WO2013179545A1 - ガスセンサ制御装置 - Google Patents

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WO2013179545A1
WO2013179545A1 PCT/JP2013/002121 JP2013002121W WO2013179545A1 WO 2013179545 A1 WO2013179545 A1 WO 2013179545A1 JP 2013002121 W JP2013002121 W JP 2013002121W WO 2013179545 A1 WO2013179545 A1 WO 2013179545A1
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gas
voltage
temperature
target
electrodes
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PCT/JP2013/002121
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優 秋山
靖浩 石黒
智久 照井
和久 藤林
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日本特殊陶業株式会社
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    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials

Definitions

  • the present invention relates to a gas sensor control device that controls a gas sensor.
  • gas sensors As one of gas sensors, a gas sensor that is attached to an exhaust passage of an internal combustion engine such as an automobile engine and detects an oxygen concentration in the exhaust gas is known.
  • This gas sensor uses the fact that the magnitude of the current flowing through the sensor element (solid electrolyte body) changes in accordance with the oxygen concentration in the exhaust gas, thereby detecting the oxygen concentration and thus the air-fuel ratio of the exhaust gas. It is. *
  • Patent Document 1 describes a gas sensor including a detection cell, a pump cell, and a heater for heating them as such a gas sensor. Further, Patent Document 1 describes a technique for detecting the concentration of H 2 O gas in a gas to be measured when the gas to be measured is the atmosphere by a gas sensor control device that controls the gas sensor.
  • the present invention was made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a gas sensor control device capable of appropriately detecting H 2 O gas concentration in the measurement gas.
  • One embodiment of the present invention includes a first solid electrolyte body and a pair of first electrodes formed on the first solid electrolyte body, and one electrode of the pair of first electrodes is a gas to be measured. Is disposed in a measurement chamber in which the other electrode is introduced, the other electrode is exposed to a reference oxygen concentration atmosphere, a second solid electrolyte body, and a pair of second electrodes formed on the second solid electrolyte body One of the pair of second electrodes is disposed in the measurement chamber, and the gas to be measured is introduced into the measurement chamber in response to a pump current flowing between the pair of second electrodes.
  • a gas sensor control device for controlling a gas sensor comprising: a sensor unit having a pump cell for pumping or pumping oxygen contained in the gas sensor; and a heater for heating the sensor unit.
  • the voltage will be the target voltage
  • Current control means for controlling a pump current flowing between the pair of second electrodes, a supply gas of the gas to be measured, and a specified gas in which the oxygen concentration in the gas to be measured is continuously set to a predetermined value
  • Supply status determining means for determining whether or not the supply status is present
  • heater control means for performing first heater control for controlling the heater so that the temperature of the sensor unit becomes a first target temperature at which the sensor unit is activated
  • the supply status determining means determines that the gas to be measured is in the specified gas supply status
  • the temperature of the sensor unit is set to a second target temperature that is higher than the first target temperature.
  • Heater control means for performing second heater control for controlling the heater, and voltage setting means for setting the target voltage to a first target voltage at which the H 2 O gas in the measured gas does not substantially dissociate.
  • the H 2 O gas concentration in the measurement gas is determined based on the first pump current and the second pump current detected when the measurement gas supply status is the specified gas supply status. Detect. Specifically, for example, the H 2 O gas concentration in the measurement gas is detected based on a difference value obtained by subtracting the first pump current from the second pump current.
  • the first pump current is detected in a state in which the voltage between the pair of first electrodes of the detection cell is set to the first target voltage (the voltage at which the H 2 O gas in the gas to be measured is not substantially dissociated).
  • the second pump current is detected between the pair of second electrodes detected in a state where the voltage between the pair of first electrodes is the second target voltage (the voltage at which the H 2 O gas in the gas to be measured is dissociated). The current flowing through
  • the first pump current is a current detected in a situation where the H 2 O gas in the gas to be measured is not dissociated on one electrode of the first electrode.
  • the second pump current was detected in a situation where H 2 O gas in the gas to be measured was dissociated on one electrode of the first electrode (a situation where oxygen ions derived from H 2 O gas were generated). Current. That is, the second pump current is larger than the first pump current by the current derived from the H 2 O gas in the gas to be measured. Therefore, the H 2 O gas concentration in the gas to be measured can be detected based on the first pump current and the second pump current.
  • the temperature of the sensor unit including the first solid electrolyte body and the second solid electrolyte body is higher than the first target temperature (the temperature when the first pump current is detected).
  • the second pump current is detected in the temperature state.
  • the temperature of the sensor unit is not changed by increasing the temperature of the sensor unit as compared with the time of detecting the first pump current (the voltage between the first electrodes is the same as the first voltage). 2), the dissociation of the H 2 O gas in the gas to be measured can be promoted. Furthermore, the second pump current to be detected can be stabilized (the fluctuation range of the second pump current accompanying the fluctuation of the voltage between the first electrodes controlled to the second target voltage can be reduced). Thereby, the detection accuracy of the H 2 O gas concentration in the gas to be measured can be improved as compared with the case where the second pump current is detected while maintaining the first target temperature (when the temperature of the sensor unit is not increased). . Thus, according to the gas sensor control device described above, the H 2 O gas concentration in the gas to be measured can be detected more appropriately.
  • Blackening is a phenomenon in which metal oxides contained in the solid electrolyte body are reduced to generate metal in the solid electrolyte body (for example, ZrO 2 ⁇ Zr + O 2 ).
  • the characteristics (ion conductivity) of the second solid electrolyte body deteriorate, and as a result, the concentration of H 2 O gas in the gas to be measured can be detected appropriately. There is a risk of disappearing.
  • the second pump current is increased compared with the case where the second pump current is detected at the first target temperature by increasing the temperature of the sensor unit (the second target temperature). It is possible to reduce the voltage between the first electrodes at which is stabilized. Therefore, in the gas sensor control device described above, if the detection accuracy is the same as when the second pump current is detected at the first target temperature, the target is higher than that when the second pump current is detected at the first target temperature.
  • the second target voltage which is a voltage, can be lowered. Thereby, the possibility of blackening occurring in the second solid electrolyte body can be reduced. Also from this point, according to the above-described gas sensor control device, the H 2 O gas concentration in the gas to be measured can be detected more appropriately.
  • the supply state of the gas to be measured corresponds to a specified gas supply state in which the oxygen concentration in the gas to be measured continuously becomes a predetermined value
  • a predetermined value for example, an exhaust gas that is the gas to be measured
  • the atmosphere is continuously turned to the atmosphere by the fuel cut of the internal combustion engine and the atmosphere is continuously supplied to the gas sensor.
  • This atmosphere corresponds to the gas to be measured in which the oxygen concentration in the gas to be measured has a predetermined specified value.
  • the internal combustion engine mounted on the vehicle is in an idling state in which the air-fuel ratio is controlled, for example, when waiting for a signal from the vehicle, and the exhaust gas that is the gas to be measured continues to have a prescribed A / F value (for example, (Theoretical air / fuel ratio), and the exhaust gas is continuously supplied to the gas sensor.
  • This exhaust gas corresponds to the gas to be measured in which the oxygen concentration in the gas to be measured has a predetermined specified value.
  • the voltage setting unit is a gas sensor control device that sets the target voltage to the second target voltage after the start of the second heater control by the heater control unit. good. *
  • Blackening of the solid electrolyte body is less likely to occur when the temperature of the solid electrolyte body is higher than that at the first target temperature.
  • the target voltage is set to the second target voltage by the voltage setting means before the start of the second heater control by the heater control means, the temperature of the sensor unit including the second solid electrolyte body is in the state of the first target temperature.
  • the voltage between the first electrodes is increased from the first target voltage to the second target voltage, and blackening of the second solid electrolyte body is likely to occur.
  • the target voltage is set to the second target voltage after the start of the second heater control by the heater control means.
  • the voltage setting means sets the target voltage after the temperature of the sensor unit reaches the second target temperature by the second heater control by the heater control means.
  • the gas sensor control device is preferably set to the second target voltage.
  • the voltage between the first electrodes is changed from the first target voltage toward the second target voltage. Will rise. Therefore, the possibility of blackening occurring in the second solid electrolyte body can be further reduced.
  • the second current detection unit is configured such that the temperature of the sensor unit is stabilized at the second target temperature by the second heater control by the heater control unit.
  • a gas sensor control device for detecting the second pump current may be used.
  • the temperature of the sensor unit including the first solid electrolyte body and the second solid electrolyte body is raised to the second target temperature by the second heater control by the heater control means, hunting occurs, and the temperature of the sensor unit becomes the second target temperature. It may take time until the temperature is stably controlled. For this reason, after raising the temperature of the sensor unit to the second target temperature, it may take time for the second pump current to stabilize.
  • the second pump current is detected in a state where the temperature of the sensor unit is stable at the second target temperature. That is, after the temperature of the sensor unit is raised to the second target temperature by the second heater control by the heater control means, the second pump current is detected after the temperature of the sensor unit is stabilized at the second target temperature. To do. Thereby, since the H 2 O gas concentration in the gas to be measured can be detected based on the stable second pump current, the detection accuracy can be further improved.
  • the “state in which the temperature of the sensor unit is stabilized at the second target temperature” refers to a state in which the temperature fluctuation of the sensor unit is within the temperature range of the second target temperature ⁇ 10 (deg).
  • FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine according to an embodiment. It is a block diagram of the gas sensor unit concerning embodiment. It is a flowchart of such the H 2 O gas concentration detection in the embodiment. It is a figure which shows the correlation with the voltage between 1st electrodes, and a pump current.
  • FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine 100 according to the present embodiment.
  • the internal combustion engine 100 has an engine 101 for driving an automobile.
  • the engine 101 is connected to an exhaust pipe 102 for discharging exhaust gas EG (corresponding to the gas to be measured) discharged from the engine 101 to the outside of the vehicle.
  • the exhaust pipe 102 is provided with a full-range air-fuel ratio sensor 1 (corresponding to a gas sensor). Exhaust gas EG discharged from the engine 101 is supplied to the entire region air-fuel ratio sensor 1. *
  • the full-range air-fuel ratio sensor 1 (hereinafter also simply referred to as sensor 1) is a gas sensor that detects the gas concentration of a specific component (oxygen in the present embodiment) in the exhaust gas EG flowing through the exhaust passage of the exhaust pipe 102.
  • This sensor 1 is electrically connected to a gas sensor control device 3 disposed at a position away from itself through a harness (signal line) 91. *
  • the gas sensor control device 3 detects the oxygen concentration by energizing the sensor 1. Specifically, the gas sensor control device 3 is driven by receiving power from the battery 80, and outputs a detection signal of the oxygen concentration detected using the sensor 1 to the ECU (engine control device) 5. *
  • the ECU 5 is a device for electronically controlling driving of the automobile engine 101 and the like.
  • a microcomputer equipped with a CPU, a ROM, a RAM, and the like (not shown) having a known configuration is used.
  • the ECU 5 controls the fuel injection timing and ignition timing in accordance with the execution of the control program.
  • the ECU 5 receives an output (detection signal) corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas EG from the gas sensor control device 3.
  • signals from other sensors for example, information such as a crank angle at which the piston position and the rotation speed of the engine 101 can be detected, a coolant temperature, and a combustion pressure
  • Such an ECU 5 performs air-fuel ratio feedback control of the engine 101 based on the output of the sensor 1. Further, the ECU 5 determines whether or not the supply state of the exhaust gas EG from the engine 101 to the sensor 1 is a specified gas supply state.
  • the “specified gas supply status” refers to a situation in which the supply status of the exhaust gas EG from the engine 101 to the sensor 1 continues and the oxygen concentration in the exhaust gas EG becomes a predetermined specified value.
  • the engine 101 when waiting for a signal from an automobile equipped with the internal combustion engine 100, the engine 101 is in an idling state in which the air-fuel ratio is controlled, and the exhaust gas EG, which is the exhaust gas EG, continues to be in a prescribed A / F.
  • a state in which the exhaust gas EG has a value (for example, the theoretical air-fuel ratio) and this exhaust gas EG is continuously supplied to the sensor 1 is referred to as a “specified gas supply state”.
  • the ECU 5 determines whether or not the supply status of the exhaust gas EG is the “specified gas supply status” as described above at regular intervals based on the input information. *
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the gas sensor unit 4 according to the present embodiment.
  • the gas sensor unit 4 includes a sensor 1 and a gas sensor control device 3. *
  • the sensor 1 has a structure in which a sensor element 10 having an elongated plate shape is held in a housing (not shown).
  • the sensor element 10 includes a first solid electrolyte body 13 and a second solid electrolyte body 11 mainly composed of zirconia, and insulating bases 12, 17, 18, and 24 mainly composed of alumina. These are laminated in the order of the insulating base 18, the insulating base 17, the first solid electrolyte body 13, the insulating base 12, the second solid electrolyte body 11, and the insulating base 24.
  • a pair of second electrodes 19 and 20 mainly composed of platinum are formed on both surfaces of the second solid electrolyte body 11.
  • a pair of first electrodes 21 and 22 mainly composed of platinum are also formed on both surfaces of the first solid electrolyte body 13.
  • the first electrode 22 is sandwiched between the first solid electrolyte body 13 and the insulating base 17.
  • the first solid electrolyte body 13, the second solid electrolyte body 11, and the insulating bases 12, 17, 18, and 24 are all formed in an elongated plate shape, and in FIG. Show. *
  • the first solid electrolyte body 13 and the second solid electrolyte body 11 each have a single wall surface, and a hollow in which exhaust gas EG can be introduced.
  • the measurement chamber 23 is formed. At both ends in the width direction (left and right direction in FIG. 2) of the measurement chamber 23, porous diffusion rate controlling portions 15 for restricting the amount of inflow when the exhaust gas EG is introduced into the measurement chamber 23 are provided. It has been.
  • the second electrode 20 on the second solid electrolyte body 11 and the first electrode 21 on the first solid electrolyte body 13 are arranged so as to be exposed in the measurement chamber 23 and are electrically connected to each other. Yes. *
  • the second electrode 19 on the second solid electrolyte body 11 is covered with a porous protective layer 25 made of ceramics (for example, alumina). That is, the second electrode 19 is protected by the protective layer 25 so as not to be deteriorated by poisoning components such as silicon contained in the exhaust gas EG.
  • the insulating base 24 laminated on the second solid electrolyte body 11 is provided with an opening so as not to cover the second electrode 19, and the protective layer 25 is disposed in the opening. *
  • the second solid electrolyte body 11 and the pair of second electrodes 19, 20 provided on both surfaces of the second solid electrolyte body 11 pump oxygen from the outside into the measurement chamber 23 according to the pump current Ip flowing between the second electrodes 19, 20.
  • a “pump cell 10 c” is configured to pump out oxygen contained in the exhaust gas EG (exhaust gas EG) introduced into the measurement chamber 23.
  • the first solid electrolyte body 13 and the pair of first electrodes 21 and 22 provided on both surfaces thereof constitute the “detection cell 10b”.
  • the 1st electrode 22 functions as an oxygen reference electrode which maintains the oxygen concentration used as the reference
  • FIG. The first electrode 22 is exposed to a reference oxygen concentration atmosphere. For this reason, a voltage is generated between the first electrodes 21 and 22 of the detection cell 10b due to the difference between the oxygen ion concentration generated on the first electrode 21 and the oxygen ion concentration generated on the first electrode 22. .
  • the pump cell 10c and the detection cell 10b constitute a “sensor unit 10f”. *
  • the insulating substrates 17 and 18 and the heating resistor 26 constitute a “heater 10d” for heating and activating the sensor unit 10f.
  • the gas sensor control device 3 that controls the sensor 1 (sensor element 10) will be described in detail.
  • the gas sensor control device 3 is composed mainly of the microcomputer 9 and the electric circuit unit 30.
  • the microcomputer 9 is a microcomputer chip on which a CPU 6, a ROM 7, a RAM 8, and the like having a known configuration are mounted.
  • the ROM 7 stores a control program for causing the CPU 6 to execute each process.
  • the electric circuit unit 30 includes a heater control circuit 31, a pump current control circuit 32, a voltage detection circuit 33, a minute current supply circuit 34, a comparison PID circuit 35, a pump current detection circuit 36, and an internal resistance detection circuit 37.
  • the heater control circuit 31 causes the heating resistor 26 to generate heat by PWM-controlling the voltage Vh supplied to both ends of the heating resistor 26, and the sensor unit 10f (the pump cell 10c including the second solid electrolyte body 11 and the Heating control of the detection cell 10b) including the first solid electrolyte body 13 is performed. Specifically, the heater control circuit 31 controls energization to the heater 10d (the heating resistor 26) so that the temperature T of the sensor unit 10f becomes the target temperature Tj. *
  • first target temperature Tj1 and second target temperature Tj2 are provided as the target temperature Tj.
  • the first target temperature Tj1 is a temperature at which the sensor unit 10f is activated (830 ° C. in the present embodiment).
  • the second target temperature Tj2 is higher than the first target temperature Tj1 (950 ° C. in this embodiment).
  • the temperature T of the sensor unit 10f is controlled by controlling the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 included in the sensor unit 10f.
  • the first solid electrolyte body 13 has a characteristic that the internal resistance Rs varies according to its own temperature, and the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 is correlated with its own temperature. have. Therefore, the internal resistance detection circuit 37 detects the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13, and based on this (assuming the temperature of the first solid electrolyte body 13 as the temperature T of the sensor section 10f), the sensor section 10f. To control the temperature T. *
  • the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 is detected as follows. First, a constant current I is allowed to flow between the first electrodes 21 and 22 of the detection cell 10b for a certain period of time by a constant current source circuit that constitutes the internal resistance detection circuit 37, and the first electrode 21 and 22 that changes in response thereto is passed. The voltage V is measured by the internal resistance detection circuit 37. The CPU 6 of the microcomputer 9 calculates the value of the internal resistance Rs based on the change amount of the voltage V when the constant current I is applied and the constant current I. More specifically, the voltage between the first electrodes 21 and 22 before the constant current I is supplied to the detection cell 10b by the constant current source circuit included in the internal resistance detection circuit 37, and the constant current I from the constant current source circuit.
  • a voltage between the first electrodes 21 and 22 after a predetermined time has passed after flowing through the detection cell 10 b (for example, after 60 ⁇ s has elapsed) is input to the CPU 6 through the internal resistance detection circuit 37.
  • the value of internal resistance Rs is detected from the difference voltage (change amount) (DELTA) V of two input voltages using the preset formula or map.
  • the CPU 6 of the microcomputer 9 causes the internal resistance Rs corresponding to the first target temperature Tj1 (the temperature T of the sensor unit 10f to be the first).
  • the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 when the target temperature Tj1 is reached, which is set as the first target internal resistance Rs1) is set.
  • the heater control circuit 31 controls energization to the heating resistor 26 so that the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 becomes the first target internal resistance Rs1.
  • this control is referred to as first heater control. *
  • the CPU 6 of the microcomputer 9 causes the internal resistance Rs corresponding to the second target temperature Tj2 (the temperature T of the sensor unit 10f to be the first value). 2 is set as the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 when the target temperature Tj2 is reached, and this is set as the second target internal resistance Rs2. Then, the heater control circuit 31 controls energization to the heating resistor 26 so that the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 becomes the second target internal resistance Rs2. Thereby, the temperature T of the sensor unit 10f is controlled to the second target temperature Tj2. In the present embodiment, this control is referred to as second heater control. In the present embodiment, the heater control circuit 31 and the microcomputer 9 correspond to heater control means. *
  • the minute current supply circuit 34 causes a minute current Icp to flow from the first electrode 22 of the detection cell 10b to the first electrode 21 side, Oxygen ions are moved from the first electrode 21 side to the first electrode 22 side to generate a reference oxygen concentration atmosphere in the porous first electrode 22.
  • the first electrode 22 functions as an oxygen reference electrode that serves as a reference for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas EG.
  • the voltage detection circuit 33 detects the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 of the detection cell 10b.
  • the comparison PID circuit 35 compares the target voltage Vj set by the CPU 6 of the microcomputer 9 with the voltage Vs detected by the voltage detection circuit 33. Then, based on the comparison result, the pump current Ip flowing between the second electrodes 19 and 20 of the pump cell 10c is increased by the PID control method so that the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 becomes the target voltage Vj.
  • a control instruction value is input to the pump current control circuit 32. *
  • the pump current control circuit 32 flows between the second electrodes 19 and 20 of the pump cell 10 c so that the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 becomes the target voltage Vj.
  • the magnitude and direction of the pump current Ip are controlled.
  • the pump cell 10c pumps oxygen into the measurement chamber 23 and pumps out oxygen from the measurement chamber 23.
  • the pump current detection circuit 36 detects the pump current Ip flowing between the second electrodes 19 and 20 of the pump cell 10c.
  • the target voltage Vj compared with the voltage Vs by the comparison PID circuit 35 can be set to two target voltages (first target voltage Vj1 and second target voltage Vj2).
  • the electric circuit unit 30 includes a first reference power supply 38 and a second reference power supply 39 connected to the comparison PID circuit 35 through the switch SW1.
  • the voltage of the first reference power supply 38 is the first target voltage Vj1
  • the voltage of the second reference power supply 39 is the second target voltage Vj2.
  • the target voltage Vj can be set to the first target voltage Vj1 by connecting the switch SW1 to the first reference power supply 38 side.
  • the target voltage Vj can be set to the second target voltage Vj2 by switching the switch SW1 to the second reference power supply 39 side.
  • the first target voltage Vj1 is such that when the voltage Vs becomes the first target voltage Vj1, the oxygen gas contained in the exhaust gas EG in the measurement chamber 23 is dissociated on the first electrode 21, but the exhaust gas EG
  • the H 2 O gas contained in is set to a voltage value that does not substantially dissociate on the first electrode 21 (450 mV in this embodiment).
  • the second target voltage Vj2 includes not only oxygen gas contained in the exhaust gas EG in the measurement chamber 23 but also H 2 O gas from the first electrode 21.
  • the voltage value dissociates above (1000 mV in this embodiment).
  • the microcomputer 9 when the control of the sensor 1 by the gas sensor control device 3 is started, the microcomputer 9 sets the first target voltage Vj1 as the target voltage Vj. Specifically, the switch SW1 is connected to the first reference power supply 38 side, and the target voltage Vj is set to the first target voltage Vj1.
  • the pump current control circuit 32 controls the pump current Ip so that the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 becomes the first target voltage Vj1.
  • the temperature T of the sensor unit 10f is controlled to the first target temperature Tj1.
  • the microcomputer 9 detects (calculates) the oxygen concentration in the exhaust gas EG based on the pump current Ip. *
  • the supply status of the exhaust gas EG is determined by the ECU 5 as the specified gas. If it is determined that the supply state is present, first, the pump current detection circuit 36 detects the first pump current Ip1 as the pump current Ip.
  • the pump current detection circuit 36 corresponds to a first current detection unit and a second current detection unit.
  • the microcomputer 9 detects the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG based on the first pump current Ip1 and the second pump current Ip2. Specifically, the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG is detected based on a difference value ⁇ Ip (mA) obtained by subtracting the first pump current Ip1 from the second pump current Ip2.
  • the pump current control circuit 32, the voltage detection circuit 33, and the comparison PID circuit 35 constitute a “current control unit”.
  • the flow for detecting the oxygen concentration (air-fuel ratio) of the exhaust gas EG will be described below.
  • the first target voltage Vj1 (450 mV) is set as the target voltage Vj to be compared in the comparison PID circuit 35.
  • the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 the first target internal resistance Rs1 (the internal resistance Rs1 of the first solid electrolyte body 13 when the temperature T of the first solid electrolyte body 13 becomes the first target temperature Tj1). ) Is set.
  • the minute current supply circuit 34 causes a minute current Icp to flow from the first electrode 22 of the detection cell 10 b toward the first electrode 21. Due to this energization, oxygen in the exhaust gas EG is pumped from the first electrode 21 side to the first electrode 22 side through the first solid electrolyte body 13, and the first electrode 22 functions as an oxygen reference electrode.
  • the voltage detection circuit 33 detects the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22. Thereafter, the comparison PID circuit 35 compares the detected voltage Vs with the first target voltage Vj1. Next, the pump current control circuit 32 determines the pump current Ip that flows between the second electrodes 19 and 20 of the pump cell 10c based on the comparison result by the comparison PID circuit 35 so that the voltage Vs becomes the first target voltage Vj1. Control size and orientation. *
  • the oxygen concentration in the exhaust gas EG is low, so that the pump cell 10c enters the measurement chamber 23 from the outside.
  • the pump current Ip flowing between the second electrodes 19 and 20 is controlled so as to pump in oxygen.
  • the air-fuel ratio of the exhaust gas EG introduced into the measurement chamber 23 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, a large amount of oxygen is present in the exhaust gas EG.
  • the pump current Ip flowing between the second electrodes 19 and 20 is controlled so as to pump out oxygen to the outside.
  • the pump current detection circuit 36 detects the pump current Ip at this time and outputs it to the ECU 5.
  • the ECU 5 specifies the oxygen concentration contained in the exhaust gas EG, and thus the air-fuel ratio of the exhaust gas EG, based on the magnitude and direction of the pump current Ip that is output. In this way, the oxygen concentration of the exhaust gas EG (the air-fuel ratio of the exhaust gas EG) is detected.
  • the gas sensor control device 3 of the present embodiment normally detects the oxygen concentration of the exhaust gas EG at every predetermined timing using the sensor 1. However, the gas sensor control device 3 of the present embodiment uses this sensor 1 to determine the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG when it is determined that the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status. Is detected.
  • H 2 O gas concentration detection executed in the gas sensor control device 3 will be described with reference to FIG.
  • a program for executing each process (H 2 O gas concentration detection process) shown in FIG. 3 is stored in the ROM 7 (see FIG. 2) of the microcomputer 9 and is executed by the CPU 6.
  • the processing shown in FIG. 3 is executed when the microcomputer 9 receives a signal indicating that “the specified gas supply status” is received from the ECU 5 while the internal combustion engine 100 is being driven.
  • the above-described oxygen concentration detection is performed in the gas sensor control device 3, and the target voltage Vj of the comparison PID circuit 35 is set to the first target voltage Vj1 (450 mV).
  • the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is set to the first target voltage Vj1 (450 mV).
  • the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is set to the first target internal resistance Rs1 (the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 when the temperature T of the sensor unit 10f becomes the first target temperature Tj1).
  • the temperature T of the sensor unit 10f is the first target temperature Tj1.
  • step S1 the microcomputer 9 determines whether or not the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status. Specifically, it is determined whether or not the supply status of the exhaust gas EG (measured gas) from the engine 101 to the sensor 1 is a supply status in which the oxygen concentration in the exhaust gas EG continuously becomes a predetermined specified value. to decide. More specifically, when waiting for a signal from an automobile equipped with the internal combustion engine 100, the engine 101 is in an idling state in which the air-fuel ratio is controlled, and the A / F value of the exhaust gas EG is continuously maintained to a prescribed A / F. It is determined whether or not the exhaust gas EG is continuously supplied to the sensor 1 in a state where the value (for example, the theoretical air-fuel ratio) is reached. *
  • the ECU 5 detects whether or not the supply status of the exhaust gas EG is the “specified gas supply status” based on information input from various sensors or the like. Specifically, for example, when the engine 101 of the automobile is in operation, the shift range position is the D range, and the vehicle speed is 0, the engine 101 is in an idling state in which the air-fuel ratio is controlled by waiting for a signal or the like. In this case, the ECU 5 detects that the “specified gas supply status”.
  • the ECU 5 detects the “specified gas supply status”
  • the ECU 5 transmits a signal indicating the “specified gas supply status” to the microcomputer 9.
  • the microcomputer 9 determines that it is the specified gas supply status (YES).
  • it does not receive the signal it determines that it is not the specified gas supply status (NO).
  • step S1 If it is determined in step S1 that the supply status of the exhaust gas EG is not the specified gas supply status (NO), the process ends without performing the H 2 O gas concentration detection process. On the other hand, if it is determined that the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status (YES), the process proceeds to step S2, and the first pump current Ip1 output from the pump current detection circuit 36 is read. The read value of the first pump current Ip1 is stored in the RAM 8.
  • the target voltage Vj of the comparison PID circuit 35 is set to the first target voltage Vj1 (450 mV), and the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is set to the first target internal resistance Rs1. It is up to. Accordingly, in the first pump current Ip1, the temperature T of the sensor unit 10f is the first target temperature Tj1 (830 ° C.), and the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is the first target voltage Vj1 (450 mV). Is detected. *
  • step S3 the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is set to the second target internal resistance Rs2 (the internal resistance of the first solid electrolyte body 13 when the temperature T of the sensor unit 10f is the second target temperature Tj2). Rs). That is, the heater control by the heater control circuit 31 is changed to the second heater control. Thereby, the temperature T of the sensor unit 10f is controlled to the second target temperature Tj2.
  • step S4 the microcomputer 9 determines whether the temperature T of the sensor unit 10f has reached the second target temperature Tj2 (950 ° C.). Specifically, it is determined whether or not the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 has decreased to the second target internal resistance Rs2.
  • step S4 If it is determined in step S4 that the temperature T of the sensor unit 10f has not reached the second target temperature Tj2 (NO), the process proceeds to step SD, where the supply status of the exhaust gas EG is still the specified gas supply status. Determine whether or not. Specifically, when a signal indicating that “the specified gas supply status” is continuously received from the ECU 5, it is determined that the specified gas supply status is set (YES). On the other hand, if no signal indicating the “specified gas supply status” is received, it is determined that the specified gas supply status is not reached (NO).
  • step SC If it is determined that the specified gas supply status is not reached (NO), the process proceeds to step SC, and the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is changed to the first target internal resistance Rs1. Thereby, the heater control by the heater control circuit 31 is changed to the first heater control. Thereafter, the series of processing is terminated.
  • step SD determines whether or not the specified gas supply status is (YES)
  • the process returns to step S4 again, and whether or not the temperature T of the sensor unit 10f has reached the second target temperature Tj2 (950 ° C.). Judging. *
  • step S4 If it is determined in step S4 that the temperature T of the sensor unit 10f has reached the second target temperature Tj2 (YES), the process proceeds to step S5, and the microcomputer 9 sets the switch SW1 of the electric circuit unit 30 to the second reference. Switching to the power source 39 side, the target voltage Vj of the comparison PID circuit 35 is changed from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2 (1000 mV in this embodiment). Accordingly, the pump current control circuit 32 starts to control the pump current Ip so that the voltage Vs becomes the second target voltage Vj2. *
  • step S6 the microcomputer 9 determines whether or not a specified time has elapsed since the target voltage Vj was changed to the second target voltage Vj2.
  • the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is changed to the second target voltage by controlling the pump current Ip by the pump current control circuit 32 after changing the target voltage Vj to the second target voltage Vj2. This is the time required to stabilize at Vj2.
  • This specified time is grasped in advance by a test and stored in the ROM 7 of the microcomputer 9. *
  • step S6 If it is determined in step S6 that the specified time has not elapsed (NO), the process proceeds to step SE, and whether or not the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status as in the previous step SD. Judging. If it is determined in step SE that the specified gas supply status is not (NO), the process proceeds to step SB, the switch SW1 of the electric circuit unit 30 is switched to the first reference power supply 38 side, and the target voltage Vj is changed to the first target voltage Vj1. Return to. In step SC, the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is returned to the first target internal resistance Rs1. Thereby, heater control is changed into 1st heater control. Thereafter, the series of processing is terminated. On the other hand, if it is determined in step SE that the specified gas supply status is (YES), the process returns to step S6 and the above-described processing is performed.
  • step S6 If it is determined in step S6 that the specified time has elapsed (YES), the process proceeds to step S7, and the microcomputer 9 determines whether or not the temperature T of the sensor unit 10f is stable at the second target temperature Tj2. To do. Specifically, it is determined whether or not the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 detected by the electric circuit unit 30 is stable at the second target internal resistance Rs2. *
  • step S7 If it is determined in step S7 that the temperature T is not stable at the second target temperature Tj2 (NO), the process proceeds to step S8, and the supply status of the exhaust gas EG is the specified gas supply status, similar to the previous step SD. It is determined whether or not. If it is determined in step S8 that the specified gas supply status is not reached (NO), the process proceeds to step SB, the switch SW1 of the electric circuit unit 30 is switched to the first reference power supply 38 side, and the target voltage Vj is changed to the first target voltage Vj1. Return to. In step SC, the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is returned to the first target internal resistance Rs1. Thereafter, the series of processing is terminated. On the other hand, if it is determined in step S8 that the specified gas supply status is (YES), the process returns to step S7 again and the above-described processing is performed. *
  • step S7 If it is determined in step S7 that the temperature T is stable at the second target temperature Tj2 (YES), the process proceeds to step S9, and the microcomputer 9 outputs the second pump current Ip2 output from the pump current detection circuit 36. Is read and stored in the RAM 8. *
  • the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is stable at the second target voltage Vj2. Further, the temperature T of the sensor unit 10f is stable at the second target temperature Tj2. Accordingly, the second pump current Ip2 is detected in a state where the temperature T is the second target temperature Tj2 (950 ° C.) and the voltage Vs is the second target voltage Vj2 (1000 mV).
  • the temperature T of the sensor unit 10f stays within the temperature range of the second target temperature Tj2 ⁇ 10 (deg), and the temperature T of the sensor unit 10f is the second target temperature Tj2.
  • This state corresponds to a state in which the internal resistance Rs of the first solid electrolyte body 13 remains within the range of the second target internal resistance Rs2 ⁇ 10 ( ⁇ ). Therefore, in step S7, it is determined whether or not the internal resistance Rs remains in the range of the second target internal resistance Rs2 ⁇ 10 ( ⁇ ). *
  • the microcomputer 9 detects the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG based on the first pump current Ip1 and the second pump current Ip2. Specifically, the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG is detected based on a difference value ⁇ Ip (mA) obtained by subtracting the first pump current Ip1 from the second pump current Ip2.
  • the correlation between the H 2 O gas concentration (%) in the exhaust gas EG and the difference value ⁇ Ip (mA) is grasped in advance by a test, and the ROM 2 of the microcomputer 9 stores the H 2 O A correlation function or a map between the gas concentration (%) and the difference value ⁇ Ip (mA) is stored. Therefore, the CPU 6 of the microcomputer 9 can detect the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG from the difference value ⁇ Ip (mA) using this correlation function or map.
  • the first pump current Ip1 is a current detected in a situation where the H 2 O gas in the exhaust gas EG is not substantially dissociated on the first electrode 21.
  • the second pump current Ip2 is a current detected in a situation where the H 2 O gas in the exhaust gas EG is dissociated on the first electrode 21 (a situation where oxygen ions derived from the H 2 O gas are generated). is there. That is, the second pump current Ip2 is larger than the first pump current Ip1 by the current derived from the H 2 O gas in the exhaust gas EG. Therefore, the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG can be detected based on the first pump current Ip1 and the second pump current Ip2.
  • the temperature T of the sensor unit 10f is set higher than when the first pump current Ip1 is detected, so that the temperature T is not changed (the first target temperature Tj1 is set).
  • the dissociation of the H 2 O gas in the exhaust gas EG can be promoted as compared with the same voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 as the second target voltage Vj2.
  • the second pump current Ip2 to be detected can be stabilized (the fluctuation range of the second pump current Ip2 accompanying the fluctuation of the voltage Vs controlled by the second target voltage Vj2 is reduced).
  • FIG. 4 shows the correlation between the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 and the pump current Ip.
  • the correlation curve connecting them is indicated by a broken line.
  • a / F is the stoichiometric air-fuel ratio
  • each measured value in a state where the temperature T is maintained at 950 ° C. (second target temperature Tj2) is indicated by ⁇ , and these are connected.
  • the correlation curve is shown by a solid line. *
  • the temperature T of the sensor unit 10f is set to 830 ° C. (first target temperature Tj1).
  • the slope (change rate) of the curve is smaller when the pump current Ip is detected at a temperature T of 950 ° C. (second target temperature Tj2) than when the current Ip is detected. Therefore, even when the voltage Vs is the same 1000 mV (second target voltage Vj2), the temperature T is 950 ° C. (first target temperature) compared to the case where the pump current Ip is detected with the temperature T set to 830 ° C. (first target temperature Tj1). 2) When the pump current Ip is detected as the target temperature Tj2), the measured value of the pump current Ip obtained is more stable (the fluctuation range of the pump current Ip accompanying the fluctuation of the voltage Vs becomes smaller). *
  • the concentration of H 2 O gas in the exhaust gas EG can be detected more appropriately.
  • Blackening is a phenomenon in which metal oxides contained in the solid electrolyte body are reduced and metal is generated in the solid electrolyte body (ZrO 2 ⁇ Zr + O 2 ).
  • the characteristics (ion conductivity) of the second solid electrolyte body 11 deteriorate, and as a result, the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG is appropriately detected. There is a risk that it will not be possible.
  • the second pump current Ip2 is detected at the first target temperature Tj1.
  • the voltage between the first electrodes 21 and 22 at which the second pump current Ip2 is stabilized can be reduced.
  • the target temperature is 950 ° C.
  • the target temperature is 830 ° C.
  • the temperature T of the sensor unit 10f is set to a high temperature.
  • second target temperature Tj2 By controlling to (second target temperature Tj2), it is possible to lower the second target voltage Vj2 of the voltage Vs as compared with the case where the second pump current Ip2 is detected while the first target temperature Tj1 is maintained. . Thereby, the possibility of blackening occurring in the second solid electrolyte body 11 can be reduced. Even in this case, the H 2 O gas concentration in the exhaust gas EG can be detected more appropriately.
  • step SB the target voltage Vj is returned to the first target voltage Vj1.
  • step SC the target internal resistance Rsj of the heater control circuit 31 is returned to the first target internal resistance Rs1. Thereby, the heater control by the heater control circuit 31 is returned to the first heater control. Thereby, a series of H 2 O gas concentration detection processing is completed.
  • blackening of the second solid electrolyte body 11 is less likely to occur when the temperature T of the sensor unit 10f is higher than the first target temperature Tj1. Therefore, when the target voltage Vj is switched from the first target voltage Vj1 to the second target voltage Vj2 before the start of the second heater control for increasing the temperature T of the sensor unit 10f, the temperature T of the sensor unit 10f is changed to the first target temperature Tj1. In this state, the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is increased from the first target voltage Vj1 (450 mV) to the second target voltage Vj2 (1000 mV), and blackening occurs in the second solid electrolyte body 11. Is more likely to occur.
  • the target voltage Vj is set to the second target voltage Vj2 after the start of the second heater control. Specifically, after the heater control by the heater control circuit 31 is changed from the first heater control to the second heater control in step S3, the target voltage Vj of the comparison PID circuit 35 is changed to the first target voltage in step S5. Vj1 is changed to the second target voltage Vj2. Thereby, after the temperature T of the sensor unit 10f becomes higher than the first target temperature Tj1 by the start of the second heater control, the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is changed from the first target voltage Vj1 to the second. The voltage is raised to the target voltage Vj2.
  • step S3 step S5
  • the target voltage Vj is set to the second target voltage Vj2 in step S5. . Accordingly, after the temperature T of the sensor unit 10f reaches the second target temperature Tj2, the voltage Vs between the first electrodes 21 and 22 is increased toward the second target voltage Vj2. Therefore, the possibility of blackening occurring in the second solid electrolyte body 11 can be further reduced.
  • the temperature T of the sensor unit 10f is raised to the second target temperature Tj2 by the second heater control after step S3, hunting (overshoot) occurs, and the temperature T of the sensor unit 10f is the second temperature T. There may be a case where time is required until the target temperature Tj2 is stably controlled. Accordingly, it may take time for the second pump current Ip2 to stabilize.
  • the second pump current Ip2 is detected in step S9. That is, even after the temperature T is increased to the second target temperature Tj2, the second pump current Ip2 is detected after the temperature T is stabilized at the second target temperature Tj2.
  • the detection accuracy can be further improved.
  • the microcomputer 9 that performs the processes of steps S1, S8, SD, and SE corresponds to a supply status determination unit. Further, the microcomputer 9 that performs the processing of step S5 and step SB corresponds to voltage setting means. Further, the microcomputer 9 that performs the process of step SA corresponds to the H 2 O gas concentration detecting means.
  • the present invention has been described with reference to the embodiment.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
  • the gas sensor control device 3 is provided between the sensor 1 and the ECU 5, and the gas sensor unit 4 is configured by the sensor 1 and the gas sensor control device 3.
  • the arrangement of the gas sensor control device 3 can be changed as appropriate.
  • the gas sensor control device 3 may be incorporated in the ECU 5 and the sensor 1 and the ECU 5 may constitute a gas sensor unit. *
  • the gas sensor (sensor 1) attached to the exhaust pipe is exemplified as the gas sensor.
  • the present invention is also applied to, for example, a gas sensor that is mounted on an intake pipe of an engine including an EGR device and detects the concentration of a specific gas (for example, oxygen) in the intake gas, and a gas sensor control device that controls the gas sensor. can do.

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Abstract

被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を適切に検知することができるガスセンサ制御装置を提供する。ガスセンサ制御装置３は、規定ガス供給状況となり、センサ部１０ｆの温度が第１目標温度となり、第１電極２１，２２間の電圧が第１目標電圧となった状態において、第２電極１９，２０間に流れる第１ポンプ電流を検知する第１電流検知手段（ポンプ電流検知回路３６）と、規定ガス供給状況となり、センサ部１０ｆの温度が第２目標温度となり、第１電極２１，２２間の電圧が第２目標電圧となった状態において、第２電極１９，２０間に流れる第２ポンプ電流を検知する第２電流検知手段（ポンプ電流検知回路３６）と、第１ポンプ電流と第２ポンプ電流とに基づいて、被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を検知するＨ2Ｏガス濃度検知手段（マイクロコンピュータ９）を備える。

Description

ガスセンサ制御装置
本発明は、ガスセンサを制御するガスセンサ制御装置に関する。
従来、ガスセンサの一つとして、自動車エンジンなどの内燃機関の排気通路に取り付けられ、排気ガス中の酸素濃度を検知するガスセンサが知られている。このガスセンサは、センサ素子（固体電解質体）を流れる電流の大きさが排気ガス中の酸素濃度に応じて変化することを利用して、酸素濃度の検知、ひいては排気ガスの空燃比を検知するものである。　
特許文献１には、このようなガスセンサとして、検知セルとポンプセルとこれらを加熱するヒータとを備えたガスセンサが記載されている。また、この特許文献１には、ガスセンサを制御するガスセンサ制御装置により、被測定ガスが大気である場合に、被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を検知する技術が記載されている。
特開２０１０－２８１７３２号公報
しかしながら、被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を、より適切に検知する技術が求められている。　本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を適切に検知することが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。
本発明の一態様は、第１固体電解質体及び当該第１固体電解質体上に形成された一対の第１電極を有し、当該一対の第１電極のうちの一方の電極が、被測定ガスが導入される測定室内に配置され、他方の電極が基準酸素濃度雰囲気に晒される検知セルと、第２固体電解質体及び当該第２固体電解質体上に形成された一対の第２電極を有し、当該一対の第２電極のうちの一方の電極が、上記測定室内に配置されてなり、上記一対の第２電極間に流すポンプ電流に応じて、上記測定室に導入された上記被測定ガスに含まれる酸素の汲み出し又は汲み入れを行うポンプセルと、を有するセンサ部、及び、上記センサ部を加熱するヒータ、を備えるガスセンサを制御するガスセンサ制御装置であって、上記一対の第１電極間の電圧が目標電圧となるように、上記一対の第２電極間に流すポンプ電流を制御する電流制御手段、上記被測定ガスの供給状況が、継続して上記被測定ガス中の酸素濃度が予め定めた規定値となる規定ガス供給状況であるか否かを判断する供給状況判断手段、上記センサ部の温度が上記センサ部が活性となる第１目標温度になるように上記ヒータを制御する第１ヒータ制御を行うヒータ制御手段であって、上記供給状況判断手段により上記被測定ガスが上記規定ガス供給状況であると判定された場合に、上記センサ部の温度が上記第１目標温度よりも高い第２目標温度となるように上記ヒータを制御する第２ヒータ制御を行うヒータ制御手段、上記目標電圧を、上記被測定ガス中のＨ2Ｏガスが実質的に解離しない第１目標電圧に設定する電圧設定手段であって、上記供給状況判断手段により上記被測定ガスが上記規定ガス供給状況であると判定された場合に、上記目標電圧を、上記第１目標電圧よりも高く上記被測定ガス中のＨ2Ｏガスが解離する第２目標電圧に設定する電圧設定手段、上記被測定ガスの供給状況が上記規定ガス供給状況となり、上記センサ部の温度が上記第１目標温度となり、上記一対の第１電極間の電圧が上記第１目標電圧となった状態において、上記一対の第２電極間に流れる第１ポンプ電流を検知する第１電流検知手段、上記被測定ガスの供給状況が上記規定ガス供給状況となり、上記センサ部の温度が上記第２目標温度となり、上記一対の第１電極間の電圧が上記第２目標電圧となった状態において、上記一対の第２電極間に流れる第２ポンプ電流を検知する第２電流検知手段、及び、上記第１ポンプ電流と上記第２ポンプ電流とに基づいて、上記被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を検知するＨ2Ｏガス濃度検知手段、を備えるガスセンサ制御装置である。　
上述のガスセンサ制御装置では、被測定ガスの供給状況が規定ガス供給状況であるときに検知された第１ポンプ電流と第２ポンプ電流とに基づいて、被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を検知する。具体的には、例えば、第２ポンプ電流から第１ポンプ電流を差し引いた差分値に基づいて、被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を検知する。　
ここで、第１ポンプ電流は、検知セルの一対の第１電極間の電圧を第１目標電圧（被測定ガス中のＨ2Ｏガスが実質的に解離しない電圧）とした状態において検知された、ポンプセルの一対の第２電極間を流れる電流である。一方、第２ポンプ電流は、一対の第１電極間の電圧を第２目標電圧（被測定ガス中のＨ2Ｏガスが解離する電圧）とした状態において検知された、一対の第２電極間を流れる電流である。　
従って、第１ポンプ電流は、被測定ガス中のＨ2Ｏガスが第１電極の一方の電極上で解離しない状況下で検知された電流である。一方、第２ポンプ電流は、被測定ガス中のＨ2Ｏガスが第１電極の一方の電極上で解離する状況下（Ｈ2Ｏガス由来の酸素イオンが発生する状況下）で検知された電流である。つまり、第２ポンプ電流は、第１ポンプ電流に比べて、被測定ガス中のＨ2Ｏガス由来の電流分だけ大きい。従って、第１ポンプ電流と第２ポンプ電流とに基づいて、被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を検知することができる。　
しかも、上述のガスセンサ制御装置では、第１固体電解質体及び第２固体電解質体を含むセンサ部の温度を、第１目標温度（第１ポンプ電流を検知するときの温度）よりも高い第２目標温度とした状態で、第２ポンプ電流を検知する。　
このように、第２ポンプ電流を検知するにあたり、第１ポンプ電流の検知時よりもセンサ部の温度を高くすることで、センサ部の温度を変化させない場合（第１電極間の電圧は同じ第２目標電圧とする）に比べて、被測定ガス中のＨ2Ｏガスの解離を促進させることができる。さらには、検知する第２ポンプ電流を安定させる（第２目標電圧に制御される第１電極間の電圧の変動に伴う第２ポンプ電流の変動幅を小さくする）こともできる。これにより、第１目標温度のままで第２ポンプ電流を検知する場合（センサ部の温度を上昇させない場合）に比べて、被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度の検知精度を高めることができる。かくして、上述のガスセンサ制御装置によれば、被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度をより適切に検知することができる。　
ところで、第１電極間の電圧を高めると、センサ部の第２固体電解質体（例えば、ジルコニア）においてブラックニングが生じやすくなることがわかっている。なお、ブラックニングとは、固体電解質体において、固体電解質体に含まれる金属酸化物が還元され、金属が生成される現象である（例えば、ＺｒＯ2→Ｚｒ＋Ｏ2）。第２固体電解質体にブラックニングが生じることで、第２固体電解質体の特性（イオン伝導性）が劣化し、その結果、被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を適切に検知することができなくなる虞がある。　
これに対し、上述のガスセンサ制御装置では、センサ部の温度を高くする（第２目標温度とする）ことで、第１目標温度で第２ポンプ電流を検知する場合に比べて、第２ポンプ電流が安定する第１電極間の電圧を低くすることができる。従って、上述のガスセンサ制御装置では、第１目標温度で第２ポンプ電流を検知する場合と同等の検知精度とするならば、第１目標温度で第２ポンプ電流を検知する場合に比べて、目標電圧である第２目標電圧を低くすることができる。これにより、第２固体電解質体におけるブラックニング発生の可能性を低減することができる。この点からも、上述のガスセンサ制御装置によれば、被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度をより適切に検知することができる。　
なお、「被測定ガスの供給状況が、継続して被測定ガス中の酸素濃度が予め定めた規定値となる規定ガス供給状況」に該当する場合としては、例えば、被測定ガスである排気ガスが、内燃機関のフューエルカットにより、継続して大気となり、この大気が継続してガスセンサに供給される状況を挙げることができる。この大気は、被測定ガス中の酸素濃度が予め定めた規定値となる被測定ガスに相当する。　また、車両に搭載された内燃機関が、当該車両の信号待ち時等に、空燃比制御されたアイドリング状態とされ、被測定ガスである排気ガスが、継続して規定のＡ／Ｆ値（例えば、理論空燃比）の排気ガスとなり、この排気ガスが継続してガスセンサに供給される状況も挙げることができる。この排気ガスは、被測定ガス中の酸素濃度が予め定めた規定値となる被測定ガスに相当する。　
さらに、上記のガスセンサ制御装置であって、前記電圧設定手段は、前記ヒータ制御手段による前記第２ヒータ制御の開始に遅れて、前記目標電圧を前記第２目標電圧に設定するガスセンサ制御装置とすると良い。　
固体電解質体（例えば、ジルコニア）のブラックニングは、固体電解質体の温度が第１目標温度であるときに比べて、これよりも高い温度であるときのほうが、生じにくくなる。　ところで、ヒータ制御手段による第２ヒータ制御の開始以前に、電圧設定手段により目標電圧を第２目標電圧に設定すると、第２固体電解質体を含むセンサ部の温度が第１目標温度である状態で、第１電極間の電圧を、第１目標電圧から第２目標電圧に上昇させることになり、第２固体電解質体のブラックニングが生じやすくなる。　
これに対し、上述のガスセンサ制御装置では、ヒータ制御手段による第２ヒータ制御の開始に遅れて、目標電圧を前記第２目標電圧に設定する。これにより、第２固体電解質体を含むセンサ部の温度が、第２ヒータ制御の開始によって第１目標温度よりも高くなった後に、第１電極間の電圧を、第１目標電圧から第２目標電圧に上昇させることになる。このため、前述のヒータ制御手段による第２ヒータ制御の開始以前に目標電圧を第２目標電圧に設定する場合に比べて、第２固体電解質体におけるブラックニング発生の可能性を低減することができる。　
さらに、上記のガスセンサ制御装置であって、前記電圧設定手段は、前記ヒータ制御手段による前記第２ヒータ制御によって、前記センサ部の温度が前記第２目標温度に達した後に、前記目標電圧を前記第２目標電圧に設定するガスセンサ制御装置とすると良い。　
上記のガスセンサ制御装置によれば、第２固体電解質体を含むセンサ部の温度が第２目標温度に達した後に、第１電極間の電圧が、第１目標電圧から第２目標電圧に向けて上昇することになる。従って、第２固体電解質体におけるブラックニング発生の可能性を、より一層低減することができる。　
さらに、上記いずれかのガスセンサ制御装置であって、前記第２電流検知手段は、前記ヒータ制御手段による前記第２ヒータ制御によって前記センサ部の温度が前記第２目標温度に安定した状態で、前記第２ポンプ電流を検知するガスセンサ制御装置とすると良い。　
ヒータ制御手段による第２ヒータ制御によって、第１固体電解質体及び第２固体電解質体を含むセンサ部の温度を第２目標温度まで上昇させると、ハンチングが生じて、センサ部の温度が第２目標温度に安定して制御されるまでに時間を要する場合がある。このため、センサ部の温度を第２目標温度まで上昇させた後、第２ポンプ電流が安定するまでに時間を要することがある。
これに対し、上述のガスセンサ制御装置では、センサ部の温度が第２目標温度に安定した状態で、第２ポンプ電流を検知する。すなわち、ヒータ制御手段による第２ヒータ制御によって、センサ部の温度を第２目標温度まで上昇させた後、センサ部の温度が第２目標温度に安定するのを待って、第２ポンプ電流を検知する。これにより、安定した第２ポンプ電流に基づいて、被測
定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を検知することができるので、検知精度をより一層高めることができる。　
なお、「センサ部の温度が第２目標温度に安定した状態」とは、センサ部の温度変動が、第２目標温度±１０(deg)の温度範囲内に収まった状態をいう。
実施形態にかかる内燃機関の概略図である。 実施形態にかかるガスセンサユニットの構成図である。 実施形態にかかるＨ2Ｏガス濃度検知のフローチャートである。 第１電極間電圧とポンプ電流との相関を示す図である。
（実施形態）　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、本実施形態にかかる内燃機関１００の概略図である。内燃機関１００は自動車を駆動するためのエンジン１０１を有する。エンジン１０１には、エンジン１０１から排出される排気ガスＥＧ（被測定ガスに相当する）を車外に放出するための排気管１０２が接続されている。この排気管１０２には、全領域空燃比センサ１（ガスセンサに相当する）が配設されている。エンジン１０１から排出される排気ガスＥＧは、全領域空燃比センサ１に供給される。　
全領域空燃比センサ１（以下、単にセンサ１ともいう）は、排気管１０２の排気通路を流通する排気ガスＥＧ中の特定成分（本実施形態では酸素）のガス濃度を検知するガスセンサである。このセンサ１は、ハーネス（信号線）９１を通じて、自身から離れた位置に配設されたガスセンサ制御装置３と電気的に接続されている。　
ガスセンサ制御装置３は、センサ１を通電制御することで、酸素濃度を検知する。具体的には、ガスセンサ制御装置３は、バッテリ８０から電力の供給を受けて駆動し、センサ１を用いて検知した酸素濃度の検知信号を、ＥＣＵ（エンジン制御装置）５に出力する。　
ＥＣＵ５は、自動車のエンジン１０１の駆動等を電子的に制御するための装置である。ＥＣＵ５には、公知の構成の図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を搭載したマイクロコンピュータが用いられる。このＥＣＵ５は、制御プログラムの実行にしたがって、燃料の噴射タイミングや点火時期の制御を行う。かかる制御を行うための情報として、ＥＣＵ５には、ガスセンサ制御装置３から排気ガスＥＧ中の酸素濃度に応じた出力（検知信号）が入力される。また、ＥＣＵ５には、その他の情報として、その他のセンサからの信号（例えば、エンジン１０１のピストン位置や回転数を検知できるクランク角、冷却水の水温、燃焼圧などの情報）も入力される。　
このようなＥＣＵ５は、センサ１の出力に基づき、エンジン１０１の空燃比フィードバック制御を行う。また、ＥＣＵ５は、エンジン１０１からセンサ１への排気ガスＥＧの供給状況が、規定ガス供給状況であるか否かを判断する。　
ここで、「規定ガス供給状況」とは、エンジン１０１からセンサ１へ排気ガスＥＧの供給状況が、継続して排気ガスＥＧ中の酸素濃度が予め定めた規定値となる状況をいう。本実施形態では、内燃機関１００を搭載した自動車の信号待ち時等において、エンジン１０１が空燃比制御されたアイドリング状態とされ、排気ガスＥＧである排気ガスＥＧが、継続して規定のＡ／Ｆ値（例えば、理論空燃比）の排気ガスＥＧとなり、この排気ガスＥＧが継続してセンサ１に供給される状況を、「規定ガス供給状況」としている。ＥＣＵ５は、入力した情報に基づいて、一定時間毎に、排気ガスＥＧの供給状況が、上記のような「規定ガス供給状況」であるか否かを判断する。　
次に、図２を参照して、センサ１及びガスセンサ制御装置３について、詳細に説明する。なお、図２は、本実施形態にかかるガスセンサユニット４の構成図である。ガスセンサユニット４は、センサ１とガスセンサ制御装置３とにより構成されている。　
センサ１は、細長板状をなすセンサ素子１０が、図示しないハウジング内に保持された構造を有する。　センサ素子１０は、ジルコニアを主体とする第１固体電解質体１３及び第２固体電解質体１１と、アルミナを主体とする絶縁基体１２，１７，１８，２４とを有している。これらは、絶縁基体１８、絶縁基体１７、第１固体電解質体１３、絶縁基体１２、第２固体電解質体１１、絶縁基体２４の順に積層されている。　
第２固体電解質体１１の両面には、白金を主体とする一対の第２電極１９，２０が形成されている。また、第１固体電解質体１３の両面にも、白金を主体とする一対の第１電極２１，２２が形成されている。第１電極２２は、第１固体電解質体１３と絶縁基体１７との間に挟まれている。第１固体電解質体１３、第２固体電解質体１１、及び絶縁基体１２，１７，１８，２４は、いずれも細長い板状に形成されており、図２では、これらの長手方向と直交する断面を示している。　
絶縁基体１２の長手方向（図２において紙面に直交する方向）の一端側には、第１固体電解質体１３と第２固体電解質体１１とをそれぞれ一壁面として、排気ガスＥＧを導入可能な中空の測定室２３が形成されている。測定室２３の幅方向（図２において左右方向）の両端には、それぞれ、測定室２３内に排気ガスＥＧを導入する際の流入量を規制するための多孔質状の拡散律速部１５が設けられている。なお、第２固体電解質体１１上の第２電極２０と、第１固体電解質体１３上の第１電極２１とは、測定室２３内にそれぞれ露出して配置されていると共に、互いに導通している。　
第２固体電解質体１１上の第２電極１９は、セラミックス（例えば、アルミナ）からなる多孔質性の保護層２５で覆われている。つまり、排気ガスＥＧに含まれるシリコン等の被毒成分によって劣化しないように、第２電極１９が、保護層２５によって保護されている。なお、第２固体電解質体１１上に積層された絶縁基体２４には、第２電極１９を覆わないように開口が設けられており、保護層２５は、その開口内に配設されている。　
第２固体電解質体１１とその両面に設けられた一対の第２電極１９，２０とは、第２電極１９，２０間に流すポンプ電流Ｉｐに応じて、外部から測定室２３内に酸素を汲み入れ、あるいは、測定室２３内に導入された排気ガスＥＧ（排気ガスＥＧ）に含まれる酸素を外部へ汲み出す「ポンプセル１０ｃ」を構成する。　
また、第１固体電解質体１３とその両面に設けられた一対の第１電極２１，２２とは、「検知セル１０ｂ」を構成する。このうち、第１電極２２は、測定室２３内の酸素濃度を検知するための基準となる酸素濃度を維持する酸素基準電極として機能する。この第１電極２２は、基準酸素濃度雰囲気に晒される。このため、検知セル１０ｂの第１電極２１，２２間には、第１電極２１上に生じる酸素イオン濃度と第１電極２２上に生じる酸素イオン濃度との差異に起因して、電圧が発生する。　また、ポンプセル１０ｃと検知セル１０ｂとは、「センサ部１０ｆ」を構成する。　
また、絶縁基体１７，１８の間には、白金を主体とする発熱抵抗体２６が埋設されている。絶縁基体１７，１８及び発熱抵抗体２６は、センサ部１０ｆを加熱して活性化させるための「ヒータ１０ｄ」を構成する。　
次に、センサ１（センサ素子１０）を制御するガスセンサ制御装置３について、詳細に説明する。　ガスセンサ制御装置３は、マイクロコンピュータ９及び電気回路部３０を構成主体としている。マイクロコンピュータ９は、公知の構成のＣＰＵ６、ＲＯＭ７、ＲＡＭ８等を搭載したマイコンチップである。なお、ＲＯＭ７には、ＣＰＵ６に各処理を実行させるための制御プログラムなどが記憶されている。　
電気回路部３０は、ヒータ制御回路３１、ポンプ電流制御回路３２、電圧検知回路３３、微小電流供給回路３４、比較ＰＩＤ回路３５、ポンプ電流検知回路３６、及び内部抵抗検知回路３７から構成される。　
このうち、ヒータ制御回路３１は、発熱抵抗体２６の両端に供給される電圧ＶｈをＰＷＭ制御することで発熱抵抗体２６を発熱させ、センサ部１０ｆ（第２固体電解質体１１を含むポンプセル１０ｃ及び第１固体電解質体１３を含む検知セル１０ｂ）の加熱制御を行う。詳細には、ヒータ制御回路３１は、センサ部１０ｆの温度Ｔが目標温度Ｔｊとなるように、ヒータ１０ｄ（発熱抵抗体２６）への通電を制御する。　
本実施形態では、目標温度Ｔｊとして、２つの目標温度（第１目標温度Ｔｊ１及び第２目標温度Ｔｊ２）を設けている。このうち、第１目標温度Ｔｊ１は、センサ部１０ｆが活性となる温度（本実施形態では、８３０℃）である。一方、第２目標温度Ｔｊ２は、第１目標温度Ｔｊ１よりも高い温度（本実施形態では、９５０℃）である。　
なお、本実施形態では、センサ部１０ｆに含まれる第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓを制御することで、センサ部１０ｆの温度Ｔを制御する。具体的には、第１固体電解質体１３は、自身の温度に応じて内部抵抗Ｒｓが変動する特性を有しており、第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓは、自身の温度と相関関係を有している。そこで、内部抵抗検知回路３７によって第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓを検知し、これに基づいて（第１固体電解質体１３の温度をセンサ部１０ｆの温度Ｔとみなして）、センサ部１０ｆの温度Ｔを制御する。　
なお、第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓは、以下のようにして検知する。まず、内部抵抗検知回路３７を構成する定電流源回路によって、検知セル１０ｂの第１電極２１，２２間に定電流Ｉを一定時間流し、それに応答して変化する第１電極２１，２２間の電圧Ｖを内部抵抗検知回路３７により測定する。そして、定電流Ｉを付与した際の電圧Ｖの変化量と定電流Ｉとに基づいて、マイクロコンピュータ９のＣＰＵ６において、内部抵抗Ｒｓの値を演算する。より詳細には、内部抵抗検知回路３７に含まれる定電流源回路によって定電流Ｉを検知セル１０ｂに流す前の第１電極２１，２２間の電圧と、上記定電流源回路から定電流Ｉを検知セル１０ｂに流してから一定時間経過後（例えば、６０μｓ経過後）の第１電極２１，２２間の電圧を、内部抵抗検知回路３７を通じてＣＰＵ６に入力する。そして、予め設定された計算式又はマップを用いて、入力した２つの電圧の差電圧（変化量）ΔＶから、内部抵抗Ｒｓの値を検知する。　
従って、本実施形態では、ガスセンサ制御装置３によるセンサ１の制御が開始されると、マイクロコンピュータ９のＣＰＵ６により、第１目標温度Ｔｊ１に対応する内部抵抗Ｒｓ（センサ部１０ｆの温度Ｔが第１目標温度Ｔｊ１になったときの第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓ、これを第１目標内部抵抗Ｒｓ１とする）が設定される。そして、ヒータ制御回路３１が、第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓが第１目標内部抵抗Ｒｓ１になるように、発熱抵抗体２６への通電を制御する。これにより、センサ部１０ｆの温度Ｔが第１目標温度Ｔｊ１に制御される。本実施形態では、この制御を、第１ヒータ制御ということにする。　
また、ＥＣＵ５により、排気ガスＥＧが規定ガス供給状況であると判定された場合には、マイクロコンピュータ９のＣＰＵ６により、第２目標温度Ｔｊ２に対応する内部抵抗Ｒｓ（センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２になったときの第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓ、これを第２目標内部抵抗Ｒｓ２とする）が設定される。そして、ヒータ制御回路３１が、第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓが第２目標内部抵抗Ｒｓ２になるように、発熱抵抗体２６への通電を制御する。これにより、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２に制御される。本実施形態では、この制御を、第２ヒータ制御ということにする。　なお、本実施形態では、ヒータ制御回路３１及びマイクロコンピュータ９がヒータ制御手段に相当する。　
微小電流供給回路３４は、検知セル１０ｂの第１電極２２から第１電極２１側へ微小電流Ｉｃｐを流すことにより、

第１電極２１側から第１電極２２側に酸素イオンを移動させて、多孔質の第１電極２２内に基準酸素濃度雰囲気を生成する。

これにより、第１電極２２は、排気ガスＥＧ中の酸素濃度を検知するための基準となる酸素基準電極として機能する。　
電圧検知回路３３は、検知セル１０ｂの第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓを検知する。　比較ＰＩＤ回路３５は、マイクロコンピュータ９のＣＰＵ６によって設定された目標電圧Ｖｊと、電圧検知回路３３にて検知した電圧Ｖｓとの比較を行う。そして、その比較結果に基づいて、ＰＩＤ制御手法により、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓが目標電圧Ｖｊとなるように、ポンプセル１０ｃの第２電極１９，２０間に流すポンプ電流Ｉｐの大きさや向きを制御すべく、制御指示値をポンプ電流制御回路３２に入力する。　
ポンプ電流制御回路３２は、比較ＰＩＤ回路３５から得た比較結果に基づき、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓが目標電圧Ｖｊとなるように、ポンプセル１０ｃの第２電極１９，２０間に流すポンプ電流Ｉｐの大きさや向きを制御する。これにより、ポンプセル１０ｃによる測定室２３内への酸素の汲み入れや、測定室２３からの酸素の汲み出しが行われる。　ポンプ電流検知回路３６は、ポンプセル１０ｃの第２電極１９，２０間に流れるポンプ電流Ｉｐを検知する。　
本実施形態では、比較ＰＩＤ回路３５によって電圧Ｖｓと比較される目標電圧Ｖｊを、２つの目標電圧（第１目標電圧Ｖｊ１及び第２目標電圧Ｖｊ２）に設定することができる。具体的には、電気回路部３０は、スイッチＳＷ１を通じて比較ＰＩＤ回路３５に接続された第１基準電源３８及び第２基準電源３９を有している。第１基準電源３８の電圧は、第１目標電圧Ｖｊ１とされ、第２基準電源３９の電圧は第２目標電圧Ｖｊ２とされている。このため、スイッチＳＷ１を第１基準電源３８側に接続しておくことで、目標電圧Ｖｊを第１目標電圧Ｖｊ１に設定することができる。一方、スイッチＳＷ１を第２基準電源３９側に切り替えることで、目標電圧Ｖｊを第２目標電圧Ｖｊ２に設定することができる。　
なお、第１目標電圧Ｖｊ１は、電圧Ｖｓが第１目標電圧Ｖｊ１となったときに、測定室２３内の排気ガスＥＧに含まれる酸素ガスは第１電極２１上で解離するが、排気ガスＥＧに含まれるＨ2Ｏガスは第１電極２１上で実質的に解離しない電圧値（本実施形態では、４５０ｍＶ）とされている。　一方、第２目標電圧Ｖｊ２は、電圧Ｖｓが第２目標電圧Ｖｊ２となったときに、測定室２３内の排気ガスＥＧに含まれる酸素ガスのみならず、Ｈ2Ｏガスも、第１電極２１上で解離する電圧値（本実施形態では、１０００ｍＶ）とされている。　
本実施形態では、ガスセンサ制御装置３によるセンサ１の制御が開始されると、マイクロコンピュータ９により、目標電圧Ｖｊとして第１目標電圧Ｖｊ１が設定される。具体的には、スイッチＳＷ１を第１基準電源３８側に接続して、目標電圧Ｖｊを第１目標電圧Ｖｊ１に設定する。そして、ポンプ電流制御回路３２により、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓが第１目標電圧Ｖｊ１となるように、ポンプ電流Ｉｐが制御される。このとき、前述のように、センサ部１０ｆの温度Ｔは、第１目標温度Ｔｊ１に制御されている。この状態では、マイクロコンピュータ９は、ポンプ電流Ｉｐに基づいて、排気ガスＥＧ中の酸素濃度を検知（算出）する。　
その後、センサ部１０ｆの温度Ｔが第１目標温度Ｔｊ１となり、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓが第１目標電圧Ｖｊ１となった状態において、ＥＣＵ５により、排気ガスＥＧの供給状況が規定ガス供給状況であると判定された場合には、まず、ポンプ電流検知回路３６は、ポンプ電流Ｉｐとして、第１ポンプ電流Ｉｐ１を検知する。　
さらに、規定ガス供給状況で、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２となり、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓが第２目標電圧Ｖｊ２となった状態において、ポンプ電流検知回路３６は、ポンプ電流Ｉｐとして、第２ポンプ電流Ｉｐ２を検知する。　なお、本実施形態では、ポンプ電流検知回路３６が、第１電流検知手段及び第２電流検知手段に相当する。　
マイクロコンピュータ９は、第１ポンプ電流Ｉｐ１と第２ポンプ電流Ｉｐ２とに基づいて、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度を検知する。具体的には、第２ポンプ電流Ｉｐ２から第１ポンプ電流Ｉｐ１を差し引いた差分値ΔＩｐ（ｍＡ）に基づいて、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度を検知する。　なお、本実施形態では、ポンプ電流制御回路３２、電圧検知回路３３、及び比較ＰＩＤ回路３５により、「電流制御手段」が構成される。　
次に、排気ガスＥＧの酸素濃度（空燃比）を検知する流れについて、以下に説明する。なお、排気ガスＥＧの酸素濃度を検知する際は、比較ＰＩＤ回路３５で比較対象となる目標電圧Ｖｊとして、第１目標電圧Ｖｊ１（４５０ｍＶ）が設定される。さらに、ヒータ制御回路３１の目標内部抵抗Ｒｓｊとして、第１目標内部抵抗Ｒｓ１（第１固体電解質体１３の温度Ｔが第１目標温度Ｔｊ１になったときの第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓ）が設定される。　
図２に示すように、まず、微小電流供給回路３４により、検知セル１０ｂの第１電極２２から第１電極２１に向けて微小電流Ｉｃｐを流す。この通電より、第１電極２１側から第１電極２２側に、第１固体電解質体１３を通じて排気ガスＥＧ中の酸素が汲み込まれ、第１電極２２が酸素基準電極として機能する。　
次いで、電圧検知回路３３は、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓを検知する。その後、比較ＰＩＤ回路３５は、検知された電圧Ｖｓを、第１目標電圧Ｖｊ１と比較する。次に、ポンプ電流制御回路３２は、比較ＰＩＤ回路３５による比較結果に基づいて、電圧Ｖｓが第１目標電圧Ｖｊ１となるように、ポンプセル１０ｃの第２電極１９，２０間に流すポンプ電流Ｉｐの大きさや向きを制御する。　
なお、測定室２３内に導入された排気ガスＥＧの空燃比が、理論空燃比よりもリッチであった場合、排気ガスＥＧ中の酸素濃度が低いため、ポンプセル１０ｃにおいて外部から測定室２３内に酸素を汲み入れるように、第２電極１９，２０間に流すポンプ電流Ｉｐが制御される。　一方、測定室２３内に導入された排気ガスＥＧの空燃比が、理論空燃比よりもリーンであった場合、排気ガスＥＧ中には多くの酸素が存在するため、ポンプセル１０ｃにおいて測定室２３から外部へ酸素を汲み出すように、第２電極１９，２０間に流すポンプ電流Ｉｐが制御される。　
ポンプ電流検知回路３６は、このときのポンプ電流Ｉｐを検知し、これをＥＣＵ５に出力する。ＥＣＵ５は、出力されるポンプ電流Ｉｐの大きさと向きに基づいて、排気ガスＥＧ中に含まれる酸素濃度、ひいては排気ガスＥＧの空燃比を特定する。このようにして、排気ガスＥＧの酸素濃度（排気ガスＥＧの空燃比）が検知される。　
このように、本実施形態のガスセンサ制御装置３は、通常、センサ１を用いて、予め定められたタイミング毎に、排気ガスＥＧの酸素濃度を検知する。　但し、本実施形態のガスセンサ制御装置３は、排気ガスＥＧの供給状況が規定ガス供給状況であると判断された場合には、このセンサ１を用いて、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度を検知する。　
次に、ガスセンサ制御装置３において実行されるＨ2Ｏガス濃度検知について、図３を参照して説明する。　図３に示す各処理（Ｈ2Ｏガス濃度検知処理）を実行させるプログラムは、マイクロコンピュータ９のＲＯＭ７（図２参照）に記憶されており、ＣＰＵ６によって実行される。図３に示す処理は、内燃機関１００の駆動中に、マイクロコンピュータ９が、「規定ガス供給状況」であることを示す信号をＥＣＵ５から受信した場合に実行される。　
また、図３に示す処理が実行される前段階では、ガスセンサ制御装置３において、前述した酸素濃度検知が行われており、比較ＰＩＤ回路３５の目標電圧Ｖｊが第１目標電圧Ｖｊ１（４５０ｍＶ）に設定されて、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓが第１目標電圧Ｖｊ１（４５０ｍＶ）となっている。さらに、ヒータ制御回路３１の目標内部抵抗Ｒｓｊが、第１目標内部抵抗Ｒｓ１（センサ部１０ｆの温度Ｔが第１目標温度Ｔｊ１になったときの第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓ）に設定されて、センサ部１０ｆの温度Ｔが第１目標温度Ｔｊ１となっている。　
マイクロコンピュータ９は、ステップＳ１において、排気ガスＥＧの供給状況が規定ガス供給状況であるか否かを判断する。具体的には、エンジン１０１からセンサ１へ排気ガスＥＧ（被測定ガス）の供給状況が、継続して排気ガスＥＧ中の酸素濃度が予め定めた規定値となる供給状況であるか否かを判断する。さらに具体的には、内燃機関１００を搭載した自動車の信号待ち時等において、エンジン１０１が空燃比制御されたアイドリング状態とされ、排気ガスＥＧのＡ／Ｆ値が継続して規定のＡ／Ｆ値（例えば、理論空燃比）となった状態で、この排気ガスＥＧが継続してセンサ１に供給される状況であるか否かを判断する。　
本実施形態では、ＥＣＵ５が、各種センサ等から入力された情報に基づいて、排気ガスＥＧの供給状況が、上記の「規定ガス供給状況」であるか否かを検知する。具体的には、例えば、自動車のエンジン１０１が稼働中で、シフトレンジポジションがＤレンジで、車速が０である状態のときは、信号待ち等でエンジン１０１が空燃比制御されたアイドリング状態であると判断できるので、この場合、ＥＣＵ５は、「規定ガス供給状況」であることを検知する。　
さらに、ＥＣＵ５は、「規定ガス供給状況」であることを検知したとき、「規定ガス供給状況」であることを示す信号を、マイクロコンピュータ９に送信する。マイクロコンピュータ９は、この信号を受信した場合、規定ガス供給状況である（ＹＥＳ）と判断し、一方、信号を受信していない場合は、規定ガス供給状況でない（ＮＯ）と判断する。　
ステップＳ１において、排気ガスＥＧの供給状況が規定ガス供給状況でない（ＮＯ）と判断された場合は、Ｈ2Ｏガス濃度検知処理を行うことなく終了する。　一方、排気ガスＥＧの供給状況が規定ガス供給状況である（ＹＥＳ）と判断された場合は、ステップＳ２に進み、ポンプ電流検知回路３６から出力された第１ポンプ電流Ｉｐ１を読み込む。この読み込まれた第１ポンプ電流Ｉｐ１の値は、ＲＡＭ８に記憶される。　
なお、このとき、比較ＰＩＤ回路３５の目標電圧Ｖｊは、第１目標電圧Ｖｊ１（４５０ｍＶ）に設定されたままで、ヒータ制御回路３１の目標内部抵抗Ｒｓｊは、第１目標内部抵抗Ｒｓ１に設定されたままである。従って、第１ポンプ電流Ｉｐ１は、センサ部１０ｆの温度Ｔが第１目標温度Ｔｊ１（８３０℃）となり、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓが第１目標電圧Ｖｊ１（４５０ｍＶ）となった状態で検知される。　
次いで、ステップＳ３に進み、ヒータ制御回路３１の目標内部抵抗Ｒｓｊを、第２目標内部抵抗Ｒｓ２（センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２であるときの第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓ）に変更する。つまり、ヒータ制御回路３１によるヒータ制御を、第２ヒータ制御に変更する。これにより、センサ部１０ｆの温度Ｔが、第２目標温度Ｔｊ２に制御される。　
次に、ステップＳ４に進み、マイクロコンピュータ９は、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２（９５０℃）に達したか否かを判断する。具体的には、第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓが、第２目標内部抵抗Ｒｓ２にまで低下したか否かを判断する。　
ステップＳ４において、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２に達していない（ＮＯ）と判断された場合は、ステップＳＤに進み、未だ、排気ガスＥＧの供給状況が規定ガス供給状況であるか否かを判断する。具体的には、ＥＣＵ５から、継続して、「規定ガス供給状況」であることを示す信号を受信している場合には、規定ガス供給状況である（ＹＥＳ）と判断する。

一方、「規定ガス供給状況」であることを示す信号の受信がない場合は、規定ガス供給状況でない（ＮＯ）と判断する。　
規定ガス供給状況でない（ＮＯ）と判断した場合は、ステップＳＣに進み、ヒータ制御回路３１の目標内部抵抗Ｒｓｊを、第１目標内部抵抗Ｒｓ１に変更する。これにより、ヒータ制御回路３１によるヒータ制御を、第１ヒータ制御に変更する。その後、一連の処理を終了する。　
一方、ステップＳＤにおいて、規定ガス供給状況である（ＹＥＳ）と判断した場合は、再び、ステップＳ４に戻り、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２（９５０℃）に達したか否かを判断する。　
ステップＳ４において、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２に達した（ＹＥＳ）と判断された場合は、ステップＳ５に進み、マイクロコンピュータ９は、電気回路部３０のスイッチＳＷ１を第２基準電源３９側に切り替えて、比較ＰＩＤ回路３５の目標電圧Ｖｊを、第１目標電圧Ｖｊ１から第２目標電圧Ｖｊ２（本実施形態では、１０００ｍＶ）に変更する。これにより、ポンプ電流制御回路３２によって、電圧Ｖｓが第２目標電圧Ｖｊ２となるように、ポンプ電流Ｉｐの制御が開始される。　
その後、ステップＳ６に進み、マイクロコンピュータ９は、目標電圧Ｖｊを第２目標電圧Ｖｊ２に変更してから規定時間が経過したか否かを判断する。ここで、規定時間は、目標電圧Ｖｊを第２目標電圧Ｖｊ２に変更してから、ポンプ電流制御回路３２によるポンプ電流Ｉｐの制御によって、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓが第２目標電圧Ｖｊ２に安定するまでに要する時間である。この規定時間は、予め試験により把握して、マイクロコンピュータ９のＲＯＭ７に記憶させてある。　
ステップＳ６において、規定時間が経過していない（ＮＯ）と判断された場合は、ステップＳＥに進み、先のステップＳＤと同様に、排気ガスＥＧの供給状況が規定ガス供給状況であるか否かを判断する。ステップＳＥにおいて、規定ガス供給状況でない（ＮＯ）と判断した場合は、ステップＳＢに進み、電気回路部３０のスイッチＳＷ１を第１基準電源３８側に切り替えて、目標電圧Ｖｊを第１目標電圧Ｖｊ１に戻す。さらに、ステップＳＣに進み、ヒータ制御回路３１の目標内部抵抗Ｒｓｊを、第１目標内部抵抗Ｒｓ１に戻す。これにより、ヒータ制御を、第１ヒータ制御に変更する。その後、一連の処理を終了する。一方、ステップＳＥにおいて、規定ガス供給状況である（ＹＥＳ）と判断した場合は、再びステップＳ６に戻り、前述の処理を行う。
ステップＳ６において、規定時間が経過した（ＹＥＳ）と判断された場合は、ステップＳ７に進み、マイクロコンピュータ９は、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２で安定しているか否かを判断する。具体的には、電気回路部３０によって検知された第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓが、第２目標内部抵抗Ｒｓ２で安定しているか否かを判断する。　
ステップＳ７において、温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２で安定していない（ＮＯ）と判断した場合は、ステップＳ８に進み、先のステップＳＤと同様に、排気ガスＥＧの供給状況が規定ガス供給状況であるか否かを判断する。ステップＳ８において、規定ガス供給状況でない（ＮＯ）と判断した場合は、ステップＳＢに進み、電気回路部３０のスイッチＳＷ１を第１基準電源３８側に切り替えて、目標電圧Ｖｊを第１目標電圧Ｖｊ１に戻す。さらに、ステップＳＣに進み、ヒータ制御回路３１の目標内部抵抗Ｒｓｊを、第１目標内部抵抗Ｒｓ１に戻す。その後、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ８において、規定ガス供給状況である（ＹＥＳ）と判断した場合は、再びステップＳ７に戻り、前述の処理を行う。　
ステップＳ７において、温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２で安定している（ＹＥＳ）と判断した場合は、ステップＳ９に進み、マイクロコンピュータ９は、ポンプ電流検知回路３６から出力された第２ポンプ電流Ｉｐ２の値を読み込み、ＲＡＭ８に記憶する。　
なお、このとき、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓは、第２目標電圧Ｖｊ２に安定している。また、センサ部１０ｆの温度Ｔは、第２目標温度Ｔｊ２で安定している。従って、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２（９５０℃）となり、電圧Ｖｓが第２目標電圧Ｖｊ２（１０００ｍＶ）となった状態で検知される。　
なお、本実施形態では、センサ部１０ｆの温度Ｔが、第２目標温度Ｔｊ２±１０(deg)の温度範囲内の変動にとどまっている状態を、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２で安定した状態としている。この状態は、第１固体電解質体１３の内部抵抗Ｒｓが、第２目標内部抵抗Ｒｓ２±１０（Ω）の範囲内の変動にとどまっている状態に相当する。従って、ステップＳ７では、内部抵抗Ｒｓが、第２目標内部抵抗Ｒｓ２±１０（Ω）の範囲内の変動にとどまっている状態であるか否かを判断する。　
次いで、ステップＳＡに進み、マイクロコンピュータ９は、第１ポンプ電流Ｉｐ１と第２ポンプ電流Ｉｐ２とに基づいて、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度を検知する。具体的には、第２ポンプ電流Ｉｐ２から第１ポンプ電流Ｉｐ１を差し引いた差分値ΔＩｐ（ｍＡ）に基づいて、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度を検知する。　
なお、本実施形態では、予め、試験により、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度（％）と差分値ΔＩｐ（ｍＡ）との相関を把握して、マイクロコンピュータ９のＲＯＭ７に、Ｈ2Ｏガス濃度（％）と差分値ΔＩｐ（ｍＡ）との相関関数あるいはマップを記憶させている。従って、マイクロコンピュータ９のＣＰＵ６は、この相関関数あるいはマップを利用して、差分値ΔＩｐ（ｍＡ）から排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度を検知することができる。　
ところで、第１ポンプ電流Ｉｐ１は、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガスが第１電極２１上で実質的に解離しない状況下で検知された電流である。一方、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガスが第１電極２１上で解離する状況下（Ｈ2Ｏガス由来の酸素イオンが発生する状況下）で検知された電流である。つまり、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、第１ポンプ電流Ｉｐ１に比べて、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス由来の電流分だけ大きい。従って、第１ポンプ電流Ｉｐ１と第２ポンプ電流Ｉｐ２とに基づいて、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度を検知することができる。　
しかも、本実施形態では、センサ部１０ｆの温度Ｔを、第１目標温度Ｔｊ１（第１ポンプ電流Ｉｐ１を検知するときの温度）よりも高い第２目標温度Ｔｊ２とした状態で、第２ポンプ電流Ｉｐ２を検知している。　
このように、第２ポンプ電流Ｉｐ２を検知するにあたり、第１ポンプ電流Ｉｐ１の検知時よりもセンサ部１０ｆの温度Ｔを高くすることで、温度Ｔを変化させない場合（第１目標温度Ｔｊ１としたままの場合。なお、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓは同じ第２目標電圧Ｖｊ２とする）に比べて、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガスの解離を促進させることができる。さらには、検知する第２ポンプ電流Ｉｐ２を安定させる（第２目標電圧Ｖｊ２に制御される電圧Ｖｓの変動に伴う第２ポンプ電流Ｉｐ２の変動幅を小さくする）こともできる。　
ここで、図４に、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓとポンプ電流Ｉｐとの相関関係を示す。なお、図４では、相対湿度８０％の環境下で、Ａ／Ｆを理論空燃比とし、センサ部１０ｆの温度Ｔを８３０℃（第１目標温度Ｔｊ１）に保った状態での各測定値を△で示し、これらを結んだ相関曲線を破線で示している。一方、相対湿度８０％の環境下で、Ａ／Ｆを理論空燃比とし、温度Ｔを９５０℃（第２目標温度Ｔｊ２）に保った状態での各測定値を○で示し、これらを結んだ相関曲線を実線で示している。　
図４からわかるように、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓを同じ１０００ｍＶ（目標電圧Ｖｊ）とした場合で比べると、センサ部１０ｆの温度Ｔを８３０℃（第１目標温度Ｔｊ１）としてポンプ電流Ｉｐを検知した場合よりも、温度Ｔを９５０℃（第２目標温度Ｔｊ２）としてポンプ電流Ｉｐを検知した場合のほうが、曲線の傾き（変化率）が小さくなる。従って、電圧Ｖｓが同じ１０００ｍＶ（第２目標電圧Ｖｊ２）となった場合でも、温度Ｔを８３０℃（第１目標温度Ｔｊ１）としてポンプ電流Ｉｐを検知した場合よりも、温度Ｔを９５０℃（第２目標温度Ｔｊ２）としてポンプ電流Ｉｐを検知した場合のほうが、得られるポンプ電流Ｉｐの測定値が安定する（電圧Ｖｓの変動に伴うポンプ電流Ｉｐの変動幅が小さくなる）といえる。　
これにより、温度Ｔを８３０℃（第１目標温度Ｔｊ１）としたままで、第１ポンプ電流Ｉｐ１に加えて、第２ポンプ電流Ｉｐ２をも検知する場合（温度Ｔを上昇させない場合）に比べ、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度の検知精度を高めることができる。かくして、本実施形態によれば、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度をより適切に検知することができる。　
ところで、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓを高くすると、第２固体電解質体１１においてブラックニングが生じやすくなることがわかっている。ブラックニングとは、固体電解質体において、固体電解質体に含まれる金属酸化物が還元され、金属が生成される現象である（ＺｒＯ2→Ｚｒ＋Ｏ2）。第２固体電解質体１１にブラックニングが生じることで、第２固体電解質体１１の特性（イオン伝導性）が劣化し、その結果、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度を適切に検知することができなくなる虞がある。　
これに対し、本実施形態のガスセンサ制御装置３では、センサ部１０ｆの温度Ｔを高くする（第２目標温度Ｔｊ２とする）ことで、第１目標温度Ｔｊ１で第２ポンプ電流Ｉｐ２を検知する場合に比べて、第２ポンプ電流Ｉｐ２が安定する第１電極２１，２２間の電圧を低くすることが可能となる。　
ここで、図４を用いて具体的に説明する。目標温度を９５０℃とした場合において電圧Ｖｓ＝１０００ｍＶとしたときの曲線の傾き（変化率）は、目標温度を８３０℃とした場合において電圧Ｖｓ＝１１００ｍＶとしたときの曲線の傾き（変化率）と同等になる。従って、目標温度Ｔｊを８３０℃（第１目標温度Ｔｊ１）とし、目標電圧Ｖｊを１１００ｍＶとして、第２ポンプ電流Ｉｐ２を検知する場合と同等の検知精度を得るのであれば、目標温度Ｔｊを９５０℃（第２目標温度Ｔｊ２）とした場合には、目標電圧Ｖｊ（第２目標電圧Ｖｊ２）を１０００ｍＶまで低下させることができる。　
つまり、本実施形態のガスセンサ制御装置３では、第１目標温度Ｔｊ１のままで第２ポンプ電流Ｉｐ２を検知する場合と同等の検知精度で良いとするならば、センサ部１０ｆの温度Ｔを高い温度（第２目標温度Ｔｊ２）に制御することで、第１目標温度Ｔｊ１のままで第２ポンプ電流Ｉｐ２を検知する場合に比べて、電圧Ｖｓの第２目標電圧Ｖｊ２を低くすることが可能となる。これにより、第２固体電解質体１１におけるブラックニング発生の可能性を低減することができる。このようにした場合でも、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度をより適切に検知することができる。　
その後、ステップＳＢに進み、目標電圧Ｖｊを第１目標電圧Ｖｊ１に戻す。さらに、ステップＳＣに進み、ヒータ制御回路３１の目標内部抵抗Ｒｓｊを、第１目標内部抵抗Ｒｓ１に戻す。これにより、ヒータ制御回路３１によるヒータ制御を、第１ヒータ制御に戻す。これにより、一連のＨ2Ｏガス濃度検知処理を終了する。　
ところで、第２固体電解質体１１のブラックニングは、センサ部１０ｆの温度Ｔが第１目標温度Ｔｊ１であるときに比べて、これよりも高い温度であるときのほうが、生じにくい。

従って、センサ部１０ｆの温度Ｔを高める第２ヒータ制御の開始以前に、目標電圧Ｖｊを第１目標電圧Ｖｊ１から第２目標電圧Ｖｊ２に切り替えると、センサ部１０ｆの温度Ｔが第１目標温度Ｔｊ１の状態で、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓを、第１目標電圧Ｖｊ１（４５０ｍＶ）から第２目標電圧Ｖｊ２（１０００ｍＶ）に上昇させることになり、第２固体電解質体１１にブラックニングが生じる可能性が高くなる。　
これに対し、本実施形態では、第２ヒータ制御の開始に遅れて、目標電圧Ｖｊを第２目標電圧Ｖｊ２に設定している。具体的には、ステップＳ３において、ヒータ制御回路３１によるヒータ制御を、第１ヒータ制御から第２ヒータ制御に変更した後、ステップＳ５において、比較ＰＩＤ回路３５の目標電圧Ｖｊを、第１目標電圧Ｖｊ１から第２目標電圧Ｖｊ２に変更する。　これにより、センサ部１０ｆの温度Ｔが、第２ヒータ制御の開始によって第１目標温度Ｔｊ１よりも高くなった後に、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓを、第１目標電圧Ｖｊ１から第２目標電圧Ｖｊ２に上昇させることになる。このため、第２ヒータ制御の開始（ステップＳ３）以前に目標電圧Ｖｊを第２目標電圧Ｖｊ２に設定する（ステップＳ５）場合に比べて、第２固体電解質体１１におけるブラックニング発生の可能性を低減することができる。　
しかも、本実施形態では、ステップＳ４において、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２に達したことを確認した後に、ステップＳ５において、目標電圧Ｖｊを第２目標電圧Ｖｊ２に設定している。これにより、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２に達した後に、第１電極２１，２２間の電圧Ｖｓを、第２目標電圧Ｖｊ２に向けて上昇させることになる。従って、第２固体電解質体１１におけるブラックニング発生の可能性を、より一層低減することができる。　
また、ステップＳ３以降の第２ヒータ制御によって、センサ部１０ｆの温度Ｔを第２目標温度Ｔｊ２まで上昇させるにあっては、ハンチング（オーバーシュート）が生じて、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２に安定して制御されるまでに時間を要する場合がある。これに伴い、第２ポンプ電流Ｉｐ２が安定するまでに時間を要することがある。　
これに対し、本実施形態では、ステップＳ７において、センサ部１０ｆの温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２に安定したことを確認した後、ステップＳ９において、第２ポンプ電流Ｉｐ２を検知している。すなわち、温度Ｔを第２目標温度Ｔｊ２まで上昇させた後でも、温度Ｔが第２目標温度Ｔｊ２に安定するのを待って、第２ポンプ電流Ｉｐ２を検知する。これにより、安定した第２ポンプ電流Ｉｐ２に基づいて、排気ガスＥＧ中のＨ2Ｏガス濃度を検知することができるので、検知精度をより一層高めることができる。　
なお、本実施形態では、ステップＳ１，Ｓ８，ＳＤ，ＳＥの処理を行うマイクロコンピュータ９が、供給状況判断手段に相当する。また、ステップＳ５及びステップＳＢの処理を行うマイクロコンピュータ９が、電圧設定手段に相当する。また、ステップＳＡの処理を行うマイクロコンピュータ９が、Ｈ2Ｏガス濃度検知手段に相当する。　
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の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、センサ１とＥＣＵ５との間にガスセンサ制御装置３を設けるとともに、センサ１とガスセンサ制御装置３とでガスセンサユニット４を構成した。しかしながら、ガスセンサ制御装置３の配設態様は適宜変更可能であり、例えば、ガスセンサ制御装置３をＥＣＵ５内に組み込み、センサ１とＥＣＵ５とによってガスセンサユニットを構成するようにしてもよい。　
また、実施形態では、ガスセンサとして、排気管に装着されるガスセンサ（センサ１）を例示した。しかしながら、本発明は、例えば、ＥＧＲ装置を備えるエンジンの吸気管に装着されて、吸気ガス中の特定ガス（例えば酸素）の濃度を検知するガスセンサ、及び、これを制御するガスセンサ制御装置にも適用することができる。
１　全領域空燃比センサ（ガスセンサ）

３　ガスセンサ制御装置

４　ガスセンサユニット

５　ＥＣＵ

９　マイクロコンピュータ（供給状況判断手段、電圧設定手段、Ｈ2Ｏガス濃度検知手段）

１０　センサ素子

１０ｂ　検知セル

１０ｃ　ポンプセル

１０ｄ　ヒータ

１０ｆ　センサ部

１１　第２固体電解質体

１３　第１固体電解質体

１９，２０　第２電極

２１，２２　第１電極

２３　測定室

２６　発熱抵抗体

３０　電気回路部

３１　ヒータ制御回路 （ヒータ制御手段）

３２　ポンプ電流制御回路（電流制御手段）

３３　電圧検知回路（電流制御手段）

３５　比較ＰＩＤ回路（電流制御手段）

３６　ポンプ電流検知回路（第１電流検知手段、第２電流検知手段）

３７　内部抵抗検知回路

１００　内燃機関

ＥＧ　排気ガス（被測定ガス）

Ｉｐ　ポンプ電流

Ｉｐ１　第１ポンプ電流

Ｉｐ２　第２ポンプ電流

Ｖｓ　第１電極間の電圧Ｖｊ　目標電圧

Ｖｊ１　第１目標電圧

Ｖｊ２　第２目標電圧

Claims (4)

  1. 第１固体電解質体及び当該第１固体電解質体上に形成された一対の第１電極を有し、当該一対の第１電極のうちの一方の電極が、被測定ガスが導入される測定室内に配置され、他方の電極が基準酸素濃度雰囲気に晒される検知セルと、

    　　　第２固体電解質体及び当該第２固体電解質体上に形成された一対の第２電極を有し、当該一対の第２電極のうちの一方の電極が、上記測定室内に配置されてなり、上記一対の第２電極間に流すポンプ電流に応じて、上記測定室に導入された上記被測定ガスに含まれる酸素の汲み出し又は汲み入れを行うポンプセルと、を有する

    　　センサ部、及び、

    　　上記センサ部を加熱するヒータ、を備える

    　ガスセンサを制御する

    ガスセンサ制御装置であって、

    　上記一対の第１電極間の電圧が目標電圧となるように、上記一対の第２電極間に流すポンプ電流を制御する電流制御手段、

    　上記被測定ガスの供給状況が、継続して上記被測定ガス中の酸素濃度が予め定めた規定値となる規定ガス供給状況であるか否かを判断する供給状況判断手段、

    　上記センサ部の温度が上記センサ部が活性となる第１目標温度になるように上記ヒータを制御する第１ヒータ制御を行うヒータ制御手段であって、上記供給状況判断手段により上記被測定ガスが上記規定ガス供給状況であると判定された場合に、上記センサ部の温度が上記第１目標温度よりも高い第２目標温度となるように上記ヒータを制御する第２ヒータ制御を行うヒータ制御手段、

    　上記目標電圧を、上記被測定ガス中のＨ2Ｏガスが実質的に解離しない第１目標電圧に設定する電圧設定手段であって、上記供給状況判断手段により上記被測定ガスが上記規定ガス供給状況であると判定された場合に、上記目標電圧を、上記第１目標電圧よりも高く上記被測定ガス中のＨ2Ｏガスが解離する第２目標電圧に設定する電圧設定手段、

    　上記被測定ガスの供給状況が上記規定ガス供給状況となり、上記センサ部の温度が上記第１目標温度となり、上記一対の第１電極間の電圧が上記第１目標電圧となった状態において、上記一対の第２電極間に流れる第１ポンプ電流を検知する第１電流検知手段、

    　上記被測定ガスの供給状況が上記規定ガス供給状況となり、上記センサ部の温度が上記第２目標温度となり、上記一対の第１電極間の電圧が上記第２目標電圧となった状態において、上記一対の第２電極間に流れる第２ポンプ電流を検知する第２電流検知手段、及び、

    　上記第１ポンプ電流と上記第２ポンプ電流とに基づいて、上記被測定ガス中のＨ2Ｏガス濃度を検知するＨ2Ｏガス濃度検知手段、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、

    　前記電圧設定手段は、

    　　前記ヒータ制御手段による前記第２ヒータ制御の開始に遅れて、前記目標電圧を前記第２目標電圧に設定する

    ガスセンサ制御装置。
  3. 請求項２に記載のガスセンサ制御装置であって、

    　前記電圧設定手段は、

    　　前記ヒータ制御手段による前記第２ヒータ制御によって、前記センサ部の温度が前記第２目標温度に達した後に、前記目標電圧を前記第２目標電圧に設定する

    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であって、

    　前記第２電流検知手段は、

    　　前記ヒータ制御手段による前記第２ヒータ制御によって前記センサ部の温度が前記第２目標温度に安定した状態で、前記第２ポンプ電流を検知する

    ガスセンサ制御装置。
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