(57)【要約】【課題】任意のタイミングでセンサ回路の出力の補正を可能とし、ひいてはガス濃度の検出精度向上を図る。【解決手段】Ａ／Ｆセンサを構成するセンサ素子１０にはセンサ制御回路３０が接続されている。センサ制御回路３０は、センサ素子１０への電圧印加時に流れる素子電流を計測しその計測電流に応じたＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯを発生する。マイコン２０は、スイッチ３５の開放によりセンサ制御回路３０を一時的にストイキ検出状態とし、その時のＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯに基づいてオフセット誤差を算出する。そして、そのオフセット誤差によりＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯを補正する。【選択図】図１
2011027756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に配設され固体電解質体よりなるガス濃度センサと、該ガス濃度センサへの電圧印加時に流れる電流を計測しその計測電流に応じたガス濃度出力を発生するセンサ回路とを備えたガス濃度検出装置において、
前記センサ回路を、前記内燃機関からの排出ガスを対象にガス濃度検出を行う通常状態から、排出ガス雰囲気に関係なく所定の基準出力を発生する基準出力発生状態に一時的に切り替える状態切替手段と、
前記センサ回路を前記基準出力発生状態に切り替えた後、その時発生するガス濃度出力と本来の基準出力との差に基づいてガス濃度出力補正量を算出する補正量算出手段と、
を備え、
前記状態切替手段による基準出力発生状態への切替を、前記センサ回路の所定値以上の温度変化時に実施することを特徴とするガス濃度検出装置。
【請求項２】
前記状態切替手段は、前記基準出力発生状態への切替に際し、前記センサ回路を、ストイキ燃焼後のガス検出時と同じストイキ基準出力を発生するストイキ検出状態とする請求項１に記載のガス濃度検出装置。
【請求項３】
前記センサ回路において前記ガス濃度センサに接続される電流経路にスイッチ手段を設け、
前記状態切替手段は、前記スイッチ手段を開状態とすることで、前記センサ回路を前記ストイキ検出状態とする請求項２に記載のガス濃度検出装置。
【請求項４】
前記状態切替手段は、前記ガス濃度センサに接続される増幅回路の出力段スイッチ素子を強制的にオフ状態とすることで、前記センサ回路を前記ストイキ検出状態とする請求項２に記載のガス濃度検出装置。
【請求項５】
前記ガス濃度センサに接続される正負両側の接続端子のうち、一方に当該ガス濃度センサに流れる電流を計測する電流検出抵抗を接続すると共に、他方にセンサ電流経路を開又は閉状態とするためのスイッチ手段を接続し、
前記状態切替手段は、前記スイッチ手段を開状態とすることで、前記センサ回路を前記ストイキ検出状態とする請求項２に記載のガス濃度検出装置。
【請求項６】
前記状態切替手段は、前記ガス濃度センサに接続される正負両側の接続端子を同電位とすることで、前記センサ回路を前記ストイキ検出状態とする請求項２に記載のガス濃度検出装置。
【請求項７】
前記状態切替手段による基準出力発生状態への切替を、前記内燃機関の制御システムにおいて前記ガス濃度出力を要しない状態で実施する請求項１乃至６の何れかに記載のガス濃度検出装置。
【請求項８】
前記状態切替手段による基準出力発生状態への切替を、前記内燃機関の始動直後と停止時との少なくとも何れかに実施する請求項１乃至７の何れかに記載のガス濃度検出装置。
【請求項９】
前記補正量算出手段により算出したガス濃度出力補正量を逐次更新し保存する更新手段を更に備えた請求項１乃至８の何れかに記載のガス濃度検出装置。
【請求項１０】
前記更新手段は、前記センサ回路の温度に対応付けて前記ガス濃度出力補正量を保存する請求項９に記載のガス濃度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス濃度検出装置に係り、特に回路個体差等によるセンサ出力の誤差を解消するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両用エンジンより排出される排ガスを対象に同ガス中の酸素濃度（空燃比）を検出する限界電流式の空燃比センサ（いわゆるＡ／Ｆセンサ）が知られている。すなわち、空燃比センサは、固体電解質体よりなるセンサ素子を有し、該センサ素子への電圧印加に伴いその都度の酸素濃度に応じた素子電流を流すよう構成されている。この場合、センサ素子に流れる素子電流がセンサ回路にて計測され、センサ回路は素子電流に比例する酸素濃度信号を出力する。
【０００３】
ここで、空燃比センサやセンサ回路では特性ばらつきが存在しており、その特性ばらつきに起因して空燃比の検出精度が低下するという問題が生じる。この問題に対し、例えば特許文献１では、空燃比センサが非活性状態であることを判定し、該非活性状態である時のセンサ回路の出力値と基準出力値とから出力誤差を検出する。そして、この出力誤差に基づいて空燃比変換マップを校正するようにしていた。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、センサ非活性状態で計測したセンサ回路の出力値が必須要件であるため、空燃比センサの冷間始動時にしか回路誤差が検出できない。そのため、回路誤差の検出機会が制限されるという不都合が生じる。また、センサ回路の温度上昇時などにおいて回路誤差が検出できず、空燃比の検出精度が悪化することも考えられる。空燃比センサの非活性状態を完全に判定することは困難であるため、誤った補正を行ってしまうおそれもあった。
【０００５】
車両用ガソリンエンジンでは、特にストイキ（理論空燃比）近傍を精度良く検出することへの要望が高く、ストイキ近傍のみを領域拡大して精密に空燃比検出することも検討されている。こうした実状からも既存の技術では出力誤差の補正が十分であるとは言えず、改善の余地が多分に残されている。また、トリミング調整による回路誤差の低減も図られているが、抵抗の誤差が完全に調整しきれないなどやはり問題が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２５７３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、任意のタイミングでセンサ回路の出力誤差の算出を可能とし、ひいてはガス濃度の検出精度向上を図ることができるガス濃度検出装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の構成では、通常時はセンサ回路が通常状態とされ、内燃機関からの排出ガスを対象にガス濃度検出が行われる。また、センサ回路が一時的に基準出力発生状態に切り替えられると、排出ガス雰囲気に関係なくセンサ回路が所定の基準出力を発生しようとする。そして、センサ回路が基準出力発生状態に切り替えられた後、その時発生するガス濃度出力と基準出力との差に基づいてガス濃度出力補正量が算出される。
【０００９】
この場合、ガス濃度センサやセンサ回路の特性ばらつき等が存在していると、センサ回路の出力に誤差が生じ、基準出力発生状態では、センサ回路の出力誤差分だけガス濃度出力が基準出力から外れる。基準出力発生状態で発生するガス濃度出力の誤差を求めれば、センサ回路の出力を基準出力（正常値）に修正するためのガス濃度出力補正量が好適に且つ容易に算出できる。こうしてガス濃度出力補正量が好適に算出できることから、ガス濃度の検出精度向上を図ることができる。また本構成では、補正量算出のためのデータがセンサ回路の状態切替により直ちに得られるため、センサ非活性時であることを条件に誤差検出を行う従来技術とは異なり、出力誤差の算出タイミングに制約は生じない。従って、任意のタイミングでセンサ回路の出力誤差の算出が可能となり、望み通りに高精度なガス濃度出力が得られるようになる。
【００１０】
ストイキ（理論空燃比）は、理論上、燃料が完全燃焼する空燃比であり、ストイキ燃焼後の排出ガスは酸素濃度＝０（素子電流＝０ｍＡ）となる。そのため、ストイキ検出状態では、本来素子電流＝０ｍＡに対応するガス濃度出力（ストイキ基準出力）が発生する。第２の構成では、基準出力発生状態への切替に際し、センサ回路がストイキ基準出力を発生するストイキ検出状態とされる。そして、その時発生するガス濃度出力とストイキ基準出力とに基づいてガス濃度出力補正量が算出される。この場合、素子電流＝０ｍＡとする状態は比較的容易に作り出すことができ、比較的簡易な手段にて所望の作用効果を得ることができる。
【００１１】
センサ回路をストイキ検出状態に切り替えるための具体的手段として、以下の第３〜６の構成がある。第３の構成では、センサ回路の電流経路に設けたスイッチ手段を開状態とすることで、センサ回路をストイキ検出状態とする。この場合、スイッチ手段の開放により素子電流が遮断され、素子電流＝０ｍＡのストイキ検出状態を作り出すことができる。
【００１２】
第４の構成では、センサ回路において、ガス濃度センサに接続される増幅回路の出力段スイッチ素子を強制的にオフ状態とすることで、センサ回路をストイキ検出状態としている。この場合、スイッチ素子をオフ状態とすることで素子電流が遮断され、素子電流＝０ｍＡのストイキ検出状態を作り出すことができる。なお、センサ回路において、増幅回路の出力段スイッチ素子をオン状態又はオフ状態とするための変更手段（例えばスイッチ素子としてのトランジスタ等）を設け、この変更手段により前記出力段スイッチ素子をオフ状態とする構成としても良い。
【００１３】
第５の構成では、ガス濃度センサの正負両側の接続端子に電流検出抵抗とスイッチ手段とをそれぞれ接続し、スイッチ手段を開状態とすることで、センサ回路をストイキ検出状態としている。つまり、素子電流＝０ｍＡのストイキ検出状態を作り出すことができる。特にこの場合、ガス濃度検出側（電流検出抵抗の接続側）とは反対側にスイッチ手段を接続するようにしたため、スイッチ開放に伴いガス濃度出力の変動が生じ、それがそのまま出力されてしまうといった不都合が抑制できる。
【００１４】
また、第６の構成では、ガス濃度センサに接続される正負両側の接続端子を同電位とすることで、センサ回路をストイキ検出状態としている。つまり、センサ印加電圧＝０Ｖとなり、結果素子電流＝０ｍＡのストイキ検出状態を作り出すことができる。
【００１５】
上記のとおり出力誤差の算出タイミングは任意となるが、このとき具体的には、第７の構成のように、状態切替手段による基準出力発生状態への切替を所定の時間周期で実施すると良い。又は、第８の構成のように、状態切替手段による基準出力発生状態への切替を、内燃機関の制御システムにおいてガス濃度出力を要しない状態で実施すると良い。特に第８の構成では、制御システムにおける各種制御の実施に全く影響を及ぼすことなく、ガス濃度出力補正量の算出が実施できる。制御システムにおいてガス濃度出力を要しない状態とは、例えば、センサ出力により空燃比フィードバック制御を実施するシステムにおいて燃料カット中である場合や、センサ活性前である場合を含む。
【００１６】
また、センサ回路の温度が変化すると、抵抗値の変化等が生じるために出力誤差量が変化する。そのため、第９の構成のように、状態切替手段による基準出力発生状態への切替を、センサ回路の所定値以上の温度変化時に実施すると良い。つまり、センサ回路の温度変化を監視しておき、所定値以上の温度変化時に基準出力発生状態への切替を行い、ガス濃度出力補正量を算出する。
【００１７】
また、第１０の構成のように、状態切替手段による基準出力発生状態への切替を、内燃機関の始動直後と停止時との少なくとも何れかに実施すると良い。内燃機関の停止時には、例えば制御装置等への電源遮断を一時的に遅らせて実行されるメインリレー制御において状態切替手段による切替が行われると良い。
【００１８】
第１１の構成では、補正量算出手段により算出されたガス濃度出力補正量が逐次更新され保存される。このとき、ガス濃度出力補正量はその都度バックアップ用メモリに記憶されると良い。これにより、例えば内燃機関の始動後、ガス濃度出力補正量を算出する以前であっても、適正なガス濃度出力が得られるようになる。
【００１９】
センサ回路の温度が変化すると出力誤差量が変化するため、第１２の構成のように、センサ回路の温度に対応付けてガス濃度出力補正量を保存すると良い。これにより、内燃機関の運転状態等に応じてセンサ回路の温度が変化しても、それに対応して適正なガス濃度出力が得られる。
【００２０】
また、センサ回路の出力誤差には、基準出力特性に対してほぼ一定量のオフセット誤差と、センサ電流に応じて変化するゲイン誤差とが含まれる。かかる場合、ゲイン誤差も含めて誤差補正を行うには、複数の基準出力点で誤差検出を行い、その結果からガス濃度出力補正量を算出すると良い。
【００２１】
第１３の構成では、前記ガス濃度出力補正量が第１の誤差量として算出される。また、基準出力発生状態相当のガス雰囲気とは異なる所定の基準ガス雰囲気になったことが判定され、該基準ガス雰囲気となった時にセンサ回路にて発生するガス濃度出力とその時本来の基準出力とに基づいて第２の誤差量が算出される。そして、第１の誤差量と第２の誤差量とに基づいてガス濃度出力が補正される。この場合、センサ出力特性上の２点で誤差量が検出されることで、オフセット誤差だけでなくゲイン誤差も含んだ出力誤差を求めることができ、センサ回路の出力誤差が確実に補正できるようになる。これにより、ガス濃度の検出精度向上を図ることができる。
【００２２】
ここで、内燃機関の燃料カット時等では排ガスとして大気が排出される。この場合、第１４の構成のように、内燃機関の排出ガスが大気相当のガス雰囲気になることを判定し、その際に前記第２の誤差量を算出すると良い。
【００２３】
第１５の構成では、予め定めた２つのガス雰囲気又は当該ガス雰囲気相当のセンサ回路状態で、センサ回路にて発生するガス濃度出力とその時本来の基準出力とに基づいて第１，第２の誤差量が算出され、それら第１，第２の誤差量に基づいてガス濃度出力が補正される。この場合、センサ出力特性上の２点で誤差量が検出されることで、オフセット誤差だけでなくゲイン誤差も含んだ出力誤差を求めることができ、センサ回路の出力誤差が確実に補正できるようになる。これにより、ガス濃度の検出精度向上を図ることができる。
【００２４】
ここで、第１６の構成のように、内燃機関の始動直後又は停止後にセンサ回路にて発生するガス濃度出力を基に第１の誤差量を算出すると共に、内燃機関の排出ガスが大気相当のガス雰囲気となった時にセンサ回路にて発生するガス濃度出力を基に第２の誤差量を算出すると良い。この場合、第１の誤差量の算出は、センサ非活性状態である内燃機関の始動直後又は停止後に実施されることの制約が生じるが、その第１の誤差量を内燃機関の始動時等に１回算出しておけば、その後は第２の誤差量の算出の都度、適正にガス濃度出力の補正が実施できる。
【００２５】
第１７の構成では、第１の誤差量と第２の誤差量とがそれぞれ逐次更新され保存される。このとき、第１の誤差量と第２の誤差量はその都度バックアップ用メモリに記憶されると良い。これにより、例えば内燃機関の始動後、各誤差量が算出される以前であっても、ガス濃度出力が好適に補正でき、適正にガス濃度が検出できるようになる。
【００２６】
センサ回路の温度が変化すると出力誤差量が変化するため、第１８の構成のように、センサ回路の温度に対応付けて第１の誤差量や第２の誤差量を保存すると良い。これにより、内燃機関の運転状態等に応じてセンサ回路の温度が変化しても、それに対応して適正なガス濃度出力が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】センサ制御回路の電気的構成を示す回路図である。
【図２】センサ素子の構成を示す断面図である。
【図３】Ａ／Ｆセンサの出力特性を示す図である。
【図４】センサ制御回路の出力特性を示す図である。
【図５】Ａ／Ｆ出力電圧補正処理を示すフローチャートである。
【図６】センサ制御回路の電気的構成を示す回路図である。
【図７】センサ制御回路の出力特性を示す図である。
【図８】Ａ／Ｆ出力電圧補正処理を示すフローチャートである。
【図９】別のＡ／Ｆセンサの素子構造を示す断面図である。
【図１０】センサ制御回路の電気的構成を示す回路図である。
【図１１】センサ制御回路の電気的構成を示す回路図である。
【図１２】別のＡ／Ｆセンサの素子構造を示す断面図である。
【図１３】センサ制御回路の電気的構成を示す回路図である。
【図１４】センサ制御回路の電気的構成を示す回路図である。
【図１５】センサ制御回路の電気的構成を示す回路図である。
【図１６】ガソリンエンジンの排ガス浄化特性を示す図である。
【図１７】ディーゼルエンジンのＯ2濃度と排ガス濃度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明のガス濃度検出装置を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、車載エンジンより排出される排ガス（燃焼ガス）を被検出ガスとして同ガス中の酸素濃度（空燃比、以下Ａ／Ｆとも言う）を検出する空燃比検出装置を具体化しており、空燃比の検出結果はエンジンＥＣＵ等により構成される空燃比制御システムにて用いられる。空燃比制御システムでは、空燃比をストイキ近傍でフィードバック制御するストイキ燃焼制御や、同空燃比を所定のリーン領域でフィードバック制御するリーン燃焼制御等が適宜実現される。
【００２９】
先ずはじめに、ガス濃度センサとしてのＡ／Ｆセンサの構成を図２を用いて説明する。本Ａ／Ｆセンサは積層型構造のセンサ素子１０を有し、図２にはセンサ素子１０の断面構成を示す。実際には当該センサ素子１０は図２の紙面直交方向に延びる長尺状をなし、素子全体がハウジングや素子カバー内に収容される構成となっている。
【００３０】
センサ素子１０は、固体電解質１１、拡散抵抗層１２、遮蔽層１３及び絶縁層１４を有し、これらが図の上下に積層されて構成されている。同素子１０の周囲には図示しない保護層が設けられている。長方形板状の固体電解質１１（固体電解質体）は部分安定化ジルコニア製のシートであり、その固体電解質１１を挟んで上下一対の電極１５，１６が対向配置されている。電極１５，１６は白金Ｐｔ等により形成されている。拡散抵抗層１２は電極１５へ排ガスを導入するための多孔質シートからなり、遮蔽層１３は排ガスの透過を抑制するための緻密層からなる。これら各層１２，１３は何れも、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスをシート成形法等により成形したものであるが、ポロシティの平均孔径及び気孔率の違いによりガス透過率が相違するものとなっている。
【００３１】
絶縁層１４はアルミナ、ジルコニア等のセラミックスからなり、電極１６に対面する部位には大気ダクト１７が形成されている。また、同絶縁層１４には白金Ｐｔ等により形成されたヒータ１８が埋設されている。ヒータ１８は、バッテリ電源からの通電により発熱する線状の発熱体よりなり、その発熱により素子全体を加熱する。なお以下の説明では場合によって、電極１５を拡散層側電極、電極１６を大気側電極とも言うこととする。本実施の形態では、大気側電極１６に接続される端子を正側端子（＋端子）、拡散層側電極１５に接続される端子を負側端子（−端子）としている。
【００３２】
上記センサ素子１０において、その周囲の排ガスは拡散抵抗層１２の側方部位から導入されて拡散層側電極１５に達する。排ガスがリーンの場合、排ガス中の酸素は電極１５，１６間の電圧印加により拡散層側電極１５で分解され、イオン化されて固体電解質１１を通過した後、大気側電極１６より大気ダクト１７に排出される。このとき、大気側電極１６→拡散層側電極１５の向きに電流（正電流）が流れる。また、排ガスがリッチの場合、逆に大気ダクト１７内の酸素が大気側電極１６で分解され、イオン化されて固体電解質１１を通過した後、拡散層側電極１５より排出される。そして、排ガス中のＨＣやＣＯ等の未燃成分と触媒反応する。このとき、拡散層側電極１５→大気側電極１６の向きに電流（負電流）が流れる。
【００３３】
図３は、Ａ／Ｆセンサについての基本的な電圧−電流特性（Ｖ−Ｉ特性）を示す図面である。図３において、電圧軸（横軸）に平行な平坦部分はセンサ素子１０の素子電流Ｉｐ（限界電流）を特定する限界電流域であって、この素子電流Ｉｐの増減が空燃比の増減（すなわち、リーン・リッチの程度）に対応している。つまり、空燃比がリーン側になるほど素子電流Ｉｐは増大し、空燃比がリッチ側になるほど素子電流Ｉｐは減少する。
【００３４】
このＶ−Ｉ特性において、限界電流域よりも低電圧側は抵抗支配域となっており、抵抗支配域における一次直線部分の傾きはセンサ素子１０の直流内部抵抗Ｒｉにより特定される。直流内部抵抗Ｒｉは素子温に応じて変化し、素子温が低下すると直流内部抵抗Ｒｉが増大する。すなわちこのとき、抵抗支配域の一次直線部分の傾きが小さくなる（直線部分が寝た状態となる）。また、素子温が上昇すると直流内部抵抗Ｒｉが減少する。すなわちこのとき、抵抗支配域の一次直線部分の傾きが大きくなる（直線部分が立った状態となる）。図中のＲＧは、センサ素子１０への印加電圧Ｖｐを決定するための印加電圧特性（印加電圧線）を表している。
【００３５】
次に、本発明の主要部たるセンサ制御系の構成を図１を参照しながら説明する。そのセンサ制御系にはマイクロコンピュータ（以下、マイコンと略す）２０とセンサ制御回路３０とが設けられ、これらによりＡ／Ｆセンサ（センサ素子１０）の検出結果に基づきＡ／Ｆの検出やセンサ素子１０のインピーダンス（素子インピーダンスＺａｃ）の検出が実施される。
【００３６】
図１において、マイコン２０は、ＣＰＵ、各種メモリ、Ａ／Ｄ変換器、Ｉ／Ｏポート等を備える周知の論理演算回路にて構成されており、後述するセンサ制御回路３０により検出した電流信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換器を介して取り込み、Ａ／Ｆ値の演算や素子インピーダンスＺａｃの演算を適宜実施する。同マイコン２０により演算されたＡ／Ｆ値は、例えば図示しないエンジンＥＣＵに出力され、空燃比フィードバック制御等に使用される。
【００３７】
また、センサ制御回路３０において、センサ素子１０の大気側電極１６に接続された正側端子には、オペアンプ３１及び電流検出抵抗３２を介して基準電源３３が図示の如く接続され、同センサ素子１０の拡散層側電極１５に接続された負側端子には、オペアンプ３４及びスイッチ３５を介して印加電圧制御回路３６が接続されている。この場合、電流検出抵抗３２の一端のＡ点は基準電圧Ｖｆ（例えば２．２Ｖ）と同じ電圧に保持される。素子電流Ｉｐは電流検出抵抗３２を介して流れ、素子電流Ｉｐに応じてＢ点の電圧が変化する。スイッチ３５がＯＮ（閉鎖）された状態において、排ガスがリーンであれば、センサ素子１０には正側端子から負側端子に向けて素子電流Ｉｐが流れるためＢ点電圧が上昇し、逆にリッチであれば、センサ素子１０には負側端子から正側端子に向けて素子電流Ｉｐが流れるためＢ点電圧が低下する。
【００３８】
印加電圧制御回路３６は、Ｂ点電圧をモニタすると共にその電圧値に応じてセンサ素子１０に印加すべき電圧を決定（例えば、図３の印加電圧特性ＲＧに基づき決定）し、オペアンプ３４及びスイッチ３５を介してＤ点電圧を制御する。但し、ストイキ近傍のみでＡ／Ｆ検出を行う場合、印加電圧固定とすることも可能である。
【００３９】
また、基準電源３３にはオペアンプ３７が接続され、このオペアンプ３７の出力とＢ点電圧とが所定増幅率のオペアンプ（差動増幅器）３８に入力される。オペアンプ３８は基準電圧ＶｆとＢ点電圧との電圧差を増幅し、その結果をＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯとして出力する。この場合、オペアンプ３８において基準電圧ＶｆとＢ点電圧との電圧差を増幅する構成として、オペアンプ３８にＡ点電圧とＢ点電圧とを入力する構成も考えられるが、かかる構成ではオペアンプ３８の帰還電流が電流検出抵抗３２に流れ、空燃比検出に誤差が生じるおそれがある。これに対し、本構成ではオペアンプ３８にオペアンプ３７の出力とＢ点電圧とを入力するため、オペアンプ３７が帰還電流吸収素子として機能し、空燃比検出に対する悪影響が排除できる。
【００４０】
なお、電流検出抵抗３２のＢ点端子からオペアンプ３８への経路にはスイッチ４０とコンデンサ４１とが図示の如く設けられている。この場合、後述するインピーダンス検出時にはスイッチ４０がＯＦＦ（開放）され、そのスイッチＯＦＦ時におけるＢ点電圧がコンデンサ４１にて記憶保持される。これにより、インピーダンス検出時において、センサ素子１０への印加電圧が交流的に変化してもその影響によりオペアンプ３８の出力が不用意に変化し空燃比検出に悪影響が及ぶといった不都合が回避できる。また、インピーダンス検出時にあっても適正な空燃比出力（実際にはスイッチＯＦＦ直前の電流信号）が得られるようになる。
【００４１】
マイコン２０は、Ａ／Ｆ出力電圧ＡＦＯをＡ／Ｄポートより取り込み、該取り込んだＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯに基づいてその都度のＡ／Ｆ値を算出する。このＡ／Ｆ値は空燃比フィードバック制御等に適宜用いられる。
【００４２】
また、マイコン２０は、センサ素子１０への印加電圧を一時的に交流的に変化させる旨指令し、その際の電流変化量に基づき素子インピーダンスＺａｃを検出する。より具体的には、インピーダンス検出に際し、印加電圧制御回路３６がマイコン２０からの指令を受け、センサ素子１０への印加電圧（図のＤ点電圧）を所定幅（例えば０．２Ｖ）で正負両側に変化させる。このとき、マイコン２０は、印加電圧変化に伴うＢ点電圧の変化を計測し、印加電圧変化量ΔＶと、Ｂ点電圧変化量を電流検出抵抗３２の抵抗値で割った電流変化量ΔＩとから素子インピーダンスＺａｃを演算する（Ｚａｃ＝ΔＶ／ΔＩ）。なお、インピーダンス検出に際し、センサ素子１０に流す電流を交流的に変化させ、その際の電流又は電圧の変化量から素子インピーダンスＺａｃを演算する構成とすることも可能である。
【００４３】
インピーダンス検出は所定の周期で（すなわち所定時間毎に）実施され、その実施のタイミングがマイコン２０から印加電圧制御回路３６に対して指令される。また、マイコン２０は、素子インピーダンスＺａｃが所定の目標値に保持されるようヒータ１８への通電を制御する。これにより、センサ素子１０が所定の活性状態に保持されるようになる。
【００４４】
ところで、Ａ／Ｆセンサとセンサ制御回路３０では、センサ自体の特性ばらつきや回路特性ばらつき等を要因とする個体差が存在し、この個体差によりセンサ出力精度が低下する。図４は、素子電流Ｉｐに対するＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯの出力特性を示しており、同図４では、本来の基準出力特性を実線で、基準出力特性に対してオフセット誤差を有する出力特性を一点鎖線で示している。この場合、基準出力特性によれば、ストイキ状態（Ｉｐ＝０ｍＡ）でＡＦＯ＝２．２Ｖとなり、大気状態（Ｉｐ＝２．６ｍＡ）でＡＦＯ＝４．１Ｖとなる。これに対し、オフセット誤差が生じると、そのオフセット誤差分だけＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯが大きくなってしまう。本実施の形態では、オフセット誤差によるセンサ出力の精度低下を解消すべく、かかるオフセット誤差分の補正を実施する。
【００４５】
ストイキ状態ではＩｐ＝０ｍＡであり、その時基準出力はＡＦＯ＝２．２Ｖであることが既知であるため、センサ制御回路３０を強制的にストイキ検出状態とし、かかる状態下でオフセット誤差を求めることとする。具体的には、通常のエンジン運転途中において、オペアンプ３４の出力側に設けたスイッチ３５を一時的にＯＦＦ（開放）し、その時のＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯを計測する。そして、該計測したＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯによりオフセット誤差Ｋ１を算出し、そのオフセット誤差Ｋ１を「ガス濃度出力補正量」として適宜用いることで誤差分のないＡＦＯ出力電圧ＡＦＯを取得するようにしている。なお、スイッチ３５をＯＮ（閉鎖）した状態が「通常状態」に相当し、スイッチ３５をＯＦＦ（開放）した状態が「基準出力発生状態」に相当する。
【００４６】
図５は、Ａ／Ｆ出力電圧補正処理を示すフローチャートであり、本処理はマイコン２０により所定の時間周期で実行される。
【００４７】
図５において、先ずステップＳ１０１では、学習タイミングであるか否かを判別する。この学習タイミングは、センサ制御回路３０を一時的にストイキ検出状態としてオフセット誤差Ｋ１を学習するタイミングであり、例えば、所定時間が経過する度に学習タイミングであると判別される。例えば所定時間＝１０分程度とすれば良いが、これに限定されず、所定時間＝数１０分、１〜数時間とするなど適宜設定できる。また、空燃比制御等でＡ／Ｆ値を使わない状態下で学習タイミングを設定しても良い。例えば、Ａ／Ｆセンサの活性前、燃料カット中、イグニッションＯＦＦ後のメインリレー制御時などで学習タイミングを設定する。なおここでは、データの更新及び保存を行う処理を「学習」と言う。
【００４８】
学習タイミングである場合、ステップＳ１０２に進み、スイッチ３５に対して切替信号を出力し、当該スイッチ３５を所定時間（例えば５ｍｓｅｃ程度）だけＯＦＦ（開放）する。そして続くステップＳ１０３では、その時のＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯを取り込む。ステップＳ１０４では、前記取り込んだＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯとストイキ規定電圧Ｖｓｔとからオフセット誤差Ｋ１を算出する（Ｋ１＝ＡＦＯ−Ｖｓｔ）。なお、ストイキ規定電圧Ｖｓｔは、ストイキ状態で本来出力されるべきＡＦＯ基準出力であり、本実施の形態ではＶｓｔ＝２．２Ｖである。ステップＳ１０５では、オフセット誤差Ｋ１をスタンバイＲＡＭに格納する。
【００４９】
一方、ステップＳ１０１がＮＯの場合、ステップＳ１０６に進み、その時のＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯを取り込む。続くステップＳ１０７では、Ａ／Ｆ出力電圧ＡＦＯをオフセット誤差Ｋ１により補正する（ＡＦＯ＝ＡＦＯ−Ｋ１）。そして、こうして算出された補正後のＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯにより空燃比フィードバック制御等が実施される。
【００５０】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５１】
センサ制御回路３０をスイッチ３５の開放により一時的にストイキ検出状態とし、その際検出したＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯによりオフセット誤差Ｋ１（ガス濃度出力補正量）を学習する構成としたため、オフセット誤差Ｋ１が好適に検出でき、Ａ／Ｆの検出精度向上を図ることができる。また本構成では、センサ非活性時であることを条件に誤差検出を行う従来技術とは異なり、オフセット誤差Ｋ１の学習タイミングに制約は生じない。従って、任意のタイミングで出力誤差の学習が可能となり、望み通りに高精度なＡ／Ｆ出力が得られるようになる。
【００５２】
Ａ／Ｆ検出精度の向上により空燃比のストイキ制御精度が向上し、ひいては排気エミッションの改善等を実現することができる。つまり、図１６に示すように、本来、Ａ／Ｆがストイキで制御されていれば、排ガス中の３成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）の浄化率が高められるが、例えばＡ／Ｆ出力特性がＡ（補正前）となる場合、特にＮＯｘ浄化率が大幅に悪化する。これに対し、上記補正により確実にストイキ制御が実施できれば、Ａ／Ｆ出力特性がＢ（補正後）となり、排ガス中の３成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）について高い浄化率が維持できる。
【００５３】
また、オフセット誤差Ｋ１を逐次学習（更新及び保存）するようにしたため、例えばエンジン始動の直後であっても、Ａ／Ｆ出力電圧ＡＦＯの補正を実施することができ、適正なＡ／Ｆ出力が得られるようになる。
【００５４】
ところで、前記図１の回路構成では、センサ素子１０の正側端子に電流検出抵抗３２を接続し、同負側端子に印加電圧制御回路３６を接続したが、この構成を変更する。例えば図６の回路構成とする。図６に示すセンサ制御回路５０は、基本的にセンサ素子１０の正側及び負側の回路構成を入れ替えたものであり、図６には要部構成のみを示している。以下、前記図１との相違点を中心に説明する。
【００５５】
センサ素子１０の負側端子には、オペアンプ５１及び電流検出抵抗５２を介して基準電源５３が図示の如く接続され、正側端子にはオペアンプ５４及びスイッチ５５を介して印加電圧制御回路５６が接続されている。この場合、電流検出抵抗５２の一端のＡ点は基準電源５３の基準電圧（例えば２．２Ｖ）と同じ電圧に保持される。素子電流Ｉｐは電流検出抵抗５２を介して流れ、素子電流Ｉｐに応じてＢ点の電圧が変化する。排ガスがリーンの場合、センサ素子１０には＋→−の向きに素子電流Ｉｐが流れるためＢ点電圧が下降し、逆にリッチの場合、センサ素子１０には−→＋の向きに素子電流Ｉｐが流れるためＢ点電圧が上昇する。
【００５６】
印加電圧制御回路５６は、Ｂ点電圧をモニタすると共にその電圧値に応じてセンサ素子１０に印加すべき電圧を決定するようにして印加電圧制御を実施する。図のＡ点及びＢ点にはオペアンプ（差動増幅器）５７が接続されており、オペアンプ５７からマイコン２０にＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯが出力される。
【００５７】
図６の回路構成にあっても、前記図５のＡ／Ｆ出力電圧補正処理により、オフセット誤差Ｋ１の学習やＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯの補正が実施される。すなわち、センサ制御回路５０がスイッチ５５の開放により一時的にストイキ検出状態とされ、その際検出されたＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯによりオフセット誤差Ｋ１（ガス濃度出力補正量）が学習される。そして、通常時に検出されるＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯがオフセット誤差Ｋ１により補正される。
【００５８】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、Ａ／Ｆ出力電圧ＡＦＯのオフセット誤差分を補正する手法について説明したが、実際のセンサ制御回路では、オフセット誤差の他に、オペアンプのゲイン調整ずれ等によりゲイン誤差が生じると考えられる。これを図７を用いて説明する。ゲイン誤差はストイキ状態で０であり、Ａ／Ｆ出力電圧ＡＦＯが増大するほどほぼ比例的に大きくなる。この場合、ストイキ状態ではＡＦＯ出力誤差としてオフセット誤差が含まれ、大気状態ではＡＦＯ出力誤差としてオフセット誤差＋ゲイン誤差が含まれる。本実施の形態では、ストイキ状態と大気状態との２点のＡＦＯ出力誤差を求め、その差からゲイン誤差を算出する。そして、オフセット誤差及びゲイン誤差の両方を対象に誤差補正を実施する。
【００５９】
図８は、本実施の形態におけるＡ／Ｆ出力電圧補正処理を示すフローチャートであり、本処理はマイコン２０により所定の時間周期で実行される。本処理の実施に際し、例えば前記図５によりオフセット誤差Ｋ１が別途算出され、既にスタンバイＲＡＭに格納されているものとする。
【００６０】
図８において、ステップＳ２０１では、今現在燃料カット中であるか否かを判別し、燃料カット中であることを条件にステップＳ２０２に進む。このとき、燃料カット中であることは、大気時ゲイン誤差Ｋ２の学習条件が成立していることに相当する。ステップＳ２０２では、その時のＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯを取り込み、続くステップＳ２０３では、前記取り込んだＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯと大気時規定電圧Ｖａｉｒとから大気時誤差量ΔＶを算出する（ΔＶ＝ＡＦＯ−Ｖａｉｒ）。なお、大気時規定電圧Ｖａｉｒは、大気状態（燃料カット状態）で本来出力されるべきＡＦＯ基準出力であり、本実施の形態ではＶａｉｒ＝４．１Ｖである。
【００６１】
その後、ステップＳ２０４では、大気時誤差量ΔＶからオフセット誤差Ｋ１を減算して大気時ゲイン誤差Ｋ２を算出する（Ｋ２＝ΔＶ−Ｋ１）。ステップＳ２０５では、大気時ゲイン誤差Ｋ２をスタンバイＲＡＭに格納する。すなわち、大気時ゲイン誤差Ｋ２を学習する。
【００６２】
一方、ステップＳ２０１がＮＯの場合、すなわち燃料カット中でなく通常制御時である場合、ステップＳ２０６に進み、その時のＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯを取り込む。ステップＳ２０７では、オフセット誤差Ｋ１と大気時ゲイン誤差Ｋ２とを読み込み、続くステップＳ２０８では、これら各誤差Ｋ１，Ｋ２からＡＦＯ補正値Ｋａｆを算出する。このとき、ゲイン誤差は、ストイキ時＝０、大気時＝Ｋ２であり、補間等によりその都度の空燃比に対応するゲイン誤差Ｋ２ａを算出する。そして、オフセット誤差Ｋ１とゲイン誤差Ｋ２ａとからＡＦＯ補正値Ｋａｆを算出する（Ｋａｆ＝Ｋ１＋Ｋ２ａ）。
【００６３】
その後、ステップＳ２０９では、Ａ／Ｆ出力電圧ＡＦＯをＡＦＯ補正値Ｋａｆにより補正する（ＡＦＯ＝ＡＦＯ−Ｋａｆ）。そして、こうして算出された補正後のＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯにより空燃比フィードバック制御等が実施される。
【００６４】
以上第２の実施の形態によれば、センサ制御回路３０をストイキ検出状態にして算出したオフセット誤差Ｋ１（第１の誤差量）と、燃料カット時における大気状態下で算出した大気時ゲイン誤差Ｋ２（第２の誤差量）とに基づいてＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯを補正する構成としたため、Ａ／Ｆの検出精度向上を図ることができる。
【００６５】
また、オフセット誤差Ｋ１と大気時ゲイン誤差Ｋ２とを逐次学習するようにしたため、例えばエンジン始動の直後であっても、Ａ／Ｆ出力電圧ＡＦＯの補正を実施することができ、適正なＡ／Ｆ出力が得られるようになる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
前記実施の形態では、図２のセンサ素子構造を有するＡ／Ｆセンサについて説明したが、他のセンサ素子構造を有するＡ／Ｆセンサに適用することも可能である。図９に示すセンサ素子６０では、２層の固体電解質６１，６２を有しており、一方の固体電解質６１には一対の電極６３，６４が対向配置され、他方の固体電解質６２には一対の電極６５，６６が対向配置されている。なお、電極６３〜６５は図の左右対象に２カ所に見えるが、それらは紙面の前後何れかの部位で連結された同一部材である。本センサ素子６０では、固体電解質６１及び電極６３，６４により「第１セル」としてのポンプセル７１が構成され、固体電解質６２及び電極６５，６６により「第２セル」としてのモニタセル７２が構成されている。各電極６３〜６６はセンサ制御回路８０に接続されている。センサ素子６０が積層構造を有することは、前述のセンサ素子１０と同じである。図９において、符号６７はガス導入孔、符号６８は多孔質拡散層、符号６９は大気ダクト、符号７０はヒータである。モニタセル７２は、一般に起電力セル、酸素濃度検出セルとも称される。
【００６７】
上記センサ素子構造のＡ／Ｆセンサにおいて、モニタセル７２は、排ガスがストイキに対してリーンかリッチかに応じて２値（０Ｖ又は０．９Ｖ）の起電力出力を発生する。例えばリーンである場合、モニタセル７２の起電力出力が小さくなり、逆にリッチである場合、モニタセル７２の起電力出力が大きくなる。かかる場合において、モニタセル７２の起電力出力がストイキ値（０．４５Ｖ）になるようにポンプセル７１の印加電圧が制御される。
【００６８】
図１０は、上記図９のセンサ素子構造を有するＡ／Ｆセンサについてセンサ制御回路８０の構成を示す回路図である。図１０において、ＶＭはポンプセル７１及びモニタセル７２の共通端子であり、その共通端子ＶＭには基準電圧電源８１が接続されている。基準電圧電源８１の基準電圧は例えば２．５Ｖである。また、ＩＰはポンプセル７１の電極６３に接続されるポンプセル端子、ＵＮはモニタセル７２の電極６６に接続されるモニタセル端子である。これら各端子ＩＰ，ＵＮには、各セル７１，７２を通じてオペアンプ８２及び電流検出抵抗８３を有する閉回路が接続されており、オペアンプ８２の非反転端子（＋端子）には基準電圧（３．０Ｖ）を生成する基準電圧電源８４が接続されている。
【００６９】
リーン時にはＢ→Ａの向きに電流検出抵抗８３に電流が流れ、逆にリッチ時にはＡ→Ｂの向きに電流検出抵抗８３に電流が流れる。かかる場合、モニタセル７２の出力電圧が所定値になるようポンプセル７１がフィードバック制御されるようになっている（但し、フィードバック制御回路については既に種々公開されておりここでは図示及び詳細な説明を省略する）。
【００７０】
電流検出抵抗８３の両端子Ａ点，Ｂ点には、所定増幅率のオペアンプ８５が接続されている。このオペアンプ８５の出力がＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯとされる。
【００７１】
また、オペアンプ８２の正負両側の入力端子間にはスイッチ８７が設けられる一方、共通端子ＶＭにはスイッチ８８が接続され、モニタセル端子ＵＮにはスイッチ８９が接続されている。スイッチ８７は常開式のスイッチであり、切替信号１により開閉状態が制御される。また、スイッチ８８，８９は何れも常閉式のスイッチであり、切替信号２により開閉状態が制御される。
【００７２】
上記構成では、通常のＡ／Ｆ検出時においてはスイッチ８７をＯＦＦ（開放）、スイッチ８８，８９をＯＮ（閉鎖）することで、その都度のＡ／Ｆに応じたＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯが計測できる。また、学習タイミングでは、一時的にスイッチ８７をＯＮ（閉鎖）、スイッチ８８，８９をＯＦＦ（開放）することで、その時のＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯからセンサ制御回路８０のオフセット誤差が算出できる。なお、説明は省略するが、ゲイン誤差の算出も前記同様実施できる。
【００７３】
上記図１０のセンサ制御回路８０では、電流検出抵抗８３の両端子のＡ点電圧、Ｂ点電圧は何れも固定されず変動するが、以下の図１１に示すセンサ制御回路９０では電流検出抵抗の一方の端子電圧が固定できる。
【００７４】
図１１において、ポンプセル７１及びモニタセル７２の共通端子にはオペアンプ９３を通じて基準電圧Ｖｆ１と同等の電圧（例えば３Ｖ）が印加される。つまり、図のＢ点電圧は３Ｖ固定となる。また、モニタセル７２を通じてフィードバック回路９１及び電流検出抵抗９２を有する閉回路が構成されている。フィードバック回路９１内の基準電圧Ｖｆ２は例えば２．５５Ｖである。
【００７５】
センサ制御回路９０の動作をリッチ時を例に説明する。リッチ時には、モニタセル７２の起電力により図のＣ１点が例えば３．４５Ｖに上がるため、フィードバック回路９１内のＣ２点の電位が下がる。すると、フィードバック回路９１の出力、すなわちＡ点電圧が上昇する。つまり、リッチ時にはＡ→Ｂの向きに電流検出抵抗９２に電流が流れる。逆に、リーン時にはＢ→Ａの向きに電流検出抵抗９２に電流が流れる。また、電流検出抵抗９２の両端子Ａ点、Ｂ点には所定の増幅率を有するオペアンプ９４が接続されている。
【００７６】
また、フィードバック回路９１内のオペアンプ９５の正負両側の入力端子間にはスイッチ９６が設けられる一方、モニタセル７２とフィードバック回路９１との間にはスイッチ９７が設けられている。スイッチ９６は常開式のスイッチであり、切替信号１により開閉状態が制御される。また、スイッチ９７は常閉式のスイッチであり、切替信号２により開閉状態が制御される。
【００７７】
上記構成では、通常のＡ／Ｆ検出時においてはスイッチ９６をＯＦＦ（開放）、スイッチ９７をＯＮ（閉鎖）することで、その都度のＡ／Ｆに応じたＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯが計測できる。また、学習タイミングでは、一時的にスイッチ９６をＯＮ（閉鎖）、スイッチ９７をＯＦＦ（開放）することで、その時のＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯからセンサ制御回路９０のオフセット誤差が検出できる。
【００７８】
他の構成のＡ／Ｆセンサを図１２に示す。図１２のセンサ素子１００では、３層の固体電解質１０１，１０２，１０３を有し、固体電解質１０１には一対の電極１０４，１０５が対向配置され、固体電解質１０２には一対の電極１０６，１０７が対向配置されている。本センサ素子１００では、固体電解質１０１及び電極１０４，１０５により「第１セル」としてのポンプセル１１１が構成され、固体電解質１０２及び電極１０６，１０７により「第２セル」としてのモニタセル１１２が構成されている。また、固体電解質１０３は、酸素基準室１０８を確保するための壁材を構成している。センサ素子１００が積層構造を有することは、前述のセンサ素子１０等と同じである。図１２において、符号１０９は多孔質拡散層、符号１１０はガス検出室である。なお、モニタセル１１２は、前記図９のモニタセル７２と同様、一般に起電力セル、酸素濃度検出セルとも称される。上記構成のセンサ素子１００であっても同様に本発明が適用できる。
【００７９】
更に、積層型構造のＡ／Ｆセンサに限らず、コップ型構造のＡ／Ｆセンサに本発明を適用したりすることも可能である。また、排ガス中の酸素濃度に応じてセンサ素子の電極間に起電力を発生させるようにした、いわゆるＯ2センサにも適用できる。
【００８０】
また、酸素濃度を検出対象とするＡ／Ｆセンサ以外に、他の成分濃度を検出対象とするガス濃度センサにも本発明が適用できる。例えば、複合型のガス濃度センサは、固体電解質体にて形成された複数のセルを有し、そのうちポンプセルでは、チャンバ内に導入した被検出ガス中の酸素を排出又はくみ出すと共に酸素濃度を検出し、センサセルでは酸素排出後のガスから特定成分濃度を検出する。これに加え、チャンバ内の残留酸素濃度に応じて起電力信号を出力するモニタセルを有するガス濃度センサであっても良い。このガス濃度センサは、例えば排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサとして具体化されるものであり、本発明の適用により、ＮＯｘセンサについて好適なＮＯｘ濃度検出が可能となる。
【００８１】
本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
【００８２】
センサ制御回路を一時的にストイキ検出状態とする構成として、図１３，図１４の構成が適用できる。なお図１３，図１４は、前記図１の構成においてセンサ素子１０に接続される−端子側の要部構成を示す。図１３には、センサ−端子側に接続されたオペアンプ３４の詳細な回路構成を示しており、その出力段に設けられたトランジスタ１５１，１５２（出力段スイッチ素子）は、トランジスタ１５３，１５４により作動状態が切替制御される。この場合、切替信号をＯＮすることでトランジスタ１５３，１５４がＯＮし、トランジスタ１５１，１５２の作動がＯＦＦされる。これにより、センサ制御回路が一時的にストイキ検出状態とされる。
【００８３】
また、図１４では、２つのトランジスタ１６１，１６２の間にセンサ−端子への接続点を挟んで２つのＭＯＳＦＥＴ１６３，１６４が設けられており、ＭＯＳＦＥＴ１６３，１６４のゲート入力がスイッチ１６５により切替制御されるようになっている。この場合、切替信号をＯＮすることでスイッチ１６５がＯＮし、ＭＯＳＦＥＴ１６３，１６４がＯＦＦする。これにより、センサ−端子に繋がる電気経路が開放され、センサ制御回路が一時的にストイキ検出状態とされる。
【００８４】
また、図１５では、センサ素子１０に接続される正負両側の接続端子を同電位とすることで、センサ制御回路をストイキ検出状態としている。なお、図１５は前記図１の構成の一部を変更したものである。つまり、印加電圧制御回路３６とオペアンプ３４との間にはスイッチ１７１が設けられ、このスイッチ１７１は切替信号により切替制御される。この場合、スイッチ１７１をｘ接点からｙ接点に切り替えることにより、センサ素子１０の両接続端子が同電位（共にＶｆ）となり、センサ印加電圧＝０Ｖとなる。それにより、センサ制御回路が素子電流＝０ｍＡのストイキ検出状態とされる。
【００８５】
オフセット誤差を算出する際、ストイキ検出状態以外の基準出力発生状態とすることも可能である。例えば、ストイキ近傍の基準出力発生状態とする（但し、ゲイン誤差の影響を極力排除するにはできるだけストイキ近傍であるのが望ましい）。
【００８６】
また、ゲイン誤差を算出する際、排ガス雰囲気が大気以外の雰囲気になったことを判定し、その雰囲気下でゲイン誤差の算出を実施しても良い。要は、ストイキ検出状態相当（基準出力発生状態相当）のガス雰囲気とは異なり、且つその時の本来の基準出力が既知となる基準ガス雰囲気とする。
【００８７】
センサ制御回路の温度が変化すると、抵抗値の変化等が生じるために出力誤差量が変化する。そこで、その都度のセンサ制御回路の温度を推定（又は検出）し、オフセット誤差の学習時において温度領域毎にオフセット誤差Ｋ１を記憶保持するようにしても良い。ゲイン誤差についても同様に、温度領域毎に学習しても良い。
【００８８】
例えば、車両が登坂走行する場合などでは、スロットルＯＮ状態が継続し、ＥＣＵ温度が上昇すると考えられる。そこで、スロットルＯＮ状態が所定時間以上継続した場合に、学習タイミングであると判断し、出力誤差量の学習（例えば前記図５のステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理）を実施するようにしても良い。要は、センサ制御回路の温度変化を監視しておき、所定値以上の温度変化時に出力誤差量の学習を実施する。
【００８９】
また、エンジンの始動直後と停止時との少なくとも何れかにおいて、出力誤差量の学習（例えば前記図５のステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理）を実施するようにしても良い。例えば、イグニッションスイッチのＯＮ後、０．５秒程度経過したタイミングで出力誤差量の始動時学習を実施する。また、エンジン停止時には、マイコン２０等への電源遮断を一時的に遅らせて実行されるメインリレー制御において出力誤差量の学習を再度実施する。
【００９０】
上記第２の実施の形態では、センサ制御回路３０をストイキ検出状態にして算出したオフセット誤差Ｋ１（第１の誤差量）と、燃料カット時における大気状態下で算出した大気時ゲイン誤差Ｋ２（第２の誤差量）とに基づいてＡ／Ｆ出力電圧ＡＦＯを補正する構成としたが、この構成を変更する。例えば、センサ制御回路３０をストイキ検出状態にしてオフセット誤差Ｋ１（第１の誤差量）を算出する構成に代えて、エンジン始動直後や停止時においてＡ／Ｆセンサが非活性状態であると判定された時にオフセット誤差Ｋ１（第１の誤差量）を算出する構成とする。要は、予め定めた２つのガス雰囲気又は当該ガス雰囲気相当のセンサ回路状態で、センサ回路にて発生するガス濃度出力とその時本来の基準出力とに基づいて第１，第２の誤差量を算出し、それら第１，第２の誤差量に基づいてガス濃度出力を補正する構成であればよい。センサ非活性状態であることを要件にすると、第１の誤差量の算出に時期的な制約が生じるが、第１の誤差量をエンジン始動時等に１回算出しておけば、その後は第２の誤差量の算出の都度、適正にガス濃度出力の補正が実施できる。
【００９１】
ところで、ディーゼルエンジンでは、排ガス中に含まれるＰＭ（パティキュレート）やＮＯｘを低減することが望まれる。この場合、Ｏ2濃度に対するＰＭ濃度とＮＯｘ濃度との関係は図１７のようになり、Ｏ2濃度をＰ１点（例えば１０％）で制御すればＰＭ及びＮＯｘ両方の濃度が比較的低レベルで維持できる。しかしながら、センサ制御回路の出力誤差等により例えばＯ2濃度がＰ２点に移行すると、特にＮＯｘ浄化率が大幅に悪化する。これに対し本発明の実施によれば、Ｏ2濃度が常に所望のＰ１点で制御できるため、ＰＭ及びＮＯｘの排出を抑制し、排気エミッションの改善を実現することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０…センサ素子、１１…固体電解質、２０…マイコン、３０…センサ制御回路、３２…電流検出抵抗、３４…オペアンプ、３５…スイッチ、５０…センサ制御回路、５２…電流検出抵抗、５５…スイッチ、６０…センサ素子、６１，６２…固体電解質、７１…ポンプセル、７２…モニタセル、８０…センサ制御回路、８７〜８９…スイッチ、９０…センサ制御回路、９６，９７…スイッチ、１００…センサ素子、１０１〜１０３…固体電解質、１１１…ポンプセル、１１２…モニタセル、１５１，１５２…トランジスタ、１６３，１６４…ＭＯＳＦＥＴ、１７１…スイッチ。
【図１】
2011027756.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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