(57)【要約】【課題】センサ素子のＳ被毒をいち早く検知することができる内燃機関の制御システムを提供する。【解決手段】ここで開示される内燃機関の制御システムは、排気通路内に限界電流式酸素センサが配置された内燃機関の制御システムであって、限界電流式酸素センサのセンサ素子に相対的に低い電圧と相対的に高い電圧とを印加してそれぞれ出力電流を測定し、それらの出力電流差の有無または大小に基づいて、前記センサ素子が硫黄（Ｓ）被毒されたか否かを判断するＳ被毒判断処理を所定のタイミングで行うように構成されている。【選択図】図４
2014081246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路内に限界電流式酸素センサが配置された内燃機関の制御システムであって、
前記限界電流式酸素センサのセンサ素子に相対的に低い電圧と相対的に高い電圧とを印加してそれぞれ出力電流を測定し、それらの出力電流差の有無または大小に基づいて、前記センサ素子が硫黄（Ｓ）被毒されたか否かを判断するＳ被毒判断処理を所定のタイミングで行うように構成されている、内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記相対的に高い電圧を印加して得られた出力電流が、前記相対的に低い電圧を印加して得られた出力電流よりも大きく、かつそれらの出力電流差が所定の基準値Ｔ１を上回った場合に、前記センサ素子がＳ被毒されたと判断する、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記排気通路内の排ガスが還元雰囲気であることが判定された場合に、前記Ｓ被毒判断処理を行うように構成されている、請求項１または２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記排気通路内の排ガスが還元雰囲気であることが判定され、かつ前記排気通路内の排ガスのガス雰囲気が変動していないと判定された場合に、前記Ｓ被毒判断処理を行うように構成されている、請求項１〜３の何れか一つに記載の制御システム。
【請求項５】
前記Ｓ被毒判断処理において前記センサ素子がＳ被毒されたと判断された場合に、該センサ素子からＳＯｘを脱離させるためのＳ被毒回復処理を行うように構成されている、請求項１〜４の何れか一つに記載の制御システム。
【請求項６】
前記Ｓ被毒回復処理として、前記センサ素子に対して、前記Ｓ被毒判断処理における前記相対的に高い電圧と同じレベルまたはそれ以上のレベルの電圧を印加する、請求項５に記載の制御システム。
【請求項７】
前記Ｓ被毒回復処理として、前記センサ素子を通常の制御温度よりも高い温度に加熱する、請求項５または６に記載の制御システム。
【請求項８】
前記Ｓ被毒回復処理として、前記排気通路内の排ガスが還元雰囲気で維持されるように制御する、請求項５〜７の何れか一つに記載の制御システム。
【請求項９】
前記Ｓ被毒回復処理の継続時間が所定の基準タイムを上回ったときに該Ｓ被毒回復処理を終了するように構成されている、請求項５〜８の何れか一つに記載の制御システム。
【請求項１０】
前記Ｓ被毒回復処理の終了後、前記排気通路内の排ガスを還元雰囲気で維持しつつ、前記Ｓ被毒判断処理を再度実行し、
前記再度のＳ被毒判断処理において、前記センサ素子がＳ被毒されていると判断されたときに再度のＳ被毒回復処理を行うように構成されている、請求項９に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御システム、特に内燃機関の排気通路内に配置された酸素センサのＳ被毒を検知するための制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、大気中の特定のガスを検知するためセンサ素子を用いたガスセンサが使用されている（例えば特許文献１）。この種のガスセンサは、例えば自動車の排ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や酸素（Ｏ２）等の特定ガス成分の濃度を検知できるため、自動車エンジン等の内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関や排ガス浄化装置の制御に用いられている。
【０００３】
排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサの一例としては、いわゆる限界電流式酸素センサが知られている。限界電流式酸素センサ９０は、図１１に示すように、有底円筒体であって、内側電極９４ａ、固体電解質層９２、外側電極９４ｂおよび拡散抵抗層９６を順に積層したものである。内側電極９４ａの内側には、ヒータ９７が挿入されている。排ガスは、拡散抵抗層９６を介して外側電極９４ｂに達し、外側電極９４ｂと内側電極９４ａとの間でセンサ出力を得る。より詳しくは、固体電解質層９２を挟んで配置された外側電極９４ｂと内側電極９４ａとの間に電圧を印加すると、外側電極９４ｂ側に存在する酸素分子がイオン化して固体電解質層９２内を内側電極９４ａに向けて移動し、内側電極９４ａに到達した後、再び酸素分子となることにより、両電極間９４ａ、９４ｂに電流が流れる。そして、単位時間あたりに移動した酸素量が出力電流値として検出される。
【０００４】
ここで、外側電極９４ｂに供給される酸素（排ガス）は、拡散抵抗層９６を通過して供給されることになるが、かかる拡散抵抗層９６には、微小孔を利用して外側電極９４ｂに供給される酸素の流量を制限する機能を持たせてある。このように拡散抵抗層９６で酸素の流量を制限すると、図１２に示すように、印加電圧が低いときには出力電流値はその電圧に比例するが、電圧をさらに上昇させてゆくと、出力電流値がある一定値で飽和する。この出力電流値は限界電流と呼ばれ、図１３に示すように、雰囲気中の酸素濃度に比例する。したがって、両電極間９４ａ、９４ｂに流れる出力電流値（限界電流）を測定することにより、雰囲気中の酸素濃度を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０７４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、内燃機関から排出される排ガス中には、硫黄（Ｓ）成分が含まれている場合がある。本発明者は、上述した拡散抵抗層を備えた酸素センサに関する種々の検討を行った結果、排ガス中に含まれるＳ成分が酸素センサに吸着すると、安定したセンサ特性が得られず、センサ応答性が低下するという問題を見出した。詳しくは、本発明者は、所定濃度（例えば０ｐｐｍ，１００ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，５００ｐｐｍ）のＳＯ２ガス雰囲気に酸素センサを曝し、モデルガス装置を用いてガス応答性を評価した。その結果、高濃度（１００ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，５００ｐｐｍ）のＳＯ２ガス雰囲気に曝した酸素センサは、ＳＯ２ガス雰囲気に曝していない酸素センサ（０ｐｐｍ）に比べてセンサ応答性が低下することが分かった（図８参照）。さらに、そのときのセンサ素子の電極表面をＸ線光電子分光(ＸＰＳ：X-ray photoelectron spectroscopy)で分析したところ、電極表面にＳがＳＯ２として吸着していることが分かった（図９参照）。このようなＳＯ２の吸着（すなわちＳ被毒）は、酸素センサの応答性を低下させる要因となり得る。かかるＳ被毒をいち早く検知して短時間で特性回復させることが好ましい。本発明は、かかる課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、センサ素子がＳ被毒を受けると、センサ素子に電圧を印加したときのＶ−Ｉ波形（印加電圧と出力電流との関係を示すグラフ）が変化すること、具体的には、本来であれば印加電圧が増大しても出力電流が一定値になる限界電流領域において、印加電圧の高いところでは出力電流が上昇傾向になることを発見し、かかる出力電流の上昇を検出することで、センサ素子のＳ被毒をいち早く検知できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００８】
すなわち、本発明によって提供される内燃機関の制御システムは、排気通路内に限界電流式酸素センサが配置された内燃機関の制御装置である。この制御装置は、前記限界電流式酸素センサのセンサ素子に相対的に低い電圧と相対的に高い電圧とを印加してそれぞれ出力電流を測定し、それらの出力電流差の有無または大小に基づいて、前記センサ素子が硫黄（Ｓ）被毒されたか否かを判断するＳ被毒判断処理を所定のタイミングで行うように構成されている。
【０００９】
ここで開示される制御システムは、センサ素子に相対的に低い電圧と相対的に高い電圧とを印加してそれぞれ出力電流を測定し、それらの出力電流差に基づいて、センサ素子がＳ被毒されたか否かを判断するＳ被毒判断処理を所定のタイミングで行うように構成されているので、酸素センサのＳ被毒をいち早く検知することができる。すなわち、かかる構成を有する制御システムでは、センサ素子がＳ被毒を受けると、本来であれば印加電圧の大小にかかわらず出力電流が一定値になる限界電流領域において、相対的に高い電圧（例えば０．６Ｖ）を印加して得られた出力電流が、相対的に低い電圧（例えば０．３Ｖ）を印加して得られた出力電流よりも大きくなる。そのため、それらの出力電流差を検出することにより、センサ素子のＳ被毒を適切に検知することができる。
【００１０】
ここに開示される制御システムの好ましい一態様では、前記相対的に高い電圧を印加して得られた出力電流が、前記相対的に低い電圧を印加して得られた出力電流よりも大きく、かつそれらの出力電流差が所定の基準値Ｔ１を上回った場合に、前記センサ素子がＳ被毒されたと判断する。かかる構成によると、Ｓ被毒を受けたセンサ素子をより正確に検知することができる。このとき、上記所定の基準値Ｔ１（劣化の判断基準）を複数用意することにより、センサ素子のＳ被毒の程度を段階的に判断してもよい。
【００１１】
ここに開示される制御システムの好ましい一態様では、前記排気通路内の排ガスが還元雰囲気（典型的には排ガスの空燃比がストイキよりもリッチ側）であることが判定された場合に、前記Ｓ被毒判断処理を行うように構成されている。還元雰囲気下においては、高電圧を印加したときの限界電流値の上昇が特に大きい。そのため、還元雰囲気下で前記Ｓ被毒判断処理を行うことで、Ｓ被毒を受けたセンサ素子をより簡便かつ高精度に検知することができる。なお、ここでいう「還元雰囲気の排ガス」とは、還元雰囲気を形成可能な排ガスをいう。典型的には、空燃比がストイキよりもリッチ（Ａ／Ｆ値＜１４．７）の混合気を燃焼する際に排出される排ガスをいう。他方、「酸化雰囲気の排ガス」とは、酸化雰囲気を形成可能な排ガスをいう。典型的には、空燃比がリーンの混合気を燃焼する際に排出される排ガスをいう。
【００１２】
ここに開示される制御システムの好ましい一態様では、前記排気通路内の排ガスが還元雰囲気であることが判定され、かつ前記排気通路内の排ガスのガス雰囲気が変動していないと判定された場合に、前記Ｓ被毒判断処理を行うように構成されている。かかる構成によると、排気通路内の排ガスのガス雰囲気の変動による影響（すなわち排ガス空燃比の変動による出力電流の変動）を排除して、Ｓ被毒判断処理を行うことができる。そのため、誤検知を防止して、Ｓ被毒の検知精度をより向上させることができる。
【００１３】
ここに開示される制御システムの好ましい一態様では、前記Ｓ被毒判断処理において前記センサ素子がＳ被毒されたと判断された場合に、該センサ素子から硫黄酸化物（ＳＯｘ）を脱離させるためのＳ被毒回復処理を行うように構成されている。かかる構成によると、Ｓ被毒を受けたセンサ素子を迅速に回復させることができる。したがって、Ｓ被毒に起因するセンサ応答遅れをいち早く解消することができる。
【００１４】
ここに開示される制御システムの好ましい一態様では、前記Ｓ被毒回復処理として、前記センサ素子に対して、前記Ｓ被毒判断処理における前記相対的に高い電圧と同じレベルまたはそれ以上のレベル（例えば０．６Ｖ以上）の電圧を印加する。このような高印加電圧状態でセンサ素子を保持することにより、Ｓ被毒を受けたセンサ素子を迅速に回復させることができる。
【００１５】
ここに開示される制御システムの好ましい一態様では、前記Ｓ被毒回復処理として、前記センサ素子を通常の制御温度よりも高い温度に加熱する。例えば、通常の制御温度よりも５０℃以上（好ましくは５０℃〜１００℃）高い温度に加熱することが望ましい。このような高温状態でセンサ素子を保持することにより、Ｓ被毒を受けたセンサ素子を迅速に回復させることができる。
【００１６】
ここに開示される制御システムの好ましい一態様では、前記Ｓ被毒回復処理として、前記排気通路内の排ガスが還元雰囲気で維持されるように制御する。還元雰囲気下でセンサ素子を保持することにより、センサ素子に付着したＳＯｘがＳに還元除去される。そのため、Ｓ被毒を受けたセンサ素子を迅速に回復させることができる。
【００１７】
ここに開示される制御システムの好ましい一態様では、前記Ｓ被毒回復処理の継続時間が所定の基準タイムを上回ったときに該Ｓ被毒回復処理を終了するように構成されている。上記Ｓ被毒回復処理の継続時間に対する基準タイムは、概ね５秒〜１０秒の範囲内に設定するとよい。これにより、Ｓ被毒を受けたセンサ素子を効率よく回復させることができる。
【００１８】
ここに開示される制御システムの好ましい一態様では、前記Ｓ被毒回復処理の終了後、前記排気通路内の排ガスを還元雰囲気で維持しつつ、前記Ｓ被毒判断処理を再度実行し、前記再度のＳ被毒判断処理において、前記センサ素子がＳ被毒されていると判断されたときに再度のＳ被毒回復処理を行うように構成されている。かかる構成によると、再度のＳ被毒判断処理においてＳ被毒なしと判断されるまで、Ｓ被毒回復処理が繰り返される。そのため、Ｓ被毒をより完全に解消することができる。また、Ｓ被毒が完全に解消した直後に上記繰り返しが完了するため、Ｓ被毒回復処理が必要以上に長くなることを防止して、より最適にＳ被毒回復処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る酸素センサを模式的に示した断面図である。
【図２】印加電圧と出力電流との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る制御システムを示したブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る制御システムの制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態に係る制御システムの制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る制御システムの制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態に係る制御システムの制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図８】時間と出力電流との関係を示すグラフである。
【図９】Ｓ耐久試験後の電極表面をＸＰＳで分析した結果を示すグラフである。
【図１０】初期、Ｓ被毒後およびＳ被毒回復処理後の６３％応答時間を示すグラフである。
【図１１】従来の酸素センサを模式的に示す図である。
【図１２】印加電圧と出力電流との関係を示すグラフである。
【図１３】酸素濃度と出力電流との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００２１】
（第１実施形態）
本発明に係る制御システムは、排気通路内に限界電流式酸素センサ５０（以下、適宜「酸素センサ」という。）が配置された内燃機関の制御システム置である。この制御システムは、排気通路内に配置された酸素センサ５０が硫黄（Ｓ）被毒されているか否かを検知するように構成されている。
【００２２】
＜酸素センサ＞
本発明の一実施形態に係る酸素センサ５０の概略構成を図１に示す。酸素センサ５０は、図１に示すように、センサ素子６０とヒータ部７０と多孔質保護層５２とを備えている。センサ素子６０は、固体電解質体６２と測定電極６４ａと基準電極６４ｂと拡散抵抗層６６とから構成されている。センサ素子６０は、固体電解質体６２を備えている。固体電解質体６２は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質から構成されている。かかる固体電解質としては、例えば、ジルコニア（例えば、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ））などが挙げられる。また、固体電解質体６２の外側には測定電極６４ａが形成されており、測定電極６４ａの外側には多孔質の拡散抵抗層６６が形成されている。多孔質の拡散抵抗層６６は、測定電極６４ａに対する排ガスの導入量を規制する層であり、排ガスは拡散抵抗層６６の小孔を通じて測定電極６４ａに到達する。拡散抵抗層６６の材料としては、アルミナ、ジルコニア、セリア等の多孔材を構成し得る材料を用いればよい。一方、固体電解質体６２の内側には、基準電極６４ｂが形成されており、基準電極６４ｂの内側には保護層６８が形成されている。保護層６８は、ここではアルミナから構成されている。基準電極６４ｂおよび測定電極６４ａは共に、白金等の触媒活性の高い貴金属を含む電極により構成されている。
【００２３】
ヒータ部７０は、アルミナを主体とする絶縁基体７２と、絶縁基体７２上に積層された発熱抵抗体７４とから構成されている。ジルコニア等からなる固体電解質体６２は、常温では絶縁性を示すが、高温環境下になると活性化され、高い酸素イオン伝導性を示すようになる。ヒータ部７０は、上記固体電解質体６２の加熱領域を形成してその活性化温度となるように加熱制御される。この実施形態では、ヒータ部７０は、固体電解質体６２の基準電極６４ｂ側において保護層６８の外側に配設されている。発熱抵抗体７４は、例えば、白金等の抵抗体から構成されている。
【００２４】
多孔質保護層５２は、多数のセラミックス粒子を結合させた多孔質体により構成されており、水分がセンサ素子６０に到達してセンサ素子６０が被水割れするのを抑制するために設けられている。多孔質保護層５２は、センサ素子６０およびヒータ７０の全周を覆うように設けられている。多孔質保護層５２は、例えば、アルミナ、スピネル、ムライト等を主体とする金属酸化物や炭化珪素等の金属炭化物などのセラミックス粒子から構成されている。
【００２５】
なお、図中のＥは、測定電極６４ａと基準電極６４ｂ間に電圧を印加する電圧源、ＶおよびＡは両電極６４ａ，６４ｂ間に印加される電圧を測定する電圧計およびそれらの間を流れる電流を測定する電流計である。
【００２６】
このように構成された酸素センサ５０において、測定電極６４ａと基準電極６４ｂとの間に電圧を印加すると、測定電極６４ａ側に存在する排ガス中の酸素分子がイオン化して固体電解質体６２内を基準電極６４ｂに向けて移動し、固体電解質体６２と基準電極６４ｂとの界面に到達した後、再び酸素分子となることにより、両電極間６４ａ、６４ｂに電流が流れる。その際、測定電極６４ａに供給される排ガスの流量が拡散抵抗層６６によって制限されることから電圧の所定領域で出力電流がほぼ一定（限界電流）になる。そして、この限界電流は排ガス中の酸素濃度に比例して変化するため、両電極間６４ａ、６４ｂ間に電圧を印加して出力電流を測定することにより、排ガス中の酸素濃度（ひいては空燃比）を検知することができる。両電極間６４ａ、６４ｂ間に印加する電圧としては、測定すべきガス濃度範囲の各限界電流領域に共通する一定の電圧（定電圧）を選択し、これを監視電圧として印加するとよい。
【００２７】
ここで、上述した酸素センサ５０は、例えば自動車の排ガス中に含まれる酸素（Ｏ２）成分の濃度を検知できるため、自動車エンジンの内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関や排ガス浄化装置の制御などに用いられる。かかる酸素センサ５０においては、例えば、硫黄（Ｓ）成分を多く含む燃料が使用されると、センサ素子（特に測定電極６４ａ）の表面にＳ成分（典型的にはＳＯｘ）が付着してしまうことがある。センサ素子表面にＳ成分が付着すると、測定電極６４ａの触媒活性が低下するため、センサ応答性が低下するなどの不都合が生ずる場合がある。
【００２８】
本発明者は、センサ素子のＳ被毒の検出する手法について種々実験を行った結果、還元雰囲気（すなわちストイキよりもリッチ側）下において酸素センサのＶ−Ｉ波形測定を行うと、本来であれば印加電圧の大小にかかわらず出力電流が一定値になる限界電流領域において、印加電圧の高いところでは限界電流値が上昇傾向になることを見出した。具体的には、種々異なる濃度のＳＯ２ガス雰囲気に酸素センサを一定期間曝した後、排ガスの空燃比（Ａ／Ｆ値）が１３，１４．５，１８のガス雰囲気下において、各々の酸素センサをＶ−Ｉ波形測定に供した。このうち、ＳＯ２ガス濃度が０ｐｐｍ，１００ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，５００ｐｐｍのＳＯ２ガス雰囲気に曝した酸素センサについて、Ｖ−Ｉ波形測定を行った結果を、図２に示す。
【００２９】
図２に示すように、ＳＯ２ガス雰囲気に曝していない酸素センサ（０ｐｐｍ）では、排ガスのガス雰囲気（空燃比）に関係なく、０．１Ｖ〜０．７Ｖの範囲において出力電流が一定になる限界電流領域が発現した。これに対し、ＳＯ２ガス濃度が１００ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，５００ｐｐｍのＳＯ２ガス雰囲気に曝した酸素センサでは、排ガスの空燃比が１３（すなわちストイキよりもリッチ側）の場合に、出力電流に顕著な差異が生じた。具体的には、本来であれば印加電圧の大小にかかわらず出力電流が一定値になる限界電流領域（ここでは０．１Ｖ〜０．７Ｖ）において、印加電圧の高いところ（ここでは０．５Ｖ〜０．７Ｖ）では限界電流値の上昇が認められた。かかる特性を有する酸素センサでは、本来であれば印加電圧の大小にかかわらず出力電流が一定値になる限界電流領域（ここでは０．１Ｖ〜０．７Ｖ）において、相対的に高い電圧（例えば０．６Ｖ）を印加して得られた出力電流が、相対的に低い電圧（例えば０．３Ｖ）を印加して得られた出力電流よりも大きくなる。そのため、それらの出力電流差を検出することにより、センサ素子のＳ被毒をいち早く検知することが可能になる。
【００３０】
＜Ｓ被毒判断処理＞
以上のような知見から、本実施形態における酸素センサのＳ被毒検出方法（Ｓ被毒判断処理）は、ガス雰囲気測定工程と電圧印加工程とＳ被毒判断工程とを含んでいる。
【００３１】
ガス雰囲気測定工程は、検査対象である酸素センサ５０が配置された排気通路内の排ガスのガス雰囲気を測定する工程である。
【００３２】
電圧印加工程は、上記ガス雰囲気測定工程で測定した排気通路内の排ガスが還元雰囲気であることが判定された場合に、酸素センサ５０のセンサ素子（測定電極６４ａと基準電極６４ｂ間）に相対的に低い電圧と相対的に高い電圧とを印加してそれぞれ出力電流を測定する工程である。上記電圧印加工程における相対的に低い電圧は、センサ素子にＳ被毒が生じたときに限界電流値が上昇しないような電圧に設定することが好ましい。例えば、図２のグラフに基づくと、上記相対的に低い電圧は、０．１Ｖ〜０．５Ｖの範囲内（好ましくは０．２Ｖ〜０．４Ｖ、例えば０．３Ｖ）に設定することが望ましい。上記相対的に低い電圧は、通常制御時に印加する監視電圧（定電圧）であってもよい。また、上記電圧印加工程における相対的に高い電圧は、センサ素子にＳ被毒が生じたときに限界電流値が適度に上昇するような電圧に設定することが好ましい。例えば、図２のグラフに基づくと、上記相対的に低い電圧は、０．５Ｖ〜０．８Ｖの範囲内（好ましくは０．５５Ｖ〜０．７Ｖ、例えば０．６Ｖ）に設定することが望ましい。例えば、上記相対的に高い電圧は、上記相対的に低い電圧よりも、０．１Ｖ以上（好ましくは０．２Ｖ以上、特に好ましくは０．３Ｖ以上）高い電圧に設定されていることが好ましい。このような高低差を有する電圧を印加することで、Ｓ被毒を精度よく検知することができる。上述した印加電圧値は、後述する電子制御装置２０（図３）に予め設定しておくとよい。
【００３３】
Ｓ被毒判断工程は、上記電圧印加工程において、相対的に高い電圧（例えば０．６Ｖ）を印加して得られた出力電流と、相対的に低い電圧（例えば０．３Ｖ）を印加して得られた出力電流とに基づいて、センサ素子がＳ被毒されたか否かを判断する工程である。この実施形態では、相対的に高い電圧を印加して得られた出力電流と、相対的に低い電圧を印加して得られた出力電流と、予め定められた基準値（劣化の判定基準）とを比較することにより、センサ素子にＳ被毒が生じているか否かを判定する。例えば、相対的に高い電圧を印加して得られた出力電流が、相対的に低い電圧を印加して得られた出力電流よりも大きく、かつそれらの出力電流差が上記基準値を超えた場合に、センサ素子にＳ被毒が生じていると判断すればよい。好ましい一態様では、上記出力電流差に対する基準値（劣化の判定基準）は、例えば、０．０２ｍＡ以上（好ましくは０．０４ｍＡ以上、特に好ましくは０．０６ｍＡ以上）に設定されていることが望ましい。上記出力電流差に対する基準値を０．０２ｍＡ以上とすることで、誤検知を防止して、Ｓ被毒の検出精度を向上させることができる。また、上記劣化の判定基準（基準値）を複数用意することにより、センサ素子に生じたＳ被毒の程度を段階的に判定してもよい。例えば、相対的に高い電圧を印加して得られた出力電流と、相対的に低い電圧を印加して得られた出力電流との電流差が、０．０２ｍＡ以下の場合にＳ被毒「なし」と判断し、０．０２ｍＡを超えて且つ０．０４ｍＡ以下の場合にＳ被毒「小」と判断し、０．０４ｍＡを超えて且つ０．０６ｍＡ以下の場合にＳ被毒「中」と判断し、０．０６ｍＡを超えた場合にＳ被毒「大」と判断してもよい。上述した劣化の判定基準（基準値）は、後述する電子制御装置２０（図３）に予め設定しておくとよい。
【００３４】
なお、ここでは、便宜上、図２のグラフに基づいて、Ｓ被毒判断処理における印加電圧や基準値（劣化の判定基準）を説明したが、かかる図２のグラフによって得られる印加電圧や基準値は本発明を限定するものではない。例えば、限界電流値の大小やその電圧範囲は、センサ素子の材料、構成等によって変化し得る。このため、Ｓ被毒判断処理における印加電圧や基準値（劣化の判定基準）は、予備試験を実施してその結果に基づいて定めるとよい。
【００３５】
図３は、上述したＳ被毒検出方法（Ｓ被毒検出処理）を具現化した検出装置を含む本実施形態に係る内燃機関（エンジン）の制御システム１００の一例を示すブロック図である。この制御システム１００は、エンジン１０と、このエンジン１０の排気通路に配置された酸素センサ５０と、エンジン１０および酸素センサ５０の運転をコントロールする電子制御装置２０と、排気通路内のガス雰囲気を測定するガス雰囲気測定部３０と、酸素センサ５０の電極間に電圧を印加する電圧印加部４０とを備えている。酸素センサ５０については、先に説明したものと同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００３６】
エンジン１０は、混合気を燃焼させ、燃焼エネルギーを力学的エネルギーに変換する。このときに燃焼された混合気は排ガスとなって図示しない排気通路に排出される。エンジン１０は、自動車のガソリンエンジンを主体として構成されてもよく、ガソリンエンジン以外のエンジン（例えばディーゼルエンジン等）を用いることもできる。また、混合気ではなく、シリンダ内に直接燃料（ディーゼル燃料等）を噴射するようにしてもよい。
【００３７】
電子制御装置（ＥＣＵ：Engine Control Unit）２０は、主としてデジタルコンピュータから構成されており、エンジン１０の稼働における制御装置として機能する。電子制御装置２０は、例えば、読み込み専用の記憶装置であるＲＯＭ、読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ、任意の演算や判別を行うＣＰＵ、入力ポートおよび出力ポートを有している。電子制御装置２０は、エンジン１０および酸素センサ５０の間の制御を行うユニットであり、エンジン１０および酸素センサ５０とは電気的に接続している。酸素センサ５０からの出力信号は、対応するＡＤ変換器（図示せず）を介して電子制御装置２０の入力ポートに入力される。一方、電子制御装置２０の出力ポートは、対応する駆動回路を介してインジェクタ、スロットル弁などの駆動用ステップモータおよび点火プラグ等に接続されている。電子制御装置２０では、酸素センサ５０からの出力に基づき、エンジン１０の空燃比フィードバック制御が行われる。例えば、電子制御装置２０は、検出した吸入空気量、スロットル開度（またはアクセル開度）、エンジン回転数等のエンジン運転状態に基づいて、インジェクタの燃料噴射タイミングや点火プラグの点火時期等を制御することが可能である。この実施形態では、電子制御装置２０には、ガス雰囲気測定部３０および電圧印加部４０からの信号（出力）が入力ポートを介して入力される。また、電子制御装置２０からは、電圧印加部４０への駆動信号などが出力ポートを介して出力される。
【００３８】
ガス雰囲気測定部３０は、エンジン１０の排気通路内の排ガスのガス雰囲気を検出するものとして構成されている。かかるガス雰囲気測定部３０としては、一般的なガス雰囲気測定装置において常套的に使用されているものから任意に選択することができる。例えば、ガス雰囲気測定部３０は、排ガスの空燃比を検出するためのガスセンサであり得る。かかるガスセンサは、少なくとも空燃比がリッチ側またはリーン側にあることを検出できるガスセンサであればよい。例えば、ガスセンサは、排ガス中の酸素濃度に応じてリニアに空燃比を検出するガスセンサ（例えば、限界電流式酸素センサ）であってもよい。あるいは、ガスセンサとして、センサ素子の起電力を出力するガスセンサを用いてもよい。このガスセンサは、検査対象である酸素センサ５０自体であってもよい。この場合、他のガスセンサを排気通路内に配置する必要がないため、装置構成を簡略化できる。あるいは、酸素センサ５０以外の他のガスセンサを排気通路内に配置してもよい。かかるガス雰囲気測定部３０によって検出されたガス雰囲気（排ガス空燃比）の検出結果は、ガス雰囲気測定部３０の出力として電子制御装置２０に送られる。電子制御装置２０は、ガス雰囲気測定部３０によって検出されたガス雰囲気をモニタリングし、その検出されたガス雰囲気が還元雰囲気（典型的にはストイキよりもリッチ側）になったときに所定の電圧印加処理を開始するように電圧印加部４０に指令を発する。
【００３９】
電圧印加部４０は、例えば、図１に示した電圧源Ｅ、電圧計Ｖおよび電流計Ａであり得る。電圧印加部４０は、通常制御時には酸素センサ５０のセンサ素子に一定の電圧（監視電圧）を印加するように構成されている。そして、上記電子制御装置２０からの上記所定の電圧印加処理の指令に基づき、センサ素子に相対的に低い電圧（例えば０．３Ｖ）と相対的に高い電圧（例えば０．６Ｖ）とを印加してそれぞれ出力電流を測定するように構成されている。電圧印加部４０によって測定された出力電流の測定結果は、電圧印加部４０の出力として電子制御装置２０に送られる。
【００４０】
電子制御装置２０は、電圧印加部４０によって測定された出力電流の測定値に基づき、センサ素子がＳ被毒されているか否かを判断するＳ被毒判断部（図示せず）を備えている。Ｓ被毒判断部には、電圧印加部４０で測定された出力電流の測定結果が、電圧印加部４０から送られる。Ｓ被毒判断部は、電圧印加部４０から送られてきた出力電流の測定結果に基づき、センサ素子のＳ被毒の有無を判断する。この実施形態では、Ｓ被毒判断部は、相対的に高い電圧を印加して得られた出力電流と、相対的に低い電圧を印加して得られた出力電流と、予め定められた基準値（劣化の判定基準）とを比較することにより、センサ素子にＳ被毒が生じているか否かを判定する。例えば、Ｓ被毒判断部は、相対的に高い電圧を印加して得られた出力電流が、相対的に低い電圧を印加して得られた出力電流よりも大きく、かつそれらの出力電流差が上記基準値を超えた場合に、センサ素子にＳ被毒が生じていると判断するように構成されている。
【００４１】
このように構成された制御システム１００の動作について説明する。図４は、本実施形態に係る制御システム１００により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００４２】
図４に示すように、先ず、ステップＳ１０では、排気通路内の雰囲気が還元雰囲気であるかまたは酸化雰囲気であるかを判定するために、制御システム１００はガス雰囲気測定部３０により排気通路内の排ガスの酸素濃度を測定し、排気通路内の酸素濃度を決定する。例えば、ガス雰囲気測定部３０として、ジルコニア酸素センサを用いるときは、上記酸素濃度は出力電流値で表される。
【００４３】
ステップＳ１１では、上記ステップＳ１０により得られた酸素濃度に基づいて、排気通路内の雰囲気が酸化雰囲気であるか、または、還元雰囲気であるかを判定する。具体的には、排気通路内の雰囲気に対する所定値があらかじめ設定されており、上記酸素濃度（出力電流値）が上記所定値を上回ったか否かを判定する。例えば、上記ガス雰囲気測定部３０のガスセンサとして、ジルコニア酸素センサを用いるとき、還元雰囲気である場合は、該ガスセンサの測定値（出力電流値）は低くなる。一方、酸化雰囲気である場合は、該ガスセンサの測定値（出力電流値）は高くなる。この場合、上記ガスセンサの測定値が上記所定値を下回った場合には（ＹＥＳ）、排気通路内の雰囲気は還元雰囲気であると判定し、次にステップＳ１２を実行する。一方、上記ガスセンサの測定値が上記所定値を上回った場合には（ＮＯ）、排気通路内の雰囲気は酸化雰囲気であると判定し、上記処理フローを終了する。
【００４４】
上記排気通路内の雰囲気判定の判定結果がＹＥＳになると、ステップＳ１２において、制御システム１００は、検査対象である酸素センサ５０のセンサ素子に相対的に低い電圧（例えば０．３Ｖ）と相対的に高い電圧（例えば０．６Ｖ）とを印加してそれぞれ出力電流を測定する。次いで、ステップＳ１３において、制御システム１００は、相対的に高い電圧（例えば０．６Ｖ）を印加して得られた出力電流と、相対的に低い電圧（例えば０．３Ｖ）を印加して得られた出力電流と、予め定められた基準値とを比較することにより、センサ素子にＳ被毒が生じているか否かを判定する。具体的には、相対的に高い電圧を印加して得られた出力電流が、相対的に低い電圧を印加して得られた出力電流よりも大きく、かつそれらの出力電流差Ｔｘが基準値Ｔ１を超えた場合には（Ｔｘ＞Ｔ１）、ステップＳ１４に進み、センサ素子にＳ被毒が生じていると判断する。一方、出力電流差Ｔｘが基準値Ｔ１以下の場合には（Ｔｘ≦Ｔ１）、ステップＳ１５に進み、センサ素子にＳ被毒が生じていないと判断する。
【００４５】
このようにして、酸素センサのセンサ素子に相対的に低い電圧と相対的に高い電圧とを印加してそれぞれ出力電流を測定し、それらの出力電流差に基づいて、センサ素子がＳ被毒されたか否かを判断することができる。制御システム１００は、判定した判定結果を図示しない表示部に出力してもよい。表示部では、かかる判定結果に応答して、例えば酸素センサの交換を促す表示を表示することができる。あるいは、制御システム１００は、判定した判定結果に基づいて、Ｓ被毒を受けたセンサ素子を回復させる処理を行うことができる。これについては後述する。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態にかかる内燃機関の制御システム１００において実行される制御について説明した。次に、本発明の他の一実施形態にかかる内燃機関の制御システムによって実行可能な制御について説明する。
【００４７】
（第２実施形態）
この実施形態では、排気通路内の排ガスが還元雰囲気であることが判定され、かつ排気通路内の排ガスのガス雰囲気が変動していないと判定された場合に、Ｓ被毒判断処理を行うように構成されている。この実施形態では、制御システムの電子制御装置（ＥＣＵ）の入力ポートは、エアフローセンサーやスロットル開度センサ等に接続されている。電子制御装置は、エアフローセンサーやスロットル開度（またはアクセル開度）等に基づいて、エンジンへの燃料噴射量や吸入空気量をモニターし、燃料噴射量や吸気空気量が変動しているときには、排気通路内の排ガスのガス雰囲気が変動していると判定し、一方、燃料噴射量や吸気空気量が変動していないときには、排気通路内の排ガスのガス雰囲気が変動していないと判定する。そして、排気通路内の排ガスが還元雰囲気であることが判定され、かつ排気通路内の排ガスのガス雰囲気が変動していないと判定された場合に、Ｓ被毒判断処理を行うように構成されている。
【００４８】
このように構成された制御システムの動作について説明する。図５は、この実施形態に係る制御システムにより実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００４９】
図５に示すように、先ず、ステップＳ２０では、排気通路内の排ガスのガス雰囲気を測定し、ステップＳ２１において、排気通路内の雰囲気が還元雰囲気であるかまたは酸化雰囲気であるかを判定する。排気通路内の雰囲気は還元雰囲気であると判定された場合（ＹＥＳ）、次にステップＳ２２を実行する。一方、排気通路内の雰囲気は酸化雰囲気であると判定された場合（ＮＯ）、上記処理フローを終了する。
【００５０】
上記排気通路内の雰囲気判定の判定結果がＹＥＳになると、ステップＳ２２において、排気通路内の排ガスのガス雰囲気が変動しているか否かを判定する。かかる判定は、例えば、エンジンへの燃料噴射量や吸入空気量の変動の有無に基づいて行うとよい。排気通路内のガス雰囲気が変動していないと判定された場合（ＮＯ）、次にステップＳ２３を実行する。一方、排気通路内のガス雰囲気が変動していると判定された場合（ＹＥＳ）、上記処理フローを終了する。
【００５１】
ステップＳ２３では、制御システムは、センサ素子に相対的に低い電圧（例えば０．３Ｖ）と相対的に高い電圧（例えば０．６Ｖ）とを印加してそれぞれ出力電流を測定する。そして、ステップＳ２４において、制御システムは、相対的に高い電圧（例えば０．６Ｖ）を印加して得られた出力電流と、相対的に低い電圧（例えば０．３Ｖ）を印加して得られた出力電流と、予め定められた基準値とを比較することにより、センサ素子にＳ被毒が生じているか否かを判定する。相対的に高い電圧を印加して得られた出力電流が、相対的に低い電圧を印加して得られた出力電流よりも大きく、かつそれらの出力電流差Ｔｘが基準値Ｔ１を超えた場合には（Ｔｘ＞Ｔ１）、ステップＳ２５に進み、Ｓ被毒ありと判断する。一方、出力電流差Ｔｘが基準値Ｔ１以下の場合には（Ｔｘ≦Ｔ１）、ステップＳ２６に進み、Ｓ被毒なしと判断する。このようにして、センサ素子がＳ被毒されたか否かを判断することができる。
【００５２】
この実施形態では、排気通路内の排ガスが還元雰囲気であることが判定され、かつ排気通路内の排ガスのガス雰囲気が変動していないと判定された場合に、Ｓ被毒判断処理を行うように構成されている。かかる構成によると、排気通路内の排ガスのガス雰囲気の変動による影響（すなわち排ガス空燃比の変動による出力電流の変動）を排除して、Ｓ被毒判断処理を行うことができる。そのため、誤検知を防止して、Ｓ被毒の検知精度をより向上させることができる。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、本発明の他の一実施形態にかかる内燃機関の制御システムによって実行可能な制御について説明する。この実施形態では、制御システムは、Ｓ被毒判断処理においてセンサ素子がＳ被毒されたと判断された場合に、該センサ素子からＳＯｘを脱離させるためのＳ被毒回復処理を行うように構成されている。
【００５４】
センサ素子に対するＳ被毒回復処理としては、例えば、排気通路内の排ガスが還元雰囲気（すなわちストイキよりもリッチ側）で維持されるように制御するとよい。これにより、センサ素子に吸着したＳＯｘが還元除去され、Ｓ被毒を受けたセンサ素子を迅速に回復させることができる。
【００５５】
また、上記還元雰囲気において、センサ素子を高温域に加熱してもよい。上記Ｓ被毒回復処理における加熱温度は、通常の制御温度よりも高い温度に設定することが好ましい。例えば、上記加熱温度は、通常の制御温度よりも５０℃以上（例えば５０℃〜２００℃又はそれ以上）高い温度に設定されていることが好ましい。このように、還元雰囲気下においてセンサ素子を通常の制御温度よりも高い温度（例えば７５０℃またはそれ以上）に加熱することで、センサ素子に付着したＳＯｘを効率よく除去することができる。
【００５６】
あるいは、上記Ｓ被毒回復処理として、センサ素子に対して、上記Ｓ被毒判断処理における相対的に高い電圧と同じレベルまたはそれ以上の電圧（例えば０．６Ｖ以上）を印加してもよい。上記Ｓ被毒回復処理における印加電圧は、上記Ｓ被毒判断処理における相対的に高い電圧と同じレベルの電圧か、それよりも高いレベルの電圧に設定することが好ましい。このようにセンサ素子を高印加電圧状態で保持することにより、Ｓ被毒を受けたセンサ素子を迅速に回復させることができる。上述したＳ被毒回復処理は、それぞれ単独であるいは適宜組み合わせて使用することができる。より早く且つ完全にＳＯｘを除去する観点からは、還元雰囲気下においてセンサ素子に高電圧を付与しつつ高温域で保持することが好ましい。
【００５７】
この実施形態では、制御システムは、上記Ｓ被毒回復処理の継続時間が所定の基準タイムを上回ったときに該Ｓ被毒回復処理を終了するように構成されている。上記Ｓ被毒回復処理の継続時間に対する基準タイムは、センサ素子に付着したＳＯｘが十分に取り除かれたときに、Ｓ被毒回復処理を終了するように設定することが好ましい。例えば、上記Ｓ被毒回復処理の継続時間に対する基準タイムは、概ね５秒以上、好ましくは５秒〜１０秒に設定することが望ましい。
【００５８】
このように構成された制御システムの動作について説明する。図６は、この実施形態に係る制御システムにより実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００５９】
図６に示すように、制御システムは、先ず、ステップＳ３０では、Ｓ被毒判断処理を実施し、センサ素子がＳ被毒されている否かを判断する。ここでＳ被毒なしと判断された場合は（ＮＯ）、この処理ルーチンを終了する。一方、Ｓ被毒ありと判断された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ３１に進み、Ｓ被毒回復処理を開始する。この実施形態では、排気通路内の排ガスを還元雰囲気に維持しつつ、センサ素子を高印加電圧状態かつ高温域で保持する。これにより、センサ素子に付着したＳＯｘが還元除去される。また、制御システムは、内部タイマーをスタートさせて、Ｓ被毒回復処理の継続時間（Ａ）の測定を開始する。次いで、ステップＳ３２において、制御システムは、Ｓ被毒回復処理の継続時間（Ａ）が所定の基準タイムａ１に達したか否かを判定する。ここでの判定結果がＮＯの場合、ステップＳ３１に戻ってＳ被毒回復処理を継続する。一方、判定結果がＹＥＳの場合、Ｓ被毒回復処理を終了させるタイミングであると判断し、ステップＳ３３に進み、Ｓ被毒回復処理を終了する。このようにして、Ｓ被毒判断処理においてセンサ素子がＳ被毒されたと判断された後、Ｓ被毒回復処理を行うことができる。
【００６０】
この実施形態では、Ｓ被毒判断処理においてセンサ素子がＳ被毒されたと判断された場合に、該センサ素子からＳＯｘを脱離させるためのＳ被毒回復処理を行うように構成されている。かかる構成によると、Ｓ被毒を受けたセンサ素子を迅速に回復させることができる。したがって、Ｓ被毒に起因するセンサ応答遅れをいち早く解消することができる。
【００６１】
（第４実施形態）
次に、本発明の他の一実施形態にかかる内燃機関の制御システムによって実行可能な制御について説明する。この実施形態では、制御システムは、Ｓ被毒回復処理の終了後、排気通路内の排ガスを還元雰囲気で維持しつつ、Ｓ被毒判断処理を再度実行し、再度のＳ被毒判断処理において、センサ素子がＳ被毒されていると判断されたときに再度のＳ被毒回復処理を行うように構成されている。すなわち、制御システムは、再度のＳ被毒判断処理において、センサ素子がＳ被毒されていないと判断されるまで、Ｓ被毒回復処理を繰り返すように構成されている。
【００６２】
このように構成された制御システムの動作について説明する。図７は、この実施形態に係る制御システムにより実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００６３】
図７に示すように、制御システムは、先ず、ステップＳ４０では、Ｓ被毒判断処理を実施し、センサ素子がＳ被毒されている否かを判断する。ここでＳ被毒なしと判断された場合は（ＮＯ）、この処理ルーチンを終了する。一方、Ｓ被毒ありと判断された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ４１に進み、Ｓ被毒回復処理を開始する。この実施形態では、排気通路内の排ガスを還元雰囲気に維持しつつ、センサ素子を高印加電圧状態かつ高温域で保持する。これにより、センサ素子に付着したＳＯｘが還元除去される。また、制御システムは、内部タイマーをスタートさせて、Ｓ被毒回復処理の継続時間（Ａ）の測定を開始する。次いで、ステップＳ４２において、制御システムは、Ｓ被毒回復処理の継続時間（Ａ）が所定の基準タイムａ１に達したか否かを判定する。ここでの判定結果がＮＯの場合、ステップＳ４１に戻ってＳ被毒回復処理を継続する。一方、判定結果がＹＥＳの場合、Ｓ被毒回復処理を終了させるタイミングであると判断し、ステップＳ４３に進み、Ｓ被毒回復処理を終了する。
【００６４】
次いで、ステップＳ４４に進み、排気通路内の排ガスを還元雰囲気に維持しつつ、再度のＳ被毒判断処理を実行する。そして、再度のＳ被毒判断処理においてＳ被毒ありと判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ４１に戻ってＳ被毒回復処理を再度実行する。一方、Ｓ被毒なしと判断された場合（ＮＯ）、処理ルーチンを終了する。このようにして、Ｓ被毒判断処理においてＳ被毒なしと判断されるまで、Ｓ被毒回復処理を繰り返すことができる。
【００６５】
この実施形態では、Ｓ被毒回復処理の終了後、排気通路内の排ガスを還元雰囲気で維持しつつ、Ｓ被毒判断処理を再度実行し、再度のＳ被毒判断処理において、センサ素子がＳ被毒されていると判断されたときに再度のＳ被毒回復処理を行うように構成されている。かかる構成によると、再度のＳ被毒判断処理においてＳ被毒なしと判断されるまで、Ｓ被毒回復処理が繰り返される。そのため、Ｓ被毒をより完全に解消することができる。また、Ｓ被毒が完全に解消された直後に上記繰り返しが完了するため、Ｓ被毒回復処理が必要以上に長くなることを防止して、より最適にＳ被毒回復処理を行うことができる。
【００６６】
以上より、本発明によって提供される内燃機関の制御システムは、センサ素子に相対的に低い電圧（例えば０．３Ｖ）と相対的に高い電圧（例えば０．６Ｖ）とを印加してそれぞれ出力電流を測定し、それらの出力電流差に基づいて、センサ素子がＳ被毒されたか否かを判断するＳ被毒判断処理を所定のタイミングで行うように構成されているので、酸素センサのＳ被毒の有無をいち早く検知することができる。すなわち、かかる構成を有する制御システムでは、センサ素子がＳ被毒を受けると、本来であれば印加電圧の大小にかかわらず電流が一定値になる限界電流領域において、相対的に高い電圧（例えば０．６Ｖ）を印加して得られた出力電流が、相対的に低い電圧（例えば０．３Ｖ）を印加して得られた出力電流よりも大きくなる。そのため、それらの出力電流差を検出することで、センサ素子のＳ被毒をいち早く検知することができる。また、センサ素子のＳ被毒に迅速に対処することができる。さらに、上記構成によれば、従来の酸素センサの構造は一切変えることなく（ハード面で新たな部材を追加することなく）、内燃機関の制御系（ＥＣＵ）の変更のみでＳ被毒を検知することができる。この点においても技術的価値が高い。
【００６７】
以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を以下の試験例に示すものに限定することを意図したものではない。
【００６８】
＜Ｓ耐久試験＞
基準電極および測定電極が共に白金を含む電極により構成された酸素センサを用意し、該酸素センサについてＳ耐久試験を行った。Ｓ耐久試験は、種々異なるＳＯ２ガス濃度（０ｐｐｍ，１００ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，５００ｐｐｍ）のＳＯ２ガス雰囲気にそれぞれ酸素センサを一定期間晒すことにより行った。Ｓ耐久試験後における測定電極の表面をＸＰＳで分析した。電極表面の測定位置としては、中央部（測定位置１）および端部（測定位置２）の２箇所とした。結果を図９に示す。図９に示すように、ＳＯ２ガス濃度が高くなるほど、電極表面のＳ原子濃度が増大傾向となり、電極表面へのＳ成分の付着、すなわちＳ被毒が認められた。
【００６９】
＜センサ応答試験＞
上述のＳ耐久試験の前後におけるセンサ応答出力を測定した。具体的には、酸素センサをモデルガス装置に組み付け、還元雰囲気（Ａ／Ｆ値１３）で１０秒間保持した後、酸化雰囲気（Ａ／Ｆ値１８）に切り替えた後のセンサ応答出力を測定した。センサ素子温度は７００℃、監視電圧は０．４Ｖとした。上記センサ応答出力測定を上述のＳ耐久試験の前後に行った。図８に、５００ｐｐｍのＳ耐久試験前後におけるセンサ応答出力を示す。図８に示すように、Ｓ耐久試験後のセンサ出力は耐久前に比べて遅延することが確かめられた。ここでは省略するが、１００ｐｐｍ，２００ｐｐｍのＳ耐久試験前後についても同様の傾向が得られた。電極表面に付着したＳに起因して上記遅延が生じたものと解される。
【００７０】
＜Ｖ−Ｉ波形試験＞
上述のＳ耐久試験後の酸素センサについて、種々異なるガス雰囲気下においてＶ−Ｉ波形を測定した。異なるガス雰囲気は、それぞれ空燃比（Ａ／Ｆ値）を１３，１４．５，１８とした。結果を図２に示す。図２に示すように、Ｓ被毒なし（０ｐｐｍ）の酸素センサでは、ガス雰囲気に関係なく、０．１Ｖ〜０．７Ｖの範囲において出力電流が一定になる限界電流領域が発現した。これに対し、Ｓ被毒あり（１００ｐｐｍ，２００ｐｐｍ，５００ｐｐｍ）の酸素センサでは、Ａ／Ｆ値が１３の場合に、０．５Ｖ〜０．７Ｖの電圧範囲において限界電流値の上昇が認められた。
【００７１】
＜Ｓ被毒回復処理＞
上述の５００ｐｐｍのＳ耐久試験後の酸素センサについて、Ｓ被毒回復処理を行った。Ｓ被毒回復処理は、上記５００ｐｐｍのＳ耐久試験後の酸素センサを、還元ガス雰囲気下（Ａ／Ｆ値１３）において、センサ素子に０．６Ｖの電圧を印加しつつ、７５０℃の高温域で１０秒間、保持することにより行った。そして、初期（Ｓ耐久試験前）、Ｓ耐久試験後（Ｓ被毒後）およびＳ被毒回復処理後の６３％応答時間を評価した。具体的には、各状態の酸素センサをモデルガス装置に組み付け、還元雰囲気（Ａ／Ｆ値１３）で１０秒間保持した後、酸化雰囲気（Ａ／Ｆ値１８）に切り替えた後のセンサ応答出力を測定した。そして、そのとき（Ａ／Ｆ値１８）の限界電流値を１００％とし、出力電流が３％から６３％まで上昇するのに要した時間を６３％応答時間とした。センサ素子温度は７００℃、監視電圧は０．４Ｖとした。６３％応答時間が短いほど、センサ応答性が良好であることを示唆している。結果を図１０に示す。図１０に示すように、Ｓ被毒後（Ｓ耐久試験後）は初期（Ｓ耐久試験前）に比べて応答時間が増大傾向であったが、Ｓ被毒回復処理後は、初期の水準まで再び応答時間が減少した。この結果から、上述のＳ被毒回復処理によって、センサ素子のＳ被毒が解消され、該Ｓ被毒に起因するセンサ応答遅れを解消できることが確かめられた。
【００７２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【符号の説明】
【００７３】
１０    エンジン
２０    電子制御装置
３０    ガス雰囲気測定部
４０    電圧印加部
５０    酸素センサ
５２    多孔質保護層
６０    センサ素子
６２    固体電解質体
６４ａ  測定電極
６４ｂ  基準電極
６６    拡散抵抗層
６８    保護層
７０    ヒータ部
７２    絶縁基体
７４    発熱抵抗体
１００  制御システム
【図１】
2014081246.tif 000003
【図２】
2014081246.tif 000004
【図３】
2014081246.tif 000005
【図４】
2014081246.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014081246.tif 000008
【図７】
2014081246.tif 000009
【図８】
2014081246.tif 000010
【図９】
2014081246.tif 000011
【図１０】
2014081246.tif 000012
【図１１】
2014081246.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2014081246.tif 000015