センサ制御装置
【課題】 ガスセンサの劣化を抑制しつつアイドリングストップ中のガスセンサのヒータ消費電力を低減させたセンサ制御装置を提供すること。
【解決手段】 検知室と、第１固体電解質体を有する酸素ポンプセルと、第２固体電解質体を有する酸素濃度検知セルとを備えるガスセンサと、ガスセンサを目標温度に加熱するヒータとを備えるセンサ制御装置において、内燃機関の自動停止が検知される（Ｓ６０）。内燃機関の自動停止が検知された場合に（Ｓ６０：ＹＥＳ）、ヒータの目標温度を、ガスセンサの活性化温度より低い温度であって、酸素濃度検知セルの第２固体電解質体にブラックニングが生じる温度以外の温度である第２目標温度に切り替えてヒータへの通電制御が行われる（Ｓ１２０）。
【解決手段】 検知室と、第１固体電解質体を有する酸素ポンプセルと、第２固体電解質体を有する酸素濃度検知セルとを備えるガスセンサと、ガスセンサを目標温度に加熱するヒータとを備えるセンサ制御装置において、内燃機関の自動停止が検知される（Ｓ６０）。内燃機関の自動停止が検知された場合に（Ｓ６０：ＹＥＳ）、ヒータの目標温度を、ガスセンサの活性化温度より低い温度であって、酸素濃度検知セルの第２固体電解質体にブラックニングが生じる温度以外の温度である第２目標温度に切り替えてヒータへの通電制御が行われる（Ｓ１２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を表す濃度対応値を算出するセンサ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジン等の内燃機関の排気管に取り付けられ、排気管を流通するガス中の特定ガス成分の濃度を検知するセンサ制御装置が知られている。センサ制御装置は、例えば、ガスセンサと、ヒータと、制御部とを備える。ガスセンサは、固体電解質体と、一対の電極とを有するセルを備え、特定ガスの濃度に応じた電気信号を制御部に出力する。固体電解質体には、一般に、ジルコニア系の材料、特に、強度とイオン伝導性の観点から、部分安定化ジルコニアが用いられる。このような固体電解質体を用いたガスセンサでは、ガスセンサの温度が、所定温度（例えば、６００から７００℃）に達しないと、特定ガスに応じた電気信号によるガス検知精度が低下する。このため、ガスセンサが活性しているか否かの判定の基準となる活性判定温度が予め設定され、特定ガスの検知に際して、ガスセンサはヒータによって活性判定温度以上の温度に加熱される。制御部は、ヒータを発熱させるための通電の制御を行うとともに、ガスセンサから出力される電気信号に基づき特定ガスの濃度対応値を算出する。また、固体電解質体を用いた酸素濃度検知セル及び酸素ポンプセルを２セル備え、酸素濃度検知セルにおいて測定室に導入されたガス中の酸素濃度を検知するための基準となる基準酸素を自己生成するガスセンサ、並びにこのガスセンサを駆動するための制御部も広く知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、従来から、信号待ち等の一時停車時にエンジンを自動停止することで、燃料の節約及び排出ガスの低減を図った自動停止制御が知られている。自動停止制御では、内燃機関の自動停止を許可する条件が満たされれば、内燃機関が自動停止され、内燃機関の再始動を許可する条件が満たされれば、エンジンが自動的に再始動される。内燃機関の自動停止中に、ガスセンサの温度を活性判定温度に維持するのに必要な電流をガスセンサに供給し続けると、内燃機関の自動停止（以下、「アイドリングストップ」とも言う。）中の電力消費量が多くなり、バッテリへの負担が大きくなる。これに対し、例えば、アイドリングストップ中には、ヒータの目標温度に、ガスセンサの活性判定温度よりも低い温度を設定し、アイドリングストップ中のセンサ制御装置の電力消費量を低減した内燃機関の制御装置が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７５６２８号公報
【特許文献２】特開２００３−１４８２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アイドリングストップ中に設定されるヒータの目標温度は、ガスセンサの活性判定温度よりも低い温度ならば、どのような温度であってもよいという訳ではないことが、発明者の検討によって明らかとなった。すなわち、本発明者の検討によって、アイドリングストップ中に設定されるヒータの目標温度が適切に設定されない場合には、ガスセンサが劣化する可能性があることが明らかとなった。そこで、本発明者が種々検討した結果、固体電解質体を用いた酸素濃度検知セル及び酸素ポンプセルを備え、酸素濃度検知セルが基準酸素を自己生成する（すなわち、酸素濃度検知セルに電流を通電して検知電極から基準電極に向けて酸素を汲み入れる）タイプのガスセンサでは、次の問題が生じることが分かった。
【０００６】
すなわち、上記電流を酸素濃度検知セルに対して通電した状態で、且つ、ガスセンサの固体電解質体が活性判定温度より低い所定の温度（温度範囲）に加熱された状態が所定時間以上継続されると、固体電解質体にブラックニングが生じる可能性があることが分かった。ブラックニングとは、陰極側の固体電解質体の表面において、固体電解質体に含まれる金属酸化物が還元され、金属が生成される現象である（例えば、ＺｒＯ２→Ｚｒ＋Ｏ２）。ブラックニングが生じたガスセンサでは、ブラックニングの程度に応じて固体電解質体のイオン伝導性が低下するため、ガスセンサを活性判定温度に昇温させても特定ガスを精度良く検知することできないという問題が生じる。なお、このような問題は、酸素濃度検知セルのみで構成され、酸素濃度検知セルの一対の電極間に生ずる起電力に応じて酸素濃度を測定する１セル式のガスセンサであって、酸素濃度検知セル自身が基準酸素を自己生成する（すなわち、酸素濃度検知セルに電流を通電して検知電極から基準電極に向けて酸素を汲み入れる）タイプのガスセンサにおいても生ずる問題である。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ガスセンサの劣化を抑制しつつアイドリングストップ中のヒータ消費電力を低減させたセンサ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１態様のセンサ制御装置は、第１固体電解質体と、前記第１固体電解質体上に形成される検知電極及び基準電極とを有し、前記検知電極と前記基準電極との間において検知対象ガスの酸素濃度に応じた電圧を発生する酸素濃度検知セルとを備え、内燃機関の排気管に取り付けられるガスセンサと、前記ガスセンサを加熱するヒータと、前記検知電極から前記第１固体電解質体を介して前記基準電極に向けて酸素を汲み込むために前記酸素濃度検知セルに電流を供給する電流供給部と、前記ガスセンサの温度が活性判定温度以上であるか否かを判定する活性判定部と、前記活性判定部が前記ガスセンサの温度は前記活性判定温度以上であると判定した場合に、前記活性判定温度以上の第１目標温度を前記ヒータの目標温度とする前記ヒータへの通電制御を行うヒータ制御部とを備えたセンサ制御装置であって、前記内燃機関の自動停止を検知する自動停止検知部と、前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記ヒータの目標温度を、前記ガスセンサの温度を前記活性判定温度より低い温度である温度であって、温度を一定に保持した状態で前記電流供給部が前記酸素濃度検知セルに電流を供給した際に前記第１固体電解質体にブラックニングが生じる温度以外の温度である第２目標温度に切り替えて前記ヒータへの通電制御を行う第１温度切替部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、第１態様のセンサ制御装置においては、前記ガスセンサは、前記検知対象ガスが導入される検知室と、第２固体電解質体及び一方の電極が前記検知室に面して配置された当該第２固体電解質体上に形成される一対のポンプ電極を有し、前記一対のポンプ電極間に供給される電流に応じて前記検知室の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を備え、前記酸素濃度測定セルの前記検知電極が前記検知室に面する一方、前記基準電極が前記検知室外に位置する構成をなしており、さらに、前記酸素濃度検知セルにて発生した電圧に応じて前記酸素ポンプセルへの通電制御を行う通電制御部を備えるようにしてもよい。
【００１０】
固体電解質体が活性判定温度には到達していないものの、ある程度加熱されて自身のインピーダンスが低下している状態で、固体電解質体に対する電流の供給が継続されると、酸素を無理に一方の電極から他方の電極に向けて汲み出す現象が生じやすく、ひいてはブラックニングを生じやすい。そこで、第１態様のセンサ制御装置によれば、内燃機関の自動停止を検知した場合に、ヒータ制御部が、ガスセンサの温度を上記第２目標温度に維持させるようにヒータへの通電を制御するため、酸素濃度検知セルに対して電流が供給された状態で当該酸素濃度検知セル（第１固体電解質体）にブラックニングが生じる温度となる時間が一定時間以上継続されることがない。したがって、酸素濃度検知セルからなるガスセンサ、または、酸素濃度検知セルと酸素ポンプセルとを有するガスセンサを備えるセンサ制御装置において、ガスセンサの劣化を抑制しつつ内燃機関の自動停止中のヒータ消費電力を低減させることができる。しかも、第１態様のセンサ制御装置は、内燃機関の自動停止を検知した場合に、ヒータの通電を停止せずに、第２目標温度に維持させるように通電を制御する。このため、センサ制御装置は、内燃機関の自動停止中にヒータの通電を停止する場合に比べ、内燃機関の自動停止の解除（自動始動）後に、ガスセンサの温度を活性判定温度に昇温させるまでの時間を短くすることもできる。
【００１１】
第２態様のセンサ制御装置は、第１固体電解質体と、前記第１固体電解質体上に形成される検知電極及び基準電極とを有し、前記検知電極と前記基準電極との間において前記検知室の酸素濃度に応じた電圧を発生する酸素濃度検知セルとを備え、内燃機関の排気管に取り付けられるガスセンサと、前記ガスセンサを加熱するヒータと、前記検知電極から前記第１固体電解質体を介して前記基準電極に向けて酸素を汲み込むために前記酸素濃度検知セルに電流を供給する電流供給部と、前記ガスセンサの温度が活性判定温度以上であるか否かを判定する活性判定部と、前記活性判定部が前記ガスセンサの温度は前記活性判定温度以上であると判定した場合に、前記活性判定温度以上の第１目標温度を前記ヒータの目標温度とする前記ヒータへの通電制御を行うヒータ制御部とを備えたセンサ制御装置であって、前記内燃機関の自動停止を検知する自動停止検知部と、前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記ヒータの目標温度を、前記ガスセンサの前記活性判定温度より低い第３目標温度に切り替えて前記ヒータへの通電制御を行う第２温度切替部と、前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記酸素濃度検知セルへの電流の供給を停止させる電流停止部とを備えている。
【００１２】
また、第２態様のセンサ制御装置においては、前記ガスセンサは、前記検知対象ガスが導入される検知室と、第２固体電解質体及び一方の電極が前記検知室に面して配置された当該第２固体電解質体上に形成される一対のポンプ電極を有し、前記一対のポンプ電極間に供給される電流に応じて前記検知室の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を備え、前記酸素濃度測定セルの前記検知電極が前記検知室に面する一方、前記基準電極が前記検知室外に位置する構成をなしており、さらに、前記酸素濃度検知セルにて発生した電圧に応じて前記酸素ポンプセルへの通電制御を行う通電制御部を備え、前記電流停止部は、前記酸素ポンプセル及び前記酸素濃度検知セルへの電流の供給を停止させるとよい。
【００１３】
第２態様のセンサ制御装置によれば、内燃機関を自動停止され、ガスセンサの温度を上記第３目標温度に維持するようにヒータへの通電を制御している期間には、酸素濃度検知セルからなるガスセンサでは、酸素濃度検知セルへの通電が停止され、また、酸素ポンプセル及び酸素濃度検知セルを有するガスセンサでは、両セルへの通電が停止される。このため、内燃機関の自動停止中に、ブラックニングが生じることを確実に回避することができる。したがって、センサ制御装置は、酸素濃度検知セルからなるガスセンサを備える場合、または、酸素濃度検知セルと酸素ポンプセルとを有するタイプのガスセンサを備える場合であっても、ガスセンサの劣化を抑制しつつ内燃機関の自動停止中のヒータ消費電力を低減させることができる。しかも、第２態様のセンサ制御装置は、内燃機関の自動停止を検知した場合に、ヒータの通電を停止せずに、第３目標温度に維持させるように通電を制御する。このため、センサ制御装置は、内燃機関の自動停止中にヒータの通電を停止する場合に比べ、内燃機関の自動停止の解除（自動始動）後に、ガスセンサの温度を活性判定温度に昇温させるまでの時間を短くすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】内燃機関１００の排気系周りの概略的な構成を示す図である。
【図２】センサ制御装置４の概略的な構造を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態のメイン処理のフローチャートである。
【図４】第２の実施形態のメイン処理のフローチャートである。
【図５】第３の実施形態のメイン処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化したセンサ制御装置の第１から第３の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いるものであり、記載している装置の構成等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。なお、以下の説明において、図２の上下方向をガスセンサ１の上下方向とし、図２の左右方向をガスセンサ１の左右方向として説明する。
【００１６】
第１から第３の実施形態のセンサ制御装置４は、物理的構成と電気的構成が同じである。まず、図１を参照して、内燃機関１００と、内燃機関１００に取り付けられるセンサ制御装置４との概略的な構成について説明する。内燃機関１００は、自動車（図示外）を駆動するためのエンジン１０１を有する。エンジン１０１には、エンジン１０１から排出される排気ガスを車外に放出するための排気管１０２が接続されている。センサ制御装置４は、ガスセンサ１と、ＥＣＵ３とを備える。ガスセンサ１は、排気管１０２の経路上に取り付けられる。ガスセンサ１は、排気管１０２に流通するガスを検知対象ガスとする全領域空燃比センサである。ＥＣＵ３は、ガスセンサ１とは離れた位置に配置されており、バッテリ８０から電力の供給を受けて駆動する。ガスセンサ１と、ＥＣＵ３とは、ハーネス９１（信号線）を介して電気的に接続されている。ガスセンサ１は、ＥＣＵ３によって通電制御されるとともに、ＥＣＵ３に対して検知対象ガス中の酸素濃度に応じた電気信号を出力する。ＥＣＵ３は、ガスセンサ１の出力に基づき、エンジン１０１の空燃比フィードバック制御を実行する。
【００１７】
次に、図２を参照し、センサ制御装置４が備えるガスセンサ１と、ＥＣＵ３とについて順に説明する。ガスセンサ１は、検知素子１０と、ヒータ素子４０と、ハウジング（図示外）とを備える。検知素子１０は、固体電解質体１１，１３と、絶縁基体１２，２４とを、固体電解質体１３，絶縁基体１２，固体電解質体１１，絶縁基体２４の順に積層した構造を有する。固体電解質体１１，１３と、絶縁基体１２，２４と、後述する絶縁基体１７，１８とは、いずれも細長い板状に形成されており、図１ではガスセンサ１の長手方向と直交する断面を模式的に示している。固体電解質体１１，１３は、イットリアを安定化剤に用いた部分安定化ジルコニアを主成分とする材料によって形成され、酸素イオン伝導性を有する。絶縁基体１２，２４は、アルミナを主成分とする材料によって形成される。ヒータ素子４０は、固体電解質体１１，１３の早期活性化と、固体電解質体１１，１３の活性の安定性維持とのために、固体電解質体１３に積層されている。ハウジングは、検知素子１０と、ヒータ素子４０とを内部に保持し、排気管１０２（図１参照）に取り付けられる。以下、ガスセンサ１が備える検知素子１０と、ヒータ素子４０とについて詳述する。
【００１８】
まず、図２を参照して、検知素子１０の構成を説明する。検知素子１０は、検知室２３と、拡散律速部１５と、酸素ポンプセル２７（以下、「Ｉｐセル２７」と言う。）と、酸素分圧検知セル２８（以下、「Ｖｓセル２８」と言う。）と、絶縁基体１２，２４とを備える。検知室２３は、排気管１０２（図１参照）内を流通するガス（例えば、排気ガス）が導入される小空間である。検知室２３は、固体電解質体１１と、固体電解質体１３と、拡散律速部１５と、絶縁基体１２とによって囲まれている。拡散律速部１５は、検知室２３の幅方向（図１の紙面左右方向）の両端にある。拡散律速部１５は、多孔質状の部材（例えば、アルミナ）によって形成され、検知室２３内に検知対象ガスを導入する際の流入量を規制する。
【００１９】
Ｉｐ１セル２７は、固体電解質体１１と、多孔質性の電極１９，２０とを備える。電極１９，２０は、Ｐｔを主成分とする材料によって形成される。Ｐｔを主成分とする材料としては、例えば、Ｐｔと、Ｐｔ合金と、Ｐｔとセラミックスとを含むサーメットとが挙げられる。電極２０は、固体電解質体１１の面のうち、検知室２３側の面に設けられている。電極１９は、固体電解質体１１の面のうち、検知室２３側の面とは反対側の面に設けられている。すなわち、検知素子１０の積層方向において、一対の電極１９，２０は、固体電解質体１１を挟むように配置されている。固体電解質体１１の上面には、絶縁基体２４が積層されている。絶縁基体２４は、電極１９の上部となる位置に開口２９を有し、開口２９には保護層２５が設けられている。保護層２５は、セラミックス（例えば、アルミナ）からなる多孔質性の部材によって形成され、電極１９が検知対象ガスに含まれるシリコン等の被毒成分によって劣化しないように、電極１９の上面を覆っている。固体電解質体１１は、本発明の「第２固体電解質体」に相当し、電極１９，２０は、本発明の「一対のポンプ電極」に相当する。
【００２０】
Ｉｐ１セル２７は、電極１９，２０間に電流が供給されることで、電極１９が接する雰囲気（検知素子１０の外部の雰囲気）と電極２０が接する雰囲気（検知室２３内の雰囲気）との間で、酸素の汲み出し及び汲み入れ（いわゆる酸素ポンピング）を行う。
【００２１】
Ｖｓセル２８は、固体電解質体１３と、多孔質性の電極２１，２２とを備える。固体電解質体１３は、検知室２３を挟んで固体電解質体１１と対向するように配置されている。電極２１は、固体電解質体１３の面のうち、検知室２３側の面に設けられている。電極２２は、固体電解質体１３の面のうち、検知室２３側の面とは反対側の面に形成されている。すなわち、検知素子１０の積層方向において、一対の電極２１，２２は、固体電解質体１３を挟むように配置されている。電極２１，２２は、上述のＰｔを主成分とする材料によって形成される。
【００２２】
Ｖｓセル２８は、主として、固体電解質体１３によって隔てられた雰囲気（電極２１と接する検知室２３内の雰囲気と、電極２２と接する雰囲気）間の酸素分圧差に応じて電圧（起電力）を発生する。また、電極２２は、絶縁基体１７によって排気管１０２（図１参照）を流通するガスと接触しないように閉塞されている。そして、電極２２は、詳細は後述するが、検知室２３内の酸素濃度の検知のための基準となる酸素濃度を維持する酸素基準電極として機能する。固体電解質体１３は、本発明の「第１固体電解質体」に相当し、電極２１は、本発明の「検知電極」に相当し、電極２２は、本発明の「基準電極」に相当する。
【００２３】
次に、図２を参照してヒータ素子４０の構成を説明する。ヒータ素子４０は、検知素子１０（特に、固体電解質体１１，１３）を加熱して活性化させる。ヒータ素子４０は、発熱抵抗体２６と、絶縁基体１７，１８とを備える。発熱抵抗体２６は、白金を主成分とする材料によって構成され、絶縁基体１７と絶縁基体１８との間に挟まれている。絶縁基体１７，１８は、アルミナを主成分とする材料によって形成される。ヒータ素子４０は、本発明の「ヒータ」に相当する。
【００２４】
次に、図２を参照して、ＥＣＵ３の構成について説明する。ＥＣＵ３は、自動車のエンジン１０１と、ガスセンサ１とを制御する。図２のように、ＥＣＵ３は、マイクロコンピュータ９と、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）３０と、ヒータ電圧供給回路５０とを構成主体としている。マイクロコンピュータ９は、公知の構成のＣＰＵ６と、ＲＯＭ７と、ＲＡＭ８とを搭載したマイコンチップである。ＲＯＭ７には、ＣＰＵ６が実行する各種制御プログラムと、制御プログラム実行時に参照される各種パラメータとが記憶されている。
【００２５】
図２のように、ＡＳＩＣ３０は、Ｉｐ検知回路３１と、Ｉｐ駆動回路３２と、抵抗検知回路３３と、電圧出力回路３４と、基準電圧比較回路３５と、Ｉｃｐ供給回路３６とを備える。
【００２６】
Ｉｐ検知回路３１は、Ｉｐセル２７の電極１９，２０間に流れる電流Ｉｐを電圧変換し、変換した電圧を検知信号としてマイクロコンピュータ９に出力する。抵抗検知回路３３は、定期的に、予め規定された値の電流をＶｓセル２８に通電し、その通電に応答して得られる電圧変化量（電圧Ｖｓの変化量）を検知するための回路である。抵抗検知回路３３によって検知された電圧Ｖｓの変化量を示す値は、マイクロコンピュータ９に出力される。マイクロコンピュータ９では、抵抗検知回路３３から出力された値と、ＲＯＭ７に記憶されている電圧Ｖｓの変化量とＶｓセル２８のインピーダンスＲｉとが予め関連付けられたテーブルとに基づいて、Ｖｓセル２８のインピーダンスＲｉが求められる。Ｖｓセル２８のインピーダンスＲｉは、Ｖｓセル２８の温度、すなわち、検知素子１０全体の温度と相関があり、マイクロコンピュータ９は、Ｖｓセル２８のインピーダンスＲｉに基づいて、ガスセンサ１（検知素子１０）の温度を検知する。
【００２７】
電圧出力回路３４は、Ｖｓセル２８の電極２１，２２間に生ずる起電力Ｖｓを検知する。基準電圧比較回路３５は、予め定められた基準電圧と、電圧出力回路３４において検知された起電力Ｖｓとの比較を行い、比較結果をＩｐ駆動回路３２に出力する。Ｉｐ駆動回路３２は、基準電圧比較回路３５から出力された比較結果に基づき、Ｉｐセル２７の電極１９，２０間に供給する電流Ｉｐの大きさ及び向きを制御する。Ｉｃｐ供給回路３６は、Ｖｓセル２８の電極２２から電極２１へ向かって流れる微小電流Ｉｃｐを供給する。
【００２８】
ヒータ電圧供給回路５０は、ＣＰＵ６から指示に応じて、発熱抵抗体２６の両端に印加される電圧Ｖｈを公知のＰＩ制御のもと生成したり、発熱抵抗体２６の両端に一定の電圧（例えば、１２Ｖ）を印加したりすることで、発熱抵抗体２６を発熱させる。
【００２９】
次に、図２を参照して、ガスセンサ１を用いて検知対象ガスの酸素濃度（排気ガスの空燃比）を検知する動作について簡単に説明する。なお、検知対象ガスの酸素濃度を検知する際には、基準電圧比較回路３５で比較対象となる基準電圧（例えば４５０ｍＶ）が設定される。まず、Ｉｃｐ供給回路３６は、Ｖｓセル２８の電極２２から固体電解質体１３を介して電極２１に向けて微小電流Ｉｃｐを供給する。この通電により、検知対象ガス中の酸素は、酸素イオンとなって、固体電解質体１３を介して電極２１側から電極２２側に移動する（汲み込まれる）。Ｖｓセル２８に電流Ｉｃｐが供給されると、酸素イオンは電極２１側から電極２２側に移動し、検知対象ガス中の酸素濃度に応じた起電力Ｖｓを発生させるための基準となる酸素濃度雰囲気が生成される。電圧出力回路３４は、両電極２１，２２間の起電力Ｖｓを検知し、検知した起電力Ｖｓを基準電圧比較回路３５に出力する。基準電圧比較回路３５は、起電力Ｖｓと基準電圧とを比較し、比較結果をＩｐ駆動回路３２に出力する。Ｉｐ駆動回路３２は、基準電圧比較回路３５による比較結果に基づいて、起電力Ｖｓが基準電圧となるように、Ｉｐセル２７の電極１９，２０間に供給する電流Ｉｐの大きさ及び向きを制御する。これにより、Ｉｐセル２７による検知室２３内への酸素の汲み入れ又は検知室２３からの酸素の汲み出しが行われる。
【００３０】
なお、検知室２３内に流入した排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであった場合、Ｉｐセル２７において外部から検知室２３内に酸素を汲み入れるように、電極１９，２０間に供給される電流Ｉｐの大きさや向きが制御される。一方、検知室２３内に流入した排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであった場合、Ｉｐセル２７において検知室２３から外部へ酸素を汲み出すように、電極１９，２０間に供給される電流Ｉｐの大きさ及び向きが制御される。このときの電流Ｉｐは、Ｉｐ検知回路３１において電圧変換され、電圧変換された電流Ｉｐは、検知信号としてマイクロコンピュータ９に出力される。マイクロコンピュータ９（ＣＰＵ６）は、検知信号に基づいて検知対象ガス中に含まれる
酸素濃度対応値、ひいては排気ガスの空燃比を算出する。
【００３１】
次に、第１の実施形態のセンサ制御装置４において実行されるメイン処理について、図３を参照して説明する。図３のメイン処理を実行させるプログラムは、図２のＲＯＭ７に記憶されており、ＣＰＵ６が実行する。なお、酸素濃度対応値及び空燃比を算出する処理は、図３のメイン処理とは別途実行される。
【００３２】
まず、メイン処理の概略を説明する。第１の実施形態では、ガスセンサ１の検知素子１０が活性化しているか否かに応じて、非活性モード（以下、「ＮＡモード」と言う。）と、活性モード（以下、「Ａモード」と言う。）とのいずれかの駆動モードの処理が実行される。ＮＡモードは、検知素子１０を活性判定温度以上の温度に加熱するための制御モードである。ＮＡモードでは、Ｉｐセル２７に電流Ｉｐを供給する処理が実行されない。第１の実施形態では、ＮＡモードにおいて図３の二点鎖線１５１内の処理が実行される。Ａモードは、検知素子１０の温度を活性判定温度以上に維持しつつ、検知対象ガス中の酸素濃度を検知するための電流ＩｐをＩｐセル２７に供給する制御モードである。Ａモードにおいて二点鎖線１５２内の処理が実行される。第１の実施形態のセンサ制御装置４はさらに、内燃機関１００の運転状態に関して、アイドリングストップ中のセンサ制御装置４の駆動モードをＮＡモードに設定する。
【００３３】
第１の実施形態では、駆動モードと、内燃機関１００の運転状態とに応じて、加熱されるガスセンサ１（検知素子１０）の目標温度に対応する目標抵抗値に異なる値が設定される。駆動モードがＮＡモードであり、且つアイドリングストップ中ではない場合においては、目標抵抗値ＴＲｉにＴＲｉ１が設定される。ＴＲｉ１には、検知素子１０が活性化している場合の抵抗値が設定される。第１の実施形態では、ＴＲｉは、検知素子１０が活性化したか否かの判断する処理において、閾値として用いられる。駆動モードがＮＡモードであり、且つアイドリングストップ中である場合には、目標抵抗値ＴＲｉにＴＲｉ４が設定される。ＴＲｉ４には、検知素子１０が活性化していない場合の抵抗値であって、固体電解質体１３にブラックニングが生じない温度に対応する抵抗値が予め設定される。
【００３４】
ブラックニングが固体電解質体１３において生じる温度条件は、固体電解質体１３の組成や固体電解質体１３に供給される電流の大きさ等の条件に応じて異なるが、例えば、１００℃から４００℃の範囲の温度である。
【００３５】
駆動モードがＡモードである場合には、目標抵抗値ＴＲｉにＴＲｉ２が設定される。上記ＴＲｉ１と、ＴＲｉ２と、ＴＲｉ４とに加え、第１の実施形態では、Ａモード制御時に検知素子１０の温度が低下している場合を検知するための閾値ＴＲｉ３が設定されている。ＴＲｉ３には、ＴＲｉ１よりも大きい値が予め設定される。第１の実施形態では、ＴＲｉ１には検知素子１０の温度が６００℃に相当する５００Ωが設定され、ＴＲｉ２には検知素子１０の温度が８００℃に相当する１００Ωに設定される。ＴＲｉ３には検知素子１０の温度が５５０℃に相当する５５０Ωが設定され、ＴＲｉ４には検知素子１０の温度が５００℃に相当する５８０Ωが設定される。ＴＲｉ４は、検知素子１０が活性したか否かを判定する閾値に相当するＴＲｉ１に対応する温度よりも低く、固体電解質体１３にブラックニングが生じる温度（１００℃から４００℃）よりも高い温度に対応する。ＴＲｉ１から４の大小関係は、ＴＲｉ４＞ＴＲｉ３＞ＴＲｉ１＞ＴＲｉ２となる。
【００３６】
内燃機関１００がアイドリングストップ中であるか否かは、例えば、エンジン１０１の運転を自動的に停止させる指示と、自動運転停止後にエンジン１０１の運転を自動的に再開させる指示とによって更新されるアイドリングストップフラグに基づき判断される。アイドリングストップフラグは、ＲＡＭ８に記憶される。エンジン１０１の運転を自動的に停止させる指示と、自動運転停止後にエンジン１０１の運転を自動的に再開させる指示とは、例えば、公知の方法（例えば、特開２００３−１４８２０６号公報に記載の方法）によって出力される。
【００３７】
図３のように、メイン処理ではまず、ＣＰＵ６は、ヒータ電圧供給回路５０に指示を出力して、ヒータ素子４０の発熱抵抗体２６に１２Ｖの電圧を印加する処理を開始させる（Ｓ１０）。次に、ＣＰＵ６は、Ｉｃｐ供給回路３６に指示を出力して、Ｖｓセル２８に電流Ｉｃｐを供給する処理を開始させる（Ｓ２０）。次に、電圧出力回路３４によって検知される電圧Ｖｓが１．５Ｖよりも小さいか否かが判断され、電圧Ｖｓが１．５Ｖ以上である場合には（Ｓ３０：ＮＯ）、電圧Ｖｓが１．５Ｖ未満になるまで待機される。電圧Ｖｓが１．５Ｖより小さい場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６は、インピーダンスＲｉを検知する処理（以下、「Ｒｉ検知処理」と言う。）を開始させる（Ｓ４０）。Ｒｉ検知処理は、メイン処理とは別のルーチンに従ってＣＰＵ６が定期的に実行する。具体的には、Ｒｉ検知処理では、ＣＰＵ６は、抵抗検知回路３３に指示を出力して、Ｖｓセル２８に一定の電流を供給させ、それに応答して得られる電圧Ｖｓの変化量をマイクロコンピュータ９に対して出力させる。ＣＰＵ６は、抵抗検知回路３３から出力された電圧Ｖｓの変化量に基づいて、インピーダンスＲｉを求める。Ｒｉ検知処理は、Ｒｉに基づき、ガスセンサ１が活性化しているか否かを判断するために実行される。
【００３８】
次に、ＣＰＵ６は、アイドリングストップ中であるか否かを判断する（Ｓ６０）。Ｓ６０では、例えば、前述のアイドリングストップフラグに基づき、アイドリングストップ中であるか否かが判断される。アイドリングストップ中である場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６は、目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ４とするヒータＰＩ通電制御を開始又は継続させる（Ｓ１２０）。具体的には、ＣＰＵ６は、ヒータ電圧供給回路５０に指示を出力して、目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ４とするＰＩ通電制御を開始又は継続させる。また、Ｉｐセル２７に電流Ｉｐが供給されている場合には、ＣＰＵ６は、Ｉｐ駆動回路３２と、基準電圧比較回路３５とに指示を出力して、Ｉｐセル２７への電流Ｉｐの供給する処理を停止させる（Ｓ１２０）。次に、処理はＳ６０に戻る。
【００３９】
アイドリングストップ中ではない場合（Ｓ６０：ＮＯ）、ＣＰＵ６は、目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ１とするヒータ通電ＰＩ制御を開始又は継続させる（Ｓ７０）。具体的には、ＣＰＵ６は、ヒータ電圧供給回路５０に指示を出力して、目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ１とするＰＩ通電制御を開始又は継続させる。また、Ｉｐセル２７に電流Ｉｐが供給されている場合には、ＣＰＵ６は、Ｉｐ駆動回路３２と、基準電圧比較回路３５とに指示を出力して、Ｉｐセル２７への電流Ｉｐの供給する処理を停止させる（Ｓ７０）。次に、ＣＰＵ６は、ガスセンサ１（検知素子１０）が活性化したか否かを判断する（Ｓ８０）。本実施形態では、ＣＰＵ６は、前述のＲｉ検知処理において検知されるＲｉがＴＲｉ１以下である場合に、ガスセンサ１が活性化したと判断する。ガスセンサ１が活性化していない場合には（Ｓ８０：ＮＯ）、処理はＳ６０に戻る。ガスセンサ１が活性化した場合には（Ｓ８０：ＹＥＳ）、Ａモード時の処理（二点鎖線１５２内の処理）が実行される。具体的には、ＣＰＵ６は、Ａモード制御を開始又は継続させる（Ｓ９０）。Ｓ９０では、ＣＰＵ６は、Ｉｐ駆動回路３２と、基準電圧比較回路３５とに指示を出力して、Ｉｐセル２７に電流Ｉｐを供給する処理を開始又は継続させる。また、ＣＰＵ６は、ヒータ電圧供給回路５０に指示を出力して、目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ２とするＰＩ通電制御を開始又は継続させる。
【００４０】
次に、ＣＰＵ６は、前述のＲｉ検知処理において検知されるＲｉがＴＲｉ３よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１１０）。Ｓ１１０は、Ａモード制御中に、検知素子１０の温度が活性化していないと判断される温度にまで低下した場合を抽出する処理である。例えば、Ａモード制御中に、エンジン１０１（図１参照）が自動停止された場合には、排気管１０２（図１参照）に排気ガスが流通しなくなるため、ガスセンサ１の温度は低下する。ＲｉがＴＲｉ３以下である場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、処理はＳ９０に戻る。ＲｉがＴＲｉ３よりも大きい場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、処理はＳ５０に戻る。Ａモード制御中に、エンジン１０１が自動停止された場合には、Ｓ１１０でＲｉがＴＲｉ３よりも大きくなり（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、処理はＳ５０に戻った後、Ｓ６０において、アイドリングストップ中
であると判断される（Ｓ６０：ＹＥＳ）。
【００４１】
以上のように、ＣＰＵ６は第１の実施形態のメイン処理を実行する。アイドリングストップ中であるか否かに関わらず、図３のＳ２０の処理を実行するＣＰＵ６，及び、Ｉｃｐ供給回路３６は、本発明の「電流供給部」に相当する。駆動モードがＮＡモードである場合に、図３のＳ６０の処理を実行するＣＰＵ６は、本発明の自動停止検知部として機能する。アイドリングストップ中ではない場合に（Ｓ６０：ＮＯ）、Ｓ８０の処理を実行するＣＰＵ６は、本発明の活性判定部として機能する。また、Ｓ９０において目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ２とするヒータ素子４０への通電制御を行うＣＰＵ６，及び、ヒータ電圧供給回路５０は、本発明の「ヒータ制御部」として機能する。Ｓ９０において、駆動モードがＡモードである場合に（Ｓ８０：ＹＥＳ，Ｓ１１０：ＮＯ）、Ｉｐセル２７への通電制御を開始又は継続させるＣＰＵ６，及び、Ｉｐ駆動回路３２は、本発明の「通電制御部」として機能する。Ｓ１２０において目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ４に切り替えて、ヒータ素子４０への通電制御を行うＣＰＵ６，及び、ヒータ電圧供給回路５０は、本発明の「第１温度切替部」として機能する。また、ＴＲｉ１に対応する温度が本発明の活性判定温度、ＴＲｉ２に対応する温度が本発明の第１目標温度、ＴＲｉ４に対応する温度が本発明の第２目標温度に相当する。
【００４２】
第１の実施形態のセンサ制御装置４によればＶｓセル２８に対して電流Ｉｃｐが供給された状態で当該Ｖｓセル２８（固体電解質体１３）にブラックニングが生じる温度となる時間が一定時間以上継続されることがない。したがって、センサ制御装置４は、Ｖｓセル２８とＩｐセル２７とを有するタイプのガスセンサ１を備える場合に、ガスセンサ１の劣化を抑制しつつ内燃機関１００の自動停止（アイドリングストップ）中のヒータ素子４０の消費電力を低減させることができる。
【００４３】
なお、固体電解質体１１，１３の主成分である部分安定化ジルコニアは、一般的に、Ｍ相（モノクリニック相）と、Ｃ相（キュービック相）とＴ相（テトラゴナル相）とを含む複数の結晶構造の異なる相により構成されている。そして、部分安定化ジルコニアのＴ相は、所定条件のもと、等温的マルテンサイト態によりＭ相へと変態することが知られている。Ｔ相からＭ相への変態は、部分安定化ジルコニアが晒される雰囲気の温度が２００℃付近である場合に最も早く進行し、部分安定化ジルコニアが晒される雰囲気中の水分によって促進される。したがって、Ｔ相からＭ相への変態が生じる温度は、部分安定化ジルコニアの相構成と、部分安定化ジルコニアが晒される雰囲気中の水分とを含む条件に応じて異なる。Ｔ相からＭ相への変態は体積変化を伴うことが知られており、固体電解質体１１，１３内でＴ相からＭ相への変態が発生した場合には，固体電解質体１１，１３の表面から内部へとクラックが進行し、ガスセンサ１の強度劣化が引き起こされる可能性がある。第１の実施形態では、アイドリングストップ時の目標温度を、固体電解質体１１，１３にブラックニングが生じない温度とするとともに、固体電解質体１１，１３においてＴ相からＭ相への変態が生じない温度としている。このため、センサ制御装置４は、アイドリングストップ時に目標温度を固体電解質体１３の活性判定温度よりも低くすることによって、固体電解質体１１，１３内でＴ相からＭ相への変態が発生し、固体電解質体１１，１３の表面から内部へとクラックが進行することも回避することができる。
【００４４】
第１の実施形態のメイン処理では、Ａモード制御中にエンジン１０１が自動停止された場合を、Ｓ１１０と、Ｓ１１０の後に実行されるＳ６０とによって検知していた。これに代えて、第２の実施形態のメイン処理のように、Ａモード制御中に実行されるアイドリングストップを直接検知してもよい。以下、第２の実施形態のメイン処理を、図４を参照して説明する。図４のメイン処理を実行させるプログラムは、図２のＲＯＭ７に記憶されており、ＣＰＵ６が実行する。
【００４５】
図４において、図３の第１の実施形態のメイン処理と同様の処理には、同じステップ番号を付与している。図４のように、第２の実施形態のメイン処理では、第２の実施形態では、ＮＡモードと、Ａモードと、アイドリングストップＮＡモード（以下、「ＩＳモード」と言う。）とのいずれかの駆動モードの処理が実行される。ＩＳモードは、アイドリングストップが検知されている期間中に実行される駆動モードである。第２の実施形態では、ＮＡモードにおいて図４の二点鎖線２０１内の処理が実行され、Ａモードにおいて二点鎖線２０２内の処理が実行され、ＩＳモードにおいて二点鎖線２０３内の処理が実行される。図４のように、第２の実施形態のメイン処理では、Ｓ９０と、Ｓ１１０との間にＳ１００が実行され、Ｓ１２０に代えてＳ１３０が実行される点で、第１の実施形態のメイン処理と異なる。Ｓ１００では、ＣＰＵ６は、Ｓ６０と同様にアイドリングストップ中であるか否かを判断し、アイドリングストップ中である場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、Ｓ１３０の処理を実行する。アイドリングストップ中ではない場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、Ｓ１１０の処理を実行する。Ｓ１３０の処理は、図３のＳ１２０と同様である。
【００４６】
以上のように、ＣＰＵ６は第２の実施形態のメイン処理を実行する。図４のＳ６０及びＳ１００の処理を実行するＣＰＵ６は、本発明の自動停止検知部として機能する。第２の実施形態のセンサ制御装置４によれば、第１の実施形態のセンサ制御装置４に比べ、Ａモード制御中のアイドリングストップをより早期に検知することができる。したがって、第１の実施形態のセンサ制御装置４に比べ、アイドリングストップ中のヒータ素子４０の消費電力をさらに低減させることができる。
【００４７】
ところで、第１及び第２の実施形態では、アイドリングストップ中に固体電解質体１３にブラックニングが発生することを、ＴＲｉ３を適切に設定することによって回避していた。これに対し、第３の実施形態のように、アイドリングストップ中に電流Ｉｃｐの供給を停止することによって、アイドリングストップ中に固体電解質体１３にブラックニングが発生しうる状況を回避してもよい。図５を参照して、第３の実施形態のメイン処理を説明する。図５のメイン処理を実行させるプログラムは、図２のＲＯＭ７に記憶されており、ＣＰＵ６が実行する。
【００４８】
図５において、図３の第１の実施形態のメイン処理と同様の処理には、同じステップ番号を付与している。第３の実施形態では、ＮＡモードにおいて図５の二点鎖線３０１内の処理が実行され、Ａモードにおいて二点鎖線３０２内の処理が実行される。図５のように、第３の実施形態のメイン処理では、Ｓ６５と、Ｓ１１５とが実行される点で、第１の実施形態のメイン処理と異なる。
【００４９】
アイドリングストップ中ではない場合（Ｓ６０：ＮＯ）に実行されるＳ６５では、ＣＰＵ６は、Ｉｃｐ供給回路３６に指示を出力して、Ｖｓセル２８に電流Ｉｃｐを供給する処理を開始又は継続させる（Ｓ６５）。アイドリングストップ中である場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）に実行されるＳ１１５では、ＣＰＵ６は、Ｉｃｐ供給回路３６に指示を出力して、Ｖｓセル２８に電流Ｉｃｐを供給する処理を停止させる（Ｓ１１５）。
【００５０】
以上のように、ＣＰＵ６は第３の実施形態のメイン処理を実行する。第３の実施形態における図５のＳ２０及びＳ６５の処理を実行するＣＰＵ６，及び、Ｉｃｐ供給回路３６は、本発明の「電流供給部」に相当する。Ｓ１１５の処理を実行するＣＰＵ６，Ｉｐ駆動回路３２，及び、Ｉｃｐ供給回路３６は、本発明の「電流停止部」として機能する。Ｓ１２０の処理を実行するＣＰＵ６，及び、ヒータ電圧供給回路５０は、本発明の「第２温度切替部」として機能する。また、図５において、ＴＲｉ１に対応する温度が本発明の活性判定温度、ＴＲｉ２に対応する温度が本発明の第１目標温度、ＴＲｉ４に対応する温度が本発明の第３目標温度に相当する。
【００５１】
第３の実施形態のセンサ制御装置４によれば、内燃機関を自動停止している期間には、Ｉｐセル２７及びＶｓセル２８への通電が停止される。このため、アイドリングストップ中のガスセンサ１の目標温度によらず、内燃機関１００の自動停止中に、ブラックニングが生じることを確実に回避することができる。したがって、センサ制御装置４は、Ｉｐセル２７及びＶｓセル２８を有するガスセンサ１を備えていても、ガスセンサ１の劣化を抑制しつつ内燃機関１００の自動停止中のヒータ素子４０の消費電力を低減させることができる。なお、第３の実施形態では、アイドリングストップ中にＶｓセル２８に対する電流Ｉｃｐへの通電を停止しているため、ＴＲｉ４の値は活性判定温度に対応するＴＲｉ１よりも低い値であれば特に限定されないが、固体電解質体１１，１３においてＴ相からＭ相への変態が生じない温度に対応した抵抗値に設定されることが好ましい。
【００５２】
なお、本発明は、以上詳述した第１から第３の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更が加えられてもよい。例えば、以下の（１）から（３）の変形が加えられてもよい。
【００５３】
（１）上記実施形態では、検知対象ガス中の特定成分のガス濃度を検知するガスセンサが、全領域空燃比センサである場合を例示したが、これに限定されない。例えば、上記実施形態の酸素ポンプセル及び酸素濃度検知セルに対して、さらにＮＯｘを分解して酸素を汲み出す第２の酸素ポンプセルを加えた構成を有する、検知対象ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘセンサに本発明が適用されてもよい。
【００５４】
さらに、本発明は、酸素ポンプセル（Ｉｐセル）及び酸素濃度検知セル（Ｖｓセル）の２セルタイプのガスセンサに限らず、酸素濃度検知セル（Ｖｓセル）２８から構成される１セルタイプのガスセンサであって、上記実施形態と同様に、Ｖｓセル２８に微小電流Ｉｃｐを電極（検知電極）２２から電極（基準電極）２１に供給して、電極２２から電極２１に向けて酸素を汲み入れるタイプのガスセンサに適用することもできる。この１セルタイプのガスセンサは、Ｖｓセル２８の一対の電極２１，２２間に発生する電圧（起電力）に応じて、検知対象ガス中の酸素濃度を検出するものであり、このガスセンサに接続されるセンサ制御装置は、一対の電極２１，２２間に発生した電圧に基づいて、排ガスの空燃比が特定空燃比を境にしてリッチかリーンかを判断する。
【００５５】
このようなＶｓセル２８から構成される１セルタイプのガスセンサにおいても、微小電流Ｉｃｐを供給して電極（基準電極）２１を基準酸素源に用いるようにしているため、上述した第１〜第３実施形態におけるセンサ制御装置に接続して使用に供することにより、ガスセンサ（Ｖｓセル２８）の劣化を抑制しつつ内燃機関１００の自動停止（アイドリングストップ）中のヒータ素子４０の消費電極を低減させるという効果を得ることができる。なお、Ｖｓセル２８の１セルから構成されるガスセンサに第１〜第３実施形態のセンサ制御装置４を接続する場合には、酸素ポンプセルを駆動する回路系を省略すると共に、各形態のメイン処理のフローチャートから酸素ポンプセルに関する処理を省略し、その他の構成は基本的に同一の構成を採ればよい。
【００５６】
（２）センサ制御装置４の構成は適宜変更可能である。例えば、マイクロコンピュータ９と、ＡＳＩＣ３０と、ヒータ電圧供給回路５０とを備える制御部と、ＥＣＵ３とが別体に設けられてもよい。この場合、上述のメイン処理は、制御部で実行されてもよいし、ＥＣＵ３で実行されてもよい。また例えば、上記実施形態のセンサ制御装置４は、目標抵抗値ＴＲｉであるＴＲｉ１，ＴＲｉ２，ＴＲｉ４を用いてのヒータ素子４０の通電の制御をＰＩ通電制御で実施したが、ヒータ素子４０への通電制御方法はこれに限定されず、ＰＩＤ通電制御等で実施してもよい。
【００５７】
（３）上記メイン処理で実行される処理及びメイン処理で参照される各種変数は、適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、Ｖｓセル２８のインピーダンスに基づいて検知素子１０の温度を検知しているが、Ｖｓセル２８に代えて、Ｉｐセル２７のインピーダンスに基づいて、検知素子１０の温度を検知してもよい。また、ヒータ素子４０を構成する発熱抵抗体２６の抵抗値に基づいて、検知素子１０の温度を検知してもよい。また例えば、第１及び第２の実施形態のセンサ制御装置４は、消費電力低減の観点からアイドリングストップ中にＩｐセル２７への通電を停止していた。しかし、第１及び第２の実施形態のセンサ制御装置４は、アイドリングストップ中のヒータ素子４０の目標温度に固体電解質体１１と固体電解質体１３との双方にブラックニングが生じない温度すれば、アイドリングストップ中にＩｐセル２７への通電を継続してもよい。また例えば、第３の実施形態において、図４の第２の実施形態のＳ１００のように、Ａモード制御中にアイドリングスリップ中であるか否かを判断してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１ ガスセンサ
３ ＥＣＵ
４ センサ制御装置
６ ＣＰＵ
７ ＲＯＭ
９ マイクロコンピュータ
１０ 検知素子
１１，１３ 固体電解質体
１９，２０，２１，２２ 電極
２３ 検知室
３０ ＡＳＩＣ
３１ Ｉｐ検知回路
３２ Ｉｐ駆動回路
３３ 抵抗検知回路
３４ 電圧出力回路
３５ 基準電圧比較回路
３６ Ｉｃｐ供給回路
４０ ヒータ素子
５０ ヒータ電圧供給回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知対象ガスに含まれる特定ガスの濃度を表す濃度対応値を算出するセンサ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジン等の内燃機関の排気管に取り付けられ、排気管を流通するガス中の特定ガス成分の濃度を検知するセンサ制御装置が知られている。センサ制御装置は、例えば、ガスセンサと、ヒータと、制御部とを備える。ガスセンサは、固体電解質体と、一対の電極とを有するセルを備え、特定ガスの濃度に応じた電気信号を制御部に出力する。固体電解質体には、一般に、ジルコニア系の材料、特に、強度とイオン伝導性の観点から、部分安定化ジルコニアが用いられる。このような固体電解質体を用いたガスセンサでは、ガスセンサの温度が、所定温度（例えば、６００から７００℃）に達しないと、特定ガスに応じた電気信号によるガス検知精度が低下する。このため、ガスセンサが活性しているか否かの判定の基準となる活性判定温度が予め設定され、特定ガスの検知に際して、ガスセンサはヒータによって活性判定温度以上の温度に加熱される。制御部は、ヒータを発熱させるための通電の制御を行うとともに、ガスセンサから出力される電気信号に基づき特定ガスの濃度対応値を算出する。また、固体電解質体を用いた酸素濃度検知セル及び酸素ポンプセルを２セル備え、酸素濃度検知セルにおいて測定室に導入されたガス中の酸素濃度を検知するための基準となる基準酸素を自己生成するガスセンサ、並びにこのガスセンサを駆動するための制御部も広く知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、従来から、信号待ち等の一時停車時にエンジンを自動停止することで、燃料の節約及び排出ガスの低減を図った自動停止制御が知られている。自動停止制御では、内燃機関の自動停止を許可する条件が満たされれば、内燃機関が自動停止され、内燃機関の再始動を許可する条件が満たされれば、エンジンが自動的に再始動される。内燃機関の自動停止中に、ガスセンサの温度を活性判定温度に維持するのに必要な電流をガスセンサに供給し続けると、内燃機関の自動停止（以下、「アイドリングストップ」とも言う。）中の電力消費量が多くなり、バッテリへの負担が大きくなる。これに対し、例えば、アイドリングストップ中には、ヒータの目標温度に、ガスセンサの活性判定温度よりも低い温度を設定し、アイドリングストップ中のセンサ制御装置の電力消費量を低減した内燃機関の制御装置が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７５６２８号公報
【特許文献２】特開２００３−１４８２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アイドリングストップ中に設定されるヒータの目標温度は、ガスセンサの活性判定温度よりも低い温度ならば、どのような温度であってもよいという訳ではないことが、発明者の検討によって明らかとなった。すなわち、本発明者の検討によって、アイドリングストップ中に設定されるヒータの目標温度が適切に設定されない場合には、ガスセンサが劣化する可能性があることが明らかとなった。そこで、本発明者が種々検討した結果、固体電解質体を用いた酸素濃度検知セル及び酸素ポンプセルを備え、酸素濃度検知セルが基準酸素を自己生成する（すなわち、酸素濃度検知セルに電流を通電して検知電極から基準電極に向けて酸素を汲み入れる）タイプのガスセンサでは、次の問題が生じることが分かった。
【０００６】
すなわち、上記電流を酸素濃度検知セルに対して通電した状態で、且つ、ガスセンサの固体電解質体が活性判定温度より低い所定の温度（温度範囲）に加熱された状態が所定時間以上継続されると、固体電解質体にブラックニングが生じる可能性があることが分かった。ブラックニングとは、陰極側の固体電解質体の表面において、固体電解質体に含まれる金属酸化物が還元され、金属が生成される現象である（例えば、ＺｒＯ２→Ｚｒ＋Ｏ２）。ブラックニングが生じたガスセンサでは、ブラックニングの程度に応じて固体電解質体のイオン伝導性が低下するため、ガスセンサを活性判定温度に昇温させても特定ガスを精度良く検知することできないという問題が生じる。なお、このような問題は、酸素濃度検知セルのみで構成され、酸素濃度検知セルの一対の電極間に生ずる起電力に応じて酸素濃度を測定する１セル式のガスセンサであって、酸素濃度検知セル自身が基準酸素を自己生成する（すなわち、酸素濃度検知セルに電流を通電して検知電極から基準電極に向けて酸素を汲み入れる）タイプのガスセンサにおいても生ずる問題である。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ガスセンサの劣化を抑制しつつアイドリングストップ中のヒータ消費電力を低減させたセンサ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１態様のセンサ制御装置は、第１固体電解質体と、前記第１固体電解質体上に形成される検知電極及び基準電極とを有し、前記検知電極と前記基準電極との間において検知対象ガスの酸素濃度に応じた電圧を発生する酸素濃度検知セルとを備え、内燃機関の排気管に取り付けられるガスセンサと、前記ガスセンサを加熱するヒータと、前記検知電極から前記第１固体電解質体を介して前記基準電極に向けて酸素を汲み込むために前記酸素濃度検知セルに電流を供給する電流供給部と、前記ガスセンサの温度が活性判定温度以上であるか否かを判定する活性判定部と、前記活性判定部が前記ガスセンサの温度は前記活性判定温度以上であると判定した場合に、前記活性判定温度以上の第１目標温度を前記ヒータの目標温度とする前記ヒータへの通電制御を行うヒータ制御部とを備えたセンサ制御装置であって、前記内燃機関の自動停止を検知する自動停止検知部と、前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記ヒータの目標温度を、前記ガスセンサの温度を前記活性判定温度より低い温度である温度であって、温度を一定に保持した状態で前記電流供給部が前記酸素濃度検知セルに電流を供給した際に前記第１固体電解質体にブラックニングが生じる温度以外の温度である第２目標温度に切り替えて前記ヒータへの通電制御を行う第１温度切替部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、第１態様のセンサ制御装置においては、前記ガスセンサは、前記検知対象ガスが導入される検知室と、第２固体電解質体及び一方の電極が前記検知室に面して配置された当該第２固体電解質体上に形成される一対のポンプ電極を有し、前記一対のポンプ電極間に供給される電流に応じて前記検知室の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を備え、前記酸素濃度測定セルの前記検知電極が前記検知室に面する一方、前記基準電極が前記検知室外に位置する構成をなしており、さらに、前記酸素濃度検知セルにて発生した電圧に応じて前記酸素ポンプセルへの通電制御を行う通電制御部を備えるようにしてもよい。
【００１０】
固体電解質体が活性判定温度には到達していないものの、ある程度加熱されて自身のインピーダンスが低下している状態で、固体電解質体に対する電流の供給が継続されると、酸素を無理に一方の電極から他方の電極に向けて汲み出す現象が生じやすく、ひいてはブラックニングを生じやすい。そこで、第１態様のセンサ制御装置によれば、内燃機関の自動停止を検知した場合に、ヒータ制御部が、ガスセンサの温度を上記第２目標温度に維持させるようにヒータへの通電を制御するため、酸素濃度検知セルに対して電流が供給された状態で当該酸素濃度検知セル（第１固体電解質体）にブラックニングが生じる温度となる時間が一定時間以上継続されることがない。したがって、酸素濃度検知セルからなるガスセンサ、または、酸素濃度検知セルと酸素ポンプセルとを有するガスセンサを備えるセンサ制御装置において、ガスセンサの劣化を抑制しつつ内燃機関の自動停止中のヒータ消費電力を低減させることができる。しかも、第１態様のセンサ制御装置は、内燃機関の自動停止を検知した場合に、ヒータの通電を停止せずに、第２目標温度に維持させるように通電を制御する。このため、センサ制御装置は、内燃機関の自動停止中にヒータの通電を停止する場合に比べ、内燃機関の自動停止の解除（自動始動）後に、ガスセンサの温度を活性判定温度に昇温させるまでの時間を短くすることもできる。
【００１１】
第２態様のセンサ制御装置は、第１固体電解質体と、前記第１固体電解質体上に形成される検知電極及び基準電極とを有し、前記検知電極と前記基準電極との間において前記検知室の酸素濃度に応じた電圧を発生する酸素濃度検知セルとを備え、内燃機関の排気管に取り付けられるガスセンサと、前記ガスセンサを加熱するヒータと、前記検知電極から前記第１固体電解質体を介して前記基準電極に向けて酸素を汲み込むために前記酸素濃度検知セルに電流を供給する電流供給部と、前記ガスセンサの温度が活性判定温度以上であるか否かを判定する活性判定部と、前記活性判定部が前記ガスセンサの温度は前記活性判定温度以上であると判定した場合に、前記活性判定温度以上の第１目標温度を前記ヒータの目標温度とする前記ヒータへの通電制御を行うヒータ制御部とを備えたセンサ制御装置であって、前記内燃機関の自動停止を検知する自動停止検知部と、前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記ヒータの目標温度を、前記ガスセンサの前記活性判定温度より低い第３目標温度に切り替えて前記ヒータへの通電制御を行う第２温度切替部と、前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記酸素濃度検知セルへの電流の供給を停止させる電流停止部とを備えている。
【００１２】
また、第２態様のセンサ制御装置においては、前記ガスセンサは、前記検知対象ガスが導入される検知室と、第２固体電解質体及び一方の電極が前記検知室に面して配置された当該第２固体電解質体上に形成される一対のポンプ電極を有し、前記一対のポンプ電極間に供給される電流に応じて前記検知室の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を備え、前記酸素濃度測定セルの前記検知電極が前記検知室に面する一方、前記基準電極が前記検知室外に位置する構成をなしており、さらに、前記酸素濃度検知セルにて発生した電圧に応じて前記酸素ポンプセルへの通電制御を行う通電制御部を備え、前記電流停止部は、前記酸素ポンプセル及び前記酸素濃度検知セルへの電流の供給を停止させるとよい。
【００１３】
第２態様のセンサ制御装置によれば、内燃機関を自動停止され、ガスセンサの温度を上記第３目標温度に維持するようにヒータへの通電を制御している期間には、酸素濃度検知セルからなるガスセンサでは、酸素濃度検知セルへの通電が停止され、また、酸素ポンプセル及び酸素濃度検知セルを有するガスセンサでは、両セルへの通電が停止される。このため、内燃機関の自動停止中に、ブラックニングが生じることを確実に回避することができる。したがって、センサ制御装置は、酸素濃度検知セルからなるガスセンサを備える場合、または、酸素濃度検知セルと酸素ポンプセルとを有するタイプのガスセンサを備える場合であっても、ガスセンサの劣化を抑制しつつ内燃機関の自動停止中のヒータ消費電力を低減させることができる。しかも、第２態様のセンサ制御装置は、内燃機関の自動停止を検知した場合に、ヒータの通電を停止せずに、第３目標温度に維持させるように通電を制御する。このため、センサ制御装置は、内燃機関の自動停止中にヒータの通電を停止する場合に比べ、内燃機関の自動停止の解除（自動始動）後に、ガスセンサの温度を活性判定温度に昇温させるまでの時間を短くすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】内燃機関１００の排気系周りの概略的な構成を示す図である。
【図２】センサ制御装置４の概略的な構造を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態のメイン処理のフローチャートである。
【図４】第２の実施形態のメイン処理のフローチャートである。
【図５】第３の実施形態のメイン処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化したセンサ制御装置の第１から第３の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いるものであり、記載している装置の構成等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。なお、以下の説明において、図２の上下方向をガスセンサ１の上下方向とし、図２の左右方向をガスセンサ１の左右方向として説明する。
【００１６】
第１から第３の実施形態のセンサ制御装置４は、物理的構成と電気的構成が同じである。まず、図１を参照して、内燃機関１００と、内燃機関１００に取り付けられるセンサ制御装置４との概略的な構成について説明する。内燃機関１００は、自動車（図示外）を駆動するためのエンジン１０１を有する。エンジン１０１には、エンジン１０１から排出される排気ガスを車外に放出するための排気管１０２が接続されている。センサ制御装置４は、ガスセンサ１と、ＥＣＵ３とを備える。ガスセンサ１は、排気管１０２の経路上に取り付けられる。ガスセンサ１は、排気管１０２に流通するガスを検知対象ガスとする全領域空燃比センサである。ＥＣＵ３は、ガスセンサ１とは離れた位置に配置されており、バッテリ８０から電力の供給を受けて駆動する。ガスセンサ１と、ＥＣＵ３とは、ハーネス９１（信号線）を介して電気的に接続されている。ガスセンサ１は、ＥＣＵ３によって通電制御されるとともに、ＥＣＵ３に対して検知対象ガス中の酸素濃度に応じた電気信号を出力する。ＥＣＵ３は、ガスセンサ１の出力に基づき、エンジン１０１の空燃比フィードバック制御を実行する。
【００１７】
次に、図２を参照し、センサ制御装置４が備えるガスセンサ１と、ＥＣＵ３とについて順に説明する。ガスセンサ１は、検知素子１０と、ヒータ素子４０と、ハウジング（図示外）とを備える。検知素子１０は、固体電解質体１１，１３と、絶縁基体１２，２４とを、固体電解質体１３，絶縁基体１２，固体電解質体１１，絶縁基体２４の順に積層した構造を有する。固体電解質体１１，１３と、絶縁基体１２，２４と、後述する絶縁基体１７，１８とは、いずれも細長い板状に形成されており、図１ではガスセンサ１の長手方向と直交する断面を模式的に示している。固体電解質体１１，１３は、イットリアを安定化剤に用いた部分安定化ジルコニアを主成分とする材料によって形成され、酸素イオン伝導性を有する。絶縁基体１２，２４は、アルミナを主成分とする材料によって形成される。ヒータ素子４０は、固体電解質体１１，１３の早期活性化と、固体電解質体１１，１３の活性の安定性維持とのために、固体電解質体１３に積層されている。ハウジングは、検知素子１０と、ヒータ素子４０とを内部に保持し、排気管１０２（図１参照）に取り付けられる。以下、ガスセンサ１が備える検知素子１０と、ヒータ素子４０とについて詳述する。
【００１８】
まず、図２を参照して、検知素子１０の構成を説明する。検知素子１０は、検知室２３と、拡散律速部１５と、酸素ポンプセル２７（以下、「Ｉｐセル２７」と言う。）と、酸素分圧検知セル２８（以下、「Ｖｓセル２８」と言う。）と、絶縁基体１２，２４とを備える。検知室２３は、排気管１０２（図１参照）内を流通するガス（例えば、排気ガス）が導入される小空間である。検知室２３は、固体電解質体１１と、固体電解質体１３と、拡散律速部１５と、絶縁基体１２とによって囲まれている。拡散律速部１５は、検知室２３の幅方向（図１の紙面左右方向）の両端にある。拡散律速部１５は、多孔質状の部材（例えば、アルミナ）によって形成され、検知室２３内に検知対象ガスを導入する際の流入量を規制する。
【００１９】
Ｉｐ１セル２７は、固体電解質体１１と、多孔質性の電極１９，２０とを備える。電極１９，２０は、Ｐｔを主成分とする材料によって形成される。Ｐｔを主成分とする材料としては、例えば、Ｐｔと、Ｐｔ合金と、Ｐｔとセラミックスとを含むサーメットとが挙げられる。電極２０は、固体電解質体１１の面のうち、検知室２３側の面に設けられている。電極１９は、固体電解質体１１の面のうち、検知室２３側の面とは反対側の面に設けられている。すなわち、検知素子１０の積層方向において、一対の電極１９，２０は、固体電解質体１１を挟むように配置されている。固体電解質体１１の上面には、絶縁基体２４が積層されている。絶縁基体２４は、電極１９の上部となる位置に開口２９を有し、開口２９には保護層２５が設けられている。保護層２５は、セラミックス（例えば、アルミナ）からなる多孔質性の部材によって形成され、電極１９が検知対象ガスに含まれるシリコン等の被毒成分によって劣化しないように、電極１９の上面を覆っている。固体電解質体１１は、本発明の「第２固体電解質体」に相当し、電極１９，２０は、本発明の「一対のポンプ電極」に相当する。
【００２０】
Ｉｐ１セル２７は、電極１９，２０間に電流が供給されることで、電極１９が接する雰囲気（検知素子１０の外部の雰囲気）と電極２０が接する雰囲気（検知室２３内の雰囲気）との間で、酸素の汲み出し及び汲み入れ（いわゆる酸素ポンピング）を行う。
【００２１】
Ｖｓセル２８は、固体電解質体１３と、多孔質性の電極２１，２２とを備える。固体電解質体１３は、検知室２３を挟んで固体電解質体１１と対向するように配置されている。電極２１は、固体電解質体１３の面のうち、検知室２３側の面に設けられている。電極２２は、固体電解質体１３の面のうち、検知室２３側の面とは反対側の面に形成されている。すなわち、検知素子１０の積層方向において、一対の電極２１，２２は、固体電解質体１３を挟むように配置されている。電極２１，２２は、上述のＰｔを主成分とする材料によって形成される。
【００２２】
Ｖｓセル２８は、主として、固体電解質体１３によって隔てられた雰囲気（電極２１と接する検知室２３内の雰囲気と、電極２２と接する雰囲気）間の酸素分圧差に応じて電圧（起電力）を発生する。また、電極２２は、絶縁基体１７によって排気管１０２（図１参照）を流通するガスと接触しないように閉塞されている。そして、電極２２は、詳細は後述するが、検知室２３内の酸素濃度の検知のための基準となる酸素濃度を維持する酸素基準電極として機能する。固体電解質体１３は、本発明の「第１固体電解質体」に相当し、電極２１は、本発明の「検知電極」に相当し、電極２２は、本発明の「基準電極」に相当する。
【００２３】
次に、図２を参照してヒータ素子４０の構成を説明する。ヒータ素子４０は、検知素子１０（特に、固体電解質体１１，１３）を加熱して活性化させる。ヒータ素子４０は、発熱抵抗体２６と、絶縁基体１７，１８とを備える。発熱抵抗体２６は、白金を主成分とする材料によって構成され、絶縁基体１７と絶縁基体１８との間に挟まれている。絶縁基体１７，１８は、アルミナを主成分とする材料によって形成される。ヒータ素子４０は、本発明の「ヒータ」に相当する。
【００２４】
次に、図２を参照して、ＥＣＵ３の構成について説明する。ＥＣＵ３は、自動車のエンジン１０１と、ガスセンサ１とを制御する。図２のように、ＥＣＵ３は、マイクロコンピュータ９と、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）３０と、ヒータ電圧供給回路５０とを構成主体としている。マイクロコンピュータ９は、公知の構成のＣＰＵ６と、ＲＯＭ７と、ＲＡＭ８とを搭載したマイコンチップである。ＲＯＭ７には、ＣＰＵ６が実行する各種制御プログラムと、制御プログラム実行時に参照される各種パラメータとが記憶されている。
【００２５】
図２のように、ＡＳＩＣ３０は、Ｉｐ検知回路３１と、Ｉｐ駆動回路３２と、抵抗検知回路３３と、電圧出力回路３４と、基準電圧比較回路３５と、Ｉｃｐ供給回路３６とを備える。
【００２６】
Ｉｐ検知回路３１は、Ｉｐセル２７の電極１９，２０間に流れる電流Ｉｐを電圧変換し、変換した電圧を検知信号としてマイクロコンピュータ９に出力する。抵抗検知回路３３は、定期的に、予め規定された値の電流をＶｓセル２８に通電し、その通電に応答して得られる電圧変化量（電圧Ｖｓの変化量）を検知するための回路である。抵抗検知回路３３によって検知された電圧Ｖｓの変化量を示す値は、マイクロコンピュータ９に出力される。マイクロコンピュータ９では、抵抗検知回路３３から出力された値と、ＲＯＭ７に記憶されている電圧Ｖｓの変化量とＶｓセル２８のインピーダンスＲｉとが予め関連付けられたテーブルとに基づいて、Ｖｓセル２８のインピーダンスＲｉが求められる。Ｖｓセル２８のインピーダンスＲｉは、Ｖｓセル２８の温度、すなわち、検知素子１０全体の温度と相関があり、マイクロコンピュータ９は、Ｖｓセル２８のインピーダンスＲｉに基づいて、ガスセンサ１（検知素子１０）の温度を検知する。
【００２７】
電圧出力回路３４は、Ｖｓセル２８の電極２１，２２間に生ずる起電力Ｖｓを検知する。基準電圧比較回路３５は、予め定められた基準電圧と、電圧出力回路３４において検知された起電力Ｖｓとの比較を行い、比較結果をＩｐ駆動回路３２に出力する。Ｉｐ駆動回路３２は、基準電圧比較回路３５から出力された比較結果に基づき、Ｉｐセル２７の電極１９，２０間に供給する電流Ｉｐの大きさ及び向きを制御する。Ｉｃｐ供給回路３６は、Ｖｓセル２８の電極２２から電極２１へ向かって流れる微小電流Ｉｃｐを供給する。
【００２８】
ヒータ電圧供給回路５０は、ＣＰＵ６から指示に応じて、発熱抵抗体２６の両端に印加される電圧Ｖｈを公知のＰＩ制御のもと生成したり、発熱抵抗体２６の両端に一定の電圧（例えば、１２Ｖ）を印加したりすることで、発熱抵抗体２６を発熱させる。
【００２９】
次に、図２を参照して、ガスセンサ１を用いて検知対象ガスの酸素濃度（排気ガスの空燃比）を検知する動作について簡単に説明する。なお、検知対象ガスの酸素濃度を検知する際には、基準電圧比較回路３５で比較対象となる基準電圧（例えば４５０ｍＶ）が設定される。まず、Ｉｃｐ供給回路３６は、Ｖｓセル２８の電極２２から固体電解質体１３を介して電極２１に向けて微小電流Ｉｃｐを供給する。この通電により、検知対象ガス中の酸素は、酸素イオンとなって、固体電解質体１３を介して電極２１側から電極２２側に移動する（汲み込まれる）。Ｖｓセル２８に電流Ｉｃｐが供給されると、酸素イオンは電極２１側から電極２２側に移動し、検知対象ガス中の酸素濃度に応じた起電力Ｖｓを発生させるための基準となる酸素濃度雰囲気が生成される。電圧出力回路３４は、両電極２１，２２間の起電力Ｖｓを検知し、検知した起電力Ｖｓを基準電圧比較回路３５に出力する。基準電圧比較回路３５は、起電力Ｖｓと基準電圧とを比較し、比較結果をＩｐ駆動回路３２に出力する。Ｉｐ駆動回路３２は、基準電圧比較回路３５による比較結果に基づいて、起電力Ｖｓが基準電圧となるように、Ｉｐセル２７の電極１９，２０間に供給する電流Ｉｐの大きさ及び向きを制御する。これにより、Ｉｐセル２７による検知室２３内への酸素の汲み入れ又は検知室２３からの酸素の汲み出しが行われる。
【００３０】
なお、検知室２３内に流入した排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであった場合、Ｉｐセル２７において外部から検知室２３内に酸素を汲み入れるように、電極１９，２０間に供給される電流Ｉｐの大きさや向きが制御される。一方、検知室２３内に流入した排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであった場合、Ｉｐセル２７において検知室２３から外部へ酸素を汲み出すように、電極１９，２０間に供給される電流Ｉｐの大きさ及び向きが制御される。このときの電流Ｉｐは、Ｉｐ検知回路３１において電圧変換され、電圧変換された電流Ｉｐは、検知信号としてマイクロコンピュータ９に出力される。マイクロコンピュータ９（ＣＰＵ６）は、検知信号に基づいて検知対象ガス中に含まれる
酸素濃度対応値、ひいては排気ガスの空燃比を算出する。
【００３１】
次に、第１の実施形態のセンサ制御装置４において実行されるメイン処理について、図３を参照して説明する。図３のメイン処理を実行させるプログラムは、図２のＲＯＭ７に記憶されており、ＣＰＵ６が実行する。なお、酸素濃度対応値及び空燃比を算出する処理は、図３のメイン処理とは別途実行される。
【００３２】
まず、メイン処理の概略を説明する。第１の実施形態では、ガスセンサ１の検知素子１０が活性化しているか否かに応じて、非活性モード（以下、「ＮＡモード」と言う。）と、活性モード（以下、「Ａモード」と言う。）とのいずれかの駆動モードの処理が実行される。ＮＡモードは、検知素子１０を活性判定温度以上の温度に加熱するための制御モードである。ＮＡモードでは、Ｉｐセル２７に電流Ｉｐを供給する処理が実行されない。第１の実施形態では、ＮＡモードにおいて図３の二点鎖線１５１内の処理が実行される。Ａモードは、検知素子１０の温度を活性判定温度以上に維持しつつ、検知対象ガス中の酸素濃度を検知するための電流ＩｐをＩｐセル２７に供給する制御モードである。Ａモードにおいて二点鎖線１５２内の処理が実行される。第１の実施形態のセンサ制御装置４はさらに、内燃機関１００の運転状態に関して、アイドリングストップ中のセンサ制御装置４の駆動モードをＮＡモードに設定する。
【００３３】
第１の実施形態では、駆動モードと、内燃機関１００の運転状態とに応じて、加熱されるガスセンサ１（検知素子１０）の目標温度に対応する目標抵抗値に異なる値が設定される。駆動モードがＮＡモードであり、且つアイドリングストップ中ではない場合においては、目標抵抗値ＴＲｉにＴＲｉ１が設定される。ＴＲｉ１には、検知素子１０が活性化している場合の抵抗値が設定される。第１の実施形態では、ＴＲｉは、検知素子１０が活性化したか否かの判断する処理において、閾値として用いられる。駆動モードがＮＡモードであり、且つアイドリングストップ中である場合には、目標抵抗値ＴＲｉにＴＲｉ４が設定される。ＴＲｉ４には、検知素子１０が活性化していない場合の抵抗値であって、固体電解質体１３にブラックニングが生じない温度に対応する抵抗値が予め設定される。
【００３４】
ブラックニングが固体電解質体１３において生じる温度条件は、固体電解質体１３の組成や固体電解質体１３に供給される電流の大きさ等の条件に応じて異なるが、例えば、１００℃から４００℃の範囲の温度である。
【００３５】
駆動モードがＡモードである場合には、目標抵抗値ＴＲｉにＴＲｉ２が設定される。上記ＴＲｉ１と、ＴＲｉ２と、ＴＲｉ４とに加え、第１の実施形態では、Ａモード制御時に検知素子１０の温度が低下している場合を検知するための閾値ＴＲｉ３が設定されている。ＴＲｉ３には、ＴＲｉ１よりも大きい値が予め設定される。第１の実施形態では、ＴＲｉ１には検知素子１０の温度が６００℃に相当する５００Ωが設定され、ＴＲｉ２には検知素子１０の温度が８００℃に相当する１００Ωに設定される。ＴＲｉ３には検知素子１０の温度が５５０℃に相当する５５０Ωが設定され、ＴＲｉ４には検知素子１０の温度が５００℃に相当する５８０Ωが設定される。ＴＲｉ４は、検知素子１０が活性したか否かを判定する閾値に相当するＴＲｉ１に対応する温度よりも低く、固体電解質体１３にブラックニングが生じる温度（１００℃から４００℃）よりも高い温度に対応する。ＴＲｉ１から４の大小関係は、ＴＲｉ４＞ＴＲｉ３＞ＴＲｉ１＞ＴＲｉ２となる。
【００３６】
内燃機関１００がアイドリングストップ中であるか否かは、例えば、エンジン１０１の運転を自動的に停止させる指示と、自動運転停止後にエンジン１０１の運転を自動的に再開させる指示とによって更新されるアイドリングストップフラグに基づき判断される。アイドリングストップフラグは、ＲＡＭ８に記憶される。エンジン１０１の運転を自動的に停止させる指示と、自動運転停止後にエンジン１０１の運転を自動的に再開させる指示とは、例えば、公知の方法（例えば、特開２００３−１４８２０６号公報に記載の方法）によって出力される。
【００３７】
図３のように、メイン処理ではまず、ＣＰＵ６は、ヒータ電圧供給回路５０に指示を出力して、ヒータ素子４０の発熱抵抗体２６に１２Ｖの電圧を印加する処理を開始させる（Ｓ１０）。次に、ＣＰＵ６は、Ｉｃｐ供給回路３６に指示を出力して、Ｖｓセル２８に電流Ｉｃｐを供給する処理を開始させる（Ｓ２０）。次に、電圧出力回路３４によって検知される電圧Ｖｓが１．５Ｖよりも小さいか否かが判断され、電圧Ｖｓが１．５Ｖ以上である場合には（Ｓ３０：ＮＯ）、電圧Ｖｓが１．５Ｖ未満になるまで待機される。電圧Ｖｓが１．５Ｖより小さい場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６は、インピーダンスＲｉを検知する処理（以下、「Ｒｉ検知処理」と言う。）を開始させる（Ｓ４０）。Ｒｉ検知処理は、メイン処理とは別のルーチンに従ってＣＰＵ６が定期的に実行する。具体的には、Ｒｉ検知処理では、ＣＰＵ６は、抵抗検知回路３３に指示を出力して、Ｖｓセル２８に一定の電流を供給させ、それに応答して得られる電圧Ｖｓの変化量をマイクロコンピュータ９に対して出力させる。ＣＰＵ６は、抵抗検知回路３３から出力された電圧Ｖｓの変化量に基づいて、インピーダンスＲｉを求める。Ｒｉ検知処理は、Ｒｉに基づき、ガスセンサ１が活性化しているか否かを判断するために実行される。
【００３８】
次に、ＣＰＵ６は、アイドリングストップ中であるか否かを判断する（Ｓ６０）。Ｓ６０では、例えば、前述のアイドリングストップフラグに基づき、アイドリングストップ中であるか否かが判断される。アイドリングストップ中である場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６は、目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ４とするヒータＰＩ通電制御を開始又は継続させる（Ｓ１２０）。具体的には、ＣＰＵ６は、ヒータ電圧供給回路５０に指示を出力して、目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ４とするＰＩ通電制御を開始又は継続させる。また、Ｉｐセル２７に電流Ｉｐが供給されている場合には、ＣＰＵ６は、Ｉｐ駆動回路３２と、基準電圧比較回路３５とに指示を出力して、Ｉｐセル２７への電流Ｉｐの供給する処理を停止させる（Ｓ１２０）。次に、処理はＳ６０に戻る。
【００３９】
アイドリングストップ中ではない場合（Ｓ６０：ＮＯ）、ＣＰＵ６は、目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ１とするヒータ通電ＰＩ制御を開始又は継続させる（Ｓ７０）。具体的には、ＣＰＵ６は、ヒータ電圧供給回路５０に指示を出力して、目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ１とするＰＩ通電制御を開始又は継続させる。また、Ｉｐセル２７に電流Ｉｐが供給されている場合には、ＣＰＵ６は、Ｉｐ駆動回路３２と、基準電圧比較回路３５とに指示を出力して、Ｉｐセル２７への電流Ｉｐの供給する処理を停止させる（Ｓ７０）。次に、ＣＰＵ６は、ガスセンサ１（検知素子１０）が活性化したか否かを判断する（Ｓ８０）。本実施形態では、ＣＰＵ６は、前述のＲｉ検知処理において検知されるＲｉがＴＲｉ１以下である場合に、ガスセンサ１が活性化したと判断する。ガスセンサ１が活性化していない場合には（Ｓ８０：ＮＯ）、処理はＳ６０に戻る。ガスセンサ１が活性化した場合には（Ｓ８０：ＹＥＳ）、Ａモード時の処理（二点鎖線１５２内の処理）が実行される。具体的には、ＣＰＵ６は、Ａモード制御を開始又は継続させる（Ｓ９０）。Ｓ９０では、ＣＰＵ６は、Ｉｐ駆動回路３２と、基準電圧比較回路３５とに指示を出力して、Ｉｐセル２７に電流Ｉｐを供給する処理を開始又は継続させる。また、ＣＰＵ６は、ヒータ電圧供給回路５０に指示を出力して、目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ２とするＰＩ通電制御を開始又は継続させる。
【００４０】
次に、ＣＰＵ６は、前述のＲｉ検知処理において検知されるＲｉがＴＲｉ３よりも大きいか否かを判断する（Ｓ１１０）。Ｓ１１０は、Ａモード制御中に、検知素子１０の温度が活性化していないと判断される温度にまで低下した場合を抽出する処理である。例えば、Ａモード制御中に、エンジン１０１（図１参照）が自動停止された場合には、排気管１０２（図１参照）に排気ガスが流通しなくなるため、ガスセンサ１の温度は低下する。ＲｉがＴＲｉ３以下である場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、処理はＳ９０に戻る。ＲｉがＴＲｉ３よりも大きい場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、処理はＳ５０に戻る。Ａモード制御中に、エンジン１０１が自動停止された場合には、Ｓ１１０でＲｉがＴＲｉ３よりも大きくなり（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、処理はＳ５０に戻った後、Ｓ６０において、アイドリングストップ中
であると判断される（Ｓ６０：ＹＥＳ）。
【００４１】
以上のように、ＣＰＵ６は第１の実施形態のメイン処理を実行する。アイドリングストップ中であるか否かに関わらず、図３のＳ２０の処理を実行するＣＰＵ６，及び、Ｉｃｐ供給回路３６は、本発明の「電流供給部」に相当する。駆動モードがＮＡモードである場合に、図３のＳ６０の処理を実行するＣＰＵ６は、本発明の自動停止検知部として機能する。アイドリングストップ中ではない場合に（Ｓ６０：ＮＯ）、Ｓ８０の処理を実行するＣＰＵ６は、本発明の活性判定部として機能する。また、Ｓ９０において目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ２とするヒータ素子４０への通電制御を行うＣＰＵ６，及び、ヒータ電圧供給回路５０は、本発明の「ヒータ制御部」として機能する。Ｓ９０において、駆動モードがＡモードである場合に（Ｓ８０：ＹＥＳ，Ｓ１１０：ＮＯ）、Ｉｐセル２７への通電制御を開始又は継続させるＣＰＵ６，及び、Ｉｐ駆動回路３２は、本発明の「通電制御部」として機能する。Ｓ１２０において目標抵抗値ＴＲｉをＴＲｉ４に切り替えて、ヒータ素子４０への通電制御を行うＣＰＵ６，及び、ヒータ電圧供給回路５０は、本発明の「第１温度切替部」として機能する。また、ＴＲｉ１に対応する温度が本発明の活性判定温度、ＴＲｉ２に対応する温度が本発明の第１目標温度、ＴＲｉ４に対応する温度が本発明の第２目標温度に相当する。
【００４２】
第１の実施形態のセンサ制御装置４によればＶｓセル２８に対して電流Ｉｃｐが供給された状態で当該Ｖｓセル２８（固体電解質体１３）にブラックニングが生じる温度となる時間が一定時間以上継続されることがない。したがって、センサ制御装置４は、Ｖｓセル２８とＩｐセル２７とを有するタイプのガスセンサ１を備える場合に、ガスセンサ１の劣化を抑制しつつ内燃機関１００の自動停止（アイドリングストップ）中のヒータ素子４０の消費電力を低減させることができる。
【００４３】
なお、固体電解質体１１，１３の主成分である部分安定化ジルコニアは、一般的に、Ｍ相（モノクリニック相）と、Ｃ相（キュービック相）とＴ相（テトラゴナル相）とを含む複数の結晶構造の異なる相により構成されている。そして、部分安定化ジルコニアのＴ相は、所定条件のもと、等温的マルテンサイト態によりＭ相へと変態することが知られている。Ｔ相からＭ相への変態は、部分安定化ジルコニアが晒される雰囲気の温度が２００℃付近である場合に最も早く進行し、部分安定化ジルコニアが晒される雰囲気中の水分によって促進される。したがって、Ｔ相からＭ相への変態が生じる温度は、部分安定化ジルコニアの相構成と、部分安定化ジルコニアが晒される雰囲気中の水分とを含む条件に応じて異なる。Ｔ相からＭ相への変態は体積変化を伴うことが知られており、固体電解質体１１，１３内でＴ相からＭ相への変態が発生した場合には，固体電解質体１１，１３の表面から内部へとクラックが進行し、ガスセンサ１の強度劣化が引き起こされる可能性がある。第１の実施形態では、アイドリングストップ時の目標温度を、固体電解質体１１，１３にブラックニングが生じない温度とするとともに、固体電解質体１１，１３においてＴ相からＭ相への変態が生じない温度としている。このため、センサ制御装置４は、アイドリングストップ時に目標温度を固体電解質体１３の活性判定温度よりも低くすることによって、固体電解質体１１，１３内でＴ相からＭ相への変態が発生し、固体電解質体１１，１３の表面から内部へとクラックが進行することも回避することができる。
【００４４】
第１の実施形態のメイン処理では、Ａモード制御中にエンジン１０１が自動停止された場合を、Ｓ１１０と、Ｓ１１０の後に実行されるＳ６０とによって検知していた。これに代えて、第２の実施形態のメイン処理のように、Ａモード制御中に実行されるアイドリングストップを直接検知してもよい。以下、第２の実施形態のメイン処理を、図４を参照して説明する。図４のメイン処理を実行させるプログラムは、図２のＲＯＭ７に記憶されており、ＣＰＵ６が実行する。
【００４５】
図４において、図３の第１の実施形態のメイン処理と同様の処理には、同じステップ番号を付与している。図４のように、第２の実施形態のメイン処理では、第２の実施形態では、ＮＡモードと、Ａモードと、アイドリングストップＮＡモード（以下、「ＩＳモード」と言う。）とのいずれかの駆動モードの処理が実行される。ＩＳモードは、アイドリングストップが検知されている期間中に実行される駆動モードである。第２の実施形態では、ＮＡモードにおいて図４の二点鎖線２０１内の処理が実行され、Ａモードにおいて二点鎖線２０２内の処理が実行され、ＩＳモードにおいて二点鎖線２０３内の処理が実行される。図４のように、第２の実施形態のメイン処理では、Ｓ９０と、Ｓ１１０との間にＳ１００が実行され、Ｓ１２０に代えてＳ１３０が実行される点で、第１の実施形態のメイン処理と異なる。Ｓ１００では、ＣＰＵ６は、Ｓ６０と同様にアイドリングストップ中であるか否かを判断し、アイドリングストップ中である場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、Ｓ１３０の処理を実行する。アイドリングストップ中ではない場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、Ｓ１１０の処理を実行する。Ｓ１３０の処理は、図３のＳ１２０と同様である。
【００４６】
以上のように、ＣＰＵ６は第２の実施形態のメイン処理を実行する。図４のＳ６０及びＳ１００の処理を実行するＣＰＵ６は、本発明の自動停止検知部として機能する。第２の実施形態のセンサ制御装置４によれば、第１の実施形態のセンサ制御装置４に比べ、Ａモード制御中のアイドリングストップをより早期に検知することができる。したがって、第１の実施形態のセンサ制御装置４に比べ、アイドリングストップ中のヒータ素子４０の消費電力をさらに低減させることができる。
【００４７】
ところで、第１及び第２の実施形態では、アイドリングストップ中に固体電解質体１３にブラックニングが発生することを、ＴＲｉ３を適切に設定することによって回避していた。これに対し、第３の実施形態のように、アイドリングストップ中に電流Ｉｃｐの供給を停止することによって、アイドリングストップ中に固体電解質体１３にブラックニングが発生しうる状況を回避してもよい。図５を参照して、第３の実施形態のメイン処理を説明する。図５のメイン処理を実行させるプログラムは、図２のＲＯＭ７に記憶されており、ＣＰＵ６が実行する。
【００４８】
図５において、図３の第１の実施形態のメイン処理と同様の処理には、同じステップ番号を付与している。第３の実施形態では、ＮＡモードにおいて図５の二点鎖線３０１内の処理が実行され、Ａモードにおいて二点鎖線３０２内の処理が実行される。図５のように、第３の実施形態のメイン処理では、Ｓ６５と、Ｓ１１５とが実行される点で、第１の実施形態のメイン処理と異なる。
【００４９】
アイドリングストップ中ではない場合（Ｓ６０：ＮＯ）に実行されるＳ６５では、ＣＰＵ６は、Ｉｃｐ供給回路３６に指示を出力して、Ｖｓセル２８に電流Ｉｃｐを供給する処理を開始又は継続させる（Ｓ６５）。アイドリングストップ中である場合（Ｓ６０：ＹＥＳ）に実行されるＳ１１５では、ＣＰＵ６は、Ｉｃｐ供給回路３６に指示を出力して、Ｖｓセル２８に電流Ｉｃｐを供給する処理を停止させる（Ｓ１１５）。
【００５０】
以上のように、ＣＰＵ６は第３の実施形態のメイン処理を実行する。第３の実施形態における図５のＳ２０及びＳ６５の処理を実行するＣＰＵ６，及び、Ｉｃｐ供給回路３６は、本発明の「電流供給部」に相当する。Ｓ１１５の処理を実行するＣＰＵ６，Ｉｐ駆動回路３２，及び、Ｉｃｐ供給回路３６は、本発明の「電流停止部」として機能する。Ｓ１２０の処理を実行するＣＰＵ６，及び、ヒータ電圧供給回路５０は、本発明の「第２温度切替部」として機能する。また、図５において、ＴＲｉ１に対応する温度が本発明の活性判定温度、ＴＲｉ２に対応する温度が本発明の第１目標温度、ＴＲｉ４に対応する温度が本発明の第３目標温度に相当する。
【００５１】
第３の実施形態のセンサ制御装置４によれば、内燃機関を自動停止している期間には、Ｉｐセル２７及びＶｓセル２８への通電が停止される。このため、アイドリングストップ中のガスセンサ１の目標温度によらず、内燃機関１００の自動停止中に、ブラックニングが生じることを確実に回避することができる。したがって、センサ制御装置４は、Ｉｐセル２７及びＶｓセル２８を有するガスセンサ１を備えていても、ガスセンサ１の劣化を抑制しつつ内燃機関１００の自動停止中のヒータ素子４０の消費電力を低減させることができる。なお、第３の実施形態では、アイドリングストップ中にＶｓセル２８に対する電流Ｉｃｐへの通電を停止しているため、ＴＲｉ４の値は活性判定温度に対応するＴＲｉ１よりも低い値であれば特に限定されないが、固体電解質体１１，１３においてＴ相からＭ相への変態が生じない温度に対応した抵抗値に設定されることが好ましい。
【００５２】
なお、本発明は、以上詳述した第１から第３の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更が加えられてもよい。例えば、以下の（１）から（３）の変形が加えられてもよい。
【００５３】
（１）上記実施形態では、検知対象ガス中の特定成分のガス濃度を検知するガスセンサが、全領域空燃比センサである場合を例示したが、これに限定されない。例えば、上記実施形態の酸素ポンプセル及び酸素濃度検知セルに対して、さらにＮＯｘを分解して酸素を汲み出す第２の酸素ポンプセルを加えた構成を有する、検知対象ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘセンサに本発明が適用されてもよい。
【００５４】
さらに、本発明は、酸素ポンプセル（Ｉｐセル）及び酸素濃度検知セル（Ｖｓセル）の２セルタイプのガスセンサに限らず、酸素濃度検知セル（Ｖｓセル）２８から構成される１セルタイプのガスセンサであって、上記実施形態と同様に、Ｖｓセル２８に微小電流Ｉｃｐを電極（検知電極）２２から電極（基準電極）２１に供給して、電極２２から電極２１に向けて酸素を汲み入れるタイプのガスセンサに適用することもできる。この１セルタイプのガスセンサは、Ｖｓセル２８の一対の電極２１，２２間に発生する電圧（起電力）に応じて、検知対象ガス中の酸素濃度を検出するものであり、このガスセンサに接続されるセンサ制御装置は、一対の電極２１，２２間に発生した電圧に基づいて、排ガスの空燃比が特定空燃比を境にしてリッチかリーンかを判断する。
【００５５】
このようなＶｓセル２８から構成される１セルタイプのガスセンサにおいても、微小電流Ｉｃｐを供給して電極（基準電極）２１を基準酸素源に用いるようにしているため、上述した第１〜第３実施形態におけるセンサ制御装置に接続して使用に供することにより、ガスセンサ（Ｖｓセル２８）の劣化を抑制しつつ内燃機関１００の自動停止（アイドリングストップ）中のヒータ素子４０の消費電極を低減させるという効果を得ることができる。なお、Ｖｓセル２８の１セルから構成されるガスセンサに第１〜第３実施形態のセンサ制御装置４を接続する場合には、酸素ポンプセルを駆動する回路系を省略すると共に、各形態のメイン処理のフローチャートから酸素ポンプセルに関する処理を省略し、その他の構成は基本的に同一の構成を採ればよい。
【００５６】
（２）センサ制御装置４の構成は適宜変更可能である。例えば、マイクロコンピュータ９と、ＡＳＩＣ３０と、ヒータ電圧供給回路５０とを備える制御部と、ＥＣＵ３とが別体に設けられてもよい。この場合、上述のメイン処理は、制御部で実行されてもよいし、ＥＣＵ３で実行されてもよい。また例えば、上記実施形態のセンサ制御装置４は、目標抵抗値ＴＲｉであるＴＲｉ１，ＴＲｉ２，ＴＲｉ４を用いてのヒータ素子４０の通電の制御をＰＩ通電制御で実施したが、ヒータ素子４０への通電制御方法はこれに限定されず、ＰＩＤ通電制御等で実施してもよい。
【００５７】
（３）上記メイン処理で実行される処理及びメイン処理で参照される各種変数は、適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、Ｖｓセル２８のインピーダンスに基づいて検知素子１０の温度を検知しているが、Ｖｓセル２８に代えて、Ｉｐセル２７のインピーダンスに基づいて、検知素子１０の温度を検知してもよい。また、ヒータ素子４０を構成する発熱抵抗体２６の抵抗値に基づいて、検知素子１０の温度を検知してもよい。また例えば、第１及び第２の実施形態のセンサ制御装置４は、消費電力低減の観点からアイドリングストップ中にＩｐセル２７への通電を停止していた。しかし、第１及び第２の実施形態のセンサ制御装置４は、アイドリングストップ中のヒータ素子４０の目標温度に固体電解質体１１と固体電解質体１３との双方にブラックニングが生じない温度すれば、アイドリングストップ中にＩｐセル２７への通電を継続してもよい。また例えば、第３の実施形態において、図４の第２の実施形態のＳ１００のように、Ａモード制御中にアイドリングスリップ中であるか否かを判断してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１ ガスセンサ
３ ＥＣＵ
４ センサ制御装置
６ ＣＰＵ
７ ＲＯＭ
９ マイクロコンピュータ
１０ 検知素子
１１，１３ 固体電解質体
１９，２０，２１，２２ 電極
２３ 検知室
３０ ＡＳＩＣ
３１ Ｉｐ検知回路
３２ Ｉｐ駆動回路
３３ 抵抗検知回路
３４ 電圧出力回路
３５ 基準電圧比較回路
３６ Ｉｃｐ供給回路
４０ ヒータ素子
５０ ヒータ電圧供給回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１固体電解質体と、前記第１固体電解質体上に形成される検知電極及び基準電極とを有し、前記検知電極と前記基準電極との間において被測定対象ガスの酸素濃度に応じた電圧を発生する酸素濃度検知セルと
を備え、内燃機関の排気管に取り付けられるガスセンサと、
前記ガスセンサを加熱するヒータと、
前記検知電極から前記第１固体電解質体を介して前記基準電極に向けて酸素を汲み込むために前記酸素濃度検知セルに電流を供給する電流供給部と、
前記ガスセンサの温度が活性判定温度以上であるか否かを判定する活性判定部と、
前記活性判定部が前記ガスセンサの温度は前記活性判定温度以上であると判定した場合に、前記活性判定温度以上の第１目標温度を前記ヒータの目標温度とする前記ヒータへの通電制御を行うヒータ制御部と
を備えたセンサ制御装置であって、
前記内燃機関の自動停止を検知する自動停止検知部と、
前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記ヒータの目標温度を、前記ガスセンサの温度を前記活性判定温度より低い温度である温度であって、温度を一定に保持した状態で前記電流供給部が前記酸素濃度検知セルに電流を供給した際に前記第１固体電解質体にブラックニングが生じる温度以外の温度である第２目標温度に切り替えて前記ヒータへの通電制御を行う第１温度切替部と
を備えたことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ制御装置であって、
前記ガスセンサは、
前記検知対象ガスが導入される検知室と、
第２固体電解質体及び一方の電極が前記検知室に面して配置された当該第２固体電質体上に形成される一対のポンプ電極を有し、前記一対のポンプ電極間に供給される電流に応じて前記検知室の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、
を備え、前記酸素濃度測定セルの前記検知電極が前記検知室に面する一方、前記基準電極が前記検知室外に位置する構成をなしており、
さらに、前記酸素濃度検知セルにて発生した電圧に応じて前記酸素ポンプセルへの通電制御を行う通電制御部を備える
センサ制御装置。
【請求項３】
第１固体電解質体と、前記第１固体電解質体上に形成される検知電極及び基準電極とを有し、前記検知電極と前記基準電極との間において前記検知室の酸素濃度に応じた電圧を発生する酸素濃度検知セルとを備え、内燃機関の排気管に取り付けられるガスセンサと、
前記ガスセンサを加熱するヒータと、
前記検知電極から前記第１固体電解質体を介して前記基準電極に向けて酸素を汲み込むために前記酸素濃度検知セルに電流を供給する電流供給部と、
前記ガスセンサの温度が活性判定温度以上であるか否かを判定する活性判定部と、
前記活性判定部が前記ガスセンサの温度は前記活性判定温度以上であると判定した場合に、前記活性判定温度以上の第１目標温度を前記ヒータの目標温度とする前記ヒータへの通電制御を行うヒータ制御部と
を備えたセンサ制御装置であって、
前記内燃機関の自動停止を検知する自動停止検知部と、
前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記ヒータの目標温度を、前記ガスセンサの前記活性判定温度より低い第３目標温度に切り替えて前記ヒータへの通電制御を行う第２温度切替部と、
前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記酸素濃度検知セルへの電流の供給を停止させる電流停止部と
を備えたことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサ制御装置であって、
前記ガスセンサは、
前記検知対象ガスが導入される検知室と、
第２固体電解質体及び一方の電極が前記検知室に面して配置された当該第２固体電質体上に形成される一対のポンプ電極を有し、前記一対のポンプ電極間に供給される電流に応じて前記検知室の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、
を備え、前記酸素濃度測定セルの前記検知電極が前記検知室に面する一方、前記基準電極が前記検知室外に位置する構成をなしており、
さらに、前記酸素濃度検知セルにて発生した電圧に応じて前記酸素ポンプセルへの通電制御を行う通電制御部を備え、前記電流停止部は、前記酸素ポンプセル及び前記酸素濃度検知セルへの電流の供給を停止させる
センサ制御装置。
【請求項１】
第１固体電解質体と、前記第１固体電解質体上に形成される検知電極及び基準電極とを有し、前記検知電極と前記基準電極との間において被測定対象ガスの酸素濃度に応じた電圧を発生する酸素濃度検知セルと
を備え、内燃機関の排気管に取り付けられるガスセンサと、
前記ガスセンサを加熱するヒータと、
前記検知電極から前記第１固体電解質体を介して前記基準電極に向けて酸素を汲み込むために前記酸素濃度検知セルに電流を供給する電流供給部と、
前記ガスセンサの温度が活性判定温度以上であるか否かを判定する活性判定部と、
前記活性判定部が前記ガスセンサの温度は前記活性判定温度以上であると判定した場合に、前記活性判定温度以上の第１目標温度を前記ヒータの目標温度とする前記ヒータへの通電制御を行うヒータ制御部と
を備えたセンサ制御装置であって、
前記内燃機関の自動停止を検知する自動停止検知部と、
前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記ヒータの目標温度を、前記ガスセンサの温度を前記活性判定温度より低い温度である温度であって、温度を一定に保持した状態で前記電流供給部が前記酸素濃度検知セルに電流を供給した際に前記第１固体電解質体にブラックニングが生じる温度以外の温度である第２目標温度に切り替えて前記ヒータへの通電制御を行う第１温度切替部と
を備えたことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ制御装置であって、
前記ガスセンサは、
前記検知対象ガスが導入される検知室と、
第２固体電解質体及び一方の電極が前記検知室に面して配置された当該第２固体電質体上に形成される一対のポンプ電極を有し、前記一対のポンプ電極間に供給される電流に応じて前記検知室の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、
を備え、前記酸素濃度測定セルの前記検知電極が前記検知室に面する一方、前記基準電極が前記検知室外に位置する構成をなしており、
さらに、前記酸素濃度検知セルにて発生した電圧に応じて前記酸素ポンプセルへの通電制御を行う通電制御部を備える
センサ制御装置。
【請求項３】
第１固体電解質体と、前記第１固体電解質体上に形成される検知電極及び基準電極とを有し、前記検知電極と前記基準電極との間において前記検知室の酸素濃度に応じた電圧を発生する酸素濃度検知セルとを備え、内燃機関の排気管に取り付けられるガスセンサと、
前記ガスセンサを加熱するヒータと、
前記検知電極から前記第１固体電解質体を介して前記基準電極に向けて酸素を汲み込むために前記酸素濃度検知セルに電流を供給する電流供給部と、
前記ガスセンサの温度が活性判定温度以上であるか否かを判定する活性判定部と、
前記活性判定部が前記ガスセンサの温度は前記活性判定温度以上であると判定した場合に、前記活性判定温度以上の第１目標温度を前記ヒータの目標温度とする前記ヒータへの通電制御を行うヒータ制御部と
を備えたセンサ制御装置であって、
前記内燃機関の自動停止を検知する自動停止検知部と、
前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記ヒータの目標温度を、前記ガスセンサの前記活性判定温度より低い第３目標温度に切り替えて前記ヒータへの通電制御を行う第２温度切替部と、
前記自動停止検知部が前記内燃機関の自動停止を検知した場合に、前記酸素濃度検知セルへの電流の供給を停止させる電流停止部と
を備えたことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサ制御装置であって、
前記ガスセンサは、
前記検知対象ガスが導入される検知室と、
第２固体電解質体及び一方の電極が前記検知室に面して配置された当該第２固体電質体上に形成される一対のポンプ電極を有し、前記一対のポンプ電極間に供給される電流に応じて前記検知室の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、
を備え、前記酸素濃度測定セルの前記検知電極が前記検知室に面する一方、前記基準電極が前記検知室外に位置する構成をなしており、
さらに、前記酸素濃度検知セルにて発生した電圧に応じて前記酸素ポンプセルへの通電制御を行う通電制御部を備え、前記電流停止部は、前記酸素ポンプセル及び前記酸素濃度検知セルへの電流の供給を停止させる
センサ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１４９９２７（Ｐ２０１１−１４９９２７Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５９６９６（Ｐ２０１０−２５９６９６）
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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