(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気を被検出ガスとして空燃比を検出するガスセンサを備え、前記ガスセンサによる空燃比の検出結果に基づいて空燃比を所定の目標値に制御する内燃機関制御システムに適用され、
前記ガスセンサは、固体電解質体と、該固体電解質体の表面に一対のセンサ電極として設けられ排気に晒される排気側電極及び所定酸素濃度となる基準室内の基準ガスに晒される基準室側電極とを有するものであり、
前記一対のセンサ電極の少なくともいずれかに電気的に接続され、その接続されたセンサ電極に対して定電流を供給する定電流供給手段と、
前記空燃比の変化に対する検出応答性を含む前記ガスセンサの出力特性を変更する変更要求の有無として、空燃比がリッチからリーンに変化するリーン変化時の前記ガスセンサの出力特性、及び空燃比がリーンからリッチに変化するリッチ変化時の前記ガスセンサの出力特性の少なくともいずれかについて変更要求の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段により前記リーン変化時の出力特性として同変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定された場合に、前記固体電解質体を通じて基準室側電極から排気側電極に酸素が供給される向きに定電流が流れるように前記定電流供給手段を制御し、前記判定手段により前記リッチ変化時の出力特性として同変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定された場合に、前記固体電解質体を通じて排気側電極から基準室側電極に酸素が供給される向きに定電流が流れるように前記定電流供給手段を制御する電流制御手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
を備え、
前記判定手段は、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態に基づいて前記内燃機関が高負荷運転になっていると判断された場合に、前記リーン変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定し、
前記電流制御手段は、前記リーン変化時の検出応答性を高める変更要求に基づいて前記定電流供給手段を制御することを特徴とするガスセンサ制御装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態に基づいて前記内燃機関が冷間状態になっていると判断された場合に、前記リッチ変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定し、
前記電流制御手段は、前記リッチ変化時の検出応答性を高める変更要求に基づいて前記定電流供給手段を制御する請求項１に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項３】
前記定電流供給手段は、前記一対のセンサ電極間で流れる定電流の量を調整可能であり、
前記判定手段は、前記内燃機関の負荷が増加側に変化する過渡時、及びその負荷増加により高負荷となっている高負荷定常時に、前記リーン変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定し、
前記電流制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記過渡時の応答性レベルを前記高負荷定常時の応答性レベルよりも高応答としつつ、前記定電流供給手段による定電流量の調整により前記出力特性として検出応答性の応答性レベルを可変に制御する請求項１又は２に記載のガスセンサ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両用エンジンでは、同エンジンから排出される排気を検出対象として酸素濃度を検出するガスセンサが一般に用いられている。排気を検出対象とするガスセンサは、例えば排気がリッチかリーンかで異なる電気信号を出力するものとなっており、起電力出力型のＯ2センサの場合、空燃比がリッチであれば約０．９Ｖの起電力信号を出力し、空燃比がリーンであれば約０Ｖの起電力信号を出力する。
【０００３】
ここで、既存の実用化技術では、排気の空燃比がリッチ／リーンで変化する際に、実際の空燃比変化に対してセンサ出力が遅れを伴い変化するのが実状であり、ガスセンサにおいては検出応答性の点で改善の余地があると考えられる。
【０００４】
この種の技術に関して、例えば、特許文献１に記載されているガスセンサでは、起電力Ｏ2センサの基本構造に対して、少なくとも１つの補助電気化学電池を備える構成としている。この場合、補助電気化学電池はＯ2センサの一方の電極に接続されており、補助電気化学電池に印加電流を与えることでイオンポンピングを行い、それにより被測定ガスの濃度を変化させるようにしている。これにより、印加電流に応じてλ特性をシフトさせることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平８−２０４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発明では、補助電気化学電池を備えていない一般的なＯ2センサに対してセンサ構造を大きく変更する必要があり、実用化にあたっては、Ｏ2センサの設計変更が強いられたり、Ｏ2センサの製造コストが嵩んだりする等の不都合が生じる。
【０００７】
本発明は、簡易な構成を用いつつも、検出応答性等のガスセンサの出力特性を好適に調整することができるガスセンサ制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００９】
第１の発明のガスセンサ制御装置は、固体電解質体と該固体電解質体の表面に設けられた一対のセンサ電極とを有するガスセンサに適用され、センサ検出対象となる被検出ガスに含まれる所定ガス成分の濃度を前記ガスセンサの検出信号に基づいて演算する。そして、前記一対のセンサ電極の少なくともいずれかに電気的に接続され、その接続されたセンサ電極に対して定電流を供給する定電流供給手段と、前記所定ガス成分の濃度変化に対する検出応答性を含む前記ガスセンサの出力特性を変更する変更要求の有無を判定する判定手段と、前記判定手段により前記変更要求が有ると判定された場合に、その変更要求に基づいて、前記一対のセンサ電極間に流れる定電流の向きを決定し、該決定した向きで前記定電流が流れるように前記定電流供給手段を制御する電流制御手段と、を備える。
【００１０】
被検出ガスにおいて所定ガス成分の濃度変化が生じる際（被検出ガスの成分組成が変わる場合を含む）において、その濃度変化が実際に生じても、濃度変化前のガス組成に含まれるガス成分がセンサ周りに残っていると、新たなガス組成に含まれるガス成分の検出に対してセンサ検出信号の出力変化（すなわちセンサ応答性）が遅くなる。また、こうしたセンサ応答性の低下について、対処すべき内容は都度変わり得ると考えられる。
【００１１】
この点、本発明では、検出応答性を含むガスセンサの出力特性を変更すべき状況下であることを判定するとともに、その状況下において、都度の状況（変更要求）に基づいて、一対のセンサ電極間に流れる定電流の向きを決定し、その決定した向きで定電流を供給することとした。そのため、所定ガス成分の濃度変化に際し、本来検出したい所定ガス成分とは異なる成分（濃度検出に邪魔になる成分）についてその除去を早めたり、それとは逆に遅くしたりすることができる。かかる場合、所定ガス成分の濃度変化後において本来検出したい所定ガス成分に対する検出応答性を任意に調整することが可能となる。また、濃度変化が生じない場合にあっても、本来検出したい所定ガス成分とは異なる成分（濃度検出に邪魔になる成分）についてその除去を促したり、それとは逆に抑えたりすることができ、ガスセンサの出力特性（出力値）自体を変更することが可能となる。ここで本発明では、ガスセンサの出力特性を変更するための構成として、定電流供給手段によりガスセンサに定電流を供給する構成を採用しているため、ガスセンサ自体の設計変更等が強いられるものではなく、構成の煩雑化を抑制できる。以上により、簡易な構成を用いつつも、ガスセンサの出力特性を好適に調整することができるものとなる。
【００１２】
第２の発明は、内燃機関の排気を被検出ガスとして空燃比を検出するガスセンサに適用される。そして、前記判定手段は、空燃比がリッチからリーンに変化するリーン変化時の前記ガスセンサの出力特性、及び空燃比がリーンからリッチに変化するリッチ変化時の前記ガスセンサの出力特性の少なくともいずれかについて、前記変更要求の有無を判定するものであり、前記電流制御手段は、前記リーン変化時の出力特性及び前記リッチ変化時の出力特性に関する前記判定手段の判定結果に基づいて、前記一対のセンサ電極間に流れる定電流の向きを決定する。
【００１３】
内燃機関から排出される排気の場合、空燃比についてリッチ／リーンの変化（切り替わり）が生じる。この場合、空燃比がリッチからリーンに変化する際（リーン変化時）には、リーンへの変化直後においてリッチ成分であるＨＣ等がセンサ周りに残留し、このリッチ成分により、センサ電極でのリーン成分（ＮＯｘ等）の検出反応が妨げられる。その結果、ガスセンサにおいてリーン出力の応答性が低下する。また、空燃比がリーンからリッチに変化する際（リッチ変化時）には、リッチへの変化直後においてリーン成分であるＮＯｘ等がセンサ周りに残留し、このリーン成分により、センサ電極でのリッチ成分（ＨＣ等）の検出反応が妨げられる。その結果、ガスセンサにおいてリッチ出力の応答性が低下する。
【００１４】
この点、第２の発明では、ガスセンサについてリーン変化時の出力特性やリッチ変化時の出力特性を変更するか否かを判定しており、その判定結果に基づいて、一対のセンサ電極間に流れる定電流の向きを決定するため、それら空燃比の変化時においてガスセンサの出力特性（検出応答性）を所望の特性に調整することが可能となる。
【００１５】
なお、上記のとおり一対のセンサ電極間に定電流を流すことでガスセンサの出力特性を変更する構成では、リッチ／リーンの変化時だけでなく、空燃比がリーンになっている状態、リッチになっている状態でも、ガスセンサの出力特性（出力値）が変更できるものとなっている（図７参照）。この場合、リーン感度及びリッチ感度のいずれかが向上するものとなっている。
【００１６】
定電流の供給に関して具体的には、第３の発明のように、前記判定手段により前記リーン変化時の出力特性として同変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定された場合に、前記固体電解質体を通じて基準室側電極から排気側電極に酸素が供給される向きに定電流が流れるように前記定電流供給手段を制御し、前記判定手段により前記リッチ変化時の出力特性として同変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定された場合に、前記固体電解質体を通じて排気側電極から基準室側電極に酸素が供給される向きに定電流が流れるように前記定電流供給手段を制御するとよい。
【００１７】
つまり、リッチ→リーンの変化時に、固体電解質体を通じて基準室側電極から排気側電極に酸素が供給されるようにすることで、排気側電極の周囲に存在（残留）しているリッチ成分（ＨＣ等）をいち早く除去し、その結果リーン出力の応答性を向上させることができる。また、リーン→リッチの変化時に、固体電解質体を通じて排気側電極から基準室側電極に酸素が供給されるようにすることで、排気側電極の周囲に存在（残留）しているリーン成分（ＮＯｘ等）をいち早く除去し、その結果リッチ出力の応答性を向上させることができる。
【００１８】
また、第４の発明では、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を備え、前記判定手段は、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態に基づいて、前記変更要求の有無を判定する。
【００１９】
内燃機関の運転中には、ガスセンサに求められる出力特性（検出応答性）が都度変化すると考えられる。この点、上記構成によれば、時々の機関運転状態に対応させつつ、ガスセンサに対して都度適した出力特性を付与することができる。
【００２０】
第５の発明は、前記ガスセンサによる空燃比の検出結果に基づいて、空燃比を所定の目標値に制御する内燃機関制御システムに適用され、前記判定手段は、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態に基づいて前記内燃機関が高負荷運転になっていると判断された場合に、前記リーン変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定し、前記電流制御手段は、前記リーン変化時の検出応答性を高める変更要求に基づいて前記定電流供給手段を制御する。
【００２１】
内燃機関の高負荷運転状態では、気筒内に吸入される新気量が増え、リーン成分（ＮＯｘ）の排出が増えることが懸念される。この点、上記のとおりリーン変化時におけるガスセンサの検出応答性が高められることにより、空燃比制御においてリーン変化に対して高応答となる制御を実施できる。これにより、高負荷運転状態でのリーン成分（ＮＯｘ）の排出を抑制できる。
【００２２】
また、第６の発明は、前記ガスセンサによる空燃比の検出結果に基づいて、空燃比を所定の目標値に制御する内燃機関制御システムに適用され、前記判定手段は、前記運転状態検出手段により検出された機関運転状態に基づいて前記内燃機関が冷間状態になっていると判断された場合に、前記リッチ変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定し、前記電流制御手段は、前記リッチ変化時の検出応答性を高める変更要求に基づいて前記定電流供給手段を制御する。
【００２３】
内燃機関の冷間状態では、燃焼室内で燃焼に供される燃料噴射量が増やされ、リッチ成分（ＨＣ等）の排出が増えることが懸念される。この点、上記のとおりリッチ変化時におけるガスセンサの検出応答性が高められることにより、空燃比制御においてリッチ変化に対して高応答となる制御を実施できる。これにより、冷間状態でのリッチ成分（ＨＣ等）の排出を抑制できる。
【００２４】
また、本発明では、ガスセンサの検出応答性を高めるだけでなく、低めることも可能であり、検出応答性を低める構成として以下が考えられる。
【００２５】
前記内燃機関の排気通路において排気の上流側と下流側となる位置にそれぞれ設けられた上流側触媒と下流側触媒とを備え、それら両触媒の間に前記ガスセンサが設けられており、前記内燃機関の運転中に燃料カットを実施するとともに、その燃料カットから燃料噴射への復帰時に、前記ガスセンサによる空燃比の検出結果に基づいて、前記両触媒の酸素過多の状態を解消すべく空燃比を一時的にリッチ化するリッチ噴射制御を実施する内燃機関制御システムに適用され、
前記判定手段は、前記リッチ噴射制御を実施する場合に、前記リッチ変化時の検出応答性を低める変更要求が有ると判定し、
前記電流制御手段は、前記リッチ変化時の検出応答性を低める変更要求に基づいて前記定電流供給手段を制御する。
【００２６】
排気通路に上流側触媒と下流側触媒とが設けられている構成において燃料カットが実施されると、それら両触媒が酸素過多の状態（極リーン状態）となり、燃料カットからの復帰直後には、両触媒の酸素過多の状態をいち早く解消させるべく、すなわち両触媒を中立状態（酸素適量状態）にいち早く復帰させるべく、ガスセンサによる空燃比の検出結果に基づいてリッチ噴射制御が実施される。この場合、ガスセンサは両触媒の間に設けられたものであり、そのガスセンサの検出結果がリーンからリッチに変化したことに基づいてリッチ噴射制御が終了される。しかしながら、ガスセンサの設置位置において実空燃比がリーンからリッチに変化した時点では、上流側触媒のみが中立状態となっており、下流側触媒については未だ酸素過多の状態のままであることが考えられる。
【００２７】
この点、上記構成では、リッチ噴射制御を実施する場合にリッチ変化時の検出応答性を低める構成としているため、リッチ噴射制御の実施中において実際の空燃比変化（リーン→リッチの変化）に対してガスセンサの出力応答が遅れることとなる。この場合、上流側触媒が中立状態となった後、それから幾分遅れてリッチ噴射制御が終了されることになる。したがって、燃料カット後において、上流側及び下流側の両触媒について適正なる中立化の制御を実施でき、ひいては燃料カット直後における排気浄化を好適に実施できる。
【００２８】
第７の発明では、前記定電流供給手段は、前記センサ電極間で流れる定電流の量を調整可能であり、前記電流制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記定電流供給手段による定電流量の調整により前記出力特性として検出応答性の応答性レベルを可変に制御する。
【００２９】
センサ電極間に定電流を流してガスセンサの検出応答性を変更する場合、リーン変化時の検出応答性とリッチ変化時の検出応答性とのうち一方を高める状態にすると、他方が低められることとなる。そのため、リーン変化時及びリッチ変化時のいずれかの検出応答性を高める場合には、その応答性レベルを適度に調整することが望ましい。この点、上記構成によれば、定電流量の調整によりガスセンサの検出応答性の応答性レベルが制御できるため、リーン変化時の検出応答性とリッチ変化時の検出応答性とのバランスを考慮しつつ、検出応答性を可変に制御できる。
【００３０】
第８の発明では、前記判定手段は、前記内燃機関の負荷が増加側に変化する過渡時、及びその負荷増加により高負荷となっている高負荷定常時に、前記リーン変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定し、前記電流制御手段は、前記過渡時の応答性レベルを、前記高負荷定常時の応答性レベルよりも高応答とする。
【００３１】
内燃機関の負荷が増加側に変化する過渡時、及びその負荷増加により高負荷となっている高負荷定常時はいずれも、気筒内に吸入される新気量が増え、ＮＯｘ等のリーン成分の排出が増えることが懸念されるため、ＮＯｘ等の排出抑制の観点からすればリーン変化時の検出応答性を高めることが望ましい。ただし、過渡時と高負荷定常時とを比べると、過渡時の方が、ＮＯｘ等の排出量が意図せず増える懸念が大きい。この点、上記構成によれば、過渡時の応答性レベルを、高負荷定常時の応答性レベルよりも高応答としているため、リーン変化時の検出応答性とリッチ変化時の検出応答性とのバランスを保ちつつ、ＮＯｘ等のリーン成分の排出を好適に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】エンジン制御システムの全体を示す概略構成図。
【図２】センサ素子の断面構成を示す断面図。
【図３】排気の空燃比とセンサ素子の起電力との関係を示す起電力特性図。
【図４】センサ周りのガス成分を示す概略図。
【図５】センサ出力の挙動を説明するためのタイムチャート。
【図６】センサ周りのガス成分を示す概略図。
【図７】リーン応答性／リッチ応答性を高める場合におけるＯ2センサの出力特性図。
【図８】センサ応答性制御処理を示すフローチャート。
【図９】センサ出力の挙動を説明するためのタイムチャート。
【図１０】センサ制御処理を示すフローチャート。
【図１１】センサ出力の挙動を説明するためのタイムチャート。
【図１２】センサ出力の応答性改善の効果を説明するための図。
【図１３】（ａ）は吸入空気量と定電流との関係を示す図、（ｂ）はエンジン回転速度と定電流との関係を示す図。
【図１４】センサ出力の挙動を説明するためのタイムチャート。
【図１５】センサ出力の挙動を説明するためのタイムチャート。
【図１６】センサ素子の別の断面構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、車載エンジンの排気管に設けられたガスセンサを用い、そのガスセンサの出力に基づいてエンジンの各種制御等を実施するエンジン制御システムについて説明する。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施する。図１は、本システムの全体概要を示す構成図である。
【００３４】
図１において、エンジン１０は、例えばガソリンエンジンであり、電子制御式のスロットルバルブ１１や、燃料噴射弁１２、点火装置１３等を備えている。エンジン１０の排気管１４（排気通路）には排気浄化装置としての触媒１５ａ，１５ｂが設けられている。触媒１５ａ，１５ｂは、例えばいずれも三元触媒よりなり、そのうち触媒１５ａが上流側触媒としての第１触媒、触媒１５ｂが下流側触媒としての第２触媒である。第１触媒１５ａの上流側にはＡ／Ｆセンサ１６が設けられ、触媒１５ａ，１５ｂの間（第１触媒１５ａの下流側でかつ第２触媒１５ｂの上流側）にはＯ2センサ１７が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１６は、排気の空燃比に略比例するＡ／Ｆ信号を出力する。また、Ｏ2センサ１７は、排気の空燃比がリッチかリーンかに応じて異なる起電力信号を出力する。
【００３５】
その他、本システムには、スロットルバルブ１１の開度を検出するスロットル開度センサ２１や、エンジンの所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ２２、エンジン１０の吸入空気量を検出する空気量センサ２３、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温センサ２４等の各種センサが設けられている。図示は省略するが、上記以外に、気筒内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサ、アクセル開度（アクセル操作量）を検出するアクセル開度センサ、エンジン潤滑油の温度を検出する油温センサ等が設けられている。これらの各センサが運転状態検出手段に相当する。
【００３６】
ＥＣＵ２５は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（マイコン）を主体として構成されており、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ２５は、上記各種センサ等から各々信号を入力し、それらの各種信号に基づいて燃料噴射量や点火時期を演算して燃料噴射弁１２や点火装置１３の駆動を制御する。
【００３７】
特に燃料噴射量制御に関して、ＥＣＵ２５は、第１触媒上流側のＡ／Ｆセンサ１６の検出信号と、第１触媒下流側のＯ2センサ１７の検出信号に基づいて空燃比フィードバック制御を実施することとしている。すなわち、ＥＣＵ２５は、Ａ／Ｆセンサ１６により検出される実空燃比が、エンジン運転状態に基づいて設定される目標空燃比に一致するようにメインフィードバック制御を実施するとともに、Ｏ2センサ１７の検出信号に基づいてサブフィードバック制御を実施する。このとき、例えば目標空燃比をストイキ（理論空燃比）として空燃比フィードバック制御を実施する。
【００３８】
次に、Ｏ2センサ１７の構成を説明する。Ｏ2センサ１７はコップ型構造のセンサ素子３１を有しており、図２にはセンサ素子３１の断面構成を示す。実際には当該センサ素子３１は素子全体がハウジングや素子カバー内に収容される構成となっており、エンジン排気管内に配設されている。
【００３９】
センサ素子３１において、固体電解質層３２は断面コップ状に形成されており、その外表面には排気側電極層３３が設けられ、内表面には大気側電極層３４が設けられている。固体電解質層３２は、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、ＴｈＯ2、Ｂｉ2Ｏ3等にＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3等を安定剤として固溶させた酸素イオン伝導性酸化物焼結体からなる。また、各電極層３３，３４は共に白金等の触媒活性の高い貴金属からなり、その表面には多孔質の化学メッキ等が施されている。各電極層３３，３４が一対の対向電極（センサ電極）となっている。固体電解質層３２にて囲まれる内部空間は大気室３５となっており、その大気室３５内にはヒータ３６が収容されている。ヒータ３６は、センサ素子３１を活性化するに十分な発熱容量を有しており、その発熱エネルギによりセンサ素子全体が加熱される。Ｏ2センサ１７の活性温度は、例えば３５０〜４００℃程度である。なお、大気室３５は、大気が導入されることでその内部が所定酸素濃度に保持されている。
【００４０】
上記センサ素子３１では、固体電解質層３２の外側（電極層３３側）が排気雰囲気、同内側（電極層３４側）が大気雰囲気となっており、これら双方の酸素濃度の差（酸素分圧の差）に応じて電極層３３，３４間で起電力が発生する。つまり、センサ素子３１では、空燃比がリッチかリーンかで異なる起電力が発生する。これにより、Ｏ2センサ１７は、排ガスの酸素濃度（すなわち空燃比）に応じた起電力信号を出力する。
【００４１】
図３は、排気の空燃比とセンサ素子３１の起電力との関係を示す起電力特性図である。図３において、横軸は空気過剰率λであり、λ＝１が理論空燃比（ストイキ）である。センサ素子３１は、空燃比がリッチかリーンかで異なる起電力を発生し、理論空燃比（ストイキ）付近で起電力が急変する特性を有する。具体的には、燃料リッチ時のセンサ起電力は約０．９Ｖであり、燃料リーン時のセンサ起電力は約０Ｖである。
【００４２】
図２において、センサ素子３１の排気側電極層３３は接地され、大気側電極層３４にはマイコン２６が接続されている。排気の空燃比（酸素濃度）に応じてセンサ素子３１にて起電力が発生すると、その起電力に相当するセンサ検出信号がマイコン２６に対して出力される。マイコン２６は、例えばＥＣＵ２５内に設けられており、センサ検出信号に基づいて空燃比を算出する。なお、マイコン２６は、上述した各種センサの検出結果に基づいて、エンジン回転速度や吸入空気量を算出する。
【００４３】
ところで、エンジン１０の運転時には、排気の実空燃比が逐次変化し、例えばリッチとリーンとで繰り返し変化することがある。こうした実空燃比の変化に際し、ガスセンサの検出応答性が低いと、それに起因して都度のエンジン性能に影響が及ぶことが懸念される。例えば、エンジン１０の高負荷運転時において排気中のＮＯｘ量が意図よりも増えてしまう等が生じる。
【００４４】
実空燃比がリッチとリーンとで変化する際のＯ2センサ１７の検出応答性について説明する。エンジン１０から排出される排気において実空燃比（第１触媒下流側の実空燃比）がリッチ／リーンで変化する際には排気の成分組成が変わる。このとき、その変化の直前における排気成分の残留により、変化後の空燃比に対するＯ2センサ１７の出力変化（すなわちセンサ出力の応答性）が遅くなる。具体的には、リッチからリーンへの変化時には、図４（ａ）に示すように、リーン切替直後にリッチ成分であるＨＣ等が排気側電極層３３付近に残留し、このリッチ成分により、センサ電極でのリーン成分（ＮＯｘ等）の反応が妨げられる。その結果、Ｏ2センサ１７としてリーン出力の応答性が低下する。また、リーンからリッチへの変化時には、図４（ｂ）に示すように、リッチ変化直後にリーン成分であるＮＯｘ等が排気側電極層３３付近に残留し、このリーン成分により、センサ電極でのリッチ成分（ＨＣ等）の反応が妨げられる。その結果、Ｏ2センサ１７としてリッチ出力の応答性が低下する。
【００４５】
Ｏ2センサ１７の出力変化を図５のタイムチャートで説明する。図５において、実空燃比がリッチ及びリーンで変化すると、その実空燃比の変化に応じてセンサ出力がリッチガス検出値（０．９Ｖ）とリーンガス検出値（０Ｖ）とで変化する。ただしこの場合、実空燃比の変化に対してセンサ出力は遅れを伴い変化する。図５では、リッチ→リーンの変化時には、実空燃比の変化に対してセンサ出力がＴＤ１の遅れで変化し、リーン→リッチの変化時には、実空燃比の変化に対してセンサ出力がＴＤ２の遅れで変化するようになっている。
【００４６】
そこで本実施形態では、空燃比のリーン変化時の検出応答性、及びリッチ変化時の検出応答性の少なくともいずれかについて、Ｏ2センサ１７の検出応答性に関する変更要求の有無を判定するとともに、変更要求が有ると判定された場合に、その変更要求に基づいて定電流制御を実施して、Ｏ2センサ１７の検出応答性を任意に調整する。センサ応答性の制御としては、一対のセンサ電極間に所定方向で電流を流し、それによりＯ2センサ１７の検出応答性を可変に制御することとしている。具体的には、図２に示すように、大気側電極層３４に定電流供給手段としての定電流回路２７を接続し、その定電流回路２７による定電流Ｉｃｓの供給をマイコン２６により制御することとしている。この場合、マイコン２６は、一対のセンサ電極間に流れる定電流Ｉｃｓの向きと量とを設定し、その設定した定電流Ｉｃｓが流れるように定電流回路２７を制御する。
【００４７】
詳しくは、定電流回路２７は、大気側電極層３４に対して、正逆両方向いずれかの向きで定電流Ｉｃｓを供給するものであり、さらにその定電流量を可変に調整できるものである。つまり、マイコン２６は、ＰＷＭ制御により定電流Ｉｃｓを可変に制御する。かかる場合、定電流回路２７では、マイコン２６から出力されるデューティ信号に応じて定電流Ｉｃｓが調整され、その電流量調整された定電流Ｉｃｓが排気側電極層３３と大気側電極層３４との電極間に流れることとなる。
【００４８】
なお本実施形態では、排気側電極層３３→大気側電極層３４の向きに流れる定電流Ｉｃｓを負の定電流（−Ｉｃｓ）、大気側電極層３４→排気側電極層３３の向きに流れる定電流Ｉｃｓを正の定電流（＋Ｉｃｓ）としている。
【００４９】
例えば、リッチからリーンへの変化時の検出応答性（リーン感度）を高める場合には、図６（ａ）に示すように、固体電解質層３２内を通じて大気側電極層３４から排気側電極層３３に酸素が供給されるように定電流Ｉｃｓ（負の定電流Ｉｃｓ）が流される。この場合、大気側から排気側に酸素が供給されることにより、排気側電極層３３の周囲に存在（残留）しているリッチ成分（ＨＣ）について酸化反応が促進され、それに伴いリッチ成分をいち早く除去できる。これにより、排気側電極層３３においてリーン成分（ＮＯｘ）が反応しやすくなり、結果としてＯ2センサ１７のリーン出力の応答性が向上する。
【００５０】
また、リーンからリッチへの変化時の検出応答性（リッチ感度）を高める場合には、図６（ｂ）に示すように、固体電解質層３２内を通じて排気側電極層３３から大気側電極層３４に酸素が供給されるように定電流Ｉｃｓ（正の定電流Ｉｃｓ）が流される。この場合、排気側から大気側に酸素が供給されることにより、排気側電極層３３の周囲に存在（残留）しているリーン成分（ＮＯｘ）について還元反応が促進され、それに伴いリーン成分をいち早く除去できる。これにより、排気側電極層３３においてリッチ成分（ＨＣ）が反応しやすくなり、結果としてＯ2センサ１７のリッチ出力の応答性が向上する。
【００５１】
図７は、リーン変化時の検出応答性（リーン感度）を高める場合、及びリッチ変化時の検出応答性（リッチ感度）を高める場合におけるＯ2センサ１７の出力特性（起電力特性）を示す図である。
【００５２】
リーン変化時の検出応答性（リーン感度）を高める場合において、上記のとおり固体電解質層３２内を通じて大気側電極層３４から排気側電極層３３に酸素が供給されるように負の定電流Ｉｃｓが流されると（図６（ａ）参照）、図７の（ａ）に示すように、出力特性線がリッチ側にシフトする（より詳細には、リッチ側かつ起電力減少側にシフトする）。この場合、実際の空燃比がストイキ近傍のリッチ域にあってもセンサ出力がリーン出力となる。これは、Ｏ2センサ１７の出力特性として、リーン変化時の検出応答性（リーン感度）が高められていることを意味する。
【００５３】
また、リッチ変化時の検出応答性（リッチ感度）を高める場合において、上記のとおり固体電解質層３２内を通じて排気側電極層３３から大気側電極層３４に酸素が供給されるように正の定電流Ｉｃｓが流されると（図６（ｂ）参照）、図７の（ｂ）に示すように、出力特性線がリーン側にシフトする（より詳細には、リーン側かつ起電力増加側にシフトする）。この場合、実際の空燃比がストイキ近傍のリーン域にあってもセンサ出力がリッチ出力となる。これは、Ｏ2センサ１７の出力特性として、リッチ変化時の検出応答性（リッチ感度）が高められていることを意味する。
【００５４】
図８は、Ｏ2センサ１７の検出応答性を可変に制御するためのセンサ応答性制御の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、マイコン２６により所定の時間周期で繰り返し実行される。
【００５５】
図８では、ステップＳ１１〜Ｓ１３において、Ｏ2センサ１７の検出応答性を変更するための変更要求の有無を判定し、ステップＳ１４〜Ｓ１７において、実際にＯ2センサ１７の検出応答性を変更すべく、変更要求の判定結果に基づいて定電流制御を実施する。
【００５６】
詳しくは、ステップＳ１１では、エンジン１０が始動時等の冷間状態にあるか否かを判定する。この判定はエンジン運転状態に基づいて実施されればよく、具体的には、
・エンジン水温が所定温度以下であること、
・エンジン潤滑油の油温が所定温度以下であること、
・燃料経路内の燃料温度が所定温度以下であること、
のいずれかが成立する場合に、エンジン１０が冷間状態にあると判定される。
【００５７】
ステップＳ１１がＹＥＳであると判定されることは、リッチ変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定されることに相当する。この場合、ステップＳ１４に進み、リッチ変化時の検出応答性を高める変更要求に基づいて定電流Ｉｃｓの供給を制御する。具体的には、定電流回路２７の定電流として「正の定電流Ｉｃｓ」を設定する。このとき、マイコン２６により定電流回路２７が制御され、排気側電極層３３から大気側電極層３４に酸素が供給される向きで定電流Ｉｃｓ（正の定電流Ｉｃｓ）が流れることとなる。これにより、エンジン１０が冷間状態にある場合においてリッチ変化時の検出応答性が高められる。なお、定電流量はあらかじめ定められた所定値であるとよい。
【００５８】
また、ステップＳ１２では、エンジン１０が高負荷運転状態になっているか否かを判定する。この判定はエンジン運転状態に基づいて実施されればよく、具体的には、
・気筒内への充填空気量が所定量以上であること、
・気筒内での燃焼圧が所定値以上であること、
・アクセル開度が所定値以上であること、
のいずれかが成立する場合に、エンジン１０が高負荷運転状態になっていると判定される。
【００５９】
ステップＳ１２がＹＥＳであると判定されることは、リーン変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定されることに相当する。この場合、ステップＳ１５に進み、リーン変化時の検出応答性を高める変更要求に基づいて定電流Ｉｃｓの供給を制御する。具体的には、定電流回路２７の定電流として「負の定電流Ｉｃｓ」を設定する。このとき、マイコン２６により定電流回路２７が制御され、大気側電極層３４から排気側電極層３３に酸素が供給される向きで定電流Ｉｃｓ（負の定電流Ｉｃｓ）が流れることとなる。これにより、エンジン１０が高負荷運転状態になっている場合においてリーン変化時の検出応答性が高められる。なお、定電流量はあらかじめ定められた所定値であるとよい。
【００６０】
ここで、上記の高負荷運転時を想定すると、その高負荷運転期間には、エンジン負荷が増加側に変化する過渡時と、その負荷増加により高負荷となっている高負荷定常時とが含まれる。この場合、過渡時及び高負荷定常時にはいずれもリーン変化時の検出応答性が高められるが、その検出応答性を高めるにあたって、過渡時と高負荷定常時とで、検出応答性として要求される応答性レベルを相違させるようにするとよい。具体的には、過渡時の応答性レベルを高負荷定常時の応答性レベルよりも高応答とする。
【００６１】
つまり、エンジン１０が高負荷運転状態になっていると判定された場合（ステップＳ１２がＹＥＳの場合）において、さらに「過渡時であること」、「高負荷定常時であること」をそれぞれ判定する。過渡時であると判定されることは、リーン変化時の検出応答性を高めつつも、その応答性レベルを比較的小さくする（高負荷定常時よりも小さくする）との変更要求が有ると判定されることに相当し、高負荷定常時であると判定されることは、リーン変化時の検出応答性を高めつつ、その応答性レベルを比較的大きくする（過渡時よりも大きくする）との変更要求が有ると判定されることに相当する。そして、過渡時である場合、高負荷定常時である場合のそれぞれにおいて、都度の変更要求に基づいて定電流Ｉｃｓの供給を制御する。
【００６２】
また、ステップＳ１３では、現時点が燃料カットから燃料噴射への復帰直後であって、両触媒１５ａ，１５ｂの中立化のためのリッチ噴射制御が実施されているか否かを判定する。リッチ噴射制御は、エンジン１０の燃料カットからの復帰時において、Ｏ2センサ１７の検出結果に基づいて、両触媒１５ａ，１５ｂの酸素過多の状態（極リーンの雰囲気）を解消すべく空燃比を一時的にリッチ化する空燃比制御である。このリッチ噴射制御では、燃料噴射量のリッチ化により両触媒１５ａ，１５ｂの雰囲気が中立化される（ストイキ付近で保持される状態とされる）。そして、燃料カットからの復帰後においてＯ2センサ１７の出力がリーン値からリッチ値に移行したタイミングで、そのリッチ噴射制御が終了される。本実施形態では、このリッチ噴射制御を実施する場合に、リッチ変化時の検出応答性を低めることとしている。
【００６３】
ステップＳ１３がＹＥＳであると判定されることは、リッチ変化時の検出応答性を低める変更要求が有ると判定されることに相当する。この場合、ステップＳ１６に進み、リッチ変化時の検出応答性を低める変更要求に基づいて定電流Ｉｃｓの供給を制御する。具体的には、定電流回路２７の定電流として「負の定電流Ｉｃｓ」を設定する（リーン変化時の検出応答性を高める場合と同じ）。このとき、マイコン２６により定電流回路２７が制御され、大気側電極層３４から排気側電極層３３に酸素が供給される向きで定電流Ｉｃｓ（負の定電流Ｉｃｓ）が流れることとなる。これにより、リッチ噴射制御を実施する場合においてリッチ変化時の検出応答性が低められる。なお、定電流量はあらかじめ定められた所定値であるとよい。
【００６４】
また、ステップＳ１１〜Ｓ１３が全てＮＯとなる場合には、ステップＳ１７に進み、Ｏ2センサ１７の検出応答性を基準応答性に対して変更しない制御、すなわち定電流Ｉｃｓ＝０とする制御を実施する。
【００６５】
なお、図８のセンサ応答性制御処理では、ステップＳ１１〜Ｓ１３においてそれぞれ判定処理を実施する構成としたが、このうちいずれか１つ又は２つを実施する構成としてもよい。
【００６６】
図９は、本実施形態におけるセンサ出力の挙動を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）は、リーン変化時の検出応答性を高める場合について示し、（ｂ）は、リッチ変化時の検出応答性を高める場合について示している。
【００６７】
図９において、実空燃比がリッチ及びリーンで交互に変化すると、その実空燃比の変化に応じてセンサ出力がリッチガス検出値（０．９Ｖ）とリーンガス検出値（０Ｖ）とで交互に変化する。このとき、（ａ）では、センサ電極間に負の定電流Ｉｃｓが流れており、大気側電極層３４から排気側電極層３３に向けて酸素が供給されている（図６（ａ）の状態）。そのため、タイミングｔ１，ｔ２で実空燃比がリッチからリーンに変化する際には、その変化直後においてリッチ成分の除去が促され、センサ出力がリーン側に変化する際の検出応答性が改善されている（リーン変化時の遅れ時間が図５のＴＤ１よりも短縮されている）。
【００６８】
ここで、センサ出力がリッチガス検出値からリーンガス検出値に変化する際には、センサ出力変化の遅延が抑制できることに加えて、その変化の傾きが従来技術（センサ電極間に電流供給しない構成）に比べて急峻なものとなる。これは、以下の理由による。つまり、センサ出力がリッチガス検出値からリーンガス検出値に変化する際には、図９（ａ）のタイミングｔ１直後のように既に実空燃比がリーンになっているとしても、リーンガス中には若干量のリッチ成分が含まれている。この場合、センサ出力のリッチ→リーン移行期間（図９のｔ１直後）で負の定電流Ｉｃｓが流れていることで、センサ出力がリッチガス検出値からリーンガス検出値にいち早く移行することとなり、従来技術よりもセンサ出力の変化の傾きが大きくなる。
【００６９】
また、（ｂ）では、センサ電極間に正の定電流Ｉｃｓが流れており、排気側電極層３３から大気側電極層３４に向けて酸素が供給されている（図６（ｂ）の状態）。そのため、タイミングｔ３，ｔ４で実空燃比がリーンからリッチに変化する際には、その変化直後においてリーン成分の除去が促され、センサ出力がリッチ側に変化する際の検出応答性が改善されている（リッチ変化時の遅れ時間が図５のＴＤ２よりも短縮されている）。
【００７０】
なお、センサ出力がリーン→リッチで変化する際にも、リッチ→リーンの変化時と同様に、センサ出力変化の遅延が抑制できることに加えて、その変化の傾きが従来技術（センサ電極間の電流供給しない構成）に比べて急峻なものとなっている。
【００７１】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００７２】
リーン変化時の検出応答性、及びリッチ変化時の検出応答性のいずれかについて、Ｏ2センサ１７の検出応答性を変更するための変更要求の有無を判定し、その変更要求に基づいて、一対のセンサ電極間に流れる定電流を制御する構成とした。これにより、空燃比のリーン／リッチ変化時においてＯ2センサ１７の検出応答性を意図的に高めたり低めたりすることができる。換言すれば、本来検出したい所定ガス成分とは異なる成分（濃度検出に邪魔になる成分）についてその除去を早めたり、それとは逆に遅くしたりすることができる。また本実施形態では、定電流回路２７によりＯ2センサ１７に定電流Ｉｃｓを供給してセンサ応答性を調整する構成としており、Ｏ2センサ１７自体の設計変更等が強いられるものではなく、構成の煩雑化を抑制できる。以上により、簡易な構成を用いつつも、Ｏ2センサ１７の検出応答性を好適に調整することができるものとなる。
【００７３】
また、リーン変化時の検出応答性とリッチ変化時の検出応答性とを択一的に高くする（又は低くする）場合に、いずれの検出応答性を高くすべきか（又は低くすべきか）は、エンジン１０の運転状態によって都度相違すると考えられる。この点、エンジン運転状態に基づいて、各種の変更要求の有無を判定する構成としたため、時々のエンジン運転状態に対応させつつ、Ｏ2センサ１７に対して都度適した検出応答性を付与することができる。
【００７４】
エンジン１０が高負荷運転になっていると判断された場合に、リーン変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定し、その変更要求に基づいて定電流を制御する構成とした。これにより、ＮＯｘの排出が増えることが懸念される高負荷運転状態において、リーン変化に対して高応答となる空燃比フィードバック制御を実施でき、ＮＯｘの排出を抑制できる。
【００７５】
また、エンジン１０が冷間状態になっていると判断された場合に、リッチ変化時の検出応答性を高める変更要求が有ると判定し、その変更要求に基づいて定電流を制御する構成とした。これにより、ＨＣ等の排出が増えることが懸念されるエンジン冷間状態において、リッチ変化に対して高応答となる空燃比フィードバック制御を実施でき、ＨＣ等の排出を抑制できる。
【００７６】
また、燃料カットからの復帰時にリッチ噴射制御が実施される場合に、リッチ変化時の検出応答性を低める変更要求が有ると判定し、その変更要求に基づいて定電流を制御する構成とした。これにより、リッチ噴射制御の実施中において実際の空燃比変化（リーン→リッチの変化）に対してＯ2センサ１７の出力応答が遅れることになり、第１触媒１５ａ（上流側触媒）が中立状態となった後、それから幾分遅れてリッチ噴射制御が終了されることになる。したがって、燃料カット後において、上流側及び下流側の両触媒１５ａ，１５ｂについて適正なる中立化の制御を実施でき、ひいては燃料カット直後における排気浄化を好適に実施できる。
【００７７】
定電流量を可変に調整できる構成とし、都度の変更要求に応じて検出応答性の応答性レベルを可変に制御する構成とした。これにより、リーン変化時の検出応答性とリッチ変化時の検出応答性とのバランスを考慮しつつ、検出応答性を可変に制御できる。
【００７８】
エンジン１０の高負荷運転時において、それが過渡時か高負荷定常時かを判定し、過渡時である場合に、その過渡時の応答性レベルを、高負荷定常時の応答性レベルよりも高応答とする構成とした。つまり、過渡時と高負荷定常時とを比べると、過渡時の方が、ＮＯｘ等の排出量が意図せず増える懸念が大きいことを考慮して、過渡時の応答性レベルを、高負荷定常時の応答性レベルよりも高応答とした。これにより、リーン変化時の検出応答性とリッチ変化時の検出応答性とのバランスを保ちつつ、ＮＯｘ等のリーン成分の排出を好適に抑制できる。
【００７９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、上述した第１の実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、空燃比のリッチ／リーンの切り替わりが生じる際に、該切り替わり前後の空燃比に基づいて一対のセンサ電極間に所定方向で電流を流し、それによりＯ2センサ１７の検出応答性を高めることとしている。本実施形態の構成では、空燃比がリッチ／リーンで変化するのに合わせて、定電流の向きを正負で切り替えることとしており、これは実空燃比の変動周期が比較的長い場合に特に有効なものとなっている。
【００８０】
図１０は、Ｏ2センサ１７の検出応答性を高めるために実施されるセンサ制御処理を示すフローチャートである。本処理は、マイコン２６により所定の時間周期で繰り返し実行される。
【００８１】
図１０において、ステップＳ２１では、Ｏ2センサ１７の出力（起電力信号）を取り込む。また、ステップＳ２２では、前回のセンサ出力と今回のセンサ出力との比較により、センサ出力がリッチからリーン側に変化するリーン向け変化時であるか否かを判定し、続くステップＳ２３では、センサ出力が所定のリーン判定値ＴＨＬに到達したか否かを判定する。なお、リーン判定値ＴＨＬは、センサ出力がリーンガス検出値（０Ｖ）に到達したことを判定するしきい値であり、そのリーンガス検出値付近の値（例えば０．１Ｖ）である。
【００８２】
ステップＳ２２，Ｓ２３が共にＹＥＳの場合、ステップＳ２４に進み、定電流回路２７の定電流として「正の定電流Ｉｃｓ」を設定する。この場合、マイコン２６により定電流回路２７が制御され、排気側電極層３３から大気側電極層３４に酸素が供給される向きで定電流Ｉｃｓ（正の定電流Ｉｃｓ）が流れることとなる。
【００８３】
その後、ステップＳ２５では、前回のセンサ出力と今回のセンサ出力との比較により、センサ出力がリーンからリッチ側に変化するリッチ向け変化時であるか否かを判定し、続くステップＳ２６では、センサ出力が所定のリッチ判定値ＴＨＲに到達したか否かを判定する。なお、リッチ判定値ＴＨＲは、センサ出力がリッチガス検出値（０．９Ｖ）に到達したことを判定するしきい値であり、そのリッチガス検出値（例えば０．８Ｖ）である。
【００８４】
ステップＳ２５，Ｓ２６が共にＹＥＳの場合、ステップＳ２７に進み、定電流回路２７の定電流として「負の定電流Ｉｃｓ」を設定する。この場合、マイコン２６により定電流回路２７が制御され、大気側電極層３４から排気側電極層３３に酸素が供給される向きで定電流Ｉｃｓ（負の定電流Ｉｃｓ）が流れることとなる。
【００８５】
図１１は、本実施形態におけるセンサ出力の挙動を説明するためのタイムチャートである。図１１において、実空燃比がリッチ及びリーンで変化すると、その実空燃比の変化に応じてセンサ出力がリッチガス検出値（０．９Ｖ）とリーンガス検出値（０Ｖ）とで変化する。またこのとき、センサ出力がリッチガス検出値（０．９Ｖ）に収束してから、その後リーンガス検出値（０Ｖ）に到達するまでの期間（ｔ１０〜ｔ１２の期間）では、センサ電極間に負の定電流Ｉｃｓが流されているとともに、センサ出力がリーンガス検出値（０Ｖ）に収束してから、その後リッチガス検出値（０．９Ｖ）に到達するまでの期間（ｔ１２〜ｔ１４の期間）では、センサ電極間に正の定電流Ｉｃｓが流されている。
【００８６】
ここで、実空燃比のリッチからリーンへの切り替わりタイミング（例えばタイミングｔ１１）では、センサ電極間に負の定電流Ｉｃｓが流れており、大気側電極層３４から排気側電極層３３に向けて酸素が供給されている（図６（ａ）の状態）。そのため、実空燃比のリーン切り替わり直後においてリッチ成分の除去が促され、センサ出力がリーン側に変化する際の検出応答性が改善されている。その後、タイミングｔ１２では、センサ出力がリーン判定値ＴＨＬに到達することにより、定電流Ｉｃｓが「負の定電流Ｉｃｓ」から「正の定電流Ｉｃｓ」に切り替えられる。
【００８７】
また、実空燃比のリーンからリッチへの切り替わりタイミング（例えばタイミングｔ１３）では、センサ電極間に正の定電流Ｉｃｓが流れており、排気側電極層３３から大気側電極層３４に向けて酸素が供給されている（図６（ｂ）の状態）。そのため、実空燃比のリッチ切り替わり直後においてリーン成分の除去が促され、センサ出力がリッチ側に変化する際の検出応答性が改善されている。その後、タイミングｔ１４では、センサ出力がリッチ判定値ＴＨＲに到達することにより、定電流Ｉｃｓが「正の定電流Ｉｃｓ」から「負の定電流Ｉｃｓ」に切り替えられる。
【００８８】
図１１においては、空燃比がリッチからリーンに変化する場合には、センサ出力（起電力電圧）のリーン側への変化が収束した時点（タイミングｔ１２）で、正の定電流Ｉｃｓが流れる向きで（すなわち、センサ電極間に排気のリーン成分除去となる向きで）電流供給が開始される。また、空燃比がリーンからリッチに変化する場合には、センサ出力（起電力電圧）のリッチ側への変化が収束した時点（タイミングｔ１４）で、負の定電流Ｉｃｓが流れる向きで（すなわち、センサ電極間に排気のリーン成分除去となる向きで）電流供給が開始される。
【００８９】
センサ出力がリッチガス検出値からリーンガス検出値に変化する際には、センサ出力変化の遅延が抑制できることに加えて、その変化の傾きが従来技術（センサ電極間に電流供給しない構成）に比べて急峻なものとなる。これは、以下の理由による。つまり、センサ出力がリッチガス検出値からリーンガス検出値に変化する際には、図１１のタイミングｔ１１〜ｔ１２のように既に実空燃比がリーンになっているとしても、リーンガス中には若干量のリッチ成分が含まれている。この場合、センサ出力のリッチ→リーン移行期間（図１１のｔ１１〜ｔ１２の期間）で負の定電流Ｉｃｓを流すことで、センサ出力がリッチガス検出値からリーンガス検出値にいち早く移行することとなり、従来技術よりもセンサ出力の変化の傾きが大きくなる。
【００９０】
なお、センサ出力がリーン→リッチで変化する際にも同様に、センサ出力変化の遅延が抑制できることに加えて、その変化の傾きが従来技術（センサ電極間の電流供給しない構成）に比べて急峻なものとなる。
【００９１】
ここで、発明者は、センサ出力の応答性改善の効果を実験により確認した。その実験結果を図１２を用いて説明する。評価条件としては、図１２（ａ）に示すように、排気管内にリッチガス（ＣＨ4）を注入し続けた状態で、一時的にリーンガス（ＮＯ）を注入することにより実車両環境を模擬した。そして、上記の評価条件の下、所定の電圧値（例えば０．５Ｖ）を出力変化の判定しきい値としてリーンガス応答時間、リッチガス応答時間を計測した。
【００９２】
図１２（ｂ）、（ｃ）は、リーンガス応答時間、リッチガス応答時間の計測結果を示す図である。これは、リッチ→リーン変化時には負の定電流Ｉｃｓを流した状態／流していない状態でそれぞれ時間計測し、リーン→リッチ変化時には正の定電流Ｉｃｓを流した状態／流していない状態でそれぞれ時間計測したものである。図１２（ｂ）、（ｃ）においては、空燃比変化に際して所定方向に定電流Ｉｃｓを流すことにより、センサ出力の応答性が改善されていることを確認できる。
【００９３】
また、空燃比のリッチ／リーンの切り替わりに際し、吸入空気量やエンジン回転速度等のエンジン運転状態に基づいて、定電流回路２７の定電流Ｉｃｓを可変に制御することが可能である。
【００９４】
例えば、エンジンの吸入空気量が多い状態では、空燃比の切り替わり時においてセンサ出力の応答性を妨げる程度が大きくなる。そこで、図１３（ａ）に示すように、エンジンの吸入空気量が多いほど、定電流Ｉｃｓを大きい値とする。また、エンジン回転速度が高い状態では、空燃比の切り替わり時においてセンサ出力の応答性を妨げる程度が大きくなる。そこで、図１３（ｂ）に示すように、エンジン回転速度が高いほど、定電流Ｉｃｓを大きい値とする。吸入空気量に代えて、排気流量の検出値又は推定値を用いることも可能である。
【００９５】
図１３（ａ），（ｂ）の関係を用いて定電流Ｉｃｓを設定することにより、エンジン運転状態が変わっても、Ｏ2センサ１７の検出応答性を都度適切に設定できる。
【００９６】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００９７】
空燃比のリッチ／リーンの切り替わりが生じる際に、該切り替わり前後の空燃比に基づいて、すなわち空燃比の変化がリッチ→リーンか、リーン→リッチかに基づいて、センサ電極３３，３４間に所定方向で定電流Ｉｃｓを供給する構成としたため、空燃比の切り替わり時において切り替わり先の空燃比の検出を早めることができる。また本実施形態では、定電流回路２７を用いてＯ2センサ１７に対する定電流Ｉｃｓの供給を行う構成としており、Ｏ2センサ１７自体の設計変更等が強いられるものではなく、構成の煩雑化を抑制できる。以上により、簡易な構成を用いつつも、Ｏ2センサ１７の検出応答性の向上を図ることができる。
【００９８】
センサ出力のリーン側への変化が収束した時点、又はセンサ出力のリッチ側への変化が収束した時点で、センサ電極３３，３４間に供給される定電流Ｉｃｓの向きを反転させるようにした。これにより、リッチ→リーンの切り替わり時とリーン→リッチの切り替わり時とでは流すべき電流方向が逆になることを考慮しつつ、好適なる定電流の供給を実施できる。
【００９９】
空燃比の切り替わりに際し、エンジン運転状態に基づいて、定電流Ｉｃｓ供給を制御する構成とした。これにより、エンジン運転状態が変わっても、Ｏ2センサ１７の検出応答性を都度適切に設定できる。
【０１００】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【０１０１】
・上記第１の実施形態において、Ｏ2センサ１７の劣化状態を検出し、その検出結果により、Ｏ2センサ１７の検出応答性に関する変更要求の有無を判定する構成としてもよい。具体的には、例えば燃料カットの開始時におけるセンサ出力の減少率（減少の傾き）を求め、その減少率の大きさに基づいてＯ2センサ１７の劣化状態を検出する。このとき、減少率が小さいほど（減少の傾きが小さいほど）、劣化が進行していると推測できる。そして、燃料カットの開始時における減少率が所定値以下である場合に、Ｏ2センサ１７の検出応答性に関する変更要求が有るとして、検出応答性を変更するための定電流制御を実施する。ただしこのとき、リーン側及びリッチ側のいずれの検出応答性を高めるかは、都度のエンジン運転状態等に応じて決定するとよい。また、劣化の程度に応じて定電流を可変に制御する構成であってもよい。その際には、例えば劣化の程度が大きいほど、定電流を大きくするとよい。
【０１０２】
・上記第２の実施形態において、エンジンの燃料カットからの復帰時に実空燃比がリーンからリッチに切り替わる場合には、燃料カット復帰時以外で実空燃比がリーンからリッチに切り替わる場合に比べて、定電流Ｉｃｓを大きくするとよい。例えば、車両減速に伴い燃料カットが実行されている状態で車両加速が行われる場合、その車両加速の開始時点では、それ以前の燃料カットのために排気管１４内に大気が充満している。この場合、燃料カットからの復帰直後（加速開始時点）にはセンサ周りに多量の酸素が残留することになるため、その状態を早期に解消すべく、正の定電流Ｉｃｓ（排気側電極層３３→大気側電極層３４に酸素供給するための供給電流量）を、燃料カット復帰時以外での場合に比べて多くする。これにより、燃料カットからの復帰時においてＯ2センサ１７の検出応答性を高めることができる。
【０１０３】
・上記第２の実施形態において、車両加速時等に触媒等の排気系部品を保護するために高負荷増量が実施される場合に、その高負荷増量の終了時に実空燃比がリッチからリーンに切り替わる際には、高負荷増量の終了時以外で実空燃比がリッチからリーンに切り替わる際に比べて、定電流Ｉｃｓを大きくするとよい。車両加速時等においてエンジンの高負荷増量が実施される場合には、排気管１４内にリッチ成分が充満している。この場合、高負荷増量の終了直後にはセンサ周りにリッチ成分が残留することになるため、その状態を早期に解消すべく、負の定電流Ｉｃｓ（大気側電極層３４→排気側電極層３３に酸素供給するための供給電流量）を、高負荷増量の終了時以外での場合に比べて多くする。これにより、高負荷増量からの復帰時においてＯ2センサ１７の検出応答性を高めることができる。
【０１０４】
・上記第２の実施形態において、実空燃比がリッチ及びリーンで切り替わる際における定電流Ｉｃｓの供給態様は、上述の図１１のものに限定されない。例えば、図１４に示すように、実空燃比のリッチ⇔リーン変化が生じる期間（過渡期間）でのみ定電流Ｉｃｓを流す構成としてもよい。図１４では、センサ出力がリッチガス検出値（０．９Ｖ）からリーン側に変化する期間（図のｔ２１〜ｔ２２）で負の定電流Ｉｃｓを流すとともに、センサ出力がリーンガス検出値（０Ｖ）からリッチ側に変化する期間（図のｔ２３〜ｔ２４）で正の定電流Ｉｃｓを流すようにし、それ以外では定電流Ｉｃｓ＝０としている。かかる構成であっても、上記同様、簡易な構成を用いつつも、Ｏ2センサ１７の検出応答性の向上を図ることができる。
【０１０５】
また、図１５に示すように定電流Ｉｃｓを流す構成であってもよい。図１５には、定電流Ｉｃｓとして、３つの形態の定電流Ｉｃｓ１，Ｉｃｓ２，Ｉｃｓ３が示されている。なお、実空燃比の変化とセンサ出力の変化は上述の図１１と同様であり、図示の内容を流用するとともに説明を割愛する。
【０１０６】
図１５において、定電流Ｉｃｓ１は、センサ出力がリッチガス検出値（０．９Ｖ）に収束してから、その後リーン側に変化してリーンガス検出値（０Ｖ）に到達するまでの期間（ｔ１０〜ｔ１２の期間）において負の定電流とされ、それ以外の期間ではＩｃｓ１＝０となっている。この場合、リッチからリーンへの変化時のみを対象にセンサ応答性を向上させることができる。
【０１０７】
また、定電流Ｉｃｓ２は、センサ出力がリーンガス検出値（０Ｖ）に収束してから、その後リッチ側に変化してリッチガス検出値（０．９Ｖ）に到達するまでの期間（ｔ１２〜ｔ１４の期間）において正の定電流とされ、それ以外の期間ではＩｃｓ２＝０となっている。この場合、リーンからリッチへの変化時のみを対象にセンサ応答性を向上させることができる。
【０１０８】
さらに、定電流Ｉｃｓ３は、センサ出力のリッチ⇔リーンの切り替わりに合わせて負の定電流と正の定電流とで切り替えられることは上述の図１１と同様であるが、負の定電流を流す場合の電流量ΔＩ１と、正の定電流を流す場合の電流量ΔＩ２とが異なるものとなっている。この場合、負の定電流を流すことで大気側（電極層３４側）から排気側（電極層３３側）に供給される酸素の量と、正の定電流を流すことで排気側（電極層３３側）から大気側（電極層３４側）に供給される酸素の量とを相違させ、それら前者後者のうち一方を他方よりも多くすることができる。
【０１０９】
特に図１５では、ΔＩ１＞ΔＩ２としている。これにより、正の定電流を流すことで排気側から大気側に供給される酸素の量を、負の定電流を流すことで大気側から排気側に供給される酸素の量よりも少なくすることができる。つまり、排気側から大気側に供給される酸素の量が制限されるようになっている。この場合、実空燃比がリーンである状態において、排気側から酸素を引きすぎてしまうことを抑制できる。ただし、図１５とは逆に、ΔＩ１＞ΔＩ２として定電流の制御を実施することも可能である。
【０１１０】
・上記各実施形態では、Ｏ2センサ１７の大気側電極層３４に定電流回路２７（電流供給手段）を接続する構成としたが、これを変更し、Ｏ2センサ１７の排気側電極層３３に定電流回路２７を接続する構成としてもよい。また、両電極層３３，３４にそれぞれ定電流回路２７を接続して設けることも可能である。
【０１１１】
・Ｏ2センサとして、積層型構造のＯ2センサを用いることも可能である。図１６は、積層型Ｏ2センサのセンサ素子４０の断面構成を示す。実際にはセンサ素子４０は図１６の紙面直交方向に延びる長尺状をなし、素子全体がハウジングや素子カバー内に収容される構成となっている。
【０１１２】
センサ素子４０は、長方形板状の部分安定化ジルコニア製のシートからなる固体電解質層４１と、アルミナ等の高熱伝導性セラミックスからなる絶縁層４２とを有し、これらが図の上下に積層されて構成されている。同素子の周囲には図示しない保護層が設けられている。固体電解質層４１を挟んで上下一対の電極４３，４４が対向配置されている。絶縁層４２には電極４４に対面する部位に大気ダクト４５が形成されている。また、同絶縁層４２にはヒータ４６が埋設されている。ヒータ４６は、バッテリ電源からの通電により発熱する線状の発熱体よりなり、その発熱により素子全体を加熱する。
【０１１３】
上記構成のセンサ素子４０では、固体電解質層４１の外側（電極４３側）が排気雰囲気、同内側（電極４４側）が大気雰囲気となっており、これら双方の酸素濃度の差（酸素分圧の差）に応じて電極４３，４４間で起電力が発生する。つまり、センサ素子４０では、空燃比がリッチかリーンかで異なる起電力が発生する。これにより、Ｏ2センサは、排ガスの酸素濃度（すなわち空燃比）に応じた起電力信号を出力する。
【０１１４】
そして、大気側電極である電極４４に定電流供給手段としての定電流回路２７が接続されており、その定電流回路２７による定電流Ｉｃｓの供給が図示しないマイコン２６により制御される構成となっている。センサ制御については上述した制御が採用される。
【０１１５】
・上記第１の実施形態では、エンジンの排気を検出対象とし、Ｏ2センサ１７の検出応答性に関して変更要求の有無を判定する構成としたが、これ以外に、図１に示すＡ／Ｆセンサ１６について本発明を適用することとし、Ａ／Ｆセンサ１６の検出応答性に関して変更要求の有無を判定する構成としてもよい。
【０１１６】
また、固体電解質体と該固体電解質体の表面に設けられたＨＣ検出用の一対のセンサ電極とを有し、ＨＣ濃度を検出するＨＣセンサについて、そのＨＣ濃度の変化に対するＨＣセンサの検出応答性を変更する変更要求の有無を判定し、更要求が有ると判定された場合に、その変更要求に基づいて、一対のセンサ電極間に流れる定電流を制御する構成としてもよい。ここで、ＨＣ検出の応答性を高める場合には、固体電解質内を通じて排気側電極層から大気側電極層に酸素が供給されるように定電流（正の定電流）を流すようにするとよい。
【０１１７】
或いは、固体電解質体と該固体電解質体の表面に設けられたＮＯｘ検出用の一対のセンサ電極とを有し、ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサについて、そのＮＯｘ濃度の変化に対するＮＯｘセンサの検出応答性を変更する変更要求の有無を判定し、更要求が有ると判定された場合に、その変更要求に基づいて、一対のセンサ電極間に流れる定電流を制御する構成としてもよい。ここで、ＮＯｘ検出の応答性を高める場合には、固体電解質内を通じて大気側電極層から排気側電極層に酸素が供給されるように定電流（負の定電流）を流すようにするとよい。
【０１１８】
・上記第２の実施形態では、エンジンの排気を検出対象とし、その排気がリッチ／リーンで切り替わる際のＯ2センサの検出応答性を向上させるものとしたが、これ以外の形態での具体化も可能である。要は、センサ検出対象となる被検出ガスは、ガス成分（ガス組成）の切り替わりが生じるものであればよく、ガスセンサの検出信号に基づいて被検出ガスに含まれる所定ガス成分の濃度を検出するものであればよい。例えば、図１のシステム構成において、第１触媒上流側のＡ／Ｆセンサ１６について本発明を適用してもよい。
【０１１９】
また、固体電解質体と該固体電解質体の表面に設けられたＨＣ検出用の一対のセンサ電極とを有し、ＨＣ濃度を検出するＨＣセンサについて、排気が、ＨＣが存在する状態と存在しない状態（微量な状態含む）とで切り替わる際に、その状態切り替わり前のガス成分に基づいてＨＣセンサに対する定電流Ｉｃｓの供給態様を制御する。或いは、固体電解質体と該固体電解質体の表面に設けられたＮＯｘ検出用の一対のセンサ電極とを有し、ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサについて、排気が、ＮＯｘが存在する状態と存在しない状態（微量な状態含む）とで切り替わる際に、その状態切り替わり前のガス成分に基づいてＮＯｘセンサに対する定電流Ｉｃｓの供給態様を制御する。車両用エンジン以外に、焼却炉の排出ガスを検出対象とするガスセンサに適用することも可能である。
【０１２０】
また、上記のとおり記載した技術内容によれば、ガスセンサ制御装置として、以下の各技術的思想を抽出できる。
【０１２１】
手段１．
固体電解質体と該固体電解質体の表面に設けられた一対のセンサ電極とを有するガスセンサに適用され、センサ検出対象となる被検出ガスはガス成分の切り替わりが生じるものであり、前記ガスセンサの検出信号に基づいて前記被検出ガスに含まれる所定ガス成分の濃度を演算するガスセンサ制御装置であって、
前記一対のセンサ電極の少なくともいずれかに電気的に接続され、その接続されたセンサ電極に対して定電流を供給する定電流供給手段と、
前記ガス成分の切り替わりに際し、その成分切り替わり前に前記被検出ガスに含まれているガス成分に基づいて、前記一対のセンサ電極間に所定方向で定電流が流れるように前記定電流供給手段を制御する電流制御手段と、
を備えることを特徴とするガスセンサ制御装置。
【０１２２】
被検出ガスにおいてガス成分（ガス組成）の切り替わりが生じる際において、新たなガス成分が導入されても成分切り替わり前のガス成分がセンサ周りに残っていると、新たなガス成分の検出に対するセンサ検出信号の出力変化（すなわちセンサ応答性）が遅くなる。
【０１２３】
この点、上記構成によれば、ガス成分の切り替わりが生じる際に、その成分切り替わり前に被検出ガスに含まれるガス成分に基づいて、一対のセンサ電極間に所定方向で定電流が供給されるため、成分切り替わり前のガス成分をいち早く除去することができる。したがって、ガス成分の切り替わり時において新たなガス成分の検出を早めることができる。また、本発明では、定電流供給手段を用いてガスセンサに対する定電流の供給を行う構成としており、ガスセンサ自体の設計変更等が強いられるものではなく、構成の煩雑化を抑制できる。以上により、簡易な構成を用いつつも、ガスセンサの検出応答性の向上を図ることができる。
【０１２４】
手段２．
内燃機関の排気を前記被検出ガスとして空燃比を検出するガスセンサに適用され、
前記電流制御手段は、前記ガス成分の切り替わりとして空燃比のリッチ／リーンの切り替わりが生じる際に、該切り替わり前後の空燃比に基づいて、前記一対のセンサ電極間に所定方向で定電流が流れるように前記定電流供給手段を制御する手段１に記載のガスセンサ制御装置。
【０１２５】
内燃機関から排出される排気の場合、空燃比についてリッチとリーンとで切り替わりが生じる。この場合、空燃比がリッチからリーンに切り替わる際には、リーン切替直後にリッチ成分であるＨＣ等がセンサ周りに残留し、このリッチ成分により、センサ電極でのリーン成分（ＮＯｘ等）の反応が妨げられる。その結果、ガスセンサとしてリーン出力の応答性が低下する。また、空燃比がリーンからリッチに切り替わる際には、リッチ切替直後にリーン成分であるＮＯｘ等がセンサ周りに残留し、このリーン成分により、センサ電極でのリッチ成分（ＨＣ等）の反応が妨げられる。その結果、ガスセンサとしてリッチ出力の応答性が低下する。
【０１２６】
この点、手段２では、空燃比のリッチ／リーンの切り替わりが生じる際に、該切り替わり前後の空燃比に基づいて、すなわち空燃比の変化がリッチ→リーンか、リーン→リッチかに基づいて、一対のセンサ電極間に所定方向で定電流が供給されるため、それら空燃比の切り替わり時においてセンサ検出信号の応答性を向上させることができる。
【０１２７】
手段３．
前記ガスセンサは、前記一対のセンサ電極として、排気に晒される排気側電極と、所定酸素濃度となる基準室内の基準ガスに晒される基準室側電極とを有し、
前記電流制御手段は、空燃比がリッチからリーンに切り替わる際には、前記固体電解質体を通じて基準室側電極から排気側電極に酸素が供給される向きに定電流が流れるように、空燃比がリーンからリッチに切り替わる際には、前記固体電解質体を通じて排気側電極から基準室側電極に酸素が供給される向きに定電流が流れるように、前記定電流供給手段を制御する手段２に記載のガスセンサ制御装置。
【０１２８】
上記のように、リッチ→リーンの切り替わり時に、固体電解質体を通じて基準室側電極から排気側電極に酸素が供給されるようにすることで、排気側電極の周囲に存在（残留）しているリッチ成分（ＨＣ等）をいち早く除去し、その結果リーン出力の応答性を向上させることができる。また、リーン→リッチの切り替わり時に、固体電解質体を通じて排気側電極から基準室側電極に酸素が供給されるようにすることで、排気側電極の周囲に存在（残留）しているリーン成分（ＮＯｘ等）をいち早く除去し、その結果リッチ出力の応答性を向上させることができる。
【０１２９】
手段４．
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を備え、
前記定電流供給手段は、前記センサ電極への定電流量の調整が可能であり、
前記電流制御手段は、前記ガス成分の切り替わりに際し、前記運転状態検出手段により検出した機関運転状態に基づいて、前記定電流供給手段による定電流量を制御する手段２又は３に記載のガスセンサ制御装置。
【０１３０】
内燃機関の運転状態が相違すると、ガス成分の切り替わり時においてセンサ出力の応答性を妨げる影響の度合いが変わると考えられる。例えば、内燃機関の吸入空気量が多い状態、又はエンジン回転速度が高い状態では、ガス成分の切り替わり時においてセンサ出力の応答性を妨げる程度が大きくなる。この場合、吸入空気量が多い状態又はエンジン回転速度が高い状態では、定電流供給手段による定電流量を多くするとよい。これにより、内燃機関の運転状態が変わっても、ガスセンサの検出応答性を都度適切に設定できる。
【０１３１】
手段５．
前記内燃機関の運転中に燃料カットを実施する内燃機関制御システムに適用され、
前記定電流供給手段は、前記センサ電極への定電流量の調整が可能であり、
前記電流制御手段は、前記ガス成分の切り替わりに際し、その切り替わりが前記燃料カットからの復帰に伴うものであることに基づいて、前記定電流供給手段による定電流量を制御する手段２乃至４のいずれか一項に記載のガスセンサ制御装置。
【０１３２】
燃料カット時には、内燃機関の排気通路内に大気が充満し、被検出ガスである排気が酸素過多の状態となる。この場合、燃料カットからの復帰直後には、センサ周りに多量の酸素が残留することになるため、定電流供給手段による定電流量（排気側電極→基準室側電極に酸素供給するための電流量）を多くするとよい。これにより、燃料カットからの復帰時においてガスセンサの検出応答性を高めることができる。
【０１３３】
手段６．
前記内燃機関の運転中に燃料噴射量の高負荷増量を実施する内燃機関制御システムに適用され、
前記定電流供給手段は、前記センサ電極への定電流量が可能であり、
前記電流制御手段は、前記ガス成分の切り替わりに際し、その切り替わりが前記高負荷増量の終了に伴うものであることに基づいて、前記定電流供給手段による定電流量を制御する手段２乃至５のいずれか一項に記載のガスセンサ制御装置。
【０１３４】
排気系部品の保護を図るべく内燃機関の高負荷増量が実施される場合には、内燃機関の排気通路内にリッチ成分が充満し、被検出ガスである排気がリッチ成分過多の状態となる。この場合、高負荷増量の終了直後には、センサ周りにリッチ成分が残留することになるため、そのリッチ残留分を排除することを目的として、定電流供給手段による定電流量（基準室側電極→排気側電極に酸素供給するための電流量）を多くするとよい。これにより、高負荷増量からの復帰時においてガスセンサの検出応答性を高めることができる。
【０１３５】
手段７．
前記電流制御手段は、空燃比がリッチからリーンに変化する場合、センサ検出信号のリーン側への変化が収束した時点で、前記定電流供給手段により前記一対のセンサ電極間に排気のリーン成分除去となる向きで定電流の供給を開始する一方、空燃比がリーンからリッチに変化する場合、センサ検出信号のリッチ側への変化が収束した時点で、前記定電流供給手段により前記一対のセンサ電極間に排気のリーン成分除去となる向きで定電流の供給を開始する手段２乃至６のいずれか一項に記載のガスセンサ制御装置。
【０１３６】
空燃比のリッチ⇔リーンの切り替わり時には、上記のとおり定電流供給手段により所定方向で定電流を流すことでガスセンサの検出応答性の改善が可能となるが、リッチ→リーンの切り替わり時と、リーン→リッチの切り替わり時とでは、流すべき電流方向が逆になる。これを考慮すると、空燃比の切り替わりが完了した後も、それまでと同様の電流供給を継続するのは望ましくない。この点、手段７によれば、センサ検出信号のリーン側への変化が収束した時点、又はセンサ検出信号のリッチ側への変化が収束した時点で、定電流供給手段により一対のセンサ電極間に供給される定電流の向きが反転されることとなる。
【０１３７】
つまり、空燃比がリッチ→リーンに切り替わる場合には、ガスセンサの検出応答性を低下させる要因の残留成分はリッチ成分であり、さらにリーン状態になった後には次に空燃比がリーン→リッチに切り替わることを考えると、ガスセンサの検出応答性を低下させる要因の残留成分はリーン成分となる。かかる場合、空燃比変化後も同様の態様で定電流を供給し続けると、次の空燃比変化では却って不都合となるため、空燃比変化に伴いセンサ出力の変更が完了した後は、次の空燃比変化に備えて定電流の供給態様を変更するのが望ましい。
【符号の説明】
【０１３８】
１０…エンジン、１７…Ｏ2センサ（ガスセンサ）、２５…ＥＣＵ、２６…マイコン（判定手段、電流制御手段、運転状態検出手段）、２７…定電流回路（定電流供給手段）、３１…センサ素子、３２…固体電解質層（固体電解質体）、３３…排気側電極層（センサ電極）、３４…大気側電極層（センサ電極）、３５…大気室（基準室）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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