JP5204058B2 - センサ制御装置及びセンサ制御装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、検知対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を表す濃度対応値を算出するセンサ制御装置及びセンサ制御装置の制御方法に関する。

検知対象ガス中の特定ガス濃度に応じた濃度信号を出力するガスセンサが知られている。ガスセンサは、一般に、検知対象ガスが流れる流通管（例えば、排気管）に装着され、流通管外部に配置されるセンサ制御装置と接続される。センサ制御装置は、ガスセンサへの通電や、ガスセンサを加熱するヒータに印加される電圧を制御する等、ガスセンサに対して種々の制御を実行し、ガスセンサから上記濃度信号を取得する。

ところで、特定ガス濃度とガスセンサが出力する濃度信号との関係を表す特性（以下、「出力特性」という。）はガスセンサ毎に僅かに異なる場合がある。例えば、製造バラツキに起因して、複数のガスセンサ間で、出力特性がばらつく場合がある。このため、センサ制御装置が、同一の構成を有するガスセンサについて一律に設定された出力特性に基づき特定ガス濃度を算出すると、複数のガスセンサ間での出力特性のばらつきに起因して十分高い検知精度を得ることができない可能性があった。

そこで、ガスセンサ毎の出力特性を示すデータ（以下、「特性情報」という。）を補正データとして記憶する記憶媒体を備えた酸化物ガス濃度検知装置（センサ制御装置）が提案されている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１に記載のセンサ制御装置は、センサ制御装置に接続されたガスセンサの記憶媒体から特性情報（具体的には、ゲイン特性、オフセット特性に関する情報）を取得し、濃度信号に基づき算出された特定ガス成分の濃度を、この特性情報を用いて補正する。したがって、特許文献１に記載のセンサ制御装置は、ガスセンサ毎の出力特性に起因する、特定ガス成分の濃度の算出結果のバラツキを、特性情報（ゲイン特性、オフセット特性に関する情報）を用いて補正することができる。

特開平１１−７２４７８号公報

一般に、ガスセンサの固体電解質体を用いて構成された検知素子を特定ガスに対して十分に反応させるには、検知素子を所定温度（例えば６００℃から７５０℃）に加熱して、検知素子を活性化させる必要がある。このため、従来のガスセンサは、検知素子の近傍にヒータを備え、ヒータに通電することによって検知素子を加熱し、検知素子を活性化させる。従来のセンサ制御装置は、当該装置の起動後、検知素子が活性化し、濃度信号に基づき算出された特定ガス濃度が、特定ガス濃度が一定であるときに所定範囲（例えば、±５ｐｐｍ以内）の値を安定して示す期間（以下、「起動期間」と言う。）の経過を待ってから、ガス検知処理（出力処理）を開始する。ガス検知処理とは、起動期間の経過後、濃度信号に基づき算出された特定ガス濃度を外部装置に出力することを許可する処理である。この起動期間をより短くしたいという要望があるが、特許文献１では、ガスセンサの個体間バラツキ（製造バラツキ）を考慮して、ゲイン特性、オフセット特性に関する特性情報を補正することは開示されているが、起動期間を短くするための処理については開示されていなかった。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、早期に特定ガス濃度の検知を可能とするセンサ制御装置及びセンサ制御装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第一態様のセンサ制御装置は、検知対象ガスが導入される第一測定室と、第一固体電解質層と一対の第一電極とを備え、前記一対の第一電極が前記第一測定室の内側と外側とに設けられる第一酸素ポンプセルと、前記第一測定室に連通する第二測定室と、第二固体電解質層と一対の第二電極とを備え、前記一対の第二電極が前記第二測定室の内側と外側とに設けられた第二酸素ポンプセルとを備えるガスセンサと、前記第一測定室に導入された前記検知対象ガスの酸素濃度を、前記第一酸素ポンプセルへの通電によって調整するとともに、前記第二酸素ポンプセルへ通常電圧を印加する駆動処理を行う駆動回路部と、前記通常電圧が印加された前記第二酸素ポンプセルに流れる電流の大きさに基づいて特定ガスの濃度を表す濃度対応値を算出する算出手段とを備える制御部とを備えるセンサ制御装置であって、前記センサ制御装置はさらに、濃度既知の基準ガスのもとで前記駆動回路部による前記駆動処理を開始してからの前記濃度対応値の経時変化のパターンを表すパターンデータであって、前記ガスセンサ毎に設定された前記パターンデータを補正データとして記憶する記憶手段を備え、前記制御部はさらに、前記補正データを用いて前記濃度対応値を補正する補正手段を備えている。

第一態様のセンサ制御装置に記憶された補正データは、濃度対応値の経時変化に基づいてガスセンサ毎に設定されているため、補正データにはガスセンサ毎の出力特性が反映されている。したがって、補正後の濃度対応値が、出力特性に起因して複数のガスセンサ間でばらつくことを回避することができる。そして、この第一態様のセンサ制御装置では、補正データとして、駆動回路部による駆動処理を開始してからの濃度対応値の経時変化のパターンを表すパターンデータを適用しているため、補正後の濃度対応値は、補正前の濃度対応値に比べ、早期に特定ガスの濃度を表す値となる。したがって、第一態様のセンサ制御装置は、従来に比べて起動期間を短縮することができ、早期に精度の良い特定ガス濃度の検知をすることができる。

第一態様のセンサ制御装置において、前記補正データは、予め準備された複数種類の前記パターンデータの中から、前記ガスセンサの前記経時変化に基づき選定された１の前記パターンデータであってもよい。このようにすれば、センサ制御装置の製造時等において、補正データの設定が容易である。

第一態様のセンサ制御装置は、前記ガスセンサと、前記制御部とは着脱可能に構成されており、前記記憶手段は、前記制御部に設けられ、前記複数種類のパターンデータと、当該パターンデータと対応付けられた識別子とを記憶する第一記憶手段と、前記ガスセンサに設けられ、当該ガスセンサの前記経時変化に基づき選定された１の前記識別子を記憶した第二記憶手段とからなり、前記補正手段は、前記第二記憶手段に記憶された前記識別子を用いて、前記第一記憶手段に記憶された前記複数種類のパターンデータの中から前記補正データを特定し、当該補正データを用いて前記濃度対応値を補正してもよい。このようにすれば、ガスセンサが交換された場合にも、ガスセンサ毎に設定された補正データを用いて濃度対応値を適切に補正することができる。したがって、例えば、ガスセンサが長期使用によって劣化した場合であっても、ガスセンサを取り替えることによって、制御部を有効利用することができる。また、補正データを複数種類のパターンデータの中から選定するにあたり、ガスセンサを用いるだけで当該ガスセンサに見合う補正データを特定することができる。それにより、センサ制御装置とガスセンサとを接続した上で当該センサ制御装置に補正データを特定させる必要がなく、補正データの設定が容易となる。

ところで、特定ガスの濃度を正確に検知するためには、第二測定室の雰囲気を、一定の低酸素濃度となるように制御する必要がある。これに対し、ガスセンサ起動時の第二測定室の雰囲気は、前回の運転を停止してから今回の起動までの時間が長くなるほど、大気雰囲気に近いリーン雰囲気になる。すなわち、起動時の第二測定室には、通常時よりも高濃度の酸素（残留酸素）が存在する。このため、第一態様のセンサ制御装置において、前記制御部は、前記駆動回路部による駆動処理を開始する前に、前記第二測定室内の酸素濃度を低下させる予備制御を行う予備制御手段を備えてもよい。このようにすれば、駆動回路部による駆動処理開始時の残留酸素の依存性を小さくすることができるため、予備制御が実行されない場合に比べ補正データを用いて濃度対応値を補正する精度を高めることができる。なお、予備制御手段としては、例えば、駆動回路部による駆動処理時に第二酸素ポンプセルに印加する通常電圧よりも高い電圧を印加する手段を採っても良く、また、以下に記載の手段を採っても良い。

第二酸素ポンプセルに印加される電圧値が所定値以上である場合、第二酸素ポンプセルの第二電極表面において、検知対象ガスに含まれるＨ_２Ｏが解離する。また、第二酸素ポンプセルが備える第二電極間に流れる電流の大きさは、検知対象ガスに含まれるＨ_２Ｏ濃度に応じて増加する。このため、同じ電圧が第二酸素ポンプセルに印加された場合であっても、第二酸素ポンプセルが汲み出す酸素の量は、検知対象ガスのＨ_２Ｏ濃度に応じて異なる。これに対し、第一態様のセンサ制御装置において、前記予備制御手段は、前記第二酸素ポンプセルに対して、一定の電流を一定時間供給して、前記第二測定室から当該第二測定室外部に汲み出す酸素の量を一定に制御することで、前記第二測定室内の酸素濃度を低下させてもよい。第二酸素ポンプセルが汲み出す酸素の量は、第二酸素ポンプセルが備える一対の第二電極間に流れる電流値に比例するため、予備制御終了時点において、第二測定室内の酸素濃度は、検知対象ガスに含まれるＨ_２Ｏ濃度によらずほぼ同じ濃度となる。したがって、予備制御終了後に算出される濃度対応値の経時変化は、例えば、検知対象ガスのＨ_２Ｏ濃度が駆動処理実行毎に異なる場合にもほぼ同じパターンを示す。これより、このセンサ制御装置では、検知対象ガスにおけるＨ_２Ｏ濃度が変化する場合であっても、駆動回路部による駆動処理開始後において、補正データを用いた濃度対応値の補正を精度良く行うことができる。

第二態様のセンサ制御装置の制御方法は、検知対象ガスが導入される第一測定室と、第一固体電解質層と一対の第一電極とを備え、前記一対の第一電極が前記第一測定室の内側と外側とに設けられる第一酸素ポンプセルと、前記第一測定室に連通する第二測定室と、第二固体電解質層と一対の第二電極とを備え、前記一対の第二電極が前記第二測定室の内側と外側とに設けられる第二酸素ポンプセルとを備えるガスセンサと、前記第一測定室に導入された前記検知対象ガスの酸素濃度を、前記第一酸素ポンプセルへの通電によって調整するとともに、前記第二酸素ポンプセルへ通常電圧を印加する駆動工程と、前記通常電圧が印加された前記第二酸素ポンプセルに流れる電流の大きさに基づいて前記検知対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を表す濃度対応値を算出する算出工程とを実行する制御部とを備えるセンサ制御装置の制御方法であって、濃度既知の基準ガスのもとで前記駆動回路部による前記駆動処理を開始してからの前記濃度対応値の経時変化のパターンを表すパターンデータであって、前記ガスセンサ毎に設定された前記パターンデータである補正データを、前記センサ制御装置が備える記憶手段から読み出す読出工程と、前記補正データを用いて前記濃度対応値を補正する補正工程とを備えている。このようにすれば、第一態様のセンサ制御装置と同様の効果が得られる。

第二態様のセンサ制御装置の制御方法において、前記補正データは、予め準備された複数種類の前記パターンデータの中から、前記ガスセンサの前記経時変化に基づき選定された１の前記パターンデータであってもよい。このようにすれば、センサ制御装置の製造時等において、補正データの設定が容易である。

センサ制御装置１の概念図である。 ＲＯＭ６３に記憶されている複数種類のパターンデータのパターンを示すグラフである。 図２の一部を拡大したグラフである。 メイン処理のフローチャートである。 記憶部４８に記憶されたＩＤが６であるガスセンサ１０について、補正データを用いて補正されたＮＯｘ濃度対応値（ＮＯｘ濃度）の経時変化を例示するグラフである。 記憶部４８に記憶されたＩＤが１２であるガスセンサ１０について、補正データを用いて補正されたＮＯｘ濃度対応値（ＮＯｘ濃度）の経時変化を例示するグラフである。

以下、本発明を具体化したセンサ制御装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いるものであり、記載している装置の構成等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。

センサ制御装置１は、特定ガスとして窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を検知する機能を備える。図１のように、センサ制御装置１は、ガスセンサ１０と、制御部５とを備える。ガスセンサ１０は、自動車の排気通路（図示外）に取り付けられ、排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じた電流値を制御部５に出力する。制御部５は、ガスセンサ１０と電気的に接続され、ガスセンサ１０を制御する他、ガスセンサ１０から出力された電流値に基づいて排気ガス中のＮＯｘ濃度を表す濃度対応値を算出する。本実施形態の制御部５は、ＮＯｘ濃度対応値として、ＮＯｘ濃度を算出する。以下、センサ制御装置１が備える、ガスセンサ１０と、制御部５とのそれぞれについて詳述する。

ガスセンサ１０は、検知素子１１と、ヒータ素子３５と、コネクタ部４０と、ハウジング（図示外）とを備える。検知素子１１は、３枚の板状の固体電解質体１２，１３，１４の間に、アルミナ等からなる絶縁体１５，１６をそれぞれ挟み、層状をなすように形成されている。ヒータ素子３５は、固体電解質体１２から１４の早期活性化と、固体電解質体１２から１４の活性の安定性維持とのために、固体電解質体１４に積層されている。コネクタ部４０は、ガスセンサ１０と、制御部５とを電気的に接続するために設けられている。ハウジングは、ガスセンサ１０を排気通路（図示外）に取り付けるために、検知素子１１と、ヒータ素子３５と、コネクタ部４０とを内部に保持する。以下、制御部５が備える各構成について詳述する。

まず、検知素子１１の構成を説明する。検知素子１１は、第一測定室２３と、第二測定室３０と、基準酸素室２９と、第一酸素ポンプセル２（以下、「Ｉｐ１セル２」と言う。）と、酸素分圧検知セル３（以下、「Ｖｓセル３」と言う。）と、第二酸素ポンプセル４（以下、「Ｉｐ２セル４」と言う。）とを備える。

第一測定室２３は、排気通路内の排気ガスが検知素子１１内に最初に導入される小空間である。第一測定室２３は、固体電解質体１２と固体電解質体１３との間に形成されている。第一測定室２３の固体電解質体１２側の面には電極１８が配置され、固体電解質体１３側の面には電極２１が配置されている。第一測定室２３の検知素子１１における先端側には、第一拡散抵抗部２４が設けられている。第一拡散抵抗部２４は、第一測定室２３内外の仕切りとして機能し、第一測定室２３内への排気ガスの単位時間あたりの流通量を制限する。同様に、第一測定室２３の検知素子１１における後端側には、第二拡散抵抗部２６が設けられている。第二拡散抵抗部２６は、第一測定室２３と第二測定室３０との仕切りとして機能し、第一測定室２３から第二測定室３０内へのガスの単位時間あたりの流通量を制限する。

第二測定室３０は、固体電解質体１２と、第二拡散抵抗部２６及び開口部２５と、固体電解質体１３に設けられた開口部３１と、絶縁体１６と、電極２８とによって囲まれた小空間である。第二測定室３０は、第一測定室２３と連通し、Ｉｐ１セル２によって酸素濃度が調整された後の排気ガス（以下、「調整ガス」と言う。）が導入される。基準酸素室２９は、絶縁体１６と、電極２２と、電極２７とによって囲まれた小空間である。基準酸素室２９内には、セラミック製の多孔質体が充填されている。

Ｉｐ１セル２は、固体電解質体１２と、多孔質性の電極１７，１８とを備える。固体電解質体１２は、例えばジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。電極１７，１８は、検知素子１１の積層方向において固体電解質体１２の両面に設けられている。電極１７，１８は、Ｐｔを主成分とする材料によって形成される。Ｐｔを主成分とする材料としては、例えば、Ｐｔと、Ｐｔ合金と、Ｐｔとセラミックスとを含むサーメットとが挙げられる。また、電極１７，１８の表面には、セラミックスからなる多孔質性の保護層１９，２０がそれぞれ形成されている。固体電解質体１２は、本発明の「第一固体電解質層」に相当し、電極１７，１８は、本発明の「一対の第一電極」に相当する。

Ｉｐ１セル２は、両電極１７，１８間に電流を供給することで、電極１７の接する雰囲気（検知素子１１の外部の雰囲気）と電極１８の接する雰囲気（第一測定室２３内の雰囲気）との間で、酸素の汲み出し及び汲み入れ（いわゆる酸素ポンピング）を行う。

Ｖｓセル３は、固体電解質体１３と、多孔質性の電極２１，２２とを備える。固体電解質体１３は、例えばジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。固体電解質体１３は、絶縁体１５を挟んで固体電解質体１２と対向するように配置されている。電極２１，２２は、検知素子１１の積層方向における固体電解質体１３の両面にそれぞれ設けられている。電極２１は、第一測定室２３内の固体電解質体１２と向き合う側の面に形成されている。電極２１，２２は、上述のＰｔを主成分とする材料によって形成される。

Ｖｓセル３は、主として、固体電解質体１３によって隔てられた雰囲気（電極２１の接する第一測定室２３内の雰囲気と、電極２２に接する基準酸素室２９内の雰囲気）間の酸素分圧差に応じて起電力を発生する。

Ｉｐ２セル４は、固体電解質体１４と、多孔質性の電極２７，２８とを備える。固体電解質体１４は、例えばジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。固体電解質体１４は、絶縁体１６を挟んで固体電解質体１３と対向するように配置されている。固体電解質体１４の固体電解質体１３側の面には、上述のＰｔを主成分とする材料によって形成された電極２７，２８がそれぞれ設けられている。固体電解質体１４は、本発明の「第二固体電解質層」に相当し、電極２７，２８は、本発明の「一対の第二電極」に相当する。

Ｉｐ２セル４は、絶縁体１６によって隔てられた雰囲気（電極２７に接する基準酸素室２９内の雰囲気と、電極２８に接する第二測定室３０内の雰囲気）間において酸素の汲み出しを行う。

次に、ヒータ素子３５について説明する。ヒータ素子３５は、絶縁層３６，３７と、ヒータパターン３８とを備える。絶縁層３６，３７は、アルミナを主成分とするシート状の形状を有する。ヒータパターン３８は、絶縁層３６，３７の間に埋設され、ヒータ素子３５内で繋がる一本の電極パターンである。ヒータパターン３８は、一方の端部が接地され、他方の端部がヒータ駆動回路５９に接続されている。ヒータパターン３８は、Ｐｔを主成分とする材料によって形成される。

次に、コネクタ部４０について説明する。コネクタ部４０は、ガスセンサ１０の後端側に設けられ、端子４１から４７と、記憶部４８とを備える。端子４１には、記憶部４８が電気的に接続されている。端子４２には、リード線を介して、電極１７が電気的に接続されている。端子４３には、リード線を介して、電極１８と、電極２１と、電極２８とが電気的に接続されている。端子４４には、リード線を介して、電極２２が電気的に接続されている。端子４５には、リード線を介して、電極２７が電気的に接続されている。端子４６，４７には、リード線を介して、ヒータパターン３８が電気的に接続されている。記憶部４８は、例えば、半導体記憶媒体であり、本発明の第二記憶手段に相当する。記憶部４８は、後述するＩＤ（識別子）を記憶する。

次に、制御部５の構成について説明する。制御部５は、検知素子１１及びヒータ素子３５の制御を行うとともに、検知素子１１から取得した電流Ｉｐ２に基づきＮＯｘ濃度対応値を算出し、算出したＮＯｘ濃度対応値をＥＣＵ９０に出力する装置である。制御部５は、制御回路部５０と、マイクロコンピュータ６０と、コネクタ部７０とを備える。制御回路部５０は、検知素子１１と、ヒータ素子３５とを制御する。マイクロコンピュータ６０は、制御回路部５０を制御する。コネクタ部７０は、ガスセンサ１０のコネクタ部４０と電気的に接続される。以下、制御部５の各構成を説明する。

制御回路部５０は、基準電圧比較回路５１と、Ｉｐ１ドライブ回路５２と、Ｖｓ検知回路５３と、Ｉｃｐ供給回路５４と、抵抗検知回路５５と、Ｉｐ２検知回路５６と、Ｖｐ２印加回路５７と、定電流回路５８と、ヒータ駆動回路５９とを備える。各回路は、マイクロコンピュータ６０からの制御信号に応じて駆動する。以下、制御回路部５０が備える各構成について詳述する。

Ｉｃｐ供給回路５４は、Ｖｓセル３の電極２１，２２間に微弱な電流Ｉｃｐを供給し、第一測定室２３内から基準酸素室２９内への酸素の汲み出しを行う。Ｖｓ検知回路５３は、電極２１，２２間の電圧（起電力）Ｖｓを検知するための回路であり、その検知結果を基準電圧比較回路５１に対し出力する。基準電圧比較回路５１は、Ｖｓ検知回路５３によって検知された電圧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に対し出力する。

Ｉｐ１ドライブ回路５２は、Ｉｐ１セル２の電極１７，１８間に電流Ｉｐ１を供給するための回路である。Ｉｐ１ドライブ回路５２は、基準電圧比較回路５１によるＶｓセル３の電極２１，２２間の電圧Ｖｓの比較結果に基づいて、電圧Ｖｓが予め設定された基準電圧と略一致するように、電流Ｉｐ１の大きさや向きを調整する。その結果、Ｉｐ１セル２では、第一測定室２３内から検知素子１１外部への酸素の汲み出し、あるいは検知素子１１外部から第一測定室２３内への酸素の汲み入れが行われる。換言すると、Ｉｐ１セル２では、Ｉｐ１ドライブ回路５２による通電制御に基づき、Ｖｓセル３の電極２１，２２間の電圧が一定値（基準電圧の値）に保たれるように、第一測定室２３内の酸素濃度の調整が行われる。

抵抗検知回路５５は、定期的に、予め規定された値を有する電流をＶｓセル３に通電し、その通電に応答して得られる電圧変化量（電圧Ｖｓの変化量）を検知するための回路である。抵抗検知回路５５によって検知された電圧変化量を示す値は、マイクロコンピュータ６０に出力され、マイクロコンピュータ６０に記憶されている電圧Ｖｓの変化量とＶｓセル３の内部抵抗Ｒｐｖｓとが予め関連付けられたテーブルに基づいて、Ｖｓセル３の内部抵抗Ｒｐｖｓが求められる。Ｖｓセル３の内部抵抗Ｒｐｖｓは、Ｖｓセル３の温度、すなわち、検知素子１１全体の温度と相関があり、マイクロコンピュータ６０は、Ｖｓセル３の内部抵抗Ｒｐｖｓに基づいて、検知素子１１の温度を検知する。なお、Ｖｓセル３の内部抵抗Ｒｐｖｓを表す電圧変化量を検知するための抵抗検知回路５５の回路構成は例えば、特開平１１−３０７４５８号公報によって公知であるため、これ以上の説明は省略する。

Ｉｐ２検知回路５６は、Ｉｐ２セル４の電極２８から電極２７に流れた電流Ｉｐ２の値の検知を行う回路である。Ｖｐ２印加回路５７は、後述する駆動処理の際に、Ｉｐ２セル４の電極２７，２８間へ通常電圧Ｖｐ２（例えば、４５０ｍＶ）を印加するための回路であり、第二測定室３０内から基準酸素室２９への酸素の汲み出しを制御する。定電流回路５８は、後述する予備制御処理の際に、Ｉｐ２セル４の電極２８と電極２７との間に一定の値の電流Ｉｐ３（例えば、１０μＡ）を供給するための回路である。

ヒータ駆動回路５９は、固体電解質体１２，１３，１４の温度を所定の温度に保たせるための回路である。ヒータ駆動回路５９は、マイクロコンピュータ６０によって制御され、ヒータ素子３５のヒータパターン３８へ電流を流し、固体電解質体１２，１３，１４（換言すると、Ｉｐ１セル２，Ｖｓセル３，Ｉｐ２セル４）を加熱する。ヒータ駆動回路５９は、固体電解質体１２，１３，１４が目標とする温度になるように、ヒータパターン３８をＰＷＭ通電してヒータパターン３８に電流を供給する制御を行うことができる。

マイクロコンピュータ６０は、公知のＣＰＵ６１，ＲＯＭ６３，ＲＡＭ６２，信号入出力部６４，及びＡ／Ｄコンバータ６５を備えた演算装置である。マイクロコンピュータ６０は、あらかじめ組み込まれたプログラムに従って制御回路部５０に制御信号を出力し、制御回路部５０が備える各回路の動作を制御する。ＲＯＭ６３には、各種プログラムと、プログラム実行時に参照される各種パラメータとの他、後述する複数種類のパターンデータが記憶されている。マイクロコンピュータ６０は、内燃機関（図示外）の制御を司るＥＣＵ９０と、信号入出力部６４を介して通信するとともに、Ａ／Ｄコンバータ６５及び信号入出力部６４を介して制御回路部５０と通信する。

コネクタ部７０は、端子７１から７７を備える。コネクタ部７０が、コネクタ部４０と接続された場合、端子７１から７７はそれぞれ、端子４１から端子４７に接続される。端子７１には、リード線を介して、信号入出力部６４が接続されている。端子７２には、リード線を介して、Ｉｐ１ドライブ回路５２が接続されている。端子７３には、リード線を介して、基準電位と接続されている。端子７４には、リード線を介して、Ｖｓ検知回路５３と、Ｉｃｐ供給回路５４と、抵抗検知回路５５とが接続されている。端子７５には、リード線を介して、Ｉｐ２検知回路５６と、Ｖｐ２印加回路５７と、定電流回路５８とが接続されている。端子７６には、リード線を介して、ヒータ駆動回路５９が接続されている。端子７７は、リード線を介して、接地されている。

次に、ＮＯｘ濃度を検知する場合のセンサ制御装置１の動作について説明する。排気通路（図示外）内を流通する排気ガスは、第一拡散抵抗部２４を介して第一測定室２３内に導入される。ここで、Ｖｓセル３には、Ｉｃｐ供給回路５４によって電極２２側から電極２１側へ微弱な電流Ｉｃｐが供給される。このため、排気ガス中の酸素は、負極側となる電極２１から酸素イオンとなって固体電解質体１３内を流れ、基準酸素室２９内に移動する。つまり、電極２１，２２間に電流Ｉｃｐが供給されることによって、第一測定室２３内の酸素が基準酸素室２９内に送り込まれる。

Ｖｓ検知回路５３では、電極２１，２２間の電圧Ｖｓが検知される。検知された電圧Ｖｓは、基準電圧比較回路５１によって基準電圧（例えば、４２５ｍＶ）と比較されて、その比較結果がＩｐ１ドライブ回路５２に対して出力される。ここで、電極２１，２２間の電位差が基準電圧付近で一定となるように、第一測定室２３内の酸素濃度を調整すれば、第一測定室２３内の排気ガス中の酸素濃度は所定の濃度Ｃ（例えば、０．００１ｐｐｍ）に近づくこととなる。

そこで、Ｉｐ１ドライブ回路５２では、第一測定室２３内に導入された排気ガスの酸素濃度が濃度Ｃより薄い場合、電極１７側が負極となるようにＩｐ１セル２に電流Ｉｐ１を供給する。その結果、Ｉｐ１セル２では、検知素子１１外部から第一測定室２３内へ酸素の汲み入れが行われる。一方、第一測定室２３内に導入された排気ガスの酸素濃度が濃度Ｃより濃い場合、Ｉｐ１ドライブ回路５２は、電極１８が負極となるようにＩｐ１セル２に電流Ｉｐ１を供給する。その結果、Ｉｐ１セル２では、第一測定室２３内から検知素子１１外部へ酸素の汲み出しが行われる。このときの電流Ｉｐ１の大きさと、電流Ｉｐ１の流れる向きとに基づき、排気ガス中の酸素濃度の検知が可能である。

第一測定室２３において酸素濃度が濃度Ｃとなるように調整された調整ガスは、第二拡散抵抗部２６を介し、第二測定室３０内に導入される。第二測定室３０内で電極２８と接触した調整ガス中のＮＯｘは、電極２８を触媒としてＮ_２とＯ_２に分解（還元）される。分解された酸素は、電極２８から電子を受け取り、酸素イオンとなって（解離して）固体電解質体１４内を流れ、基準酸素室２９内に移動する。このとき、固体電解質体１４を介して一対の電極２７，２８間に流れる電流Ｉｐ２の値が、ＮＯｘ濃度に対応しており、当該電流Ｉｐ２の値がＮＯｘ濃度対応値の算出に用いられる。

次に、図４に示す本実施形態のメイン処理の概要について説明する。メイン処理では、活性化処理（二点鎖線１０１内の処理）と、予備制御処理（二点鎖線１０２内の処理）と、駆動処理（二点鎖線１０３内の処理）とを含む処理が実行される。活性化処理は、検知素子１１をヒータ素子３５によって加熱して、検知素子１１を活性化させる処理である。活性化処理が実行されている場合のセンサ制御装置１の制御状態を、活性化制御と言う。予備制御処理は、駆動処理が実行される前に第二測定室３０内のガス中の酸素を一定量汲み出す処理である。予備制御処理が実行されている場合のセンサ制御装置１の制御状態を、予備制御と言う。駆動処理は、Ｉｐ１セル２への通電によって第一測定室２３に導入された排気ガスの酸素濃度を調整し、Ｉｐ２セル４への通常電圧Ｖｐ２を印加する処理である。また駆動処理では、通常電圧Ｖｐ２が印加されたＩｐ２セル４の電流の大きさに基づき、ＮＯｘ濃度対応値を算出する処理が実行される。駆動処理が実行されている場合のセンサ制御装置１の制御状態を、駆動制御と言う。

駆動処理開始直後は、当該処理開始前に第二測定室３０内を満たしているガスに含まれた残留酸素等を第二測定室３０から汲み出すことになる。このため、本来算出すべき排気ガス中のＮＯｘ濃度に関わらず、残留酸素に応じて大きく変動する電流Ｉｐ２が流れることになる。従って、駆動処理開始直後は、電流Ｉｐ２に基づくＮＯｘ濃度対応値は本来の排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じた値を示さない。しかし、駆動処理開始時の第二測定室３０内のガスの組成が同様である場合には、駆動処理開始直後のＮＯｘ濃度対応値の経時変化は、駆動処理実行毎に同様なパターンを示す。したがって、センサ制御装置１は、濃度既知の基準ガスのもとで駆動処理を開始してからのＮＯｘ濃度対応値の経時変化のパターンを表すパターンデータを補正データとして用いてＮＯｘ濃度対応値を補正する。このようにすれば、第二測定室３０内の過剰な酸素濃度に由来する電流を電流Ｉｐ２から差し引くことができ、本来のＮＯｘ濃度に対応する電流を求めることができる。

本実施形態のセンサ制御装置１（制御部５）は、補正データを用いたＮＯｘ濃度対応値の補正精度を高めるために、駆動処理に先立って予備制御処理を実行する。予備制御処理では、活性化処理後、第二測定室３０内のガスに含まれる酸素をＩｐ２セル４によって汲み出し、第二測定室３０内の酸素濃度を低下させる。前述のように、ガスセンサ１０の起動時に第二測定室３０を満たしているガスは、前回のメイン処理実行時に内燃機関の運転が停止してから、即ち排気ガスの供給が途絶えてから今回の起動までの時間が長くなるほど、大気雰囲気に近いリーン雰囲気となる。予備制御処理では、大気雰囲気に近いリーン雰囲気である状態から第二測定室３０内の酸素濃度を低下させる。なお、予備制御処理時にＩｐ２セル４に印加される電圧は、通常電圧Ｖｐ２よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、センサ制御装置１は、Ｉｐ２セル４に通常電圧Ｖｐ２が印加される場合に比べ、第二測定室３０内の酸素濃度を早期に低下させることができる。

また、上述のように、Ｉｐ２セル４による酸素の汲み出し量は、第二測定室３０内のガス中のＨ_２Ｏ濃度に依存して異なる。そこで、本実施形態のメイン処理では、予備制御処理時には、定電流回路５８を駆動させ、Ｉｐ２セル４に供給する電流が一定となるように制御する。このようにすれば、予備制御処理によって、第二測定室３０からほぼ同量の酸素が汲み出すことができる。すなわち、予備制御終了時の第二測定室３０内の酸素濃度は、ほぼ同じ濃度となる。本実施形態では、Ｉｐ２セル４に供給する一定の電流Ｉｐ３を１０μＡとする。このとき、Ｉｐ２セル４に印加される電圧は、通常電圧Ｖｐ２（４２５ｍＶ）よりも大きい。

次に、ＲＯＭ６３に記憶されている複数種類のパターンデータについて説明する。パターンデータは、駆動処理開始後に、所定温度の基準ガスのもとで算出されたＮＯｘ濃度対応値（補正データを用いた補正が実行される前のＮＯｘ濃度対応値）の経時変化のパターン（以下、単に「変化パターン」と言う。）を表すデータである。同じ構成を有するガスセンサ１０であっても、出力特性の相違によって異なる変化パターンを表すことがある。このため、構成が同じ複数のガスセンサ１０のそれぞれの変化パターンをパターンデータによって表すために、複数種類のパターンデータが予め選定されている。各パターンデータは、ＩＤと対応付けられてＲＯＭ６３に記憶されている。なお、複数種類のパターンデータをＩＤと対応付けて記憶するＲＯＭ６３は、本発明の第一記憶手段に相当する。

ここで、基準ガスとは、ＮＯｘ濃度が既知のガスである。補正データを用いてＮＯｘ濃度対応値を補正する処理を容易にするため、基準ガスのＮＯｘ濃度は０ｐｐｍであることが好ましい。本実施形態の基準ガスの組成は、ＮＯｘが０ｐｐｍ，Ｏ_２が７％、Ｈ_２Ｏが４％であり、残りはＮ_２ガスである。基準ガスの温度は、１５０℃とした。

複数種類のパターンデータは、例えば、次の手順で選定される。まず、ｎ個（例えば、１００個）のガスセンサ１０について、基準ガスのもとで駆動処理を開始させ、ＮＯｘ濃度対応値の経時変化を取得する。取得されたデータのバラツキと、補正精度とを考慮してパターンデータを選定する。一般に、取得されたデータのバラツキが異なる条件で、一定の補正精度を得るためには、バラツキが大きいほどバラツキが小さい場合に比べ、パターンデータの数は多くなる。同様に一般に、取得されたデータのバラツキの大きさが同じ条件で補正精度を高めるには、補正精度が低い場合に比べパターンデータの数を多くする必要がある。

例えば、メイン処理とは別途実行される出力処理において、検知素子１１が活性化した後に、ＮＯｘ濃度対応値が特定のＮＯｘ濃度の雰囲気下で所定範囲（例えば、±５ｐｐｍ以内）となった後にＮＯｘ濃度対応値がＥＣＵ９０等の外部装置に出力される場合を想定する。この場合、補正後のＮＯｘ濃度対応値が所定範囲の±５ｐｐｍになるように、パターンデータが選定された場合、検知素子１１の使用による劣化等に起因して、パターンデータを設定した当初の補正精度を確保できない可能性がある。ガスセンサ１０の使用による劣化等のイレギュラーな事態が生じた場合にも検知精度を確保するためには、確保したい補正精度よりも高い補正精度が得られるように、パターンデータが選定されることが好ましい。前述の場合、例えば、補正後のＮＯｘ濃度対応値が±１ｐｐｍとできるように、パターンデータが選定されることが好ましい。

上述の構成を有する複数のガスセンサ１０の変化パターンに基づき、例えば、図２及び図３に示すように、１７種類のパターンデータが選定される。各パターンデータによって示されるパターンは、以下の理由によって負側から立ち上がる。予備制御によって第二測定室３０に存在する酸素が強制的に基準酸素室２９へ汲み出されるので、予備制御から駆動制御へセンサ制御装置１の制御状態を切り替えた直後には、第二測定室３０内の酸素濃度は、濃度Ｃに対して低い低酸素状態（リッチ雰囲気）となっている。通常時の第二測定室３０の酸素濃度は、通常電圧Ｖｐ２（例えば、４５０ｍＶ）に対して予め基準となる濃度Ｃが規定されているので、Ｉｐ２セル４は、第二測定室３０内の酸素濃度が濃度Ｃとなるように、基準酸素室２９から第二測定室３０へ酸素を汲み戻すように動作する。ここで、前述にように予備制御終了時の第二測定室３０内の酸素濃度はほぼ同じ濃度であるため、基準酸素室２９から第二測定室３０へ酸素を汲み戻すのに要する時間はほぼ同じになる。１７種類のパターンデータはそれぞれ駆動処理開始から約３００秒経過後には、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍの雰囲気のもとで所定範囲±５ｐｐｍに収まる。

次に、記憶部４８に記憶されているＩＤについて説明する。ＩＤは、ＲＯＭ６３に記憶された複数種類のパターンデータの中から、ガスセンサ１０の補正データを特定する処理に用いられる。ＩＤは、ガスセンサ１０の変化パターンと、予め選定された複数種類のパターンデータとを比較してガスセンサ１０の製造時に選定される。具体的なＩＤの選定方法は適宜定められればよい。本実施形態では、以下の手順で図２及び図３の１７種類のパターンデータの中から、ガスセンサ１０の変化パターンに応じたＩＤが選定される。

上述の基準ガスのもと、駆動処理開始から２１秒後と、３６秒後とについてＮＯｘ濃度対応値を取得する。まず、駆動処理開始から３６秒と、パターンデータとを比較して、駆動処理開始から３６秒後のＮＯｘ濃度対応値に最も近いグループを決定する。図３のように、１７種類のパターンデータは、駆動処理開始から３６秒後の値に応じて、以下の７つのグループに分類される。第１グループには、ＮＯｘ濃度対応値が約１２．５ｐｐｍであるＩＤ１と、ＩＤ６とが含まれる。第２グループには、ＮＯｘ濃度対応値が約９．７８ｐｐｍであるＩＤ３と、ＩＤ９とが含まれる。第３グループには、ＮＯｘ濃度対応値が約７．０５ｐｐｍであるＩＤ２と、ＩＤ５と、ＩＤ１２とが含まれる。第４グループには、ＮＯｘ濃度対応値が約４．３３ｐｐｍであるＩＤ４と、ＩＤ８と、ＩＤ１５とが含まれる。第５グループには、ＮＯｘ濃度対応値が約１．６５ｐｐｍであるＩＤ７と、ＩＤ１１と、ＩＤ１７とが含まれる。第６グループには、ＮＯｘ濃度対応値が約−１．０８ｐｐｍであるＩＤ１０と、ＩＤ１４とが含まれる。第７グループには、ＮＯｘ濃度対応値が約−３．７６ｐｐｍであるＩＤ１３と、ＩＤ１６とが含まれる。次に、決定されたグループ内のパターンデータの中から、駆動処理開始から２１秒のＮＯｘ濃度対応値に最も近いパターンデータを選定する。本実施形態のＩＤ選定方法によれば、２つのＮＯｘ濃度対応値を用いた簡単な方法で、ガスセンサ１０の変化パターンを表す補正データを選定することができる。なお、ＩＤを記憶する記憶部４８は、本発明の第二記憶手段に相当する。

次に、センサ制御装置１において実行されるメイン処理について、図４を参照して説明する。メイン処理は、内燃機関（図示外）の起動時にＥＣＵ９０からの指示を受けて、ＣＰＵ６１が実行する。なお、メイン処理において算出された濃度対応値は、メイン処理とは別途実行される出力処理において、起動期間が終了したと判断された後、所定の間隔でセンサ制御装置１のＥＣＵ９０に出力される。出力処理において、起動期間が終了したか否かは、濃度対応値が所定範囲（例えば、±５ｐｐｍ）内に収まっているか否かに基づき判断される。

内燃機関（図示外）が起動され、ＥＣＵ９０からの指示が信号入出力部６４に入力されると、ＣＰＵ６１は、記憶部４８を参照してＩＤを読み出し、読み出したＩＤをＲＡＭ６２に記憶させる（Ｓ５）。次に、ＣＰＵ６１は、活性化処理を実行する（Ｓ１０からＳ３０）。活性化処理では、ＣＰＵ６１は、ガスセンサ１０のヒータパターン３８への通電を開始させる（Ｓ１０）。具体的には、ＣＰＵ６１は、ヒータ駆動回路５９を制御して、ヒータパターン３８に一定電圧（例えば、１２Ｖ）を印加させる。

次に、ＣＰＵ６１は、Ｉｃｐ供給回路５４を制御して、Ｖｓセル３に電流Ｉｃｐの供給を開始する（Ｓ１５）。電流Ｉｃｐが供給されたＶｓセル３は、第一測定室２３から基準酸素室２９へ酸素を汲み出す。検知素子１１がヒータ素子３５によって加熱され、Ｖｓセル３の内部抵抗が低下するに従い、Ｖｓセル３の電圧Ｖｓは徐々に低下する。

次に、ＣＰＵ６１は、Ｖｓ検知回路５３を介して取得される電圧Ｖｓが所定値Ｖｔｈ以下であるか否かを判断する（Ｓ２０）。電圧Ｖｓが所定値Ｖｔｈ以下ではない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、電圧Ｖｓが所定値Ｖｔｈ以下となるまで待機する。電圧Ｖｓが所定値Ｖｔｈ以下である場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、ヒータ電圧Ｖｈの制御を開始する（Ｓ２５）。具体的には、ＣＰＵ６１は、Ｖｓセル３の内部抵抗Ｒｐｖｓが目標値となるように、ヒータ駆動回路５９を介してヒータ素子３５への通電を制御する。目標値とは、例えば、３００Ωであり、内部抵抗Ｒｐｖｓが３００Ωの場合、Ｖｓセル３の温度は、約７５０℃と推定される。

次に、ＣＰＵ６１は、検知素子１１が活性化したか否かを判断する（Ｓ３０）。具体的には、ＣＰＵ６１は、Ｖｓセル３の内部抵抗Ｒｐｖｓが、閾値に達している否かに基づき、検知素子１１が活性化されたか否かを判断する。Ｖｓセル３の内部抵抗Ｒｐｖｓは、抵抗検知回路５５を介して取得された電圧Ｖｓの変化量と、電圧Ｖｓの変化量とＶｓセル３の内部抵抗とが予め関連付けられたテーブルとに基づき算出される。閾値は、例えば、３５０Ωであり、内部抵抗Ｒｐｖｓが３５０Ωの場合、Ｖｓセル３の温度は、約６５０℃と推定される。ＣＰＵ６１は、内部抵抗Ｒｐｖｓが閾値に達している場合に、検知素子１１が活性化したと判断する。

検知素子１１が活性化していない場合（Ｓ３０：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、検知素子１１が活性化するまで待機する。検知素子１１が活性化した場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、Ｉｐ１ドライブ回路５２を駆動させ、Ｉｐ１セル２に通電を開始する（Ｓ３５）。Ｉｐ１セル２への通電は、第一測定室２３に導入された排気ガスの酸素濃度を所定の濃度Ｃに調整するために実行される。

次に、ＣＰＵ６１は、予備制御処理を実行する（Ｓ４０からＳ５０）。予備制御処理では、ＣＰＵ６１は、Ｉｐ２セル４に対して一定値の電流を供給する（Ｓ４０）。具体的には、ＣＰＵ６１は、定電流回路５８を駆動させ、一定値の電流Ｉｐ３をＩｐ２セル４に供給する。一定値の電流Ｉｐ３とは、例えば、１０μＡである。Ｉｐ２セル４は、電流Ｉｐ３の供給を受けて、第二測定室３０に存在する酸素の汲み出しを開始する。

次に、ＣＰＵ６１は、図示しないタイマ回路を起動する（Ｓ４５）。タイマ回路は、一定時間後にタイムアウトするように構成されている。実施例において、一定時間とは、例えば、２０ｓｅｃである。次に、ＣＰＵ６１は、タイマ回路が一定時間経過して、タイムアウトしたかを判断し（Ｓ５０）、タイマ回路がタイムアウトしていない場合には（Ｓ５０：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、タイマ回路（図示外）の監視を継続して行う。タイマ回路がタイムアウトした場合には（Ｓ５０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、予備制御処理を終了し、Ｉｐ２セル４の制御を駆動制御に切り替える（Ｓ５５）。ＣＰＵ６１は、定電流回路５８の駆動を停止させ、Ｖｐ２印加回路５７を駆動させることによって、予備制御から駆動制御へセンサ制御装置１の制御状態を切り替える。これにより、駆動制御では、Ｉｐ２セル４へ通常電圧Ｖｐ２が印加され、第二測定室３０から酸素の汲み出しが行われる。駆動制御において、Ｓ３５で開始されたＩｐ１セル２への通電制御は継続して実行される。またＳ５５では、駆動制御開始時からの経過時間をカウントするタイマ処理が起動される。タイマ処理は、メイン処理とは別途実行される処理である。タイマ処理では、所定時間毎にカウント値がインクリメントされ、インクリメントされたカウント値はＲＡＭ６２に記憶される。

次に、ＣＰＵ６１は、Ｉｐ２検知回路５６によって検知された電流Ｉｐ２の値を取得し、取得した電流Ｉｐ２の値と、取得時のカウント値とをＲＡＭ６２に記憶させる（Ｓ６０）。次に、ＣＰＵ６１はＮＯｘ濃度対応値を算出し、算出したＮＯｘ濃度対応値をＲＡＭ６２に記憶させる（Ｓ７０）。ＮＯｘ濃度対応値は、例えば、ＲＯＭ６３に記憶された所定の計算式に電流Ｉｐ２の値を代入して算出される。また例えば、電流Ｉｐ２の値と、ＮＯｘ濃度対応値との対応を定めるテーブルを参照し、Ｓ６０で取得された電流Ｉｐ２の値に対応するＮＯｘ濃度対応値を算出する。

次に、ＣＰＵ６１は、Ｓ７０で算出されたＮＯｘ濃度対応値を補正し、補正後のＮＯｘ濃度対応値をＲＡＭ６２に記憶させる（Ｓ７５）。ＮＯｘ濃度対応値は、計算式（補正後のＮＯｘ濃度対応値）＝（Ｓ７０で算出されたＮＯｘ濃度対応値）−（電流Ｉｐ２の値取得時に対応する補正データ）に基づき補正される。補正データは、ＲＯＭ６３に記憶されている複数種類のパターンデータのうち、Ｓ５で取得されたＩＤと対応付けてＲＯＭ６３に記憶されたパターンデータである。電流Ｉｐ２の値取得時に対応する補正データは、補正データに含まれるデータの内、Ｓ６０でＲＡＭ６２に記憶させたカウント値に対応するデータである。ＣＰＵ６１は、Ｓ５で取得されたＩＤとＳ６０でＲＡＭ６２に記憶させたカウント値とに基づき電流Ｉｐ２の値取得時に対応する補正データを読み出し、読み出した補正データを用いて、Ｓ７０で算出されたＮＯｘ濃度対応値を補正する。

次に、ＥＣＵ９０から終了の指示が入力されていない場合には（Ｓ８０：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は処理をＳ６０に戻す。ＥＣＵ９０から終了の指示が入力された場合には（Ｓ８０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１はメイン処理を終了させる。

以上のように、ＣＰＵ６１は、メイン処理を実行する。なお、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，及びＶｐ２印加回路５７の全体が、本発明の駆動回路部として機能する。図４のＳ７０の処理は、本発明の算出工程に相当し、Ｓ７０を実行するＣＰＵ６１は本発明の算出手段として機能する。Ｓ７５の処理は本発明の補正工程に相当し、Ｓ７５を行うＣＰＵ６１は本発明の補正手段として機能する。Ｓ４０からＳ５０を実行するＣＰＵ６１，及び、ＣＰＵ６１から指令を受けて駆動する定電流回路５８は、本発明の予備制御手段として機能する。Ｓ５とＳ７５とによって実行される、ガスセンサ１０毎に設定されたパターンデータを補正データとして読み出す処理は本発明の読出工程に相当する。Ｓ５５からＳ８０が実行されている期間、駆動制御する処理は、本発明の駆動工程に相当する。

［評価試験］
次に、上記メイン処理を実行した場合の、補正データを用いたＮＯｘ濃度対応値の補正の効果を確認する評価試験を行った。評価試験では、記憶部４８に記憶されたＩＤが６であるガスセンサ１０と、記憶部４８に記憶されたＩＤが１２であるガスセンサ１０とについて、上述の組成を有する基準ガスのもと駆動処理開始からのＮＯｘ濃度対応値の経時変化を算出した。また、評価試験では、算出されたＮＯｘ濃度対応値を、補正データを用いて補正した。評価試験の結果を図５及び図６に示す。図５及び図６において、横軸は駆動処理開始からの経過時間（単位：ｓｅｃ）を表し、縦軸はＮＯｘ濃度対応値（単位：ｐｐｍ）を示す。

図５に例示するガスセンサ１０（ＩＤ＝６）の補正前のＮＯｘ濃度対応値は、負側から立ち上がり、駆動処理開始時から１５秒後まではＮＯｘ濃度対応値が急激に増加し、その後は緩やかに減少した。図６に例示するガスセンサ１０（ＩＤ＝１２）の補正前のＮＯｘ濃度対応値は、負側から立ち上がり、駆動処理開始時から２０秒後まではＮＯｘ濃度対応値が急激に増加し、その後は緩やかに減少した。図５及び図６に例示するガスセンサ１０の補正前のＮＯｘ濃度対応値はいずれも、駆動処理開始から１４０秒経過しても、ＮＯｘ濃度対応値は±５ｐｐｍの範囲の値とならなかった。

これに対し、図５に例示するガスセンサ１０の補正後のＮＯｘ濃度対応値は、負側から立ち上がり、駆動処理開始時から３５秒後までの間に、図示外の値まで増加した後、急激に低減した。駆動処理開始時から３５秒後以降は、ＮＯｘ濃度対応値は緩やかに変化した。図６に例示するガスセンサ１０の補正後のＮＯｘ濃度対応値も同様であった。図５及び図６に例示するガスセンサ１０の補正後のＮＯｘ濃度対応値はいずれも、駆動処理開始から２５秒経過時のＮＯｘ濃度対応値は、±５ｐｐｍの範囲内の値であり、駆動処理開始から３５秒以降のＮＯｘ濃度対応値は、±１ｐｐｍの範囲内の値となった。すなわち、補正データを用いて補正されたＮＯｘ濃度対応値は、補正前のＮＯｘ濃度対応値に比べ、早期に基準ガスのＮＯｘ濃度に応じた値となった。評価試験の結果から、出力処理において、補正後のＮＯｘ濃度対応値を用いて、起動期間が終了したか否かを判断することによって、補正前のＮＯｘ濃度対応値を用いる場合に比べ、起動期間を短くすることができることが確認された。

上記センサ制御装置１によれば、ＲＯＭ６３に記憶された補正データは、ＮＯｘ濃度対応値の経時変化に基づいてガスセンサ１０毎に設定されているため、補正データにはガスセンサ１０毎の出力特性が反映されている。したがって、補正後のＮＯｘ濃度対応値が、複数のガスセンサ１０間でばらつくことを回避することができる。補正後のＮＯｘ濃度対応値は、補正前のＮＯｘ濃度対応値に比べ、早期に所定範囲内の値となる。したがって、センサ制御装置１は、従来に比べて起動期間を短縮することができ、出力処理においてＮＯｘ濃度対応値を外部装置へ早期に出力することができる。また、ＩＤは、ガスセンサの変化パターンに基づき選定された１のパターンデータと対応している。したがって、センサ制御装置１の製造時において、補正データの設定が容易である。

センサ制御装置１は、ガスセンサ１０と制御部５とが着脱可能に構成されている。このため、例えば、ガスセンサ１０が長期使用によって劣化した場合であっても、ガスセンサ１０を取り替えることによって、制御部５を有効利用することができる。また、補正データを複数種類のパターンデータの中から選定するにあたり、ガスセンサ１０を用いるだけでガスセンサ１０の変化パターンを表す補正データを特定することができる。それにより、センサ制御装置１とガスセンサ１０とを電気的に接続した上でセンサ制御装置１に補正データを特定させる必要がなく、補正データの設定が容易である。センサ制御装置１では、駆動処理に先立って、予備制御処理を実行する。したがって、駆動処理開始時の残留酸素の依存性を小さくすることができるため、予備制御が実行されない場合に比べ補正データを用いてＮＯｘ濃度対応値を補正する精度を高めることができる。また、センサ制御装置１は、予備制御において、Ｉｐ２セル４に一定の電流Ｉｐ３を供給する。このため、センサ制御装置１では、予備制御終了後の、Ｉｐ２セル４が第二測定室３０に汲み入れる酸素の量が、排気ガスに含まれるＨ_２Ｏ濃度によらず、ほぼ同一となる。したがって、予備制御終了後に算出されるＮＯｘ濃度対応値の経時変化は、検知対象ガスのＨ_２Ｏ濃度がメイン処理実行時毎に異なる場合にもほぼ同じパターンを示す。センサ制御装置では、検知対象ガスにおけるＨ_２Ｏ濃度が変化する場合であっても、駆動回路部による駆動処理開始後において、補正データを用いたＮＯｘ濃度対応値の補正を精度良く行うことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。例えば、以下の（１）から（５）に示す変形を加えてもよい。

（１）上記実施形態では、Ｖｓセル３の内部抵抗に基づいて検知素子１１の温度を検知しているが、例えば、Ｖｓセル３に代えて、Ｉｐ１セル２やＩｐ２セル４の内部抵抗に基づいて、検知素子１１の温度を検知してもよい。また、ヒータ素子３５を構成するヒータパターン３８の抵抗値に基づいて、検知素子１１の温度を検知してもよい。

（２）上記実施形態では、ＮＯｘの濃度を検知するＮＯｘセンサを例示しているが、第一態様のセンサ制御装置は、固体電解質体を用いて構成される種々のガスセンサ（例えば、酸素センサ）に適用可能である。

（３）上記実施形態のセンサ制御装置１の構成は適宜変更可能である。例えば、制御部５と、ガスセンサ１０とは、着脱不能のように一体に構成されていてもよい。また例えば、基準酸素室２９に代えて、大気導入孔が設けられたガスセンサに第一態様のセンサ制御装置が適用されてもよい。また例えば、補正データはセンサ制御装置１が備えるいずれかの記憶装置に記憶されていればよく、記憶装置の種類や記憶装置の設置場所は適宜変更可能である。また例えば、センサ制御装置は、ガスセンサ１０に対応する補正データのみを記憶していてもよい。

（４）上記実施形態のメイン処理は適宜変更可能である。例えば、予備制御処理（二点鎖線１０２内の処理）は必要に応じて省略することが可能である。また例えば、予備制御処理において、Ｉｐ２セル４に供給される電流の値と、電流が供給される時間とのそれぞれは、検知素子１１の構成と、検知素子１１が設置される部位と、検知素子１１の使用環境とを含む条件に基づいて、適宜決定されればよい。また例えば、図４のＳ６０において、Ｉｐ２セル４に印加される通常電圧は、一定の電圧であってもよいし、一定ではない電圧であってもよい。また例えば、図４のＳ７０において、補正データを用いて濃度対応値を補正する処理は、駆動処理実行期間の全期間にわたって実行されてもよいし、補正前の濃度対応値が所定範囲に入るまでの期間のみ実行されてもよい。補正データを用いて濃度対応値を補正する処理が補正前の濃度対応値が所定範囲に入るまでの期間のみ実行される場合、駆動処理実行期間の全期間にわたって実行される場合に比べ、補正が不要な期間に実行される処理を簡略化することができる。また例えば、図４のＳ７０において算出される濃度対応値は、検知対象ガス中の特定ガス濃度を表す値であればよく、例えば、濃度対応値は、Ｉｐ２セル４の電流値に基づくアナログ出力をデジタル換算した値であってもよい。

（５）上記実施形態では、ガスセンサ１０の製造時に、予め選定された複数種類のパターンデータの中から、ガスセンサ１０の変化パターンを表すパターンデータが補正データとして選定されていた。しかし、補正データの選定は製造後に実行されてもよい。また、ガスセンサ１０の劣化等に起因して、製造時に補正データとして選定されたパターンデータが、ガスセンサ１０の変化パターンを示さなくなる場合がある。これに対し、例えば、所定周期毎に複数種類のパターンデータの中から補正データを選定する処理が実行されてもよい。このようにすれば、ガスセンサ１０の劣化等が生じた場合であっても、補正データを用いて精度良く濃度対応値を補正することができる。

１ センサ制御装置
２ 第一酸素ポンプセル
４ 第二酸素ポンプセル
５ 制御部
１０ ガスセンサ
１２，１３，１４ 固体電解質体
１７，１８，２１，２２，２７，２８ 電極
４０，７０ コネクタ部
４８ 記憶部
５１ 基準電圧比較回路
５２ Ｉｐ１ドライブ回路
５３ Ｖｓ検知回路
５４ Ｉｃｐ供給回路
５７ Ｖｐ２印加回路
５８ 定電流回路
６０ マイクロコンピュータ
６１ ＣＰＵ
６３ ＲＯＭ

Claims (7)

1. 検知対象ガスが導入される第一測定室と、第一固体電解質層と一対の第一電極とを備え、前記一対の第一電極が前記第一測定室の内側と外側とに設けられる第一酸素ポンプセルと、前記第一測定室に連通する第二測定室と、第二固体電解質層と一対の第二電極とを備え、前記一対の第二電極が前記第二測定室の内側と外側とに設けられた第二酸素ポンプセルとを備えるガスセンサと、
   前記第一測定室に導入された前記検知対象ガスの酸素濃度を、前記第一酸素ポンプセルへの通電によって調整するとともに、前記第二酸素ポンプセルへ通常電圧を印加する駆動処理を行う駆動回路部と、前記通常電圧が印加された前記第二酸素ポンプセルに流れる電流の大きさに基づいて特定ガスの濃度を表す濃度対応値を算出する算出手段とを備える制御部と
   を備えるセンサ制御装置であって、
   前記センサ制御装置はさらに、
   濃度既知の基準ガスのもとで前記駆動回路部による前記駆動処理を開始してからの前記濃度対応値の経時変化のパターンを表すパターンデータであって、前記ガスセンサ毎に設定された前記パターンデータを補正データとして記憶する記憶手段を備え、
   前記制御部はさらに、
   前記補正データを用いて前記濃度対応値を補正する補正手段を備えたことを特徴とするセンサ制御装置。
2. 前記補正データは、予め準備された複数種類の前記パターンデータの中から、前記ガスセンサの前記経時変化に基づき選定された１の前記パターンデータであることを特徴とする請求項１に記載のセンサ制御装置。
3. 前記ガスセンサと、前記制御部とは着脱可能に構成されており、
   前記記憶手段は、
   前記制御部に設けられ、前記複数種類のパターンデータと、当該パターンデータと対応付けられた識別子とを記憶する第一記憶手段と、
   前記ガスセンサに設けられ、当該ガスセンサの前記経時変化に基づき選定された１の前記識別子を記憶した第二記憶手段と
   からなり、
   前記補正手段は、前記第二記憶手段に記憶された前記識別子を用いて、前記第一記憶手段に記憶された前記複数種類のパターンデータの中から前記補正データを特定し、当該補正データを用いて前記濃度対応値を補正することを特徴とする請求項２に記載のセンサ制御装置。
4. 前記制御部は、前記駆動回路部による駆動処理を開始する前に、前記第二測定室内の酸素濃度を低下させる予備制御を行う予備制御手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のセンサ制御装置。
5. 前記予備制御手段は、前記第二酸素ポンプセルに対して、一定の電流を一定時間供給して、前記第二測定室から当該第二測定室外部に汲み出す酸素の量を一定に制御することで、前記第二測定室内の酸素濃度を低下させることを特徴とする請求項４に記載のセンサ制御装置。
6. 検知対象ガスが導入される第一測定室と、第一固体電解質層と一対の第一電極とを備え、前記一対の第一電極が前記第一測定室の内側と外側とに設けられる第一酸素ポンプセルと、前記第一測定室に連通する第二測定室と、第二固体電解質層と一対の第二電極とを備え、前記一対の第二電極が前記第二測定室の内側と外側とに設けられる第二酸素ポンプセルとを備えるガスセンサと、
   前記第一測定室に導入された前記検知対象ガスの酸素濃度を、前記第一酸素ポンプセルへの通電によって調整するとともに、前記第二酸素ポンプセルへ通常電圧を印加する駆動工程と、前記通常電圧が印加された前記第二酸素ポンプセルに流れる電流の大きさに基づいて前記検知対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を表す濃度対応値を算出する算出工程とを実行する制御部と
   を備えるセンサ制御装置の制御方法であって、
   濃度既知の基準ガスのもとで前記駆動回路部による前記駆動処理を開始してからの前記濃度対応値の経時変化のパターンを表すパターンデータであって、前記ガスセンサ毎に設定された前記パターンデータである補正データを、前記センサ制御装置が備える記憶手段から読み出す読出工程と、
   前記補正データを用いて前記濃度対応値を補正する補正工程と
   を備えたことを特徴とするセンサ制御装置の制御方法。
7. 前記補正データは、予め準備された複数種類の前記パターンデータの中から、前記ガスセンサの前記経時変化に基づき選定された１の前記パターンデータであることを特徴とする請求項６に記載のセンサ制御装置の制御方法。

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