(57)【要約】【課題】各種セルを備えるガスセンサ素子における劣化状態を判定できるセンサ素子劣化判定装置およびセンサ素子劣化判定方法を提供する。【解決手段】ガス検出装置１に備えられるガスセンサ制御装置１９０は、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２と劣化判定用変化量基準値Ｋ１とを比較し、比較結果に基づいてＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定するよう構成されている。第２ポンプセル１１３に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２測定室１６１のＮＯｘガス濃度が一定であっても、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であるか劣化状態であるかによって電流値が異なる値となり、また、劣化状態においては、劣化の進行程度に応じて電流値が異なる値となる。よって、第２ポンプ電流Ｉｐ２に応じて定まる第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２を用いることで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定できる。【選択図】図３
2008008668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１拡散抵抗部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極の一方が前記第１測定室に配置されて、前記第１測定室に導入された前記測定対象ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１酸素イオンポンプセルと、
前記第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた前記測定対象ガスが第２拡散抵抗部を介して導入される第２測定室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極のうち一方が前記第２測定室に配置されて、前記第２測定室における特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２酸素イオンポンプセルと、
基準酸素分圧雰囲気に設定された基準酸素室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極の一方が前記第１測定室に配置され、他方の電極が前記基準酸素室に配置された酸素分圧検知セルと、
を備えるガスセンサ素子の劣化状態を判定するセンサ素子劣化判定装置であって、
前記ガスセンサ素子は、前記基準酸素室の基準酸素分圧に基づき前記酸素分圧検知セルの両端電圧が予め定められた目標値となるように、前記第１酸素イオンポンプセルが前記第１測定室における酸素の汲み出しまたは汲み入れを行うとともに、前記第２酸素イオンポンプセルに印加される第２セル印加電圧が前記特定ガスを検出するために予め定められた検出用電圧値であるときに、前記第２酸素イオンポンプセルに流れる第２ポンプ電流に基づき、前記第２測定室における前記特定ガス濃度を検出する構成であり、
前記第２測定室に前記特定ガスが存在するか否かを判定する検出状態判定手段と、
前記検出状態判定手段により前記第２測定室に前記特定ガスが存在すると判定されると、前記特定ガスを検出できるガス検出電圧範囲のうち前記検出用電圧値とは異なる劣化判定用電圧値に前記第２セル印加電圧を設定する劣化判定用電圧設定手段と、
前記第２ポンプ電流を検出する第２ポンプ電流検出手段と、
前記第２ポンプ電流検出手段で検出される前記第２ポンプ電流のうち、少なくとも前記第２セル印加電圧が前記劣化判定用電圧値であるときの判定時第２ポンプ電流を用いて、前記ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定する劣化判定手段と、
を備えることを特徴とするセンサ素子劣化判定装置。
【請求項２】
前記劣化判定手段は、
前記第２セル印加電圧が前記劣化判定用電圧値であるときに前記第２ポンプ電流検出手段で検出される前記第２ポンプ電流である判定時第２ポンプ電流と、前記ガスセンサ素子の劣化判定のために予め定められた劣化判定用電流基準値とを比較し、前記判定時第２ポンプ電流が前記劣化判定用電流基準値以上である場合には、前記ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、前記判定時第２ポンプ電流が前記劣化判定用電流基準値よりも小さい場合には、前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する電流劣化判定手段を備えること、
を特徴とする請求項１に記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項３】
前記第２セル印加電圧が前記検出用電圧値であるときに前記第２ポンプ電流検出手段で検出される前記第２ポンプ電流を検出時第２ポンプ電流とした場合において、
前記劣化判定用電流基準値は、未使用時の前記ガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して前記検出時第２ポンプ電流が９５％相当値まで低下した状態の前記ガスセンサ素子で検出される前記判定時第２ポンプ電流以下の値であり、かつ、未使用時の前記ガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して前記検出時第２ポンプ電流が５０％相当値まで低下した状態の前記ガスセンサ素子で検出される前記判定時第２ポンプ電流以上の値であること、
を特徴とする請求項２に記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項４】
前記劣化判定用電圧値は、前記検出用電圧値よりも小さい値であること、
を特徴とする請求項２または請求項３に記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項５】
前記劣化判定手段は、
前記第２セル印加電圧が前記検出用電圧値であるときに前記第２ポンプ電流検出手段で検出される前記第２ポンプ電流である検出時第２ポンプ電流と、前記第２セル印加電圧が前記劣化判定用電圧値であるときに前記第２ポンプ電流検出手段で検出される前記第２ポンプ電流である判定時第２ポンプ電流と、の差分の絶対値である第２ポンプ電流変化量を検出する第２ポンプ電流変化量検出手段と、
前記第２ポンプ電流変化量と前記ガスセンサ素子の劣化判定のために予め定められた劣化判定用変化量基準値とを比較し、前記第２ポンプ電流変化量が前記劣化判定用変化量基準値以下である場合には、前記ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、前記第２ポンプ電流変化量が前記劣化判定用変化量基準値よりも大きい場合には、前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する変化量劣化判定手段と、を備えること、
を特徴とする請求項１に記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項６】
前記劣化判定用変化量基準値は、
未使用時の前記ガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して前記検出時第２ポンプ電流が９５％相当値まで低下した状態の前記ガスセンサ素子で検出される前記第２ポンプ電流変化量以上の値であり、かつ、未使用時の前記ガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して前記検出時第２ポンプ電流が５０％相当値まで低下した状態の前記ガスセンサ素子で検出される前記第２ポンプ電流変化量以下の値であること、
を特徴とする請求項５に記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項７】
前記劣化判定手段は、
前記第２セル印加電圧が前記検出用電圧値であるときに前記第２ポンプ電流検出手段で検出される前記第２ポンプ電流である検出時第２ポンプ電流と、前記第２セル印加電圧が前記劣化判定用電圧値であるときに前記第２ポンプ電流検出手段で検出される前記第２ポンプ電流である判定時第２ポンプ電流と、の比率である第２ポンプ電流変化率を検出する第２ポンプ電流変化率検出手段と、
前記第２ポンプ電流変化率と前記ガスセンサ素子の劣化判定のために予め定められた劣化判定用変化率基準範囲とを比較し、前記第２ポンプ電流変化率が前記劣化判定用変化率基準範囲に含まれる場合には、前記ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、前記第２ポンプ電流変化率が前記劣化判定用変化率基準範囲を逸脱する場合には、前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する変化率劣化判定手段と、を備えること、
を特徴とする請求項１に記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項８】
前記劣化判定用変化率基準範囲は、未使用時の前記ガスセンサ素子で検出される前記第２ポンプ電流変化率の値から、未使用時の前記ガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して前記検出時第２ポンプ電流が５０％相当値まで低下した状態の前記ガスセンサ素子で検出される前記第２ポンプ電流変化率の値まで、の範囲内に含まれること、
を特徴とする請求項７に記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項９】
前記劣化判定用電圧値は、前記検出用電圧値よりも大きい値であること、
を特徴とする請求項５から請求項８のいずれかに記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項１０】
前記特定ガスのガス検出電圧範囲は、
前記特定ガスと、前記第２セル印加電圧が前記検出用電圧値よりも低い電圧値である場合においても解離される低電圧解離ガスと、について、酸素原子が同量となる前記低電圧解離ガスおよび前記特定ガスをそれぞれ解離したときの前記低電圧解離ガスの解離量と前記特定ガスの解離量との比率のうち、前記特定ガスの解離量を前記低電圧解離ガスの解離量で除算した値を低電圧側解離比率とした場合に、前記低電圧側解離比率が５０％以上となる電圧範囲に少なくとも含まれるとともに、
前記特定ガスと、前記第２セル印加電圧が前記検出用電圧値よりも高い電圧値となる場合に解離される高電圧解離ガスと、について、酸素原子が同量となる前記高電圧解離ガスおよび前記特定ガスをそれぞれ解離したときの前記高電圧解離ガスの解離量と前記特定ガスの解離量との比率のうち、前記高電圧解離ガスの解離量を前記特定ガスの解離量で除算した値を高電圧側解離比率とした場合に、前記高電圧側解離比率が５０％以下となる電圧範囲に少なくとも含まれること、
を特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項１１】
前記検出状態判定手段は、
前記第２セル印加電圧が前記検出用電圧値であるときに前記第２ポンプ電流検出手段で検出される前記第２ポンプ電流である検出時第２ポンプ電流と、前記特定ガスが存在するときに前記検出時第２ポンプ電流が取りうる数値範囲に予め定められた検出状態判定用基準範囲と、を比較し、前記検出時第２ポンプ電流が前記検出状態判定用基準範囲に含まれる場合には、前記第２測定室に前記特定ガスが存在すると判定し、前記検出時第２ポンプ電流が前記検出状態判定用基準範囲に含まれない場合には、前記第２測定室に前記特定ガスが存在しないと判定すること、
を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項１２】
第１拡散抵抗部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極の一方が前記第１測定室に配置されて、前記第１測定室に導入された前記測定対象ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１酸素イオンポンプセルと、
前記第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた前記測定対象ガスが第２拡散抵抗部を介して導入される第２測定室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極のうち一方が前記第２測定室に配置されて、前記第２測定室における特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２酸素イオンポンプセルと、
基準酸素分圧雰囲気に設定された基準酸素室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極の一方が前記第１測定室に配置され、他方の電極が前記基準酸素室に配置された酸素分圧検知セルと、
を備えるガスセンサ素子の劣化状態を判定するセンサ素子劣化判定方法であって、
前記ガスセンサ素子は、前記基準酸素室の基準酸素分圧に基づき前記酸素分圧検知セルの両端電圧が予め定められた目標値となるように、前記第１酸素イオンポンプセルが前記第１測定室における酸素の汲み出しまたは汲み入れを行うとともに、前記第２酸素イオンポンプセルに印加される第２セル印加電圧が前記特定ガスを検出するために予め定められた検出用電圧値であるときに、前記第２酸素イオンポンプセルに流れる第２ポンプ電流に基づき、前記第２測定室における前記特定ガス濃度を検出する構成であり、
前記第２測定室に前記特定ガスが存在するか否かを判定する検出状態判定工程と、
前記検出状態判定工程において前記第２測定室に前記特定ガスが存在すると判定されると、前記特定ガスを検出できるガス検出電圧範囲のうち前記検出用電圧値とは異なる劣化判定用電圧値に前記第２セル印加電圧を設定する劣化判定用電圧設定工程と、
前記第２ポンプ電流を検出する第２ポンプ電流検出工程と、
前記第２ポンプ電流検出工程で検出される前記第２ポンプ電流のうち、少なくとも前記第２セル印加電圧が前記劣化判定用電圧値であるときの判定時第２ポンプ電流を用いて、前記ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定する劣化判定工程と、
を備えることを特徴とするセンサ素子劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するセンサ素子劣化判定装置およびセンサ素子劣化判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、第１測定室、第１酸素イオンポンプセル、第２測定室、第２酸素イオンポンプセル、基準酸素室、酸素分圧検知セルを備えるガスセンサ素子が知られている。
そして、このようなガスセンサ素子の状態を判定する装置としては、ガスセンサ素子を構成する各種セルに流れる電流値や、セルから出力される電圧値、セルのインピーダンスなどを測定し、これらの測定結果が許容範囲内にあるか否かに基づいて、ガスセンサ素子の故障状態を判定するものが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−０１４５８９号公報
【特許文献２】国際公開第０３／０８３４６５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の装置においては、ガスセンサ素子の各種状態のうち、断線やショート等の致命的な故障状態を判定することはできるが、セルの感度が悪くなる等のガスセンサ素子の劣化状態までは判定できないという問題点があった。
【０００４】
つまり、致命的な故障状態に到ったガスセンサ素子においては、各種セルの電流値、電圧値、インピーダンス等の値が、正常状態のガスセンサ素子とは明らかに異なる範囲の数値を示す。このことから、上記従来の装置を用いることで、ガスセンサ素子の故障状態を判定することは可能である。
【０００５】
これに対して、劣化状態のガスセンサ素子においては、各種セルの電流値、電圧値、インピーダンス等の値が、正常状態のガスセンサ素子と略同様の範囲に含まれる数値を示すことから、上記の各値に基づいて正常状態と劣化状態とを区別することは難しく、上記従来の装置では、ガスセンサ素子の劣化状態を判定することは困難であった。
【０００６】
なお、劣化状態のガスセンサ素子は、正常状態のガスセンサ素子と比べてガス検知特性が変化するため、正常状態のガスセンサ素子と同様のガス検知結果を得ることができず、ガス検知精度が低下する虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、各種セルを備えるガスセンサ素子における劣化状態を判定できるセンサ素子劣化判定装置およびセンサ素子劣化判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、第１拡散抵抗部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極の一方が第１測定室に配置されて、第１測定室に導入された測定対象ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１酸素イオンポンプセルと、第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた測定対象ガスが第２拡散抵抗部を介して導入される第２測定室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極のうち一方が第２測定室に配置されて、第２測定室における特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２酸素イオンポンプセルと、基準酸素分圧雰囲気に設定された基準酸素室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極の一方が第１測定室に配置され、他方の電極が基準酸素室に配置された酸素分圧検知セルと、を備えるガスセンサ素子の劣化状態を判定するセンサ素子劣化判定装置であって、ガスセンサ素子は、基準酸素室の基準酸素分圧に基づき酸素分圧検知セルの両端電圧が予め定められた目標値となるように、前記第１酸素イオンポンプセルが前記第１測定室における酸素の汲み出しまたは汲み入れを行うとともに、第２酸素イオンポンプセルに印加される第２セル印加電圧が特定ガスを検出するために予め定められた検出用電圧値であるときに、第２酸素イオンポンプセルに流れる第２ポンプ電流に基づき、第２測定室における特定ガス濃度を検出する構成であり、第２測定室に特定ガスが存在するか否かを判定する検出状態判定手段と、検出状態判定手段により第２測定室に特定ガスが存在すると判定されると、特定ガスを検出できるガス検出電圧範囲のうち検出用電圧値とは異なる劣化判定用電圧値に第２セル印加電圧を設定する劣化判定用電圧設定手段と、第２ポンプ電流を検出する第２ポンプ電流検出手段と、第２ポンプ電流検出手段で検出される第２ポンプ電流のうち、少なくとも第２セル印加電圧が劣化判定用電圧値であるときの判定時第２ポンプ電流を用いて、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定する劣化判定手段と、を備えることを特徴とするセンサ素子劣化判定装置である。
【０００９】
また、上記目的を達成するためになされた請求項１２に記載の発明方法は、第１拡散抵抗部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極の一方が第１測定室に配置されて、第１測定室に導入された測定対象ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１酸素イオンポンプセルと、第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた測定対象ガスが第２拡散抵抗部を介して導入される第２測定室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極のうち一方が第２測定室に配置されて、第２測定室における特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２酸素イオンポンプセルと、基準酸素分圧雰囲気に設定された基準酸素室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極の一方が第１測定室に配置され、他方の電極が基準酸素室に配置された酸素分圧検知セルと、を備えるガスセンサ素子の劣化状態を判定するセンサ素子劣化判定方法であって、ガスセンサ素子は、基準酸素室の基準酸素分圧に基づき酸素分圧検知セルの両端電圧が予め定められた目標値となるように、第１酸素イオンポンプセルが第１測定室における酸素の汲み出しまたは汲み入れを行うとともに、第２酸素イオンポンプセルに印加される第２セル印加電圧が特定ガスを検出するために予め定められた検出用電圧値であるときに、第２酸素イオンポンプセルに流れる第２ポンプ電流に基づき、第２測定室における特定ガス濃度を検出する構成であり、第２測定室に特定ガスが存在するか否かを判定する検出状態判定工程と、検出状態判定工程において第２測定室に特定ガスが存在すると判定されると、特定ガスを検出できるガス検出電圧範囲のうち検出用電圧値とは異なる劣化判定用電圧値に第２セル印加電圧を設定する劣化判定用電圧設定工程と、第２ポンプ電流を検出する第２ポンプ電流検出工程と、第２ポンプ電流検出工程で検出される第２ポンプ電流のうち、少なくとも第２セル印加電圧が劣化判定用電圧値であるときの判定時第２ポンプ電流を用いて、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定する劣化判定工程と、を備えることを特徴とするセンサ素子劣化判定方法である。
【００１０】
まず、第２酸素イオンポンプセルに流れる第２ポンプ電流は、第２測定室の特定ガス濃度が一定であっても、ガスセンサ素子が正常状態であるか劣化状態であるかによって電流値が異なる値となり、また、劣化状態においては、劣化の進行程度に応じて電流値が異なる値となる。このことから、第２ポンプ電流を用いることで、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００１１】
また、正常状態のガスセンサ素子は、第２測定室の特定ガス濃度が一定であり、かつ、第２セル印加電圧が特定ガスを検出できるガス検出電圧範囲に設定されている場合には、第２セル印加電圧の大きさが変化した場合でも、第２ポンプ電流が特定ガス濃度に応じた略一定電流値を示すという特徴（限界電流特性）を有する。
【００１２】
しかし、劣化状態のガスセンサ素子においては、限界電流特性が不明瞭となるため、第２測定室の特定ガス濃度が一定であり、かつ、第２セル印加電圧がガス検出電圧範囲に設定されている場合であっても、第２ポンプ電流は、第２セル印加電圧の大きさが変化することにより電流値が変化する。
【００１３】
このことから、第２ポンプ電流を用いることで、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定できることが判る。
なお、劣化に伴う第２ポンプ電流の変化は、第２セル印加電圧が検出用電圧値である場合に限って発生するものではなく、特定ガスを検出できるガス検出電圧範囲であれば、劣化に伴う第２ポンプ電流の変化が生じている。このことから、第２ポンプ電流を用いてガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定するにあたり、判定に用いる第２ポンプ電流は、第２セル印加電圧が検出用電圧値であるときの第２ポンプ電流に限られることはなく、第２セル印加電圧が検出用電圧値以外であるときの第２ポンプ電流を用いることができる。
【００１４】
つまり、第２ポンプ電流検出手段で検出される第２ポンプ電流のうち、少なくとも第２セル印加電圧が劣化判定用電圧値であるときの判定時第２ポンプ電流を用いることで、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００１５】
よって、本発明のセンサ素子劣化判定装置およびセンサ素子劣化判定方法によれば、各種セルを備えるガスセンサ素子の劣化状態を判定することが出来る。
そして、判定時第２ポンプ電流を用いて劣化判定を行う上述のセンサ素子劣化判定装置としては、例えば、請求項２に記載のように、劣化判定手段は、第２セル印加電圧が劣化判定用電圧値であるときに第２ポンプ電流検出手段で検出される第２ポンプ電流である判定時第２ポンプ電流と、ガスセンサ素子の劣化判定のために予め定められた劣化判定用電流基準値とを比較し、判定時第２ポンプ電流が劣化判定用電流基準値以上である場合には、ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、判定時第２ポンプ電流が劣化判定用電流基準値よりも小さい場合には、ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する電流劣化判定手段を備える、という構成を採ることができる。
【００１６】
第２ポンプ電流は、特定ガス濃度が一定であっても、ガスセンサ素子の劣化状態が進行するほど値が小さくなる傾向があることから、判定時第２ポンプ電流は、ガスセンサ素子の劣化状態が進行するほど値が小さくなる。
【００１７】
このことから、ガスセンサ素子の劣化判定を行うための劣化判定用電流基準値を予め定めておき、第２ポンプ電流と劣化判定用電流基準値とを比較することで、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００１８】
つまり、判定時第２ポンプ電流が劣化判定用電流基準値以上である場合には、ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、判定時第２ポンプ電流が劣化判定用電流基準値よりも小さい場合には、ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する電流劣化判定手段を備えることで、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定できる。
【００１９】
よって、本発明によれば、判定時第２ポンプ電流を用いて劣化判定を行うことで、第２ポンプ電流の変化傾向を判定できるとともに、ガスセンサ素子の劣化判定が可能となる。
なお、劣化判定用電流基準値は、例えば、実際のガスセンサ素子を用いた測定結果に基づいて設定することができる。
【００２０】
一例としては、請求項３に記載のように、第２セル印加電圧が検出用電圧値であるときに第２ポンプ電流検出手段で検出される第２ポンプ電流を検出時第２ポンプ電流とした場合において、劣化判定用電流基準値は、未使用時のガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して検出時第２ポンプ電流が９５％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される判定時第２ポンプ電流以下の値であり、かつ、未使用時のガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して検出時第２ポンプ電流が５０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される判定時第２ポンプ電流以上の値である、という構成を採ることができる。
【００２１】
つまり、検出時第２ポンプ電流が未使用時の５０％相当値まで低下したガスセンサ素子は、特定ガスの検出が困難な劣化状態（致命的な劣化状態）であることから、ガスセンサ素子が致命的な劣化状態となる前に、ガスセンサ素子が劣化状態であると判定することが必要である。
【００２２】
また、判定時第２ポンプ電流は、ガスセンサ素子の劣化状態が悪化するに従い電流値が小さくなる傾向がある。
このため、劣化判定用電流基準値として、検出時第２ポンプ電流が未使用時の５０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される判定時第２ポンプ電流以上の値を設定することで、ガスセンサ素子が致命的な劣化状態となる前に、ガスセンサ素子が劣化状態であると判定することが可能となる。
【００２３】
また、検出時第２ポンプ電流が未使用時の９５％相当値まで低下していないガスセンサ素子は、検出時第２ポンプ電流の電流値劣化変化量が小さく、特定ガスの検出が可能である。このため、劣化判定用電流基準値は、未使用時のガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して検出時第２ポンプ電流が９５％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される判定時第２ポンプ電流以下の値に設定するとよい。
【００２４】
なお、検出時第２ポンプ電流が未使用時の９０％相当値まで低下したガスセンサ素子を劣化状態と判定する用途においては、検出時第２ポンプ電流が未使用時の９０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子を用いて判定時第２ポンプ電流を検出し、検出した判定時第２ポンプ電流の電流値を、劣化判定用電流基準値として設定するとよい。あるいは、検出時第２ポンプ電流が未使用時の７０％相当値まで低下したガスセンサ素子を劣化状態と判定する場合には、検出時第２ポンプ電流が未使用時の７０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される判定時第２ポンプ電流の電流値を、劣化判定用電流基準値として設定した構成を採るとよい。
【００２５】
なお、ガスセンサ素子が正常状態から劣化状態に変化することで生じる第２ポンプ電流の変化量（電流値劣化変化量）は、第２セル印加電圧ごとに異なる大きさとなる。そして、劣化に伴う電流値劣化変化量が大きいほど、軽度の劣化状態であっても電流値劣化変化量が大きくなることから、劣化判定の判定精度を向上させることができる。
【００２６】
このため、上記の電流劣化判定手段を備えて劣化判定を行う場合には、第２セル印加電圧が検出用電圧値であるときの電流値劣化変化量に比べて、電流値劣化変化量が大きくなる電圧値を劣化判定用電圧値として設定することが望ましい。
【００２７】
そこで、電流劣化判定手段を備える上述のセンサ素子劣化判定装置においては、請求項４に記載のように、劣化判定用電圧値は、検出用電圧値よりも小さい値である、という構成を採ることができる。
【００２８】
つまり、このように劣化判定用電圧値を設定することで、第２セル印加電圧が検出用電圧値であるときの電流値劣化変化量に比べて、劣化状態の進行に対する電流値劣化変化量が大きくなるため、判定時第２ポンプ電流に基づき劣化判定を行うにあたり、劣化状態の進行程度が小さい場合でも、劣化状態を精度良く判定することが可能となる。
【００２９】
また、判定時第２ポンプ電流を用いて劣化判定を行う上述のセンサ素子劣化判定装置としては、例えば、請求項５に記載のように、劣化判定手段は、第２セル印加電圧が検出用電圧値であるときに第２ポンプ電流検出手段で検出される第２ポンプ電流である検出時第２ポンプ電流と、第２セル印加電圧が劣化判定用電圧値であるときに第２ポンプ電流検出手段で検出される第２ポンプ電流である判定時第２ポンプ電流と、の差分の絶対値である第２ポンプ電流変化量を検出する第２ポンプ電流変化量検出手段と、第２ポンプ電流変化量とガスセンサ素子の劣化判定のために予め定められた劣化判定用変化量基準値とを比較し、第２ポンプ電流変化量が劣化判定用変化量基準値以下である場合には、ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流変化量が劣化判定用変化量基準値よりも大きい場合には、ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する変化量劣化判定手段と、を備える、という構成を採ることができる。
【００３０】
検出時第２ポンプ電流と判定時第２ポンプ電流との差分の絶対値である第２ポンプ電流変化量は、判定時第２ポンプ電流に応じて値が定まることから、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かの判定に用いることができる。
【００３１】
また、第２ポンプ電流変化量は、第２セル印加電圧の異なる２種類の第２ポンプ電流（検出時第２ポンプ電流、判定時第２ポンプ電流）における各電流値に基づき値が定まる。このことから、第２ポンプ電流変化量を用いた劣化判定は、１種類の第２ポンプ電流のみを用いた劣化判定に比べて、第２ポンプ電流の変化傾向をより精度良く判定でき、ひいては、ガスセンサ素子の劣化状態を精度良く判定することができる。
【００３２】
そして、ガスセンサ素子の劣化判定を行うための劣化判定用変化量基準値を予め定めておき、第２ポンプ電流変化量と劣化判定用変化量基準値とを比較することで、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００３３】
つまり、第２ポンプ電流変化量が劣化判定用変化量基準値以下である場合には、ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流変化量が劣化判定用変化量基準値よりも大きい場合には、ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する変化量劣化判定手段を備えることで、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定できる。
【００３４】
よって、本発明によれば、第２ポンプ電流変化量を用いて判定を行うことで、第２ポンプ電流の変化傾向を精度良く判定できるとともに、ガスセンサ素子の劣化判定における判定精度を向上できる。
【００３５】
なお、第２ポンプ電流変化量は、ガスセンサ素子の劣化状態が悪化するに従い値が大きくなる傾向がある。そして、劣化判定用変化量基準値は、例えば、実際のガスセンサ素子を用いた測定結果に基づいて設定することができる。
【００３６】
一例としては、請求項６に記載のように、劣化判定用変化量基準値が、未使用時のガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して検出時第２ポンプ電流が９５％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化量以上の値であり、かつ、未使用時のガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して検出時第２ポンプ電流が５０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化量以下の値である、という構成を採ることができる。
【００３７】
つまり、検出時第２ポンプ電流が未使用時の５０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子は、特定ガスの検出が困難な劣化状態（致命的な劣化状態）であることから、ガスセンサ素子が致命的な劣化状態となる前に、ガスセンサ素子が劣化状態であると判定することが必要である。
【００３８】
そして、劣化判定用変化量基準値として、検出時第２ポンプ電流が未使用時の５０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化量以下の値を設定することで、ガスセンサ素子が致命的な劣化状態となる前に、ガスセンサ素子が劣化状態であると判定することが可能となる。
【００３９】
また、検出時第２ポンプ電流が未使用時の９５％相当値まで低下していないガスセンサ素子は、検出時第２ポンプ電流の電流値劣化変化量が小さく、特定ガスの検出が可能である。このため、劣化判定用変化量基準値は、未使用時のガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して検出時第２ポンプ電流が９５％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化量以上の値に設定するとよい。
【００４０】
なお、未使用時のガスセンサ素子に比べて検出時第２ポンプ電流が１０％出力低下したガスセンサ素子を劣化状態と判定する場合は、検出時第２ポンプ電流が未使用時の９０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子を用いて第２ポンプ電流変化量を検出し、その第２ポンプ電流変化量を劣化判定用変化量基準値に設定することで、ガスセンサ素子の劣化判定が可能となる。あるいは、検出時第２ポンプ電流が未使用時の７０％相当値まで低下したガスセンサ素子を劣化状態と判定する場合には、検出時第２ポンプ電流が未使用時の７０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子を用いて第２ポンプ電流変化量を検出し、その第２ポンプ電流変化量を、劣化判定用変化量基準値として設定した構成を採るとよい。
【００４１】
また、判定時第２ポンプ電流を用いて劣化判定を行う上述のセンサ素子劣化判定装置としては、例えば、請求項７に記載のように、劣化判定手段は、第２セル印加電圧が検出用電圧値であるときに第２ポンプ電流検出手段で検出される第２ポンプ電流である検出時第２ポンプ電流と、第２セル印加電圧が劣化判定用電圧値であるときに第２ポンプ電流検出手段で検出される第２ポンプ電流である判定時第２ポンプ電流と、の比率である第２ポンプ電流変化率を検出する第２ポンプ電流変化率検出手段と、第２ポンプ電流変化率とガスセンサ素子の劣化判定のために予め定められた劣化判定用変化率基準範囲とを比較し、第２ポンプ電流変化率が劣化判定用変化率基準範囲に含まれる場合には、ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流変化率が劣化判定用変化率基準範囲を逸脱する場合には、ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する変化率劣化判定手段と、を備える、という構成を採ることができる。
【００４２】
検出時第２ポンプ電流と判定時第２ポンプ電流との比率である第２ポンプ電流変化率は、判定時第２ポンプ電流に応じて値が定まることから、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かの判定に用いることができる。
【００４３】
また、第２ポンプ電流変化率は、第２セル印加電圧の異なる２種類の第２ポンプ電流（検出時第２ポンプ電流、判定時第２ポンプ電流）における各電流値に基づき値が定まる。このことから、第２ポンプ電流変化率を用いた劣化判定は、１種類の第２ポンプ電流のみを用いた劣化判定に比べて、第２ポンプ電流の変化傾向をより精度良く判定でき、ひいては、ガスセンサ素子の劣化状態を精度良く判定することができる。
【００４４】
そして、ガスセンサ素子の劣化判定を行うための劣化判定用変化率基準範囲を予め定めておき、第２ポンプ電流変化率と劣化判定用変化率基準範囲とを比較することで、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００４５】
つまり、第２ポンプ電流変化率が劣化判定用変化率基準範囲に含まれる場合には、ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流変化率が劣化判定用変化率基準範囲を逸脱する場合には、ガスセンサ素子が劣化状態であると判定する変化率劣化判定手段、を備えることで、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定できる。
【００４６】
よって、本発明によれば、第２ポンプ電流変化率を用いて判定を行うことで、第２ポンプ電流の変化傾向を精度良く判定できるとともに、ガスセンサ素子の劣化判定における判定精度を向上できる。
【００４７】
なお、第２ポンプ電流変化率は、ガスセンサ素子の劣化状態が悪化するに従い値が大きくなる傾向がある。そして、劣化判定用変化率基準範囲は、例えば、実際のガスセンサ素子を用いた測定結果に基づいて設定することができる。
【００４８】
一例としては、請求項８に記載のように、劣化判定用変化率基準範囲は、未使用時のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化率の値から、未使用時のガスセンサ素子における検出時第２ポンプ電流に対して検出時第２ポンプ電流が５０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化率の値まで、の範囲内に含まれる、という構成を採ることができる。
【００４９】
つまり、検出時第２ポンプ電流が未使用時の５０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子は、特定ガスの検出が困難な劣化状態（致命的な劣化状態）であることから、このようなガスセンサ素子については、確実に劣化状態であると判定することが必要である。
【００５０】
そこで、劣化判定用変化率基準範囲は、未使用時のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化率の値から、検出時第２ポンプ電流が未使用時の５０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化率の値まで、の範囲内に含まれるように設定するのである。
【００５１】
このように劣化判定用変化率基準範囲を設定することで、検出時第２ポンプ電流が未使用時の５０％相当値よりも低下した状態のガスセンサ素子を劣化状態であると判定することができる。
【００５２】
なお、未使用時のガスセンサ素子に比べて検出時第２ポンプ電流が１０％出力低下したガスセンサ素子を劣化状態と判定する場合は、検出時第２ポンプ電流が未使用時の９０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子を用いて第２ポンプ電流変化率を検出し、その検出した第２ポンプ電流変化率を用いて、劣化判定用変化率基準範囲を設定するとよい。つまり、劣化判定用変化率基準範囲を、未使用時のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化率の値から、検出時第２ポンプ電流が未使用時の９０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化率の値まで、の範囲に設定するのである。
【００５３】
あるいは、未使用時のガスセンサ素子に比べて検出時第２ポンプ電流が３０％出力低下したガスセンサ素子を劣化状態と判定する場合は、検出時第２ポンプ電流が未使用時の７０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子を用いて第２ポンプ電流変化率を検出し、その検出した第２ポンプ電流変化率を用いて、劣化判定用変化率基準範囲を設定するとよい。つまり、劣化判定用変化率基準範囲を、未使用時のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化率の値から、検出時第２ポンプ電流が未使用時の７０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子で検出される第２ポンプ電流変化率の値まで、の範囲に設定するのである。
【００５４】
次に、変化量劣化判定手段または変化率劣化判定手段を備える上述のセンサ素子劣化判定装置においては、請求項９に記載のように、劣化判定用電圧値は、検出用電圧値よりも大きい値である、という構成を採ることができる。
【００５５】
まず、劣化判定用電圧値を検出用電圧値よりも小さい値に設定した場合には、第２酸素イオンポンプセルにおける特定ガスの解離量が低下するため、第２測定室における特定ガス濃度は、特定ガスを検出するための通常検出時における第２測定室の特定ガス濃度に比べて高い値となる。このように、第２測定室の特定ガス濃度が高くなると、第２セル印加電圧を劣化判定用電圧値から検出用電圧値に変更した後、第２測定室の特定ガス濃度を通常検出時の濃度にするまでの所要時間が長くなることがある。
【００５６】
これに対して、劣化判定用電圧値を検出用電圧値よりも大きい値に設定した場合には、第２測定室の特定ガス濃度が通常検出時の特定ガス濃度に比べて高い値になることを回避できるため、第２セル印加電圧を劣化判定用電圧値から検出用電圧値に変更した後、第２測定室の特定ガス濃度を早期に通常検出時の濃度に設定することができる。
【００５７】
このことから、本発明のセンサ素子劣化判定装置によれば、劣化判定の後、早期に通常の検出状態（特定ガスの検出状態）に復帰することができる、という作用効果を得ることができる。
【００５８】
次に、上述のセンサ素子劣化判定装置においては、請求項１０に記載のように、特定ガスのガス検出電圧範囲は、特定ガスと、第２セル印加電圧が検出用電圧値よりも低い電圧値である場合においても解離される低電圧解離ガスと、について、酸素原子が同量となる低電圧解離ガスおよび特定ガスをそれぞれ解離したときの低電圧解離ガスの解離量と特定ガスの解離量との比率のうち、特定ガスの解離量を低電圧解離ガスの解離量で除算した値を低電圧側解離比率とした場合に、低電圧側解離比率が５０％以上となる電圧範囲に少なくとも含まれるとともに、特定ガスと、第２セル印加電圧が検出用電圧値よりも高い電圧値となる場合に解離される高電圧解離ガスと、について、酸素原子が同量となる高電圧解離ガスおよび特定ガスをそれぞれ解離したときの高電圧解離ガスの解離量と特定ガスの解離量との比率のうち、高電圧解離ガスの解離量を特定ガスの解離量で除算した値を高電圧側解離比率とした場合に、高電圧側解離比率が５０％以下となる電圧範囲に少なくとも含まれる、という構成を採ることができる。
【００５９】
このように特定される特定ガスのガス検出電圧範囲において劣化判定用電圧値を設定することで、特定ガスの解離に伴う第２ポンプ電流（詳細には、判定時第２ポンプ電流）を発生できるため、第２セル印加電圧が特定ガスを解離できない電圧範囲に設定されてガスセンサ素子の劣化判定が不可能となることを回避できる。
【００６０】
よって、ガス検出電圧範囲を上記のように設定したセンサ素子劣化判定装置によれば、特定ガスの解離に伴う判定時第２ポンプ電流を発生させることができ、判定時第２ポンプ電流を用いてガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【００６１】
次に、上述のセンサ素子劣化判定装置においては、請求項１１に記載のように、検出状態判定手段は、第２セル印加電圧が検出用電圧値であるときに第２ポンプ電流検出手段で検出される第２ポンプ電流である検出時第２ポンプ電流と、特定ガスが存在するときに検出時第２ポンプ電流が取りうる数値範囲に予め定められた検出状態判定用基準範囲と、を比較し、検出時第２ポンプ電流が検出状態判定用基準範囲に含まれる場合には、第２測定室に特定ガスが存在すると判定し、検出時第２ポンプ電流が検出状態判定用基準範囲に含まれない場合には、第２測定室に特定ガスが存在しないと判定する、という構成を採ることができる。
【００６２】
つまり、検出時第２ポンプ電流は第２測定室の特定ガスに応じて電流値が変化することから、検出時第２ポンプ電流を用いることで、第２測定室に特定ガスが存在するか否かを判定することができる。
【００６３】
そして、特定ガスが存在するときに前記検出時第２ポンプ電流が取りうる数値範囲に基づいて検出状態判定用基準範囲を予め定めておき、検出時第２ポンプ電流と検出状態判定用基準範囲とを比較することで、第２測定室に特定ガスが存在するか否かを判定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用されたガスセンサ制御装置１９０を備えるガス検出装置１の概略構成を示す構成図である。
【００６５】
ガス検出装置１は、ガスセンサ制御装置１９０と、ＮＯｘガスセンサ素子１０と、を備えており、自動車の内燃機関やボイラ等の各種燃焼機器の排気ガス中の特定ガス（本実施形態では、ＮＯｘ）を検出する用途などに用いられる。
【００６６】
ガスセンサ制御装置１９０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、信号入出力部等を備えるマイクロコンピュータを主要部として構成されている。そして、ガスセンサ制御装置１９０は、ＮＯｘガスセンサ素子１０を駆動制御する処理やＮＯｘガスセンサ素子１０による検出信号に基づき排気ガス中の特定ガスを検出する処理や、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を判定するセンサ診断処理（On Board Diagnosis処理（ＯＢＤ処理））などを実行する。
【００６７】
なお、図１では、ＮＯｘガスセンサ素子１０については、内部構造を示す断面図として記載している。以下の説明では、図１に示すＮＯｘガスセンサ素子１０のうち左側を先端側として、右側を後端側として説明する。また、図１では、ＮＯｘガスセンサ素子１０のうち先端側部分における内部構成を示しており、後端部分は図示を省略している。
【００６８】
まず、ＮＯｘガスセンサ素子１０について説明する。
ＮＯｘガスセンサ素子１０は、第１ポンプセル１１１，酸素分圧検知セル１１２，第２ポンプセル１１３を、アルミナを主体とする絶縁層１１４，１１５を介して積層した構造を有する。また、ＮＯｘガスセンサ素子１０においては、第２ポンプセル１１３側に、ヒータ部１８０が積層されている。
【００６９】
このうち、第１ポンプセル１１１は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアからなる第１固体電解質層１３１と、第１固体電解質層１３１を挟み込むように配置された第１ポンプ用第１電極１３５と第１ポンプ用第２電極１３７とからなる第１多孔質電極１２１とを備えて形成されている。なお、第１ポンプ用第１電極１３５および第１ポンプ用第２電極１３７は、白金、白金合金、白金とセラミックス（例えば、固体電解質体）を含むサーメットなどで形成されており、それぞれの表面には、多孔質体からなる保護層１２２が形成されている。
【００７０】
酸素分圧検知セル１１２は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアからなる検知用固体電解質層１５１と、検知用固体電解質層１５１を挟み込むように配置された検知用電極１５５と基準用電極１５７とからなる検知用多孔質電極１２３とを備えて形成されている。なお、検知用電極１５５および基準用電極１５７は、白金、白金合金、白金とセラミックス（例えば、固体電解質体）を含むサーメットなどで形成されている。
【００７１】
第２ポンプセル１１３は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアからなる第２固体電解質層１４１と、第２固体電解質層１４１の表面のうち絶縁層１１５に面する表面に配置された第２ポンプ用第１電極１４５および第２ポンプ用第２電極１４７からなる第２多孔質電極１２５とを備えて形成されている。
【００７２】
なお、第２ポンプ用第１電極１４５、第２ポンプ用第２電極１４７は、白金、白金合金、白金とセラミックス（例えば、固体電解質体）を含むサーメットなどで形成されている。
【００７３】
そして、ＮＯｘガスセンサ素子１０の内部には、測定対象ガスが導入される第１測定室１５９が形成されている。第１測定室１５９には、第１ポンプセル１１１と酸素分圧検知セル１１２との間に配置された第１拡散抵抗体１１６を介して、外部から測定対象ガスが導入される。
【００７４】
第１拡散抵抗体１１６は、多孔質体で構成されており、ＮＯｘガスセンサ素子１０のうち先端側開口部から第１測定室１５９に至る測定対象ガスの導入経路１４に配置されて、第１測定室１５９への単位時間あたりの測定対象ガスの導入量（通過量）を制限している。
【００７５】
なお、導入経路１４は、第１ポンプセル１１１および酸素分圧検知セル１１２に包囲される空間のうち、第１測定室１５９よりも先端側（図における左側）の領域である。また、第１ポンプセル１１１の第１ポンプ用第１電極１３５（詳細には、保護層１２２で覆われた第１ポンプ用第１電極１３５）、および酸素分圧検知セル１１２の検知用電極１５５は、第１測定室１５９に面するように配置されている。
【００７６】
また、第１測定室１５９の後端側（図における右側）には、多孔質体からなる第２拡散抵抗体１１７が備えられており、第２ポンプ用第１電極１４５と第２拡散抵抗体１１７との間には、第２測定室１６１が形成されている。なお、第２測定室１６１は、酸素分圧検知セル１１２を積層方向に貫通する状態で形成される。
【００７７】
さらに、ＮＯｘガスセンサ素子１０の内部のうち、酸素分圧検知セル１１２の検知用固体電解質層１５１と第２ポンプセル１１３の第２固体電解質層１４１との間には、第２測定室１６１の他に基準酸素室１１８が形成されている。なお、第２測定室１６１、基準酸素室１１８は、この順に後端側から先端側にかけて第２ポンプセル１１３に沿って形成されている。また、基準酸素室１１８は、酸素分圧検知セル１１２の検知用固体電解質層１５１、第２ポンプセル１１３の第２固体電解質層１４１および絶縁層１１５によって包囲されている。これにより、基準酸素室１１８を、所定の酸素分圧雰囲気（濃度検知の基準となる酸素分圧雰囲気）に設定することができる。
【００７８】
そして、酸素分圧検知セル１１２の基準用電極１５７と、第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第２電極１４７とが、基準酸素室１１８に面するように配置されている。
ヒータ部１８０は、例えばアルミナ等の絶縁性セラミックスからなるシート状の絶縁層１７１，１７３を積層することにより構成されている。そして、このヒータ部１８０は、各絶縁層１７１，１７３の間に、Ｐｔを主体とするヒータ１７５を備えている。
【００７９】
このように構成されたＮＯｘガスセンサ素子１０は、第１ポンプ電圧Ｖｐ１が印加された第１ポンプセル１１１により第１測定室１５９の内部に存在する酸素のポンピング（汲み出し、汲み入れ）が可能であり、酸素分圧検知セル１１２により、酸素濃度（酸素分圧）を一定に制御された基準酸素室１１８と第１測定室１５９との酸素濃度差（酸素分圧差）、つまり第１測定室１５９の内部の酸素濃度（酸素分圧）を測定可能である。
【００８０】
なお、このＮＯｘガスセンサ素子１０は、別途備えられるガスセンサ制御装置１９０により駆動されるものであり、ガスセンサ制御装置１９０がヒータ１７５への印加電圧（ヒータ印加電圧Ｖｈ）を制御（換言すれば、ヒータ１７５を駆動制御）することにより、各セル（第１ポンプセル１１１、第２ポンプセル１１３、酸素分圧検知セル１１２）を活性化温度まで加熱する。
【００８１】
そして、ガスセンサ制御装置１９０は、ヒータ１７５を駆動制御してＮＯｘガスセンサ素子１０を活性化温度（例えば７５０℃）まで加熱し、この状態で、酸素分圧検知セル１１２の両端電圧として検出する検出電圧値Ｖｓが予め設定された一定電圧（例えば４２５ｍＶ）となるように、第１ポンプセル１１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１を制御する。
【００８２】
なお、ガスセンサ制御装置１９０は、第１測定室１５９の酸素を基準用電極１５７にくみ出すための微小な自己生成電流Ｉｃｐを、酸素分圧検知セル１１２に対して流すことで、基準酸素室１１８を内部酸素基準源として機能させている。このときの自己生成電流Ｉｃｐの電流値（酸素基準生成用電流値）は、酸素分圧検知セル１１２の酸素の汲み入れによって、基準酸素室１１８の酸素分圧（酸素濃度）が目標値（基準酸素分圧）に制御されるように予め定められている。
【００８３】
また、ガスセンサ制御装置１９０は、第１ポンプ電流Ｉｐ１を制御すると共に、第２ポンプセル１１３に対して印加する第２ポンプ電圧Ｖｐ２（第２セル印加電圧Ｖｐ２ともいう）を、ＮＯｘを検出するために予め定められた検出用電圧値Ｖｐ２ａ（例えば４５０ｍＶ）に設定する。これにより、第２測定室１６１では、第２ポンプセル１１３を構成する第２多孔質電極１２５の触媒作用によって、ＮＯｘが解離（還元）され、その解離により得られた酸素イオンが第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間の第２固体電解質層１４１を移動することにより第２ポンプ電流Ｉｐ２が流れる。つまり、第２ポンプセル１１３は、第２測定室１６１に存在する特定ガス成分（ＮＯｘ（窒素酸化物））を解離させて、第２測定室１６１から基準酸素室１１８に酸素を汲み出す。
【００８４】
なお、第２測定室１６１の第２ポンプ用第１電極１４５で解離された酸素イオン（Ｏ2-）は、第２固体電解質層１４１を介して第２ポンプ用第２電極１４７に移動し、第２ポンプ用第２電極１４７において酸素（Ｏ2 ）として基準酸素室１１８に放出される。
【００８５】
つまり、ガスセンサ制御装置１９０は、ＮＯｘガスセンサ素子１０に接続された状態で、第１ポンプセル１１１のポンピング動作により第１測定室１５９の酸素濃度（酸素分圧）を調整し、第２測定室１６１の酸素濃度（酸素分圧）をＮＯｘ検知が可能なＮＯｘ検知用濃度に設定して、第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさや積分値などに基づいてＮＯｘを検出する処理を行う。
【００８６】
次に、ガスセンサ制御装置１９０で実行されるセンサ診断処理（On Board Diagnosis処理（ＯＢＤ処理））の処理内容について説明する。図２に、センサ診断処理の処理内容を表すフローチャートを示す。
【００８７】
センサ診断処理が開始されると、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す。以下同様。）では、第２ポンプセル１１３に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２を検出時第２ポンプ電流αとして検出する処理を実行する。
【００８８】
なお、このとき第２ポンプセル１１３に印加されている第２ポンプ電圧Ｖｐ２は、ＮＯｘを検出するために予め定められた検出用電圧値Ｖｐ２ａであることから、検出時第２ポンプ電流αは、第２ポンプ電圧Ｖｐ２が検出用電圧値Ｖｐ２ａであるときに第２ポンプセル１１３に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２である。
【００８９】
次にＳ１２０では、検出時第２ポンプ電流αを用いて、第２測定室１６１にＮＯｘが存在するか否かを判定する処理を実行する。
具体的には、検出時第２ポンプ電流αが検出状態判定用基準範囲Ｒｔｈに含まれるか否かを判断しており、検出時第２ポンプ電流αが検出状態判定用基準範囲Ｒｔｈに含まれる場合には、第２測定室１６１にＮＯｘが存在すると判定（肯定判定）してＳ１３０に移行し、検出時第２ポンプ電流αが検出状態判定用基準範囲Ｒｔｈに含まれない場合には、第２測定室１６１にＮＯｘが存在しないと判定（否定判定）して、肯定判定されるまで同ステップを繰り返し実行することで待機する。
【００９０】
なお、検出状態判定用基準範囲Ｒｔｈは、実測データに基づき、第２測定室１６１にＮＯｘが存在するときに検出時第２ポンプ電流αが採りうる数値範囲に予め定められており、検出時第２ポンプ電流αと検出状態判定用基準範囲Ｒｔｈとを対比することで、第２測定室１６１にＮＯｘが存在するか否かを判定することができる。
【００９１】
Ｓ１２０で肯定判定されてＳ１３０に移行すると、Ｓ１３０では、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂに変更する処理を実行する。
なお、劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂは、第２ポンプセル１１３においてＮＯｘを検出できるガス検出電圧範囲Ｒｇｓ（例えば、１００［ｍＶ］〜１２００［ｍＶ］の範囲）のうち検出用電圧値Ｖｐ２ａとは異なる電圧値であり、本実施形態では、５００ｍＶに設定されている。
【００９２】
そして、ＮＯｘのガス検出電圧範囲Ｒｇｓは、第２ポンプセル１１３における酸素（Ｏ2 ）の解離量（以下、酸素解離量Ｍ１ともいう）とＮＯｘの解離量（以下、ＮＯｘ解離量Ｍ２ともいう）との比率のうち、ＮＯｘ解離量Ｍ２を酸素解離量Ｍ１で除算した値（以下、低電圧側解離比率ＲＬ（＝Ｍ２／Ｍ１）ともいう）が５０％以上となる電圧範囲に少なくとも含まれるように設定されている。なお、ガス検出電圧範囲Ｒｇｓを特定するために用いる酸素（Ｏ2 ）およびＮＯｘの各量は、酸素原子が同量となるように定められている。
【００９３】
また、ガス検出電圧範囲Ｒｇｓは、第２ポンプセル１１３における水（Ｈ2Ｏ ）の解離量（以下、水解離量Ｍ３ともいう）とＮＯｘ解離量Ｍ２との比率のうち、水解離量Ｍ３をＮＯｘ解離量Ｍ２で除算した値（以下、高電圧側解離比率ＲＨ（＝Ｍ３／Ｍ２）ともいう）が５０％以下となる電圧範囲に少なくとも含まれるように設定されている。なお、ガス検出電圧範囲Ｒｇｓを特定するために用いるＮＯｘおよび水（Ｈ2Ｏ ）の各量は、酸素原子が同量となるように定められている。
【００９４】
ここで、ＮＯｘのガス検出電圧範囲Ｒｇｓの設定方法の具体例について説明する。
低電圧側解離比率ＲＬ（＝Ｍ２／Ｍ１）については、まず、素子温度を通常制御温度（例えば、７５０［℃］）に設定したＮＯｘガスセンサ素子１０を、ＮＯｘ電流測定時に対して酸素原子換算で同量の酸素濃度（例えば、ＮＯ：１００［ｐｐｍ］の場合、酸素（Ｏ2 ）：５０［ｐｐｍ］）に調整された雰囲気（例えば、モデルガス装置のチャンバー内）に配置する。すると、ＮＯｘガスセンサ素子１０の内部全体（第１測定室および第２測定室）が、ある一定の酸素（Ｏ2 ）のみ(例えば、酸素：５０［ｐｐｍ］)の状態となる。次に、第２ポンプセル１１３にＮＯｘ電流測定可能電圧（例えば、４５０［ｍＶ］）を印加して、第２ポンプセル１１３に流れる電流値を酸素解離電流値（酸素解離量Ｍ１に相当する数値）として検出する。続いて、上記の酸素濃度に対して酸素原子換算で同量のＮＯｘ濃度（例えば、ＮＯ：１００［ｐｐｍ］）に調整された雰囲気で、同様の操作を行うことで、第２ポンプセル１１３に流れる電流値をＮＯｘ解離電流値（ＮＯｘ解離量Ｍ２に相当する数値）として検出する。
【００９５】
このようにして得られる酸素解離電流値（酸素解離量Ｍ１）およびＮＯｘ解離電流値（ＮＯｘ解離量Ｍ２）を用いて、低電圧側解離比率ＲＬ（＝Ｍ２／Ｍ１）を算出し、低電圧側解離比率ＲＬが５０％となるときの第２ポンプ電圧Ｖｐ２を決定する。このようにして決定された第２ポンプ電圧Ｖｐ２を、ＮＯｘのガス検出電圧範囲Ｒｇｓの下限値として設定する。
【００９６】
また、高電圧側解離比率ＲＨ（＝Ｍ３／Ｍ２）については、まず、素子温度を通常制御温度（例えば、７５０［℃］）に設定したＮＯｘガスセンサ素子１０を、ＮＯｘ電流測定時に対して酸素原子換算で同量の水濃度（例えば、ＮＯ：１００［ｐｐｍ］の場合、水（Ｈ2Ｏ ）：１００［ｐｐｍ］）に調整された雰囲気（例えば、モデルガス装置のチャンバー内）に配置する。すると、ＮＯｘガスセンサ素子１０の内部全体（第１測定室および第２測定室）が、ある一定の水（Ｈ2Ｏ ）のみ(例えば、水：１００［ｐｐｍ］)の状態となる。次に、第２ポンプセル１１３にＮＯｘ電流測定可能電圧（例えば、４５０［ｍＶ］）を印加して、第２ポンプセル１１３に流れる電流値を水解離電流値（水解離量Ｍ３に相当する数値）として検出する。続いて、上記の水濃度に対して酸素原子換算で同量のＮＯｘ濃度（例えば、ＮＯ：１００［ｐｐｍ］）に調整された雰囲気で、同様の操作を行うことで、第２ポンプセル１１３に流れる電流値をＮＯｘ解離電流値（ＮＯｘ解離量Ｍ２に相当する数値）として検出する。
【００９７】
このようにして得られる水解離電流値（水解離量Ｍ３）およびＮＯｘ解離電流値（ＮＯｘ解離量Ｍ２）を用いて、高電圧側解離比率ＲＨ（＝Ｍ３／Ｍ２）を算出し、高電圧側解離比率ＲＨが５０％となるときの第２ポンプ電圧Ｖｐ２を決定する。このようにして決定された第２ポンプ電圧Ｖｐ２を、ＮＯｘのガス検出電圧範囲Ｒｇｓの上限値として設定する。
【００９８】
ここで、図４に、ＮＯｘガスセンサ素子１０のうち、未使用のＮＯｘガスセンサ素子（以下、未使用センサともいう）および一定期間の使用により劣化したＮＯｘガスセンサ素子（以下、劣化センサともいう）に関して、第２ポンプセルに印加される第２ポンプ電圧Ｖｐ２と第２ポンプセルに流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２との相関関係を表す説明図を示す。
【００９９】
図４に示すように、未使用センサについては、第２ポンプ電圧Ｖｐ２と第２ポンプ電流Ｉｐ２との相関関係を表す波形が、酸素（Ｏ2 ）、ＮＯｘ、水のそれぞれについて、ある一定の電圧範囲内においては、第２ポンプ電圧Ｖｐ２の大きさが変化した場合でも、第２ポンプ電流Ｉｐ２が各ガス濃度に応じた略一定電流値となる波形を示す。なお、図４に示すように、ＮＯｘ検出が可能なガス検出電圧範囲Ｒｇｓは、１００［ｍＶ］〜１２００［ｍＶ］の範囲である。
【０１００】
つまり、未使用センサは、相関関係を表す波形が限界電流特性を明瞭に表す波形を示しており、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を４５０［ｍＶ］から５００［ｍＶ］に変更した場合であっても、第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさは変化していない。このため、第２ポンプ電圧Ｖｐ２が４５０［ｍＶ］であるときの第２ポンプ電流Ｉｐ２と、第２ポンプ電圧Ｖｐ２が５００［ｍＶ］であるときの第２ポンプ電流Ｉｐ２との電流差分値（以下、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２ともいう）は、０［ｍＶ］である。
【０１０１】
これに対して、劣化センサについては、相関関係を表す波形が、ＮＯｘ検出が可能なガス検出電圧範囲Ｒｇｓであっても第２ポンプ電圧Ｖｐ２の大きさが変化するに従い第２ポンプ電流Ｉｐ２が変化する波形を示す。
【０１０２】
つまり、劣化センサは、相関関係を表す波形が限界電流特性を明瞭に表さない波形を示しており、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を４５０［ｍＶ］から５００［ｍＶ］に変更した場合には、第２ポンプ電流Ｉｐ２の電流値が変化している。このため、劣化センサの第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２は、未使用センサの第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２とは異なる値を示すことになる。なお、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２は、ガスセンサ素子の劣化状態が悪化するに従い、大きい値を示す傾向がある。
【０１０３】
図２のフローチャートに戻り、次のＳ１４０では、経過時間を計測するためのタイマ処理を開始する。
続くＳ１５０では、タイマ処理による時間計測の開始時点から安定化待機時間が経過したか否かを判断しており、肯定判定する場合にはＳ１６０に移行し、否定判定する場合には同ステップを繰り返し実行することで待機する。
【０１０４】
なお、Ｓ１３０での電圧変更直後は、ＮＯｘの解離に至るまでの時間差（タイムラグ）が生じるために、第２ポンプ電流Ｉｐ２が増加するまでに一定時間を要することがある。そこで、Ｓ１５０での判定処理を実行して、第２ポンプ電流Ｉｐ２が安定化するまで一定時間待機することで、第２ポンプ電流Ｉｐ２の検出誤差を抑制することができる。
【０１０５】
なお、本実施形態では、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を変更した後、第２ポンプ電流Ｉｐ２が安定するまでの安定化待機時間として、１．０［ｓｅｃ］が設定されている。
Ｓ１５０で肯定判定されてＳ１６０に移行すると、Ｓ１６０では、経過時間を計測するタイマ処理を停止する。
【０１０６】
次のＳ１７０では、第２ポンプセル１１３に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２を判定時第２ポンプ電流βとして検出する処理を実行する。
なお、このとき第２ポンプセル１１３に印加されている第２ポンプ電圧Ｖｐ２は、劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂであることから、判定時第２ポンプ電流βは、第２ポンプ電圧Ｖｐ２が劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂであるときに第２ポンプセル１１３に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２である。
【０１０７】
次のＳ１８０では、サブルーチン処理としての劣化判定処理を実行する。
劣化判定処理の処理内容を表すフローチャートを図３に示す。
劣化判定処理が開始されると、まず、Ｓ２１０では、予め定められた劣化判定用変化量基準値Ｋ１を所定の記憶装置（内部メモリなど）から読み出す処理を実行する。
【０１０８】
なお、劣化判定用変化量基準値Ｋ１は、後述するＳ２３０での判定処理（ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定を行う処理）に用いる判定値であり、実際のＮＯｘガスセンサ素子１０を用いた測定結果に基づいて定めることができる。
【０１０９】
例えば、本実施形態は、検出時第２ポンプ電流αが未使用時の７０％相当値まで低下したＮＯｘガスセンサ素子１０を劣化状態と判定する用途に用いることから、検出時第２ポンプ電流αが未使用時の７０％相当値まで低下した状態のＮＯｘガスセンサ素子１０を用いて第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２を検出し、その第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２が劣化判定用変化量基準値Ｋ１として設定されている。
【０１１０】
なお、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態が悪化するに従い値が大きくなる傾向があることから、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２が劣化判定用変化量基準値Ｋ１よりも大きくなる場合には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定できる。
【０１１１】
次のＳ２２０では、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２を演算する処理を実行する。
具体的には、Ｓ１１０で検出した検出時第２ポンプ電流αとＳ１７０で検出した判定時第２ポンプ電流βとの電流差分値を演算し、その電流差分値の絶対値を第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２（＝｜β−α｜）として演算する。
【０１１２】
次のＳ２３０では、Ｓ２１０で読み込んだ劣化判定用変化量基準値Ｋ１と、Ｓ２２０で演算した第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２とを比較して、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２が劣化判定用変化量基準値Ｋ１以下であるか否かを判定しており、肯定判定する場合にはＳ２４０に移行し、否定判定する場合にはＳ２５０に移行する。
【０１１３】
つまり、Ｓ２３０では、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２が劣化判定用変化量基準値Ｋ１以下である場合には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２が劣化判定用変化量基準値Ｋ１よりも大きい場合には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定する。
【０１１４】
なお、前述したとおり、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２は、ガスセンサ素子の劣化状態が悪化するに従い大きい値を示す傾向があることから、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２と劣化判定用変化量基準値Ｋ１との比較結果に基づいて、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【０１１５】
Ｓ２３０で肯定判定されてＳ２４０に移行すると、Ｓ２４０では、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定すると共に、第２ポンプセル１１３に印加する第２ポンプ電圧Ｖｐ２の電圧値を、ＮＯｘ検出のために予め定められた検出用電圧値Ｖｐ２ａに設定する処理を実行する。
【０１１６】
なお、Ｓ２４０での電圧変更処理は、ガス検出装置１の作動状態を、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定を行うための状態（劣化判定状態）から、排気ガス中の特定ガスを検出するための状態（ガス検出状態）に移行させるために行われる。つまり、Ｓ２４０での処理が実行されることで、第２セル印加電圧Ｖｐ２が劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂから検出用電圧値Ｖｐ２ａに変更されるとともに、ガス検出装置１の作動状態が劣化判定状態からガス検出状態に移行する。
【０１１７】
なお、ガスセンサ制御装置１９０は、センサ診断処理とは別の内部処理としてＮＯｘ検出処理を実行することで、ＮＯｘガスセンサ素子１０の第２ポンプ電流Ｉｐ２を検出し、検出した第２ポンプ電流Ｉｐ２に基づきＮＯｘ検出を行う。
【０１１８】
Ｓ２３０で否定判定されてＳ２５０に移行すると、Ｓ２５０では、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定すると共に、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを表す異常発生信号を、ガスセンサ制御装置１９０の出力端子（図示省略）から外部機器に対して出力する処理を行う。
【０１１９】
そして、異常発生信号を受け取った外部機器は、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを使用者に通知するための処理を行う。具体的な処理としては、例えば、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを示す警告ランプを点灯する処理や、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを示す音声メッセージを出力する処理などを挙げることができる。
【０１２０】
Ｓ２４０またはＳ２５０が終了すると、サブルーチン処理としての劣化判定処理が終了するとともに、センサ診断処理が終了する。
以上説明したように、本実施形態のガス検出装置１に備えられるガスセンサ制御装置１９０は、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２と劣化判定用変化量基準値Ｋ１とを比較し、比較結果に基づいてＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定するよう構成されている。
【０１２１】
なお、第２ポンプセル１１３に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２測定室１６１のＮＯｘガス濃度が一定であっても、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であるか劣化状態であるかによって電流値が異なる値となり、また、劣化状態においては、劣化の進行程度に応じて電流値が異なる値となる。このことから、第２ポンプ電流Ｉｐ２を用いることで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【０１２２】
また、ＮＯｘガスセンサ素子１０は、正常状態の場合には、図４に示すように、第２測定室１６１のＮＯｘガス濃度が一定であり、かつ、第２セル印加電圧Ｖｐ２がＮＯｘを検出できるガス検出電圧範囲Ｒｇｓに設定されている場合には、第２セル印加電圧Ｖｐ２の大きさが変化した場合でも、第２ポンプ電流Ｉｐ２がＮＯｘガス濃度に応じた略一定電流値を示すという特徴（限界電流特性）を有する。
【０１２３】
しかし、劣化状態のＮＯｘガスセンサ素子１０においては、限界電流特性が不明瞭となるため、第２測定室１６１のＮＯｘガス濃度が一定であり、かつ、第２セル印加電圧Ｖｐ２がガス検出電圧範囲Ｒｇｓに設定されている場合であっても、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２セル印加電圧Ｖｐ２の大きさが変化することにより電流値が変化する。
【０１２４】
つまり、第２ポンプ電流Ｉｐ２を用いることで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定できることが判る。
なお、劣化に伴う第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化は、第２セル印加電圧Ｖｐ２が検出用電圧値Ｖｐ２ａである場合に限って発生するものではなく、ＮＯｘを検出できるガス検出電圧範囲Ｒｇｓであれば、劣化に伴う第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化が生じている。このことから、第２ポンプ電流Ｉｐ２を用いてＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定するにあたり、判定に用いる第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２セル印加電圧Ｖｐ２が検出用電圧値Ｖｐ２ａであるときの検出時第２ポンプ電流αに限られることはなく、第２セル印加電圧Ｖｐ２が検出用電圧値Ｖｐ２ａ以外であるときの第２ポンプ電流Ｉｐ２（例えば、判定時第２ポンプ電流β）を用いることができる。
【０１２５】
そして、検出時第２ポンプ電流αと判定時第２ポンプ電流βとの差分の絶対値である第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化に伴い値が変化する第２ポンプ電流Ｉｐ２に応じて値が定まることから、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かの判定に用いることができる。
【０１２６】
また、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２は、第２セル印加電圧Ｖｐ２の異なる２種類の第２ポンプ電流Ｉｐ２（検出時第２ポンプ電流α、判定時第２ポンプ電流β）における各電流値に基づき値が定まる。このことから、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２を用いた劣化判定は、１種類の第２ポンプ電流Ｉｐ２のみを用いた劣化判定に比べて、第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化傾向をより精度良く判定でき、ひいては、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を精度良く判定することができる。
【０１２７】
また、本実施形態のガスセンサ制御装置１９０は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定を行うための劣化判定用変化量基準値Ｋ１を予め定めておき、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２と劣化判定用変化量基準値Ｋ１とを比較することで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定している。
【０１２８】
つまり、ガスセンサ制御装置１９０は、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２が劣化判定用変化量基準値Ｋ１以下である場合（Ｓ２３０で肯定判定される場合）には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２が劣化判定用変化量基準値Ｋ１よりも大きい場合（Ｓ２３０で否定判定される場合）には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定する判定処理を行うことで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定できる。
【０１２９】
よって、本実施形態のガスセンサ制御装置１９０によれば、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２を用いて劣化判定を行うことで、第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化傾向を精度良く判定できるとともに、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定における判定精度を向上できる。
【０１３０】
また、本実施形態では、劣化判定用変化量基準値Ｋ１は、検出時第２ポンプ電流αが未使用時の７０％相当値まで低下したＮＯｘガスセンサ素子１０を劣化状態と判定するために設定されている。なお、前述したように、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態が悪化するに従い値が大きくなる傾向がある。
【０１３１】
つまり、本実施形態の劣化判定用変化量基準値Ｋ１は、未使用時のＮＯｘガスセンサ素子１０における検出時第２ポンプ電流αに対して検出時第２ポンプ電流αが５０％相当値まで低下した状態（致命的な劣化状態）のＮＯｘガスセンサ素子１０で検出される第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２以下の値である。
【０１３２】
このため、本実施形態のガスセンサ制御装置１９０は、少なくとも検出時第２ポンプ電流αが未使用時の７０％相当値まで低下したＮＯｘガスセンサ素子１０を劣化状態と判定できるとともに、ＮＯｘの検出が困難な劣化状態（致命的な劣化状態）に至る前にＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を検出することができる。
【０１３３】
また、本実施形態のガスセンサ制御装置１９０においては、ガス検出電圧範囲Ｒｇｓは、低電圧側解離比率ＲＬが５０％以上となる電圧範囲、かつ、高電圧側解離比率ＲＨが５０％以下となる電圧範囲に少なくとも含まれるように設定されている。つまり、ガス検出電圧範囲Ｒｇｓは、ＮＯｘを確実に解離できる電圧範囲である。
【０１３４】
このようなガス検出電圧範囲Ｒｇｓにおいて劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂを設定することで、ＮＯｘの解離に伴う第２ポンプ電流Ｉｐ２（詳細には、判定時第２ポンプ電流β）を発生させることができる。これにより、ガスセンサ制御装置１９０は、第２セル印加電圧Ｖｐ２がＮＯｘを解離できない電圧範囲に設定されてＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定が不可能となることを回避できる。
【０１３５】
さらに、ガスセンサ制御装置１９０は、検出時第２ポンプ電流αを用いて、第２測定室１６１にＮＯｘが存在するか否かを判定する処理（Ｓ１２０）を実行し、ＮＯｘが存在する場合に劣化判定処理（Ｓ１８０）を行うように構成されている。このように、第２測定室１６１にＮＯｘが存在する場合に劣化判定処理を行うことで、劣化判定処理において、ＮＯｘが存在しないことに起因した誤判定が生じるのを防ぐことができる。
【０１３６】
つまり、第２測定室１６１にＮＯｘが存在しない場合には、第２ポンプ電流Ｉｐ２が発生しないため、第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態に応じた値を示さないことになる。このような第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２を用いて劣化判定を行う場合には、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を適切に判定することができない。
【０１３７】
これに対して、ガスセンサ制御装置１９０は、ＮＯｘが存在する場合に劣化判定処理（Ｓ１８０）を行うことから、劣化判定処理において、ＮＯｘが存在しないことに起因した誤判定が生じるのを防ぐことができる。
【０１３８】
なお、第２測定室１６１にＮＯｘが存在するか否かの判定にあたり、第２ポンプ電流Ｉｐ２を用いて判定することで、第２測定室１６１にＮＯｘ検出用セル等を追加することなく、ＮＯｘが存在するか否かの判定を行うことができるという利点がある。
【０１３９】
また、ガスセンサ制御装置１９０は、劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂが検出用電圧値Ｖｐ２ａよりも大きい値に設定されていることから、劣化判定の後、早期に通常の検出状態（ＮＯｘの検出状態）に復帰することができる、という利点がある。
【０１４０】
つまり、劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂを検出用電圧値Ｖｐ２ａよりも小さい値に設定した場合には、第２ポンプセル１１３におけるＮＯｘの解離量が低下するため、第２測定室１６１におけるＮＯｘ濃度は、ＮＯｘを検出するための通常検出時における第２測定室１６１のＮＯｘ濃度に比べて高い値となる。このように、第２測定室１６１のＮＯｘ濃度が高くなると、第２セル印加電圧Ｖｐ２を劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂから検出用電圧値Ｖｐ２ａに変更した後、第２測定室１６１のＮＯｘ濃度を通常検出時の濃度にするまでの所要時間が長くなることがある。
【０１４１】
これに対して、劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂを検出用電圧値Ｖｐ２ａよりも大きい値に設定した場合には、第２測定室１６１のＮＯｘ濃度が通常検出時のＮＯｘ濃度に比べて高い値になることを回避できるため、第２セル印加電圧Ｖｐ２を劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂから検出用電圧値Ｖｐ２ａに変更した後、第２測定室１６１のＮＯｘ濃度を早期に通常検出時の濃度に設定することができる。
【０１４２】
よって、ガスセンサ制御装置１９０は、劣化判定の後、早期に通常の検出状態（ＮＯｘの検出状態）に復帰することができる。
なお、本実施形態においては、ガスセンサ制御装置１９０が特許請求の範囲におけるセンサ素子劣化判定装置に相当し、第１ポンプセル１１１が第１酸素イオンポンプセルに相当し、第２ポンプセル１１３が第２酸素イオンポンプセルに相当し、第１拡散抵抗体１１６が第１拡散抵抗部に相当し、第２拡散抵抗体１１７が第２拡散抵抗部に相当している。
【０１４３】
また、Ｓ１２０の処理を実行するガスセンサ制御装置１９０が検出状態判定手段に相当し、Ｓ１３０の処理を実行するガスセンサ制御装置１９０が劣化判定用電圧設定手段に相当し、Ｓ１１０およびＳ１７０の処理を実行するガスセンサ制御装置１９０が第２ポンプ電流検出手段に相当し、Ｓ１８０の処理を実行するガスセンサ制御装置１９０が劣化判定手段に相当する。
【０１４４】
さらに、Ｓ２２０の処理を実行するガスセンサ制御装置１９０が第２ポンプ電流変化量検出手段に相当し、Ｓ２３０の処理を実行するガスセンサ制御装置１９０が変化量劣化判定手段に相当する。
【０１４５】
また、Ｓ１２０の実行時期が検出状態判定工程に相当し、Ｓ１３０の実行時期が劣化判定用電圧設定工程に相当し、Ｓ１１０およびＳ１７０の実行時期が第２ポンプ電流検出工程に相当し、Ｓ１８０の実行時期が劣化判定工程に相当する。
【０１４６】
以上、本発明の実施形態として、検出時第２ポンプ電流αと判定時第２ポンプ電流βとの差分の絶対値である第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２を用いてＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を判定する実施形態（以下、第１実施形態ともいう）について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されることはない。
【０１４７】
そこで、第２実施形態として、検出時第２ポンプ電流αと判定時第２ポンプ電流βとの比率である第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２（＝β／α）を用いてＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を判定する実施形態について説明する。
【０１４８】
なお、第２実施形態におけるガス検出装置１は、第１実施形態と同様に、ガスセンサ制御装置１９０およびＮＯｘガスセンサ素子１０を備えており、概略構成を示す構成図は図１と同様である。
【０１４９】
第２実施形態は、第１実施形態に比べて、ガスセンサ制御装置１９０で実行される劣化判定処理（センサ診断処理のＳ１８０での処理）の処理内容が異なることから、第２実施形態で実行される第２劣化判定処理の処理内容を中心に説明する。
【０１５０】
図５に、第２劣化判定処理の処理内容を表すフローチャートを示す。
第２劣化判定処理が開始されると、まず、Ｓ５１０（Ｓはステップを表す）では、予め定められた劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２を所定の記憶装置（内部メモリなど）から読み出す処理を実行する。
【０１５１】
なお、劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２は、後述するＳ５３０での判定処理（ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定を行う処理）に用いる判定値であり、実際のＮＯｘガスセンサ素子１０を用いた測定結果に基づいて定めることができる。
【０１５２】
例えば、本実施形態は、検出時第２ポンプ電流αが未使用時の５０％相当値まで低下したＮＯｘガスセンサ素子１０を劣化状態と判定する用途に用いることから、検出時第２ポンプ電流αが未使用時の５０％相当値まで低下した状態のＮＯｘガスセンサ素子１０を用いて第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２（＝β／α）を検出し、その第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２を用いて劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２が設定されている。
【０１５３】
つまり、劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２は、未使用時のＮＯｘガスセンサ素子１０で検出される第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２（＝β／α）の値から、検出時第２ポンプ電流が未使用時の５０％相当値まで低下した状態のＮＯｘガスセンサ素子１０で検出される第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２（＝β／α）の値まで、の範囲に設定されている。
【０１５４】
なお、劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂが検出用電圧値Ｖｐ２ａよりも大きい電圧値である場合には、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態が悪化するに従い値が大きくなる傾向がある。このことから、本実施形態では、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２が劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２よりも大きくなる場合に、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２が劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２を逸脱したと判断することで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定できる。
【０１５５】
他方、仮に、劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂが検出用電圧値Ｖｐ２ａよりも小さい電圧値である場合には、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態が悪化するに従い値が小さくなる傾向がある。このことから、劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂが検出用電圧値Ｖｐ２ａよりも小さい電圧値である場合には、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２が劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２よりも小さくなる場合に、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２が劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２を逸脱したと判断することで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定できる。
【０１５６】
次のＳ５２０では、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２を演算する処理を実行する。
具体的には、センサ診断処理（図２）におけるＳ１１０で検出した検出時第２ポンプ電流αとＳ１７０で検出した判定時第２ポンプ電流βとの比率を、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２（＝β／α）として演算する。
【０１５７】
次のＳ５３０では、Ｓ５１０で読み込んだ劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２と、Ｓ５２０で演算した第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２とを比較して、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２が劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２に含まれるか否かを判定しており、肯定判定する場合にはＳ５４０に移行し、否定判定する場合にはＳ５５０に移行する。
【０１５８】
つまり、Ｓ５３０では、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２が劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２に含まれる場合には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２が劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２を逸脱する場合には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定する。
【０１５９】
なお、前述したとおり、本実施形態の第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２は、ガスセンサ素子の劣化状態が悪化するに従い大きい値を示す傾向があることから、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２と劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２との比較結果に基づいて、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【０１６０】
Ｓ５３０で肯定判定されてＳ５４０に移行すると、Ｓ５４０では、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定すると共に、第２ポンプセル１１３に印加する第２ポンプ電圧Ｖｐ２の電圧値を、ＮＯｘ検出のために予め定められた検出用電圧値Ｖｐ２ａに設定する処理を実行する。
【０１６１】
なお、Ｓ５４０での電圧変更処理は、ガス検出装置１の作動状態を、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定を行うための状態（劣化判定状態）から、排気ガス中の特定ガスを検出するための状態（ガス検出状態）に移行させるために行われる。つまり、Ｓ５４０での処理が実行されることで、第２セル印加電圧Ｖｐ２が劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂから検出用電圧値Ｖｐ２ａに変更されるとともに、ガス検出装置１の作動状態が劣化判定状態からガス検出状態に移行する。
【０１６２】
なお、ガスセンサ制御装置１９０は、センサ診断処理とは別の内部処理としてＮＯｘ検出処理を実行することで、ＮＯｘガスセンサ素子１０の第２ポンプ電流Ｉｐ２を検出し、検出した第２ポンプ電流Ｉｐ２に基づきＮＯｘ検出を行う。
【０１６３】
Ｓ５３０で否定判定されてＳ５５０に移行すると、Ｓ５５０では、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定すると共に、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを表す異常発生信号を、ガスセンサ制御装置１９０の出力端子（図示省略）から外部機器に対して出力する処理を行う。
【０１６４】
そして、異常発生信号を受け取った外部機器は、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを使用者に通知するための処理を行う。具体的な処理としては、例えば、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを示す警告ランプを点灯する処理や、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを示す音声メッセージを出力する処理などを挙げることができる。
【０１６５】
Ｓ５４０またはＳ５５０が終了すると、サブルーチン処理としての劣化判定処理が終了するとともに、センサ診断処理が終了する。
以上説明したように、第２実施形態のガス検出装置１に備えられるガスセンサ制御装置１９０は、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２と劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２とを比較し、比較結果に基づいてＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定するよう構成されている。
【０１６６】
検出時第２ポンプ電流αと判定時第２ポンプ電流βとの比率である第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化に伴い値が変化する第２ポンプ電流Ｉｐ２に応じて値が定まることから、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かの判定に用いることができる。
【０１６７】
また、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２は、第２セル印加電圧Ｖｐ２の異なる２種類の第２ポンプ電流Ｉｐ２（検出時第２ポンプ電流α、判定時第２ポンプ電流β）における各電流値に基づき値が定まる。このことから、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２を用いた劣化判定は、１種類の第２ポンプ電流Ｉｐ２のみを用いた劣化判定に比べて、第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化傾向をより精度良く判定でき、ひいては、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を精度良く判定することができる。
【０１６８】
また、第２実施形態のガスセンサ制御装置１９０は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定を行うための劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２を予め定めておき、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２と劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２とを比較することで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定している。
【０１６９】
つまり、ガスセンサ制御装置１９０は、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２が劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２に含まれる場合（Ｓ５３０で肯定判定される場合）には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２が劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２を逸脱する場合（Ｓ５３０で否定判定される場合）には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定する判定処理を行うことで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定できる。
【０１７０】
よって、第２実施形態のガスセンサ制御装置１９０によれば、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２を用いて劣化判定を行うことで、第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化傾向を精度良く判定できるとともに、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定における判定精度を向上できる。
【０１７１】
また、第２実施形態では、劣化判定用変化率基準範囲Ｋ２は、検出時第２ポンプ電流αが未使用時の５０％相当値まで低下したＮＯｘガスセンサ素子１０を劣化状態と判定するために設定されている。このため、第２実施形態のガスセンサ制御装置１９０は、ＮＯｘの検出が困難な劣化状態（致命的な劣化状態）となったＮＯｘガスセンサ素子１０を検出することができる。
【０１７２】
なお、第２実施形態においては、Ｓ５２０の処理を実行するガスセンサ制御装置１９０が特許請求の範囲における第２ポンプ電流変化率検出手段に相当し、Ｓ５３０の処理を実行するガスセンサ制御装置１９０が変化率劣化判定手段に相当する。
【０１７３】
以上、本発明の実施形態として、２つの実施形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されることはない。
次に、第３実施形態として、判定時第２ポンプ電流βを用いてＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を判定する実施形態について説明する。
【０１７４】
なお、第３実施形態におけるガス検出装置１は、第１実施形態と同様に、ガスセンサ制御装置１９０およびＮＯｘガスセンサ素子１０を備えており、概略構成を示す構成図は図１と同様である。
【０１７５】
第３実施形態は、第１実施形態に比べて、ガスセンサ制御装置１９０で実行される劣化判定処理（センサ診断処理のＳ１８０での処理）の処理内容が異なることから、第３実施形態で実行される第３劣化判定処理の処理内容を中心に説明する。
【０１７６】
図６に、第３劣化判定処理の処理内容を表すフローチャートを示す。
第３劣化判定処理が開始されると、まず、Ｓ６１０（Ｓはステップを表す）では、予め定められた劣化判定用電流基準値Ｋ３を所定の記憶装置（内部メモリなど）から読み出す処理を実行する。
【０１７７】
なお、劣化判定用電流基準値Ｋ３は、後述するＳ６２０での判定処理（ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定を行う処理）に用いる判定値であり、実際のＮＯｘガスセンサ素子１０を用いた測定結果に基づいて定めることができる。
【０１７８】
例えば、本実施形態は、検出時第２ポンプ電流αが未使用時の５０％相当値まで低下したＮＯｘガスセンサ素子１０を劣化状態と判定する用途に用いることから、検出時第２ポンプ電流αが未使用時の５０％相当値まで低下した状態のＮＯｘガスセンサ素子１０を用いて判定時第２ポンプ電流βを検出し、その判定時第２ポンプ電流βを用いて劣化判定用電流基準値Ｋ３が設定されている。
【０１７９】
つまり、劣化判定用電流基準値Ｋ３は、検出時第２ポンプ電流が未使用時の５０％相当値まで低下した状態のＮＯｘガスセンサ素子１０で検出される判定時第２ポンプ電流βの値が設定されている。
【０１８０】
なお、判定時第２ポンプ電流βは、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態が悪化するに従い値が小さくなる傾向がある。このことから、本実施形態では、判定時第２ポンプ電流βが劣化判定用電流基準値Ｋ３よりも小さくなる場合に、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定できる。
【０１８１】
次のＳ６２０では、Ｓ６１０で読み込んだ劣化判定用電流基準値Ｋ３と、センサ診断処理のＳ１７０で検出した判定時第２ポンプ電流βとを比較して、判定時第２ポンプ電流βが劣化判定用電流基準値Ｋ３以上であるか否かを判定しており、肯定判定する場合にはＳ６３０に移行し、否定判定する場合にはＳ６４０に移行する。
【０１８２】
つまり、Ｓ６２０では、判定時第２ポンプ電流βが劣化判定用電流基準値Ｋ３以上である場合には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定し、判定時第２ポンプ電流βが劣化判定用電流基準値Ｋ３未満である場合には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定する。
【０１８３】
Ｓ６２０で肯定判定されてＳ６３０に移行すると、Ｓ６３０では、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定すると共に、第２ポンプセル１１３に印加する第２ポンプ電圧Ｖｐ２の電圧値を、ＮＯｘ検出のために予め定められた検出用電圧値Ｖｐ２ａに設定する処理を実行する。
【０１８４】
なお、Ｓ６３０での電圧変更処理は、ガス検出装置１の作動状態を、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定を行うための状態（劣化判定状態）から、排気ガス中の特定ガスを検出するための状態（ガス検出状態）に移行させるために行われる。つまり、Ｓ６３０での処理が実行されることで、第２セル印加電圧Ｖｐ２が劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂから検出用電圧値Ｖｐ２ａに変更されるとともに、ガス検出装置１の作動状態が劣化判定状態からガス検出状態に移行する。
【０１８５】
なお、ガスセンサ制御装置１９０は、センサ診断処理とは別の内部処理としてＮＯｘ検出処理を実行することで、ＮＯｘガスセンサ素子１０の第２ポンプ電流Ｉｐ２を検出し、検出した第２ポンプ電流Ｉｐ２に基づきＮＯｘ検出を行う。
【０１８６】
Ｓ６２０で否定判定されてＳ６４０に移行すると、Ｓ６４０では、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定すると共に、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを表す異常発生信号を、ガスセンサ制御装置１９０の出力端子（図示省略）から外部機器に対して出力する処理を行う。
【０１８７】
そして、異常発生信号を受け取った外部機器は、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを使用者に通知するための処理を行う。具体的な処理としては、例えば、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを示す警告ランプを点灯する処理や、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であることを示す音声メッセージを出力する処理などを挙げることができる。
【０１８８】
Ｓ６３０またはＳ６４０が終了すると、サブルーチン処理としての劣化判定処理が終了するとともに、センサ診断処理が終了する。
以上説明したように、第３実施形態のガス検出装置１に備えられるガスセンサ制御装置１９０は、判定時第２ポンプ電流βと劣化判定用電流基準値Ｋ３とを比較し、比較結果に基づいてＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定するよう構成されている。
【０１８９】
第２ポンプ電流Ｉｐ２は、ＮＯｘ濃度が一定であっても、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態が進行するほど値が小さくなる傾向があることから、判定時第２ポンプ電流βは、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態が進行するほど値が小さくなる。
【０１９０】
このことから、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定を行うための劣化判定用電流基準値Ｋ３を予め定めておき、判定時第２ポンプ電流βと劣化判定用電流基準値Ｋ３とを比較することで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であるか否かを判定することができる。
【０１９１】
よって、本実施形態のガスセンサ制御装置１９０によれば、判定時第２ポンプ電流βを用いて劣化判定を行うことで、第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化傾向を判定できるとともに、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化判定が可能となる。
【０１９２】
また、本実施形態のガスセンサ制御装置１９０は、検出した判定時第２ポンプ電流βと劣化判定用電流基準値Ｋ３とを比較して劣化判定を行う構成であり、判定時第２ポンプ電流βを用いて他の数値（第２ポンプ電流変化量ΔＩｐ２、第２ポンプ電流変化率ＡＩｐ２）を演算する処理が不要となる。これにより、本実施形態のガスセンサ制御装置１９０は、劣化判定処理の処理内容を簡略化することができるという利点がある。
【０１９３】
なお、図４の説明図に示すように、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態から劣化状態に変化することで生じる第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化量（電流値劣化変化量ΔＵ）は、第２セル印加電圧Ｖｐ２ごとに異なる大きさとなる。そして、劣化に伴う電流値劣化変化量ΔＵが大きいほど、軽度の劣化状態であっても電流値劣化変化量ΔＵが大きくなることから、劣化判定の判定精度を向上させることができる。
【０１９４】
このため、判定時第２ポンプ電流βと劣化判定用電流基準値Ｋ３とを比較して劣化判定を行う構成においては、第２セル印加電圧Ｖｐ２が検出用電圧値Ｖｐ２ａであるときの電流値劣化変化量ΔＵに比べて、電流値劣化変化量ΔＵが大きくなる電圧値を劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂとして設定することが望ましい。
【０１９５】
つまり、このように劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂを設定することで、第２セル印加電圧Ｖｐ２が検出用電圧値Ｖｐ２ａであるときの電流値劣化変化量ΔＵに比べて、劣化状態の進行に対する電流値劣化変化量ΔＵが大きくなるため、判定時第２ポンプ電流βに基づき劣化判定を行うにあたり、劣化状態の進行程度が小さい場合でも、劣化状態を精度良く判定することが可能となる。
【０１９６】
そして、図４によれば、電流値劣化変化量ΔＵは、第２セル印加電圧Ｖｐ２が小さくなるほど大きい値を示す傾向がある。
このため、判定時第２ポンプ電流βと劣化判定用電流基準値Ｋ３とを比較して劣化判定を行う構成においては、Ｓ１３０で設定する劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂの値を検出用電圧値Ｖｐ２ａよりも小さい値に設定することで、劣化判定の判定制度を向上させることができる。
【０１９７】
なお、第３実施形態においては、Ｓ６２０の処理を実行するガスセンサ制御装置１９０が特許請求の範囲における電流劣化判定手段に相当する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【０１９８】
例えば、上記実施形態における検出用電圧値Ｖｐ２ａや劣化判定用電圧値Ｖｐ２ｂの数値については、上記数値に限定されるものではなく、特定ガスを検出できるガス検出電圧範囲の範囲内であればガスセンサ素子の種類や用途などの各種条件に応じた任意の数値を設定することができる。
【０１９９】
また、上記実施形態では、第２測定室に特定ガスが存在するか否かを判定する手法として、第２ポンプセルを用いる判定手法（詳細には、第２ポンプセルに流れる第２ポンプ電流を用いる判定手法）を採用しているが、この判定手法に限られることはない。例えば、別個独立したセルを第２測定室に設けて特定ガスの有無を判定する手法や、第１セル印加電圧を調整して第１ポンプセルを用いて第１測定室に特定ガスが存在するか否かを判定することで、第２測定室に特定ガスが存在するか否かを間接的に判定する判定手法などを採用してもよい。
【０２００】
さらに、劣化状態と判定すべきガスセンサ素子は、検出時第２ポンプ電流が７０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子や、検出時第２ポンプ電流が５０％相当値まで低下した状態のガスセンサ素子に限られることはない。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】本発明が適用されたガスセンサ制御装置を備えるガス検出装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】センサ診断処理の処理内容を表すフローチャートである。
【図３】劣化判定処理の処理内容を表すフローチャートである。
【図４】未使用センサおよび劣化センサに関して、第２ポンプセルに印加される第２ポンプ電圧Ｖｐ２と第２ポンプセルに流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２との相関関係を表す説明図である。
【図５】第２劣化判定処理の処理内容を表すフローチャートである。
【図６】第３劣化判定処理の処理内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２０２】
１…ガス検出装置、１０…ＮＯｘガスセンサ素子、１１１…第１ポンプセル、１１２…酸素分圧検知セル、１１３…第２ポンプセル、１１６…第１拡散抵抗体、１１７…第２拡散抵抗体、１１８…基準酸素室、１２１…第１多孔質電極、１２３…検知用多孔質電極、１２５…第２多孔質電極、１３１…第１固体電解質層、１３５…第１ポンプ用第１電極、１３７…第１ポンプ用第２電極、１４１…第２固体電解質層、１４５…第２ポンプ用第１電極、１４７…第２ポンプ用第２電極、１５１…検知用固体電解質層、１５５…検知用電極、１５７…基準用電極、１５９…第１測定室、１６１…第２測定室、１９０…ガスセンサ制御装置。
【図２】
2008008668.tif 000003
【図３】
2008008668.tif 000004
【図４】
2008008668.tif 000005
【図５】
2008008668.tif 000006
【図６】
2008008668.tif 000007
【図１】
2008008668.tif 000008