(57)【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、
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、
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第一多孔質電極を有し、前記一対の第一多孔質電極の一方が前記第１測定室に配置されるとともに前記一対の第一多孔質電極の他方が前記第１測定室の外かつ前記第２測定室の外かつ前記基準酸素室の外に配置されて、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、
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第二多孔質電極を有し、前記一対の第二多孔質電極のうち一方が前記第２測定室に配置されるとともに前記一対の第二多孔質電極の他方が前記基準酸素室に配置されて、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、
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検知用多孔質電極を有し、前記一対の検知用多孔質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、
前記酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて前記基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、
前記ガスセンサ素子は、前記基準酸素室の基準酸素分圧を基準として前記第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、
前記酸素分圧検知セルへの通電状態に対する前記第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出手段と、
前記酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲であるか否かを判断し、前記酸素分圧制御状態が前記正常範囲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、前記酸素分圧制御状態が前記正常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劣化判定手段と、
を備え、
前記酸素分圧制御状態検出手段は、予め定められた判定用電流を前記酸素分圧検知セルに通電した時に、前記第２測定室の酸素分圧に応じて前記第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流オフセット値として検出し、
前記劣化判定手段は、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められたオフセット値用劣化判定閾値と前記第２ポンプ電流オフセット値とを比較し、前記第２ポンプ電流オフセット値が前記オフセット値用劣化判定閾値以上であるとき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ポンプ電流オフセット値が前記オフセット値用劣化判定閾値よりも小さいときには前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、
を特徴とするセンサ素子劣化判定装置。
【請求項２】
前記ガスセンサ素子は、前記酸素分圧検知セルへの通電電流が予め定められた酸素基準生成用電流であるときに前記基準酸素室が前記基準酸素分圧雰囲気に制御される構成であり、
前記判定用電流は、前記酸素基準生成用電流と同じ電流値であること、
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】
前記特定ガスはＮＯｘガスであり、
前記第２酸素イオンポンプセルへの印加電圧を、前記特定ガスは解離できず、酸素は解離できる劣化判定用電圧値に設定する劣化判定用電圧設定手段を備え、
前記酸素分圧制御状態検出手段は、前記劣化判定用電圧設定手段により前記第２酸素イオンポンプセルへの印加電圧が前記劣化判定用電圧値に設定された状態で、前記第２ポンプ電流オフセット値を検出すること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項４】
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、
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、
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第一多孔質電極を有し、前記一対の第一多孔質電極の一方が前記第１測定室に配置されるとともに前記一対の第一多孔質電極の他方が前記第１測定室の外かつ前記第２測定室の外かつ前記基準酸素室の外に配置されて、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、
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第二多孔質電極を有し、前記一対の第二多孔質電極のうち一方が前記第２測定室に配置されるとともに前記一対の第二多孔質電極の他方が前記基準酸素室に配置されて、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、
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検知用多孔質電極を有し、前記一対の検知用多孔質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、
前記酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて前記基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、
前記ガスセンサ素子は、前記基準酸素室の基準酸素分圧を基準として前記第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、
前記酸素分圧検知セルへの通電状態に対する前記第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出手段と、
前記酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲であるか否かを判断し、前記酸素分圧制御状態が前記正常範囲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、前記酸素分圧制御状態が前記正常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劣化判定手段と、
を備え、
前記酸素分圧制御状態検出手段は、予め定められた第１判定用電流を前記酸素分圧検知セルに通電した時に、前記第２測定室の酸素分圧に応じて前記第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流第１オフセット値として検出すると共に、予め定められた第２判定用電流を前記酸素分圧検知セルに通電した時に、前記第２測定室の酸素分圧に応じて前記第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流第２オフセット値として検出して、前記第２ポンプ電流第１オフセット値と前記第２ポンプ電流第２オフセット値との差分であるオフセット変化量を検出し、
前記劣化判定手段は、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められた変化量用劣化判定閾値と前記オフセット変化量とを比較し、前記オフセット変化量が前記変化量用劣化判定閾値以上であるときには前記ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、前記オフセット変化量が前記変化量用劣化判定閾値よりも小さいときには前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、
を特徴とするセンサ素子劣化判定装置。
【請求項５】
前記ガスセンサ素子は、前記酸素分圧検知セルへの通電電流が予め定められた酸素基準生成用電流であるときに、前記基準酸素室が前記基準酸素分圧雰囲気に制御される構成であり、
前記第１判定用電流および前記第２判定用電流の各電流値は、前記酸素基準生成用電流の電流値以下であること、
を特徴とする請求項４に記載のセンサ素子劣化判定装置。
【請求項６】
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、
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、
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第一多孔質電極を有し、前記一対の第一多孔質電極の一方が前記第１測定室に配置されるとともに前記一対の第一多孔質電極の他方が前記第１測定室の外かつ前記第２測定室の外かつ前記基準酸素室の外に配置されて、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、
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第二多孔質電極を有し、前記一対の第二多孔質電極のうち一方が前記第２測定室に配置されるとともに前記一対の第二多孔質電極の他方が前記基準酸素室に配置されて、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、
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検知用多孔質電極を有し、前記一対の検知用多孔質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、
前記酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて前記基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、
前記ガスセンサ素子は、前記基準酸素室の基準酸素分圧を基準として前記第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、
前記第１酸素イオンポンプセルによる酸素の汲み入れまたは汲み出しを停止させるとともに、前記酸素分圧検知セルへの通電を停止させ、その後、通電停止時の前記酸素分圧検知セルに発生する通電停止時電圧値を検出し、前記通電停止時電圧値に基づいて前記第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出手段と、
前記酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲であるか否かを判断し、前記酸素分圧制御状態が前記正常範囲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、前記酸素分圧制御状態が前記正常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劣化判定手段と、
を備え、
前記劣化判定手段は、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められた電圧用劣化判定閾値と前記通電停止時電圧値とを比較し、前記通電停止時電圧値が前記電圧用劣化判定閾値未満であるときには前記ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、前記通電停止時電圧値が前記電圧用劣化判定閾値以上であるときには前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、
を特徴とするセンサ素子劣化判定装置。
【請求項７】
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、
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、
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第一多孔質電極を有し、前記一対の第一多孔質電極の一方が前記第１測定室に配置されるとともに前記一対の第一多孔質電極の他方が前記第１測定室の外かつ前記第２測定室の外かつ前記基準酸素室の外に配置されて、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、
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第二多孔質電極を有し、前記一対の第二多孔質電極のうち一方が前記第２測定室に配置されるとともに前記一対の第二多孔質電極の他方が前記基準酸素室に配置されて、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、
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検知用多孔質電極を有し、前記一対の検知用多孔質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、
前記酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて前記基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、
前記ガスセンサ素子は、前記基準酸素室の基準酸素分圧を基準として前記第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、
前記酸素分圧検知セルへの通電状態に対する前記第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出工程と、
前記酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲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、前記酸素分圧制御状態が前記正常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劣化判定工程と、
を有し、
前記酸素分圧制御状態検出工程では、予め定められた判定用電流を前記酸素分圧検知セルに通電した時に、前記第２測定室の酸素分圧に応じて前記第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流オフセット値として検出し、
前記劣化判定工程では、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められたオフセット値用劣化判定閾値と前記第２ポンプ電流オフセット値とを比較し、前記第２ポンプ電流オフセット値が前記オフセット値用劣化判定閾値以上であるとき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ポンプ電流オフセット値が前記オフセット値用劣化判定閾値よりも小さいときには前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、
を特徴とするセンサ素子劣化判定方法。
【請求項８】
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、
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、
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第一多孔質電極を有し、前記一対の第一多孔質電極の一方が前記第１測定室に配置されるとともに前記一対の第一多孔質電極の他方が前記第１測定室の外かつ前記第２測定室の外かつ前記基準酸素室の外に配置されて、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、
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第二多孔質電極を有し、前記一対の第二多孔質電極のうち一方が前記第２測定室に配置されるとともに前記一対の第二多孔質電極の他方が前記基準酸素室に配置されて、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、
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検知用多孔質電極を有し、前記一対の検知用多孔質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、
前記酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて前記基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、
前記ガスセンサ素子は、前記基準酸素室の基準酸素分圧を基準として前記第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、
前記酸素分圧検知セルへの通電状態に対する前記第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出工程と、
前記酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲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、前記酸素分圧制御状態が前記正常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劣化判定工程と、
を有し、
前記酸素分圧制御状態検出工程では、予め定められた第１判定用電流を前記酸素分圧検知セルに通電した時に、前記第２測定室の酸素分圧に応じて前記第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流第１オフセット値として検出すると共に、予め定められた第２判定用電流を前記酸素分圧検知セルに通電した時に、前記第２測定室の酸素分圧に応じて前記第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流第２オフセット値として検出して、前記第２ポンプ電流第１オフセット値と前記第２ポンプ電流第２オフセット値との差分であるオフセット変化量を検出し、
前記劣化判定工程では、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められた変化量用劣化判定閾値と前記オフセット変化量とを比較し、前記オフセット変化量が前記変化量用劣化判定閾値以上であるときには前記ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、前記オフセット変化量が前記変化量用劣化判定閾値よりも小さいときには前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、
を特徴とするセンサ素子劣化判定方法。
【請求項９】
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、
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、
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第一多孔質電極を有し、前記一対の第一多孔質電極の一方が前記第１測定室に配置されるとともに前記一対の第一多孔質電極の他方が前記第１測定室の外かつ前記第２測定室の外かつ前記基準酸素室の外に配置されて、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、
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第二多孔質電極を有し、前記一対の第二多孔質電極のうち一方が前記第２測定室に配置されるとともに前記一対の第二多孔質電極の他方が前記基準酸素室に配置されて、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、
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検知用多孔質電極を有し、前記一対の検知用多孔質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、
前記酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて前記基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、
前記ガスセンサ素子は、前記基準酸素室の基準酸素分圧を基準として前記第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、
前記第１酸素イオンポンプセルによる酸素の汲み入れまたは汲み出しを停止させるとともに、前記酸素分圧検知セルへの通電を停止させ、その後、通電停止時の前記酸素分圧検知セルに発生する通電停止時電圧値を検出し、前記通電停止時電圧値に基づいて前記第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出工程と、
前記酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲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、前記酸素分圧制御状態が前記正常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劣化判定工程と、
を有し、
前記劣化判定工程では、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められた電圧用劣化判定閾値と前記通電停止時電圧値とを比較し、前記通電停止時電圧値が前記電圧用劣化判定閾値未満であるときには前記ガスセンサ素子が正常状態であると判定し、前記通電停止時電圧値が前記電圧用劣化判定閾値以上であるときには前記ガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、
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、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、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第一多孔質電極を有し、一対の第一多孔質電極の一方が第１測定室に配置されるとともに一対の第一多孔質電極の他方が第１測定室の外かつ第２測定室の外かつ基準酸素室の外に配置されて、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、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第二多孔質電極を有し、一対の第二多孔質電極のうち一方が第２測定室に配置されるとともに一対の第二多孔質電極の他方が基準酸素室に配置されて、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、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検知用多孔質電極を有し、一対の検知用多孔質電極の一方が第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、酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、ガスセンサ素子は、基準酸素室の基準酸素分圧を基準として第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、酸素分圧検知セルへの通電状態に対する第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出手段と、酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲であるか否かを判断し、酸素分圧制御状態が正常範囲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、酸素分圧制御状態が正常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劣化判定手段と、を備え、酸素分圧制御状態検出手段は、予め定められた判定用電流を酸素分圧検知セルに通電した時に、第２測定室の酸素分圧に応じて第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流オフセット値として検出し、劣化判定手段は、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められたオフセット値用劣化判定閾値と第２ポンプ電流オフセット値とを比較し、第２ポンプ電流オフセット値がオフセット値用劣化判定閾値以上であるときにはガスセンサ素子が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流オフセット値がオフセット値用劣化判定閾値よりも小さいときにはガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、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７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、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、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第一多孔質電極を有し、一対の第一多孔質電極の一方が第１測定室に配置されるとともに一対の第一多孔質電極の他方が第１測定室の外かつ第２測定室の外かつ基準酸素室の外に配置されて、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、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第二多孔質電極を有し、一対の第二多孔質電極のうち一方が第２測定室に配置されるとともに一対の第二多孔質電極の他方が基準酸素室に配置されて、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、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検知用多孔質電極を有し、一対の検知用多孔質電極の一方が第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、酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、ガスセンサ素子は、基準酸素室の基準酸素分圧を基準として第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、酸素分圧検知セルへの通電状態に対する第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出工程と、酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲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、酸素分圧制御状態が正常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劣化判定工程と、を有し、酸素分圧制御状態検出工程では、予め定められた判定用電流を酸素分圧検知セルに通電した時に、第２測定室の酸素分圧に応じて第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流オフセット値として検出し、劣化判定工程では、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められたオフセット値用劣化判定閾値と第２ポンプ電流オフセット値とを比較し、第２ポンプ電流オフセット値がオフセット値用劣化判定閾値以上であるときにはガスセンサ素子が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流オフセット値がオフセット値用劣化判定閾値よりも小さいときにはガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、を特徴とするセンサ素子劣化判定方法である。
【００１０】
まず、判定対象となるガスセンサ素子は、酸素分圧検知セルに対する通電電流の大きさに応じて基準酸素室の酸素分圧（換言すれば、基準酸素分圧）を設定可能な構成であり、また、このガスセンサ素子は、基準酸素室の基準酸素分圧を基準として第１測定室の酸素分圧を目標値に制御できる構成である。
【００１１】
このようなガスセンサ素子は、各セルが適正に動作できる正常状態であれば、第１測定室における酸素分圧を適切に目標値に制御できるが、いずれかのセルが正常に動作できない劣化状態になると、第１測定室における酸素分圧を目標値に制御できない状態に陥ることがある。
【００１２】
つまり、正常状態のガスセンサ素子と劣化状態のガスセンサ素子とでは、酸素分圧検知セルへの通電状態に対する第１測定室における酸素分圧制御状態が、それぞれ異なる状態（正常範囲、または正常範囲を逸脱した範囲のいずれか）を示す。このことから、酸素分圧検知セルへの通電状態に対する第１測定室における酸素分圧制御状態に基づいて、ガスセンサ素子が劣化状態であるか否かを判断することができる。
【００１３】
なお、ここでの通電状態とは、例えば、電流値の大きさや単位時間当たりの通電量などの状態を含む概念である。
そして、本発明のセンサ素子劣化状態判定装置およびセンサ素子劣化判定方法では、酸素分圧検知セルへの通電状態に対する第１測定室における酸素分圧制御状態を検出して、検出した酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲であるか否かを判断することで、ガスセンサ素子が正常状態であるか劣化状態であるかを判定している。
【００１４】
このように酸素分圧制御状態を用いて判定を行うことで、ガスセンサ素子が、第１測定室における酸素分圧を適正に制御できる正常状態であるか、第１測定室における酸素分圧を適正に制御できない劣化状態であるか、を適切に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、ガスセンサ素子が第１測定室における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定でき、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。
【００１６】
そして、本発明のセンサ素子劣化判定装置においては、酸素分圧制御状態検出手段は、予め定められた判定用電流を酸素分圧検知セルに通電した時に、第２測定室の酸素分圧に応じて第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流オフセット値として検出し、劣化判定手段は、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められたオフセット値用劣化判定閾値と第２ポンプ電流オフセット値とを比較し、第２ポンプ電流オフセット値がオフセット値用劣化判定閾値以上であるときにはガスセンサ素子が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流オフセット値がオフセット値用劣化判定閾値よりも小さいときにはガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、を特徴とする構成を採っている。
【００１７】
判定対象のガスセンサ素子は、基準酸素室の基準酸素分圧を基準として第１測定室の酸素分圧を目標値に制御できる構成である。また、ガスセンサ素子は、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第２測定室に導入される構成であるため、第２測定室の酸素分圧が第１測定室の酸素分圧に応じて定められる構成である。
【００１８】
そして、第２ポンプ電流オフセット値は、第２測定室の酸素分圧に応じて第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値であることから、第２測定室の酸素分圧に応じた値を示すと共に、第１測定室の酸素分圧に応じた値を示す。
【００１９】
つまり、酸素分圧検知セルに通電される判定用電流に対する第２ポンプ電流オフセット値の変化状態は、酸素分圧検知セルへの通電状態に対する第１測定室における酸素分圧制御状態が反映されるものである。
【００２０】
なお、第２ポンプ電流オフセット値は、第２測定室の酸素分圧が高くなるほど大きい値を示し、第２測定室の酸素分圧が低くなるほど小さい値を示す。このことから、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するためのオフセット値用劣化判定閾値を定めておき、第２ポンプ電流オフセット値とオフセット値用劣化判定閾値とを比較することで、ガスセンサ素子が第１測定室における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定できる。
【００２１】
つまり、第２ポンプ電流オフセット値がオフセット値用劣化判定閾値以上であるときにはガスセンサ素子が正常状態であると判定することができ、第２ポンプ電流オフセット値がオフセット値用劣化判定閾値よりも小さいときにはガスセンサ素子が劣化状態であると判定できる。
【００２２】
そして、本発明においては、酸素分圧制御状態検出手段が、判定用電流に対する第２ポンプ電流オフセット値を検出し、劣化判定手段が、オフセット値用劣化判定閾値と第２ポンプ電流オフセット値とを比較してガスセンサ素子が正常状態であるか劣化状態であるか判定する。
【００２３】
よって、本発明のセンサ素子劣化判定装置は、ガスセンサ素子が第１測定室における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定でき、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。
【００２４】
なお、オフセット値用劣化判定閾値は、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定めることができる。一例としては、未使用状態のガスセンサ素子を用いて、判定用電流を酸素分圧検知セルに通電したときの第２ポンプ電流オフセット値を測定し、そのときの第２ポンプ電流オフセット値に対して所定の劣化係数（１未満の値。例えば、０．９など。）を乗じて得られる値を、オフセット値用劣化判定閾値とすることができる。
【００２５】
そして、第２ポンプ電流オフセット値を検出する上述のセンサ素子劣化判定装置においては、請求項２に記載のように、ガスセンサ素子が、酸素分圧検知セルへの通電電流が予め定められた酸素基準生成用電流であるときに基準酸素室が前記基準酸素分圧雰囲気に制御される構成であり、判定用電流が酸素基準生成用電流と同じ電流値であること、を特徴とする構成を採ることができる。
【００２６】
このように、判定用電流を酸素基準生成用電流と同じ電流値とすることで、特定ガス検出状態から劣化判定状態に移行するにあたり、酸素分圧検知セルへの通電電流を設定変更する必要が無くなる。
【００２７】
これにより、酸素分圧検知セルへの通電電流を設定変更する手間を省略することができ、劣化判定に伴う煩雑さを軽減できる。
また、第２ポンプ電流オフセット値を検出する上述のセンサ素子劣化判定装置においては、請求項３に記載のように、特定ガスはＮＯｘガスであり、第２酸素イオンポンプセルへの印加電圧を、特定ガスは解離できず、酸素は解離できる劣化判定用電圧値に設定する劣化判定用電圧設定手段を備え、酸素分圧制御状態検出手段は、劣化判定用電圧設定手段により第２酸素イオンポンプセルへの印加電圧が劣化判定用電圧値に設定された状態で、第２ポンプ電流オフセット値を検出すること、を特徴とする構成を採ることができる。
【００２８】
このように、第２酸素イオンポンプセルへの印加電圧を劣化判定用電圧値に設定することで、第２酸素イオンポンプセルは、特定ガス（ＮＯｘガス）の解離が不可能で、酸素の解離が可能な状態となる。つまり、第２酸素イオンポンプセルがこのような状態であれば、第２測定室に特定ガス（ＮＯｘガス）が存在する場合であっても、第２酸素イオンポンプセルに流れる電流は、特定ガス（ＮＯｘガス）の影響を受けることなく、第２測定室の酸素分圧に応じた値となる。
【００２９】
よって、本発明によれば、特定ガス（ＮＯｘガス）の影響によって第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値が変動することを防止でき、第２ポンプ電流オフセット値を精度良く検出できることから、劣化判定精度を向上できる。
【００３０】
なお、劣化判定用電圧値は、特定ガスを解離できる電圧値（検出用電圧値）よりも小さい電圧値となる。
次に、上記目的を達成するためになされた請求項４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、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、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第一多孔質電極を有し、一対の第一多孔質電極の一方が第１測定室に配置されるとともに一対の第一多孔質電極の他方が第１測定室の外かつ第２測定室の外かつ基準酸素室の外に配置されて、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、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第二多孔質電極を有し、一対の第二多孔質電極のうち一方が第２測定室に配置されるとともに一対の第二多孔質電極の他方が基準酸素室に配置されて、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、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検知用多孔質電極を有し、一対の検知用多孔質電極の一方が第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、酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、ガスセンサ素子は、基準酸素室の基準酸素分圧を基準として第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、酸素分圧検知セルへの通電状態に対する第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出手段と、酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲であるか否かを判断し、酸素分圧制御状態が正常範囲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、酸素分圧制御状態が正常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劣化判定手段と、を備え、酸素分圧制御状態検出手段は、予め定められた第１判定用電流を酸素分圧検知セルに通電した時に、第２測定室の酸素分圧に応じて第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流第１オフセット値として検出すると共に、予め定められた第２判定用電流を酸素分圧検知セルに通電した時に、第２測定室の酸素分圧に応じて第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流第２オフセット値として検出して、第２ポンプ電流第１オフセット値と第２ポンプ電流第２オフセット値との差分であるオフセット変化量を検出し、劣化判定手段は、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められた変化量用劣化判定閾値とオフセット変化量とを比較し、オフセット変化量が変化量用劣化判定閾値以上であるときにはガスセンサ素子が正常状態であると判定し、オフセット変化量が変化量用劣化判定閾値よりも小さいときにはガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、を特徴とするセンサ素子劣化判定装置である。
また、上記目的を達成するためになされた請求項８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、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、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第一多孔質電極を有し、一対の第一多孔質電極の一方が第１測定室に配置されるとともに一対の第一多孔質電極の他方が第１測定室の外かつ第２測定室の外かつ基準酸素室の外に配置されて、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、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第二多孔質電極を有し、一対の第二多孔質電極のうち一方が第２測定室に配置されるとともに一対の第二多孔質電極の他方が基準酸素室に配置されて、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、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検知用多孔質電極を有し、一対の検知用多孔質電極の一方が第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、酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、ガスセンサ素子は、基準酸素室の基準酸素分圧を基準として第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、酸素分圧検知セルへの通電状態に対する第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出工程と、酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲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、酸素分圧制御状態が正常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劣化判定工程と、を有し、酸素分圧制御状態検出工程では、予め定められた第１判定用電流を酸素分圧検知セルに通電した時に、第２測定室の酸素分圧に応じて第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流第１オフセット値として検出すると共に、予め定められた第２判定用電流を酸素分圧検知セルに通電した時に、第２測定室の酸素分圧に応じて第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値を第２ポンプ電流第２オフセット値として検出して、第２ポンプ電流第１オフセット値と第２ポンプ電流第２オフセット値との差分であるオフセット変化量を検出し、劣化判定工程では、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められた変化量用劣化判定閾値とオフセット変化量とを比較し、オフセット変化量が変化量用劣化判定閾値以上であるときにはガスセンサ素子が正常状態であると判定し、オフセット変化量が変化量用劣化判定閾値よりも小さいときにはガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、を特徴とするセンサ素子劣化判定方法である。
【００３１】
上述したとおり、酸素分圧検知セルに通電される判定用電流に対する第２ポンプ電流オフセット値の変化状態は、酸素分圧検知セルへの通電状態に対する第１測定室における酸素分圧制御状態が反映されるものである。
【００３２】
そして、本発明では、酸素分圧制御状態検出手段が、第１判定用電流および第２判定用電流をそれぞれ酸素分圧検知セルに通電したときに、第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値として第２ポンプ電流第１オフセット値および第２ポンプ電流第２オフセット値をそれぞれ検出して、第２ポンプ電流第１オフセット値と第２ポンプ電流第２オフセット値との差分であるオフセット変化量を検出する。
【００３３】
このオフセット変化量は、判定用電流の変化量に対する第２ポンプ電流オフセット値の変化量であり、酸素分圧検知セルへの通電状態に対する第１測定室における酸素分圧制御状態が反映されるものである。
【００３４】
なお、オフセット変化量は、判定用電流の変化量に対応した第２測定室における酸素分圧の変化量が大きくなるほど大きい値を示し、第２測定室における酸素分圧の変化量が小さくなるほど小さい値を示す。このため、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するための変化量用劣化判定閾値を定めておき、オフセット変化量と変化量用劣化判定閾値とを比較することで、ガスセンサ素子が第１測定室における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定できる。
【００３５】
つまり、オフセット変化量が変化量用劣化判定閾値以上であるときにはガスセンサ素子が正常状態であると判定でき、オフセット変化量が変化量用劣化判定閾値よりも小さいときにはガスセンサ素子が劣化状態であると判定できる。
【００３６】
そして、本発明においては、酸素分圧制御状態検出手段がオフセット変化量を検出し、劣化判定手段が、変化量用劣化判定閾値とオフセット変化量とを比較してガスセンサ素子が正常状態であるか劣化状態であるか判定する。
【００３７】
よって、本発明のセンサ素子劣化判定装置は、ガスセンサ素子が第１測定室における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定でき、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。
【００３８】
なお、変化量用劣化判定閾値は、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定めることができる。一例としては、未使用状態のガスセンサ素子を用いて、オフセット変化量を測定し、そのときのオフセット変化量に対して所定の劣化係数（１未満の値。例えば、０．９など。）を乗じて得られる値を、変化量用劣化判定閾値とすることができる。
【００３９】
そして、オフセット変化量を検出する上述のセンサ素子劣化判定装置においては、請求項５に記載のように、ガスセンサ素子が、酸素分圧検知セルへの通電電流が予め定められた酸素基準生成用電流であるときに、基準酸素室が基準酸素分圧雰囲気に制御される構成であり、第１判定用電流および第２判定用電流の各電流値が、酸素基準生成用電流の電流値以下となること、を特徴とする構成を採ることができる。
【００４０】
つまり、ガスセンサ素子において、基準酸素室から酸素を汲み出す手段が存在しない場合には、劣化判定時（第１判定用電流および第２判定用電流の通電時）に基準酸素室の酸素分圧が上昇すると、劣化判定状態から特定ガス検知状態に移行するにあたり、基準酸素室の酸素分圧を目標値まで低下させるための時間が長くなる虞がある。
【００４１】
これに対して、本発明のように、第１判定用電流および第２判定用電流の電流値を酸素基準生成用電流の電流値以下とすることで、劣化判定時（第１判定用電流および第２判定用電流の通電時）に、酸素分圧検知セルが基準酸素室に対して酸素を過剰に汲み込んでしまうのを防止できる。そして、ガスセンサ素子は酸素分圧検知セルによる酸素の汲み入れ可能な構成である。
【００４２】
このため、本発明は、劣化判定状態から特定ガス検知状態に移行するにあたり、酸素分圧検知セルが酸素の汲み入れ動作を行うことで、基準酸素室の酸素分圧を目標値まで上昇させるための時間を短縮できる。
【００４３】
よって、本発明によれば、劣化判定状態から特定ガス検出状態に移行する際の時間を短縮できる。
なお、第１判定用電流または第２判定用電流のいずれか一方を酸素基準生成用電流と同じ電流値としてもよい。
【００４４】
たとえば、第１判定用電流を酸素基準生成用電流と同じ電流値とすると、特定ガス検出状態から劣化判定状態（特に、第２ポンプ電流第１オフセット値を検出する状態）に移行するにあたり、酸素分圧検知セルへの通電電流を設定変更する必要が無くなる。これにより、酸素分圧検知セルへの通電電流を設定変更する手間を省略することができ、劣化判定に伴う煩雑さを軽減できる。よって、このような構成を採ることで、特定ガス検出状態から劣化判定状態（特に、第２ポンプ電流第１オフセット値を検出する状態）に移行する際の煩雑さを軽減できる。
【００４５】
次に、上記目的を達成するためになされた請求項６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、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、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第一多孔質電極を有し、一対の第一多孔質電極の一方が第１測定室に配置されるとともに一対の第一多孔質電極の他方が第１測定室の外かつ第２測定室の外かつ基準酸素室の外に配置されて、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、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第二多孔質電極を有し、一対の第二多孔質電極のうち一方が第２測定室に配置されるとともに一対の第二多孔質電極の他方が基準酸素室に配置されて、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、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検知用多孔質電極を有し、一対の検知用多孔質電極の一方が第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、酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、ガスセンサ素子は、基準酸素室の基準酸素分圧を基準として第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、第１酸素イオンポンプセルによる酸素の汲み入れまたは汲み出しを停止させるとともに、酸素分圧検知セルへの通電を停止させ、その後、通電停止時の酸素分圧検知セルに発生する通電停止時電圧値を検出し、通電停止時電圧値に基づいて第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出手段と、酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲であるか否かを判断し、酸素分圧制御状態が正常範囲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、酸素分圧制御状態が正常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劣化判定手段と、を備え、劣化判定手段は、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められた電圧用劣化判定閾値と通電停止時電圧値とを比較し、通電停止時電圧値が電圧用劣化判定閾値未満であるときにはガスセンサ素子が正常状態であると判定し、通電停止時電圧値が電圧用劣化判定閾値以上であるときにはガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、を特徴とするセンサ素子劣化判定装置である。
また、上記目的を達成するためになされた請求項９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、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、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第一多孔質電極を有し、一対の第一多孔質電極の一方が第１測定室に配置されるとともに一対の第一多孔質電極の他方が第１測定室の外かつ第２測定室の外かつ基準酸素室の外に配置されて、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、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第二多孔質電極を有し、一対の第二多孔質電極のうち一方が第２測定室に配置されるとともに一対の第二多孔質電極の他方が基準酸素室に配置されて、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、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検知用多孔質電極を有し、一対の検知用多孔質電極の一方が第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、酸素分圧検知セルは、通電される電流の大きさに応じて基準酸素室に対する酸素の汲み入れ量を変更可能に構成されており、ガスセンサ素子は、基準酸素室の基準酸素分圧を基準として第１測定室の酸素分圧が定められる構成であり、第１酸素イオンポンプセルによる酸素の汲み入れまたは汲み出しを停止させるとともに、酸素分圧検知セルへの通電を停止させ、その後、通電停止時の酸素分圧検知セルに発生する通電停止時電圧値を検出し、通電停止時電圧値に基づいて第１測定室における酸素分圧制御状態を検出する酸素分圧制御状態検出工程と、酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲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、酸素分圧制御状態が正常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劣化判定工程と、を有し、劣化判定工程では、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するために定められた電圧用劣化判定閾値と通電停止時電圧値とを比較し、通電停止時電圧値が電圧用劣化判定閾値未満であるときにはガスセンサ素子が正常状態であると判定し、通電停止時電圧値が電圧用劣化判定閾値以上であるときにはガスセンサ素子が劣化状態であると判定すること、を特徴とするセンサ素子劣化判定方法である。
【００４６】
判定対象となるガスセンサ素子においては、基準酸素室を基準酸素分圧雰囲気に設定するために酸素分圧検知セルへの通電が行われるが、このように電流を通電している場合には、通電経路での抵抗成分による電圧降下の影響により、第１測定室の酸素分圧を正確には検出できない虞がある。
【００４７】
これに対して、本発明のように、酸素分圧検知セルへの通電を停止させることで、通電経路での電圧降下の影響を抑制できるため、第１測定室の酸素分圧を精度良く検出することが可能となる。
【００４８】
そして、酸素分圧制御状態検出手段は、第１酸素イオンポンプセルによる酸素の汲み入れまたは汲み出しを停止させた後で、酸素分圧検知セルの通電停止時電圧値を検出している。このことから、本発明の酸素分圧制御状態検出手段にて検出される酸素分圧検知セルの通電停止時電圧値は、通電停止直前における第１測定室の酸素分圧制御状態が反映されるものである。したがって、酸素分圧検知セルの通電停止時電圧値は、第１測定室の酸素分圧に応じた値を示す。
【００４９】
なお、酸素分圧検知セルの通電停止時電圧値は、第１測定室の酸素分圧が高くなるほど小さい値を示し、第１測定室の酸素分圧が低くなるほど大きい値を示す。このことから、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するための電圧用劣化判定閾値を定めておき、通電停止時電圧値と電圧用劣化判定閾値とを比較することで、ガスセンサ素子が第１測定室における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定できる。
【００５０】
つまり、通電停止時電圧値が電圧用劣化判定閾値未満であるときにはガスセンサ素子が正常状態であると判定することができ、通電停止時電圧値が電圧用劣化判定閾値以上であるときにはガスセンサ素子が劣化状態であると判定することができる。
【００５１】
そして、本発明においては、酸素分圧制御状態検出手段が、酸素分圧検知セルの通電停止時電圧値を検出し、劣化判定手段が、通電停止時電圧値と電圧用劣化判定閾値とを比較してガスセンサ素子が正常状態であるか劣化状態であるか判定する。
【００５２】
よって、本発明のセンサ素子劣化判定装置は、ガスセンサ素子が第１測定室における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定でき、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。
【００５３】
なお、電圧用劣化判定閾値は、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定めることができる。一例としては、未使用状態のガスセンサ素子を用いて、基準酸素室を基準酸素分圧雰囲気に設定した直後に、酸素分圧検知セルの通電停止時電圧値を測定し、そのときの通電停止時電圧値を、電圧用劣化判定閾値とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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、予め定められた第２ポンプ電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）を印加する。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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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）では、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度（大気中と同等の酸素濃度。本実施形態では、２０％以上に設定。）である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Ｓ１２０に移行する。
【００７８】
なお、測定対象ガスの酸素濃度は、第１ポンプセル１１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１（詳細には、第１測定室１５９の酸素濃度（酸素分圧）を調整するために流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１）に基づいて判定することができる。つまり、第１ポンプ電流Ｉｐ１の通電状態（電流値、電流積分値、通電方向など）は、測定対象ガスの酸素濃度に応じて変化することから、この第１ポンプ電流Ｉｐ１に基づいて測定対象ガス中の酸素濃度を判定することができる。
【００７９】
そして、本実施形態のガスセンサ制御装置１９０は、内部処理として別途実行される酸素濃度判定処理において、第１測定室１５９の酸素濃度を調整するために第１ポンプセル１１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１を検出し、検出した第１ポンプ電流Ｉｐ１の通電状態（電流値や通電方向など）に基づいて、測定対象ガスの酸素濃度を判定している。
【００８０】
このため、Ｓ１１０では、酸素濃度判定処理での判定結果（測定対象ガスの酸素濃度）を読み込み、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度範囲（本実施形態では、２０％以上の範囲）に含まれるか否かを判断し、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度範囲に含まれる場合には肯定判定し、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度範囲を逸脱する場合には否定判定する。
【００８１】
なお、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度範囲となる測定対象ガスは、ＮＯｘをほとんど含んでいない状態となることから、Ｓ１１０で肯定判定される場合には、測定対象ガスにはＮＯｘがほとんど含まれておらず、第１測定室１５９および第２測定室１６１にＮＯｘが存在しない状態となる。
【００８２】
Ｓ１１０で否定判定されてＳ１２０に移行すると、Ｓ１２０では、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の解離が可能なＮＯｘ解離用電圧値（例えば、４５０［ｍＶ］）から、ＮＯｘの解離は不可能であるが、酸素の解離が可能な酸素解離用電圧値（本実施形態では、２５０［ｍＶ］）に設定する処理を実行する。
【００８３】
なお、酸素解離用電圧値は、例えば、２５０［ｍＶ］〜３５０［ｍＶ］の範囲内におけるいずれかの数値を設定することができる。
そして、電圧値変更前は、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および酸素（Ｏ2 ）が解離（還元）される状態となるのに対して、電圧値変更後は、酸素（Ｏ2 ）が解離（還元）されるものの、ＮＯｘは解離されない状態となる。
【００８４】
つまり、電圧値変更後は、酸素（Ｏ2 ）の解離により得られた酸素イオンが移動することで第２ポンプ電流Ｉｐ２が流れることになり、このときの第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２測定室１６１の特定ガス濃度（ＮＯｘ濃度）に応じた電流値ではなく、第２測定室１６１の酸素濃度（酸素分圧）に応じた電流値を示す。
【００８５】
なお、電圧変更直後は、変更前にＮＯｘの解離により得られた酸素イオンの影響により、第２ポンプ電流Ｉｐ２が大きくなることがある。そこで、次のＳ１３０〜Ｓ１５０での処理を実行して、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、ＮＯｘの影響を低減することができる。
【００８６】
まず、Ｓ１３０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Ｓ１４０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Ｓ１５０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。
【００８７】
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。
Ｓ１４０で肯定判定されてＳ１５０に移行すると、Ｓ１５０では、経過時間を計測するタイマ処理を停止する。
【００８８】
Ｓ１１０で肯定判定されるか、あるいはＳ１５０の処理が終了すると、Ｓ１６０に移行し、Ｓ１６０では、予め定められたオフセット値用劣化判定閾値Ｋ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。
【００８９】
なお、オフセット値用劣化判定閾値Ｋは、後述するＳ１８０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。たとえば、未使用状態のＮＯｘガスセンサ素子１０を用いて、酸素基準生成用電流値に設定された自己生成電流Ｉｃｐを酸素分圧検知セル１１２に通電したときの第２ポンプ電流Ｉｐ２の電流値（初期第２ポンプ電流オフセット値αとする）を測定し、この初期第２ポンプ電流オフセット値αに対して所定の劣化係数Ｊ（１未満の値。例えば、０．９など。）を乗じて得られる値（＝α×Ｊ）を、オフセット値用劣化判定閾値Ｋ（＝α×Ｊ）として定めることができる。
【００９０】
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の電流値を第２ポンプ電流オフセット値β（Ｉｐ２オフセット値β）として検出する処理を実行する。
このとき検出される第２ポンプ電流Ｉｐ２は、特定ガス（ＮＯｘ）の濃度に応じた電流値を示すのではなく、第２測定室１６１の酸素分圧に応じて第２ポンプセル１１３に流れる電流値となる。
【００９１】
つまり、Ｓ１１０で肯定判定されている場合には、第２測定室１６１にＮＯｘが存在しない状態であることから、Ｓ１７０で検出する第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２測定室１６１の酸素分圧に応じた電流値を示す。また、Ｓ１１０で否定判定されている場合には、Ｓ１２０において第２ポンプ電圧Ｖｐ２を酸素解離用電圧値に設定していることから、特定ガス（ＮＯｘ）を解離できないため、Ｓ１７０で検出する第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２測定室１６１の酸素分圧に応じた電流値を示す。
【００９２】
このため、第２ポンプ電流オフセット値βは、酸素分圧検知セル１１２に通電する自己生成電流Ｉｃｐが酸素基準生成用電流値であるときに第２測定室１６１の酸素分圧に応じて第２ポンプセル１１３に流れる電流値となる。
【００９３】
ここで、酸素分圧検知セル１１２に通電される自己生成電流Ｉｃｐと第２ポンプ電流オフセット値との相関関係を表す説明図を、図３に示す。
なお、図３では、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態（劣化していない初期状態）であるときの相関関係を実線で示し、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態（第１測定室１５９の酸素分圧が目標値よりも低くなる劣化状態）であるときの相関関係を一点鎖線で示している。また、図３では、縦軸を第２ポンプ電流オフセット値（Ｉｐ２オフセット）とし、横軸を自己生成電流Ｉｃｐとする座標平面において、両者の相関関係を示している。
【００９４】
なお、第１測定室１５９の酸素分圧が目標値よりも低くなる劣化状態とは、第１測定室１５９からの酸素の汲み出しが過剰に実行される状態であり、この場合には、酸素のみならず特定ガス（ＮＯｘ）までもが第１測定室１５９から汲み出されてしまう虞がある。
【００９５】
そして、図３によれば、自己生成電流Ｉｃｐが同一電流値であっても、劣化状態のＮＯｘガスセンサ素子１０における第２ポンプ電流オフセット値は、正常状態のＮＯｘガスセンサ素子１０における第２ポンプ電流オフセット値に比べて、小さい値となる。このことから、第２ポンプ電流オフセット値（Ｉｐ２オフセット）と自己生成電流Ｉｃｐとの相関関係は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の状態（正常状態、劣化状態）に応じて変化することがわかる。
【００９６】
つまり、自己生成電流Ｉｃｐとして特定の電流値（判定用電流値）を予め定めておき、その判定用電流を酸素分圧検知セル１１２に通電したときの第２ポンプ電流オフセット値βを検出して、検出した第２ポンプ電流オフセット値βが正常範囲に含まれるか否かを判断することによって、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を判定することができる。
【００９７】
次に、図２のフローチャートに戻り、Ｓ１８０では、Ｓ１６０で読み込んだオフセット値用劣化判定閾値ＫとＳ１７０で検出した第２ポンプ電流オフセット値βとを比較し、第２ポンプ電流オフセット値βがオフセット値用劣化判定閾値Ｋ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Ｓ１９０に移行し、否定判定する場合にはＳ２００に移行する。
【００９８】
つまり、Ｓ１８０では、第２ポンプ電流オフセット値βがオフセット値用劣化判定閾値Ｋ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、第２ポンプ電流オフセット値βがオフセット値用劣化判定閾値Ｋ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。
【００９９】
そして、Ｓ１８０での判定に用いるオフセット値用劣化判定閾値Ｋは、上述したように、初期第２ポンプ電流オフセット値αと劣化係数Ｊとの乗算で得られる数値が設定されている。たとえば、劣化係数Ｊが「０．９」である場合には、検出される第２ポンプ電流オフセット値βが初期第２ポンプ電流オフセット値αの９０％以上であれば正常状態と判定され、検出される第２ポンプ電流オフセット値βが初期第２ポンプ電流オフセット値αの９０％未満であれば劣化状態と判定される。
【０１００】
劣化係数Ｊが「０．９」である場合にＳ１８０で肯定判定されるＮＯｘガスセンサ素子１０については、第１測定室１５９および第２測定室１６１の酸素分圧（酸素濃度）の制御誤差が１０％以内であると判断でき、制御誤差が１０％まで許容される用途においては、ＮＯｘ検出が不可能な状態（劣化状態）ではなく、ＮＯｘ検出が可能な状態（正常状態）と判定できる。
【０１０１】
なお、劣化係数Ｊは、「０．９」に限られることはなく、制御誤差の許容範囲に応じた値を適宜設定することで、用途に応じて適切に劣化判定を行うことができる。
Ｓ１８０で肯定判定されてＳ１９０に移行すると、Ｓ１９０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の解離が可能なＮＯｘ解離用電圧値に設定する処理を実行する。
【０１０２】
Ｓ１９０での電圧変更処理は、Ｓ１１０において否定判定されてＳ１２０にて変更された第２ポンプ電圧Ｖｐ２の電圧値を変更前の電圧値に戻すことを目的としている。そのため、Ｓ１１０において肯定判定された場合には、第２ポンプ電圧Ｖｐ２の電圧値は酸素解離用電圧値に変更されておらず、ＮＯｘ解離用電圧値のままであることから、Ｓ１９０では、第２ポンプ電圧Ｖｐ２は変更されずに同一電圧値が維持される状態となる。
【０１０３】
つまり、Ｓ１９０での処理が実行されることで、第２ポンプセル１１３でのガス解離能力は、ＮＯｘが解離（還元）できるレベルに設定されることになり、ＮＯｘガスセンサ素子１０がＮＯｘ検出可能な状態に設定される。
【０１０４】
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。
【０１０５】
Ｓ１８０で否定判定されてＳ２００に移行すると、Ｓ２００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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
Ｓ１９０またはＳ２００が終了すると、本制御処理（センサ診断処理）は終了する。
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においては、自己生成電流Ｉｃｐを酸素分圧検知セル１１２に通電した時に、第２測定室１６１の酸素分圧に応じて第２ポンプセル１１３に流れる電流値を第２ポンプ電流オフセット値βとして検出している。
【０１０８】
なお、ＮＯｘガスセンサ素子１０は、基準酸素室１１８の基準酸素分圧を基準として第１測定室１５９の酸素分圧が定められる構成である。また、ＮＯｘガスセンサ素子１０は、第１測定室１５９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拡散抵抗体１１７を介して第２測定室１６１に導入される構成であるため、第２測定室１６１の酸素分圧が第１測定室１５９の酸素分圧に応じて定められる構成である。
【０１０９】
そして、第２ポンプ電流オフセット値βは、第２測定室１６１の酸素分圧に応じて第２ポンプセル１１３に流れる電流値であることから、第２測定室１６１の酸素分圧に応じた値を示すと共に、第１測定室１５９の酸素分圧に応じた値を示す。
【０１１０】
つまり、酸素分圧検知セル１１２に通電される自己生成電流Ｉｃｐに対する第２ポンプ電流オフセット値βの変化状態は、酸素分圧検知セル１１２への自己生成電流Ｉｃｐの通電状態に対する第１測定室１５９における酸素分圧制御状態が反映されるものである。
【０１１１】
なお、第２ポンプ電流オフセット値βは、第２測定室１６１の酸素分圧が高くなるほど大きい値を示し、第２測定室１６１の酸素分圧が低くなるほど小さい値を示す。このことから、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を判定するためのオフセット値用劣化判定閾値Ｋを定めておき、第２ポンプ電流オフセット値βとオフセット値用劣化判定閾値Ｋとを比較することで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が第１測定室１５９における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定できる。
【０１１２】
そして、ガスセンサ制御装置１９０は、センサ診断処理でのＳ１７０において、自己生成電流Ｉｃｐに対する第２ポンプ電流オフセット値βを検出し、センサ診断処理でのＳ１８０において、オフセット値用劣化判定閾値Ｋと第２ポンプ電流オフセット値βとを比較して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判定している。Ｓ１８０では、第２ポンプ電流オフセット値βがオフセット値用劣化判定閾値Ｋ以上であるときには、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定し、第２ポンプ電流オフセット値βがオフセット値用劣化判定閾値Ｋよりも小さいときには、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定する。
【０１１３】
つまり、本実施形態のガスセンサ制御装置１９０は、酸素分圧検知セル１１２への通電状態に対する第１測定室１５９における酸素分圧制御状態を検出して、検出した酸素分圧制御状態が予め定められた正常範囲であるか否かを判断することで、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を判定している。
【０１１４】
このように酸素分圧制御状態を用いて判定を行うことで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が、第１測定室１５９における酸素分圧を適正に制御できる正常状態であるか、第１測定室１５９における酸素分圧を適正に制御できない劣化状態であるか、を適切に判定することができる。
【０１１５】
よって、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が第１測定室１５９における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定でき、各種セルを備えるＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を判定することが出来る。
【０１１６】
また、本実施形態においては、劣化判定を行う時に酸素分圧検知セル１１２へ通電する自己生成電流Ｉｃｐの電流値（判定用電流値）と、特定ガス検知時に酸素分圧検知セル１１２に通電する自己生成電流Ｉｃｐの電流値（酸素基準生成用電流）とが、それぞれ同じ電流値である。
【０１１７】
このように、判定用電流値および酸素基準生成用電流値を同じ電流値とすることで、特定ガス検出状態から劣化判定状態に移行するにあたり、酸素分圧検知セル１１２への通電電流を設定変更する必要が無くなる。
【０１１８】
これにより、センサ診断処理において、酸素分圧検知セル１１２への通電電流を設定変更するステップを実行する必要がなくなり、このようなステップを実行するための手間を省略することができ、劣化判定に伴う処理を簡略化できる。
【０１１９】
また、本実施形態においては、Ｓ１１０にて否定判定されると、Ｓ１２０において、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の解離が可能なＮＯｘ解離用電圧値（例えば、４５０［ｍＶ］）から、ＮＯｘの解離は不可能であるが、酸素の解離が可能な酸素解離用電圧値に設定する処理を実行する。このように第２ポンプ電圧Ｖｐ２の電圧値が設定されると、Ｓ１７０では、第２ポンプセル１１３に印加する第２ポンプ電圧Ｖｐ２の電圧値が酸素解離用電圧値に設定された状態で、第２ポンプ電流オフセット値βを検出する処理を実行する。
【０１２０】
なお、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度（大気中と同じ酸素濃度）である場合には、測定対象ガスには特定ガス（ＮＯｘ）がほとんど存在しない状態となるが、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度ではない場合には、測定対象ガスに特定ガス（ＮＯｘ）が存在する可能性が高くなる。
【０１２１】
つまり、本実施形態のガスセンサ制御装置１９０は、第２ポンプセル１１３への印加電圧を酸素解離用電圧値（劣化判定用電圧値）に設定することで、第２ポンプセル１１３は、特定ガスの解離が不可能で、酸素の解離が可能な状態となる。これにより、第２測定室１６１に特定ガス（ＮＯｘ）が存在する場合であっても、第２ポンプセル１１３に流れる電流は、特定ガス（ＮＯｘ）の影響を受けることなく、第２測定室１６１の酸素分圧に応じた値となる。
【０１２２】
よって、本実施形態によれば、特定ガス（ＮＯｘ）の影響によって第２ポンプセル１１３に流れる電流値が変動することを防止でき、第２ポンプ電流オフセット値βを精度良く検出できることから、劣化判定精度を向上できる。
【０１２３】
なお、本実施形態においては、センサ診断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記載のセンサ素子劣化判定装置に相当し、ＮＯｘガスセンサ素子１０がガスセンサ素子に相当し、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、酸素分圧検知セル１１２が酸素分圧検知セルに相当している。また、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。
【０１２４】
さらに、センサ診断処理のＳ１７０を実行するガスセンサ制御装置１９０が酸素分圧制御状態検出手段に相当し、センサ診断処理のＳ１８０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し、センサ診断処理のＳ１２０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ている。
【０１２５】
以上、本発明の実施形態として、第２ポンプ電流オフセット値βに基づいて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。
【０１２６】
次に、第２実施形態として、第２ポンプ電流第１オフセット値と第２ポンプ電流第２オフセット値との差分であるオフセット変化量に基づいて、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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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で実行されるセンサ診断処理（On Board Diagnosis処理（ＯＢＤ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センサ診断処理の処理内容を中心に説明する。
【０１２９】
図４に、第２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。
第２センサ診断処理が開始されると、まず、Ｓ３１０（Ｓはステップを表す）では、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度（大気中と同等の酸素濃度。本実施形態では、２０％以上に設定。）であるか否かを判断しており、肯定判定する場合にはＳ３６０に移行し、否定判定する場合にはＳ３２０に移行する。
【０１３０】
なお、測定対象ガスの酸素濃度は、第１ポンプセル１１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１（詳細には、第１測定室１５９の酸素濃度（酸素分圧）を調整するために流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１）に基づいて判定することができる。つまり、第１ポンプ電流Ｉｐ１の通電状態（電流値、電流積分値、通電方向など）は、測定対象ガスの酸素濃度に応じて変化することから、この第１ポンプ電流Ｉｐ１に基づいて測定対象ガス中の酸素濃度を判定することができる。
【０１３１】
そして、本実施形態のガスセンサ制御装置１９０は、内部処理として別途実行される酸素濃度判定処理において、第１測定室１５９の酸素濃度を調整するために第１ポンプセル１１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１を検出し、検出した第１ポンプ電流Ｉｐ１の通電状態（電流値や通電方向など）に基づいて、測定対象ガスの酸素濃度を判定している。
【０１３２】
このため、Ｓ３１０では、酸素濃度判定処理での判定結果（測定対象ガスの酸素濃度）を読み込み、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度範囲（本実施形態では、２０％以上の範囲）に含まれるか否かを判断し、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度範囲に含まれる場合には肯定判定し、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度範囲を逸脱する場合には否定判定する。
【０１３３】
なお、測定対象ガスの酸素濃度が高濃度範囲となる測定対象ガスは、ＮＯｘをほとんど含んでいない状態となることから、Ｓ３１０で肯定判定される場合には、測定対象ガスにはＮＯｘがほとんど含まれておらず、第１測定室１５９および第２測定室１６１にＮＯｘが存在しない状態となる。
【０１３４】
Ｓ３１０で否定判定されてＳ３２０に移行すると、Ｓ３２０では、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の解離が可能なＮＯｘ解離用電圧値（例えば、４５０［ｍＶ］）から、ＮＯｘの解離は不可能であるが、酸素の解離が可能な酸素解離用電圧値（本実施形態では、２５０［ｍＶ］）に設定する処理を実行する。
【０１３５】
なお、酸素解離用電圧値は、例えば、２５０［ｍＶ］〜３５０［ｍＶ］の範囲内におけるいずれかの数値を設定することができる。
そして、電圧値変更前は、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および酸素（Ｏ2 ）が解離（還元）される状態となるのに対して、電圧値変更後は、酸素（Ｏ2 ）が解離（還元）されるものの、ＮＯｘは解離されない状態となる。
【０１３６】
つまり、電圧値変更後は、酸素（Ｏ2 ）の解離により得られた酸素イオンが移動することで第２ポンプ電流Ｉｐ２が流れることになり、このときの第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２測定室１６１の特定ガス濃度（ＮＯｘ濃度）に応じた電流値ではなく、第２測定室１６１の酸素濃度（酸素分圧）に応じた電流値を示す。
【０１３７】
なお、電圧変更直後は、変更前にＮＯｘの解離により得られた酸素イオンの影響により、第２ポンプ電流Ｉｐ２が大きくなることがある。そこで、次のＳ３３０〜Ｓ３５０での処理を実行して、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、ＮＯｘの影響を確実に回避する。
【０１３８】
まず、Ｓ３３０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Ｓ３４０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Ｓ３５０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。
【０１３９】
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。
Ｓ３４０で肯定判定されてＳ３５０に移行すると、Ｓ３５０では、経過時間を計測するタイマ処理を停止する。
【０１４０】
Ｓ３１０で肯定判定されるか、あるいはＳ３５０の処理が終了すると、Ｓ３６０に移行し、Ｓ３６０では、第２ポンプセル１１３に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２の電流値を第２ポンプ電流第１オフセット値β１として検出するとともに、酸素分圧検知セル１１２に通電されている自己生成電流Ｉｃｐの電流値（以下、第１判定用電流値Ｉｃｐ１ともいう）を検出する処理を実行する。
【０１４１】
Ｓ３６０で検出される第２ポンプ電流Ｉｐ２は、特定ガス（ＮＯｘ）の濃度に応じた電流値を示すのではなく、第２測定室１６１の酸素分圧に応じて第２ポンプセル１１３に流れる電流値となる。
【０１４２】
つまり、Ｓ３１０で肯定判定されている場合には、第２測定室１６１にＮＯｘが存在しない状態であることから、Ｓ３６０で検出する第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２測定室１６１の酸素分圧に応じた電流値を示す。また、Ｓ３１０で否定判定されている場合には、Ｓ３２０において第２ポンプ電圧Ｖｐ２を酸素解離用電圧値に設定していることから、特定ガス（ＮＯｘ）を解離できないため、Ｓ３６０で検出する第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２測定室１６１の酸素分圧に応じた電流値を示す。
【０１４３】
このため、Ｓ３６０で検出される第２ポンプ電流第１オフセット値β１は、酸素分圧検知セル１１２に通電する自己生成電流Ｉｃｐが第１判定用電流値Ｉｃｐ１であるときに第２測定室１６１の酸素分圧に応じて第２ポンプセル１１３に流れる電流値となる。
【０１４４】
また、Ｓ３６０で検出される自己生成電流Ｉｃｐ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た酸素基準生成用電流値である。つまり、Ｓ３６０で検出される第１判定用電流値Ｉｃｐ１は、酸素基準生成用電流値である。
【０１４５】
次のＳ３７０では、酸素分圧検知セル１１２に通電する自己生成電流Ｉｃｐの電流値を、酸素基準生成用電流値とは異なる第２判定用電流値Ｉｃｐ２に変更する処理を実行する。なお、第２判定用電流値Ｉｃｐ２は、酸素基準生成用電流値よりも小さい電流値に設定されている。
【０１４６】
なお、電流変更直後の基準酸素室１１８における酸素濃度（酸素分圧）は、電流変更前と比べてほぼ同等であることから、基準酸素室１１８の酸素濃度が電流変更後の第２判定用電流値Ｉｃｐ２に応じた濃度となるまで待機することが望ましい。そこで、次のＳ３８０〜Ｓ４００での処理を実行して、基準酸素室１１８の酸素濃度が電流変更後の第２判定用電流値Ｉｃｐ２に応じた濃度となるまで一定時間待機する。
【０１４７】
まず、Ｓ３８０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Ｓ３９０では、タイマ処理による時間計測の開始時点から検出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Ｓ４００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。
【０１４８】
なお、本実施形態では、自己生成電流Ｉｃｐを第２判定用電流値Ｉｃｐ２に変更した後、基準酸素室１１８の酸素濃度が第２判定用電流値Ｉｃｐ２に応じた濃度となるまでの検出待機時間として、５．０［ｓｅｃ］が設定されている。
【０１４９】
Ｓ３９０で肯定判定されてＳ４００に移行すると、Ｓ４００では、経過時間を計測するタイマ処理を停止する。
Ｓ４００の処理が終了すると、Ｓ４１０に移行し、Ｓ４１０では、第２ポンプセル１１３に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２の電流値を第２ポンプ電流第２オフセット値β２として検出するとともに、酸素分圧検知セル１１２に通電されている自己生成電流Ｉｃｐの電流値（第２判定用電流値Ｉｃｐ２）を検出する処理を実行する。
【０１５０】
次のＳ４２０では、第２ポンプ電流第１オフセット値β１と第２ポンプ電流第２オフセット値β２との差分値をオフセット変化量ΔＩｐ２（＝β１−β２）として演算する処理を行う。また、Ｓ４３０では、第１判定用電流値Ｉｃｐ１と第２判定用電流値Ｉｃｐ２との差分値を判定用電流変化量ΔＩｃｐ（＝ΔＩｃｐ１−ΔＩｃｐ２）として演算する処理を行う。
【０１５１】
続くＳ４４０では、予め定められた変化量用劣化判定閾値Ａ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。
なお、変化量用劣化判定閾値Ａは、後述するＳ４５０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】
たとえば、未使用状態のＮＯｘガスセンサ素子１０を用いて、自己生成電流Ｉｃｐとして第１判定用電流値Ｉｃｐ１および第２判定用電流値Ｉｃｐ２を酸素分圧検知セル１１２に通電し、それぞれの通電時における第２ポンプ電流Ｉｐ２の電流値（第２ポンプ電流第１オフセット値β１および第２ポンプ電流第２オフセット値β２）を測定する。そして、このときの第２ポンプ電流第１オフセット値β１と第２ポンプ電流第２オフセット値β２との差分値（オフセット変化量Ｂ）と、このときの第１判定用電流値Ｉｃｐ１と第２判定用電流値Ｉｃｐ２との差分値（判定用電流変化量Ｃ）とを算出し、オフセット変化量Ｂを判定用電流変化量Ｃで除算して得られる値を、初期オフセット変化量Ｄ（＝Ｂ／Ｃ）として算出する。さらに、初期オフセット変化量Ｄ（＝Ｂ／Ｃ）に対して所定の劣化係数Ｅ（１未満の値。例えば、０．９など。）を乗じて得られる値を、変化量用劣化判定閾値Ａ（＝Ｄ×Ｅ）として定めることができる。
【０１５３】
ここで、酸素分圧検知セル１１２に通電される自己生成電流Ｉｃｐと第２ポンプ電流オフセット値との相関関係を表すとともに、オフセット変化量ΔＩｐ２および判定用電流変化量ΔＩｃｐについて説明するための説明図を、図５に示す。
【０１５４】
なお、図５では、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態（劣化していない初期状態）であるときの相関関係を実線で示し、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態（第１測定室１５９の酸素分圧が目標値よりも低くなる劣化状態）であるときの相関関係を一点鎖線で示している。また、図５では、縦軸を第２ポンプ電流オフセット値（Ｉｐ２オフセット）とし、横軸を自己生成電流Ｉｃｐとする座標平面において、両者の相関関係を示している。
【０１５５】
さらに、図５では、第１判定用電流値Ｉｃｐ１および第２判定用電流値Ｉｃｐ２との差分である判定用電流変化量ΔＩｃｐを図示するとともに、初期状態および劣化状態におけるそれぞれのオフセット変化量ΔＩｐ２（初期時ΔＩｐ２、劣化時ΔＩｐ２）を図示している。
【０１５６】
なお、第１測定室１５９の酸素分圧が目標値よりも低くなる劣化状態とは、第１測定室１５９からの酸素の汲み出しが過剰に実行される状態であり、この場合には、酸素のみならず特定ガス（ＮＯｘ）までもが第１測定室１５９から汲み出されてしまう虞がある。
【０１５７】
そして、図５によれば、自己生成電流Ｉｃｐが同一電流値であっても、劣化状態のＮＯｘガスセンサ素子１０における第２ポンプ電流オフセット値は、正常状態のＮＯｘガスセンサ素子１０における第２ポンプ電流オフセット値に比べて、小さい値となる。このことから、第２ポンプ電流オフセット値（Ｉｐ２オフセット）と自己生成電流Ｉｃｐとの相関関係は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の状態（正常状態、劣化状態）に応じて変化することがわかる。
【０１５８】
さらに、判定用電流変化量ΔＩｃｐが同一であっても、初期状態および劣化状態においては、それぞれのオフセット変化量ΔＩｐ２（初期時ΔＩｐ２、劣化時ΔＩｐ２）が異なる値となり、「初期時ΔＩｐ２＞劣化時ΔＩｐ２」という関係となる。つまり、判定用電流変化量ΔＩｃｐとオフセット変化量ΔＩｐ２との相関関係は、ＮＯｘガスセンサ素子１０の状態（正常状態、劣化状態）に応じて変化することがわかる。
【０１５９】
このことから、判定用電流変化量ΔＩｃｐを特定するための２つの判定用電流値（第１判定用電流値Ｉｃｐ１、第２判定用電流値Ｉｃｐ２）を予め定めておき、判定用電流変化量ΔＩｃｐに対するオフセット変化量ΔＩｐ２を検出して、検出したオフセット変化量ΔＩｐ２を判定用電流変化量ΔＩｃｐで除算して得られる値（ΔＩｐ２／ΔＩｃｐ）が正常範囲に含まれるか否かを判断することによって、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を判定することができる。
【０１６０】
次に、図４のフローチャートに戻り、Ｓ４５０では、Ｓ４２０で得られたオフセット変化量ΔＩｐ２をＳ４３０で得られた判定用電流変化量ΔＩｃｐで除算して得られる値（補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐ）と、Ｓ４４０で読み込んだ変化量用劣化判定閾値Ａとを比較し、補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐが変化量用劣化判定閾値Ａ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Ｓ４６０に移行し、否定判定する場合にはＳ５００に移行する。
【０１６１】
つまり、Ｓ４５０では、補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐが変化量用劣化判定閾値Ａ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、補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐが変化量用劣化判定閾値Ａ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。
【０１６２】
そして、Ｓ４５０での判定に用いる変化量用劣化判定閾値Ａは、上述したように、オフセット変化量Ｂを判定用電流変化量Ｃで除算して得られる初期オフセット変化量Ｄ（＝Ｂ／Ｃ）に対して劣化係数Ｅを乗じて得られる値が設定されている。
【０１６３】
たとえば、劣化係数Ｅが「０．９」である場合には、検出される補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐが初期オフセット変化量Ｄの９０％以上であれば正常状態と判定され、検出される補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐが初期オフセット変化量Ｄの９０％未満であれば劣化状態と判定される。
【０１６４】
劣化係数Ｅが「０．９」である場合にＳ４５０で肯定判定されるＮＯｘガスセンサ素子１０については、第１測定室１５９および第２測定室１６１の酸素分圧（酸素濃度）の制御誤差が１０％以内であると判断でき、制御誤差が１０％まで許容される用途においては、ＮＯｘ検出が不可能な状態（劣化状態）ではなく、ＮＯｘ検出が可能な状態（正常状態）と判定できる。
【０１６５】
なお、劣化係数Ｅは、「０．９」に限られることはなく、制御誤差の許容範囲に応じた値を適宜設定することで、用途に応じて適切に劣化判定を行うことができる。
Ｓ４５０で肯定判定されてＳ４６０に移行すると、Ｓ４６０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、自己生成電流Ｉｃｐの電流値を第２判定用電流値Ｉｃｐ２から第１判定用電流値Ｉｃｐ１に設定変更する処理を実行する。
【０１６６】
Ｓ４６０での電流変更処理は、Ｓ３７０にて変更された自己生成電流Ｉｃｐを変更前の電流値（第１判定用電流値Ｉｃｐ１、換言すれば、酸素基準生成用電流値）に戻すことを目的としている。つまり、Ｓ４６０での処理が実行されることで、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）に制御される状態に設定される。
【０１６７】
なお、電流変更直後の基準酸素室１１８における酸素濃度（酸素分圧）は、電流変更前と比べてほぼ同等であることから、基準酸素室１１８の酸素濃度が電流変更後の第１判定用電流値Ｉｃｐ１（酸素基準生成用電流値）に応じた濃度となるまで待機することが望ましい。そこで、次のＳ４７０〜Ｓ４９０での処理を実行して、基準酸素室１１８の酸素濃度が電流変更後の第１判定用電流値Ｉｃｐ１に応じた濃度となるまで一定時間待機する。
【０１６８】
まず、Ｓ４７０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Ｓ４８０では、タイマ処理による時間計測の開始時点から復帰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Ｓ４９０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。
【０１６９】
なお、本実施形態では、自己生成電流Ｉｃｐを第１判定用電流値Ｉｃｐ１に変更した後、基準酸素室１１８の酸素濃度が第１判定用電流値Ｉｃｐ１に応じた濃度となるまでの復帰待機時間として、１．０［ｓｅｃ］が設定されている。
【０１７０】
Ｓ４８０で肯定判定されてＳ４９０に移行すると、Ｓ４９０では、経過時間を計測するタイマ処理を停止する。
他方、Ｓ４５０で否定判定されてＳ５００に移行すると、Ｓ５００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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
Ｓ４９０またはＳ５００が終了すると、本制御処理（第２センサ診断処理）は終了する。
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においては、第１判定用電流Ｉｃｐ１および第２判定用電流Ｉｃｐ２をそれぞれ酸素分圧検知セル１１２に通電したときに、第２ポンプセル１１３に流れる電流値として第２ポンプ電流第１オフセット値β１および第２ポンプ電流第２オフセット値β２をそれぞれ検出して、第２ポンプ電流第１オフセット値β１と第２ポンプ電流第２オフセット値β２との差分であるオフセット変化量ΔＩｐ２を検出する。
【０１７３】
このオフセット変化量ΔＩｐ２は、判定用電流の変化量（判定用電流変化量ΔＩｃｐ）に対する第２ポンプ電流オフセット値の変化量であり、酸素分圧検知セル１１２への通電状態に対する第１測定室１５９における酸素分圧制御状態が反映されるものである。
【０１７４】
なお、オフセット変化量ΔＩｐ２は、判定用電流変化量ΔＩｃｐに対応した第２測定室における酸素分圧の変化量が大きいほど大きい値を示し、第２測定室における酸素分圧の変化量が小さいほど小さい値を示す。
【０１７５】
また、オフセット変化量ΔＩｐ２を判定用電流変化量ΔＩｃｐで除算して得られる補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐは、判定用電流変化量ΔＩｃｐが同一値であれば、オフセット変化量ΔＩｐ２に応じて変化する。このため、補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐは、判定用電流変化量ΔＩｃｐが同一値となる条件下では、第２測定室１６１の酸素分圧の変化量が高くなるほど大きい値を示し、第２測定室の酸素分圧の変化量が低くなるほど小さい値を示す。
【０１７６】
このため、ＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を判定するための変化量用劣化判定閾値Ａを定めておき、補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐと変化量用劣化判定閾値Ａとを比較することで、ＮＯｘガスセンサ素子１０が第１測定室１５９における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定できる。
【０１７７】
つまり、補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐが変化量用劣化判定閾値Ａ以上であるときには、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定でき、補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐが変化量用劣化判定閾値Ａよりも小さいときにはＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定できる。
【０１７８】
そして、本実施形態においては、Ｓ４２０にてオフセット変化量ΔＩｐ２を演算し、Ｓ４３０にて判定用電流変化量ΔＩｃｐを演算しており、Ｓ４５０にて、オフセット変化量ΔＩｐ２を判定用電流変化量ΔＩｃｐで除算して補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐを得るとともに、補正オフセット変化量ΔＩｐ２／ΔＩｃｐと変化量用劣化判定閾値Ａとを比較して、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判定する。
【０１７９】
よって、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が第１測定室１５９における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定でき、各種セルを備えるＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を判定することが出来る。
【０１８０】
また、第２実施形態においては、第１判定用電流値Ｉｃｐ１が酸素基準生成用電流に等しい電圧値に設定されており、第２判定用電流値Ｉｃｐ２が酸素基準生成用電流よりも小さい電流値に設定されている。
【０１８１】
つまり、ＮＯｘガスセンサ素子１０において、基準酸素室から酸素を汲み出す手段が存在しない場合には、劣化判定時（第１判定用電流および第２判定用電流の通電時）に基準酸素室１１８の酸素分圧が上昇すると、劣化判定状態から特定ガス検知状態に移行するにあたり、基準酸素室１１８の酸素分圧を目標値まで低下させるための時間が長くなる虞がある。
【０１８２】
これに対して、第２実施形態のように、第１判定用電流値Ｉｃｐ１が酸素基準生成用電流に等しく設定され、第２判定用電流値Ｉｃｐ２が酸素基準生成用電流よりも小さく設定されることで、劣化判定時（第１判定用電流および第２判定用電流の通電時）に、酸素分圧検知セル１１２が基準酸素室１１８に対して酸素を過剰に汲み込んでしまうのを防止できる。
【０１８３】
そして、ＮＯｘガスセンサ素子１０は、酸素分圧検知セル１１２による酸素の汲み入れ可能な構成である。このため、ガスセンサ制御装置１９０は、劣化判定状態から特定ガス検知状態に移行するにあたり、酸素分圧検知セル１１２が酸素の汲み入れ動作を行うことで、基準酸素室１１８の酸素分圧を目標値まで上昇させるための時間を短縮できる。
【０１８４】
よって、第２実施形態のガスセンサ制御装置１９０によれば、劣化判定状態から特定ガス検出状態に移行する際の時間を短縮できる。
なお、第２実施形態においては、第２センサ診断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記載のセンサ素子劣化判定装置に相当し、ＮＯｘガスセンサ素子１０がガスセンサ素子に相当し、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、酸素分圧検知セル１１２が酸素分圧検知セルに相当している。また、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。
【０１８５】
また、第２センサ診断処理のＳ３６０，Ｓ４１０，Ｓ４２０，Ｓ４３０を実行するガスセンサ制御装置１９０が酸素分圧制御状態検出手段に相当し、第２センサ診断処理のＳ４５０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している。
【０１８６】
なお、第２実施形態ではΔＩｃｐが一定であることから、「ΔＩｐ２／ΔＩｃｐ」を算出することなく、オフセット変化量ΔＩｐ２のみに基づいて劣化判定することも可能である。その場合、変化量用劣化判定閾値Ａについては、「ΔＩｐ２／ΔＩｃｐ」に代わりオフセット変化量ΔＩｐ２を用いて演算した値を設定して劣化判定を行う。
【０１８７】
以上、本発明の実施形態として、第２ポンプ電流オフセット値に基づいてＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を判定する実施形態（第１実施形態および第２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。
【０１８８】
次に、第３実施形態として、自己生成電流Ｉｃｐの通電停止時における酸素分圧検知セル１１２の両端電圧（通電停止時電圧値）に基づいて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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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で実行されるセンサ診断処理（On Board Diagnosis処理（ＯＢＤ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センサ診断処理の処理内容を中心に説明する。
【０１９１】
図６に、第３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。
第３センサ診断処理が開始されると、まず、Ｓ６１０（Ｓはステップを表す）では、酸素分圧検知セル１１２に対する自己生成電流Ｉｃｐの通電を停止させるとともに、第１ポンプセル１１１に対する第１ポンプ電流Ｉｐ１の制御を停止させる処理を実行する。
【０１９２】
なお、第１ポンプセル１１１に対する第１ポンプ電流Ｉｐ１の制御が停止すると、第１測定室１５９からの酸素のポンピング（汲み出し、汲み入れ）が停止される。このため、第１拡散抵抗体１１６を介して酸素が導入されるまでの期間は、第１測定室１５９の酸素分圧（酸素濃度）は、第１ポンプ電流Ｉｐ１の制御停止前の状態が維持される。
【０１９３】
次のＳ６２０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Ｓ６３０では、タイマ処理による時間計測の開始時点から停止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Ｓ６４０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。
【０１９４】
なお、本実施形態では、自己生成電流Ｉｃｐの通電停止および第１ポンプ電流Ｉｐ１の制御停止を行った後、酸素分圧検知セル１１２の両端電圧が安定するまでの停止待機時間として、１００［ｍＳｅｃ］が設定されている。この停止待機時間は、酸素分圧検知セル１１２の両端電圧が第１測定室１５９の酸素濃度に応じた電圧値となるまでの所要時間以上に設定される。
【０１９５】
Ｓ６３０で肯定判定されてＳ６４０に移行すると、Ｓ６４０では、タイマ処理による時間計測の開始時点からの経過時間が停止許容時間以内であるか否かを判断しており、肯定判定する場合にはＳ６５０に移行し、否定判定する場合にはＳ７００に移行する。
【０１９６】
なお、第１ポンプ電流Ｉｐ１の制御停止により第１ポンプセル１１１による酸素のポンピングが停止された後は、第１拡散抵抗体１１６を介して酸素が導入されると第１測定室１５９の酸素分圧（酸素濃度）が変化してしまう。このため、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態（第１測定室１５９の酸素分圧が目標値よりも低くなる劣化状態）であるか否かを判定するためには、第１測定室１５９の酸素分圧（酸素濃度）が変化する前に、劣化判定を行う必要がある。
【０１９７】
そこで、第１測定室１５９の酸素分圧（酸素濃度）が変動しない停止許容時間を定めておき、Ｓ６４０において、停止許容時間の範囲内であるか否かを判定し、停止許容時間内であればガスセンサ素子の劣化判定を行うステップ（Ｓ６５０〜Ｓ６９０）に移行し、停止許容時間を超える場合には劣化判定を行わずに、タイマ停止ステップ（Ｓ７００）に移行する。なお、本実施形態では、停止許容時間として、５００［ｍＳｅｃ］が設定されている。
【０１９８】
Ｓ６４０で肯定判定されてＳ６５０に移行すると、Ｓ６５０では、予め定められた電圧用劣化判定閾値Ｍ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。
なお、電圧用劣化判定閾値Ｍは、後述するＳ６７０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。
【０１９９】
たとえば、未使用状態のＮＯｘガスセンサ素子１０を用いて、酸素基準生成用電流値に設定した自己生成電流Ｉｃｐを酸素分圧検知セル１１２に通電して、基準酸素室１１８の酸素分圧（酸素濃度）を目標値（基準酸素分圧）に設定した後、第１ポンプセル１１１に対する第１ポンプ電流Ｉｐ１の制御を停止させると共に、酸素分圧検知セル１１２への自己生成電流Ｉｃｐの通電を停止させる。その後、通電停止時の酸素分圧検知セル１１２に発生する両端電圧を検出し、検出した両端電圧値を電圧用劣化判定閾値Ｍとして定めることができる。
【０２００】
本実施形態においては、電圧用劣化判定閾値Ｍは、４２３ｍＶに設定されている。なお、本実施形態の電圧用劣化判定閾値Ｍは、特定ガス検出状態における酸素分圧検知セル１１２の目標両端電圧値（４２５ｍＶ）に比べて、自己生成電流Ｉｃｐの通電により生じる線路上の電圧降下分（２〜５ｍＶ）を差し引いた値（４２０〜４２３ｍＶ）に略等しい値に設定されている。
【０２０１】
ここで、酸素分圧検知セル１１２の両端電圧を酸素濃淡起電力Ｖｅｍｆとし、通電経路での電圧降下分を経路降下電圧Ｖｒとすると、ガスセンサ制御装置１９０が酸素分圧検知セル１１２の両端電圧として検出する検出電圧値Ｖｓｋは、詳細には、酸素濃淡起電力Ｖｅｍｆと経路降下電圧Ｖｒとの和になるため、［数１］のように表すことができる。
【０２０２】
【数１】
0004659664.tif 000002
また、通電経路の抵抗成分による抵抗値を経路抵抗値Ｒａ、センサ素子内部のバルク抵抗成分による抵抗値をバルク抵抗値Ｒｂ、三層界面（電極−ジルコニア−酸素）部分の抵抗成分による抵抗値を界面抵抗値Ｒｃとし、酸素分圧検知セル１１２への通電電流値をＩｃｐとすると、通電経路での電圧降下分を経路降下電圧Ｖｒは、［数２］のように表すことができる。
【０２０３】
【数２】
0004659664.tif 000003
つまり、これらの数式によれば、通電経路での各抵抗成分（Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ）が変化するとガスセンサ制御装置１９０での検出電圧値Ｖｓｋが変動することが判る。このため、酸素分圧検知セル１１２に自己生成電流Ｉｃｐを通電した状態で第１測定室１５９の酸素分圧を検出する場合には、通電経路での各抵抗成分（Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ）の変化に起因して、検出精度が低下する虞がある。
【０２０４】
これに対して、酸素分圧検知セル１１２への自己生成電流Ｉｃｐの通電を停止させた状態（Ｉｃｐ＝０の状態）であれば、ガスセンサ制御装置１９０での検出電圧値Ｖｓｋにおける経路降下電圧Ｖｒの成分が０となる。つまり、酸素分圧検知セル１１２への自己生成電流Ｉｃｐの通電を停止させることで、ガスセンサ制御装置１９０での検出電圧値Ｖｓｋが酸素分圧検知セル１１２の両端電圧Ｖｅｍｆに等しくなる。これにより、ガスセンサ制御装置１９０は、通電経路での電圧降下の影響を抑制しつつ、第１測定室１５９の酸素分圧を精度良く検出することが可能となる。
【０２０５】
なお、酸素分圧検知セル１１２に発生する両端電圧Ｖｅｍｆは、第１測定室１５９の酸素分圧が高いほど小さい値を示し、第１測定室１５９の酸素分圧が低いほど大きい値を示す特性がある。
【０２０６】
このため、酸素分圧検知セル１１２に発生する両端電圧Ｖｅｍｆは、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態（第１測定室の酸素分圧が目標値よりも低くなる劣化状態）であるときには、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態（劣化していない初期状態）であるときよりも大きい値を示す。
【０２０７】
つまり、ガスセンサ制御装置１９０は、自己生成電流Ｉｃｐの通電停止時に検出される検出電圧値Ｖｓｋを通電停止時電圧値Ｖｓ（詳細には、酸素分圧検知セル１１２に発生する両端電圧Ｖｅｍｆ）として検出し、検出した通電停止時電圧値Ｖｓと電圧用劣化判定閾値Ｍとを比較することで、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を判定することができる。
【０２０８】
なお、第１測定室１５９の酸素分圧が目標値よりも低くなる劣化状態とは、第１測定室１５９からの酸素の汲み出しが過剰に実行される状態であり、この場合には、酸素のみならず特定ガス（ＮＯｘ）までもが第１測定室１５９から汲み出されてしまう虞がある。
【０２０９】
次のＳ６６０では、検出電圧値Ｖｓｋを通電停止時電圧値Ｖｓとして検出する処理を実行する。
上述したとおり、酸素分圧検知セル１１２に対する自己生成電流Ｉｃｐの通電が停止されている状態であるため、ガスセンサ制御装置１９０とＮＯｘガスセンサ素子１０（詳細には、酸素分圧検知セル１１２）とを接続する通電経路では、自己生成電流Ｉｃｐの通電による電圧降下が生じない状態となる。このため、Ｓ６６０での処理によりガスセンサ制御装置１９０にて検出される通電停止時電圧値Ｖｓは、通電経路での電圧降下分を含まない電圧値であり、第１測定室１５９の酸素分圧に応じて酸素分圧検知セル１１２に発生する両端電圧値Ｖｅｍｆに等しくなる。
【０２１０】
Ｓ６７０では、Ｓ６５０で読み込んだ電圧用劣化判定閾値ＭとＳ６６０で検出した通電停止時電圧値Ｖｓとを比較し、通電停止時電圧値Ｖｓが電圧用劣化判定閾値Ｍより小さいか否かを判断しており、肯定判定する場合にはＳ６８０に移行し、否定判定する場合にはＳ６９０に移行する。
【０２１１】
つまり、Ｓ６７０では、通電停止時電圧値Ｖｓが電圧用劣化判定閾値Ｍより小さい場合には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定し、通電停止時電圧値Ｖｓが電圧用劣化判定閾値Ｍ以上である場合には、ＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定する。
【０２１２】
そして、Ｓ６７０での判定に用いる電圧用劣化判定閾値Ｍは、上述したように、未使用状態のＮＯｘガスセンサ素子１０を用いて酸素分圧検知セル１１２に発生する両端電圧を実測し、実測した両端電圧値を電圧用劣化判定閾値Ｍとして設定している。
【０２１３】
このため、Ｓ６６０で検出した通電停止時電圧値Ｖｓが電圧用劣化判定閾値Ｍ以上となるＮＯｘガスセンサ素子１０は、未使用状態（初期状態）のＮＯｘガスセンサ素子１０に比べて、第１測定室１５９の酸素分圧が目標値よりも低い状態であると判定できるとともに、劣化状態と判定できる。
【０２１４】
Ｓ６７０で肯定判定されてＳ６８０に移行すると、Ｓ６８０では、ＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定する処理を実行する。
Ｓ６７０で否定判定されてＳ６９０に移行すると、Ｓ６９０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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
Ｓ６４０で否定判定されるか、Ｓ６８０またはＳ６９０が終了すると、Ｓ７００に移行し、Ｓ７００では、経過時間を計測するタイマ処理を停止する。
次のＳ７１０では、酸素分圧検知セル１１２に対する自己生成電流Ｉｃｐの通電を開始（再開）させるとともに、第１ポンプセル１１１に対する第１ポンプ電流Ｉｐ１の制御を開始（再開）させる処理を実行する。
【０２１７】
これにより、ガスセンサ制御装置１９０は、基準酸素室１１８の酸素分圧（酸素濃度）を目標値（基準酸素分圧）に制御する処理を開始（再開）するとともに、第１ポンプセル１１１による第１測定室１５９に対する酸素のポンピング（汲み出し、汲み入れ）を開始（再開）する。
【０２１８】
Ｓ７１０が終了すると、本制御処理（センサ診断処理）は終了する。
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、第３センサ診断処理のＳ６１０において、第１ポンプセル１１１による酸素の汲み入れまたは汲み出しを停止させるとともに、酸素分圧検知セル１１２への通電を停止させる処理を実行する。その後、ガスセンサ制御装置１９０は、Ｓ６６０において、通電停止時の酸素分圧検知セル１１２に発生する通電停止時電圧値Ｖｓを検出する処理を実行する。さらに、Ｓ６７０において、電圧用劣化判定閾値Ｍと通電停止時電圧値Ｖｓとを比較し、通電停止時電圧値Ｖｓが電圧用劣化判定閾Ｍ値未満であるときにはＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定し、通電停止時電圧値Ｖｓが電圧用劣化判定閾値Ｍ以上であるときにはＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定する
なお、判定対象のＮＯｘガスセンサ素子１０においては、基準酸素室１１８を基準酸素分圧雰囲気に設定するために酸素分圧検知セル１１２への通電（自己生成電流Ｉｃｐの通電）が行われる。このように自己生成電流Ｉｃｐを通電している場合には、通電経路での抵抗成分による電圧降下（経路降下電圧Ｖｒ）の影響により、ガスセンサ制御装置１９０が第１測定室１５９の酸素分圧を正確には検出できない虞がある。
【０２１９】
これに対して、本実施形態のように、酸素分圧検知セル１１２への自己生成電流Ｉｃｐの通電を停止させることで、通電経路での電圧降下の影響を抑制しつつ、第１測定室１５９の酸素分圧を精度良く検出することが可能となる。
【０２２０】
また、第３実施形態では、第１ポンプセル１１１による酸素の汲み入れまたは汲み出しを停止させた後、停止許容時間が経過するまで（換言すれば、Ｓ６４０で肯定判定される期間中）に、酸素分圧検知セル１１２の通電停止時電圧値Ｖｓを検出している。このような期間中に検出される通電停止時電圧値Ｖｓは、通電停止直前における第１測定室１５９の酸素分圧制御状態に応じた値を示す。
【０２２１】
なお、酸素分圧検知セル１１２の通電停止時電圧値Ｖｓは、第１測定室１５９の酸素分圧が高くなるほど小さい値を示し、第１測定室１５９の酸素分圧が低くなるほど大きい値を示す。このため、通電停止時電圧値Ｖｓが電圧用劣化判定閾値Ｍ未満であるときにはＮＯｘガスセンサ素子１０が正常状態であると判定することができ、通電停止時電圧値Ｖｓが電圧用劣化判定閾値Ｍ以上であるときにはＮＯｘガスセンサ素子１０が劣化状態であると判定することができる。
【０２２２】
そして、本実施形態においては、Ｓ６６０での処理において酸素分圧検知セル１１２の通電停止時電圧値Ｖｓを検出し、Ｓ６７０での処理において、通電停止時電圧値Ｖｓと電圧用劣化判定閾値Ｍとを比較して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判定する。
【０２２３】
よって、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が第１測定室１５９における酸素分圧を適正に制御できるか否かを判定でき、各種セルを備えるＮＯｘガスセンサ素子１０の劣化状態を判定することが出来る。
【０２２４】
なお、第３実施形態においては、第３センサ診断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記載のセンサ素子劣化判定装置に相当し、ＮＯｘガスセンサ素子１０がガスセンサ素子に相当し、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、酸素分圧検知セル１１２が酸素分圧検知セルに相当している。また、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。
【０２２５】
さらに、第３センサ診断処理のＳ６１０，Ｓ６６０を実行するガスセンサ制御装置１９０が酸素分圧制御状態検出手段に相当し、第３センサ診断処理のＳ６７０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している。
【０２２６】
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。
【０２２７】
たとえば、上記実施形態における各待機時間の数値については、上記数値に限定されることはなく、用途などに応じた任意の数値を設定することができる。
また、第１実施形態および第２実施形態においては、センサ診断処理の実行時期（換言すれば、劣化判定時期）を、測定対象ガスにおける酸素濃度が特定ガスの検出時における第１測定室および第２測定室の目標酸素濃度よりも高い濃度である時に設定してもよい。
【０２２８】
つまり、測定対象ガスにおける酸素濃度が特定ガス検出時の目標酸素濃度よりも低い場合には、第１測定室を介して第２測定室に導入される酸素量が減少するとともに第２酸素イオンポンプセルでの酸素の解離量が少なくなり、第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値が小さくなる。すなわち、酸素量が不足することにより、第２ポンプ電流オフセット値が低くなると、実際にはガスセンサ素子が劣化していない状態であっても、誤って劣化状態と判定される虞がある。
【０２２９】
これに対して、測定対象ガスにおける酸素濃度が高い場合には、酸素が充分に存在するため、第２酸素イオンポンプセルに流れる電流値（第２ポンプ電流オフセット値）は、ガスセンサ素子の劣化状態に応じた値を示すことから、第２ポンプ電流オフセット値に基づいて劣化状態を適切に判断できる。また、測定対象ガスにおける酸素濃度が高い場合には、相対的に特定ガス濃度が低くなるため、特定ガスの影響による第２ポンプ電流オフセット値の変動を抑制できる。
【０２３０】
よって、劣化判定時期を、測定対象ガスにおける酸素濃度が特定ガス検出時の目標酸素濃度よりも高い濃度である時に設定することで、誤判定を抑制でき、劣化判定の判定精度を向上できる。
【０２３１】
さらに、第３実施形態においては、電圧用劣化判定閾値Ｍの数値は、通電停止時の酸素分圧検知セル１１２に発生する両端電圧をそのまま適用する場合に限られることはなく、検出した両端電圧値Ｌに対して所定の劣化係数Ｇ（１以上の値。例えば、１．１など。）を乗じて得られる値を、電圧用劣化判定閾値Ｍ（＝Ｌ×Ｇ）として定めてもよい。このように劣化係数Ｇを用いて電圧用劣化判定閾値Ｍを設定することで、劣化係数Ｇに応じた一定範囲の劣化を許容しつつ、劣化判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３２】
【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】酸素分圧検知セルに通電される自己生成電流Ｉｃｐと第２ポンプ電流オフセット値との相関関係を表す説明図である。
【図４】第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５】酸素分圧検知セルに通電される自己生成電流Ｉｃｐと第２ポンプ電流オフセット値との相関関係を表すとともに、オフセット変化量ΔＩｐ２および判定用電流変化量ΔＩｃｐについて説明するための説明図である。
【図６】第３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。
【符号の説明】
【０２３３】
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１】
0004659664.tif 000004
【図２】
0004659664.tif 000005
【図３】
0004659664.tif 000006
【図４】
0004659664.tif 000007
【図５】
0004659664.tif 000008
【図６】
0004659664.tif 000009