JP2010156676A - ガスセンサ素子の制御装置および制御方法 - Google Patents

ガスセンサ素子の制御装置および制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 ガスセンサ素子を起動してから、測定対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を安定して測定可能となるまでの時間を一定とする
【解決手段】 マイクロコンピュータ110は、Vsセル20の内部抵抗Rpvsが閾値に達している場合、NOx濃度を検出するためのセンサ素子1が十分に活性化されたと判断し、予備制御を開始する。マイクロコンピュータ110は、予備制御として、一定時間(20sec)、一定電流(10μA)をIp2セル30に供給する制御を行う。Ip2セル30は、流れる電流値に応じた量の酸素を第2測定室60から汲み出すので、一定時間、一定電流が流れると、第2測定室60のHO濃度に依存することなく、ほぼ一定の量の酸素を第2測定室60から汲み出す。よって、センサ素子1の起動時に、排気ガスに含まれるNOxの濃度を安定して測定可能となるまでの時間をHO濃度に依存することなくほぼ一定とできる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、測定対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を測定するガスセンサ素子を制御するガスセンサの制御装置に関し、特に、ガスセンサ素子の起動時における制御に関する。
排気ガス等の測定対象ガスに含まれる窒素酸化物(以降、本明細書では、NOxと呼ぶ)やアンモニアといった特定ガスの濃度を測定するガスセンサ(ガスセンサ素子)が利用されている。NOxセンサは、例えば、酸素イオン伝導性の固体電解質層上に多孔質の電極が形成されている酸素濃度検出セル、第1酸素ポンプセル、第2酸素ポンプセルを備えている。NOxセンサは、酸素濃度検出セルの出力電圧が一定値となるように第1酸素ポンプセルによって第1測定室から酸素を汲み出して第1測定室内の測定対象ガスの酸素濃度を一定に制御し、第2酸素ポンプセルの電極間に一定電圧を印加して、第1測定室から第2測定室に導入されたガス(第1酸素ポンプセルにより酸素濃度が調整されたガス)から第2酸素ポンプセルによって酸素を汲み出す。この一定電圧の印加によって第2酸素ポンプセルに流れる電流値に基づいて、測定対象ガス中のNOx濃度を検出する。
このようなNOxセンサを用いて、例えば、自動車から排出される排気ガスに含まれるNOxの濃度を測定する場合、前回の運転を停止してから再起動するまでの経過時間に応じて、第2測定室に存在するガスは、大気雰囲気に近いリーン状態となっている。そのため、NOxセンサには、起動時に、第2測定室に存在する酸素や第2測定室に面している多孔質の電極に含まれる酸素を一時的に急激に汲み出し、第2測定室内を所定の低酸素濃度状態とする予備制御を行うことにより、排気ガスに含まれるNOx濃度を安定して測定可能となるまでの時間を短縮しているものがある。例えば、予備制御として、ガスセンサ素子の起動後に通常制御時よりも高い一定電圧を第2酸素ポンプセルの電極間に印加して、第2測定室に存在する酸素に含まれる酸素を一時的に急激に汲み出している(例えば、特許文献1、2)。
特開2001−281211号公報 特開2001−141696号公報
一般的に、第2酸素ポンプセルに印加される電圧値が所定値以上である場合、第2酸素ポンプセルの電極上において測定対象ガスに含まれる水(HO)の解離が発生すること、および、第2酸素ポンプセルの電極間に流れる電流の限界値(限界電流)は、HOの濃度に応じて増加することが知られている。すなわち、第2酸素ポンプセルによる酸素の汲み出し量は、HO濃度に依存して異なる。そのため、起動時に、第2酸素ポンプセルに、通常制御時より高い一定電圧が印加された場合、測定対象ガスに含まれるNOx濃度を安定して測定可能となるまでの時間が、HO濃度に依存して異なるという問題が生じる。
上記課題は、NOx濃度を測定するNOxセンサ素子に限定される課題ではなく、酸素ポンプセルを用いて種々の特定ガスの濃度を測定するガスセンサ素子に生じる課題である。
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、ガスセンサ素子を起動してから、測定対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を安定して測定可能となるまでの時間を一定とするガスセンサ素子の制御技術を提供することを目的とする。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
各々に酸素イオン導電体と前記酸素イオン導電体上に形成された一対の電極とよりなる第1酸素ポンプセル、第2酸素ポンプセルおよび測定対象ガスが導入される測定室を有し、前記測定室に導入された測定対象ガスから前記第1酸素ポンプセルにより酸素を汲み出し、または、前記測定室へ前記第1酸素ポンプセルにより酸素を汲み入れて、前記測定対象ガスの酸素濃度を調整し、前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間への駆動電圧の印加により、前記酸素濃度が調整されたガスから酸素を汲み出し、前記汲み出した酸素の量に応じて前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間に電流が流れるガスセンサ素子を備え、前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる前記電流に基づいて、前記測定対象ガスに含まれる前記特定ガスの濃度を測定する制御装置であって、前記ガスセンサ素子の起動後、且つ、前記第2酸素ポンプセルの前記一対の電極間への前記駆動電圧の印加前に、前記酸素濃度が調整されたガスから前記第2酸素ポンプセルによって汲み出される酸素の量を一定にする特定制御を行う制御手段と、を備える制御装置。
適用例1の制御装置によれば、第2酸素ポンプセルに対して、測定対象ガスから汲み出す酸素の量を一定にする制御(特定制御)が行われる。従って、ガスセンサ素子を起動してから、測定対象ガスのHO濃度に依存することなく、測定室からほぼ同量の酸素が汲み出される。よって、ガスセンサ素子を起動してから、測定対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を安定して測定可能となるまでの時間を、測定対象ガスのHO濃度に関わらずほぼ一定とすることができる。
[適用例2]
適用例1の制御装置において、前記制御手段は、前記第2酸素ポンプセルに対して、予め規定された所定値の電流を一定時間流すことにより、前記酸素濃度が調整されたガスから前記第2酸素ポンプセルによって汲み出される酸素の量を一定にする。一般的に、第2酸素ポンプセルによって汲み出される酸素の量は第2酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる電流値に比例する。従って、適用例2の制御装置によれば、ガスセンサ素子の起動後に、第2酸素ポンプセルに対して、予め規定された所定の電流が一定時間流される。従って、ガスセンサ素子の起動後において測定対象ガスから汲み出される酸素の量を、測定対象ガスのHO濃度に依存することなくなくほぼ一定に制御できる。
[適用例3]
適用例1または適用例2の制御装置は、更に、前記ガスセンサ素子の温度に関する温度情報を取得する温度情報取得手段を備え、前記制御手段は、前記温度情報によって表される前記ガスセンサ素子の温度が、予め規定された基準温度以上となった後に、前記電流を流す制御を行う(換言すれば、前記特定制御を開始する)。適用例3の制御装置によれば、ガスセンサ素子の温度が基準温度以上となった後に、第2酸素ポンプセルに対して、第2測定室から汲み出す酸素の量を一定にする制御が行われる。従って、ガスセンサ素子が十分に活性化されてから、換言すれば、第2酸素ポンプセルのポンプ能が十分に機能するようになってから、第2酸素ポンプセルによる酸素の汲み出しが開始されるので、効率的に酸素を汲み出すことができる。よって、測定対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を安定して測定可能となるまでの時間を短縮できる。また、ガスセンサ素子が十分に活性化して酸素イオン導電体の内部抵抗が低下してから、第2酸素ポンプセルによる酸素の汲み出しを行うため、制御手段による制御を行うことによるガスセンサ素子の損傷を防ぐことができる。
[適用例4]
適用例1〜適用例3のいずれか1つの制御装置は、更に、前記制御手段による前記特定制御を行っている期間に、前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間に生ずる電圧を、予め定められた制限値に制限する制限手段を備えると良い。本発明では、上述の特定制御により、測定室からほぼ同量の酸素が汲み出されるため、酸素濃度が調整されたガスから酸素が急速に低下する。そのため、第2酸素ポンプセルの一対の電極間に生ずる起電力が上昇し、その状態で特定制御が継続していると、第2酸素ポンプセルの一対の電極間に過電圧がかかり、酸素イオン導電体にブラックニングを誘発するおそれがある。そこで、適用例4の制御装置によれば、特定制御の実行中に、第2酸素ポンプセルの一対の電極間に生ずる電圧を、制限手段を用いて、酸素イオン導電体にブラックニングが誘発しないような電圧未満となる制限値に制限する。これにより、特定制御を行っている期間に、第2酸素ポンプセルに破損が生ずるのを抑制することができる。
[適用例5]
適用例4の制御装置は、更に、前記第2酸素ポンプセルに前記駆動電圧を印加するための第1入力電圧が入力される非反転入力端子、互いに接続された反転入力端子及び出力端子を含む演算増幅回路を有すると共に、前記第2酸素ポンプセルへの前記駆動電圧を生成する電圧設定手段を備え、前記制限手段は、前記増幅回路の前記非反転入力端子に、前記第1入力電圧よりも大きい値の第2入力電圧を入力することで、前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間に生ずる最大電圧値を前記制限値に制限するように構成されていると良い。この適用例5の制御装置によれば、第2酸素ポンプセルへの駆動電圧を生成する電圧設定手段を、制限手段としても兼用することができるため、制限手段を設けるにあたっての部品点数の増加を抑制することができる。
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせて適用することができる。また、本発明は、ガスセンサ素子の制御装置を制御する制御方法として構成してもよい。
第1実施例におけるガスセンサ素子およびガスセンサ制御装置の概略構成を例示する説明図である。 第1実施例におけるNOxセンサの起動処理について説明するフローチャートである。 Ip2セル30への電圧印加時にIp2セル30を流れる電流値を例示するグラフ300である。 第1実施例における予備制御を適用して起動時制御を行った場合のNOx濃度の測定結果を表すグラフ400である。 従来の予備制御を適用して起動時制御を行った場合のNOx濃度の測定結果を表すグラフ500である。 第2実施例におけるVp2印加回路の回路構成を示す図である。 第2実施例におけるNOxセンサの起動処理について説明するフローチャートである。
A.第1実施例:
A1.ガスセンサ素子の概略構成:
図1は、実施例におけるガスセンサ素子およびガスセンサ制御装置の概略構成を例示する説明図である。図1において、ガスセンサのセンサ素子1は、先端部分における内部構造を示す断面図をもって図示しており、図中左側がセンサ素子1の先端側である。
ガスセンサは、細長で長尺な板状体に形成されているセンサ素子1を、内燃機関の排気管(図示省略)に取り付けるためのハウジング(図示省略)内で保持した構造を有する。センサ素子1の出力する信号を取り出すための信号線がガスセンサから引き出されており、ガスセンサとは離れた位置に取り付けられるガスセンサ制御装置100に電気的に接続されている。
センサ素子1の構造について図1を参照して説明する。センサ素子1は、酸素イオン伝導性を有する3枚の固体電解質層11,21、31の間に絶縁体40、45を挟んで板状に形成した構造を有する。また、固体電解質層31側の外層(図1における下側)には、ヒータ素子61が設けられている。
固体電解質層11は、例えばジルコニアであり、酸素イオン伝導性を有する。センサ素子1の積層方向において固体電解質層11の両面には、固体電解質層11を挟むように多孔質性の電極12、13が設けられている。電極12、13は、Pt又はPt合金あるいはPtとセラミックスを含むサーメット等から形成されている。また、電極12、13の表面上にはセラミックスからなる多孔質性の保護層14が設けられている。保護層14は、電極12、13が排気ガスに含まれる被毒性ガス(還元雰囲気)に晒されることによる電極の劣化を抑制している。
固体電解質層11は、電極12、13間に電流が流れることにより、電極12の接する雰囲気(センサ素子1の外部の雰囲気)と電極13の接する雰囲気(後述する第1測定室50内の雰囲気)との間で酸素の汲み出しおよび汲み入れ(いわゆる酸素ポンピング)を行う。以降、実施例では、固体電解質層11、電極12、電極13から構成される酸素ポンプセルを、Ip1セル10と呼ぶ。Ip1セル10は、特許請求の範囲における「第1酸素ポンプセル」に当たり、固体電解質層11は、特許請求の範囲における第1酸素ポンプセルの「酸素イオン導電体」に当たり、電極12、電極13が、特許請求の範囲の第1酸素ポンプセルの「一対の電極」に相当する。
固体電解質層12は、例えばジルコニアであり、酸素イオン伝導性を有する酸素イオン導電体である。固体電解質層21は、絶縁体40を挟んで固体電解質層11と対向するように配置されている。センサ素子1の積層方向における固体電解質層21の両面にも、固体電解質層21を挟むように多孔質性の電極22、電極23がそれぞれ設けられており、同様に、Pt又はPt合金あるいはPtとセラミックスを含むサーメット等から形成されている。そのうちの電極22は、固体電解質層11と対向するように形成されている。
第1測定室50は、絶縁体40と同一面上に形成されると共に、固体電解質層11と固体電解質層21との間に形成されており、排気通路内を流通する排気ガスがセンサ素子1内に最初に導入される小空間である。第1測定室50におけるセンサ素子1の先端側には多孔質性の第1拡散抵抗部51が設けられている。第1拡散抵抗部51は、第1測定室50の内部と外部とを仕切るとともに、第1測定室50内へ流入する排気ガスの単位時間あたりの流量を制限している。固体電解質層11側の電極13と、固体電解質層21側の電極22とは第1測定室50に露出するように配置されている。
第2測定室60は、第1測定室50と連通するように形成されており、lp1セル10の酸素ポンピングにより酸素濃度が調整されたガス(以降、実施例では調整ガスと呼ぶ)が導入される小空間である。第2測定室60の開口部41には、多孔質性の第2拡散抵抗部52が設けられており、第1測定室50と第2測定室60との間を仕切るとともに、第2測定室60へ導入される調整ガスの単位時間あたりの流量を制限する。
基準酸素室70は絶縁体45、電極23、電極32により囲われている小空間であり、絶縁性セラミック製の多孔質体が充填されている。
固体電解質層21、電極22および電極23は、固体電解質層21により隔てられた、第1測定室50内の雰囲気と基準酸素室70内の雰囲気の間の酸素分圧差に応じて起電力を発生する。電極23は基準雰囲気に調整された基準酸素室70に露出するように配置されている。本実施例では、固体電解質層21、電極22および電極23から構成される酸素ポンプセルをVsセル20と呼ぶ。
固体電解質層31は、例えばジルコニアであり、酸素イオン伝導性を有する。固体電解質層31は、絶縁体45を挟んで固体電解質層21と対向するように配置されている。固体電解質層31の固体電解質層21に対向する側の面には、多孔質性の電極32、33が設けられている。電極32、33は、Pt又はPt合金あるいはPtとセラミックスを含むサーメット等から形成されている。電極33は、第2測定室60に露出するように、換言すれば、調整ガスに露出するように、配置されている。
固体電解質層31および両電極32、33は、電極32、33に印加される電圧に応じて、絶縁体45により隔てられた基準酸素室70内の雰囲気と第2測定室60内の雰囲気の間で酸素の汲み出しを行う。本実施例では、固体電解質層31、電極32および電極33とから構成される酸素ポンプセルをIp2セル30と呼ぶ。Ip2セル30は、特許請求の範囲における「第2酸素ポンプセル」に当たり、固体電解質層31は特許請求の範囲における第2酸素ポンプセルの「酸素イオン導電体」に当たり、電極32、33は、特許請求の範囲における第2酸素ポンプセルの「一対の電極」に当たる。
ヒータ素子61は、アルミナを主体とするシート状の絶縁層62、63が積層され、絶縁層62および63の間にプラチナ(Pt)を主体とするヒータパターン64が埋設されている。ヒータ素子61は、ヒータパターン64に電流を流すことにより発熱を行う。
センサ素子1と電気的に接続されたガスセンサ制御装置100の構成について説明する。ガスセンサ制御装置100は、マイクロコンピュータ110と、電気回路部120を有している。マイクロコンピュータ110は、図示しないCPU、RAM、ROM、A/Dコンバータおよび信号入出力部を備える。マイクロコンピュータ110は、内燃機関の制御を行うECU(エンジン制御装置)200と通信するとともに、A/Dコンバータおよび信号入出力部を介して電気回路部120と通信を行う。また、ガスセンサ制御装置100は、タイマクロック(図示を省略)を備えている。電気回路部120は、基準電圧比較回路121、Ip1ドライブ回路122、Vs検出回路123、Icp供給回路124、抵抗検出回路125、Ip2検出回路126、Vp2印加回路127、定電流回路128、スイッチ回路129およびヒータ駆動回路130から構成され、マイクロコンピュータ110による制御を受けて、センサ素子1を駆動制御すると共に、センサ素子1を用いた排気ガス中のNOx濃度の測定を行う。なお、Ip1セル10の第1測定室50側の電極13、Vsセル20の第1測定室50側の電極22、Ip2セル30の第2測定室60側の電極33は、基準電位(例えば3.6V)に接続され、同電位とされている。
Icp供給回路124は、Vsセル20の電極22、23間に電流Icpを供給し、第1測定室50内から基準酸素室70内への酸素の汲み入れを行っている。Vs検出回路123は、電極22、23間の電圧(起電力)Vsを検出するための回路であり、その検出結果を基準電圧比較回路121に対し出力している。基準電圧比較回路121は、Vs検出回路123に検出されたVsセル20の電極22、23間の電圧Vsを、基準となる基準電圧(例えば425mV)と比較するための回路であり、その比較結果をIp1ドライブ回路122に対し出力している。また、Vs検出回路123は、電極22、23間の電圧Vsを別途にマイクロコンピュータ110にも出力している。
Ip1ドライブ回路122は、Ip1セル10の電極12、13間に電流Ip1を供給するための回路である。電流Ip1の大きさや向きは、基準電圧比較回路121によるVsセル20の電極22、23間の電圧の比較結果に基づいてVsセル20の電極22、23間の電圧が予め設定された基準電圧と略一致するように調整される。
電流Ip1が供給されると、Ip1セル10は、第1測定室50内からセンサ素子1外部への酸素の汲み出し、あるいはセンサ素子1外部から第1測定室50内への酸素の汲み入れを行う。換言すると、Ip1セル10は、Vsセル20の電極22、23間の電圧が一定値(基準電圧値)に保たれるように、第1測定室50内における酸素濃度の調整を行っている。
抵抗検出回路125は、定期的に、Vsセル20に予め規定された値を有する電流を通電し、その通電に応答して得られる電圧変化量(電圧Vsの変化量)を検出するための回路である。この抵抗検出回路125にて検出された電圧変化量を示す値は、マイクロコンピュータ110に出力され、マイクロコンピュータ110に記憶されている電圧Vsの変化量とVsセル20の内部抵抗とが予め関連付けられたテーブルに基づいて、Vsセル20の内部抵抗が求められることになる。Vsセル20の内部抵抗は、Vsセル20の温度、すなわち、センサ素子1全体の温度と相関があり、マイクロコンピュータ110は、Vsセル20の内部抵抗に基づいて、センサ素子1の温度を検出する。実施例の抵抗検出回路125及びマイクロコンピュータ110は、特許請求の範囲における「温度情報取得手段」に当たる。なお、Vsセル20の内部抵抗を表す電圧変化量を検出するための抵抗検出回路125の回路構成は特開平11−307458号公報にて公知であるため、これ以上の説明は省略する。
Vp2印加回路127は、Ip2セル30の電極32、33間へ電圧(駆動電圧)Vp2(例えば450mV)を印加するための回路である。この電圧Vp2の印加により、調整ガスから酸素を第2測定室60から汲み出し、汲み出した酸素の量に応じてIp2セル30の電極32、33間に電流Ip2が流れることになる。Ip2検出回路126は、Ip2セル30の電極32、33間に流れた電流Ip2の値の検出を行う回路である。Ip2検出回路126にて検出された電流Ip2(詳細には、電流Ip2を電圧変換した信号)は、図示しない差動増幅回路等を介してマイクロコンピュータ110に出力され、マイクロコンピュータ110は、電流Ip2の値に基づいて、排気ガス中に含まれるNOx濃度を測定する。
定電流回路128は、Ip2セル30の電極33と電極32の間に一定の値の電流Ip3(例えば、10μA)を供給するための回路である。スイッチ回路129は、Vp2印加回路127および定電流回路128と、電極32との接続を切り替えるための回路である。スイッチ回路129は、電極32に接続されているスイッチ端子SW1と、Vp2印加回路127に接続されているスイッチ端子SW2と、定電流回路128に接続されているスイッチ端子SW3と、を備えている。Ip2セル30の電極32、電極33の間に所定の電圧を印加する場合には、スイッチ端子SW1とスイッチ端子SW2とが接続され電極32とVp2印加回路127とが接続される。Ip2セル30の電極32、電極33間に定電流Ip3を流す場合には、スイッチ端子SW1とスイッチ端子SW3とが接続され、電極32と定電流回路128とが接続される。
ヒータ駆動回路130は、マイクロコンピュータ110により制御され、ヒータ素子61のヒータパターン64へ電流を流し、Ip1セル10、Vsセル20、Ip2セル30の加熱を行うと共に、Ip1セル10、Vsセル20、Ip2セル30の温度を所定の温度に保持するための回路である。ヒータパターン64はヒータ素子61内で繋がる一本の電極パターンであり、一方の端部が接地され、他方の端部がヒータ駆動回路130に接続されている。なお、ヒータ駆動回路130には、ヒータパターン140に電圧を印加するための電源(図示せず)と接続されている。このヒータ駆動回路130は、センサ素子1(詳細には、Vsセル20)が狙いとする温度になるように、マイクロコンピュータ110にて求められるVsセル20の温度(内部抵抗)に基づいてヒータパターン64をPWM通電制御して当該ヒータパターン64に電流を流す制御を行えるように構成されている。
A2.起動処理:
図2は、実施例におけるNOxセンサの起動処理について説明するフローチャートである。NOxセンサの起動処理は、内燃機関の起動時にECU200からの指示を受けて、マイクロコンピュータ110により、実行される。
マイクロコンピュータ110は、内燃機関が起動され、ECU200からの指示を受けると、センサ素子1を起動し、ヒータ駆動回路130を介してヒータ素子61への通電を開始する(ステップS10)。具体的には、マイクロコンピュータ110は、ヒータ素子61へ一定電圧(実施例では、12V)を印加するようにヒータ駆動回路130を制御する。
次に、マイクロコンピュータ110は、Icp供給回路124を介してVsセル20への電流(電流Icp)供給を開始し、Vsセル20を起動する(ステップS12)。Vsセル20は、電流供給を受けて、基準酸素室70への酸素の汲み込みを開始する。これにより、基準酸素室70の雰囲気が基準の酸素濃度雰囲気となる。センサ素子1がヒータ素子61により加熱され、Vsセル20の内部抵抗が低下するに従い、Vsセルの両端電圧Vsは、徐々に低下する。
マイクロコンピュータ110は、Vs検出回路123を介して取得される両端電圧Vsと所定値Vthとを比較し(ステップS14)、取得されたVsセル20の両端電圧Vsが所定値Vth以下の場合(ステップS14:YES)、ヒータ電圧Vhの制御を開始する(ステップS16)。具体的には、マイクロコンピュータ110は、Vsセル120の内部抵抗Rpvsが目標値となるように、ヒータ駆動回路130を介してヒータ素子61への通電を制御する。実施例では、目標値とは、例えば、200Ωであり、内部抵抗Rpvsが200Ωの場合、Vsセル20の温度は、約750℃と推定される。
次に、マイクロコンピュータ110は、抵抗検出回路125を介して電圧変化量(電圧Vsの変化量)を取得してVsセル120の内部抵抗Rpvsを算出し、算出された内部抵抗Rpvsに基づいて、センサ素子1が活性化したかを判断する(ステップS18)。具体的には、マイクロコンピュータ110は、Vsセル120の内部抵抗Rpvsが、上記目標値よりも若干大きい値に設定された閾値に達しているか否かによって、センサ素子1が活性化されたか否かを判断する。この閾値の抵抗値のときのVsセル20の温度が、特許請求の範囲における「基準温度」に当たる。この実施例では、閾値は、例えば、300Ωであり、内部抵抗Rpvsが300Ωの場合、Vsセル20の温度は、約650℃と推定される。なお、Vsセル120の内部抵抗Rpvsの算出方法は、上述したように、抵抗検出回路125にて定期的にVsセル120の電圧Vsの変化量を検出し、マイクロコンピュータ110がその電圧Vsの変化量を取得し、電圧Vsの変化量とVsセル20の内部抵抗とが予め関連付けられたテーブルを参照することで算出される。
マイクロコンピュータ110は、内部抵抗Rpvsが閾値に達している場合、センサ素子1が十分に活性化されたと判断し(ステップS18:YES)、Ip1ドライブ回路122の駆動を開始して、第1測定室50に導入される排気ガスの酸素濃度の調整を、Ip1セル10を用いて行う(ステップS20)。次いで、マイクロコンピュータ110は、予備制御を開始する(ステップS22)。予備制御とは、センサ素子1の起動から安定してNOx濃度を測定可能となるまでの時間を短縮するための制御であり、特許請求の範囲における「特定制御」に相当する。予備制御について、以下に具体的に説明する。
まず、予備制御を行う理由について説明する。本実施例のように、内燃機関に設置して排気ガス中のNOx濃度を測定する場合、前回の内燃機関の運転停止から起動停止までの経過時間に応じて、大気雰囲気に近いリーン状態のガスが第2測定室60に存在する。すなわち、起動前には、第2測定室60には、酸素が通常動作時よりも大量に存在している。この状態でセンサ素子1の起動直後から通常動作(Ip1セル10、Ip2セル30の駆動制御)を開始すると、安定してNOx濃度を測定可能となるまでに長時間(例えば、約10分程度)必要となる。このため、安定してNOx濃度を測定可能となるまでの時間を短縮するために、余剰な酸素を第2測定室60から短時間で強制的に汲み出す制御を行う。この制御が予備制御である。本実施例の予備制御では、一定時間、一定の電流を流すことにより、Ip2セル130を流れる電流に応じた量の酸素を汲み出す。
実施例の予備制御の処理詳細について説明する。図2に示すように、マイクロコンピュータ110は、Ip2セル30に対して一定値の電流を流す制御を行う(ステップS30)。具体的には、マイクロコンピュータ110は、スイッチ端子SW1を、定電流回路128に接続されているスイッチ端子SW3に接続して、Ip2セルと定電流回路128とを接続し、定電流回路128に一定値の電流を流す指示を行う。なお、実施例において「一定値の電流」とは、例えば、10μAである。Ip2セル30は、電流供給を受けて、第2測定室60に存在する酸素の汲み出しを開始する。
次に、マイクロコンピュータ110は、図示しないタイマー回路を起動する(ステップS32)。タイマー回路は、一定時間後にタイムアウトするように構成されている。実施例において、一定時間とは、例えば、20secである。マイクロコンピュータ110は、タイマー回路が一定時間経過して、タイムアウトしたかを判断し(ステップS34)、タイムアウトした場合には(ステップS34:YES)、予備制御S22の処理を終了し、Ip2セル30の制御を通常制御に切り替える(ステップS24)。通常制御とは、センサ素子1の状態が安定してから行われる、NOx濃度を測定するための制御であり、Ip2セル30へ定電圧を印加し、第2測定室60から酸素の汲み出しを行う制御である。通常制御への切り替えは、スイッチ端子SW1を、定電流回路128に接続されているスイッチ端子SW2からスイッチSW3に切り替えてVp2印加回路127を電極32に接続し、Ip2セル130の両電極32、33間に印加する電圧(駆動電圧)を一定の電圧(例えば450mV)に設定することにより行われる。マイクロコンピュータ110は、タイムアウトしていない場合には(ステップS34:NO)タイマー回路の監視を継続して行う。
マイクロコンピュータ110は、以上説明したように、一定時間(20sec)、一定電流(10μA)をIp2セル30に供給して予備制御を行う。なお、この一定時間および一定電流の値は、センサ素子1の構成やセンサ素子1の設置される部位、環境など種々の条件に基づいて、実験により規定される。マイクロコンピュータ110は、予備制御を終えると、通常制御を開始する。
A3.実験結果:
上記説明した方法によって起動時制御を行った際のNOx濃度と、従来の方法によって起動時制御を行った際のNOx濃度の変化について、図3ないし図5を参照して説明する。図3は、Ip2セル30への電圧印加時にIp2セル30を流れる電流値を例示するグラフ300である。図4は、実施例の予備制御を適用して起動時制御を行った場合のNOx濃度の測定結果を表すグラフ400である。図5は、従来の予備制御を適用して起動時制御を行った場合のNOx濃度の測定結果を表すグラフ500である。
まず、グラフ300を参照して、測定対象ガスである排気ガスのH2O濃度と、Ip2セル130に流れる電流との相関について説明する。グラフ300において、横軸は、Ip2セル30へ印加される電圧値Vp2(単位:mV)を表しており、縦軸は、Ip2セル30への電圧印加時にIp2セル30に流れる電流値Ip2(単位:μA)を表している。また、グラフ300において、三角印は、第2測定室60内のガスがHO濃度=0.5%の雰囲気の場合のグラフを表しており、丸印は、第2測定室60内のガスがHO濃度=12%の雰囲気の場合のグラフを表している。
Ip2セル30に一定値以上の電圧を印加すると、Ip2セル30の電極33上でHOの解離が生じることが知られている。HOの解離が生じる一定電圧下では、流れる電流の限界値(限界電流)は、HO濃度に依存する。実施例のセンサ素子1では、グラフ300に示すように、約650mV以上の電圧値を印加すると、HOの解離が生じ、限界電流がHO濃度に依存して異なってくる。グラフ300に示すように、例えば、Ip2セル30に800mVの電圧を印加すると、HO濃度=0.5%の雰囲気下では、限界電流が約2.5μAであるが、HO濃度=12%の雰囲気下では、限界電流は約14μAである。このように、HO濃度が高いほど限界電流が大きい。Ip2セル30は、流れる電流値に応じた量の酸素を第2測定室60から汲み出すので、同一電圧では、HO濃度が高いほど酸素汲み出し能(実施例ではポンプ能とも呼ぶ)が強い。
上記ポンプ能の違いを踏まえつつ、グラフ400およびグラフ500を参照して、実施例と従来例との起動時制御におけるNOx濃度の測定結果について説明する。グラフ400およびグラフ500において、横軸は、センサ素子1の起動からの経過時間(単位:sec)を表しており、縦軸は、NOx濃度(単位:ppm)を表している。また、グラフ400およびグラフ500において、一点鎖線で表される波形L1は、第2測定室60内のガスがHO濃度=0.5%の雰囲気の場合の波形を表しており、実線で表される波形L2は、第2測定室60内のガスがHO濃度=4%の雰囲気の場合の波形を表しており、破線で表される波形L3は、第2測定室60内のガスがHO濃度=12%の雰囲気の場合の波形を表している。
まず、実施例の起動時制御時におけるNOx濃度の変化について図4のグラフ400を参照して説明する。実施例の起動時制御では、センサ素子1が起動され、ヒータ素子61に通電が開始されてから約10sec程度でセンサ素子1が活性化し、予備制御が開始される。予備制御の終了後、通常制御に切り替える。予備制御によって第2測定室60に存在する酸素が強制的に基準酸素室70へ汲み出されるので、通常制御への切り替え直後には、第2測定室60内の酸素濃度は、基準濃度に対して低い低酸素状態(リッチ雰囲気)となっている。第2測定室60の酸素濃度は、電圧Vp2=450mVに対して予め基準となる濃度(基準濃度)が規定されているので、Ip2セル30は、第2測定室60内の酸素濃度が基準濃度となるように、基準酸素室70から第2測定室60へ酸素を汲み戻すように動作する。これにより、NOx濃度の出力は、予備制御後、グラフ400に示すように、負側から立ち上がる。
実施例では、予備制御として、既述のとおり、一定電流Ip3(10μA)を一定時間(20sec)、Ip2セル30に供給することにより、第2測定室60に存在する酸素を強制的に基準酸素室70へ汲み出している。Ip2セル30は、流れる電流値に応じた量の酸素を第2測定室60から汲み出すので、実施例のように、一定電流Ip3が流れると、第2測定室60のHO濃度に依存することなく、ほぼ一定の量の酸素を第2測定室60から汲み出す。
この結果、予備制御終了時点において、第2測定室60内の酸素濃度は、HO濃度に関係なく、ほぼ同じ濃度となる。そのため、予備制御終了後の、基準酸素室70から第2測定室60への酸素の汲み戻り方にほぼ差は生じない。よって、実施例では、グラフ400に示すように、予備制御終了後の波形L1、L2、L3の傾きが、HO濃度に依存することなく、ほぼ一致し、ガスセンサ(センサ素子1)の起動から、安定してNOx濃度を測定可能な状態となるまでの時間は、グラフ400に示すように、HO=0.5%、4%、12%のいずれの状態においても約50〜60sec程度である。従って、実施例の予備制御を適用すると、安定してNOx濃度を測定可能な状態となるまでの時間が測定対象ガスである排気ガスのHO濃度の違いに関わらずほぼ一定となる。よって、ガスセンサ(センサ素子1)を起動してから、安定してNOx濃度を測定可能な状態となるまでの時間を設定する場合に、HO濃度の濃度差を考慮する必要がない。
これに対して、従来例のNOx濃度の測定結果について、図5のグラフ500を参照して説明する。従来例の起動時制御では、図4において説明した実施例の起動時制御と同様に、センサ素子1が起動され、ヒータ素子61に通電が開始されてから約10sec程度でセンサ素子1が活性化し、予備制御が開始される。予備制御の終了後、通常制御に切り替える。NOx濃度の出力は、実施例の起動時制御と同様に、予備制御後、グラフ500に示すように、負側から立ち上がる。
従来の予備制御では、いわゆる定電圧制御を行っており、一定電圧(900mV)を一定時間(13sec)、Ip2セル30に印加することにより、Ip2セル130による酸素の汲み出しを行っている。図3のグラフ300において説明したように、HO濃度が高いほど限界電流が大きいので、定電圧制御では、HO濃度が高いほど酸素汲み出し能が強い。このため、予備制御終了時点において、HO濃度が高いほど第2測定室60内の酸素濃度が低い状態(リッチ雰囲気)となっており、この結果、予備制御終了後の、基準酸素室70から第2測定室60への酸素の汲み戻り方に差が生じる。具体的には、グラフ500に示すように、予備制御終了後において、第2測定室60の雰囲気がHO=4%、12%の場合の波形L2およびL3に比して、ストイキに近い、HO=0.5%の場合の波形L1の方が、早く立ち上がり、かつ、立ち上がりの傾きが急峻である。このように、予備制御終了後における、基準酸素室70から第2測定室60への酸素の汲み戻り方に差が生じるため、ガスセンサ(センサ素子1)の起動から約100sec程度経過するまで波形L1、L2、L3が一致しない。従って、従来例の予備制御では、ガスセンサ(センサ素子1)の起動から、安定してNOx濃度を測定可能な状態となるまでの時間は、グラフ500に示すように、HO=0.5%では約100sec程度、HO=4%、12%では約60sec程度の時間を要することになり、安定してNOx濃度を測定可能な状態となるまでの時間が測定対象ガスである排気ガスのHO濃度の違いによって一定とならない。
以上説明したように、実施例の予備制御を適用することにより、従来例に比して、安定してNOx濃度を測定可能な状態となるまでの時間がHO濃度の違いに依存することなく、ほぼ一定となる。
実施例のガスセンサによれば、Ip2セル30に対して、第2測定室60から汲み出す酸素の量を一定にする制御が行われる。従って、センサ素子1の起動時に、測定対象ガスである排気ガスのHO濃度に依存することなく、第2測定室60からほぼ同量の酸素が汲み出される。よって、センサ素子1を起動してから、排気ガスに含まれるNOxの濃度を安定して測定可能となるまでの時間を、HO濃度に依存することなくほぼ一定とすることができる。
また、実施例のガスセンサによれば、起動時に、Ip2セル30に対して、予め規定された所定の電流が一定時間流される。従って、起動時において第2測定室60から汲み出される酸素の量を、排気ガスに含まれるHO濃度に依存することなくなくほぼ一定に制御できる。
また、実施例のガスセンサによれば、センサ素子1の温度が基準温度以上となった(換言すれば、Vsセル20の内部抵抗Rpvsが閾値に達した)後に、Ip2セル30に対して、第2測定室60から汲み出す酸素の量を一定にする予備制御が行われる。従って、センサ素子1が十分に活性化されてから、換言すれば、Ip2セル30のポンプ能が十分に機能するようになってから、Ip2セル30による酸素の汲み出しが開始されるので、効率的に酸素を汲み出すことができる。よって、排気ガスに含まれるNOx濃度を安定して測定可能となるまでの時間を短縮できる。
B.第2実施例:
次に、本発明の第2実施例のガスセンサ制御装置について説明する。第2実施例のガスセンサ制御装置は、第1実施例の図1に示した概略構成を有するものであるが、第1実施例と比較して、Vp2印加回路127の構成、スイッチ回路129の構成、及び、マイクロコンピュータ110による起動処理の内容が一部異なるだけで、その他のハードウェアやソフトウェアの構成は同一である。そのため、以降の説明では、第1実施例と異なる部分を中心に説明する。
まず、本実施例におけるVp2印加回路127は、上述したように、Ip2セル30の電極32、33間へ電圧(駆動電圧)Vp2(例えば450mV)を印加するための回路であるが、本実施例では、電極32、33間に生ずる最大電圧値を予め定められた制限値に制限する機能をも有する。Vp2印加回路127の詳細な回路構成について次に説明する。
図6は、Vp2印加回路127の回路構成を示す図である。図示するように、センサ素子1のIp2セルの電極32には、演算増幅回路301の出力端子307がIp2検出回路126を介して接続されている。なお、Ip2検出回路126は、数百kΩの所定の値に設定された検出抵抗器から構成されている。そして、演算増幅回路301の非反転入力端子(+入力端子)303には、第2スイッチ回路309を介して、基準電位(例えば3.6V)に電圧Vp2(例えば450mV)を重畳した第1電圧、または、基準電位(例えば3.6V)に所定の電圧Vli(例えば1.0V)を重畳した第2電圧のいずれかが加えられるように構成されている。また、演算増幅回路301の反転入力端子(−入力端子)305は、出力端子307と互いに電気的に接続されている。より具体的には、反転入力端子305は、Ip2検出回路126の一端と電極32との接続点であって、スイッチ回路129と電極32との接続点に接続されている。なお、この演算増幅回路301は、例えば5Vの定電圧にて駆動され、また、Ip2セル30の電極33は第1実施例と同様に基準電位(3.6V)に接続されている。
次に、本実施例のマイクロコンピュータ110が実行する起動処理を、図7を用いて説明する。本実施例の起動処理も、内燃機関の起動時にECU200からの支持を受けて、実行される。マイクロコンピュータ110は、第1実施例と同様に、ステップS10,S12,S14,S16,S18,S20の処理を実行する。そして、マイクロコンピュータ110は、ステップS20の処理を終えた後、ステップS42に示す予備制御を開始する。
この予備制御(ステップS42)が開始されると、まず、スイッチ回路129を制御して、スイッチ端子SW8と、定電流回路128側のスイッチ端子SW7と導通させ、一定の電流を定電流回路128からIp2セル30に向けて通電する指示を行う。次に、マイクロコンピュータ110は、第2スイッチ回路309を制御してスイッチ端子SW4をスイッチ端子SW6に接続し、演算増幅回路301の非反転入力端子303に対して、基準電圧(例えば3.6V)に所定の電圧Vli(例えば1.0V)を重畳した第2電圧(例えば4.6V)が入力されるように指示する(ステップS31)。
ところで、定電流回路128から電極32(Ip2セル30)に対して定電流Ip3が供給されることにより、第2測定室60から余剰の酸素が汲み出されて、第2測定室60の酸素濃度が低下することによって、Ip2セル30の電極32,33間に生ずる起電力が上昇し、その状態で定電流回路128による通電が継続されると、電極32,33間に過電圧がかかり、Ip2セル30の固体電解質層31にブラックニングを誘発するおそれがある。しかしながら、本実施例では、予備制御(ステップS42)が開始されると、演算増幅回路301の反転入力端子303に基準電圧に電圧Vliを加算した第2電圧(例えば4.6V)を入力させている。そのため、Ip2セル30の電極32,33間の電圧が1V(=4.6V−3.6V)を超えるまでの間、反転入力端子305の電位を上げるべく出力端子307から電流を吐き出すように駆動していた演算増幅回路301は、Ip2セル30の電極32,33間の電圧が最大となる1V(=4.6V−3.6V)を超えると、定電流回路128からの電流を吸い込むように機能する。そして、演算増幅回路301が電流を吸い込むように機能することで、Ip2セル30の電極32,33間に生ずる電圧は、予め定められた値の電圧(本実施例では1V)に制限されることになる。これにより、Ip2セルの電極32,33間に過電圧がかかるのが防止され、予備制御(ステップS42)の期間中にIp2セル30の固体電解質層31にブラックニングを誘発するのを防ぐことができる。
マイクロコンピュータ110は、ステップS31の処理を終えると、第1実施例と同様のステップS32,S34の処理を行う。そして、ステップS34にて肯定判定される(ステップS34:YES)と、予備制御S42の処理を終了し、Ip2セル30の制御を通常制御に切り替える(S44)。この通常制御は、第1実施例と同様に、NOx濃度を測定するために、Ip2セル30に定電圧(駆動電圧)を印加し、第2測定室60から酸素の汲み出しを行う制御である。ただし、本実施例では、予備制御(ステップS42)において、演算増幅回路301の非反転入力端子303に対し、基準電圧に電圧Vliを加算した第2電圧(例えば4.6V)を入力させているため、このステップS44の処理では、スイッチ端子SW4の接続先を、スイッチ端子SW6からスイッチ端子SW5に切り替えるよう指示する。これにより、通常制御では、非反転入力端子303に対し、基準電位(例えば3.6V)に電圧Vp2(例えば450mV)を重畳した第1電圧が入力されて、演算増幅回路301は、Ip2セル30への駆動電圧Vp2を生成する回路として機能することになる。
以上のように構成された第2実施例のセンサ制御装置においても、第1実施例と同様に、センサ素子1を起動してから、排気ガスに含まれるNOxの濃度を安定して測定可能となるまでの時間を、HO濃度に依存することなくほぼ一定とすることができる効果が発揮されることは言うまでもない。なお、第2実施例において、演算増幅回路301とマイクロコンピュータ110のステップS31の処理とが、特許請求の範囲における「制限手段」に相当し、また、演算増幅回路301とマイクロコンピュータ110のステップS44の処理とが、特許請求の範囲の「電圧設定手段」に相当する。
C.変形例:
(1)上記第1、第2実施例では、Vsセル20の内部抵抗に基づいてセンサ素子1の温度を検出しているが、例えば、Vsセル20に代えて、Ip1セル10やIp2セルの内部抵抗に基づいて、センサ素子1の温度を検出してもよい。また、ヒータ素子61を構成するヒータパターン64の抵抗値に基づいて、センサ素子1の温度を検出してもよい。
(2)上記第1、第2実施例では、NOxの濃度を測定するNOxセンサを例示しているが、上記第1、第2実施例において説明した予備制御の態様は、NOxセンサに限らず、酸素イオン導電体を備える酸素ポンプセルを利用する種々のガスセンサに適用可能である。
(3)上記第2実施例では、Ip2セル30の電極32,33間に生ずる電圧を、予め定められた制限値に制限するにあたり、Ip2セルに電圧(駆動電圧)Vp2を印加するための演算増幅回路301を兼用する構成を例示している。しかし、電圧を制限するための回路構成は上記第2実施例の構成に限られるものではなく、例えば、演算増幅回路301とは別の演算増幅回路(例えば、公知の電圧リミット回路)を併設してIp2セル30の電極32,33間に生ずる電圧を制限値に制限してもよい。
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。
1…センサ素子
10…Ip1セル
20…Vsセル
30…Ip2セル
11、21、31…固体電解質層
12、13、22、23、32、33…電極
14…保護層
40、45…絶縁体
41…開口部
50…第1測定室
51…第1拡散抵抗部
52…第2拡散抵抗部
60…第2測定室
61…ヒータ素子
62…絶縁層
64…ヒータパターン
70…基準酸素室
100…ガスセンサ制御装置
110…マイクロコンピュータ
120…電気回路部
121…基準電圧比較回路
122…Ip1ドライブ回路
123…Vs検出回路
124…Icp供給回路
125…抵抗検出回路
126…Ip2検出回路
127…Vp2印加回路
128…ヒータ駆動回路
129…スイッチ回路
200…ECU
300、400、500…グラフ
301・・・演算増幅回路
309・・・第2スイッチ回路
SW1〜SW8・・・スイッチ端子

Claims (7)

  1. 各々に酸素イオン導電体と前記酸素イオン導電体上に形成された一対の電極とよりなる第1酸素ポンプセル、第2酸素ポンプセルおよび測定対象ガスが導入される測定室を有し、前記測定室に導入された測定対象ガスから前記第1酸素ポンプセルにより酸素を汲み出し、または、前記測定室へ前記第1酸素ポンプセルにより酸素を汲み入れて、前記測定対象ガスの酸素濃度を調整し、前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間への駆動電圧の印加により、前記酸素濃度が調整されたガスから酸素を汲み出し、前記汲み出した酸素の量に応じて前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間に電流が流れるガスセンサ素子を備え、前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる前記電流に基づいて、前記測定対象ガスに含まれる前記特定ガスの濃度を測定する制御装置であって、
    前記ガスセンサ素子の起動後、且つ、前記第2酸素ポンプセルの前記一対の電極間への前記駆動電圧の印加前に、前記酸素濃度が調整されたガスから前記第2酸素ポンプセルによって汲み出される酸素の量を一定にする特定制御を行う制御手段と、
    を備える制御装置。
  2. 請求項1記載の制御装置であって、
    前記制御手段は、前記第2酸素ポンプセルに対して、予め規定された所定値の電流を一定時間流すことにより、前記酸素濃度が調整されたガスから前記第2酸素ポンプセルによって汲み出される酸素の量を一定にする、
    制御装置。
  3. 請求項1または請求項2記載の制御装置であって、
    前記ガスセンサ素子の温度に関する温度情報を取得する温度情報取得手段を備え、
    前記制御手段は、前記温度情報によって表される前記ガスセンサ素子の温度が、予め規定された基準温度以上となった後に、前記特定制御を開始する、
    制御装置。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の制御装置であって、
    前記制御手段による前記特定制御を行っている期間に、前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間に生ずる電圧を、予め定められた制限値に制限する制限手段を備える、
    制御装置。
  5. 請求項4に記載の制御装置であって、
    前記第2酸素ポンプセルに前記駆動電圧を印加するための第1入力電圧が入力される非反転入力端子、互いに接続された反転入力端子及び出力端子を含む演算増幅回路を有すると共に、前記第2酸素ポンプセルへの前記駆動電圧を生成する電圧設定手段を備え、
    前記制限手段は、前記増幅回路の前記非反転入力端子に、前記第1入力電圧よりも大きい値の第2入力電圧を入力することで、前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間に生ずる最大電圧値を前記制限値に制限するように構成されている、
    制御装置。
  6. 各々に酸素イオン導電体と前記酸素イオン伝導体上に形成された一対の電極とよりなる第1酸素ポンプセル、第2酸素ポンプセルおよび測定対象ガスが導入される測定室を有し、前記測定室に導入された測定対象ガスから前記第1酸素ポンプセルにより酸素を汲み出し、または、前記測定室へ前記第1酸素ポンプセルにより酸素を汲み入れて、前記測定対象ガスの酸素濃度を調整し、前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間への駆動電圧の印加により、前記酸素濃度が調整されたガスから酸素を汲み出し、前記汲み出した酸素の量に応じて前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間に電流が流れるガスセンサ素子を備え、前記第2酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる前記電流に基づいて、前記測定対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を測定する制御装置を制御する制御方法であって、
    前記ガスセンサ素子の起動後、且つ、前記第2酸素ポンプセルの前記一対の電極間への前記駆動電圧の印加前に、前記酸素濃度が調整されたガスから前記第2酸素ポンプセルによって汲み出される酸素の量を一定にする特定制御を行う、
    制御方法。
  7. 請求項6記載の制御方法であって、
    前記特定制御として、前記第2酸素ポンプセルに対して、予め規定された所定値の電流を一定時間流す処理を行う、
    制御方法。
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