ガスセンサ制御装置、及び窒素酸化物濃度検出方法
【課題】窒素酸化物濃度を算出する際に用いる第１酸素ポンプセルに流れる電流値が、センサ素子の劣化により、適切に測定されなくなることを回避したガスセンサ制御装置、及び窒素酸化物濃度検出方法を提供すること。
【解決手段】第１測定室内に導入された被測定ガスに含まれる酸素濃度が一定となるように通電制御した際の第１酸素ポンプ電流を検出する（Ｓ１５）。また、第２測定室に導入された被測定ガス中の解離した酸素に起因する第２酸素ポンプ電流を検出する（Ｓ１０）。被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときの、第１酸素ポンプ検出値と予め記憶された基準値とを比較して、第１酸素ポンプ電流の補正係数を算出する（Ｓ２０）。第２酸素ポンプ電流、及びＳ２０で算出した補正係数を用いて補正された第１酸素ポンプ電流に基づき、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する（Ｓ２５）。
【解決手段】第１測定室内に導入された被測定ガスに含まれる酸素濃度が一定となるように通電制御した際の第１酸素ポンプ電流を検出する（Ｓ１５）。また、第２測定室に導入された被測定ガス中の解離した酸素に起因する第２酸素ポンプ電流を検出する（Ｓ１０）。被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときの、第１酸素ポンプ検出値と予め記憶された基準値とを比較して、第１酸素ポンプ電流の補正係数を算出する（Ｓ２０）。第２酸素ポンプ電流、及びＳ２０で算出した補正係数を用いて補正された第１酸素ポンプ電流に基づき、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する（Ｓ２５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素酸化物を検出するセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置、及び窒素酸化物濃度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、第１測定室、第１酸素ポンプセル、第２測定室、第２酸素ポンプセル、基準酸素室、酸素濃度検出セルを備えるセンサ素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。従来のセンサ素子では、酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔質の電極で挟んでなる第１酸素ポンプセル及び酸素濃度検出セルを有している。また、第１拡散律速層を介して被測定ガス側に連通された第１測定室と、酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔質の電極で挟んでなる第２酸素ポンプセルを有している。そして、上記各セルと、第２拡散律速層を介して前記第１測定室と連通された第２測定室とを備えたセンサ本体を用いて、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を検出するようになっている。
【０００３】
具体的には、ポンプ電流制御手段が、酸素濃度検出セルの出力電圧が一定値となるように第１酸素ポンプセルにて前記第１測定室から酸素を汲み出し、第１測定室から第２測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度を一定に制御する。そして、定電圧印加手段が、第２酸素ポンプセルに前記第２測定室から酸素を汲み出す方向に一定電圧を印加し、濃度検出手段が、この一定電圧の印加によって第２酸素ポンプセルに流れる電流値に基づき、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を検出する。このとき、第２酸素ポンプセルに流れる電流は、窒素酸化物由来の電流の他、残留酸素由来の電流が含まれる。よって、濃度検出手段は、第１酸素ポンプセルに流れる電流値を用いて、第２酸素ポンプセルに流れる電流値を補正して、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する。
【０００４】
このようなセンサにおいては、電極表面上の触媒作用によりＮＯｘの分解を制御あるいは抑制しているため、長期間の使用により触媒活性が変化し、所定成分の濃度が実質的にゼロであることを示すセンサ素子の出力であるゼロ点がシフトするという問題を抱えている。これに対し、ゼロ点を校正する機能を備えた、排出ガス濃度検出方法及びその装置が提案されている（例えば、特許文献２及び３を参照）。排出ガス濃度検出方法及びその装置によれば、ゼロ点がシフトすることを考慮して、長期間に渡って精度の高い測定を行うことができる。
【特許文献１】特開平１０−２８８５９５号公報
【特許文献２】特許第３５８９８７２号公報
【特許文献３】特開２００１−１３３４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出するにあたっては、第２酸素ポンプセルのみならず、第１酸素ポンプセルに流れる電流値をも用いて算出している。しかしながら、ガスセンサの長期間の使用等に伴うセンサ素子の劣化により、第１酸素ポンプセルに流れる電流が適切に測定されなくなることがあり、ひいては窒素酸化物濃度の算出精度（検出精度）が低下するおそれがあった。一方、上記従来の排出ガス濃度検出方法及びその装置では、このような、第１酸素ポンプセルに流れる電流値が、センサ素子の劣化により、適切に測定されなくなる場合を想定した校正を行っておらず、上記課題の解決には至っていなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、窒素酸化物濃度を算出する際に用いる第１酸素ポンプセルに流れる電流値が、センサ素子の劣化により、適切に測定されなくなることを回避したガスセンサ制御装置、及び窒素酸化物濃度検出方法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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明のガスセンサ制御装置は、被測定ガスの流通を制限する第１拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第１測定室と、前記第１測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第１酸素ポンプセルと、前記第１測定室からの前記被測定ガスの流通を制限する第２拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第２測定室と、前記第２測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第２酸素ポンプセルとを備えるセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置であって、前記第１酸素ポンプセルに対する通電制御を行うことにより、前記第１測定室における前記被測定ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、前記第１測定室内の酸素濃度を一定に制御する第１酸素ポンプセル制御手段と、前記第１酸素ポンプセル制御手段の前記通電制御により前記第１酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる、第１酸素ポンプ電流を検出する第１酸素ポンプ電流検出手段と、前記第２酸素ポンプセルに電圧を印加することにより、前記第２測定室内で前記被測定ガス中の窒素酸化物の分解、及び、解離した酸素の前記第２測定室からの汲み出しを制御する第２酸素ポンプセル制御手段と、前記第２酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる第２酸素ポンプ電流を検出する第２酸素ポンプ電流検出手段と、前記被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときに、前記第１酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第１酸素ポンプ電流の検出値を取得し、当該検出値と予め記憶された基準値とを比較して、前記第１酸素ポンプ電流の補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記補正係数算出手段が算出した前記補正係数を用いて、前記第１酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第１酸素ポンプ電流を補正する第１酸素ポンプ電流補正手段と、前記第２酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第２酸素ポンプ電流、及び、前記第１酸素ポンプ電流補正手段により補正された前記第１酸素ポンプ電流に基づき、前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する濃度算出手段とを備えている。
【０００８】
また、請求項２に係る発明のガスセンサ制御装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記センサ素子は、内燃機関の排気ガスが排出される排出経路に配置され、前記濃度既知期間は、前記内燃機関への燃料供給が停止されている期間であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明の窒素酸化物濃度検出方法は、被測定ガスの流通を制限する第１拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第１測定室と、前記第１測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第１酸素ポンプセルと、前記第１測定室からの前記被測定ガスの流通を制限する第２拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第２測定室と、前記第２測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第２酸素ポンプセルとを備えるセンサ素子を用いた前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度検出方法であって、前記第１酸素ポンプセルに対する通電制御を行うことにより、前記第１測定室における前記被測定ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、前記第１測定室内の酸素濃度を一定に制御する第１酸素ポンプセル制御工程と、前記第１酸素ポンプセル制御工程における前記通電制御により前記第１酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる、第１酸素ポンプ電流を検出する第１酸素ポンプ電流検出工程と、前記第２酸素ポンプセルに電圧を印加することにより、前記第２測定室内で前記被測定ガス中の窒素酸化物の分解、及び、解離した酸素の第２測定室からの汲み出しを制御する第２酸素ポンプセル制御工程と、前記第２酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる第２酸素ポンプ電流を検出する第２酸素ポンプ電流検出工程と、前記被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときに、前記第１酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第１酸素ポンプ電流の検出値を取得し、当該検出値と予め記憶された基準値とを比較して、前記第１酸素ポンプ電流の補正係数を算出する補正係数算出工程と、前記補正係数算出工程において算出した前記補正係数を用いて、前記第１酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第１酸素ポンプ電流を補正する第１酸素ポンプ電流補正工程と、前記第２酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第２酸素ポンプ電流、及び、前記第１酸素ポンプ電流補正工程において補正された前記第１酸素ポンプ電流に基づき、前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する濃度算出工程とを備えている。
【００１０】
また、請求項４に係る発明の窒素酸化物濃度検出方法は、請求項３に記載の発明の構成に加え、前記センサ素子は、内燃機関の排気ガスが排出される排出経路に配置され、前記濃度既知期間は、前記内燃機関への燃料供給が停止されている期間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明のガスセンサ制御装置によれば、被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときの第１酸素ポンプ電流の検出値と、予め記憶された基準値とを用いて、補正係数を算出する。この補正係数は、第１酸素ポンプ電流の検出値から、センサ素子の劣化分を考慮した電流値を得るのに用いられる。よって、センサ素子の劣化により、第１酸素ポンプセルに流れる検出値が適切な値を示さなくなった場合でも、その劣化分を計算により補正することができる。そして、被測定ガス中の窒素酸化物濃度は、第２酸素ポンプ電流、及び補正係数を用いて補正した第１酸素ポンプ電流を用いて算出される。このため、センサ素子の劣化した場合でも、第２酸素ポンプセルに流れる電流に含まれる、残留酸素由来の電流分を的確に補正することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明のガスセンサ制御装置によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、内燃機関への燃料供給が停止されている期間（即ち、フューエルカット期間）内に、酸素濃度既知の大気を被測定ガスとした場合の第１酸素ポンプ電流の検出値を用いて、補正係数を算出することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明の窒素酸化物濃度検出方法によれば、請求項１に記載のガスセンサ制御装置と同様な作用効果が得られる。
【００１４】
請求項４に係る発明の窒素酸化物濃度検出方法によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、請求項２に記載のガスセンサ制御装置と同様な作用効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化したガスセンサ制御装置及び窒素酸化物濃度検出方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照し、本発明に係るセンサ素子の一例としてセンサ素子１０を備えた、ガスセンサ１を説明する。図１は、ガスセンサ制御装置５に接続されたガスセンサ１の概略的な構成を示す図である。尚、図１において、ガスセンサ１のセンサ素子１０は、先端側部分における内部構造を示す断面図をもって図示しており、図中左側がセンサ素子１０の先端側となっている。
【００１６】
図１に示す、ガスセンサ１は、内燃機関の排気ガスが排出される排出経路（図示外）に配置される。ガスセンサ１は、内燃機関の排出ガスを被測定ガスとし、特定ガスとして窒素酸化物（以下、単に「ＮＯｘ」と言う。）の濃度を検出するために用いられる。ガスセンサ１は、細長で長尺な板状体の形状を有するセンサ素子１０と、ガスセンサ１を排出経路に取り付けるためのハウジング（図示外）とを備える。センサ素子１０は、ハウジング内に保持されている。ガスセンサ１からは、センサ素子１０の出力する信号を取り出すための信号線が引き出されており、ガスセンサ１とは離れた位置に取り付けられるガスセンサ制御装置５に電気的に接続されている。
【００１７】
次に、センサ素子１０の構造について、図１を参照して説明する。センサ素子１０は、３枚の板状の固体電解質体１１１，１２１，１３１を、間にアルミナ等からなる絶縁体１４０，１４５をそれぞれ挟んで層状に形成した構造を有する。固体電解質体１３１側の外層（図１における下側）には、アルミナを主体とするシート状の絶縁層１６２，１６３を積層し、その間にＰｔを主体とするヒータパターン１６４を埋設したヒータ素子１６１が設けられている。以下、センサ素子１０が備える構成について、詳述する。
【００１８】
固体電解質体１１１，１２１，１３１は、固体電解質であるジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。センサ素子１０の積層方向において固体電解質体１１１の両面には、固体電解質体１１１を挟むように多孔質性の電極１１２，１１３がそれぞれ設けられている。電極１１２，１１３は、Ｐｔ又はＰｔ合金あるいはＰｔとセラミックスとを含むサーメット等から形成されている。また、電極１１２，１１３の表面上には、セラミックスからなる多孔質性の保護層１１４が設けられている。保護層１１４は、電極１１２，１１３が排気ガスに含まれる被毒性ガス（還元雰囲気）に晒されることにより電極が劣化しないように保護している。
【００１９】
固体電解質体１１１は、両電極１１２，１１３間に電流を流すことで、電極１１２の接する雰囲気（センサ素子１０の外部の雰囲気）と電極１１３の接する雰囲気（後述する第１測定室１５０内の雰囲気）との間で酸素の汲み出し及び汲み入れ（いわゆる酸素ポンピング）を行うことができる。本実施の形態では、固体電解質体１１１及び電極１１２，１１３を、Ｉｐ１セル１１０と称することとする。尚、Ｉｐ１セル１００が、本発明における「第１酸素ポンプセル」に相当し、電極１１２，１１３が、本発明における「第１測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極」に相当する。
【００２０】
固体電解質体１２１は、絶縁体１４０を挟んで固体電解質体１１１と対向するように配置されている。固体電解質体１１１と同様に、センサ素子１０の積層方向における固体電解質体１２１の両面には、固体電解質体１２１を挟むように多孔質性の電極１２２，１２３がそれぞれ設けられている。電極１２２，１２３は、第１測定室１５０の固体電解質体１２１側において、第１測定室１５０の内側と外側とに設けられている。電極１２２，１２３は、Ｐｔ又はＰｔ合金あるいはＰｔとセラミックスを含むサーメット等から形成されている。電極１２２は、固体電解質体１１１と向き合う側の面に形成されている。
【００２１】
固体電解質体１１１と固体電解質体１２１との間には、小空間としての第１測定室１５０が形成されている。第１測定室１５０は、排気経路内を流通する排気ガスが、センサ素子１０内に最初に導入される小空間である。第１測定室１５０内には、前述の固体電解質体１１１側の電極１１３と、固体電解質体１２１側の電極１２２とが配置されている。また、第１測定室１５０のセンサ素子１０における先端側には、第１測定室１５０内外の仕切りとして、第１測定室１５０内への排気ガスの単位時間あたりの流通量を制限する多孔質性の第１拡散抵抗部１５１が設けられている。同様に、第１測定室１５０のセンサ素子１０における後端側には、後述する第２測定室１６０につながる開口部１４１と第１測定室１５０との仕切りとして、排気ガスの単位時間あたりの流通量を制限する第２拡散抵抗部１５２が設けられている。
【００２２】
両電極１２２，１２３は、主として、固体電解質体１２１により隔てられた雰囲気（電極１２２の接する第１測定室１５０内の雰囲気と、電極１２３の接する後述する基準酸素室１７０内の雰囲気）間の酸素分圧差に応じて起電力を発生することができる。本実施の形態では、固体電解質体１２１及び両電極１２２，１２３を酸素分圧（濃度）検知セル（以下、単に「Ｖｓセル」と言う。）１２０と言う。即ち、Ｖｓセル１２０は、第１測定室１５０の内側と外側とに設けられた電極１２２，１２３を備える。
【００２３】
固体電解質体１３１は、絶縁体１４５を挟んで固体電解質体１２１と対向するように配置されている。固体電解質体１３１のうちで固体電解質体１２１側に面する側の表面には、多孔質性の電極１３２，１３３が離間して設けられている。多孔質性の電極１３２，１３３は、Ｐｔ又はＰｔ合金あるいはＰｔとセラミックスを含むサーメット等から形成されている。
【００２４】
また、固体電解質体１３１と固体電解質体１２１との間には、絶縁体１４５が配置されておらず、独立した小空間としての基準酸素室１７０が形成されている。基準酸素室１７０内には、電極１３２と、Ｖｓセル１２０の電極１２３とが配置されている。尚、電極１３２と１２０の電極１２３とに挟まれた基準酸素室１７０の空間には、セラミック製の多孔質体が充填されている。
【００２５】
さらに、固体電解質体１３１と固体電解質体１１１との間には、絶縁体１４５が配置されておらず、独立した小空間としての第２測定室１６０が形成されている。第２測定室１６０は、絶縁体１４５により、基準酸素室１７０と隔てられている。そして、第２測定室１６０に連通するように、固体電解質体１２１及び絶縁体１４０のそれぞれに開口部１２５，１４１が設けられており、前述したように、第１測定室１５０と開口部１４１とが、間に第２拡散抵抗部１５２を挟んで接続されている。
【００２６】
固体電解質体１３１及び両電極１３２，１３３は、上記のＩｐ１セル１１０と同様に、絶縁体１４５により隔てられた雰囲気（電極１３２の接する基準酸素室１７０内の雰囲気と、電極１３３の接する第２測定室１６０内の雰囲気）間にて酸素の汲み出しを行うことができるものであり、本実施の形態ではＩｐ２セル１３０と称することとする。尚、Ｉｐ２セル１３０が、本発明における「第２酸素ポンプセル」に相当し、電極１３２，１３３が、本発明における「第２測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極」に相当する。また、図１に示すように、Ｉｐ１セル１１０の第１測定室１５０側の電極１１３、Ｖｓセル１２０の第１測定室１５０側の電極１２２、Ｉｐ２セル１３０の第２測定室１６０側の電極１３３は、基準電位に接続されている。
【００２７】
次に、ガスセンサ制御装置５の構成について、図１を参照して説明する。ガスセンサ制御装置５は、ガスセンサ１のセンサ素子１０と電気的に接続されている。図１に示すように、ガスセンサ制御装置５は、マイクロコンピュータ６０と、電気回路部５８を構成主体としている。以下、ガスセンサ制御装置５が備える各構成について詳述する。
【００２８】
マイクロコンピュータ６０は、公知の構成のＣＰＵ６１，ＲＡＭ６２，ＲＯＭ６３，信号入出力部６４，Ａ／Ｄコンバータ６５及び図示外のタイマクロックを備えている。ＣＰＵ６１は、ＲＡＭ６２及びＲＯＭ６３と通信するとともに、信号入出力部６４を介してＥＣＵ９０と通信し、信号入出力部６４及びＡ／Ｄコンバータ６５を介して電気回路部５８と通信する。ＥＣＵ９０からマイクロコンピュータ６０には、例えば、内燃機関への燃料供給に関する情報が入力される。
【００２９】
電気回路部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，及びヒータ駆動回路５７を備える。電気回路部５８は、マイクロコンピュータ６０による制御を受けて、ガスセンサ１のセンサ素子１０を用いた排気ガス中のＮＯｘ濃度の検出を行う。以下、電気回路部５８が備える各構成について詳述する。
【００３０】
Ｉｃｐ供給回路５４は、Ｖｓセル１２０の電極１２２，１２３間に電流Ｉｃｐを供給し、第１測定室１５０内から基準酸素室１７０内への酸素の汲み出しを行う。Ｖｓ検出回路５３は、電極１２２，１２３間の電圧Ｖｓを検出するための回路であり、その検出結果を基準電圧比較回路５１に対し出力する。基準電圧比較回路５１は、Ｖｓ検出回路５３により検出された電圧Ｖｓを、基準となる基準電圧（例えば４２５ｍＶ）と比較するための回路であり、その比較結果をＩｐ１ドライブ回路５２に対し出力している。
【００３１】
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、Ｉｐ１セル１１０の電極１１２，１１３間にＩｐ１電流を供給するための回路である。Ｉｐ１ドライブ回路５２は、基準電圧比較回路５１によるＶｓセル１２０の電極１２２，１２３間の電圧Ｖｓの比較結果に基づいて、電圧Ｖｓが予め設定された基準電圧と略一致するように、Ｉｐ１電流の大きさや向きを調整する。その結果、Ｉｐ１セル１１０では、第１測定室１５０内からセンサ素子１０外部への酸素の汲み出し、あるいはセンサ素子１０外部から第１測定室１５０内への酸素の汲み入れが行われる。換言すると、Ｉｐ１セル１１０では、Ｉｐ１ドライブ回路５２による通電制御に基づき、Ｖｓセル１２０の電極１２２，１２３間の電圧が一定値（基準電圧の値）に保たれるように、第１測定室１５０内における酸素濃度の調整が行われる。
【００３２】
Ｖｐ２印加回路５６は、Ｉｐ２セル１３０の電極１３２，１３３間へ電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）を印加するための回路であり、第２測定室１６０内から基準酸素室１７０への酸素の汲み出しを制御する。Ｉｐ２検出回路５５は、Ｉｐ２セル１３０の電極１３３から電極１３２に流れた電流Ｉｐ２の値の検出を行う回路である。
【００３３】
ヒータ駆動回路５７は、固体電解質体１１１，１２１，１３１の温度を所定の温度に保たせるための回路である。ヒータ駆動回路５７は、ＣＰＵ６１により制御され、ヒータ素子１６１のヒータパターン１６４へ電流を流し、固体電解質体１１１，１２１，１３１（換言すると、Ｉｐ１セル１１０，Ｖｓセル１２０，Ｉｐ２セル１３０）の加熱を行う。ヒータパターン１６４は、ヒータ素子１６１内で繋がる一本の電極パターンであり、一方の端部が接地され、他方の端部がヒータ駆動回路５７に接続されている。ヒータ駆動回路５７は、固体電解質体１１１，１２１，１３１が狙いとする温度になるように、ヒータパターン１６４をＰＷＭ通電制御して当該ヒータパターン１６４に電流を流す制御を行うことができる。
【００３４】
上記構成のガスセンサ制御装置５によって、ガスセンサ１のセンサ素子１０を用いた排気ガス中のＮＯｘ濃度の検出が行われる。次に、ガスセンサ１を用いたＮＯｘ濃度の検出の際の動作について、図１を参照して説明する。
【００３５】
前述のように、図１に示す、ガスセンサ１のセンサ素子１０を構成する固体電解質体１１１，１２１，１３１は、ヒータ駆動回路５７から駆動電流が流されたヒータパターン１６４の昇温に伴い加熱され、活性化する。加熱により狙いとする温度となったＩｐ１セル１１０，Ｖｓセル１２０及びＩｐ２セル１３０は、以下のように動作する状態になる。
【００３６】
排気経路（図示外）内を流通する排気ガスは、第１拡散抵抗部１５１による流通量の制限を受けつつ第１測定室１５０内に導入される。ここで、Ｖｓセル１２０には、Ｉｃｐ供給回路５４により電極１２３側から電極１２２側へ微弱な電流Ｉｃｐが流される。このため排気ガス中の酸素は、負極側となる第１測定室１５０内の電極１２２から電子を受け取ることができ、電子を受け取った酸素は酸素イオンとなって固体電解質体１２１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。つまり、電極１２２，１２３間で電流Ｉｃｐが流されることによって、第１測定室１５０内の酸素が基準酸素室１７０内に送り込まれる。
【００３７】
Ｖｓ検出回路５３では、電極１２２，１２３間の電圧Ｖｓが検出される。検出された電圧Ｖｓは、基準電圧比較回路５１により基準電圧（例えば、４２５ｍＶ）と比較されて、その比較結果がＩｐ１ドライブ回路５２に対し出力される。ここで、電極１２２，１２３間の電位差が基準電圧４２５ｍＶ付近で一定となるように、第１測定室１５０内の酸素濃度を調整すれば、第１測定室１５０内の排気ガス中の酸素濃度は所定値（例えば、１０−８〜１０−９ａｔｍ）に近づくこととなる。
【００３８】
そこで、Ｉｐ１ドライブ回路５２では、第１測定室１５０内に導入された排気ガスの酸素濃度が所定値より薄い場合、電極１１２側が負極となるようにＩｐ１セル１１０にＩｐ１電流を流す。その結果、Ｉｐ１セル１１０では、センサ素子１０外部から第１測定室１５０内へ酸素の汲み入れが行われる。一方、第１測定室１５０内に導入された排気ガスの酸素濃度が所定値より濃い場合、Ｉｐ１ドライブ回路５２は、電極１１３側が負極となるようにＩｐ１セル１１０にＩｐ１電流を流す。その結果、Ｉｐ１セル１１０では、第１測定室１５０内からセンサ素子１０外部へ酸素の汲み出しが行われる。このときのＩｐ１電流の大きさと、流れる向きとに基づき、排気ガス中の酸素濃度の検出が可能である。
【００３９】
第１測定室１５０において酸素濃度が調整された排気ガスは、第２拡散抵抗部１５２を介し、第２測定室１６０内に導入される。第２測定室１６０内で電極１３３と接触した排気ガス中のＮＯｘは、電極１３３を触媒としてＮ２とＯ２に分解（還元）される。そして分解された酸素は、電極１３３から電子を受け取り、酸素イオンとなって（解離して）固体電解質体１３１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。このとき、第２測定室１６０内に導入された排気ガスに含まれる残留酸素も同様に、Ｉｐ２セル１３０によって基準酸素室１７０内に移動する。第２測定室１６０内に導入された排気ガスに含まれる残留酸素は、第１測定室で汲み残された酸素である。このため、Ｉｐ２セル１３０を流れるＩｐ２電流は、ＮＯｘ由来の電流及び残留酸素由来の電流となる。
【００４０】
次に、ガスセンサ１を用いたＮＯｘ濃度の検出方法の概要を説明する。前述の通り、Ｉｐ２電流には、ＮＯｘ由来の電流の他、残留酸素由来の電流が含まれる。よって、Ｉｐ２電流のみを用いてＮＯｘ濃度を算出した場合、その算出値には、残留酸素由来の電流の影響分が含まれることになる。そこで、式（１）に示すように、Ｉｐ１電流を用いて残留酸素由来の電流の影響分を補正して、ＮＯｘ濃度を求める。
ＮＯｘ濃度［ｐｐｍ］＝Ａ×Ｉｐ２電流＋Ｂ×Ｉｐ１電流 ・・・式（１）
ただし、式（１）において、Ａ，Ｂはセンサ素子１０毎に定められる定数。
しかしながら、ガスセンサ１の長期の使用に起因したセンサ素子１０の劣化により、検出されるＩｐ１電流が、第１測定室中の酸素濃度に応じた値を示さない場合、Ｉｐ１電流を用いてＩｐ２電流に含まれる残留酸素由来の電流の影響分を補正することができない。
【００４１】
よって、本実施形態では、被検出ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときのＩｐ１電流の検出値Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、予めＲＯＭ６３に記憶された基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とを比較して求めた補正係数を用い、Ｉｐ１電流に含まれるセンサ素子１０の劣化分を補正する。具体的には、図１に示すマイクロコンピュータ６０は、ＥＣＵ９０から、所定時間毎に内燃機関において燃料供給中であるか否かを示す信号を受信する。そして、受信した信号に基づき、排気ガスが大気と置き換わったと想定される濃度既知期間を検出する。検出した濃度既知期間におけるＩｐ１電流検出値Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とを用いて、式（２）により、補正係数Ｃを求める。ＮＯｘ濃度は、式（３）を用いて算出する。式（３）では、Ｉｐ１電流に含まれるセンサ素子１０の劣化分を、式（２）で求めた補正係数Ｃを用いて補正している。
補正係数Ｃ＝Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］／Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］ ・・・式（２）
ＮＯｘ濃度［ｐｐｍ］＝Ａ×Ｉｐ２電流＋Ｂ×Ｃ×Ｉｐ１電流 ・・・式（３）
ただし、式（３）において、Ａ，Ｂはセンサ素子１０毎に定められる定数。Ｃは、式（２）により求められる補正係数。
【００４２】
次に、ガスセンサ制御装置５において実行されるメイン処理について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、ガスセンサ制御装置５のメイン処理のフローチャートである。図３は、図２に示すメイン処理において実行される補正係数算出処理のフローチャートである。尚、図２及び図３に示す各処理を実行させるプログラムは、ＲＯＭ６３の（図１参照）に記憶されており、図１に示すＣＰＵ６１が実行する。また、Ｖｓセル１２０が備える一対の電極１２２，１２３間の電位差に基づいて、第１測定室１５０内における被測定ガス中の酸素分圧の検出する酸素分圧検出は、酸素分圧検出手段として機能するＣＰＵ６１により、図２に示すメイン処理とは別途実行される。同様に、Ｉｐ１セル１１０に対する通電制御を行うことにより、第１測定室１５０における被測定ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、第１測定室１５０内の酸素濃度を一定に制御する第１酸素ポンプセル制御工程は、Ｉｐ１ドライブ回路の制御のもと、別途実行される。本実施形態では、第１酸素ポンプセル制御工程では、ＣＰＵ６１により検出された酸素分圧に基づいて、所定の電圧を第１酸素ポンプセル（Ｉｐ１セル）１１０に印加して第１酸素ポンプ電流（Ｉｐ１電流）が制御される。また、Ｉｐ２セル１３０に電圧を印加することにより、第２測定室１６０内で被測定ガス中のＮＯｘの分解、及び解離した酸素の第２測定室１６０からの汲み出しを制御する第２酸素ポンプセル制御工程は、Ｖｐ２印加回路５６の制御のもと、別途実行される。
【００４３】
図２に示すように、ガスセンサ制御装置５においてメイン処理が起動されると、まず、センサ素子１０が活性化したか否かが判断される（Ｓ５）。センサ素子１０が活性化したか否かは、例えば、ヒータパターン１６４に通電を開始してから所定時間経過したか否かに基づき判断される。また例えば、固体電解質体１１１，１２１，１３１のいずれかの温度（より詳細には、温度に相関のある内部抵抗）を検出する温度検出手段を設け、この手段により検出された温度（内部抵抗）が、所定温度（所定抵抗値）に達したか否かに基づき判断される。尚、固体電解質体１１１，１２１，１３１のいずれかの温度（内部抵抗）を検出する手段（手法）は公知であるため、これ以上の説明は省略する。そして、センサ素子１０が活性化していないと判断される場合（Ｓ５：Ｎｏ）、センサ素子１０が活性化したと判断されるまで待機する。
【００４４】
一方、センサ素子１０が活性化したと判断される場合、続いて、Ｉｐ２電流、及びＩｐ１電流がそれぞれ検出され、ＲＡＭ６２に記憶される（Ｓ１０，Ｓ１５）。Ｉｐ２電流は、図１に示すＩｐ２検出回路５５からマイクロコンピュータ６０に入力される出力信号に基づき検出される。同様に、Ｉｐ２電流は、図１に示すＩｐ１ドライブ回路５２からマイクロコンピュータ６０に入力される出力信号に基づき検出される。Ｓ１０の処理は本発明の「第２酸素ポンプ電流検出工程」に相当し、Ｓ１５の処理は本発明の「第１酸素ポンプ電流検出工程」に相当する。
【００４５】
続いて、補正係数算出処理が実行される（Ｓ２０）。補正係数算出処理では、前述の補正係数Ｃが算出される。補正係数算出処理の詳細について、図３を参照して説明する。図３に示すように、補正係数算出処理では、まず、内燃機関において燃料供給停止中であることを示す信号（以下、「フューエルカット信号」と言う。）が受信されたか否かが判断される（Ｓ５５）。前述のように、マイクロコンピュータ６０は、ＥＣＵ９０から所定時間毎に内燃機関において燃料供給中であるか否かを示す信号を受信し、別途実行されるプログラムにより、受信した信号を随時ＲＡＭ６２に記憶させている。よって、Ｓ５５では、フューエルカット信号が、ＥＣＵ９０から受信した最新の信号としてＲＡＭ６２に記憶されているか否かに基づき、フューエルカット信号を受信したか否かが判断される。フューエルカット信号が受信されていない場合（Ｓ５５：Ｎｏ）、後述するＳ９５の処理が実行される。
【００４６】
一方、フューエルカット信号が受信された場合（Ｓ５５：Ｙｅｓ）、タイマ作動中か否かが判断される（Ｓ６５）。タイマは、別途実行されるタイマ更新プログラムにより、フューエルカット信号を連続して受信している期間、所定期間毎に更新され、ＲＡＭ６２に記憶される。よって、タイマは、フューエルカット信号を連続して受信している期間の長さを示す。タイマ更新プログラムの起動／停止は、後述するように、図３のＳ７０，Ｓ９５において行われる。タイマ（タイマ更新プログラム）が作動中である場合には、ＲＡＭ６２に記憶されている期間は０より大きい時間となり、タイマが停止中である場合には、ＲＡＭ６２に記憶されている期間は初期値０に設定される。
【００４７】
タイマが動作中である場合には（Ｓ６５：Ｙｅｓ）、ＲＡＭ６２が参照され、待ち時間が経過したか否かが判断される（Ｓ８０）。Ｓ８０の処理は、センサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となる酸素濃度既知期間となったか否かを判断するための処理である。Ｓ８０の処理により、新たな構成を追加することなく、酸素濃度既知期間を的確に検出することができる。待ち時間は、予め定められＲＯＭ６３に記憶されている。タイマが示す期間が、待ち時間よりも短い場合、即ち、待ち時間が経過していない場合（Ｓ８０：Ｎｏ）、補正係数算出処理が終了され、図２に示すメイン処理に戻る。
【００４８】
一方、タイマが示す期間が、待ち時間以上である場合、即ち、待ち時間が経過している場合には（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、ＲＡＭ６２及びＲＯＭ６３が参照され、検出値Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とが一致するか否かが判断される（Ｓ８５）。検出値Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］は、図２のＳ１５において検出され、ＲＡＭ６２に記憶されている。基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］は、予め定められＲＯＭ６３に記憶されている。Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とが一致しない場合（Ｓ８５：Ｎｏ）、補正係数Ｃが算出され、ＲＡＭ６２に記憶される（Ｓ９０）。補正係数Ｃは、Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とを、前述の式（２）に代入して算出される。Ｓ９０の処理は、本発明の「補正係数算出工程」に相当する。一方、Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とが一致する場合（Ｓ８５：Ｙｅｓ）、及びＳ９０に続いて、タイマの作動が停止される（Ｓ９５）。具体的には、ＲＡＭ６２に記憶されているタイマに０がセットされ、別途実行されるタイマ更新プログラムが停止される。続いて、補正係数算出処理が終了され、図２に示すメイン処理に戻る。
【００４９】
引き続き、図２を参照してメイン処理を説明する。Ｓ２０に続いて、ＮＯｘ濃度が算出され、ＲＡＭ６２に記憶される（Ｓ２５）。ＮＯｘ濃度は、前述の式（３）を用いて算出される。式（３）において、定数Ａ，Ｂは、予め定められＲＯＭ６３に記憶されている。Ｉｐ２電流は、Ｓ１０において検出され、ＲＡＭ６２に記憶されている。同様に、Ｉｐ１電流は、Ｓ１５において検出され、ＲＡＭ６２に記憶されている。補正係数Ｃは、図３に示すＳ９０において算出され、ＲＡＭ６２に記憶されている。尚、ＲＡＭ６２に補正係数Ｃが記憶されていない場合には、ＲＯＭ６２に記憶されている初期値１が用いられる。Ｓ２５の処理は、本発明の「第１酸素ポンプ電流補正工程」及び「濃度算出工程」に相当する。
【００５０】
続いて、Ｓ２５において求めたＮＯｘ濃度が、出力される（Ｓ３０）。Ｓ３０の処理において、例えば、Ｓ２５において求めたＮＯｘ濃度が、ＥＣＵ９０に対して出力される。続いて、Ｓ１０に戻り、処理が繰り返される。以上のように、ＣＰＵ６１によりメイン処理が実行される。尚、メイン処理はガスセンサ制御装置５の電源がＯＦＦにされるまで、繰り返し実行される。
【００５１】
尚、第１酸素ポンプセル（Ｉｐ１セル）１１０に対する通電制御を行うことにより、第１測定室１５０内の酸素濃度を一定に制御する、図１に示すＩｐ１ドライブ回路５２は、本発明の第１酸素ポンプセル制御手段に相当する。また、図２のＳ１５において、Ｉｐ１セル１１０の一対の電極１１２，１１３間に流れるＩｐ１電流を検出するＣＰＵ６１は、本発明の第１酸素ポンプ電流検出手段として機能する。Ｉｐ２セル１３０に電圧を印加することにより、第２測定室１６０内で排気ガス（被測定ガス）中のＮＯｘの分解、及び解離した酸素の第２測定室１６０から汲み出しを制御するＶｐ２印加回路５６は、本発明の第２酸素ポンプセル制御手段に相当する。また、図２のＳ１０において、Ｉｐ２セル１３０の一対の電極１３２，１３３間に流れるＩｐ２電流を検出するＣＰＵ６１は、本発明の第２酸素ポンプ電流検出手段として機能する。
【００５２】
また、図３に示す補正係数算出処理において、排気ガス（被測定ガス）の酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときに（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、図２のＳ１５において取得したＩｐ１電流検出値と、予め記憶された基準値とを式（２）に代入して補正係数Ｃを算出する（Ｓ９０）ＣＰＵ６１は、本発明の補正係数算出手段として機能する。また、図２のＳ２５において、図３のＳ９０で算出した補正係数Ｃを用いてＩｐ１電流を補正し、排気ガス（被測定ガス）中のＮＯｘ濃度を算出するＣＰＵ６１は、本発明の第１酸素ポンプ電流補正手段及び濃度算出手段として機能する。
【００５３】
以上詳述した、ガスセンサ制御装置５及び窒素酸化物検出方法によれば、図３に示すように、排出ガス（被測定ガス）の酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときの第１酸素ポンプ電流（Ｉｐ１電流）の検出値と、予め記憶された基準値とを用いて、補正係数Ｃを算出する。補正係数Ｃは、第１酸素ポンプ電流（Ｉｐ１電流）の検出値から、センサ素子１０の劣化分を考慮した電流値を得るのに用いられる。よって、センサ素子１０の劣化により、Ｉｐ１セル１１０に流れる検出値が適切な値を示さなくなった場合でも、その劣化分を計算により補正することができる。本実施形態では、内燃機関への燃料供給が停止され、センサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となったと想定される期間（フューエルカット期間）を濃度既知期間としている。このため、大気を被測定ガスとした場合のＩｐ１電流の検出値を用いて、補正係数Ｃを容易に算出することができる。そして、図３のメイン処理では、被測定ガス中のＮＯｘ濃度は、Ｉｐ２電流、及び補正係数Ｃを用いて補正したＩｐ１電流を用いて算出される（Ｓ２５）。このため、センサ素子１０の劣化した場合でも、Ｉｐ２セル１３０に流れる電流に含まれる、残留酸素由来の電流分を的確に補正することができる。
【００５４】
尚、本発明は、以上詳述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、次の（ａ）〜（ｈ）に示す変形を適宜加えてもよい。
【００５５】
（ａ）ガスセンサ制御装置５が制御するガスセンサ１及びガスセンサ１が備えるセンサ素子１０の構成は適宜変更可能である。例えば、本実施形態のガスセンサ１（センサ素子１０）は、図１において、第１測定室１５０の下側にＶｓセル１２０を備えていたが、Ｖｓセル１２０を備えないガスセンサ１を制御するガスセンサ制御装置に、本発明を適用してもよい。この場合には、Ｉｐ１セル１１０に流れるＩｐ１電流に基づき、Ｉｐ１セル１１０の電極１１２，１１３間に印加する電圧を調整して、第１測定室１５０の酸素濃度が所定濃度となるように、Ｉｐ１セル１１０を駆動するようにすればよい。
【００５６】
（ｂ）上記実施形態では、内燃機関への燃料供給が停止され、センサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となったと想定される期間を濃度既知期間としていたが、これに限定されない。例えば、ガスセンサ１が酸素濃度既知の補正用ガスをセンサ素子１０の周囲の雰囲気に充填する装置を備える場合には、補正用ガスが充填される期間を濃度既知期間としてもよい。
【００５７】
（ｃ）上記実施形態では、図３のＳ８０において、フューエルカット信号を所定期間連続して取得した場合に（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、センサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となったと判断していたが、これに限定されない。例えば、フューエルカット信号を受信後、直ちにセンサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となると想定される場合には、フューエルカット信号受信時に濃度既知期間中であると判断してもよい。
【００５８】
（ｄ）上記実施形態では、図３において、センサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となったと判断される毎に（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、補正係数を算出する必要がある場合に（Ｓ８５：Ｎｏ）、補正係数Ｃを算出していたが（Ｓ９０）、これに限定されない。例えば、所定期間（例えば１ドライブ）毎に所定回数補正係数が算出された場合に、以後の補正係数算出処理を省略してもよい。また上記実施形態では、Ｉｐｃ１電流を適切に検出されず、センサ素子１０が劣化していると想定される場合（Ｓ８５：Ｎｏ）に、補正係数算出工程（Ｓ９０）を行っていたが、Ｓ８５の処理を省略し、Ｓ８０に続いてＳ９０に処理を実行させてもよい。
【００５９】
（ｅ）上記実施形態では、図２のＳ２５において、Ｉｐ１電流の補正と、ＮＯｘ濃度の算出とを同時に行ったが、Ｉｐ１電流を補正した後、補正したＩｐ１電流を用いてＮＯｘ濃度を算出してもよい。
【００６０】
（ｆ）上記実施形態では、Ｉｐ１ドライブ回路５２の制御のもと第１酸素ポンプセル制御工程を実行し、Ｖｐ２印加回路５６の制御のもと第２酸素ポンプセル制御工程を実行していたが、ＣＰＵ６１に実行させてもよい。同様に、ＣＰＵ６１が実行していた各種処理の一部又は全部を専用の回路に実行させてもよい。
【００６１】
（ｇ）上記実施形態では、補正係数Ｃを式（２）を用いて求め、ＮＯｘ濃度を式（３）を用いて求めていたが、式（２）及び式（３）は、ガスセンサ１（センサ素子１０）の特性に応じて適宜変更可能である。
【００６２】
（ｈ）上記実施形態の窒素濃度検出方法に、公知の残留酸素由来のオフセット電流の補正計算処理をさらに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ガスセンサ制御装置５に接続されたガスセンサ１の概略構成を示す図である。
【図２】ガスセンサ制御装置５のメイン処理のフローチャートである。
【図３】図２に示すメイン処理において実行される補正係数算出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１ ガスセンサ
５ ガスセンサ制御装置
１０ センサ素子
５１ 基準電圧比較回路
５２ Ｉｐ１ドライブ回路
５３ Ｖｓ検出回路
５４ Ｉｃｐ供給回路
５５ Ｉｐ２検出回路
５６ Ｖｐ２印加回路
５８ 電気回路部
６０ マイクロコンピュータ
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＡＭ
６３ ＲＯＭ
６４ 信号入出力部
６５ Ａ／Ｄコンバータ
１１０ Ｉｐ１セル
１１１，１３１ 固体電解質体
１１２，１１３，１３２，１３３ 電極
１３０ Ｉｐ２セル
１５１ 第１拡散抵抗部
１５２ 第２拡散抵抗部
１５０ 第１測定室
１６０ 第２測定室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素酸化物を検出するセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置、及び窒素酸化物濃度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、第１測定室、第１酸素ポンプセル、第２測定室、第２酸素ポンプセル、基準酸素室、酸素濃度検出セルを備えるセンサ素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。従来のセンサ素子では、酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔質の電極で挟んでなる第１酸素ポンプセル及び酸素濃度検出セルを有している。また、第１拡散律速層を介して被測定ガス側に連通された第１測定室と、酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔質の電極で挟んでなる第２酸素ポンプセルを有している。そして、上記各セルと、第２拡散律速層を介して前記第１測定室と連通された第２測定室とを備えたセンサ本体を用いて、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を検出するようになっている。
【０００３】
具体的には、ポンプ電流制御手段が、酸素濃度検出セルの出力電圧が一定値となるように第１酸素ポンプセルにて前記第１測定室から酸素を汲み出し、第１測定室から第２測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度を一定に制御する。そして、定電圧印加手段が、第２酸素ポンプセルに前記第２測定室から酸素を汲み出す方向に一定電圧を印加し、濃度検出手段が、この一定電圧の印加によって第２酸素ポンプセルに流れる電流値に基づき、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を検出する。このとき、第２酸素ポンプセルに流れる電流は、窒素酸化物由来の電流の他、残留酸素由来の電流が含まれる。よって、濃度検出手段は、第１酸素ポンプセルに流れる電流値を用いて、第２酸素ポンプセルに流れる電流値を補正して、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する。
【０００４】
このようなセンサにおいては、電極表面上の触媒作用によりＮＯｘの分解を制御あるいは抑制しているため、長期間の使用により触媒活性が変化し、所定成分の濃度が実質的にゼロであることを示すセンサ素子の出力であるゼロ点がシフトするという問題を抱えている。これに対し、ゼロ点を校正する機能を備えた、排出ガス濃度検出方法及びその装置が提案されている（例えば、特許文献２及び３を参照）。排出ガス濃度検出方法及びその装置によれば、ゼロ点がシフトすることを考慮して、長期間に渡って精度の高い測定を行うことができる。
【特許文献１】特開平１０−２８８５９５号公報
【特許文献２】特許第３５８９８７２号公報
【特許文献３】特開２００１−１３３４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出するにあたっては、第２酸素ポンプセルのみならず、第１酸素ポンプセルに流れる電流値をも用いて算出している。しかしながら、ガスセンサの長期間の使用等に伴うセンサ素子の劣化により、第１酸素ポンプセルに流れる電流が適切に測定されなくなることがあり、ひいては窒素酸化物濃度の算出精度（検出精度）が低下するおそれがあった。一方、上記従来の排出ガス濃度検出方法及びその装置では、このような、第１酸素ポンプセルに流れる電流値が、センサ素子の劣化により、適切に測定されなくなる場合を想定した校正を行っておらず、上記課題の解決には至っていなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、窒素酸化物濃度を算出する際に用いる第１酸素ポンプセルに流れる電流値が、センサ素子の劣化により、適切に測定されなくなることを回避したガスセンサ制御装置、及び窒素酸化物濃度検出方法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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明のガスセンサ制御装置は、被測定ガスの流通を制限する第１拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第１測定室と、前記第１測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第１酸素ポンプセルと、前記第１測定室からの前記被測定ガスの流通を制限する第２拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第２測定室と、前記第２測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第２酸素ポンプセルとを備えるセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置であって、前記第１酸素ポンプセルに対する通電制御を行うことにより、前記第１測定室における前記被測定ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、前記第１測定室内の酸素濃度を一定に制御する第１酸素ポンプセル制御手段と、前記第１酸素ポンプセル制御手段の前記通電制御により前記第１酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる、第１酸素ポンプ電流を検出する第１酸素ポンプ電流検出手段と、前記第２酸素ポンプセルに電圧を印加することにより、前記第２測定室内で前記被測定ガス中の窒素酸化物の分解、及び、解離した酸素の前記第２測定室からの汲み出しを制御する第２酸素ポンプセル制御手段と、前記第２酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる第２酸素ポンプ電流を検出する第２酸素ポンプ電流検出手段と、前記被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときに、前記第１酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第１酸素ポンプ電流の検出値を取得し、当該検出値と予め記憶された基準値とを比較して、前記第１酸素ポンプ電流の補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記補正係数算出手段が算出した前記補正係数を用いて、前記第１酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第１酸素ポンプ電流を補正する第１酸素ポンプ電流補正手段と、前記第２酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第２酸素ポンプ電流、及び、前記第１酸素ポンプ電流補正手段により補正された前記第１酸素ポンプ電流に基づき、前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する濃度算出手段とを備えている。
【０００８】
また、請求項２に係る発明のガスセンサ制御装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記センサ素子は、内燃機関の排気ガスが排出される排出経路に配置され、前記濃度既知期間は、前記内燃機関への燃料供給が停止されている期間であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明の窒素酸化物濃度検出方法は、被測定ガスの流通を制限する第１拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第１測定室と、前記第１測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第１酸素ポンプセルと、前記第１測定室からの前記被測定ガスの流通を制限する第２拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第２測定室と、前記第２測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第２酸素ポンプセルとを備えるセンサ素子を用いた前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度検出方法であって、前記第１酸素ポンプセルに対する通電制御を行うことにより、前記第１測定室における前記被測定ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、前記第１測定室内の酸素濃度を一定に制御する第１酸素ポンプセル制御工程と、前記第１酸素ポンプセル制御工程における前記通電制御により前記第１酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる、第１酸素ポンプ電流を検出する第１酸素ポンプ電流検出工程と、前記第２酸素ポンプセルに電圧を印加することにより、前記第２測定室内で前記被測定ガス中の窒素酸化物の分解、及び、解離した酸素の第２測定室からの汲み出しを制御する第２酸素ポンプセル制御工程と、前記第２酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる第２酸素ポンプ電流を検出する第２酸素ポンプ電流検出工程と、前記被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときに、前記第１酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第１酸素ポンプ電流の検出値を取得し、当該検出値と予め記憶された基準値とを比較して、前記第１酸素ポンプ電流の補正係数を算出する補正係数算出工程と、前記補正係数算出工程において算出した前記補正係数を用いて、前記第１酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第１酸素ポンプ電流を補正する第１酸素ポンプ電流補正工程と、前記第２酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第２酸素ポンプ電流、及び、前記第１酸素ポンプ電流補正工程において補正された前記第１酸素ポンプ電流に基づき、前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する濃度算出工程とを備えている。
【００１０】
また、請求項４に係る発明の窒素酸化物濃度検出方法は、請求項３に記載の発明の構成に加え、前記センサ素子は、内燃機関の排気ガスが排出される排出経路に配置され、前記濃度既知期間は、前記内燃機関への燃料供給が停止されている期間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明のガスセンサ制御装置によれば、被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときの第１酸素ポンプ電流の検出値と、予め記憶された基準値とを用いて、補正係数を算出する。この補正係数は、第１酸素ポンプ電流の検出値から、センサ素子の劣化分を考慮した電流値を得るのに用いられる。よって、センサ素子の劣化により、第１酸素ポンプセルに流れる検出値が適切な値を示さなくなった場合でも、その劣化分を計算により補正することができる。そして、被測定ガス中の窒素酸化物濃度は、第２酸素ポンプ電流、及び補正係数を用いて補正した第１酸素ポンプ電流を用いて算出される。このため、センサ素子の劣化した場合でも、第２酸素ポンプセルに流れる電流に含まれる、残留酸素由来の電流分を的確に補正することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明のガスセンサ制御装置によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、内燃機関への燃料供給が停止されている期間（即ち、フューエルカット期間）内に、酸素濃度既知の大気を被測定ガスとした場合の第１酸素ポンプ電流の検出値を用いて、補正係数を算出することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明の窒素酸化物濃度検出方法によれば、請求項１に記載のガスセンサ制御装置と同様な作用効果が得られる。
【００１４】
請求項４に係る発明の窒素酸化物濃度検出方法によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、請求項２に記載のガスセンサ制御装置と同様な作用効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化したガスセンサ制御装置及び窒素酸化物濃度検出方法の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照し、本発明に係るセンサ素子の一例としてセンサ素子１０を備えた、ガスセンサ１を説明する。図１は、ガスセンサ制御装置５に接続されたガスセンサ１の概略的な構成を示す図である。尚、図１において、ガスセンサ１のセンサ素子１０は、先端側部分における内部構造を示す断面図をもって図示しており、図中左側がセンサ素子１０の先端側となっている。
【００１６】
図１に示す、ガスセンサ１は、内燃機関の排気ガスが排出される排出経路（図示外）に配置される。ガスセンサ１は、内燃機関の排出ガスを被測定ガスとし、特定ガスとして窒素酸化物（以下、単に「ＮＯｘ」と言う。）の濃度を検出するために用いられる。ガスセンサ１は、細長で長尺な板状体の形状を有するセンサ素子１０と、ガスセンサ１を排出経路に取り付けるためのハウジング（図示外）とを備える。センサ素子１０は、ハウジング内に保持されている。ガスセンサ１からは、センサ素子１０の出力する信号を取り出すための信号線が引き出されており、ガスセンサ１とは離れた位置に取り付けられるガスセンサ制御装置５に電気的に接続されている。
【００１７】
次に、センサ素子１０の構造について、図１を参照して説明する。センサ素子１０は、３枚の板状の固体電解質体１１１，１２１，１３１を、間にアルミナ等からなる絶縁体１４０，１４５をそれぞれ挟んで層状に形成した構造を有する。固体電解質体１３１側の外層（図１における下側）には、アルミナを主体とするシート状の絶縁層１６２，１６３を積層し、その間にＰｔを主体とするヒータパターン１６４を埋設したヒータ素子１６１が設けられている。以下、センサ素子１０が備える構成について、詳述する。
【００１８】
固体電解質体１１１，１２１，１３１は、固体電解質であるジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。センサ素子１０の積層方向において固体電解質体１１１の両面には、固体電解質体１１１を挟むように多孔質性の電極１１２，１１３がそれぞれ設けられている。電極１１２，１１３は、Ｐｔ又はＰｔ合金あるいはＰｔとセラミックスとを含むサーメット等から形成されている。また、電極１１２，１１３の表面上には、セラミックスからなる多孔質性の保護層１１４が設けられている。保護層１１４は、電極１１２，１１３が排気ガスに含まれる被毒性ガス（還元雰囲気）に晒されることにより電極が劣化しないように保護している。
【００１９】
固体電解質体１１１は、両電極１１２，１１３間に電流を流すことで、電極１１２の接する雰囲気（センサ素子１０の外部の雰囲気）と電極１１３の接する雰囲気（後述する第１測定室１５０内の雰囲気）との間で酸素の汲み出し及び汲み入れ（いわゆる酸素ポンピング）を行うことができる。本実施の形態では、固体電解質体１１１及び電極１１２，１１３を、Ｉｐ１セル１１０と称することとする。尚、Ｉｐ１セル１００が、本発明における「第１酸素ポンプセル」に相当し、電極１１２，１１３が、本発明における「第１測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極」に相当する。
【００２０】
固体電解質体１２１は、絶縁体１４０を挟んで固体電解質体１１１と対向するように配置されている。固体電解質体１１１と同様に、センサ素子１０の積層方向における固体電解質体１２１の両面には、固体電解質体１２１を挟むように多孔質性の電極１２２，１２３がそれぞれ設けられている。電極１２２，１２３は、第１測定室１５０の固体電解質体１２１側において、第１測定室１５０の内側と外側とに設けられている。電極１２２，１２３は、Ｐｔ又はＰｔ合金あるいはＰｔとセラミックスを含むサーメット等から形成されている。電極１２２は、固体電解質体１１１と向き合う側の面に形成されている。
【００２１】
固体電解質体１１１と固体電解質体１２１との間には、小空間としての第１測定室１５０が形成されている。第１測定室１５０は、排気経路内を流通する排気ガスが、センサ素子１０内に最初に導入される小空間である。第１測定室１５０内には、前述の固体電解質体１１１側の電極１１３と、固体電解質体１２１側の電極１２２とが配置されている。また、第１測定室１５０のセンサ素子１０における先端側には、第１測定室１５０内外の仕切りとして、第１測定室１５０内への排気ガスの単位時間あたりの流通量を制限する多孔質性の第１拡散抵抗部１５１が設けられている。同様に、第１測定室１５０のセンサ素子１０における後端側には、後述する第２測定室１６０につながる開口部１４１と第１測定室１５０との仕切りとして、排気ガスの単位時間あたりの流通量を制限する第２拡散抵抗部１５２が設けられている。
【００２２】
両電極１２２，１２３は、主として、固体電解質体１２１により隔てられた雰囲気（電極１２２の接する第１測定室１５０内の雰囲気と、電極１２３の接する後述する基準酸素室１７０内の雰囲気）間の酸素分圧差に応じて起電力を発生することができる。本実施の形態では、固体電解質体１２１及び両電極１２２，１２３を酸素分圧（濃度）検知セル（以下、単に「Ｖｓセル」と言う。）１２０と言う。即ち、Ｖｓセル１２０は、第１測定室１５０の内側と外側とに設けられた電極１２２，１２３を備える。
【００２３】
固体電解質体１３１は、絶縁体１４５を挟んで固体電解質体１２１と対向するように配置されている。固体電解質体１３１のうちで固体電解質体１２１側に面する側の表面には、多孔質性の電極１３２，１３３が離間して設けられている。多孔質性の電極１３２，１３３は、Ｐｔ又はＰｔ合金あるいはＰｔとセラミックスを含むサーメット等から形成されている。
【００２４】
また、固体電解質体１３１と固体電解質体１２１との間には、絶縁体１４５が配置されておらず、独立した小空間としての基準酸素室１７０が形成されている。基準酸素室１７０内には、電極１３２と、Ｖｓセル１２０の電極１２３とが配置されている。尚、電極１３２と１２０の電極１２３とに挟まれた基準酸素室１７０の空間には、セラミック製の多孔質体が充填されている。
【００２５】
さらに、固体電解質体１３１と固体電解質体１１１との間には、絶縁体１４５が配置されておらず、独立した小空間としての第２測定室１６０が形成されている。第２測定室１６０は、絶縁体１４５により、基準酸素室１７０と隔てられている。そして、第２測定室１６０に連通するように、固体電解質体１２１及び絶縁体１４０のそれぞれに開口部１２５，１４１が設けられており、前述したように、第１測定室１５０と開口部１４１とが、間に第２拡散抵抗部１５２を挟んで接続されている。
【００２６】
固体電解質体１３１及び両電極１３２，１３３は、上記のＩｐ１セル１１０と同様に、絶縁体１４５により隔てられた雰囲気（電極１３２の接する基準酸素室１７０内の雰囲気と、電極１３３の接する第２測定室１６０内の雰囲気）間にて酸素の汲み出しを行うことができるものであり、本実施の形態ではＩｐ２セル１３０と称することとする。尚、Ｉｐ２セル１３０が、本発明における「第２酸素ポンプセル」に相当し、電極１３２，１３３が、本発明における「第２測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極」に相当する。また、図１に示すように、Ｉｐ１セル１１０の第１測定室１５０側の電極１１３、Ｖｓセル１２０の第１測定室１５０側の電極１２２、Ｉｐ２セル１３０の第２測定室１６０側の電極１３３は、基準電位に接続されている。
【００２７】
次に、ガスセンサ制御装置５の構成について、図１を参照して説明する。ガスセンサ制御装置５は、ガスセンサ１のセンサ素子１０と電気的に接続されている。図１に示すように、ガスセンサ制御装置５は、マイクロコンピュータ６０と、電気回路部５８を構成主体としている。以下、ガスセンサ制御装置５が備える各構成について詳述する。
【００２８】
マイクロコンピュータ６０は、公知の構成のＣＰＵ６１，ＲＡＭ６２，ＲＯＭ６３，信号入出力部６４，Ａ／Ｄコンバータ６５及び図示外のタイマクロックを備えている。ＣＰＵ６１は、ＲＡＭ６２及びＲＯＭ６３と通信するとともに、信号入出力部６４を介してＥＣＵ９０と通信し、信号入出力部６４及びＡ／Ｄコンバータ６５を介して電気回路部５８と通信する。ＥＣＵ９０からマイクロコンピュータ６０には、例えば、内燃機関への燃料供給に関する情報が入力される。
【００２９】
電気回路部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，及びヒータ駆動回路５７を備える。電気回路部５８は、マイクロコンピュータ６０による制御を受けて、ガスセンサ１のセンサ素子１０を用いた排気ガス中のＮＯｘ濃度の検出を行う。以下、電気回路部５８が備える各構成について詳述する。
【００３０】
Ｉｃｐ供給回路５４は、Ｖｓセル１２０の電極１２２，１２３間に電流Ｉｃｐを供給し、第１測定室１５０内から基準酸素室１７０内への酸素の汲み出しを行う。Ｖｓ検出回路５３は、電極１２２，１２３間の電圧Ｖｓを検出するための回路であり、その検出結果を基準電圧比較回路５１に対し出力する。基準電圧比較回路５１は、Ｖｓ検出回路５３により検出された電圧Ｖｓを、基準となる基準電圧（例えば４２５ｍＶ）と比較するための回路であり、その比較結果をＩｐ１ドライブ回路５２に対し出力している。
【００３１】
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、Ｉｐ１セル１１０の電極１１２，１１３間にＩｐ１電流を供給するための回路である。Ｉｐ１ドライブ回路５２は、基準電圧比較回路５１によるＶｓセル１２０の電極１２２，１２３間の電圧Ｖｓの比較結果に基づいて、電圧Ｖｓが予め設定された基準電圧と略一致するように、Ｉｐ１電流の大きさや向きを調整する。その結果、Ｉｐ１セル１１０では、第１測定室１５０内からセンサ素子１０外部への酸素の汲み出し、あるいはセンサ素子１０外部から第１測定室１５０内への酸素の汲み入れが行われる。換言すると、Ｉｐ１セル１１０では、Ｉｐ１ドライブ回路５２による通電制御に基づき、Ｖｓセル１２０の電極１２２，１２３間の電圧が一定値（基準電圧の値）に保たれるように、第１測定室１５０内における酸素濃度の調整が行われる。
【００３２】
Ｖｐ２印加回路５６は、Ｉｐ２セル１３０の電極１３２，１３３間へ電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）を印加するための回路であり、第２測定室１６０内から基準酸素室１７０への酸素の汲み出しを制御する。Ｉｐ２検出回路５５は、Ｉｐ２セル１３０の電極１３３から電極１３２に流れた電流Ｉｐ２の値の検出を行う回路である。
【００３３】
ヒータ駆動回路５７は、固体電解質体１１１，１２１，１３１の温度を所定の温度に保たせるための回路である。ヒータ駆動回路５７は、ＣＰＵ６１により制御され、ヒータ素子１６１のヒータパターン１６４へ電流を流し、固体電解質体１１１，１２１，１３１（換言すると、Ｉｐ１セル１１０，Ｖｓセル１２０，Ｉｐ２セル１３０）の加熱を行う。ヒータパターン１６４は、ヒータ素子１６１内で繋がる一本の電極パターンであり、一方の端部が接地され、他方の端部がヒータ駆動回路５７に接続されている。ヒータ駆動回路５７は、固体電解質体１１１，１２１，１３１が狙いとする温度になるように、ヒータパターン１６４をＰＷＭ通電制御して当該ヒータパターン１６４に電流を流す制御を行うことができる。
【００３４】
上記構成のガスセンサ制御装置５によって、ガスセンサ１のセンサ素子１０を用いた排気ガス中のＮＯｘ濃度の検出が行われる。次に、ガスセンサ１を用いたＮＯｘ濃度の検出の際の動作について、図１を参照して説明する。
【００３５】
前述のように、図１に示す、ガスセンサ１のセンサ素子１０を構成する固体電解質体１１１，１２１，１３１は、ヒータ駆動回路５７から駆動電流が流されたヒータパターン１６４の昇温に伴い加熱され、活性化する。加熱により狙いとする温度となったＩｐ１セル１１０，Ｖｓセル１２０及びＩｐ２セル１３０は、以下のように動作する状態になる。
【００３６】
排気経路（図示外）内を流通する排気ガスは、第１拡散抵抗部１５１による流通量の制限を受けつつ第１測定室１５０内に導入される。ここで、Ｖｓセル１２０には、Ｉｃｐ供給回路５４により電極１２３側から電極１２２側へ微弱な電流Ｉｃｐが流される。このため排気ガス中の酸素は、負極側となる第１測定室１５０内の電極１２２から電子を受け取ることができ、電子を受け取った酸素は酸素イオンとなって固体電解質体１２１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。つまり、電極１２２，１２３間で電流Ｉｃｐが流されることによって、第１測定室１５０内の酸素が基準酸素室１７０内に送り込まれる。
【００３７】
Ｖｓ検出回路５３では、電極１２２，１２３間の電圧Ｖｓが検出される。検出された電圧Ｖｓは、基準電圧比較回路５１により基準電圧（例えば、４２５ｍＶ）と比較されて、その比較結果がＩｐ１ドライブ回路５２に対し出力される。ここで、電極１２２，１２３間の電位差が基準電圧４２５ｍＶ付近で一定となるように、第１測定室１５０内の酸素濃度を調整すれば、第１測定室１５０内の排気ガス中の酸素濃度は所定値（例えば、１０−８〜１０−９ａｔｍ）に近づくこととなる。
【００３８】
そこで、Ｉｐ１ドライブ回路５２では、第１測定室１５０内に導入された排気ガスの酸素濃度が所定値より薄い場合、電極１１２側が負極となるようにＩｐ１セル１１０にＩｐ１電流を流す。その結果、Ｉｐ１セル１１０では、センサ素子１０外部から第１測定室１５０内へ酸素の汲み入れが行われる。一方、第１測定室１５０内に導入された排気ガスの酸素濃度が所定値より濃い場合、Ｉｐ１ドライブ回路５２は、電極１１３側が負極となるようにＩｐ１セル１１０にＩｐ１電流を流す。その結果、Ｉｐ１セル１１０では、第１測定室１５０内からセンサ素子１０外部へ酸素の汲み出しが行われる。このときのＩｐ１電流の大きさと、流れる向きとに基づき、排気ガス中の酸素濃度の検出が可能である。
【００３９】
第１測定室１５０において酸素濃度が調整された排気ガスは、第２拡散抵抗部１５２を介し、第２測定室１６０内に導入される。第２測定室１６０内で電極１３３と接触した排気ガス中のＮＯｘは、電極１３３を触媒としてＮ２とＯ２に分解（還元）される。そして分解された酸素は、電極１３３から電子を受け取り、酸素イオンとなって（解離して）固体電解質体１３１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。このとき、第２測定室１６０内に導入された排気ガスに含まれる残留酸素も同様に、Ｉｐ２セル１３０によって基準酸素室１７０内に移動する。第２測定室１６０内に導入された排気ガスに含まれる残留酸素は、第１測定室で汲み残された酸素である。このため、Ｉｐ２セル１３０を流れるＩｐ２電流は、ＮＯｘ由来の電流及び残留酸素由来の電流となる。
【００４０】
次に、ガスセンサ１を用いたＮＯｘ濃度の検出方法の概要を説明する。前述の通り、Ｉｐ２電流には、ＮＯｘ由来の電流の他、残留酸素由来の電流が含まれる。よって、Ｉｐ２電流のみを用いてＮＯｘ濃度を算出した場合、その算出値には、残留酸素由来の電流の影響分が含まれることになる。そこで、式（１）に示すように、Ｉｐ１電流を用いて残留酸素由来の電流の影響分を補正して、ＮＯｘ濃度を求める。
ＮＯｘ濃度［ｐｐｍ］＝Ａ×Ｉｐ２電流＋Ｂ×Ｉｐ１電流 ・・・式（１）
ただし、式（１）において、Ａ，Ｂはセンサ素子１０毎に定められる定数。
しかしながら、ガスセンサ１の長期の使用に起因したセンサ素子１０の劣化により、検出されるＩｐ１電流が、第１測定室中の酸素濃度に応じた値を示さない場合、Ｉｐ１電流を用いてＩｐ２電流に含まれる残留酸素由来の電流の影響分を補正することができない。
【００４１】
よって、本実施形態では、被検出ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときのＩｐ１電流の検出値Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、予めＲＯＭ６３に記憶された基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とを比較して求めた補正係数を用い、Ｉｐ１電流に含まれるセンサ素子１０の劣化分を補正する。具体的には、図１に示すマイクロコンピュータ６０は、ＥＣＵ９０から、所定時間毎に内燃機関において燃料供給中であるか否かを示す信号を受信する。そして、受信した信号に基づき、排気ガスが大気と置き換わったと想定される濃度既知期間を検出する。検出した濃度既知期間におけるＩｐ１電流検出値Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とを用いて、式（２）により、補正係数Ｃを求める。ＮＯｘ濃度は、式（３）を用いて算出する。式（３）では、Ｉｐ１電流に含まれるセンサ素子１０の劣化分を、式（２）で求めた補正係数Ｃを用いて補正している。
補正係数Ｃ＝Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］／Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］ ・・・式（２）
ＮＯｘ濃度［ｐｐｍ］＝Ａ×Ｉｐ２電流＋Ｂ×Ｃ×Ｉｐ１電流 ・・・式（３）
ただし、式（３）において、Ａ，Ｂはセンサ素子１０毎に定められる定数。Ｃは、式（２）により求められる補正係数。
【００４２】
次に、ガスセンサ制御装置５において実行されるメイン処理について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、ガスセンサ制御装置５のメイン処理のフローチャートである。図３は、図２に示すメイン処理において実行される補正係数算出処理のフローチャートである。尚、図２及び図３に示す各処理を実行させるプログラムは、ＲＯＭ６３の（図１参照）に記憶されており、図１に示すＣＰＵ６１が実行する。また、Ｖｓセル１２０が備える一対の電極１２２，１２３間の電位差に基づいて、第１測定室１５０内における被測定ガス中の酸素分圧の検出する酸素分圧検出は、酸素分圧検出手段として機能するＣＰＵ６１により、図２に示すメイン処理とは別途実行される。同様に、Ｉｐ１セル１１０に対する通電制御を行うことにより、第１測定室１５０における被測定ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、第１測定室１５０内の酸素濃度を一定に制御する第１酸素ポンプセル制御工程は、Ｉｐ１ドライブ回路の制御のもと、別途実行される。本実施形態では、第１酸素ポンプセル制御工程では、ＣＰＵ６１により検出された酸素分圧に基づいて、所定の電圧を第１酸素ポンプセル（Ｉｐ１セル）１１０に印加して第１酸素ポンプ電流（Ｉｐ１電流）が制御される。また、Ｉｐ２セル１３０に電圧を印加することにより、第２測定室１６０内で被測定ガス中のＮＯｘの分解、及び解離した酸素の第２測定室１６０からの汲み出しを制御する第２酸素ポンプセル制御工程は、Ｖｐ２印加回路５６の制御のもと、別途実行される。
【００４３】
図２に示すように、ガスセンサ制御装置５においてメイン処理が起動されると、まず、センサ素子１０が活性化したか否かが判断される（Ｓ５）。センサ素子１０が活性化したか否かは、例えば、ヒータパターン１６４に通電を開始してから所定時間経過したか否かに基づき判断される。また例えば、固体電解質体１１１，１２１，１３１のいずれかの温度（より詳細には、温度に相関のある内部抵抗）を検出する温度検出手段を設け、この手段により検出された温度（内部抵抗）が、所定温度（所定抵抗値）に達したか否かに基づき判断される。尚、固体電解質体１１１，１２１，１３１のいずれかの温度（内部抵抗）を検出する手段（手法）は公知であるため、これ以上の説明は省略する。そして、センサ素子１０が活性化していないと判断される場合（Ｓ５：Ｎｏ）、センサ素子１０が活性化したと判断されるまで待機する。
【００４４】
一方、センサ素子１０が活性化したと判断される場合、続いて、Ｉｐ２電流、及びＩｐ１電流がそれぞれ検出され、ＲＡＭ６２に記憶される（Ｓ１０，Ｓ１５）。Ｉｐ２電流は、図１に示すＩｐ２検出回路５５からマイクロコンピュータ６０に入力される出力信号に基づき検出される。同様に、Ｉｐ２電流は、図１に示すＩｐ１ドライブ回路５２からマイクロコンピュータ６０に入力される出力信号に基づき検出される。Ｓ１０の処理は本発明の「第２酸素ポンプ電流検出工程」に相当し、Ｓ１５の処理は本発明の「第１酸素ポンプ電流検出工程」に相当する。
【００４５】
続いて、補正係数算出処理が実行される（Ｓ２０）。補正係数算出処理では、前述の補正係数Ｃが算出される。補正係数算出処理の詳細について、図３を参照して説明する。図３に示すように、補正係数算出処理では、まず、内燃機関において燃料供給停止中であることを示す信号（以下、「フューエルカット信号」と言う。）が受信されたか否かが判断される（Ｓ５５）。前述のように、マイクロコンピュータ６０は、ＥＣＵ９０から所定時間毎に内燃機関において燃料供給中であるか否かを示す信号を受信し、別途実行されるプログラムにより、受信した信号を随時ＲＡＭ６２に記憶させている。よって、Ｓ５５では、フューエルカット信号が、ＥＣＵ９０から受信した最新の信号としてＲＡＭ６２に記憶されているか否かに基づき、フューエルカット信号を受信したか否かが判断される。フューエルカット信号が受信されていない場合（Ｓ５５：Ｎｏ）、後述するＳ９５の処理が実行される。
【００４６】
一方、フューエルカット信号が受信された場合（Ｓ５５：Ｙｅｓ）、タイマ作動中か否かが判断される（Ｓ６５）。タイマは、別途実行されるタイマ更新プログラムにより、フューエルカット信号を連続して受信している期間、所定期間毎に更新され、ＲＡＭ６２に記憶される。よって、タイマは、フューエルカット信号を連続して受信している期間の長さを示す。タイマ更新プログラムの起動／停止は、後述するように、図３のＳ７０，Ｓ９５において行われる。タイマ（タイマ更新プログラム）が作動中である場合には、ＲＡＭ６２に記憶されている期間は０より大きい時間となり、タイマが停止中である場合には、ＲＡＭ６２に記憶されている期間は初期値０に設定される。
【００４７】
タイマが動作中である場合には（Ｓ６５：Ｙｅｓ）、ＲＡＭ６２が参照され、待ち時間が経過したか否かが判断される（Ｓ８０）。Ｓ８０の処理は、センサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となる酸素濃度既知期間となったか否かを判断するための処理である。Ｓ８０の処理により、新たな構成を追加することなく、酸素濃度既知期間を的確に検出することができる。待ち時間は、予め定められＲＯＭ６３に記憶されている。タイマが示す期間が、待ち時間よりも短い場合、即ち、待ち時間が経過していない場合（Ｓ８０：Ｎｏ）、補正係数算出処理が終了され、図２に示すメイン処理に戻る。
【００４８】
一方、タイマが示す期間が、待ち時間以上である場合、即ち、待ち時間が経過している場合には（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、ＲＡＭ６２及びＲＯＭ６３が参照され、検出値Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とが一致するか否かが判断される（Ｓ８５）。検出値Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］は、図２のＳ１５において検出され、ＲＡＭ６２に記憶されている。基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］は、予め定められＲＯＭ６３に記憶されている。Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とが一致しない場合（Ｓ８５：Ｎｏ）、補正係数Ｃが算出され、ＲＡＭ６２に記憶される（Ｓ９０）。補正係数Ｃは、Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とを、前述の式（２）に代入して算出される。Ｓ９０の処理は、本発明の「補正係数算出工程」に相当する。一方、Ｉｐ１［ｓｉｇｎａｌ］と、基準値Ｉｐ１［ｔｒｕｅ］とが一致する場合（Ｓ８５：Ｙｅｓ）、及びＳ９０に続いて、タイマの作動が停止される（Ｓ９５）。具体的には、ＲＡＭ６２に記憶されているタイマに０がセットされ、別途実行されるタイマ更新プログラムが停止される。続いて、補正係数算出処理が終了され、図２に示すメイン処理に戻る。
【００４９】
引き続き、図２を参照してメイン処理を説明する。Ｓ２０に続いて、ＮＯｘ濃度が算出され、ＲＡＭ６２に記憶される（Ｓ２５）。ＮＯｘ濃度は、前述の式（３）を用いて算出される。式（３）において、定数Ａ，Ｂは、予め定められＲＯＭ６３に記憶されている。Ｉｐ２電流は、Ｓ１０において検出され、ＲＡＭ６２に記憶されている。同様に、Ｉｐ１電流は、Ｓ１５において検出され、ＲＡＭ６２に記憶されている。補正係数Ｃは、図３に示すＳ９０において算出され、ＲＡＭ６２に記憶されている。尚、ＲＡＭ６２に補正係数Ｃが記憶されていない場合には、ＲＯＭ６２に記憶されている初期値１が用いられる。Ｓ２５の処理は、本発明の「第１酸素ポンプ電流補正工程」及び「濃度算出工程」に相当する。
【００５０】
続いて、Ｓ２５において求めたＮＯｘ濃度が、出力される（Ｓ３０）。Ｓ３０の処理において、例えば、Ｓ２５において求めたＮＯｘ濃度が、ＥＣＵ９０に対して出力される。続いて、Ｓ１０に戻り、処理が繰り返される。以上のように、ＣＰＵ６１によりメイン処理が実行される。尚、メイン処理はガスセンサ制御装置５の電源がＯＦＦにされるまで、繰り返し実行される。
【００５１】
尚、第１酸素ポンプセル（Ｉｐ１セル）１１０に対する通電制御を行うことにより、第１測定室１５０内の酸素濃度を一定に制御する、図１に示すＩｐ１ドライブ回路５２は、本発明の第１酸素ポンプセル制御手段に相当する。また、図２のＳ１５において、Ｉｐ１セル１１０の一対の電極１１２，１１３間に流れるＩｐ１電流を検出するＣＰＵ６１は、本発明の第１酸素ポンプ電流検出手段として機能する。Ｉｐ２セル１３０に電圧を印加することにより、第２測定室１６０内で排気ガス（被測定ガス）中のＮＯｘの分解、及び解離した酸素の第２測定室１６０から汲み出しを制御するＶｐ２印加回路５６は、本発明の第２酸素ポンプセル制御手段に相当する。また、図２のＳ１０において、Ｉｐ２セル１３０の一対の電極１３２，１３３間に流れるＩｐ２電流を検出するＣＰＵ６１は、本発明の第２酸素ポンプ電流検出手段として機能する。
【００５２】
また、図３に示す補正係数算出処理において、排気ガス（被測定ガス）の酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときに（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、図２のＳ１５において取得したＩｐ１電流検出値と、予め記憶された基準値とを式（２）に代入して補正係数Ｃを算出する（Ｓ９０）ＣＰＵ６１は、本発明の補正係数算出手段として機能する。また、図２のＳ２５において、図３のＳ９０で算出した補正係数Ｃを用いてＩｐ１電流を補正し、排気ガス（被測定ガス）中のＮＯｘ濃度を算出するＣＰＵ６１は、本発明の第１酸素ポンプ電流補正手段及び濃度算出手段として機能する。
【００５３】
以上詳述した、ガスセンサ制御装置５及び窒素酸化物検出方法によれば、図３に示すように、排出ガス（被測定ガス）の酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときの第１酸素ポンプ電流（Ｉｐ１電流）の検出値と、予め記憶された基準値とを用いて、補正係数Ｃを算出する。補正係数Ｃは、第１酸素ポンプ電流（Ｉｐ１電流）の検出値から、センサ素子１０の劣化分を考慮した電流値を得るのに用いられる。よって、センサ素子１０の劣化により、Ｉｐ１セル１１０に流れる検出値が適切な値を示さなくなった場合でも、その劣化分を計算により補正することができる。本実施形態では、内燃機関への燃料供給が停止され、センサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となったと想定される期間（フューエルカット期間）を濃度既知期間としている。このため、大気を被測定ガスとした場合のＩｐ１電流の検出値を用いて、補正係数Ｃを容易に算出することができる。そして、図３のメイン処理では、被測定ガス中のＮＯｘ濃度は、Ｉｐ２電流、及び補正係数Ｃを用いて補正したＩｐ１電流を用いて算出される（Ｓ２５）。このため、センサ素子１０の劣化した場合でも、Ｉｐ２セル１３０に流れる電流に含まれる、残留酸素由来の電流分を的確に補正することができる。
【００５４】
尚、本発明は、以上詳述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、次の（ａ）〜（ｈ）に示す変形を適宜加えてもよい。
【００５５】
（ａ）ガスセンサ制御装置５が制御するガスセンサ１及びガスセンサ１が備えるセンサ素子１０の構成は適宜変更可能である。例えば、本実施形態のガスセンサ１（センサ素子１０）は、図１において、第１測定室１５０の下側にＶｓセル１２０を備えていたが、Ｖｓセル１２０を備えないガスセンサ１を制御するガスセンサ制御装置に、本発明を適用してもよい。この場合には、Ｉｐ１セル１１０に流れるＩｐ１電流に基づき、Ｉｐ１セル１１０の電極１１２，１１３間に印加する電圧を調整して、第１測定室１５０の酸素濃度が所定濃度となるように、Ｉｐ１セル１１０を駆動するようにすればよい。
【００５６】
（ｂ）上記実施形態では、内燃機関への燃料供給が停止され、センサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となったと想定される期間を濃度既知期間としていたが、これに限定されない。例えば、ガスセンサ１が酸素濃度既知の補正用ガスをセンサ素子１０の周囲の雰囲気に充填する装置を備える場合には、補正用ガスが充填される期間を濃度既知期間としてもよい。
【００５７】
（ｃ）上記実施形態では、図３のＳ８０において、フューエルカット信号を所定期間連続して取得した場合に（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、センサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となったと判断していたが、これに限定されない。例えば、フューエルカット信号を受信後、直ちにセンサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となると想定される場合には、フューエルカット信号受信時に濃度既知期間中であると判断してもよい。
【００５８】
（ｄ）上記実施形態では、図３において、センサ素子１０の周囲の雰囲気が酸素濃度既知の大気となったと判断される毎に（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、補正係数を算出する必要がある場合に（Ｓ８５：Ｎｏ）、補正係数Ｃを算出していたが（Ｓ９０）、これに限定されない。例えば、所定期間（例えば１ドライブ）毎に所定回数補正係数が算出された場合に、以後の補正係数算出処理を省略してもよい。また上記実施形態では、Ｉｐｃ１電流を適切に検出されず、センサ素子１０が劣化していると想定される場合（Ｓ８５：Ｎｏ）に、補正係数算出工程（Ｓ９０）を行っていたが、Ｓ８５の処理を省略し、Ｓ８０に続いてＳ９０に処理を実行させてもよい。
【００５９】
（ｅ）上記実施形態では、図２のＳ２５において、Ｉｐ１電流の補正と、ＮＯｘ濃度の算出とを同時に行ったが、Ｉｐ１電流を補正した後、補正したＩｐ１電流を用いてＮＯｘ濃度を算出してもよい。
【００６０】
（ｆ）上記実施形態では、Ｉｐ１ドライブ回路５２の制御のもと第１酸素ポンプセル制御工程を実行し、Ｖｐ２印加回路５６の制御のもと第２酸素ポンプセル制御工程を実行していたが、ＣＰＵ６１に実行させてもよい。同様に、ＣＰＵ６１が実行していた各種処理の一部又は全部を専用の回路に実行させてもよい。
【００６１】
（ｇ）上記実施形態では、補正係数Ｃを式（２）を用いて求め、ＮＯｘ濃度を式（３）を用いて求めていたが、式（２）及び式（３）は、ガスセンサ１（センサ素子１０）の特性に応じて適宜変更可能である。
【００６２】
（ｈ）上記実施形態の窒素濃度検出方法に、公知の残留酸素由来のオフセット電流の補正計算処理をさらに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ガスセンサ制御装置５に接続されたガスセンサ１の概略構成を示す図である。
【図２】ガスセンサ制御装置５のメイン処理のフローチャートである。
【図３】図２に示すメイン処理において実行される補正係数算出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１ ガスセンサ
５ ガスセンサ制御装置
１０ センサ素子
５１ 基準電圧比較回路
５２ Ｉｐ１ドライブ回路
５３ Ｖｓ検出回路
５４ Ｉｃｐ供給回路
５５ Ｉｐ２検出回路
５６ Ｖｐ２印加回路
５８ 電気回路部
６０ マイクロコンピュータ
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＡＭ
６３ ＲＯＭ
６４ 信号入出力部
６５ Ａ／Ｄコンバータ
１１０ Ｉｐ１セル
１１１，１３１ 固体電解質体
１１２，１１３，１３２，１３３ 電極
１３０ Ｉｐ２セル
１５１ 第１拡散抵抗部
１５２ 第２拡散抵抗部
１５０ 第１測定室
１６０ 第２測定室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガスの流通を制限する第１拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第１測定室と、前記第１測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第１酸素ポンプセルと、前記第１測定室からの前記被測定ガスの流通を制限する第２拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第２測定室と、前記第２測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第２酸素ポンプセルとを備えるセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置であって、
前記第１酸素ポンプセルに対する通電制御を行うことにより、前記第１測定室における前記被測定ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、前記第１測定室内の酸素濃度を一定に制御する第１酸素ポンプセル制御手段と、
前記第１酸素ポンプセル制御手段の前記通電制御により前記第１酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる、第１酸素ポンプ電流を検出する第１酸素ポンプ電流検出手段と、
前記第２酸素ポンプセルに電圧を印加することにより、前記第２測定室内で前記被測定ガス中の窒素酸化物の分解、及び、解離した酸素の前記第２測定室からの汲み出しを制御する第２酸素ポンプセル制御手段と、
前記第２酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる第２酸素ポンプ電流を検出する第２酸素ポンプ電流検出手段と、
前記被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときに、前記第１酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第１酸素ポンプ電流の検出値を取得し、当該検出値と予め記憶された基準値とを比較して、前記第１酸素ポンプ電流の補正係数を算出する補正係数算出手段と、
前記補正係数算出手段が算出した前記補正係数を用いて、前記第１酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第１酸素ポンプ電流を補正する第１酸素ポンプ電流補正手段と、
前記第２酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第２酸素ポンプ電流、及び、前記第１酸素ポンプ電流補正手段により補正された前記第１酸素ポンプ電流に基づき、前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する濃度算出手段と
を備えることを特徴とするガスセンサ制御装置。
【請求項２】
前記センサ素子は、内燃機関の排気ガスが排出される排出経路に配置され、
前記濃度既知期間は、前記内燃機関への燃料供給が停止されている期間であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項３】
被測定ガスの流通を制限する第１拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第１測定室と、前記第１測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第１酸素ポンプセルと、前記第１測定室からの前記被測定ガスの流通を制限する第２拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第２測定室と、前記第２測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第２酸素ポンプセルとを備えるセンサ素子を用いた前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度検出方法であって、
前記第１酸素ポンプセルに対する通電制御を行うことにより、前記第１測定室における前記被測定ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、前記第１測定室内の酸素濃度を一定に制御する第１酸素ポンプセル制御工程と、
前記第１酸素ポンプセル制御工程における前記通電制御により前記第１酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる、第１酸素ポンプ電流を検出する第１酸素ポンプ電流検出工程と、
前記第２酸素ポンプセルに電圧を印加することにより、前記第２測定室内で前記被測定ガス中の窒素酸化物の分解、及び、解離した酸素の第２測定室からの汲み出しを制御する第２酸素ポンプセル制御工程と、
前記第２酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる第２酸素ポンプ電流を検出する第２酸素ポンプ電流検出工程と、
前記被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときに、前記第１酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第１酸素ポンプ電流の検出値を取得し、当該検出値と予め記憶された基準値とを比較して、前記第１酸素ポンプ電流の補正係数を算出する補正係数算出工程と、
前記補正係数算出工程において算出した前記補正係数を用いて、前記第１酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第１酸素ポンプ電流を補正する第１酸素ポンプ電流補正工程と、
前記第２酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第２酸素ポンプ電流、及び、前記第１酸素ポンプ電流補正工程において補正された前記第１酸素ポンプ電流に基づき、前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する濃度算出工程と
を備えることを特徴とする窒素酸化物濃度検出方法。
【請求項４】
前記センサ素子は、内燃機関の排気ガスが排出される排出経路に配置され、
前記濃度既知期間は、前記内燃機関への燃料供給が停止されている期間であることを特徴とする請求項３に記載の窒素酸化物濃度検出方法。
【請求項１】
被測定ガスの流通を制限する第１拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第１測定室と、前記第１測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第１酸素ポンプセルと、前記第１測定室からの前記被測定ガスの流通を制限する第２拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第２測定室と、前記第２測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第２酸素ポンプセルとを備えるセンサ素子を制御するガスセンサ制御装置であって、
前記第１酸素ポンプセルに対する通電制御を行うことにより、前記第１測定室における前記被測定ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、前記第１測定室内の酸素濃度を一定に制御する第１酸素ポンプセル制御手段と、
前記第１酸素ポンプセル制御手段の前記通電制御により前記第１酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる、第１酸素ポンプ電流を検出する第１酸素ポンプ電流検出手段と、
前記第２酸素ポンプセルに電圧を印加することにより、前記第２測定室内で前記被測定ガス中の窒素酸化物の分解、及び、解離した酸素の前記第２測定室からの汲み出しを制御する第２酸素ポンプセル制御手段と、
前記第２酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる第２酸素ポンプ電流を検出する第２酸素ポンプ電流検出手段と、
前記被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときに、前記第１酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第１酸素ポンプ電流の検出値を取得し、当該検出値と予め記憶された基準値とを比較して、前記第１酸素ポンプ電流の補正係数を算出する補正係数算出手段と、
前記補正係数算出手段が算出した前記補正係数を用いて、前記第１酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第１酸素ポンプ電流を補正する第１酸素ポンプ電流補正手段と、
前記第２酸素ポンプ電流検出手段が検出した前記第２酸素ポンプ電流、及び、前記第１酸素ポンプ電流補正手段により補正された前記第１酸素ポンプ電流に基づき、前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する濃度算出手段と
を備えることを特徴とするガスセンサ制御装置。
【請求項２】
前記センサ素子は、内燃機関の排気ガスが排出される排出経路に配置され、
前記濃度既知期間は、前記内燃機関への燃料供給が停止されている期間であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ制御装置。
【請求項３】
被測定ガスの流通を制限する第１拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第１測定室と、前記第１測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第１酸素ポンプセルと、前記第１測定室からの前記被測定ガスの流通を制限する第２拡散抵抗を介して前記被測定ガスが導入される第２測定室と、前記第２測定室の内側と外側とに設けられた一対の電極を備える第２酸素ポンプセルとを備えるセンサ素子を用いた前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度検出方法であって、
前記第１酸素ポンプセルに対する通電制御を行うことにより、前記第１測定室における前記被測定ガスの酸素の汲み出し又は汲み入れを行い、前記第１測定室内の酸素濃度を一定に制御する第１酸素ポンプセル制御工程と、
前記第１酸素ポンプセル制御工程における前記通電制御により前記第１酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる、第１酸素ポンプ電流を検出する第１酸素ポンプ電流検出工程と、
前記第２酸素ポンプセルに電圧を印加することにより、前記第２測定室内で前記被測定ガス中の窒素酸化物の分解、及び、解離した酸素の第２測定室からの汲み出しを制御する第２酸素ポンプセル制御工程と、
前記第２酸素ポンプセルの一対の電極間に流れる第２酸素ポンプ電流を検出する第２酸素ポンプ電流検出工程と、
前記被測定ガスの酸素濃度が既知である濃度既知期間であるときに、前記第１酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第１酸素ポンプ電流の検出値を取得し、当該検出値と予め記憶された基準値とを比較して、前記第１酸素ポンプ電流の補正係数を算出する補正係数算出工程と、
前記補正係数算出工程において算出した前記補正係数を用いて、前記第１酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第１酸素ポンプ電流を補正する第１酸素ポンプ電流補正工程と、
前記第２酸素ポンプ電流検出工程において検出された前記第２酸素ポンプ電流、及び、前記第１酸素ポンプ電流補正工程において補正された前記第１酸素ポンプ電流に基づき、前記被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出する濃度算出工程と
を備えることを特徴とする窒素酸化物濃度検出方法。
【請求項４】
前記センサ素子は、内燃機関の排気ガスが排出される排出経路に配置され、
前記濃度既知期間は、前記内燃機関への燃料供給が停止されている期間であることを特徴とする請求項３に記載の窒素酸化物濃度検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１６８７９８（Ｐ２００９−１６８７９８Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８９８９２（Ｐ２００８−２８９８９２）
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
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