(57)【要約】【課題】ガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定できるガスセンサ制御装置を提供する。【解決手段】第１測定室１５９及び第２測定室１６１を内部に有し、第２室ポンプセル１１３と、この第２室ポンプセル１１３上の一対の電極１４５，１４７とを備えるガスセンサ素子１０を制御するガスセンサ制御装置１００は、第１室内ガスＧＭ１の酸素濃度を第１濃度に制御する第１室制御手段５１〜５４と、一対の電極１４５，１４７間に第２室ポンプ電圧Ｖｐ２を印加し、第２室内ガスＧＭ２中の酸素含有特定ガスの濃度に応じた濃度電流Ｉｐ２を一対の電極１４５，１４７間に流す第２室制御手段５６と、濃度電流Ｉｐ２の大きさを検知する電流検知手段５５と、第２室ポンプ電圧Ｖｐ２を変化させる電圧変化手段５６，Ｓ７３と、第２室ポンプ電圧Ｖｐ２の変化に伴って生じる濃度電流Ｉｐ２の過渡応答から、ガスセンサ素子１０の劣化状態を判定する劣化判定手段Ｓ７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】
外部の被測定ガスが導入される第１測定室、及び上記第１測定室に連通し上記第１測定室内の第１室内ガスが導入される第２測定室を内部に有し、
固体電解質体からなる第２室ポンプセルと、
上記第２室ポンプセル上に設けられ、上記第２測定室の内外に配置される一対の電極と、を備える
ガスセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置であって、
上記第１測定室内の上記第１室内ガスの酸素濃度を第１濃度に制御する第１室制御手段と、
上記一対の電極間に、上記第２測定室内の第２室内ガス中の酸素含有特定ガスを解離させる第２室ポンプ電圧を印加し、上記第２室内ガス中の上記酸素含有特定ガスの濃度に応じた濃度電流を、上記一対の電極間に流す第２室制御手段と、
上記一対の電極間に流れる上記濃度電流の大きさを検知する電流検知手段と、
上記第２室ポンプ電圧を変化させる電圧変化手段と、
上記第２室ポンプ電圧の変化に伴って生じる上記濃度電流の過渡応答から、上記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する劣化判定手段と、を備える
ガスセンサ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記電圧変化手段は、
前記第２室ポンプ電圧を、特定ガス濃度を検知するための検知用電圧から、これよりも高い判定用電圧にステップ状に切り換える電圧切換手段であり、
前記劣化判定手段は、
上記電圧切換手段による上記第２室ポンプ電圧の切り換えによって生じる前記濃度電流の前記過渡応答のうち、上記濃度電流が、切り換え前の切換前電流から一旦上昇しピークを経て減少に転じた後の減少期間での上記濃度電流の変化を用いて、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する手段である
ガスセンサ制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記劣化判定手段は、
前記減少期間において、前記濃度電流と前記切換前電流との差分値が、所定の第１閾電流値以下となる閾値到達タイミングを検知するタイミング検知手段と、
上記閾値到達タイミングに基づき、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する第１判定手段と、を含む
ガスセンサ制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記第１判定手段は、
前記第２室ポンプ電圧の切り換えから、前記閾値到達タイミングまでの所要時間が予め定めた劣化判定時間よりも長い場合に、前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する手段である
ガスセンサ制御装置。
【請求項５】
請求項２に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記劣化判定手段は、
前記減少期間のうち予め定めた劣化判定時刻における前記濃度電流と前記切換前電流との差分値である判定差分値を得る判定差分値取得手段と、
上記判定差分値に基づき、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する第２判定手段と、を含む
ガスセンサ制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載のガスセンサ制御装置であって、
前記第２判定手段は、
前記判定差分値が所定の第２閾電流値よりも大きい場合に、前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する手段である
ガスセンサ制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のガスセンサ制御装置と、前記ガスセンサ素子を有するガスセンサとを備える
ガスセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定ガスのガス濃度を検知するガスセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置及びガスセンサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気ガス等に含まれる特定ガスのガス濃度を検知するガスセンサ素子、及びこのガスセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置を備えたガスセンサが知られている。例えば、特許文献１には、特定ガスとして窒素酸化物（ＮＯｘ）を検出するガスセンサ素子（ＮＯｘセンサ素子）と、これを制御して被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出するガスセンサ制御装置とを備えたＮＯｘセンサが開示されている。
なお、ここで用いられているＮＯｘセンサ素子は、第１測定室及び第２測定室を内部に有し、固体電解質体からなる第１ポンプセル及び第２ポンプセルを備えている。
第１測定室には被測定ガスが導入され、第１ポンプセルは、この第１測定室内の第１室内ガスを、所定の酸素濃度に制御する。また、第２室ポンプセルは、第２測定室内に面する第２室電極と基準酸素濃度雰囲気に晒された基準電極との間に、所定の第２室ポンプ電圧を印加することにより、第２測定室内の第２室内ガス中の酸素含有特定ガスを解離させ、これにより、第２室内ガス中の酸素含有特定ガスの濃度に応じた濃度電流が、第２室電極と基準電極との間に流れる。このため、ガスセンサ制御装置は、この第２室電極と基準電極との間に流れる濃度電流の大きさから、特定ガス濃度として窒素酸化物濃度を検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６８７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなガスセンサに用いるガスセンサ素子は、使用等により劣化すると、センサの応答性が遅くなることがわかってきた。例えば、車両の排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を検知するＮＯｘセンサは、近年の厳しいＮＯｘ規制に対応するため、特に高精度な検知性能が要求されている。しかし、このＮＯｘセンサに用いるＮＯｘセンサ素子の劣化により、センサの応答性が遅くなると、要求される検知性能を満足できなくなる虞がある。このため、ガスセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置には、このような応答性が遅くなったガスセンサ素子の劣化状態（応答劣化状態）を適切に判定できることが求められている。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定できるガスセンサ制御装置及びガスセンサシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための、本発明の一態様は、外部の被測定ガスが導入される第１測定室、及び上記第１測定室に連通し上記第１測定室内の第１室内ガスが導入される第２測定室を内部に有し、固体電解質体からなる第２室ポンプセルと、上記第２室ポンプセル上に設けられ、上記第２測定室の内外に配置される一対の電極と、を備えるガスセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置であって、上記第１測定室内の上記第１室内ガスの酸素濃度を第１濃度に制御する第１室制御手段と、上記一対の電極間に、上記第２測定室内の第２室内ガス中の酸素含有特定ガスを解離させる第２室ポンプ電圧を印加し、上記第２室内ガス中の上記酸素含有特定ガスの濃度に応じた濃度電流を、上記一対の電極間に流す第２室制御手段と、上記一対の電極間に流れる上記濃度電流の大きさを検知する電流検知手段と、上記第２室ポンプ電圧を変化させる電圧変化手段と、上記第２室ポンプ電圧の変化に伴って生じる上記濃度電流の過渡応答から、上記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する劣化判定手段と、を備えるガスセンサ制御装置である。
【０００７】
このガスセンサ制御装置では、第２室ポンプセル上に設けられた一対の電極間に印加する第２室ポンプ電圧を変化させる電圧変化手段と、第２室ポンプ電圧の変化に伴って生じる濃度電流の過渡応答から、ガスセンサ素子の劣化状態を判定する劣化判定手段とを備えている。
第２室ポンプ電圧を変化させることにより生じる濃度電流の過渡応答は、ガスセンサの劣化の度合いによって異なることが判ってきた。具体的には、例えば、第２室ポンプ電圧を、特定ガス濃度を検知するための電圧から、これよりも高い電圧にステップ状に切り換えたとする。すると、濃度電流は、第２室ポンプ電圧の切り換え直後に大幅に上昇し、その後ピークを経て減少に転じる過渡応答を生じる。
このとき、ガスセンサ素子の劣化が進んでいるほど、濃度電流のピーク値が大きくなり、かつ、減少に転じた後の濃度電流の減少の仕方もゆるやかになる。したがって、この装置では、劣化判定手段により、このような濃度電流の過渡応答から、ガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定することができる。
【０００８】
なお、電圧変化手段による第２室ポンプ電圧の変化のさせ方としては、ガスセンサ素子の劣化に応じて、濃度電流の過渡応答の違いが適切に得られるものであれば良い。例えば、上述のように高い電圧に、または、これとは逆に低い電圧に、第２室ポンプ電圧をステップ状に切り換える場合が挙げられる。また、２つの電圧値の間で、第２室ポンプ電圧を上昇方向または下降方向にランプ状に変化させても良い。また、第２室ポンプ電圧を半周期、１周期または数周期にわたり正弦波状に変化させても良い。
【０００９】
また、ガスセンサの劣化状態を判定するにあたっては、第２室ポンプ電圧の変化に伴って生じる濃度電流の過渡応答のうち、劣化状態に応じて変化する部分であれば、いずれの部分を判定に用いても良い。例えば、第２室ポンプ電圧を、上述のようにステップ状に高い電圧に切り換えた場合において、濃度電流のピーク値を用いて劣化状態を判定しても良いし、濃度電流の減少期間における減少パターンの違いにより劣化状態を判定しても良い。なお、濃度電流の減少パターンの違いを検知する手法としては、その変化の時定数、濃度電流が所定値となるタイミング、所定時刻における濃度電流の大きさなどを、判定に用いることができる。また、これらピーク値と減少の時定数など２つ以上の指標を用いて劣化状態を判定しても良い。
【００１０】
さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、前記電圧変化手段は、前記第２室ポンプ電圧を、特定ガス濃度を検知するための検知用電圧から、これよりも高い判定用電圧にステップ状に切り換える電圧切換手段であり、前記劣化判定手段は、上記電圧切換手段による上記第２室ポンプ電圧の切り換えによって生じる前記濃度電流の前記過渡応答のうち、上記濃度電流が、切り換え前の切換前電流から一旦上昇しピークを経て減少に転じた後の減少期間での上記濃度電流の変化を用いて、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する手段であるガスセンサ制御装置とすると良い。
【００１１】
電圧切換手段によって、第２室ポンプ電圧を検知用電圧から、これよりも高い判定用電圧にステップ状に切り換えると、前述したように、濃度電流は、第２室ポンプ電圧の切り換え直後に大幅に上昇し、その後ピークを経て減少に転じる過渡応答を生じる。そして、この過渡応答は、ガスセンサ素子の劣化が進むほど、濃度電流のピーク値が大きくなり、減少に転じた後の濃度電流の減少の仕方もゆるやかになる。したがって、この第２室ポンプ電圧の切り換えによって減少期間で生じる濃度電流の減少の仕方、即ち、減少期間での濃度電流の変化は、ガスセンサ素子の劣化状態を反映したものとなっている。このため、このガスセンサ制御装置では、減少期間における濃度電流の変化を用いることで、ガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定することができる。
【００１２】
なお、減少期間における濃度電流の変化を用いて、ガスセンサ素子の劣化状態を判定する手法としては、具体的には、例えば、濃度電流が所定値となるタイミングを得て、このタイミングを判定に用いる手法や、所定のタイミングで得た濃度電流の大きさを判定に用いる手法が挙げられる。
また、減少期間中に濃度電流を逐次測定して、その減少の時定数を得たり、減少に適合する曲線の関数のパラメータを求めて、これら時定数や関数のパラメータを判定に用いる手法も挙げられる。
【００１３】
さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、前記劣化判定手段は、前記減少期間において、前記濃度電流と前記切換前電流との差分値が、所定の第１閾電流値以下となる閾値到達タイミングを検知するタイミング検知手段と、上記閾値到達タイミングに基づき、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する第１判定手段と、を含むガスセンサ制御装置とすると良い。
【００１４】
このガスセンサ制御装置では、劣化判定手段が、タイミング検知手段及び第１判定手段を含んでおり、減少期間において、濃度電流と切換前電流との差分値が、所定の第１閾電流値以下となる閾値到達タイミングに基づき、ガスセンサ素子の劣化状態を判定している。
これにより、ガスセンサ素子の劣化状態による減少期間における濃度電流の変化についてのガスセンサ素子の劣化状態による相違を閾値到達タイミングにより、適切に判定することができる。
【００１５】
さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、前記第１判定手段は、前記第２室ポンプ電圧の切り換えから、前記閾値到達タイミングまでの所要時間が予め定めた劣化判定時間よりも長い場合に、前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する手段であるガスセンサ制御装置とすると良い。
【００１６】
このガスセンサ制御装置では、第２室ポンプ電圧の切り換えから閾値到達タイミングまでの所要時間を劣化判定時間と比較することで、簡易にかつ適切に、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００１７】
また、前述のガスセンサ制御装置であって、前記劣化判定手段は、前記減少期間のうち予め定めた劣化判定時刻における前記濃度電流と前記切換前電流との差分値である判定差分値を得る判定差分値取得手段と、上記判定差分値に基づき、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する第２判定手段と、を含むガスセンサ制御装置とすると良い。
【００１８】
このガスセンサ制御装置では、劣化判定手段が、判定差分値取得手段及び第２判定手段を含んでおり、減少期間のうち予め定めた劣化判定時刻における濃度電流と切換前電流との差分値である判定差分値に基づき、ガスセンサ素子の劣化状態を判定している。
これにより、ガスセンサ素子の劣化状態による減少期間における濃度電流の変化の違いを判定差分値の違いとして得て、ガスセンサの劣化状態を適切に判定することができる。また、劣化判定に要する時間が、予め定めた劣化判定時刻で決まるので、ガスセンサ素子の劣化が進んで、濃度電流の減少の仕方がゆるやかになっても、劣化判定に掛かる時間が長くなることがない。
【００１９】
さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、前記第２判定手段は、前記判定差分値が所定の第２閾電流値よりも大きい場合に、前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する手段であるガスセンサ制御装置とすると良い。
【００２０】
このガスセンサ制御装置では、判定差分値を所定の第２閾電流値と比較することで、簡易にかつ適切に、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００２１】
また、本発明の他の態様は、上述のいずれかのガスセンサ制御装置と、前記ガスセンサ素子を有するガスセンサとを備えるガスセンサシステムである。これにより、ガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定することができるガスセンサシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１，２に係るガスセンサ制御装置及びＮＯｘセンサ素子を有するＮＯｘセンサを備えたＮＯｘセンサシステム（ガスセンサシステム）の概略構成を示す説明図である。
【図２】ＮＯｘセンサ素子の劣化状態による第２ポンプ電流の過渡応答の違いを示す説明図である。
【図３】実施形態１に係るＮＯｘセンサ素子の劣化状態の判定手法の説明図である。
【図４】実施形態１，２に係るガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサの処理動作を示すフローチャートである。
【図５】実施形態１に係る劣化判定ルーチンのフローチャートである。
【図６】実施形態２に係るＮＯｘセンサ素子の劣化状態の判定手法の説明図である。
【図７】実施形態２に係る劣化判定ルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態１に係るガスセンサ制御装置１００と、ＮＯｘセンサ素子１０を有するＮＯｘセンサ２０とを備えたＮＯｘセンサシステム１（ガスセンサシステム）の概略構成を示す説明図である。
ＮＯｘセンサシステム１は、図示しない内燃機関（以下、エンジンともいう）を備える車両（図示しない）に搭載され、ガスセンサ制御装置１００でＮＯｘセンサ素子１０（ＮＯｘセンサ２０）を制御することにより、エンジンの排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知する。このうち、ＮＯｘセンサ２０は、ＮＯｘセンサ素子１０及びこれを収容する図示しない主体金具からなる。
なお、図１において、図中左側をＮＯｘセンサ素子１０の先端側をとし、図中右側をＮＯｘセンサ素子１０の後端側として説明する。
【００２４】
まず、ＮＯｘセンサ２０のＮＯｘセンサ素子１０について説明する。
ＮＯｘセンサ素子１０は、第１ポンプセル１１１、酸素濃度検知セル１１２、及び第２ポンプセル１１３を、アルミナを主体とする絶縁層１１４，１１５を介して積層した構造を有する。さらに、このＮＯｘセンサ素子１０の第２ポンプセル１１３側には、ヒータ部１８０が積層されている。
【００２５】
第１ポンプセル１１１は、ジルコニアを主体とした酸素イオン伝導性を有する固体電解質体からなる第１固体電解質層１３１と、これを挟み込むように配置された白金製の一対の第１多孔質電極１２１とを備える。なお、第１多孔質電極１２１は、第１ポンプ用第１電極１３５及び第１ポンプ用第２電極１３７からなり、これらの表面は、それぞれ多孔質体からなる保護層１２２で覆われている。
【００２６】
また、酸素濃度検知セル１１２は、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなる第３固体電解質層１５１と、これを挟み込むように配置された白金製の一対の検知用多孔質電極１２３とを備える。なお、検知用多孔質電極１２３は、検知用電極１５５及び基準用電極１５７からなる。
【００２７】
さらに、第２ポンプセル１１３は、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなる第２固体電解質層１４１と、この第２固体電解質層１４１のうち絶縁層１１５に面する側の表面１４１ａに配置された白金製の一対の第２多孔質電極１２５とを備える。なお、第２多孔質電極１２５は、第２ポンプ用第１電極１４５及び第２ポンプ用第２電極１４７からなる。
【００２８】
また、ＮＯｘセンサ素子１０の内部には、第１測定室１５９が形成が形成されており、この第１測定室１５９には、第１ポンプセル１１１と酸素濃度検知セル１１２との間に配置された第１拡散抵抗体１１６を介して、外部の被測定ガスＧＭが導入される。
【００２９】
なお、第１拡散抵抗体１１６は、多孔質体で構成されており、ＮＯｘセンサ素子１０のうち先端側（図中左側）開口部から第１測定室１５９に至る被測定ガスＧＭの導入経路１４に配置されて、第１測定室１５９への単位時間あたりの被測定ガスＧＭの導入量（通過量）を制限している。
【００３０】
また、ＮＯｘセンサ素子１０の内部のうち、第１測定室１５９の後端側（図中右側）には、多孔質体からなる第２拡散抵抗体１１７が配置され、さらにその後端側には、第２拡散抵抗体１１７を介して第１測定室１５９内の第１室内ガスＧＭ１が導入される第２測定室１６１が形成されている。なお、第２測定室１６１は、絶縁層１１４，１１５及び酸素濃度検知セル１１２を積層方向に貫通する形態で形成されており、また、第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５が、この第２測定室１６１に面している。
【００３１】
さらに、ＮＯｘセンサ素子１０の内部のうち、酸素濃度検知セル１１２の第３固体電解質層１５１と第２ポンプセル１１３の第２固体電解質層１４１との間には、基準酸素室１１８が形成されている。この基準酸素室１１８は、酸素濃度検知セル１１２の第３固体電解質層１５１、第２ポンプセル１１３の第２固体電解質層１４１及び絶縁層１１５によって包囲されている。また、酸素濃度検知セル１１２の基準用電極１５７と、第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第２電極１４７とが、基準酸素室１１８に面するように配置されている。
【００３２】
ヒータ部１８０は、アルミナ等の絶縁性セラミックからなるシート状の絶縁層１７１，１７３を積層することにより構成されている。そして、このヒータ部１８０は、各絶縁層１７１，１７３の間に、白金を主体とするヒータ発熱パターン１７５を備えており、このヒータ発熱パターン１７５に電流を流すことにより発熱する。
【００３３】
次いで、ガスセンサ制御装置１００について説明する。
ガスセンサ制御装置１００は、主として、マイクロプロセッサ６０と、電気回路部５０とにより構成されており、電気回路部５０は、ＮＯｘセンサ２０のＮＯｘセンサ素子１０と電気的に接続されている。また、マイクロプロセッサ６０は、ＥＣＵ９０に接続されている。これにより、ガスセンサ制御装置１００は、ＥＣＵ９０からの指示に従って、マイクロプロセッサ６０が、ＮＯｘセンサ素子１０を駆動制御し、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知する。
なお、電気回路部５０は、基準電圧比較回路５１、Ｉｐ１ドライブ回路５２、Ｖｓ検知回路５３、Ｉｃｐ供給回路５４、Ｉｐ２検知回路５５、Ｖｐ２印加回路５６、及びヒータ駆動回路５７を備える。
【００３４】
Ｉｃｐ供給回路５４は、酸素濃度検知セル１１２の検知用電極１５５と基準用電極１５７との間に微少な自己生成電流Ｉｃｐを供給する。これにより、第１測定室１５９内
から基準酸素室１１８内への酸素の汲み出しが行われ、基準酸素室１１８を、所定の酸素濃度雰囲気に設定することができる。
Ｖｓ検知回路５３は、酸素濃度検知セル１１２の検知用電極１５５と基準用電極１５７との間の濃度検知電圧Ｖｓを検知し、検知した濃度検知電圧Ｖｓを基準電圧比較回路５１に出力する。
基準電圧比較回路５１は、Ｖｓ検知回路５３で検知された濃度検知電圧Ｖｓを、予め設定された基準電圧（例えば４２５ｍＶ）と比較して、その比較結果をＩｐ１ドライブ回路５２に向けて出力する。
【００３５】
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、第１ポンプセル１１１の第１ポンプ用第１電極１３５と第１ポンプ用第２電極１３７との間に、第１ポンプ電流Ｉｐ１を供給すると共に、基準電圧比較回路５１による比較結果に基づいて、濃度検知電圧Ｖｓが基準電圧と一致するように、第１ポンプ電流Ｉｐ１の大きさと向きを制御する。その結果、第１ポンプセル１１１では、第１測定室１５９内からＮＯｘセンサ素子１０の外部への酸素の汲み出し、または、ＮＯｘセンサ素子１０の外部から第１測定室１５９内への酸素の汲み入れが行われる。
以上により、酸素濃度検知セル１１２の検知用電極１５５と基準用電極１５７との間の濃度検知電圧Ｖｓが予め設定された基準電圧を保つように、第１ポンプセル１１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１が制御され、これにより、第１測定室１５９内の第１室内ガスＧＭ１の酸素濃度が所定の濃度（第１濃度）に制御される。
そして、この第１濃度に制御された第１室内ガスＧＭ１は、多孔質の第２拡散抵抗体１１７を介して、第２測定室１６１に導入される。
【００３６】
Ｖｐ２印加回路５６は、第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間に、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を印加する。なお、この第２ポンプ電圧Ｖｐ２は、特定ガス（ＮＯｘ）濃度を検知するにあたって、予め定められた検知用電圧Ｖｐ２ａ（本実施形態１では、Ｖｐ２ａ＝４５０ｍＶ）とされている。
これにより、第２測定室１６１では、第２ポンプセル１１３を構成する第２多孔質電極１２５のうちの第２ポンプ用第１電極１４５の触媒作用によって、第２測定室１６１内の第２室内ガスＧＭ２中のＮＯｘが解離され、その解離により得られた酸素イオンが第２固体電解質層１４１を移動し、第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間に、特定ガス（ＮＯｘ）の濃度に応じた第２ポンプ電流Ｉｐ２が流れる。
つまり、第２ポンプセル１１３は、第２測定室１６１内の第２室内ガスＧＭ２中に存在する特定ガス成分（ＮＯｘ）を解離させて、第２測定室１６１から基準酸素室１１８に酸素を汲み出す。
また、Ｉｐ２検知回路５５は、第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさを検知する。
【００３７】
ヒータ駆動回路５７は、マイクロプロセッサ６０により制御され、ヒータ部１８０のヒータ発熱パターン１７５への通電制御を行って、ヒータ部１８０を発熱させる。そして、これにより、第１ポンプセル１１１の第１固体電解質層１３１、酸素濃度検知セル１１２の第３固体電解質層１５１、及び第２ポンプセル１１３の第２固体電解質層１４１が活性化温度（例えば７５０℃）まで加熱される。
【００３８】
以上の構成で、ＮＯｘセンサ素子１０がガスセンサ制御装置１００で制御されることにより、第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさから、排気ガス中のＮＯｘ濃度が検知される。
しかしながら、ＮＯｘセンサ素子１０は、使用等により劣化すると応答性が遅くなるので、このＮＯｘセンサ素子１０の劣化により、要求される検知性能を満足できなくなる虞がある。このため、このガスセンサ制御装置１００では、応答性が遅くなったＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態（応答劣化状態）を判定するための手段を備えている。
具体的には、本実施形態１のガスセンサ制御装置１００では、Ｖｐ２印加回路５６は、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を、特定ガス（ＮＯｘ）濃度を検知するための検知用電圧Ｖｐ２ａ（＝４５０ｍＶ）から、これよりも高い判定用電圧Ｖｐ２ｂ（本実施形態１では、Ｖｐ２ｂ＝４９０ｍＶ）に切り換えることが可能になっている。
【００３９】
前述したように、Ｖｐ２印加回路５６によって、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を、検知用電圧Ｖｐ２ａに設定することにより、第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間には、特定ガス（ＮＯｘ）の濃度に応じた第２ポンプ電流Ｉｐ２が流れる。
ここで、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を、図２において一点鎖線で示すように、検知用電圧Ｖｐ２ａ（＝４５０ｍＶ）から、これよりも高い判定用電圧Ｖｐ２ｂ（＝４９０ｍＶ）にステップ状に切り換えると、図２に実線で示すように、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２ポンプ電圧Ｖｐ２の切り換え直後に大幅に上昇し、その後ピークを経て減少に転じる過渡応答を生じる。
但し、この第２ポンプ電流Ｉｐ２の過渡応答は、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態によって異なる。具体的には、図２に破線で示す劣化品（耐久試験により劣化したもの）と実線で示す正常品（耐久試験を行っていないもの）との対比から判るように、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化が進むほど、第２ポンプ電流Ｉｐ２のピーク値が大きくなり、また、減少に転じた後の第２ポンプ電流Ｉｐ２の減少の仕方も劣化品の方が、正常品と比べゆるやかになる。したがって、このような第２ポンプ電流Ｉｐ２の過渡応答から、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態（応答劣化状態）であるか否か（応答劣化の有無）を判定することができる。
【００４０】
なお、図２において、図中左側の縦軸は、第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさを、ＮＯｘ濃度換算で表したものである（単位ｐｐｍ）。また、図中右側の縦軸は、第２ポンプ電圧Ｖｐ２の電圧値を表し（単位ｍＶ）、横軸は、第２ポンプ電圧Ｖｐ２の切り換えのタイミングを基準とした経過時間を表す（単位ｓｅｃ）。また、この図２において、正常品及び劣化品の第２ポンプ電流Ｉｐ２は、いずれもＮＯｘ濃度が０ｐｐｍの環境下で、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を切り換えて、測定したものである。また、後述する図３及び図６についても同様である。
【００４１】
以下、本実施形態１のガスセンサ制御装置１００によるＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態の判定手法の概略について、図１〜図３を参照しつつ説明する。
本実施形態１のガスセンサ制御装置１００では、ＥＣＵ９０からの指示により、エンジンの停止直後に、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態の判定を行う。
ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態の判定処理を開始すると、まず、Ｉｐ２検知回路５５で第２ポンプ電流Ｉｐ２を測定し、これを第２ポンプ電圧Ｖｐ２を切り換える前の切換前電流Ｉｐ２ａとして記憶する（図２参照）。そして、Ｖｐ２印加回路５６により、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を検知用電圧Ｖｐ２ａ（＝４５０ｍＶ）から判定用電圧Ｖｐ２ｂ（＝４９０ｍＶ）にステップ状に切り換える。これにより、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２ポンプ電圧Ｖｐ２の切り換え直後に、切換前電流Ｉｐ２ａから一旦上昇し、ピークを経て減少に転じた後、その後の減少期間で減少する。
【００４２】
そこで、Ｉｐ２検知回路５５で、第２ポンプ電流Ｉｐ２を逐次測定すると共に、この第２ポンプ電流Ｉｐ２と切換前電流Ｉｐ２ａとの差分値ΔＩｐ２（＝Ｉｐ２−Ｉｐ２ａ）を取得する（図２参照）。そして、図３に示すように、本実施形態１のガスセンサ制御装置１００では、この差分値ΔＩｐ２が、ピークを経た後、所定の閾電流値ΔＩｐｊ以下（例えば、ＮＯｘ濃度換算で７５ｐｐｍ以下）となるタイミング（閾値到達タイミングｔｒ）を検知することにより、第２ポンプ電圧Ｖｐ２の切り換えから、この閾値到達タイミングｔｒまでの所要時間Ｔｐを測定する。図３において、ＮＯｘセンサ素子１０が正常品（実線）の場合は、閾値到達タイミングｔｒ（＝ｔｒ１）までの所要時間Ｔｐ（＝Ｔｐ１）が短く、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化品（破線）の場合は、閾値到達タイミングｔｒ（＝ｔｒ２）までの所要時間Ｔｐ（＝Ｔｐ２）が長い。
そして、この所要時間Ｔｐが、予め定めた劣化判定時間Ｔｊ（例えばＴｊ＝３．０秒）よりも長い場合には、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態である（応答劣化有り）と判定する。
【００４３】
次いで、本実施形態に係るガスセンサ制御装置１００のうち、上述の判定手法を実現するためのマイクロプロセッサ６０の動作を、図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。
図４に示すように、エンジンが始動され、ガスセンサ制御装置１００のマイクロプロセッサ６０が処理を開始すると、まず、ステップＳ１で各種初期設定を行い、これと共に、Ｖｐ２印加回路５６により、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を検知用電圧Ｖｐ２ａ（＝４５０ｍＶ）に設定する。
【００４４】
次いで、ステップＳ２で、ヒータ駆動回路５７により、ヒータ部１８０への通電を開始する。
続くステップＳ３では、ＮＯｘセンサ素子１０が活性化状態になったか否かを判定し、活性化状態でない場合（Ｎｏ）は、このステップＳ３を継続して、活性化状態となるまで待つ。そして、活性化状態となり、ステップＳ３でＹｅｓと判定されると、ステップＳ４に進む。
【００４５】
ステップＳ４では、ＮＯｘ濃度の検知を行い、続くステップＳ５では、ＥＣＵ９０からエンジンが停止したか否かの情報を得る。エンジンが停止していない場合には、ステップＳ５でＮｏと判定され、これにより、ステップＳ４とステップＳ５を繰り返しながら、ＮＯｘ濃度の検知を継続する。
【００４６】
そして、エンジンが停止して、ステップＳ５でＹｅｓと判定されるとステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、ＥＣＵ９０から、劣化判定の指示があるか否かを判断する。劣化判定の指示がない場合（Ｎｏ）には、このステップＳ６を継続して、劣化判定の指示があるまで待つ。そして、劣化判定の指示がある（Ｙｅｓ）と、ステップＳ７に進んで、図５に示すステップＳ７１からの劣化判定処理ルーチンを実行し、その後、マイクロプロセッサ６０の処理を終了する。
【００４７】
次いで、図５の劣化判定処理ルーチンについて説明する。
まず、ステップＳ７１では、Ｉｐ２検知回路５５で、第２ポンプ電流Ｉｐ２を測定し、これを切換前電流Ｉｐ２ａとして記憶する。
次いで、ステップＳ７２では、マイクロプロセッサ６０に内蔵のタイマ・カウンタを用いて、所要時間Ｔｐを計測するための計時用タイマをスタートさせる。
そして、続くステップＳ７３で、Ｖｐ２印加回路５６により、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を判定用電圧Ｖｐ２ｂ（＝４９０ｍＶ）にステップ状に切り換える。
【００４８】
次いで、ステップＳ７４では、Ｉｐ２検知回路５５で、第２ポンプ電流Ｉｐ２を測定し、この第２ポンプ電流Ｉｐ２と切換前電流Ｉｐ２ａとの差分値ΔＩｐ２（＝Ｉｐ２−Ｉｐ２ａ）を取得する。
そして、続くステップＳ７５で、差分値ΔＩｐ２がピークを過ぎたか否かを判断し、ステップＳ７４とステップＳ７５を繰り返しながら、差分値ΔＩｐ２のピークが過ぎるのを待つ。
そして、差分値ΔＩｐ２のピークが過ぎると、ステップＳ７５でＹｅｓと判定され、ステップＳ７６に進む。
【００４９】
ステップＳ７６では、ステップＳ７４と同様に、Ｉｐ２検知回路５５で、第２ポンプ電流Ｉｐ２を測定し、第２ポンプ電流Ｉｐ２と切換前電流Ｉｐ２ａとの差分値ΔＩｐ２を取得する。
そして、続くステップＳ７７では、差分値ΔＩｐ２が所定の閾電流値ΔＩｐｊ以下（図３参照）であるか否かを判定し、ステップＳ７６とステップＳ７７を繰り返しながら、差分値ΔＩｐ２が閾電流値ΔＩｐｊ以下となるのを待つ。
そして、差分値ΔＩｐ２が閾電流値ΔＩｐｊ以下となると、ステップＳ７７でＹｅｓと判定され、ステップＳ７８に進む（閾値到達タイミングｔｒ）。
【００５０】
ステップＳ７８では、ステップＳ７２でスタートさせた計時用タイマのカウント値を得て、ステップＳ７３における第２ポンプ電圧Ｖｐ２の切り換えから、このステップＳ７８（閾値到達タイミングｔｒ）までの所要時間Ｔｐを取得した後、計時用タイマを停止する。
そして、続くステップＳ７９では、取得した所要時間Ｔｐが、予め定めた劣化判定時間Ｔｊ（図３参照）よりも長いか否かを判定する。所要時間Ｔｐが劣化判定時間Ｔｊよりも長い場合は、ステップＳ７９でＹｅｓとなって、ステップＳ７Ａに進み、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態であると判定して、劣化判定フラグをオン（セット）する。一方、ステップＳ７９でＮｏとなると、ステップＳ７Ｂに進み、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態ではないと判定して、劣化判定フラグをオフ（リセット）する。
そして、ステップＳ７ＡまたはステップＳ７Ｂの後に、劣化判定処理ルーチンを終了する。
【００５１】
なお、ステップＳ７Ａで劣化判定フラグをオン（セット）した場合、マイクロプロセッサ６０は、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態であることを、別途ＥＣＵ９０に対して通知する。ＥＣＵ９０は、この通知された劣化状態をアラームとしてユーザに知らせて、ユーザにＮＯｘセンサ素子１０の交換を促すなどの所定の警告処理を行う。
【００５２】
本実施形態１において、ＮＯｘセンサ素子１０が本発明のガスセンサ素子に相当し、ＮＯｘセンサ２０が、ガスセンサに相当する。また、第２ポンプセル１１３が第２室ポンプセルに相当し、第２ポンプ用第１電極１４５及び第２ポンプ用第２電極１４７からなる一対の第２多孔質電極１２５が一対の電極に相当する。
また、第２ポンプ電圧Ｖｐ２が第２室ポンプ電圧に相当し、第２ポンプ電流Ｉｐ２が濃度電流に相当する。
また、基準電圧比較回路５１、Ｉｐ１ドライブ回路５２、Ｖｓ検知回路５３が、第１室制御手段に相当し、Ｖｐ２印加回路５６が第２室制御手段に相当する。
【００５３】
また、Ｉｐ２検知回路５５が電流検知手段に相当し、Ｖｐ２印加回路５６及びステップＳ７３を実行しているマイクロプロセッサ６０が、電圧変化手段及び電圧切換手段に相当する。
また、ステップＳ７（ステップＳ７１以下）の劣化判定処理ルーチンを実行しているマイクロプロセッサ６０が、劣化判定手段に相当する。
さらに、ステップＳ７６を実行しているマイクロプロセッサ６０が、差分値取得手段に相当し、ステップＳ７２及びステップＳ７６〜Ｓ７８を実行しているマイクロプロセッサ６０が、タイミング検知手段に相当する。また、閾電流値ΔＩｐｊが第１閾電流値に相当する。また、ステップＳ７９，Ｓ７Ａ，Ｓ７Ｂを実行しているマイクロプロセッサ６０が、第１判定手段に相当する。
【００５４】
以上で説明したように、本実施形態１のガスセンサ制御装置１００では、第２ポンプセル１１３（第２室ポンプセル）の第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間（一対の第２多孔質電極１２５（一対の電極）間）に印加する第２ポンプ電圧Ｖｐ２（第２室ポンプ電圧）を変化させる電圧変化手段（Ｖｐ２印加回路５６，ステップＳ７３）と、第２ポンプ電圧Ｖｐ２（第２室ポンプ電圧）の変化に伴って生じる第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）の過渡応答から、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を判定する劣化判定手段（ステップＳ７（ステップＳ７１以下））とを備えている。
第２ポンプ電圧Ｖｐ２を変化させることにより生じる第２ポンプ電流Ｉｐ２の過渡応答は、図２及び図３に示したように、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化が進んでいるほど、第２ポンプ電流Ｉｐ２のピーク値が大きくなり、かつ、減少に転じた後の第２ポンプ電流Ｉｐ２の減少の仕方もゆるやかになる。したがって、このガスセンサ制御装置１００では、劣化判定手段（ステップＳ７（ステップＳ７１以下））により、このような第２ポンプ電流
Ｉｐ２の過渡応答から、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態（応答劣化状態）を適切に判定することができる。
また、本実施形態１のガスセンサ制御装置１００と、ＮＯｘセンサ素子１０を有するＮＯｘセンサ２０とを備えたＮＯｘセンサシステム１により、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態（応答劣化状態）を適切に判定することができるガスセンサシステムを提供することができる。
【００５５】
さらに、本実施形態１のガスセンサ制御装置１００では、電圧変化手段としての電圧切換手段（Ｖｐ２印加回路５６，ステップＳ７３）により、第２ポンプ電圧Ｖｐ２（第２室ポンプ電圧）を検知用電圧Ｖｐ２ａ（＝４５０ｍＶ）から判定用電圧Ｖｐ２ｂ（＝４９０ｍＶ）にステップ状に切り換える。また、劣化判定手段（ステップＳ７（ステップＳ７１以下））で、第２ポンプ電圧Ｖｐ２の切り換えによって生じる第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）の過渡応答のうち、減少期間での第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化を用いて、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を判定している。
図２及び図３に示したように、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を検知用電圧Ｖｐ２ａから、これよりも高い判定用電圧Ｖｐ２ｂにステップ状に切り換えると、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２ポンプ電圧Ｖｐ２の切り換え直後に大幅に上昇し、その後ピークを経て減少に転じる過渡応答を生じる。そして、この過渡応答は、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化が進むほど、第２ポンプ電流Ｉｐ２のピーク値が大きくなり、減少に転じた後の第２ポンプ電流Ｉｐ２の減少の仕方もゆるやかになる。したがって、この第２ポンプ電圧Ｖｐ２の切り換えによって減少期間で生じる第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化は、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を反映したものとなっている。このため、本実施形態１のガスセンサ制御装置１００では、減少期間における第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化を用いることで、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を適切に判定することができる。
【００５６】
さらに、本実施形態１のガスセンサ制御装置１００では、劣化判定手段が、タイミング検知手段（ステップＳ７２，Ｓ７６〜Ｓ７８）、及び第１判定手段（ステップＳ７９，Ｓ７Ａ，Ｓ７Ｂ）を含んでおり、第２ポンプ電流Ｉｐ２と切換前電流Ｉｐ２ａとの差分値ΔＩｐ２（＝Ｉｐ２−Ｉｐ２ａ）が、所定の閾電流値ΔＩｐｊ（第１閾電流値）以下となる閾値到達タイミングｔｒに基づき、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を判定している。
これにより、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態による減少期間での第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）の変化の違いを閾値到達タイミングｔｒとして得て、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を適切に判定することができる。
【００５７】
さらに、本実施形態１のガスセンサ制御装置１００では、第２ポンプ電圧Ｖｐの切り換え（ステップＳ７３）から閾値到達タイミングｔｒ（ステップＳ７８）までの所要時間Ｔｐとして得て、所要時間Ｔｐを劣化判定時間Ｔｊと比較することで、簡易にかつ適切に、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００５８】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態２に係るガスセンサ制御装置１００Ａは、実施形態１のガスセンサ制御装置１００とほぼ同様の構成を有しており、図１に示すように、主として、マイクロプロセッサ６０Ａと、電気回路部５０とにより構成されている。また、このガスセンサ制御装置１００ＡとＮＯｘセンサ素子１０を有するＮＯｘセンサ２０とで、ＮＯｘセンサシステム１Ａ（ガスセンサシステム）を構成している。また、電気回路部５０は、ＮＯｘセンサ２０のＮＯｘセンサ素子１０と電気的に接続され、マイクロプロセッサ６０Ａは、ＥＣＵ９０に接続されている。
これにより、ガスセンサ制御装置１００Ａは、ＥＣＵ９０からの指示に従って、マイクロプロセッサ６０Ａが、ＮＯｘセンサ素子１０を駆動制御し、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知する。
【００５９】
なお、本実施形態２では、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態の判定手法において、実施形態１と一部相違し、マイクロプロセッサ６０Ａが実行する劣化判定処理ルーチンが、実施形態１とは異なる。しかし、ＮＯｘセンサシステム１Ａのうち、ガスセンサ制御装置１００Ａの電気回路部５０、及びＮＯｘセンサ２０のＮＯｘセンサ素子１０の構成、並びにＮＯｘ濃度の検知手法については、実施形態１と同じであるので、これらについては、説明を省略する。
【００６０】
以下、本実施形態２のガスセンサ制御装置１００ＡによるＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態の判定手法の概略について、図１，図２及び図６を参照しつつ説明する。
本実施形態２のガスセンサ制御装置１００Ａにおいても、実施形態１のガスセンサ制御装置１００と同様に、電気回路部５０のＶｐ２印加回路５６は、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を検知用電圧Ｖｐ２ａ（＝４５０ｍＶ）から、これよりも高い判定用電圧Ｖｐ２ｂ（＝４９０ｍＶ）に切り換えることが可能になっている。
エンジンの停止直後に、ＥＣＵ９０からの指示によって、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態の判定処理を開始すると、実施形態１と同様に、Ｉｐ２検知回路５５で、第２ポンプ電流Ｉｐ２を測定し、これを第２ポンプ電圧Ｖｐ２を切り換える前の切換前電流Ｉｐ２ａとして記憶する（図２参照）。そして、Ｖｐ２印加回路５６により、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を検知用電圧Ｖｐ２ａ（＝４５０ｍＶ）から判定用電圧Ｖｐ２ｂ（＝４９０ｍＶ）にステップ状に切り換える。
【００６１】
すると、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、一旦上昇しピークを経て減少に転じる。なお、本実施形態２のガスセンサ制御装置１００Ａでは、実施形態１とは異なり、Ｖｐ２印加回路５６により第２ポンプ電圧Ｖｐ２を切り換えると、この切り換え時点を起点とする予め定めた劣化判定時刻ｔｍｊ（例えばｔｍｊ＝３．０秒）の計時を開始し、劣化判定時刻ｔｍｊとなるのを待つ（図６参照）。なお、この劣化判定時刻ｔｍｊは、第２ポンプ電流Ｉｐ２が減少に転じた後の減少期間中に設定されている。
そして、劣化判定時刻ｔｍｊになると、この劣化判定時刻ｔｍｊにおける第２ポンプ電流Ｉｐ２と切換前電流Ｉｐ２ａとの差分値である判定差分値ΔＩｐ２ｂ（＝Ｉｐ２−Ｉｐ２ａ）を取得する（図６参照）。図６に示すように、ＮＯｘセンサ素子１０が正常品（実線）の場合は、判定差分値ΔＩｐ２ｂの値が小さく（ΔＩｐ２ｂ＝ΔＩｐ２ｂ１）、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化品（破線）の場合は、判定差分値ΔＩｐ２ｂの値が大きい（ΔＩｐ２ｂ＝ΔＩｐ２ｂ２）。
そして、この判定差分値ΔＩｐ２ｂが、所定の閾電流値ΔＩｐｋ（例えば、ＮＯｘ濃度換算で７５ｐｐｍ）よりも大きい場合に、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態であると判定する。
【００６２】
次いで、本実施形態２に係るガスセンサ制御装置１００Ａのうち、上述の判定手法を実現するためのマイクロプロセッサ６０Ａの動作を、図４及び図７のフローチャートを参照して説明する。なお、マイクロプロセッサ６０Ａの動作のうち、図４に示す動作は、実施形態１と同様であり、ＥＣＵ９０から、劣化判定の指示があると、図４のステップＳ７に進み、図７に示すステップＳ１７１からの劣化判定処理ルーチンが実行される。
以下、図４については説明を省略し、図７の劣化判定処理ルーチンについて説明する。
【００６３】
まず、ステップＳ１７１では、Ｉｐ２検知回路５５で、第２ポンプ電流Ｉｐ２を測定し、これを切換前電流Ｉｐ２ａとして記憶する。
次いで、ステップＳ１７２では、マイクロプロセッサ６０に内蔵のタイマ・カウンタを用いて、予め定めた劣化判定時刻ｔｍｊ（＝３．０秒）を計時するための計時用タイムアップカウンタをスタートさせる。
そして、続くステップＳ１７３で、Ｖｐ２印加回路５６により、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を判定用電圧Ｖｐ２ｂ（＝４９０ｍＶ）にステップ状に切り換える。
【００６４】
次いで、ステップＳ１７４では、ステップＳ７２でスタートさせた計時用タイムアップカウンタがタイムアップしたか否かを確認し、タイムアップしていなければ（Ｎｏ）、このステップＳ１７４を継続する。これにより、劣化判定時刻ｔｍｊとなるのを待つ。
そして、劣化判定時刻ｔｍｊとなり、計時用タイムアップカウンタがタイムアップすると、ステップＳ１７４でＹｅｓとなって、ステップＳ１７５に進む。
【００６５】
ステップＳ１７５では、Ｉｐ２検知回路５５で、第２ポンプ電流Ｉｐ２を測定し、この第２ポンプ電流Ｉｐ２と切換前電流Ｉｐ２ａとの差分値である判定差分値ΔＩｐ２ｂ（＝Ｉｐ２−Ｉｐ２ａ）を取得する。
そして、続くステップＳ１７６では、判定差分値ΔＩｐ２ｂが所定の閾電流値ΔＩｐｋ（図６参照）より大きいか否かを判定する。判定差分値ΔＩｐ２ｂが閾電流値ΔＩｐｋよりも大きい場合は、ステップＳ１７６でＹｅｓとなって、ステップＳ１７７に進み、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態であると判定して、劣化判定フラグをオン（セット）する。一方、ステップＳ１７６でＮｏとなると、ステップＳ１７８に進み、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態ではないと判定して、劣化判定フラグをオフ（リセット）する。
そして、ステップＳ１７７またはステップＳ１７８の後に、劣化判定処理ルーチンを終了する。
【００６６】
なお、実施形態１と同様に、ステップＳ１７７で劣化判定フラグをオン（セット）した場合、マイクロプロセッサ６０Ａは、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態であることを、別途ＥＣＵ９０に通知する。そして、ＥＣＵ９０は、ユーザにＮＯｘセンサ素子１０の交換を促すなどの所定の警告処理を行う。
【００６７】
本実施形態２において、Ｖｐ２印加回路５６及びステップＳ１７３を実行しているマイクロプロセッサ６０Ａが、本発明の電圧変化手段及び電圧切換手段に相当する。
また、ステップＳ７（ステップＳ１７１以下）の劣化判定処理ルーチンを実行しているマイクロプロセッサ６０Ａが、劣化判定手段に相当する。
さらに、ステップＳ１７５を実行しているマイクロプロセッサ６０Ａが、判定差分値取得手段に相当する。また、閾電流値ΔＩｐｋが第２閾電流値に相当し、ステップＳ１７６，Ｓ１７７，Ｓ１７８を実行しているマイクロプロセッサ６０Ａが、第２判定手段に相当する。
【００６８】
以上で説明したように、本実施形態２のガスセンサ制御装置１００Ａでは、劣化判定手段（ステップＳ７（ステップＳ１７１以下））及び、電圧変化手段としての電圧切換手段（Ｖｐ２印加回路５６，ステップＳ１７３）により、実施形態１と同様、減少期間における第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化を用いて、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態（応答劣化状態）を適切に判定することができる。
また、本実施形態２のガスセンサ制御装置１００Ａと、ＮＯｘセンサ素子１０を有するＮＯｘセンサ２０とを備えたＮＯｘセンサシステム１Ａにより、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態（応答劣化状態）を適切に判定することができるガスセンサシステムを提供することができる。
【００６９】
さらに、本実施形態２のガスセンサ制御装置１００Ａでは、劣化判定手段が、判定差分値取得手段（ステップＳ１７５）及び第２判定手段（ステップＳ１７６，Ｓ１７７，Ｓ１７８）を含んでおり、減少期間のうち予め定めた劣化判定時刻ｔｍｊにおける、第２ポンプ電流Ｉｐ２と切換前電流Ｉｐ２ａとの差分値である判定差分値ΔＩｐ２ｂ（＝Ｉｐ２−Ｉｐ２ａ）に基づき、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を判定している。
これにより、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態による減少期間における第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）の変化の違いを判定差分値ΔＩｐ２ｂの違いとして得て、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を適切に判定することができる。また、劣化判定に要する時間が、予め定めた劣化判定時刻ｔｍｊで決まるので、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化が進んで、第２ポンプ電流Ｉｐ２の減少の仕方がゆるやかになっても、劣化判定に掛かる時間が長くなることがない。
【００７０】
さらに、本実施形態２のガスセンサ制御装置１００Ａでは、判定差分値ΔＩｐ２ｂを所定の閾電流値ΔＩｐｋ（第２閾電流値）と比較することで、簡易にかつ適切に、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００７１】
以上において、本発明のガスセンサ制御装置及びガスセンサシステムを、実施形態１，２のガスセンサ制御装置１００，１００Ａ及びＮＯｘセンサシステム１，１Ａに即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態１，２では、ＥＣＵ９０からの指示により、エンジンの停止直後に、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を判定した。このため、Ｖｐ２印加回路５６で、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を検知用電圧Ｖｐ２ａから判定用電圧Ｖｐ２ｂに切り換えた後、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を再び検知用電圧Ｖｐ２ａに戻して、ＮＯｘ濃度の検知を継続することについては言及しなかった。
しかし、アイドリングストップ中やフューエルカット中に劣化判定を行っても良く、この場合は、ＮＯｘ濃度の検知を再開するために、劣化判定を行った後に、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を検知用電圧Ｖｐ２ａに戻せば良い。
【００７２】
また、実施形態１，２では、エンジンの停止直後に、ＥＣＵ９０からの指示によって、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化判定を行ったが、ＥＣＵ９０からの指示によらず、ガスセンサ制御装置１００，１００Ａ自身が自律的に劣化判定を行っても良い。
また、実施形態１，２では、エンジンの停止後に、ＥＣＵ９０からの指示を待って、毎回ＮＯｘセンサ素子１０の劣化判定を行ったが、例えば、１０回に１回や１カ月に１回など、所定の回数や期間毎に劣化判定を行っても良い。
【００７３】
また、実施形態１，２では、第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）の過渡応答のうち、第２ポンプ電流Ｉｐ２がピークを経て減少に転じた後の減少期間の変化を用いて、劣化状態の判定を行った。しかし、これに代えて、第２ポンプ電流Ｉｐ２のピーク値を用いて劣化判定を行っても良い。また、ピーク値と減少期間の変化の両方を用いて劣化判定を行っても良い。
また、減少期間における劣化判定の手法としては、実施形態１，２のほか、減少期間中の第２ポンプ電流Ｉｐ２の減少の時定数を得たり、減少に適合する曲線の関数のパラメータを求めて、これら時定数や関数のパラメータを用いて劣化判定をおこなっても良い。
【００７４】
また、実施形態１，２では、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を検知用電圧Ｖｐ２ａから、これよりも高い判定用電圧Ｖｐ２ｂにステップ状に切り換えたが、例えば、検知用電圧Ｖｐ２ａから判定用電圧Ｖｐ２ｂまでランプ状に変化させて、第２ポンプ電流の過渡応答を得て、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を判定しても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１，１Ａ  ＮＯｘセンサシステム（ガスセンサシステム）
１０  ＮＯｘセンサ素子（ガスセンサ素子）
２０  ＮＯｘセンサ（ガスセンサ）
１１１  第１ポンプセル
１３１  第１固体電解質層
１２１  第１多孔質電極
１３５  第１ポンプ用第１電極
１３７  第１ポンプ用第２電極
１１２  酸素濃度検知セル
１５１  第３固体電解質層
１２３  検知用多孔質電極
１５５  検知用電極
１５７  基準用電極
１１３  第２ポンプセル（第２室ポンプセル）
１４１  第２固体電解質層
１２５  第２多孔質電極（一対の電極）
１４５  第２ポンプ用第１電極
１４７  第２ポンプ用第２電極
１１６  第１拡散抵抗体
１１７  第２拡散抵抗体
１１８  基準酸素室
１５９  第１測定室
１６１  第２測定室
１８０  ヒータ部
ＧＭ  被測定ガス
ＧＭ１  第１室内ガス
ＧＭ２  第２室内ガス
１００，１００Ａ  ガスセンサ制御装置
５０  電気回路部
５１  基準電圧比較回路（第１室制御手段）
５２  Ｉｐ１ドライブ回路（第１室制御手段）
５３  Ｖｓ検知回路（第１室制御手段）
５４  Ｉｃｐ供給回路
５５  Ｉｐ２検知回路（電流検知手段）
５６  Ｖｐ２印加回路（第２室制御手段，電圧変化手段，電圧切換手段）
５７  ヒータ駆動回路
６０，６０Ａ  マイクロプロセッサ
Ｖｐ２  第２ポンプ電圧（第２室ポンプ電圧）
Ｖｐ２ａ  検知用電圧
Ｖｐ２ｂ  判定用電圧
Ｉｐ２  第２ポンプ電流（濃度電流）
ｔｒ  閾値到達タイミング
Ｔｐ  所要時間
Ｔｊ  劣化判定時間
ｔｍｊ  劣化判定時刻
ΔＩｐｊ  閾電流値（第１閾電流値）
ΔＩｐｋ  閾電流値（第２閾電流値）
Ｓ７（Ｓ７１〜，Ｓ１７１〜）  劣化判定手段
Ｓ７３，Ｓ１７３  電圧変化手段，電圧切換手段
Ｓ７６  差分値取得手段
Ｓ７２，Ｓ７６〜Ｓ７８  タイミング検知手段
Ｓ７９，Ｓ７Ａ，Ｓ７Ｂ  第１判定手段
Ｓ１７５  判定差分値取得手段
Ｓ１７６，Ｓ１７７，Ｓ１７８  第２判定手段
【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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