(57)【要約】【課題】センサセルの劣化状態を適正に判定する。【解決手段】ガスセンサは、ガス室内に導入された被検出ガス中の酸素濃度を電圧印加により調整するポンプセルと、ポンプセルにより酸素濃度が調整された後の被検出ガスから特定ガス成分の濃度を検出するセンサセルとを有する。ＳＣＵ３１〜３３は、ガスセンサに関する制御を実施する。ＳＣＵ３１〜３３は、ポンプセルの印加電圧を切り替える電圧切替部Ｍ１１と、電圧切替部Ｍ１１による印加電圧の切り替え前後におけるポンプセルの出力の変化幅を所定範囲内に制御するポンプセル出力制御部Ｍ１２と、電圧切替部Ｍ１１による印加電圧の切り替えに伴うセンサセルの出力変化に基づいて、センサセルの劣化状態を判定する劣化判定部Ｍ１３と、を備える。【選択図】      図６
2018200227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス室（６１）内に導入された被検出ガス中の酸素濃度を電圧印加により調整するポンプセル（４１）と、前記ポンプセルにより酸素濃度が調整された後の前記被検出ガスから特定ガス成分の濃度を検出するセンサセル（４２）とを有するガスセンサ（２１〜２３）に適用され、前記ガスセンサに関する制御を実施するガスセンサ制御装置（３１〜３３，３５）であって、
前記ポンプセルの印加電圧（Ｖｐ）を切り替える電圧切替部と、
前記電圧切替部による前記印加電圧の切り替え前後における前記ポンプセルの出力（Ｉｐ）の変化幅を所定範囲内に制御するポンプセル出力制御部と、
前記電圧切替部による前記印加電圧の切り替えに伴う前記センサセルの出力変化に基づいて、前記センサセルの劣化状態を判定する劣化判定部と、
を備えるガスセンサ制御装置。
【請求項２】
前記ポンプセル出力制御部は、前記印加電圧の切り替え前における前記ポンプセルの出力に基づいて、前記電圧切替部による切り替え後のポンプセル印加電圧である切り替え後電圧を設定する電圧設定部を備える請求項1に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項３】
前記電圧設定部は、前記印加電圧を前記ガス室内の酸素濃度を増やす側に切り替える場合に、その切り替え前における前記ポンプセルの出力が所定値よりも大きければ、その所定値よりも小さい場合に比べて前記切り替え後電圧を高電圧とする請求項２に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項４】
前記電圧設定部は、前記印加電圧を前記ガス室内の酸素濃度を減らす側に切り替える場合に、その切り替え前における前記ポンプセルの出力が所定値よりも小さければ、その所定値よりも大きい場合に比べて前記切り替え後電圧を低電圧とする請求項２又は３に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項５】
前記ポンプセル出力制御部は、前記印加電圧を前記ガス室内の酸素濃度を増やす側に切り替える場合に、その切り替え前における前記ポンプセルの出力が所定の切替許可値よりも小さければ、前記電圧切替部による電圧切り替えを禁止する請求項1乃至４のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項６】
前記ポンプセル出力制御部は、前記印加電圧を前記ガス室内の酸素濃度を減らす側に切り替える場合に、その切り替え前における前記ポンプセルの出力が所定の切替許可値よりも大きければ、前記電圧切替部による電圧切り替えを禁止する請求項1乃至５のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項７】
前記電圧切替部は、前記ガス室内の酸素濃度を増やす側に前記印加電圧を切り替える第１電圧切替と、その第１電圧切替の実施後において、前記ガス室内の酸素濃度を減らす側に前記印加電圧を切り替える第２電圧切替とを実施するものであり、
前記劣化判定部は、前記第１電圧切替の実施時における前記センサセルの出力変化量である第１変化量と、前記第２電圧切替の実施時における前記センサセルの出力変化量である第２変化量とに基づいて、前記センサセルの劣化状態を判定する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項８】
前記劣化判定部は、前記第１変化量と前記第２変化量とのうち予め定めた基準変化量との差が大きい方を用いて、前記センサセルの劣化状態を判定する請求項７に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項９】
前記劣化判定部は、前記電圧切替部による前記印加電圧の切り替えに伴う前記センサセルの出力変化の傾きを示す傾きパラメータを算出するとともに、その傾きパラメータに基づいて、前記センサセルの劣化状態を判定する請求項１乃至８のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項１０】
前記ガスセンサに接続されたセンサ回路部（３６）について異常診断を実施する回路診断部を備えるガスセンサ制御装置であって、
前記電圧切替部による電圧切り替えを実施し、それに伴い前記劣化判定部による前記センサセルの劣化判定を実施する場合に、前記回路診断部による異常診断を禁止する診断禁止部を備える請求項１乃至９のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項１１】
前記電圧切替部による前記印加電圧の切り替え前後における前記ポンプセルの出力の変化幅に基づいて、前記ポンプセルの異常判定を実施するポンプセル異常判定部を備える請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気などの被検出ガス中の特定ガス成分の濃度を検出するガスセンサとして、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を検出するＮＯｘセンサが知られている。ＮＯｘセンサは、例えば特許文献１に記載されるように、ポンプセル、モニタセル及びセンサセルからなる３セル構造を有しており、ポンプセルは、ガス室内に導入された排気中の酸素の排出又は汲み出しを行い、モニタセルは、ポンプセル通過後のガス室内の残留酸素濃度を検出し、センサセルは、ポンプセルを通過した後のガスからＮＯｘ濃度を検出する。
【０００３】
ＮＯｘセンサが劣化すると正確なＮＯｘ濃度が検出できなくなり、その結果、ＮＯｘセンサが自動車の排気系に設置される場合には排気エミッションが悪化するなどの不具合が生じるおそれがある。そこで従来、ＮＯｘセンサの劣化診断手法が提案されており、例えば特許文献１には、ポンプセルへの印加電圧を強制的に切り替えて、このときのセンサセル出力の変化量に基づいてＮＯｘセンサの劣化を診断する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７５０１３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、特許文献１に記載される従来の劣化診断手法では、以下の点で不都合を生じ得ると考えられる。つまり、劣化診断に際してポンプセル印加電圧が切り替えられる場合、切り替え前のポンプセル印加電圧は、それまでの被検出ガス中の酸素濃度に依存し、ポンプセル出力が任意の出力になっていることが考えられる。仮に印加電圧の切り替え前において被検出ガスが高酸素濃度であると、ポンプセル印加電圧を切り替える際のポンプセル出力の変化幅が過剰に大きくなり、それに起因して、センサセルの出力変化に基づき実施されるセンサセルの劣化判定に悪影響が及ぶことが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、センサセルの劣化状態を適正に判定することができるガスセンサ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本手段は、
ガス室（６１）内に導入された被検出ガス中の酸素濃度を電圧印加により調整するポンプセル（４１）と、前記ポンプセルにより酸素濃度が調整された後の前記被検出ガスから特定ガス成分の濃度を検出するセンサセル（４２）とを有するガスセンサ（２１〜２３）に適用され、前記ガスセンサに関する制御を実施するガスセンサ制御装置（３１〜３３，３５）であって、
前記ポンプセルの印加電圧（Ｖｐ）を切り替える電圧切替部と、
前記電圧切替部による前記印加電圧の切り替え前後における前記ポンプセルの出力（Ｉｐ）の変化幅を所定範囲内に制御するポンプセル出力制御部と、
前記電圧切替部による前記印加電圧の切り替えに伴う前記センサセルの出力変化に基づいて、前記センサセルの劣化状態を判定する劣化判定部と、
を備える。
【０００８】
上記構成では、センサセルの劣化判定に際し、ポンプセル印加電圧が切り替えられ、その印加電圧の切り替えに伴うセンサセルの出力変化に基づいて、センサセルの劣化状態が判定される。この場合、仮に印加電圧の切り替え前において被検出ガスが高酸素濃度であると、ポンプセル印加電圧を切り替える際のポンプセル出力の変化幅が過剰に大きくなり、それに起因して、センサセルの出力変化に基づき実施されるセンサセルの劣化判定に悪影響が及ぶことが懸念される。
【０００９】
この点、上記構成では、印加電圧の切り替え前後におけるポンプセル出力の変化幅が所定範囲内に制御されるため、ポンプセルの出力変化の幅が過剰に大きくなることが抑制され、ひいては、センサセルの劣化判定の精度低下が抑制される。その結果、センサセルの劣化状態を適正に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンジン排気系のシステム構成を示す図。
【図２】ＮＯｘセンサの構成を示す断面図。
【図３】図２のIII−III断面を示す断面図。
【図４】ＮＯｘセンサの劣化に伴うセンサセル出力の過渡特性の変化を説明するための図。
【図５】傾きパラメータの算出に用いる始点及び終点を示す図。
【図６】ＳＣＵ及びＥＣＵの機能ブロック図。
【図７】センサセルの劣化判定の処理手順を示すフローチャート。
【図８】（ａ）は、ポンプセル印加電圧Ｖｐ１の設定手順を示すフローチャート、（ｂ）は、ポンプセル電流Ｉｐ０とポンプセル印加電圧Ｖｐ１との関係を示す図。
【図９】（ａ）は、ポンプセル印加電圧Ｖｐ２の設定手順を示すフローチャート、（ｂ）は、ポンプセル電流Ｉｐ１とポンプセル印加電圧Ｖｐ２との関係を示す図。
【図１０】反応速度比と劣化率との関係を示す図。
【図１１】第２実施形態においてセンサセルの劣化判定の処理手順を示すフローチャート。
【図１２】第３実施形態においてセンサセルの劣化判定の処理手順を示すフローチャート。
【図１３】他のＮＯｘセンサの構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、車載のディーゼルエンジンから排出される排気を被検出ガスとし、その排気中のＮＯｘ濃度をＮＯｘセンサにより検出するシステムにおいて、ＮＯｘセンサに関する制御を実施するガスセンサ制御装置を具体化するものとしている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１に示すように、ディーゼルエンジンであるエンジン１０の排気側には、排気を浄化する排気浄化システムが設けられている。排気浄化システムの構成として、エンジン１０には排気通路を形成する排気管１１が接続されており、その排気管１１には、エンジン１０側から順に酸化触媒コンバータ１２と選択還元触媒コンバータ（以下、ＳＣＲ触媒コンバータという）１３とが設けられている。酸化触媒コンバータ１２は、ディーゼル酸化触媒１４と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１５とを有している。ＳＣＲ触媒コンバータ１３は、選択還元型の触媒としてＳＣＲ触媒１６を有している。また、排気管１１において酸化触媒コンバータ１２とＳＣＲ触媒コンバータ１３との間には、還元剤としての尿素水（尿素水溶液）を排気管１１内に添加供給するための尿素水添加弁１７が設けられている。
【００１３】
酸化触媒コンバータ１２において、ディーゼル酸化触媒１４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。ディーゼル酸化触媒１４は、排気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。また、ディーゼル酸化触媒１４は、触媒反応の際に発生する熱により排気温度を上昇させる。
【００１４】
ＤＰＦ１５は、ハニカム構造体により形成され、多孔質セラミックに白金やパラジウムなどの白金族触媒が担持されることで構成されている。ＤＰＦ１５は、排気中に含まれる粒子状物質をハニカム構造体の隔壁に堆積させることで捕集する。堆積した粒子状物質は、燃焼によって酸化され浄化される。この燃焼には、ディーゼル酸化触媒１４における温度上昇や、添加剤による粒子状物質の燃焼温度低下が利用される。
【００１５】
ＳＣＲ触媒コンバータ１３は、酸化触媒コンバータ１２の後処理装置としてＮＯｘを窒素と水に還元する装置であって、ＳＣＲ触媒１６としては、例えば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触媒が用いられる。ＳＣＲ触媒１６は、触媒温度が活性温度域にある場合に、還元剤としての尿素が添加されることによりＮＯｘを還元浄化する。
【００１６】
排気管１１において、酸化触媒コンバータ１２の上流側、酸化触媒コンバータ１２とＳＣＲ触媒コンバータ１３との間であって尿素水添加弁１７の上流側、ＳＣＲ触媒コンバータ１３の下流側には、ガスセンサとして限界電流式のＮＯｘセンサ２１，２２，２３がそれぞれ設けられている。ＮＯｘセンサ２１〜２３は、それぞれの検出位置において排気中のＮＯｘ濃度を検出する。なお、エンジン排気系におけるＮＯｘセンサの位置及び個数は任意でよい。
【００１７】
ＮＯｘセンサ２１〜２３には、それぞれＳＣＵ（Sensor Control Unit）３１，３２，３３が接続されており、ＮＯｘセンサ２１〜２３の検出信号は、センサごとにＳＣＵ３１〜３３に適宜出力される。ＳＣＵ３１〜３３は、ＣＰＵや各種メモリを有するマイコンとその周辺回路とを具備する電子制御装置であり、ＮＯｘセンサ２１〜２３の検出信号（限界電流信号）に基づいて、排気中の酸素（Ｏ２）濃度や特定ガス成分の濃度としてのＮＯｘ濃度等を算出する。
【００１８】
ＳＣＵ３１〜３３は、ＣＡＮバス等の通信線３４に接続され、その通信線３４を介して各種ＥＣＵ（例えばエンジンＥＣＵ３５）に接続されている。つまり、ＳＣＵ３１〜３３とエンジンＥＣＵ３５とは通信線３４を用いて相互に情報の授受が可能となっている。ＳＣＵ３１〜３３からエンジンＥＣＵ３５に対しては、例えば排気中の酸素濃度やＮＯｘ濃度の情報が送信される。エンジンＥＣＵ３５は、ＣＰＵや各種メモリを有するマイコンとその周辺回路とを具備する電子制御装置であり、エンジン１０や排気系の各種装置を制御する。エンジンＥＣＵ３５は、例えばアクセル開度やエンジン回転速度に基づいて燃料噴射制御等を実施する。
【００１９】
また、エンジンＥＣＵ３５は、各ＮＯｘセンサ２１〜２３により検出されるＮＯｘ濃度に基づいて、尿素水添加弁１７による尿素水添加の制御を実施する。その尿素水添加の制御を略述すると、エンジンＥＣＵ３５は、ＳＣＲ触媒コンバータ１３の上流側のＮＯｘセンサ２１，２２により検出されるＮＯｘ濃度に基づいて尿素水添加量を算出するとともに、ＳＣＲ触媒コンバータ１３の下流側のＮＯｘセンサ２３により検出されるＮＯｘ濃度が極力小さい値となるように尿素水添加量をフィードバック補正する。そして、その尿素水添加量に基づいて、尿素水添加弁１７の駆動を制御する。
【００２０】
次に、ＮＯｘセンサ２１〜２３の構成について説明する。各ＮＯｘセンサ２１〜２３はいずれも同じ構成を有しており、ここではＮＯｘセンサ２１についてその構成を説明する。図２及び図３は、ＮＯｘセンサ２１を構成するセンサ素子４０の内部構造を示す図である。なお、図の左右方向がセンサ素子４０の長手方向であり、図の左側が素子先端側である。センサ素子４０は、ポンプセル４１、センサセル４２及びモニタセル４３からなる、いわゆる３セル構造を有している。なお、モニタセル４３は、ポンプセル４１同様、ガス中の酸素排出の機能を具備しており、補助ポンプセル又は第２ポンプセルと称される場合もある。
【００２１】
センサ素子４０は、アルミナ等の絶縁体よりなる第１本体部５１及び第２本体部５２と、それら本体部５１，５２の間に配置される固体電解質体５３と、拡散抵抗体５４と、ポンプセル電極５５と、センサセル電極５６と、モニタセル電極５７と、共通電極５８と、ヒータ５９とを備えている。第１本体部５１と固体電解質体５３との間に、濃度計側室であるガス室６１が形成され、第２本体部５２と固体電解質体５３との間に、基準ガス室である大気室６２が形成されている。
【００２２】
ポンプセル４１は、ガス室６１内に導入された排気中の酸素濃度を調整するものであり、ポンプセル電極５５と共通電極５８と固体電解質体５３の一部とにより形成されている。センサセル４２は、センサセル電極５６と共通電極５８との間に流れる酸素イオン電流に基づいてガス室６１における所定のガス成分の濃度（ＮＯｘ濃度）を検出するものであり、センサセル電極５６と共通電極５８と固体電解質体５３の一部とにより形成されている。モニタセル４３は、モニタセル電極５７と共通電極５８との間に流れる酸素イオン電流に基づいてガス室６１における残留酸素濃度を検出するものであり、モニタセル電極５７と共通電極５８と固体電解質体５３の一部とにより形成されている。
【００２３】
固体電解質体５３は板状の部材であって、酸化ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質材料によって構成されている。第１本体部５１と第２本体部５２とは、固体電解質体５３を挟んでその両側に配置されている。第１本体部５１は、固体電解質体５３の側が段差状となっており、その段差により形成された凹部がガス室６１となっている。第１本体部５１の凹部の一側面は開放されており、その開放された一側面に拡散抵抗体５４が配置されている。拡散抵抗体５４は、多孔質材料又は細孔が形成された材料よりなる。拡散抵抗体５４の作用により、ガス室６１に導入される排気の速度が律せされる。
【００２４】
第２本体部５２も同様に、固体電解質体５３の側が段差状となっており、その段差により形成された凹部が大気室６２なっている。大気室６２の一側面は開放されている。固体電解質体５３側から大気室６２内に導入される気体は大気に放出される。
【００２５】
固体電解質体５３においてガス室６１に臨む面には、陰極側のポンプセル電極５５とセンサセル電極５６とモニタセル電極５７とが設けられている。この場合、ポンプセル電極５５は、拡散抵抗体５４に近いガス室６１の入口側、すなわちガス室６１内の上流側に配置され、センサセル電極５６及びモニタセル電極５７は、ポンプセル電極５５を挟んで拡散抵抗体５４の反対側、すなわちガス室６１内の下流側に配置されている。ポンプセル電極５５は、センサセル電極５６及びモニタセル電極５７に比べて大きい表面積を有する。センサセル電極５６及びモニタセル電極５７は、互いに近接した位置であって、排気の流れ方向に対して同等となる位置に並べて配置されている。ポンプセル電極５５とモニタセル電極５７とは、ＮＯｘに不活性なＡｕ−Ｐｔ等の貴金属からなる電極（ＮＯｘを分解し難い電極）であるのに対し、センサセル電極５６はＮＯｘに活性な白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ等の貴金属からなる電極である。
【００２６】
また、固体電解質体５３において大気室６２に臨む面には、陰極側の各電極５５〜５７に対応する位置に、陽極側となる共通電極５８が設けられている。
【００２７】
ポンプセル電極５５と共通電極５８との間に電圧が印加されると、ガス室６１内の排気中に含まれる酸素が陰極側のポンプセル電極５５にてイオン化される。そして、酸素イオンが陽極側の共通電極５８に向けて固体電解質体５３内を移動し、共通電極５８において電荷が放出されることで酸素となり、大気室６２に排出される。これにより、ガス室６１内が所定の低酸素状態に保持される。
【００２８】
ポンプセル４１の印加電圧（すなわちポンプセル電極５５と共通電極５８との間の印加電圧）が高いほど、ポンプセル４１によって排気中から排出される酸素の量が多くなる。逆にポンプセル４１の印加電圧が低いほど、ポンプセル４１によって排気から排出される酸素の量が少なくなる。したがって、ポンプセル４１の印加電圧を増減することで、後段のセンサセル４２及びモニタセル４３に流れる排気中の残留酸素の量を増減させることができる。本実施形態では、ポンプセル４１に印加される電圧をポンプセル印加電圧Ｖｐとし、ポンプセル４１の電圧印加状態で出力される電流をポンプセル電流Ｉｐとする。
【００２９】
モニタセル４３は、ポンプセル４１により酸素が排出された状態でガス室６１内に残留する酸素濃度を検出する。このとき、モニタセル４３は、残留酸素濃度の検出信号として、電圧印加に伴い生じる電流信号、又はガス室６１内の残留酸素濃度に応じた起電力信号を出力する。モニタセル４３の出力は、ＳＣＵ３１〜３３においてモニタセル電流Ｉｍ、又はモニタセル起電力Ｖｍとして取得される。
【００３０】
センサセル４２は、ポンプセル４１により酸素が排出された状態で、電圧印加に伴い排気中のＮＯｘを還元分解し、ガス室６１内のＮＯｘ濃度及び残留酸素濃度に応じた電流信号を出力する。センサセル４２の出力は、ＳＣＵ３１〜３３においてセンサセル電流Ｉｓとして取得される。ＳＣＵ３１〜３３では、センサセル電流Ｉｓにより、排気中のＮＯｘ濃度が算出される。
【００３１】
ＳＣＵ３１〜３３は、各セル４１〜４３に接続されてなるセンサ回路部３６を有している。センサ回路部３６は、ポンプセル電流Ｉｐや、モニタセル電流Ｉｍ、モニタセル起電力Ｖｍ、センサセル電流Ｉｓを計測するための電気回路であって、シャント抵抗や増幅器等により構成されている。
【００３２】
ところで、センサセル４２では、経年劣化等の影響によって、排気中の被検出ガスの濃度が同一であっても、その出力であるセンサセル電流Ｉｓの過渡応答性が変化する傾向がある。この傾向について図４を参照して説明する。図４には、（ａ）ポンプセル印加電圧Ｖｐ、（ｂ）ポンプセル電流Ｉｐ、（ｃ）センサセル電流Ｉｓの時間推移が模式的に示されている。ここでは、ガス室６１内の残留酸素濃度を増やす側にポンプセル印加電圧Ｖｐを切り替える第１電圧切替と、その第１電圧切替の実施後において、ガス室６１内の残留酸素濃度を減らす側にポンプセル印加電圧Ｖｐを切り替える第２電圧切替とを実施する場合について説明する。
【００３３】
図４において、時刻ｔ１では、第１電圧切替として、ポンプセル印加電圧ＶｐがＶｐ０からＶｐ１にステップ状に切り替えられている（Ｖｐ０＞Ｖｐ１）。これにより、ポンプセル電流Ｉｐが減少する側に変化し、ガス室６１内の残留酸素濃度が増大される。このとき、ポンプセル電流Ｉｐは、Ｉｐ０からテーリングを伴って変化し、Ｉｐ１に収束する。センサセル４２では、残留酸素濃度の増大に応じて、センサセル電流Ｉｓが過渡応答を経て定常値まで増大する。
【００３４】
図４（ｃ）には、ポンプセル印加電圧Ｖｐの低減に応じたセンサセル電流Ｉｓの過渡応答特性が、ＮＯｘセンサ製造時の特性（初期特性）と、ＮＯｘセンサ劣化時の特性（劣化後特性）との２種類で示されている。実線が初期特性を示し、一点鎖線が劣化時特性を示す。図４（ｃ）には、センサセル４２に供給される排気が同一の酸素濃度である場合において、センサセル電流Ｉｓの初期特性と劣化時特性とに差異が生じることが示されている。この場合、第一に、劣化時特性の定常値が初期特性の定常値より低減する傾向がある。第二に、劣化時特性の立ち上がりが初期特性のものより遅くなる傾向がある。例えば過渡変化中の期間Ｔａでの間の特性の傾きをみると、劣化時特性の傾きＡ１１は、初期特性の傾きＡ１０より緩くなる。なお、期間Ｔａは、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに伴う過渡応答中において始点Ｐ１と終点Ｐ２との間の期間である。これらの傾向は、センサセル４２の劣化が進むほど顕著になる。
【００３５】
また、図４において、時刻ｔ２では、第２電圧切替として、ポンプセル印加電圧ＶｐがＶｐ１からＶｐ２にステップ状に切り替えられている（Ｖｐ１＜Ｖｐ２）。これにより、ポンプセル電流Ｉｐが増加する側に変化し、ガス室６１内の残留酸素濃度が低減される。このとき、ポンプセル電流Ｉｐは、Ｉｐ１からテーリングを伴って変化し、Ｉｐ２に収束する。センサセル４２では、残留酸素濃度の低減に応じて、センサセル電流Ｉｓが過渡応答を経て定常値まで減少する。第２電圧切替を実施する場合にも、センサセル電流Ｉｓの初期特性と劣化時特性とに差異が生じる。この場合、例えば過渡変化中の期間Ｔｂでの特性の傾きをみると、劣化時特性の傾きＡ２１は、初期特性の傾きＡ２０より緩くなる。なお、期間Ｔｂは、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに伴う過渡応答中において始点Ｐ３と終点Ｐ４との間の期間である。
【００３６】
第１電圧切替の実施時において、始点Ｐ１及び終点Ｐ２は、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え後、かつ、センサセル電流Ｉｓが安定する前の所定期間内に含まれるタイミングであり、始点Ｐ１及び終点Ｐ２として設定されるタイミングを以下に説明する。
【００３７】
図５に示すように、始点Ｐ１は、例えば以下の３点のいずれかである。
（ａ１）ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに応じて生じるポンプセル電流Ｉｐのテーリング最下点ＰＬとなるタイミング（図５中の点Ｐ１１）
（ａ２）ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに応じて生じるセンサセル出力変動量が所定値Ｌ１に到達するタイミング（図５中の点Ｐ１２）
（ａ３）ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え後に所定時間Ｅ１が経過するタイミング（図５中の点Ｐ１３）
また、図５に示すように、終点Ｐ２は、例えば以下の２点のいずれかである。
（ａ４）ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えの後に所定時間Ｅ２が経過するタイミング（図５中の点Ｐ２１）
（ａ５）ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに応じて生じるセンサセル出力変動量が所定値Ｌ２に到達するタイミング（図５中の点Ｐ２２）
所定値Ｌ１は、ＮＯｘセンサ２１〜２３の初期状態で今回と同様のポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え（Ｖｐ０→Ｖｐ１の切り替え）を行った際のセンサセル電流Ｉｓの電流変化量を１００％とした場合に、電圧切り替え前の電流値から所定パーセンテージ（例えば５〜３０％のいずれか）を上乗せした値である。また、所定値Ｌ２は、所定値Ｌ１よりも大きい値であり、同じく電圧切り替え前の電流値から所定パーセンテージ（例えば５０〜９５％のいずれか）を上乗せした値である。
【００３８】
なお、劣化判定を早期に実施することを考慮すると、始点Ｐ１及び終点Ｐ２は共に可能な限り早いタイミングで設定するのが好ましく、上記の具体例（ａ１）〜（ａ５）のなかでは、始点Ｐ１を上記（ａ１）に設定し、終点Ｐ２を上記（ａ４）に設定するのが好ましい。
【００３９】
また、第２電圧切替の実施時において、始点Ｐ３及び終点Ｐ４は、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え後、かつ、センサセル電流Ｉｓが安定する前の所定期間内に含まれるタイミングであり、始点Ｐ３及び終点Ｐ４は以下のようにして設定される。なお、その設定手法は、始点Ｐ１及び終点Ｐ２の設定手法に準ずるため、以下に簡単に説明する。
【００４０】
始点Ｐ３は、例えば以下の３点のいずれかである。
（ｂ１）ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに応じて生じるポンプセル電流Ｉｐのテーリング最上点となるタイミング
（ｂ２）ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに応じて生じるセンサセル出力変動量が所定値Ｌ３に到達するタイミング
（ｂ３）ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え後に所定時間Ｅ３が経過するタイミング
また、終点Ｐ２は、例えば以下の２点のいずれかである。
（ｂ４）ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えの後に所定時間Ｅ４が経過するタイミング
（ｂ５）ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに応じて生じるセンサセル出力変動量が所定値Ｌ４に到達するタイミング
所定値Ｌ３，Ｌ４は、所定値Ｌ１，Ｌ２と同様に、ＮＯｘセンサ２１〜２３の初期状態で今回と同様のポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え（Ｖｐ１→Ｖｐ２の切り替え）を行った際のセンサセル電流Ｉｓの電流変化量を基準に、それぞれ所定パーセンテージにて定められているとよい（ただし、Ｌ３＞Ｌ４である）。
【００４１】
ここで、センサセル４２の劣化判定の開始時において第１電圧切替の実施前のポンプセル印加電圧Ｖｐ０やポンプセル電流Ｉｐ０は、電圧切り替え前の排気中の酸素濃度に依存し、任意の出力値になっていることが考えられる。仮に電圧切り替え前において排気が高酸素濃度であると、ポンプセル印加電圧Ｖｐを切り替える際のポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐ（図４参照）が過剰に大きくなり、それに起因して、センサセル電流Ｉｓの変化に基づき実施されるセンサセル４２の劣化判定に悪影響が及ぶことが懸念される。例えば、変化量ΔＩｐが過剰に大きいと、センサセル電流Ｉｓの変化の際にオーバーシュートが生じ、センサセル電流Ｉｓの検出精度が低下することが懸念される。
【００４２】
また、ポンプセル印加電圧ＶｐをＶｐ１に切り替えた後、そのＶｐ１からＶｐ２に切り替える場合にも、Ｖｐ１印加の期間内において意図せずポンプセル電流Ｉｐが変化することが考えられる。かかる場合にも、例えばポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐが過剰に大きくなることに起因する不都合の発生が懸念される。
【００４３】
そこで本実施形態では、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐを所定範囲内に制御することとし、これによりセンサセル４２の劣化判定の精度低下を抑制することとしている。
【００４４】
図６は、各ＳＣＵ３１〜３３の機能を説明するための機能ブロック図である。各ＳＣＵ３１〜３３は、ポンプセル印加電圧Ｖｐを切り替える電圧切替部Ｍ１１と、電圧切替部Ｍ１１によるポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐを所定範囲内に制御するポンプセル出力制御部Ｍ１２と、電圧切替部Ｍ１１によるポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに伴うセンサセル電流Ｉｓの変化に基づいて、センサセル４２の劣化状態を判定する劣化判定部Ｍ１３と、を備えている。
【００４５】
電圧切替部Ｍ１１は、ガス室６１内の酸素濃度を増やす側にポンプセル印加電圧Ｖｐを切り替える第１電圧切替（図４のＶｐ０→Ｖｐ１の電圧切替）と、その第１電圧切替の実施後において、ガス室６１内の酸素濃度を減らす側にポンプセル印加電圧Ｖｐを切り替える第２電圧切替（図４のＶｐ１→Ｖｐ２の電圧切替）とを実施する。つまり、電圧切替部Ｍ１１は、ポンプセル印加電圧Ｖｐを低下させ、その後増加させるといった一連の電圧切替サイクルを実施する。なお、本実施形態では、ポンプセル印加電圧Ｖｐをステップ状に切り替えるようにしているが、電圧変化波形はステップ波形以外であってもよい。ただし、初期特性との比較により劣化判定が行われるため、初期特性の計測時と電圧変化波形を同じにすることが好ましい。
【００４６】
ポンプセル出力制御部Ｍ１２は、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐに基づいて、切り替え後のポンプセル印加電圧Ｖｐである切り替え後電圧を設定する。これにより、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐが任意に電流値になっていても、切り替え後のポンプセル印加電圧Ｖｐ（切り替え後電圧）を適正化することが可能となっている。
【００４７】
具体的には、ポンプセル出力制御部Ｍ１２は、第１電圧切替としてポンプセル印加電圧ＶｐをＶｐ１に切り替える場合に、その切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ０が所定値よりも大きければ、その所定値よりも小さい場合に比べて切り替え後電圧であるＶｐ１を高電圧とする。つまり、ポンプセル電流Ｉｐ０が過剰に大きいと、電圧切り替えに伴うポンプセル電流Ｉｐの変化幅が過剰に大きくなるため、そのポンプセル印加電圧Ｖｐ１の設定値を変更することでポンプセル印加電圧Ｖｐの切替幅を制限する。
【００４８】
また、ポンプセル出力制御部Ｍ１２は、Ｖｐ１への切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ０が所定の切替許可値よりも小さければ、電圧切り替えを禁止する。なお、ポンプセル電流Ｉｐ０が所定の切替許可値よりも小さいことは、排気が想定よりも低酸素濃度になっていること、すなわちガス室６１内の酸素濃度を増やす側にポンプセル印加電圧Ｖｐを切り替えても意図する酸素濃度変化が生じない可能性があることを意味する。
【００４９】
また、ポンプセル出力制御部Ｍ１２は、第２電圧切替としてポンプセル印加電圧ＶｐをＶｐ２に切り替える場合に、その切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ１が所定値よりも小さければ、その所定値よりも大きい場合に比べて切り替え後電圧であるＶｐ２を低電圧とする。つまり、ポンプセル電流Ｉｐ１が過剰に小さいと、電圧切り替えに伴うポンプセル電流Ｉｐの変化幅が過剰に大きくなるため、そのポンプセル印加電圧Ｖｐ２の設定値を変更することでポンプセル印加電圧Ｖｐの切替幅を制限する。
【００５０】
また、ポンプセル出力制御部Ｍ１２は、Ｖｐ２への切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ１が所定の切替許可値よりも大きければ、電圧切り替えを禁止する。なお、ポンプセル電流Ｉｐ１が所定の切替許可値よりも大きいことは、ガス室６１内の酸素濃度を減らす側にポンプセル印加電圧Ｖｐを切り替えても意図する酸素濃度変化が生じない可能性があることを意味する。
【００５１】
劣化判定部Ｍ１３は、センサセル４２の劣化判定処理として、電圧切替部Ｍ１１によるポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに伴うセンサセル電流Ｉｓの過渡変化時の傾きに基づいて、センサセル４２の劣化率Ｃを算出する。本実施形態では、センサセル電流Ｉｓの「傾きパラメータ」として、単位時間Δｔに対する電流変化量ΔＩｓにより、過渡変化の傾きを算出する。特に、上記の電圧切替サイクルが実施される構成において、劣化判定部Ｍ１３は、第１電圧切替の実施時におけるセンサセル電流Ｉｓの変化量である第１変化量と、第２電圧切替の実施時におけるセンサセル電流Ｉｓの変化量である第２変化量とに基づいて、センサセル４２の劣化状態を判定する。
【００５２】
ちなみに、センサセル４２は、通常のＮＯｘ濃度検出時においてｎＡオーダレベルでセンサセル電流Ｉｓを検出する一方、劣化判定のためのポンプセル印加電圧Ｖｐの切替時には、残留酸素濃度が増加することでμＡオーダレベルでセンサセル電流Ｉｓを検出する。この場合、いずれにおいても電流検出の分解能を高めるべく、ＮＯｘ濃度検出時と劣化判定時とでＳＣＵ３１〜３３におけるＡ／Ｄ変換の電流処理範囲が切り替えられるとよい。劣化判定時には、ＮＯｘ濃度検出時に比べて電流処理範囲が拡張されるとよい。
【００５３】
また、エンジンＥＣＵ３５は、各ＳＣＵ３１〜３３の劣化判定結果に基づいてエミッション悪化による異常を判定する異常判定部Ｍ２１を有している。異常判定部Ｍ２１は、各ＳＣＵ３１〜３３の劣化判定部Ｍ１３にて算出されたセンサセル４２の劣化率Ｃに基づいて、エンジンエミッションの異常を判定する。なお、センサセル４２の劣化率Ｃに加えて、ＮＯｘセンサ２１〜２３の出力、他のセンサ類からの各種センサ情報、エンジン運転状態等を総合的に考慮してエミッション異常を判定する構成であってもよい。
【００５４】
ＮＯｘセンサ２１〜２３に関する劣化判定とエミッション異常判定は、その両方がＳＣＵ３１〜３３により実施されてもよく、又はその両方がエンジンＥＣＵ３５により実施されてもよい。なお、エミッション異常判定は、ＮＯｘセンサ２１〜２３の劣化度合い以外の要素を用いて実施されるのが望ましいため、エンジンＥＣＵ３５により実施されるのが好ましい。
【００５５】
次に、図７のフローチャートを参照してセンサセル４２の劣化判定の処理手順を説明する。図７に示す処理は、図６に記載したＳＣＵ３１〜３３の各機能を実現するための演算処理であり、各ＳＣＵ３１〜３３において例えば所定周期ごとに実施される。
【００５６】
ステップＳ１０では、劣化判定の実施条件が成立しているか否かを判定する。本実施条件としては、例えば、劣化判定の実施を許可する旨の許可信号をエンジンＥＣＵ３５から受信していることが含まれる。エンジンＥＣＵ３５は、排気管１１内におけるガス環境が安定している所定環境下である場合に許可信号を送信する。具体的には、エンジンＥＣＵ３５は、エンジン１０が所定運転状態にあり排気の量が比較的安定している場合、フューエルカット中である場合、イグニションスイッチのオフ直後（ＩＧオフ直後）である場合、又はソークタイマによるエンジンＥＣＵ３５の起動中である場合に、許可信号を送信する。特にＩＧオフ直後であることを実施条件とするのが望ましい。ＩＧオフ直後においては、エンジン停止により排気の流れが無くなるため、ガス環境が安定した状態での劣化判定が可能となるからである。劣化判定の実施条件が成立していれば、後続のステップＳ１０ａに進み、実施条件が成立していなければ、本処理を終了する。
【００５７】
ステップＳ１０ａでは、センサ回路部３６についての異常診断の実施を禁止する。すなわちダイアグ禁止とする。つまり、ＳＣＵ３１〜３３は、センサ回路部３６の異常診断を実施する回路診断部としての機能を有しており、異常診断として各セル４１〜４３やヒータ５９における断線や短絡の有無等を適宜判定するが、ポンプセル印加電圧Ｖｐの強制切り替えが実施されると、それに起因して診断精度の低下が懸念される。そのため、後続の電圧切り替えの前に、センサ回路部３６の異常診断を禁止することとしている。つまり、ＳＣＵ３１〜３３は、診断禁止部としての機能を有している。
【００５８】
異常診断禁止の処理としては、
（１）センサ回路部３６の全ての異常診断を禁止する、
（２）センサ回路部３６においてヒータ５９以外の異常診断を禁止する、
（３）センサ回路部３６においてセンサセル４２に関する異常診断のみ、又は、センサセル４２及びモニタセル４３に関する異常診断を禁止する、
のいずれかが実施されるとよい。
【００５９】
なお、異常診断の禁止は、例えば、第２電圧切替が完了した後、より詳しくは第２電圧切替が完了してから所定時間が経過した時に解除されるとよい。また、ＩＧオフ後であれば、電源オフになるまで異常診断を禁止したままとしてもよい。異常診断の禁止処理として、センサ回路部３６の異常診断を実施するが、その異常診断結果を無効化する、といった処理が実施されてもよい。
【００６０】
その後、ステップＳ１１では、第１電圧切替、すなわちガス室６１内の残留酸素濃度を増やす側へのポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えを実施するか否かを判定する。このとき、各ＳＣＵ３１〜３３は、排気中の酸素濃度及びＮＯｘ濃度について単位時間当たりの変動量が所定以下である安定状態になっていることを判定し、安定状態になっていると判定されたことを条件に、第１電圧切替の実施を許可する。具体的には、第１電圧切替の実施前においてポンプセル電流Ｉｐの単位時間当たりの変動量が所定以下であるか否かを判定するとともに、センサセル電流Ｉｓの単位時間当たりの変動量が所定以下であるか否かを判定する。そして、これらがいずれも安定状態であれば、ステップＳ１１を肯定して後続のステップＳ１２に進む。ただし、濃度安定の判定処理を省略することも可能である。
【００６１】
なお、各ＳＣＵ３１〜３３は、排気中の酸素濃度及びＮＯｘ濃度のいずれか一方について単位時間当たりの変動量が所定以下である安定状態になっていることを判定してもよい。この場合、排気中の酸素濃度が安定状態になっていれば、又は排気中のＮＯｘ濃度が安定状態になっていれば、第１電圧切替の実施を許可する。排気管１１にＡ／Ｆセンサが設けられている場合には、Ａ／Ｆセンサの検出値に基づいて、排気中の酸素濃度が安定状態になっていることを判定してもよい。
【００６２】
また、排気中の酸素濃度が所定の濃度範囲に入っていることや、ＮＯｘ濃度が所定の濃度範囲に入っていることを条件に、第１電圧切替の実施を許可するようにしてもよい。この場合、排気中の酸素濃度やＮＯｘ濃度が安定していることの判定に代えて、又は当該判定と共に、酸素濃度やＮＯｘ濃度が所定の濃度範囲に入っていることの判定を実施するとよい。
【００６３】
ステップＳ１１では、上記に加え、エンジン排気系に関する故障履歴（ダイアグ情報）が無いこと、電源電圧（バッテリ電圧）が所定値以上であることを条件に、第１電圧切替の実施を許可してもよい。なお、電源電圧が所定未満になっているとセンサヒータへの通電が不十分になり、ＮＯｘセンサ２１〜２３を適正な活性状態に維持できなくなり、劣化判定の精度低下が懸念される。
【００６４】
第１電圧切替を実施する場合、ステップＳ１２では、ポンプセル印加電圧ＶｐをＶｐ１に切り替える前（第１電圧切替の実施前）、すなわちポンプセル印加電圧ＶｐがＶｐ０である状態でのポンプセル出力であるポンプセル電流Ｉｐ０を検出する。
【００６５】
その後、ステップＳ１３では、ポンプセル電流Ｉｐ０に基づいて、切り替え後電圧であるポンプセル印加電圧Ｖｐ１を設定する。その印加電圧設定の処理手順を図８（ａ）のフローチャートを参照して説明する。ここで、各ＳＣＵ３１〜３３は、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化幅を所定範囲内に制御すべく、第１電圧切替の実施前のポンプセル電流Ｉｐ０が閾値ＴＨ１〜ＴＨ２の範囲内に入っているか否を判定し、その判定結果に応じて、切り替え後電圧であるポンプセル印加電圧Ｖｐ１を設定する。なお、各閾値ＴＨ１，ＴＨ２は、ＴＨ１＜ＴＨ２の関係となっている。
【００６６】
図８（ａ）において、ステップＳ４１では、ポンプセル電流Ｉｐ０が閾値ＴＨ１よりも小さいか否かを判定し、ステップＳ４２では、ポンプセル電流Ｉｐ０が閾値ＴＨ２よりも大きいか否かを判定する。そして、ポンプセル電流Ｉｐ０が閾値ＴＨ１〜ＴＨ２の範囲内に入っていれば（すなわちステップＳ４１，Ｓ４２が共にＮＯであれば）、ステップＳ４３に進み、予め定めた所定電圧ＶＸ１をポンプセル印加電圧Ｖｐ１として設定する。
【００６７】
また、Ｉｐ０＞ＴＨ２であれば（すなわちステップＳ４２がＹＥＳであれば）、ステップＳ４４に進み、所定電圧ＶＸ１よりも高い電圧ＶＸ２をポンプセル印加電圧Ｖｐ１として設定する。この場合、Ｉｐ０＞ＴＨ２であれば、第１電圧切替の実施前にポンプセル印加電圧Ｖｐ０が大きくなっていることが想定され、かかる状況下では、ポンプセル印加電圧Ｖｐ１として電圧ＶＸ２が設定されることにより、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切替幅が制限されることとなる。
【００６８】
また、Ｉｐ０＜ＴＨ１であれば（すなわちステップＳ４１がＹＥＳであれば）、ステップＳ４５に進み、ポンプセル電流Ｉｐが所定の切替許可値よりも小さいとみなして、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えを禁止する。閾値ＴＨ１が切替許可値に相当する。なお、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えが禁止される場合、図７におけるステップＳ１４以降の処理が一旦停止される。
【００６９】
ここで、電圧ＶＸ１，ＶＸ２は図８（ｂ）に示す関係にあり、Ｉｐ０＞ＴＨ２である場合に、ポンプセル電流Ｉｐ０が大きいほど、切り替え後のポンプセル印加電圧Ｖｐ１が高電圧に設定される。ただし、ＶＸ１＜ＶＸ２の関係になっていれば、電圧ＶＸ２は一定値であってもよい。
【００７０】
図４のタイムチャートにおいては、ポンプセル電流Ｉｐ０が大きいほど、電圧切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐが大きくなる。そのため、電流変化量ΔＩｐが過大になることに起因して、センサセル電流Ｉｓの変化が大きくなり、劣化判定精度が低下することが懸念される。この点、上記のとおりポンプセル印加電圧Ｖｐ１を設定することで、ポンプセル電流Ｉｐ１の変化が適正化される。
【００７１】
また、電圧切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ０が過剰に小さい場合（切替許可値よりも小さい場合）には、排気が低酸素濃度になっており、それに起因して、ガス室６１内において所望の酸素濃度変化が生じず、劣化判定精度が低下することが懸念される。この点、Ｉｐ０＜ＴＨ１である場合に、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えが禁止されるため、ガス室６１内の酸素濃度変化を適正に行わせることができる。
【００７２】
図７の説明に戻り、ステップＳ１４では、ポンプセル印加電圧ＶｐをＶｐ０からＶｐ１に切り替える。図４のタイムチャートでは時刻ｔ１においてこの処理が行われる。その後、ステップＳ１５では、第１電圧切替における始点Ｐ１でのセンサセル電流Ｉｓ１と、終点Ｐ２でのセンサセル電流Ｉｓ２とを検出する。ステップＳ１６では、ポンプセル印加電圧ＶｐをＶｐ１に切り替えた後のポンプセル出力であるポンプセル電流Ｉｐ１を検出する。ポンプセル電流Ｉｐ１は、電圧切り替え（時刻ｔ１）から所定時間が経過したタイミング、すなわちポンプセル電流Ｉｐが安定したタイミングで検出される。なお、各センサセル電流Ｉｓ１，Ｉｓ２、ポンプセル電流Ｉｐ１の検出順序は任意でよい。
【００７３】
その後、ステップＳ１７では、例えば下記の（１）式を用い、始点Ｐ１及び終点Ｐ２のセンサセル電流Ｉｓ１，Ｉｓ２の差である電流変化量ΔＩｓ１（＝Ｉｓ２−Ｉｓ１）と、始点Ｐ１から終点Ｐ２までの時間差Δｔ１とに基づいて、センサセル電流Ｉｓの過渡変化時の傾きＡ１１を算出する。
Ａ１１＝ΔＩｓ１／Δｔ１      …（１）
電流変化量ΔＩｓ１が「第１変化量」に相当する。なお、図４に示す初期特性での傾きＡ１０も、上記（１）式を用いて算出される。
【００７４】
ステップＳ１８では、傾きＡ１１を正規化することで傾きＢ１１を算出する。この場合、下記（２）式を用い、センサセル電流Ｉｓの過渡変化時の傾きＡ１１と、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに伴うポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐ１（＝Ｉｐ０−Ｉｐ１）とに基づいて、正規化した傾きＢ１１を算出する。
Ｂ１１＝Ａ１１／ΔＩｐ１      …（２）
また、ステップＳ２１では、第２電圧切替、すなわちガス室６１内の残留酸素濃度を減らす側へのポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えを実施するか否かを判定する。第２電圧切替を実施する場合、ステップＳ２２に進み、ポンプセル印加電圧ＶｐをＶｐ２に切り替える前、すなわちポンプセル印加電圧ＶｐがＶｐ１である状態でのポンプセル出力であるポンプセル電流Ｉｐ１を検出する。なお、ステップＳ２２を実施せず、その代わりに上述のステップＳ１６の検出値を読み出す構成であってもよい。
【００７５】
その後、ステップＳ２３では、ポンプセル電流Ｉｐ１に基づいて、切り替え後電圧であるポンプセル印加電圧Ｖｐ２を設定する。その印加電圧設定の処理手順を図９（ａ）のフローチャートを参照して説明する。ここで、各ＳＣＵ３１〜３３は、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化幅を所定範囲内に制御すべく、第２電圧切替の実施前のポンプセル電流Ｉｐ１が閾値ＴＨ３〜ＴＨ４の範囲内に入っているか否を判定し、その判定結果に応じて、切り替え後電圧であるポンプセル印加電圧Ｖｐ２を設定する。なお、各閾値ＴＨ３，ＴＨ４は、ＴＨ３＞ＴＨ４の関係となっている。
【００７６】
図９（ａ）において、ステップＳ５１では、ポンプセル電流Ｉｐ１が閾値ＴＨ３よりも大きいか否かを判定し、ステップＳ５２では、ポンプセル電流Ｉｐ１が閾値ＴＨ４よりも小さいか否かを判定する。そして、ポンプセル電流Ｉｐ１が閾値ＴＨ３〜ＴＨ４の範囲内に入っていれば（すなわちステップＳ５１，Ｓ５２が共にＮＯであれば）、ステップＳ５３に進み、予め定めた所定電圧ＶＸ３をポンプセル印加電圧Ｖｐ２として設定する。
【００７７】
また、Ｉｐ１＜ＴＨ４であれば（すなわちステップＳ５２がＹＥＳであれば）、ステップＳ５４に進み、所定電圧ＶＸ３よりも低い電圧ＶＸ４をポンプセル印加電圧Ｖｐ２として設定する。この場合、Ｉｐ１＜ＴＨ４であれば、第１電圧切替の実施後にポンプセル電流Ｉｐ１が小さくなったことが想定され、かかる状況下では、ポンプセル印加電圧Ｖｐ２として電圧ＶＸ４が設定されることにより、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切替幅が制限されることとなる。
【００７８】
また、Ｉｐ１＞ＴＨ３であれば（すなわちステップＳ５１がＹＥＳであれば）、ステップＳ５５に進み、ポンプセル電流Ｉｐが所定の切替許可値よりも大きいとみなして、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えを禁止する。閾値ＴＨ３が切替許可値に相当する。なお、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えが禁止される場合、図７におけるステップＳ２４以降の処理が一旦停止される。
【００７９】
ここで、電圧ＶＸ３，ＶＸ４は図９（ｂ）に示す関係にあり、Ｉｐ１＜ＴＨ４である場合に、ポンプセル電流Ｉｐ１が小さいほど、切り替え後のポンプセル印加電圧Ｖｐ２が低電圧に設定される。ただし、ＶＸ３＞ＶＸ４の関係になっていれば、電圧ＶＸ４は一定値であってもよい。
【００８０】
図４のタイムチャートにおいては、ポンプセル電流Ｉｐ１が小さいほど、電圧切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐが大きくなる。そのため、電流変化量ΔＩｐが過大になることに起因して、センサセル電流Ｉｓの変化が大きくなり、劣化判定精度が低下することが懸念される。この点、上記のとおりポンプセル印加電圧Ｖｐ２を設定することで、ポンプセル電流Ｉｐ１の変化が適正化される。
【００８１】
また、電圧切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ１が過剰に大きい場合（切替許可値よりも大きい場合）には、ガス室６１内において所望の酸素濃度変化が生じず、劣化判定精度が低下することが懸念される。この点、Ｉｐ１＞ＴＨ３である場合に、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えが禁止されるため、ガス室６１内の酸素濃度変化を適正に行わせることができる。
【００８２】
図７の説明に戻り、ステップＳ２４では、ポンプセル印加電圧ＶｐをＶｐ１からＶｐ２に切り替える。図４のタイムチャートでは時刻ｔ２においてこの処理が行われる。その後、ステップＳ２５では、第２電圧切替における始点Ｐ３でのセンサセル電流Ｉｓ３と、終点Ｐ４でのセンサセル電流Ｉｓ４とを検出する。ステップＳ２６では、ポンプセル印加電圧ＶｐをＶｐ２に切り替えた後のポンプセル出力であるポンプセル電流Ｉｐ２を検出する。ポンプセル電流Ｉｐ２は、電圧切り替え（時刻ｔ２）から所定時間が経過したタイミング、すなわちポンプセル電流Ｉｐが安定したタイミングで検出される。なお、各センサセル電流Ｉｓ３，Ｉｓ４、ポンプセル電流Ｉｐ２の検出順序は任意でよい。
【００８３】
その後、ステップＳ２７では、例えば下記の（３）式を用い、始点Ｐ３及び終点Ｐ４のセンサセル電流Ｉｓ３，Ｉｓ４の差である電流変化量ΔＩｓ２（＝Ｉｓ３−Ｉｓ４）と、始点Ｐ３から終点Ｐ４までの時間差Δｔ２とに基づいて、センサセル電流Ｉｓの過渡変化時の傾きＡ２１を算出する。
Ａ２１＝ΔＩｓ２／Δｔ２      …（３）
電流変化量ΔＩｓ２が「第２変化量」に相当する。なお、図４に示す初期特性での傾きＡ２０も、上記（３）式を用いて算出される。
【００８４】
ステップＳ２８では、傾きＡ２１を正規化することで傾きＢ２１を算出する。この場合、下記（４）式を用い、センサセル電流Ｉｓの過渡変化時の傾きＡ２１と、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに伴うポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐ２（＝Ｉｐ２−Ｉｐ１）とに基づいて、正規化した傾きＢ２１を算出する。
Ｂ２１＝Ａ２１／ΔＩｐ２      …（４）
その後、ステップＳ２９では、第１電圧切替に伴い得られた傾きＢ１１と、第２電圧切替に伴い得られた傾きＢ２１とのうちいずれかを選択する。この場合、第１電圧切替の実施時におけるセンサセル電流Ｉｓの変化量ΔＩｓ１と、第２電圧切替の実施時におけるセンサセル電流Ｉｓの変化量ΔＩｓ２とのうち、初期特性での基準変化量との差が大きい方を傾きＢとして選択する。具体的には、図４のタイムチャートにおける傾きＡ１１（実傾き）と傾きＡ１０（初期傾き）との差を算出するとともに、傾きＡ２１（実傾き）と傾きＡ２０（初期傾き）との差を算出し、その差の大きい方を傾きＢとして選択する。
【００８５】
ステップＳ３０では、ステップＳ２９で選択した傾きＢを用いて、センサセル４２の劣化率Ｃ（％）を算出する。このとき、傾きＢと初期特性の傾きＢ０との比（Ｂ／Ｂ０）を反応速度比として算出するとともに、例えば図１０の関係を用い、反応速度比Ｂ／Ｂ０に基づいてセンサセル４２の劣化率Ｃを算出する。反応速度比Ｂ／Ｂ０は、センサセル４２に供給された酸素に対する反応速度の比率として求められる。なお、初期特性を表す傾きＢ０や、傾きＡ１０，Ａ２０はＳＣＵ３１〜３３内のメモリに予め記憶されている。図１０には、反応速度比Ｂ／Ｂ０が小さいほど、すなわちセンサセル４２の劣化時特性と初期特性との差異が大きいほど、劣化率Ｃが大きくなる関係が定められている。劣化率Ｃが大きいことは、センサセル４２の劣化度合いが大きいことを意味する。
【００８６】
その後、ステップＳ３１では、センサセル４２の劣化率ＣをエンジンＥＣＵ３５に対して送信する。
【００８７】
センサセル４２の劣化率Ｃが算出された後には、ＳＣＵ３１〜３３は、ＮＯｘセンサ２１〜２３によるＮＯｘ濃度の検出時において、ＮＯｘセンサ２１〜２３ごとに劣化率Ｃによりセンサセル電流Ｉｓを補正し、その補正後のセンサセル電流Ｉｓに基づいてＮＯｘ濃度を算出する。この場合、現状のセンサセル特性を初期特性に戻すようにしてセンサセル電流Ｉｓの補正が実施される。
【００８８】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００８９】
センサセル４２の劣化判定の開始時において切り替え前のポンプセル印加電圧Ｖｐやポンプセル電流Ｉｐは、それまでの排気中の酸素濃度に依存し、任意の出力値になっていることが考えられる。仮にポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前において排気が高酸素濃度であると、ポンプセル印加電圧Ｖｐを切り替える際のポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐが過剰に大きくなり、それに起因して、センサセル電流Ｉｓの変化量に基づき実施されるセンサセル４２の劣化判定に悪影響が及ぶことが懸念される。この点、上記構成では、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化量が所定範囲内に制御されるため、ポンプセル電流Ｉｐの変化量が過剰に大きくなることが抑制され、ひいては、センサセル４２の劣化判定の精度低下が抑制される。その結果、センサセル４２の劣化状態を適正に判定することができる。
【００９０】
ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐに基づいて、切り替え後電圧（Ｖｐ１又はＶｐ２）を設定する構成とした。これにより、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐが任意に電流値になっていても、切り替え後のポンプセル印加電圧Ｖｐ（切り替え後電圧）が適正値となる。したがって、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化幅を所定範囲内に制御することを好適に実現できる。
【００９１】
ポンプセル印加電圧Ｖｐをガス室６１内の酸素濃度を増やす側に切り替える場合（すなわち第１電圧切替を実施する場合）には、電圧切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ０が過剰に大きいと、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化幅が過大になり、それに起因して劣化判定精度が低下することが懸念される。この点、電圧切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ０が所定値よりも大きければ、所定値よりも小さい場合に比べて切り替え後電圧（Ｖｐ１）を高電圧とするようにしたため、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐが任意値になることを想定しつつ、センサセル４２の劣化状態を好適に判定できる。
【００９２】
また、同じく第１電圧切替を実施する場合において、例えば排気が低酸素濃度になっており、電圧切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ０が過剰に小さいと、電圧切り替えに伴う酸素濃度変化が過小になり、それに起因して劣化判定精度が低下することが懸念される。この点、電圧切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ０が所定の切替許可値よりも小さければ、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えを禁止するようにしたため、やはりセンサセル４２の劣化状態を好適に判定できることとなる。
【００９３】
ポンプセル印加電圧Ｖｐをガス室６１内の酸素濃度を減らす側に切り替える場合（すなわち第２電圧切替を実施する場合）には、電圧切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ１が過剰に小さいと、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化幅が過大になり、それに起因して劣化判定精度が低下することが懸念される。この点、電圧切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ１が所定値よりも小さければ、所定値よりも大きい場合に比べて切り替え後電圧（Ｖｐ２）を低電圧とするようにしたため、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐが任意値になることを想定しつつ、センサセル４２の劣化状態を好適に判定できる。
【００９４】
また、同じく第２電圧切替を実施する場合において、電圧切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ１が過剰に大きいと、電圧切り替えに伴う酸素濃度変化が過小になり、それに起因して劣化判定精度が低下することが懸念される。この点、電圧切り替え前におけるポンプセル電流Ｉｐ０が所定の切替許可値よりも小さければ、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えを禁止するようにしたため、やはりセンサセル４２の劣化状態を好適に判定できることとなる。
【００９５】
第１電圧切替の実施時におけるセンサセル電流Ｉｓの変化量である第１変化量（ΔＩｓ１）と、第２電圧切替の実施時におけるセンサセル電流Ｉｓの変化量である第２変化量（ΔＩｓ２）とに基づいて、センサセル４２の劣化状態を判定する構成とした。本構成によれば、ポンプセル印加電圧Ｖｐを低下させ、その後増加させるといった一連の電圧切替サイクルにおいて、センサセル４２の劣化判定パラメータが二度取得される。この場合、酸素濃度が増加する際のセンサセル４２の過渡応答性と、酸素濃度が減少する際のセンサセル４２の過渡応答性との両方を加味しつつ、センサセル４２の劣化を適正に判定することができる。
【００９６】
第１電圧切替の実施時と第２電圧切替の実施時とにおいて、それぞれセンサセル電流Ｉｓの変化量ΔＩｓ１，ΔＩｓ２を算出し、それら変化量ΔＩｓ１，ΔＩｓ２のうち基準変化量との差が大きい方を用いて、センサセル４２の劣化状態を判定するようにした。この場合、酸素濃度が増加する際のセンサセル４２の過渡応答性と、酸素濃度が減少する際のセンサセル４２の過渡応答性との一方で劣化が生じていても、その劣化を適正に判定することができる。
【００９７】
ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えに伴うセンサセル電流Ｉｓの過渡応答特性のうち過渡変化時の傾きを示す傾きパラメータを用いることにより、過渡応答特性の変化に基づく劣化度合いの把握が可能となり、センサセル４２の劣化率を精度良く算出できる。また、過渡変化時の傾きパラメータに基づき劣化率を求めるため、過渡応答が定常値に安定するのを待つ必要がなく、劣化判定に要する時間が短縮され、迅速に劣化判定を行うことができる。
【００９８】
ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替えを実施し、それに伴いセンサセル４２の劣化判定を実施する場合において、センサ回路部３６の異常診断を禁止する構成とした。これにより、ポンプセル印加電圧Ｖｐの強制切り替えが実施された状況下において、センサ回路部３６の異常が誤診断されるといった不都合を抑制できる。
【００９９】
以下に、他の実施形態を、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１００】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１電圧切替が実施された場合におけるセンサセル電流Ｉｓの傾きＢ１１からセンサセル４２の劣化率Ｃ１を算出するとともに、第２電圧切替が実施された場合におけるセンサセル電流Ｉｓの傾きＢ２１からセンサセル４２の劣化率Ｃ２を算出し、それらの劣化率を適宜エンジンＥＣＵ３５に送信する構成としている。
【０１０１】
本実施形態では、ＳＣＵ３１〜３３は、上述の図７の劣化判定処理に代えて、図１１の劣化判定処理を実施する。図１１は、図７の一部を変更したものであり、図７と同じ処理については同じステップ番号を付している。
【０１０２】
図１１では、第１電圧切替が実施された場合において、ステップＳ１８で傾きＢ１１を算出した後にステップＳ６１に進む。ステップＳ６１では、傾きＢ１１を用いて、センサセル４２の劣化率Ｃ１（％）を算出する。その後、ステップＳ６２では、劣化率Ｃ１をエンジンＥＣＵ３５に対して送信するか否かを判定する。このとき、劣化率Ｃ１，Ｃ２のうち劣化率Ｃ１のみが算出されている場合には、ステップＳ６２からステップＳ６３に進み、劣化率Ｃ１をエンジンＥＣＵ３５に対して送信する。
【０１０３】
また、第２電圧切替が実施された場合において、ステップＳ２８で傾きＢ２１を算出した後にステップＳ６４に進む。ステップＳ６４では、傾きＢ２１を用いて、センサセル４２の劣化率Ｃ２（％）を算出する。その後、ステップＳ６５では、劣化率Ｃ２をエンジンＥＣＵ３５に対して送信するか否かを判定する。このとき、劣化率Ｃ１，Ｃ２のうち劣化率Ｃ２のみが算出されている場合には、ステップＳ６５からステップＳ６６に進み、劣化率Ｃ２をエンジンＥＣＵ３５に対して送信する。
【０１０４】
また、ステップＳ６２がＮＯ、又はステップＳ６５がＮＯの場合には、ステップＳ６７に進む。ステップＳ６７では、傾きＢ１１，Ｂ２１のうちいずれかを選択的に用いてセンサセル４２の劣化率Ｃ（％）を算出し、その劣化率ＣをエンジンＥＣＵ３５に対して送信する。この場合、例えば、第１電圧切替の実施時におけるセンサセル電流Ｉｓの変化量ΔＩｓ１と、第２電圧切替の実施時におけるセンサセル電流Ｉｓの変化量ΔＩｓ２とのうち、初期特性での基準変化量との差が大きい方の傾きが選択され、その選択された傾きにより劣化率Ｃが算出されるとよい。
【０１０５】
（第３実施形態）
第３実施形態では、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐに基づいて、ポンプセル４１の異常判定を実施する構成としている。ＳＣＵ３１〜３３が、ポンプセル異常判定部としての機能を有している。
【０１０６】
本実施形態では、ＳＣＵ３１〜３３は、上述の図７の劣化判定処理に代えて、図１２の劣化判定処理を実施する。図１２は、図７の一部を変更したものであり、図７と同じ処理については同じステップ番号を付している。
【０１０７】
図１２では、ステップＳ１６で電圧切り替え後のポンプセル電流Ｉｐ１を検出した後に、ステップＳ７１に進む。ステップＳ７１では、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐ（＝Ｉｐ０−Ｉｐ１）が所定範囲内に入っているか否かにより、そのΔＩｐが正常値であるか否かを判定する。その所定範囲は、電圧切り替え前後におけるポンプセル印加電圧Ｖｐ０，Ｖｐ１に基づいて設定されるとよい。そして、ポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐが正常値であればステップＳ１７に進み、正常値でなければステップＳ７２に進む。ステップＳ７２では、ポンプセル４１が異常である旨を判定し、その後本処理を終了する。この場合、今回の劣化判定が中止される（無効化される）。
【０１０８】
ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え前後におけるポンプセル電流Ｉｐの変化量ΔＩｐによって、ポンプセル４１の異常の有無を好適に判定することができる。ポンプセル４１が異常である場合には、センサセル４２劣化判定に影響が及ぶことが考えられるが、ポンプセル４１の異常時には劣化判定を中止又は無効化する構成にしたため、センサセル４２の劣化の誤判定を抑制できる。
【０１０９】
（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
【０１１０】
・センサセル４２の劣化判定に際し、ポンプセル印加電圧Ｖｐをガス室６１内の酸素濃度を増やす側に切り替える場合（第１電圧切替を実施する場合）に、ポンプセル印加電圧Ｖｐをゼロ、すなわち電圧印加をしない状態に切り替える構成としてもよい。又は、ポンプセル印加電圧Ｖｐを負電圧に切り替える構成としてもよい。いずれにしても、印加電圧の切り替えに伴い、ガス室６１内の酸素濃度が増やされ、その際のセンサセル４２の過渡応答により劣化判定を実施できる。
【０１１１】
・上記実施形態では、ＳＣＵ３１〜３３が、センサセル電流Ｉｓの変化量ΔＩｓ１，ΔＩｓ２に基づいて劣化率Ｃの算出、すなわちセンサセル４２の劣化判定を実施する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、エンジンＥＣＵ３５が、ＳＣＵ３１〜３３からセンサセル電流Ｉｓの変化量ΔＩｓ１，ΔＩｓ２を取得し、その変化量ΔＩｓ１，ΔＩｓ２に基づいて劣化率Ｃの算出、すなわちセンサセル４２の劣化判定を実施する構成としてもよい。この場合、ＳＣＵ３１〜３３とエンジンＥＣＵ３５との両方で劣化率Ｃの算出（センサセル４２の劣化判定）を実施する構成であってもよい。
【０１１２】
・上記実施形態では、センサセル電流Ｉｓの「傾きパラメータ」として、センサセル電流Ｉｓの過渡期間において単位時間Δｔに対する電流変化量ΔＩｓにより、過渡変化の傾きを算出する構成としたが、これに代えて、所定時間内における電流変化量ΔＩｓを傾きパラメータとして用いてもよい。又は、所定の電流変化量が生じるのに要する時間幅を傾きパラメータとして用いてもよい。要は、傾きパラメータとして、センサセル電流Ｉｓの傾き、又はそれに相関する値が算出されるとよい。
【０１１３】
・ガス室６１内の酸素濃度を増やす側にポンプセル印加電圧Ｖｐを切り替える第１電圧切替と、その第１電圧切替の実施後において、ガス室６１内の酸素濃度を減らす側にポンプセル印加電圧Ｖｐを切り替える第２電圧切替とを実施する場合において、第２電圧切替を実施する場合にのみセンサセル電流Ｉｓの変化量（傾き）に基づく劣化判定を実施する構成でもよい。
【０１１４】
・上記実施形態では、センサセル電流Ｉｓの傾きＡ１１，Ａ２１を正規化して傾きＢ１１，Ｂ２１を算出し、その傾きＢ１１，Ｂ２１を用いて劣化率Ｃを算出する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、傾きＡ１１，Ａ２１を用いて劣化率Ｃを算出する構成であってもよい。
【０１１５】
・センサセル４２の劣化率Ｃを、センサセル電流Ｉｓの傾き（傾きパラメータ）以外を用いて算出することも可能である。例えば、ポンプセル印加電圧Ｖｐの切り替え後にセンサセル電流Ｉｓの変化が収束した値をセンサセル電流変化量ΔＩｓとして算出し、その電流変化量ΔＩｓを用いてセンサセル４２の劣化率を算出してもよい。
【０１１６】
・上記実施形態では、センサセル４２の劣化状態の判定として、センサセル４２の現在特性と初期特性との比である劣化率Ｃ（％）を算出する構成としたが、これに限定されない。例えば、センサセル４２の劣化判定パラメータとしてのセンサセル電流Ｉｓの傾きや、それに相関する値、センサセル電流Ｉｓの収束後の電流変化量ΔＩｓについて、初期値からの差を算出し、その差に基づいてセンサセル４２の劣化度合いを把握する構成でもよい。また、初期値との比較でなく、予め定めた標準値との比較であってもよい。「１００−劣化率Ｃ」となる指標により劣化度合いを判定する構成であってもよい。この場合、当該指標では、初期特性が１００％で表され、劣化が進むほど小さい値で表される。いずれにしろ、センサセル４２の特性変化に基づく劣化状態、すなわち劣化度合いが判定できるものであればよい。
【０１１７】
・上記実施形態では、センサ素子４０が単一の固体電解質体５３と単一のガス室６１とを有する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、センサ素子４０が、複数の固体電解質体５３と複数のガス室６１とを有し、ポンプセル４１及びセンサセル４２が、それぞれ別の固体電解質体５３であって、かつ別のガス室６１に面するように設けられる構成であってもよい。このような構成の一例を図１３に示す。
【０１１８】
図１３に示すセンサ素子４０は、対向配置される２枚の固体電解質体５３ａ，５３ｂと、それら固体電解質体５３ａ，５３ｂの間に設けられるガス室６１ａ，６１ｂとを有している。ガス室６１ａは排気導入口５３ｃに通じ、ガス室６１ｂは絞り部７１を介してガス室６１ａに連通されている。ポンプセル４１は、一対の電極７２，７３を有し、そのうち一方の電極７２がガス室６１ａ内に露出するよう設けられている。センサセル４２は、対向配置される電極７４と共通電極７６とを有し、モニタセル４３は、対向配置される電極７５と共通電極７６とを有している。センサセル４２とモニタセル４３とは隣接して設けられている。それらの各セルにおいて一方の電極７４，７５はガス室６１ｂ内に露出するよう設けられている。このように、ポンプセル４１及びセンサセル４２がそれぞれ別のガス室６１ａ，６１ｂに設けられる構成においても、上記実施形態の劣化判定などの各機能を好適に実施することができる。
【０１１９】
・ＮＯｘセンサ２１〜２３のセンサ素子４０として、ポンプセルとセンサセルとを有する２セル構造を有するものを用いることも可能である。
【０１２０】
・検出対象の特定ガス成分がＮＯｘ以外であってもよい。例えば、排気中のＨＣやＣＯを検出対象とするガスセンサであってもよい。この場合、ポンプセルにて排気中の酸素を排出し、センサセルにて酸素排出後のガスからＨＣやＣＯを分解してＨＣ濃度やＣＯ濃度を検出するものであるとよい。その他、被検出ガス中のアンモニアの濃度を検出するものであってもよい。
【０１２１】
・内燃機関の吸気通路に設けられるガスセンサや、ディーゼルエンジン以外にガソリンエンジンなど、他の形式のエンジンに用いられるガスセンサを対象とするガスセンサ制御装置としても具体化できる。そのガスセンサは、排気以外のガスを被検出ガスとしてもよく、また、自動車以外の用途で用いられるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
２１〜２３…ＮＯｘセンサ（ガスセンサ）、３１〜３３…ＳＣＵ（ガスセンサ制御装置）、３５…エンジンＥＣＵ（ガスセンサ制御装置）、４１…ポンプセル、４２…センサセル、６１…ガス室。
【図１】
2018200227.tif 000003
【図２】
2018200227.tif 000004
【図３】
2018200227.tif 000005
【図４】
2018200227.tif 000006
【図５】
2018200227.tif 000007
【図６】
2018200227.tif 000008
【図７】
2018200227.tif 000009
【図８】
2018200227.tif 000010
【図９】
2018200227.tif 000011
【図１０】
2018200227.tif 000012
【図１１】
2018200227.tif 000013
【図１２】
2018200227.tif 000014
【図１３】
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