JP2003329640A - ガス濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はガス濃度測定装置に関し、特定成分
の濃度を測定する機能と、良好な応答性で酸素濃度を検
出する機能とを実現することを目的とする。 【解決手段】 測定対象の空間内から被測定ガスが導か
れる被測定ガス室４８を備える。被測定ガス室４８の内
部に配置される第１電極６０と、大気に晒された状態に
配置される大気電極６２とを設ける。被測定ガスに晒さ
れた状態に配置された第２電極７８を設ける。大気電極
６２と第２電極７８の間に電圧を印加する可変電源８０
と、それらの間を流れる電流を計測する電流計８２を設
ける。測定対象の空間内から被測定ガスが第１電極６０
の表面に拡散するための時間に比して、被測定ガスが第
２電極７８の表面に拡散するための時間が短くなるよう
に核酸抵抗層５６や拡散孔５４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス濃度測定装置
に係り、特に、排気ガス中のNOx濃度の測定に好適なガ
ス濃度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開２０００−２１４１３
０号公報には、排気ガス中に含まれるNOx濃度を検出す
るガス濃度センサが開示されている。このガス濃度セン
サは、内燃機関の排気通路から排気ガスが拡散してくる
ように設けられた被測定ガス室と、一対の電極を含むポ
ンプセルと、一対の電極を含むセンサセルとを備えてい
る。

【０００３】ポンプセルが有する一方の電極は被測定ガ
ス室に露出しており、他方の電極は大気に露出してい
る。ポンプセルは、それらの電極に所定の電圧が印加さ
れることにより、被測定ガス室から酸素を排出（ポンピ
ング）し、電極間にその排出量に応じた電流を流通させ
る。

【０００４】センサセルが有する一方の電極は、ポンプ
セルの電極の下流において被測定ガス室に露出してい
る。また、センサセルの他方の電極は大気に露出してい
る。センサセルは、被測定ガス室に存在するNOxを窒素
と酸素に分解し、更に、所定電圧が印加された状況下で
は、被測定ガス室中の酸素を排出し、その排出量に応じ
た電流を流通させる。

【０００５】上記従来のガス濃度センサによれば、被測
定ガス室に流入した排気ガス中から、先ずポンプセルに
より酸素を排出することができる。次いで、ポンプセル
の下流に配置されているセンサセルにより排気ガス中の
NOxを分解することができる。この場合、センサセルの
周辺に発生する酸素の濃度は、排気ガス中のNOx濃度に
対応した値となる。このため、上記従来のガス濃度セン
サによれば、センサセルの電極間を流れる電流の値よ
り、排気ガス中のNOx濃度を検知することができる。

【０００６】更に、上記従来のガス濃度センサにおい
て、ポンプセルの電極間を流れる電流の値は、既述した
通り、被測定ガス室から排出される酸素の量、すなわ
ち、排気ガス中の酸素濃度に対応している。このため、
上記従来のガス濃度センサによれば、ポンプセルの電極
間を流れる電流の値より、排気ガス中の酸素濃度を検知
することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、上記従
来のガス濃度センサは、排気通路を流れる排気ガスを被
測定ガス室内部に導き、その排気ガス中の酸素をポンプ
セルで排出することで酸素を含まない排気ガスをセンサ
セルの周辺に流通させている。そして、センサセルがNO
xを分解することにより生じた酸素の量に基づいて、NOx
濃度を検知することとしている。

【０００８】この場合、内燃機関の排気通路から被測定
ガス室に拡散してくる排気ガスの量は、ポンプセルに到
達する酸素の量が、ポンプセルにより排出できる量を超
えないように抑制されていることが必要である。つま
り、上記従来のガス濃度センサにおいては、排気通路か
ら被測定ガス室への排気ガスの拡散速度が十分に律速さ
れていることが必要である。

【０００９】更に、上記従来のガス濃度センサにおいて
は、ポンプセルにより処理された排気ガスだけをセンサ
セルの周辺に流通させる必要があり、また、ポンプセル
により処理された全てのガスがセンサセルの周辺に到達
することが好ましいことから、ポンプセルは、閉じた空
間、つまり、被測定ガス室の内部に配置されている。こ
の場合、排気通路とポンプセルとの間には、必然的にあ
る程度の距離が発生する。

【００１０】以上説明した通り、従来のガス濃度センサ
においては、排気通路から被測定ガス室への排気ガスの
拡散速度が十分に律速されていると共に、排気通路とポ
ンプセルとの間にある程度の距離が存在している。この
ような状況下では、排気通路を流れる排気ガス中の酸素
濃度が変化した後、その変化がポンプセルの電極に到達
するまでに比較的長い期間を要する。このため、従来の
ガス濃度センサは、ポンプセルにより排気ガス中の酸素
濃度は検知できるものの、その検知に関して、優れた応
答性を得ることが困難であった。

【００１１】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、被測定ガス室の内部で被測定ガス中の特定成分
の濃度を測定する機能と、被測定ガス中の酸素濃度を良
好な応答性で検出する機能とを併せ持つガス濃度測定装
置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの第１の発明は、測定対象の空間内に存在する被測定
ガス中の濃度を測定するためのガス濃度測定装置であっ
て、前記空間内から前記被測定ガスが導かれる被測定ガ
ス室と、前記被測定ガス室の内部に配置される第１電極
と、大気に晒された状態に配置される大気電極とを備
え、前記第１電極と前記大気電極との間で酸素をポンピ
ングすることのできるポンプセルと、前記被測定ガス室
に前記第１電極の下流に位置するように配置され、前記
被測定ガス中の特定成分の濃度を検出するセンサ部材
と、前記被測定ガスに晒された状態に配置され、前記大
気電極との間に、前記被測定ガス中の酸素濃度に応じた
電気出力を発生させる第２電極と、前記大気電極と前記
第２電極との間に生ずる前記電気出力に基づいて前記被
測定ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
前記第１電極表面におけるガスの拡散速度を律する第１
拡散律速部材と、前記第２電極表面におけるガスの拡散
速度を律する第２拡散律速部材とを備え、前記第１拡散
律速部材および前記第２拡散律速部材は、前記空間内の
被測定ガスが前記第１電極表面に拡散するための時間に
比して、前記空間内の被測定ガスが前記第２電極表面に
拡散するための時間が短くなるように設けられているこ
とを特徴とする。

【００１３】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、前記第２電極および前記大気電極は、前者から後者
に向かう電圧が印加されることにより、前者の表面上に
存在する酸素を後者の側へポンピングする特性を有し、
前記酸素濃度検出手段は、前記第２電極と前記大気電極
との間に、前記第２電極から前記大気電極に向かう電圧
を印加する電圧印加手段と、前記第２電極と前記大気電
極との間を流れる電流を検出する限界電流検出手段とを
備え、前記電気出力は、前記電圧の印加中に前記第２電
極と前記大気電極との間を流れる電流であることを特徴
とする。

【００１４】また、第３の発明は、第１または第２の発
明において、前記第２電極および前記大気電極は、それ
らの表面における酸素の存在状況に応じた起電力を発す
る特性をそれぞれ有し、前記酸素濃度検出手段は、前記
第２電極と前記大気電極との間に生ずる電位差を検出す
る起電力差検出手段を備え、前記電気出力は、前記起電
力差検出手段によって検出される電位差であることを特
徴とする。

【００１５】また、第４の発明は、第１乃至第３の何れ
かの発明において、前記第１拡散律速部材は、前記被測
定ガスを前記空間から前記被測定ガス室に導くための拡
散孔と、前記空間と前記第１電極との間に配置される第
１拡散抵抗部材とを備え、前記第２拡散律速部材は、前
記拡散孔の外に配置された第２拡散抵抗部材を備え、前
記第２電極は、前記第２拡散抵抗部材の直下に配置され
ていることを特徴とする。

【００１６】また、第５の発明は、第１乃至第４の何れ
かの発明において、前記第１電極および前記大気電極
は、後者から前者に向かう電圧が印加されることによ
り、前記第１電極の表面上に存在する酸素を前記大気電
極の側へポンピングする特性を有し、前記センサ部材
は、前記被測定ガス室内のNOxを窒素と酸素に分解し、
かつ、その表面上における酸素濃度に応じた電流を発生
するセンサ電極であり、前記第１電極と前記大気電極と
の間に、後者から前者に向かう電圧を印加する第１ポン
プ電圧印加手段と、前記センサ電極が発生する電流を検
出するセンサ電流検出手段と、を備えることを特徴とす
る。

【００１７】また、第６の発明は、第５の発明におい
て、前記酸素濃度検出手段により検出された前記被測定
ガス中の酸素濃度に基づいて、前記第１ポンプ電圧印加
手段により印加される電圧を制御するポンプ電圧制御手
段を備えることを特徴とする。

【００１８】また、第７の発明は、第１乃至第４の何れ
かの発明において、前記第１電極および前記大気電極
は、前者から後者に向かう電圧が印加されることによ
り、前記大気電極の表面上に存在する酸素を前記第１電
極の側へポンピングすると共に、ポンピングされた酸素
を用いて前記被測定ガス室中の可燃成分を燃焼させる機
能を有し、前記センサ部材は、前記被測定ガス室内のNO
x濃度と酸素濃度との和に応じた電圧を発生する第１セ
ンサ電極と、前記被測定ガス室内の酸素濃度に応じた電
圧を発生する第２センサ電極とを含み、前記第１電極と
前記大気電極との間に、前者から後者に向かう電圧を印
加する第２ポンプ電圧印加手段と、前記第１センサ電極
が発生する電圧と、前記第２センサ電極が発生する電圧
との差を検出するセンサ差圧検出手段と、を備えること
を特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。

【００２０】実施の形態１．図１は、本発明の実施の形
態１のガス濃度測定装置を備える内燃機関１０の構成を
説明するための図である。図１に示すように、内燃機関
１０には吸気通路１２および排気通路１４が連通してい
る。吸気通路１２には、吸気温センサ１５、エアフロメ
ータ１６、スロットルセンサ１８などのセンサ、並びに
燃料噴射弁２０などが組み込まれている。排気通路１４
には、始動触媒２２とNOx吸蔵触媒２４とが直列に配置
されていると共に、NOx吸蔵触媒２４の下流にガス濃度
測定装置２６が配置されている。

【００２１】始動触媒２２は、酸化還元反応を利用して
排気ガスの浄化を図る装置であり、主として内燃機関１
０の始動直後に排気ガスを浄化するために設けられてい
る。NOx吸蔵触媒２４は、以下に説明する通り、排気ガ
スに含まれるNOxを吸蔵することで排気ガスの浄化を図
る装置である。

【００２２】すなわち、本実施形態の内燃機関１０で
は、混合気の空燃比を理論空燃比よりリーンに制御する
リーン制御が実行される。排気ガスには、空燃比がリッ
チになるほどHCやCOなどの未燃成分が含まれやすく、一
方、空燃比がリーンになるほどNOxが含まれやすくな
る。このため、リーン制御の実行中は、内燃機関１０か
ら、NOxを多量に含む排気ガスが排出される。

【００２３】NOx吸蔵触媒２４は、自己の吸蔵能力の範
囲内でNOxを吸蔵することができると共に、NOxを吸蔵し
ている状況下でHCやCOを含む排気ガスが排出されてきた
場合（排気ガス中の酸素濃度が低下した場合）は、吸蔵
しているNOxを放出しながら、NOxに含まれる酸素を用い
てHCやCOを酸化することができる。本実施形態におい
て、内燃機関１０は、NOx吸蔵触媒２４が吸蔵能力に余
裕を有している間はリーン制御を継続する。この場合、
排気ガス中のNOxがNOx吸蔵触媒２４に吸蔵されるため、
優れたエミッション特性が実現される。

【００２４】また、本実施形態のシステムは、NOx吸蔵
触媒２４の吸蔵能力に余裕がなくなってくると、短い期
間だけ（例えば５sec）空燃比をリッチ化するリッチス
パイク制御を実行する。リッチスパイク制御の実行中
は、酸素濃度が薄く、HCやCOを多量に含む排気ガスがNO
x吸蔵触媒２４に流入する。この場合、NOx吸蔵触媒２４
は、NOxを放出することで吸蔵能力を回復させながら、H
CやCOを酸化して排気ガスの浄化を図る。本実施形態の
システムでは、このような処理が繰り返されることによ
り、常に良好な排気エミッション特性が維持される。

【００２５】ガス濃度測定装置２６は、NOx吸蔵触媒２
４の下流に流出してくる排気ガス中のNOx濃度を測定す
る機能と、その排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出す
る機能とを有している。尚、ガス濃度測定装置２６の構
成は、後に図２を参照して詳細に説明する。

【００２６】図１に示すシステムは、ECU(Electronic C
ontrol Unit)３０を備えている。上述した各種センサの
出力は、ECU３０に供給されている。ECU３０は、それら
の出力に基づいて燃料噴射弁２０の制御や、ガス濃度測
定装置２６の駆動制御などを実行する。

【００２７】図２は、図１に示すガス濃度測定装置２６
の構成を説明するための図である。図２に示すように、
ガス濃度測定装置２６は、ジルコニア層４２，４４およ
び絶縁層４６を備えている。２つのジルコニア層４２お
よび４４の間には、被測定ガス室４８が設けられてい
る。また、ジルコニア層４２および４４に隣接する位置
には、それらの層により被測定ガス室４８から隔絶され
た大気室５０，５２が形成されている。

【００２８】ガス濃度測定装置２６には、被測定ガス室
４８に通じる拡散孔５４が設けられている。拡散孔５４
は、排気通路１４を流れる排気ガスを被測定ガス室４８
に導くための通路であり、拡散抵抗層５６を介して排気
通路１４に連通している。拡散抵抗層５６は、排気通路
１４内の排気ガスが拡散する速度を律するための多孔質
物質である。上記の構成によれば、排気通路１４内の排
気ガスは、拡散抵抗層５６により律せられた速度で拡散
抵抗層５６とジルコニア層４４との境界まで拡散し、そ
の後更に、拡散孔５４の絞り効果により律せられた速度
で、被測定ガス室４８の内部に向かって拡散する。従っ
て、排気通路１４から被測定ガス室４８へ向かう排気ガ
スの拡散速度は、拡散抵抗層５６と拡散孔５４の双方で
律せられた速度となる。

【００２９】拡散孔５４から流入した排気ガスは、所定
の流通経路に沿って被測定ガス室４８の内部を進行す
る。この流通経路には、ポンプセル５８が設けられてい
る。ポンプセル５８は、ジルコニア層４２と、その両側
に配置された第１電極６０および大気電極６２とで構成
されている。第１電極６０は、Pt-Au合金で構成された
電極であり、被測定ガス室４８に露出するように設けら
れている。また、大気電極６２は、Ptで構成された電極
であり、大気室５０に露出するように設けられている。
第１電極６０と大気電極６２との間には、大気電極６２
から第１電極６０へ向かう電圧を印加するための可変電
源６４が接続されている。尚、可変電源６４は、ECU３
０に内蔵されている。

【００３０】ポンプセル５８の下流には、センサセル６
８が設けられている。センサセル６８は、ジルコニア層
４４と、その両側に配置されたセンサ電極７０および大
気電極７２とで構成されている。センサ電極７０は、Pt
-Rh合金で構成された電極であり被測定ガス室４８に露
出するように設けられている。一方、大気電極７２は、
Ptで構成された電極であり大気室５２に露出するように
設けられている。センサ電極７０および大気電極７２の
間には、大気電極７２からセンサ電極７０へ向かう電圧
を印加するための電源７４、およびそれらの電極間を流
れる電流を検出するための電流計７６が接続されてい
る。尚、電源７４および電流計７６は、ECU３０に内蔵
されている。

【００３１】ガス濃度測定装置２６は、また、拡散抵抗
層５６の直下に、ジルコニア層４４の表面に沿って配置
されている第２電極７８を備えている。第２電極７８は
Pt-Au合金で構成された電極である。排気通路１４内の
排気ガスは、拡散抵抗層５６を通過することで第２電極
７８の表面に到達することができる。

【００３２】第２電極７８には、第２電極７８と大気電
極６２との間に、大気電極６２から第２電極７８へ向か
う電圧を印加するための電源８０と、それらの電極間を
流れる電流を検出するための電流計８２とが接続されて
いる。尚、電源８０および電流計８２は、ECU３０に内
蔵されている。

【００３３】ポンプセル５８の第１電極６０および大気
電極６２、センサセル６８のセンサ電極７０および大気
電極７２、並びに第２電極７８は、所定の活性温度に達
すると、それぞれ排気ガス中の酸素をイオン化したり、
排気ガス中のNO_２をNOに分解したり、或いは、排気ガス
中のNOを窒素と酸素イオンとに分解したりする特性を発
揮する。ガス濃度測定装置２６は、それらの電極を活性
温度に昇温させるために、絶縁層４６の内部にヒータ８
４を備えている。

【００３４】次に、ガス濃度測定装置２６の動作につい
て説明する。第１電極６０は、上述した活性温度に達す
ると、被測定ガス室４８中のNO_２をNOと酸素イオンに分
解し、また、酸素を酸素イオンに分解する特性を示す。
更に、ポンプセル５８、すなわち、第１電極６０と大気
電極６２とでジルコニア層４２を挟んだ構成は、可変電
源６４により適当な電圧が印加されると、被測定ガス室
４８内で生じた酸素イオンをポンピングして、大気室５
０に排出する特性を示す。従って、ポンプセル５８によ
れば、被測定ガス室４８に流入してきた排気ガス中のNO
x（NO_２とNO）をNOに単ガス化することができると共
に、排気ガス中に存在する酸素を大気室５０に排出する
ことができる。

【００３５】拡散抵抗層５６および拡散孔５４は、排気
通路１４から被測定ガス室４８に拡散してくるNOxの量
が、ポンプセル５８により単ガス化できる量を超えない
ように、かつ、被測定ガス室４８に拡散してくる酸素量
と、NOxの単ガス化に伴って発生する酸素量との和がポ
ンプセル５８により排出できる量を超えないように、十
分に拡散速度を律速できるように構成されている。この
ため、ガス濃度測定装置２６によれば、センサセル６８
の位置には、酸素を含まず、かつ、NOxがNOに単ガス化
された後の排気ガスを拡散させることができる。

【００３６】センサセル６８が有するセンサ電極７０
は、ポンプセル５８の第１電極６０に比して高い活性力
を有している。このため、第１電極６０がNO_２をNOに分
解するだけであるのに対して、センサ電極７０は、排気
ガス中のNOを更に窒素と酸素にまで分解する。そして、
センサセル６８は、電源７４による電圧印加の下では、
NOが分解されることにより生じた酸素イオンをポンピン
グすることにより、それらの酸素イオンの量に応じた電
流を流通させる。このため、電流計７６によれば、排気
ガス中に単ガス化された状態で存在しているNOの濃度に
対応する電流値、つまり、排気ガス中に存在していたNO
xの濃度に対応する電流値を検知することができる。

【００３７】以上説明した通り、センサセル６８に接続
されている電流計７６によれば、センサ電極７０の周辺
に拡散してきた排気ガス中のNO濃度に応じた電流、つま
り、排気通路１４を流れる排気ガス中のNOx濃度に応じ
た電流を検知することができる。このため、ガス濃度測
定装置２６によれば、電流計７６の出力に基づいて、排
気ガス中のNOx濃度を精度良く検出することができる。

【００３８】次に、排気ガス中の酸素濃度の検出の必要
性について説明する。図３は、ポンプセル５８の大気電
極６２に対する印加電圧と、ポンプセル５８を流通する
電流（以下、「ポンプセル電流」と称す）との関係を、
排気ガスの空燃比をパラメータとして表した図である。

【００３９】図３中にA/F１６、またはA/F１８の符号と
共に描かれている曲線は、それぞれ、排気ガスの空燃比
（A/F）が１６、または１８である場合の電圧−電流特
性を示す。また、図３中にAirの記号と共に描かれてい
る曲線は、被測定ガスが純粋な空気である場合の電圧−
電流特性を示す。これらの曲線は、それぞれ、ポンプセ
ル５８を流れる電流は、印加電圧の増加に対してある限
界値（平坦な領域）を有することを示している。

【００４０】この限界値は、律速された状態で被測定ガ
ス室４８中に拡散してくる排気ガス中の殆ど全ての酸素
がイオン化して排出される際の電流値に相当している。
従って、ポンプセル５８に効率的に排気ガス中の酸素を
除去させるためには、ポンプセル５８を流れる電流が限
界値に至るような電圧を、排気ガスの空燃比、すなわ
ち、排気ガス中の酸素濃度に応じて、適切に第１電極６
０と大気電極６２の間に印加することが必要である。

【００４１】また、図３において、NOx分解領域として
示した領域は、排気ガスに含まれる全てのNOxが、すな
わち、NO_２のみならずNOまでもが窒素と酸素に分解され
てしまう領域を示している。本実施形態のガス濃度測定
装置２６において、センサセル６８がNOx濃度に応じた
電流を流通させるためには、ポンプセル５８にNO_２だけ
を分解させ、センサセル６８にはNOを含む排気ガスを到
達させることが必要である。従って、ポンプセル５８の
電極間に加える電圧は、NOx分解領域より低い電圧でな
ければならない。

【００４２】つまり、本実施形態のガス濃度測定装置２
６によって精度良くNOx濃度を検出するためには、ポン
プセル５８の電極間に印加する電圧を、排気ガス中の酸
素濃度に応じて、ポンプセル５８に限界電流を流通さ
せ、かつ、NOx分解領域に至らない適切な値に制御する
ことが必要である。図３中に制御中心として示した直線
は、それらの要求を満たす印加電圧の集合である。従っ
て、本実施形態のシステムにおいては、ポンプセル５８
を適切に駆動するうえで、排気ガス中の酸素濃度を精度
良く検出する必要がある。

【００４３】また、本実施形態のシステムでは、既述し
た通り、NOx吸蔵触媒２４の吸蔵能力に余裕がなくなっ
た時点（例えば、ガス濃度測定装置２６により検出され
るNOx濃度が所定の判定値を超えた時点）でリッチスパ
イク制御を実行する。リッチスパイク制御は、NOx吸蔵
触媒２４に吸蔵されているNOxが十分に放出された時点
で終了させることが望ましい。

【００４４】本実施形態のシステムでは、リッチスパイ
ク制御が開始された後、NOx吸蔵触媒２４中のNOxが十分
に放出されるまでの間は、排気ガス中のHCやCOが、NOx
吸蔵触媒２４から脱離してきたNOx中の酸素により酸化
される。従って、その間は、NOx吸蔵触媒２４の下流に
おいて、排気空燃比はほぼ理論空燃比に維持される。一
方、リッチスパイク制御が開始された後、NOx吸蔵触媒
２４中のNOxが十分に放出された後は、排気ガス中に酸
素が放出されなくなるため、NOx吸蔵触媒２４の下流の
空燃比はリッチとなり、その位置での酸素濃度はほぼ０
となる。

【００４５】このため、本実施形態のシステムでは、ガ
ス濃度測定装置２６によって排気ガス中の酸素濃度が検
出できれば、その検出値に基づいてリッチスパイク制御
の最適な終了タイミングを決定することができる。本実
施形態のシステムでは、この点においても、ガス濃度測
定装置２６により排気ガス中の酸素濃度が検知できるこ
とが望まれる。

【００４６】更に、本実施形態のシステムでは、NOx吸
蔵触媒２４の被毒が認識された場合に、その被毒を解消
するために被毒再生処理が実行される。より具体的に
は、NOx吸蔵触媒２４のNOx吸蔵容量が所定の判定値を下
回ることが検知された場合に、そのNOx吸蔵触媒２４の
吸蔵容量を再生するために、NOx吸蔵触媒２４に、僅か
にリッチな排気ガスを所定期間（例えば１０分間）に渡
って継続的に供給する処理が行われる。

【００４７】上述した被毒再生処理の実行中は、排気空
燃比が僅かにリッチな値となるように継続的に燃料噴射
量を制御することが必要である。従って、新たな空燃比
センサを設けることなく被毒再生処理を可能にするため
にも、ガス濃度測定装置２６により排気ガス中の酸素濃
度が検知できることが望まれる。

【００４８】図３に示した通り、ポンプセル５８を流れ
る限界電流、つまり、第１電極６０と大気電極６２との
間に適当な印加電圧が加えられている場合にそれらの電
極間を流れる電流は、排気ガス中の酸素濃度に対応して
いる。従って、第１電極６０と大気電極６２との間に流
通する電流を検出すれば、その値に基づいて排気ガス中
の酸素濃度を検知することは可能である。

【００４９】しかしながら、本実施形態のガス濃度測定
装置２６において、拡散抵抗層５６および拡散孔５４
は、既述した通り、排気通路１４から被測定ガス室４８
に流入してくる排気ガスの拡散速度が十分に低速となる
ように構成されている。更に、ガス濃度測定装置２６に
おいては、ポンプセル５８により処理された排気ガスだ
けをセンサセル６８の周辺に流通させる必要があり、ま
た、ポンプセル５８により処理された全てのガスがセン
サセル６８の周辺に到達することが好ましいことから、
ポンプセル５８が被測定ガス室４８の内部に配置されて
いる。このため、排気通路１４とポンプセル５８との間
には、必然的にある程度の距離が生じている。

【００５０】このような状況下では、排気通路１４を流
れる排気ガス中の酸素濃度が変化した後、その変化がポ
ンプセル５８の第１電極６０に到達するまでに比較的長
い期間を要する。このため、ガス濃度測定装置２６にお
いて、ポンプセル５８を流れる電流に基づいて排気ガス
中の酸素濃度を検知する場合には、その酸素濃度を優れ
た応答性の下に検知することができない。

【００５１】本実施形態のガス濃度測定装置２６は、上
記の如く、拡散抵抗層５６の直下に配置された第２電極
７８を備えている。第２電極７８と、大気電極６２と、
それらの間に挟まれているジルコニアの層は、実質的に
ポンプセル５８と同様の構成を有している。このため、
可変電源８０により大気電極６２と第２電極７８との間
に、前者から後者に向かう適当な電圧を印加すれば、そ
れらの電極間に、第２電極７８が晒されている排気ガス
中の酸素濃度を応じた限界電流を流通させることができ
る。そして、ECU３０は、その限界電流に基づいて、つ
まり、電流計８２の出力に基づいて、排気ガス中の酸素
濃度を検知することができる。

【００５２】排気通路１４の内部を流れる排気ガスは、
拡散抵抗層５６を通過するだけで第２電極７８の表面に
到達することができる。このため、排気通路１４中の排
気ガスが第２電極７８の表面に到達するのに要する拡散
時間は、そのガスがポンプセル５８の第１電極６０の表
面に到達するのに要する拡散時間に比して十分に短い時
間である。従って、第２電極７８と大気電極６２との間
を流れる電流に基づいて排気ガス中の酸素濃度を検知す
ることによれば、ポンプセル５８を流れる電流に基づい
てその濃度を検知する場合に比して、十分に高い応答性
を実現することができる。

【００５３】本実施形態において、ECU３０は、第２電
極７８と大気電極６２との間を流れる電流に基づいて排
気ガス中の酸素濃度を検出する。このため、本実施形態
のガス濃度測定装置２６によれば、ポンプセル５８を流
れる電流が基礎とされる場合に比して、十分に高い応答
性により排気ガス中の酸素濃度を検知することができ
る。以下、このようにして検知された酸素濃度を「高応
答酸素濃度」と称す。

【００５４】ECU３０は、上記の高応答酸素濃度に基づ
いて可変電源６４，８０を制御する。つまり、ECU３０
は、被測定ガス室４８から効率的に酸素を排出するため
に第１電極６０と大気電極６２との間に印加する電圧、
および、酸素濃度を検出するために第２電極７８と大気
電極６２との間に印加する電圧の双方を、上記の高応答
酸素濃度に基づいて決定する。

【００５５】図４および図５は、可変電源６４が高応答
酸素濃度に基づいて制御されることにより効果を説明す
るためのタイミングチャートである。より具体的には、
図４は、可変電源６４が、ポンプセル５８を流れる電流
から求めた酸素濃度に基づいて制御される場合の動作を
説明するためのタイミングチャートである。一方、図５
は、可変電源６４が、高応答酸素濃度に基づいて制御さ
れる場合の動作を説明するためのタイミングチャートで
ある。

【００５６】更に具体的には、図４（Ａ）および図５
（Ａ）は、内燃機関１０から排出される排気ガスの空燃
比をそれぞれ示している。これらの図において、空燃比
がリッチ化されている期間は、リッチスパイク制御の実
行期間に対応している。

【００５７】図４（Ｂ）および図５（Ｂ）は、NOx吸蔵
触媒２４の下流における排気ガス中の現実のNOx濃度を
示している。NOx吸蔵触媒２４は、リッチスパイク制御
の開始に伴って排気ガス中の酸素濃度が低下すると、そ
の時点でNOxの放出を開始する。リッチスパイク制御の
開始直後は、HCやCOの酸化に伴って消費される量より多
くのNOxが放出される。このため、NOx吸蔵触媒２４の下
流におけるNOx濃度は、リッチスパイク制御の開始直後
に一時的に高い値となる。その後、NOx濃度は、放出さ
れるNOx量の減少に伴って小さな値となる。

【００５８】図４（Ｃ）および図５（Ｃ）は、被測定ガ
ス室４８の内部における酸素濃度の波形を示す。図４
（Ｃ）中に符号を付して示す領域は、酸素濃度の応答
遅れに起因して可変電源６４の発生電圧の増加が遅れた
結果、酸素のポンピング量が不足して、酸素濃度がオー
バーシュートした状態を示している。また、図４（Ｃ）
中に符号を付して示す領域は、領域のオーバーシュ
ートの反作用により、可変電源６４の発生電圧が過剰に
増加された結果、酸素濃度がアンダーシュートした状態
を示している。

【００５９】このように、可変電源６４を制御するため
の酸素濃度が、排気ガス中の現実の酸素濃度に対して応
答遅れを有している場合、被測定ガス室４８の内部で
は、酸素濃度のハンチングが生ずる。これに対して、可
変電源６４が高応答酸素濃度に基づいて制御される場合
は、排気ガス中の酸素濃度の変化に合わせて可変電源６
４をフィードフォワード的に制御することができ、図５
（Ｃ）に示す通り、被測定ガス室４８内の酸素濃度を安
定に維持することができる。

【００６０】図４（Ｄ）および図５（Ｄ）は、センサセ
ル６８が排気ガス中のNOx濃度を表すものとして発する
出力の波形を示す。センサセル６８は、被測定ガス室４
８内部の酸素濃度が不安定な状態ではNOx濃度を正確に
表す出力を発することはできない。このため、可変電源
６４がポンプセル５８を流れる電流に基づいて制御され
る場合は、図４（Ｄ）に示すように、酸素濃度の応答遅
れに起因して、センサセル６８の出力にハンチングが生
ずることがある。これに対して、可変電源６４が高応答
酸素濃度に基づいて制御される場合は、図５（Ｄ）に示
す通り、現実のNOx濃度に適合した正確な出力をセンサ
セル６８に発生させることができる。

【００６１】以上説明した通り、可変電源６４の制御
を、高応答酸素濃度に基づいて行う場合には、その制御
が、ポンプセル５８の流通電流に基づいて行われる場合
に比して、センサセル６８の出力をより精度良く現実の
NOｘ濃度に適合させることができる。このため、本実施
形態のガス濃度測定装置によれば、排気ガス中の酸素濃
度が急変するような場合にも、排気ガス中のNOｘ濃度を
精度良く検出することができる。

【００６２】本実施形態において、ECU３０は、更に、
リッチスパイク制御の終了タイミングも高応答酸素濃度
を基礎として決定し、また、被毒再生処理の実行中にお
ける燃料噴射量制御も高応答酸素濃度を基礎として実行
する。このため、本実施形態のシステムによれば、リッ
チスパイク制御を無駄なく終了させることができると共
に、被毒再生処理の実行中に、排気空燃比を極めて精度
良く所望の空燃比に制御することができる。

【００６３】ところで、上述した実施の形態１において
は、第２電極７８と大気電極６２と、それらの間に挟ま
れるジルコニアの層とで構成される要素（高応答酸素濃
度を検出するための要素）を、限界電流方式で駆動する
こととしている。つまり、第２電極７８と大気電極６２
とに、それらの間に排気ガス中の酸素濃度に応じた限界
電流が流通するような電圧を印加することとしている。

【００６４】しかしながら、第２電極７８を用いて排気
ガス中の酸素濃度に応じた電気出力を得る手法はこれに
限定されるものではない。つまり、第２電極７８および
大気電極６２は、何れも、それらが晒されているガス中
に酸素が存在するか否かに応じて起電力を大きく変化さ
せる特性を有している。大気電極６２は大気にさらされ
ているため常に酸素が存在する場合に生ずるべき起電力
を発生する。一方、第２電極７８は、排気ガスに晒され
ているため、排気ガスがリーンであるかリッチであるか
に応じて大きく起電力を変化させる。このため、第２電
極７８と大気電極６２との間に電圧を印加することな
く、それら両者間に生ずる電位差を監視すれば、排気ガ
スがリッチであるかリーンであるかを精度良く検知する
ことができる。従って、上述した実施の形態１において
は、可変電源７４による電圧印加を止めて、第２電極７
８と大気電極６２の間に生ずる電位差を監視し、その電
位差に基づいて、排気ガスがリッチであるかリーンであ
るかを検知することとしてもよい。

【００６５】また、上述した実施の形態１においては、
排気ガスがポンプセル５８の第１電極６０に向かって拡
散する際の速度を、拡散抵抗層５６と拡散孔５４とで律
すると共に、排気ガスが第２電極７８に向かって拡散す
る際の速度を拡散抵抗層５６だけで律することとしてい
るが、排気ガスの拡散速度を律する手法はこれに限定さ
れるものではない。例えば、第１電極６０に向かう排気
ガスの拡散を律するための部分と、第２電極７８に向か
う排気ガスの拡散を律するための部分とで、拡散抵抗層
５６の材質を代えることにより上記の要件を満たすこと
としてもよい。或いは、第２電極７８を覆う部分だけ、
拡散抵抗層５６に孔を設けることで上記の要件を満たす
こととしてもよい。つまり、本発明においては、排気通
路１４内の排気ガスが第１電極６０の表面に達するのに
要する拡散時間に比して、排気通路１４内の排気ガスが
第２電極７８に達するのに要する拡散時間が短ければよ
く、その要件が満たされる限り、どのような拡散機構を
用いても良い。

【００６６】尚、上述した実施の形態１においては、セ
ンサ電極７０が前記第１の発明における「センサ部材」
に、拡散孔５４および拡散抵抗層５６が前記第１の発明
における「第１拡散律速部材」に、拡散抵抗層５６が前
記第１の発明における「第２拡散律速部材」に、それぞ
れ相当していると共に、ECU３０が電流計８２の出力に
基づいて酸素濃度を検出することにより前記第１の発明
における「酸素濃度検出手段」が実現されている。

【００６７】また、上述した実施の形態１においては、
可変電源８０が前記第２の発明における「電圧印加手
段」に、電流計８２が前記第２の発明における「限界電
流検出手段」に、それぞれ相当している。

【００６８】また、上述した実施の形態１においては、
電圧印加を受けていない状況下で第２電極７８と大気電
極６２との間に発生する電位差をECU３０に検出させる
ことにより前記第３の発明における「起電力差検出手
段」を実現することができる。

【００６９】また、上述した実施の形態１においては、
拡散抵抗層５６のうち、拡散孔５４を覆う部分が前記第
１の発明における「第１拡散抵抗部材」に相当している
と共に、拡散抵抗層５６のうち第２電極７８を覆ってい
る部分が前記第４の発明における「第２拡散抵抗部材」
に相当している。

【００７０】また、上述した実施の形態１においては、
可変電源６４が前記第５の発明における「第１ポンプ電
圧印加手段」に、電流計７６が前記第５の発明における
「センサ電流検出手段」に、それぞれ相当している。

【００７１】また、上述した実施の形態１においては、
ECU３０が、高応答酸素濃度に基づいて可変電源６４を
制御することにより前記第６の発明における「ポンプ電
圧制御手段」が実現されている。

【００７２】実施の形態２．次に、図６を参照して本発
明の実施の形態２について説明する。図６は、本実施形
態のガス濃度測定装置９０の構成を説明するための図で
ある。本実施形態のガス濃度測定装置９０は、混成電位
式の装置である。図６において、上記図２に示す構成要
素と実質的に同一の要素については、同一の符号を付し
てその説明を省略または簡略する。

【００７３】本実施形態のガス濃度測定装置９０は、ポ
ンプセル５８の第１電極６０と大気電極６２との間に、
第１電極６０から大気電極６２に向かう電位を印加する
ことのできる可変電源９２を備えている。尚、可変電源
９２はECU３０に内蔵されている。

【００７４】ポンプセル５８は、可変電源９２により適
当な電圧が印加されることにより、大気室５０内の酸素
を被測定ガス室４８内にポンピングすると共に、ポンピ
ングされた酸素を用いて、被測定ガス室４８内に存在す
る可燃成分、すなわち、HCやCOを燃焼させることができ
る。このため、ガス濃度測定装置９０によれば、ポンプ
セル５８の下流には、可燃成分（HC、CO）を含まない排
気ガスを流通させることができる。

【００７５】ガス濃度測定装置９０は、ポンプセル５８
の下流に、第２ポンプセル９４を備えている。第２ポン
プセル９４は、ジルコニア層４４と、その被測定室４８
側に配置されたポンプ電極９６と、その大気室５２側に
配置された大気電極９８とで構成されている。ポンプ電
極９６と大気電極９８との間には、大気電極９８からポ
ンプ電極９６へ向かう電圧を印加するための電源１００
が接続されている。尚、電源１００は、ECU３０に内蔵
されている。

【００７６】第２ポンプセル９４は、電源１００により
適当な電圧が印加されることにより、大気室５２内の酸
素を被測定ガス室４８内にポンピングすると共に、ポン
ピングされた酸素を用いて、被測定ガス室４８内に存在
するNOをNO２とすること、つまり、被測定ガス室４８内
のNOxをNO２に単ガス化することができる。従って、ガ
ス濃度測定装置９０によれば、第２ポンプセル９４の周
辺における排気ガスを、HCやCOを含まず、酸素とNO２だ
けを含むガスに調製することができる。

【００７７】ガス濃度測定装置９０は、ポンプセル５８
の下流に、センサセル１０２を備えている。センサセル
１０２は、ジルコニア層４２と、その被測定ガス室４８
側に配置された第１および第２センサ電極１０４，１０
６と、その大気室５０側に配置された大気電極１０８と
で構成されている。第１センサ電極１０４と大気電極１
０８との間には、それらの間に生ずる電位差を検出する
ための第１電圧計１１０が接続されている。また、第２
センサ電極１０６と大気電極１０８との間には、それら
の間に生ずる電位差を検出するための第２電圧計１１２
が接続されている。尚、第１および第２電圧計１１０，
１１２は、何れもECU３０に内蔵されている。

【００７８】本実施形態において、第１センサ電極１０
４および大気電極１０８は、それらの間に、被測定ガス
室４８内の酸素とNO２との和に応じた電位差を生じさせ
る特性を有している。一方、第２センサ電極１０６およ
び大気電極１０８は、それらの間に、被測定ガス室４８
内の酸素濃度に応じた電位差を生じさせる特性を有して
いる。このため、第１電圧計１１０により検出される電
位差と、第２電圧計１１２により検出される電位差との
差は、被測定ガス室４８内のNO２濃度に相当する。

【００７９】本実施形態において、ECU３０は、第１電
圧計１１０の検出値と、第２電圧計１１２の検出値との
差に基づいて、被測定ガス室４８内のNO２濃度を検出す
る。被測定ガス室４８内のN0２濃度は、排気通路１４を
流れる排気ガス中のNOx濃度と同一である。従って、本
実施形態のガス濃度検出装置９０によれば、実施の形態
１の装置と同様に、排気ガス中のNOx濃度を精度良く検
出することができる。

【００８０】また、本実施形態において、ガス濃度検出
装置９０は、実施の形態１の場合と同様に、大気電極６
２と第２電極７８の間を流れる電流に基づいて、排気ガ
ス中の酸素濃度を良好な応答性の下に検出することがで
きる。このため、ガス濃度検出装置９０によれば、実施
の形態１装置２６と同等の機能を実現することができ
る。

【００８１】尚、上述した実施の形態２においては、第
１および第２センサ電極１０４，１０６が前記第１の発
明における「センサ部材」に相当している。また、上述
した実施の形態２においては、可変電源９２が前記第７
の発明における「第２ポンプ電圧印加手段」に相当して
いると共に、ECU３０が、第１電圧計１１０の検出値
と、第２電圧計１１２の検出値との差を検出することに
より前記第７の発明における「センサ差圧検出手段」が
実現されている。

【００８２】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。第１の発
明によれば、被測定ガス室の内部で、ポンプセルにより
処理された後の被測定ガスをセンサ部材に供給し、セン
サ部材により特定成分の濃度を検出することができる。
また、本発明によれば、大気電極と第２電極との間に生
ずる電気出力に基づいて被測定ガス中の酸素濃度を検出
することができる。第２電極の表面には、第１電極の表
面に比して、測定対象の空間内で生じたガス濃度の変化
が短時間で反映される。このため、本発明によれば、被
測定ガス中の酸素濃度を優れた応答性の下に検出するこ
とができる。

【００８３】第２の発明によれば、第２電極から大気電
極に向かう電圧を印加することにより、第２電極の表面
上に存在する酸素を大気電極側へポンピングすることが
できる。そして、そのポンピングに伴って両者間に生ず
る電流に基づいて被測定ガス中の酸素濃度を精度良く検
出することができる。

【００８４】第３の発明によれば、第２電極と大気電極
との間に生ずる起電力の差に基づいて、被測定ガス中の
酸素濃度を検知することができる。

【００８５】第４の発明によれば、第１電極へは拡散孔
と第１拡散抵抗部材とを通過したガスのみを供給するこ
とができる。また、第２電極には、第２拡散抵抗部材を
通過したガスを供給することができる。この場合、第２
電極に供給されるガスは、拡散孔を通過しないため、第
２電極の表面に、被測定ガスの濃度変化を迅速に反映さ
せることができる。

【００８６】第５の発明によれば、ポンプセルにより、
被測定ガス室中の酸素を排出することができる。また、
センサ部材（センサ電極）により、残存するガス中のNO
xを分解すると共に、その分解により生じた酸素の濃度
に応じた電流を生成することができる。このため、本発
明によれば、センサ部材の生成する電流に基づいて、被
検出ガス中のNOx濃度を精度良く検出することができ
る。

【００８７】第６の発明によれば、第２電極により検出
された酸素濃度、すなわち、優れた応答性の下で検出さ
れた酸素濃度に基づいて、第１電極と大気電極との間
（ポンプセル）に印加する電圧を制御することができ
る。この場合、被測定ガス中の酸素濃度の変化を、速や
かに印加電圧に反映させることができるため、濃度の急
変時にも、ポンプセルを理想的な状態に制御することが
できる。

【００８８】第７の発明によれば、ポンプセルにより、
被測定ガス室中の可燃成分を燃焼させることができる。
また、第１センサ電極により、残存するガス中のNOxと
酸素の濃度に応じた電圧を生成させ、かつ、第２センサ
電極により、残存するガス中の酸素濃度に応じた電圧を
生成させることができる。このため、本発明によれば、
第１センサ電極が発する電圧と、第２センサ電極の発す
る電圧との差に基づいて、被検出ガス中のNOx濃度を精
度良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１のガス濃度測定装置を
含むシステム例を説明するための図である。

【図２】 実施の形態１のガス濃度測定装置の構成を説
明するための図である。

【図３】 ポンプセルに対する印加電圧とポンプセルを
流れる電流との関係を説明するための図である。

【図４】 ポンプセルに対する印加電圧を、ポンプセル
により検出された酸素濃度に基づいて制御した場合の動
作を説明するためのタイミングチャートである。

【図５】 ポンプセルに対する印加電圧を、高応答酸素
濃度に基づいて制御した場合の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。

【図６】 本発明の実施の形態２のガス濃度測定装置の
構成を説明するための図である。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １４ 排気通路 ２２ 始動触媒 ２４ NOx吸蔵触媒 ２６；９０ ガス濃度測定装置 ３０ ECU(Electronic Control Unit) ４２，４４ ジルコニア層 ４８ 被測定ガス室 ５０，５２ 大気室 ５８ ポンプセル ６０ 第１電極 ６２，７２；９８，１０８ 大気電極 ６４，８０ 可変電源 ６８；１０２ センサセル ７０ センサ電極 ７８ 第２電極 ８２ 電流計 １０４ 第１センサ電極 １０６ 第２センサ電極 １１０ 第１電圧計 １１２ 第２電圧計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 27/46 ３２７Ｃ ３２７Ｈ ３２５Ｄ ３２７Ｂ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象の空間内に存在する被測定ガス
   の濃度を測定するためのガス濃度測定装置であって、 前記空間内から前記被測定ガスが導かれる被測定ガス室
   と、 前記被測定ガス室の内部に配置される第１電極と、大気
   に晒された状態に配置される大気電極とを備え、前記第
   １電極と前記大気電極との間で酸素をポンピングするこ
   とのできるポンプセルと、 前記被測定ガス室に前記第１電極の下流に位置するよう
   に配置され、前記被測定ガス中の特定成分の濃度を検出
   するセンサ部材と、 前記被測定ガスに晒された状態に配置され、前記大気電
   極との間に、前記被測定ガス中の酸素濃度に応じた電気
   出力を発生させる第２電極と、 前記大気電極と前記第２電極との間に生ずる前記電気出
   力に基づいて前記被測定ガス中の酸素濃度を検出する酸
   素濃度検出手段と、 前記第１電極表面におけるガスの拡散速度を律する第１
   拡散律速部材と、 前記第２電極表面におけるガスの拡散速度を律する第２
   拡散律速部材とを備え、 前記第１拡散律速部材および前記第２拡散律速部材は、
   前記空間内の被測定ガスが前記第１電極表面に拡散する
   ための時間に比して、前記空間内の被測定ガスが前記第
   ２電極表面に拡散するための時間が短くなるように設け
   られていることを特徴とするガス濃度測定装置。
2. 【請求項２】 前記第２電極および前記大気電極は、前
   者から後者に向かう電圧が印加されることにより、前者
   の表面上に存在する酸素を後者の側へポンピングする特
   性を有し、 前記酸素濃度検出手段は、 前記第２電極と前記大気電極との間に、前記第２電極か
   ら前記大気電極に向かう電圧を印加する電圧印加手段
   と、 前記第２電極と前記大気電極との間を流れる電流を検出
   する限界電流検出手段とを備え、 前記電気出力は、前記電圧の印加中に前記第２電極と前
   記大気電極との間を流れる電流であることを特徴とする
   請求項１記載のガス濃度測定装置。
3. 【請求項３】 前記第２電極および前記大気電極は、そ
   れらの表面における酸素の存在状況に応じた起電力を発
   する特性をそれぞれ有し、 前記酸素濃度検出手段は、前記第２電極と前記大気電極
   との間に生ずる電位差を検出する起電力差検出手段を備
   え、 前記電気出力は、前記起電力差検出手段によって検出さ
   れる電位差であることを特徴とする請求項１または２記
   載のガス濃度測定装置。
4. 【請求項４】 前記第１拡散律速部材は、前記被測定ガ
   スを前記空間から前記被測定ガス室に導くための拡散孔
   と、前記空間と前記第１電極との間に配置される第１拡
   散抵抗部材とを備え、 前記第２拡散律速部材は、前記拡散孔の外に配置された
   第２拡散抵抗部材を備え、 前記第２電極は、前記第２拡散抵抗部材の直下に配置さ
   れていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項
   記載のガス濃度測定装置。
5. 【請求項５】 前記第１電極および前記大気電極は、後
   者から前者に向かう電圧が印加されることにより、前記
   第１電極の表面上に存在する酸素を前記大気電極の側へ
   ポンピングする特性を有し、 前記センサ部材は、前記被測定ガス室内のNOxを窒素と
   酸素に分解し、かつ、その表面上における酸素濃度に応
   じた電流を発生するセンサ電極であり、 前記第１電極と前記大気電極との間に、後者から前者に
   向かう電圧を印加する第１ポンプ電圧印加手段と、 前記センサ電極が発生する電流を検出するセンサ電流検
   出手段と、 を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項
   記載のガス濃度測定装置。
6. 【請求項６】 前記酸素濃度検出手段により検出された
   前記被測定ガス中の酸素濃度に基づいて、前記第１ポン
   プ電圧印加手段により印加される電圧を制御するポンプ
   電圧制御手段を備えることを特徴とする請求項５記載の
   ガス濃度測定装置。
7. 【請求項７】 前記第１電極および前記大気電極は、前
   者から後者に向かう電圧が印加されることにより、前記
   大気電極の表面上に存在する酸素を前記第１電極の側へ
   ポンピングすると共に、ポンピングされた酸素を用いて
   前記被測定ガス室中の可燃成分を燃焼させる機能を有
   し、 前記センサ部材は、前記被測定ガス室内のNOx濃度と酸
   素濃度との和に応じた電圧を発生する第１センサ電極
   と、前記被測定ガス室内の酸素濃度に応じた電圧を発生
   する第２センサ電極とを含み、 前記第１電極と前記大気電極との間に、前者から後者に
   向かう電圧を印加する第２ポンプ電圧印加手段と、 前記第１センサ電極が発生する電圧と、前記第２センサ
   電極が発生する電圧との差を検出するセンサ差圧検出手
   段と、 を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項
   記載のガス濃度測定装置。