JP2014182112A

JP2014182112A - ＮＯｘ濃度測定装置

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Publication number: JP2014182112A
Application number: JP2013058605A
Authority: JP
Inventors: Toyoji Kaneko; 豊治金子; Tatsuhiro Hashida; 達弘橋田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-09-29

Abstract

【課題】２セル式のＮＯｘセンサの通路側空間に炭化水素が存在する場合においても、排気中のＮＯｘ濃度を高精度に測定可能なＮＯｘ濃度測定装置を提供する。
【解決手段】排気通路１２を流れる排気温度が低い場合や、酸化触媒１６が劣化している場合は、酸化触媒１６を通過してＮＯxセンサの第１室に流入する不飽和炭化水素量が増える。そのため、ＮＯｘセンサ２２，２４の電極間に流れるポンプ電流値（センサ出力）の誤差（センサ誤差）が大きくなるため、第１室に流入する不飽和炭化水素の量を算出し、この量を用いてセンサ出力を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＮＯｘ濃度測定装置に関し、詳細には、内燃機関の排気中のＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘ濃度測定装置に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されているように、内燃機関の排気通路に配設した２セル式のＮＯｘセンサを用いて排気中のＮＯｘ濃度を測定することが公知である。このＮＯｘセンサは、排気の導入口に連通して形成される通路側空間と、該通路側空間に連通し、尚且つ、該通路側空間よりもセンサ基部側に形成される基部側空間と、を備えている。また、このＮＯｘセンサは、これら２つの空間に配設された３つのポンプセルを備えている。具体的に、基部側空間に配設された補助ポンプセルおよび測定用ポンプセルと、通路側空間に配設された主ポンプセルと、を備えている。３つのポンプセルは何れも、ポンピング作用により通路側空間、基部側空間のＯ_２を外部に汲み出す機能を有している。

このＮＯｘセンサによるＮＯｘ濃度の測定は、測定用ポンプセルに所定電圧を印加したときに流れるポンプ電流値を検出することにより行われる。このポンプ電流値は、基部側空間内のＮＯ濃度に応じて変化するものであるが、測定用ポンプセルの近傍に存在するＯ_２の影響を受ける。この点、特許文献１のＮＯｘセンサによれば、主ポンプセルによって通路側空間内のＯ_２を、補助ポンプセルによって基部側空間のＯ_２を、それぞれ外部に汲み出すことができる。特に、補助ポンプセルによれば、測定用ポンプセルよりもセンサ先端側のＯ_２を外部に汲み出すことができる。つまり、測定用ポンプセル近傍のＯ_２濃度を、ＮＯｘ濃度の測定に影響を及ぼすことのない低い値に制御できる。よって、Ｏ_２による影響を極力排除して排気中のＮＯｘ濃度を測定できる。

基部側空間の測定用ポンプセルの近傍に存在するガスの影響については、特許文献２にも開示されている。具体的に、特許文献２には、炭化水素（ＨＣ）、ＣＯ等の還元性ガスが、測定用ポンプセルにおけるポンプ電流値に影響を及ぼすことが開示されている。この理由は、還元性ガスが測定用ポンプセルで還元されるためであるとしている。この点、特許文献２のＮＯｘセンサは、通路側空間に配設したポンプセルに、Ｏ_２および還元性ガスに活性な電極を用いているので、このポンプセルで還元性ガスを還元できる。つまり、通路側空間で還元性ガスを除去できる。よって、還元性ガスによる影響を極力排除して排気中のＮＯｘ濃度を測定できる。

特開２００５−２８３２６６号公報特開２００２−５８８３号公報特開平５−８７７７２号公報特開２００５−２０７４０５号公報特開２００７−４０１３０号公報特開２０１１−２２４５号公報

上述したように、特許文献２のＮＯｘセンサによれば、通路側空間で炭化水素を除去できる。しかしながら、この炭化水素の排出量は内燃機関の運転状態によって変動するものであり、大量に排出された場合には、その全てを除去できない可能性がある。また、炭化水素の排出量が少量であるとしても、ＮＯｘセンサ上流の触媒の活性状態等によっては、同様の状況となり炭化水素が通路側空間に流入する可能性もある。従って、通路側空間での炭化水素の存在を許容しつつ排気中のＮＯｘ濃度を測定可能な新たな手法を開発する必要がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、２セル式のＮＯｘセンサの通路側空間に炭化水素が存在する場合においても、排気中のＮＯｘ濃度を高精度に測定可能なＮＯｘ濃度測定装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、ＮＯｘ濃度測定装置であって、
内燃機関の排気通路に配設され、排気の導入口に連通して形成された通路側空間に配設された通路側ポンプセルと、前記通路側空間に連通し、且つ、前記通路側空間よりもセンサ基部側に形成された基部側空間に配設された基部側ポンプセルと、を備えるＮＯｘセンサと、
前記基部側ポンプセルに所定電圧を印加したときに流れるポンプ電流値を用いて排気中のＮＯｘ濃度を算出するＮＯｘ濃度算出手段と、を備え、
前記ＮＯｘ濃度算出手段は、前記導入口から前記通路側空間に流入する排気中の不飽和炭化水素量を用いて前記ポンプ電流値を補正することを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ＮＯｘセンサよりも上流側の前記排気通路に配設され、排気中の不飽和炭化水素を他の物質に変換可能な触媒を更に備え、
前記ＮＯｘ濃度算出手段は、前記触媒の床温および燃料噴射量と、前記触媒を通過する排気中の不飽和炭化水素量との関係に基づいて、前記通路側空間に流入する排気中の不飽和炭化水素量を算出することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記ＮＯｘセンサよりも上流側の前記排気通路に配設され、排気中の不飽和炭化水素を他の物質に変換可能な触媒を更に備え、
前記ＮＯｘ濃度算出手段は、前記触媒を通過する排気中の不飽和炭化水素量と、前記触媒の劣化度合いとの関係に基づいて、前記通路側空間に流入する排気中の不飽和炭化水素量を算出することを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３何れか１つの発明において、
前記ＮＯｘ濃度算出手段は、前記不飽和炭化水素量が設定値以上の場合、前記ポンプ電流値の補正を禁止することを特徴とする。

上述したように、２セル式のＮＯｘセンサによるＮＯｘ濃度の測定は、基部側空間に配設された測定用ポンプセルに所定電圧を印加したときに流れるポンプ電流値を検出することにより行われ、このポンプ電流値は、基部側空間内のＮＯの濃度に応じて変化する。このＮＯは、通路側空間から基部側空間に流入してくるものであるが、排気中に含まれる不飽和炭化水素と反応し易い。何故なら、不飽和炭化水素は、飽和炭化水素と異なり、炭素−炭素結合間に２重結合や３重結合を有するからである。そのため、排気の導入口から通路側空間に不飽和炭化水素が流入すると、通路側空間にてＮＯが消失し、その結果、基部側空間内のＮＯの濃度が低下してしまう。この点、第１の発明によれば、排気の導入口から通路側空間に流入する排気中の不飽和炭化水素量を用いて、基部側ポンプセルに所定電圧を印加したときに流れるポンプ電流値を補正できる。従って、通路側空間に炭化水素が存在する場合においても、排気中のＮＯｘ濃度を高精度に測定できる。

排気中の不飽和炭化水素は、ガソリン等の燃料に由来するものである。この不飽和炭化水素は、本来、排気通路に配設した触媒によって不飽和炭化水素以外の他の物質に変換される。しかしながら、この触媒の活性状態が低い場合には、排気中の不飽和炭化水素がこの触媒の下流側に排出され、その結果、通路側空間に流入してしまう。この点、第２の発明によれば、触媒の床温および燃料噴射量と、触媒を通過する排気中の不飽和炭化水素量との関係に基づいて、通路側空間に流入する排気中の不飽和炭化水素量を算出できる。よって、通路側空間に流入し得る不飽和炭化水素量を高精度に算出できる。

上述したように、不飽和炭化水素は、排気通路に配設した触媒によって他の物質に変換される。しかしながら、この触媒の変換機能が劣化しているような場合には、排気中の不飽和炭化水素がこの触媒の下流側に排出され、その結果、通路側空間に流入してしまう。この点、第３の発明によれば、触媒を通過する排気中の不飽和炭化水素量と、触媒の劣化度合いとの関係に基づいて、通路側空間に流入する排気中の不飽和炭化水素量を算出できる。よって、通路側空間に流入し得る不飽和炭化水素量を高精度に算出できる。

第４の発明によれば、不飽和炭化水素量が設定値以上の場合、ポンプ電流値の補正を禁止できる。従って、ＮＯｘ濃度を誤検出する可能性が高い状況下でのＮＯｘ濃度の測定を事前に回避できる。

実施の形態に係るＮＯｘ濃度測定装置の主要な構成を説明するための図である。ＮＯｘセンサ２２のセンサ素子３２の断面図である。センサ素子３２内部での排気成分の挙動を説明するための図である。ＮＯｘセンサのセンサ誤差と排気中のＮＯｘ濃度との関係を示した図である。排気成分とセンサ誤差との関係を示した図である。エンジン排気に含まれる炭化水素成分の炭素数別の含有量を示した図である。酸化触媒１６の床温および燃料噴射量と、酸化触媒１６を通過する不飽和炭化水素の量との関係を示した図である。酸化触媒１６を通過する不飽和炭化水素の量と、運転時間との関係を示した図である。式（１）から求めたセンサ誤差の予測値および実測値を示した図である。センサ出力補正制御を実行するための処理ルーチンを説明するフローチャートである。ＰＭ再生時の燃料添加量および排気温度と、不飽和炭化水素量との関係を示した図である。

［ＮＯｘ濃度測定装置の説明］
以下、図１乃至図１１を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態に係るＮＯｘ濃度測定装置の主要な構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態に係るＮＯｘ濃度測定装置は、車両に動力源として搭載される内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、複数気筒を備えるディーゼルエンジンである。内燃機関１０の各気筒には、排気通路１２が連通している。

排気通路１２には、触媒コンバータ１４が設けられている。触媒コンバータ１４は、酸化触媒１６とＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１８とを備えている。酸化触媒１６は、排気中のＨＣ、ＣＯなどの未燃成分を酸化する機能を有している。ＤＰＦ１８は、排気中に含まれる微粒子物質（ＰＭ）を吸着するためのフィルタである。触媒コンバータ１４には、酸化触媒１６の床温を検出する温度センサ２０が取り付けられている。

触媒コンバータ１４よりも下流の排気通路１２には、２セル式のＮＯｘセンサ２２，２４が設けられている。ＮＯｘセンサ２２，２４は、それぞれの設置箇所の近傍を流れる排気中のＮＯｘ濃度に応じたポンプ電流値をセンサ出力として発するように構成されている。尚、ＮＯｘセンサ２２，２４の主要部の構成と、これらを用いた排気中のＮＯｘ濃度の検出手法とについては後述する。

ＮＯｘセンサ２２，２４の間には、尿素添加弁２６およびＮＯｘ触媒２８が設けられている。尿素添加弁２６は、尿素水を貯留したタンク（図示しない）に接続され、ＮＯｘセンサ２２，２４のセンサ出力に基づいて算出される量の尿素水をＮＯｘ触媒２８に向けて添加するように構成されている。ＮＯｘ触媒２８は、尿素水の添加を受けて還元雰囲気となり、排気中のＮＯｘを選択的に還元する選択還元型触媒（ＳＣＲ）である。

本実施形態に係るＮＯｘ濃度測定装置は、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０を備えている。ＥＣＵ３０の入力側には、温度センサ２０、ＮＯｘセンサ２２，２４の他、内燃機関１０の制御に必要な各種センサ（例えば、吸入空気量を検出するエアフロメータ、エンジン回転数を検出するクランク角センサ等）が電気的に接続されている。他方、ＥＣＵ３０の出力側には、尿素添加弁２６の他、内燃機関１０の各気筒（図示しない）に燃料を噴射する燃料噴射弁等の各種アクチュエータが電気的に接続されている。ＥＣＵ３０は、上述の各種センサからの入力情報に基づいて所定のプログラムを実行し、上述の各種アクチュエータ等を作動させることにより、以下に説明するセンサ出力補正制御をはじめとする内燃機関１０の運転に関する種々の制御を実行する。

［ＮＯｘセンサ２２，２４について］
次に、図２乃至図３を参照しながら、ＮＯｘセンサ２２，２４の主要部の構成と、これらを用いた排気中のＮＯｘ濃度の検出手法とについて説明する。図２は、ＮＯｘセンサ２２のセンサ素子３２の断面図である。尚、本実施の形態の排気ガス浄化装置は、ＮＯｘセンサ２２，２４を備えるが、これらの素子構成は共通する。そのため、ここでは、ＮＯｘセンサ２２について説明し、ＮＯｘセンサ２４についての説明は省略する。

センサ素子３２は、第１室３４、第２室３６および拡散律速通路３８，４０を備えている。第１室３４は、ＮＯｘセンサ２２の先端部側に形成されており、拡散律速通路３８を介して排気通路１２と連通している。第２室３６は、ＮＯｘセンサ２２の基部側に形成されており、拡散律速通路４０を介して第１室３４と連通している。つまり、排気通路１２を流れる被測定ガス（排気）がセンサ素子３２内部に流入すると、第１室３４、第２室３６の順に流れることになる。

第１室３４には、ポンプセル４２が配設されている。ポンプセル４２は、固体電解質４２ａと、この固体電解質４２ａを挟むように配置された電極４２ｂ，４２ｃとを備えており、第１室３４に存在する被測定ガス中の余剰Ｏ_２を第１室３４の外部に排出する機能を有している。固体電解質４２ａは、酸素イオン伝導性の材料（例えばジルコニア、酸化ビスマス、酸化セリウム等）から構成されている。電極４２ｂは、酸素感受性に優れ、尚且つ、ＮＯｘの選択還元性の低い材料（例えばＰｔ−Ａｕ合金）から構成され、第１室３４内に露出している。電極４２ｃは、電極４２ｂと対をなすものであり、外部に連通する内部空間（図示しない）に露出している。電極４２ｂ，４２ｃは、外部電源（図示しない）に接続されている。尚、この外部電源は、ＥＣＵ３０の出力側に接続されているものとする。

第２室３６には、センサセル４４が配設されている。センサセル４４は、固体電解質４４ａと、この固体電解質４４ａを挟むように配置された電極４４ｂ，４４ｃとを備えており、第２室３６内のＮＯｘ濃度を検知するように構成されている。固体電解質４４ａはジルコニア等から構成されている。電極４４ｂは、ＮＯの選択還元性の高い材料（例えばＰｔ−Ｒｈ合金）から構成され、第２室３６内に露出している。電極４４ｃは、電極４４ｂと対をなすものであり、外部に連通する内部空間（図示しない）に露出している。電極４４ｂ，４４ｃは、外部電源（図示しない）に接続されている。また、電極４４ｂ，４４ｃは、電極４４ｂ，４４ｃ間に流れるポンプ電流値を検出する電流値検出手段（図示しない）に接続されている。尚、この外部電源はＥＣＵ３０の出力側に、この電流値検出手段は同入力側に、それぞれ接続されているものとする。

図３は、センサ素子３２内部での排気成分の挙動を説明するための図である。図３に示すように、排気には、ＮＯｘ（ＮＯ，ＮＯ_２）の他、主に吸気に由来するＮ_２、Ｏ_２、Ｈ_２Ｏや、主に燃料の燃焼に由来するＣＯ、ＣＯ_２、Ｈ_２、ＨＣが含まれる。これらの排気成分は、排気通路１２から拡散律速通路３８を経由して第１室３４へと流入し、更に、拡散律速通路４０を経由して第２室３６に流入する。

第１室３４に流入した排気は、電極４２ｂに接触する。外部電源によって電極４２ｂ，４２ｃ間に所定の電圧が印加されていると、電極４２ｂに接触した未燃成分（ＣＯ、ＨＣ）が平衡化されてＨ_２Ｏ、ＣＯ_２へと変換される。また、電極４２ｂに接触した余剰Ｏ_２が固体電解質４２ａを介して電極４２ｃへと運搬され、電極４２ｃを介して外部に放出される（ポンピング作用）。このポンピング作用により、第１室３４内のＯ_２分圧が低下する。Ｏ_２分圧が低下することで、第１室３４内のＮＯｘからＮＯが生成する。

第１室３４を通過したＮＯは、第２室３６に流入し電極４４ｂに接触する。外部電源によって電極４４ｂ，４４ｃ間に所定の電圧が印加されていると、このＮＯがＮ_２とＯ_２に分解される。そして、分解されたＯ_２が固体電解質４４ａを介して電極４４ｃへと運搬され、電極４２ｃを介して外部に放出される。この際、電極４４ｂ，４４ｃ間に流れるポンプ電流値は、第２室３６内のＮＯ量に比例するものである。そのため、ポンプ電流値を電流値検出手段で検出すれば、排気中のＮＯｘ濃度を算出できる。

［実施の形態の特徴］
ところで、ＮＯｘセンサ２２，２４のセンサ出力は、通常、誤差（センサ誤差）を含んでいる。また、このセンサ誤差は、酸化触媒１６の劣化状態や、酸化触媒１６を通過する排気の温度によって変動する。図４は、ＮＯｘセンサのセンサ誤差と排気中のＮＯｘ濃度との関係を示した図である。図４の関係は、劣化状態の異なる酸化触媒を排気通路に設け、この排気通路に流す排気中のＮＯｘ濃度と排気温度とを変更することにより作成したものである。図４に示すように、低排気温（２００℃程度）の場合は、通常（８００℃程度）の場合に比べてセンサ誤差が大きくなる。同様に、劣化触媒の場合は、通常（即ち、初期状態の酸化触媒）の場合に比べてセンサ誤差が大きくなる。なお、通常の場合のセンサ誤差（５〜１０％）は、センサ個体差に起因するものである。

低排気温の場合や劣化触媒の場合にセンサ誤差が大きくなる理由について、図５乃至図６を参照しながら説明する。図５は、排気成分とセンサ誤差との関係を示した図である。図５の関係は、初期状態の触媒を通過させる排気（ＮＯｘ濃度５００ｐｐｍ、排気温８００℃程度）中の成分を変更することにより作成したものである。図５に示すように、排気成分に炭化水素を含まない場合（炭化水素なし）や、排気成分がプロパン（飽和炭化水素）の場合は、ほぼ同一のセンサ誤差（８％）を示す。一方、エンジン排気（不飽和炭化水素）の場合は、センサ誤差が低くなる（約−４％）。

図６は、エンジン排気に含まれる炭化水素成分の炭素数別の含有量を示した図である。図６に示すように、エンジン排気に含まれる炭化水素成分の多くはオレフィンまたはアロマ、即ち不飽和炭化水素である。飽和炭化水素であるパラフィン、ナフテンは殆ど含まれていない。

図５乃至図６から、低排気温の場合や劣化触媒の場合にセンサ誤差が大きくなるのは、酸化触媒を通過した不飽和炭化水素に起因していることが分かる。飽和炭化水素と異なり、不飽和炭化水素は炭素−炭素結合間に２重結合や３重結合を有する。そのため、不飽和炭化水素は反応性の高いＮＯと反応し易い。また、低排気温の場合には触媒が活性状態になく、劣化触媒の場合同様、本来浄化されるはずの不飽和炭化水素が、酸化触媒を通過し易い。そのため、不飽和炭化水素がＮＯｘセンサ内部に流入し、第１室３４においてＮＯをＮ_２に還元し、第２室３６に流入するＮＯの量を減少させると考えられる。

このように、センサ誤差が大きくなると、尿素添加弁２６を用いた尿素添加制御や、ＮＯｘセンサ２２，２４のセンサ出力を用いた各種ＯＢＤ制御が成立しなくなる可能性がある。そこで、本実施の形態においては、第１室３４に流入する不飽和炭化水素の量を算出し、この量を用いてセンサ出力を補正して排気中のＮＯｘ濃度を算出することとしている（センサ出力補正制御）。

［センサ出力補正制御］
センサ出力補正制御について、図７乃至図９を参照しながら説明する。図７は、酸化触媒１６の床温および燃料噴射量と、酸化触媒１６を通過する不飽和炭化水素の量との関係を示した図である。図７に示すように、酸化触媒１６の床温が低いほど不飽和炭化水素の量が多くなる。この理由は、図４で説明したとおりである。また、上記燃料噴射弁からの燃料噴射量が多いほど不飽和炭化水素が多くなる。この理由は、燃料噴射量が増えればそれだけ噴射燃料に含まれるオレフィン、アロマの含有量が増えるためである。

図８は、酸化触媒１６を通過する不飽和炭化水素の量と、運転時間との関係を示した図である。図８に示すように、運転時間（初期状態の酸化触媒１６を配設した後における内燃機関１０の総運転時間をいう。）が長くなるほど、不飽和炭化水素の量が多くなる。

センサ出力補正制御においては、図７，図８の関係に基づいて求めた不飽和炭化水素の量と、センサ出力（前回値）に基づいて求めたＮＯｘ濃度とからセンサ誤差（予測値）を求め、センサ出力（今回値）を補正する。具体的には、下記式（１），（２）からセンサ出力（補正値）が算出される。
センサ誤差（予測値）＝−ａ×不飽和炭化水素量＋ｂ×（不飽和炭化水素量）^２＋ｃ×ＮＯｘ濃度＋ｄ・・・（１）
センサ出力（補正値）＝センサ出力（今回値）−センサ誤差（予測値）・・・（２）

上記式（１）中、ａ〜ｄは回帰係数である。本実施の形態において、ａ＝０．１２９６，ｂ＝０．０００３，ｃ＝０．００７８，ｄ＝６．１６５２８である。これらの値は、図４作成時の条件において、上記式（１）のセンサ誤差（予測値）を目的変数、不飽和炭化水素量およびＮＯｘ濃度を説明変数とする重回帰分析により求めたものである。なお、重相関係数Ｒ＝０．９２７０７６，自由度調整済み寄与率ρ＝０．８２１１４４であった。

図９は、上記式（１）から求めたセンサ誤差の予測値および実測値を示した図である。図９の各プロットが実測値に、実線が予測値に、それぞれ相当する。図９に示すように、上記式（１）によれば、高い精度で誤差が予測できる。

なお、本実施の形態においては、図７，図８の関係をデータ化したマップおよび上記式（１），（２）が予めＥＣＵ３０に記憶されているものとする。その他、ＥＣＵ３０には、センサ出力（ポンプ電流値）とＮＯｘ濃度との関係をデータ化したＮＯｘマップについて、予め実験等により求めたものも記憶されているものとする。

［本実施形態における具体的処理］
次に、図１０を参照しながら、本実施形態において実行されるセンサ出力補正制御について説明する。図１０は、センサ出力補正制御を実行するための処理ルーチンを説明するフローチャートである。なお、図１０に示すルーチンは、内燃機関１０の運転中に繰り返して実行されるものとする。

図１０に示すルーチンにおいて、ＥＣＵ３０は、先ず、ＮＯｘセンサ２２，２４が活性状態にあるか否かを判定する（ステップ１００）。ＮＯｘ濃度の検出を精度よく行うためには、ＮＯｘセンサ２２，２４が活性状態であることが必要となる。なお、ここでいう活性状態とは、センサ出力を各種制御に用いることができるようになった状態をいう。本ステップにおいて、ＮＯｘセンサ２２，２４が活性状態でないと判定された場合、ＥＣＵ３０は、本ルーチンを速やかに終了する。

ステップ１００において、ＮＯｘセンサ２２，２４が活性状態であると判定された場合、ＥＣＵ３０は、不飽和炭化水素の量を推定する（ステップ１０２）。具体的に、ＥＣＵ３０は、温度センサ２０から取得した酸化触媒１６の床温と、別途算出した燃料噴射量と、運転時間と、図７，図８のマップとから不飽和炭化水素量を算出する。なお、燃焼噴射量の算出手法は公知であるためここでは省略する。

続いて、ＥＣＵ３０は、ステップ１０２で推定した不飽和炭化水素量が設定値以下か否かを判定する（ステップ１０４）。本ステップで用いる設定値は、不飽和炭化水素量の許容上限値であり、ＮＯｘセンサ２２，２４の仕様に応じて予め定められ、ＥＣＵ３０に記憶されているものである。本ステップにおいて、不飽和炭化水素量が設定値よりも多いと判定された場合、ＮＯｘ濃度を誤検出する可能性や、次回以降のセンサ誤差の算出に悪影響を及ぼす可能性が高いと判断できる。そのため、ＥＣＵ３０は、本ルーチンを速やかに終了する。

ステップ１０４において、不飽和炭化水素量が設定値以下と判定された場合、ＥＣＵ３０は、センサ誤差およびセンサ出力（補正値）を算出し、排気中のＮＯｘ濃度を算出する（ステップ１０６，１０８，１１０）。具体的に、ＥＣＵ３０は、ステップ１０２で算出した不飽和炭化水素量と、センサ出力（前回値）に基づいて求めたＮＯｘ濃度と、上記式（１）とから、センサ誤差（補正値）を算出する。続いて、算出したセンサ誤差（補正値）と、センサ出力（今回値）と、上記式（２）とから、センサ出力（補正値）を算出する。最後に、ＥＣＵ３０は、センサ出力（補正値）と上記ＮＯｘマップとからＮＯｘ濃度を算出する。

以上、図１０に示したルーチンによれば、センサ出力（補正値）に基づいて、排気中のＮＯｘ濃度を求めることができる。従って、低排気温の場合や劣化触媒の場合に不飽和炭化水素が酸化触媒１６を通過したとしても、ＮＯｘ濃度を高精度に検出できる。よって、例えば尿素添加制御の実行中に、ＮＯｘ触媒２８でのＮＯｘ浄化率が低下するといったエミッションの悪化を未然に防止できる。

ところで、上述の実施の形態においては、不飽和炭化水素量の算出に際して酸化触媒１６の床温、燃料噴射量および運転時間というパラメータを用いたが、不飽和炭化水素量の増減に関与する他のパラメータであれば、これらを考慮することができる。即ち、第１室３４に流入する不飽和炭化水素量の増減に関与するパラメータであれば、酸化触媒１６の床温と同様に用いることができる。

また、上述の実施の形態においては、運転時間を基準とした図８の関係に基づいて劣化触媒の場合における不飽和炭化水素量を算出したが、酸化触媒１６の劣化状態を表す他の関係に基づいて不飽和炭化水素量を算出してもよい。更には、酸化触媒１６の劣化状態をＤＰＦ１８の劣化状態から推定して不飽和炭化水素量を算出してもよい。図１１は、ＰＭ再生時の燃料添加量および排気温度と、不飽和炭化水素量との関係を示した図である。ＰＭ再生とは、ＤＰＦ１８に吸着しているＰＭをポスト噴射によって強制燃焼させる制御であり、図１１に示すように、ＤＰＦ１８の劣化状態に応じてこのポスト噴射量が減じられる。ＤＰＦ１８が劣化していれば酸化触媒１６も劣化していると推定できるので、図１１の関係から不飽和炭化水素量を算出することもできる。

なお、上述の実施の形態においては、拡散律速通路３８が上記第１の発明における「導入口」に、第１室３４が同発明における「通路側空間」に、ポンプセル４２が同発明における「通路側ポンプセル」に、第２室３６が同発明における「基部側空間」に、センサセル４４が同発明における「基部側ポンプセル」に、それぞれ相当している。
また、ＥＣＵ３０が図１０の一連の処理を実行することにより上記第１の発明の「ＮＯｘ濃度算出手段が実現されている。
また、酸化触媒１６が上記第２，第３の発明における「触媒」に相当している。

１０内燃機関
１２排気通路
１４触媒コンバータ
１６酸化触媒
１８ＤＰＦ
２０温度センサ
２２，２４ＮＯｘセンサ
２６尿素添加弁
２８ＮＯｘ触媒
３０ＥＣＵ
３２センサ素子
３４第１室
３６第２室
３８，４０拡散律速通路
４２ポンプセル
４２ａ，４４ａ固体電解質
４２ｂ，４２ｃ，４４ｂ，４４ｃ電極
４４センサセル

Claims

内燃機関の排気通路に配設され、排気の導入口に連通して形成された通路側空間に配設された通路側ポンプセルと、前記通路側空間に連通し、且つ、前記通路側空間よりもセンサ基部側に形成された基部側空間に配設された基部側ポンプセルと、を備えるＮＯｘセンサと、
前記基部側ポンプセルに所定電圧を印加したときに流れるポンプ電流値を用いて排気中のＮＯｘ濃度を算出するＮＯｘ濃度算出手段と、を備え、
前記ＮＯｘ濃度算出手段は、前記導入口から前記通路側空間に流入する排気中の不飽和炭化水素量を用いて前記ポンプ電流値を補正することを特徴とするＮＯｘ濃度測定装置。
前記ＮＯｘセンサよりも上流側の前記排気通路に配設され、排気中の不飽和炭化水素を他の物質に変換可能な触媒を更に備え、
前記ＮＯｘ濃度算出手段は、前記触媒の床温および燃料噴射量と、前記触媒を通過する排気中の不飽和炭化水素量との関係に基づいて、前記通路側空間に流入する排気中の不飽和炭化水素量を算出することを特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ濃度測定装置。
前記ＮＯｘセンサよりも上流側の前記排気通路に配設され、排気中の不飽和炭化水素を他の物質に変換可能な触媒を更に備え、
前記ＮＯｘ濃度算出手段は、前記触媒を通過する排気中の不飽和炭化水素量と、前記触媒の劣化度合いとの関係に基づいて、前記通路側空間に流入する排気中の不飽和炭化水素量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載のＮＯｘ濃度測定装置。
前記ＮＯｘ濃度算出手段は、前記不飽和炭化水素量が設定値以上の場合、前記ポンプ電流値の補正を禁止することを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載のＮＯｘ濃度測定装置。