(57)【要約】      （修正有）【課題】ブラックニングの発生を抑制できるガス濃度湿度検出装置を提供する。【解決手段】制御目標電圧が第１電圧Ｖ１であり且つ被検出ガスが大気であるときに、酸素ポンプセルの一対の第２電極間のポンプ電圧Ｖｐを検出し、そのポンプ電圧Ｖｐが判定電圧Ｖｐｔｈ未満であるか否かを判定する。そして、ポンプ電圧Ｖｐが判定電圧Ｖｐｔｈ未満である場合には、湿度が高い状態であるとして、通常のように、制御目標電圧を第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に変更し、それらの場合の第１ポンプ電流と第２ポンプ電流との電流差に基づいて、被検出ガスの湿度を求める。一方、ポンプ電圧Ｖｐが判定電圧Ｖｐｔｈ以上である場合には、湿度が低い状態であるとして、制御目標電圧を第２電圧に変更することなく、湿度が低い場合の式に基づいて、被検出ガスの湿度を求める。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１固体電解質体及び該第１固体電解質体上に形成された一対の第１電極を有する起電力セルと、
第２固体電解質体及び該第２固体電解質体上に形成された一対の第２電極を有する酸素ポンプセルと、
を備えるガスセンサ素子に接続され、
被検出ガス中の特定成分のガス濃度の検出と前記被検出ガスの湿度の検出とを行うガス濃度湿度検出装置であって、
前記一対の第１電極間に生じる起電力セル電圧が制御目標電圧となるように前記酸素ポンプセルの一対の第２電極間に流れるポンプ電流を制御する電流制御手段と、
前記制御目標電圧を、第１電圧と該第１電圧よりも大きい第２電圧とに設定する電圧設定手段と、
前記ポンプ電流を検出するポンプ電流検出手段と、
前記制御目標電圧が前記第１電圧と前記第２電圧とである場合の前記ポンプ電流の差に基づいて、前記被検出ガスの湿度を検出する湿度検出手段と、
を備えるとともに、
前記制御目標電圧が前記第１電圧であり且つ前記被検出ガスの特定成分のガス濃度が所定濃度であるときに、前記酸素ポンプセルの一対の第２電極間のポンプ電圧を検出するポンプ電圧検出手段と、
前記ポンプ電圧と湿度の高低の状態を示す指標との関係を判定するポンプ電圧判定手段と、
前記ポンプ電圧が、湿度の低い状態を示す第１の指標を満たすものであると判定された場合には、前記制御目標電圧を第２電圧に設定せず、
前記ポンプ電圧が、前記第１の指標より湿度の高い状態を示す第２の指標を満たすものであると判定された場合には、前記制御目標電圧を第２電圧に設定し、前記湿度検出手段により、前記被検出ガスの湿度を検出することを特徴とするガス濃度湿度検出装置。
【請求項２】
前記ポンプ電圧が、前記第１の指標を満たすものであると判定された場合には、前記ポンプ電圧と前記被検出ガスの湿度との関係に基づいて、前記被検出ガスの湿度を検出することを特徴とする請求項１に記載のガス濃度湿度検出装置。
【請求項３】
前記ポンプ電圧が、前記第１の指標を満たすものであると判定された場合には、前記被検出ガスの湿度をゼロとすることを特徴とする請求項１に記載のガス濃度湿度検出装置。
【請求項４】
前記ポンプ電圧が、湿度の高低の状態を判定する判定電圧以上か否かを判定するポンプ電圧判定手段と、
前記ポンプ電圧が、前記判定電圧以上であると判定された場合には、前記制御目標電圧を第２電圧に設定せず、
前記ポンプ電圧が、前記判定電圧未満であると判定された場合には、前記制御目標電圧を第２電圧に設定し、前記湿度検出手段により、前記被検出ガスの湿度を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス濃度湿度検出装置。
【請求項５】
前記ガスセンサ素子を用いて前記被検出ガス中の特定成分のガス濃度を検出している場合に、前記ポンプ電圧を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス濃度湿度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出ガス中の特定成分のガス濃度の検出と被検出ガスの湿度の検出とを行うガス濃度湿度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車に使用されるセンサの一つとして、自動車エンジンなどの内燃機関の排気通路に取り付けられ、排ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサが知られている。この酸素センサは、ガスセンサ素子を流れる電流の大きさが排ガス中の酸素濃度に応じて変化することを利用して、酸素濃度の検出、ひいては排ガスの空燃比を検出するものである。
【０００３】
この酸素センサの駆動を制御するセンサ制御装置は、ガスセンサ素子を通電制御すると共に、ガスセンサ素子に流れる電流を電圧変換して電子制御装置（ＥＣＵ）に出力する機能を有しており、ＥＣＵはセンサ制御装置からの出力に基づき排ガスの酸素濃度や空燃比を求めている。そして、得られた排ガスの酸素濃度や空燃比は、ＥＣＵにおいて、燃料噴射量の調整等の空燃比フィードバック制御に利用される。
【０００４】
また、自動車に搭載された酸素センサは、経時劣化や耐久劣化などによって特性が変化すると、同一条件下でのセンサ出力がシフトするおそれがある。そのため、酸素センサに生じた特性変化を、大気雰囲気中でのセンサ出力に基づいて補正することが知られている。
【０００５】
ところが、大気雰囲気中に曝された酸素センサは、その大気雰囲気中の湿度の影響によって同一条件下でのセンサ出力が変化する場合がある。そのため、酸素センサに生じた特性変化を大気雰囲気中でのセンサ出力に基づいて補正しても、酸素濃度の検出時における湿度がその補正時の湿度と異なる場合には、その湿度差に起因してセンサ出力の検出精度が低下するおそれがある。
【０００６】
この対策として、大気雰囲気中の湿度を検出し、その湿度に応じて大気条件出力を補正して大気校正値とし、その大気校正値を大気の酸素分圧に対応させてセンサ特性を補正することが考えられる。ところが、この方法では、大気雰囲気中の湿度を検出するための湿度センサを別途設ける場合には、装置構成が複雑となり製造コストが大きくなる。
【０００７】
そこで、近年では、一対の第１電極を有する固体電解質体を備えた酸素濃度検出セル（起電力セル）と、一対の第２電極を有する固体電解質体を備えた酸素ポンプセルとを備えるガスセンサを有するガス濃度湿度検出装置を用いて、被検出ガスの湿度を検出する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
この技術では、酸素濃度検出セルの一対の第１電極間に生じる電圧が制御目標電圧となるように、酸素ポンプセルの一対の第２電極間に流れる電流を制御する。また、制御目標電圧は、第１電圧に設定される一方、第１電圧より大きな第２電圧に設定される。そして、被検出ガスが大気であると判別されているときに酸素ポンプセルにて検出される（第１電圧印加時の）第１電流と、（第２電圧印加時の）第２電流とに基づいて、被検出ガスの湿度を検出する。
【０００９】
これにより、被検出ガス中の特定成分のガス濃度を検出するためのガスセンサを用いた簡易な装置構成によって、湿度センサを別途に設けることなく、被検出ガスが大気であるときの湿度を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−２８１７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このようなガス濃度湿度検出装置では、湿度を検出する場合には、酸素濃度検知セルの制御目標電圧が第１電圧から第１電圧より大きな第２電圧に切り替えられるので、それに伴って、酸素ポンプセルに流れる電流や電圧も大きくなる（図６参照）。
【００１２】
ところが、図６（ａ）に示すように、湿度の検出を開始する場合に、被検出ガスの湿度が低いとき（例えば０ｖｏｌ％のとき）には、制御目標電圧を第１電圧から高電圧の第２電圧に切り替えると、酸素ポンプセルに流れる電流（ポンプセル電流：Ｉｐ電流）や電圧（ポンプ電圧：Ｖｐ電圧）が所定期間に亘ってオーバーシュートして、非常に高い値となることがある。
【００１３】
そして、このようにＶｐ電圧がオーバーシュートして一定電圧を超えると、酸素ポンプセルの固体電解質体中の酸素が電流として引き抜かれて、ブラックニングが生じるという問題があった。
【００１４】
なお、図６（ｂ）に示すように、湿度の検出を開始する場合に、被検出ガスの湿度が高いとき（例えば２．５ｖｏｌ％のとき）には、酸素ポンプセルに流れるポンプ電流（Ｉｐ）やポンプ電圧（Ｖｐ）は瞬間的に高くなるものの、すぐに低い値に収束するので、ブラックニングの恐れは少ないと考えられる。
【００１５】
このブラックニングとは、固体電解質体に含まれる金属酸化物が還元され金属が生成される現象であり、ブラックニングが発生すると固体電解質体の特性（特にイオン伝導性）が劣化してしまう。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ブラックニングの発生を抑制できるガス濃度湿度検出装置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】
【００１７】
（１）本発明の第１局面のガス濃度湿度検出装置は、第１固体電解質体及び第１固体電解質体上に形成された一対の第１電極を有する起電力セルと、第２固体電解質体及び第２固体電解質体に形上成された一対の第２電極を有する酸素ポンプセルと、を備えるガスセンサ素子に接続されて、被検出ガス中の特定成分のガス濃度の検出と、被検出ガスの湿度の検出を行うものである。
【００１８】
このガス濃度湿度検出装置では、電流制御手段によって、一対の第１電極間に生じる起電力セル電圧（起電力セルの電圧）が制御目標電圧となるように酸素ポンプセルの一対の第２電極間に流れるポンプ電流を制御する場合に、電圧設定手段によって、制御目標電圧を、第１電圧と第１電圧よりも大きい第２電圧とに設定する。そして、ポンプ電流検出手段によって、第１電圧の印加時のポンプ電流と第２電圧の印加時のポンプ電流とを検出し、湿度検出手段によって、第１電圧の印加時のポンプ電流と第２電圧の印加時のポンプ電流との差に基づいて、被検出ガスの湿度を検出する。
【００１９】
しかも、このガス濃度湿度検出装置では、ポンプ電圧検出手段によって、制御目標電圧が第１電圧であり且つ被検出ガスの特定成分のガス濃度が所定濃度（例えば大気）であるときに、酸素ポンプセルの一対の第２電極間のポンプ電圧を検出し、ポンプ電圧判定手段によって、ポンプ電圧と湿度の高低の状態を示す指標（即ち第１の指標、第２の指標）との関係を判定する。
【００２０】
そして、ポンプ電圧が、湿度の低い状態を示す第１の指標を満たすものであると判定された場合には、制御目標電圧を第２電圧に設定せず、ポンプ電圧が、第１の指標より湿度の高い状態を示す第２の指標を満たすものであると判定された場合には、制御目標電圧を第２電圧に設定し、湿度検出手段により、被検出ガスの湿度を検出する。
【００２１】
つまり、本第１局面では、被検出ガスの湿度が高いか低いかを判定し、湿度が高い場合には、起電力セルに印加する第１電圧と第２電圧とに対応したポンプ電流の差に基づいて、被検出ガスの湿度を検出するが、被検出ガスの湿度が低い場合には、起電力セルに印加する電圧を高電圧の第２電圧に設定しないようにしている。
【００２２】
すなわち、湿度が低い場合には、起電力セルの制御目標電圧を高電圧の第２電圧に設定すると、酸素ポンプセルのポンプ電流やポンプ電圧は一時的に大きくオーパーシュートしてブラックニングが発生することがあるので、本第１局面では、湿度が低い場合には、第２電圧に設定しないようにしている。
【００２３】
これによって、酸素ポンプセルのブラックニングの発生を抑制できるので、ガスセンサ素子（ひいてはガス濃度湿度検出装置）の耐久性が向上するという顕著な効果を奏する。
また、本第１局面では、被検出ガスの湿度だけなく被検出ガス中の特定ガスのガス濃度（例えば酸素濃度）を検出することができる。
【００２４】
（２）本発明の第２局面では、ポンプ電圧が、第１の指標を満たすものであると判定された場合には、ポンプ電圧と被検出ガスの湿度との関係に基づいて、被検出ガスの湿度を検出する。
【００２５】
湿度が低い場合には、後に詳述するように、ポンプ電圧と被検出ガスの湿度との間には、所定の相関関係がある（図４参照）。従って、湿度が低い場合には、ポンプ電圧から被検出ガスの湿度を求めることができる。
【００２６】
例えば後述する式（２）に示すように、予めポンプ電圧と被検出ガスの湿度との関係を精密に求めておくことにより、湿度が低い場合でも、精度良く湿度を求めることができる。また、湿度が低い場合に湿度検知を行う際に、制御目標電圧を第２電圧に変更し第１電圧と第２電圧とに対応したポンプ電流の差を求める必要がなく、予め求めておいた関係から湿度を求めることができるので、より早く湿度を求めることができる。
【００２７】
（３）本発明の第３局面では、セル電圧が、第１の指標を満たすものであると判定された場合には、被検出ガスの湿度をゼロとする。
湿度が低い場合には、便宜的に被検出ガスの湿度をゼロとしてもよい。これにより、湿度を検出するために、制御目標電圧を第２電圧に設定しないので、結果として、酸素ポンプセルのブラックニングの発生を抑制できる。
【００２８】
（４）本発明の第４局面では、ポンプ電圧判定手段にて、ポンプ電圧が、湿度の高低の状態を判定する判定電圧以上か否かを判定する。そして、ポンプ電圧が、判定電圧以上であると判定された場合には、制御目標電圧を第２電圧に設定せず、セル電圧が、判定電圧未満であると判定された場合には、制御目標電圧を第２電圧に設定し、湿度検出手段により、被検出ガスの湿度を検出する。
【００２９】
本第４局面では、判定電圧を用いて湿度の高低を判定でき、ポンプ電圧が高く湿度が低い場合には、起電力セルの制御目標電圧を第２電圧にしないようにできる。その結果、酸素ポンプセルのブラックニングを抑制できる。
【００３０】
（５）本発明の第５局面では、ガスセンサ素子を用いて被検出ガス中の特定成分のガス濃度を検出している場合に、ポンプ電圧を検出する。
本第５局面では、ガス濃度を検出する際に、ポンプ電圧に基づいて、被検出ガスの湿度の高低を判断することができる。
【００３１】
ここで、本発明の各構成について説明する。
・ガス濃度湿度検出装置とは、上述したように、起電力セルや酸素ポンプセルを備えたガスセンサ素子を用いて、被検出ガスのガス濃度や湿度を検出する装置である。
【００３２】
・ガス検出素子とは、起電力セルや酸素ポンプセルを備え、被検出ガスのガス濃度や湿度の検出に用いられる素子である。
・固体電解質体とは、固体電解質としての特性（外部から加えられた電場によってイオン（例えば酸素イオン）を移動させることができる特性：イオン伝導性）を有する部材である。固体電解質の材料としては、例えばジルコニア（特にイットリア部分安定化ジルコニア、マグネシア部分安定化ジルコニア）、チタニア、セリア等が挙げられる。
【００３３】
・起電力セルとは、ガス濃度を検出する際には、一対の第１電極間の特定成分のガス濃度に応じて起電力が生じるセルである。酸素ポンプセルとは、ガス濃度を検出する際には、一対の第２電極間で酸素（酸素イオン）のポンピングを行うセルである。
【００３４】
なお、酸素ポンプセルのポンピング動作としては、酸素ポンプセルの一方の第２電極から他方の第２電極側に酸素（酸素イオン）を移動させる動作（酸素の汲み出しや汲み入れの動作）が挙げられる。
【００３５】
・被検出ガスとしては、例えば、内燃機関から排出される排ガス、ＥＧＲ（排ガス再循環）の合流後の吸気ガス、吸気管内の大気ガス等が挙げられる。
・特定ガスとしては、酸素、ＮＯｘ、Ｈ２Ｏ等が挙げられる。
【００３６】
なお、前記「特定ガスが所定濃度」としては、被検出ガスが既知の濃度となる場合であり、例えば、被検出ガスが大気を示す酸素濃度、酸素濃度が大気の約半分となる酸素濃度などが挙げられる。
【００３７】
・ポンプ電圧と湿度の高低の状態を示す指標とは、第１の指標、第２の指標のことである。このうち、第１の指標は、湿度の低い状態を示す指標であり、例えば所定値以上のポンプ電圧が挙げられる。また、第２の指標は、第１の指標より湿度の高い状態を示す指標であり、前記所定値未満のポンプ電圧が挙げられる。
【００３８】
なお、前記ガス濃度湿度検出装置の前提となる基本的な構成として、「第１固体電解質体及び該第１固体電解質体に形成された一対の第１電極を有し、該一対の第１電極のうちの一方の電極が、被検出ガスが導入される検出室内に配置され、他方の電極が基準となる酸素濃度雰囲気に晒される酸素濃度検出セル（起電力セル）と、第２固体電解質体及び該第２固体電解質体に形成された一対の第２電極を有し、該一対の第２電極のうちの一方の電極が前記検出室内に配置され、該一対の第２電極間に流れる電流に応じて、前記検出室に導入された前記被検出ガスに含まれる酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルとを備えるガスセンサ素子に接続され、前記酸素濃度検出セル及び酸素ポンプセルを用いた前記被検出ガス中の特定成分のガス濃度の検出と、前記被検出ガスの湿度の検出と、を行うガス濃度湿度検出装置」の構成を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】内燃機関の排気系周りの概略的な構成を示す図である。
【図２】全領域空燃比センサ９の概略的な構造を示す図である。
【図３】実施形態のセンサ制御装置及びガスセンサを備えたセンサユニット等を示す図である。
【図４】ポンプ電圧と湿度（水分濃度）との関係を示すグラフである。
【図５】実施形態のセンサ制御装置で実行される制御処理のフローチャートである。
【図６】（ａ）水分濃度が低い場合に、湿度を検出する際のＩｐ、Ｖｐ、Ｖｓの変化を示すグラフ、（ｂ）水分濃度が高い場合に、湿度を検出する際のＩｐ、Ｖｐ、Ｖｓの変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明を具体化したガス濃度湿度検出装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下では、本発明に係るガス濃度湿度検出装置の一例として、ガスセンサが出力する検出信号に基づき、被検出ガス中の酸素濃度及び被検出ガスの湿度を検出することが可能なセンサ制御装置を例に説明する。また、ガスセンサとしては、酸素濃度に応じてセンサ電流がリニアに変化する全領域空燃比センサを例に説明する。
【００４１】
［１．実施形態］
［１−１．全体構成］
まず、図１に基づいて、実施形態のガス濃度湿度検出装置であるセンサ制御装置１が取り付けられる内燃機関３の概略的なシステム構成について説明する。
【００４２】
内燃機関３は、自動車を駆動するためのエンジン５を有する。エンジン５には、エンジン５から排出される排ガスを車外に放出するための排気管７が接続されている。排気管７の経路上には、全領域空燃比センサ９が配設されている。
【００４３】
より詳細には、全領域空燃比センサ９は、排気管７の排気通路を流通する排ガス中の特定成分（本実施形態では酸素）のガス濃度（酸素濃度）を検出するガスセンサである。全領域空燃比センサ９は、自身とは離れた位置に配設されるセンサ制御装置１とハーネス１１を介して電気的に接続されており、センサ制御装置１によって通電制御されて酸素濃度を検出する。なお、後述するように、本実施形態では、この全領域空燃比センサ９を用いて排ガス中（大気の場合は大気中）の湿度を検出する。
【００４４】
このうち、ハーネス１１で接続された全領域空燃比センサ９とセンサ制御装置１からセンサユニット１３が構成されている。つまり、センサユニット１３では、全領域空燃比センサ９は、ハーネス１１を介して、全領域空燃比センサ９とは離れた位置に取り付けられるセンサ制御装置１と電気的に接続されている。
【００４５】
このセンサ制御装置１は、バッテリ１５から電力の供給を受けて駆動され、全領域空燃比センサ９を用いて検出した酸素濃度の検出信号をエンジン制御装置（ＥＣＵ）１７に出力する。ＥＣＵ１７では、全領域空燃比センサ９の出力に基づき、エンジン５の空燃比フィードバック制御が行われる。
【００４６】
なお、センサ制御装置１の配設態様は適宜変更可能であり、例えばセンサ制御装置１をＥＣＵ１７に組み込み、全領域空燃比センサ９とＥＣＵ１７とによってセンサユニットとしてもよい。
【００４７】
本実施形態では、エンジン５に燃料供給が行われているときは、燃焼後の又は未燃焼の排ガスが全領域空燃比センサ９の検出対象となる。一方、エンジン５への燃料供給が停止された状態（フューエルカット期間）では、排気管７内に大気が流通するため、排気管７内を流通する大気が全領域空燃比センサ９の検出対象となる。
【００４８】
つまり、以下では、全領域空燃比センサ９の検出対象となる「被検出ガス」は、エンジン５から排出される排ガス、すなわち、燃料供給が行われている場合に排出される燃焼後の排ガス又は未燃焼の排ガス及び燃料供給が行われていない場合の排ガスである大気のいずれも包含するものとして説明する。
【００４９】
［１−２．全領域空燃比センサ９］
次に、図２に基づいて、全領域空燃比センサ９について簡単に説明する。
全領域空燃比センサ９は、筒状の主体金具２３と、軸線Ｏ方向（図２の上下方向）に延びる板状形状のガスセンサ素子２５と、ガスセンサ素子２５の周囲を取り囲む筒状のセラミックスリーブ２７と、ガスセンサ素子２５の後端部（図２の上方）の周囲を取り囲む筒状の第１セパレータ３１と、ガスセンサ素子２５と第１セパレータ３１との間に配置される複数個の接続端子３３と、を主に備えている。
【００５０】
ガスセンサ素子２５は、その先端側に、排ガスに含まれる酸素の濃度を検出する検出部３５を備えており、後端側の外表面のうち表裏の位置関係となる各主面には、複数の電極パッド３７が形成されている。
【００５１】
接続端子３３は、ガスセンサ素子２５の電極パッド３７にそれぞれ電気的に接続されるとともに、外部から全領域空燃比センサ９の内部に配設されるリード線３９に電気的に接続されている。なお、リード線３９が束ねられてハーネス１１が構成される。
【００５２】
主体金具２３は、貫通孔４１に挿通されたガスセンサ素子２５を保持するよう構成されている。つまり、主体金具２３の貫通孔４１には、ガスセンサ素子２５の周囲を取り囲む状態で、セラミックホルダ４３と滑石リング４５、４７とセラミックスリーブ２７が積層されている。なお、主体金具２３の先端側には、プロテクタ４９が取り付けられている。
【００５３】
一方、主体金具２３の後端側外周には、外筒５１が固定されており、外筒５１の後端側にはグロメット５３が配置され、グロメット５３と第１セパレータ３１との間には第２セパレータ５５が配置されている。
【００５４】
［１−３．ガスセンサ素子］
次に、図３に基づいて、ガスセンサ素子２５の構造について説明する。
ガスセンサ素子２５は、ジルコニアを主体とする第１固体電解質体６１及び第２固体電解質体６３と、アルミナを主体とする第１絶縁基体６５、第２絶縁基体６７、第３絶縁基体６９、第４絶縁基体７１とを備えている。
【００５５】
なお、ガスセンサ素子２５では、図３の下方より、第１、第２絶縁基体６５、６７、第１固体電解質体６１、第３絶縁基体６９、第２固体電解質体６３、第４絶縁基体７１の順に積層されている。
【００５６】
第１固体電解質体６１の両面（図３の上下方向）には、白金を主体とする一対の第１電極７３、７５がそれぞれ形成されており、同様に、第２固体電解質体６３の両面にも、一対の第２電極７７、７９がそれぞれ形成されている。そのうちの一方の第１電極７３は、第１固体電解質体６１と第２絶縁基体６７との間に挟まれて埋設されている。
【００５７】
なお、第１、第２固体電解質体６１、６３及び第１〜第４絶縁基体６５〜７１は、いずれも図３の紙面と垂直の方向に細長い板状に形成されており、図３ではその長手方向と直交する断面（即ち検出部３５の断面）を示している。
【００５８】
第３絶縁基体６９の長手方向の一端側（即ち検出部３５）には、第１、第２固体電解質体６１、６３を一壁面としつつ、排ガスを導入可能な中空の検出室８１が形成されている。検出室８１の幅方向（図３の左右方向）の両端には、外部より検出室８１内に排ガスを導入する際の流入量を規制するための多孔質状の拡散律速部８３が設けられている。
【００５９】
なお、第１固体電解質体６１上の内側の第１電極７５と、第２固体電解質体６３上の内側の第２電極７７とは、検出室８１内にそれぞれ露出されている。
また、第１、第２絶縁基体６５、６７の間には、白金を主体とする発熱抵抗体８５が埋設されている。第１、第２絶縁基体６５、６７及び発熱抵抗体８５は、第１、第２固体電解質体６１、６３を加熱して活性化させるためのヒータとして機能する。
【００６０】
第２固体電解質体６３上の外側の第２電極７９は、その表面がセラミックス（例えば、アルミナ）からなる多孔質性の保護層８７に覆われている。つまり、排ガスに含まれるシリコン等の被毒成分によって劣化しないように、第２電極７９が保護層８７によって保護されている。なお、第２固体電解質体６３上に積層された第４絶縁基体７１には、第２電極７９を覆わないように開口８９が設けられており、保護層８７はその開口８９内に配設されている。
【００６１】
このように構成されたガスセンサ素子２５において、第１固体電解質体６１とその両面に設けられた一対の第１電極７３、７５は、両第１電極７３、７５間の酸素濃度の差に応じて起電力を発生させる酸素濃度検出セル（即ち起電力セル：以下、「Ｖｓセル」ともいう。）９１として機能する。なお、一方の第１電極７３は、検出室８１内の酸素濃度の検出のための基準となる酸素濃度を維持する酸素基準電極として機能する。
【００６２】
同様に、第２固体電解質体６３とその両面に設けられた一対の第２電極７７、７９は、外部から検出室８１内に酸素を汲み入れ、あるいは検出室８１から外部へ酸素を汲み出す酸素ポンプセル（以下、「Ｉｐセル」ともいう。）９３として機能する。なお、Ｉｐセル９３及びＶｓセル９１の詳細な機能については後述する。
【００６３】
［１−４．センサ制御装置］
次に、図３に基づいて、センサ制御装置１の構成について説明する。
センサ制御装置１は、マイクロコンピュータ１０１及び電気回路部１０３を構成主体としている。マイクロコンピュータ１０１は、公知の構成のＣＰＵ１０１ａ、ＲＯＭ１０１ｂ、ＲＡＭ１０１ｃ等を搭載したマイコンチップである。
【００６４】
なお、ＲＯＭ１０１ｂには、ＣＰＵ１０１ａに各処理を実行させるための制御プログラムや、後述する電流差ΔＩｐと湿度との関係を示すテーブルや湿度補正を行うための湿度補正テーブルなどが記憶されている。
【００６５】
電気回路部１０３は、ヒータ電圧供給回路１０５、微小電流供給回路１０９、電圧出力回路１１１、基準電圧比較回路１１３、ポンプ電流駆動回路１１５、ポンプ電流検出回路１１７、ポンプ電圧検出回路１１９を備えている。
【００６６】
ヒータ電圧供給回路１０５は、発熱抵抗体８５の両端に供給される電圧ＶｈをＰＷＭ制御して発熱抵抗体８５を発熱させ、Ｉｐセル９３及びＶｓセル９１の加熱を行う。
微小電流供給回路１０９は、Ｖｓセル９１の一方の第１電極７３から他方の第１電極７５側へ微小電流Ｉｃｐを流し、第１電極７３側に酸素イオンを移動させて基準となる酸素濃度雰囲気を生成する。これにより、第１電極７３は、被検出ガス中の酸素濃度を検出するための基準となる酸素基準電極として機能する。
【００６７】
電圧出力回路１１１は、Ｖｓセル９１の一対の第１電極７３、７５間に生ずる起電力（起電力セル電圧）Ｖｓを検出し、その検出結果を基準電圧比較回路１１３に出力する。
基準電圧比較回路１１３は、予め定められた基準電圧と、電圧出力回路１１１にて検出した起電力Ｖｓとの比較を行い、比較結果をポンプ電流駆動回路１１５にフィードバックする。
【００６８】
ポンプ電流駆動回路１１５は、基準電圧比較回路１１３から得られた比較結果に基づき、Ｉｐセル９３の一対の第２電極７７、７９間に流すポンプ電流Ｉｐの大きさや向きを制御する。これにより、Ｉｐセル９３による検出室８１内への酸素の汲み入れや検出室８１からの酸素の汲み出しが行われる。
【００６９】
ポンプ電流検出回路１１７は、Ｉｐセル９３の一対の第２電極７７、７９間に流れるポンプ電流Ｉｐを検出して電圧変換し、検出信号としてマイクロコンピュータ１０１に出力する。
【００７０】
ポンプ電圧検出回路１１９は、Ｉｐセル９３の一対の第２電極７７、７９間のポンプ電圧Ｖｐを検出して、マイクロコンピュータ１０１に出力する。
本実施形態では、基準電圧比較回路１１３によって起電力Ｖｓと比較される基準電圧として、２つの基準電圧（第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２：第１電圧Ｖ１（例えば４５０ｍＶ）＜第２電圧Ｖ２（例えば１０００ｍＶ））を有する。
【００７１】
具体的には、酸素濃度を検出する場合には、起電力Ｖｓが第１電圧Ｖ１となるように、ポンプ電流駆動回路１１５の動作が制御される。詳しくは、後述するように、起電力Ｖｓと比較する基準電圧として、常時は第１電圧Ｖ１が用いられて、排ガス中の酸素濃度がポンプ電流Ｉｐに基づいて算出される。
【００７２】
なお、この第１電圧Ｖ１は、検出室８１内に導入された排ガス中の水分（Ｈ２Ｏ）が実質的に解離しないような電圧値（例えば４５０ｍＶ）に設定される。
一方、湿度を検出する場合には、例えば酸素濃度の検出に伴って、起電力Ｖｓが第１電圧Ｖ１となるように、ポンプ電流駆動回路１１５の動作が制御されているときには、更に、起電力Ｖｓが第２電圧Ｖ２となるように、ポンプ電流駆動回路１１５の動作が制御される。詳しくは、後述するように、起電力Ｖｓと比較する基準電圧として、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とが用いられ、各電圧Ｖ１、Ｖ２の印加時の各ポンプ電流Ｉｐの差に基づいて、湿度が算出される。
【００７３】
なお、第２電圧Ｖ２は、検出室８１内に導入された排ガス中の水分（Ｈ２Ｏ）が解離するような高い電圧値（例えば１０００ｍＶ）に設定される。
［１−５．ＥＣＵ］
次に、ＥＣＵ１７の構成について説明する。
【００７４】
ＥＣＵ１７は、自動車のエンジン５の駆動等を電子的に制御するための装置である。ＥＣＵ１７には公知の構成のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を搭載したマイコンチップが用いられ、制御プログラムの実行にしたがって燃料の噴射タイミングや点火時期の制御が行われる。
【００７５】
かかる制御を行うための情報として、センサ制御装置１から排ガス中の酸素濃度に応じた出力（検出信号）が入力される。また、その他の情報として、その他のセンサからの信号（例えば、エンジン５のピストン位置や回転数を検出できるクランク角、冷却水の水温、燃焼圧などの情報）も入力される。
【００７６】
［１−６．ガス濃度湿度検出方法］
次に、センサ制御装置１にて行われるガス濃度湿度検出方法、即ち、酸素濃度の検出方法と湿度の検出方法とについて説明する。
【００７７】
ａ）酸素濃度の検出方法
最初に、全領域空燃比センサ９を用いて排ガスの酸素濃度（従って排ガスの空燃比）を検出する動作について簡単に説明する。なお、排ガスの酸素濃度を検出する際には、上述したように、基準電圧比較回路１１３で比較対象となる基準電圧（制御目標電圧）として、第１電圧Ｖ１（例えば４５０ｍＶ）が設定される。
【００７８】
酸素濃度を検出する場合には、図３に示すに回路が用いられる。
具体的には、まず、微小電流供給回路１０９によりＶｓセル９１の一方の第１電極７３から他方の第１電極７５に向けて微小電流Ｉｃｐを流す。この通電より、他方の第１電極７５側から一方の第１電極７３側に、第１固体電解質体６１を介して排ガス中の酸素が汲み込まれ、第１電極７３が酸素基準電極として機能する。
【００７９】
そして、電圧出力回路１１１により両第１電極７３、７５間に発生する起電力Ｖｓを検出し、この起電力Ｖｓを基準電圧比較回路１１３で第１電圧Ｖ１と比較する。ポンプ電流駆動回路１１５では、基準電圧比較回路１１３による比較結果に基づいて、起電力Ｖｓが制御目標電圧である第１電圧Ｖ１となるようにＩｐセル９３の第２電極７７、７９間に流すポンプ電流Ｉｐの大きさや向きを制御する。
【００８０】
なお、検出室８１内に流入した排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであった場合、排ガス中の酸素濃度が薄いため、Ｉｐセル９３において外部から検出室８１内に酸素を汲み入れるように、第２電極７７、７９間に流すポンプ電流Ｉｐが制御される。一方、検出室８１内に流入した排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであった場合、排ガス中には多くの酸素が存在するため、Ｉｐセル９３において検出室８１から外部へ酸素を汲み出すように、第２電極７７、７９間に流すポンプ電流Ｉｐが制御される。
【００８１】
このときのポンプ電流Ｉｐが、ポンプ電流検出回路１１７にて電圧変換されて全領域空燃比センサ９の出力（検出信号：第１ポンプ電流Ｉｐ１）としてマイクロコンピュータ１０１に出力される。マイクロコンピュータ１０１では、全領域空燃比センサ９から出力されるポンプ電流Ｉｐの大きさと向きに基づいて、排ガス中に含まれる酸素濃度、ひいては排ガスの空燃比を特定できる。
【００８２】
つまり、上述したように、本実施形態では、センサユニット１３（全領域空燃比センサ９及びセンサ制御装置１）が、従来のセンサユニットと同様の構成を有しており、排ガスの酸素濃度（排ガスの空燃比）の検出動作も従来と同様である。
【００８３】
ｂ）湿度の検出方法
本実施形態では、湿度を検出するときには、湿度が高い場合の湿度検出方法と湿度が低い場合の湿度検出方法とが異なるので、それぞれ分けて説明する。なお、湿度検出を行う場合には、酸素濃度検出の動作は中止する。
【００８４】
＜湿度が高い場合（例えば水分濃度０．５ｖｏｌ％を上回る場合）の湿度検出方法＞
前記図３に示す回路を用いて、Ｖｓセル９１の起電力Ｖｓが、制御目標電圧である第１電圧Ｖ１（即ち排ガス中の水分を実質的に電気分解しないような低い電圧）となるように、Ｉｐセル９３に流すポンプ電流Ｉｐを制御する。
【００８５】
詳しくは、ポンプ電流駆動回路１１５によってＩｐセル９３の両第２電極７７、７９間にポンプ電流Ｉｐを流すとともに、その際に、ポンプ電圧検出回路１１９により、Ｖｓセル９１の両第１電極７３、７５間に発生する起電力Ｖｓを検出し、この起電力Ｖｓを基準電圧比較回路１１３で第１電圧Ｖ１と比較する。
【００８６】
ポンプ電流駆動回路１１５では、基準電圧比較回路１１３による比較結果に基づいて、起電力Ｖｓが第１電圧Ｖ１となるようにＩｐセル９３の両第２電極７７、７９間に流すポンプ電流Ｉｐの大きさを制御する。
【００８７】
このときのポンプ電流Ｉｐが、ポンプ電流検出回路１１７にて電圧変換されて、第１ポンプ電流Ｉｐ１としてマイクロコンピュータ１０１に出力される。
なお、酸素濃度を検出する際には、起電力Ｖｓが第１電圧Ｖ１となるようにＩｐセル９３の両第２電極７７、７９間に流すポンプ電流Ｉｐの大きさが制御されるので、後述するように、このときのポンプ電流Ｉｐを第１ポンプ電流Ｉｐ１として用いることができる。
【００８８】
次に、Ｖｓセル９１の両第１電極７３、７５間に第１電圧Ｖ１より高電圧の第２電圧Ｖ２を印加するように、ポンプ電流駆動回路１１５の動作を制御する。
つまり、Ｖｓセル９１の制御目標電圧を、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２（即ち排ガス中の水分を実質的に電気分解するような高い電圧）となるように、ポンプ電流駆動回路１１５の動作を制御する。
【００８９】
詳しくは、ポンプ電流駆動回路１１５によってＩｐセル９３の両第２電極７７、７９間にポンプ電流Ｉｐを流すとともに、その際に、電圧出力回路１１１により、Ｖｓセル９１の両第１電極７３、７５間に発生する起電力Ｖｓを検出し、この起電力Ｖｓを基準電圧比較回路１１３で第２電圧Ｖ２と比較する。
【００９０】
そして、ポンプ電流駆動回路１１５では、基準電圧比較回路１１３による比較結果に基づいて、起電力Ｖｓが第２電圧Ｖ２となるようにＩｐセル９３の両第２電極７７、７９間に流すポンプ電流Ｉｐの大きさを制御する。
【００９１】
このときのポンプ電流Ｉｐが、ポンプ電流検出回路１１７にて電圧変換されて、第２ポンプ電流Ｉｐ２としてマイクロコンピュータ１０１に出力される。
マイクロコンピュータ１０１では、第１ポンプ電流Ｉｐ１と第２ポンプ電流Ｉｐ２との電流差ΔＩｐを求める。
【００９２】
ここで、電流差ΔＩｐと湿度（例えば大気湿度）とには相関関係があり、この電流差ΔＩｐと湿度との関係を示すテーブルがＲＯＭ１０１ｂに記憶されている。従って、ＲＯＭ１０１ｂに記憶された電流差ΔＩｐと湿度との関係を示すテーブルを用いて、電流差ΔＩｐから排ガス（被検出ガス）の湿度を求めることができる。
【００９３】
＜湿度が低い場合（例えば水分濃度０．５ｖｏｌ％以下の場合）の湿度検出方法＞
本発明者等の研究によれば、被検出ガスが大気を示す酸素濃度において、図４に示すように、湿度（水分濃度）とポンプ電圧Ｖｐとには所定の関係があることが分かっている。
【００９４】
具体的には、湿度が高い場合（水分濃度０．５ｖｏｌ％を上回る場合：同図のＭ点を上回る場合参照）には、湿度とポンプ電圧Ｖｐとは、下記式（１）の関係がある。
なお、ｙはポンプ電圧Ｖｐ［Ｖ］、ｘは湿度［ｖｏｌ％］である（以下同様）。
【００９５】
ｙ＝１．６２×１０-３ｘ２−２．２１×１０-２ｘ＋５．８５×１０-１
・・（１）
なお、Ｒ２＝０．９５７
また、湿度が低い場合（水分濃度０．５ｖｏｌ％以下の場合：同図のＭ点以下の場合参照）には、湿度とポンプ電圧Ｖｐとは、下記式（２）の関係がある。
【００９６】
ｙ＝−０．２５３ｘ＋０．７３１・・（２）
なお、Ｒ２＝１．０００
つまり、湿度が低い場合には、ポンプ電圧Ｖｐが高いほど湿度が低い関係（比例関係）がある。従って、湿度が低い場合（ここでは、図４に示すように、ポンプ電圧Ｖｐが判定電圧Ｖｐｔｈ以上の場合）には、前記式（２）に基づいて、ポンプ電圧Ｖｐから湿度を求めることができる。
【００９７】
なお、例えばポンプ電圧Ｖｐが判定電圧Ｖｐｔｈ以上の場合には、湿度が殆ど０ｖｏｌ％に近いので、近似的に湿度０ｖｏｌ％とすることも可能である。
［１−７．制御処理］
次に、センサ制御装置１において実行されるガス濃度湿度検出処理について、図５を参照して説明する。図５に示す各処理を実行させるプログラムも、先述のＲＯＭ１０１ｂに記憶されており、ＣＰＵ１０１ａが実行する。
【００９８】
本制御処理は、例えば、全領域空燃比センサ９を用いて排ガスの酸素濃度を検出している場合に、所定のタイミング毎に実施される。なお、このときには、酸素濃度の検出のために、制御目標電圧は第１電圧Ｖ１に設定されている。
【００９９】
まず、ステップ（Ｓ）１００にて、全領域空燃比センサ９による被検出ガス（即ちエンジン３から排出される排ガス）が大気であるか否かを判定する。例えば、エンジン５において、燃料供給停止中であることを示す信号（フューエルカット信号）が受信されたか否かによって、被検出ガスが大気であるか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ１１０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。
【０１００】
ステップ１１０では、大気と判定されてから所定時間経過したか否かを判定する。つまり、燃料供給停止時から所定時間が経過して、排気管７の排気通路が十分に大気で満たされて、ガスセンサ素子２５の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となっているかどうかを判定する。ここで肯定判断されるとステップ１２０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。
【０１０１】
ステップ１２０では、ポンプ電圧検出回路１１９にて検出されたＩｐセル９３の第２電極７７、７９間の電圧（ポンプ電圧Ｖｐ）を、マイクロコンピュータ１０１に読み込む。
続くステップ１３０では、読み込んだポンプ電圧Ｖｐが、被検出ガスの湿度の判定値（湿度が高いか低いかを判定するための判定電圧Ｖｐｔｈ：図４参照）より小さいか否かを判定する。なお、ポンプ電圧Ｖｐが判定電圧Ｖｐｔｈ未満の場合には湿度が高いと判定し、ポンプ電圧Ｖｐが判定電圧Ｖｐｔｈ以上の場合には湿度が低いと判定する。ここで肯定判断される（即ち湿度が高いと判断される）とステップ１４０に進み、一方否定判断される（即ち湿度が低いと判断されると）とステップ１９０に進む。
【０１０２】
ステップ１９０では、湿度が高いと判断されたので、従来と同様に、基準電圧比較回路１１３にて設定される基準電圧が第１電圧Ｖ１（例えば４５０ｍＶ）のもとでのＩｐセル９３の第２電極７７、７９間に流れるポンプ電流Ｉｐを、ポンプ電流検出回路１１７を介して第１ポンプＩｐ１として読み込む。なお、この読み込まれた第１ポンプ電流Ｉｐ１は、ＲＡＭ１０１ｃに記憶される。
【０１０３】
続くステップ１５０では、基準電圧比較回路１１３に設定される基準電圧（制御目標電圧）を第１電圧Ｖ１から第１電圧Ｖ１より高い第２電圧Ｖ２（例えば１０００ｍＶ）に変更する。
【０１０４】
続くステップ１６０では、基準電圧比較回路１１３にて設定された第２電圧Ｖ２のもとでのＩｐセル９３の第２電極７７、７９間に流れるポンプ電流Ｉｐを、ポンプ電流検出回路１１７を介して第２ポンプ電流Ｉｐ２として読み込む。この読み込まれた第２ポンプ電流Ｉｐ２も、ＲＡＭ１０１ｃに記憶される。
【０１０５】
続くステップ１７０では、基準電圧比較回路１１３に設定される基準電圧（制御目標電圧）を第２電圧Ｖ２から第１電圧Ｖ１に変更する。
続くステップ１８０では、ＲＡＭ１０１ｃに読み込まれた第１ポンプ電流Ｉｐ１と第２ポンプ電流Ｉｐ２とから、被検出ガス中の水分量（即ち湿度）を算出し、ステップ２００に進む。
【０１０６】
詳しくは、上述したように、第２ポンプ電流Ｉｐ２から第１ポンプ電流Ｉｐ１を減算して電流差ΔＩｐを求め、電流差ΔＩｐと湿度との関係を示すテーブルを用いて、電流差ΔＩｐから湿度を求める。つまり、この電流差ΔＩｐは、被検出ガスにおける湿度由来の酸素濃度（つまり、被検出ガスの水分量）を示し、ひいては被検出ガスの大気湿度を示すので、電流差ΔＩｐから湿度（ここでは大気湿度）を求めることができる。
【０１０７】
一方、前記ステップ１３０で否定判断されて（即ち低湿度であると判断されて）進むステップ１９０では、ポンプ電圧Ｖｐから水分量（湿度）を算出する。詳しくは、湿度が低い場合の前記式（２）を用いて、ポンプ電圧Ｖｐから水分量（湿度）を求める。
【０１０８】
続くステップ２００では、第１ポンプ電流Ｉｐ１と前記ステップ１８０又はステップ１９０にて算出された水分量とに基づいて、大気湿度によって生じたＩｐ電流の誤差ΔＩｐを示す補正値を決定し、一旦本処理を終了する。
【０１０９】
つまり、ＲＯＭ１０１ｂにあらかじめ記憶されている湿度補正テーブルには、第１ポンプ電流Ｉｐ１が示すＩｐ電流と被検出ガスの水分量との組合せにそれぞれ対応したＩｐ電流の誤差ΔＩｐが設定されている。従って、ステップ２００では、ＲＯＭ１０１ｂの湿度補正テーブルを参照して、第１ポンプ電流Ｉｐ１及び水分量の組み合わせに対応するＩｐ電流の誤差ΔＩＰが補正値として決定される。ここで決定された補正値は、ＲＡＭ１０１ｃに記憶される。
【０１１０】
なお、この補正値を用いてセンサ出力が補正されるが、その補正の手順は従来と同様の周知のものであるので、その説明は省略する。
［１−８．効果］
本実施形態では、制御目標電圧が第１電圧Ｖ１であり且つ被検出ガスが大気であるときに、Ｉｐセル９３の一対の第２電極７７、７９間のポンプ電圧Ｖｐを検出し、そのポンプ電圧Ｖｐが判定電圧Ｖｐｔｈ未満であるか否かを判定する。
【０１１１】
そして、ポンプ電圧Ｖｐが判定電圧Ｖｐｔｈ未満である場合には、湿度が高い状態であるとして、通常のように、制御目標電圧を第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２に変更し、各電圧印加次の第１ポンプ電流Ｉｐ１と第２ポンプ電流Ｉｐ２との電流差ΔＩｐに基づいて、被検出ガスの湿度を求める。
【０１１２】
一方、ポンプ電圧Ｖｐが判定電圧Ｖｐｔｈ以上である場合には、湿度が低い状態であるとして、制御目標電圧を第２電圧Ｖ２に変更することなく、湿度が低い場合の前記式（２）に基づいて、被検出ガスの湿度を求める。
【０１１３】
すなわち、上述したように、湿度が低い場合には、Ｖｓセル９１の制御目標電圧を高電圧の第２電圧Ｖ２に設定すると、Ｉｐセル９３のポンプ電流Ｉｐやポンプ電圧Ｖｐは一時的に大きくオーパーシュートしてブラックニングが発生することがあるので、本実施形態では、湿度が低い場合には、第２電圧Ｖ２に設定しないようにしている。
【０１１４】
これによって、Ｉｐセル９３のブラックニングの発生を抑制できるので、ガスセンサ素子２５の耐久性が向上するという顕著な効果を奏する。
また、本実施形態では、湿度が低い場合には、前記式（２）を用いて湿度を求めるので、湿度が低い場合でも、精度良く湿度を求めることができる。また、湿度が低い場合に湿度検知を行う際に、制御目標電圧を第２電圧に変更し第１電圧と第２電圧とに対応したポンプ電流の差を求める必要がなく、予め求めておいた関係から湿度を求めることができるので、より早く湿度を求めることができる。
【０１１５】
さらに、本実施形態では、ステップ１８０で水分量の計算に用いられる第１ポンプ電流Ｉｐ１は、基準電圧比較回路１１３に設定される基準電圧を第１電圧Ｖ１から第２電圧ｖ２に変更する処理であるステップ１５０の直前のステップ１４０の処理にて読み込んでいる。
【０１１６】
これにより、第１ポンプ電流Ｉｐ１の検出タイミングと第２ポンプ電流Ｉｐ２の検出タイミングの時間差を小さくしているので、第１ポンプ電流Ｉｐ１が検出された後で第２ポンプＩｐ２が検出されるまでの間に湿度が変化してしまう不具合の発生が抑制される。なお、これとは別に、ステップ１７０の後に、第１ポンプ電流Ｉｐ１を検出してもよい。
【０１１７】
なお、本実施形態では、被検出ガスの湿度だけなく被検出ガス中の特定ガスのガス濃度（例えば酸素濃度）を検出することができる。
［２．実施形態と特許請求の範囲との対応関係］
上記実施形態において、ポンプ電流駆動回路１１５等が本発明の「電流制御手段」に相当し、Ｓ１５０等を実行するセンサ制御装置が本発明の「電圧設定手段」に相当し、ポンプ電流検出回路等が本発明の「ポンプ電流検出手段」に相当し、Ｓ１８０等を実行するセンサ制御装置が本発明の「湿度検出手段」に相当し、ポンプ電圧検出回路等及びＳ１２０を実行するセンサ制御装置が本発明の「ポンプ電圧検出手段」に相当し、Ｓ１３０等を実行するセンサ制御装置が本発明の「ポンプ電圧判定手段」に相当する。
【０１１８】
尚、本発明は、以上詳述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
（１）例えば、上述したように、被検出ガスの湿度が低い場合には、前記式（２）を用いて湿度を算出するのではなく、湿度を０ｖｏｌ％とみなしてもよい。
【０１１９】
（２）また、上記実施形態では、被検出ガス中の特定成分のガス濃度を検出するガスセンサとして、被検出ガス中の酸素濃度を検出する全領域空燃比センサを用いた場合を例示したが、これに限定されない。例えば、被検出ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサを用いても、上記と同様に湿度補正を行うことができる。
【０１２０】
つまり、周知の起電力セルと酸素ポンプセルを備えたＮＯｘセンサ（例えば特開２００７―４０９８７号公報参照）に記載のように、起電力セル及び酸素ポンプセルを駆動してＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサにおいて、前記実施形態と同様に、ポンプ電圧に基づいて湿度の高低を判断し、各湿度の高低に応じてそれぞれ湿度を検出してもよい。
【０１２１】
（３）また、上記実施形態では、全領域空燃比センサ９は、排気管７の排気通路に設けられていたが、これに限らず、ＥＧＲ通路に設けられていてもよい。全領域空燃比センサ９がＥＧＲ通路に設けられている場合、ＥＧＲ制御弁の開度の情報から、被検出ガス（即ちＥＧＲ通路のＥＧＲガス）の酸素濃度を判断すればよい。そして、例えばＥＧＲ開度５０％に相当する酸素濃度（酸素濃度が大気の約半分となる酸素濃度）において、図４に相当するようなポンプ電圧Ｖｐと湿度（水分濃度）の関係を予め求めておき、第１の指標、第２の指標を設定すればよい。
【符号の説明】
【０１２２】
１…センサ制御装置
５…エンジン
９…全領域空燃比センサ
１３…センサユニット
２５…ガスセンサ素子
６１…第１固体電解質体
６３…第２固体電解質体
７３、７５…第１電極
７７、７９…第２電極
８１… 検出室
９１…酸素濃度検出セル（起電力セル：Ｖｓセル）
９３…酸素ポンプセル（Ｉｐセル）
１０１…マイクロコンピュータ
【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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