JP4870611B2 - ガスセンサ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定のガスの濃度検出を行うガスセンサ素子に用いるガスセンサ制御装置に関する。

一対の電極を表裏面に形成したジルコニアなど酸素イオン伝導性の固体電解質体では、一方の電極に接する酸素の濃度と他方の電極に接する酸素の濃度とが異なると、この二面間に電圧（起電力）が生じる。
これを利用して、この電圧を所定の制御電圧に制御することにより、ＮＯｘなどの所定のガスの濃度を検知可能に構成したガスセンサ素子、およびこれを制御するガスセンサ制御装置が知られている（特許文献１参照）。

特開平１１−３０４７５８号公報

しかしながら、このようなガスセンサ制御装置では、上述の制御電圧に制御するように、その回路（回路素子等）に対して行う調整は、ガスセンサ制御装置を常温下において出荷前にのみ行っている。このため、実使用時に、例えば、周囲のあるいはガスセンサ制御装置自身の温度変化に伴い、これを構成する回路素子の温度特性によって、制御電圧が変動（ドリフト）してしまうことがある。すると、これにより、ガス濃度が正確に測定することが困難となる虞がある。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、デジタル信号を用いて、温度変化等による回路素子の特性変化の影響を低減し、制御対象セルに生じる電圧を適正に制御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。

そして、その解決手段は、第１端子と第２端子とを含み、固体電解質体からなる制御対象セルを有するガスセンサ素子であって、上記制御対象セルが活性化した状態において、上記第１端子と上記第２端子との間の端子間電圧が所定電圧となるように制御することにより、測定対象ガス中の所定のガスの濃度検出を行うガスセンサ素子に用いるガスセンサ制御装置であって、上記端子間電圧をデジタル信号化して、デジタル信号化端子間電圧を取得する取得手段と、上記デジタル信号化端子間電圧を用いてデジタル指令値を算出する指令値算出手段と、上記デジタル指令値に基づいてアナログ指令電圧を生成するアナログ化手段と、上記アナログ指令電圧に基づいて、上記端子間電圧を上記所定電圧とする所定電圧化手段と、を備えるガスセンサ制御装置である。

本発明にかかるガスセンサ制御装置は、端子間電圧を一旦デジタル信号化して、それを用いてデジタル指令値を算出する。そして、所定電圧化手段は、デジタル指令値に基づいて生成されたアナログ指令電圧に基づいて、制御対象セルの端子間電圧電圧を所定電圧にする。これにより、制御回路全体をアナログ回路で構成した場合に比べて、デジタル信号化して処理した分、回路素子の温度特性等による変動を回避できる。よって、温度変化等による回路素子の特性変化の影響を低減可能である。このため、ガスセンサ制御装置の周辺や自身に温度変化等が生じても正確にガス濃度の測定を行うことができる。

なお、取得手段としては、端子間電圧を用いて直接デジタル信号化端子間電圧を取得するもののほか、第１端子の電位および第２端子の電位をそれぞれ測定し、これらからデジタル信号化端子間電圧を取得するものも含まれる。

また指令値算出手段としては、所定電圧化手段に応じて、これに適するデジタル指令値を算出できるものであれば良いが、例えば、上述のデジタル信号化端子間電圧と、目標となる所定電圧との差異をもとに指令値を算出するものが挙げられる。

また制御対象セルとしては、端子間電圧を所定電圧に制御することで、ガス濃度測定に利用できるものであって、酸素イオン伝導性を有し、印加電圧の大きさによって、伝導する酸素イオン量を操作できる固体電解質から構成されるものが挙げられる。具体的には、ジルコニア（ＺｒＯ₂）等からなるセルが挙げられる。

さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、基準電圧に基づいて、前記端子間電圧を前記所定電圧に制御する制御手段を備え、前記所定電圧化手段は、前記アナログ指令電圧に基づいて、上記制御手段の上記基準電圧を更新する基準電圧更新手段であるガスセンサ制御装置とすると良い。

本発明にかかるガスセンサ制御装置は、制御手段を備えると共に、基準電圧更新手段で、一旦デジタル信号によって処理して得たアナログ指令電圧に基づいて、制御手段の基準電圧を更新するので、温度変化等による回路素子の特性変化の影響を低減しつつ、端子間電圧を所定電圧に制御可能である。従って、より正確にガス濃度測定を行うことができる。

なお、制御手段としては、例えば、ＰＩＤ制御など公知の制御手法によって、端子間電圧を所定電圧に制御するものが挙げられる。

さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、前記所定電圧化手段は、前記アナログ指令電圧に基づいて、前記端子間電圧を前記所定電圧に設定する電圧設定手段であるガスセンサ制御装置とすると良い。

本発明にかかるガスセンサ制御装置は、電圧設定手段で、端子間電圧を所定電圧に設定するので、この電圧設定手段のほか、取得手段、指令値算出手段、アナログ化手段により、端子間電圧のフィードバック制御を行うことができる。また、この際、一旦デジタル信号によって処理して得たアナログ指令電圧を用いる、すなわち、デジタル信号を介在させるので、温度変化等による回路素子の特性変化の影響を低減できる。従って、より正確にガス濃度測定を行うことが可能である。

さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、前記アナログ指令電圧の変更を、前記制御対象セルが活性化しているときに行うガスセンサ制御装置とすると良い。

制御対象セルが活性化している状態（活性化状態）にあれば、この制御対象セルの状態が安定しているので、このときアナログ指令電圧の変更をすれば、適切に制御対象セルの端子間電圧を所定電圧にすることができる。

なお活性化状態とは、制御対象セルの温度が所定の温度範囲（例えば６００〜８００℃）の範囲内になっており、酸素イオンを伝導できる程度にまで温度が高くなっている状態を指す。

さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、前記アナログ指令電圧の変更を、所定期間毎に行うガスセンサ制御装置とすると良い。

本発明のガスセンサ制御装置では、所定期間毎に、端子間電圧が所定電圧になるようにする。このため、前回の変更以降に、回路素子の温度特性等に起因して端子間電圧の所定電圧に対するずれが発生していた場合でも、アナログ指令電圧の変更により、再び制御対象セルの端子間電圧を所定電圧にすることができる。従って、常に正確にガス濃度の測定が可能である。

さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、前記ガスの濃度に関する第１信号を出力する第１信号出力手段と、上記第１信号を利用する出力信号利用装置から入力される、前記アナログ指令電圧の変更を許可する許可信号の有無を検知する許可信号検知手段と、を備え、前記アナログ指令電圧の変更を、上記許可信号により許可された期間内に行うガスセンサ制御装置とすると良い。

アナログ指令電圧を変更すると、これに伴って第１信号も変動してしまう。しかしながら、第１信号だけからでは、この変動がアナログ指令電圧の変更に起因するものか、ガス濃度変化によるものかの判別が難しいので、アナログ指令電圧の変更で出力信号利用装置での第１信号の利用に支障が生じる虞がある。
これに対し、本発明のガスセンサ制御装置は、ガス濃度に関する第１信号を出力する一方で、出力信号利用装置からの許可信号を検知して、許可された期間内にアナログ指令電圧を変更する。このため、許可された期間内にアナログ指令電圧を変更したのであれば、これによって第１信号に変動が生じたとしても、出力信号利用装置がこれを考慮して第１信号を適切に扱うことができ、この変更による影響を抑制でき、正確にガス濃度の測定ができる。

なお、出力信号利用装置としては、第１信号をエンジン制御、その他に利用する装置であればよく、例えば、ガスセンサ制御装置からの第１信号を利用してエンジン制御を行うエンジン制御装置（ＥＣＵ）が挙げられる。また、許可信号は、出力信号利用装置において、第１信号の利用をしない期間、例えば、エンジンに対するフューエルカット期間などに生成されるようにしておくと良い。さらに、第１信号出力手段における第１信号の出力形態はアナログ出力であっても、シリアル通信等のデジタル出力であっても良い。

さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、前記ガスの濃度に関する第１信号を、上記第１信号を利用する出力信号利用装置に対して出力する第１信号出力手段と、前記アナログ指令電圧の変更中であることを示す第２信号を、上記出力信号利用装置に出力する第２信号出力手段と、を備えるガスセンサ制御装置とすると良い。

アナログ指令電圧を変更すると、これに伴って第１信号も変動してしまう。しかしながら、第１信号だけからでは、この変動がアナログ指令電圧の変更に起因するものか、ガス濃度変化によるものかの判別が難しいので、アナログ指令電圧の変更で出力信号利用装置での第１信号の利用に支障が生じる虞がある。
これに対し、本発明のガスセンサ制御装置は、アナログ指令電圧の変更中であることを示す第２信号を、第１信号を利用する出力信号利用装置に向けて出力する。このため、第１信号を利用する装置において、第２信号によりアナログ指令電圧の変更中であることを検知することで、例えば、この間に出力される第１信号を無視するなど、適切な処置をとることが可能となる。

さらに、上述のガスセンサ制御装置であって、前記ガスセンサ素子は、第１固体電解質体の一方の面が第１測定室に晒され、上記第１固体電解質体の他方の面が基準雰囲気に晒されてなるセンサセルと、第２固体電解質体の一部が上記第１測定室に面し、上記センサセルの端子間電圧が第１所定電圧となるように、上記第１測定室に導入される測定対象ガスの酸素を出し入れする第１ポンピングセルと、第３固体電解質体の一部が上記第１測定室に連通する第２測定室に面し、自身の端子間電圧に第２所定電圧が印加されることで、上記第２測定室に導入される上記第１ポンピングセルにより処理された後の測定対象ガスに含まれるＮＯｘの濃度に応じた電流が流れる第２ポンピングセルと、を有し、上記センサセルおよび第２ポンピングセルの少なくともいずれかを前記制御対象セルとしてなるＮＯ_Xセンサ素子であるガスセンサ制御装置とすると良い。

本発明のガスセンサ制御装置では、センサセルおよび第２ポンピングセルの少なくともいずれかを制御対象セルとしたＮＯ_Xセンサ素子を用いているので、温度変動を生じても、精度良くＮＯ_Xの濃度を測定することができる。

（実施形態）
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明のガスセンサ制御装置であるＮＯ_X検出装置１の概略構成を示す構成図である。

ＮＯ_X検出装置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、ＮＯ_Xセンサ素子１０と共に用いて、エンジンの排気ガス中のＮＯ_X濃度を検出する。このうち、ＮＯ_Xセンサ素子１０は、図示しないヒータを備えている。一方、ＮＯ_X検出装置１は、ＮＯ_Xセンサ制御回路２０を備えると共に、図示しないヒータ制御回路を備えている。ヒータは、ＮＯ_Xセンサ素子１０の各セル１１，１２，１３を加熱して作動温度（活性化温度）に保つためのものであり、ヒータ制御回路は、このヒータへの通電制御を行うものである。

図３に、ＮＯ_Xセンサ素子１０の内部構造を示す部分拡大断面図を示す。
ＮＯ_Xセンサ素子１０は、第１ポンピングセル１１、酸素濃度検知セル１２、および第２ポンピングセル１３を、アルミナを主体とする絶縁層１４ａ，１４ｂを介してこの順に積層した構造を有する。また、多孔質物質からなる第１拡散抵抗体１５ａを介して測定対象ガスＧＭが取り込まれる第１測定室１６を備えている。
また、ＮＯ_Xセンサ素子１０は、多孔質体からなる第２拡散抵抗体１５ｂを介して、第１測定室１６と隣り合う、第２測定室１８を備える。なお、第２測定室１８は、酸素濃度検知セル１２を積層方向に貫通し、第２ポンピングセル１３にまで届いており、この第２測定室１８には、第２ポンピングセル１３の第２ポンプ用第１電極１３ｂが露出している。

このうち、第１ポンピングセル１１は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアからなる第２固体電解質層１１ａと、これを挟み込むように配置された第１ポンプ用第１電極１１ｂおよび第１ポンプ用第２電極１１ｃとを備える。これらは白金からなり、各々その表面は、多孔質体からなる保護層１１ｄ，１１ｅで覆われている。なお、第１ポンプ用第１電極１１ｂは第４センサ端子１９ｄに、第１ポンプ用第２電極１１ｃは第１センサ端子１９ａに、それぞれ接続されている。

一方、酸素濃度検知セル１２は、ジルコニアからなる第１固体電解質層１２ａと、これを挟み込むように配置された白金製の検知用電極１２ｂおよび基準用電極１２ｃを備える。なお、検知用電極１２ｂは第１センサ端子１９ａに、基準用電極１２ｃは第２センサ端子１９ｂに、それぞれ接続されている。

さらに、第２ポンピングセル１３は、ジルコニアからなる第３固体電解質層１３ａと、この表面のうち絶縁層１４ｂに面する表面に配置され、白金からなる第２ポンプ用第１電極１３ｂおよび第２ポンプ用第２電極１３ｃを備える。なお、第２ポンプ用第１電極１３ｂは第３センサ端子１９ｃに、第２ポンプ用第２電極１３ｃは第１センサ端子１９ａに、それぞれ接続されている。

このＮＯ_Xセンサ素子１０では、ＮＯｘセンサ制御回路２０に設けられた定電流源（図１では図示せず）にて、酸素濃度検知セル１２の基準用電極１２ｃから検知用電極１２ｂに向けて微小電流を流し、第１測定室１６から第１固体電解質層１２ａを介して基準用電極１２ｃに酸素を供給する。これにより、基準用電極１２ｃと隣り合う多孔質状の基準酸素室１７の酸素濃度が一定に制御され、基準用電極１２ｃ（換言すれば、第１固体電解質層１２ａの一方の面）が基準雰囲気に晒されることになる。こうして、酸素濃度検知セル１２では、第１測定室１６と基準酸素室１７との酸素濃度差に応じた電圧（第１端子間電圧Ｖｓ）が発生することになる。以降に、ＮＯｘセンサ素子１０の動作について、詳細を説明する。

すなわち、ＮＯ_Xセンサ素子１０を、ヒータにより活性化温度（本実施形態では６００℃）以上の温度まで加熱して、第１ポンピングセル１１、酸素濃度検知セル１２、および第２ポンピングセル１３を活性化状態とする。酸素濃度検知セル１２の検知用電極１２ｂと基準用電極１２ｃの間の第１端子間電圧Ｖｓが、第１所定電圧Ｖ１（本実施形態では４２５ｍＶ）となるように、第１ポンピングセル１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１を制御する。第１ポンプ電流Ｉｐ１は、第１ポンピングセル１１における電極間（第１ポンプ用第１電極１１ｂと第１ポンプ用第２電極１１ｃとの間）の第２固体電解質層１１ａ内を、酸素イオンが伝導することにより発生する。これにより、第１測定室１６から外部への酸素Ｏ₂の汲み出し、あるいは汲み入れが行われ、この第１測定室１６の酸素濃度が、ごく低い所定濃度になるように制御される。さらに、このようにして酸素濃度を調整された第１測定室１６中の酸素濃度調整済ガスＧＮは、第２拡散抵抗体１５ｂを通じて第２測定室１８中に誘導される。但し、測定対象ガスＧＭに含まれていたＮＯ_Xは、酸素濃度調整済ガスＧＮにも含まれている。

さらに、第２ポンピングセル１３の第２ポンプ用第１電極１３ｂおよび第２ポンプ用第２電極１３ｃの間に第２所定電圧Ｖ２（本実施形態では４５０ｍＶ）を印加すると、第２ポンプ用第１電極１３ｂの触媒作用によって、第２測定室１８中の酸素濃度調整済ガスＧＮに含まれているＮＯ_Xが解離される（２ＮＯ₂→Ｎ₂＋４Ｏ²⁺＋８ｅ^-）。すると、その解離により得られた酸素イオンが、第２ポンプ用第１電極１３ｂと第２ポンプ用第２電極１３ｃとの間の第３固体電解質層１３ａを伝導して、第２ポンプ電流Ｉｐ２が生じる。つまり、第２ポンピングセル１３は、第２測定室１８中の酸素濃度調整済ガスＧＮに含まれるＮＯ_Xの濃度に応じた第２ポンプ電流Ｉｐ２が、この電極間に流れるように構成されている。

次いで、本実施形態におけるＮＯ_X検出装置１について説明する（図１、図２参照）。このＮＯ_X検出装置１は、ＮＯ_Xセンサ制御回路２０と、バッファＯＡ５，ＯＡ６，ＯＡ７からなる。さらに、ＮＯ_Xセンサ制御回路２０は、マイクロコンピュータ（以下、ＭＣとも言う）２１、ＰＩＤ回路２２、Ｖｓ加算前基準電圧発生器２３、Ｖｓ指令回路２４、Ｖｐ設定回路２５、ＶｓＶｐモニタ回路２６、Ｉｐ１ドライバ２７、複数の抵抗体Ｒ１〜Ｒ１２、および複数のバッファＯＡ１〜ＯＡ４を有している。
また、このＮＯ_X検出装置１はＮＯ_Xセンサ素子１０に対する通電制御を行うと共に、濃度信号ｓｉｇ１を出力するものであり、第１配線３９ａおよび第４配線３９ｄを介してＮＯ_Xセンサ素子１０の第１ポンピングセル１１に、第１配線３９ａおよび第３配線３９ｃを介して第２ポンピングセル１３に、第１配線３９ａおよび第２配線３９ｂを介して酸素濃度検知セル１２に、それぞれ接続している。
さらに、本実施形態におけるＮＯ_Xセンサ制御回路２０のＭＣ２１は、エンジン制御装置４０（以下、ＥＣＵとも言う）と通信を行う。また、図示しないタイマを有する。

ＮＯ_Xセンサ制御回路２０は、酸素濃度検知セル１２を制御する制御回路ＣＣ１および基準電圧回路ＶＣを有する。この制御回路ＣＣ１は、ＰＩＤ回路２２、抵抗体Ｒ１２、参照電源３０、およびＩｐ１ドライバ２７で構成される。
また、基準電圧回路ＶＣは、加算前基準電圧回路ＯＣと加算回路ＡＣとからなる。このうち、制御回路ＣＣ１に入力する加算前基準電圧Ｖｓｔを出力する加算前基準電圧回路ＯＣは、Ｖｓ加算前基準電圧発生器２３とバッファＯＡ３で構成される。また、加算回路ＡＣは、抵抗体Ｒ９〜Ｒ１１で構成され、加算前基準電圧回路ＯＣで生成される加算前基準電圧Ｖｓｔと、後述するＶｓ指令回路２４で生成される基準電圧用アナログ電圧Ｖｓａ２をノードＮ１で加算する。そして、そこで生じる基準電圧ＶｓｘがＰＩＤ回路２２に入力される。

次いで、制御回路ＣＣ１の動作について説明する。ＰＩＤ回路２２は、ノードＮ１における基準電圧Ｖｓｘに基づいて、酸素濃度検知セル１２の第１センサ端子１９ａと第２センサ端子１９ｂとの間の第１端子間電圧Ｖｓが、第１所定電圧Ｖ１（本実施形態では４２５ｍＶ）になるよう制御する。この際、第１ポンピングセル１１に流す第１ポンプ電流Ｉｐ１を制御して、第１端子間電圧Ｖｓを制御している。具体的には、第１端子間電圧Ｖｓの偏差量ΔＶｓを用いたＰＩＤ演算を行い、ＰＩＤ回路２２の出力電圧にしたがって、第１回路端子２９ａの電位Ｖ２９ａを変化させる。

Ｉｐ１ドライバ２７は、第１ポンピングセル１１に第１ポンプ電流Ｉｐ１を流すためのオペアンプであり、反転入力端子（−）が第１回路端子２９ａおよび抵抗体Ｒ１２を介してＰＩＤ回路２２に接続され、非反転入力端子（＋）が参照電源３０に接続され、出力端子が第４回路端子２９ｄに接続されている。そして、第４回路端子２９ｄから、第４配線３９ｄ、第１ポンピングセル１１、第１配線３９ａを介して第１回路端子２９ａに至る負帰還回路が構成されている。このため、第１回路端子２９ａの電位Ｖ２９ａが参照電源３０の参照電位（本実施形態では３．６Ｖ）と等しくなるように、第１ポンピングセル１１に第１ポンプ電流Ｉｐ１を流す。
かくして制御回路ＣＣ１は、第１配線３９ａ、第２配線３９ｂ、および第４配線３９ｄを介して、酸素濃度検知セル１２および第１ポンピングセル１１を含むフィードバック制御回路を構成し、酸素濃度検知セル１２の第１端子間電圧Ｖｓを所定電圧Ｖ１（４２５ｍＶ）に保つように制御を行っている。

しかしながら、例えば、制御回路ＣＣ１内の回路素子の特性が温度変化によって変動した場合、例えば、Ｖｓ加算前基準電圧発生器２３の発生する加算前基準電圧Ｖｓｔが変動した場合には、酸素濃度検知セル１２の第１端子間電圧Ｖｓを、正確に第１所定電圧Ｖ１に制御することができなくなることがある。

そこで本実施形態では、上述の回路素子の温度変化による特性変動、例えば、加算前基準電圧Ｖｓｔの変動によって第１所定電圧Ｖ１が変動するのを調整する。具体的には、上述の制御回路ＣＣ１および基準電圧回路ＶＣ（加算回路ＡＣおよび加算前基準電圧回路ＯＣ）に加えて、ＶｓＶｐモニタ回路２６、ＭＣ２１、およびＶｓ指令回路２４を用いて、基準電圧Ｖｓｘの値を更新し、第１端子間電圧Ｖｓを第１所定電圧Ｖ１にするよう制御する。

酸素濃度検知セル１２の第１端子間電圧Ｖｓを第１所定電圧Ｖ１に制御するＶｓ指令回路２４等の動作について説明する。
本実施形態では、ＮＯ_Xセンサ素子１０の各端子１９ａ，１９ｂ，１９ｃの電位Ｃｏｍ，Ｖｓ＋，Ｖｐ＋を、それぞれのバッファＯＡ６，ＯＡ５，ＯＡ７を介してモニタする。モニタした各電位Ｃｏｍ，Ｖｓ＋，Ｖｐ＋は、それぞれＶｓＶｐモニタ回路２６に入力される。
このＶｓＶｐモニタ回路２６では、差動アンプ２６ｍ，２６ｎを用いて、（Ｖｓ＋）−（Ｃｏｍ）、（Ｖｐ＋）−（Ｃｏｍ）が演算され、さらに、Ａ／Ｄ変換器２６ａ，２６ｂによるデジタル値に変換されて、第１端子間電圧Ｖｓに対応するデジタル化第１端子間電圧Ｖｓｄ１、および第２端子間電圧Ｖｐに対応するデジタル化第２端子間電圧Ｖｐｄ１とされる。

これらは、いずれもＭＣ２１に入力される。このＭＣ２１は、デジタル化第１端子間電圧Ｖｓｄ１、およびデジタル化第２端子間電圧Ｖｐｄ１を用いて、後述する演算処理を行い、Ｖｓ指令回路２４に向けてデジタル指令値Ｖｓｄ２を出力する。また後述するＶｐ設定回路２５に向けてデジタル設定値Ｖｐｄ２を出力する。
なお、このＭＣ２１は、詳述しないが、ＣＰＵのほか、ＲＯＭ、ＲＡＭ等、公知の構成を有し、電源が投入（車両がキーオン）されると作動しはじめ、ＲＯＭ等に予め格納したプログラムをＣＰＵにロードして、後述するフローチャート（図４〜図６）に示すように動作する。

次に、Ｖｓ指令回路２４について説明する（図２（ａ）参照）。Ｖｓ指令回路２４は、ＭＣ２１から出力されたデジタル指令値Ｖｓｄ２をアナログ指令電圧Ｖｓａ１に変換する第１Ｄ／Ａ変換器２４ａのほか、同一の温度特性を有する抵抗体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３から構成され、アナログ指令電圧Ｖｓａ１の電位を調整する第１電位調整回路ＮＲ１、およびバッファＯＡ１からなる第１所定電圧化回路２４ｂを含む。バッファＯＡ１の反転入力端子（−）にはその出力が入力され、非反転入力端子（＋）には第１電位調整回路ＮＲ１を通じてアナログ指令電圧Ｖｓａ１が入力される。出力端子には抵抗体Ｒ４が接続されている。

かくして、このＶｓ指令回路２４（第１所定電圧化回路２４ｂ）は、測定した酸素濃度検知セル１２の第１端子間電圧Ｖｓをもとに、ＰＩＤ回路２２に入力する基準電圧Ｖｓｘを更新するための基準電圧用アナログ電圧Ｖｓａ２を出力する。
この基準電圧用アナログ電圧Ｖｓａ２は、抵抗体Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１で構成された加算回路ＡＣにより、そのノードＮ１でＶｓ加算前基準電圧発生器の出力する加算前基準電圧Ｖｓｔと加算されて基準電圧Ｖｓｘとなり、ＰＩＤ回路２２に入力される。

このように、本実施形態にかかるＮＯ_X検出装置１では、ＶｓＶｐモニタ回路、ＭＣ２１、およびＶｓ指令回路２４を備えているため、温度変化時によって、例えば、Ｖｓ加算前基準電圧発生器２３の出力する加算前基準電圧Ｖｓｔが変化したとしても、酸素濃度検知セル１２の第１端子間電圧Ｖｓを正確に所定電圧Ｖ１（４２５ｍＶ）に制御することが可能である。従って、正確にＮＯ_X濃度の測定を行うことができる。
しかも、モニタした第１端子間電圧Ｖｓを、一旦デジタル信号化し、その後ＭＣ２１においてデジタル信号のまま、演算処理する。その後に、デジタル指令値Ｖｓｄ２をアナログ化して得たアナログ指令電圧Ｖｓａ１に基づいて第１端子間電圧Ｖｓを制御するので、すべてアナログ回路を用いて同様のアナログ指令電圧Ｖｓａ１を得た場合に比べて、温度変化等による回路素子の特性変化の影響を低減可能である。従って、より正確にＮＯ_X濃度測定を行うことができる。

次に、Ｖｐ設定回路２５を用いた第２ポンピングセル１３の第２端子間電圧Ｖｐの、第２所定電圧Ｖ２への制御について説明する。なお、第２ポンピングセル１３については、酸素濃度検知セル１２における制御回路ＣＣ１のような制御回路は用いていない。

Ｖｐ設定回路２５は（図２（ｂ）参照）、ＭＣ２１から出力されたデジタル設定値Ｖｐｄ２をアナログ設定電圧Ｖｐａ１に変換する第２Ｄ／Ａ変換器２５ａのほか、同一の温度特性を有する抵抗体Ｒ５〜Ｒ７から構成され、アナログ設定電圧Ｖｐａ１の電位を調整する第２電位調整回路ＮＲ２、およびバッファＯＡ２からなる第２所定電圧化回路２５ｂを含む。バッファＯＡ２の反転入力端子（−）にはその出力が入力され、非反転入力端子（＋）には第２電位調整回路ＮＲ２を通じてアナログ設定電圧Ｖｐａ１が入力される。出力端子には抵抗体Ｒ８が接続されている。

このＶｐ設定回路２５（第２所定電圧化回路２５ｂ）は、第２Ｄ／Ａ変換器２５ａで得たアナログ設定電圧Ｖｐａ１に基づいて、アナログ電圧Ｖｐａ２を発生させる。このアナログ電圧Ｖｐａ２は、第２ポンピングセル１３の第２端子間電圧Ｖｐが第２所定電圧Ｖ２（４５０ｍＶ）になるよう算出された設定電圧であり、そのまま第３センサ端子１９ｃを通して第２ポンピングセル１３に印加される。

本実施形態にかかるＮＯ_X検出装置１は、ＶｓＶｐモニタ回路２６、ＭＣ２１、およびＶｐ設定回路２５を備えているため、第２端子間電圧Ｖｐを正確に第２所定電圧Ｖ２にすることが可能である。従って、正確にＮＯ_X濃度の測定を行うことができる。
しかも、第２所定電圧化回路２５ｂで、アナログ設定電圧Ｖｐａ１に基づいて、第２端子間電圧Ｖｐを第２所定電圧Ｖ２に設定するので、この第２所定電圧化回路２５ｂのほか、ＶｓＶｐモニタ回路２６、ＭＣ２１、および第２Ｄ／Ａ変換器２５ａにより、フィードバック制御を行うことができる。また、この際、モニタした第２端子間電圧Ｖｐを、一旦デジタル信号化し、ＭＣ２１によってデジタル信号のまま、演算処理をする。その後にデジタル設定値Ｖｐｄ２をアナログ化する。つまり、デジタル信号を介在させるので、温度変化等による回路素子の特性変化の影響を低減できる。従って、より正確にＮＯ_X濃度測定を行うことが可能である。

さらに、Ｖｐ設定回路２５の抵抗体Ｒ８を流れる電流の大きさは、第２ポンピングセル１３に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２であるので、この抵抗体Ｒ８に生じた電圧（電位差）を第３増幅器２８を用いてＭＣ２１に入力する。ＭＣ２１は、入力された電圧値に基づいてＮＯ_Xの濃度を示す濃度信号ｓｉｇ１をＥＣＵ４０に向けて出力する。
なお、ＥＣＵ４０は、後述するように、ＭＣ２１に向けてデジタル指令値Ｖｓｄ２およびデジタル設定値Ｖｐｄ２の変更を許可する許可信号ｓｉｇ３を出力する。

次に、本実施形態のＮＯ_X検出装置１を用いて、酸素濃度検知セル１２の電圧指令、および第２ポンピングセル１３の電圧設定をする手法について、図４〜図６に示したフローチャートを参照しながら説明する。
車両をキーオン（起動）すると、それに伴いＮＯ_X検出装置１（ＭＣ２１）が起動し、ステップＳ１において初期設定を行う。
ステップＳ２では、第１ポンピングセル１１、酸素濃度検知セル１２、および第２ポンピングセル１３が活性化状態にあるか否かを判定する。つまり、ＮＯｘセンサ素子１０が、ヒータにより活性化温度（６００℃）以上であるか否かを判定する。ここで、ＮＯ、すなわち第１ポンピングセル１１、酸素濃度検知セル１２、および第２ポンピングセル１３が、活性化状態にない場合、ステップＳ２を繰り返して活性化を待つ。一方、ＹＥＳ、すなわち第１ポンピングセル１１、酸素濃度検知セル１２、および第２ポンピングセル１３が活性化状態にある場合には、ステップＳ３に進む。なお、本実施の形態では、第１ポンピングセル１１、酸素濃度検知セル１２、および第２ポンピングセル１３が活性化状態にあるか否かは、酸素濃度検知セル１２のインピーダンスを検出し、このインピーダンスに基づいて、全てのセルが活性化状態にあるか否かを判定するようにしている。この酸素濃度検知セル１２のインピーダンスは、酸素濃度検知セル１２の温度と相関関係があるため、インピーダンスを用いることで酸素濃度検知セル１２の温度、ひいてはＮＯｘセンサ素子１０の温度を検出することができる。なお、酸素濃度検知セル１２のインピーダンスを検出するにあたっては、ＮＯｘセンサ制御回路２０に設けたインピーダンス検出回路（図示せず）およびＭＣ２１を用いて行うことができるが、これについては先に述べた特開平１１−３０４７５８号公報にて公知のため、詳述については省略する。

ステップＳ３では、抵抗体Ｒ８に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２に対応する濃度信号ｓｉｇ１をＥＣＵ４０に出力する。これによりＥＣＵ４０は、酸素濃度調整済ガスＧＮのＮＯ_X濃度を検知する。その後、ステップＳ４では、ＥＣＵ４０から許可信号ｓｉｇ３を入力されたか否かを判定する。ここで、ＮＯ、すなわちＥＣＵ４０から許可信号ｓｉｇ３が入力されていない場合には、ステップＳ３に戻る。これにより、許可信号ｓｉｇ３が入力されるまで、酸素濃度調整済ガスＧＮにおけるＮＯ_X濃度を繰り返し測定し、濃度信号ｓｉｇ１を繰り返し出力する。
一方、ＹＥＳ、すなわち許可信号ｓｉｇ３が入力されている場合には、ステップＳ５に進む。

次いで、ステップＳ５ではＶｓ指令ルーチン（図５参照）を、ステップＳ６ではＶｐ設定ルーチン（図６参照）を実行する。その後、再びステップＳ３に戻る。車両がキーオフして、ＭＣ２１の制御が停止するまで、これらを繰り返す。

次いで、ステップＳ５のＶｓ指令ルーチンについて図５のフローチャートを参照して説明する。まず、ステップＳ１１では、酸素濃度検知セル１２の第１端子間電圧Ｖｓを読み込む。具体的には、前述したように第２センサ端子１９ｂの電位Ｖｓ＋から第１センサ端子１９ａの電位Ｃｏｍを差し引いて第１端子間電圧Ｖｓを得、第１Ａ／Ｄ変換器２６ａでデジタル信号化して、このデジタル化第１端子間電圧Ｖｓｄ１をＭＣ２１に入力する。次に、ステップＳ１２に進み、ＭＣ２１に入力した第１端子間電圧Ｖｓ（デジタル化第１端子間電圧Ｖｓｄ１）が第１所定電圧Ｖ１の許容範囲内にあるか否かを判定する。ここで、ＹＥＳ、すなわち第１端子間電圧Ｖｓが許容範囲内にあるときは、メインルーチンに戻り、ステップＳ６に進む。

一方、ステップＳ１２でＮＯ、すなわち第１端子間電圧Ｖｓが許容範囲内から外れている場合には、ステップＳ１３に進む。ここで、ＭＣ２１は、第１端子間電圧Ｖｓが第１所定電圧Ｖ１となるようにすべく、現時点で出力しているデジタル指令値Ｖｓｄ２等も考慮して、新たなデジタル指令値Ｖｓｄ２を算出し、Ｖｓ指令回路２４に向けて出力する。この更新されたデジタル指令値Ｖｓｄ２は、Ｖｓ指令回路２４の第１Ｄ／Ａ変換器２４ａでアナログ指令電圧Ｖｓａ１とされ、さらに第１電位調整回路ＮＲ１を通じて、バッファＯＡ１に入力され、更新された基準電圧用アナログ電圧Ｖｓａ２とされる。そして、この基準電圧用アナログ電圧Ｖｓａ２と、Ｖｓ加算前基準電圧発生器２３が発生する加算前基準電圧Ｖｓｔとを加算回路ＡＣで加算して、更新された基準電圧Ｖｓｘが生成される。このため、例えば温度変化等によってＶｓ加算前基準電圧発生器２３の出力する加算前基準電圧Ｖｓｔが変動しても、アナログ指令電圧Ｖｓａ１を基にした基準電圧用アナログ電圧Ｖｓａ２を加算して、基準電圧Ｖｓｘを常に適切な値に保ち、酸素濃度検知セル１２の第１端子間電圧Ｖｓを、上述のＰＩＤ回路２２によって第１所定電圧Ｖ１に制御させることができる。

特に、本実施形態では、モニタした第１端子間電圧Ｖｓを、一旦デジタル信号化し、ＭＣ２１においてデジタル信号のまま演算処理した後に、アナログ化して得たアナログ指令電圧Ｖｓａ１に基づき第１端子間電圧Ｖｓを制御する。このため、すべてアナログ回路を用いて同様のアナログ指令電圧Ｖｓａ１を得た場合に比べ、温度変化等による回路素子の特性変化の影響を低減可能である。従って、より正確にＮＯ_X濃度測定を行うことができる。

次いで、ステップＳ６のＶｐ設定ルーチンについて図６のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ２１では、第２ポンピングセル１３の第２端子間電圧Ｖｐを読み込む。具体的には、前述したように第３センサ端子１９ｃの電位Ｖｐ＋から第１センサ端子１９ａの電位Ｃｏｍを差し引いて第２端子間電圧Ｖｐを得、第２Ａ／Ｄ変換器２６ｂでデジタル信号化して、このデジタル化第２端子間電圧Ｖｐｄ１をＭＣ２１に入力する。次に、ステップＳ２２に進み、ＭＣ２１に入力した第２端子間電圧Ｖｐ（デジタル化第２端子間電圧Ｖｐｄ１）が第２所定電圧Ｖ２の許容範囲内にあるか否かを判定する。ここで、ＹＥＳ、すなわち第２端子間電圧Ｖｐが許容範囲内にあるときは、メインルーチンに戻り、ステップＳ３に戻る。

一方、ステップＳ２２でＮＯ、すなわち第２端子間電圧Ｖｐが許容範囲内から外れている場合には、ステップＳ２３に進む。ここで、ＭＣ２１は、第２端子間電圧Ｖｐが第２所定電圧Ｖ２となるようにすべく、現時点で出力しているデジタル設定値Ｖｐｄ２等も考慮して、新たなデジタル設定値Ｖｐｄ２を算出する。この更新されたデジタル設定値Ｖｐｄ２は、Ｖｐ設定回路２５の第２Ｄ／Ａ変換器２５ａでアナログ設定電圧Ｖｐａ１とされ、さらに第２電位調整回路ＮＲ２を通じて、バッファＯＡ２に入力されて、新たなアナログ電圧Ｖｐａ２が設定される。このため、例えば、温度変化等によって、バッファＯＡ２、抵抗体Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７等の特性が変化しても、アナログ設定電圧Ｖｐａ１を基にしたアナログ電圧Ｖｐａ２を常に適切な値に設定でき、第２ポンピングセル１３の第２端子間電圧Ｖｐが常に、第２所定電圧Ｖ２になるように制御することができる。

特に、本実施形態では、モニタした第２端子間電圧Ｖｐを、一旦デジタル信号化し、ＭＣ２１においてデジタル信号のまま演算処理した後に、アナログ化して得たアナログ設定電圧Ｖｐａ１に基づき第２端子間電圧Ｖｐを制御する。このため、すべてアナログ回路を用いて同様のアナログ指令電圧Ｖｐａ１を得た場合に比べ、温度変化等による回路素子の特性変化の影響を低減可能である。従って、より正確にＮＯ_X濃度測定を行うことができる。

本実施形態のＮＯ_X検出装置１では、前述のＶｓ指令ルーチン（ステップＳ５）で、酸素濃度検知セル１２の第１端子間電圧Ｖｓが第１所定電圧Ｖ１になるよう、基準電圧Ｖｓｘを更新する。また、上述のＶｐ設定ルーチン（ステップＳ６）で、第２ポンピングセル１３の第２端子間電圧Ｖｐが第２所定電圧Ｖ２になるようにアナログ設定電圧Ｖｐａ１を設定する。このため、正確にＮＯ_Xの濃度を測定することができる。
また、ＮＯ_Xセンサ素子１０が活性化状態にあるときに、アナログ指令電圧Ｖｓａ１、アナログ設定電圧Ｖｐａ１の更新、設定を行う。このように、このＮＯ_Xセンサ素子１０の状態が安定しているときに、基準電圧Ｖｓｘの更新や、アナログ設定電圧Ｖｐａ１の設定を行うので、適切に酸素濃度検知セル１２の第１端子間電圧Ｖｓを第１所定電圧Ｖ１に、また第２端子間電圧Ｖｐを第２所定電圧Ｖ２に制御することができる。
さらに、ＥＣＵ４０からの許可信号ｓｉｇ３を検知して、許可された期間内にアナログ指令電圧Ｖｓａ１の更新およびアナログ設定電圧Ｖｐａ１の設定を行う。これによって濃度信号ｓｉｇ１に変動が生じたとしても、ＥＣＵ４０がこれを考慮して濃度信号ｓｉｇ１を適切に扱うことができ、この更新、設定による影響を抑制でき、正確にＮＯ_X濃度の測定ができる。

なお、本実施形態において、ＶｓＶｐモニタ回路２６は取得手段に、ステップＳ１３，Ｓ２３は指令値算出手段に、第１Ｄ／Ａ変換器２４ａ、第２Ｄ／Ａ変換器２５ａはアナログ化手段に、第１所定電圧化回路２４ｂ、第２所定電圧化回路２５ｂは所定電圧化手段に対応する。また、制御回路ＣＣ１は制御手段に、第１所定電圧化回路２４ｂは基準電圧更新手段に対応する。また、第２所定電圧化回路２５ｂは電圧設定手段に、ステップＳ３は第１信号出力手段に、ステップＳ４は許可検知手段に対応する。

（変形形態１）
次に、本発明の変形形態１について、図１、図２、図７を参照しつつ説明する。
本変形形態１のＮＯ_X検出装置１は、実施形態でＭＣ２１がＥＣＵ４０から許可信号ｓｉｇ３を入力する代わりに、ＥＣＵ４０に向けて無効化信号ｓｉｇ２を出力する点で異なり、それ以外は同様である。
そこで、異なる点を中心として説明すると共に、同様の部分の説明は省略または簡略化するが、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。

本変形形態１のＮＯ_X検出装置１を用いて、酸素濃度検知セル１２の電圧指令、および第２ポンピングセル１３の電圧設定をする手法について、図７に示したフローチャートを参照しながら説明する。

本変形形態１においては、実施形態と同じくステップＳ１で初期設定を行った後、ステップＳ３２でタイマ（図示しない）をスタートさせた上で、ステップＳ２で各セルの活性化を待ち、その後、ステップＳ３で測定した測定対象セルＧＭ（酸素濃度調整済ガスＧＮ）におけるＮＯ_Xの濃度信号ｓｉｇ１をＥＣＵ４０に向けて出力する。さらに、ステップＳ３５では、タイマのスタートから所定時間が経過したか否かを判定する。ここで、ＮＯ、すなわちタイマをスタートさせてから所定時間に未達の場合には、ステップＳ３に戻る。一方、ＹＥＳ、すなわち所定時間が経過している場合には、ステップ３６に進み、タイマをリセットし、再びスタートした後、ステップＳ３７で、ＭＣ２１が無効化信号ｓｉｇ２をＥＣＵ４０に向けて出力する。

その後、ステップＳ５、およびステップＳ６では、前述の実施形態と同様に、Ｖｓ指令ルーチンおよびＶｐ設定ルーチンを実行する。さらにその後、ステップＳ４０で、無効化信号ｓｉｇ２の出力を停止し、ステップＳ３に戻る。

かくして、本変形形態１のＮＯ_X検出装置１でも、前述のＶｓ指令ルーチン（ステップＳ５）およびＶｐ設定ルーチン（ステップＳ６）で、第１端子間電圧Ｖｓおよび第２端子間電圧Ｖｐがそれぞれ所定電圧Ｖ１，Ｖ２になるよう、基準電圧Ｖｓｘの更新、および、アナログ設定電圧Ｖｐａ１の設定をそれぞれ行う。このため、正確にＮＯ_Xの濃度を測定することができる。
また、ＮＯ_Xセンサ素子１０が活性化状態にあるときに、アナログ指令電圧Ｖｓａ１、アナログ設定電圧Ｖｐａ１の更新、設定を行う。このように、このＮＯ_Xセンサ素子１０の状態が安定しているときに、基準電圧Ｖｓｘの更新や、アナログ設定電圧Ｖｐａ１の設定を行うので、適切に酸素濃度検知セル１２の第１端子間電圧Ｖｓを第１所定電圧Ｖ１に、また第２端子間電圧Ｖｐを第２所定電圧Ｖ２に制御することができる。
さらに、本変形形態１では、無効化信号ｓｉｇ２を出力している間に、アナログ指令電圧Ｖｓａ１およびアナログ設定電圧Ｖｐａ１の更新、設定を行う（ステップＳ３７，Ｓ４０参照）。従って、ＭＣ２１は、濃度信号ｓｉｇ１を利用するＥＣＵ４０において、無効化信号ｓｉｇ２によりアナログ指令電圧Ｖｓａ１およびアナログ設定電圧Ｖｐａ１の更新中および設定中であることを検知することで、例えば、この間に出力される濃度信号ｓｉｇ１を無視するなど、ＥＣＵ４０が適切な処置をとることが可能となる。
なお、本変形形態１において、ステップＳ３７は第２信号出力手段に対応する。

（変形形態２）
次に、実施形態の変形形態２について、図８を参照しつつ説明する。
本変形形態２のＮＯ_X検出装置１０１は、前述した実施形態のＮＯ_X検出装置１とは、加算前基準電圧回路ＯＣおよび加算回路ＡＣが無い点で異なり、それ以外は同様である。言い換えると、本変形形態のＶｓ指令回路から出力される基準電圧用アナログ電圧Ｖｓａ２がそのまま制御回路ＣＣ２の基準電圧となる点で、実施形態と異なる。
そこで、異なる点を中心として説明すると共に、同様の部分の説明は省略または簡略化するが、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。

図８に、本変形形態２にかかるＮＯ_X検出装置１０１の概略構成を示す構成図を示す。このＮＯ_X検出装置１０１は、実施形態と同様に、ＮＯ_Xセンサ制御回路１２０とバッファＯＡ５，ＯＡ６，ＯＡ７からなる。
このＮＯ_Xセンサ制御回路１２０のうち、Ｖｓ指令回路２４（第１所定電圧化回路２４ｂ）から出力される基準電圧用アナログ電圧Ｖｓａ２は、直接ＰＩＤ回路２２に入力され、このＰＩＤ回路２２の基準電圧として用いられる。ＭＣ２１は、この基準電圧用アナログ電圧Ｖｓａ２をＰＩＤ回路２２の基準電圧とすることで、酸素濃度検知セル１２の第１端子間電圧Ｖｓが第１所定電圧Ｖ１になるように、デジタル指令値Ｖｓｄ２を算出し、Ｖｓ指令回路２４に向けて出力する。

この本変形形態２のＮＯ_X検出装置１０１は、実施形態と同様の作用効果を得られる上、加算前基準電圧回路ＯＣおよび加算回路ＡＣがなくした分、ＮＯ_Xセンサ制御回路１２０の部品点数を低減し安価にできる利点がある。
なお、このＮＯ_X検出装置１０１の動作手順については、実施形態（図４〜図６参照）と同様としても良いし、変形形態１（図７参照）と同様としても良い。
また、本変形形態２において、制御回路ＣＣ２は制御手段に対応する。

以上において、本発明を実施形態および変形形態１，２に即して説明したが、本発明は上述の実施形態等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言うまでもない。
例えば、上述の実施形態および変形形態１，２では、ＮＯ_Xセンサ素子を用いてＮＯ_Xの濃度を検知するＮＯ_X検出装置について例示した。しかし、制御対象となるガスセンサ素子は、ＮＯ_Xセンサ素子に限定されない。例えば、酸素センサセルとポンピングセルを備えるＵＥＧＯセンサ（全領域酸素センサ）について適用し、この酸素センサセルを制御対象セルとしても良い。すなわち、酸素センサセルの端子間電圧を所定電圧に保つのに本発明を適用しても良い。また、上述の実施形態および変形形態１，２のＮＯｘ検出装置において、基準電圧Ｖｓｘの更新およびアナログ設定電圧Ｖｐａ１の設定を行うに際して、第１端子間電圧Ｖｓおよび第２端子間電圧Ｖｐが所定の許容範囲を外れるたびに、即座にこれら端子間電圧Ｖｓ，Ｖｐが所定電圧Ｖ１，Ｖ２となるようなリアルタイムな制御（調整）が行えるようにしても良い。
さらに、上述の実施形態および変形形態１，２のＮＯｘ検出装置では、第１端子間電圧Ｖｓおよび第２端子間電圧Ｖｐが所定の許容範囲を外れたか否かで、これら端子間電圧Ｖｓ，Ｖｐが所定電圧Ｖ１，Ｖ２となるように制御を行うようにしたが、上記許容範囲の上限値よりも大きく、かつ、下限値よりも小さい上限値および下限値を有する異常検出範囲を設定し、第１端子間電圧Ｖｓないし第２端子間電圧Ｖｐが所定の許容範囲を外れ、かつ、異常検出範囲をも外れたときは、ＮＯｘセンサ制御回路２０，１２０に異常が生じたと判定するような処理を加えても良い。

実施形態、および変形形態１にかかるＮＯ_X検出装置の概略構成を示す構成図である。 実施形態、変形形態１、および変形形態２にかかるＮＯ_X検出装置の回路構成図であり、（ａ）はＶｓ指令回路の、（ｂ）はＶｐ設定回路の概略構成を示す構成図である。 実施形態、変形形態１、および変形形態２にかかるガスセンサ素子の断面図である。 実施形態、および変形形態２にかかるＮＯ_Xセンサ制御回路のメインルーチンを示すフローチャートである。 実施形態、変形形態１、および変形形態２にかかるＶｓ指令ルーチンを示すフローチャートである。 実施形態、変形形態１、および変形形態２にかかるＶｐ設定ルーチンを示すフローチャートである。 変形形態１にかかるＮＯ_Xセンサ制御回路のメインルーチンを示すフローチャートである。 変形形態２にかかるＮＯ_X検出装置の概略構成を示す構成図である。

符号の説明

１，１０１ ＮＯ_X検出装置（ガスセンサ制御装置）
１０ ＮＯ_Xセンサ素子（ガスセンサ素子）
１１ 第１ポンピングセル
１１ａ 第２固体電解質層
１２ 酸素濃度検知セル（センサセル）
１２ａ 第１固体電解質層
１３ 第２ポンピングセル
１３ａ 第３固体電解質層
１６ 第１測定室
１７ 基準酸素室（基準雰囲気）
１８ 第２測定室
１９ａ 第１センサ端子（第１端子）
１９ｂ 第２センサ端子（第１端子、第２端子）
１９ｃ 第３センサ端子（第２端子）
２４ａ 第１Ｄ／Ａ変換器（アナログ化手段）
２４ｂ 第１所定電圧化回路（所定電圧化手段）
２５ａ 第２Ｄ／Ａ変換器（アナログ化手段）
２５ｂ 第２所定電圧化回路（所定電圧化手段）
２６ ＶｓＶｐモニタ回路（取得手段）
４０ ＥＣＵ（出力信号利用装置）
ＣＣ１，ＣＣ２ 制御回路（制御手段）
ＧＭ 測定対象ガス
ＧＮ 酸素濃度調整済ガス
Ｉｐ２ 第２ポンプ電流
ｓｉｇ１ 濃度信号（第１信号）
ｓｉｇ２ 無効化信号（第２信号）
ｓｉｇ３ 許可信号
Ｖ１ 第１所定電圧（所定電圧）
Ｖ２ 第２所定電圧（所定電圧）
Ｖｓ 第１端子間電圧（端子間電圧）
Ｖｐ 第２端子間電圧（端子間電圧）
Ｖｓａ１ アナログ指令電圧
Ｖｓａ２ 基準電圧用アナログ電圧（基準電圧）
Ｖｐａ１ アナログ設定電圧（アナログ指令電圧）
Ｖｓｘ 基準電圧
Ｖｓｄ１ デジタル化第１端子間電圧（デジタル信号化端子間電圧）
Ｖｐｄ１ デジタル化第２端子間電圧（デジタル信号化端子間電圧）
Ｖｓｄ２ デジタル指令値
Ｖｐｄ２ デジタル設定値（デジタル指令値）

Claims (8)

1. 第１端子と第２端子とを含み、固体電解質体からなる制御対象セルを有するガスセンサ素子であって、上記制御対象セルが活性化した状態において、上記第１端子と上記第２端子との間の端子間電圧が所定電圧となるように制御することにより、測定対象ガス中の所定のガスの濃度検出を行うガスセンサ素子に用いる
   ガスセンサ制御装置であって、
   上記端子間電圧をデジタル信号化して、デジタル信号化端子間電圧を取得する取得手段と、
   上記デジタル信号化端子間電圧を用いてデジタル指令値を算出する指令値算出手段と、
   上記デジタル指令値に基づいてアナログ指令電圧を生成するアナログ化手段と、
   上記アナログ指令電圧に基づいて、上記端子間電圧を上記所定電圧とする所定電圧化手段と、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、
   基準電圧に基づいて、前記端子間電圧を前記所定電圧に制御する制御手段を備え、
   前記所定電圧化手段は、
   前記アナログ指令電圧に基づいて、上記制御手段の上記基準電圧を更新する基準電圧更新手段である
   ガスセンサ制御装置。
3. 請求項１に記載のガスセンサ制御装置であって、
   前記所定電圧化手段は、
   前記アナログ指令電圧に基づいて、前記端子間電圧を前記所定電圧に設定する電圧設定手段である
   ガスセンサ制御装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置であって、
   前記アナログ指令電圧の変更を、前記制御対象セルが活性化しているときに行う
   ガスセンサ制御装置。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置であって、
   前記アナログ指令電圧の変更を、所定期間毎に行う
   ガスセンサ制御装置。
6. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置であって、
   前記ガスの濃度に関する第１信号を出力する第１信号出力手段と、
   上記第１信号を利用する出力信号利用装置から入力される、前記アナログ指令電圧の変更を許可する許可信号の有無を検知する許可信号検知手段と、を備え、
   前記アナログ指令電圧の変更を、上記許可信号により許可された期間内に行う
   ガスセンサ制御装置。
7. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置であって、
   前記ガスの濃度に関する第１信号を、上記第１信号を利用する出力信号利用装置に対して出力する第１信号出力手段と、
   前記アナログ指令電圧の変更中であることを示す第２信号を、上記出力信号利用装置に出力する第２信号出力手段と、を備える
   ガスセンサ制御装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置であって、
   前記ガスセンサ素子は、
   第１固体電解質体の一方の面が第１測定室に晒され、上記第１固体電解質体の他方の面が基準雰囲気に晒されてなるセンサセルと、
   第２固体電解質体の一部が上記第１測定室に面し、上記センサセルの端子間電圧が第１所定電圧となるように、上記第１測定室に導入される測定対象ガスの酸素を出し入れする第１ポンピングセルと、
   第３固体電解質体の一部が上記第１測定室に連通する第２測定室に面し、自身の端子間電圧に第２所定電圧が印加されることで、上記第２測定室に導入される上記第１ポンピングセルにより処理された後の酸素濃度調整済ガスに含まれるＮＯｘの濃度に応じた電流が流れる第２ポンピングセルと、を有し、
   上記センサセルおよび第２ポンピングセルの少なくともいずれかを前記制御対象セルとしてなるＮＯ_Xセンサ素子である
   ガスセンサ制御装置。

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