(57)【要約】【課題】より簡易な構成のガスセンサの診断装置を提供する。【解決手段】所定の活性温度域Ａに加熱された状態で、被検出ガス雰囲気下に曝されて混成電位Ｖ（ＮＨ３）を出力するセンサ素子３１を有する混成電位型のアンモニアセンサ３０のコントローラ４０であって、センサ素子３１の温度を活性温度域Ａの範囲外へ変化させる温度変化部と、温度変化部によるセンサ素子３１の温度変化に伴い、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失したことを判定する消失判定部と、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失したと判定した時のセンサ素子３１の素子温度Ｔを取得する温度取得部と、温度取得部により取得した素子温度Ｔに基づいて、センサ素子３１の劣化を判定する劣化判定部とを備える。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の活性温度域に加熱された状態で、被検出ガス雰囲気下に曝されて混成電位を出力するセンサ素子（３１）を有する混成電位型のガスセンサ（３０）の診断装置（４０）であって、
前記センサ素子の温度を前記活性温度域の範囲外へ変化させる温度変化部と、
前記温度変化部による前記センサ素子の温度変化に伴い、前記混成電位が消失したことを判定する消失判定部と、
前記混成電位が消失したと判定した時の前記センサ素子の温度を取得する温度取得部と、
前記温度取得部により取得した温度に基づいて、前記センサ素子が劣化状態であるか否かを判定する劣化判定部とを備えるガスセンサの診断装置。
【請求項２】
前記温度変化部は、前記センサ素子を加熱するヒータ（３３）の制御により、前記センサ素子の温度を前記活性温度域よりも高い温度になるように変化させ、前記混成電位の消失を生じさせる請求項１に記載のガスセンサの診断装置。
【請求項３】
前記温度変化部によって前記センサ素子を加熱させる際には、正常な前記センサ素子での前記混成電位の消失温度より高い加熱温度が設定されており、
前記劣化判定部は、前記加熱温度に至るまで前記混成電位の消失が判定されない場合には、前記センサ素子が劣化していると判定する請求項２に記載のガスセンサの診断装置。
【請求項４】
前記ガスセンサは、アンモニアを検出対象とするアンモニアセンサであって、
前記被検出ガス中の酸素濃度が所定の高濃度状態になっているか判定する酸素濃度判定部を備えており、
前記劣化判定部は、前記酸素濃度判定部が、前記酸素濃度が所定の高濃度状態であると判定した場合に、前記センサ素子が劣化状態であるか否かを判定する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガスセンサの診断装置。
【請求項５】
前記ガスセンサは、アンモニアを検出対象とするアンモニアセンサであって、内燃機関（１０）の排気通路（１２）に設けられており、
前記排気通路には、アンモニアを還元剤として、排気中の窒素酸化物を還元する選択還元触媒（２２）が設けられており、
前記劣化判定部は、前記内燃機関が燃料噴射を休止している期間に、前記センサ素子の劣化を判定する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガスセンサの診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサの診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するために、排気管内にＳＣＲ触媒（選択還元触媒）を設け、還元剤として尿素水を用いるシステムが知られている。このようなシステムにおいて、ＳＣＲ触媒よりも下流側へのアンモニアの流出を検知するために、排気管内のＳＣＲ触媒の下流側に、混成電位センサであるアンモニアセンサが設けられている。特許文献１では、このようなアンモニアセンサの異常を診断する装置が開示されている。具体的には、検知電極と基準電極との間でインピーダンス測定を行い、インピーダンス測定の結果により得られる電極反応抵抗に基づいて診断を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１１０９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の構成では、交流インピーダンスを測定する回路や、その回路から測定結果を入力する構成等が必要となるため、回路構成が複雑化することが懸念される。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、より簡易な構成のガスセンサの診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本手段は、所定の活性温度域に加熱された状態で、被検出ガス雰囲気下に曝されて混成電位を出力するセンサ素子（３１）を有する混成電位型のガスセンサ（３０）の診断装置（４０）であって、前記センサ素子の温度を前記活性温度域の範囲外へ変化させる温度変化部と、前記温度変化部による前記センサ素子の温度変化に伴い、前記混成電位が消失したことを判定する消失判定部と、前記混成電位が消失したと判定した時の前記センサ素子の温度を取得する温度取得部と、前記温度取得部により取得した温度に基づいて、前記センサ素子の劣化状態であるか否かを判定する劣化判定部とを備える。
【０００７】
混成電位型のガスセンサは、所定の活性温度域では、被検出ガス雰囲気下に曝されて、混成電位を出力する。一方で、センサ素子を活性温度域より高い温度では、センサ素子での電気化学反応が平衡に到達し、混成電位がゼロとなることが知られている。本出願の発明者は、種々の実験を繰り返した結果、センサ素子の劣化が進むと、センサ素子を活性温度域の範囲外に加熱する際に、混成電位が消失する温度が正常なものよりも高温になることを見出した。
【０００８】
また、センサ素子が活性温度域より低い温度でも、混成電位センサの混成電位がゼロとなることが知られている。本出願の発明者は、センサ素子の劣化が進むと、センサ素子を活性温度域の範囲外に冷却する際に、混成電位が消失する温度が正常なものよりも高温になることを見出した。
【０００９】
そこで、本手段では、センサ素子を活性温度域の範囲外に変化させることで、混成電位を消失させる。そして、混成電位が消失した際の温度を検出して、その温度に基づいて、センサ素子の劣化を判定する。センサ素子の温度を変化させる構成や、センサ素子の温度を検出する構成や、センサの電位を取得する構成など簡易な構成によって劣化を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内燃機関の排気システムの概略構成図
【図２】アンモニアセンサの概略構成図
【図３】アンモニアセンサの検知電極の概略構成図
【図４】素子温度と混成電位との関係を示す図
【図５】初期センサ及び劣化センサにおける素子温度と混成電位との関係を示す図
【図６】フューエルカット中の酸素濃度及びＮＨ３濃度を示すタイムチャート
【図７】アンモニアセンサの劣化診断処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態は、内燃機関である車載多気筒ディーゼルエンジンを対象に、エンジンの排気浄化システムを構築するものとしている。このエンジン排気浄化システムの概略構成図を図１に示す。なお、内燃機関は、ディーゼルエンジンに限らず、リーンバーンガソリンエンジンであってもよい。
【００１２】
エンジン１０には、各燃焼室に空気を供給する吸気通路１１及び各燃焼室内の排気を排出する排気通路１２が接続されている。また、エンジン１０には、各燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置１３が設けられている。
【００１３】
排気通路１２には、上流側触媒２１と下流側触媒２２とが設けられている。上流側触媒２１は、エンジン１０から排出された排気に含まれるＨＣやＣＯ等を酸化する酸化触媒と、粒子状物質（ＰＭ）を捕集するＤＰＦとを有している。
【００１４】
下流側触媒２２は、アンモニアを還元剤として排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する選択還元触媒（ＳＣＲ）である。下流側触媒２２では、尿素水供給装置２３によって供給された尿素水がアンモニア（ＮＨ３）になり、ＮＯｘを選択的に還元、浄化する。また、下流側触媒２２にはアンモニアが貯留され、貯留されたアンモニアがＮＯｘと反応する。
【００１５】
また、排気通路１２において、上流側触媒２１と下流側触媒２２との間には、排気中のＮＯｘ及び酸素の濃度に応じたそれぞれの信号を出力する第１複合センサ２４が設けられている。排気通路１２において、下流側触媒２２の下流には、排気中のＮＯｘ、酸素、及びアンモニアの濃度に応じたそれぞれの信号を出力する第２複合センサ２５が設けられている。各複合センサ２４,２５での検出結果は、ＥＣＵ５０に出力される。なお、各複合センサ２４,２５を設けるのではなく、排気通路１２に、ＮＯｘセンサ、酸素センサ（又は空燃比センサ）、アンモニアセンサがそれぞれ設けられていてもよい。
【００１６】
ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを備えている。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の回転数や負荷に合わせて、空気量や燃料噴射装置１３の制御を行っている。また、エンジン１０の運転条件及び各種センサの出力に基づいて、尿素水供給装置２３等の制御を行っている。
【００１７】
次に、図２及び図３を用いて、第２複合センサ２５に組み込まれたアンモニアセンサ３０について説明する。図２は、アンモニアセンサ３０の概略構成図であり、図３は、センサ素子３１の検知電極３７の概略構成図である。
【００１８】
アンモニアセンサ３０は、センサ素子３１とセンサ素子３１を制御するコントローラ４０とを備えている。コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータであって、ＥＣＵ５０と接続されている。コントローラ４０は、アンモニアセンサ３０の検出値をＥＣＵ５０に出力するとともに、エンジン１０の運転状態等をＥＣＵ５０から取得する。なお、コントローラ４０が、「診断装置」に相当する。
【００１９】
センサ素子３１は、被検出ガス雰囲気下に曝されて混成電位を出力する混成電位型のセンサ素子である。センサ素子３１の絶縁性基板３２上には、センサ素子３１を加熱するヒータ３３が設けられている。また、絶縁性基板３２には、酸素伝導性の固体電解質３４が、外部から大気が導入された基準ガス空間３５を間に挟むようにして積層されている。固体電解質３４としては、例えば、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が用いられている。
【００２０】
固体電解質３４の両側には、一対の電極３６，３７が設けられている。一対の電極３６,３７のうち一方は、基準ガス空間３５に曝される基準電極３６であり、他方は、被検出ガスに曝される検知電極３７である。検知電極３７は、固体電解質３４上に、微粒化された固体電解質３７Ａと触媒３７Ｂとの混合物が塗布されることで形成されている。触媒３７Ｂとしては、例えば、金（Ａｕ）が用いられている。なお、検知電極３７の表面には、必要に応じてガス透過性のセラミック多孔体からなる保護層を設けてもよい。
【００２１】
また、センサ素子３１には、センサ素子３１の温度（素子温度Ｔ）を測定するサーミスタ３８が設けられている。なお、センサ素子３１にサーミスタ３８を設けずに、ヒータ３３の抵抗値や固体電解質３４の抵抗値など温度と相関のあるパラメータを利用して、センサ素子３１の素子温度Ｔを検出してもよい。
【００２２】
センサ素子３１では、検知電極３７の表面におけるアンモニアと酸素の電気化学反応により、検知電極３７と基準電極３６との間で起電力（混成電位）が生じる。そして、この混成電位Ｖ（ＮＨ３）を測定値として求める。混成電位Ｖ（ＮＨ３）はアンモニア濃度と相関関係があることから、予め求めた混成電位Ｖ（ＮＨ３）とアンモニア濃度の相関式からアンモニア濃度を算出することができる。
【００２３】
検知電極３７での電気化学反応は、センサ素子３１の素子温度Ｔの影響を受ける。図４は、センサ素子３１の素子温度Ｔと混成電位Ｖ（ＮＨ３）の絶対値との関係を示す図であり、センサ素子３１の素子温度Ｔを変化させると、同じ被検出ガスを測定していても、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が変化することが示されている。そこで、アンモニアセンサ３０は、センサ素子３１の混成電位Ｖ（ＮＨ３）の絶対値が大きくなる範囲の温度（活性温度域Ａ）の所定の温度で使用される。また、センサ素子３１が所定の温度になるように、コントローラ４０によりヒータ３３の制御がなされている。具体的には、アンモニアセンサ３０は、素子温度Ｔが４００℃〜６００℃の活性温度域Ａの範囲内の予め定めた所定の温度（例えば、５００℃）で使用される。そして、所定の温度での混成電位Ｖ（ＮＨ３）とアンモニア濃度の相関式からアンモニア濃度を算出することができる。
【００２４】
次に、センサ素子３１における混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失について説明する。図５は、初期センサ（正常なセンサ）及び劣化したセンサにおける素子温度Ｔと混成電位Ｖ（ＮＨ３）の絶対値との関係を示す図である。具体的には、図５は、試験ガス（ＮＨ３：５０ｐｐｍ、Ｏ２：２０％、Ｎ２：ｂａｌａｎｃｅ）をガス温２５０℃、流速５Ｌ／ｍｉｎで流しながら、センサ素子３１のＶを変化させたときの混成電位Ｖ（ＮＨ３）を計測した結果である。
【００２５】
図５（ａ）は、センサ素子３１をヒータ３３によって加熱した時のセンサ素子３１の素子温度Ｔと混成電位Ｖ（ＮＨ３）の絶対値との関係を示す図である。センサ素子３１を所定の温度（５００℃）より高い温度に加熱し、活性温度域Ａよりも高温になるように加熱する。この場合には、やがてセンサ素子３１の検知電極３７での電気化学反応が平衡に到達し、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消滅する。
【００２６】
本願の発明者は、センサ素子３１の劣化が進行するほど、電気化学反応が平衡に達するのに要する温度が高温化することを見出した。これは、検知電極３７の触媒３７Ｂの活性が低くなるからであると考えられる。劣化したセンサでは、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失する消失温度Ｔｔｈｄ（ａ）が正常なセンサの消失温度Ｔｔｈｄ（ｆ）よりも高温側にシフトする。つまり、劣化したセンサの混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失温度Ｔｔｈｄ（ａ）は、正常なセンサの混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失温度Ｔｔｈｄ（ｆ）よりも高くなる。このような関係を用いることで、混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失温度Ｔｔｈｄに基づき、センサ素子３１の劣化診断を行うことができる。
【００２７】
一方、図５（ｂ）は、センサ素子３１が所定の温度（５００℃）に加熱された状態から、ヒータ３３をオフにしてセンサ素子３１を冷却した時のセンサ素子３１の素子温度Ｔと混成電位Ｖ（ＮＨ３）の絶対値との関係を示す図である。センサ素子３１のヒータ３３での加熱を停止し、活性温度域Ａよりも低温になるように冷却する。この場合には、やがてセンサ素子３１の検知電極３７の触媒３７Ｂの活性が失われるとともに、検知電極３７の固体電解質３７Ａの電気抵抗が増大するため、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失する。
【００２８】
本願の発明者は、センサ素子３１の劣化が進行するほど、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失する消失温度Ｔｔｈｄが高温化することを見出した。これは、検知電極３７の触媒３７Ｂの活性が低くなるからであると考えられる。劣化したセンサでは、初期センサに比べて混成電位Ｖ（ＮＨ３）は低下し、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失する消失温度Ｔｔｈｄ（ａ）が正常なセンサの消失温度Ｔｔｈｄ（ｆ）よりも高温側にシフトする。つまり、劣化したセンサの混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失温度Ｔｔｈｄ（ａ）は、正常なセンサの混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失温度Ｔｔｈｄ（ｆ）よりも大きくなる。このような関係を用いることで、混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失温度Ｔｔｈｄに基づき、センサ素子３１の劣化診断を行うことができる。
【００２９】
次に、劣化診断を行う条件について説明する。排気中の酸素濃度がアンモニア濃度に対して過剰にある状態、つまり酸素濃度が所定の高濃度状態では、混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失現象がより顕著になる。酸素濃度が所定の高濃度状態になるには、リーン運転等空燃比の大きい状態でエンジン１０が運転している場合の他、フューエルカット中の場合がある。特に、フューエルカット中の場合には、排気中のＮＯｘがほぼゼロとみなせることから、ＮＯｘによるアンモニアセンサ３０への影響がないため、より高精度の劣化診断を行うことができて望ましい。
【００３０】
フューエルカット中の酸素濃度及びアンモニア濃度について具体的に説明する。図６は、フューエルカット中の酸素濃度及びアンモニア濃度を示すタイムチャートである。タイミングｔ１１で、燃料噴射が休止されると、尿素水供給装置２３で尿素水の供給が休止される。燃料噴射が休止され燃焼が行われない状態では、新たなＮＯｘは発生しないことから、ＮＯｘを還元するための尿素水の供給が休止されることが望ましい。しかし、尿素水の供給が休止されても、排気通路１２内及び下流側触媒２２に付着、貯留されたアンモニア成分が徐々に排出される。これにより、アンモニアは、タイミングｔ１３までその濃度を徐々に下げながら、流出し続けることになる。
【００３１】
一方、酸素濃度は、燃料噴射が休止され燃焼が行われない状態では、排気通路１２内の酸素濃度が徐々に大気中の酸素濃度に近づき、タイミングｔ１２で、大気中の酸素濃度で平衡状態となる。これにより、タイミングｔ１２からタイミングｔ１３までの間は、排気中の酸素濃度がアンモニア濃度に対して過剰にある状態、つまり酸素濃度が所定の高濃度状態となり、劣化診断処理を行うのに最適な期間となる。
【００３２】
次に、アンモニアセンサ３０の劣化診断処理について説明する。図７は、コントローラ４０が実施するフローチャートであって、コントローラ４０により所定周期で繰り返し実行される。
【００３３】
Ｓ１０で、診断フラグが１かどうか判定する。診断フラグは、劣化診断を実行中かを示すフラグであって、診断を実行する条件（Ｓ１１〜Ｓ１５）が成立すると、１になり、診断を実行中であることを示す。
【００３４】
Ｓ１１で、エンジン１０で燃料噴射を休止しているか判定する。ＥＣＵ５０から取得した情報に基づき、燃料噴射の休止中でないと判定すると、劣化診断を行う環境ではないと判定し、処理を終了する。燃料噴射の休止中であると判定すると、Ｓ１２に進む。
【００３５】
Ｓ１２では、センサ素子３１の素子温度Ｔが所定温度であるか判定する。センサ素子３１が活性温度域Ａの所定の温度となっていない状態では、センサ素子３１の劣化判定をすることができない。そこで、センサ素子３１の素子温度Ｔが予め定められた所定の温度になっていない場合には、処理を終了する。センサ素子３１の素子温度Ｔが所定の温度であると判定すると、Ｓ１３に進む。
【００３６】
Ｓ１３で、アンモニアセンサ３０の混成電位であるＶ（ＮＨ３）を取得する。なお、燃料噴射休止中は、ＮＯｘがほぼゼロとみなせるため、第２複合センサ２５のＮＯｘセンサを用いて、アンモニア濃度を算出して、アンモニアセンサ３０の混成電位Ｖ（ＮＨ３）の代わりとしてもよい。このように劣化の判定対象でないＮＯｘセンサを用いてアンモニア濃度を算出することで、より高精度な診断が可能となる。そして、Ｓ１４で、第２複合センサ２５の酸素センサにおける混成電位であるＶ（Ｏ２）を取得する。
【００３７】
Ｓ１５で、アンモニア濃度に対して酸素濃度が過剰な状態であるかを判定する。具体的には、Ｓ１３で取得したＶ（ＮＨ３）とＳ１４で取得したＶ（Ｏ２）との比であるＶ（ＮＨ３）／Ｖ（Ｏ２）が閾値以下であるか判定する。Ｖ（ＮＨ３）／Ｖ（Ｏ２）が閾値より大きい場合には、酸素濃度が所定の高濃度状態でないと判定し、処理を終了する。Ｖ（ＮＨ３）／Ｖ（Ｏ２）が閾値以下の場合には、アンモニア濃度に対して酸素濃度が過剰であると判定し、ステップＳ１６で、診断を実行する条件が成立していることから、診断フラグを１にする。なお、Ｓ１５が「酸素濃度判定部」に相当する。
【００３８】
なお、アンモニア濃度は、ｐｐｍオーダである一方、酸素濃度は％オーダであることから、酸素濃度が所定の濃度以上になっていると、酸素濃度はアンモニア濃度に対して過剰の状態となる。そのため、Ｓ１５で、Ｖ（ＮＨ３）とＶ（Ｏ２）の比で判定するのではなく、Ｖ（Ｏ２）が閾値以上、つまり酸素濃度が所定の濃度以上であるかを判定してもよい。この場合には、Ｖ（Ｏ２）が閾値以上の場合に、ステップＳ１６に進み、Ｖ（Ｏ２）が閾値より小さい場合には、処理を終了する。また、Ｓ１１〜Ｓ１６の処理は省略してもよい。ただし、Ｓ１１〜Ｓ１６の処理によって、劣化診断を行う条件を判定した方が、正確性という点では望ましい。
【００３９】
Ｓ１７で、ヒータ３３によりセンサ素子３１を加熱する。センサ素子３１の素子温度Ｔが活性温度域Ａの範囲外に変化させるように、ヒータ３３を加熱制御する。センサ素子３１を加熱することで、アンモニア以外の強吸着性のガスをセンサ素子３１表面から離脱させることができることから、診断時の強吸着性ガスの影響を抑制することができる。また、ヒータ３３を加熱制御することで、素子温度Ｔを簡単に制御することができる。なお、Ｓ１７が「温度変化部」に相当する。
【００４０】
Ｓ１８で、アンモニアセンサ３０の混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失したかを判定する。具体的には、混成電位Ｖ（ＮＨ３）を取得し、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が所定の出力閾値以下か判定する。出力閾値は、０又は消失したとみなせる程度に小さい値となっている。例えば、出力閾値は、５ｍＶに設定することができる。なお、Ｓ１８が「消失判定部」に相当する。
【００４１】
Ｓ１８で、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失したと判定した場合に、Ｓ１９で、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失した時の消失温度Ｔｔｈｄを取得する。具体的には、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失した時のサーミスタ３８で示す素子温度Ｔである消失温度Ｔｔｈｄを取得する。なお、Ｓ１９が「温度取得部」に相当する。
【００４２】
Ｓ２０で、Ｓ１９で取得した消失温度Ｔｔｈｄが予め定めた温度閾値より小さいか判定する。温度閾値は、求めた初期の混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失温度（Ｔｔｈｄ０）に劣化許容分を加味した値、例えば、Ｔｔｈｄ０＋２０℃にしてもよいし、予め一定の値を定めてもよい。温度閾値より小さい場合には、Ｓ２１で、アンモニアセンサ３０は正常と判定し、処理を終了する。温度閾値より大きい場合には、Ｓ２４で、アンモニアセンサ３０は劣化していると判定し、処理を終了する。なお、劣化していると判定した場合には、その劣化程度に応じて、予め取得したマップ等により補正を行ったり、警告表示を行ったりしてもよい。また、Ｓ２０が「劣化判定部」に相当する。
【００４３】
Ｓ１８で、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失していないと判定した場合に、Ｓ２２で、サーミスタ３８で示す素子温度Ｔを取得する。そして、Ｓ２３で、素子温度Ｔが予め定めた加熱温度以上か判定する。加熱温度は、初期センサ等正常なセンサ素子３１の混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失温度Ｔｔｈｄより高く、センサ素子３１の熱劣化を抑制できるような程度の温度に設定される。例えば、加熱温度は、８００℃に設定することができる。
【００４４】
Ｓ２３で、素子温度Ｔが加熱温度に達していないと判定した場合には、処理を終了する。Ｓ２３で、素子温度Ｔが加熱温度以上になっていると判定した場合には、消失温度Ｔｔｈｄが正常な場合よりも高温になるほど劣化していると判定できるため、Ｓ２４に進み、アンモニアセンサ３０が劣化していると判定して、処理を終了する。
【００４５】
以上説明した本実施形態では以下の効果を奏する。
【００４６】
センサ素子３１を活性温度域Ａの範囲外に変化させることで、混成電位Ｖ（ＮＨ３）を消失させる。そして、混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失した際の消失温度Ｔｔｈｄを検出して、その消失温度Ｔｔｈｄに基づいて、センサ素子３１の劣化を判定する。センサ素子３１の温度を変化させる構成や、センサ素子３１の温度を検出する構成や、センサ素子３１の混成電位Ｖ（ＮＨ３）を取得する構成など簡易な構成によって劣化を判定することができる。
【００４７】
センサ素子３１をヒータ３３により加熱することで、混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失を判定している。ヒータ３３による加熱は、温度制御を行いやすいため劣化診断を行う上で好ましい。また、活性温度域Ａよりも加熱することで、センサ素子３１の表面に吸着している検出対象外のガスを離脱させることができるため、精度の高い診断を行うことができる。
【００４８】
センサ素子３１を過剰に加熱すると熱劣化するおそれがある。そこで、加熱の上限値を設定することで、熱劣化を抑制することができる。この際に、センサ素子３１が正常な場合の混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失温度Ｔｔｈｄよりも高い温度まで加熱することで、劣化診断に必要な温度を確保できる。また、加熱温度まで加熱しても混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失が生じない場合には、消失温度Ｔｔｈｄが正常な場合よりも高温になるほど劣化していると判定することができる。
【００４９】
アンモニアを検出するアンモニアセンサ３０では、被検出ガス中のアンモニア濃度に比べて酸素濃度が十分に高い所定の高濃度状態である場合に、混成電位Ｖ（ＮＨ３）の消失現象が顕著に表れる。そのため、酸素濃度が所定の高濃度状態の場合に劣化判定を行うことで、より正確に診断することができる。
【００５０】
アンモニアを還元剤としてＮＯｘを還元する選択還元触媒を用いる場合には、エンジン１０の排気通路１２にアンモニアセンサ３０が設けられる。フューエルカット中などで燃料噴射を休止している期間中は、ほぼ気筒内に流入した空気が排気として排出される。この状態では、被検出ガスの酸素濃度が高くなる。これにより、酸素濃度が所定の高濃度状態になるため、より正確に診断することができる。
【００５１】
＜他の実施形態＞
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。
【００５２】
・図７の処理では、加熱することでセンサ素子３１の混成電位Ｖ（ＮＨ３）を消失させたが、活性温度域Ａの範囲外に冷却することで混成電位Ｖ（ＮＨ３）を消失させてもよい。具体的には、Ｓ１７で、ヒータ３３を停止し、排気によってセンサ素子３１を冷却すればよい。なお、冷却の場合には、燃料噴射が休止している方が、排気の温度が低いため好ましい。
【００５３】
そして、Ｓ１８で、冷却により混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失していないと判定した場合には処理を終了する。Ｓ１８で、冷却により混成電位Ｖ（ＮＨ３）が消失したと判定した場合には、Ｓ１９で、消失温度Ｔｔｈｄを取得する。Ｓ２０で、消失温度Ｔｔｈｄが閾値より大きいか判定する。上述のように、活性温度域Ａよりも低い温度域で消失温度Ｔｔｈｄが消滅する場合にも、劣化したセンサの方が正常なセンサよりも消失温度Ｔｔｈｄが高くなる。そして、Ｓ１９で、消失温度Ｔｔｈｄが閾値よりも小さいと判断した場合には、Ｓ２１で正常と判定し、Ｓ１９で、消失温度Ｔｔｈｄが閾値よりも大きいと判断した場合には、Ｓ２４で、劣化と判定する。このように冷却によって混成電位Ｖ（ＮＨ３）を消失させても、劣化を判定することができる。
【００５４】
・本発明の対象となるセンサは、アンモニアセンサ３０に限られず、ＮＯｘセンサ等他のガスを検知する混成電位型のガスセンサであってもよい。
【００５５】
・上記実施形態では、コントローラ４０で劣化診断等センサ素子３１の制御を行ったが、アンモニアセンサ３０がコントローラ４０を有しておらず、センサ素子３１だけの場合には、劣化診断等センサ素子３１の制御をＥＣＵ５０等で行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０…エンジン、１２…排気通路、３０…アンモニアセンサ、３１…センサ素子、３３…ヒータ、４０…コントローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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