(57)【要約】【課題】  ガスセンサの劣化を短時間で且つ精度良く検出する。【解決手段】  センサ制御装置１は、酸素濃度が１５％を超えている（測定室２８に含まれる酸素の濃度が高い）と判断した場合に、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを酸素濃度検出セルに流す。センサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから予め設定された第１検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セルに一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れていることにより酸素濃度検出セルに発生する第１差電圧を検出する。センサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから第１検出時間より長くなるように予め設定された第２検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セルに一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れていることにより酸素濃度検出セルに発生する第２差電圧を検出する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガスが導入される測定室と、
第１固体電解質体と、前記第１固体電解質体上に形成された一対の第１電極とを有し、一対の前記第１電極のうち一方の前記第１電極が前記測定室に面して配置され、他方の前記第１電極が基準ガス雰囲気に設定される基準ガス室に配置されて、前記測定室と前記基準ガス室との間の酸素分圧差に応じた電圧を発生させる酸素濃度検出セルと、
第２固体電解質体と、前記第２固体電解質体上に形成された一対の第２電極とを有し、一対の前記第２電極のうち一方の前記第２電極が前記測定室に面して配置されて、一対の前記第２電極の間に流れるポンプ電流に応じて、前記測定室内に導入された前記被測定ガスに含まれる酸素の汲み出しまたは汲み入れを行うポンプセルと、を備えるガスセンサに接続されるとともに、前記酸素濃度検出セルに生じる前記電圧が、制御目標電圧として設定される第１目標電圧となるように、前記ポンプセルに流す前記ポンプ電流を通電制御するセンサ制御装置であって、
前記測定室に含まれる酸素の濃度が高いことを示す予め設定された劣化検出条件が成立したか否かを判断するように構成された条件判断部と、
前記劣化検出条件が成立したと前記条件判断部が判断した場合に、予め設定された一定の電流値を有する劣化検出用電流を前記酸素濃度検出セルに流すように構成された検出用通電部と、
前記検出用通電部が前記酸素濃度検出セルに前記劣化検出用電流を流してから予め設定された第１検出時間が経過した時点で、前記酸素濃度検出セルに前記劣化検出用電流が流れていることにより前記酸素濃度検出セルに発生する第１セル電圧を検出するように構成された第１検出部と、
前記検出用通電部が前記酸素濃度検出セルに前記劣化検出用電流を流してから前記第１検出時間より長くなるように予め設定された第２検出時間が経過した時点で、前記酸素濃度検出セルに前記劣化検出用電流が流れていることにより前記酸素濃度検出セルに発生する第２セル電圧を検出するように構成された第２検出部と
を備えるセンサ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ制御装置であって、
前記劣化検出条件は、前記測定室に含まれる酸素の濃度が予め設定された検出開始判定値を超えることであるセンサ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ制御装置であって、
当該センサ制御装置を搭載する車両のエンジンが停止すると、前記ポンプセルによる酸素の汲み出しまたは汲み入れを停止させるように構成されたポンプセル停止部を備え、
前記劣化検出条件は、前記エンジンが停止してから予め設定された検出開始時間が経過することであるセンサ制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサ制御装置であって、
当該センサ制御装置を搭載する車両のエンジンが停止すると、前記ポンプセルによる酸素の汲み出しまたは汲み入れを停止させるように構成されたポンプセル停止部を備え、
前記劣化検出条件は、当該センサ制御装置を搭載する車両のエンジンが停止し、且つ、前記酸素濃度検出セルに発生する電圧が予め設定された検出開始電圧以下であることであるセンサ制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ制御装置であって、
前記ガスセンサによる特定ガス成分の濃度検出期間には、前記制御目標電圧として前記第１目標電圧を設定する一方、前記ガスセンサの劣化検出期間には、前記第１目標電圧と異なる電圧値である第２目標電圧に設定する目標電圧設定部を備え、
前記第２目標電圧は、前記酸素濃度検出セルに生じる前記電圧が、前記第１目標電圧となるように前記ポンプ電流が通電制御された場合よりも、前記測定室に含まれる酸素の濃度が高くなるように前記ポンプ電流を通電制御させられる電圧値であり、
前記劣化検出条件は、前記目標電圧設定部にて前記制御目標電圧が前記第１目標電圧から前記第２目標電圧に切り替えられることであるセンサ制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載のセンサ制御装置であって、
前記劣化検出条件は、前記目標電圧設定部にて前記制御目標電圧が前記第１目標電圧から前記第２目標電圧に切り替えられ、且つ、前記制御目標電圧が第２電圧に設定されてから予め設定された安定化時間が経過することであるセンサ制御装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のセンサ制御装置であって、
前記第２セル電圧から前記第１セル電圧を減算した減算値を劣化判定電圧として、前記劣化判定電圧に基づいて、前記ガスセンサの劣化を判断するように構成された劣化判断部を備えるセンサ制御装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のセンサ制御装置であって、
前記第１セル電圧および前記第２セル電圧に基づいて前記ポンプ電流の電流値を補正するように構成されたポンプ電流補正部を備えるセンサ制御装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のセンサ制御装置であって、
予め設定された一定の電流値を有するインピーダンス検出用電流を前記酸素濃度検出セルに流すように構成されたインピーダンス検出用通電部と、
前記インピーダンス検出用通電部が前記酸素濃度検出セルに前記インピーダンス検出用電流を流してから予め設定された第３検出時間が経過した時点で、前記酸素濃度検出セルに前記インピーダンス検出用電流が流れていることにより前記酸素濃度検出セルに発生する第３セル電圧を検出するように構成された第３検出部と、
前記第３検出部により検出された前記第３セル電圧を用いて、前記酸素濃度検出セルおよび前記ポンプセルを加熱するヒータの通電を制御するように構成されたヒータ制御部と、
前記第１セル電圧および前記第２セル電圧に基づいて、前記ヒータ制御部による制御を補正するように構成された制御補正部と
を備えるセンサ制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサ制御装置であって、
前記制御補正部は、前記第１セル電圧および前記第２セル電圧に基づいて、前記ヒータを制御するための制御量の目標値を補正することにより、前記ヒータ制御部による制御を補正するセンサ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスセンサを制御するセンサ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の第１電極を有する固体電解質体を備えた酸素濃度検出セルと、一対の第２電極を有する固体電解質体を備えたポンプセルとを備えるガスセンサを制御するセンサ制御装置が知られている。このようなセンサ制御装置は、酸素濃度検出セルの一対の第１電極間に生じる電圧が制御目標電圧となるように、ポンプセルの一対の第２電極間に流れるポンプ電流を制御する。
【０００３】
特許文献１には、制御目標電圧を第１目標電圧としてポンプ電流を制御している状態における第１素子抵抗と、制御目標電圧を第２目標電圧としてポンプ電流を制御している状態における第２素子抵抗との差分を用いて、酸素濃度検出セルの劣化を検出するセンサ制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−４８２７９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、特許文献１に記載のセンサ制御装置では、酸素濃度検出セルの劣化を検出するために制御目標電圧を切り替えて測定室内における酸素濃度を変化させる必要があるために、劣化検出に時間が掛かるという問題があった。
【０００６】
本開示は、ガスセンサの劣化を短時間で且つ精度良く検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、ガスセンサを制御するセンサ制御装置である。センサ制御装置に接続されるガスセンサは、被測定ガスが導入される測定室と、酸素濃度検出セルと、ポンプセルとを備える。酸素濃度検出セルは、第１固体電解質体と、第１固体電解質体上に形成された一対の第１電極とを有し、一対の第１電極のうち一方の第１電極が測定室に面して配置され、他方の第１電極が基準ガス雰囲気に設定される基準ガス室に配置されて、測定室と基準ガス室との間の酸素分圧差に応じた電圧を発生させる。ポンプセルは、第２固体電解質体と、第２固体電解質体上に形成された一対の第２電極とを有し、一対の第２電極のうち一方の第２電極が測定室に面して配置されて、一対の第２電極の間に流れるポンプ電流に応じて、測定室内に導入された被測定ガスに含まれる酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う。本開示のセンサ制御装置は、酸素濃度検出セルに生じる電圧が、制御目標電圧として設定される第１目標電圧となるように、ポンプセルに流すポンプ電流を通電制御するように構成される。
【０００８】
そして、本開示のセンサ制御装置は、条件判断部と、検出用通電部と、第１検出部と、第２検出部とを備える。
条件判断部は、測定室に含まれる酸素の濃度が高いことを示す予め設定された劣化検出条件が成立したか否かを判断するように構成される。
【０００９】
検出用通電部は、劣化検出条件が成立したと条件判断部が判断した場合に、予め設定された一定の電流値を有する劣化検出用電流を酸素濃度検出セルに流すように構成される。
第１検出部は、検出用通電部が酸素濃度検出セルに劣化検出用電流を流してから予め設定された第１検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セルに劣化検出用電流が流れていることにより酸素濃度検出セルに発生する第１セル電圧を検出するように構成される。
【００１０】
第２検出部は、検出用通電部が酸素濃度検出セルに劣化検出用電流を流してから第１検出時間より長くなるように予め設定された第２検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セルに劣化検出用電流が流れていることにより酸素濃度検出セルに発生する第２セル電圧を検出するように構成される。
【００１１】
このように構成された本開示のセンサ制御装置は、酸素濃度検出セルに劣化検出用電流を流してから第１検出時間および第２検出時間が経過した時点で、それぞれ第１セル電圧および第２セル電圧を検出する。このため、本開示のセンサ制御装置は、ガスセンサの劣化を判断するために必要な情報（すなわち、第１セル電圧および第２セル電圧）を短時間で取得することができ、これにより、ガスセンサの劣化を短時間で検出することができる。
【００１２】
また、本開示のセンサ制御装置は、測定室に含まれる酸素の濃度が高いことを示す予め設定された劣化検出条件が成立した場合に、第１セル電圧および第２セル電圧を検出する。これにより、本開示のセンサ制御装置は、ガスセンサの劣化の検出精度を向上させることができる。
【００１３】
また、本開示の一態様では、具体的には、劣化検出条件は、測定室に含まれる酸素の濃度が予め設定された検出開始判定値を超えることであるようにしてもよい。
また、本開示の一態様では、具体的には、ポンプセル停止部を備え、劣化検出条件は、エンジンが停止してから予め設定された検出開始時間が経過することであるようにしてもよい。ポンプセル停止部は、当該センサ制御装置を搭載する車両のエンジンが停止すると、ポンプセルによる酸素の汲み出しまたは汲み入れを停止させるように構成される。
【００１４】
また、本開示の一態様では、具体的には、ポンプセル停止部を備え、劣化検出条件は、当該センサ制御装置を搭載する車両のエンジンが停止し、且つ、酸素濃度検出セルに発生する電圧が予め設定された検出開始電圧以下であるようにしてもよい。
【００１５】
また、本開示の一態様では、具体的には、目標電圧設定部を備え、劣化検出条件は、目標電圧設定部にて制御目標電圧が第１目標電圧から第２目標電圧に切り替えられることであるようにしてもよい。目標電圧設定部は、ガスセンサによる特定ガス成分の濃度検出期間には、制御目標電圧として第１目標電圧を設定する一方、ガスセンサの劣化検出期間には、第１目標電圧と異なる電圧値である第２目標電圧に設定するように構成される。ここで、第２目標電圧は、酸素濃度検出セルに生じる電圧が、第１目標電圧となるようにポンプ電流が通電制御された場合よりも、測定室に含まれる酸素の濃度が高くなるようにポンプ電流を通制御させられる電圧値が設定される。
【００１６】
なお、この態様においては、劣化検出条件は、目標電圧設定部にて制御目標電圧が第１目標電圧から第２目標電圧に切り替えられ、且つ、制御目標電圧が第２電圧に設定されてから予め設定された安定化時間が経過することであるようにしてもよい。こうすることで、ガスセンサの劣化の検出精度をより向上させることができる。
【００１７】
また、本開示の一態様では、第２セル電圧から第１セル電圧を減算した減算値を劣化判定電圧として、劣化判定電圧に基づいて、ガスセンサの劣化を判断するように構成された劣化判断部を備えるようにしてもよい。これにより、本開示のセンサ制御装置は、精度良くガスセンサの劣化を検出することができる。
【００１８】
また、本開示の一態様では、第１セル電圧および第２セル電圧に基づいてポンプ電流の電流値を補正するように構成されたポンプ電流補正部を備えるようにしてもよい。これにより、本開示のセンサ制御装置は、ガスセンサに劣化が生じていても、酸素濃度の検出精度の低下を抑制することができる。
【００１９】
また、本開示の一態様では、インピーダンス検出用通電部と、第３検出部と、ヒータ制御部と、制御補正部とを備えるようにしてもよい。
インピーダンス検出用通電部は、予め設定された一定の電流値を有するインピーダンス検出用電流を酸素濃度検出セルに流すように構成される。第３検出部は、インピーダンス検出用通電部が酸素濃度検出セルにインピーダンス検出用電流を流してから予め設定された第３検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セルにインピーダンス検出用電流が流れていることにより酸素濃度検出セルに発生する第３セル電圧を検出するように構成される。
【００２０】
ヒータ制御部は、第３検出部により検出された第３セル電圧を用いて、酸素濃度検出セルおよびポンプセルを加熱するヒータの通電を制御するように構成される。制御補正部は、第１セル電圧および第２セル電圧に基づいて、ヒータ制御部による制御を補正するように構成される。
【００２１】
これにより、本開示のセンサ制御装置は、ガスセンサの劣化に起因して第３セル電圧が変動した場合であっても、ヒータによるガスセンサの温度制御の精度低下を抑制することができる。
【００２２】
また、本開示の一態様では、具体的には、制御補正部は、第１セル電圧および第２セル電圧に基づいて、ヒータを制御するための制御量の目標値を補正することにより、ヒータ制御部による制御を補正するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】センサ制御装置１を構成要素とするシステムの概略構成を示す図である。
【図２】ガスセンサ３の概略構成を示す図である。
【図３】センサ制御装置１の概略構成を示す図である。
【図４】第１実施形態のインピーダンス検出処理を示すフローチャートである。
【図５】劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態の濃度算出処理を示すフローチャートである。
【図７】目標補正処理を示すフローチャートである。
【図８】ヒータ制御処理を示すフローチャートである。
【図９】インピーダンスＲｐｖｓの複素インピーダンスプロットである。
【図１０】バルク抵抗と電極抵抗を説明するための酸素濃度検出セル１３の断面図である。
【図１１】電極抵抗と制御温度との関係を示すグラフである。
【図１２】酸素濃度が０．１％である場合の電極抵抗比と制御温度との関係を示すグラフである。
【図１３】酸素濃度が２０％である場合の電極抵抗比と制御温度との関係を示すグラフである。
【図１４】第２実施形態のインピーダンス検出処理を示すフローチャートである。
【図１５】第３実施形態のインピーダンス検出処理を示すフローチャートである。
【図１６】第４実施形態の濃度算出処理を示すフローチャートである。
【図１７】第４実施形態のインピーダンス検出処理を示すフローチャートである。
【図１８】第５実施形態のインピーダンス検出処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下に本開示の第１実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態のセンサ制御装置１は、車両に搭載され、図１に示すように、ガスセンサ３を制御する。
【００２５】
センサ制御装置１は、エンジン５を制御する電子制御装置９との間で通信線８を介して、データを送受信することが可能に構成されている。以下、電子制御装置９をエンジンＥＣＵ９という。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略である。
【００２６】
ガスセンサ３は、エンジン５の排気管７に取り付けられ、排気ガス中の酸素濃度を広域にわたって検出するものであり、リニアラムダセンサとも呼ばれる。
ガスセンサ３は、図２に示すように、センサ素子１０と、ヒータ３０と、端子Ｉｐ＋と、端子ＣＯＭと、端子Ｖｓ＋とを備える。
【００２７】
センサ素子１０は、ポンプセル１１と、多孔質拡散層１２と、酸素濃度検出セル１３と、補強板１４とを備える。
ポンプセル１１は、部分安定化ジルコニアにより板状に形成された酸素イオン伝導性固体電解質体２１と、その表面と裏面のそれぞれに主として白金で形成されたポンプ電極２２，２３と、ポンプ電極２２を覆う多孔質保護層２４を備える。ポンプ電極２２は、多孔質保護層２４に覆われることにより被毒物質などから保護される。ポンプ電極２２は端子Ｉｐ＋に接続され、ポンプ電極２３は端子ＣＯＭに接続される。
【００２８】
酸素濃度検出セル１３は、部分安定化ジルコニアにより板状に形成された酸素イオン伝導性固体電解質体２５と、その表面と裏面のそれぞれに主として白金で形成された検出電極２６，２７とを備える。検出電極２６は端子ＣＯＭに接続され、検出電極２７は端子Ｖｓ＋に接続される。
【００２９】
ポンプセル１１と酸素濃度検出セル１３との間には、ポンプセル１１と酸素濃度検出セル１３とを電気的に絶縁するために絶縁性材料（例えば、アルミナなど）を主体に形成された図示しない絶縁層が介在し、その絶縁層の一部に多孔質拡散層１２が設けられている。なお、多孔質拡散層１２は、センサ素子１０の内部に導入される被測定ガスの拡散律速を行うために、絶縁性材料（例えば、アルミナなど）を主体として多孔質状に形成されている。
【００３０】
ポンプセル１１と酸素濃度検出セル１３との間には、多孔質拡散層１２と図示しない絶縁層とにより包囲された中空状の測定室２８が形成されている。すなわち、測定室２８は、多孔質拡散層１２を介して測定ガス雰囲気と連通されている。また、測定室２８には、ポンプ電極２３と、検出電極２６とが配置されている。
【００３１】
補強板１４は、酸素濃度検出セル１３のうち測定室２８に対向する面とは反対側の面に、検出電極２７を挟み込むようにして密着して配置されている。これにより、補強板１４は、センサ素子１０の全体的な強度を向上させている。なお、補強板１４は、ポンプセル１１および酸素濃度検出セル１３を構成する各固体電解質体２１，２５と略同じ大きさであるとともに、セラミックを主体とする材料にて板状に形成されている。
【００３２】
このように構成されたセンサ素子１０において、酸素濃度検出セル１３の検出電極２７から検出電極２６に向かう方向に一定の微小電流Ｉｃｐを流して、測定室２８から検出電極２７の側に酸素をポンピングすることにより、検出電極２７の周囲に形成された基準ガス室２９には略一定濃度の酸素が蓄積されることになる。このようにして基準ガス室２９に蓄積された略一定濃度の酸素は、センサ素子１０において被測定ガスにおける酸素濃度を検出する際の基準ガス濃度（基準酸素濃度）となる。このため、検出電極２７は、自己生成基準電極とも称される。
【００３３】
ヒータ３０は、平板状に形成されており、補強板１４に積層され、ポンプセル１１、酸素濃度検出セル１３および補強板１４とともに一体化されている。ヒータ３０は、アルミナを主体とする材料にて形成され、その内部には、白金を主体とする材料にて形成されたヒータ配線３１を備えている。ヒータ３０は、後述するヒータ制御回路４２から供給される電力により、センサ素子１０の温度が活性化温度（例えば、５５０〜９００℃）となるように制御される。
【００３４】
なお、ガスセンサ３は、ヒータ３０による加熱によりセンサ素子１０が活性化することで、ガス検出が可能な状態となる。
センサ素子１０では、被測定ガスである内燃機関からの排気ガスが、多孔質拡散層１２を介して測定室２８に拡散する。センサ素子１０は、内燃機関に供給される混合気が理論空燃比に保たれている状態のもとで測定室２８に内燃機関からの排気ガスが導入された状態では、測定室２８と基準ガス室２９との間の酸素濃度差により、酸素濃度検出セル１３に４５０ｍＶの起電力を発生する特性を有する。すなわち、検出電極２６と検出電極２７との間には、４５０ｍＶの電位差が生じることになる。
【００３５】
なお、酸素濃度検出セル１３は、検出電極２６と検出電極２７との間での酸素濃度差に応じた電圧（起電力）を発生する特性を有する。そして、検出電極２７が面する基準ガス室２９の酸素濃度は略一定濃度である。このため、酸素濃度検出セル１３は、測定室２８の酸素濃度に応じた電圧を検出電極２６と検出電極２７との間に発生させる。
【００３６】
ところで、内燃機関に供給される混合気の空燃比の変化に応じて、排気ガスに含まれる酸素濃度は変化し、これにより、センサ素子１０の測定室２８に含まれる酸素濃度が変化する。そこで、センサ制御装置１は、検出電極２６と検出電極２７との間の電位差が４５０ｍＶに保たれるように、ポンプセル１１に流れるポンプ電流Ｉｐを制御する。つまり、測定室２８の雰囲気が理論空燃比と同じ状態になるようにポンプ電流Ｉｐを制御することで、ポンプセル１１によって酸素のポンピングが行われる。このため、センサ制御装置１は、このポンプ電流Ｉｐの通電状態（例えば、通電方向および電流積算値など）に基づいて、排気ガス中の酸素濃度を算出することができる。
【００３７】
ポンプセル１１は、ポンプ電極２２とポンプ電極２３との間に通電される電流の通電方向に応じて、測定室２８からの酸素の汲み出しと、測定室２８への酸素の汲み入れとを切換可能に構成されている。またポンプセル１１は、ポンプ電極２２とポンプ電極２３との間に通電される電流の大きさに応じて、酸素のポンピング量を調整可能に構成されている。
【００３８】
センサ制御装置１は、図３に示すように、センサ制御回路４１と、ヒータ制御回路４２と、マイクロコンピュータ４３（以下、マイコン４３）とを備える。
センサ制御回路４１は、特定用途向集積回路（すなわち、ＡＳＩＣ）で実現されている。ＡＳＩＣは、Application Specific ICの略である。
【００３９】
ヒータ制御回路４２は、ヒータ配線３１の両端が接続され、マイコン４３から入力されるＰＷＭ制御信号に基づいて、ヒータ配線３１の両端に供給される電圧をＰＷＭ制御してヒータ３０を発熱させる。ＰＷＭは、Pulse Width Modulationの略である。
【００４０】
マイコン４３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュメモリ等を備える。マイクロコンピュータの各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、ＣＰＵが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。
【００４１】
センサ制御回路４１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、オペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３，ＯＰ４，ＯＰ５と、スイッチＳＷ１と、３個のスイッチＳＷ２と、２個のスイッチＳＷ３と、スイッチＳＷ４と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを備える。さらにセンサ制御回路４１は、ＰＩＤ制御回路５１と、差動増幅回路５２と、Ｉｃｐ供給回路５３と、電流源５４，５５，５６，５７と、制御部５８と、出力端子５９，６０と、受信ポート６１とを備える。
【００４２】
ガスセンサ３の端子ＣＯＭは、接続配線８１を介してＶｃｅｎｔ点に接続される。ガスセンサ３の端子Ｉｐ＋は、接続配線８２とスイッチＳＷ４とを介してオペアンプＯＰ２の出力端子に接続される。ガスセンサ３の端子Ｖｓ＋は、接続配線８３を介してオペアンプＯＰ４の非反転入力端子に接続される。なお、端子ＣＯＭの電圧と、端子Ｖｓ＋の電圧はそれぞれ、図示しない回路により、マイコン４３に入力される。
【００４３】
また端子Ｖｓ＋は、Ｉｃｐ供給回路５３に接続されている。Ｉｃｐ供給回路５３は、上述の微小電流Ｉｃｐを流す定電流源回路である。Ｉｃｐ供給回路５３、接続配線８３、酸素濃度検出セル１３および接続配線８１は、この順に接続されて、微小電流Ｉｃｐを流す電流路を構成している。
【００４４】
オペアンプＯＰ２の反転入力端子は、Ｖｃｅｎｔ点に接続される。オペアンプＯＰ２の非反転入力端子には、３．６Ｖの基準電圧が印加される。オペアンプＯＰ２の出力端子は、上述のように、スイッチＳＷ４と接続配線８２とを介してガスセンサ３の端子Ｉｐ＋に接続される。
【００４５】
オペアンプＯＰ４の非反転入力端子は、上述のように、接続配線８３を介してガスセンサ３の端子Ｖｓ＋に接続される。オペアンプＯＰ４の出力端子は、オペアンプＯＰ４の反転入力端子に接続されるとともに、スイッチＳＷ１を介してオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続される。コンデンサＣ１は、一端がスイッチＳＷ１とオペアンプＯＰ１と接続点に接続されるとともに、他端が接地される。
【００４６】
オペアンプＯＰ１の出力端子は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続されるとともに、ＰＩＤ制御回路５１の入力端子ＩＴに接続される。オペアンプＯＰ１は、コンデンサＣ１およびスイッチＳＷ１とともにサンプルホールド回路を形成している。
【００４７】
ＰＩＤ制御回路５１は、上述の入力端子ＩＴに加えて、基準端子ＲＴおよび出力端子ＯＴを備える。基準端子ＲＴは、Ｖｃｅｎｔ点に接続される。出力端子ＯＴは、抵抗Ｒ１を介してＶｃｅｎｔ点に接続される。
【００４８】
ＰＩＤ制御回路５１は、オペアンプＯＰ４およびオペアンプＯＰ１を介して入力端子ＩＴに印加される端子Ｖｓ＋の電圧と、基準端子ＲＴに印加されるＶｃｅｎｔ点の電圧との間の電圧差が、制御目標電圧として設定される第１目標電圧（本実施形態では４５０ｍＶ）となるように、ポンプ電流Ｉｐの大きさをＰＩＤ制御する。具体的には、ＰＩＤ制御回路５１にて、目標制御電圧と酸素濃度検出セル１３の両端に発生する電圧Ｖｓとの偏差がＰＩＤ演算され、オペアンプＯＰ２にフィードバックされることで、オペアンプＯＰ２は、ポンプセル１１にポンプ電流Ｉｐを流す。
【００４９】
差動増幅回路５２は、ポンプ電流Ｉｐの大きさを電圧信号に変換する抵抗Ｒ１の両端電圧（すなわち、ＰＩＤ制御回路５１の出力端子ＯＴの電位Ｖｐｉｄと、電位Ｖｃｅｎｔとの差分）を差動増幅して、ガス検出信号Ｖｉｐとして出力する。差動増幅回路５２の出力端子は、センサ制御回路４１の出力端子５９に接続される。
【００５０】
オペアンプＯＰ３の反転入力端子は、抵抗を介してオペアンプＯＰ４の出力端子に接続される。オペアンプＯＰ３の非反転入力端子は、抵抗を介してオペアンプＯＰ１の出力端子に接続される。オペアンプＯＰ３の出力端子は、スイッチＳＷ２と抵抗Ｒ２とを介してオペアンプＯＰ５の非反転入力端子に接続される。コンデンサＣ２は、一端が抵抗Ｒ２とオペアンプＯＰ５と接続点に接続されるとともに、他端が接地される。オペアンプＯＰ５の出力端子は、オペアンプＯＰ５の反転入力端子に接続されるとともに、センサ制御回路４１の出力端子６０に接続される。オペアンプＯＰ５は、コンデンサＣ２、スイッチＳＷ２および抵抗Ｒ２とともに信号ホールド回路を形成している。
【００５１】
電流源５４は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流す。電流源５４は、一端がスイッチＳＷ２と接続配線８３とを介してガスセンサ３の端子Ｖｓ＋に接続され、他端が接地される。
電流源５５は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔとは極性が逆になっている一定電流＋Ｉｃｏｎｓｔを流す。電流源５５は、一端が電源に接続され、他端がスイッチＳＷ３と接続配線８３とを介してガスセンサ３の端子Ｖｓ＋に接続される。
【００５２】
電流源５６は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流す。電流源５６は、一端が電源に接続され、他端がスイッチＳＷ２と接続配線８１とを介してガスセンサ３の端子ＣＯＭに接続される。
【００５３】
電流源５７は、一定電流＋Ｉｃｏｎｓｔを流す。一端がスイッチＳＷ３と接続配線８１とを介してガスセンサ３の端子ＣＯＭに接続され、他端が接地される。
制御部５８は、ＡＳＩＣ内に構成されたロジック回路であり、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４をオン／オフする制御を実行する。制御部５８は、センサ制御回路４１の受信ポート６１を介して、マイコン４３から送信されるデータを受信する。
【００５４】
次に、酸素濃度を検出する場合におけるセンサ制御装置１の動作について説明する。
酸素濃度を検出する場合には、制御部５８は、スイッチＳＷ１，ＳＷ４をオンにし、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフにする。これにより、ガスセンサ３の端子Ｖｓ＋の電圧は、ボルテージフォロアとして構成されているオペアンプＯＰ４およびオペアンプＯＰ１を介してＰＩＤ制御回路５１の入力端子ＩＴに印加される。そして、上述のように、ＰＩＤ制御回路５１は、目標制御電圧と電圧Ｖｓとの偏差に基づいてＰＩＤ演算を実行し、オペアンプＯＰ２は、ポンプセル１１にポンプ電流Ｉｐを流す。さらに、上述のように、差動増幅回路５２は、ガス検出信号Ｖｉｐをマイコン４３へ出力する。マイコン４３は、ガス検出信号Ｖｉｐの電圧値を、図示しないＡ／Ｄ変換回路を用いてデジタル値に変換した後に、マイコン４３が備えるマップまたは計算式に基づいて、ガス検出信号Ｖｉｐに対応する酸素濃度を算出する。
【００５５】
次に、酸素濃度検出セル１３のインピーダンスＲｐｖｓを検出する場合におけるセンサ制御装置１の動作について説明する。
インピーダンスＲｐｖｓを検出する場合には、制御部５８は、スイッチＳＷ２，ＳＷ４をオンにし、スイッチＳＷ１，ＳＷ３をオフにする。これにより、スイッチＳＷ１をオフにする直前における端子Ｖｓ＋の電圧がコンデンサＣ１により保持される。このため、オペアンプＯＰ１は、スイッチＳＷ１をオフにする直前における端子Ｖｓ＋の電圧をＰＩＤ制御回路５１とオペアンプＯＰ３へ出力する。
【００５６】
さらに、電流源５６、スイッチＳＷ２、接続配線８１、酸素濃度検出セル１３、接続配線８３、スイッチＳＷ２および電流源５４が、この順に接続されて、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流す電流路が形成される。これにより、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが酸素濃度検出セル１３に流れているときにおける端子Ｖｓ＋の電圧がオペアンプＯＰ４の非反転入力端子に印加される。このため、オペアンプＯＰ４は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが酸素濃度検出セル１３に流れているときにおける端子Ｖｓ＋の電圧をオペアンプＯＰ３へ出力する。
【００５７】
オペアンプＯＰ３は、差動増幅回路を構成している。このため、オペアンプＯＰ３は、オペアンプＯＰ１から入力された端子Ｖｓ＋の電圧と、オペアンプＯＰ４から入力された端子Ｖｓ＋の電圧との差分に応じた電圧を、差電圧ΔＶｓとして出力する。すなわち、オペアンプＯＰ３は、スイッチＳＷ１をオフにする直前における端子Ｖｓ＋の電圧と、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れているときにおける端子Ｖｓ＋の電圧との差に対応する差電圧ΔＶｓを出力する。そして、スイッチＳＷ２がオンであるため、差電圧ΔＶｓがオペアンプＯＰ５の非反転入力端子に印加される。これにより、オペアンプＯＰ５は、差電圧ΔＶｓを出力端子６０へ出力する。なお、差電圧ΔＶｓを、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔの電流値で除算することにより、酸素濃度検出セル１３のインピーダンスＲｐｖｓが算出される。
【００５８】
スイッチＳＷ２をオンにしてから予め設定された第１パルスオン時間（本実施形態では、６０μｓ）が経過すると、制御部５８は、スイッチＳＷ３，ＳＷ４をオンにし、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフにする。これにより、スイッチＳＷ２をオフにする直前における差電圧ΔＶｓがコンデンサＣ２により保持される。このため、オペアンプＯＰ５は、スイッチＳＷ２をオフにする直前における差電圧ΔＶｓを出力端子６０へ出力する。
【００５９】
さらに、電流源５５、スイッチＳＷ３、接続配線８３、酸素濃度検出セル１３、接続配線８１、スイッチＳＷ３および電流源５７が、この順に接続されて、一定電流＋Ｉｃｏｎｓｔを流す電流路が形成される。これにより、一定電流＋Ｉｃｏｎｓｔが酸素濃度検出セル１３に流れる。このようにして酸素濃度検出セル１３に逆極性の電流を流すことにより、酸素濃度検出セル１３に生じる電圧Ｖｓが正常な値に戻るまでの時間を短縮する。
【００６０】
スイッチＳＷ３をオンにしてから予め設定された第２パルスオン時間（本実施形態では、６０μｓ）が経過すると、制御部５８は、スイッチＳＷ３をオフにする。その後、排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧Ｖｓを酸素濃度検出セル１３が出力することが可能となるまでの時間として予め設定された安定化待機時間が経過すると、制御部５８は、スイッチＳＷ１をオンにする。
【００６１】
このようにセンサ制御回路４１は、排気ガス中の酸素濃度に応じたガス検出信号Ｖｉｐを出力するとともに、酸素濃度検出セル１３のインピーダンスＲｐｖｓに応じた差電圧ΔＶｓを定期的に更新し、出力する。
【００６２】
このように構成されたセンサ制御装置１において、マイコン４３は、後述するインピーダンス検出処理、劣化判定処理、濃度算出処理、目標補正処理およびヒータ制御処理を実行する。
【００６３】
次に、マイコン４３が実行するインピーダンス検出処理の手順を説明する。インピーダンス検出処理は、車両のキースイッチがオン状態からオフ状態に切り替わったときに実行される処理である。なお、キースイッチがオン状態からオフ状態に切り替わることにより、エンジンＥＣＵ９は、エンジン５を停止させるためのエンジン停止処理を実行する。
【００６４】
インピーダンス検出処理が実行されると、マイコン４３は、図４に示すように、まずＳ１０にて、センサ制御回路４１から取得した最新のガス検出信号Ｖｉｐに基づいて、排気ガス中の酸素濃度を算出する。そしてＳ２０にて、Ｓ１０で算出された酸素濃度が１５％を超えているか否かを判断する。ここで、酸素濃度が１５％以下である場合には、Ｓ１０に移行する。一方、酸素濃度が１５％を超えている場合には、Ｓ３０にて、ポンプセル１１の駆動を停止する。具体的には、マイコン４３は、スイッチＳＷ４をオフにすることを指示する通電終了指令をセンサ制御回路４１の制御部５８へ送信する。
【００６５】
そしてＳ４０にて、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔの通電を開始する。具体的には、マイコン４３は、スイッチＳＷ２をオンにするとともにスイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４をオフにすることを指示する通電開始指令をセンサ制御回路４１の制御部５８へ送信する。
【００６６】
次にＳ５０にて、ＲＡＭに設けられたタイマを起動する。このタイマは、例えば１μｓ毎にインクリメントするタイマであり、起動されると、その値が０からインクリメント（すなわち、１加算）する。そしてＳ６０にて、予め設定された第１検出時間（本実施形態では６０μｓ）が経過したか否かを判断する。具体的には、マイコン４３は、タイマの値が第１検出時間に相当する値以上であるか否かを判断する。
【００６７】
ここで、第１検出時間が経過していない場合には、Ｓ６０の処理を繰り返すことにより、第１検出時間が経過するまで待機する。そして第１検出時間が経過すると、Ｓ７０にて、マイコン４３に入力された最新の差電圧ΔＶｓを、第１差電圧ΔＶｓ１として取得する。
【００６８】
さらにＳ８０にて、予め設定された第２検出時間（本実施形態では１ｍｓ）が経過したか否かを判断する。具体的には、マイコン４３は、タイマの値が第２検出時間に相当する値以上であるか否かを判断する。
【００６９】
ここで、第２検出時間が経過していない場合には、Ｓ８０の処理を繰り返すことにより、第２検出時間が経過するまで待機する。そして第２検出時間が経過すると、Ｓ９０にて、マイコン４３に入力された最新の差電圧ΔＶｓを、第２差電圧ΔＶｓ２として取得する。
【００７０】
次にＳ１００にて、第２差電圧ΔＶｓ２から第１差電圧ΔＶｓ１を減算した減算値を劣化判定電圧ＤＶｓとして算出する。そしてＳ１１０にて、Ｓ１００で算出された劣化判定用電圧ＤＶｓをマイコン４３のフラッシュメモリに記憶する。その後、Ｓ１２０にて、定電流−Ｉｃｏｎｓｔの通電を終了して、インピーダンス検出処理を終了する。具体的には、マイコン４３は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４をオフにすることを指示する通電終了指令をセンサ制御回路４１の制御部５８へ送信する。
【００７１】
次に、マイコン４３が実行する劣化判定処理の手順を説明する。劣化判定処理は、車両のキースイッチがオフ状態からオン状態に切り替わってマイコン４３に電源が供給されることによりマイコン４３が起動した直後に実行される。
【００７２】
劣化判定処理が実行されると、マイコン４３は、図５に示すように、まずＳ２１０にて、最新の劣化判定用電圧ＤＶｓをフラッシュメモリから読み出す。そしてＳ２２０にて、Ｓ２１０で読み出した劣化判定用電圧ＤＶｓが予め設定された劣化判定値ＴＨ１以上であるか否かを判断する。ここで、劣化判定用電圧ＤＶｓが劣化判定値ＴＨ１未満である場合には、劣化判定処理を終了する。一方、劣化判定用電圧ＤＶｓが劣化判定値ＴＨ１以上である場合には、Ｓ２３０にて、酸素濃度検出セル１３が劣化している旨を示す劣化通知をエンジンＥＣＵ９へ送信し、劣化判定処理を終了する。
【００７３】
次に、マイコン４３が実行する濃度算出処理の手順を説明する。濃度算出処理は、マイコン４３の動作中において繰り返し実行される処理である。
濃度算出処理が実行されると、マイコン４３は、図６に示すように、まずＳ３１０にて、マイコン４３に入力された最新のガス検出信号Ｖｉｐを取得する。さらにＳ３２０にて、Ｓ２１０にて読み出した劣化判定用電圧ＤＶｓを用いて、Ｓ３１０で取得したガス検出信号Ｖｉｐを補正する。具体的には、マイコン４３は、例えば、劣化判定用電圧ＤＶｓの値と、補正後のガス検出信号Ｖｉｐの値との対応関係が設定された検出信号補正マップを参照して、ガス検出信号Ｖｉｐを補正する。
【００７４】
そしてＳ３３０にて、上述のように、マイコン４３が備えるマップまたは計算式に基づいて、Ｓ３２０で補正されたガス検出信号Ｖｉｐに対応する酸素濃度を算出し、濃度算出処理を一旦終了する。
【００７５】
次に、マイコン４３が実行する目標補正処理の手順を説明する。目標補正処理は、車両のキースイッチがオフ状態からオン状態に切り替わってマイコン４３に電源が供給されることによりマイコン４３が起動した直後に実行される。
【００７６】
目標補正処理が実行されると、マイコン４３は、図７に示すように、まずＳ４１０にて、劣化判定用電圧ＤＶｓをフラッシュメモリから読み出す。そしてＳ４２０にて、ガスセンサ３の温度制御に用いる目標値である目標差電圧ΔＶｓｔｇを補正し、目標補正処理を終了する。具体的には、マイコン４３は、劣化判定用電圧ＤＶｓの値と、補正後の目標差電圧ΔＶｓｔｇの値との対応関係が設定された目標差補正マップを参照して、目標差電圧ΔＶｓｔｇを補正する。
【００７７】
次に、マイコン４３が実行するヒータ制御処理の手順を説明する。ヒータ制御処理は、マイコン４３の動作中において繰り返し実行される処理である。
ヒータ制御処理が実行されると、マイコン４３は、図８に示すように、まずＳ５１０にて、マイコン４３に入力された最新の差電圧ΔＶｓを取得する。さらにＳ５２０にて、Ｓ５１０で取得された差電圧ΔＶｓに基づいて、差電圧ΔＶｓが補正後の目標差電圧ΔＶｓｔｇとなるように、ヒータ３０に供給する電力のデューティ比を算出する。
【００７８】
そしてＳ５３０にて、Ｓ５２０にて算出されたデューティ比に応じたＰＷＭ制御信号をヒータ制御回路４２へ出力して、ヒータ制御処理を終了する。
図９は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔの通電時間が６０μｓ、０．３ｍｓ、１．０ｍｓ、１０ｍｓおよび１００ｍｓである場合における酸素濃度検出セル１３のインピーダンスＲｐｖｓの複素インピーダンスプロットである。
【００７９】
測定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４はそれぞれ、測定室２８内における酸素濃度が２０％である場合において、通電時間が６０μｓ、０．３ｍｓ、１．０ｍｓおよび１０ｍｓであるときのインピーダンスＲｐｖｓを示す。
【００８０】
測定点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ１５はそれぞれ、測定室２８内における酸素濃度が０．１％である場合において、通電時間が６０μｓ、０．３ｍｓ、１．０ｍｓ、１０ｍｓおよび１００ｍｓであるときのインピーダンスＲｐｖｓを示す。
【００８１】
そして、酸素濃度検出セル１３のバルク抵抗は、図１０の矢印ＡＬ１に示すように、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが酸素イオン伝導性固体電解質体２５の内部を流れることにより発生する抵抗である。本実施形態では、酸素濃度検出セル１３のバルク抵抗は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔの通電時間が６０μｓであるときのインピーダンスＲｐｖｓの実数部Ｚ’と定義した。したがって、酸素濃度が２０％である場合のバルク抵抗は、測定点Ｐ１におけるインピーダンスＲｐｖｓの実数部Ｚ’である。さらに、酸素濃度が０．１％である場合のバルク抵抗は、測定点Ｐ１１におけるインピーダンスＲｐｖｓの実数部Ｚ’である。
【００８２】
また、酸素濃度検出セル１３の電極抵抗は、図１０の矢印ＡＬ２，ＡＬ３に示すように、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが酸素イオン伝導性固体電解質体２５と検出電極２６，２７との界面を流れることにより発生する抵抗である。本実施形態では、酸素濃度検出セル１３の電極抵抗は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔの通電時間が１．０ｍｓであるときのインピーダンスＲｐｖｓの実数部Ｚ’から、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔの通電時間が６０μｓであるときのインピーダンスＲｐｖｓの実数部Ｚ’を減算した減算値と定義した。したがって、したがって、酸素濃度が２０％である場合の電極抵抗は、測定点Ｐ３におけるインピーダンスＲｐｖｓの実数部Ｚ’から、測定点Ｐ１におけるインピーダンスＲｐｖｓの実数部Ｚ’を減算した減算値である。さらに、酸素濃度が０．１％である場合の電極抵抗は、測定点Ｐ１３におけるインピーダンスＲｐｖｓの実数部Ｚ’から、測定点Ｐ１１におけるインピーダンスＲｐｖｓの実数部Ｚ’を減算した減算値である。
【００８３】
図１１は、酸素濃度が２０％，０．１％である場合における酸素濃度検出セル１３の電極抵抗とガスセンサ３の制御温度との関係を示すグラフである。図１１において、直線Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ、酸素濃度が２０％，０．１％である場合における酸素濃度検出セル１３の電極抵抗とガスセンサ３の制御温度との関係を示す。図１１に示すように、酸素濃度検出セル１３の電極抵抗は、ガスセンサ３の制御温度の上昇に応じて線形に減少している。また、酸素濃度が２０％である場合における制御温度に対する電極抵抗の変化率は、酸素濃度が０．１％である場合と比較して、同程度である。なお、ガスセンサ３の制御温度とは、ガスセンサ３に対してヒータを用いて一定温度制御を実行するために設定される目標となる温度のことをいうものである。
【００８４】
図１２は、酸素濃度が０．１％である場合における電極抵抗比とガスセンサ３の制御温度との関係を示すグラフである。図１２において、折れ線Ｌ３は、新品の状態にあるガスセンサ３を一定温度制御のもと駆動（通常駆動）させた際の酸素濃度検出セル１３の電極抵抗比と制御温度との関係を示す。折れ線Ｌ４は、新品の状態にあるガスセンサ３を１５０時間連続駆動（連通通電）させた後における、耐久劣化後のガスセンサ３の酸素濃度検出セル１３の電極抵抗比と制御温度との関係を示す。電極抵抗比は、新品の状態にあるガスセンサ３を駆動させた際の酸素濃度検出セル１３であって、制御温度が６９５℃であるときの電極抵抗値で規格化した値である。
【００８５】
図１２の矢印ＡＬ１１に示すように、新品の状態にあるガスセンサ３を一定温度制御のもと駆動させたときと、ガスセンサ３を一定温度制御のもと１５０時間連通駆動させた後とを比較すると、同じ電極抵抗比であるときの制御温度の差が５℃程度である。すなわち、酸素濃度が０．１％である場合には、酸素濃度検出セル１３の電極抵抗とガスセンサ３の制御温度との対応関係が大きく変化し、電極抵抗と制御温度に相関が得られない傾向にある。
【００８６】
図１３は、酸素濃度が２０％である場合における電極抵抗比とガスセンサ３の制御温度との関係を示すグラフである。図１３において、折れ線Ｌ５は、新品の状態にあるガスセンサ３を一定温度制御のもと駆動（通常駆動）させた際の酸素濃度検出セル１３の電極抵抗比と制御温度との関係を示す。折れ線Ｌ６は、新品の状態にあるガスセンサ３を１５０時間連続駆動（連通通電）させた後における酸素濃度検出セル１３の電極抵抗比と制御温度との関係を示す。
【００８７】
例えば図１３における測定点Ｐ１１と測定点Ｐ１２とで示すように、新品の状態にあるガスセンサ３を一定温度制御のもと駆動させたときと、ガスセンサ３を一定温度制御のもと１５０時間連続駆動させた後とを比較すると、同じ電極抵抗比であるときの制御温度の差が１℃程度である。すなわち、酸素濃度が２０％である場合には、酸素濃度検出セル１３の電極抵抗とガスセンサ３の制御温度との対応関係の変化は小さく、電極抵抗と制御温度に相関が得られる傾向にある。
【００８８】
このように構成されたセンサ制御装置１は、ガスセンサ３を制御する。ガスセンサ３は、排気ガスが導入される測定室２８と、酸素濃度検出セル１３と、ポンプセル１１とを備える。
【００８９】
酸素濃度検出セル１３は、酸素イオン伝導性固体電解質体２５と、酸素イオン伝導性固体電解質体２５上に形成された一対の検出電極２６，２７とを有する。検出電極２６が測定室２８に面して配置され、検出電極２７が基準ガス雰囲気に設定される基準ガス室２９に配置されて、測定室２８と基準ガス室２９との間の酸素分圧差に応じた電圧を発生させる。
【００９０】
ポンプセル１１は、酸素イオン伝導性固体電解質体２１と、酸素イオン伝導性固体電解質体２１上に形成された一対のポンプ電極２２，２３とを有する。ポンプ電極２３が測定室２８に面して配置されて、一対のポンプ電極２２，２３の間に流れるポンプ電流に応じて、測定室２８内に導入された排気ガスに含まれる酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う。センサ制御装置１は、酸素濃度検出セル１３の一対の検出電極２６，２７間に生じる電圧が、制御目標電圧として設定される第１目標電圧（本実施形態では４５０ｍＶ）となるように、ポンプセル１１の一対のポンプ電極２２，２３の間に流すポンプ電流の通電状態を制御する。
【００９１】
センサ制御装置１は、測定室２８に含まれる酸素の濃度が１５％を超えているか否かを判断する。センサ制御装置１は、酸素濃度が１５％を超えていると判断した場合に、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを酸素濃度検出セル１３に流す。
【００９２】
センサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから予め設定された第１検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セル１３に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れていることにより酸素濃度検出セル１３に発生する第１差電圧ΔＶｓ１を検出する。センサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから第１検出時間より長くなるように予め設定された第２検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セル１３に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れていることにより酸素濃度検出セル１３に発生する第２差電圧ΔＶｓ２を検出する。
【００９３】
このようにセンサ制御装置１は、酸素濃度検出セル１３に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから第１検出時間および第２検出時間が経過した時点で、それぞれ第１差電圧ΔＶｓ１および第２差電圧ΔＶｓ２を検出する。このため、センサ制御装置１は、ガスセンサ３の劣化を判断するために必要な情報（すなわち、第１差電圧ΔＶｓ１および第２差電圧ΔＶｓ２）を短時間で取得することができ、これにより、ガスセンサ３の劣化を短時間で検出することができる。
【００９４】
またセンサ制御装置１は、測定室２８に含まれる酸素の濃度が１５％を超えている場合に、第１セル電圧および第２セル電圧を検出する。これにより、センサ制御装置１は、酸素濃度検出セル１３に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れる時間が長くなっても、図１３に示すように、酸素濃度検出セル１３の電極抵抗とガスセンサ３の制御温度との対応関係の変動を抑制することができる。つまり、測定室２８に含まれる酸素の濃度が１５％を超えていることを示す劣化検出条件が成立した際に、第１セル電圧および第２セル電圧を検出することが、ガスセンサ３の劣化の検出精度を高める観点から好ましい。なお、第１差電圧ΔＶｓ１および第２差電圧ΔＶｓ２は、酸素濃度検出セル１３のインピーダンスＲｐｖｓに応じて変化する。そして、上述のように、酸素濃度検出セル１３のインピーダンスＲｐｖｓは、少なくともバルク抵抗と電極抵抗とを含んでいる。このため、センサ制御装置１は、ガスセンサ３の劣化の検出精度を向上させることができる。
【００９５】
またセンサ制御装置１は、第２差電圧ΔＶｓ２から第１差電圧ΔＶｓ１を減算した減算値を劣化判定電圧ＤＶｓとして、劣化判定電圧ＤＶｓに基づいて、ガスセンサ３の劣化を判断する。これにより、センサ制御装置１は、精度良くガスセンサ３の劣化を検出することができる。
【００９６】
またセンサ制御装置１は、劣化判定用電圧ＤＶｓに基づいてガス検出信号Ｖｉｐを補正する。これにより、センサ制御装置１は、ガスセンサ３に劣化によりインピーダンスＲｐｖｓの変動が生じていても、酸素濃度の検出精度の低下を抑制することができる。
【００９７】
またセンサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを酸素濃度検出セル１３に流す。そ
してセンサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから予め設定された第１パル
スオン時間が経過した時点で、酸素濃度検出セル１３に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れて
いることにより酸素濃度検出セル１３に発生する差電圧ΔＶｓを検出する。
【００９８】
またセンサ制御装置１は、差電圧ΔＶｓを用いて、酸素濃度検出セル１３およびポンプセル１１を加熱するヒータ３０の通電を制御する。そしてセンサ制御装置１は、劣化判定用電圧ＤＶｓに基づいて目標差電圧ΔＶｓｔｇを補正することにより、ヒータ３０の通電制御を補正する。
【００９９】
これにより、センサ制御装置１は、ガスセンサ３の劣化に起因して差電圧ΔＶｓが変動した場合であっても、ヒータ３０によるガスセンサ３の温度制御の精度低下を抑制することができる。
【０１００】
以上説明した実施形態において、排気ガスは被測定ガスに相当し、酸素イオン伝導性固体電解質体２５は第１固体電解質体に相当し、検出電極２６，２７は一対の第１電極に相当する。
【０１０１】
また、酸素イオン伝導性固体電解質体２１は第２固体電解質体に相当し、ポンプ電極２２，２３は一対の第２電極としての処理に相当する。
また、Ｓ２０は条件判断部としての処理に相当し、Ｓ４０は検出用通電部としての処理に相当し、Ｓ６０，Ｓ７０は第１検出部としての処理に相当し、Ｓ８０，Ｓ９０は第２検出部としての処理に相当する。
【０１０２】
また、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔは劣化検出用電流に相当し、第１差電圧ΔＶｓ１は第１セル電圧に相当し、第２差電圧ΔＶｓ２は第２セル電圧に相当する。
また、Ｓ２２０は劣化判断部としての処理に相当し、Ｓ３２０はポンプ電流補正部としての処理に相当する。
【０１０３】
また、スイッチＳＷ２、電流源５４，５６および制御部５８はインピーダンス検出用通電部に相当し、オペアンプＯＰ３は第３検出部に相当し、Ｓ５１０〜Ｓ５３０はヒータ制御部としての処理に相当し、Ｓ４１０〜Ｓ４２０は制御補正部としての処理に相当する。
【０１０４】
また、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔはインピーダンス検出用電流に相当し、第１パルスオン時間は第３検出時間に相当し、差電圧ΔＶｓは第３セル電圧に相当し、目標差電圧ΔＶｓｔｇはヒータを制御するための制御量の目標値に相当する。
【０１０５】
（第２実施形態）
以下に本開示の第２実施形態を図面とともに説明する。なお第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
【０１０６】
第２実施形態のセンサ制御装置１は、インピーダンス検出処理が変更された点が第１実施形態と異なる。
第２実施形態のインピーダンス検出処理は、Ｓ１０〜Ｓ３０の代わりにＳ８１０〜Ｓ８３０の処理を実行する点が第１実施形態と異なる。
【０１０７】
すなわち、第２実施形態のインピーダンス検出処理が実行されると、マイコン４３は、図１４に示すように、まずＳ８１０にて、Ｓ３０と同様にして、ポンプセル１１の駆動を停止する。そしてＳ８２０にて、Ｓ５０と同様にして、ＲＡＭに設けられたタイマを起動する。その後、Ｓ８３０にて、予め設定された検出開始時間（本実施形態では、例えば１秒）が経過したか否かを判断する。具体的には、マイコン４３は、タイマの値が検出開始時間に相当する値以上であるか否かを判断する。
【０１０８】
ここで、検出開始時間が経過していない場合には、Ｓ８３０の処理を繰り返すことにより、検出開始時間が経過するまで待機する。そして、検出開始時間が経過すると、Ｓ４０に移行する。
【０１０９】
このように構成されたセンサ制御装置１は、車両のエンジン５が停止すると、ポンプセル１１による酸素の汲み出しまたは汲み入れを停止させる。そしてセンサ制御装置１は、エンジン５が停止してから予め設定された検出開始時間が経過していると判断した場合に、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを酸素濃度検出セル１３に流す。
【０１１０】
さらにセンサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから予め設定された第１検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セル１３に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れていることにより酸素濃度検出セル１３に発生する第１差電圧ΔＶｓ１を検出する。センサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから第１検出時間より長くなるように予め設定された第２検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セル１３に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れていることにより酸素濃度検出セル１３に発生する第２差電圧ΔＶｓ２を検出する。
【０１１１】
このようにセンサ制御装置１は、エンジン５が停止してから予め設定された検出開始時間が経過することにより、測定室２８に含まれる酸素の濃度が高くなったと判断できるため、第１差電圧ΔＶｓ１および第２差電圧ΔＶｓ２を検出する。これにより、センサ制御装置１は、測定室２８に含まれる酸素の濃度が高くなった（例えば、酸素の濃度１５％を超えている）雰囲気下において第１セル電圧および第２セル電圧を検出することができ、ガスセンサ３の劣化の検出精度を向上させることができる。
以上説明した第２実施形態において、Ｓ８１０はポンプセル停止部としての処理に相当し、Ｓ８３０は条件判断部としての処理に相当する。
【０１１２】
（第３実施形態）
以下に本開示の第３実施形態を図面とともに説明する。なお第３実施形態では、第２実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
【０１１３】
第３実施形態のセンサ制御装置１は、インピーダンス検出処理が変更された点が第２実施形態と異なる。
第３実施形態のインピーダンス検出処理は、Ｓ８２０，Ｓ８３０の代わりにＳ８２５，Ｓ８３５の処理を実行する点が第２実施形態と異なる。
【０１１４】
すなわち、第３実施形態のインピーダンス検出処理では、マイコン４３は、図１５に示すように、Ｓ８１０の処理が終了すると、Ｓ８２５にて、端子Ｖｓ＋の電圧と端子ＣＯＭの電圧との差をセル電圧Ｖｓとして算出する。そしてＳ８３５にて、Ｓ８２５で算出されたセル電圧Ｖｓが予め設定された検出開始電圧（本実施形態では、例えば０．１Ｖ）以下であるか否かを判断する。
【０１１５】
ここで、セル電圧Ｖｓが検出開始電圧を超えている場合には、Ｓ８２５に移行する。一方、セル電圧Ｖｓが検出開始電圧以下である場合には、Ｓ４０に移行する。
このように構成されたセンサ制御装置１は、エンジン５が停止し、且つ、セル電圧Ｖｓが予め設定された検出開始電圧以下であると判断した場合に、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを酸素濃度検出セル１３に流す。
【０１１６】
さらにセンサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから予め設定された第１検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セル１３に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れていることにより酸素濃度検出セル１３に発生する第１差電圧ΔＶｓ１を検出する。センサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから第１検出時間より長くなるように予め設定された第２検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セル１３に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れていることにより酸素濃度検出セル１３に発生する第２差電圧ΔＶｓ２を検出する。
【０１１７】
このようにセンサ制御装置１は、セル電圧Ｖｓが予め設定された検出開始電圧以下になり、測定室２８に含まれる酸素の濃度が高くなったと判断できるため、第１差電圧ΔＶｓ１および第２差電圧ΔＶｓ２を検出する。これにより、センサ制御装置１は、測定室２８に含まれる酸素の濃度が高くなった（例えば、酸素の濃度１５％を超えている）雰囲気下において第１セル電圧および第２セル電圧を検出することができ、ガスセンサ３の劣化の検出精度を向上させることができる。
以上説明した第３実施形態において、Ｓ８３５は条件判断部としての処理に相当する。
【０１１８】
（第４実施形態）
以下に本開示の第４実施形態を図面とともに説明する。なお第４実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。
【０１１９】
第４実施形態のセンサ制御装置１は、インピーダンス検出処理が変更された点が、まず、第１実施形態と異なる。また、第１実施形態のインピーダンス検出処理は、車両のキースイッチがオン状態からオフ状態に切り替わったときに実行される処理であったが、第４実施形態では、車両のキースイッチがオン状態のまま実行される処理となっており、濃度算出処理が変更されている点も、第１実施形態と異なる。
【０１２０】
具体的に、センサ制御装置１は、エンジンＥＣＵ９から送信されるインピーダンス検出処理のための処理実行信号を受信することにより、インピーダンス検出処理が実行されるように構成されている。エンジンＥＣＵ９が上記処理実行信号を送信する条件は、エンジンＥＣＵ９にて任意に設定すればよいが、例えば、車両の走行距離が特定距離（例えば、３０００ｋｍ）を更新する毎に処理実行信号を送信したり、車両の駆動時間が一定時間を更新する毎に処理実行信号を送信したり、または、車両が特定の運転状態を満たしたときに処理実行信号を送信したりする条件を設定すればよい。なお、本実施形態では、車両の走行距離が特定距離を更新する毎にエンジンＥＣＵ９が処理実行信号をセンサ制御装置１に送信し、センサ制御装置１は処理実行信号を受信することでインピーダンス検出処理を実行するように構成されている。
【０１２１】
まず、第４実施形態の濃度算出処理について、図１６を用いて説明する。第４実施形態の濃度算出処理では、第１実施形態のＳ３１０〜Ｓ３３０の処理に加えて、Ｓ９１０〜ＳＳ９３０の処理を実行する点が追加されている。第４実施形態の濃度算出処理が実行されると、マイコン４３は、まずＳ９１０にて、インピーダンス検出処理が実行されているか否かを判断する。Ｓ９１０にてインピーダンス検出処理が実行されていないと判断される（Ｓ９１０：ＮＯ）と、Ｓ９２０に移行し、ポンプ電流Ｉｐの大きさをＰＩＤ制御するための制御目標電圧を第１目標電圧（本実施形態では４５０ｍＶ）に設定する。マイコン４３は、Ｓ９２０の処理を実行した後、第１実施形態のＳ３１０〜Ｓ３３０の処理を順に実行する。
【０１２２】
一方、Ｓ９１０にて、インピーダンス検出処理が実行されていると判断される（Ｓ９１０：ＹＥＳ）と、Ｓ９３０に移行し、ポンプ電流Ｉｐの大きさをＰＩＤ制御するための制御目標電圧を第２目標電圧（本実施形態では２０ｍＶ）に設定し、濃度算出処理を終了する。なお、この濃度算出処理は、本第４実施形態では、車両のキースイッチがオン状態である期間は、所定間隔毎に繰り返し実行される。
【０１２３】
ここで、制御目標電圧が第１目標電圧（本実施形態では４５０ｍＶ）に設定された場合には、センサ制御装置１は、第１実施形態でも説明したように、測定室２８の雰囲気が理論空燃比と同じ状態になるようにポンプセル１１に流すポンプ電流Ｉｐの通電状態を制御する。この第１目標電圧は、ガスセンサ３による酸素濃度の検出期間に設定される制御目標電圧に相当する。
一方、制御目標電圧が第１目標電圧よりも低い電圧値である第２目標電圧（本実施形態では２０ｍＶ）に設定された場合には、センサ制御装置１は、測定室２８の酸素の濃度が理論空燃比よりも高くなるようにポンプ電流Ｉｐを流す通電制御を行なう。このように制御目標電圧が第２目標電圧に設定されたもとでは、センサ制御装置１は、制御目標電圧が第１目標電圧に設定された場合よりも、測定室２８に含まれる酸素の濃度が高くなるようにガスセンサ３を通電制御する。この第２目標電圧は、後述するが、ガスセンサ３の劣化検出期間に設定される制御目標電圧に相当する。
【０１２４】
次いで、第４実施形態のインピーダンス検出処理について、図１７を用いて説明する。第４実施形態のインピーダンス検出処理では、Ｓ１０〜Ｓ３０の代わりにＳ９５５，Ｓ９６５，Ｓ９７５の処理を実行する点が第１実施形態と異なっている。すなわち、第４実施形態のインピーダンス検出処理が実行されると、マイコン４３は、まずＳ９５５にて、制御目標電圧が第２目標電圧に切り替わっているか否かを判断する。上記したように、センサ制御装置１は、エンジンＥＣＵ９からインピーダンス検出処理のための処理実行信号を受信すると、図１５に示した濃度検出処理のＳ９１０、Ｓ９２０の処理を通じて制御目標電圧が第２目標電圧に設定されるようになっており、インピーダンス検出処理では、濃度検出処理のもと制御目標電圧が第１目標電圧から第２目標電圧に切り替わっているか否かを判断する。制御目標電圧が第２目標電圧に切り替わっていない場合には、Ｓ９５５の処理を繰り返すことにより、第２目標電圧に切り替わるまで待機する。そして、制御目標電圧が第２目標電圧に切り替わっていると判断されると、Ｓ９６５に移行する。
【０１２５】
Ｓ９６５では、ＲＡＭに設けられたタイマを起動する。その後、Ｓ９６５にて、予め設定された安定化時間（本実施形態では５秒）が経過したか否かを判断する。具体的には、マイコン４３は、タイマの値が安定化時間に相当する値以上であるか否かを判断する。ここで、安定化時間が経過していない場合には、Ｓ９７５の処理を繰り返すことにより、安定化時間が経過するまで待機する。そして、安定化時間が経過すると、Ｓ４０に移行し、それ以降第１実施形態と同様にＳ５０〜Ｓ１２０の処理を、順次、マイコン４３が実行する。
【０１２６】
このように構成されたセンサ制御装置１は、エンジンＥＣＵ９からインピーダンス検出処理のための処理実行信号を受信すると、制御目標電圧を第１目標電圧から第２目標電圧に切り替える。そしてセンサ制御装置１は、第２目標電圧に制御目標電圧を設定したもとでポンプ電流Ｉｐの通電状態を制御し、測定室２８に含まれる酸素の濃度を高める。センサ制御装置１は、制御目標電圧が第１目標電圧から第２目標電圧に切り替わってから予め設定された安定化時間が経過していると判断している場合に、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを酸素濃度検出セル１３に流す。
【０１２７】
さらにセンサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから予め設定された第１検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セル１３に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れていることにより酸素濃度検出セル１３に発生する第１差電圧ΔＶｓ１を検出する。センサ制御装置１は、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから第１検出時間より長くなるように予め設定された第２検出時間が経過した時点で、酸素濃度検出セル１３に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔが流れていることにより酸素濃度検出セル１３に発生する第２差電圧ΔＶｓ２を検出する。
【０１２８】
このようにセンサ制御装置１は、Ｓ９５５およびＳ９７５の２つの判断条件が肯定される（Ｓ９５５：ＹＥＳ、且つ、Ｓ９７５：ＹＥＳ）ことにより、測定室２８に含まれる酸素の濃度が高くなったと判断できるため、第１差電圧ΔＶｓ１および第２差電圧ΔＶｓ２を検出する。これにより、センサ制御装置１は、測定室２８に含まれる酸素の濃度が高くなった雰囲気下において第１セル電圧および第２セル電圧を検出することができ、ガスセンサ３の劣化の検出精度を向上させることができる。
【０１２９】
以上説明した第４実施形態において、濃度検出処理のＳ９１０〜Ｓ９３０は目標電圧設定部としての処理に相当し、Ｓ９５５およびＳ９７５の２つが条件判断部としての処理に相当する。なお、第４実施形態では、条件判断部としての処理として、ガスセンサ３の劣化の検出精度が安定して向上するようにＳ９５５およびＳ７５の２つの判定条件を用いたが、測定室２８に含まれる酸素の濃度が高くなった雰囲気下でガスセンサ３の劣化検出を実行すれば、劣化検出の精度が向上する効果は期待できるため、図１７に示したインピーダンス検出処理から、Ｓ９６５およびＳ９７５の処理を省略して、Ｓ９５５のみを条件判断部としての処理に用いるようにしてもよい。
【０１３０】
（第５実施形態）
以下に本開示の第５実施形態を図面とともに説明する。なお第５実施形態では、上記した第３実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。第５実施形態のセンサ制御装置１は、インピーダンス検出処理が変更された点が第３実施形態と異なる。
【０１３１】
第５実施形態のインピーダンス検出処理は、第３実施形態のＳ７０とＳ８０との処理の間に、Ｓ１０１０〜Ｓ１０５０の処理を追加した点が異なる。第３実施形態では、酸素濃度検出セル１３に対して一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流してから第１検出時間が経過した時点の第１差電圧ΔＶｓ１を取得し、その後に一定電流−Ｉｃｏｎｓｔを通電し続けて、第２検出時間が経過して時点の第２差電圧ΔＶｓ２を取得する態様であったが、第５実施形態では、第１差電圧ΔＶｓ１を取得するための一定電流−Ｉｃｏｎｓｔの通電と、第２差電圧ΔＶｓ２を取得するための一定電流−Ｉｃｏｎｓｔの通電とを、別々に実行するようにしている。
【０１３２】
第５実施形態のインピーダンス検出処理が実行されると、マイコン４３は、図１８に示すように、第１実施形態と同様のＳ８１０〜Ｓ７０の処理を実行する。そしてＳ７０の処理が終了すると、Ｓ１０１０に移行し、定電流−Ｉｃｏｎｓｔの通電を終了する。その後、Ｓ１０２０に移行し、Ｓ８２５と同様に、セル電圧Ｖｓを算出し、Ｓ１０３０にて、Ｓ１０２０で算出されたセル電圧Ｖｓが予め設定された検出開始電圧（本実施形態では、例えば０．１Ｖ）以下であるか否かを判断する。セル電圧Ｖｓが検出開始電圧以下である場合には、Ｓ１０３０の処理を繰り返す。一方、セル電圧Ｖｓが検出開始電圧を超えている場合には、Ｓ１０４０に移行して、一定電流−Ｉｃｏｎｓｔの通電を、再度、開始する。そして、Ｓ１０５０に移行し、ＲＡＭに設けられたタイマをリセットし、再起動する。第１差電圧ΔＶｓ１は既にＳ７０にて取得しているため、Ｓ１０５０の処理終了後は、Ｓ８０に進み、それ以降は第３実施形態と同様のＳ８０〜Ｓ１２０の処理を順次実行し、インピーダンス検出処理を終了する。
【０１３３】
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
例えば上記実施形態では、ガスセンサとして酸素センサを用いるものを説明したが、酸素以外のガス（例えば、ＮＯｘなど）を検出するガスセンサであってもよい。例えば、ポンプセルと酸素濃度検出セルとの間に設けられる測定室と連通する第２の測定室を設けると共に、第２の測定室の内外に一対の電極を有する第２のポンプセルを設けたＮＯｘセンサに対して、本発明を適用してもよい。このＮＯｘセンサでは、ポンプセル１１によって測定室中の酸素濃度が所定濃度に調整され、この酸素濃度が調整されたガスが第２の測定室に導入される。そして、第２のポンプセルの一対の電極間に所定の電圧値を印加することで、第２の測定室に導入されたガス中のＮＯｘが解離し、解離によって生じた酸素に応じて第２のポンプセルに電流が流れることになる。この第２のポンプセルに流れる電流がＮＯｘ濃度と相関があるため、被測定ガス中のＮＯｘを検出することができる。このようなＮＯｘセンサにおいても、ポンプセルと酸素濃度検出セルとの間に配置される測定室に含まれる酸素の濃度が高いことを示す予め設定された劣化検出条件が成立したと判断した際に、上記したように、酸素濃度検出セルを通じて取得される第１セル電圧および第２セル電圧を用いることで、ＮＯｘセンサの劣化検出の精度を向上させることができる。
【０１３４】
また、上記実施形態で説明したポンプセル１１と酸素濃度検出セル１３とを有するセンサ素子１０の構造も当該実施形態のものに限定されるものではない。例えば、酸素濃度検出セル１３に一定の微小電流Ｉｃｐを流す構成を廃止し、酸素濃度検出セル１３の検出電極２７が排気ガスには晒されず基準ガス雰囲気（例えば大気）に晒されるように、センサ素子１０自身に大気を導入する流路としての基準ガス室を設けた構成を採用し、検出電極２６、２７間に酸素分圧差に応じた電圧を発生させるようにしてもよい。
【０１３５】
さらに、上記実施形態では、劣化判定処理等を行うために、劣化判定用電圧Ｄｖｓを記憶させて使用する態様としたが、劣化判定用電圧Ｄｖｓをインピーダンス値に変換して記憶させて使用する態様を採ってもよい。その場合、劣化判定処理のＳ２２０に用いられる劣化判定値ＴＨ１や目標補正処理のＳ４２０で補正される目標差電圧ΔＶｓｔｇもインピーダンスに対応した値として適宜設定すれば良い。
また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【０１３６】
上述したセンサ制御装置１の他、当該センサ制御装置１を構成要素とするシステム、当該センサ制御装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、センサ制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【０１３７】
１…センサ制御装置、３…ガスセンサ、１１…ポンプセル、１３…酸素濃度検出セル、２１…酸素イオン伝導性固体電解質体、２２，２３…ポンプ電極、２５…酸素イオン伝導性固体電解質体、２６，２７…検出電極、２８…測定室、２９…基準ガス室、４３…マイクロコンピュータ
【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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【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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【図１８】
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