[发明专利]用于控制气体传感器的输出特性的气体传感器控制装置

说明书

技术领域

本申请总体上涉及被设计用来在需要时改变诸如气体传感器的响应时间的输出特性的气体传感器控制装置。

背景技术

已知下述气体传感器：该气体传感器测量在来自汽车发动机的废气中包含的氧气的浓度，该浓度表示向发动机供应的混合物的空燃比。例如，传统的电动势O₂传感器用来输出电信号，所述电信号在当废气中燃料丰富时和当废气中燃料稀薄时之间在电平上不同。具体地说，这种类型的O₂传感器在废气的空燃比处于丰富状态时产生大约0.9V，并且当该空燃比处于稀薄状态时产生大约0V。

传统的气体传感器通常在对于废气的空燃比的实际改变作出反应以产生输出中经历时滞。已经寻求该时滞的改善。

例如，日本专利第二公报No.8-20414公开了配备有辅助电化电池的电动势O₂传感器。该辅助电化电池连接到O₂传感器的电极之一。电流被施加到辅助电化电池，以执行所谓的粒子抽动，由此改变要测量的气体的浓度，即与所施加的电流相关的λ特性(即，电动势特性)。

上面的公报的电动势O₂传感器的生产要求极大地修改传统O₂传感器的结构，因此导致其生产成本上的增加。

发明内容

因此，目的是提供被设计用来在需要时改变诸如响应时间的气体传感器的输出特性的气体传感器控制装置的简化结构。

根据一个实施例的一个方面，提供了一种气体传感器控制装置，其控制气体传感器的操作以输出指示在气体中包含的给定气体成分的浓度的信号，所述气体传感器由固态电解质体和附接到固态电解质体的表面的一对电极构成。所述气体传感器控制装置包括：(a)恒流电路，其电连接到所述气体传感器的所述电极之一，并且向所述的那个电极供应恒流；以及，(b)控制器，其确定是否作出了改变所述气体传感器输出特性的改变请求，所述气体传感器输出特性包括所述气体传感器对于所述气体成分的浓度的改变作出反应所花费的响应时间。当确定作出了所述改变请求时，所述控制器基于所述改变请求来确定所述恒流要在所述气体传感器的所述电极之间流动的方向，并且控制所述恒流电路以向所述气体传感器供应所述恒流，使得所述恒流在所述电极之间以所确定的方向流动以改变所述气体传感器的输出特性。

当所述气体成分已经在浓度或其构成上改变时，在这样的改变紧前在所述气体中包含的一些成分可能仍然驻留在所述气体传感器周围，这导致响应于在所述气体成分的浓度或构成上的改变而在所述气体传感器的输出电平上的改变上的延迟(即，所述气体传感器的响应时间的时滞)。如何校正这样的响应时滞被认为取决于其他因素。

如上所述的气体传感器控制装置的控制器确定所述气体传感器控制装置是否处于其中要改变所述气体传感器的输出特性的情况中，换句话说，是否作出了所述改变请求。所述控制器基于所述改变请求来确定要在所述气体传感器的电极之间施加的恒流的方向，并且控制所述恒流电路以向所述气体传感器供应所述恒流，由此在所述气体成分的浓度改变时加速或减速要测量其浓度的所述给定成分之外的所述气体的成分的去除。换句话说，所述控制器可用于将所述气体传感器的输出特性改变为期望值。另外，当未正在改变所述气体成分的浓度时，所述控制器可用于加速或减速与要测量的所述给定成分不同的所述气体的成分的去除，换句话说，其干扰所述气体成分的浓度的测量以便改变所述气体传感器的输出特性(即，所述气体传感器的值和输出)。利用所述恒流电路来实现所述气体传感器的输出特性的改变，因此消除了改变所述气体传感器的结构的需要和所述气体传感器控制装置的复杂结构的需要。

在所述实施例的优选模式中，所述气体传感器被设计用来基于所述气体成分的浓度来测量从内燃机排出的废气的空燃比，并且输出指示所述空燃比的信号。所述改变请求是在当所述废气的空燃比从丰富向稀薄改变时和当所述废气的空燃比从稀薄向丰富改变时的时间中的至少一个时改变所述气体传感器的输出特性。所述控制器在当所述废气的空燃比从丰富向稀薄改变时和当所述废气的空燃比从稀薄向丰富改变时的时间的至少一个时，基于改变所述输出特性的所述改变请求来确定要被施加的所述恒流在所述气体传感器的电极之间流动的方向。

通常，从所述内燃机排出的所述废气的空燃比在丰富状态和稀薄状态之间改变。当所述空燃比从丰富向稀薄状态改变时，诸如HC成分的所述废气的丰富成分留在所述气体传感器周围，这将干扰诸如NOx成分的稀薄成分对于所述气体传感器的电极的反应。这导致所述气体传感器对于在所述空燃比上向稀薄侧的改变的响应性的降低。