JP3332761B2 - 酸素濃度・窒素酸化物濃度測定方法及び装置 - Google Patents

酸素濃度・窒素酸化物濃度測定方法及び装置

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    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
    • G01N27/4074—Composition or fabrication of the solid electrolyte for detection of gases other than oxygen

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等の各種
燃焼機器から排出される有害性分である窒素酸化物の濃
度を検出するために構成されたＮＯｘセンサを用いて酸
素濃度と窒素酸化物濃度とを測定する酸素濃度・窒素酸
化物濃度測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、窒素酸化物濃度測定装置とし
て、例えば、ヨーロッパ特許出願公開明細書０６７８７
４０Ａ１，ＳＡＥ ｐａｐｅｒ Ｎｏ．９６０３３４
Ｐ１３７〜１４２ １９９６等に開示されているよう
に、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、この第１測定室に第２拡散律速層を介し
て連通された第２測定室とを、酸素イオン伝導性の固体
電解質層にて形成し、第１測定室には、固体電解質層を
多孔質の電極で挟むことにより第１酸素ポンピングセル
と酸素濃度測定セルとを形成し、更に、第２測定室に
は、同じく固体電解質層を多孔質の電極で挟むことによ
り第２酸素ポンピングセルを形成したＮＯｘセンサを用
いて、内燃機関等の排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃
度を検出するようにしたものが知られている。
【０００３】この種の窒素酸化物濃度測定装置において
は、酸素濃度測定セルからの出力電圧が予め設定された
一定値となるように第１酸素ポンピングセルに電流を流
すことにより、第１測定室内の酸素濃度を一定濃度に制
御しつつ、第２酸素ポンピングセルに一定電圧を印加し
て、第２測定室から酸素を汲み出す。そして、この第２
酸素ポンピングセルに流れる電流値から、被測定ガス中
のＮＯｘ濃度を検出する。
【０００４】つまり、被測定ガスである内燃機関等から
の排気中には、ＮＯｘ以外に、酸素、一酸化炭素、二酸
化炭素等の他のガス成分が存在するが、上記窒素酸化物
濃度測定装置では、第１酸素ポンピングセルにより第１
測定室内を酸素が極めて少ない低酸素濃度に制御し、更
に、その低酸素濃度に制御された被測定ガスが流入する
第２測定室側で、第２酸素ポンピングセルに第２測定室
内の酸素を汲み出す方向に一定電圧を印加することによ
り、第２酸素ポンピングセルを構成する多孔質電極の触
媒機能によって、被測定ガス中のＮＯｘを窒素と酸素と
に分解させて第２測定室から酸素を抜き取り、そのとき
第２酸素ポンピングセルに流れるポンプ電流を検出する
ことにより、被測定ガス中の他のガス成分に影響される
ことなく、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出できるよう
にしている。
【０００５】また、この種の窒素酸化物測定装置では、
上記検出方法によってＮＯｘ濃度を正確に検出するに
は、センサを所定の活性温度（例えば８００℃以上）ま
で加熱して、各セルを活性化させる必要があることか
ら、センサを加熱するためのヒータが別途設けられてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記窒素酸
化物濃度測定装置は、例えば、燃料に対する空気の量が
多い希薄空燃比（リーン空燃比）で運転されて排気中の
ＮＯｘ成分が多くなる内燃機関（所謂リーンバーンエン
ジン）において、ＮＯｘの排出を抑制するためにＮＯｘ
を還元するＮＯｘ触媒の状態を監視することに使用され
る。
【０００７】つまり、内燃機関の排気通路のＮＯｘ触媒
の下流側にＮＯｘセンサを装着してＮＯｘ濃度を測定す
ることにより、ＮＯｘ触媒からのＮＯｘの漏出量を検出
し、そのＮＯｘの漏出量が増えてきたところで、内燃機
関に供給する燃料混合気の空燃比を、一時的に、燃料の
多いリッチ空燃比に制御して、内燃機関から未燃ガスを
排出させ、この未燃ガスとＮＯｘ触媒に蓄積されたＮＯ
ｘとを反応させることにより、ＮＯｘの排出量を抑制す
る、といった制御に使用される。
【０００８】そして、このようなＮＯｘ制御を実現する
には、上記窒素酸化物濃度測定装置では内燃機関に供給
された燃料混合気の空燃比を測定することができないこ
とから、内燃機関には、排気中の酸素濃度から空燃比を
測定する空燃比測定装置を別途設ける必要がある。
【０００９】つまり、上記のようなＮＯｘ制御を行なう
場合には、内燃機関において一般に行なわれている空燃
比制御を併せて実行する必要があり、このためには、内
燃機関の排気系に、ＮＯｘセンサと酸素濃度センサ（所
謂空燃比センサ）とを夫々設けなければならない。
【００１０】そこで本発明は、このようにＮＯｘセンサ
と空燃比センサとの２つのセンサを用いることなく、Ｎ
Ｏｘセンサだけで、ＮＯｘ濃度及び酸素濃度を測定し得
る酸素濃度・窒素酸化物濃度測定方法及び装置を提供
し、上記のようなＮＯｘ制御を実現するに当たってＮＯ
ｘ濃度及び酸素濃度（空燃比）の検出系の構成を簡単に
することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の発明は、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
ポンピングセル及び酸素濃度測定セルを有し、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酸素ポンピングセルを有し、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
を備えると共に、前記各セルを所定の活性温度まで加熱
するヒータを備えたＮＯｘセンサを用いて、被測定ガス
中の酸素濃度と窒素酸化物濃度とを測定する測定方法で
あって、前記酸素濃度測定セルの出力電圧が一定値とな
るように前記第１酸素ポンピングセルに電流を流して、
前記第１測定室内の酸素濃度を一定に制御すると共に、
前記第２酸素ポンピングセルに前記第２測定室から酸素
を汲み出す方向に一定電圧を印加することにより、前記
第２酸素ポンピングセルに流れる電流値から被測定ガス
中の窒素酸化物濃度を測定し、前記第１酸素ポンピング
セルに流れる電流値から被測定ガス中の酸素濃度を測定
することを特徴とする。
【００１２】そして、請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載の測定方法において、前記ＮＯｘセンサにおけ
る酸素濃度測定セルの温度が所定の目標温度となるよう
に、前記ヒータへの通電を制御することを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の測定
方法において、前記酸素濃度測定セルの温度の前記目標
温度からのずれに応じて、前記酸素濃度及び前記窒素酸
化物濃度の測定結果を補正することにより、各測定結果
を温度補償することを特徴とする。
【００１３】一方、請求項４に記載の発明は、請求項１
に記載のＮＯｘセンサと同様のＮＯｘセンサを用いて、
被測定ガス中の酸素濃度と窒素酸化物濃度とを測定する
測定装置であって、前記酸素濃度測定セルの出力電圧が
一定値となるように前記第１酸素ポンピングセルに電流
を流して、前記第１測定室内の酸素濃度を一定に制御す
るポンプ電流制御手段と、前記第２酸素ポンピングセル
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
印加する定電圧印加手段と、前記第２酸素ポンピングセ
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
度を測定する窒素酸化物濃度測定手段と、前記第１酸素
ポンピングセルに流れる電流値から被測定ガス中の酸素
濃度を測定する酸素濃度測定手段と、を備えたことを特
徴とする。
【００１４】そして、請求項５に記載の発明は、この請
求項４に記載の測定装置において、前記酸素濃度測定セ
ルの温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段に
て検出された前記酸素濃度測定セルの温度が所定の目標
温度となるように、前記ヒータへの通電を制御するヒー
タ通電制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１５】また、請求項６に記載の発明は、請求項５
に記載の測定装置において、前記温度検出手段にて検出
された前記酸素濃度測定セルの温度の前記目標温度から
のずれに応じて、前記酸素濃度及び前記窒素酸化物濃度
の測定結果を補正することにより各測定結果を温度補償
する補正手段、を設けたことを特徴とする。
【００１６】また次に、請求項７に記載の発明は、請求
項５又は請求項６記載の酸素濃度・窒素酸化物濃度測定
装置において、前記温度検出手段は、前記酸素濃度測定
セルの内部抵抗を検出することにより該セルの温度を検
出し、前記ヒータ通電制御手段は、該検出された酸素濃
度測定セルの内部抵抗が前記目標温度に対応した所定値
となるように、前記ヒータへの通電を制御することを特
徴とする。
【００１７】また、請求項８に記載の発明は、請求項７
に記載の酸素濃度・窒素酸化物濃度測定装置において、
前記ＮＯｘセンサにおいて、前記酸素濃度測定セルの前
記第１測定室とは反対側の多孔質電極は閉塞されると共
に、該閉塞空間内の酸素の一部を漏出抵抗部を介して外
部に漏出可能に形成されており、前記ポンプ電流制御手
段は、前記酸素濃度測定セルに前記第１測定室中の酸素
を前記閉塞空間に汲み出す方向に微小電流を流して、該
閉塞空間を内部酸素基準源として機能させつつ、該酸素
濃度測定セルに生じる起電力が一定値となるように前記
第１酸素ポンピングセルに流れる電流量を制御し、前記
温度検出手段は、前記ポンプ電流制御手段と前記酸素濃
度測定セルとの接続を周期的に遮断して、該遮断時に、
前記酸素濃度測定セルに、前記微小電流よりも大きな内
部抵抗検出用電流を前記微小電流とは逆方向に流し、そ
のとき前記酸素濃度測定セルの電極間に生じる電圧から
前記酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出することを特徴
とする。
【００１８】また、請求項９に記載の発明は、請求項８
記載の酸素濃度・窒素酸化物濃度測定装置において、前
記温度検出手段は、前記酸素濃度測定セルに前記内部抵
抗検出用電流を流して内部抵抗を検出した後、該内部抵
抗検出用電流とは逆方向に電流を流すことを特徴とす
る。
【００１９】一方、請求項１０に記載の発明は、請求項
４〜請求項９いずれか記載の酸素濃度・窒素酸化物濃度
測定装置において、前記ＮＯｘセンサにおいて、前記第
１酸素ポンピングセル，酸素濃度測定セル及び第２酸素
ポンピングセルは、夫々、互いに異なる薄板状の固体電
解質層に形成され、前記第１測定室及び第２測定室は、
該各固体電解質層を、前記第１及び第２酸素ポンピング
セルを形成した固体電解質層を外側にして、所定の間隙
を介して積層することにより構成され、前記ヒータは、
基板にヒータ配線を形成した薄板状の２枚のヒータ基板
からなり、各ヒータ基板を前記ＮＯｘセンサにおける各
固体電解質層の積層方向両側に所定の間隙を介して夫々
配置することにより、前記ＮＯｘセンサを加熱可能に構
成され、しかも、前記第１拡散層を、前記第１酸素ポン
ピングセルが形成された固体電解質層の、前記ヒータ基
板に形成されたヒータ配線の中央部との対向位置に形成
してなることを特徴とする。
【００２０】また、請求項１１に記載の発明は、請求項
１０に記載の酸素濃度・窒素酸化物濃度測定装置におい
て、前記第２拡散律速層を、前記ＮＯｘセンサを前記各
固体電解質層の積層方向から投影したときに前記第１拡
散律速層の少なくとも一部と重なるように形成し、該第
２拡散律速層近傍に、前記酸素濃度測定セルを配置して
なることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の測定方法では、
ＮＯｘセンサにおける酸素濃度測定セルの出力電圧が一
定値となるように第１酸素ポンピングセルに電流を流し
て、第１測定室内の酸素濃度を一定に制御すると共に、
第２酸素ポンピングセルに第２測定室から酸素を汲み出
す方向に一定電圧を印加する。つまり、本発明方法で
は、ＮＯｘセンサを用いてＮＯｘ濃度を測定する場合と
同様の駆動方向でＮＯｘセンサを駆動する。そして、こ
のとき第２酸素ポンピングセルに流れる電流値から被測
定ガス中の窒素酸化物濃度（ＮＯｘ濃度）を測定するだ
けでなく、第１酸素ポンピングセルに流れる電流値から
被測定ガス中の酸素濃度を測定する。
【００２２】これは、第１ポンピングセルに流れる電流
を制御して第１測定室の酸素濃度を一定に制御するポン
プ電流制御は、被測定ガスの拡散が制限された測定室に
ポンピングセルと酸素濃度測定セルとを設けた全領域空
燃比センサを用いて被測定ガス中の酸素濃度を測定する
ときの動作と同じであり、第１ポンピングセルに流れる
ポンプ電流は、被測定ガス中の酸素濃度に比例し、その
電流値から酸素濃度を測定できるからである。
【００２３】そしてこのように、本発明によれば、ＮＯ
ｘセンサのみを用いて、被測定ガス中の酸素濃度とＮＯ
ｘ濃度とを測定するため、前述した内燃機関のＮＯｘ制
御を実現するために、内燃機関の排気系にＮＯｘセンサ
と空燃比センサとの２つのセンサを設ける必要がなく、
その制御装置の構成を簡単にして、コストダウンを図る
ことができる。
【００２４】また、本発明によれば、一つのＮＯｘセン
サを用いて酸素濃度とＮＯｘ濃度とを測定するため、こ
れら各測定結果は、酸素濃度とＮＯｘ濃度とを異なるセ
ンサ（つまり酸素センサとＮＯｘセンサ）を用いて測定
した場合に比べて、極めて高い相関性を有することにな
る。従って、本発明方法により測定した酸素濃度とＮＯ
ｘ濃度とを用いれば、内燃機関の排気管に設けたＮＯｘ
触媒の劣化を高精度に判定することができるようにな
る。
【００２５】即ち、ＮＯｘ触媒の劣化を知るには、定常
的にＮＯｘがどの程度漏出しているかを検出する必要が
あり、このためには、ＮＯｘの漏出量とそのときの制御
空燃比とを比較し、制御空燃比に対するＮＯｘの漏出量
が所定の許容範囲内にあるか否かを判定するようにすれ
ばよい。
【００２６】つまり、内燃機関において、供給した燃料
混合気の空燃比が小さいときにはＮＯｘの漏出量は少な
く、逆に空燃比が大きいときにはＮＯｘの漏出量は多く
なることから、空燃比に対するＮＯｘ漏出量の許容値を
予め設定しておき、内燃機関の運転時には、排気中の酸
素濃度及びＮＯｘ濃度を同時に測定して、その測定した
酸素濃度（換言すれば空燃比）に対応したＮＯｘ漏出量
の許容値を読み出し、測定したＮＯｘ濃度がその許容値
以下であるか否かを判断して、ＮＯｘ濃度が許容値を越
えている場合に、ＮＯｘ触媒の劣化を判定するようにす
れば、排気中の酸素濃度とＮＯｘ濃度とからＮＯｘ触媒
の劣化を判定することができる。
【００２７】そして、このようなＮＯｘ触媒の劣化判定
を行う場合、酸素濃度の測定とＮＯｘ濃度の測定とに異
なるセンサを用いるようにしていると、各センサ毎の特
性のばらつきや劣化の程度の差等によって、空燃比に対
するＮＯｘ濃度の検出特性に誤差が生じ、ＮＯｘ触媒の
劣化の判定精度が低下することが考えられる。
【００２８】しかし、個々のＮＯｘセンサ自体に特性の
ばらつきがあったとしても、１個のＮＯｘセンサによる
空燃比とＮＯｘの検出精度のばらつきの差はない。そし
て、本発明によれば、一つのＮＯｘセンサを用いて被測
定ガス中の酸素濃度とＮＯｘ濃度とを測定することか
ら、空燃比に対するＮＯｘ濃度の検出特性に誤差が生じ
ることはなく、その測定結果から、ＮＯｘ触媒の劣化を
高精度に判定することができるようになるのである。
【００２９】次に請求項２に記載の測定方法では、ＮＯ
ｘセンサにおける酸素濃度測定セルの温度が所定の目標
温度となるように、ＮＯｘセンサに設けられたヒータへ
の通電を制御する。これは、第１酸素ポンピングセルへ
の通電制御（ポンプ電流制御）によって第１測定室の酸
素濃度を一定に制御できなければ、酸素濃度もＮＯｘ濃
度も正確に測定することはできず、第１測定室の酸素濃
度を一定に制御するには、その酸素濃度を測定する酸素
濃度測定セルの温度を一定温度に保持する必要があるた
めである。
【００３０】つまり、酸素濃度測定セルは、固体電解質
層を一対の多孔質電極で挟んだ場合、その電極間に、各
電極側の酸素分圧Ｐ１，Ｐ２に応じて、ネルンストの式
(1) ＥＭＦ＝ａ×Ｔ×ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ２） …(1) 但し、ａ：比例定数、Ｔは絶対温度 で得られる起電力ＥＭＦが生じることを利用し、酸素濃
度測定室の第１測定室とは反対側の多孔質電極側を基準
酸素濃度（酸素分圧Ｐ１）とすることにより、第１測定
室内の酸素濃度を測定するものである。従って、例え
ば、酸素濃度測定セルの温度Ｔが１０００°Ｋで、第１
測定室内の酸素濃度が１０００ｐｐｍであったときに、
酸素濃度測定セルの起電力ＥＭＦが２００ｍＶであった
とすれば、温度Ｔが８００°Ｋになると、起電力ＥＭＦ
は１６０ｍＶとなってしまう。このため、第１測定室の
酸素濃度を一定に制御するには（換言すれば、酸素濃度
及びＮＯｘ濃度を正確に測定するには）、酸素濃度測定
セルの温度を一定温度に保持する必要がある。
【００３１】特に、従来より酸素濃度の測定に使用され
ている前述の全領域空燃比センサにおいては、ポンプ電
流制御により測定室内を酸素が殆ど存在しない状態（酸
素濃度ゼロの状態）に制御していることから、比較的安
定した温度特性を得ることができるが、ＮＯｘセンサで
は、ポンプ電流制御により第１測定室内を酸素濃度ゼロ
の状態に制御すると、第１測定室内に流入した被測定ガ
ス中のＮＯｘ成分を分解してしまい、第２酸素ポンピン
グセルを用いてＮＯｘ濃度を測定できない虞があるの
で、通常、第１測定室内の酸素濃度を、酸素が少し残っ
た状態（例えば１０００ｐｐｍ程度の低酸素濃度）に制
御しており、この結果、全領域空燃比センサに比べて温
度特性が著しく低下する。
【００３２】例えば、図１０は、従来の全領域空燃比セ
ンサを用いたポンプ電流制御によって被測定ガス（酸素
濃度固定）の酸素濃度を測定した場合の酸素濃度測定セ
ルの出力電圧Ｖｓと酸素ポンピングセルに流れるポンプ
電流Ｉｐとの関係を表しているが、この図から明らかな
ように、酸素濃度測定セルの出力電圧Ｖｓが４５０ｍＶ
となって、測定室内の酸素濃度が略ゼロ（理論的には１
０-9atm 程度）となるように、ポンプ電流Ｉｐを制御し
た場合には、酸素濃度測定セルの温度をＴａ，Ｔｂ，Ｔ
ｃと変化させても、ポンプ電流Ｉｐは△ＩPAしか変化せ
ず、一度当たりの電流変化率は２％程度であるが、酸素
濃度測定セルの出力電圧Ｖｓが１５０ｍＶとなって、測
定室内の酸素濃度が１０００ｐｐｍ程度の低酸素濃度と
なるように、ポンプ電流Ｉｐを制御した場合には、酸素
濃度測定セルの温度をＴａ，Ｔｂ，Ｔｃと変化させる
と、ポンプ電流Ｉｐは△ＩPBと大きく変化し、一度当た
りの電流変化率は数十％になってしまう。
【００３３】従って、本発明のようにＮＯｘセンサを利
用して酸素濃度及びＮＯｘ濃度を正確に測定するに当た
って、第１酸素ポンピングセルのポンプ電流制御によっ
て第１測定室内の酸素濃度を１０００ｐｐｍ程度の低酸
素濃度に制御する場合には、酸素濃度測定セルの温度
を、一定温度に、より正確に制御する必要がある。
【００３４】これに対して、請求項２に記載の測定方法
によれば、ＮＯｘセンサにおける酸素濃度測定セルの温
度が所定の目標温度となるようにヒータへの通電を制御
するため、酸素濃度測定セルを一定の目標温度に保持す
ることができる。従って、請求項２に記載の測定方法に
よれば、ＮＯｘセンサを用いて酸素濃度とＮＯｘ濃度と
を測定することができるだけでなく、その測定精度を向
上することができ、上述した内燃機関のＮＯｘ制御やＮ
Ｏｘ触媒の劣化判定を、より高精度に行うことが可能に
なる。
【００３５】また次に、請求項３に記載の測定方法で
は、更に、酸素濃度測定セルの温度の目標温度からのず
れに応じて、酸素濃度及び窒素酸化物濃度の測定結果を
補正する。このため、本発明方法によれば、ヒータへの
通電制御によって酸素濃度測定セルの温度を制御してい
るにもかかわらず、その温度が目標温度から変化してし
まったとしても、酸素濃度及びＮＯｘ濃度の測定結果を
温度補償することができ、酸素濃度及びＮＯｘ濃度をよ
り高精度に測定することができる。
【００３６】つまり、例えば、内燃機関の運転状態が変
化して、被測定ガスである排気の温度が急変したような
場合には、被測定ガスの温度変化に応じてＮＯｘセンサ
の温度が一時的に変化し、ヒータ制御によって酸素濃度
測定セルの温度を制御しきれないことがある。しかし、
請求項３に記載の測定方法によれば、このような場合に
も、酸素濃度及びＮＯｘ濃度を正確に測定できる。
【００３７】次に、請求項４に記載の測定装置は、上記
請求項１に記載の測定方法を実現する装置である。そし
て、この装置では、まず、ポンプ電流制御手段が、酸素
濃度測定セルの出力電圧が一定値となるように第１酸素
ポンピングセルに電流を流して、第１測定室内の酸素濃
度を一定に制御すると共に、定電圧印加手段が、第２酸
素ポンピングセルに第２測定室から酸素を汲み出す方向
に一定電圧を印加する。そして、窒素酸化物濃度測定手
段が、第２酸素ポンピング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測定し、酸素濃度測定
手段が、第１酸素ポンピングセルに流れる電流値から被
測定ガス中の酸素濃度を測定する。
【００３８】従って、請求項４に記載の測定装置によれ
ば、上記請求項１に記載の測定方法を実現して、一つの
ＮＯｘセンサを用いて被測定ガス中の酸素濃度とＮＯｘ
濃度とを測定することができるようになり、前述した内
燃機関のＮＯｘ制御を行う制御装置の構成を簡単にし
て、その装置のコストダウンを図ることができると共
に、前述したＮＯｘ触媒の劣化判定を正確に行うことが
できるようになる。
【００３９】また次に、請求項５に記載の測定装置で
は、更に、温度検出手段が、酸素濃度測定セルの温度を
検出し、ヒータ通電制御手段が、その検出した酸素濃度
測定セルの温度が所定の目標温度となるように、ＮＯｘ
センサに設けられたヒータへの通電を制御する。つま
り、請求項５に記載の測定装置は、請求項２に記載の測
定方法を実現する装置であり、ＮＯｘセンサを用いて酸
素濃度とＮＯｘ濃度とを測定できるだけでなく、その測
定精度を向上して、内燃機関のＮＯｘ制御やＮＯｘ触媒
の劣化判定をより正確に行うことが可能になる。
【００４０】また、請求項６に記載の測定装置において
は、更に、補正手段が、温度検出手段にて検出された酸
素濃度測定セルの温度の目標温度からのずれに応じて、
酸素濃度及び前記窒素酸化物濃度の測定結果を補正す
る。つまり、請求項６に記載の測定装置は、請求項３に
記載の測定方法を実現する装置であり、ヒータ通電制御
手段によって酸素濃度測定セルの温度を目標温度に制御
しているにもかかわらず、その温度が被測定ガス等の温
度変化の影響を受けて目標温度から変化してしまった場
合にでも、酸素濃度及びＮＯｘ濃度の測定結果を温度補
償することができる。このため、酸素濃度及びＮＯｘ濃
度をより高精度に測定することが可能になる。
【００４１】ここで、酸素濃度測定セルの温度を検出す
る温度検出手段としては、例えば、酸素濃度測定セル近
傍に温度検出用の素子を設けることによって実現するこ
ともできるが、この場合、ＮＯｘセンサの構造が複雑に
なり、また酸素濃度測定セル自体の温度を正確に検出す
ることも難しい。
【００４２】従って、請求項７に記載のように、温度検
出手段を、酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出するよう
に構成し、ヒータ通電制御手段において、その検出され
た酸素濃度測定セルの内部抵抗が目標温度に対応した所
定値となるように、ヒータへの通電を制御するようにす
ることが望ましい。
【００４３】つまり、酸素濃度測定セルの内部抵抗は、
酸素濃度測定セルの温度に応じて変化する（温度が高く
なる程内部抵抗が低くなる）ことから、請求項７に記載
のように、酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出するよう
にすれば、その検出した内部抵抗から、ＮＯｘセンサに
温度検出用の素子を別途設けることなく、酸素濃度測定
セルの温度を正確に検出することができるようになり、
ＮＯｘセンサ（詳しくは酸素濃度測定セル）の温度制御
を、より簡単且つ高精度に実行できることになる。
【００４４】またこのように、温度検出手段にて酸素濃
度測定セルの内部抵抗を検出する場合、温度検出手段と
しては、例えば、酸素濃度測定セルに内部抵抗検出用の
定電圧を印加し、そのとき酸素濃度測定セルに流れる電
流量を検出するように構成するか、或いは酸素濃度測定
セルに内部抵抗検出用の定電流を流し、そのとき酸素濃
度測定セルの両端電圧を検出するように構成すればよ
い。
【００４５】但し、このように酸素濃度測定セルの内部
抵抗を検出する際には、一時的に、ポンプ電流制御手段
と酸素濃度測定セルとの接続を遮断して、ポンプ電流制
御手段による第１酸素ポンピングセルの通電制御を停止
させる必要はある。つまり、内部抵抗検出のために酸素
濃度測定セルに通電すると、その両端電圧は、第１測定
室内の酸素濃度とは対応しない値となり、そのときポン
プ電流制御手段の制御動作を継続させると、第１測定室
内の酸素濃度が誤制御されてしまうことから、酸素濃度
測定セルの内部抵抗検出時には、こうした誤制御が生じ
ることのないよう、ポンプ電流制御手段による制御動作
を停止させることが望ましい。
【００４６】また次に、酸素濃度測定セルは、前述の
(1) 式で得られる起電力ＥＭＦにより第１測定室内の酸
素濃度を測定するものであり、このセルを構成する一対
の多孔質電極のうち、第１測定室と接しない電極側の酸
素濃度は、一定の基準酸素濃度にする必要がある。そし
て、このためには、例えば、その電極側に、酸素濃度が
一定の基準ガス（例えば大気）を導入するようにしても
よいが、このように外部から基準ガスを導入するには、
ＮＯｘセンサに基準ガス導入のための空隙を設けなけれ
ばならず、ＮＯｘセンサの構造が複雑になってしまう。
【００４７】そこで、酸素濃度測定セルの第１測定室と
は反対側の多孔質電極を基準酸素濃度とするには、請求
項８に記載のように、ＮＯｘセンサにおいて、酸素濃度
測定セルの第１測定室とは反対側の多孔質電極を閉塞す
ると共に、その閉塞空間内の酸素の一部が漏出抵抗部を
介して外部に漏出可能に形成し、ポンプ電流制御手段側
で、酸素濃度測定セルに対して、第１測定室中の酸素を
閉塞空間に汲み出す方向に微小電流を流し、その閉塞空
間を内部酸素基準源として機能させつつ、酸素濃度測定
セルに生じる起電力が一定値となるように第１酸素ポン
ピングセルに流れる電流量を制御するようにすればよ
い。つまり、このように構成すれば、ＮＯｘセンサに基
準ガス導入のための空隙を設ける必要はなく、ＮＯｘセ
ンサの構造を簡単にすることができる。
【００４８】そして、この場合、温度検出手段により酸
素濃度測定セルの内部抵抗を測定するには、請求項８に
記載のように、温度検出手段を、ポンプ電流制御手段と
酸素濃度測定セルとの接続を周期的に遮断して、その遮
断時に、酸素濃度測定セルに、内部酸素基準源生成用の
微小電流よりも大きな内部抵抗検出用電流を、微小電流
とは逆方向に流し、そのとき酸素濃度測定セルの電極間
に生じる電圧から、酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出
するようにすることが望ましい。
【００４９】即ち、本発明の酸素濃度測定セルは微小電
流の通電により内部酸素基準源を自己生成するため、そ
の内部酸素基準源となる閉塞空間内には酸素が充分蓄積
されており、内部抵抗検出用の電流を微小電流と同方向
に流すと閉塞空間内の酸素が多くなり過ぎ、充満した酸
素によってＮＯｘセンサに亀裂が入る虞がある。
【００５０】そこで、請求項８に記載の測定装置では、
酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出するために、酸素濃
度測定セルに対して、通常時に流す微小電流とは逆方向
に内部抵抗検出用の電流を流し、そのとき生じた電極間
電圧から、酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出するよう
にしているのである。
【００５１】なお、酸素濃度測定セルに電流を流した場
合、酸素濃度測定セルが発生する電圧（電極間電圧）
は、酸素濃度測定セルの内部抵抗だけでなく、各電極側
の酸素濃度の比に応じて発生する起電力によっても変化
するが、酸素濃度測定セルの各電極側の酸素濃度（つま
り第１測定室内の酸素濃度及び閉塞空間内の酸素濃度）
は、夫々、微小電流の通電及びポンプ電流制御手段によ
る第１酸素ポンピングセルの通電制御によって、略一定
になっているため、内部抵抗検出用電流の通電開始直後
の起電力は程一定であり、本発明によれば、この起電力
の影響を受けることなく酸素濃度測定セルの内部抵抗を
検出できる。
【００５２】またこのように、酸素濃度測定セルの内部
抵抗を検出するために、酸素濃度測定セルに内部抵抗検
出用電流を流した場合、酸素濃度測定セルはポンピング
セルとして働き、その通電電流量に応じて、電流方向と
は逆方向に酸素が移動する。この結果、閉塞空間内の酸
素濃度は、内部抵抗検出用電流とその通電時間とに応じ
て低下し、内部抵抗検出後、微小電流の通電によって閉
塞空間内の酸素濃度が基準酸素濃度に戻り、酸素濃度測
定セルにて第１測定室内の酸素濃度を正確に検出できる
ようになるには、ある程度の時間を要し、内部抵抗検出
直後から、ポンプ電流制御手段の制御動作を再開させて
も、被測定ガス中の酸素濃度及びＮＯｘ濃度を正確に測
定することはできない。
【００５３】そして、内部抵抗検出後、酸素濃度及びＮ
Ｏｘ濃度を正確に測定できるようになるまでの時間を短
くにするには、請求項９に記載のように、温度検出手段
を、酸素濃度測定セルに内部抵抗検出用電流を流して内
部抵抗を検出した後、その内部抵抗検出用電流とは逆方
向に電流を流すように構成すればよい。
【００５４】つまり、酸素濃度測定セルの内部抵抗検出
時には、酸素濃度測定セルに、内部抵抗検出用電流を交
番に流すようにすれば、酸素濃度測定セルの各電極側の
酸素濃度，及び酸素濃度測定セルの一時的な起電力低下
の状態が、内部抵抗検出前の安定状態に速やかに復帰す
ることになり、内部抵抗検出後、酸素濃度及びＮＯｘ濃
度を正確に測定できるようになるまでの時間を短くでき
る。
【００５５】また次に、本発明では、ＮＯｘセンサを構
成している３種のセルのうち、酸素濃度及びＮＯｘ濃度
の測定精度に最も影響を与える第１測定室内の酸素濃度
を検出する酸素濃度測定セルの温度を検出して、その温
度が目標温度となるようにヒータへの通電電流を制御す
るが、ＮＯｘセンサの構造によっては、第１酸素ポンピ
ングセルや第２酸素ポンピングセルの温度が目標温度か
ら大きくずれて、酸素濃度及びＮＯｘ濃度の測定精度を
確保できないことも考えられる。
【００５６】そこで、ヒータ通電制御手段による効果を
より良好に得られるようにするには、請求項１０に記載
のように、ＮＯｘセンサにおいて、第１酸素ポンピング
セル，酸素濃度測定セル及び第２酸素ポンピングセル
は、夫々、互いに異なる薄板状の固体電解質層に形成さ
れ、第１測定室及び第２測定室は、各固体電解質層を、
第１及び第２酸素ポンピングセルを形成した固体電解質
層を外側にして、所定の間隙を介して積層することによ
り構成され、ヒータは、基板にヒータ配線を形成した薄
板状の２枚のヒータ基板からなり、各ヒータ基板をＮＯ
ｘセンサにおける各固体電解質層の積層方向両側に所定
の間隙を介して夫々配置することにより、ＮＯｘセンサ
を加熱可能に構成され、しかも、第１拡散層を、第１酸
素ポンピングセルが形成された固体電解質層の、ヒータ
基板に形成されたヒータ配線の中央部との対向位置に形
成することが望ましい。
【００５７】つまり、ＮＯｘセンサ及びヒータを上記の
ように形成すれば、酸素濃度測定セルが形成された固体
電解質層が、第１酸素ポンピングセル及び第２酸素ポン
ピングセルが形成された固体電解質層に挟まれ、更にそ
の積層方向両側にヒータ基板が配置されることになるの
で、ヒータの通電制御によって酸素濃度測定セルの温度
を目標温度に制御すれば、第１酸素ポンピングセル及び
第２酸素ポンピングセルをより確実に目標温度に制御す
ることができ、しかも第１拡散層から第１測定室に流入
する被測定ガスもヒータにより充分加熱することができ
るようになる。
【００５８】この結果、請求項１０に記載の測定装置に
よれば、ＮＯｘセンサにおける各セルの温度のばらつき
を少なくすると共に、各セルが被測定ガスの温度の影響
を受け難くして、酸素濃度及びＮＯｘ濃度の測定精度を
より向上することが可能になる。
【００５９】またこの場合、請求項１１に記載のよう
に、第２拡散律速層を、ＮＯｘセンサを各固体電解質層
の積層方向から投影したときに第１拡散律速層の少なく
とも一部と重なるように形成し、この第２拡散律速層近
傍に、酸素濃度測定セルを配置するようにすれば、ＮＯ
ｘセンサ及びその内部の被測定ガスの温度を目標温度に
より確実に制御することができ、酸素濃度及びＮＯｘ濃
度の測定精度を向上できることになる。
【００６０】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面と共に説明す
る。図１は本発明が適用された実施例の酸素濃度・窒素
酸化物濃度測定装置全体の構成を表す概略構成図、図２
はこの測定装置において用いられるＮＯｘセンサ２の分
解斜視図である。図１に示す如く、本実施例の測定装置
は、ＮＯｘセンサ２と、ＮＯｘセンサ２を構成する第１
酸素ポンピングセル（以下、第１ポンプセルという）４
及び酸素濃度測定セル（以下、Ｖｓセルという）６への
通電及び通電経路の切り換えを行なうと共に、第１ポン
プセル４に流れる電流（以下、第１ポンプ電流という）
ＩP1を検出する駆動回路４０と、ＮＯｘセンサ２を構成
する第２酸素ポンピングセル（以下、第２ポンプセルと
いう）８に定電圧を印加してそのとき流れる電流（以
下、第２ポンプ電流という）ＩP2を検出する検出回路４
２と、ＮＯｘセンサ２に設けられた一対のヒータ１２，
１４へ通電して各セル４，６，８を加熱させるヒータ通
電回路４４と、駆動回路４０及びヒータ通電回路４４を
制御すると共に、駆動回路４０及び検出回路４２からの
検出信号ＶIP1 ，ＶIP2 に基づき被測定ガス中の酸素濃
度及びＮＯｘ濃度を演算する、マイクロコンピュータか
らなる電子制御回路（以下、ＥＣＵという）５０とから
構成されている。
【００６１】図２に示す如く、ＮＯｘセンサ２におい
て、第１ポンプセル４は、板状に形成された固体電解質
層４ａの両側に、夫々、矩形状の多孔質電極４ｂ，４ｃ
及びそのリード部４bl，４clを形成し、更に、多孔質電
極４ｂ，４ｃの中心部分を貫通するように固体電解質層
４ａに丸孔を穿設して、その丸孔に多孔質の充填材を詰
めることにより、拡散律速層４ｄを形成したものであ
る。
【００６２】またＶｓセル６は、第１ポンプセル４の固
体電解質層４ａと同形状の固体電解質層６ａの両側に、
夫々、円形状の多孔質電極６ｂ，６ｃ及びそのリード部
６bl，６clを形成し、更に、多孔質電極６ｂ，６ｃの中
心部分を貫通するように固体電解質層６ａに丸孔を穿設
して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めることにより、
拡散律速層６ｄを形成したものである。
【００６３】そして、このＶｓセル６の多孔質電極６
ｂ，６ｃと第１ポンプセル４の多孔質電極４ｂ，４ｃと
は、固体電解質層４ａ，６ａ上での中心位置が略一致
し、Ｖｓセル６と第１ポンプセル４とを積層した際、各
拡散律速層６ｄ，４ｄが互いに対向するようにされてい
る。また、Ｖｓセル６に形成される円形状の多孔質電極
６ｂ，６ｃは、第１ポンプセル４に形成される矩形状の
多孔質電極４ｂ，４ｃよりも小さくなっている。また、
Ｖｓセル６の表裏面には、リード部６bl，６clからの電
流リークを防止するために、リード部６bl，６clを外側
から覆うようにアルミナ等からなる絶縁膜が形成されて
おり、しかも各リード部６bl，６cl間には、後述の通電
制御によって多孔質電極６ｃ側に汲み込まれた酸素の一
部を多孔質電極６ｂ側に漏出させる漏出抵抗部６ｆが形
成されている。
【００６４】このように形成された第１ポンプセル４及
びＶｓセル６は、上記各固体電解質層４ａ，６ａと同形
状の固体電解質層１８を介して積層される。そして、こ
の固体電解質層１８の各多孔質電極４ｃ，６ｂとの対向
位置には、多孔質電極４ｃよりも大きな矩形状の孔が穿
設されており、この孔が第１測定室２０として機能す
る。
【００６５】またＶｓセル６の多孔質電極６ｃ側にも、
上記各固体電解質層４ａ，６ａと同形状の固体電解質層
２２が積層される。そして、この固体電解質層２２に
は、Ｖｓセル６の拡散律速層６ｄと同位置に同寸法の丸
孔を穿設して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めること
により、拡散律速層２２ｄが形成されている。
【００６６】一方、第２ポンプセル８は、第１ポンプセ
ル４と同様、板状に形成された固体電解質層８ａの両側
に、夫々、矩形状の多孔質電極８ｂ，８ｃ及びそのリー
ド部８bl，８clを形成したものである。そして、この第
２ポンプセル８は、固体電解質層１８と全く同様に形成
された固体電解質層２４を介して、固体電解質層２２に
積層される。この結果、固体電解質層２４に穿設された
矩形状の孔が第２測定室２６として機能することにな
る。
【００６７】そして、ヒータ１２，１４を除くＮＯｘセ
ンサ２は、上記各部を積層して一体化した後、所定温度
で焼結することにより、作製される。またこのように積
層される第１ポンプセル４，Ｖｓセル６，第２ポンプセ
ル８の積層体の両側、つまり、第１ポンプセル４と第２
ポンプセル８の外側には、夫々、スペーサ２８，２９に
より所定間隔を開けて、ヒータ１２，１４が積層され
る。
【００６８】このヒータ１２，１４は、上記各固体電解
質層４ａ，６ａ，…と同形状のヒータ基板１２ａ，１４
ａと、各ヒータ基板１２ａ，１４ａの上記各セル４，８
との対向面側に形成されたヒータ配線１２ｂ，１４ｂ及
びそのリード部１２bl，１４blとからなり、スペーサ２
８，２９は、このヒータ配線１２ｂ，１４ｂが、第１ポ
ンプセル４及び第２ポンプセル８の多孔質電極４ｂ及び
８ｃと、夫々、間隙を介して互いに対向するように、ヒ
ータ配線１２ｂ，１４ｂのリード部１２bl，１４bl側に
配置される。
【００６９】ヒータ基板１２ａ，１４ａは、アルミナで
できており、ヒータ配線は、白金粉末にアルミナを混合
してペースト状としたものを、アルミナのグリーンシー
トにスクリーン印刷し、焼成して形成する。なお、アル
ミナのグリーンシートは、焼成によりヒータ基板１２
ａ，１４ａ及びスペーサ２８，２９となる。そして、ヒ
ータ１２，１４は、既に焼成された第１ポンプセル４及
び第２ポンプセル８の両面からセラミック系接着剤を用
いて接合され、完全なＮＯｘセンサ２となる。
【００７０】ここで、上記各固体電解質層４ａ，６ａ，
…を構成する固体電解質材料としては、ジルコニアとイ
ットリアの固溶体やジルコニアとカルシアの固溶体が代
表的なものであるが、他にハフニアの固溶体、ペロブス
カイト型酸化物固溶体、３価金属酸化物固溶体等も使用
できる。また各固体電解質層４ａ，６ａ，８ａの表面に
設ける多孔質電極には、触媒機能を有する白金やロジウ
ム或はその合金を使用するのが好ましい。そして、その
形成方法としては、たとえば、白金粉末に固体電解質層
と同じ材料の粉末を混合したものをペースト状とし、固
体電解質層上にスクリーン印刷し、次いで焼成する厚膜
形成方法や、蒸着による被膜形成方法が知られている。
また、拡散律速層４ｄ，６ｄ，２２ｄは、細い貫通孔を
有するセラミックスや多孔質セラミックスを使用するの
が好ましい。
【００７１】一方、ヒータ１２，１４のヒータ配線１２
ｂ，１４ｂは、セラミックスと白金又は白金合金の複合
材料とし、そのリード部１２bl，１４blは、抵抗値を低
下してリード部での電気ロスを低減するために、白金又
は白金合金とすることが好ましい。また、ヒータ基板１
２ａ，１４ａ及びスペーサ２８，２９には、アルミナ、
スピネル、フォルステライト、ステアタイト、ジルコニ
ア等を用いることができる。
【００７２】次に、図１に示すように、ＮＯｘセンサ２
の第１ポンプセル４及びＶｓセル６の第１測定室２０側
の多孔質電極４ｃ，６ｂは、抵抗器Ｒ１を介して接地さ
れており、他方の多孔質電極４ｂ及び６ｃは、駆動回路
４０に接続されている。駆動回路４０は、一端に定電圧
ＶCPが印加され、他端が開閉スイッチＳＷ１を介してＶ
ｓセル６の多孔質電極６ｃに接続された抵抗器Ｒ２と、
−側入力端子に開閉スイッチＳＷ１を介してＶｓセル６
の多孔質電極６ｃが接続され、＋側入力端子に基準電圧
ＶCOが印加され、出力端子が抵抗器Ｒ０を介して第１ポ
ンプセル４の多孔質電極４ｂに接続された差動増幅器Ａ
ＭＰと、からなる制御部４０ａを備える。
【００７３】この制御部４０ａは、開閉スイッチＳＷ１
がオン状態にあるときに次のように動作する。まず、抵
抗器Ｒ２を介してＶｓセル６に一定の微小電流ｉCPを流
すことにより、第１測定室２０内の酸素をＶｓセル６の
多孔質電極６ｃ側に汲み込む。この多孔質電極６ｃは、
固体電解質層２２により閉塞されると共に、漏出抵抗部
６ｆを介して多孔質電極６ｂ側と連通していることか
ら、微小電流ｉCPの通電により多孔質電極６ｃ内の閉塞
空間は一定の酸素濃度となり、内部酸素基準源として機
能する。
【００７４】またこのようにＶｓセル６の多孔質電極６
ｃ側が内部酸素基準源として機能すると、Ｖｓセル６に
は、第１測定室２０内の酸素濃度と内部酸素基準源側の
酸素濃度との比に応じた起電力が発生し、多孔質電極６
ｃ側電圧Ｖｓは、第１測定室２０内の酸素濃度に応じた
電圧となる。そしてこの電圧は、差動増幅器ＡＭＰに入
力されることから、差動増幅器ＡＭＰからは、基準電圧
ＶCOとその入力電圧との偏差（ＶCO−入力電圧）に応じ
た電圧が出力され、この出力電圧が、抵抗器Ｒ０を介し
て第１ポンプセル４の多孔質電極４ｂに印加される。
【００７５】この結果、第１ポンプセル４には、第１ポ
ンプ電流ＩP1が流れ、この第１ポンプ電流ＩP1により、
Ｖｓセル６に発生した起電力が一定電圧となるように
（換言すれば第１測定室２０内の酸素濃度が一定濃度と
なるように）制御される。つまり、この制御部４０ａ
は、ポンプ電流制御手段として機能し、拡散律速層４ｄ
を介して第１測定室２０内に被測定ガスが流入してきた
場合に、第１測定室２０内の酸素濃度が一定濃度となる
ように、第１測定室２０内の酸素濃度を制御する。
【００７６】なお、このように制御される第１測定室２
０内の酸素濃度は、第１ポンプ電流ＩP1の通電により第
１測定室２０内の被測定ガス中のＮＯｘ成分を分解して
しまうことのないよう、酸素が少し存在する低酸素濃度
（例えば１０００ｐｐｍ程度）となるように設定されて
おり、この酸素濃度を決定する基準電圧ＶCOには、１０
０ｍＶ〜２００ｍＶ程度の値が設定される。また、差動
増幅器ＡＭＰの出力と多孔質電極４ｂとの間に設けられ
た抵抗器Ｒ０は、第１ポンプ電流ＩP1を検出するための
ものであり、その両端電圧ＶIP1 は、第１ポンプ電流Ｉ
P1の検出信号としてＥＣＵ５０に入力される。
【００７７】次に、駆動回路４０には、上記制御部４０
ａに加えて、開閉スイッチＳＷ２を介してＶｓセル６の
多孔質電極６ｃに接続され、多孔質電極６ｂ−６ｃ間に
上記微小電流ｉCPとは逆方向に定電流を流す定電流回路
４０ｂと、開閉スイッチＳＷ３を介してＶｓセル６の多
孔質電極６ｃに接続され、多孔質電極６ｂ−６ｃ間に上
記微小電流ｉCPと同方向に定電流を流す定電流回路４０
ｃとが備えられている。
【００７８】これら各定電流回路４０ｂ，４０ｃは、Ｖ
ｓセル６の内部抵抗ＲVSを検出するためのものである。
そして、この定電流の通電によりＶｓセル６の内部抵抗
ＲVSをＥＣＵ５０側で検出できるようにするために、多
孔質電極６ｃ側電圧ＶｓはＥＣＵ５０に入力される。な
お、各定電流回路４０ｂ，４０ｃが流す定電流は、電流
方向が異なるだけで同じ電流値に設定されている。そし
て、この電流値は、抵抗器Ｒ２を介してＶｓセル６に供
給される微小電流ｉCPよりも大きい。
【００７９】また、制御部４０ａ，定電流回路４０ｂ及
び４０ｃと、Ｖｓセル６の多孔質電極６ｃとの間に夫々
設けられた開閉スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、ＥＣＵ５０
からの制御信号によりオン・オフされ、酸素濃度及びＮ
Ｏｘ濃度の測定動作を行なう。通常時には、開閉スイッ
チＳＷ１のみがオン状態となって制御部４０ａが動作
し、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSを検出する場合にのみ、
開閉スイッチＳＷ１がオフ状態となって、開閉スイッチ
ＳＷ２，ＳＷ３が順にオン状態に制御される。
【００８０】一方、ＮＯｘセンサ２の第２ポンプセル８
の多孔質電極８ｂ，８ｃ間には、上記検出回路４２を構
成する定電圧印加手段としての抵抗器Ｒ３を介して、定
電圧ＶP2が印加される。この定電圧ＶP2の印加方向は、
第２ポンプセル８において多孔質電極８ｃから８ｂ側に
電流が流れて、第２測定室２６内の酸素が外部に汲み出
されるように、多孔質電極８ｃ側が正極，多孔質電極８
ｂ側が負極となるように設定されている。また、この定
電圧ＶP2は、第１測定室２０から拡散律速層６ｄ，２２
ｄを介して流入してくる第２測定室内の被測定ガス中の
ＮＯｘ成分を分解して、その酸素成分を汲み出すことが
できる電圧、例えば４５０ｍＶに設定されている。
【００８１】なお、抵抗器Ｒ３は、この定電圧ＶP2の印
加によって第２ポンプセル８に流れる第２ポンプ電流Ｉ
P2を電圧ＶIP2 に変換し、第２ポンプ電流ＩP2の検出信
号としてＥＣＵ５０に入力するためのものである。この
ように構成された本実施例の酸素濃度・窒素酸化物濃度
測定装置においては、駆動回路４０内の開閉スイッチＳ
Ｗ１をオンし、開閉スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフして
おけば、制御部４０ａの動作によって、被測定ガスが拡
散律速層（第１拡散律速層）４ｄを介して流入する第１
測定室２０内の酸素濃度が一定酸素濃度に制御され、そ
の一定酸素濃度に制御された第１測定室２０内の被測定
ガスが拡散律速層（第２拡散律速層）６ｄ，２２ｄを介
して第２測定室２６に流入するため、第１ポンプセル４
に流れる第１ポンプ電流ＩP1は被測定ガス中の酸素濃度
に応じて変化し、第２ポンプセル８に流れる第２ポンプ
電流ＩP2は被測定ガス中のＮＯｘ濃度に応じて変化する
ようになり、ＥＣＵ５０側でこれら各電流ＩP1，ＩP2を
表す検出信号ＶIP1及びＶIP2 を読み込み、所定の演算
処理を実行することにより、被測定ガス中の酸素濃度及
びＮＯｘ濃度を測定することができる。
【００８２】ところで、これら各濃度の測定精度を確保
するには、上記各セル４，６，８の温度、特に第１測定
室２０内の酸素濃度を検出するＶｓセル６の温度を、一
定に制御する必要があり、このためには、ヒータ通電回
路４４から各ヒータ１２，１４への通電電流量を、Ｖｓ
セル６の温度が目標温度となるように制御する必要があ
る。そこで、本実施例では、ＥＣＵ５０において、上記
開閉スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフ状態を切り換
えることによりＶｓセル６の温度をその内部抵抗ＲVSか
ら検出し、この検出した内部抵抗ＲVSが一定値（つまり
Ｖｓセル６の温度が目標温度）となるように、ヒータ通
電回路４４からヒータ１２，１４への通電量を制御す
る。
【００８３】以下、こうした温度制御及び濃度測定のた
めにＥＣＵ５０において実行される制御処理について、
図３及び図４に示すフローチャートに沿って説明する。
なお、図３は、酸素濃度及びＮＯｘ濃度を測定するため
にＥＣＵ５０において繰返し実行される酸素濃度・ＮＯ
ｘ濃度測定処理を表わし、図４は、Ｖｓセル６の内部抵
抗ＲVSを検出してヒータ１２，１４への通電を制御する
ためにＥＣＵ５０において一定時間Ｔ０（例えば１se
c.）毎の割込み処理として実行される内部抵抗検出処理
を表わす。
【００８４】図３に示す如く、酸素濃度・ＮＯｘ濃度測
定処理では、まずＳ１００（Ｓはステップを表わす）に
て、当該測定装置の起動後、ヒータ１２，１４への通電
によってＮＯｘセンサ２が活性化したか否かを判断する
ことにより、ＮＯｘセンサ２が活性化するのを待つ、活
性化判定処理を実行する。
【００８５】この活性化判定処理は、例えば、後述の内
部抵抗検出処理にて検出されるＶｓセル６の内部抵抗Ｒ
VSが予め設定された活性化判定値以下になったか否かを
判断することにより実行される。つまり、図５に示す如
く、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSは、素子温度が上昇して
Ｖｓセル６が活性化するに従い減少するので、Ｓ１００
では、ヒータ１２，１４への通電開始後、Ｖｓセル６の
内部抵抗ＲVSが活性化判定値以下になったか否かを判断
することにより、素子温度が所定の活性化温度に達した
か否かを判断するのである。
【００８６】また、当該測定装置の起動直後は、図示し
ない初期化処理によって、駆動回路４０内の開閉スイッ
チＳＷ１がオン状態、開閉スイッチＳＷ２，ＳＷ３がオ
フ状態に制御されるが、上記Ｓ１００の活性化判定処理
によってＮＯｘセンサ２が活性化温度近傍にまで上昇す
るまでの間は、駆動回路４０内の差動増幅器ＡＭＰの動
作は停止される。これは、ＮＯｘセンサ２が活性化して
いない状態では、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSが大きいの
で、差動増幅器ＡＭＰに入力される多孔質電極６ｃ側電
圧Ｖｓが高くなりすぎ、差動増幅器ＡＭＰを動作させる
と、第１ポンプセル４に過電流が流れてしまうからであ
る。
【００８７】次に、Ｓ１００にてＮＯｘセンサ２が活性
化したと判断されると、Ｓ１１０に移行し、検出回路４
２の抵抗器Ｒ３から入力される検出信号ＶIP2 を読み込
むことにより、第２ポンプ電流ＩP2を検出する、窒素酸
化物濃度測定手段としての処理を実行する。また続くＳ
１２０では、駆動回路４０の抵抗器Ｒ０から入力される
検出信号ＶIP1 を読み込むことにより、第１ポンプ電流
ＩP1を検出する、酸素濃度測定手段としての処理を実行
する。
【００８８】そして、続くＳ１３０では、その検出した
第１ポンプ電流ＩP1に基づき、第２ポンプ電流ＩP2に対
する基準補正量を算出する。即ち、本実施例では、上記
駆動回路４０によるポンプ電流制御によって、第１測定
室２０内の被測定ガス中のＮＯｘ成分を分解してしまう
ことのないよう、第１測定室２０内の酸素濃度を低酸素
濃度に制御していることから、第２測定室２６には、被
測定ガス中のＮＯｘだけでなく酸素も流入する。従っ
て、第２ポンプ電流ＩP2は、被測定ガス中のＮＯｘ濃度
に対応して変化するものの、被測定ガス中の酸素濃度の
影響も受ける。図６は、ＮＯｘを含まない試験用ガスを
被測定ガスとして当該装置を動作させた際の第１ポンプ
電流ＩP1と第２ポンプ電流ＩP2の測定結果の一例を表わ
しているが、この図からも明らかなように、第１ポンプ
電流ＩP1は被測定ガス中の酸素濃度に対応して一定の傾
きで変化し、第２ポンプ電流ＩP2も被測定ガス中の酸素
濃度の影響を受けて変化する。
【００８９】そこで本実施例では、第２ポンプ電流ＩP2
を被測定ガス中のＮＯｘ濃度のみに対応させるために、
上記のようにＮＯｘを含まない被測定ガスを測定した際
に得られる酸素濃度に対応した第２ポンプ電流ＩP2の値
を、第２ポンプ電流ＩP2補正のためのオフセット値とし
てＲＯＭ等の記憶媒体に予め記憶しておき、第１ポンプ
電流ＩP1から被測定ガス中の酸素濃度を検出して、この
酸素濃度に対応したオフセット値を、予め記憶したオフ
セット値データの中から読み出し、上記基準補正量とし
て設定するようにしているのである。
【００９０】なお、この基準補正量を実際に算出する際
には、第１ポンプ電流ＩP1に対応してオフセット値（つ
まり基準補正量）を記憶したマップが使用され、第１ポ
ンプ電流ＩP1をパラメータとしてこのマップを検索する
ことにより、第１ポンプ電流ＩP1から直接基準補正量を
求める。
【００９１】こうして基準補正量が算出されると、今度
は、Ｓ１４０に移行し、後述の内部抵抗検出処理で得ら
れたＶｓセル６の内部抵抗ＲVSを読み込む。そして、続
くＳ１５０では、この読み込んだ内部抵抗ＲVSに基づ
き、第２ポンプ電流ＩP2に対する温度補正量を算出す
る。
【００９２】つまり、本実施例では、後述の内部抵抗検
出処理において、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSを検出し
て、その内部抵抗ＲVSが所定値となるように（換言すれ
ばＮＯｘセンサ２の温度が所定の目標温度となるよう
に）、ヒータ１２，１４への通電を制御するが、被測定
ガスの温度が急変したような場合には、温度制御を被測
定ガスの温度変化に追従させることができず、ＮＯｘセ
ンサ２の温度が被測定ガスの温度変化によって変化する
ことがある。
【００９３】例えば、図７は、本実施例の測定装置を用
いて内燃機関の排気中のＮＯｘ濃度を測定すべく、ＮＯ
ｘセンサ２を内燃機関の排気管に取り付け、当該装置を
動作させた場合の、ＮＯｘセンサ２の温度変化を測定し
た測定結果の一例を表わしている。この図から明らかな
ように、本実施例の測定装置では、後述の温度制御を行
なっているにもかかわらず、内燃機関の加速時に吸入空
気量の増大に伴い排気温度が一時的に低下したり、内燃
機関の減速時に吸入空気量の減少に伴い排気温度が一時
的に上昇したりすると、ＮＯｘセンサ２がその温度変化
の影響を受けて、第１ポンプ電流ＩP1，第２ポンプ電流
ＩP2が共に変化してしまい、特に第２ポンプ電流ＩP2
は、安定状態に戻るまでに約１分もの時間を要すること
になる。なお、これは、第１ポンプ電流ＩP2が排気温度
の影響を受けることにより第１測定室２０内の酸素濃度
が目標濃度から一旦ずれると、その後、その酸素濃度を
目標濃度に戻すのに時間がかかるためである。
【００９４】そこで、本実施例では、被測定ガスの温度
が急変しても、第２ポンプ電流ＩP2からＮＯｘ濃度を正
確に測定できるようにするために、Ｖｓセル６の内部抵
抗ＲVSからＶｓセル６の温度を求め、例えば図８に如き
温度補正量算出用のマップを用いて、第２ポンプ電流Ｉ
P2に対する温度補正量を求めるようにしているのであ
る。
【００９５】なお、図８に示すマップは、Ｖｓセル６の
素子温度から温度補正量を求めるように設定されている
が、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSをパラメータとする温度
補正量算出用のマップを予め設定しておけば、内部抵抗
ＲVSを温度に換算することなく、内部抵抗ＲVSから直接
温度補正量を求めることができる。また、例えば、素子
温度と目標温度（図８では目標温度が８５０℃となって
いる）との偏差をパラメータとするマップを予め設定し
ておき、素子温度の目標温度からのずれ（偏差）から温
度補正量を求めるようにしてもよく、或は、内部抵抗Ｒ
VSと目標温度に対応した目標抵抗値との偏差をパラメー
タとするマップを予め設定しておき、内部抵抗ＲVSの目
標抵抗値からのずれ（偏差）から温度補正量を求めるよ
うにしてもよい。
【００９６】次に、Ｓ１５０にて温度補正量が算出され
ると、Ｓ１６０に移行し、Ｓ１１０で検出した第２ポン
プ電流ＩP2に基準補正量及び温度補正量を加算すること
により、第２ポンプ電流ＩP2を補正する。そして、続く
Ｓ１７０では、この補正後の第２ポンプ電流ＩP2をＮＯ
ｘ濃度の測定結果として外部装置（エンジン制御装置
等）に出力する。
【００９７】また次に、Ｓ１８０では、Ｓ１４０で読み
込んだ内部抵抗ＲVSに基づき、第１ポンプ電流ＩP1に対
する温度補正量を算出する。そして、続くＳ１９０で
は、この算出した温度補正量を用いて、Ｓ１２０で検出
した第１ポンプ電流ＩP1を補正し、続くＳ２００にて、
この補正後の第１ポンプ電流ＩP1を酸素濃度の測定結果
として外部装置に出力し、再度Ｓ１１０に移行する。
【００９８】なお、Ｓ１８０及びＳ１９０の処理は、第
１ポンプ電流ＩP1を、ＮＯｘセンサ２の温度変化に影響
されることなく、被測定ガス中の酸素濃度に対応させる
ための処理であり、Ｓ１８０では、上記Ｓ１５０と同
様、予め設定されたマップを用いて第１ポンプ電流ＩP1
に対する温度補正量を算出する。
【００９９】そして、本実施例では、ＮＯｘ濃度に対応
した第２ポンプ電流ＩP2と酸素濃度に対応した第１ポン
プ電流ＩP1とを、夫々、Ｖｓセル６の温度に応じて補正
するために実行されるＳ１５０，Ｓ１６０，Ｓ１８０，
Ｓ１９０の処理が、本発明の補正手段に相当する。
【０１００】ここで、本実施例では、上記酸素濃度・Ｎ
Ｏｘ濃度測定処理において、第１ポンプ電流ＩP1に基づ
き被測定ガス中の酸素濃度に応じて第２ポンプ電流ＩP2
を補正するための基準補正量と、Ｖｓセル６の温度に応
じて第２ポンプ電流ＩP2を補正するための温度補正量と
を個々に求めて、第２ポンプ電流ＩP2を補正するものと
して説明したが、例えば、Ｖｓセル６の温度毎に、基準
補正量算出用のマップを設定しておき、Ｖｓセル６の温
度に応じて、基準補正量の算出に使用するマップを切り
換えることにより、被測定ガス中の酸素濃度とＶｓセル
６の温度とに応じて第２ポンプ電流ＩP2を補正するため
の補正量を求めるようにしてもよく、或は、第１ポンプ
電流ＩP1とＶｓセル６の温度（又は内部抵抗ＲVS）をパ
ラメータとする補正量算出用の２次元マップを予め設定
しておき、このマップを用いて第２ポンプ電流ＩP2に対
する補正量を求めるようにしてもよい。
【０１０１】次に、図４に示す内部抵抗検出処理を説明
する。なお、この内部抵抗検出処理は、単にＶｓセル６
の内部抵抗ＲVSを検出する温度検出手段としての機能だ
けでなく、その検出結果からヒータ通電回路４４を介し
てヒータ１２，１４への通電電流量を制御するヒータ通
電制御手段としての機能も有する。
【０１０２】図４に示す如く、この処理が開始される
と、Ｓ２１０にて、Ｖｓセル６の多孔質電極６ｃ側電圧
Ｖｓを読み込み、これをＶｓセル６の基本検出電圧ＶS1
として設定する。そして、続くＳ２２０では、濃度測定
のためにオン状態にされていた開閉スイッチＳＷ１をオ
フし、定電流回路４０ｂに接続された開閉スイッチＳＷ
２をオンすることにより、Ｖｓセル６に微小電流ｉCPと
は逆方向（つまり今まで内部酸素基準源となっていた閉
塞空間側から第１測定室２０側に酸素を汲み込む方向）
に定電流を流す。
【０１０３】また、続くＳ２３０では、当該検出処理の
起動後、所定時間Ｔ１（例えば６０μsec.）が経過した
か否かを判断することにより、所定時間Ｔ１が経過する
のを待ち、所定時間Ｔ１が経過すると、Ｓ２４０にて、
Ｖｓセル６の多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓを読み込み、こ
れをＶｓセル６の抵抗検出電圧ＶS2として設定する。
【０１０４】こうして抵抗検出電圧ＶS2を設定すると、
Ｓ２５０に移行して、当該検出処理の起動後、所定時間
Ｔ２（例えば１００μsec.）が経過したか否かを判断す
ることにより、所定時間Ｔ２が経過するのを待ち、所定
時間Ｔ２が経過すると、Ｓ２６０にて、当該検出処理の
起動後、一定時間Ｔ２の間オン状態となっていた開閉ス
イッチＳＷ２をオフし、定電流回路４０ｃに接続された
開閉スイッチＳＷ３をオンすることにより、Ｖｓセル６
に微小電流ｉCPと同方向（つまり第１測定室２０内の酸
素を閉塞空間側に汲み込む方向）に定電流を流す。
【０１０５】このように開閉スイッチＳＷ３をオンする
と、Ｓ２７０に移行して、今度は、当該検出処理の起動
後、所定時間Ｔ３（例えば２００μsec.）が経過したか
否かを判断することにより、所定時間Ｔ３が経過するの
を待ち、所定時間Ｔ３が経過すると、Ｓ２８０にて、開
閉スイッチＳＷ３をオフする。この結果、駆動回路４０
内の開閉スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は全てオフ状態とな
る。
【０１０６】そして、続くＳ２９０では、当該検出処理
の起動直後に設定した基本検出電圧ＶS1と所定時間Ｔ１
経過後に設定した抵抗検出電圧ＶS2との偏差△Ｖｓ（＝
ＶS1−ＶS2）を求め、Ｓ３００にて、この偏差△Ｖｓか
らＶｓセル６の内部抵抗ＲVSを算出し、続くＳ３１０に
移行する。なお、本実施例における内部抵抗ＲVSの算出
手法については、後に詳しく説明する。
【０１０７】Ｓ３１０では、上記算出したＶｓセル６の
内部抵抗ＲVSと目標値との偏差、又は内部抵抗ＲVSから
得られるＶｓセル６の温度と目標温度との偏差に基づ
き、ヒータ１２，１４への通電電流量を増・減するため
の制御信号（ヒータ制御信号）をヒータ通電回路４４に
出力し、ヒータ通電回路４４からヒータ１２，１４に供
給される電流量を制御する、ヒータ通電制御手段として
の処理を実行する。
【０１０８】なお、このヒータ通電制御では、ヒータ通
電回路４４を、ヒータ１２，１４への通電・非通電を高
速に切り換え可能なスイッチング回路から構成した場合
には、その通電・非通電の切り換えを行なう駆動パルス
のデューティ比を制御するようにすればよく、また、ヒ
ータ通電回路４４を、ヒータ１２，１４への出力電圧を
制御可能な電圧制御回路から構成した場合には、ＥＣＵ
５０からのヒータ制御信号に基づき電圧を増減するよう
にすればよい。
【０１０９】そしてこのようにヒータ制御信号を出力す
ると、今度は、Ｓ３２０に移行して、当該検出処理の起
動後、所定時間Ｔ４（例えば５００μsec.）が経過した
か否かを判断することにより、所定時間Ｔ４が経過する
のを待ち、所定時間Ｔ４が経過すると、Ｓ３３０にて、
当該検出処理の起動後、一定時間Ｔ４の間オフ状態とな
っていた開閉スイッチＳＷ１をオンして、当該検出処理
を終了することにより、酸素濃度及びＮＯｘ濃度の測定
動作を再開させる。
【０１１０】以上説明した内部抵抗検出処理では、図９
に示す如く、処理が開始されると（時点ｔ１）、駆動回
路４０内の開閉スイッチＳＷ１をオフして、Ｖｓセル６
への微小電流ｉCPの通電及びポンプ電流制御を停止させ
ると共に、開閉スイッチＳＷ２をオンして、Ｖｓセル６
に微小電流ｉCPとは逆方向に定電流を流す。そして、そ
の後一定時間Ｔ１が経過すると（時点ｔ２）、そのとき
の多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓを抵抗検出電圧ＶS2として
設定し、この抵抗検出電圧ＶS2と当該検出処理起動時の
多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓ（つまり基本検出電圧ＶS1）
との偏差△ＶｓからＶｓセル６の内部抵抗ＲVSを検出す
る。以下、この理由について説明する。
【０１１１】まず、Ｖｓセル６に内部抵抗検出用の定電
流を流した場合、Ｖｓセル６の多孔質電極６ｃ側電圧Ｖ
ｓは、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSだけでなく、各電極６
ｂ，６ｃ側の酸素濃度の比に応じて発生する起電力によ
っても変化する。そこで、本実施例では、内部抵抗検出
用の多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓがこの起電力の影響を受
け難くするために、微小電流ｉCPよりも大きな電流を流
して、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSによる電圧降下が大き
くなるようにしている。
【０１１２】また、Ｖｓセル６の各電極６ｂ，６ｃ側の
酸素濃度は、ポンプ電流制御と微小電流ｉCPの通電とに
より、夫々、略一定になるため、Ｖｓセル６の起電力も
略一定になる。従って、Ｖｓセル６に定電流を流して、
そのときの多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓ（即ちＶS2）を検
出するようにしても、この電圧値からＶｓセル６の内部
抵抗ＲVSを略正確に求めることができる。
【０１１３】しかし、より厳密には、第１測定室２０内
の酸素濃度は、ポンプ電流のフィードバック制御によっ
て制御されるため、制御系の応答遅れ等によって変動し
ており、一定濃度に固定されるものではない。また、第
１測定室２０内の酸素濃度は、ＮＯｘセンサ２の温度に
よっても変化する。従って、Ｖｓセル６に内部抵抗ＲVS
検出用の定電流を流すことにより検出した電圧Ｖｓから
内部抵抗ＲVSを求めた場合には、内部抵抗ＲVSに若干で
はあるが、誤差が生じてしまうことになる。
【０１１４】そこで、本実施例では、Ｖｓセル６の内部
抵抗ＲVS，延いては素子温度をより正確に検出できるよ
うにするために、Ｖｓセル６に内部抵抗ＲVS検出用の定
電流を流してから所定時間（例えば６０μsec.）経過す
るまでの間の多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓの変化量（偏差
△Ｖｓ）を検出し、この偏差△Ｖｓから内部抵抗ＲVSを
求めることにより、第１測定室２０内の酸素濃度が目標
濃度からずれている場合であっても、Ｖｓセル６の内部
抵抗ＲVS，延いては素子温度を正確に求めることができ
るようにしているのである。
【０１１５】なお、この内部抵抗ＲVSを算出するに当っ
ては、偏差△Ｖｓに対応して内部抵抗ＲVSを記憶したマ
ップを予め設定しておき、このマップを用いて内部抵抗
ＲVSを算出するようにすればよい。また次に、本実施例
の内部抵抗検出処理では、起動後、一定時間Ｔ１が経過
して、抵抗検出電圧ＶS2を設定すると（時点ｔ２）、そ
の後更に所定時間（例えば４０μsec.）が経過して、当
該検出処理起動後の経過時間がＴ２に達した時点ｔ３
で、駆動回路４０の開閉スイッチＳＷ２をオフし、開閉
スイッチＳＷ３をオンすることにより、Ｖｓセル６に微
小電流ｉCPと同方向に定電流を流し、更に、一定時間
（例えば１００μsec.）が経過して、当該検出処理起動
後の経過時間がＴ３に達すると（時点ｔ４）、開閉スイ
ッチＳＷ３をオフする。
【０１１６】この結果、本実施例においては、内部抵抗
ＲVSの検出のためにＶｓセル６の多孔質電極６ｃ側の閉
塞空間から汲み出した酸素を速やかに戻すことができ、
また、ｉCPとは逆方向に電流を流したことによって、変
化したＶｓセル６の内部分極状態を元に戻すことができ
るので、多孔質電極６ｃ側の閉塞空間を内部基準酸素源
として速やかに機能させることができ、また、Ｖｓセル
６を酸素濃度測定セルとして速やかに機能させることが
できる。従って、当該処理起動後、濃度測定の動作に入
るまでの時間Ｔ４を、例えば５００μsec.というよう
に、極めて短い時間にすることができ、酸素濃度及びＮ
Ｏｘ濃度の測定に影響を与えることなく、Ｖｓセル６の
内部抵抗ＲVSを高精度に検出することが可能になる。
【０１１７】以上説明したように、本実施例の酸素濃度
・窒素酸化物濃度測定装置においては、第１測定室２０
の酸素濃度を検出するＶｓセル６の内部抵抗ＲVSからＮ
Ｏｘセンサ２の温度を検出し、この温度が目標温度（例
えば８５０℃）となるように、ヒータ１２，１４への通
電電流量を制御し、しかも、検出した内部抵抗ＲVS又は
この内部抵抗ＲVSから得られる素子温度が目標値から外
れた場合には、その偏差に応じた温度補正量にて、ＮＯ
ｘ濃度及び酸素濃度の測定結果を表わす第２ポンプ電流
ＩP2及び第１ポンプ電流ＩP1を夫々補正することによ
り、ＮＯｘ濃度及び酸素濃度の測定結果を温度補償する
ようにされている。このため、本実施例の酸素濃度・窒
素酸化物濃度測定装置によれば、ＮＯｘセンサ２の温度
に影響されることなく、酸素濃度及びＮＯｘ濃度を常に
高精度に検出することができる。
【０１１８】また特に、本実施例では、ＮＯｘセンサ２
が、第１ポンプセル４，Ｖｓセル６，第２ポンプセル８
の順に積層されると共に、その積層方向両側に、ヒータ
１２，１４が積層されており、しかも、その積層方向か
らＮＯｘセンサ２を投影したときに、拡散律速層４ｄと
拡散律速層６ｄ，２２ｄとが重なり、これら各拡散律速
層を略中心位置で挟むように、ヒータ１２，１４のヒー
タ配線１２ｂ，１４ｂが配置されている。従って、本実
施例では、こうしたＮＯｘセンサ２の構造によって、ヒ
ータ１２，１４を用いて各セル４〜８を効率良く加熱す
ることができ、また、各拡散律速層を介して第１測定室
２０及び第２測定室２６内に流入する被測定ガスも効率
良く加熱することができるようになる。このため、本実
施例によれば、Ｖｓセル６の温度を制御することによ
り、ＮＯｘセンサ２を構成する各セルの温度をより確実
に目標温度に制御することが可能になり、酸素濃度及び
ＮＯｘ濃度の測定精度を向上できる。
【０１１９】なお、本実施例では、素子温度の測定中は
第１ポンプセル４への電流制御を停止するようにした
が、例えば、差動増幅器ＡＭＰへの入力段にサンプルア
ンドホールド回路を設けて、素子温度の測定開始前の多
孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓをサンプルホールドするように
すれば、素子温度の測定中も、そのサンプルホールドし
た電圧値により差動増幅器ＡＭＰを動作させて、第１ポ
ンプセル４の電流制御を持続させるようにすることもで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の酸素濃度・窒素酸化物濃度測定装置
全体の構成を表わす概略構成図である。
【図２】 実施例のＮＯｘセンサの構成を表わす分解斜
視図である。
【図３】 実施例のＥＣＵにおいて繰返し実行される酸
素濃度・ＮＯｘ濃度測定処理を表わすフローチャートで
ある。
【図４】 実施例のＥＣＵにおいて所定時間毎の割込み
処理として実行される内部抵抗検出処理を表わすフロー
チャートである。
【図５】 酸素濃度測定セルの内部抵抗と素子温度との
関係を表わすグラフである。
【図６】 ＮＯｘを含まない被測定ガスの酸素濃度と第
１ポンプ電流及び第２ポンプ電流との関係を表わすグラ
フである。
【図７】 内燃機関の加・減速時の排気温度変化によっ
て生じる第１ポンプ電流及び第２ポンプ電流の変化を表
わすタイムチャートである。
【図８】 第２ポンプ電流に対する温度補正量を求める
際に使用されるマップの一例を表わすグラフである。
【図９】 図４に示した内部抵抗検出処理の動作を説明
するタイムチャートである。
【図１０】 全領域空燃比センサのおいてポンプ電流制
御により得られる酸素濃度の温度特性を説明する説明図
である。
【符号の説明】 ２…ＮＯｘセンサ ４…第１ポンプセル ６…Ｖｓ
セル ８…第２ポンプセル １２，１４…ヒータ ４ａ，６ａ，８ａ，１８，２２，２４…固体電解質層 ４ｂ，４ｃ，６ｂ，６ｃ，８ｂ，８ｃ…多孔質電極 ４ｄ，６ｄ，２２ｄ…拡散律速層 ６ｆ…漏出抵抗部 １２ａ，１４ａ…ヒータ基板 １２ｂ，１４ｂ…ヒー
タ配線 ２０…第１測定室 ２６…第２測定室 ４０…駆動
回路 ４０ａ…制御部 ４０ｂ，４０ｃ…定電流回路 ４
２…検出回路 ４４…ヒータ通電回路 ＡＭＰ…差動増幅器 Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…抵抗器 ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３…開閉スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−271476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−276453（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−122255（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−27078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−192852（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−288279（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−201347（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−1543（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−501776（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/416 G01N 27/419 G01N 27/41

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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酸素ポンピングセル及び酸素
    濃度測定セルを有し、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酸素ポンピ
    ングセルを有し、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測定室とを備えると共に、前記各セ
    ルを所定の活性温度まで加熱するヒータを備えたＮＯｘ
    センサを用いて、被測定ガス中の酸素濃度と窒素酸化物
    濃度とを測定する測定方法であって、 前記酸素濃度測定セルの出力電圧が一定値となるように
    前記第１酸素ポンピングセルに電流を流して、前記第１
    測定室内の酸素濃度を一定に制御すると共に、前記第２
    酸素ポンピングセルに前記第２測定室から酸素を汲み出
    す方向に一定電圧を印加することにより、 前記第２酸素ポンピングセルに流れる電流値から被測定
    ガス中の窒素酸化物濃度を測定し、前記第１酸素ポンピ
    ングセルに流れる電流値から被測定ガス中の酸素濃度を
    測定することを特徴とする酸素濃度・窒素酸化物濃度測
    定方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の測定方法において、前
    記ＮＯｘセンサにおける酸素濃度測定セルの温度が所定
    の目標温度となるように、前記ヒータへの通電を制御す
    ることを特徴とする酸素濃度・窒素酸化物濃度測定方
    法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の測定方法において、前
    記酸素濃度測定セルの温度の前記目標温度からのずれに
    応じて、前記酸素濃度及び前記窒素酸化物濃度の測定結
    果を補正することにより、各測定結果を温度補償するこ
    とを特徴とする酸素濃度・窒素酸化物濃度測定方法。
  4. 【請求項４】 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酸素ポンピングセル及び酸素
    濃度測定セルを有し、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酸素ポンピ
    ングセルを有し、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測定室とを備えると共に、前記各セ
    ルを所定の活性温度まで加熱するヒータを備えたＮＯｘ
    センサを用いて、被測定ガス中の酸素濃度と窒素酸化物
    濃度とを測定する測定装置であって、 前記酸素濃度測定セルの出力電圧が一定値となるように
    前記第１酸素ポンピングセルに電流を流して、前記第１
    測定室内の酸素濃度を一定に制御するポンプ電流制御手
    段と、 前記第２酸素ポンピングセルに前記第２測定室から酸素
    を汲み出す方向に一定電圧を印加する定電圧印加手段
    と、 前記第２酸素ポンピング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測定する窒素酸化物濃度
    測定手段と、 前記第１酸素ポンピングセルに流れる電流値から被測定
    ガス中の酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、 を備えたことを特徴とする酸素濃度・窒素酸化物濃度測
    定装置。
  5. 【請求項５】 前記酸素濃度測定セルの温度を検出する
    温度検出手段と、 該温度検出手段にて検出された前記酸素濃度測定セルの
    温度が所定の目標温度となるように、前記ヒータへの通
    電を制御するヒータ通電制御手段と、 を設けたことを特徴とする請求項４記載の酸素濃度・窒
    素酸化物測定装置。
  6. 【請求項６】 前記温度検出手段にて検出された前記酸
    素濃度測定セルの温度の前記目標温度からのずれに応じ
    て、前記酸素濃度及び前記窒素酸化物濃度の測定結果を
    補正することにより各測定結果を温度補償する補正手
    段、を設けたことを特徴とする請求項５記載の酸素濃度
    ・窒素酸化物濃度測定装置。
  7. 【請求項７】 前記温度検出手段は、前記酸素濃度測定
    セルの内部抵抗を検出することにより該セルの温度を検
    出し、前記ヒータ通電制御手段は、該検出された酸素濃
    度測定セルの内部抵抗が前記目標温度に対応した所定値
    となるように、前記ヒータへの通電を制御することを特
    徴とする請求項５又は請求項６記載の酸素濃度・窒素酸
    化物濃度測定装置。
  8. 【請求項８】 前記ＮＯｘセンサにおいて、前記酸素濃
    度測定セルの前記第１測定室とは反対側の多孔質電極は
    閉塞されると共に、該閉塞空間内の酸素の一部を漏出抵
    抗部を介して外部に漏出可能に形成されており、 前記ポンプ電流制御手段は、前記酸素濃度測定セルに前
    記第１測定室中の酸素を前記閉塞空間に汲み出す方向に
    微小電流を流して、該閉塞空間を内部酸素基準源として
    機能させつつ、該酸素濃度測定セルに生じる起電力が一
    定値となるように前記第１酸素ポンピングセルに流れる
    電流量を制御し、 前記温度検出手段は、前記ポンプ電流制御手段と前記酸
    素濃度測定セルとの接続を周期的に遮断して、該遮断時
    に、前記酸素濃度測定セルに、前記微小電流よりも大き
    な内部抵抗検出用電流を前記微小電流とは逆方向に流
    し、そのとき前記酸素濃度測定セルの電極間に生じる電
    圧から前記酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出すること
    を特徴とする請求項７記載の酸素濃度・窒素酸化物濃度
    測定装置。
  9. 【請求項９】 前記温度検出手段は、前記酸素濃度測定
    セルに前記内部抵抗検出用電流を流して内部抵抗を検出
    した後、該内部抵抗検出用電流とは逆方向に電流を流す
    ことを特徴とする請求項８記載の酸素濃度・窒素酸化物
    濃度測定装置。
  10. 【請求項１０】 前記ＮＯｘセンサにおいて、前記第１
    酸素ポンピングセル，酸素濃度測定セル及び第２酸素ポ
    ンピングセルは、夫々、互いに異なる薄板状の固体電解
    質層に形成され、前記第１測定室及び第２測定室は、該
    各固体電解質層を、前記第１及び第２酸素ポンピングセ
    ルを形成した固体電解質層を外側にして、所定の間隙を
    介して積層することにより構成され、 前記ヒータは、基板にヒータ配線を形成した薄板状の２
    枚のヒータ基板からなり、各ヒータ基板を前記ＮＯｘセ
    ンサにおける各固体電解質層の積層方向両側に所定の間
    隙を介して夫々配置することにより、前記ＮＯｘセンサ
    を加熱可能に構成され、 しかも、前記第１拡散層を、前記第１酸素ポンピングセ
    ルが形成された固体電解質層の、前記ヒータ基板に形成
    されたヒータ配線の中央部との対向位置に形成してなる
    ことを特徴とする請求項４〜請求項９いずれか記載の酸
    素濃度・窒素酸化物濃度測定装置。
  11. 【請求項１１】 前記第２拡散律速層を、前記ＮＯｘセ
    ンサを前記各固体電解質層の積層方向から投影したとき
    に前記第１拡散律速層の少なくとも一部と重なるように
    形成し、該第２拡散律速層近傍に、前記酸素濃度測定セ
    ルを配置してなることを特徴とする請求項１０記載の酸
    素濃度・窒素酸化物濃度測定装置。
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EP97119646A EP0841562B1 (en) 1996-11-08 1997-11-10 Use of an NOx sensor for measuring nitrogen oxide concentration
DE69732582T DE69732582T2 (de) 1996-11-08 1997-11-10 Verfahren und Vorrrichtung zur Messung der Sauerstoffkonzentration und Stickstoffoxidkonzentration
EP03007539A EP1324028B1 (en) 1996-11-08 1997-11-10 Method and apparatus for measuring oxygen concentration and nitrogen oxide concentration.
DE69733988T DE69733988T2 (de) 1996-11-08 1997-11-10 Verwendung eines NOx-Sensors zur Messung der Stickstoffoxidkonzentration

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Families Citing this family (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6228252B1 (en) 1997-02-13 2001-05-08 Ngk Spark Plug Co. Ltd. Apparatus for detecting concentration of nitrogen oxide
EP1074833A1 (en) * 1997-03-21 2001-02-07 Ngk Spark Plug Co., Ltd Method and apparatus for measuring NOx gas concentration
EP0937979A3 (en) * 1998-02-20 2000-11-22 NGK Spark Plug Co. Ltd. NOx sensor control circuit unit and NOx sensor system using the same
JP3440034B2 (ja) * 1998-08-10 2003-08-25 日本特殊陶業株式会社 被測定ガス中の窒素酸化物濃度の測定方法
EP0981046A1 (en) * 1998-08-10 2000-02-23 Ngk Spark Plug Co., Ltd Method for measuring concentration of a component in a gas
JP4005273B2 (ja) 1998-09-16 2007-11-07 株式会社デンソー ガス濃度検出装置
JP2000137018A (ja) 1998-11-02 2000-05-16 Denso Corp ガス濃度検出装置とそれに用いるガス濃度センサ
JP3560316B2 (ja) * 1998-11-25 2004-09-02 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサとその製造方法及びガスセンサシステム
JP4153113B2 (ja) * 1998-12-04 2008-09-17 株式会社デンソー ガス濃度検出装置
IT1308992B1 (it) * 1999-02-09 2002-01-15 Magneti Marelli Spa Metodo di controllo e di diagnosi del riscaldatore di un sensoresensibile alla composizione dei gas di scarico di un motore.
DE19907946C2 (de) * 1999-02-24 2003-12-11 Siemens Ag Schaltung für einen NOx-Meßaufnehmer
DE19907947B4 (de) * 1999-02-24 2004-01-29 Siemens Ag Schaltung für einen NOx-Meßaufnehmer
DE19912102C2 (de) * 1999-03-18 2002-09-05 Bosch Gmbh Robert Elektrochemischer Gassensor
US6637197B1 (en) * 1999-05-19 2003-10-28 Robert Bosch Gmbh Method for controlling a rich/lean combustion mixture in a defined manner
US6723217B1 (en) * 1999-10-20 2004-04-20 Delphi Technologies, Inc. Method and device for pumping oxygen into a gas sensor
KR20020060713A (ko) * 1999-10-20 2002-07-18 덴턴 마이클 가스센서로 산소를 펌핑하는 방법 및 장치
US6810659B1 (en) * 2000-03-17 2004-11-02 Ford Global Technologies, Llc Method for determining emission control system operability
US6360530B1 (en) 2000-03-17 2002-03-26 Ford Global Technologies, Inc. Method and apparatus for measuring lean-burn engine emissions
US6843051B1 (en) * 2000-03-17 2005-01-18 Ford Global Technologies, Llc Method and apparatus for controlling lean-burn engine to purge trap of stored NOx
US6860100B1 (en) * 2000-03-17 2005-03-01 Ford Global Technologies, Llc Degradation detection method for an engine having a NOx sensor
US6490855B1 (en) * 2000-04-06 2002-12-10 Ford Global Technologies, Inc. Fueling control during emission control device purging
US6389803B1 (en) * 2000-08-02 2002-05-21 Ford Global Technologies, Inc. Emission control for improved vehicle performance
JP4682465B2 (ja) * 2000-10-31 2011-05-11 株式会社デンソー ガス濃度検出装置
JP2002372514A (ja) * 2001-06-15 2002-12-26 Denso Corp ガス濃度検出装置
US6453666B1 (en) 2001-06-19 2002-09-24 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for reducing vehicle tailpipe emissions when operating lean
US6539706B2 (en) 2001-06-19 2003-04-01 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for preconditioning an emission control device for operation about stoichiometry
US6502387B1 (en) 2001-06-19 2003-01-07 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for controlling storage and release of exhaust gas constituents in an emission control device
US6487853B1 (en) 2001-06-19 2002-12-03 Ford Global Technologies. Inc. Method and system for reducing lean-burn vehicle emissions using a downstream reductant sensor
US6546718B2 (en) 2001-06-19 2003-04-15 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for reducing vehicle emissions using a sensor downstream of an emission control device
US6694244B2 (en) 2001-06-19 2004-02-17 Ford Global Technologies, Llc Method for quantifying oxygen stored in a vehicle emission control device
US6604504B2 (en) 2001-06-19 2003-08-12 Ford Global Technologies, Llc Method and system for transitioning between lean and stoichiometric operation of a lean-burn engine
US6691020B2 (en) 2001-06-19 2004-02-10 Ford Global Technologies, Llc Method and system for optimizing purge of exhaust gas constituent stored in an emission control device
US6615577B2 (en) 2001-06-19 2003-09-09 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling a regeneration cycle of an emission control device
US6553754B2 (en) 2001-06-19 2003-04-29 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for controlling an emission control device based on depletion of device storage capacity
US6463733B1 (en) 2001-06-19 2002-10-15 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for optimizing open-loop fill and purge times for an emission control device
US6490860B1 (en) 2001-06-19 2002-12-10 Ford Global Technologies, Inc. Open-loop method and system for controlling the storage and release cycles of an emission control device
US6650991B2 (en) 2001-06-19 2003-11-18 Ford Global Technologies, Llc Closed-loop method and system for purging a vehicle emission control
US6467259B1 (en) 2001-06-19 2002-10-22 Ford Global Technologies, Inc. Method and system for operating dual-exhaust engine
JP3776386B2 (ja) * 2001-09-05 2006-05-17 株式会社デンソー ガスセンサ素子及びガス濃度の検出方法
DE10202859A1 (de) * 2002-01-24 2003-08-21 Volkswagen Ag Verfahren zur Bestimmung der NOx-Konzentration
WO2003083465A1 (fr) * 2002-03-29 2003-10-09 Ngk Spark Plug Co.,Ltd. Dispositif de mesure de nox, dispositif d'autodiagnostic de capteur de nox, et procede d'autodiagnostic correspondant
GB0224267D0 (en) * 2002-10-18 2002-11-27 Univ Middlesex Serv Ltd Sensors
DE10311816B4 (de) * 2003-03-18 2005-12-29 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Messung der NOx-Konzentration in einem Messgas
JP4033072B2 (ja) * 2003-04-23 2008-01-16 トヨタ自動車株式会社 ガス濃度センサの制御装置
US20050161325A1 (en) 2004-01-27 2005-07-28 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gas detecting system
JP4048200B2 (ja) * 2004-01-27 2008-02-13 日本特殊陶業株式会社 ガス検出システム
DE102004018871B4 (de) * 2004-04-19 2006-03-09 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Abgas-Analyse-Sensorzelle
US20080017510A1 (en) * 2004-05-26 2008-01-24 Nair Balakrishnan G NOx Gas Sensor Method and Device
US7114325B2 (en) * 2004-07-23 2006-10-03 Ford Global Technologies, Llc Control system with a sensor
US7611612B2 (en) * 2005-07-14 2009-11-03 Ceramatec, Inc. Multilayer ceramic NOx gas sensor device
EP2115402A2 (en) * 2007-02-16 2009-11-11 Ceramatec, Inc. Nox sensor with improved selectivity and sensitivity
EP2083263A3 (en) 2008-01-24 2015-09-02 NGK Spark Plug Co., Ltd. NOx sensor and production method thereof
JP4940172B2 (ja) * 2008-03-05 2012-05-30 日本特殊陶業株式会社 ＮＯｘセンサ制御装置及び車両側制御装置
JP5350670B2 (ja) * 2008-04-28 2013-11-27 日本特殊陶業株式会社 燃料電池用水蒸気センサの制御装置、燃料電池用水蒸気センサ、及び燃料電池システム
US8121744B2 (en) * 2008-06-20 2012-02-21 GM Global Technology Operations LLC Control system and method for oxygen sensor heater control
US8852950B2 (en) * 2008-09-03 2014-10-07 Testo Ag Method and device for measuring NOx concentration using measurements of NOx and a second gas component
JP4995800B2 (ja) 2008-10-29 2012-08-08 日本特殊陶業株式会社 窒素酸化物浄化触媒の異常検出方法および装置
US8418439B2 (en) * 2009-02-18 2013-04-16 Ford Global Technologies, Llc NOx sensor ambient temperature compensation
DE102009026418B4 (de) * 2009-05-22 2023-07-13 Robert Bosch Gmbh Konditionierung eines Sensorelements in einem Brennerprüferstand bei mindestens 1000°C und Konditionierungsstrom
JP5119304B2 (ja) 2010-01-14 2013-01-16 日本特殊陶業株式会社 ガスセンサ制御装置及びガスセンサ制御方法
JP5465263B2 (ja) * 2011-02-04 2014-04-09 日本特殊陶業株式会社 ＮＯｘセンサ制御装置
US9164080B2 (en) 2012-06-11 2015-10-20 Ohio State Innovation Foundation System and method for sensing NO
CN102890109B (zh) * 2012-10-16 2014-08-06 常州联德电子有限公司 一种氮氧传感器及其制作方法
DE102012220567A1 (de) * 2012-11-12 2014-06-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Sensorelements
DE102012224374A1 (de) * 2012-12-27 2014-07-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Diagnose einer elektrischen Leitung zu einer Elektrode eines Sensorelements zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum
DE102014214620A1 (de) * 2014-07-25 2016-01-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Gasanalyse mit thermisch aktivierbarem Konversionselement
DE102015205971B4 (de) 2015-04-01 2019-12-24 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Sonde
DE102016206991A1 (de) 2016-04-25 2017-10-26 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Diagnose eines Stickoxidsensors in einer Brennkraftmaschine
DE102018201266A1 (de) 2018-01-29 2019-08-01 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Ermitteln eines angepassten Kompensationsfaktors eines amperometrischen Sensors und amperometrischer Sensor
JP6791214B2 (ja) * 2018-07-13 2020-11-25 横河電機株式会社 分光分析装置
DE102018219567A1 (de) 2018-11-15 2020-05-20 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Erkennen einer Anpassungsnotwendigkeit eines Kompensationsfaktors eines amperometrischen Sensors und amperometrischer Sensor
DE102019203707B3 (de) 2019-03-19 2020-07-02 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Ermitteln eines Fehlers eines Abgassensors einer Brennkraftmaschine
DE102019203749A1 (de) * 2019-03-19 2020-04-02 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Ermitteln eines Fehlers eines Abgassensors einer Brennkraftmaschine
DE102019203704B4 (de) * 2019-03-19 2023-10-26 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Steuern des Betriebs eines mit zwei Messpfaden ausgestatteten Abgassensors einer Brennkraftmaschine zum Ermitteln eines Fehlers des Abgassensors durch Vergleich der Pumpströme beider Messpfade
DE102019209456B3 (de) 2019-06-28 2020-06-18 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum signal-optimierten Betreiben eines NOx/NH3-Abgassensors für eine Brennkraftmaschine
CN112198206A (zh) * 2020-09-21 2021-01-08 苏州禾苏传感器科技有限公司 一种电化学气体传感器芯片
CN113250798B (zh) * 2021-05-14 2022-03-25 高鑫环保科技(苏州)有限公司 一种氮氧传感器

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57192856A (en) 1981-05-25 1982-11-27 Ngk Insulators Ltd Oxygen concentration detector
JPS57200850A (en) * 1981-06-04 1982-12-09 Ngk Insulators Ltd Detector for oxygen concentration
JPS6039549A (ja) * 1983-08-12 1985-03-01 Mitsubishi Electric Corp 機関の空燃比センサ
JPH0789109B2 (ja) 1985-09-30 1995-09-27 本田技研工業株式会社 酸素濃度検出装置
JPH0814570B2 (ja) 1986-02-07 1996-02-14 日本特殊陶業株式会社 空燃比センサ
JPH0672861B2 (ja) 1986-08-04 1994-09-14 日本碍子株式会社 ＮＯｘセンサ
US4875990A (en) 1986-08-28 1989-10-24 Ngk Insulators, Ltd. Oxygen concentration measuring device
JPH0676990B2 (ja) * 1986-09-30 1994-09-28 日本碍子株式会社 高温ガス中の二酸化炭素および水分測定装置
JPH07119739B2 (ja) 1986-12-27 1995-12-20 日本碍子株式会社 空燃比測定装置における出力補正方法
US4909072A (en) * 1988-07-22 1990-03-20 Ford Motor Company Measurement and control of exhaust gas recirculation with an oxygen pumping device
US5145566A (en) * 1988-09-30 1992-09-08 Ford Motor Company Method for determining relative amount of oxygen containing gas in a gas mixture
JPH046460A (ja) * 1990-04-25 1992-01-10 Nippon Soken Inc 酸素濃度センサ
JP2846735B2 (ja) 1990-11-30 1999-01-13 日本碍子株式会社 空燃比センサの出力補正方法
JPH04348268A (ja) * 1991-05-24 1992-12-03 Japan Electron Control Syst Co Ltd 排気ガスセンサ
JP2855971B2 (ja) 1992-06-25 1999-02-10 三菱電機株式会社 空燃比センサ
US5413683A (en) * 1993-03-25 1995-05-09 Ngk Insulators Ltd. Oxygen sensing apparatus and method using electrochemical oxygen pumping action to provide reference gas
DE4344961B4 (de) 1993-12-30 2004-05-06 Robert Bosch Gmbh Auswertevorrichtung für das Signal einer Sauerstoffsonde
JP2885336B2 (ja) 1994-04-21 1999-04-19 日本碍子株式会社 被測定ガス中のＮＯｘ濃度の測定方法及び測定装置
GB2288873A (en) * 1994-04-28 1995-11-01 Univ Middlesex Serv Ltd Multi-component gas analysis apparatus
JP3481344B2 (ja) * 1995-04-19 2003-12-22 日本碍子株式会社 排ガス浄化用触媒の劣化検知方法及びそのためのシステム
JP3436611B2 (ja) * 1995-04-28 2003-08-11 日本特殊陶業株式会社 酸素センサ用ヒータの通電制御方法及び装置
JP3050781B2 (ja) * 1995-10-20 2000-06-12 日本碍子株式会社 被測定ガス中の所定ガス成分の測定方法及び測定装置
JP3684686B2 (ja) * 1995-12-18 2005-08-17 株式会社デンソー 酸素濃度判定装置
JPH09318594A (ja) * 1996-03-25 1997-12-12 Ngk Insulators Ltd ガスセンサおよび被測定ガス中の特定成分量の測定方法
JP3470012B2 (ja) * 1996-05-30 2003-11-25 日本碍子株式会社 ガス分析計及びその校正方法

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