JP2000241383A - ガス濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】センサの個体差や経時変化に関係なく、常にガ
ス濃度を精度良く検出する。 【解決手段】Ａ／Ｆセンサ３０はエンジン１０の排気管
１３に配設される。同Ａ／Ｆセンサ３０は、固体電解質
３１と該固体電解質３１の相対向する面に各々設けられ
た電極３３，３４とを有するセンサ素子部３０ａを備
え、前記電極３３，３４間に電圧が印加されるとそれに
伴い排ガス中の酸素濃度に応じた電流信号を出力する。
空燃比検出用マイコン２０は素子直流抵抗Ｒｉと交流イ
ンピーダンスＺＡＣを検出する。また、交流インピーダ
ンスＺＡＣを変換して求めた直流抵抗換算値ＺＤＣを使
い、素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値ＺＤＣとの差
（Ｒｉ−ＺＤＣ）に応じた電流補正値を算出し、該補正
値を用いてセンサ出力を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両用エン
ジンの排出ガス中の酸素濃度など、被検出ガス中の特定
成分の濃度を検出するためのガス濃度センサを用いたガ
ス濃度検出装置に適用され、当該ガス濃度センサから出
力される電流信号を好適に得るためのガス濃度検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ジルコニア等の固体電解質を用いて被検
出ガス中の特定成分の濃度を検出するガス濃度センサと
して、例えば排ガス中の酸素濃度を検出するための限界
電流式空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）が開示されてい
る。このＡ／Ｆセンサは、固体電解質と一対の電極とを
有するセンサ素子部を備え、該センサ素子部に電圧が印
加されると、その電圧印加に伴い排ガス中の酸素濃度
（空燃比）に応じた電流信号を出力する。また、同セン
サにはセンサ素子部の活性状態を維持するためのヒータ
が設けられる。

【０００３】図２は、限界電流式センサのＶ−Ｉ特性を
有する。図２の特性では、Ｖ軸（横軸）に平行な直線部
分がセンサ素子部に流れる限界電流（センサ出力Ｉｐ）
を特定する限界電流検出域に相当し、このセンサ出力Ｉ
ｐの増減が空燃比の増減（すなわち、リーン・リッチの
程度）に対応する。つまり、空燃比がリーン側になるほ
どセンサ出力Ｉｐは増大し、空燃比がリッチ側になるほ
どセンサ出力Ｉｐは減少する。

【０００４】このＶ−Ｉ特性において、Ｖ軸に平行な直
線部分よりも小さい電圧域は抵抗支配領域となってお
り、その抵抗支配領域における一次直線部分の傾きは素
子直流抵抗Ｒｉにより特定される。素子直流抵抗Ｒｉ
は、センサ素子部の活性状態を反映するものであり、例
えば抵抗支配領域（Ｖ−Ｉ特性の一次直線部分）にて電
圧Ｖ１を印加した時の、当該印加電圧Ｖ１とセンサ出力
Ｉ１とから検出される（Ｒｉ＝Ｖ１／Ｉ１）。

【０００５】また近年、限界電流式センサの交流特性を
利用し、印加電圧の瞬時変化により素子の交流インピー
ダンスＺＡＣを検出する手法が提案されている。この場
合、印加電圧の変化量とそれに伴う電流変化量とから素
子の交流インピーダンスＺＡＣが求められる（ＺＡＣ＝
電圧変化量／電流変化量）。なお、Ｖ−Ｉ座標上にて規
定される素子直流抵抗Ｒｉと、素子の交流インピーダン
スＺＡＣとは特定の関係を有し、一般には「Ｒｉ＞ＺＡ
Ｃ」の関係があることが知られている。

【０００６】上記の如く検出される交流インピーダンス
ＺＡＣは、短時間で検出できるため、インピーダンス検
出期間における空燃比の検出不可時間が短縮できる等の
利点があり、幅広い活用が期待できる。そのため通常
は、交流インピーダンスＺＡＣを検出しその後、交流イ
ンピーダンスＺＡＣを所定の変換マップを用いて直流抵
抗換算値ＺＤＣに変換する。そして、同換算値ＺＤＣに
基づいて印加電圧制御やヒータの通電制御などを適宜実
施する。

【０００７】詳細には、センサの印加電圧制御に際し、
センサ印加電圧が常にＶ−Ｉ特性上の限界電流検出域に
かかるように、直流抵抗換算値ＺＤＣに応じて同印加電
圧を制御する。つまり、図１９（ａ）の関係を用いて交
流インピーダンスＺＡＣを直流抵抗換算値ＺＤＣに変換
し、その直流抵抗換算値ＺＤＣに応じてセンサの目標印
加電圧を設定する。このとき、直流抵抗換算値ＺＤＣが
大きいほど、リーン側では目標印加電圧を大きな電圧値
に設定し、リッチ側では小さい値に設定する。また、ヒ
ータの通電制御に際し、図１９（ｂ）の関係を用いて交
流インピーダンスＺＡＣから素子温（センサ素子部の温
度）を求め、その素子温が所定の活性温度になるように
ヒータ通電を制御する。

【０００８】要するに、素子直流抵抗Ｒｉを直接的に計
測する代わりに、交流インピーダンスＺＡＣを検出し、
その後、同インピーダンスＺＡＣを直流抵抗換算値ＺＤ
Ｃに変換して印加電圧制御を行ったり、同インピーダン
スＺＡＣを素子温に換算してヒータ通電制御を行ったり
していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の如く
素子直流抵抗Ｒｉの代用として交流インピーダンスＺＡ
Ｃを使う場合、センサの個体間バラツキや経時的な変化
に起因して下記の問題が生ずる。すなわち、センサ個々
にバラツキ（個体間バラツキ）があると、素子の交流イ
ンピーダンスＺＡＣと素子直流抵抗Ｒｉとの対応関係、
及び素子インピーダンスＺＡＣと素子温との対応関係
が、図２０（ａ），（ｂ）に示すように予め設定された
マップの値に対してセンサ個々でばらつく。図中、実線
のセンサＡは中央値品を示し、破線のセンサＢ及び二点
鎖線のセンサＣは各々バラツキを持ったセンサを示す。

【００１０】また、経時的な変化が生じると、素子イン
ピーダンスＺＡＣと素子直流抵抗Ｒｉとの対応関係、及
び素子インピーダンスＺＡＣと素子温との対応関係が崩
れ、その関係が図２１（ａ），（ｂ）に示すように素子
の劣化前後でずれる。図中、実線は劣化前の初期品を示
し、破線は劣化品を示す。例えば熱劣化に伴い電極の抵
抗値が変化する時、交流インピーダンスＺＡＣと素子直
流抵抗Ｒｉとの対応関係が崩れ、図２１（ａ），（ｂ）
の状態を招く。

【００１１】上記図２０，２１のようにセンサ個々の特
性が変動する場合、印加電圧制御が適正に行われず、正
確なセンサ出力（空燃比出力）が得られない。また同様
に、ヒータの通電制御が適正に行われず、やはり正確な
センサ出力（空燃比出力）が得られないことになる。

【００１２】こうした事態は、高精度な空燃比フィード
バック制御を実現する上で特に問題視されることであ
り、本来、空燃比が高精度に検出されるべく領域、すな
わち、例えばリーン制御域（空燃比＝１８〜５０程度の
領域）において空燃比の検出精度が悪化し、ひいては空
燃比の制御精度が低下してエミッション悪化等の不具合
を招くおそれもある。

【００１３】本発明は、上記問題に着目にてなされたも
のであって、その目的とするところは、センサの個体差
や経時変化に関係なく、常にガス濃度を精度良く検出す
ることができるガス濃度検出装置を提供することであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のガス濃度検出装
置は、固体電解質と該固体電解質の相対向する面に各々
設けられた電極とを有する素子部を備え、前記電極間に
電圧が印加されるとそれに伴い被検出ガス中の特定成分
の濃度に応じた電流信号を出力するガス濃度センサを用
いることを前提とする。また同センサには、電源電圧の
通電により発熱して前記素子部を所定の活性温度に加熱
するためのヒータが設けられ、ガス濃度検出装置はヒー
タの通電量を制御する。

【００１５】請求項１に記載の発明では、前記素子部に
おける素子直流抵抗を検出する直流抵抗検出手段と、ガ
ス濃度センサから出力される電流信号を、前記検出した
素子直流抵抗に応じて補正するセンサ出力補正手段とを
備える。

【００１６】既述の通り素子直流抵抗Ｒｉは図２のＶ−
Ｉ特性にて規定され、本来、センサ素子部の活性状態を
反映するものであるが、この素子直流抵抗Ｒｉを、交流
インピーダンスＺＡＣをマップ変換した直流抵抗換算値
ＺＤＣで代用する従来装置の場合、センサの個体間バラ
ツキや経時的な変化に起因してガス濃度の検出精度が低
下する。例えば熱劣化に伴い電極の抵抗値が変化する
時、同検出精度が低下する。これに対して上記構成によ
れば、仮に電極の熱劣化等が生じた場合にもその反映と
して素子直流抵抗によるセンサ出力補正が行われるた
め、ガス濃度の検出精度低下が回避できる。その結果、
センサの個体差や経時変化に関係なく、常にガス濃度を
精度良く検出することができる。

【００１７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記素子部の交流インピーダンスを
検出し、該検出した交流インピーダンスを直流抵抗換算
値に変換する。前記センサ出力補正手段は、前記素子直
流抵抗と前記直流抵抗換算値との差に応じた補正値を算
出する手段と、該算出した補正値を用いてガス濃度セン
サから出力される電流信号を補正する手段とを備える。

【００１８】本構成によれば、素子直流抵抗と直流抵抗
換算値との差に基づく補正を行うため、センサの個体間
バラツキや経時変化が正確に把握でき、それが原因で図
２０（ａ），図２１（ａ）のようにセンサ特性が変化し
た場合において適正な補正を実施することができる。

【００１９】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記センサ出力補正手段は、その時
々のガス濃度に応じて前記補正値を算出する。つまり、
被検出ガス中のガス濃度（空燃比）が相違すると、実際
のセンサ出力と本来得たいセンサ出力との差が変動し、
必要となる補正値が自ずと相違することがある。これに
対し上記構成では、補正ズレの要因が解消され、より一
層正確なセンサ出力補正が可能となる。

【００２０】また、請求項４に記載の発明では、前記素
子部における素子直流抵抗を検出する直流抵抗検出手段
と、ガス濃度センサへの印加電圧を、前記検出した素子
直流抵抗に応じて補正する印加電圧補正手段とを備え
る。

【００２１】請求項４の構成によれば、上記請求項１と
同様に、仮に電極の熱劣化等が生じた場合にもその反映
として素子直流抵抗による印加電圧補正が行われるた
め、ガス濃度の検出精度低下が回避できる。その結果、
センサの個体差や経時変化に関係なく、常にガス濃度を
精度良く検出することができる。

【００２２】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記素子部の交流インピーダンスを
検出し、該検出した交流インピーダンスを直流抵抗換算
値に変換する。前記印加電圧補正手段は、前記素子直流
抵抗と前記直流抵抗換算値との差に応じた補正値を算出
する手段と、該算出した補正値を用いてガス濃度センサ
への印加電圧を補正する手段とを備える。

【００２３】本構成によれば、素子直流抵抗と直流抵抗
換算値との差に基づく補正を行うため、センサの個体間
バラツキや経時変化が正確に把握でき、それが原因で図
２０（ａ），図２１（ａ）のようにセンサ特性が変化し
た場合において適正な補正を実施することができる。

【００２４】請求項６に記載の発明では、請求項５に記
載の発明において、前記印加電圧補正手段は、その時々
のガス濃度に応じて前記補正値を算出する。つまり、被
検出ガス中のガス濃度（空燃比）が相違すると、実際の
センサ印加電圧と本来所望のセンサ印加電圧との差が変
動し、必要となる補正値が自ずと相違することがある。
これに対し上記構成では、補正ズレの要因が解消され、
より一層正確なセンサ出力補正が可能となる。

【００２５】また、請求項７に記載の発明では、前記素
子部の交流インピーダンスを検出するインピーダンス検
出手段と、前記素子部の素子直流抵抗を検出する直流抵
抗検出手段と、前記検出した交流インピーダンスに基づ
き決定されるヒータの通電量を、前記検出した素子直流
抵抗に応じて補正する通電量補正手段とを備える。

【００２６】請求項７の構成によれば、上記請求項１，
４と同様に、仮に電極の熱劣化等が生じた場合にもその
反映として素子直流抵抗によるヒータ通電量の補正が行
われるため、ガス濃度センサが常に所望の活性状態で維
持できる。その結果、センサの個体差や経時変化に関係
なく、常にガス濃度を精度良く検出することができる。

【００２７】請求項８に記載の発明では、請求項７に記
載の発明において、前記検出した交流インピーダンスを
直流抵抗換算値に変換する。前記通電量補正手段は、前
記素子直流抵抗と前記直流抵抗換算値との差に応じた補
正値を算出する手段と、該算出した補正値を用いて前記
設定したヒータの通電量を補正する手段とを備える。

【００２８】本構成によれば、素子直流抵抗と直流抵抗
換算値との差に基づく補正を行うため、センサの個体間
バラツキや経時変化が正確に把握でき、それが原因で図
２０（ｂ），図２１（ｂ）のようにセンサ特性が変化し
た場合において適正な補正を実施することができる。

【００２９】上述した請求項７又は８では、素子直流抵
抗に基づき例えば素子活性不足を補うべくヒータの通電
量が増量側に補正されるが、センサ素子部の損傷等を抑
制するには加熱上限を決める必要がある。そのため、セ
ンサ素子部の加熱上限付近ではヒータ通電量をそれ以上
増やすのではなく、他の補正によりガス濃度検出の精度
を確保する。

【００３０】つまり、請求項９に記載したように、ガス
濃度センサから出力される電流信号を、前記検出した素
子直流抵抗に応じて補正するセンサ出力補正手段を更に
備える。或いは、請求項１０に記載したように、ガス濃
度センサへの印加電圧を、前記検出した素子直流抵抗に
応じて補正する印加電圧補正手段を更に備える。

【００３１】請求項１１に記載の発明では、請求項２，
５，８の何れかに記載の発明において、素子直流抵抗と
直流抵抗換算値との差が大きいほど、前記補正値を増大
させる。つまり、素子直流抵抗と直流抵抗換算値との差
が大きいほど、ガス濃度センサによる電流信号、センサ
印加電圧、又はヒータ通電量のズレ幅が大きくなる。こ
の場合、上記の如く補正値を設定することで、補正演算
の精度が向上する。

【００３２】請求項１２に記載の発明では、請求項２，
５，８の何れかに記載の発明において、素子直流抵抗と
直流抵抗換算値との差が所定の許容値を超える時、ガス
濃度センサの異常と判断する。例えば素子電極の熱劣化
等により素子直流抵抗と直流抵抗換算値との差が極めて
大きくなると、既述の各種補正を行ったとしてもガス濃
度の検出精度低下を回避することはできない。そこでか
かる場合には、センサ異常の旨を判定する。

【００３３】前記直流抵抗検出手段は、以下に示す請求
項１３，１４のように構成されるとよい。つまり、・請
求項１３では、ガス濃度センサのＶ−Ｉ座標上の抵抗支
配領域にて電圧を印加し、その時の印加電圧とセンサ出
力とから素子直流抵抗を算出する。・請求項１４の発明
では、ガス濃度センサに電圧を印加するための回路を瞬
断し、該瞬断する前後の電圧変化と電流変化との比から
素子直流抵抗を検出する。これら何れの場合にも、素子
直流抵抗が精度良く検出できる。

【００３４】ところで上述の通り素子直流抵抗を検出す
る場合、交流インピーダンスの検出に比べて長い時間を
要するため、請求項１５に記載のように、ガス濃度検出
が中断できるような所定の実施条件が成立した場合にの
み、素子直流抵抗の検出を許可するとよい。これによ
り、素子直流抵抗の検出時にガス濃度検出が中断される
ことによる影響が最小限に抑えられる。

【００３５】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、この
発明を車両用エンジンの空燃比制御システムに具体化し
た第１の実施の形態を図面に従って説明する。本制御シ
ステムにおいてはエンジン排気管に設けられた空燃比セ
ンサの検出結果を基にエンジンへの燃料噴射量を所望の
空燃比に制御する。以下の記載では、空燃比センサを用
いた空燃比（Ａ／Ｆ）の検出手順や、同センサに設けら
れたヒータ通電制御手順を詳細に説明する。

【００３６】図１は、本実施の形態における空燃比制御
システムの概要を示す構成図である。図１において、エ
ンジン１０は多気筒４サイクル内燃機関として構成され
ている。吸気管１１には、エンジン１０の各気筒に対し
て燃料を噴射供給するためのインジェクタ１２が配設さ
れている。また、排気管１３には限界電流式空燃比セン
サからなるＡ／Ｆセンサ３０が配設されており、同セン
サ３０は排気中の酸素濃度（或いは、未燃ガス中の一酸
化炭素などの濃度）に比例して広域で且つリニアな空燃
比信号を出力する。

【００３７】Ａ／Ｆセンサ３０は、断面コップ状の固体
電解質３１とその外側に積層された拡散抵抗層３２とを
備え、固体電解質３１の内外（大気側及び排気側）には
一対の電極３３，３４が設けられる。本実施の形態で
は、これら各部材３１〜３４によりセンサ素子部３０ａ
が構成される。固体電解質３１の内部にはセンサ素子部
３０ａを加熱するためのヒータ３５が配設される。ここ
で、固体電解質層３１は、ＺｒＯ2 、ＨｆＯ2 、ＴｈＯ
2 、Ｂｉ2 Ｏ3 等にＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ2 Ｏ3 、Ｙｂ2
Ｏ3 等を安定剤として固溶させた酸素イオン伝導性酸化
物焼結体からなり、拡散抵抗層３２は、アルミナ、マグ
ネシャ、ケイ石質、スピネル、ムライト等の耐熱性無機
物質からなる。また、電極３３，３４は共に、白金等の
触媒活性の高い貴金属からなりその表面には多孔質の化
学メッキ等が施されている。ヒータ３５はバッテリ電源
からの給電により発熱する。

【００３８】上記構成のＡ／Ｆセンサ３０において、セ
ンサ素子部３０ａは理論空燃比点よりリーン領域では酸
素濃度に応じた限界電流を発生する。この場合、センサ
素子部３０ａ（固体電解質３１）は酸素濃度を直線的特
性にて検出し得るものであるが、センサ素子部３０ａを
活性化するには約６００℃以上の高温が必要とされ、且
つ同センサ素子部３０ａの活性温度範囲が狭いため、エ
ンジンの排ガスのみによる加熱では活性状態を維持でき
ない。そのため、本実施の形態では、ヒータ３５の加熱
制御によりセンサ素子部３０ａを活性温度域で保持す
る。なお、理論空燃比よりもリッチ側の領域では、未燃
ガスである一酸化炭素（ＣＯ）等の濃度が空燃比に対し
てほぼリニアに変化し、センサ素子部３０ａはＣＯ等の
濃度に応じた限界電流を発生する。

【００３９】図２にはＡ／Ｆセンサ３０のＶ−Ｉ特性を
示す。図２において、素子限界電流（センサ出力Ｉｐ）
の増減は空燃比の増減に対応し、空燃比がリーン側にな
るほどセンサ出力Ｉｐは増大し、空燃比がリッチ側にな
るほどセンサ出力Ｉｐは減少する。また、Ｖ軸に平行な
直線部分（限界電流検出域）よりも小さい電圧域は抵抗
支配領域であり、抵抗支配領域における一次直線部分の
傾きはセンサ素子部３０ａ（固体電解質３１）の素子直
流抵抗Ｒｉにより特定される。抵抗支配領域における直
線部分の傾きは素子温の変化に伴い変化し、例えば素子
温が低下すると、素子直流抵抗Ｒｉが増大して前記傾き
が小さくなる。また、素子直流抵抗Ｒｉに対して交流イ
ンピーダンスＺＡＣは図示の通り規定される（Ｒｉ＞Ｚ
ＡＣ）。

【００４０】また、図２のＶ−Ｉ座標上には、抵抗支配
領域の一次直線部分に平行に印加電圧線ＬＸ１が与えら
れ、この印加電圧線ＬＸ１に沿ってその時々の空燃比に
応じた印加電圧が設定される。従って、仮に空燃比がリ
ーン側に移行しＡ／Ｆセンサ３０に流れる素子限界電流
（センサ出力Ｉｐ）が増えると、それに伴い印加電圧が
より大きな値に変更される。

【００４１】一方、図１において、ＥＣＵ１５は、イン
ジェクタ１２による燃料噴射量を最適に制御するための
エンジン制御用マイコン１６を備える。エンジン制御用
マイコン１６は、図示しないセンサ群から各種エンジン
運転情報を取り込み、これらのセンサ検出結果からエン
ジン回転数、吸気圧、水温、スロットル開度などのエン
ジン運転状態を検知する。

【００４２】空燃比検出用マイコン２０は、前記エンジ
ン制御用マイコン１６に対して相互に通信可能に接続さ
れている。空燃比検出用マイコン２０は、所定の制御プ
ログラムに従いバイアス制御回路４０を操作し、電圧印
加に伴いＡ／Ｆセンサ３０に流れる電流値を計測する。
そして、該計測した電流値から空燃比を検出し、その検
出結果をエンジン制御用マイコン１６に出力する。ま
た、同マイコン２０は、Ａ／Ｆセンサ３０が活性状態で
維持されるようヒータ制御回路２５を操作し、必要に応
じてヒータ３５を通電する。

【００４３】ここで、Ａ／Ｆセンサ３０に電圧を印加す
るためのバイアス指令信号Ｖｒは空燃比検出用マイコン
２０からＤ／Ａ変換器２１に入力され、同Ｄ／Ａ変換器
２１にてアナログ信号Ｖｂに変換された後、ＬＰＦ（ロ
ーパスフィルタ）２２に入力される。また、ＬＰＦ２２
にてアナログ信号Ｖｂの高周波成分が除去された出力電
圧Ｖｃはバイアス制御回路４０に入力され、同バイアス
制御回路４０によりＡ／Ｆセンサ３０に電圧が印加され
る。この場合、空燃比（センサ出力Ｉｐ）の検出時か、
素子直流抵抗Ｒｉの検出か、或いは交流インピーダンス
ＺＡＣの検出かに応じて各個にセンサ印加電圧が制御さ
れる。

【００４４】その時々の空燃比に対応するＡ／Ｆセンサ
３０の出力（センサ出力Ｉｐ）は、バイアス制御回路４
０内の電流検出回路５０にて検出され、その検出値はＡ
／Ｄ変換器２３を介して空燃比検出用マイコン２０に入
力される。ヒータ制御回路２５は、Ａ／Ｆセンサ３０の
素子抵抗又は素子温に応じてヒータ３５への通電量をデ
ューティ制御し、同ヒータ３５の加熱制御を行う。

【００４５】なお、エンジン制御用マイコン１６による
空燃比Ｆ／Ｂ制御については、本案の要旨ではなく且つ
その制御内容が周知であるため、ここではその詳細な説
明を省略するが、簡単に述べると、エンジン制御用マイ
コン１６は、Ａ／Ｆセンサ３０による空燃比の検出結果
（電圧信号）やその他、各種センサの検出結果を取り込
み、それらの検出結果に基づいて現代制御或いはＰＩ制
御といった制御アルゴリズムに則って空燃比Ｆ／Ｂ制御
を実施する。つまり、その時々の空燃比が目標空燃比に
一致するよう、エンジン１０の各気筒へインジェクタ１
２から噴射供給される燃料量を制御する。

【００４６】次に、上記の如く構成される空燃比制御シ
ステムの作用について、空燃比検出用マイコン２０の動
作を中心に説明する。本実施の形態において、空燃比検
出用マイコン２０は図示しないメインルーチンに従い、
（イ）交流インピーダンスＺＡＣの検出、（ロ）素子直
流抵抗Ｒｉの検出、（ハ）空燃比（センサ出力Ｉｐ）の
検出、（ニ）ヒータの通電制御、といった各処理を順次
実施する。上記各処理のうち、（イ）の処理によればＡ
／Ｆセンサ３０の活性状態を表す交流インピーダンスＺ
ＡＣが検出され、（ロ）の処理によればＡ／Ｆセンサ３
０の個体間バラツキや劣化状態を表す素子直流抵抗Ｒｉ
が検出される。そして、（ハ），（ニ）によれば、前記
（イ），（ロ）の検出結果を反映しつつ空燃比の検出や
ヒータ制御が実施される。以下、上記各処理について図
３〜図６のフローチャートに従い詳細に説明する。

【００４７】先ず始めに、掃引法を用いた交流インピー
ダンスＺＡＣの検出手順を図３を用いて説明する。図３
の処理は例えば１２８ｍｓ（ミリ秒）毎に実行される。
但し、エンジン運転状態に応じてＺＡＣ検出の実行周期
を変更してもよく、例えばエンジン１０の定常運転時
等、空燃比の変化が比較的小さい通常時には２ｓ（秒）
に、エンジン１０の始動時や過渡運転時等、空燃比の急
変時には１２８ｍｓに、というように可変に設定しても
よい。

【００４８】図３において、ステップ１０１では、バイ
アス指令信号Ｖｒを操作しそれまでの印加電圧Ｖｐ（空
燃比検出用の電圧）に対して電圧を正側に単発的に変化
させる。インピーダンス検出用電圧の印加時間は、Ａ／
Ｆセンサ３０の周波数特性を考慮して数１０〜１００μ
ｓ程度とする。その後、ステップ１０２では、その時の
電圧変化量Ｖａと電流検出回路５０により検出されたセ
ンサ出力の変化量Ｉａとを読み取る。また、続くステッ
プ１０３では、前記Ｖａ，Ｉａから交流インピーダンス
ＺＡＣを算出し（ＺＡＣ＝Ｖａ／Ｉａ）、その後本処理
を終了する。

【００４９】上記の処理によれば、前記図１のＬＰＦ２
２並びにバイアス制御回路４０を介し、所定の時定数を
持たせた電圧が単発的にＡ／Ｆセンサ３０に印加され
る。その結果、図７に示されるように、当該電圧の印加
からｔ時間経過後にピーク電流Ｉａ（電流変化量）が検
出され、その時の電圧変化量Ｖａとピーク電流Ｉａとか
ら交流インピーダンスＺＡＣが検出される（ＺＡＣ＝Ｖ
ａ／Ｉａ）。かかる場合、ＬＰＦ２２を介して単発的な
電圧をＡ／Ｆセンサ３０に印加することにより、過度な
ピーク電流の発生が抑制され、交流インピーダンスＺＡ
Ｃの検出精度が向上する。

【００５０】上記の如く求められる交流インピーダンス
ＺＡＣは、素子温に対して図１９（ｂ）に示す関係を有
する。すなわち、素子温が低いほど、交流インピーダン
スＺＡＣは飛躍的に大きくなる。

【００５１】次に、素子直流抵抗Ｒｉの検出手順につい
て図４のフローチャートに従い説明する。図４の処理は
例えば４ｍｓ周期で実行される。図４において、先ずス
テップ２０１では、素子直流抵抗Ｒｉの検出条件が成立
するか否かを判別する。つまり、素子直流抵抗Ｒｉの検
出は、交流インピーダンスＺＡＣの検出に比べて長い時
間を要し、その検出期間中は空燃比（センサ出力Ｉｐ）
の検出が中断されてしまう。従って、空燃比検出を中断
してもよい条件が成立する場合にのみ、素子直流抵抗Ｒ
ｉの検出を実行する。具体的には、 ・燃料カットの実行中であること、 ・エンジン制御用マイコン１６から空燃比Ｆ／Ｂ制御の
中止の旨の信号が送信されていること、等の少なくとも
一つが満たされる時に、素子直流抵抗Ｒｉの検出条件が
成立する。

【００５２】ステップ２０１がＮＯの時、本処理を一旦
終了し、ステップ２０１がＹＥＳの時、ステップ２０２
に進む。ステップ２０２では、印加電圧の設定マップを
それまでの空燃比検出用のものから直流抵抗検出用のも
のに切り替える。実際には、図８に示されるように、抵
抗支配領域の直線部分に平行な印加電圧線ＬＸ１に応じ
て空燃比検出用の印加電圧マップが与えられるのに対
し、抵抗支配領域の直線部分に交わる、負の傾きを持つ
印加電圧線ＬＸ２に応じて直流抵抗検出用の印加電圧マ
ップが与えられる。

【００５３】続くステップ２０３では、前記図８の印加
電圧線ＬＸ２を用い、その時のセンサ出力Ｉｐに応じた
目標印加電圧Ｖｔｇを設定し出力する。このとき、素子
容量成分の電流出力への影響を考慮して例えば５ｍＶ／
８ｍｓ以下の変更速度で印加電圧が徐々に変更される。
これにより図８の事例では、実際の印加電圧（実印加電
圧Ｖｒｅ）が図のＡ点から徐々に左側（負側）に変更さ
れることとなる。

【００５４】次に、ステップ２０４では、印加電圧変更
後において固体電解質３１に流れる電流値、すなわち電
流検出回路５０により検出されるセンサ出力Ｉｐを読み
込む。また、続くステップ２０５では、印加電圧線ＬＸ
２上の目標印加電圧Ｖｔｇと今現在の実印加電圧Ｖｒｅ
とが一致するか否かを判別する。Ｖｔｇ≠Ｖｒｅであれ
ば、ステップ２０３に戻り、ステップ２０３〜２０５の
処理を繰り返し実行する。つまり、４ｍｓ毎に目標印加
電圧Ｖｔｇが再設定され、その時々のセンサ出力Ｉｐが
検出される。

【００５５】そして、Ｖｔｇ＝Ｖｒｅになると、ステッ
プ２０６に進み、最新の印加電圧（Ｖｔｇ＝Ｖｒｅとな
った時の電圧値）とセンサ出力Ｉｐとから素子直流抵抗
Ｒｉを算出する。すなわち、 Ｒｉ＝Ｖｔｇ／Ｉｐ の演算結果から素子直流抵抗Ｒｉを算出する。Ｒｉ値の
検出後、本処理を一旦終了する。

【００５６】上記ステップ２０３〜２０６の処理によれ
ば、図８において、印加電圧線ＬＸ１上のＡ点から印加
電圧線ＬＸ２上のＢ点にセンサ印加電圧が変更され、同
Ｂ点での印加電圧とセンサ出力とから素子直流抵抗Ｒｉ
が算出される。例えば電圧変更速度を５ｍＶ／８ｍｓと
して印加電圧を０．４５Ｖから０．２４Ｖに変更する場
合、印加電圧を変更し始めてから３３６ｍｓ経過後に素
子直流抵抗Ｒｉが検出されることとなる。

【００５７】上記構成では印加電圧の変更に際し電圧変
更速度を制限したが、これに代わる構成も可能である。
例えば印加電圧を変更する際、印加電圧線ＬＸ２と抵抗
支配領域の直線部分との交点（図８のＢ点）で目標印加
電圧Ｖｔｇを設定して出力し、その後、素子容量成分の
電流出力への影響に関係なく同電流出力が安定する時間
だけ待ち、電流出力が安定した時のセンサ出力を使って
素子直流抵抗Ｒｉを算出する。

【００５８】次に、空燃比の検出手順を図５を用いて説
明する。図５の処理は例えば４ｍｓ周期で実行される。
図５において、ステップ３０１では、電圧印加に伴い固
体電解質３１に流れる電流値、すなわち電流検出回路５
０により検出されるセンサ出力Ｉｐを読み込む。

【００５９】また、ステップ３０２では、前記図３にて
算出した交流インピーダンスＺＡＣを読み込み、続くス
テップ３０３では、予め設定される図１９（ａ）の変換
マップを用い、交流インピーダンスＺＡＣを直流抵抗換
算値ＺＤＣに変換する。さらに、ステップ３０４では、
前記図４にて算出した素子直流抵抗Ｒｉを読み込む。

【００６０】その後、ステップ３０５では、素子直流抵
抗Ｒｉと直流抵抗換算値ＺＤＣとの差（Ｒｉ−ＺＤＣ）
が所定値Ｋ１未満であるか否かを判別する。この所定値
Ｋ１は素子割れや電極の損傷等を判定するものであっ
て、Ｒｉ−ＺＤＣ＜Ｋ１であれば、ステップ３０６で異
常発生の旨を認識してそのまま本処理を終了する。この
場合、警告灯を点灯させる、空燃比Ｆ／Ｂ制御を中断さ
せる、ダイアグ情報をメモリに記憶する等の処理を実行
する。

【００６１】また、Ｒｉ−ＺＤＣ≧Ｋ１であれば、ステ
ップ３０７に進む。同ステップ３０７では、図９の関係
に従い、素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値ＺＤＣとの
差（Ｒｉ−ＺＤＣ）、並びにその時の空燃比（センサ出
力Ｉｐ）に応じて電流補正値ΔＩを算出する。

【００６２】図９（ａ）では、空燃比がリーンかリッチ
か、すなわちセンサ出力Ｉｐが正か負かに応じて複数の
特性線が設定されており、空燃比リーンの特性例として
Ａ／Ｆ＝１８，２３を、空燃比リッチの特性例としてＡ
／Ｆ＝１２を示す。図中、Ｋ１は前記ステップ３０５で
使用した判定値であり、Ｋ２，Ｋ３は補正の要否を判断
するための判定値である（但し、Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３であ
る）。そして、（Ｒｉ−ＺＤＣ）値と空燃比とに応じて
電流補正値ΔＩが設定される。

【００６３】ここで、Ｒｉ−ＺＤＣ＜Ｋ２となるのは、
直流抵抗換算値ＺＤＣに対して素子直流抵抗Ｒｉが減少
する場合であり、例えばセンサ素子温が高く、センサ素
子部３０ａに印加される電圧が限界電流検出域を外れる
事態が考えられる。この場合、空燃比がリーン（センサ
出力Ｉｐ＞０）であれば、負の電流補正値ΔＩが設定さ
れ、空燃比がリッチ（センサ出力Ｉｐ＜０）であれば、
正の電流補正値ΔＩが設定される。より具体的には、図
２０（ａ）において交流インピーダンスＺＡＣと素子直
流抵抗Ｒｉとの関係が「センサＣ」のように崩れる場
合、「Ｒｉ−ＺＤＣ＜Ｋ２」の事態が生じ、上記の如く
補正値ΔＩが設定される。

【００６４】また、Ｒｉ−ＺＤＣ＝Ｋ２〜Ｋ３（正常
域）となるのは、素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値Ｚ
ＤＣとがほぼ一致する場合である。この場合、例えばＡ
／Ｆセンサ３０の個体間バラツキが殆ど無く、且つ劣化
状態でもないと考えられるため、空燃比に関係なく、電
流補正値ΔＩ＝０が設定される。

【００６５】さらに、Ｒｉ−ＺＤＣ≧Ｋ３となるのは、
直流抵抗換算値ＺＤＣに対して素子直流抵抗Ｒｉが増大
する場合であり、例えばセンサ素子温が低く、センサ素
子部３０ａに印加される電圧が限界電流検出域を外れる
事態が考えられる。この場合、空燃比がリーン（センサ
出力Ｉｐ＞０）であれば、正の電流補正値ΔＩが設定さ
れ、空燃比がリッチ（センサ出力Ｉｐ＜０）であれば、
負の電流補正値ΔＩが設定される。より具体的には、図
２０（ａ）において交流インピーダンスＺＡＣと素子直
流抵抗Ｒｉとの関係が「センサＢ」のように崩れる場
合、或いは図２１（ａ）において交流インピーダンスＺ
ＡＣと素子直流抵抗Ｒｉとの関係が「劣化後」のように
崩れる場合、「Ｒｉ−ＺＤＣ≧Ｋ３」の事態が生じ、上
記の如く補正値ΔＩが設定される。

【００６６】なお、（Ｒｉ−ＺＤＣ）値が大きくなるほ
ど、センサ出力Ｉｐのズレ量は大きくなる。そのため、
同一の空燃比で見た場合、（Ｒｉ−ＺＤＣ）値が正常域
（Ｋ２〜Ｋ３）から離れるほど、電流補正値ΔＩは正側
又は負側に大きく設定される。因みに、空燃比がストイ
キの場合、（Ｒｉ−ＺＤＣ）値に関係なく、常にΔＩ＝
０となる。

【００６７】電流補正値ΔＩの設定後、ステップ３０８
では、前記検出したセンサ出力Ｉｐを電流補正値ΔＩに
より補正する。つまり、 Ｉｐｆ＝Ｉｐ＋ΔＩ として補正後のセンサ出力Ｉｐｆを得る。そしてその
後、補正後のセンサ出力Ｉｐｆをエンジン制御用マイコ
ン１６に対して出力する。例えば図９（ｂ）に示される
ように、Ａ／Ｆ＝１８であり且つＲｉ−ＺＤＣ＝Ｋｘの
時、電流補正値ΔＩとして「ΔＩｘ」が設定され、この
ΔＩｘによりセンサ出力Ｉｐが補正される。

【００６８】但し、空燃比の検出結果としてエンジン制
御用マイコン１６に出力するデータは、センサ出力（補
正後のセンサ出力Ｉｐｆ）そのものでもよいし、所定の
変換マップを用いてＡ／Ｆ値に変換したデータでもよ
い。

【００６９】ステップ３０９では、次の空燃比検出のた
めに、その時々の空燃比（補正前のセンサ出力Ｉｐ）に
対応する印加電圧を設定して出力する。このとき、前記
図２の印加電圧線ＬＸ１を用いてその時のセンサ出力Ｉ
ｐに対応した印加電圧が設定される。そしてその後、本
処理を終了する。

【００７０】センサ出力Ｉｐが補正される様子を図１０
を用いて説明する。図１０では、正常な活性時（劣化
前）におけるＶ−Ｉ特性を実線で示し、素子劣化時にお
けるＶ−Ｉ特性を二点鎖線で示す。正常時の具体的数値
は、ＺＡＣ＝２０Ω、ＺＤＣ＝３０Ω、Ｒｉ＝３０Ωで
あり、電圧Ｖｐの印加に伴い電流Ｉｐ１が流れたとす
る。これに対し劣化時には、ＺＡＣ＝２０Ω、ＺＤＣ＝
３０Ω、Ｒｉ＝１５０Ωに変化し、電圧Ｖｐの印加に伴
い電流Ｉｐ２が流れたとする。

【００７１】この場合、後者の状態において、（Ｒｉ−
ＺＤＣ）値に応じて電流補正値ΔＩが設定され、 Ｉｐｆ＝Ｉｐ２＋ΔＩ として補正後のセンサ出力Ｉｐｆが算出される。この補
正後のセンサ出力Ｉｐｆは劣化前のセンサ出力Ｉｐ１に
一致する。

【００７２】次に、ヒータ通電の制御手順を図６を用い
て説明する。図６において、先ずステップ４０１では、
前記図３にて算出した交流インピーダンスＺＡＣを読み
込み、続くステップ４０２では、予め設定される図１９
（ａ）の変換マップを用い、交流インピーダンスＺＡＣ
を直流抵抗換算値ＺＤＣに変換する。

【００７３】その後、ステップ４０３では、直流抵抗換
算値ＺＤＣが固体電解質３１（センサ素子部）の半活性
状態を判定するための所定の判定値（本実施の形態で
は、２００Ω程度）以下であるか否かを判別する。例え
ばエンジン１０の低温始動時等、素子温が低い場合には
ＺＤＣ＞２００Ωとなり、ステップ４０４に進んでヒー
タ３５の「１００％通電制御」を実施し、その後本処理
を終了する。１００％通電制御は、ヒータ３５へのデュ
ーティ比制御信号を１００％に維持する制御であり、直
流抵抗換算値ＺＤＣが２００Ω以下になりステップ４０
３がＹＥＳになるまで継続して実施される。

【００７４】ヒータ熱により素子温が上昇し、ステップ
４０３がＹＥＳになると、ステップ４０５に進んで直流
抵抗換算値ＺＤＣが素子インピーダンスＦ／Ｂ制御を開
始するための所定の判定値（本実施の形態では、４０Ω
程度）以下であるか否かを判別する。ステップ４０５の
判定値は、直流抵抗換算値の目標値ＺＤＣｔｇ（本実施
の形態では、３０Ω）に対して「＋１０Ω」程度の値と
して設定される。

【００７５】センサ活性化の完了前であってＺＤＣ＞４
０Ωであれば、ステップ４０６に進んで「電力制御」に
よりヒータ３５の通電制御を実施し、その後本処理を終
了する。このとき、直流抵抗換算値ＺＤＣが大きいほ
ど、大きな電力指令値が決定され、その電力指令値に応
じてヒータ通電のための制御デューティ比が算出され
る。

【００７６】センサ活性化が完了し、前記ステップ４０
５がＹＥＳになると、ステップ４０７に進む。ステップ
４０７では、前記図４にて算出した素子直流抵抗Ｒｉを
読み込み、続くステップ４０８では、素子直流抵抗Ｒｉ
と直流抵抗換算値ＺＤＣとの差（Ｒｉ−ＺＤＣ）が所定
値Ｋ１未満であるか否かを判別する。この所定値Ｋ１は
前記図５のステップ３０５におけるＫ１値と同一でよ
い。Ｒｉ−ＺＤＣ＜Ｋ１であれば、ステップ４０９で異
常発生の旨を認識してそのまま本処理を終了する。この
場合、警告灯を点灯させる、空燃比Ｆ／Ｂ制御を中断さ
せる、ダイアグ情報をメモリに記憶する等の処理を実行
する。

【００７７】また、Ｒｉ−ＺＤＣ≧Ｋ１であれば、ステ
ップ４１０に進む。同ステップ４１０では、図１１の関
係に従い、直流抵抗換算値の目標値ＺＤＣｔｇについて
その補正値ΔＺＤＣｔｇを、素子直流抵抗Ｒｉと直流抵
抗換算値ＺＤＣとの差（Ｒｉ−ＺＤＣ）に応じて算出す
る。

【００７８】図１１において、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は前記
図９中と同じ値である。すなわち、Ｋ２，Ｋ３は補正の
要否を判断するための判定値である。ここで、Ｒｉ−Ｚ
ＤＣ＜Ｋ２の場合、負の補正値ΔＺＤＣｔｇが設定さ
れ、Ｒｉ−ＺＤＣ＝Ｋ２〜Ｋ３の場合、補正値ΔＺＤＣ
ｔｇ＝０が設定され、Ｒｉ−ＺＤＣ≧Ｋ３の場合、正の
補正値ΔＺＤＣｔｇが設定される。

【００７９】例えば図２０（ａ），（ｂ）において、セ
ンサ個々の特性が「センサＣ」のように崩れる場合、
「Ｒｉ−ＺＤＣ＜Ｋ２」の事態が生じ、負の補正値ΔＺ
ＤＣｔｇが設定される。また、同図２０（ａ），（ｂ）
においてセンサ個々の特性が「センサＢ」のように崩れ
る場合、或いは図２１（ａ），（ｂ）において破線の如
く劣化が進行した場合、「Ｒｉ−ＺＤＣ≧Ｋ３」の事態
が生じ、正の補正値ΔＺＤＣｔｇが設定される。

【００８０】その後、ステップ４１１では、直流抵抗換
算値の目標値ＺＤＣｔｇを補正値ΔＺＤＣｔｇにより補
正する。つまり、 ＺＤＣｔｇｆ＝ＺＤＣｔｇ＋ΔＺＤＣｔｇ として補正後の目標値ＺＤＣｔｇｆを得る。

【００８１】ステップ４１２では、素子インピーダンス
Ｆ／Ｂ制御の実施に際してヒータ通電のためのデューテ
ィ比ＤＵＴＹを算出する。本実施の形態では、その一例
としてＰＩＤ制御手順を用いることとしている。つま
り、次の式（１）〜（３）により比例項ＧＰ，積分項Ｇ
Ｉ，微分項ＧＤを算出する。

【００８２】 ＧＰ＝ＫＰ・（ＺＤＣ−ＺＤＣｔｇｆ） …（１） ＧＩ＝ＧＩi-1 ＋ＫＩ・（ＺＤＣ−ＺＤＣｔｇｆ） …（２） ＧＤ＝ＫＤ・（ＺＤＣ−ＺＤＣi-1 ） …（３） 但し、上式において、「ＫＰ」は比例定数、「ＫＩ」は
積分定数、「ＫＤ」は微分定数を表し、添字「ｉ−１」
は前回処理時の値を表す。

【００８３】また、上記比例項ＧＰ，積分項ＧＩ，微分
項ＧＤを加算してデューティ比ＤＵＴＹを算出する（Ｄ
ＵＴＹ＝ＧＰ＋ＧＩ＋ＧＤ）。そして、補正後の目標値
ＺＤＣｔｇｆによりヒータ３５を通電し、その後本処理
を終了する。なお、こうしたヒータ制御は上記のＰＩＤ
制御に限定されるものではなく、ＰＩ制御やＰ制御を実
施するようにしてもよい。

【００８４】上記の如く補正後の目標値ＺＤＣｔｇｆで
ヒータ通電を制御する際、センサ素子部を過昇温させる
ことの懸念がある。そのため、素子温に最大ガードをか
け、ガード値に達する場合にはそれ以上のデューティ増
加側の補正を中止する。この場合、目標値ＺＤＣｔｇの
補正は中止されても、前述のセンサ出力補正が継続して
実施されることで個体間バラツキ等の影響が解消され
る。

【００８５】なお本実施の形態では、図３の処理により
「インピーダンス検出手段」が構成され、図４の処理に
より「直流抵抗検出手段」が構成される。また、図５の
ステップ３０７，３０８により「センサ出力補正手段」
が構成され、図６のステップ４１０〜４１２により「通
電量補正手段」が構成される。

【００８６】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。 （ａ）センサ素子部３０ａの素子直流抵抗Ｒｉを検出
し、該検出した素子直流抵抗Ｒｉに応じてセンサ出力Ｉ
ｐを補正するようにした。実際には、素子直流抵抗Ｒｉ
と直流抵抗換算値ＺＤＣとの差（Ｒｉ−ＺＤＣ）に応じ
た電流補正値ΔＩを算出し、該電流補正値ΔＩを用いて
センサ出力Ｉｐを補正した。本構成によれば、仮にセン
サ電極の熱劣化等が生じた場合にもその反映として素子
直流抵抗Ｒｉによるセンサ出力補正が行われるため、当
該補正の無い従来装置とは異なり、空燃比の検出精度低
下が回避できる。その結果、センサの個体差や経時変化
に関係なく、常に空燃比を精度良く検出することができ
る。

【００８７】（ｂ）電流補正値ΔＩを設定するためのマ
ップを見ると、図９のように、（Ｒｉ−ＺＤＣ）値の大
きさ並びにその時々の空燃比に応じて当該補正値ΔＩが
算出される。これにより、補正演算の精度が向上し、よ
り一層正確なセンサ出力補正が可能となる。

【００８８】（ｃ）ヒータの通電制御に際し、素子直流
抵抗Ｒｉに応じてヒータ通電のための目標値ＺＤＣｔｇ
を補正するようにした。実際には、（Ｒｉ−ＺＤＣ）値
に応じて補正値ΔＺＤＣｔｇを算出した。本構成によれ
ばやはり、仮に電極の熱劣化等が生じた場合にもその反
映として素子直流抵抗Ｒｉによるヒータ通電量の補正が
行われるため、Ａ／Ｆセンサ３０が常に所望の活性状態
で維持できる。その結果、センサの個体差や経時変化に
関係なく、常に空燃比を精度良く検出することができ
る。

【００８９】上記センサ出力補正やヒータ通電量補正に
よれば、センサの個体間バラツキや経時変化が原因で図
２０，図２１のようにセンサ特性が変化した場合におい
て適正な補正を実施することができる。

【００９０】（ｄ）素子直流抵抗Ｒｉに基づくセンサ出
力補正とヒータ通電量補正とを併せて実施する本実施の
形態の場合、基本的には目標値ＺＤＣｔｇの補正により
センサの個体間バラツキや経時変化の影響が解消され、
更に同補正の不足分はセンサ出力Ｉｐの補正により補わ
れ、結果として精度の良い空燃比検出値が得られる。こ
の場合、両補正を併用することで、空燃比検出の信頼性
がより一層向上すると共に、ヒータ通電時におけるセン
サ素子部の過昇温が抑制される。

【００９１】（ｅ）素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値
ＺＤＣとの差が所定の許容値を超える時（Ｒｉ−ＺＤＣ
＜Ｋ１の時）、Ａ／Ｆセンサ３０の異常と判断する。こ
れにより、素子電極の熱劣化等、センサの異常発生にも
適正に対処できる。

【００９２】（ｆ）素子直流抵抗Ｒｉの検出に際し、Ａ
／Ｆセンサ３０のＶ−Ｉ座標上の抵抗支配領域にて電圧
を印加し、その時の印加電圧とセンサ出力とから素子直
流抵抗Ｒｉを算出する。この場合、素子直流抵抗Ｒｉが
精度良く検出できる。

【００９３】（ｇ）空燃比検出が中断できるような所定
の実施条件が成立した場合にのみ、素子直流抵抗Ｒｉの
検出を許可するようにした。つまり、上述の通り素子直
流抵抗Ｒｉを検出する場合、交流インピーダンスＺＡＣ
の検出に比べて長い時間を要するが、実施許可の条件を
付すことにより、素子直流抵抗Ｒｉの検出時に空燃比検
出が中断されることによる影響が最小限に抑えられる。

【００９４】（ｈ）上記の如く空燃比の検出精度が向上
するため、高精度な空燃比Ｆ／Ｂ制御を実現することが
でき、ひいては排気エミッションを良好に保つことが可
能となる。

【００９５】次に、本発明における第２，第３の実施の
形態を説明する。但し、以下の各実施の形態の構成にお
いて、上述した第１の実施の形態と同等であるものにつ
いては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化
する。そして、以下には第１の実施の形態との相違点を
中心に説明する。

【００９６】（第２の実施の形態）本実施の形態では、
上記第１の実施の形態との相違点として、素子直流抵抗
Ｒｉの検出法を変更する。つまり、Ａ／Ｆセンサ３０に
電圧を印加するための回路を瞬断し、該瞬断する前後の
電圧変化及び電流変化の比から素子直流抵抗Ｒｉを検出
する。装置の変更点として、図１２に示されるように、
ＥＣＵ１５内のＬＰＦ２２とバイアス制御回路４０との
間にスイッチ６０を設け、同スイッチ６０の開閉を空燃
比検出用マイコン２０により操作するようにしている。

【００９７】図１３は、本実施の形態における素子直流
抵抗Ｒｉの検出手順を示すフローチャートであり、同処
理は前記図４の処理に置き換えて実行される。図１３に
おいて、先ずステップ５０１では、素子直流抵抗Ｒｉの
検出条件が成立するか否かを判別する。そして、ステッ
プ５０１がＮＯの時、本処理を一旦終了し、ステップ５
０１がＹＥＳの時、ステップ５０２に進む。つまり、例
えば燃料カット時など、空燃比検出を中断してもよい条
件が成立する場合にのみ、素子直流抵抗Ｒｉの検出を許
可し、空燃比検出が中断されることによる影響を最小限
に抑えることとする。

【００９８】ステップ５０２では、今現在のＡ／Ｆセン
サ３０の印加電圧Ｖｐ及びセンサ出力Ｉｐを読み込む。
すなわち、空燃比検出状態（スイッチ閉鎖状態）でのＶ
ｐ値，Ｉｐ値が読み込まれる。

【００９９】その後、ステップ５０３ではスイッチ６０
を開放し、続くステップ５０４ではＡ／Ｆセンサ３０の
起電力Ｅｏを検出する。また、ステップ５０５ではスイ
ッチ６０を再び接続する。この場合、スイッチ６０の開
放から再接続までの時間は短ければ短い程良い。

【０１００】その後、ステップ５０６では、素子直流抵
抗Ｒｉを算出する。すなわち、 Ｒｉ＝（Ｖｐ−Ｅｏ）／Ｉｐ の演算結果から素子直流抵抗Ｒｉを算出する。Ｒｉ値の
検出後、本処理を一旦終了する。なお本実施の形態で
は、図１３の処理により「直流抵抗検出手段」が構成さ
れる。

【０１０１】上記処理によれば、図１４に示されるよう
に、スイッチ６０の開放に伴い回路の一部が瞬間的に遮
断されることで、センサ素子部に電圧が印加されなくな
り電流と電圧が減衰する。そして、回路の応答性など考
慮した所定のタイミングで起電力Ｅｏが検出される。こ
のとき、固体電解質３１の内外両側の酸素分圧差に応じ
た起電力Ｅｏが検出されること、並びにセンサ出力Ｉｐ
が「０ｍＡ」になることからその電圧変化及び電流変化
が求められ、それら変化量から素子直流抵抗Ｒｉが演算
される。

【０１０２】以上第２の実施の形態によれば、上記第１
の実施の形態と同様に、センサの個体差や経時変化に関
係なく、常に空燃比を精度良く検出することができる等
の優れた効果が得られる。また上述した素子直抵抗Ｒｉ
の検出法によれば、素子直流抵抗Ｒｉが精度良く検出で
きる。

【０１０３】（第３の実施の形態）本第３の実施の形態
では、前記第１の実施の形態との相違点として、空燃比
検出処理における印加電圧制御を変更する。

【０１０４】上記実施の形態では、素子直流抵抗Ｒｉの
変動分に応じてセンサ出力Ｉｐを補正したが、これに代
えて本実施の形態では、素子直流抵抗Ｒｉの変動分に応
じてＡ／Ｆセンサ３０への印加電圧を補正する。

【０１０５】図１５は、本実施の形態における空燃比の
検出手順を示すフローチャートであり、同処理は前記図
５の処理に置き換えて実行される。図１５において、先
ずステップ６０１〜６０６では、前記図５におけるステ
ップ３０１〜３０６と同様に、 ・ステップ６０１では、センサ出力Ｉｐを読み込み、 ・ステップ６０２では、交流インピーダンスＺＡＣを読
み込み、 ・ステップ６０３では、交流インピーダンスＺＡＣを直
流抵抗換算値ＺＤＣに変換し、 ・ステップ６０４では、素子直流抵抗Ｒｉを読み込み、 ・ステップ６０５では、素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換
算値ＺＤＣとの差（Ｒｉ−ＺＤＣ）が所定値Ｋ１未満で
あるか否かを判別し、 ・Ｒｉ−ＺＤＣ＜Ｋ１となる場合に、ステップ６０６で
異常発生の旨を認識する。

【０１０６】また前記図５とは相違する処理として、Ｒ
ｉ−ＺＤＣ≧Ｋ１の時にステップ６０７に進み、図１６
の関係に従い、素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値ＺＤ
Ｃとの差（Ｒｉ−ＺＤＣ）、並びにその時の空燃比（セ
ンサ出力Ｉｐ）に応じて電圧補正値ΔＶを算出する。

【０１０７】図１６（ａ）では、空燃比がリーンかリッ
チか、すなわちセンサ出力Ｉｐが正か負かに応じて複数
の特性線が設定されており、空燃比リーンの特性例とし
てＡ／Ｆ＝１８，２３を、空燃比リッチの特性例として
Ａ／Ｆ＝１２を示す。図中、Ｋ１は前記ステップ６０５
で使用した判定値であり、Ｋ２，Ｋ３は補正の要否を判
断するための判定値である（但し、Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３で
ある）。そして、（Ｒｉ−ＺＤＣ）値と空燃比とに応じ
て電圧補正値ΔＶが設定される。

【０１０８】ここで、Ｒｉ−ＺＤＣ＜Ｋ２となるのは、
直流抵抗換算値ＺＤＣに対して素子直流抵抗Ｒｉが減少
する場合であり、例えばセンサ素子温が高く、センサ素
子部３０ａに印加される電圧が限界電流検出域を外れる
事態が考えられる。この場合、空燃比がリーン（センサ
出力Ｉｐ＞０）であれば、負の電圧補正値ΔＶが設定さ
れ、空燃比がリッチ（センサ出力Ｉｐ＜０）であれば、
正の電圧補正値ΔＶが設定される。より具体的には、図
２０（ａ）において交流インピーダンスＺＡＣと素子直
流抵抗Ｒｉとの関係が「センサＣ」のように崩れる場
合、「Ｒｉ−ＺＤＣ＜Ｋ２」の事態が生じ、上記の如く
補正値ΔＶが設定される。

【０１０９】また、Ｒｉ−ＺＤＣ＝Ｋ２〜Ｋ３（正常
域）となるのは、素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値Ｚ
ＤＣとがほぼ一致する場合である。この場合、例えばＡ
／Ｆセンサ３０の個体間バラツキが殆ど無く、且つ劣化
状態でもないと考えられるため、空燃比に関係なく、電
圧補正値ΔＶ＝０が設定される。

【０１１０】さらに、Ｒｉ−ＺＤＣ≧Ｋ３となるのは、
直流抵抗換算値ＺＤＣに対して素子直流抵抗Ｒｉが増大
する場合であり、例えばセンサ素子温が低く、センサ素
子部３０ａに印加される電圧が限界電流検出域を外れる
事態が考えられる。この場合、空燃比がリーン（センサ
出力Ｉｐ＞０）であれば、正の電圧補正値ΔＶが設定さ
れ、空燃比がリッチ（センサ出力Ｉｐ＜０）であれば、
負の電圧補正値ΔＶが設定される。より具体的には、図
２０（ａ）において交流インピーダンスＺＡＣと素子直
流抵抗Ｒｉとの関係が「センサＢ」のように崩れる場
合、或いは図２１（ａ）において交流インピーダンスＺ
ＡＣと素子直流抵抗Ｒｉとの関係が「劣化後」のように
崩れる場合、「Ｒｉ−ＺＤＣ≧Ｋ３」の事態が生じ、上
記の如く補正値ΔＶが設定される。

【０１１１】なお、（Ｒｉ−ＺＤＣ）値が大きくなるほ
ど、印加電圧Ｖｐのズレ量は大きくなる。そのため、同
一の空燃比で見た場合、（Ｒｉ−ＺＤＣ）値が正常域
（Ｋ２〜Ｋ３）から離れるほど、電圧補正値ΔＶは正側
又は負側に大きく設定される。因みに、空燃比がストイ
キの場合、（Ｒｉ−ＺＤＣ）値に関係なく、常にΔＶ＝
０となる。

【０１１２】電圧補正値ΔＶの設定後、ステップ６０８
では、センサ出力Ｉｐ（ステップ６０１の検出値）に応
じて図２の印加電圧線ＬＸ１によりマップ演算される印
加電圧Ｖｐを、前記電圧補正値ΔＶにより補正する。つ
まり、Ｖｐｆ＝Ｖｐ＋ΔＶとして補正後の印加電圧Ｖｐ
ｆを得る。そしてその後、補正後の印加電圧Ｖｐｆをバ
イアス制御回路４０に対して出力する。例えば図１６
（ｂ）に示されるように、Ａ／Ｆ＝１８であり且つＲｉ
−ＺＤＣ＝Ｋｘの時、電圧補正値ΔＶとして「ΔＶｘ」
が設定され、このΔＶｘにより印加電圧Ｖｐが補正され
る。

【０１１３】ステップ６０９では、前記補正後の印加電
圧Ｖｐｆに変更した後に、電極間に流れる限界電流を、
センサ出力Ｉｐとして再検出し、その検出結果をエンジ
ン制御用マイコン１６に出力する。そしてその後、本処
理を終了する。なお本実施の形態では、図１５のステッ
プ６０７，６０８により「印加電圧補正手段」が構成さ
れる。

【０１１４】印加電圧Ｖｐが補正される様子を図１７を
用いて説明する。図１７では、正常な活性時（劣化前）
におけるＶ−Ｉ特性を実線で示し、素子劣化時における
Ｖ−Ｉ特性を二点鎖線で示す。正常時の具体的数値は、
ＺＡＣ＝２０Ω、ＺＤＣ＝３０Ω、Ｒｉ＝３０Ωであ
り、センサ出力Ｉｐを検出するための印加電圧が「Ｖｐ
１」であるとする。これに対し劣化時には、ＺＡＣ＝２
０Ω、ＺＤＣ＝３０Ω、Ｒｉ＝１５０Ωに変化したとす
る。

【０１１５】この場合、後者の状態において、（Ｒｉ−
ＺＤＣ）値に応じて電圧補正値ΔＶが設定され、Ｖｐｆ
＝Ｖｐ１＋ΔＶとして補正後の印加電圧Ｖｐｆが算出さ
れる。この補正後の印加電圧Ｖｐｆを印加することで、
劣化前と同一のセンサ出力Ｉｐが得られる。

【０１１６】なお本実施の形態では上記第１の実施の形
態と同様に、ヒータ通電制御（前記図６の処理）が実施
され、素子直流抵抗Ｒｉに応じてヒータ通電のための目
標値ＺＤＣｔｇが補正されるが、その内容は重複するた
めここではその図示及び説明を省略する。また本実施の
形態の装置は、前記第２の実施の形態と組み合わせても
実現できる。

【０１１７】以上第３の実施の形態によれば、以下の効
果が得られる。 （ａ）センサ素子部３０ａの素子直流抵抗Ｒｉを検出
し、該検出した素子直流抵抗Ｒｉに応じてセンサ印加電
圧Ｖｐを補正するようにした。実際には、素子直流抵抗
Ｒｉと直流抵抗換算値ＺＤＣとの差（Ｒｉ−ＺＤＣ）に
応じた電圧補正値ΔＶを算出し、該電圧補正値ΔＶを用
いてセンサ印加電圧Ｖｐを補正した。本構成によれば、
仮にセンサ電極の熱劣化等が生じた場合にもその反映と
して素子直流抵抗Ｒｉによる印加電圧補正が行われるた
め、当該補正の無い従来装置とは異なり、空燃比の検出
精度低下が回避できる。その結果、センサの個体差や経
時変化に関係なく、常に空燃比を精度良く検出すること
ができる。

【０１１８】上記印加電圧補正によれば、センサの個体
間バラツキや経時変化が原因で図２０，図２１のように
センサ特性が変化した場合において適正な補正を実施す
ることができる。

【０１１９】（ｂ）電圧補正値ΔＶを設定するためのマ
ップを見ると、図１６のように、（Ｒｉ−ＺＤＣ）値の
大きさ並びにその時々の空燃比に応じて当該補正値ΔＶ
が算出される。これにより、補正演算の精度が向上し、
より一層正確なセンサ出力補正が可能となる。

【０１２０】（ｃ）素子直流抵抗Ｒｉに基づく印加電圧
補正とヒータ通電量補正とを併せて実施する本実施の形
態の場合、基本的には目標値ＺＤＣｔｇの補正によりセ
ンサの個体間バラツキや経時変化の影響が解消され、更
に同補正の不足分は印加電圧Ｖｐの補正により補われ、
結果として精度の良い空燃比検出値が得られる。この場
合、両補正を併用することで、空燃比検出の信頼性がよ
り一層向上すると共に、ヒータ通電時におけるセンサ素
子部の過昇温が抑制される。

【０１２１】（ｄ）素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値
ＺＤＣとの差が所定の許容値を超える時（Ｒｉ−ＺＤＣ
＜Ｋ１の時）、Ａ／Ｆセンサ３０の異常と判断する。こ
れにより、素子電極の熱劣化等、センサの異常発生にも
適正に対処できる。

【０１２２】なお、本発明の実施の形態は、上記以外に
次の形態にて具体化できる。 （別の形態１）上記第１の実施の形態では、センサ出力
Ｉｐの補正に際し、素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値
ＺＤＣとの差「Ｒｉ−ＺＤＣ」を求め、該求めた値に応
じて電流補正値ΔＩを算出したが、これを変更する。例
えば素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値ＺＤＣとの比
「Ｒｉ／ＺＤＣ」を求め、該求めた値に応じて電流補正
値ΔＩを算出してもよい。また同様に、上記第３の実施
の形態において、素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値Ｚ
ＤＣとの比「Ｒｉ／ＺＤＣ」を求め、該求めた値に応じ
て電圧補正値ΔＶを算出してもよい。

【０１２３】（別の形態２）上記第１の実施の形態で
は、素子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値ＺＤＣとの差
「Ｒｉ−ＺＤＣ」とその時々の空燃比に応じて「０」を
基準とする電流補正値ΔＩを算出し（図９参照）、演算
式、 Ｉｐｆ＝Ｉｐ＋ΔＩ により補正後のセンサ出力Ｉｐｆを算出したが、これを
変更する。例えば図１８の関係を用い、「Ｒｉ−ＺＤ
Ｃ」（又はＲｉ／ＺＤＣ）に応じて「１」を基準とする
電流補正値ΔＩａを算出する。このとき、Ｒｉ−ＺＤＣ
＜Ｋ２であればΔＩａ＜１とし、Ｒｉ−ＺＤＣ＞Ｋ３で
あればΔＩａ＞１とする。また、「Ｒｉ−ＺＤＣ」が
「０」から離れるほど電流補正値ΔＩａを大きくする。
そして、演算式、 Ｉｐｆ＝Ｉｐ・ΔＩａ により補正後のセンサ出力Ｉｐｆを算出する。なおこの
場合、空燃比が変化しても同一の補正値ΔＩａが使用で
き、空燃比をΔＩａ値算出のパラメータとする必要はな
い。以上のことは、第３の実施の形態のようにセンサ印
加電圧を補正する際にも同様に適用できる。すなわち、
「Ｒｉ−ＺＤＣ」（又はＲｉ／ＺＤＣ）に応じて電圧補
正値ΔＶａを算出し、そのΔＶａ値に応じて補正後の印
加電圧Ｖｐｆを算出する（Ｖｐｆ＝Ｖｐ・ΔＶａとす
る）。以上の構成でも、既述の通りセンサの個体差や経
時変化に関係なく、常に空燃比を精度良く検出すること
ができる。

【０１２４】（別の形態３）上記第１の実施の形態で
は、ヒータの通電制御に際し、素子直流抵抗Ｒｉに応じ
てヒータ通電のための目標値ＺＤＣｔｇを補正するよう
にしたが、これを変更してもよい。例えば直流抵抗換算
値ＺＤＣに応じてヒータ通電のためのデューティ比ＤＵ
ＴＹを算出すると共に、素子直流抵抗Ｒｉに応じて（Ｒ
ｉ−ＺＤＣに応じて）デューティ補正値ΔＤを算出す
る。そして、 ＤＵＴＹｆ＝ＤＵＴＹ＋ΔＤ として補正後のデューティ比ＤＵＴＹｆを得て、そのＤ
ＵＴＹｆによりヒータを通電する。本構成でもやはり、
センサの個体差や経時変化に関係なく、常に空燃比を精
度良く検出することができる。

【０１２５】（別の形態４）上記第１の実施の形態のよ
うに、素子直流抵抗Ｒｉに基づくセンサ出力補正とヒー
タ通電量補正とを併せて実施する場合、その時々の素子
温に応じて両補正を選択的に実施してもよい。例えば素
子温が比較的低い場合にはヒータ通電量補正を行い、素
子温が比較的高い場合にはセンサ出力補正を行う。或い
は、上記第３の実施の形態のように、素子直流抵抗Ｒｉ
に基づくセンサ印加電圧補正とヒータ通電量補正とを併
せて実施する場合、その時々の素子温に応じて両補正を
選択的に実施してもよい。例えば素子温が比較的低い場
合にはヒータ通電量補正を行い、素子温が比較的高い場
合にはセンサ印加電圧補正を行う。この場合、センサ素
子部の過昇温が抑制できる。

【０１２６】（別の形態５）上記第１の実施の形態で
は、素子直流抵抗Ｒｉに基づくセンサ出力補正とヒータ
通電量補正とを併せて実施したが、何れか一方のみを実
施する構成としてもよい。或いは、上記第３の実施の形
態では、素子直流抵抗Ｒｉに基づくセンサ印加電圧補正
とヒータ通電量補正とを併せて実施したが、センサ印加
電圧補正のみを実施する構成としてもよい。

【０１２７】（別の形態６）上記各実施の形態では、素
子直流抵抗Ｒｉと直流抵抗換算値ＺＤＣとを比較する
際、Ｒｉ−ＺＤＣ＜Ｋ１の時にセンサ異常とみなしたが
（図５，６，１５参照）、新たに判定値Ｋ４を設け（但
し、Ｋ４＞Ｋ３）、Ｒｉ−ＺＤＣ＞Ｋ４となる時にもセ
ンサ異常とみなすようにしてもよい。この場合、警告灯
を点灯させる、空燃比Ｆ／Ｂ制御を中断させる、ダイア
グ情報をメモリに記憶する等の処理を実施する。

【０１２８】（別の形態７）素子直流抵抗Ｒｉを検出す
る際、Ｖ−Ｉ特性上の負の印加電圧を印加すると共にそ
れに伴い流れる負の限界電流を計測し、これら各値から
素子直流抵抗Ｒｉを検出してもよい。Ｖ−Ｉ特性上の負
の印加電圧を印加することは、抵抗支配領域にて電圧を
印加することを意味する。

【０１２９】（別の形態８）上記各実施の形態では、コ
ップ型Ａ／Ｆセンサへの適用例を開示したが、他のセン
サへの適用も可能である。例えば固体電解質、電極、拡
散抵抗層及びヒータを各々板状に成形し、これら各部材
を積層して成る、いわゆる積層型Ａ／Ｆセンサに適用し
たり、排ガス（被検出ガス）中の複数のガス成分濃度を
検出する、いわゆる複合型ガスセンサに適用したりして
もよい。複合型ガスセンサは概ね、被検出ガスを導入す
るための拡散抵抗部と、電圧印加に伴い拡散抵抗部内の
被検出ガス中の余剰酸素を排出しつつその酸素濃度に応
じた電流を流す第１セル（ポンプセル）と、同じく電圧
印加に伴い余剰酸素排出後のガス成分から特定成分の濃
度に応じた電流を流す第２セル（センサセル）とを備え
る。前記第２セルでは、例えば排ガス中のＮＯｘ、Ｃ
Ｏ、ＨＣ等が検出される。これら各センサへの適用時に
も、既述の通りセンサの個体差や経時変化に関係なく、
常にガス濃度を精度良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における空燃比制御システムの概要
を示す構成図。

【図２】Ａ／ＦセンサのＶ−Ｉ特性を示す図。

【図３】交流インピーダンスの検出手順を示すフローチ
ャート。

【図４】素子直流抵抗の検出手順を示すフローチャー
ト。

【図５】空燃比の検出手順を示すフローチャート。

【図６】ヒータ通電の制御手順を示すフローチャート。

【図７】インピーダンス検出時におけるセンサ電圧とセ
ンサ電流との推移を示す波形図。

【図８】素子直流抵抗の検出時における設定電圧を説明
するための図。

【図９】電流補正値ΔＩを設定するための関係図。

【図１０】電流補正値ΔＩによりセンサ出力が補正され
る様子を示す図。

【図１１】補正値ΔＺＤＣｔｇを設定するための関係
図。

【図１２】第２の実施の形態において空燃比制御システ
ムの概要を示す構成図。

【図１３】第２の実施の形態において素子直流抵抗の検
出手順を示すフローチャート。

【図１４】回路瞬断時における電圧及び電流の変化を示
す図。

【図１５】第３の実施の形態において空燃比の検出手順
を示すフローチャート。

【図１６】電圧補正値ΔＶを設定するための関係図。

【図１７】電圧補正値ΔＶにより印加電圧が補正される
様子を示す図。

【図１８】別の形態において電流補正値ΔＩａを設定す
るための関係図。

【図１９】素子直流抵抗、交流インピーダンス、素子温
の関係を示す図。

【図２０】素子直流抵抗、交流インピーダンス、素子温
の関係を示す図。

【図２１】素子直流抵抗、交流インピーダンス、素子温
の関係を示す図。

【符号の説明】

２０…直流抵抗検出手段，センサ出力補正手段，印加電
圧補正手段，インピーダンス検出手段，通電量補正手段
を構成する空燃比検出用マイコン、３０…ガス濃度セン
サとしてのＡ／Ｆセンサ（限界電流式空燃比センサ）、
３０ａ…センサ素子部、３１…固体電解質、３３，３４
…電極、３５…ヒータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川瀬 友生 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 羽田 聡 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固体電解質と該固体電解質の相対向する面
   に各々設けられた電極とを有する素子部を備え、前記電
   極間に電圧が印加されるとそれに伴い被検出ガス中の特
   定成分の濃度に応じた電流信号を出力するガス濃度セン
   サを用いたガス濃度検出装置において、 前記素子部における素子直流抵抗を検出する直流抵抗検
   出手段と、 ガス濃度センサから出力される電流信号を、前記検出し
   た素子直流抵抗に応じて補正するセンサ出力補正手段と
   を備えることを特徴とするガス濃度検出装置。
2. 【請求項２】前記素子部の交流インピーダンスを検出
   し、該検出した交流インピーダンスを直流抵抗換算値に
   変換するガス濃度検出装置において、 前記センサ出力補正手段は、前記素子直流抵抗と前記直
   流抵抗換算値との差に応じた補正値を算出する手段と、
   該算出した補正値を用いてガス濃度センサから出力され
   る電流信号を補正する手段とを備える請求項１に記載の
   ガス濃度検出装置。
3. 【請求項３】前記センサ出力補正手段は、その時々のガ
   ス濃度に応じて前記補正値を算出する請求項２に記載の
   ガス濃度検出装置。
4. 【請求項４】固体電解質と該固体電解質の相対向する面
   に各々設けられた電極とを有する素子部を備え、前記電
   極間に電圧が印加されるとそれに伴い被検出ガス中の特
   定成分の濃度に応じた電流信号を出力するガス濃度セン
   サを用いたガス濃度検出装置において、 前記素子部における素子直流抵抗を検出する直流抵抗検
   出手段と、 ガス濃度センサへの印加電圧を、前記検出した素子直流
   抵抗に応じて補正する印加電圧補正手段とを備えること
   を特徴とするガス濃度検出装置。
5. 【請求項５】前記素子部の交流インピーダンスを検出
   し、該検出した交流インピーダンスを直流抵抗換算値に
   変換するガス濃度検出装置において、 前記印加電圧補正手段は、前記素子直流抵抗と前記直流
   抵抗換算値との差に応じた補正値を算出する手段と、該
   算出した補正値を用いてガス濃度センサへの印加電圧を
   補正する手段とを備える請求項４に記載のガス濃度検出
   装置。
6. 【請求項６】前記印加電圧補正手段は、その時々のガス
   濃度に応じて前記補正値を算出する請求項５に記載のガ
   ス濃度検出装置。
7. 【請求項７】固体電解質と該固体電解質の相対向する面
   に各々設けられた電極とを有する素子部と、電源電圧の
   通電により発熱して前記素子部を所定の活性温度に加熱
   するためのヒータとを備え、前記電極間に電圧が印加さ
   れるとそれに伴い被検出ガス中の特定成分の濃度に応じ
   た電流信号を出力するガス濃度センサを用い、前記ヒー
   タの通電量を制御するガス濃度検出装置において、 前記素子部の交流インピーダンスを検出するインピーダ
   ンス検出手段と、 前記素子部の素子直流抵抗を検出する直流抵抗検出手段
   と、 前記検出した交流インピーダンスに基づき決定されるヒ
   ータの通電量を、前記検出した素子直流抵抗に応じて補
   正する通電量補正手段とを備えることを特徴とするガス
   濃度検出装置。
8. 【請求項８】前記検出した交流インピーダンスを直流抵
   抗換算値に変換するガス濃度検出装置において、 前記通電量補正手段は、前記素子直流抵抗と前記直流抵
   抗換算値との差に応じた補正値を算出する手段と、該算
   出した補正値を用いて前記設定したヒータの通電量を補
   正する手段とを備える請求項７に記載のガス濃度検出装
   置。
9. 【請求項９】請求項７又は８に記載のガス濃度検出装置
   において、 ガス濃度センサから出力される電流信号を、前記検出し
   た素子直流抵抗に応じて補正するセンサ出力補正手段を
   更に備えるガス濃度検出装置。
10. 【請求項１０】請求項７又は８に記載のガス濃度検出装
    置において、 ガス濃度センサへの印加電圧を、前記検出した素子直流
    抵抗に応じて補正する印加電圧補正手段を更に備えるガ
    ス濃度検出装置。
11. 【請求項１１】素子直流抵抗と直流抵抗換算値との差が
    大きいほど、前記補正値を増大させる請求項２，５，８
    の何れかに記載のガス濃度検出装置。
12. 【請求項１２】素子直流抵抗と直流抵抗換算値との差が
    所定の許容値を超える時、ガス濃度センサの異常と判断
    する請求項２，５，８の何れかに記載のガス濃度検出装
    置。
13. 【請求項１３】前記直流抵抗検出手段は、ガス濃度セン
    サのＶ−Ｉ座標上の抵抗支配領域にて電圧を印加し、そ
    の時の印加電圧とセンサ出力とから素子直流抵抗を算出
    する請求項１〜１２の何れかに記載のガス濃度検出装
    置。
14. 【請求項１４】前記直流抵抗検出手段は、ガス濃度セン
    サに電圧を印加するための回路を瞬断し、該瞬断する前
    後の電圧変化と電流変化との比から素子直流抵抗を検出
    する請求項１〜１２の何れかに記載のガス濃度検出装
    置。
15. 【請求項１５】前記直流抵抗検出手段は、ガス濃度検出
    が中断できるような所定の実施条件が成立した場合にの
    み、素子直流抵抗の検出を許可する請求項１〜１４の何
    れかに記載のガス濃度検出装置。