JP2015203599A - 酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、使用される酸素濃度センサに応じて、素子インピーダンスの検出動作を適切化できるようにする。
【解決手段】制御装置１は、酸素濃度センサ３の素子３ａに、互いの方向が逆の第１電流（−Ｉｚ）と第２電流（＋Ｉｚ）とを順次印加する電流印加手段１９，２１ｂと、素子３ａに第１電流が印加される前の素子３ａの両端電圧Ｖｓと、素子３ａに第１電流が印加されている期間の素子の両端電圧Ｖｓとの、差分ΔＶｓを検出する検出手段２１ａと、検出手段２１ａにより検出された差分ΔＶｓと第１電流の値とに基づいて、素子３ａのインピーダンスＺを算出するインピーダンス算出手段２３とを備える。そして、電流印加手段１９，２１ｂは、第１電流と第２電流とを印加する時間である電流印加時間Ｔ１を、外部から（この例ではマイコン２３から）与えられる指示に応じて変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸素濃度センサの素子のインピーダンスを検出する装置に関する。

内燃機関の空燃比制御に用いられる酸素濃度センサの素子のインピーダンス（素子インピーダンス）を検出する技術として、例えば特許文献１に記載の技術がある。

特許文献１の技術では、酸素濃度センサの素子としてのセルに、抵抗値測定用（インピーダンス測定用）の一定電流を一定時間だけ印加する。そして、一定電流を印加する前のセルの両端電圧と、一定電流を印加している期間のセルの両端電圧との差分であって、一定電流の印加によるセルの両端電圧の変化分を、セルのインピーダンスと相関する値として検出する。更に、特許文献１の技術では、セルに抵抗値測定用の一定電流を印加した後、その一定電流とは逆極性の一定電流を上記一定時間と同じ時間だけ印加することにより、セルの状態が空燃比検出のための正常な状態に復帰するまでの時間を短縮させている。

特開平１０−４８１８０号公報

上記一定電流の印加時間の最適値は、インピーダンス検出対象のセル（素子）の電気的特性（換言すれば酸素濃度センサの種類）によって異なる。セルへの一定電流の印加を開始した時点から、セルの両端電圧がインピーダンスに応じた値に到達するまでの時間は、セルの静電容量や抵抗値によって変わるからである。

このため、一定電流の印加時間が固定であると、酸素濃度センサの特性が変更された場合（例えば、品番が異なるセンサに変更された場合や、センサの品番は同じであるが特性変更が行われた場合）に、一定電流の印加時間が短すぎたり長すぎたりする事が生じる。一定電流の印加時間が短すぎれば、セルの両端電圧がインピーダンスに応じた値に到達する前に一定電流の印加が終了されてしまうこととなり、一定電流の印加によるセルの両端電圧の変化（即ち、セルのインピーダンス）を正しく検出することができなくなる。また、一定電流の印加時間が長すぎれば、本来の空燃比検出を実施できない期間が長くなるため好ましくない。

そこで、本発明は、酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、使用される酸素濃度センサに応じて、素子インピーダンスの検出動作を適切化できるようにすることを目的としている。

第１発明の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置は、酸素濃度センサの素子に、互いの方向が逆である第１電流と第２電流とを順次印加する電流印加手段と、検出手段と、インピーダンス算出手段とを備える。検出手段は、前記素子に前記第１電流が印加される前の前記素子の両端電圧である電流印加前電圧と、前記素子に前記第１電流が印加されている期間の前記素子の両端電圧である電流印加後電圧との、差分を検出する。そして、インピーダンス算出手段は、前記検出手段により検出された前記差分と前記第１電流の値とに基づいて、前記素子のインピーダンスを算出する。

そして特に、この素子インピーダンス検出装置において、電流印加手段は、前記第１電流と前記第２電流とを印加する時間である電流印加時間を、与えられる指示に応じて変更するように構成されている。

このため、使用される酸素濃度センサに応じて、電流印加時間を適切な値に変更することができ、その結果、素子インピーダンスの検出動作を適切化することができる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態の制御装置の構成を表す構成図である。 第１実施形態の制御装置の作用を説明する説明図である。 第１実施形態のパラメータ設定処理を表すフローチャートである。 第１実施形態のパラメータ変更処理を表すフローチャートである。 第２実施形態の制御装置の構成を表す構成図である。 第３実施形態の制御装置の構成を表す構成図である。

以下に、本発明が適用された実施形態の制御装置について説明する。尚、本実施形態の制御装置は、車両に搭載された内燃機関の空燃比フィードバック制御（燃料噴射量を目標の空燃比にする制御）を実施する燃料噴射制御システムに用いられる。そして、以下では、燃料噴射制御システムにおいて実際の空燃比を検出するために用いられる酸素濃度センサの、素子インピーダンスを検出する構成及び処理について主に説明する。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態の制御装置１には、酸素濃度センサとして空燃比センサ３が接続される。

空燃比センサ３は、１セルタイプの空燃比センサ（１セル限界電流式空燃比センサ）であり、車両のエンジンの排気通路に配置される。空燃比センサ３は、電圧が印加された状態で空燃比に応じた限界電流が流れるセンサセル３ａと、センサセル３ａを加熱するためのヒータ３ｂとを備える。センサセル３ａに流れる電流が、当該空燃比センサ３により検出された空燃比に応じたセンサ電流となる。この例では、センサセル３ａが、インピーダンス検出対象の素子に該当する。

制御装置１は、センサセル３ａの一方の端子５（例えばプラス側端子）に一端が接続されたセンサ電流検出用の抵抗１１と、センサセル３ａの端子５に電圧を印加すると共に、抵抗１１を介してセンサセル３ａにセンサ電流を流すオペアンプ（演算増幅器）１２及び電圧制御部１３と、センサセル３ａの他方の端子７（例えばマイナス側端子）に電圧を印加するためのバッファ回路１４及び電圧出力部１５と、抵抗１１の両端電圧を増幅して出力する増幅回路１６と、を備える。

オペアンプ１２の端子のうち、出力端子は、抵抗１１のセンサセル３ａ側（端子５側）とは反対側の端部に接続されており、反転入力端子（−端子）は、センサセル３ａの端子５に接続されている。そして、オペアンプ１２の非反転入力端子（＋端子）には、電圧制御部１３の出力電圧Ｖｏ１が入力される。このため、オペアンプ１２の出力端子の電圧は、端子５の電圧と電圧制御部１３の出力電圧Ｖｏ１とが同じになるように変化する。

バッファ回路１４は、オペアンプによって構成されており、電圧出力部１５の出力電圧Ｖｏ２と同じ電圧を、センサセル３ａの端子７に出力する。

このため、センサセル３ａには、電圧制御部１３の出力電圧Ｖｏ１と、電圧出力部１５の出力電圧Ｖｏ２との、差電圧（Ｖｏ１−Ｖｏ２）が印加される。つまり、その差電圧が、センサセル３ａへの空燃比検出用の印加電圧となる。例えば、Ｖｏ１が２．９Ｖで、Ｖｏ２が２．５Ｖであれば、センサセル３ａには０．４Ｖの電圧が印加される。

増幅回路１６からは、センサ電流に比例した電圧が出力される。つまり、増幅回路１６の出力電圧は、センサ電流の検出信号である。

電圧制御部１３は、増幅回路１６の出力電圧に応じて（換言すれば、センサ電流に応じて）、出力電圧Ｖｏ１を調整することにより、センサセル３ａへの印加電圧を調整する。具体的には、電圧制御部１３は、センサセル３ａへの印加電圧を、センサ電流に応じて、空燃比とセンサ電流との対応が正しくなる範囲（空燃比とセンサ電流とが一意的に対応する範囲）の例えば中央値に調整する。例えば、空燃比が大きくなってセンサ電流が大きくなるほど、印加電圧を大きくする。

更に、制御装置１は、センサセル３ａの両端電圧（以下、センサ間電圧ともいう）Ｖｓを増幅して出力する増幅回路１７と、センサセル３ａのインピーダンスＺを検出するための電流を、センサセル３ａに印加する電流印加回路１９と、インピーダンスＺを検出するための制御を行う制御回路２１と、マイコン２３と、マイコン２３からの指令に応じてヒータ３ｂに通電する駆動回路２５と、を備える。増幅回路１７の増幅度は任意であるが、ここでは説明を簡略化するために「増幅度＝１」であるとする。つまり、増幅回路１７からセンサ間電圧Ｖｓと同じ電圧が出力されるものとして説明する。

電流印加回路１９では、一定の電源電圧ＶＤとグランドラインとの間に、抵抗３１と、スイッチ３３と、スイッチ３５と、抵抗３７とが、その順に直列に接続されている。そして、スイッチ３３とスイッチ３５との接続点が、センサセル３ａの端子７に接続されている。この例において、スイッチ３３，３５は、ＭＯＳＦＥＴであるが、バイポーラトランジスタやＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等、他の種類のスイッチング素子でも良い。また、以下では、スイッチ３５を、第１スイッチ３５とも言い、スイッチ３３を、第２スイッチ３３とも言う。

そして、電流印加回路１９は、２つのオペアンプ３９，４１を備える。

オペアンプ３９には、抵抗３１とスイッチ３３との接続点の電圧と、所定の電圧Ｖｐとが入力される。オペアンプ４１には、抵抗３７とスイッチ３５との接続点の電圧と、所定の電圧Ｖｍとが入力される。

そして、オペアンプ４１は、制御回路２１からの第１スイッチオン指令を受けている場合に、抵抗３７とスイッチ３５との接続点の電圧が電圧Ｖｍと一致するように、スイッチ３５をオンさせる。また、オペアンプ４１は、第１スイッチオン指令を受けていない場合には、スイッチ３５をオフさせる。第１スイッチオン指令は、例えばハイアクティブの信号である。

同様に、オペアンプ３９は、制御回路２１からの第２スイッチオン指令を受けている場合に、抵抗３１とスイッチ３３との接続点の電圧が電圧Ｖｐ一致するように、スイッチ３３をオンさせる。また、オペアンプ３９は、第２スイッチオン指令を受けていない場合には、スイッチ３３をオフさせる。第２スイッチオン指令も、例えばハイアクティブの信号である。

ここで、抵抗３１の抵抗値をＲ３１とし、抵抗３７の抵抗値をＲ３７とする。

制御回路２１から第１スイッチオン指令が出力されてスイッチ３５がオンした場合には、センサセル３ａに、「Ｖｍ／Ｒ３７」の電流が、端子５から端子７への方向の電流として印加される。以下では、その電流（即ち、スイッチ３５のオンによってセンサセル３ａに印加される電流）のことを、「−Ｉｚ」と記載する。

また、制御回路２１から第２スイッチオン指令が出力されてスイッチ３３がオンした場合には、センサセル３ａに、「（ＶＤ−Ｖｐ）／Ｒ３１」の電流が、端子７から端子５への方向の電流として印加される。以下では、その電流（即ち、スイッチ３３のオンによってセンサセル３ａに印加される電流）のことを、「＋Ｉｚ」と記載する。

電圧Ｖｍと電圧Ｖｐは、「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」とが同じ電流値となるように設定されている。つまり、「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」は、絶対値が同じで互いに方向が逆の一定電流であり、以下では、「−Ｉｚ」及び「＋Ｉｚ」の絶対値（電流値）のことを、印加電流値Ｉｚという。

尚、センサセル３ａに印加する電流（印加電流）の方向として、「−Ｉｚ」の方向を負とすれば、「−Ｉｚ」は負の印加電流であり、「＋Ｉｚ」は正の印加電流である。また、本実施形態では、「−Ｉｚ」が、センサセル３ａのインピーダンスＺを検出するためのインピーダンス検出用電流であり、第１電流に相当する。そして、「＋Ｉｚ」が、第１電流とは逆方向の第２電流に相当する。

制御回路２１は、検出部２１ａと、電流印加制御部２１ｂと、制御禁止部２１ｃと、レジスタ２７，２８，２９と、を備える。尚、制御回路２１は、例えば専用のＩＣ又はマイコン２３とは別のマイコンによって構成される。

制御回路２１の電流印加制御部２１ｂは、図２の１段目及び２段目に示すように、例えば一定時間Ｔ０毎に、第１スイッチ３５と第２スイッチ３３とを順次オンさせる。一定時間Ｔ０は、センサセル３ａのインピーダンスＺを検出する周期である。

具体的には、電流印加制御部２１ｂは、前述の第１スイッチオン指令を、レジスタ２７に記憶されている時間Ｔ１だけハイにすることにより、その時間Ｔ１だけ第１スイッチ３５をオンさせる。そして、電流印加制御部２１ｂは、第１スイッチ３５をオフさせてから、レジスタ２８に記憶されている時間Ｔ２が経過すると、前述の第２スイッチオン指令を、レジスタ２７に記憶されている時間Ｔ１だけハイにすることにより、その時間Ｔ１だけ第２スイッチ３３をオンさせる。

このため、電流印加回路１９は、一定時間Ｔ０毎に、センサセル３ａに「−Ｉｚ」を時間Ｔ１だけ印加すると共に、「−Ｉｚ」の印加を終了してから時間Ｔ２だけ待った後、「−Ｉｚ」と同じ値で逆方向の「＋Ｉｚ」をセンサセル３ａに時間Ｔ１だけ印加することとなる。時間Ｔ１は、センサセル３ａに「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」とを印加する時間であり、以下では、電流印加時間Ｔ１ともいう。時間Ｔ２は、センサセル３ａへの「−Ｉｚ」の印加を終了してから「＋Ｉｚ」の印加を開始するまでの待ち時間であり、以下では、掃引待ち時間Ｔ２ともいう。

電流印加時間Ｔ１と掃引待ち時間Ｔ２との各々は、マイコン２３によって制御回路２１の各レジスタ２７，２８に書き込まれる。つまり、電流印加回路１９及び電流印加制御部２１ｂは、電流印加時間Ｔ１と掃引待ち時間Ｔ２との各々を、マイコン２３から与えられる指示に応じて変更するように構成されており、マイコン２３は、レジスタ２７，２８に値を書き込むことで、電流印加時間Ｔ１と掃引待ち時間Ｔ２との各々を指示するようになっている。

そして、図２の３段目に示すように、センサ間電圧Ｖｓは、センサセル３ａに「−Ｉｚ」，「＋Ｉｚ」が印加されることによって変化する。図２では、センサ間電圧Ｖｓを、端子５の電圧を基準にした端子７の電圧として表しているため、センサ間電圧Ｖｓは、「−Ｉｚ」の印加（第１スイッチ３５のオン）によって小さくなり、「＋Ｉｚ」の印加（第２スイッチ３３のオン）によって大きくなっている。

制御回路２１の検出部２１ａは、電流印加制御部２１ｂと連携して動作し、センサセル３ａに「−Ｉｚ」が印加される直前のセンサ間電圧Ｖｓである電流印加前電圧Ｖａと、「−Ｉｚ」が印加されている期間の（この例では「−Ｉｚ」の印加が終了される直前の）センサ間電圧Ｖｓである電流印加後電圧Ｖｂとを検出する。

具体的には、検出部２１ａは、第１スイッチ３５がオフからオンされるタイミング（電流印加回路１９が「−Ｉｚ」の印加を開始するタイミング）よりも所定時間Ｔａだけ前のセンサ間電圧Ｖｓを、電流印加前電圧Ｖａとして検出する。そして、検出部２１ａは、第１スイッチ３５がオンからオフされるタイミング（電流印加回路１９が「−Ｉｚ」の印加を終了するタイミング）よりも所定時間Ｔａだけ前のセンサ間電圧Ｖｓを、電流印加後電圧Ｖｂとして検出する。所定時間Ｔａは、第１スイッチ３５がオンされる電流印加時間Ｔ１よりも十分に短い時間である。このため、センサセル３ａに「−Ｉｚ」が印加される直前のセンサ間電圧Ｖｓと、「−Ｉｚ」の印加が終了される直前のセンサ間電圧Ｖｓとを、電流印加前電圧Ｖａと電流印加後電圧Ｖｂとの各々として確実に検出することができる。尚、所定時間Ｔａは、できるだけ０に近いことが好ましい。

更に、検出部２１ａは、電流印加前電圧Ｖａと電流印加後電圧Ｖｂとの差分ΔＶｓ（ＶａとＶｂとの差の絶対値：図２の３段目参照）を算出する。差分ΔＶｓは、センサセル３ａへの「−Ｉｚ」の印加によるセンサ間電圧Ｖｓの変化分であり、センサセル３ａのインピーダンスＺと「−Ｉｚ」とに比例する。そして、検出部２１ａは、算出した差分ΔＶｓを、マイコン２３に出力する。

マイコン２３は、センサセル３ａのインピーダンスＺを算出するためのインピーダンス算出処理を、例えば一定時間毎に実行する。そして、マイコン２３は、そのインピーダンス算出処理では、検出部２１ａから差分ΔＶｓを取得し、その差分ΔＶｓと印加電流値Ｉｚとに基づいて、インピーダンスＺを算出する。具体的には、差分ΔＶｓを印加電流値Ｉｚで割ることで、インピーダンスＺ（＝ΔＶｓ／Ｉｚ）を算出する。

センサセル３ａのインピーダンスＺは、センサセル３ａの温度と相関がある。このため、マイコン２３は、算出したインピーダンスＺに基づいて、センサセル３ａが活性状態であるか否かを判定したり、センサセル３ａの温度が目標温度となるようにヒータ３ｂへの通電を制御したりする。

尚、センサセル３ａにインピーダンスＺを検出するための「−Ｉｚ」を印加した後、その「−Ｉｚ」とは逆の「＋Ｉｚ」を、「−Ｉｚ」の印加時間と同じ時間だけ印加するのは、センサセル３ａの状態が空燃比検出のための正常状態（即ち、センサ電流が空燃比に応じた値になる状態）に戻るまでの、正常復帰時間を短縮するためである。

また、マイコン２３は、増幅回路１６の出力電圧に基づいて、センサ電流を検出し、その検出したセンサ電流を、所定の式やデータマップに当てはめることにより、空燃比を算出する。つまり、センサ電流を空燃比に変換する。そして、このように算出された空燃比は、内燃機関の空燃比フィードバック制御に用いられる。尚、センサ電流を検出する処理や、センサ電流を空燃比に変換する処理は、例えばマイコン２３とは別のマイコン等が実施しても良い。

制御回路２１の制御禁止部２１ｃは、電流印加制御部２１ｂと連携して動作して、電圧制御部１３の制御動作（即ち、センサセル３ａへの印加電圧をセンサ電流に応じて変更する動作）を禁止する。

具体的には、制御禁止部２１ｃは、図２の４段目に示すように、第１スイッチ３５のオンタイミング（「−Ｉｚ」の印加開始タイミング）から、第２スイッチ３３がオンからオフされた後（「＋Ｉｚ」の印加が終了した後）、レジスタ２９に記憶されている時間Ｔ３が経過するまでの期間は、電圧制御部１３の制御動作を禁止する。尚、図２では、電圧制御部１３の制御動作のことを「制御動作」と記載している。

センサセル３ａに「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」とが印加されているときに、抵抗１１によって検出されるセンサ電流は、空燃比に応じた電流にならない。また、センサセル３ａへの「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」との印加が終了してから、センサセル３ａの状態が空燃比検出のための正常状態に戻るまでには、ある程度の正常復帰時間を要し、その正常復帰時間が経過するまでは、やはりセンサ電流は空燃比に応じた電流にならない。このため、制御禁止部２１ｃは、図２の４段目において「禁止」と記載した期間は、電圧制御部１３の制御動作を禁止して、センサセル３ａへの印加電圧が不適切な値に調整されてしまうことを防止し、延いては、空燃比検出精度の低下を防止している。尚、制御禁止部２１ｃが電圧制御部１３の制御動作を禁止する期間において、マイコン２３は、センサ電流の検出及び空燃比の算出を停止するようになっている。

時間Ｔ３は、センサセル３ａへの「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」との印加を終了してからも、電圧制御部１３の制御動作を禁止し続ける時間であり、センサセル３ａの正常復帰時間よりも長い時間に設定される。以下では、時間Ｔ３を、禁止継続時間Ｔ３ともいう。

そして、その禁止継続時間Ｔ３も、マイコン２３によって制御回路２１のレジスタ２９に書き込まれる。つまり、制御禁止部２１ｃは、禁止継続時間Ｔ３を、マイコン２３から与えられる指示に応じて変更するように構成されており、マイコン２３は、レジスタ２９に値を書き込むことで、禁止継続時間Ｔ３を指示するようになっている。

以上のように、制御回路２１は、電流印加時間Ｔ１、掃引待ち時間Ｔ２及び禁止継続時間Ｔ３の各々（図２参照）をマイコン２３からの指示に応じて変更可能に構成されている。各時間Ｔ１〜Ｔ３の最適値は、インピーダンス検出対象のセンサセル３ａの電気的特性（換言すれば空燃比センサ３の種類）によって異なるからである。

センサセル３ａへの「−Ｉｚ」の印加が開始されてから、センサ間電圧ＶｓがインピーダンスＺに応じた値に到達するまでの時間（以下、収束時間という）は、センサセル３ａの電気的特性によって変わる。

そして、電流印加時間Ｔ１は、その収束時間よりも長く、且つ、できるだけ短い方が好ましい。なぜなら、電流印加時間Ｔ１が上記収束時間よりも短いと、センサ間電圧ＶｓがインピーダンスＺに応じた値に到達する前に「−Ｉｚ」の印加が終了されてしまうこととなり、「−Ｉｚ」の印加によるセンサ間電圧Ｖｓの変化分（即ち、前述の差分ΔＶｓであり、延いてはインピーダンスＺ）を正しく検出することができなくなる。一方、電流印加時間Ｔ１が長すぎると、空燃比検出を実施できない期間が長くなるため好ましくない。前述の通り、センサセル３ａに「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」とを順次印加する電流掃引期間中は、センサセル３ａに流れる電流（センサ電流）が空燃比に応じた値にならないため、空燃比検出を実施することができない。

また、センサセル３ａへの「−Ｉｚ」の印加が終了してから、センサ間電圧Ｖｓが「−Ｉｚ」を印加する前と同じ電圧（以下、中立電圧（図２の３段目参照）という）に戻るまでの時間（以下、中立復帰時間という）も、センサセル３ａの電気的特性によって変わる。

そして、掃引待ち時間Ｔ２は、その中立復帰時間よりも長く、且つ、できるだけ短い方が好ましい。なぜなら、掃引待ち時間Ｔ２が中立復帰時間よりも短いと、センサセル３ａへの「−Ｉｚ」の印加が終了してから、センサ間電圧Ｖｓが中立電圧に戻る前に、センサセル３ａへの「＋Ｉｚ」の印加が開始されてしまう。そのような場合には、センサセル３ａへの「−Ｉｚ」の印加によるセンサ間電圧Ｖｓの変化の積分値（図２の３段目における下方向への変化の積分値）と、センサセル３ａへの「＋Ｉｚ」の印加によるセンサ間電圧Ｖｓの変化の積分値（図２の３段目における上方向への変化の積分値）とが、一致しなくなる。すると、センサセル３ａの正常復帰時間が長くなってしまう。一方、掃引待ち時間Ｔ２が長すぎても、空燃比検出を実施できない期間が長くなるため好ましくない。

また、センサセル３ａへの「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」との印加が終了してから、センサセル３ａの状態が空燃比検出のための正常状態に戻るまでの正常復帰時間も、センサセル３ａの電気的特性によって変わる。

そして、禁止継続時間Ｔ３は、センサセル３ａの正常復帰時間よりも長く、且つ、できるだけ短い方が好ましい。なぜなら、禁止継続時間Ｔ３が正常復帰時間よりも短いと、センサセル３ａの状態が正常状態に戻る前に（つまり、センサ電流が空燃比に応じた電流に戻る前に）、電圧制御部１３の制御動作が実施されてしまう。すると、センサセル３ａへの印加電圧が不適切な値に調整されてしまい、その後の空燃比検出精度が低下してしまう。一方、禁止継続時間Ｔ３が長すぎても、空燃比検出を実施できない期間が長くなるため好ましくない。

そこで、マイコン２３は、起動すると、図３のパラメータ設定処理を実行することにより、当該制御装置１に接続されている空燃比センサ３に適した時間Ｔ１〜Ｔ３を、制御回路２１に指示する（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）。具体的には、マイコン２３は、制御回路２１のレジスタ２７〜２９に時間Ｔ１〜Ｔ３を書き込む。尚、ここでの「パラメータ」とは、時間Ｔ１〜Ｔ３のことである。また他の例として、マイコン２３から制御回路２１へ通信線を介して各時間Ｔ１〜Ｔ３（詳しくは、時間Ｔ１〜Ｔ３のデータ）が送信され、その送信された各時間Ｔ１〜Ｔ３が、制御回路２１おける書き込み制御部によってレジスタ２７〜２９の各々に書き込まれる、という構成でも良い。

また、マイコン２３は、図４のパラメータ変更処理を例えば一定時間毎に実行する。尚、以下の説明において、時間Ｔ１〜Ｔ３の初期設定値とは、マイコン２３が図３のパラメータ設定処理で制御回路２１に指示した時間Ｔ１〜Ｔ３のことである。

図４に示すように、マイコン２３は、パラメータ変更処理の実行を開始すると、Ｓ２１０にて、前述のインピーダンス算出処理により算出しているセンサセル３ａのインピーダンスＺに応じて、時間Ｔ１の初期設定値を補正する。そして、その補正した時間Ｔ１を制御回路２１に指示する。具体的には、補正した時間Ｔ１を、制御回路２１のレジスタ２７に上書きする。

センサセル３ａのインピーダンスＺは温度に応じて変わり、インピーダンスＺが小さくなるほど、前述の収束時間が短くなる。このため、マイコン２３は、Ｓ２１０では、例えば、インピーダンスＺが小さい場合ほど、時間Ｔ１を小さい値に補正して、制御回路２１に指示する。

マイコン２３は、次のＳ２２０では、センサセル３ａのインピーダンスＺに応じて、時間Ｔ２の初期設定値を補正する。そして、その補正した時間Ｔ２を制御回路２１に指示する。具体的には、補正した時間Ｔ２を、制御回路２１のレジスタ２８に上書きする。

センサセル３ａのインピーダンスＺが小さくなると、前述の中立復帰時間が短くなる。このため、マイコン２３は、Ｓ２２０では、例えば、インピーダンスＺが小さい場合ほど、時間Ｔ２を小さい値に補正して、制御回路２１に指示する。

マイコン２３は、次のＳ２３０では、センサセル３ａのインピーダンスＺに応じて、時間Ｔ３の初期設定値を補正する。そして、その補正した時間Ｔ３を制御回路２１に指示する。具体的には、補正した時間Ｔ３を、制御回路２１のレジスタ２９に上書きする。

センサセル３ａのインピーダンスＺが小さくなると、前述の正常復帰時間が短くなる。このため、マイコン２３は、Ｓ２３０では、例えば、インピーダンスＺが小さい場合ほど、時間Ｔ３を小さい値に補正して、制御回路２１に指示する。そして、その後、マイコン２３は、パラメータ変更処理を終了する。

以上のような制御装置１では、センサセル３ａに「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」とを順次印加する手段である電流印加回路１９及び制御回路２１の電流印加制御部２１ｂは、電流印加時間Ｔ１を、外部から（この例ではマイコン２３から）与えられる指示に応じて変更するように構成されている。このため、使用される空燃比センサ３に応じて、電流印加時間Ｔ１を適切な値（必要最小限の値）に変更することができ、その結果、インピーダンスＺの検出動作を適切化することができる。

また、電流印加回路１９及び電流印加制御部２１ｂは、掃引待ち時間Ｔ２も、外部から（この例ではマイコン２３から）与えられる指示に応じて変更するように構成されている。このため、使用される空燃比センサ３に応じて、掃引待ち時間Ｔ２も適切な値（必要最小限の値）に変更することができる。

また、制御装置１は、センサセル３ａへの印加電圧をセンサ電流に応じて変更する電圧制御部１３と、その電圧制御部１３の制御動作を禁止する制御禁止部２１ｃとを備えるが、制御禁止部２１ｃは、前述の禁止継続時間Ｔ３を、外部から（この例ではマイコン２３から）与えられる指示に応じて変更するように構成されている。このため、使用される空燃比センサ３に応じて、禁止継続時間Ｔ３も適切な値（必要最小限の値）に変更することができる。

また、マイコン２３は、算出したセンサセル３ａのインピーダンスＺに応じて、各時間Ｔ１〜Ｔ３の指示値を変更する（補正する）。このため、制御装置１の動作中においても、時間Ｔ１〜Ｔ３の適切化を図ることができる。

尚、時間Ｔ１〜Ｔ３を変更する構成としては、複数通りの値の何れかに切り換える構成でも良いし、無段階に変更する構成でも良い。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の制御装置について説明する。尚、第１実施形態と同様の構成要素や処理については、第１実施形態と同じ符号を用いるため詳細な説明を省略する。そして、このことは、後述する他の実施形態についても同様である。

図５に示す第２実施形態の制御装置５１は、第１実施形態の制御装置１と比較すると、下記〈１〉〜〈４〉の点が異なる。

〈１〉制御装置５１に接続される酸素濃度センサとしての空燃比センサ５３は、起電力セル５３ａとポンプセル５３ｂとの、２つのセルを有した２セルタイプの空燃比センサである。空燃比センサ５３は、排気ガスが導入される拡散室（ガス検出室とも呼ばれる）と基準酸素室との酸素濃度差に応じた起電力セル５３ａの出力電圧（起電力）が目標値となるように、ポンプセル５３ｂが作動されて、そのときにポンプセル５３ｂに流れる電流が、空燃比を表すセンサ電流として測定されるタイプの空燃比センサである。また、空燃比センサ５３はヒータ５３ｃも備える。尚、ヒータ５３ｃは、第１実施形態と同様に、制御装置５１の駆動回路２５によって通電されることにより、起電力セル５３ａとポンプセル５３ｂを加熱する。

〈２〉空燃比センサ５３の起電力セル５３ａが、インピーダンス検出対象の素子である。このため、電流印加回路１９におけるスイッチ３３とスイッチ３５との接続点が、起電力セル５３ａの一方の端子５５に接続されている。起電力セル５３ａの他方の端子５７は、ポンプセル５３ｂとの共通端子である。そして、増幅回路１７からは、起電力セル５３ａの出力電圧（端子５５，５７間の電圧）が、センサ間電圧Ｖｓとして出力される。この例において、端子５５は、起電力セル５３ａのプラス側端子であり、端子５７は、起電力セル５３ａ及びポンプセル５３ｂのマイナス側端子である。そして、ポンプセル５３ｂの他方の端子５９は、ポンプセル５３ｂのプラス側端子である。

〈３〉制御装置５１は、抵抗１１，オペアンプ１２，電圧制御部１３，バッファ回路１４，電圧出力部１５及び増幅回路１６を備えていない。その代わりに、制御装置５１は、サンプルホールド回路（ＳＨ）６１と、ＰＩＤ回路６２と、センサ電流検出用の抵抗６３と、オペアンプ６４と、抵抗６３の両端電圧を増幅して出力する増幅回路６５と、起電力セル５３ａに起電力を発生させるための一定電流を端子５５に印加する定電流回路６６とを備える。

ＰＩＤ回路６２には、増幅回路１７からのセンサ間電圧Ｖｓ（起電力セル５３ａの出力電圧）が、サンプルホールド回路６１を介して入力される。ＰＩＤ回路６２の出力端子は、抵抗６３を介して端子５７に接続されている。そして、ＰＩＤ回路６２は、入力電圧（即ち、サンプルホールド回路６１を介して入力されるセンサ間電圧Ｖｓ）と目標値Ｖｔ（例えば０．４５Ｖ）との偏差に基づいて出力電圧を決定するＰＩＤ制御により、入力電圧が目標値Ｖｔとなるように出力電圧を変える。また、オペアンプ６４には、端子５７の電圧と一定の電圧Ｖｃ（例えば２．５Ｖ）とが入力される。そして、オペアンプ６４の出力端子は端子５９に接続されており、オペアンプ６４は、端子５７の電圧が電圧Ｖｃとなるように端子５９に電圧を出力する。

この構成により、ＰＩＤ回路６２は、起電力セル５３ａの出力電圧であるセンサ間電圧Ｖｓに応じて、そのセンサ間電圧Ｖｓが目標値Ｖｔとなるように、ポンプセル電流（ポンプセル５３ｂに流す電流）を調整することとなる。そして、そのポンプセル電流が、空燃比を表すセンサ電流として抵抗６３に流れ、増幅回路６５から、センサ電流に比例した電圧が出力される。このため、マイコン２３は、増幅回路６５の出力電圧に基づいて、センサ電流を検出し、その検出したセンサ電流を、所定の式やデータマップに当てはめることにより、空燃比を算出する。

また、サンプルホールド回路６１は、制御回路２１からホールド指令信号が出力されると、そのホールド指令信号が出力された時点でのセンサ間電圧Ｖｓを保持して、ＰＩＤ回路６２に出力し続けるホールドモードになる。そして、サンプルホールド回路６１は、制御回路２１からホールド指令信号が出力されなくなると、増幅回路１７からのセンサ間電圧ＶｓをそのままＰＩＤ回路６２に出力する通常モードになる。

〈４〉制御回路２１は、制御禁止部２１ｃに代えて、制御禁止部２１ｄを備える。

制御禁止部２１ｄは、電流印加制御部２１ｂと連携して動作して、ＰＩＤ回路６２の制御動作（即ち、ポンプセル５３ｂに流す電流を起電力セル５３ａの出力電圧に応じて調整する動作）を禁止する。本実施形態において、制御禁止部２１ｄは、サンプルホールド回路６１に上記ホールド指令信号を出力することにより、ＰＩＤ回路６２の制御動作を禁止する。サンプルホールド回路６１がホールドモードになれば、ＰＩＤ回路６２への入力電圧が変化しなくなるため、ＰＩＤ回路６２の制御動作が禁止されることとなる。

具体的には、制御禁止部２１ｄは、第１実施形態の制御禁止部２１ｃと同様に、第１スイッチ３５のオンタイミングから、第２スイッチ３３がオンからオフされた後、レジスタ２９に記憶されている時間Ｔ３が経過するまでの期間は、サンプルホールド回路６１にホールド指令信号を出力して、ＰＩＤ回路６２の制御動作を禁止する（図２の４段目参照）。

起電力セル５３ａに「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」とが印加されているときに、起電力セル５３ａの出力電圧（センサ間電圧Ｖｓ）は、空燃比と関係なく変化する。また、起電力セル５３ａへの「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」との印加が終了してから、起電力セル５３ａの状態が空燃比検出のための正常状態に戻るまで（即ち、起電力セル５３ａの出力電圧が本来の酸素濃度差に応じた正常値に戻るまで）には、ある程度の正常復帰時間を要する。このため、制御禁止部２１ｄは、図２の４段目において「禁止」と記載した期間は、ＰＩＤ回路６２の制御動作を禁止して、ポンプセル５３ｂに流す電流（センサ電流）が不適切な値に調整されてしまうことを防止し、延いては、空燃比検出精度の低下を防止している。

尚、本第２実施形態において、時間Ｔ３は、センサセル３ａへの「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」との印加を終了してからも、ＰＩＤ回路６２の制御動作を禁止し続ける時間である。そして、本第２実施形態においても、この時間Ｔ３のことを、禁止継続時間Ｔ３という。

起電力セル５３ａへの「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」との印加が終了してから、起電力セル５３ａの状態が空燃比検出のための正常状態に戻るまでの正常復帰時間は、起電力セル５３ａの電気的特性によって変わる。そして、禁止継続時間Ｔ３は、起電力セル５３ａの正常復帰時間よりも長く、且つ、できるだけ短い方が好ましい。

このため、本第２実施形態においても、禁止継続時間Ｔ３は、マイコン２３によってレジスタ２９に書き込まれる。つまり、制御禁止部２１ｄは、禁止継続時間Ｔ３を、マイコン２３から与えられる指示に応じて変更するように構成されており、マイコン２３は、レジスタ２９に値を書き込むことで、禁止継続時間Ｔ３を指示するようになっている。

一方、上記以外の構成及び処理については、第１実施形態の制御装置１と同様である。尚、マイコン２３は、図４のパラメータ変更処理では、起電力セル５３ａのインピーダンスＺに応じて、時間Ｔ１〜Ｔ３の初期設定値を補正することとなる。

以上のような第２実施形態の制御装置５１によっても、電流印加時間Ｔ１と掃引待ち時間Ｔ２と禁止継続時間Ｔ３とについて、第１実施形態の制御装置１と同様の効果が得られる。尚、本第２実施形態では、制御禁止部２１ｄがＰＩＤ回路６２の制御動作を禁止する期間において、マイコン２３は、センサ電流の検出及び空燃比の算出を、停止しなくても良いが、停止しても良い。また、制御禁止部２１ｄは、ＰＩＤ回路６２の制御動作を禁止することとして、ＰＩＤ回路６２の出力電圧を保持させるようになっていても良い。

［第３実施形態］
図６に示す第３実施形態の制御装置７１は、第１実施形態の制御装置１と比較すると、下記《１》〜《４》の点が異なる。

《１》制御装置７１には、酸素濃度センサとして、Ｏ2（オーツー）センサ７３が接続される。Ｏ2センサ７３は、所定の空燃比（この例では理論空燃比）で出力電圧が急変する特性を有した素子（以下、Ｏ2センサ素子という）７３ａと、ヒータ７３ｂとを備える。尚、ヒータ７３ｂは、第１実施形態と同様に、制御装置７１の駆動回路２５によって通電されることにより、Ｏ2センサ素子７３ａを加熱する。

《２》Ｏ2センサ素子７３ａが、インピーダンス検出対象の素子である。このため、電流印加回路１９におけるスイッチ３３とスイッチ３５との接続点が、Ｏ2センサ素子７３ａの一方の端子７５に接続されている。Ｏ2センサ素子７３ａの他方の端子７７は、基準電位のグランドラインに接続されている。そして、増幅回路１７からは、Ｏ2センサ素子７３ａの出力電圧（端子７５，７７間の電圧）が、センサ間電圧Ｖｓとして出力される。

《３》制御装置７１は、抵抗１１，オペアンプ１２，電圧制御部１３，バッファ回路１４，電圧出力部１５及び増幅回路１６を備えていない。その代わりに、制御回路２１は、増幅回路１７からのセンサ間電圧Ｖｓをマイコン２３に出力するサンプルホールド回路（ＳＨ）７９を備える。

サンプルホールド回路７９は、制御回路２１からホールド指令信号が出力されると、そのホールド指令信号が出力された時点でのセンサ間電圧Ｖｓを保持して、マイコン２３に出力し続けるホールドモードになる。そして、サンプルホールド回路７９は、制御回路２１からホールド指令信号が出力されなくなると、増幅回路１７からのセンサ間電圧Ｖｓをそのままマイコン２３に出力する通常モードになる。

そして、マイコン２３は、サンプルホールド回路７９から入力されるセンサ間電圧Ｖｓに基づいて、空燃比がリーンかリッチかの空燃比判定を行う。例えば、マイコン２３は、入力されるセンサ間電圧Ｖｓが閾値未満であれば、リーンと判定し、センサ間電圧Ｖｓが閾値以上であれば、リッチと判定する。

《４》制御回路２１は、制御禁止部２１ｃに代えて、更新禁止部２１ｅを備える。

更新禁止部２１ｅは、電流印加制御部２１ｂと連携して動作して、マイコン２３に入力されるセンサ間電圧Ｖｓが更新されることを禁止する。本実施形態において、更新禁止部２１ｅは、サンプルホールド回路７９に上記ホールド指令信号を出力して、サンプルホールド回路７９をホールドモードにすることにより、マイコン２３に入力されるセンサ間電圧Ｖｓの更新を禁止する。

具体的には、更新禁止部２１ｅは、第１実施形態の制御禁止部２１ｃと同様に、第１スイッチ３５のオンタイミングから、第２スイッチ３３がオンからオフされた後、レジスタ２９に記憶されている時間Ｔ３が経過するまでの期間は、サンプルホールド回路７９にホールド指令信号を出力して、マイコン２３に入力されるセンサ間電圧Ｖｓの更新を禁止する（図２の４段目参照）。

Ｏ2センサ素子７３ａに「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」とが印加されているときに、Ｏ2センサ素子７３ａの出力電圧（センサ間電圧Ｖｓ）は、実際の空燃比と関係なく変化する。また、Ｏ2センサ素子７３ａへの「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」との印加が終了してから、Ｏ2センサ素子７３ａの状態が空燃比判定のための正常状態に戻るまで（即ち、Ｏ2センサ素子７３ａの出力電圧が空燃比に応じた正常値に戻るまで）には、ある程度の正常復帰時間を要する。このため、更新禁止部２１ｅは、図２の４段目において「禁止」と記載した期間は、マイコン２３に入力されるセンサ間電圧Ｖｓが更新されることを禁止して、マイコン２３がリーン又はリッチを誤判定してしまうことを防止している。

尚、本第３実施形態において、時間Ｔ３は、Ｏ2センサ素子７３ａへの「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」との印加を終了してからも、マイコン２３に入力されるセンサ間電圧Ｖｓが更新されることを禁止し続ける時間である。そして、本第３実施形態においても、この時間Ｔ３のことを、禁止継続時間Ｔ３という。

Ｏ2センサ素子７３ａへの「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」との印加が終了してから、Ｏ2センサ素子７３ａの状態が空燃比判定のための正常状態に戻るまでの正常復帰時間は、Ｏ2センサ素子７３ａの電気的特性によって変わる。そして、禁止継続時間Ｔ３は、Ｏ2センサ素子７３ａの正常復帰時間よりも長く、且つ、できるだけ短い方が好ましい。

このため、本第３実施形態においても、禁止継続時間Ｔ３は、マイコン２３によってレジスタ２９に書き込まれる。つまり、更新禁止部２１ｅは、禁止継続時間Ｔ３を、マイコン２３から与えられる指示に応じて変更するように構成されており、マイコン２３は、レジスタ２９に値を書き込むことで、禁止継続時間Ｔ３を指示するようになっている。

一方、上記以外の構成及び処理については、第１実施形態の制御装置１と同様である。尚、マイコン２３は、図４のパラメータ変更処理では、Ｏ2センサ素子７３ａのインピーダンスＺに応じて、時間Ｔ１〜Ｔ３の初期設定値を補正することとなる。

以上のような第３実施形態の制御装置７１によっても、電流印加時間Ｔ１と掃引待ち時間Ｔ２と禁止継続時間Ｔ３とについて、第１実施形態の制御装置１と同様の効果が得られる。尚、更新禁止部２１ｅが、マイコン２３に入力されるセンサ間電圧Ｖｓの更新を禁止する期間において、マイコン２３は、空燃比がリーンかリッチかを判定する処理を、停止しなくても良いが、停止しても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。また、前述の数値も一例であり他の値でも良い。

例えば、第１実施形態の制御装置１において、制御回路２１（電流印加制御部２１ｂ及び制御禁止部２１ｃ）には、時間Ｔ１〜Ｔ３が、マイコン２３とは異なる手段によって指示されるように構成しても良い。例えば、制御回路２１の複数の時間設定用端子に、ジャンパー線等を介して、ハイレベルとローレベルとの何れかの電圧を印加する構成であって、その各時間設定用端子に印加する電圧の組み合わせにより、レジスタ２７〜２９内の各時間Ｔ１〜Ｔ３が複数通りの値のうちの何れかに設定される、という構成でも良い。

また例えば、第１実施形態の制御装置１において、センサセル３ａに「−Ｉｚ」と「＋Ｉｚ」とを、前述した順とは逆の順に印加し、「＋Ｉｚ」の方をインピーダンス検出用の電流としても良い。

また例えば、第１実施形態の制御装置１において、制御回路２１の検出部２１ａは、センサセル３ａのインピーダンスＺの算出も行い、算出したインピーダンスＺを、マイコン２３に出力しても良い。この場合、マイコン２３は、検出部２１ａから取得したインピーダンスＺの値を、図４のパラメータ変更処理で用いることとなる。

そして、第１実施形態を例に挙げて説明した上記各変形例は、第２，第３実施形態の制御装置５１，７１についても同様に適用することができる。

一方、空燃比センサ３，５３やＯ2センサ７３としては、ヒータ３ｂ，５３ｃ，７３ｂを備えないもの、あるいは、ヒータ３ｂ，５３ｃ，７３ｂが別体で設けられるものでも良い。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。また、上述した制御装置の他、当該制御装置を構成要素とするシステム、当該制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、酸素濃度センサの素子インピーダンス検出方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

３，５３…空燃比センサ、７３…Ｏ2センサ、３ａ…センサセル、５３ａ…起電力セル、７３ａ…Ｏ2センサ素子、１９…電流印加回路、２１ｂ…電流印加制御部、２１ａ…検出部、２３…マイコン

Claims (11)

1. 酸素濃度センサ（３，５３，７３）の素子（３ａ，５３ａ，７３ａ）に、互いの方向が逆である第１電流と第２電流とを順次印加する電流印加手段（１９，２１ｂ）と、
   前記素子に前記第１電流が印加される前の前記素子の両端電圧である電流印加前電圧と、前記素子に前記第１電流が印加されている期間の前記素子の両端電圧である電流印加後電圧との、差分を検出する検出手段（２１ａ）と、
   前記検出手段により検出された前記差分と前記第１電流の値とに基づいて、前記素子のインピーダンスを算出するインピーダンス算出手段（２３）と、
   を備えた酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、
   前記電流印加手段は、前記第１電流と前記第２電流とを印加する時間である電流印加時間を、与えられる指示に応じて変更するように構成されていること、
   を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置。
2. 請求項１に記載の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、
   前記インピーダンス算出手段により算出された前記素子のインピーダンスに応じて、前記電流印加時間を変更する印加時間制御手段（２３，Ｓ２１０）を備えること、
   を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、
   前記電流印加手段は、前記第１電流の印加を終了してから前記第２電流の印加を開始するまでの時間である掃引待ち時間を、与えられる指示に応じて変更するように構成されていること、
   を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置。
4. 請求項３に記載の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、
   前記インピーダンス算出手段により算出された前記素子のインピーダンスに応じて、前記掃引待ち時間を変更する待ち時間制御手段（２３，Ｓ２２０）を備えること、
   を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、
   前記酸素濃度センサ（５３）は、起電力セル（５３ａ）とポンプセル（５３ｂ）とを備えた２セルタイプの空燃比センサ（５３）であると共に、
   前記電流印加手段が前記第１電流及び第２電流を印加するインピーダンス検出対象の前記素子は、前記起電力セルであり、
   前記起電力セルの出力電圧が目標値となるように、前記ポンプセルに流す電流を調整する電流制御手段（６２）と、
   前記ポンプセルに流れる電流に基づいて、空燃比を算出する空燃比算出手段（２３）と、
   前記電流印加手段が前記第１電流の印加を開始するタイミングから、前記電流印加手段が前記第２電流の印加を終了した後、所定の禁止継続時間が経過するまでの期間は、前記電流制御手段が前記ポンプセルに流す電流を前記起電力セルの出力電圧に応じて調整することを禁止する電流制御禁止手段（２１ｄ）と、を備え、
   更に、前記電流制御禁止手段は、前記禁止継続時間を、与えられる指示に応じて変更するように構成されていること、
   を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置。
6. 請求項５に記載の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、
   前記インピーダンス算出手段により算出された前記素子のインピーダンスに応じて、前記禁止継続時間を変更する禁止継続時間制御手段（２３，Ｓ２３０）を備えること、
   を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置。
7. 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、
   前記酸素濃度センサ（３）は、電圧が印加された状態で空燃比に応じたセンサ電流が流れる１つのセル（３ａ）を備えた１セルタイプの空燃比センサ（３）であると共に、
   前記電流印加手段が前記第１電流及び第２電流を印加するインピーダンス検出対象の前記素子は、前記１つのセルであり、
   前記センサ電流に基づいて、空燃比を算出する空燃比算出手段（２３）と、
   前記セルに印加する電圧を前記センサ電流に応じて変更する電圧制御手段（１３）と、
   前記電流印加手段が前記第１電流の印加を開始するタイミングから、前記電流印加手段が前記第２電流の印加を終了した後、所定の禁止継続時間が経過するまでの期間は、前記電圧制御手段が前記セルに印加する電圧を前記センサ電流に応じて変更することを禁止する電圧制御禁止手段（２１ｃ）と、を備え、
   更に、前記電圧制御禁止手段は、前記禁止継続時間を、与えられる指示に応じて変更するように構成されていること、
   を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置。
8. 請求項７に記載の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、
   前記インピーダンス算出手段により算出された前記素子のインピーダンスに応じて、前記禁止継続時間を変更する禁止継続時間制御手段（２３，Ｓ２３０）を備えること、
   を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置。
9. 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、
   前記酸素濃度センサ（７３）は、Ｏ2センサ（７３）であると共に、
   前記電流印加手段が前記第１電流及び第２電流を印加するインピーダンス検出対象の前記素子は、前記Ｏ2センサの素子（７３ａ）であり、
   前記Ｏ2センサの出力電圧を入力し、その入力される電圧に基づいて、空燃比がリーンかリッチかを判定する判定手段（２３）と、
   前記電流印加手段が前記第１電流の印加を開始するタイミングから、前記電流印加手段が前記第２電流の印加を終了した後、所定の禁止継続時間が経過するまでの期間は、前記判定手段に入力される電圧が更新されることを禁止する更新禁止手段（２１ｅ）と、を備え、
   更に、前記更新禁止手段は、前記禁止継続時間を、与えられる指示に応じて変更するように構成されていること、
   を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置。
10. 請求項９に記載の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、
    前記インピーダンス算出手段により算出された前記素子のインピーダンスに応じて、前記禁止継続時間を変更する禁止継続時間制御手段（２３，Ｓ２３０）を備えること、
    を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置。
11. 請求項１ないし請求項１０の何れか１項に記載の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置において、
    前記検出手段は、前記電流印加手段が前記第１電流の印加を開始するタイミングよりも所定時間だけ前の前記素子の両端電圧を、前記電流印加前電圧として検出し、前記電流印加手段が前記第１電流の印加を終了するタイミングよりも所定時間だけ前の前記素子の両端電圧を、前記電流印加後電圧として検出すること、
    を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置。

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