JP4819838B2 - ガスセンサ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＮＯｘガスやアンモニアガス等の濃度を検出するガスセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置に関し、詳細には、ガスセンサ素子をヒータにより加熱して活性化させるヒータ制御処理を行うガスセンサ制御装置に関する。

従来より、第１測定室、第１酸素ポンプセル、第２測定室、第２酸素ポンプセル、基準酸素室、酸素濃度検出セルを備えるガスセンサ素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。このガスセンサ素子では、酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔質の電極で挟んでなる第１酸素ポンプセルおよび酸素濃度検出セルを有している。また、第１拡散律速層を介して測定対象ガス側に連通された第１測定室と、酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔質の電極で挟んでなる第２酸素ポンプセルを有している。そして、上記各セルと、第２拡散律速層を介して前記第１測定室と連通された第２測定室とを備えたセンサ本体を用いて、測定対象ガス中のＮＯｘ濃度を検出するようになっている。

具体的には、ポンプ電流制御手段が、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酸素ポンプセルにて前記第１測定室から酸素を汲み出し、第１測定室から第２測定室に流入する測定対象ガスの酸素濃度を一定に制御する。そして、定電圧印加手段が、第２酸素ポンプセルに前記第２測定室から酸素を汲み出す方向に一定電圧を印加し、窒素酸化物濃度検出手段が、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き、測定対象ガス中のＮＯｘ濃度を検出する。

また、この従来の窒素酸化物濃度検出装置では、上記検出方法によってＮＯｘ濃度を正確に検出するには、ガスセンサ素子を所定活性温度（例えば８００℃以上）まで加熱して、各セルを活性化させる必要があることから、各セルを加熱するためのヒータが別途設けられている。このガスセンサ素子の温度を制御する方法としては、酸素濃度検出セルの内部抵抗を検出し、この内部抵抗に基づいて求めたセンサ温度からヒータの通電を制御している。従来のガスセンサ素子では、ヒータの通電後に、酸素濃度検出セルの内部抵抗が目標とする内部抵抗値になるようにヒータの通電を制御することも行われている。
特開平１０−２８８５９５号公報

しかしながら、上記従来のガスセンサ素子では、特定ガス濃度（ＮＯｘ濃度）を検出するためのセンサ出力値（第２酸素ポンプセルの電極間に流れる電流値）が、目標とする測定濃度範囲に対応した値に安定するまでの時間（本明細書では、この時間を活性化時間と称する）がかかる傾向にあった。つまり、ガスセンサ素子の起動後、測定対象ガス中の特定ガス濃度を目標とする測定濃度範囲から正確に測定できるようになるまでには、比較的長い待ち時間を設定する必要があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、複数のセルと、複数のセルを加熱するヒータとを備え、複数のセルのうちの１つの電極間に測定対象ガスの特定ガス濃度に応じて電流が流れるガスセンサ素子の活性化時間を従来より短くできるガスセンサ制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に係る発明のガスセンサ制御装置は、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有するセルを複数備えると共に、通電により発熱して前記複数のセルを加熱するヒータを備え、複数の前記セルのうちの１つの電極間に測定対象ガスの特定ガス濃度に応じて電流が流れるガスセンサ素子の制御装置であって、複数の前記セルの何れかのセルを測定対象セルとして、その測定対象セルの抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、前記抵抗値検出手段の検出結果が第１の所定抵抗値になるように、前記ヒータの通電を制御し、その後、前記第１の所定抵抗値よりも大きい第２の所定抵抗値になるように、前記ヒータの通電を制御するヒータ制御手段とを備えている。

また、請求項２に係る発明のガスセンサ制御装置は、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有するセルを複数備えると共に、通電により発熱して前記複数のセルを加熱するヒータを備え、複数の前記セルのうちの１つの電極間に測定対象ガスの特定ガス濃度に応じて電流が流れるガスセンサ素子の制御装置であって、複数の前記セルの何れかのセルを測定対象セルとして、その測定対象セルの抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、前記抵抗値検出手段の検出結果が所定の基準抵抗値未満か否かを判断する第１抵抗値判断手段と、前記第１抵抗値判断手段により、前記抵抗値検出手段の検出結果が所定の基準抵抗値未満と判断された場合に、前記複数のセルへの通電を開始するセル通電開始手段と、前記第１抵抗値判断手段により、前記抵抗値検出手段の検出結果が所定の基準抵抗値未満と判断された場合に、前記抵抗値検出手段の検出結果が前記基準抵抗値未満の第１の所定抵抗値になるように、前記ヒータの通電を制御し、その後、前記第１の所定抵抗値よりも大きく、前記基準抵抗値未満の第２の所定抵抗値になるように、前記ヒータの通電を制御するヒータ制御手段とを備えている。

また、請求項３に係る発明のガスセンサ制御装置は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記ガスセンサ素子は、前記複数のセルとして、第１測定室に導入された測定対象ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出セルと、前記酸素濃度検出セルによって検出された酸素濃度に基づき、前記第１測定室における測定対象ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、酸素濃度が制御された調整ガスを生成する第１酸素ポンプセルと、前記第１測定室に連通しつつ前記調整ガスが導入される第２測定室に一対の電極の一方が配置され、当該一対の電極間に所定の電圧を印加することにより、当該一対の電極間に前記特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２酸素ポンプセルとを含むことを特徴とする。

また、請求項４に係る発明のガスセンサ制御装置は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の構成に加え、前記測定対象セルの電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記抵抗値検出手段は、前記測定対象セルの一対の電極間における電圧が所定の閾電圧未満になった場合に、当該測定対象セルの抵抗値の測定を開始することを特徴とする。

また、請求項５に係る発明のガスセンサ制御装置は、請求項３に記載の発明の構成に加え、前記測定対象セルは、前記酸素濃度検出セルであることを特徴とする。

また、請求項６に係る発明のガスセンサ制御装置は、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の構成に加え、前記第１の所定抵抗値をＲ１（単位：Ω）、前記第２の所定抵抗値をＲ２（単位：Ω）としたときに、Ｒ２−Ｒ１≧５０の関係を満たすことを特徴とする。

尚、本発明において、酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有するセル（測定対象セル）の抵抗値を抵抗値検出手段により検出する方法としては、例えば、当該セルの一対の電極間に内部抵抗検出用の定電圧を印加し、そのときの当該セルの電極間に流れる電流（電流変化量）を検出するようにすれば良い。また、当該セルの一対の電極間に内部抵抗検出用の定電流を流し、そのときの当該セルの一対の電極間の電圧（電圧変化量）を検出するようにすれば良い。このようにすることにより、ＣＰＵ等で演算することにより、酸素イオン導電体からなるセルの抵抗値が求められる。

請求項１に係る発明のガスセンサ制御装置によれば、何れかのセルを測定対象セルとして、まず、その測定対象セルの抵抗値が第１の所定抵抗値になるように、ヒータの通電を制御する。その後、第１の所定抵抗値よりも大きい第２の所定抵抗値になるように、ヒータ制御手段がヒータの通電を制御する。これにより、ガスセンサ素子の起動後、測定対象ガス中の特定ガス濃度を目標とする測定濃度範囲から正確に測定できるまでの時間（活性化時間）の早期化を図ることができる。また、本発明では、第１の所定抵抗値になるようにヒータの通電を制御した後に第２の所定抵抗値になるようにヒータの通電を制御するようにしている。このため、ガスセンサ素子が過剰に加熱されることを抑えることができ、ガスセンサ素子の劣化を抑制しつつガスセンサ素子の活性化時間を従来より短くすることができる。

請求項２に係る発明のガスセンサ制御装置によれば、何れかのセルを測定対象セルとして、その測定対象セルの抵抗値が所定の基準抵抗値未満と判断された場合に、抵抗値が基準抵抗値未満の第１の所定抵抗値になるように、ヒータの通電を制御する。その後、第１の所定抵抗値よりも大きく、基準抵抗値未満の第２の所定抵抗値になるように、ヒータ制御手段がヒータの通電を制御する。これにより、ガスセンサ素子の起動後、測定対象ガス中の特定ガス濃度を目標とする測定濃度範囲から正確に測定できるまでの時間（活性化時間）の早期化を図ることができる。また、本発明では、第１の所定抵抗値になるようにヒータの通電を制御した後に第２の所定抵抗値になるようにヒータの通電を制御するようにしているため、ガスセンサ素子が過剰に加熱されることを抑えることができる。したがって、ガスセンサ素子の劣化を抑制しつつガスセンサ素子の活性化時間を従来より短くすることができる。

さらに、本発明のガスセンサ制御装置によれば、第１抵抗値判断手段により、抵抗値検出手段の検出結果が所定の基準抵抗値未満と判断された場合に、複数のセルへの通電を開始するセル通電開始手段を有している。そのため、セルの内部抵抗が比較的低い状態から通電が開始され、セルの電極間電圧に過電圧が生ずるのを抑制することができ、このような観点からもガスセンサ素子が劣化するのを抑制することができる。

請求項３に係る発明のガスセンサ制御装置によれば、複数のセルとして、酸素濃度検出セルと、第１酸素ポンプセルと、一対の電極間に所定の電圧を印加することにより、一対の電極間に特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２酸素ポンプセルとを含むガスセンサ素子において、ガスセンサ素子の起動後、測定対象ガス中の特定ガス濃度を目標とする測定濃度範囲から正確に測定できるまでの時間（活性化時間）の早期化を図ることができる。

請求項４に係る発明のガスセンサ制御装置によれば、ヒータ制御手段は、測定対象セルの一対の電極間における電圧が所定の閾電圧未満になった場合に、抵抗値検出手段による測定対象セルの抵抗値の測定を開始するようにしている。ガスセンサ素子の起動後、測定対象セルの一対の電極間における電圧が低下するということは、測定対象セルの内部抵抗がある程度にまで低下したことに相当する。このため、一対の電極間における電圧が所定の閾電圧未満になってから、測定対象セルの抵抗値の測定を開始することで、測定対象セルの一対の電極間に過電圧がかかることなく、安定して内部抵抗を検出することができる。

請求項５に係る発明のガスセンサ制御装置によれば、測定対象セルは、酸素濃度検出セルであるので、酸素濃度検出セルの抵抗値に基づいてヒータの温度制御を行うことができる。

請求項６に係る発明のガスセンサ制御装置によれば、第１の所定抵抗値Ｒ１と第２の所定抵抗値Ｒ２との隔たりを５０Ω以上に設定する。これにより、ガスセンサ素子の起動後、測定対象ガス中の特定ガス濃度を目標とする測定濃度範囲から正確に測定できるまでの時間（活性化時間）の早期化を、より確実に図ることができる。

以下、本発明を具体化したガスセンサの一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず図１を参照し、特定ガスとしてＮＯｘの濃度を検出することができるガスセンサ１を本発明に係るガスセンサ素子の一例として説明する。まず、ガスセンサ１の詳細について説明する。図１は、ガスセンサ制御装置５に接続されたガスセンサ１の概略的な構成を示す図である。尚、図１において、ガスセンサ１のセンサ素子１０は、先端側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１０の先端側となっている。

図１に示す、本実施の形態のガスセンサ１は、細長で長尺な板状体の形状をなすセンサ素子１０を、エンジンの排気管（図示外）に取り付けるためのハウジング（図示外）内で保持した構造を有する。ガスセンサ１からは、このセンサ素子１０の出力する信号を取り出すための信号線が引き出されており、ガスセンサ１とは離れた位置に取り付けられるガスセンサ制御装置５に電気的に接続されている。

まず、センサ素子１０の構造について説明する。センサ素子１０は、３枚の板状の固体電解質体１１１，１２１，１３１を、間にアルミナ等からなる絶縁体１４０，１４５をそれぞれ挟んで層状に形成した構造を有する。また、固体電解質体１３１側の外層（図１に於ける下側）には、アルミナを主体とするシート状の絶縁層１６２，１６３を積層し、その間にＰｔを主体とするヒータパターン１６４を埋設したヒータ素子１６１が設けられている。尚、ヒータパターン１６４に電流を流すことにより発熱を行うヒータ素子１６１が、本発明における「ヒータ」に相当する。

固体電解質体１１１，１２１，１３１は、固体電解質であるジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。センサ素子１０の積層方向において固体電解質体１１１の両面には、固体電解質体１１１を挟むように多孔質性の電極１１２，１１３がそれぞれ設けられている。この電極１１２，１１３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１１２，１１３の表面上にはセラミックスからなる多孔質性の保護層１１４が設けられており、電極１１２，１１３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り電極が劣化しないように保護している。尚、固体電解質体１１１，１２１，１３１が、本発明における「酸素イオン導電体」に相当する。

固体電解質体１１１は、両電極１１２，１１３間に電流を流すことで、電極１１２の接する雰囲気（センサ素子１０の外部の雰囲気）と電極１１３の接する雰囲気（後述する第１測定室１５０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）を行うことができる。本実施の形態では、固体電解質体１１１および電極１１２，１１３を、Ｉｐ１セル１１０と称することとする。尚、Ｉｐ１セル１１０が、本発明における「第１酸素ポンプセル」に相当し、電極１１２，１１３が、本発明における「一対の電極」に相当する。

次に、固体電解質体１２１は、絶縁体１４０を挟んで固体電解質体１１１と対向するように配置されている。センサ素子１０の積層方向における固体電解質体１２１の両面にも、固体電解質体１２１を挟むように多孔質性の電極１２２，１２３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１２２は、固体電解質体１１１と向き合う側の面に形成されている。

また、固体電解質体１１１と固体電解質体１２１との間には小空間としての第１測定室１５０が形成されており、固体電解質体１１１側の電極１１３と、固体電解質体１２１側の電極１２２とが第１測定室１５０内に配置されている。この第１測定室１５０は、排気通路内を流通する排気ガスがセンサ素子１０内に最初に導入される小空間である。第１測定室１５０のセンサ素子１０における先端側には、第１測定室１５０内外の仕切りとして、第１測定室１５０内への排気ガスの単位時間あたりの流通量を制限する多孔質性の第１拡散抵抗部１５１が設けられている。同様に、第１測定室１５０のセンサ素子１０における後端側にも、後述する第２測定室１６０につながる開口部１４１と第１測定室１５０との仕切りとして、排気ガスの単位時間あたりの流通量を制限する第２拡散抵抗部１５２が設けられている。

固体電解質体１２１および両電極１２２，１２３は、主として、固体電解質体１２１により隔てられた雰囲気（電極１２２の接する第１測定室１５０内の雰囲気と、電極１２３の接する後述する基準酸素室１７０内の雰囲気）間の酸素分圧差に応じて起電力を発生することができるものであり、本実施の形態ではＶｓセル１２０と称することとする。尚、Ｖｓセル１２０が、本発明における「酸素濃度検知セル」に相当し、電極１２２，１２３が、本発明における「一対の電極」に相当する。

次に、固体電解質体１３１は、絶縁体１４５を挟んで固体電解質体１２１と対向するように配置されている。固体電解質体１３１の固体電解質体１２１側の面にも同様に、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た多孔質性の電極１３２，１３３がそれぞれ設けられている。尚、電極１３２，１３３が、本発明における「一対の電極」に相当する。

電極１３２が形成された位置には絶縁体１４５が配置されておらず、独立した小空間としての基準酸素室１７０が形成されている。この基準酸素室１７０内には、Ｖｓセル１２０の電極１２３が配置されている。尚、基準酸素室１７０内には、セラミック製の多孔質体が充填されている。また、電極１３３が形成された位置にも絶縁体１４５が配置されておらず、基準酸素室１７０との間に絶縁体１４５を隔て、独立した小空間としての第２測定室１６０が形成されている。そして、この第２測定室１６０に連通するように、固体電解質体１２１および絶縁体１４０のそれぞれに開口部１２５，１４１が設けられており、前述したように、第１測定室１５０と開口部１４１とが、間に第２拡散抵抗部１５２を挟んで接続されている。

固体電解質体１３１および両電極１３２，１３３は、上記のＩｐ１セル１１０と同様に、絶縁体１４５により隔てられた雰囲気（電極１３２の接する基準酸素室１７０内の雰囲気と、電極１３３の接する第２測定室１６０内の雰囲気）間にて酸素の汲み出しを行うことができるものであり、本実施の形態ではＩｐ２セル１３０と称することとする。尚、Ｉｐ２セル１３０が、本発明における「第２酸素ポンプセル」に相当する。

次に、ガスセンサ１のセンサ素子１０と電気的に接続されたガスセンサ制御装置５の構成について説明する。ガスセンサ制御装置５は、マイクロコンピュータ６０と、電気回路部５８等を有している。そして、マイクロコンピュータ６０は、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２およびＲＯＭ６３と、ＥＣＵ９０と通信し、また、電気回路部５８とＡ／Ｄコンバータ６５を介して接続される信号入出力部６４および図示外のタイマクロック等を備えている。電気回路部５８は、基準電圧比較回路５１、Ｉｐ１ドライブ回路５２、Ｖｓ検出回路５３、Ｉｃｐ供給回路５４、Ｉｐ２検出回路５５、Ｖｐ２印加回路５６、ヒータ駆動回路５７および抵抗検出回路５９から構成され、マイクロコンピュータ６０による制御を受けて、ガスセンサ１のセンサ素子１０を用いた排気ガス中のＮＯｘ濃度の検出を行う。

尚、Ｉｐ１セル１１０の第１測定室１５０側の電極１１３、Ｖｓセル１２０の第１測定室１５０側の電極１２２、Ｉｐ２セル１３０の第２測定室１６０側の電極１３３は、基準電位に接続され、ヒータ素子１６１の一方の電極は接地されている。また、Ｉｃｐ供給回路５４は、Ｖｓセル１２０の電極１２２，１２３間に電流Ｉｃｐを供給し、第１測定室１５０内から基準酸素室１７０内への酸素の汲み出しを行っている。Ｖｓ検出回路５３は、電極１２２，１２３間の電圧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５１に対し出力している。基準電圧比較回路５１は、Ｖｓ検出回路５３に検出されたＶｓセル１２０の電極１２２，１２３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５２に対し出力している。

Ｉｐ１ドライブ回路５２は、Ｉｐ１セル１１０の電極１１２，１１３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５１によるＶｓセル１２０の電極１２２，１２３間の電圧の比較結果に基づいてＶｓセル１２０の電極１２２，１２３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ている。その結果Ｉｐ１セル１１０により、第１測定室１５０内からセンサ素子１０外部への酸素の汲み出し、あるいはセンサ素子１０外部から第１測定室１５０内への酸素の汲み入れが行われる。換言すると、Ｉｐ１セル１１０は、Ｖｓセル１２０の電極１２２，１２３間の電圧が一定値（基準電圧の値）に保たれるように、第１測定室１５０内における酸素濃度の調整を行っている。

また、Ｖｐ２印加回路５６は、Ｉｐ２セル１３０の電極１３２，１３３間へ電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）を印加するための回路であり、第２測定室１６０内から基準酸素室１７０へ酸素の汲み出しが行われる。Ｉｐ２検出回路５５は、Ｉｐ２セル１３０の電極１３３から電極１３２に流れた電流Ｉｐ２の値の検出を行う回路である。

ヒータ駆動回路５７は、ＣＰＵ６１により制御され、ヒータ素子１６１のヒータパターン１６４へ電流を流し、固体電解質体１１１，１２１，１３１（換言すると、Ｉｐ１セル１１０、Ｖｓセル１２０、Ｉｐ２セル１３０）の加熱を行うと共に、固体電解質体１１１，１２１，１３１の温度を所定の温度に保たせるための回路である。ヒータパターン１６４はヒータ素子１６１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５７に接続されている。このヒータ駆動回路５７は、固体電解質体１１１，１２１，１３１（本実施例では、具体的に固体電解質体１２１）が狙いとする温度になるように、ヒータパターン１６４をＰＷＭ通電制御して当該ヒータパターン１６４に電流を流す制御を行えるように構成されている。尚、ヒータ駆動回路５７およびＣＰＵ６１が本発明の「ヒータ制御手段」に相当する。

次に、図１を参照して、本実施の形態におけるＶｓセル１２０の内部抵抗の抵抗値の測定方法について説明する。Ｖｓセル１２０の内部抵抗の測定方法としては、Ｖｓセル１２０に形成された電極１２２，１２３間に、抵抗検出回路５９に設けた定電流源回路から定電流Ｉを流し、電極１２２，１２３間の電圧Ｖを抵抗検出回路５９により測定する。そして、そのデータをマイクロコンピュータ６０のＣＰＵ６１にて内部抵抗の値として演算するようにすれば良い。より詳細には、抵抗検出回路５９に設けた定電流源回路から定電流ＩをＶｓセル１２０に流す前の電極１２２，１２３間の電圧と、上記定電流源回路から定電流ＩをＶｓセル１２０に流してから一定時間（例えば、６０μｓ経過後）の電極１２２，１２３間の電圧との差電圧ΔＶを、抵抗検出回路５９に設けた差動増幅回路を介して測定する。そして、そのデータをマイクロコンピュータ６０のＣＰＵ６１により、内部抵抗の値として演算するようにすれば良い。尚、抵抗検出回路５９の構成およびＶｓセル１２０の内部抵抗の測定手法自身は公知であることから、これ以上の説明は省略する。抵抗検出回路５９およびＣＰＵ６１が、本発明の「抵抗値検出手段」に相当する。

尚、本発明は、Ｖｓセル１２０の内部抵抗の抵抗値の測定に限られず、Ｉｐ１セル１１０やＩｐ２セル１３０に対しても、上記同様にして内部抵抗の抵抗値を測定することができる。

このような構成のガスセンサ制御装置５によって、ガスセンサ１のセンサ素子１０を用いた排気ガス中のＮＯｘ濃度の検出が行われる。まず、ガスセンサ１を用いたＮＯｘ濃度の検出の際の動作について説明する。

図１に示す、ガスセンサ１のセンサ素子１０を構成する固体電解質体１１１，１２１，１３１は、ヒータ駆動回路５７から駆動電流が流されたヒータパターン１６４の昇温に伴い加熱され、活性化する。これにより、Ｉｐ１セル１１０，Ｖｓセル１２０およびＩｐ２セル１３０が動作するようになる。

排気通路（図示外）内を流通する排気ガスは、第１拡散抵抗部１５１による流通量の制限を受けつつ第１測定室１５０内に導入される。ここで、Ｉｃｐ供給回路５４によりＶｓセル１２０には電極１２３側から電極１２２側へ微弱な電流Ｉｃｐが流されている。このため排気ガス中の酸素は、負極側となる第１測定室１５０内の電極１２２から電子を受け取ることができ、酸素イオンとなって固体電解質体１２１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。つまり、電極１２２，１２３間で電流Ｉｃｐが流されることによって、第１測定室１５０内の酸素が基準酸素室１７０内に送り込まれている。

Ｖｓ検出回路５３では電極１２２，１２３間の電圧が検出されており、基準電圧比較回路５１により基準電圧（４２５ｍＶ）と比較されて、その比較結果がＩｐ１ドライブ回路５２に対し出力されている。ここで、電極１２２，１２３間の電位差が４２５ｍＶ付近で一定となるように、第１測定室１５０内の酸素濃度を調整すれば、第１測定室１５０内の排気ガス中の酸素濃度は所定値（１０^−８〜１０^−９ａｔｍ）に近づくこととなる。

そこで、Ｉｐ１ドライブ回路５２では、第１測定室１５０内に導入された排気ガスの酸素濃度が所定値より薄い場合、電極１１２側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１を流し、センサ素子１０外部から第１測定室１５０内へ酸素の汲み入れを行う。一方、第１測定室１５０内に導入された排気ガスの酸素濃度が所定値より濃い場合、Ｉｐ１ドライブ回路５２は、電極１１３側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１を流し、第１測定室１５０内からセンサ素子１０外部へ酸素の汲み出しを行う。

このように、第１測定室１５０において酸素濃度が調整された排気ガスは、第２拡散抵抗部１５２を介し、第２測定室１６０内に導入される。第２測定室１６０内で電極１３３と接触した排気ガス中のＮＯｘは、電極１３３を触媒としてＮ_２とＯ_２に分解（還元）される。そして分解された酸素は、電極１３３から電子を受け取り、酸素イオンとなって固体電解質体１３１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。このとき、第１測定室１５０で汲み残された残留酸素も同様に、Ｉｐ２セル１３０によって基準酸素室１７０内に移動する。このため、Ｉｐ２セル１３０を流れる電流は、ＮＯｘ由来の電流および残留酸素由来の電流となる。ここで、第１測定室１５０で汲み残された残留酸素の濃度は上記のように所定値に調整されているため、その残留酸素由来の電流は略一定とみなすことができ、ＮＯｘ由来の電流の変動に対し影響は小さく、Ｉｐ２セル１３０を流れる電流はＮＯｘ濃度に比例することとなる。ガスセンサ制御装置５では、Ｉｐ２検出回路５５によりＩｐ２セル１３０を流れる電流Ｉｐ２を検出し、その電流値から、公知の残留酸素由来のオフセット電流の補正計算処理を行い、排気ガス中のＮＯｘ濃度の検出を行うのである。

次に、上記構成を有するガスセンサ制御装置５により行われるヒータ素子１６１によるガスセンサ１の活性化について図２乃至図６を参照して説明する。図２は、測定対象セルとしてＶｓセル１２０を用いた場合のＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）（Ω）と、Ｖｓセル１２０の温度（℃）との関係を示すグラフである。また、図３は、ガスセンサ１のＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を２００Ω又は１００Ωで一定になるようにヒータ素子１６１の駆動を制御した場合のＮＯｘの検出値(ppm）と、ガスセンサ１の活性化までの時間を示すグラフであり、図４は、図３の部分拡大図である。また、図５は、ガスセンサ１のＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を初め１００Ωで、４０秒、５０秒、６０秒、７０秒間一定になるようにヒータ素子１６１の駆動を制御し、その後、ガスセンサ１のＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を２００Ωで一定になるようにヒータ素子１６１の駆動を制御した場合のＮＯｘの検出値(ppm）と、ガスセンサ１の活性化までの時間を示すグラフであり、図６は、図５の部分拡大図である。

まず、図２に示すように、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）とＶｓセル１２０の温度は、相関関係がある。Rpvs＝９００Ωで、Ｖｓセル１２０の温度は、約５３０℃であり、Rpvs＝７００Ωで、Ｖｓセル１２０の温度は、約５５０℃であり、Rpvs＝４００Ωで、Ｖｓセル１２０の温度は、約６００℃であり、Rpvs＝１００Ωで、Ｖｓセル１２０の温度は、約７５０℃であり、Rpvs＝７０Ωで、Ｖｓセル１２０の温度は、約８５０℃となる。従って、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）によりＶｓセル１２０の温度を判定することができる。

次に、図３乃至図６を参照して、ガスセンサ１の活性化時間について説明する。ガスセンサ１では、ＮＯｘの検出値が例えば０±５ppmになった場合に、ガスセンサ１が活性化したと判断できる。換言すると、エンジンの起動後（ガスセンサ制御装置５の起動後）に、Ｉｐ２セル１３０に流れる電流Ｉｐ２が、目標とする測定濃度範囲（ＮＯｘの検出値が０±５ppm）に対応した値を安定して出力しうる場合に、ガスセンサ１が活性化したと判断できる。従って、図３および図４に示すように、ヒータ素子１６１に通電してガスセンサ１を加熱して、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を１００Ω又は２００Ωに維持した場合には、ガスセンサ１のＩｐ２検出回路５５によりＩｐ２セル１３０を流れる電流Ｉｐ２から求めたＮＯｘの検出値が０±５ppmに収まるまでの時間は、約１６０秒である。

これに対して、図５および図６に示すように、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を初め１００Ωで、４０秒、５０秒、６０秒の何れかに維持し、次いで、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を２００Ωに維持した場合には、ＮＯｘの検出値が０±５ppmに収まるまでの時間は、約６０秒以内に収まる。また、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を初め１００Ωで７０秒維持し、次いで、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を２００Ωに維持した場合には、ＮＯｘの検出値が０±５ppmに収まるまでの時間は、約７０秒程度である。従って、ガスセンサ１の活性化時間（Ｉｐ２セル１３０に流れる電流Ｉｐ２の値が、目標とするＮＯｘの測定濃度範囲に対応した値に安定するまでの時間）について、以下の事柄が判明した。即ち、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を１００Ω又は２００Ωに一定に維持するようにヒータ素子１６１を制御するものよりは、初め１００ΩでＩｐ１セル１１０の先端部が高温になるように所定時間維持し、その後、２００Ωを維持するようにヒータ素子１６１を制御する方が、ガスセンサ１の活性化時間を短縮することができることが判明した。

次に、図７および図８を参照して、上記の原理を利用したヒータ素子１６１の活性化のための通電制御の第１実施例について説明する。図７は、ヒータ素子１６１を制御するヒータ制御処理１のフローチャートである。また、図８は、ＮＯの検出値（ppm）、Ｖｓセル１２０の電圧値（mV)、およびＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）の経過時間に対する変化を示したグラフである。尚、図７に示すフローチャートのプログラムは、ガスセンサ制御装置５のマイクロコンピュータ６０のＲＯＭ６３に記憶され、ＣＰＵ６１により実行される。

ヒータ制御処理１では、まず、ＥＣＵ９０からセンサ制御開始情報が信号入出力部６４を介してＣＰＵ６１に入力されたら、ＣＰＵ６１がヒータ駆動回路５７を制御して、ヒータ素子１６１に通電を開始する（Ｓ１）。次いで、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を算出する（Ｓ２）。Ｖｓセル１２０の内部抵抗の抵抗値（Rpvs）が３００Ω未満になると（Ｓ３：ＹＥＳ）、Ｉｐ１セル１１０，Ｉｐ２セル１３０の制御を開始する（Ｓ５）。次いで、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が１００Ωになるように、ターゲットRpvs＝１００Ωとし、ＣＰＵ６１がヒータ駆動回路５７を制御して、ヒータ素子１６１の通電を制御する（Ｓ６）。尚、Ｓ６の処理では、同時に時間計測を開始する。尚、Ｖｓセル１２０の内部抵抗の抵抗値（Rpvs）が３００Ω以上の場合には（Ｓ３：ＮＯ）、次のサンプリング時間になるまで待機し（Ｓ４：ＮＯ）、次のサンプリング時間になると（Ｓ４：ＹＥＳ）、Ｓ２の処理に戻る。次に、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が３００Ω未満になってから一定時間（一例として、３０秒、４０秒、５０秒、６０秒、７０秒等）が経過したら（Ｓ７：ＹＥＳ）、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を算出する（Ｓ８）。次いでＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が２００Ωになるように、ターゲットRpvs＝２００Ωとし、ＣＰＵ６１がヒータ駆動回路５７を制御して、ヒータ素子１６１の通電を制御する（Ｓ９）。以後、次のサンプリング時間になるまで待機し（Ｓ１０：ＮＯ）、次のサンプリング時間になると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、Ｓ８の処理に戻る。また、Ｓ７の判断処理で、ＮＯの場合（Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が３００Ω未満になってから一定時間が経過していない場合）には、次のサンプリング時間になるまで待機する（Ｓ１１：ＮＯ）。次のサンプリング時間になると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を算出し（Ｓ１２）、その後、Ｓ６の処理に戻る。尚、Ｓ２の処理を実行するＣＰＵ６１および抵抗検出回路５９が「抵抗値検出手段」として機能し、Ｓ３の処理を実行するＣＰＵ６１が「第１抵抗値判断手段」として機能する。Ｓ３でＹＥＳの場合にＳ５の処理を行うＣＰＵ６１は、「セル通電開始手段」として機能し、Ｓ６の処理の後、Ｓ９の処理を実行するＣＰＵ６１ヒータ駆動回路５７が「ヒータ制御手段」として機能する。３００Ωが「基準抵抗値」の一例であり、１００Ωが「第１の所定抵抗値」の一例であり、２００Ωが「第２の所定抵抗値」の一例である。また、第１実施例では、Ｖｓセル１２０の内部抵抗の抵抗値（Rpvs）が、基準抵抗値として例示した３００Ωになると（Ｖｓセル１２０が、Rpvs＝３００Ωに対応する温度になると）、センサ素子１０に損傷を与えることなくＩｐ１セル１１０，Ｉｐ２セル１３０のそれぞれに通電することができる。即ち、Ｖｓセル１２０の内部抵抗の抵抗値（Rpvs）が３００Ωになると、センサ素子１０は特定ガスを測定可能な状態になる。このため、基準抵抗値を３００Ωとした。

図８には、上記ヒータ制御処理１で、Ｓ７の判断処理の一定時間を約３０秒として、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）のターゲットRpvsを１００Ωから２００Ωに切り替えた場合のＮＯの検出値（ppm）、Ｖｓセル１２０の電圧値（ｍV)、およびＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）の経過時間に対する変化が示されている。図８からも明かなように、ヒータ素子１６１に通電を開始して、約５０秒が経過すると、Ｉｐ２セル１３０により検出されるＮＯの値が安定する。従って、ヒータ制御処理１では、従来のガスセンサ１の活性時間約１６０秒よりも、大幅に短い約５０秒で、ガスセンサ１の活性化、ひいてはＮＯｘの測定開始を図ることができる。

次に、図９を参照して、ヒータ素子１６１の活性化のための通電制御の第２実施例について説明する。図９は、ヒータ素子１６１を制御するヒータ制御処理２のフローチャートである。図９に示すフローチャートのプログラムは、ガスセンサ制御装置５のマイクロコンピュータ６０のＲＯＭ６３に記憶され、ＣＰＵ６１により実行される。

ヒータ制御処理２では、まず、ＥＣＵ９０から信号入出力部６４を介してセンサ制御開始情報がＣＰＵ６１に入力されたら、ＣＰＵ６１がヒータ駆動回路５７を制御して、ヒータ素子１６１に通電を開始する（Ｓ２１）。次いで、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を算出する（Ｓ２２）。Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）の抵抗値が３００Ω未満になると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、Ｉｐ１セル１１０，Ｉｐ２セル１３０の制御を開始する（Ｓ２５）。次いで、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が１００Ωになるように、ターゲットRpvs＝１００Ωとし、ＣＰＵ６１がヒータ駆動回路５７を制御して、ヒータ素子１６１の通電を制御する（Ｓ２６）。尚、Ｖｓセル１２０の内部抵抗の抵抗値（Rpvs）が３００Ω以上の場合には（Ｓ２３：ＮＯ）、次のサンプリング時間になるまで待機し（Ｓ２４：ＮＯ）、次のサンプリング時間になると（Ｓ２４：ＹＥＳ）、Ｓ２２の処理に戻る。また、Ｓ２６の処理では、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が１００Ωに到達してから時間計測を開始する。次に、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が１００Ωに到達して一定時間（一例として、３０秒、４０秒、５０秒、６０秒、７０秒等）が経過したら（Ｓ２７：ＹＥＳ）、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を算出する（Ｓ２８）。次いで、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が２００Ωになるように、ターゲットRpvs＝２００Ωとし、ＣＰＵ６１がヒータ駆動回路５７を制御して、ヒータ素子１６１の通電を制御する（Ｓ２９）。以後、次のサンプリング時間になるまで待機し（Ｓ３０：ＮＯ）、次のサンプリング時間になると（Ｓ３０：ＹＥＳ）、Ｓ２８の処理に戻る。また、Ｓ２７の判断処理で、ＮＯの場合（Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が１００Ωに到達してから一定時間が経過していない場合）には、次のサンプリング時間になるまで待機する（Ｓ３１：ＮＯ）。次のサンプリング時間になると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を算出し（Ｓ３２）、その後、Ｓ２６の処理に戻る。尚、Ｓ２３の処理を実行するＣＰＵ６１が「第１抵抗値判断手段」として機能する。３００Ωが「基準抵抗値」の一例であり、１００Ωが「第１の所定抵抗値」の一例であり、２００Ωが「第２の所定抵抗値」の一例である。

以上説明したように、ヒータ制御処理２でも、従来のガスセンサ１の活性時間約１６０秒よりも短い時間で、ガスセンサ１の活性化を図ることができる。

次に、図１０を参照して、ヒータ素子１６１の活性化のための通電制御の第３実施例について説明する。図１０は、ヒータ素子１６１を制御するヒータ制御処理３のフローチャートである。図１０に示すフローチャートのプログラムは、ガスセンサ制御装置５のマイクロコンピュータ６０のＲＯＭ６３に記憶され、ＣＰＵ６１により実行される。

ヒータ制御処理３では、まず、ＥＣＵ９０からセンサ制御開始情報が信号入出力部６４を介してＣＰＵ６１に入力されたら、ＣＰＵ６１がヒータ駆動回路５７を制御して、ヒータ素子１６１に初期電圧５Ｖで通電を開始する（Ｓ４１）。次いで、Ｖｓセル１２０の電圧値Ｖｓが１．５Ｖ以下になるまで待機する（Ｓ４２：ＮＯ）。Ｖｓセル１２０の電圧値Ｖｓが１．５Ｖ以下になったら（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１がヒータ駆動回路５７を制御して、ヒータ素子１６１に電圧１０Ｖで通電し（Ｓ４３）、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を計測する（Ｓ４４）。次いで、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）の抵抗値が３００Ω未満になると（Ｓ４５：ＹＥＳ）、Ｉｐ１セル１１０，Ｉｐ２セル１３０の制御を開始する（Ｓ４７）。次いで、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が１００Ωになるように、ターゲットRpvs＝１００Ωとし、ＣＰＵ６１がヒータ駆動回路５７を制御して、ヒータ素子１６１の通電を制御する（Ｓ４８）。尚、Ｓ４５の処理では、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が３００Ωに到達してから時間計測を開始する。尚、Ｖｓセル１２０の内部抵抗の抵抗値（Rpvs）が３００Ω以上の場合には（Ｓ４５：ＮＯ）、次のサンプリング時間になるまで待機し（Ｓ４６：ＮＯ）、次のサンプリング時間になると（Ｓ４６：ＹＥＳ）、Ｓ４４の処理に戻る。次に、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が３００Ωに到達して一定時間（一例として、３０秒、４０秒、５０秒、６０秒、７０秒等）が経過したら（Ｓ４９：ＹＥＳ）、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を算出する（Ｓ５０）。次いで、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が２００Ωになるように、ターゲットRpvs＝２００Ωとし、ＣＰＵ６１がヒータ駆動回路５７を制御して、ヒータ素子１６１の通電を制御する（Ｓ５１）。次のサンプリング時間になるまで待機し（Ｓ５２：ＮＯ）、次のサンプリング時間になると（Ｓ５２：ＹＥＳ）、Ｓ５０の処理に戻る。また、Ｓ４９の判断処理で、ＮＯの場合（Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が３００Ω未満になってから一定時間が経過していない場合）には、次のサンプリング時間になるまで待機する（Ｓ５３：ＮＯ）。次のサンプリング時間になると（Ｓ５３：ＹＥＳ）、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を算出し（Ｓ５４）、その後、Ｓ４８の処理に戻る。尚、Ｓ４２の処理を実行するＣＰＵ６１およびＶｓ検出回路５３は、電圧検出手段として機能し、Ｓ４２でＹＥＳの場合に、Ｓ４４の処理を実行するＣＰＵ６１が「抵抗値検出手段」として機能する。また、１．５Ｖが「閾電圧」の一例である。

以上説明したように、ヒータ制御処理３でも、従来のガスセンサ１の活性時間約１６０秒よりも、大幅に短い時間で、ガスセンサ１の活性化を図ることができる。尚、Ｓ４９において、図９のヒータ制御処理２のＳ２７のように、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が１００Ωに到達して一定時間が経過したか否かを判断してもよい。

尚、本発明は上記実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、第１の所定抵抗値、第２の所定抵抗値、基準抵抗値は、各々１００Ω、２００Ω、３００Ωが例示されているが、必ずしもこの値に限られず、第１の所定抵抗値＜第２の所定抵抗値＜基準抵抗値の関係を満たせば良い。また、第１の所定抵抗値Ｒ１と第２の所定抵抗値Ｒ２との関係は、ガスセンサ１の確実な活性化を図る観点から、Ｒ２−Ｒ１≧５０Ω、より好ましくはＲ２−Ｒ１≧７５Ωの関係を満たすことが好ましい。尚、上記実施の形態において、第１の所定抵抗値Ｒ１を１００Ω、第２の所定抵抗値Ｒ２を１５０Ωに設定した場合にも、従来のガスセンサの活性時間よりも短い時間でガスセンサ１の活性化が図れることが、本発明者らの実験により確認されている。

また、上記実施の形態では、Ｖｓセル１２０の抵抗値を測定したが、Ｉｐ１セル１１０又はＩｐ２セル１３０の内部抵抗を測定して、その値に基づいて、ヒータ素子１６１を制御するヒータ制御処理を行っても良い。即ち、酸素イオン導電体からなる複数のセルを備えたガスセンサにおいては、何れかのセルの内部抵抗に基づいてヒータ素子１６１を制御するヒータ制御処理を行うようにすれば良い。

また、上記実施の形態では、Ｖｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）が３００Ωに到達した後に（図７のＳ３：ＹＥＳ，図９のＳ２３：ＹＥＳ，又は図１０のＳ４５：ＹＥＳ）に、Ｉｐ１セル１１０，Ｉｐ２セル１３０の制御を開始させていた（図７のＳ５，図９のＳ２５，又は図１０のＳ４７）。しかし、Ｉｐ１セル１１０，Ｉｐ２セル１３０の制御を開始させるタイミングは、センサ素子１０の温度が所定温度に達し、センサ素子１０に損傷を与えることなく通電可能な状態になったタイミングであればよく、上記実施形態の場合に限定されない。例えば、ヒータ通電開始から所定時間経過後に、Ｉｐ１セル１１０，Ｉｐ２セル１３０の制御を開始させてもよい。さらに、ヒータ制御処理３のように、Ｖｓセル１２０の電圧値Ｖｓが１．５Ｖ以下となったか否かを判断し（Ｓ４２）、Ｖｓが１．５Ｖ以下となり、かつ、ヒータ通電開始から所定時間経過した場合に、Ｉｐ１セル１１０，Ｉｐ２セル１３０の制御を開始させてもよい。

ガスセンサ制御装置５に接続されたガスセンサ１の概略構成を示す図である。 測定対象セルとしてＶｓセル１２０を用いた場合のＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）（Ω）と、Ｖｓセル１２０の温度（℃）との関係を示すグラフである。 ガスセンサ１のＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を２００Ω又は１００Ωで一定になるようにヒータ素子１６１の駆動を制御した場合のＮＯｘの検出値(ppm）と、ガスセンサ１の活性化までの時間を示すグラフである。 図３の部分拡大図である。 ガスセンサ１のＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を初め１００Ωで、４０秒、５０秒、６０秒、７０秒間一定になるようにヒータ素子１６１の駆動を制御し、その後、ガスセンサ１のＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）を２００Ωで一定になるようにヒータ素子１６１の駆動を制御した場合のＮＯｘの検出値(ppm）と、ガスセンサ１の活性化までの時間を示すグラフである。 図５の部分拡大図である。 ヒータ素子１６１を制御するヒータ制御処理１のフローチャートである。 ＮＯの検出値（ppm）、Ｖｓセル１２０の電圧値（ｍV)、およびＶｓセル１２０の抵抗値（Rpvs）の経過時間に対する変化を示したグラフである。 ヒータ素子１６１を制御するヒータ制御処理２のフローチャートである。 ヒータ素子１６１を制御するヒータ制御処理３のフローチャートである。

符号の説明

１ ガスセンサ
５ ガスセンサ制御装置
１０ ガスセンサ素子
５１ 基準電圧比較回路
５２ Ｉｐ１ドライブ回路
５３ Ｖｓ検出回路
５４ Ｉｃｐ供給回路
５５ Ｉｐ２検出回路
５６ Ｖｐ２印加回路
５７ ヒータ駆動回路
５８ 電気回路部
５９ 抵抗検出回路
６０ マイクロコンピュータ
６１ ＣＰＵ
１１０ Ｉｐ１セル
１１１ 固体電解質体
１２０ Ｖｓセル
１２１ 固体電解質体
１３０ Ｉｐ２セル
１３１ 固体電解質体
１５０ 第１測定室
１６１ ヒータ素子
１６０ 第２測定室
１７０ 基準酸素室

Claims (6)

1. 酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有するセルを複数備えると共に、通電により発熱して前記複数のセルを加熱するヒータを備え、複数の前記セルのうちの１つの電極間に測定対象ガスの特定ガス濃度に応じて電流が流れるガスセンサ素子の制御装置であって、
   複数の前記セルの何れかのセルを測定対象セルとして、その測定対象セルの抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、
   前記抵抗値検出手段の検出結果が第１の所定抵抗値になるように、前記ヒータの通電を制御し、その後、前記第１の所定抵抗値よりも大きい第２の所定抵抗値になるように、前記ヒータの通電を制御するヒータ制御手段と
   を備えたことを特徴とするガスセンサ制御装置。
2. 酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有するセルを複数備えると共に、通電により発熱して前記複数のセルを加熱するヒータを備え、複数の前記セルのうちの１つの電極間に測定対象ガスの特定ガス濃度に応じて電流が流れるガスセンサ素子の制御装置であって、
   複数の前記セルの何れかのセルを測定対象セルとして、その測定対象セルの抵抗値を検出する抵抗値検出手段と、
   前記抵抗値検出手段の検出結果が所定の基準抵抗値未満か否かを判断する第１抵抗値判断手段と、
   前記第１抵抗値判断手段により、前記抵抗値検出手段の検出結果が所定の基準抵抗値未満と判断された場合に、前記複数のセルへの通電を開始するセル通電開始手段と、
   前記第１抵抗値判断手段により、前記抵抗値検出手段の検出結果が所定の基準抵抗値未満と判断された場合に、前記抵抗値検出手段の検出結果が前記基準抵抗値未満の第１の所定抵抗値になるように、前記ヒータの通電を制御し、その後、前記第１の所定抵抗値よりも大きく、前記基準抵抗値未満の第２の所定抵抗値になるように、前記ヒータの通電を制御するヒータ制御手段と
   を備えたことを特徴とするガスセンサ制御装置。
3. 前記ガスセンサ素子は、前記複数のセルとして、
   第１測定室に導入された測定対象ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出セルと、
   前記酸素濃度検出セルによって検出された酸素濃度に基づき、前記第１測定室における測定対象ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、酸素濃度が制御された調整ガスを生成する第１酸素ポンプセルと、
   前記第１測定室に連通しつつ前記調整ガスが導入される第２測定室に一対の電極の一方が配置され、当該一対の電極間に所定の電圧を印加することにより、当該一対の電極間に前記特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２酸素ポンプセルとを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のガスセンサ制御装置。
4. 前記測定対象セルの一対の電極間における電圧を検出する電圧検出手段を備え、
   前記抵抗値検出手段は、前記測定対象セルの一対の電極間における電圧が所定の閾電圧未満になった場合に、当該測定対象セルの抵抗値の測定を開始することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のガスセンサ制御装置。
5. 前記測定対象セルは、前記酸素濃度検出セルであることを特徴とする請求項３に記載のガスセンサ制御装置。
6. 前記第１の所定抵抗値をＲ１（単位：Ω）、前記第２の所定抵抗値をＲ２（単位：Ω）としたときに、
   Ｒ２−Ｒ１≧５０
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のガスセンサ制御装置。

Images