JPH11211692A - 酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置 - Google Patents
酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置Info
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- JPH11211692A JPH11211692A JP10008926A JP892698A JPH11211692A JP H11211692 A JPH11211692 A JP H11211692A JP 10008926 A JP10008926 A JP 10008926A JP 892698 A JP892698 A JP 892698A JP H11211692 A JPH11211692 A JP H11211692A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸素濃度センサの素子インピーダンスを正確
に検出することができる酸素濃度センサの素子インピー
ダンス検出装置を提供する。 【解決手段】 空燃比センサAFS への印加電圧を変化さ
せる前のセンサ電流と上記印加電圧を変化させる動作を
行ってから所定時間後のセンサ電流とを検出して、セン
サAFS の素子インピーダンスを求める装置１は、入力端
子X1〜X3の各電圧を択一的にセンサAFS のプラス側端子
AF+ に印加するマルチプレクサ８を備えている。そし
て、マイコン２が、自己に内蔵のＤ／Ａ変換器の出力端
子DAC1〜DAC3からマルチプレクサ８の入力端子X1〜X3
へ、空燃比検出用の基準電圧Vpr と、その電圧Vpr とは
異なる電圧(Vpr+△V)，(Vpr-△V)とを予め出力してお
き、マルチプレクサ８への選択信号を切り替えて上記プ
ラス側端子AF+ への印加電圧を変える。その結果、印加
電圧の変化から所定時間後のセンサ電流を確実に検出で
きる。
に検出することができる酸素濃度センサの素子インピー
ダンス検出装置を提供する。 【解決手段】 空燃比センサAFS への印加電圧を変化さ
せる前のセンサ電流と上記印加電圧を変化させる動作を
行ってから所定時間後のセンサ電流とを検出して、セン
サAFS の素子インピーダンスを求める装置１は、入力端
子X1〜X3の各電圧を択一的にセンサAFS のプラス側端子
AF+ に印加するマルチプレクサ８を備えている。そし
て、マイコン２が、自己に内蔵のＤ／Ａ変換器の出力端
子DAC1〜DAC3からマルチプレクサ８の入力端子X1〜X3
へ、空燃比検出用の基準電圧Vpr と、その電圧Vpr とは
異なる電圧(Vpr+△V)，(Vpr-△V)とを予め出力してお
き、マルチプレクサ８への選択信号を切り替えて上記プ
ラス側端子AF+ への印加電圧を変える。その結果、印加
電圧の変化から所定時間後のセンサ電流を確実に検出で
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車載用エン
ジンの排気管に設けられた酸素濃度センサに流れる電流
から排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出装置
に用いられるものであって、その酸素濃度センサの素子
インピーダンス（交流インピーダンス）を検出する酸素
濃度センサの素子インピーダンス検出装置に関する。
ジンの排気管に設けられた酸素濃度センサに流れる電流
から排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出装置
に用いられるものであって、その酸素濃度センサの素子
インピーダンス（交流インピーダンス）を検出する酸素
濃度センサの素子インピーダンス検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の車載用エンジンの空燃比制御にお
いては、例えば制御精度を高めるといった要望やリーン
バーン化への要望があり、これらの要望に対応すべく、
エンジンに吸入される混合気の空燃比（排気ガス中の酸
素濃度）を広域に且つリニアに検出するリニア式空燃比
センサ（酸素濃度センサ）が提供されている。
いては、例えば制御精度を高めるといった要望やリーン
バーン化への要望があり、これらの要望に対応すべく、
エンジンに吸入される混合気の空燃比（排気ガス中の酸
素濃度）を広域に且つリニアに検出するリニア式空燃比
センサ（酸素濃度センサ）が提供されている。
【０００３】そして、このような空燃比センサにおい
て、その検出精度を維持するためには、同センサを活性
状態に保つ必要があり、一般には、センサに付設された
ヒータを通電制御することにより当該センサの素子（セ
ンサ素子）を加熱して活性状態を維持するようにしてい
る。
て、その検出精度を維持するためには、同センサを活性
状態に保つ必要があり、一般には、センサに付設された
ヒータを通電制御することにより当該センサの素子（セ
ンサ素子）を加熱して活性状態を維持するようにしてい
る。
【０００４】ところで、こうしたヒータの通電制御にお
いては、センサ素子の温度（素子温）を検出してその素
子温が所望の活性化温度（例えば約７００℃）となるよ
うにフィードバック制御を実施する技術が従来より開示
されている。この場合、その時々の素子温を検出するた
めには、素子に温度センサを付設してその検出結果から
導き出すことも考えられるが、それではセンサが大型化
したりコスト高となってしまう。
いては、センサ素子の温度（素子温）を検出してその素
子温が所望の活性化温度（例えば約７００℃）となるよ
うにフィードバック制御を実施する技術が従来より開示
されている。この場合、その時々の素子温を検出するた
めには、素子に温度センサを付設してその検出結果から
導き出すことも考えられるが、それではセンサが大型化
したりコスト高となってしまう。
【０００５】このため、センサ素子のインピーダンス
（素子インピーダンス）が素子温に対して所定の対応関
係を有することを利用して素子インピーダンスを検出
し、その検出した素子インピーダンスから素子温を導き
出すことが提案されている。尚、素子インピーダンスの
検出結果は、例えばセンサの劣化度合を判定すること等
にも用いられる。
（素子インピーダンス）が素子温に対して所定の対応関
係を有することを利用して素子インピーダンスを検出
し、その検出した素子インピーダンスから素子温を導き
出すことが提案されている。尚、素子インピーダンスの
検出結果は、例えばセンサの劣化度合を判定すること等
にも用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
空燃比センサの素子インピーダンスを検出する機能を有
した空燃比検出装置（酸素濃度検出装置）として、以下
に述べるような構成及び方法を考えた。
空燃比センサの素子インピーダンスを検出する機能を有
した空燃比検出装置（酸素濃度検出装置）として、以下
に述べるような構成及び方法を考えた。
【０００７】まず図１１に示すように、この空燃比検出
装置１００は、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／
Ｄ変換器という）とデジタル／アナログ変換器（以下、
Ｄ／Ａ変換器という）とを内蔵したマイクロコンピュー
タ（以下、マイコンという）１０２を備えており、その
マイコン１０２の２つの端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２は、Ｄ
／Ａ変換器の出力端子であり、他の２つの端子ｃｈ１
１，ｃｈ１２は、Ａ／Ｄ変換器の入力端子である。
装置１００は、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／
Ｄ変換器という）とデジタル／アナログ変換器（以下、
Ｄ／Ａ変換器という）とを内蔵したマイクロコンピュー
タ（以下、マイコンという）１０２を備えており、その
マイコン１０２の２つの端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２は、Ｄ
／Ａ変換器の出力端子であり、他の２つの端子ｃｈ１
１，ｃｈ１２は、Ａ／Ｄ変換器の入力端子である。
【０００８】そして、当該装置１００には、マイコン１
０２の端子ＤＡＣ１から出力される電圧Ｖｐを入力して
そのまま出力するバッファとしての出力回路１０６と、
出力回路１０６の出力を積分する抵抗器Ｒ１及びコンデ
ンサＣ１からなるローパスフィルタ１０８と、ローパス
フィルタ１０８の出力が非反転入力端子（＋）に入力さ
れ、反転入力端子（−）が抵抗器Ｒ２を介して空燃比セ
ンサＡＦＳの一方の端子（この例では、プラス側端子）
に接続された演算増幅器ＯＰ１と、空燃比センサＡＦＳ
の上記プラス側端子と演算増幅器ＯＰ１の出力端子との
間に接続された電流検出用のシャント抵抗器Ｒ３と、マ
イコン１０２の端子ＤＡＣ２から出力される電圧Ｖｍを
入力してそのまま空燃比センサＡＦＳの他方の端子（こ
の例では、マイナス側端子）に出力するバッファとして
の出力回路１０４とが設けられている。
０２の端子ＤＡＣ１から出力される電圧Ｖｐを入力して
そのまま出力するバッファとしての出力回路１０６と、
出力回路１０６の出力を積分する抵抗器Ｒ１及びコンデ
ンサＣ１からなるローパスフィルタ１０８と、ローパス
フィルタ１０８の出力が非反転入力端子（＋）に入力さ
れ、反転入力端子（−）が抵抗器Ｒ２を介して空燃比セ
ンサＡＦＳの一方の端子（この例では、プラス側端子）
に接続された演算増幅器ＯＰ１と、空燃比センサＡＦＳ
の上記プラス側端子と演算増幅器ＯＰ１の出力端子との
間に接続された電流検出用のシャント抵抗器Ｒ３と、マ
イコン１０２の端子ＤＡＣ２から出力される電圧Ｖｍを
入力してそのまま空燃比センサＡＦＳの他方の端子（こ
の例では、マイナス側端子）に出力するバッファとして
の出力回路１０４とが設けられている。
【０００９】そして更に、当該装置１００には、非反転
入力端子が空燃比センサＡＦＳの上記プラス側端子に接
続され、反転入力端子と出力端子とが共通接続された演
算増幅器ＯＰ２と、演算増幅器ＯＰ２の出力を抵抗器Ｒ
４を介し入力して、そのままマイコン１０２の端子ｃｈ
１１へ出力する入力回路１１０と、非反転入力端子が演
算増幅器ＯＰ１の出力端子に接続され、反転入力端子と
出力端子とが共通接続された演算増幅器ＯＰ３と、演算
増幅器ＯＰ３の出力を抵抗器Ｒ５を介し入力して、その
ままマイコン１０２の端子ｃｈ１２へ出力する入力回路
１１２とが設けられている。
入力端子が空燃比センサＡＦＳの上記プラス側端子に接
続され、反転入力端子と出力端子とが共通接続された演
算増幅器ＯＰ２と、演算増幅器ＯＰ２の出力を抵抗器Ｒ
４を介し入力して、そのままマイコン１０２の端子ｃｈ
１１へ出力する入力回路１１０と、非反転入力端子が演
算増幅器ＯＰ１の出力端子に接続され、反転入力端子と
出力端子とが共通接続された演算増幅器ＯＰ３と、演算
増幅器ＯＰ３の出力を抵抗器Ｒ５を介し入力して、その
ままマイコン１０２の端子ｃｈ１２へ出力する入力回路
１１２とが設けられている。
【００１０】このように構成された空燃比検出装置１０
０では、ローパスフィルタ１０８から出力される電圧Ｖ
ｏと同じ電圧Ｖｏが、演算増幅器ＯＰ１によって空燃比
センサＡＦＳのプラス側端子に印加される。つまり、演
算増幅器ＯＰ１は、ローパスフィルタ１０８の出力電圧
Ｖｏと空燃比センサＡＦＳのプラス側端子の電圧とが一
致するように、自己の出力電圧を変化させるからであ
る。
０では、ローパスフィルタ１０８から出力される電圧Ｖ
ｏと同じ電圧Ｖｏが、演算増幅器ＯＰ１によって空燃比
センサＡＦＳのプラス側端子に印加される。つまり、演
算増幅器ＯＰ１は、ローパスフィルタ１０８の出力電圧
Ｖｏと空燃比センサＡＦＳのプラス側端子の電圧とが一
致するように、自己の出力電圧を変化させるからであ
る。
【００１１】そして、マイコン１０２の端子ＤＡＣ１か
ら出力される電圧Ｖｐが変化しない定常時には、その電
圧Ｖｐがローパスフィルタ１０８から上記電圧Ｖｏとし
て出力される。また、空燃比センサＡＦＳのマイナス側
端子には、マイコン１０２の端子ＤＡＣ２から出力され
る電圧Ｖｍが、出力回路１０４を介して印加される。
ら出力される電圧Ｖｐが変化しない定常時には、その電
圧Ｖｐがローパスフィルタ１０８から上記電圧Ｖｏとし
て出力される。また、空燃比センサＡＦＳのマイナス側
端子には、マイコン１０２の端子ＤＡＣ２から出力され
る電圧Ｖｍが、出力回路１０４を介して印加される。
【００１２】よって、定常時には、マイコン１０２の端
子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２から夫々出力される電圧Ｖｐ，Ｖ
ｍの差圧（Ｖｐ−Ｖｍ）が、空燃比センサＡＦＳの両端
に、混合気の空燃比（排気ガス中の酸素濃度）を検出す
るための電圧として印加される。例えば、電圧Ｖｐが
３．３Ｖであり、電圧Ｖｍが３．０Ｖであれば、空燃比
センサＡＦＳには０．３Ｖが印加される。そして、その
電圧の印加に伴い、空燃比センサＡＦＳには、その時の
排気ガス中の酸素濃度に応じた電流が流れることとな
る。
子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２から夫々出力される電圧Ｖｐ，Ｖ
ｍの差圧（Ｖｐ−Ｖｍ）が、空燃比センサＡＦＳの両端
に、混合気の空燃比（排気ガス中の酸素濃度）を検出す
るための電圧として印加される。例えば、電圧Ｖｐが
３．３Ｖであり、電圧Ｖｍが３．０Ｖであれば、空燃比
センサＡＦＳには０．３Ｖが印加される。そして、その
電圧の印加に伴い、空燃比センサＡＦＳには、その時の
排気ガス中の酸素濃度に応じた電流が流れることとな
る。
【００１３】すると、空燃比センサＡＦＳに流れる電流
（センサ電流）Ｉと同じ電流がシャント抵抗器Ｒ３に流
れるため、シャント抵抗器Ｒ３の両端電位差は、センサ
電流Ｉに比例した値となる。更に、空燃比センサＡＦＳ
のプラス側端子に印加される電圧（即ち、シャント抵抗
器Ｒ３の空燃比センサＡＦＳ側の電圧）Ｖｏと同じ電圧
Ｖｏが、演算増幅器ＯＰ２及び入力回路１１０によって
マイコン１０２の端子ｃｈ１１に入力され、また、シャ
ント抵抗器Ｒ３の空燃比センサＡＦＳとは反対側の電圧
（即ち、演算増幅器ＯＰ１の出力電圧）と同じ電圧Ｖｉ
が、演算増幅器ＯＰ３及び入力回路１１２によってマイ
コン１０２の端子ｃｈ１２に入力される。
（センサ電流）Ｉと同じ電流がシャント抵抗器Ｒ３に流
れるため、シャント抵抗器Ｒ３の両端電位差は、センサ
電流Ｉに比例した値となる。更に、空燃比センサＡＦＳ
のプラス側端子に印加される電圧（即ち、シャント抵抗
器Ｒ３の空燃比センサＡＦＳ側の電圧）Ｖｏと同じ電圧
Ｖｏが、演算増幅器ＯＰ２及び入力回路１１０によって
マイコン１０２の端子ｃｈ１１に入力され、また、シャ
ント抵抗器Ｒ３の空燃比センサＡＦＳとは反対側の電圧
（即ち、演算増幅器ＯＰ１の出力電圧）と同じ電圧Ｖｉ
が、演算増幅器ＯＰ３及び入力回路１１２によってマイ
コン１０２の端子ｃｈ１２に入力される。
【００１４】このため、マイコン１０２は、端子ｃｈ１
２に入力される電圧Ｖｉと端子ｃｈ１１に入力される電
圧Ｖｏとを内部のＡ／Ｄ変換器によりデジタル変換して
検出し、その両電圧Ｖｉ，Ｖｏの差（Ｖｉ−Ｖｏ）をシ
ャント抵抗器Ｒ３の抵抗値（以下、シャント抵抗値とい
う）で割ることにより、センサ電流Ｉを検出する。そし
て更に、その検出したセンサ電流Ｉから混合気の空燃比
（排気ガス中の酸素濃度）を求める。
２に入力される電圧Ｖｉと端子ｃｈ１１に入力される電
圧Ｖｏとを内部のＡ／Ｄ変換器によりデジタル変換して
検出し、その両電圧Ｖｉ，Ｖｏの差（Ｖｉ−Ｖｏ）をシ
ャント抵抗器Ｒ３の抵抗値（以下、シャント抵抗値とい
う）で割ることにより、センサ電流Ｉを検出する。そし
て更に、その検出したセンサ電流Ｉから混合気の空燃比
（排気ガス中の酸素濃度）を求める。
【００１５】一方、この空燃比検出装置１００におい
て、マイコン１０２は、空燃比を検出するべく空燃比セ
ンサＡＦＳに印加している電圧を、図１２に示す如く所
定時間Ｔ１毎に変化させて、空燃比センサＡＦＳの素子
インピーダンスを検出する。尚、この例では、マイコン
１０２が端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐを変化させること
で、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を変化させるよう
にしており、図１２は、上記電圧Ｖｐの変化状態を、マ
イコン１０２の端子ｃｈ１１に入力される電圧（つま
り、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子に印加される電
圧）Ｖｏの波形として表している。また、図１２（ｂ）
は、図１２（ａ）にて楕円で囲んだ部分を拡大して表す
ものである。
て、マイコン１０２は、空燃比を検出するべく空燃比セ
ンサＡＦＳに印加している電圧を、図１２に示す如く所
定時間Ｔ１毎に変化させて、空燃比センサＡＦＳの素子
インピーダンスを検出する。尚、この例では、マイコン
１０２が端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐを変化させること
で、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を変化させるよう
にしており、図１２は、上記電圧Ｖｐの変化状態を、マ
イコン１０２の端子ｃｈ１１に入力される電圧（つま
り、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子に印加される電
圧）Ｖｏの波形として表している。また、図１２（ｂ）
は、図１２（ａ）にて楕円で囲んだ部分を拡大して表す
ものである。
【００１６】具体的に説明すると、マイコン１０２は、
下記の（１）〜（７）の手順により、空燃比センサＡＦ
Ｓの素子インピーダンスを検出する。 （１）図１２に示すように、まず時刻ｔ1 で、端子ｃｈ
１１に入力される電圧Ｖｏを検出する。尚、以下、この
時刻ｔ1 で検出された電圧Ｖｏを「Ｖｏ(ｔ1 )」と記
す。
下記の（１）〜（７）の手順により、空燃比センサＡＦ
Ｓの素子インピーダンスを検出する。 （１）図１２に示すように、まず時刻ｔ1 で、端子ｃｈ
１１に入力される電圧Ｖｏを検出する。尚、以下、この
時刻ｔ1 で検出された電圧Ｖｏを「Ｖｏ(ｔ1 )」と記
す。
【００１７】（２）更に、時刻ｔ1 直後の時刻ｔ2 で、
端子ｃｈ１２に入力される電圧Ｖｉを検出する。尚、以
下、この時刻ｔ2 で検出された電圧Ｖｉを「Ｖｉ(ｔ2
)」と記す。 （３）そして更に、時刻ｔ2 直後の時刻ｔ3 で、内部の
Ｄ／Ａ変換器に指令を与えることにより、端子ＤＡＣ１
の出力電圧Ｖｐを空燃比検出用の通常電圧（本発明にお
ける「酸素濃度検出用電圧」に相当）よりも所定電圧△
Ｖａだけ低い電圧に変化させる。
端子ｃｈ１２に入力される電圧Ｖｉを検出する。尚、以
下、この時刻ｔ2 で検出された電圧Ｖｉを「Ｖｉ(ｔ2
)」と記す。 （３）そして更に、時刻ｔ2 直後の時刻ｔ3 で、内部の
Ｄ／Ａ変換器に指令を与えることにより、端子ＤＡＣ１
の出力電圧Ｖｐを空燃比検出用の通常電圧（本発明にお
ける「酸素濃度検出用電圧」に相当）よりも所定電圧△
Ｖａだけ低い電圧に変化させる。
【００１８】（４）次に、時刻ｔ3 から予め定められた
所定時間Ｔ２が経過した時刻ｔ4 で、端子ｃｈ１２に入
力される電圧Ｖｉを検出する。尚、以下、この時刻ｔ4
で検出された電圧Ｖｉを「Ｖｉ(ｔ4 )」と記す。また、
上記所定時間Ｔ２は、時刻ｔ3 からセンサ電流Ｉの変化
分△Ｉがピークになると予想される時間に設定されてい
る。
所定時間Ｔ２が経過した時刻ｔ4 で、端子ｃｈ１２に入
力される電圧Ｖｉを検出する。尚、以下、この時刻ｔ4
で検出された電圧Ｖｉを「Ｖｉ(ｔ4 )」と記す。また、
上記所定時間Ｔ２は、時刻ｔ3 からセンサ電流Ｉの変化
分△Ｉがピークになると予想される時間に設定されてい
る。
【００１９】（５）更に、時刻ｔ4 直後の時刻ｔ5 で、
端子ｃｈ１１に入力される電圧Ｖｏを検出する。尚、以
下、この時刻ｔ5 で検出された電圧Ｖｏを「Ｖｏ(ｔ5
)」と記す。そして、シャント抵抗値をＲS とすると、
下記の式１により、空燃比センサＡＦＳの素子インピー
ダンスＺを算出する。
端子ｃｈ１１に入力される電圧Ｖｏを検出する。尚、以
下、この時刻ｔ5 で検出された電圧Ｖｏを「Ｖｏ(ｔ5
)」と記す。そして、シャント抵抗値をＲS とすると、
下記の式１により、空燃比センサＡＦＳの素子インピー
ダンスＺを算出する。
【００２０】
【数１】
【００２１】尚、上記式１においては、｛Ｖｏ(ｔ1)−
Ｖｏ(ｔ5)｝が印加電圧の変化分△Ｖであり、それ以外
の部分が、センサ電流Ｉの変化分△Ｉの逆数（１／△
Ｉ）である。また、式１における｛Ｖｏ(ｔ1)−Ｖｏ(ｔ
5)｝は、既知の△Ｖａに置き換えることも可能である。
Ｖｏ(ｔ5)｝が印加電圧の変化分△Ｖであり、それ以外
の部分が、センサ電流Ｉの変化分△Ｉの逆数（１／△
Ｉ）である。また、式１における｛Ｖｏ(ｔ1)−Ｖｏ(ｔ
5)｝は、既知の△Ｖａに置き換えることも可能である。
【００２２】（６）その後、時刻ｔ3 から予め定められ
た所定時間Ｔ３が経過した時刻ｔ6で、端子ＤＡＣ１の
出力電圧Ｖｐを通常電圧よりも所定電圧△Ｖｂだけ高い
電圧に変化させる。 （７）そして、時刻ｔ6 から予め定められた所定時間Ｔ
４が経過した時刻ｔ7で、端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐ
を通常電圧に戻す。
た所定時間Ｔ３が経過した時刻ｔ6で、端子ＤＡＣ１の
出力電圧Ｖｐを通常電圧よりも所定電圧△Ｖｂだけ高い
電圧に変化させる。 （７）そして、時刻ｔ6 から予め定められた所定時間Ｔ
４が経過した時刻ｔ7で、端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐ
を通常電圧に戻す。
【００２３】つまり、この空燃比検出装置１００では、
式１からも分かるように、空燃比センサＡＦＳへの印加
電圧を変化させる前の定常時のセンサ電流「｛Ｖｉ(ｔ
2)−Ｖｏ(ｔ1)｝／ＲS 」と、印加電圧を変化させてか
ら所定時間Ｔ２が経過した時のセンサ電流「｛Ｖｉ(ｔ
4)−Ｖｏ(ｔ5)｝／ＲS 」との差に基づき、素子インピ
ーダンスＺを算出している。
式１からも分かるように、空燃比センサＡＦＳへの印加
電圧を変化させる前の定常時のセンサ電流「｛Ｖｉ(ｔ
2)−Ｖｏ(ｔ1)｝／ＲS 」と、印加電圧を変化させてか
ら所定時間Ｔ２が経過した時のセンサ電流「｛Ｖｉ(ｔ
4)−Ｖｏ(ｔ5)｝／ＲS 」との差に基づき、素子インピ
ーダンスＺを算出している。
【００２４】尚、素子インピーダンスＺの検出が終了し
た時刻ｔ6 において、端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐを通
常電圧よりも正側に変化させているのは、センサ電流の
収束を早めるためである。即ち、空燃比センサＡＦＳへ
の印加電圧を再び通常電圧に復帰させる際に、その電圧
を直接、元の通常電圧に切り換えるようにすると、空燃
比センサＡＦＳの素子が有する容量成分に蓄えられた電
荷の影響により、センサ電流は電圧の復帰直後において
ピーク電流を発生し、結果として元の電流値に収束する
までの時間が長くなる。そこで、この例では、印加電圧
を元の通常電圧に復帰させる際に、先の電圧変化時とは
逆方向の電圧を短時間印加して、素子の容量成分におけ
る電荷の放電を短時間で終了させ、センサ電流の安定時
間を短縮化するようにしている。よって、空燃比センサ
ＡＦＳの素子内を移動する電荷量が正負いずれの変化時
にも略同一量となるように電圧波形を設定すれば、より
効果的である。
た時刻ｔ6 において、端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐを通
常電圧よりも正側に変化させているのは、センサ電流の
収束を早めるためである。即ち、空燃比センサＡＦＳへ
の印加電圧を再び通常電圧に復帰させる際に、その電圧
を直接、元の通常電圧に切り換えるようにすると、空燃
比センサＡＦＳの素子が有する容量成分に蓄えられた電
荷の影響により、センサ電流は電圧の復帰直後において
ピーク電流を発生し、結果として元の電流値に収束する
までの時間が長くなる。そこで、この例では、印加電圧
を元の通常電圧に復帰させる際に、先の電圧変化時とは
逆方向の電圧を短時間印加して、素子の容量成分におけ
る電荷の放電を短時間で終了させ、センサ電流の安定時
間を短縮化するようにしている。よって、空燃比センサ
ＡＦＳの素子内を移動する電荷量が正負いずれの変化時
にも略同一量となるように電圧波形を設定すれば、より
効果的である。
【００２５】ここで、上記のような空燃比検出装置１０
０においては、マイコン１０２に内蔵されるＤ／Ａ変換
器として、回路構成が小規模で且つ安価な図１３の如き
Ｄ／Ａ変換器（以下、簡易Ｄ／Ａ変換器という）１２０
を用いると、空燃比センサＡＦＳの素子インピーダンス
を正確に検出することができないことが分かった。尚、
図１３は、Ｄ／Ａ変換器の出力端子が４つの場合（即
ち、４チャンネルの場合）の構成を示している。
０においては、マイコン１０２に内蔵されるＤ／Ａ変換
器として、回路構成が小規模で且つ安価な図１３の如き
Ｄ／Ａ変換器（以下、簡易Ｄ／Ａ変換器という）１２０
を用いると、空燃比センサＡＦＳの素子インピーダンス
を正確に検出することができないことが分かった。尚、
図１３は、Ｄ／Ａ変換器の出力端子が４つの場合（即
ち、４チャンネルの場合）の構成を示している。
【００２６】即ち、まず図１３に示すように、この種の
簡易Ｄ／Ａ変換器１２０は、各出力端子ＤＡＣ１〜ＤＡ
Ｃ４から出力すべき電圧（アナログ出力）を示すデジタ
ル値がマイコン１０２内のＣＰＵによって夫々セットさ
れる４つの目標値レジスタ（ＤＡＣ１目標値レジスタ〜
ＤＡＣ４目標値レジスタ）からなるレジスタ群１２２
と、入力されるデジタル値に応じた電圧を出力するＤ／
Ａ変換処理部１２４と、Ｄ／Ａ変換処理部１２４の出力
電圧を保持して、その保持した電圧を自己に対応する出
力端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４から出力する４つの出力保持
回路（ＤＡＣ１出力保持回路〜ＤＡＣ４出力保持回路）
からなる出力部１２６と、レジスタ群１２２の各目標値
レジスタにセットされたデジタル値をＤ／Ａ変換処理部
１２４に所定時間（例えば１２μｓ）毎に順次切り替え
て入力させる第１切替部１２８と、Ｄ／Ａ変換処理部１
２４の出力電圧を、上記第１切替部１２８の切替タイミ
ングと同期したタイミングで、出力部１２６の各出力保
持回路に順次切り替えて入力させる第２切替部１２９と
を備えている。
簡易Ｄ／Ａ変換器１２０は、各出力端子ＤＡＣ１〜ＤＡ
Ｃ４から出力すべき電圧（アナログ出力）を示すデジタ
ル値がマイコン１０２内のＣＰＵによって夫々セットさ
れる４つの目標値レジスタ（ＤＡＣ１目標値レジスタ〜
ＤＡＣ４目標値レジスタ）からなるレジスタ群１２２
と、入力されるデジタル値に応じた電圧を出力するＤ／
Ａ変換処理部１２４と、Ｄ／Ａ変換処理部１２４の出力
電圧を保持して、その保持した電圧を自己に対応する出
力端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４から出力する４つの出力保持
回路（ＤＡＣ１出力保持回路〜ＤＡＣ４出力保持回路）
からなる出力部１２６と、レジスタ群１２２の各目標値
レジスタにセットされたデジタル値をＤ／Ａ変換処理部
１２４に所定時間（例えば１２μｓ）毎に順次切り替え
て入力させる第１切替部１２８と、Ｄ／Ａ変換処理部１
２４の出力電圧を、上記第１切替部１２８の切替タイミ
ングと同期したタイミングで、出力部１２６の各出力保
持回路に順次切り替えて入力させる第２切替部１２９と
を備えている。
【００２７】そして、この簡易Ｄ／Ａ変換器１２０で
は、レジスタ群１２２のうちで出力端子ＤＡＣ１に対応
するＤＡＣ１目標値レジスタにセットされたデジタル値
が、第１切替部１２８によってＤ／Ａ変換処理部１２４
に入力されると、Ｄ／Ａ変換処理部１２４の出力電圧
が、第２切替部１２９により、出力部１２６のうちで出
力端子ＤＡＣ１に対応するＤＡＣ１出力保持回路に入力
される。また同様に、レジスタ群１２２のうちで出力端
子ＤＡＣ２に対応するＤＡＣ２目標値レジスタにセット
されたデジタル値が、第１切替部１２８によってＤ／Ａ
変換処理部１２４に入力されると、Ｄ／Ａ変換処理部１
２４の出力電圧が、第２切替部１２９により、出力部１
２６のうちで出力端子ＤＡＣ２に対応するＤＡＣ２出力
保持回路に入力される。そして、こうした切替動作が、
各出力端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４について順次行われる。
は、レジスタ群１２２のうちで出力端子ＤＡＣ１に対応
するＤＡＣ１目標値レジスタにセットされたデジタル値
が、第１切替部１２８によってＤ／Ａ変換処理部１２４
に入力されると、Ｄ／Ａ変換処理部１２４の出力電圧
が、第２切替部１２９により、出力部１２６のうちで出
力端子ＤＡＣ１に対応するＤＡＣ１出力保持回路に入力
される。また同様に、レジスタ群１２２のうちで出力端
子ＤＡＣ２に対応するＤＡＣ２目標値レジスタにセット
されたデジタル値が、第１切替部１２８によってＤ／Ａ
変換処理部１２４に入力されると、Ｄ／Ａ変換処理部１
２４の出力電圧が、第２切替部１２９により、出力部１
２６のうちで出力端子ＤＡＣ２に対応するＤＡＣ２出力
保持回路に入力される。そして、こうした切替動作が、
各出力端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４について順次行われる。
【００２８】よって、このような簡易Ｄ／Ａ変換器１２
０では、マイコン１０２内のＣＰＵが、前述の指令とし
て、所望の目標値レジスタのデジタル値を書き換えるこ
とにより、その目標値レジスタに対応する出力端子の電
圧を任意に変化させることができる。
０では、マイコン１０２内のＣＰＵが、前述の指令とし
て、所望の目標値レジスタのデジタル値を書き換えるこ
とにより、その目標値レジスタに対応する出力端子の電
圧を任意に変化させることができる。
【００２９】しかし、デジタル値の書き換えを行ってか
らそれに対応する出力端子の電圧が変化するまでの応答
時間には、予測不能なバラツキが生じてしまう。これ
は、ＣＰＵによるデジタル値の書き換えタイミングと、
第１切替部１２８及び第２切替部１２９の切替動作とが
非同期であるからである。例えば、第１切替部１２８及
び第２切替部１２９の切替動作が１２μｓ毎に行われる
場合には、上記応答時間のバラツキは０μｓ〜４８μｓ
程度となる。
らそれに対応する出力端子の電圧が変化するまでの応答
時間には、予測不能なバラツキが生じてしまう。これ
は、ＣＰＵによるデジタル値の書き換えタイミングと、
第１切替部１２８及び第２切替部１２９の切替動作とが
非同期であるからである。例えば、第１切替部１２８及
び第２切替部１２９の切替動作が１２μｓ毎に行われる
場合には、上記応答時間のバラツキは０μｓ〜４８μｓ
程度となる。
【００３０】このため、前述した空燃比検出装置１００
に図１３の如き簡易Ｄ／Ａ変換器１２０を用いた場合に
は、マイコン１０２内のＣＰＵが、前述の時刻ｔ3 で、
端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐを変化させるべくその端子
ＤＡＣ１に対応する目標値レジスタのデジタル値を書き
換えても、端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐが実際に変化す
るまでには、図１４（ｂ）に示すように、予測不能な遅
延時間Ｔｄが生じてしまう。尚、図１４（ａ）は、図１
２（ｂ）と同様に遅延時間Ｔｄが無い場合を表してお
り、図１４（ｂ）と比較するために併記している。
に図１３の如き簡易Ｄ／Ａ変換器１２０を用いた場合に
は、マイコン１０２内のＣＰＵが、前述の時刻ｔ3 で、
端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐを変化させるべくその端子
ＤＡＣ１に対応する目標値レジスタのデジタル値を書き
換えても、端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐが実際に変化す
るまでには、図１４（ｂ）に示すように、予測不能な遅
延時間Ｔｄが生じてしまう。尚、図１４（ａ）は、図１
２（ｂ）と同様に遅延時間Ｔｄが無い場合を表してお
り、図１４（ｂ）と比較するために併記している。
【００３１】そして、こうした遅延時間Ｔｄが生じる
と、図１４（ｂ）に示すように、時刻ｔ3 から前述の所
定時間Ｔ２が経過した時刻ｔ4 で端子ｃｈ１２に入力さ
れる電圧Ｖｉを検出しても、その検出電圧Ｖｉ(ｔ4 )
は、本来検出したい値（即ち、センサ電流Ｉの変化分△
Ｉがピークに達した時の値）ではなくなり、その結果、
空燃比センサＡＦＳの素子インピーダンスＺを正確に検
出することができなくなってしまうのである。
と、図１４（ｂ）に示すように、時刻ｔ3 から前述の所
定時間Ｔ２が経過した時刻ｔ4 で端子ｃｈ１２に入力さ
れる電圧Ｖｉを検出しても、その検出電圧Ｖｉ(ｔ4 )
は、本来検出したい値（即ち、センサ電流Ｉの変化分△
Ｉがピークに達した時の値）ではなくなり、その結果、
空燃比センサＡＦＳの素子インピーダンスＺを正確に検
出することができなくなってしまうのである。
【００３２】また、図１４（ｂ）に示すように、マイコ
ン１０２内のＣＰＵが、前述の時刻ｔ7 で端子ＤＡＣ１
の出力電圧Ｖｐを通常電圧に戻そうとしてから、実際に
端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐが通常電圧へ戻るまでに遅
れが生じると、センサ電流の安定化が遅れて、通常の空
燃比検出に影響を及ぼしてしまう虞もある。
ン１０２内のＣＰＵが、前述の時刻ｔ7 で端子ＤＡＣ１
の出力電圧Ｖｐを通常電圧に戻そうとしてから、実際に
端子ＤＡＣ１の出力電圧Ｖｐが通常電圧へ戻るまでに遅
れが生じると、センサ電流の安定化が遅れて、通常の空
燃比検出に影響を及ぼしてしまう虞もある。
【００３３】尚、Ｄ／Ａ変換器のチャンネル数（出力端
子数）が１つのみであれば、上記のような遅延時間Ｔｄ
は生じないが、一般に、この種の空燃比検出装置１００
の主要部を成すマイコン１０２は、エンジン制御等の他
の制御を行うために空燃比センサＡＦＳ以外の対象物に
対しても可変の電圧を出力しなければならない場合が多
く、このため多チャンネルのＤ／Ａ変換器が必要とな
る。
子数）が１つのみであれば、上記のような遅延時間Ｔｄ
は生じないが、一般に、この種の空燃比検出装置１００
の主要部を成すマイコン１０２は、エンジン制御等の他
の制御を行うために空燃比センサＡＦＳ以外の対象物に
対しても可変の電圧を出力しなければならない場合が多
く、このため多チャンネルのＤ／Ａ変換器が必要とな
る。
【００３４】一方、Ｄ／Ａ変換器として、図１３に示し
たＤ／Ａ変換処理部１２４を各出力端子毎に夫々独立し
て備えたような構成のもの（所謂ラダー方式のＤ／Ａ変
換器）を用いれば、多チャンネルであっても、上記のよ
うな遅延時間Ｔｄを生じることなく出力電圧を変化させ
ることができる。
たＤ／Ａ変換処理部１２４を各出力端子毎に夫々独立し
て備えたような構成のもの（所謂ラダー方式のＤ／Ａ変
換器）を用いれば、多チャンネルであっても、上記のよ
うな遅延時間Ｔｄを生じることなく出力電圧を変化させ
ることができる。
【００３５】しかしながら、そのようなラダー方式のＤ
／Ａ変換器を用いると、回路構成が大規模になってしま
うと共に、コストアップを招いてしまう。そして、上記
各問題は、Ｄ／Ａ変換器がマイコン１０２に内蔵されて
いる場合に限るものではなく、Ｄ／Ａ変換器をマイコン
１０２の外部に設けた場合についても全く同様である。
／Ａ変換器を用いると、回路構成が大規模になってしま
うと共に、コストアップを招いてしまう。そして、上記
各問題は、Ｄ／Ａ変換器がマイコン１０２に内蔵されて
いる場合に限るものではなく、Ｄ／Ａ変換器をマイコン
１０２の外部に設けた場合についても全く同様である。
【００３６】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、酸素濃度センサの素子インピーダンスを正確
に検出することができる酸素濃度センサの素子インピー
ダンス検出装置を提供することを目的としている。
のであり、酸素濃度センサの素子インピーダンスを正確
に検出することができる酸素濃度センサの素子インピー
ダンス検出装置を提供することを目的としている。
【００３７】
【課題を解決するための手段、及び発明の効果】上記目
的を達成するためになされた請求項１に記載の酸素濃度
センサの素子インピーダンス検出装置において、通常時
には、２つの電圧印加手段が、酸素濃度センサの一対の
端子へ被検出ガス中の酸素濃度を検出するための酸素濃
度検出用電圧を夫々印加する。すると、酸素濃度センサ
の両端子間には、一方の電圧印加手段が出力する酸素濃
度検出用電圧と、他方の電圧印加手段が出力する酸素濃
度検出用電圧との差圧が印加され、その電圧印加に伴っ
て、酸素濃度センサには、被検出ガス中の酸素濃度に応
じた電流が流れることとなる。よって、その通常時のセ
ンサ電流から被検出ガス中の酸素濃度を検出することが
できる。
的を達成するためになされた請求項１に記載の酸素濃度
センサの素子インピーダンス検出装置において、通常時
には、２つの電圧印加手段が、酸素濃度センサの一対の
端子へ被検出ガス中の酸素濃度を検出するための酸素濃
度検出用電圧を夫々印加する。すると、酸素濃度センサ
の両端子間には、一方の電圧印加手段が出力する酸素濃
度検出用電圧と、他方の電圧印加手段が出力する酸素濃
度検出用電圧との差圧が印加され、その電圧印加に伴っ
て、酸素濃度センサには、被検出ガス中の酸素濃度に応
じた電流が流れることとなる。よって、その通常時のセ
ンサ電流から被検出ガス中の酸素濃度を検出することが
できる。
【００３８】ここで、請求項１に記載の素子インピーダ
ンス検出装置では、印加電圧変更手段が、上記２つの電
圧印加手段のうちの一方の電圧印加手段の出力電圧（つ
まり、酸素濃度センサの一方の端子への印加電圧）を、
酸素濃度センサの素子インピーダンスを検出するために
変化させるのであるが、この印加電圧変更手段により前
記一方の電圧印加手段の出力電圧が変化させられていな
い定常時に、第１の電流検出手段が、酸素濃度センサに
流れる電流を検出する。
ンス検出装置では、印加電圧変更手段が、上記２つの電
圧印加手段のうちの一方の電圧印加手段の出力電圧（つ
まり、酸素濃度センサの一方の端子への印加電圧）を、
酸素濃度センサの素子インピーダンスを検出するために
変化させるのであるが、この印加電圧変更手段により前
記一方の電圧印加手段の出力電圧が変化させられていな
い定常時に、第１の電流検出手段が、酸素濃度センサに
流れる電流を検出する。
【００３９】そして、印加電圧変更手段が前記一方の電
圧印加手段の出力電圧を変化させる動作を行ってから予
め定められた所定時間が経過した時に、第２の電流検出
手段が、酸素濃度センサに流れる電流を検出し、インピ
ーダンス算出手段が、第１の電流検出手段により検出さ
れた電流と、第２の電流検出手段により検出された電流
との差に基づいて、酸素濃度センサの素子インピーダン
スを算出する。
圧印加手段の出力電圧を変化させる動作を行ってから予
め定められた所定時間が経過した時に、第２の電流検出
手段が、酸素濃度センサに流れる電流を検出し、インピ
ーダンス算出手段が、第１の電流検出手段により検出さ
れた電流と、第２の電流検出手段により検出された電流
との差に基づいて、酸素濃度センサの素子インピーダン
スを算出する。
【００４０】つまり、請求項１に記載の素子インピーダ
ンス検出装置では、図１１の空燃比検出装置１００と同
様に、酸素濃度センサへの印加電圧を変化させていない
定常時のセンサ電流と、印加電圧を変化させてから所定
時間が経過した時のセンサ電流との差に基づき、素子イ
ンピーダンスを算出している。
ンス検出装置では、図１１の空燃比検出装置１００と同
様に、酸素濃度センサへの印加電圧を変化させていない
定常時のセンサ電流と、印加電圧を変化させてから所定
時間が経過した時のセンサ電流との差に基づき、素子イ
ンピーダンスを算出している。
【００４１】ここで特に、請求項１に記載の素子インピ
ーダンス検出装置において、前記一方の電圧印加手段
は、酸素濃度検出用電圧を含む複数種類の電圧を夫々出
力する複数電圧出力手段と、その複数電圧出力手段から
出力される電圧のうちの何れか１つを、選択信号に応じ
て酸素濃度センサの一方の端子へ択一的に印加する選択
手段とを備えている。そして、印加電圧変更手段は、選
択手段へ出力する選択信号を切り替えることにより、前
記一方の電圧印加手段の出力電圧を酸素濃度検出用電圧
から変化させる。
ーダンス検出装置において、前記一方の電圧印加手段
は、酸素濃度検出用電圧を含む複数種類の電圧を夫々出
力する複数電圧出力手段と、その複数電圧出力手段から
出力される電圧のうちの何れか１つを、選択信号に応じ
て酸素濃度センサの一方の端子へ択一的に印加する選択
手段とを備えている。そして、印加電圧変更手段は、選
択手段へ出力する選択信号を切り替えることにより、前
記一方の電圧印加手段の出力電圧を酸素濃度検出用電圧
から変化させる。
【００４２】このような請求項１に記載の素子インピー
ダンス検出装置によれば、印加電圧変更手段が前記一方
の電圧印加手段の出力電圧を変化させる動作（即ち、選
択手段への選択信号を切り替える動作）を行えば、前記
一方の電圧印加手段の出力電圧が即座に変化するため、
第２の電流検出手段は、酸素濃度センサへの印加電圧が
実際に変化してから所定時間が経過した時のセンサ電流
を確実に検出することができる。よって、この素子イン
ピーダンス検出装置によれば、酸素濃度センサへの印加
電圧（詳しくは、酸素濃度センサの一方の端子への印加
電圧）を遅れなく変化させて、同センサの素子インピー
ダンスを正確に検出することができるようになる。
ダンス検出装置によれば、印加電圧変更手段が前記一方
の電圧印加手段の出力電圧を変化させる動作（即ち、選
択手段への選択信号を切り替える動作）を行えば、前記
一方の電圧印加手段の出力電圧が即座に変化するため、
第２の電流検出手段は、酸素濃度センサへの印加電圧が
実際に変化してから所定時間が経過した時のセンサ電流
を確実に検出することができる。よって、この素子イン
ピーダンス検出装置によれば、酸素濃度センサへの印加
電圧（詳しくは、酸素濃度センサの一方の端子への印加
電圧）を遅れなく変化させて、同センサの素子インピー
ダンスを正確に検出することができるようになる。
【００４３】ところで、第１の電流検出手段は、前記一
方の電圧印加手段の出力電圧が変化させられていない時
であれば、何れのタイミングでセンサ電流を検出しても
良いが、特に、請求項２に記載の如く、印加電圧変更手
段が前記一方の電圧印加手段の出力電圧を変化させる動
作を行う直前に、第１の電流検出手段が、酸素濃度セン
サに流れる電流を検出するように構成すれば、酸素濃度
センサの素子インピーダンスを一層精度良く検出するこ
とができるようになる。
方の電圧印加手段の出力電圧が変化させられていない時
であれば、何れのタイミングでセンサ電流を検出しても
良いが、特に、請求項２に記載の如く、印加電圧変更手
段が前記一方の電圧印加手段の出力電圧を変化させる動
作を行う直前に、第１の電流検出手段が、酸素濃度セン
サに流れる電流を検出するように構成すれば、酸素濃度
センサの素子インピーダンスを一層精度良く検出するこ
とができるようになる。
【００４４】一方、複数電圧出力手段は、酸素濃度セン
サの一方の端子へ印加すべき電圧として、少なくとも、
通常時に印加すべき酸素濃度検出用電圧と、その酸素濃
度検出用電圧とは異なる素子インピーダンス検出時用の
印加電圧（以下、素子インピーダンス検出時用電圧とい
う）との、２種類の電圧を夫々出力するように構成して
おけば良いが、請求項３に記載のように構成すれば、よ
り大きな効果を得ることができる。
サの一方の端子へ印加すべき電圧として、少なくとも、
通常時に印加すべき酸素濃度検出用電圧と、その酸素濃
度検出用電圧とは異なる素子インピーダンス検出時用の
印加電圧（以下、素子インピーダンス検出時用電圧とい
う）との、２種類の電圧を夫々出力するように構成して
おけば良いが、請求項３に記載のように構成すれば、よ
り大きな効果を得ることができる。
【００４５】即ち、請求項３に記載の素子インピーダン
ス検出装置では、上記請求項１又は２に記載の装置にお
いて、複数電圧出力手段が、酸素濃度検出用電圧と、酸
素濃度検出用電圧よりも高い電圧と、酸素濃度検出用電
圧よりも低い電圧との、３種類の電圧を夫々出力する。
つまり、複数電圧出力手段は、素子インピーダンス検出
時用電圧として、酸素濃度検出用電圧を基準に極性が正
負に異なる２種類の電圧を出力する。そして、印加電圧
変更手段は、選択手段へ出力する選択信号を切り替える
ことにより、前記一方の電圧印加手段の出力電圧を酸素
濃度検出用電圧から正負両側に変化させる。
ス検出装置では、上記請求項１又は２に記載の装置にお
いて、複数電圧出力手段が、酸素濃度検出用電圧と、酸
素濃度検出用電圧よりも高い電圧と、酸素濃度検出用電
圧よりも低い電圧との、３種類の電圧を夫々出力する。
つまり、複数電圧出力手段は、素子インピーダンス検出
時用電圧として、酸素濃度検出用電圧を基準に極性が正
負に異なる２種類の電圧を出力する。そして、印加電圧
変更手段は、選択手段へ出力する選択信号を切り替える
ことにより、前記一方の電圧印加手段の出力電圧を酸素
濃度検出用電圧から正負両側に変化させる。
【００４６】この請求項３に記載の素子インピーダンス
検出装置によれば、図１１の空燃比検出装置１００につ
いて図１２を用いて説明したように、酸素濃度センサへ
の印加電圧を正負両側に変化させることができるため、
酸素濃度センサの素子インピーダンスを検出した後のセ
ンサ電流を、早期に安定させることができるようにな
る。
検出装置によれば、図１１の空燃比検出装置１００につ
いて図１２を用いて説明したように、酸素濃度センサへ
の印加電圧を正負両側に変化させることができるため、
酸素濃度センサの素子インピーダンスを検出した後のセ
ンサ電流を、早期に安定させることができるようにな
る。
【００４７】一方また、複数電圧出力手段は、酸素濃度
検出用電圧及び素子インピーダンス検出時用電圧とし
て、常に一定の電圧を出力するように構成しても良い
が、請求項４に記載のように構成すれば、更に大きな効
果を得ることができる。即ち、請求項４に記載の素子イ
ンピーダンス検出装置では、上記請求項１〜３に記載の
装置において、複数電圧出力手段が、複数の出力端子を
有するＤ／Ａ変換器（デジタル／アナログ変換器）から
なり、その各出力端子から複数種類の電圧を夫々出力す
る。
検出用電圧及び素子インピーダンス検出時用電圧とし
て、常に一定の電圧を出力するように構成しても良い
が、請求項４に記載のように構成すれば、更に大きな効
果を得ることができる。即ち、請求項４に記載の素子イ
ンピーダンス検出装置では、上記請求項１〜３に記載の
装置において、複数電圧出力手段が、複数の出力端子を
有するＤ／Ａ変換器（デジタル／アナログ変換器）から
なり、その各出力端子から複数種類の電圧を夫々出力す
る。
【００４８】このため、請求項４に記載の素子インピー
ダンス検出装置によれば、複数電圧出力手段が選択手段
へ夫々出力する複数種類の電圧（即ち、酸素濃度検出用
電圧と素子インピーダンス検出時用電圧）を任意に変更
することができる。よって、当該素子インピーダンス検
出装置を、酸素濃度センサに酸素濃度検出用電圧を印加
している通常時のセンサ電流に基づき被検出ガス中の酸
素濃度を検出する酸素濃度検出装置に適用すれば、酸素
濃度センサの一方の端子に印加する酸素濃度検出用電圧
を任意に変化させて、通常の酸素濃度検出時における酸
素濃度センサの動作領域を最適化することができると共
に、その酸素濃度検出用電圧に応じて素子インピーダン
ス検出時用電圧を変更することにより、酸素濃度センサ
の素子インピーダンスを確実に検出することができるよ
うになる。
ダンス検出装置によれば、複数電圧出力手段が選択手段
へ夫々出力する複数種類の電圧（即ち、酸素濃度検出用
電圧と素子インピーダンス検出時用電圧）を任意に変更
することができる。よって、当該素子インピーダンス検
出装置を、酸素濃度センサに酸素濃度検出用電圧を印加
している通常時のセンサ電流に基づき被検出ガス中の酸
素濃度を検出する酸素濃度検出装置に適用すれば、酸素
濃度センサの一方の端子に印加する酸素濃度検出用電圧
を任意に変化させて、通常の酸素濃度検出時における酸
素濃度センサの動作領域を最適化することができると共
に、その酸素濃度検出用電圧に応じて素子インピーダン
ス検出時用電圧を変更することにより、酸素濃度センサ
の素子インピーダンスを確実に検出することができるよ
うになる。
【００４９】特に、請求項４に記載の素子インピーダン
ス検出装置によれば、複数電圧出力手段として、図１３
に示した簡易Ｄ／Ａ変換器を用いても、酸素濃度センサ
の素子インピーダンスを確実に検出することができる。
つまり、素子インピーダンスの検出を行う前に、予め複
数電圧出力手段としての簡易Ｄ／Ａ変換器へその出力電
圧（酸素濃度検出用電圧及び素子インピーダンス検出時
用電圧）を変更させる指令を与えておき、その簡易Ｄ／
Ａ変換器の出力電圧が確実に変化すると見なされる時間
が経過した後で、印加電圧変更手段が選択手段への選択
信号を切り替えるようにすれば、酸素濃度センサの一方
の端子への印加電圧を、所望の酸素濃度検出用電圧から
所望の素子インピーダンス検出時用電圧へ遅れなく変化
させることができるからである。
ス検出装置によれば、複数電圧出力手段として、図１３
に示した簡易Ｄ／Ａ変換器を用いても、酸素濃度センサ
の素子インピーダンスを確実に検出することができる。
つまり、素子インピーダンスの検出を行う前に、予め複
数電圧出力手段としての簡易Ｄ／Ａ変換器へその出力電
圧（酸素濃度検出用電圧及び素子インピーダンス検出時
用電圧）を変更させる指令を与えておき、その簡易Ｄ／
Ａ変換器の出力電圧が確実に変化すると見なされる時間
が経過した後で、印加電圧変更手段が選択手段への選択
信号を切り替えるようにすれば、酸素濃度センサの一方
の端子への印加電圧を、所望の酸素濃度検出用電圧から
所望の素子インピーダンス検出時用電圧へ遅れなく変化
させることができるからである。
【００５０】次に、請求項５に記載の素子インピーダン
ス検出装置では、上記請求項１〜４に記載の装置におい
て、２つの電圧印加手段のうちの他方の電圧印加手段
は、その出力電圧が任意に変更可能に構成されている。
この請求項５に記載の素子インピーダンス検出装置によ
れば、酸素濃度センサの他方の端子に印加する酸素濃度
検出用電圧を任意に変更することができるため、当該素
子インピーダンス検出装置を酸素濃度検出装置に適用し
た場合に、通常の酸素濃度検出時における酸素濃度セン
サの動作領域を最適化することができる。
ス検出装置では、上記請求項１〜４に記載の装置におい
て、２つの電圧印加手段のうちの他方の電圧印加手段
は、その出力電圧が任意に変更可能に構成されている。
この請求項５に記載の素子インピーダンス検出装置によ
れば、酸素濃度センサの他方の端子に印加する酸素濃度
検出用電圧を任意に変更することができるため、当該素
子インピーダンス検出装置を酸素濃度検出装置に適用し
た場合に、通常の酸素濃度検出時における酸素濃度セン
サの動作領域を最適化することができる。
【００５１】そして特に、請求項４に従属する請求項５
に記載の素子インピーダンス検出装置によれば、酸素濃
度センサの両方の端子に印加する酸素濃度検出用電圧を
任意に変化させることができるため、酸素濃度センサの
両端子間への印加電圧をより広範囲に変更することがで
き、酸素濃度検出時における酸素濃度センサの動作領域
を最適化するのに非常に有利である。
に記載の素子インピーダンス検出装置によれば、酸素濃
度センサの両方の端子に印加する酸素濃度検出用電圧を
任意に変化させることができるため、酸素濃度センサの
両端子間への印加電圧をより広範囲に変更することがで
き、酸素濃度検出時における酸素濃度センサの動作領域
を最適化するのに非常に有利である。
【００５２】尚、酸素濃度センサへ印加する酸素濃度検
出用電圧を変化させる場合には、素子インピーダンスを
検出する際のような素早い応答性が要求されないため、
前記他方の電圧印加手段としては、図１３に示した簡易
Ｄ／Ａ変換器を主要部として構成することができる。そ
して、前述の如く複数電圧出力手段として簡易Ｄ／Ａ変
換器を用いた場合には、前記他方の電圧印加手段は、そ
の簡易Ｄ／Ａ変換器の出力端子のうちで、選択手段に接
続される出力端子以外の出力端子から出力される電圧を
酸素濃度センサの他方の端子へ印加するように構成する
ことができる。
出用電圧を変化させる場合には、素子インピーダンスを
検出する際のような素早い応答性が要求されないため、
前記他方の電圧印加手段としては、図１３に示した簡易
Ｄ／Ａ変換器を主要部として構成することができる。そ
して、前述の如く複数電圧出力手段として簡易Ｄ／Ａ変
換器を用いた場合には、前記他方の電圧印加手段は、そ
の簡易Ｄ／Ａ変換器の出力端子のうちで、選択手段に接
続される出力端子以外の出力端子から出力される電圧を
酸素濃度センサの他方の端子へ印加するように構成する
ことができる。
【００５３】ところで、請求項３に従属する請求項４に
記載の素子インピーダンス検出装置によれば、前述した
ように、Ｄ／Ａ変換器として図１３に示した簡易Ｄ／Ａ
変換器を用いても、酸素濃度センサの一方の端子に印加
する電圧を酸素濃度検出用電圧から即座に且つ正負両側
に変化させることができ、しかも、酸素濃度センサの一
方の端子に印加する酸素濃度検出用電圧を任意に変化さ
せて、酸素濃度検出時における酸素濃度センサの動作領
域を最適化することができると共に、その酸素濃度検出
用電圧に応じて素子インピーダンス検出時用電圧を変更
して、酸素濃度センサの素子インピーダンスを確実に検
出することができる。
記載の素子インピーダンス検出装置によれば、前述した
ように、Ｄ／Ａ変換器として図１３に示した簡易Ｄ／Ａ
変換器を用いても、酸素濃度センサの一方の端子に印加
する電圧を酸素濃度検出用電圧から即座に且つ正負両側
に変化させることができ、しかも、酸素濃度センサの一
方の端子に印加する酸素濃度検出用電圧を任意に変化さ
せて、酸素濃度検出時における酸素濃度センサの動作領
域を最適化することができると共に、その酸素濃度検出
用電圧に応じて素子インピーダンス検出時用電圧を変更
して、酸素濃度センサの素子インピーダンスを確実に検
出することができる。
【００５４】しかし、このような効果を得るためには、
Ｄ／Ａ変換器として、少なくとも３つの出力端子を有す
るものを用いると共に、選択手段として、少なくとも３
つの入力電圧を択一的に出力できるものを用いなければ
ならず、回路構成を小型化するのには限度がある。
Ｄ／Ａ変換器として、少なくとも３つの出力端子を有す
るものを用いると共に、選択手段として、少なくとも３
つの入力電圧を択一的に出力できるものを用いなければ
ならず、回路構成を小型化するのには限度がある。
【００５５】そこで、請求項３に従属する請求項４に記
載の素子インピーダンス検出装置と同様の効果を、より
小規模な回路構成で実現可能な素子インピーダンス検出
装置として、請求項６に記載の素子インピーダンス検出
装置が考えられる。この請求項６に記載の素子インピー
ダンス検出装置は、請求項１に記載の素子インピーダン
ス検出装置と同様に、２つの電圧印加手段と、印加電圧
変更手段と、第１及び第２の電流検出手段と、インピー
ダンス算出手段とを備えているが、２つの電圧印加手段
のうちの一方の電圧印加手段と、印加電圧変更手段とが
異なっている。
載の素子インピーダンス検出装置と同様の効果を、より
小規模な回路構成で実現可能な素子インピーダンス検出
装置として、請求項６に記載の素子インピーダンス検出
装置が考えられる。この請求項６に記載の素子インピー
ダンス検出装置は、請求項１に記載の素子インピーダン
ス検出装置と同様に、２つの電圧印加手段と、印加電圧
変更手段と、第１及び第２の電流検出手段と、インピー
ダンス算出手段とを備えているが、２つの電圧印加手段
のうちの一方の電圧印加手段と、印加電圧変更手段とが
異なっている。
【００５６】即ち、一方の電圧印加手段は、少なくとも
第１の出力端子と第２の出力端子との２つの出力端子を
有するＤ／Ａ変換器と、そのＤ／Ａ変換器の前記２つの
出力端子から夫々出力される電圧のうちの何れか１つ
を、選択信号に応じて酸素濃度センサの一方の端子へ択
一的に印加する選択手段とを備えている。
第１の出力端子と第２の出力端子との２つの出力端子を
有するＤ／Ａ変換器と、そのＤ／Ａ変換器の前記２つの
出力端子から夫々出力される電圧のうちの何れか１つ
を、選択信号に応じて酸素濃度センサの一方の端子へ択
一的に印加する選択手段とを備えている。
【００５７】そして、印加電圧変更手段は、前記一方の
電圧印加手段の出力電圧を変化させる前に、予め、前記
Ｄ／Ａ変換器へ指令を与えて、第１の出力端子から酸素
濃度検出用電圧を出力させると共に、第２の出力端子か
ら酸素濃度検出用電圧とは異なる第１電圧を出力させ、
更にその状態で、第１の出力端子からの酸素濃度検出用
電圧が酸素濃度センサの一方の端子へ印加されるよう
に、選択手段へ選択信号を出力しておく。
電圧印加手段の出力電圧を変化させる前に、予め、前記
Ｄ／Ａ変換器へ指令を与えて、第１の出力端子から酸素
濃度検出用電圧を出力させると共に、第２の出力端子か
ら酸素濃度検出用電圧とは異なる第１電圧を出力させ、
更にその状態で、第１の出力端子からの酸素濃度検出用
電圧が酸素濃度センサの一方の端子へ印加されるよう
に、選択手段へ選択信号を出力しておく。
【００５８】そして更に、印加電圧変更手段が、前記一
方の電圧印加手段の出力電圧を変化させる際には、ま
ず、第２の出力端子からの前記第１電圧が酸素濃度セン
サの一方の端子へ印加されるように、選択手段への選択
信号を切り替えると共に、その後、前記酸素濃度検出用
電圧を基準として前記第１電圧とは反対極性の第２電圧
が第１の出力端子から出力されるように、前記Ｄ／Ａ変
換器へ指令を与える第１の処理を行う。
方の電圧印加手段の出力電圧を変化させる際には、ま
ず、第２の出力端子からの前記第１電圧が酸素濃度セン
サの一方の端子へ印加されるように、選択手段への選択
信号を切り替えると共に、その後、前記酸素濃度検出用
電圧を基準として前記第１電圧とは反対極性の第２電圧
が第１の出力端子から出力されるように、前記Ｄ／Ａ変
換器へ指令を与える第１の処理を行う。
【００５９】次いで、印加電圧変更手段は、前記第１の
処理を行ってから第１の出力端子の電圧が変化するまで
の遅延時間よりも長く設定された時間が経過すると、第
１の出力端子からの前記第２電圧が酸素濃度センサの一
方の端子へ印加されるように、選択手段への選択信号を
切り替えると共に、その後、前記酸素濃度検出用電圧が
第２の出力端子から出力されるように、前記Ｄ／Ａ変換
器へ指令を与える第２の処理を行う。
処理を行ってから第１の出力端子の電圧が変化するまで
の遅延時間よりも長く設定された時間が経過すると、第
１の出力端子からの前記第２電圧が酸素濃度センサの一
方の端子へ印加されるように、選択手段への選択信号を
切り替えると共に、その後、前記酸素濃度検出用電圧が
第２の出力端子から出力されるように、前記Ｄ／Ａ変換
器へ指令を与える第２の処理を行う。
【００６０】そして最後に、印加電圧変更手段は、前記
第２の処理を行ってから第２の出力端子の電圧が変化す
るまでの遅延時間よりも長く設定された時間が経過する
と、第２の出力端子からの前記酸素濃度検出用電圧が酸
素濃度センサの一方の端子へ印加されるように、選択手
段への選択信号を切り替える第３の処理を行う。
第２の処理を行ってから第２の出力端子の電圧が変化す
るまでの遅延時間よりも長く設定された時間が経過する
と、第２の出力端子からの前記酸素濃度検出用電圧が酸
素濃度センサの一方の端子へ印加されるように、選択手
段への選択信号を切り替える第３の処理を行う。
【００６１】つまり、請求項６に記載の素子インピーダ
ンス検出装置では、Ｄ／Ａ変換器の２つの出力端子から
夫々出力される電圧を、酸素濃度センサの一方の端子へ
交互に切り替えて印加させると共に、その切替を行う毎
に（換言すれば、次の切替を行う前に）、Ｄ／Ａ変換器
に対して、次の切替時に酸素濃度センサへ印加すべき電
圧が現在選択されていない方の出力端子から出力される
ように指令を与えておくようにしている。
ンス検出装置では、Ｄ／Ａ変換器の２つの出力端子から
夫々出力される電圧を、酸素濃度センサの一方の端子へ
交互に切り替えて印加させると共に、その切替を行う毎
に（換言すれば、次の切替を行う前に）、Ｄ／Ａ変換器
に対して、次の切替時に酸素濃度センサへ印加すべき電
圧が現在選択されていない方の出力端子から出力される
ように指令を与えておくようにしている。
【００６２】このため、請求項６に記載の素子インピー
ダンス検出装置によれば、前記一方の電圧印加手段のＤ
／Ａ変換器として、少なくとも２つの出力端子を有する
図１３の如き簡易Ｄ／Ａ変換器を用いると共に、選択手
段として、２つの入力電圧を択一的に出力する構成のも
のを用いて、請求項３に従属する請求項４に記載の素子
インピーダンス検出装置と全く同様の効果を得ることが
できる。よって、回路構成の最小化と低コスト化を図る
ことができる。
ダンス検出装置によれば、前記一方の電圧印加手段のＤ
／Ａ変換器として、少なくとも２つの出力端子を有する
図１３の如き簡易Ｄ／Ａ変換器を用いると共に、選択手
段として、２つの入力電圧を択一的に出力する構成のも
のを用いて、請求項３に従属する請求項４に記載の素子
インピーダンス検出装置と全く同様の効果を得ることが
できる。よって、回路構成の最小化と低コスト化を図る
ことができる。
【００６３】尚、この請求項６に記載の素子インピーダ
ンス検出装置においても、請求項７に記載の如く、請求
項２に記載の装置と同様に、印加電圧変更手段が前記一
方の電圧印加手段の出力電圧を変化させる動作を行う直
前に、第１の電流検出手段が、酸素濃度センサに流れる
電流を検出するように構成すれば、酸素濃度センサの素
子インピーダンスを一層精度良く検出することができる
ようになる。
ンス検出装置においても、請求項７に記載の如く、請求
項２に記載の装置と同様に、印加電圧変更手段が前記一
方の電圧印加手段の出力電圧を変化させる動作を行う直
前に、第１の電流検出手段が、酸素濃度センサに流れる
電流を検出するように構成すれば、酸素濃度センサの素
子インピーダンスを一層精度良く検出することができる
ようになる。
【００６４】次に、請求項８に記載の素子インピーダン
ス検出装置では、請求項６又は７に記載の装置におい
て、２つの電圧印加手段のうちの他方の電圧印加手段
は、その出力電圧が任意に変更可能に構成されている。
よって、この素子インピーダンス検出装置によれば、請
求項４に従属する請求項５に記載の素子インピーダンス
検出装置と同様に、酸素濃度センサの両方の端子に印加
する酸素濃度検出用電圧を任意に変化させることができ
るため、酸素濃度検出時における酸素濃度センサの動作
領域を最適化するのに非常に有利である。
ス検出装置では、請求項６又は７に記載の装置におい
て、２つの電圧印加手段のうちの他方の電圧印加手段
は、その出力電圧が任意に変更可能に構成されている。
よって、この素子インピーダンス検出装置によれば、請
求項４に従属する請求項５に記載の素子インピーダンス
検出装置と同様に、酸素濃度センサの両方の端子に印加
する酸素濃度検出用電圧を任意に変化させることができ
るため、酸素濃度検出時における酸素濃度センサの動作
領域を最適化するのに非常に有利である。
【００６５】尚、前記他方の電圧印加手段としては、請
求項５に記載の素子インピーダンス検出装置の場合と同
様に、簡易Ｄ／Ａ変換器を主要部として構成することが
できる。そして例えば、前記一方の電圧印加手段のＤ／
Ａ変換器として簡易Ｄ／Ａ変換器を用いた場合には、前
記他方の電圧印加手段は、その簡易Ｄ／Ａ変換器の出力
端子のうちで、選択手段に接続される２つの出力端子以
外の出力端子から出力される電圧を酸素濃度センサの他
方の端子へ印加するように構成することができる。
求項５に記載の素子インピーダンス検出装置の場合と同
様に、簡易Ｄ／Ａ変換器を主要部として構成することが
できる。そして例えば、前記一方の電圧印加手段のＤ／
Ａ変換器として簡易Ｄ／Ａ変換器を用いた場合には、前
記他方の電圧印加手段は、その簡易Ｄ／Ａ変換器の出力
端子のうちで、選択手段に接続される２つの出力端子以
外の出力端子から出力される電圧を酸素濃度センサの他
方の端子へ印加するように構成することができる。
【００６６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の酸素濃度センサの
素子インピーダンス検出装置が適用された実施形態の空
燃比検出装置について、図面を用いて説明する。尚、本
実施形態の空燃比検出装置は、自動車に搭載される電子
制御ガソリン噴射エンジンに用いられるものであり、同
エンジンの空燃比制御システムにおいては、空燃比検出
装置による検出結果に基づいてエンジンへの燃料噴射量
を所望の空燃比に制御する。そして、以下の記載では、
空燃比センサを用いた空燃比の検出と、同センサの素子
インピーダンス（交流インピーダンス）の検出とを行う
ための構成及び処理について詳細に説明する。
素子インピーダンス検出装置が適用された実施形態の空
燃比検出装置について、図面を用いて説明する。尚、本
実施形態の空燃比検出装置は、自動車に搭載される電子
制御ガソリン噴射エンジンに用いられるものであり、同
エンジンの空燃比制御システムにおいては、空燃比検出
装置による検出結果に基づいてエンジンへの燃料噴射量
を所望の空燃比に制御する。そして、以下の記載では、
空燃比センサを用いた空燃比の検出と、同センサの素子
インピーダンス（交流インピーダンス）の検出とを行う
ための構成及び処理について詳細に説明する。
【００６７】まず図１は、第１実施形態の空燃比検出装
置１の構成を表す回路図である。尚、図１において、前
述した図１１の空燃比検出装置１００と同じ部材につい
ては、同一の符号を付している。図１に示すように、空
燃比検出装置１には、酸素濃度センサとしての限界電流
式空燃比センサＡＦＳが接続されており、この空燃比セ
ンサＡＦＳは、図示しないエンジンの本体から伸びた排
気管１０（図２参照）に取り付けられている。そして、
空燃比センサＡＦＳには、電圧の印加に伴って排気ガス
中の酸素濃度に比例した電流が流れる。
置１の構成を表す回路図である。尚、図１において、前
述した図１１の空燃比検出装置１００と同じ部材につい
ては、同一の符号を付している。図１に示すように、空
燃比検出装置１には、酸素濃度センサとしての限界電流
式空燃比センサＡＦＳが接続されており、この空燃比セ
ンサＡＦＳは、図示しないエンジンの本体から伸びた排
気管１０（図２参照）に取り付けられている。そして、
空燃比センサＡＦＳには、電圧の印加に伴って排気ガス
中の酸素濃度に比例した電流が流れる。
【００６８】ここで、図２は、空燃比センサＡＦＳの構
成を示す断面図である。図２に示すように、空燃比セン
サＡＦＳは、前記排気管１０の内部に向けて突設されて
おり、同センサＡＦＳは大別して、カバー２１，センサ
本体２２，及びヒータ２３から構成されている。そし
て、カバー２１は断面コ字状をなし、その周壁にはカバ
ー内外を連通する多数の小孔２１ａが形成されている。
また、センサ本体２２は、空撚比リーン領域における酸
素濃度、若しくは空燃比リッチ領域における未燃ガス
（ＣＯ，ＨＣ，Ｈ2 等）濃度に対応する限界電流を発生
する。
成を示す断面図である。図２に示すように、空燃比セン
サＡＦＳは、前記排気管１０の内部に向けて突設されて
おり、同センサＡＦＳは大別して、カバー２１，センサ
本体２２，及びヒータ２３から構成されている。そし
て、カバー２１は断面コ字状をなし、その周壁にはカバ
ー内外を連通する多数の小孔２１ａが形成されている。
また、センサ本体２２は、空撚比リーン領域における酸
素濃度、若しくは空燃比リッチ領域における未燃ガス
（ＣＯ，ＨＣ，Ｈ2 等）濃度に対応する限界電流を発生
する。
【００６９】センサ本体２２の構成について詳述する
と、まず、センサ本体２２において、断面カップ状に形
成された固体電解質層２４の外表面には、排気ガス側電
極層２６が固着され、内表面には大気側電極層２７が固
着されている。また、排気ガス側電極層２６の外側に
は、プラズマ溶射法等により拡散抵抗層２５が形成され
ている。
と、まず、センサ本体２２において、断面カップ状に形
成された固体電解質層２４の外表面には、排気ガス側電
極層２６が固着され、内表面には大気側電極層２７が固
着されている。また、排気ガス側電極層２６の外側に
は、プラズマ溶射法等により拡散抵抗層２５が形成され
ている。
【００７０】固体電解質層２４は、ＺｒＯ2 ，ＨｆＯ2
，ＴｈＯ2 ，Ｂｉ2Ｏ3等にＣａＯ，ＭｇＯ，Ｙ2Ｏ3，
Ｙｂ2Ｏ3等を安定剤として固溶させた酸素イオン伝導性
酸化物焼結体からなり、拡散抵抗層２５は、アルミナ，
マグネシャ，ケイ石質，スピネル，ムライト等の耐熱性
無機物質からなる。また、排気ガス側電極層２６及び大
気側電極層２７は共に、白金等の触媒活性の高い貴金属
からなり、その表面には多孔質の化学メッキ等が施され
ている。尚、排気ガス側電極層２６の面積及び厚さは、
１０〜１００平方ミリメートル及び０．５〜２．０マイ
クロメートル程度となっており、大気側電極層２７の面
積及び厚さは、１０平方ミリメートル以上及び０．５〜
２．０マイクロメートル程度となっている。
，ＴｈＯ2 ，Ｂｉ2Ｏ3等にＣａＯ，ＭｇＯ，Ｙ2Ｏ3，
Ｙｂ2Ｏ3等を安定剤として固溶させた酸素イオン伝導性
酸化物焼結体からなり、拡散抵抗層２５は、アルミナ，
マグネシャ，ケイ石質，スピネル，ムライト等の耐熱性
無機物質からなる。また、排気ガス側電極層２６及び大
気側電極層２７は共に、白金等の触媒活性の高い貴金属
からなり、その表面には多孔質の化学メッキ等が施され
ている。尚、排気ガス側電極層２６の面積及び厚さは、
１０〜１００平方ミリメートル及び０．５〜２．０マイ
クロメートル程度となっており、大気側電極層２７の面
積及び厚さは、１０平方ミリメートル以上及び０．５〜
２．０マイクロメートル程度となっている。
【００７１】一方、ヒータ２３は、大気側電極層２７内
に収容されており、その発熱エネルギによりセンサ本体
２２（大気側電極層２７，固体電解質層２４，排気ガス
側電極層２６，及び拡散抵抗層２５）を加熱する。尚、
ヒータ２３は、センサ本体２２を活性化するのに十分な
発熱容量を有している。
に収容されており、その発熱エネルギによりセンサ本体
２２（大気側電極層２７，固体電解質層２４，排気ガス
側電極層２６，及び拡散抵抗層２５）を加熱する。尚、
ヒータ２３は、センサ本体２２を活性化するのに十分な
発熱容量を有している。
【００７２】そして、上記構成の空燃比センサＡＦＳに
おいて、センサ本体２２は、理論空燃比点よりリーン領
域では酸素濃度に応じた限界電流を発生する。この場
合、酸素濃度に対応する限界電流は、排気ガス側電極層
２６の面積，拡散抵抗層２５の厚さ，気孔率，及び平均
孔径により決定される。
おいて、センサ本体２２は、理論空燃比点よりリーン領
域では酸素濃度に応じた限界電流を発生する。この場
合、酸素濃度に対応する限界電流は、排気ガス側電極層
２６の面積，拡散抵抗層２５の厚さ，気孔率，及び平均
孔径により決定される。
【００７３】また、センサ本体２２は、酸素濃度を直線
的特性にて検出し得るものであるが、このセンサ本体２
２を活性化するのに約６００℃以上の高温が必要とされ
ると共に、同センサ本体２２の活性温度範囲が狭いた
め、エンジンの排気ガスのみによる加熱では活性領域を
制御できない。そのため、本実施形態では、ヒータ２３
の加熱制御によりセンサ本体２２を活性化温度域にまで
加熱する。尚、理論空燃比よりもリッチ側の領域では、
未燃ガスである一酸化炭素（ＣＯ）等の濃度が空燃比に
対してほぼリニアに変化し、センサ本体２２はＣＯ等の
濃度に応じた限界電流を発生する。
的特性にて検出し得るものであるが、このセンサ本体２
２を活性化するのに約６００℃以上の高温が必要とされ
ると共に、同センサ本体２２の活性温度範囲が狭いた
め、エンジンの排気ガスのみによる加熱では活性領域を
制御できない。そのため、本実施形態では、ヒータ２３
の加熱制御によりセンサ本体２２を活性化温度域にまで
加熱する。尚、理論空燃比よりもリッチ側の領域では、
未燃ガスである一酸化炭素（ＣＯ）等の濃度が空燃比に
対してほぼリニアに変化し、センサ本体２２はＣＯ等の
濃度に応じた限界電流を発生する。
【００７４】センサ本体２２の電圧−電流特性について
図３を用いて説明する。図３に示すように、この空燃比
センサＡＦＳでは、検出空燃比（Ａ／Ｆ）に応じたセン
サ本体２２の固体電解質層２４への流入電流と、同固体
電解質層２４への印加電圧とがリニアな特性を有するこ
とが分かる。この場合、電圧軸Ｖに並行な直線部分がセ
ンサ本体２２の限界電流を特定するものであって、この
限界電流（センサ電流）の増減は空燃比の増減（即ち、
リーン・リッチ）に対応してる。つまり、空燃比がリー
ン側になるほど限界電流は増大し、空燃比がリッチ側に
なるほど限界電流は減少する。
図３を用いて説明する。図３に示すように、この空燃比
センサＡＦＳでは、検出空燃比（Ａ／Ｆ）に応じたセン
サ本体２２の固体電解質層２４への流入電流と、同固体
電解質層２４への印加電圧とがリニアな特性を有するこ
とが分かる。この場合、電圧軸Ｖに並行な直線部分がセ
ンサ本体２２の限界電流を特定するものであって、この
限界電流（センサ電流）の増減は空燃比の増減（即ち、
リーン・リッチ）に対応してる。つまり、空燃比がリー
ン側になるほど限界電流は増大し、空燃比がリッチ側に
なるほど限界電流は減少する。
【００７５】また、図３の電圧−電流特性において、電
圧軸Ｖに並行な直線部分よりも小さい電圧域は抵抗支配
域となっており、その抵抗支配域における一次直線部分
の傾きは、センサ本体２２における固体電解質層２４の
内部インピーダンス（これを素子インピーダンスとい
う）により特定される。そして、この素子インピーダン
スは温度変化に伴い変化するため、センサ本体２２の温
度が低下すると素子インピーダンスの増大により上記傾
きが小さくなる。
圧軸Ｖに並行な直線部分よりも小さい電圧域は抵抗支配
域となっており、その抵抗支配域における一次直線部分
の傾きは、センサ本体２２における固体電解質層２４の
内部インピーダンス（これを素子インピーダンスとい
う）により特定される。そして、この素子インピーダン
スは温度変化に伴い変化するため、センサ本体２２の温
度が低下すると素子インピーダンスの増大により上記傾
きが小さくなる。
【００７６】次に、上記のような空燃比センサＡＦＳが
接続された空燃比検出装置１は、図１に示すように、Ａ
／Ｄ変換器と図１３に示した簡易Ｄ／Ａ変換器１２０と
を内蔵したマイコン２を備えており、そのマイコン２の
２つの端子ｃｈ１１，ｃｈ１２は、図１１の空燃比検出
装置１００と同様に、Ａ／Ｄ変換器の入力端子である。
そして、マイコン２の他の４つの端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ
２，ＤＡＣ３，ＤＡＣ４は、上記簡易Ｄ／Ａ変換器１２
０の出力端子であり（図１３参照）、また、マイコン２
の他の２つの端子ＰＢ２０，ＰＢ２１は、通常の出力ポ
ートの端子である。
接続された空燃比検出装置１は、図１に示すように、Ａ
／Ｄ変換器と図１３に示した簡易Ｄ／Ａ変換器１２０と
を内蔵したマイコン２を備えており、そのマイコン２の
２つの端子ｃｈ１１，ｃｈ１２は、図１１の空燃比検出
装置１００と同様に、Ａ／Ｄ変換器の入力端子である。
そして、マイコン２の他の４つの端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ
２，ＤＡＣ３，ＤＡＣ４は、上記簡易Ｄ／Ａ変換器１２
０の出力端子であり（図１３参照）、また、マイコン２
の他の２つの端子ＰＢ２０，ＰＢ２１は、通常の出力ポ
ートの端子である。
【００７７】更に、この空燃比検出装置１は、図１１の
空燃比検出装置１００と同様に、反転入力端子が抵抗器
Ｒ２を介して空燃比センサＡＦＳのプラス側端子（即
ち、図２の大気側電極層２７に接続された端子）ＡＦ＋
に接続された演算増幅器ＯＰ１と、空燃比センサＡＦＳ
のプラス側端子ＡＦ＋と演算増幅器ＯＰ１の出力端子と
の間に接続されたシャント抵抗器Ｒ３と、非反転入力端
子が空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に接続さ
れ、反転入力端子と出力端子とが共通接続された演算増
幅器ＯＰ２と、演算増幅器ＯＰ２の出力を抵抗器Ｒ４を
介し入力して、そのままマイコン２の端子ｃｈ１１へ出
力する入力回路４と、非反転入力端子が演算増幅器ＯＰ
１の出力端子に接続され、反転入力端子と出力端子とが
共通接続された演算増幅器ＯＰ３と、演算増幅器ＯＰ３
の出力を抵抗器Ｒ５を介し入力して、そのままマイコン
２の端子ｃｈ１２へ出力する入力回路６とを備えてい
る。
空燃比検出装置１００と同様に、反転入力端子が抵抗器
Ｒ２を介して空燃比センサＡＦＳのプラス側端子（即
ち、図２の大気側電極層２７に接続された端子）ＡＦ＋
に接続された演算増幅器ＯＰ１と、空燃比センサＡＦＳ
のプラス側端子ＡＦ＋と演算増幅器ＯＰ１の出力端子と
の間に接続されたシャント抵抗器Ｒ３と、非反転入力端
子が空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に接続さ
れ、反転入力端子と出力端子とが共通接続された演算増
幅器ＯＰ２と、演算増幅器ＯＰ２の出力を抵抗器Ｒ４を
介し入力して、そのままマイコン２の端子ｃｈ１１へ出
力する入力回路４と、非反転入力端子が演算増幅器ＯＰ
１の出力端子に接続され、反転入力端子と出力端子とが
共通接続された演算増幅器ＯＰ３と、演算増幅器ＯＰ３
の出力を抵抗器Ｒ５を介し入力して、そのままマイコン
２の端子ｃｈ１２へ出力する入力回路６とを備えてい
る。
【００７８】尚、上記両入力回路４，６は、図１１の入
力回路１１０，１１２に相当するものである。そして、
入力回路４は、図１の点線内に示すように、反転入力端
子と出力端子とが共通接続されたバッファとしての演算
増幅器ＯＰ４と、その演算増幅器ＯＰ４の出力端子と接
地電位（ＧＮＤ：０Ｖ）との間に接続されたプルダウン
用の抵抗器Ｒ１０と、一端が演算増幅器ＯＰ４の出力端
子に接続された抵抗器Ｒ１１と、一端が抵抗器Ｒ１１の
演算増幅器ＯＰ４とは反対側の端部に接続された抵抗器
Ｒ１２と、アノードが抵抗器Ｒ１１と抵抗器Ｒ１２との
接続点に接続され、カソードが電源電圧ＶCC（本実施形
態では５Ｖ）に接続された過電圧保護用のダイオードＤ
１と、抵抗器Ｒ１２の抵抗器Ｒ１１とは反対側の端部と
接地電位との間に接続されたノイズ除去用のコンデンサ
Ｃ２とを備えている。更に、この入力回路４では、演算
増幅器ＯＰ４の非反転入力端子が抵抗器Ｒ４を介して演
算増幅器ＯＰ２の出力端子に接続され、抵抗器Ｒ１２と
コンデンサＣ２との接続点がマイコン２の端子ｃｈ１１
に接続されている。そして、入力回路６も、入力回路４
と全く同じ回路構成である。
力回路１１０，１１２に相当するものである。そして、
入力回路４は、図１の点線内に示すように、反転入力端
子と出力端子とが共通接続されたバッファとしての演算
増幅器ＯＰ４と、その演算増幅器ＯＰ４の出力端子と接
地電位（ＧＮＤ：０Ｖ）との間に接続されたプルダウン
用の抵抗器Ｒ１０と、一端が演算増幅器ＯＰ４の出力端
子に接続された抵抗器Ｒ１１と、一端が抵抗器Ｒ１１の
演算増幅器ＯＰ４とは反対側の端部に接続された抵抗器
Ｒ１２と、アノードが抵抗器Ｒ１１と抵抗器Ｒ１２との
接続点に接続され、カソードが電源電圧ＶCC（本実施形
態では５Ｖ）に接続された過電圧保護用のダイオードＤ
１と、抵抗器Ｒ１２の抵抗器Ｒ１１とは反対側の端部と
接地電位との間に接続されたノイズ除去用のコンデンサ
Ｃ２とを備えている。更に、この入力回路４では、演算
増幅器ＯＰ４の非反転入力端子が抵抗器Ｒ４を介して演
算増幅器ＯＰ２の出力端子に接続され、抵抗器Ｒ１２と
コンデンサＣ２との接続点がマイコン２の端子ｃｈ１１
に接続されている。そして、入力回路６も、入力回路４
と全く同じ回路構成である。
【００７９】また、本第１実施形態の空燃比検出装置１
においても、図１１の空燃比検出装置１００と同様に、
一端が演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子に接続された
抵抗器Ｒ１と、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子と接
地電位との間に接続されたコンデンサＣ１とからなるロ
ーパスフィルタ１０８が設けられており、そのローパス
フィルタ１０８の出力（つまり、コンデンサＣ１の接地
電位とは反対側の電圧）Ｖｏが、演算増幅器ＯＰ１の非
反転入力端子に入力される。
においても、図１１の空燃比検出装置１００と同様に、
一端が演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子に接続された
抵抗器Ｒ１と、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子と接
地電位との間に接続されたコンデンサＣ１とからなるロ
ーパスフィルタ１０８が設けられており、そのローパス
フィルタ１０８の出力（つまり、コンデンサＣ１の接地
電位とは反対側の電圧）Ｖｏが、演算増幅器ＯＰ１の非
反転入力端子に入力される。
【００８０】ここで特に、本第１実施形態の空燃比検出
装置１には、３つの入力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に夫々入
力される電圧のうちの何れか１つを、２つの選択端子Ｗ
０，Ｗ１の入力レベルに応じて、出力端子Ｙから択一的
に出力するマルチプレクサ８が設けられている。そし
て、マルチプレクサ８の入力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、
その順にマイコン２の端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２，ＤＡＣ
３（簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の出力端子ＤＡＣ１，ＤＡ
Ｃ２，ＤＡＣ３）と夫々接続されており、また、マルチ
プレクサ８の選択端子Ｗ０，Ｗ１は、その順にマイコン
２の端子ＰＢ２０，ＰＢ２１と夫々接続されている。
装置１には、３つの入力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に夫々入
力される電圧のうちの何れか１つを、２つの選択端子Ｗ
０，Ｗ１の入力レベルに応じて、出力端子Ｙから択一的
に出力するマルチプレクサ８が設けられている。そし
て、マルチプレクサ８の入力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、
その順にマイコン２の端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２，ＤＡＣ
３（簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の出力端子ＤＡＣ１，ＤＡ
Ｃ２，ＤＡＣ３）と夫々接続されており、また、マルチ
プレクサ８の選択端子Ｗ０，Ｗ１は、その順にマイコン
２の端子ＰＢ２０，ＰＢ２１と夫々接続されている。
【００８１】尚、マルチプレクサ８は、２つの選択端子
Ｗ０，Ｗ１の入力レベルが共にロウレベル（０Ｖ）であ
るときに、入力端子Ｘ１に入力される電圧を出力端子Ｙ
から出力し、選択端子Ｗ０の入力レベルがハイレベル
（５Ｖ）であり、且つ、選択端子Ｗ１の入力レベルがロ
ウレベルであるときに、入力端子Ｘ２に入力される電圧
を出力端子Ｙから出力し、２つの選択端子Ｗ０，Ｗ１の
入力レベルが共にハイレベルであるときに、入力端子Ｘ
３に入力される電圧を出力端子Ｙから出力する。
Ｗ０，Ｗ１の入力レベルが共にロウレベル（０Ｖ）であ
るときに、入力端子Ｘ１に入力される電圧を出力端子Ｙ
から出力し、選択端子Ｗ０の入力レベルがハイレベル
（５Ｖ）であり、且つ、選択端子Ｗ１の入力レベルがロ
ウレベルであるときに、入力端子Ｘ２に入力される電圧
を出力端子Ｙから出力し、２つの選択端子Ｗ０，Ｗ１の
入力レベルが共にハイレベルであるときに、入力端子Ｘ
３に入力される電圧を出力端子Ｙから出力する。
【００８２】そして更に、空燃比検出装置１は、非反転
入力端子がマルチプレクサ８の出力端子Ｙに接続され、
反転入力端子と自己の出力端子とが共通接続されて、マ
ルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力される電圧を、自
己の出力端子からローパスフィルタ１０８（詳しくは、
抵抗器Ｒ１の演算増幅器ＯＰ１とは反対側の端部）へ出
力する演算増幅器ＯＰ５と、非反転入力端子がマイコン
２の端子ＤＡＣ４に接続され、出力端子が抵抗器Ｒ１３
を介して空燃比センサＡＦＳのマイナス側端子（即ち、
図２の排気ガス側電極層２６に接続された端子）ＡＦ−
に接続され、反転入力端子が抵抗器Ｒ１４を介して空燃
比センサＡＦＳの上記マイナス側端子ＡＦ−に接続され
た演算増幅器ＯＰ６とを備えている。
入力端子がマルチプレクサ８の出力端子Ｙに接続され、
反転入力端子と自己の出力端子とが共通接続されて、マ
ルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力される電圧を、自
己の出力端子からローパスフィルタ１０８（詳しくは、
抵抗器Ｒ１の演算増幅器ＯＰ１とは反対側の端部）へ出
力する演算増幅器ＯＰ５と、非反転入力端子がマイコン
２の端子ＤＡＣ４に接続され、出力端子が抵抗器Ｒ１３
を介して空燃比センサＡＦＳのマイナス側端子（即ち、
図２の排気ガス側電極層２６に接続された端子）ＡＦ−
に接続され、反転入力端子が抵抗器Ｒ１４を介して空燃
比センサＡＦＳの上記マイナス側端子ＡＦ−に接続され
た演算増幅器ＯＰ６とを備えている。
【００８３】また、空燃比検出装置１は、抵抗器Ｒ１３
から空燃比センサＡＦＳのマイナス側端子ＡＦ−に至る
信号経路と接地電位との間に接続されたコンデンサＣ３
と、シャント抵抗器Ｒ３から空燃比センサＡＦＳのプラ
ス側端子ＡＦ＋に至る信号経路にアノードが接続され、
カソードがバッテリ電圧ＶB （通常１２Ｖ）に接続され
たダイオードＤ２と、シャント抵抗器Ｒ３から空燃比セ
ンサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に至る信号経路にカソ
ードが接続され、アノードが接地電位に接続されたダイ
オードＤ３とを備えている。尚、上記コンデンサＣ３と
２つのダイオードＤ２，Ｄ３は、当該空燃比検出装置１
と空燃比センサＡＦＳとを結ぶ信号線から当該装置１の
内部に高電圧のサージや静電気が侵入することを防止す
るために設けられている。
から空燃比センサＡＦＳのマイナス側端子ＡＦ−に至る
信号経路と接地電位との間に接続されたコンデンサＣ３
と、シャント抵抗器Ｒ３から空燃比センサＡＦＳのプラ
ス側端子ＡＦ＋に至る信号経路にアノードが接続され、
カソードがバッテリ電圧ＶB （通常１２Ｖ）に接続され
たダイオードＤ２と、シャント抵抗器Ｒ３から空燃比セ
ンサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に至る信号経路にカソ
ードが接続され、アノードが接地電位に接続されたダイ
オードＤ３とを備えている。尚、上記コンデンサＣ３と
２つのダイオードＤ２，Ｄ３は、当該空燃比検出装置１
と空燃比センサＡＦＳとを結ぶ信号線から当該装置１の
内部に高電圧のサージや静電気が侵入することを防止す
るために設けられている。
【００８４】以上のように構成された空燃比検出装置１
においては、マルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力さ
れる電圧が、演算増幅器ＯＰ５を介してローパスフィル
タ１０８から出力される。そして、図１１の空燃比検出
装置１００と同様に、ローパスフィルタ１０８から出力
される電圧と同じ電圧Ｖｏが、演算増幅器ＯＰ１，抵抗
器Ｒ２，及びシャント抵抗器Ｒ３からなる回路部分によ
って空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加さ
れる。
においては、マルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力さ
れる電圧が、演算増幅器ＯＰ５を介してローパスフィル
タ１０８から出力される。そして、図１１の空燃比検出
装置１００と同様に、ローパスフィルタ１０８から出力
される電圧と同じ電圧Ｖｏが、演算増幅器ＯＰ１，抵抗
器Ｒ２，及びシャント抵抗器Ｒ３からなる回路部分によ
って空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加さ
れる。
【００８５】また、マイコン２は、内部の簡易Ｄ／Ａ変
換器１２０のレジスタ群１２２（図１３参照）にデジタ
ル値を書き込むことにより、混合気の空燃比（排気ガス
中の酸素濃度）を検出するために空燃比センサＡＦＳの
プラス側端子ＡＦ＋に印加すべき電圧（即ち、本発明に
おける一方の酸素濃度検出用電圧に相当する電圧であ
り、以下、プラス側基準電圧という）Ｖｐｒを端子ＤＡ
Ｃ２から出力する。そして更に、マイコン２は、上記プ
ラス側基準電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖ（本実施形態
では、０．２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）を端子
ＤＡＣ１から出力すると共に、上記プラス側基準電圧Ｖ
ｐｒよりも所定電圧△Ｖだけ低い電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）
を端子ＤＡＣ３から出力する。また、マイコン２は、混
合気の空燃比を検出するために空燃比センサＡＦＳのマ
イナス側端子ＡＦ−に印加すべき電圧（即ち、本発明に
おける他方の酸素濃度検出用電圧に相当する電圧であ
り、以下、マイナス側基準電圧という）Ｖｍを端子ＤＡ
Ｃ４から出力する。
換器１２０のレジスタ群１２２（図１３参照）にデジタ
ル値を書き込むことにより、混合気の空燃比（排気ガス
中の酸素濃度）を検出するために空燃比センサＡＦＳの
プラス側端子ＡＦ＋に印加すべき電圧（即ち、本発明に
おける一方の酸素濃度検出用電圧に相当する電圧であ
り、以下、プラス側基準電圧という）Ｖｐｒを端子ＤＡ
Ｃ２から出力する。そして更に、マイコン２は、上記プ
ラス側基準電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖ（本実施形態
では、０．２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）を端子
ＤＡＣ１から出力すると共に、上記プラス側基準電圧Ｖ
ｐｒよりも所定電圧△Ｖだけ低い電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）
を端子ＤＡＣ３から出力する。また、マイコン２は、混
合気の空燃比を検出するために空燃比センサＡＦＳのマ
イナス側端子ＡＦ−に印加すべき電圧（即ち、本発明に
おける他方の酸素濃度検出用電圧に相当する電圧であ
り、以下、マイナス側基準電圧という）Ｖｍを端子ＤＡ
Ｃ４から出力する。
【００８６】よって、マイコン２が、端子ＰＢ２０の出
力レベルをハイレベルにすると共に、端子ＰＢ２１の出
力レベルをロウレベルにすれば、マイコン２の端子ＤＡ
Ｃ２から出力される上記プラス側基準電圧Ｖｐｒが、マ
ルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力されて、空燃比セ
ンサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される。
力レベルをハイレベルにすると共に、端子ＰＢ２１の出
力レベルをロウレベルにすれば、マイコン２の端子ＤＡ
Ｃ２から出力される上記プラス側基準電圧Ｖｐｒが、マ
ルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力されて、空燃比セ
ンサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される。
【００８７】また、マイコン２が、２つの端子ＰＢ２
０，ＰＢ２１の出力レベルを共にハイレベルにすれば、
マイコン２の端子ＤＡＣ３から出力される上記電圧（Ｖ
ｐｒ−△Ｖ）が、マルチプレクサ８の出力端子Ｙから出
力されて、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に
印加される。つまり、空燃比センサＡＦＳのプラス側端
子ＡＦ＋には、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ（＝
０．２Ｖ）だけ低い電圧が印加されることとなる。
０，ＰＢ２１の出力レベルを共にハイレベルにすれば、
マイコン２の端子ＤＡＣ３から出力される上記電圧（Ｖ
ｐｒ−△Ｖ）が、マルチプレクサ８の出力端子Ｙから出
力されて、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に
印加される。つまり、空燃比センサＡＦＳのプラス側端
子ＡＦ＋には、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ（＝
０．２Ｖ）だけ低い電圧が印加されることとなる。
【００８８】逆に、マイコン２が、２つの端子ＰＢ２
０，ＰＢ２１の出力レベルを共にロウレベルにすれば、
マイコン２の端子ＤＡＣ１から出力される上記電圧（Ｖ
ｐｒ＋△Ｖ）が、マルチプレクサ８の出力端子Ｙから出
力されて、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に
印加される。つまり、空燃比センサＡＦＳのプラス側端
子ＡＦ＋には、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ（＝
０．２Ｖ）だけ高い電圧が印加されることとなる。
０，ＰＢ２１の出力レベルを共にロウレベルにすれば、
マイコン２の端子ＤＡＣ１から出力される上記電圧（Ｖ
ｐｒ＋△Ｖ）が、マルチプレクサ８の出力端子Ｙから出
力されて、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に
印加される。つまり、空燃比センサＡＦＳのプラス側端
子ＡＦ＋には、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ（＝
０．２Ｖ）だけ高い電圧が印加されることとなる。
【００８９】一方、空燃比センサＡＦＳのマイナス側端
子ＡＦ−には、演算増幅器ＯＰ６及び抵抗器Ｒ１３，Ｒ
１４からなる回路部分によって、マイコン２の端子ＤＡ
Ｃ４から出力される上記マイナス側基準電圧Ｖｍが印加
される。このため、マイコン２の端子ＰＢ２０の出力レ
ベルがハイレベルであると共に、端子ＰＢ２１の出力レ
ベルがロウレベルである通常時には、マイコン２の端子
ＤＡＣ２，ＤＡＣ４から夫々出力されるプラス側基準電
圧Ｖｐｒとマイナス側基準電圧Ｖｍとの差圧（Ｖｐｒ−
Ｖｍ）が、空燃比センサＡＦＳの両端子ＡＦ＋，ＡＦ−
間に、混合気の空燃比を検出するための電圧として印加
される。そして、その電圧の印加に伴い、空燃比センサ
ＡＦＳには、その時の排気ガス中の酸素濃度に応じた電
流が流れることとなる。
子ＡＦ−には、演算増幅器ＯＰ６及び抵抗器Ｒ１３，Ｒ
１４からなる回路部分によって、マイコン２の端子ＤＡ
Ｃ４から出力される上記マイナス側基準電圧Ｖｍが印加
される。このため、マイコン２の端子ＰＢ２０の出力レ
ベルがハイレベルであると共に、端子ＰＢ２１の出力レ
ベルがロウレベルである通常時には、マイコン２の端子
ＤＡＣ２，ＤＡＣ４から夫々出力されるプラス側基準電
圧Ｖｐｒとマイナス側基準電圧Ｖｍとの差圧（Ｖｐｒ−
Ｖｍ）が、空燃比センサＡＦＳの両端子ＡＦ＋，ＡＦ−
間に、混合気の空燃比を検出するための電圧として印加
される。そして、その電圧の印加に伴い、空燃比センサ
ＡＦＳには、その時の排気ガス中の酸素濃度に応じた電
流が流れることとなる。
【００９０】また、本実施形態の空燃比検出装置１にお
いても、図１１の空燃比検出装置１００と同様に、空燃
比センサＡＦＳに流れる電流（センサ電流）Ｉと同じ電
流がシャント抵抗器Ｒ３に流れるため、シャント抵抗器
Ｒ３の両端電位差は、センサ電流Ｉに比例した値とな
る。更に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に
印加される電圧（即ち、シャント抵抗器Ｒ３の空燃比セ
ンサＡＦＳ側の電圧）Ｖｏと同じ電圧Ｖｏが、演算増幅
器ＯＰ２及び入力回路４によってマイコン２の端子ｃｈ
１１に入力され、また、シャント抵抗器Ｒ３の空燃比セ
ンサＡＦＳとは反対側の電圧（即ち、演算増幅器ＯＰ１
の出力電圧）と同じ電圧Ｖｉが、演算増幅器ＯＰ３及び
入力回路６によってマイコン２の端子ｃｈ１２に入力さ
れる。
いても、図１１の空燃比検出装置１００と同様に、空燃
比センサＡＦＳに流れる電流（センサ電流）Ｉと同じ電
流がシャント抵抗器Ｒ３に流れるため、シャント抵抗器
Ｒ３の両端電位差は、センサ電流Ｉに比例した値とな
る。更に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に
印加される電圧（即ち、シャント抵抗器Ｒ３の空燃比セ
ンサＡＦＳ側の電圧）Ｖｏと同じ電圧Ｖｏが、演算増幅
器ＯＰ２及び入力回路４によってマイコン２の端子ｃｈ
１１に入力され、また、シャント抵抗器Ｒ３の空燃比セ
ンサＡＦＳとは反対側の電圧（即ち、演算増幅器ＯＰ１
の出力電圧）と同じ電圧Ｖｉが、演算増幅器ＯＰ３及び
入力回路６によってマイコン２の端子ｃｈ１２に入力さ
れる。
【００９１】このため、本実施形態の空燃比検出装置１
では、マイコン２が図４に示す検出処理を定期的に実行
することにより、空燃比センサＡＦＳに流れるセンサ電
流Ｉを検出して混合気の空燃比（排気ガス中の酸素濃
度）を求めると共に、空燃比センサＡＦＳの素子インピ
ーダンスを図１２（ｂ）に示した手順と同様の手順で検
出する。尚、本実施形態では、図１２（ｂ）に示した各
時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に相当する時間が、夫々、
１２８ｍｓ，１３５μｓ，２００μｓ，２００μｓに設
定されている。
では、マイコン２が図４に示す検出処理を定期的に実行
することにより、空燃比センサＡＦＳに流れるセンサ電
流Ｉを検出して混合気の空燃比（排気ガス中の酸素濃
度）を求めると共に、空燃比センサＡＦＳの素子インピ
ーダンスを図１２（ｂ）に示した手順と同様の手順で検
出する。尚、本実施形態では、図１２（ｂ）に示した各
時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に相当する時間が、夫々、
１２８ｍｓ，１３５μｓ，２００μｓ，２００μｓに設
定されている。
【００９２】そこで以下、空燃比検出装置１のマイコン
２で実行される検出処理について、図４のフローチャー
トに沿って説明する。尚、図４の検出処理は、４ｍｓ毎
に実行される。また、マイコン２の端子ＰＢ２０，ＰＢ
２１の初期出力レベルは、マイコン２の端子ＤＡＣ２か
ら出力されるプラス側基準電圧Ｖｐｒが、マルチプレク
サ８の出力端子Ｙから出力されて空燃比センサＡＦＳの
プラス側端子ＡＦ＋に印加されるように、端子ＰＢ２０
がハイレベルとなっており、端子ＰＢ２１がロウレベル
となっている。
２で実行される検出処理について、図４のフローチャー
トに沿って説明する。尚、図４の検出処理は、４ｍｓ毎
に実行される。また、マイコン２の端子ＰＢ２０，ＰＢ
２１の初期出力レベルは、マイコン２の端子ＤＡＣ２か
ら出力されるプラス側基準電圧Ｖｐｒが、マルチプレク
サ８の出力端子Ｙから出力されて空燃比センサＡＦＳの
プラス側端子ＡＦ＋に印加されるように、端子ＰＢ２０
がハイレベルとなっており、端子ＰＢ２１がロウレベル
となっている。
【００９３】図４に示すように、マイコン２が検出処理
の実行を開始すると、まずステップ（以下、単に「Ｓ」
と記す）１１０にて、端子ｃｈ１１に入力される電圧Ｖ
ｏを検出し、その検出した電圧Ｖｏを前述のＶｏ(ｔ1 )
として記憶する。次にＳ１２０にて、端子ｃｈ１２に入
力される電圧Ｖｉを検出し、その検出した電圧Ｖｉを前
述のＶｉ(ｔ2 )として記憶する。
の実行を開始すると、まずステップ（以下、単に「Ｓ」
と記す）１１０にて、端子ｃｈ１１に入力される電圧Ｖ
ｏを検出し、その検出した電圧Ｖｏを前述のＶｏ(ｔ1 )
として記憶する。次にＳ１２０にて、端子ｃｈ１２に入
力される電圧Ｖｉを検出し、その検出した電圧Ｖｉを前
述のＶｉ(ｔ2 )として記憶する。
【００９４】そして、続くＳ１３０にて、Ｓ１２０で検
出した電圧Ｖｉ(ｔ2 )とＳ１１０で検出した電圧Ｖｏ
(ｔ1 )との差（Ｖｉ(ｔ2 )−Ｖｏ(ｔ1 )）を、シャント
抵抗値（シャント抵抗器Ｒ３の抵抗値）ＲS で割ること
により、センサ電流Ｉの電流値（限界電流値）を算出
し、更に、その電流値と予めマイコン２内のＲＯＭに記
憶されている特性マップとを用いて、混合気の空燃比
（排気ガス中の酸素濃度）を算出する。
出した電圧Ｖｉ(ｔ2 )とＳ１１０で検出した電圧Ｖｏ
(ｔ1 )との差（Ｖｉ(ｔ2 )−Ｖｏ(ｔ1 )）を、シャント
抵抗値（シャント抵抗器Ｒ３の抵抗値）ＲS で割ること
により、センサ電流Ｉの電流値（限界電流値）を算出
し、更に、その電流値と予めマイコン２内のＲＯＭに記
憶されている特性マップとを用いて、混合気の空燃比
（排気ガス中の酸素濃度）を算出する。
【００９５】次に、Ｓ１４０にて、マイコン２内のＲＡ
Ｍに設定されているカウンタＣＴの値が、素子インピー
ダンスの検出周期である所定時間Ｔ１（＝１２８ｍｓ）
に相当する「３１」であるか否かを判定し、カウンタＣ
Ｔの値が「３１」でなければ、続くＳ１５０にて、カウ
ンタＣＴの値を１インクリメントする。
Ｍに設定されているカウンタＣＴの値が、素子インピー
ダンスの検出周期である所定時間Ｔ１（＝１２８ｍｓ）
に相当する「３１」であるか否かを判定し、カウンタＣ
Ｔの値が「３１」でなければ、続くＳ１５０にて、カウ
ンタＣＴの値を１インクリメントする。
【００９６】そして、続くＳ１６０にて、端子ＤＡＣ２
の出力値（即ち、プラス側基準電圧Ｖｐｒ）を変更する
処理を行い、更に、その変更後のプラス側基準電圧Ｖｐ
ｒに応じて、端子ＤＡＣ１の出力値を上記プラス側基準
電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ高い
電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に変更する処理を行うと共に、端
子ＤＡＣ３の出力値を上記プラス側基準電圧Ｖｐｒより
も所定電圧△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−
△Ｖ）に変更する処理を行う。つまり、端子ＤＡＣ１の
出力値が端子ＤＡＣ２からのプラス側基準電圧Ｖｐｒよ
りも常に△Ｖだけ高い電圧となるようにすると共に、端
子ＤＡＣ３の出力値が上記プラス側基準電圧Ｖｐｒより
も常に△Ｖだけ低い電圧となるようにする。
の出力値（即ち、プラス側基準電圧Ｖｐｒ）を変更する
処理を行い、更に、その変更後のプラス側基準電圧Ｖｐ
ｒに応じて、端子ＤＡＣ１の出力値を上記プラス側基準
電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ高い
電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に変更する処理を行うと共に、端
子ＤＡＣ３の出力値を上記プラス側基準電圧Ｖｐｒより
も所定電圧△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−
△Ｖ）に変更する処理を行う。つまり、端子ＤＡＣ１の
出力値が端子ＤＡＣ２からのプラス側基準電圧Ｖｐｒよ
りも常に△Ｖだけ高い電圧となるようにすると共に、端
子ＤＡＣ３の出力値が上記プラス側基準電圧Ｖｐｒより
も常に△Ｖだけ低い電圧となるようにする。
【００９７】そして更に、続くＳ１７０にて、端子ＤＡ
Ｃ４の出力値（即ち、マイナス側基準電圧Ｖｍ）を変更
する処理を行った後、当該検出処理を終了する。尚、上
記Ｓ１６０の処理は、エンジンの運転状態等によりプラ
ス側基準電圧Ｖｐｒを変更する必要があると判定した場
合に実行され、同様に上記Ｓ１７０の処理も、マイナス
側基準電圧Ｖｍを変更する必要があると判定した場合に
実行される。例えば、図３における特性線Ｌ１（即ち、
空燃比センサＡＦＳの各検出空燃比における限界電流域
のほぼ中心を結んだ線）から、上記Ｓ１３０で今回算出
した最新の空燃比に対応する最適な印加電圧を求め、プ
ラス側基準電圧Ｖｐｒとマイナス側基準電圧Ｖｍとの差
圧（Ｖｐｒ−Ｖｍ）が上記求めた印加電圧と等しくなる
ように、プラス側基準電圧Ｖｐｒとマイナス側基準電圧
Ｖｍを変更する。
Ｃ４の出力値（即ち、マイナス側基準電圧Ｖｍ）を変更
する処理を行った後、当該検出処理を終了する。尚、上
記Ｓ１６０の処理は、エンジンの運転状態等によりプラ
ス側基準電圧Ｖｐｒを変更する必要があると判定した場
合に実行され、同様に上記Ｓ１７０の処理も、マイナス
側基準電圧Ｖｍを変更する必要があると判定した場合に
実行される。例えば、図３における特性線Ｌ１（即ち、
空燃比センサＡＦＳの各検出空燃比における限界電流域
のほぼ中心を結んだ線）から、上記Ｓ１３０で今回算出
した最新の空燃比に対応する最適な印加電圧を求め、プ
ラス側基準電圧Ｖｐｒとマイナス側基準電圧Ｖｍとの差
圧（Ｖｐｒ−Ｖｍ）が上記求めた印加電圧と等しくなる
ように、プラス側基準電圧Ｖｐｒとマイナス側基準電圧
Ｖｍを変更する。
【００９８】但し、上記Ｓ１６０，Ｓ１７０による各端
子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４の出力値の変更は、通常の空燃比
検出時における空燃比センサＡＦＳの動作領域を最適化
することを目的とするものであるため、上記Ｓ１６０，
Ｓ１７０では、各端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４の出力値を一
気に変更せず、所定の微小電圧（本実施形態では５ｍ
Ｖ）ずつ変更して、通常時のセンサ電流Ｉが急変しない
ようにしている（図６の点線内参照）。
子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４の出力値の変更は、通常の空燃比
検出時における空燃比センサＡＦＳの動作領域を最適化
することを目的とするものであるため、上記Ｓ１６０，
Ｓ１７０では、各端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４の出力値を一
気に変更せず、所定の微小電圧（本実施形態では５ｍ
Ｖ）ずつ変更して、通常時のセンサ電流Ｉが急変しない
ようにしている（図６の点線内参照）。
【００９９】また、上記Ｓ１６０及びＳ１７０におい
て、各端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４の出力値を変更する処理
は、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０のレジスタ群１２２を構成
する各目標値レジスタ（ＤＡＣ１目標値レジスタ〜ＤＡ
Ｃ４目標値レジスタ）のデジタル値を書き換えることに
よって行われる。そして、各端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４の
電圧は、Ｓ１６０，Ｓ１７０の処理を行ってから、少な
くとも簡易Ｄ／Ａ変換器１２０が有する最大応答遅延時
間Ｔｄmax （本実施形態では概ね４８μｓ）以内に変化
することとなる。
て、各端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４の出力値を変更する処理
は、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０のレジスタ群１２２を構成
する各目標値レジスタ（ＤＡＣ１目標値レジスタ〜ＤＡ
Ｃ４目標値レジスタ）のデジタル値を書き換えることに
よって行われる。そして、各端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４の
電圧は、Ｓ１６０，Ｓ１７０の処理を行ってから、少な
くとも簡易Ｄ／Ａ変換器１２０が有する最大応答遅延時
間Ｔｄmax （本実施形態では概ね４８μｓ）以内に変化
することとなる。
【０１００】一方、上記Ｓ１４０でカウンタＣＴの値が
「３１」であると判定した場合には、素子インピーダン
スの検出タイミングが到来したと判断して、Ｓ１８０に
移行し、上記Ｓ１３０で今回算出したセンサ電流Ｉの電
流値が予め定められた基準値よりも大きいか否かを判定
する。尚、この基準値は、図３に示す空燃比センサＡＦ
Ｓのダイナミックレンジ（電流検出可能領域）内におけ
る所定値（例えば中央値）に設定されている。
「３１」であると判定した場合には、素子インピーダン
スの検出タイミングが到来したと判断して、Ｓ１８０に
移行し、上記Ｓ１３０で今回算出したセンサ電流Ｉの電
流値が予め定められた基準値よりも大きいか否かを判定
する。尚、この基準値は、図３に示す空燃比センサＡＦ
Ｓのダイナミックレンジ（電流検出可能領域）内におけ
る所定値（例えば中央値）に設定されている。
【０１０１】そして、Ｓ１８０で肯定判定した場合（つ
まり、現在のセンサ電流Ｉがダイナミックレンジ内の上
記基準値よりも大きい場合）には、続くＳ１９０にて、
図５（ａ）の時刻ｔ3 に示すように、端子ＰＢ２１の出
力レベルをロウレベルからハイレベルに切り替えて、２
つの端子ＰＢ２０，ＰＢ２１の出力レベルを共にハイレ
ベルにすることにより、マルチプレクサ８に端子ＤＡＣ
３を選択させ、その後、Ｓ２１０に移行する。つまり、
当該マイコン２の端子ＤＡＣ３からの電圧（Ｖｐｒ−△
Ｖ）がマルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力されるよ
うにして、Ｓ２１０に移行する。
まり、現在のセンサ電流Ｉがダイナミックレンジ内の上
記基準値よりも大きい場合）には、続くＳ１９０にて、
図５（ａ）の時刻ｔ3 に示すように、端子ＰＢ２１の出
力レベルをロウレベルからハイレベルに切り替えて、２
つの端子ＰＢ２０，ＰＢ２１の出力レベルを共にハイレ
ベルにすることにより、マルチプレクサ８に端子ＤＡＣ
３を選択させ、その後、Ｓ２１０に移行する。つまり、
当該マイコン２の端子ＤＡＣ３からの電圧（Ｖｐｒ−△
Ｖ）がマルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力されるよ
うにして、Ｓ２１０に移行する。
【０１０２】すると、図５（ａ）の時刻ｔ3 に示すよう
に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加さ
れる電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ
（＝０．２Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）に変化
し、それに伴い、端子ｃｈ１２への入力電圧（演算増幅
器ＯＰ１の出力電圧）Ｖｉ及びセンサ電流Ｉも負側に変
化することとなる。
に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加さ
れる電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ
（＝０．２Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）に変化
し、それに伴い、端子ｃｈ１２への入力電圧（演算増幅
器ＯＰ１の出力電圧）Ｖｉ及びセンサ電流Ｉも負側に変
化することとなる。
【０１０３】また、Ｓ１８０で否定判定した場合（つま
り、現在のセンサ電流Ｉがダイナミックレンジ内の上記
基準値よりも大きくない場合）には、Ｓ２００に移行し
て、図５（ｂ）の時刻ｔ3 に示すように、端子ＰＢ２０
の出力レベルをハイレベルからロウレベルに切り替え
て、２つの端子ＰＢ２０，ＰＢ２１の出力レベルを共に
ロウレベルにすることにより、マルチプレクサ８に端子
ＤＡＣ１を選択させ、その後、Ｓ２１０に進む。つま
り、当該マイコン２の端子ＤＡＣ１からの電圧（Ｖｐｒ
＋△Ｖ）がマルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力され
るようにして、Ｓ２１０に進む。
り、現在のセンサ電流Ｉがダイナミックレンジ内の上記
基準値よりも大きくない場合）には、Ｓ２００に移行し
て、図５（ｂ）の時刻ｔ3 に示すように、端子ＰＢ２０
の出力レベルをハイレベルからロウレベルに切り替え
て、２つの端子ＰＢ２０，ＰＢ２１の出力レベルを共に
ロウレベルにすることにより、マルチプレクサ８に端子
ＤＡＣ１を選択させ、その後、Ｓ２１０に進む。つま
り、当該マイコン２の端子ＤＡＣ１からの電圧（Ｖｐｒ
＋△Ｖ）がマルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力され
るようにして、Ｓ２１０に進む。
【０１０４】すると、図５（ｂ）の時刻ｔ3 に示すよう
に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加さ
れる電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ
（＝０．２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に変化
し、それに伴い、端子ｃｈ１２への入力電圧Ｖｉ及びセ
ンサ電流Ｉも正側に変化することとなる。
に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加さ
れる電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ
（＝０．２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に変化
し、それに伴い、端子ｃｈ１２への入力電圧Ｖｉ及びセ
ンサ電流Ｉも正側に変化することとなる。
【０１０５】Ｓ２１０では、上記Ｓ１９０或いは上記Ｓ
２００の処理を行ってから、センサ電流Ｉの変化分△Ｉ
がピークになると予想される所定時間Ｔ２（＝１３５μ
ｓ）が経過したか否かを判定し、その時間Ｔ２が経過す
るまで待機する。そして、上記時間Ｔ２が経過したと判
定すると、Ｓ２２０に進んで、端子ｃｈ１２に入力され
る電圧Ｖｉを検出し、その検出した電圧Ｖｉを前述のＶ
ｉ(ｔ4 )として記憶する。そして更に、続くＳ２３０に
て、端子ｃｈ１１に入力される電圧Ｖｏを検出し、その
検出した電圧Ｖｏを前述のＶｏ(ｔ5 )として記憶する。
２００の処理を行ってから、センサ電流Ｉの変化分△Ｉ
がピークになると予想される所定時間Ｔ２（＝１３５μ
ｓ）が経過したか否かを判定し、その時間Ｔ２が経過す
るまで待機する。そして、上記時間Ｔ２が経過したと判
定すると、Ｓ２２０に進んで、端子ｃｈ１２に入力され
る電圧Ｖｉを検出し、その検出した電圧Ｖｉを前述のＶ
ｉ(ｔ4 )として記憶する。そして更に、続くＳ２３０に
て、端子ｃｈ１１に入力される電圧Ｖｏを検出し、その
検出した電圧Ｖｏを前述のＶｏ(ｔ5 )として記憶する。
【０１０６】そして、続くＳ２４０にて、上記Ｓ１１
０，Ｓ１２０，Ｓ２２０，及びＳ２３０で今回検出した
Ｖｏ(ｔ1 )，Ｖｉ(ｔ2 )，Ｖｉ(ｔ4 )，及びＶｏ(ｔ5 )
と、シャント抵抗値ＲS とから、前述の式１を用いて空
燃比センサＡＦＳの素子インピーダンスＺを算出する。
０，Ｓ１２０，Ｓ２２０，及びＳ２３０で今回検出した
Ｖｏ(ｔ1 )，Ｖｉ(ｔ2 )，Ｖｉ(ｔ4 )，及びＶｏ(ｔ5 )
と、シャント抵抗値ＲS とから、前述の式１を用いて空
燃比センサＡＦＳの素子インピーダンスＺを算出する。
【０１０７】尚、このＳ２４０で算出した素子インピー
ダンスＺは、少なくとも空燃比センサＡＦＳに設けられ
たヒータ２３の加熱制御に用いられる。即ち、マイコン
２は、図示しない加熱制御処理を実行することにより、
上記Ｓ２４０で算出した素子インピーダンスＺと、空燃
比センサＡＦＳが十分に活性化していると思われる目標
素子インピーダンスとの差を無くすために必要なヒータ
２３への通電量を求め、その通電量に応じて、ヒータ２
３への通電電流を図示しないヒータ駆動回路を介してデ
ューティ制御する。
ダンスＺは、少なくとも空燃比センサＡＦＳに設けられ
たヒータ２３の加熱制御に用いられる。即ち、マイコン
２は、図示しない加熱制御処理を実行することにより、
上記Ｓ２４０で算出した素子インピーダンスＺと、空燃
比センサＡＦＳが十分に活性化していると思われる目標
素子インピーダンスとの差を無くすために必要なヒータ
２３への通電量を求め、その通電量に応じて、ヒータ２
３への通電電流を図示しないヒータ駆動回路を介してデ
ューティ制御する。
【０１０８】次に、マイコン２は、続くＳ２５０にて、
上記Ｓ１９０或いは上記Ｓ２００の処理を行ってから、
所定時間Ｔ３（＝２００μｓ）が経過したか否かを判定
し、その時間Ｔ３が経過するまで待機する。そして、上
記時間Ｔ３が経過したと判定すると、Ｓ２６０に進ん
で、Ｓ１８０の場合と全く同様に、Ｓ１３０で今回算出
したセンサ電流Ｉの電流値が上記基準値よりも大きいか
否かを判定する。
上記Ｓ１９０或いは上記Ｓ２００の処理を行ってから、
所定時間Ｔ３（＝２００μｓ）が経過したか否かを判定
し、その時間Ｔ３が経過するまで待機する。そして、上
記時間Ｔ３が経過したと判定すると、Ｓ２６０に進ん
で、Ｓ１８０の場合と全く同様に、Ｓ１３０で今回算出
したセンサ電流Ｉの電流値が上記基準値よりも大きいか
否かを判定する。
【０１０９】そして、Ｓ２６０で肯定判定した場合には
（Ｓ２６０：ＹＥＳ）、続くＳ２７０にて、図５（ａ）
の時刻ｔ6 に示すように、２つの端子ＰＢ２０，ＰＢ２
１の出力レベルを共にロウレベルに切り替えることによ
り、マルチプレクサ８に端子ＤＡＣ１を選択させ、その
後、Ｓ２９０に移行する。つまり、当該マイコン２の端
子ＤＡＣ１からの電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）がマルチプレク
サ８の出力端子Ｙから出力されるようにして、Ｓ２９０
に移行する。
（Ｓ２６０：ＹＥＳ）、続くＳ２７０にて、図５（ａ）
の時刻ｔ6 に示すように、２つの端子ＰＢ２０，ＰＢ２
１の出力レベルを共にロウレベルに切り替えることによ
り、マルチプレクサ８に端子ＤＡＣ１を選択させ、その
後、Ｓ２９０に移行する。つまり、当該マイコン２の端
子ＤＡＣ１からの電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）がマルチプレク
サ８の出力端子Ｙから出力されるようにして、Ｓ２９０
に移行する。
【０１１０】すると、図５（ａ）の時刻ｔ6 に示すよう
に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加さ
れる電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ
（＝０．２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に変化
し、それに伴い、端子ｃｈ１２への入力電圧Ｖｉ及びセ
ンサ電流Ｉも正側に変化することとなる。
に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加さ
れる電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ
（＝０．２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に変化
し、それに伴い、端子ｃｈ１２への入力電圧Ｖｉ及びセ
ンサ電流Ｉも正側に変化することとなる。
【０１１１】また、Ｓ２６０で否定判定した場合（Ｓ２
６０：ＮＯ）には、Ｓ２８０に移行して、図５（ｂ）の
時刻ｔ6 に示すように、２つの端子ＰＢ２０，ＰＢ２１
の出力レベルを共にハイレベルに切り替えることによ
り、マルチプレクサ８に端子ＤＡＣ３を選択させ、その
後、Ｓ２９０に進む。つまり、当該マイコン２の端子Ｄ
ＡＣ３からの電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）がマルチプレクサ８
の出力端子Ｙから出力されるようにして、Ｓ２９０に進
む。
６０：ＮＯ）には、Ｓ２８０に移行して、図５（ｂ）の
時刻ｔ6 に示すように、２つの端子ＰＢ２０，ＰＢ２１
の出力レベルを共にハイレベルに切り替えることによ
り、マルチプレクサ８に端子ＤＡＣ３を選択させ、その
後、Ｓ２９０に進む。つまり、当該マイコン２の端子Ｄ
ＡＣ３からの電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）がマルチプレクサ８
の出力端子Ｙから出力されるようにして、Ｓ２９０に進
む。
【０１１２】すると、図５（ｂ）の時刻ｔ6 に示すよう
に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加さ
れる電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ
（＝０．２Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）に変化
し、それに伴い、端子ｃｈ１２への入力電圧Ｖｉ及びセ
ンサ電流Ｉも負側に変化することとなる。
に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加さ
れる電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ
（＝０．２Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）に変化
し、それに伴い、端子ｃｈ１２への入力電圧Ｖｉ及びセ
ンサ電流Ｉも負側に変化することとなる。
【０１１３】Ｓ２９０では、上記Ｓ２７０或いは上記Ｓ
２８０の処理を行ってから所定時間Ｔ４（＝２００μ
ｓ）が経過したか否かを判定し、その時間Ｔ４が経過す
るまで待機する。そして、上記時間Ｔ４が経過したと判
定すると、Ｓ３００に進んで、図５（ａ），（ｂ）の時
刻ｔ7 に示すように、端子ＰＢ２０の出力レベルを初期
のハイレベルにすると共に、端子ＰＢ２１の出力レベル
を初期のロウレベルにして、マルチプレクサ８に端子Ｄ
ＡＣ２を選択させる。つまり、当該マイコン２の端子Ｄ
ＡＣ２からのプラス側基準電圧Ｖｐｒがマルチプレクサ
８の出力端子Ｙから出力されるようにする。
２８０の処理を行ってから所定時間Ｔ４（＝２００μ
ｓ）が経過したか否かを判定し、その時間Ｔ４が経過す
るまで待機する。そして、上記時間Ｔ４が経過したと判
定すると、Ｓ３００に進んで、図５（ａ），（ｂ）の時
刻ｔ7 に示すように、端子ＰＢ２０の出力レベルを初期
のハイレベルにすると共に、端子ＰＢ２１の出力レベル
を初期のロウレベルにして、マルチプレクサ８に端子Ｄ
ＡＣ２を選択させる。つまり、当該マイコン２の端子Ｄ
ＡＣ２からのプラス側基準電圧Ｖｐｒがマルチプレクサ
８の出力端子Ｙから出力されるようにする。
【０１１４】すると、図５（ａ），（ｂ）の時刻ｔ7 に
示すように、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋
に印加される電圧Ｖｏが、時刻ｔ3 以前の元のプラス側
基準電圧Ｖｐｒに戻り、それに伴い、端子ｃｈ１２への
入力電圧Ｖｉ及びセンサ電流Ｉも元の状態に復帰するこ
ととなる。
示すように、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋
に印加される電圧Ｖｏが、時刻ｔ3 以前の元のプラス側
基準電圧Ｖｐｒに戻り、それに伴い、端子ｃｈ１２への
入力電圧Ｖｉ及びセンサ電流Ｉも元の状態に復帰するこ
ととなる。
【０１１５】そして最後に、続くＳ３１０にて、カウン
タＣＴの値を「０」にリセットし、その後、当該検出処
理を終了する。つまり、図４の検出処理では、Ｓ１４
０，Ｓ１５０，及びＳ３１０の処理により、素子インピ
ーダンスの検出周期である所定時間Ｔ１（＝１２８ｍ
ｓ）の計時を行い、その時間Ｔ１が経過しておらず素子
インピーダンスの検出タイミングが到来していないと判
定した場合に（Ｓ１４０：ＮＯ）、簡易Ｄ／Ａ変換器１
２０の出力端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４の出力値を変更する
処理を行っている（Ｓ１６０，Ｓ１７０）。
タＣＴの値を「０」にリセットし、その後、当該検出処
理を終了する。つまり、図４の検出処理では、Ｓ１４
０，Ｓ１５０，及びＳ３１０の処理により、素子インピ
ーダンスの検出周期である所定時間Ｔ１（＝１２８ｍ
ｓ）の計時を行い、その時間Ｔ１が経過しておらず素子
インピーダンスの検出タイミングが到来していないと判
定した場合に（Ｓ１４０：ＮＯ）、簡易Ｄ／Ａ変換器１
２０の出力端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４の出力値を変更する
処理を行っている（Ｓ１６０，Ｓ１７０）。
【０１１６】よって、図６における点線内に示すよう
に、素子インピーダンスの検出タイミングが到来してい
ない通常時には、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子Ａ
Ｆ＋に印加される電圧（プラス側基準電圧Ｖｐｒ）と、
空燃比センサＡＦＳのマイナス側端子ＡＦ−に印加され
る電圧（マイナス側基準電圧Ｖｍ）とが、当該検出処理
の実行周期である４ｍｓ毎に５ｍＶずつ増減されること
となる。尚、図６では、プラス側基準電圧Ｖｐｒとマイ
ナス側基準電圧Ｖｍとを、全く同じように増減させた場
合を例示しているが、各電圧Ｖｐｒ，Ｖｍを互いに逆方
向に増減させたり、或いは、その一方だけを増減させる
こともできる。
に、素子インピーダンスの検出タイミングが到来してい
ない通常時には、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子Ａ
Ｆ＋に印加される電圧（プラス側基準電圧Ｖｐｒ）と、
空燃比センサＡＦＳのマイナス側端子ＡＦ−に印加され
る電圧（マイナス側基準電圧Ｖｍ）とが、当該検出処理
の実行周期である４ｍｓ毎に５ｍＶずつ増減されること
となる。尚、図６では、プラス側基準電圧Ｖｐｒとマイ
ナス側基準電圧Ｖｍとを、全く同じように増減させた場
合を例示しているが、各電圧Ｖｐｒ，Ｖｍを互いに逆方
向に増減させたり、或いは、その一方だけを増減させる
こともできる。
【０１１７】そして、図４の検出処理では、上記時間Ｔ
１が経過して素子インピーダンスの検出タイミングが到
来したと判定すると（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、上記端子Ｄ
ＡＣ１〜ＤＡＣ４の出力値を変更する処理を行わず、印
加電圧変更手段としてのＳ１８０〜Ｓ２００，Ｓ２５０
〜Ｓ３００の処理により、通常の出力ポートである端子
ＰＢ２０，ＰＢ２１の出力レベル（即ち、マルチプレク
サ８の選択端子Ｗ０，Ｗ１への選択信号）を切り替え
て、図５（ａ）或いは図５（ｂ）に示したように、空燃
比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される電圧
Ｖｏを、空燃比検出用のプラス側基準電圧Ｖｐｒから正
負両側に変化させている。
１が経過して素子インピーダンスの検出タイミングが到
来したと判定すると（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、上記端子Ｄ
ＡＣ１〜ＤＡＣ４の出力値を変更する処理を行わず、印
加電圧変更手段としてのＳ１８０〜Ｓ２００，Ｓ２５０
〜Ｓ３００の処理により、通常の出力ポートである端子
ＰＢ２０，ＰＢ２１の出力レベル（即ち、マルチプレク
サ８の選択端子Ｗ０，Ｗ１への選択信号）を切り替え
て、図５（ａ）或いは図５（ｂ）に示したように、空燃
比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される電圧
Ｖｏを、空燃比検出用のプラス側基準電圧Ｖｐｒから正
負両側に変化させている。
【０１１８】このため、図６にて楕円で囲んだ部分に示
すように、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に
印加される電圧は、上記時間Ｔ１（＝１２８ｍｓ）毎
に、その時のプラス側基準電圧Ｖｐｒから正負両側へ変
化することとなる。尚、図６は、空燃比センサＡＦＳの
プラス側端子ＡＦ＋に印加する電圧を、図５（ａ）の如
く、最初に負側へ変化させてから正側へ変化させて元に
戻す場合を例示している。
すように、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に
印加される電圧は、上記時間Ｔ１（＝１２８ｍｓ）毎
に、その時のプラス側基準電圧Ｖｐｒから正負両側へ変
化することとなる。尚、図６は、空燃比センサＡＦＳの
プラス側端子ＡＦ＋に印加する電圧を、図５（ａ）の如
く、最初に負側へ変化させてから正側へ変化させて元に
戻す場合を例示している。
【０１１９】ここで、図６にて楕円で囲んだ部分を拡大
して表す図７を用いて、図４の検出処理の作用をより詳
しく説明する。まず、カウンタＣＴの値が「３０」であ
る場合に、Ｓ１６０，Ｓ１７０の処理が、図７の時刻ｔ
a で実行されたとする。
して表す図７を用いて、図４の検出処理の作用をより詳
しく説明する。まず、カウンタＣＴの値が「３０」であ
る場合に、Ｓ１６０，Ｓ１７０の処理が、図７の時刻ｔ
a で実行されたとする。
【０１２０】すると、図７に示すように、マイコン２の
各端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４からの出力電圧は、簡易Ｄ／
Ａ変換器１２０の最大応答遅延時間Ｔｄmax （＝概ね４
８μｓ）以内に順次変化することとなる。尚、その変化
の順と、変化するまでの遅延時間は、前述した簡易Ｄ／
Ａ変換器１２０の構成上、その時々によって異なる。ま
た、この時点では、マイコン２の端子ＤＡＣ２から出力
されるプラス側基準電圧Ｖｐｒが、マルチプレクサ８の
出力端子Ｙから出力されて空燃比センサＡＦＳのプラス
側端子ＡＦ＋に印加されている。また更に、空燃比セン
サＡＦＳのマイナス側端子ＡＦ−には、マイコン２の端
子ＤＡＣ４から出力されるマイナス側基準電圧Ｖｍが常
時印加される。
各端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４からの出力電圧は、簡易Ｄ／
Ａ変換器１２０の最大応答遅延時間Ｔｄmax （＝概ね４
８μｓ）以内に順次変化することとなる。尚、その変化
の順と、変化するまでの遅延時間は、前述した簡易Ｄ／
Ａ変換器１２０の構成上、その時々によって異なる。ま
た、この時点では、マイコン２の端子ＤＡＣ２から出力
されるプラス側基準電圧Ｖｐｒが、マルチプレクサ８の
出力端子Ｙから出力されて空燃比センサＡＦＳのプラス
側端子ＡＦ＋に印加されている。また更に、空燃比セン
サＡＦＳのマイナス側端子ＡＦ−には、マイコン２の端
子ＤＡＣ４から出力されるマイナス側基準電圧Ｖｍが常
時印加される。
【０１２１】その後、図７の時刻ｔb （図５の時刻ｔ3
に相当）で、図４の検出処理が再び実行されて、Ｓ１４
０によりカウンタＣＴの値が「３１」であると判定さ
れ、更にＳ１９０或いはＳ２００（この例ではＳ１９
０）の処理が実行されると、前述したように、マイコン
２の端子ＤＡＣ３からの電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）がマルチ
プレクサ８の出力端子Ｙから出力され、その結果、空燃
比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される電圧
が、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖだけ低い電圧
（Ｖｐｒ−△Ｖ）に即座に変化する。
に相当）で、図４の検出処理が再び実行されて、Ｓ１４
０によりカウンタＣＴの値が「３１」であると判定さ
れ、更にＳ１９０或いはＳ２００（この例ではＳ１９
０）の処理が実行されると、前述したように、マイコン
２の端子ＤＡＣ３からの電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）がマルチ
プレクサ８の出力端子Ｙから出力され、その結果、空燃
比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される電圧
が、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖだけ低い電圧
（Ｖｐｒ−△Ｖ）に即座に変化する。
【０１２２】そして、上記時刻ｔb から所定時間Ｔ３
（＝２００μｓ）が経過し、図７の時刻ｔc （図５の時
刻ｔ6 に相当）で、図４の検出処理におけるＳ２７０或
いはＳ２８０（この例ではＳ２７０）の処理が実行され
ると、前述したように、マイコン２の端子ＤＡＣ１から
の電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）がマルチプレクサ８の出力端子
Ｙから出力され、その結果、空燃比センサＡＦＳのプラ
ス側端子ＡＦ＋に印加される電圧が、プラス側基準電圧
Ｖｐｒよりも△Ｖだけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に即座
に変化する。
（＝２００μｓ）が経過し、図７の時刻ｔc （図５の時
刻ｔ6 に相当）で、図４の検出処理におけるＳ２７０或
いはＳ２８０（この例ではＳ２７０）の処理が実行され
ると、前述したように、マイコン２の端子ＤＡＣ１から
の電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）がマルチプレクサ８の出力端子
Ｙから出力され、その結果、空燃比センサＡＦＳのプラ
ス側端子ＡＦ＋に印加される電圧が、プラス側基準電圧
Ｖｐｒよりも△Ｖだけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に即座
に変化する。
【０１２３】そして更に、上記時刻ｔc から所定時間Ｔ
４（＝２００μｓ）が経過し、図７の時刻ｔd （図５の
時刻ｔ7 に相当）で、図４の検出処理におけるＳ３００
の処理が実行されると、前述したように、再び、マイコ
ン２の端子ＤＡＣ２からのプラス側基準電圧Ｖｐｒがマ
ルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力され、その結果、
空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される
電圧が、即座にプラス側基準電圧Ｖｐｒに戻ることとな
る。
４（＝２００μｓ）が経過し、図７の時刻ｔd （図５の
時刻ｔ7 に相当）で、図４の検出処理におけるＳ３００
の処理が実行されると、前述したように、再び、マイコ
ン２の端子ＤＡＣ２からのプラス側基準電圧Ｖｐｒがマ
ルチプレクサ８の出力端子Ｙから出力され、その結果、
空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される
電圧が、即座にプラス側基準電圧Ｖｐｒに戻ることとな
る。
【０１２４】その後、図７の時刻ｔe で、図４の検出処
理が再び実行されると、この場合には、カウンタＣＴの
値が「０」に戻っているため、Ｓ１４０により否定判定
されて（Ｓ１４０：ＮＯ）、Ｓ１６０，Ｓ１７０の処理
が再び実行される。すると、前述した時刻ｔa の場合と
同様に、マイコン２の各端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４からの
出力電圧が、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の最大応答遅延時
間Ｔｄmax（＝概ね４８μｓ）以内に順次変化すること
となる。
理が再び実行されると、この場合には、カウンタＣＴの
値が「０」に戻っているため、Ｓ１４０により否定判定
されて（Ｓ１４０：ＮＯ）、Ｓ１６０，Ｓ１７０の処理
が再び実行される。すると、前述した時刻ｔa の場合と
同様に、マイコン２の各端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ４からの
出力電圧が、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の最大応答遅延時
間Ｔｄmax（＝概ね４８μｓ）以内に順次変化すること
となる。
【０１２５】以後は、図４の検出処理のＳ１４０により
カウンタＣＴの値が「３１」であると判定されるまで
（つまり、素子インピーダンスの検出タイミングが次に
到来するまで）、当該検出処理が実行される毎に、プラ
ス側基準電圧Ｖｐｒとマイナス側基準電圧Ｖｍとが適宜
変更されることとなる。
カウンタＣＴの値が「３１」であると判定されるまで
（つまり、素子インピーダンスの検出タイミングが次に
到来するまで）、当該検出処理が実行される毎に、プラ
ス側基準電圧Ｖｐｒとマイナス側基準電圧Ｖｍとが適宜
変更されることとなる。
【０１２６】そして、このようにして、図６に例示した
電圧変化が実現されるのであるが、図４の検出処理で
は、第１の電流検出手段としてのＳ１１０及びＳ１２０
の処理により、Ｓ１９０或いはＳ２００の処理で上記プ
ラス側端子ＡＦ＋への印加電圧を変化させる直前に、空
燃比センサＡＦＳに流れる定常時のセンサ電流Ｉをシャ
ント抵抗器Ｒ３の両端の各電圧Ｖｉ(ｔ2 )，Ｖｏ(ｔ1 )
として検出し、また、第２の電流検出手段としてのＳ２
１０〜Ｓ２３０の処理により、Ｓ１９０或いはＳ２００
の処理で上記プラス側端子ＡＦ＋への印加電圧を変化さ
せてから所定時間Ｔ２（＝１３５μｓ）が経過した時に
（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、空燃比センサＡＦＳに流れるセ
ンサ電流Ｉをシャント抵抗器Ｒ３の両端の各電圧Ｖｉ
(ｔ4 )，Ｖｏ(ｔ5 )として検出している。
電圧変化が実現されるのであるが、図４の検出処理で
は、第１の電流検出手段としてのＳ１１０及びＳ１２０
の処理により、Ｓ１９０或いはＳ２００の処理で上記プ
ラス側端子ＡＦ＋への印加電圧を変化させる直前に、空
燃比センサＡＦＳに流れる定常時のセンサ電流Ｉをシャ
ント抵抗器Ｒ３の両端の各電圧Ｖｉ(ｔ2 )，Ｖｏ(ｔ1 )
として検出し、また、第２の電流検出手段としてのＳ２
１０〜Ｓ２３０の処理により、Ｓ１９０或いはＳ２００
の処理で上記プラス側端子ＡＦ＋への印加電圧を変化さ
せてから所定時間Ｔ２（＝１３５μｓ）が経過した時に
（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、空燃比センサＡＦＳに流れるセ
ンサ電流Ｉをシャント抵抗器Ｒ３の両端の各電圧Ｖｉ
(ｔ4 )，Ｖｏ(ｔ5 )として検出している。
【０１２７】そして更に、インピーダンス算出手段とし
てのＳ２４０の処理により、Ｓ１１０，Ｓ１２０，Ｓ２
２０，及びＳ２３０で検出したＶｏ(ｔ1 )，Ｖｉ(ｔ2
)，Ｖｉ(ｔ4 )，及びＶｏ(ｔ5 )から求められるセンサ
電流Ｉの差、即ち、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を
変化させる前の定常時のセンサ電流「｛Ｖｉ(ｔ2)−Ｖ
ｏ(ｔ1)｝／ＲS 」と、印加電圧を変化させてから所定
時間Ｔ２が経過した時のセンサ電流「｛Ｖｉ(ｔ4)−Ｖ
ｏ(ｔ5)｝／ＲS 」との差に基づいて、空燃比センサＡ
ＦＳの素子インピーダンスＺを算出している。
てのＳ２４０の処理により、Ｓ１１０，Ｓ１２０，Ｓ２
２０，及びＳ２３０で検出したＶｏ(ｔ1 )，Ｖｉ(ｔ2
)，Ｖｉ(ｔ4 )，及びＶｏ(ｔ5 )から求められるセンサ
電流Ｉの差、即ち、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を
変化させる前の定常時のセンサ電流「｛Ｖｉ(ｔ2)−Ｖ
ｏ(ｔ1)｝／ＲS 」と、印加電圧を変化させてから所定
時間Ｔ２が経過した時のセンサ電流「｛Ｖｉ(ｔ4)−Ｖ
ｏ(ｔ5)｝／ＲS 」との差に基づいて、空燃比センサＡ
ＦＳの素子インピーダンスＺを算出している。
【０１２８】また、Ｓ１３０の処理により、Ｓ１１０及
びＳ１２０の処理でセンサ電流Ｉとして検出した電圧Ｖ
ｉ(ｔ2 )，Ｖｏ(ｔ1 )から、空燃比センサＡＦＳの限界
電流値を算出して、その電流値に基づき混合気の空燃比
（排気ガス中の酸素濃度）を算出している。
びＳ１２０の処理でセンサ電流Ｉとして検出した電圧Ｖ
ｉ(ｔ2 )，Ｖｏ(ｔ1 )から、空燃比センサＡＦＳの限界
電流値を算出して、その電流値に基づき混合気の空燃比
（排気ガス中の酸素濃度）を算出している。
【０１２９】尚、本第１実施形態の空燃比検出装置１で
は、マイコン２内の簡易Ｄ／Ａ変換器１２０（特に出力
端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ３に関する部分）と、マルチプレ
クサ８と、ローパスフィルタ１０８と、演算増幅器ＯＰ
１，ＯＰ５と、抵抗器Ｒ２と、シャント抵抗器Ｒ３とか
らなる部分が、一方の電圧印加手段に相当しており、そ
のうちで、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０が複数電圧出力手段
に相当しており、それ以外のマルチプレクサ８を中心と
する部分が選択手段に相当している。また、マイコン２
内の簡易Ｄ／Ａ変換器１２０（特に出力端子ＤＡＣ４に
関する部分）と、演算増幅器ＯＰ４と、抵抗器Ｒ１３，
Ｒ１４とからなる部分が、他方の電圧印加手段に相当し
ている。
は、マイコン２内の簡易Ｄ／Ａ変換器１２０（特に出力
端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ３に関する部分）と、マルチプレ
クサ８と、ローパスフィルタ１０８と、演算増幅器ＯＰ
１，ＯＰ５と、抵抗器Ｒ２と、シャント抵抗器Ｒ３とか
らなる部分が、一方の電圧印加手段に相当しており、そ
のうちで、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０が複数電圧出力手段
に相当しており、それ以外のマルチプレクサ８を中心と
する部分が選択手段に相当している。また、マイコン２
内の簡易Ｄ／Ａ変換器１２０（特に出力端子ＤＡＣ４に
関する部分）と、演算増幅器ＯＰ４と、抵抗器Ｒ１３，
Ｒ１４とからなる部分が、他方の電圧印加手段に相当し
ている。
【０１３０】以上詳述したように本第１実施形態の空燃
比検出装置１では、混合気の空燃比を検出するために空
燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加したいプ
ラス側基準電圧Ｖｐｒと、空燃比センサＡＦＳの素子イ
ンピーダンスを検出するために空燃比センサＡＦＳのプ
ラス側端子ＡＦ＋に印加したい電圧であってプラス側基
準電圧Ｖｐｒとは異なる素子インピーダンス検出時用電
圧（（Ｖｐｒ＋△Ｖ），（Ｖｐｒ−△Ｖ））とを、簡易
Ｄ／Ａ変換器１２０の３つの出力端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ
３から予め出力させておき、その各電圧のうちの何れか
１つを、マルチプレクサ８により選択して、空燃比セン
サＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加するようにしてい
る。よって、マイコン２がマルチプレクサ８の選択端子
Ｗ０，Ｗ１への選択信号（即ち、マイコン２の端子ＰＢ
２０，ＰＢ２１の出力レベル）を切り替える動作を行え
ば、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋への印加
電圧が即座に変化するため、その印加電圧が実際に変化
してから所定時間Ｔ２が経過した時のセンサ電流Ｉを確
実に検出することができる。
比検出装置１では、混合気の空燃比を検出するために空
燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加したいプ
ラス側基準電圧Ｖｐｒと、空燃比センサＡＦＳの素子イ
ンピーダンスを検出するために空燃比センサＡＦＳのプ
ラス側端子ＡＦ＋に印加したい電圧であってプラス側基
準電圧Ｖｐｒとは異なる素子インピーダンス検出時用電
圧（（Ｖｐｒ＋△Ｖ），（Ｖｐｒ−△Ｖ））とを、簡易
Ｄ／Ａ変換器１２０の３つの出力端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ
３から予め出力させておき、その各電圧のうちの何れか
１つを、マルチプレクサ８により選択して、空燃比セン
サＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加するようにしてい
る。よって、マイコン２がマルチプレクサ８の選択端子
Ｗ０，Ｗ１への選択信号（即ち、マイコン２の端子ＰＢ
２０，ＰＢ２１の出力レベル）を切り替える動作を行え
ば、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋への印加
電圧が即座に変化するため、その印加電圧が実際に変化
してから所定時間Ｔ２が経過した時のセンサ電流Ｉを確
実に検出することができる。
【０１３１】このため、本第１実施形態の空燃比検出装
置１によれば、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を遅れ
なく変化させて、同センサＡＦＳの素子インピーダンス
を正確に検出できるようになり、延いては、空燃比セン
サＡＦＳを活性状態に維持するためのヒータ２３のフィ
ードバック制御や、空燃比センサＡＦＳの劣化度合の判
定を正確に行うことができるようになる。
置１によれば、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を遅れ
なく変化させて、同センサＡＦＳの素子インピーダンス
を正確に検出できるようになり、延いては、空燃比セン
サＡＦＳを活性状態に維持するためのヒータ２３のフィ
ードバック制御や、空燃比センサＡＦＳの劣化度合の判
定を正確に行うことができるようになる。
【０１３２】しかも、本第１実施形態の空燃比検出装置
１では、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０からマルチプレクサ８
へ、素子インピーダンス検出時用電圧として、プラス側
基準電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖだけ高い電圧（Ｖｐ
ｒ＋△Ｖ）と、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも所定電圧
△Ｖだけ低い電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）とを出力するように
して、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を正負両側に変
化させるようにしている。よって、図１１の空燃比検出
装置１００について図１２を用いて説明したように、印
加電圧を元の電圧に復帰させる際に空燃比センサＡＦＳ
が有する容量成分（固体電解質層２４の粒子の界面にお
ける粒界容量や、電極界面容量）における電荷の放電を
短時間で終了させることができ、その結果、空燃比セン
サＡＦＳの素子インピーダンスを検出した後のセンサ電
流を、早期に安定させることができる。
１では、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０からマルチプレクサ８
へ、素子インピーダンス検出時用電圧として、プラス側
基準電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖだけ高い電圧（Ｖｐ
ｒ＋△Ｖ）と、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも所定電圧
△Ｖだけ低い電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）とを出力するように
して、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を正負両側に変
化させるようにしている。よって、図１１の空燃比検出
装置１００について図１２を用いて説明したように、印
加電圧を元の電圧に復帰させる際に空燃比センサＡＦＳ
が有する容量成分（固体電解質層２４の粒子の界面にお
ける粒界容量や、電極界面容量）における電荷の放電を
短時間で終了させることができ、その結果、空燃比セン
サＡＦＳの素子インピーダンスを検出した後のセンサ電
流を、早期に安定させることができる。
【０１３３】また、本第１実施形態の空燃比検出装置１
では、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０によって、プラス側基準
電圧Ｖｐｒと素子インピーダンス検出時用電圧（（Ｖｐ
ｒ＋△Ｖ），（Ｖｐｒ−△Ｖ））とを生成するようにし
ているため、その３種類の電圧を任意に変更することが
できる。よって、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子Ａ
Ｆ＋に印加するプラス側基準電圧Ｖｐｒを任意に変化さ
せて、通常の空燃比検出時における空燃比センサＡＦＳ
の動作領域を最適化することができると共に、そのプラ
ス側基準電圧Ｖｐｒに応じて素子インピーダンス検出時
用電圧（（Ｖｐｒ＋△Ｖ），（Ｖｐｒ−△Ｖ））を変更
することにより、空燃比センサＡＦＳの素子インピーダ
ンスを確実に検出することができるようになる。
では、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０によって、プラス側基準
電圧Ｖｐｒと素子インピーダンス検出時用電圧（（Ｖｐ
ｒ＋△Ｖ），（Ｖｐｒ−△Ｖ））とを生成するようにし
ているため、その３種類の電圧を任意に変更することが
できる。よって、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子Ａ
Ｆ＋に印加するプラス側基準電圧Ｖｐｒを任意に変化さ
せて、通常の空燃比検出時における空燃比センサＡＦＳ
の動作領域を最適化することができると共に、そのプラ
ス側基準電圧Ｖｐｒに応じて素子インピーダンス検出時
用電圧（（Ｖｐｒ＋△Ｖ），（Ｖｐｒ−△Ｖ））を変更
することにより、空燃比センサＡＦＳの素子インピーダ
ンスを確実に検出することができるようになる。
【０１３４】その上、本第１実施形態の空燃比検出装置
１では、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の出力端子ＤＡＣ１〜
ＤＡＣ４のうち、マルチプレクサ８の入力端子Ｘ１〜Ｘ
３に接続されない出力端子ＤＡＣ４からの電圧を、空燃
比センサＡＦＳのマイナス側端子ＡＦ−に印加するよう
にしている。よって、空燃比センサＡＦＳのマイナス側
端子ＡＦ−に印加するマイナス側基準電圧Ｖｍをも変更
可能となり、空燃比センサＡＦＳの両端子ＡＦ＋，ＡＦ
−間への印加電圧をより広範囲に変更することができる
ため、空燃比検出時における空燃比センサＡＦＳの動作
領域を最適化するのに非常に有利である。
１では、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の出力端子ＤＡＣ１〜
ＤＡＣ４のうち、マルチプレクサ８の入力端子Ｘ１〜Ｘ
３に接続されない出力端子ＤＡＣ４からの電圧を、空燃
比センサＡＦＳのマイナス側端子ＡＦ−に印加するよう
にしている。よって、空燃比センサＡＦＳのマイナス側
端子ＡＦ−に印加するマイナス側基準電圧Ｖｍをも変更
可能となり、空燃比センサＡＦＳの両端子ＡＦ＋，ＡＦ
−間への印加電圧をより広範囲に変更することができる
ため、空燃比検出時における空燃比センサＡＦＳの動作
領域を最適化するのに非常に有利である。
【０１３５】また更に、本第１実施形態の空燃比検出装
置１では、図５に示したように、空燃比検出時のセンサ
電流がダイナミックレンジ内の基準値よりも大きい場合
には（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、空燃比センサＡＦＳへの印
加電圧を負側（即ち、小さくなる方）へ変化させて（Ｓ
１９０）、その印加電圧の変化に伴う電流変化から素子
インピーダンスを算出し、逆に、空燃比検出時のセンサ
電流が上記基準値よりも大きくない場合には（Ｓ１８
０：ＮＯ）、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を正側
（即ち、大きくなる方）へ変化させて（Ｓ２００）、そ
の印加電圧の変化に伴う電流変化から素子インピーダン
スを算出するようにしている。
置１では、図５に示したように、空燃比検出時のセンサ
電流がダイナミックレンジ内の基準値よりも大きい場合
には（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、空燃比センサＡＦＳへの印
加電圧を負側（即ち、小さくなる方）へ変化させて（Ｓ
１９０）、その印加電圧の変化に伴う電流変化から素子
インピーダンスを算出し、逆に、空燃比検出時のセンサ
電流が上記基準値よりも大きくない場合には（Ｓ１８
０：ＮＯ）、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を正側
（即ち、大きくなる方）へ変化させて（Ｓ２００）、そ
の印加電圧の変化に伴う電流変化から素子インピーダン
スを算出するようにしている。
【０１３６】このため、素子インピーダンスを検出する
際に、印加電圧をダイナミックレンジから外れる方向に
変化させてしまうことを確実に防止して、センサ電流を
ダイナミックレンジから外れることなく検出することが
でき、その結果、素子インピーダンスを常に正確に検出
することができるようになる。
際に、印加電圧をダイナミックレンジから外れる方向に
変化させてしまうことを確実に防止して、センサ電流を
ダイナミックレンジから外れることなく検出することが
でき、その結果、素子インピーダンスを常に正確に検出
することができるようになる。
【０１３７】次に、第２実施形態の空燃比検出装置につ
いて、図８〜図１０を用い説明する。まず図８は、第２
実施形態の空燃比検出装置３１の構成を表す回路図であ
る。尚、図８において、図１の空燃比検出装置１と同じ
部材及び電圧信号については、同一の符号を付している
ため、詳細な説明は省略する。
いて、図８〜図１０を用い説明する。まず図８は、第２
実施形態の空燃比検出装置３１の構成を表す回路図であ
る。尚、図８において、図１の空燃比検出装置１と同じ
部材及び電圧信号については、同一の符号を付している
ため、詳細な説明は省略する。
【０１３８】図８に示すように、本第２実施形態の空燃
比検出装置３１の回路構成は、第１実施形態の空燃比検
出装置１（図１）に対して、下記の，の２点で異な
っている。 ：第１実施形態のマルチプレクサ８に代えて、２つの
入力端子Ｘ１，Ｘ２に夫々入力される電圧のうちの何れ
か１つを、１つの選択端子Ｗ０の入力レベルに応じて、
自己の出力端子Ｙから択一的に出力するマルチプレクサ
９が設けられている。
比検出装置３１の回路構成は、第１実施形態の空燃比検
出装置１（図１）に対して、下記の，の２点で異な
っている。 ：第１実施形態のマルチプレクサ８に代えて、２つの
入力端子Ｘ１，Ｘ２に夫々入力される電圧のうちの何れ
か１つを、１つの選択端子Ｗ０の入力レベルに応じて、
自己の出力端子Ｙから択一的に出力するマルチプレクサ
９が設けられている。
【０１３９】尚、このマルチプレクサ９は、選択端子Ｗ
０の入力レベルがロウレベルであるときに、入力端子Ｘ
１に入力される電圧を出力端子Ｙから出力し、選択端子
Ｗ０の入力レベルがハイレベルであるときに、入力端子
Ｘ２に入力される電圧を出力端子Ｙから出力する。
０の入力レベルがロウレベルであるときに、入力端子Ｘ
１に入力される電圧を出力端子Ｙから出力し、選択端子
Ｗ０の入力レベルがハイレベルであるときに、入力端子
Ｘ２に入力される電圧を出力端子Ｙから出力する。
【０１４０】：マルチプレクサ９の入力端子Ｘ１，Ｘ
２は、その順にマイコン２の端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２
（簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の出力端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ
２）と夫々接続されており、また、マルチプレクサ９の
選択端子Ｗ０は、マイコン２の端子ＰＢ２０と接続され
ている。つまり、第１実施形態で用いたマイコン２の端
子ＤＡＣ３と端子ＰＢ２１は、使用されていない。
２は、その順にマイコン２の端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２
（簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の出力端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ
２）と夫々接続されており、また、マルチプレクサ９の
選択端子Ｗ０は、マイコン２の端子ＰＢ２０と接続され
ている。つまり、第１実施形態で用いたマイコン２の端
子ＤＡＣ３と端子ＰＢ２１は、使用されていない。
【０１４１】そして更に、本第２実施形態の空燃比検出
装置３１では、マイコン２が、第１実施形態の検出処理
（図４）に代えて、図９に示す検出処理を実行すること
により、第１実施形態の空燃比検出装置１と全く同様の
機能を達成している。そこで以下、本第２実施形態で実
行される検出処理について、図９のフローチャートに沿
って説明する。
装置３１では、マイコン２が、第１実施形態の検出処理
（図４）に代えて、図９に示す検出処理を実行すること
により、第１実施形態の空燃比検出装置１と全く同様の
機能を達成している。そこで以下、本第２実施形態で実
行される検出処理について、図９のフローチャートに沿
って説明する。
【０１４２】尚、図９の検出処理も４ｍｓ毎に実行され
る。また、マイコン２は、素子インピーダンスの検出タ
イミングが到来していない通常時においては、簡易Ｄ／
Ａ変換器１２０の２つの出力端子ＤＡ１，ＤＡＣ２か
ら、全く同じプラス側基準電圧Ｖｐｒを出力する。そし
て、マイコン２の端子ＰＢ２０の初期出力レベルは、マ
イコン２の端子ＤＡＣ１から出力される上記プラス側基
準電圧Ｖｐｒがマルチプレクサ９の出力端子Ｙから出力
されて空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加
されるように、ロウレベルとなっている。
る。また、マイコン２は、素子インピーダンスの検出タ
イミングが到来していない通常時においては、簡易Ｄ／
Ａ変換器１２０の２つの出力端子ＤＡ１，ＤＡＣ２か
ら、全く同じプラス側基準電圧Ｖｐｒを出力する。そし
て、マイコン２の端子ＰＢ２０の初期出力レベルは、マ
イコン２の端子ＤＡＣ１から出力される上記プラス側基
準電圧Ｖｐｒがマルチプレクサ９の出力端子Ｙから出力
されて空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加
されるように、ロウレベルとなっている。
【０１４３】図９に示すように、マイコン２が検出処理
の実行を開始すると、最初のＳ４１０〜Ｓ４３０にて、
図４のＳ１１０〜Ｓ１３０と全く同じ処理を行う。即
ち、まずＳ４１０で、端子ｃｈ１１に入力される電圧Ｖ
ｏを検出して、その検出した電圧Ｖｏを前述のＶｏ(ｔ1
)として記憶し、次のＳ４２０で、端子ｃｈ１２に入力
される電圧Ｖｉを検出して、その検出した電圧Ｖｉを前
述のＶｉ(ｔ2)として記憶する。そして、続くＳ４３０
にて、Ｓ４２０で検出した電圧Ｖｉ(ｔ2 )とＳ４１０で
検出した電圧Ｖｏ(ｔ1 )との差（Ｖｉ(ｔ2 )−Ｖｏ(ｔ1
)）を、シャント抵抗値ＲS で割ることにより、センサ
電流Ｉの電流値（限界電流値）を算出し、更にその電流
値から混合気の空燃比を算出する。
の実行を開始すると、最初のＳ４１０〜Ｓ４３０にて、
図４のＳ１１０〜Ｓ１３０と全く同じ処理を行う。即
ち、まずＳ４１０で、端子ｃｈ１１に入力される電圧Ｖ
ｏを検出して、その検出した電圧Ｖｏを前述のＶｏ(ｔ1
)として記憶し、次のＳ４２０で、端子ｃｈ１２に入力
される電圧Ｖｉを検出して、その検出した電圧Ｖｉを前
述のＶｉ(ｔ2)として記憶する。そして、続くＳ４３０
にて、Ｓ４２０で検出した電圧Ｖｉ(ｔ2 )とＳ４１０で
検出した電圧Ｖｏ(ｔ1 )との差（Ｖｉ(ｔ2 )−Ｖｏ(ｔ1
)）を、シャント抵抗値ＲS で割ることにより、センサ
電流Ｉの電流値（限界電流値）を算出し、更にその電流
値から混合気の空燃比を算出する。
【０１４４】次に、Ｓ４４０にて、図４のＳ１４０と同
様に、マイコン２内のＲＡＭに設定されているカウンタ
ＣＴの値が、素子インピーダンスの検出周期である所定
時間Ｔ１（＝１２８ｍｓ）に相当する「３１」であるか
否かを判定し、カウンタＣＴの値が「３１」でなけれ
ば、続くＳ４５０にて、カウンタＣＴの値を１インクリ
メントしてから、Ｓ４６０に進む。
様に、マイコン２内のＲＡＭに設定されているカウンタ
ＣＴの値が、素子インピーダンスの検出周期である所定
時間Ｔ１（＝１２８ｍｓ）に相当する「３１」であるか
否かを判定し、カウンタＣＴの値が「３１」でなけれ
ば、続くＳ４５０にて、カウンタＣＴの値を１インクリ
メントしてから、Ｓ４６０に進む。
【０１４５】Ｓ４６０では、端子ＰＢ２０の出力レベル
をロウレベルにすることにより、マルチプレクサ９に端
子ＤＡＣ１を選択させる。つまり、当該マイコン２の端
子ＤＡＣ１からのプラス側基準電圧Ｖｐｒがマルチプレ
クサ９の出力端子Ｙから出力されて空燃比センサＡＦＳ
のプラス側端子ＡＦ＋に印加されるようにする。
をロウレベルにすることにより、マルチプレクサ９に端
子ＤＡＣ１を選択させる。つまり、当該マイコン２の端
子ＤＡＣ１からのプラス側基準電圧Ｖｐｒがマルチプレ
クサ９の出力端子Ｙから出力されて空燃比センサＡＦＳ
のプラス側端子ＡＦ＋に印加されるようにする。
【０１４６】そして、続くＳ４７０にて、両端子ＤＡＣ
１，ＤＡＣ２の出力値（即ち、プラス側基準電圧Ｖｐ
ｒ）を変更する処理を行い、更に、続くＳ４８０にて、
端子ＤＡＣ４の出力値（即ち、マイナス側基準電圧Ｖ
ｍ）を変更する処理を行った後、当該検出処理を終了す
る。尚、上記Ｓ４７０とＳ４８０の処理は、図４のＳ１
６０及びＳ１７０と同様の手順で行われる。
１，ＤＡＣ２の出力値（即ち、プラス側基準電圧Ｖｐ
ｒ）を変更する処理を行い、更に、続くＳ４８０にて、
端子ＤＡＣ４の出力値（即ち、マイナス側基準電圧Ｖ
ｍ）を変更する処理を行った後、当該検出処理を終了す
る。尚、上記Ｓ４７０とＳ４８０の処理は、図４のＳ１
６０及びＳ１７０と同様の手順で行われる。
【０１４７】一方、上記Ｓ４４０でカウンタＣＴの値が
「３１」であると判定した場合には、素子インピーダン
スの検出タイミングが到来したと判断して、Ｓ４９０に
移行し、図４のＳ１８０と同様に、上記Ｓ４３０で今回
算出したセンサ電流Ｉの電流値が予め定められた基準値
よりも大きいか否かを判定する。
「３１」であると判定した場合には、素子インピーダン
スの検出タイミングが到来したと判断して、Ｓ４９０に
移行し、図４のＳ１８０と同様に、上記Ｓ４３０で今回
算出したセンサ電流Ｉの電流値が予め定められた基準値
よりも大きいか否かを判定する。
【０１４８】そして、Ｓ４９０で肯定判定した場合（つ
まり、現在のセンサ電流Ｉがダイナミックレンジ内の上
記基準値よりも大きい場合）には、続くＳ５００にて、
端子ＤＡＣ２の出力値を、前回のＳ４７０で設定したプ
ラス側基準電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖ（＝０．２
Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）に変更する処理を行
い、その後、Ｓ５２０に移行する。つまり、端子ＤＡＣ
２の出力値が端子ＤＡＣ１からのプラス側基準電圧Ｖｐ
ｒよりも△Ｖだけ低い電圧となるように、ＤＡＣ２目標
値レジスタ（図１３参照）のデジタル値を書き換え、そ
の後、Ｓ５２０に移行する。
まり、現在のセンサ電流Ｉがダイナミックレンジ内の上
記基準値よりも大きい場合）には、続くＳ５００にて、
端子ＤＡＣ２の出力値を、前回のＳ４７０で設定したプ
ラス側基準電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖ（＝０．２
Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）に変更する処理を行
い、その後、Ｓ５２０に移行する。つまり、端子ＤＡＣ
２の出力値が端子ＤＡＣ１からのプラス側基準電圧Ｖｐ
ｒよりも△Ｖだけ低い電圧となるように、ＤＡＣ２目標
値レジスタ（図１３参照）のデジタル値を書き換え、そ
の後、Ｓ５２０に移行する。
【０１４９】また、Ｓ４９０で否定判定した場合（つま
り、現在のセンサ電流Ｉがダイナミックレンジ内の上記
基準値よりも大きくない場合）には、Ｓ５１０に移行し
て、端子ＤＡＣ２の出力値を、前回のＳ４７０で設定し
たプラス側基準電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖ（＝０．
２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に変更する処理を
行い、その後、Ｓ５２０に進む。つまり、端子ＤＡＣ２
の出力値が端子ＤＡＣ１からのプラス側基準電圧Ｖｐｒ
よりも△Ｖだけ高い電圧となるように、ＤＡＣ２目標値
レジスタのデジタル値を書き換え、その後、Ｓ５２０に
進む。
り、現在のセンサ電流Ｉがダイナミックレンジ内の上記
基準値よりも大きくない場合）には、Ｓ５１０に移行し
て、端子ＤＡＣ２の出力値を、前回のＳ４７０で設定し
たプラス側基準電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖ（＝０．
２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に変更する処理を
行い、その後、Ｓ５２０に進む。つまり、端子ＤＡＣ２
の出力値が端子ＤＡＣ１からのプラス側基準電圧Ｖｐｒ
よりも△Ｖだけ高い電圧となるように、ＤＡＣ２目標値
レジスタのデジタル値を書き換え、その後、Ｓ５２０に
進む。
【０１５０】Ｓ５２０では、上記Ｓ５００或いは上記Ｓ
５１０の処理を行ってから、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の
最大応答遅延時間Ｔｄmax よりも長く設定された待ち時
間Ｔｗ（本実施形態では、２００μｓ）が経過したか否
かを判定し、その待ち時間Ｔｗが経過するまで待機す
る。そして、上記待ち時間Ｔｗが経過したと判定する
と、Ｓ５３０進んで、端子ＰＢ２０の出力レベルをハイ
レベルにすることにより、マルチプレクサ９に端子ＤＡ
Ｃ２を選択させる。つまり、当該マイコン２の端子ＤＡ
Ｃ２からの電圧（（Ｖｐｒ−△Ｖ）或いは（Ｖｐｒ＋△
Ｖ））がマルチプレクサ９の出力端子Ｙから出力されて
空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される
ようにする。
５１０の処理を行ってから、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の
最大応答遅延時間Ｔｄmax よりも長く設定された待ち時
間Ｔｗ（本実施形態では、２００μｓ）が経過したか否
かを判定し、その待ち時間Ｔｗが経過するまで待機す
る。そして、上記待ち時間Ｔｗが経過したと判定する
と、Ｓ５３０進んで、端子ＰＢ２０の出力レベルをハイ
レベルにすることにより、マルチプレクサ９に端子ＤＡ
Ｃ２を選択させる。つまり、当該マイコン２の端子ＤＡ
Ｃ２からの電圧（（Ｖｐｒ−△Ｖ）或いは（Ｖｐｒ＋△
Ｖ））がマルチプレクサ９の出力端子Ｙから出力されて
空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される
ようにする。
【０１５１】すると、上記Ｓ４９０で肯定判定されてＳ
５００の処理が実行されている場合には、図５（ａ）の
時刻ｔ3 と同様に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子
ＡＦ＋に印加される電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐ
ｒよりも△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−△
Ｖ）に変化し、逆に、上記Ｓ４９０で否定判定されてＳ
５１０の処理が実行されている場合には、図５（ｂ）の
時刻ｔ3 と同様に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子
ＡＦ＋に印加される電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐ
ｒよりも△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△
Ｖ）に変化することとなる。
５００の処理が実行されている場合には、図５（ａ）の
時刻ｔ3 と同様に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子
ＡＦ＋に印加される電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐ
ｒよりも△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−△
Ｖ）に変化し、逆に、上記Ｓ４９０で否定判定されてＳ
５１０の処理が実行されている場合には、図５（ｂ）の
時刻ｔ3 と同様に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子
ＡＦ＋に印加される電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐ
ｒよりも△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△
Ｖ）に変化することとなる。
【０１５２】次に、続くＳ５４０にて、Ｓ４９０と全く
同様に、Ｓ４３０で今回算出したセンサ電流Ｉの電流値
が上記基準値よりも大きいか否かを判定する。そして、
Ｓ５４０で肯定判定した場合には（Ｓ５４０：ＹＥ
Ｓ）、続くＳ５５０にて、端子ＤＡＣ１の出力値を、前
回のＳ４７０で設定したプラス側基準電圧Ｖｐｒよりも
所定電圧△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△
Ｖ）に変更する処理を行い、その後、Ｓ５７０に移行す
る。つまり、端子ＤＡＣ１の出力値がプラス側基準電圧
Ｖｐｒよりも△Ｖだけ高い電圧となるように、ＤＡＣ１
目標値レジスタ（図１３参照）のデジタル値を書き換
え、その後、Ｓ５７０に移行する。
同様に、Ｓ４３０で今回算出したセンサ電流Ｉの電流値
が上記基準値よりも大きいか否かを判定する。そして、
Ｓ５４０で肯定判定した場合には（Ｓ５４０：ＹＥ
Ｓ）、続くＳ５５０にて、端子ＤＡＣ１の出力値を、前
回のＳ４７０で設定したプラス側基準電圧Ｖｐｒよりも
所定電圧△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△
Ｖ）に変更する処理を行い、その後、Ｓ５７０に移行す
る。つまり、端子ＤＡＣ１の出力値がプラス側基準電圧
Ｖｐｒよりも△Ｖだけ高い電圧となるように、ＤＡＣ１
目標値レジスタ（図１３参照）のデジタル値を書き換
え、その後、Ｓ５７０に移行する。
【０１５３】また、Ｓ５４０で否定判定した場合には
（Ｓ５４０：ＮＯ）、Ｓ５６０に移行して、端子ＤＡＣ
１の出力値を、前回のＳ４７０で設定したプラス側基準
電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ低い
電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）に変更する処理を行い、その後、
Ｓ５７０に進む。つまり、端子ＤＡＣ１の出力値がプラ
ス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖだけ低い電圧となるよう
に、ＤＡＣ１目標値レジスタのデジタル値を書き換え、
その後、Ｓ５７０に進む。
（Ｓ５４０：ＮＯ）、Ｓ５６０に移行して、端子ＤＡＣ
１の出力値を、前回のＳ４７０で設定したプラス側基準
電圧Ｖｐｒよりも所定電圧△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ低い
電圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）に変更する処理を行い、その後、
Ｓ５７０に進む。つまり、端子ＤＡＣ１の出力値がプラ
ス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖだけ低い電圧となるよう
に、ＤＡＣ１目標値レジスタのデジタル値を書き換え、
その後、Ｓ５７０に進む。
【０１５４】Ｓ５７０では、上記Ｓ５３０の処理を行っ
てから、センサ電流Ｉの変化分△Ｉがピークになると予
想される所定時間Ｔ２（＝１３５μｓ）が経過したか否
かを判定し、その時間Ｔ２が経過するまで待機する。そ
して、上記時間Ｔ２が経過したと判定すると、図４のＳ
２２０〜Ｓ２４０と同様のＳ５８０〜Ｓ６００の処理を
行う。
てから、センサ電流Ｉの変化分△Ｉがピークになると予
想される所定時間Ｔ２（＝１３５μｓ）が経過したか否
かを判定し、その時間Ｔ２が経過するまで待機する。そ
して、上記時間Ｔ２が経過したと判定すると、図４のＳ
２２０〜Ｓ２４０と同様のＳ５８０〜Ｓ６００の処理を
行う。
【０１５５】即ち、まずＳ５８０で、端子ｃｈ１２に入
力される電圧Ｖｉを検出して、その検出した電圧Ｖｉを
前述のＶｉ(ｔ4 )として記憶し、次のＳ５９０で、端子
ｃｈ１１に入力される電圧Ｖｏを検出して、その検出し
た電圧Ｖｏを前述のＶｏ(ｔ5)として記憶する。そし
て、続くＳ６００にて、上記Ｓ４１０，Ｓ４２０，Ｓ５
８０，及びＳ５９０で今回検出したＶｏ(ｔ1 )，Ｖｉ
(ｔ2 )，Ｖｉ(ｔ4 )，及びＶｏ(ｔ5 )と、シャント抵抗
値ＲS とから、前述の式１を用いて空燃比センサＡＦＳ
の素子インピーダンスＺを算出する。
力される電圧Ｖｉを検出して、その検出した電圧Ｖｉを
前述のＶｉ(ｔ4 )として記憶し、次のＳ５９０で、端子
ｃｈ１１に入力される電圧Ｖｏを検出して、その検出し
た電圧Ｖｏを前述のＶｏ(ｔ5)として記憶する。そし
て、続くＳ６００にて、上記Ｓ４１０，Ｓ４２０，Ｓ５
８０，及びＳ５９０で今回検出したＶｏ(ｔ1 )，Ｖｉ
(ｔ2 )，Ｖｉ(ｔ4 )，及びＶｏ(ｔ5 )と、シャント抵抗
値ＲS とから、前述の式１を用いて空燃比センサＡＦＳ
の素子インピーダンスＺを算出する。
【０１５６】次に、Ｓ６１０にて、上記Ｓ５３０と上記
Ｓ５５０或いは上記Ｓ５６０の処理を行ってから、所定
時間Ｔ３（＝２００μｓ＞Ｔｄmax ）が経過したか否か
を判定し、その時間Ｔ３が経過するまで待機する。そし
て、上記時間Ｔ３が経過したと判定すると、Ｓ６２０に
進んで、端子ＰＢ２０の出力レベルをロウレベルにする
ことにより、マルチプレクサ９に端子ＤＡＣ１を選択さ
せる。つまり、当該マイコン２の端子ＤＡＣ１からの電
圧（（Ｖｐｒ＋△Ｖ）或いは（Ｖｐｒ−△Ｖ））がマル
チプレクサ９の出力端子Ｙから出力されて空燃比センサ
ＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加されるようにする。
Ｓ５５０或いは上記Ｓ５６０の処理を行ってから、所定
時間Ｔ３（＝２００μｓ＞Ｔｄmax ）が経過したか否か
を判定し、その時間Ｔ３が経過するまで待機する。そし
て、上記時間Ｔ３が経過したと判定すると、Ｓ６２０に
進んで、端子ＰＢ２０の出力レベルをロウレベルにする
ことにより、マルチプレクサ９に端子ＤＡＣ１を選択さ
せる。つまり、当該マイコン２の端子ＤＡＣ１からの電
圧（（Ｖｐｒ＋△Ｖ）或いは（Ｖｐｒ−△Ｖ））がマル
チプレクサ９の出力端子Ｙから出力されて空燃比センサ
ＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加されるようにする。
【０１５７】すると、上記Ｓ４９０及びＳ５４０で肯定
判定されてＳ５００及びＳ５５０の処理が実行されてい
る場合には、図５（ａ）の時刻ｔ6 と同様に、空燃比セ
ンサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される電圧Ｖｏ
が、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ（＝０．２Ｖ）
だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に変化し、逆に、上記Ｓ
４９０及びＳ５４０で否定判定されてＳ５１０及びＳ５
６０の処理が実行されている場合には、図５（ｂ）の時
刻ｔ6 と同様に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子Ａ
Ｆ＋に印加される電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐｒ
よりも△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−△
Ｖ）に変化することとなる。
判定されてＳ５００及びＳ５５０の処理が実行されてい
る場合には、図５（ａ）の時刻ｔ6 と同様に、空燃比セ
ンサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印加される電圧Ｖｏ
が、プラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖ（＝０．２Ｖ）
だけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）に変化し、逆に、上記Ｓ
４９０及びＳ５４０で否定判定されてＳ５１０及びＳ５
６０の処理が実行されている場合には、図５（ｂ）の時
刻ｔ6 と同様に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子Ａ
Ｆ＋に印加される電圧Ｖｏが、プラス側基準電圧Ｖｐｒ
よりも△Ｖ（＝０．２Ｖ）だけ低い電圧（Ｖｐｒ−△
Ｖ）に変化することとなる。
【０１５８】そして、続くＳ６３０にて、端子ＤＡＣ２
の出力値をプラス側基準電圧Ｖｐｒに戻す処理を行う。
つまり、端子ＤＡＣ２の出力値が前回のＳ４７０で設定
したプラス側基準電圧Ｖｐｒとなるように、ＤＡＣ２目
標値レジスタのデジタル値を書き換える。
の出力値をプラス側基準電圧Ｖｐｒに戻す処理を行う。
つまり、端子ＤＡＣ２の出力値が前回のＳ４７０で設定
したプラス側基準電圧Ｖｐｒとなるように、ＤＡＣ２目
標値レジスタのデジタル値を書き換える。
【０１５９】そして更に、続くＳ６４０にて、上記Ｓ６
２０と上記Ｓ６３０の処理を行ってから所定時間Ｔ４
（＝２００μｓ＞Ｔｄmax ）が経過したか否かを判定
し、その時間Ｔ４が経過するまで待機する。そして、上
記時間Ｔ４が経過したと判定すると、Ｓ６５０に進ん
で、端子ＰＢ２０の出力レベルをハイレベルにすること
により、マルチプレクサ９に端子ＤＡＣ２を選択させ
る。つまり、当該マイコン２の端子ＤＡＣ２からのプラ
ス側基準電圧Ｖｐｒがマルチプレクサ９の出力端子Ｙか
ら出力されて空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋
に印加されるようにする。
２０と上記Ｓ６３０の処理を行ってから所定時間Ｔ４
（＝２００μｓ＞Ｔｄmax ）が経過したか否かを判定
し、その時間Ｔ４が経過するまで待機する。そして、上
記時間Ｔ４が経過したと判定すると、Ｓ６５０に進ん
で、端子ＰＢ２０の出力レベルをハイレベルにすること
により、マルチプレクサ９に端子ＤＡＣ２を選択させ
る。つまり、当該マイコン２の端子ＤＡＣ２からのプラ
ス側基準電圧Ｖｐｒがマルチプレクサ９の出力端子Ｙか
ら出力されて空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋
に印加されるようにする。
【０１６０】すると、図５（ａ），（ｂ）の時刻ｔ7 と
同様に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印
加される電圧Ｖｏが、時刻ｔ3 以前の元のプラス側基準
電圧Ｖｐｒに戻ることとなる。次に、Ｓ６６０にて、カ
ウンタＣＴの値を「０」にリセットする。そして最後
に、続くＳ６７０にて、端子ＤＡＣ１の出力値をプラス
側基準電圧Ｖｐｒに戻す処理を行い、その後、当該検出
処理を終了する。つまり、端子ＤＡＣ１の出力値が前回
のＳ４７０で設定したプラス側基準電圧Ｖｐｒとなるよ
うに、ＤＡＣ１目標値レジスタのデジタル値を書き換え
てから、当該検出処理を終了する。
同様に、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋に印
加される電圧Ｖｏが、時刻ｔ3 以前の元のプラス側基準
電圧Ｖｐｒに戻ることとなる。次に、Ｓ６６０にて、カ
ウンタＣＴの値を「０」にリセットする。そして最後
に、続くＳ６７０にて、端子ＤＡＣ１の出力値をプラス
側基準電圧Ｖｐｒに戻す処理を行い、その後、当該検出
処理を終了する。つまり、端子ＤＡＣ１の出力値が前回
のＳ４７０で設定したプラス側基準電圧Ｖｐｒとなるよ
うに、ＤＡＣ１目標値レジスタのデジタル値を書き換え
てから、当該検出処理を終了する。
【０１６１】ここで、図９の検出処理の作用について、
図１０のタイムチャートを用いて具体的に説明する。
尚、図１０は、図９のＳ４９０及びＳ５４０で肯定判定
された場合、即ち、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子
ＡＦ＋に印加する電圧を、図５（ａ）の如く最初に負側
へ変化させてから正側へ変化させて元に戻す場合を例示
している。
図１０のタイムチャートを用いて具体的に説明する。
尚、図１０は、図９のＳ４９０及びＳ５４０で肯定判定
された場合、即ち、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子
ＡＦ＋に印加する電圧を、図５（ａ）の如く最初に負側
へ変化させてから正側へ変化させて元に戻す場合を例示
している。
【０１６２】まず、カウンタＣＴの値が「３０」である
場合に、Ｓ４６０〜Ｓ４８０の処理が、図１０の時刻ｔ
f で実行されたとする。すると、図１０に示すように、
マイコン２の各端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２，ＤＡＣ４から
の出力電圧は、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の最大応答遅延
時間Ｔｄmax 以内に順次変化することとなる。尚、この
時点では、マイコン２の端子ＤＡＣ１から出力されるプ
ラス側基準電圧Ｖｐｒが、マルチプレクサ８の出力端子
Ｙから出力されて空燃比センサＡＦＳのプラス側端子Ａ
Ｆ＋に印加されている。また、空燃比センサＡＦＳのマ
イナス側端子ＡＦ−には、マイコン２の端子ＤＡＣ４か
ら出力されるマイナス側基準電圧Ｖｍが常時印加され
る。
場合に、Ｓ４６０〜Ｓ４８０の処理が、図１０の時刻ｔ
f で実行されたとする。すると、図１０に示すように、
マイコン２の各端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２，ＤＡＣ４から
の出力電圧は、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の最大応答遅延
時間Ｔｄmax 以内に順次変化することとなる。尚、この
時点では、マイコン２の端子ＤＡＣ１から出力されるプ
ラス側基準電圧Ｖｐｒが、マルチプレクサ８の出力端子
Ｙから出力されて空燃比センサＡＦＳのプラス側端子Ａ
Ｆ＋に印加されている。また、空燃比センサＡＦＳのマ
イナス側端子ＡＦ−には、マイコン２の端子ＤＡＣ４か
ら出力されるマイナス側基準電圧Ｖｍが常時印加され
る。
【０１６３】その後、図１０の時刻ｔg で、図９の検出
処理が再び実行されて、Ｓ４４０によりカウンタＣＴの
値が「３１」であると判定され、更にＳ５００或いはＳ
５１０（この例ではＳ５００）の処理が実行されると、
マイコン２の端子ＤＡＣ２からの出力電圧が、簡易Ｄ／
Ａ変換器１２０の最大応答遅延時間Ｔｄmax 以内に、プ
ラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖだけ低い電圧（Ｖｐｒ
−△Ｖ）に変化することとなる。
処理が再び実行されて、Ｓ４４０によりカウンタＣＴの
値が「３１」であると判定され、更にＳ５００或いはＳ
５１０（この例ではＳ５００）の処理が実行されると、
マイコン２の端子ＤＡＣ２からの出力電圧が、簡易Ｄ／
Ａ変換器１２０の最大応答遅延時間Ｔｄmax 以内に、プ
ラス側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖだけ低い電圧（Ｖｐｒ
−△Ｖ）に変化することとなる。
【０１６４】そして、上記時刻ｔg から待ち時間Ｔｗ
（＞Ｔｄmax ）が経過し、図１０の時刻ｔh （図５の時
刻ｔ3 に相当）で、図９の検出処理におけるＳ５３０と
Ｓ５５０或いはＳ５６０（この例ではＳ５５０）の処理
が実行されると、マイコン２の端子ＤＡＣ２からの電圧
（Ｖｐｒ−△Ｖ）がマルチプレクサ８の出力端子Ｙから
出力されて、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋
に印加される電圧がプラス側基準電圧Ｖｐｒから上記電
圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）に即座に変化し、更にその後、マイ
コン２の端子ＤＡＣ１からの出力電圧が、簡易Ｄ／Ａ変
換器１２０の最大応答遅延時間Ｔｄmax 以内に、プラス
側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖだけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△
Ｖ）に変化することとなる。
（＞Ｔｄmax ）が経過し、図１０の時刻ｔh （図５の時
刻ｔ3 に相当）で、図９の検出処理におけるＳ５３０と
Ｓ５５０或いはＳ５６０（この例ではＳ５５０）の処理
が実行されると、マイコン２の端子ＤＡＣ２からの電圧
（Ｖｐｒ−△Ｖ）がマルチプレクサ８の出力端子Ｙから
出力されて、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋
に印加される電圧がプラス側基準電圧Ｖｐｒから上記電
圧（Ｖｐｒ−△Ｖ）に即座に変化し、更にその後、マイ
コン２の端子ＤＡＣ１からの出力電圧が、簡易Ｄ／Ａ変
換器１２０の最大応答遅延時間Ｔｄmax 以内に、プラス
側基準電圧Ｖｐｒよりも△Ｖだけ高い電圧（Ｖｐｒ＋△
Ｖ）に変化することとなる。
【０１６５】次に、上記時刻ｔh から所定時間Ｔ３（＞
Ｔｄmax ）が経過し、図１０の時刻ｔi （図５の時刻ｔ
6 に相当）で、図９の検出処理におけるＳ６２０とＳ６
３０の処理が実行されると、マイコン２の端子ＤＡＣ１
からの電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）がマルチプレクサ８の出力
端子Ｙから出力されて、空燃比センサＡＦＳのプラス側
端子ＡＦ＋に印加される電圧が上記電圧（Ｖｐｒ＋△
Ｖ）に即座に変化し、更にその後、マイコン２の端子Ｄ
ＡＣ２からの出力電圧が、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の最
大応答遅延時間Ｔｄmax 以内に、プラス側基準電圧Ｖｐ
ｒに戻ることとなる。
Ｔｄmax ）が経過し、図１０の時刻ｔi （図５の時刻ｔ
6 に相当）で、図９の検出処理におけるＳ６２０とＳ６
３０の処理が実行されると、マイコン２の端子ＤＡＣ１
からの電圧（Ｖｐｒ＋△Ｖ）がマルチプレクサ８の出力
端子Ｙから出力されて、空燃比センサＡＦＳのプラス側
端子ＡＦ＋に印加される電圧が上記電圧（Ｖｐｒ＋△
Ｖ）に即座に変化し、更にその後、マイコン２の端子Ｄ
ＡＣ２からの出力電圧が、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の最
大応答遅延時間Ｔｄmax 以内に、プラス側基準電圧Ｖｐ
ｒに戻ることとなる。
【０１６６】そして更に、上記時刻ｔi から所定時間Ｔ
４（＞Ｔｄmax ）が経過し、図１０の時刻ｔj （図５の
時刻ｔ7 に相当）で、図９の検出処理におけるＳ６５０
〜Ｓ６７０の処理が実行されると、マイコン２の端子Ｄ
ＡＣ２からのプラス側基準電圧Ｖｐｒがマルチプレクサ
８の出力端子Ｙから出力されて、空燃比センサＡＦＳの
プラス側端子ＡＦ＋に印加される電圧がプラス側基準電
圧Ｖｐｒに即座に変化し、更にその後、マイコン２の端
子ＤＡＣ１からの出力電圧が、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０
の最大応答遅延時間Ｔｄmax 以内に、プラス側基準電圧
Ｖｐｒに戻ることとなる。
４（＞Ｔｄmax ）が経過し、図１０の時刻ｔj （図５の
時刻ｔ7 に相当）で、図９の検出処理におけるＳ６５０
〜Ｓ６７０の処理が実行されると、マイコン２の端子Ｄ
ＡＣ２からのプラス側基準電圧Ｖｐｒがマルチプレクサ
８の出力端子Ｙから出力されて、空燃比センサＡＦＳの
プラス側端子ＡＦ＋に印加される電圧がプラス側基準電
圧Ｖｐｒに即座に変化し、更にその後、マイコン２の端
子ＤＡＣ１からの出力電圧が、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０
の最大応答遅延時間Ｔｄmax 以内に、プラス側基準電圧
Ｖｐｒに戻ることとなる。
【０１６７】その後、図１０の時刻ｔk で、図９の検出
処理が再び実行されると、この場合には、カウンタＣＴ
の値が「０」に戻っているため、Ｓ４４０により否定判
定されて（Ｓ４４０：ＮＯ）、Ｓ４６０〜Ｓ４８０の処
理が再び実行される。すると、前述した時刻ｔf の場合
と同様に、マイコン２の各端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２，Ｄ
ＡＣ４からの出力電圧が、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の最
大応答遅延時間Ｔｄmax 以内に順次変化することとな
る。
処理が再び実行されると、この場合には、カウンタＣＴ
の値が「０」に戻っているため、Ｓ４４０により否定判
定されて（Ｓ４４０：ＮＯ）、Ｓ４６０〜Ｓ４８０の処
理が再び実行される。すると、前述した時刻ｔf の場合
と同様に、マイコン２の各端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２，Ｄ
ＡＣ４からの出力電圧が、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の最
大応答遅延時間Ｔｄmax 以内に順次変化することとな
る。
【０１６８】以後は、図９の検出処理のＳ４４０により
カウンタＣＴの値が「３１」であると判定されるまで
（つまり、素子インピーダンスの検出タイミングが次に
到来するまで）、当該検出処理が実行される毎に、時刻
ｔf と同様の動作が繰り返されることとなる。
カウンタＣＴの値が「３１」であると判定されるまで
（つまり、素子インピーダンスの検出タイミングが次に
到来するまで）、当該検出処理が実行される毎に、時刻
ｔf と同様の動作が繰り返されることとなる。
【０１６９】尚、本第２実施形態では、Ｓ４４０〜Ｓ５
６０とＳ６１０〜Ｓ６７０の処理が、印加電圧変更手段
に相当している。そして、その中で、Ｓ５３０〜Ｓ５６
０が第１の処理に相当し、Ｓ６１０〜Ｓ６３０が第２の
処理に相当し、Ｓ６４０及びＳ６５０が第３の処理に相
当している。
６０とＳ６１０〜Ｓ６７０の処理が、印加電圧変更手段
に相当している。そして、その中で、Ｓ５３０〜Ｓ５６
０が第１の処理に相当し、Ｓ６１０〜Ｓ６３０が第２の
処理に相当し、Ｓ６４０及びＳ６５０が第３の処理に相
当している。
【０１７０】また、本第２実施形態においても、第１の
電流検出手段としてのＳ４１０及びＳ４２０の処理によ
り、Ｓ５３０の処理で空燃比センサＡＦＳのプラス側端
子ＡＦ＋への印加電圧を変化させる直前に、空燃比セン
サＡＦＳに流れる定常時のセンサ電流Ｉをシャント抵抗
器Ｒ３の両端の各電圧Ｖｉ(ｔ2 )，Ｖｏ(ｔ1 )として検
出し、また、第２の電流検出手段としてのＳ５７０〜Ｓ
５９０の処理により、Ｓ５３０の処理で上記プラス側端
子ＡＦ＋への印加電圧を変化させてから所定時間Ｔ２
（＝１３５μｓ）が経過した時に（Ｓ５７０：ＹＥ
Ｓ）、空燃比センサＡＦＳに流れるセンサ電流Ｉをシャ
ント抵抗器Ｒ３の両端の各電圧Ｖｉ(ｔ4 )，Ｖｏ(ｔ5 )
として検出している。そして、インピーダンス算出手段
としてのＳ６００の処理により、空燃比センサＡＦＳの
素子インピーダンスＺを算出している。
電流検出手段としてのＳ４１０及びＳ４２０の処理によ
り、Ｓ５３０の処理で空燃比センサＡＦＳのプラス側端
子ＡＦ＋への印加電圧を変化させる直前に、空燃比セン
サＡＦＳに流れる定常時のセンサ電流Ｉをシャント抵抗
器Ｒ３の両端の各電圧Ｖｉ(ｔ2 )，Ｖｏ(ｔ1 )として検
出し、また、第２の電流検出手段としてのＳ５７０〜Ｓ
５９０の処理により、Ｓ５３０の処理で上記プラス側端
子ＡＦ＋への印加電圧を変化させてから所定時間Ｔ２
（＝１３５μｓ）が経過した時に（Ｓ５７０：ＹＥ
Ｓ）、空燃比センサＡＦＳに流れるセンサ電流Ｉをシャ
ント抵抗器Ｒ３の両端の各電圧Ｖｉ(ｔ4 )，Ｖｏ(ｔ5 )
として検出している。そして、インピーダンス算出手段
としてのＳ６００の処理により、空燃比センサＡＦＳの
素子インピーダンスＺを算出している。
【０１７１】つまり、本第２実施形態の空燃比検出装置
３１では、図１０の時刻ｔg から時刻ｔh までの間に示
したように、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋
への印加電圧を変化させる前に、予め、簡易Ｄ／Ａ変換
器１２０に指令を与えて、第１の出力端子としての出力
端子ＤＡＣ１からプラス側基準電圧Ｖｐｒを出力させる
と共に、第２の出力端子としての出力端子ＤＡＣ２から
プラス側基準電圧Ｖｐｒとは異なる第１電圧（（Ｖｐｒ
−△Ｖ）或いは（Ｖｐｒ＋△Ｖ））を出力させ、更にそ
の状態で、出力端子ＤＡＣ１からのプラス側基準電圧Ｖ
ｐｒがプラス側端子ＡＦ＋へ印加されるように、マルチ
プレクサ９の選択端子Ｗ０へ選択信号を出力しておくよ
うにしている（Ｓ４６０，Ｓ４７０，Ｓ４９０〜５２
０）。
３１では、図１０の時刻ｔg から時刻ｔh までの間に示
したように、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋
への印加電圧を変化させる前に、予め、簡易Ｄ／Ａ変換
器１２０に指令を与えて、第１の出力端子としての出力
端子ＤＡＣ１からプラス側基準電圧Ｖｐｒを出力させる
と共に、第２の出力端子としての出力端子ＤＡＣ２から
プラス側基準電圧Ｖｐｒとは異なる第１電圧（（Ｖｐｒ
−△Ｖ）或いは（Ｖｐｒ＋△Ｖ））を出力させ、更にそ
の状態で、出力端子ＤＡＣ１からのプラス側基準電圧Ｖ
ｐｒがプラス側端子ＡＦ＋へ印加されるように、マルチ
プレクサ９の選択端子Ｗ０へ選択信号を出力しておくよ
うにしている（Ｓ４６０，Ｓ４７０，Ｓ４９０〜５２
０）。
【０１７２】そして、素子インピーダンスを検出するた
めに上記プラス側端子ＡＦ＋への印加電圧を変化させる
際には、まず、図１０の時刻ｔh に示したように、出力
端子ＤＡＣ２からの前記第１電圧（（Ｖｐｒ−△Ｖ）或
いは（Ｖｐｒ＋△Ｖ））がプラス側端子ＡＦ＋へ印加さ
れるように、マルチプレクサ８の選択端子Ｗ０への選択
信号（即ち、マイコン２の端子ＰＢ２０の出力レベル）
を切り替えると共に、その後、プラス側基準電圧Ｖｐｒ
を基準として前記第１電圧とは反対極性の第２電圧
（（Ｖｐｒ＋△Ｖ）或いは（Ｖｐｒ−△Ｖ））が出力端
子ＤＡＣ１から出力されるように、簡易Ｄ／Ａ変換器１
２０へ指令を与えるようにしている（Ｓ５３０〜Ｓ５６
０）。
めに上記プラス側端子ＡＦ＋への印加電圧を変化させる
際には、まず、図１０の時刻ｔh に示したように、出力
端子ＤＡＣ２からの前記第１電圧（（Ｖｐｒ−△Ｖ）或
いは（Ｖｐｒ＋△Ｖ））がプラス側端子ＡＦ＋へ印加さ
れるように、マルチプレクサ８の選択端子Ｗ０への選択
信号（即ち、マイコン２の端子ＰＢ２０の出力レベル）
を切り替えると共に、その後、プラス側基準電圧Ｖｐｒ
を基準として前記第１電圧とは反対極性の第２電圧
（（Ｖｐｒ＋△Ｖ）或いは（Ｖｐｒ−△Ｖ））が出力端
子ＤＡＣ１から出力されるように、簡易Ｄ／Ａ変換器１
２０へ指令を与えるようにしている（Ｓ５３０〜Ｓ５６
０）。
【０１７３】次いで、出力端子ＤＡＣ１の電圧が変化す
るまでの遅延時間Ｔｄmax よりも長く設定された時間Ｔ
３が経過すると、図１０の時刻ｔi に示したように、出
力端子ＤＡＣ１からの前記第２電圧（（Ｖｐｒ＋△Ｖ）
或いは（Ｖｐｒ−△Ｖ））がプラス側端子ＡＦ＋へ印加
されるように、マルチプレクサ８の選択端子Ｗ０への選
択信号を切り替えると共に、その後、プラス側基準電圧
Ｖｐｒが出力端子ＤＡＣ２から出力されるように、簡易
Ｄ／Ａ変換器１２０へ指令を与えるようにしている（Ｓ
６１０〜Ｓ６３０）。
るまでの遅延時間Ｔｄmax よりも長く設定された時間Ｔ
３が経過すると、図１０の時刻ｔi に示したように、出
力端子ＤＡＣ１からの前記第２電圧（（Ｖｐｒ＋△Ｖ）
或いは（Ｖｐｒ−△Ｖ））がプラス側端子ＡＦ＋へ印加
されるように、マルチプレクサ８の選択端子Ｗ０への選
択信号を切り替えると共に、その後、プラス側基準電圧
Ｖｐｒが出力端子ＤＡＣ２から出力されるように、簡易
Ｄ／Ａ変換器１２０へ指令を与えるようにしている（Ｓ
６１０〜Ｓ６３０）。
【０１７４】そして最後に、出力端子ＤＡＣ２の電圧が
変化するまでの遅延時間Ｔｄmax よりも長く設定された
時間Ｔ４が経過すると、図１０の時刻ｔj に示したよう
に、出力端子ＤＡＣ２からのプラス側基準電圧Ｖｐｒが
プラス側端子ＡＦ＋へ印加されるように、マルチプレク
サ８の選択端子Ｗ０への選択信号を切り替えるようにし
ている（Ｓ６４０，Ｓ６５０）。
変化するまでの遅延時間Ｔｄmax よりも長く設定された
時間Ｔ４が経過すると、図１０の時刻ｔj に示したよう
に、出力端子ＤＡＣ２からのプラス側基準電圧Ｖｐｒが
プラス側端子ＡＦ＋へ印加されるように、マルチプレク
サ８の選択端子Ｗ０への選択信号を切り替えるようにし
ている（Ｓ６４０，Ｓ６５０）。
【０１７５】以上のように本第２実施形態の空燃比検出
装置３１では、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の２つの出力端
子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２から夫々出力される電圧を、空燃
比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋へ交互に切り替え
て印加させると共に、その切替を行う毎に（換言すれ
ば、次の切替を行う前に）、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０に
対して、次の切替時に上記プラス側端子ＡＦ＋へ印加す
べき電圧が現在選択されていない方の出力端子から出力
されるように指令を与えておくようにしている。
装置３１では、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の２つの出力端
子ＤＡＣ１，ＤＡＣ２から夫々出力される電圧を、空燃
比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋へ交互に切り替え
て印加させると共に、その切替を行う毎に（換言すれ
ば、次の切替を行う前に）、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０に
対して、次の切替時に上記プラス側端子ＡＦ＋へ印加す
べき電圧が現在選択されていない方の出力端子から出力
されるように指令を与えておくようにしている。
【０１７６】このため、本第２実施形態の空燃比検出装
置３１によれば、第１実施形態の空燃比検出装置１に対
して、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の出力端子とマルチプレ
クサ９の入力端子とを１つずつ削減した構成であるにも
拘らず、第１実施形態の空燃比検出装置１と全く同様の
効果を得ることができる。よって、回路構成の最小化と
低コスト化を図ることができる。
置３１によれば、第１実施形態の空燃比検出装置１に対
して、簡易Ｄ／Ａ変換器１２０の出力端子とマルチプレ
クサ９の入力端子とを１つずつ削減した構成であるにも
拘らず、第１実施形態の空燃比検出装置１と全く同様の
効果を得ることができる。よって、回路構成の最小化と
低コスト化を図ることができる。
【０１７７】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものでは
なく、種々の態様を採ることができる。例えば、上記第
１及び第２実施形態の空燃比検出装置１，３１では、素
子インピーダンスの検出を行う際に、空燃比センサＡＦ
Ｓのプラス側端子ＡＦ＋への印加電圧を変化させるよう
にしたが、マイナス側端子ＡＦ−への印加電圧を変化さ
せるように構成しても良い。
たが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものでは
なく、種々の態様を採ることができる。例えば、上記第
１及び第２実施形態の空燃比検出装置１，３１では、素
子インピーダンスの検出を行う際に、空燃比センサＡＦ
Ｓのプラス側端子ＡＦ＋への印加電圧を変化させるよう
にしたが、マイナス側端子ＡＦ−への印加電圧を変化さ
せるように構成しても良い。
【０１７８】また、上記各実施形態の空燃比検出装置
１，３１では、マイコン２の端子ＤＡＣ４から出力され
る電圧を、空燃比センサＡＦＳのマイナス側端子ＡＦ−
に印加するようにしたが、そのマイナス側端子ＡＦ−に
印加するマイナス側基準電圧Ｖｍを可変にしない場合に
は、演算増幅器ＯＰ６の非反転入力端子に、マイコン２
の端子ＤＡＣ４からではなく、例えば抵抗器による分圧
によって生成した固定電圧を入力させるようにしても良
い。また、上記マイナス側端子ＡＦ−を、予め設定され
た固定電位（例えば接地電位）に直接接続しておくよう
にしても良い。
１，３１では、マイコン２の端子ＤＡＣ４から出力され
る電圧を、空燃比センサＡＦＳのマイナス側端子ＡＦ−
に印加するようにしたが、そのマイナス側端子ＡＦ−に
印加するマイナス側基準電圧Ｖｍを可変にしない場合に
は、演算増幅器ＯＰ６の非反転入力端子に、マイコン２
の端子ＤＡＣ４からではなく、例えば抵抗器による分圧
によって生成した固定電圧を入力させるようにしても良
い。また、上記マイナス側端子ＡＦ−を、予め設定され
た固定電位（例えば接地電位）に直接接続しておくよう
にしても良い。
【０１７９】一方、上記第１実施形態の空燃比検出装置
１では、マイコン２の端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ３からマル
チプレクサ８へ３種類の電圧を出力して、空燃比センサ
ＡＦＳへの印加電圧を正負両側に変化させるようにした
が、マイコン２の端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ３のうちの何れ
か一方を用いずに、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を
正側だけ或いは負側だけに変化させるようにしても良
い。
１では、マイコン２の端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ３からマル
チプレクサ８へ３種類の電圧を出力して、空燃比センサ
ＡＦＳへの印加電圧を正負両側に変化させるようにした
が、マイコン２の端子ＤＡＣ１，ＤＡＣ３のうちの何れ
か一方を用いずに、空燃比センサＡＦＳへの印加電圧を
正側だけ或いは負側だけに変化させるようにしても良
い。
【０１８０】また、上記第１実施形態の空燃比検出装置
１において、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋
に印加するプラス側基準電圧Ｖｐｒを可変にしない場合
には、マルチプレクサ８の入力端子Ｘ１〜Ｘ３に、マイ
コン２の端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ３からではなく、例えば
抵抗器による分圧によって生成した３種類の固定電圧を
入力させるようにしても良い。
１において、空燃比センサＡＦＳのプラス側端子ＡＦ＋
に印加するプラス側基準電圧Ｖｐｒを可変にしない場合
には、マルチプレクサ８の入力端子Ｘ１〜Ｘ３に、マイ
コン２の端子ＤＡＣ１〜ＤＡＣ３からではなく、例えば
抵抗器による分圧によって生成した３種類の固定電圧を
入力させるようにしても良い。
【０１８１】一方更に、上記各実施形態の空燃比検出装
置１，３１は、酸素濃度センサとして、図２に示したコ
ップ型の空燃比センサＡＦＳを用い、同センサＡＦＳに
流れる限界電流から空燃比を検出するものであったが、
本発明は、酸素濃度センサとして、所謂ポンピングセル
とセンシングセルとを成す２層の固体電解質層を備えた
積層型空燃比センサを用いた場合にも、同様に適用する
ことができる。
置１，３１は、酸素濃度センサとして、図２に示したコ
ップ型の空燃比センサＡＦＳを用い、同センサＡＦＳに
流れる限界電流から空燃比を検出するものであったが、
本発明は、酸素濃度センサとして、所謂ポンピングセル
とセンシングセルとを成す２層の固体電解質層を備えた
積層型空燃比センサを用いた場合にも、同様に適用する
ことができる。
【図１】 第１実施形態の空燃比検出装置の構成を表す
回路図である。
回路図である。
【図２】 空燃比センサの構成を示す断面図である。
【図３】 空燃比センサの電圧−電流特性を示すグラフ
である。
である。
【図４】 第１実施形態の空燃比検出装置に備えられた
マイコンが実行する検出処理を表すフローチャートであ
る。
マイコンが実行する検出処理を表すフローチャートであ
る。
【図５】 第１実施形態の空燃比検出装置に備えられた
マルチプレクサにより空燃比センサへの印加電圧を変化
させる動作を説明するタイムチャートである。
マルチプレクサにより空燃比センサへの印加電圧を変化
させる動作を説明するタイムチャートである。
【図６】 図４の検出処理の作用を説明するタイムチャ
ートである。
ートである。
【図７】 図６にて楕円で囲んだ部分の詳細を説明する
タイムチャートである。
タイムチャートである。
【図８】 第２実施形態の空燃比検出装置の構成を表す
回路図である。
回路図である。
【図９】 第２実施形態の空燃比検出装置に備えられた
マイコンが実行する検出処理を表すフローチャートチャ
ートである。
マイコンが実行する検出処理を表すフローチャートチャ
ートである。
【図１０】 図９の検出処理の作用を説明するタイムチ
ャートである。
ャートである。
【図１１】 本発明が解決しようとする課題を有した空
燃比検出装置の構成を表す回路図である。
燃比検出装置の構成を表す回路図である。
【図１２】 空燃比センサの素子インピーダンスを検出
するための手順を表すタイムチャートである。
するための手順を表すタイムチャートである。
【図１３】 簡易Ｄ／Ａ変換器（回路構成が小規模で且
つ安価なＤ／Ａ変換器）の構成を表す概略構成図であ
る。
つ安価なＤ／Ａ変換器）の構成を表す概略構成図であ
る。
【図１４】 本発明が解決しようとする課題を説明する
ためのタイムチャートである。
ためのタイムチャートである。
１，３１…空燃比検出装置 ２…マイコン（マイクロ
コンピュータ） ４，６…入力回路 ８，９…マルチプレクサ １０
…排気管 ＡＦＳ…空燃比センサ ＡＦ＋…プラス側端子 Ａ
Ｆ−…マイナス側端子 Ｒ３…シャント抵抗器 ＯＰ１〜ＯＰ６…演算増幅器 １０８…ローパスフィルタ １２０…簡易Ｄ／Ａ変換器（回路構成が小規模で且つ安
価なＤ／Ａ変換器）
コンピュータ） ４，６…入力回路 ８，９…マルチプレクサ １０
…排気管 ＡＦＳ…空燃比センサ ＡＦ＋…プラス側端子 Ａ
Ｆ−…マイナス側端子 Ｒ３…シャント抵抗器 ＯＰ１〜ＯＰ６…演算増幅器 １０８…ローパスフィルタ １２０…簡易Ｄ／Ａ変換器（回路構成が小規模で且つ安
価なＤ／Ａ変換器）
Claims (8)
- 【請求項１】 電圧の印加に伴い被検出ガス中の酸素濃
度に応じた電流が流れる酸素濃度センサの一対の端子
へ、前記被検出ガス中の酸素濃度を検出するための酸素
濃度検出用電圧を夫々印加する２つの電圧印加手段のう
ち、一方の電圧印加手段の出力電圧を前記酸素濃度セン
サの素子インピーダンスを検出するために変化させる印
加電圧変更手段と、 前記酸素濃度センサに定常時に流れる電流を検出する第
１の電流検出手段と、 前記印加電圧変更手段が前記一方の電圧印加手段の出力
電圧を変化させる動作を行ってから予め定められた所定
時間が経過した時に、前記酸素濃度センサに流れる電流
を検出する第２の電流検出手段と、 前記第１の電流検出手段により検出された電流と前記第
２の電流検出手段により検出された電流との差に基づ
き、前記酸素濃度センサの素子インピーダンスを算出す
るインピーダンス算出手段と、 を備えた酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置
において、 前記一方の電圧印加手段は、前記酸素濃度検出用電圧を
含む複数種類の電圧を夫々出力する複数電圧出力手段
と、該複数電圧出力手段から出力される電圧のうちの何
れか１つを、選択信号に応じて前記酸素濃度センサの一
方の端子へ択一的に印加する選択手段とを備え、 前記印加電圧変更手段は、前記選択手段へ出力する選択
信号を切り替えることにより、前記一方の電圧印加手段
の出力電圧を前記酸素濃度検出用電圧から変化させるよ
う構成されていること、 を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出
装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の酸素濃度センサの素子
インピーダンス検出装置において、 前記第１の電流検出手段は、前記印加電圧変更手段が前
記一方の電圧印加手段の出力電圧を変化させる動作を行
う直前に、前記酸素濃度センサに流れる電流を検出する
よう構成されていること、 を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出
装置。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の酸素濃度
センサの素子インピーダンス検出装置において、 前記複数電圧出力手段は、前記酸素濃度検出用電圧と、
前記酸素濃度検出用電圧よりも高い電圧と、前記酸素濃
度検出用電圧よりも低い電圧との、３種類の電圧を夫々
出力するよう構成されており、 前記印加電圧変更手段は、前記選択手段へ出力する選択
信号を切り替えることにより、前記一方の電圧印加手段
の出力電圧を前記酸素濃度検出用電圧から正負両側に変
化させるよう構成されていること、 を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出
装置。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の何れかに記載
の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置におい
て、 前記複数電圧出力手段は、複数の出力端子を有するデジ
タル／アナログ変換器からなり、前記各出力端子から前
記複数種類の電圧を夫々出力すること、 を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出
装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４の何れかに記載
の酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置におい
て、 前記２つの電圧印加手段のうちの他方の電圧印加手段
は、その出力電圧が任意に変更可能に構成されているこ
と、 を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出
装置。 - 【請求項６】 電圧の印加に伴い被検出ガス中の酸素濃
度に応じた電流が流れる酸素濃度センサの一対の端子
へ、前記被検出ガス中の酸素濃度を検出するための酸素
濃度検出用電圧を夫々印加する２つの電圧印加手段のう
ち、一方の電圧印加手段の出力電圧を前記酸素濃度セン
サの素子インピーダンスを検出するために変化させる印
加電圧変更手段と、 前記酸素濃度センサに定常時に流れる電流を検出する第
１の電流検出手段と、 前記印加電圧変更手段が前記一方の電圧印加手段の出力
電圧を変化させる動作を行ってから予め定められた所定
時間が経過した時に、前記酸素濃度センサに流れる電流
を検出する第２の電流検出手段と、 前記第１の電流検出手段により検出された電流と前記第
２の電流検出手段により検出された電流との差に基づ
き、前記酸素濃度センサの素子インピーダンスを算出す
るインピーダンス算出手段と、 を備えた酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置
において、 前記一方の電圧印加手段は、 少なくとも第１の出力端子と第２の出力端子との２つの
出力端子を有するデジタル／アナログ変換器と、 該デジタル／アナログ変換器の前記２つの出力端子から
夫々出力される電圧のうちの何れか１つを、選択信号に
応じて前記酸素濃度センサの一方の端子へ択一的に印加
する選択手段とを備え、 前記印加電圧変更手段は、 前記一方の電圧印加手段の出力電圧を変化させる前に、 予め、前記デジタル／アナログ変換器へ指令を与えて、
前記第１の出力端子から前記酸素濃度検出用電圧を出力
させると共に、前記第２の出力端子から前記酸素濃度検
出用電圧とは異なる第１電圧を出力させ、更にその状態
で、前記第１の出力端子からの前記酸素濃度検出用電圧
が前記酸素濃度センサの一方の端子へ印加されるよう
に、前記選択手段へ選択信号を出力しておき、 前記一方の電圧印加手段の出力電圧を変化させる際に
は、 まず、前記第２の出力端子からの前記第１電圧が前記酸
素濃度センサの一方の端子へ印加されるように、前記選
択手段への選択信号を切り替えると共に、その後、前記
酸素濃度検出用電圧を基準として前記第１電圧とは反対
極性の第２電圧が前記第１の出力端子から出力されるよ
うに、前記デジタル／アナログ変換器へ指令を与える第
１の処理を行い、 次いで、前記第１の処理を行ってから前記第１の出力端
子の電圧が変化するまでの遅延時間よりも長く設定され
た時間が経過すると、前記第１の出力端子からの前記第
２電圧が前記酸素濃度センサの一方の端子へ印加される
ように、前記選択手段への選択信号を切り替えると共
に、その後、前記酸素濃度検出用電圧が前記第２の出力
端子から出力されるように、前記デジタル／アナログ変
換器へ指令を与える第２の処理を行い、 次いで、前記第２の処理を行ってから前記第２の出力端
子の電圧が変化するまでの遅延時間よりも長く設定され
た時間が経過すると、前記第２の出力端子からの前記酸
素濃度検出用電圧が前記酸素濃度センサの一方の端子へ
印加されるように、前記選択手段への選択信号を切り替
える第３の処理を行うよう構成されていること、 を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出
装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載の酸素濃度センサの素子
インピーダンス検出装置において、 前記第１の電流検出手段は、前記印加電圧変更手段が前
記一方の電圧印加手段の出力電圧を変化させる動作を行
う直前に、前記酸素濃度センサに流れる電流を検出する
よう構成されていること、 を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出
装置。 - 【請求項８】 請求項６又は請求項７に記載の酸素濃度
センサの素子インピーダンス検出装置において、 前記２つの電圧印加手段のうちの他方の電圧印加手段
は、その出力電圧が任意に変更可能に構成されているこ
と、 を特徴とする酸素濃度センサの素子インピーダンス検出
装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10008926A JPH11211692A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置 |
| US09/226,221 US6242928B1 (en) | 1998-01-16 | 1999-01-07 | Method and apparatus for detecting resistance of oxygen concentration sensor |
| US09/733,073 US6467954B2 (en) | 1998-01-16 | 2000-12-11 | Resistance component detecting apparatus for an oxygen concentration sensor and oxygen-concentration detecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10008926A JPH11211692A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | 酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11211692A true JPH11211692A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11706277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10008926A Pending JPH11211692A (ja) | 1998-01-16 | 1998-01-20 | 酸素濃度センサの素子インピーダンス検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11211692A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018191291A (ja) * | 2017-05-04 | 2018-11-29 | アナログ・デヴァイシズ・グローバル | 多重ストリングの多重出力デジタル−アナログ変換器 |
-
1998
- 1998-01-20 JP JP10008926A patent/JPH11211692A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018191291A (ja) * | 2017-05-04 | 2018-11-29 | アナログ・デヴァイシズ・グローバル | 多重ストリングの多重出力デジタル−アナログ変換器 |
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