特許 5718883 ＮＯｘ検出装置及びＮＯｘセンサシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5718883

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】ＮＯｘ検出装置及びＮＯｘセンサシステム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/26 20060101AFI20150423BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20150423BHJP

   G01N 27/409 20060101ALI20150423BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/26 371A

   G01N27/46 331

   G01N27/58 B

【請求項の数】5

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2012-251343(P2012-251343)

(22)【出願日】2012年11月15日

(65)【公開番号】特開2014-98657(P2014-98657A)

(43)【公開日】2014年5月29日

【審査請求日】2014年10月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】小野木 裕崇

(72)【発明者】

【氏名】寺本 諭司

(72)【発明者】

【氏名】加藤 健次

【審査官】 土岐 和雅

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２１０４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３２８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０２３５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３９６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３１４７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２３１４２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−２１８５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７１４３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ２７／２６〜２７／４９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＮＯｘセンサに接続されて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置であって、
前記ＮＯｘセンサは、第１測定室の内部と外部に設けられた一対の第１電極を有すると共に、前記第１測定室に導入される前記被測定ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、前記第１測定室の内部の酸素濃度を調整する第１ポンピングセルと、前記第１測定室に連通するＮＯｘ測定室の内部と外部に設けられた一対の第２電極を有すると共に、前記第１測定室にて酸素濃度が調整された前記被測定ガス中のＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が前記一対の第２電極間に流れる第２ポンピングセルと、を備えており、
前記第２ポンピング電流に基づいて第１ＮＯｘ濃度を演算する第１濃度演算手段と、
前記第１ＮＯｘ濃度の補正度合を決定するための濃度変動補正情報を、前記第１ＮＯｘ濃度を用いて設定する補正情報設定手段と、
外部より入力される被測定ガス圧力情報と、前記濃度変動補正情報とに基づき、前記第１ＮＯｘ濃度を補正することで、ＮＯｘ濃度を算出する補正演算手段と、
を備えることを特徴とするＮＯｘ検出装置。

【請求項2】

前記補正演算手段は、前記被測定ガス圧力情報についてのｎ次関数を用いて前記第１ＮＯｘ濃度を補正しており、
前記ｎ次関数は、二次以上の関数であり、
前記濃度変動補正情報は、前記ｎ次関数の各項の係数であること、
を特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ検出装置。

【請求項3】

前記第１濃度演算手段は、前記第２ポンピング電流に基づいて第２ＮＯｘ濃度を演算すると共に、該第２ＮＯｘ濃度を前記ＮＯｘセンサ毎に予め設定される圧力変動補正情報に基づき補正し、補正後の前記第２ＮＯｘ濃度を前記第１ＮＯｘ濃度として算出すること、
を特徴とする請求項１又は２に記載のＮＯｘ検出装置。

【請求項4】

前記第１ＮＯｘ濃度が予め定められた特定濃度範囲であるか否かを判定する特定濃度判定手段と、
前記ＮＯｘセンサ毎に予め設定される特定濃度補正情報を用いて前記第１ＮＯｘ濃度を補正する第１濃度補正手段と、
を備えており、
前記補正情報設定手段は、前記特定濃度判定手段での判定結果が肯定判定の場合には、前記第１濃度補正手段による補正後の前記第１ＮＯｘ濃度に基づいて前記濃度変動補正情報を設定し、前記特定濃度判定手段での判定結果が否定判定の場合には、前記第１濃度補正手段による補正前の前記第１ＮＯｘ濃度に基づいて前記濃度変動補正情報を設定すること、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＮＯｘ検出装置。

【請求項5】

第１測定室の内部と外部に設けられた一対の第１電極を有すると共に、前記第１測定室に導入される被測定ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、前記第１測定室の内部の酸素濃度を調整する第１ポンピングセルと、前記第１測定室に連通するＮＯｘ測定室の内部と外部に設けられた一対の第２電極を有すると共に、前記第１測定室にて酸素濃度が調整された前記被測定ガス中のＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が前記一対の第２電極間に流れる第２ポンピングセルと、を備えるＮＯｘセンサと、
前記ＮＯｘセンサに接続されて前記被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置と、
を備えるＮＯｘセンサシステムであって、
前記ＮＯｘ検出装置として、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＮＯｘ検出装置を備えること、
を特徴とするＮＯｘセンサシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被測定ガスに含まれるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサに接続されるＮＯｘ検出装置及びＮＯｘセンサシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、固体電解質体を用いて構成されるＮＯｘセンサに接続されて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置が知られている。
このＮＯｘセンサでは、所定の拡散抵抗下で被測定ガスが第１測定室に導入され、固体電解質体と一対の第１電極とからなる第１ポンピングセルによって被測定ガスの酸素濃度が所定の濃度に調整される。そして、この酸素濃度が調整された被測定ガスが第１測定室からＮＯｘ測定室に流入し、固体電解質体と一対の第２電極とからなる第２ポンピングセルにて被測定ガス中のＮＯｘが分解され、一対の第２電極間にＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が流れる。

【0003】

ＮＯｘ検出装置は、ＮＯｘセンサから出力される第２ポンピング電流に基づいて、被測定ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出する。
なお、ＮＯｘセンサは、セルの一対の電極間を介して得られる出力（第２ポンピング電流）によってガス濃度（ＮＯｘ濃度）を測定するものであり、所定の拡散抵抗下で測定室（第１測定室、ＮＯｘ測定室）へ流入するガス量を律速（制御）し、測定を安定化している。

【0004】

しかしながら、取り付けられるＮＯｘセンサ近傍での被測定ガスの圧力変動に応じて測定室への流入ガス量が変化する場合があり、ガス濃度が変化していないにも関わらず被測定ガスの圧力変動によってセンサ出力が変動して、ガス濃度の検出誤差が生じるという問題があった。

【0005】

また、ＮＯｘセンサにおいては、製造バラツキ等の影響により、測定室に被測定ガスを導くための拡散抵抗の大きさに個体差が生じる場合には、圧力変動によるセンサ出力の変動状態（出力バラツキ状態）が各センサ毎に異なるという問題もある。

【0006】

これに対して、センサの個体差（個々の特性）に応じて圧力補正情報を設定し、その圧力補正情報を用いてＮＯｘ濃度を補正することで、ガス検出精度の低下を抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。例えば、圧力補正情報として後述する［数２］を用いてＮＯｘ濃度を補正する方法がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００９−２１０４５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、単一のＮＯｘセンサであっても、圧力変動による出力バラツキの大きさが、被測定ガスのＮＯｘ濃度毎に異なる場合があり、上述の圧力補正情報を用いてＮＯｘ濃度を補正した場合に、ＮＯｘ濃度のうち一部の濃度範囲においてはガス検出精度の低下が抑制できるものの、一部の濃度範囲以外の濃度範囲ではガス検出精度の低下が十分に抑制できない（つまり、濃度範囲全体にわたってガス検出精度の低下を抑制できない）可能性がある。

【0009】

ここで、従来のＮＯｘ検出装置において、ＮＯｘ濃度（評価では、ＮＯガスのみを使用）が９０［ｐｐｍ］の場合における「圧力補正無し」および「圧力補正あり」それぞれのＮＯｘ濃度の検出結果を、図８に示し、また、ＮＯｘ濃度（評価では、ＮＯガスのみを使用）が１５００［ｐｐｍ］の場合における「圧力補正無し」および「圧力補正あり」それぞれのＮＯｘ濃度の検出結果を、図９に示す。

【0010】

まず、図８に示すように、ＮＯｘ濃度が９０［ｐｐｍ］の場合、「圧力補正無し」では、圧力変化によってＮＯｘ濃度の検出結果が変動しているのに対して、圧力補正情報を用いて補正を行った「圧力補正あり」では、圧力変化に関わらずＮＯｘ濃度の検出結果がほぼ９０［ｐｐｍ］となり、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【0011】

他方、図９に示すように、ＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］の場合、圧力補正情報を用いて補正を行った「圧力補正あり」のうち、被測定ガス圧力が１１０［ｋＰａ］以下の圧力領域では、ＮＯｘ濃度の検出結果が１４５０〜１５５０［ｐｐｍ］の範囲内であり実際のＮＯｘ濃度（１５００［ｐｐｍ］）との誤差が小さいことから、圧力補正情報を用いた補正の効果が確認できる。しかし、被測定ガス圧力が１１０［ｋＰａ］以上の圧力領域では、「圧力補正あり」でのＮＯｘ濃度の検出結果は、実際のＮＯｘ濃度（１５００［ｐｐｍ］）との差が大きいことから、圧力補正情報を用いて補正した場合であっても、ガス検出精度が低下することが判る。

【0012】

このように、単一のＮＯｘセンサであっても、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度毎に異なる場合には、従来のような圧力補正情報に基づく補正では、一部の濃度範囲ではＮＯｘ濃度を適切に補正できるものの、その「一部の濃度範囲」以外の濃度範囲ではＮＯｘ濃度を適切には補正できない場合があり、濃度範囲全体にわたるガス検出精度の低下を抑制できない可能性がある。

【0013】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度によって異なる場合であっても、全濃度範囲にわたるガス検出精度の低下を抑制できるＮＯｘ検出装置及びＮＯｘシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のＮＯｘ検出装置は、ＮＯｘセンサに接続されて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置であって、ＮＯｘセンサは、第１測定室の内部と外部に設けられた一対の第１電極を有すると共に、第１測定室に導入される被測定ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、第１測定室の内部の酸素濃度を調整する第１ポンピングセルと、第１測定室に連通するＮＯｘ測定室の内部と外部に設けられた一対の第２電極を有すると共に、第１測定室にて酸素濃度が調整された被測定ガス中のＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が一対の第２電極間に流れる第２ポンピングセルと、を備えており、第２ポンピング電流に基づいて第１ＮＯｘ濃度を演算する第１濃度演算手段と、前記第１ＮＯｘ濃度の補正度合を決定するための濃度変動補正情報を、第１ＮＯｘ濃度を用いて設定する補正情報設定手段と、外部より入力される被測定ガス圧力情報と、濃度変動補正情報とに基づき、第１ＮＯｘ濃度を補正することで、ＮＯｘ濃度を算出する補正演算手段と、を備えることを特徴とするＮＯｘ検出装置である。

【0015】

このＮＯｘ検出装置では、第２ポンピング電流に基づいて第１ＮＯｘ濃度を演算して、その第１ＮＯｘ濃度を用いて濃度変動補正情報を設定するため、被測定ガスに実際に含まれるＮＯｘ濃度に応じて濃度変動補正情報を設定できる。

【0016】

そして、このＮＯｘ検出装置は、第１ＮＯｘ濃度を補正するにあたり、被測定ガス圧力情報に加えて、濃度変動補正情報を用いるため、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度によって異なる場合であっても、被測定ガスに実際に含まれるＮＯｘ濃度の変化状態に応じて第１ＮＯｘ濃度を補正できる。

【0017】

つまり、このような補正を行うことで、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度毎に異なる場合であっても、全濃度範囲にわたる被測定ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を低減することが可能となる。

【0018】

よって、本発明のＮＯｘ検出装置によれば、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度によって異なる場合であっても、全濃度範囲にわたる被測定ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を低減でき、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【0019】

なお、補正演算手段は、予め定められたマップあるいは計算式などを用いて、第１ＮＯｘ濃度を補正しても良い。
例えば、本発明においては、補正演算手段は、被測定ガス圧力情報についてのｎ次関数を用いて第１ＮＯｘ濃度を補正しており、ｎ次関数は二次以上の関数であり、濃度変動補正情報はｎ次関数の各項の係数である、という構成を採ることができる。

【0020】

つまり、被測定ガス圧力情報についてのｎ次関数を用いることで、被測定ガスの圧力変動状態に応じて第１ＮＯｘ濃度を補正でき、また、濃度変動補正情報としてのｎ次関数の各項の係数が補正情報設定手段にて第１ＮＯｘ濃度に基づいて設定されることで、被測定ガスに実際に含まれるＮＯｘ濃度に応じてｎ次関数の各項の係数を変更できる。

【0021】

よって、本発明のＮＯｘ検出装置によれば、このような補正を行うことで、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度毎に異なる場合であっても、全濃度範囲にわたる被測定ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を低減することができ、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【0022】

さらに、第１濃度演算手段は、第２ポンピング電流に基づいて第２ＮＯｘ濃度を演算すると共に、該第２ＮＯｘ濃度をＮＯｘセンサ毎に予め設定される圧力変動補正情報に基づき補正し、補正後の第２ＮＯｘ濃度を第１ＮＯｘとして算出する、という構成を採ることができる。

【0023】

このように、センサの個体差（個々の特性）に応じて圧力変動補正情報を設定し、この圧力変動補正情報を用いて第２ＮＯｘ濃度を補正し、補正後の第２ＮＯｘ濃度を第１ＮＯｘ濃度として算出することで、圧力変動補正情報による補正が反映された第１ＮＯｘ濃度を用いて濃度変動補正情報を設定できる。これにより、濃度変動補正情報の設定精度が向上し、被測定ガスの圧力変動によるガス検出精度の低下をより抑制することができる。

【0024】

また、上記発明においては、第１ＮＯｘ濃度が予め定められた特定濃度範囲であるか否かを判定する特定濃度判定手段と、ＮＯｘセンサ毎に予め設定される特定濃度補正情報を用いて第１ＮＯｘ濃度を補正する第１濃度補正手段と、を備えており、補正情報設定手段は、特定濃度判定手段での判定結果が肯定判定の場合には、第１濃度補正手段による補正後の第１ＮＯｘ濃度に基づいて濃度変動補正情報を設定し、特定濃度判定手段での判定結果が否定判定の場合には、第１濃度補正手段による補正前の第１ＮＯｘ濃度に基づいて濃度変動補正情報を設定する、という構成を採ることができる。

【0025】

つまり、特定濃度範囲においてセンサ出力に誤差が生じるＮＯｘセンサを用いる場合であっても、第２ポンピング電流に基づいて演算した第１ＮＯｘ濃度が特定濃度範囲に含まれる場合には、第１濃度補正手段が第１ＮＯｘ濃度を補正することで、センサ出力の誤差の影響を低減しつつ、ＮＯｘ濃度を検出できる。

【0026】

そして、補正情報設定手段は、特定濃度判定手段での判定結果が肯定判定の場合には、第１濃度補正手段による補正後の第１ＮＯｘ濃度に基づいて濃度変動補正情報を設定する。このため、このＮＯｘ検出装置は、センサ出力の誤差の影響を低減しつつ、濃度変動補正情報を設定することができ、ひいては、センサ出力の誤差の影響を低減しつつ、ＮＯｘ濃度を検出できる。

【0027】

よって、本発明によれば、特定濃度範囲においてセンサ出力に誤差が生じるＮＯｘセンサを用いる場合であっても、センサ出力の誤差の影響を低減しつつＮＯｘ濃度を検出できるとともに、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度によって異なる場合であっても、全濃度範囲にわたる被測定ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を低減でき、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【0028】

なお、特定濃度判定手段は、判定方法として、第１ＮＯｘ濃度が予め定められた特定濃度よりも高濃度であるか否かを判定する方法を採ることもできる。この場合、特定濃度判定手段にて第１ＮＯｘ濃度が高濃度であると判定されると、濃度補正手段による第１ＮＯｘ濃度の補正を行い、特定濃度判定手段にて第１ＮＯｘ濃度が高濃度ではないと判定されると、濃度補正手段による第１ＮＯｘ濃度の補正を行わない、という構成となる。

【0029】

このような構成のＮＯｘ検出装置は、特定のＮＯｘ濃度よりも高濃度でセンサ出力に基づくガス検出値に誤差が生じる場合であっても、ガス検出精度の低下を抑制できる。
次に、上記目的を達成するための本発明のＮＯｘセンサシステムは、第１測定室の内部と外部に設けられた一対の第１電極を有すると共に、第１測定室に導入される被測定ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、第１測定室の内部の酸素濃度を調整する第１ポンピングセルと、第１測定室に連通するＮＯｘ測定室の内部と外部に設けられた一対の第２電極を有すると共に、第１測定室にて酸素濃度が調整された被測定ガス中のＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が一対の第２電極間に流れる第２ポンピングセルと、を備えるＮＯｘセンサと、ＮＯｘセンサに接続されて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置と、を備えるＮＯｘセンサシステムであって、ＮＯｘ検出装置として、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＮＯｘ検出装置を備えること、を特徴とするＮＯｘセンサシステムである。

【0030】

このＮＯｘセンサシステムは、ＮＯｘ検出装置として、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＮＯｘ検出装置を備えるため、上述のＮＯｘ検出装置と同様の作用効果を奏するものである。

【0031】

よって、本発明のＮＯｘセンサシステムによれば、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度によって異なる場合であっても、全濃度範囲にわたる被測定ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を低減でき、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度によって異なる場合であっても、全濃度範囲にわたる被測定ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を低減でき、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】第１の実施形態に係るＮＯｘセンサ制御装置（ＮＯｘ検出装置）の構成を示すブロック図である。

【図2】ＮＯｘ圧力補正係数（ｋ₁）を示すマップを表す説明図である。

【図3】ＮＯｘ検出装置における圧力補正処理の処理内容を表すフローチャートである。

【図4】補正係数ａ，ｂの演算用マップデータの一例を表す説明図である。

【図5】係数α，β，γの演算用マップデータの一例を表す説明図である。

【図6】第１比較測定の測定結果を示す説明図である。

【図7】第２比較測定の測定結果を示す説明図である。

【図8】従来のＮＯｘ検出装置において、ＮＯｘ濃度が９０［ｐｐｍ］の場合におけるＮＯｘ濃度の検出結果を示す説明図である。

【図9】従来のＮＯｘ検出装置において、ＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］の場合におけるＮＯｘ濃度の検出結果を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の実施形態について説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＮＯｘセンサシステム１の構成を示すブロック図である。この実施形態は、排気ガスの圧力に応じて、ＮＯｘセンサシステム１が酸素濃度換算値およびＮＯｘ濃度換算値の圧力補正を行う例である。

【0035】

ＮＯｘセンサシステム１は、少なくともＮＯｘセンサ制御装置１０（以下、「ＮＯｘ検出装置１０」ともいう）と、ＮＯｘセンサ１００と、を備えている。
ＮＯｘ検出装置１０は、図示しない内燃機関（以下、エンジンともいう）を備える車両に搭載され、ＮＯｘセンサ１００が有するコネクタ１８０に電気的に接続されている。コネクタ１８０の内部には、後述するＮＯｘセンサ１００毎に設定される各種係数を格納するＲＯＭ等からなる半導体メモリ１８１（以下、「記憶手段１８１」ともいう）が搭載されている。

【0036】

又、ＮＯｘ検出装置１０は、車両側制御装置２００（以下、適宜「ＥＣＵ２００」ともいう）に電気的に接続されている。
ＥＣＵ２００は、ＮＯｘ検出装置１０で補正された排気ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度のデータを受信し、それに基づいてエンジンの運転状態の制御や触媒に蓄積されたＮＯｘの浄化などの処理を実行する。又、ＥＣＵ２００は、圧力センサ３００から、排気管内を流れる排気ガスの圧力情報を取得し、ＮＯｘ検出装置１０に送信するよう構成されている。

【0037】

なお、排気ガスの圧力情報は、必ずしも圧力センサ３００から取得する構成に限定されず、例えば、ＥＣＵ２００にて別途にエンジン回転数とエンジン負荷を読み込み、これらの情報から予めＲＯＭ２０３に記憶させておいたマップ又は計算式を用いて、圧力情報を割り出すようにしても良い。

【0038】

ＥＣＵ２００は、ＥＣＵ側ＣＰＵ２０１（中央演算処理装置２０１）、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３、信号入出力部２０４、および図示しないクロックを備え、ＲＯＭ等に予め格納されたプログラムがＣＰＵにより実行される。

【0039】

ＮＯｘ検出装置１０は、回路基板上に制御回路５８とマイクロコンピュータ６０とを備えている。マイクロコンピュータ６０はＮＯｘ検出装置１０の全体を制御し、ＣＰＵ６１（中央演算処理装置６１）、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、信号入出力部６４、Ａ／Ｄコンバータ６５、および図示しないクロックを備え、ＲＯＭ等に予め格納されたプログラムがＣＰＵにより実行される。

【0040】

制御回路５８は、基準電圧比較回路５１、Ｉｐ１ドライブ回路５２、Ｖｓ検出回路５３、Ｉｃｐ供給回路５４、Ｉｐ２検出回路５５、Ｖｐ２印加回路５６、ヒータ駆動回路５７を備える。制御回路５８は、ＮＯｘセンサ１００を制御すると共に、ＮＯｘセンサ１００に流れる第１ポンピング電流、第２ポンピング電流を検出してマイクロコンピュータ６０に出力する。

【0041】

次に、ＮＯｘセンサ１００の構成について説明する。ＮＯｘセンサ１００は、ＮＯｘセンサ素子１０１、ＮＯｘセンサ素子１０１を収容するハウジング、ＮＯｘセンサ素子１０１とＮＯｘ検出装置１０とを接続するためのコネクタ１８０、およびＮＯｘセンサ素子１０１と接続されるリード線を含むものであるが、センサ自体の構成は公知である。そのため、以下では、図１に示すＮＯｘ検出装置１０のうちＮＯｘセンサ素子１０１の断面図を参照して説明する。

【0042】

ＮＯｘセンサ素子１０１は、第１固体電解質層１１１、絶縁層１４０、第２固体電解質層１２１、絶縁層１４５、第３固体電解質層１３１、および絶縁層１６２、１６３をこの順に積層した構造を有する。第１固体電解質層１１１と第２固体電解質層１２１との層間に第１測定室１５０が画成され、第１測定室１５０の入口（図１の左端）に配置された第１拡散抵抗体１５１を介して外部から被測定ガスＧＭが導入される。

【0043】

第１測定室１５０のうち入口と反対端には第２拡散抵抗体１５２が配置され、第２拡散抵抗体１５２を介して第１測定室１５０の右側には、第１測定室１５０と連通する第２測定室１６０（本発明の「ＮＯｘ測定室」に相当）が画成されている。第２測定室１６０は、第２固体電解質層１２１を貫通して第１固体電解質層１１１と第３固体電解質層１３１との層間に形成されている。

【0044】

絶縁層１６２、１６３の間にはＮＯｘセンサ素子１０１の長手方向に沿って延びる長尺板状のヒータ１６４が埋設されている。ヒータ１６４はガスセンサを活性温度に昇温し、固体電解質層の酸素イオンの伝導性を高めて、ガスセンサの動作を安定化させるために用いられる。

【0045】

絶縁層１４０，１４５はアルミナを主体とし、第１拡散抵抗体１５１および第２拡散抵抗体１５２はアルミナ等の多孔質物質からなる。又、ヒータ１６４は白金等からなる。
第１ポンピングセル１１０は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアを主体とする第１固体電解質層１１１と、これを挟持するように配置された内側第１ポンピング電極１１３および対極となる外側第１ポンピング電極１１２とを備え、内側第１ポンピング電極１１３は第１測定室１５０に面している。内側第１ポンピング電極１１３および外側第１ポンピング電極１１２はいずれも白金を主体とし、各電極の表面は多孔質体からなる保護層１１４でそれぞれ覆われている。

【0046】

酸素濃度検出セル１２０は、ジルコニアを主体とする第２固体電解質層１２１と、これを挟持するように配置された検知電極１２２および基準電極１２３とを備える。検知電極１２２は、内側第１ポンピング電極１１３より下流側で第１測定室１５０に面している。検知電極１２２および基準電極１２３は、いずれも白金を主体としている。

【0047】

なお、絶縁層１４５は、第２固体電解質層１２１に接する基準電極１２３が内部に配置されるように切り抜かれ、その切り抜き部には多孔質体が充填されて基準酸素室１７０を形成している。そして、酸素濃度検出セル１２０にＩｃｐ供給回路５４を用いて予め微弱な一定値の電流を流すことにより、酸素を第１測定室１５０から基準酸素室１７０内に送り込み、酸素基準とする。

【0048】

第２ポンピングセル１３０は、ジルコニアを主体とする第３固体電解質層１３１と、第３固体電解質層１３１のうち第２測定室１６０に面した表面に配置された内側第２ポンピング電極１３３および対極となる第２ポンピング対電極１３２とを備えている。内側第２ポンピング電極１３３および第２ポンピング対電極１３２はいずれも白金を主体としている。

【0049】

なお、第２ポンピング対電極１３２は、第３固体電解質層１３１上における絶縁層１４５の切り抜き部に配置され、基準電極１２３に対向して基準酸素室１７０に面している。
そして、内側第１ポンピング電極１１３、検知電極１２２、内側第２ポンピング電極１３３はそれぞれ基準電位に接続されている。外側第１ポンピング電極１１２はＩｐ１ドライブ回路５２に接続され、基準電極１２３はＶｓ検出回路５３およびＩｃｐ供給回路５４に並列に接続されている。又、第２ポンピング対電極１３２はＩｐ２検出回路５５およびＶｐ２印加回路５６に並列に接続されている。ヒータ駆動回路５７はヒータ１６４に接続されている。

【0050】

制御回路５８における各回路は、以下のような機能を有する。
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、内側第１ポンピング電極１１３および外側第１ポンピング電極１１２の間に第１ポンピング電流Ｉｐ１を供給しつつ、その際の第１ポンピング電流Ｉｐ１を検出する。このとき、内側第１ポンピング電極１１３および外側第１ポンピング電極１１２の間に電圧Ｖｐ１が生じる。

【0051】

Ｖｓ検出回路５３は、検知電極１２２および基準電極１２３の間の電極間電圧Ｖｓを検出し、検出結果を基準電圧比較回路５１に出力する。
基準電圧比較回路５１は、基準電圧（例えば、４２５ｍＶ）とＶｓ検出回路５３の出力とを比較し、比較結果をＩｐ１ドライブ回路５２に出力する。そして、Ｉｐ１ドライブ回路５２は、電極間電圧Ｖｓが上記基準電圧に等しくなるようにＩｐ１電流を制御し、ＮＯｘが分解しない程度に、第１測定室１５０内の酸素濃度を調整する。

【0052】

Ｉｃｐ供給回路５４は、検知電極１２２および基準電極１２３の間に微弱な電流Ｉｃｐを流し、酸素を第１測定室１５０から基準酸素室１７０の内部に送り込み、基準電極１２３を基準となる所定の酸素濃度に晒させる。

【0053】

Ｖｐ２印加回路５６は、内側第２ポンピング電極１３３および第２ポンピング対電極１３２の間に、被測定ガスＧＭ中のＮＯｘガスが酸素（Ｏ₂）と窒素（Ｎ₂）に分解する程度の一定電圧Ｖｐ２（例えば、４５０ｍＶ）を印加し、ＮＯｘを窒素と酸素に分解する。

【0054】

Ｉｐ２検出回路５５は、ＮＯｘの分解により生じた酸素が第２測定室１６０から汲み出されるように第２ポンピングセル１３０に流れる第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出する。
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、検出した第１ポンピング電流Ｉｐ１の値をＡ／Ｄコンバータ６５に出力する。又、Ｉｐ２検出回路５５は、検出した第２ポンピング電流Ｉｐ２の値をＡ／Ｄコンバータ６５に出力する。

【0055】

Ａ／Ｄコンバータ６５はこれらの値をデジタル変換し、信号入出力部６４を介してＣＰＵ６１に出力する。
次に、制御回路５８を用いたＮＯｘセンサ１００の制御の一例について説明する。まず、エンジンが始動されて外部電源から電力の供給を受けると、ヒータ駆動回路５７を介してヒータ電圧Ｖｈが印加されたヒータ１６４が作動し、第１ポンピングセル１１０、酸素濃度検出セル１２０、第２ポンピングセル１３０を活性化温度まで加熱する。又、Ｉｃｐ供給回路５４は、検知電極１２２および基準電極１２３の間に微弱な電流Ｉｃｐを流し、酸素を第１測定室１５０から基準酸素室１７０内に送り込み、酸素基準とする。

【0056】

そして、各セル１１０，１２０，１３０が活性化温度まで加熱されると、第１ポンピングセル１１０は、第１測定室１５０に流入した被測定ガス（排ガス）ＧＭ中の酸素を内側第１ポンピング電極１１３から外側第１ポンピング電極１１２へ向かって汲み出す。

【0057】

このとき、第１測定室１５０の内部の酸素濃度は、酸素濃度検出セル１２０の電極間電圧Ｖｓ（端子間電圧Ｖｓ）に対応したものとなるため、この電極間電圧Ｖｓが上記基準電圧になるように、Ｉｐ１ドライブ回路５２が第１ポンピングセル１１０に流れる第１ポンピング電流Ｉｐ１を制御し、第１測定室１５０内の酸素濃度をＮＯｘが分解しない程度に調整する。

【0058】

酸素濃度が調整された被測定ガスＧＭは第２測定室１６０に向かってさらに流れる。そして、Ｖｐ２印加回路５６は、第２ポンピングセル１３０の電極間電圧（端子間電圧）として、被測定ガスＧＭ中のＮＯｘガスが酸素とＮ２ガスに分解する程度の一定電圧Ｖｐ２（酸素濃度検出セル１２０の制御電圧の値より高い電圧、例えば４５０ｍＶ）を印加し、ＮＯｘを窒素と酸素に分解する。そして、ＮＯｘの分解により生じた酸素が第２測定室１６０から汲み出されるよう、第２ポンピングセル１３０に第２ポンピング電流Ｉｐ２が流れる。この際、第２ポンピング電流Ｉｐ２とＮＯｘ濃度の間には直線関係があるため、Ｉｐ２検出回路５５が第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出することにより、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出することができる。

【0059】

［１−２．ＮＯｘ濃度の圧力補正］
本発明の第１の実施形態に係るＮＯｘ検出装置１０においては、以下の［数１］に従ってＮＯｘ濃度の圧力補正を行う。

【0060】

【数1】

【0061】

ただし、Ｒｎｏが補正後のＮＯｘ濃度であり、ＮＯｘ_p0は［数２］に示す演算式で表されるものであり、また、ΔＮＯは、［数３］に示す演算式で表されるものである。

【0062】

【数2】

【0063】

【数3】

【0064】

なお、［数２］においては、ＮＯｘ_pは圧力補正前の圧力ＰでのＮＯｘ濃度（第２ポンピング電流に基づく第２ＮＯｘ濃度）であり、ＮＯｘ_p0は圧力補正後の圧力Ｐ０でのＮＯｘ濃度（第１ＮＯｘ濃度）であり、Ｐは被測定ガスの圧力(kPa)であり、Ｐ₀は大気圧(＝101.3kPa)であり、ｋ₁はＮＯｘ圧力補正係数（ＮＯｘ圧力補正情報）である。［数３］における補正係数ａ，ｂは、後述する圧力補正処理のステップＳ１６またはステップＳ２０での処理により決定される。なお、[数３]においては、ΔＰは、被測定ガスの圧力Ｐから大気圧Ｐ₀を引いた値であり、定数Ｃは、ＮＯｘセンサ１００ごとに予め定められている個体情報であり、半導体メモリ１８１に記憶されている。

【0065】

なお、第２ポンピング電流Ｉｐ２は被測定ガス中のＮＯｘ濃度と一定の関係を有するため、第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づいて圧力Ｐでの第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_pを計算することができる。マイクロコンピュータ６０は、ＲＯＭ６３からＩｐ２と被測定ガス中のＮＯｘ濃度との関係式を読み出してこの計算を行う。

【0066】

ここで、ＮＯｘ圧力補正係数（ｋ₁）は、図２に示されるマップから選ばれ、個々のＮＯｘセンサ毎に割当てられたランクに対応したｋ₁が、そのＮＯｘセンサのＮＯｘ圧力補正係数として設定される。なお、個々のＮＯｘ検出装置においては、上記補正ランクのうち１つのみを用いる。この場合、ＮＯｘ検出装置を出荷する前、個々のＮＯｘセンサの半導体メモリ１８１には図２のマップが予め記憶されている。

【0067】

そして、外部検査機器に個々のＮＯｘセンサを接続し、基準ガスを用いて複数の既知のガス圧力下で第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づくＮＯｘ濃度換算値を算出し、ｋ₁を決定する。例えば、２点で測定した場合は、ｋ₁を直線の傾きとして設定する。この時のｋ₁が図２のマップのｋ₁のいずれに近似するかを判定し、判定したランクをそのＮＯｘセンサに用いる。例えばマップにそのランクを示すフラグを設定することにより、マップ内の１つの補正ランクに該当するデータのみが参照される。なお、基準ガスとしては、ＮＯが９０ｐｐｍ、Ｈ₂Ｏが３％、Ｏ₂が９％、残部がＮ₂の構成からなるものを用いた。このようにして、個々のＮＯｘセンサに対するｋ₁の値が半導体メモリ１８１に記憶される。

【0068】

なお、３点以上の既知のガス圧力下で測定した場合は、ｋ₁を所定の曲線、又は圧力範囲毎に係数が割当てられたマップとして設定してもよい。
圧力補正の方法は、［数１］〜［数３］のような関数を用いる方法に限定されず、例えば、圧力範囲毎に補正量が割当てられたマップを用いてもよい。

【0069】

また、本発明の第１の実施形態に係るＮＯｘ検出装置１０においては、以下の［数４］に従って酸素濃度の圧力補正を行う（但し、Ｏｐ；圧力補正前の圧力Ｐでの酸素濃度（第１ポンピング電流に基づく酸素濃度換算値）、Ｏｐ₀；圧力補正後の圧力Ｐ₀での酸素濃度（酸素濃度換算値）、Ｐ；被測定ガスの圧力(kPa)、Ｐ₀；大気圧(＝101.3kPa)、ｋ₂；酸素圧力補正係数（酸素圧力補正情報））。

【0070】

【数4】

【0071】

なお、第１ポンピング電流Ｉｐ１は被測定ガス中の酸素濃度と一定の関係を有するため、第１ポンピング電流Ｉｐ１から圧力Ｐでの補正前酸素濃度Ｏｐを計算することができる。具体的には、マイクロコンピュータ６０にて、ＲＯＭ６３から第１ポンピング電流Ｉｐ１と被測定ガス中の酸素濃度との関係式を読み出してこの計算を行う。

【0072】

ここで、酸素圧力補正係数（ｋ₂）は、図２と同様なマップから選ばれ、個々のＮＯｘセンサ毎に割当てられたランクに対応したｋ₂がそのＮＯｘセンサの酸素圧力補正係数として設定される。そして、半導体メモリ１８１には、いずれかのｋ₂の値が記憶される。なお、このｋ₂は、上述したｋ₁と同様に、外部検査機器に個々のＮＯｘセンサを接続し、基準ガスを用いて複数の既知のガス圧力下で第１ポンピング電流Ｉｐ１に基づく酸素濃度換算値を算出して決定する。

【0073】

［１−３．圧力補正処理］
次に、本発明の第１の実施形態に係るＮＯｘ検出装置１０における圧力補正処理の処理内容について、図３のフローチャートを参照して説明する。なお、圧力補正処理は、マイクロコンピュータ６０で実行される。

【0074】

圧力補正処理が開始されると、まず、ステップＳ２を実行するマイクロコンピュータ６０は、ＮＯｘセンサ１００のコネクタ１８０に搭載されている半導体メモリ１８１にアクセスし、半導体メモリ１８１の内部の酸素圧力補正係数（ｋ₂）を取得する。

【0075】

次のステップＳ４を実行するマイクロコンピュータ６０は、半導体メモリ１８１にアクセスし、半導体メモリ１８１の内部のＮＯｘ圧力補正係数（ｋ₁）を取得する。
続くステップＳ６を実行するマイクロコンピュータ６０は、ＥＣＵ２００を介して、被測定ガスの圧力（圧力情報）を取得する。

【0076】

続いてステップＳ８を実行するマイクロコンピュータ６０は、酸素濃度の算出・補正・出力処理を実行する。
具体的には、ステップＳ８を実行するマイクロコンピュータ６０は、まず、Ｉｐ１ドライブ回路５２から第１ポンピング電流Ｉｐ１の値（実際には、第１ポンピング電流Ｉｐ１を電圧変換した検出信号）を取得する。そして、マイクロコンピュータ６０は、ＲＯＭ６３から第１ポンピング電流Ｉｐ１と被測定ガスの酸素濃度との関係式を読み出して、圧力補正前の酸素濃度Ｏｐ（酸素濃度換算値Ｏｐ）を算出する。次に、マイクロコンピュータ６０は、ステップＳ２およびステップＳ６で取得した酸素圧力補正係数および被測定ガスの圧力を上記［数４］に代入し、圧力補正後の酸素濃度Ｏｐ₀を算出する。ここで、Ｏｐ₀は、圧力Ｐ₀（大気圧）での値に換算されたものである。そして、マイクロコンピュータ６０は、算出した酸素濃度Ｏｐ₀を、信号入出力部６４を介してＥＣＵ２００に出力（送信）する。

【0077】

次のステップＳ１０を実行するマイクロコンピュータ６０は、Ｉｐ２検出回路５５から第２ポンピング電流Ｉｐ２の値（実際には、第２ポンピング電流Ｉｐ２を電圧変換した検出信号）を取得する。

【0078】

そして、ステップＳ１２を実行するマイクロコンピュータ６０は、ＲＯＭ６３から第２ポンピング電流Ｉｐ２と被測定ガスのＮＯｘ濃度との関係式を読み出して、圧力補正前の圧力Ｐでの第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_pを算出する。

【0079】

続いてステップＳ１３を実行するマイクロコンピュータ６０は、圧力補正後の圧力Ｐ０での第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0の算出・出力処理を実行する。
具体的には、ステップＳ１３を実行するマイクロコンピュータ６０は、第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p、ステップＳ４およびステップＳ６で取得したＮＯｘ圧力補正係数および被測定ガスの圧力を上記［数２］に代入し、圧力補正後の第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0を算出する。ここで、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0は、圧力Ｐ₀（大気圧）での値に換算されたものである。そして、マイクロコンピュータ６０は、算出した第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0を、信号入出力部６４を介してＥＣＵ２００に出力（送信）する。

【0080】

次に、ステップＳ１４を実行するマイクロコンピュータ６０は、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0が予め定められた特定濃度範囲であるか否かを判定し、肯定判定する場合にはステップＳ１８に移行し、否定判定する場合にはステップＳ１６に移行する。なお、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０では、特定濃度範囲として「９０［ｐｐｍ］以上の濃度範囲」が設定されている。

【0081】

ステップＳ１４で否定判定すると、ステップＳ１６を実行するマイクロコンピュータ６０は、予め用意されたマップデータを半導体メモリ１８１から読み出し、そのマップデータを用いて、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0に基づいて補正係数ａ，ｂをそれぞれ演算する。補正係数ａ，ｂは、上述の［数３］における係数であり、［数３］は後述するステップＳ２２での補正処理に用いられる。

【0082】

この演算処理に用いるマップデータの一例を、図４に示す。補正係数ａ，ｂに関するマップデータは、それぞれＮＯｘセンサ１００ごとに予め設定されており、ＮＯｘ検出装置を出荷する前、個々のＮＯｘセンサの半導体メモリ１８１にはマップデータが予め記憶されている。

【0083】

ステップＳ１４で肯定判定すると、ステップＳ１８を実行するマイクロコンピュータ６０は、ＮＯｘセンサ１００ごとに予め設定される特定濃度補正用演算式を用いて、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0を補正する。具体的には、［数５］に示す特定濃度補正用演算式を用いて補正を行う。

【0084】

【数5】

【0085】

ここで、［数５］のうち、変数Ｘが「補正前の第１ＮＯｘ濃度」（第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0）であり、変数Ｙは「補正後の第１ＮＯｘ濃度」である。また、係数α，β，γは、それぞれＮＯｘセンサ１００ごとに予め設定されており、ＮＯｘ検出装置を出荷する前、個々のＮＯｘセンサの半導体メモリ１８１には係数α，β，γの各値が予め記憶されている。

【0086】

具体的には、外部検査機器に個々のＮＯｘセンサを接続し、判定用ガスを用いて既知のガス濃度下で第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づくＮＯｘ濃度換算値を算出し、既知のガス濃度とＮＯｘ濃度換算値との誤差（出力低下率［％］）を検出し、その出力低下率と図５に示すマップデータとに基づいて係数α，β，γの各値を定める。

【0087】

なお、図５に示すマップデータは、外部検査機器に記憶されており、出力低下率の検出結果に応じて、個々のＮＯｘセンサに対する係数α，β，γの各値が半導体メモリ１８１に記憶される。図５は、判定用ガスとしてＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］のガスを用いたときの出力低下率に基づいて係数α，β，γの各値を特定するためのマップデータの一例である。

【0088】

次に、ステップＳ２０を実行するマイクロコンピュータ６０は、予め用意されたマップデータを用いて、ステップＳ１８での補正後の第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0に基づいて補正係数ａ，ｂをそれぞれ演算する。

【0089】

なお、ステップＳ２０で用いるマップデータは、ステップＳ１６で用いるマップデータと同じものである。
ステップＳ１６またはステップＳ２０の後に、ステップＳ２２を実行するマイクロコンピュータ６０は、ＮＯｘセンサ１００ごとに予め設定される圧力変動補正用演算式を用いて、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0を補正する。具体的には、上述した［数１］が圧力変動補正用演算式であり、この演算式のΔＮＯに[数３]を代入した演算式を用いて補正後ＮＯｘ濃度Ｒｎｏを演算する。

【0090】

次のステップＳ２４では、ステップＳ２２で演算した補正後ＮＯｘ濃度Ｒｎｏを「ＮＯｘ濃度」として、信号入出力部６４を介してＥＣＵ２００に対して出力（送信）する処理を行う。

【0091】

続くステップＳ２６では、圧力補正処理を終了するか否かについて判定しており、肯定判定する場合には本処理を終了し、否定判定する場合には再びステップＳ８に移行して、肯定判定するまでステップＳ８からステップＳ２６までの各処理を繰り返し実行する。

【0092】

このようにして圧力補正処理を実行することで、ＮＯｘセンサ１００の第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づき検出されるＮＯｘ濃度を補正することができる。
［１−４．比較測定］
本実施形態のＮＯｘ検出装置１０による補正の効果を確認するために、従来の装置との比較測定を実施した。測定結果について説明する。

【0093】

まず、第１の比較測定では、ＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］の環境下で被測定ガスの圧力を変動させた場合において、本実施形態による補正後のＮＯｘ濃度と、従来技術による補正後のＮＯｘ濃度と、をそれぞれ測定した。

【0094】

なお、従来技術による補正後のＮＯｘ濃度とは、上述した［数２］のみを用いてＮＯｘ濃度を補正したものである。つまり、従来技術による補正後のＮＯｘ濃度とは、上述した［数１］のうち［数３］の効果が反映されることなく補正されたものである。

【0095】

第１比較測定の測定結果を図６に示す。
図６に示すように、本実施形態による補正後のＮＯｘ濃度は、被測定ガスの圧力変化に拘わらず実際のＮＯｘ濃度（１５００［ｐｐｍ］）とほぼ等しい値を示しており、被測定ガスの圧力変化の影響を低減してＮＯｘ濃度を検出できることが判る。

【0096】

他方、従来技術による補正後のＮＯｘ濃度は、被測定ガス圧力が６０〜１２０［ｋＰａ］の範囲では、実際のＮＯｘ濃度（１５００［ｐｐｍ］）との差が小さく補正の効果が認められる。しかし、被測定ガス圧力が１２０［ｋＰａ］を超える範囲では、圧力が上昇するに従い実際のＮＯｘ濃度との差が大きくなることが判る。

【0097】

このことから、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０は、ＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］の環境下において被検出ガスの圧力が変動する場合であっても、精度良くガス検出できる。

【0098】

なお、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０は、従来のＮＯｘ検出装置と同様に、ＮＯｘ濃度が９０［ｐｐｍ］の場合には、図８の「圧力補正あり」と同様の検出結果を得られるため、被測定ガスの圧力変化に関わらずＮＯｘ濃度の検出結果がほぼ９０［ｐｐｍ］となる。換言すれば、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０は、ＮＯｘ濃度が９０［ｐｐｍ］の場合においても、被測定ガスの圧力変化の影響を抑えることができ、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【0099】

つまり、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０は、ＮＯｘ濃度が９０［ｐｐｍ］の場合、およびＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］の場合のそれぞれにおいて、被検出ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を抑えつつ、ＮＯｘ濃度を検出できる。

【0100】

次に、第２の比較測定では、被測定ガスの圧力が一定の環境下でＮＯｘ濃度を変動させた場合において、上記の［数５］（特定濃度補正用演算式）を用いた補正前および補正後のそれぞれのセンサ出力低下率を測定した。

【0101】

なお、この測定では、試料ガスとして、ＮＯが０〜１５００［ｐｐｍ］、Ｈ₂Ｏが４％、Ｏ₂が７％、残部がＮ₂の構成からなるものを用いた。また、第２の比較測定は、５５個のＮＯｘセンサについて実施した。さらに、ここでのセンサ出力低下率の算出方法に関しては、まず、検出したＮＯｘ濃度から実際のＮＯｘ濃度（以下、ＮＯｘ実濃度ともいう）を差し引いた差分値を算出し、ＮＯｘ実濃度に対する差分値の割合［％］をセンサ出力低下率として算出する方法を採用している。

【0102】

第２比較測定の測定結果を図７に示す。
図７に示すように、［数５］を用いた補正前のセンサ出力低下率は、ＮＯｘ実濃度が２００［ｐｐｍ］以上の範囲では、センサ出力低下率の絶対値が０．２［％］を超えるものが少なくとも１個以上存在しており、ＮＯｘ実濃度が大きくなるほど、検出したＮＯｘ濃度とＮＯｘ実濃度との誤差が大きくなることが判る。

【0103】

他方、［数５］を用いた補正後のセンサ出力低下率は、ＮＯｘ実濃度の全範囲で、全てのＮＯｘセンサに関して、センサ出力低下率の絶対値が０．２［％］よりも小さくなっており、ＮＯｘ実濃度の変化に拘わらず、検出したＮＯｘ濃度とＮＯｘ実濃度との誤差が小さくなることが判る。

【0104】

これらのことから、［数５］を用いた補正を行うことで、ＮＯｘ実濃度が２００［ｐｐｍ］を超える濃度範囲であっても、検出したＮＯｘ濃度とＮＯｘ実濃度との誤差を小さくできることが判る。

【0105】

［１−５．効果］
以上説明したように、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０（あるいはＮＯｘセンサシステム１）は、第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づいて第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_pを演算し（ステップＳ１２）、その第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_pの補正後の値を第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0として算出し（ステップＳ１３）、この第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0を用いて補正係数ａ，ｂ（濃度変動補正情報）を設定する（ステップＳ１６，Ｓ２０）。このため、ＮＯｘ検出装置１０は、被測定ガスに実際に含まれるＮＯｘ濃度に応じて補正係数ａ，ｂ（濃度変動補正情報）を設定できる。

【0106】

そして、ＮＯｘ検出装置１０は、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0を補正するにあたり、補正係数ａ，ｂ（濃度変動補正情報）により定まる［数３］を用いる。このため、ＮＯｘ検出装置１０は、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度によって異なる場合であっても、全濃度範囲にわたる被測定ガスに実際に含まれるＮＯｘ濃度の変化状態に応じて第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0を補正できる。

【0107】

つまり、ＮＯｘ検出装置１０は、このような補正を行うことで、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度毎に異なる場合であっても、全濃度範囲にわたる被測定ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を低減することが可能となる。

【0108】

よって、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０によれば、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度によって異なる場合であっても、全濃度範囲にわたる被測定ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を低減でき、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【0109】

また、本実施形態は、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0を補正するための［数１］において、被測定ガスの圧力Ｐ（被測定ガス圧力情報）についての二次関数（［数３］）を用いており、被測定ガスの圧力変動状態に応じて第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0を補正できる。また、［数３］の二次関数における各項の係数（補正係数ａ，ｂ）は、ステップＳ１６またはＳ２０での処理により、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0に基づいて設定されることから、被測定ガスに実際に含まれるＮＯｘ濃度に応じて変更される。

【0110】

よって、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０によれば、［数１］を用いた補正を行うことで、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度毎に異なる場合であっても、被測定ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を低減することができ、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【0111】

また、本実施形態は、第２ＮＯｘ濃度ＮＯ_pを、圧力補正情報（Ｋ₁）に基づき補正し、補正後の値を第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0として算出している。これにより、圧力変動補正情報（ｋ₁）による補正が反映された第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0を用いて補正係数ａ，ｂ（濃度変動補正情報）を設定できるため、補正係数ａ，ｂ（濃度変動補正情報）がより精度が向上し、被測定ガスの圧力変動によるガス検出精度の低下をより抑制することができる。

【0112】

また、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０は、第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づいて演算した第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0が「９０［ｐｐｍ］以上の濃度範囲」（特定濃度範囲）に含まれる場合には、［数５］に示す特定濃度補正用演算式を用いて第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0の補正を行う。これにより、「９０［ｐｐｍ］以上の濃度範囲」（特定濃度範囲）においてセンサ出力に誤差が生じるＮＯｘセンサを用いる場合であっても、ＮＯｘ検出装置１０は、［数５］に示す特定濃度補正用演算式を用いて第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0の補正を行うことで、センサ出力の誤差の影響を低減しつつ、ＮＯｘ濃度を検出できる。

【0113】

なお、［数５］に示す特定濃度補正用演算式を用いた補正の効果は、上述した第２の比較測定の測定結果（図７）に示されている。
そして、ＮＯｘ検出装置１０は、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0が「９０［ｐｐｍ］以上の濃度範囲」（特定濃度範囲）となる場合には（ステップＳ１４で肯定判定）、［数５］に示す特定濃度補正用演算式を用いて第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0の補正を行う（ステップＳ１８）。続くステップＳ２０では、ステップＳ１８での補正後の第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0（ＮＯｘ濃度換算値）に基づいて補正係数ａ，ｂをそれぞれ演算する。

【0114】

このため、ＮＯｘ検出装置１０は、センサ出力の誤差の影響を低減しつつ、補正係数ａ，ｂ（濃度変動補正情報）を設定することができ、ひいては、センサ出力の誤差の影響を低減しつつ、ＮＯｘ濃度を検出できる。

【0115】

よって、本実施形態によれば、特定濃度範囲においてセンサ出力に誤差が生じるＮＯｘセンサを用いる場合であっても、センサ出力の誤差の影響を低減しつつＮＯｘ濃度を検出できるとともに、圧力変動による出力バラツキの大きさがＮＯｘ濃度によって異なる場合であっても、被測定ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を低減でき、ガス検出精度の低下を抑制できる。

【0116】

［１−６．特許請求の範囲との対応関係］
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
内側第１ポンピング電極１１３および外側第１ポンピング電極１１２が「一対の第１電極」の一例に相当し、内側第２ポンピング電極１３３および第２ポンピング対電極１３２が「一対の第２電極」の一例に相当し、第２測定室１６０がＮＯｘ測定室の一例に相当する。

【0117】

ステップＳ１２及びステップＳ１３を実行する実行するマイクロコンピュータ６０が第１濃度演算手段の一例に相当し、ステップＳ１６またはステップＳ２０を実行する実行するマイクロコンピュータ６０が補正情報設定手段の一例に相当し、ステップＳ２２を実行する実行するマイクロコンピュータ６０が補正演算手段の一例に相当する。

【0118】

ＮＯｘ圧力補正係数（ｋ₁）が圧力変動補正情報の一例に相当し、被測定ガスの圧力Ｐが被測定ガス圧力情報の一例に相当し、補正係数ａ，ｂが濃度変動補正情報の一例に相当する。

【0119】

ステップＳ１４を実行する実行するマイクロコンピュータ６０が特定濃度判定手段の一例に相当し、ステップＳ１８を実行する実行するマイクロコンピュータ６０が第１濃度補正手段の一例に相当し、［数５］が特定濃度補正情報の一例に相当する。

【0120】

［２．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

【0121】

例えば、上記実施形態では、ステップＳ１４における特定濃度範囲として「９０［ｐｐｍ］以上の濃度範囲」が設定されているが、ステップＳ１４における特定濃度範囲は、この濃度範囲に限られることはなく、ＮＯｘセンサの特性や測定環境などに応じて任意の濃度範囲を設定することができる。

【0122】

また、ステップＳ２２での補正処理は、［数１］〜［数３］のような関数を用いる方法に限定されず、ＮＯｘ濃度を補正するための他の方法（例えば、圧力範囲毎に補正量が割当てられたマップを用いた方法など）を用いてもよい。

【0123】

ステップＳ１６およびＳ２０において補正係数ａ，ｂの演算処理に用いるマップデータは、図４に示すものに限られることはなく、ＮＯｘセンサの特性や測定環境などに応じて任意のマップデータを用いることができる。同様に、ステップＳ１８において係数α，β，γの演算処理に用いるマップデータは、図５に示すものに限られることはなく、ＮＯｘセンサの特性や測定環境などに応じて任意のマップデータを用いることができる。

【0124】

また、本実施形態では、ステップＳ１３にて、圧力補正前の第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_pおよび[数２]を用いて、圧力補正後の圧力Ｐ０での第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_p0の算出・補正・出力処理を実行し、ステップＳ２２にて、[数１]を用いて、補正後ＮＯｘ濃度Ｒｎｏを演算している。しかしながら、これに限られず、ステップＳ１３を削除し、ステップＳ１４〜ステップＳ２０までは、圧力補正前の第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘ_pを第１ＮＯｘ濃度とみなして各処理を実行し、その後、ステップＳ２２にて、[数１]に[数２]及び[数３]を代入した演算式を用いて補正後ＮＯｘ濃度Ｒｎｏを演算してもよい。

【符号の説明】

【0125】

１０…ＮＯｘセンサ制御装置（ＮＯｘ検出装置）、６０…マイクロコンピュータ、１００…ＮＯｘセンサ、１０１…ＮＯｘセンサ素子、１１０…第１ポンピングセル、１１１…第１固体電解質層、１１２…外側第１ポンピング電極、１１３…内側第１ポンピング電極、１２０…酸素濃度検出セル、１２１…第２固体電解質層、１２２…検知電極、１２３…基準電極、１３０…第２ポンピングセル、１３１…第３固体電解質層、１３２…第２ポンピング対電極、１３３…内側第２ポンピング電極、１５０…第１測定室、１５１…第１拡散抵抗体、１５２…第２拡散抵抗体、１６０…第２測定室、１６４…ヒータ、１７０…基準酸素室、３００…圧力センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】