專利名稱：氣體檢測(cè)裝置、氣體傳感控制電路及檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體檢測(cè)裝置，所述氣體檢測(cè)裝置包括氣體傳感元件，所述氣體檢測(cè)裝置對(duì)于待測(cè)氣體(下文稱為“被測(cè)氣體”)中是否存在特定氣體或該特定氣體的濃度進(jìn)行檢測(cè)，本發(fā)明還涉及用于此種氣體檢測(cè)裝置的氣體傳感控制電路。此外，本發(fā)明也涉及用于此種氣體檢測(cè)裝置的檢查方法。
背景技術(shù)：
公知的用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制方案中，根據(jù)排氣中含有的特定氣體的濃度，對(duì)于向發(fā)動(dòng)機(jī)供給的燃料量進(jìn)行反饋控制，以控制向發(fā)動(dòng)機(jī)供給的空氣和燃料這一氣體混合物的空燃比，由此降低排氣中所含的CO、NOX和HC。
公知的用于上述空燃比控制的氣體傳感元件是全域空燃比傳感器(以下可稱為“UEGO傳感器”)，其中，兩個(gè)傳感池(泵池和檢測(cè)池)設(shè)置得彼此相對(duì)，每一傳感池包括由例如氧化鋯形成的固體電解質(zhì)構(gòu)件和兩個(gè)設(shè)置在固體電解質(zhì)構(gòu)件相對(duì)表面上的電極。所述UEGO傳感器包括上述兩個(gè)傳感池和一個(gè)測(cè)量室，該測(cè)量室經(jīng)由擴(kuò)散電阻與被測(cè)空間(進(jìn)行測(cè)量的空間)相通。所述UEGO傳感器可以檢測(cè)經(jīng)由擴(kuò)散電阻引入測(cè)量室的被測(cè)氣體的氧濃度。
當(dāng)電連接至檢測(cè)池的電極的部分(例如電線或連接器)偶爾由于某種原因而短路到電源電勢(shì)或接地電勢(shì)時(shí)，電流以錯(cuò)誤的方向流過檢測(cè)池，就會(huì)發(fā)生所謂的燒壞現(xiàn)象(blackening)，即，氧離子從構(gòu)成檢測(cè)池的固體電解質(zhì)中消失的現(xiàn)象，因此，氣體傳感元件的特征就會(huì)退化。
此外，公知的氣體傳感元件中，構(gòu)成檢測(cè)池的一個(gè)電極設(shè)置在測(cè)量室外側(cè)并位于與外部隔離的封閉空間內(nèi)，向檢測(cè)池供給小的恒定電流以使得封閉空間起到參考氧室的作用。在這樣的氣體傳感器中，當(dāng)位于封閉空間內(nèi)的電極或電連接至該電極的部分短路到接地電勢(shì)時(shí)，就會(huì)有過量的電流流過檢測(cè)池，并且會(huì)將氧過量地泵入，從而導(dǎo)致參考氧室的壓力增大，因此，氣體傳感元件可能被損壞。
為了解決上述問題，曾提出了一種氣體檢測(cè)裝置，所述氣體檢測(cè)裝置使用上述類型的氣體傳感元件，而且，所述氣體檢測(cè)裝置對(duì)電線等是否短路到接地電勢(shì)或電源電勢(shì)進(jìn)行診斷。
日本專利申請(qǐng)公開No.2003-90821披露的氣體檢測(cè)裝置中，對(duì)電連接至氣體檢測(cè)裝置的傳感池電極的部分的電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量，以進(jìn)行上述短路檢查。對(duì)所測(cè)電勢(shì)是否落入預(yù)定的范圍進(jìn)行確定，以確定電連接至傳感池電極的任意部分是否短路到電源電勢(shì)或接地電勢(shì)。
然而，上述出版物中所公開的氣體檢測(cè)裝置，在所述氣體傳感元件被激活之后、所述氣體檢測(cè)裝置正在進(jìn)行預(yù)定操作的狀態(tài)下進(jìn)行短路等異常情況的檢測(cè)。因此，所述氣體檢測(cè)裝置不能解決以下問題，即，在啟動(dòng)氣體檢測(cè)裝置時(shí)，以錯(cuò)誤方向流動(dòng)的電流會(huì)對(duì)氣體傳感元件產(chǎn)生不利影響。尤其是，在啟動(dòng)之前，由于某種原因使得電連接至檢測(cè)池一個(gè)電極的部分短路到接地電勢(shì)的情況下，當(dāng)啟動(dòng)包括連接至檢測(cè)池并用于短路檢查的電路的氣體檢測(cè)裝置時(shí)，電流立即以錯(cuò)誤的方向流經(jīng)檢測(cè)池，從連接至檢測(cè)池另一個(gè)電極的電路輸出端流向短路到接地電勢(shì)的所述一個(gè)電極。因此，即使氣體檢測(cè)裝置檢測(cè)到電連接至所述一個(gè)電極的部分短路到接地電勢(shì)，并立即切斷氣體檢測(cè)裝置的電源，但切斷電源之前，氣體檢測(cè)裝置并不能防止已經(jīng)以錯(cuò)誤方向流過檢測(cè)池的電流所產(chǎn)生的不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種氣體檢測(cè)裝置，所述氣體檢測(cè)裝置可以檢查氣體傳感元件的配線、端子等是否短路到電源電勢(shì)或接地電勢(shì)等特定電勢(shì)，同時(shí)，在短路檢查期間，能阻止電流過量地或以錯(cuò)誤的方向流過傳感池，從而防止對(duì)傳感池的不利影響。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種氣體傳感控制電路，所述氣體傳感控制電路用于本發(fā)明的氣體檢測(cè)裝置。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種用于本發(fā)明的氣體檢測(cè)裝置的檢查方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種氣體檢測(cè)裝置，其包含氣體傳感元件和用于控制氣體傳感元件的氣體傳感控制電路，所述氣體傳感元件包含至少一個(gè)傳感池和多個(gè)外連接端子，所述傳感池包括固體電解質(zhì)構(gòu)件和一對(duì)設(shè)置于該固體電解質(zhì)構(gòu)件相對(duì)側(cè)面的電極，所述外連接端子電連接至傳感池的電極；所述氣體傳感控制電路包含多個(gè)控制端子，它們電連接至氣體傳感元件的各個(gè)外連接端子；檢查電流供給電路，其用于向被檢查端子供給檢查電流，所述被檢查端子是要被檢查是否短路到預(yù)定電勢(shì)的控制端子；檢查電勢(shì)測(cè)量電路，其用于測(cè)量所述被檢查端子的電勢(shì)；以及非被檢查端子阻抗增大電路，其用于增大從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗，所述非被檢查端子是除了被檢查端子之外的控制端子。
本發(fā)明的氣體檢查裝置包括非被檢查端子阻抗增大電路，所述非被檢查端子阻抗增大電路用于增大從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗。通過該非被檢查端子阻抗增大電路使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗很高時(shí)，所述氣體傳感元件就可以從氣體傳感控制電路的連接至非被檢查端子的電路部分?jǐn)嚯?。在此狀態(tài)下，對(duì)被檢查端子進(jìn)行短路檢查。因此，即使當(dāng)被檢查端子或者連接于該被檢查端子的配線等(以下稱為“被檢查端子等”)短路到電源電勢(shì)或接地電勢(shì)等預(yù)定電勢(shì)時(shí)，或當(dāng)從檢查電流供給電路供給檢查電流時(shí)，氣體傳感元件也不會(huì)受到不利影響。當(dāng)電流從氣體傳感控制電路的非被檢查端子經(jīng)由傳感池流向被短路的部分或被檢查端子時(shí)，或當(dāng)電流沿著相反的方向、從被短路的部分或被檢查端子經(jīng)由傳感池流向氣體傳感控制電路的非被檢查端子時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電流過量地或以錯(cuò)誤的方向流過傳感池，此時(shí)就會(huì)發(fā)生上述的不利影響。因此，本發(fā)明的氣體檢測(cè)裝置可以進(jìn)行短路檢查，同時(shí)防止對(duì)氣體傳感元件的不利影響。
如果被檢查端子等短路到預(yù)定電勢(shì)，不管怎樣供給檢查電流，所述被檢查端子的電勢(shì)保持為預(yù)定電勢(shì)，例如電源電勢(shì)或接地電勢(shì)。
同時(shí)，如果被檢查端子等沒有短路到電源電勢(shì)等，且所述氣體檢測(cè)裝置是正常的，則所述非被檢查端子亦即除了被檢查端子之外的控制端子通過非被檢查端子阻抗增大電路而被斷電。因此，即使向被檢查端子供給檢查電流，當(dāng)所述檢查電流使被檢查端子等的寄生電容或連接于被檢查端子等的電容充電時(shí)，電流就停止流動(dòng)。相應(yīng)地，在相對(duì)短的時(shí)間段內(nèi)，被檢查端子的電勢(shì)達(dá)到一個(gè)電勢(shì)(如電流源所能產(chǎn)生的最高電勢(shì)或最低電勢(shì))，該電勢(shì)是根據(jù)用于供給檢查電流的電源(電流源等)的特性而確定的。所以，就能基于檢查電勢(shì)測(cè)量電路測(cè)量的被檢查端子的電勢(shì)來確定被檢查端子等是已經(jīng)短路到預(yù)定電勢(shì)還是沒有短路到預(yù)定電勢(shì)(正常狀態(tài))。
預(yù)定電勢(shì)為特定構(gòu)件的電勢(shì)，被檢查端子、或者連接于該被檢查端子的配線或傳感池外連接端子可能通過接觸等方式而短路到所述特定構(gòu)件。所述預(yù)定電勢(shì)的例子包括接地電勢(shì)和電源(電池)電勢(shì)。所述檢查端子極有可能短路到的電勢(shì)，是根據(jù)氣體傳感元件和氣體傳感控制電路的形狀、被檢查端子與連接著元件和電路的配線之間的位置關(guān)系、以及所述特定構(gòu)件與被檢查端子等之間的位置關(guān)系而定的。
可以構(gòu)建所述檢查電勢(shì)測(cè)量電路以進(jìn)行針對(duì)單個(gè)電勢(shì)的檢查，例如，用于確定被檢查端子是否短路到接地電勢(shì)的檢查(以下稱為“接地短路檢查”)，或用于確定被檢查端子是否短路到電源電勢(shì)的檢查(以下稱為“電源短路檢查”)，或者，可以構(gòu)建所述檢查電勢(shì)測(cè)量電路以同時(shí)或按順序進(jìn)行接地短路檢查和電源短路檢查。
所述氣體傳感元件可以為任意類型，只要所述氣體傳感元件包含至少一個(gè)傳感池和多個(gè)電連接至傳感池的各個(gè)電極的外連接端子。所述氣體傳感元件的例子包括單池型氣體傳感元件和雙池型氣體傳感元件。所述單池型氣體傳感元件包括單個(gè)傳感池和兩個(gè)外連接端子，所述兩個(gè)外連接端子電連接至將傳感池夾在中間的一對(duì)電極。所述雙池型氣體傳感元件包括兩個(gè)層疊在一起的傳感池和三個(gè)外連接端子，每個(gè)傳感池包括設(shè)置在其上、下表面上的成對(duì)的電極，所述三個(gè)外連接端子分別電連接至最上表面的電極、最下表面的電極和內(nèi)表面的電極。
本發(fā)明適用的氣體檢測(cè)裝置的例子不但包括用于檢測(cè)被測(cè)氣體中含有的氧濃度的氧傳感裝置，而且還包括CO傳感裝置、NOX傳感裝置及有機(jī)燃料氣體傳感裝置。
可以構(gòu)建所述非被檢查端子阻抗增大電路，只要所構(gòu)建的電路能使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗很高。例如，可以按如下方式構(gòu)建所述非被檢查端子阻抗增大電路。對(duì)于氣體傳感控制電路的多個(gè)電路部分，將具有輸出電路的電路部分、或者半導(dǎo)體開關(guān)或繼電器元件(以下可簡(jiǎn)稱為“開關(guān)元件”)設(shè)置在該輸出電路的輸出端子和非被檢查端子之間，其中，所述輸出電路的輸出端子連接至所述非被檢查端子，用公知的三態(tài)輸出電路作為每個(gè)所述輸出電路?；蛘撸梢栽O(shè)置開關(guān)元件，所述開關(guān)元件使得非被檢查端子從氣體傳感控制電路的連接至非被檢查端子的整個(gè)電路部分?jǐn)嚯姟?br> 所述檢查電流供給電路是用于向被檢查端子供給檢查電流的電路。檢查電流供給電路的例子包括用于產(chǎn)生預(yù)定大小輸出電流的恒流電源，經(jīng)由電阻連接至電源電勢(shì)(例如電池電勢(shì))的上拉(pull-up)電路，經(jīng)由電阻連接至接地電勢(shì)的下拉(pull-down)電路，以及分配電源電勢(shì)和接地電勢(shì)之間的電勢(shì)差并提供適當(dāng)電勢(shì)的電阻分配電路。向檢查端子供給的檢查電流的方向，是根據(jù)被檢查端子可能短路到的預(yù)定電勢(shì)而定的。所述檢查電流可以從檢查電流供給電路經(jīng)由被檢查端子流向氣體傳感元件，或以相反的方向流動(dòng)。
當(dāng)被檢查端子等短路到電源電勢(shì)或接地電勢(shì)時(shí)，大的短路電流會(huì)流過檢查電流供給電路和被檢查端子?？梢园凑账铇?gòu)建所述檢查電流供給電路，以防止流過該檢查電流供給電路的電流超過上限值。
當(dāng)向被檢查端子供給檢查電流時(shí)，隨著被檢查端子等是否短路到預(yù)定電勢(shì)，所述被檢查端子具有不同的電勢(shì)。因而，可以任意構(gòu)建所述檢查電勢(shì)測(cè)量電路，只要其具有能讓該電路區(qū)分這些不同電勢(shì)的特性。因此，所述檢查電勢(shì)測(cè)量電路可以是這樣的電路，即，如同電位計(jì)(伏特計(jì))的情況，將該電路構(gòu)建成以模擬值或數(shù)值的形式獲得被檢查端子的電勢(shì)，或者，所述檢查電勢(shì)測(cè)量電路可以是用于將被檢查端子的電勢(shì)與預(yù)設(shè)電勢(shì)相比較的電勢(shì)比較器。
所述氣體檢測(cè)裝置中，優(yōu)選的是，氣體傳感元件包括作為傳感池的檢測(cè)池和泵池以及作為外連接端子的第一至第三外連接端子；在所述檢測(cè)池和所述泵池之間形成與被測(cè)空間相通的測(cè)量室；所述檢測(cè)池包括面向測(cè)量室的第一檢測(cè)電極和位于固體電解質(zhì)構(gòu)件另一側(cè)并面向第一檢測(cè)電極的第二檢測(cè)電極，且所述檢測(cè)池根據(jù)測(cè)量室中的氧濃度產(chǎn)生池電動(dòng)勢(shì)；所述泵池包括面向測(cè)量室的第一泵電極和位于固體電解質(zhì)構(gòu)件另一側(cè)并面向第一泵電極的第二泵電極，所述泵池根據(jù)向測(cè)量室供給的電流將氧從該測(cè)量室泵出或?qū)⒀醣萌霚y(cè)量室；所述外連接端子中，第一外連接端子電連接至第二檢測(cè)電極，第二外連接端子電連接至相互電連接的第一檢測(cè)電極和第一泵電極，第三外連接端子電連接至第二泵電極；而且，所述氣體傳感控制電路的被檢查端子電連接至第一外連接端子，第一和第二非被檢查端子分別電連接至第二和第三外連接端子。
所謂的雙池型氣體傳感元件即為包括泵池和檢測(cè)池的氣體傳感元件，在使用了所謂的雙池型氣體傳感元件的氣體檢測(cè)裝置中，氣體傳感控制電路在連接至泵池第一泵電極的第二外連接端子和連接至泵池第二泵電極的第三外連接端子之間供給電流，由此將氧從測(cè)量室泵出或泵入測(cè)量室。同時(shí)，檢測(cè)池的第一檢測(cè)電極電連接至第二外連接端子，檢測(cè)池的第二檢測(cè)電極電連接至第一外連接端子。
下面假設(shè)第一外連接端子、或者連接于該第一外連接端子的配線或第二檢測(cè)電極短路到電源電勢(shì)或接地電勢(shì)。在此狀態(tài)下使所述氣體檢測(cè)裝置開始向泵池供給電流時(shí)，在某些情況下，電流會(huì)過量地或以錯(cuò)誤的方向從電源經(jīng)由檢測(cè)池流向被短路的第一外連接端子等，其中所述的電源用于向泵池供給電流?；蛘?，電流過量地或以錯(cuò)誤的方向從被短路的第一外連接端子等經(jīng)由檢測(cè)池流向氣體傳感控制電路。在此情況下，構(gòu)成檢測(cè)池的固體電解質(zhì)構(gòu)件可能被燒壞。
為了防止氣體傳感元件的損壞，例如因?yàn)樾纬啥搪范鴮?dǎo)致電流過量地或以錯(cuò)誤的方向流動(dòng)所引起的損壞，可以采取一些措施，如檢測(cè)到配線等短路時(shí)，立即切斷氣體傳感控制電路的電源。然而，在檢測(cè)配線等的短路之前，由于電流已經(jīng)過量地或以錯(cuò)誤的方向流過，因此，構(gòu)成檢測(cè)池的固體電解質(zhì)構(gòu)件極有可能已經(jīng)被燒壞。也就是說，該方法不能萬無一失地防止檢測(cè)池或氣體傳感元件的損壞。
相反，本發(fā)明的氣體檢測(cè)裝置中，可以通過增大從第一和第二非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗，使得所述氣體傳感元件從氣體傳感控制電路的電連接至第一和第二非被檢查端子的電路部分?jǐn)嚯?。相?yīng)地，在此狀態(tài)下，向電連接至氣體傳感元件第一外連接端子的被檢查端子供給檢查電流，并測(cè)量被檢查端子的電勢(shì)。因此，電流不會(huì)過量地或以錯(cuò)誤的方向流過檢測(cè)池或泵池。所以，就能安全地對(duì)被檢查端子、連接于被檢查端子的第一外連接端子或配線進(jìn)行檢查，以確定是否短路到接地電勢(shì)或電源電勢(shì)等預(yù)定電勢(shì)，同時(shí)防止檢測(cè)池等氣體傳感元件的故障。
對(duì)于已知的氣體傳感元件，其中檢測(cè)池的第二檢測(cè)電極設(shè)置在與外部隔離的封閉空間內(nèi)，并向所述檢測(cè)池供給小的恒定電流，使得所述封閉空間起到參考氧室的作用。這樣的氣體傳感元件中，由于形成了短路而導(dǎo)致電流過量地或以錯(cuò)誤的方向流過檢測(cè)池時(shí)，所述參考氧室內(nèi)的壓力增大，且所述氣體傳感元件可能被損壞。即使在這種情況下，本發(fā)明的氣體檢測(cè)裝置也可以阻止電流過量地或以錯(cuò)誤的方向流過檢測(cè)池或泵池，因此，所述氣體檢測(cè)裝置能在進(jìn)行短路檢查的同時(shí)防止對(duì)氣體傳感元件的不利影響。
本發(fā)明第一方面的氣體檢測(cè)裝置中，優(yōu)選的是，所述氣體傳感控制電路包括一個(gè)或多個(gè)輸出電路，所述輸出電路具有連接于非被檢查端子或第一和第二非被檢查端子的輸出端子；而且，所述非被檢查端子阻抗增大電路是輸出阻抗增大電路，其使得從非被檢查端子或第一和第二非被檢查端子觀察到的輸出電路的輸出端子的阻抗增大。
所述氣體檢測(cè)裝置中，可以通過使用開關(guān)元件來構(gòu)建所述用于使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大的阻抗增大電路，所述開關(guān)元件用于將非被檢查端子從氣體傳感控制電路的連接至非被檢查端子的整個(gè)電路部分?jǐn)嚅_。類似的構(gòu)建方式可以應(yīng)用于第一或第二非被檢查端子。當(dāng)使用這樣的構(gòu)建方式時(shí)，許多情況下都必須使用大載流量的開關(guān)元件。通常，具有大載流量的開關(guān)元件不易獲得且價(jià)格昂貴。而且，在氣體傳感控制電路是由混合集成電路(Hybird IC)或特定用途集成電路(ASIC)等單片式集成電路(monolithic IC)構(gòu)成的情況下，很難安裝具有大載流量的開關(guān)元件。
相反，本發(fā)明的氣體檢測(cè)裝置中，所述氣體傳感控制電路包括一個(gè)或多個(gè)輸出電路和輸出阻抗增大設(shè)備，所述輸出電路具有連接于非被檢查端子或第一和第二非被檢查端子的輸出端子，所述輸出阻抗增大設(shè)備用于增大從非被檢查端子或第一和第二非被檢查端子觀察到的輸出電路的輸出端子的阻抗。因此，對(duì)于每個(gè)輸出電路，使用小的開關(guān)元件就足夠了，所述小的開關(guān)元件具有相對(duì)較小的、對(duì)應(yīng)于流經(jīng)輸出電路的電流大小的載流量。因此，所述開關(guān)元件價(jià)廉易得。或者，所述開關(guān)元件可由混合集成電路或特定用途集成電路等單片式集成電路構(gòu)成。相應(yīng)地，所述氣體檢測(cè)裝置易于生產(chǎn)且成本低廉。
尤其是，如果使用載流量相對(duì)較小的開關(guān)元件使得能夠用混合集成電路或特定用途集成電路等單片式集成電路構(gòu)成所述氣體傳感控制電路，就可以得到價(jià)廉的小型氣體檢測(cè)裝置。
顯然，可以任意構(gòu)建所述輸出阻抗增大電路，只要其能響應(yīng)于控制信號(hào)使輸出電路進(jìn)入正常輸出狀態(tài)或者另一狀態(tài)，所述正常輸出狀態(tài)下，輸出信號(hào)可以傳輸給非被檢查端子，所述另一狀態(tài)下，輸出信號(hào)被切斷，且從非被檢查端子觀察到的輸出電路的阻抗被增大到足夠高的水平。所述輸出阻抗增大電路的具體例子包括使用公知三態(tài)輸出電路的輸出電路、輸出級(jí)電源可以被切斷的輸出電路以及連接有開關(guān)晶體管的輸出電路。
本發(fā)明第一方面的氣體檢測(cè)裝置中，優(yōu)選的是，所述氣體傳感控制電路包括被檢查端子阻抗增大電路，所述被檢查端子阻抗增大電路使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大。
在此情況下，可以使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗很高。因此，當(dāng)確定被檢查端子短路到預(yù)定電勢(shì)時(shí)，不僅可以通過非被檢查端子阻抗增大電路而且可以通過被檢查端子阻抗增大電路來使得所述氣體傳感元件從氣體傳感控制電路斷電。這樣，在針對(duì)短路問題、采取消除短路原因等措施以解除氣體傳感元件的短路狀態(tài)之前的時(shí)間段內(nèi)，就能防止氣體傳感元件受到來自例如氣體傳感控制電路含有的電流源的電流的不利影響。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于控制氣體傳感元件的氣體傳感控制電路，所述氣體傳感元件包括至少一個(gè)傳感池和多個(gè)外連接端子，所述傳感池包括固體電解質(zhì)構(gòu)件和一對(duì)設(shè)置于該固體電解質(zhì)構(gòu)件相對(duì)側(cè)面的電極，所述外連接端子電連接至傳感池的電極。所述氣體傳感控制電路包含多個(gè)控制端子，它們分別電連接至氣體傳感元件的外連接端子；檢查電流供給電路，其用于向被檢查端子供給檢查電流，所述被檢查端子是要被檢查是否短路到預(yù)定電勢(shì)的控制端子；檢查電勢(shì)測(cè)量電路，其用于測(cè)量被檢查端子的電勢(shì)；以及非被檢查端子阻抗增大電路，其用于使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大，所述非被檢查端子是除了被檢查端子之外的控制端子。
本發(fā)明的氣體傳感控制電路包括非被檢查端子阻抗增大電路，所述非被檢查端子阻抗增大電路用于使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大。在使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗很高的狀態(tài)下對(duì)被檢查端子進(jìn)行短路檢查時(shí)，即使是在被檢查端子等短路到預(yù)定電勢(shì)的時(shí)候，或是向被檢查端子供給檢查電流的時(shí)候，也不會(huì)有過量的電流或錯(cuò)誤方向的電流流過非被檢查端子或與該非被檢查端子相連的傳感池。因此，即使是在被檢查端子等短路到預(yù)定電勢(shì)的時(shí)候，本發(fā)明的氣體傳感控制電路也能安全地進(jìn)行短路檢查，同時(shí)還防止該氣體傳感元件的損壞或特征退化。
本發(fā)明第二方面的氣體檢測(cè)裝置中，優(yōu)選的是，所述氣體傳感元件包括作為傳感池的檢測(cè)池和泵池以及作為外連接端子的第一至第三外連接端子；在所述檢測(cè)池和所述泵池之間形成與被測(cè)空間相通的測(cè)量室；所述檢測(cè)池包括面向測(cè)量室的第一檢測(cè)電極和位于固體電解質(zhì)構(gòu)件另一側(cè)并面向第一檢測(cè)電極的第二檢測(cè)電極，所述檢測(cè)池根據(jù)測(cè)量室中的氧濃度產(chǎn)生池電動(dòng)勢(shì)；所述泵池包括面向測(cè)量室的第一泵電極和位于固體電解質(zhì)構(gòu)件另一側(cè)并面向第一泵電極的第二泵電極，所述泵池根據(jù)向測(cè)量室供給的電流將氧從該測(cè)量室泵出或?qū)⒀醣萌朐摐y(cè)量室；所述外連接端子中，第一外連接端子電連接至第二檢測(cè)電極，第二外連接端子電連接至相互電連接的第一檢測(cè)電極和第一泵電極，第三外連接端子電連接至第二泵電極；而且，所述被檢查端子電連接至氣體傳感元件的第一外連接端子，第一和第二非被檢查端子分別電連接至第二和第三外連接端子。
本發(fā)明的氣體傳感控制電路中，在通過非被檢查端子阻抗增大電路使得從第一和第二非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗很高的狀態(tài)下，可以向電連接至氣體傳感元件第一外連接端子的被檢查端子供給檢查電流，并測(cè)量被檢查端子的電勢(shì)。因此，即使是在被檢查端子等短路到預(yù)定電勢(shì)的時(shí)候，也不會(huì)有過量的電流或錯(cuò)誤方向的電流在氣體傳感控制電路的被檢查端子與第一或第二非被檢查端子之間流動(dòng)，相應(yīng)地，也不會(huì)有過量的電流或錯(cuò)誤方向的電流流過連接于這些端子之間的檢測(cè)池或泵池。所以，即使是在被檢查端子等短路到預(yù)定電勢(shì)等的時(shí)候，本發(fā)明的氣體傳感控制電路也能安全地進(jìn)行短路檢查，同時(shí)還防止檢測(cè)池或泵池的損壞或特征退化。
本發(fā)明第二方面的氣體傳感控制電路中，優(yōu)選的是，所述氣體傳感控制電路包括包括一個(gè)或多個(gè)輸出電路，所述輸出電路具有連接至被檢查端子或第一和第二非被檢查端子的輸出端子；而且，所述非被檢查端子阻抗增大電路是輸出阻抗增大電路，其使得從非被檢查端子或第一和第二非被檢查端子觀察到的輸出電路的輸出端子的阻抗增大。
本發(fā)明的氣體傳感控制電路包括一個(gè)或多個(gè)輸出電路以及輸出阻抗增大電路，所述輸出電路具有連接于非被檢查端子或第一和第二非被檢查端子的輸出端子，所述輸出阻抗增大電路用于使得從非被檢查端子或第一和第二非被檢查端子觀察到的輸出電路的輸出端子的阻抗增大。因此，可以使用廉價(jià)的、具有小載流量的開關(guān)元件來形成所述輸出阻抗增大電路，從而能夠以低成本制造所述氣體傳感控制電路。
尤其是，當(dāng)使用混合集成電路或特定用途集成電路等單片式集成電路來構(gòu)成包含所述阻抗增大電路的氣體傳感控制電路時(shí)，可以得到價(jià)廉的小型氣體檢測(cè)裝置。
優(yōu)選地，本發(fā)明第二方面的氣體傳感控制電路包括被檢查端子阻抗增大電路，所述被檢查端子阻抗增大電路使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大。
在此情況下，可以使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗很高。因此，當(dāng)確定被檢查端子短路到預(yù)定電勢(shì)時(shí)，不僅可以通過非被檢查端子阻抗增大電路而且可以通過被檢查端子阻抗增大電路來使得所述氣體傳感元件從氣體傳感控制電路斷電。這樣，在針對(duì)短路問題、采取消除短路原因等措施以解除氣體傳感元件的短路狀態(tài)之前的時(shí)間段內(nèi)，就能防止氣體傳感元件受到來自例如氣體傳感控制電路含有的電流源的電流的不利影響。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，所述氣體傳感裝置包括氣體傳感元件和用于控制氣體傳感元件的氣體傳感控制電路，所述氣體傳感元件包含至少一個(gè)傳感池和多個(gè)外連接端子，所述傳感池包括固體電解質(zhì)構(gòu)件和一對(duì)設(shè)置于該固體電解質(zhì)構(gòu)件相對(duì)側(cè)面的電極，所述外連接端子電連接至傳感池的電極，所述氣體傳感控制電路包含多個(gè)控制端子，它們分別電連接至氣體傳感元件的外連接端子；檢查電流供給電路，其用于向被檢查端子供給檢查電流，所述被檢查端子是要被檢查是否短路到預(yù)定電勢(shì)的控制端子；檢查電勢(shì)測(cè)量電路，其用于測(cè)量被檢查端子的電勢(shì)；以及非被檢查端子阻抗增大電路，其用于使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大，所述非被檢查端子是除了被檢查端子之外的控制端子。所述用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法包含以下步驟非被檢查端子阻抗增大步驟，即，通過非被檢查端子阻抗增大電路，使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大；檢查電流供給步驟，即，通過檢查電流供給電路，向被檢查端子供給檢查電流；以及診斷步驟，即，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定所述被檢查端子是否短路到預(yù)定電勢(shì)。
本發(fā)明的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法中，在使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗很高的狀態(tài)下，即，在氣體傳感元件從非被檢查端子和氣體傳感控制電路的連接于非被檢查端子的電路部分?jǐn)嚯姷臓顟B(tài)下，向被檢查端子供給電流，而且，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定被檢查端子是否短路到預(yù)定電勢(shì)。根據(jù)此方法，即使是在被檢查端子、或者與被檢查端子相連的配線等短路到預(yù)定電勢(shì)的時(shí)候，或是從檢查電流供給電路向被檢查端子供給檢查電流的時(shí)候，也不會(huì)有電流流過非被檢查端子或與之相連的傳感池，因此，既不會(huì)有過量的電流也不會(huì)有錯(cuò)誤方向的電流流到傳感池。所以，幾乎不會(huì)發(fā)生例如特征退化等由于構(gòu)成氣體傳感元件的固體電解質(zhì)構(gòu)件的燒壞而導(dǎo)致的損壞。因而，可以安全地對(duì)氣體檢測(cè)裝置的被檢查端子進(jìn)行短路檢查。
所述診斷步驟中，可以使用任意的診斷方法，只要該診斷方法能區(qū)分被檢查端子沒有短路(正常)的情況與被檢查端子短路(故障)的情況。所述診斷方法的例子包括開始供給檢查電流之后，等待預(yù)定時(shí)間段，然后測(cè)量被檢查端子的電勢(shì)，并基于該電勢(shì)的大小確定被檢查端子是否短路的方法；以及在供給檢查電流的同時(shí)監(jiān)控被檢查端子的電勢(shì)，并基于該電勢(shì)的變化方式確定被檢查端子是否短路的方法。
本發(fā)明第三方面的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法中，優(yōu)選的是，所述診斷步驟包括以下步驟等待步驟，即，在開始供給檢查電流之后，等待預(yù)定時(shí)間段；以及短路確定步驟，即，在預(yù)定時(shí)間段過后，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定被檢查端子是否短路到預(yù)定電勢(shì)。
在某些情況下，為了克服噪音，將電容器連接至被檢查端子。在此情況下，即使在向被檢查端子供給檢查電流的時(shí)候，被檢查端子的電勢(shì)也只會(huì)隨著電容器的充電而逐漸變化。尤其是，當(dāng)考慮到消耗電流(消耗功率)而減小檢查電流的大小的情況下，即使電容器在短時(shí)間內(nèi)由檢查電流充(或放)電，被檢查端子的電勢(shì)也只會(huì)輕微地發(fā)生變化。
考慮到上述內(nèi)容，本發(fā)明的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法中，通過檢查電流供給電路向被檢查端子開始供給檢查電流之后，在預(yù)定時(shí)間段過后，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定被檢查端子是否短路到預(yù)定電勢(shì)。因此，即使是在被檢查端子的電勢(shì)逐漸變化的情況下，也可以毫無疑問地確定被檢查端子是否短路到預(yù)定電勢(shì)。
所述短路確定步驟中，可以使用任意的確定方法，只要在預(yù)定時(shí)間段過后該確定方法可以區(qū)分兩種情況下的被檢查端子的電勢(shì)，即，被檢查端子在沒有短路情況下的電勢(shì)和被檢查端子在短路情況下的電勢(shì)。在示例性的方法中，使用比較器以確定被檢查端子的電勢(shì)是高于或是低于閾值，所述閾值對(duì)應(yīng)于以下兩個(gè)電勢(shì)之間的中間值被檢查端子短路到預(yù)定電勢(shì)時(shí)該被檢查端子被設(shè)定具有的電勢(shì)，以及被檢查端子沒有短路時(shí)該被檢查端子被設(shè)定具有的電勢(shì)。
本發(fā)明第三方面的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法中，優(yōu)選的是，在預(yù)定時(shí)間段過后，當(dāng)被檢查端子具有介于閾值電勢(shì)和預(yù)定電勢(shì)之間的電勢(shì)時(shí)，所述短路確定步驟確定該被檢查端子短路到預(yù)定電勢(shì)。
所述檢查方法的短路確定步驟中，通過比較被檢查端子的電勢(shì)和閾值電勢(shì)來確定被檢查端子是否短路到預(yù)定電勢(shì)。在此情況下，通過單一的比較運(yùn)算就能容易地確定是否存在短路。
可以使用任意的比較設(shè)備來比較被檢查端子的電勢(shì)和閾值電勢(shì)。所述比較設(shè)備的例子包括直接比較被檢查端子的電勢(shì)和閾值電勢(shì)的比較器；以及將代表被檢查端子的電勢(shì)的模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)值、然后將此數(shù)值與代表閾值電勢(shì)的值進(jìn)行比較的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，所述氣體檢測(cè)裝置包括氣體傳感元件和用于控制氣體傳感元件的氣體傳感控制電路，所述氣體傳感元件包含至少一個(gè)傳感池和多個(gè)外連接端子，所述傳感池包括固體電解質(zhì)構(gòu)件和一對(duì)設(shè)置于該固體電解質(zhì)構(gòu)件相對(duì)側(cè)面的電極，所述外連接端子電連接至傳感池的電極，所述氣體傳感控制電路包含多個(gè)控制端子，它們分別電連接至氣體傳感元件的外連接端子；第一檢查電流供給電路，其用于向被檢查端子供給沿第一方向流動(dòng)的第一檢查電流，所述被檢查端子是要被檢查是否短路到第一和第二預(yù)定電勢(shì)的控制端子；第二檢查電流供給電路，其用于向被檢查端子供給沿第二方向流動(dòng)的第二檢查電流，所述第二方向與所述第一方向相反；檢查電勢(shì)測(cè)量電路，其用于測(cè)量被檢查端子的電勢(shì)；以及非被檢查端子阻抗增大電路，其用于使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大，所述非被檢查端子是除了被檢查端子之外的控制端子。所述用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法包含以下步驟非被檢查端子阻抗增大步驟，即，通過非被檢查端子阻抗增大電路，使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大；第一檢查電流供給步驟，即，通過第一檢查電流供給電路，向被檢查端子供給第一檢查電流；第一診斷步驟，即，基于已被供給了第一檢查電流的被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第一預(yù)定電勢(shì)；第二檢查電流供給步驟，即，通過第二檢查電流供給電路，向被檢查端子供給第二檢查電流；以及第二診斷步驟，即，基于已被供給了第二檢查電流的被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第二預(yù)定電勢(shì)。
本發(fā)明的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法中，向被檢查端子供給第一和第二方向的檢查電流，并檢查被檢查端子是否短路到兩個(gè)預(yù)定電勢(shì)。例如，從被檢查端子到氣體傳感元件的外連接端子的流動(dòng)方向?yàn)榈谝环较?，與之相反的流動(dòng)方向?yàn)榈诙较颉Ａ硗?，第一預(yù)定電勢(shì)為接地電勢(shì)，而第二預(yù)定電勢(shì)為電源電勢(shì)。在此情況下，通過第一檢查電流供給步驟和第一診斷步驟，可以檢查連接于被檢查端子的配線等是否短路到接地電勢(shì)；而且，通過第二檢查電流供給步驟和第二診斷步驟，可以檢查連接于被檢查端子的配線等是否短路到電源電勢(shì)。如上所述，本發(fā)明的檢查方法中，可以進(jìn)行檢查以確定是否短路到兩個(gè)預(yù)定電勢(shì)，例如接地電勢(shì)和電源電勢(shì)。
顯然，可以確定從檢查電流供給電路供給的檢查電流的方向，使得第二方向?qū)?yīng)于朝著被檢查端子的流動(dòng)方向，第一方向?qū)?yīng)于與第二方向相反的方向。
本發(fā)明的第四方面的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法中，優(yōu)選的是，所述第一診斷步驟包括以下步驟第一等待步驟，即，在開始供給第一檢查電流之后，等待第一預(yù)定時(shí)間段；以及第一短路確定步驟，即，在第一預(yù)定時(shí)間段過后，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第一預(yù)定電勢(shì)；所述第二診斷步驟包括以下步驟第二等待步驟，即，在開始供給第二檢查電流之后，等待第二預(yù)定時(shí)間段；以及第二短路確定步驟，即，在第二預(yù)定時(shí)間段過后，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第二預(yù)定電勢(shì)。
所述氣體檢測(cè)裝置中，在某些情況下，為了克服噪音，將電容器連接至氣體傳感控制電路的被檢查端子。并且，在某些情況下，考慮到消耗電流(消耗功率)，因而減小第一和第二檢查電流的大小。在此情況下，需要很長(zhǎng)時(shí)間由第一和第二檢查電流為電容器充電或放電，短時(shí)間的電流供給僅僅引起被檢查端子的電勢(shì)的微小變化，因此，在某些情況下，很難進(jìn)行確定。
考慮到上述內(nèi)容，本發(fā)明的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法中，在所述第一診斷步驟中，通過第一檢查電流供給電路向被檢查端子開始供給電流之后，在第一預(yù)定時(shí)間段過后，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第一預(yù)定電勢(shì)。類似地，在所述第二診斷步驟中，通過第二檢查電流供給電路向被檢查端子開始供給電流之后，在第二預(yù)定時(shí)間段過后，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第二預(yù)定電勢(shì)。因此，即使在由于連接至被檢查端子的電容器而導(dǎo)致被檢查端子的電勢(shì)逐漸變化的情況下，也可以毫無疑問地確定被檢查端子是否短路到第一或第二預(yù)定電勢(shì)。
本發(fā)明第四方面的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法中，優(yōu)選的是，在第一預(yù)定時(shí)間段過后，當(dāng)被檢查端子具有介于第一閾值電勢(shì)和第一預(yù)定電勢(shì)之間的電勢(shì)時(shí)，所述第一短路確定步驟確定該被檢查端子短路到第一預(yù)定電勢(shì)；而且，在第二預(yù)定時(shí)間段過后，當(dāng)被檢查端子具有介于第二閾值電勢(shì)和第二預(yù)定電勢(shì)之間的電勢(shì)時(shí)，所述第二短路確定步驟確定該被檢查端子短路到第二預(yù)定電勢(shì)，其中，所述第二閾值電勢(shì)介于所述第一閾值電勢(shì)和所述第二預(yù)定電勢(shì)之間。
根據(jù)上述用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，在所述第一短路確定步驟中，通過比較被檢查端子的電勢(shì)和第一閾值電勢(shì)，確定被檢查端子是否短路到第一預(yù)定電勢(shì)；在所述第二短路確定步驟中，通過比較被檢查端子的電勢(shì)和第二閾值電勢(shì)，確定被檢查端子是否短路到第二預(yù)定電勢(shì)。在此情況下，可以通過簡(jiǎn)單的方法來確定被檢查端子是否短路到第一預(yù)定電勢(shì)并確定被檢查端子是否短路到第二預(yù)定電勢(shì)。
本發(fā)明第四方面的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法中，優(yōu)選的是，檢查電流供給電路向被檢查端子供給檢查電流，使得當(dāng)被檢查端子既沒有短路到第一預(yù)定電勢(shì)又沒有短路到第二預(yù)定電勢(shì)時(shí)，被檢查端子的電勢(shì)與第一和第二預(yù)定電勢(shì)之間的預(yù)定中間電勢(shì)相等；而且，所述診斷步驟包括等待步驟，即，在開始供給檢查電流之后，等待預(yù)定時(shí)間段；以及短路確定步驟，即，在預(yù)定時(shí)間段過后，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第一預(yù)定電勢(shì)或第二預(yù)定電勢(shì)。
用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法中，通過上述的檢查電流供給電路向被檢查端子供給檢查電流。相應(yīng)地，在預(yù)定時(shí)間段過后，當(dāng)被檢查端子既沒有短路到第一預(yù)定電勢(shì)又沒有短路到第二預(yù)定電勢(shì)時(shí)，該被檢查端子具有的電勢(shì)接近于預(yù)定中間電勢(shì)。當(dāng)被檢查端子短路到第一預(yù)定電勢(shì)時(shí)，該被檢查端子具有的電勢(shì)等于或接近于第一預(yù)定電勢(shì)。當(dāng)被檢查端子短路到第二預(yù)定電勢(shì)時(shí)，該被檢查端子具有的電勢(shì)等于或接近于第二預(yù)定電勢(shì)。因此，利用預(yù)定時(shí)間段過后該被檢查端子的電勢(shì)，通過單一類型的檢查電流就能簡(jiǎn)單快速地確定是否短路到第一預(yù)定電勢(shì)或第二預(yù)定電勢(shì)。
本發(fā)明的檢查電流供給電路可以具有任意結(jié)構(gòu)，只要當(dāng)所述被檢查端子既沒有短路到第一預(yù)定電勢(shì)又沒有短路到第二預(yù)定電勢(shì)時(shí)，該結(jié)構(gòu)能夠供給檢查電流以使得被檢查端子的電勢(shì)等于預(yù)定中間電勢(shì)。所述檢查電流供給電路的例子包括上-下拉(pull-up-down)電路和恒流電路。所述上-下拉電路通過電阻來分配電源電勢(shì)和接地電勢(shì)之間的電勢(shì)差。在沒有電流流過時(shí)，所述恒流電路的輸出電勢(shì)等于預(yù)定中間電勢(shì)。
優(yōu)選地，所述短路確定步驟為在預(yù)定時(shí)間段過后，當(dāng)被檢查端子具有介于第一閾值電勢(shì)和第一預(yù)定電勢(shì)之間的電勢(shì)時(shí)，所述短路確定步驟確定該被檢查端子短路到第一預(yù)定電勢(shì)，而且，在預(yù)定時(shí)間段過后，當(dāng)被檢查端子具有介于第二閾值電勢(shì)和第二預(yù)定電勢(shì)之間的電勢(shì)時(shí)，所述短路確定步驟確定該被檢查端子短路到第二預(yù)定電勢(shì)，其中，所述第二閾值電勢(shì)介于所述第一閾值電勢(shì)和所述第二預(yù)定電勢(shì)之間。
在此情況下，通過比較被檢查端子的電勢(shì)與第一和第二閾值電勢(shì)，來確定被檢查端子是否短路到第一或第二預(yù)定電勢(shì)。因此，可以容易地進(jìn)行短路確定。
本發(fā)明所述的檢查方法中，優(yōu)選的是，所述氣體傳感控制電路包括被檢查端子阻抗增大電路，所述被檢查端子阻抗增大電路使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大；而且，所述檢查方法還包含被檢查端子阻抗增大步驟，即，當(dāng)確定被檢查端子短路到預(yù)定電勢(shì)或者第一或第二預(yù)定電勢(shì)時(shí)，所述被檢查端子阻抗增大步驟使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大。
本發(fā)明所述的檢查方法中，當(dāng)確定被檢查端子短路到預(yù)定電勢(shì)或者第一或第二預(yù)定電勢(shì)時(shí)(以下稱為“預(yù)定電勢(shì)等”)，與非被檢查端子的情況相同，使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗很高。也就是說，當(dāng)確定被檢查端子短路到預(yù)定電勢(shì)等時(shí)，所述氣體傳感元件從氣體傳感控制電路斷電。由此，在通過檢查發(fā)現(xiàn)短路的時(shí)間點(diǎn)和針對(duì)短路問題采取消除短路原因等措施以解除氣體傳感元件的短路狀態(tài)的時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間段內(nèi)，就能防止氣體傳感元件受到來自例如氣體傳感控制電路含有的電流源的電流的不利影響。
本發(fā)明所述的檢查方法中，優(yōu)選的是，在開啟氣體傳感控制電路的電源之后，立即進(jìn)行非被檢查端子阻抗增大步驟。
所述檢查方法中，在開啟氣體傳感控制電路的電源之后立即進(jìn)行非被檢查端子阻抗增大步驟。因此，當(dāng)確定被檢查端子短路到預(yù)定電勢(shì)等時(shí)，不會(huì)向氣體傳感元件供給過量的電流或錯(cuò)誤方向的電流，對(duì)應(yīng)于短路，采取停止氣體檢測(cè)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)或切斷其電源等控制措施，借此，可以毫無疑問地防止短路對(duì)氣體傳感元件的不利影響，例如氣體傳感元件的損壞或特征退化。


根據(jù)下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說明，將更容易理解本發(fā)明的其它各個(gè)目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖中圖1是第一和第二實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)的框圖；圖2是電路圖，顯示了第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)裝置的電路結(jié)構(gòu)；圖3顯示了檢查實(shí)施例1中得到的氣體傳感控制電路的第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化圖，所述檢查實(shí)施例1由第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)來進(jìn)行，以用于檢查第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)；圖4顯示了檢查實(shí)施例2中得到的氣體傳感控制電路的第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化圖，所述檢查實(shí)施例2由第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)來進(jìn)行，以用于檢查第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)；圖5顯示了檢查實(shí)施例3中得到的氣體傳感控制電路的第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化圖，所述檢查實(shí)施例3由第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)來進(jìn)行，以用于檢查第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)，隨后檢查該第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)；圖6顯示了檢查實(shí)施例4中得到的氣體傳感控制電路的第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化圖，所述檢查實(shí)施例4由第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)來進(jìn)行，以用于檢查第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)，隨后檢查該第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)；圖7是流程圖，顯示了檢查實(shí)施例3中使用的檢查方法的步驟，所述檢查實(shí)施例3由第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)來進(jìn)行，以用于檢查氣體傳感控制電路的第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)，隨后檢查該第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)；圖8是電路圖，顯示了第二實(shí)施方式的氣體檢測(cè)裝置的電路結(jié)構(gòu)；圖9顯示了檢查實(shí)施例5中得到的氣體傳感控制電路的第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化圖，所述檢查實(shí)施例5由第二實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)來進(jìn)行，以用于檢查第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)或電源電勢(shì)；圖10是流程圖，顯示了檢查實(shí)施例5中使用的檢查方法的步驟，所述檢查實(shí)施例5由第二實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)來進(jìn)行，以用于檢查氣體傳感控制電路的第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)或電源電勢(shì)；圖11是電路圖，顯示了第三實(shí)施方式的氣體檢測(cè)裝置的電路結(jié)構(gòu)；圖12顯示了檢查實(shí)施例6中得到的氣體傳感控制電路的第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化圖，所述檢查實(shí)施例6由第三實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)來進(jìn)行，以用于檢查第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)，隨后檢查該第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)；以及圖13是流程圖，顯示了檢查實(shí)施例6中使用的檢查方法的步驟，所述檢查實(shí)施例6由第三實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)來進(jìn)行，以用于檢查氣體傳感控制電路的第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)，隨后檢查該第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
第一實(shí)施方式下面參照?qǐng)D1-7對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1進(jìn)行說明。
如圖1所示，按照第一實(shí)施方式，用于根據(jù)排氣中含有的氧濃度來測(cè)量空燃比的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1包括氣體檢測(cè)裝置2，所述氣體檢測(cè)裝置2包含氣體傳感元件4和氣體傳感控制電路5；加熱器7，其用于使氣體傳感元件4保持在操作溫度；加熱器控制電路6，其用于控制加熱器7；以及微機(jī)3，其用于控制氣體檢測(cè)裝置2和加熱器控制電路6。
雖然附圖中未示出，所述微機(jī)3包括CPU(中央處理單元)；用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、程序等的RAM和ROM；以及用于從外部電路接收信號(hào)和用于向外部電路輸出信號(hào)的輸入和輸出部。在微機(jī)3中，根據(jù)存儲(chǔ)于RAM等的程序，所述CPU執(zhí)行計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎噶睢Ｔ谖C(jī)3中，向輸入部的信號(hào)輸入反映在輸入部寄存器的內(nèi)容上，輸出部寄存器的內(nèi)容作為信號(hào)輸出至輸出部。
由加熱器控制電路6控制的加熱器7通過未示出的陶瓷粘合材料粘合至氣體傳感元件4。加熱器7由陶瓷形成，所述陶瓷主要含有氧化鋁，而且，加熱絲72埋在該陶瓷內(nèi)。加熱器控制電路6控制加熱器7，使氣體傳感元件4保持在550℃～900℃。
氣體傳感元件4設(shè)置在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中。氣體傳感元件4包括兩個(gè)粘合在一起的傳感池(泵池14和檢測(cè)池24)，并具有三個(gè)元件端子4T1、4T2和4T3，所述元件端子4T1、4T2和4T3經(jīng)由配線L1、L2和L3分別連接于氣體傳感控制電路5的控制端子Vs+、COM和Ip+。
氣體傳感元件4通過整體燒結(jié)而成，且包括泵池14、多孔擴(kuò)散層18、檢測(cè)池24和加固板30，它們以此順序?qū)盈B。
泵池14由氧化鋯形成薄板狀，所述氧化鋯為氧離子傳導(dǎo)固體電解質(zhì)。由鉑形成的多孔的第一和第二泵電極12a和12b位于泵池14的相對(duì)表面上。第一泵電極12a經(jīng)由第三元件端子4T3和配線L3連接至氣體傳感控制電路5的第三控制端子Ip+，第二泵電極12b經(jīng)由第二元件端子4T2和配線L2連接至氣體傳感控制電路5的第二控制端子COM。
與此相似，檢測(cè)池24由氧化鋯形成薄板狀，由鉑形成的多孔的第一和第二檢測(cè)電極13a和13b位于檢測(cè)池24的相對(duì)表面上。第一檢測(cè)電極13a和第二檢測(cè)電極13b之中的第一檢測(cè)電極13a電連接至氣體傳感元件4內(nèi)的第二泵電極12b，使得第一檢測(cè)電極13a電連接至第二元件端子4T2。因此，第一檢測(cè)電極13a也經(jīng)由第二元件端子4T2和配線L2連接至氣體傳感控制電路5的第二控制端子COM。同時(shí)，第二檢測(cè)電極13b經(jīng)由第一元件端子4T1和配線L1連接至氣體傳感控制電路5的第一控制端子Vs+。
測(cè)量室20形成于泵池14和檢測(cè)池24之間，且被氧化鋁絕緣層包圍。上述的多孔擴(kuò)散層18位于該絕緣層中。測(cè)量室20經(jīng)由多孔擴(kuò)散層18與被測(cè)氣體的氣氛(例如位于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣側(cè)的氣氛)相通。多孔擴(kuò)散層18由多孔的燒結(jié)材料形成，該燒結(jié)材料具有限制氣體擴(kuò)散的擴(kuò)散孔，而且，多孔擴(kuò)散層18控制從其內(nèi)流過的氣體的擴(kuò)散速率。
同時(shí)，設(shè)置由陶瓷形成的、尺寸與檢測(cè)池24大致相同的加固板30，使得檢測(cè)池24的第二檢測(cè)電極13b夾在檢測(cè)池24和加固板30之間，因此增加了氣體傳感元件4的總強(qiáng)度。加固板30將第二檢測(cè)電極13b與外部隔離，因此，在設(shè)置有第二檢測(cè)電極13b的那一側(cè)形成了封閉空間。
當(dāng)使預(yù)定的偏電流Icp從第二檢測(cè)電極13b經(jīng)由檢測(cè)池24流向第一檢測(cè)電極13a時(shí)，氧的泵送(氧的泵出和泵入)受到影響，從而使氧總是以基本恒定的濃度積聚在與第二檢測(cè)電極13b相關(guān)的封閉空間內(nèi)。積聚在與第二檢測(cè)電極13b相關(guān)的封閉空間內(nèi)的氧，用作氣體傳感元件4對(duì)被測(cè)氣體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)的參考氧。
氣體傳感元件4中，依照被測(cè)氣體氣氛中含有的氧濃度，被測(cè)氣體氣氛中含有的氧經(jīng)由多孔擴(kuò)散層18流入并擴(kuò)散至測(cè)量室20中。氣體傳感元件4具有這樣的特征，即，當(dāng)供給發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體混合物的空燃比保持為化學(xué)計(jì)量的空燃比時(shí)，由于測(cè)量室20和為氧濃度提供參考的第二檢測(cè)電極13b之間的氧濃度差異，在檢測(cè)池24中產(chǎn)生了450mV的電勢(shì)。換句話說，在第一和第二檢測(cè)電極13a和13b之間產(chǎn)生了450mV的電勢(shì)差。
順便說明一下，當(dāng)供給發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體混合物的空燃比發(fā)生變化且排氣中含有的氧濃度發(fā)生變化時(shí)，氣體傳感元件4的測(cè)量室20中的氧濃度發(fā)生變化。在所述的氣體傳感元件4中，通過將要在下文中描述的氣體傳感控制電路5來控制流經(jīng)泵池14的泵電流Ip，使第一和第二檢測(cè)電極13a和13b的電勢(shì)差保持在450mV。換句話說，由泵池14泵送氧，使測(cè)量室20內(nèi)的氣氛與空燃比符合理論空燃比時(shí)的氣氛保持一致。在氣體傳感元件4中，基于泵電流Ip，測(cè)量被測(cè)氣體中含有的氧濃度，從而測(cè)定空燃比。
下面參照?qǐng)D2對(duì)氣體傳感控制電路5的結(jié)構(gòu)和操作進(jìn)行描述。
氣體傳感控制電路5具有上述的第一至第三控制端子Vs+、COM和Ip+，所述控制端子Vs+、COM和Ip+經(jīng)由配線L1、L2和L3連接至氣體傳感元件4的元件端子4T1、4T2和4T3。
氣體傳感控制電路5是用于控制氣體傳感元件4并測(cè)量被測(cè)氣體的氧濃度的電路。氣體傳感控制電路5包括運(yùn)算放大器32，其提供用于驅(qū)動(dòng)泵池14的泵電流Ip；PID控制電路56，其改善與泵電流Ip相關(guān)的控制特性；以及恒流電源46，其向檢測(cè)池24提供預(yù)定的偏電流Icp，以使第二檢測(cè)電極13b的氧濃度保持恒定。此外，所述氣體傳感控制電路5還包括恒壓電源48，其提供用于控制泵電流Ip的控制目標(biāo)電勢(shì)(450mV)；以及電阻元件R2，其將流經(jīng)泵池14的泵電流Ip轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。而且，所述氣體傳感控制電路5還包括開關(guān)SW1至SW3、SW6以及SW8至SW10。這些開關(guān)SW1至SW3、SW6以及SW8至SW10中的每一個(gè)均由晶體管元件形成，并且在切斷狀態(tài)與導(dǎo)通狀態(tài)之間切換以斷開和閉合與之相連的電路。
含有電容器C4和電阻元件R6的串聯(lián)電路位于第一控制端子Vs+和第三控制端子Ip+之間，用于消除噪音。
首先描述氣體傳感控制電路5的連接至第一控制端子Vs+的電路。恒流電源43M、43N和46的輸出端子分別經(jīng)由開關(guān)SW9、SW10和SW8與第一控制端子Vs+連接。此外，電勢(shì)監(jiān)控電路41和運(yùn)算放大器42的輸入端子連接至第一控制端子Vs+。所述電勢(shì)監(jiān)控電路41測(cè)量第一控制端子Vs+的電勢(shì)。
用于向第一控制端子Vs+供給檢查電流的恒流電源43M和43N(檢查電流供給電路)與電勢(shì)監(jiān)控電路41配合，以診斷第一控制端子Vs+、電連接至第一控制端子Vs+的配線L1或者電連接至配線L1的第一元件端子4T1是否短路到電源電勢(shì)或接地電勢(shì)。開關(guān)SW9和SW10可以在切斷狀態(tài)與導(dǎo)通狀態(tài)之間切換。
恒流電源43M供給正方向檢查電流Im，所述正方向檢查電流Im從第一控制端子Vs+流出(以下將從第一控制端子Vs+流出的檢查電流的方向稱為“正方向”，與此相反的方向稱為“負(fù)方向”)。同時(shí)，恒流電源43N供給負(fù)方向檢查電流In，所述負(fù)方向檢查電流In沿著與正方向檢查電流Im流動(dòng)方向相反的方向流動(dòng)。開關(guān)SW9和SW10位于恒流電源43M和43N的輸出端子與第一控制端子Vs+之間。通過開關(guān)SW9和SW10在切斷狀態(tài)與導(dǎo)通狀態(tài)之間的切換，從第一控制端子Vs+觀察到的恒流電源43M和43N的阻抗可以被切換為低阻抗或高阻抗，所述低阻抗與恒流電源43M和43N的輸出阻抗大致相等，所述高阻抗等同于恒流電源43M和43N被切斷時(shí)的狀態(tài)。
恒流電源43M在產(chǎn)生電壓(電勢(shì))方面具有上限，并且可以只供給達(dá)到某個(gè)強(qiáng)度的正方向檢查電流Im，在此強(qiáng)度下，恒流電源43M輸出端子的電勢(shì)即第一控制端子Vs+的電勢(shì)基本等于電源電勢(shì)VB。相似地，恒流電源43N在產(chǎn)生電壓(電勢(shì))方面具有下限，并且可以只供給達(dá)到某個(gè)強(qiáng)度的負(fù)方向檢查電流In，在此強(qiáng)度下，恒流電源43N輸出端子的電勢(shì)即第一控制端子Vs+的電勢(shì)基本等于接地電勢(shì)GND。
此外，通過開關(guān)SW8在切斷狀態(tài)和導(dǎo)通狀態(tài)的切換，從第一控制端子Vs+觀察到的恒流電源46的阻抗可以被切換為低阻抗或高阻抗。
連接至第一控制端子Vs+的恒流電源46供給流過檢測(cè)池24的偏電流Icp(17μA)，使第二檢測(cè)電極13b的氧濃度保持恒定。
同時(shí)，運(yùn)算放大器42的輸入端子直接連接至第一控制端子Vs+，因?yàn)閺牡谝豢刂贫俗覸s+觀察到的運(yùn)算放大器42的輸入阻抗總是很高。
電勢(shì)監(jiān)控電路41也直接連接至第一控制端子Vs+，因?yàn)閺牡谝豢刂贫俗覸s+觀察到的電勢(shì)監(jiān)控電路41的阻抗總是很高。電勢(shì)監(jiān)控電路41包括公知的A/D轉(zhuǎn)換器，并將第一控制端子Vs+的電勢(shì)轉(zhuǎn)換為數(shù)值，隨后將該數(shù)值提供給微機(jī)3。
因此，當(dāng)切斷所有的開關(guān)SW8、SW9和SW10時(shí)，從第一控制端子Vs+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高。也就是說，在此情況下，氣體傳感控制電路5可視為從第一控制端子Vs+斷電。
下面描述氣體傳感控制電路5的連接至第二控制端子COM的電路。上述的PID控制電路56、上述的運(yùn)算放大器32和另一運(yùn)算放大器34均連接至第二控制端子COM。
PID控制電路56的輸出端子經(jīng)由電阻元件R2連接至運(yùn)算放大器32的反相(inverted)輸入端子。將3.6V的參考電勢(shì)加到運(yùn)算放大器32的同相(non-inverted)輸入端子，且運(yùn)算放大器32的輸出端子經(jīng)開關(guān)SW3連接至第三控制端子Ip+。因此，形成了用于控制氣體傳感元件4的泵電流Ip的負(fù)反饋電路。運(yùn)算放大器32的輸入端子(反相輸入端子)經(jīng)由電阻元件R1連接至第二控制端子COM。所以，從第二控制端子COM觀察到的運(yùn)算放大器32總是顯示出高阻抗。
PID控制電路56對(duì)控制目標(biāo)值(450mV)和第一控制端子Vs+的電勢(shì)Vs之間的差值ΔVs進(jìn)行PID計(jì)算，以改善包含運(yùn)算放大器32的負(fù)反饋電路的控制特性，其中所述第一控制端子Vs+的電勢(shì)Vs即為檢測(cè)池24的輸出電勢(shì)。PID控制電路56包括運(yùn)算放大器36和40、電阻元件R3至R5以及電容器C1至C3，它們決定著PID控制電路56的控制特性。將運(yùn)算放大器42的輸出供給PID控制電路56(運(yùn)算放大器40)的輸入端子，借此將第一控制端子Vs+的電勢(shì)Vs供給PID控制電路56。PID控制電路56的輸出經(jīng)由電阻元件R2和R1供給第二控制端子COM。此外，PID控制電路56的輸出端子經(jīng)由電阻元件R2連接至運(yùn)算放大器32的反相輸入端子作為內(nèi)電勢(shì)Vcent。
恒壓電源48的輸出經(jīng)由運(yùn)算放大器38輸入至運(yùn)算放大器40。恒壓電源48是經(jīng)由運(yùn)算放大器40向PID控制電路56供給電勢(shì)(450mV)的電路，所述電勢(shì)(450mV)作為用于控制泵電流Ip的控制目標(biāo)。
PID控制電路56的輸出通過連接至運(yùn)算放大器36輸出端子的開關(guān)SW2來接通與切斷。因此，依靠開關(guān)SW2來接通和切斷PID控制電路56的輸出端子，可以使得從第二控制端子COM觀察到的PID控制電路56的阻抗在低阻抗和高阻抗之間切換。
電阻元件R2將流過泵池14的泵電流Ip轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，所述電壓信號(hào)在電阻元件R2的兩端產(chǎn)生，并經(jīng)由未示出的微分放大電路提供給微機(jī)3。
運(yùn)算放大器34經(jīng)由開關(guān)SW1連接至內(nèi)電勢(shì)Vcent的配線上。當(dāng)未激活氣體傳感元件4時(shí)，運(yùn)算放大器34向第二控制端子COM供給預(yù)定電勢(shì)。依靠開關(guān)SW1的切換，可以使得從第二控制端子COM觀察到的運(yùn)算放大器34的阻抗在低阻抗和高阻抗之間切換。
因此，當(dāng)開關(guān)SW1和SW2均切斷時(shí)，從第二控制端子COM觀察到的氣體傳感控制電路5表現(xiàn)為高阻抗。也就是說，在此情況下，氣體傳感控制電路5可視為從第二控制端子COM斷電。
下面描述氣體傳感控制電路5的連接至第三控制端子Ip+的電路。上述的運(yùn)算放大器32和上-下拉電路連接至第三控制端子Ip+。所述上-下拉電路包括電阻元件R7和R8，并分配5V電勢(shì)和接地電勢(shì)之間的電勢(shì)差。
當(dāng)未激活氣體傳感元件4時(shí)，所述上-下拉電路向第三控制端子Ip+供給2.5V的電勢(shì)，該電勢(shì)即為5V電勢(shì)和接地電勢(shì)的平均電勢(shì)。
所述上-下拉電路經(jīng)由開關(guān)SW6連接至第三控制端子Ip+，因此，依靠開關(guān)SW6的切換，可以使得從第三控制端子Ip+觀察到的上-下拉電路的阻抗在低阻抗和高阻抗之間切換。
運(yùn)算放大器32的輸出端子經(jīng)由開關(guān)SW3連接至第三控制端子Ip+。依靠開關(guān)SW3的切換，可以使得從第三控制端子Ip+觀察到的運(yùn)算放大器32的阻抗在低阻抗和高阻抗之間切換。
因此，當(dāng)開關(guān)SW3和SW6均切斷時(shí)，從第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高。也就是說，在此情況下，氣體傳感控制電路5可視為從第三控制端子Ip+斷電。
為了使得從第二控制端子COM和第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高，可以使用如下電路結(jié)構(gòu)在第二控制端子COM與PID控制電路56和運(yùn)算放大器34的輸出之間設(shè)置單開關(guān)，該單開關(guān)具體為單一開關(guān)元件。在此情況下，也使得從第二控制端子COM觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高。
然而，使用上述電路結(jié)構(gòu)時(shí)，所使用的開關(guān)元件必須具有比第一實(shí)施方式中使用了SW1等大多數(shù)開關(guān)的情況更大的載流量。通常，具有更大載流量的開關(guān)元件不易得到，且價(jià)格昂貴。具體地說，當(dāng)氣體傳感控制電路由ASIC等半導(dǎo)體集成電路形成時(shí)，可能很難形成具有更大載流量的開關(guān)元件。
相反，如上所述的第一實(shí)施方式的氣體傳感控制電路5中，SW1等開關(guān)設(shè)置在第二控制端子COM與相應(yīng)電路的輸出端子之間以及第三控制端子Ip+與相應(yīng)電路的輸出端子之間。因此，通過切斷SW1等所有的開關(guān)，可以使得從第二控制端子COM和第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高。在此情況下，使用具有相對(duì)較小載流量的開關(guān)元件作為開關(guān)，所述相對(duì)較小載流量與該開關(guān)元件所連接的電路的載流量相匹配。因此，可以使氣體傳感控制電路5易于獲得且價(jià)格便宜。另外，由于不需要更大載流量的開關(guān)元件，即使使用半導(dǎo)體集成電路時(shí)，也可以容易地構(gòu)建所述氣體傳感控制電路5。
而且，第一實(shí)施方式的氣體傳感控制電路5中，開關(guān)SW8、SW9和SW10連接在第一控制端子Vs+與恒流電源46、43M和43N的輸出端子之間。因此，通過切斷所有的開關(guān)SW8、SW9和SW10，可以使得從第一控制端子Vs+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高。
顯然，用于控制開關(guān)SW1至SW3、SW6以及SW8至SW10使它們處于ON狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))和OFF狀態(tài)(切斷狀態(tài))的控制信號(hào)從微機(jī)3的輸出部輸出。將電勢(shì)監(jiān)控電路41的輸出信號(hào)和電阻元件R2兩端產(chǎn)生的電壓提供給微機(jī)3的輸入部。因此，微機(jī)3可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體傳感控制電路5的開關(guān)SW1至SW3、SW6以及SW8至SW10的ON/OFF控制，并可以得到氣體濃度的測(cè)量值以及從氣體傳感控制電路5輸出的第一控制端子Vs+的電勢(shì)。
下面描述第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1檢測(cè)氧濃度的方法。
對(duì)于普通的氧濃度檢測(cè)，在氣體傳感控制電路5中，提前切斷開關(guān)SW1、SW9和SW10并接通開關(guān)SW2、SW3、SW6和SW8。此時(shí)，如果被測(cè)氣體處于燃料供應(yīng)過量(富足)狀態(tài)，則測(cè)量室20中氧的量小于化學(xué)計(jì)量的空燃比所對(duì)應(yīng)的氧的量，且第一控制端子Vs+的電勢(shì)Vs變得高于控制目標(biāo)值(450mV)，因此，在控制目標(biāo)值和電勢(shì)Vs之間產(chǎn)生差值ΔVs。該差值ΔVs由PID控制電路56進(jìn)行PID計(jì)算，并反饋給運(yùn)算放大器32。所以，泵電流Ip流過泵池14，按照對(duì)應(yīng)于所述不足的量將氧泵入。
同時(shí)，如果被測(cè)氣體處于燃料供應(yīng)不足(匱乏)狀態(tài)，則測(cè)量室20中氧的量大于化學(xué)計(jì)量的空燃比所對(duì)應(yīng)的氧的量，且第一控制端子Vs+的電勢(shì)Vs變得低于控制目標(biāo)值(450mV)，因此，以與上述相似的方式將差值ΔVs反饋給運(yùn)算放大器32，這樣，泵電流Ip流過泵池14，以泵出過量的氧。
這樣，在使用了第一實(shí)施方式所述的氣體檢測(cè)裝置2的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1中，測(cè)量泵電流Ip的大小，由此可以測(cè)量被測(cè)氣體中含有的氧濃度，其中，所述泵電流Ip流過泵池14并被控制而使得第一控制端子Vs+的電勢(shì)變?yōu)?50mV。具體地，通過電阻元件R2將泵電流Ip轉(zhuǎn)換為代表氣體濃度的電勢(shì)，并將該電勢(shì)輸出至微機(jī)3。最終，所測(cè)得的氧濃度用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒控制。
下面參照?qǐng)D3至圖7描述第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1進(jìn)行短路檢查的方法。
氣體檢測(cè)裝置2中，由于誤操作或發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)等機(jī)械因素，第一控制端子Vs+、配線L1或第一元件端子4T1可能與電源電勢(shì)VB或接地電勢(shì)GND接觸并由此形成短路。基于此，應(yīng)該考慮圖2所示的下列情況，即，配線L1在點(diǎn)A處短路到電源電勢(shì)VB或接地電勢(shì)GND。在此情況下，假設(shè)由于短路而形成了能夠使大電流流過的導(dǎo)通路徑，那么，第一控制端子Vs+的電勢(shì)變?yōu)榈扔陔娫措妱?shì)VB或接地電勢(shì)GND。結(jié)果，電流經(jīng)由檢測(cè)池24從氣體傳感控制電路5的第二控制端子COM和第三控制端子Ip+流向點(diǎn)A(或以相反的方向)。因此，就可能在檢測(cè)池24處發(fā)生燒壞現(xiàn)象，并且由于氣體傳感元件4(第二檢測(cè)電極13b)內(nèi)的壓力增大而可能使得該氣體傳感元件4損壞。具體地，當(dāng)配線L1在點(diǎn)A處短路到接地電勢(shì)GND時(shí)，電流沿著與檢測(cè)池24的池電動(dòng)勢(shì)所感應(yīng)的電流相反的方向流動(dòng)，因此，即使電流在短時(shí)間內(nèi)流過或非常小的電流流過時(shí)，也可能發(fā)生燒壞現(xiàn)象。
如上所示，可以想到的、用來檢測(cè)配線L1是否短路到電源電勢(shì)VB或接地電勢(shì)GND的方法是在操作氣體檢測(cè)裝置2時(shí)對(duì)第一控制端子Vs+的電勢(shì)進(jìn)行監(jiān)控。然而，即使當(dāng)使用該方法檢測(cè)出配線L1短路到電源電勢(shì)VB或接地電勢(shì)GND時(shí)，錯(cuò)誤方向的電流或過量的電流很可能已經(jīng)流過檢測(cè)池24。因此很難防止檢測(cè)池24受到損壞。
相反，如上所述，在第一實(shí)施方式的氣體傳感控制電路5中，可以使得從第二控制端子COM和第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高，在此狀態(tài)下可以檢查第一控制端子Vs+。因此，如同下文中將要說明的那樣，在開啟氣體檢測(cè)裝置2的電源之后立即進(jìn)行此種檢查，即使當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+短路到電源電勢(shì)VB或接地電勢(shì)GND時(shí)，也可以檢查氣體檢測(cè)裝置2并阻止電流流過氣體傳感元件4。如果基于檢查結(jié)果而采取切斷氣體傳感控制電路5的輸出等措施，就可以毫無疑問地防止由于電流過量流過或以錯(cuò)誤的方向流過而引起的檢測(cè)池24的損壞。
第一實(shí)施方式中，首先，使得從被檢查是否短路的第一控制端子Vs+之外的其它控制端子觀察到的，即從第二控制端子COM和第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高。隨后，從恒流電源43M或恒流電源43N(檢查電流供給電路)向第一控制端子Vs+供給一個(gè)非常小的檢查電流。
由電勢(shì)監(jiān)控電路41測(cè)量第一控制端子Vs+的電勢(shì)，并由電勢(shì)監(jiān)控電路41所包含的公知A/D轉(zhuǎn)換器將測(cè)得的電勢(shì)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后，由微機(jī)3讀取該數(shù)字信號(hào)。微機(jī)3中，由所述數(shù)字信號(hào)代表的第一控制端子Vs+的電勢(shì)與預(yù)設(shè)的閾值電勢(shì)相比較，以確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND或電源電勢(shì)VB。
具體地，恒流電源43M用于檢查確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND，恒流電源43N用于檢查確定第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB。通過分別連接至恒流電源43M和43N的開關(guān)SW9和SW10的ON/OFF控制，實(shí)現(xiàn)恒流電源43M和43N的輸出之間的轉(zhuǎn)換。
下面詳細(xì)描述用于檢查第一控制端子Vs+的方法。由于第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1包含恒流電源43M和43N以及開關(guān)SW9和SW10，可以對(duì)第一控制端子Vs+(配線L1)進(jìn)行檢查以確定是否短路到電源電勢(shì)VB，也可以對(duì)第一控制端子Vs+(配線L1)進(jìn)行檢查以確定是否短路到接地電勢(shì)GND，并且，這些檢查可以結(jié)合起來進(jìn)行。下面將參照?qǐng)D3至圖6描述四種檢查方法，即僅對(duì)短路到接地電勢(shì)GND進(jìn)行檢查的方法；僅對(duì)短路到電源電勢(shì)VB進(jìn)行檢查的方法；先對(duì)短路到接地電勢(shì)GND進(jìn)行檢查，然后對(duì)短路到電源電勢(shì)VB進(jìn)行檢查的方法；以及先對(duì)短路到電源電勢(shì)VB進(jìn)行檢查，然后對(duì)短路到接地電勢(shì)GND進(jìn)行檢查的方法。
上述每種方法中，使得從被檢查是否短路的第一控制端子Vs+之外的其它控制端子觀察到的，即從第二控制端子COM和第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高。
進(jìn)一步地，當(dāng)對(duì)短路到接地電勢(shì)GND進(jìn)行檢查時(shí)，由恒流電源43M向第一控制端子Vs+供給正方向檢查電流Im。當(dāng)對(duì)短路到電源電勢(shì)VB進(jìn)行檢查時(shí)，由恒流電源43N向第一控制端子Vs+供給負(fù)方向檢查電流In。
第一控制端子Vs+的電勢(shì)由電勢(shì)監(jiān)控電路41測(cè)量，并由該電勢(shì)監(jiān)控電路41中包含的A/D轉(zhuǎn)換器將測(cè)得的電勢(shì)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后，由微機(jī)3讀取所述數(shù)字信號(hào)。微機(jī)3中，由所述數(shù)字信號(hào)代表的第一控制端子Vs+的電勢(shì)與預(yù)設(shè)的閾值電勢(shì)相比較，以確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND或電源電勢(shì)VB。
通過分別連接至恒流電源43M和43N的開關(guān)SW9和SW10的ON/OFF控制，實(shí)現(xiàn)恒流電源43M和43N的輸出之間的轉(zhuǎn)換。
檢查實(shí)施例1短路到接地電勢(shì)的檢查圖3顯示了檢查結(jié)果圖，其中，為了確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND，由恒流電源43M向第一控制端子Vs+供給正方向檢查電流Im?？v坐標(biāo)代表電勢(shì)，橫坐標(biāo)代表時(shí)間。圖3中，每條實(shí)線代表正常狀態(tài)時(shí)第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化；虛線代表第一控制端子Vs+(配線L1)短路到接地電勢(shì)GND的情況下該第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化。很明顯，正常狀態(tài)下，開始進(jìn)行檢查時(shí)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)可以具有介于電源電勢(shì)VB和接地電勢(shì)GND之間的初始值。因此，圖中顯示了初始值為電源電勢(shì)的情況和初始值為接地電勢(shì)的情況。同樣的情況應(yīng)用于后面將要描述的圖4至圖6中的圖。
正常狀態(tài)下，即，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+(配線L1)沒有短路到接地電勢(shì)GND時(shí)，如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為接地電勢(shì)GND，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)從接地電勢(shì)GND逐漸向電源電勢(shì)VB增大。此時(shí)，因?yàn)橐呀?jīng)使得從第二控制端子COM和第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高，即使當(dāng)恒流電源43M供給正方向檢查電流Im時(shí)，該電流Im也不會(huì)從第二控制端子COM或第三控制端子Ip+流入氣體傳感控制電路5。相應(yīng)地，正方向檢查電流Im用于使連接至第一控制端子Vs+的電容元件充電，因此，第一控制端子Vs+的電勢(shì)逐漸增大。
正常狀態(tài)下，如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為電源電勢(shì)VB，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為電源電勢(shì)VB而不改變，因?yàn)槿缟纤?，恒流電?3M不會(huì)產(chǎn)生高于電源電勢(shì)VB的電壓。
相反，形成短路時(shí)，即，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+(配線L1)短路到接地電勢(shì)GND時(shí)，盡管供給正方向檢查電流Im，因?yàn)樵撜较驒z查電流Im流過由于短路而形成的導(dǎo)通路徑，所以，第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為接地電勢(shì)GND或與接地電勢(shì)GND相近的值。
顯然，第一實(shí)施方式中，當(dāng)對(duì)短路到接地電勢(shì)進(jìn)行檢查時(shí)，通過恒流電源43M來限制流向接地電勢(shì)的電流的量，以防止短路檢查過程中電流的過量流過以及由此引起的大電力消耗。
因此，在開始向第一控制端子Vs+供給正方向檢查電流Im之后，當(dāng)預(yù)定時(shí)間段Tg(當(dāng)前實(shí)施例中為1秒)過后，可以通過確定第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg(第一實(shí)施方式中為1.5V)來進(jìn)行檢查，以確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND。
檢查實(shí)施例2短路到電源電勢(shì)的檢查圖4顯示了檢查結(jié)果圖，其中，為了確定第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB，由恒流電源43N向第一控制端子Vs+供給負(fù)方向檢查電流In?？v坐標(biāo)代表電勢(shì)，橫坐標(biāo)代表時(shí)間。圖4中，每條實(shí)線代表正常狀態(tài)時(shí)第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化；虛線代表第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB的情況下該第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化。
正常狀態(tài)下，即，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+(配線L1)沒有短路到電源電勢(shì)VB時(shí)，如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為電源電勢(shì)VB，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)從電源電勢(shì)VB逐漸向接地電勢(shì)GND減小。此時(shí)，因?yàn)橐呀?jīng)使得從第二控制端子COM和第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高，即使當(dāng)恒流電源43N供給負(fù)方向檢查電流In時(shí)，該電流In也不會(huì)從第二控制端子COM或第三控制端子Ip+流入氣體傳感控制電路5。相應(yīng)地，負(fù)方向檢查電流In用于使連接至第一控制端子Vs+的電容元件充電(放電)，因此，第一控制端子Vs+的電勢(shì)逐漸減小。
如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為接地電勢(shì)GND，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為接地電勢(shì)GND而不改變，因?yàn)槿缟纤?，恒流電?3N不會(huì)產(chǎn)生低于接地電勢(shì)GND的電勢(shì)。
相反，形成短路時(shí)，即，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+短路到電源電勢(shì)VB時(shí)，因?yàn)樨?fù)方向檢查電流In流過由于短路而形成的導(dǎo)通路徑，所以，第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為電源電勢(shì)VB或與電源電勢(shì)VB相近的值。
顯然，第一實(shí)施方式中，當(dāng)對(duì)短路到電源電勢(shì)進(jìn)行檢查時(shí)，通過恒流電源43N來限制流向電源電勢(shì)的電流的量，以防止短路檢查過程中電流的過量流過以及由此引起的大電力消耗。
因此，在開始向第一控制端子Vs+供給負(fù)方向檢查電流In之后，當(dāng)預(yù)定時(shí)間段Tb(當(dāng)前實(shí)施例中為1秒)過后，可以通過確定第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb(第一實(shí)施方式中為電源電勢(shì)VB-1.5V)來進(jìn)行檢查，以確定第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB。
檢查實(shí)施例3短路到接地電勢(shì)的檢查+短路到電源電勢(shì)的檢查圖5顯示了檢查結(jié)果圖，其中，為了確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND，由恒流電源43M向第一控制端子Vs+供給正方向檢查電流Im，隨后，為了確定第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB，由恒流電源43N向第一控制端子Vs+供給負(fù)方向檢查電流In。
圖5中，每條實(shí)線代表正常狀態(tài)時(shí)的電勢(shì)變化；每條虛線代表形成短路時(shí)的電勢(shì)變化。虛線的第一半(圖5的左半邊)代表第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND的情況下該第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化。虛線的第二半(圖5的右半邊)代表第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB的情況下該第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化。
第一半的操作類似于圖3所顯示的操作。即，正常狀態(tài)時(shí)，如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為接地電勢(shì)GND，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)從接地電勢(shì)GND逐漸向電源電勢(shì)VB變化。如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為電源電勢(shì)VB，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為電源電勢(shì)VB而不改變。顯然，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+短路到電源電勢(shì)VB時(shí)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為電源電勢(shì)。
相反，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+短路到接地電勢(shì)GND時(shí)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為接地電勢(shì)GND而不改變。因此，可以在此階段確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)。
此后(第一預(yù)定時(shí)間段Tg過后的第二半)，正常狀態(tài)時(shí)，不管其初始值為多少，第一控制端子Vs+的電勢(shì)逐漸向接地電勢(shì)GND變化。
相反，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+短路到電源電勢(shì)VB時(shí)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為電源電勢(shì)VB。
因此，第一半中，從恒流電源43M向第一控制端子Vs+開始供給正方向檢查電流Im之后，當(dāng)?shù)谝活A(yù)定時(shí)間段Tg(當(dāng)前實(shí)施例為1秒)過后，可以通過確定第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg(第一實(shí)施方式中為1.5V)來進(jìn)行檢查，以確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND。
隨后，第二半中，從恒流電源43N向第一控制端子Vs+開始供給負(fù)方向檢查電流In(這是在第一預(yù)定時(shí)間段Tg過后)之后，當(dāng)?shù)诙A(yù)定時(shí)間段Tgb(當(dāng)前實(shí)施例為1秒)過后，可以通過確定第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb(第一實(shí)施方式中為電源電勢(shì)VB-1.5V)來進(jìn)行檢查，以確定第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB。
檢查實(shí)施例4短路到電源電勢(shì)的檢查+短路到接地電勢(shì)的檢查圖6顯示了檢查結(jié)果圖，其中，以與圖5所示情況相反的順序進(jìn)行兩個(gè)檢查。即，圖6顯示的檢查結(jié)果圖中，為了確定第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB，由恒流電源43N向第一控制端子Vs+供給負(fù)方向檢查電流In，然后，為了確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND，由恒流電源43M向第一控制端子Vs+供給正方向檢查電流Im。
圖6中，每條實(shí)線代表正常狀態(tài)時(shí)的電勢(shì)變化；每條虛線代表形成短路時(shí)的電勢(shì)變化。虛線的第一半(圖6的左半邊)代表第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB的情況下該第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化。虛線的第二半(圖6的右半邊)代表第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND的情況下該第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化。
第一半的操作類似于圖4所顯示的操作。即，正常狀態(tài)時(shí)，如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為接地電勢(shì)GND，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為接地電勢(shì)GND而不改變。如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為電源電勢(shì)VB，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)從電源電勢(shì)VB逐漸向接地電勢(shì)GND變化。顯然，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+短路到接地電勢(shì)GND時(shí)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為接地電勢(shì)。
相反，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+短路到電源電勢(shì)VB時(shí)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為電源電勢(shì)VB而不改變。因此，可以在此階段確定第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)。
此后(第一預(yù)定時(shí)間段Tb過后的第二半)，正常狀態(tài)時(shí)，不管其初始值為多少，第一控制端子Vs+的電勢(shì)逐漸向電源電勢(shì)VB變化。
相反，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+短路到接地電勢(shì)時(shí)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為接地電勢(shì)GND。
因此，第一半中，從恒流電源43N向第一控制端子Vs+開始供給負(fù)方向檢查電流In之后，當(dāng)?shù)谝活A(yù)定時(shí)間段Tb(當(dāng)前實(shí)施例為1秒)過后，可以通過確定第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb(第一實(shí)施方式中為電源電勢(shì)VB-1.5V)來進(jìn)行檢查，以確定第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB。
隨后，第二半中，從恒流電源43M向第一控制端子Vs+開始供給正方向檢查電流Im(這是在第一預(yù)定時(shí)間段Tb過后)之后，當(dāng)?shù)诙A(yù)定時(shí)間段Tbg(當(dāng)前實(shí)施例為1秒)過后，可以通過確定第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg(第一實(shí)施方式中為1.5V)來進(jìn)行檢查，以確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND。
在有些情況下，為了抑制噪音，將未示出的電容器連接至第一控制端子Vs+。在此情況下，由于電容器的充電和放電，第一控制端子Vs+的電勢(shì)隨時(shí)間的變化變得更緩慢。因此，優(yōu)選的是，在確定是否形成短路之前用于等待的預(yù)定時(shí)間段(第一預(yù)定時(shí)間段Tg、Tb或第二預(yù)定時(shí)間段Tgb、Tbg)設(shè)置得比上述情況下的時(shí)間段更長(zhǎng)?；蛘?，優(yōu)選的是，將接地短路閾值電勢(shì)Vtg設(shè)置為更低的值，并且將電源短路閾值電勢(shì)Vtb設(shè)置為更高的值。以此方式，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置用于等待的預(yù)定時(shí)間段Tg等和閾值電勢(shì)Vtg等，使得能夠準(zhǔn)確區(qū)分正常狀態(tài)和短路狀態(tài)。
下面參照?qǐng)D6和圖7，針對(duì)檢查實(shí)施例4，描述第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1中所進(jìn)行的檢查方法的具體步驟，所述檢查方法中，檢查第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB，然后檢查第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND。
首先，在步驟S0中開啟氣體檢測(cè)系統(tǒng)1的電源之后，微機(jī)3立即進(jìn)入步驟S1。
步驟S1中，微機(jī)3使得從第二控制端子COM和第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高(非被檢查端子阻抗增大步驟)，其中，所述第二控制端子COM和第三控制端子Ip+(非被檢查端子)是氣體傳感控制電路5中不被進(jìn)行短路檢查的控制端子。
具體地，微機(jī)3切斷開關(guān)SW1和SW2，使得運(yùn)算放大器34和36的輸出端子與第二控制端子COM斷開。并且，微機(jī)3切斷開關(guān)SW3和SW6，使得第三控制端子Ip+與運(yùn)算放大器32之間的電連接以及第三控制端子Ip+與接地電勢(shì)GND之間的電連接斷開。當(dāng)按照此方式切斷了各個(gè)開關(guān)時(shí)，從第二控制端子COM和第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗變得很高。
步驟S2中，作為初始設(shè)定，微機(jī)3切斷開關(guān)SW8、SW9和SW10。
步驟S3中，微機(jī)3接通連接至恒流電源43N輸出端子的開關(guān)SW10，使得負(fù)方向檢查電流In從第一元件端子4T1流向氣體傳感控制電路5的第一控制端子Vs+(檢查電流供給步驟、第一檢查電流供給步驟)。結(jié)果，如圖6的第一半所示，氣體傳感控制電路5的第一控制端子Vs+的電勢(shì)根據(jù)是否形成短路而發(fā)生變化。
步驟S4中，利用微機(jī)3的未示出的計(jì)時(shí)器，微機(jī)3等待第一預(yù)定時(shí)間段Tb(當(dāng)前實(shí)施例為1秒)(等待步驟、第一等待步驟)。
步驟S5中，微機(jī)3確定由電勢(shì)監(jiān)控電路41測(cè)量的第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb(當(dāng)前實(shí)施例中為電源電勢(shì)VB-1.5V)(短路確定步驟、第一確定步驟)。具體地，將電源短路閾值電勢(shì)Vtb與通過電勢(shì)監(jiān)控電路41對(duì)第一控制端子Vs+的電勢(shì)的轉(zhuǎn)換所得到的數(shù)值進(jìn)行比較，以此實(shí)現(xiàn)上述確定。
當(dāng)比較結(jié)果表明第一控制端子Vs+的電勢(shì)低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb時(shí)(是)，微機(jī)3進(jìn)入步驟S6?；蛘撸?dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+的電勢(shì)不低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb時(shí)(否)，微機(jī)3確定第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB，并進(jìn)入步驟S11。
當(dāng)前實(shí)施例的檢查方法中，作為等待步驟的上述步驟S4和作為短路確定步驟的步驟S5構(gòu)成了診斷步驟。或者，作為第一等待步驟的上述步驟S4和作為第一確定步驟的步驟S5構(gòu)成了第一診斷步驟。
接下來，步驟S6中，微機(jī)3切斷開關(guān)SW10并接通開關(guān)SW9，使得恒流電源43M供給正方向檢查電流Im，所述正方向檢查電流Im從第一控制端子Vs+流向第一元件端子4T1(第二檢查電流供給步驟)。結(jié)果，如圖6的第二半所示，氣體傳感控制電路5的第一控制端子Vs+的電勢(shì)根據(jù)是否形成短路而發(fā)生變化。
步驟S7中，利用微機(jī)3的未示出的計(jì)時(shí)器，微機(jī)3等待第二預(yù)定時(shí)間段Tbg(當(dāng)前實(shí)施例為1秒)(等待步驟、第二等待步驟)。
步驟S8中，微機(jī)3確定由電勢(shì)監(jiān)控電路41測(cè)量的第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg(當(dāng)前實(shí)施例中為1.5V)(第二確定步驟)。具體地，將接地短路閾值電勢(shì)Vtg與通過電勢(shì)監(jiān)控電路41對(duì)第一控制端子Vs+的電勢(shì)的轉(zhuǎn)換所得到的數(shù)值進(jìn)行比較，以此實(shí)現(xiàn)上述確定。
當(dāng)比較結(jié)果表明第一控制端子Vs+的電勢(shì)高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg時(shí)(是)，微機(jī)3確定第一控制端子Vs+沒有短路到接地電勢(shì)GND，并進(jìn)入步驟S9。或者，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+的電勢(shì)不高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg時(shí)(否)，微機(jī)3確定第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND，并進(jìn)入步驟S12。
當(dāng)前實(shí)施例的檢查方法中，作為第二等待步驟的上述步驟S7和作為第二確定步驟的步驟S8構(gòu)成第二診斷步驟。
步驟S9中，微機(jī)3切斷開關(guān)SW9，使得恒流電源43M的輸出被斷電。
接下來，步驟S10中，微機(jī)3對(duì)正常狀態(tài)的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1(氣體檢測(cè)裝置2和氣體傳感元件4)進(jìn)行控制，因?yàn)槲C(jī)3已經(jīng)確定出第一控制端子Vs+、或者連接于該第一控制端子Vs+的配線L1或第一元件端子4T1既沒有短路到電源電勢(shì)，也沒有短路到接地電勢(shì)，因此，氣體檢測(cè)系統(tǒng)1是正常的。
或者，當(dāng)步驟S5中確定為“否”時(shí)，在步驟S11中，微機(jī)3報(bào)告第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB，然后進(jìn)入步驟S13。當(dāng)步驟S8中確定為“否”時(shí)，在步驟S 12中，微機(jī)3報(bào)告第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND，然后進(jìn)入步驟S13。在步驟S13中，微機(jī)3切斷開關(guān)SW9和SW10，使得恒流電源43M和43N的輸出端子從第一控制端子Vs+斷開。因?yàn)殚_關(guān)SW8已經(jīng)被切斷(步驟S2)，使得從第一控制端子Vs+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗也很高(被檢查端子阻抗增大步驟)。
進(jìn)一步地，步驟S14中，微機(jī)3對(duì)氣體檢測(cè)裝置2中形成了短路的情況進(jìn)行控制，例如關(guān)閉氣體傳感控制電路5的電源，并通過聲音、或亮燈、或閃爍燈的方式向駕駛員等提供發(fā)生短路的警告。
上文已經(jīng)描述了對(duì)應(yīng)于檢查實(shí)施例4(見圖6)的檢查方法，其中，檢查第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB，然后檢查第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND。對(duì)應(yīng)于圖3、圖4和圖5所示的其它檢查實(shí)施例，可以以相似的方式實(shí)施檢查方法。
例如，檢查實(shí)施例3(見圖5)的情況中，檢查第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND，然后檢查第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB，上述檢查方法可以按照下列步驟實(shí)施首先進(jìn)行步驟S6至S8、S12，然后進(jìn)行步驟S3至S5、S11。
根據(jù)使用第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1所進(jìn)行的短路檢查方法，使得從第二控制端子COM和第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高，因此，即使向第一控制端子Vs+供給檢查電流Im或In，該檢查電流也不會(huì)流過氣體傳感元件4。所以，可以適當(dāng)?shù)貦z查第一控制端子Vs+而不會(huì)引起氣體傳感元件4由于短路檢查過程中有電流流過氣體傳感元件4而被燒壞之類的問題。
當(dāng)確定第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND或電源電勢(shì)VB時(shí)，在步驟S13中，微機(jī)3切斷開關(guān)SW9和SW10，使得從第一控制端子Vs+觀察到的氣體傳感控制電路5的阻抗很高。也就是說，氣體傳感元件4從氣體傳感控制電路5斷電。因此，這樣做以后，可以毫無疑問地防止由于電流的過量流動(dòng)或以錯(cuò)誤方向流動(dòng)而引起的氣體傳感元件4的故障，直到對(duì)所述短路采取了措施及短路狀態(tài)已被消除。
進(jìn)一步地，在步驟S0中開啟氣體檢測(cè)系統(tǒng)1的電源之后，立即對(duì)第一控制端子Vs+進(jìn)行短路檢查；當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+短路到接地電勢(shì)GND或電源電勢(shì)VB時(shí)，在步驟S13中將氣體傳感元件4從氣體傳感控制電路5斷電。因此，當(dāng)存在短路時(shí)，就能終止短路檢查而不會(huì)有電流流過氣體傳感元件4。所以，就能毫無疑問地防止由于短路引起的電流過量流動(dòng)或以錯(cuò)誤方向流動(dòng)所導(dǎo)致的氣體傳感元件4的故障。
第二實(shí)施方式下面參照?qǐng)D1、圖8至圖10描述本發(fā)明第二實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1A。
除了用氣體傳感控制電路5A代替氣體檢測(cè)系統(tǒng)1的氣體傳感控制電路5(見圖2)之外，本發(fā)明第二實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1A與第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1相同。即，如同第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1，氣體檢測(cè)系統(tǒng)1A包括微機(jī)3、氣體傳感元件4、加熱器控制電路6及加熱器7。
在如下描述中，將主要說明與第一實(shí)施方式不同的那些部分，并簡(jiǎn)化或省略對(duì)其余部分的說明。
首先，參照?qǐng)D8說明氣體傳感控制電路5A。
第一實(shí)施方式的氣體傳感控制電路5包括恒流電源43M和43N作為檢查電流供給電路。相反，在第二實(shí)施方式的氣體傳感控制電路5A中，通過上-下拉電路43C向第一控制端子Vs+供給檢查電流，所述上-下拉電路43C包括電阻元件R41和R42，并分配電源電勢(shì)和接地電勢(shì)之間的電勢(shì)差。開關(guān)SW9A設(shè)置在上-下拉電路43C與第一控制端子Vs+之間。可以通過切斷開關(guān)SW9A使得上-下拉電路43C從第一控制端子Vs+斷電。除了檢查電流供給電路由上-下拉電路43C和開關(guān)SW9A形成之外，氣體傳感控制電路5A與第一實(shí)施方式的氣體傳感控制電路5相同。
上-下拉電路43C向第一控制端子Vs+供給檢查電流Ic，以確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND或電源電勢(shì)VB。上-下拉電路43C向第一控制端子Vs+供給檢查電流Ic，使得當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+既沒有短路到接地電勢(shì)GND，也沒有短路到電源電勢(shì)VB時(shí)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)與介于接地電勢(shì)GND和電源電勢(shì)VB之間的中間電勢(shì)VC相等，這是由電阻元件R41和R42決定的。檢查實(shí)施例5短路到電源電勢(shì)和接地電勢(shì)的檢查下面參照?qǐng)D9和圖10，說明向第一控制端子Vs+供給檢查電流Ic時(shí)該第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化，以及檢查該第一控制端子Vs+的方法。
首先，在步驟S100中開啟氣體檢測(cè)系統(tǒng)1A的電源之后，微機(jī)3立即進(jìn)入步驟S1。步驟S1中，與第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1所進(jìn)行的檢查方法的步驟S1相同，即，微機(jī)3使得從第二控制端子COM和第三控制端子Ip+觀察到的氣體傳感控制電路5A的阻抗很高(非被檢查端子阻抗增大步驟)。
隨后，步驟S102中，作為初始設(shè)定，微機(jī)3切斷開關(guān)SW8和SW9A。
步驟S103中，微機(jī)3接通開關(guān)SW9A，使得檢查電流Ic從上-下拉電路43C流出(檢查電流供給步驟)。該檢查電流Ic的流動(dòng)方向隨著第一控制端子Vs+的電勢(shì)而改變。
圖9顯示了向第一控制端子Vs+供給檢查電流Ic時(shí)該第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化。圖9中，每條實(shí)線代表沒有形成短路的正常狀態(tài)下第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化；每條虛線代表第一控制端子Vs+被短路的情況下第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化。顯然，開始進(jìn)行檢查時(shí)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)可以具有介于電源電勢(shì)VB和接地電勢(shì)GND之間的任意初始值。因此，圖中顯示了初始值為電源電勢(shì)的情況和初始值為接地電勢(shì)的情況。
正常狀態(tài)下，如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為接地電勢(shì)GND，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)從接地電勢(shì)GND逐漸向中間電勢(shì)VC變化。如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為電源電勢(shì)VB，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)從電源電勢(shì)VB逐漸向中間電勢(shì)VC變化。
或者，如果第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為接地電勢(shì)GND。如果第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為電源電勢(shì)VB。
步驟S104中，利用微機(jī)3的未示出的計(jì)時(shí)器，微機(jī)3等待預(yù)定時(shí)間段Tc(當(dāng)前實(shí)施例為1秒)(等待步驟)。
隨后，步驟S105中，微機(jī)3確定由電勢(shì)監(jiān)控電路41測(cè)量的第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg(當(dāng)前實(shí)施例中為1.5V)。具體地，將接地短路閾值電勢(shì)Vtg與通過電勢(shì)監(jiān)控電路41對(duì)第一控制端子Vs+的電勢(shì)的轉(zhuǎn)換所得到的數(shù)值進(jìn)行比較，以此實(shí)現(xiàn)上述確定。
當(dāng)比較結(jié)果表明第一控制端子Vs+的電勢(shì)高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg時(shí)(是)，微機(jī)3確定沒有短路到接地電勢(shì)GND，并進(jìn)入步驟S106?；蛘?，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+的電勢(shì)不高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg時(shí)(否)，微機(jī)3確定第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND，并進(jìn)入步驟S109。
接下來，步驟S106中，微機(jī)3確定由電勢(shì)監(jiān)控電路41測(cè)量的第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb(當(dāng)前實(shí)施例中為VB-1.5V)。具體地，將電源短路閾值電勢(shì)Vtb和第一控制端子Vs+的電勢(shì)的數(shù)值進(jìn)行比較，以此實(shí)現(xiàn)上述確定。
當(dāng)比較結(jié)果表明第一控制端子Vs+的電勢(shì)低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb時(shí)(是)，微機(jī)3確定沒有短路到電源電勢(shì)VB，即氣體檢測(cè)系統(tǒng)1A是正常的，并進(jìn)入步驟S107?；蛘?，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+的電勢(shì)不低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb時(shí)(否)，微機(jī)3確定第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB，并進(jìn)入步驟S110。
步驟S107中，微機(jī)3切斷開關(guān)SW9A，使得上-下拉電路43C的輸出從第一控制端子Vs+斷開。
此后，與第一實(shí)施方式相同，在步驟S10中，微機(jī)3對(duì)正常狀態(tài)的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1A(氣體檢測(cè)裝置2A和氣體傳感元件4)進(jìn)行控制，因?yàn)槲C(jī)3已經(jīng)確定出第一控制端子Vs+、或者連接于該第一控制端子Vs+的配線L1或第一元件端子4T1既沒有短路到電源電勢(shì)，也沒有短路到接地電勢(shì)，因此，氣體檢測(cè)系統(tǒng)1A是正常的。
或者，當(dāng)步驟S105中確定為“否”時(shí)，在步驟S109中，微機(jī)3報(bào)告第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND，然后進(jìn)入步驟S111。當(dāng)步驟S106中確定為“否”時(shí)，在步驟S110中，微機(jī)3報(bào)告第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB，然后進(jìn)入步驟S111。
步驟S111中，微機(jī)3切斷開關(guān)SW9A，使得上-下拉電路43C的輸出從第一控制端子Vs+斷開。因?yàn)樵诓襟ES102中已經(jīng)切斷開關(guān)SW8，使得從第一控制端子Vs+觀察到的氣體傳感控制電路5A的阻抗也很高(被檢查端子阻抗增大步驟)。
之后，與第一實(shí)施方式的情形相同，在步驟S14中，微機(jī)3對(duì)氣體檢測(cè)裝置2A中形成了短路的情況進(jìn)行控制，例如關(guān)閉氣體傳感控制電路5A的電源，并通過聲音、或亮燈、或閃爍燈的方式向駕駛員等提供發(fā)生短路的警告。
根據(jù)使用第二實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)1A所進(jìn)行的短路檢查方法，僅僅通過供給單一類型的檢查電流Ic就可以確定是否短路到接地電勢(shì)GND或電源電勢(shì)VB。所以，可以進(jìn)行簡(jiǎn)便快捷地進(jìn)行檢查以確定是否存在短路。
上述檢查實(shí)施例5中，首先確定是否短路到接地電勢(shì)GND(步驟S105)，然后確定是否短路到電源電勢(shì)VB(步驟S106)。但這些確定可以按照相反的順序進(jìn)行。
第三實(shí)施方式下面參照?qǐng)D11至圖13說明本發(fā)明第三實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)。
用于測(cè)量所述排氣中被測(cè)氣體的氣體檢測(cè)系統(tǒng)包括氣體檢測(cè)裝置102，該氣體檢測(cè)裝置102包含氣體傳感元件110和氣體傳感控制電路150。雖然未示出，該氣體檢測(cè)系統(tǒng)包括加熱器，其用于使氣體傳感元件110保持在操作溫度；加熱器控制電路，其用于控制加熱器；以及微機(jī)。因?yàn)樗黾訜崞?、所述加熱器控制電路及所述微機(jī)與第一和第二實(shí)施方式中的加熱器、加熱器控制電路及微機(jī)相同，所以省略對(duì)它們的描述。
設(shè)置于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中的氣體傳感元件110包括檢測(cè)池120和一對(duì)位于檢測(cè)池120相對(duì)表面上的鉑電極，所述檢測(cè)池120由氧化鋯形成薄板狀，所述氧化鋯為氧離子傳導(dǎo)固體電解質(zhì)。將檢測(cè)池120夾在中間的所述電極分別連接至氣體傳感元件110的第一和第二元件端子110T1和110T2。
氣體傳感控制電路150具有第一控制端子Vs+和第二控制端子COM，所述第一控制端子Vs+和第二控制端子COM經(jīng)由配線L1和L2連接至元件端子110T1和110T2。氣體傳感控制電路150控制氣體傳感元件110，并檢測(cè)被測(cè)氣體的氧濃度。
首先，說明氣體傳感控制電路150中連接至第一控制端子Vs+的電路。運(yùn)算放大器151的輸出端子、恒流電源155和恒流電源156分別經(jīng)由開關(guān)SW100、SW102和SW103連接至第一控制端子Vs+。此外，用于測(cè)量第一控制端子Vs+的電勢(shì)的電勢(shì)監(jiān)控電路157連接至第一控制端子Vs+。
輸出電勢(shì)可調(diào)節(jié)的可變壓電源153連接至運(yùn)算放大器151的同相輸入端子，使得運(yùn)算放大器151向第一控制端子Vs+輸出由可變壓電源153產(chǎn)生的電勢(shì)。當(dāng)切斷開關(guān)SW100時(shí)，可以使得從第一控制端子Vs+觀察到的運(yùn)算放大器151的阻抗很高。
恒流電源155供給正方向檢查電流Im，所述正方向檢查電流Im從第一控制端子Vs+流出。此外，恒流電源156供給負(fù)方向檢查電流In，所述負(fù)方向檢查電流In沿著與正方向檢查電流Im流動(dòng)方向相反的方向流動(dòng)。通過切斷開關(guān)SW102和SW103，可以使得從第一控制端子Vs+觀察到的恒流電源155和156的阻抗很高(等同于恒流電源155和156被切斷的狀態(tài))。
同時(shí)，電勢(shì)監(jiān)控電路157的輸入端子直接連接至第一控制端子Vs+。從第一控制端子Vs+觀察，電勢(shì)監(jiān)控電路157的輸入端子總是具有高阻抗。如同第一實(shí)施方式的電勢(shì)監(jiān)控電路41的情況，電勢(shì)監(jiān)控電路157包括公知的A/D轉(zhuǎn)換器，并將第一控制端子Vs+的電勢(shì)轉(zhuǎn)換為數(shù)值，隨后將該數(shù)值提供給微機(jī)。
因此，當(dāng)切斷所有的開關(guān)SW100、SW102和SW103時(shí)，從第一控制端子Vs+觀察到的氣體傳感控制電路150的阻抗很高。即，在此情況下，氣體傳感控制電路150可視為從第一控制端子Vs+斷電。
下面描述氣體傳感控制電路150中連接至第二控制端子COM的電路。運(yùn)算放大器152經(jīng)由氣體濃度輸出電路158連接至第二控制端子COM。
所述氣體濃度輸出電路158包括公知的A/D轉(zhuǎn)換器，并向微機(jī)輸出對(duì)應(yīng)于流過電流檢測(cè)電阻的電流的數(shù)值。
用于產(chǎn)生恒定電勢(shì)的恒壓電源154連接至運(yùn)算放大器152的同相輸入端子，因此，運(yùn)算放大器152輸出由恒壓電源154產(chǎn)生的電勢(shì)。
運(yùn)算放大器152的輸出端子經(jīng)由開關(guān)SW101連接至氣體濃度輸出電路158。如上所述，氣體濃度輸出電路158由電流檢測(cè)電阻形成。因此，通過開關(guān)SW101的切換，從第二控制端子COM觀察到的氣體濃度輸出電路158和運(yùn)算放大器152的阻抗可以被切換成低阻抗和高阻抗。
所以，當(dāng)切斷開關(guān)SW101時(shí)，從第二控制端子COM觀察到的氣體傳感控制電路150具有高阻抗。即，在此情況下，氣體傳感控制電路150可視為從第二控制端子COM斷電。
下面描述氣體檢測(cè)系統(tǒng)的氣體濃度檢查方法。
配置檢測(cè)池120，使得流過檢測(cè)池120的電流根據(jù)下列兩個(gè)氧濃度之間的差異而改變一個(gè)是與檢測(cè)池120一個(gè)表面相接觸的被測(cè)氣體的氧濃度，另一個(gè)是與檢測(cè)池120另一個(gè)表面相接觸的參考?xì)怏w(如外界空氣)的氧濃度。檢測(cè)池120具有下述特性，即當(dāng)所述濃度差異恒定時(shí)，不管施加于檢測(cè)池120相對(duì)表面上的電極的電壓怎樣改變，流過檢測(cè)池120的電流會(huì)變得基本恒定。第三實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)使用公知的方法檢測(cè)氣體濃度，所述公知的方法利用了檢測(cè)池120的這些電流特性。具體地，在氣體傳感控制電路150中，調(diào)節(jié)恒壓電源154的輸出電勢(shì)，使得施加于電極的電壓落在預(yù)定范圍內(nèi)，并且通過氣體濃度輸出電路158來測(cè)量流過檢測(cè)池120的電流，以此測(cè)定氣體濃度。
如同第一實(shí)施方式的氣體檢測(cè)裝置2，氣體檢測(cè)裝置102存在以下可能當(dāng)電連接至第一控制端子Vs+的部位C短路到電源電勢(shì)VB或接地電勢(shì)GND時(shí)，電流會(huì)過量地或以錯(cuò)誤的方向流過檢測(cè)池120，因此發(fā)生燒壞或損壞。
檢查實(shí)施例6短路到接地電勢(shì)的檢查+短路到電源電勢(shì)的檢查下面參照?qǐng)D12和13，說明向第三實(shí)施方式氣體檢測(cè)系統(tǒng)中的第一控制端子Vs+供給正方向檢查電流Im和負(fù)方向檢查電流In時(shí)該第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化，以及通過所述氣體檢測(cè)系統(tǒng)來檢查第一控制端子Vs+的方法。
圖12顯示了檢查結(jié)果圖，其中，為了確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)，供給正方向檢查電流Im，然后，為了確定第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)，供給負(fù)方向檢查電流In。圖中，在第一半進(jìn)行GND短路檢查，在第二半進(jìn)行VB短路檢查。
圖12中，每條實(shí)線代表正常狀態(tài)(沒有形成短路的狀態(tài))時(shí)第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化；每條虛線代表形成了短路時(shí)第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化。虛線的第一半代表第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND的情況下該第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化。虛線的第二半代表第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB的情況下該第一控制端子Vs+的電勢(shì)變化。顯然，開始進(jìn)行檢查時(shí)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)可以具有介于電源電勢(shì)VB和接地電勢(shì)GND之間的任意初始值。因此，圖中顯示了初始值為電源電勢(shì)的情況和初始值為接地電勢(shì)的情況。
GND短路檢查期間(第一半)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)發(fā)生如下變化。在氣體檢測(cè)裝置102中沒有形成短路且該氣體檢測(cè)裝置102是正常的情況下，如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為接地電勢(shì)GND，則隨著正方向檢查電流Im的供給，第一控制端子Vs+的電勢(shì)從接地電勢(shì)GND逐漸向電源電勢(shì)VB變化。如果第一控制端子Vs+的電勢(shì)初始值為電源電勢(shì)VB，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為電源電勢(shì)VB。相反，如果第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為接地電勢(shì)GND而不改變。
VB短路檢查期間(第二半)，第一控制端子Vs+的電勢(shì)發(fā)生如下變化。在氣體檢測(cè)裝置102中沒有形成短路且該氣體檢測(cè)裝置102是正常的情況下，第一控制端子Vs+的電勢(shì)逐漸向接地電勢(shì)GND變化。相反，如果第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB，則第一控制端子Vs+的電勢(shì)保持為電源電勢(shì)VB而不改變。
因此，在GND短路檢查中，從恒流電源155向第一控制端子Vs+開始供給正方向檢查電流Im之后，當(dāng)?shù)谝活A(yù)定時(shí)間段Tg(當(dāng)前實(shí)施例為1秒)過后，可以通過確定第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg(當(dāng)前實(shí)施例中為1.5V)來進(jìn)行檢查，以確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND。隨后，在VB短路檢查中，從恒流電源156向第一控制端子Vs+開始供給負(fù)方向檢查電流In之后，當(dāng)?shù)诙A(yù)定時(shí)間段Tgb(當(dāng)前實(shí)施例為1秒)過后，可以通過確定第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb(當(dāng)前實(shí)施例中為電源電勢(shì)VB-1.5V)來進(jìn)行檢查，以確定第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB。
下面參照?qǐng)D13，說明第三實(shí)施方式的氣體檢測(cè)系統(tǒng)中所進(jìn)行的檢查方法的具體步驟，所述檢查方法中，檢查第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND，然后檢查第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB。
首先，在步驟S200中開啟氣體檢測(cè)系統(tǒng)的電源之后，微機(jī)立即進(jìn)入步驟S201。
步驟S201中，微機(jī)使得從第二控制端子COM觀察到的氣體傳感控制電路150的阻抗很高。具體地說，微機(jī)切斷開關(guān)SW101。步驟S202中，作為初始設(shè)定，微機(jī)切斷開關(guān)SW100、SW102和SW103。
步驟S203中，微機(jī)接通開關(guān)SW102，使得恒流電源155供給正方向檢查電流Im(檢查電流供給步驟)。結(jié)果，如圖12的第一半所示，第一控制端子Vs+的電勢(shì)根據(jù)是否形成短路而發(fā)生變化。步驟S204中，利用微機(jī)的未示出的計(jì)時(shí)器，微機(jī)等待第一預(yù)定時(shí)間段Tg(當(dāng)前實(shí)施例中為1秒)。
步驟S205中，微機(jī)確定由電勢(shì)監(jiān)控電路157測(cè)量的第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg(當(dāng)前實(shí)施例中為1.5V)。具體地說，將接地短路閾值電勢(shì)Vtg與通過電勢(shì)監(jiān)控電路157對(duì)第一控制端子Vs+的電勢(shì)的轉(zhuǎn)換所得到的數(shù)值進(jìn)行比較，以此實(shí)現(xiàn)上述確定。
當(dāng)比較結(jié)果表明第一控制端子Vs+的電勢(shì)高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg時(shí)(是)，微機(jī)進(jìn)入步驟S206。或者，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+的電勢(shì)不高于接地短路閾值電勢(shì)Vtg時(shí)(否)，微機(jī)確定第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND，并進(jìn)入步驟S211。
步驟S206中，微機(jī)切斷開關(guān)SW102以使得恒流電源155斷電，并接通開關(guān)SW103以使得恒流電源156供給負(fù)方向檢查電流In。結(jié)果，如圖12的第二半所示，第一控制端子Vs+的電勢(shì)根據(jù)是否形成短路而發(fā)生變化。
步驟S207中，利用微機(jī)的未示出的計(jì)時(shí)器，微機(jī)等待第二預(yù)定時(shí)間段Tgb(當(dāng)前實(shí)施例為1秒)。
步驟S208中，微機(jī)確定由電勢(shì)監(jiān)控電路157測(cè)量的第一控制端子Vs+的電勢(shì)是否低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb(當(dāng)前實(shí)施例中為電源電勢(shì)VB-1.5V)。具體地，將電源短路閾值電勢(shì)Vtb與第一控制端子Vs+的電勢(shì)的數(shù)值進(jìn)行比較，以此實(shí)現(xiàn)上述確定。
當(dāng)比較結(jié)果表明第一控制端子Vs+的電勢(shì)低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb時(shí)(是)，微機(jī)確定第一控制端子Vs+沒有短路到電源電勢(shì)VB，并進(jìn)入步驟S209?；蛘?，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+的電勢(shì)不低于電源短路閾值電勢(shì)Vtb時(shí)(否)，微機(jī)確定第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB，并進(jìn)入步驟S212。
步驟S209中，微機(jī)切斷開關(guān)SW103，使得恒流電源156的輸出被斷電。
接下來，步驟S210中，微機(jī)對(duì)正常狀態(tài)的氣體檢測(cè)系統(tǒng)(氣體檢測(cè)裝置102和氣體傳感元件110)進(jìn)行控制，因?yàn)槲C(jī)已經(jīng)確定出第一控制端子Vs+、或者連接于該第一控制端子Vs+的配線L1或第一元件端子4T1既沒有短路到電源電勢(shì)，也沒有短路到接地電勢(shì)，因此，氣體檢測(cè)系統(tǒng)是正常的。
或者，當(dāng)步驟S205中確定為“否”時(shí)，在步驟S211中，微機(jī)報(bào)告第一控制端子Vs+短路到接地電勢(shì)GND，然后進(jìn)入步驟S213。當(dāng)步驟S208中確定為“否”時(shí)，在步驟S212中，微機(jī)報(bào)告第一控制端子Vs+短路到電源電勢(shì)VB，然后進(jìn)入步驟S213。
步驟S213中，微機(jī)切斷開關(guān)SW102和SW103，使得恒流電源155和156的輸出端子從第一控制端子Vs+斷開。因?yàn)殚_關(guān)SW100已經(jīng)被切斷(步驟S202)，也使得從第一控制端子Vs+觀察到的氣體傳感控制電路150的阻抗很高。
進(jìn)一步地，步驟S214中，微機(jī)對(duì)氣體檢測(cè)裝置102中形成了短路的情況進(jìn)行控制，例如關(guān)閉氣體傳感控制電路150的電源，并通過聲音或燈向駕駛員等提供發(fā)生短路的警告。
上面描述了檢查第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)GND、然后檢查第一控制端子Vs+是否短路到電源電勢(shì)VB的情況。但這些檢查可以按照相反的順序進(jìn)行。進(jìn)一步地，如果需要，可以僅對(duì)短路到接地電勢(shì)或者僅對(duì)短路到電源電勢(shì)進(jìn)行檢查。
至此已經(jīng)描述了本發(fā)明的第一至第三施方式。然而本發(fā)明并不限于此，可以以改進(jìn)的方式實(shí)施而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
第一和第二實(shí)施方式的氣體檢測(cè)裝置包括雙池型氧傳感元件，第三實(shí)施方式的氣體檢測(cè)裝置包括單池型氧傳感元件，然而，本發(fā)明可以應(yīng)用于采用其它形式氧傳感元件的氣體檢測(cè)裝置。而且，本發(fā)明可以應(yīng)用于使用氣體傳感元件來檢測(cè)CO、NOX、H2等其它氣體濃度的氣體檢測(cè)裝置。
進(jìn)一步地，第一至第三施方式中，將所述氣體傳感控制電路設(shè)置成通過由半導(dǎo)體元件形成的開關(guān)，使得從第一控制端子Vs+(第二控制端子COM、第三控制端子Ip+)觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗很高。然而，也可以將所述氣體傳感控制電路設(shè)置成通過三態(tài)緩沖器，使得從每個(gè)控制端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗很高，所述三態(tài)緩沖器的輸出阻抗可通過切換而變得很高。
上述實(shí)施方式中，氣體檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置得用于檢查以確定第一控制端子Vs+、或者電連接至該第一控制端子Vs+的配線L1或第一元件端子4T1(110T1)是否短路到接地電勢(shì)或電源電勢(shì)。然而，所述氣體檢測(cè)系統(tǒng)可以設(shè)置得用于檢查以確定其它端子，例如第二控制端子COM、或者電連接至該第二控制端子COM的配線L2或第二元件端子4T2(110T2)，是否短路到接地電勢(shì)或電源電勢(shì)。在此情況下，第二控制端子COM是被檢查的端子。同時(shí)，第一控制端子Vs+和第三控制端子Ip+(或第一控制端子Vs+)是不被檢查的端子。因此，從這些端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗很高，在此狀態(tài)下向第二控制端子COM供給檢查電流，并基于其電勢(shì)變化測(cè)定是否存在短路。
上述實(shí)施方式中，氣體檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置得用于檢查以確定第一控制端子Vs+是否短路到接地電勢(shì)或電源電勢(shì)，因?yàn)榈谝豢刂贫俗覸s+、配線L1和第一元件端子4T1(110T1)可能僅僅短路到這些電勢(shì)。然而，當(dāng)?shù)谝豢刂贫俗覸s+、配線L1和第一元件端子4T1(110T1)有可能短路到其它不同電勢(shì)時(shí)，在進(jìn)行比較和確定之前，應(yīng)根據(jù)第一控制端子的電勢(shì)變化來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定檢查電流的方向和大小、閾值電勢(shì)以及預(yù)定等待時(shí)間段，其中所述第一控制端子的電勢(shì)變化是隨著檢查電流的供給而產(chǎn)生的，并且所述第一控制端子的電勢(shì)變化在該控制端子短路到所述其它不同電勢(shì)的情況與該控制端子沒有短路到所述其它不同電勢(shì)的情況之間變化。
上述實(shí)施方式中，向第一控制端子開始供給檢查電流之后，當(dāng)預(yù)定時(shí)間段(第一預(yù)定時(shí)間段Tg、Tb，或第二預(yù)定時(shí)間段Tgb、Tbg)過后，將第一控制端子的電勢(shì)與接地短路閾值電勢(shì)Vtg或電源短路閾值電勢(shì)Vtb進(jìn)行比較，以確定第一控制端子是否短路。然而，對(duì)第一控制端子是否短路的確定可以基于第一控制端子的電勢(shì)變化的方式來進(jìn)行。具體地，對(duì)第一控制端子是否短路的確定可以基于如下兩個(gè)電勢(shì)進(jìn)行供給檢查電流之前及時(shí)測(cè)量的或供給檢查電流之后立即測(cè)量的第一控制端子的電勢(shì)；以及特定時(shí)間段過后及時(shí)測(cè)量的第一控制端子的電勢(shì)(即，兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間電勢(shì)變化的大小，或是否存在這樣的變化)。
上述第一和第二實(shí)施方式中，所述恒流電源43M用作供給正方向檢查電流Im的電流源，所述正方向檢查電流Im從第一控制端子Vs+流出。然而，用于向氣體傳感元件供給偏電流Icp的恒流電源46也可以用作供給正方向檢查電流Im的電流源。
權(quán)利要求
1.一種氣體檢測(cè)裝置，包含氣體傳感元件，其包括至少一個(gè)傳感池和多個(gè)外連接端子，所述傳感池包括固體電解質(zhì)構(gòu)件和一對(duì)設(shè)置于該固體電解質(zhì)構(gòu)件相對(duì)側(cè)面的電極，所述外連接端子電連接至傳感池的電極；以及用于控制氣體傳感元件的氣體傳感控制電路，該氣體傳感控制電路包括多個(gè)電連接至氣體傳感元件的各個(gè)外連接端子的控制端子；用于向被檢查端子供給檢查電流的檢查電流供給電路，所述被檢查端子是要被檢查是否短路到預(yù)定電勢(shì)的控制端子；用于測(cè)量被檢查端子的電勢(shì)的檢查電勢(shì)測(cè)量電路；以及非被檢查端子阻抗增大電路，其使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大，所述非被檢查端子是除了被檢查端子之外的控制端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體檢測(cè)裝置，其中，所述氣體傳感元件包括作為傳感池的檢測(cè)池和泵池以及作為外連接端子的第一至第三外連接端子；在所述檢測(cè)池和所述泵池之間形成與被測(cè)空間相通的測(cè)量室；所述檢測(cè)池包括面向測(cè)量室的第一檢測(cè)電極和位于固體電解質(zhì)構(gòu)件另一側(cè)并面向第一檢測(cè)電極的第二檢測(cè)電極，且所述檢測(cè)池根據(jù)測(cè)量室中的氧濃度產(chǎn)生池電動(dòng)勢(shì)；所述泵池包括面向測(cè)量室的第一泵電極和位于固體電解質(zhì)構(gòu)件另一側(cè)并面向第一泵電極的第二泵電極，所述泵池根據(jù)向測(cè)量室供給的電流將氧從該測(cè)量室泵出或?qū)⒀醣萌朐摐y(cè)量室；所述外連接端子中，第一外連接端子電連接至所述第二檢測(cè)電極，第二外連接端子電連接至相互電連接的第一檢測(cè)電極和第一泵電極，第三外連接端子電連接至第二泵電極；而且，所述氣體傳感控制電路的被檢查端子電連接至第一外連接端子，第一和第二非被檢查端子分別電連接至第二和第三外連接端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體檢測(cè)裝置，其中，所述氣體傳感控制電路包括輸出電路，所述輸出電路具有連接至非被檢查端子的輸出端子；而且，所述非被檢查端子阻抗增大電路是輸出阻抗增大電路，其使得從非被檢查端子觀察到的輸出電路的輸出端子的阻抗增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的氣體檢測(cè)裝置，其中，所述氣體傳感控制電路包括多個(gè)輸出電路，該輸出電路具有連接至第一和第二非被檢查端子的輸出端子；而且，所述非被檢查端子阻抗增大電路是輸出阻抗增大電路，其使得從第一和第二非被檢查端子觀察到的輸出電路的輸出端子的阻抗增大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體檢測(cè)裝置，其中，所述氣體傳感控制電路包括被檢查端子阻抗增大電路，所述被檢查端子阻抗增大電路使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大。
6.一種用于控制氣體傳感元件的氣體傳感控制電路，所述氣體傳感元件包含至少一個(gè)傳感池和多個(gè)外連接端子，所述傳感池包括固體電解質(zhì)構(gòu)件和一對(duì)設(shè)置于該固體電解質(zhì)構(gòu)件相對(duì)側(cè)面的電極，所述外連接端子電連接至傳感池的電極，所述氣體傳感控制電路包含多個(gè)控制端子，它們分別電連接至氣體傳感元件的外連接端子；用于向被檢查端子供給檢查電流的檢查電流供給電路，所述被檢查端子是要被檢查其是否短路到預(yù)定電勢(shì)的控制端子；用于測(cè)量被檢查端子的電勢(shì)的檢查電勢(shì)測(cè)量電路；以及非被檢查端子阻抗增大電路，其使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大，所述非被檢查端子是除了被檢查端子之外的控制端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的氣體傳感控制電路，其中，所述氣體傳感元件包括作為傳感池的檢測(cè)池和泵池以及作為外連接端子的第一至第三外連接端子；在所述檢測(cè)池和所述泵池之間形成與被測(cè)空間相通的測(cè)量室；所述檢測(cè)池包括面向測(cè)量室的第一檢測(cè)電極和位于固體電解質(zhì)構(gòu)件另一側(cè)并面向第一檢測(cè)電極的第二檢測(cè)電極，所述檢測(cè)池根據(jù)測(cè)量室中的氧濃度產(chǎn)生池電動(dòng)勢(shì)；所述泵池包括面向測(cè)量室的第一泵電極和位于固體電解質(zhì)構(gòu)件另一側(cè)并面向第一泵電極的第二泵電極，所述泵池根據(jù)向測(cè)量室供給的電流將氧從該測(cè)量室泵出或?qū)⒀醣萌朐摐y(cè)量室；所述外連接端子中，第一外連接端子電連接至第二檢測(cè)電極，第二外連接端子電連接至相互電連接的第一檢測(cè)電極和第一泵電極，第三外連接端子電連接至第二泵電極；而且，所述被檢查端子電連接至氣體傳感元件的第一外連接端子，第一和第二非被檢查端子分別電連接至第二和第三外連接端子。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的氣體傳感控制電路，其中，所述氣體傳感控制電路包括輸出電路，所述輸出電路具有連接至非被檢查端子的輸出端子；而且，所述非被檢查端子阻抗增大電路是輸出阻抗增大電路，其使得從非被檢查端子觀察到的輸出電路的輸出端子的阻抗增大。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的氣體傳感控制電路，其中，所述氣體傳感控制電路包括多個(gè)輸出電路，該輸出電路具有連接至第一和第二非被檢查端子的輸出端子；而且，所述非被檢查端子阻抗增大電路是輸出阻抗增大電路，其使得從第一和第二非被檢查端子觀察到的輸出電路的輸出端子的阻抗增大。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的氣體傳感控制電路，進(jìn)一步包含被檢查端子阻抗增大電路，所述被檢查端子阻抗增大電路使得從所述被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大。
11.一種用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，所述氣體檢測(cè)裝置包括氣體傳感元件和用于控制氣體傳感元件的氣體傳感控制電路，所述氣體傳感元件包含至少一個(gè)傳感池和多個(gè)外連接端子，所述傳感池包括固體電解質(zhì)構(gòu)件和一對(duì)設(shè)置于該固體電解質(zhì)構(gòu)件相對(duì)側(cè)面的電極，所述外連接端子電連接至傳感池的電極，所述氣體傳感控制電路包含多個(gè)控制端子，它們分別電連接至氣體傳感元件的外連接端子；用于向被檢查端子供給檢查電流的檢查電流供給電路，所述被檢查端子是要被檢查其是否短路到預(yù)定電勢(shì)的控制端子；用于測(cè)量被檢查端子的電勢(shì)的檢查電勢(shì)測(cè)量電路；以及非被檢查端子阻抗增大電路，其用于使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大，所述非被檢查端子是除了被檢查端子之外的控制端子，所述用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法包含以下步驟非被檢查端子阻抗增大步驟，即，通過非被檢查端子阻抗增大電路，使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大；檢查電流供給步驟，即，通過檢查電流供給電路，向被檢查端子供給檢查電流；以及診斷步驟，即，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定所述被檢查端子是否短路到預(yù)定電勢(shì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，其中，所述診斷步驟包括以下步驟等待步驟，即，在開始供給檢查電流之后，等待預(yù)定時(shí)間段；以及短路確定步驟，即，在預(yù)定時(shí)間段過后，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定所述被檢查端子是否短路到預(yù)定電勢(shì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，其中，在預(yù)定時(shí)間段過后，當(dāng)被檢查端子具有介于閾值電勢(shì)和預(yù)定電勢(shì)之間的電勢(shì)時(shí)，所述短路確定步驟確定所述被檢查端子短路到預(yù)定電勢(shì)。
14.一種用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，所述氣體檢測(cè)裝置包括氣體傳感元件和用于控制氣體傳感元件的氣體傳感控制電路，所述氣體傳感元件包含至少一個(gè)傳感池和多個(gè)外連接端子，所述傳感池包括固體電解質(zhì)構(gòu)件和一對(duì)設(shè)置于該固體電解質(zhì)構(gòu)件相對(duì)側(cè)面的電極，所述外連接端子電連接至傳感池的電極，所述氣體傳感控制電路包含多個(gè)控制端子，它們分別電連接至氣體傳感元件的外連接端子；第一檢查電流供給電路，其用于向被檢查端子供給沿第一方向流動(dòng)的第一檢查電流，所述被檢查端子是要被檢查其是否短路到第一和第二預(yù)定電勢(shì)的控制端子；第二檢查電流供給電路，其用于向被檢查端子供給沿第二方向流動(dòng)的第二檢查電流，所述第二方向與所述第一方向相反；用于測(cè)量被檢查端子的電勢(shì)的檢查電勢(shì)測(cè)量電路；以及非被檢查端子阻抗增大電路，其用于使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大，所述非被檢查端子是除了被檢查端子之外的控制端子，所述用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法包含以下步驟非被檢查端子阻抗增大步驟，即，通過非被檢查端子阻抗增大電路，使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大；第一檢查電流供給步驟，即，通過第一檢查電流供給電路，向被檢查端子供給第一檢查電流；第一診斷步驟，即，基于已被供給了第一檢查電流的被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第一預(yù)定電勢(shì)；第二檢查電流供給步驟，即，通過第二檢查電流供給電路，向被檢查端子供給第二檢查電流；以及第二診斷步驟，即，基于已被供給了第二檢查電流的被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第二預(yù)定電勢(shì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，其中，所述第一診斷步驟包括以下步驟第一等待步驟，即，在開始供給第一檢查電流之后，等待第一預(yù)定時(shí)間段；以及第一短路確定步驟，即，在第一預(yù)定時(shí)間段過后，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第一預(yù)定電勢(shì)；而且，所述第二診斷步驟包括以下步驟第二等待步驟，即，在開始供給第二檢查電流之后，等待第二預(yù)定時(shí)間段；以及第二短路確定步驟，即，在第二預(yù)定時(shí)間段過后，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第二預(yù)定電勢(shì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，其中，所述第一預(yù)定時(shí)間段過后，當(dāng)被檢查端子具有介于第一閾值電勢(shì)和第一預(yù)定電勢(shì)之間的電勢(shì)時(shí)，所述第一短路確定步驟確定該被檢查端子短路到第一預(yù)定電勢(shì)；而且，所述第二預(yù)定時(shí)間段過后，當(dāng)被檢查端子具有介于第二閾值電勢(shì)和第二預(yù)定電勢(shì)之間的電勢(shì)時(shí)，所述第二短路確定步驟確定該被檢查端子短路到第二預(yù)定電勢(shì)，其中，所述第二閾值電勢(shì)介于所述第一閾值電勢(shì)和所述第二預(yù)定電勢(shì)之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，其中，所述檢查電流供給電路向被檢查端子供給檢查電流，使得當(dāng)被檢查端子既沒有短路到第一預(yù)定電勢(shì)又沒有短路到第二預(yù)定電勢(shì)時(shí)，該被檢查端子的電勢(shì)與介于第一和第二預(yù)定電勢(shì)之間的預(yù)定中間電勢(shì)相等；而且，所述診斷步驟包括等待步驟，即，在開始供給檢查電流之后，等待預(yù)定時(shí)間段；以及短路確定步驟，即，在預(yù)定時(shí)間段過后，基于被檢查端子的電勢(shì)，確定該被檢查端子是否短路到第一預(yù)定電勢(shì)或第二預(yù)定電勢(shì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，其中，所述預(yù)定時(shí)間段過后，當(dāng)被檢查端子具有介于第一閾值電勢(shì)和第一預(yù)定電勢(shì)之間的電勢(shì)時(shí)，所述短路確定步驟確定該被檢查端子短路到第一預(yù)定電勢(shì)，而且，所述預(yù)定時(shí)間段過后，當(dāng)被檢查端子具有介于第二閾值電勢(shì)和第二預(yù)定電勢(shì)之間的電勢(shì)時(shí)，所述短路確定步驟確定該被檢查端子短路到第二預(yù)定電勢(shì)，其中，所述第二閾值電勢(shì)介于所述第一閾值電勢(shì)和所述第二預(yù)定電勢(shì)之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，其中，所述氣體傳感控制電路包括被檢查端子阻抗增大電路，所述被檢查端子阻抗增大電路使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大；而且，所述用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法還包含被檢查端子阻抗增大步驟，即，當(dāng)確定被檢查端子已經(jīng)短路到預(yù)定電勢(shì)時(shí)，使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，其中，所述氣體傳感控制電路包括被檢查端子阻抗增大電路，所述被檢查端子阻抗增大電路使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大；而且，所述用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法還包含被檢查端子阻抗增大步驟，即，當(dāng)確定被檢查端子已經(jīng)短路到第一或第二預(yù)定電勢(shì)時(shí)，使得從被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大。
21.根據(jù)權(quán)利要求11的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，其中，在開啟氣體傳感控制電路的電源之后，立即進(jìn)行所述非被檢查端子阻抗增大步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求14的用于氣體檢測(cè)裝置的檢查方法，其中，在開啟氣體傳感控制電路的電源之后，立即進(jìn)行所述非被檢查端子阻抗增大步驟。
全文摘要
一種氣體檢測(cè)裝置，包括氣體傳感元件和氣體傳感控制電路。所述氣體傳感元件包括至少一個(gè)傳感池和外連接端子，所述傳感池包括固體電解質(zhì)構(gòu)件和一對(duì)電極，所述外連接端子電連接至所述電極。所述氣體傳感控制電路包括電連接至氣體傳感元件的各個(gè)外連接端子的控制端子；用于向被檢查端子供給檢查電流的檢查電流供給電路，所述被檢查端子是要被檢查是否短路到預(yù)定電勢(shì)的控制端子；用于測(cè)量被檢查端子的電勢(shì)的檢查電勢(shì)測(cè)量電路；以及非被檢查端子阻抗增大電路，其使得從非被檢查端子觀察到的氣體傳感控制電路的阻抗增大，所述非被檢查端子是除了被檢查端子之外的控制端子。
文檔編號(hào)G01N27/416GK1841056SQ200610057509
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者家田典和, 稻垣浩 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社