JP2017075794A - センサ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大気側電極が被毒することを適正に抑制するセンサ制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ１７は、固体電解質層と、その固体電解質層の両側に設けられる一対の電極とを含んでなるセンサ素子を有し、一対の電極のうち一方は被検出ガスに晒される排気側電極であり、他方は外部から大気が導入される大気ダクト内に設けられる大気側電極であるＡ／Ｆセンサ２０に適用され、Ａ／Ｆセンサの出力を使用しない状態に移行した際に、大気側電極が被毒環境にあるか否かを判定する環境判定部と、大気側電極が被毒環境にあると判定された場合に、ガス側電極から大気側電極に対して酸素のポンピングを実施するポンピング実施部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検出ガス中の特定成分濃度を検出するガスセンサに適用されるセンサ制御装置に関するものである。

従来、例えば車載エンジンの排気に含まれる酸素濃度を検出するセンサとして、固体電解質と、固体電解質を挟んで設けられる一対の電極とを有するガスセンサが用いられている。この種のガスセンサでは、一対の電極のうち一方の電極が排気に晒され、他方の電極が大気に晒された状態で、排気の酸素濃度に応じた素子電流を流すように構成されている。この場合、電極が排気又は大気に晒されるため、排気又は大気に含まれるケイ素や硫黄等の被毒物質により電極が被毒することが懸念される。このため、電極が被毒することを抑制する技術が各種提案されている。

例えば、特許文献１に記載のものでは、電極表面上に被毒防止層を形成し、その被毒防止層により被毒物質をトラップすることにより、被毒物質が電極に到達することを抑制し、電極が被毒することを抑制するようにしている。

特開２００５−２２７３００号公報

ところで、電極表面上に被毒防止層を形成する場合、高度な製造技術を要することが懸念される。また、大気側電極表面上へ被毒防止層を形成させた場合には、リッチガス成分を検出する際、大気からの酸素が大気側電極表面に到達しにくくなり、酸素濃度の検出精度や応答性の低下が懸念される。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、大気側電極が被毒することを適正に抑制することができるセンサ制御装置を提供することにある。

本発明におけるセンサ制御装置は、固体電解質層（３１）と、その固体電解質層の両側に設けられる一対の電極（３５，３６）とを含んでなるセンサ素子（３０）を有し、一対の電極のうち一方は被検出ガスに晒されるガス側電極（３５）であり、他方は外部から大気が導入される大気ダクト（３７）内に設けられる大気側電極（３６）であるガスセンサ（２０）に適用され、ガスセンサの出力を使用しない状態に移行した際に、大気側電極が被毒環境にあるか否かを判定する環境判定部と、大気側電極が被毒環境にあると判定された場合に、ガス側電極から大気側電極に対して酸素のポンピングを実施するポンピング実施部と、を有する。

ガスセンサの出力を使用しない状態に移行した際には、ガスセンサ及びその周辺が高温雰囲気になっており、ケイ素や硫黄、リン、アンモニア、炭化水素、気相状態の金属等の被毒物質を含む大気が大気側電極に供給されることにより大気側電極が被毒することがある。この場合、被毒物質により大気側電極に絶縁物が形成されるため、その絶縁物により電流が阻害され、ガスセンサの検出精度や応答性が低下することが懸念される。

この点、上記構成によれば、ガスセンサの出力を使用しない状態に移行した際に、大気側電極が被毒環境にあると判定された場合に、ガス側電極から大気側電極に対して酸素のポンピングを実施する構成とした。この場合、大気側電極が設けられている大気ダクト内が酸素で充満され、大気中に含まれる被毒物質が大気ダクト内へ流入することが抑制される。これにより、大気側電極の被毒を適正に抑制できる。また、大気側電極の表面に被毒防止層を設けることをしなくても、大気側電極の被毒を抑制でき、大気側電極の表面に被毒防止層を設けることに起因する検出精度や応答性の低下を回避できる。

エンジン制御システムの全体を示す構成図。 （ａ）はＡ／Ｆセンサの全体の内部を示す断面図、（ｂ）は同センサを構成するセンサ素子の内部を示す断面図。 Ａ／Ｆセンサの出力特性を示す図。 ポンピング処理の概要を示す図。 ポンピング処理の手順を示すフローチャート。 停止期間及びポンピング時間とエンジン負荷との関係を示す図。

以下、本実施形態に係るエンジン制御システムを図面に従って説明する。本実施形態では、車両に搭載されるエンジンにより排出される排気を被検出ガスとし、同排気中の酸素濃度（空燃比：Ａ／Ｆ）を検出するＡ／Ｆセンサを用い、Ａ／Ｆセンサの出力に基づいてエンジンの各種制御等を実施するエンジン制御システムについて説明する。当該制御システムでは、空燃比をストイキ又はストイキ付近で空燃比フィードバック制御するストイキ燃焼制御や、同空燃比を所定のリーン領域でフィードバック制御するリーン空燃比制御等が適宜実施される。

まず、エンジン制御システムの全体概要を図１を用いて説明する。エンジン１０は、例えばガソリンエンジンであり、電子制御式のスロットルバルブ１１や、燃料噴射弁１２、点火装置１３等を備えている。エンジン１０の排気管１４には排気浄化装置として例えば三元触媒よりなる触媒１５が設けられている。排気管１４において触媒１５の上流側にはＡ／Ｆセンサ２０が設けられており、排気中の酸素濃度に対応した空燃比信号をＥＣＵ１７に出力する。

ＥＣＵ１７は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（マイコン）を主体として構成されており、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムに基づいて、例えば、実空燃比に基づいた空燃比フィードバック制御などを実施する。

空燃比フィードバック制御では、詳しくは、目標空燃比をストイキ（Ａ／Ｆ＝１４．７）とし、Ａ／Ｆセンサ２０により検出された実空燃比が目標空燃比に一致するよう燃料噴射弁１２による燃料噴射量を制御する。

次に、Ａ／Ｆセンサ２０の構成を図２を用いて説明する。図２において（ａ）はＡ／Ｆセンサ２０の全体の内部を示す断面図であり、（ｂ）は同センサ２０を構成するセンサ素子３０の内部を示す断面図（（ａ）のＡ−Ａ線断面図、ただしカバー断面を除く）である。

図２（ａ）に示すように、Ａ／Ｆセンサ２０は、排気側カバー２２とハウジング部２３と大気側カバー２４とを有し、全体として略円柱状をなす。そして、その内部に長尺状のセンサ素子３０が収容されている。Ａ／Ｆセンサ２０は、ハウジング部２３にて排気管１４の壁部に取付けられるようになっており、その取り付けられた状態では排気側カバー２２が排気管１４内に配される。排気側カバー２２は外側カバー２５及び内側カバー２６により二重構造となっており、これらカバーの周壁にはその内部に排気を取り込むための排気流通口２７がそれぞれ形成されている。センサ素子３０は、ハウジング部２３に内挿される絶縁部材２９に設けた貫通穴に挿通保持され、センサ素子３０の先端部はハウジング部２３より排気管１４の内側に突出し、排気側カバー２２内に収容されている。大気側カバー２４は、ハウジング部２３の上端側に固定されている。大気側カバー２４の周壁の対向位置には、大気側カバー２４内に設けられた大気空間Ｓに大気を取り込むための大気流通口２８がそれぞれ形成されている。大気空間Ｓに取り込まれた大気はセンサ素子３０内に導かれる。

図２（ｂ）に示すように、センサ素子３０は、固体電解質層３１、拡散抵抗層３２、遮蔽層３３及び絶縁層３４を有し、これらが図の上下に積層されて構成されている。同素子３０の周囲には図示しない保護層が設けられている。長方形板状の固体電解質層３１（固体電解質体）は部分安定化ジルコニア製のシートであり、その固体電解質層３１を挟んで上下一対の排気側電極３５及び大気側電極３６が対向配置されている。排気側電極３５及び大気側電極３６は白金Ｐｔ等の貴金属により形成されている。拡散抵抗層３２は排気側電極３５へ排ガスを導入するための多孔質シートからなり、遮蔽層３３は排ガスの透過を抑制するための緻密層からなる。拡散抵抗層３２には、排気側電極３５を囲むようにして排気チャンバ３９が形成されている。これら各層３２，３３は何れも、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスをシート成形法等により成形したものであるが、ポロシティの平均孔径及び気孔率の違いによりガス透過率が相違するものとなっている。

絶縁層３４はアルミナ、ジルコニア等のセラミックスからなり、大気側電極３６に対面する部位には大気ダクト３７が形成されている。また、同絶縁層３４には白金Ｐｔ等により形成されたヒータ３８が埋設されている。ヒータ３８は、バッテリ電源からの通電により発熱する線状の発熱体よりなり、その発熱により素子全体を加熱する。ヒータ３８は、絶縁層３４に埋設される構成（センサ素子３０に内蔵される構成）以外に、センサ素子３０に外付けされる構成であってもよい。

上記構成のセンサ素子３０において、その周囲の排気は拡散抵抗層３２の側方部位から導入され、排気側電極３５に達する。排気がリーンの場合においてセンサ素子３０が活性状態にあると、排気中の酸素が排気側電極３５で分解され、大気側電極３６より大気ダクト３７に排出される。すなわち、大気側電極３６側への酸素のポンピングが行われる。そして、大気ダクト３７に排出された酸素は、大気空間Ｓに排出される。また、排気がリッチの場合においてセンサ素子３０が活性状態にあると、逆に大気ダクト３７内の酸素が大気側電極３６で分解され、排気側電極３５より排気チャンバ３９に排出される。すなわち、排気側電極３５側への酸素のポンピングが行われる。

本実施形態では、排気側電極３５を負極、大気側電極３６を正極としており、図２（ｂ）のように排気側電極３５を負（−）、大気側電極３６を正（＋）としてこれら電極間に印加される印加電圧を正電圧としている。ゆえに、その逆に、排気側電極３５を正（＋）、排気側電極３５を負（−）としてこれら電極間に印加される印加電圧が負電圧である。

図３は、Ａ／Ｆセンサ２０の電圧−電流特性（Ｖ−Ｉ特性）を示す図面であり、特に大気検出状態での特性を示している。図３において、電圧軸（横軸）に平行で低電圧側の平坦部分はＡ／Ｆセンサ２０の出力値である素子電流（限界電流）を特定する限界電流域であって、この素子電流の増減が空燃比の増減（すなわち、リーン・リッチの程度）に対応している。つまり、空燃比がリーン側になるほど素子電流は増大し、空燃比がリッチ側になるほど素子電流は減少する。

一次直線で示されるＲＧは、センサ素子３０への印加電圧の値を決定するための印加電圧線を表している。空燃比を正確に検出するには、印加電圧値をＶ−Ｉ特性の限界電流域上で正しく制御する必要があり、図３の一次直線で示す印加電圧線を設定しておき、この印加電圧線上で、都度の素子電流値に応じて印加電圧値を決定するようにしている。

このＶ−Ｉ特性において、限界電流域よりも低電圧側は抵抗支配域となっており、抵抗支配域における一次直線部分の傾きはセンサ素子３０の直流内部抵抗Ｒｉにより特定される。直流内部抵抗Ｒｉは素子温度に応じて変化し、素子温度が低下すると直流内部抵抗Ｒｉが増大する。すなわちこのとき、抵抗支配域の一次直線部分の傾きが小さくなる（直線部分が寝た状態となる）。また、素子温度が上昇すると直流内部抵抗Ｒｉが減少する。すなわちこのとき、抵抗支配域の一次直線部分の傾きが大きくなる（直線部分が立った状態となる）。また、このＶ−Ｉ特性において、限界電流域よりも高電圧側の平坦部分は水分解域となっており、この水分解域での電圧印加により排気に含まれる水が分解される。

大気検出状態でのＶ−Ｉ特性においては、センサ素子３０に大気検出電圧として電圧Ｖ１が印加された状態で、限界電流域において大気での酸素濃度出力が得られる。また、電圧Ｖ２は、大気検出状態での限界電流域の上限値に対応する電圧であり、電圧Ｖ３は、水分解域の上限値に対応する電圧である。なお、電圧Ｖ３以上の電圧がセンサ素子３０に印加されると固体電解質層３１が黒色化するブラックニングが生じ、固体電解質層３１のイオン電導性が低下することに伴う素子劣化が懸念される。電圧Ｖ１〜Ｖ３は、例えばＶ１＝０．６Ｖ、Ｖ２＝１．１Ｖ、Ｖ３＝１．６Ｖである。

ところで、エンジン停止に伴いＡ／Ｆセンサ２０の非使用状態に移行した際、すなわち、Ａ／Ｆセンサ２０の出力を使用しない状態に移行した際には、ガスセンサ及びその周辺が高温雰囲気になっており、ケイ素や硫黄、リン、アンモニア、炭化水素、気相状態の金属等の被毒物質を含む大気が大気側電極３６側に供給されることにより大気側電極３６が被毒することがある。この場合、被毒物質により大気側電極３６に絶縁物が形成されるため、その絶縁物により電流が阻害され、Ａ／Ｆセンサ２０の検出精度や応答性が低下する。

具体的には、エンジン停止直後には、走行風が得られなくなる。これにより、エンジン１０や排気管１４などが有する各種部材が高温状態のままとなり、各種部材から被毒物質を含むアウトガスが発生するとともにそのアウトガスが車両周辺に滞留する。特に、エンジン停止直前の運転状態が高負荷運転状態（例えば、Ａ／Ｆが１２以下、排気圧が１５０ｋＰａ以上等）であった場合には、そのアウトガスは増加する。この場合、センサ素子３０の大気ダクト３７内は被毒物質が多い被毒環境になるため、その被毒物質により大気側電極３６に絶縁物が形成されやすくなる。

そこで本実施形態では、Ａ／Ｆセンサ２０の出力を使用しない状態に移行した際に、大気側電極３６が被毒環境にあると判定された場合に、排気側電極３５から大気側電極３６に対して酸素のポンピングを実施する。このとき、ＥＣＵ１７は、センサ素子３０を所定温度にして活性状態を維持するとともに、センサ素子３０の印加電圧を所定の正電圧にする。これにより、図４に示すように、大気側電極３６への酸素のポンピングが行われる。大気側電極３６への酸素のポンピングが行われると、大気ダクト３７内が酸素で充満し、その後、大気空間Ｓ内が酸素で充満する。

次に、ＥＣＵ１７により実施されるポンピング処理の手順について、図５のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ１１では、イグニッションスイッチ（図示しない）がオフ状態であるか否かを判定する。ステップＳ１１でＹＥＳである場合は、ステップＳ１２に進み、被毒環境であるか否かを判定する。このとき、エンジン停止からの経過時間が所定の停止期間Ｔａ内である場合において、エンジン停止直前の運転状態が高負荷運転状態であることに基づいて大気側電極３６が被毒環境にあると判定する。なお、エンジン停止から所定期間遡った時点までのエンジン負荷（例えば、アクセル開度）の積算値が所定値以上である場合を高負荷運転状態とするとよい。

ステップＳ１２でＹＥＳである場合は、ステップＳ１３に進み、ポンピング処理中であるか否かを判定する。ステップＳ１３でＮＯである場合は、ステップＳ１４に進み、ポンピング処理を開始する。このとき、ヒータ３８の加熱によりセンサ素子３０を所定の活性温度に維持する。詳しくは、センサ素子３０の活性温度を下限温度とし、大気側電極３６の被毒物質による被毒の度合が大きくなる温度を上限温度として、その上下限温度の範囲内でヒータ加熱を制御する。具体的には、素子温度を４００〜８００℃とする。なお、より望ましくは６００〜７００℃とする。

また、センサ素子３０の印加電圧を大気検出時の印加電圧である電圧Ｖ１以上の所定範囲内に維持することで、大気検出時において大気側電極３６への酸素のポンピングを行う。具体的には、印加電圧を０．６〜１．６Ｖとする。特に本実施形態では、大気ダクト３７内及び大気空間Ｓ内を安定的に酸素で充満させるべく電圧Ｖ２を下限電圧とし、ブラックニングが生じる電圧Ｖ３を上限電圧として、その上下限電圧の範囲内で電圧を制御する。

一方、ステップＳ１３でＹＥＳである場合は、ステップＳ１５に進み、ポンピング処理の終了タイミングであるか否かを判定する。このとき、ポンピング処理開始からの経過時間がポンピング時間Ｔｂを経過した場合に、ポンピング処理の終了タイミングであることを判定する。ステップＳ１５でＹＥＳである場合は、ステップＳ１６に進み、ポンピング処理を終了する。

以上、詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

上記構成によれば、Ａ／Ｆセンサ２０の出力を使用しない状態に移行した際に、大気側電極３６が被毒環境にあると判定された場合に、排気側電極３５から大気側電極３６に対して酸素のポンピングを実施する構成とした。この場合、大気側電極３６が設けられている大気ダクト３７内が酸素で充満され、大気中に含まれる被毒物質が大気ダクト３７内へ流入することが抑制される。これにより、大気側電極３６の被毒を適正に抑制できる。また、大気側電極３６の表面に被毒防止層を設けることをしなくても、大気側電極３６の被毒を抑制でき、大気側電極３６の表面に被毒防止層を設けることに起因する検出精度や応答性の低下を回避できる。

大気側電極３６が被毒環境にあると判定された場合に、大気検出時の印加電圧である大気検出電圧として電圧Ｖ１以上の所定の印加電圧で大気側電極３６側への酸素のポンピングを行う構成とした。この場合、大気ダクト３７を酸素で充満させることができる。その結果、大気側電極３６が被毒することを好適に抑制することができる。

大気側電極３６が被毒環境にあると判定された場合に、限界電流域の上限値に対応する電圧Ｖ２と、水分解域の上限値に対応する電圧Ｖ３との間の所定の印加電圧で酸素のポンピングを行う構成とした。この場合、ブラックニングが発生することを抑制しつつ、大気ダクト３７だけでなく大気側カバー２４内に設けられた大気空間Ｓも安定的に酸素で充満させることができる。その結果、ブラックニングが発生することを抑制しつつ、大気側電極３６が被毒することの抑制効果を高めることができる。

大気側電極３６が被毒環境にあると判定された場合に、ヒータ３８の加熱によりセンサ素子３０を活性状態に維持する構成とした。この場合、酸素のポンピングを安定的に行うことができるため、大気側電極３６が被毒することを安定的に抑制することができる。

素子温度が高すぎると、却って大気側電極３６の被毒物質による被毒が促される懸念が生じる。この点、上限温度を定めてその上限温度以下でヒータ加熱を実施する構成にしたため、大気側電極３６の被毒を好適に抑制できる。

大気ダクト３７内と大気空間Ｓ内とを酸素で充満させるようにポンピングを実施する構成とした。このため、大気側電極３６の電極表面上を安定的に酸素で充満させることができる。その結果、大気側電極３６が被毒することの抑制効果を高めることができる。

エンジン停止からの経過時間が停止期間Ｔａ内である場合に、大気側電極３６が被毒環境にあると判定する構成にした。このため、エンジン停止により大気側電極３６が被毒し易くなる場合であっても、大気側電極３６が被毒することを適正に抑制することができる。

エンジン停止からの経過時間が停止期間Ｔａ内である場合に、エンジン停止直前の運転状態が高負荷運転状態であることに基づいて大気側電極３６が被毒環境にあると判定する構成にした。この場合、被毒環境の判定精度を向上させることができるため、ポンピング処理の要否を適正に判断することができる。このため、不要なポンピングによりバッテリ電極が消費されることを抑制しつつ、大気側電極３６が被毒することを適正に抑制することができる。

（他実施形態）
上記の実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・イグニッションスイッチがオフ状態であることに基づいて大気側電極３６が被毒環境にあると判定する構成としたが、イグニッションスイッチがオン状態であり、かつ車両が停車状態であることに基づいて大気側電極３６が被毒環境にあると判定する構成としてもよい。この場合、停車からの経過時間が所定の停車継続時間内である場合において、車両の停車直前の運転状態が高負荷運転状態であった場合に大気側電極３６が被毒環境にあると判定するとよい。

・エンジン１０が高負荷運転状態である場合にセンサ出力に基づく空燃比フィードバック制御が中断されるエンジン制御システムにおいて、その中断が行われた際に大気側電極３６が被毒環境にあると判定する構成としてもよい。

エンジン１０の高負荷運転時（例えば、Ａ／Ｆが１２以下、排気圧が１５０ｋＰａ以上等）には、被毒物質を含むアウトガスが発生する。また、高負荷運転時には、排気がリッチになり大気ダクト３７内の酸素が排気チャンバ３９に排出される。この場合、車両が運転状態であっても大気ダクト３７内に被毒物質を含むアウトガスが入りやすくなるため、大気側電極３６は被毒環境にあると考えられる。この点、上記によれば、エンジン１０が高負荷運転状態である場合に、センサ出力に基づく空燃比フィードバック制御が中断された際に、大気側電極３６が被毒環境にあると判定され、大気側電極３６側に酸素のポンピングが行われる。このため、車両が運転状態である場合であっても、大気側電極３６への酸素のポンピングを行う機会を適正に判断することができる。

・大気側電極３６が被毒環境にあることを判定するための停止期間Ｔａ又はポンピング処理の終了判定を行うためのポンピング時間Ｔｂを、エンジン停止から所定時間遡った時点までのエンジン負荷（例えばアクセル開度）の積算値に基づいて可変に設定する構成としてもよい。この場合、図６に示すようにエンジン負荷の積算値が大きいほど停止期間Ｔａ又はポンピング時間Ｔｂを大きく設定するとよい。

エンジン負荷の積算値が大きいほどエンジン停止後のアウトガスの発生時間は長くなるとともにその発生量は大きくなることが考えられる。この点、上記構成によれば、エンジン停止時から所定時間遡った時点までのエンジン負荷の積算値が大きいほど、ポンピング時間Ｔｂを大きく設定する構成とした。この場合、アウトガスの発生時間及びその発生量に応じてポンピング時間Ｔｂを変化させることができるため、大気側電極３６が被毒することを好適に抑制することができる。

また、エンジン停止時から所定時間遡った時点までのエンジン負荷の積算値が大きいほど、停止期間Ｔａを大きく設定する構成とした。この場合、被毒環境が継続している状態であるか否かが把握されるため、被毒環境の判定精度を高めることができる。

・エンジン水温が所定温度以下に低下した場合に、ポンピング処理を終了する構成としてもよい。

・酸素濃度を検出対象とするＡ／Ｆセンサ２０やＯ２センサ以外に、他のガス濃度成分を検出対象とするガスセンサにも本発明が適用できる。例えば、複合型のガスセンサは、固体電解質層にて形成された複数のセルを有し、そのうち第１セル（ポンプセル）では被検出ガス中の酸素を排出又はくみ出すとともに酸素濃度を検出し、第２セル（センサセル）では酸素排出後のガスから特定成分のガス濃度を検出する。このガスセンサは、例えば排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサとして具体化されるものであり、このＮＯｘセンサを対象とするセンサ制御装置としても具体化できる。また、上記第１セル、第２セルに加え、酸素排出後の残留酸素濃度を検出するための第３セル（モニタセル、若しくは第２ポンプセル）等の複数のセルを有するガスセンサであってもよい。

・エンジン１０の吸気通路に設けられるガスセンサや、ガソリンエンジン以外にディーゼルエンジンなど、他の形式のエンジンに用いられるガスセンサを対象とするセンサ制御装置としても具体化できる。そのガスセンサは、排気以外のガスを検出対象としたり、自動車以外の用途で用いられるものであってもよい。

・起電力出力型のガスセンサとして、排ガス中の酸素濃度（Ｏ２濃度）に応じて電極間で起電力を発生するセンサ以外に、酸素成分を含むＮＯｘやＣＯ等の濃度に応じて電極間で起電力を発生するセンサであっても良い。すなわち、一方の電極でＮＯｘやＣＯが分解されて酸素イオンが生じ、固体電解質層を挟んで両側で酸素分圧に差が生じると、その酸素分圧の差に応じて起電力が発生する。このとき、ネルンストの式に基づく起電力が発生する。こうした構成のガスセンサについても本発明が適用できる。この場合、酸素分圧に基づいてポンピング処理を終了させる構成としてもよい。

１７…ＥＣＵ（センサ制御装置）、２０…Ａ／Ｆセンサ（ガスセンサ）、３０…センサ素子、３１…固体電解質層、３５…排気側電極（ガス側電極）、３６…大気側電極、３７…大気ダクト。

Claims (11)

1. 固体電解質層（３１）と、その固体電解質層の両側に設けられる一対の電極（３５，３６）とを含んでなるセンサ素子（３０）を有し、前記一対の電極のうち一方は被検出ガスに晒されるガス側電極（３５）であり、他方は外部から大気が導入される大気ダクト（３７）内に設けられる大気側電極（３６）であるガスセンサ（２０）に適用され、
   前記ガスセンサの出力を使用しない状態に移行した際に、前記大気側電極が被毒環境にあるか否かを判定する環境判定部と、
   前記大気側電極が被毒環境にあると判定された場合に、前記ガス側電極から前記大気側電極に対して酸素のポンピングを実施するポンピング実施部と、
   を有するセンサ制御装置（１７）。
2. 前記ガスセンサは、前記一対の電極に所定電圧を印加することに伴いその都度の酸素濃度に応じた素子電流を流すよう構成した限界電流式のガス濃度センサであり、
   前記ポンピング実施部は、前記大気側電極が被毒環境にあると判定された場合に、大気検出時の印加電圧である大気検出電圧又はそれよりも高い電圧側の所定電圧を前記一対の電極に印加して、前記ガス側電極から前記大気側電極に対して酸素のポンピングを実施する請求項１に記載のセンサ制御装置。
3. 前記ガスセンサは、前記一対の電極に所定電圧を印加することに伴いその都度の酸素濃度に応じた素子電流を流すよう構成した限界電流式のガス濃度センサであり、
   前記ポンピング実施部は、前記大気側電極が被毒環境にあると判定された場合に、限界電流域の上限値に対応する第１電圧と、前記第１電圧よりも高い電圧であり水分解域の上限値に対応する第２電圧との間の所定電圧を前記一対の電極に印加して、前記ガス側電極から前記大気側電極に対して酸素のポンピングを実施する請求項１又は２に記載のセンサ制御装置。
4. 前記ガスセンサは、前記センサ素子を加熱するヒータ（３８）を備えており、
   前記大気側電極が被毒環境にあると判定された場合に、前記ヒータの加熱により前記センサ素子を活性状態に維持するヒータ制御部を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセンサ制御装置。
5. 前記ヒータ制御部は、前記大気側電極が被毒環境にあると判定された場合に、前記大気側電極の被毒物質による被毒の度合が大きくなる温度を上限温度として、前記ヒータの加熱を制御する請求項４に記載のセンサ制御装置。
6. 前記ガスセンサは、前記センサ素子を収容し内部空間（Ｓ）に大気を導入する導入口（２８）が設けられた大気側カバー部（２４）を有し、前記導入口から導入された大気が前記内部空間から前記大気ダクトに流入する構成を具備しており、
   前記ポンピング実施部は、前記ガスセンサにおいて前記大気ダクトと前記内部空間とを酸素で充満させるように前記ポンピングを実施する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセンサ制御装置。
7. 前記ガスセンサは、車載のエンジン（１０）から排出される排気を検出対象として排気中の特定成分の濃度を検出する排気センサであり、
   前記環境判定部は、前記エンジンの運転停止直後の所定の停止期間内である場合に前記大気側電極が被毒環境にあると判定する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のセンサ制御装置。
8. 前記環境判定部は、前記停止期間内である場合に前記エンジンの運転停止直前の運転状態が高負荷運転状態であることに基づいて前記大気側電極が被毒環境にあると判定する請求項７に記載のセンサ制御装置。
9. 前記ポンピング実施部は、前記ポンピングの開始から所定のポンピング時間の経過後に前記ポンピングの実施を終了するものであり、前記ポンピング時間を前記エンジンの運転停止直前の負荷に応じて可変に設定する請求項７又は８に記載のセンサ制御装置。
10. 前記環境判定部は、前記停止期間を前記エンジンの運転停止直前の負荷に応じて可変に設定する請求項７乃至９のいずれか１項に記載のセンサ制御装置。
11. 前記ガスセンサは、車載のエンジン（１０）から排出される排気を検出対象として排気中の酸素濃度を検出する排気センサであって、
    前記酸素濃度の検出結果に基づいて空燃比フィードバック制御を実施し、前記エンジンが高負荷運転状態である場合に、前記空燃比フィードバック制御を中断する制御システムに適用され、
    前記環境判定部は、前記空燃比フィードバック制御が中断されたことにより前記ガスセンサの出力を使用しない状態に移行した際に、前記大気側電極が被毒環境にあると判定する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のセンサ制御装置。

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