(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧（Ｖｄｃ）を印加することにより酸素量に応じた直流電流（Ｉｄｃ）が流れ、交流電圧（Ｖａｃ）を印加することによりセンサインピーダンス（Ｚａｃ）に応じた交流電流（Ｉａｃ）が流れる特性を持つセンサ素子（４）、を備えたセンサ（３）の印加電圧制御装置（１１）において、
前記センサ素子に印加する前記交流電圧のカットオフ周波数を可変とするフィルタ処理部（１６）を備え、
前記フィルタ処理部は、前記センサ素子の温度である素子温度に関連する素子温度関連情報（Ｚａｃ，Ｉａｃ，Ｉｄｃ，Ｔｅ，Ｉｈ，Ｗｒ）に基づいて前記カットオフ周波数を可変とする
ことを特徴とするセンサの印加電圧制御装置。
【請求項２】
前記フィルタ処理部は、前記素子温度関連情報に基づいて、前記素子温度が相対的に低いときに前記カットオフ周波数を相対的に高く設定し、前記素子温度が相対的に高いときに前記カットオフ周波数を相対的に低く設定する、
ことを特徴とする、請求項１に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項３】
前記素子温度関連情報は、前記センサ素子のインピーダンスである前記センサインピーダンスを含む
ことを特徴とする、請求項１または２に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項４】
前記フィルタ処理部は、
前記センサインピーダンスが相対的に高いときに前記カットオフ周波数を相対的に高く設定し、
前記センサインピーダンスが相対的に低いときに前記カットオフ周波数を相対的に低く設定する、
ことを特徴とする、請求項３に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項５】
前記素子温度関連情報は、前記センサ素子から出力される前記直流電流または前記交流電流であるセンサ出力電流（Ｉａｃ，Ｉｄｃ）を含む
ことを特徴とする、請求項１または２に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項６】
前記フィルタ処理部は、
前記センサ出力電流が相対的に小さいときに前記カットオフ周波数を相対的に高く設定し、
前記センサ出力電流が相対的に大きいときに前記カットオフ周波数を相対的に低く設定する、
ことを特徴とする、請求項５に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項７】
前記素子温度関連情報は、前記センサが酸素量を検出する被検出ガスの温度であるセンサ雰囲気ガス温度（Ｔｅ）を含む
ことを特徴とする、請求項１または２に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項８】
前記フィルタ処理部は、
前記センサ雰囲気ガス温度が相対的に低いときに前記カットオフ周波数を相対的に高く設定し、
前記センサ雰囲気ガス温度が相対的に高いときに前記カットオフ周波数を相対的に低く設定する、
ことを特徴とする、請求項７に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項９】
前記センサ素子が所定の設定温度となるように前記センサを加熱するヒータ（５）を備え、
前記素子温度関連情報は、前記ヒータが前記センサを加熱するときのヒータ電流（Ｉｈ）を含む
ことを特徴とする、請求項１または２に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項１０】
前記フィルタ処理部は、
前記ヒータ電流が相対的に高いときに前記カットオフ周波数を相対的に高く設定し、
前記ヒータ電流が相対的に低いときに前記カットオフ周波数を相対的に低く設定する、
ことを特徴とする、請求項９に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項１１】
前記フィルタ処理部は、
前記ヒータ電流が相対的に低いときに前記カットオフ周波数を相対的に高く設定し、
前記ヒータ電流が相対的に高いときに前記カットオフ周波数を相対的に低く設定する、
ことを特徴とする、請求項９に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項１２】
前記センサ素子が所定の設定温度となるように前記センサを加熱するヒータを備え、
前記素子温度関連情報は、前記ヒータが前記センサを加熱するときの消費電力量であるセンサ昇温電力（Ｗｒ）を含む
ことを特徴とする、請求項１または２に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項１３】
前記フィルタ処理部は、
前記センサ昇温電力が相対的に少ないときに前記カットオフ周波数を相対的に高く設定し、
前記センサ昇温電力が相対的に多いときに前記カットオフ周波数を相対的に低く設定する、
ことを特徴とする、請求項１２に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項１４】
前記センサ素子が所定の設定温度となるように前記センサを加熱するヒータを備え、
前記素子温度関連情報は、前記ヒータが前記センサを加熱するときの経過時間であるセンサ昇温時間を含む
ことを特徴とする、請求項１または２に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【請求項１５】
前記フィルタ処理部は、
前記センサ昇温時間が相対的に短いときに前記カットオフ周波数を相対的に高く設定し、
前記センサ昇温時間が相対的に長いときに前記カットオフ周波数を相対的に低く設定する、
ことを特徴とする、請求項１４に記載のセンサの印加電圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧を印加することにより酸素量に応じた電流が流れるセンサの印加電圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば酸素濃度センサや空燃比センサなどのように、直流電圧を印加することにより酸素量に応じた電流が流れる特性を有し、出力される電流値に基づいて酸素量を検出することができるセンサが知られている。一般に、このようなセンサはその出力が素子温度によってばらつく温度依存性が大きいため、酸素量の検出精度を良好に維持するには素子温度を適温（活性温度）に保つ必要がある。そのため、センサにヒータを付設し、このヒータの発熱により素子温度を活性温度に保つようにヒータへの通電をフィードバック制御するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このシステムでは、ヒータへの通電をフィードバック制御するために素子温度を検出する必要があるが、素子温度を直接計測する温度センサをセンサに配設すると、センサの大型化やコストアップを招いてしまう。そこで、素子温度以外の情報に基づきセンサの素子温度を推定する手法が提案されており、例えば特許文献１には、酸素濃度センサに印加するＡＣ電圧ΔＶから発生するセンサＡＣ電流ΔＩを検出して、センサのＡＣインピーダンスＺ（＝ΔＶ／ΔＩ）またはアドミタンスＹ（＝１／Ｚ＝ΔＩ／ΔＶ）を算出し、これらのインピーダンスＺまたはアドミタンスＹに基づき酸素濃度センサの素子温度を推定する手法が記載されている。また、特許文献１には、インピーダンスＺとアドミタンスＹの温度特性を考慮して、低温領域ではインピーダンスＺを算出して温度推定に用い、高温領域ではアドミタンスＹを算出して温度推定に用いるように切り替えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６５７８１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に記載されるような従来の素子温度の推定手法では、センサの素子温度を高精度に推定するためにさらなる改善の余地があった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、素子温度を高精度に推定できるセンサの印加電圧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、本発明に係る印加電圧制御装置（１１）は、直流電圧（Ｖｄｃ）を印加することにより酸素量に応じた直流電流（Ｉｄｃ）が流れ、交流電圧（Ｖａｃ）を印加することによりセンサインピーダンス（Ｚａｃ）に応じた交流電流（Ｉａｃ）が流れる特性を持つセンサ素子（４）、を備えたセンサ（３）の印加電圧制御装置（１１）において、前記センサ素子に印加する前記交流電圧のカットオフ周波数を可変とするフィルタ処理部（１６）を備え、前記フィルタ処理部は、前記センサ素子の温度である素子温度に関連する素子温度関連情報（Ｚａｃ，Ｉａｃ，Ｉｄｃ，Ｔｅ，Ｉｈ，Ｗｒ）に基づいて前記カットオフ周波数を可変とすることを特徴とする。
【０００８】
この構成により、センサの素子温度の変化等に応じて交流電圧のカットオフ周波数を適切に設定できるので、センサのセンサインピーダンスの検出精度を向上させることが可能となり、センサインピーダンスから導出されるセンサの素子温度を高精度に推定できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、素子温度を高精度に推定できるセンサの印加電圧制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る印加電圧制御回路（印加電圧制御装置）を含む酸素濃度センサのセンサ制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１中の印加電圧制御回路の構成の一例を示す回路図である。
【図３】図３は、センサインピーダンス−カットオフ周波数特性と、センサ素子温度との関係と示す図である。
【図４】図４は、第一実施形態におけるカットオフ周波数の切り替え処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第一実施形態におけるカットオフ周波数の切り替え処理の挙動の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図６】図６は、第二実施形態におけるカットオフ周波数の切り替え処理を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第二実施形態におけるカットオフ周波数の切り替え処理の挙動の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図８】図８は、第二実施形態の変形例におけるカットオフ周波数の切り替え処理の挙動の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図９】図９は、第三実施形態におけるカットオフ周波数の切り替え処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第三実施形態におけるカットオフ周波数の切り替え処理の挙動の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】図１１は、第四実施形態におけるカットオフ周波数の切り替え処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第四実施形態におけるカットオフ周波数の切り替え処理の挙動の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図１３】図１３は、第五実施形態におけるカットオフ周波数の切り替え処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第五実施形態におけるカットオフ周波数の切り替え処理の挙動の一例を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１２】
（第一実施形態）
図１〜５を参照して第一実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態では、直流電圧を印加することにより酸素量に応じた直流電流が流れるセンサの一例として酸素濃度センサ３を挙げ、この酸素濃度センサ３に印加する電圧を制御する印加電圧制御装置の一例とし印加電圧制御回路１１を挙げる。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る印加電圧制御装置としての印加電圧制御回路１１は、酸素濃度センサ３の動作を制御するセンサ制御装置１０の一部として組み込まれている。
【００１３】
酸素濃度センサ３は、エンジン１の排気管２に設置され、排気ガス（被検出ガス）中の酸素濃度を検出する。酸素濃度センサ３は、直流電圧Ｖｄｃを印加することにより酸素濃度に応じた直流電流Ｉｄｃ（以降では「センサ出力電流」とも表記する）が流れる特性をもつセンサ素子４を有し、排気ガス中の酸素濃度にほぼ比例する限界電流を発生する限界電流式のセンサである。つまり、酸素濃度センサ３は、排気管２を流れる排気ガス中の酸素濃度に応じて、出力する直流電流Ｉｄｃを変化させるものとなっている。排気ガス中の酸素濃度が高くなれば、酸素濃度センサ３から出力される直流電流Ｉｄｃは大きくなり、排気ガス中の酸素濃度が低くなれば、酸素濃度センサ３から出力される直流電流Ｉｄｃは小さくなる。
【００１４】
また、酸素濃度センサ３のセンサ素子４は、交流電圧Ｖａｃを印加することにより交流電流Ｉａｃ（以降では「センサ出力電流」とも表記する）が流れる特性も持つ。
【００１５】
酸素濃度センサ３のセンサ素子４は、例えば部分安定化ジルコニアからなる固体電解質層を含んで構成され、所定の活性温度の範囲（例えば７００℃以上）のときに活性状態となり、上記のセンサ出力電流を酸素濃度に応じて発生させることができる。センサ素子４の温度を活性温度の範囲内に維持するために、酸素濃度センサ３にはヒータ５が内蔵されている。ヒータ５の発熱によってセンサ素子４の温度を上昇させることができる。
【００１６】
排気温度センサ６は、エンジン１の排気管２に設定され、排気管２内の排気ガスの温度（排気温度Ｔｅ）を検出する。排気温度センサ６は、検出した排気温度Ｔｅに関する情報をセンサ制御装置１０のマイコン１３に出力する。
【００１７】
センサ制御装置１０は、印加電圧制御回路１１と、ヒータ制御回路１２と、マイコン１３とを備える。
【００１８】
印加電圧制御回路１１は、図１，２に示すように、酸素濃度センサ３のセンサ素子４と電気的に接続されており、センサ素子４に印加する印加電圧（交流電圧Ｖａｃ、直流電圧Ｖｄｃ）を制御すると共に、センサ素子４から出力されるセンサ出力電流（交流電流Ｉａｃ、直流電流Ｉｄｃ）に応じた電圧値を取得する。また、印加電圧制御回路１１は、マイコン１３とも電気的に接続されており、マイコン１３からの指令信号（図２中のＡＣ−ＴＲＧ及びＣＵＴ−ＯＦＦ−ＳＷ）に応じて印加電圧Ｖａｃ，Ｖｄｃを制御すると共に、センサ素子４から取得したセンサ出力電流Ｉａｃ，Ｉｄｃに対応する電圧値（図２中のＡＤ１、ＡＤ２）をマイコン１３に出力する。
【００１９】
ヒータ制御回路１２は、酸素濃度センサ３のヒータ５及びマイコン１３と電気的に接続されており、マイコン１３からの指令信号に応じてヒータ５の発熱量を制御する。ヒータ制御回路１２は、例えばヒータ５の通電率（デューティ）を制御することで、ヒータ５の発熱量を制御することができる。
【００２０】
マイコン１３は、印加電圧制御回路１１及びヒータ制御回路１２を介して酸素濃度センサ３の動作を制御する。マイコン１３は、Ａ／Ｄ変換器１４（図１，２中に「Ａ／Ｄ」と表記）を介して、印加電圧制御回路１１からセンサ出力電流Ｉａｃ，Ｉｄｃに対応する電圧値を取得する。また、マイコン１３は、Ｄ／Ａ変換器１５（図１，２中に「出力」と表記）を介して、印加電圧制御回路１１及びヒータ制御回路１２にそれぞれ指令信号を出力する。
【００２１】
マイコン１３は、印加電圧制御回路１１を制御して酸素濃度センサ３のセンサ素子４に所望の直流電圧Ｖｄｃを印加し、これに応じて酸素濃度センサ３から出力される直流電流Ｉｄｃに対応する電圧値を印加電圧制御回路１１から取得する。マイコン１３は、印加電圧制御回路１１から取得した電圧値から直流電流Ｉｄｃを算出し、この算出した直流電流Ｉｄｃに基づき排気ガスの酸素濃度を算出することができる。
【００２２】
また、マイコン１３は、印加電圧制御回路１１を制御して酸素濃度センサ３のセンサ素子４に所望の交流電圧Ｖａｃを印加し、これに応じて出力される交流電流Ｉａｃに対応する電圧値を印加電圧制御回路１１から取得する。マイコン１３は、印加電圧制御回路１１から取得した電圧値から交流電流Ｉａｃを算出し、この算出したセンサ出力電流Ｉａｃと、交流電圧Ｖａｃとに基づき、酸素濃度センサ３のセンサインピーダンスＺａｃを算出する。センサインピーダンスＺａｃは、酸素濃度センサ３に印加する交流電圧Ｖａｃを、これに応じて酸素濃度センサ３から出力される交流電流Ｉａｃで除することで導出できる（Ｚａｃ＝Ｖａｃ／Ｉａｃ）。つまり、交流電圧Ｖａｃを酸素濃度センサ３に印加することによって、センサインピーダンスＺａｃに応じた交流電流Ｉａｃが酸素濃度センサ３に流れる、とも表現することができる。
【００２３】
センサインピーダンスＺａｃの大小関係は、酸素濃度センサ３の素子温度の高低関係と対応するものである。センサインピーダンスが相対的に大きい場合には素子温度が相対的に高くなり、センサインピーダンスが相対的に低い場合には素子温度が相対的に低くなる（回路構成によってはインピーダンスの大小関係と素子温度の高低関係とが逆となる場合もある）。つまり、マイコン１３は、センサインピーダンスＺａｃに基づき酸素濃度センサ３の素子温度を間接的に把握することができる。
【００２４】
また、マイコン１３は、酸素濃度センサ３のセンサ素子４の温度（素子温度）に関連する「素子温度関連情報」を印加電圧制御回路１１などから取得し、この素子温度関連情報に基づいて素子温度を推定し、または、素子温度を間接的に把握することができる。本実施形態では、このような素子温度関連情報として酸素濃度センサ３のセンサインピーダンスＺａｃが用いられる。
【００２５】
マイコン１３は、このように推定した素子温度に基づいて、酸素濃度センサ３のセンサ素子４の実際の温度が所望の設定温度となるようにヒータ制御回路１２をフィードバック制御する。また、マイコン１３は、エンジン１の運転状態などに応じて（例えば燃費が高効率領域となるように）、センサ素子４の設定温度を活性温度領域内で適宜設定することができる。
【００２６】
なお本実施形態では、酸素濃度センサ３のサイズや設置スペース、コストなどの制約のため、センサ素子４の実際の温度を温度センサ等によって直接計測せず、素子温度との関連性を有するセンサインピーダンスＺａｃに基づきマイコン１３が素子温度を推定する構成をとる。このため、センサ素子４の素子温度の推定精度が悪いと、設定温度が活性温度領域の境界付近に設定された場合に、上記のフィードバック制御により素子温度を制御しても実際の素子温度が活性温度領域から外れてしまい、酸素濃度センサ３が機能しない虞がある。このような状況を回避すべく、少なくとも活性温度領域を含む範囲において素子温度を高精度に推定できることが望ましい。
【００２７】
図１に示すセンサ制御装置１０では、印加電圧制御回路１１にて生成される交流電圧Ｖａｃは、一般に所定のカットオフ周波数で高周波成分を除去するフィルタ処理を施された後にセンサ素子４に印加される。ここで、図３を参照して、このカットオフ周波数とセンサインピーダンスＺａｃ及び素子温度との関係について説明する。図３にはカットオフ周波数とセンサインピーダンスとの間に係る特性のグラフＡ，Ｂが図示されている。図３の縦軸はセンサインピーダンスＺａｃを示し、横軸はカットオフ周波数を示す。グラフＡは、素子温度が５００℃の低温状態におけるセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性を示すものであり、グラフＢは、素子温度が７００℃の高温状態におけるセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性を示すものである。グラフＡ，Ｂのそれぞれでは、センサ単品特性の代表値が実線で示され、最大値が点線で示され、最小値が一点鎖線で示されている。
【００２８】
図３のグラフＡまたはグラフＢに示すように、素子温度が同一の場合には、カットオフ周波数が高周波になるほどセンサインピーダンスＺａｃは減少する特性がある。センサインピーダンスＺａｃが小さくなるほどセンサ出力電流Ｉａｃが増大し、これにより回路規模が大型化してコストが増加する懸念がある。このため、カットオフ周波数を低周波側に設定し、センサインピーダンスＺａｃが大きくなる領域にてセンサインピーダンスＺａｃを検出できることが好ましい。
【００２９】
また、図３のグラフＡ，Ｂに示すように、素子温度が異なる場合には、素子温度が低温になるほど、センサインピーダンス−カットオフ周波数特性が正方向に遷移し、カットオフ周波数に対応するセンサインピーダンスＺａｃが増大する特性がある。さらに、カットオフ周波数が低周波になるほどセンサインピーダンスＺａｃのばらつき（最大値と最小値との間の幅）が大きくなる傾向があり、この傾向は素子温度が低温になるほど顕著となる。すなわち、低温領域の特性を示すグラフＡのほうが、高温領域の特性を示すグラフＢと比較して、センサインピーダンスＺａｃのばらつきが大きく、また、低周波側でばらつきが大きくなる傾向が比較的高周波側で始まっている。センサインピーダンスＺａｃのばらつきが大きいとセンサの検出精度が低下する虞がある。以上より、センサインピーダンス−カットオフ周波数特性において、センサインピーダンスＺａｃが大きくなる領域、かつ、センサインピーダンスＺａｃのばらつきが少なくなる領域にてカットオフ周波数を設定することが好ましい。
【００３０】
従来の酸素濃度センサ３の制御手法では、カットオフ周波数を固定として、単一のカットオフ周波数を用いていた。この場合、酸素濃度センサ３の活性温度（例えば７００℃）においてセンサインピーダンスＺａｃの検出精度が高くなるように、カットオフ周波数が設定されていた。つまり、図３に領域Ｃとして示すように、センサの活性温度に相当するセンサ高温領域の特性（図３のグラフＢ）を基準として、この特性において、センサインピーダンスＺａｃが比較的大きく、かつ、センサインピーダンスＺａｃのばらつきが少なくなるようにカットオフ周波数が設定されていた。このようにセンサ高温時にセンサインピーダンスＺａｃの検出精度が高くなるようにカットオフ周波数を設定すると、グラフＡに示すように素子温度が低温側になるほど、センサ単品特性のばらつきが大きくなり、センサインピーダンスＺａｃの検出精度が低くなる傾向にあった。
【００３１】
これに対して本実施形態では、図３に領域Ｄ１，Ｄ２として示すように、酸素濃度センサ３の素子温度が高温状態の場合と、低温状態の場合とでカットオフ周波数を切り替える構成となっている。素子温度が高温状態の場合には、従来手法と同様にセンサ高温領域の特性（図３のグラフＢ）を基準として、図３に領域Ｄ２として示すように、この特性において、センサインピーダンスＺａｃが大きく、かつ、センサインピーダンスＺａｃのばらつきが小さくなるようにカットオフ周波数が設定される。これにより、素子温度が高温状態の場合には、センサインピーダンスＺａｃが大きくなる領域においてセンサインピーダンスＺａｃを検出することができる。一方、素子温度が低温状態の場合には、図３に領域Ｄ１として示すように、カットオフ周波数が高温状態の場合のもの（領域Ｄ２）に比べて相対的に高く設定される。このため、センサ温度が低温状態であり、センサ低温領域の特性（図３のグラフＡ）であっても、センサインピーダンスＺａｃのばらつきが小さくなるようにカットオフ周波数が設定される。これにより、素子温度が低温状態の場合でも、センサインピーダンスＺａｃのばらつきが小さい領域においてセンサインピーダンスＺａｃを検出することができる。したがって、酸素濃度センサ３の素子温度によらず、センサインピーダンスＺａｃの検出精度を向上させることが可能となり、素子温度を高精度に推定できる。
【００３２】
このように酸素濃度センサ３に印加する交流電圧Ｖａｃのカットオフ周波数を切り替える機能は、本実施形態ではマイコン１３及び印加電圧制御回路１１により実現される。
【００３３】
マイコン１３は、素子温度関連情報に基づいてカットオフ周波数の変更要否を決定する。第一実施形態では、上述のとおり素子温度関連情報としてセンサインピーダンスＺａｃを用いており、また、センサインピーダンスＺａｃの大小関係は、酸素濃度センサ３の素子温度の高低関係と対応している。このため、マイコン１３は、センサインピーダンスＺａｃが相対的に高いときに、素子温度が相対的に低い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に高く設定する。また、センサインピーダンスＺａｃが相対的に低いときに、素子温度が相対的に高い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に低く設定する。したがって、マイコン１３は、センサインピーダンスＺａｃが所定の閾値以上の状態（低温領域）から閾値を超過して閾値以下の状態（高温領域）に遷移したとき、カットオフ周波数を高周波のものから低周波のものに変更することを決定する。同様に、マイコン１３は、センサインピーダンスＺａｃが所定の閾値以下の状態（高温領域）から閾値を超過して閾値以上の状態（低温領域）に遷移したとき、カットオフ周波数を低周波のものから高周波のものに変更することを決定する。マイコン１３は、このようなカットオフ周波数の変更を決定すると、この変更に応じた指令信号（図２中のＣＵＴ−ＯＦＦ−ＳＷ）を印加電圧制御回路１１に出力し、印加電圧制御回路１１は、指令信号の受信に応じて交流電圧Ｖａｃのカットオフ周波数を切り替える。
【００３４】
マイコン１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース（Ａ／Ｄ変換器１４及びＤ／Ａ変換器１５）を備えたコンピュータシステムとして構成される。マイコン１３は、例えばセンサ制御装置１０が搭載される車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）の一部として実装される。
【００３５】
印加電圧制御回路１１の具体的な回路構成は、例えば図２に示す構成とすることができる。印加電圧制御回路１１は、３つのオペアンプＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３と、８つの抵抗Ｒ１〜Ｒ８と、コンデンサＣ１と、ＡＣ電圧生成スイッチＳＷ１と、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２と、を備える。抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２，及び抵抗Ｒ３は直列接続され、抵抗Ｒ１は定電源ＶＯＭに接続され、抵抗Ｒ３は接地されている。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の中間点にはオペアンプＯＰ１の正側入力端子が接続されており、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ３の中間点にはオペアンプＯＰ２の正側入力端子が接続されている。
【００３６】
オペアンプＯＰ１の出力端子は、このオペアンプＯＰ１の負側入力端子と、オペアンプＯＰ３の正側入力端子とに接続されている。オペアンプＯＰ１の出力端子とオペアンプＯＰ３の正側入力端子との間には抵抗Ｒ５が設けられ、抵抗Ｒ５とオペアンプＯＰ１の出力端子との中間点には、ＡＣ電圧生成スイッチＳＷ１及び抵抗Ｒ４を介して定電源ＶＯＭが接続されている。オペアンプＯＰ３の出力端子は、このオペアンプＯＰ３の負側入力端子と接続されており、さらに抵抗Ｒ６及び抵抗Ｒ７と並列接続されている。抵抗Ｒ６は、センサ素子４の正側端子Ｓ＋に接続されており、抵抗Ｒ６と正側端子Ｓ＋との間の中間点にはコンデンサＣ１が接続されている。コンデンサＣ１は接地されている。抵抗Ｒ７のオペアンプＯＰ３側には、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２が設けられている。
【００３７】
ＡＣ電圧生成スイッチＳＷ１は、マイコン１３のＤ／Ａ変換器（出力）から出力される指令信号ＡＣ−ＴＲＧに応じてＯＮ状態とＯＦＦ状態が切り替わる。印加電圧制御回路１１では、ＡＣ電圧生成スイッチＳＷ１のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを交互に切り替えることによって交流電圧Ｖａｃが生成される。印加電圧制御回路１１のうち抵抗Ｒ６、抵抗Ｒ７、及びコンデンサＣ１から構成される部分は、生成された交流電圧をローパスフィルタ処理するためのフィルタ回路１６（フィルタ処理部）である。つまり、印加電圧制御回路１１で生成された交流電圧Ｖａｃは、フィルタ回路１６にてローパスフィルタ処理を施された後に、酸素濃度センサ３のセンサ素子４に印加される。なお、印加電圧制御回路１１の回路構成によっては、酸素濃度センサ３の正側端子Ｓ＋と負側端子Ｓ−とが逆となる場合もある。言い換えると、印加電圧制御回路１１の回路構成によっては、コンデンサＣ１と並列に配置される酸素濃度センサ３の正側端子Ｓ＋及び負側端子Ｓ−の位置が逆となる場合もある。
【００３８】
カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２は、マイコン１３のＤ／Ａ変換器（出力）から出力される指令信号ＣＵＴ−ＯＦＦ−ＳＷに応じてＯＮ状態とＯＦＦ状態が切り替わる。カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がＯＮ状態のとき抵抗Ｒ７が通電状態となり、ＯＦＦ状態のとき抵抗Ｒ７が非通電状態となる。フィルタ回路１６は、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２のＯＮ状態とＯＦＦ状態の切り替えによってローパスフィルタ処理のフィルタ時定数（カットオフ周波数）を可変とすることができる。
【００３９】
オペアンプＯＰ２の出力端子は、このオペアンプＯＰ２の負側入力端子と、抵抗Ｒ８とに接続されている。抵抗Ｒ８は、センサ素子４の負側端子Ｓ−に接続されている。抵抗Ｒ８とセンサ素子４の負側端子Ｓ−との中間点と、抵抗Ｒ８とオペアンプＯＰ２の出力端子との中間点には、それぞれ信号線が接続されており、マイコン１３のＡ／Ｄ変換器１４にこれらの中間点における電圧値ＡＤ１，ＡＤ２を出力できるように構成されている。マイコン１３は、これらの電圧値ＡＤ１，ＡＤ２に基づきセンサ出力電流Ｉａｃ，Ｉｄｃを算出することができる。
【００４０】
また、印加電圧制御回路１１では、ＡＣ電圧生成スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態（またはＯＮ状態）に維持されることによって直流電圧Ｖｄｃが生成される。
【００４１】
次に、図４のフローチャートと図５のタイムチャートを参照して、第一実施形態における印加電圧制御回路１１のカットオフ周波数を切り替える処理について説明する。図４のタイムチャートの一連の処理は、エンジン１が作動状態のときにセンサ制御装置１０により実施される。図５のタイムチャートには、カットオフ周波数の切り替え処理を実施中の（ａ）エンジン状態、（ｂ）センサ温度（酸素濃度センサ３の実際の素子温度）、（ｃ）ＣＵＴ−ＯＦＦ−ＳＷ（印加電圧制御回路１１中のカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２の制御信号）、（ｄ）カットオフ周波数、（ｅ）ＡＣ電圧（交流電圧Ｖａｃ）の印加波形、（ｆ）センサインピーダンスＺａｃの時間変化が示されている。以下、図４のフローチャートに沿って、図５のタイムチャートを参照しつつ説明する。
【００４２】
ステップＳ１０１にて車両のイグニッションスイッチがＯＮ状態となると、ステップＳ１０２のセンサ非活性（すなわち酸素濃度センサ３の素子温度が低温で非活性）の状態で、ステップＳ１０３にてセンサＡＣ電圧（交流電圧Ｖａｃ）の周期生成が開始される。つまり、印加電圧制御回路１１が、マイコン１３からの指令信号ＡＣ−ＴＲＧに従って交流電圧Ｖａｃを生成して、酸素濃度センサ３のセンサ素子４への交流電圧Ｖａｃの印加を開始する。より詳細には、マイコン１３が印加電圧制御回路１１のＡＣ電圧生成スイッチＳＷ１の指令信号ＡＣ−ＴＲＧを適宜切り替えることで、ＡＣ電圧生成スイッチＳＷ１のオン状態とオフ状態とが切り替えられ、これにより印加電圧制御回路１１に交流電圧Ｖａｃが生成される。また、これに併せて、マイコン１３は、センサインピーダンスＺａｃを用いた温度推定を開始する。ステップＳ１０３の処理が完了するとステップＳ１０４に進む。
【００４３】
ステップＳ１０４では、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えられ、印加電圧制御回路１１のカットオフ周波数が高周波側に変更される。ステップＳ１０４の処理が完了するとステップＳ１０５に進む。
【００４４】
図５のタイムチャートでは、時刻ｔ０以前の区間において、図５（ｂ）に示すようにセンサ温度が低温で酸素濃度センサ３が非活性状態となっている。そして、時刻ｔ０において、図５（ｅ）に示すようにステップＳ１０３の交流電圧Ｖａｃの生成が開始され、周期的な交流電圧Ｖａｃの波形が出力され始める。また、時刻ｔ０において、図５（ｃ）に示すようにステップＳ１０４のカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオン状態へ切り替えられ、図５（ｄ）に示すように印加電圧制御回路１１のカットオフ周波数が高周波側に変更されている。
【００４５】
ステップＳ１０５では、センサ加温が開始される。マイコン１３は、ステップＳ１０３にて推定が開始された酸素濃度センサ３の素子温度に基づいて、素子温度が所定の設定温度（エンジン１の運転状態等に基づき活性温度領域内で決定される）になるようヒータ制御回路１２によるフィードバック制御（ヒータ制御）を開始する。ヒータ制御の実施中には、ヒータ制御回路１２は、例えばヒータ５の通電率（デューティ）を適宜制御することで、ヒータ５の発熱量を制御する。ステップＳ１０５が完了するとステップＳ１０６に進む。
【００４６】
図５のタイムチャートでは、時刻ｔ０において、図５（ｂ）に示すようにセンサ加温（ヒータ制御）が開始され、時刻ｔ０以降の区間では、設定温度（図５では「制御目標温度」と表記）として設定された７００℃となるようにセンサ温度が上昇している。
【００４７】
ステップＳ１０６では、センサインピーダンスＺａｃが算出される。マイコン１３は、図２に示すように、印加電圧制御回路１１内の抵抗Ｒ８の両端部の電圧値ＡＤ１，ＡＤ２を取得し、これらの電圧値ＡＤ１，ＡＤ２に基づき、抵抗Ｒ８を流れる電流値、すなわち印加電圧制御回路１１を流れるセンサ出力電流Ｉａｃを算出する。また、マイコン１３は、印加電圧制御回路１１から酸素濃度センサ３に印加される交流電圧Ｖａｃも取得しており、交流電圧Ｖａｃをセンサ出力電流Ｉａｃで除することでセンサインピーダンスＺａｃを算出する（Ｚａｃ＝Ｖａｃ／Ｉａｃ）。ステップＳ１０６の処理が完了するとステップＳ１０７へ進む。
【００４８】
ステップＳ１０７では、センサインピーダンスＺａｃが閾値を超過したか否かが判定される。閾値としては、図５（ｆ）に示すように、センサ温度が低温領域から高温領域へ遷移する際の閾値（例えば図５のＴＨ１）と、高温領域から低温領域へ遷移する際の閾値（例えば図５のＴＨ２）を個別に設定してもよいし、または、両方向の遷移において共通の閾値を設定してもよい。ステップＳ１０７の判定の結果、センサインピーダンスＺａｃが閾値を超過していない場合（ステップＳ１０７のＮｏ）にはステップＳ１０６に戻り、センサインピーダンスＺａｃが閾値を超過している場合（ステップＳ１０７のＹｅｓ）にはステップＳ１０８に進む。
【００４９】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７にてセンサインピーダンスＺａｃが閾値を超過しているので、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２が切り替えられる。すなわち、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオン状態の場合にはオフ状態に切り替えられ、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオフ状態の場合にはオン状態に切り替えられる。ステップＳ１０８の処理が完了するとステップＳ１０９に進む。
【００５０】
ステップＳ１０９では、ヒータ制御が継続しているか否かが判定される。ステップＳ１０９の判定の結果、ヒータ制御が継続している場合（ステップＳ１０９のＹｅｓ）にはステップＳ１０６に戻り、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８の処理が繰り返される。一方、ヒータ制御が終了した場合（ステップＳ１０９のＮｏ）には本制御フローを終了する。
【００５１】
図５のタイムチャートでは、時刻ｔ０〜ｔ１の区間において、センサ温度の昇温に伴って図５（ｆ）に示すようにセンサインピーダンスＺａｃが減少を続ける。この区間では、センサインピーダンスＺａｃは、センサ温度が低温領域から高温領域へ遷移する際の閾値ＴＨ１を超過していないので、ステップＳ１０６，Ｓ１０７が繰り返される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数は高周波側の領域Ｄ１のものに設定されている。
【００５２】
時刻ｔ１においてセンサインピーダンスＺａｃが閾値ＴＨ１を超過すると、図５（ｃ）に示すようにカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオフ状態に切り替えられ、カットオフ周波数が低周波のものに変更される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数が低周波側の領域Ｄ２に遷移し、低温領域の特性（グラフＡ）から高温領域の特性（グラフＢ）へ切り替わる。このカットオフ周波数の切り替えに伴い、時刻ｔ１では、図５（ｆ）に示すようにセンサインピーダンスＺａｃがステップ状に増加している。また、時刻ｔ１では、図５（ｂ）に示すようにセンサ温度が制御目標温度に到達し、センサ暖気が完了している。なお、暖気完了前に、予め高温に到達した段階でカットオフ周波数を切り替える制御などもある。この場合、例えば、センサインピーダンスＺａｃの閾値ＴＨ１を図５の例より小さく設定して、センサ暖気が完了する前にセンサインピーダンスＺａｃが閾値ＴＨ１を超えるように構成することができる。
【００５３】
時刻ｔ１〜ｔ２の区間では、図５（ｂ）に示すようにセンサ温度が制御目標温度を超過している状態が維持され、時刻ｔ２においてエンジン状態が通常状態から停止に切り替わるとセンサ温度が下降し始める。時刻ｔ２〜ｔ３の区間では、センサ温度の下降に伴って図５（ｆ）に示すようにセンサインピーダンスＺａｃが増加を続ける。この区間では、センサインピーダンスＺａｃは、センサ温度が高温領域から低温領域へ遷移する際の閾値ＴＨ２を超過していないので、ステップＳ１０６，Ｓ１０７が繰り返される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数は低周波側の領域Ｄ２に留まっている。
【００５４】
時刻ｔ３においてセンサインピーダンスＺａｃが閾値ＴＨ２を超過すると、図５（ｃ）に示すようにカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えられ、カットオフ周波数が再び高周波のものに変更される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数が高周波側の領域Ｄ１に再び遷移している。このカットオフ周波数の切り替えに伴い、時刻ｔ３では、図５（ｆ）に示すようにセンサインピーダンスＺａｃがステップ状に減少している。時刻ｔ３以降では図５（ｂ）に示すようにセンサ温度は引き続き低減し、時刻ｔ４において初期値まで低減されている。また、センサ温度の下降に伴って、図５（ｆ）に示すようにセンサインピーダンスＺａｃも増加する。
【００５５】
第一実施形態に係る印加電圧制御回路１１（印加電圧制御装置）の効果について説明する。図３を参照して説明したように、単一のカットオフ周波数を用いる構成では、酸素濃度センサ３の活性温度の近傍（高温領域）においてセンサインピーダンスＺａｃの検出精度が高くなるように（すなわち、センサインピーダンスＺａｃが比較的大きく、かつ、センサインピーダンスＺａｃのばらつきが少なくなるように）、カットオフ周波数が設定されているので、素子温度が低温側になるほどセンサ単品特性のばらつきが大きく、センサインピーダンスＺａｃの検出精度が低くなる傾向があり、この結果、酸素濃度センサ３のセンサインピーダンスＺａｃの検出精度にばらつきが生じる場合があった。これに対して、本実施形態の印加電圧制御回路１１は、酸素濃度センサ３に印加する交流電圧Ｖａｃのカットオフ周波数を可変としているので、酸素濃度センサ３の素子温度の変化等に応じて適切なカットオフ周波数を設定することが可能となる。これにより、酸素濃度センサ３のセンサインピーダンスＺａｃの検出精度を向上させることが可能となり、この結果、センサインピーダンスＺａｃから導出される酸素濃度センサ３の素子温度を高精度に推定できる。さらに、素子温度の推定精度が向上することで、センサ制御装置１０による酸素濃度センサ３の温度制御を精度良く行うことが可能となり、この結果酸素濃度センサ３の検出精度を向上できる。
【００５６】
また、図３を参照して説明したように、センサインピーダンス−カットオフ周波数特性は素子温度の変化に応じて変動するので、単一のカットオフ周波数を用いるときに生じるセンサインピーダンスＺａｃの検出精度のばらつきは、素子温度の変化の影響が強いと考えられる。これに対して、第一実施形態の印加電圧制御回路１１は、酸素濃度センサ３の素子温度に関連する素子温度関連情報に基づくマイコン１３からの指令信号に応じて、カットオフ周波数を可変としている。より詳細には、素子温度関連情報に基づいて、素子温度が相対的に低いときにカットオフ周波数を相対的に高く設定し、素子温度が相対的に高いときにカットオフ周波数を相対的に低く設定する。これにより、センサインピーダンスＺａｃの検出精度のばらつきの影響の強い素子温度に応じて適切なカットオフ周波数を設定することが可能となるので、酸素濃度センサ３のセンサインピーダンスＺａｃの検出精度の向上を促進でき、酸素濃度センサ３の素子温度の推定精度をさらに向上できる。
【００５７】
また、第一実施形態では、素子温度関連情報としてセンサインピーダンスＺａｃを用いており、センサインピーダンスＺａｃが相対的に高いときに、素子温度が相対的に低い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に高く設定し、また、センサインピーダンスＺａｃが相対的に低いときに、素子温度が相対的に高い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に低く設定する。センサインピーダンスＺａｃの大小関係は、酸素濃度センサ３の素子温度の高低関係と対応するものであり、素子温度の変化を好適に反映させる情報であるので、素子温度の変化を精度良く把握することが可能となり、酸素濃度センサ３の素子温度の推定精度をさらに向上できる。
【００５８】
（第二実施形態）
次に、図６，７を参照して第二実施形態について説明する。図６に示すように、第二実施形態は、酸素濃度センサ３の素子温度に関連する素子温度関連情報としてセンサ出力電流Ｉａｃ（交流電流Ｉａｃ）を用いる点、及び、このセンサ出力電流Ｉａｃに基づきカットオフ周波数を可変とする点で第一実施形態と異なるものである。
【００５９】
図７（ｂ），（ｇ）に示すように、センサ出力電流Ｉａｃも、センサインピーダンスＺａｃと同様に、その大小関係が酸素濃度センサ３の素子温度の高低関係と対応するものである。なお、本実施形態でカットオフ周波数の切り替え判定に用いるセンサ出力電流Ｉａｃとは、酸素濃度センサ３から出力される交流電流の実効値や半波平均値など、交流電流の大きさに対応する指標値を意味する。
【００６０】
図６のフローチャートと図７のタイムチャートを参照して、第二実施形態における印加電圧制御回路１１のカットオフ周波数を切り替える処理について説明する。図６のタイムチャートの一連の処理は、エンジン１が作動状態のときにセンサ制御装置１０により実施される。図７のタイムチャートには、カットオフ周波数の切り替え処理を実施中の（ａ）エンジン状態、（ｂ）センサ温度（酸素濃度センサ３の実際の素子温度）、（ｃ）ＣＵＴ−ＯＦＦ−ＳＷ（印加電圧制御回路１１中のカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２の制御信号）、（ｄ）カットオフ周波数、（ｅ）ＡＣ電圧（交流電圧Ｖａｃ）の印加波形、（ｇ−１）センサ出力電流Ｉａｃ（交流電流Ｉａｃ）の時間変化が示されている。以下、図６のフローチャートに沿って、図７のタイムチャートを参照しつつ説明する。なお、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の各処理は、図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０５の各処理と同様であるので説明を省略する。
【００６１】
ステップＳ２０６では、センサ出力電流Ｉａｃが算出される。マイコン１３は、図２に示すように、印加電圧制御回路１１内の抵抗Ｒ８の両端部の電圧値ＡＤ１，ＡＤ２を取得し、これらの電圧値ＡＤ１，ＡＤ２に基づき、抵抗Ｒ８を流れる電流値、すなわち印加電圧制御回路１１を流れるセンサ出力電流Ｉａｃを算出する。ステップＳ２０６の処理が完了するとステップＳ２０７へ進む。
【００６２】
ステップＳ２０７では、センサ出力電流Ｉａｃが閾値ＴＨＩａｃを超過したか否かが判定される。ステップＳ２０７の判定の結果、センサ出力電流Ｉａｃが閾値ＴＨＩａｃを超過していない場合（ステップＳ２０７のＮｏ）にはステップＳ２０６に戻り、センサ出力電流Ｉａｃが閾値を超過している場合（ステップＳ２０７のＹｅｓ）にはステップＳ２０８に進む。
【００６３】
ステップＳ２０８では、ステップＳ２０７にてセンサ出力電流Ｉａｃが閾値を超過しているので、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２が切り替えられる。すなわち、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオン状態の場合にはオフ状態に切り替えられ、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオフ状態の場合にはオン状態に切り替えられる。ステップＳ２０８の処理が完了するとステップＳ２０９に進む。
【００６４】
ステップＳ２０９では、ヒータ制御が継続しているか否かが判定される。ステップＳ２０９の判定の結果、ヒータ制御が継続している場合（ステップＳ２０９のＹｅｓ）にはステップＳ２０６に戻り、ステップＳ２０６〜Ｓ２０８の処理が繰り返される。一方、ヒータ制御が終了した場合（ステップＳ２０９のＮｏ）には本制御フローを終了する。
【００６５】
図７のタイムチャートでは、時刻ｔ０〜ｔ１の区間において、センサ温度の昇温に伴って図７（ｇ）に示すようにセンサ出力電流Ｉａｃが増加を続ける。この区間では、センサ出力電流Ｉａｃは閾値ＴＨＩａｃを超過していないので、ステップＳ２０６，Ｓ２０７が繰り返される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数は高周波側の領域Ｄ１のものに設定されている。
【００６６】
時刻ｔ１においてセンサ出力電流Ｉａｃが閾値ＴＨＩａｃを超過すると、図７（ｃ）に示すようにカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオフ状態に切り替えられ、カットオフ周波数が低周波のものに変更される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数が低周波側の領域Ｄ２に遷移し、低温領域の特性（グラフＡ）から高温領域の特性（グラフＢ）へ切り替わる。また、時刻ｔ１では、図７（ｂ）に示すようにセンサ温度が制御目標温度に到達し、センサ暖気が完了している。
【００６７】
時刻ｔ１〜ｔ２の区間では、図７（ｂ）に示すようにセンサ温度が制御目標温度を超過している状態が維持され、時刻ｔ２においてエンジン状態が通常状態から停止に切り替わるとセンサ温度が下降し始める。時刻ｔ２〜ｔ３の区間では、センサ温度の下降に伴って図７（ｇ）に示すようにセンサ出力電流Ｉａｃが減少を続ける。この区間では、センサ出力電流Ｉａｃは閾値ＴＨＩａｃを超過していないので、ステップＳ２０６，Ｓ２０７が繰り返される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数は低周波側の領域Ｄ２に留まっている。
【００６８】
時刻ｔ３においてセンサ出力電流Ｉａｃが閾値ＴＨＩａｃを超過すると、図７（ｃ）に示すようにカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えられ、カットオフ周波数が再び高周波のものに変更される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数が高周波側の領域Ｄ１に再び遷移している。
【００６９】
このように第二実施形態では、第一実施形態とは異なりセンサ出力電流Ｉａｃに基づきカットオフ周波数を可変としている。より詳細には、センサ出力電流Ｉａｃが相対的に小さいときに、素子温度が相対的に低い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に高く設定し、また、センサ出力電流Ｉａｃが相対的に大きいときに、素子温度が相対的に高い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に低く設定する。このセンサ出力電流Ｉａｃは、第一実施形態のセンサインピーダンスＺａｃと同様に、酸素濃度センサ３の素子温度の高低関係と対応するものであり、素子温度の変化を好適に反映させる情報である。したがって、第二実施形態の構成でも、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７０】
（第二実施形態の変形例）
図８を参照して第二実施形態の変形例を説明する。図８のタイムチャートには、カットオフ周波数の切り替え処理を実施中の（ａ）エンジン状態、（ｂ）センサ温度（酸素濃度センサ３の実際の素子温度）、（ｃ）ＣＵＴ−ＯＦＦ−ＳＷ（印加電圧制御回路１１中のカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２の制御信号）、（ｄ）カットオフ周波数、（ｅ）ＡＣ電圧（交流電圧Ｖａｃ）の印加波形、（ｇ−２）センサ出力電流Ｉｄｃ（直流電流Ｉｄｃ）の時間変化が示されている。
【００７１】
印加電圧に応じて酸素濃度センサ３から出力されるセンサ出力電流を、カットオフ周波数の切り替え指標の素子温度関連情報に用いる場合、第二実施形態で例示したように交流電圧Ｖａｃの印加に応じて出力される交流電流Ｉａｃの代わりに、直流電圧Ｖｄｃの印加に応じて出力される直流電流Ｉｄｃを用いることもできる。ここで、直流電流Ｉｄｃは、上述のとおり酸素濃度センサ３が検知する酸素濃度に対応する指標値である。酸素濃度センサ３は、活性していくにつれてセンサガス雰囲気に応じて本来の直流電流Ｉｄｃを出力できるようになり、センサ温度の上昇に対応して直流電流Ｉｄｃが上昇していく挙動となる。つまり、直流電流Ｉｄｃは、酸素濃度センサ３の素子温度と関係性があり、例えば図８（ｂ），（ｇ−２）に示すように、素子温度が上昇して活性化してくると振幅が大きくなる特性や、素子温度がある程度の高温になると振幅の最大値が飽和する（所定値に漸近する）特性がある。
【００７２】
素子温度関連情報として直流電流Ｉｄｃを用いる場合、例えば図８（ｇ−２）に示すように、所定の閾値ＴＨＩｄｃを設定し、直流電流Ｉｄｃの時間推移と閾値ＴＨＩｄｃとの関係によって素子温度の高低を判断することができる。例えば、直流電流Ｉｄｃの振動波形が閾値ＴＨＩｄｃと交差しない状態（図８の時刻ｔ０〜ｔ１の区間及び時刻ｔ３〜ｔ４の区間）のとき、センサ出力電流Ｉｄｃが相対的に小さく、素子温度が相対的に低い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に高く設定する。また、直流電流Ｉｄｃの振動波形が閾値ＴＨＩｄｃと交差する状態（図８の時刻ｔ１〜ｔ２の区間）のとき、センサ出力電流Ｉｄｃが相対的に大きく、素子温度が相対的に高い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に低く設定する。「直流電流Ｉｄｃの振動波形が閾値ＴＨＩｄｃと交差する状態」とは、例えば、直流電流Ｉｄｃの振幅の最大値が閾値ＴＨＩｄｃより大きい状態が所定時間以上継続すること、などで判定することができる。
【００７３】
（第三実施形態）
次に、図９，１０を参照して第三実施形態について説明する。図９に示すように、第三実施形態は、酸素濃度センサ３の素子温度に関連する素子温度関連情報として排気管２内の排気温度Ｔｅ（センサ雰囲気ガス温度）を用いる点、及び、この排気温度Ｔｅに基づきカットオフ周波数を可変とする点で第一，第二実施形態と異なるものである。
【００７４】
図１に示すように、排気温度Ｔｅは、酸素濃度センサ３が酸素量を検出する排気管２内の排気ガス（被検出ガス）の温度であって、酸素濃度センサ３が設置される空間（排気管２）内の雰囲気ガスの温度とも表現することができる。図１０（ｂ），（ｈ）に示すように、排気温度Ｔｅも、センサインピーダンスＺａｃと同様に、その大小関係が酸素濃度センサ３の素子温度の高低関係と対応するものである。
【００７５】
図９のフローチャートと図１０のタイムチャートを参照して、第三実施形態における印加電圧制御回路１１のカットオフ周波数を切り替える処理について説明する。図９のタイムチャートの一連の処理は、エンジン１が作動状態のときにセンサ制御装置１０により実施される。図１０のタイムチャートには、カットオフ周波数の切り替え処理を実施中の（ａ）エンジン状態、（ｂ）センサ温度（酸素濃度センサ３の実際の素子温度）、（ｃ）ＣＵＴ−ＯＦＦ−ＳＷ（印加電圧制御回路１１中のカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２の制御信号）、（ｄ）カットオフ周波数、（ｅ）ＡＣ電圧（交流電圧Ｖａｃ）の印加波形、（ｈ）排気温度Ｔｅの時間変化が示されている。以下、図９のフローチャートに沿って、図１０のタイムチャートを参照しつつ説明する。なお、ステップＳ３０１〜Ｓ３０５の各処理は、図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０５の各処理と同様であるので説明を省略する。
【００７６】
ステップＳ３０６では、排気温度Ｔｅが検出される。マイコン１３は、図１に示すように排気温度センサ６から排気温度Ｔｅに関する情報を取得する。ステップＳ３０６の処理が完了するとステップＳ３０７へ進む。
【００７７】
ステップＳ３０７では、排気温度Ｔｅが閾値ＴＨｔを超過したか否かが判定される。ステップＳ３０７の判定の結果、排気温度Ｔｅが閾値ＴＨｔを超過していない場合（ステップＳ３０７のＮｏ）にはステップＳ３０６に戻り、排気温度Ｔｅが閾値を超過している場合（ステップＳ３０７のＹｅｓ）にはステップＳ３０８に進む。
【００７８】
ステップＳ３０８では、ステップＳ３０７にて排気温度Ｔｅが閾値を超過しているので、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２が切り替えられる。すなわち、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオン状態の場合にはオフ状態に切り替えられ、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオフ状態の場合にはオン状態に切り替えられる。ステップＳ３０８の処理が完了するとステップＳ３０９に進む。
【００７９】
ステップＳ３０９では、ヒータ制御が継続しているか否かが判定される。ステップＳ３０９の判定の結果、ヒータ制御が継続している場合（ステップＳ３０９のＹｅｓ）にはステップＳ３０６に戻り、ステップＳ３０６〜Ｓ３０８の処理が繰り返される。一方、ヒータ制御が終了した場合（ステップＳ３０９のＮｏ）には本制御フローを終了する。
【００８０】
図１０のタイムチャートでは、時刻ｔ０〜ｔ１の区間において、センサ温度の昇温に伴って図１０（ｈ）に示すように排気温度Ｔｅが増加を続ける。この区間では、排気温度Ｔｅは閾値ＴＨｔを超過していないので、ステップＳ３０６，Ｓ３０７が繰り返される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数は高周波側の領域Ｄ１のものに設定されている。
【００８１】
時刻ｔ１において排気温度Ｔｅが閾値ＴＨｔを超過すると、図１０（ｃ）に示すようにカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオフ状態に切り替えられ、カットオフ周波数が低周波のものに変更される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数が低周波側の領域Ｄ２に遷移し、低温領域の特性（グラフＡ）から高温領域の特性（グラフＢ）へ切り替わる。また、時刻ｔ１では、図１０（ｂ）に示すようにセンサ温度が制御目標温度に到達し、センサ暖気が完了している。
【００８２】
時刻ｔ１〜ｔ２の区間では、図１０（ｂ）に示すようにセンサ温度が制御目標温度を超過している状態が維持され、時刻ｔ２においてエンジン状態が通常状態から停止に切り替わるとセンサ温度が下降し始める。時刻ｔ２〜ｔ３の区間では、センサ温度の下降に伴って図１０（ｇ）に示すように排気温度Ｔｅが減少を続ける。この区間では、排気温度Ｔｅは閾値ＴＨｔを超過していないので、ステップＳ３０６，Ｓ３０７が繰り返される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数は低周波側の領域Ｄ２に留まっている。
【００８３】
時刻ｔ３において排気温度Ｔｅが閾値ＴＨｔを超過すると、図１０（ｃ）に示すようにカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えられ、カットオフ周波数が再び高周波のものに変更される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数が高周波側の領域Ｄ１に再び遷移している。
【００８４】
このように第三実施形態では、第一実施形態とは異なり排気温度Ｔｅに基づきカットオフ周波数を可変としている。より詳細には、排気温度Ｔｅが相対的に小さいときに、素子温度が相対的に低い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に高く設定し、また、排気温度Ｔｅが相対的に大きいときに、素子温度が相対的に高い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に低く設定する。この排気温度Ｔｅは、第一実施形態のセンサインピーダンスＺａｃと同様に、酸素濃度センサ３の素子温度の高低関係と対応するものであり、素子温度の変化を好適に反映させる情報である。したがって、第三実施形態の構成でも、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８５】
なお、第三実施形態では、カットオフ周波数の切り替え判定に用いる素子温度関連情報として排気温度Ｔｅを用いる構成を例示したが、制御対象のセンサが設置される空間の雰囲気ガスの温度を用いる構成であればよく、例えば、制御対象のセンサが吸気管に設置される場合には吸気温度を用いることができる。また、制御対象のセンサが設置される空間の雰囲気ガスの温度が低温か高温かを推定することができれば、センサと離れた位置の温度を用いることもできる。
【００８６】
（第四実施形態）
次に、図１１，１２を参照して第四実施形態について説明する。図１１に示すように、第四実施形態は、酸素濃度センサ３の素子温度に関連する素子温度関連情報としてヒータ電流Ｉｈを用いる点、及び、このヒータ電流Ｉｈに基づきカットオフ周波数を可変とする点で第一実施形態と異なるものである。
【００８７】
ヒータ電流Ｉｈは、ヒータ５が酸素濃度センサ３のセンサ素子４を加熱するときにヒータ５内に流れる電流である。素子温度の昇温制御においては、一般に、設定温度に対して素子温度が低温側に離れているほど、ヒータ５の通電率（ヒータ通電率）が高く制御されヒータ電流Ｉｈは大きくなり、また、素子温度が上昇して設定温度に近づくにつれて、ヒータ５の通電率が低く制御されヒータ電流Ｉｈは小さくなる。したがって、図１２（ｂ），（ｉ）に示すように、ヒータ電流Ｉｈも、センサインピーダンスＺａｃと同様に、その大小関係が酸素濃度センサ３の素子温度の高低関係と対応するものである。
【００８８】
図１１のフローチャートと図１２のタイムチャートを参照して、第四実施形態における印加電圧制御回路１１のカットオフ周波数を切り替える処理について説明する。図１１のタイムチャートの一連の処理は、エンジン１が作動状態のときにセンサ制御装置１０により実施される。図１２のタイムチャートには、カットオフ周波数の切り替え処理を実施中の（ａ）エンジン状態、（ｂ）センサ温度（酸素濃度センサ３の実際の素子温度）、（ｃ）ＣＵＴ−ＯＦＦ−ＳＷ（印加電圧制御回路１１中のカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２の制御信号）、（ｄ）カットオフ周波数、（ｅ）ＡＣ電圧（交流電圧Ｖａｃ）の印加波形、（ｉ）ヒータ電流Ｉｈの時間変化が示されている。以下、図１１のフローチャートに沿って、図１２のタイムチャートを参照しつつ説明する。なお、ステップＳ４０１〜Ｓ４０５の各処理は、図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０５の各処理と同様であるので説明を省略する。
【００８９】
ステップＳ４０６では、ヒータ電流Ｉｈが検出される。マイコン１３は、ヒータ制御回路１２によるヒータ５の通電率の情報からヒータ電流を算出することもできるし、ヒータ５から電流値に関する情報を直接取得することもできる。ステップＳ４０６の処理が完了するとステップＳ４０７へ進む。
【００９０】
ステップＳ４０７では、ヒータ電流Ｉｈが閾値ＴＨｈを超過したか否かが判定される。ステップＳ４０７の判定の結果、ヒータ電流Ｉｈが閾値ＴＨｈを超過していない場合（ステップＳ４０７のＮｏ）にはステップＳ４０６に戻り、ヒータ電流Ｉｈが閾値を超過している場合（ステップＳ４０７のＹｅｓ）にはステップＳ４０８に進む。
【００９１】
ステップＳ４０８では、ステップＳ４０７にてヒータ電流Ｉｈが閾値を超過しているので、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２が切り替えられる。すなわち、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオン状態の場合にはオフ状態に切り替えられ、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオフ状態の場合にはオン状態に切り替えられる。ステップＳ４０８の処理が完了するとステップＳ４０９に進む。
【００９２】
ステップＳ４０９では、ヒータ制御が継続しているか否かが判定される。ステップＳ４０９の判定の結果、ヒータ制御が継続している場合（ステップＳ４０９のＹｅｓ）にはステップＳ４０６に戻り、ステップＳ４０６〜Ｓ４０８の処理が繰り返される。一方、ヒータ制御が終了した場合（ステップＳ４０９のＮｏ）には本制御フローを終了する。
【００９３】
図１２のタイムチャートでは、時刻ｔ０〜ｔ１の区間において、センサ温度の昇温に伴って図１２（ｉ）に示すようにヒータ電流Ｉｈが減少を続ける。この区間では、ヒータ電流Ｉｈは閾値ＴＨｈを超過していないので、ステップＳ４０６，Ｓ４０７が繰り返される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数は高周波側の領域Ｄ１のものに設定されている。
【００９４】
時刻ｔ１においてヒータ電流Ｉｈが閾値ＴＨｈを超過すると、図１２（ｃ）に示すようにカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオフ状態に切り替えられ、カットオフ周波数が低周波のものに変更される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数が低周波側の領域Ｄ２に遷移し、低温領域の特性（グラフＡ）から高温領域の特性（グラフＢ）へ切り替わる。また、時刻ｔ１では、図１２（ｂ）に示すようにセンサ温度が制御目標温度に到達し、センサ暖気が完了している。
【００９５】
時刻ｔ１〜ｔ２の区間では、図１２（ｂ）に示すようにセンサ温度が制御目標温度を超過している状態が維持され、時刻ｔ２においてエンジン状態が通常状態から停止に切り替わるとセンサ温度が下降し始める。時刻ｔ２〜ｔ３の区間では、センサ温度の下降に伴って図１２（ｉ）に示すようにヒータ電流Ｉｈが増加を続ける。この区間では、ヒータ電流Ｉｈは閾値ＴＨｈを超過していないので、ステップＳ４０６，Ｓ４０７が繰り返される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数は低周波側の領域Ｄ２に留まっている。
【００９６】
時刻ｔ３においてヒータ電流Ｉｈが閾値ＴＨｈを超過すると、図１２（ｃ）に示すようにカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオン状態に切り替えられ、カットオフ周波数が再び高周波のものに変更される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数が高周波側の領域Ｄ１に再び遷移している。
【００９７】
このように第四実施形態では、第一実施形態とは異なりヒータ電流Ｉｈに基づきカットオフ周波数を可変としている。より詳細には、ヒータ電流Ｉｈが相対的に高いときに、素子温度が相対的に低い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に高く設定し、また、ヒータ電流Ｉｈが相対的に低いときに、素子温度が相対的に高い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に低く設定する。このヒータ電流Ｉｈは、第一実施形態のセンサインピーダンスＺａｃと同様に、酸素濃度センサ３の素子温度の高低関係と対応するものであり、素子温度の変化を好適に反映させる情報である。したがって、第四実施形態の構成でも、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９８】
なお、素子温度関連情報としてヒータ電流Ｉｈを適用する場合には、ヒータ通電率に拘らず、ヒータ５内部の抵抗値（ヒータ抵抗）の大小と対応してヒータ電流Ｉｈが変動する特性を利用することもできる。ヒータ電流Ｉｈは、ヒータ通電率に関係なく、ヒータ通電率が一定のままでもヒータ５の温度（ヒータ温度）が上昇することで変動する特性がある。一般的に、ヒータ温度が低温のとき、ヒータ抵抗が小さくなるためヒータ電流Ｉｈは相対的に大きくなり、また、ヒータ温度が高温のとき、ヒータ抵抗が大きくなるためヒータ電流Ｉｈは相対的に小さくなる。この特性を利用してカットオフ周波数を可変とする場合、ヒータ５の通電率によらず、ヒータ抵抗が相対的に小さくヒータ電流Ｉｈが相対的に高いときに、素子温度が相対的に低い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に高く設定し、また、ヒータ抵抗が相対的に大きくヒータ電流Ｉｈが相対的に低いときに、素子温度が相対的に高い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に低く設定することができる。
【００９９】
また、制御対象の酸素濃度センサ３の特性によっては、ヒータ電流Ｉｈに基づくカットオフ周波数の切り替えを第四実施形態と反対に設定することもできる。すなわち、素子温度関連情報としてヒータ電流Ｉｈを適用する場合には、ヒータ電流Ｉｈが相対的に低いときに、素子温度が相対的に低い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に高く設定し、また、ヒータ電流Ｉｈが相対的に高いときに、素子温度が相対的に高い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に低く設定することもできる。
【０１００】
（第五実施形態）
次に、図１３，１４を参照して第五実施形態について説明する。図１３に示すように、第五実施形態は、酸素濃度センサ３の素子温度に関連する素子温度関連情報としてセンサ昇温電力Ｗｒを用いる点、及び、このセンサ昇温電力Ｗｒに基づきカットオフ周波数を可変とする点で第一実施形態と異なるものである。
【０１０１】
センサ昇温電力Ｗｒは、ヒータ５が酸素濃度センサ３のセンサ素子４を加熱するときのヒータ５における消費電力量である。センサ昇温電力Ｗｒは、酸素濃度センサ３の素子温度の昇温制御の実行中に積算されて増加するものであり、図１４（ｂ），（ｊ）に示すように、その増加傾向が昇温制御によるセンサ温度の上昇に対応する。
【０１０２】
図１３のフローチャートと図１４のタイムチャートを参照して、第五実施形態における印加電圧制御回路１１のカットオフ周波数を切り替える処理について説明する。図１３のタイムチャートの一連の処理は、エンジン１が作動状態のときにセンサ制御装置１０により実施される。図１４のタイムチャートには、カットオフ周波数の切り替え処理を実施中の（ａ）エンジン状態、（ｂ）センサ温度（酸素濃度センサ３の実際の素子温度）、（ｃ）ＣＵＴ−ＯＦＦ−ＳＷ（印加電圧制御回路１１中のカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２の制御信号）、（ｄ）カットオフ周波数、（ｅ）ＡＣ電圧（交流電圧Ｖａｃ）の印加波形、（ｊ）センサ昇温電力Ｗｒの時間変化が示されている。以下、図１３のフローチャートに沿って、図１４のタイムチャートを参照しつつ説明する。なお、ステップＳ５０１〜Ｓ５０５の各処理は、図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０５の各処理と同様であるので説明を省略する。
【０１０３】
ステップＳ５０６では、センサ昇温電力Ｗｒが算出される。マイコン１３は、ヒータ制御回路１２によるヒータ５の通電率の情報等からセンサ昇温電力Ｗｒを算出することもできるし、ヒータ５から消費電力量に関する情報を直接取得することもできる。ステップＳ５０６の処理が完了するとステップＳ５０７へ進む。
【０１０４】
ステップＳ５０７では、センサ昇温電力Ｗｒが閾値ＴＨｗを超過したか否かが判定される。ステップＳ５０７の判定の結果、センサ昇温電力Ｗｒが閾値ＴＨｗを超過していない場合（ステップＳ５０７のＮｏ）にはステップＳ５０６に戻り、センサ昇温電力Ｗｒが閾値を超過している場合（ステップＳ５０７のＹｅｓ）にはステップＳ５０８に進む。
【０１０５】
ステップＳ５０８では、ステップＳ５０７にてセンサ昇温電力Ｗｒが閾値を超過しているので、カットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオフ状態に切り替えられる。ステップＳ５０８の処理が完了すると本制御フローを終了する。
【０１０６】
図１４のタイムチャートでは、時刻ｔ０〜ｔ１の区間において、センサ温度の昇温に伴って図１４（ｊ）に示すようにセンサ昇温電力Ｗｒが増加を続ける。この区間では、センサ昇温電力Ｗｒは閾値ＴＨｗを超過していないので、ステップＳ５０６，Ｓ５０７が繰り返される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数は高周波側の領域Ｄ１のものに設定されている。
【０１０７】
時刻ｔ１においてセンサ昇温電力Ｗｒが閾値ＴＨｗを超過すると、図１４（ｃ）に示すようにカットオフ周波数変更スイッチＳＷ２がオフ状態に切り替えられ、カットオフ周波数が低周波のものに変更される。このとき、図３のセンサインピーダンス−カットオフ周波数特性では、カットオフ周波数が低周波側の領域Ｄ２に遷移し、低温領域の特性（グラフＡ）から高温領域の特性（グラフＢ）へ切り替わる。
【０１０８】
このように第五実施形態では、第一実施形態とは異なりセンサ昇温電力Ｗｒに基づきカットオフ周波数を可変としている。より詳細には、センサ昇温電力Ｗｒが相対的に少ないときに、素子温度が相対的に低い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に高く設定し、また、センサ昇温電力Ｗｒが相対的に多いときに、素子温度が相対的に高い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に低く設定する。このセンサ昇温電力Ｗｒは、第一実施形態のセンサインピーダンスＺａｃと同様に、酸素濃度センサ３の素子温度の高低関係と対応するものであり、素子温度の変化を好適に反映させる情報である。したがって、第五実施形態の構成でも、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１０９】
なお、第五実施形態では、素子温度関連情報としてセンサ昇温電力Ｗｒを用いる構成を例示したが、この代わりにセンサ昇温時間を用いることもできる。センサ昇温時間は、ヒータ５が酸素濃度センサ３のセンサ素子４を加熱するときの経過時間である。センサ昇温時間は、センサ昇温電力Ｗｒと同様に、酸素濃度センサ３の素子温度の昇温制御の実行中に積算されて増加するものであり、図１４（ｊ）のセンサ昇温電力Ｗｒと同様の時間推移となる。つまり、センサ昇温時間が相対的に少ないときに、素子温度が相対的に低い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に高く設定し、また、センサ昇温時間が相対的に多いときに、素子温度が相対的に高い状態と判断して、カットオフ周波数を相対的に低く設定することができる。
【０１１０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【０１１１】
上記実施形態では、センサ制御装置１０の制御対象として酸素濃度センサ３を例示したが、制御対象は、直流電圧Ｖｄｃを印加することにより酸素量に応じた電流Ｉｄｃが流れ、酸素量を検出できるセンサであればよく、例えば空燃比センサなど他の形態のセンサを適用することもできる。
【０１１２】
また、上記実施形態では、酸素濃度センサ３に印加する交流電圧Ｖａｃを制御する印加電圧制御装置として印加電圧制御回路１１を例示したが、同様の機能を発揮することができれば他の回路構成でもよいし、ソフトウェアによって同様の機能を実現する構成でもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態では、酸素濃度センサ３の素子温度に応じて２段階のカットオフ周波数を切り替える構成を例示したが、３段階以上のカットオフ周波数を切り替える構成としてもよい。
【０１１４】
また、上記実施形態では、印加電圧制御回路１１内のフィルタ回路１６において、抵抗Ｒ７の通電を切り替えることによってカットオフ周波数を変更する構成を例示したが、例えばフィルタ回路が複数のコンデンサを有し、スイッチ等によってコンデンサを付け替えるなど、他の構成によってカットオフ周波数を変更することもできる。
【０１１５】
また、上記実施形態では、酸素濃度センサ３の素子温度に関連する素子温度関連情報に基づいて素子温度の状態を把握して、カットオフ周波数を切り替える構成を例示したが、酸素濃度センサ３から素子温度を直接計測して、計測した素子温度に基づきカットオフ周波数を切り替える構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
３：酸素濃度センサ
５：ヒータ
１１：印加電圧制御回路（印加電圧制御装置）
１６：フィルタ回路（フィルタ処理部）
Ｖａｃ：交流電圧
Ｉａｃ：交流電流（センサ出力電流、素子温度関連情報）
Ｖｄｃ：直流電圧
Ｉｄｃ：直流電流（センサ出力電流、素子温度関連情報）
Ｚａｃ：センサインピーダンス（素子温度関連情報）
Ｔｅ：排気温度（センサ雰囲気ガス温度、素子温度関連情報）
Ｉｈ：ヒータ電流（素子温度関連情報）
Ｗｒ：センサ昇温電力（素子温度関連情報）
【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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