JP2018116053A - 濃度算出装置およびガス検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる濃度算出装置およびガス検出装置を提供する。【解決手段】マルチガス検出装置１は、マルチガスセンサ２と、制御部３と、を備える。制御部３のマイコン１９０は、補正式を用いてＮＯｘ濃度を演算することで、ＮＯｘ濃度出力に対して補正係数を乗算するとともに、補正加算値を加算することで得られる値を、ＮＯｘ濃度として演算する。補正係数はアンモニア濃度に応じて値が変更される。補正加算値はアンモニア濃度および二酸化窒素濃度に応じて値が変更される。制御部３は、排気ガスに含まれるアンモニアの影響により第２ポンピング電流Ｉｐ２（換言すれば、ＮＯｘ濃度出力）が変動した場合でも、アンモニアの影響を低減しつつ、窒素酸化物の濃度を演算できる。【選択図】図２

Description

本開示は、濃度算出装置およびガス検出装置に関する。

窒素酸化物の濃度を検出するＮＯｘ検出部およびアンモニアの濃度を検出するアンモニア検出部を用いて、被測定ガスに含まれるアンモニア（ＮＨ_３）、二酸化窒素（ＮＯ_２）および窒素酸化物（ＮＯｘ）の各濃度を算出する濃度算出装置が知られている（特許文献１）。

この濃度算出装置では、ＮＯｘ検出部によるＮＯｘ検出値およびアンモニア検出部によるアンモニア検出値と、所定の演算式とを用いて、アンモニア濃度（ＮＨ_３濃度）、二酸化窒素濃度（ＮＯ_２濃度）および窒素酸化物濃度（ＮＯｘ濃度）を算出する。

濃度算出装置は、ＮＯｘ検出部およびアンモニア検出部とともに、ガス検出装置を構成することができる。

特開２０１５−３４８１４号公報

しかしながら、上記従来の濃度算出装置では、被測定ガス中のアンモニアの影響によりＮＯｘ検出値が変動した場合には、ＮＯｘ検出値が窒素酸化物の濃度を正しく表さない状態となるため、窒素酸化物濃度の検出精度が低下する虞がある。

より詳細には、アンモニアとＮＯｘガスは、高温環境下であれば、ＮＨ_３＋ＮＯｘ＝Ｎ_２＋Ｈ_２Ｏの式に表されるように反応する。例えば、ガスセンサ素子のガス測定室に流入した被測定ガス中のＮＯｘが、同じくガス測定室に流入した被測定ガス中のＮＨ_３と反応する場合がある。このように、ＮＯｘがＮＨ_３と反応すると、ガス測定室内のＮＯｘ濃度自体が被測定ガス中の各ガス濃度に比べ変化（減少）するため、ＮＯｘ濃度の変化に応じてＮＯｘ検出値も変化する。すると、被測定ガス中のＮＯｘ濃度の検出精度が低下する虞がある。

本開示は、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる濃度算出装置およびガス検出装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様は、第１検出部と、第２検出部と、を用いて、被測定ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を算出する濃度算出装置であって、窒素酸化物濃度演算部を備える。

第１検出部は、被測定ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じて値が変化する第１検出値を出力するよう構成されている。第２検出部は、被測定ガスに含まれるアンモニアの濃度に応じて値が変化する第２検出値を出力するよう構成されている。

窒素酸化物濃度演算部は、第１検出値に基づいて窒素酸化物の濃度を演算するよう構成されている。

窒素酸化物濃度演算部は、第１検出値に対して補正係数を乗算することで得られる値を窒素酸化物の濃度として演算する。補正係数は、第２検出値に基づいて値が設定される。

このような濃度算出装置は、被測定ガスに含まれるアンモニアの影響により第１検出値が変動した場合でも、第１検出値のみではなく補正係数を用いて窒素酸化物の濃度を演算することにより、アンモニアの影響を低減しつつ、窒素酸化物の濃度を演算できる。

とりわけ、補正係数は、少なくともアンモニアの濃度に応じて値が変化する第２検出値に基づいて設定されるため、被測定ガスに含まれるアンモニアの濃度に応じて窒素酸化物の濃度を演算することができ、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

よって、この濃度算出装置によれば、被測定ガスに含まれる窒素酸化物濃度を検出するにあたり、アンモニアの影響を抑制できるため、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

また、本開示では、窒素酸化物濃度演算部は、第１検出値に対して補正係数を乗算するとともに、補正加算値を加算することで得られる値を窒素酸化物の濃度として演算してもよい。補正加算値は、少なくとも第２検出値に基づいて値が設定される。

このような濃度算出装置は、被測定ガスに含まれるアンモニアの影響により第１検出値が変動した場合でも、第１検出値のみではなく補正係数および補正加算値を用いて窒素酸化物の濃度を演算することにより、アンモニアの影響を低減しつつ、窒素酸化物の濃度を演算できる。とりわけ、補正係数および補正加算値は、それぞれ、少なくともアンモニアの濃度に応じて値が変化する第２検出値に基づいて設定されるため、被測定ガスに含まれるアンモニアの濃度に応じて窒素酸化物の濃度を演算することができ、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

なお、第１検出部は、例えば、測定室に導入される被測定ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行うことにより被測定ガス中の酸素濃度に応じて値が変化する第１ポンピング電流が流れる第１ポンピングセルと、第１ポンピングセルにて測定室内における酸素濃度が調整された被測定ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じて値が変化する第２ポンピング電流が流れる第２ポンピングセルと、を備えて構成しても良い。この場合、第２ポンピング電流が第１検出値として利用できる。

次に、本開示の濃度算出装置においては、第２検出値に基づきアンモニア濃度を演算するアンモニア濃度演算部を備えていても良い。このような濃度算出装置は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度、アンモニアの濃度を検出する濃度算出装置として用いられる。

次に、本開示の濃度算出装置においては、第２検出部は、第２検出値として、被測定ガスに含まれるアンモニアに加えて二酸化窒素の濃度に応じて値が変化する第２検出値を出力してもよい。また、本開示の濃度算出装置は、第２検出値に基づいて二酸化窒素の濃度を演算する二酸化窒素濃度演算部を備えてもよい。

このような濃度算出装置は、補正加算値が少なくともアンモニアの濃度および二酸化窒素の濃度に応じて値が変化する第２検出値に基づいて設定されるため、被測定ガスに含まれるアンモニアの濃度のみならず二酸化窒素の濃度も加味して窒素酸化物の濃度を演算することができる。これにより、アンモニアの濃度および二酸化窒素の濃度の影響を抑えつつ、窒素酸化物の濃度を演算することができるため、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

次に、本開示の濃度算出装置においては、第１検出部および第２検出部は、一体に形成されたマルチガスセンサとして備えられてもよい。
このようなマルチガスセンサは、第１検出部および第２検出部を一体に備えるため、同一の被測定ガス中に含まれる窒素酸化物の濃度、アンモニアの濃度および二酸化窒素の濃度を検出する用途に利用される。

よって、この濃度算出装置によれば、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度、アンモニアの濃度および二酸化窒素の濃度を検出するマルチガスセンサを用いるにあたり、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。
なお、補正係数および補正加算値の変更に用いる第２検出値としては、第２検出値そのものに限られることはなく、アンモニアの濃度に応じて変化する値であれば任意の値を用いても良い。例えば、第２検出値が被測定ガス中のアンモニア濃度に応じて値が変化する場合、第２検出値に基づいて演算したアンモニア濃度に応じて補正係数及び補正加算値を設定しても良い。または、第２検出値が被測定ガス中のアンモニア濃度及び二酸化窒素の濃度に応じて変化する場合は、第２検出値に基づいて演算したアンモニア濃度及び二酸化窒素濃度に応じて補正係数及び補正加算値を設定しても良い。なお、窒素酸化物濃度を求める際に用いる第１検出値も、第１検出値そのものに限られることなく、窒素酸化物の濃度に応じて変化する値であれば任意の値を用いても良い。

次に、本開示の他の態様は、第１検出部と、第２検出部と、濃度算出装置と、を備えるガス検出装置であって、濃度算出装置が上記の濃度算出装置であるガス検出装置である。
このガス検出装置は、上記の濃度算出装置を備えることから、被測定ガスに含まれる窒素酸化物濃度を検出するにあたり、アンモニアの影響を抑制できるため、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

マルチガスセンサ２の内部構造を示す断面図である。 マルチガス検出装置１の概略構成を示す図である。 第１アンモニア検出部１０２と第２アンモニア検出部１０３の構造を示す断面図である。 一酸化窒素濃度（ＮＯ濃度）が異なる５種類の被測定ガスにおいて、アンモニア濃度を変化させた場合に、ＮＯｘ検出部１０１を用いて算出されるＮＯｘ濃度出力の算出結果を表す説明図である。 二酸化窒素濃度（ＮＯ_２濃度）が異なる５種類の被測定ガスにおいて、アンモニア濃度を変化させた場合に、ＮＯｘ検出部を用いて算出されるＮＯｘ濃度出力の算出結果を表す説明図である。 ＮＯｘ濃度に対する「アンモニア（ＮＨ３）／窒素酸化物（ＮＯｘ）相対感度比」を表す説明図である。 ＮＯｘ濃度に対する「アンモニア（ＮＨ３）／窒素酸化物（ＮＯｘ）相対感度比から変化量を差し引いた値」を表す説明図である。

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］
第１実施形態として、自動車などの内燃機関に備えられるマルチガス検出装置１について説明する。

マルチガス検出装置１は、車両に搭載され、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化する尿素ＳＣＲシステムに用いられるものである。より具体的には、マルチガス検出装置１は、排気ガスに含まれるアンモニア、二酸化窒素および窒素酸化物の濃度を検出する。以下、マルチガス検出装置１を搭載する車両を自車両という。二酸化窒素および窒素酸化物をそれぞれ、ＮＯ_２およびＮＯｘともいう。また、ＳＣＲは、Selective Catalytic Reductionの略である。

マルチガス検出装置１は、図１に示すマルチガスセンサ２と、図２に示す制御部３とを備える。
マルチガスセンサ２は、ＮＯ_２濃度、ＮＯｘ濃度およびアンモニア濃度（ＮＨ_３濃度）を検出するように構成されている。

制御部３は、図２に示すように、自車両に搭載された電子制御装置２００（ＥＣＵ２００ともいう）と電気的に接続されている。電子制御装置２００は、制御部３で算出された排気ガス中のＮＯ_２濃度、ＮＯｘ濃度およびアンモニア濃度（ＮＨ_３濃度）を示すデータを受信し、受信データに基づいてディーゼルエンジンの運転状態の制御処理を実行したり、触媒に蓄積されたＮＯｘの浄化処理を実行したりする。

［１−２．マルチガスセンサ］
マルチガスセンサ２は、図１に示すように、センサ素子部５と、主体金具１０と、セパレータ３４と、接続端子３８とを備える。なお、以下の説明では、マルチガスセンサ２のセンサ素子部５が配置されている側（すなわち、図１の下側）を先端側、接続端子３８が配置されている側（すなわち、図１の上側）を後端側という。

センサ素子部５は、軸線Ｏ方向に延びる板形状を有する。センサ素子部５の後端には電極端子部５Ａ，５Ｂが配置されている。図１においては、図示を容易にするために、センサ素子部５に形成された電極端子部を、電極端子部５Ａおよび電極端子部５Ｂのみとしているが、実際には、後述するＮＯｘ検出部１０１、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３が有する電極等の数に応じて複数の電極端子部が形成されている。

主体金具１０は、マルチガスセンサ２をディーゼルエンジンの排気管に固定するネジ部１１が外表面に形成された筒状の部材である。主体金具１０は、軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔１２と、貫通孔１２の径方向内側に突出する棚部１３とを備える。棚部１３は、貫通孔１２の径方向外側から中心に向かって先端側へ近づく傾きを有する内向きのテ―パ面として形成されている。

主体金具１０は、センサ素子部５の先端側を、貫通孔１２から先端側に突出させ、センサ素子部５の後端側を貫通孔１２の後端側に突出させた状態で保持する。
主体金具１０の貫通孔１２の内部には、先端側から後端側に向かって順に、センサ素子部５の径方向周囲を取り囲む筒状の部材であるセラミックホルダ１４と、粉末充填層である滑石リング１５，１６と、セラミックスリーブ１７とが積層されている。

セラミックスリーブ１７と主体金具１０の後端側の端部との間には、加締めパッキン１８が配置されている。セラミックホルダ１４と主体金具１０の棚部１３との間には、金属ホルダ１９が配置されている。金属ホルダ１９は、内部に滑石リング１５とセラミックホルダ１４が収容され、滑石リング１５が圧縮充填されることによって金属ホルダ１９と滑石リング１５とは気密状に一体化されている。主体金具１０の後端側の端部は、加締めパッキン１８を介してセラミックスリーブ１７を先端側に向かって押し付けるように加締められる部分である。また、滑石リング１６が主体金具１０の内部で圧縮充填されることで、主体金具１０の内周面とセンサ素子部５の外周面との間の気密が確保されている。

主体金具１０の先端側の端部には、ガス流通孔付きの外部プロテクタ２１およびガス流通孔付きの内部プロテクタ２２が設けられている。外部プロテクタ２１および内部プロテクタ２２は、先端側の端部が閉塞されたステンレス鋼などの金属材料から形成された筒状の部材である。内部プロテクタ２２は、センサ素子部５の先端側の端部を覆った状態で主体金具１０に溶接され、外部プロテクタ２１は、内部プロテクタ２２を覆った状態で主体金具１０に溶接されている。

主体金具１０の後端側の端部外周には、筒状に形成された外筒３１の先端側の端部が溶接によって固定されている。さらに、外筒３１の後端側の端部である開口には、この開口を閉塞するグロメット３２が配置されている。

グロメット３２には、リード線４１が挿入されるリード線挿入孔３３が形成されている。リード線４１は、センサ素子部５の電極端子部５Ａおよび電極端子部５Ｂに電気的に接続される。

セパレータ３４は、センサ素子部５の後端側に配置された筒状に形成された部材である。セパレータ３４の内部に形成された空間は、軸線Ｏ方向に貫通する挿入孔３５である。セパレータ３４の外表面には、径方向外側に突出する鍔部３６が形成されている。

セパレータ３４の挿入孔３５には、センサ素子部５の後端部が挿入され、電極端子部５Ａ，５Ｂがセパレータ３４の内部に配置される。
セパレータ３４と外筒３１との間には、筒状に形成された金属製の保持部材３７が配置されている。保持部材３７は、セパレータ３４の鍔部３６と接触するとともに外筒３１の内面と接触することにより、セパレータ３４を外筒３１に対して固定した状態で保持する。

接続端子３８は、セパレータ３４の挿入孔３５内に配置される部材であり、センサ素子部５の電極端子部５Ａおよび電極端子部５Ｂと、リード線４１とをそれぞれ独立に電気的に接続する導電部材である。なお、図１では、図示を容易にするために、２つの接続端子３８のみが図示されている。

センサ素子部５は、ＮＯｘ検出部１０１と、第１アンモニア検出部１０２と、第２アンモニア検出部１０３を備える。なお、第２アンモニア検出部１０３は、図２には示されておらず、図３に示されている。第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３は、ＮＯｘ検出部１０１の長手方向（すなわち、図２の左右方向）における基準電極１４３と略同位置において、ＮＯｘ検出部１０１の幅方向（すなわち、図２の奥行き方向）における位置が互いに異なるように並列に配置されている。このため、図２では、第１アンモニア検出部１０２と第２アンモニア検出部１０３のうち、第１アンモニア検出部１０２のみを示している。

ＮＯｘ検出部１０１は、絶縁層１１３、セラミック層１１４、絶縁層１１５、セラミック層１１６、絶縁層１１７、セラミック層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、および、セラミック層１１４，１１６，１１８は、アルミナを主体として形成されている。

ＮＯｘ検出部１０１は、セラミック層１１４とセラミック層１１６との間に形成される第１測定室１２１を備える。ＮＯｘ検出部１０１は、第１測定室１２１に隣接するようにしてセラミック層１１４とセラミック層１１６との間に配置された拡散抵抗体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。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。

ＮＯｘ検出部１０１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１３１と、ポンピング電極１３２，１３３を備える。
固体電解質層１３１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。第１測定室１２１と接触する領域における一部分のセラミック層１１４が除去され、セラミック層１１４の代わりに固体電解質層１３１が充填（埋設）されている。

ポンピング電極１３２，１３３は、白金を主体として形成されている。ポンピング電極１３２は、固体電解質層１３１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１３３は、固体電解質層１３１を挟んでポンピング電極１３２とは反対側で固体電解質層１３１の面上に配置される。ポンピング電極１３３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１３３と外部との間でガス（例えば、酸素）の出入りを可能とする。

ＮＯｘ検出部１０１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１４１と、検知電極１４２と、基準電極１４３を備える。
固体電解質層１４１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。固体電解質層１３１よりも後端側（すなわち、図２の右側）の領域における一部分のセラミック層１１６が除去され、セラミック層１１６の代わりに固体電解質層１４１が充填（埋設）されている。

検知電極１４２と基準電極１４３は、白金を主体として形成されている。検知電極１４２は、固体電解質層１４１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１４３は、固体電解質層１４１を挟んで検知電極１４２とは反対側で固体電解質層１４１の面上に配置される。

ＮＯｘ検出部１０１は、基準酸素室１４６を備える。基準酸素室１４６は、基準電極１４３が配置された領域とその周辺の領域の絶縁層１１７が除去されることにより形成された貫通孔である。

ＮＯｘ検出部１０１は、第１測定室１２１の下流側に第２測定室１４８を備える。第２測定室１４８は、検知電極１４２および基準電極１４３よりも後端側で固体電解質層１４１および絶縁層１１７を貫通して形成される。ＮＯｘ検出部１０１は、第１測定室１２１から排出された排気ガスを第２測定室１４８の内部に導入する。

ＮＯｘ検出部１０１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１５１と、ポンピング電極１５２，１５３を備える。
固体電解質層１５１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。基準酸素室１４６および第２測定室１４８と接触する領域とその周辺の領域のセラミック層１１８が除去され、セラミック層１１８の代わりに固体電解質層１５１が充填（埋設）されている。

ポンピング電極１５２，１５３は、白金を主体として形成されている。ポンピング電極１５２は、固体電解質層１５１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１５３は、基準酸素室１４６を挟んで基準電極１４３とは反対側で固体電解質層１５１の面上に配置される。基準酸素室１４６の内部において、ポンピング電極１５３を覆うように多孔質体１４７が配置されている。

ＮＯｘ検出部１０１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。

第１アンモニア検出部１０２は、ＮＯｘ検出部１０１の外表面、より具体的には、絶縁層１２０の上に形成されている。第１アンモニア検出部１０２は、ＮＯｘ検出部１０１における基準電極１４３と軸線Ｏ方向（すなわち、図２の左右方向）に略同位置に配置されている。

第１アンモニア検出部１０２は、絶縁層１２０の上に形成される第１基準電極２１１と、第１基準電極２１１の表面および側面を覆う第１固体電解質体２１２と、第１固体電解質体２１２の表面に形成される第１検知電極２１３とを備える。同様に、第２アンモニア検出部１０３は、図３に示すように、絶縁層１２０の上に形成される第２基準電極２２１と、第２基準電極２２１の表面および側面を覆う第２固体電解質体２２２と、第２固体電解質体２２２の表面に形成される第２検知電極２２３とを備える。

第１基準電極２１１および第２基準電極２２１は、電極材として白金を主体に構成されており、具体的には、Ｐｔおよび酸化ジルコニウムを含む材料から構成されている。第１固体電解質体２１２および第２固体電解質体２２２は、イットリア安定化ジルコニア等の酸素イオン伝導性材料で構成されている。第１検知電極２１３および第２検知電極２２３は、電極材として金を主体に構成されており、具体的には、Ａｕおよび酸化ジルコニウムを含む材料から構成されている。なお、第１検知電極２１３および第２検知電極２２３の電極材は、アンモニアに対する感度とＮＯｘに対する感度との比が第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３において異なるように、選択されている。

また、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３は、多孔質からなる保護層２３０によって一体に覆われている。保護層２３０は、第１検知電極２１３および第２検知電極２２３への被毒物質の付着を防止するとともに、外部から第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３に流入するアンモニアの拡散速度を調整するものである。このように、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３は混成電位式のセンシング部として機能する。

［１−３．制御部］
図２に示すように、制御部３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）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、ヒータ駆動回路１８７および起電力検出回路１８８を備える。

そして、ポンピング電極１３２、検知電極１４２およびポンピング電極１５２は、基準電位に接続される。ポンピング電極１３３は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１に接続される。基準電極１４３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１５３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１３２とポンピング電極１３３との間に電圧Ｖｐ１を印加して第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１４２と基準電極１４３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（すなわち、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１４２と基準電極１４３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１４１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１５２とポンピング電極１５３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１５２，１５３の触媒作用によって、ＮＯｘが解離される。この解離により得られた酸素イオンがポンピング電極１５２とポンピング電極１５３との間の固体電解質層１５１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。

起電力検出回路１８８は、第１基準電極２１１と第１検知電極２１３との間の起電力（以下、第１アンモニア起電力）と、第２基準電極２２１と第２検知電極２２３との間の起電力（以下、第２アンモニア起電力）を検出し、検出結果を示す信号をマイコン１９０へ出力する。

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、センサ素子部５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、ヒータ駆動回路１８７および起電力検出回路１８８に接続される。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および起電力検出回路１８８からのアナログ信号の電圧値をディジタルデータに変換してＣＰＵ１９１へ出力する。

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に供給する電力をパルス幅変調により通電制御して、ヒータ１６０が目標の温度になるようにしている。なお、ヒータ１６０の通電制御は、ＮＯｘ検出部１０１を構成するセル（例えば、酸素濃度検出セル１４０）のインピーダンスを検出し、検出したインピーダンスが目標値となるように供給電力量を制御する公知の手法によって実現することができる。

またＣＰＵ１９１は、ＲＯＭ１９２から各種データを読み込み、第１ポンピング電流Ｉｐ１の値、第２ポンピング電流Ｉｐ２の値、第１アンモニア起電力の値および第２アンモニア起電力の値から種々の演算処理を行う。

ＲＯＭ１９２は、「第１アンモニア起電力−第１アンモニア濃度出力関係式」、「第２アンモニア起電力−第２アンモニア濃度出力関係式」、「第１ポンピング電流−酸素濃度関係式」、「第２ポンピング電流−ＮＯｘ濃度出力関係式」、「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正アンモニア濃度関係式」、「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正ＮＯ_２濃度関係式」、「ＮＯｘ濃度出力＆補正アンモニア濃度＆補正ＮＯ_２濃度−補正ＮＯｘ濃度関係式」を記憶する。

なお、「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正アンモニア濃度関係式」は下記の補正式（１）に相当する。「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正ＮＯ_２濃度関係式」は下記の補正式（２）に相当する。「ＮＯｘ濃度出力＆補正アンモニア濃度＆補正ＮＯ_２濃度−補正ＮＯｘ濃度関係式」は下記の補正式（３）に相当する。

また、各種データは、上述のように所定の関係式として設定されていてもよいし、センサの出力から各種ガス濃度を算出するものであればよく、例えばテーブルとして設定されていてもよい。その他にも、予めガス濃度が既知のガスモデルを用いて得られた値とされていてもよい。

「第１アンモニア起電力−第１アンモニア濃度出力関係式」および「第２アンモニア起電力−第２アンモニア濃度出力関係式」は、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３から出力されたアンモニア起電力と、アンモニア濃度出力との関係を表す式である。ここで、「第１アンモニア起電力−第１アンモニア濃度出力関係式」および「第２アンモニア起電力−第２アンモニア濃度出力関係式」は、予め既知のアンモニアガス濃度のモデルガスを用いて定められた関係式である。

「第１ポンピング電流−酸素濃度関係式」は、第１ポンピング電流と、排気ガス中の酸素濃度（Ｏ_２濃度）との関係を表す式である。「第２ポンピング電流−ＮＯｘ濃度出力関係式」は、第２ポンピング電流と、ＮＯｘ濃度出力との関係を表す式である。ここで、「第１ポンピング電流−酸素濃度関係式」及び「第２ポンピング電流−ＮＯｘ濃度出力関係式」は、予め既知の酸素濃度及びＮＯｘ濃度のモデルガスを用いて定められた関係式である。

「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正アンモニア濃度関係式」は、酸素濃度、アンモニア濃度およびＮＯ_２濃度の影響を受けた第１，２アンモニア濃度出力と、酸素濃度およびＮＯ_２濃度の影響を除去した補正アンモニア濃度との関係を表す式である。「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正ＮＯ_２濃度関係式」は、酸素濃度、アンモニア濃度およびＮＯ_２濃度の影響を受けた第１，２アンモニア濃度出力と、酸素濃度およびアンモニア濃度の影響を除去した補正ＮＯ_２濃度との関係を表す式である。「ＮＯｘ濃度出力＆補正アンモニア濃度＆補正ＮＯ_２濃度−補正ＮＯｘ濃度関係式」は、アンモニア濃度およびＮＯ_２濃度の影響を受けたＮＯｘ濃度出力と、アンモニア濃度およびＮＯ_２濃度の影響を除去した補正ＮＯｘ濃度との関係を表す式である。

次に、第１ポンピング電流Ｉｐ１、第２ポンピング電流Ｉｐ２、第１アンモニア起電力および第２アンモニア起電力から、ＮＯ_２濃度、ＮＯｘ濃度およびアンモニア濃度を求める演算処理について説明する。この演算処理は、マイコン１９０のＣＰＵ１９１において実行される。

ＣＰＵ１９１は、第１ポンピング電流Ｉｐ１、第２ポンピング電流Ｉｐ２、第１アンモニア起電力および第２アンモニア起電力が入力されると、酸素濃度、ＮＯｘ濃度出力、第１アンモニア濃度出力および第２アンモニア濃度出力を求める演算処理を行う。具体的には、ＲＯＭ１９２から「第１アンモニア起電力−第１アンモニア濃度出力関係式」、「第２アンモニア起電力−第２アンモニア濃度出力関係式」、「第１ポンピング電流Ｉｐ１−酸素濃度関係式」、「第２ポンピング電流Ｉｐ２−ＮＯｘ濃度出力関係式」を呼び出し、これらの関係式を用いて酸素濃度および各濃度出力を算出する処理を行う。

なお、「第１アンモニア起電力−第１アンモニア濃度出力関係式」および「第２アンモニア起電力−第２アンモニア濃度出力関係式」は、第１アンモニア検出部１０２と第２アンモニア検出部１０３が使用環境中で出力し得るアンモニア起電力の全範囲において、被測定ガス中のアンモニア濃度とアンモニア検出部のアンモニア濃度出力とが概ね直線関係になるように設定された式である。このような換算式でもって換算することによって、後の補正式において、傾き及びオフセットの変化を利用した計算を可能とする。

そして、酸素濃度、ＮＯｘ濃度出力、第１アンモニア濃度出力および第２アンモニア濃度出力が求められると、ＣＰＵ１９１は、以下に説明する補正式を用いた演算を行うことで、排気ガス中のアンモニア濃度、ＮＯ_２濃度およびＮＯｘ濃度を求める。

補正式（１）：ｘ＝Ｆ（Ａ，Ｂ，Ｄ）
＝（ｅＡ−ｃ）＊（ｊＢ−ｈ−ｆＡ＋ｄ）／（ｅＡ−ｃ−ｉＢ＋ｇ）＋ｆＡ−ｄ
補正式（２）：ｙ＝Ｆ’（Ａ，Ｂ，Ｄ）
＝（ｊＢ−ｈ−ｆＡ＋ｄ）／（ｅＡ−ｃ−ｉＢ＋ｇ）
補正式（３）：ｚ＝ａ＊Ｃ＋ｂ
補正式（４）：ａ＝ｆ（ｘ）
＝１／（１−γｘ）
補正式（５）：ｂ＝ｆ’（ｘ，ｙ）
＝δｘｙ／（１−γｘ）−βｘ／（１−γｘ）−αｙ／（１−γｘ）＋ｙ
ここで、ｘはアンモニア濃度であり、ｙはＮＯ_２濃度であり、ｚはＮＯｘ濃度である。また、Ａは第１アンモニア濃度出力であり、Ｂは第２アンモニア濃度出力であり、ＣはＮＯｘ濃度出力であり、Ｄは酸素濃度である。そして、式（１）のＦは、ｘが（Ａ，Ｂ，Ｄ）の関数であることを表し、式（２）のＦ’は、ｙが（Ａ，Ｂ，Ｄ）の関数であることを表す。さらに、ａ，ｂは補正値（補正係数、補正加算値）であり、アンモニア濃度、ＮＯ_２濃度を用いて計算される補正値（すなわち、ｘおよびｙによって決まる補正値）である。式（４）のｆは、ａが（ｘ）の関数であることを表し、式（５）のｆ’は、ｂが（ｘ，ｙ）の関数であることを表す。α，β，γ，δは、ＮＯｘ検出部１０１の特性に基づいて定まる係数である。ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊは酸素濃度Ｄを用いて計算される係数（すなわち、Ｄによって決まる係数）である。

なお、補正式（３）〜（５）は、ＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）と各ガス濃度（アンモニア濃度（＝ｘ）、ＮＯ_２濃度（＝ｙ）、ＮＯ濃度（＝ｕ））との関係を表す関係式（６）に基づいて定められる。式（６）を式変形してＮＯ濃度（＝ｕ）を表すと関係式（７）となる。また、ＮＯｘ濃度（ｚ）は、ＮＯ_２濃度（＝ｙ）およびＮＯ濃度（＝ｕ）とを用いた関係式（８）で表される。これらのことから、式（８）に式（７）を代入すると、上記の式（３）〜（５）が得られる。

関係式（６）：Ｃ＝ｕ＋αｙ＋βｘ−γｘｕ−δｘｙ
＝（１−γｘ）＊ｕ＋αｙ＋βｘ−δｘｙ
関係式（７）：ｕ＝（Ｃ＋δｘｙ−βｘ−αｙ）／（１−γｘ）
＝Ｃ／（１−γｘ）＋δｘｙ／（１−γｘ）−βｘ／（１−γｘ）−αｙ／（１−γｘ）
関係式（８）：ｚ＝ｕ＋ｙ
なお、ＮＯｘ検出部１０１は、二酸化窒素（ＮＯ_２）および一酸化窒素（ＮＯ）を含む窒素酸化物（ＮＯｘ）を検出できる特性を有するが、被測定ガスに含まれるアンモニアの影響によりＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）が変動することがある。このような影響を考慮した場合、ＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）は、アンモニア濃度（＝ｘ）、二酸化窒素濃度（＝ｙ）および一酸化窒素濃度（＝ｕ）を用いて、上記の関係式（６）で表すことができる。

よって、この式（６）に基づいて定められた補正式（３）〜（５）を用いることで、被測定ガスに含まれるアンモニアの影響を考慮した上で、ＮＯｘ濃度（＝ｚ）を得ることができる。このようにして得られたＮＯｘ濃度は、アンモニアの影響による誤差が抑制されている。

ＣＰＵ１９１は、上述の補正式（１）〜（５）に、第１アンモニア濃度出力、第２アンモニア濃度出力、ＮＯｘ濃度出力および酸素濃度を代入して演算することによって、排気ガス中のアンモニア濃度、ＮＯ_２濃度およびＮＯｘ濃度を求める。

なお、補正式（１）および補正式（２）は、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３の特性に基づいて定まる式であり、補正式（３）〜（５）はＮＯｘ検出部１０１の特性に基づいて定まる式である。また補正式（１）〜（５）は、あくまでも補正式の一例を示したものであり、ガス検知特性に応じて、他の補正式および係数等を適宜使用してもよい。また、補正は、連続的に値を更新する形態に限られることとはなく、離散的（ステップ的）に値を更新する形態であっても良い。例えば、上記式により補正値をＣＰＵの処理サンプリング毎に更新してもよいし、所定のインターバル長さや、ガス濃度範囲に応じて更新タイミングを変更してもよい。

なお、マイクロコンピュータ１９０の各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御部３を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。また、マイクロコンピュータが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。

このように構成された制御部３を備えるマルチガス検出装置１は、ＮＯｘ検出部１０１と第１アンモニア検出部１０２と第２アンモニア検出部１０３とを備えるマルチガスセンサ２を用いて、排気ガスに含まれるアンモニア、ＮＯ_２およびＮＯｘの濃度を算出する。

［１−４．ＮＯｘ検出部の特性］
次に、ＮＯｘ検出部１０１の特性について説明する。
一酸化窒素濃度（ＮＯ濃度（＝ｕ））が異なる５種類の被測定ガスにおいて、アンモニア濃度を変化させた場合に、ＮＯｘ検出部１０１を用いて算出されるＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）の算出結果を、図４のグラフおよび表に示す。なお、各グラフの「傾き、切片」を算出すると共に、一酸化窒素濃度（ＮＯ濃度）が０［ｐｐｍ］の場合を基準とした「傾きの変化量（＝Δ傾き）」を算出して、表にまとめた。

同様に、二酸化窒素濃度（ＮＯ_２濃度（＝ｙ））が異なる５種類の被測定ガスにおいて、アンモニア濃度を変化させた場合に、ＮＯｘ検出部１０１を用いて算出されるＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）の算出結果を、図５のグラフおよび表に示す。なお、各グラフの「傾き、切片」を算出すると共に、二酸化窒素濃度（ＮＯ_２濃度）が０［ｐｐｍ］の場合を基準とした「傾きの変化量（＝Δ傾き）」を算出して、表にまとめた。

また、上記の算出結果に基づいて、ＮＯｘ濃度に対する「アンモニア（ＮＨ３）／窒素酸化物（ＮＯｘ）相対感度比」を、図６に示す。なお、相対感度比は、上記グラフの傾きに応じた値となることから、ＮＯｘ濃度に対する一酸化窒素濃度（ＮＯ濃度）の傾きの相関関係、およびＮＯｘ濃度に対する二酸化窒素濃度（ＮＯ_２濃度）の傾きの相関関係を、図６に示している。

そして、図６に示す結果に基づいて、ＮＯｘ濃度に対する「アンモニア（ＮＨ３）／窒素酸化物（ＮＯｘ）相対感度比から変化量を差し引いた値」を、図７に示す。具体的には、ＮＯｘ濃度が０［ｐｐｍ］の場合の相対感度比を基準として「相対感度比の差分値」を「アンモニア（ＮＨ３）／窒素酸化物（ＮＯｘ）相対感度比から変化量を差し引いた値」として算出した。

図４〜図７に示す算出結果から判るように、ＮＯｘ検出部１０１を用いて算出されるＮＯｘ濃度出力は、被測定ガスに含まれるアンモニアの影響を受けて値が変動する。そして、上記算出結果から判るように、アンモニアの影響の大きさは、一酸化窒素濃度（ＮＯ濃度）への影響と、二酸化窒素濃度（ＮＯ_２濃度）への影響とでは、それぞれ異なる大きさとなる。

このようなＮＯｘ検出部１０１の特性を踏まえると、ＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）は、上記の式（６）で表すことができる。
よって、上述の通り、式（６）に基づいて定められた補正式（３）〜（５）を用いることで、被測定ガスに含まれるアンモニアの影響を考慮した上でＮＯｘ濃度（＝ｚ）を得ることができ、このＮＯｘ濃度は、アンモニアの影響による誤差が抑制されている。

［１−５．効果］
以上説明したように、本実施形態のマルチガス検出装置１は、マルチガスセンサ２と、制御部３と、を備える。

マルチガスセンサ２は、センサ素子部５を備えており、センサ素子部５は、ＮＯｘ検出部１０１と、アンモニア検出部（第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３）と、を備えている。

制御部３は、ＮＯｘ検出部１０１と、アンモニア検出部（第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３）と、を用いて、排気ガス（被測定ガス）に含まれるアンモニア、二酸化窒素および窒素酸化物の濃度を算出する。

ＮＯｘ検出部１０１は、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度に応じて値が変化する第２ポンピング電流Ｉｐ２を出力するよう構成されている。第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３は、それぞれ、排気ガスに含まれるアンモニアおよび二酸化窒素の濃度に応じて値が変化するアンモニア起電力を出力するよう構成されている。

制御部３のマイコン１９０は、「第２ポンピング電流Ｉｐ２−ＮＯｘ濃度出力関係式」に基づいて、検出した第２ポンピング電流Ｉｐ２に対応するＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）を演算する。

また、制御部３のマイコン１９０は、「第１アンモニア起電力−第１アンモニア濃度出力関係式」および「第２アンモニア起電力−第２アンモニア濃度出力関係式」に基づいて、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３からそれぞれ出力されたアンモニア起電力に対応する第１アンモニア濃度出力（＝Ａ）および第２アンモニア濃度出力（＝Ｂ）を演算する。

そして、マイコン１９０は、得られた第１アンモニア濃度出力および第２アンモニア濃度出力と、補正式（１）に基づいて、アンモニア濃度（＝ｘ）を演算する。また、マイコン１９０は、得られた第１アンモニア濃度出力および第２アンモニア濃度出力と、補正式（２）に基づいて、二酸化窒素濃度（＝ｙ）を演算する。

また、マイコン１９０は、補正式（３）を用いてＮＯｘ濃度を演算することで、ＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）に対して補正係数ａを乗算するとともに、補正加算値ｂを加算することで得られる値を、ＮＯｘ濃度として演算する。このとき、補正係数ａは、式（４）に示すように、アンモニア濃度に基づいて値が算出される。また、補正加算値ｂは、式（５）に示すように、アンモニア濃度および二酸化窒素濃度に基づいて値が算出される。

このような構成の制御部３は、排気ガスに含まれるアンモニアの影響により第２ポンピング電流Ｉｐ２（換言すれば、ＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ））が変動した場合でも、ＮＯｘ濃度出力のみではなく補正係数ａおよび補正加算値ｂを用いて窒素酸化物の濃度を演算することにより、アンモニアの影響を低減しつつ、窒素酸化物の濃度を演算できる。

とりわけ、補正係数ａおよび補正加算値ｂは、それぞれ、少なくともアンモニアの濃度に基づいて値が設定（変更）されるため、排気ガスに含まれるアンモニアの濃度に応じて窒素酸化物の濃度を演算することができ、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

よって、この制御部３によれば、排気ガスに含まれる窒素酸化物濃度を検出するにあたり、アンモニアの影響による誤差を抑制できるため、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

また、この制御部３では、補正加算値ｂがアンモニアの濃度および二酸化窒素の濃度に基づいて値が設定（変更）される。このため、排気ガスに含まれるアンモニアの濃度のみならず二酸化窒素の濃度も加味して窒素酸化物の濃度を演算することができる。

これにより、制御部３は、アンモニアの濃度および二酸化窒素の濃度の影響を抑えつつ、窒素酸化物の濃度を演算することができるため、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

次に、マルチガス検出装置１においては、ＮＯｘ検出部１０１およびアンモニア検出部（第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３）は、一体に形成されたマルチガスセンサ２として備えられている。

このようなマルチガスセンサ２は、ＮＯｘ検出部１０１およびアンモニア検出部（第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３）を一体に備えるため、同一の排気ガス中に含まれる窒素酸化物の濃度、アンモニアの濃度および二酸化窒素の濃度を検出する用途に利用される。

よって、このマルチガス検出装置１によれば、排気ガス中の窒素酸化物の濃度、アンモニアの濃度および二酸化窒素の濃度を検出するマルチガスセンサ２を用いるにあたり、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

そして、このマルチガス検出装置１は、制御部３を備えることで、排気ガスに含まれる窒素酸化物濃度を検出するにあたり、アンモニアの影響による誤差を抑制できるため、窒素酸化物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、文言の対応関係について説明する。
マルチガス検出装置１がガス検出装置に相当し、制御部３が濃度算出装置に相当し、ＮＯｘ検出部１０１が第１検出部に相当し、アンモニア検出部（第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３）が第２検出部に相当する。

式（３）〜（５）を用いてＮＯｘ濃度を演算するマイコン１９０が窒素酸化物濃度演算部に相当し、式（１）を用いてアンモニア濃度を演算するマイコン１９０がアンモニア濃度演算部に相当し、式（２）を用いて二酸化窒素濃度を演算するマイコン１９０が二酸化窒素濃度演算部に相当する。

［２．第２実施形態］
［２−１．全体構成］
第２実施形態として、第１実施形態における補正式（３）〜（５）に代えて、補正式（９）〜（１０）を用いてＮＯｘ濃度を演算するマルチガス検出装置について説明する。なお、第２実施形態のマルチガス検出装置は、第１実施形態と同様の制御部およびマルチガスセンサを備えて構成されており、第１実施形態と比べてハードウェア構成は同様である。第２実施形態に関する以下の説明では、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

［２−２．制御部で実行される演算処理］
第２実施形態のうち、第１ポンピング電流Ｉｐ１、第２ポンピング電流Ｉｐ２、第１アンモニア起電力および第２アンモニア起電力から、ＮＯ_２濃度、ＮＯｘ濃度およびアンモニア濃度を求める演算処理について説明する。この演算処理は、マイコン１９０のＣＰＵ１９１において実行される。

そして、酸素濃度、ＮＯｘ濃度出力、第１アンモニア濃度出力および第２アンモニア濃度出力が求められると、ＣＰＵ１９１は、上述の補正式（１）および（２）を用いた演算を行うことで、排気ガス中のアンモニア濃度、ＮＯ_２濃度を求めるとともに、以下に説明する補正式を用いた演算を行うことで、排気ガス中のＮＯｘ濃度を求める。

補正式（９）： ｚ＝ｐ＊Ｃ＋ｑ
補正式（１０）：ｐ＝ｆ’’（ｘ）
＝１／（１−ｍｘ）
補正式（１１）：ｑ＝ｆ’’’（ｘ）
＝−ｋｘ／（１−ｍｘ）
ここで、ｘはアンモニア濃度であり、ｚはＮＯｘ濃度である。また、ＣはＮＯｘ濃度出力である。さらに、ｐ，ｑは補正値（補正係数、補正加算値）であり、アンモニア濃度を用いて計算される補正値（すなわち、ｘによって決まる補正値）である。そして、式（１０）のｆ’’は、ｐが（ｘ）の関数であることを表し、式（１１）のｆ’’’は、ｑが（ｘ）の関数であることを表す。ｋ，ｍは、ＮＯｘ検出部１０１の特性に基づいて定まる係数である。

なお、補正式（９）〜（１１）は、ＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）と各ガス濃度（アンモニア濃度（＝ｘ）、ＮＯｘ濃度（＝ｚ））との関係を表す関係式（１２）に基づいて定められる。式（１２）を式変形してＮＯｘ濃度（＝ｚ）を表すと関係式（１３）となる。そして、式（１２）に基づき得られる式（１３）に基づいて、上記の式（９）〜（１１）が得られる。

関係式（１２）：Ｃ＝ｚ＋ｋｘ−ｍｘｚ
＝（１−ｍｘ）＊ｚ＋ｋｘ
関係式（１３）：ｚ＝（Ｃ−ｋｘ）／（１−ｍｘ）
＝Ｃ／（１−ｍｘ）−ｋｘ／（１−ｍｘ）
なお、ＮＯｘ検出部１０１は、窒素酸化物（ＮＯｘ）を検出できる特性を有するが、被測定ガスに含まれるアンモニアの影響によりＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）が変動することがある。このような影響を考慮した場合、ＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）は、アンモニア濃度（＝ｘ）および窒素酸化物濃度（＝ｚ）を用いて、上記の関係式（１２）で表すことができる。

よって、この式（１２）に基づいて定められた補正式（９）〜（１１）を用いることで、被測定ガスに含まれるアンモニアの影響を考慮した上で、ＮＯｘ濃度（＝ｚ）を得ることができる。このようにして得られたＮＯｘ濃度は、アンモニアの影響による誤差が抑制されている。

ＣＰＵ１９１は、上述の補正式（１），（２），（９）〜（１１）に、第１アンモニア濃度出力、第２アンモニア濃度出力、ＮＯｘ濃度出力および酸素濃度を代入して演算することによって、排気ガス中のアンモニア濃度、ＮＯ_２濃度およびＮＯｘ濃度を求める。

なお、補正式（１）および補正式（２）は、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３の特性に基づいて定まる式であり、補正式（９）〜（１１）はＮＯｘ検出部１０１の特性に基づいて定まる式である。また補正式（１），（２），（９）〜（１１）は、あくまでも補正式の一例を示したものであり、ガス検知特性に応じて、他の補正式および係数等を適宜使用してもよい。

このように構成された第２実施形態の制御部３を備えるマルチガス検出装置１は、ＮＯｘ検出部１０１と第１アンモニア検出部１０２と第２アンモニア検出部１０３とを備えるマルチガスセンサ２を用いて、排気ガスに含まれるアンモニア、ＮＯ_２およびＮＯｘの濃度を算出する。

［２−３．効果］
以上説明したように、本第２実施形態のマルチガス検出装置１は、マルチガスセンサ２と、制御部３と、を備える。

そして、制御部３のマイコン１９０は、得られた第１アンモニア濃度出力および第２アンモニア濃度出力と、補正式（１）に基づいて、アンモニア濃度（＝ｘ）を演算する。また、マイコン１９０は、得られた第１アンモニア濃度出力および第２アンモニア濃度出力と、補正式（２）に基づいて、二酸化窒素濃度（＝ｙ）を演算する。

また、マイコン１９０は、補正式（９）を用いてＮＯｘ濃度を演算することで、ＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ）に対して補正係数ｐを乗算するとともに、補正加算値ｑを加算することで得られる値を、ＮＯｘ濃度として演算する。このとき、補正係数ｐは、式（１０）に示すように、アンモニア濃度に基づいて値が算出される。また、補正加算値ｑは、式（１１）に示すように、アンモニア濃度に基づいて値が算出される。

このような構成の制御部３は、排気ガスに含まれるアンモニアの影響により第２ポンピング電流Ｉｐ２（換言すれば、ＮＯｘ濃度出力（＝Ｃ））が変動した場合でも、ＮＯｘ濃度出力のみではなく補正係数ａおよび補正加算値ｂを用いて窒素酸化物の濃度を演算することにより、アンモニアの影響を低減しつつ、窒素酸化物の濃度を演算できる。

とりわけ、補正係数ｐおよび補正加算値ｑは、それぞれ、少なくともアンモニアの濃度に基づいて値が設定（変更）されるため、排気ガスに含まれるアンモニアの濃度に応じて窒素酸化物の濃度を演算することができ、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

よって、この制御部３によれば、排気ガスに含まれる窒素酸化物濃度を検出するにあたり、アンモニアの影響による誤差を抑制できるため、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

そして、このマルチガス検出装置１は、制御部３を備えることで、排気ガスに含まれる窒素酸化物濃度を検出するにあたり、アンモニアの影響による誤差を抑制できるため、窒素酸化物濃度の検出精度の低下を抑制できる。

［２−４．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
式（９）〜（１１）を用いてＮＯｘ濃度を演算するマイコン１９０が窒素酸化物濃度演算部に相当し、式（１）を用いてアンモニア濃度を演算するマイコン１９０がアンモニア濃度演算部に相当し、式（２）を用いて二酸化窒素濃度を演算するマイコン１９０が二酸化窒素濃度演算部に相当する。

［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。

例えば、上記実施形態では、センサとして、ＮＯｘ検出部およびアンモニア検出部が一体に形成されたマルチガスセンサ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。具体的には、ＮＯｘ検出部を備えるセンサと、アンモニア検出部を備えるセンサと、を個別に備える形態であってもよい。

また、上記実施形態では、アンモニア検出部として、２つの検出部（第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３）を備える構成について説明したが、１つの検出部で構成されたアンモニア検出部を備える形態であってもよい。

上記実施形態では、補正係数および補正加算値を第２ポンピング電流Ｉｐ２から求められるアンモニア濃度との所定の関係式から算出していたが、第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づいて設定されるものであればよく、算出方法も関係式を用いる方法に限定されない。例えば第２ポンピング電流Ｉｐ２と補正係数および補正加算値の関係がテーブルとして設定されていてもよい。また、上記実施形態では、ＮＯｘ検出部により検出される第２ポンピング電流Ｉｐ２に直接補正係数を乗算するのではなく、「第２ポンピング電流−ＮＯｘ濃度出力関係式」を用いてＮＯｘ濃度出力を算出し、このＮＯｘ濃度出力に補正係数を乗算しＮＯｘ濃度を求めているが、このような形態に限られることはない。例えば、Ｉｐ２値にＮＯｘ濃度に換算する為の所定値と補正係数とを両方直接乗算して、一度にＮＯｘ濃度を求めても良い。

次に、上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

上述したマイコン１９０の他、当該マイコン１９０を構成要素とするシステム、当該マイコン１９０としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、濃度算出方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…マルチガス検出装置、２…マルチガスセンサ、３…制御部、５…センサ素子部、１０１…ＮＯｘ検出部、１０２…第１アンモニア検出部、１０３…第２アンモニア検出部、１９０…マイクロコンピュータ（マイコン）、１９１…ＣＰＵ、１９２…ＲＯＭ、１９３…ＲＡＭ。

Claims (7)

1. 被測定ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じて値が変化する第１検出値を出力する第１検出部と、
   前記被測定ガスに含まれるアンモニアの濃度に応じて値が変化する第２検出値を出力する第２検出部と、
   を用いて、前記被測定ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を算出する濃度算出装置であって、
   前記第１検出値に基づいて前記窒素酸化物の濃度を演算する窒素酸化物濃度演算部を備え、
   前記窒素酸化物濃度演算部は、前記第１検出値に対して、前記第２検出値に基づいて設定される補正係数を乗算することで得られる値を前記窒素酸化物の濃度として演算する、
   濃度算出装置。
2. 前記窒素酸化物濃度演算部は、前記第１検出値に対して前記補正係数を乗算するとともに、補正加算値を加算することで得られる値を前記窒素酸化物の濃度として演算し、
   前記補正加算値は、少なくとも前記第２検出値に基づいて設定される、
   請求項１に記載の濃度算出装置。
3. 前記第２検出値に基づいて前記アンモニアの濃度を演算するアンモニア濃度演算部を備える、
   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２検出部は、前記第２検出値として、前記被測定ガスに含まれるアンモニアに加えて二酸化窒素の濃度に応じて値が変化する前記第２検出値を出力し、
   前記第２検出値に基づいて前記二酸化窒素の濃度を演算する二酸化窒素濃度演算部を備える、
   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. 前記第１検出部および前記第２検出部は、一体に形成されたマルチガスセンサとして備えられる、
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の濃度算出装置。
6. 被測定ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じて値が変化する第１検出値を出力する第１検出部と、
   前記被測定ガスに含まれるアンモニアの濃度に応じて値が変化する第２検出値を出力する第２検出部と、
   を用いて、前記被測定ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を算出する濃度算出装置であって、
   前記第１検出値に基づいて前記窒素酸化物の濃度を演算する窒素酸化物濃度演算部と、
   前記第２検出値に基づいて前記アンモニアの濃度を演算するアンモニア濃度演算部と、
   を備え、
   前記窒素酸化物濃度演算部は、前記第１検出値に対して補正係数を乗算することで得られる値を前記窒素酸化物の濃度として演算し、
   前記補正係数は、少なくとも前記アンモニアの濃度に応じて値が変更される、
   濃度算出装置。
7. 被測定ガスに含まれる窒素酸化物の濃度に応じて値が変化する第１検出値を出力する第１検出部と、
   前記被測定ガスに含まれるアンモニアの濃度に応じて値が変化する第２検出値を出力する第２検出部と、
   前記第１検出部および前記第２検出部を用いて、前記被測定ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を算出する濃度算出装置と、
   を備えるガス検出装置であって、
   前記濃度算出装置は、請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の濃度算出装置である、ガス検出装置。