JP2018066336A - 濃度算出装置、濃度算出システムおよび濃度算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のフューエルカット時以外のタイミングでもアンモニアセンサのセンサ出力を補正するための補正値を演算できる濃度算出装置、濃度算出システムおよび濃度算出方法を提供する。【解決手段】尿素ＳＣＲシステム１のマルチガスセンサ制御装置９は、補正係数算出処理の実行時にＤＰＦ再生処理中と判定された場合（Ｓ１１０で肯定判定）に、マルチガスセンサ８で検出された下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａの記録処理（保存処理）を開始する（Ｓ１２０）。マルチガスセンサ制御装置９は、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎのピーク値を用いて下流アンモニア換算値Ｃａを演算し（Ｓ１７０）、下流アンモニア換算値Ｃａと下流アンモニア出力値Ｓａとの比較結果に基づいてＧａｉｎ補正係数を算出する（Ｓ１８０）。これにより、アンモニア検出部２０２の状態に応じてＧａｉｎ補正係数を演算できる。【選択図】図５

Description

本発明は、選択還元触媒から排出されるアンモニアの濃度を算出する濃度算出装置、濃度算出システムおよび濃度算出方法に関する。

従来、内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するために、内燃機関の排気管にＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction ）触媒を設置し、還元剤として尿素をＳＣＲ触媒へ供給するように構成されたシステムが存在する。

このようなシステムにおいて、ＳＣＲ触媒から流出するＮＯｘを検出するＮＯｘセンサのセンサ出力（ＮＯｘセンサ出力）と、ＳＣＲ触媒から流出するアンモニアを検出するアンモニアセンサのセンサ出力（アンモニアセンサ出力）とを比較することにより、アンモニアセンサの出力を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

上記の技術では、内燃機関のフューエルカット時において、尿素（アンモニア）の噴射を実行して、尿素（アンモニア）に対するＮＯｘセンサ出力とアンモニアセンサ出力とを用いて、アンモニアセンサのセンサ出力を補正するための補正値を演算する。

なお、上記の技術においては、補正値を演算するにあたり排気ガス中にＮＯｘが存在しないことが前提となるため、フューエルカット時に補正値を演算している。

特開２０１４−２２４５０４号公報

しかし、上記従来技術は、補正値を演算するにあたり排気ガス中にＮＯｘが存在しないことが前提となるが、内燃機関の構造によっては、フューエルカット時であっても排気ガス中にＮＯｘが存在する場合があり、補正値を適切に演算できない可能性がある。

例えば、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）を備える内燃機関の場合には、フューエルカット時であってもＮＯｘがアンモニアセンサ配置領域に到達することがある。このような場合には、ＮＯｘの影響によってセンサ出力が変動してしまい、アンモニアセンサの補正値を適切に演算できない可能性がある。

そこで、本発明は、内燃機関のフューエルカット時以外のタイミングでも、アンモニアセンサのセンサ出力を補正するための補正値を演算できる濃度算出装置、濃度算出システムおよび濃度算出方法を提供することを目的とする。

本発明の１つの局面における濃度算出装置は、内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するための浄化システムにおいて、第１センサの出力である第１センサ出力値に基づいて下流アンモニア濃度を算出する濃度算出装置であって、補正値演算部を備える。

浄化システムは、選択還元触媒と、還元剤供給部と、フィルタ部と、第１センサと、第２センサと、を備える。
選択還元触媒は、内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するために内燃機関の排気管に設置される。還元剤供給部は、選択還元触媒へ還元剤を供給する。フィルタ部は、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去するために排気管に設置される。第１センサは、選択還元触媒およびフィルタ部を通過した排気ガスに含まれるアンモニアの濃度である下流アンモニア濃度を検出する。第２センサは、選択還元触媒およびフィルタ部を通過した排気ガスに含まれる成分であって下流アンモニア濃度とは異なる特定成分濃度を検出する。第２センサは、自身の出力である第２センサ出力値が特定成分濃度のみならず下流アンモニア濃度の変化に応じても変化する特性を有している。

補正値演算部は、フィルタ部の再生処理中の第１センサ出力値および第２センサ出力値を用いて、第１センサ出力値または下流アンモニア濃度を補正するための補正値を演算する。

浄化システムにおいては、粒子状物質を捕集したフィルタ部の再生処理（燃焼により粒子状物質を除去する処理）を実行するために、排気ガスを高温にすることがある。このようなフィルタ再生中は、排気ガスが高温になるため、フィルタ部のみならず、選択還元触媒も高温状態となる。このようにして選択還元触媒が高温になると、選択還元触媒に吸着されたアンモニアが剥がれて、選択還元触媒の下流にアンモニアが流れる。このとき、そのアンモニアの影響により第１センサの第１センサ出力値が変化するとともに、第２センサの第２センサ出力値も変化する。なお、第１センサ出力値が変化する場合、第１センサ出力値に基づいて算出される下流アンモニア濃度も変化する。

濃度算出装置においては、補正値演算部が、フィルタ部の再生処理中の第１センサ出力値および第２センサ出力値を用いて、第１センサ出力値または下流アンモニア濃度を補正するための補正値を演算する。

このように、フィルタ部の再生処理中の第１センサ出力値および第２センサ出力値を用いることで、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）の影響により第１センサ出力値および下流アンモニア濃度の変動が生じているか否かを判定できる。例えば、フィルタ部の再生処理中の第１センサ出力値と第２センサ出力値との比較結果を用いることで、第１センサの状態に応じて、第１センサ出力値または下流アンモニア濃度を補正するための補正値を演算できる。

この濃度算出装置においては、補正値演算にあたり、高温となった選択還元触媒から剥がれたアンモニアを用いるため、補正値演算のための特別な処理（還元剤（尿素、アンモニアなど）の噴射処理）が不要となる。また、この濃度算出装置は、選択還元触媒が高温状態であれば、任意のタイミングで補正値を演算できるため、補正値の演算タイミングがフューエルカット時に限定される場合に比べて、第２センサ出力値に影響を及ぼす特定成分が排気管に存在しないタイミングの選択が容易となる。

よって、この濃度算出装置によれば、補正値の演算タイミングがフューエルカット時に限定されないため、補正値の演算に際しての煩雑さが軽減される。また、この濃度算出装置によれば、補正値の演算頻度（更新頻度）が高まることで、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）に起因して第１センサ出力値および下流アンモニア濃度が変動した場合でも、早期に第１センサ出力値および下流アンモニア濃度を補正でき、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。

さらに、この濃度算出装置によれば、補正値の演算にあたり、選択還元触媒からアンモニアが供給されるため、補正値演算のための特別な処理（還元剤（尿素、アンモニアなど）の噴射処理）が不要となり、装置構成の複雑化を抑制できる。

次に、上述の濃度算出装置においては、第１センサ出力検出部と、第２センサ出力検出部と、出力換算値および濃度換算値のうち少なくとも一方を演算する換算値演算部と、を備え、補正値演算部は、第１センサ出力値と出力換算値との比較結果、または下流アンモニア濃度と濃度換算値との比較結果に基づいて、補正値を演算してもよい。

第１センサ出力検出部はフィルタ部の再生処理中の第１センサ出力値を検出する。第２センサ出力検出部は、フィルタ部の再生処理中の第２センサ出力値を検出する。換算値演算部は、第２センサ出力値を用いて、第１センサ出力値の換算値である出力換算値および下流アンモニア濃度の換算値である濃度換算値のうち少なくとも一方を演算する。

フィルタ部の再生処理中の第２センサ出力値を用いた演算により得られる出力換算値および濃度換算値は、フィルタ再生中に発生するアンモニアの影響により値が変化する。このため、第１センサ出力値と出力換算値との比較結果、または下流アンモニア濃度と濃度換算値との比較結果は、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）に応じて変化する。

つまり、第１センサ出力値と出力換算値との比較結果、または下流アンモニア濃度と濃度換算値との比較結果を用いることで、第１センサ出力値または下流アンモニア濃度を補正するための補正値を演算できる。

よって、この濃度算出装置によれば、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）に応じて、第１センサ出力値または下流アンモニア濃度を補正するための補正値を演算できる。
次に、上述の濃度算出装置においては、フィルタ部の再生処理中の第２センサ出力値が所定の閾値以上であるか否かを判定する出力値判定部が備えられ、補正値演算部は、出力値判定部にて第２センサ出力値が閾値以上であると判定される場合に、補正値を演算し、出力値判定部にて第２センサ出力値が閾値以上ではない判定される場合に、補正値を演算しない構成であってもよい。

フィルタ再生中の第２センサ出力値が閾値以上である場合には、フィルタ再生中に発生するアンモニアの量が一定以上である場合であり、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）が第１センサ出力値および第２センサ出力値の比較結果に与える影響が一定以上になる。つまり、フィルタ再生中の第２センサ出力値が閾値以上である場合には、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）の判定精度が向上し、より適切な補正値を演算することができる。

換言すれば、フィルタ再生中の第２センサ出力値が閾値以上である場合には、第１センサおよび第２センサのそれぞれに対してアンモニアが到達していると判定でき、そのときの第１センサ出力値および第２センサ出力値を用いて演算された補正値は、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）に応じた適切な値となる。

他方、フィルタ再生中の第２センサ出力値が閾値以上ではない場合には、第１センサおよび第２センサのうち少なくとも一方に対してアンモニアが到達していない可能性があり、そのときの第１センサ出力値および第２センサ出力値を用いて演算された補正値は、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）に応じた値ではない。

このため、フィルタ再生中の第２センサ出力値が閾値以上であるか否かによって、補正値を演算する場合と演算しない場合とを選択する構成を採ることで、常に補正値を演算する構成に比べて、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）に応じた適切な補正値を演算することが可能となる。

よって、この濃度算出装置によれば、補正値が不適切な値に設定されるのを抑制できるため、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。
次に、上述の濃度算出装置においては、第１センサはアンモニアセンサであり、第２センサはＮＯｘセンサであってもよい。

つまり、ＮＯｘセンサが出力するＮＯｘセンサ出力値は、ＮＯｘ濃度のみならずアンモニア濃度の変化に応じて変化することから、第２センサとして利用できる。
なお、第２センサは、第１センサとは別の補正用アンモニアセンサである構成であってもよい。このような補正用アンモニアセンサは、アンモニア濃度のみならず、ＮＯｘ濃度に応じてもセンサ出力値が変化する特性を有している。

次に、第１センサがアンモニアセンサであり、第２センサがＮＯｘセンサである上述の濃度算出装置においては、アンモニアセンサは、ＮＯｘセンサと一体化されたマルチセンサとして備えられる構成であってもよい。

このようにアンモニアセンサおよびＮＯｘセンサがマルチセンサとして備えられることで、各センサによるガス検出位置が遠く離れた構成ではなく、各センサによるガス検出位置が同一となる構成となるため、アンモニアセンサ出力値（第１センサ出力値）とＮＯｘセンサ出力値（第２センサ出力値）とが同一のガス状態に対する変化を示すことになる。

このようなアンモニアセンサ出力値（第１センサ出力値）およびＮＯｘセンサ出力値（第２センサ出力値）を用いることで、補正値を演算するにあたり、アンモニアセンサ（第１センサ）の状態（耐久劣化や被毒等）がより精度良く反映された補正値を得ることができる。

よって、この濃度算出装置によれば、アンモニアセンサ（第１センサ）の状態（耐久劣化や被毒等）がより精度良く反映された補正値を得ることができ、より一層、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。

次に、本発明の他の局面における濃度算出システムは、上述の濃度算出装置と、第１センサとしてのアンモニアセンサと、第２センサとしてのＮＯｘセンサと、を備える濃度算出システムである。

この濃度算出システムによれば、上述の濃度算出装置と同様に、補正値の演算タイミングがフューエルカット時に限定されないため、補正値の演算に際しての煩雑さが軽減される。

次に、本発明の他の局面における濃度算出方法は、内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するための浄化システムにおいて、第１センサの出力である第１センサ出力値に基づいて下流アンモニア濃度を算出する濃度算出方法であって、補正値演算ステップ、を備える。

浄化システムは、選択還元触媒と、還元剤供給部と、フィルタ部と、第１センサと、第２センサと、を備える。
選択還元触媒は、内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するために内燃機関の排気管に設置される。還元剤供給部は、選択還元触媒へ還元剤を供給する。フィルタ部は、排気ガスに含まれる粒子状物質を除去するために排気管に設置される。第１センサは、選択還元触媒およびフィルタ部を通過した排気ガスに含まれるアンモニアの濃度である下流アンモニア濃度を検出する。第２センサは、選択還元触媒およびフィルタ部を通過した排気ガスに含まれる成分であって下流アンモニア濃度とは異なる特定成分濃度を検出する。第２センサは、自身の出力である第２センサ出力値が特定成分濃度のみならず下流アンモニア濃度の変化に応じても変化する特性を有している。

補正値演算ステップでは、フィルタ部の再生処理中の第１センサ出力値および第２センサ出力値を用いて、第１センサ出力値または下流アンモニア濃度を補正するための補正値を演算する。

浄化システムにおいては、粒子状物質を捕集したフィルタ部の再生処理（燃焼により粒子状物質を除去する処理）を実行するために、排気ガスを高温にすることがある。このようなフィルタ再生中は、排気ガスが高温になるため、フィルタ部のみならず、選択還元触媒も高温状態となる。このようにして選択還元触媒が高温になると、選択還元触媒に吸着されたアンモニアが剥がれて、選択還元触媒の下流にアンモニアが流れる。このとき、そのアンモニアの影響により第１センサの第１センサ出力値が変化するとともに、第２センサの第２センサ出力値も変化する。なお、第１センサ出力値が変化する場合、第１センサ出力値に基づいて算出される下流アンモニア濃度も変化する。

濃度算出方法においては、補正値演算ステップにて、フィルタ部の再生処理中の第１センサ出力値および第２センサ出力値を用いて、第１センサ出力値または下流アンモニア濃度を補正するための補正値を演算する。

このように、フィルタ部の再生処理中の第１センサ出力値および第２センサ出力値を用いることで、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）の影響により第１センサ出力値および下流アンモニア濃度の変動が生じているか否かを判定できる。例えば、フィルタ部の再生処理中の第１センサ出力値と第２センサ出力値との比較結果を用いることで、第１センサ出力値または下流アンモニア濃度を補正するため補正値を演算できる。

この濃度算出方法においては、補正値演算にあたり、高温となった選択還元触媒から剥がれたアンモニアを用いるため、補正値演算のための特別な処理（還元剤（尿素、アンモニアなど）の噴射処理）が不要となる。また、この濃度算出方法は、選択還元触媒が高温状態であれば、任意のタイミングで補正値を演算できるため、補正値の演算タイミングがフューエルカット時に限定される場合に比べて、第２センサ出力値に影響を及ぼす特定成分が排気管に存在しないタイミングの選択が容易となる。

よって、この濃度算出方法によれば、補正値の演算タイミングがフューエルカット時に限定されないため、補正値の演算に際しての煩雑さが軽減される。また、この濃度算出方法によれば、補正値の演算頻度（更新頻度）が高まることで、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）に起因して第１センサ出力値および下流アンモニア濃度が変動した場合でも、早期に第１センサ出力値および下流アンモニア濃度を補正でき、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。

さらに、この濃度算出方法によれば、補正値の演算にあたり、選択還元触媒からアンモニアが供給されるため、補正値演算のための特別な処理（還元剤（尿素、アンモニアなど）の噴射処理）が不要となり、濃度算出方法が複雑化することを抑制できる。

本発明の濃度算出装置および濃度算出方法によれば、補正値の演算タイミングがフューエルカット時に限定されないため、補正値の演算に際しての煩雑さが軽減される。また、この濃度算出装置および濃度算出方法によれば、補正値の演算頻度（更新頻度）が高まることで、第１センサの状態（耐久劣化や被毒等）に起因して第１センサ出力値および下流アンモニア濃度が変動した場合でも、早期に第１センサ出力値および下流アンモニア濃度を補正でき、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。

尿素ＳＣＲシステムの概略構成を示す図である。 上流ＮＯｘセンサとＮＯｘセンサ制御装置の概略構成を示す図である。 マルチガスセンサとマルチガスセンサ制御装置の概略構成を示す図である。 アンモニア検出部の概略構成を示す展開図である。 第１実施形態の補正係数算出処理の処理内容を示すフローチャートである。 ＤＰＦ再生が開始された場合の、排ガス温度、下流ＮＯｘ出力値、下流アンモニア出力値のそれぞれの変化状態の一例を表すグラフである。 第２尿素ＳＣＲシステムの概略構成を示す図である。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
以下に本発明の第１実施形態を図面とともに説明する。

本発明が適用された実施形態の尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction ）システム１は、図１に示すように、酸化触媒２、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter ）３、ＳＣＲ触媒４、尿素水インジェクタ５、上流ＮＯｘセンサ６、ＮＯｘセンサ制御装置７、マルチガスセンサ８、マルチガスセンサ制御装置９および浄化制御装置１０を備える。

尿素ＳＣＲシステム１は、内燃機関５１（以下、ディーゼルエンジン５１ともいう）から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するための浄化システムの一例である。
酸化触媒２は、ディーゼルエンジン５１の排気管５２を介して、ディーゼルエンジン５１から排出される排気ガスを取り込み、取り込んだ排気ガス中のＮＯｘの酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ_２）を生成する。

ＳＣＲ触媒４は、上流側から供給される尿素をアンモニアに加水分解し、排気管５２を介して、酸化触媒２から排出される排気ガスを取り込み、取り込んだ排気ガス中のＮＯｘをこのアンモニアで還元する触媒として作用し、ＮＯｘを窒素ガスと水蒸気に転換する。これによりＳＣＲ触媒４は、ＮＯｘが還元された排気ガスを排出する。つまり、ＳＣＲ触媒４は、ディーゼルエンジン５１から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するために排気管５２に設置されている。

ＤＰＦ３は、排気管５２を介して、ＳＣＲ触媒４から排出される排気ガスを取り込み、取り込んだ排気ガス中の粒子状物質を除去する。つまり、ＤＰＦ３は、粒子状物質を捕集して排気ガスから粒子状物質を除去するために排気管５２に設置されている。

尿素水インジェクタ５は、排気管５２における酸化触媒２とＳＣＲ触媒４との間に設置され、尿素水を排気ガス中に噴射する。噴射された尿素水は高温下で加水分解され、これによりアンモニアガスが生成される。このアンモニアガスは、ＮＯｘ還元の還元剤として用いられる。つまり、尿素水インジェクタ５は、ＳＣＲ触媒４に対して還元剤としての尿素水を供給するために備えられている。

上流ＮＯｘセンサ６は、排気管５２における酸化触媒２とＳＣＲ触媒４との間に設置され、酸化触媒２から排出された排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出する。
ＮＯｘセンサ制御装置７は、上流ＮＯｘセンサ６を制御するとともに、上流ＮＯｘセンサ６の検出結果に基づいて、酸化触媒２から排出された排気ガス中のＮＯｘ濃度（以下、上流ＮＯｘ濃度ともいう）を算出する。ＮＯｘセンサ制御装置７は、通信線を介して、浄化制御装置１０との間でデータを送受信することが可能に構成されており、上流ＮＯｘ濃度を示す上流ＮＯｘ濃度情報を浄化制御装置１０へ送信する。

マルチガスセンサ８は、排気管５２におけるＤＰＦ３の下流側に設置され、ＤＰＦ３から排出された排気ガス中のＮＯｘ濃度と下流アンモニア濃度を検出する。
マルチガスセンサ制御装置９は、マルチガスセンサ８を制御するとともに、マルチガスセンサ８の検出結果に基づいて、ＤＰＦ３から排出された排気ガス中のＮＯｘ濃度（以下、下流ＮＯｘ濃度ともいう）と、酸素濃度（以下、下流酸素濃度ともいう）と、アンモニア濃度（以下、下流アンモニア濃度ともいう）を算出する。マルチガスセンサ制御装置９は、通信線を介して、浄化制御装置１０との間でデータを送受信することが可能に構成されており、下流ＮＯｘ濃度を示す下流ＮＯｘ濃度情報と、下流アンモニア濃度を示す下流アンモニア濃度情報を浄化制御装置１０へ送信する。

浄化制御装置１０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３および信号入出力部２４などを備えるマイクロコンピュータを主要部として構成されている。信号入出力部２４には、尿素水インジェクタ５、ＮＯｘセンサ制御装置７およびマルチガスセンサ制御装置９が接続される。

浄化制御装置１０は、通信線を介して、ＮＯｘセンサ制御装置７およびマルチガスセンサ制御装置９との間でデータを送受信することが可能に構成されている。さらに浄化制御装置１０は、通信線を介して、ディーゼルエンジン５１を制御する電子制御装置５３との間でデータを送受信することが可能に構成されている。以下、電子制御装置５３をエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）５３という。

［１−２．上流ＮＯｘセンサ］
上流ＮＯｘセンサ６は、図２に示すように、絶縁層１１３、固体電解質層１１４、絶縁層１１５、固体電解質層１１６、絶縁層１１７、固体電解質層１１８、絶縁層１１９および絶縁層１２０が順次積層されて構成されている。絶縁層１１３，１１５，１１７，１１９，１２０は、アルミナを主体として形成されている。固体電解質層１１４，１１６，１１８は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。

上流ＮＯｘセンサ６は、固体電解質層１１４と固体電解質層１１６との間に形成される第１測定室１２１を備える。上流ＮＯｘセンサ６は、先端側にＮＯｘ検出部１０１を備えている。ＮＯｘ検出部１０１は、拡散抵抗体１２２を介して、外部から第１測定室１２１の内部に排気ガスを導入するように構成されている。拡散抵抗体１２２は、固体電解質層１１４と固体電解質層１１６との間のうち、第１測定室１２１に隣接する位置に配置されている。拡散抵抗体１２２は、アルミナ等の多孔質材料で形成されている。

上流ＮＯｘセンサ６は、第２測定室１４８を備える。第２測定室１４８は、固体電解質層１１４と固体電解質層１１８との間で、絶縁層１１５、固体電解質層１１６および絶縁層１１７を貫通して形成される。上流ＮＯｘセンサ６は、第１測定室１２１から拡散抵抗体１２３を介して排出された排気ガスを第２測定室１４８の内部に導入するように構成されている。拡散抵抗体１２３は、固体電解質層１１４と固体電解質層１１６との間のうち、第１測定室１２１に隣接する領域であって拡散抵抗体１２２とは反対側の領域に配置されている。拡散抵抗体１２３は、アルミナ等の多孔質材料で形成されている。

上流ＮＯｘセンサ６は、第１ポンピングセル１３０を備える。第１ポンピングセル１３０は、固体電解質層１１４と、ポンピング電極１３１，１３２を備える。ポンピング電極１３１，１３２は、白金を主体として形成されている。ポンピング電極１３１は、固体電解質層１１４において第１測定室１２１と接触する面上に配置される。ポンピング電極１３１における第１測定室１２１側の表面は、多孔質体からなる保護層１３３によって覆われる。ポンピング電極１３２は、固体電解質層１１４を挟んでポンピング電極１３１とは反対側で固体電解質層１１４の面上に配置される。ポンピング電極１３２が配置された領域とその周辺の領域の絶縁層１１３は除去され、絶縁層１１３の代わりに多孔質体１３４が充填される。多孔質体１３４は、ポンピング電極１３２と外部との間でガス（酸素）の出入りを可能とする。

上流ＮＯｘセンサ６は、酸素濃度検出セル１４０を備える。酸素濃度検出セル１４０は、固体電解質層１１６と、検知電極１４１と、基準電極１４２を備える。検知電極１４１と基準電極１４２は、白金を主体として形成されている。検知電極１４１は、第１測定室１２１内においてポンピング電極１３１よりも下流側（すなわち、拡散抵抗体１２２よりも拡散抵抗体１２３に近い側）になるようにして、固体電解質層１１６における第１測定室１２１と接触する面上に配置される。基準電極１４２は、固体電解質層１１６を挟んで検知電極１４１とは反対側で固体電解質層１１６の面上に配置される。

上流ＮＯｘセンサ６は、基準酸素室１４６を備える。基準酸素室１４６は、固体電解質層１１６と固体電解質層１１８との間で基準電極１４２と接触するようにして形成されている。基準酸素室１４６の内部には、多孔質体が充填されている。

上流ＮＯｘセンサ６は、第２ポンピングセル１５０を備える。第２ポンピングセル１５０は、固体電解質層１１８と、ポンピング電極１５１，１５２を備える。ポンピング電極１５１，１５２は、白金を主体として形成されている。ポンピング電極１５１は、固体電解質層１１８において第２測定室１４８と接触する面上に配置される。ポンピング電極１５２は、基準酸素室１４６を挟んで基準電極１４２とは反対側で固体電解質層１１８の面上に配置される。

上流ＮＯｘセンサ６は、ヒータ１６０を備える。ヒータ１６０は、白金を主体として形成され、通電されることで発熱する発熱抵抗体であり、絶縁層１１９と絶縁層１２０との間に配置される。

ＮＯｘセンサ制御装置７は、制御回路１８０と、マイクロコンピュータ１９０（以下、マイコン１９０という）を備える。
制御回路１８０は、回路基板上に配置されたアナログ回路である。制御回路１８０は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１、Ｖｓ検出回路１８２、基準電圧比較回路１８３、Ｉｃｐ供給回路１８４、Ｖｐ２印加回路１８５、Ｉｐ２検出回路１８６およびヒータ駆動回路１８７を備える。

そして、ポンピング電極１３１、検知電極１４１およびポンピング電極１５１は、基準電位に接続される。ポンピング電極１３２は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１に接続される。基準電極１４２は、Ｖｓ検出回路１８２とＩｃｐ供給回路１８４に接続される。ポンピング電極１５２は、Ｖｐ２印加回路１８５とＩｐ２検出回路１８６に接続される。ヒータ１６０は、ヒータ駆動回路１８７に接続される。

Ｉｐ１ドライブ回路１８１は、ポンピング電極１３１とポンピング電極１３２との間に第１ポンピング電流Ｉｐ１を供給するとともに、供給した第１ポンピング電流Ｉｐ１を検出する。

Ｖｓ検出回路１８２は、検知電極１４１と基準電極１４２との間の電圧Ｖｓを検出し、検出した結果を基準電圧比較回路１８３へ出力する。
基準電圧比較回路１８３は、基準電圧（例えば、４２５ｍＶ）とＶｓ検出回路１８２の出力（電圧Ｖｓ）とを比較し、比較結果をＩｐ１ドライブ回路１８１へ出力する。そしてＩｐ１ドライブ回路１８１は、電圧Ｖｓが基準電圧と等しくなるように、第１ポンピング電流Ｉｐ１の流れる向きと第１ポンピング電流Ｉｐ１の大きさとを制御するとともに、第１測定室１２１内の酸素濃度を、ＮＯｘが分解しない程度の所定値に調整する。

Ｉｃｐ供給回路１８４は、検知電極１４１と基準電極１４２との間に微弱な電流Ｉｃｐを流す。これにより、酸素が第１測定室１２１から固体電解質層１１６を介して基準酸素室１４６に送り込まれるため、基準酸素室１４６は、基準となる所定の酸素濃度に設定される。

Ｖｐ２印加回路１８５は、ポンピング電極１５１とポンピング電極１５２との間に、一定電圧Ｖｐ２（例えば、４５０ｍＶ）を印加する。これにより、第２測定室１４８では、第２ポンピングセル１５０を構成するポンピング電極１５１，１５２の触媒作用によって、ＮＯｘが解離（還元）される。この解離により得られた酸素イオンがポンピング電極１５１とポンピング電極１５２との間の固体電解質層１１８を移動することにより第２ポンピング電流Ｉｐ２が流れる。Ｉｐ２検出回路１８６は、第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出する。

ヒータ駆動回路１８７は、発熱抵抗体であるヒータ１６０の一端にヒータ通電用の正電圧を印加するともに、ヒータ１６０の他端にヒータ通電用の負電圧を印加することにより、ヒータ１６０を駆動する。

マイコン１９０は、ＣＰＵ１９１、ＲＯＭ１９２、ＲＡＭ１９３および信号入出力部１９４を備える。
ＣＰＵ１９１は、ＲＯＭ１９２に記憶されたプログラムに基づいて、上流ＮＯｘセンサ６を制御するための処理を実行する。信号入出力部１９４は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１、Ｖｓ検出回路１８２、Ｉｐ２検出回路１８６およびヒータ駆動回路１８７に接続される。

ＣＰＵ１９１は、第１ポンピングセル１３０のポンピング動作により第１測定室１２１の酸素濃度を調整し、第２測定室１４８の酸素濃度をＮＯｘ検知が可能なＮＯｘ検知用濃度に設定して、第２ポンピング電流Ｉｐ２の電流値に基づきＮＯｘ濃度を算出する。またＣＰＵ１９１は、信号入出力部１９４を介してヒータ駆動回路１８７へ駆動信号を出力することによりヒータ１６０を制御する。

［１−３．マルチガスセンサ］
マルチガスセンサ８は、図３に示すように、ＮＯｘ検出部２０１と、アンモニア検出部２０２を備える。

ＮＯｘ検出部２０１は、上流ＮＯｘセンサ６の絶縁層１１３上に固体電解質層１１２が積層され、更に固体電解質層１１２上に絶縁層１１１が積層された点以外は上流ＮＯｘセンサ６と同一である。絶縁層１１１は、アルミナを主体として形成されている。固体電解質層１１２は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。

つまり、マルチガスセンサ８のＮＯｘ検出部２０１は、ＳＣＲ触媒４およびＤＰＦ３を通過した排気ガスに含まれるＮＯｘの濃度（下流ＮＯｘ濃度）を検出するために備えられている。

アンモニア検出部２０２は、検知電極２１１と、基準電極２１２と、選択反応層２１３と、拡散層２１４を備える。
検知電極２１１と基準電極２１２は、図４に示すように、固体電解質層１１２の上において互いに離間するように配置される。検知電極２１１は、金を主成分とする材料で形成される。基準電極２１２は、白金を主成分とする材料で形成される。基準電極２１２よりも検知電極２１１の方がアンモニアとの反応性が高いため、検知電極２１１と基準電極２１２との間で起電力が生じる。

選択反応層２１３は、金属酸化物を主成分として形成され、検知電極２１１と基準電極２１２を覆うようにして配置される。選択反応層２１３は、アンモニア以外の可燃性ガス成分を燃焼させる機能を有する。すなわち、アンモニア検出部２０２は、選択反応層２１３により、可燃性ガス成分の影響を受けずに排気ガス中のアンモニアを検出することができる。

拡散層２１４は、多孔質材料で形成され、選択反応層２１３を覆うようにして配置される。拡散層２１４は、外部からアンモニア検出部２０２に流入する排気ガスの拡散速度を調整可能に構成される。

つまり、マルチガスセンサ８のアンモニア検出部２０２は、ＳＣＲ触媒４およびＤＰＦ３を通過した排気ガスに含まれるアンモニアの濃度（下流アンモニア濃度）を検出するために備えられている。

図３に示すように、マルチガスセンサ制御装置９は、制御回路２２０とマイコン２３０を備える。
制御回路２２０は、起電力検出回路２２１が追加された点が、ＮＯｘセンサ制御装置７の制御回路１８０と異なる。起電力検出回路２２１は、検知電極２１１と基準電極２１２との間の起電力（以下、アンモニア起電力ＥＭＦという）を検出し、検出結果を示す信号をマイコン２３０へ出力する。

マイコン２３０は、ＣＰＵ２３１、ＲＯＭ２３２、ＲＡＭ２３３、ＥＥＰＲＯＭ２３４および信号入出力部２３５を備える。
ＣＰＵ２３１は、ＲＯＭ２３２に記憶されたプログラムに基づいて、マルチガスセンサ８を制御するための処理を実行する。信号入出力部２３５は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１、Ｖｓ検出回路１８２、Ｉｐ２検出回路１８６、ヒータ駆動回路１８７および起電力検出回路２２１に接続される。

ＣＰＵ２３１は、ＣＰＵ１９１と同様にして、ＮＯｘ濃度を算出する。またＣＰＵ２３１は、第１ポンピング電流Ｉｐ１の通電方向および電流値に基づいて酸素濃度を算出する。

またＣＰＵ２３１は、アンモニア起電力ＥＭＦとアンモニア濃度との対応関係を示すアンモニア濃度変換式を用いて、アンモニア起電力ＥＭＦをアンモニア濃度に変換することによりアンモニア濃度を算出する。アンモニア濃度変換式は、オフセット値と傾きを係数とし、アンモニア起電力ＥＭＦを変数とする一次式である。アンモニア濃度変換式のオフセット値および傾きは、それぞれ予め定められた数値がＥＥＰＲＯＭ２３４に記憶されている。

なお、ＣＰＵ２３１は、検出したアンモニア起電力ＥＭＦの値（以下、下流アンモニア出力値Ｓａともいう）を補正するためのアンモニア出力補正処理を実行する。具体的には、検出した下流アンモニア出力値Ｓａに対してＧａｉｎ補正係数を乗算することで、補正後の下流アンモニア出力値Ｓａを得る。

Ｇａｉｎ補正係数は、マルチガスセンサ８のアンモニア検出部２０２の状態（劣化状態、被毒状態など）に応じて定められる補正値である。アンモニア検出部２０２のセンサ出力であるアンモニア起電力ＥＭＦの値（下流アンモニア出力値Ｓａ）は、アンモニア検出部２０２の状態に応じて変動することがある。そのため、その変動の影響を低減するために、アンモニア検出部２０２の状態に応じて定められる補正値がＧａｉｎ補正係数として設定されている。

このため、ＣＰＵ２３１は、アンモニア起電力ＥＭＦの値（下流アンモニア出力値Ｓａ）とアンモニア濃度変換式を用いてアンモニア濃度を算出する際には、下流アンモニア出力値Ｓａとして補正後の下流アンモニア出力値Ｓａを利用する。

またＣＰＵ２３１は、信号入出力部２３５を介してヒータ駆動回路１８７へ駆動信号を出力することによりヒータ１６０を制御する。
マルチガスセンサ制御装置９のマイコン２３０は、各種処理を実行しており、その１つとして補正係数算出処理を実行する。

［１−４．補正係数算出処理］
ここで、補正係数算出処理の手順を説明する。補正係数算出処理は、マルチガスセンサ制御装置９のマイコン２３０が起動した直後に、その処理を開始する。

図５は、補正係数算出処理の処理内容を示すフローチャートである。
補正係数算出処理が実行されると、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）にて、ＤＰＦ再生処理中であるか否かを判定し、肯定判定するとＳ１２０に移行し、否定判定するとＳ１３０に移行する。なお、Ｓ１１０では、浄化制御装置１０から受信したＤＰＦ再生信号がオン状態である場合に、ＤＰＦ再生中であると判断し、ＤＰＦ再生信号がオフ状態である場合に、ＤＰＦ再生中ではないと判断する。

ＤＰＦ再生信号は、ＤＰＦ再生処理中であるか否かを示す信号であり、ＤＰＦ再生中の場合には電圧がハイレベル（オン状態）となり、ＤＰＦ再生中ではない場合には電圧がローレベル（オフ状態）となる。ＤＰＦ信号は、エンジンＥＣＵ５３から浄化制御装置１０へ送信され、更に、浄化制御装置１０からマルチガスセンサ制御装置９へ送信される。

ＤＰＦ再生処理は、エンジンＥＣＵ５３で実行される各種制御処理の１つである。ＤＰＦ再生処理を実行するエンジンＥＣＵ５３は、例えば、内燃機関の運転状態を制御して排気ガスの温度を上昇させる処理を行い、排気ガスによってＤＰＦ３を高温状態に制御する。なお、ＤＰＦ再生処理は、ＤＰＦ３を高温状態に制御することで、ＤＰＦ３に捕集された粒子状物質を燃焼により除去し、ＤＰＦ３における粒子状物質の捕集能力を改善することで、ＤＰＦ３を再生する処理である。

このようなＤＰＦ再生処理の実行中は、排気ガスが高温になるため、ＤＰＦ３のみならず、ＳＣＲ触媒４も高温状態となる。この場合、ＳＣＲ触媒４に吸着されたアンモニアが剥がれて、排気管におけるＳＣＲ触媒４の下流領域にアンモニアが流れる。このとき、そのアンモニアの影響により、マルチガスセンサ８で検出された下流アンモニア出力値Ｓａが変化するとともに、マルチガスセンサ８で検出されたＮＯｘ出力値が変化する。

このことから、Ｓ１１０では、ＤＰＦ再生処理中であるか否かを判定することで、ＳＣＲ触媒４が高温状態であるか否かを判定している。
Ｓ１１０で肯定判定されてＳ１２０に移行すると、Ｓ１２０では、マルチガスセンサ８で検出されたＮＯｘ出力値（以下、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎともいう）および下流アンモニア出力値Ｓａの記録処理（保存処理）を開始する。Ｓ１２０が終了すると、Ｓ１４０に移行する。

Ｓ１１０で否定判定されてＳ１３０に移行すると、Ｓ１３０では、マルチガスセンサ８で検出されたＮＯｘ出力値（以下、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎともいう）および下流アンモニア出力値Ｓａの記録処理（保存処理）を停止する。Ｓ１３０が終了すると、再びＳ１１０に移行する。

Ｓ１２０が終了すると、Ｓ１４０では、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎが予め定められた判定値Ａｔｈ（本実施形態では、ＮＯｘ濃度が１００［ｐｐｍ］であるときの第２ポンピング電流Ｉｐ２の電流値）以上であるか否かを判定し、肯定判定するとＳ１５０に移行し、否定判定すると再びＳ１１０に移行する。

Ｓ１４０で肯定判定されてＳ１５０に移行すると、Ｓ１５０では、マルチガスセンサ８で検出された下流アンモニア出力値Ｓａがピーク値を過ぎたか否かを判定し、肯定判定するとＳ１６０に移行し、否定判定すると再びＳ１１０に移行する。

Ｓ１５０で肯定判定されてＳ１６０に移行すると、Ｓ１６０では、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａのそれぞれのピーク値が各値に応じた予め定められた有効判定範囲に含まれるか否かを判定し、肯定判定するとＳ１７０に移行し、否定判定するとＳ１９０に移行する。なお、Ｓ１６０では、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａの両者が有効判定範囲に含まれる場合には、肯定判定し、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａのうち少なくとも一方が有効判定範囲に含まれない場合には、否定判定する。

本実施形態では、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎのピーク値に対応する有効判定範囲は「下流アンモニア濃度が１００〜３００［ｐｐｍ］の範囲内であるときの第２ポンピング電流Ｉｐ２の電流値が採りうる範囲」に予め設定されている。また、下流アンモニア濃度のピーク値に対応する有効判定範囲は、「下流アンモニア濃度が１００〜３００［ｐｐｍ］の範囲内であるときのアンモニア起電力ＥＭＦの値が採りうる範囲」に予め設定されている。

Ｓ１６０で肯定判定されてＳ１７０に移行すると、Ｓ１７０では、マルチガスセンサ８で検出された下流ＮＯｘ出力値Ｓｎのピーク値を用いて、下流アンモニア出力値Ｓａに相当する換算値である下流アンモニア換算値Ｃａを演算する。

なお、マルチガスセンサ８のＮＯｘ検出部２０１は、ＮＯｘ濃度のみならずアンモニア濃度の変化に応じても第２ポンピング電流Ｉｐ２が変動する特性を有する。このため、マルチガスセンサ８で検出された下流ＮＯｘ出力値Ｓｎは、下流アンモニア換算値Ｃａを得ることにも利用できる。例えば、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎと下流アンモニア換算値Ｃａとの相関関係を表した数値変換手段（マップあるいは演算式など）を予め準備しておき、その数値変換手段に基づいて下流ＮＯｘ出力値Ｓｎのピーク値に対応する下流アンモニア換算値Ｃａを演算することで、下流アンモニア換算値Ｃａのピーク値を得ることができる。

次のＳ１８０では、マルチガスセンサ８で検出された下流アンモニア出力値Ｓａのピーク値と、Ｓ１７０で得られた下流アンモニア換算値Ｃａのピーク値と、を用いて、Ｇａｉｎ補正係数を算出するとともに、算出結果であるＧａｉｎ補正係数をマルチガスセンサ制御装置９のＲＡＭまたは記憶部（ハードディスクなど。図示省略。）に記憶する。具体的には、下流アンモニア換算値Ｃａのピーク値を下流アンモニア出力値Ｓａのピーク値で除算して得られる値をＧａｉｎ補正係数として記憶する。

次のＳ１９０では、複数のＧａｉｎ補正係数を記憶したか否かを判定し、肯定判定するとＳ２００に移行し、否定判定すると再びＳ１１０に移行する。
なお、本実施形態では、１回のＤＰＦ再生処理において１個の算出結果（Ｇａｉｎ補正係数）を得られる構成であるが、算出誤差が生じる可能性があるため、１個の算出結果（Ｇａｉｎ補正係数）をそのまま利用することはしない。つまり、複数回のＤＰＦ再生処理を通じて得られた複数の算出結果（Ｇａｉｎ補正係数）を用いてＧａｉｎ補正係数を更新することで、算出誤差の影響を低減している。そのため、補正係数算出処理では、複数のＧａｉｎ補正係数を記憶したか否かを判定するステップ（Ｓ１９０）を備えている。

Ｓ１９０で肯定判定されてＳ２００に移行すると、Ｓ２００では、複数のＧａｉｎ補正係数の平均値を算出する。このときの平均値の算出方法としては、移動平均、加重平均、相加平均などを用いてもよい。また、例えば、平均値の算出に用いるＧａｉｎ補正係数の個数を予め定めてもよい。

次のＳ２１０では、補正後の下流アンモニア出力値Ｓａの演算に用いるＧａｉｎ補正係数を更新する。具体的には、Ｓ２００で算出したＧａｉｎ補正係数の平均値を、補正後の下流アンモニア出力値Ｓａの演算に用いるＧａｉｎ補正係数に設定する。

Ｓ２１０が終了すると、再びＳ１１０に移行する。
この補正係数算出処理は、マルチガスセンサ制御装置９のマイコン２３０が停止するまで、上述の処理を継続する。つまり、ＤＰＦ再生処理が実施される毎に、マルチガスセンサ８で検出された下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａが有効判定範囲であるか否かを判定し、有効判定範囲である場合には、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａに基づいてＧａｉｎ補正係数の算出が実施される。そして、複数のＧａｉｎ補正係数が記憶されると、複数のＧａｉｎ補正係数の平均値を用いて、補正後の下流アンモニア出力値Ｓａの演算に用いるＧａｉｎ補正係数に設定する。

次に、図６は、ＤＰＦ再生が開始された場合の、排ガス温度、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎ、下流アンモニア換算値Ｃａ、下流アンモニア出力値Ｓａのそれぞれの変化状態の一例を表すグラフである。

なお、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎは、第２ポンピング電流Ｉｐ２の値である。下流アンモニア換算値Ｃａは、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎに基づき演算された下流アンモニア出力値Ｓａの換算値である。下流アンモニア出力値Ｓａは、アンモニア起電力ＥＭＦの値である。

図６に示す変化状態では、時刻ｔ１でＤＰＦ再生が開始されて、その後、排ガス温度が徐々に上昇していき、時刻ｔ２で排ガス温度が所定値を超えると、その後、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａがそれぞれ上昇する。このあと、時刻ｔ３で下流ＮＯｘ出力値Ｓｎが判定値Ａｔｈを超えて、時刻ｔ４で下流アンモニア出力値Ｓａがピーク値となる。このあと、時刻ｔ５までの期間中に、時刻ｔ４での下流ＮＯｘ出力値Ｓｎのピーク値に基づき下流アンモニア換算値Ｃａが演算されるとともにＧａｉｎ補正係数が演算され、さらに、複数のＧａｉｎ補正係数の平均値が算出され、時刻ｔ５でＧａｉｎ補正係数の平均値を用いてＧａｉｎ補正係数が更新される。

なお、図６では、下流アンモニア出力値Ｓａが下流アンモニア換算値Ｃａよりも小さい値を示しており、マルチガスセンサ８のアンモニア検出部２０２の状態（劣化状態、被毒状態など）に起因して、下流アンモニア出力値Ｓａが変動している状態を示している。このような状態に応じてＧａｉｎ補正係数が更新されて、そのＧａｉｎ補正係数を用いて下流アンモニア出力値Ｓａを補正することで、下流アンモニア出力値Ｓａを用いてアンモニア濃度を算出するにあたり、算出誤差を低減できる。

［１−５．効果］
以上説明したように、本実施形態のマルチガスセンサ制御装置９は、補正係数算出処理の実行時にＤＰＦ再生処理中と判定された場合（Ｓ１１０で肯定判定）に、マルチガスセンサ８で検出された下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａの記録処理（保存処理）を開始する（Ｓ１２０）。

そして、マルチガスセンサ制御装置９は、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎのピーク値を用いて下流アンモニア換算値Ｃａを演算し（Ｓ１７０）、下流アンモニア換算値Ｃａと下流アンモニア出力値Ｓａとの比較結果に基づいてＧａｉｎ補正係数を算出する（Ｓ１８０）。

このように、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎを用いて下流アンモニア換算値Ｃａを演算して、下流アンモニア換算値Ｃａと下流アンモニア出力値Ｓａとを比較することで、マルチガスセンサ８のアンモニア検出部２０２の状態（耐久劣化や被毒等）の影響により下流アンモニア出力値Ｓａの変動が生じているか否かを判定できる。つまり、下流アンモニア換算値Ｃａと下流アンモニア出力値Ｓａとを比較することで、アンモニア検出部２０２の状態に応じてＧａｉｎ補正係数を演算できる。

また、マルチガスセンサ制御装置９は、Ｇａｉｎ補正係数の演算にあたり、高温となったＳＣＲ触媒４から剥がれたアンモニアを用いるため、Ｇａｉｎ補正係数の演算のための特別な処理（還元剤（尿素、アンモニアなど）の噴射処理）が不要となる。

また、マルチガスセンサ制御装置９は、ＳＣＲ触媒４が高温状態であれば、任意のタイミングでＧａｉｎ補正係数を演算できるため、Ｇａｉｎ補正係数の演算タイミングがフューエルカット時に限定される場合に比べて、ＮＯｘが排気管５２に存在しないタイミングの選択が容易となる。

よって、マルチガスセンサ制御装置９によれば、Ｇａｉｎ補正係数の演算タイミングがフューエルカット時に限定されないため、Ｇａｉｎ補正係数の演算に際しての煩雑さが軽減される。また、マルチガスセンサ制御装置９によれば、Ｇａｉｎ補正係数の演算頻度（更新頻度）が高まることで、マルチガスセンサ８のアンモニア検出部２０２の状態（耐久劣化や被毒等）に起因して下流アンモニア出力値Ｓａが変動した場合でも、早期に下流アンモニア出力値Ｓａを補正でき、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。

さらに、マルチガスセンサ制御装置９によれば、Ｇａｉｎ補正係数の演算にあたり、ＳＣＲ触媒４からアンモニアが供給されるため、Ｇａｉｎ補正係数の演算のための特別な処理（還元剤（尿素、アンモニアなど）の噴射処理）が不要となり、装置構成の複雑化を抑制できる。

次に、マルチガスセンサ制御装置９においては、下流アンモニア濃度に応じて変化する状態量として、マルチガスセンサ８のＮＯｘ検出部２０１のセンサ出力（下流ＮＯｘ出力）を検出している。そして、下流アンモニア出力値Ｓａを検出するアンモニア検出部２０２は、ＮＯｘ検出部２０１と一体化されたマルチガスセンサ８として備えられる。

このようにアンモニア検出部２０２およびＮＯｘ検出部２０１が、マルチガスセンサ８として一体的に備えられることで、各検出部によるガス検出位置が遠く離れた構成ではなく、各検出部によるガス検出位置が同一となる構成となる。これにより、アンモニア検出部２０２の下流アンモニア出力値Ｓａと、ＮＯｘ検出部２０１の下流ＮＯｘ出力値Ｓｎとが、同一のガス状態に対する変化を示すことになる。

このような下流ＮＯｘ出力値Ｓｎを用いて演算されたＧａｉｎ補正係数を用いることで、下流アンモニア換算値Ｃａと下流アンモニア出力値Ｓａとの比較結果に基づいてＧａｉｎ補正係数を演算するにあたり、アンモニア検出部２０２の状態（耐久劣化や被毒等）がより精度良く反映されたＧａｉｎ補正係数を得ることができる。

よって、マルチガスセンサ制御装置９によれば、アンモニア検出部２０２の状態（耐久劣化や被毒等）がより精度良く反映されたＧａｉｎ補正係数を得ることができ、より一層、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。

次に、マルチガスセンサ制御装置９においては、マイコン２３０は、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａのそれぞれのピーク値が各値に応じた予め定められた有効判定範囲に含まれるか否かを判定し（Ｓ１６０）、判定結果に応じて、そのときの下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａを用いたＧａｉｎ補正係数の演算を許容または禁止するように構成されている。

マイコン２３０は、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａの両者が有効判定範囲に含まれると判定されると（Ｓ１６０で肯定判定）、そのときの下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａ（詳細には、下流アンモニア換算値Ｃａ）を用いたＧａｉｎ補正係数の演算（Ｓ１７０、Ｓ１８０）を許容する。

つまり、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａの両者が有効判定範囲に含まれる場合には、アンモニア検出部２０２およびＮＯｘ検出部２０１のそれぞれに対してアンモニアが到達していると判定できる。このため、そのときの下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａ（詳細には、下流アンモニア換算値Ｃａ）を用いて演算されたＧａｉｎ補正係数は、アンモニア検出部２０２の状態（耐久劣化や被毒等）に応じた適切な値となる。

また、マイコン２３０は、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａのうち少なくとも一方が有効判定範囲に含まれないと判定されると（Ｓ１６０で否定判定）、そのときの下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａを用いたＧａｉｎ補正係数の演算を禁止する。

つまり、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａのうち少なくとも一方が有効判定範囲に含まれない場合には、アンモニア検出部２０２およびＮＯｘ検出部２０１のうち少なくとも一方に対してアンモニアが到達していない可能性がある。このため、そのときの下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａ（詳細には、下流アンモニア換算値Ｃａ）を用いて演算されたＧａｉｎ補正係数は、アンモニア検出部２０２の状態（耐久劣化や被毒等）に応じた値ではない。

そこで、マイコン２３０が、Ｓ１６０での判定結果に基づいて、そのときの下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａ（詳細には、下流アンモニア換算値Ｃａ）を用いたＧａｉｎ補正係数の演算を許容または禁止することで、アンモニア検出部２０２の状態（耐久劣化や被毒等）に応じた適切な値のＧａｉｎ補正係数を得ることができるとともに、Ｇａｉｎ補正係数が不適切な値に設定されることを抑制できる。

よって、マルチガスセンサ制御装置９によれば、Ｇａｉｎ補正係数が不適切な値に設定されるのを抑制できるため、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。
［１−６．文言の対応関係］
ここで、本実施形態における文言の対応関係について説明する。

尿素ＳＣＲシステム１が浄化システムの一例に相当し、マルチガスセンサ制御装置９が濃度算出装置の一例に相当する。
ＳＣＲ触媒４が選択還元触媒の一例に相当し、尿素水インジェクタ５が還元剤供給部の一例に相当し、ＤＰＦ３がフィルタ部の一例に相当し、マルチガスセンサ８がマルチセンサの一例に相当し、マルチガスセンサ８のアンモニア検出部２０２が第１センサ（アンモニアセンサ）の一例に相当し、マルチガスセンサ８のＮＯｘ検出部２０１が第２センサ（ＮＯｘセンサ）の一例に相当する。

Ｇａｉｎ補正係数が補正値の一例に相当し、Ｓ１２０を実行するマイコン２３０が第１センサ出力検出部および第２センサ出力検出部の一例に相当し、Ｓ１７０を実行するマイコン２３０が換算値演算部の一例に相当し、Ｓ１８０を実行するマイコン２３０が補正値演算部の一例に相当する。

Ｓ１７０が換算値演算ステップの一例に相当し、Ｓ１８０が補正値演算ステップの一例に相当する。
［２．第２実施形態］
上記の第１実施形態では、浄化システムの一例として、排気管５２において酸化触媒２、ＳＣＲ触媒４、ＤＰＦ３がこの順番に配置された構成の尿素ＳＣＲシステム１について説明したが、浄化システムはこのような構成に限定されるものではない。

そこで、第２実施形態として、リーンＮＯｘトラップ３０２（ＬＮＴ３０２）、ＤＰＦ３、ＳＣＲ触媒４がこの順番に配置されて構成されている第２尿素ＳＣＲシステム３０１について説明する。

なお、第２実施形態について説明するにあたり、第１実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。第１実施形態と同様な構成には同様な番号を付与する。
［２−１．第２尿素ＳＣＲシステム］
図７に示すように、第２尿素ＳＣＲシステム３０１は、ＬＮＴ３０２、ＤＰＦ３、ＳＣＲ触媒４、上流ＮＯｘセンサ６、ＮＯｘセンサ制御装置７、アンモニアセンサ３１１、下流ＮＯｘセンサ３１３、マルチガスセンサ制御装置９および浄化制御装置１０を備える。

なお、第２尿素ＳＣＲシステム３０１について説明するにあたり、第１実施形態の尿素ＳＣＲシステム１と同様な内容の説明は省略又は簡易化して説明する。なお、第１実施形態と同様な構成には同様な番号を付与する。

ＬＮＴ３０２は、ディーゼルエンジン５１の排気管５２を介して、ディーゼルエンジン５１から排出される排気ガスを取り込み、取り込んだ排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、吸蔵したＮＯｘを浄化する。

つまり、ＬＮＴ３０２は、ディーゼルエンジン５１のリーン燃焼時には、排気ガス中のＮＯｘを吸着（貯蔵）する機能を発揮する。また、ＬＮＴ３０２は、ディーゼルエンジン５１のリッチ燃焼時には、排気ガス中の水素（Ｈ_２）と一酸化炭素（ＣＯ）によって、吸着したＮＯｘを還元して、水（Ｈ_２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ_２）と窒素（Ｎ_２）へ浄化する。このとき、副生成物としてアンモニア（ＮＨ_３）が生成される。つまり、ＬＮＴ３０２は、リーン燃焼時にはＮＯｘ吸蔵機能を発揮し、リッチ燃焼時にはＮＯｘ浄化機能およびＮＨ_３生成機能を発揮する。

ＬＮＴ３０２で生成されたアンモニアは、ＳＣＲ触媒４でのＮＯｘ還元の還元剤として用いられる。つまり、ＬＮＴ３０２は、排気ガス中のＮＯｘを浄化するため、および、ＳＣＲ触媒４に対して還元剤としてのアンモニアを供給するために備えられている。

ＳＣＲ触媒４でのＮＯｘ還元を実行する際には、エンジンＥＣＵ５３が内燃機関の運転状態をリッチ燃焼に制御することで、ＬＮＴ３０２で還元剤としてのアンモニアが生成される。

アンモニアセンサ３１１および下流ＮＯｘセンサ３１３は、マルチガスセンサ８の代わりとして備えられている。つまり、アンモニアセンサ３１１は、アンモニア検出部２０２と同様の機能を有しており、下流ＮＯｘセンサ３１３は、ＮＯｘ検出部２０１と同様の機能を有している。

マルチガスセンサ制御装置９は、アンモニアセンサ３１１をアンモニア検出部２０２と同様に制御し、下流ＮＯｘセンサ３１３をＮＯｘ検出部２０１と同様に制御する。
マルチガスセンサ制御装置９のマイコン２３０は、第１実施形態と同様の補正係数算出処理を実行する。

つまり、マイコン２３０は、ＤＰＦ再生処理が実施される毎に、下流ＮＯｘセンサ３１３およびアンモニアセンサ３１１で検出された下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａが有効判定範囲であるか否かを判定し、有効判定範囲である場合には、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａに基づいてＧａｉｎ補正係数の算出が実施される。そして、複数のＧａｉｎ補正係数が記憶されると、複数のＧａｉｎ補正係数の平均値を用いて、補正後の下流アンモニア出力値Ｓａの演算に用いるＧａｉｎ補正係数に設定する。

［２−２．効果］
以上説明したように、第２実施形態のマルチガスセンサ制御装置９は、第１実施形態と同様に、補正係数算出処理の実行時にＤＰＦ再生処理中と判定された場合（Ｓ１１０で肯定判定）に、下流ＮＯｘセンサ３１３およびアンモニアセンサ３１１で検出された下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａの記録処理（保存処理）を開始する（Ｓ１２０）。

そして、マルチガスセンサ制御装置９は、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎのピーク値を用いて下流アンモニア換算値Ｃａを演算し（Ｓ１７０）、下流アンモニア換算値Ｃａと下流アンモニア出力値Ｓａとの比較結果に基づいてＧａｉｎ補正係数を算出する（Ｓ１８０）。

このように、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎを用いて下流アンモニア換算値Ｃａを演算して、下流アンモニア換算値Ｃａと下流アンモニア出力値Ｓａとを比較することで、アンモニアセンサ３１１の状態（耐久劣化や被毒等）の影響により下流アンモニア出力値Ｓａの変動が生じているか否かを判定できる。つまり、下流アンモニア換算値Ｃａと下流アンモニア出力値Ｓａとを比較することで、アンモニア検出部２０２の状態に応じてＧａｉｎ補正係数を演算できる。

また、マルチガスセンサ制御装置９は、Ｇａｉｎ補正係数の演算にあたり、高温となったＳＣＲ触媒４から剥がれたアンモニアを用いるため、Ｇａｉｎ補正係数の演算のための特別な処理（還元剤（尿素、アンモニアなど）の噴射処理）が不要となる。

また、マルチガスセンサ制御装置９は、ＳＣＲ触媒４が高温状態であれば、任意のタイミングでＧａｉｎ補正係数を演算できるため、Ｇａｉｎ補正係数の演算タイミングがフューエルカット時に限定される場合に比べて、ＮＯｘが排気管５２に存在しないタイミングの選択が容易となる。

よって、マルチガスセンサ制御装置９によれば、Ｇａｉｎ補正係数の演算タイミングがフューエルカット時に限定されないため、Ｇａｉｎ補正係数の演算に際しての煩雑さが軽減される。また、マルチガスセンサ制御装置９によれば、Ｇａｉｎ補正係数の演算頻度（更新頻度）が高まることで、マルチガスセンサ８のアンモニア検出部２０２の状態（耐久劣化や被毒等）に起因して下流アンモニア出力値Ｓａが変動した場合でも、早期に下流アンモニア出力値Ｓａを補正でき、アンモニア濃度の検出精度の低下を抑制できる。

さらに、マルチガスセンサ制御装置９によれば、Ｇａｉｎ補正係数の演算にあたり、ＳＣＲ触媒４からアンモニアが供給されるため、Ｇａｉｎ補正係数の演算のための特別な処理（還元剤（尿素、アンモニアなど）の噴射処理）が不要となり、装置構成の複雑化を抑制できる。

［２−３．文言の対応関係］
ここで、本実施形態における文言の対応関係について説明する。
第２尿素ＳＣＲシステム３０１が浄化システムの一例に相当し、マルチガスセンサ制御装置９が濃度算出装置の一例に相当する。

ＳＣＲ触媒４が選択還元触媒の一例に相当し、リーンＮＯｘトラップ３０２（ＬＮＴ３０２）が還元剤供給部の一例に相当し、ＤＰＦ３がフィルタ部の一例に相当し、アンモニアセンサ３１１が第１センサ（アンモニアセンサ）の一例に相当し、下流ＮＯｘセンサ３１３が第２センサ（ＮＯｘセンサ）の一例に相当する。

Ｇａｉｎ補正係数が補正値の一例に相当し、Ｓ１２０を実行するマイコン２３０が第１センサ出力検出部および第２センサ出力検出部の一例に相当し、Ｓ１７０を実行するマイコン２３０が換算値演算部の一例に相当し、Ｓ１８０を実行するマイコン２３０が補正値演算部の一例に相当する。

Ｓ１７０が換算値演算ステップの一例に相当し、Ｓ１８０が補正値演算ステップの一例に相当する。
［３．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。

上記の実施形態では、下流アンモニア換算値Ｃａの演算に用いる状態量として、マルチガスセンサ８のＮＯｘ検出部２０１または下流ＮＯｘセンサ３１３で検出されたＮＯｘ出力値（下流ＮＯｘ出力値Ｓｎ）を用いる構成について説明したが、このような構成に限られることはない。例えば、排気管に補正用アンモニアセンサを設けて、その補正用アンモニアセンサのセンサ出力を下流アンモニア換算値Ｃａの演算に用いる状態量として利用する構成であってもよい。

なお、補正用アンモニアセンサは、排気管のうち、マルチガスセンサ８のアンモニア検出部２０２またはアンモニアセンサ３１１の設置箇所の近傍領域（例えば、１０ｃｍ以内の領域）に配置してもよい。補正用アンモニアセンサをこのように配置することで、補正用アンモニアセンサのセンサ出力と下流アンモニア出力値Ｓａ（マルチガスセンサ８のアンモニア検出部２０２またはアンモニアセンサ３１１のセンサ出力）とが同一のガス状態に対する変化を示すことになる。このような補正用アンモニアセンサのセンサ出力を用いて演算された換算値（下流アンモニア換算値Ｃａ）を用いることで、換算値とアンモニアセンサ出力（下流アンモニア出力値Ｓａ）との比較結果に基づいて補正値（Ｇａｉｎ補正係数）を演算するにあたり、アンモニアセンサの状態（耐久劣化や被毒等）がより精度良く反映された補正値を得ることができる。

次に、上記の実施形態では、補正係数算出処理として、下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａのそれぞれのピーク値が有効判定範囲に含まれるか否かを判定するステップ（Ｓ１６０）を備える形態について説明したが、補正係数算出処理がこのようなステップを有しない形態であってもよい。つまり、補正係数算出処理を実行するマイコン２３０が下流ＮＯｘ出力値Ｓｎおよび下流アンモニア出力値Ｓａの各数値に関わらずＧａｉｎ補正係数の演算を行う形態であってもよい。このような形態の補正係数算出処理においては、Ｓ１６０での判定処理が不要となるため、マルチガスセンサ制御装置９のマイコン２３０の処理負荷が高くなりすぎることを抑制できる。

次に、上記の実施形態では、ＮＯｘセンサ制御装置７、マルチガスセンサ制御装置９および浄化制御装置１０を備える形態について説明したが、このような形態に限られることはない。例えば、制御装置７，９，１０の代わりに、制御装置７，９，１０の機能を備えた一体型の制御装置を備えるようにしてもよい。

１…尿素ＳＣＲシステム、２…酸化触媒、４…ＳＣＲ触媒、５…尿素水インジェクタ、６…上流ＮＯｘセンサ、７…ＮＯｘセンサ制御装置、８…マルチガスセンサ、９…マルチガスセンサ制御装置、１０…浄化制御装置、５１…内燃機関（ディーゼルエンジン）、５３…電子制御装置（エンジンＥＣＵ）、１９０…マイクロコンピュータ（マイコン）、２０１…ＮＯｘ検出部、２０２…アンモニア検出部、２２０…制御回路、２３０…マイコン、３０１…第２尿素ＳＣＲシステム、３０２…リーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、３１１…アンモニアセンサ、３１３…ＮＯｘセンサ。

Claims (7)

1. 内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するために前記内燃機関の排気管に設置される選択還元触媒と、前記選択還元触媒へ還元剤を供給する還元剤供給部と、前記排気ガスに含まれる粒子状物質を除去するために前記排気管に設置されるフィルタ部と、前記選択還元触媒および前記フィルタ部を通過した前記排気ガスに含まれるアンモニアの濃度である下流アンモニア濃度を検出する第１センサと、前記選択還元触媒および前記フィルタ部を通過した前記排気ガスに含まれる成分であって前記下流アンモニア濃度とは異なる特定成分濃度を検出する第２センサと、を備える浄化システムにおいて、前記第１センサの出力である第１センサ出力値に基づいて前記下流アンモニア濃度を算出する濃度算出装置であって、
   前記第２センサは、自身の出力である第２センサ出力値が前記特定成分濃度のみならず前記下流アンモニア濃度の変化に応じても変化する特性を有しており、
   前記フィルタ部の再生処理中の前記第１センサ出力値および前記第２センサ出力値を用いて、前記第１センサ出力値または前記下流アンモニア濃度を補正するための補正値を演算する補正値演算部、
   を備える濃度算出装置。
2. 前記フィルタ部の再生処理中の前記第１センサ出力値を検出する第１センサ出力検出部と、
   前記フィルタ部の再生処理中の前記第２センサ出力値を検出する第２センサ出力検出部と、
   前記第２センサ出力値を用いて、前記第１センサ出力値の換算値である出力換算値および前記下流アンモニア濃度の換算値である濃度換算値のうち少なくとも一方を演算する換算値演算部と、
   を備え、
   前記補正値演算部は、前記第１センサ出力値と前記出力換算値との比較結果、または前記下流アンモニア濃度と前記濃度換算値との比較結果に基づいて、前記補正値を演算する、
   請求項１に記載の濃度算出装置。
3. 前記フィルタ部の再生処理中の前記第２センサ出力値が所定の閾値以上であるか否かを判定する出力値判定部が備えられ、
   前記補正値演算部は、前記出力値判定部にて前記第２センサ出力値が前記閾値以上であると判定される場合に、前記補正値を演算し、前記出力値判定部にて前記第２センサ出力値が前記閾値以上ではない判定される場合に、前記補正値を演算しない、
   請求項１または請求項２に記載の濃度算出装置。
4. 前記第１センサはアンモニアセンサであり、前記第２センサはＮＯｘセンサである、
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の濃度算出装置。
5. 前記アンモニアセンサは、前記ＮＯｘセンサと一体化されたマルチセンサとして備えられる、
   請求項４に記載の濃度算出装置。
6. 請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の濃度算出装置と、
   前記第１センサとしてのアンモニアセンサと、
   前記第２センサとしてのＮＯｘセンサと、
   を備える濃度算出システム。
7. 内燃機関から排出される排気ガスに含まれるＮＯｘを浄化するために前記内燃機関の排気管に設置される選択還元触媒と、前記選択還元触媒へ還元剤を供給する還元剤供給部と、前記排気ガスに含まれる粒子状物質を除去するために前記排気管に設置されるフィルタ部と、前記選択還元触媒および前記フィルタ部を通過した前記排気ガスに含まれるアンモニアの濃度である下流アンモニア濃度を検出する第１センサと、前記選択還元触媒および前記フィルタ部を通過した前記排気ガスに含まれる成分であって前記下流アンモニア濃度とは異なる特定成分濃度を検出する第２センサと、を備える浄化システムにおいて、前記第１センサの出力である第１センサ出力値に基づいて前記下流アンモニア濃度を算出する濃度算出方法であって、
   前記第２センサは、自身の出力である第２センサ出力値が前記特定成分濃度のみならず前記下流アンモニア濃度の変化に応じても変化する特性を有しており、
   前記フィルタ部の再生処理中の前記第１センサ出力値および前記第２センサ出力値を用いて、前記第１センサ出力値または前記下流アンモニア濃度を補正するための補正値を演算する補正値演算ステップ、
   を備える濃度算出方法。

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