JP2002303601A - ガス濃度センサの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出された素子抵抗値にノイズが重畳して
も、正確なガス濃度制御を実施可能とするガス濃度セン
サの制御装置を提供する。 【解決手段】 被検出ガス中のガス濃度に応じた電流信
号を出力するガス濃度センサの制御装置において、ガス
濃度センサで検出される素子抵抗に対する変化量を制限
することを特徴とするガス濃度センサの制御装置を提供
する。これにより、内燃機関の運転状態、センサ信号の
配線状態からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値
が真値と大きく異なることが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車載用内
燃機関の排気ガス中のガス濃度を検出するためのガス濃
度センサを用いて素子抵抗を検出する際、または使用す
る際のガス濃度センサの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車への応用を始めとして、ガ
ス濃度を検出するガス濃度センサを用いたガス濃度セン
サとして例えば、酸素濃度を検出する酸素濃度センサの
制御装置が以下に述べるように提案されている。

【０００３】近年の車載用内燃機関の空燃比制御におい
ては、例えば、制御精度を高めるといった要望やリーン
バーン化への要望があり、これらの要望に対応すべく、
内燃機関に吸入される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ：排気ガ
ス中の酸素濃度に対応して算出）を広域かつリニアに検
出するリニア式空燃比センサ（酸素濃度センサ）が具体
化されている。このような空燃比センサにおいて、この
検出精度を維持するには空燃比センサを活性状態に保つ
ことが不可欠であり、一般には空燃比センサに付設され
たヒータに通電制御することによりセンサ素子（空燃比
センサの素子）を加熱して活性状態を維持するようにし
ている。

【０００４】ところで、かかるヒータの通電制御におい
ては、センサ素子の温度（素子温）を検出してその素子
温が所望の活性化温度（例えば、約７００℃）になるよ
うにフィードバック制御を実施する技術が従来より開示
されている。この場合、その時々の素子温を検出するに
は、センサ素子に温度センサを付設しその検出結果から
導出すことも考えられるが、それでは温度センサを付加
する必要からコスト高となる。そこで、センサ素子の抵
抗（素子抵抗）が素子温に対して所定の対応関係を有す
ることを利用して素子抵抗を検出し、その検出された素
子抵抗から素子温を導出すことが提案されている。な
お、素子抵抗の検出結果は、例えば、空燃比センサの劣
化度合の判定等にも用いられる。

【０００５】図１８は、従来より用いられている素子抵
抗検出を説明する波形図であり、これは限界電流式酸素
濃度センサを内燃機関制御用の空燃比センサとして用い
る事例を示す。即ち、図１８の時刻ｔ０１１以前におい
ては空燃比検出のための所定電圧（正の印加電圧Ｖｐｏ
ｓ）がセンサ素子に印加され、その印加電圧Ｖｐｏｓに
対応して出力されるセンサ電流Ｉｐｏｓから空燃比（Ａ
／Ｆ）が求められる。また、時刻ｔ０１１〜ｔ０１２で
は素子抵抗検出のための負の印加電圧Ｖｎｅｇが印加さ
れ、その時のセンサ電流Ｉｎｅｇが検出される。そし
て、負の印加電圧Ｖｎｅｇをその時のセンサ電流Ｉｎｅ
ｇで除算することにより素子抵抗（素子インピーダン
ス）ＺＤＣが求められる（ＺＤＣ＝Ｖｎｅｇ／Ｉｎｅ
ｇ）。上記手法は、一般的に空燃比センサの直流特性を
用いた素子抵抗の検出法として知られている。

【０００６】また、上記従来技術は直流電圧をセンサ素
子に印加して素子抵抗（直流インピーダンス）を検出す
るものであるが、これに対し特公平４−２４６５７号公
報では交流電圧をセンサ素子に印加して素子抵抗（交流
インピーダンス）を検出する技術が開示されている。か
かる技術では、空燃比センサに交流を連続的に印加し、
センサ出力をローパスフィルタ（ＬＰＦ）に通して空燃
比を検出すると共に、同じくセンサ出力をハイパスフィ
ルタ（ＨＰＦ）を通した後に平均化して交流インピーダ
ンスを検出するようにしている。上記手法は、一般的に
空燃比センサの交流特性を用いた素子抵抗の検出法とし
て知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガス濃度セ
ンサとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗検
出時に、センサ信号が微小信号であるためノイズが重畳
すると求められた素子抵抗値が真値と大きく異なってし
まうという不具合があった。

【０００８】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、検出された素子抵抗により正
確なガス濃度制御を実施可能なガス濃度センサの制御装
置の提供を課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１のガス濃度セン
サとして例えば、酸素濃度センサの場合、素子抵抗の変
化が許容範囲の変化量となるように制限され、酸素濃度
センサによる制御の実行範囲を正常範囲に納めることが
できる。つまり、酸素濃度センサの素子抵抗検出時にお
いて、センサ信号が微小信号であることで例えば、内燃
機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが
重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大きく異なる
ことが防止される。即ち、酸素濃度センサの素子抵抗変
化が所定の範囲の変化量までに制限されることで正常な
制御範囲を逸脱しないようにできる。そして、微小な変
化による影響を受けないため正常な素子抵抗の変化によ
る制御には影響を与えることがなく、検出された素子抵
抗に基づく素子ヒータ制御等で求める応答性が得られ
る。

【００１０】請求項２のガス濃度センサの制御装置で
は、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場
合、素子抵抗を素子使用状態に応じて適切な変化量の許
容範囲によって丸めることができる。このため、素子抵
抗の変化量制限を所定の条件に基づき変更して酸素濃度
センサに対して安定した制御を実行させることができ
る。

【００１１】請求項３のガス濃度センサの制御装置で
は、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場
合、素子抵抗の変化量制限を昇温中と昇温終了後で変え
ることで、酸素濃度センサに要求されている早期活性化
を実現させながら安定した制御を実行させることができ
る。

【００１２】請求項４のガス濃度センサの制御装置によ
れば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの
場合、素子抵抗の変化が許容範囲の変化量となるように
制限され、酸素濃度センサによる制御の実行範囲を正常
範囲に納めることができる。つまり、酸素濃度センサの
素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号である
ことで例えば、内燃機関の運転状態、センサ信号の配線
状態等からノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が
真値と大きく異なることが防止される。即ち、酸素濃度
センサの素子抵抗変化に対して十分な応答性を持つロー
パスフィルタを通過させることで、素子抵抗変化が正常
な制御範囲を逸脱しないようにできる。そして、微小な
変化による影響を受けないため正常な素子抵抗の変化に
よる制御には影響を与えることがなく、検出された素子
抵抗に基づく素子ヒータ制御等で求める応答性が得られ
る。

【００１３】請求項５のガス濃度センサの制御装置で
は、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場
合、素子抵抗が素子使用状態に応じて正常な素子抵抗変
化に対して十分な応答性を持つようにローパスフィルタ
のカットオフ周波数を変化させる。即ち、素子抵抗検出
で通過されるローパスフィルタのカットオフ周波数が所
定の条件に基づき変更される。これにより、酸素濃度セ
ンサに対して安定した制御を実行させることができる。

【００１４】請求項６のガス濃度センサの制御装置で
は、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの場
合、昇温中の素子抵抗変化に対し十分な応答性を持つロ
ーパスフィルタと酸素濃度センサの昇温終了後の素子抵
抗変化に対し十分な応答性を持つローパスフィルタとを
昇温中と昇温終了後で切換えることで、酸素濃度センサ
に要求されている早期活性化を実現させながら安定した
制御を実行させることができる。

【００１５】請求項７のガス濃度センサの制御装置によ
れば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの
場合、素子抵抗の変化が許容範囲の変化量となるように
制限され、かつローパスフィルタ処理されるため酸素濃
度センサによる制御の実行範囲を正常範囲に納めること
ができる。つまり、酸素濃度センサの素子抵抗検出時に
おいて、センサ信号が微小信号であることで例えば、内
燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズ
が重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大きく異な
ることが防止される。即ち、酸素濃度センサの素子抵抗
変化が所定の範囲の変化量までに制限され、素子抵抗変
化に対して十分な応答性を持つローパスフィルタ処理さ
れることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。
そして、微小な変化による影響を受けないため正常な素
子抵抗の変化による制御には影響を与えることがなく、
検出された素子抵抗に基づく素子ヒータ制御等で求める
応答性が得られる。

【００１６】請求項８のガス濃度センサの制御装置によ
れば、ガス濃度センサとして例えば、酸素濃度センサの
場合、素子抵抗値の複数個が平均化され、異常データの
影響が押さえられるため酸素濃度センサによる制御の実
行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、酸素
濃度センサの素子抵抗検出時において、センサ信号が微
小信号であることで例えば、内燃機関の運転状態、セン
サ信号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された
素子抵抗値が真値と大きく異なることが防止される。即
ち、酸素濃度センサの素子抵抗値の複数個が平均化され
ることで正常な制御範囲を逸脱しないようにできる。そ
して、微小な変化による影響を受けないため正常な素子
抵抗の変化による制御には影響を与えることがなく、検
出された素子抵抗に基づく素子ヒータ制御等で求める応
答性が得られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。なお、以下の実施例ではガス濃
度を検出するガス濃度センサとして具体的な、酸素濃度
を検出する酸素濃度センサを用いた酸素濃度センサの制
御装置について述べる。

【００１８】〈実施例１〉図１は本発明の実施の形態の
第１実施例にかかる酸素濃度センサの制御装置が適用さ
れた空燃比検出装置の構成を示す概略図である。なお、
本実施例における空燃比検出装置は、自動車に搭載され
る内燃機関（ガソリンエンジン）の電子制御燃料噴射シ
ステムに採用され、この空燃比検出装置による検出結果
に基づき内燃機関に供給する燃料噴射量を増減し所望の
空燃比に制御する。以下、空燃比センサを用いた空燃比
（Ａ／Ｆ）の検出手順及び空燃比センサの交流特性を用
いた素子抵抗検出手順について詳細に説明する。

【００１９】図１において、空燃比検出装置は酸素濃度
センサとしての限界電流式空燃比センサ（以下、『Ａ／
Ｆセンサ』と記す）３０を備え、このＡ／Ｆセンサ３０
は、内燃機関１０の下流側に接続された排気通路１２に
配設されている。Ａ／Ｆセンサ３０からは、マイクロコ
ンピュータ（以下、『マイコン』と記す）２０から指令
される電圧の印加に伴い、排気ガス中の酸素濃度に応じ
たリニアな空燃比検出信号が出力される。マイコン２０
は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置として
のＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭ、各種デー
タを格納するＲＡＭ、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ等
により構成され、所定の制御プログラムに従って後述の
バイアス制御回路４０及びヒータ制御回路６０、サンプ
ルホールド回路（以下、『Ｓ／Ｈ回路』と記す）７０、
酸素濃度信号検出許可／禁止信号が制御される。

【００２０】図２は、Ａ／Ｆセンサ３０の概略構成を示
す断面図である。図２において、Ａ／Ｆセンサ３０は排
気通路１２の内部に向けて突設されており、Ａ／Ｆセン
サ３０は主として、カバー３３、センサ本体３２及びヒ
ータ３１から構成されている。カバー３３は断面Ｕ字状
であって、その周壁にはカバー３３の内外を連通する多
数の小孔３３ａが形成されている。センサ素子部として
のセンサ本体３２は、空燃比リーン領域における酸素濃
度、または空燃比リッチ領域における未燃ガスとして一
酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、水素（Ｈ２）等
のガス濃度に対応する限界電流を発生する。

【００２１】次に、センサ本体３２の構成について詳述
する。センサ本体３２において、断面コップ状に形成さ
れた固体電解質層３４の外表面には、排気ガス側電極層
３６が固着され、内表面には大気側電極層３７が固着さ
れている。また、排気ガス側電極層３６の外側には、プ
ラズマ溶射法等により拡散抵抗層３５が形成されてい
る。固体電解質層３４は、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＴｈＯ
２、Ｂｉ２Ｏ３等にＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２
Ｏ３等を安定剤として固溶させた酸素イオン伝導性酸化
物焼結体からなり、拡散抵抗層３５はアルミナ、マグネ
シア、ケイ石質、スピネル、ムライト等の耐熱性無機物
質からなる。排気ガス側電極層３６及び大気側電極層３
７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。なお、
排気ガス側電極層３６の面積は１０〜１００ｍｍ²、厚
さは０．５〜２．０μｍ程度となっており、一方、大気
側電極層３７の面積は１０ｍｍ²以上、厚さは０．５〜
２．０μｍ程度となっている。

【００２２】ヒータ３１は大気側電極層３７内に収容さ
れており、その発熱エネルギによりセンサ本体３２（大
気側電極層３７、固体電極質層３４、排気ガス側電極層
３６及び拡散抵抗層３５）を加熱する。ヒータ３１はセ
ンサ本体３２を活性化するに十分な発熱容量を有してい
る。

【００２３】上記構成のＡ／Ｆセンサ３０において、セ
ンサ本体３２は理論空燃比点よりリーン領域では酸素濃
度に応じた限界電流を発生する。この場合、酸素濃度に
対応する限界電流は、排気ガス側電極層３６の面積、拡
散抵抗層３５の厚さ、気孔率及び平均孔径により決定さ
れる。また、センサ本体３２は酸素濃度を直線的特性に
て検出し得るものであるが、このセンサ本体３２を活性
化するのに約６００℃以上の高温が必要とされると共
に、このセンサ本体３２の活性温度範囲が狭いため、内
燃機関１０の排気ガスのみによる加熱では素子温を活性
領域に制御できない。このため、本実施例では、ヒータ
３１への供給電力をデューティ比制御することにより、
センサ本体３２を活性温度域にまで加熱するようにして
いる。なお、理論空燃比よりもリッチ側の領域では、未
燃ガスである一酸化炭素（ＣＯ）等の濃度が空燃比に対
してほぼリニアに変化し、センサ本体３２は一酸化炭素
（ＣＯ）等の濃度に応じた限界電流を発生する。

【００２４】次に、Ａ／Ｆセンサ３０の電圧−電流特性
（Ｖ−Ｉ特性）について図３のテーブルを参照して説明
する。

【００２５】図３によれば、Ａ／Ｆセンサ３０の検出Ａ
／Ｆに比例するセンサ本体３２の固体電解質層３４への
流入電流と印加電圧とがリニアな特性を有することが分
かる。電圧軸Ｖに平行な直線部分がセンサ本体３２の限
界電流を特定する限界電流検出域であって、この限界電
流（センサ電流）の増減はＡ／Ｆの増減（即ち、リーン
・リッチ）に対応している。つまり、Ａ／Ｆがリーン側
になるほど限界電流は増大し、Ａ／Ｆがリッチ側になる
ほど限界電流は減少する。

【００２６】また、図３の電圧−電流特性において、電
圧軸Ｖに平行な直線部分（限界電流検出域）よりも小さ
い電圧域は抵抗支配域となっており、この抵抗支配域に
おける一次直線部分の傾きは、センサ本体３２における
固体電解質層３４の内部抵抗である素子抵抗（素子イン
ピーダンス）ＺＤＣにより特定される。この素子抵抗Ｚ
ＤＣは温度変化に伴い変化し、センサ本体３２の温度が
低下すると素子抵抗ＺＤＣの増大によりその傾きが小さ
くなる。

【００２７】一方、図１において、Ａ／Ｆセンサ３０に
電圧を印加するためのバイアス指令信号（ディジタル信
号）Ｖｒはマイコン２０からＤ／Ａ変換器２１に入力さ
れ、このＤ／Ａ変換器２１にてアナログ信号Ｖｂに変換
されたのち、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２２に入力さ
れる。そして、ＬＰＦ２２にてアナログ信号Ｖｂの高周
波成分が除去された出力電圧Ｖｃはバイアス制御回路４
０に入力される。このバイアス制御回路４０からはＡ／
Ｆの検出電圧または素子抵抗の検出電圧の何れかがＡ／
Ｆセンサ３０に印加される。即ち、バイアス制御回路４
０からＡ／Ｆセンサ３０に対して、Ａ／Ｆ検出時には、
図３に示す特性線Ｌ１を用いてこのときのＡ／Ｆに対応
する所定の電圧Ｖｐが印加され、素子抵抗検出時には所
定の周波数信号よりなる単発的かつ所定の時定数を持つ
電圧が印加される。

【００２８】また、バイアス制御回路４０は、Ａ／Ｆセ
ンサ３０への電圧の印加に伴い流れる電流値を電流検出
回路５０にて検出し、この電流検出回路５０にて検出さ
れた電流値のアナログ信号はＡ／Ｄ変換器２３を介して
マイコン２０に入力される。そして、電流検出回路５０
にて検出された電流値は酸素濃度信号に変換され、サン
プルホールド回路７０、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）７
１を介してＡ／Ｆ（酸素濃度）信号として出力される。
このバイアス制御回路４０の詳細な電気的構成について
は後述する。Ａ／Ｆセンサ３０に付設されたヒータ３１
は、ヒータ制御回路６０によりその作動が制御される。
つまり、ヒータ制御回路６０にて、Ａ／Ｆセンサ３０の
素子温やヒータ温度に応じてバッテリ電源（図示略）か
らヒータ３１に供給される電力がデューティ比制御さ
れ、ヒータ３１の加熱制御が実行される。

【００２９】次に、バイアス制御回路４０の電気的構成
について図４の回路図に基づいて説明する。

【００３０】図４において、バイアス制御回路４０は大
別して、基準電圧回路４４と、第１の電圧供給回路４５
と、第２の電圧供給回路４７と、電流検出回路５０とを
有する。基準電圧回路４４にて、定電圧Ｖｃｃが分圧抵
抗４４ａ，４４ｂにより分圧され一定の基準電圧Ｖａが
生成される。

【００３１】第１の電圧供給回路４５は電圧フォロア回
路にて構成され、第１の電圧供給回路４５から基準電圧
回路４４の基準電圧Ｖａと同じ電圧ＶａがＡ／Ｆセンサ
３０の一方の端子４２に供給される。より具体的には、
正側入力端子が各分圧抵抗４４ａ，４４ｂの分圧点に接
続されると共に負側入力端子がＡ／Ｆセンサ３０の一方
の端子４２に接続された演算増幅器４５ａと、この演算
増幅器４５ａの出力端子に一端が接続された抵抗４５ｂ
と、この抵抗４５ｂの他端にそれぞれベースが接続され
たＮＰＮトランジスタ４５ｃ及びＰＮＰトランジスタ４
５ｄとにより構成されている。ＮＰＮトランジスタ４５
ｃのコレクタは定電圧Ｖｃｃに接続され、エミッタは電
流検出回路５０を構成する電流検出抵抗５０ａを介して
Ａ／Ｆセンサ３０の一方の端子４２に接続されている。
また、ＰＮＰトランジスタ４５ｄのエミッタはＮＰＮト
ランジスタ４５ｃのエミッタに接続され、コレクタはア
ースされている。

【００３２】第２の電圧供給回路４７も同様に電圧フォ
ロア回路にて構成され、ＬＰＦ２２の出力電圧Ｖｃと同
じ電圧ＶｃがＡ／Ｆセンサ３０の他方の端子４１に供給
される。より具体的には、正側入力端子がＬＰＦ２２の
出力に接続されると共に負側入力端子がＡ／Ｆセンサ３
０の他方の端子４１に接続された演算増幅器４７ａと、
この演算増幅器４７ａの出力端子に一端が接続された抵
抗４７ｂと、この抵抗４７ｂの他端にそれぞれベースが
接続されたＮＰＮトランジスタ４７ｃ及びＰＮＰトラン
ジスタ４７ｄとにより構成されている。ＮＰＮトランジ
スタ４７ｃのコレクタは定電圧Ｖｃｃに接続され、エミ
ッタは抵抗４７ｅを介してＡ／Ｆセンサ３０の他方の端
子４１に接続されている。また、ＰＮＰトランジスタ４
７ｄのエミッタはＮＰＮトランジスタ４７ｃのエミッタ
に接続され、コレクタはアースされている。

【００３３】このような構成により、Ａ／Ｆセンサ３０
の一方の端子４２には常時一定電圧Ｖａが供給される。
そして、ＬＰＦ２２を経由してＡ／Ｆセンサ３０の他方
の端子４１に一定電圧Ｖａよりも低い電圧Ｖｃが印加さ
れると、Ａ／Ｆセンサ３０が正バイアスされる。また、
ＬＰＦ２２を経由してＡ／Ｆセンサ３０の他方の端子４
１に一定電圧Ｖａよりも高い電圧Ｖｃが印加されると、
Ａ／Ｆセンサ３０が負バイアスされる。

【００３４】マイコン２０はＳ／Ｈ回路７０、Ａ／Ｆ
（酸素濃度）信号検出許可／禁止信号を制御し、Ａ／Ｆ
信号の安定を図る。即ち、Ｓ／Ｈ回路７０は通常、マイ
コン２０によりサンプル状態に設定され、Ｓ／Ｈ回路７
０から現在のＡ／Ｆ信号が出力される。一方、Ｓ／Ｈ回
路７０は素子抵抗検出時にはマイコン２０によりホール
ド状態に設定され、Ｓ／Ｈ回路７０からはそれ以前のサ
ンプル状態におけるＡ／Ｆ信号が出力される。また、マ
イコン２０からは通常、Ａ／Ｆ信号検出許可信号が出力
され、素子抵抗検出時にはＡ／Ｆ信号検出禁止信号が出
力される。

【００３５】次に、図５のステップＳ４００における素
子抵抗検出処理のサブルーチンを示す図６について説明
する。

【００３６】図６において、まず、ステップＳ４０１で
現時点でのＡ／Ｆがリーンであるかが判定される。ステ
ップＳ４０１の判定条件が成立し、Ａ／Ｆがリーンであ
るときにはステップＳ４０２に移行し、それまでの印加
電圧Ｖｐ（Ａ／Ｆ検出電圧）に対して負側→正側の順に
電圧を変化させる。一方、ステップＳ４０１の判定条件
が成立せず、Ａ／ＦがリッチであるときにはステップＳ
４０３に移行し、それまでの印加電圧Ｖｐに対して正側
→負側の順に電圧を変化させる（バイアス指令信号Ｖｒ
が操作される）。

【００３７】そして、ステップＳ４０２またはステップ
Ｓ４０３の印加電圧の切換処理ののちステップＳ４０４
に移行し、電圧変化量ΔＶと電流検出回路５０で検出さ
れたセンサ電流の変化量ΔＩとが読込まれる。次にステ
ップＳ４０５に移行して、ΔＶ，ΔＩを用いて素子抵抗
Ｒが算出され（Ｒ＝ΔＶ／ΔＩ）、本サブルーチンを終
了する。

【００３８】図７（ａ），（ｂ）はＡ／Ｆセンサ３０に
印加される電圧（ＬＰＦ２２通過後の出力電圧Ｖｃ）の
波形とその印加電圧に伴ってＡ／Ｆセンサ３０を流れる
センサ電流の波形とを示す。ここで、Ａ／Ｆがリーン
（Ａ／Ｆ＝１８）のときには、図７（ａ）に示すよう
に、Ａ／Ｆセンサ３０への印加電圧が変化量ΔＶだけ負
側に変化され、この電圧変化に対応するセンサ電流の負
側への変化量ΔＩが検出される。なお、図中の印加電圧
＝ａ〔Ｖ〕及びセンサ電流＝ｂ〔Ａ〕は、図３の点ａ，
ｂに相当している。また、Ａ／Ｆがリッチ（Ａ／Ｆ＝１
３）のときには、図７（ｂ）に示すように、Ａ／Ｆセン
サ３０への印加電圧が変化量ΔＶだけ正側に変化され、
この電圧変化に対応するセンサ電流の正側への変化量Δ
Ｉが検出される。なお、図中の印加電圧＝ｃ〔Ｖ〕及び
センサ電流＝ｄ〔Ａ〕は、図３の点ｃ，ｄに相当してい
る。

【００３９】このとき、リーンであれば負側へ電圧変
化、リッチであれば正側へ電圧変化されセンサ電流が求
められるため、このセンサ電流が電流検出回路５０のダ
イナミックレンジ（図３参照）を越えることはない。

【００４０】一方、このようにして求められた素子抵抗
Ｒは、素子温に対して図８に示す関係を有する。即ち、
素子温が小さくなるほど素子抵抗Ｒが飛躍的に大きくな
る関係を有する。素子抵抗Ｒ＝９０ΩはＡ／Ｆセンサ３
０がある程度活性化している温度６００℃に対応し、素
子抵抗Ｒ＝３０ΩはＡ／Ｆセンサ３０が十分に活性化し
ている温度７００℃に対応している。そして、ヒータ制
御に際しては、算出された素子抵抗ＲとＡ／Ｆセンサ３
０が十分に活性化していると思われる目標抵抗値（例え
ば、３０Ω）との偏差をなくすために必要なヒータ３１
の通電量が求められ、ヒータ３１に対する通電がデュー
ティ比制御される。即ち、素子温フィードバック制御が
実施される。

【００４１】次に、本発明の実施の形態の第１実施例に
かかるＡ／Ｆセンサの制御装置が適用された空燃比検出
装置で使用されているマイコン２０の制御における素子
抵抗検出の処理手順を示す図９のフローチャートに基づ
き、図１０のタイムチャートを参照して説明する。な
お、図１０（ａ）は本実施例の作用を表し、図１０
（ｂ）は本実施例の変化量制限を加えない場合を表す比
較例である。

【００４２】まず、ステップＳ４４１で図６に示す素子
抵抗検出処理が実行され、素子抵抗Ｒが算出される。次
にステップＳ４４２に移行し、Ａ／Ｆセンサ３０の昇温
中であるかが判定される。ステップＳ４４２の判定条件
が成立し、Ａ／Ｆセンサ３０の昇温中であるときにはス
テップＳ４４３に移行し、素子抵抗検出値の変化量制限
値ｄＲがｄＲ０ （例えば、５０Ω）に設定される（図
１０（ａ）参照）。一方、ステップＳ４４２の判定条件
が成立せず、Ａ／Ｆセンサ３０の昇温終了後、即ち、Ａ
／Ｆセンサ３０が活性化温度に達しているときにはステ
ップＳ４４４に移行し、素子抵抗検出値の変化量制限値
ｄＲが昇温中のｄＲ０ より小さなｄＲ１ （例えば、
１０Ω）に設定される（図１０（ａ）参照）。ステップ
Ｓ４４３またはステップＳ４４４の処理ののちステップ
Ｓ４４５に移行し、前回の素子抵抗からステップＳ４４
１で算出された今回の素子抵抗Ｒを減算した値の絶対値
が変化量制限値ｄＲ以下であるかが判定される。ステッ
プＳ４４５の判定条件が成立せず絶対値が変化量制限値
ｄＲを越えているときには、ステップＳ４４６に移行
し、今回の素子抵抗Ｒが前回の素子抵抗から変化量制限
値ｄＲを越えて大きいときには、前回の素子抵抗に変化
量制限値ｄＲを加算した抵抗値が今回の素子抵抗Ｒに置
換えられ、また、今回の素子抵抗Ｒが前回の素子抵抗か
ら変化量制限値ｄＲを越えて小さいときには、前回の素
子抵抗から変化量制限値ｄＲを減算した抵抗値が今回の
素子抵抗Ｒに置換えられたのち、本ルーチンを終了す
る。一方、ステップＳ４４５の判定条件が成立し絶対値
が変化量制限値ｄＲ以下であるときには、ステップＳ４
４６をスキップしステップＳ４４１で算出された今回の
素子抵抗Ｒそのままとして本ルーチンを終了する。

【００４３】このように、本実施例は、電圧の印加に伴
い排ガス中のＡ／Ｆ（酸素濃度）に応じたセンサ電流
（電流信号）を出力するＡ／Ｆセンサ３０の制御装置で
あって、電圧変化量ΔＶに伴う電流変化量ΔＩに基づき
Ａ／Ｆセンサ３０で検出される素子抵抗Ｒに対する変化
量を制限するものである。

【００４４】したがって、Ａ／Ｆセンサ３０の素子抵抗
Ｒの変化が許容範囲の変化量、即ち、図１０（ｂ）から
図１０（ａ）に表されるように制限され、Ａ／Ｆセンサ
３０による制御の実行範囲を正常範囲に納めることがで
きる。つまり、Ａ／Ｆセンサ３０の素子抵抗検出時にお
いて、センサ信号が微小信号であることで内燃機関の運
転状態、センサ信号の配線状態等からノイズが重畳さ
れ、検出された素子抵抗値が真値と大きく異なることが
防止される。即ち、Ａ／Ｆセンサ３０の素子抵抗変化が
所定の範囲の変化量までに制限されることで正常な制御
範囲を逸脱しないようにできる。そして、微小な変化に
よる影響を受けないため正常な素子抵抗の変化による制
御には影響を与えることがなく、検出された素子抵抗に
基づく素子ヒータ制御等で求める応答性が得られる。

【００４５】また、本実施例は、変化量制限値ｄＲを所
定の条件に基づき変更するものである。したがって、Ａ
／Ｆセンサ３０の素子抵抗Ｒを素子使用状態に応じて適
切な変化量の許容範囲によって丸めることができる。こ
のため、素子抵抗Ｒの変化量制限値ｄＲ０，ｄＲ１ を
Ａ／Ｆセンサ３０の昇温動作に限らず、例えば、内燃機
関１０の運転状態により変更してＡ／Ｆセンサ３０に対
して安定した制御を実行させることができる。

【００４６】そして、本実施例は、変化量制限値ｄＲを
Ａ／Ｆセンサ３０の昇温中では大きく設定し、Ａ／Ｆセ
ンサ３０の昇温終了後では小さく設定するものである。
即ち、昇温中と昇温終了後でＡ／Ｆセンサ３０の素子抵
抗Ｒに対する変化量の許容範囲を変えることで、Ａ／Ｆ
センサ３０に要求されている早期活性化を実現させなが
ら安定した制御を実行させることができる。

【００４７】〈実施例２〉次に、本発明の実施の形態の
第２実施例にかかるＡ／Ｆセンサの制御装置が適用され
た空燃比検出装置で使用されているマイコン２０の制御
における素子抵抗検出の処理手順を示す図１１のフロー
チャートに基づき、図１２のタイムチャートを参照して
説明する。なお、本実施例の空燃比検出装置の概略構成
等は図１乃至図４と同様であり詳細な説明を省略する。

【００４８】図１１において、まず、ステップＳ４５１
で図６に示す素子抵抗検出処理が実行され、素子抵抗Ｒ
が算出される。次にステップＳ４５２に移行し、Ａ／Ｆ
センサ３０の昇温中であるかが判定される。ステップＳ
４５２の判定条件が成立し、Ａ／Ｆセンサ３０の昇温中
であるときにはステップＳ４５３に移行し、ＬＰＦ（ロ
ーパスフィルタ）のカットオフ周波数ｄｆｃ がｄｆｃ
０に設定される（図１２に示す昇温中における素子抵
抗Ｒのやや大きな変動参照）。一方、ステップＳ４５２
の判定条件が成立せず、Ａ／Ｆセンサ３０の昇温終了
後、即ち、Ａ／Ｆセンサ３０が活性化温度に達している
ときにはステップＳ４５４に移行し、ＬＰＦのカットオ
フ周波数ｄｆｃ がｄｆｃ １に設定される（図１２に
示す昇温終了後における素子抵抗Ｒの小さな変動参
照）。ステップＳ４５３またはステップＳ４５４の処理
ののちステップＳ４５５に移行し、ステップＳ４５１で
算出された素子抵抗ＲがＬＰＦ処理後における素子抵抗
Ｒに置換えられたのち、本ルーチンを終了する。

【００４９】このように、本実施例は、電圧の印加に伴
い排ガス中のＡ／Ｆ（酸素濃度）に応じたセンサ電流
（電流信号）を出力するＡ／Ｆセンサ３０の制御装置で
あって、電圧変化量ΔＶに伴う電流変化量ΔＩに基づき
Ａ／Ｆセンサ３０で検出される素子抵抗Ｒに対し、ＬＰ
Ｆ（ローパスフィルタ）を通過させるものである。

【００５０】したがって、Ａ／Ｆセンサ３０の素子抵抗
Ｒの変化が許容範囲の変化量となるように制限され、Ａ
／Ｆセンサ３０による制御の実行範囲を正常範囲に納め
ることができる。つまり、Ａ／Ｆセンサ３０の素子抵抗
検出時において、センサ信号が微小信号であることで内
燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等からノイズ
が重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大きく異な
ることが防止される。即ち、Ａ／Ｆセンサ３０の素子抵
抗変化に対して十分な応答性を持つＬＰＦを通過させる
ことで、素子抵抗変化が正常な制御範囲を逸脱しないよ
うにできる。そして、微小な変化による影響を受けない
ため正常な素子抵抗の変化による制御には影響を与える
ことがなく、検出された素子抵抗に基づく素子ヒータ制
御等で求める応答性が得られる。

【００５１】また、本実施例は、ＬＰＦ（ローパスフィ
ルタ）のカットオフ周波数ｄｆｃを所定の条件に基づき
変更するものである。したがって、Ａ／Ｆセンサ３０の
素子抵抗Ｒが素子使用状態に応じて正常な素子抵抗変化
に対して十分な応答性を持つようにＬＰＦのカットオフ
周波数を変化させる。即ち、素子抵抗検出で通過される
ＬＰＦのカットオフ周波数ｄｆｃ０，ｄｆｃ１をＡ／Ｆ
センサ３０の昇温状態に限らず、例えば、内燃機関１０
の運転状態により変更される。これにより、Ａ／Ｆセン
サ３０に対して安定した制御を実行させることができ
る。

【００５２】そして、本実施例は、ＬＰＦ（ローパスフ
ィルタ）のカットオフ周波数ｄｆｃをＡ／Ｆセンサ３０
の昇温中では高く設定し、Ａ／Ｆセンサ３０の昇温終了
後では低く設定するものである。即ち、Ａ／Ｆセンサ３
０の昇温中の素子抵抗変化に対し十分な応答性を持つＬ
ＰＦとＡ／Ｆセンサ３０の昇温終了後の素子抵抗変化に
対し十分な応答性を持つＬＰＦとを昇温中と昇温終了後
で切換えることで、Ａ／Ｆセンサ３０に要求されている
早期活性化を実現させながら安定した制御を実行させる
ことができる。

【００５３】〈実施例３〉次に、本発明の実施の形態の
第３実施例にかかるＡ／Ｆセンサの制御装置が適用され
た空燃比検出装置で使用されているマイコン２０の制御
における素子抵抗検出の処理手順を示す図１３のフロー
チャートに基づき、図１４のタイムチャートを参照して
説明する。なお、本実施例の空燃比検出装置の概略構成
等は図１乃至図４と同様であり詳細な説明を省略する。

【００５４】図１３において、まず、ステップＳ４６１
で図６に示す素子抵抗検出処理が実行され、素子抵抗Ｒ
が算出される。次にステップＳ４６２に移行し、Ａ／Ｆ
センサ３０の昇温中であるかが判定される。ステップＳ
４６２の判定条件が成立し、Ａ／Ｆセンサ３０の昇温中
であるときにはステップＳ４６３に移行し、素子抵抗検
出値の変化量制限値ｄＲがｄＲ０（例えば、５０Ω）に
設定される（図１４に示す昇温中における素子抵抗Ｒの
やや大きな変動参照）。一方、ステップＳ４６２の判定
条件が成立せず、Ａ／Ｆセンサ３０の昇温終了後、即
ち、Ａ／Ｆセンサ３０が活性化温度に達しているときに
はステップＳ４６４に移行し、素子抵抗検出値の変化量
制限値ｄＲが昇温中のｄＲ０より小さなｄＲ１（例え
ば、１０Ω）に設定される（図１４に示す昇温中におけ
る素子抵抗Ｒの小さな変動参照）。ステップＳ４６３ま
たはステップＳ４６４の処理ののちステップＳ４６５に
移行し、前回の素子抵抗からステップＳ４６１で算出さ
れた今回の素子抵抗Ｒを減算した値の絶対値が変化量制
限値ｄＲ以下であるかが判定される。ステップＳ４６５
の判定条件が成立せず絶対値が変化量制限値ｄＲを越え
ているときには、ステップＳ４６６に移行し、今回の素
子抵抗Ｒが前回の素子抵抗から変化量制限値ｄＲを越え
て大きいときには、前回の素子抵抗に変化量制限値ｄＲ
を加算した抵抗値が今回の素子抵抗Ｒに置換えられ、ま
た、今回の素子抵抗Ｒが前回の素子抵抗から変化量制限
値ｄＲを越えて小さいときには、前回の素子抵抗から変
化量制限値ｄＲを減算した抵抗値が今回の素子抵抗Ｒに
置換えられる。一方、ステップＳ４６５の判定条件が成
立し絶対値が変化量制限値ｄＲ以下であるときには、ス
テップＳ４６６をスキップしステップＳ４６１で算出さ
れた今回の素子抵抗Ｒそのままとされる。次にステップ
Ｓ４６７に移行して、算出された素子抵抗ＲがＬＰＦ処
理後における素子抵抗Ｒに置換えられたのち、本ルーチ
ンを終了する。

【００５５】このように、本実施例は、電圧の印加に伴
い排ガス中のＡ／Ｆ（酸素濃度）に応じたセンサ電流
（電流信号）を出力するＡ／Ｆセンサ３０の制御装置で
あって、電圧変化量ΔＶに伴う電流変化量ΔＩに基づき
Ａ／Ｆセンサ３０で検出される素子抵抗Ｒに対する変化
量を制限すると共に、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）を通
過させるものである。

【００５６】したがって、Ａ／Ｆセンサ３０の素子抵抗
Ｒの変化が許容範囲の変化量となるように制限され、か
つＬＰＦ処理されるためＡ／Ｆセンサ３０による制御の
実行範囲を正常範囲に納めることができる。つまり、Ａ
／Ｆセンサ３０の素子抵抗検出時において、センサ信号
が微小信号であることで内燃機関の運転状態、センサ信
号の配線状態等からノイズが重畳され、検出された素子
抵抗値が真値と大きく異なることが防止される。即ち、
Ａ／Ｆセンサ３０の素子抵抗変化が所定の範囲の変化量
までに制限され、素子抵抗変化に対して十分な応答性を
持つＬＰＦ処理されることで正常な制御範囲を逸脱しな
いようにできる。そして、微小な変化による影響を受け
ないため正常な素子抵抗の変化による制御には影響を与
えることがなく、検出された素子抵抗に基づく素子ヒー
タ制御等で求める応答性が得られる。

【００５７】〈実施例４〉次に、本発明の実施の形態の
第４実施例にかかるＡ／Ｆセンサの制御装置が適用され
た空燃比検出装置で使用されているマイコン２０の制御
における素子抵抗検出の処理手順を示す図１５のフロー
チャートに基づき、図１６のタイムチャートを参照して
説明する。なお、本実施例の空燃比検出装置の概略構成
等は図１乃至図４と同様であり詳細な説明を省略する。

【００５８】図１５において、まず、ステップＳ４７１
で図６に示す素子抵抗検出処理が実行され、素子抵抗Ｒ
が算出される。次にステップＳ４７２に移行し、今回検
出された素子抵抗と（ｎ−１）回前までの素子抵抗との
ｎ個の素子抵抗が平均化される（図１６に示す素子抵抗
Ｒの所定幅の小さな変動参照）。次にステップＳ４７３
に移行して、（ｎ−１）回前の素子抵抗が消去され、代
わりに今回検出された素子抵抗が記憶される。次にステ
ップＳ４７４に移行して、ステップＳ４７２で平均化さ
れ求められた値が素子抵抗Ｒｘに置換えられ、本ルーチ
ンを終了する。

【００５９】このように、本実施例は、電圧の印加に伴
い排ガス中のＡ／Ｆ（酸素濃度）に応じたセンサ電流
（電流信号）を出力するＡ／Ｆセンサ３０の制御装置で
あって、電圧変化量ΔＶに伴う電流変化量ΔＩに基づき
Ａ／Ｆセンサ３０で検出される複数の素子抵抗Ｒを平均
化するものである。

【００６０】したがって、Ａ／Ｆセンサ３０の素子抵抗
Ｒの変化が平均化され、異常データの影響が押さえられ
るためＡ／Ｆセンサ３０による制御の実行範囲を正常範
囲に納めることができる。つまり、Ａ／Ｆセンサ３０の
素子抵抗検出時において、センサ信号が微小信号である
ことで内燃機関の運転状態、センサ信号の配線状態等か
らノイズが重畳され、検出された素子抵抗値が真値と大
きく異なることが防止される。即ち、Ａ／Ｆセンサ３０
の素子抵抗変化が平均化されることで正常な制御範囲を
逸脱しないようにできる。そして、微小な変化による影
響を受けないため正常な素子抵抗の変化による制御には
影響を与えることがなく、検出された素子抵抗に基づく
素子ヒータ制御等で求める応答性が得られる。

【００６１】ところで、上記実施例では、Ａ／Ｆ（空燃
比）を酸素濃度に応じた電流信号として検出するＡ／Ｆ
センサ３０の制御装置について述べたが、このＡ／Ｆセ
ンサ３０としては１セル式の限界電流式酸素濃度センサ
に限らず２セル式の酸素濃度センサでもよい。また、コ
ップ型の酸素濃度センサに限らず積層型の酸素濃度セン
サでもよい。

【００６２】また、上記実施例では、ガス濃度センサの
制御装置に用いるガス濃度センサとして、酸素濃度を検
出するＡ／Ｆセンサ３０について述べたが、その他のガ
ス濃度センサとして、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ１００について、
図１７を参照して説明する。なお、図１７は、ＮＯｘ濃
度センサ１００の先端部の要部構成を示す断面模式図で
あり、このＮＯｘ濃度センサ１００は所定の筒状ハウジ
ング内に収容され、図１に示すＡ／Ｆセンサ３０と同
様、内燃機関１０の下流側に接続された排気通路１２に
配設される。

【００６３】図１７において、ＮＯｘ濃度センサ１００
は、主として、固体電解質ＳＥＡと一対の電極１２１，
１２２からなる酸素ポンプセル１２０、固体電解質ＳＥ
Ｂと一対の電極１５１，１５２からなる酸素検知セル１
５０及び固体電解質ＳＥＢと一対の電極１６１，１６２
からなるＮＯｘ検知セル１６０にて構成されている。そ
して、固体電解質ＳＥＡと固体電解質ＳＥＢとの間に
は、アルミナ（酸化アルミニウム）等からなるスペーサ
１３０が介設され、このスペーサ１３０に設けられた抜
穴により第一の内部空間１３１、第二の内部空間１３２
が形成されている。また、固体電解質ＳＥＢの裏面側に
はアルミナ等からなるスペーサ１４０が介設され、この
スペーサ１４０には長手方向の端縁まで延設された抜穴
により基準酸素濃度ガスである大気が導入される大気通
路１４１が形成され、更に、各セルを加熱するためのヒ
ータ１７０が積層されている。

【００６４】酸素ポンプセル１２０は、第一の内部空間
１３１内の酸素濃度を所定濃度に保持するためのもの
で、シート状に形成された酸素イオン導電性の固体電解
質ＳＥＡと、その両面の対向位置にスクリーン印刷等に
より形成された一対の電極１２１，１２２からなる。酸
素イオン導電性の固体電解質ＳＥＡとしては例えば、イ
ットリア添加ジルコニア等が用いられる。

【００６５】固体電解質ＳＥＡ及び一対の電極１２１，
１２２を貫通して、所定の径寸法のピンホール１１１が
形成されている。このピンホール１１１の径寸法は、こ
れを通過して第一の内部空間１３１に導入される排気ガ
スの拡散速度が所定の速度となるように適宜設定され
る。また、排気ガス側の電極１２１及びピンホール１１
１を被覆して、多孔質アルミナ等からなる多孔質保護層
１１３が形成されており、電極１２１の被毒やピンホー
ル１１１が排気ガスに含まれる煤等で目詰まりするのが
防止される。

【００６６】酸素検知セル１５０は第一の内部空間１３
１内の酸素濃度を検出するもので、ジルコニア等からな
るシート状の固体電解質ＳＥＢと、その両面の対向位置
にスクリーン印刷等により形成された一対の電極１５
１，１５２からなる。一対の電極１５１，１５２のう
ち、電極１５１は例えば、多孔質Ｐｔ（白金）電極から
なり大気通路１４１に露出して形成され、この電極１５
１と固体電解質ＳＥＢを挟んで対向する電極１５２は第
一の内部空間１３１に露出して形成されている。この電
極１５２は酸素ポンプセル１２０の電極１２２と同様、
ＮＯｘの還元に対して不活性であり、酸素の還元に対し
て活性であるように電極活性が調整されている。

【００６７】ＮＯｘ検知セル１６０はＮＯｘの還元分解
により生じる酸素量からＮＯｘ濃度を検出するもので、
酸素検知セル１５０と共通の固体電解質ＳＥＢと、その
両面の対向位置にスクリーン印刷等により形成された一
対の電極１６１，１６２からなる。固体電解質ＳＥＢに
隣接するスペーサ１３０の抜穴にて設けられた第一の内
部空間１３１と第二の内部空間１３２との間には絞りと
しての連通孔１１２が形成されており、第一の内部空間
１３１内の被測定ガスが所定の拡散速度で第二の内部空
間１３２内に導入される。

【００６８】一対の電極１６１，１６２のうち、電極１
６１は例えば、多孔質Ｐｔ電極からなり大気通路１４１
に露出して形成され、この電極１６１と固体電解質ＳＥ
Ｂを挟んで対向する電極１６２は第二の内部空間１３２
に露出して形成されている。この電極１６２はＮＯｘの
還元に対して活性である例えば、多孔質Ｐｔ電極からな
る。このため、第二の内部空間１３２に導入される被測
定ガス中のＮＯｘは、電極１６２にて還元分解され酸素
と窒素とが生成される。

【００６９】更に、ヒータ１７０はアルミナ等からなる
ヒータシート１７３面にヒータ電極１７１が形成されて
いる。ヒータ電極１７１としては、通常、Ｐｔ電極が用
いられ、その上面にはアルミナ等からなる絶縁層１７２
が形成されている。ヒータ電極１７１や各電極のリード
部には図示しないリードが接続されセンサ基部の端子に
接続されている。

【００７０】上述のように構成されたＮＯｘ濃度センサ
１００の作動について以下に説明する。被測定ガスであ
る排気ガスは、ピンホール１１１を通って第一の内部空
間１３１に導入される。酸素検知セル１５０では、第一
の内部空間１３１に面する電極１５２と大気が導入され
る大気通路１４１に面する電極１５１との酸素濃度差に
基づき、ネルンストの式で表される起電力が発生され
る。この起電力の大きさを測定することで、第一の内部
空間１３１内の酸素濃度を知ることができる。

【００７１】酸素ポンプセル１２０では、一対の電極１
２１，１２２間に電圧が印加され第一の内部空間１３１
内の酸素が出し入れされることにより、第一の内部空間
１３１内の酸素濃度が所定の低濃度に制御される。例え
ば、排気ガス側の電極１２１が（＋）極となるように所
定の電圧が印加されると、第一の内部空間１３１側の電
極１２２上で酸素が還元され酸素イオンとなり、ポンピ
ング作用により電極１２１側に排出される。一対の電極
１２１，１２２間への通電量は、酸素検知セル１５０の
一対の電極１５１，１５２間に発生する起電力が所定の
一定値となるようにフィードバック制御され、第一の内
部空間１３１内の酸素濃度が一定とされる。ここで、第
一の内部空間１３１に面する電極１２２，１５２は酸素
の還元に対しては活性であるが、ＮＯｘの還元に対して
は不活性であるので、第一の内部空間１３１内では、Ｎ
Ｏｘの分解は起こらず、従って、酸素ポンプセル１２０
の作動により第一の内部空間１３１内のＮＯｘ量が変化
することはない。

【００７２】酸素ポンプセル１２０及び酸素検知セル１
５０により一定の低酸素濃度となった排気ガスは、連通
孔１１２を通って第二の内部空間１３２内に導入され
る。第二の内部空間１３２に面するＮＯｘ検知セル１６
０は、ＮＯｘに対して活性であるので、電極１６１が
（＋）極となるように一対の電極１６１，１６２間に所
定の電圧が印加されると、電極１６２上でＮＯｘが還元
分解され、ＮＯｘ分子内の酸素原子による酸素イオン電
流が流れる。この電流値が測定されることで排気ガス中
に含まれるＮＯｘ濃度を検出することができる。

【００７３】このように、ガス濃度センサの制御装置に
用いるガス濃度センサとして、酸素濃度を検出するＡ／
Ｆセンサ３０、窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度を検出するＮ
Ｏｘ濃度センサ１００について述べたが、本発明を実施
する場合には、これらに限定されるものではなく、その
他、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）等のガス濃
度を検出するガス濃度センサを用いたガス濃度センサの
制御装置にも同様に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態の第１実施例乃至第
１１実施例にかかるＡ／Ｆセンサの制御装置が適用され
た空燃比検出装置の構成を示す概略図である。

【図２】図２は図１におけるＡ／Ｆセンサの概略構成を
示す断面図である。

【図３】図３は本発明の実施の形態の第１実施例乃至第
１１実施例にかかるＡ／Ｆセンサの制御装置が適用され
た空燃比検出装置で使用されているＡ／Ｆセンサの電圧
−電流特性を示すテーブルである。

【図４】図４は本発明の実施の形態の第１実施例乃至第
１１実施例にかかるＡ／Ｆセンサの制御装置が適用され
た空燃比検出装置におけるバイアス制御回路の電気的構
成を示す回路図である。

【図５】図５は本発明の実施の形態の第１実施例にかか
るＡ／Ｆセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置
で使用されているマイコンにおける制御のメインルーチ
ンを示すフローチャートである。

【図６】図６は図５の素子抵抗検出処理のサブルーチン
を示するフローチャートである。

【図７】図７は本発明の実施の形態の第１実施例にかか
るＡ／Ｆセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置
で使用されているＡ／Ｆセンサに印加される電圧変化と
それに伴う電流変化とを示す波形図である。

【図８】図８は本発明の実施の形態の第１実施例にかか
るＡ／Ｆセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置
で使用されているＡ／Ｆセンサの素子温と素子抵抗との
関係を示す特性図である。

【図９】図９は本発明の実施の形態の第１実施例にかか
るＡ／Ｆセンサの制御装置が適用された空燃比検出装置
で使用されているマイコンの制御における素子抵抗検出
の処理手順を示すフローチャートである。

【図１０】図１０は図９における作用を具体的に示すタ
イムチャートである。

【図１１】図１１は本発明の実施の形態の第２実施例に
かかるＡ／Ｆセンサの制御装置が適用された空燃比検出
装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗
検出の処理手順を示すフローチャートである。

【図１２】図１２は図１１における作用を具体的に示す
タイムチャートである。

【図１３】図１３は本発明の実施の形態の第３実施例に
かかるＡ／Ｆセンサの制御装置が適用された空燃比検出
装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗
検出の処理手順を示すフローチャートである。

【図１４】図１４は図１３における作用を具体的に示す
タイムチャートである。

【図１５】図１５は本発明の実施の形態の第４実施例に
かかるＡ／Ｆセンサの制御装置が適用された空燃比検出
装置で使用されているマイコンの制御における素子抵抗
検出の処理手順を示すフローチャートである。

【図１６】図１６は図１５における作用を具体的に示す
タイムチャートである。

【図１７】図１７はＮＯｘ濃度センサの要部構成を示す
断面模式図である。

【図１８】図１８は従来の素子抵抗検出を説明する波形
図である。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 ２０ マイクロコンピュータ（マイコン） ３０ Ａ／Ｆセンサ（酸素濃度センサ） ３１ ヒータ ４０ バイアス制御回路 ５０ 電流検出回路 ６０ ヒータ制御回路 ７０ Ｓ／Ｈ回路（サンプルホールド回路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 敏行 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 川瀬 友生 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 長谷田 哲志 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出ガス中のガス濃度に応じた電流信
   号を出力するガス濃度センサの制御装置であって、 前記ガス濃度センサで検出される素子抵抗に対する変化
   量を制限することを特徴とするガス濃度センサの制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記変化量の制限を、所定の条件に基づ
   き変更することを特徴とする請求項１に記載のガス濃度
   センサの制御装置。
3. 【請求項３】 前記変化量の制限を、前記ガス濃度セン
   サの昇温中では大きく設定し、前記ガス濃度センサの昇
   温終了後では小さく設定することを特徴とする請求項１
   に記載のガス濃度センサの制御装置。
4. 【請求項４】 被検出ガス中のガス濃度に応じた電流信
   号を出力するガス濃度センサの制御装置であって、 前記ガス濃度センサで検出される素子抵抗に対し、ロー
   パスフィルタを通過させることを特徴とするガス濃度セ
   ンサの制御装置。
5. 【請求項５】 前記ローパスフィルタのカットオフ周波
   数を、所定の条件に基づき変更することを特徴とする請
   求項４に記載のガス濃度センサの制御装置。
6. 【請求項６】 前記ローパスフィルタのカットオフ周波
   数を、前記ガス濃度センサの昇温中では高く設定し、前
   記ガス濃度センサの昇温終了後では低く設定することを
   特徴とする請求項４に記載のガス濃度センサの制御装
   置。
7. 【請求項７】 被検出ガス中のガス濃度に応じた電流信
   号を出力するガス濃度センサの制御装置であって、 前記ガス濃度センサで検出される素子抵抗に対する変化
   量を制限すると共に、ローパスフィルタを通過させるこ
   とを特徴とするガス濃度センサの制御装置。
8. 【請求項８】 被検出ガス中のガス濃度に応じた電流信
   号を出力するガス濃度センサの制御装置であって、 前記ガス濃度センサで検出された素子抵抗値の複数個を
   平均化することを特徴とするガス濃度センサの制御装
   置。
9. 【請求項９】 前記ガス濃度センサは、２セル式の酸素
   濃度センサであることを特徴とする請求項１乃至請求項
   ８のいずれか１記載のガス濃度センサの制御装置。