(57)【要約】【課題】酸素濃度の検出に最適な状態を維持したままで、且つ、空燃比センサの制御装置単体で、空燃比センサに生じた不具合を検出することができる空燃比センサの制御装置、および空燃比センサの不具合検出プログラムを提供する。【解決手段】実施形態の空燃比センサ１の制御装置１０は、酸素濃度を検出する検出素子２と、検出素子２の抵抗値が所定の目標抵抗値となるように当該検出素子２の温度を調整するＰＷＭ制御されるヒータ３とを有する空燃比センサ１を制御するものであって、検出素子２の抵抗値を検出する抵抗値検出回路１２と、抵抗値検出回路１２で検出した検出素子２の抵抗値に基づいてヒータ３に与えるＰＷＭ信号を生成する温度制御部１５と、ＰＷＭ信号のデューティ比時系列での増加態様に基づいて空燃比センサ１に不具合が生じたか否かを判定する判定部１７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素濃度を検出する検出素子と、前記検出素子の抵抗値が所定の目標抵抗値となるように当該検出素子の温度を調整するＰＷＭ制御されるヒータとを有する空燃比センサを制御する制御装置であって、
前記検出素子の抵抗値を検出する抵抗値検出部と、
前記抵抗値検出部で検出した前記検出素子の抵抗値に基づいて前記ヒータに与えるＰＷＭ信号を生成する温度制御部と、
前記ＰＷＭ信号のデューティ比の時系列での増加態様に基づいて前記空燃比センサに不具合が生じたか否かを判定する判定部と、
を備えることを特徴とする空燃比センサの制御装置。
【請求項２】
前記判定部は、直近のデューティ比と現在のデューティ比との差分が所定のクラック判定値を超えた場合、検出素子にクラック発生の不具合が生じたと判定することを特徴とする請求項１記載の空燃比センサの制御装置。
【請求項３】
前記判定部は、直近のデューティ比と現在のデューティ比との差分が所定の嵌合不良判定値を超えたか否かを判定し、嵌合不良判定値を連続して超えた回数が所定の異常確定値を超えた場合、前記検出素子の嵌合部位に嵌合不良の不具合が生じたと判定することを特徴とする請求項１または２記載の空燃比センサの制御装置。
【請求項４】
前記判定部は、直近のデューティ比と現在のデューティ比との差分を累積するとともに、累積した値が予め設定されている異常判定値を超えるまでに要した増加期間を計測し、当該増加期間が予め設定されている経年劣化判定期間以下の場合に前記ヒータが故障した不具合が生じたと判定する一方、当該増加期間が前記経年劣化判定期間よりも長い場合に経年劣化の不具合が生じたと判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の空燃比センサの制御装置。
【請求項５】
前記空燃比センサは、周期的に熱の対流が生じる位置に設置されており、
前記判定部は、デューティ比が変化する周期を計測し、計測した周期が予め設定されている周期異常判定値を超えて変化した場合、前記空燃比センサに不具合が生じたと判定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の空燃比センサの制御装置。
【請求項６】
前記判定部は、デューティ比が変化する周期を計測し、周期的な変化が観測されていない状態でデューティ比が上昇している場合、周期的な変化が観測されていない状態でデューティ比が低下している場合、および、周期的な変化が観測されていない状態でデューティ比が一定となっている場合には、デューティ比が時系列で変化していても不具合と判定しないことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の空燃比センサの制御装置。
【請求項７】
酸素濃度を検出する検出素子と、前記検出素子の抵抗値が所定の目標抵抗値となるように当該検出素子の温度を調整するＰＷＭ制御されるヒータとを有する空燃比センサの制御装置に、
前記検出素子の抵抗値に基づいて前記ヒータに与えるために生成されるＰＷＭ信号のデューティ比の時系列での増加態様に基づいて、前記空燃比センサに不具合が生じたか否かを判定する処理を実行させることを特徴とする空燃比センサの不具合検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空燃比センサを制御するための制御装置、および空燃比センサの不具合検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばガス給湯器等の燃焼装置は、排気経路に排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサを設け、検出した酸素濃度から空燃比を検出して燃焼制御が行われている。この空燃比センサは、Ａ／Ｆセンサとも称されており、例えばジルコニアを含む検出素子と、検出素子が所定の目標抵抗値となるように検出素子の温度を調整するヒータとにより構成されている。そして、酸素濃度を検出する際には、検出素子が最適に活性化される抵抗値となるように、検出素子の温度を例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御されるヒータによって調整している。
【０００３】
このような空燃比センサを用いて正しく燃焼制御するためには、空燃比センサに生じる不具合を検出する必要がある。そして、例えば特許文献１では、ヒータの温度を最適となる温度から敢えてずらすことによって空燃比センサの故障を検出することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８５５８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、検出素子を最適な抵抗値となる温度からずらしてしまうと、ずらしている期間では最適な状態での検出ができず、燃焼装置の運転中であっても正しく空燃比を検出することができない状態となる。換言すると、特許文献１のような構成では、燃焼装置の運転中に検出素子を最適な抵抗値となる温度に維持することができなくなる。その一方で、不具合を検出する検出装置を別途設け、検出に最適な状態を維持したまま不具合を検出する構成とすると、設置スペースや取り付け構造が必要となる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、酸素濃度の検出に最適な状態を維持したままで、且つ、空燃比センサの制御装置単体で、空燃比センサに生じた不具合を検出することができる空燃比センサの制御装置、および空燃比センサの不具合検出プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明では、空燃比センサの制御装置は、検出素子の抵抗値を検出する抵抗値検出部と、抵抗値検出部で検出した検出素子の抵抗値に基づいてヒータに与えるＰＷＭ信号を生成する温度制御部と、ヒータに与えるＰＷＭ信号を生成する温度制御部と、ＰＷＭ信号のデューティ比の時系列での増加態様に基づいて空燃比センサに不具合が生じたか否かを判定する判定部と、を備える。
【０００８】
空燃比センサに生じると想定される不具合としては、検出素子のクラックの発生つまりはひび割れ等の部分的な破損、検出素子の嵌合不良つまりは接続部位の接触不良、ヒータの故障、検出素子の経年劣化が想定される。このうち、クラック発生時には、検出素子の抵抗値は、クラックが生じていない場合と比べて大きく増加すると考えられる。また、嵌合不良が発生した場合には、接触状態が変化することによって、検出される抵抗値が大きく且つ比較的短期間に変化することが予想される。また、ヒータが故障した場合には、同じ電力を与えても発熱量が低下することから、検出素子の抵抗値が最適値から増加した状態になることが予想される。また、検出素子の経年劣化した場合も同様に、検出素子の抵抗値が最適値から増加した状態になることが予想される。
【０００９】
つまり、空燃比センサに不具合が生じた場合には、いずれも検出素子の抵抗値、または、抵抗値検出部で検出される値が、正常動作時よりも増加すると考えられる。
【００１０】
さて、空燃比センサは検出素子が最適な抵抗値（以下、便宜的に最適値と称する）である場合に最も精度よく酸素濃度を検出することができることから、検出素子の抵抗値が最適値から増加した場合には、検出素子の抵抗値を最適値に近づける必要がある。そして、検出素子をヒータで加熱する空燃比センサの場合、検出素子の抵抗値を下げるためには、ヒータにより検出素子の温度を上昇させる必要がある。
【００１１】
そのため、不具合が発生して検出素子が適切な抵抗値からずれた場合には、ＰＷＭ制御されるヒータであれば、ＰＷＭ信号のデューティ比ここではＰＷＭ信号の１周期におけるオン期間が増加することになる。換言すると、ＰＷＭ信号のデューティ比が増加する態様で変化した場合には、何らかの不具合が発生している可能性があると判定できる。
【００１２】
そのため、制御装置は、ＰＷＭ信号のデューティ比が正常動作時と比べて増加したことに基づいて、すなわち、ＰＷＭ信号のデューティ比の時系列での増加態様に基づいて、空燃比センサに不具合が生じたか否かを判定する。これにより、空燃比センサに何らかの不具合が生じたことを判定できる。
【００１３】
また、空燃比センサでは検出素子の抵抗値は元々検出されており、デューティ比もＰＷＭ制御のために元々算出されていることから、別途装置を設けたりしなくても、上記の判定を行うことができる。さらに、出力されるＰＷＭ信号は、現在の検出素子の抵抗値を最適値にするために出力されていることから、不具合の判定時においても酸素濃度の検出状態を最適なままに維持することができる。
したがって、酸素濃度の検出に最適な状態を維持したままで、且つ、空燃比センサの制御装置単体で、空燃比センサに生じた不具合を検出することができる。
【００１４】
また、請求項７に係る発明のように、空燃比センサの制御装置に、検出素子の抵抗値に基づいてヒータに与えるために生成されるＰＷＭ信号のデューティ比の時系列での増加態様に基づいて、空燃比センサに不具合が生じたか否かを判定する処理を実行させる不具合検出プログラムによっても、同様に、酸素濃度の検出に最適な状態を維持したままで、且つ、空燃比センサの制御装置単体で、空燃比センサに生じた不具合を検出することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、制御装置の判定部は、直近のデューティ比と現在のデューティ比との差分が所定のクラック判定値を超えた場合、検出素子にクラック発生の不具合が生じたと判定する。
【００１６】
空燃比センサの検出素子は、ジルコニアを含む固体電解質素子として形成されていることが多く、比較的高温で使用されていることから、また、燃焼装置の排気経路に設けられることから、燃焼時に生じた水が付着するとクラックが生じるおそれがある。そして、検出素子にクラックが生じると、上記したように検出素子の抵抗値は、クラックが生じていない正常動作時の抵抗値と比べて大きく増加することから、検出素子を加熱して抵抗値を下げることが必要となる。
【００１７】
換言すると、ＰＷＭ信号のデューティ比が短期間例えば直近のデューティ比に対して所定のクラック判定値を超えるような大きな増加が観測された場合には、検出素子にクラックが発生したと考えることができる。そのため、デューティ比がクラック判定値を超えて短期間に変化した場合には、クラックが発生したと判定することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、制御装置の判定部は、直近のデューティ比と現在のデューティ比との差分が所定の嵌合不良判定値を超えたか否かを判定し、嵌合不良判定値を連続して超えた回数が所定の異常確定値を超えた場合、検出素子の嵌合部位に嵌合不良の不具合が生じたと判定する。
【００１９】
検出素子は、嵌合部４を介して物理的にセンサ本体に取り付けられている。そのため、嵌合部が破損した場合には、振動等によって接触状態が変化するいわゆる接触不良のような現象が生じると考えられる。その場合、抵抗値検出部で検出される抵抗値は、接触状態に応じてその値が変化することから、時系列で見ると、比較的短期間にその値が大きく変動すると考えられる。
【００２０】
換言すると、ＰＷＭ信号のデューティ比が直近のデューティ比に対して増加したり減少したりする状態が比較的短期間に観測された場合に、嵌合不良発生の不具合が生じたと考えられる。そのため、ディーティ比が嵌合不良判定値を連続して超えた回数が所定の異常確定値を超えた場合には、嵌合不良が発生したと判定することができる。
【００２１】
請求項４に係る発明では、制御装置の判定部は、直近のデューティ比と現在のデューティ比との差分を累積するとともに、累積した値が予め設定されている異常判定値を超えるまでに要した増加期間を計測し、当該増加期間が予め設定されている経年劣化判定期間以下の場合にヒータが故障した不具合が生じたと判定する一方、当該増加期間が経年劣化判定期間よりも長い場合に経年劣化の不具合が生じたと判定する。
【００２２】
ヒータが故障した場合、ヒータの温度を上げようとしても上がり難くなり、正常動作時と同じＰＷＭ信号で制御しても検出素子が最適な温度とならず、検出素子の抵抗値が徐々に大きくなると考えられる。その一方で、検出素子は、使用期間が長くなるにつれてその特性が変化するいわゆる経年劣化が生じ、その場合にも抵抗値が徐々に大きくなっていくと考えられる。
【００２３】
そのため、ＰＷＭ信号のデューティ比が正常動作時のデューティ比から継続的に大きくなり、その累積値が異常判定値を超えた場合には、ヒータの故障または経年劣化の不具合が発生したと考えることができる。そして、ヒータが故障した場合には、経年劣化よりも短期間で異常判定値に到達すると考えられる。
【００２４】
換言すると、累積値が異常判定値に到達したこと、および、累積値が異常判定値に到達するまでの期間によって、ヒータの故障または経年劣化のいずれの不具合が発生したのかを区別することができる。そのため、増加期間が予め設定されている経年劣化判定期間以下の場合にはヒータが故障した不具合が生じたと判定する一方、増加期間が経年劣化判定期間よりも長い場合に経年劣化の不具合が生じたと判定することができる。
【００２５】
請求項５に記載した発明では、空燃比センサは、周期的に熱の対流が生じる位置に設置されており、制御装置の判定部は、デューティ比の周期的な変化を計測し、計測した変化周期が、予め設定されている周期異常判定値を超えて変化した場合、空燃比センサに不具合が生じたと判定する。
【００２６】
例えばガス給湯器の燃焼室内は、混合気の供給とバーナーの燃焼とが行われているため、熱の対流が周期的に発生する。そして、この周期的な熱の対流は、空燃比センサが設置されている部位の環境温度の周期的な変化を生じさせ、それによって、検出素子の温度の変化つまりは抵抗値の変化を招くことになる。
【００２７】
そのため、周期的に熱の対流が生じる位置に空燃比センサを設置した場合には、デューティ比の増加態様だけでなく、環境温度の変化に伴う周期的な変動も考慮する必要がある。そして、空燃比センサに不具合が生じた場合には、上記したようにディーティ比が増加することから、変動の周期にずれを生じさせると考えられる。
【００２８】
そのため、デューティ比の周期的な変化を計測し、計測した周期が周期異常判定値を超えているかを判定することにより、空燃比センサに不具合が生じたことを判定することができる。この場合、周期が変化した後のデューティ比の増加態様を観測することにより、上記した不具合の種類を特定することもできる。
【００２９】
請求項６に記載した発明では、制御装置の判定部は、デューティ比が変化する周期を計測し、周期的な変化が観測されていない状態でデューティ比が上昇している場合、周期的な変化が観測されていない状態でデューティ比が低下している場合、および、周期的な変化が観測されていない状態でデューティ比が一定となっている場合には、デューティ比が時系列で変化していても不具合と判定しない。
【００３０】
上記したガス給湯器の場合、電源投入の時点ではバーナーには点火されておらず、バーナーが点火されることにより環境温度が上昇し、バーナーが消化された場合には環境温度が低下することになる。このため、電源投入時点では、ＰＷＭ信号は、検出素子の抵抗値を素早く目標抵抗値となるようにするために直線的に増加すると考えられる。また、デューティ比は、安全性等を考慮して上限が設定されており、ある程度増加するとそれ以降は一定値となる。そして、バーナーが点火されると、環境温度が急速に上昇することから、相対的にヒータの温度を急速に下げる必要があり、デューティ比は徐々に直線的に低下することになる。つまり、実際の燃焼装置への適用を考えた場合には、燃焼装置の運転状態も考慮して不具合を判定する必要がある。
【００３１】
そこで、デューティ比が変化する周期を計測し、周期的な変化が観測されていない状態でデューティ比が上昇している場合、周期的な変化が観測されていない状態でデューティ比が低下している場合、および、周期的な変化が観測されていない状態でデューティ比が一定となっている場合には不具合を判定しないことにより、燃焼装置の始動時等を除外した状態で不具合を判定することができ、より正確な不具合の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態による制御装置の構成を模式的に示す図
【図２】クラック発生の不具合が生じた際のＰＷＭ信号を模式的に示す図
【図３】嵌合不良の不具合が生じた際のＰＷＭ信号を模式的に示す図
【図４】ヒータ故障、経年劣化の不具合が生じた際のＰＷＭ信号を模式的に示す図
【図５】増加期間と経年劣化判定期間との関係を模式的に示す図
【図６】不具合判定処理の流れを示す図その１
【図７】不具合判定処理の流れを示す図その２
【図８】第２実施形態による燃焼装置の一例を模式的に示す図
【図９】熱の対流がデューティ比に与える周期的な影響の一例を模式的に示す図
【図１０】不具合が生じた際の周期の変化態様の一例を模式的に示す図
【図１１】燃焼装置の運転状態の一例を模式的に示す図
【図１２】不具合判定処理の流れを示す図その３
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において実質的に共通する部位には同一符号を付して説明する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１から図７を参照しながら説明する。
【００３４】
図１に示すように、空燃比センサ１は、検出素子２とヒータ３とを備えており、周知のように、排気ガス中の酸素濃度に応じた電流を出力する構成となっている。なお、空燃比センサ１は、厳密に言えば酸素濃度センサではあるが、空燃比を求めるために用いるものとしてここでは空燃比センサ１と称している。
【００３５】
検出素子２は、ジルコニアを含む固体電解質素子で形成されており、嵌合部４を介して図示しない本体に収容されている。ヒータ３は、ＰＷＭ制御によって制御されるものであり、検出素子２の近傍に設けられて、検出素子２の抵抗値が酸素濃度の検出に最適な値となるように検出素子２の温度を調整する。
【００３６】
このような構成の空燃比センサ１が接続されている制御装置１０は、空燃比センサ１を制御するために必要となる制御部１１、検出素子２の抵抗値を検出する抵抗値検出部に相当する抵抗値検出回路１２、空燃比センサ１から出力される電流つまりは酸素濃度に応じて出力される電流を検出する電流検出回路１３、およびヒータ３をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号を電圧信号として出力するヒータ制御部に相当するヒータ制御回路１４等を備えている。なお、本実施形態では、制御装置１０は、空燃比センサ１とともに検出キットとして提供されるものを想定しており、図示は省略するが、検出した酸素濃度あるいは混合気の空燃比を外部の装置に出力するための出力回路等も備えている。
【００３７】
制御部１１は、いわゆるマイクロコンピュータで構成されており、ヒータ３を制御するＰＷＭ信号を生成する温度制御部１５、空燃比センサ１から出力された電流値に基づいて酸素濃度を演算する濃度演算部１６、および、詳細は後述するが、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化に基づいて空燃比センサ１に不具合が生じているか否かを判定する判定部１７を有している。
【００３８】
これら温度制御部１５、濃度演算部１６および判定部１７は、本実施形態ではソフトウェアで実現されている。そのため、本実施形態の制御装置１０は、空燃比センサ１に必要とされる回路構成だけで、空燃比センサ１に不具合が生じているか否かを判定可能となっている。つまり、制御装置１０は、空燃比センサ１を制御する装置として機能するとともに、空燃比センサ１に生じる不具合を検出する装置としても機能する。
次に、上記した構成の作用について説明する。
【００３９】
前述のように、空燃比センサ１を用いて酸素濃度を検出する際には、検出素子２が最適に活性化された抵抗値となることが求められる。このとき、一般的な燃焼装置は連続で運転されることが想定されるため、空燃比センサ１そのものは不具合を判定する場合であっても検出に最適な状態に維持されていることが望ましい。その一方で、不具合を検出するための検出装置を制御装置１０とは別に設けると、設置スペースや取り付け構造が必要となることから望ましくない。
【００４０】
また、空燃比センサ１に不具合が生じたことを検出するだけでなく、どのような不具合が生じたのかまで特定することができれば、故障箇所を早期に特定することが可能となり、修理や交換等の対応を取り易くなると考えられる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、以下のようにして、酸素濃度の検出に最適な状態を維持したままで、且つ、空燃比センサ１の制御装置１０単体で、空燃比センサ１に生じた不具合を検出することができるようにしている。
【００４２】
まず、空燃比センサ１に生じると想定される不具合は、以下のように分類できるため、  各不具合の詳細について個別に説明する。
・検出素子２のクラック。
・検出素子２の嵌合不良。
・ヒータ３の故障。
・検出素子２の経年劣化。
【００４３】
＜検出素子２のクラック＞
検出素子２は、上記したように固体電解質素子であり、比較的高温で使用されていることから、燃焼時に生じた水が付着した際にクラックつまりはひびが生じるおそれがある。なお、検出素子２が完全に破損してしまった場合には、抵抗値が無限大となることから別途異常として検出できるため、ここでは検出素子２の一部が破損する状態をクラックと称している。
【００４４】
さて、クラックが生じると、検出素子２の抵抗値は、クラックが生じていない正常動作時の抵抗値と比べて大きく増加する。以下、正常動作時の抵抗値を、便宜的に目標抵抗値と称する。そして、検出素子２の抵抗値が目標抵抗値よりも増加した場合には、検出に最適な状態を維持するためには、検出素子２の抵抗値を目標抵抗値に近づけること、つまりは、検出素子２を加熱して抵抗値を下げることが必要となる。
【００４５】
そのため、検出素子２にクラックが生じた場合には、ヒータ３の温度を上昇させる必要があることから、図２に示すように、クラック発生時におけるＰＷＭ信号の１周期（１Ｔ）におけるオン期間（Ｔｏｎ）の割合が、正常動作時におけるＰＷＭ信号のオン期間（Ｔｏｎ）の割合よりも大きくなる。
【００４６】
このため、ＰＷＭ信号のデューティ比が短期間例えば直近のデューティ比に対して大きく増加した場合には、検出素子２にクラック発生の不具合が生じたと考えられる。この場合、嵌合不良との区別を付けるために、デューティ比が増加してから所定の判定期間には変化が観測されなかった場合に、クラック発生の不具合が生じたと判定する構成とすることもできる。
【００４７】
＜検出素子２の嵌合不良＞
検出素子２は、上記したように嵌合部４を介してセンサ本体に固定されている。この嵌合部４は、物理的な接続部材であり、破損した場合には、振動等によって、接触状態が変化するいわゆる接触不良のような不具合が生じると考えられる。このような嵌合不良が生じた場合、接触状態に応じて検出素子２の抵抗値が変化するようになり、正常動作時の抵抗値と同じ値になったり、正常動作時の抵抗値よりも大きく増加したりする状態が観測されることになる。つまり、嵌合不良となった場合には、検出素子２の抵抗値は、時系列で見ると比較的短期間にその値が変動すると考えられる。
【００４８】
そのため、嵌合不良が生じた場合には、ヒータ３の温度を短期間に異なる温度に調整する必要があることから、図３に示すように、嵌合不良時におけるＰＷＭ信号の１周期（１Ｔ）におけるオン期間（Ｔｏｎ）の割合が、正常動作時におけるＰＷＭ信号のオン期間（Ｔｏｎ）とずれた状態が観測されるとともに、そのずれが比較的短期間に変化することになる。このため、ＰＷＭ信号のデューティ比が正常動作時のデューティ比から大きくずれており、且つ、そのずれ量が比較的短期間に変化するような増加態様が観測された場合には、嵌合不良発生の不具合が生じたと考えられる。
【００４９】
＜ヒータ３の故障＞
ヒータ３が故障した場合、ヒータ３の温度を上げようとしても上がり難くなり、正常動作時と同じＰＷＭ信号で制御しても検出素子２が最適な温度とならず、検出素子２の抵抗値が徐々に大きくなり続けると考えられる。そのため、検出に最適な状態を維持するためには、検出素子２の加熱を徐々に大きくしていき、抵抗値が最適となるようにする必要がある。
【００５０】
そのため、ヒータ３が故障した場合には、ヒータ３の温度を徐々に上昇させる必要があることから、図４に示すように、ＰＷＭ信号の１周期（１Ｔ）におけるオン期間（Ｔｏｎ）の割合が、正常動作時におけるＰＷＭ信号のオン期間（Ｔｏｎ）の割合よりも大きくなるとともに、継続的に大きくなり続けると考えられる。このため、ＰＷＭ信号のデューティ比が正常動作時のデューティ比から継続的に大きくなるように変化する増加態様が観測された場合には、ヒータ３故障の不具合が生じたと考えられる。なお、増加期間（Ｐ１）は、以下に説明するように、経年劣化と区別するために計測されている。
【００５１】
＜検出素子２の経年劣化＞
検出素子２は、使用期間が長くなるにつれてその特性が変化するいわゆる経年劣化が生じると想定される。そして、空燃比センサ１の検出素子２は、経年劣化するにつれて抵抗値が徐々に増加する。そのため、検出に最適な状態を維持するためには、検出素子２の加熱を徐々に大きくしていき、抵抗値が最適となるようにする必要がある。
【００５２】
そのため、ヒータ３が故障した場合には、ヒータ３の温度を徐々に上昇させる必要があることから、図４に示すように、ＰＷＭ信号の１周期（１Ｔ）におけるオン期間（Ｔｏｎ）の割合が、正常動作時におけるＰＷＭ信号のオン期間（Ｔｏｎ）の割合よりも大きくなるとともに、継続的に大きくなり続けると考えられる。
【００５３】
そして、経年劣化の場合には、図５にグラフＧ２として示すように、抵抗値が所定の判定値まで増加する増加期間（Ｐ２）は、グラフＧ１として示すヒータ３故障における増加期間（Ｐ１）と比べて、長くなると予想される。このため、ＰＷＭ信号のデューティ比が正常動作時のデューティ比から継続的に大きくなるように変化しており、且つ、その増加期間（Ｐ２）が予め設定されている経年劣化判定期間（Ｐａ）よりも長い状態の増加態様が観測された場合には、ヒータ３故障ではなく検出素子２の経年劣化の不具合が生じたと考えられる。
【００５４】
このように、空燃比センサ１に生じると想定される各種の不具合は、検出素子２の抵抗値の増加つまりはデューティ比の変化を招くと考えられる。そのため、ＰＷＭ信号のデューティ比が時系列で変化した場合、空燃比センサ１に何らかの不具合が生じたと判定することができるとともに、デューティ比が変化した際の増加態様を観測することにより、不具合の種類を特定することができる。
【００５５】
そのため、制御装置１０は、空燃比センサ１により酸素濃度を検出処理に加えて、以下に説明する不具合判定処理を実行する。なお、以下では説明の簡略化のために、図６において検出素子２のクラック発生と嵌合不良とを判定する処理の流れを示し、図７においてヒータ３の故障と検出素子２の経年劣化とを判定する処理の流れを示しているが、これらの処理は同時あるいは並列に行うことができる。また、図６、図７に示す処理は、制御装置１０において不具合検出プログラムを実行することにより行われる。
【００５６】
図６に示す不具合判定処理では、制御装置１０は、各種の変数を初期化する（Ｓ１０１）。具体的には、制御装置１０は、直近のデューディ比（ＰＷＭｂ）を正常動作時のデューティ比である目標値に設定するとともに、異常の回数をカウントする異常ＣＮＴを０に初期化する。なお、目標値は、検出素子２やヒータ３の仕様や設計値に基づいて設定することもできるし、出荷時試験等により測定した正常動作時の実測値を設定することもできる。
【００５７】
初期化が終了すると、制御装置１０は、検出素子２の抵抗値（Ｒｎ）を取得し（Ｓ１０２）、抵抗値の差分（Ｒｄ）を、Ｒｄ＝最適値−Ｒｎとして求める（Ｓ１０２）。なお、最適値は、検出素子２の仕様に基づいて設定することができる。そして、制御装置１０は、検出した現在の抵抗値（Ｒｄ）が最適値となるようにヒータ３の温度を調整するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭＮ制御処理を実行する（Ｓ１０４）。このとき、現在のＰＷＭ信号のデューティ比（ＰＷＭｎ）が決定される。
【００５８】
続いて、制御装置１０は、デューティ比の差分（ＰＷＭｄ）をＰＷＭｄ＝｜ＰＷＭｎ−ＰＷＭｂ｜として求めた後（Ｓ１０５）、直近のデューティ比（ＰＷＭｂ）として現在のデューティ比（ＰＷＭｎ）を新たに記憶する（Ｓ１０６）。そして、制御装置１０は、デューティ比の差分（ＰＷＭｄ）がクラック判定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０７）。このクラック判定値は、デューティ比の変化量が誤差範囲を超えているか否かを判定するために予め設定されている。
【００５９】
制御装置１０は、デューティ比の差分（ＰＷＭｄ）がクラック判定値よりも大きいと判定した場合には（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、クラック発生の不具合が生じたと判定して、クラック発生処理を実行する（Ｓ１０８）。なお、クラック発生処理では、クラック発生の報知等、クラックが発生した場合に取るべき対処が行われる。
【００６０】
一方、制御装置１０は、デューティ比の差分（ＰＷＭｄ）がクラック判定値よりも大きくないと判定した場合には（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、嵌合判定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０９）。この嵌合判定値は、嵌合不良を判定するために予め設定されている値であり、クラック判定値よりも大きい値が設定されている。
【００６１】
制御装置１０は、デューティ比の差分（ＰＷＭｄ）が嵌合判定値よりも大きくないと判定した場合には（Ｓ１０９）、異常ＣＮＴを０にした後（Ｓ１１３）、ステップＳ１０２に移行する。つまり、制御装置１０は、デューティ比の差分（ＰＷＭｄ）が嵌合判定値を超えていない場合には、嵌合不良とは判定しない。
【００６２】
これに対して、制御装置１０は、デューティ比の差分（ＰＷＭｄ）が嵌合判定値よりも大きくないと判定した場合には（Ｓ１０９）、異常ＣＮＴをインクリメントした後（Ｓ１１０）、異常ＣＮＴが予め設定されている異常確定値を超えたか否かを判定する（Ｓ１１１）。この異常確定値は、嵌合判定値を超えるような大きなデューティ比の変化が連続して何回発生したかを判定する値である。
【００６３】
さて、制御装置１０は、異常ＣＮＴが異常確定値を超えていないと判定した場合には（Ｓ１１１：ＮＯ）、ステップＳ１０２に移行する。つまり、制御装置１０は、嵌合判定値を超えるデューティ比の変化が、異常確定値を超えるまで連続していない時点では、まだ嵌合不良とは判定しない。
【００６４】
一方、制御装置１０は、異常ＣＮＴが異常確定値を超えていると判定した場合には（Ｓ１１１：ＹＯ）、嵌合判定値を超えるような大きなデューティ比の変化が連続して複数回観測されたことから、嵌合不良の不具合が発生したとして、嵌合不良処理を実行する（Ｓ１１２）。この嵌合不良処理では、嵌合不良が発生したことの報知等、嵌合不良が発生した場合に取るべき対処が行われる。このようにして、制御装置１０は、検出素子２のクラック発生と嵌合不良とを判定している。
【００６５】
また、制御装置１０は、図７に示す不具合判定処理では、各種の変数を初期化する（Ｓ２０１）。具体的には、制御装置１０は、直近のデューディ比（ＰＷＭｂ）、異常ＣＮＴを初期化するとともに、デューティ比の差分（ＰＷＭｄ）の累積値（ＰＷＭｉ）と、タイムＣＮＴを読み出す。この、累積値（ＰＷＭｉ）は、初回の起動時に０に設定され、その後、現在までの運転において計測されたデューティ比の差分（ＰＷＭｄ）が累積されて例えば不揮発性のメモリ等に記憶されている。また、タイムＣＮＴは、累積を始めてから経過した期間をカウントしている値であり、不揮発性のメモリ等に記憶されている。
【００６６】
初期化が終了すると、制御装置１０は、上記した図６と同様に、検出素子２の抵抗値（Ｒｎ）を取得し（Ｓ２０２）、抵抗値の差分（Ｒｄ）を最適値−Ｒｎとして求め（Ｓ２０２）、ＰＷＭＮ制御処理を実行し（Ｓ２０４）、デューティ比の差分（ＰＷＭｄ）を｜ＰＷＭｎ−ＰＷＭｂ｜として求める（Ｓ２０５）。
【００６７】
そして、制御装置１０は、タイムＣＮＴをインクリメントした後（Ｓ２０７）、累積値（ＰＷＭｉ）が故障判定値を超えたか否かを判定する（Ｓ２０８）。この故障判定値は、累積値（ＰＷＭｉ）の上限を示すものであり、累積値（ＰＷＭｉ）がこの故障判定値を超えると、故障ここではヒータ３故障または経年劣化のいずれかであると判定するために設定されている。
【００６８】
制御装置１０は、累積値（ＰＷＭｉ）が故障判定値よりも大きくないと判定した場合には（Ｓ２０８：ＮＯ）、ステップＳ２０２に移行する。この場合、制御装置１０は、空燃比センサ１が故障していないと判定していることになる。一方、制御装置１０は、累積値（ＰＷＭｉ）が故障判定値よりも大きいと判定した場合には（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、タイムＣＮＴが上記した経年劣化判定期間（Ｐａ）に対応する経年劣化判定値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ２０９）。
【００６９】
そして、制御装置１０は、累積値（ＰＷＭｉ）が経年劣化判定値よりも大きいと判定した場合には（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、経年劣化判定期間（Ｐａ）を経過した状態で累積値（ＰＷＭｉ）が上限に達したことから、経年劣化であると判定して、経年劣化処理を実行する（Ｓ２１０）。この経年劣化処理では、経年劣化が発生したことや取り換え時期がきたことの報知等、経年劣化が発生した際に取るべき対処が行われる。
【００７０】
これに対して、制御装置１０は、累積値（ＰＷＭｉ）が経年劣化判定値よりも大きくないと判定した場合には（Ｓ２０９：ＮＯ）、つまりは、増加期間（Ｐ１）が経年劣化判定期間（Ｐａ）以下である場合には、比較的短期間に累積値（ＰＷＭｉ）が上限に達したことから、ヒータ３故障であると判定して、ヒータ３故障処理を実行する（Ｓ２１１）。このヒータ３故障処理では、ヒータ３が故障したことや取り換え時期がきたことの報知等、ヒータ３故障時に取るべき対処が行われる。
【００７１】
以上説明した制御装置１０、不具合検出プログラムによれば、次のような効果を得ることができる。
制御装置１０は、酸素濃度を検出する検出素子２と、検出素子２の抵抗値が所定の目標抵抗値となるように当該検出素子２の温度を調整するＰＷＭ制御されるヒータ３とを有する空燃比センサ１を制御するものであって、ヒータ３に与えるＰＷＭ信号を生成する温度制御部１５と、ＰＷＭ信号のデューティ比時系列での増加態様に基づいて空燃比センサ１に不具合が生じたか否かを判定する判定部１７と、を備える。
【００７２】
上記したように、空燃比センサ１に生じる不具合は、ヒータ３をＰＷＭ制御する際のＰＷＭ信号に影響を与えると考えられる。そのため、ＰＷＭ信号のデューティ比が正常動作時におけるデューティ比に対して時系列で変化した場合には、空燃比センサ１に何らかの不具合が生じたと判定することができる。この場合、ＰＷＭ信号の生成は、空燃比センサ１の制御装置１０で常に行われていることであるため、追加の構成を必要とすることなく、不具合の判定を行うことができる。したがって、酸素濃度の検出に最適な状態を維持したままで、且つ、空燃比センサ１の制御装置１０単体で、空燃比センサ１に生じた不具合を検出することができる。
【００７３】
また、制御装置１０の判定部１７は、判定部１７は、直近のデューティ比（ＰＷＭｂ）と現在のデューティ比との差分（ＰＷＭｄ）が所定のクラック判定値を超えた場合、検出素子２にクラック発生の不具合が生じたと判定する。これにより、空燃比センサ１に生じることが想定される複数の不具合のうち、クラック発生の不具合を特定することができる。
【００７４】
また、制御装置１０の判定部１７は、直近のデューティ比（ＰＷＭｂ）と現在のデューティ比（ＰＷＭｎ）との差分（ＰＷＭｄ）が所定の嵌合不良判定値を超えたか否かを判定し、嵌合不良判定値を連続して超えた回数が所定の異常確定値を超えた場合、検出素子２の嵌合部４位に嵌合不良の不具合が生じたと判定する。これにより、空燃比センサ１に生じることが想定される複数の不具合のうち、嵌合不良発生の不具合を特定することができる。
【００７５】
また、制御装置１０の判定部１７は、直近のデューティ比（ＰＷＭｂ）と現在のデューティ比（ＰＷＭｎ）との差分（ＰＷＭｄ）を積算するとともに、積算した値が予め設定されている異常判定値を超えるまでに要した増加期間（Ｐ１、Ｐ２）を計測し、当該増加期間（Ｐ１、Ｐ２）が予め設定されている経年劣化判定期間（Ｐａ）以下の場合にヒータ３が故障した不具合が生じたと判定する一方、当該増加期間（Ｐ１、Ｐ２）が経年劣化判定期間（Ｐａ）よりも長い場合に経年劣化の不具合が生じたと判定する。これにより、空燃比センサ１に生じることが想定される複数の不具合のうち、デューティ比が同様の増加態様を示すヒータ３故障の不具合と経年劣化の不具合とを個別に特定することができる。
【００７６】
また、制御装置１０に、ＰＷＭ制御を行う際のＰＷＭ信号のデューティ比の時系列での増加態様に基づいて空燃比センサ１に不具合が生じたか否かを判定する処理を実行させることを特徴とする空燃比センサ１の不具合検出プログラムによっても、酸素濃度の検出に最適な状態を維持したままで、且つ、空燃比センサ１の制御装置１０単体で、空燃比センサ１に生じた不具合を検出することができる。
【００７７】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、図８から図１２を参照しながら説明する。なお、空燃比センサ１や制御装置１０の構成は第１実施形態と共通するので、図１等も参照しながら説明する。
【００７８】
本実施形態では、空燃比センサ１は、燃焼装置としてのガス給湯器２０の燃焼室２１に設置されている。ガス給湯器２０は、燃料と空気とが混合された状態の混合気を供給し、燃焼室２１でバーナー２２により混合気を燃焼させて熱交換器２３を加熱することにより、タンク２４内に貯留されている水（Ｗ）を加熱する。このようなガス給湯器２０においては、空燃比センサ１は、燃焼室２１内に設けられることになる。
【００７９】
さて、燃焼室２１内は、混合気の供給とバーナー２２の燃焼とが行われているため、矢印Ｙで示すように、熱の対流が周期的に発生する。そして、この周期的な熱の対流は、空燃比センサ１が設置されている部位の環境温度の周期的な変化を生じさせる。
【００８０】
そのため、このように周期的に熱の対流が生じる位置に空燃比センサ１を設置した場合には、空燃比センサ１の検出素子２の抵抗値が環境温度によって周期的に変化することになり、図９に示すように、グラフＧ１１として示す環境温度が上昇する場合には抵抗値を上げるためにグラフＧ１０として示すＰＷＭ信号のデューティ比が相対的に小さくなる一方、環境温度が低下する場合には抵抗値を下げるためにＰＷＭ信号のデューティ比が相対的に大きくなる。以下、デューティ比の周期的な変化を、デューティ比の変動とも称する。
【００８１】
この場合、図１０に示すように、グラフＧ２０として示す正常動作時に環境温度によって変化するデューティ比の周期（Ｆ２０）を例えば極大値から極大値までの期間として求めておき、グラフＧ２１として示す不具合発生時の周期（Ｆ２１）を比較することにより、不具合の発生を特定できると考えられる。この場合、その後のデューティ比の変化を、正常動作時の周期的な変動を加味して判定することにより、第１実施形態と同様に不具合の種類も特定することができると考えられる。
【００８２】
ところで、ガス給湯器２０の場合、電源投入の時点ではバーナー２２には点火されておらず、バーナー２２が点火されることにより環境温度が上昇し、定常的な燃焼状態では図９に示す周期的な変化が観測され、バーナー２２が消化された場合には環境温度が低下することになる。このため、ＰＷＭ信号は、図１１に示すように、電源投入時付近の範囲（Ｈ１）では、検出素子２の抵抗値を素早く目標抵抗値となるようにするためにデューティ比が直線的に増加すると考えられる。なお、デューティ比は、安全性等を考慮して上限が設定されており、ある程度大きくなるとその上限で一定となる。
【００８３】
そして、バーナー２２が点火された近傍の範囲（Ｈ２）では、環境温度が上昇したことによって相対的にヒータ３の温度を下げる必要があることから、デューティ比は徐々に低下することになる。なお、バーナー２２の点火直後にも熱流センサの周囲に熱流が発生することが考えられるものの、燃焼室２１の温度上昇によって検出素子２の抵抗値が大きく変化することから、それに追従するデューティ比は、概ねリニアに低下すると考えられる。
【００８４】
その後、バーナー２２が安定した燃焼状態となると、上記した周期的なデューティ比の変動が観測されるようになり、バーナー２２が消化された近傍の範囲（Ｈ３）では環境温度が低下することからデューティ比がリニアに上昇し、バーナー２２が再び点火された近傍の範囲（Ｈ４）ではデューティ比が概ねリニアに低下する。
【００８５】
そのため、ガス給湯器２０等の燃焼装置において、周期的に熱の対流が生じる位置に熱流センサを設置する場合には、熱の対流による環境温度の変化と、燃焼装置の運転状態とを考慮して不具合を判定する必要がある。
【００８６】
そのため、制御装置１０は、それらを考慮して、図１２示す不具合判定処理を実行する。この処理は、図６および図７に示した処理と同時あるいは並列に行うことができる。また、図８に示す処理は、制御装置１０において不具合検出プログラムを実行することにより行われる。
【００８７】
制御装置１０は、まず、変数を初期化する（Ｓ３０１）。ここでは、デューティ比が上昇しつつある状態を示す上昇フラグをオフし、直近の周波数（Ｆｂ）を０に初期化している。初期化が終了すると、制御装置１０は、ＰＷＭ制御処理を行う（Ｓ３０２）。なお、図１２では省略しているが、第１実施形態と同様に、検出素子２の抵抗値に基づいてＰＷＭ信号が生成されている。
【００８８】
続いて、制御装置１０は、デューティ比の変動を検出する処理を実行する（Ｓ３０３）。この処理では、時系列で取得した過去複数回のデューティ比の変化に基づいて、現在の周期（Ｆｎ）を特定している。そして、デューティ比が上昇中であって、且つ、現在の周波数（Ｆｎ）が０であるか否かを判定する（Ｓ３０４）。この場合、制御装置１０は、デューティ比がほぼ直線状に分布しているか否か、つまりは、デューティ比がリニアに上昇中であるか否かを判定している。なお、以下に説明する下降中についても、制御装置１０は、デューティ比がリニアに下降中であるか否かを判定している。
【００８９】
制御装置１０は、デューティ比が上昇中であって、且つ、現在の周波数（Ｆｎ）が０である場合、つまりは、周期的な変動が観測されないままデューティ比がリニアに増加している場合には（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、図１１に示す範囲（Ｈ１１）のように電源オンされた状態であると判断して、上昇フラグをオンし（Ｓ３０５）、直近の周波数（Ｆｂ）に新たに現在の周波数（Ｆｎ）を記憶した後（Ｓ３０６）、ステップＳ３０２に移行する。
【００９０】
さて、電源投入後の範囲（Ｈ１）では上記の処理が繰り返された後にデューティ比が上限に到達すると、デューティ比は上昇を止めて一定になる。このとき、制御装置１０は、ステップＳ３０４においてデューティ比が上昇中ではなくなったことから（Ｓ３０４：ＮＯ）、デューティ比が低下中、且つ現在の周波数（Ｆ）＝０であるかを判定し（Ｓ３０７）、この時点ではデューティ比が低下中ではないことから（Ｓ３０７：ＮＯ）、さらにデューティ比が一定、且つ現在の周波数（Ｆ）＝０であるかを判定する（Ｓ３０８）。
【００９１】
そして、制御装置１０は、現時点ではデューティ比が一定、且つ現在の周波数（Ｆ）＝０であるため（Ｓ３０８：ＹＥＳ）、ステップＳ３０６に移行して直近の周波数（Ｆｂ）を更新した後、ステップＳ３０２以降の処理を繰り返す。この繰り返しは、バーナー２２が点火されるまで繰り返される。
【００９２】
また、制御装置１０は、範囲（Ｈ２）においてバーナー２２が着火されると、ステップＳ３０７においてデューティ比が低下中、且つ現在の周波数（Ｆ）＝０であることから（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、ステップＳ３０６に移行して直近の周波数（Ｆｂ）を更新した後、ステップＳ３０２以降の処理を繰り返す。
【００９３】
その後、バーナー２２が着火されてある程度の期間が経過し、燃焼室２１内が安定した燃焼状態になると、上記したように周期的な変動が観測されるようになる。この場合、制御装置１０は、デューティ比が上昇中、且つ現在の周波数（Ｆ）＝０ではなく（Ｓ３０５：ＮＯ）、デューティ比が下降中、且つ現在の周波数（Ｆ）＝０ではなく（Ｓ３０７：ＮＯ）、デューティ比が一定、且つ現在の周波数（Ｆ）＝０でもないことから（Ｓ３０８：ＮＯ）、上昇フラグがオンであるか否かを判定し、現時点では上昇フラグがオンであるので（Ｓ３０９：ＹＥＳ）、周波数の差分（ΔＦ）をΔＦ＝｜Ｆｂ−Ｆｎ｜として求め、求めた差分（ΔＦ）が周期異常判定値を超えているか否かを判定する（Ｓ３１０）。この周期異常判定値は、図１０に示した大きな周波数のずれ、つまりは不具合の発生を判定するために予め設定されている。
【００９４】
そして、制御装置１０は、範囲（Ｈ２）の終点のように、リニアな変動は観測されなくなったものの、求めた差分（ΔＦ）が周期異常判定値を超えていない場合には（Ｓ３１０：ＮＯ）、上昇フラグをオフした後（Ｓ３１１）、ステップＳ３０６に移行する。このように上昇フラグをオフすることにより、不具合の判定から除外すべき期間が終了したこと、つまりは、次回以降の処理では不具合を検出すべきであることが判明する。
【００９５】
そのため、制御装置１０は、次回以降の処理において、求めた差分（ΔＦ）が周期異常判定値を超えている場合には（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、不具合が生じたとして不具合検出処理を実行する（Ｓ３１２）、この不具合検出処理では、第１実施形態で説明した４つの不具合の検出や、所定のいずれかの不具合の検出が行われる。なお、不具合が検出されずに例えば範囲（Ｈ３）に到達した場合には、制御装置１０は、デューティ比がリニアに増減しているか否かに基づいて不具合の判定を行うことになる。
【００９６】
そして、不具合検出処理が終了すると、制御装置１０は、何らかの不具合が生じたことから、全体の処理を終了する。ただし、まだ継続して酸素濃度の検出が可能なレベルの不具合であれば、ステップＳ３０２に移行することもできる。
【００９７】
以上説明した制御装置１０、不具合検出プログラムによれば、次のような効果を得ることができる。
空燃比センサ１は、周期的に熱の対流が生じる位置に設置されており、制御装置１０の判定部１７は、デューティ比の周期的な変化を計測し、計測した変化周期が、予め設定されている周期異常判定値を超えて変化した場合、空燃比センサ１に不具合が生じたと判定する。これにより、例えばガス給湯器２０のように、空燃比センサ１の設置場所の環境温度が周期的に変化する場合であっても、正確に酸素濃度を検出することが可能になるとともに、酸素濃度の検出に最適な状態を維持したままで、且つ、空燃比センサ１の制御装置１０単体で、空燃比センサ１に生じた不具合を検出することができる。
【００９８】
また、制御装置１０の判定部１７は、周期的なデューティ比の変化を計測し、周期的な変化が現れていない状態でデューティ比が上昇している場合、周期的な変化が現れていない状態でデューティ比が低下している場合、および、周期的な変化が現れていない状態でデューティ比が一定となっている場合には、デューティ比が時系列で変化しても不具合と判定しない。これにより、例えば範囲（Ｈ１）〜範囲（Ｈ４）のようにデューティ比が変化しているものの不具合ではない状況を除外した状態で不具合の発生を判定することが可能となり、誤判定するおそれを低減することができる。
【００９９】
また、制御装置１０に上記の処理を実行させる判定プログラムによっても、空燃比センサ１の設置場所の環境温度が周期的に変化する場合であっても、正確に酸素濃度を検出することが可能になるとともに、酸素濃度の検出に最適な状態を維持したままで、且つ、空燃比センサ１の制御装置１０単体で、空燃比センサ１に生じた不具合を検出することができる。
【０１００】
また、各実施形態で示した構成は一例であり、その要旨を変更しない範囲で適宜変更或いは組み合わせることができる。
【０１０１】
第１実施形態ではクラックの発生と嵌合不良とを１つの流れにおいて判定する例を示したが、クラック判定値の方が嵌合判定値よりも高く設定される場合を考慮して、クラック発生の判定と嵌合不良の判定とを別の処理とすることもできる。
【０１０２】
第２実施形態では燃焼装置としてガス給湯器２０を例示したが、内燃機関等、排気ガスを発生させる装置であれば他の燃焼装置に適用することができる。
【０１０３】
実施形態ではデューティ比の変化に基づいて不具合を判定する構成を示したが、デューティ比はＰＷＭ信号の１周期（１Ｔ）におけるオン期間（Ｔｏｎ）の割合であり、ＰＷＭ信号の周期（１Ｔ）は一定であることから、デューティ比が特定されればオン期間（Ｔｏｎ）およびオフ期間（Ｔｏｆｆ）を一義的に求めることができ、逆に、オン期間（Ｔｏｎ）またはオフ期間（Ｔｏｆｆ）が特定されればデューティ比を求めることができる。そのため、デューティ比の変化ではなく、オン期間（Ｔｏｎ）の変化あるいはオフ期間（Ｔｏｆｆ）の変化を検出することによっても、あるいは、ＰＷＭ制御処理においてＰＷＭ信号を生成するために演算された演算値によっても、空燃比センサ１の不具合を判定することができる。すなわち、ＰＷＭ信号のデューティ比の変化を実質的に特定可能なオン期間（Ｔｏｎ）の変化やオフ期間（Ｔｏｆｆ）の変化ならびに演算値の変化に基づいて空燃比センサ１の不具合を判定する構成も、本願の技術的範囲に含まれている。
【０１０４】
実施形態では直近のデューティ比（ＰＷＭｂ）や周波数（Ｆｂ）との差分により不具合を判定する構成を例示したが、例えば過去サイクル分のデータの平均値や移動平均値を直近のデューティ比（ＰＷＭｂ）や周波数（Ｆｂ）として扱う構成とすることもできる。すなわち、直近のデューティ比（ＰＷＭｂ）や直近の周波数（Ｆｂ）とは、技術的あるいは常識的に現在のデューティ比（ＰＷＭｎ）や現在の周波数（Ｆｎ）と対比させることができるデータであればよく、必ずしも直前に取得したデータに限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１０５】
図面中、１は空燃比センサ、２は検出素子、３はヒータ、４は嵌合部、１０は制御装置、１２は抵抗値検出回路（抵抗値検出部）、１４はヒータ制御回路（ヒータ制御部）、１５は温度制御部、１７は判定部、２０はガス給湯器（燃焼装置）を示す。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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