JP2008070116A - センサ制御装置、センサ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 空燃比センサの半活性状態を判定して空燃比フィードバック制御の早期開始を可能とするセンサの制御装置およびその制御方法を提供すること。
【解決手段】 センサセルの一対の電極１２、１３間に所定電流を流す電流源４１と、この所定電流の通電を所定周期でオン、オフさせる電流制御部７６と、一対の電極１２、１３間に発生する電圧を、電流源４１がオンのときおよびオフのときそれぞれにおいて検出する電圧検出部７２と、電圧検出部７２により検出された両電圧からその差電圧を検出する差電圧検出部７３と、この差電圧を第１しきい電圧ｒｅｆ１と比較する第１電圧比較部７４と、この比較の結果、差電圧が第１しきい電圧ｒｅｆ１を下回るときに、センサセルが、当該センサセルの出力に基づき理論空燃比を中心にリッチかリーンかを測定可能な半活性状態に達したと判定する半活性状態表示信号発生部７５と、を含むようにセンサ制御装置を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気ガス中の特定ガス成分の濃度を広い範囲に渡って検出する空燃比センサの制御を行う制御装置および制御方法に係り、特に、機関始動後速やかな空燃比制御を促すことが可能なセンサ制御装置およびその制御方法に関する。

内燃機関の空燃比制御を行うために、内燃機関より排出される排気ガス中の酸素濃度（空燃比）を検出する空燃比センサを有するセンサ制御装置が具体化されている。このような空燃比センサには、一般に、排気ガス中の酸素濃度に対応して（換言すれば、空燃比におけるリッチ／リーンに対応して）２値的なセンシング出力を発するもの（いわゆるλセンサ）と、酸素濃度の広い範囲に渡ってある程度のリニアリティを保ってセンシング出力を発するもの（ポンプ電流式酸素センサや限界電流式酸素センサ）とがある。そして、近年では、内燃機関の排ガス規制の強化に対処するため、排気ガスの空燃比をより精度よく制御することが求められている関係から、λセンサに代えて、広域に酸素濃度を検出できるポンプ電流式酸素センサや限界電流式酸素センサが用いられている。

いずれのセンサも、原理として、固体電解質体（例えばＺｒＯ_２）の両面に一対の電極を設けたセルを用い、その両面に曝される雰囲気の酸素濃度が異なることで起電力が発生したり、さらにその電極間に電流を流すと両面間を通して酸素イオンが移動したりする現象が利用される。このような現象は、固体電解質が加熱されいわゆる活性状態になっていなければ発生しない。なお、広域に酸素濃度を検出できるポンプ電流式酸素センサや限界電流式酸素センサでは、センサが空燃比に応じてリニアなセンシング出力を精度良く行える（換言すれば、センサがリニアセンサとして十分に機能する）活性状態に達するまで、十数秒から数十秒という長い時間を要することがある。

一般に、センサが活性状態に達したかどうかは、センサ制御装置で検出することができる。これには、例えば下記特許文献１、２、３に開示された活性状態の検出技術がある。
特開平４−３１３０５６号公報 特開平１０−１０４１９５号公報 特開平９−１７０９９７号公報

ところで、近年では、更なる排ガス規制の強化が求められており、センサが活性状態に達してリニアセンサとして機能するのに比較的時間を要するポンプ電流式酸素センサや限界電流式酸素センサにあっては、リニアセンサとして機能する前段階で、センサを排気ガスが理論空燃比を中心にリッチかリーンかを判別可能なλセンサとして機能させ、より早い空燃比フィードバック制御を促すことが求められている。

しかしながら、上記特許文献１、２は、センサ（セル）が完全に活性したか否か（換言すれば、本活性状態に達したか否か）を判定する技術に関するものであり、センサ（セル）が、その出力に基づき排気ガスがリッチかリーンかを測定可能な半活性状態に達しているか否かを判定するものではない。一方、特許文献３には、空燃比センサの出力電圧の積分値に基づき、空燃比センサの半活性状態を推定する技術が開示されている。しかし、空燃比センサの出力電圧は、当該空燃比センサが晒されるガス雰囲気（換言すれば、被測定ガスの空燃比の状態）に依存して変動するものである。そのため、空燃比センサの出力電圧の積分値を一義的に設定したしきい値と比較して半活性状態に達したか否かを推定する手法では、ガス雰囲気によっては空燃比センサが半活性状態に達していないにも関わらず、半活性状態に達したと判定することがある。つまり、この特許文献３の手法では、空燃比センサの半活性状態の有無の判定にあたり、空燃比センサが晒されるガス雰囲気が大きく影響することから、精度良くセンサの半活性状態を検出することはできず、精密な空燃比フィードバック制御を実現することはできない。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、排気ガス中の特定ガス成分の濃度を広域に渡って検出可能な空燃比センサの制御装置および制御方法において、空燃比センサが晒されるガス雰囲気に依存せずに精度良く当該空燃比センサの半活性状態を判定し、空燃比フィードバック制御の早期開始を可能とするセンサ制御装置およびセンサ制御方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係るセンサ制御装置は、固体電解質体の両面に一対の電極を設けたセンサセルを有するとともに、前記センサセルが本活性状態のときに内燃機関から排出される排気ガス中の特定ガス成分の濃度を広域に検出可能な空燃比センサを備えるセンサ制御装置において、前記一対の電極間に所定電流を流すことが可能な電流源と、前記所定電流の通電を所定周期でオン、オフさせる電流制御部と、前記一対の電極間に発生する電圧を、前記電流制御部による前記電流源のオンのときおよびオフのときそれぞれにおいて検出する電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された前記電流源がオンおよびオフのときの両電圧からその差電圧を検出する差電圧検出部と、前記差電圧を第１しきい電圧と比較する第１電圧比較部と、前記差電圧が前記第１しきい電圧を下回るときに、前記センサセルが、当該センサセルの出力に基づき排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを測定可能な半活性状態に達したと判定する半活性状態判定部とを具備することを特徴とする。

このセンサ制御装置は、固体電解質体の両面に設けられた一対の電極間に所定周期でオンオフさせながら所定電流を流す。そして、電流源がオンのときオフのときそれぞれにおいて一対の電極間の電圧を電圧検知部によって検出する。電流源がオンのときとオフのときとにおける一対の電極間の電圧の違いは、活性状態のときほとんどなく、非活性状態では固体電解質体が大きな内部抵抗値を有するので非常に大きくなる。一方、上述した一対の電極間の電圧の違いは、非活性状態から活性状態に遷移する段階ではその中間的な違いになる。

そこで、この装置によれば、その中間的な違いを差電圧検出部および第１電圧検出部により検出しており、空燃比センサが半活性状態に達したか否かをセンサセルの出力から直接知ることが可能になる。そして、空燃比センサが半活性状態にあるときには、センサセルが本活性状態のときに排気ガス中の特定ガス成分の濃度を広域に検出可能な空燃比センサを、空燃比のリッチ／リーンに対応して２値的出力を行うセンサ（いわばλセンサ）として機能させることができる。したがって、この出力を空燃比制御に用いることで、空燃比センサが本活性状態に達していなくても、内燃機関始動後速やかな空燃比センサを用いた空燃比フィードバック制御を行うことができる。なお、ここで「半活性状態」とは、空燃比センサが本活性状態に達する前の状態であって、かつセンサセルの出力に基づき排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを測定可能（リッチ／リーンに対応して２値出力が可能）な状態にあることをいう。

また、本発明のセンサ制御装置において注目すべき点は、電圧検出部により検出された電流源がオンおよびオフのときの両電圧から差電圧を検出し、この差電圧に基づき空燃比センサが半活性状態に達したか否かを判定している点にある。
電流源がオンのときの一対の電極間に発生する電圧値Ｖｏｎは、Ｖｏｎ＝Ｉｐｃ×Ｒｐ＋ＥＭＦ（ここで、Ｉｐｃは上記所定電流の電流値、Ｒｐはセンサセルの内部抵抗値、ＥＭＦはセンサセルの起電力とする）となり、電流源がオフとのときの一対の電極間に発生する電圧値Ｖｏｆｆは、所定電流の電流値が０［Ａ］であることから、Ｖｏｆｆ＝ＥＭＦとなる。そして、本発明では、上述したように、センサセルの半活性状態に達したか否かを判定するにあたり、差電圧（Ｖｏｎ−Ｖｏｆｆ）を検出するようにしているため、センサセルの起電力ＥＭＦの値については相殺されることになる。この起電力ＥＭＦは、センサセルの内部抵抗値が一定であっても、空燃比センサ（センサセル）の晒されるガス雰囲気によってその値が変動することになるが、上記差電圧をセンサセルが半活性状態に達したか否の判定に用いることで、起電力ＥＭＦ（言い換えれば、ガス雰囲気）の影響が当該判定に影響することがなくなる。これにより、本発明によれば、ガス雰囲気に依存することなく、センサセルが半活性状態に達したか否かを精度良く検出することができる。

また、本発明に係るセンサ制御方法は、固体電解質体の両面に一対の電極を設けたセンサセルを有するとともに、前記センサセルが本活性状態のときに内燃機関から排出される排気ガス中の特定ガス成分の濃度を広域に検出可能な空燃比センサを備えるセンサ制御装置の制御方法において、前記一対の電極間に所定電流を所定周期でオン、オフさせながら流す電流制御ステップと、前記一対の電極間に発生する電圧を、前記所定電流のオンのときおよびオフのときそれぞれにおいて検出する電圧検出ステップと、前記所定電流がオンおよびオフのときに検出された両電圧からその差電圧を検出する差電圧検出ステップと、前記差電圧を第１しきい電圧と比較する第１電圧比較ステップと、前記差電圧が前記第１しきい電圧を下回るときに、前記センサセルが、当該センサセルの出力に基づき排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを測定可能な半活性状態に達したと判定する半活性状態判定ステップとを具備することを特徴とする。このセンサ制御方法においても、上記センサ制御装置と同様な作用により、内燃機関始動速やかな空燃比フィードバック制御の実現が可能になる。

本発明によれば、空燃比センサが半活性状態に達したか否かをセンサセルの出力に基づいて直接判定しており、またガス雰囲気に依存することなく上記半活性状態に達したか否かを判定することができることから、その判定精度に優れるものであり、精密な空燃比フィードバック制御の早期開始を実現する空燃比センサの制御装置およびその制御方法を提供することができる。

本発明の実施態様として、前記半活性状態判定部により前記センサセルが半活性状態に達したと判定されたとき、前記電圧検出部が検出する前記所定電流がオンまたはオフのときの前記一対の電極間の電圧を第２しきい電圧と比較する第２電圧比較部と、前記第２電圧比較部による比較結果に基づき、前記排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを表した信号を出力するリッチ／リーン測定結果出力部とをさらに具備する、とよい。これは、装置としての機能性を増進させたものである。さらに、本発明の実施態様として、前記センサセルが半活性状態に達したと判定されてから前記本活性状態に達するまでの間、前記所定電流をオンし続け、前記一対の電極間の電圧を前記第２電圧比較部にて第２しきい電圧と比較して、前記リッチ／リーン測定結果判定部より空燃比がリッチかリーンかを表した信号を出力させるようにしても良い。これにより、センサセルが本活性状態に達するまでの間、良好な空燃比フィードバック制御を継続的に促すことができる。

また、本発明の実施態様として、前記半活性状態判定部により前記センサセルが半活性状態に達したと判定された後、前記センサセルが本活性状態に達したか否かを前記差電圧とは異なる情報に基づいて判定する本活性状態判定部をさらに具備する、とよい。
センサセルが本活性状態に達したか否かの判定についても、前記差電圧を用いて行うことは可能ではある。しかし、前記センサセルが半活性状態に達したか否かを精度良く判定するには、前記第１電圧比較部における第１しきい電圧を比較的小さめな値（換言すれば、比較的ゼロに近接した値）に設定することが好ましい側面がある。そのため、センサセルが本活性状態に達したか否かの判定を、前記差電圧を用いて行おうとすると、本活性状態を判定するためのしきい電圧の設定のために、第１しきい電圧の値を大きめに設定せざるを得なくなり、センサセルの半活性状態の判定精度を確保するのが困難になる可能性がある。そこで、センサセルが本活性状態に達したか否かを前記差電圧とは異なる情報に基づいて判定するようにすれば、センサセルの半活性状態の判定精度を良好に確保することができる。

なお、センサセルが本活性状態に達したか否かを前記差電圧と異なる情報に基づき判定する手段としては特に限定されないが、例えば、空燃比センサがヒータを有する場合には、このヒータをセンサ制御装置の起動とほぼ同期して加熱させると共に、ヒータの積算電力量を算出し、この積算電力量が予め設定した基準積算量に達したとき本活性状態に達したと判定するようにしてもよい。しかし、センサセルが本活性状態に達したか否かを判定する場合、半活性状態の判定と同様に、センサセルに関する情報を直接用いることが判定精度を高める観点から好ましい。
そこで、本発明の実施態様として、本活性状態判定部は、前記情報として前記センサセルの内部抵抗値を用いる、と良い。さらに、前記センサセルの前記内部抵抗値を検出する抵抗検出部を具備しつつ、前記本活性状態判定部は、前記内部抵抗値としきい抵抗値とを比較し、該内部抵抗値が前記しきい抵抗値を下回るときに、前記センサセルが本活性状態に達したと判定する、と良い。これにより、センサセルが半活性状態に達した後、一対の電極間の電圧に基づいて空燃比フィードバック制御を行いつつ、別途にセンサセルが本活性状態に達したか否かを精度良く検出することができる。

また、本発明の実施態様として、前記空燃比センサは、固体電解質体の両面に一対の電極を設けた酸素ポンプセルと前記センサセルとが、各セルの一方の電極が排気ガスを導入する中空の測定室に面するように積層されるとともに、前記センサセルの前記測定室に面する側とは反対側に位置する基準電極が外部に対して閉塞されたセンサ素子を有するものであり、前記センサセルに前記測定室の酸素を当該基準電極側に汲み出す方向に前記電流源より前記所定電流を流して、前記基準電極を内部酸素基準源として機能させる基準源生成電流制御部をさらに具備する、と良い。この実施態様によれば、センサセルの基準電極に一定濃度の酸素を蓄積させて内部酸素基準源として機能させることを目的にして当該センサセルに所定電流を通電するための電流源と、センサセルの半活性状態を判定することを目的にして当該センサセルに所定電流を通電するための電流源とを兼用させている。これにより、電流源を複数設けることなく、空燃比センサの駆動とこのセンサの半活性状態を判定することができ、センサ制御装置の低コスト化を図ることができる。

また、センサ制御方法としての実施態様として、前記半活性状態判定ステップにより前記センサセルが半活性状態に達したと判定されたとき、前記所定電流がオンまたはオフのときの前記一対の電極間の電圧を、第２しきい電圧と比較する第２電圧比較ステップと、前記第２電圧比較ステップによる比較結果に基づき、前記排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを表した信号を出力するリッチ／リーン測定結果出力ステップとをさらに具備する、と良い。これは、制御方法としての機能性を増進させたものである。さらに、本発明の実施態様として、前記センサセルが半活性状態に達したと判定されてから前記本活性状態に達するまでの間、前記所定電流をオンし続け、前記一対の電極間の電圧を前記第２電圧比較ステップにて第２しきい電圧と比較して、空燃比がリッチかリーンかを表した信号を出力させるようにしても良い。これにより、センサセルが本活性状態に達するまでの間、良好な空燃比フィードバック制御を継続的に促すことができる。

また、本発明の実施態様として、前記半活性状態判定ステップにより前記センサセルが半活性状態に達したと判定された後、前記センサセルが本活性状態に達したか否かを前記差電圧とは異なる情報に基づいて判定する本活性状態判定ステップをさらに具備する、とよい。上述したように、センサセルが本活性状態に達したか否かの判定を、前記差電圧を用いて行おうとすると、センサセルの半活性状態の判定精度を確保するのが困難になる可能性がある。そこで、センサセルが本活性状態に達したか否かを前記差電圧とは異なる情報に基づいて判定するようにすれば、センサセルの半活性状態の判定精度を良好に確保することができる。

なお、センサセルが本活性状態に達したか否かを前記差電圧と異なる情報に基づき判定する手法としては特に限定されないが、上述したように、センサセルに関する情報を直接用いることが判定精度を高める観点から好ましい。
そこで、本発明の実施態様として、本活性状態判定ステップは、前記情報として前記センサセルの内部抵抗値を用いる、と良い。さらに、前記センサセルの前記内部抵抗値を検出する抵抗検出ステップを具備しつつ、前記本活性状態判定ステップは、前記内部抵抗値としきい抵抗値とを比較し、該内部抵抗値が前記しきい抵抗値を下回るときに、前記センサセルが本活性状態に達したと判定する、と良い。これにより、センサセルが半活性状態に達した後、一対の電極間の電圧に基づいて空燃比フィードバック制御を行いつつ、別途にセンサセルが本活性状態に達したか否かを精度良く検出することができる。

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るセンサ制御装置を全領域酸素センサと接続した態様を示す回路・ブロック図である。

図１に示すように、全領域酸素センサ１にガスセンサ制御回路４が接続される。全領域酸素センサ１には、これを加熱するため、ヒータ電源３により駆動されるヒータ２が備えられている。ガスセンサ制御回路４は、全領域酸素センサ１を制御する回路および処理系であり、通常、図示以外の構成も有するがここでは、説明に必要な範囲で図示している。なお、この全領域酸素センサ１は、本活性状態になったときに排気ガス中の酸素濃度を広域に渡って検出することができるセンサであって、後述するが排気ガスの空燃比にほぼ比例する出力電流特性を有する空燃比センサにあたるものである。

全領域酸素センサ１は、遮蔽板１０、固体電解質層１１、一対の多孔質電極１２、１３、酸素基準室１４、別の固体電解質層１５、別の一対の多孔質電極１６、１７、ガス拡散質１８、ガス検出室１９を有する。

遮蔽板１０の一方の面側に酸素基準室１４が位置し、酸素基準室１４を挟んでその反対側に固体電解質層１１が位置し、さらに、固体電解質層１１を挟んでその反対側に多孔質のガス拡散律速層１８および中空のガス検出室１９が位置し、さらに、ガス拡散律速層１８およびガス検出室１９を挟んでその反対側に固体電解質層１５が位置している。固体電解質層１１の両面には、一対の多孔質電極１２、１３が設けられ、固体電解質層１５の両面にも一対の多孔質電極１６、１７が設けられている。

固体電解質層１１、１５は、例えばジルコニア（ＺｒＯ_２）からなり、ヒータにより加熱され活性状態になると内部抵抗値が小さくなりかつ酸素イオンが移動可能になるという所期の性質を呈する。以下しばらくはこの全領域酸素センサ１の説明は活性状態のうち本活性状態の場合である。

固体電解質層１１とその両面の多孔質電極１２、１３は起電力セルと呼ばれ、多孔質電極１２から多孔質電極１３の方向に微弱な一定電流（例えば１６μＡ）が、ガスセンサ制御回路４に設けられた起電力セル電流供給電流源４１により流される。これにより、ガス検出室１９から外部に対して閉塞された酸素基準室１４に固体電解質層１１を介して酸素が移動し、酸素基準室１４が基準の酸素溜まりとなる。このようにして固体電解質層１１の両面の酸素濃度が異なると、多孔質電極１２、１３間には起電力が発生することになる。

この起電力は、固体電解質層１１の性質から、ガス検出室１９の酸素濃度が理論空燃比に対応したものである場合に約４５０ｍＶとなり、濃度がそれから外れると上下電圧で飽和する特性を呈する。

ガス検出室１９は、ガス拡散律速層１８を介して排気ガスの供給空間と隔てられているが、排気ガスが拡散することによりガス検出室１９内に導入される。

固体電解質層１５とその両面の多孔質電極１６、１７はポンプセルと呼ばれ、それらの電極１６、１７間には、ポンプセル電流（Ｉｐ）が、ＰＩＤ制御回路４４、アンプ４６により流される。具体的には、起電力セルの出力電圧（発生電圧）が、演算増幅回路４３によるバッファ、抵抗器４７を介してＰＩＤ制御回路４４に入力されると、ＰＩＤ制御回路４４にて制御目標電圧４５０ｍＶ（＝制御目標電圧源４２の電圧。この電圧は演算増幅回路４８によるバッファ、抵抗器４９を介してＰＩＤ制御回路４４に導かれている。）と起電力セルの出力電圧との偏差量ΔＶｓがＰＩＤ演算され、この偏差量ΔＶｓが後述するポンプセル電流検出抵抗器４５を介してアンプ４６にフィードバックされることにより、ポンプセル電流（Ｉｐ）が多孔質電極１６、１７間を流れる。そして、ポンプセルにポンプセル電流（Ｉｐ）が流れると、その電流の流れる向きにより、排気ガスの供給空間とガス検出室１９との間に酸素の移動が固体電解質層１５を介して生じる。

この酸素の移動は、上記説明からわかるように、ガス検出室１９の酸素濃度が理論空燃比に対応したものになるようにいずれかの方向になされる。このことから、排気ガスの供給空間の酸素濃度が理論空燃比に対応したものであれば、固体電解質１５での酸素移動は必要なく、ポンプセル電流はゼロになる。排気ガスの供給空間の酸素濃度が理論空燃比から外れるとそれに応じてポンプセル電流がいずれかの方向に流れる。よって、このポンプセル電流は、排気ガスの供給空間の酸素濃度（即ち、排気ガスの空燃比）に応じたものになっている。したがって、この電流の大きさを検出することにより、排気ガスの酸素濃度をその広い範囲に渡って測定することができる。なお、このポンプ電流の出力特性は、排気ガス中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例する特性を有する。

ガスセンサ制御回路４は、入出力端子４ａ、４ｂ、４ｃを有して全領域酸素センサ１と電気的に接続されている。起電力セル電流供給電流源４１、制御目標電圧源４２、ＰＩＤ制御回路４４、アンプ４６、演算増幅回路４３、４８、抵抗器４７、４９の各機能については、上記と重複するので説明省略するが、これらは上記のように全領域酸素センサ１を制御するガスセンサ制御装置の一部として機能している。

接続関係をおさらいすると、図１に示すように、アンプ４６は、反転入力端子にＰＩＤ制御回路４４の出力側が検出抵抗器４５を介して接続され、非反転入力端子には基準電圧３．６Ｖが印加され、また出力端子は入出力端子４ｃに接続されている。また、ＰＩＤ制御回路４４の入力側は、抵抗器４７、演算増幅回路４３を介して入出力端子４ａに接続され、出力側は、ポンプセル電流検出抵抗器４５を介してアンプ４６の反転入力端子に接続される。また、制御目標電圧源４２は、ポンプ電流を制御する制御目標となる電圧（４５０ｍＶ）を、演算増幅回路４８、抵抗４９を介してＰＩＤ制御回路４４に供給する。そして、ガスセンサ制御回路４では、ポンプセル電流（Ｉｐ）の検出が、ＰＩＤ制御回路４４の出力側に直列に挿入され、一端が入出力端子４ｂに接続されたポンプセル電流検出抵抗器４５を用いてなされる。

起電力セル電流供給電流源４１に直列接続された第１スイッチ６１は、全領域酸素センサ１が本活性状態にある場合、電流制御部７６の指示によりオンとされる。

ポンプセル電流（Ｉｐ）の検出について説明する。ポンプセル電流検出抵抗器４５の両端電圧を検出するため、図示するように、ポンプセル電流検出回路５０を有する。ポンプセル電流検出回路５０は、演算増幅回路５１、５２、抵抗器５３、５４、５５、５６、演算増幅回路５７、検出基準電圧源５８、演算増幅回路５９を有する。

演算増幅回路５１、５２は、それぞれ、ポンプセル電流検出抵抗器４５の両端の電圧をバッファリングして次段の差動増幅部に導くものである。このため、演算増幅回路５１、５２は、ボルテージフォロワ回路として使用する。抵抗器５３、５４、５５、５６と演算増幅回路５７とは、差動増幅部を構成するものである。すなわち抵抗器５３の一端は一方の極の入力端子であり、抵抗器５４の一端は他方の極の入力端子である。一方の極からの増幅率は抵抗器５５の値／抵抗器５３の値で規定され、他方の極からの増幅率は抵抗器５６の値／抵抗器５４の値で規定される。これらは通常同一の増幅率にされる。

検出基準電圧源５８と演算増幅回路５９とは、上記差動増幅部の出力すなわちポンプセル電流検出回路５０としての出力の基準電圧を規定するものであり、検出基準電圧源５８の電圧がポンプセル電流検出回路５０としての出力基準電圧になる。上記の増幅率や出力基準電圧は、次段で処理される内容に応じて、適宜設計（設定）することができる。ポンプセル電流検出回路５０の出力には、ポンプセル電流の値に応じた電圧が、検出基準電圧源５８の電圧を基準として出力される。

ポンプセル電流検出回路５０の出力は、ＥＣＵ８５内のＡ／Ｄ変換回路８０に供給されて、ディジタル信号に変換される。変換で得られたディジタル信号は、リッチからリーンの広範囲にわたる空燃比の検出出力としてＥＣＵ８５におけるその後の処理に供される。すなわち、図示しないが、この測定出力がフィードバックされることで、燃料供給量を制御する所望の空燃比フィードバック制御がなされる。

以上の説明は、全流域酸素センサ１が本活性状態に達した後、すなわち通常の場合についてである。実際には、ヒータ２により十分に全領域酸素センサ１が加熱された状態にならないと、ＰＩＤ制御回路４４やアンプ４６を駆動させた上でＡ／Ｄ変換回路８０より出力されるセンシング出力を用いての空燃比フィードバック制御を行うことはできない。

この実施形態は、このような空燃比フィードバック制御の不可状態を補完することを目的として、本活性状態に達する前の活性状態（すなわち半活性状態）において、排気ガスの空燃比が理論空燃比を中心にリッチかリーンかは検出することができる（すなわち２値の出力を行うことができる）処理系が具備されている。このようなリッチ／リーンの２値情報を空燃比フィードバック制御に用いれば、内燃機関始動後の速やかな空燃比フィードバック制御が実現可能となる。

このため、ガスセンサ制御回路４に接続されたＥＣＵ８５は、Ａ／Ｄ変換回路７１、電圧検出部７２、差電圧検出部７３、第１電圧比較部７４、半活性状態表示信号発生部７５（半活性状態判定部）、電流制御部７６、第２電圧比較部７７、リッチ／リーン測定結果出力部７８、電圧検出部３１、抵抗値検出部３２、抵抗値比較部（本活性状態判定部）３３、本活性状態表示信号発生部３４をさらに有する。

Ａ／Ｄ変換回路７１は、全領域酸素センサ１の起電力セルの一対の電極間に発生する電圧（Ｖｓ）が差動増幅回路６５を介して供給され、この電圧をディジタル信号に変換する。なお、差動増幅回路６５は、起電力セルの一対の電極間の電位差をＡ／Ｄ変換回路７１に出力する回路であり、図１中では接続ラインが省略されているが、この差動増幅回路６５の入力端子は、入出力端子４ａ、４ｂにそれぞれ接続されている。Ａ／Ｄ変換回路７１により得られディジタル信号は電圧検出部７２に供給される。電圧検出部７２は、電流制御部７６の指定する２つのタイミング（オン、オフのタイミング）で逐次、ディジタル値の電圧を検出するものである。検出された各電圧値は、差電圧検出部７３に供給される。差電圧検出部７３は、供給された各電圧値の差電圧を求めるものである。差電圧検出部７３にて求められた差電圧は、第１電圧比較部７４の一方の入力として供給される。第１電圧比較部７４は、差電圧検出部７３より供給された差電圧を基準電圧（第１しきい電圧）ｒｅｆ１と比較するものである。この比較の結果は、半活性状態表示信号発生部７５に供給される。

半活性状態表示信号発生部７５は、第１電圧比較部７４から得た比較結果に基づき全領域酸素センサ１の半活性状態を表示する信号を出力するものである。ここで「半活性状態」とは、全領域酸素センサ１が本活性状態に達する前ではあるが、リッチ／リーンの２値の検出出力を発生できうる状態をいう。半活性状態表示信号発生部７５の発生した表示信号は第２電圧比較部７７に、その電圧比較のイネーブル信号として供給される。

電流制御部７６は、第１スイッチ６１のオン、オフを切り替え制御するとともに、電圧検出部７２にそれらの動作タイミングを指定する信号を発生する。第１スイッチ６１のオン、オフの切り替えは、全領域酸素センサ１が半活性状態に達したと半活性状態表示信号発生部７５が判定する（即ち、半活性状態を表示する信号が電流制御部７６に入力される）まで所定周期で繰り返し行われる。なお、次述する第２スイッチ６３は、半活性状態を表示する信号が電流制御部７６に入力されるまでは、オフに制御される。また、第１スイッチ６１は、全領域酸素センサ１が半活性状態に達した後オン状態に設定される。

全領域酸素センサ１が半活性状態に達した後においては、電流制御部７６は、所定時間経過ごとに第２スイッチ６３をオフからオンに切り替える処理を行う。この所定時間経過ごとの第２スイッチ６３のオフからオンへの切り替えは、後述するように、全領域酸素センサ１が本活性状態に達するまでの期間で行われる。

電流制御部７６から電圧検出部７２へ供給される信号は、第１スイッチ６１がオンあるいはオフとなっているときそれぞれに対応したタイミング信号である。電流制御部７６から電圧検出部３１へ供給される信号は、第２スイッチ６３がオフからオンに切り替わったときに対応したタイミング信号である。

第２電圧比較部７７は、電圧検出部７２が出力する、第１スイッチ６１がオンになっているときの電圧を一方の入力として、これを基準電圧ｒｅｆ２と比較するものである（ここで半活性状態表示信号が比較動作のイネーブル信号になっている）。比較の結果はリッチ／リーン測定結果出力部７８に供給される。リッチ／リーン測定結果出力部７８は、第２電圧比較部７７から得た比較結果に基づき、全領域酸素センサ１に供給された排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを表した信号を出力するものである。この出力は、図示してないが、その後のＥＣＵ８５の処理に供され、その後燃料供給量が制御されていち早い空燃比フィードバック制御を実現する。なお、全領域酸素センサ１が半活性状態に達して本活性状態に達するまでの間、第１スイッチ６１がオン状態に継続的に設定されるため、第２電圧比較部７７は、電圧検出部７２が出力する電圧を基準電圧（第２しきい電圧）ｒｅｆ２と比較し、その比較の結果をリッチ／リーン測定結果出力部７８に供給し、排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを表した信号がＥＣＵ８５に出力される。

また、電圧検出部３１は、第２スイッチ６３がオンになっているときに、差動増幅回路６５、Ａ／Ｄ変換回路７１を介して起電力セルの一対の電極間に発生する電圧（電位差）を検出し、抵抗値検出部３２は、その電圧から全領域酸素センサ１の起電力セルの内部抵抗値を検出する。抵抗値比較部３３は、抵抗値検出部３２にて検出された起電力セルの内部抵抗値が所定のしきい抵抗値を下回ったか否かを判定し、起電力セルの内部抵抗値が所定のしきい抵抗値を下回ったと判定された場合に活性状態表示信号発生部３４にその旨の出力を通知し、活性状態表示信号発生部３４は本活性状態表示信号を出力する。

図２は、以上説明した構成のセンサ制御装置および全領域酸素センサ１における、内燃機関の始動時における起電力セルの発生電圧（Ｖｓ）の変化を例示したものである。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、被測定ガス（排気ガス）が、異なる空燃比（Ａ／Ｆ）にそれぞれ対応している。図示するような起電力セルの発生電圧Ｖｓの周期変動は、第１スイッチ６１がオン、オフに切り替えられることによって生じている。ここでは、第１スイッチ６１のオン、オフの切り替えはデューティ比５０％の１０Ｈｚで行っている。

図示するように始動当初で振幅（＝起電力セル電流供給電流源４１が全領域酸素センサ１に対してオンのときとオフのときとの差電圧。図１の説明では「差電圧」として言及した）が大きいのは、全領域酸素センサ１が非活性状態であり固体電解質層１１が高抵抗値を示しているからである。振幅は、固体電解質層１１、１５が加熱され低抵抗値になるとともに（すなわち時間とともに）小さくなる。

図３は、図２に示した電圧変化を振幅値（ΔＶｓ）で示した説明図である。図３に示すように、空燃比の変化にかかわらず振幅値の減少は時間とともに一定する。したがって、被測定ガス（排気ガス）がどのような空燃比のものであっても、ある時間経過後は一定の基準でこの振幅を見ておけば、どの程度固体電解質層１１が活性化されたかがわかる。ここでは、振幅値ΔＶｓが０．０５Ｖを下回った場合を半活性状態に達したものと判定する。これは、図１において第１電圧比較部７４に供給される基準電圧ｒｅｆ１が０．０５Ｖであることに対応する。図３に示すように、この場合内燃機関の始動２秒で全領域酸素センサ１は半活性状態に至っている。

図４は、図２に示した電圧変化におけるリッチ／リーンの判定を示す説明図であり、判定についての表記が加わっている以外は図２と全く同じである。

図３に示すように、内燃機関の始動２秒の時点で全領域酸素センサ１が半活性状態に至ったとすると、今度は、起電力セル電流供給電流源４１が供給されているときの起電力セルの発生電圧Ｖｓを基準電圧ｒｅｆ２と比較することで、排気ガスがリッチに対応するものかリーンに対応するものかが判定できる。ここでは、基準電圧ｒｅｆ２を０．４５Ｖとしている。これにより、始動２秒後の起電力セルの発生電圧Ｖｓから、図４（ａ）、（ｂ）の場合をリッチ、図４（ｃ）の場合をリーンであると判定できる。ここで、基準電圧ｒｅｆ２は、図１において第２電圧比較部７７に供給されるｒｅｆ２に対応している。

基準電圧ｒｅｆ２を０．４５Ｖとしたのは、本活性状態（＝通常の動作状態）で起電力セルの電圧Ｖｓが０．４５Ｖになるように制御されているからである。これはすでに説明した。図４における内燃機関の始動２秒後は、本活性状態での完全な動作がなされてはいないものの、排気ガスがガス検出室１９に拡散した結果として起電力セルがそれぞれ対応する電圧を発生したことを示している。なお、図４（ｂ）の空燃比Ａ／Ｆ＝１４．１は理論空燃比近傍に対応しているが、この判定結果ではリッチとなっている。ここでは、リッチ／リーンの２値出力を得ることが目的なので、このようなことがあり得る。

図５は、図２（ｂ）に示した電圧変化の、駆動デューティ比からの影響を示す説明図である。駆動デューティ比とは、第１スイッチ６１をオンする期間の切り替え１周期に対する時間比である。図５に示すように、駆動デューティ比を２５％に下げると全体として出力される起電力セルの電圧Ｖｓが低下することがわかった。しかしながら、図３に示したような半活性状態の判定や、図４に示したようなリッチ／リーンの判定には影響を与えるものではないこともわかった。したがって、駆動デューティ比は５０％に限らずこのような実験をして適宜選択してよい。

以上で図１に示した装置および全領域酸素センサ１の構成および動作がすべて説明されたが、図１における例えばＡ／Ｄ変換回路７１よりあとの処理はディジタル処理なので、マイクロプロセッサによるソフトウエア的な処理とすることももちろん可能である。その場合に、マイクロプロセッサによる処理を、差電圧検出部７３以降および第２電圧比較部７７以降とすることや、第２電圧比較部７７以降だけとするなどの選択も採り得る。

図６は、図１に示したセンサ制御装置の動作フローの例を示す図であり、Ａ／Ｄ変換回路７１よりあとの処理をすべてマイクロプロセッサによるソフトウエア的な処理とした場合の動作フローである。この場合、上記説明した、電圧検出部７２、差電圧検出部７３、第１電圧比較部７４、半活性状態表示信号発生部７５、電流制御部７６、第２電圧比較部７７、リッチ／リーン測定結果出力部７８、電圧検出部３１、抵抗値検出部３２、抵抗値比較部３３、本活性状態表示信号発生部３４の各構成は、マイクロプロセッサ上のソフトウエアのはたらきによる動作によって実現される。以下、この動作フローを説明する。

まず、内燃機関始動時に、起電力セル電流供給電流源４１の電流が全領域酸素センサ１の起電力セルに供給されるように、電流制御部７６によって第１スイッチ６１をオンにする（＝電流Ｉｃｐをオンする：ステップ８１）。その状態において、起電力セルの発生電圧Ｖｓを電圧検出部７２で検出し、この検出電圧をメモリ（不図示）に保持させる（ステップ８２）。

次に、所定時間経過（上記説明したデューティ比５０％の１０Ｈｚの切り替えでは５０ｍｓｅｃ経過）により、電流制御部７６によって電流Ｉｃｐをオフする（ステップ８３）。そして、そのオフ状態における起電力セルの発生電圧Ｖｓを電圧検出部７２で検出し（ステップ８４）、さらにこの検出された電圧Ｖｓと上記保持された電圧Ｖｓとの差電圧ΔＶｓを求める（ステップ８５）。

この差電圧ΔＶｓが求められたら、これを基準電圧ｒｅｆ１と比較する（ステップ８６）。差電圧ΔＶｓが基準電圧ｒｅｆ１を下回っていなければ、所定時間経過で再び電流Ｉｃｐをオンする（ステップ８７）。そして、ステップ８２以下の処理を繰り返す。

ステップ８６の比較で差電圧ΔＶｓが基準電圧Ｒｅｆ１を下回っていれば、全領域酸素センサ１が半活性状態に達したと判定され、次段の処理に移行する。まず、第１スイッチ６１をオン状態に設定し（＝電流Ｉｃｐをオンする：ステップ８８）、保持されている電圧Ｖｓを基準電圧ｒｅｆ２と比較し（ステップ８９）、基準電圧ｒｅｆ２を下回っていれば、リッチ／リーン測定結果出力部７８にて「リーン」を表した信号を出力する（ステップ９０）。また、基準電圧ｒｅｆ２を下回っていなければ、リッチ／リーン測定結果出力部７８にて「リッチ」を表した信号を出力する（ステップ９１）。

次に、タイマー（不図示）をスタートさせる（ステップ９２）。このタイマーは、全領域酸素センサ１が本活性状態に達したか否かの判定処理を行うタイミング生成のためのものである。例えば１００ｍｓｅｃのタイマーとすることができる。タイマーで所定時間の経過が検出されない場合は（ステップ９３のＮ）、起電力セルの発生電圧Ｖｓを電圧検出部７２で検出し、この検出電圧をメモリ（不図示）に保持させて（ステップ９４）、ステップ８９に戻り以下同様に処理を行う。最初にステップ９２に達してからステップ８９に戻った以降に再びステップ９２に移行した場合は、ステップ９２では何もしない。

タイマーで所定時間の経過が検出された場合には（ステップ９３のＹ）、全領域酸素センサ１の起電力セルの内部抵抗値を測定する次段の処理に移行する。まず、電流制御部７６によって第２スイッチ６３をオン状態とし、起電力セル抵抗検出用電流源６２を起電力セルに接続する（ステップ９５）。起電力セル抵抗検出用電流源６２の電流値は、例えば１．２２ｍＡとする。この状態において、起電力セルの電圧Ｖｓを電圧検知部３１で検知し、その電圧Ｖｓから内部抵抗値を求める（ステップ９６）。そして、電流制御部７６によって第２スイッチ６３をオフ状態とし、起電力セル抵抗検出用電流源６２と起電力セルとの接続を遮断する（ステップ９７）。

次に、求められた起電力セルの内部抵抗値をしきい抵抗値Ｒｔｈと比較し（ステップ９８）、しきい抵抗値Ｒｔｈを下回っていれば、全領域酸素センサ１は本活性状態に達していると判定し、その旨の出力を行う（ステップ９９）。これにより処理が終了する。なお、しきい抵抗値Ｒｔｈの値は、例えば２２０Ωとすることができる。

起電力セルの内部抵抗値がしきい抵抗値Ｒｔｈを下回っていなければ（ステップ９８のＮ）、次の抵抗値測定タイミングを得るためにタイマーをリスタートさせて（ステップ１００）、ステップ９３から以降の処理を再度実行する。全領域酸素センサ１が本活性状態に達したあとは、図１に示したＰＩＤ制御回路４４およびアンプ４６を駆動させ、すでに述べたようにポンプセル電流検出回路５０の出力信号により十全な空燃比フィードバック制御がなされる。なお、それ以前の全領域酸素センサ１の半活性状態においては、リッチ／リーン測定結果出力部７８の出力に基づき、内燃機関の空燃比フィードバック制御を行う。

なお、図６に示したセンサ制御装置の動作フローでは、電流Ｉｃｐがオンのときに検出される電圧Ｖｓを基準電圧ｒｅｆ２と比較して、排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを表した信号を出力するようにした構成を示したが、動作フローはこれに限られるものではない。例えば、電流Ｉｃｐがオフのときに検出される電圧Ｖｓを基準電圧ｒｅｆ２と比較し、排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを表した信号を出力するように上記動作フローを構成することもできる。より具体的には、ステップ８２とステップ８４の処理内容を入れ替えると共に、ステップ８８の処理を削除し、さらに、ステップ９８にて肯定判定された後に、第１スイッチ６１をオン状態に設定する処理を導入してステップ９９に移行するように動作フローを構成すれば良い。

全領域酸素センサに本発明の一実施形態に係るセンサ制御装置を接続した態様を示す回路・ブロック図である。 図１中に示した全領域酸素センサ１の起電力セルにおけるその出力電圧の始動時変化を示す説明図である。 図２に示した電圧変化を振幅値ΔＶｓで示した説明図である。 図２に示した電圧変化におけるリッチ／リーンの判定を示す説明図である。 図２（ｂ）に示した電圧変化の、駆動デューティ比からの影響を示す説明図である。 図１に示したセンサ制御装置の動作フローの例を示した図である。

符号の説明

１ 全領域酸素センサ（空燃比センサ）
２ ヒータ
４ ガスセンサ制御回路
１１ 固体電解質層
１２ 多孔質電極（＋）
１３ 多孔質電極（−）
１４ 酸素基準室
１５ 固体電解質層
１６ 多孔質電極（＋）
１７ 多孔質電極（−）
１８ ガス拡散律速層
１９ ガス検出室
３２ 抵抗値検出部
３３ 抵抗値比較部（本活性状態判定部）
３４ 本活性状態表示信号発生部
４１ 起電力セル電流供給電流源
４４ ＰＩＤ制御回路
４５ ポンプセル電流検出抵抗器
４６ アンプ
５０ ポンプセル電流検出回路
６１ 第１スイッチ
６２ 起電力セル抵抗検出用電流源
６３ 第２スイッチ
７１ Ａ／Ｄ変換回路
７２ 電圧検出部
７３ 差電圧検出部
７４ 第１電圧比較部
７５ 半活性状態表示信号発生部（半活性状態判定部）
７６ 電流制御部
７７ 第２電圧比較部
７８ リッチ／リーン測定結果出力部
８５ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）

Claims (12)

1. 固体電解質体の両面に一対の電極を設けたセンサセルを有するとともに、前記センサセルが本活性状態のときに内燃機関から排出される排気ガス中の特定ガス成分の濃度を広域に検出可能な空燃比センサを備えるセンサ制御装置において、
   前記一対の電極間に所定電流を流すことが可能な電流源と、
   前記所定電流の通電を所定周期でオン、オフさせる電流制御部と、
   前記一対の電極間に発生する電圧を、前記電流制御部による前記電流源のオンのときおよびオフのときそれぞれにおいて検出する電圧検出部と、
   前記電圧検出部により検出された前記電流源がオンおよびオフのときの両電圧からその差電圧を検出する差電圧検出部と、
   前記差電圧を第１しきい電圧と比較する第１電圧比較部と、
   前記差電圧が前記第１しきい電圧を下回るときに、前記センサセルが、当該センサセルの出力に基づき排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを測定可能な半活性状態に達したと判定する半活性状態判定部と
   を具備することを特徴とするセンサ制御装置。
2. 前記半活性状態判定部により前記センサセルが半活性状態に達したと判定されたとき、前記電圧検出部が検出する前記所定電流がオンまたはオフのときの前記一対の電極間の電圧を第２しきい電圧と比較する第２電圧比較部と、
   前記第２電圧比較部による比較結果に基づき、前記排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを表した信号を出力するリッチ／リーン測定結果出力部と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のセンサ制御装置。
3. 前記半活性状態判定部により前記センサセルが半活性状態に達したと判定された後、前記センサセルが本活性状態に達したか否かを前記差電圧とは異なる情報に基づいて判定する本活性状態判定部をさらに具備する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ制御装置。
4. 前記本活性状態判定部は、前記情報として前記センサセルの内部抵抗値を用いる
   ことを特徴とする請求項３に記載のセンサ制御装置。
5. 前記センサセルの前記内部抵抗値を検出する抵抗検出部を具備しつつ、
   前記本活性状態判定部は、前記内部抵抗値としきい抵抗値とを比較し、該内部抵抗値が前記しきい抵抗値を下回るときに、前記センサセルが本活性状態に達したと判定する
   ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ制御装置。
6. 前記空燃比センサは、固体電解質体の両面に一対の電極を設けた酸素ポンプセルと前記センサセルとが、各セルの一方の電極が排気ガスを導入する中空の測定室に面するように積層されるとともに、前記センサセルの前記測定室に面する側とは反対側に位置する基準電極が外部に対して閉塞されたセンサ素子を有するものであり、
   前記センサセルに前記測定室の酸素を当該基準電極側に汲み出す方向に前記電流源より前記所定電流を流して、前記基準電極を内部酸素基準源として機能させる基準源生成電流制御部をさらに具備すること
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のセンサ制御装置。
7. 固体電解質体の両面に一対の電極を設けたセンサセルを有するとともに、前記センサセルが本活性状態のときに内燃機関から排出される排気ガス中の特定ガス成分の濃度を広域に検出可能な空燃比センサを備えるセンサ制御装置の制御方法において、
   前記一対の電極間に所定電流を所定周期でオン、オフさせながら流す電流制御ステップと、
   前記一対の電極間に発生する電圧を、前記所定電流のオンのときおよびオフのときそれぞれにおいて検出する電圧検出ステップと、
   前記所定電流がオンおよびオフのときに検出された両電圧からその差電圧を検出する差電圧検出ステップと、
   前記差電圧を第１しきい電圧と比較する第１電圧比較ステップと、
   前記差電圧が前記第１しきい電圧を下回るときに、前記センサセルが、当該センサセルの出力に基づき排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを測定可能な半活性状態に達したと判定する半活性状態判定ステップと
   を具備することを特徴とするセンサ制御方法。
8. 前記半活性状態判定ステップにより前記センサセルが半活性状態に達したと判定されたとき、前記所定電流がオンまたはオフのときの前記一対の電極間の電圧を、第２しきい電圧と比較する第２電圧比較ステップと、
   前記第２電圧比較ステップによる比較結果に基づき、前記排気ガスの空燃比がリッチかリーンかを表した信号を出力するリッチ／リーン測定結果出力ステップと
   をさらに具備することを特徴とする請求項７に記載のセンサ制御方法。
9. 前記半活性状態判定ステップにより前記センサセルが半活性状態に達したと判定された後、前記センサセルが本活性状態に達したか否かを前記差電圧とは異なる情報に基づいて判定する本活性状態判定ステップをさらに具備する
   ことを特徴とする請求項７または８に記載のセンサ制御方法。
10. 前記本活性状態判定ステップは、前記情報として前記センサセルの内部抵抗値を用いる
    ことを特徴とする請求項９に記載のセンサ制御方法。
11. 前記センサセルの前記内部抵抗値を検出する抵抗検出ステップを具備しつつ、
    前記本活性状態判定ステップは、前記内部抵抗値としきい抵抗値とを比較し、該内部抵抗値が前記しきい抵抗値を下回るときに、前記センサセルが本活性状態に達したと判定する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のセンサ制御方法。
12. 前記空燃比センサは、固体電解質体の両面に一対の電極を設けた酸素ポンプセルと前記センサセルとが、各セルの一方の電極が排気ガスを導入する中空の測定室に面するように積層されるとともに、前記センサセルの前記測定室に面する側とは反対側に位置する基準電極が外部に対して閉塞されたセンサ素子を有するものであり、
    前記センサセルに前記測定室の酸素を当該基準電極側に汲み出す方向に前記電流源より前記所定電流を流して、前記基準電極を内部酸素基準源として機能させること
    を特徴とする請求項７ないし１１のいずれか１項に記載のセンサ制御方法。