(57)【要約】【課題】排出ガスセンサの第２セルに劣化が生じているか否かの判定を、短時間で且つ正確に行うことのできる制御装置を提供する。【解決手段】排出ガスセンサ１００は、内燃機関ＥＧで生じた排出ガスから酸素を排出する第１セルと、第１セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素の濃度、に応じた大きさの信号を出力する第２セルと、を有するものである。制御装置１０は、第２セルから出力される電流の値を取得する電流値取得部１４と、第２セルに劣化が生じているか否かを判定する劣化判定部１５と、を備える。第１タイミングにおいて取得される電流の値を第１電流値とし、第１タイミングの後の第２タイミングにおいて取得される電流の値を第２電流値としたときに、劣化判定部１５は、第２電流値と第１電流値との比に基づいて上記の判定を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出ガスセンサ（１００）の制御装置（１０）であって、
前記排出ガスセンサは、内燃機関（ＥＧ）で生じた排出ガスから酸素を排出する第１セル（１５０）と、前記第１セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素の濃度、に応じた大きさの電流を出力する第２セル（１６０，１７０）と、を有するものであり、
前記第１セルによる酸素の排出を制御する第１セル制御部（１３）と、
前記第２セルから出力される電流の値を取得する電流値取得部（１４）と、
前記電流値取得部によって取得された電流の値に基づいて、前記第２セルに劣化が生じているか否かを判定する劣化判定部（１５）と、を備え、
前記第１セル制御部によって前記第１セルによる酸素の排出が抑制された時点から、第１所定期間が経過したタイミングである第１タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第１電流値とし、
前記第１タイミングから、更に第２所定期間が経過したタイミングである第２タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第２電流値としたときに、
前記劣化判定部は、
前記第２電流値と前記第１電流値との比に基づいて、前記第２セルに劣化が生じているか否かを判定する制御装置。
【請求項２】
前記劣化判定部は、前記第２電流値を前記第１電流値で除することにより得られる値が、所定の閾値を下回ったときに、前記第２セルに劣化が生じていると判定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第２タイミングよりも後の第３タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第３電流値としたときに、
前記第１電流値については、前記第２セルにおいて劣化が生じていない正常時における値、である基準値が、複数の前記第３電流値に対応して予め複数記憶されており、
前記電流値取得部によって取得された前記第１電流値が、
前記電流値取得部によって取得された前記第３電流値に対応する前記基準値よりも大きい場合には、
前記劣化判定部は、前記第２セルに劣化が生じているか否かの判定を行わない、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第２セルの温度を推定する温度推定部（１６）を更に備え、
前記温度推定部は、
前記電流値取得部によって取得された前記第１電流値を、前記電流値取得部によって取得された前記第３電流値に対応する前記基準値、で除することにより得られる値に基づいて、前記第２セルの温度を推定する、請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記第２タイミングよりも後の第３タイミングにおいて、前記電流値取得部によって取得される電流の値を第３電流値としたときに、
前記第２電流値については、前記第２セルにおいて劣化が生じていない正常時における値、である基準値が、複数の前記第３電流値に対応して予め複数記憶されており、
前記電流値取得部によって取得された前記第２電流値が、
前記電流値取得部によって取得された前記第３電流値に対応する前記基準値よりも大きい場合には、
前記劣化判定部は、前記第２セルに劣化が生じているか否かの判定を行わない、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記第２セルの温度を推定する温度推定部を更に備え、
前記温度推定部は、
前記電流値取得部によって取得された前記第２電流値を、前記電流値取得部によって取得された前記第３電流値に対応する前記基準値、で除することにより得られる値に基づいて、前記第２セルの温度を推定する、請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記第３タイミングとは、
前記第１セル制御部によって前記第１セルによる酸素の排出が抑制された後、前記電流値取得部によって取得される電流の値が安定した以降のタイミングである、請求項３乃至６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記第２セルは、
前記第１セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる、残留酸素の濃度に応じた大きさの電流を出力するモニタセル（１７０）と、
前記第１セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる、残留酸素及び窒素酸化物の濃度に応じた大きさの電流を出力するセンサセル（１６０）と、を含むものである、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記第１電流値には、前記モニタセルから出力される第１モニタセル電流値と、前記センサセルから出力される第１センサセル電流値と、が含まれており、
前記第２電流値には、前記モニタセルから出力される第２モニタセル電流値と、前記センサセルから出力される第２センサセル電流値と、が含まれており、
前記第２センサセル電流値を、前記第１センサセル電流値で除することにより得られる値を第１比率とし、
前記第２モニタセル電流値を、前記第１モニタセル電流値で除することにより得られる値を第２比率としたときに、
前記劣化判定部は、
前記第１比率及び前記第２比率が、予め設定された所定の条件を満たしている場合にのみ、前記第２セルに劣化が生じているか否かの判定を行う、請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記条件とは、前記第１比率と前記第２比率との差が所定値以下あることである、請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記条件とは、前記第１比率を前記第２比率で除することにより得られる値が所定値以下であることである、請求項９に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排出ガスセンサの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を有する車両の排気配管には、排出ガスに含まれる特定のガス（例えば窒素酸化物）の濃度を測定するための排出ガスセンサが設けられる。このような排出ガスセンサとしては、固体電解質層の両側に電極が形成されたセルを、複数有する構成のものが知られている。上記セルでは、電極間に電圧が印加された状態において、測定対象成分の濃度に応じた大きさの電流が流れる。排出ガスセンサは、当該電流の値に基づいて測定対象成分の濃度を測定する。
【０００３】
例えば、上記の複数のセルとして、第１セル及び第２セルを有する構成の排出ガスセンサが知られている。当該排出ガスセンサでは、排出ガスに含まれる酸素が、上流側に配置された第１セルによって予め排出される。下流側に配置された第２セルでは、酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素や窒素酸化物の濃度に応じた電流（以下では、当該電流を「出力電流」とも表記する）が流れる。このような構成の排出ガスセンサでは、窒素酸化物よりも量の多い酸素を排出ガスから予め排出しておくことにより、窒素酸化物の濃度を精度よく測定することができる。
【０００４】
ところで、複数のセルを有する排出ガスセンサでは、セルの劣化により、測定対象成分の濃度と出力電流との関係が変化してしまうことがある。そこで、下記特許文献１に記載のガスセンサ制御装置では、排出ガスセンサの劣化判定を行うことが可能となっている。具体的には、第１セル（ポンプセル）に印加される電圧を低減し、第２セル（センサセル）に到達する酸素の量を一時的に増加させた上で、その際における第２セルからの出力電流の変化の傾きに基づいて劣化を判定することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１１６４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第２セルからの出力電流の変化の傾きは、第２セルの劣化度合いに応じて変化するだけでなく、検知対象である排出ガスの酸素濃度に応じても変化する。例えば、排出ガスに含まれる酸素濃度が低くなっているときには、第１セルへの印加電圧が低減された際に、第２セルには比較的少量の酸素しか到達しない。このため、第２セルからの出力電流の変化の傾きは、第２セルに劣化が生じていないにも拘らず小さなものとなる。その結果、第２セルに劣化が生じているとの誤判定がなされてしまう可能性がある。
【０００７】
このような誤判定を防止するために、上記特許文献１には、上記の傾きを、第１セルからの出力電流の変化量で除することによって正規化し、正規化後の傾きに基づいて劣化の判定を行うこととしている。これにより、そのときにおける排出ガスの酸素濃度によることなく、第２セルに劣化が生じているか否かの判定を正確に行うことができる。
【０００８】
しかしながら、第１セルへの印加電圧が低減された後、第１セルからの出力電流の値（つまり正規化のためのパラメータ）の変動が落ち着くまでには一定の時間を要する。同様に、第１セルへの印加電圧が元に戻された後、第１セルからの出力電流の値の変動が再び落ち着くまでにはやはり一定の時間を要する。このため、第１セルからの出力電流の変化量を正確に取得し、正規化された傾きに基づいた劣化判定を完了させるまでには、比較的長い時間を要してしまうという問題がある。
【０００９】
本開示は、排出ガスセンサの第２セルに劣化が生じているか否かの判定を、短時間で且つ正確に行うことのできる制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示に係る制御装置は、排出ガスセンサ（１００）の制御装置（１０）である。制御対象である排出ガスセンサは、内燃機関（ＥＧ）で生じた排出ガスから酸素を排出する第１セル（１５０）と、第１セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素の濃度、に応じた大きさの電流を出力する第２セル（１６０，１７０）と、を有するものである。この制御装置は、第１セルによる酸素の排出を制御する第１セル制御部（１３）と、第２セルから出力される電流の値を取得する電流値取得部（１４）と、電流値取得部によって取得された電流の値に基づいて、第２セルに劣化が生じているか否かを判定する劣化判定部（１５）と、を備える。第１セル制御部によって第１セルによる酸素の排出が抑制された時点から、第１所定期間が経過したタイミングである第１タイミングにおいて、電流値取得部によって取得される電流の値を第１電流値とし、第１タイミングから、更に第２所定期間が経過したタイミングである第２タイミングにおいて、電流値取得部によって取得される電流の値を第２電流値としたときに、劣化判定部は、第２電流値と第１電流値との比に基づいて、第２セルに劣化が生じているか否かを判定する。
【００１１】
上記制御装置が備える劣化判定部は、第２セルから出力される電流の変化の傾きに基づくのではなく、互いに異なるタイミングで測定された当該電流の２つの値（第２電流値と第１電流値）の比に基づいて、第２セルに劣化が生じているか否かの判定を行う。
【００１２】
本発明者らが行った実験などによれば、上記のような第２電流値と第１電流値との比は、第２セルの劣化度合いに応じて変化する一方で、第１セルから第２セルへと到達する酸素の濃度に応じては殆ど変化しない、という知見が得られている。
【００１３】
第２電流値と第１電流値との比は、そのときにおける排出ガスの酸素濃度の影響を殆ど受けないため、劣化判定を正確に行うことができる。また、上記のような方法で劣化判定を行うにあたっては、上記特許文献１に記載されているような正規化を必要としないので、比較的短時間のうちに劣化判定を完了させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示によれば、排出ガスセンサの第２セルに劣化が生じているか否かの判定を、短時間で且つ正確に行うことのできる制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１実施形態に係る制御装置及び排出ガスセンサが設けられた、車両の排気系の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る制御装置及び排出ガスセンサの構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。
【図４】図４は、排出ガスセンサの測定原理を説明するための図である。
【図５】図５は、ポンプセル電圧等の時間変化の例を示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態における劣化判定の方法について説明するための図である。
【図７】図７は、第１電流値と第２電流値との関係を示す図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】図９は、第２実施形態における劣化判定の方法について説明するための図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る制御装置及び排出ガスセンサが設けられた、車両の排気系の構成を模式的に示す図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第４実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第５実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、第６実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１７】
第１実施形態について説明する。本実施形態に係る制御装置１０は、排出ガスセンサ１００の制御を行うための装置として構成されている。図１には、排出ガスセンサ１００が設けられる車両の排気系が模式的に示されている。同図に示されるように、当該車両の内燃機関ＥＧには、内燃機関ＥＧから排出された排出ガスを外部に導くための排気配管２０が接続されている。排出ガスセンサ１００は、排出ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を測定するためのものであって、排気配管２０の途中となる位置に複数設けられている。
【００１８】
排気配管２０の途中には、排出ガスセンサ１００のほか、酸化触媒コンバータ２２とＳＣＲ触媒コンバータ２３と、が設けられている。
【００１９】
酸化触媒コンバータ２２は、排出ガスに含まれる有害物質を浄化するものである。酸化触媒コンバータ２２の内部には酸化触媒（不図示）が収容されている。酸化触媒は、主としてセラミック製の担体と、酸化アルミニウム、二酸化セリウム及び二酸化ジルコニウムを成分とする酸化物混合物、並びに白金、パラジウム、ロジウムといった貴金属触媒で構成されている。酸化触媒は、排出ガスに含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物などを酸化させ浄化する。酸化触媒コンバータ２２の内部には、上記の酸化触媒に加えて、微小粒子を捕捉するためのパティキュレートフィルタが収容されていてもよい。
【００２０】
ＳＣＲ触媒コンバータ２３は、酸化触媒コンバータ２２を通った後の排出ガスを更に浄化する装置であって、その内部には選択還元型の触媒（不図示）が収容されている。当該触媒は、ゼオライト又はアルミナなどの基材表面にＰｔなどの貴金属を担持したものが用いられる。当該触媒は、その温度が活性温度域にあり、さらに、還元剤としての尿素が添加されているときに窒素酸化物を還元浄化するものである。排気配管２０のうちＳＣＲ触媒コンバータ２３よりも上流側となる位置には、尿素を添加するための尿素添加インジェクタ２４が設けられている。
【００２１】
制御装置１０の制御対象である排出ガスセンサ１００は、本実施形態では、排気配管２０において２つ設けられている。１つ目の排出ガスセンサ１００（図１では符号１０１が付されている）は、排気配管２０のうち、酸化触媒コンバータ２２とＳＣＲ触媒コンバータ２３との間となる位置に設けられており、当該位置における排出ガスの窒素酸化物の濃度を測定するものとなっている。２つ目の排出ガスセンサ１００（図１では符号１０２が付されている）は、排気配管２０のうち、ＳＣＲ触媒コンバータ２３よりも下流側となる位置に設けられており、当該位置における排出ガスの窒素酸化物の濃度を測定するものとなっている。
【００２２】
それぞれの排出ガスセンサ１００で測定された窒素酸化物の濃度は、制御装置１０に伝えられる。制御装置１０は、測定された窒素酸化物の濃度に基づいて、内燃機関ＥＧの各種制御を行う。当該制御には、例えば、内燃機関ＥＧにおける点火タイミングを調整する制御や、燃料の噴射量を調整する制御、及び、尿素添加インジェクタ２４における尿素の添加量を調整する制御等が含まれる。
【００２３】
このように、本実施形態に係る制御装置１０は、後に説明する排出ガスセンサ１００の制御のほか、内燃機関ＥＧの制御をも行う装置として構成されている。つまり、制御装置１０は所謂「エンジンＥＣＵ」としての機能をも有している。このような態様に換えて、制御装置１０が、排出ガスセンサ１００の制御を行うための専用の装置として構成されており、エンジンＥＣＵとは別の制御装置となっているような態様であってもよい。この場合、制御装置１０は、エンジンＥＣＵと通信を行うことにより、エンジンＥＣＵが行う内燃機関ＥＧの制御に寄与することとなる。
【００２４】
その他の構成について説明する。排気配管２０のうち、酸化触媒コンバータ２２とＳＣＲ触媒コンバータ２３との間となる位置には、ガス温度センサ２５が設けられている。ガス温度センサ２５は、排出ガスセンサ１００の近傍における排出ガスの温度を測定するためのセンサである。ガス温度センサ２５によって測定された排出ガスの温度は、制御装置１０に伝えられる。同様のガス温度センサが、排気配管２０のうち、ＳＣＲ触媒コンバータ２３よりも下流側となる位置に更に設けられていてもよい。
【００２５】
図１において２つ設けられている排出ガスセンサ１００のそれぞれの構成は、互いに同じである。また、窒素酸化物濃度の測定や劣化判定等のために制御装置１０によって行われる制御も、２つの排出ガスセンサ１００において互いに同じである。このため、以下においては、一方（符号１０１が付されている方）の排出ガスセンサ１００についてのみ構成等の説明を行い、他方（符号１０２が付されている方）の排出ガスセンサ１００については構成等の説明を省略する。
【００２６】
図２乃至図４を参照しながら、排出ガスセンサ１００の具体的な構成について説明する。図２では、排出ガスセンサ１００のうち排気配管２０の内部に配置されている部分の断面が模式的に示されている。図２における左側（拡散抵抗体１４０が配置されている側）の端部が、排気配管２０の内部で突出する排出ガスセンサ１００の先端部分に該当する。
【００２７】
排出ガスセンサ１００は、固体電解質体１１０と、本体部１２０、１３０とを備えている。
【００２８】
固体電解質体１１０は板状の部材であって、酸化ジルコニア等の固体電解質材料によって構成されている。固体電解質体１１０は、所定温度以上の活性状態になると酸素イオン伝導性を有するようになる。固体電解質体１１０には、ポンプセル１５０、センサセル１６０、及びモニタセル１７０がそれぞれ形成されているのであるが、これら複数のセルについては後述する。
【００２９】
本体部１２０、１３０は、いずれも板状の部材であって、アルミナを主成分とする絶縁体材料によって構成されている。本体部１２０、１３０は、上記の固体電解質体１１０を間に挟むように配置されている。固体電解質体１１０の一方側に配置された本体部１２０のうち、固体電解質体１１０側の面の一部は、固体電解質体１１０とは反対側に向けて凹状に後退している。これにより、本体部１２０と固体電解質体１１０との間には空間が形成されている。当該空間は、測定対象である排出ガスが導入される空間となっている。以下では、当該空間のことを「測定室１２１」とも表記する。
【００３０】
排出ガスセンサ１００の先端部分には拡散抵抗体１４０が配置されている。測定室１２１は、この拡散抵抗体１４０を介して外部（つまり排気配管２０の内側）に開放されている。拡散抵抗体１４０は、多孔質又は細孔が形成されたアルミナ等のセラミック材料からなっている。拡散抵抗体１４０の作用により、測定室１２１内に引き込まれる排出ガスの流量が律せられる。拡散抵抗体１４０を通って測定室１２１に流入した排出ガスは、後述のポンプセル１５０やセンサセル１６０、モニタセル１７０へと供給される。
【００３１】
固体電解質体１１０の他方側に配置された本体部１３０のうち、固体電解質体１１０側の面の一部は、固体電解質体１１０とは反対側に向けて凹状に後退している。これにより、本体部１３０と固体電解質体１１０との間にも空間が形成されている。当該空間の一部（不図示）は、排気配管２０の外側である大気に開放されている。つまり、当該空間は大気が導入される空間となっている。以下では、当該空間のことを「大気室１３１」とも表記する。
【００３２】
固体電解質体１１０のうち測定室１２１に接している方の面には、ポンプ電極１１１と、センサ電極１１２と、モニタ電極１１３と、がそれぞれ形成されている。ポンプ電極１１１は、固体電解質体１１０のうち拡散抵抗体１４０寄りとなる位置に形成されている。センサ電極１１２及びモニタ電極１１３は、固体電解質体１１０のうち、ポンプ電極１１１を間に挟んで拡散抵抗体１４０とは反対側となる位置に形成されている。センサ電極１１２及びモニタ電極１１３は、図２において紙面奥行方向に沿って並ぶように配置されている（図３を参照）。
【００３３】
ポンプ電極１１１及びモニタ電極１１３は、Ｐｔ−Ａｕ合金（白金−金合金）によって形成されている。これらはいずれも、酸素に対して活性であり、かつ窒素酸化物に対して不活性な電極となっている。一方、センサ電極１１２は、Ｐｔ（白金）やＲｈ（ロジウム）等の貴金属によって形成されており、酸素に対して活性であり、且つ窒素酸化物に対しても活性な電極となっている。
【００３４】
固体電解質体１１０のうち大気室１３１に接している方の面には、共通電極１１４が形成されている。共通電極１１４は、図３のように固体電解質体１１０に対し垂直な方向に沿って見た場合において、ポンプ電極１１１、センサ電極１１２、及びモニタ電極１１３の全てに重なるような範囲に形成されている。共通電極１１４はＰｔ（白金）を主成分とする材料によって形成されている。
【００３５】
固体電解質体１１０が高温の活性状態となっているときに、ポンプ電極１１１と共通電極１１４との間に電圧が印加されると、測定室１２１の排出ガスに含まれる酸素がポンプ電極１１１において分解され、酸素イオンとなって固体電解質体１１０を通過する。これにより、測定室１２１から大気室１３１へと酸素が排出される。つまり、ポンプ電極１１１、共通電極１１４、及び固体電解質体１１０のうちポンプ電極１１１と共通電極１１４との間に挟まれた部分は、排出ガスから酸素を排出するためのポンプセル１５０として機能する部分となっている。ポンプセル１５０は、本実施形態における「第１セル」に該当する。
【００３６】
上記のような酸素の排出が行われているときには、ポンプ電極１１１と共通電極１１４との間に電流が流れる。当該電流の値は、排出ガスから排出される酸素の量に比例した値であって、且つ、排出ガスの酸素濃度に比例した値となる。つまり、ポンプセル１５０は、排出ガスの酸素濃度に応じた大きさの電流を出力するものということができる。制御装置１０は、上記電流の値に基づいて、測定室１２１に存在する排出ガスの酸素濃度を取得することができる。
【００３７】
ポンプ電極１１１と共通電極１１４との間に印加される電圧のことを、以下では「ポンプセル電圧」とも称する。また、ポンプセル電圧が印加された状態で、ポンプ電極１１１と共通電極１１４との間に流れる電流のことを、以下では「ポンプセル電流」とも称する。
【００３８】
固体電解質体１１０が高温の活性状態となっているときに、センサ電極１１２と共通電極１１４との間に電圧が印加されると、測定室１２１の排出ガスに含まれる酸素及び窒素酸化物がセンサ電極１１２において分解され、いずれも酸素イオンとなって固体電解質体１１０を通過する。その結果、センサ電極１１２と共通電極１１４との間には、センサ電極１１２の近傍における酸素及び窒素酸化物の濃度に応じた電流が流れることとなる。当該電流の値は制御装置１０によって取得される。
【００３９】
つまり、センサ電極１１２、共通電極１１４、及び固体電解質体１１０のうちセンサ電極１１２と共通電極１１４との間に挟まれた部分は、排出ガスに含まれる残留酸素及び窒素酸化物の濃度に応じた大きさの電流を、電圧が印加された状態において出力するセンサセル１６０として機能する部分となっている。センサセル１６０によって窒素酸化物および残留酸素の濃度が測定される排出ガスは、ポンプセル１５０において酸素が排出された後の排出ガスである。センサセル１６０は、本実施形態における「第２セル」の一つに該当する。
【００４０】
センサ電極１１２と共通電極１１４との間に印加される電圧のことを、以下では「センサセル電圧」とも称する。また、センサセル電圧が印加された状態で、センサ電極１１２と共通電極１１４との間に流れる電流のことを、以下では「センサセル電流」とも称する。
【００４１】
固体電解質体１１０が高温の活性状態となっているときに、モニタ電極１１３と共通電極１１４との間に電圧が印加されると、測定室１２１の排出ガスに含まれる酸素がモニタ電極１１３において分解され、酸素イオンとなって固体電解質体１１０を通過する。その結果、モニタ電極１１３と共通電極１１４との間には、モニタ電極１１３の近傍における酸素の濃度に応じた電流が流れることとなる。当該電流の値は制御装置１０によって取得される。
【００４２】
つまり、モニタ電極１１３、共通電極１１４、及び固体電解質体１１０のうちモニタ電極１１３と共通電極１１４との間に挟まれた部分は、排出ガスに含まれる残留酸素の濃度に応じた大きさの電流を出力するモニタセル１７０として機能する部分となっている。モニタセル１７０によって残留酸素の濃度が測定される排出ガスは、ポンプセル１５０において酸素が排出された後の排出ガスである。モニタセル１７０は、先に述べたセンサセル１６０と共に、本実施形態における「第２セル」の一つに該当する。
【００４３】
モニタ電極１１３と共通電極１１４との間に印加される電圧のことを、以下では「モニタセル電圧」とも称する。また、モニタセル電圧が印加された状態で、モニタ電極１１３と共通電極１１４との間に流れる電流のことを、以下では「モニタセル電流」とも称する。
【００４４】
このように、本実施形態における第２セルには、ポンプセル１５０（第１セル）によって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる、残留酸素の濃度に応じた大きさの電流を出力するモニタセル１７０と、ポンプセル１５０によって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる、残留酸素及び窒素酸化物の濃度に応じた大きさの電流を出力するセンサセル１６０と、が含まれている。
【００４５】
拡散抵抗体１４０を通って測定室１２１に流入した排出ガスは、ポンプセル１５０に沿って流れた後、センサセル１６０及びモニタセル１７０のそれぞれに供給される。図４では、このような排出ガスの流れが複数の矢印で模式的に示されている。矢印ＡＲ１０で示されるのは、拡散抵抗体１４０を通って測定室１２１に流入した後、ポンプセル１５０によって排出される酸素の流れである。ポンプセル１５０では、排出ガスに含まれる酸素の殆どが除去されるのであるが、酸素を完全に除去することは難しい。このため、僅かな量の酸素が、センサセル１６０及びモニタセル１７０のそれぞれに到達することとなる。矢印ＡＲ１１で示されるのはセンサセル１６０に到達する酸素の流れであり、矢印ＡＲ１２で示されるのはモニタセル１７０に到達する酸素の流れである。
【００４６】
既に述べたように、ポンプ電極１１１及びモニタ電極１１３は、いずれも窒素酸化物に対して不活性な電極となっている。このため、測定室１２１に流入した排出ガスに含まれる窒素酸化物は、ポンプセル１５０やモニタセル１７０によっては排出されず、そのままセンサセル１６０のセンサ電極１１２に到達することとなる。矢印ＡＲ２０で示されるのは、このようにセンサセル１６０に到達する窒素酸化物の流れである。
【００４７】
図４に示されるように、センサセル１６０には窒素酸化物（矢印ＡＲ２０）と残余の酸素（矢印ＡＲ１１）との両方が到達する。このため、センサセル電流の大きさは、排出ガスに含まれる窒素酸化物及び酸素の濃度を示すものとなっている。
【００４８】
一方、モニタセル電流の大きさは、排出ガスに含まれる酸素の濃度を示すものとなっている。従って、センサセル電流の値から、モニタセル電流の値を差し引いて得られる電流値は、窒素酸化物のみの濃度を示すものとなる。このような排出ガスセンサ１００では、排出ガスに含まれる酸素の影響を抑制し、窒素酸化物の濃度を正確に測定することが可能となっている。
【００４９】
図２に示されるように、本体部１３０にはヒーター１８０が埋設されている。ヒーター１８０は、本体部１３０の内側において発熱し、ポンプセル１５０、センサセル１６０、及びモニタセル１７０のそれぞれを加熱するためのものである。ヒーター１８０によって、固体電解質体１１０が活性となる温度に保たれる。ヒーター１８０の出力（発熱量）は制御装置１０によって調整される。
【００５０】
引き続き図２を参照しながら、制御装置１０の構成について説明する。制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１０は、機能的な制御ブロックとして、濃度検知部１１と、内燃機関制御部１２と、第１セル制御部１３と、電流値取得部１４と、劣化判定部１５と、を有している。
【００５１】
濃度検知部１１は、モニタセル電流及びセンサセル電流のそれぞれに基づいて、排出ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知する部分である。既に述べたように、濃度検知部１１による窒素酸化物の濃度の検知は、センサセル電流の値からモニタセル電流の値を差し引いて得られる電流値に基づいて行われる。
【００５２】
内燃機関制御部１２は、濃度検知部１１によって検知された窒素酸化物の濃度に基づいて、内燃機関ＥＧの制御を行う部分である。内燃機関制御部１２は、排出ガスセンサ１００によって検知される窒素酸化物の濃度が０に近づくように、内燃機関ＥＧの燃料噴射量等を調節する。既に述べたように、制御装置１０が排出ガスセンサ１００の制御を行うための専用の装置として構成されており、エンジンＥＣＵとは別の制御装置となっているような態様であってもよい。この場合、内燃機関制御部１２はエンジンＥＣＵの一部として構成されることとなる。
【００５３】
第１セル制御部１３は、ポンプセル電圧を変化させることにより、第１セルであるポンプセル１５０による酸素の排出を制御する部分である。排出ガスセンサ１００による窒素酸化物の濃度検知が行われているとき、すなわち通常時においては、第１セル制御部１３はポンプセル電圧を概ね一定の値に維持する。一方、後に説明する劣化判定が行われる際には、第１セル制御部１３はポンプセル電圧を一時的に低下させる。
【００５４】
電流値取得部１４は、第２セルであるから出力される電流の値、具体的にはセンサセル電流やモニタセル電流の値を取得する部分である。電流値取得部１４によって取得されたセンサセル電流やモニタセル電流の値は、通常時における窒素酸化物の濃度の算出に用いられる。また、センサセル電流等の値は、後に説明する劣化判定にも用いられる。
【００５５】
劣化判定部１５は、第２セルであるセンサセル１６０に劣化が生じているか否かを判定する部分である。本実施形態における当該判定は、電流値取得部１４によって取得されたセンサセル電流の値に基づいて行われる。
【００５６】
センサセル１６０に劣化が生じると、排出ガスに含まれる窒素酸化物の濃度が同じ場合であっても、センサセル電流の値が正常時に比べて小さくなってしまう。その結果、排出ガスセンサ１００による濃度の測定を正確に行うことができなくなってしまう。そこで、劣化判定部１５は、センサセル１６０に劣化が生じているか否かを判定するための処理（つまり劣化判定）を定期的に行う。
【００５７】
劣化判定のために行われる処理の概要について説明する。図５（Ａ）に示されるのは、劣化判定が行われる際における、ポンプセル電圧の時間変化の例である。図５（Ｂ）に示されるのは、ポンプセル電流の時間変化の例である。図５（Ｃ）に示されるのは、センサセル電流の時間変化の例である。
【００５８】
図５に示される例では、通常時の制御（つまり窒素酸化物濃度を測定するための処理）が時刻ｔ０において一時的に停止されており、時刻ｔ０から劣化判定部１５による劣化判定が開始されている。時刻ｔ０においては、ポンプセル１５０に印加される電圧が、当初のＶＰ１から、これよりも低いＶＰ０へと変更されている（図５（Ａ））。当該処理は第１セル制御部１３によって行われる。その結果、ポンプセル１５０による酸素の排出は、時刻ｔ０以降においては抑制された状態となる。
【００５９】
これに伴い、ポンプセル電流は、当初のＩＰ０から、これよりも低いＩＰ１へと低下している（図５（Ｂ））。ポンプセル電流がこのように減少したことは、ポンプセル１５０を通過してセンサセル１６０へと到達する酸素の量が、時刻ｔ０以降においては増加したことを意味する。このため、図５（Ｃ）の線Ｌ１０に示されるように、センサセル電流は時刻ｔ０から増加し始めており、最終的には概ね一定の値となっている。
【００６０】
その後の時刻ｔ１では、ポンプセル電圧が元の値ＶＰ１に戻される（図５（Ａ））。それに伴い、ポンプセル電流の値は上昇しＩＰ２となっている。ＩＰ２は、元の値であるＩＰ１に等しくなることもあるが、それまでにおける内燃機関の状態変化等により、ＩＰ１とは僅かに異なる値となることが多い。
【００６１】
時刻ｔ１以降は、センサセル１６０へと到達する酸素の量が減少する。これに伴い、センサセル電流の値は時刻ｔ１において減少している（図５（Ｃ））。
【００６２】
図５（Ｃ）の線Ｌ１０は、センサセル１６０に劣化が生じていない正常時における、センサセル電流の時間変化を示している。一方、同図の線Ｌ１１は、センサセル１６０に劣化が生じているときにおける、センサセル電流の時間変化を示している。
【００６３】
線Ｌ１０と線Ｌ１１とを比較すると明らかなように、時刻ｔ０以降におけるセンサセル電流の傾きは、センサセル１６０に劣化が生じている場合には正常時に比べて小さくなる。このため、特開２０１７−１１６４３８号公報に記載されているように、当該傾きの大きさに基づいて劣化判定を行うことが考えられる。
【００６４】
ただし、センサセル電流の時間変化の傾きは、センサセル１６０の劣化度合いに応じて変化するだけでなく、検知対象である排出ガスの酸素濃度に応じても変化する。例えば、排出ガスに含まれる酸素濃度が低くなっているときには、ポンプセル電圧が低減された時刻ｔ０以降でも、センサセル１６０には比較的少量の酸素しか到達しない。このため、センサセル電流の時間変化の傾きは、センサセル１６０が生じていないにも拘らず、線Ｌ１１と同様に小さなものとなることがある。その結果、センサセル１６０に劣化が生じているとの誤判定がなされてしまう可能性がある。
【００６５】
このような誤判定を防止するためは、センサセル電流の時間変化の傾きを、ポンプセル電流の変化量（図５（Ｂ）のΔＩＰ）で除することによって正規化し、正規化後の傾きに基づいて劣化の判定を行うこととすればよい。これにより、そのときにおける排出ガスの酸素濃度によることなく、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を正確に行うことが可能となる。
【００６６】
しかしながら、ポンプセル電圧が低減された時刻ｔ０以降のしばらくの間は、図５（Ｂ）に示されるように、ポンプセル電流は一時的に大きく変動し、その後は概ね一定の値に収束している。同様に、ポンプセル電圧が元に戻された時刻ｔ１以降のしばらくの間も、ポンプセル電流は一時的に大きく変動し、その後の時刻ｔ２以降は概ね一定の値に収束している。
【００６７】
図５（Ｂ）の例では、時刻ｔ０の直前におけるポンプセル電流の値がＩＰ０となっており、時刻ｔ２におけるポンプセル電流の値がＩＰ２となっている。同図に示される点線ＤＬ１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、ポンプセル電流の値がＩＰ０からＩＰ２へと一定の傾きで変化した場合における、当該変化を示す直線である。当該直線は、ポンプセル電圧の値が仮にＶＰ１のまま一定に維持されていた場合における、ポンプセル電流の値の変化を示すもの、ということができる。ポンプセル電流の変化量であるΔＩＰは、このように定義される点線ＤＬ１と、時刻ｔ１の直前におけるポンプセル電流の値（ＩＰ１）との差として定義されている。
【００６８】
時刻ｔ０以降においても内燃機関等の状態は変化するのであるが、このように定義されるΔＩＰを用いて傾きを正規化すれば、センサセル１６０に到達する酸素濃度が変動しても、その影響を殆ど受けることなく正確に劣化判定を行うことができる。
【００６９】
しかしながら、上記のようなΔＩＰを算出するためには、ポンプセル電圧が低減された時刻ｔ０から、ポンプセル電流の値が収束する時刻ｔ２まで待つ必要がある。つまり、ポンプセル電流の変化量であるΔＩＰを正確に取得し、正規化された傾きに基づいた劣化判定を完了させるまでには、比較的長い時間を要してしまうこととなる。
【００７０】
そこで、本実施形態に係る劣化判定部１５は、時刻ｔ０以降におけるセンサセル電流の変化に基づいて、上記とは異なる方法でセンサセル１６０の劣化判定を行うこととしている。
【００７１】
当該劣化判定の方法について、図６を参照しながら説明する。図６に示されるのは、図５（Ｃ）と同様のグラフであって、ポンプセル電圧が低減された時刻ｔ０以降におけるセンサセル電流の時間変化の例を示すものとなっている。
【００７２】
図６に示される時刻ｔ１０は、時刻ｔ０から、予め設定された第１所定期間ＴＭ１が経過したタイミングの時刻である。すなわち、第１セル制御部１３によってポンプセル１５０による酸素の排出が抑制された時点（時刻ｔ０）から、第１所定期間ＴＭ１が経過したタイミングの時刻である。第１所定期間ＴＭ１は、ポンプセル電圧が減少した時刻ｔ０の後、センサセル電流が上昇し一定となるまでの期間よりも短い期間として、予め設定されたものである。第１所定期間ＴＭ１が経過したタイミングである時刻ｔ１０は、本実施形態における「第１タイミング」に該当する。
【００７３】
図６に示される時刻ｔ２０は、時刻ｔ１０から、予め設定された第２所定期間ＴＭ２が更に経過したタイミングの時刻である。すなわち、第１タイミングである時刻ｔ１０から、更に第２所定期間ＴＭ２が経過したタイミングの時刻である。第２所定期間ＴＭ２は、第１タイミングである時刻ｔ１０の後、センサセル電流が上昇し一定となるまでの期間よりも短い期間として、予め設定されたものである。第２所定期間ＴＭ２が経過したタイミングである時刻ｔ２０は、本実施形態における「第２タイミング」に該当する。
【００７４】
電流値取得部１４は、第１タイミングにおけるセンサセル電流の値を、第１電流値ＩＳ１として取得する。更に、第２タイミングにおけるセンサセル電流の値を、第２電流値ＩＳ２として取得する。
【００７５】
その後、劣化判定部１５は、第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比に基づいて、センサセル１６０に劣化が生じているか否かを判定する。具体的には、第２電流値ＩＳ２を第１電流値ＩＳ１で除することにより得られる値（ＩＳ２／ＩＳ１）が、所定の閾値ＴＨ１を下回っている場合に、センサセル１６０に劣化が生じていると判定する。
【００７６】
本発明者らが行った実験などによれば、上記のような第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比は、センサセル１６０の劣化度合いに応じて変化することが確認されている。具体的には、センサセル１６０の劣化度合いが大きいほど、ＩＳ２／ＩＳ１によって得られる値が小さくなることが確認されている。一方、第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比は、排出ガスに含まれる酸素の濃度に応じては殆ど変化しないことも確認されている。
【００７７】
図７に示されるのは、センサセル１６０に劣化が生じていない場合における、第１電流値ＩＳ１（横軸）と第２電流値ＩＳ２（縦軸）との関係である。同図に示されるように、第１電流値ＩＳ１と第２電流値ＩＳ２との関係を示すグラフは、右肩上がりの一直線状のグラフとなる。センサセル電圧が大きくなると、これに応じて第１電流値ＩＳ１及び第２電流値ＩＳ２のそれぞれが大きくなるのであるが、両者の関係自体は殆ど変化しない。また、排出ガスに含まれる酸素濃度が高くなると、これに応じて第１電流値ＩＳ１及び第２電流値ＩＳ２のそれぞれが大きくなるのであるが、やはり両者の関係自体は殆ど変化しない。
【００７８】
センサセル１６０が正常な場合において、センサセル電圧及び酸素濃度をそれぞれ変化させていくと、第１電流値ＩＳ１及び第２電流値ＩＳ２のそれぞれの実測値を示す点は、概ね図７に示されるような右肩上がりの一直線上にプロットされて行くこととなる。
【００７９】
従って、ＩＳ２／ＩＳ１によって得られる値が、図７に示されるグラフの傾きに概ね等しい場合（具体的には、ＩＳ２／ＩＳ１≧ＴＨ１の場合）には、センサセル１６０に劣化が生じていないと判定することができる。一方、ＩＳ２／ＩＳ１によって得られる値が、図７に示されるグラフの傾きよりも小さい場合（具体的には、ＩＳ２／ＩＳ１＜ＴＨ１の場合）には、センサセル１６０に劣化が生じていると判定することができる。
【００８０】
制御装置１０によって行われる処理の具体的な内容について、図８を参照しながら説明する。図８に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過するごとに、制御装置１０によって繰り返し実行される処理となっている。
【００８１】
当該処理の最初のステップＳ０１では、診断条件が成立しているか否かが判定される。「診断条件」とは、センサセル１６０についての劣化判定が行われるために必要な条件として、予め設定されたものである。本実施形態では、車両のイグニッションスイッチ（不図示）が運転者によってＯＦＦとされた直後であること、が上記の診断条件として設定されている。このような態様に替えて、例えば、内燃機関の運転状態が安定していること等が、診断条件として設定されていてもよい。
【００８２】
診断条件が成立していない場合には、図８に示される一連の処理を終了する。診断条件が成立している場合には、ステップＳ０２に移行する。ステップＳ０２では、ポンプセル電圧を下げる処理が、第１セル制御部１３によって行われる。当該処理は、図５（Ｃ）や図６の時刻ｔ０で開始される処理に該当する。ステップＳ０２の処理が行われた以降は、ポンプセル１５０による酸素の排出が抑制された状態となり、ポンプセル電流が次第に増加して行く。
【００８３】
ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、ステップＳ０２の処理が行われた時点、すなわち、第１セル制御部１３によってポンプセル１５０による酸素の排出が抑制された時点から、第１所定期間ＴＭ１が経過したか否かが判定される。第１所定期間ＴＭ１が未だ経過していない場合には、ステップＳ０３の処理が繰り返し実行される。第１所定期間ＴＭ１が経過した場合には、ステップＳ０４に移行する。このため、ステップＳ０４に移行するタイミングは、上記の第１タイミング（図６における時刻ｔ１０）となる。
【００８４】
ステップＳ０４では、第１電流値ＩＳ１を取得する処理が、電流値取得部１４によって行われる。取得された第１電流値ＩＳ１は、制御装置１０が備える不図示の記憶装置に記憶される。
【００８５】
ステップＳ０４に続くステップＳ０５では、ステップＳ０４の処理が行われた時点、すなわち第１タイミングから、第２所定期間ＴＭ２が経過したか否かが判定される。第２所定期間ＴＭ２が未だ経過していない場合には、ステップＳ０５の処理が繰り返し実行される。第２所定期間ＴＭ２が経過した場合には、ステップＳ０６に移行する。このため、ステップＳ０６に移行するタイミングは、上記の第２タイミング（図６における時刻ｔ２０）となる。
【００８６】
ステップＳ０６では、第２電流値ＩＳ２を取得する処理が、電流値取得部１４によって行われる。取得された第２電流値ＩＳ２は、制御装置１０が備える不図示の記憶装置に記憶される。
【００８７】
ステップＳ０６に続くステップＳ０７では、、第２電流値ＩＳ２を第１電流値ＩＳ１で除することにより得られる値（ＩＳ２／ＩＳ１）が、閾値ＴＨ１を下回っているか否かが判定される。閾値ＴＨ１は、センサセル１６０に劣化が生じていない場合において算出され得るＩＳ２／ＩＳ１の範囲の下限値として、予め設定された閾値である。当該判定は劣化判定部１５によって行われる。
【００８８】
ＩＳ２／ＩＳ１の値が閾値ＴＨ１を下回っている場合には、ステップＳ０８に移行する。ステップＳ０８では、センサセル１６０に劣化が生じているとの判定が、劣化判定部１５によってなされる。尚、ここでいう「センサセル１６０に劣化が生じている」とは、例えば、センサセル１６０の交換や修理を促すような警告灯を点灯させ、運転者に報知する必要が生じているような状況のことを意味する。
【００８９】
一方、ステップＳ０７において、ＩＳ２／ＩＳ１の値が閾値ＴＨ１以上であった場合には、ステップＳ０９に移行する。ステップＳ０９では、センサセル１６０に劣化が生じていないとの判定が、劣化判定部１５によってなされる。
【００９０】
ステップＳ０８又はステップＳ０９の処理が行われた後は、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、ポンプセル電圧を、時刻ｔ０よりも前の電圧まで戻す処理が、第１セル制御部１３によって行われる。当該処理は、図５の時刻ｔ１で行われる処理に該当する。これにより、劣化判定のための処理が完了する。
【００９１】
以上に説明したように、本実施形態に係る制御装置１０では、劣化判定部１５が、第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比に基づいて、第２セルであるセンサセル１６０に劣化が生じているか否かを判定するように構成されている。第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比は、そのときにおける排出ガスの酸素濃度の影響を殆ど受けないため、図５を参照しながら説明したような正規化を要しないにも拘らず、劣化判定を正確に行うことができる。また、正規化を必要としないので、図５（Ｂ）に示される時刻ｔ２まで待つことなく、比較的短時間のうちに劣化判定を完了させることが可能となっている。このため、劣化判定を行っている間における、内燃機関の動作状態の変化は比較的小さくなるので、当該変化に起因した誤判定を防止することができる。
【００９２】
図８に示される例では、ステップＳ０７において、ＩＳ２／ＩＳ１の値を閾値ＴＨ１と直接比較することによって劣化判定を行っている。このような態様に替えて、センサセル１６０の劣化の度合いを示す別の指標をＩＳ２／ＩＳ１に基づいて算出し、当該指標を所定の閾値と比較することによって劣化判定を行うこととしてもよい。このような指標としては、例えば、０％（劣化なしの初期状態）から１００％（劣化が進行して使用不可となった状態）までの範囲で変化する「劣化率」を用いることができる。この場合、算出されるＩＳ２／ＩＳ１が小さくなるほど劣化率は大きくなり、劣化率が閾値よりも大きいときに、センサセル１６０に劣化が生じているとの判定がなされる。ＩＳ２／ＩＳ１と上記指標（劣化率等）との関係は、予めマップとして制御装置１０に記憶させておけばよい。
【００９３】
ところで、センサセル電流の大きさは、全ての排出ガスセンサ１００について同一とはならず、排出ガスセンサ１００の個体ごとにばらつくのが通常である。従って、センサセル電圧や排ガスの酸素濃度等の条件が仮に同じであったとしても、そのときにおいて取得されるセンサセル電流の大きさは、排出ガスセンサ１００の個体ごとに異なる値となる。また、センサセル電圧や排ガスの酸素濃度等の条件が異なると、センサセル電流のばらつき具合も変化してしまう。
【００９４】
このため、従来の方法によってセンサセル１６０の劣化判定を行う場合には、劣化判定の基準となる初期特性の値（つまり正常時におけるセンサセル電流の値）を、センサセル電圧や酸素濃度等からなる複数の条件ごとに、それぞれの排出ガスセンサ１００について予め個別に取得しておく必要があった。
【００９５】
これに対し、本実施形態においては、劣化判定の基準となる初期特性として、図７に示されるような第１電流値ＩＳ１と第２電流値ＩＳ２との関係のみを、それぞれの排出ガスセンサ１００について予め個別に取得しておくだけでよい。つまり、センサセル１６０が正常であるときにおける、ＩＳ２／ＩＳ１の値だけを初期特性として取得し、これに基づいて閾値ＴＨ１を適切に設定さえしておけば、その後の劣化判定を正確に行うことが可能となる。従って、本実施形態では、排出ガスセンサ１００の各個体についての、初期特性の取得を比較的容易に行うことができるという利点も得られる。
【００９６】
以上に説明した例では、劣化判定の対象となる第２セルがセンサセル１６０となっている。しかしながら、劣化判定の対象となる第２セルは、センサセル１６０ではなくモニタセル１７０であってもよい。この場合でも、以上に説明した方法と同様の方法により、モニタセル１７０に劣化が生じているか否かを判定することができる。
【００９７】
第２実施形態について説明する。第２実施形態では、劣化判定のために行われる処理の内容についてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【００９８】
本実施形態の劣化判定のために行われる処理の概要について、図９を参照しながら説明する。図９に示されるそれぞれのグラフは、ポンプセル電圧が低減された時刻ｔ０以降における、センサセル電流の時間変化の例である。
【００９９】
線Ｌ２０によって示されるのは、センサセル１６０に劣化が生じていない場合における、センサセル電流の時間変化である。また、線Ｌ２１によって示されるのは、センサセル１６０に劣化が生じている場合における、センサセル電流の時間変化である。センサセル１６０に劣化が生じている場合には、時刻ｔ０以降におけるセンサセル電流が、正常時（線Ｌ２０）に比べて緩やかに増加している。その結果として、算出されるＩＳ２／ＩＳ１の値は、正常時に比べて小さな値となる。
【０１００】
ところで、センサセル電流の値は、センサセル１６０の温度が高くなるほど大きくなる傾向がある。図９の線Ｌ２２によって示されるのは、センサセル１６０に劣化が生じておらず、且つセンサセル１６０が通常時よりも高温となっている場合における、センサセル電流の時間変化である。この場合のセンサセル電流は、時刻ｔ０以降において線Ｌ２０よりも急激に立ち上がった後、その傾きは次第に緩やかになっていき、最終的には線Ｌ２０と同じ値に収束する。
【０１０１】
このため、線Ｌ２２のようにセンサセル電流が変化した場合におけるＩＳ２／ＩＳ１の値は、Ｌ２０のようにセンサセル電流が変化した場合におけるＩＳ２／ＩＳ１の値よりも小さくなってしまうことがある。つまり、センサセル１６０の温度が高くなっているときには、センサセル１６０に劣化が生じていないにも拘らず、ＩＳ２／ＩＳ１の値が小さく算出される場合がある。ＩＳ２／ＩＳ１が閾値ＴＨ１を下回ると、センサセル１６０に劣化が生じているの誤判定がなされてしまう。
【０１０２】
そこで、本実施形態に係る劣化判定部１５は、センサセル１６０の温度が高くなっているような場合には、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行わないこととしている。
【０１０３】
図９に示される基準値ＳＴ１は、センサセル１６０に劣化が生じておらず、且つセンサセル１６０の温度が通常通りの温度となっているときに、第１タイミング（時刻ｔ１０）において取得される第１電流値ＩＳ１の値である。
【０１０４】
線Ｌ２１で示されるように、センサセル１６０において劣化が生じている場合には、第１タイミングにおいて取得される第１電流値ＩＳ１の値は、基準値ＳＴ１よりも小さな値となる。一方、線Ｌ２２で示されるように、センサセル１６０において劣化が生じておらず、センサセル１６０が高温となっているような場合には、第１タイミングにおいて取得される第１電流値ＩＳ１の値は、基準値ＳＴ１よりも大きな値となる。
【０１０５】
そこで、本実施形態に係る劣化判定部１５は、取得された第１電流値ＩＳ１の値が基準値ＳＴ１よりも大きい場合には、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行わないこととしている。これにより、上記のような誤判定を防止することができる。
【０１０６】
図９に示されるように、時刻ｔ０から十分な時間が経過したタイミングである時刻ｔ３０においては、センサセル電流は概ね一定の値に収束する。このときのセンサセル電流の値は、線Ｌ２０、Ｌ２１、Ｌ２２のいずれについても同じ値となる。図６や図９に示されるように、時刻ｔ３０において収束するセンサセル電流の値のことを、以下では「第３電流値ＩＳ３」とも称する。
【０１０７】
時刻ｔ３０は、第２タイミングである時刻ｔ２０よりも後のタイミングとなっており、本実施形態における「第３タイミング」に該当する。上記の第３電流値ＩＳ３は、第２タイミングよりも後の第３タイミングにおいて、電流値取得部１４によって取得されるセンサセル電流の値、ということができる。
【０１０８】
第３電流値ＩＳ３の値は、常に同じ値とはならず、排出ガスの酸素濃度等によって変化する。第３電流値ＩＳ３の値が大きくなるような場合には、上記の基準値ＳＴ１も大きくなる。従って、上記のような判定を行うにあたっては、判定の基準となる基準値ＳＴ１を、第３電流値ＩＳ３の値に応じて予め適切な値に設定しておくことが好ましい。
【０１０９】
本実施形態では、センサセル１６０に劣化が生じていない正常時における、第１電流値ＩＳ１についての基準値ＳＴ１の候補が、複数の第３電流値ＩＳ３に対応して予め複数記憶されている。つまり、劣化が生じていない場合には第１タイミングにおいて取得されるはずのセンサセル電流の値が、基準値ＳＴ１の候補として、様々な第３電流値ＩＳ３の値ごとに予め記憶されている。
【０１１０】
本実施形態に係る劣化判定部１５は、時刻ｔ３０において第３電流値ＩＳ３を取得した後、これに対応する基準値ＳＴ１を、上記の候補の中から選択し設定する。その後、設定された基準値ＳＴ１と、第１タイミングにおいて予め取得されていた第１電流値ＩＳ１とを比較し、後者の方が大きい場合には、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行わない。
【０１１１】
制御装置１０によって行われる処理の具体的な内容について、図１０を参照しながら説明する。図１０に示される一連の処理は、図８に示される一連の処理に替えて実行される処理である。当該処理は、図８に示される一連の処理のうちステップＳ０６とステップＳ０７との間に、ステップＳ１１乃至Ｓ１４を加えた処理となっている。
【０１１２】
ステップＳ０６において、第２電流値ＩＳ２を取得し記憶する処理が行われた後は、本実施形態ではステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、ステップＳ０６の処理が行われた時点、すなわち第２タイミングから、第３所定期間ＴＭ３が経過したか否かが判定される。第３所定期間ＴＭ３は、第２タイミングの後、電流値取得部１４によって取得されるセンサセル電流の値が安定するまでに要する期間として、予め設定されたものである。第３所定期間ＴＭ３は、図９に示される例における、時刻ｔ２０から時刻ｔ３０までの期間に該当する。
【０１１３】
第３所定期間ＴＭ３が未だ経過していない場合には、ステップＳ１１の処理が繰り返し実行される。第３所定期間ＴＭ３が経過した場合には、ステップＳ１２に移行する。このため、ステップＳ１２に移行するタイミングは、上記の第３タイミング（図６や図９における時刻ｔ３０）となる。
【０１１４】
ステップＳ１２では、第３電流値ＩＳ３を取得する処理が、電流値取得部１４によって行われる。取得された第３電流値ＩＳ３は、制御装置１０が備える不図示の記憶装置に記憶される。
【０１１５】
ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、基準値ＳＴ１を設定する処理が行われる。既に述べたように、ここでは、予め記憶されている複数の基準値ＳＴ１の候補の中から、
ステップＳ１２で取得された第３電流値ＩＳ３に対応するものが選択され、これが基準値ＳＴ１として設定される。
【０１１６】
ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、ステップＳ０４で取得された第１電流値ＩＳ１が、ステップＳ１３で設定された基準値ＳＴ１以下であるか否かが判定される。第１電流値ＩＳ１が基準値ＳＴ１以下である場合には、ステップＳ０７に移行する。以降は、第１実施形態について説明したものと同様の方法で、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定が行われる。
【０１１７】
ステップＳ１４において、第１電流値ＩＳ１が基準値ＳＴ１を超えている場合には、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行うことなく、図１０に示される一連の処理を終了する。
【０１１８】
以上に説明したように、本実施形態では、第２タイミング（時刻ｔ２０）よりも後の第３タイミング（時刻ｔ３０）において、電流値取得部１４によって、センサセル電流の値が第３電流値として取得される。第１電流値ＩＳ１については、センサセル１６０において劣化が生じていない正常時における値、である基準値ＳＴ１が、複数の第３電流値ＩＳ３に対応して予め複数記憶されている。
【０１１９】
電流値取得部１４によって取得された第１電流値ＩＳ１が、電流値取得部１４によって取得された第３電流値ＩＳ３に対応する基準値ＳＴ１よりも大きい場合には、劣化判定部１５は、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行わないように構成されている。これにより、センサセル１６０が高温となっているときに、第２セルに劣化が生じているとの誤判定がなされてしまうことが防止される。
【０１２０】
以上に説明した例においては、第１電流値ＩＳ１の値を基準値（ＳＴ１）と比較し、第１電流値ＩＳ１の値の方が大きい場合には劣化判定を行わないこととしている。このような態様に替えて、第１電流値ＩＳ１ではなく第２電流値ＩＳ２の値を基準値と比較することとしてもよい。
【０１２１】
このような変形例における制御について説明する。図９に示される基準値ＳＴ２は、センサセル１６０に劣化が生じておらず、且つセンサセル１６０の温度が通常通りの温度となっているときに、第２タイミング（時刻ｔ２０）において取得される第２電流値ＩＳ２の値である。
【０１２２】
線Ｌ２１で示されるように、センサセル１６０において劣化が生じている場合には、第２タイミングにおいて取得される第２電流値ＩＳ２の値は、基準値ＳＴ２よりも小さな値となる。一方、線Ｌ２２で示されるように、センサセル１６０において劣化が生じておらず、センサセル１６０が高温となっているような場合には、第２タイミングにおいて取得される第２電流値ＩＳ２の値は、基準値ＳＴ２よりも大きな値となる。
【０１２３】
そこで、この変形例における劣化判定部１５は、第２電流値ＩＳ２の値が基準値ＳＴ２よりも大きい場合には、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行わない。これにより、高温時の誤判定を防止することができる。
【０１２４】
第３電流値ＩＳ３の値は、常に同じ値とはならず、排出ガスの酸素濃度等によって変化する。第３電流値ＩＳ３の値が大きくなるような場合には、上記の基準値ＳＴ２も大きくなる。従って、上記のような判定を行うにあたっては、判定の基準となる基準値ＳＴ２を、第３電流値ＩＳ３の値に応じて予め適切な値に設定しておくことが好ましい。
【０１２５】
この比較例では、センサセル１６０に劣化が生じていない正常時における、第２電流値ＩＳ２についての基準値ＳＴ２の候補が、複数の第３電流値ＩＳ３に対応して予め複数記憶されている。つまり、劣化が生じていない場合には第２タイミングにおいて取得されるはずのセンサセル電流の値が、基準値ＳＴ２の候補として、様々な第３電流値ＩＳ３の値ごとに予め記憶されている。
【０１２６】
本実施形態に係る劣化判定部１５は、時刻ｔ３０において第３電流値ＩＳ３を取得した後、これに対応する基準値ＳＴ２を、上記の候補の中から選択し設定する。その後、設定された基準値ＳＴ２と、第３タイミングにおいて予め取得されていた第２電流値ＩＳ２とを比較し、後者の方が大きい場合には、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行わない。
【０１２７】
これを実現するための具体的な処理は、図１０のステップＳ１１乃至Ｓ１４において、第１電流値ＩＳ１を第２電流値ＩＳ２に置き替えて、基準値ＳＴ１を基準値ＳＴ２に置き替えたものに等しい。このため、その具体的な処理の内容については説明を省略する。
【０１２８】
以上に説明したように、この比較例では、第２タイミング（時刻ｔ２０）よりも後の第３タイミング（ｔ３０）において、電流値取得部１４によって、センサセル電流の値が第３電流値として取得される。第２電流値ＩＳ２については、センサセル１６０において劣化が生じていない正常時における値、である基準値ＳＴ２が、複数の第３電流値ＩＳ３に対応して予め複数記憶されている。
【０１２９】
電流値取得部１４によって取得された第２電流値ＩＳ２が、電流値取得部１４によって取得された第３電流値ＩＳ３に対応する基準値ＳＴ２よりも大きい場合には、劣化判定部１５は、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行わないように構成されている。これにより、センサセル１６０が高温となっているときに、第２セルに劣化が生じているとの誤判定がなされてしまうことが防止される。
【０１３０】
以上に説明した第２実施形態及びその変形例では、第３タイミングである時刻ｔ３０が、第１セル制御部１３によってポンプセル１５０による酸素の排出が抑制された後であり、且つ、電流値取得部１４によって取得されるセンサセル電流の値が安定した以降のタイミング、として設定されている。しかしながら、第３タイミングである時刻ｔ３０は、時刻ｔ２０よりも後のタイミングであれば、上記とは異なるタイミングとして設定されてもよい。例えば、センサセル電流の値が安定するよりも前のタイミングとして第３タイミングが設定されてもよい。この場合も、基準値ＳＴ１や基準値ＳＴ２は、第３タイミングで取得された第３電流値ＩＳ３に対応して設定されることとなる。
【０１３１】
第３実施形態について説明する。第３実施形態では、制御装置１０の構成、及び、劣化判定のために行われる処理の内容、のそれぞれにおいて、上記の第２実施形態に対し変更を加えたものとなっている。以下では、第２実施形態と異なる点について主に説明し、第２実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【０１３２】
本実施形態における制御装置１０は、図１１に示されるように、温度推定部１６を更に備えている。温度推定部１６は、第２セルであるセンサセル１６０の温度を推定する部分である。温度推定部１６によって推定されたセンサセル１６０の温度は、例えば、排出ガスセンサ１００により測定された窒素酸化物の濃度を補正するため等に用いられる。
【０１３３】
センサセル１６０の温度を推定するために実行される処理について、図１２を参照しながら説明する。本実施形態では、図１０に示される一連の処理が実行される毎に、これに続いて図１２に示される一連の処理が実行される。図１２に示される一連の処理は、上記の温度推定部１６によって実行される。
【０１３４】
当該処理の最初のステップＳ２１では、第１電流値ＩＳ１を基準値ＳＴ１で除した値（つまりＩＳ１／ＳＴ１）を算出する処理が行われる。この算出に用いられる第１電流値ＩＳ１は、第１タイミングにおいて電流値取得部１４により取得されたセンサセル電流の値であって、図１０のステップＳ０４で取得されていたものである。また、算出に用いられる基準値ＳＴ１は、電流値取得部１４によって取得された第３電流値ＩＳ３に対応する基準値ＳＴ１であって、図１０のステップＳ１３で設定されていたものである。
【０１３５】
このように算出されるＩＳ１／ＳＴ１の値は、第１電流値ＩＳ１の、基準値ＳＴ１からの乖離度合いを示すパラメータということができる。図９を参照しながら先に説明したように、センサセル１６０が高温になるほど第１電流値ＩＳ１は大きな値となるので、算出されるＩＳ１／ＳＴ１の値も大きくなる。センサセル１６０に劣化が生じていない場合には、ＩＳ１／ＳＴ１の値は、センサセル１６０の温度に対応した値となる。
【０１３６】
制御装置１０が備える不図示の記憶装置には、センサセル１６０に劣化が生じていない場合における、ＩＳ１／ＳＴ１の値とセンサセル１６０の温度との対応関係が、マップとして記憶されている。
【０１３７】
ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、ステップＳ２１で算出されたＩＳ１／ＳＴ１の値と、上記のマップとを参照することにより、センサセル１６０の温度が推定される。
【０１３８】
尚、センサセル１６０に劣化が生じていた場合には、ＩＳ１／ＳＴ１の値とセンサセル１６０の温度との対応関係が変化してしまうので、センサセル１６０の温度が正確には推定されない可能性がある。そこで、図１２の処理が行われるのは、図１０の処理においてステップＳ０７からステップＳ０９へと移行した場合、すなわち、センサセル１６０に劣化が生じていないと判定された場合のみ、としてもよい。
【０１３９】
以上のように、温度推定部１６は、電流値取得部１４によって取得された第１電流値ＩＳ１を、電流値取得部１４によって取得された第３電流値ＩＳ３に対応する基準値ＳＴ１、で除することにより得られる値に基づいて、センサセル１６０の温度を推定する。
【０１４０】
以上に説明した例においては、第１電流値ＩＳ１の値に基づいてセンサセル１６０の温度を推定することとしている。このような態様に替えて、第１電流値ＩＳ１ではなく第２電流値ＩＳ２の値に基づいて、センサセル１６０の温度を推定することとしてもよい。
【０１４１】
このような変形例における制御について説明する。この変形例では、図１２のステップＳ２１に替えて、第２電流値ＩＳ２を基準値ＳＴ２で除した値（つまりＩＳ２／ＳＴ２）を算出する処理が行われる。この算出に用いられる第２電流値ＩＳ２は、第２タイミングにおいて電流値取得部１４により取得されたセンサセル電流の値であって、図１０のステップＳ０６で取得されていたものである。また、算出に用いられる基準値ＳＴ２は、電流値取得部１４によって取得された第３電流値ＩＳ３に対応する基準値ＳＴ２であって、第２実施形態の変形例において、図１０のステップＳ１３で設定されていたものである。
【０１４２】
このように算出されるＩＳ２／ＳＴ２の値は、第２電流値ＩＳ２の、基準値ＳＴ２からの乖離度合いを示すパラメータということができる。図９を参照しながら先に説明したように、センサセル１６０が高温になるほど第２電流値ＩＳ２も大きな値となるので、算出されるＩＳ２／ＳＴ２の値も大きくなる。センサセル１６０に劣化が生じていない場合には、ＩＳ２／ＳＴ２の値は、センサセル１６０の温度に対応した値となる。
【０１４３】
制御装置１０が備える不図示の記憶装置には、センサセル１６０に劣化が生じていない場合における、ＩＳ２／ＳＴ２の値とセンサセル１６０の温度との対応関係が、マップとして記憶されている。
【０１４４】
この変形例では、ステップＳ２２において、上記のように算出されたＩＳ２／ＳＴ２の値と、上記のマップとを参照することにより、センサセル１６０の温度が推定される。
【０１４５】
尚、センサセル１６０に劣化が生じていた場合には、ＩＳ２／ＳＴ２の値とセンサセル１６０の温度との対応関係が変化してしまうので、センサセル１６０の温度が正確には推定されない可能性がある。そこで、センサセル１６０の温度の推定が上記のように行われるのは、図１０の処理においてステップＳ０７からステップＳ０９へと移行した場合、すなわち、センサセル１６０に劣化が生じていないと判定された場合のみ、としてもよい。
【０１４６】
以上のように、この変形例における温度推定部１６は、電流値取得部１４によって取得された第２電流値ＩＳ２を、電流値取得部１４によって取得された第３電流値ＩＳ３に対応する基準値ＳＴ２、で除することにより得られる値に基づいて、センサセル１６０の温度を推定する。
【０１４７】
尚、以上のような第２実施形態やその変形例と同様の処理を行うことにより、温度推定部１６が、センサセル１６０ではなくモニタセル１７０の温度を推定することとしてもよい。
【０１４８】
第４実施形態について説明する。第４実施形態では、劣化判定のために行われる処理の内容についてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【０１４９】
本実施形態では、図８に示される一連の処理に替えて、図１３に示される一連の処理が実行される。当該処理は、図８に示される一連の処理のうちステップＳ０６とステップＳ０８、Ｓ０９との間の処理を、ステップＳ３１乃至Ｓ３３に置き替えた処理となっている。
【０１５０】
ステップＳ０６において、第２電流値ＩＳ２を取得し記憶する処理が行われた後は、本実施形態ではステップＳ３１に移行する。ステップＳ３１では、ステップＳ０６で取得された第２電流値ＩＳ２の値から、ステップＳ０４で取得された第１電流値ＩＳ１の値を差し引くことにより、両者の差分値であるΔＩＳを算出する処理が行われる。ΔＩＳは、図６の第２所定期間ＴＭ２における、センサセル電流の変化の傾きの大きさを示すパラメータ、ということができる。センサセル１６０が劣化している場合には、その劣化度合いに応じて、算出されるΔＩＳの値は小さくなる。
【０１５１】
ステップＳ３１に続くステップＳ３２では、センサセル１６０に劣化が生じていない場合におけるΔＩＳ（以下では「正常時ΔＩＳ」とも称する）が算出される。
【０１５２】
制御装置１０が備える不図示の記憶装置には、センサセル１６０に劣化が生じていない場合における、第１電流値ＩＳ１の値と、そのときにおける第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比（具体的にはＩＳ２／ＩＳ１）と、の対応関係がマップとして記憶されている。制御装置１０は、ステップＳ０４で取得された第１電流値ＩＳ１の値と、上記マップとを参照することにより、センサセル１６０に劣化が生じていない場合における第２電流値ＩＳ２の値を算出する。その後、算出された第２電流値ＩＳ２の値から、ステップＳ０４で取得された第１電流値ＩＳ１の値を差し引くことにより、両者の差分値である正常時ΔＩＳが算出される。
【０１５３】
ステップＳ３２に続くステップＳ３３では、ステップＳ３１で算出されたΔＩＳを、ステップＳ３２で算出された正常時ΔＩＳで除した値（つまりΔＩＳ／正常時ΔＩＳ）を算出し、その値が閾値ＴＨ２を下回っているか否かが判定される。
【０１５４】
センサセル１６０が劣化している場合には、その劣化度合いに応じて、算出されるΔＩＳ／正常時ΔＩＳの値は小さくなる。閾値ＴＨ２は、センサセル１６０に劣化が生じていない場合において算出され得るΔＩＳ／正常時ΔＩＳの範囲の下限値として、予め設定された閾値である。
【０１５５】
ΔＩＳ／正常時ΔＩＳの値が閾値ＴＨ２を下回っている場合には、ステップＳ０８に移行し、センサセル１６０に劣化が生じているとの判定がなされる。ΔＩＳ／正常時ΔＩＳの値が閾値ＴＨ２以上であった場合には、ステップＳ０９に移行し、センサセル１６０に劣化が生じていないとの判定がなされる。以降の処理は、図１０に示される第１実施形態と同じである。
【０１５６】
本実施形態でも、劣化判定部１５は、第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比に基づいて、第２セルであるセンサセル１６０に劣化が生じているか否かを判定する。ただし、第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比（例えばＩＳ２／ＩＳ１）を直接閾値と比較して劣化判定を行うのではなく、第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比を用いて算出された値（ΔＩＳ／正常時ΔＩＳ）を閾値ＴＨ２と比較することにより劣化判定を行っている。
【０１５７】
従来技術では、ΔＩＳを記憶する際には、酸素濃度を考慮した複数点の第１電流値ＩＳ１、第２電流値ＩＳ２を取得し、それぞれの酸素濃度に応じたΔＩＳを記憶しておく必要があるが、本実施形態では、実施形態１でも述べたように、酸素濃度の影響が少ない第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比に基づいてＩＳ２を求めることにより正常時ΔＩＳを求めることができるため、劣化判定を比較的容易に且つ精度良く行うことができる。また、第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比から算出された正常時の第２電流値ＩＳ２の絶対値と、ステップＳ０６で取得された第２電流値ＩＳ２の絶対値との比を算出し、閾値と比較することで劣化判定を行うことも可能であるが、本実施形態のように、差分の比率を算出することで、より正常時との劣化度合いが明確になり、精度良く劣化判定を行うことができる。
【０１５８】
尚、ステップＳ３２においては、実際に取得された第１電流値ＩＳ１の値と、マップを参照して得られた第２電流値ＩＳ２の値と、に基づいて正常時ΔＩＳを算出したが、これとは異なる方法で正常時ΔＩＳを算出することとしてもよい。例えば、ステップＳ０６において実際に取得された第２電流値ＩＳ２の値と、マップを参照して得られた第１電流値ＩＳ１の値と、に基づいて正常時ΔＩＳを算出することとしてもよい。この場合のマップには、センサセル１６０に劣化が生じていない場合における、第２電流値ＩＳ２の値と、そのときにおける第２電流値ＩＳ２と第１電流値ＩＳ１との比と、の対応関係が記憶されていればよい。
【０１５９】
第５実施形態について説明する。第５実施形態では、劣化判定のために行われる処理の内容についてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【０１６０】
本実施形態では、図８に示される一連の処理に替えて、図１４に示される一連の処理が実行される。以下では、図８に示される一連の処理との相違点について説明する。
【０１６１】
ステップＳ０３において、第１所定期間ＴＭ１が経過したとの判定がなされた後は、本実施形態ではステップＳ４１に移行する。ステップＳ４１では、第１タイミングにおけるセンサセル電流の値と、モニタセル電流の値と、がそれぞれ取得される。これらはいずれも、本実施形態における「第１電流値」に該当するものである。
【０１６２】
第１タイミングで取得されるセンサセル電流の値のことを、以下では「第１センサセル電流値ＩＳ１」と表記する。また、第１タイミングで取得されるモニタセル電流の値のことを、以下では「第１モニタセル電流値ＩＭ１」と表記する。つまり、本実施形態における「第１電流値」には、モニタセル１７０から出力される第１モニタセル電流値ＩＭ１と、センサセル１６０から出力される第１センサセル電流値ＩＳ１と、が含まれている。
【０１６３】
ステップＳ４１に続くステップＳ０５では、図８を参照しながら説明したものと同様の処理が行われる。ステップＳ０５で、第２所定期間ＴＭ２が経過したと判定された場合には、本実施形態ではステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２では、第２タイミングにおけるセンサセル電流の値と、モニタセル電流の値と、がそれぞれ取得される。これらはいずれも、本実施形態における「第２電流値」に該当するものである。
【０１６４】
第２タイミングで取得されるセンサセル電流の値のことを、以下では「第２センサセル電流値ＩＳ２」と表記する。また、第２タイミングで取得されるモニタセル電流の値のことを、以下では「第２モニタセル電流値ＩＭ２」と表記する。つまり、本実施形態における「第２電流値」には、モニタセル１７０から出力される第２モニタセル電流値ＩＭ２と、センサセル１６０から出力される第２センサセル電流値ＩＳ２と、が含まれている。
【０１６５】
ステップＳ４２に続くステップＳ４３では、第１比率及び第２比率がそれぞれ算出される。
【０１６６】
上記の「第１比率」とは、ステップＳ４２で算出された第２センサセル電流値ＩＳ２を、ステップＳ４１で算出された第１センサセル電流値ＩＳ１で除することにより得られる値のことである。
【０１６７】
また、上記の「第２比率」とは、ステップＳ４２で算出された第２モニタセル電流値ＩＭ２を、ステップＳ４１で算出された第１モニタセル電流値ＩＭ１で除することにより得られる値のことである。
【０１６８】
センサセル１６０の温度が高くなると、センサセル電流の波形が図９の線Ｌ２０から線Ｌ２２のように変化する。このため、センサセル１６０の温度が高くなる程、第１比率は小さくなる傾向がある。同様に、モニタセル１７０の温度が高くなる程、第２比率は小さくなる傾向がある。
【０１６９】
センサセル１６０及びモニタセル１７０は、排出ガスセンサ１００において互いに近い位置に配置されているので、それぞれの温度は互いにほぼ等しい温度となる。本発明者らが行った実験によれば、センサセル１６０の温度及びモニタセル１７０の温度が、それぞれ同程度だけ上昇した場合には、第１比率の減少量に比べて、第２比率の減少量が大きいことが確認されている。これは、センサセル１６０とモニタセル１７０のそれぞれの製造方法の違いに起因して、モニタセル電流の方がより温度の影響を受けやすい傾向があるためと考えられる。
【０１７０】
ステップＳ４３に続くステップＳ４４では、第１比率から第２比率を差し引くことによって得られた差分が、閾値ＴＨ３以下であるか否かが判定される。閾値ＴＨ３は、センサセル１６０に劣化が生じておらず、且つセンサセル１６０等が通常よりも高温とはなっていない場合において、上記の差分がとり得る値の範囲の上限値、として予め設定されているものである。
【０１７１】
上記の差分が閾値ＴＨ３を超えている場合には、センサセル１６０やモニタセル１７０の温度が通常時よりも高くなっており、これにより、センサセル電流値やモニタセル電流値の波形が通常時の波形から変化していることが推測される。このため、この場合にはセンサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行うことなく、図１４に示される一連の処理を終了する。
【０１７２】
ステップＳ４４において、上記の差分が閾値ＴＨ３以下である場合には、センサセル１６０やモニタセル１７０の温度が通常時の温度となっていることが推測される。そこで、この場合にはステップＳ０７に移行し、以降は第１実施形態において説明したものと同様の処理が行われる。
【０１７３】
以上のように、本実施形態における劣化判定部１５は、第１比率及び第２比率が、予め設定された所定の条件を満たしている場合にのみ、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行うように構成されている。上記における「所定の条件」とは、第１比率と第２比率との差が所定値（閾値ＴＨ３）以下あることである。これにより、センサセル１６０等の温度上昇に伴って、劣化が生じているか否かについて誤判定がなされてしまうことが防止される。
【０１７４】
第６実施形態について説明する。第５実施形態では、劣化判定のために行われる処理の内容についてのみ、上記の第５実施形態と異なっている。以下では、第５実施形態と異なる点について主に説明し、第５実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
【０１７５】
本実施形態では、図１４に示される一連の処理に替えて、図１５に示される一連の処理が実行される。当該処理は、図１４におけるステップＳ４４を、ステップＳ４５に置き替えた処理となっている。
【０１７６】
ステップＳ４３において、第１比率及び第２比率がそれぞれ算出された後は、本実施形態ではステップＳ４５に移行する。ステップＳ４５では、第１比率を第２比率で除することによって得られた値（以下では、当該値のことを「比率比」とも称する）が、閾値ＴＨ４以下であるか否かが判定される。閾値ＴＨ４は、センサセル１６０に劣化が生じておらず、且つセンサセル１６０等が通常よりも高温とはなっていない場合において、上記の比率比がとり得る値の範囲の上限値、として予め設定されているものである。
【０１７７】
上記の比率比が閾値ＴＨ４を超えている場合には、センサセル１６０やモニタセル１７０の温度が通常時よりも高くなっており、これにより、センサセル電流値やモニタセル電流値の波形が通常時の波形から変化していることが推測される。このため、この場合にはセンサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行うことなく、図１５に示される一連の処理を終了する。
【０１７８】
ステップＳ４５において、上記の比率比が閾値ＴＨ４以下である場合には、センサセル１６０やモニタセル１７０の温度が通常時の温度となっていることが推測される。そこで、この場合にはステップＳ０７に移行し、以降は第１実施形態において説明したものと同様の処理が行われる。
【０１７９】
以上のように、本実施形態における劣化判定部１５は、第１比率及び第２比率が、予め設定された所定の条件を満たしている場合にのみ、センサセル１６０に劣化が生じているか否かの判定を行うように構成されている。上記における「所定の条件」とは、第１比率を第２比率で除することにより得られる比率比、が所定値（閾値ＴＨ４）以下あることである。これにより、センサセル１６０等の温度上昇に伴って、劣化が生じているか否かについて誤判定がなされてしまうことが防止される。
【０１８０】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【０１８１】
ＥＧ：内燃機関
１０：制御装置
１３：第１セル制御部
１４：電流値取得部
１５：劣化判定部
１００：排出ガスセンサ
１５０：ポンプセル（第１セル）
１６０：センサセル（第２セル）
１７０：モニタセル（第２セル）
【図１】
2020033949.tif 000003
【図２】
2020033949.tif 000004
【図３】
2020033949.tif 000005
【図４】
2020033949.tif 000006
【図５】
2020033949.tif 000007
【図６】
2020033949.tif 000008
【図７】
2020033949.tif 000009
【図８】
2020033949.tif 000010
【図９】
2020033949.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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