine Sensorsteuervorrichtung anzugeben, die in der Lage ist, durch Aufbringen eines Referenzgenerierungsstroms nach dem Beginn der Erwärmung des Gassensorelements einen Schaden an einem Gassensorelement zu vermeiden.
  • Zur Lösung des oben genannten Problems wird eine Steuervorrichtung mit dem Merkmal von Anspruch 1 angegeben. Weitere Vorteile sind in den Unteransprüchen erreicht.
  • Da die Sensorsteuervorrichtung die Schadenvermeidungs-Zeitablauf-Bestimmungseinheit inkludiert, und auch die Referenzgenerierungsstrom-Aufbringungsfreigabeeinheit, ist die Sensorsteuervorrichtung so konfiguriert, dass sie das Fließen des Referenzgenerierungsstroms nicht freigibt, wenn die Schadenvermeidungs-Zeitablauf-Bestimmungseinheit feststellt, dass ab dem Beginn der Erwärmung des Gassensorelements durch die Sensorheizeinheit die Schadenvermeidungszeit nicht verstrichen ist.
  • Demzufolge wird das Fließen des Referenzgenerierungsstroms veranlasst durch die Sauerstoffreferenzpol-Generierungseinheit in einer Situation verhindert, in welcher die Temperatur des Gassensorelements noch zu niedrig ist, wie in einer Situation unmittelbar nach dem Beginn der Erwärmung des Gassensorelements durch die Sensorheizeinheit. Als Resultat ist es möglich, zu verhindern, dass das Gassensorelement beschädigt wird (beispielsweise geschwärzt wird), und zwar als Folge einer Applikation des Referenzgenerierungsstroms, bevor das Sensorelement aktiviert worden ist.
  • Zusätzlich ist die Sensorsteuervorrichtung konfiguriert, das Fließen des Referenzgenerierungsstroms durch die Sauerstoffreferenzpol-Generierungseinheit freizugeben, sobald festgestellt ist, dass ab dem Beginn der Erwärmung des Gassensorelements durch die Sensorheizeinheit die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist. D.h., dass am Beginn des Fließens des Referenzgenerierungsstroms durch die Sauerstoffreferenzpol-Generierungseinheit das Gassensorelement durch die Sensorheizeinheit während der Schadenvermeidungszeit ausreichend erwärmt worden ist. Demzufolge ist das Gassensorelement dann zumindest mit einem bestimmten Ausmaß in einem aktivierten Zustand.
  • Da der Referenzgenerierungsstrom auf diese Weise durch die Sauerstoffreferenzpol-Generierungseinheit in einem Zustand zu fließen beginnt, in welchem das Gassensorelement bereits bis zu einem bestimmten Ausmaß aktiviert ist, kann eine auf das Gassensorelement (spezifisch, die Zelle) applizierte Überspannung vermieden werden. Als Resultat ist es möglich, zu verhindern, dass das Gassensorelement aufgrund der Applikation des Referenzgenierungsstroms beschädigt wird.
  • Konsequent kann entsprechend der Sensorvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Schaden (beispielsweise eine Schwärzung) des Gassensorelements als Folge der Applikation des Referenzgenerierungsstroms nach dem Beginn der Erwärmung des Gassensorelements, jedoch vor einer Aktivierung, verhindert werden. Zusätzlich kann bei der Sensorsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Schaden für das Gassensorelement als Folge der Aufbringung des Referenzgenerierungsstroms sogar dann verhindert werden, wenn kein Überspannungs-Aufbringungs-Verhinderungsschaltkreis (Begrenzerschaltkreis) zum Verhindern des Aufbringens einer Überspannung zwischen einem Paar Elektroden der Zelle, auf die der Referenzgenerierungsstrom aufgebracht wird, vorgesehen sein sollte.
  • Zusätzlich könnte in Bezug auf das Einstellen der Schadenverhinderungszeit die Korrelation zwischen der Heizzeit und der Elementtemperatur des Gassensorelements unter Verwendung eines aktuellen Gassensorelements gemessen werden, und könnte als die Schadenvermeidungszeit auf der Basis des Messresultats ein zweckmäßiger Wert vorab eingestellt werden. Beispielsweise könnte die zum Anheben der Elementtemperatur des Gassensorelements bis auf eine Temperatur erforderliche Zeit, bei welcher Temperatur ein Schaden (beispielsweise eine Schwärzung), bewirkt durch das Aufbringen des Referenzgenerierungsstroms, nicht eintritt, und zwar durch Erwärmen des Sensorelements mittels der Sensorheizeinheit, auf der Basis des Messresultats berechnet werden, und könnte das Berechnungsresultat vorab als die Schadenvermeidungszeit eingestellt werden.
  • Die oben beschriebene Sensorsteuervorrichtung kann zudem folgendes aufweisen: eine Elementtemperatur-Detektierungseinheit, die eine Temperatur des Gassensorelements detektiert; und eine Freigabetemperaturbestimmungseinheit, welche eine Stromapplizierungs-Freigabetemperatur, die basierend auf einer Aktivierungstemperatur des Gassensorelements gesetzt ist, mit der durch die Elementtemperatur-Detektierungseinheit detektierten Elementtemperatur vergleicht und feststellt, ob die Elementtemperatur höher ist als die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur, oder nicht. Die Referenzgenerierungsstrom-Applizierungsfreigabeeinheit kann konfiguriert sein, das Fließen des Referenzgenerierungsstroms freizugeben, sobald die Schadenvermeidungs-Zeitablauf-Bestimmungseinheit feststellt, dass die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist, oder falls die Freigabetemperatur-Bestimmungseinheit feststellt, dass die Elementtemperatur bereits höher ist als die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur.
  • Die Sensorsteuervorrichtung ist ferner konfiguriert, die Elementtemperatur-Detektierungseinheit und die Freigabetemperatur-Bestimmungseinheit zu umfassen, und das Fließen des Referenzgenerierungsstroms freizugeben, wenn die Freigabetemperatur-Bestimmungseinheit bestimmt, dass die Elementtemperatur höher ist als die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur. D.h., die Sensorsteuervorrichtung gibt das Fließen des Referenzgenerierungsstroms entweder frei, wenn die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist, oder wenn die Elementtemperatur höher ist als die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur.
  • Es kann in diesem Fall demzufolge mit dem Aufbringen des Referenzgenerierungsstroms begonnen werden, ohne das Verstreichen der Schadenvermeidungszeit abzuwarten, wenn die Elementtemperatur des Gassensorelements die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur erreicht, bevor die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist.
  • In dem Fall, in welchem am Beginn der Erwärmung durch das Sensorheizelement die Elementtemperatur des Gassensorelements höher ist als Raumtemperatur (beispielsweise, 25°C), kann zusätzlich die Elementtemperatur die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur erreichen, bevor die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist. Es kann deshalb in dem Fall, in welchem die Erwärmung durch die Sensorheizeinheit in einem Zustand begonnen wird, in welchem die Temperatur des Gassensorelements bereits hoch ist, basierend auf dem Status der Elementtemperatur das Fließen des Referenzgenerierungsstroms durch das Gassensorelement in einer früheren Phase gestattet werden.
  • In Bezug auf das Einstellen der Stromapplizierungs-Freigabetemperatur kann zusätzlich das Fließen des Referenzgenerierungsstroms bewirkt werden unter Verwendung eines aktuellen Gassensorelements, um die Korrelation zwischen der Elementtemperatur und einer Schadenauftretenssituation des Gassensorelements zu messen, und kann dann vorab als die auf dem Messresultat basierende Stromapplizierungs-Freigabetemperatur ein zweckmäßiger Wert gesetzt werden. Beispielsweise könnte es möglich sein, auf der Basis eines Messresultats einen Temperaturbereich zu spezifizieren, innerhalb dessen ein Schaden im Gassensorelement auftritt, und einen Temperaturbereich, innerhalb dessen ein Schaden nicht auftritt, jeweils wenn das Fließen des Referenzgenerierungsstroms veranlasst ist, und einen Wert vorab als die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur zu setzen, der gleich oder größer ist als die Grenztemperatur zwischen den beiden Temperaturbereichen.
  • Die Sensorsteuervorrichtung weist zudem auf: eine Stromapplizierungseinheit, die während einer voreingestellten Spannungsbestimmungszeit, die kürzer ist als die Schadenvermeidungszeit und während welcher ein durch die Stromapplizierung verursachter Schaden nicht auftritt, das Fließen eines Stroms durch die Zelle bewirkt, durch welche der Referenzgenerierungsstrom geleitet wird; eine Spannungsdetektierungseinheit, die einen Wert einer Spannung detektiert, die über das Paar Elektroden der Zelle entwickelt wird, wenn durch die Stromapplizierungseinheit ein Strom zum Fließen durch die Zelle bewirkt wird, und eine Freigabespannungs-Bestimmungseinheit, welche einen durch die Spannungsbestimmungseinheit detektierten Spannungswert mit einem Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert vergleicht und bestimmt, ob der Spannungswert höher ist als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert, oder nicht. Die Referenzgenerierungsstrom-Applizierungsfreigabeeinheit kann so konfiguriert sein, dass sie das Fließen des Referenzgenerierungsstroms freigibt, wenn die Schadenvermeidungs-Zeitablauf-Bestimmungseinheit feststellt, dass die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist, oder wenn die Freigabespannungs-Bestimmungseinheit feststellt, dass der Spannungswert niedriger ist als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert.
  • Die Sensorsteuervorrichtung ist weiterhin konfiguriert, die Stromapplizierungseinheit, die Spannungsdetektierungseinheit, und die Freigabespannungs-Bestimmungseinheit zu umfassen, und das Fließen des Referenzgenerierungsstroms erst zuzulassen, wenn die Freigabespannungs-Bestimmungseinheit feststellt, dass der Spannungswert niedriger ist als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert.
  • D.h., die Sensorsteuervorrichtung gibt das Fließen des Referenzgenerierungsstroms entweder frei, wenn die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist, oder wenn ein Wert einer Spannung, die sich über ein Paar Elektroden der Zelle entwickelt, niedriger ist als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert. Es kann demzufolge die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms begonnen werden, ohne abzuwarten, bis die Schadenvermeidungszeit verstreicht, in dem Fall, in welchem der Wert der über das Paar Elektroden der Zelle entwickelten Spannung niedriger wird als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert, bevor die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist.
  • In dem Fall, in welchem am Beginn der Erwärmung des Sensors die Elementtemperatur des Gassensorelements relativ hoch ist, kann zusätzlich der Wert, der über das Paar Elektroden der Zelle entwickelten Spannung niedriger sein als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert, bevor die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist. Demzufolge kann es gestattet werden, dass basierend auf dem Status der Elementtemperatur der Referenzgenerierungsstrom durch das Gassensorelement in einer frühen Phase fließt, in dem Fall, in welchem die Erwärmung durch die Sensorheizeinheit in einem Zustand gestartet wird, in welchem die Temperatur des Gassensorelements bereits hoch ist.
  • Deshalb ist es mit der Sensorsteuervorrichtung entsprechend des zweiten Aspekts und/oder des dritten Aspekts, wie oben beschrieben, möglich, das Fließen des Referenzgenerierungsstroms freizugeben, ohne abzuwarten, bis die Schadenvermeidungszeit verstreicht, unter der Kondition, in welcher das Gassensorelement früh aktiviert werden kann. Als ein Resultat kann die Messung der Konzentration der spezifischen Gaskomponente schon in einer frühen Phase durchgeführt werden.
  • Zusätzlich umfasst ein Beispiel der Kondition, in welcher die Temperatur des Gassensorelements am Beginn der Sensorerwärmung durch die Sensorheizeinheit höher ist als die Raumtemperatur, oder der Kondition, in welcher am Beginn der Erwärmung des Sensors durch die Sensorheizeinheit eine über ein Paar Elektroden einer Zelle entwickelte Spannung relativ niedrig ist, auch einen Fall, in welchem die Sensorsteuereinrichtung innerhalb einer kurzen Zeitperiode nach einem Abschalten der Sensorsteuervorrichtung wieder hochgefahren werden kann.
  • Zusätzlich könnte in Bezug auf die Einstellung der Stromapplizierungs-Freigabetemperatur das Fließen des Referenzgenerierungsstroms unter Verwendung eines aktuellen Gassensorelements bewirkt werden, um die Korrelation zwischen der Elementtemperatur und einer Schadensauftretenssituation des Gassensorelements zu messen, und könnte vorab basierend auf dem Messresultat als die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur ein zweckmäßiger Wert gesetzt werden. Beispielsweise könnte es möglich sein, auf der Basis des Messresultats einen Temperaturbereich zu spezifizieren, innerhalb dessen ein Schaden in dem Gassensorelement auftritt, und auch einen Temperaturbereich, innerhalb dessen ein Schaden nicht auftritt, wenn jeweils veranlasst wird, dass der Referenzgenerierungsstrom fließt, und vorab als die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur einen Wert zu setzen, der gleich oder größer ist als die Grenztemperatur zwischen diesen Temperaturbereichen.
  • Auch könnte in Bezug auf das Einstellen der Stromapplizierungs-Freigabetemperatur das Fließen des Referenzgenerierungsstromes unter Verwendung eines aktuellen Gassensorelements bewirkt werden, um die Korrelation zwischen einem Wert der über das Paar Elektroden der Zelle entwickelten Spannung und der Schadensauftretenssituation des Gassensorelements zu messen und dann basierend auf dem Messresultat vorab einen zweckmäßigen Wert als die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur festzulegen.
  • Weiter könnte gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung in der Sensorsteuervorrichtung der Erfindung die Sensorsteuervorrrichtung weiterhin eine Stromapplizierungseinheit aufweisen, die bewirkt, dass ein Strom durch die Zelle fließt, durch welche der Referenzgenerierungsstrom zu leiten ist, und zwar während einer voreingestellten Spannungsdetektionszeit, die kürzer ist als die Schadenvermeidungszeit, und während welcher ein durch die Applizierung des Stroms bewirkter Schaden nicht auftritt, eine Spannungsdetektierungseinheit, die einen Wert der über das Paar Elektroden der Zelle entwickelten Spannung detektiert, wenn durch die Stromapplizierungseinheit ein Strom durch die Zelle zum Fließen gebracht worden ist; und eine Freigabespannungs-Bestimmungseinheit, die einen durch die Spannungsdetektionseinheit detektierten Spannungswert mit einem Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert vergleicht und bestimmt, ob der Spannungswert höher ist als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert, oder nicht, wobei die Referenzgenerierungsstrom-Applizierungsfreigabeeinheit das Fließen des Referenzgenerierungsstromes freigibt, wenn die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist oder wenn die Freigabespannungs-Bestimmungseinheit feststellt, dass die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist, oder wenn die Freigabespannung-Bestimmungseinheit feststellt, dass der Spannungswert niedriger ist als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert.
  • Gemäß dieses Aspekts der Erfindung detektiert die Spannungsdetektierungseinheit einen Wert einer über das Paar Elektroden der Zelle entwickelten Spannung, wenn durch die Stromapplizierungseinheit ein Strom zum Fließen durch Zelle gebracht ist.
  • Wenn während der Spannungsdetektierungszeit ein Strom zum Fließen durch die Zelle gebracht wird, kann separat von der Sauerstoff-Referenzpol-Generiereinheit eine Stromapplizierungseinheit vorgesehen sein. In diesem Fall würde jedoch die Schaltkreisdimension groß, was die Kosten der Sensorsteuervorrichtung erhöhen könnte. Im Gegensatz dazu wird es möglich, während der Spannungsdetektierungszeit einen Strom zum Fließen durch die Zelle zu bringen, ohne zusätzlich eine Stromapplizierungseinheit vorzusehen, indem die Sauerstoff-Referenzpol-Generierungseinheit auch als die Stromapplizierungseinheit benutzt wird.
  • Als nächstes können für das durch die oben beschriebene Sensorsteuervorrichtung gesteuerte Gassensorelement unterschiedliche Konfigurationen angenommen werden, solange das Gassensorelement so konfiguriert ist, dass es zumindest eine Zelle aufweist. Beispielsweise könnte gemäß eines fünften Aspektes der vorliegenden Erfindung das Gassensorelement umfassen: eine Messkammer, die mit dem zu messenden Gas durch einen Diffusionswiderstandsabschnitt kommuniziert; eine Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle, in welcher eine Elektrode des Elektrodenpaars blockiert ist, um dem zu messenden Gas nicht ausgesetzt zu sein, während die andere Elektrode zur Messkammer weisend angeordnet ist, und welche Zelle zwischen dem Paar Elektroden eine Spannung generiert, die mit einer Sauerstoffkonzentration in der Messkammer korrespondiert; und eine Sauerstoffpumpenzelle, in welcher eine Elektrode eines Paares der Messkammer zugewandt angeordnet ist und die andere Elektrode zu dem zu messenden Gas weist, und welche Zelle entsprechend eines zwischen dem Paar Elektroden fließenden Stroms Sauerstoff in die Messkammer oder aus der Messkammer pumpt. Die Sauerstoff-Referenzpol-Generierungseinheit kann derart mit der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle verbunden sein, dass eine Elektrode des Paars der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle ein Sauerstoffreferenzpol wird.
  • In dem Fall, in welchem das Gassensorelement mit einer solchen Konfiguration gesteuert wird, veranlasst die Sauerstoff-Referenzpol-Generierungseinheit, dass der Referenzgenerierungsstrom durch die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle fließt, um zu bewirken, dass eine Elektrode (die Elektrode, die blockiert ist, so dass sie nicht dem zu messenden Gas ausgesetzt wird) des Elektrodenpaares der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle als ein Sauerstoffreferenzpol funktioniert.
  • Zusätzlich kann das mit der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle und der Sauerstoffpumpenzelle versehene Gassensorelement zum Detektieren von Sauerstoff oder NOx in dem Abgas eines Brennkraftmotors verwendet werden. In einem solchen Einsatzfall kann die Startzeit der Applizierung des Referenzgenerierungsstromes eine auf einen frühen Zeitpunkt nach dem Starten des Brennkraftmotors gesetzt sein, so dass eine frühzeitige Gasdetektion möglich wird. Demzufolge würde der Referenzgenerierungsstrom bereits in einer Situation appliziert werden, in welcher das Gassensorelement nicht aktiviert ist. Als Resultat könnte jedoch dann das Gassensorelement beschädigt werden. Da hingegen die Sensorsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung das Fließen des Referenzgenerierungsstroms durch die Sauerstoff-Referenzpol-Generierungseinheit erst in einem Status initiiert, in welchem das Gassensorelement, wie oben beschrieben, ausreichend aktiviert worden ist, kann das Aufbringen einer Überspannung auf das Gassensorelement (spezifisch auf die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle) vermieden werden. Als Resultat ist es möglich, zu verhindern, dass das Gassensorelement als Folge der Applizierung des Referenzgenerierungsstroms beschädigt wird.
  • Konsequent ist es sogar in dem Fall eines Gassensorelements, in welchem eine frühzeitige Applizierung des Referenzgenerierungsstroms angefordert ist, möglich, zu verhindern, dass das Gassensorelement als Folge der Applizierung des Referenzgenerierungsstroms beschädigt wird, und zwar unter Verwendung der Sensorsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Steuersystems eines Brennkraftmotors illustriert einschließlich einer elektronischen Steuereinheit, bei welcher die vorliegende Erfindung angewandt ist.
    • 2 ist ein Flussdiagramm und illustriert Verarbeitungsdetails einer Zustandbestimmungsverarbeitung nach dem Start in einem Beispiel, welches hilfreich zum Verständnis der Erfindung ist..
    • 3 ist eine Ansicht, die ein Messresultat illustriert, welches eine Korrelation zwischen einer Sensorheitszeit Th und einer Spannung Vs ist, welche über eine Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle entwickelt ist.
    • 4 ist eine beispielhafte Ansicht und illustriert ein Beispiel einer Korrelation zwischen der Sensorheizzeit Th und der Spannung Vs wie entwickelt über die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle, wenn die Element-Ausgangstemperatur eine Raumtemperatur Ts1 ist.
    • 5 ist eine beispielhafte Ansicht und illustriert ein Beispiel einer Korrelation zwischen der Sensorheizzeit Th und der Spannung Vs wie entwickelt über die Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle, wenn die Elementausgangstemperatur eine Temperatur Ts2 höher als die Raumtemperatur Ts1 ist.
    • 6 ist ein Flussdiagramm und illustriert Verarbeitungsdetails einer Zustandsbestimmungsverarbeitung nach dem Start in einem erfindungsgemäßen Beispiels..
  • Bezugszeichenliste
  • Zum Identifizieren unterschiedlicher struktureller Merkmale in den Zeichnungen verwendete Bezugszeichen umfassen die folgenden:
    • 1:
    Steuersystem eines Brennkraftmotors
    2:
    Gassensor-Treiberschaltkreis
    5:
    Elektronische Steuereinheit
    8:
    Gassensor
    9:
    Motorsteuervorrichtung
    10:
    Gassensorelement
    14:
    Sauerstoffpumpenzelle
    18:
    Poröse Diffusionsschicht
    20:
    Messkammer
    24:
    Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle
    26:
    Referenzsauerstoffkammer
    43:
    Heizer
    60:
    Heizersteuerkreis
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Zunächst ist in 1 eine Ansicht gezeigt, die die schematische Konfiguration eines Steuersystems 1 eines Brennkraftmotors illustriert, einschließlich einer elektronischen Steuereinheit 5, bei welcher die vorliegende Erfindung angewandt ist.
  • Das Steuersystem 1 des Brennkraftmotors führt zum Steuern eines Betriebszustandes eines Brennkraftmotors (nachfolgend als Motor bezeichnet) unterschiedliche Arten einer Steuerverarbeitung aus. Als ein Beispiel führt das Steuersystem 1 des Brennkraftmotors zum Detektieren der Konzentration eines spezifischen Gases (beispielsweise Sauerstoff), das im Abgas enthalten ist, eine Verarbeitung durch. Zusätzlich führt das Steuersystem 1 des Brennkraftmotors eine Luft-Brennstoff-Verhältnis-Detektierungsverarbeitung (zum Detektieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Brennkraftmotors basierend auf der Konzentration der detektierten Gaskomponente) durch, und führt es auch eine Verarbeitung (Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuerverarbeitung) zum Steuern eines Betriebszustandes (z.B. des Drosselöffnungsgrades oder des Ausmaßes der Brennstoffzufuhr) des Brennkraftmotors durch, damit das Luft-Brennstoff-Verhältnis im Brennkraftmotor ein Luft-Brennstoff-Sollverhältnis erreicht.
  • Das Steuersystem 1 des Brennkraftmotors ist konfiguriert, um die elektronische Steuereinheit 5 und einen Gassensor 8 zu inkludieren. Zusätzlich dazu ist die elektronische Steuereinheit 5 konfiguriert, einen Gassensor-Treiberschaltkreis 2, eine Motorsteuervorrichtung 9 und einen Heizersteuerkreis 60 zu inkludieren.
  • Der Gassensor 8 ist konfiguriert zum Inkludieren eines Gassensorelementes 10, das die Sauerstoffkonzentration im Abgas innerhalb eines breiten Bereiches detektiert (mit anderen Worten, innerhalb dessen ein Ausgangssignal annähernd proportional zur Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ist) und eines Heizers 43, der das Gassensorelement 10 bei einer bestimmten Betriebstemperatur hält.
  • Das Gassensorelement 10 detektiert die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas innerhalb eines breiten Bereiches und ist so konfiguriert, dass es eine Sauerstoffpumpenzelle 14, eine poröse Diffusionsschicht 18, eine Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 und eine Verstärkungsplatte 30 umfasst.
  • Die Sauerstoffpumpenzelle 14 enthält einen für Sauerstoffionen leitenden festen Elektrolytkörper 13, der aus teilweise stabilisiertem Zirkoniumoxid (ZrO2) mit Plattengestalt gebildet ist, und eine erste Pumpelektrode 12 und eine zweite Pumpelektrode 16, die hauptsächlich aus Platin ausgebildet sind, und sich jeweils an Vorder- und Bodenflächen des festen Elektrolytkörpers 13 befinden. Die erste Pumpelektrode 12 ist elektrisch mit einem dritten Verbindungsanschluss 19 der elektronischen Steuereinheit 5 durch eine Kabelleitung 63 verbunden, und die zweite Pumpelektrode 16 ist elektrisch mit einem zweiten Verbindungsanschluss 17 der elektronischen Steuereinheit 5 durch eine Kabelleitung 62 verbunden. Zusätzlich ist die erste Pumpelektrode 12 durch eine poröse schützende Lage 29 abgedeckt, so dass sie durch die poröse schützende Lage 29 gegen giftiges Material und dergleichen geschützt ist.
  • Zusätzlich hat die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 einen für Sauerstoffionen leitenden festen Elektrolytkörper 23, der aus zum Teil stabilisiertem Zirkoniumoxid (ZrO2) mit Plattenform ausgebildet ist, und eine erste Detektionselektrode 22 und eine zweite Detektionselektrode 28, die hauptsächlich aus Platin ausgebildet sind und sich jeweils an Vorder- und Bodenflächen des festen Elektrolytkörpers 23 befinden. Die erste Detektionselektrode 22 ist elektrisch mit dem zweiten Verbindungsanschluss 17 der elektronischen Steuereinheit 5 durch die Kabelleitung 62 und auch elektrisch mit der zweiten Pumpelektrode 16 verbunden. Die zweite Detektionselektrode 28 ist elektrisch mit dem ersten Verbindungsanschluss 15 der elektronischen Steuereinheit 5 durch eine Kabelleitung 61 verbunden.
  • Eine isolierende Schicht (nicht gezeigt), die hauptsächlich aus einem isolierenden Material (z.B. Aluminiumoxid, Tonerde) ausgebildet ist, ist zwischen die Sauerstoffpumpenzelle 14 und die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 eingesetzt, um die Zellen 14 und 24 elektrisch voneinander zu isolieren, und die poröse Diffusionsschicht 18 ist in einem Teil der isolierenden Schicht vorgesehen. Zusätzlich ist die poröse Diffusionsschicht 18 als ein poröser Bereich (Diffusionswiderstandsabschnitt) inkludiert, der hauptsächlich aus einem isolierendem Material gebildet ist (z.B. Aluminiumoxid) und eine poröse Konsistenz hat. Die poröse Diffusionsschicht 18 dient zur Diffusionsratensteuerung des zu messenden Gases, das in das Innere des Gassensorelementes 10 eingeführt wird.
  • Zwischen der Sauerstoffpumpenzelle 14 und der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 ist eine hohle Messkammer 20 geformt, welche durch die poröse Diffusionsschicht 18 und die isolierende Schicht (nicht gezeigt) umgeben ist. D.h., die Messkammer 20 kommuniziert durch die poröse Diffusionsschicht 18 (spezifischer, einen porösen Diffusionswiderstands-Abschnitt mit einer Gasmessatmosphäre (gemessenen Gasraum). Zusätzlich sind die zweite Pumpelektrode 16 und die erste Detektionselektrode 22 in der Messkammer 20 angeordnet.
  • Darüber hinaus, obwohl der Diffusionsratensteuerabschnitt unter Verwendung einer porösen Diffusionsschicht 18 in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet ist, könnte anstelle der porösen Diffusionsschicht 18 als ein Diffusionsraten-Seitenabschnitt eine kleine Öffnung vorgesehen sein, um die Geschwindigkeit der Zufuhr des zu messenden Gases in die Messkammer 20 zu steuern.
  • Die Verstärkungsplatte 30 ist vorgesehen zum Anhaften an einer Fläche der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24, die nicht zu der Messkammer 20 weist, wobei die zweite Detektionselektrode 28 dazwischen angeordnet ist. Demzufolge dient die Verstärkungsplatte 30 auch dazu, die Gesamtfestigkeit des Gassensorelementes 10 zu verbessern.
  • Zusätzlich ist die zweite Detektionselektrode 28 der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 in Bezug auf das zu messende Gas in einem abgeblockten Status, und zwar als Folge der Verstärkungsplatte 30, und wird an der Innenseite und Peripherie der zweiten Detektionselektrode 28 als Sauerstoffreferenzkammer 26 ein versiegelter Raum zwischen der Sauerstoffkonzentrationdetektierungszelle 24 und der Verstärkungsplatte 30 gebildet.
  • In dem diese Konfiguration aufweisenden Gassensorelement 10 wird in der Sauerstoffreferenzkammer 26 Sauerstoff mit einer annähernd fixierten Konzentration gesammelt, welche Kammer 26 in der Innenseite und der Peripherie der zweiten Detektionselektrode 28 gebildet ist. Dies wird erzielt, indem in der Richtung von der zweiten Detektionselektrode 28 der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 zu der ersten Detektionselektrode 22 ein konstanter Strom Icp (nachfolgend als Referenzgenerierungsstrom Icp benannt) zum Fließen gebracht wird, welcher einen fixierten Stromwert hat, und indem von der Messkammer 20 Sauerstoff zu einer Seite der zweiten Detektionselektrode 28 gepumpt wird. Demzufolge dient Sauerstoff, der mit der annähernd fixierten Konzentration in der Sauerstoffreferenzkammer 26 gesammelt ist, als eine Sauerstoffreferenzkonzentration beim Detektieren der Sauerstoffkonzentration des gemessenen Gases in dem Gassensorelement 10. Aus diesem Grund ist die zweite Detektionselektrode 28 eine sogenannte Referenz-Selbstgenerierungs-Elektrode.
  • Zusätzlich generiert die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 zwischen einem Paar Elektroden (zwischen der ersten Detektionselektrode 22 und der zweiten Detektionselektrode 28) eine Spannung korrespondierend mit der Sauerstoffkonzentrationsdifferenz. Zusätzlich, und da die Sauerstoffkonzentration der Sauerstoffreferenzkammer 26, zu der die zweite Detektionselektrode 28 weist, als annähernd fixierte Konzentration eingestellt ist, und die zweite Detektionselektrode 28 als die Referenz-Selbstgenerierungs-Elektrode fungiert, wie oben beschrieben, ist die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 zum Generieren einer Spannung (einer elektromotorischen Kraft) korrespondierend mit der Sauerstoffkonzentration der Messkammer 20 über ein Paar Elektroden konfiguriert.
  • Zusätzlich ist die Sauerstoffpumpzelle 14 konfiguriert zum Steuern des Pumpens von Sauerstoff aus der Messkammer 20 oder zum Pumpen von Sauerstoff in die Messkammer 20, je nach Stromflussrichtung eines Stroms, der zwischen dem Paar der Elektroden fließt (der ersten Pumpelektrode 12 und der zweiten Pumpelektrode 16). Zusätzlich ist die Sauerstoffpumpzelle 14 konfiguriert, um die Menge des gepumpten Sauerstoffs entsprechend der Stärke des zwischen dem Paar der Elektroden fließenden Stroms einzustellen.
  • Die Verstärkungsplatte 30 hat annähernd dieselbe Größe wie die festen Elektrolytkörper 13 und 23, die jeweils die Sauerstoffpumpzelle 14 und die Sauerstoffkonzentration-Detektierungszelle 24 bilden, und ist mit einer Plattengestalt geformt unter Verwendung eines Materials mit Keramik als Hauptbestandteil.
  • Der Heizer 43 ist mit der Gestalt einer ebenen Platte ausgebildet und so angeordnet, dass er zur Sauerstoffpumpenzelle 14 des Gassensorelements 10 weist. Der Heizer 43 ist unter Verwendung eines Materials mit Aluminiumoxid als Hauptbestandteil ausgebildet und weist eine Heizerverdrahtungsleitung 72 auf, die darin unter Verwendung eines Materials mit Platin als Hauptbestandteil ausgebildet ist. Der Heizer 43 wird so gesteuert, dass die Temperatur des Gassensorelements 10 eine Aktivierungstemperatur erreicht (beispielsweise 550 bis 900°C), indem dem Heizer 43 von dem untenstehend zu beschreibenden Heizersteuerkreis 60 Leistung zugeführt wird. Zusätzlich sind beide Enden der Heizerverdrahtungsleitung 72 elektrisch mit dem Heizersteuerkreis 60 verbunden.
  • Es wechselt der Gassensor 8 zu einem Status, in welchem eine Gasdetektion (Sauerstoffdetektion) möglich ist, wenn das Gassensorelement 10 (spezifischer die Sauerstoffpumpenzelle 14 und die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24) durch Aufheizen durch den Heizer 43 aktiviert ist.
  • Wie oben beschrieben, weist die elektronische Steuereinheit 5 den Gassensor-Treiberschaltkreis 2, welcher das Gassensorelement 10 betreibt, den Heizerschaltkreis 60, der den Heizer 43 steuert, und die Motorsteuervorrichtung 9 auf, die den Gassensor-Treiberschaltkreis 2 und den Heizersteuerkreis 60 steuert.
  • Zunächst umfasst der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 einen Vs+-Anschluss, einen COM-Anschluss, und einen Ip+-Anschluss. Diese Anschlüsse sind mit dem ersten Verbindungsanschluss 15, dem zweiten Verbindungsanschluss 17 und dem dritten Verbindungsanschluss 19 der elektronischen Steuereinheit 5 jeweils elektrisch verbunden. In entsprechender Weise ist die zweite Detektionselektrode 28 des Gassensorelementes 10 elektrisch mit dem Vs+-Anschluss des Gassensor-Treiberschaltkreises 2 durch den ersten Verbindungsanschluss 15 verbunden. Zusätzlich sind die erste Detektionselektrode 22 und die zweite Pumpelektrode 16 des Gassensorelementes 10 elektrisch mit dem COM-Anschluss des Gassensor-Treiberschaltkreises 2 durch den zweiten Verbindungsanschluss 17 verbunden. Zusätzlich ist die erste Pumpelektrode 12 des Gassensorelementes 10 elektrisch mit dem Ip+-Anschluss des Gassensor-Treiberschaltkreises 2 durch den dritten Verbindungsanschluss 19 verbunden.
  • Zusätzlich detektiert der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 ein Gasdetektionssignal und ein Elementimpedanzsignal von dem Gassensor 8, der in der Abgasleitung (des Brennkraftmotors) angeordnet ist, und gibt er das Gasdetektionssignal und das Elementimpedanzsignal an die Motorsteuervorrichtung 9 (nachfolgend als eine Motor-CPU 9 bezeichnet) ab. Dabei ändert sich das Gasdetektionssignal mit der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, ändert sich das Elementimpedanzsignal mit dem elektrischen Widerstandswert des Gassensors 8, und ändert sich der elektrische Impedanzwert mit der Temperatur des Gassensors 8.
  • Hier werden unter den Konfigurationen des Gassensor-Treiberschaltkreises 2 auch die Konfigurationen zum Abgeben des Gasdetektionssignals korrespondierend mit der Sauerstoffkonzentration kurz beschrieben.
  • Zunächst steuert der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 das Pumpen von Sauerstoff in die Messkammer 20 und das Pumpen von Sauerstoff aus der Messkammer 20 mittels der Sauerstoffpumpzelle 14. Spezifischer steuert der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 einen Pumpstrom Ib, der so durch die Sauerstoffpumpzelle 14 fließt, dass eine Spannung Vs entwickelt über beide Enden der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 auf 450mV gesetzt ist, während bewirkt wird, dass der Referenzgenerierungsstrom Icp durch die Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle 24 fließt. Zusätzlich wird in dem Gassensorelement 10 in dem zu messenden Gas enthaltener Sauerstoff durch die poröse Diffusionsschicht 18 zu der Messkammer 20 diffundiert. Das Gassensorelement 10 generiert als Folge der Sauerstoffkonzentrationsdifferenz zwischen der Messkammer 20 und der Sauerstoffreferenzkammer 26, welche als eine Referenz für die Sauerstoffkonzentration dient, eine elektromotorische Kraft von 450mV in der Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle 24, sobald die Konzentration der spezifischen Gaskomponente (Sauerstoffkonzentration) in dem zu messenden Gas ein voreingestellter Steuersollwert ist (z.B. die Sauerstoffkonzentration, wenn die dem Motor zugeführte Luft-Brennstoffmischung bei dem theoretischen Luft-Brennstoffverhältnis gehalten ist).
  • D.h., wenn die Konzentration der spezifischen Gaskomponente (Sauerstoffkonzentration) in dem zu messenden Gas verschieden ist von dem Steuersollwert, dann führt der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 eine Verarbeitung aus, so dass sich die Sauerstoffkonzentration in der Messkammer 20 dem Sollwert nähert. Dies wird spezifisch erreicht, indem bewirkt wird, dass der Pumpstrom Ip durch die Sauerstoffpumpzelle 14 fließt, um dadurch Sauerstoff in die oder aus der Messkammer 20 zu pumpen. Dementsprechend, und da der Stromwert und die Stromflussrichtung des Pumpstroms Ip, der durch die Sauerstoffpumpzelle 14 fließt, mit der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas geändert wird, kann der Pumpstrom Ip verwendet werden, um die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas zu berechnen.
  • Der Gassensor-Treiberschaltkreis 2, der auf diese Weise konfiguriert ist, kann den Pumpstrom Ip detektieren, welcher sich mit der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ändert, und kann das Gasdetektionssignal abgeben, welches sich mit dem Stromwert und der Stromflussrichtung des Pumpstroms Ip ändert, und zwar an eine externe Vorrichtung (in der vorliegenden Ausführungsform an die Motorsteuervorrichtung 9).
  • Als nächstes wird unter den Konfigurationen des Gassensor-Treiberschaltkreises 2 die Konfiguration beschrieben, die Bezug hat zur Messung der Impedanz (Temperatur) des Gassensorelements 10 (spezifischer, die Impedanz der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24). Zusätzlich, und da die Messung der Impedanz des Gassensorelementes 10 (Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24) ausgeführt wird durch die bekannten Schaltkreiskonfigurationen repräsentiert in JP 2006 - 343 317 A und JP 2002 - 257 783 A , wird die die Messung der Impedanz betreffende Konfiguration nachstehend nur kurz beschrieben.
  • Der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 umfasst eine Konstantstrom-Ausgabeeinheit, die einen Strom Irpvs zur Impedanzmessung, d.h. zum Messen der Impedanz der Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle 24 abgibt, einen Musterhaltekreis, der die Spannung Vs hält, die über beide Enden der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 generiert wird, und einen Steuerkreis, der eine Ein/Aus-Steuerung von Strom ausführt, welcher zu der Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle 24 fließt, und zwar mittels der Konstantstrom-Ausgabeeinheit und einer Steuerung zum Halten und Freigeben einer Spannung Vs durch den Musterhaltekreis in unterschiedlichen vorbestimmten Perioden.
  • Zusätzlich ist der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 so konfiguriert, dass unmittelbar, bevor der Strom Irpvs zur Widerstandsmessung zum Fließen durch die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 gebracht wird, die Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 in dem Musterhaltekreis gehalten werden kann. Zusätzlich umfasst der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 einen Differenzspannungs-Ausgabekreis, der einen in dem Musterhaltekreis gehaltenen Haltewert (Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 unmittelbar bevor der Strom Irpvs zur Impedanzmessung zum Fließen gebracht wird), mit einer Spannung Vsh über beide Enden der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 vergleicht, wenn der Strom Irpvs zur Impedanzmessung zum Fließen durch die Sauerstoffkonzentrations-Detektionszelle 24 gebracht wird, und gibt dieser einen Differenzspannungswert ΔVs ab, welcher eine Differenz zwischen beiden Spannungen ist. Zusätzlich, da der Differenzspannungswert ΔVs proportional ist zu einem Massenimpedanzwert der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24, kann der Differenzspannungswert ΔVs als ein Elementimpedanzsignal Vrpvs benutzt werden, das die Impedanz des Gassensorelementes 10 anzeigt (der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24).
  • Der Gassensor-Treiberschaltkreis 22 ist so konfiguriert, dass das zu dem Massenimpedanzwert der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 proportionale Elementimpedanzsignal Vrpvs an die Motorsteuervorrichtung 9 abgegeben wird. Dabei ist das Elementimpedanzsignal Vrpvs proportional zu dem Massenimpedanzwert der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24, so dass es sich mit der Temperatur der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 ändert.
  • Als nächstes steuert der Heizerschaltkreis 60 das Ausmaß der dem Heizer 43 zugeführten Leistung und damit die Heizmenge entsprechend einem Heizerbestromungs-Kommandosignal von der Motorsteuervorrichtung 9. Wenn beispielsweise der Heizersteuerkreis 60 konfiguriert ist zum Abgeben eines Pulswellenform-Spannungssignals an den Heizer 43, kann der Heizersteuerkreis 60 (PWM-Steuerung, oder Pulsweiten-Modulations-Steuerung) die Menge der dem Heizer 43 zugeführten Leistung durch Ändern der relativen Einschaltdauer der Pulswellenform entsprechend dem Heizerbestromungs-Kommandosignal steuern.
  • Dabei kann die Motorsteuervorrichtung 9 ausgebildet sein zur Verwendung mit einem Mikrocomputer einschließlich einer CPU, die als eine zentrale Verarbeitungseinheit dient, einer Speichereinheit (RAM und ROM), welche Daten speichert, einem Programm, und dergleichen, und kann diese Eingabe- und Ausgabeanschlüsse aufweisen, über welche die Eingabe und die Abgabe von Signalen zwischen der Motorsteuervorrichtung 9 und einer externen Vorrichtung stattfinden.
  • Weiterhin könnte in der Motorsteuervorrichtung 9 basierend auf Berechnungen, die auf der Basis des Gasdetektionssignals erarbeitet werden, die Steuerung beispielsweise der Brennstoffeinspritzmenge durchgeführt werden.
  • Die eine solche Konfiguration aufweisende Motorsteuervorrichtung 9 führt unterschiedliche Arten von Steuerverarbeitungen aus, wie die Verarbeitung einer spezifischen Gaskomponenten-Konzentrationsdetektion zum Detektieren der Konzentration der spezifischen Gaskomponente in dem Abgas auf der Basis eines Gasdetektionssignals von dem Gassensor-Treiberschaltkreis 2 und/oder eine Steuerverarbeitung des Luft-Brennstoffverhältnisses zum Steuern des Luft-Brennstoffverhältnisses des Motors unter Verwendung des Gasdetektionssignals. Z.B. führt die Motorsteuervorrichtung 9 zum Berechnen eines Sauerstoffkonzentrationswerts korrespondierend mit dem Gasdetektionssignal, eine Verarbeitung durch (spezifische Gaskomponenten-Konzentrationsdetektierungs-Verarbeitung), unter Verwendung einer Mappe oder eines in einer Speichereinheit (z.B. einem Speicher der Motorsteuervorrichtung 9) gespeicherten Berechnungs-Ausdrucks, und zwar nach dem vorhergehenden Umwandeln des von dem Gassensor-Treiberschaltkreis 2 erhaltenen Gasdetektionssignals in einen digitalen Wert (unter Verwendung eines A/D-Wandlerschaltkreises, nicht gezeigt).
  • Als nächstes wird eine in der Motorsteuervorrichtung 9 der elektronischen Steuereinheit 5 nach dem Start ausgeführte Zustandsbestimmungsverarbeitung beschrieben.
  • Die Zustandsbestimmungsverarbeitung nach dem Start ist eine Verarbeitung, die unmittelbar nach dem Starten der elektronischen Steuereinheit 5 durchgeführt wird, wobei die Verarbeitung (zum Bestimmen der Applizierungsstartzeit des Referenzgenerierungsstroms Icp und zum Bestimmen, ob das Gassensorelement 10 in einem Zustand ist, in welchem ein spezifisches Gas (Sauerstoff) detektiert werden kann, oder nicht) durchgeführt wird, nachdem das Aufheizen des Gassensorelements 10 unter Verwendung des Heizers 43 begonnen hat.
  • 2 ist ein Flussdiagramm und illustriert Verarbeitungsdetails der Zustandbestimmungsverarbeitung nach dem Start.
  • Wenn das Steuersystem 1 des Brennkraftmotors startet, wird auch die Bestimmungsverarbeitung des Zustands nach dem Start in der Motorsteuervorrichtung 9 der elektronischen Steuereinheit 5 gestartet. Wenn dann die Zustandsbestimmungsverarbeitung nach dem Start begonnen worden ist, wird zunächst eine Verarbeitung zur Stromapplizierung zu dem Heizer 43 in einem Schritt S110 (S zeigt einen Schritt an) begonnen. Spezifischer gibt die Motorsteuervorrichtung 9 an den Heizersteuerkreis 60 ein Heizerbestromungs-Kommandosignal ab. Dann beginnt der Heizersteuerkreis 60 mit dem Aufbringen von Strom zu dem Heizer 43 zum Aufheizen des Gassensorelements 10 und steuert er einen Status der Stromapplizierung zu dem Heizer 43 so, dass das Gassensorelement 10 eine Solltemperatur erreicht (Aktivierungstemperatur).
  • Weiterhin wird im Schritt S110 nach dem Ausgeben des Heizerbestromungs-Kommandosignals ein Timer T zurückgesetzt, um eine Messverarbeitung für die verstrichene Zeit unter Verwendung des Timers T zu starten und zum Verarbeiten und Initialisieren (Nullsetzen) eines Timerzähler Ct, was in einer internen Verarbeitung ausgeführt wird.
  • In dem folgenden Schritt S120, und um die Musterungszeit (Detektionszeit) des Elementimpedanzsignals Vrpvs zu bestimmen, wird eine Feststellung getroffen, ob eine erste Musterungszeit T1 verstrichen ist oder nicht, und zwar auf der Basis des Werts des Timers T. Falls eine positive Bestimmung gemacht wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S120. Falls eine negative Bestimmung gemacht wird, wird derselbe Schritt wiederholt ausgeführt und wird abgewartet, bis die erste Musterungszeit T1 verstrichen ist.
  • Zusätzlich wird im Schritt S120 eine Feststellung getroffen, ob auf der Basis des Wertes des Timers T die erste Musterungszeit T1 verstrichen ist oder nicht, sofern die Messung im Schritt S110 oder S130 gestartet ist, wie unten beschrieben. Zusätzlich, und bezüglich der ersten Musterungszeit T1, wird die Detektionsperiode (Musterungsperiode) des Elementimpedanzsignals Vrpvs voreingestellt. Das zu dieser zeit detektierte Elementimpedanzsignal Vrpvs wird zum Bestimmen der Applizierungsstartzeit für den Referenzgenerierungsstrom Icp benutzt.
  • Wenn im Schritt S120 eine positive Feststellung getroffen wurde, um zum Schritt S130 weiterzugehen, wird im Schritt 130 eine Verarbeitung zum Beschaffen des Elementimpedanzsignals Vrpvs durchgeführt. Spezifischer wird die Motorsteuervorrichtung 9 durch ein Übertragungskabel 71 mit dem Gassensor-Treiberschaltkreis 2 verbunden und beschafft es das Elementimpedanzsignal Vrpvs von dem Gassensor-Treiberschaltkreis 2 durch das Übertragungskabel 71.
  • Zusätzlich, wie oben beschrieben, führt der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 wiederholt die Verarbeitung zum Detektieren des Elementimpedanzsignals Vrpvs von dem Gassensor 8 (Gassensorelement 10) durch, das in dem Abgasrohr des Brennkraftmotors (Motors) angeordnet ist, indem er bewirkt, dass zu einer vorbestimmten Periode der Strom Irpvs zur Impedanzmessung durch die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 des Gassensorelementes 10 fließt. Dann wird das Elementimpedanzsignal Vrpvs in dem Musterhaltekreis gehalten. Zusätzlich wird im Schritt S130 eine Verarbeitung zum Berechnen eines elektrischen Impedanzwerts Rpvs des Gassensors 8 (spezifisch der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24) auf der Basis des Elementimpedanzsignals Vrpvs durchgeführt. Dabei ändert sich der elektrische Impedanzwert Rpvs mit der Temperatur des Gassensors 8 (Gassensorelement 10). Deshalb kann der elektrische Impedanzwert Rpvs als eine Variable benutzt werden, die die Elementtemperatur des Gassensors 8 (Gassensorelement 10) anzeigt.
  • Zusätzlich wird im Schritt S130 der elektrische Impedanzwert Rpvs berechnet und wird der Timer T zurückgesetzt, um die Messung der verstrichenen Zeit mit einer Verarbeitung unter Verwendung des Timers T erneut zu starten.
  • In dem folgenden Schritt S140 wird eine Feststellung getroffen, ob der elektrische Impedanzwert Rpvs kleiner ist als ein erster Temperaturbestimmungswert TH1 oder nicht. Falls eine positive Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S170. Falls eine negative Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S150. Zusätzlich wird als der erste Temperaturbestimmungswert TH1 ein elektrischer Impedanzwert des Gassensorelementes 10 gesetzt, wenn die Temperatur des Gassensorelements 10 eine Schwärzungs-Vermeidungstemperatur ist (eine Temperatur, bei welcher eine Schwärzung als Folge der Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp in dem Gassensorelement 10 nicht auftritt).
  • D.h. im Schritt S140 wird eine Feststellung getroffen, ob die Elementtemperatur des Gassensorelementes 10 die Schwärzungs-Verhinderungstemperatur überschreitet, oder nicht. Falls eine positive Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S170. Falls eine negative Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S150.
  • Wenn im Schritt S140 eine negative Feststellung getroffen ist, zum Weitergehen zum Schritt S150, dann wird eine Verarbeitung zum Inkrementieren (Hinzufügen) von Eins jeweils zu einem Zählwert des Timerzählers Ct ausgeführt. Demzufolge wird die Anzahl, wie oft im Schritt S140 die negative Feststellung getroffen worden ist, als ein Wert des Timerzählers Ct aufgezeichnet, und kann der Timerzähler Ct zum Bestimmen der verstrichenen Zeit mit der Heizerbestromungs-Startzeit (S110) als einen Basispunkt verwendet werden.
  • In dem folgenden Schritt 160 wird eine Feststellung getroffen, ob der Zählwert des Timerzählers Ct gleich oder mehr ist als ein Schadenvermeidungs-Feststellungsschwellwert Bt, oder nicht. Falls eine positive Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S170. Falls eine negative Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S120.
  • Zusätzlich ist der Schadenvermeidungs-Feststellungsschwellwert Bt auf der Basis einer Zeit voreingestellt (kürzeste Schadenvermeidungszeit), die zum Anheben der Elementtemperatur des Gassensorelements 10 bis auf eine Temperatur, bei welcher ein Schaden (z.B. eine Schwärzung) verursacht durch die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms nicht auftritt, erforderlich ist, und zwar durch eine Erwärmung unter Verwendung des Heizers 43 entsprechend einem vorbestimmten Stromapplizierungsmuster. Spezifischer wird ein Wert (eine ganze Zahl) größer als ein Operationsresultat einer Divisionsoperation der kürzesten Schadenvermeidungszeit durch eine Erneuerungsperiode (Inkrementperiode) des Timerzählers Ct als der Schadenvermeidungs-Feststellungsschwellwert Bt eingestellt. Dabei sind in der vorliegenden Ausführungsform der Zählwert des Timerzählers Ct und der Schadenverhinderungs-Feststellungsschwellwert Bt stets ganze Zahlen.
  • Auch kann durch Aufheizen des Sensors unter Verwendung eines aktuellen Gassensorelements und Messen der Zeit, die erforderlich ist, bis die Elementtemperatur des Gassensorelements die Temperatur erreicht, an welcher der Referenzgenerierungsstrom Icp fließen kann, die kürzeste Schadenvermeidungszeit auf der Basis des Resultats der Messung eingestellt werden.
  • Wenn im Schritt S140 eine positive Feststellung getroffen wird, oder im Schritt S160 eine positive Feststellung getroffen wird, schreitet der Prozess weiter zum Schritt S170. In Schritt S170 wird die Verarbeitung zur Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp gestartet.
  • Spezifischer veranlasst der Gassensor-Treiberschaltkreis 2, dass der Referenzgenerierungsstrom Icp durch das Gassensorelement 10 (spezifisch, die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24) zu fließen beginnt, wofür die Motorsteuervorrichtung 9 veranlasst wird, ein Icp-Stromapplizierungs-Kommandosignal an den Gassensor-Treiberschaltkreis 2 abzugeben.
  • Demzufolge wird Sauerstoff von der Messkammer 20 zu einer Seite der zweiten Detektionselektrode 28 gepumpt, indem bewirkt wird, dass der Referenzgenerierungsstrom Icp wie oben beschrieben fließt. Als ein Resultat wird auch Sauerstoff mit einer annähernd fixierten Konzentration in der Sauerstoffreferenzkammer 26 gesammelt, die im Inneren und an der Peripherie der zweiten Detektionselektrode 28 der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 gebildet ist.
  • Zusätzlich wird im Schritt S170 das Icp-Stromapplizierungs-Kommandosignal an den Gassensor-Treiberschaltkreis 2 ausgegeben, und wird der Timer T zurückgesetzt, um die Messungsverarbeitung der verstrichenen Zeit unter Verwendung des Timers T erneut zu starten.
  • In dem folgenden Schritt S180 wird eine Feststellung getroffen, ob eine vorab eingestellte zweite Musterungszeit T2 verstrichen ist, oder nicht, mit der Applizierungsstartzeit des Referenzgenerierungsstroms Icp als Ausgangszeitpunkt. Falls eine positive Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S190. Falls eine negative Bestimmung getroffen wird, wird derselbe Schritt wiederholt ausgeführt und wird abgewartet, bis die zweite Musterungszeit T2 verstrichen ist.
  • Zusätzlich wird im Schritt S180 eine Feststellung getroffen, ob auf der Basis des Wertes des Timers T die zweite Musterungszeit T2 verstrichen ist, oder nicht, sofern die Messung in Schritt S170 oder S190, wie nachstehend beschrieben, gestartet wurde. Bezüglich der zweiten Musterungszeit T2 wird die Detektionsperiode (Musterungsperiode) des Elementimpedanzsignals Vrpvs vorab eingestellt. Das zu dieser Zeit detektierte Elementimpedanzsignal Vrpvs wird zum Bestimmen der Startzeit der Sensortreibersteuerung verwendet (mit anderen Worten, für die Startzeit des Pumpstroms Ip).
  • Wenn im Schritt S180 eine positive Feststellung getroffen wird, um weiterzugehen zum Schritt S190, wird im Schritt S190 eine Verarbeitung zum Beschaffen des Elementimpedanzsignals Vrpvs ausgeführt. Dabei beschafft die Motorsteuervorrichtung 9 das Elementimpedanzsignal Vrpvs durch das Übertragungskabel 71 von dem Gassensor-Treiberschaltkreis 2.
  • Dann wird im Schritt S190 eine Verarbeitung zum Berechnen des elektrischen Impedanzwerts Rpvs des Gassensors 8 (spezifisch der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24) auf der Basis des Elementimpedanzsignals Vrpvs durchgeführt. Dabei ändert sich der elektrische Impedanzwert Rpvs mit der Temperatur des Gassensors 8 (des Sensorelements 10). Deshalb kann der elektrische Impedanzwert Rpvs als eine Variable benutzt werden, die die Elementtemperatur des Gassensors 8 (des Gassensorelements 10) anzeigt.
  • Dann wird beim Schritt S190 der elektrische Impedanzwert Rpvs berechnet, und wird der Timer zurückgesetzt, um unter Verwendung des Timers T die Messverarbeitung der verstrichenen Zeit erneut zu starten.
  • In dem folgenden Schritt S200 wird eine Feststellung getroffen, ob der elektrische Widerstandswert Rpvs kleiner ist als ein zweiter Temperaturbestimmungswert TH2, oder nicht. Falls eine positive Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S210. Falls eine negative Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S180.
  • Dabei wird vorab der zweite Temperaturbestimmungswert TH2 eingestellt, der einem elektrischen Impedanzwert des Gassensors 8 entsprechen soll, falls die Temperatur des Gassensorelementes 10 eine Aktivierungstemperatur ist. Dabei wird als der zweite Temperaturbestimmungswert TH2 ein Wert kleiner als der erste Temperaturfeststellungswert TH1 gesetzt (TH2 < TH1), und wird die mit dem zweiten Temperaturbestimmungswert TH2 korrespondierende Temperatur des Gassensorelementes 10 auf eine Temperatur höher als die Temperatur des Gassensorelementes 10 korrespondierend mit dem ersten Temperaturbestimmungswert TH1 gesetzt.
  • Wenn im Schritt S200 eine positive Feststellung getroffen ist, um zum Schritt S210 weiterzugehen, wird im Schritt S210 die Steuerverarbeitung zum Antreiben des Sensors gestartet. Spezifisch veranlasst der Gassensor-Treiberschaltkreis 2, dass der Pumpstrom Ip durch das Gassensorelement 10 (spezifisch die Sauerstoffpumpzelle 14) zu fließen beginnt, indem die Motorsteuervorrichtung 9 veranlasst wird, ein Sensorantriebs-Kommandosignal an den Gassensor-Treiberschaltkreis 2 abzugeben. Dann steuert der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 den zu der Sauerstoffpumpzelle 14 fließenden Pumpstrom Ip derart, dass sich eine Ausgangsspannung der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 einem Steuersollwert annähert, und gibt er ein Gasdetektionssignal an die Motorsteuervorrichtung 9 ab, welches sich mit dem Stromwert und der Stromflussrichtung des Pumpstroms Ip ändert.
  • Zusätzlich führt die Motorsteuervorrichtung 9 zum Berechnen eines Sauerstoffkonzentrationswerts korrespondierend mit dem Gasdetektionssignal unter Verwendung einer Mappe oder eines Berechnungsausdrucks gespeichert in einer Speichereinheit (z.B. einem Speicher) der Motorsteuervorrichtung 9, eine Verarbeitung durch (eine Detektionsverarbeitung der spezifischen Gaskomponentenkonzentration), und zwar nach Umwandeln des von dem Gassensor-Treiberschaltkreis 2 empfangenen Gasdetektionssignals in einen digitalen Wert unter Verwendung eines A/D-Wandlerschaltkreises (nicht gezeigt).
  • Durch Ausführen der Zustandsbestimmungsverarbeitung nach dem Start, wie oben beschrieben, kann die Motorsteuervorrichtung 9 der elektronischen Steuereinheit 5 die Startzeit der Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp für den Gassensor 8 (dem Gassensorelement 10) festlegen oder bestimmen, ob das Gassensorelement 10 bereits ein spezifisches Gas (Sauerstoff) detektieren kann, oder nicht.
  • Danach führt die Motorsteuervorrichtung 9 unterschiedliche Steuerverarbeitungen aus (eine Detektionsverarbeitung des Luft-Brennstoffverhältnisses, eine Steuerverarbeitung des Luft-Brennstoffverhältnisses, und dergleichen), während es durch Ausführen der Sensorantriebssteuerung-Verarbeitung auch eine Verarbeitung zum Detektieren der Konzentration eines spezifischen Gases (z.B. Sauerstoff), das in dem Abgas enthalten ist, durchführt.
  • Auf diese Weise führt das Steuersystem 1 des Brennkraftmotors unterschiedliche Steuerverarbeitungen zum Steuern des Betriebszustands des Brennkraftmotors (Motors) durch.
  • Im Übrigen korrespondiert in der vorliegenden Ausführungsform die elektronische Steuereinheit 5 mit der Sensorsteuervorrichtung der Erfindung, korrespondiert das Gassensorelement 10 mit dem Gassensorelement, korrespondieren die Motorsteuervorrichtung 9, der Heizersteuerkreis 60 und der Heizer 43, der den Schritt S110 durchführt, mit der Sensorheizeinheit, und korrespondiert der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 mit der Sauerstoffreferenzpol-Generierungseinheit.
  • Auch korrespondiert die Motorsteuervorrichtung 9, wenn sie die Schritte S150 und S160 durchführt, mit einer Schadenverhinderungszeit-Ablauf-Feststellungseinheit, korrespondiert die den Schritt S170 durchführende Motorsteuervorrichtung 9 mit einer Referenzgenerierungsstrom-Applizierungsfreigabeeinheit, korrespondieren der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 und die den Schritt S130 durchführende Motorsteuervorrichtung 9 mit einer Elementtemperatur-Detektierungseinheit, und korrespondiert die den Schritt S140 durchführende Motorsteuervorrichtung 9 mit einer Freigabetemperatur-Bestimmungseinheit.
  • Wie oben beschrieben, ist in dem Steuersystem 1 des Brennkraftmotors entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die elektronische Steuereinheit 5 so konfiguriert, dass sie veranlasst, dass der Referenzgenerierungsstrom Icp erst beginnt, durch das Gassensorelement 10 zu fließen, wenn nach dem Starten des Apparats einer vorbestimmten Kondition genüge getan ist.
  • D.h., die Motorsteuervorrichtung 9 der elektronischen Steuereinheit 5 startet die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp durch den Gassensor-Treiberschaltkreis 2 durch Durchführen der Zustandsbestimmungs-Verarbeitung nach dem Start, sobald eine Zeit (Schadenvermeidungszeit), wie durch den Schadenvermeidungs-Feststellungsschwellwert Bt gesetzt, ab der Heizstartzeit (Schritt S110) des Gassensorelements 10 verstrichen ist (wenn im Schritt S160, S170 die positive Feststellung getroffen ist).
  • Aus diesem Grund, wenn der Gassensor-Treiberschaltkreis 2 beginnt, den Referenzgenerierungsstrom Icp zu applizieren, wird das Gassensorelement 10 während der Schadenvermeidungszeit zuerst durch den Heizer 43 und den Heizersteuerkreis 60 aufgeheizt. Demzufolge befindet sich dann das Gassensorelement 10 zumindest zu einem bestimmten Ausmaß in einem aktivierten Zustand, wenn der Strom zu fließen beginnt.
  • Auf diese Weise, und da die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp durch den Gassensor-Treiberschaltkreis 2 erst in einem Status gestartet wird, in welchem das Gassensorelement 10 bereits bis zu einem bestimmten Ausmaß aktiviert ist, kann das Aufbringen einer Überspannung auf das Gassensorelement 10 (spezifisch die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24) vermieden werden. Als Resultat ist es möglich, zu vermeiden, dass das Gassensorelement 10 als Folge der Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp beschädigt wird.
  • Jedoch bringt die Motorsteuervorrichtung 9 der elektronischen Steuereinheit 5 den Referenzgenerierungsstrom Icp nicht auf, falls der Schadenvermeidungs-Feststellungsschwellwert Bt ab der Beheizungsstartzeit (Schritt S110) des Gassensorelements 10 zur Zeit der Durchführung des Schritts S160 nicht verstrichen ist.
  • Demzufolge wird das Aufbringen des Referenzgenerierungsstroms Icp auf den Gassensor-Treiberschaltkreis 2 in einer Situation unterlassen, in welcher die Temperatur des Gassensorelements 10 zu niedrig ist, wie in einer Situation unmittelbar nach dem Beginn des Aufheizens des Sensors unter Verwendung des Heizers 43 und des Heizersteuerkreises 60. Als ein Resultat ist es möglich, zu verhindern, dass das Gassensorelement 10 als Folge des Aufbringens des Referenzgenerierungsstroms Icp beschädigt (beispielsweise geschwärzt) wird.
  • Zusätzlich, beispielsweise in dem Fall, in welchem die elektronische Steuereinheit 5 innerhalb einer kurzen Zeitperiode nach dem Stoppen der elektronischen Steuereinheit 5 (Steuersystem 1 des Brennkraftmotors) wieder hochgefahren wird, fällt die Temperatur des Gassensorelementes 10 nicht schlagartig auf Raumtemperatur ab. Vielmehr verbleibt das Gassensorelement 10 noch für eine bestimmte Zeitdauer in einem Hochtemperaturzustand. Zum Zeitpunkt des erneuten Hochfahrens in einer solchen Kondition kann die Elementtemperatur des Gassensorelementes 10 durchaus noch die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur erreichen, ohne abwarten zu müssen, dass die Schadenvermeidungszeit verstreicht. Dies ist deshalb der Fall, weil die Elementtemperatur des Gassensorelementes 10 beim Start der Sensorbeheizung höher ist als Raumtemperatur.
  • In einem solchen Fall ist es bei der Verwendung des Gassensorelements entsprechend der vorliegenden Ausführungform möglich, die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp freizugeben, ohne abzuwarten, bis die Schadenvermeidungszeit verstreicht. Als ein Resultat kann die Messung der spezifischen Gaskomponentenkonzentration frühzeitig durchgeführt werden.
  • Hier wird nun ein Messresultat, das durch Messen der Korrelation zwischen der Sensoraufheizzeit Th und der Spannung Vs über beide Enden der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 nach dem Start der Beheizung erhalten wird, beschrieben, wenn die Beheizung des Gassensorelements 10 bei der Raumtemperatur (hier 25°C) unter Verwendung des aktuellen Gassensorelements 10 gestartet wird.
  • 3 illustriert ein Messresultat, das die Sensoraufheizzeit Th und die Spannung Vs korreliert. Die Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 korrespondiert mit dem elektrischen Impedanzwert Rpvs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 und zeigt einen Wert an, der mit der Temperatur der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 korrespondiert. Spezifischer nimmt der elektrische Impedanzwert Rpvs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 ab, wenn die Temperatur der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 ansteigt, und nimmt auch die Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 ab.
  • Wie in dem Messresultat von 3 gezeigt, nimmt die Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 mit der Zeit ab, was bedeutet, dass die Elementtemperatur der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 zunimmt. Hierbei ist ein erster, in 3 gezeigter Spannungsbestimmungswert Vh1 der Spannung Vs äquivalent, wenn die Temperatur des Gassensorelements 10 bei einer Schwärzungsverhinderungstemperatur liegt (einer Temperatur, bei welcher aufgrund der Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp eine Schwärzung in dem Gassensorelement 10 nicht auftritt).
  • D.h., die Zeit, die erforderlich ist, bis die Spannung Vs ab der Beheizungsstartzeit des Sensors den ersten Spannungsbestimmungswert VH1 erreicht, ist mit der Zeit äquivalent (der kürzesten Schadenvermeidungszeit Tm), die benötigt wird, um die Elementtemperatur des Gassensorelements bis auf die Temperatur anzuheben, bei welcher ein Schaden (beispielsweise eine Schwärzung) als Folge der Applizierung des Referenzgenerierungsstroms nicht auftritt.
  • Es ist demzufolge möglich, an dem Gassensorelement eine solche Messung durchzuführen, um von dem Messresultat die kürzeste Schadenvermeidungszeit Tm zu berechnen, und den Schadenvermeidungsschwellwert Bt einzustellen, der im Schritt S160 der Zustandsbestimmungsverarbeitung nach dem Start basierend auf der kürzesten Schadenvermeidungszeit Tm benutzt wird.
  • Als nächstes folgt eine Beschreibung, wie sich die Applizierungsstartzeit des Referenzgenerierungsstroms Icp in dem Steuersystem 1 des Brennkraftmotors der vorliegenden Ausführungsform verändert, wenn sich die Elementtemperatur (Ausgangselementtemperatur) des Gassensorelements beim Start der Sensorbeheizung verändert.
  • 4 ist eine erklärende Ansicht und illustriert ein Beispiel der Korrelation zwischen der Sensoraufheizzeit Th und der Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24, und auch ein Beispiel der Korrelation zwischen der Sensoraufheizzeit Th und dem elektrischen Impedanzwert Rpvs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle, wenn die Element-Ausgangstemperatur bei der Raumtemperatur Ts1 liegt. Dazu ist 5 eine erklärende Ansicht, die ein Beispiel der Korrelation zwischen der Sensoraufheizzeit Th und der Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 illustriert, und ein Beispiel der Korrelation zwischen der Sensoraufheizzeit Th und dem elektrischen Impedanzwert Rpvs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24, wenn die Element-Ausgangstemperatur sogar bei einer Temperatur Ts2 höher als die Raumtemperatur Ts1 liegt (Verhältnis von Ts2 > Ts1).
  • Wenn zunächst die Elementausgangstemperatur die Raumtemperatur Ts1 ist, ist die erforderliche Zeit, bis die Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 den ersten Spannungsbestimmungswert Vh1 erreicht, die kürzeste Schadenvermeidungszeit Tm, und wird die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp zu einem Zeitpunkt gestartet, an welchem die kürzeste Schadenvermeidungszeit Tm ab dem Start der Sensorbeheizung (s. auch 4) verstrichen ist. Zu dieser Zeit zeigt der elektrische Impedanzwert Rpvs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 einen größeren Wert als den ersten Temperaturbestimmungswert TH1. Demzufolge wird bei der Zustandsbestimmungsverarbeitung nach dem Start im Schritt S160 eine positive Feststellung getroffen, um zum Schritt S170 weiterzugehen, ohne zu diesem Schritt S170 als ein Resultat einer positiven Feststellung im Schritt S140 weiterzugehen, derart, dass die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp gestartet wird. Wenn hingegen die Elementausgangstemperatur eine hohe Temperatur Ts2 ist, dann ist die erforderliche Zeit, bis die Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 den ersten Spannungsbestimmungswert VH1 erreicht, eine frühe Ankunftszeit Te kürzer als die kürzeste Schadenvermeidungszeit Tm, und wird die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp zu einem Zeitpunkt gestartet, an welchem ab dem Start der Sensorbeheizung (s. auch 5) die frühe Ankunftszeit Te verstrichen ist. Zu dieser Zeit hat der elektrische Impedanzwert Rpvs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 auf einen Wert abgenommen, der kleiner ist als derjenige, welcher mit dem ersten Temperaturbestimmungswert TH1 korrespondiert. Demzufolge wird in der Zustandsbestimmungsverarbeitung nach dem Start im Schritt S140 die positive Feststellung getroffen, um zum Schritt S170 weiterzugehen, ohne zu dem Schritt S170 als ein Resultat einer positiven Feststellung beim Schritt S160 weiterzugehen, derart, dass die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp gestartet wird.
  • Deshalb wird in einem Fall, in welchem die Elementausgangstemperatur hoch ist, die Zeit kurz, bis die Temperatur des Sensorelements die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur erreicht (die Elementtemperatur eingestellt durch den ersten Temperaturbestimmungswert TH1).
  • Demzufolge startet das Steuersystem 1 des Brennkraftmotors der vorliegenden Ausführungsform die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp, ohne abzuwarten, bis die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist (bis im Schritt S160 die positive Feststellung getroffen ist).
  • Wie oben beschrieben, und unter Verwendung des Steuersystems 1 des Brennkraftmotors entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, kann die Messung der spezifischen Gaskomponentenkonzentration (in der vorliegenden Ausführungsform der Sauerstoffkonzentration) in einer Kondition frühzeitig durchgeführt werden, in welcher das Gassensorelement 10 bereits in einer frühen Phase aktiviert ist.
  • Als nächstes werden Modifikationen des oben erläuterten Beispiels beschrieben. In einer dieser Modifikationen sind derselbe Gassensor 8 und das Steuersystem 1 des Brennkraftmotors wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform vorgesehen (s. 1). Jedoch ist der Verarbeitungsablauf der Zustandsbestimmungsverarbeitung nach dem Start in der Motorsteuervorrichtung 9 (spezifisch in einem Mikrocomputer, der die Motorsteuervorrichtung 9 konstituiert) verschieden von der der obigen Ausführungsform. Auch ist eine Verarbeitung hinzugefügt, die veranlasst, dass der Referenzgenerierungsstrom Icp fließt, wenn die über ein Paar Elektroden der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 generierte Spannung Vs niedriger wird als ein Freigabespannungsschwellwert. Deshalb konzentriert sich die nachfolgende Erklärung auf einen Bereich, der gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform differiert, und werden dieselben Komponenten mit denselben Symbolen und Bezugsziffern hervorgehoben, und ist deren Erklärung entweder weggelassen oder vereinfacht.
  • Verarbeitungsdetail der Zustandbestimmungsverarbeitung nach dem Start in der Motorsteuervorrichtung 9 dieser Modifikation werden anhand des Flussdiagramms beschrieben, das in 6 gezeigt ist. Das Beispiel aus 6 ist ein erfindungsgemäßes Beispiel. Wenn die Zustandsbestimmungsverarbeitung nach dem Start begonnen hat, wird die Verarbeitung zur Stromapplizierung zu dem Heizer 43 zunächst im Schritt S110 auf dieselbe Weise gestartet wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform. Weiterhin wird im Schritt S110, nach dem Abgeben eines Heizerbestromungs-Kommandosignals ein Timer T zurückgesetzt, um unter Verwendung des Timers T eine Messung der verstrichenen Zeit zu beginnen, und wird auch eine Verarbeitung zum Initialisieren eines in einer internen Verarbeitung benutzten Timerzählers Ct durchgeführt. Dann geht der Prozess weiter zum Schritt S310.
  • Im Schritt S310 wird eine Feststellung getroffen, ob eine Spannungsmusterungszeit Ta auf der Basis eines Werts des Timers T verstrichen ist, oder nicht, um die Musterungszeit der Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 zu bestimmen. Falls hierbei eine positive Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S320. Falls eine negative Bestimmung getroffen wird, wird derselbe Schritt wiederholt ausgeführt, bis die Spannungsmusterungszeit Ta verstrichen ist. Auch wird im Schritt S310 eine Feststellung getroffen, ob auf der Basis des Werts des Timers T die Spannungsmusterungszeit Ta verstrichen ist, oder nicht, sobald die Messung im Schritt S110 oder S130, wie unten beschrieben, begonnen hat. Auch ist die Spannungsmusterungszeit Ta auf eine Zeit kürzer als die im Schritt S130 gesetzte erste Musterungszeit T1 eingestellt.
  • Wenn im Schritt S310 eine positive Feststellung getroffen ist, um zum Schritt S320 weiterzugehen, wird die vorläufige Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp gestartet, um im Schritt S320 einen Wert der Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 zu detektieren. Spezifischer bewirkt der Gassensor-Treiberschaltkreis 2, dass der Referenzgenerierungsstrom Icp durch das Gassensorelement 10 zu fließen beginnt (spezifisch durch die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24), indem er veranlasst, dass die Motorsteuervorrichtung 9 an den Gassensor-Treiberschaltkreis 2 das Icp-Stromapplizierungs-Kommandosignal ausgibt.
  • Dann schreitet der Prozess weiter zum Schritt S330, in welchem die vorläufige Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp gestartet wird, und wird dann eine Feststellung getroffen, ob eine Stromapplizierungszeit Tb verstrichen ist, oder nicht. Falls hier eine positive Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S340. Falls eine negative Feststellung getroffen wird, wird derselbe Schritt wiederholt durchgeführt, bis die Stromapplizierungszeit Tb verstrichen ist. Auch wird im Schritt S330 eine Feststellung getroffen, ob auf der Basis des Werts des Timers T die Stromapplizierungszeit Tb verstrichen ist, oder nicht, sofern die Messung im Schritt S110 oder S130, wie unten beschrieben, begonnen hatte. Auch wird die Stromapplizierungszeit Tb vorab auf eine Zeit eingestellt, die kürzer ist als die kürzeste Schadenvermeidungszeit, wie für die obige Ausführungsform beschrieben, und während welcher ein durch die Stromapplizierung verursachter Schaden in der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 nicht auftritt. Hierbei korrespondiert die Stromapplizierungszeit Tb mit einer „Spannungsdetektionszeit“ der vorliegenden Erfindung.
  • Wenn im Schritt S330 eine positive Feststellung getroffen wird, um zum Schritt S340 weiterzugehen, wird im Schritt S340 ein Wert der Spannung Vs über beide Enden der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 detektiert (d.h., der Spannung, die sich über die Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 entwickelt hat). Dann geht der Prozess weiter zum Schritt S350, um die vorläufige Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp abzubrechen.
  • In dem folgenden Schritt S360 wird eine Feststellung getroffen, ob der Wert der Spannung Vs kleiner ist als ein Spannungsfreigabe-Schwellwert Vth, oder nicht. Falls eine positive Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S170. Falls eine negative Feststellung getroffen wird, geht der Prozess weiter zum Schritt S120. D.h., im Schritt S360 wird eine Feststellung getroffen, ob die Elementtemperatur des Gassensorelements 10 basierend auf dem Wert der Spannung Vs die Schwärzungsverhinderungstemperatur überschreitet, oder nicht.
  • Auch sind die Details der Verarbeitung nachfolgend zum Schritt S170, nachdem im Schritt S360 die positive Feststellung getroffen wird, und der Verarbeitung nachfolgend zum Schritt S120, nachdem im Schritt S360 die negative Feststellung getroffen worden ist, dieselben wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform. Wenn jedoch im Schritt S160 eine negative Feststellung getroffen wurde, wird die Verarbeitung so eingestellt, dass zu der Verarbeitung des Schrittes S310 zurückgekehrt wird.
  • Auch durch die Durchführung der Zustandsbestimmungsverarbeitung nach dem Start in einer derartigen Modifikation kann die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp zu dem Gassensor-Treiberschaltkreis 2 in einer Situation verhindert werden, in welcher die Temperatur des Gassensorelementes 10 niedrig ist, wie in einer Situation unmittelbar nach dem Start der Sensoraufheizung durch den Heizer 43 und dem Heizersteuerkreis 60. Als Resultat ist es möglich, zu verhindern, dass das Gassensorelement 10 beschädigt wird. Auch kann durch den Gassensor-Treiberschaltkreis 2 in dem Fall die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp gestartet werden, ohne abzuwarten, bis die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist, in welchem der Wert der Spannung Vs der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle 24 niedriger wird als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert, oder falls die Elementtemperatur des Gassensorelementes 10 die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur erreicht, bevor die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist.
  • Ferner korrespondieren in dieser Modifikation die Motorsteuervorrichtung 9 und der Gassensor-Treiberschaltkreis 2, die die Schritte S320, S330 und S350 durchführen, mit einer Stromapplizierungseinheit, die den Schritt S340 durchführende Motorsteuervorrichtung 9 mit einer Spannungsdetektierungseinheit, und die den Schritt S360 durchführende Motorsteuervorrichtung 9 mit einer Freigabespannungs-Bestimmungseinheit.
  • Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern können daran unterschiedliche weitere Modifikationen vorgenommen werden.
  • Beispielsweise ist die obige Ausführungsform (nachfolgend als die erste Ausführungsform bezeichnet) so konfiguriert, dass eine Feststellung getroffen wird, ob die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist, oder nicht (S160), oder ob die Elementtemperatur höher ist als die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur, oder nicht (S140). Dann wird die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp gestattet, falls einer dieser zwei Bestimmungskonditionen genüge getan ist. Jedoch kann unter der Kondition, in welcher die Elementausgangstemperatur fixiert ist, eine Konfiguration angenommen werden, bei welcher die einzige Feststellung, die getroffen wird, darin besteht zu bestimmen, ob die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist, oder nicht, und wird dann die Applizierung des Referenzgenerierungsstroms Icp gestattet, falls dieser Bestimmungskondition genüge getan ist.
  • Obwohl mit der ersten Ausführungsform ein Sensorelement erläutert wurde, welches Sauerstoff detektiert, kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Sensorsteuervorrichtung angewandt werden, die ein Sensorelement steuert, das ein spezifisches Gas verschieden von Sauerstoff detektiert (z.B. NOx, Stickoxyd). Auch ist das Gassensorelement nicht beschränkt auf ein Element eines Zweizellentyps mit einer Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle und einer Sauerstoffpumpzelle, sondern es könnte sich auch um ein Gassensorelement oder einen Gassensor handeln (einen Gassensor eines einzelligen Typs), der nur eine Zelle aufweist, oder um einen Gassensor, der drei oder mehr Zellen aufweist.

Claims (3)

  1. Sensorsteuervorrichtung zum Steuern eines Stromapplizierungszustands eines Gassensorelements (10) beim Messen einer spezifischen Gaskomponentenkonzentration in einem unter Verwendung des Gassensorelements (10) zu messenden Gas, wobei die Sensorsteuervorrichtung aufweist: Zumindest eine Zelle (24) mit einem festen Elektrolytkörper (23) und einem Paar Elektroden (22, 26); eine Sensorheizeinheit (42), die das Gassensorelement (10) beheizt; eine Sauerstoffreferenzpol-Generierungseinheit (30), die bewirkt, dass durch die zumindest eine Zelle ein Referenzgenerierungsstrom fließt, um eine Elektrode des Elektrodenpaares (22, 26) der Zelle als einen Sauerstoffreferenzpol zu etablieren; eine Schadenvermeidungszeit-Ablaufbestimmungseinheit, die feststellt, ob oder ob nicht eine voreingestellte Schadenvermeidungszeit ab einem Start einer Beheizung des Gassensorelements (10) durch die Sensorheizeinheit (43) verstrichen ist; eine Elementtemperatur-Detektierungseinheit, die eine Temperatur des Gassensorelements (10) detektiert; und eine Freigabetemperatur-Bestimmungseinheit, welche eine Stromapplizierungs-Freigabetemperatur, die basierend auf einer Aktivierungstemperatur des Gassensorelements eingestellt ist, mit der durch die Elementtemperatur-Detektierungseinheit detektierten Elementtemperatur vergleicht und feststellt, ob oder ob nicht die Elementtemperatur höher ist als die Stromapplizierungs-Freigabetemperatur, eine Stromapplizierungseinheit, die das Fließen eines Stroms durch die Zelle veranlasst, durch welche der Referenzgenerierungsstrom geleitet wird, während einer voreingestellten Spannungsdetektierungszeit, die kürzer ist als die Schadenvermeidungszeit, und während welcher ein durch die Stromapplizierung bewirkter Schaden nicht auftritt; eine Spannungsdetektierungseinheit, die einen Wert einer über das Elektrodenpaar (12, 16) der Zelle (24) entwickelten Spannung detektiert, wenn durch die Stromapplizierungseinheit ein Strom zum Fließen durch die Zelle bewirkt ist; eine Freigabespannungs-Bestimmungseinheit, die einen durch die Spannungsdetektierungseinheit detektierten Spannungswert mit einem Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert vergleicht und feststellt, ob oder ob nicht der Spannungswert höher ist als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert; und eine Referenzgenerierungsstrom-Applizierungsfreigabeeinheit welche konfiguriert ist nur das Fließen des Referenzgenerierungsstroms zu gestatten, falls die Schadenvermeidungszeit-Ablaufbestimmungseinheit feststellt, dass die Schadenvermeidungszeit verstrichen ist, und die Freigabespannungs-Bestimmungseinheit feststellt, dass der Spannungswert niedriger ist als der Stromapplizierungs-Freigabeschwellwert.
  2. Sensorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsdetektierungseinheit einen Wert der über das Elektrodenpaar der Zelle entwickelten Spannung detektiert, wenn die Sauerstoffreferenzpol-Generierungseinheit unter Verwendung der Sauerstoffreferenzpol-Generierungseinheit als die Stromapplizierungseinheit einen Strom zum Fließen durch die Zelle bringt.
  3. Sensorsteuervorrichtung gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gassensorelement (10) aufweist: eine mit dem zu messenden Gas durch einen Diffusionswiderstandsabschnitt (18) kommunizierende Messkammer (20); eine Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle (24), in welcher eine Elektrode eines Elektrodenpaares blockiert ist, um nicht dem zu messenden Gas ausgesetzt zu sein, und die andere Elektrode zur Messkammer weisend angeordnet ist, und welche zwischen dem Elektrodenpaar korrespondierend mit einer Sauerstoffkonzentration der Messkammer eine Spannung generiert; und eine Sauerstoffpumpzelle (14), in welcher eine Elektrode eines Elektrodenpaares (12, 16) zur Messkammer (20) weisend angeordnet und die andere Elektrode zu dem zu messenden Gas weisend angeordnet ist, und die entsprechend einem zwischen dem Paar Elektroden (12, 16) fließenden Stroms Sauerstoff in die oder aus der Messkammer pumpt, worin die Sauerstoffreferenzpol-Generierungseinheit (30) mit der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle (24) so verbunden ist, dass eine Elektrode eines Elektrodenpaares der Sauerstoffkonzentrations-Detektierungszelle (24) ein Sauerstoffreferenzpol wird.
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