JP2018059941A - ガスセンサ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成の複雑化を生じさせることなく、ガスセンサの異常を適正に判定する。【解決手段】ＮＯｘセンサ１０は、ポンプセル３１、モニタセル３４及びセンサセル３５を備えており、チャンバ１４内に導入された排気中の酸素をポンプセル３１が排出するとともに、モニタセル３４がポンプセル３１による酸素排出後のガスからチャンバ１６内の残留酸素濃度を検出し、センサセル３５がポンプセル３１による酸素排出後のガスからＮＯｘ濃度を検出する。センサ制御回路４０内のマイコン４１は、モニタセル電流Ｉｍとセンサセル電流Ｉｓとを取得し、センサセル電流Ｉｓがモニタセル電流Ｉｍよりも小さい場合に、ＮＯｘセンサ１０に異常が生じていると判定する。【選択図】 図１

Description

本発明は、ガスセンサ制御装置に関するものである。

例えば車載エンジンから排出される排気を検出対象とし、その排気中のＮＯｘ濃度を検出するガスセンサが知られている。このガスセンサ（ＮＯｘセンサ）としては、固体電解質体と該固体電解質体に配置された一対の電極とをそれぞれ有してなるポンプセル、モニタセル及びセンサセルを具備し、チャンバ内に導入した排気中の酸素をポンプセルにより排出し、その酸素排出後のガスから、モニタセルにより残留酸素の量を検出するとともに、センサセルによりＮＯｘ濃度を検出するものが実用化されている。

また、この種のガスセンサについて異常判定を行うようにした技術が各種提案されている。例えば特許文献１に記載の技術では、センサセルの近傍に劣化検出用セルを設け、その劣化検出用セルにより、センサセルの劣化品相当の出力を得るようにしている。そして、センサセルの出力と劣化検出用セルの出力とを比較して、ＮＯｘセンサが劣化しているかどうかを判定するようにしている。

特開２００９−１７５０１４号公報

しかしながら、上記従来の技術では、ポンプセル、モニタセル及びセンサセル以外に、センサ劣化の検出のために劣化検出用セルが必要であり、構成の複雑化が生じる。

本発明は、構成の複雑化を生じさせることなく、ガスセンサの異常を適正に判定することができるガスセンサ制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

本発明のガスセンサ制御装置（４０）は、固体電解質体（１１，１２）と該固体電解質体に配置された一対の電極（３２，３３，３６〜３８）とをそれぞれ有してなるポンプセル（３１）、モニタセル（３４）及びセンサセル（３５）を備えるガスセンサ（１０）に適用され、前記ガスセンサにおいて、前記ポンプセルが、ガス室（１４，１６）内に導入された被検出ガス中の酸素を排出し、その酸素の排出後に、前記モニタセルが前記ガス室内の残留酸素濃度に応じた信号を出力するとともに、前記センサセルが前記ガス室内の酸素以外の特定成分の濃度に応じた信号を出力するようになっており、前記ガスセンサが、内燃機関（５０）から排出される排気を検出対象として排気中のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ（１０）であり、前記センサセルがＮＯｘ濃度に応じた信号を出力する。そして、前記モニタセルの出力信号から求められるモニタセル検出値と、前記センサセルの出力信号から求められるセンサセル検出値とを取得する取得手段と、前記センサセル検出値が前記モニタセル検出値よりも小さい場合に、前記ガスセンサに異常が生じていると判定する異常判定手段と、を備え、前記異常判定手段は、前記検出対象である排気がリーン状態である状況下で前記取得手段により取得された前記モニタセル検出値と前記センサセル検出値とに基づいて、センサ異常判定を実施することを特徴とする。

上記構成のガスセンサは、例えばエンジンから排出される排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサであり、ポンプセル、モニタセル及びセンサセルを有する構成となっている。かかるガスセンサでは、ポンプセルによる酸素排出後のガスから、モニタセルによりガス室内の残留酸素濃度が検出されるとともに、センサセルにより酸素以外の特定成分の濃度が検出される。この場合、モニタセルによれば残留酸素の量に応じた検出出力が得られるのに対し、センサセルによれば残留酸素及びそれ以外の特定成分の量に応じた検出出力が得られる。したがって、本来は、センサセル検出値＞モニタセル検出値になると想定されるが、これに反して、センサセル検出値＜モニタセル検出値になっていれば、ガスセンサに異常が生じていると判定できる。こうした異常判定においてはガスセンサとして構成の変更が強いられることはない。以上により、構成の複雑化を生じさせることなく、ガスセンサの異常を適正に判定することができる。

ＮＯｘセンサの素子内部構造とセンサ制御回路とを示す構成図。 エンジンシステムの概要を示す構成図。 ＮＯｘセンサの出力特性を示す図。 ＮＯｘセンサの異常判定処理を示すフローチャート。 判定値を設定するための設定処理を示すフローチャート。

以下、本発明のガスセンサ制御装置を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、車載エンジン（内燃機関）の排気管に設けられたＮＯｘセンサを用い、そのＮＯｘセンサの出力に基づいて排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度検出装置について説明する。そのＮＯｘ濃度検出装置が適用されるエンジンシステムとしては、図２に示す構成が想定される。

図２において、エンジン５０は例えば多気筒ディーゼルエンジンであり、燃料を噴射する複数のインジェクタ５１を有している。エンジン５０の排気管５２には排気浄化装置５３が設けられている。排気浄化装置５３は、例えばＮＯｘ吸蔵還元型触媒やアンモニア選択還元触媒等のＮＯｘ浄化触媒であり、排気がこの排気浄化装置５３を通過する際にＮＯｘ等が浄化される。また、排気浄化装置５３の上流側又は下流側の少なくともいずれかには、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１０が設けられている。なお、図２には排気浄化装置５３の上流側及び下流側の両方にＮＯｘセンサ１０が設けられているが、いずれか一方にのみ設けられている構成であればよい。

ＥＣＵ６０は、ＣＰＵや各種メモリ等よりなる周知のマイクロコンピュータを具備する電子制御装置であって、ＥＣＵ６０には、ＮＯｘセンサ１０の検出信号が入力される他、エンジン５０の回転速度を検出する回転センサ６１や、アクセル開度等のエンジン負荷を検出する負荷センサ６２から検出信号が入力される。ＥＣＵ６０は、これらの検出信号等に基づいてインジェクタ５１の燃料噴射制御や、排気浄化装置５３の劣化判定等を実施する。

次に、ＮＯｘセンサ１０を構成するセンサ素子１０ａについて図１を用いて説明する。センサ素子１０ａはいわゆる積層型構造を有するものであり、その内部構造を図１に示している。図の左右方向がセンサ素子１０ａの長手方向に相当する。図の右側が素子基端側（排気管取り付け部位側）であり、図の左側が素子先端側である。センサ素子１０ａは、ポンプセル、センサセル及びモニタセルからなる、いわゆる３セル構造を有するものであり、それら各セルが積層配置されて構成されている。なお、モニタセルは、ポンプセル同様、ガス中の酸素排出の機能を具備するため、補助ポンプセル又は第２ポンプセルと称される場合もある。

センサ素子１０ａにおいて、ジルコニア等の酸素イオン導電性材料からなる固体電解質体１１，１２はシート状をなし、アルミナ等の絶縁材料からなるスペーサ１３を介して図の上下に所定間隔を隔てて積層されている。このうち、図の上側の固体電解質体１１には排気導入口１１ａが形成されており、この排気導入口１１ａを介してセンサ素子周囲の排気が第１チャンバ１４内に導入される。第１チャンバ１４は、絞り部１５を介して第２チャンバ１６に連通している。両チャンバ１４，１６がガス室に相当する。固体電解質体１１の図の上面側には、排気を所定の拡散抵抗で出し入れするための多孔質拡散層１７が設けられるとともに、大気通路１８を区画形成するための絶縁層１９が設けられている。

また、固体電解質体１２の図の下面側にはアルミナ等よりなる絶縁層２１が設けられ、この絶縁層２１により大気通路２２が形成されている。絶縁層２１には、センサ全体を加熱するためのヒータ（発熱体）２３が埋設されている。この場合、ヒータ２３により、ポンプセル３１、モニタセル３４及びセンサセル３５が加熱され、これら各セル３１，３４，３５の活性化が促進される。ヒータ２３は、図示しないバッテリ電源等からの給電により熱エネルギを発生する。

図の下側の固体電解質体１２には、第１チャンバ１４に対面するようにしてポンプセル３１が設けられており、ポンプセル３１は、第１チャンバ１４内に導入された排気中の酸素を出し入れして同チャンバ１４内の残留酸素濃度を所定濃度に調整する。ポンプセル３１は、固体電解質体１２を挟んで設けられる上下一対の電極３２，３３を有し、そのうち特に第１チャンバ１４側の電極３２はＮＯｘ不活性電極（ＮＯｘを分解し難い電極）となっている。ポンプセル３１は、電極３２，３３間に電圧が印加された状態で、第１チャンバ１４内に存在する酸素を分解して電極３３より大気通路２２側に排出する。

また、図の上側の固体電解質体１１には、第２チャンバ１６に対面するようにしてモニタセル３４及びセンサセル３５が設けられている。モニタセル３４は、上述したポンプセル３１により余剰酸素が排出された後に、第２チャンバ１６内の残留酸素濃度に応じて起電力、又は電圧印加に伴い電流出力を発生する。センサセル３５は、第２チャンバ１６内のガスから「特定成分の濃度」としてＮＯｘ濃度を検出する。

モニタセル３４及びセンサセル３５は、互いに近接した位置に並べて配置されており、第２チャンバ１６側に電極３６，３７を有するとともに、大気通路１８側に共通電極３８を有する構成となっている。すなわち、モニタセル３４は、固体電解質体１１とそれを挟んで対向配置された電極３６及び共通電極３８とにより構成され、センサセル３５は、同じく固体電解質体１１とそれを挟んで対向配置された電極３７及び共通電極３８とにより構成されている。モニタセル３４の電極３６（第２チャンバ１６側の電極）はＮＯｘに不活性なＡｕ−Ｐｔ等の貴金属からなるのに対し、センサセル３５の電極３７（第２チャンバ１６側の電極）はＮＯｘに活性な白金Ｐｔ、ロジウムＲｈ等の貴金属からなる。なお、便宜上図面ではモニタセル３４及びセンサセル３５を排気の流れ方向（図の左右方向）に対して前後に並べて示すが、実際には、これら各セル３４，３５は排気の流れ方向に対して同等位置になるよう配置されるようになっている。

ここで、ポンプセル３１と、モニタセル３４及びセンサセル３５とは、センサ素子１０ａの長手方向に並べて設けられており、センサ素子１０ａの先端側にポンプセル３１が設けられ、同基端側（排気管取り付け側）にモニタセル３４及びセンサセル３５が設けられている。

上記構成のセンサ素子１０ａでは、排気は多孔質拡散層１７及び排気導入口１１ａを通って第１チャンバ１４に導入される。そして、この排気がポンプセル３１近傍を通過する際、ポンプセル電極３２，３３間にポンプセル電圧Ｖｐが印加されることで分解反応が起こり、第１チャンバ１４内の酸素濃度に応じてポンプセル３１を介して酸素が出し入れされる。なおこのとき、第１チャンバ１４側の電極３２がＮＯｘ不活性電極であるため、ポンプセル３１では排気中のＮＯｘは分解されず、酸素のみが分解されて電極３３から大気通路２２に排出される。こうしたポンプセル３１の働きにより、第１チャンバ１４内が所定の低酸素濃度の状態に保持される。

ポンプセル３１近傍を通過したガス（酸素濃度調整後のガス）は第２チャンバ１６に流れ込み、モニタセル３４では、ガス中の残留酸素濃度に応じた出力が発生する。モニタセル３４の出力は、モニタセル電極３６，３８間に所定のモニタセル電圧Ｖｍが印加されることでモニタセル電流Ｉｍとして検出される。また、センサセル電極３７，３８間に所定のセンサセル電圧Ｖｓが印加されることでガス中のＮＯｘが還元分解され、その際発生する酸素が電極３８から大気通路１８に排出される。このとき、センサセル３５に流れた電流（センサセル電流Ｉｓ）により、排気中のＮＯｘ濃度が検出される。

センサ制御回路４０はセンサ制御の主体となるマイコン４１と、電圧印加部や電流検出部等を有する回路部とを有しており、このマイコン４１や回路部により、ポンプセル３１の電極３２，３３間に印加するポンプセル電圧Ｖｐ、モニタセル３４の電極３６，３８間に印加するモニタセル電圧Ｖｍ、センサセル３５の電極３７，３８間に印加するセンサセル電圧Ｖｓがそれぞれ制御される。マイコン４１には、ポンプセル電流Ｉｐ、モニタセル電流Ｉｍ及びセンサセル電流Ｉｓの各々の検出値（検出信号）が逐次入力され、マイコン４１は、これらの検出値に基づいて排気中の酸素濃度やＮＯｘ濃度を算出する。マイコン４１は、例えば図２のＥＣＵ６０内に設けられているとよい。

なお、マイコン４１では、各セルの電流検出信号が図示しないＡ／Ｄ変換器を介して入力されるようになっている。この場合、セルごとに定められた電流検出範囲（濃度検出範囲に相当）内において電流が検出され、その電流検出値が、Ａ／Ｄ変換器の電圧変換範囲（例えば０〜５Ｖ）で変換されてマイコン４１に取り込まれる。

次に、ポンプセル３１、モニタセル３４及びセンサセル３５の各特性を図３を用いて説明する。なお、図３（ａ）〜（ｃ）は酸素濃度及びＮＯｘ濃度が一定のもとでの基本特性を示す。

図３（ａ）は、ポンプセル特性としてポンプセル電圧Ｖｐとポンプセル電流Ｉｐとの関係を示すＶ−Ｉ特性図である。図３（ａ）において、電圧軸（横軸）に略平行な平坦部分はポンプセル電流Ｉｐを特定する限界電流域であって、このポンプセル電流Ｉｐの増減が排気中の酸素濃度に対応している。つまり、排気中の酸素濃度が増えるほどポンプセル電流Ｉｐが増大し、排気中の酸素濃度が減るほどポンプセル電流Ｉｐが減少する。限界電流域は、酸素濃度が増えるほど高電圧側にシフトし、それに合わせて、ポンプセル電圧Ｖｐを決定するための印加電圧特性（印加電圧線ＬＸ１）が高電圧側にシフトされるようになっている。また、限界電流域よりも低電圧側の傾き部分は抵抗支配域である。抵抗支配域の傾きは素子温度に依存し、素子温度が低いほど傾きが小さいものとなる。

また、図３（ｂ）は、モニタセル特性としてモニタセル電圧Ｖｍとモニタセル電流Ｉｍとの関係を示すＶ−Ｉ特性図である。この図３（ｂ）において、電圧軸（横軸）に略平行な平坦部分はモニタセル電流Ｉｍを特定する限界電流域であって、このモニタセル電流Ｉｍの増減が第２チャンバ１６内の残留酸素濃度に対応している。つまり、第２チャンバ１６内の残留酸素濃度が増えるほどモニタセル電流Ｉｍが増大し、同酸素濃度が減るほどモニタセル電流Ｉｍが減少する。モニタセル電圧Ｖｍは、所定の酸素濃度相当のモニタセル電流Ｉｍを限界電流域で検出可能とする所定値Ｖｍ０で設定されている。

さらに、図３（ｃ）は、センサセル特性としてセンサセル電圧Ｖｓとセンサセル電流Ｉｓとの関係を示すＶ−Ｉ特性図である。この図３（ｂ）において、電圧軸（横軸）に略平行な平坦部分はセンサセル電流Ｉｓを特定する限界電流域であって、このセンサセル電流Ｉｓの増減が排気中（第２チャンバ１６内）のＮＯｘ濃度に対応している。つまり、排気中のＮＯｘ濃度が増えるほどセンサセル電流Ｉｓが増大し、排気中のＮＯｘ濃度が減るほどセンサセル電流Ｉｓが減少する。ただしこの場合、第２チャンバ１６内にはＮＯｘ以外に残留酸素が存在していることから、センサセル電流ＩｓはＮＯｘ及び残留酸素の量に対応するものとなる。センサセル電圧Ｖｓは、所定ＮＯｘ濃度相当のセンサセル電流Ｉｓを限界電流域で検出可能とする所定値Ｖｓ０で設定されている。

ところで、ＮＯｘセンサ１０においてモニタセル電流Ｉｍは第２チャンバ１６内の酸素の量に応じた値になるのに対し、センサセル電流Ｉｓは第２チャンバ１６内の酸素及びＮＯｘの量に応じた値になるため、モニタセル電流Ｉｍとセンサセル電流Ｉｓとを比較すれば、本来はＩｍ＜Ｉｓになる筈である。しかしながら、ＮＯｘセンサ１０において異常が生じていると、Ｉｍ，Ｉｓの大小関係に逆転が生じることがある。そこで本実施形態では、モニタセル電流Ｉｍとセンサセル電流Ｉｓとを比較し、その比較の結果に基づいてＮＯｘセンサ１０の異常の有無を判定することとしている。

図４は、ＮＯｘセンサ１０の異常判定処理を示すフローチャートであり、本処理はマイコン４１により所定周期で繰り返し実施される。

図４において、ステップＳ１１では、異常判定の実施条件が成立しているか否かを判定する。その実施条件には、ＮＯｘセンサ１０が活性状態であること、エンジン５０においてリーン燃焼が行われていること等が含まれる。そして、これらが全て満たされる場合に、実施条件が成立していると判定され、後続のステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、モニタセル電流Ｉｍとセンサセル電流Ｉｓとを取得し、続くステップＳ１３では、モニタセル電流Ｉｍ及びセンサセル電流Ｉｓについて特性ずれの補正を実施する。つまり、ＮＯｘセンサ１０においては個体差による特性ずれ（初期特性のずれ）や経時変化による特性ずれ（特性劣化）が生じている可能性があり、こうした特性ずれが生じている状況下ではセンサ異常判定の精度低下が懸念される。そこで、特性ずれに起因する判定精度の低下を抑制すべく各電流値の補正を実施する。

具体的には、センサ活性状態でのエンジン停止時（例えばＩＧオフ直後）におけるモニタセル電流Ｉｍ及びセンサセル電流Ｉｓを取り込むとともに、そのＩｍ，Ｉｓについてあらかじめ定めた基準値との差を算出し、これを特性誤差（補正値）として記憶しておく。又は、ＮＯｘセンサ１０が長期に使用されることに伴う硫黄被毒の量（又はＰｂ等のオイル添加物の量）を推定し、その推定量に応じた特性誤差（補正値）を設定することも可能である。例えば燃料噴射量の累積的な積算値や、累積的な排気量、車両の総走行距離等に基づいて特性誤差（補正値）を設定することが考えられる。そして、ステップＳ１３では、都度のＩｍ，Ｉｓを特性誤差（補正値）により補正する。なお、特性ずれの補正はＩｍ，Ｉｓのうち少なくともいずれか一方に対して行われればよく、Ｉｍのみ、又はＩｓのみについて補正を行う構成であってもよい。

その後、ステップＳ１４では、モニタセル電流Ｉｍからセンサセル電流Ｉｓを減算することで出力差ΔＩを算出する（ΔＩ＝Ｉｍ−Ｉｓ）。この出力差ΔＩが、センサセル検出値に対するモニタセル検出値の相対差に相当する。続くステップＳ１５では、出力差ΔＩが所定の判定値Ｋ以上であるか否かを判定する。この場合、判定値Ｋは正の値である。ただし、Ｋ＝ゼロとすることも可能である。

そして、ΔＩ＜Ｋであれば、ＮＯｘセンサ１０が正常な状態であるとして、そのまま本処理を終了する。また、ΔＩ≧Ｋであれば、ステップＳ１６に進み、ＮＯｘセンサ１０に異常が生じている旨を判定する。ＮＯｘセンサ１０に異常有りと判定された場合には、ダイアグデータの記憶や、ＮＯｘセンサ出力を用いた触媒劣化診断の停止等、各種のフェールセーフ処理が適宜実施される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

ＮＯｘセンサ１０では、本来センサセル電流Ｉｓ＞モニタセル電流Ｉｍとなる筈であるが、これに反して、センサセル電流Ｉｓ＜モニタセル電流Ｉｍとなっていれば、ＮＯｘセンサ１０に異常が生じていると判定できる。こうした異常判定においてはＮＯｘセンサ１０として構成の変更が強いられることはない。以上により、構成の複雑化を生じさせることなく、ＮＯｘセンサ１０の異常を適正に判定することができる。

モニタセル電流Ｉｍ及びセンサセル電流Ｉｓについて特性ずれの補正を実施し、その補正後のＩｍ，Ｉｓを用いてセンサ異常判定を実施する構成とした。これにより、仮にＮＯｘセンサ１０で特性ずれが生じていても、その特性ずれの影響を抑制し、異常判定の精度を高めることができる。

リーン燃焼状態であると判定された状況下で取得されたモニタセル電流Ｉｍとセンサセル電流Ｉｓとに基づいて、センサ異常判定を実施する構成とした。エンジン５０がリーン燃焼状態である場合には、ストイキ燃焼状態やリッチ燃焼状態とは異なり、排気中に確実にＮＯｘが含まれることになる。したがって、リーン燃焼状態であることを異常判定の実施条件とすることにより、モニタセル電流Ｉｍとセンサセル電流Ｉｓとの比較に基づき実施される異常判定の精度を高めることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・上記の異常判定処理においては、都度の状況に応じて異常判定のための判定値Ｋを可変に設定するようにしてもよく、その具体例を以下に示す。図５（ａ）、（ｂ）は判定値Ｋを設定するための設定処理を示すフローチャートである。本処理は、図４の異常判定処理においてＩｍ，Ｉｓの比較判定が行われる前に実施されればよく、例えば図４においてステップＳ１５の直前に実施される。なお、図５の処理を適用する場合には、異常判定の実施条件が上記とは異なり、図５（ａ）の場合にはリーン燃焼状態か否かにかかわらず異常判定が実施され、図５（ｂ）の場合にはさらに燃料カット状態か否かにかかわらず異常判定が実施されるものとなっている。つまり、リーン燃焼状態以外の状態でも異常判定処理が実施されるものとなっている。異常判定の実施条件として、ＮＯｘセンサ１０が活性状態であることが含まれるのは同様である。

図５（ａ）では、ステップＳ２１で、今現在リーン燃焼状態になっているか否かを判定し、リーン燃焼状態であればステップＳ２２に進み、リーン燃焼以外の燃焼状態であればステップＳ２３に進む。ステップＳ２２では判定値Ｋを「ａ」とし、ステップＳ２３では判定値Ｋを「ｂ」とする。この場合、ａ＜ｂとしているため、リーン燃焼状態である場合には、リーン燃焼以外の燃焼状態である場合に比べて判定値Ｋが小さい値に設定される。

つまり、エンジン５０がリーン燃焼状態である場合には、リーン燃焼以外の燃焼状態である場合に比べて、排気中のＮＯｘ量が増える。そのため、リーン燃焼状態とそうでない状態とでそれぞれ異常判定を行う際にそれらの判定精度を同等にするには、各々で判定値Ｋを変更することが望ましい。本実施形態では、上記のとおりリーン燃焼状態である場合にはリーン燃焼以外の燃焼状態である場合に比べて判定値Ｋを小さい値に設定するようにしたため、燃焼状態がリーンか否かにかかわらずセンサ異常の判定精度を高めておくことができる。

また、図５（ｂ）では、ステップＳ３１で、今現在燃料カット中であるか否かを判定し、燃料カット中であればステップＳ３２に進み、燃料カット中でなければステップＳ３３に進む。ステップＳ３２では判定値Ｋを「ｃ」とし、ステップＳ３３では判定値Ｋを「ｄ」とする。この場合、ｃ＞ｄとしているため、燃料カット中である場合には、燃料カット中でない場合に比べて判定値Ｋが大きい値に設定される。そして、図５（ａ）、（ｂ）のように設定された判定値Ｋを用いて、Ｉｍ，Ｉｓの比較判定が実施される。

つまり、エンジン５０が燃料カット状態である場合には、排気中のＮＯｘがほぼゼロになる。そのため、燃料カット状態とそうでない状態（通常運転状態）とでそれぞれ異常判定を行う際にそれらの判定精度を同等にするには、各々で判定値Ｋを変更することが望ましい。本実施形態では、上記のとおり燃料カット状態である場合には燃料カット状態でない場合に比べて判定値Ｋを大きい値に設定するようにしたため、燃料カット状態か否かにかかわらずセンサ異常の判定精度を高めておくことができる。

なお、図５（ｂ）において、燃料カット中か否かを判定する処理はエンジン５０が燃焼状態にあるか否かを判定するものであればよく、エンジン５０の運転が停止された直後（暖機停止状態）であることを判定する処理に変更してもよい。

図５（ａ）、（ｂ）の各処理を１つの処理として実現することも可能である。かかる場合には、リーン燃焼状態、リーン燃焼以外の燃焼状態、燃料カット状態（燃焼停止状態）の３状態で分けて判定値Ｋが設定され、これら各状態での判定値をＫａ、Ｋｂ、Ｋｃにすると、Ｋａ＜Ｋｂ＜Ｋｃであるとよい。

・上記実施形態では、センサ異常判定に際し、モニタセル電流Ｉｍからセンサセル電流Ｉｓを減算して求めた出力差ΔＩを異常判定パラメータとして用いたが、これを変更してもよく、例えばセンサセル電流Ｉｓに対するモニタセル電流Ｉｍの比率（＝Ｉｍ／Ｉｓ）を異常判定パラメータとして用いることも可能である。いずれにしろ、センサセル検出値に対するモニタセル検出値の相対差を異常判定パラメータとして用いる構成であればよい。

・ＮＯｘセンサ１０の構成は図１に示す構成と異なっていてもよい。例えば、固体電解質体１１に設けた排気導入口１１ａを介して排気を第１チャンバ１４内に導入する構成に代えて、対向配置される固体電解質体１１，１２の間に拡散抵抗層を設け（例えばスペーサ１３の一部を拡散抵抗層とし）、その拡散抵抗層を介して排気を第１チャンバ１４内に導入する構成としてもよい。また、ガス室として第１チャンバ１４と第２チャンバ１６とを有し、それらが絞り部１５を介して連通される構成に代えて、それらチャンバ１４，１６を絞り部を有さない１つのガス室として構成してもよい。

・検出対象の特定成分がＮＯｘ以外であってもよい。例えば、排気中のＨＣやＣＯを検出対象（特定成分）とするガスセンサであってもよい。この場合、ポンプセルにて排気中の余剰酸素を排出し、センサセルにて余剰酸素排出後のガスからＨＣやＣＯを分解してＨＣ濃度やＣＯ濃度を検出する。その他、被検出ガス中のアンモニアの濃度を検出するものであってもよい。

・エンジンの吸気通路に設けられるガスセンサや、ディーゼルエンジン以外にガソリンエンジンなど他の形式のエンジンに用いられるガスセンサに適用されるセンサ制御装置としても具体化できる。ガスセンサは、排気以外のガスを検出対象としたり、自動車以外の用途で用いられたりするものであってもよい。

１０…ＮＯｘセンサ（ガスセンサ）、１１，１２…固体電解質体、１４，１６…チャンバ（ガス室）、３１…ポンプセル、３４…モニタセル、３５…センサセル、３２，３３，３６〜３８…電極、４０…センサ制御回路（取得手段、異常判定手段）。

Claims (5)

1. 固体電解質体（１１，１２）と該固体電解質体に配置された一対の電極（３２，３３，３６〜３８）とをそれぞれ有してなるポンプセル（３１）、モニタセル（３４）及びセンサセル（３５）を備えるガスセンサ（１０）に適用され、前記ガスセンサにおいて、前記ポンプセルが、ガス室（１４，１６）内に導入された被検出ガス中の酸素を排出し、その酸素の排出後に、前記モニタセルが前記ガス室内の残留酸素濃度に応じた信号を出力するとともに、前記センサセルが前記ガス室内の酸素以外の特定成分の濃度に応じた信号を出力するようになっており、
   前記ガスセンサが、内燃機関（５０）から排出される排気を検出対象として排気中のＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ（１０）であり、前記センサセルがＮＯｘ濃度に応じた信号を出力するものであるガスセンサ制御装置（４０）であって、
   前記モニタセルの出力信号から求められるモニタセル検出値と、前記センサセルの出力信号から求められるセンサセル検出値とを取得する取得手段と、
   前記センサセル検出値が前記モニタセル検出値よりも小さい場合に、前記ガスセンサに異常が生じていると判定する異常判定手段と、
   を備え、
   前記異常判定手段は、前記検出対象である排気がリーン状態である状況下で前記取得手段により取得された前記モニタセル検出値と前記センサセル検出値とに基づいて、センサ異常判定を実施することを特徴とするガスセンサ制御装置。
2. 前記排気がリーン状態である状況下には、前記内燃機関がリーン燃焼状態である状況と、燃料カット状態である状況とが含まれている請求項１に記載のガスセンサ制御装置。
3. 前記異常判定手段は、前記モニタセル検出値から前記センサセル検出値を減算した値が、所定の判定値以上である場合に、前記ガスセンサに異常が生じていると判定するものであり、
   前記内燃機関がリーン燃焼状態である場合に、前記内燃機関がリーン燃焼以外の燃焼状態である場合に比べて、前記判定値を小さい値に設定する請求項２に記載のガスセンサ制御装置。
4. 前記異常判定手段は、前記モニタセル検出値から前記センサセル検出値を減算した値が、所定の判定値以上である場合に、前記ガスセンサに異常が生じていると判定するものであり、
   前記内燃機関が燃料カット状態である場合に、前記内燃機関が燃料カット以外の状態である場合に比べて、前記判定値を大きい値に設定する請求項２又は３に記載のガスセンサ制御装置。
5. 前記異常判定手段は、前記モニタセル検出値から前記センサセル検出値を減算した値が、所定の判定値以上である場合に、前記ガスセンサに異常が生じていると判定するものであり、
   前記内燃機関がリーン燃焼状態である場合の前記判定値をＫａ、前記内燃機関がリーン燃焼以外の燃焼状態である場合の前記判定値をＫｂ、前記内燃機関が燃料カット状態である場合の前記判定値をＫｃとし、それら判定値Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃが、Ｋａ＜Ｋｂ＜Ｋｃの関係になっている請求項２乃至４のいずれか１項に記載のガスセンサ制御装置。

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