JP7234977B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、排出ガスセンサの制御装置に関する。

内燃機関を有する車両の排気配管には、排出ガスに含まれる特定のガスの濃度を測定するための排出ガスセンサが設けられる。「特定のガス」とは、例えば窒素酸化物である。このような排出ガスセンサとしては、固体電解質層の両側に電極が形成されたセルを、複数有する構成のものが知られている。上記セルでは、電極間に電圧が印加された状態において、測定対象成分の濃度に応じた大きさの電流が流れる。排出ガスセンサは、当該電流の値に基づいて測定対象成分の濃度を測定する。

例えば、上記の複数のセルとして、第１セル及び第２セルを有する構成の排出ガスセンサが知られている。当該排出ガスセンサでは、排出ガスに含まれる酸素が、上流側に配置された第１セルによって予め排出される。下流側に配置された第２セルでは、酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素や窒素酸化物の濃度に応じた電流が流れる。以下では、当該電流のことを「出力電流」とも表記する。このような構成の排出ガスセンサでは、窒素酸化物よりも量の多い酸素を排出ガスから予め排出しておくことにより、窒素酸化物の濃度を精度よく測定することができる。

複数のセルを有する排出ガスセンサでは、セルの劣化により、測定対象成分の濃度と出力電流との関係が変化してしまうことがある。そこで、下記特許文献１に記載のガスセンサ制御装置では、排出ガスセンサで生じている劣化の度合いを示す指標である劣化率、を算出することが可能となっている。具体的には、第１セル（ポンプセル）に印加される電圧を低減し、第２セル（センサセル）に到達する酸素の量を一時的に増加させた上で、その際における第２セルからの出力電流の変化の傾きに基づいて劣化率を算出することとしている。

特開２０１７－１１６４３８号公報

第２セルからの出力電流の変化の傾きは、第２セルの劣化度合いに応じて小さくなる傾向がある。このため、第２セルからの出力電流の変化の傾きが通常時よりも小さくなると、第２セルに劣化が生じている、すなわち排出ガスセンサの劣化率が大きくなっていると判定することができる。

ところで、第２セルの劣化は、上流側にある第１セルの電極の成分が蒸散し第２セルの電極に付着することにより生じる他、第２センサの電極が温度の影響により凝集することによっても生じる。前者の劣化のことを、以下では「被毒劣化」とも称し、後者の劣化のことを、以下では「凝集劣化」とも称する。

本発明者らが実験等により確認したところによれば、第２セルからの出力電流の変化の傾きの低下量は、被毒劣化の場合と凝集劣化の場合とで異なる、という知見が得られている。つまり、第２セルからの出力電流の変化の傾きは、劣化の度合いに応じて変化するだけでなく、劣化の原因によっても変化する。

このため、上記特許文献１に記載された方法のように、第２セルからの出力電流の変化の傾き、という単一のパラメータを用いて劣化率を算出する場合には、生じている劣化の原因によっては、誤判定が生じてしまう可能性がある。

本開示は、排出ガスセンサにおける劣化率を正確に算出することのできる制御装置、を提供することを目的とする。

本開示に係る制御装置は、排出ガスセンサ（１００）の制御装置（１０）である。制御対象である排出ガスセンサは、内燃機関（ＥＧ）で生じた排出ガスから酸素を排出する第１セル（１５０）と、第１セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素の濃度、に応じた大きさの電流を出力する第２セル（１６０）と、を有するものである。この制御装置は、第１セルによる酸素の排出を制御する第１セル制御部（１３）と、第２セルから出力される電流の変化の傾きを取得する第１取得部（１４）と、第２セルから出力される電流の収束値を取得する第２取得部（１５）と、第１取得部により取得された傾きと、第２取得部により取得された収束値と、の両方に基づいて、排出ガスセンサで生じている劣化の度合いを示す指標、である劣化率を算出する劣化率算出部（１７）と、を備える。劣化率算出部は、第１取得部により取得された傾きに基づいて第１劣化率を算出し、第２取得部により取得された収束値に基づいて第２劣化率を算出し、第１劣化率及び第２劣化率に基づいて劣化率を算出する。

本発明者らは、第１セルによる酸素の排出が抑制されてから一定時間が経過した後の、第２セルから出力される電流の収束値が、被毒劣化が生じている場合と凝集劣化が生じている場合とで互いに異なる、という知見も得ている。そこで、上記構成の制御装置では、第２セルから出力される電流の変化の傾き、及び、第２セルから出力される電流の収束値、という２つパラメータに基づいて、劣化率算出部が劣化率を算出することとしている。これにより、排出ガスセンサで生じている劣化の原因によることなく、劣化率を正確に算出することが可能となる。

本開示によれば、排出ガスセンサにおける劣化率を正確に算出することのできる制御装置、が提供される。

図１は、第１実施形態に係る制御装置及び排出ガスセンサが設けられた、車両の排気系の構成を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る制御装置及び排出ガスセンサの構成を模式的に示す図である。 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す断面図である。 図４は、排出ガスセンサの測定原理を説明するための図である。 図５は、ポンプセル電圧等の時間変化の例を示す図である。 図６は、センサセル電流の時間変化を示すグラフである。 図７は、センサセル電流の時間変化を示すグラフである。 図８は、第１指標と第１劣化率との対応関係を示す図である。 図９は、第２指標と第２劣化率との対応関係を示す図である。 図１０は、第１実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は、第２実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は、第３実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。 図１３は、第１指標と劣化率との対応関係を示す図である。 図１４は、第４実施形態に係る制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態について説明する。本実施形態に係る制御装置１０は、排出ガスセンサ１００の制御を行うための装置として構成されている。図１には、排出ガスセンサ１００が設けられる車両の排気系が模式的に示されている。同図に示されるように、当該車両の内燃機関ＥＧには、内燃機関ＥＧから排出された排出ガスを外部に導くための排気配管２０が接続されている。排出ガスセンサ１００は、排出ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を測定するためのものであって、排気配管２０の途中となる位置に設けられている。尚、本実施形態においては、排出ガスセンサ１００の検知対象となる成分は上記の通り窒素酸化物なのであるが、例えばアンモニアのように、窒素酸化物以外の成分であってもよい。

排気配管２０の途中には、排出ガスセンサ１００のほか、酸化触媒コンバータ２２が設けられている。酸化触媒コンバータ２２は、排出ガスに含まれる有害物質を浄化するものである。酸化触媒コンバータ２２の内部には酸化触媒（不図示）が収容されている。酸化触媒は、主としてセラミック製の担体と、酸化アルミニウム、二酸化セリウム及び二酸化ジルコニウムを成分とする酸化物混合物、並びに白金、パラジウム、ロジウムといった貴金属触媒で構成されている。酸化触媒は、排出ガスに含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物などを酸化させ浄化する。酸化触媒コンバータ２２の内部には、上記の酸化触媒に加えて、微小粒子を捕捉するためのパティキュレートフィルタが収容されていてもよい。

制御装置１０の制御対象である排出ガスセンサ１００は、排気配管２０のうち、酸化触媒コンバータ２２の下流側となる位置に設けられており、当該位置における排出ガスの窒素酸化物の濃度を測定するものとなっている。

排出ガスセンサ１００で測定された窒素酸化物の濃度は、制御装置１０に伝えられる。制御装置１０は、測定された窒素酸化物の濃度に基づいて、内燃機関ＥＧの各種制御を行う。当該制御には、例えば、内燃機関ＥＧにおける点火タイミングを調整する制御等が含まれる。

このように、本実施形態に係る制御装置１０は、後に説明する排出ガスセンサ１００の制御のほか、内燃機関ＥＧの制御をも行う装置として構成されている。つまり、制御装置１０は所謂「エンジンＥＣＵ」としての機能をも有している。このような態様に換えて、制御装置１０が、排出ガスセンサ１００の制御を行うための専用の装置として構成されており、エンジンＥＣＵとは別の制御装置となっているような態様であってもよい。この場合、制御装置１０は、エンジンＥＣＵと通信を行うことにより、エンジンＥＣＵが行う内燃機関ＥＧの制御に寄与することとなる。

図２乃至図４を参照しながら、排出ガスセンサ１００の具体的な構成について説明する。図２では、排出ガスセンサ１００のうち排気配管２０の内部に配置されている部分の断面が模式的に示されている。図２における左側、すなわち拡散抵抗体１４０が配置されている側の端部が、排気配管２０の内部で突出する排出ガスセンサ１００の先端部分に該当する。

排出ガスセンサ１００は、固体電解質体１１０と、本体部１２０、１３０とを備えている。

固体電解質体１１０は板状の部材であって、酸化ジルコニア等の固体電解質材料によって構成されている。固体電解質体１１０は、所定温度以上の活性状態になると酸素イオン伝導性を有するようになる。固体電解質体１１０には、ポンプセル１５０、センサセル１６０、及びモニタセル１７０がそれぞれ形成されているのであるが、これら複数のセルについては後述する。

本体部１２０、１３０は、いずれも板状の部材であって、アルミナを主成分とする絶縁体材料によって構成されている。本体部１２０、１３０は、上記の固体電解質体１１０を間に挟むように配置されている。固体電解質体１１０の一方側に配置された本体部１２０のうち、固体電解質体１１０側の面の一部は、固体電解質体１１０とは反対側に向けて凹状に後退している。これにより、本体部１２０と固体電解質体１１０との間には空間が形成されている。当該空間は、測定対象である排出ガスが導入される空間となっている。以下では、当該空間のことを「測定室１２１」とも表記する。

排出ガスセンサ１００の先端部分には拡散抵抗体１４０が配置されている。測定室１２１は、この拡散抵抗体１４０を介して外部（つまり排気配管２０の内側）に開放されている。拡散抵抗体１４０は、多孔質又は細孔が形成されたアルミナ等のセラミック材料からなっている。拡散抵抗体１４０の作用により、測定室１２１内に引き込まれる排出ガスの流量が律せられる。拡散抵抗体１４０を通って測定室１２１に流入した排出ガスは、後述のポンプセル１５０やセンサセル１６０、モニタセル１７０へと供給される。

固体電解質体１１０の他方側に配置された本体部１３０のうち、固体電解質体１１０側の面の一部は、固体電解質体１１０とは反対側に向けて凹状に後退している。これにより、本体部１３０と固体電解質体１１０との間にも空間が形成されている。当該空間の一部（不図示）は、排気配管２０の外側である大気に開放されている。つまり、当該空間は大気が導入される空間となっている。以下では、当該空間のことを「大気室１３１」とも表記する。

固体電解質体１１０のうち測定室１２１に接している方の面には、ポンプ電極１１１と、センサ電極１１２と、モニタ電極１１３と、がそれぞれ形成されている。ポンプ電極１１１は、固体電解質体１１０のうち拡散抵抗体１４０寄りとなる位置に形成されている。センサ電極１１２及びモニタ電極１１３は、固体電解質体１１０のうち、ポンプ電極１１１を間に挟んで拡散抵抗体１４０とは反対側となる位置に形成されている。センサ電極１１２及びモニタ電極１１３は、図２において紙面奥行方向に沿って並ぶように配置されている（図３を参照）。

ポンプ電極１１１及びモニタ電極１１３は、Ｐｔ－Ａｕ合金（白金－金合金）によって形成されている。これらはいずれも、酸素に対して活性であり、かつ窒素酸化物に対して不活性な電極となっている。一方、センサ電極１１２は、Ｐｔ（白金）やＲｈ（ロジウム）等の貴金属によって形成されており、酸素に対して活性であり、且つ窒素酸化物に対しても活性な電極となっている。

固体電解質体１１０のうち大気室１３１に接している方の面には、共通電極１１４が形成されている。共通電極１１４は、図３のように固体電解質体１１０に対し垂直な方向に沿って見た場合において、ポンプ電極１１１、センサ電極１１２、及びモニタ電極１１３の全てに重なるような範囲に形成されている。共通電極１１４はＰｔ（白金）を主成分とする材料によって形成されている。

固体電解質体１１０が高温の活性状態となっているときに、ポンプ電極１１１と共通電極１１４との間に電圧が印加されると、測定室１２１の排出ガスに含まれる酸素がポンプ電極１１１において分解され、酸素イオンとなって固体電解質体１１０を通過する。これにより、測定室１２１から大気室１３１へと酸素が排出される。つまり、ポンプ電極１１１、共通電極１１４、及び固体電解質体１１０のうちポンプ電極１１１と共通電極１１４との間に挟まれた部分は、排出ガスから酸素を排出するためのポンプセル１５０として機能する部分となっている。ポンプセル１５０は、本実施形態における「第１セル」に該当する。

上記のような酸素の排出が行われているときには、ポンプ電極１１１と共通電極１１４との間に電流が流れる。当該電流の値は、排出ガスから排出される酸素の量に比例した値であって、且つ、排出ガスの酸素濃度に比例した値となる。つまり、ポンプセル１５０は、排出ガスの酸素濃度に応じた大きさの電流を出力するものということができる。制御装置１０は、上記電流の値に基づいて、測定室１２１に存在する排出ガスの酸素濃度を取得することができる。

ポンプ電極１１１と共通電極１１４との間に印加される電圧のことを、以下では「ポンプセル電圧」とも称する。また、ポンプセル電圧が印加された状態で、ポンプ電極１１１と共通電極１１４との間に流れる電流のことを、以下では「ポンプセル電流」とも称する。

固体電解質体１１０が高温の活性状態となっているときに、センサ電極１１２と共通電極１１４との間に電圧が印加されると、測定室１２１の排出ガスに含まれる酸素及び窒素酸化物がセンサ電極１１２において分解され、いずれも酸素イオンとなって固体電解質体１１０を通過する。その結果、センサ電極１１２と共通電極１１４との間には、センサ電極１１２の近傍における酸素及び窒素酸化物の濃度に応じた電流が流れることとなる。当該電流の値は制御装置１０によって取得される。

つまり、センサ電極１１２、共通電極１１４、及び固体電解質体１１０のうちセンサ電極１１２と共通電極１１４との間に挟まれた部分は、排出ガスに含まれる残留酸素及び窒素酸化物の濃度に応じた大きさの電流を、電圧が印加された状態において出力するセンサセル１６０として機能する部分となっている。センサセル１６０によって窒素酸化物および残留酸素の濃度が測定される排出ガスは、ポンプセル１５０において酸素が排出された後の排出ガスである。センサセル１６０は、本実施形態における「第２セル」に該当する。

センサ電極１１２と共通電極１１４との間に印加される電圧のことを、以下では「センサセル電圧」とも称する。また、センサセル電圧が印加された状態で、センサ電極１１２と共通電極１１４との間に流れる電流のことを、以下では「センサセル電流」とも称する。

固体電解質体１１０が高温の活性状態となっているときに、モニタ電極１１３と共通電極１１４との間に電圧が印加されると、測定室１２１の排出ガスに含まれる酸素がモニタ電極１１３において分解され、酸素イオンとなって固体電解質体１１０を通過する。その結果、モニタ電極１１３と共通電極１１４との間には、モニタ電極１１３の近傍における酸素の濃度に応じた電流が流れることとなる。当該電流の値は制御装置１０によって取得される。

つまり、モニタ電極１１３、共通電極１１４、及び固体電解質体１１０のうちモニタ電極１１３と共通電極１１４との間に挟まれた部分は、排出ガスに含まれる残留酸素の濃度に応じた大きさの電流を出力するモニタセル１７０として機能する部分となっている。モニタセル１７０によって残留酸素の濃度が測定される排出ガスは、ポンプセル１５０において酸素が排出された後の排出ガスである。

モニタ電極１１３と共通電極１１４との間に印加される電圧のことを、以下では「モニタセル電圧」とも称する。また、モニタセル電圧が印加された状態で、モニタ電極１１３と共通電極１１４との間に流れる電流のことを、以下では「モニタセル電流」とも称する。

このように、ポンプセル１５０の下流側となる位置には、ポンプセル１５０によって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる、残留酸素の濃度に応じた大きさの電流を出力するモニタセル１７０と、ポンプセル１５０によって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる、残留酸素及び窒素酸化物の濃度に応じた大きさの電流を出力するセンサセル１６０と、が配置されている。

拡散抵抗体１４０を通って測定室１２１に流入した排出ガスは、ポンプセル１５０に沿って流れた後、センサセル１６０及びモニタセル１７０のそれぞれに供給される。図４では、このような排出ガスの流れが複数の矢印で模式的に示されている。矢印ＡＲ１０で示されるのは、拡散抵抗体１４０を通って測定室１２１に流入した後、ポンプセル１５０によって排出される酸素の流れである。ポンプセル１５０では、排出ガスに含まれる酸素の殆どが除去されるのであるが、酸素を完全に除去することは難しい。このため、僅かな量の酸素が、センサセル１６０及びモニタセル１７０のそれぞれに到達することとなる。矢印ＡＲ１１で示されるのはセンサセル１６０に到達する酸素の流れであり、矢印ＡＲ１２で示されるのはモニタセル１７０に到達する酸素の流れである。

既に述べたように、ポンプ電極１１１及びモニタ電極１１３は、いずれも窒素酸化物に対して不活性な電極となっている。このため、測定室１２１に流入した排出ガスに含まれる窒素酸化物は、ポンプセル１５０やモニタセル１７０によっては排出されず、そのままセンサセル１６０のセンサ電極１１２に到達することとなる。矢印ＡＲ２０で示されるのは、このようにセンサセル１６０に到達する窒素酸化物の流れである。

図４に示されるように、センサセル１６０には窒素酸化物（矢印ＡＲ２０）と残余の酸素（矢印ＡＲ１１）との両方が到達する。このため、センサセル電流の大きさは、排出ガスに含まれる窒素酸化物及び酸素の濃度を示すものとなっている。

一方、モニタセル電流の大きさは、排出ガスに含まれる酸素の濃度を示すものとなっている。従って、センサセル電流の値から、モニタセル電流の値を差し引いて得られる電流値は、窒素酸化物のみの濃度を示すものとなる。このような排出ガスセンサ１００では、排出ガスに含まれる酸素の影響を抑制し、窒素酸化物の濃度を正確に測定することが可能となっている。

図２に示されるように、本体部１３０にはヒーター１８０が埋設されている。ヒーター１８０は、本体部１３０の内側において発熱し、ポンプセル１５０、センサセル１６０、及びモニタセル１７０のそれぞれを加熱するためのものである。ヒーター１８０によって、固体電解質体１１０が活性となる温度に保たれる。ヒーター１８０の出力は制御装置１０によって調整される。

図２を参照しながら、制御装置１０の構成について説明する。制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１０は、その機能を表すブロック要素として、濃度検知部１１と、内燃機関制御部１２と、第１セル制御部１３と、第１取得部１４と、第２取得部１５と、記憶部１６と、劣化率算出部１７と、を備えている。

濃度検知部１１は、モニタセル電流及びセンサセル電流のそれぞれに基づいて、排出ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検知する部分である。既に述べたように、濃度検知部１１による窒素酸化物の濃度の検知は、センサセル電流の値からモニタセル電流の値を差し引いて得られる電流値に基づいて行われる。

内燃機関制御部１２は、濃度検知部１１によって検知された窒素酸化物の濃度に基づいて、内燃機関ＥＧの制御を行う部分である。内燃機関制御部１２は、排出ガスセンサ１００によって検知される窒素酸化物の濃度が０に近づくように、内燃機関ＥＧの燃料噴射量等を調節する。既に述べたように、制御装置１０が排出ガスセンサ１００の制御を行うための専用の装置として構成されており、エンジンＥＣＵとは別の制御装置となっているような態様であってもよい。この場合、内燃機関制御部１２はエンジンＥＣＵの一部として構成されることとなる。

第１セル制御部１３は、ポンプセル電圧を変化させることにより、第１セルであるポンプセル１５０による酸素の排出を制御する部分である。排出ガスセンサ１００による窒素酸化物の濃度検知が行われているとき、すなわち通常時においては、第１セル制御部１３はポンプセル電圧を概ね一定の値に維持する。一方、後に説明する劣化率の算出が行われる際には、第１セル制御部１３はポンプセル電圧を一時的に低下させる。

第１取得部１４は、第２セルから出力される電流の変化の傾き、すなわち、センサセル電流の変化の傾きを取得する処理を行う部分である。第２取得部１５は、第２セルから出力される電流の収束値、すなわち、センサセル電流の収束値を取得する処理を行う部分である。第１取得部１４により取得された傾き、及び、第２取得部１５により取得された収束値は、後に説明する劣化率の算出に用いられる。

記憶部１６は、制御装置１０に設けられた不揮発性の記憶装置であり、具体的にはフラッシュメモリである。記憶部１６には、劣化率の算出を行うために必要となる情報が予め記憶されている。当該情報の具体的な内容については後に説明する。

劣化率算出部１７は、排出ガスセンサ１００の劣化率を算出する処理を行う部分である。「劣化率」とは、排出ガスセンサ１００で生じている劣化の度合いを示す指標であって、排出ガスセンサ１００の劣化が進行するほど大きな値として算出されるものである。本実施形態では、劣化率は０％から１００％までの範囲のいずれかの値、として算出される。劣化率の具体的な算出方法については後に説明する。

劣化率算出部１７によって算出される劣化率は、例えば、排出ガスセンサ１００が正常か否かを判定するための指標として用いられる。算出された劣化率が所定値を超えた場合には、車両に設けられた警告灯を点灯させ、乗員に対し交換等の対応を促すことができる。排出ガスセンサ１００で取得される窒素酸化物の濃度の値を、劣化率を用いて補正することとしてもよい。

劣化率を算出するために行われる処理の概要について説明する。図５（Ａ）に示されるのは、劣化率の算出が行われる際における、ポンプセル電圧の時間変化の例である。図５（Ｂ）に示されるのは、ポンプセル電流の時間変化の例である。図５（Ｃ）に示されるのは、センサセル電流の時間変化の例である。

図５に示される例では、通常時の制御、つまり窒素酸化物濃度を測定するための処理が時刻ｔ０において一時的に停止されており、時刻ｔ０から、劣化率を算出するための処理が開始されている。時刻ｔ０においては、ポンプセル１５０に印加される電圧が、当初のＶＰ１から、これよりも低いＶＰ０へと変更されている（図５（Ａ））。当該処理は第１セル制御部１３によって行われる。その結果、ポンプセル１５０による酸素の排出は、時刻ｔ０以降においては一時的に抑制された状態となる。

これに伴い、ポンプセル電流は、当初のＩＰ０から、これよりも低いＩＰ１へと低下している（図５（Ｂ））。ポンプセル電流がこのように減少したことは、ポンプセル１５０を通過してセンサセル１６０へと到達する酸素の量が、時刻ｔ０以降においては増加したことを意味する。このため、図５（Ｃ）の線Ｌ１０に示されるように、センサセル電流は時刻ｔ０から増加し始めており、最終的には概ね一定の値に収束している。

その後の時刻ｔ３では、ポンプセル電圧が元の値ＶＰ１に戻される（図５（Ａ））。それに伴い、ポンプセル電流の値は上昇しＩＰ２となっている。ＩＰ２は、元の値であるＩＰ０に等しくなることもあるが、それまでにおける内燃機関の状態変化等により、ＩＰ０とは僅かに異なる値となることが多い。

時刻ｔ３以降は、センサセル１６０へと到達する酸素の量が減少する。これに伴い、センサセル電流の値は時刻ｔ３以降において減少している（図５（Ｃ））。このように、劣化率を算出するにあたっては、ポンプセル１５０による酸素の排出が一時的に抑制される。図５においては、ポンプセル１５０による酸素の排出が一時的に抑制される期間が「期間ＴＭ０」として示されている。

図５（Ｃ）の線Ｌ１０は、センサセル１６０に劣化が生じていない正常時における、センサセル電流の時間変化を示している。一方、同図の線Ｌ１１は、センサセル１６０に劣化が生じているときにおける、センサセル電流の時間変化を示している。

線Ｌ１０と線Ｌ１１とを比較すると明らかなように、時刻ｔ０以降におけるセンサセル電流の変化の傾きは、センサセル１６０に劣化が生じている場合には、正常時に比べて小さくなる。また、センサセル１６０の劣化の度合いが大きくなるほど、上記の傾きは小さくなる傾向がある。このため、時刻ｔ０以降のセンサセル電流の変化の傾きに基づけば、劣化率を算出することができる。例えば、センサセル電流の変化の傾きと劣化率との対応関係を、予めマップとして作成しておけば、当該マップを参照することにより、センサセル電流の変化の傾きに基づいて劣化率を算出することができる。

しかしながら、センサセル電流の変化の傾きと、劣化の度合いを示す劣化率と、の対応関係は、常に同じなのではなく、劣化の原因によって変化する。これについて、図６を参照しながら説明する。

図６の線Ｌ２０は、図５（Ｃ）の線Ｌ１０と同様に、センサセル１６０に劣化が生じていないときにおけるセンサセル電流の時間変化を示すものである。線Ｌ２１は、センサセル１６０のセンサ電極１１２で被毒劣化が生じているときにおける、センサセル電流の時間変化を示すものである。「被毒劣化」とは、ポンプセル１５０のポンプ電極１１１の成分が蒸散し、下流側のセンサ電極１１２に付着することにより、センサセル１６０の性能が低下してしまう劣化のことである。本実施形態の場合には、ポンプ電極１１１に含まれるＡｕ（金）が蒸散することにより、上記のような被毒劣化が生じ得る。

線Ｌ２１に示されるように、センサセル１６０において被毒劣化が生じた場合には、期間ＴＭ０におけるセンサセル電流の変化の傾きは、正常時（線Ｌ２０）に比べて小さくなる。ただし、ポンプセル１５０による酸素の排出が抑制されてから、しばらく時間が経過した後のセンサセル電流の収束値は、正常時における収束値と概ね同じとなる。

図６の線Ｌ２２は、センサセル１６０のセンサ電極１１２で凝集劣化が生じているときにおける、センサセル電流の時間変化を示すものである。「凝集劣化」とは、センサセル１６０のセンサ電極１１２が温度の影響により凝集し、その表面積が低下してしまうことにより、センサセル１６０の性能が低下してしまう劣化のことである。

線Ｌ２２に示されるように、センサセル１６０において被毒劣化が生じた場合には、期間ＴＭ０におけるセンサセル電流の変化の傾きは、正常時（線Ｌ２０）に比べて小さくなるものの、その変化量は僅かである。一方、ポンプセル１５０による酸素の排出が抑制されてから、しばらく時間が経過した後のセンサセル電流の収束値は、正常時における収束値に比べると小さくなる。

このように、本発明者らは、センサセル１６０において被毒劣化が生じた場合には、センサセル電流の変化の傾きが低下し、センサセル１６０において凝集劣化が生じた場合には、センサセル電流の収束値が低下する、という知見を得ている。

従来においては、センサセル１６０の劣化の原因に寄らず、センサセル電流の変化の傾きのみに基づいて劣化率の算出が行われていた。このため、例えば、凝集劣化が生じていた場合に、センサセル電流の変化の傾きは僅かしか低下しないことに起因して、劣化率が小さい、すなわちセンサセル１６０において劣化がほとんど生じていない、との誤判定がなされてしまう可能性があった。

そこで、本実施形態に係る制御装置１０では、センサセル電流の変化の傾きと、センサセル電流の収束値と、の両方に基づいて、劣化率算出部１７が劣化率を算出することとしている。これにより、被毒劣化及び凝集劣化のいずれが生じた場合であっても、劣化率を正確に算出することが可能となっている。

劣化率を算出するために行われる処理の具体的な内容について説明する。図７に示されるのは、ポンプセル１５０による酸素の排出が一時的に抑制される期間ＴＭ０における、センサセル電流の変化の一例である。制御装置１０は、このようなセンサセル電流の変化の波形を、所定の周期でサンプリングすることにより取得する。

図７では、時刻ｔ３におけるセンサセル電流の値がＩＳ３として示されている。このＩＳ３は、期間ＴＭ０の最後となるタイミングにおけるセンサセル電流の値である。期間ＴＭ０は、センサセル電流の値が概ね一定値に収束するまでの期間として予め設定された期間であって、３秒間から１０秒間までのいずれかに設定されていることが好ましい。上記のＩＳ３は、ポンプセル１５０による酸素の排出が抑制されてから、しばらく時間が経過して収束した後におけるセンサセル電流の値、すなわち、センサセル電流の「収束値」に該当する。以下では、ＩＳ３のことを「収束値ＩＳ３」とも称する。制御装置１０の第２取得部１５は、期間ＴＭ０の終了タイミングで取得されたセンサセル電流の値を、収束値ＩＳ３として取得する。

図７に示されるＩＳ１は、収束値ＩＳ３の所定割合の値として設定されたセンサセル電流の値である。この「所定割合」の値は、０％から５０％までの何れかの値として設定されることが好ましい。図７では、センサセル電流の値がＩＳ１に到達したタイミングが、時刻ｔ１として示されている。また、図７のグラフ上には、時刻ｔ１に対応する点Ｐ１が示されている。

図７に示されるＩＳ２は、収束値ＩＳ３の所定割合の値として設定されたセンサセル電流の値である。この「所定割合」の値は、３０％から１００％までの何れかの値として設定されることが好ましい。図７では、センサセル電流の値がＩＳ２に到達したタイミングが、時刻ｔ２として示されている。また、図７のグラフ上には、時刻ｔ２に対応する点Ｐ２が示されている。

制御装置１０の第１取得部１４は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間におけるセンサセル電流の値の変化の傾きを、「傾きＡ１」として算出する。傾きＡ１は、点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線の傾きであって、
Ａ１＝（ＩＳ２－ＩＳ１）／（ｔ２－ｔ１）
の式により算出される。

本実施形態では上記のように、傾きＡ１が、所定の期間における傾きとして算出される。このような態様に替えて、傾きＡ１が、所定のタイミングにおける傾きとして算出されてもよい。所定のタイミングにおける傾きとは、例えば、センサセル電流の変化を示すグラフにおける、特定の時点における微分係数のことである。すなわち、上記の「所定の期間」の長さを極限まで０に近づけた上で、傾きＡ１が算出されることとしてもよい。

劣化率算出部１７は、傾きＡ１に基づいて、排出ガスセンサ１００で生じている劣化の度合いを示す指標の一つである「第１劣化率」を算出する。第１劣化率は、センサセル１６０において生じている被毒劣化の程度を示す指標として用いられる。第１劣化率は０％から１００％までの値をとるものであり、センサセル１６０において生じている被毒劣化の程度が大きいほど、大きな値として算出される。

制御装置１０の記憶部１６には、図８のようなマップが記憶されている。図８のマップは、傾きＡ１に基づいて、第１劣化率を算出するためのものである。

図８の縦軸に示されるのは第１劣化率である。図８の横軸に示されるのは、傾きＡ１を、Ａ１の基準値で除することにより得られる「第１指標」である。「Ａ１の基準値」とは、排出ガスセンサ１００で劣化が生じていないときに取得される、傾きＡ１の初期値である。図８の横軸に示される第１指標は、第１取得部１４により取得される傾きＡ１を示す指標、ということができる。このように、制御装置１０の記憶部１６には、第１取得部１４により取得される傾きＡ１を示す第１指標と、第１劣化率との対応関係が、図８のようなマップとして予め記憶されている。尚、このような対応関係は、マップではなく数式として記憶されていてもよい。

劣化率算出部１７は、収束値ＩＳ３に基づいて、排出ガスセンサ１００で生じている劣化の度合いを示す指標のもう一つである「第２劣化率」を算出する。第２劣化率は、センサセル１６０において生じている凝集劣化の程度を示す指標として用いられる。第２劣化率は０％から１００％までの値をとるものであり、センサセル１６０において生じている凝集劣化の程度が大きいほど、大きな値として算出される。

制御装置１０の記憶部１６には、更に図９のようなマップも記憶されている。図９のマップは、収束値ＩＳ３に基づいて、第２劣化率を算出するためのものである。

図９の縦軸に示されるのは第２劣化率である。図９の横軸に示されるのは、収束値ＩＳ３を、収束値ＩＳ３の基準値で除することにより得られる「第２指標」である。「収束値ＩＳ３の基準値」とは、排出ガスセンサ１００で劣化が生じていないときに取得される、収束値ＩＳ３の初期値である。図９の横軸に示される第１指標は、第２取得部１５により取得される収束値ＩＳ３を示す指標、ということができる。このように、制御装置１０の記憶部１６には、第２取得部１５により取得される収束値ＩＳ３を示す第２指標と、第２劣化率との対応関係が、図９のようなマップとして予め記憶されている。尚、このような対応関係は、マップではなく数式として記憶されていてもよい。

劣化率算出部１７は、図７に示されるようなセンサセル電流の波形を取得した後、図８の対応関係を参照することによって第１劣化率を算出し、図９の対応関係を参照することによって第２劣化率を算出する。その後、第１劣化率及び第２劣化率のうち、大きい方の値を、最終的な劣化率として算出する。

このように、本実施形態では、第１取得部１４により取得された傾きＡ１と、第２取得部１５により取得された収束値ＩＳ３と、の両方に基づいて、劣化率算出部１７が劣化率を算出する。このため、被毒劣化及び凝集劣化のいずれが生じた場合であっても、劣化率を正確に算出することができる。

劣化率算出部１７は、第１取得部１４により取得された傾きＡ１に基づいて第１劣化率を算出し、第２取得部１５により取得された収束値ＩＳ３に基づいて第２劣化率を算出し、第１劣化率及び第２劣化率に基づいて劣化率を算出する。具体的には、劣化率算出部１７は、第１劣化率及び第２劣化率のうち大きい方の値を劣化率として算出する。

被毒劣化及び凝集劣化のいずれかが生じると、第１劣化率及び第２劣化率のうち少なくとも一方の値が大きくなる。このため、例えば、凝集劣化のみが生じており、第１劣化率が正常時と同様の小さな値となっている場合であっても、大きくなった方の第２劣化率に基づいて、劣化率を正確に算出することができる。

記憶部１６には、第１取得部１４により取得される傾きＡ１を示す第１指標と、第１劣化率との対応関係（図８）、及び、第２取得部１５により取得される収束値ＩＳ３を示す第２指標と、第２劣化率との対応関係（図９）、のそれぞれが記憶されている。このため、最終的な劣化率の算出に用いられる第１劣化率及び第２劣化率のそれぞれを、容易に算出することが可能となっている。

先に述べたように、ポンプセル１５０のポンプ電極１１１は、Ｐｔ－Ａｕ合金によって形成されており、金を含有している。金は比較的その融点が低いので、ポンプセル１５０の温度上昇に伴って金の一部が蒸散し、下流側にあるセンサセル１６０のセンサ電極１１２に付着してしまうことがある。

このように、センサセル１６０の電極が金を含有している構成の排出ガスセンサ１００では、金の蒸散に伴うセンサセル１６０の被毒劣化が特に生じやすい。このため、以上に説明したような劣化率算出部１７による劣化率の算出方法を採用するメリットが特に大きい。

本実施形態に係る排出ガスセンサ１００は、ポンプセル１５０のポンプ電極１１１と、センサセル１６０のセンサ電極１１２とが、同じ測定室１２１の中に配置されている。すなわち、同一の空間内に配置されている。「同一の空間内に配置されている」とは、ポンプ電極１１１が配置されている空間と、センサ電極１１２が配置されている空間との間が、例えば多孔質体のような構造物によって仕切られていないことを意味する。

このような構成の排出ガスセンサ１００では、ポンプセル１５０から蒸散したＡｕのような被毒物質が、下流側にあるセンサセル１６０の電極に直接到達しやすく、センサセル１６０の被毒劣化が生じやすい。このため、以上に説明したような劣化率算出部１７による劣化率の算出方法を採用するメリットが特に大きい。

以上に述べたような劣化率の算出を実現するために、制御装置１０により実行される具体的な処理の流れについて、図１０を参照しながら説明する。図１０に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、制御装置１０によって繰り返し実行されるものである。

当該処理の最初のステップＳ０１では、車両のイグニッションスイッチがＯＦＦとなっているか否かが判定される。イグニッションスイッチがＯＮとなっている場合には、劣化率の算出を行うことなく、図１０に示される一連の処理を終了する。

イグニッションスイッチがＯＮとなっており、内燃機関ＥＧから排出ガスが排出されているときには、排出ガスセンサ１００の周囲における酸素濃度が変動している可能性がある。このような状況の下では、センサセル電流の変化の傾きが、劣化率以外の要因によって変化してしまうため、センサセル電流の変化の傾きに基づいて劣化率を精度良く算出することが難しい。そこで、本実施形態では、イグニッションスイッチがＯＮのときには劣化率の算出が禁止されることとしている。

ステップＳ０１において、イグニッションスイッチがＯＦＦとなっている場合には、ステップＳ０２に移行する。ステップＳ０２では、所定の環境条件が成立しているか否かが判定される。「環境条件」とは、劣化率の算出を行うために必要な条件として、予め設定されたものである。本実施形態では、排出ガスセンサ１００の周囲における酸素濃度の値が所定範囲内であり、且つ、同酸素濃度の変動幅の大きさが所定値以下であることが、環境条件として設定されている。尚、「排出ガスセンサ１００の周囲における酸素濃度」は、ポンプセル電流の値に基づいて取得することができる。

環境条件が成立していない場合には、センサセル電流の変化の傾きに基づいて劣化率を精度良く算出することが難しい。このため、この場合には劣化率の算出を行うことなく、図１０に示される一連の処理を終了する。環境条件が成立している場合にはステップＳ０３に移行する。

ステップＳ０３では、ポンプセル電流の値を取得する処理が行われる。ここで取得されるポンプセル電流の値は、ポンプセル１５０による酸素の排出の抑制が開始される直前におけるポンプセル電流の値、すなわち、図５（Ｂ）におけるＩＰ０の値として取得されるものである。

ステップＳ０３に続くステップＳ０４では、第１セル制御部１３により、ポンプセル１５０による酸素の排出の抑制が開始される。先に述べたように、ここでは、ポンプセル電圧が、当初のＶＰ１から、これよりも低いＶＰ０へと変更される。これにより、期間ＴＭ０が開始されることとなる。以降においては、センサセル電流の変化の波形、及びポンプセル電流の変化の波形が、それぞれ所定の周期で制御装置１０によりサンプリングされる。

このサンプリングは、図５（Ｂ）に示される時刻ｔ０から、時刻ｔ４までの期間において行われる。時刻ｔ４は、期間ＴＭ０が終了してポンプセル電圧がＶＰ１に戻された後、ポンプセル電流の値が安定するタイミングとして予め設定されている。本実施形態では、劣化診断時においてセンサセル電流の値が収束する期間、すなわち時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間ＴＭ０の長さが、３秒間から１０秒間までのいずれかに設定されており、時刻ｔ０から時刻ｔ４までの期間の長さが、１５秒間から３０秒間までのいずれかに設定されている。つまり、本実施形態では、期間ＴＭ０よりも長い期間に亘りサンプリングが実行される。

ステップＳ０４に移行した時点から、上記のサンプリング期間が経過すると、サンプリングを停止すると共に、ステップＳ０５に移行する。ステップＳ０５では、サンプリングされたポンプセル電流の変化の波形から、図５（Ｂ）に示されるＩＰ１及びＩＰ２の値が取得される。尚、ＩＰ１は、期間ＴＭ０が終了する直前におけるポンプセル電流の値である。

更にステップＳ０５では、サンプリングされたセンサセル電流の変化の波形から、図７に示されるＩＳ１、ＩＳ２、及びＩＳ３のそれぞれの値が取得される。それぞれの値の意味及びそれぞれの値が取得されるタイミングは、図７を参照しながら先に述べた通りである。これらのうち少なくともＩＳ３を取得する処理は、第２取得部１５によって行われる。

ステップＳ０５に続くステップＳ０６では、図５（Ｂ）に示されるΔＩＰを算出する処理が行われる。図５（Ｂ）に示される点線ＤＬ１は、時刻ｔ０から時刻ｔ４までの期間において、ポンプセル電流の値がＩＰ０からＩＰ２へと一定の傾きで変化した場合における、当該変化を示す直線である。当該直線は、ポンプセル電圧の値が仮にＶＰ１のまま一定に維持されていた場合における、ポンプセル電流の値の変化を示すもの、ということができる。ポンプセル電流の変化量であるΔＩＰは、このように定義される点線ＤＬ１と、時刻ｔ３の直前におけるポンプセル電流の値（つまりＩＰ１）との差として算出される。このΔＩＰは、ポンプセル１５０による酸素の排出が抑制される量に相当するものである。ΔＩＰは、期間ＴＭ０の開始に伴い、センサセル１６０に到達する酸素の増加量に相当するもの、ということもできる。

ステップＳ０６に続くステップＳ０７では、ステップＳ０５で算出された各値に基づいて、傾きＡ１の値が算出される。先に述べた通り、傾きＡ１の値は、Ａ１＝（ＩＳ２－ＩＳ１）／（ｔ２－ｔ１）の式を用いて算出される。当該処理は、第１取得部１４によって行われる。

ステップＳ０７に続くステップＳ０８では、第１指標及び第２指標が算出される。先に述べた通り、第１指標は、傾きＡ１を、Ａ１の基準値で除することにより算出される。第２指標は、収束値ＩＳ３を、収束値ＩＳ３の基準値で除することにより算出される。

ステップＳ０８に続くステップＳ０９では、劣化率算出部１７により、第１劣化率及び第２劣化率のそれぞれを算出する処理が行われる。劣化率算出部１７は、ステップＳ０９で算出された第１指標と、図８の対応関係とを参照することで、第１劣化率を参照する。また、ステップＳ０９で算出された第２指標と、図９の対応関係とを参照することで、第２劣化率を参照する。

ステップＳ０９に続くステップＳ１０では、ステップＳ０９で算出された第１劣化率及び第２劣化率に基づいて、劣化率算出部１７が最終的な劣化率を算出する。具体的には、第１劣化率及び第２劣化率のうち大きい方の値を劣化率として算出する。これにより、被毒劣化及び凝集劣化のいずれが生じている場合であっても、劣化率が正確に算出される。

第２実施形態について説明する。本実施形態では、制御装置１０により実行される処理の内容においてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１１に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、制御装置１０によって繰り返し実行されるものであって、図１０に示される処理に替えて実行されるものである。尚、図１１のうち、ステップＳ０１からステップＳ０９までの処理は、図１０に示されるものと同じである。

ステップＳ０９において、第１劣化率及び第２劣化率の算出が行われると、本実施形態ではステップＳ２１に移行する。ステップＳ２１では、ステップＳ０９で算出された第１劣化率及び第２劣化率に基づいて、劣化率算出部１７が最終的な劣化率を算出する。具体的には、第１劣化率及び第２劣化率の合計値を劣化率として算出する。例えば、第１劣化率が１５％として算出され、第２劣化率が１５％として算出されていた場合には、最終的な劣化率は３０％として算出される。

仮に、センサセル１６０において被毒劣化及び凝集劣化の両方が同時に生じている場合には、一方のみが生じている場合に比べて、排出ガスセンサ１００を交換する必要性がより大きいということができる。そこで、本実施形態では、上記のように第１劣化率及び第２劣化率の合計値を劣化率として算出することしている。これにより、センサセル１６０において被毒劣化及び凝集劣化の両方が同時に生じている場合には、最終的な劣化率が比較的大きな値として算出されるので、センサセル１６０の交換をより早期に促す等の対応をとることが可能となる。

第３実施形態について説明する。本実施形態では、制御装置１０により実行される処理の内容においてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図１２に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、制御装置１０によって繰り返し実行されるものであって、図１０に示される処理に替えて実行されるものである。尚、図１２のうち、ステップＳ０１からステップＳ０９までの処理は、図１０に示されるものと同じである。

ステップＳ０９において、第１劣化率及び第２劣化率の算出が行われると、本実施形態ではステップＳ３１に移行する。ステップＳ３１では、第１劣化率と第２劣化率との差の絶対値が、所定値以下であるか否かが判定される。第１劣化率と第２劣化率との差の絶対値が所定値以下である場合には、ステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２に移行したということは、センサセル１６０において、被毒劣化及び凝集劣化のいずれも生じていないか、もしくはこれらが同時に生じている可能性が高いということである。この場合、劣化率算出部１７は、第１劣化率及び第２劣化率の合計値を劣化率として算出する。これにより、第２実施形態で説明したものと同様の効果を奏することができる。

ステップＳ３１において、第１劣化率と第２劣化率との差の絶対値が所定値を超えていた場合には、ステップＳ３３に移行する。ステップＳ３３に移行したということは、センサセル１６０において、被毒劣化及び凝集劣化のいずれか一方のみが生じている可能性が高いということである。そこで、ステップＳ３３では、劣化率算出部１７は、第１劣化率及び第２劣化率うち大きい方の値を劣化率として算出する。これにより、生じている劣化の原因に応じた正確な劣化率を算出することが可能となる。

このように、本実施形態に係る劣化率算出部１７は、第１劣化率と第２劣化率との差の絶対値が所定値以下であれば、第１劣化率と前記第２劣化率との合計値を劣化率として算出し（ステップＳ３２）、第１劣化率と第２劣化率との差の絶対値が所定値を超えていれば、第１劣化率及び第２劣化率のうち大きい方の値を劣化率として算出する（ステップＳ３３）ように構成されている。

第４実施形態について説明する。本実施形態では、制御装置１０により実行される処理の内容においてのみ第１実施形態と異なっている。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態では、第１指標と劣化率との対応関係が、記憶部１６に複数記憶されている。これら複数の対応関係には、図１３の線Ｌ３１に示される第１の対応関係と、線Ｌ３２に示される第２の対応関係とが含まれている。劣化率算出部１７は、これら複数の対応関係の中から、状況に応じた適切な対応関係を１つ選択し、選択された対応関係を用いて劣化率を算出する。

線Ｌ３１に示される第１の対応関係は、センサセル１６０において被毒劣化が生じている可能性が高い場合に用いられるものである。線Ｌ３２に示される第２の対応関係は、センサセル１６０において凝集劣化が生じている可能性が高い場合に用いられるものである。劣化率算出部１７は、収束値ＩＳ３を示す第２指標に基づいて、これらの対応関係のうちの１つを選択する。

具体的には、第２指標が所定の閾値以上である場合には、センサセル１６０において被毒劣化が生じている可能性が高いため、劣化率算出部１７は第１の対応関係（線Ｌ３１）を選択し、これを用いて劣化率を算出する。一方、第２指標が上記の閾値未満である場合には、センサセル１６０において凝集劣化が生じている可能性が高いため、劣化率算出部１７は第２の対応関係（線Ｌ３２）を選択し、これを用いて劣化率を算出する。

図１３の線Ｌ３１、３２のように、本実施形態の記憶部１６に記憶されている複数の対応関係のそれぞれは、収束値ＩＳ３を示す第２指標の値に対応するもの、ということができる。このように、本実施形態に係る記憶部１６には、第１取得部１４により取得される傾きＡ１を示す第１指標と、劣化率との対応関係が、第２取得部により取得される収束値ＩＳ３を示す指標毎に複数記憶されている。

以上に述べたような劣化率の算出を実現するために、制御装置１０により実行される具体的な処理の流れについて、図１４を参照しながら説明する。図１４に示される一連の処理は、所定の制御周期が経過する毎に、制御装置１０によって繰り返し実行されるものであって、図１０に示される処理に替えて実行されるものである。尚、図１４のうち、ステップＳ０１からステップＳ０８までの処理は、図１０に示されるものと同じである。

ステップＳ０８において、第１指標及び第２指標のそれぞれを算出する処理が行われた後は、本実施形態ではステップＳ４１に移行する。ステップＳ４１では、ステップＳ０８で算出された第２指標が、閾値以上であるか否かが判定される。第２指標が閾値以上であった場合にはステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２に移行したということは、収束値ＩＳ３の値が比較的大きく、劣化が生じていない場合の初期値に近い値に維持されているということである。この場合、図６の線Ｌ２１の例のように、センサセル１６０において被毒劣化が生じている可能性が高い。このため、劣化率算出部１７は、第１の対応関係を選択する。その後、劣化率算出部１７は、選択された第１の対応関係を用いて、ステップＳ０８で算出された第１指標に対応する劣化率を、最終的な劣化率として算出する。

ステップＳ４１において、第２指標が閾値未満であった場合には、ステップＳ０４３に移行する。ステップＳ４３に移行したということは、収束値ＩＳ３の値が比較的小さく、劣化が生じていない場合の初期値に比べると低下しているということである。この場合、図６の線Ｌ２２の例のように、センサセル１６０において凝集劣化が生じている可能性が高い。このため、劣化率算出部１７は、第２の対応関係を選択する。その後、劣化率算出部１７は、選択された第２の対応関係を用いて、ステップＳ０８で算出された第１指標に対応する劣化率を、最終的な劣化率として算出する。

以上のように、本実施形態の劣化率算出部１７は、第２取得部１５により取得された収束値ＩＳ２に基づいて対応関係を１つ選択し、当該対応関係に基づいて前記劣化率を算出する。具体的には、劣化率算出部１７は、第２取得部１５により取得された収束値ＩＳ３を示す指標と、所定の閾値と、の大小関係に基づいて、対応関係を１つ選択する。これにより、生じている劣化の原因に応じた適切な対応関係に基づいて、劣化率を正確に算出することが可能となる。

凝集劣化が生じているときには、被毒劣化が生じているときに比べて、傾きＡ１の低下量は小さい。この点に鑑みれば、図１３の例のように、第２の対応関係（線Ｌ３２）に示される劣化率の値が、第１の対応関係（線Ｌ３１）に示される劣化率の値よりも大きくなるように、それぞれの対応関係が設定されることが好ましい。

尚、対応関係を選択するために用いられる指標、すなわち、「第２取得部により取得された収束値を示す指標」としては、本実施形態のように第２指標を用いてもよいのであるが、これとは異なる指標が用いられてもよい。例えば、取得された収束値ＩＳ２と、「収束値ＩＳ３の基準値」との差の絶対値が、第２取得部により取得された収束値を示す指標として用いられてもよい。この場合、図１４のステップＳ４１では、上記の絶対値が所定の閾値以下であるときに、ステップＳ４２に移行し、それ以外の場合にはステップＳ４３に移行することとなる。

記憶部１６に記憶されている対応関係の数は、本実施形態のように２つであってもよいが、３つ以上であってもよい。この場合も、劣化率算出部１７は、第２取得部により取得された収束値を示す指標に基づいて、複数の対応関係うちの１つを選択し、これを用いて劣化率を算出すればよい。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

本開示に記載の制御装置及び制御方法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の専用ハードウェア論理回路を含むプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。本開示に記載の制御装置及び制御方法は、１つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ又は複数のハードウェア論理回路を含むプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ又は複数の専用コンピュータにより、実現されてもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。専用ハードウェア論理回路及びハードウェア論理回路は、複数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路により実現されてもよい。

１０：制御装置
１３：第１セル制御部
１４：第１取得部
１５：第２取得部
１７：劣化率算出部
１００：排出ガスセンサ
１５０：ポンプセル
１６０：センサセル
ＥＧ：内燃機関

Claims (7)

1. 排出ガスセンサ（１００）の制御装置（１０）であって、
   前記排出ガスセンサは、内燃機関（ＥＧ）で生じた排出ガスから酸素を排出する第１セル（１５０）と、前記第１セルによって酸素が排出された後の排出ガスに含まれる残留酸素の濃度、に応じた大きさの電流を出力する第２セル（１６０）と、を有するものであり、
   前記第１セルによる酸素の排出を制御する第１セル制御部（１３）と、
   前記第２セルから出力される電流の変化の傾きを取得する第１取得部（１４）と、
   前記第２セルから出力される電流の収束値を取得する第２取得部（１５）と、
   前記第１取得部により取得された傾きと、前記第２取得部により取得された収束値と、の両方に基づいて、前記排出ガスセンサで生じている劣化の度合いを示す指標、である劣化率を算出する劣化率算出部（１７）と、を備え、
   前記劣化率算出部は、
   前記第１取得部により取得された傾きに基づいて第１劣化率を算出し、
   前記第２取得部により取得された収束値に基づいて第２劣化率を算出し、
   前記第１劣化率及び前記第２劣化率に基づいて前記劣化率を算出する制御装置。
2. 前記第１取得部により取得される傾きを示す指標と、前記第１劣化率との対応関係、及び、前記第２取得部により取得される収束値を示す指標と、前記第２劣化率との対応関係、のそれぞれを記憶している記憶部（１６）を更に備える、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記劣化率算出部は、
   前記第１劣化率及び前記第２劣化率のうち大きい方の値を前記劣化率として算出する、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記劣化率算出部は、
   前記第１劣化率と前記第２劣化率との合計値を前記劣化率として算出する、請求項１又は２に記載の制御装置。
5. 前記劣化率算出部は、
   前記第１劣化率と前記第２劣化率との差の絶対値が所定値以下であれば、前記第１劣化率と前記第２劣化率との合計値を前記劣化率として算出し、
   前記第１劣化率と前記第２劣化率との差の絶対値が前記所定値を超えていれば、前記第１劣化率及び前記第２劣化率のうち大きい方の値を前記劣化率として算出する、請求項１又は２に記載の制御装置。
6. 前記第１セルの電極は金を含有している、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記排出ガスセンサは、前記第１セルの電極と前記第２セルの電極とが、同一の空間内に配置されたものである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御装置。
   

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