(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の排気中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）の濃度を精度良く検出（取得）することができるガス濃度検出装置を提供する。【解決手段】モニタセルを備える限界電流式ガスセンサにおいて、所定の電圧が印加されているときの当該モニタセルによる検出値が、その時点において被検ガス中に含まれる水の濃度に対応する基準検出値に一致するように、ヒータ電力を制御する。そして、上記検出値が上記基準検出値に一致したときのヒータ電力に対応する値を目標電力指標として記憶する。これにより、当該センサの硫黄酸化物に対する分解活性の変化を低減する。その結果、センサの硫黄酸化物に対する分解活性が変化していても、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）の濃度をより精度良く検出することができる。【選択図】図１
2016217863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子部と、電源と、ヒータと、検出部と、制御部と、を備えるガス濃度検出装置において、
前記素子部は、第１電気化学セルと、第２電気化学セルと、緻密体と、拡散抵抗部と、を備え、
前記第１電気化学セルは、酸化物イオン伝導性を有する第１固体電解質体と当該第１固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第１電極及び第２電極とを含み、
前記第２電気化学セルは、酸化物イオン伝導性を有する第２固体電解質体と当該第２固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第３電極及び第４電極とを含み、
前記第１固体電解質体及び前記第２固体電解質体と前記緻密体と前記拡散抵抗部とによって画定される内部空間に前記拡散抵抗部を介して被検ガスとしての内燃機関の排気が導入され、
前記第１電極は前記内部空間に露呈し、前記第２電極は前記内部空間とは異なる空間である第１別空間に露呈し、
前記第３電極は前記内部空間に露呈し、前記第４電極は前記内部空間とは異なる空間である第２別空間に露呈し、
前記第１電極及び前記第３電極は、前記素子部の温度が前記固体電解質体の酸化物イオン伝導性が発現する温度である活性化温度以上の第１所定温度となっている場合に、前記第１電極と前記第２電極との間に水の分解開始電圧以上の電圧である第１所定電圧が印加されているときの前記第１電極における硫黄酸化物の分解速度である第１分解速度が、前記第３電極と前記第４電極との間に水の分解開始電圧以上の電圧である第２所定電圧が印加されているときの前記第３電極における硫黄酸化物の分解速度である第２分解速度よりも高くなる、
ように構成されており、
前記電源は、前記第１電極と前記第２電極との間及び前記第３電極と前記第４電極との間に電圧をそれぞれ印加するように構成されており、
前記ヒータは、前記素子部を加熱するように構成されており、
前記検出部は、前記第１電極と前記第２電極との間に流れる電流に対応する検出値である第１検出値及び前記第３電極と前記第４電極との間に流れる電流に対応する検出値である第２検出値を検出するように構成されており、
前記制御部は、前記電源を制御して前記第１電極と前記第２電極との間に前記第１所定電圧を印加し且つ前記第３電極と前記第４電極との間に前記第２所定電圧を印加しており且つ前記ヒータへの供給電力であるヒータ電力を制御して前記素子部の温度を前記第１所定温度としているときに前記検出部によって検出される前記第１検出値及び前記第２検出値に基づいて前記被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出する検出動作を実行するように構成されている、
ガス濃度検出装置であって、
前記制御部は、
前記被検ガス中に含まれる水の濃度と前記第２検出値の基準値である基準検出値との対応関係に関連するデータを予め記憶しており、
前記第３電極と前記第４電極との間に前記第２所定電圧が印加されているときに前記検出部によって検出される前記第２検出値がその時点における前記被検ガス中に含まれる水の濃度から前記対応関係に基づいて特定される基準検出値に一致するように前記ヒータ電力を制御し、前記第２検出値が前記基準検出値に一致したときの前記ヒータ電力に対応する値を目標電力指標として記憶する学習動作を実行する、
ように構成されている、
ガス濃度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス濃度検出装置であって、
前記素子部を構成する何れかの電気化学セルの電極間のインピーダンスを検出するインピーダンス検出部を更に備え、
前記制御部は、
前記学習動作において、前記第２検出値が前記基準検出値に一致したときの前記インピーダンスを前記目標電力指標として記憶する、
ように構成されている、
ガス濃度検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス濃度検出装置において、
前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室に燃料が供給されないフューエルカットが実行されているときに大気中に含まれる水の濃度を前記被検ガス中に含まれる水の濃度として用いて前記学習動作を実行するように構成されている、
ガス濃度検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載のガス濃度検出装置において、
前記内燃機関の燃焼室に供給される吸気中に含まれる水の濃度である吸気湿度を検出する吸気湿度センサを更に備え、
前記制御部は、前記学習動作において、その時点における前記被検ガス中に含まれる水の濃度として、前記検出された吸気湿度を使用するように構成されている、
ガス濃度検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のガス濃度検出装置であって、
前記素子部は、第３電気化学セルを更に備え、
前記第３電気化学セルは、酸化物イオン伝導性を有する第３固体電解質体と当該第３固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第５電極及び第６電極とを含み、
前記第５電極は前記内部空間に露呈し、前記第６電極は前記内部空間とは異なる空間である第３別空間に露呈し、
前記第５電極は前記第１電極及び前記第３電極よりも前記拡散抵抗部に近い位置に形成され、
前記第５電極は、前記素子部の温度が前記第１所定温度となっている場合に、前記第５電極と前記第６電極との間に酸素の限界電流域に該当し且つ水の分解開始電圧未満の電圧である第３所定電圧が印加されているときに前記被検ガス中に含まれる酸素を分解して前記内部空間から排出することが可能である、
ように構成されており、
前記電源は、前記第５電極と前記第６電極との間にも電圧を印加するように構成されており、
前記制御部は、少なくとも前記検出動作を実行している期間において、前記電源を制御して前記第５電極と前記第６電極との間に前記第３所定電圧を印加することにより、前記被検ガス中に含まれる酸素を分解して前記内部空間から排出する酸素排出動作を実行するように構成されている、
ガス濃度検出装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のガス濃度検出装置であって、
前記内燃機関の燃焼室に供給される混合気における空燃比を検出する空燃比センサを更に備え、
前記制御部は、前記学習動作において、その時点における前記被検ガス中に含まれる水の濃度を前記検出された空燃比に基づいて算出するように構成されている、
ガス濃度検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載のガス濃度検出装置において、
前記制御部は、前記空燃比が特定の値を含む所定の範囲内の値であるときに前記学習動作を実行するように構成されている、
ガス濃度検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載のガス濃度検出装置において、
前記制御部は、前記空燃比が理論空燃比であるときに前記学習動作を実行するように構成されている、
ガス濃度検出装置。
【請求項９】
請求項６乃至８の何れか１項に記載のガス濃度検出装置であって、
前記内燃機関の燃焼室に供給される吸気中に含まれる水の濃度である吸気湿度を検出する吸気湿度センサを更に備え、
前記制御部は、前記学習動作において、その時点における前記被検ガス中に含まれる水の濃度を前記検出された空燃比及び前記検出された吸気湿度に基づいて算出するように構成されている、
ガス濃度検出装置。
【請求項１０】
請求項６乃至９の何れか１項に記載のガス濃度検出装置であって、
前記素子部は、第３電気化学セルを更に備え、
前記第３電気化学セルは、酸化物イオン伝導性を有する第３固体電解質体と当該第３固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第５電極及び第６電極とを含み、
前記第５電極は前記内部空間に露呈し、前記第６電極は前記内部空間とは異なる空間である第３別空間に露呈し、
前記第５電極は前記第１電極及び前記第３電極よりも前記拡散抵抗部に近い位置に形成され、
前記第５電極は、前記素子部の温度が前記第１所定温度となっている場合に、前記第５電極と前記第６電極との間に酸素の限界電流域に該当し且つ水の分解開始電圧未満の電圧である第３所定電圧が印加されているときに前記被検ガス中に含まれる酸素を分解して前記内部空間から排出することが可能である、
ように構成されており、
前記電源は、前記第５電極と前記第６電極との間にも電圧を印加するように構成されており、
前記制御部は、少なくとも前記検出動作を実行している期間において、前記電源を制御して前記第５電極と前記第６電極との間に前記第３所定電圧を印加することにより、前記被検ガス中に含まれる酸素を分解して前記内部空間から排出する酸素排出動作を実行するように構成されている、
ガス濃度検出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のガス濃度検出装置であって、
前記検出部は、前記第５電極と前記第６電極との間に流れる電流に対応する検出値である第３検出値をも検出するようにも構成されており、
前記制御部は、前記酸素排出動作を実行しているときに、前記第３検出値に基づいて前記被検ガスに対応する前記内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比を検出することにより前記第３電気化学セルを前記空燃比センサとして使用する、
ように構成された、
ガス濃度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）の濃度を精度良く検出（取得）することができるガス濃度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関を制御するために、排気中に含まれる酸素（Ｏ２）の濃度に基づいて燃焼室内の混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）を取得する空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）が広く使用されている。このような空燃比センサの１つのタイプとして、限界電流式ガスセンサを挙げることができる。
【０００３】
上記のような空燃比センサとして使用される限界電流式ガスセンサは、酸化物イオン伝導性を有する固体電解質体と、固体電解質体の表面に固着された一対の電極と、を含む電気化学セルであるポンピングセルを備える。一対の電極の一方は、拡散抵抗部を介して導入される被検ガスとしての内燃機関の排気に曝され、他方は大気に曝されている。上記一方の電極を陰極とし、上記他方の電極を陽極として、これらの一対の電極の間に酸素の分解が始まる電圧（分解開始電圧）以上の電圧を印加すると、被検ガス中に含まれる酸素が還元分解されて酸化物イオン（Ｏ２−）となる。この酸化物イオンは上記固体電解質体を介して陽極へと伝導されて酸素となり、大気中へと排出される。このような陰極側から陽極側への固体電解質体を介する酸化物イオンの伝導による酸素の移動は「酸素ポンピング作用」と称される。
【０００４】
上記酸素ポンピング作用に伴う酸化物イオンの伝導により、上記一対の電極の間に電流が流れる。このように一対の電極間に流れる電流は「電極電流」と称される。この電極電流は一対の電極間に印加される電圧（以降、単に「印加電圧」と称される場合がある。）が上昇するほど大きくなる傾向を有する。しかしながら、上記一方の電極（陰極）に到達する被検ガスの流量が拡散抵抗部によって制限されるので、やがて酸素ポンピング作用に伴う酸素の消費速度が陰極への酸素の供給速度を超えるようになる。即ち、陰極における酸素の還元分解反応が拡散律速状態となる。
【０００５】
上記拡散律速状態においては、印加電圧を上昇させても電極電流が増大せず、略一定となる。このような特性は「限界電流特性」と称され、限界電流特性が発現する（観測される）印加電圧の範囲は「限界電流域」と称される。更に、限界電流域における電極電流は「限界電流」と称され、限界電流の大きさ（限界電流値）は陰極への酸素の供給速度に対応する。上記のように陰極に到達する被検ガスの流量が拡散抵抗部によって一定に維持されているので、陰極への酸素の供給速度は被検ガス中に含まれる酸素の濃度に対応する。
【０００６】
従って、空燃比センサとして使用される限界電流式ガスセンサにおいて「限界電流域内の所定の電圧」に印加電圧を設定したときの電極電流（限界電流）は被検ガス中に含まれる酸素の濃度に対応する。このように酸素の限界電流特性を利用して、空燃比センサは被検ガス中に含まれる酸素の濃度を検出し、それに基づいて燃焼室内の混合気の空燃比を取得することができる。
【０００７】
尚、上記のような限界電流特性は酸素ガスのみに限定される特性ではない。具体的には、分子中に酸素原子を含むガス（以降、「含酸素ガス」と称される場合がある。）の中には、印加電圧及び陰極の構成を適切に選択することにより限界電流特性を発現させることができるものがある。このような含酸素ガスの例としては、例えば、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）等を挙げることができる。
【０００８】
ところで、内燃機関の燃料（例えば、軽油及びガソリン等）には微量の硫黄（Ｓ）成分が含まれる。特に、粗悪燃料とも称される燃料は、比較的高い含有率にて硫黄成分を含有している場合がある。燃料中の硫黄成分の含有率（以降、単に「硫黄含有率」と称される場合がある。）が高いと、内燃機関の構成部材の劣化及び／又は故障、排気浄化触媒の被毒、排気における白煙の発生等の問題が発生する虞が高まる。そのため、燃料中の硫黄成分の含有率を取得し、取得された硫黄含有率を、例えば、内燃機関の制御に反映させたり、内燃機関の故障に関する警告を発したり、排気浄化触媒の自己故障診断（ＯＢＤ）の改善に役立てたりすることが望まれる。
【０００９】
内燃機関の燃料が硫黄成分を含有していると、燃焼室から排出される排気中に硫黄酸化物が含まれる。更に、燃料中の硫黄成分の含有率（硫黄含有率）が高くなるほど、排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度（以降、単に「ＳＯｘ濃度」と称される場合がある。）も高くなる。従って、排気中のＳＯｘ濃度を精度良く検出（取得）することができれば、取得されたＳＯｘ濃度に基づいて硫黄含有率を精度良く検出（取得）することができると考えられる。
【００１０】
そこで、当該技術分野においては、被検ガスとしての内燃機関の排気が拡散抵抗部を介して導かれる内部空間に陰極が面するように直列に配置された２つの電気化学セルを備える限界電流式ガスセンサ（２セル式の限界電流式ガスセンサ）が知られている。このガスセンサにおいては、上流側の電気化学セルの電極間に相対的に低い電圧を印加することにより、上流側の電気化学セルの酸素ポンピング作用によって被検ガス中に含まれる酸素を除去する。即ち、上流側の電気化学セルは所謂「ポンプセル」として機能する。一方、下流側の電気化学セルの電極間に相対的に高い電圧を印加することにより、下流側の電気化学セルによって被検ガス中に含まれる硫黄酸化物を陰極において還元分解させ、その結果として生ずる酸化物イオンを陽極へと伝導する。この酸素ポンピング作用に起因する電極電流値の変化に基づいて、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度が取得される。即ち、上流側の電気化学セルは所謂「センサセル」として機能する（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−１９０７２１号公報
【発明の概要】
【００１２】
上述したように、当該技術分野においては、酸素ポンピング作用を利用する限界電流式ガスセンサによって、内燃機関の排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出する試みがなされている。しかしながら、排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度は極めて低く、硫黄酸化物の分解電流も極めて小さいため、硫黄酸化物の分解電流そのものを精度良く検出することは困難である。
【００１３】
そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、酸素ポンピング作用を有する電気化学セルにおいて所定の印加電圧にて水及び硫黄酸化物を分解させるときの電極電流が被検ガスとしての内燃機関の排気中の硫黄酸化物の濃度に応じて変化することを見出した。これによれば、硫黄酸化物の分解電流よりも大きい水の分解電流の変化に基づいて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出することができる。従って、限界電流式ガスセンサにおける水及び硫黄酸化物の分解電流の変化に基づいて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を精度良く検出することができる。
【００１４】
更に、本発明者は、水及び硫黄酸化物を分解可能な電気化学セル（センサセル）に加えて、硫黄酸化物に対する分解活性（還元能力）がセンサセルよりも低い電気化学セル（モニタセル）を更に設けることにより、硫黄酸化物の濃度を更に精度良く検出することができることを見出した。具体的には、所定の素子温度及び印加電圧において、センサセルによって水及び硫黄酸化物を分解させるときのセンサセルの電極電流と、モニタセルによって水及び硫黄酸化物を分解させるときのモニタセルの電極電流と、の違い等に基づいて、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を更に精度良く検出することができる。
【００１５】
しかしながら、個々のセンサにおける個体差や経年劣化により、例えば、被検ガス中に含まれる含酸素ガスの還元分解に対する電極（陰極）の活性及び／又は固体電解質体の酸化物イオン伝導性が変化する等して、センサとしての活性が正常なセンサ（即ち、基準となるセンサ。センサ活性が設計公差の中央値であるセンサ。）の活性とは異なっている場合がある。このようにセンサとしての活性（センサ活性）が変化している場合、たとえ所定の素子温度及び印加電圧となるように制御されていても、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を当該センサによって精度良く検出することは困難である。
【００１６】
特に、限界電流式ガスセンサにおいて水の限界電流域未満の印加電圧にて水及び硫黄酸化物の分解電流の変化に基づいて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出する場合は、陰極における水及び硫黄酸化物の還元分解反応が拡散律速状態となっていない。この場合、陰極における水及び硫黄酸化物の分解速度が、被検ガス（中に含まれる水及び硫黄酸化物）が陰極に到達する速度に対して十分に高くない。
【００１７】
従って、陰極における水及び硫黄酸化物の分解電流の大きさは、陰極における水及び硫黄酸化物の還元分解反応の速度によって大きく影響される。即ち、当該センサによる検出値はセンサ活性によって大きく影響されるので、たとえ所定の素子温度及び印加電圧となるように制御されていても、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を当該センサによって精度良く検出することは極めて困難である。
【００１８】
そこで、本発明は、上記のようにセンサ活性が変化していても、センサ活性の変化に起因する検出値の変化を低減して、内燃機関の排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度を精度良く検出することができるガス濃度検出装置を提供することを１つの目的とする。
【００１９】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究の結果、センサを構成する素子部の温度を調整するためのヒータへの供給電力（ヒータ電力）を制御することにより、当該センサによる検出値の大きさを変化させることができることを見出した。即ち、本発明者は、センサ活性が変化していても、ヒータ電力を適切に制御して素子温度を制御することにより、センサ活性の変化に起因する検出値の変化を低減して、正常な（即ち、基準となる）センサによる検出値と同等の検出値を取得することができることを見出したのである。例えば、個体差及び／又は経年劣化に起因して正常なセンサよりも低いセンサ活性を有するセンサについては、ヒータ電力を増大させて素子温度を上昇させることにより、実質的なセンサ活性（即ち、含酸素ガスを還元分解する能力）を高める。これにより、当該センサにおけるセンサ活性の低下に起因する検出値の低下を低減することができる。
【００２０】
より具体的には、モニタセルを備える限界電流式ガスセンサにおいて、所定の電圧が印加されているときの当該モニタセルによる検出値が、その時点において被検ガス中に含まれる水の濃度に対応する基準検出値に一致するように、ヒータ電力を制御する。これにより、当該限界電流式ガスセンサのセンサ活性が変化していても、センサ活性の変化に起因する検出値の変化を低減して、正常な検出値を取得することができる。
【００２１】
上記のような点に鑑み、本発明に係るガス濃度検出装置（以降、「本発明装置」と称される場合がある。）は、素子部と、電源と、ヒータと、検出部と、制御部と、を備える。
【００２２】
前記素子部は、第１電気化学セルと、第２電気化学セルと、緻密体と、拡散抵抗部と、を備える。
前記第１電気化学セルは、酸化物イオン伝導性を有する第１固体電解質体と当該第１固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第１電極及び第２電極とを含む。
前記第２電気化学セルは、酸化物イオン伝導性を有する第２固体電解質体と当該第２固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第３電極及び第４電極とを含む。
【００２３】
第１固体電解質体と第２固体電解質体とは、同じ（一体の）固体電解質体であってもよく、或いは、別個の固体電解質体であってもよい。典型的には、第１固体電解質体と第２固体電解質体とは、同じ（一体の）固体電解質体である。
【００２４】
前記第１固体電解質体及び前記第２固体電解質体と前記緻密体と前記拡散抵抗部とによって画定される内部空間に前記拡散抵抗部を介して被検ガスとしての内燃機関の排気が導入される。
前記第１電極は前記内部空間に露出し、前記第２電極は前記内部空間とは異なる空間である第１別空間に露出している。
前記第３電極は前記内部空間に露出し、前記第４電極は前記内部空間とは異なる空間である第２別空間に露出している。
【００２５】
第１別空間と第２別空間とは、同じ（素子部の内部において互いに連通した）空間であっても、或いは、別個の（素子部の内部において互いに独立した）空間であってもよい。典型的には、第１別空間と第２別空間とは、同じ（素子部の内部において互いに連通した）空間である。
【００２６】
前記第１電極及び前記第３電極は、前記素子部の温度が前記固体電解質体の酸化物イオン伝導性が発現する温度である活性化温度以上の第１所定温度となっている場合に、第１分解速度が第２分解速度よりも高くなるように構成されている。第１分解速度とは、前記第１電極と前記第２電極との間に水の分解開始電圧以上の電圧である第１所定電圧が印加されているときの前記第１電極における硫黄酸化物の分解速度である。第２分解速度とは、前記第３電極と前記第４電極との間に水の分解開始電圧以上の電圧である第２所定電圧が印加されているときの前記第３電極における硫黄酸化物の分解速度である。従って、上記条件下での第１電気化学セルによる硫黄酸化物の分解速度（第１分解速度）が上記条件下での第２電気化学セルによる硫黄酸化物の分解速度（第２分解速度）よりも高い。即ち、本発明装置においては、第１電気化学セルがセンサセルであり、第２電気化学セルがモニタセルである。
【００２７】
上記のように、第１電極は、所定の印加電圧（第１所定電圧）において水を分解させることが可能であり且つ相対的に高い分解速度（第１分解速度）にて硫黄酸化物を分解させることが可能であるように構成される。このような第１電極は、例えば電極材料を構成する物質の種類及び電極を作製する際の熱処理の条件等を適宜選択することによって作製することができる。このような第１電極を構成する材料は、例えば、第１電極と第２電極との間に第１所定電圧を印加したときに被検ガス中に含まれる水及び硫黄酸化物を分解させることができる活性を有する物質（例えば、貴金属）を含む。典型的には、第１電極は、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）及びパラジウム（Ｐｄ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが望ましい。
【００２８】
一方、上記のように、第３電極は、所定の印加電圧（第２所定電圧）において水を分解させることが可能であり且つ相対的に低い分解速度（第２分解速度）にて硫黄酸化物を分解させることが可能であるように構成される。このような第３電極もまた、例えば電極材料を構成する物質の種類及び電極を作製する際の熱処理の条件等を適宜選択することによって作製することができる。このような第３電極を構成する材料は、例えば、第３電極と第４電極との間に第２所定電圧を印加したときに少なくとも被検ガス中に含まれる水を分解させることができる活性を有する物質（例えば、貴金属）を含む。典型的には、第３電極は、白金（Ｐｔ）を含むことが望ましい。
【００２９】
更に、第１所定電圧と第２所定電圧とは、同じであっても、或いは、異なっていてもよい。典型的には、第１所定電圧と第２所定電圧とは等しい。
【００３０】
前記電源は、前記第１電極と前記第２電極との間及び前記第３電極と前記第４電極との間に電圧をそれぞれ印加するように構成されている。
前記ヒータは、前記素子部を加熱するように構成されている。
前記検出部は、前記第１電極と前記第２電極との間に流れる電流に対応する検出値である第１検出値及び前記第３電極と前記第４電極との間に流れる電流に対応する検出値である第２検出値を検出するように構成されている。
【００３１】
前記制御部は、前記電源を制御して前記第１電極と前記第２電極との間に前記第１所定電圧を印加し且つ前記第３電極と前記第４電極との間に前記第２所定電圧を印加する。加えて、前記制御部は、前記ヒータへの供給電力であるヒータ電力を制御して前記素子部の温度を前記第１所定温度とする。前記制御部は、このときに前記検出部によって検出される前記第１検出値及び前記第２検出値に基づいて前記被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出する検出動作を実行する。
【００３２】
第１検出値及び第２検出値に基づいて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出する具体的な方法としては、例えば、以下の方法を挙げることができる。本発明装置における第１検出値から第２検出値を減算した差の大きさと被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度との対応関係を予め求めておき、当該対応関係に関連するデータを、例えば、制御部が備えるデータ記憶装置（例えば、ＲＯＭ等）にマップ（データテーブル）として格納しておく。そして、検出動作によって実際に検出された第１検出値と第２検出値との差から上記対応関係に基づいて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を特定する。但し、上記方法はあくまでも一例であり、第１検出値及び第２検出値に基づいて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出する具体的な方法は上記に限定されない。
【００３３】
即ち、本発明装置は、所定の素子温度及び印加電圧におけるセンサセル及びモニタセルによる検出値に基づいて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出する限界電流式のＳＯｘセンサである。
【００３４】
但し、本発明装置において、第１所定温度は、必ずしも特定の温度を指すのではなく、本発明装置を構成する第１電気化学セル及び第２電気化学セルが被検ガス中に含まれる含酸素ガスの還元分解に対する所期の活性を発現し得る素子部の温度又は温度の範囲を指す。従って、本発明装置を構成する第１電気化学セル及び第２電気化学セルの活性が正常な状態にある場合は、正常な状態にある本発明装置について予め定められた特定の温度に第１所定温度を設定することにより、センサセル及びモニタセルによる検出値に基づいて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を精度良く検出することができる。
【００３５】
しかしながら、上述したように、本発明装置のセンサ活性が変化している場合は、正常な状態にある本発明装置について予め定められた特定の温度に第１所定温度を設定しても、センサ活性の変化に起因して検出値が変化し、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を精度良く検出することが困難である。
【００３６】
そこで、本発明装置においては、前記制御部が、前記被検ガス中に含まれる水の濃度と前記第２検出値の基準値である基準検出値との対応関係に関連するデータを予め記憶している。
【００３７】
更に、前記制御部は学習動作を実行する。具体的には、学習動作において、前記制御部は、前記第３電極と前記第４電極との間に前記第２所定電圧が印加されているときに前記検出部によって検出される前記第２検出値を取得する。そして、前記制御部は、取得された第２検出値が基準検出値に一致するように前記ヒータ電力を制御する。この基準検出値は、その時点における前記被検ガス中に含まれる水の濃度から前記対応関係に基づいて特定される基準検出値である。
【００３８】
このようにヒータ電力を制御することにより第２検出値が基準検出値に一致しているとき、本発明装置の実質的なセンサ活性（還元能力）は、正常なセンサ（基準となるセンサ）のセンサ活性と同等である。つまり、このとき、個体差や経年劣化により変化したセンサの活性は、素子温度の調整により、正常な（基準となる）センサの活性に合わせ込まれている。そこで、前記制御部は、前記第２検出値が前記基準検出値に一致したときの前記ヒータ電力に対応する値を目標電力指標として記憶（学習）する。
【００３９】
上記目標電力指標は、上記のように、第２検出値が基準検出値に一致したときのヒータ電力に対応する値である限り、特に限定されない。具体的には、上記目標電力指標としては、例えば、第２検出値が基準検出値に一致したときのヒータ電力及び素子部の温度、並びに第２検出値が基準検出値に一致したときの第３電極と第４電極との間のインピーダンス等、種々の値を採用することができる。
【００４０】
加えて、前記制御部は、前記学習動作の実行後に実行される前記検出動作において、前記目標電力指標を達成するように前記ヒータ電力を制御するように構成され得る。具体的には、例えば、第２検出値が基準検出値に一致したときのヒータ電力を目標電力指標とする場合は、上記学習動作の実行後に実行される検出動作において、制御部は、ヒータ電力が当該目標電力指標に一致するようにヒータ電力を制御するように構成され得る。
【００４１】
或いは、例えば、第２検出値が基準検出値に一致したときの素子部の温度を目標電力指標とする場合は、上記学習動作の実行後に実行される検出動作において、制御部は、素子部の温度が当該目標電力指標に一致するようにヒータ電力を制御するように構成され得る。
【００４２】
或いは、例えば、第２検出値が基準検出値に一致したときの素子部を構成する何れかの電気化学セルの電極間のインピーダンスを目標電力指標とする場合は、上記学習動作の実行後に実行される検出動作において、制御部は、当該電気化学セルの電極間のインピーダンスが当該目標電力指標に一致するようにヒータ電力を制御するように構成され得る。
【００４３】
上記により、制御部は、たとえセンサ活性が変化していてもセンサ活性の変化に起因する検出値の変化を低減して被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を精度良く検出することができるようにヒータ電力を制御する動作を確実且つ簡便に行うことができる。その結果、本発明装置は、たとえセンサ活性が変化していても、センサ活性の変化に起因する検出値の変化を確実且つ簡便に低減して、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を精度良く検出することができる。
【００４４】
尚、上記のようにして学習された目標電力指標に基づくヒータ電力の制御は、学習動作の実行後に実行される検出動作において実行される。従って、学習動作の実行条件（例えば、素子温度及び印加電圧等）が検出動作の実行条件（例えば、素子温度及び印加電圧等）に合致する場合は、学習動作において第２検出値が基準検出値に一致したときに検出動作を実行してもよい。
【００４５】
ところで、上述したように、上記目標電力指標としては、例えば、第２検出値が基準検出値に一致したときのヒータ電力及び素子部の温度、並びに第２検出値が基準検出値に一致したときの素子部を構成する何れかの電気化学セルの電極間のインピーダンス等、種々の値を採用することができる。これら種々の値のうち、電気化学セルの電極間のインピーダンスは、本発明装置のセンサ活性とのより直接的な関連を有するので、上記目標電力指標として特に好適である。
【００４６】
従って、本発明の別の実施態様に係るガス濃度検出装置は、前記素子部を構成する何れかの電気化学セルの電極間のインピーダンスを検出するインピーダンス検出部を更に備える、本発明装置である。上記インピーダンス検出部は、素子部を構成する何れかの電気化学セルの電極間のインピーダンスを検出することが可能である限り、特に限定されない。
【００４７】
具体的には、上記インピーダンス検出部は、例えば、第３電極と第４電極との間に所定の高周波電圧を印加したときに検出される電極電流に基づいてインピーダンスを算出するように構成された制御部として実装することができる。このようなインピーダンス検出部は、第３電極と第４電極との間に所定の高周波電圧を印加したときに検出される電極電流に基づいて算出されるインピーダンスに基づいて素子部の温度を算出するように制御部が構成されている場合、特段の構成要素を追加すること無く実装することができるので好都合である。
【００４８】
更に、本実施態様に係るガス濃度検出装置において、前記制御部は、前記学習動作において、前記第２検出値が前記基準検出値に一致したときの前記インピーダンスを前記目標電力指標として記憶する。加えて、前記制御部は、前記学習動作の実行後に実行される前記検出動作において、前記インピーダンスが前記目標電力指標に一致するように前記ヒータ電力を制御するように構成され得る。
【００４９】
上記により、本実施態様に係るガス濃度検出装置は、たとえセンサ活性が変化していても、センサ活性の変化に起因する検出値の変化を確実且つ簡便に低減して、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度をより精度良く検出することができる。
【００５０】
ところで、上述したように、上記制御部は、上記学習動作において取得された第２検出値が、その時点における被検ガス中に含まれる水の濃度から上述した対応関係に基づいて特定される基準検出値に一致したときのヒータ電力に対応する値を目標電力指標として記憶（学習）する。即ち、上記学習動作を実行するためには、その時点における被検ガス中に含まれる水の濃度を取得する必要がある。
【００５１】
本発明装置において被検ガス中に含まれる水の濃度を取得するための方法は特に限定されない。当該水の濃度は、例えば、内燃機関において検出され得る被検ガス中に含まれる水の濃度と関連を有する各種状態量等から適宜取得することができる。或いは、被検ガス中に含まれる水の濃度が既知である状態において、上記学習動作を実行してもよい。
【００５２】
後者の場合、例えば、前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室に燃料が供給されないフューエルカットが実行されているときに大気中に含まれる水の濃度を前記被検ガス中に含まれる水の濃度として用いて前記学習動作を実行するように構成され得る。フューエルカットとは、当業者に周知であるように、例えば、燃費向上を目的として、内燃機関を動力源として搭載する車輌が、アクセル開度が０（ゼロ）である状態において走行しており且つ当該内燃機関の回転速度が所定の閾値よりも高い場合に自動的に燃料の供給を停止する処理である。
【００５３】
これによれば、フューエルカットが実行されているときに学習動作を実行することができるので、本発明装置による硫黄酸化物濃度の検出精度の向上と内燃機関の燃費向上とを両立させることができる。更に、この場合、前記被検ガス中に含まれる水の濃度は、大気中に含まれる水の濃度に等しい。従って、上記学習動作において、上記制御部は、大気中に含まれる水の濃度に対応する基準検出値に第２検出値が一致するようにヒータ電力を制御すればよい。
【００５４】
尚、大気中に含まれる水の濃度としては、例えば、予め定められた所定の固定値を採用してもよい。この場合、制御部は、被検ガス中に含まれる水の濃度と第２検出値の基準値である基準検出値との対応関係に関連するデータとして、上記「所定の固定値」としての大気中に含まれる水の濃度に対応する基準検出値のみを予め記憶していればよい。従って、この場合は、制御部が備えるデータ記憶装置が確保すべき記憶容量を低減することができる。
【００５５】
しかしながら、より厳密には、大気中に含まれる水の濃度としては、上記のような所定の固定値ではなく、その時点における大気中に実際に含まれる水の濃度を採用することが望ましい。
【００５６】
従って、本発明装置は、前記内燃機関の燃焼室に供給される吸気中に含まれる水の濃度である吸気湿度を検出する吸気湿度センサを更に備え得る。この吸気湿度センサは、上記吸気湿度を検出することが可能である限り、特に限定されない。典型的には、上記吸気湿度センサは、所謂「湿度センサ」である。
【００５７】
上記の場合、前記制御部は、前記学習動作において、その時点における前記被検ガス中に含まれる水の濃度として、前記検出された吸気湿度を使用するように構成される。これによれば、たとえ吸気湿度が変動しても、被検ガス中に含まれる水の濃度に対応する基準検出値をより精度良く特定することができる。その結果、センサ活性の変化に起因する検出値の変化を確実且つ簡便に低減して、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度をより精度良く検出することができる。
【００５８】
ところで、電気化学セルにおける酸素の分解開始電圧は、一般に、水の分解開始電圧よりも低い。従って、検出動作における第１検出値及び第２検出値に対応する各電極電流には、水の分解電流及び硫黄酸化物の分解電流のみならず、酸素の分解電流も含まれる。そのため、被検ガス中に含まれる酸素の濃度が変化すると、第１検出値及び第２検出値も変化するので、これらの検出値に基づく被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度の検出精度が低下する虞がある。従って、これらの検出値に基づく被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度の検出精度を高めるためには、被検ガス中に含まれる酸素の量を低減することが望ましい。
【００５９】
加えて、被検ガス中に含まれる酸素の量は硫黄酸化物の量と比較して非常に多い。従って、検出動作における第１検出値及び第２検出値に対応する各電極電流において、酸素の分解電流が占める割合は、水の分解電流及び硫黄酸化物の分解電流が占める割合と比較して、非常に大きい。そのため、これらの検出値に基づく被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度の検出におけるＳＮ比を高めるためにも、被検ガス中に含まれる酸素の量を低減することが望ましい。
【００６０】
そこで、本発明の別の実施態様に係るガス濃度検出装置は、上述した種々の実施態様の何れかに係るガス濃度検出装置であって、第１電気化学セル（センサセル）及び第２電気化学セル（モニタセル）に到達する前に被検ガス中に含まれる酸素の量を低減する第３電気化学セル（ポンプセル）を備える。
【００６１】
具体的には、本実施態様に係るガス濃度検出装置において、前記素子部は、第３電気化学セルを更に備える。前記第３電気化学セルは、酸化物イオン伝導性を有する第３固体電解質体と当該第３固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第５電極及び第６電極とを含む。第３固体電解質体と上述した第１固体電解質体及び／又は第２固体電解質体とは、同じ（一体の）固体電解質体であってもよく、或いは、別個の固体電解質体であってもよい。典型的には、第３固体電解質体と第１固体電解質体及び第２固体電解質体とは、別個の固体電解質体である。
【００６２】
更に、前記第５電極は前記内部空間に露出し、前記第６電極は前記内部空間とは異なる空間である第３別空間に露出している。第３別空間と第１別空間及び／又は第２別空間とは、同じ（素子部の内部において互いに連通した）空間であっても、或いは、別個の（素子部の内部において互いに独立した）空間であってもよい。典型的には、第３別空間と第１別空間及び第２別空間とは、別個の（素子部の内部において互いに独立した）空間である。加えて、前記第５電極は前記第１電極及び前記第３電極よりも前記拡散抵抗部に近い位置に形成される。
【００６３】
前記第５電極は、前記素子部の温度が前記第１所定温度となっている場合に、前記第５電極と前記第６電極との間に酸素の限界電流域に該当し且つ水の分解開始電圧未満の電圧である第３所定電圧が印加されているときに前記被検ガス中に含まれる酸素を分解して前記内部空間から排出することが可能であるように構成される、
【００６４】
上記のような第５電極は、例えば電極材料を構成する物質の種類及び電極を作製する際の熱処理の条件等を適宜選択することによって作製することができる。このような第５電極を構成する材料は、例えば、第５電極と第６電極との間に第３所定電圧を印加したときに被検ガス中に含まれる酸素を分解させることができる活性を有する物質（例えば、貴金属）を含む。典型的には、第５電極は、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、鉛（Ｐｂ）及び銀（Ａｇ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが望ましい。
【００６５】
更に、前記電源は、前記第５電極と前記第６電極との間にも電圧を印加するように構成される。
【００６６】
加えて、前記制御部は、少なくとも前記検出動作を実行している期間において、酸素排出動作を実行するように構成される。具体的には、酸素排出動作において、前記制御部は、前記電源を制御して前記第５電極と前記第６電極との間に前記第３所定電圧を印加する。これにより、前記制御部は、前記被検ガス中に含まれる酸素を分解して前記内部空間から排出する。
【００６７】
上記のように、本実施態様に係るガス濃度検出装置は、第１電気化学セル（センサセル）及び第２電気化学セル（モニタセル）に到達する前に被検ガス中に含まれる酸素の量を低減する第３電気化学セル（ポンプセル）を備える。これにより、本実施態様に係るガス濃度検出装置は、第１検出値及び第２検出値に基づく被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度の検出精度及びＳＮ比を高めることができる。
【００６８】
一方、前述したように、被検ガス中に含まれる水の濃度は、例えば、内燃機関において検出され得る被検ガス中に含まれる水の濃度と関連を有する各種状態量等から適宜取得することができる。具体的には、上記水の濃度は、例えば、空燃比センサによって検出される空燃比に基づいて算出することができる。
【００６９】
従って、本発明の更に別の実施態様に係るガス濃度検出装置は、前記内燃機関の燃焼室に供給される混合気における空燃比を検出する空燃比センサを更に備える。空燃比センサの構成については、当業者に周知であるので、ここでの説明は省略する。空燃比センサは、上記内燃機関の制御を目的として備えられた空燃比センサであってもよい。或いは、後述するように、本発明装置が内部空間から酸素を排出するポンプセル等の酸素の限界電流値を検出することができる構成要素を更に備える場合は、当該構成要素を空燃比センサとして利用してもよい。
【００７０】
更に、前記制御部は、前記学習動作において、その時点における前記被検ガス中に含まれる水の濃度を前記検出された空燃比に基づいて算出するように構成されている。当業者に周知であるように、混合気における空燃比が判れば、当該混合気に含まれる燃料及び酸素の量から当該燃料の燃焼の結果として生ずる水の量を算出することができる。従って、被検ガスとしての内燃機関の排気中に含まれる水の濃度を空燃比に基づいて算出することができる。
【００７１】
ところで、前記制御部は、前記空燃比が特定の値を含む所定の範囲内の値であるときに前記学習動作を実行するように構成され得る。これによれば、上記学習動作において、上記制御部は、空燃比が特定の値を含む所定の範囲内の値であるときの内燃機関の排気（被検ガス）中に含まれる水の濃度に対応する基準検出値に第２検出値が一致するようにヒータ電力を制御すればよい。即ち、制御部は、前記被検ガス中に含まれる水の濃度と前記第２検出値の基準値である基準検出値との対応関係に関連するデータとして、当該水の濃度に対応する基準検出値のみを予め記憶していればよい。従って、制御部が備えるデータ記憶装置が確保すべき記憶容量を低減することができる。
【００７２】
上記において、上記特定の値である空燃比を理論空燃比とすることができる。この場合、前記制御部は、前記空燃比が理論空燃比を含む所定の範囲内の値であるときに前記学習動作を実行するように構成され得る。これによれば、例えば、排気浄化のための三元触媒を有効に機能させることを目的として空燃比を理論空燃比近傍に制御して燃料を燃焼させる頻度が高い昨今のガソリンエンジンにおいて、上記学習動作を実行し得る機会を増大させることができる。
【００７３】
以上説明してきたように、被検ガスとしての内燃機関の排気中に含まれる水の濃度は、空燃比に基づいて算出することができる。しかしながら、被検ガス中には、燃料の燃焼の結果として生ずる水のみならず、内燃機関の燃焼室に供給される吸気中に含まれる水も含まれる。吸気中に含まれる水の量は、燃料の燃焼の結果として生ずる水の量と比較して、極僅かである。
【００７４】
しかしながら、空燃比が大きい（リーン）場合及びフューエルカットが実行されている場合は、空燃比が小さい（リッチ）又は理論空燃比である場合と比較して、燃料の燃焼の結果として生ずる水の量がより少ない。即ち、空燃比がリーンである場合及びフューエルカットが実行されている場合は、空燃比がリッチ又は理論空燃比である場合と比較して、吸気中に含まれる水の被検ガス中に含まれる水に占める割合が相対的に高い。従って、このような場合においても被検ガス中に含まれる水の濃度を厳密に取得するためには、燃料の燃焼の結果として生ずる水の濃度のみならず、内燃機関の燃焼室に供給される吸気中に含まれる水の濃度をも考慮することが望ましい。
【００７５】
従って、上述したように空燃比センサによって検出される空燃比に基づいて被検ガス中に含まれる水の濃度を算出する本発明装置もまた、前記内燃機関の燃焼室に供給される吸気中に含まれる水の濃度である吸気湿度を検出する吸気湿度センサを更に備え得る。この場合、前記制御部は、前記学習動作において、その時点における前記被検ガス中に含まれる水の濃度を前記検出された空燃比及び前記検出された吸気湿度に基づいて算出するように構成される。このように、本実施態様に係るガス濃度検出装置においては、燃料の燃焼の結果として生ずる水の濃度のみならず、内燃機関の燃焼室に供給される吸気中に含まれる水の濃度をも考慮して、被検ガス中に含まれる水の濃度がより精度良く取得される。その結果、本実施態様に係るガス濃度検出装置によれば、たとえ吸気湿度が変動しても、被検ガス中に含まれる水の濃度に対応する基準検出値をより精度良く特定することができる。その結果、センサ活性の変化に起因する検出値の変化を確実且つ簡便に低減して、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度をより精度良く検出することができる。
【００７６】
ところで、上述したように空燃比センサによって検出される空燃比に基づいて被検ガス中に含まれる水の濃度を算出する本発明装置（吸気湿度センサを更に備える本発明装置を含む。）においても、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度の検出精度及びＳＮ比を高めるためには、被検ガス中に含まれる酸素の量を低減することが望ましい。
【００７７】
そこで、本発明の別の実施態様に係るガス濃度検出装置は、上述した種々の実施態様の何れかに係るガス濃度検出装置であって、第１電気化学セル（センサセル）及び第２電気化学セル（モニタセル）に到達する前に被検ガス中に含まれる酸素の量を低減する第３電気化学セル（ポンプセル）を備える。当該第３電気化学セルの構成については、既に上述したので、ここでは説明を繰り返さない。
【００７８】
ところで、上記酸素排出動作において、制御部は、電源を制御して第５電極と第６電極との間に第３所定電圧を印加する。上記のように、第３所定電圧は、酸素の限界電流域に該当し且つ水の分解開始電圧未満の電圧である。従って、上記酸素排出動作を実行している期間において、第５電極と第６電極との間には、酸素の限界電流が流れる。冒頭で述べたように、この限界電流の大きさ（限界電流値）は、被検ガス中に含まれる酸素の濃度に対応する。
【００７９】
従って、上記酸素排出動作を実行しているときに第５電極と第６電極との間に流れる電流に対応する検出値を検出すれば、この検出値に基づいて、被検ガス中に含まれる酸素の濃度及び／又は内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比を検出することができる。即ち、上述した空燃比センサとして第３電気化学セルを機能させることができる。
【００８０】
従って、上記のように第３電気化学セルを更に備える実施態様に係る本発明装置において、前記検出部は、前記第５電極と前記第６電極との間に流れる電流に対応する検出値である第３検出値をも検出するようにも構成され得る。この場合、前記制御部は、前記酸素排出動作を実行しているときに、前記第３検出値に基づいて前記被検ガスに対応する前記内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比を検出することにより前記第３電気化学セルを前記空燃比センサとして使用するように構成される。
【００８１】
これによれば、本発明装置は、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出するガス濃度検出装置（ＳＯｘセンサ）としてのみならず、内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比センサとしても機能することができる。従って、内燃機関の制御を目的として別個の空燃比センサを設ける必要が無くなるので、例えば、内燃機関を搭載する設備（例えば、車輌等）の製造コストを低減することができる。
【００８２】
更に、上述した学習動作において、空燃比センサとしての第３電気化学セルによって検出される空燃比に基づいて、被検ガス中に含まれる水の濃度を算出することができる。従って、被検ガス中に含まれる水の濃度を算出することを目的として別個の空燃比センサを設ける必要が無くなるので、例えば、内燃機関を搭載する設備（例えば、車輌等）の製造コストを低減することができる。
【００８３】
加えて、上記インピーダンス検出部は、第３電気化学セルの電極間のインピーダンスを取得してもよい。この場合、インピーダンス検出部は、例えば、第５電極と第６電極との間に所定の高周波電圧を印加したときに検出される電極電流に基づいてインピーダンスを算出するように構成された制御部として実装することができる。このようなインピーダンス検出部は、第５電極と第６電極との間に高周波電圧を印加したときに検出される電極電流に基づいて算出されるインピーダンスに基づいて素子部の温度を算出するように制御部が構成されている場合、特段の構成要素を追加すること無く実装することができるので好都合である。
【００８４】
ところで、このようにポンプセルとして機能する第３電気化学セルは、それぞれセンサセル及びモニタセルとして機能する第１電気化学セル及び第２電気化学セルと比較して、インピーダンスを取得するために高周波電圧を印加することに伴う影響が現れ難い。従って、本発明装置がポンプセルとして機能する第３電気化学セルを備える場合は、インピーダンス検出部が第３電気化学セルの電極間のインピーダンスを取得するように構成することが望ましい。
【００８５】
本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の１つの実施形態に係るガス濃度検出装置（第１装置）が備える素子部の構成の一例を示す模式的な断面図である。
【図２】印加電圧と電極電流との関係のセンサ活性による違いを示す模式的なグラフである。
【図３】被検ガスに対応する内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比と被検ガス中に含まれる水の濃度との対応関係を示す模式的なグラフである。
【図４】被検ガス中に含まれる水の濃度とモニタセルから検出される第２検出値の正常値（基準検出値）との対応関係を示す模式的なグラフである。
【図５】第１装置が備える制御部が実行する「ヒータ電力制御ルーチン」を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００８７】
以下、図面を参照しながら本発明の１つの実施形態に係るガス濃度検出装置（以下、「第１装置」と称される場合がある。）について説明する。
【００８８】
（構成）
第１装置が備える素子部１０は、図１の（ａ）に示すように、第１固体電解質体１１ｓ、第３固体電解質体１３ｓ、第１アルミナ層２１ａ、第２アルミナ層２１ｂ、第３アルミナ層２１ｃ、第４アルミナ層２１ｄ、第５アルミナ層２１ｅ、第６アルミナ層２１ｆ、拡散抵抗部（拡散律速層）３２及びヒータ４１を備える。
第１固体電解質体１１ｓ及び第３固体電解質体１３ｓは、ジルコニア等を含み、酸化物イオン伝導性を有する薄板体である。第１固体電解質体１１ｓ及び第３固体電解質体１３ｓを形成するジルコニアは、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）及びイットリウム（Ｙ）等の元素を含んでいてもよい。
第１乃至第６アルミナ層２１ａ乃至２１ｆは、アルミナを含む緻密（ガス不透過性）の層（緻密体）である。
拡散抵抗部３２は、多孔質の拡散律速層であり、ガス透過性の層（薄板体）である。
ヒータ４１は、例えば、白金（Ｐｔ）とセラミックス（例えば、アルミナ等）とのサーメットの薄板体であり、通電によって発熱する発熱体である。
【００８９】
素子部１０の各層は、下方から、第５アルミナ層２１ｅ、第４アルミナ層２１ｄ、第３アルミナ層２１ｃ、第１固体電解質体１１ｓ、拡散抵抗部３２及び第２アルミナ層２１ｂ、第３固体電解質体１３ｓ、第６アルミナ層２１ｆ、第１アルミナ層２１ａの順に積層されている。
【００９０】
内部空間３１は、第１固体電解質体１１ｓ、第３固体電解質体１３ｓ、拡散抵抗部３２及び第２アルミナ層２１ｂによって形成される空間であり、その中に拡散抵抗部３２を介して被検ガスとしての内燃機関の排気が導入されるようになっている。即ち、素子部１０においては、内部空間３１は拡散抵抗部３２を介して内燃機関の排気管（何れも図示せず）の内部と連通している。従って、排気管内の排気が内部空間３１内に被検ガスとして導かれる。
【００９１】
第１大気導入路５１は、第１固体電解質体１１ｓ、第３アルミナ層２１ｃ及び第４アルミナ層２１ｄによって形成され、排気管の外部の大気に開放されている。尚、第１大気導入路５１は、第１別空間に該当する。
第２大気導入路５２は、第３固体電解質体１３ｓ、第６アルミナ層２１ｆ及び第１アルミナ層２１ａによって形成され、排気管の外部の大気に開放されている。尚、第２大気導入路５２は、第３別空間に該当する。
【００９２】
第１電極１１ａは陰極であり、第２電極１１ｂは陽極である。第１電極１１ａは、第１固体電解質体１１ｓの一方の側の表面（具体的には、内部空間３１を画定する第１固体電解質体１１ｓの表面）に固着されている。一方、第２電極１１ｂは、第１固体電解質体１１ｓの他方の側の表面（具体的には、第１大気導入路５１を画定する第１固体電解質体１１ｓの表面）に固着されている。第１電極１１ａ及び第２電極１１ｂ並びに第１固体電解質体１１ｓは、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出するセンサセルとして機能する第１電気化学セル１１ｃを構成している。
【００９３】
第５電極１３ａは陰極であり、第６電極１３ｂは陽極である。第５電極１３ａは、第３固体電解質体１３ｓの一方の側の表面（具体的には、内部空間３１を画定する第３固体電解質体１３ｓの表面）に固着されている。一方、第６電極１３ｂは、第３固体電解質体１３ｓの他方の側の表面（具体的には、第２大気導入路５２を画定する第３固体電解質体１３ｓの表面）に固着されている。第５電極３１ａ及び第６電極３１ｂ並びに第３固体電解質体１３ｓは、被検ガス中に含まれる酸素を内部空間３１から排出するポンプセルとして機能する第３電気化学セル１３ｃを構成している。
【００９４】
図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示した線分Ａ−Ａを含む平面による素子部１０の断面図である。図１の（ｂ）に示した例において、第１装置は、第１電気化学セル１１ｃの近傍に併設された第２電気化学セル１２ｃ（モニタセル）を更に備える。ここで言う「近傍」とは、第１電気化学セル１１ｃに到達する被検ガス中に含まれる水の濃度に等しい濃度の水を含む被検ガスが到達する領域を指す。具体的には、第１装置においては、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃは、上流側に配設された第３電気化学セル１３ｃから同じ距離だけ下流側に離れた位置に配設されている。
【００９５】
第２電気化学セル１２ｃは、第１固体電解質体１１ｓを第１電気化学セル１１ｃと共有し、その表面に配設された一対の電極である第３電極１２ａ及び第４電極１２ｂを有する。即ち、図１の（ｂ）に示した第２固体電解質体１２ｓは、第１固体電解質体１１ｓと同じ（一体の）固体電解質体である。図１に示した例においては、第３電極１２ａは内部空間３１に面するように配設され、第４電極１２ｂは第１大気導入路５１に面するように配設されている。即ち、この場合、第１大気導入路５１は、第３別空間としても機能する。
【００９６】
これら第１電気化学セル１１ｃ乃至第３電気化学セル１３ｃは、ヒータ４１により、活性化温度まで加熱される。
【００９７】
第１電極１１ａは、白金（Ｐｔ）とロジウム（Ｒｈ）との合金を主成分として含む多孔質サーメット電極であり、第２電極１１ｂは、白金（Ｐｔ）を主成分として含む多孔質サーメット電極である。一方、第３電極１２ａ及び第５電極１３ａは、白金（Ｐｔ）と金（Ａｕ）との合金を主成分として含む多孔質サーメット電極であり、第４電極１２ｂ及び第６電極１３ｂは、白金（Ｐｔ）を主成分として含む多孔質サーメット電極である。
【００９８】
第１電極１１ａ及び第３電極１２ａは、第１分解速度が第２分解速度よりも高くなるように作製されている。前述したように、第１分解速度は、素子部１０の温度が第１所定温度となっている場合に第１電極１１ａと第２電極と１１ｂの間に水の分解開始電圧以上の電圧である第１所定電圧が印加されているときの第１電極１１ａにおける硫黄酸化物の分解速度である。一方、第２分解速度は、素子部１０の温度が第１所定温度となっている場合に第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に水の分解開始電圧以上の電圧である第２所定電圧が印加されているときの第３電極１２ａにおける硫黄酸化物の分解速度である。
【００９９】
第１装置においては、第１所定温度を７００℃とし且つ第１所定電圧及び第２所定電圧を何れも１．０Ｖとしたときの第１分解速度が第２分解速度よりも大きく、且つ、第２分解速度が実質的に０（ゼロ）となるように、第１電極１１ａ及び第３電極１２ａを構成した。
【０１００】
第１固体電解質体１１ｓ（第２固体電解質体１２ｓ）及び第３固体電解質体１３ｓ並びに第１乃至第６アルミナ層２１ａ乃至２１ｆの各層は、例えばドクターブレード法、押し出し成形法等により、シート状に成形することができる。第１電極１１ａ及び第２電極１１ｂ、第３電極１２ａ及び第４電極１２ｂ、第５電極１３ａ及び第６電極１３ｂ、並びにこれらの電極に通電するための配線等は、例えばスクリーン印刷法等によって形成することができる。これらのシートを上述したように積層して焼成することにより、上記のような構造を有する素子部１０を一体的に製造することができる。
【０１０１】
第１装置は、更に、電源６１乃至６３、電流計７１乃至７３、及び図示しないＥＣＵ（電子制御ユニット）を備える。電源６１乃至６３及び電流計７１乃至７３はＥＣＵに接続されている。
電源６１は、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に第２電極１１ｂの電位が第１電極１１ａの電位よりも高くなるように所定の電圧を印加できるようになっている。電源６１の作動はＥＣＵにより制御される。電流計７１は、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に流れる電流（従って、第１固体電解質体１１ｓを流れる電流）である電極電流の大きさを計測して、その計測値を第１検出値としてＥＣＵに出力するようになっている。
【０１０２】
電源６２は、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に第４電極１２ｂの電位が第３電極１２ａの電位よりも高くなるように所定の電圧を印加できるようになっている。電源６２の作動はＥＣＵにより制御される。電流計７２は、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に流れる電流（従って、第１固体電解質体１１ｓ（第２固体電解質体１２ｓ）を流れる電流）である電極電流の大きさを計測して、その計測値を第２検出値としてＥＣＵに出力するようになっている。
電源６３は、第５電極１３ａと第６電極１３ｂとの間に第６電極１３ｂの電位が第５電極１３ａの電位よりも高くなるように所定の電圧を印加できるようになっている。電源６３の作動はＥＣＵにより制御される。電流計７３は、第５電極１３ａと第６電極１３ｂとの間に流れる電流（従って、第３固体電解質体１３ｓを流れる電流）である電極電流の大きさを計測して、その計測値を第３検出値としてＥＣＵに出力するようになっている。
【０１０３】
以上のように、電源６１乃至６３は本発明装置が備える電源に相当し、電流計７１乃至７３は本発明装置が備える検出部に相当する。ＥＣＵは、電源を制御して第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に第１所定電圧を印加し、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に第２所定電圧を印加し、且つ第５電極１３ａと第６電極１３ｂとの間に第３所定電圧を印加する。
【０１０４】
更に、第１装置においては、第５電極１３ａと第６電極１３ｂとの間に所定の高周波電圧を印加したときに検出される電極電流に基づいて算出されるインピーダンスに基づいて素子部１０の温度を算出するようにＥＣＵが構成されている。ＥＣＵは、このようにして算出された素子部１０の温度が第１所定温度よりも低い場合はヒータ電力を増大させ、素子部１０の温度が第１所定温度よりも高い場合はヒータ電力を減少させる。これにより、ＥＣＵは、ヒータ４１への供給電力であるヒータ電力を制御して素子部１０の温度が第１所定温度となるように加熱する。
【０１０５】
即ち、ＥＣＵは本発明装置が備える制御部に相当する。第１装置においては、第１所定電圧及び第２所定電圧を１．０Ｖとし、第３所定電圧を０．４Ｖとした。更に、第１所定温度の所期設定値は７００℃とした。但し、前述したように、第１所定電圧と第２所定電圧とは、同じであっても、或いは、異なっていてもよい。第１所定電圧と第２所定電圧とが異なる場合であっても、上述した条件を満足する範疇において、それぞれが一定に維持されていれば、検出動作の実行により、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出することができる。同様に、第１所定電圧と第２所定電圧とが異なる場合であっても、上述した条件を満足する範疇において、それぞれが一定に維持されていれば、学習動作の実行により、目標電力指標を学習することができる。
【０１０６】
（検出動作）
ポンプセルとして機能する第３電気化学セル１３ｃを構成する第５電極１３ａと第６電極１３ｂとの間に第３所定電圧（０．４Ｖ）が印加される。これにより、被検ガス中に含まれる酸素が第５電極１３ａにおいて還元分解され、内部空間３１から排出される。
【０１０７】
モニタセルとして機能する第２電気化学セル１２ｃを構成する第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間には第２所定電圧（１．０Ｖ）が印加される。上述したように、第３電極１２ａにおける硫黄酸化物の分解速度（第２分解速度）は実質的に０（ゼロ）である。従って、ポンプセルによって酸素が排出された被検ガスに含まれる水が第３電極１２ａにおいて還元分解され、水の分解電流に対応する第２検出値が検出される。
【０１０８】
一方、センサセルとして機能する第１電気化学セル１１ｃを構成する第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間には第１所定電圧（１．０Ｖ）が印加される。上述したように、第１電極１１ａにおける硫黄酸化物の分解速度（第１分解速度）は上記第２分解速度よりも高い。従って、ポンプセルによって酸素が排出された被検ガスに含まれる水及び硫黄酸化物が第１電極１１ａにおいて還元分解され、水及び硫黄酸化物の分解電流に対応する第１検出値が検出される。
【０１０９】
制御部として機能するＥＣＵは、上記のようにして検出された第１検出値及び第２検出値を取得し、第１検出値と第２検出値との差を算出する。具体的には、ＥＣＵは、第１電気化学セル１１ｃの第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に第１所定電圧（１．０Ｖ）を印加したときの電極電流の値（第１検出値）と、第２電気化学セル１２ｃの第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に第２所定電圧（１．０Ｖ）を印加したときの電極電流の値（第２検出値）と、の差異を電流差検出回路８１によって取得する。
【０１１０】
一方、上述したように、ＥＣＵが備えるデータ記憶装置には、第１検出値と第２検出値との差の大きさと被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度との対応関係に関連するデータが予め格納されている。そこで、ＥＣＵは、上記のようにして算出された第１検出値と第２検出値との差の大きさを上記対応関係に適用することにより、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を特定する。
【０１１１】
第１装置においては、上述したように、第１分解速度が第２分解速度よりも大きく且つ第２分解速度が実質的に０（ゼロ）となるように、第１電極１１ａ及び第３電極１２ａが構成されている。従って、第１電極１１ａに吸着する硫黄酸化物の分解生成物の方が第３電極１２ａに吸着する硫黄酸化物の分解生成物よりも多く、第３電極１２ａに吸着する硫黄酸化物の分解生成物の量は実質的に０（ゼロ）となる。その結果、第１電極１１ａの反応面積の方が第３電極１２ａの反応面積よりも小さくなり、第１検出値の方が第２検出値よりも小さくなる。
【０１１２】
（学習動作）
上記のように所定の素子温度及び印加電圧におけるセンサセル及びモニタセルの電極電流に基づいて、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を更に精度良く検出することができる。しかしながら、本明細書の冒頭において述べたように、個々のセンサにおける個体差や経年劣化により、例えば、被検ガス中に含まれる含酸素ガスの還元分解に対する電極（陰極）の活性及び／又は固体電解質体の酸化物イオン伝導性が変化する等して、センサ活性が正常なセンサの活性とは異なっている場合がある。
【０１１３】
例えば、図２に示すように、個々のセンサにおける個体差や経年劣化によりセンサ活性が変化すると、印加電圧に対する電極電流の大きさが、センサ活性が正常である場合（実線）に比較して、センサ活性が高い場合はより高く（破線）、センサ活性が低い場合はより低く（点線）、それぞれ検出されるようになる。前述したように、センサ活性が変化している場合、たとえ所定の素子温度及び印加電圧となるように制御されていても、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度を当該センサによって精度良く検出することは困難である。
【０１１４】
そこで、第１装置においては、制御部が、第３電気化学セル１３ｃ（ポンプセル）から検出される第３検出値に基づいて被検ガスに対応する内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比を検出する空燃比検出動作を実行する。即ち、第１装置においては、第３電気化学セル１３ｃを空燃比センサとして使用して、上記空燃比を検出する。そして、制御部は、当該空燃比から、図３に示すような空燃比と被検ガス中に含まれる水の濃度との対応関係に基づいて、被検ガス中に含まれる水の濃度を特定する。更に、制御部は、当該水の濃度から、図４に示すような被検ガス中に含まれる水の濃度と第２電気化学セル１２ｃ（モニタセル）から検出される第２検出値の正常値との対応関係に基づいて、当該水の濃度における正常な第２検出値を基準検出値として特定する。
【０１１５】
そして、制御部は、モニタセルから検出される第２検出値が基準検出値に一致するようにヒータ電力を制御する。そして、ＣＰＵは、第２検出値が基準検出値に一致したときのポンプセルの電極間のインピーダンスを目標電力指標として記憶する。上述した各種対応関係を表すマップ（データテーブル）及び目標電力指標等のデータは、制御部として機能するＥＣＵが備えるデータ記憶装置に格納される。
【０１１６】
（具体的動作）
第１装置においては、図５のフローチャートによって示したヒータ電力制御ルーチンに従って、上述した検出動作又は学習動作を実行する。例えば、上述したＥＣＵが備えるＣＰＵ（以降、単に「ＣＰＵ」と称呼される場合がある。）は、所定のタイミングにてステップ５００から処理を開始し、ステップ５１０に進む。
【０１１７】
先ず、ステップ５１０において、ＣＰＵは、第１装置をセンサとして正常に作動させるための条件であるセンサ駆動条件が成立しているか否かを判定する。第１装置において、ＣＰＵは、上述したように、第１所定電圧及び第２所定電圧を１．０Ｖとし、第３所定電圧を０．４Ｖとし、第１所定温度の所期設定値を７００℃とするように電源及びヒータを制御している。従って、第１装置において、センサ駆動条件は、素子部１０の温度が上記第１所定温度において安定しており、且つ、第１電気化学セル１１ｃ乃至第３電気化学セル１３ｃの印加電圧がそれぞれ上記第１所定電圧乃至第３所定電圧において安定している場合に成立する。
【０１１８】
当該ステップ５１０においてセンサ駆動条件が成立していないと判定された場合（ステップ５１０：Ｎｏ）、ＣＰＵは特段の処理を実行すること無く、ステップ３９０に進み、当該ルーチンを一旦終了する。
【０１１９】
一方、上記ステップ５１０においてセンサ駆動条件が成立していると判定された場合（ステップ５１０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは次のステップ５２０に進み、目標電力指標の学習条件が成立しているか否かを判定する。目標電力指標の学習条件は、被検ガス中に含まれる水の濃度が既知であるか又は取得可能であり且つ前回の学習動作の実行から所定の期間が経過した場合に成立する。
【０１２０】
但し、目標電力指標の学習条件は、例えば、第１装置が適用される内燃機関を搭載する設備（例えば、車輌等）の用途等に応じて適宜設定することができる。例えば、当該設備が車輌である場合、上記学習条件は、被検ガス中に含まれる水の濃度が既知であるか又は取得可能であり且つ前回の学習動作の実行から当該車輌が所定の距離を走行した場合に成立するように設定してもよい。或いは、目標電力指標の学習は、被検ガス中に含まれる水の濃度が既知であるか又は取得可能である場合において、当該車輌のイグニッションキーがオン（ＯＮ）になってからオフ（ＯＦＦ）になるまでの期間内に所定の回数（例えば、１回）実行されるように設定してもよい。
【０１２１】
上記ステップ５２０において目標電力指標の学習条件が成立していると判定された場合（ステップ５２０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは次のステップ５３０に進み、上述した学習動作を実行する。具体的には、ＣＰＵは、制御部としてのＥＣＵが備えるデータ記憶装置に予め格納されたマップに基づき、上述したようにして算出された被検ガス中に含まれる水の濃度に対応する基準検出値を特定する。
【０１２２】
そして、ＣＰＵは、モニタセルから検出される第２検出値が上記基準検出値に一致するようにヒータ電力を制御して、第２検出値が基準検出値に一致したときのポンプセルの電極間のインピーダンスを目標電力指標として記憶する。その後、ＣＰＵは次のステップ５９０に進み、当該ルーチンを一旦終了する。
【０１２３】
一方、上記ステップ５２０において目標電力指標の学習条件が成立していないと判定された場合（ステップ５２０：Ｎｏ）、ＣＰＵは次のステップ５４０に進み、上述した検出動作を実行する。具体的には、ＣＰＵは、上記学習動作によって記憶された目標電力指標にポンプセルの電極間のインピーダンスが一致するようにヒータ電力を制御する。この状態において、ＣＰＵは、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃの電極間に所定の印加電圧を印加して第１検出値及び第２検出値をそれぞれ検出する。ＣＰＵは、このようにして検出された第１検出値及び第２検出値に基づいて、前述したように、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）の濃度を検出する。その後、ＣＰＵは次のステップ５９０に進み、当該ルーチンを一旦終了する。
【０１２４】
以上のようなルーチンをＣＰＵに実行させるためのプログラムは、ＥＣＵが備えるデータ記憶装置（例えば、ＲＯＭ等）に格納することができる。
【０１２５】
尚、上記のように、第１装置においては、第２検出値が基準検出値に一致したときのポンプセル（第３電気化学セル）の電極間のインピーダンスを目標電力指標として採用した。しかしながら、前述したように、目標電力指標は、第２検出値が基準検出値に一致したときのヒータ電力に対応する値である限り、特に限定されない。具体的には、目標電力指標としては、例えば、第２検出値が基準検出値に一致したときのヒータ電力及び素子部の温度、並びに第２検出値が基準検出値に一致したときの素子部１０を構成する何れかの電気化学セルの電極間のインピーダンス等、種々の値を採用することができる。
【０１２６】
例えば、第２検出値が基準検出値に一致したときのヒータ電力を目標電力指標とする場合は、上記学習動作の実行後に実行される検出動作において、制御部は、ヒータ電力が当該目標電力指標に一致するようにヒータ電力を制御するように構成され得る。或いは、例えば、第２検出値が基準検出値に一致したときの素子部の温度を目標電力指標とする場合は、上記学習動作の実行後に実行される検出動作において、制御部は、素子部１０の温度が当該目標電力指標に一致するようにヒータ電力を制御するように構成され得る。
【０１２７】
また、第１装置においては、上述したように、第３電気化学セル１３ｃを空燃比センサとして使用して被検ガスに対応する内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比を検出し、検出された空燃比に基づいて被検ガス中に含まれる水の濃度を取得した。しかしながら、前述したように、上記空燃比は、第３電気化学セル１３ｃとは別個の空燃比センサによって検出してもよい。
【０１２８】
更に、第１装置においては、上述したように、空燃比センサによって検出される任意の空燃比に基づいて取得される水の濃度から上述した対応関係に基づいて基準検出値を特定した。しかしながら、前述したように、空燃比が例えば理論空燃比等の特定の値を含む所定の範囲内の値であるときに学習動作を実行して、当該空燃比に対応する特定の水の濃度から基準検出値を特定してもよい。
【０１２９】
加えて、本発明に係るガス濃度検出装置は、前述したように、内燃機関の燃焼室に供給される吸気中に含まれる水の濃度である吸気湿度を検出する吸気湿度センサを更に備えることができる。この場合、制御部は、学習動作において、その時点における被検ガス中に含まれる水の濃度を、当該検出された吸気湿度及び上記のようにして検出された空燃比（から算出される水の濃度）に基づいて算出することができる。
【０１３０】
一方、制御部は、前述したように、内燃機関の燃焼室に燃料が供給されないフューエルカットが実行されているときに大気中に含まれる水の濃度を被検ガス中に含まれる水の濃度として用いて学習動作を実行してもよい。この場合、大気中に含まれる水の濃度から基準検出値が特定される。
【０１３１】
この場合も、本発明に係るガス濃度検出装置は、前述したように、内燃機関の燃焼室に供給される吸気中に含まれる水の濃度である吸気湿度を検出する吸気湿度センサを更に備えることができる。この場合、制御部は、学習動作において、その時点における被検ガス中に含まれる水の濃度を、当該検出された吸気湿度に基づいて算出することができる。
【０１３２】
更に、第１装置は、上述したように、ポンプセルとしての第３電気化学セル１３ｃを備えている。しかしながら、本発明に係るガス濃度検出装置が備える素子部は、ポンプセルとしての第３電気化学セルを伴わずに、センサセルとしての第１電気化学セル及びモニタセルとしての第２電気化学セルのみを有することもできる。
【０１３３】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び変形例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び変形例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【０１３４】
１０…素子部、１１ａ、１２ａ及び１３ａ…電極（陰極）、１１ｂ、１２ｂ及び１３ｂ…電極（陽極）、１１ｓ、１２ｓ及び１３ｓ…第１乃至第３固体電解質体、１１ｃ、１２ｃ及び１３ｃ…第１乃至第３電気化学セル、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ及び２１ｆ…第１乃至第６アルミナ層、３１…内部空間、３２…拡散抵抗体、４１…ヒータ、５１及び５２…第１及び第２大気導入路、６１、６２及び６３…電源、７１、７２及び７３…電流計、並びに８１…電流差検出回路。
【図１】
2016217863.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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