JP5844719B2 - ＮＯｘ検出装置及びＮＯｘセンサシステム - Google Patents

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Description

本発明は、被測定ガスに含まれるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサに接続されるＮＯｘ検出装置及びＮＯｘセンサシステムに関する。
従来、固体電解質体を用いて構成されるＮＯｘセンサに接続されて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置が知られている。
このＮＯｘセンサでは、所定の拡散抵抗下で被測定ガスが第１測定室に導入され、固体電解質体と一対の第１電極とからなる第１ポンピングセルによって被測定ガスの酸素濃度が所定の濃度に調整される。そして、この酸素濃度が調整された被測定ガスが第１測定室からＮＯｘ測定室に流入し、固体電解質体と一対の第２電極とからなる第２ポンピングセルにて被測定ガス中のＮＯｘが分解され、一対の第２電極間にＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が流れる。
ＮＯｘ検出装置は、ＮＯｘセンサから出力される第２ポンピング電流に基づいて、被測定ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出する。
なお、ＮＯｘセンサは、セルの一対の電極間を介して得られる出力（第２ポンピング電流）によってガス濃度（ＮＯｘ濃度）を測定するものであり、所定の拡散抵抗下で測定室（第１測定室、ＮＯｘ測定室）へ流入するガス量を律速（制御）し、測定を安定化している。
しかしながら、取り付けられるＮＯｘセンサ近傍での被測定ガスの圧力変動に応じて測定室への流入ガス量が変化する場合があり、ガス濃度が変化していないにも関わらず被測定ガスの圧力変動によってセンサ出力が変動して、ガス濃度の検出誤差が生じるという問題があった。
また、ＮＯｘセンサにおいては、製造バラツキ等の影響により、測定室に被測定ガスを導くための拡散抵抗の大きさに個体差が生じる場合には、圧力変動によるセンサ出力の変動状態（出力バラツキ状態）が各センサ毎に異なるという問題もある。
これに対して、センサの個体差（個々の特性）に応じて圧力補正情報を設定し、その圧力補正情報を用いてＮＯｘ濃度を補正することで、ガス検出精度の低下を抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。例えば、圧力補正情報として後述する［数２］を用いてＮＯｘ濃度を補正する方法がある。
特開２００９−２１０４５０号公報
しかし、第２ポンピング電流に基づいてＮＯｘ濃度を検出する場合、ＮＯｘ濃度の濃度範囲によっては、第２ポンピング電流がＮＯｘ濃度に対して比例変化しない場合があり、そのような濃度範囲ではＮＯｘ濃度検出値に誤差が生じて、ガス検出精度が低下する可能性がある。
ここで、従来のＮＯｘ検出装置において、ＮＯｘ実濃度に対するＮＯｘセンサ出力について、理論値の波形および６個の実測値の波形を、図８に示す。なお、本測定は、ガス圧力一定の条件下で測定を行った。
図８に示すように、実測値の波形は、いずれもＮＯｘ実濃度の増加に伴い、センサ出力の理論値よりも小さい値となる。つまり、ＮＯｘ実濃度が低濃度の範囲では、センサ出力の実測値は理論値に近い値を示すが、ＮＯｘ実濃度が高濃度になるに従い、センサ出力の実測値は理論値に対する誤差が大きくなることが判る。
このことから、ガス圧力が一定であっても、特定のＮＯｘ濃度よりも高濃度となる場合には、センサ出力に基づくガス検出値に誤差が生じてしまい、ＮＯｘ濃度の検出精度が低下する虞がある。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、特定のＮＯｘ濃度よりも高濃度でセンサ出力に基づくガス検出値に誤差が生じる場合であっても、ガス検出精度の低下を抑制できるＮＯｘ検出装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のＮＯｘ検出装置は、ＮＯｘセンサに接続されて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置であって、ＮＯｘセンサは、第１測定室の内部と外部に設けられた一対の第１電極を有すると共に、第１測定室に導入される被測定ガスの酸素濃度を調整する第１ポンピングセルと、第１測定室に連通するＮＯｘ測定室の内部と外部に設けられた一対の第２電極を有すると共に、第１測定室にて酸素濃度が調整された被測定ガス中のＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が一対の第２電極間に流れる第２ポンピングセルと、を備えており、第２ポンピング電流に基づいて第１ＮＯｘ濃度を演算する第１濃度演算手段と、第１ＮＯｘ濃度が予め定められた特定濃度よりも高濃度であるか否かを判定する特定濃度判定手段と、ＮＯｘセンサ毎に予め設定される特定濃度補正情報を用いて第１ＮＯｘ濃度を補正する濃度補正手段と、特定濃度判定手段にて第１ＮＯｘ濃度が前記高濃度であると判定されると、濃度補正手段による第１ＮＯｘ濃度の補正を行い、特定濃度判定手段にて第１ＮＯｘ濃度が前記高濃度ではないと判定されると、濃度補正手段による第１ＮＯｘ濃度の補正を行わないこと、を特徴とするＮＯｘ検出装置である。
つまり、このＮＯｘ検出装置は、常に濃度補正手段による補正を行うのではなく、第２ポンピング電流に基づき演算された第１ＮＯｘ濃度が高濃度であるか否かによって、濃度補正手段による第１ＮＯｘ濃度の補正を行うか否かを判断している。
そして、第２ポンピング電流に基づき演算された第１ＮＯｘ濃度は、実際のＮＯｘ濃度に応じて変化するため、このＮＯｘ検出装置は、実際のＮＯｘ濃度に応じて、濃度補正手段による第１ＮＯｘ濃度の補正を行うか否かを判断できる。
よって、本発明のＮＯｘ検出装置によれば、特定のＮＯｘ濃度よりも高濃度でセンサ出力に基づくガス検出値に誤差が生じる場合であっても、ガス検出精度の低下を抑制できる。
そして、本発明においては、濃度補正手段は、第１濃度演算手段で演算された第１ＮＯｘ濃度を大きい値に補正する、という構成を採ることができる。
つまり、ＮＯｘ濃度が高くなるに従い、第１ＮＯｘ濃度が実際のＮＯｘ濃度よりも小さい値を示す傾向がある場合には、第１ＮＯｘ濃度をより大きい値に補正することで、誤差を小さくでき、検出精度の低下を抑制できる。
また、本発明においては、第１濃度演算手段は、第２ポンピング電流を入力値として第１ＮＯｘ濃度を出力値とする一次関数を用いて、第１ＮＯｘ濃度を演算し、特定濃度補正情報は、補正前の第１ＮＯｘ濃度を入力値として補正後の第１ＮＯｘ濃度を出力値とする高次関数である、という構成を採ることができる。
つまり、第１濃度演算手段が、第２ポンピング電流を入力値とする一次関数を用いて第１ＮＯｘ濃度を演算する場合、ＮＯｘ濃度が高くなるに従い、ＮＯｘ濃度の増加量に対する第２ポンピング電流の増加量が低減する場合がある。
これに対して、特定濃度補正情報として高次関数を用いて第１ＮＯｘ濃度を補正することで、ＮＯｘ濃度の増加量に対する第２ポンピング電流の増加量を大きくすることができ、濃度補正手段による補正によって、第２ポンピング電流の増加量の低減に伴い生じる第１ＮＯｘ濃度の誤差を低減できる。
よって、本発明のＮＯｘ検出装置によれば、ＮＯｘ濃度が高くなるに従い、ＮＯｘ濃度の増加量に対する第２ポンピング電流の増加量が低減する場合であっても、第１ＮＯｘ濃度の誤差を低減でき、ガス検出精度の低下を抑制できる。
なお、高次関数としては、二次以上の項を少なくとも１つ有する関数を用いることができる。
また、本発明においては、第１濃度演算手段は、第２ポンピング電流に基づいて第２ＮＯｘ濃度を演算すると共に、該第２ＮＯｘ濃度を前記ＮＯｘセンサ毎に予め設定される圧力変動補正情報に基づき補正し、補正後の第２ＮＯｘ濃度を第１ＮＯｘ濃度として算出する、という構成を採ることができる。
このように、センサの個体差（個々の特性）に応じて圧力変動補正情報を設定し、この圧力変動補正情報を用いて第２ＮＯｘ濃度を補正し、補正後の第２ＮＯｘ濃度を第１ＮＯｘ濃度として算出することで、圧力変動補正情報による補正が反映された第１ＮＯｘ濃度を用いて、濃度補正手段による第１ＮＯｘ濃度の補正を行うか否かを判断できる。これにより、ガス検出精度の低下をより抑制することができる。
また、本発明においては、特定濃度補正情報を、予め定められた判定用ＮＯｘ濃度で出力される第２ポンピング電流に基づいて設定する補正情報設定手段、を備えるという構成を採ることができる。
つまり、ＮＯｘセンサから出力される第２ポンピング電流は、ＮＯｘセンサの個体差が反映された値を示すことから、予め定められた判定用ＮＯｘ濃度で出力される第２ポンピング電流に基づいて特定濃度補正情報を設定することで、ＮＯｘセンサの個体差に応じた適切な特定濃度補正情報を設定できる。
なお、補正情報設定手段は、例えば、判定用ＮＯｘ濃度で出力される第２ポンピング電流と特定濃度補正情報との相関関係を示すマップあるいは演算式を予め準備しておき、第２ポンピング電流の実測数値に基づきマップ（あるいは演算式）を利用して特定濃度補正情報を設定する、という構成を採ることができる。
また、補正情報設定手段は、例えば、判定用ＮＯｘ濃度での検出誤差と特定濃度補正情報との相関関係を示すマップあるいは演算式を予め準備しておき、第２ポンピング電流の実測数値に基づき演算した検出誤差およびマップ（または演算式）を利用して特定濃度補正情報を設定する、という構成を採ることができる。なお、検出誤差は、例えば、第２ポンピング電流の実測数値に基づきＮＯｘ濃度換算値を演算し、そのＮＯｘ濃度換算値と既知のガス濃度との誤差を演算することで取得できる。
このようにしてマップあるいは演算式を予め準備することで、広範囲のＮＯｘ濃度についてＮＯｘセンサの第２ポンピング電流を検出することなく、判定用ＮＯｘ濃度で出力される第２ポンピング電流のみを検出することで、ＮＯｘセンサの個体差に応じた適切な特定濃度補正情報を設定できる。
なお、特定濃度補正情報として高次関数を用いる場合、補正情報設定手段は、判定用ＮＯｘ濃度で出力される第２ポンピング電流の実測数値に基づいて高次関数を設定する。
次に、上記目的を達成するための本発明のＮＯｘセンサシステムは、第１測定室の内部と外部に設けられた一対の第１電極を有すると共に、第１測定室に導入される被測定ガスの酸素濃度を調整する第１ポンピングセルと、第１測定室に連通するＮＯｘ測定室の内部と外部に設けられた一対の第２電極を有すると共に、第１測定室にて酸素濃度が調整された被測定ガス中のＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が一対の第２電極間に流れる第２ポンピングセルと、を備えるＮＯｘセンサと、ＮＯｘセンサに接続されて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置と、を備えるＮＯｘセンサシステムであって、ＮＯｘ検出装置として、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＮＯｘ検出装置を備えること、を特徴とするＮＯｘセンサシステムである。
このＮＯｘセンサシステムは、ＮＯｘ検出装置として、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＮＯｘ検出装置を備えるため、上述のＮＯｘ検出装置と同様の作用効果を奏するものである。
よって、本発明のＮＯｘセンサシステムによれば、特定のＮＯｘ濃度よりも高濃度でセンサ出力に基づくガス検出値に誤差が生じる場合であっても、ガス検出精度の低下を抑制できる。
本発明によれば、特定のＮＯｘ濃度よりも高濃度でセンサ出力に基づくガス検出値に誤差が生じる場合であっても、ガス検出精度の低下を抑制できる。
第１の実施形態に係るＮＯｘセンサ制御装置（ＮＯｘ検出装置）の構成を示すブロック図である。 ＮＯｘ圧力補正係数（ｋ1）を示すマップを表す説明図である。 ＮＯｘ検出装置における濃度検出処理の処理内容を表すフローチャートである。 補正係数ａ，ｂの演算用マップデータの一例を表す説明図である。 係数α，β，γの演算用マップデータの一例を表す説明図である。 第１比較測定の測定結果を示す説明図である。 第２比較測定の測定結果を示す説明図である。 従来のＮＯｘ検出装置において、ＮＯｘ実濃度に対するＮＯｘセンサ出力について、理論値の波形および６個の実測値の波形を測定した測定結果を示す説明図である。 従来のＮＯｘ検出装置において、ＮＯｘ濃度が９０［ｐｐｍ］の場合におけるＮＯｘ濃度の検出結果を示す説明図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＮＯｘセンサシステム１の構成を示すブロック図である。この実施形態は、排気ガスの圧力に応じて、ＮＯｘセンサシステム１が酸素濃度換算値およびＮＯｘ濃度換算値の圧力補正を行う例である。
ＮＯｘセンサシステム１は、少なくともＮＯｘセンサ制御装置１０（以下、「ＮＯｘ検出装置１０」ともいう）と、ＮＯｘセンサ１００と、を備えている。
ＮＯｘ検出装置１０は、図示しない内燃機関（以下、エンジンともいう）を備える車両に搭載され、ＮＯｘセンサ１００が有するコネクタ１８０に電気的に接続されている。コネクタ１８０の内部には、後述するＮＯｘセンサ１００毎に設定される各種係数を格納するＲＯＭ等からなる半導体メモリ１８１（以下、「記憶手段１８１」ともいう）が搭載されている。
又、ＮＯｘ検出装置１０は、車両側制御装置２００（以下、適宜「ＥＣＵ２００」ともいう）に電気的に接続されている。
ＥＣＵ２００は、ＮＯｘ検出装置１０で補正された排気ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度のデータを受信し、それに基づいてエンジンの運転状態の制御や触媒に蓄積されたＮＯｘの浄化などの処理を実行する。又、ＥＣＵ２００は、圧力センサ３００から、排気管内を流れる排気ガスの圧力情報を取得し、ＮＯｘ検出装置１０に送信するよう構成されている。
なお、排気ガスの圧力情報は、必ずしも圧力センサ３００から取得する構成に限定されず、例えば、ＥＣＵ２００にて別途にエンジン回転数とエンジン負荷を読み込み、これらの情報から予めＲＯＭ２０３に記憶させておいたマップ又は計算式を用いて、圧力情報を割り出すようにしても良い。
ＥＣＵ２００は、ＥＣＵ側ＣＰＵ２０１（中央演算処理装置２０１）、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３、信号入出力部２０４、および図示しないクロックを備え、ＲＯＭ等に予め格納されたプログラムがＣＰＵにより実行される。
ＮＯｘ検出装置１０は、回路基板上に制御回路５８とマイクロコンピュータ６０とを備えている。マイクロコンピュータ６０はＮＯｘ検出装置１０の全体を制御し、ＣＰＵ６１（中央演算処理装置６１）、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、信号入出力部６４、Ａ／Ｄコンバータ６５、および図示しないクロックを備え、ＲＯＭ等に予め格納されたプログラムがＣＰＵにより実行される。
制御回路５８は、基準電圧比較回路５１、Ｉｐ１ドライブ回路５２、Ｖｓ検出回路５３、Ｉｃｐ供給回路５４、Ｉｐ２検出回路５５、Ｖｐ２印加回路５６、ヒータ駆動回路５７を備える。制御回路５８は、ＮＯｘセンサ１００を制御すると共に、ＮＯｘセンサ１００に流れる第１ポンピング電流、第２ポンピング電流を検出してマイクロコンピュータ６０に出力する。
次に、ＮＯｘセンサ１００の構成について説明する。ＮＯｘセンサ１００は、ＮＯｘセンサ素子１０１、ＮＯｘセンサ素子１０１を収容するハウジング、ＮＯｘセンサ素子１０１とＮＯｘ検出装置１０とを接続するためのコネクタ１８０、およびＮＯｘセンサ素子１０１と接続されるリード線を含むものであるが、センサ自体の構成は公知である。そのため、以下では、図１に示すＮＯｘ検出装置１０のうちＮＯｘセンサ素子１０１の断面図を参照して説明する。
ＮＯｘセンサ素子１０１は、第１固体電解質層１１１、絶縁層１４０、第２固体電解質層１２１、絶縁層１４５、第３固体電解質層１３１、および絶縁層１６２、１６３をこの順に積層した構造を有する。第１固体電解質層１１１と第２固体電解質層１２１との層間に第１測定室１５０が画成され、第１測定室１５０の入口（図１の左端）に配置された第１拡散抵抗体１５１を介して外部から被測定ガスＧＭが導入される。
第１測定室１５０のうち入口と反対端には第２拡散抵抗体１５２が配置され、第２拡散抵抗体１５２を介して第１測定室１５０の右側には、第１測定室１５０と連通する第２測定室１６０（本発明の「ＮＯｘ測定室」に相当）が画成されている。第２測定室１６０は、第２固体電解質層１２１を貫通して第１固体電解質層１１１と第３固体電解質層１３１との層間に形成されている。
絶縁層１６２、１６３の間にはＮＯｘセンサ素子１０１の長手方向に沿って延びる長尺板状のヒータ１６４が埋設されている。ヒータ１６４はガスセンサを活性温度に昇温し、固体電解質層の酸素イオンの伝導性を高めて、ガスセンサの動作を安定化させるために用いられる。
絶縁層１４０，１４５はアルミナを主体とし、第１拡散抵抗体１５１および第２拡散抵抗体１５２はアルミナ等の多孔質物質からなる。又、ヒータ１６４は白金等からなる。
第１ポンピングセル１１０は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアを主体とする第１固体電解質層１１１と、これを挟持するように配置された内側第１ポンピング電極１１３および対極となる外側第１ポンピング電極１１２とを備え、内側第１ポンピング電極１１３は第１測定室１５０に面している。内側第１ポンピング電極１１３および外側第１ポンピング電極１１２はいずれも白金を主体とし、各電極の表面は多孔質体からなる保護層１１４でそれぞれ覆われている。
酸素濃度検出セル１２０は、ジルコニアを主体とする第２固体電解質層１２１と、これを挟持するように配置された検知電極１２２および基準電極１２３とを備える。検知電極１２２は、内側第１ポンピング電極１１３より下流側で第１測定室１５０に面している。検知電極１２２および基準電極１２３は、いずれも白金を主体としている。
なお、絶縁層１４５は、第２固体電解質層１２１に接する基準電極１２３が内部に配置されるように切り抜かれ、その切り抜き部には多孔質体が充填されて基準酸素室１７０を形成している。そして、酸素濃度検出セル１２０にＩｃｐ供給回路５４を用いて予め微弱な一定値の電流を流すことにより、酸素を第１測定室１５０から基準酸素室１７０内に送り込み、酸素基準とする。
第２ポンピングセル１３０は、ジルコニアを主体とする第３固体電解質層１３１と、第３固体電解質層１３１のうち第２測定室１６０に面した表面に配置された内側第２ポンピング電極１３３および対極となる第２ポンピング対電極１３２とを備えている。内側第２ポンピング電極１３３および第２ポンピング対電極１３２はいずれも白金を主体としている。
なお、第２ポンピング対電極１３２は、第３固体電解質層１３１上における絶縁層１４５の切り抜き部に配置され、基準電極１２３に対向して基準酸素室１７０に面している。
そして、内側第１ポンピング電極１１３、検知電極１２２、内側第２ポンピング電極１３３はそれぞれ基準電位に接続されている。外側第１ポンピング電極１１２はＩｐ１ドライブ回路５２に接続され、基準電極１２３はＶｓ検出回路５３およびＩｃｐ供給回路５４に並列に接続されている。又、第２ポンピング対電極１３２はＩｐ２検出回路５５およびＶｐ２印加回路５６に並列に接続されている。ヒータ駆動回路５７はヒータ１６４に接続されている。
制御回路５８における各回路は、以下のような機能を有する。
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、内側第１ポンピング電極１１３および外側第１ポンピング電極１１２の間に第１ポンピング電流Ｉｐ１を供給しつつ、その際の第１ポンピング電流Ｉｐ１を検出する。このとき、内側第１ポンピング電極１１３および外側第１ポンピング電極１１２の間に電圧Ｖｐ１が生じる。
Ｖｓ検出回路５３は、検知電極１２２および基準電極１２３の間の電極間電圧Ｖｓを検出し、検出結果を基準電圧比較回路５１に出力する。
基準電圧比較回路５１は、基準電圧（例えば、４２５ｍＶ）とＶｓ検出回路５３の出力とを比較し、比較結果をＩｐ１ドライブ回路５２に出力する。そして、Ｉｐ１ドライブ回路５２は、電極間電圧Ｖｓが上記基準電圧に等しくなるようにＩｐ１電流を制御し、ＮＯｘが分解しない程度に、第１測定室１５０内の酸素濃度を調整する。
Ｉｃｐ供給回路５４は、検知電極１２２および基準電極１２３の間に微弱な電流Ｉｃｐを流し、酸素を第１測定室１５０から基準酸素室１７０の内部に送り込み、基準電極１２３を基準となる所定の酸素濃度に晒させる。
Ｖｐ２印加回路５６は、内側第２ポンピング電極１３３および第２ポンピング対電極１３２の間に、被測定ガスＧＭ中のＮＯｘガスが酸素（Ｏ2）と窒素（Ｎ2）に分解する程度の一定電圧Ｖｐ２（例えば、４５０ｍＶ）を印加し、ＮＯｘを窒素と酸素に分解する。
Ｉｐ２検出回路５５は、ＮＯｘの分解により生じた酸素が第２測定室１６０から汲み出されるように第２ポンピングセル１３０に流れる第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出する。
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、検出した第１ポンピング電流Ｉｐ１の値をＡ／Ｄコンバータ６５に出力する。又、Ｉｐ２検出回路５５は、検出した第２ポンピング電流Ｉｐ２の値をＡ／Ｄコンバータ６５に出力する。
Ａ／Ｄコンバータ６５はこれらの値をデジタル変換し、信号入出力部６４を介してＣＰＵ６１に出力する。
次に、制御回路５８を用いたＮＯｘセンサ１００の制御の一例について説明する。まず、エンジンが始動されて外部電源から電力の供給を受けると、ヒータ駆動回路５７を介してヒータ電圧Ｖｈが印加されたヒータ１６４が作動し、第１ポンピングセル１１０、酸素濃度検出セル１２０、第２ポンピングセル１３０を活性化温度まで加熱する。又、Ｉｃｐ供給回路５４は、検知電極１２２および基準電極１２３の間に微弱な電流Ｉｃｐを流し、酸素を第１測定室１５０から基準酸素室１７０内に送り込み、酸素基準とする。
そして、各セル１１０，１２０，１３０が活性化温度まで加熱されると、第１ポンピングセル１１０は、第１測定室１５０に流入した被測定ガス（排ガス）ＧＭ中の酸素を内側第１ポンピング電極１１３から外側第１ポンピング電極１１２へ向かって汲み出す。
このとき、第１測定室１５０の内部の酸素濃度は、酸素濃度検出セル１２０の電極間電圧Ｖｓ（端子間電圧Ｖｓ）に対応したものとなるため、この電極間電圧Ｖｓが上記基準電圧になるように、Ｉｐ１ドライブ回路５２が第１ポンピングセル１１０に流れる第１ポンピング電流Ｉｐ１を制御し、第１測定室１５０内の酸素濃度をＮＯｘができる限り分解しないように調整する。
酸素濃度が調整された被測定ガスＧＭは第２測定室１６０に向かってさらに流れる。そして、Ｖｐ２印加回路５６は、第２ポンピングセル１３０の電極間電圧（端子間電圧）として、被測定ガスＧＭ中のＮＯｘガスが酸素とＮ２ガスに分解する程度の一定電圧Ｖｐ２（酸素濃度検出セル１２０の制御電圧の値より高い電圧、例えば４５０ｍＶ）を印加し、ＮＯｘを窒素と酸素に分解する。そして、ＮＯｘの分解により生じた酸素が第２測定室１６０から汲み出されるよう、第２ポンピングセル１３０に第２ポンピング電流Ｉｐ２が流れる。この際、第２ポンピング電流Ｉｐ２とＮＯｘ濃度の間には直線関係があるため、Ｉｐ２検出回路５５が第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出することにより、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出することができる。
［１−２．ＮＯｘ濃度の圧力補正］
本発明の第１の実施形態に係るＮＯｘ検出装置１０においては、以下の［数１］に従ってＮＯｘ濃度の圧力補正を行う。
ただし、Ｒｎｏが補正後のＮＯｘ濃度であり、ＮＯｘp0は［数２］に示す演算式で表されるものであり、また、ΔＮＯは、［数３］に示す演算式で表されるものである。
なお、［数２］においては、ＮＯｘpは圧力補正前の圧力ＰでのＮＯｘ濃度（第２ポンピング電流に基づく第２ＮＯｘ濃度）であり、ＮＯｘp0は圧力補正後の圧力Ｐ０でのＮＯｘ濃度（第１ＮＯｘ濃度）であり、Ｐは被測定ガスの圧力(kPa)であり、Ｐ0は大気圧(＝101.3kPa)であり、ｋ1はＮＯｘ圧力補正係数（ＮＯｘ圧力補正情報）である。［数３］における補正係数ａ，ｂは、後述する濃度検出処理のステップＳ１６またはステップＳ２０での処理により決定される。なお、[数３]においては、ΔＰは、被測定ガスの圧力Ｐから大気圧Ｐ0を引いた値であり、定数Ｃは、ＮＯｘセンサ１００ごとに予め定められている個体情報であり、半導体メモリ１８１に記憶されている。
なお、第２ポンピング電流Ｉｐ２は被測定ガス中のＮＯｘ濃度と一定の関係を有するため、第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づいて圧力Ｐでの第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘpを計算することができる。マイクロコンピュータ６０は、ＲＯＭ６３からＩｐ２と被測定ガス中のＮＯｘ濃度との関係式を読み出してこの計算を行う。
ここで、ＮＯｘ圧力補正係数（ｋ1）は、図２に示されるマップから選ばれ、個々のＮＯｘセンサ毎に割当てられたランクに対応したｋ1が、そのＮＯｘセンサのＮＯｘ圧力補正係数として設定される。なお、個々のＮＯｘ検出装置においては、上記補正ランクのうち１つのみを用いる。この場合、ＮＯｘ検出装置を出荷する前、個々のＮＯｘセンサの半導体メモリ１８１には図２のマップが予め記憶されている。
そして、外部検査機器に個々のＮＯｘセンサを接続し、基準ガスを用いて複数の既知のガス圧力下で第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づくＮＯｘ濃度換算値を算出し、ｋ1を決定する。例えば、２点で測定した場合は、ｋ1を直線の傾きとして設定する。この時のｋ1が図２のマップのｋ1のいずれに近似するかを判定し、判定したランクをそのＮＯｘセンサに用いる。例えばマップにそのランクを示すフラグを設定することにより、マップ内の１つの補正ランクに該当するデータのみが参照される。なお、基準ガスとしては、ＮＯが９０ｐｐｍ、Ｈ2Ｏが３％、Ｏ2が９％、残部がＮ2の構成からなるものを用いた。このようにして、個々のＮＯｘセンサに対するｋ1の値が半導体メモリ１８１に記憶される。
なお、３点以上の既知のガス圧力下で測定した場合は、ｋ1を所定の曲線、又は圧力範囲毎に係数が割当てられたマップとして設定してもよい。
圧力補正の方法は、［数１］〜［数３］のような関数を用いる方法に限定されず、例えば、圧力範囲毎に補正量が割当てられたマップを用いてもよい。
また、本発明の第１の実施形態に係るＮＯｘ検出装置１０においては、以下の［数４］に従って酸素濃度の圧力補正を行う（但し、Ｏｐ；圧力補正前の圧力Ｐでの酸素濃度（第１ポンピング電流に基づく酸素濃度換算値）、Ｏｐ0；圧力補正後の圧力Ｐ0での酸素濃度（酸素濃度換算値）、Ｐ；被測定ガスの圧力(kPa)、Ｐ0；大気圧(＝101.3kPa)、ｋ2；酸素圧力補正係数（酸素圧力補正情報））。
なお、第１ポンピング電流Ｉｐ１は被測定ガス中の酸素濃度と一定の関係を有するため、第１ポンピング電流Ｉｐ１から圧力Ｐでの補正前酸素濃度Ｏｐを計算することができる。具体的には、マイクロコンピュータ６０にて、ＲＯＭ６３から第１ポンピング電流Ｉｐ１と被測定ガス中の酸素濃度との関係式を読み出してこの計算を行う。
ここで、酸素圧力補正係数（ｋ2）は、図２と同様なマップから選ばれ、個々のＮＯｘセンサ毎に割当てられたランクに対応したｋ2がそのＮＯｘセンサの酸素圧力補正係数として設定される。そして、半導体メモリ１８１には、いずれかのｋ2の値が記憶される。なお、このｋ2は、上述したｋ1と同様に、外部検査機器に個々のＮＯｘセンサを接続し、基準ガスを用いて複数の既知のガス圧力下で第１ポンピング電流Ｉｐ１に基づく酸素濃度換算値を算出して決定する。
［１−３．特定濃度よりも高濃度である場合におけるＮＯｘ濃度の補正］
本発明の第１の実施形態に係るＮＯｘ検出装置１０においては、第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づき算出される第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0が予め定められた特定濃度よりも高濃度である場合には、以下の［数５］に従って第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0の補正を行う。
ここで、［数５］のうち、変数Ｘが「補正前の第１ＮＯｘ濃度」（第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0）であり、変数Ｙは「補正後の第１ＮＯｘ濃度」である。また、係数α，β，γは、それぞれＮＯｘセンサ１００ごとに予め設定されており、ＮＯｘ検出装置を出荷する前、個々のＮＯｘセンサの半導体メモリ１８１には係数α，β，γの各値が予め記憶されている。
具体的には、外部検査機器に個々のＮＯｘセンサを接続し、判定用ガスを用いて既知のガス濃度下で第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づくＮＯｘ濃度換算値を算出し、既知のガス濃度とＮＯｘ濃度換算値との誤差（出力低下率［％］）を検出し、その出力低下率と図５に示すマップデータとに基づいて係数α，β，γの各値を定める。
なお、図５に示すマップデータは、外部検査機器に記憶されており、出力低下率の検出結果に応じて、個々のＮＯｘセンサに対する係数α，β，γの各値が半導体メモリ１８１に記憶される。図５は、判定用ガスとしてＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］のガスを用いたときの出力低下率に基づいて係数α，β，γの各値を特定するためのマップデータの一例である。
なお、［数５］を用いた第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0の補正は、後述する濃度検出処理のステップＳ１８での処理として実行される。
［１−４．濃度検出処理］
次に、本発明の第１の実施形態に係るＮＯｘ検出装置１０における濃度検出処理の処理内容について、図３のフローチャートを参照して説明する。なお、濃度検出処理は、マイクロコンピュータ６０で実行される。
濃度検出処理が開始されると、まず、ステップＳ２を実行するマイクロコンピュータ６０は、ＮＯｘセンサ１００のコネクタ１８０に搭載されている半導体メモリ１８１にアクセスし、半導体メモリ１８１の内部の酸素圧力補正係数（ｋ2）を取得する。
次のステップＳ４を実行するマイクロコンピュータ６０は、半導体メモリ１８１にアクセスし、半導体メモリ１８１の内部のＮＯｘ圧力補正係数（ｋ1）を取得する。
続くステップＳ６を実行するマイクロコンピュータ６０は、ＥＣＵ２００を介して、被測定ガスの圧力（圧力情報）を取得する。
続いてステップＳ８を実行するマイクロコンピュータ６０は、酸素濃度の算出・補正・出力処理を実行する。
具体的には、ステップＳ８を実行するマイクロコンピュータ６０は、まず、Ｉｐ１ドライブ回路５２から第１ポンピング電流Ｉｐ１の値（実際には、第１ポンピング電流Ｉｐ１を電圧変換した検出信号）を取得する。そして、マイクロコンピュータ６０は、ＲＯＭ６３から第１ポンピング電流Ｉｐ１と被測定ガスの酸素濃度との関係式を読み出して、圧力補正前の酸素濃度Ｏｐ（酸素濃度換算値Ｏｐ）を算出する。次に、マイクロコンピュータ６０は、ステップＳ２およびステップＳ６で取得した酸素圧力補正係数および被測定ガスの圧力を上記［数４］に代入し、圧力補正後の酸素濃度Ｏｐ0を算出する。ここで、Ｏｐ0は、圧力Ｐ0（大気圧）での値に換算されたものである。そして、マイクロコンピュータ６０は、算出した酸素濃度Ｏｐ0を、信号入出力部６４を介してＥＣＵ２００に出力（送信）する。
次のステップＳ１０を実行するマイクロコンピュータ６０は、Ｉｐ２検出回路５５から第２ポンピング電流Ｉｐ２の値（実際には、第２ポンピング電流Ｉｐ２を電圧変換した検出信号）を取得する。
そして、ステップＳ１２を実行するマイクロコンピュータ６０は、ＲＯＭ６３から第２ポンピング電流Ｉｐ２と被測定ガスのＮＯｘ濃度との関係式を読み出して、圧力補正前の圧力Ｐでの第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘpを算出する。
なお、本実施形態では、Ｓ１２での関係式として、第２ポンピング電流Ｉｐ２を入力値として第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0を出力値とする一次関数（ｙ＝Ａｘ＋Ｂ）が設定されている。このうち、ｘが第２ポンピング電流Ｉｐ２であり、ｙが第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0（ＮＯｘ濃度換算値）であり、Ａが係数であり、Ｂが定数項である。係数Ａおよび定数項Ｂには、ＮＯｘセンサ１００に応じた適切な値が設定されている。
続いてステップＳ１３を実行するマイクロコンピュータ６０は、圧力補正後の圧力Ｐ０での第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0の算出・出力処理を実行する。
具体的には、ステップＳ１３を実行するマイクロコンピュータ６０は、第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘP、ステップＳ４およびステップＳ６で取得したＮＯｘ圧力補正係数および被測定ガスの圧力を上記［数２］に代入し、圧力補正後の第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘP0を算出する。ここで、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘP0は、圧力Ｐ0（大気圧）での値に換算されたものである。そして、マイクロコンピュータ６０は、算出した第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘP0を、信号入出力部６４を介してＥＣＵ２００に出力（送信）する。
次に、ステップＳ１４を実行するマイクロコンピュータ６０は、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0が予め定められた特定濃度範囲であるか否かを判定し、肯定判定する場合にはステップＳ１８に移行し、否定判定する場合にはステップＳ１６に移行する。なお、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０では、特定濃度範囲として「９０［ｐｐｍ］以上の濃度範囲」が設定されている。
ステップＳ１４で否定判定すると、ステップＳ１６を実行するマイクロコンピュータ６０は、予め用意されたマップデータを半導体メモリ１８１から読み出し、そのマップデータを用いて、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0に基づいて補正係数ａ，ｂをそれぞれ演算する。補正係数ａ，ｂは、上述の［数３］における係数であり、［数３］は後述するステップＳ２２での補正処理に用いられる。
この演算処理に用いるマップデータの一例を、図４に示す。補正係数ａ，ｂに関するマップデータは、それぞれＮＯｘセンサ１００ごとに予め設定されており、ＮＯｘ検出装置を出荷する前、個々のＮＯｘセンサの半導体メモリ１８１にはマップデータが予め記憶されている。
ステップＳ１４で肯定判定すると、ステップＳ１８を実行するマイクロコンピュータ６０は、ＮＯｘセンサ１００ごとに予め設定される特定濃度補正用演算式を用いて、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0を補正する。具体的には、上述した［数５］に示す特定濃度補正用演算式を用いて補正を行う。
上述したとおり、係数α，β，γは、それぞれＮＯｘセンサ１００ごとに予め設定されており、ＮＯｘ検出装置を出荷する前、個々のＮＯｘセンサの半導体メモリ１８１には係数α，β，γの各値が予め記憶されている。また、上述したように、判定用ガスを用いて既知のガス濃度下で第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づくＮＯｘ濃度換算値を算出し、既知のガス濃度とＮＯｘ濃度換算値との誤差（出力低下率［％］）を検出し、その出力低下率と図５に示すマップデータとに基づいて係数α，β，γの各値を定める。
次に、ステップＳ２０を実行するマイクロコンピュータ６０は、予め用意されたマップデータを用いて、ステップＳ１８での補正後の第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0に基づいて補正係数ａ，ｂをそれぞれ演算する。
なお、ステップＳ２０で用いるマップデータは、ステップＳ１６で用いるマップデータと同じものである。
ステップＳ１６またはステップＳ２０の後に、ステップＳ２２を実行するマイクロコンピュータ６０は、ＮＯｘセンサ１００ごとに予め設定される圧力変動補正用演算式を用いて、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0を補正する。具体的には、上述した［数１］が圧力変動補正用演算式であり、この演算式のΔＮＯに[数３]を代入した演算式を用いて補正後ＮＯｘ濃度Ｒｎｏを演算する。
次のステップＳ２４では、ステップＳ２２で演算した補正後ＮＯｘ濃度Ｒｎｏを「ＮＯｘ濃度」として、信号入出力部６４を介してＥＣＵ２００に対して出力（送信）する処理を行う。
続くステップＳ２６では、濃度検出処理を終了するか否かについて判定しており、肯定判定する場合には本処理を終了し、否定判定する場合には再びステップＳ８に移行して、肯定判定するまでステップＳ８からステップＳ２６までの各処理を繰り返し実行する。
このようにして濃度検出処理を実行することで、ＮＯｘセンサ１００の第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づき検出されるＮＯｘ濃度を補正することができる。
［１−５．比較測定］
本実施形態のＮＯｘ検出装置１０による補正の効果を確認するために、従来の装置との比較測定を実施した。測定結果について説明する。
まず、第１の比較測定では、ＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］の環境下で被測定ガスの圧力を変動させた場合において、本実施形態による補正後のＮＯｘ濃度と、従来技術による補正後のＮＯｘ濃度と、をそれぞれ測定した。
なお、従来技術による補正後のＮＯｘ濃度とは、上述した［数２］のみを用いてＮＯｘ濃度を補正したものである。つまり、従来技術による補正後のＮＯｘ濃度とは、上述した［数１］のうち［数３］の効果が反映されることなく補正されたものである。
第１比較測定の測定結果を図６に示す。
図６に示すように、本実施形態による補正後のＮＯｘ濃度は、被測定ガスの圧力変化に拘わらず実際のＮＯｘ濃度（１５００［ｐｐｍ］）とほぼ等しい値を示しており、被測定ガスの圧力変化の影響を低減してＮＯｘ濃度を検出できることが判る。
他方、従来技術による補正後のＮＯｘ濃度は、被測定ガス圧力が６０〜１２０［ｋＰａ］の範囲では、実際のＮＯｘ濃度（１５００［ｐｐｍ］）との差が小さく補正の効果が認められる。しかし、被測定ガス圧力が１２０［ｋＰａ］を超える範囲では、圧力が上昇するに従い実際のＮＯｘ濃度との差が大きくなることが判る。
このことから、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０は、ＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］の環境下において被検出ガスの圧力が変動する場合であっても、精度良くガス検出できる。
ここで、従来のＮＯｘ検出装置において、ＮＯｘ濃度（評価では、ＮＯガスのみを使用）が９０［ｐｐｍ］の場合における「圧力補正無し」および「圧力補正あり」それぞれのＮＯｘ濃度の検出結果を、図９に示す。
なお、従来のＮＯｘ検出装置による補正後のＮＯｘ濃度とは、上述した［数２］のみを用いてＮＯｘ濃度を補正したものである。つまり、従来のＮＯｘ検出装置による補正後のＮＯｘ濃度とは、上述した［数１］のうち［数３］の効果が反映されることなく補正されたものである。
図９に示すように、ＮＯｘ濃度が９０［ｐｐｍ］の場合、「圧力補正無し」では、圧力変化によってＮＯｘ濃度の検出結果が変動しているのに対して、圧力補正情報を用いて補正を行った「圧力補正あり」では、圧力変化に関わらずＮＯｘ濃度の検出結果がほぼ９０［ｐｐｍ］となり、ガス検出精度の低下を抑制できることが判る。
なお、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０は、従来のＮＯｘ検出装置と同様に、ＮＯｘ濃度が９０［ｐｐｍ］の場合には、図９の「圧力補正あり」と同様の検出結果を得られるため、被測定ガスの圧力変化に関わらずＮＯｘ濃度の検出結果がほぼ９０［ｐｐｍ］となる。換言すれば、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０は、ＮＯｘ濃度が９０［ｐｐｍ］の場合においても、被測定ガスの圧力変化の影響を抑えることができ、ガス検出精度の低下を抑制できる。
つまり、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０は、ＮＯｘ濃度が９０［ｐｐｍ］の場合、およびＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］の場合のそれぞれにおいて、被検出ガスの圧力変動による出力バラツキの影響を抑えつつ、ＮＯｘ濃度を検出できる。
次に、第２の比較測定では、被測定ガスの圧力が一定の環境下でＮＯｘ濃度を変動させた場合において、上記の［数５］（特定濃度補正用演算式）を用いた補正前および補正後のそれぞれのセンサ出力低下率を測定した。
なお、この測定では、試料ガスとして、ＮＯが０〜１５００［ｐｐｍ］、Ｈ2Ｏが４％、Ｏ2が７％、残部がＮ2の構成からなるものを用いた。また、第２の比較測定は、５５個のＮＯｘセンサについて実施した。さらに、ここでのセンサ出力低下率の算出方法に関しては、まず、検出したＮＯｘ濃度から実際のＮＯｘ濃度（以下、ＮＯｘ実濃度ともいう）を差し引いた差分値を算出し、ＮＯｘ実濃度に対する差分値の割合［％］をセンサ出力低下率として算出する方法を採用している。
第２比較測定の測定結果を図７に示す。
図７に示すように、［数５］を用いた補正前のセンサ出力低下率は、ＮＯｘ実濃度が２００［ｐｐｍ］以上の範囲では、センサ出力低下率の絶対値が０．２［％］を超えるものが少なくとも１個以上存在しており、ＮＯｘ実濃度が大きくなるほど、検出したＮＯｘ濃度とＮＯｘ実濃度との誤差が大きくなることが判る。
他方、［数５］を用いた補正後のセンサ出力低下率は、ＮＯｘ実濃度の全範囲で、全てのＮＯｘセンサに関して、センサ出力低下率の絶対値が０．２［％］よりも小さくなっており、ＮＯｘ実濃度の変化に拘わらず、検出したＮＯｘ濃度とＮＯｘ実濃度との誤差が小さくなることが判る。
これらのことから、［数５］を用いた補正を行うことで、ＮＯｘ実濃度が２００［ｐｐｍ］を超える濃度範囲であっても、検出したＮＯｘ濃度とＮＯｘ実濃度との誤差を小さくできることが判る。
［１−６．効果］
以上説明したように、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０（あるいはＮＯｘセンサシステム１）は、常にステップＳ１８での補正処理（［数５］を用いた補正処理）を行うのではなく、ステップＳ１４での判定結果によって、ステップＳ１８での補正処理を行うか否かを判断している。
つまり、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０は、第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づき演算された第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0が特定濃度よりも高濃度（９０［ｐｐｍ］以上の高濃度）に含まれる場合は、ステップＳ１８での補正処理を行い、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0が特定濃度よりも高濃度に含まれない場合は、ステップＳ１８での補正処理は行わない。
また、第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づき演算された第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0は、実際のＮＯｘ濃度に応じて変化する。このため、ＮＯｘ検出装置１０は、実際のＮＯｘ濃度に応じて、ステップＳ１８による第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0の補正を行うか否かを判断できる。
よって、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０によれば、特定濃度よりも高濃度（９０［ｐｐｍ］以上の高濃度）でセンサ出力に基づくガス検出値に誤差が生じる場合であっても、ガス検出精度の低下を抑制できる。
そして、上述した図７に示す第２比較測定の測定結果から判るように、本実施形態においては、ステップＳ１８での補正処理（［数５］を用いた補正処理）により、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0を大きい値に補正している。
つまり、図７の上側に示すような、ＮＯｘ濃度が高くなるに従い、第１ＮＯｘ濃度が実際のＮＯｘ濃度よりも小さい値を示す傾向がある場合には、ステップＳ１８での補正処理のように、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0をより大きい値に補正することで、図７の下側に示すように誤差を小さくでき、検出精度の低下を抑制できる。なお、ＮＯｘ濃度が高くなるに従い、第１ＮＯｘ濃度が実際のＮＯｘ濃度よりも小さい値を示す傾向がある場合としては、第1ポンピングセル１１０にて第１測定室１５０内の酸素を汲み出すと同時に、第１測定室１５０内のＮＯｘが若干の乖離され、汲み出されることによるものである。
次に、本実施形態においては、ステップＳ１２の処理では、第２ポンピング電流Ｉｐ２を入力値として第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0を出力値とする一次関数を用いて、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0を演算する。
このように、第２ポンピング電流Ｉｐ２を入力値とする一次関数を用いて第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0を演算する場合、ＮＯｘ濃度が高くなるに従い、ＮＯｘ濃度の増加量に対する第２ポンピング電流Ｉｐ２の増加量が低減する場合がある。
これに対して、ステップＳ１８での補正処理に用いる［数５］は、補正前の第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0を入力値として補正後の第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0を出力値とする高次関数（二次関数）である。
つまり、高次関数（二次関数）である［数５］を用いて、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0を補正することで、ＮＯｘ濃度の増加量に対する第２ポンピング電流Ｉｐ２の増加量を大きくすることができ、ステップＳ１８での補正処理によって、第２ポンピング電流Ｉｐ２の増加量の低減に伴い生じる第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0の誤差を低減できる。
よって、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０によれば、ＮＯｘ濃度が高くなるに従い、ＮＯｘ濃度の増加量に対する第２ポンピング電流Ｉｐ２の増加量が低減する場合であっても、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0の誤差を低減でき、ガス検出精度の低下を抑制できる。
また、本実施形態のＮＯｘ検出装置１０によれば、ステップＳ１２にて、第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づいて第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘpを演算すると共に、この第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘpを圧力変動補正情報（Ｋ1）に基づき補正し、補正後の第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘpを第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0として算出している。これにより、圧力変動補正情報（Ｋ1）による補正が反映された第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0を用いて、ステップＳ１４にて第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0の補正を行うか否かを判断できるため、ガス検出精度の低下をより抑制することができる。
［１−７．特許請求の範囲との対応関係］
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
内側第１ポンピング電極１１３および外側第１ポンピング電極１１２が「一対の第１電極」の一例に相当し、内側第２ポンピング電極１３３および第２ポンピング対電極１３２が「一対の第２電極」の一例に相当し、第２測定室１６０がＮＯｘ測定室の一例に相当する。
ステップＳ１２及びステップＳ１３を実行する実行するマイクロコンピュータ６０が第１濃度演算手段の一例に相当し、ステップＳ１４を実行する実行するマイクロコンピュータ６０が特定濃度判定手段の一例に相当し、ステップＳ１８を実行する実行するマイクロコンピュータ６０が濃度補正手段の一例に相当する。
ステップＳ１２で用いられる一次関数（ｙ＝Ａｘ＋Ｂ）が一次関数の一例に相当し、ステップＳ１８で用いられる［数５］が高次関数の一例に相当する。
［２．第２実施形態］
上記の第１実施形態は、［数５］の係数α，β，γの各値が、ＮＯｘ検出装置を出荷する前に、個々のＮＯｘセンサの半導体メモリ１８１に予め記憶されている構成であるが、［数５］の係数α，β，γの各値を、マイクロコンピュータ６０での演算により設定する構成としても良い。
そこで、第２実施形態として、［数５］の係数α，β，γの各値を、マイクロコンピュータ６０での演算により設定する構成について説明する。なお、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同一の構成については同一符号を付して説明する。
第２実施形態のＮＯｘセンサ制御装置１０では、個々のＮＯｘセンサの半導体メモリ１８１に、判定用ガスを用いて既知のガス濃度下で検出された第２ポンピング電流Ｉｐ２が記憶され、ＲＯＭ６３に図５に示すマップデータが記憶されている。なお、本第２実施形態では、ＮＯｘセンサ１００の出荷前に、ＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］である環境下で第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出し、その第２ポンピング電流Ｉｐ２を半導体メモリ１８１に記憶する。
そして、第２実施形態のＮＯｘセンサ制御装置１０では、濃度検出処理のステップＳ４において、半導体メモリ１８１の内部のＮＯｘ圧力補正係数（ｋ1）を取得する処理に加えて、［数５］の係数α，β，γの各値を設定する処理を行う。
つまり、ステップＳ４を実行するマイクロコンピュータ６０は、まず、半導体メモリ１８１にアクセスして記録された第２ポンピング電流Ｉｐ２の数値を取得し、その第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づきＮＯｘ濃度換算値を演算する。そして、そのＮＯｘ濃度換算値と既知のガス濃度との誤差（出力低下率［％］）を演算し、その「出力低下率」と「ＲＯＭ６３から読み出した図５に示すマップデータ」とに基づいて係数α，β，γの各値を定める処理を実行する。
そして、ステップＳ１８では、ステップＳ４で設定された係数α，β，γにより定められる［数５］を用いて、第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp（ＮＯｘ濃度換算値）を補正する。
このように、第２実施形態のＮＯｘセンサ制御装置１０は、ＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］であるときに出力される第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づいて、［数５］の係数α，β，γの各値を設定する。
ここで、ＮＯｘセンサ１００から出力される第２ポンピング電流Ｉｐ２は、ＮＯｘセンサ１００の個体差が反映された値を示すことから、ＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］であるときの第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づいて［数５］の係数α，β，γの各値を設定することで、［数５］をＮＯｘセンサ１００の個体差に応じた適切な内容に設定できる。
また、図５に一例として示すような係数α，β，γの演算用マップデータを予め準備することにより、広範囲のＮＯｘ濃度についてＮＯｘセンサの第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出することなく、ＮＯｘ濃度が１５００［ｐｐｍ］であるときの第２ポンピング電流Ｉｐ２のみを検出することで、［数５］をＮＯｘセンサ１００の個体差に応じた適切な内容に設定できる。
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
ステップＳ４を実行するマイクロコンピュータ６０が補正情報設定手段の一例に相当する。
［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。
例えば、上記実施形態では、ステップＳ１４における特定濃度範囲として「９０［ｐｐｍ］以上の濃度範囲」が設定されているが、ステップＳ１４における特定濃度範囲は、この濃度範囲に限られることはなく、ＮＯｘセンサの特性や測定環境などに応じて任意の濃度範囲を設定することができる。
ステップＳ１８での補正処理は、［数５］のような関数を用いる方法に限定されず、ＮＯｘ濃度を補正するための他の方法（例えば、補正前のＮＯｘ濃度と補正後のＮＯｘ濃度との相関関係を示すマップを用いた方法など）を用いてもよい。
ステップＳ２２での補正処理は、［数１］〜［数３］のような関数を用いる方法に限定されず、ＮＯｘ濃度を補正するための他の方法（例えば、圧力範囲毎に補正量が割当てられたマップを用いた方法など）を用いてもよい。
ステップＳ１６およびＳ２０において補正係数ａ，ｂの演算処理に用いるマップデータは、図４に示すものに限られることはなく、ＮＯｘセンサの特性や測定環境などに応じて任意のマップデータを用いることができる。同様に、ステップＳ１８において係数α，β，γの演算処理に用いるマップデータは、図５に示すものに限られることはなく、ＮＯｘセンサの特性や測定環境などに応じて任意のマップデータを用いることができる。
また、本実施形態では、ステップＳ１３にて、圧力補正前の第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘpおよび[数２]を用いて、圧力補正後の圧力Ｐ０での第１ＮＯｘ濃度ＮＯｘp0の算出・補正・出力処理を実行し、ステップＳ２２にて、[数１]を用いて、補正後ＮＯｘ濃度Ｒｎｏを演算している。しかしながら、これに限られず、ステップＳ１３を削除し、ステップＳ１４〜ステップＳ２０までは、圧力補正前の第２ＮＯｘ濃度ＮＯｘpを第１ＮＯｘ濃度とみなして各処理を実行し、その後、ステップＳ２２にて、[数１]に[数２]及び[数３]を代入した演算式を用いて補正後ＮＯｘ濃度Ｒｎｏを演算してもよい。
１０…ＮＯｘセンサ制御装置（ＮＯｘ検出装置）、６０…マイクロコンピュータ、１００…ＮＯｘセンサ、１０１…ＮＯｘセンサ素子、１１０…第１ポンピングセル、１２０…酸素濃度検出セル、１３０…第２ポンピングセル、１５０…第１測定室、１６０…第２測定室、１８１…記憶手段（半導体メモリ）、２００…車両側制御装置、３００…圧力センサ。

Claims (6)

  1. ＮＯｘセンサに接続されて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置であって、
    前記ＮＯｘセンサは、第１測定室の内部と外部に設けられた一対の第１電極を有すると共に、前記第１測定室に導入される前記被測定ガスの酸素濃度を調整する第１ポンピングセルと、前記第１測定室に連通するＮＯｘ測定室の内部と外部に設けられた一対の第２電極を有すると共に、前記第１測定室にて酸素濃度が調整された前記被測定ガス中のＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が前記一対の第２電極間に流れる第２ポンピングセルと、を備えており、
    前記第２ポンピング電流に基づいて第１ＮＯｘ濃度を演算する第１濃度演算手段と、
    前記第１ＮＯｘ濃度が予め定められた特定濃度よりも高濃度であるか否かを判定する特定濃度判定手段と、
    前記ＮＯｘセンサ毎に予め設定される特定濃度補正情報を用いて前記第１ＮＯｘ濃度を補正する濃度補正手段と、を備えており、
    前記特定濃度判定手段にて前記第１ＮＯｘ濃度が前記高濃度であると判定されると、前記濃度補正手段による前記第１ＮＯｘ濃度の補正を行い、前記特定濃度判定手段にて前記第１ＮＯｘ濃度が前記高濃度ではないと判定されると、前記濃度補正手段による前記第１ＮＯｘ濃度の補正を行わないこと、
    を特徴とするＮＯｘ検出装置。
  2. 前記濃度補正手段は、前記第１濃度演算手段で演算された前記第１ＮＯｘ濃度を大きい値に補正すること、
    を特徴とする請求項１に記載のＮＯｘ検出装置。
  3. 前記第１濃度演算手段は、前記第２ポンピング電流を入力値として第１ＮＯｘ濃度を出力値とする一次関数を用いて、前記第１ＮＯｘ濃度を演算し、
    前記特定濃度補正情報は、補正前の第１ＮＯｘ濃度を入力値として補正後の第１ＮＯｘ濃度を出力値とする高次関数であること、
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載のＮＯｘ検出装置。
  4. 前記第１濃度演算手段は、前記第２ポンピング電流に基づいて第２ＮＯｘ濃度を演算すると共に、該第２ＮＯｘ濃度を前記ＮＯｘセンサ毎に予め設定される圧力変動補正情報に基づき補正し、補正後の前記第２ＮＯｘ濃度を前記第１ＮＯｘ濃度として算出すること、
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＮＯｘ検出装置。
  5. 前記特定濃度補正情報を、予め定められた判定用ＮＯｘ濃度で出力される前記第２ポンピング電流に基づいて設定する補正情報設定手段、を備えること、
    を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＮＯｘ検出装置。
  6. 第１測定室の内部と外部に設けられた一対の第１電極を有すると共に、前記第１測定室に導入される被測定ガスの酸素濃度を調整する第１ポンピングセルと、前記第１測定室に連通するＮＯｘ測定室の内部と外部に設けられた一対の第２電極を有すると共に、前記第１測定室にて酸素濃度が調整された前記被測定ガス中のＮＯｘ濃度に応じた第２ポンピング電流が前記一対の第２電極間に流れる第２ポンピングセルと、を備えるＮＯｘセンサと、
    前記ＮＯｘセンサに接続されて前記被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置と、
    を備えるＮＯｘセンサシステムであって、
    前記ＮＯｘ検出装置として、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＮＯｘ検出装置を備えること、
    を特徴とするＮＯｘセンサシステム。
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