JP2016014655A - ガスセンサ制御装置、ガスセンサシステム及びガスセンサ素子の劣化判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定できるガスセンサ制御装置を提供する。【解決手段】第１測定室ＭＲ１及び第２測定室ＭＲ２を内部に有し、第１ポンプセル１１１と、第２ポンプセル１１３と、酸素濃度検知セル１１２とを備えるガスセンサ素子１０を制御するガスセンサ制御装置１００は、酸素濃度検知セル１１２に生じる濃度電圧Ｖｓが目標電圧Ｖｒとなるように、第１測定室ＭＲ１についての酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１室制御手段５１〜５４と、目標電圧Ｖｒを第１目標電圧Ｖｒ１から第２目標電圧Ｖｒ２に変化させる目標電圧変化手段と、第１電極１４５と第２電極１４７との間に流れる濃度電流Ｉｐ２の大きさを検知する電流検知手段５５と、濃度電圧Ｖｓの目標電圧Ｖｒの変化に伴って濃度電流Ｉｐ２に生じる変化から、ガスセンサ素子１０の劣化状態を判定する劣化判定手段とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、特定ガスの濃度を検知するガスセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置、ガスセンサ制御装置とガスセンサとを備えたガスセンサシステム、及び、ガスセンサ素子の劣化状態を判定する劣化判定方法に関する。

従来より、内燃機関の排気ガス等に含まれる特定ガスの濃度を検知するガスセンサ素子、及びこのガスセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置を備えたガスセンサが知られている。例えば、特許文献１には、特定ガスとして窒素酸化物（ＮＯｘ）を検出するガスセンサ素子（ＮＯｘセンサ素子）と、これを制御して被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出するガスセンサ制御装置とを備えたＮＯｘセンサが開示されている。
なお、ここで用いられているＮＯｘセンサ素子は、第１測定室及び第２測定室を内部に有し、それぞれが固体電解質体からなる第１ポンプセル及び第２ポンプセルを備えている。
第１測定室には被測定ガスが導入され、第１ポンプセルは、この第１測定室内の第１室内ガスを、所定の酸素濃度に制御する。また、第２ポンプセルは、一対の電極のうちの一方が第２測定室に配置されており、この第２ポンプセルに所定の電圧を印加することにより、第１測定室から第２測定室に導入された第２室内ガス中の酸素分子及び構造内に酸素原子を含む酸素含有ガス（例えばＮＯｘ）を解離させる。すると、これにより、第２室内ガス中の酸素分子及び酸素含有ガスの濃度に応じた濃度電流が、第２ポンプセルの電極間に流れる。このため、ガスセンサ制御装置は、この第２ポンプセルの電極間に流れる濃度電流の大きさから、酸素含有ガスの濃度を検知することができる。

特開２００９−１６８７９８号公報

ところで、このようなガスセンサに用いるガスセンサ素子は、使用等により劣化すると、センサの応答性が遅くなることがわかってきた。例えば、ＮＯｘセンサは、近年の厳しいＮＯｘ規制に対応するため、良好な応答特性が要求されている。しかし、このＮＯｘセンサに用いるＮＯｘセンサ素子の劣化により、センサの応答性が遅くなると、要求される応答特性を満足できなくなる虞がある。このため、ガスセンサ制御装置には、このような応答性が遅くなったガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定できることが求められている。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定できるガスセンサ制御装置、このようなガスセンサ制御装置とガスセンサとを備えたガスセンサシステム、及び、ガスセンサ素子の劣化状態を判定する劣化判定方法を提供するものである。

上記課題を解決するための、本発明の一態様は、外部の被測定ガスが導入される第１測定室、及び上記第１測定室に連通し上記第１測定室内の第１室内ガスが導入される第２測定室を内部に有しており、固体電解質体からなり、上記第１測定室内の上記第１室内ガスに対する酸素の汲み出し及び汲み入れを行う第１ポンプセルと、固体電解質体からなり、この固体電解質体上に形成され上記第２測定室の内と外にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極を有する第２ポンプセルと、固体電解質体からなり、この固体電解質体上に形成され上記第１測定室内に配置される検知電極及び基準の酸素濃度雰囲気に晒される基準電極を有する酸素濃度検知セルと、を備えるガスセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置であって、上記酸素濃度検知セルの上記検知電極と上記基準電極との間に生じる濃度電圧が目標電圧となるように、上記第１ポンプセルを用いた上記第１測定室についての酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１室制御手段と、上記目標電圧を第１目標電圧から、これと異なる第２目標電圧に変化させる目標電圧変化手段と、上記第２測定室内の第２室内ガス中の酸素分子及び酸素分子より解離電圧の高い酸素含有ガスの濃度に応じて、上記第１電極と上記第２電極との間に流れる濃度電流の大きさを検知する電流検知手段と、上記目標電圧変化手段による上記濃度電圧の上記目標電圧の変化に伴って上記濃度電流に生じる変化から、上記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する劣化判定手段と、を備えるガスセンサ制御装置である。

このガスセンサ制御装置において、第１室制御手段は、酸素濃度検知セルの電極間に生じる濃度電圧が目標電圧となるように、第１ポンプセルを用いた第１測定室についての酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う。一方、目標電圧変化手段は、濃度電圧の目標電圧を第１目標電圧から第２目標電圧に変化させる。また、電流検知手段は、第２ポンプセルの第１電極と第２電極との間に流れる濃度電流の大きさを検知する。濃度電圧の目標電圧を変化させると、第１室内ガスの酸素濃度が変化し、第２測定室に導入される第２室内ガスの酸素分子及び酸素含有ガスの濃度も変化するので、検知される濃度電流の大きさにも変化を生じる。一方、この濃度電流に生じる変化の様子は、ガスセンサ素子の劣化の度合いによって異なる。そこで、劣化判定手段によって、濃度電圧の目標電圧の変化に伴って濃度電流に生じる変化から、ガスセンサ素子の劣化状態を判定する。かくして、ガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定することができる。

なお、酸素分子よりも解離電圧の高い酸素含有ガスは、構造内に酸素原子を含む酸素含有ガスのうち、酸素分子（Ｏ₂）よりも高い解離電圧を有するガスであり、例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）、ＣＯ、Ｈ₂Ｏガスが挙げられる。
第１目標電圧と第２目標電圧とは、互いに異なる電圧とすれば良いが、例えば、両者のうちの一方を、このガスセンサ制御装置で被測定ガスについて酸素含有ガスの濃度を測定する際に保つ値とし、他方をそれよりも高い電圧または低い電圧に選択すると良い。

また、このガスセンサ制御装置では、濃度電圧の目標電圧を第１目標電圧から第２目標電圧に変化させることによって、第１室内ガスの酸素濃度を変化させている。これにより、濃度電流に生じる変化を適切に得て、ガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定することができる。

目標電圧を第１目標電圧から第２目標電圧に変化させるときの変化のさせ方としては、例えば、第１目標電圧から第２目標電圧に向けて、ランプ状に電圧を上げる手法や、または、ランプ状に電圧を下げる手法が挙げられる。また、目標電圧を変化の開始部分と終了部分で変化が緩やかとなるＳ字状に変化させたり、ステップ状に変化させたり、目標電圧を時間の経過と共に階段状に変化させる手法も挙げられる。また、第１目標電圧から第２目標電圧までの変化の期間も、任意に変えることができる。

さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、前記目標電圧変化手段は、前記目標電圧が前記第１目標電圧から前記第２目標電圧に至るまでの期間にわたり、前記濃度電流にオーバーシュートが生じないように、上記目標電圧を徐々に変化させる手段であるガスセンサ制御装置とすると良い。

このガスセンサ制御装置では、濃度電流にオーバーシュートが生じないように、目標電圧を徐々に変化させているため、ガスセンサ素子の劣化状態に応じた濃度電流の変化を適切に得ることができる。なお、目標電圧の変化の態様としては、目標電圧をランプ状に変化させる態様や、目標電圧を時間の経過と共に階段状に変化させる態様等を挙げることができる。

さらに、上述のいずれかのガスセンサ制御装置であって、前記第２目標電圧は、前記第１目標電圧よりも低く、前記目標電圧変化手段によって前記目標電圧を上記第１目標電圧から上記第２目標電圧まで変化させたとき、前記濃度電流が、第１濃度電流から第２濃度電流まで増加する変化を示す場合に、前記劣化判定手段は、上記濃度電流に生じる上記変化のうち、上記濃度電流が上記第２濃度電流に漸近する期間の長短を反映する指標によって、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する手段であるガスセンサ制御装置とすると良い。

このガスセンサ制御装置では、目標電圧変化手段によって目標電圧を第１目標電圧から、これよりも低い第２目標電圧に変化させる。すると、濃度電流は、目標電圧が第１目標電圧であるときの第１濃度電流から、目標電圧が第２目標電圧であるときの第２濃度電流まで増加する変化を示す。ところで、濃度電流に生じる変化のうちでも、濃度電流が第２濃度電流に漸近する期間（換言すると、濃度電流の増加速度が漸減して、第２濃度電流に向けて収束し、この第２濃度電流に達するまでの期間）は、ガスセンサ素子の劣化が進んでいるほど長くなり、劣化の度合いによる差が顕著に現れることがわかってきた。そこで、劣化判定手段は、この濃度電流に生じる変化のうち、濃度電流が第２濃度電流に漸近する期間の長短を反映する指標によって、ガスセンサ素子の劣化状態を判定する。
かくして、濃度電流が第２濃度電流に漸近する期間の長短を反映する指標を用いることで、ガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定することができる。

なお、このような指標としては、例えば、後述する濃度電流が第２濃度電流の１０％から９０％まで変化するのに要する応答時間（図３における応答時間Ｔｒ）、濃度電流が第２濃度電流に漸近する期間中の所定の時刻における濃度電流の大きさなどが挙げられる。

また、本発明の他の態様は、上述のいずれかのガスセンサ制御装置と、前記ガスセンサ素子を有するガスセンサとを備え、車両に搭載されたガスセンサシステムであって、上記車両のエンジン停止後に、上記ガスセンサ制御装置の前記劣化判定手段により、上記ガスセンサ素子の劣化状態を判定するガスセンサシステムである。

このガスセンサシステムでは、車載したガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定することができる。また、劣化判定指示手段により、車両のエンジン停止後に、ガスセンサ素子の劣化状態を判定するので、劣化状態の判定が、通常の運転中におけるガスセンサによる酸素含有ガス濃度の測定を妨げることがない。

また、本発明の他の態様は、外部の被測定ガスが導入される第１測定室、及び上記第１測定室に連通し上記第１測定室内の第１室内ガスが導入される第２測定室を内部に有しており、固体電解質体からなり、上記第１測定室内の上記第１室内ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１ポンプセルと、固体電解質体からなり、この固体電解質体上に形成され上記第２測定室の内と外にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極を有する第２ポンプセルと、固体電解質体からなり、この固体電解質体上に形成され上記第１測定室内に配置される検知電極及び基準の酸素濃度雰囲気に晒される基準電極を有する酸素濃度検知セルと、を備えるガスセンサ素子の劣化状態を判定する劣化判定方法であって、上記第１ポンプセルを用いた上記第１測定室についての酸素の汲み出しまたは汲み入れを行い、上記酸素濃度検知セルの上記検知電極と上記基準電極との間に生じる濃度電圧の目標電圧が第１目標電圧にされている状態において、上記目標電圧を上記第１目標電圧から、これと異なる第２目標電圧に変化させると共に、上記第２測定室内の第２室内ガス中の酸素分子及び酸素分子よりも解離電圧が高い酸素含有ガスの濃度に応じて、上記第１電極と上記第２電極との間に流れる濃度電流の大きさを検知して、上記濃度電圧の上記目標電圧の変化に伴って上記濃度電流に生じる変化から、上記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する劣化判定方法である。

前述したように、濃度電圧の目標電圧の変化に伴って濃度電流に生じる変化（具体的には、例えば、濃度電流が所定の電流値に漸近する期間）は、ガスセンサ素子の劣化の度合いによって異なることから、上述の劣化判定方法によれば、ガスセンサ素子の劣化状態を適切に判定することができる。

実施形態に係るガスセンサ制御装置及びＮＯｘセンサ素子を有するＮＯｘセンサを備えたＮＯｘセンサシステム（ガスセンサシステム）の概略構成を示す説明図である。 目標電圧を変化させたときの第２ポンプ電流(ＮＯｘ濃度)と酸素濃度の応答を示すグラフである。 ＮＯｘセンサ素子の劣化状態の違いによる第２ポンプ電流の変化の違いを示すグラフである。 実施形態に係るガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサの処理動作を示すフローチャートである。 実施形態に係る劣化判定ルーチンのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るガスセンサ制御装置１００と、ＮＯｘセンサ素子１０を有するＮＯｘセンサ２０とを備えたＮＯｘセンサシステム１（ガスセンサシステム）の概略構成を示す説明図である。
ＮＯｘセンサシステム１は、図示しない内燃機関（以下、エンジンともいう）を備える車両（図示しない）に搭載され、ガスセンサ制御装置１００でＮＯｘセンサ素子１０（ＮＯｘセンサ２０）を制御することにより、エンジンの排気ガスＧＭ（被測定ガス）中のＮＯｘ濃度を検知する。このうち、ＮＯｘセンサ２０は、ＮＯｘセンサ素子１０及びこれを収容する図示しない主体金具からなる。
なお、図１において、図中左側をＮＯｘセンサ素子１０の先端側をとし、図中右側をＮＯｘセンサ素子１０の後端側として説明する。

まず、ＮＯｘセンサ２０のＮＯｘセンサ素子１０について説明する。
ＮＯｘセンサ素子１０は、第１ポンプセル１１１、酸素濃度検知セル１１２、及び第２ポンプセル１１３を、アルミナを主体とする絶縁層１１４，１１５を介して積層した構造を有する。さらに、このＮＯｘセンサ素子１０の第２ポンプセル１１３側には、ヒータ部１８０が積層されている。

第１ポンプセル１１１は、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなる第１固体電解質層１３１と、これを挟み込むように配置された多孔質の第１ポンプ用第１電極１３５及び第１ポンプ用第２電極１３７からなり、第１ポンプ用第１電極１３５は、後述する第１測定室ＭＲ１に面して配置されている。なお、第１ポンプ用第１電極１３５及び第１ポンプ用第２電極１３７の表面は、それぞれ多孔質体からなる保護層１２２で覆われている。

酸素濃度検知セル１１２は、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなる第３固体電解質層１５１と、これを挟み込むように配置された多孔質の検知電極１５５及び基準電極１５７からなる。

さらに、第２ポンプセル１１３は、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなる第２固体電解質層１４１と、この第２固体電解質層１４１のうち絶縁層１１５に面する側の表面１４１ａに配置された多孔質の第２ポンプ用第１電極１４５及び第２ポンプ用第２電極１４７からなる。

また、ＮＯｘセンサ素子１０の内部には、第１測定室ＭＲ１が形成されており、この第１測定室ＭＲ１には、第１ポンプセル１１１と酸素濃度検知セル１１２との間に配置された第１拡散抵抗体１１６を介して、外部の排気ガスＧＭが導入される。

なお、第１拡散抵抗体１１６は、多孔質体で構成されており、ＮＯｘセンサ素子１０のうち先端側（図中左側）開口部から第１測定室ＭＲ１に至る排気ガスＧＭの導入経路１４に配置されて、第１測定室ＭＲ１への単位時間あたりの排気ガスＧＭの導入量（通過量）を制限している。

また、ＮＯｘセンサ素子１０の内部のうち、第１測定室ＭＲ１の後端側（図中右側）には、多孔質体からなる第２拡散抵抗体１１７が配置され、さらにその後端側には、第２拡散抵抗体１１７を介して第１測定室ＭＲ１内の第１室内ガスＧＭ１が導入される第２測定室ＭＲ２が形成されている。なお、第２測定室ＭＲ２は、絶縁層１１４，１１５及び酸素濃度検知セル１１２を積層方向に貫通する形態で形成されており、また、第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５が、この第２測定室ＭＲ２に面している。

さらに、ＮＯｘセンサ素子１０の内部のうち、酸素濃度検知セル１１２の第３固体電解質層１５１と第２ポンプセル１１３の第２固体電解質層１４１との間には、基準酸素室ＲＲが形成されている。この基準酸素室ＲＲは、酸素濃度検知セル１１２の第３固体電解質層１５１、第２ポンプセル１１３の第２固体電解質層１４１及び絶縁層１１５によって包囲されている。また、酸素濃度検知セル１１２の基準電極１５７と、第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第２電極１４７とが、基準酸素室ＲＲに面するように配置されている。

ヒータ部１８０は、アルミナ等の絶縁性セラミックからなるシート状の絶縁層１７１，１７３を積層することにより構成されている。そして、このヒータ部１８０は、各絶縁層１７１，１７３の間に、ヒータパターン１７５を備えており、このヒータパターン１７５に電流を流すことにより発熱する。

次いで、ガスセンサ制御装置１００について説明する。
ガスセンサ制御装置１００は、主として、マイクロプロセッサ６０と、電気回路部５０とにより構成されており、電気回路部５０は、ＮＯｘセンサ２０のＮＯｘセンサ素子１０と電気的に接続されている。また、マイクロプロセッサ６０は、ＥＣＵ９０に接続されている。これにより、ガスセンサ制御装置１００は、ＥＣＵ９０からの指示に従って、マイクロプロセッサ６０が、ＮＯｘセンサ素子１０を駆動制御し、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知する。
なお、電気回路部５０は、基準電圧比較回路５１、Ｉｐ１ドライブ回路５２、Ｖｓ検知回路５３、Ｉｃｐ供給回路５４、Ｉｐ２検知回路５５、Ｖｐ２印加回路５６、及びヒータ駆動回路５７を備える。

Ｉｃｐ供給回路５４は、酸素濃度検知セル１１２の検知電極１５５と基準電極１５７との間に微少な自己生成電流Ｉｃｐを供給する。これにより、第１測定室ＭＲ１内から基準酸素室ＲＲ内への酸素の汲み出しが行われ、基準酸素室ＲＲを、所定の酸素濃度雰囲気に設定することができる。
Ｖｓ検知回路５３は、酸素濃度検知セル１１２の検知電極１５５と基準電極１５７との間の濃度検知電圧Ｖｓを検知し、検知した濃度検知電圧Ｖｓを基準電圧比較回路５１に出力する。
基準電圧比較回路５１は、Ｖｓ検知回路５３で検知された濃度検知電圧Ｖｓを、マイクロプロセッサ６０が出力する予め定められた目標電圧Ｖｒ（例えば４２５ｍＶ）と比較して、その比較結果をＩｐ１ドライブ回路５２に向けて出力する。

Ｉｐ１ドライブ回路５２は、第１ポンプセル１１１の第１ポンプ用第１電極１３５と第１ポンプ用第２電極１３７との間に、第１ポンプ電流Ｉｐ１を供給すると共に、基準電圧比較回路５１による比較結果に基づいて、濃度検知電圧Ｖｓが目標電圧Ｖｒと一致するように、第１ポンプ電流Ｉｐ１の大きさと向きを制御する。その結果、第１ポンプセル１１１では、第１測定室ＭＲ１内からＮＯｘセンサ素子１０の外部への酸素の汲み出し、または、ＮＯｘセンサ素子１０の外部から第１測定室ＭＲ１内への酸素の汲み入れが行われる。
以上により、酸素濃度検知セル１１２の検知電極１５５と基準電極１５７との間の濃度検知電圧Ｖｓが予め定められた目標電圧Ｖｒを保つように、第１ポンプセル１１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１が制御され、これにより、第１測定室ＭＲ１内の第１室内ガスＧＭ１の酸素濃度が所定の濃度に制御される。
そして、この所定の酸素濃度に制御された第１室内ガスＧＭ１は、多孔質の第２拡散抵抗体１１７を介して、第２測定室ＭＲ２に導入される。

Ｖｐ２印加回路５６は、第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間に、第２測定室ＭＲ２内の第２室内ガスＧＭ２中の酸素分子及び酸素分子よりも解離電圧の高いＮＯｘ（酸素含有ガス）を解離可能な第２ポンプ電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）を印加する。
これにより、第２測定室ＭＲ２では、第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５の触媒作用によって、第２測定室ＭＲ２内の第２室内ガスＧＭ２中の酸素及びＮＯｘが解離され、その解離により得られた酸素イオンが第２固体電解質層１４１を移動し、第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間に第２ポンプ電流Ｉｐ２が流れる。
また、Ｉｐ２検知回路５５は、第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさを検知する。

ヒータ駆動回路５７は、マイクロプロセッサ６０により制御され、ヒータ部１８０のヒータ発熱パターン１７５への通電制御を行って、ヒータ部１８０を発熱させる。これにより、第１ポンプセル１１１の第１固体電解質層１３１、酸素濃度検知セル１１２の第３固体電解質層１５１、及び第２ポンプセル１１３の第２固体電解質層１４１が活性化温度（例えば７５０℃）まで加熱される。

以上の構成で、ＮＯｘセンサ素子１０がガスセンサ制御装置１００で制御されることにより、第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさから、排気ガス中のＮＯｘ濃度が検知される。
しかしながら、ＮＯｘセンサ素子１０は、使用等により劣化すると応答性が遅くなるので、このＮＯｘセンサ素子１０の劣化により、要求される応答特性を満足できなくなる虞がある。このため、このガスセンサ制御装置１００では、応答性が遅くなったＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を判定するための手段を備えている。

具体的には、本実施形態のガスセンサ制御装置１００では、基準電圧比較回路５１において、濃度検知電圧Ｖｓと比較するためのマイクロプロセッサ６０が出力する目標電圧Ｖｒを、図２に破線で示すように、ＮＯｘ濃度を検知するための第１目標電圧Ｖｒ１（＝４２５ｍＶ）から、これよりも低い第２目標電圧Ｖｒ２（＝２２５ｍＶ）に変化させる。これにより、第１室内ガスＧＭ１の酸素濃度を変化させている。また、本実施形態では、目標電圧Ｖｒを第１目標電圧Ｖｒ１から第２目標電圧Ｖｒ２に至るまで変化させるにあたり、所定の期間Ｔ（本実施形態ではＴ＝４秒間）にわたりランプ状に変化させている。

なお、図２において、図中左側の縦軸は、図中破線で示す目標電圧Ｖｒの電圧値（単位：ｍＶ）と、図中太い実線で示す第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさをＮＯｘ濃度換算で表したもの（単位：ｐｐｍ）とを重ねて表している。また、図中右側の縦軸は、図中細い実線で示す排気ガスＧＭ中の酸素濃度（単位：％）を表している。また、横軸は、目標電圧Ｖｒの変更開始のタイミングを基準ｔ＝０とした経過時間ｔを表している（単位：ｓｅｃ）。

図３は、＃１〜＃４の４つのＮＯｘセンサ素子１０のサンプルについて、図２のように目標電圧Ｖｒを変化させたときの第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化を、時間軸について拡大して示した図である。ここで、＃１及び＃２は、基準となる劣化していない未劣化品のサンプルであり、＃３及び＃４は、劣化品のサンプルである。また、この図３の縦軸は、時刻ｔ＝０における第２ポンプ電流Ｉｐ２の測定値を０％とし、時刻ｔ＝１０ｓｅｃにおける第２ポンプ電流Ｉｐ２の測定値を１００％とした相対的な電流値（Ｉｐ２の変化率）で表示している。なお、ここで０％とした時刻ｔ＝０における第２ポンプ電流Ｉｐ２の測定値は、第２ポンプ電流Ｉｐ２の初期値（次述する第１濃度電流）に等しい。また、１００％とした時刻ｔ＝１０ｓｅｃにおける第２ポンプ電流Ｉｐ２の測定値は、第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化後の収束値（次述する第２濃度電流）にほぼ等しい。

図２に示すように、時刻ｔ＝０で目標電圧Ｖｒの変化を開始して、目標電圧Ｖｒを第１目標電圧Ｖｒ１（＝４２５ｍＶ）から、これよりも低い第２目標電圧Ｖｒ２（＝２２５ｍＶ）に変化させる（時刻ｔ＝０〜４ｓｅｃの期間Ｔ＝４秒間）。すると、図３に示すように、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、目標電圧Ｖｒが第１目標電圧Ｖｒ１で安定した状態の第１濃度電流（初期値：図２中のＩｐ２ａ）から、目標電圧Ｖｒが第２目標電圧Ｖｒ２で安定した状態の第２濃度電流（収束値：図２中のＩｐ２ｂ）まで増加する変化を示す。具体的には、目標電圧Ｖｒの変化開始（時刻ｔ＝０）から遅れて、時刻ｔ＝１ｓｅｃ程度から第２ポンプ電流Ｉｐ２が増加し始め、時刻ｔ＝３〜４ｓｅｃで急激に増加する。目標電圧Ｖｒの変化が終了（時刻ｔ＝４ｓｅｃ）すると、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第２濃度電流（収束値）に漸近する。この図３に示すように、劣化が進んだ＃３及び＃４のサンプルは、未劣化品の＃１及び＃２のサンプルに比して、第２ポンプ電流Ｉｐ２の立ち上がり段階の挙動はあまり差がない。しかし、第２ポンプ電流Ｉｐ２が第２濃度電流に漸近する期間が、長くなっている。このように、この第２ポンプ電流Ｉｐ２が第２濃度電流に漸近する期間は、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化が進んでいるほど長くなり、劣化の度合いによる差が顕著に現れることが判る。そこで、この期間の長短を反映できる指標を用いれば、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を適切に判定することができることになる。

以下、本実施形態のガスセンサ制御装置１００によるＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態の判定手法の概略について説明する。
図１に示す本実施形態のガスセンサ制御装置１００では、ＥＣＵ９０からの指示により、エンジンの停止後に、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態の判定を行う。
ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態の判定処理を開始すると、図２に示すように、濃度検知電圧Ｖｓの目標電圧Ｖｒを、ＮＯｘ濃度を検知するための第１目標電圧Ｖｒ１（＝４２５ｍＶ）から、これよりも低い第２目標電圧Ｖｒ２（＝２２５ｍＶ）に変化させる。なお、本実施形態では、目標電圧Ｖｒを、第１目標電圧Ｖｒ１（＝４２５ｍＶ）から第２目標電圧Ｖｒ２（＝２２５ｍＶ）まで、−５０ｍＶ／秒の傾きでＴ＝４秒間にわたりランプ状に変化させる。

すると、図３に示すように、＃１〜＃４のいずれのサンプルにおいても、第２ポンプ電流Ｉｐ２が、第１目標電圧Ｖｒ１であるときの第１濃度電流（初期値）から、目標電圧Ｖｒが第２目標電圧Ｖｒ２であるときの第２濃度電流（収束値）まで増加する。但し、第２ポンプ電流Ｉｐ２が第２濃度電流に漸近する期間の長短は、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化の度合いによって異なる。そこで、本実施形態では、時刻ｔ＝０における第２ポンプ電流Ｉｐ２（＝第１濃度電流）を０％とする一方、時刻ｔ＝１０ｓｅｃにおける第２ポンプ電流Ｉｐ２（≒第２濃度電流）を１００％とする。そして、第２ポンプ電流Ｉｐ２が１０％から９０％まで変化するのに要する１０−９０％の応答時間Ｔｒを劣化の判定に用いる。この応答時間Ｔｒは、第２ポンプ電流Ｉｐ２が第２濃度電流に漸近する期間の長短を反映する指標となっている。具体的には、図３に示すように、未劣化品の＃１及び＃２では、いずれも応答時間Ｔｒ＝１．３秒であるのに対し、劣化品の＃３及び＃４では、それぞれ応答時間Ｔｒ＝２．３秒，３．２秒であり、未劣化品の応答時間Ｔｒに対して、劣化品の応答時間Ｔｒが長い。そして、未劣化品の＃１及び＃２では、第２ポンプ電流Ｉｐ２が９０％に達した付近から増加速度が漸減して、第２濃度電流に向けて早期に収束しているのに対し、劣化品の＃３及び＃４では、第２ポンプ電流Ｉｐ２が７０％に達した付近から増加速度が漸減し、第２濃度電流に向けて緩やかに収束している。
劣化品に関する応答時間Ｔｒは、第２ポンプ電流Ｉｐ２の増加速度が漸減し、第２濃度電流に漸近する期間が含まれているため、長くなる（大きな値になる）のに対し、未劣化品に関する応答時間Ｔｒは、第２ポンプ電流Ｉｐ２が第２濃度電流に漸近する期間がほとんど含まれないので、短くなる（小さな値になる）。従って、この１０−９０％の応答時間Ｔｒが、予め定めた規格値（後述する劣化判定時間Ｔｊ）よりも長いか否かを判定することにより、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態にあるか否かを判定する指標とできることが判る。

なお、本実施形態では、１０−９０％の応答時間Ｔｒを劣化判定に用いたが、第２ポンプ電流Ｉｐ２が第２濃度電流に漸近する期間の長短を反映する指標は、これに限られない。例えば、第２ポンプ電流Ｉｐ２が６０％から９０％まで変化するのに要する６０−９０％の応答時間など、１０−９０％とは異なる区間で第２ポンプ電流Ｉｐ２が第２濃度電流に漸近する期間の長短を反映する応答時間を求めて、その長短から劣化を判定しても良い。また、時刻ｔ＝５ｓｅｃにおける第２ポンプ電流Ｉｐ２の大小から劣化を判定するなど、第２ポンプ電流Ｉｐ２が第２濃度電流に漸近する期間中の所定の時刻における第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさから劣化を判定しても良い。また、時刻ｔ＝５〜８ｓｅｃの期間など、第２ポンプ電流Ｉｐ２が第２濃度電流に漸近する期間における第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化の大きさ（傾き）から劣化を判定しても良い。

次いで、本実施形態に係るガスセンサ制御装置１００のうち、上述の判定手法を実現するためのマイクロプロセッサ６０の動作を、図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。
図４に示すように、エンジンが始動され、ガスセンサ処理装置１００のマイクロプロセッサ６０が処理を開始すると、まず、ステップＳ１で各種初期設定を行い、これと共に、基準電圧比較回路５１において、Ｖｓ検知回路５３で検知した濃度検知電圧Ｖｓと比較する目標電圧Ｖｒを、ＮＯｘ濃度を検知するための第１目標電圧Ｖｒ１（＝４２５ｍＶ）に設定する（図２参照）。

次いで、ステップＳ２で、ヒータ駆動回路５７により、ヒータ部１８０への通電を開始する。
続くステップＳ３では、ＮＯｘセンサ素子１０が活性化状態になったか否かを判定し、活性化状態でない場合（Ｎｏ）は、このステップＳ３を継続して、活性化状態となるまで待つ。そして、活性化状態となり、ステップＳ３でＹｅｓと判定されると、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ＮＯｘ濃度の検知を行い、続くステップＳ５では、ＥＣＵ９０からエンジンが停止したか否かの情報を得る。エンジンが停止していない場合には、ステップＳ５でＮｏと判定され、これにより、ステップＳ４とステップＳ５を繰り返しながら、ＮＯｘ濃度の検知を継続する。

そして、エンジンが停止して、ステップＳ５でＹｅｓと判定されるとステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、ＥＣＵ９０から、劣化判定の指示があるか否かを判断する。劣化判定の指示がない場合（Ｎｏ）には、このステップＳ６を継続して、劣化判定の指示があるまで待つ。そして、劣化判定の指示がある（Ｙｅｓ）と、ステップＳ７に進んで、図５に示すステップＳ７１からの劣化判定処理ルーチンを実行し、その後、マイクロプロセッサ６０の処理を終了する。

次いで、図５の劣化判定処理ルーチンについて説明する。
まず、ステップＳ７１では、マイクロプロセッサ６０に内蔵のタイマ（図示しない）を用いて、処理経過時間を計測するための計時用タイマをスタートさせる。
次いで、ステップＳ７２では、基準電圧比較回路５１において、濃度検知電圧Ｖｓと比較する目標電圧Ｖｒの変化を開始させる。ここで、マイクロプロセッサ６０は、目標電圧Ｖｒを、ＮＯｘ濃度を検知するための第１目標電圧Ｖｒ１（＝４２５ｍＶ）から、これよりも低い第２目標電圧Ｖｒ２（＝２２５ｍＶ）まで、−５０ｍＶ／秒の傾きでＴ＝４秒間にわたりランプ状に変化させる。

次いで、ステップＳ７３では、Ｉｐ２検知回路５５で、第２ポンプ電流Ｉｐ２を測定し、この第２ポンプ電流Ｉｐ２の測定値Ｉｐ２（ｎ＝１）（ｎは自然数）を、マイクロプロセッサ６０に内蔵のメモリ（図示しない）に記憶する。
続くステップＳ７４では、目標電圧Ｖｒが第２目標電圧Ｖｒ２（＝２２５ｍＶ）に達したか否かを判断する。目標電圧Ｖｒが第２目標電圧Ｖｒ２（＝２２５ｍＶ）に達していない場合には、ステップＳ７４でＮｏとなって、ステップＳ７３に戻り、第２ポンプ電流Ｉｐ２の測定及びその測定値Ｉｐ２（ｎ）のメモリへの記憶を繰り返す。

そして、目標電圧Ｖｒが第２目標電圧Ｖｒ２（＝２２５ｍＶ）に達した場合、すなわち、計時用タイマのスタート及び目標電圧Ｖｒの変化開始から４秒が経過した場合（時刻ｔ＝４ｓｅｃ）には、ステップＳ７４でＹｅｓとなってステップＳ７５に進む。
ステップＳ７５では、目標電圧Ｖｒの変化を停止する。目標電圧Ｖｒは、その後、第２目標電圧Ｖｒ２（＝２２５ｍＶ）を維持する。

次いで、ステップＳ７６に進み、ステップＳ７４と同様に、Ｉｐ２検知回路５５で、第２ポンプ電流Ｉｐ２を測定し、その測定値Ｉｐ２（ｎ）をメモリに記憶する。
続くステップＳ７７では、計時用タイマのスタートから１０秒が経過したか否かを判断する。まだ、計時用タイマのスタートから１０秒が経過していない場合には、ステップＳ７６に戻り、１０秒が経過するまで、第２ポンプ電流Ｉｐ２の測定及びその測定値Ｉｐ２（ｎ）のメモリへの記憶を繰り返す。

そして、計時用タイマのスタートから１０秒が経過した場合（時刻ｔ＝１０ｓｅｃ）には、ステップＳ７７でＹｅｓとなってステップＳ７８に進み、計時用タイマを停止すると共に、第２ポンプ電流Ｉｐ２の測定を終了する。すなわち、時刻ｔ＝１０ｓｅｃで、第２ポンプ電流Ｉｐ２の測定を打ち切る。
次いで、ステップＳ７９では、記憶した各測定値Ｉｐ２（ｎ）を、第２ポンプ電流Ｉｐ２の最初（時刻ｔ＝０）の測定値Ｉｐ２（ｎ＝１）を０％（＝第１濃度電流）とし、１０秒経過時（時刻ｔ＝１０ｓｅｃ）における第２ポンプ電流Ｉｐ２の測定値Ｉｐ２（ｎ＝Ｎ）を１００％（≒第２濃度電流）とした相対値に換算する。そして、この各測定値Ｉｐ２（ｎ）の相対値から、第２ポンプ電流Ｉｐ２が１０％から９０％まで変化するのに要する１０−９０％の応答時間Ｔｒ（図３参照）を求める。前述したように、この応答時間Ｔｒは、第２ポンプ電流Ｉｐ２が第２濃度電流に漸近する期間の長短を反映する指標になっており、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化が進んでいるほど、応答時間Ｔｒが長くなる。

そして、続くステップＳ７Ａでは、求めた応答時間Ｔｒが、予め定めた劣化判定時間Ｔｊ（本実施形態では、Ｔｊ＝２．０秒とする）よりも長いか否かを判定する。応答時間Ｔｒが劣化判定時間Ｔｊよりも長い場合は、ステップＳ７ＡでＹｅｓとなって、ステップＳ７Ｂに進み、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態であると判定して、劣化判定フラグをセットする。一方、ステップＳ７ＡでＮｏとなると、ステップＳ７Ｃに進み、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態ではないと判定して、劣化判定フラグをリセットする。
そして、ステップＳ７ＢまたはステップＳ７Ｃの後に、劣化判定処理ルーチンを終了する。

なお、ステップＳ７Ｂで劣化判定フラグをセットした場合、マイクロプロセッサ６０は、ＮＯｘセンサ素子１０が劣化状態であることを、別途ＥＣＵ９０に対して通知する。ＥＣＵ９０は、この通知された劣化状態をアラームとしてユーザに知らせて、ユーザにＮＯｘセンサ２０の交換を促すなどの所定の警告処理を行う。

本実施形態では、ＮＯｘセンサ素子１０が本発明のガスセンサ素子に相当し、ＮＯｘセンサ２０がガスセンサに相当する。また、第２ポンプ用第１電極１４５が第１電極に相当し、第２ポンプ用第２電極１４７が第２電極に相当する。また、第２ポンプ電流Ｉｐ２が濃度電流に相当し、濃度検知電圧Ｖｓが濃度電圧に相当する。
また、基準電圧比較回路５１、Ｉｐ１ドライブ回路５２、Ｖｓ検知回路５３及びＩｃｐ供給回路５４が、第１室制御手段に相当し、ステップＳ７２，Ｓ７５を実行しているマイクロプロセッサ６０が、目標電圧変化手段に相当する。また、Ｉｐ２検知回路５５及びステップＳ７３，Ｓ７６を実行しているマイクロプロセッサ６０が電流検知手段に相当する。
そして、ステップＳ７（ステップＳ７１以下）の劣化判定処理ルーチンを実行しているマイクロプロセッサ６０が、劣化判定手段に相当する。

以上で説明したように、本実施形態のガスセンサ制御装置１００において、第１室制御手段（基準電圧比較回路５１、Ｉｐ１ドライブ回路５２、Ｖｓ検知回路５３及びＩｃｐ供給回路５４）は、濃度検知電圧Ｖｓが目標電圧Ｖｒとなるように、第１ポンプセル１１１を用いた第１測定室ＭＲ１についての酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う。一方、目標電圧変化手段（ステップＳ７２）は、濃度検知電圧Ｖｓの目標電圧Ｖｒを第１目標電圧Ｖｒ１から第２目標電圧Ｖｒ２に変化させる。また、電流検知手段（Ｉｐ２検知回路５５及びステップＳ７３，Ｓ７６）は、第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５（第１電極）と第２ポンプ用第２電極１４７（第２電極）との間に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）の大きさを検知する。濃度検知電圧Ｖｓの目標電圧Ｖｒを変化させると、第１室内ガスＧＭ１の酸素濃度が変化し、第２測定室ＭＲ２に導入される第２室内ガスＧＭ２の酸素分子及び酸素含有ガスの濃度も変化するので、検知される第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）の大きさにも変化を生じる。一方、この第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）に生じる変化の様子は、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化の度合いによって異なっている。そこで、劣化判定手段（ステップＳ７（ステップＳ７１〜））によって、濃度検知電圧Ｖｓの目標電圧Ｖｒの変化に伴って第２ポンプ電流Ｉｐ２に生じる変化から、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を適切に判定することができる。

なお、本実施形態では、濃度検知電圧Ｖｓの目標電圧Ｖｒを、ＮＯｘ濃度を検知するときに保たれる第１目標電圧Ｖｒ１（＝４２５ｍＶ）から、これよりも低い第２目標電圧Ｖｒ２（＝２２５ｍＶ）に変化させている。すると、第２ポンプ電流Ｉｐ２はこれに伴って増加し、その後増加速度が漸減して、所定の電流値に漸近する。このとき、第２ポンプ電流Ｉｐ２が所定の電流値に漸近する期間は、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化が進んでいるほど長くなる。このため、本実施形態では、第２ポンプ電流Ｉｐ２に生じる変化のうち、上述の漸近する期間の長短を反映する応答時間Ｔｒを用いて、劣化判定を行っている。

また、本実施形態のガスセンサ制御装置１００では、濃度検知電圧Ｖｓの目標電圧Ｖｒを第１目標電圧Ｖｒ１から第２目標電圧Ｖｒ２に変化させている。これにより、第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）に生じる変化を適切に得て、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を適切に判定することができる。

さらに、本実施形態のガスセンサ制御装置１００では、目標電圧変化手段により、目標電圧Ｖｒを、第１目標電圧Ｖｒ１（＝４２５ｍＶ）から第２目標電圧Ｖｒ２（＝２２５ｍＶ）に至るまで、Ｔ＝４秒間にわたり徐々に（本実施形態ではランプ状）変化させている（図２参照）。このように目標電圧Ｖｒを所定の期間にわたり徐々に変化させることにより、得られる第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）にオーバーシュートが生じず、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態に応じた第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化を適切に得ることができる。

以上において、本発明のガスセンサ制御装置、ガスセンサシステム及びガスセンサ素子の劣化判定方法を、実施形態のガスセンサ制御装置１００及びＮＯｘセンサシステム１に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、ＥＣＵ９０からの指示により、エンジンの停止後に、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化状態を判定した。このため、濃度検知電圧Ｖｓと比較する目標電圧Ｖｒを、ＮＯｘ濃度を検知するための第１目標電圧Ｖｒ１から第２目標電圧Ｖｒ２まで変化させた後、目標電圧Ｖｒを再び第１目標電圧Ｖｒ１に戻して、ＮＯｘ濃度の検知を継続することについては言及しなかった。
しかし、アイドリングストップ中やフューエルカット中に劣化判定を行っても良い。この場合は、目標電圧Ｖｒを第１目標電圧Ｖｒ１から第２目標電圧Ｖｒ２に変化させて、劣化判定を行った後に、ＮＯｘ濃度の検知を再開するため、例えば、図２の時刻ｔ＝１６〜２０ｓｅｃの期間に示すように、劣化判定の終了後、目標電圧Ｖｒを再び第１目標電圧Ｖｒ１に戻せば良い。

また、実施形態では、エンジンの停止後に、ＥＣＵ９０からの指示によって、ＮＯｘセンサ素子１０の劣化判定を行ったが、ＥＣＵ９０からの指示によらず、ガスセンサ制御装置１００自身が自律的に劣化判定を行っても良い。すなわち、実施形態では、エンジンの停止後に、ＥＣＵ９０からの指示を待って、指示のある毎にＮＯｘセンサ素子１０の劣化判定を行った。しかし、例えば、エンジンが１０回停止したら１回行う、１カ月に１回行うなど、所定の停止回数や期間毎に自律的に劣化判定を行っても良い。

また、実施形態では、第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）の最初（時刻ｔ＝０）の測定値Ｉｐ２（ｎ＝１）（＝第１濃度電流）を０％とする一方、時刻ｔ＝１０ｓｅｃにおける第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）の測定値Ｉｐ２（ｎ＝Ｎ）（≒第２濃度電流）を１００％として、第２ポンプ電流Ｉｐ２が１０％から９０％まで変化するのに要する１０−９０％の応答時間Ｔｒを求め、この応答時間Ｔｒを用いて劣化判定を行った。しかし、例えば、前述したように、第２ポンプ電流Ｉｐ２が６０％から９０％まで変化するのに要する６０−９０％の応答時間や、時刻ｔ＝５ｓｅｃにおける第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさ、時刻ｔ＝５〜８ｓｅｃの期間における第２ポンプ電流Ｉｐ２の変化の大きさ（傾き）など、第２ポンプ電流Ｉｐ２（濃度電流）が第２濃度電流に漸近する期間の長短を反映する他の指標を用いて劣化判定を行っても良い。

また、実施形態では、目標電圧Ｖｒを、第１目標電圧Ｖｒ１から第２目標電圧Ｖｒ２までを、Ｔ＝４秒間掛けてランプ状に変化させた。しかし、例えば、ランプ状に変化させる代わりに、変化の開始部分と終了部分で変化が緩やかとなる一方、中途部分で変化が急となるＳ字状に変化させたり、また、第１目標電圧Ｖｒ１から第２目標電圧Ｖｒ２までステップ状に変化させたり、目標電圧Ｖｒを時間の経過と共に階段状に変化させるなど、目標電圧Ｖｒを変化させる手法や、また、その変化の期間は、任意に変更が可能である。

１ ＮＯｘセンサシステム（ガスセンサシステム）
１０ ＮＯｘセンサ素子（ガスセンサ素子）
２０ ＮＯｘセンサ（ガスセンサ）
１１１ 第１ポンプセル
１３１ 第１固体電解質層
１３５ 第１ポンプ用第１電極
１３７ 第１ポンプ用第２電極
１１２ 酸素濃度検知セル
１５１ 第３固体電解質層
１５５ 検知電極
１５７ 基準電極
１１３ 第２ポンプセル
１４１ 第２固体電解質層
１４５ 第２ポンプ用第１電極（第１電極）
１４７ 第２ポンプ用第２電極（第２電極）
１１６ 第１拡散抵抗体
１１７ 第２拡散抵抗体
ＲＲ 基準酸素室
ＭＲ１ 第１測定室
ＭＲ２ 第２測定室
１８０ ヒータ部
ＧＭ 排気ガス（被測定ガス）
ＧＭ１ 第１室内ガス
ＧＭ２ 第２室内ガス
１００ ガスセンサ制御装置
５０ 電気回路部
５１ 基準電圧比較回路（第１室制御手段）
５２ Ｉｐ１ドライブ回路（第１室制御手段）
５３ Ｖｓ検知回路（第１室制御手段）
５４ Ｉｃｐ供給回路（第１室制御手段）
５５ Ｉｐ２検知回路（電流検知手段）
５６ Ｖｐ２印加回路
５７ ヒータ駆動回路
６０ マイクロプロセッサ
Ｖｓ 濃度検知電圧（濃度電圧）
Ｖｐ２ 第２ポンプ電圧
Ｉｐ２ 第２ポンプ電流（濃度電流）
Ｔｒ 応答時間
Ｓ７（Ｓ７１〜） 劣化判定手段
Ｓ７２，Ｓ７５ 目標電圧変化手段
Ｓ７３，Ｓ７６ 電流検知手段

Claims (5)

1. 外部の被測定ガスが導入される第１測定室、及び上記第１測定室に連通し上記第１測定室内の第１室内ガスが導入される第２測定室を内部に有しており、
   固体電解質体からなり、上記第１測定室内の上記第１室内ガスに対する酸素の汲み出し及び汲み入れを行う第１ポンプセルと、
   固体電解質体からなり、この固体電解質体上に形成され上記第２測定室の内と外にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極を有する第２ポンプセルと、
   固体電解質体からなり、この固体電解質体上に形成され上記第１測定室内に配置される検知電極及び基準の酸素濃度雰囲気に晒される基準電極を有する酸素濃度検知セルと、を備える
   ガスセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置であって、
   上記酸素濃度検知セルの上記検知電極と上記基準電極との間に生じる濃度電圧が目標電圧となるように、上記第１ポンプセルを用いた上記第１測定室についての酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１室制御手段と、
   上記目標電圧を第１目標電圧から、これと異なる第２目標電圧に変化させる目標電圧変化手段と、
   上記第２測定室内の第２室内ガス中の酸素分子及び酸素分子よりも解離電圧の高い酸素含有ガスの濃度に応じて、上記第１電極と上記第２電極との間に流れる濃度電流の大きさを検知する電流検知手段と、
   上記目標電圧変化手段による上記濃度電圧の上記目標電圧の変化に伴って上記濃度電流に生じる変化から、上記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する劣化判定手段と、を備える
   ガスセンサ制御装置。
2. 請求項１に記載のガスセンサ制御装置であって、
   前記目標電圧変化手段は、
   前記目標電圧前記第１目標電圧から前記第２目標電圧に至るまでの期間にわたり、前記濃度電流にオーバーシュートが生じないように、上記目標電圧を徐々に変化させる手段である
   ガスセンサ制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のガスセンサ制御装置であって、
   前記第２目標電圧は、前記第１目標電圧よりも低く、
   前記目標電圧変化手段によって前記目標電圧を上記第１目標電圧から上記第２目標電圧まで変化させたとき、前記濃度電流が、第１濃度電流から第２濃度電流まで増加する変化を示す場合に、
   前記劣化判定手段は、
   上記濃度電流に生じる上記変化のうち、上記濃度電流が上記第２濃度電流に漸近する期間の長短を反映する指標によって、前記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する手段である
   ガスセンサ制御装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のガスセンサ制御装置と、前記ガスセンサ素子を有するガスセンサとを備え、車両に搭載されたガスセンサシステムであって、
   上記車両のエンジン停止後に、上記ガスセンサ制御装置の前記劣化判定手段により、上記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する
   ガスセンサシステム。
5. 外部の被測定ガスが導入される第１測定室、及び上記第１測定室に連通し上記第１測定室内の第１室内ガスが導入される第２測定室を内部に有しており、
   固体電解質体からなり、上記第１測定室内の上記第１室内ガスに対する酸素の汲み出し及び汲み入れを行う第１ポンプセルと、
   固体電解質体からなり、この固体電解質体上に形成され上記第２測定室の内と外にそれぞれ配置される第１電極及び第２電極を有する第２ポンプセルと、
   固体電解質体からなり、この固体電解質体上に形成され上記第１測定室内に配置される検知電極及び基準の酸素濃度雰囲気に晒される基準電極を有する酸素濃度検知セルと、を備える
   ガスセンサ素子の劣化状態を判定する劣化判定方法であって、
   上記第１ポンプセルを用いた上記第１測定室についての酸素の汲み出しまたは汲み入れを行い、上記酸素濃度検知セルの上記検知電極と上記基準電極との間に生じる濃度電圧の目標電圧が第１目標電圧にされている状態において、
   上記目標電圧を上記第１目標電圧から、これと異なる第２目標電圧に変化させると共に、
   上記第２測定室内の第２室内ガス中の酸素分子及び酸素分子よりも解離電圧の高い酸素含有ガスの濃度に応じて、上記第１電極と上記第２電極との間に流れる濃度電流を検知して、
   上記濃度電圧の上記目標電圧の変化に伴って上記濃度電流に生じる変化から、上記ガスセンサ素子の劣化状態を判定する
   劣化判定方法。

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