JP2017181301A

JP2017181301A - Controller for gas sensor

Info

Publication number: JP2017181301A
Application number: JP2016068842A
Authority: JP
Inventors: 雄三樋口; Yuzo Higuchi
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: JP6700910B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for a gas sensor which can detect degradation in an electromotive force cell, for example, of the gas sensor appropriately and rapidly.SOLUTION: A gas sensor 2 includes: a first solid electrolyte body 21; a reference electrode 23; a first measurement chamber electrode 22; an electromotive force cell 20 for generating an electromotive force s; a second solid electrolyte body 11; a second measurement chamber electrode 13; a pump electrode 12; and a pump cell 10. A controller 60 includes: current control means for controlling a pump current Ip flowing in a pump cell so that an electromotive force cell voltage Vs is a stoichiometric voltage; first detection means for adding a first current pulse to the electromotive force cell and detecting a first cell voltage at a first time when 0.2 msec or longer has passed since the start of application of the first current pulse; and detection instructing means for instructing the first detection means to detect the first cell voltage when the electromotive force cell voltage is the stoichiometric voltage.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するガスセンサの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a gas sensor that detects a specific gas concentration in a gas to be measured.

従来より、内燃機関の排気ガス等の被測定ガス中に含まれる特定ガス（酸素，ＮＯｘなど)の濃度を検知できるガスセンサとして、空燃比センサやＮＯｘセンサなどが知られている。例えば、酸素濃度に応じて出力がリニアに変化する全領域空燃比センサでは、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなる起電力セルとポンプセルとの間に、外部から被測定ガスを導入可能な中空の測定室が形成された検出素子を有している。そして、起電力セルの電極間に生じる起電力セル電圧が目標電圧になるように、ポンプセルの電極間に流れるポンプ電流を制御して、測定室内に導入された測定室内ガス中の酸素の汲み入れ汲み出しを行い、汲み出し等に要したポンプ電流の大きさによって被測定ガスの酸素濃度を検知する。目標電圧は、通常、測定室内ガスの酸素濃度が理論空燃比（ストイキオメトリー、以下、ストイキとも略称する)となる値(具体的には、目標電圧＝４５０ｍＶ)に設定されている。 Conventionally, air-fuel ratio sensors, NOx sensors, and the like are known as gas sensors that can detect the concentration of a specific gas (oxygen, NOx, etc.) contained in a gas to be measured such as exhaust gas of an internal combustion engine. For example, in a full-range air-fuel ratio sensor whose output changes linearly according to the oxygen concentration, a hollow gas into which a gas to be measured can be introduced from the outside is provided between an electromotive force cell made of a solid electrolyte body mainly composed of zirconia and a pump cell. The measurement chamber is formed with a detection element. Then, the pump current flowing between the electrodes of the pump cell is controlled so that the electromotive force cell voltage generated between the electrodes of the electromotive force cell becomes the target voltage, and oxygen in the measurement chamber gas introduced into the measurement chamber is pumped in. Pumping is performed, and the oxygen concentration of the gas to be measured is detected based on the pump current required for pumping. The target voltage is normally set to a value (specifically, target voltage = 450 mV) at which the oxygen concentration of the measurement chamber gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometry, hereinafter also abbreviated as stoichiometry).

ところで、このようなガスセンサの検出素子をなす起電力セルやポンプセルは、使用等による劣化に伴いセルインピーダンスが増加することが知られている。即ち、劣化した起電力セル等では、劣化前に比して、同一温度とした場合のセルインピーダンスが相対的に高くなる。ガスセンサには、起電力セル等を加熱するヒータを有し、セル温度を一定に制御すべく、セルインピーダンスが一定となるようにヒータへの通電をフィードバック制御するものがある。このようなガスセンサでは、起電力セル等が劣化してセルインピーダンスが高くなると、このセルインピーダンスを目標値に近づけるべくセルインピーダンスを下げる方向、即ち、素子温度を上げる方向にヒータの通電制御がなされることになる。すると、ガスセンサが過昇温となり劣化がさらに促進されるほか、ポンプセルの出力に偏りが生じるなどの問題があった。 By the way, it is known that the cell impedance increases in the electromotive force cell and the pump cell that constitute such a detection element of the gas sensor due to deterioration due to use or the like. That is, in the degraded electromotive force cell or the like, the cell impedance when the temperature is the same is relatively higher than before the degradation. Some gas sensors have a heater for heating an electromotive force cell or the like, and perform feedback control of energization to the heater so that the cell impedance is constant in order to control the cell temperature constant. In such a gas sensor, when the electromotive force cell or the like deteriorates and the cell impedance becomes high, the energization control of the heater is performed in the direction of decreasing the cell impedance so that the cell impedance approaches the target value, that is, in the direction of increasing the element temperature. It will be. As a result, the temperature of the gas sensor is excessively increased, and deterioration is further promoted. In addition, there is a problem that the output of the pump cell is biased.

この問題を解決するため、例えば、特許文献１には、検出素子（起電力セル等）のセルインピーダンスが増加した劣化状態を判定する劣化判定手段と、検出素子が劣化状態であると判定されたときに目標抵抗を増加させる目標抵抗変更手段とを備えた酸素濃度検出装置が開示されている。そして、具体的な劣化判定手段として、ヒータに供給されるヒータ供給電力と所定の判定値とを比較するヒータ供給電力比較手段が示されている。 In order to solve this problem, for example, in Patent Document 1, it is determined that a deterioration determination unit that determines a deterioration state in which the cell impedance of a detection element (electromotive force cell or the like) has increased, and that the detection element is in a deterioration state. There is disclosed an oxygen concentration detection device that includes target resistance changing means that sometimes increases the target resistance. As specific deterioration determination means, heater supply power comparison means for comparing the heater supply power supplied to the heater with a predetermined determination value is shown.

ところで、上述したように目標電圧は、通常、測定室内ガスの酸素濃度が理論空燃比となる値(具体的には、目標電圧＝４５０ｍＶ)に設定する。つまり、通常の制御状態では、測定室内ガスは、理論空燃比の酸素濃度に制御されている。しかし、上述の目標電圧を変更すれば、測定室内ガスを、リッチ雰囲気やリーン雰囲気に制御することも可能である。 By the way, as described above, the target voltage is usually set to a value (specifically, target voltage = 450 mV) at which the oxygen concentration of the measurement chamber gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio. That is, in the normal control state, the measurement chamber gas is controlled to the oxygen concentration of the stoichiometric air-fuel ratio. However, if the above-described target voltage is changed, the measurement chamber gas can be controlled to a rich atmosphere or a lean atmosphere.

一方、検知されるセルインピーダンスが、測定室内ガスの酸素濃度の違いにも影響されることも判ってきた。具体的には、測定室内ガスがリッチ状態のときに検知されるセルインピーダンスは、リーン状態のときに検知されるセルインピーダンスに比べて大きい。しかも、検出素子が使用等により劣化した場合には、セルインピーダンスが劣化前に比べて相対的に高くなることに加えて、測定室内ガスがリッチ状態のときに検知されるセルインピーダンスとリーン状態のときに検知されるセルインピーダンスとの差も、劣化前に比べて大きくなることが判ってきた。 On the other hand, it has been found that the detected cell impedance is also affected by the difference in oxygen concentration in the measurement chamber gas. Specifically, the cell impedance detected when the measurement chamber gas is in the rich state is larger than the cell impedance detected in the lean state. In addition, when the detection element deteriorates due to use or the like, the cell impedance becomes relatively higher than before deterioration, and in addition, the cell impedance detected when the measurement chamber gas is rich and the lean state are detected. It has been found that the difference from the cell impedance sometimes detected is also larger than before the deterioration.

そこで、特許文献２では、起電力セル電圧の目標電圧を変更して、電流制御手段でポンプ電流を制御することにより、測定室内ガスについて酸素濃度の異なる２つの状態を作り出し、これらの状態における第１素子抵抗と第２素子抵抗との差分を用いて、ガスセンサの劣化を検知する劣化検知手段を備えたガスセンサ制御装置を開示している。 Therefore, in Patent Document 2, by changing the target voltage of the electromotive force cell voltage and controlling the pump current with the current control means, two states with different oxygen concentrations are created for the measurement chamber gas, The gas sensor control apparatus provided with the degradation detection means which detects degradation of a gas sensor using the difference of 1 element resistance and 2nd element resistance is disclosed.

特開平１０−２６５９９号公報JP-A-10-26599 特開２０１４−４８２７９号公報JP 2014-48279 A

しかしながら、特許文献１に記載のように、ヒータ供給電力比較手段で、ヒータに供給されるヒータ供給電力と所定の判定値とを比較するのでは、検出素子の劣化の検知が間接的で精度が低い。また、特許文献２に記載のように、目標電圧を切り替えて測定室内ガスの酸素濃度を変化させて劣化検知を行う場合には、検知に時間が掛かる上、劣化検知の間、適切に酸素濃度(空燃比)を検知するのが難しい。 However, as described in Patent Document 1, when the heater supply power comparison unit compares the heater supply power supplied to the heater with a predetermined determination value, the detection of deterioration of the detection element is indirect and the accuracy is high. Low. In addition, as described in Patent Document 2, when the deterioration detection is performed by switching the target voltage and changing the oxygen concentration of the measurement chamber gas, the detection takes time and the oxygen concentration is appropriately set during the deterioration detection. It is difficult to detect (air-fuel ratio).

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ガスセンサの起電力セル等の劣化を、適切かつ短時間で検知できるガスセンサの制御装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a control device for a gas sensor that can detect deterioration of an electromotive force cell or the like of the gas sensor appropriately and in a short time.

上記課題を解決するための本発明の一態様は、第１固体電解質体、この第１固体電解質体上にそれぞれ形成され基準酸素分圧の基準ガスに曝される基準電極、及び被測定ガスが流入する測定室内の測定室内ガスに曝される第１測定室電極を有し、上記基準酸素分圧と上記測定室内ガスの酸素分圧との差に応じた起電力を発生する起電力セル、及び、第２固体電解質体、この第２固体電解質体上にそれぞれ形成され上記測定室内ガスに曝される第２測定室電極、及び上記被測定ガスまたは外気に曝されるポンプ電極を有し、上記測定室内の酸素を、上記被測定ガスまたは上記外気に汲み出しまたは汲み入れるポンプセル、を備えるガスセンサの制御装置であって、上記基準電極と上記第１測定室電極との間に生じる起電力セル電圧が、上記測定室内ガスがストイキオメトリーであるときに上記起電力セルに生じるストイキ時電圧になるように、上記ポンプセルを流れるポンプ電流を制御する電流制御手段と、一定の第１電流を流す第１電流パルスを上記起電力セルに加え、上記第１電流パルスの印加中で、かつ、上記第１電流パルスの印加開始から０．２ｍｓｅｃ以上経過した第１時刻に、上記起電力セルに生じる第１セル電圧を検知する第１検知手段と、上記起電力セル電圧が上記ストイキ時電圧であるときに、上記第１検知手段による上記第１セル電圧の検知を指示する検知指示手段と、を備えるガスセンサの制御装置である。 One aspect of the present invention for solving the above problems is that a first solid electrolyte body, a reference electrode formed on the first solid electrolyte body and exposed to a reference gas having a reference oxygen partial pressure, and a gas to be measured An electromotive force cell having a first measurement chamber electrode exposed to a measurement chamber gas flowing in, and generating an electromotive force according to a difference between the reference oxygen partial pressure and the oxygen partial pressure of the measurement chamber gas; And a second solid electrolyte body, a second measurement chamber electrode formed on the second solid electrolyte body and exposed to the measurement chamber gas, and a pump electrode exposed to the measurement gas or the outside air, A gas sensor control device comprising a pump cell that pumps or pumps oxygen in the measurement chamber into the measurement gas or the outside air, and an electromotive force cell voltage generated between the reference electrode and the first measurement chamber electrode But the above measurement Current control means for controlling the pump current flowing through the pump cell and a first current pulse for flowing a constant first current so that the stoichiometric voltage generated in the electromotive force cell when the internal gas is stoichiometric. In addition to the electromotive force cell, a first cell voltage generated in the electromotive force cell is applied during the application of the first current pulse and at a first time when 0.2 msec or more has elapsed from the start of application of the first current pulse. A gas sensor control apparatus comprising: first detection means for detecting; and detection instruction means for instructing detection of the first cell voltage by the first detection means when the electromotive force cell voltage is the stoichiometric voltage. It is.

前述したように、ガスセンサの起電力セル及びポンプセルが劣化すると、セルインピーダンスがそれぞれ増加する。しかも、その増加の程度には周波数依存性があり、低周波領域、具体的には、１００Ｈｚ以下の周波数領域、特に５０Ｈｚ以下の周波数領域で、劣化によりセルインピーダンスが大きく増加し、０．２ｍｓｅｃ（＝２００μｓｅｃ）以上の長さのパルスを与えた場合に、その影響が顕在化することが判ってきた。加えて、前述したように、セルインピーダンスは、測定室内ガスの酸素濃度の違いにも影響される。 As described above, when the electromotive force cell and the pump cell of the gas sensor deteriorate, the cell impedance increases. Moreover, the degree of increase is frequency-dependent, and in a low frequency region, specifically, a frequency region of 100 Hz or less, particularly a frequency region of 50 Hz or less, the cell impedance greatly increases due to deterioration, and is 0.2 msec ( (= 200 μsec) It has been found that the effect becomes obvious when a pulse having a length of more than 200 μsec) is given. In addition, as described above, the cell impedance is also affected by the difference in oxygen concentration in the measurement chamber gas.

そこで、本ガスセンサの制御装置では、起電力セル電圧がストイキ時電圧である条件下で、即ち、測定室内ガスがストイキに制御されている状態で、０．２ｍｓｅｃ以上継続する第１電流パルスを起電力セルに印加し、印加開始から０．２ｍｓｅｃ以上経過した第１時刻における起電力セルに生じる第１セル電圧を検知する。なお、この第１セル電圧は、起電力セルに生じるセルインピーダンスの大きさに比例する。
これにより、測定室内ガスの酸素濃度の影響を受けることなく、劣化の影響を受けた起電力セルの第１セルインピーダンスに対応した第１セル電圧を、適切にかつ短時間で検知できる。そして、この第１セル電圧を用いることで、起電力セルを含むガスセンサの劣化の程度を、適切にかつ短時間で検知することができる。 Therefore, in the control device of the present gas sensor, the first current pulse that continues for 0.2 msec or more is generated under the condition that the electromotive force cell voltage is the stoichiometric voltage, that is, in the state where the measurement chamber gas is controlled to be stoichiometric. The first cell voltage generated in the electromotive force cell at the first time when 0.2 msec or more has elapsed from the start of application is detected when applied to the power cell. The first cell voltage is proportional to the magnitude of the cell impedance generated in the electromotive force cell.
As a result, the first cell voltage corresponding to the first cell impedance of the electromotive force cell affected by the deterioration can be detected appropriately and in a short time without being affected by the oxygen concentration of the measurement chamber gas. By using the first cell voltage, the degree of deterioration of the gas sensor including the electromotive force cell can be detected appropriately and in a short time.

なお、起電力セル電圧がストイキ時電圧となって、第１検知手段により第１セル電圧を検知するタイミングとしては、例えば、車両のエンジンを始動させ、ガスセンサが活性化し、かつ起電力セル電圧に基づくポンプセルへの通電制御が開始された直後で、その起電力セル電圧がストイキ時電圧となったタイミングや、エンジンブレーキ時など車両走行中にエンジンへの燃料供給がカットされたフューエルカット(以下、ＦＣとも略称する)期間のうち、起電力セル電圧がストイキ時電圧となったタイミングが挙げられる。また、前回の第１セル電圧の取得から所定期間経過後（例えば、３０日経過後）あるいは所定走行時間経過後（例えば、走行１０００時間経過後）で、起電力セル電圧がストイキ時電圧となったタイミングや、運転者がキースイッチをＯＦＦとしてエンジン停止を指示した後で、かつ、起電力セル電圧がストイキ時電圧となったタイミングも挙げられる。 The timing when the electromotive force cell voltage becomes the stoichiometric voltage and the first cell voltage is detected by the first detecting means is, for example, that the vehicle engine is started, the gas sensor is activated, and the electromotive force cell voltage is set. Immediately after the start of energization control to the pump cell based on the fuel cut (hereinafter referred to as the fuel supply cut to the engine while the vehicle is running, such as when the electromotive force cell voltage becomes the stoichiometric voltage, or during engine braking, etc. The timing at which the electromotive force cell voltage becomes the stoichiometric voltage during the period is also abbreviated as FC). In addition, the electromotive force cell voltage becomes the stoichiometric voltage after the elapse of a predetermined period (for example, after 30 days) or the elapse of a predetermined traveling time (for example, after the elapse of 1000 hours of traveling) from the previous acquisition of the first cell voltage. There are also timings and timings at which the electromotive force cell voltage becomes the stoichiometric voltage after the driver gives an instruction to stop the engine by turning off the key switch.

また、起電力セルに加える第１電流パルスは、起電力セルに一定の第１電流を流す方形波状であり、起電力セルにこの第１電流パルスを流すことにより、起電力セルのセルインピーダンスに応じたセル電圧が発生する。前述したように、セルインピーダンスは周波数特性を有しているので、第１電流パルスを印加した後、発生するセル電圧は、時間と共に変化する。例えば、第１電流パルスの印加開始から６０μｓｅｃ時点のセル電圧に比して、５０００μｓｅｃ時点のセル電圧の方が大きくなる。なお、各時点での起電力セルのセルインピーダンスは、当該時点でのセル電圧から第１電流パルスの印加開始時点(開始時刻ｔ０)でのセル電圧を差し引いて、第１電流で除すれば得られる。
第１時刻において第１セル電圧を検知した後は、第１電流パルスの印加を速やかに停止するのが好ましく、第１時刻は長くとも５０ｍｓｅｃ以下、従って、第１電流パルスの長さも５０ｍｓｅｃ以下とすると良い。長すぎると、第１電流パルスの印加に伴う測定室の酸素分圧の変化が大きくなり、第１電流パルスの終了後、直ちに、酸素濃度の検知に戻れなくなるためである。 Further, the first current pulse applied to the electromotive force cell has a square wave shape that causes a constant first current to flow through the electromotive force cell. By flowing the first current pulse through the electromotive force cell, the cell impedance of the electromotive force cell is increased. A corresponding cell voltage is generated. As described above, since the cell impedance has frequency characteristics, the generated cell voltage changes with time after the first current pulse is applied. For example, the cell voltage at 5000 μsec becomes larger than the cell voltage at 60 μsec from the start of application of the first current pulse. The cell impedance of the electromotive force cell at each time can be obtained by subtracting the cell voltage at the application start time (start time t0) of the first current pulse from the cell voltage at the time and dividing by the first current. It is done.
After detecting the first cell voltage at the first time, it is preferable to quickly stop the application of the first current pulse, and the first time is 50 msec or less at the longest. Therefore, the length of the first current pulse is also 50 msec or less. Good. If it is too long, the change in the partial pressure of oxygen in the measurement chamber due to the application of the first current pulse becomes large, and it is impossible to return to the detection of the oxygen concentration immediately after the end of the first current pulse.

第１セル電圧を検知する第１検知手段としては、第１セル電圧を直接取得するように構成された回路及び処理を含む手段のほか、第１セル電圧と他電圧との差電圧など、他の量を取得することにより、間接に第１セル電圧を取得するように構成された回路及び処理を含む手段も含む。 As the first detection means for detecting the first cell voltage, in addition to means including a circuit and a process configured to directly acquire the first cell voltage, a difference voltage between the first cell voltage and the other voltage, etc. And means for including a circuit and a process configured to obtain the first cell voltage indirectly by obtaining the amount of.

また、前述のガスセンサの制御装置であって、前記第１電流パルスの印加開始から経過時間が０．２ｍｓｅｃ経過前の第２時刻に上記起電力セルに生じた第２セル電圧を検知する第２検知手段と、前記第１セル電圧と上記第２セル電圧との差電圧に基づいて、ガスセンサの劣化を判定する劣化判定手段と、を備えるガスセンサの制御装置とすると良い。 Further, in the gas sensor control device described above, a second cell voltage that detects a second cell voltage generated in the electromotive force cell at a second time before the elapsed time of 0.2 msec from the start of application of the first current pulse is detected. The gas sensor control device may include a detection unit and a deterioration determination unit that determines deterioration of the gas sensor based on a difference voltage between the first cell voltage and the second cell voltage.

起電力セルのセルインピーダンスは、前述した測定室内ガスの酸素濃度の違いのほか、被測定ガスの温度変化などの外乱要因によっても影響されるので、これを除外して劣化の有無や程度を判定するのが望ましい。
この制御装置では、第１セル電圧を検知するのと同じ第１電流パルスにおける第２時刻に起電力セルに生じた第２セル電圧を検知し、第１セル電圧と第２セル電圧との差電圧に基づいて、ガスセンサの劣化を判定する。このため、測定室内ガスの酸素濃度、被測定ガスの温度変化などの外乱要因による影響をキャンセルして、劣化の判定を行うことができ、より適切に劣化の有無や程度を判定することができる。
しかも、同じ第１電流パルスを印加した場合のうち、比較的時間経過の短い段階の第２時刻における第２セル電圧と、比較的時間経過の長い第１時刻における第１セル電圧との差電圧を得るので、低周波領域におけるセルインピーダンスの劣化によるセル電圧の変化が現れやすく、この点からも、より適切に劣化の有無や程度を判定することができる。 The cell impedance of the electromotive force cell is influenced by disturbance factors such as the difference in oxygen concentration in the measurement chamber gas as described above, as well as the temperature change of the gas under measurement. It is desirable to do.
In this control device, the second cell voltage generated in the electromotive force cell at the second time in the same first current pulse as the first cell voltage is detected, and the difference between the first cell voltage and the second cell voltage is detected. The deterioration of the gas sensor is determined based on the voltage. For this reason, it is possible to cancel the influence of disturbance factors such as the oxygen concentration of the measurement chamber gas and the temperature change of the gas to be measured, and to determine the deterioration, and to more appropriately determine the presence and extent of the deterioration. .
In addition, among the cases where the same first current pulse is applied, the difference voltage between the second cell voltage at the second time at a relatively short time step and the first cell voltage at the first time at a relatively long time passage. Therefore, a change in the cell voltage due to the deterioration of the cell impedance in the low frequency region is likely to appear, and from this point, it is possible to more appropriately determine whether or not the deterioration has occurred.

なお、第２セル電圧を検知する第２検知手段としては、前述の第１検知手段と同様、第２セル電圧を直接取得するように構成された回路及び処理を含む手段のほか、第２セル電圧と他電圧との差電圧など、他の量を取得することにより、間接に第２セル電圧を取得するように構成された回路及び処理を含む手段も含む。 As the second detection means for detecting the second cell voltage, in addition to the means including the circuit and the process configured to directly acquire the second cell voltage, the second cell is the same as the first detection means described above. Also included are means including circuits and processes configured to acquire the second cell voltage indirectly by acquiring other quantities, such as a voltage difference between the voltage and the other voltage.

また劣化判定手段では、第１セル電圧と第２セル電圧との差電圧に基づいて、ガスセンサの劣化を判定すれば良く、第１セル電圧と第２セル電圧との差電圧のほか、この差電圧を第１電流パルスで流した一定電流で除した起電力セルのセルインピーダンスを用いて、劣化を判定しても良い。 In addition, the deterioration determination means may determine the deterioration of the gas sensor based on the difference voltage between the first cell voltage and the second cell voltage. In addition to the difference voltage between the first cell voltage and the second cell voltage, this difference may be used. You may determine degradation using the cell impedance of the electromotive force cell which remove | divided the voltage with the fixed electric current sent with the 1st current pulse.

あるいは、前述のガスセンサの制御装置であって、前記第１電流パルス印加直前の開始時刻に上記起電力セルに生じた開始時セル電圧を検知する初期検知手段と、前記第１セル電圧と上記開始時セル電圧との差電圧に基づいて、ガスセンサの劣化を判定する劣化判定手段と、を備えるガスセンサの制御装置とすると良い。 Alternatively, in the control device for the gas sensor described above, initial detection means for detecting a starting cell voltage generated in the electromotive force cell at a start time immediately before the application of the first current pulse, and the first cell voltage and the start It is preferable that the gas sensor control device includes a deterioration determination unit that determines deterioration of the gas sensor based on a voltage difference from the hour cell voltage.

前述したように、起電力セルのセルインピーダンスは、前述した測定室内ガスの酸素濃度の違いのほか、被測定ガスの温度変化などの外乱要因によっても影響されるので、これを除外して劣化の有無や程度を判定するのが望ましい。
この制御装置では、同じ第１電流パルスにおける開始時刻に起電力セルに生じた開始時セル電圧を検知し、第１セル電圧と開始時セル電圧との差電圧に基づいて、ガスセンサの劣化を判定する。このため、被測定ガスの温度変化などの外乱要因による影響をキャンセルして、劣化の判定を行うことができ、より適切に劣化の有無や程度を判定することができる。 As described above, the cell impedance of the electromotive force cell is influenced not only by the difference in the oxygen concentration of the measurement chamber gas described above but also by disturbance factors such as the temperature change of the gas to be measured. It is desirable to determine the presence or absence and degree.
In this control device, the start cell voltage generated in the electromotive force cell at the start time in the same first current pulse is detected, and the deterioration of the gas sensor is determined based on the difference voltage between the first cell voltage and the start cell voltage. To do. For this reason, it is possible to cancel the influence of disturbance factors such as the temperature change of the gas to be measured, and to determine the deterioration, and to more appropriately determine the presence and extent of the deterioration.

あるいは、前述のガスセンサの制御装置であって、前記第１セル電圧と予め記憶していた上記ガスセンサが新品時の新品第１セル電圧との差電圧に基づいて、ガスセンサの劣化を判定する劣化判定手段と、を備えるガスセンサの制御装置とすると良い。 Alternatively, in the above-described gas sensor control device, the deterioration determination for determining the deterioration of the gas sensor based on the difference voltage between the first cell voltage and the new first cell voltage when the gas sensor stored in advance is new. And a control device for the gas sensor.

この制御装置では、第１セル電圧と予め記憶していたガスセンサが新品時つまり劣化前の新品第１セル電圧との差電圧に基づいて、ガスセンサの劣化を判定する。このため、個々のガスセンサにおける新品第１セル電圧のばらつきをキャンセルでき、劣化による第１セル電圧の増加分が明確になり、より適切に劣化の有無や程度を判定することができる。 In this control device, the deterioration of the gas sensor is determined based on the voltage difference between the first cell voltage and the previously stored gas sensor when it is new, that is, the new first cell voltage before deterioration. For this reason, the variation of the new first cell voltage in each gas sensor can be canceled, the increase in the first cell voltage due to the deterioration becomes clear, and the presence or degree of the deterioration can be determined more appropriately.

前３項のいずれかに記載のガスセンサの制御装置であって、前記劣化判定手段で前記ガスセンサの劣化と判定されたときに、上記ガスセンサの劣化を警告する劣化警告手段、を備えるガスセンサの制御装置とすると良い。 4. The gas sensor control device according to claim 3, further comprising: a deterioration warning unit that warns the deterioration of the gas sensor when the deterioration determination unit determines that the gas sensor has deteriorated. And good.

この制御装置では、ガスセンサの劣化と判定されたときに、ガスセンサの劣化を警告する。このため、警告に従って、ガスセンサの交換など適切な処理を取ることができる。 In this control device, when it is determined that the gas sensor is deteriorated, a warning is given to the deterioration of the gas sensor. For this reason, it is possible to take appropriate processing such as replacement of the gas sensor in accordance with the warning.

警告としては、車両の運転席の計器板(インスツルメントパネル)の警告灯を点灯させる、あるいは音声によって警告を発するなどにより、運転者にガスセンサの交換を促すなどが挙げられる。 Examples of the warning include urging the driver to replace the gas sensor by turning on a warning light on an instrument panel (instrument panel) in the driver's seat of the vehicle or issuing a warning by voice.

上述のいずれかに記載のガスセンサの制御装置であって、前記ポンプ電流に対応した量値を、前記第１セル電圧に基づく量で補正するポンプ電流補正手段と、上記補正済のポンプ電流に対応した値を、外部に向けて出力する出力手段と、を備えるガスセンサの制御装置とすると良い。 The gas sensor control device according to any one of the above, wherein the pump current correcting unit corrects the quantity value corresponding to the pump current by an amount based on the first cell voltage, and corresponds to the corrected pump current. It is preferable to use a gas sensor control device including output means for outputting the measured value to the outside.

ガスセンサが劣化すると、起電力セル及びポンプセルのセルインピーダンスが増加するほか、起電力セル、ポンプセルの応答性が低下するなどの特性劣化が生じる。これに伴い、ガスセンサの出力(ポンプ電流の値)が変化(ドリフト)する。
これに対し、このガスセンサの制御装置では、検知した第１セル電圧に基づく量で、取得したポンプ電流に対応した量を補正するので、ガスセンサに劣化が生じていても、これを補正して適切なガス検出信号を外部に出力することができる。 When the gas sensor is deteriorated, cell impedances of the electromotive force cell and the pump cell are increased, and characteristics such as responsiveness of the electromotive force cell and the pump cell are lowered. Along with this, the output (pump current value) of the gas sensor changes (drifts).
On the other hand, in this gas sensor control device, the amount corresponding to the acquired pump current is corrected by the amount based on the detected first cell voltage. Therefore, even if the gas sensor has deteriorated, this is corrected and appropriate. Gas detection signals can be output to the outside.

なお、ポンプ電流に対応した量としては、例えば、ポンプ電流を抵抗により電圧変換したガス検出信号が挙げられる。
また、第１セル電圧に基づく量としては、例えば、前述の第１セル電圧と第２セル電圧との差電圧や、第１セル電圧と開始時セル電圧との差電圧や、第１セル電圧と新品第１セル電圧との差電圧などの量が挙げられる。また、これらの差電圧を、第１電流で除したインピーダンス差も挙げられる。 Examples of the amount corresponding to the pump current include a gas detection signal obtained by converting the pump current into a voltage using a resistor.
Examples of the amount based on the first cell voltage include the difference voltage between the first cell voltage and the second cell voltage, the difference voltage between the first cell voltage and the start cell voltage, and the first cell voltage. And a voltage difference between the new first cell voltage and the like. Moreover, the impedance difference which remove | divided these difference voltages with the 1st electric current is also mentioned.

さらに上述のいずれか１項に記載のガスセンサの制御装置であって、前記ガスセンサは、前記起電力セル及び前記ポンプセルを加熱するヒータを有し、前記第１電流パルスよりも短く一定の第２電流を流す第２電流パルスを上記起電力セルに印加し、上記第２電流パルス印加中で、かつ、上記第２電流パルスの印加開始から０．２ｍｓｅｃ経過前の第３時刻に、前記起電力セルの第３セル電圧を検知する第３検知手段と、上記第３セル電圧を用いて、上記ヒータの通電を制御するヒータ制御手段と、前記第１検知手段で検知した前記第１セル電圧に基づく量で、上記ヒータ制御手段における制御を補正するヒータ制御補正手段と、を備えるガスセンサの制御装置とすると良い。 Furthermore, in the gas sensor control device according to any one of the above, the gas sensor includes a heater that heats the electromotive force cell and the pump cell, and has a constant second current shorter than the first current pulse. Is applied to the electromotive force cell, and the electromotive force cell is applied at the third time during the application of the second current pulse and before 0.2 msec from the start of application of the second current pulse. Based on the first detection voltage detected by the first detection means, the third detection means for detecting the third cell voltage, the heater control means for controlling the energization of the heater using the third cell voltage. It is preferable that the control device of the gas sensor includes a heater control correction unit that corrects the control in the heater control unit by the amount.

第３セル電圧を用いてヒータの通電を制御するヒータ制御手段では、ガスセンサの劣化により起電力セルの第３セル電圧が大きくなると、あたかも素子温度が低いことが原因のように見える。このため、ヒータ制御手段は、ヒータ温度を高くするようにヒータを制御する。即ち、起電力セル（ガスセンサ）の温度が、設定よりも高い値に維持される。すると、測定室に導入される被測定ガスの量、従って、ポンプ電流で排出するべき酸素の量が増加する。このため、導入される被測定ガスの酸素濃度が同じであっても、酸素の導入量の増加に起因して，ポンプセルに流されるポンプ電流が、劣化前に比して増加する。
これに対し、このガスセンサの制御装置では、ヒータ制御補正手段により、ヒータ制御手段の制御を第１セル電圧に基づく量で補正する。これにより、ガスセンサの劣化に伴うヒータ温度のずれが無くなり、ヒータ温度のずれによるポンプ電流の増加が是正され、適切なガス検出信号を外部に出力することができる。 In the heater control means for controlling the energization of the heater using the third cell voltage, when the third cell voltage of the electromotive force cell increases due to the deterioration of the gas sensor, it seems as if the element temperature is low. For this reason, the heater control means controls the heater so as to raise the heater temperature. That is, the temperature of the electromotive force cell (gas sensor) is maintained at a value higher than the setting. Then, the amount of gas to be measured introduced into the measurement chamber, and hence the amount of oxygen to be discharged with the pump current increases. For this reason, even if the oxygen concentration of the introduced gas to be measured is the same, the pump current flowing through the pump cell increases compared to before the deterioration due to the increase in the amount of oxygen introduced.
On the other hand, in this gas sensor control device, the heater control correction means corrects the control of the heater control means by an amount based on the first cell voltage. This eliminates the heater temperature shift caused by the deterioration of the gas sensor, corrects the increase in pump current due to the heater temperature shift, and outputs an appropriate gas detection signal to the outside.

なお、第２電流パルスは、起電力セルに一定の第２電流を流す方形波状であり、起電力セルにこの第２電流パルスを流すことにより、起電力セルのセルインピーダンスに応じたセル電圧が発生する。
第２電流の大きさは、第１電流と異なっていても良いが、同じとすると良い。第１電流(第２電流)を流す回路構成を容易にできるからである。
第３セル電圧を検知する第３時刻は、第２電流パルスの印加開始から０．２ｍｓｅｃ経過前で有れば良いが、前述の第２検知手段を備える場合には、前述の第２セル電圧を検知する第２時刻と同じとすると良い。このようにすると、第２セル電圧の検知を、第３セル電圧の検知を同じ回路で行わせることができる。なお、第３時刻での起電力セルのセルインピーダンスは、当該第３時刻での第３セル電圧から第２電流パルスの印加開始時点でのセル電圧を差し引いて、第２電流で除すれば得られる。 The second current pulse has a square wave shape that allows a constant second current to flow through the electromotive force cell. By flowing the second current pulse through the electromotive force cell, a cell voltage corresponding to the cell impedance of the electromotive force cell can be obtained. Occur.
The magnitude of the second current may be different from the first current, but is preferably the same. This is because the circuit configuration for flowing the first current (second current) can be facilitated.
The third time for detecting the third cell voltage may be 0.2 msec before the start of application of the second current pulse. However, when the second detection unit is provided, the second cell voltage is used. It is good to make it the same as the 2nd time which detects. In this way, the second cell voltage can be detected by the same circuit as the third cell voltage. The cell impedance of the electromotive force cell at the third time can be obtained by subtracting the cell voltage at the start of application of the second current pulse from the third cell voltage at the third time and dividing by the second current. It is done.

ヒータ制御手段における制御の補正の手法としては、例えば、検知した第３セル電圧は、劣化に伴って高くなるので、劣化による抵抗上昇の分を相殺するように（低くなるように）、第１検知手段で検知した第１セル電圧に基づく量で、得られた第３セル電圧を補正する手法や、劣化による第３セル電圧の上昇に合わせて、第１セル電圧に基づく量で、ヒータ制御手段の目標値を補正する手法などが挙げられる。 As a method for correcting the control in the heater control means, for example, the detected third cell voltage becomes higher with deterioration, so that the first increase in resistance due to deterioration is offset (so as to be lower). A method for correcting the obtained third cell voltage with an amount based on the first cell voltage detected by the detecting means, or a heater control with an amount based on the first cell voltage in accordance with an increase in the third cell voltage due to deterioration. A method for correcting the target value of the means may be mentioned.

さらに上述のガスセンサの制御装置であって、前記ヒータ制御補正手段は、前記第１セル電圧に基づく量で、前記ヒータ制御手段における目標値を補正するガスセンサの制御装置である。 Further, in the above-described gas sensor control device, the heater control correction means is a gas sensor control device for correcting a target value in the heater control means by an amount based on the first cell voltage.

ヒータ制御手段における補正手法としては、検知した第３セル電圧を補正する手法も採用しうる。但し、この場合には、第３セル電圧を検知するごとに補正の処理を行う必要がある。
これに対し、上述のガスセンサの制御装置では、第１セル電圧に基づく量でヒータ制御手段における目標値を補正するので、一旦補正をすれば、次に目標値を補正するまで（次に第１セル電圧を取得するまで）、補正を行う必要が無く、処理が容易である。具体的には、劣化による第１セル電圧の増加から、劣化による第３セル電圧の変化（増加）を推定し、その増加分を目標値に加えて、これを大きくする手法が挙げられる。また、取得した第１セル電圧に応じた補正係数を、目標値に乗ずることもできる。 As a correction method in the heater control means, a method of correcting the detected third cell voltage may be employed. However, in this case, it is necessary to perform correction processing every time the third cell voltage is detected.
On the other hand, in the above-described gas sensor control device, the target value in the heater control means is corrected by an amount based on the first cell voltage. Once the correction is made, until the target value is corrected next (the first first time). It is not necessary to perform correction until the cell voltage is acquired, and the processing is easy. Specifically, a method of estimating the change (increase) in the third cell voltage due to deterioration from the increase in the first cell voltage due to deterioration, adding the increase to the target value, and enlarging this can be mentioned. In addition, a correction coefficient corresponding to the acquired first cell voltage can be multiplied by the target value.

実施形態に係るガスセンサ制御装置及びガスセンサを排気管に装着してエンジンの制御に利用した場合の全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure at the time of attaching the gas sensor control apparatus and gas sensor which concern on embodiment to an exhaust pipe, and using it for engine control. 実施形態に係るガスセンサ制御装置の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the gas sensor control apparatus which concerns on embodiment. ガスセンサの概略構成を示す断面説明図である。It is a section explanatory view showing a schematic structure of a gas sensor. 電流パルス印加時間ｔと検知される起電力セルのセル電圧Ｖｓとの関係を、新品及び劣化品について示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric current pulse application time t and the cell voltage Vs of the detected electromotive force cell about a new article and a deteriorated article. 実施形態に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、２−１差電圧ＤＶｓ２１検知・記憶処理の処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows processing operation | movement of the 2-1 differential voltage DVs21 detection and memory | storage process in the microprocessor of a gas sensor control apparatus concerning embodiment. 実施形態に係り、図５に示す２−１差電圧ＤＶｓ２１検知処理のうち、差電圧ΔＶｓ０２Ｄ，ΔＶｓ０１Ｄの検知処理の処理動作を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating the processing operation of the detection processing of the differential voltages ΔVs02D and ΔVs01D in the 2-1 differential voltage DVs21 detection processing illustrated in FIG. 5 according to the embodiment. 実施形態に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、劣化検知及び劣化警告処理の処理動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating processing operations of deterioration detection and deterioration warning processing in the microprocessor of the gas sensor control device according to the embodiment. 実施形態に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、ガス検出信号の劣化補正の処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation | movement of the deterioration correction of a gas detection signal in the microprocessor of a gas sensor control apparatus concerning embodiment. 実施形態に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、ヒータ温度制御のための目標差電圧補正の処理動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a processing operation for target difference voltage correction for heater temperature control in the microprocessor of the gas sensor control device according to the embodiment. 実施形態に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、ヒータ温度制御の処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of heater temperature control in the microprocessor of a gas sensor control apparatus concerning embodiment. 変形形態１に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、０−１差電圧ΔＶｓ０１検知・記憶処理の処理動作を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating a processing operation of 0-1 differential voltage ΔVs01 detection / storage processing in the microprocessor of the gas sensor control device according to Modification 1. 変形形態１に係り、図１１に示す０−１差電圧ΔＶｓ０１検知処理のうち、セル電圧Ｖｓ１Ｄの検知処理の処理動作を示すフローチャートである。12 is a flowchart showing a processing operation of a detection process of a cell voltage Vs1D in the 0-1 differential voltage ΔVs01 detection process shown in FIG. 11 according to Modification 1. 変形形態１に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、劣化検知及び劣化警告処理の処理動作を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating processing operations of deterioration detection and deterioration warning processing in the microprocessor of the gas sensor control device according to Modification 1. 変形形態１に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、ガス検出信号の劣化補正の処理動作を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating a processing operation for correction of deterioration of a gas detection signal in a microprocessor of a gas sensor control device according to Modification 1; 変形形態１に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、ヒータ温度制御のための目標差電圧補正の処理動作を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating a target differential voltage correction processing operation for heater temperature control in the microprocessor of the gas sensor control device according to Modification 1; 変形形態２に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、第１差電圧ＳＶｓ１検知・記憶処理の処理動作を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating a processing operation of a first differential voltage SVs1 detection / storage process in a microprocessor of the gas sensor control device according to Modification 2. 変形形態２に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、劣化検知及び劣化警告処理の処理動作を示すフローチャートである。12 is a flowchart showing processing operations of deterioration detection and deterioration warning processing in the microprocessor of the gas sensor control device according to Modification 2. 変形形態２に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、ガス検出信号の劣化補正の処理動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a processing operation for correction of deterioration of a gas detection signal in a microprocessor of a gas sensor control device according to Modification 2. 変形形態２に係り、ガスセンサ制御装置のマイクロプロセッサにおける、ヒータ温度制御のための目標差電圧補正の処理動作を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating a target differential voltage correction processing operation for heater temperature control in the microprocessor of the gas sensor control device according to Modification 2.

（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、本実施形態に係るガスセンサ制御装置１及びガスセンサ２をエンジンの制御に用いた場合の全体構成を示す図である。また、図２は、ガスセンサ制御装置１の概略構成を示す図である。
ガスセンサ２は、車両（図示しない）のエンジンＥＮＧの排気管ＥＰに装着され、排気ガスＥＧ（被測定ガス）中の酸素濃度（空燃比）を検出して、エンジンＥＮＧにおける空燃比フィードバック制御に用いる全領域空燃比センサ（酸素センサ）である。このガスセンサ２は、図２に示すように、酸素濃度を検出するセンサ部３、及びセンサ部３を加熱するヒータ部４を有する。
ガスセンサ制御装置１は、このガスセンサ２に接続され、これを制御する。また、ガスセンサ制御装置１は、接続バス１０１を介して、車両のＣＡＮバス１０２に接続され、ＥＣＵ１００との間でデータの送受信が可能とされている。ガスセンサ制御装置１は、マイクロプロセッサ５０と、ガスセンサ２のセンサ部３を制御するセンサ制御回路６０と、ヒータ部４を通電制御するヒータ制御回路７０とを備えている。 (Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration when the gas sensor control device 1 and the gas sensor 2 according to the present embodiment are used for engine control. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the gas sensor control device 1.
The gas sensor 2 is attached to an exhaust pipe EP of an engine ENG of a vehicle (not shown), detects an oxygen concentration (air / fuel ratio) in the exhaust gas EG (measured gas), and is used for air / fuel ratio feedback control in the engine ENG. This is a full-range air-fuel ratio sensor (oxygen sensor). As shown in FIG. 2, the gas sensor 2 includes a sensor unit 3 that detects an oxygen concentration and a heater unit 4 that heats the sensor unit 3.
The gas sensor control device 1 is connected to the gas sensor 2 and controls it. Further, the gas sensor control device 1 is connected to the CAN bus 102 of the vehicle via the connection bus 101 and can transmit and receive data to and from the ECU 100. The gas sensor control device 1 includes a microprocessor 50, a sensor control circuit 60 that controls the sensor unit 3 of the gas sensor 2, and a heater control circuit 70 that controls energization of the heater unit 4.

まず、ガスセンサ２について説明する。図３は、ガスセンサ２の概略構成を示す断面説明図である。ガスセンサ２はセンサ部３と、これに積層されたヒータ部４とからなる。このうち、センサ部３は、ポンプセル１０と、多孔質層１８と、起電力セル２０とを、この順に積層してなり、ヒータ部４は、起電力セル２０に積層されている。 First, the gas sensor 2 will be described. FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view showing a schematic configuration of the gas sensor 2. The gas sensor 2 includes a sensor unit 3 and a heater unit 4 laminated thereon. Among these, the sensor unit 3 is formed by stacking the pump cell 10, the porous layer 18, and the electromotive force cell 20 in this order, and the heater unit 4 is stacked on the electromotive force cell 20.

起電力セル２０は、ジルコニアを主体とした酸素イオン伝導性を有する固体電解質体からなる板状の電解質層２１を基体とし、その両面に多孔質の白金を主体とする一対の電極２２，２３（多孔質電極）を有する。具体的には、電解質層２１の一方の面（図中、下面）である基準室側面２１ｅに基準電極２３が、他方の面（図中、上面）である測定室側面２１ｉに第１測定室電極２２が、それぞれ形成されている。
また、ポンプセル１０も、ジルコニアを主体とした酸素イオン伝導性を有する板状の固体電解質体からなる電解質層１１を基体とし、その両面に多孔質の白金を主体とする一対の電極１２，１３（多孔質電極）が形成されている。具体的には、電解質層１１の一方の面（図中、上面）である外側面１１ｅに外側電極１２が、他方の面（図中、下面）である測定室側面１１ｉに第２測定室電極１３が、それぞれ形成されている。 The electromotive force cell 20 has a plate-like electrolyte layer 21 made of a solid electrolyte body mainly composed of zirconia and having oxygen ion conductivity as a base, and a pair of electrodes 22 and 23 (mainly porous platinum on both sides). Porous electrode). Specifically, the reference electrode 23 is provided on the reference chamber side surface 21e which is one surface (lower surface in the drawing) of the electrolyte layer 21, and the first measurement chamber is provided on the measurement chamber side surface 21i which is the other surface (upper surface in the drawing). Electrodes 22 are respectively formed.
The pump cell 10 also has a pair of electrodes 12 and 13 (mainly porous platinum on both sides) having an electrolyte layer 11 made of a plate-like solid electrolyte body mainly composed of zirconia and having oxygen ion conductivity. A porous electrode) is formed. Specifically, the outer electrode 12 is provided on the outer surface 11e which is one surface (upper surface in the drawing) of the electrolyte layer 11, and the second measurement chamber electrode is provided on the measurement chamber side surface 11i which is the other surface (lower surface in the drawing). 13 are formed respectively.

ポンプセル１０の電解質層１１の測定室側面１１ｉは、起電力セル２０の電解質層２１の測定室側面２１ｉと対向し、電解質層１１と電解質層２１の間には、多孔質層１８が介在している。多孔質層１８は、電解質層１１の測定室側面１１ｉ及び電解質層２１の測定室側面２１ｉの周縁のうち、図３中左右両側に所定の長さ（奥行き方向寸法）を有する形態で設けられている。また、電解質層１１と電解質層２１との間には、多孔質層１８のほかに、アルミナを主体とした絶縁層（図示しない）が設けられている。かくして、この絶縁層の内側面、多孔質層１８の内側面、測定室側面１１ｉ及び測定室側面２１ｉによって囲まれた中空の空間が、多孔質層１８を介して排気ガスＥＧを導入可能な中空の測定室３Ｓをなしている。 The measurement chamber side surface 11 i of the electrolyte layer 11 of the pump cell 10 faces the measurement chamber side surface 21 i of the electrolyte layer 21 of the electromotive force cell 20, and the porous layer 18 is interposed between the electrolyte layer 11 and the electrolyte layer 21. Yes. The porous layer 18 is provided in a form having a predetermined length (dimension in the depth direction) on the left and right sides in FIG. 3 among the peripheral edges of the measurement chamber side surface 11i of the electrolyte layer 11 and the measurement chamber side surface 21i of the electrolyte layer 21. Yes. In addition to the porous layer 18, an insulating layer (not shown) mainly composed of alumina is provided between the electrolyte layer 11 and the electrolyte layer 21. Thus, a hollow space surrounded by the inner surface of the insulating layer, the inner surface of the porous layer 18, the measurement chamber side surface 11 i and the measurement chamber side surface 21 i can introduce the exhaust gas EG through the porous layer 18. The measurement chamber 3S is formed.

この測定室３Ｓには、ポンプセル１０の第２測定室電極１３及び、起電力セル２０の第１測定室電極２２が露出している。これらの測定室電極１３，２２は、互いに電気的に導通すると共に、センサ部３の端子ＣＯＭに接続している。また、ポンプセル１０の外側電極１２はセンサ部３の端子Ｉｐ＋に接続し、起電力セル２０の基準電極２３はセンサ部３の端子Ｖｓ＋に接続している。測定室３Ｓには、多孔質層１８を通じて排気ガスＥＧが導入されている。 In the measurement chamber 3S, the second measurement chamber electrode 13 of the pump cell 10 and the first measurement chamber electrode 22 of the electromotive force cell 20 are exposed. These measurement chamber electrodes 13 and 22 are electrically connected to each other and are connected to the terminal COM of the sensor unit 3. The outer electrode 12 of the pump cell 10 is connected to the terminal Ip + of the sensor unit 3, and the reference electrode 23 of the electromotive force cell 20 is connected to the terminal Vs + of the sensor unit 3. Exhaust gas EG is introduced into the measurement chamber 3S through the porous layer 18.

また、ポンプセル１０の外側電極１２全体は、外側電極１２の被毒を抑制する保護層１５に覆われている。この保護層１５は、多孔質のセラミック等からなり、排気ガスＥＧに曝される。 The entire outer electrode 12 of the pump cell 10 is covered with a protective layer 15 that suppresses poisoning of the outer electrode 12. The protective layer 15 is made of porous ceramic or the like and is exposed to the exhaust gas EG.

ヒータ部４は、起電力セル２０の電解質層２１の基準室側面２１ｅ(図中、下側)に積層されており、白金からなるヒータ抵抗体４１を、一対のアルミナ層４２，４３で挟んだ構成を有している。ヒータ部４によりセンサ部３を昇温させることにより、センサ部３の電解質層１１，２１を活性化させ、電解質層１１，２１中を酸素イオンが移動可能となる。ヒータ部４（アルミナ層４２，４３）は、起電力セル２０の基準電極２３の全体を覆うことによって、この基準電極２３を封止している。なお、多孔質の基準電極２３内部の空間（空孔）は、次述する内部基準酸素源として機能する基準酸素室２４を構成している。 The heater unit 4 is laminated on the reference chamber side surface 21e (lower side in the figure) of the electrolyte layer 21 of the electromotive force cell 20, and a heater resistor 41 made of platinum is sandwiched between a pair of alumina layers 42 and 43. It has a configuration. By heating the sensor unit 3 with the heater unit 4, the electrolyte layers 11 and 21 of the sensor unit 3 are activated, and oxygen ions can move through the electrolyte layers 11 and 21. The heater unit 4 (alumina layers 42, 43) seals the reference electrode 23 by covering the entire reference electrode 23 of the electromotive force cell 20. Note that the space (holes) inside the porous reference electrode 23 constitutes a reference oxygen chamber 24 that functions as an internal reference oxygen source described below.

次いで、図２を参照しつつ、ガスセンサ制御装置１について説明する。センサ制御回路６０は、ＡＳＩＣを中心に構成され、接続配線８１，８２，８３（具体的には、回路基板上の配線及びリード線）を介して、センサ部３の３つの端子Ｖｓ＋，Ｉｐ＋，ＣＯＭにそれぞれ接続されている。センサ制御回路６０は、センサ部３の起電力セル２０に所定の大きさの微小電流Ｉｃｐを流しつつ、起電力セル２０の両端（第１測定室電極２２と基準電極２３との間)に発生する起電力セル電圧Ｖｓが４５０ｍＶ（＝目標電圧Ｖｒｆ（後述する））になるように、ポンプセル１０に流すポンプ電流Ｉｐをフィードバック制御して、測定室３Ｓ内の測定室内ガスＥＧＳ中の酸素の汲み入れ汲み出しを行う。ここで、ポンプセル１０に流されるポンプ電流Ｉｐの大きさ及び電流の方向は、多孔質層１８を通じて測定室３Ｓ内に導入される排気ガスＥＧ中の酸素濃度（空燃比）に応じて変化することから、このポンプ電流Ｉｐの電流値（大きさ及び正負）を検知することで、排気ガスＥＧ中の酸素濃度を検知することができる。なお、微小電流Ｉｃｐは、起電力セル２０に対して、測定室３Ｓの酸素を基準電極２３（多孔質電極）に向けて汲み出す方向の電流とされている。このため、多孔質の基準電極２３の空孔からなる基準酸素室２４は、所定の酸素分圧の基準ガスＲＧを有する内部基準酸素源となっている。 Next, the gas sensor control device 1 will be described with reference to FIG. The sensor control circuit 60 is configured around an ASIC, and is connected to the three terminals Vs +, Ip +, and the like of the sensor unit 3 via connection wirings 81, 82, and 83 (specifically, wiring and lead wires on the circuit board). Each is connected to COM. The sensor control circuit 60 is generated at both ends of the electromotive force cell 20 (between the first measurement chamber electrode 22 and the reference electrode 23) while passing a small current Icp of a predetermined magnitude through the electromotive force cell 20 of the sensor unit 3. The pump current Ip flowing through the pump cell 10 is feedback-controlled so that the electromotive force cell voltage Vs to be 450 mV (= target voltage Vrf (described later)), and oxygen in the measurement chamber gas EGS in the measurement chamber 3S is pumped. Put in and out. Here, the magnitude and direction of the pump current Ip flowing through the pump cell 10 change according to the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas EG introduced into the measurement chamber 3S through the porous layer 18. Thus, the oxygen concentration in the exhaust gas EG can be detected by detecting the current value (magnitude and positive / negative) of the pump current Ip. The minute current Icp is a current in a direction in which oxygen in the measurement chamber 3S is pumped out from the electromotive force cell 20 toward the reference electrode 23 (porous electrode). For this reason, the reference oxygen chamber 24 formed by the pores of the porous reference electrode 23 is an internal reference oxygen source having a reference gas RG having a predetermined oxygen partial pressure.

このセンサ制御回路６０では、センサ部３の端子ＣＯＭ及び端子Ｖｓ＋の電位は、それぞれ図示しない回路により、ＣＯＭポート５５及びＶｓポート５６を通じてマイクロプロセッサ５０に入力される。起電力セル電圧Ｖｓは、マイクロプロセッサ５０において、Ｖｓポート５６とＣＯＭポート５５に入力された電位の差電圧として算出される。
また、ポンプ電流Ｉｐの大きさは、電圧信号に変換されたガス検出信号Ｖｉｐとして差動増幅回路６１で検出され、出力端子６０ｂからマイクロプロセッサ５０に向けて出力される。
加えてセンサ制御回路６０は、このガス検出信号Ｖｉｐの検出のほかに、後述するように電流パルスを利用して、センサ部３の起電力セル２０のセルインピーダンスＲｖｓに応じて変化する差電圧ΔＶｓの検出を行い、差電圧出力端子６０ｃから出力する。マイクロプロセッサ５０は、ガス検出信号Ｖｉｐ及び差電圧ΔＶｓを、Ａ／Ｄ入力ポート５１，５２を通じて入力可能にされている。なお、検出されたガス検出信号Ｖｉｐの値は、接続バス１０１を通じて、ＥＣＵ１００に向けて送出される。 In the sensor control circuit 60, the potentials of the terminal COM and the terminal Vs + of the sensor unit 3 are input to the microprocessor 50 through the COM port 55 and the Vs port 56 by circuits not shown. The electromotive force cell voltage Vs is calculated as a voltage difference between potentials input to the Vs port 56 and the COM port 55 in the microprocessor 50.
The magnitude of the pump current Ip is detected by the differential amplifier circuit 61 as a gas detection signal Vip converted into a voltage signal, and is output toward the microprocessor 50 from the output terminal 60b.
In addition to the detection of the gas detection signal Vip, the sensor control circuit 60 uses a current pulse as will be described later, and uses a difference voltage ΔVs that changes according to the cell impedance Rvs of the electromotive force cell 20 of the sensor unit 3. Is detected and output from the differential voltage output terminal 60c. The microprocessor 50 can input the gas detection signal Vip and the difference voltage ΔVs through the A / D input ports 51 and 52. Note that the detected value of the gas detection signal Vip is sent to the ECU 100 through the connection bus 101.

ヒータ制御回路７０は、バッテリＢＴ及び接地電位ＧＮＤに接続しているほか、２本のリード線７１，７２を介して、ガスセンサ２のヒータ部４に接続すると共に、マイクロプロセッサ５０のＰＷＭ出力ポート５４に接続されている。ヒータ制御回路７０は、ＰＷＭ出力ポート５４から出力されるＰＷＭパルスにより、ヒータ部４への通電をＰＷＭ制御する。 The heater control circuit 70 is connected to the battery BT and the ground potential GND, and is connected to the heater unit 4 of the gas sensor 2 via the two lead wires 71 and 72 and is also connected to the PWM output port 54 of the microprocessor 50. It is connected to the. The heater control circuit 70 performs PWM control of energization to the heater unit 4 by the PWM pulse output from the PWM output port 54.

次いで、ガスセンサ２のセンサ部３を用いて酸素濃度を測定する際の、センサ制御回路６０の動作について説明する。このセンサ制御回路６０は、検出抵抗Ｒ１のほか、第１〜第５オペアンプＯＰ１〜ＯＰ５、第１スイッチＳＷ１、３つの第２スイッチＳＷ２、２つの第３スイッチＳＷ３、ＰＩＤ制御回路６９、差動増幅回路６１、Ｉｃｐ供給回路６２、電流源６３，６４，６５，６６、制御部６７などから構成されている。
センサ部３の端子ＣＯＭは、接続配線８３を介してＶｃｅｎｔ点に接続している。また、端子Ｉｐ＋は、接続配線８２を介して、第２オペアンプＯＰ２の出力端子に接続している。さらに、端子Ｖｓ＋は、接続配線８１を介して、第４オペアンプＯＰ４の非反転入力端子＋に接続している。また、端子Ｖｓ＋は、Ｉｃｐ供給回路６２にも接続している。このＩｃｐ供給回路６２は、前述した所定値の微小電流Ｉｃｐを起電力セル２０に流す定電流回路である。さらに、Ｉｃｐ供給回路６２、接続配線８１、起電力セル２０、接続配線８３は、この順に接続されて、微小電流Ｉｃｐを流す電流路を構成している。 Next, the operation of the sensor control circuit 60 when measuring the oxygen concentration using the sensor unit 3 of the gas sensor 2 will be described. In addition to the detection resistor R1, the sensor control circuit 60 includes first to fifth operational amplifiers OP1 to OP5, a first switch SW1, three second switches SW2, two third switches SW3, a PID control circuit 69, a differential amplification. The circuit 61, the Icp supply circuit 62, current sources 63, 64, 65, 66, a control unit 67, and the like.
The terminal COM of the sensor unit 3 is connected to the Vcent point via the connection wiring 83. The terminal Ip + is connected to the output terminal of the second operational amplifier OP2 through the connection wiring 82. Further, the terminal Vs + is connected to the non-inverting input terminal + of the fourth operational amplifier OP4 through the connection wiring 81. The terminal Vs + is also connected to the Icp supply circuit 62. The Icp supply circuit 62 is a constant current circuit that causes the minute current Icp having a predetermined value to flow through the electromotive force cell 20. Further, the Icp supply circuit 62, the connection wiring 81, the electromotive force cell 20, and the connection wiring 83 are connected in this order to constitute a current path through which a minute current Icp flows.

酸素濃度を測定する際には、制御部６７により第１スイッチＳＷ１がオン（第２，第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３はオフ)とされている。これにより、センサ部３の端子Ｖｓ＋の電位は、接続配線８１並びに、電圧フォロア回路をなす第４オペアンプＯＰ４及び第１オペアンプＯＰ１を介して、ＰＩＤ制御回路６９の入力端子ＩＴに入力される。なお、制御部６７は、センサ制御回路６０をなすＡＳＩＣ内に構成されたロジック回路である。この制御部６７は、センサ制御回路６０のコマンド受信ポート６０ｄを通じて、マイクロプロセッサ５０のシリアル送信ポート５３と接続しており、マイクロプロセッサ５０からの指令に基づいて、第１スイッチＳＷ１から第３スイッチＳＷ３のオンオフの制御などを行う。 When measuring the oxygen concentration, the control unit 67 turns on the first switch SW1 (the second and third switches SW2 and SW3 are off). Accordingly, the potential of the terminal Vs + of the sensor unit 3 is input to the input terminal IT of the PID control circuit 69 via the connection wiring 81 and the fourth operational amplifier OP4 and the first operational amplifier OP1 that form a voltage follower circuit. The control unit 67 is a logic circuit configured in the ASIC that forms the sensor control circuit 60. The control unit 67 is connected to the serial transmission port 53 of the microprocessor 50 through the command reception port 60d of the sensor control circuit 60, and based on a command from the microprocessor 50, the first switch SW1 to the third switch SW3. Controls on / off of and the like.

また、第２オペアンプＯＰ２のうち、一方の入力端子はＶｃｅｎｔ点に接続され、他方の入力端子には基準電圧Ｖｃ（＝＋３．６Ｖ）が印加されている。第２オペアンプＯＰ２の出力端子は、接続配線８２を介して、センサ部３の端子Ｉｐ＋に接続されている。なお、Ｖｃｅｎｔ点は、ＰＩＤ制御回路６９の基準端子ＲＴにも接続されている。 In addition, one input terminal of the second operational amplifier OP2 is connected to the Vcent point, and the reference voltage Vc (= + 3.6 V) is applied to the other input terminal. The output terminal of the second operational amplifier OP2 is connected to the terminal Ip + of the sensor unit 3 through the connection wiring 82. The Vcent point is also connected to the reference terminal RT of the PID control circuit 69.

ＰＩＤ制御回路６９は、上述の入力端子ＩＴ及び基準端子ＲＴに加えて、出力端子ＯＴを有し、第４オペアンプＯＰ４及び第１オペアンプＯＰ１を介して入力されたセンサ部３の端子Ｖｓ＋の電位（入力端子ＩＴ）とＶｃｅｎｔ点の電位（基準端子ＲＴ）との電位差が目標電圧Ｖｒｆ（＝４５０ｍＶ）となるように、ポンプ電流Ｉｐの大きさをＰＩＤ制御する。具体的には、ＰＩＤ制御回路６９において、目標電圧Ｖｒｆ（＝４５０ｍＶ）と起電力セル２０の両電極２２，２３の間に発生する起電力セル電圧Ｖｓとの偏差がＰＩＤ演算され、第２オペアンプＯＰ２にフィードバックされることで、第２オペアンプＯＰ２は、ポンプセル１０にポンプ電流Ｉｐを流す。 The PID control circuit 69 includes an output terminal OT in addition to the input terminal IT and the reference terminal RT described above, and the potential (Vs +) of the sensor unit 3 input via the fourth operational amplifier OP4 and the first operational amplifier OP1 ( The magnitude of the pump current Ip is PID controlled so that the potential difference between the input terminal IT) and the potential at the Vcent point (reference terminal RT) becomes the target voltage Vrf (= 450 mV). Specifically, in the PID control circuit 69, the deviation between the target voltage Vrf (= 450 mV) and the electromotive force cell voltage Vs generated between both electrodes 22 and 23 of the electromotive force cell 20 is PID-calculated, and the second operational amplifier The second operational amplifier OP2 causes the pump current Ip to flow through the pump cell 10 by being fed back to OP2.

さらに、センサ制御回路６０は、ポンプ電流Ｉｐの大きさを検出し、電圧信号に変換する検出抵抗Ｒ１を備え、この検出抵抗Ｒ１の両端電圧（電位Ｖｃｅｎｔと電位Ｖｐｉｄとの差電圧）は、差動増幅回路６１により差動増幅され、ガス検出信号Ｖｉｐとして出力端子６０ｂからマイクロプロセッサ５０に向けて出力される。前述したように、ポンプ電流Ｉｐの大きさ及び電流の方向は、排気ガスＥＧの酸素濃度（空燃比）に応じて変化するので、ポンプ電流Ｉｐを電圧信号に変換したガス検出信号Ｖｉｐから、排気ガスＥＧの酸素濃度を検知することができる。マイクロプロセッサ５０では、このガス検出信号（酸素濃度信号）ＶｉｐをＡ／Ｄ入力ポート５１を通じ、デジタル値に変換して取得し、取得した値を接続バス１０１を通じて、ＥＣＵ１００に向けて送出する。 The sensor control circuit 60 further includes a detection resistor R1 that detects the magnitude of the pump current Ip and converts it into a voltage signal. The voltage across the detection resistor R1 (the difference voltage between the potential Vcent and the potential Vpid) is the difference. The differential amplification is performed by the dynamic amplification circuit 61, and the gas detection signal Vip is output from the output terminal 60b to the microprocessor 50. As described above, since the magnitude and direction of the pump current Ip change according to the oxygen concentration (air-fuel ratio) of the exhaust gas EG, the exhaust gas is detected from the gas detection signal Vip obtained by converting the pump current Ip into a voltage signal. The oxygen concentration of the gas EG can be detected. In the microprocessor 50, the gas detection signal (oxygen concentration signal) Vip is acquired by converting it into a digital value through the A / D input port 51, and the acquired value is sent to the ECU 100 through the connection bus 101.

次に、センサ制御回路６０を用いた、センサ部３の起電力セル２０のセルインピーダンスＲｖｓ（第１セルインピーダンスＲｉｖｓ，第２セルインピーダンスＲｐｖｓ）の検知について説明する。但し、本実施形態のセンサ制御回路６０では、セルインピーダンスＲｖｓそのものを検知するのに代えて、セルインピーダンスＲｖｓに応じて変化する差電圧ΔＶｓを検知する。
センサ制御回路６０において、第１オペアンプＯＰ１は、第１スイッチＳＷ１及びコンデンサＣ１と共にサンプルホールド回路を形成している。セルインピーダンスＲｖｓの検知（差電圧ΔＶｓの検知）を行う際には、第１スイッチＳＷ１を、制御部６７によりオンからオフに切り換える。これにより、このサンプルホールド回路は、差電圧ΔＶｓの検出動作を行う直前（開始時刻ｔ０）のセンサ部３の端子Ｖｓ＋（起電力セル２０の基準電極２３）の電位（第４オペアンプＯＰ４の出力）を保持する。このため、後述する差電圧ΔＶｓの検出動作を行っている間（第１スイッチＳＷ１がオフの間）は、差電圧ΔＶｓの検出動作を行う直前の端子Ｖｓ＋の電位（第１オペアンプＯＰ１に保持されたホールド電圧）が、ＰＩＤ制御回路６９の入力端子ＩＴに入力されてＰＩＤ制御に用いられる。また、このホールド電圧を用いてＰＩＤ制御されたガス検出信号Ｖｉｐが、出力端子６０ｂから出力される。 Next, detection of the cell impedance Rvs (first cell impedance Rivs, second cell impedance Rpvs) of the electromotive force cell 20 of the sensor unit 3 using the sensor control circuit 60 will be described. However, in the sensor control circuit 60 of the present embodiment, instead of detecting the cell impedance Rvs itself, a difference voltage ΔVs that changes according to the cell impedance Rvs is detected.
In the sensor control circuit 60, the first operational amplifier OP1 forms a sample and hold circuit together with the first switch SW1 and the capacitor C1. When detecting the cell impedance Rvs (detecting the differential voltage ΔVs), the control unit 67 switches the first switch SW1 from on to off. As a result, this sample and hold circuit detects the potential of the terminal Vs + of the sensor unit 3 (the reference electrode 23 of the electromotive force cell 20) immediately before the detection operation of the differential voltage ΔVs (start time t0) (output of the fourth operational amplifier OP4). Hold. For this reason, during the detection operation of the differential voltage ΔVs described later (while the first switch SW1 is OFF), the potential of the terminal Vs + immediately before performing the detection operation of the differential voltage ΔVs (held in the first operational amplifier OP1). Hold voltage) is input to the input terminal IT of the PID control circuit 69 and used for PID control. Further, a gas detection signal Vip subjected to PID control using this hold voltage is output from the output terminal 60b.

さらに制御部６７は、第１スイッチＳＷ１をオフにした後、３つの第２スイッチＳＷ２をそれぞれオフからオンに切り換える。なお、第３スイッチＳＷ３はオフとしたままとする。各第２スイッチＳＷ２をオンとした期間だけ一時的に、電流源６５、第２スイッチＳＷ２、接続配線８３、端子ＣＯＭ（第１測定室電極２２）、起電力セル２０、端子Ｖｓ＋（基準電極２３）、接続配線８１、第２スイッチＳＷ２、電流源６３の順の電流経路が形成され、起電力セル２０に一定の定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流す方形波状の電流パルスが印加される。 Further, after turning off the first switch SW1, the control unit 67 switches each of the three second switches SW2 from off to on. The third switch SW3 is kept off. Only during the period when each second switch SW2 is turned on, the current source 65, the second switch SW2, the connection wiring 83, the terminal COM (first measurement chamber electrode 22), the electromotive force cell 20, and the terminal Vs + (reference electrode 23). ), A current path in the order of the connection wiring 81, the second switch SW <b> 2, and the current source 63 is formed, and a square-wave current pulse that flows a constant constant current −Iconst is applied to the electromotive force cell 20.

第３オペアンプＯＰ３は、差動増幅回路を構成しており、第１オペアンプＯＰ１に保持されたホールド電圧（直前の端子Ｖｓ＋の電位）と、起電力セル２０に定電流−Ｉｃｏｎｓｔの電流パルスを流した際に、これに応答して生じる端子Ｖｓ＋（基準電極２３）の電位（第４オペアンプＯＰ４の出力）との差に対応する電圧を出力する。この出力電圧が、差電圧ΔＶｓである。この差電圧ΔＶｓは、起電力セル２０に、定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流さない場合（各第２スイッチＳＷ２をオンとする直前）と、定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流した場合（各第２スイッチＳＷ２をオンとした場合）とで、起電力セル２０に生じる起電力セル電圧Ｖｓの差を示している。この差電圧ΔＶｓは、定電流−Ｉｃｏｎｓｔを流した起電力セル２０のセルインピーダンスＲｖｓに比例した大きさとなる。
なお、起電力セル２０に開始時刻ｔ０以降、電流パルスを印加し続けた場合、起電力セル電圧Ｖｓは、図４に示すように、徐々に増加する傾向を示す。また、図４において、新品（破線）と劣化品（実線）の２つのグラフで示すように、起電力セル電圧Ｖｓは（従って、セルインピーダンスＲｖｓ及び差電圧ΔＶｓも）、ガスセンサ２（センサ部３）の使用と共に、即ち劣化と共に、その大きさが増加する傾向を示す。 The third operational amplifier OP3 constitutes a differential amplifier circuit, and a hold voltage (the potential of the immediately preceding terminal Vs +) held in the first operational amplifier OP1 and a current pulse of constant current −Iconst are supplied to the electromotive force cell 20. When this occurs, a voltage corresponding to the difference from the potential of the terminal Vs + (reference electrode 23) (output of the fourth operational amplifier OP4) generated in response thereto is output. This output voltage is the differential voltage ΔVs. The difference voltage ΔVs is generated when the constant current −Iconst is not supplied to the electromotive force cell 20 (immediately before each second switch SW2 is turned on), and when the constant current −Iconst is supplied (each second switch SW2 is turned on). The difference in the electromotive force cell voltage Vs generated in the electromotive force cell 20 is shown. This difference voltage ΔVs has a magnitude proportional to the cell impedance Rvs of the electromotive force cell 20 through which the constant current −Iconst flows.
In addition, when a current pulse is continuously applied to the electromotive force cell 20 after the start time t0, the electromotive force cell voltage Vs tends to gradually increase as shown in FIG. Further, in FIG. 4, as shown by two graphs of a new article (broken line) and a deteriorated article (solid line), the electromotive force cell voltage Vs (and therefore also the cell impedance Rvs and the differential voltage ΔVs) is the gas sensor 2 (sensor unit 3). ), I.e., with increasing degradation, it tends to increase in size.

第３オペアンプＯＰ３から出力された差電圧ΔＶｓは、第２スイッチＳＷ２、抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２、及び第５オペアンプＯＰ５で構成されるサンプルホールド回路に入力される。このサンプルホールド回路（第５オペアンプＯＰ５）の出力電圧ΔＶｓは、第２スイッチＳＷ２がオンである場合には、第３オペアンプＯＰ３から入力された差電圧ΔＶｓと同様に変化するが、第２スイッチＳＷ２がオフになった場合には、第２スイッチＳＷ２がオフとされた時点での差電圧ΔＶｓをコンデンサＣ２により保持し、出力端子６０ｃから出力し続ける。即ち、第２スイッチＳＷ２をオンとする、差電圧ΔＶｓの検出動作の間は、第３オペアンプＯＰ３で生成した差電圧ΔＶｓがそのまま第５オペアンプＯＰ５から出力される。一方、第２スイッチＳＷ２をオフとして、差電圧ΔＶｓの検出動作を終了した後は、第５オペアンプＯＰ５に保持された、第２スイッチＳＷ２をオフとした時点での、一定の差電圧ΔＶｓが出力され続ける。 The difference voltage ΔVs output from the third operational amplifier OP3 is input to a sample and hold circuit including the second switch SW2, the resistor R2, the capacitor C2, and the fifth operational amplifier OP5. The output voltage ΔVs of the sample hold circuit (fifth operational amplifier OP5) changes in the same manner as the difference voltage ΔVs input from the third operational amplifier OP3 when the second switch SW2 is on, but the second switch SW2 Is turned off, the differential voltage ΔVs at the time when the second switch SW2 is turned off is held by the capacitor C2, and is continuously output from the output terminal 60c. That is, during the detection operation of the differential voltage ΔVs when the second switch SW2 is turned on, the differential voltage ΔVs generated by the third operational amplifier OP3 is output as it is from the fifth operational amplifier OP5. On the other hand, after the second switch SW2 is turned off and the detection operation of the difference voltage ΔVs is finished, the constant difference voltage ΔVs held at the fifth operational amplifier OP5 when the second switch SW2 is turned off is output. Continue to be.

マイクロプロセッサ５０は、出力端子６０ｃから出力された差電圧ΔＶｓを、Ａ／Ｄ入力ポート５２を通じて、所定時間間隔毎にデジタル値に変換して取得する。これにより、マイクロプロセッサ５０では、この差電圧ΔＶｓから、起電力セル２０のセルインピーダンスＲｖｓを検知（算出）することが可能となる。
なお、第２スイッチＳＷ２をオンとして、定電流−Ｉｃｏｎｓｔの電流パルスを流す期間、即ち、差電圧ΔＶｓの検出動作の期間（電流パルスの印加の開始時刻ｔ０及び終了時刻）は、制御部６７により制御される。本実施形態では、後述するように、印加終了時刻を、第１時刻ｔ１＝５０００μｓｅｃ（＝５．０ｍｓｅｃ）、及び第３時刻ｔ３＝６０μｓｅｃの２種類使い分ける。 The microprocessor 50 obtains the differential voltage ΔVs output from the output terminal 60 c by converting it into a digital value at predetermined time intervals through the A / D input port 52. Thereby, the microprocessor 50 can detect (calculate) the cell impedance Rvs of the electromotive force cell 20 from the difference voltage ΔVs.
Note that the control unit 67 controls the second switch SW2 to turn on and the period for supplying the current pulse of constant current −Iconst, that is, the period for detecting the differential voltage ΔVs (the start time t0 and the end time of the application of the current pulse). Be controlled. In the present embodiment, as will be described later, the application end time is selectively used in two types: a first time t1 = 5000 μsec (= 5.0 msec) and a third time t3 = 60 μsec.

また前述のように、第２スイッチＳＷ２をオフとした後も、第５オペアンプＯＰ５からは、第２スイッチＳＷ２をオフとして時点での差電圧ΔＶｓが出力され続ける。このため、マイクロプロセッサ５０は、差電圧ΔＶｓの検出動作中に差電圧ΔＶｓを取得する必要はなく、第２スイッチＳＷ２がオフとなった後の任意のタイミングで、第５オペアンプＯＰ５が保持して出力している差電圧ΔＶｓを取得することができる。 As described above, even after the second switch SW2 is turned off, the fifth operational amplifier OP5 continues to output the difference voltage ΔVs at the time when the second switch SW2 is turned off. Therefore, the microprocessor 50 does not need to acquire the difference voltage ΔVs during the detection operation of the difference voltage ΔVs, and the fifth operational amplifier OP5 holds it at an arbitrary timing after the second switch SW2 is turned off. The output differential voltage ΔVs can be acquired.

差電圧ΔＶｓの検出動作が終了すると、制御部６７は、第２スイッチＳＷ２をオフとし、その後、第３スイッチＳＷ３を所定期間に亘りオンとする。この間も第１スイッチＳＷ１はオフのままである。第３スイッチＳＷ３をオンとすることにより、電流源６４、第３スイッチＳＷ３、接続配線８１、端子Ｖｓ＋（基準電極２３）、起電力セル２０、端子ＣＯＭ（第１測定室電極２２）、接続配線８３、第３スイッチＳＷ３、及び電流源６６の順に並ぶ電流経路が形成され、起電力セル２０に定電流＋Ｉｃｏｎｓｔの逆電流パルスが所定時間に亘り印加される。 When the detection operation of the differential voltage ΔVs ends, the control unit 67 turns off the second switch SW2, and then turns on the third switch SW3 for a predetermined period. During this time, the first switch SW1 remains off. By turning on the third switch SW3, the current source 64, the third switch SW3, the connection wiring 81, the terminal Vs + (reference electrode 23), the electromotive force cell 20, the terminal COM (first measurement chamber electrode 22), the connection wiring 83, the third switch SW3, and the current source 66 are formed in this order, and a reverse current pulse of constant current + Iconst is applied to the electromotive force cell 20 for a predetermined time.

この定電流＋Ｉｃｏｎｓｔの逆電流パルスは、上述した定電流−Ｉｃｏｎｓｔの電流パルスとは逆極性である。本実施形態では、第３スイッチＳＷ３をオンとする所定期間の長さは、６０μｓｅｃとしている。このようにして起電力セル２０に逆極性の電流パルスを流すことにより、起電力セル２０に生じる起電力セル電圧Ｖｓ＋が正常な値の戻るまでの時間を短縮する。起電力セル２０に定電流−Ｉｃｏｎｓｔの電流パルスを印加したことにより、起電力セル２０を構成する電解質層（固体電解質体）の配向現象が生じ、起電力セル２０に生じる起電力セル電圧Ｖｓ＋が影響されて、測定室内ガスＥＧＳの酸素濃度に応じて、基準電極２３と第１測定室電極２２との間に生じるべき正しい起電力セル電圧を出力できない状態となっている。これを、逆電流パルスによって強制的に電解質層（固体電解質体）の配向現象を打ち消すためである。 This reverse current pulse of constant current + Iconst has a reverse polarity to the above-described constant current −Iconst current pulse. In the present embodiment, the length of the predetermined period during which the third switch SW3 is turned on is 60 μsec. In this way, by supplying a current pulse of reverse polarity to the electromotive force cell 20, the time until the electromotive force cell voltage Vs + generated in the electromotive force cell 20 returns to a normal value is shortened. By applying a current pulse of constant current −Iconst to the electromotive force cell 20, an orientation phenomenon of the electrolyte layer (solid electrolyte body) constituting the electromotive force cell 20 occurs, and the electromotive force cell voltage Vs + generated in the electromotive force cell 20 is Due to the influence, the correct electromotive force cell voltage that should be generated between the reference electrode 23 and the first measurement chamber electrode 22 cannot be output according to the oxygen concentration of the measurement chamber gas EGS. This is forcibly canceling the orientation phenomenon of the electrolyte layer (solid electrolyte body) by the reverse current pulse.

そこで、制御部６７は、第３スイッチＳＷ３をオンにして、６０μｓｅｃ間、起電力セル２０に定電流＋Ｉｃｏｎｓｔの逆電流パルスを流した後、第３スイッチＳＷ３をオフとする。その後、起電力セル２０が、測定室内ガスＥＧＳの酸素濃度に応じた起電力セル電圧Ｖｓ＋を出力するまでの所定の安定化待機時間を経過した後、第１スイッチＳＷ１をオンに戻す。 Therefore, the control unit 67 turns on the third switch SW3, applies a reverse current pulse of constant current + Iconst to the electromotive force cell 20 for 60 μsec, and then turns off the third switch SW3. Thereafter, after elapse of a predetermined stabilization waiting time until the electromotive force cell 20 outputs the electromotive force cell voltage Vs + corresponding to the oxygen concentration of the measurement room gas EGS, the first switch SW1 is turned back on.

このように、センサ制御回路６０では、排気ガスＥＧの酸素濃度に応じたガス検出信号Ｖｉｐの検出することができるほか、ガス検出信号Ｖｉｐの検出を行う状態から一時的に切り換えて、起電力セル２０のセルインピーダンスＲｖｓに応じて変化する差電圧ΔＶｓの検出し、再び、ガス検出信号Ｖｉｐの検出を行う状態に戻ることができる。差電圧ΔＶｓを検出している間は、ガス検出信号Ｖｉｐとしては、切り換え直前の起電力セル電圧Ｖｓ＋を用いてＰＩＤ制御された値が出力される。また、差電圧ΔＶｓの検出を終えた後、再びガス検出信号Ｖｉｐの検出を行う状態に戻ると、差電圧ΔＶｓが保持された状態となる。この一連の動作は、マイクロプロセッサ５０が、シリアル送信ポート５３を通じて、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の切り換えを指示する指示信号を制御部６７に送信することにより行われる。 As described above, the sensor control circuit 60 can detect the gas detection signal Vip according to the oxygen concentration of the exhaust gas EG, and can also temporarily switch from the state in which the gas detection signal Vip is detected to generate the electromotive force cell. It is possible to detect the difference voltage ΔVs that changes according to the cell impedance Rvs of 20, and return to the state in which the gas detection signal Vip is detected again. While the differential voltage ΔVs is being detected, a value PID-controlled using the electromotive force cell voltage Vs + immediately before switching is output as the gas detection signal Vip. When the detection of the gas detection signal Vip is resumed after the detection of the differential voltage ΔVs, the differential voltage ΔVs is held. This series of operations is performed by the microprocessor 50 transmitting an instruction signal for instructing switching of the switches SW1, SW2, and SW3 to the control unit 67 through the serial transmission port 53.

前述したように、差電圧ΔＶｓは、センサ制御回路６０の出力端子６０ｃから出力され、Ａ／Ｄ入力ポート５２を通じてマイクロプロセッサ５０に入力される。かくして、マイクロプロセッサ５０は、差電圧ΔＶｓの値を定期的に検出する。なお、この差電圧ΔＶｓを電流パルスとして流した定電流Ｉｃｏｎｓｔで除すれば、起電力セル２０のセルインピーダンスＲｖｓが得られる。 As described above, the differential voltage ΔVs is output from the output terminal 60 c of the sensor control circuit 60 and input to the microprocessor 50 through the A / D input port 52. Thus, the microprocessor 50 periodically detects the value of the differential voltage ΔVs. Note that the cell impedance Rvs of the electromotive force cell 20 can be obtained by dividing the difference voltage ΔVs by the constant current Iconst flowing as a current pulse.

本実施形態のガスセンサ制御装置１では、ガスセンサ２のヒータ部４（ヒータ抵抗体４１）にヒータ制御回路７０を用いて通電し、センサ部３を所定の保持温度（本実施形態では７２０℃）に加熱制御している。これにより、電解質層１１，２１にそれぞれ酸素イオン伝導性を発現させる（活性化させる）。 In the gas sensor control device 1 of the present embodiment, the heater unit 4 (heater resistor 41) of the gas sensor 2 is energized using the heater control circuit 70, and the sensor unit 3 is kept at a predetermined holding temperature (720 ° C. in the present embodiment). Heating is controlled. Thus, oxygen ion conductivity is expressed (activated) in the electrolyte layers 11 and 21, respectively.

起電力セル２０の電解質層２１は、その温度によって、セルインピーダンスＲｖｓが変化する。具体的には、高温であるほどセルインピーダンスＲｖｓが小さくなる。そこで本実施形態では、ガスセンサ制御装置１において、ヒータ制御回路７０を用いて制御するに当たり、起電力セル２０に長さ６０μｓｅｃの定電流−Ｉｃｏｎｓｔの第２電流パルスを印加し、セルインピーダンスＲｖｓとして、第２電流パルスの印加開始から６０μｓｅｃ経過した第３時刻ｔ３における第３セルインピーダンスＲｐｖｓを取得して、これを用いてヒータ部４（ヒータ抵抗体４１）のフィードバック制御を行っている。 The cell impedance Rvs of the electrolyte layer 21 of the electromotive force cell 20 varies depending on the temperature. Specifically, the cell impedance Rvs decreases as the temperature increases. Therefore, in the present embodiment, in the gas sensor control device 1, when controlling using the heater control circuit 70, a second current pulse of constant current −Iconst having a length of 60 μsec is applied to the electromotive force cell 20 to obtain the cell impedance Rvs as The third cell impedance Rpvs at the third time t3 when 60 μsec has elapsed from the start of application of the second current pulse is acquired, and feedback control of the heater unit 4 (heater resistor 41) is performed using this.

具体的には、酸素濃度を検出している状態、即ち、起電力セル電圧Ｖｓが、目標電圧Ｖｒｆ（＝４５０ｍＶ）となるようにポンプ電流Ｉｐを制御した状態で、前述のようにセンサ制御回路６０のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り換え、起電力セル２０に、後述する第１電流パルスよりも短い、長さ６０μｓｅｃで定電流−Ｉｃｏｎｓｔの大きさの第２電流パルスを印加する。そして、マイクロプロセッサ５０で、開始時刻ｔ０における起電力セル電圧である開始時セル電圧Ｖｓ０と、第２電流パルスの印加開始から６０μｓｅｃ経過した第３時刻ｔ３における起電力セル電圧である第３セル電圧Ｖｓ３との差電圧ΔＶｓ（＝Ｖｓ３−Ｖｓ０）を、Ａ／Ｄ入力ポート５２を通じて取得する。マイクロプロセッサ５０は、この第３セルインピーダンスＲｐｖｓに対応する差電圧ΔＶｓ（後述する０−３差電圧ΔＶｓ０３）が、所定の保持温度（７２０℃）であるときに起電力セル２０に生じる目標インピーダンスＲｔｇに対応するΔＶｓｔｇに等しくなるように、ヒータ部４に加える電力をフィードバック制御する。具体的には、差電圧ΔＶｓ（０−３差電圧ΔＶｓ０３）に応じて、ヒータ制御回路７０を通じてヒータ部４に印加するべきＰＷＭパルスのデューティ比を演算し、ＰＷＭ出力ポート５４から、ヒータ制御回路７０に向けて演算したデューティ比のＰＷＭパルスを出力する。これにより、ヒータ部４（ヒータ抵抗体４１）への通電がヒータ制御回路７０によりオンオフされ、ＰＷＭ方式でフィードバック制御される。かくして、ガスセンサ２は、そのセンサ部３が所定の保持温度となるように加熱制御され、排気ガスＥＧの酸素濃度を適切に検出することが可能となる。なお本実施形態のガスセンサ制御装置１では、第２電流パルスの印加による第２セルインピーダンスＲｐｖｓ、具体的には、０−３差電圧ΔＶｓ０３の検知を、１００ｍｓｅｃ毎に行っている。ヒータ部４（ヒータ抵抗体４１）への通電におけるデューティ比のフィードバック制御を頻繁に行い、センサ部３（起電力セル２０，ポンプセル１０）の温度を、より精度良く所定の保持温度に保つためである。 Specifically, in the state where the oxygen concentration is detected, that is, in the state where the pump current Ip is controlled so that the electromotive force cell voltage Vs becomes the target voltage Vrf (= 450 mV), the sensor control circuit as described above. 60 switches SW1 and SW2 are switched, and a second current pulse having a length of 60 μsec and a constant current −Iconst is applied to the electromotive force cell 20, which is shorter than a first current pulse described later. Then, in the microprocessor 50, the starting cell voltage Vs0 which is the electromotive force cell voltage at the start time t0 and the third cell voltage which is the electromotive force cell voltage at the third time t3 when 60 μsec has elapsed from the start of application of the second current pulse. A difference voltage ΔVs (= Vs3−Vs0) with respect to Vs3 is acquired through the A / D input port 52. The microprocessor 50 sets the target impedance Rtg generated in the electromotive force cell 20 when the difference voltage ΔVs (0-3 difference voltage ΔVs03 described later) corresponding to the third cell impedance Rpvs is a predetermined holding temperature (720 ° C.). The power applied to the heater unit 4 is feedback controlled so as to be equal to ΔVstg corresponding to. Specifically, the duty ratio of the PWM pulse to be applied to the heater unit 4 through the heater control circuit 70 is calculated according to the difference voltage ΔVs (0-3 difference voltage ΔVs03), and the heater control circuit is operated from the PWM output port 54. A PWM pulse having a duty ratio calculated toward 70 is output. As a result, energization of the heater unit 4 (heater resistor 41) is turned on / off by the heater control circuit 70, and feedback control is performed in a PWM manner. Thus, the gas sensor 2 is heated and controlled so that the sensor unit 3 has a predetermined holding temperature, and the oxygen concentration of the exhaust gas EG can be detected appropriately. In the gas sensor control device 1 of the present embodiment, detection of the second cell impedance Rpvs by application of the second current pulse, specifically, the 0-3 differential voltage ΔVs03 is performed every 100 msec. In order to frequently perform feedback control of the duty ratio in energization to the heater unit 4 (heater resistor 41) and maintain the temperature of the sensor unit 3 (electromotive force cell 20, pump cell 10) at a predetermined holding temperature with higher accuracy. is there.

ところで、ガスセンサ２のポンプセル１０及び起電力セル２０は、ガスセンサ２の使用により劣化すると、そのインピーダンスがそれぞれ増加することが判ってきた。即ち、新品のガスセンサ２の起電力セル２０に、定電流−Ｉｃｏｎｓｔの電流パルスを開始時刻ｔ０から印加し続けると、起電力セル２０に生じる起電力セル電圧Ｖｓは、図４に太い破線で示すように、電流パルスの印加時間ｔの増加と共に増加する。
一方、長時間使用してセンサ部３（起電力セル２０，ポンプセル１０）に劣化を生じた劣化品のガスセンサ２について、同様に定電流−Ｉｃｏｎｓｔの電流パルスを開始時刻ｔ０から印加し続けた場合も、起電力セル２０に生じる起電力セル電圧Ｖｓは、図４に太い実線で示すように、電流パルスの印加時間ｔの増加と共に増加する。 By the way, it has been found that when the pump cell 10 and the electromotive force cell 20 of the gas sensor 2 deteriorate due to the use of the gas sensor 2, their impedances increase. That is, when a constant current-Iconst current pulse is continuously applied to the electromotive force cell 20 of the new gas sensor 2 from the start time t0, the electromotive force cell voltage Vs generated in the electromotive force cell 20 is indicated by a thick broken line in FIG. Thus, it increases with the increase of the application time t of the current pulse.
On the other hand, when a current pulse of constant current -Iconst is continuously applied from the start time t0 to the deteriorated gas sensor 2 that has been used for a long time and has deteriorated in the sensor unit 3 (electromotive force cell 20, pump cell 10). However, the electromotive force cell voltage Vs generated in the electromotive force cell 20 increases as the current pulse application time t increases, as shown by a thick solid line in FIG.

但し、新品と劣化品の起電力セル電圧Ｖｓの変化について比較すると、太い実線で示す劣化品のガスセンサ２の方が、太い破線で示す新品に比して、起電力セル電圧Ｖｓが大きくなる。しかも、例えば、電流パルスの印加開始（開始時刻ｔ０）から、６０μｓｅｃ経過後の第２時刻ｔ２（第３時刻ｔ３も同じ）における新品についての新品第２セル電圧Ｖｓ２Ｎと、劣化品についての劣化第２セル電圧Ｖｓ２Ｄとの差電圧ＳＶｓ２（＝Ｖｓ２Ｄ−Ｖｓ２Ｎ）に比して、５０００μｓｅｃ（＝５ｍｓｅｃ）経過後の第１時刻ｔ１における新品についての新品第１セル電圧Ｖｓ１Ｎと、劣化品についての劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄとの差電圧ＳＶｓ１（＝Ｖｓ１Ｄ−Ｖｓ１Ｎ）が大きくなる（ＳＶｓ１＞ＳＶｓ２）。即ち、新品と劣化品とのセル電圧Ｖｓの差電圧ＳＶｓが、時間ｔの経過と共に、大きくなることが判る。 However, when comparing changes in the electromotive force cell voltage Vs between a new product and a deteriorated product, the electromotive force cell voltage Vs of the deteriorated gas sensor 2 indicated by a thick solid line is larger than that of a new product indicated by a thick broken line. In addition, for example, the new second cell voltage Vs2N for the new product at the second time t2 (the same applies to the third time t3) after the elapse of 60 μsec from the start of application of the current pulse (start time t0), and the deterioration of the deteriorated product Compared to the differential voltage SVs2 (= Vs2D−Vs2N) with respect to the two-cell voltage Vs2D, the new first cell voltage Vs1N for the new product at the first time t1 after the lapse of 5000 μsec (= 5 msec), and the deterioration The difference voltage SVs1 (= Vs1D−Vs1N) with respect to the 1-cell voltage Vs1D increases (SVs1> SVs2). That is, it can be seen that the differential voltage SVs of the cell voltage Vs between the new product and the deteriorated product increases with the passage of time t.

なお、新品のガスセンサ２について、第２時刻ｔ２＝６０μｓｅｃに、前述の第５オペアンプＯＰ５から得られる新品０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｎは、開始時刻ｔ０における起電力セル電圧である新品開始時セル電圧Ｖｓ０Ｎと、第２時刻ｔ２における起電力セル電圧である新品第２セル電圧Ｖｓ２Ｎとの差電圧である。
また、劣化品のガスセンサ２について、第２時刻ｔ２＝６０μｓｅｃに、前述の第５オペアンプＯＰ５から得られる劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄは、開始時刻ｔ０における起電力セル電圧である劣化開始時セル電圧Ｖｓ０Ｄと、第２時刻ｔ２における起電力セル電圧である劣化第２セル電圧Ｖｓ２Ｄとの差電圧である。
また、第２時刻ｔ２における起電力セル２０の第２セルインピーダンスＲｐｖｓ（ＲｐｖｓＮ，ＲｐｖｓＤ）は、新品０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｎあるいは劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄを、定電流−Ｉｃｏｎｓｔで除することで得ることができる。 For the new gas sensor 2, at the second time t2 = 60 μsec, the new 0-2 differential voltage ΔVs02N obtained from the fifth operational amplifier OP5 is the new start cell voltage Vs0N, which is the electromotive force cell voltage at the start time t0. And the new second cell voltage Vs2N that is the electromotive force cell voltage at the second time t2.
For the deteriorated gas sensor 2, the deterioration 0-2 differential voltage ΔVs02D obtained from the fifth operational amplifier OP5 at the second time t2 = 60 μsec is the cell voltage at the start of deterioration, which is the electromotive force cell voltage at the start time t0. This is a difference voltage between Vs0D and the deteriorated second cell voltage Vs2D that is the electromotive force cell voltage at the second time t2.
Further, the second cell impedance Rpvs (RpvsN, RpvsD) of the electromotive force cell 20 at the second time t2 is obtained by dividing the new 0-2 differential voltage ΔVs02N or the degraded 0-2 differential voltage ΔVs02D by the constant current −Iconst. Can be obtained.

加えてこの図４には、前述したように、ガスセンサ２に第２電流パルスを加えることにより、（本実施形態では第２時刻ｔ２と同じ）第３時刻ｔ３＝６０μｓｅｃに、第５オペアンプＯＰ５から得られる０−３差電圧ΔＶｓ０３も示してある。前述したように、０−３差電圧ΔＶｓ０３は、開始時セル電圧Ｖｓ０と第３セル電圧Ｖｓ３との差電圧である。
また、第３時刻ｔ３における起電力セル２０の第３セルインピーダンスＲｐｖｓは、０−３差電圧ΔＶｓ０３を、第２パルス電流で流す定電流−Ｉｃｏｎｓｔで除することで得ることができる。 In addition, in FIG. 4, as described above, by applying the second current pulse to the gas sensor 2 (same as the second time t2 in the present embodiment), from the fifth operational amplifier OP5 at the third time t3 = 60 μsec. The resulting 0-3 differential voltage ΔVs03 is also shown. As described above, the 0-3 differential voltage ΔVs03 is a differential voltage between the start cell voltage Vs0 and the third cell voltage Vs3.
Further, the third cell impedance Rpvs of the electromotive force cell 20 at the third time t3 can be obtained by dividing the 0-3 differential voltage ΔVs03 by the constant current −Iconst that flows with the second pulse current.

さらに、新品のガスセンサ２について、第１時刻ｔ１＝５０００μｓｅｃに、前述の第５オペアンプＯＰ５から得られる新品０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｎは、開始時刻ｔ０における起電力セル電圧である新品開始時セル電圧Ｖｓ０Ｎと、第１時刻ｔ１における起電力セル電圧である新品第１セル電圧Ｖｓ１Ｎとの差電圧である。
また、劣化品のガスセンサ２について、第１時刻ｔ１＝５０００μｓｅｃに、前述の第５オペアンプＯＰ５から得られる劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄは、開始時刻ｔ０における起電力セル電圧である劣化開始時セル電圧Ｖｓ０Ｄと、第１時刻ｔ１における起電力セル電圧である劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄとの差電圧である。
また、第１時刻ｔ１における起電力セル２０の第１セルインピーダンスＲｉｖｓ（ＲｉｖｓＮ，ＲｉｖｓＤ）は、新品０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｎあるいは劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄを、同じく定電流−Ｉｃｏｎｓｔで除することで得ることができる。 Further, with respect to the new gas sensor 2, at the first time t1 = 5000 μsec, the new 0-1 differential voltage ΔVs01N obtained from the fifth operational amplifier OP5 is the new cell voltage Vs0N at the start time which is the electromotive force cell voltage at the start time t0. And the new first cell voltage Vs1N that is the electromotive force cell voltage at the first time t1.
For the deteriorated gas sensor 2, the deterioration 0-1 differential voltage ΔVs01D obtained from the fifth operational amplifier OP5 at the first time t1 = 5000 μsec is the cell voltage at the start of deterioration that is the electromotive force cell voltage at the start time t0. This is a difference voltage between Vs0D and the deteriorated first cell voltage Vs1D that is the electromotive force cell voltage at the first time t1.
Further, the first cell impedance Rivs (RivsN, RivsD) of the electromotive force cell 20 at the first time t1 is obtained by dividing the new 0-1 differential voltage ΔVs01N or the deteriorated 0-1 differential voltage ΔVs01D by the constant current −Iconst. Can be obtained at

従って、図４から理解できるように、新品と劣化品についての第２セルインピーダンスＲｐｖｓＮとＲｐｖｓＤとの第２インピーダンス差ＳＲｐｖｓ（あるいは新品０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｎと劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄとの差電圧ＳＶｓ２）に比して、新品と劣化品についての第１セルインピーダンスＲｉｖｓＮとＲｉｖｓＤとの第１インピーダンス差ＳＲｉｖｓ（あるいは新品０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｎと劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄとの差電圧ＳＶｓ１）が大きくなる。これは、起電力セル２０及びポンプセル１０の劣化の程度（劣化によるセルインピーダンスＲｖｓ（差電圧ＳＶｓ）の増加の程度）には周波数依存性があり、低周波領域、具体的には、１００Ｈｚ以下の周波数領域、特に５０Ｈｚ以下の周波数領域で、劣化によるセルインピーダンスの増加が大きく現れることを示している。 Therefore, as can be understood from FIG. 4, the second impedance difference SRpvs between the second cell impedances RpvsN and RpvsD for the new and deteriorated products (or the difference between the new 0-2 differential voltage ΔVs02N and the deteriorated 0-2 differential voltage ΔVs02D). Compared with the voltage SVs2), the first impedance difference SRivs between the first cell impedances RivsN and RivsD for the new and deteriorated products (or the difference voltage SVs1 between the new 0-1 differential voltage ΔVs01N and the deteriorated 0-1 differential voltage ΔVs01D). ) Becomes larger. This is because the degree of deterioration of the electromotive force cell 20 and the pump cell 10 (the degree of increase in cell impedance Rvs (difference voltage SVs) due to deterioration) is frequency-dependent, and is low frequency region, specifically 100 Hz or less. It shows that an increase in cell impedance due to deterioration appears greatly in the frequency region, particularly in the frequency region of 50 Hz or less.

そこで、本実施形態のガスセンサ制御装置１では、センサ制御回路６０のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り換え、起電力セル２０に、長さ５０００μｓｅｃ（＝５．０ｍｓｅｃ）で定電流−Ｉｃｏｎｓｔの大きさの第１電流パルスを印加する。そして、マイクロプロセッサ５０で、第１電流パルスの印加開始（開始時刻ｔ０）から６０μｓｅｃ経過した第２時刻ｔ２に得られた劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄ、及び５０００μｓｅｃ経過した第１時刻ｔ１に得られた劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄを、Ａ／Ｄ入力ポート５２を通じてそれぞれ取得する（あるいは、これらを定電流−Ｉｃｏｎｓｔで除して、劣化第２セルインピーダンスＲｐｖｓＤ及び劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤを得る）。これにより、ガスセンサ２（センサ部３，起電力セル２０）の劣化の程度を検知することができる。
なお、本実施形態では、第１時刻ｔ１をｔ１＝５０００μｓｅｃとしたが、このように第１時刻ｔ１を２００μｓｅｃよりも大きい時刻とし、第１セルインピーダンスＲｉｖｓを、電流パルスの印加から２００μｓｅｃ以上経過した後に取得するとよい。セルインピーダンスＲｖｓの劣化に伴う周波数特性の変化を考慮すると、５０Ｈｚ以下の低周波領域で，大きなセルインピーダンスとなるので、この影響が現れる電流パルスの印加から２００μｓｅｃ以降に得たセルインピーダンスＲｉｖｓ（あるいは劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄ）を用いて、劣化の大きさを評価すると、適切にかつ短時間で劣化を評価できるからである。 Therefore, in the gas sensor control device 1 of the present embodiment, the switches SW1 and SW2 of the sensor control circuit 60 are switched, and the electromotive force cell 20 has a length of 5000 μsec (= 5.0 msec) and a first constant current −Iconst. Apply a current pulse. Then, the microprocessor 50 obtains the deteriorated 0-2 differential voltage ΔVs02D obtained at the second time t2 when 60 μsec has elapsed from the start of application of the first current pulse (start time t0), and the first time t1 when 5000 μsec has elapsed. The deteriorated 0-1 differential voltage ΔVs01D is acquired through the A / D input port 52 (or is divided by the constant current −Iconst to obtain the deteriorated second cell impedance RpvsD and the deteriorated first cell impedance RivsD). . Thereby, the extent of deterioration of gas sensor 2 (sensor part 3, electromotive force cell 20) is detectable.
In the present embodiment, the first time t1 is set to t1 = 5000 μsec. In this way, the first time t1 is set to a time larger than 200 μsec, and the first cell impedance Rivs has passed 200 μsec or more from the application of the current pulse. You should get it later. Considering the change in the frequency characteristics accompanying the deterioration of the cell impedance Rvs, the cell impedance becomes large in a low frequency region of 50 Hz or less, and the cell impedance Rivs (or deterioration) obtained after 200 μsec from the application of the current pulse in which this influence appears. This is because if the degree of deterioration is evaluated using 0-2 differential voltage ΔVs02D), the deterioration can be evaluated appropriately and in a short time.

ところで、前述したように、起電力セル２０のセルインピーダンスＲｖｓは、測定室内ガスＥＧＳの酸素濃度の違いにも影響される。具体的には、同じ長さ５０００μｓｅｃの第１電流パルスを印加して、同様に第１セルインピーダンスＲｉｖｓを検知しても、測定室内ガスＥＧＳがリッチ状態のときに検知されるセルインピーダンスＲｖｓの値は、測定室内ガスＥＧＳがリーン状態のときに検知されるセルインピーダンスＲｖｓの値に比べて大きくなる。そこで本実施形態では、この影響を抑えるべく、測定室３Ｓにおける測定室内ガスＥＧＳがストイキ状態となっている条件下で、第１電流パルスを起電力セルに印加して、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ、あるいは２−１インピーダンス差ΔＲｖｓを検知する。 By the way, as described above, the cell impedance Rvs of the electromotive force cell 20 is also affected by the difference in oxygen concentration of the measurement room gas EGS. Specifically, even if the first current pulse having the same length of 5000 μsec is applied and the first cell impedance Rivs is similarly detected, the value of the cell impedance Rvs detected when the measurement room gas EGS is in the rich state Is larger than the value of the cell impedance Rvs detected when the measurement room gas EGS is in the lean state. Therefore, in the present embodiment, in order to suppress this influence, the first current pulse is applied to the electromotive force cell under the condition that the measurement chamber gas EGS in the measurement chamber 3S is in the stoichiometric state, and then the 2-1 differential voltage DVs21D. Alternatively, the 2-1 impedance difference ΔRvs is detected.

なお、エンジンＥＮＧが駆動され、ガスセンサ２で排気ガスＥＧの酸素濃度を検知しているときには、前述のように、第２電流パルスの印加及び第２セルインピーダンスＲｐｖｓを、１００ｍｓｅｃ毎に行っており、その途中で、長い第１電流パルスを印加し、第２セルインピーダンスＲｐｖｓ及び第１セルインピーダンスＲｉｖｓを検知することは好ましいとはいえない。第１電流パルスを印加している間は、現実の排気ガスＥＧの酸素濃度検知が不能となるからである。また、起電力セル２０の温度の検知及びヒータ部４の通電制御のために第２セルインピーダンスＲｐｖｓを繰り返し短い時間間隔で（例えば、本実施形態では１００ｍｓｅｃ毎に）検知するのとは異なり、ガスセンサ２の劣化の程度を、短時間で繰り返し検知することは求められない。 When the engine ENG is driven and the oxygen concentration of the exhaust gas EG is detected by the gas sensor 2, the application of the second current pulse and the second cell impedance Rpvs are performed every 100 msec as described above. In the middle, it is not preferable to apply the long first current pulse and detect the second cell impedance Rpvs and the first cell impedance Rivs. This is because the actual oxygen concentration detection of the exhaust gas EG becomes impossible while the first current pulse is applied. Unlike the detection of the second cell impedance Rpvs repeatedly at short time intervals (for example, every 100 msec in the present embodiment) for the detection of the temperature of the electromotive force cell 20 and the energization control of the heater unit 4, the gas sensor It is not required to repeatedly detect the degree of deterioration of 2 in a short time.

そこで、本実施形態のガスセンサ制御装置１では、運転者が車両のキースイッチをオフとして、エンジンＥＮＧを停止させた場合に、劣化の評価を行うこととした。即ち、エンジンＥＮＧを停止させた後も、暫時ガスセンサ制御装置１によるガスセンサ２の制御を継続し、測定室内ガスＥＧＳがストイキ状態となった場合、即ち、起電力セル２０の起電力セル電圧Ｖｓが、測定室内ガスＥＧＳがストイキ状態であることを示す、所定の起電力セル電圧であるストイキ時電圧Ｖｓｓ（具体的には、Ｖｓ＝Ｖｓｓ＝４５０ｍＶ）となった時点で、前述のようにして、第２時刻ｔ２＝６０μｓｅｃに劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄ（第２セルインピーダンスＲｐｖｓＤ）を検知し、さらに、第１時刻ｔ１＝５０００μｓｅｃに劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ（第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）を検知し、劣化２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）を記憶した後、ガスセンサ制御装置１を停止させる。さらに、次回のエンジンＥＮＧ始動時に、前回の運転後に、劣化２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）を用いて、ガスセンサ２の劣化を評価する。 Therefore, in the gas sensor control device 1 of the present embodiment, the deterioration is evaluated when the driver turns off the key switch of the vehicle and stops the engine ENG. That is, even after the engine ENG is stopped, when the gas sensor control device 1 continues to control the gas sensor 2 for a while and the measurement chamber gas EGS is in a stoichiometric state, that is, the electromotive force cell voltage Vs of the electromotive force cell 20 is When the stoichiometric voltage Vss (specifically, Vs = Vss = 450 mV), which is a predetermined electromotive force cell voltage, indicating that the measurement room gas EGS is in the stoichiometric state, as described above, The degradation 0-2 differential voltage ΔVs02D (second cell impedance RpvsD) is detected at the second time t2 = 60 μsec, and further, the degradation 0-1 differential voltage ΔVs01D (first cell impedance RivsD) is detected at the first time t1 = 5000 μsec. After storing the deteriorated 2-1 differential voltage DVs21D (2-1 impedance difference ΔRvs), the gas sensor control device 1 is Stop. Further, at the next engine ENG start, the deterioration of the gas sensor 2 is evaluated using the deterioration 2-1 differential voltage DVs21D (2-1 impedance difference ΔRvs) after the previous operation.

即ち、本実施形態のガスセンサ制御装置１では、新品ではない使用中のガスセンサ２について、そのマイクロプロセッサ５０により、以下のようにして２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（あるいは２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）を検知し記憶するＤＶｓ２１Ｄ検知・記憶処理を行う（図５参照）。この処理は、マイクロプロセッサ５０が実行するメインルーチンからの呼び出しで実行される。マイクロプロセッサ５０では、ガス検出信号Ｖｉｐの取得処理、ヒータ部４の通電制御の処理のほか、このＤＶｓ２１Ｄ検知・記憶処理、劣化検知・劣化警告処理（後述する）、ガス検出信号の劣化補正処理（後述する）、目標差電圧補正処理（後述する）などを行う。
なお以下では、上述した新品と劣化品との対比を離れて、使用中のガスセンサ２についてのセルインピーダンス、セル電圧、差電圧等に、新品ではないという意味で劣化の文字を含んだ各符号を流用して説明することとする。 That is, in the gas sensor control device 1 of the present embodiment, the microprocessor 50 detects the 2-1 differential voltage DVs21D (or 2-1 impedance difference ΔRvs) as follows for the gas sensor 2 in use that is not new. Then, DVs21D detection / storage processing is performed (see FIG. 5). This process is executed by a call from a main routine executed by the microprocessor 50. In the microprocessor 50, in addition to the acquisition processing of the gas detection signal Vip and the energization control processing of the heater unit 4, this DVs 21D detection / storage processing, deterioration detection / deterioration warning processing (described later), and gas detection signal deterioration correction processing ( Target differential voltage correction processing (described later) and the like.
In the following, apart from the above-mentioned comparison between a new product and a deteriorated product, the cell impedance, the cell voltage, the differential voltage, etc. for the gas sensor 2 in use are represented by respective symbols including deterioration characters in the sense that they are not new. It will be explained with diversion.

ＤＶｓ２１Ｄ検知・記憶処理のうち、まずステップＳ１では、後述するタイマのリセットなど処置の初期設定を行う。その後ステップＳ２に進み、エンジンの停止指示がなされたか否かを検知する。具体的には、運転者により、車両のキースイッチ（図示しない）がＯＦＦとされたか（運転中のＯＮ状態からＯＦＦ状態に変更されたか）否かを検知する。ここで、車両のキースイッチがＯＦＦとされるまで待ち（Ｎｏ）、キースイッチがＯＦＦとされた場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、第１タイマをスタートさせる。なお、ステップＳ４に破線で示すように、車両（エンジン）では、キースイッチがＯＦＦとされたことにより、エンジン停止処理がなされる。 In the DVs 21D detection / storage process, first, in step S1, initial setting of treatment such as timer reset described later is performed. Thereafter, the process proceeds to step S2 to detect whether or not an engine stop instruction has been issued. Specifically, it is detected by the driver whether a key switch (not shown) of the vehicle has been turned off (changed from the ON state during driving to the OFF state). Here, the process waits until the key switch of the vehicle is turned off (No), and when the key switch is turned off (Yes), the process proceeds to step S3. In step S3, the first timer is started. As indicated by a broken line in step S4, in the vehicle (engine), the engine stop process is performed when the key switch is turned off.

エンジンの停止に伴い、排気管ＥＰへの燃料を燃焼させた排気ガスＥＧの供給が停止するので、エンジン駆動に伴う排気ガスＥＧにおける酸素濃度の変動がなくなる。この一方、ガスセンサ２では、測定室３Ｓ内の測定室内ガスＥＧＳがストイキになるように制御が継続されているので、測定室３Ｓ内では、速やかに測定室内ガスＥＧＳがストイキ状態となる。即ち、起電力セル電圧Ｖｓが、測定室内ガスＥＧＳがストイキ状態であることを示すストイキ時電圧Ｖｓｓ（具体的には、Ｖｓｓ＝４５０ｍＶ）となる。そこで、ステップＳ５では、起電力セル電圧Ｖｓが、Ｖｓ＝Ｖｓｓであるか否かを検知する。なお、前述したように、起電力セル電圧Ｖｓは、マイクロプロセッサ５０のＶｓポート５６及びＣＯＭポート５５に入力された電位の差電圧である。ここで、Ｖｓ＝Ｖｓｓでない場合（Ｎｏ，即ち、Ｖｓ≠Ｖｓｓの場合）には、ステップＳ６に進み、第１タイマが、５秒以上経過したか否かを検知する。５秒経過未満の場合には、ステップＳ５に戻る。即ち、ステップＳ５，６を繰り返して、Ｖｓ＝Ｖｓｓとなるのを待つ。但し、第１タイマが、５秒以上経過している場合には、何らかの理由で、Ｖｓ＝Ｖｓｓとならないと判断して、ステップＳ１２に進む。一方、ステップＳ５において、Ｙｅｓ即ち、Ｖｓ＝Ｖｓｓとなった場合には、ステップＳ７に進む。このステップＳ５が、検知指示手段に相当する。 As the engine is stopped, the supply of the exhaust gas EG obtained by combusting the fuel to the exhaust pipe EP is stopped, so that the fluctuation of the oxygen concentration in the exhaust gas EG accompanying the driving of the engine is eliminated. On the other hand, in the gas sensor 2, since the control is continued so that the measurement chamber gas EGS in the measurement chamber 3S becomes stoichiometric, the measurement chamber gas EGS quickly enters the stoichiometric state in the measurement chamber 3S. That is, the electromotive force cell voltage Vs becomes a stoichiometric voltage Vss (specifically, Vss = 450 mV) indicating that the measurement room gas EGS is in a stoichiometric state. Therefore, in step S5, it is detected whether or not the electromotive force cell voltage Vs is Vs = Vss. As described above, the electromotive force cell voltage Vs is a difference voltage between the potentials input to the Vs port 56 and the COM port 55 of the microprocessor 50. Here, when Vs = Vss is not satisfied (No, that is, when Vs ≠ Vss), the process proceeds to step S6, and the first timer detects whether or not 5 seconds or more have elapsed. If less than 5 seconds have elapsed, the process returns to step S5. That is, steps S5 and S6 are repeated to wait for Vs = Vss. However, if the first timer has passed 5 seconds or more, it is determined that Vs = Vss does not hold for some reason, and the process proceeds to step S12. On the other hand, if Yes in step S5, that is, if Vs = Vss, the process proceeds to step S7. This step S5 corresponds to detection instruction means.

ステップＳ７では、前述したように、マイクロプロセッサ５０のシリアル送信ポート５３を通じて、センサ制御回路６０の制御部６７を操作し、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り換え、起電力セル２０に、長さ５０００μｓｅｃで定電流−Ｉｃｏｎｓｔの大きさの方形波状の第１電流パルスを印加する。 In step S7, as described above, the control unit 67 of the sensor control circuit 60 is operated through the serial transmission port 53 of the microprocessor 50, the switches SW1 and SW2 are switched, and a constant current is supplied to the electromotive force cell 20 with a length of 5000 μsec. Apply a square-wave-shaped first current pulse having a magnitude of −Iconst.

続くステップＳ８では、第１電流パルスの印加開始（開始時刻ｔ０）から第２時刻ｔ２＝６０μｓｅｃ経過時点で第５オペアンプＯＰ５から得られた劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄを、Ａ／Ｄ入力ポート５２を通じてマイクロプロセッサ５０で取得する。具体的には、図６に示すように、第１パルスの印加と共に、ステップＳ８１で第２タイマをスタートさせ、ステップＳ８２で第２タイマＴ２がＴ２≧６０μｓｅｃとなるまで待ち、ステップＳ８３で劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄを取得する。なお、取得した劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄに代えて、これを定電流Ｉｃｏｎｓｔで除して、劣化第２セルインピーダンスＲｐｖｓＤの値を得ても良い。 In the subsequent step S8, the degraded 0-2 differential voltage ΔVs02D obtained from the fifth operational amplifier OP5 at the time when the second time t2 = 60 μsec has elapsed from the start of application of the first current pulse (start time t0) is used as the A / D input port 52. Through the microprocessor 50. Specifically, as shown in FIG. 6, with the application of the first pulse, the second timer is started in step S81, and in step S82, the second timer T2 is waited until T2 ≧ 60 μsec, and the deterioration 0 in step S83. -2 The differential voltage ΔVs02D is acquired. Instead of the acquired deteriorated 0-2 differential voltage ΔVs02D, this value may be divided by the constant current Iconst to obtain the value of the deteriorated second cell impedance RpvsD.

得られた劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄ（あるいは劣化第２セルインピーダンスＲｐｖｓＤ）は、セルインピーダンスの周波数特性上、起電力セル２０（ガスセンサ２）のインピーダンス劣化の影響が(次述する劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄに比して)少ない。
劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄは、劣化開始時セル電圧Ｖｓ０Ｄと劣化第２セル電圧Ｖｓ２Ｄとの差電圧である（ΔＶｓ０２Ｄ＝Ｖｓ２Ｄ−Ｖｓ０Ｄ）から、ステップＳ８３は、間接に、劣化第２セル電圧Ｖｓ２Ｄを検知している。即ち、ステップＳ８３は、第２検出手段に相当する。 The obtained degradation 0-2 differential voltage ΔVs02D (or degradation second cell impedance RpvsD) is influenced by the impedance degradation of the electromotive force cell 20 (gas sensor 2) on the frequency characteristics of the cell impedance (degradation 0-1 described below). Less than the differential voltage ΔVs01D).
The deterioration 0-2 difference voltage ΔVs02D is a difference voltage between the deterioration start cell voltage Vs0D and the deterioration second cell voltage Vs2D (ΔVs02D = Vs2D−Vs0D). Is detected. That is, step S83 corresponds to a second detection unit.

続くステップＳ９では、第１電流パルスの印加開始（開始時刻ｔ０）から第１時刻ｔ１＝５０００μｓｅｃ経過時点で第５オペアンプＯＰ５から得られた劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄを、Ａ／Ｄ入力ポート５２を通じてマイクロプロセッサ５０で取得する。具体的には、図６に示すように、ステップＳ９１で第２タイマＴ２がＴ２≧５０００μｓｅｃとなるまで待ち、ステップＳ９２で劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄを取得する。なお、取得した劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄを定電流Ｉｃｏｎｓｔで除し、劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤの値を得ても良い。 In the subsequent step S9, the deteriorated 0-1 differential voltage ΔVs01D obtained from the fifth operational amplifier OP5 when the first time t1 = 5000 μsec has elapsed from the start of application of the first current pulse (start time t0) is used as the A / D input port 52. Through the microprocessor 50. Specifically, as shown in FIG. 6, the process waits until the second timer T2 becomes T2 ≧ 5000 μsec in step S91, and acquires the deteriorated 0-1 differential voltage ΔVs01D in step S92. Note that the obtained degradation 0-1 differential voltage ΔVs01D may be divided by the constant current Iconst to obtain the value of the degradation first cell impedance RivsD.

得られた劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ（あるいは劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）は、セルインピーダンスの周波数特性上、起電力セル２０（ガスセンサ２）のインピーダンス劣化による影響を多く含み、劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄ（あるいは劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）よりも大きな値となっている。
劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄは、劣化開始時セル電圧Ｖｓ０Ｄと劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄとの差電圧である（ΔＶｓ０１Ｄ＝Ｖｓ１Ｄ−Ｖｓ０Ｄ）から、ステップＳ９２は、間接に、劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄを検知している。即ち、ステップＳ９２は、第１検出手段に相当する。 The obtained degradation 0-1 differential voltage ΔVs01D (or degradation first cell impedance RivsD) includes many influences due to impedance degradation of the electromotive force cell 20 (gas sensor 2) on the frequency characteristics of the cell impedance, and the degradation 0-2 difference The value is larger than the voltage ΔVs02D (or the deteriorated first cell impedance RivsD).
The deterioration 0-1 difference voltage ΔVs01D is a difference voltage between the deterioration start cell voltage Vs0D and the deterioration first cell voltage Vs1D (ΔVs01D = Vs1D−Vs0D). Is detected. That is, step S92 corresponds to the first detection means.

その後、ステップＳ１０では、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄを、ＤＶｓ２１Ｄ＝ΔＶｓ０１Ｄ−ΔＶｓ０２Ｄの式により算出し、マイクロプロセッサ５０内のメモリ（図示しない）に記憶する。２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄは、図４から容易に理解できるように、ＤＶｓ２１Ｄ＝ΔＶｓ０１Ｄ−ΔＶｓ０２Ｄ＝Ｖｓ１Ｄ−Ｖｓ２Ｄであり、劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄと劣化第２セル電圧Ｖｓ２Ｄの差電圧にもなっている。なお、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄの算出に代えて、２−１インピーダンス差ΔＲｖｓを、ΔＲｖｓ＝ＲｉｖｓＤ−ＲｐｖｓＤ＝（ΔＶｓ０１Ｄ−ΔＶｓ０２Ｄ）／Ｉｃｏｎｓｔの式で算出し、メモリに記憶しても良い。 Thereafter, in step S10, the 2-1 differential voltage DVs21D is calculated by the formula DVs21D = ΔVs01D−ΔVs02D and stored in a memory (not shown) in the microprocessor 50. As can be easily understood from FIG. 4, the 2-1 difference voltage DVs21D is DVs21D = ΔVs01D−ΔVs02D = Vs1D−Vs2D, which is also a difference voltage between the deteriorated first cell voltage Vs1D and the deteriorated second cell voltage Vs2D. Yes. Instead of calculating the 2-1 differential voltage DVs21D, the 2-1 impedance difference ΔRvs may be calculated by the equation: ΔRvs = RivsD−RpvsD = (ΔVs01D−ΔVs02D) / Iconst and stored in the memory.

続くステップＳ１１では、印加している第１電流パルスの印加を停止する。さらに、ステップＳ１２では、既にキースイッチがＯＦＦとされている（ステップＳ２参照）ことから、ガスセンサ２及びガスセンサ制御装置１のＯＦＦとする停止処理を行う。
このようにして本実施形態では、キースイッチをＯＦＦとする毎に、マイクロプロセッサ５０内のメモリに２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）が記憶される。 In subsequent step S11, the application of the applied first current pulse is stopped. Further, in step S12, since the key switch has already been turned off (see step S2), a stop process for turning off the gas sensor 2 and the gas sensor control device 1 is performed.
Thus, in this embodiment, every time the key switch is turned OFF, the 2-1 differential voltage DVs21D (2-1 impedance difference ΔRvs) is stored in the memory in the microprocessor 50.

なお、ガスセンサ２のＰＩＤ制御を行うセンサ制御回路６０が電流制御手段に相当する。また、ステップＳ９２が第１検知手段に相当する。 A sensor control circuit 60 that performs PID control of the gas sensor 2 corresponds to a current control unit. Step S92 corresponds to the first detection means.

次いで、例えば翌日など、その後に車両を起動（エンジンＥＮＧを始動）させた場合の処理について説明する。まず、劣化検知・劣化警告処理について、図７を参照して説明する。運転者がキースイッチをＯＦＦからＯＮに変更すると、即ち、エンジンＥＮＧの始動をさせると、マイクロプロセッサ５０が起動し、ステップＳＳ１では、マイクロプロセッサ５０に記憶されていた２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）を読み出す。 Next, a description will be given of processing when the vehicle is started (engine ENG is started) after that, for example, the next day. First, the deterioration detection / deterioration warning process will be described with reference to FIG. When the driver changes the key switch from OFF to ON, that is, when the engine ENG is started, the microprocessor 50 is started, and in step SS1, the 2-1 differential voltage DVs21D (2 stored in the microprocessor 50 is obtained. −1 impedance difference ΔRvs).

続くステップＳＳ２では、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）が、第１しきい値ＴＨ１以上となった（ＤＶｓ２１Ｄ≧ＴＨ１）か否かを判定する(あるいは、ΔＲｖｓ≧ＴＨ１’か否かを判定する）。ここでＮｏ、即ち、ＤＶｓ２１Ｄ＜ＴＨ１（あるいはΔＲｖｓ＜ＴＨ１’）の場合には、ガスセンサ２の劣化がさほど進行していないと考えられる。そこで、マイクロプロセッサ５０からＥＣＵ１００への通知等は行わない。これにより、ステップＳＳ５では、ＥＣＵ１００において、通常のエンジン駆動処理が行われ、劣化警告ランプの点灯も行わない。 In the subsequent step SS2, it is determined whether or not the 2-1 differential voltage DVs21D (2-1 impedance difference ΔRvs) is equal to or greater than the first threshold value TH1 (DVs21D ≧ TH1) (or ΔRvs ≧ TH1 ′). Or not). Here, if No, that is, DVs21D <TH1 (or ΔRvs <TH1 '), it is considered that the deterioration of the gas sensor 2 has not progressed so much. Therefore, notification from the microprocessor 50 to the ECU 100 is not performed. Thereby, in step SS5, the normal engine driving process is performed in the ECU 100, and the deterioration warning lamp is not turned on.

一方、ステップＳＳ２においてＹｅｓ、即ち、ＤＶｓ２１Ｄ≧ＴＨ１（あるいはΔＲｖｓ≧ＴＨ１’）の場合には、ガスセンサ２の劣化が進行し、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄが第１しきい値ＴＨ１以上となったと考えられる。そこで、ステップＳＳ３に進み、マイクロプロセッサ５０からＥＣＵ１００へガスセンサ２の劣化異常を通知する。これを受けて、破線で示すステップＳＳ４において、ＥＣＵ１００は、劣化警告ランプを点灯させ、運転者に対し、ガスセンサ２の交換等を促す。
なお、上述のステップＳＳ２が劣化判定手段に相当し、ステップＳＳ３が劣化警告手段に相当する。 On the other hand, if Yes in step SS2, that is, DVs21D ≧ TH1 (or ΔRvs ≧ TH1 ′), it is considered that the deterioration of the gas sensor 2 has progressed and the 2-1 differential voltage DVs21D has become equal to or higher than the first threshold value TH1. It is done. Then, it progresses to step SS3 and notifies the deterioration abnormality of the gas sensor 2 from the microprocessor 50 to ECU100. In response to this, in step SS4 indicated by a broken line, the ECU 100 turns on the deterioration warning lamp and prompts the driver to replace the gas sensor 2 or the like.
The above-described step SS2 corresponds to the deterioration determination unit, and step SS3 corresponds to the deterioration warning unit.

起電力セル２０のセルインピーダンスＲｖｓは、測定室内ガスＥＧＳの酸素濃度の違いのほか、排気ガスＥＧの温度などの外乱要因によっても影響されるので、これを除外して、起電力セル２０の劣化の有無や程度を判定するのが望ましい。
本実施形態の制御装置１では、同じ第１電流パルスにおける第２時刻ｔ２に起電力セルに生じた劣化第２セル電圧Ｖｓ２Ｄと、第１時刻ｔ１に生じた劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄとを検知し、これらの差電圧である２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄに基づいて、ガスセンサの劣化を判定する。このため、排気ガスＥＧの温度など起電力セル２０の外乱要因による影響をキャンセルして、劣化の判定を行うことができ、より適切に劣化の有無や程度を判定することができる。
しかも、同じ第１電流パルスを印加した場合のうち、比較的時間経過の短い段階の第２時刻ｔ２（＝６０μｓｅｃ）における第２セル電圧Ｖｓ２Ｄと、比較的時間経過の長い第１時刻ｔ１（＝５０００μｓｅｃ）における第１セル電圧Ｖｓ１Ｄとの間の２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄを判定に用いるので、低周波領域におけるセルインピーダンスの劣化によるセル電圧の変化が反映されやすく、この点からも、より適切に劣化の有無や程度を判定することができる。 The cell impedance Rvs of the electromotive force cell 20 is influenced not only by the difference in oxygen concentration of the measurement room gas EGS but also by disturbance factors such as the temperature of the exhaust gas EG. It is desirable to determine the presence or absence and degree.
In the control device 1 of the present embodiment, the degradation first cell voltage Vs2D generated in the electromotive force cell at the second time t2 and the degradation first cell voltage Vs1D generated at the first time t1 in the same first current pulse are detected. Then, the deterioration of the gas sensor is determined on the basis of the 2-1 differential voltage DVs21D which is the differential voltage. For this reason, the influence of disturbance factors of the electromotive force cell 20 such as the temperature of the exhaust gas EG can be canceled to determine the deterioration, and the presence / absence and degree of deterioration can be more appropriately determined.
In addition, among the cases where the same first current pulse is applied, the second cell voltage Vs2D at the second time t2 (= 60 μsec) at a relatively short time lapse and the first time t1 (= Since the 2-1 difference voltage DVs21D with respect to the first cell voltage Vs1D at 5000 μsec) is used for the determination, the change in the cell voltage due to the deterioration of the cell impedance in the low frequency region is easily reflected. The presence or absence and degree of deterioration can be determined.

さらに本実施形態では、取得した２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（あるいは２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）を用いて、ガス検出信号Ｖｉｐを補正する（図８参照）。前述したように、センサ制御回路６０では、ポンプ電流Ｉｐの大きさは、電圧信号に変換されたガス検出信号Ｖｉｐとして差動増幅回路６１で検出され、マイクロプロセッサ５０は出力端子６０ｂを通じて、ガス検出信号Ｖｉｐを取得する（ステップＳＴ１）。 Furthermore, in the present embodiment, the gas detection signal Vip is corrected using the acquired 2-1 difference voltage DVs21D (or 2-1 impedance difference ΔRvs) (see FIG. 8). As described above, in the sensor control circuit 60, the magnitude of the pump current Ip is detected by the differential amplifier circuit 61 as the gas detection signal Vip converted into a voltage signal, and the microprocessor 50 detects the gas through the output terminal 60b. The signal Vip is acquired (step ST1).

本実施形態では、このガス検出信号Ｖｉｐの出力に先立ち、ガス検出信号Ｖｉｐを、劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄに基づく量である、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（あるいは２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）を用いて補正する（ステップＳＴ２）。具体的には、例えば、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（あるいは２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）と取得したガス検出信号Ｖｉｐとから、補正済のガス検出信号Ｖｉｐが得られるテーブルを予め作成しておき、これを用いて、補正済のガス検出信号Ｖｉｐを取得する。 In the present embodiment, prior to the output of the gas detection signal Vip, the gas detection signal Vip is used as the 2-1 differential voltage DVs21D (or 2-1 impedance difference ΔRvs) which is an amount based on the deteriorated first cell voltage Vs1D. (Step ST2). Specifically, for example, a table for obtaining a corrected gas detection signal Vip from the 2-1 differential voltage DVs21D (or 2-1 impedance difference ΔRvs) and the acquired gas detection signal Vip is prepared in advance. Using this, the corrected gas detection signal Vip is acquired.

その後、マイクロプロセッサ５０は、補正済のガス検出信号ＶｉｐをＥＣＵ１００に向けて出力する(ステップＳＴ３）。ＥＣＵ１００では、補正済のガス検出信号Ｖｉｐを用いて、エンジンＥＮＧの駆動制御等を行う。このように、本実施形態では、ガスセンサ２の劣化による影響を抑制した補正済のガス検出信号Ｖｉｐを得て、これを出力することができる。
なお、上述のステップＳＴ２がポンプ電流補正手段に相当し、ステップＳＴ３が出力手段に相当する。 Thereafter, the microprocessor 50 outputs the corrected gas detection signal Vip to the ECU 100 (step ST3). The ECU 100 performs drive control of the engine ENG using the corrected gas detection signal Vip. Thus, in the present embodiment, a corrected gas detection signal Vip that suppresses the influence due to the deterioration of the gas sensor 2 can be obtained and output.
Note that step ST2 described above corresponds to the pump current correcting means, and step ST3 corresponds to the output means.

前述したように、マイクロプロセッサ５０は、センサ制御回路６０を用いて、１００ｍｓｅｃ毎に第２パルス電流を起電力セル２０に印加し、第２パルス電流の印加開始（開始時刻ｔ０）から第２時刻ｔ２と同じ第３時刻ｔ３＝６０μｓｅｃ経過後に、０−３差電圧ΔＶｓ０３（あるいはさらに第３セルインピーダンスＲｐｖｓＤ）を取得し、この０−３差電圧ΔＶｓ０３が目標差電圧ΔＶｓｔｇとなるように（あるいは第３セルインピーダンスＲｐｖｓＤが目標インピーダンスＲｔｇ）となるように、ヒータ制御回路７０を用いて、ガスセンサ２のヒータ部４（ヒータ抵抗体４１）への通電を制御することにより、ガスセンサ２の温度を所定の温度に制御している。しかし、ガスセンサの劣化により、起電力セル２０（電解質層２１）の第３セルインピーダンスＲｐｖｓＤが大きくなると、あたかも素子温度が低いために第３セルインピーダンスＲｐｖｓＤが大きくなったよう見える。このため、マイクロプロセッサ５０は、ヒータ部４の温度が高くなるようにヒータ部４への通電を制御する。これにより、起電力セル２０（ガスセンサ）の温度が、設定よりも高い値に維持されてしまう。またこれに伴い、ポンプセル１０に流されるポンプ電流Ｉｐが劣化前に比して増加し、ポンプ電流Ｉｐ（ガス検出信号Ｖｉｐ）が偏る。 As described above, the microprocessor 50 uses the sensor control circuit 60 to apply the second pulse current to the electromotive force cell 20 every 100 msec, and from the start of application of the second pulse current (start time t0) to the second time. After the third time t3 = 60 μsec, which is the same as t2, the 0-3 differential voltage ΔVs03 (or the third cell impedance RpvsD) is acquired, and the 0-3 differential voltage ΔVs03 becomes the target differential voltage ΔVstg (or the second differential) The heater control circuit 70 is used to control the energization of the heater unit 4 (heater resistor 41) of the gas sensor 2 so that the 3-cell impedance RpvsD becomes the target impedance Rtg). The temperature is controlled. However, when the third cell impedance RpvsD of the electromotive force cell 20 (electrolyte layer 21) is increased due to the deterioration of the gas sensor, it seems that the third cell impedance RpvsD is increased because the element temperature is low. For this reason, the microprocessor 50 controls energization to the heater unit 4 so that the temperature of the heater unit 4 becomes high. Thereby, the temperature of the electromotive force cell 20 (gas sensor) is maintained at a value higher than the setting. As a result, the pump current Ip flowing through the pump cell 10 increases as compared to before deterioration, and the pump current Ip (gas detection signal Vip) is biased.

本実施形態のガスセンサの制御装置１では、これを抑制すべく、ヒータ制御補正手段において、取得した第１セル電圧Ｖｓ１Ｄに基づいて得た量である、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（あるいは２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）で、ヒータ制御手段ＳＶ２の制御を補正する。具体的には図９に示すように、まず取得した２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（あるいは２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）を用いて、ガスセンサ２の温度制御に用いる目標値である目標差電圧ΔＶｓｔｇ（あるいは目標インピーダンスＲｔｇ）を補正する（ステップＳＵ１）。本実施形態では、取得した２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄの値毎に定めた補正値を目標差電圧ΔＶｓｔｇに加えて、補正済の目標差電圧ΔＶｓｔｇとする（または、取得した２−１インピーダンス差ΔＲｖｓの値毎に予め定めた補正値を目標インピーダンスＲｔｇに加えて、補正済の目標インピーダンスＲｔｇとする）。 In the gas sensor control apparatus 1 of the present embodiment, in order to suppress this, the heater control correction means has a 2-1 differential voltage DVs21D (or 2-1) which is an amount obtained based on the acquired first cell voltage Vs1D. The control of the heater control means SV2 is corrected with the impedance difference ΔRvs). Specifically, as shown in FIG. 9, first, using the acquired 2-1 differential voltage DVs21D (or 2-1 impedance difference ΔRvs), a target differential voltage ΔVstg (or a target value used for temperature control of the gas sensor 2) (or The target impedance Rtg) is corrected (step SU1). In the present embodiment, the correction value determined for each value of the acquired 2-1 difference voltage DVs21D is added to the target difference voltage ΔVstg to obtain the corrected target difference voltage ΔVstg (or the acquired 2-1 impedance difference ΔRvs). A correction value predetermined for each value is added to the target impedance Rtg to obtain a corrected target impedance Rtg).

その後、この補正済の目標差電圧ΔＶｓｔｇ（または補正済の目標インピーダンスＲｔｇ）を用いて、通常通りのヒータ温度制御を行う。即ち、図１０に示すように、まずマイクロプロセッサ５０は、センサ制御回路６０を用いて、０−３差電圧ΔＶｓ０３（または第３セルインピーダンスＲｐｖｓ）を取得する（ステップＳＶ１）。次いで、この０−３差電圧ΔＶｓ０３が補正済の目標差電圧ΔＶｓｔｇとなるように（または第３セルインピーダンスＲｐｖｓが補正済の目標インピーダンスＲｔｇとなるように）、ヒータ制御回路７０を用いて、ガスセンサ２のヒータ部４（ヒータ抵抗体４１）への通電を制御する（ステップＳＶ２）。これにより、ガスセンサ２に劣化が生じた場合でも、起電力セル２０（ガスセンサ２）が所定の温度となるようにヒータ制御を行うことができる。 Thereafter, using this corrected target differential voltage ΔVstg (or corrected target impedance Rtg), heater temperature control is performed as usual. That is, as shown in FIG. 10, first, the microprocessor 50 uses the sensor control circuit 60 to obtain the 0-3 differential voltage ΔVs03 (or the third cell impedance Rpvs) (step SV1). Next, a gas sensor is used by using the heater control circuit 70 so that the 0-3 difference voltage ΔVs03 becomes the corrected target difference voltage ΔVstg (or the third cell impedance Rpvs becomes the corrected target impedance Rtg). The energization of the second heater section 4 (heater resistor 41) is controlled (step SV2). Thereby, even when the gas sensor 2 is deteriorated, the heater control can be performed so that the electromotive force cell 20 (gas sensor 2) has a predetermined temperature.

本実施形態のガスセンサ制御装置１では、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄで目標差電圧ΔＶｓｔｇを補正した（あるいは２−１インピーダンス差ΔＲｖｓで目標インピーダンスＲｔｇを補正した）。具体的には、目標差電圧ΔＶｓｔｇに２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄに応じた補正値を加えた（あるいは、目標インピーダンスＲｔｇに２−１インピーダンス差ΔＲｖｓに応じた補正値を加えた）。このため、一旦補正をすれば、次に目標差電圧ΔＶｓｔｇ（あるいは目標インピーダンスＲｔｇ）の補正値を変更するまで、具体的には、キースイッチがＯＦＦとされて新たに２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（あるいは２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）が算出され、その後、キースイッチをＯＮとするまで、目標差電圧ΔＶｓｔｇ（あるいは目標インピーダンスＲｔｇ）の補正を行う必要が無く、処理が容易である。
なお、上述のステップＳＶ１が第３検知手段に相当し、ステップＳＶ２がヒータ制御手段に相当する。また、ステップＳＵ１がヒータ制御補正手段に相当する。 In the gas sensor control device 1 of the present embodiment, the target differential voltage ΔVstg is corrected with the 2-1 differential voltage DVs21D (or the target impedance Rtg is corrected with the 2-1 impedance difference ΔRvs). Specifically, a correction value corresponding to the 2-1 difference voltage DVs21D was added to the target difference voltage ΔVstg (or a correction value corresponding to the 2-1 impedance difference ΔRvs was added to the target impedance Rtg). Therefore, once the correction is made, the key switch is turned OFF until the next correction value of the target differential voltage ΔVstg (or target impedance Rtg) is changed. Specifically, the 2-1 differential voltage DVs21D ( Alternatively, it is not necessary to correct the target difference voltage ΔVstg (or the target impedance Rtg) until the 2-1 impedance difference ΔRvs) is calculated and then the key switch is turned on, and the processing is easy.
The above-described step SV1 corresponds to the third detection means, and step SV2 corresponds to the heater control means. Step SU1 corresponds to a heater control correction unit.

（変形形態１）
次いで、変形形態１のガスセンサ２の制御装置１Ａについて、図１１〜図１５のフローチャートを参照して説明する。
上述した実施形態の制御装置１では、ガスセンサ２の劣化を検知するに当たり、ステップＳ５により、起電力セル電圧Ｖｓがストイキ時電圧Ｖｓｓであるタイミングに、起電力セル２０に第１電流パルスを印加した。そして、劣化開始時セル電圧Ｖｓ０Ｄと劣化第２セル電圧Ｖｓ２Ｄとの差電圧である劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄと、劣化開始時セル電圧Ｖｓ０Ｄと劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄとの差電圧である劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄとを得た。そして、これらの差である２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（あるいは、２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）を算出し、これを用いてガスセンサ２（起電力セル２０）の劣化の有無を判断し、あるいは、ガス検出信号Ｖｉｐやヒータ温度制御の補正を行った。 (Modification 1)
Next, a control device 1A for the gas sensor 2 according to the first modification will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
In the control device 1 of the above-described embodiment, when detecting the deterioration of the gas sensor 2, the first current pulse is applied to the electromotive force cell 20 at the timing when the electromotive force cell voltage Vs is the stoichiometric voltage Vss in step S5. . The deterioration is a difference voltage between the deterioration 0-2 difference voltage ΔVs02D which is a difference voltage between the deterioration start cell voltage Vs0D and the deterioration second cell voltage Vs2D, and the deterioration start cell voltage Vs0D and the deterioration first cell voltage Vs1D. A 0-1 differential voltage ΔVs01D was obtained. Then, a 2-1 differential voltage DVs21D (or 2-1 impedance difference ΔRvs), which is the difference between them, is calculated, and the presence or absence of deterioration of the gas sensor 2 (electromotive force cell 20) is determined using this, or the gas The detection signal Vip and the heater temperature control were corrected.

これに対し、本変形形態１のガスセンサ２の制御装置１Ａでは、ガスセンサ２の劣化を検知するに当たり、ステップＳ５により、起電力セル電圧Ｖｓがストイキ時電圧Ｖｓｓであるタイミングで、第１電流パルスを印加する点は同じであるが、第２時刻ｔ２において劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄを取得せず、第１時刻ｔ１で取得した劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄのみを用いて、ガスセンサ２（起電力セル２０）の劣化の有無を判断し、あるいは、ガス検出信号Ｖｉｐやヒータ温度制御の補正を行う点で異なり、他は同じである。
そこで、以下では、実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様な部分の説明は省略あるいは簡略化する。 On the other hand, in the control device 1A for the gas sensor 2 according to the first modification, in detecting the deterioration of the gas sensor 2, the first current pulse is output at the timing when the electromotive force cell voltage Vs is the stoichiometric voltage Vss in step S5. Although the application point is the same, the gas sensor 2 (electromotive force) is obtained using only the deterioration 0-1 difference voltage ΔVs01D acquired at the first time t1 without acquiring the deterioration 0-2 difference voltage ΔVs02D at the second time t2. It is different in that the presence or absence of deterioration of the cell 20) is determined or the correction of the gas detection signal Vip and the heater temperature control is performed.
Therefore, the following description will be focused on parts different from the embodiment, and description of similar parts will be omitted or simplified.

図１１に示すΔＶｓ０１Ｄの検知・記憶処理は、図５に示す実施形態のＤＶｓ２１Ｄ検知・記憶処理とほぼ同じであるが、ステップＳ８が無く、ステップＳ９ａ，１０ａが異なるので、これらについて説明する。
ステップＳ９ａでは、第１電流パルスの印加開始（開始時刻ｔ０）から第１時刻ｔ１＝５０００μｓｅｃ経過時点で第５オペアンプＯＰ５から得られた劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄを、Ａ／Ｄ入力ポート５２を通じてマイクロプロセッサ５０で取得する。具体的には、図１２に示すように、第１パルスの印加と共に、ステップＳ９０ａで第２タイマをスタートさせ、ステップＳ９１で第２タイマＴ２がＴ２≧５０００μｓｅｃとなるまで待ち、ステップＳ９２で劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄを取得する。なお、取得した劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄを定電流Ｉｃｏｎｓｔで除し、劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤを得ても良い。 The detection / storage process of ΔVs01D shown in FIG. 11 is substantially the same as the DVs21D detection / storage process of the embodiment shown in FIG. 5, but there is no step S8, and steps S9a and 10a are different.
In step S9a, the degraded 0-1 differential voltage ΔVs01D obtained from the fifth operational amplifier OP5 when the first time t1 = 5000 μsec has elapsed from the start of application of the first current pulse (start time t0) is passed through the A / D input port 52. Obtained by the microprocessor 50. Specifically, as shown in FIG. 12, together with the application of the first pulse, the second timer is started in step S90a, and in step S91, the second timer T2 waits until T2 ≧ 5000 μsec. -1 difference voltage ΔVs01D is acquired. Alternatively, the obtained degradation 0-1 differential voltage ΔVs01D may be divided by the constant current Iconst to obtain the degradation first cell impedance RivsD.

その後、ステップＳ１０ａでは、ステップＳ９ａで取得した劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄを、マイクロプロセッサ５０内のメモリ（図示しない）に記憶する。なお、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄの算出に代えて、劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤを、メモリに記憶しても良い。その後は、実施形態と同じく、第１電流パルスの印加を停止し、ガスセンサ２及びガスセンサ制御装置１のＯＦＦとする停止処理を行う（ステップＳ１１，１２）。 Thereafter, in step S10a, the deteriorated 0-1 differential voltage ΔVs01D acquired in step S9a is stored in a memory (not shown) in the microprocessor 50. Instead of calculating the 2-1 differential voltage DVs21D, the deteriorated first cell impedance RivsD may be stored in the memory. Thereafter, similarly to the embodiment, the application of the first current pulse is stopped, and a stop process for turning off the gas sensor 2 and the gas sensor control device 1 is performed (steps S11 and S12).

また、図１３に示す劣化検知・劣化警告処理も、図７に示す実施形態の劣化検知・劣化警告処理とほぼ同じであるが、ステップＳＳ１ａ，ＳＳ２ａが異なるので、これらについて説明する。
エンジンＥＮＧの始動をさせると、マイクロプロセッサ５０が起動し、ステップＳＳ１ａでは、マイクロプロセッサ５０に記憶されていた劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ（あるいは劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）を読み出す。 Also, the deterioration detection / deterioration warning process shown in FIG. 13 is almost the same as the deterioration detection / deterioration warning process of the embodiment shown in FIG. 7, but steps SS1a and SS2a are different.
When the engine ENG is started, the microprocessor 50 is activated, and in step SS1a, the deteriorated 0-1 differential voltage ΔVs01D (or deteriorated first cell impedance RivsD) stored in the microprocessor 50 is read.

続くステップＳＳ２ａでは、劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ（あるいは劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）が、第２しきい値ＴＨ２以上となった（ΔＶｓ０１Ｄ≧ＴＨ２）か否かを判定する(あるいは、ＲｉｖｓＤ≧ＴＨ２’か否かを判定する）。ここでＮｏの場合には、マイクロプロセッサ５０からＥＣＵ１００への通知等は行なわず、ステップＳＳ５で、ＥＣＵ１００において通常のエンジン駆動処理が行われ、劣化警告ランプの点灯も行わない。 In the subsequent step SS2a, it is determined whether or not the degradation 0-1 differential voltage ΔVs01D (or degradation first cell impedance RivsD) is equal to or greater than the second threshold value TH2 (ΔVs01D ≧ TH2) (or RivsD ≧ TH2). 'Determine whether or not.) In the case of No here, notification from the microprocessor 50 to the ECU 100 is not performed, and in step SS5, normal engine drive processing is performed in the ECU 100, and the deterioration warning lamp is not turned on.

一方、ステップＳＳ２ａにおいてＹｅｓ、即ち、ΔＶｓ０１Ｄ≧ＴＨ２(あるいは、ＲｉｖｓＤ≧ＴＨ２’）の場合には、ガスセンサ２の劣化が進行したと考えられるので、ステップＳＳ３に進み、ＥＣＵ１００へガスセンサ２の劣化異常を通知する。これを受けて、破線で示すステップＳＳ４において、ＥＣＵ１００は劣化警告ランプを点灯させ、運転者に対しガスセンサ２の交換等を促す。
なお、上述のステップＳＳ２ａも劣化判定手段に相当する。 On the other hand, if Yes in step SS2a, that is, if ΔVs01D ≧ TH2 (or RivsD ≧ TH2 ′), it is considered that the deterioration of the gas sensor 2 has progressed, so the process proceeds to step SS3 and the ECU 100 is informed of the deterioration abnormality of the gas sensor 2. Notice. In response to this, in step SS4 indicated by a broken line, the ECU 100 turns on the deterioration warning lamp and prompts the driver to replace the gas sensor 2 or the like.
The above-described step SS2a also corresponds to the deterioration determining means.

実施形態でも説明したように、起電力セル２０のセルインピーダンスＲｖｓは、測定室内ガスＥＧＳの酸素濃度の違いのほか、排気ガスＥＧの温度などの外乱要因によっても影響される。
本変形形態１の制御装置１Ａでも、開始時刻ｔ０に起電力セルに生じた劣化開始時セル電圧Ｖｓ０Ｄと、その後の第１時刻に生じた劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄとの差電圧である０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄに基づいて、ガスセンサの劣化を判定する。このため、起電力セル２０の外乱要因による影響をキャンセルして、劣化の判定を行うことができ、より適切に劣化の有無や程度を判定することができる。
しかも、１つの第１電流パルスのうち、開始時刻ｔ０における開始時セル電圧Ｖｓ０Ｄと、比較的時間経過の長い第１時刻ｔ１（＝５０００μｓｅｃ）における第１セル電圧Ｖｓ１Ｄとの間の０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄを判定に用いるので、低周波領域におけるセルインピーダンスの劣化によるセル電圧の変化が反映されやすく、この点からも、より適切に劣化の有無や程度を判定することができる。 As described in the embodiment, the cell impedance Rvs of the electromotive force cell 20 is influenced by disturbance factors such as the temperature of the exhaust gas EG as well as the difference in oxygen concentration of the measurement room gas EGS.
Also in the control device 1A of the first modification, 0− which is the difference voltage between the deterioration start cell voltage Vs0D generated in the electromotive force cell at the start time t0 and the deterioration first cell voltage Vs1D generated at the first time thereafter. Based on the one-difference voltage ΔVs01D, the deterioration of the gas sensor is determined. For this reason, the influence by the disturbance factor of the electromotive force cell 20 can be canceled and the determination of deterioration can be performed, and the presence or absence and degree of deterioration can be determined more appropriately.
In addition, in one first current pulse, a 0-1 difference between the start cell voltage Vs0D at the start time t0 and the first cell voltage Vs1D at the first time t1 (= 5000 μsec) having a relatively long time elapse. Since the voltage ΔVs01D is used for the determination, a change in the cell voltage due to the deterioration of the cell impedance in the low frequency region is easily reflected, and from this point, the presence / absence and degree of the deterioration can be more appropriately determined.

さらに本変形形態１でも、実施形態（図８参照）と同様に、ガス検出信号Ｖｉｐを補正するが、ステップＳＴ２ａにおいて、先に取得した０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ（あるいは劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）を用いて、ガス検出信号Ｖｉｐを補正する点で異なる（図１４参照）。即ち、ステップＳＴ２ａでは、ガス検出信号Ｖｉｐの出力に先立ち、ガス検出信号Ｖｉｐを、劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄに基づく量である、０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ（あるいは劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）を用いて補正する。具体的には、例えば、０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ（あるいは劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）と取得したガス検出信号Ｖｉｐとから、補正済のガス検出信号Ｖｉｐが得られるテーブルを予め作成しておき、これを用いて、補正済のガス検出信号Ｖｉｐを取得する。なお、上述のステップＳＴ２ａが、ポンプ電流補正手段に相当する。 Further, in the first modification as well, the gas detection signal Vip is corrected as in the embodiment (see FIG. 8), but in step ST2a, the 0-1 differential voltage ΔVs01D (or the deteriorated first cell impedance RivsD) obtained earlier is obtained. Is used to correct the gas detection signal Vip (see FIG. 14). That is, in step ST2a, prior to the output of the gas detection signal Vip, the gas detection signal Vip is used with the 0-1 differential voltage ΔVs01D (or the deteriorated first cell impedance RivsD), which is an amount based on the deteriorated first cell voltage Vs1D. To correct. Specifically, for example, a table for obtaining a corrected gas detection signal Vip from the 0-1 differential voltage ΔVs01D (or the deteriorated first cell impedance RivsD) and the acquired gas detection signal Vip is prepared in advance. Using this, the corrected gas detection signal Vip is acquired. The above-described step ST2a corresponds to the pump current correcting unit.

加えて、本変形形態１のガスセンサの制御装置１Ａでも、実施形態（図９，図１０参照）と同じく、補正した目標差電圧ΔＶｓｔｇを用いてヒータ制御を行う（図１０参照）が、ステップＳＵ１ａにおいて、０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ（あるいは劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）で目標差電圧ΔＶｓｔｇ（あるいは目標インピーダンスＲｔｇ）の補正を行う（図１５参照）点で異なる。即ち、本変形形態１では、ステップＳＵ１ａにおいて、０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ（あるいは劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）で補正された、補正済の目標差電圧ΔＶｓｔｇ（あるいは目標インピーダンスＲｔｇ）を得る。そして、この補正済の目標差電圧ΔＶｓｔｇ（あるいは目標インピーダンスＲｔｇ）を用いて、実施形態と同様に、ヒータ制御を行う（図１０参照）。 In addition, in the gas sensor control device 1A according to the first modification, similarly to the embodiment (see FIGS. 9 and 10), the heater control is performed using the corrected target differential voltage ΔVstg (see FIG. 10), but step SU1a The difference is that the target difference voltage ΔVstg (or target impedance Rtg) is corrected with the 0-1 difference voltage ΔVs01D (or the deteriorated first cell impedance RivsD) (see FIG. 15). That is, in the first modification, in step SU1a, the corrected target difference voltage ΔVstg (or target impedance Rtg) corrected by the 0-1 difference voltage ΔVs01D (or the deteriorated first cell impedance RivsD) is obtained. Then, using this corrected target differential voltage ΔVstg (or target impedance Rtg), heater control is performed as in the embodiment (see FIG. 10).

（変形形態２）
次いで、変形形態１のガスセンサ２の制御装置１Ｂについて、図１６〜図１９のフローチャートを参照して説明する。
前述した実施形態及び変形形態１の制御装置１，１Ａでは、ガスセンサ２の劣化を検知するに当たり、ステップＳ５により、起電力セル電圧Ｖｓがストイキ時電圧Ｖｓｓであるタイミングで、起電力セル２０に第１電流パルスを印加した。そして、実施形態では、劣化０−２差電圧ΔＶｓ０２Ｄと劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄを得て、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ（あるいは、２−１インピーダンス差ΔＲｖｓ）を算出し、これを用いてガスセンサ２（起電力セル２０）の劣化の有無を判断し、あるいは、ガス検出信号Ｖｉｐやヒータ温度制御の補正を行った。また、変形形態１では、劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄのみを得て、これを用いてガスセンサ２（起電力セル２０）の劣化の有無を判断し、あるいは、ガス検出信号Ｖｉｐやヒータ温度制御の補正を行った。 (Modification 2)
Next, the control device 1B of the gas sensor 2 according to the first modification will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
In the control devices 1 and 1A of the above-described embodiment and modification 1, when detecting the deterioration of the gas sensor 2, the electromotive force cell voltage Vs is set to the electromotive force cell 20 at the timing when the electromotive force cell voltage Vs is the stoichiometric voltage Vss in step S5. One current pulse was applied. In the embodiment, the deterioration 0-2 difference voltage ΔVs02D and the deterioration 0-1 difference voltage ΔVs01D are obtained, the 2-1 difference voltage DVs21D (or 2-1 impedance difference ΔRvs) is calculated, and this is used as a gas sensor. 2 (electromotive force cell 20) was judged whether or not it was deteriorated, or the gas detection signal Vip and the heater temperature control were corrected. Further, in the first modification, only the deterioration 0-1 differential voltage ΔVs01D is obtained, and using this, the presence or absence of deterioration of the gas sensor 2 (electromotive force cell 20) is determined, or the gas detection signal Vip or heater temperature control is determined. Correction was performed.

本変形形態２の制御装置１Ｂでも、ガスセンサ２の劣化を検知するに当たり、ステップＳ５により、起電力セル電圧Ｖｓがストイキ時電圧Ｖｓｓであるタイミングで、起電力セル２０に第１電流パルスを印加する点は、実施形態及び変形形態１と同じである。また、劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ（あるいは劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）のみを得る点は、変形形態１と同じである。
但し、本変形形態２の制御装置１Ｂでは、予め得ておいた新品のガスセンサ２についての新品０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｎ（あるいは新品第１セルインピーダンスＲｉｖｓＮ）を記憶しておく。そして、各時点で取得する劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄと記憶していた新品０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｎとの差電圧である第１差電圧ＳＶｓ１（あるいは、劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤと新品第１セルインピーダンスＲｉｖｓＮとの差電圧である第１インピーダンス差ＳＲｉｖｓ）を用いて、ガスセンサ２（起電力セル２０）の劣化の有無を判断し、あるいは、ガス検出信号Ｖｉｐやヒータ温度制御の補正を行う点で異なり、他は同じである。
そこで、以下では、実施形態あるいは変形形態１と異なる部分を中心に説明し、同様な部分の説明は省略あるいは簡略化する。 Even in the control device 1B of the second modification, in detecting the deterioration of the gas sensor 2, the first current pulse is applied to the electromotive force cell 20 at the timing when the electromotive force cell voltage Vs is the stoichiometric voltage Vss in step S5. The point is the same as the embodiment and the first modification. Moreover, the point which obtains only the degradation 0-1 difference voltage (DELTA) Vs01D (or degradation 1st cell impedance RivsD) is the same as the modification 1.
However, in the control device 1B of the second modification, a new 0-1 differential voltage ΔVs01N (or a new first cell impedance RivsN) for a new gas sensor 2 obtained in advance is stored. Then, the first differential voltage SVs1 (or the degraded first cell impedance RivsD and the first new product voltage) which is the difference voltage between the deteriorated 0-1 differential voltage ΔVs01D acquired at each time point and the stored new 0-1 differential voltage ΔVs01N. The first impedance difference SRivs), which is a voltage difference from the cell impedance RivsN, is used to determine whether the gas sensor 2 (electromotive force cell 20) has deteriorated or to correct the gas detection signal Vip and the heater temperature control. The others are the same.
Therefore, the following description will focus on parts that are different from the embodiment or modification 1, and description of similar parts will be omitted or simplified.

図１６に示すＳＶｓ１の検知・記憶処理は、図５に示す実施形態のＤＶｓ２１Ｄ検知・記憶処理、及び図１１に示す変形形態１のΔＶｓ０１Ｄの検知・記憶処理とほぼ同じであるが、ステップＳ１０ｂが異なるので、これについて説明する。
変形形態１と同じく（図１１，図１２参照）、起電力セル電圧Ｖｓがストイキ時電圧Ｖｓｓである条件（ステップＳ５でＹｅｓ）下で、ステップＳ９ａ（ステップＳ９２）で、第５オペアンプＯＰ５から得られた劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ（あるいは、劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤ）を取得する。 The SVs1 detection / storage process shown in FIG. 16 is substantially the same as the DVs21D detection / storage process of the embodiment shown in FIG. 5 and the ΔVs01D detection / storage process of the first modification shown in FIG. Since this is different, this will be described.
Similar to the modified embodiment 1 (see FIGS. 11 and 12), it is obtained from the fifth operational amplifier OP5 in step S9a (step S92) under the condition that the electromotive force cell voltage Vs is the stoichiometric voltage Vss (Yes in step S5). The obtained degradation 0-1 differential voltage ΔVs01D (or degradation first cell impedance RivsD) is acquired.

その後、ステップＳ１０ｂでは、劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄと、予め記憶していた新品のガスセンサ２についての新品０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｎとの差電圧である第１差電圧ＳＶｓ１を算出し（ＳＶｓ１＝ΔＶｓ０１Ｄ−ΔＶｓ０１Ｎ）、マイクロプロセッサ５０内のメモリ（図示しない）に記憶する。なお、第１差電圧ＳＶｓ１の算出に代えて、劣化第１セルインピーダンスＲｉｖｓＤと、予め記憶していた新品第１セルインピーダンスＲｉｖｓＮとの差電圧である第１インピーダンス差ＳＲｉｖｓを算出し（ＳＲｉｖｓ＝ＲｉｖｓＤ−ＲｉｖｓＮ）、メモリに記憶しても良い。その後は、実施形態及び変形形態１と同じく、第１電流パルスの印加を停止し、ガスセンサ２及びガスセンサ制御装置１のＯＦＦとする停止処理を行う（ステップＳ１１，１２）。 Thereafter, in step S10b, a first differential voltage SVs1 which is a differential voltage between the deteriorated 0-1 differential voltage ΔVs01D and the new gas sensor 0-1 differential voltage ΔVs01N for the new gas sensor 2 stored in advance is calculated (SVs1 = ΔVs01D−ΔVs01N), which is stored in a memory (not shown) in the microprocessor 50. Instead of calculating the first differential voltage SVs1, a first impedance difference SRivs, which is a difference voltage between the deteriorated first cell impedance RivsD and the new first cell impedance RivsN stored in advance, is calculated (SRivs = RivsD -RivsN), may be stored in memory. After that, as in the embodiment and the first modification, the application of the first current pulse is stopped, and the stop process for turning off the gas sensor 2 and the gas sensor control device 1 is performed (steps S11 and S12).

また、図１７に示す劣化検知・劣化警告処理も、図７，図１３に示す実施形態及び変形形態１の劣化検知・劣化警告処理とほぼ同じであるが、ステップＳＳ１ｂ，ＳＳ２ｂが異なるので、これらについて説明する。
エンジンＥＮＧの始動をさせると、マイクロプロセッサ５０が起動し、ステップＳＳ１ｂでは、マイクロプロセッサ５０に記憶されていた第１差電圧ＳＶｓ１（あるいは第１インピーダンス差ＳＲｉｖｓ）を読み出す。 Also, the degradation detection / degradation warning process shown in FIG. 17 is almost the same as the degradation detection / degradation warning process of the embodiment and the modification 1 shown in FIGS. 7 and 13, but steps SS1b and SS2b are different. Will be described.
When the engine ENG is started, the microprocessor 50 is started, and in step SS1b, the first differential voltage SVs1 (or the first impedance difference SRivs) stored in the microprocessor 50 is read.

続くステップＳＳ２ｂでは、第１差電圧ＳＶｓ１（あるいは第１インピーダンス差ＳＲｉｖｓ）が、第３しきい値ＴＨ３以上となった（ＳＶｓ１≧ＴＨ３）か否かを判定する(あるいは、ＳＲｉｖｓ≧ＴＨ３’か否かを判定する）。ここでＮｏの場合には、ステップＳＳ５で、ＥＣＵ１００において通常のエンジン駆動処理が行われ、劣化警告ランプの点灯も行わない。一方、ステップＳＳ２ｂにおいてＹｅｓ、即ち、ＳＶｓ１≧ＴＨ３(あるいは、Ｒｉｖｓ≧ＴＨ３’）の場合には、ステップＳＳ３に進み、ＥＣＵ１００へガスセンサ２の劣化異常を通知する。
なお、上述のステップＳＳ２ｂも劣化判定手段に相当する。 In the subsequent step SS2b, it is determined whether or not the first differential voltage SVs1 (or the first impedance difference SRivs) has become equal to or greater than the third threshold value TH3 (SVs1 ≧ TH3) (or whether SRivs ≧ TH3 ′). To determine). In the case of No here, in step SS5, normal engine drive processing is performed in the ECU 100, and the deterioration warning lamp is not turned on. On the other hand, if Yes in step SS2b, that is, if SVs1 ≧ TH3 (or Rivs ≧ TH3 ′), the process proceeds to step SS3 to notify the ECU 100 of the deterioration abnormality of the gas sensor 2.
The above-described step SS2b also corresponds to the deterioration determining means.

実施形態及び変形形態１でも説明したように、起電力セル２０のセルインピーダンスＲｖｓは、測定室内ガスＥＧＳの酸素濃度の違いのほか、排気ガスＥＧの温度などの外乱要因によっても影響される。
本変形形態２の制御装置１Ｂでも、劣化開始時セル電圧Ｖｓ０Ｄと劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄとの差電圧である０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄに基づいて、ガスセンサの劣化を判定するので、外乱要因による影響をキャンセルして、劣化の判定を行うことができ、より適切に劣化の有無や程度を判定することができる。
しかも、１つの第１電流パルスのうち、開始時刻ｔ０における開始時セル電圧Ｖｓ０Ｄと、比較的時間経過の長い第１時刻ｔ１（＝５０００μｓｅｃ）における第１セル電圧Ｖｓ１Ｄとの間の０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄに基づく第１差電圧ＳＶｓ１を判定に用いるので、低周波領域におけるセルインピーダンスの劣化によるセル電圧の変化が反映されやすく、この点からも、より適切に劣化の有無や程度を判定することができる。
さらに、劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄから新品０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｎを差し引いて、第１差電圧ＳＶｓ１を得るので、個々のガスセンサ２における新品０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｎ（従って、新品第１セル電圧Ｖｓ１Ｎ）のばらつきをキャンセルでき、劣化によって生じた起電力セル２０のセルインピーダンスの増加分が明確になり、より適切に劣化の有無や程度を判定することができる。 As described in the embodiment and the first modification, the cell impedance Rvs of the electromotive force cell 20 is influenced by disturbance factors such as the temperature of the exhaust gas EG as well as the difference in oxygen concentration of the measurement room gas EGS.
Even in the control device 1B of the second modification, the deterioration of the gas sensor is determined based on the 0-1 differential voltage ΔVs01D that is the difference voltage between the deterioration start cell voltage Vs0D and the deterioration first cell voltage Vs1D. It is possible to cancel the influence and determine the deterioration, and more appropriately determine the presence and degree of the deterioration.
In addition, in one first current pulse, a 0-1 difference between the start cell voltage Vs0D at the start time t0 and the first cell voltage Vs1D at the first time t1 (= 5000 μsec) having a relatively long time elapse. Since the first differential voltage SVs1 based on the voltage ΔVs01D is used for the determination, the change in the cell voltage due to the deterioration of the cell impedance in the low frequency region is easily reflected, and also from this point, the presence / absence and degree of the deterioration are more appropriately determined. Can do.
Further, since the first differential voltage SVs1 is obtained by subtracting the new 0-1 differential voltage ΔVs01N from the deteriorated 0-1 differential voltage ΔVs01D, the new 0-1 differential voltage ΔVs01N (accordingly, the new first cell voltage in each gas sensor 2). Vs1N) variation can be canceled, the increase in cell impedance of the electromotive force cell 20 caused by the degradation becomes clear, and the presence or absence and degree of degradation can be determined more appropriately.

さらに本変形形態２でも、実施形態（図８参照）及び変形形態１（図１４参照）と同様に、ガス検出信号Ｖｉｐを補正するが、ステップＳＴ２ｂにおいて、先に取得した第１差電圧ＳＶｓ１（あるいは第１インピーダンス差ＳＲｉｖｓ）を用いて、ガス検出信号Ｖｉｐを補正する点で異なる（図１８参照）。即ち、ステップＳＴ２ｂでは、ガス検出信号Ｖｉｐの出力に先立ち、ガス検出信号Ｖｉｐを、劣化第１セル電圧Ｖｓ１Ｄに基づく量である、第１差電圧ＳＶｓ１（あるいは第１インピーダンス差ＳＲｉｖｓ）を用いて補正する。具体的には、例えば、第１差電圧ＳＶｓ１（あるいは第１インピーダンス差ＳＲｉｖｓ）と取得したガス検出信号Ｖｉｐとから、補正済のガス検出信号Ｖｉｐが得られるテーブルを予め作成しておき、これを用いて、補正済のガス検出信号Ｖｉｐを取得する。なお、上述のステップＳＴ２ｂも、ポンプ電流補正手段に相当する。 Further, in the second modification, as in the embodiment (see FIG. 8) and the first modification (see FIG. 14), the gas detection signal Vip is corrected. In step ST2b, the first difference voltage SVs1 ( Alternatively, the difference is that the gas detection signal Vip is corrected using the first impedance difference SRivs) (see FIG. 18). That is, in step ST2b, prior to the output of the gas detection signal Vip, the gas detection signal Vip is corrected using the first differential voltage SVs1 (or the first impedance difference SRivs), which is an amount based on the deteriorated first cell voltage Vs1D. To do. Specifically, for example, a table in which a corrected gas detection signal Vip is obtained in advance from the first differential voltage SVs1 (or the first impedance difference SRivs) and the acquired gas detection signal Vip is prepared in advance. The corrected gas detection signal Vip is used. The above-described step ST2b also corresponds to the pump current correcting unit.

加えて、本変形形態２のガスセンサの制御装置１Ｂでも、実施形態（図９，図１０参照）及び変形形態１（図１５，図１０参照）と同じく、補正した目標差電圧ΔＶｓｔｇを用いてヒータ制御を行う（図１０参照）が、ステップＳＵ１ｂにおいて、第１差電圧ＳＶｓ１（あるいは第１インピーダンス差ＳＲｉｖｓ）で目標差電圧ΔＶｓｔｇ（あるいは目標インピーダンスＲｔｇ）の補正を行う（図１９参照）点で異なる。即ち、本変形形態２では、ステップＳＵ１ｂにおいて、第１差電圧ＳＶｓ１（あるいは第１インピーダンス差ＳＲｉｖｓ）で補正された、補正済の目標差電圧ΔＶｓｔｇ（あるいは目標インピーダンスＲｔｇ）を得る。そして、この補正済の目標差電圧ΔＶｓｔｇ（あるいは目標インピーダンスＲｔｇ）を用いて、実施形態と同様に、ヒータ制御を行う（図１０参照）。 In addition, the gas sensor control device 1B according to the second modification also uses the corrected target differential voltage ΔVstg as in the embodiment (see FIGS. 9 and 10) and the first modification (see FIGS. 15 and 10). The control is performed (see FIG. 10) except that the target differential voltage ΔVstg (or the target impedance Rtg) is corrected with the first differential voltage SVs1 (or the first impedance difference SRivs) in the step SU1b (see FIG. 19). . That is, in the second modification, in step SU1b, a corrected target difference voltage ΔVstg (or target impedance Rtg) corrected by the first difference voltage SVs1 (or first impedance difference SRivs) is obtained. Then, using this corrected target differential voltage ΔVstg (or target impedance Rtg), heater control is performed as in the embodiment (see FIG. 10).

以上において、本発明のガスセンサ制御装置を、実施形態及び変形形態１，２に即して説明したが、本発明は上述の実施形態等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態等では、ガスセンサ２として、排気ガスＥＧ中の酸素濃度（空燃比）を検出する空燃比センサに本発明を適用した例を示したが、「ガスセンサ」は、空燃比センサに限られず、窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を検出するＮＯｘセンサなどであっても良い。
また、ガスセンサは排気管に装着されるものに限定されず、ＥＧＲ装置を備えるエンジンの吸気管に装着されて、吸気ガス中の酸素濃度を検出するガスセンサに本発明を適用しても良い。 In the above, the gas sensor control device of the present invention has been described according to the embodiment and the first and second modifications. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment and the like, and does not depart from the gist thereof. Needless to say, the present invention can be appropriately changed and applied.
For example, in the embodiments and the like, the example in which the present invention is applied to the air-fuel ratio sensor that detects the oxygen concentration (air-fuel ratio) in the exhaust gas EG is shown as the gas sensor 2, but the “gas sensor” is not limited to the air-fuel ratio sensor. Alternatively, a NOx sensor that detects the concentration of nitrogen oxide (NOx) may be used.
Further, the gas sensor is not limited to the one attached to the exhaust pipe, and the present invention may be applied to a gas sensor that is attached to an intake pipe of an engine equipped with an EGR device and detects the oxygen concentration in the intake gas.

また、実施形態等では、ヒータ部４の温度制御に当たり、目標差電圧ΔＶｓｔｇ（あるいは目標インピーダンスＲｔｇ）を補正した（ステップＳＵ１参照）が、これに代えて、目標差電圧ΔＶｓｔｇ（あるいは目標インピーダンスＲｔｇ）は変えず、例えば１００ｍｓｅｃ毎に、第３セルインピーダンスＲｐｖｓを取得するたびに、これを、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ、劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ、第１差電圧ＳＶｓ１などで補正し、補正済の第３セルインピーダンスＲｐｖｓを用いてヒータ部４の温度制御を行っても良い。さらに、実施形態等では、ガスセンサ２の劣化の有無を判断し、劣化を検知した場合には、ガス検出信号Ｖｉｐの補正、及びヒータ温度制御の補正の双方を行うようにした例を示した。しかし、ガスセンサ２の劣化を検知した場合に、ガス検出信号Ｖｉｐの補正及びヒータ温度制御の補正のうち、一方のみ行うようにしても良い。 In the embodiment and the like, the target differential voltage ΔVstg (or target impedance Rtg) is corrected in the temperature control of the heater unit 4 (see step SU1). Instead, the target differential voltage ΔVstg (or target impedance Rtg) is corrected. For example, every time the third cell impedance Rpvs is acquired every 100 msec, this is corrected with the 2-1 differential voltage DVs21D, the degraded 0-1 differential voltage ΔVs01D, the first differential voltage SVs1, etc. The temperature control of the heater unit 4 may be performed using the third cell impedance Rpvs. Further, in the embodiment and the like, the example in which the presence / absence of deterioration of the gas sensor 2 is determined and the deterioration is detected, both the correction of the gas detection signal Vip and the correction of the heater temperature control are shown. However, when the deterioration of the gas sensor 2 is detected, only one of the correction of the gas detection signal Vip and the correction of the heater temperature control may be performed.

また、実施形態では、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ、劣化０−１差電圧ΔＶｓ０１Ｄ、第１差電圧ＳＶｓ１などを検知し記憶するタイミングを、車両の運行を終えて、運転者がキースイッチをＯＦＦにした後で、起電力セル電圧Ｖｓがストイキ時電圧Ｖｓｓであるタイミングとした（図５，図１１，図１６、ステップＳ２〜Ｓ５参照）。しかし、２−１差電圧ＤＶｓ２１Ｄ等を検知するタイミングとしては、起電力セル電圧Ｖｓがストイキ時電圧Ｖｓｓであるタイミングの中で、適宜設定すれば良い。 In the embodiment, the timing at which the 2-1 differential voltage DVs21D, the deteriorated 0-1 differential voltage ΔVs01D, the first differential voltage SVs1, and the like are detected and stored is terminated after the vehicle is operated and the driver turns off the key switch. After that, the timing at which the electromotive force cell voltage Vs is the stoichiometric voltage Vss is set (see FIGS. 5, 11, and 16, Steps S2 to S5). However, the timing for detecting the 2-1 differential voltage DVs21D and the like may be set as appropriate within the timing at which the electromotive force cell voltage Vs is the stoichiometric voltage Vss.

また、実施形態等では、ガスセンサ制御装置１等をＥＣＵ１００とは別体とする態様を示した（図１参照）が、本発明の「ガスセンサ制御装置」はこれに限られない。例えば、実施形態のガスセンサ制御装置１における機能部品（具体的には、センサ制御回路６０、ヒータ制御回路７０、マイクロプロセッサ５０）をＥＣＵ１００内に設置し、このＥＣＵ１００にガスセンサ２を接続する態様、即ち、ＥＣＵ１００を「ガスセンサ制御装置」として兼用させる態様としても良い。 Moreover, although the embodiment etc. showed the aspect which made the gas sensor control apparatus 1 grade | etc., Separate from ECU100 (refer FIG. 1), the "gas sensor control apparatus" of this invention is not restricted to this. For example, the functional components (specifically, the sensor control circuit 60, the heater control circuit 70, and the microprocessor 50) in the gas sensor control device 1 of the embodiment are installed in the ECU 100, and the gas sensor 2 is connected to the ECU 100, that is, The ECU 100 may also be used as a “gas sensor control device”.

１，１Ａ，１Ｂガスセンサ制御装置(ガスセンサの制御装置)
２ガスセンサ
３センサ部
３Ｓ測定室
４ヒータ部（ヒータ）
１０ポンプセル
１１電解質層（第２固体電解質体）
１２外側電極（ポンプ電極）
１３第２測定室電極
２０起電力セル
２１電解質層（第１固体電解質体）
２２第１測定室電極
２３基準電極
２４基準酸素室
Ｉｐポンプ電流
Ｖｓ起電力セル電圧
Ｖｓｓ（測定室内ガスがストイキ状態であるときの起電力セル電圧である）ストイキ時電圧
Ｖｓ１Ｎ（第１時刻ｔ１における、新品の起電力セル電圧である）新品第１セル電圧
Ｖｓ２Ｎ（第２時刻ｔ２における、新品の起電力セル電圧である）新品第２セル電圧
Ｖｓ０Ｎ（開始時刻ｔ０における、新品の起電力セル電圧である）新品開始時セル電圧
Ｖｓ１Ｄ（第１時刻ｔ１における、劣化品の起電力セル電圧である）劣化第１セル電圧（第１セル電圧）
Ｖｓ２Ｄ（第２時刻ｔ２における、劣化品の起電力セル電圧である）劣化第２セル電圧
Ｖｓ０Ｄ（開始時刻ｔ０における、劣化品の起電力セル電圧である）劣化開始時セル電圧
Ｖｓ０（開始時刻ｔ０における、起電力セル電圧である）開始時セル電圧
Ｖｓ３（第３時刻ｔ３における起電力セル電圧である）第３セル電圧
ΔＶｓ差電圧
ΔＶｓｔｇ目標差電圧（ヒータ制御手段の目標値）
ΔＶｓ０１Ｎ（第１セル電圧Vs1Nと開始時セル電圧Vs0Nとの）新品０−１差電圧
ΔＶｓ０２Ｎ（第２セル電圧Vs2Nと開始時セル電圧Vs0Nとの）新品０−２差電圧
ΔＶｓ０１Ｄ（第１セル電圧Vs1Dと開始時セル電圧Vs0Dとの）劣化０−１差電圧
ΔＶｓ０２Ｄ（第２セル電圧Vs2Dと開始時セル電圧Vs0Dとの）劣化０−２差電圧
ΔＶｓ０３（第３セル電圧Vs3Dと開始時セル電圧Vs0Dとの）０−３差電圧
ＤＶｓ２１Ｄ（第１セル電圧Vs1Dと第２セル電圧Vs2Dとの）２−１差電圧
ＳＶｓ１（第１セル電圧Vs1Dと新品第１セル電圧Vs1Nとの）第１差電圧
ＳＶｓ２（第２セル電圧Vs2Dと新品第２セル電圧Vs2Nとの）第２差電圧
Ｒｖｓセルインピーダンス
Ｒｉｖｓ，ＲｉｖｓＮ，ＲｉｖｓＤ（起電力セルの第１時刻ｔ１における）第１セルインピーダンス
ＲｉｖｓＮ新品第１セルインピーダンス
ＲｉｖｓＤ劣化第１セルインピーダンス
Ｒｐｖｓ，ＲｐｖｓＮ，ＲｐｖｓＤ（起電力セルの第２時刻ｔ２における，第３時刻ｔ３における）第２セルインピーダンス，第３セルインピーダンス
ＲｐｖｓＮ新品第２セルインピーダンス
ＲｐｖｓＤ劣化第２セルインピーダンス
ΔＲｖｓ（起電力セルの第２時刻ｔ２におけるセルインピーダンスRpvsDと、第１時刻ｔ１におけるセルインピーダンスRivsDとの）２−１インピーダンス差
ＳＲｉｖｓ（起電力セルの第１時刻ｔ１における、新品セルインピーダンスRivsNと劣化セルインピーダンスRivsDとの）第１インピーダンス差
ＤＶｓ２１Ｄ，ΔＶｓ０１Ｄ，ＳＶｓ１，ΔＲｖｓ，ＲｉｖｓＤ，ＳＲｉｖｓ第１セル電圧に基づく量
Ｖｉｐガス検出信号（酸素濃度信号、ポンプ電流に対応した量）
５０マイクロプロセッサ
６０センサ制御回路（電流制御手段、第１検知手段、第２検知手段）
７０ヒータ制御回路
８１，８２，８３接続配線
ｔ０開始時刻
ｔ１第１時刻
ｔ２第２時刻
ｔ３第３時刻
ＥＮＧエンジン
ＥＰ排気管
ＥＧ排気ガス（被測定ガス）
ＥＧＳ測定室内ガス
ＲＧ基準ガス
１００ＥＣＵ
Ｖｒｆ目標電圧
ＴＨ１第１しきい値
ＴＨ２第２しきい値
ＴＨ３第３しきい値）
Ｒｔｇ目標インピーダンス（ヒータ制御手段の目標値）
Ｓ９２第１検知手段
Ｓ８第２検知手段
Ｓ７初期検知手段
Ｓ５検知指示手段
ＳＳ２，ＳＳ２ａ，ＳＳ２ｂ劣化判定手段
ＳＳ３，ＳＳ４劣化警告手段
ＳＴ２，ＳＴ２ａ，ＳＴ２ｂポンプ電流補正手段
ＳＴ３出力手段
ＳＶ１第３検知手段
ＳＶ２ヒータ制御手段
ＳＵ１，ＳＵ１ａ，ＳＵ１ｂヒータ制御補正手段 1, 1A, 1B Gas sensor control device (gas sensor control device)
2 Gas sensor 3 Sensor part 3S Measurement chamber 4 Heater part (heater)
10 Pump Cell 11 Electrolyte Layer (Second Solid Electrolyte Body)
12 Outer electrode (pump electrode)
13 Second measurement chamber electrode 20 Electromotive force cell 21 Electrolyte layer (first solid electrolyte body)
22 First measurement chamber electrode 23 Reference electrode 24 Reference oxygen chamber Ip Pump current Vs Electromotive force cell voltage Vss (electromotive force cell voltage when measurement chamber gas is in a stoichiometric state) stoichiometric voltage Vs1N (at first time t1) , New electromotive force cell voltage) new first cell voltage Vs2N (new electromotive force cell voltage at second time t2) new second cell voltage Vs0N (new electromotive force cell voltage at start time t0) The cell voltage Vs1D at the start of a new article (is the electromotive force cell voltage of the deteriorated product at the first time t1) The deteriorated first cell voltage (first cell voltage)
Vs2D (It is the electromotive force cell voltage of the deteriorated product at the second time t2) Degraded second cell voltage Vs0D (It is the electromotive force cell voltage of the deteriorated product at the start time t0) Deterioration start cell voltage Vs0 (Start time t0) Cell voltage Vs3 at start time (which is the electromotive force cell voltage at the third time t3) third cell voltage ΔVs difference voltage ΔVstg target voltage difference (target value of the heater control means)
ΔVs01N New 0-1 differential voltage ΔVs02N (first cell voltage Vs1N and starting cell voltage Vs0N) New 0-2 differential voltage ΔVs01D (first cell voltage Vs0N) (second cell voltage Vs2N and starting cell voltage Vs0N) Degradation 0-1 difference voltage ΔVs02D (Vs1D and starting cell voltage Vs0D) Degradation 0-2 difference voltage ΔVs03 (Second cell voltage Vs2D and starting cell voltage Vs0D) Degradation 0-2 difference voltage ΔVs03 (Third cell voltage Vs3D and starting cell voltage) 0-3 differential voltage DVs21D (from Vs0D) 2-1 differential voltage SVs1 (from first cell voltage Vs1D and second cell voltage Vs2D) First difference (from first cell voltage Vs1D to new first cell voltage Vs1N) Voltage SVs2 Second difference voltage Rvs (second cell voltage Vs2D and new second cell voltage Vs2N) Cell impedance Rivs, RivsN, RivsD First cell impedance RivsN (first electromotive force cell at first time t1) New first cell Impedance RivsD Deteriorated first cell impedance Rpvs, RpvsN, RpvsD Second cell impedance (at second time t2 of electromotive force cell, at third time t3) Second cell impedance, third cell impedance RpvsN New second cell impedance RpvsD Degraded second cell impedance ΔRvs 2-1 impedance difference SRivs (between cell impedance RpvsD at the second time t2 of the electromotive force cell and cell impedance RivsD at the first time t1) (new cell impedance RivsN and deterioration at the first time t1 of the electromotive force cell) First impedance differences DVs21D, ΔVs01D, SVs1, ΔRvs, RivsD, SRivs based on the first cell voltage Vip Gas detection signal (oxygen concentration signal, corresponding to pump current) Amount)
50 Microprocessor 60 Sensor control circuit (current control means, first detection means, second detection means)
70 Heater control circuits 81, 82, 83 Connection wiring t0 Start time t1 First time t2 Second time t3 Third time ENG Engine EP Exhaust pipe EG Exhaust gas (measured gas)
EGS Measurement room gas RG Reference gas 100 ECU
Vrf target voltage TH1 first threshold value TH2 second threshold value TH3 third threshold value)
Rtg target impedance (target value of heater control means)
S92 First detection means S8 Second detection means S7 Initial detection means S5 Detection instruction means SS2, SS2a, SS2b Degradation judgment means SS3, SS4 Degradation warning means ST2, ST2a, ST2b Pump current correction means ST3 Output means SV1 Third detection means SV2 Heater control means SU1, SU1a, SU1b Heater control correction means

Claims

第１固体電解質体、
この第１固体電解質体上にそれぞれ形成され基準酸素分圧の基準ガスに曝される基準電極、及び
被測定ガスが流入する測定室内の測定室内ガスに曝される第１測定室電極を有し、
上記基準酸素分圧と上記測定室内ガスの酸素分圧との差に応じた起電力を発生する起電力セル、及び、
第２固体電解質体、
この第２固体電解質体上にそれぞれ形成され上記測定室内ガスに曝される第２測定室電極、及び
上記被測定ガスまたは外気に曝されるポンプ電極を有し、
上記測定室内の酸素を、上記被測定ガスまたは上記外気に汲み出しまたは汲み入れるポンプセル、を備える
ガスセンサの制御装置であって、
上記基準電極と上記第１測定室電極との間に生じる起電力セル電圧が、上記測定室内ガスがストイキオメトリーであるときに上記起電力セルに生じるストイキ時電圧になるように、上記ポンプセルを流れるポンプ電流を制御する電流制御手段と、
一定の第１電流を流す第１電流パルスを上記起電力セルに加え、上記第１電流パルスの印加中で、かつ、上記第１電流パルスの印加開始から０．２ｍｓｅｃ以上経過した第１時刻に、上記起電力セルに生じる第１セル電圧を検知する第１検知手段と、
上記起電力セル電圧が上記ストイキ時電圧であるときに、上記第１検知手段による上記第１セル電圧の検知を指示する検知指示手段と、を備える
ガスセンサの制御装置。 A first solid electrolyte body,
A reference electrode formed on the first solid electrolyte body and exposed to a reference gas having a reference partial pressure of oxygen; and a first measurement chamber electrode exposed to a measurement chamber gas in a measurement chamber into which the measurement gas flows. ,
An electromotive force cell that generates an electromotive force according to a difference between the reference oxygen partial pressure and the oxygen partial pressure of the measurement chamber gas; and
A second solid electrolyte body,
A second measurement chamber electrode formed on the second solid electrolyte body and exposed to the measurement chamber gas; and a pump electrode exposed to the measurement gas or the outside air,
A control device for a gas sensor comprising a pump cell for pumping or pumping oxygen in the measurement chamber into the gas to be measured or the outside air,
The pump cell is set so that the electromotive force cell voltage generated between the reference electrode and the first measurement chamber electrode becomes a stoichiometric voltage generated in the electromotive force cell when the measurement chamber gas is stoichiometric. Current control means for controlling the flowing pump current;
A first current pulse that causes a constant first current to flow is applied to the electromotive force cell, and during the application of the first current pulse and at a first time when 0.2 msec or more has elapsed from the start of the application of the first current pulse. First detecting means for detecting a first cell voltage generated in the electromotive force cell;
A gas sensor control device comprising: detection instruction means for instructing detection of the first cell voltage by the first detection means when the electromotive force cell voltage is the stoichiometric voltage.

請求項１に記載のガスセンサの制御装置であって、
前記第１電流パルスの印加開始から経過時間が０．２ｍｓｅｃ経過前の第２時刻に上記起電力セルに生じた第２セル電圧を検知する第２検知手段と、
前記第１セル電圧と上記第２セル電圧との差電圧に基づいて、ガスセンサの劣化を判定する劣化判定手段と、を備える
ガスセンサの制御装置。 The gas sensor control device according to claim 1,
Second detection means for detecting a second cell voltage generated in the electromotive force cell at a second time before the elapse of 0.2 msec from the start of application of the first current pulse;
A gas sensor control device comprising: a deterioration determination unit that determines deterioration of the gas sensor based on a voltage difference between the first cell voltage and the second cell voltage.

請求項１に記載のガスセンサの制御装置であって、
前記第１電流パルス印加直前の開始時刻に上記起電力セルに生じた開始時セル電圧を検知する初期検知手段と、
前記第１セル電圧と上記開始時セル電圧との差電圧に基づいて、ガスセンサ2の劣化を判定する劣化判定手段と、を備える
ガスセンサの制御装置。 The gas sensor control device according to claim 1,
Initial detection means for detecting a starting cell voltage generated in the electromotive force cell at a start time immediately before application of the first current pulse;
A gas sensor control apparatus comprising: a deterioration determination unit that determines deterioration of the gas sensor 2 based on a voltage difference between the first cell voltage and the start cell voltage.

請求項１に記載のガスセンサの制御装置であって、
前記第１セル電圧と予め記憶していた上記ガスセンサが新品時の新品第１セル電圧との差電圧に基づいて、ガスセンサの劣化を判定する劣化判定手段と、を備える
ガスセンサの制御装置。 The gas sensor control device according to claim 1,
A control device for a gas sensor, comprising: deterioration determination means for determining deterioration of the gas sensor based on a difference voltage between the first cell voltage and the previously stored gas sensor when the gas sensor is new.

請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載のガスセンサの制御装置であって、
前記劣化判定手段で前記ガスセンサの劣化と判定されたときに、上記ガスセンサの劣化を警告する劣化警告手段、を備える
ガスセンサの制御装置。 A control device for a gas sensor according to any one of claims 2 to 4,
A gas sensor control device comprising: a deterioration warning means for warning the deterioration of the gas sensor when the deterioration determination means determines that the gas sensor is deteriorated.

請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のガスセンサの制御装置であって、
前記ポンプ電流に対応した量を、前記第１セル電圧に基づく量で補正するポンプ電流補正手段と、
上記補正済のポンプ電流に対応した量を、外部に向けて出力する出力手段と、を備える
ガスセンサの制御装置。 A control device for a gas sensor according to any one of claims 1 to 5,
A pump current correcting means for correcting an amount corresponding to the pump current by an amount based on the first cell voltage;
A gas sensor control device comprising: output means for outputting an amount corresponding to the corrected pump current to the outside.

請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のガスセンサの制御装置であって、
前記ガスセンサは、前記起電力セル及び前記ポンプセルを加熱するヒータを有し、
前記第１電流パルスよりも短く一定の第２電流を流す第２電流パルスを上記起電力セルに印加し、上記第２電流パルス印加中で、かつ、上記第２電流パルスの印加開始から０．２ｍｓｅｃ経過前の第３時刻に、前記起電力セルに生じる第３セル電圧を検知する第３検知手段と、
上記第３セル電圧を用いて、上記ヒータの通電を制御するヒータ制御手段と、
前記第１検知手段で検知した前記第１セル電圧に基づく量で、上記ヒータ制御手段における制御を補正するヒータ制御補正手段と、を備える
ガスセンサの制御装置。 A control device for a gas sensor according to any one of claims 1 to 6,
The gas sensor has a heater for heating the electromotive force cell and the pump cell,
A second current pulse that flows a constant second current shorter than the first current pulse is applied to the electromotive force cell, the second current pulse is being applied, and 0. A third detecting means for detecting a third cell voltage generated in the electromotive force cell at a third time before the elapse of 2 msec;
Heater control means for controlling energization of the heater using the third cell voltage;
A gas sensor control device comprising: heater control correction means for correcting control in the heater control means by an amount based on the first cell voltage detected by the first detection means.

請求項７に記載のガスセンサの制御装置であって、
前記ヒータ制御補正手段は、
前記第１セル電圧に基づく量で、前記ヒータ制御手段における目標値を補正する
ガスセンサの制御装置。 A control device for a gas sensor according to claim 7,
The heater control correction means includes
A control device for a gas sensor that corrects a target value in the heater control means by an amount based on the first cell voltage.