JP6305850B2

JP6305850B2 - Gas concentration measurement system

Info

Publication number: JP6305850B2
Application number: JP2014136914A
Authority: JP
Inventors: 健介瀧澤; 弘宣下川; 水谷　圭吾; 圭吾水谷; 岳人木全
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2034-07-02
Also published as: JP2016014597A

Description

本発明は、ＮＯｘとＮＨ_３とを含有する被測定ガス中の、ＮＯｘ濃度とＮＨ_３濃度とをそれぞれ測定するガス濃度測定システムに関する。 The present invention, in the measurement gas containing the NOx and NH _3, a gas concentration measurement system for measuring respectively the NOx concentration and the NH ₃ concentration.

近年、ＮＯｘとＮＨ_３とを含有する被測定ガス中の、ＮＯｘ濃度とＮＨ_３濃度とをそれぞれ測定するガス濃度測定システムが開発されている。このガス濃度測定システムは、例えば、尿素ＳＣＲシステムを搭載する車両に用いられる。尿素ＳＣＲシステムは、ＮＯｘを含む排気ガスに尿素水を噴射し、この尿素水から発生したＮＨ_３とＮＯｘとを化学反応させることにより、ＮＯｘを無害なＮ_２やＨ_２Ｏ等に変化させるシステムである。尿素ＳＣＲシステムによって処理された排気ガスには、反応しきれなかったＮＯｘとＮＨ_３とが含まれる。そのため、上記ガス濃度測定システムを用いて、排気ガス（被測定ガス）に含まれるＮＯｘ濃度とＮＨ_３濃度とを測定し、これらの測定結果を、尿素水の噴射量等の制御に利用することが検討されている。 Recently, in the measurement gas containing the NOx and NH _3, the gas concentration measuring system for measuring each of the NOx concentration and the NH ₃ concentration it has been developed. This gas concentration measurement system is used, for example, in a vehicle equipped with a urea SCR system. The urea SCR system is a system that changes NOx into harmless N ₂ , H ₂ O, or the like by injecting urea water into exhaust gas containing NOx and chemically reacting NH ₃ and NOx generated from the urea water. It is. The exhaust gas processed by the urea SCR system contains NOx and NH ₃ that could not be reacted. Therefore, the NOx concentration and NH ₃ concentration contained in the exhaust gas (measured gas) are measured using the gas concentration measurement system, and these measurement results are used for controlling the injection amount of urea water and the like. Is being considered.

上記ガス濃度測定システムとして、例えば、酸化触媒と脱硝触媒との、２種類の触媒を用いるものが知られている（下記特許文献１参照）。このガス濃度測定システムでは、被測定ガスを上記酸化触媒に接触させることにより、ＮＨ_３を酸化してＮＯにする反応（酸化反応）を生じさせ、この酸化反応が生じた後の被測定ガスに含まれるＮＯｘの濃度を、ＮＯｘセンサによって測定する。また、被測定ガスを上記脱硝触媒に接触させることにより、ＮＨ_３とＮＯｘとを反応（還元反応）させ、この還元反応が生じた後の被測定ガスに含まれるＮＯｘの濃度を、ＮＯｘセンサによって測定する。そして、得られた２つの濃度測定値を用いて、被測定ガスに元々含まれるＮＯｘの濃度（本来ＮＯｘ濃度）と、ＮＨ_３濃度とを算出する。
つまり、上記ガス濃度測定システムでは、２種類の触媒を用いることにより、上記酸化反応と上記還元反応とを選択的に進行させ、その反応後のＮＯｘ濃度を測定することにより、上記本来ＮＯｘ濃度とＮＨ_３濃度とを算出している。 As the gas concentration measurement system, for example, a system using two types of catalysts, an oxidation catalyst and a denitration catalyst, is known (see Patent Document 1 below). In this gas concentration measurement system, a gas to be measured is brought into contact with the oxidation catalyst to cause a reaction (oxidation reaction) of oxidizing NH ₃ to NO, and the gas to be measured after this oxidation reaction is generated. The concentration of NOx contained is measured by a NOx sensor. Further, NH ₃ and NOx are reacted (reduction reaction) by bringing the gas to be measured into contact with the denitration catalyst, and the concentration of NOx contained in the gas to be measured after the reduction reaction is generated is measured by the NOx sensor. taking measurement. Then, using the two measured concentration values, the concentration of NOx (originally NOx concentration) originally contained in the gas to be measured and the NH ₃ concentration are calculated.
That is, in the gas concentration measurement system, by using two kinds of catalysts, the oxidation reaction and the reduction reaction are selectively advanced, and the NOx concentration after the reaction is measured, whereby the original NOx concentration and NH ₃ concentration is calculated.

特許第３３３５８０２号公報Japanese Patent No. 3335802

しかしながら、上記ガス濃度測定システムでは、２種類の触媒とＮＯｘセンサとが必要になるため、構成が複雑になりやすいという問題がある。また、触媒には、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ等の貴金属が用いられるため、ガス濃度測定システムの製造コストが上昇しやすい。 However, the above gas concentration measurement system requires two types of catalysts and a NOx sensor, so that there is a problem that the configuration tends to be complicated. Moreover, since noble metals such as Pt, Au, and Rh are used for the catalyst, the manufacturing cost of the gas concentration measurement system is likely to increase.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、構成を簡素にでき、かつ製造コストを低減できるガス濃度測定システムを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a gas concentration measurement system capable of simplifying the configuration and reducing the manufacturing cost.

本発明の一態様は、ＮＯｘとＮＨ_３とを含有する被測定ガス中の、ＮＯｘ濃度とＮＨ_３濃度とを測定するガス濃度測定システムであって、
上記被測定ガスが導入される被測定ガス室と、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体の表面に電極を設けてなるセンサセルと、上記固体電解質体を加熱すると共に、上記被測定ガスをも加熱するヒータと、センサ外から上記被測定ガス室へ導入される上記被測定ガスの通路をなすガス導入部とを備え、上記センサセルによって、上記被測定ガス室内の上記ＮＯｘの濃度である室内ＮＯｘ濃度を測定するＮＯｘセンサと、
上記ガス導入部における上記被測定ガスの温度を制御する温度制御部と、
上記ガス導入部に導入される前における上記被測定ガス中の、上記ＮＯｘの濃度である本来ＮＯｘ濃度と、上記ＮＨ_３濃度とを算出する算出部とを備え、
上記センサセルは、上記温度制御部によって、上記ガス導入部における上記被測定ガスの温度が、上記ＮＨ_３とＮＯとが反応してＮ_２が発生する還元反応よりも上記ＮＨ_３が酸化して上記ＮＯになる酸化反応の方が進行する第１温度域に属するように制御されたときと、上記酸化反応よりも上記還元反応の方が進行する第２温度域に属するように制御されたときとにおいて、それぞれ上記室内ＮＯｘ濃度を測定し、
上記算出部は、被測定ガスの温度が上記第１温度域に属するときに測定された上記室内ＮＯｘ濃度と、上記第２温度域に属するときに測定された上記室内ＮＯｘ濃度とをそれぞれ用いて、上記本来ＮＯｘ濃度と上記ＮＨ_３濃度とを算出するよう構成されていることを特徴とするガス濃度測定システムにある。 One aspect of the present invention, in the measurement gas containing the NOx and NH _3, a gas concentration measurement system for measuring the NOx concentration and the NH ₃ concentration,
A gas chamber into which the gas to be measured is introduced, a sensor cell in which an electrode is provided on the surface of a solid electrolyte body having oxygen ion conductivity, and the gas to be measured are heated while heating the solid electrolyte body And a gas introducing portion that forms a passage for the gas to be measured introduced from outside the sensor into the gas chamber to be measured, and the sensor cell causes the NOx concentration in the chamber to be the NOx concentration in the gas chamber to be measured. A NOx sensor for measuring
A temperature control unit for controlling the temperature of the gas to be measured in the gas introduction unit;
A calculation unit that calculates an original NOx concentration that is the concentration of the NOx in the gas to be measured before being introduced into the gas introduction unit and the NH ₃ concentration;
In the sensor cell, the temperature of the gas to be measured in the gas introduction unit is oxidized by the temperature control unit so that the NH ₃ is oxidized and the NH ₃ is oxidized than the reduction reaction in which the NH ₃ and NO react to generate N _2. When it is controlled to belong to the first temperature range in which the oxidation reaction that becomes NO proceeds, and when it is controlled to belong to the second temperature range in which the reduction reaction proceeds more than the oxidation reaction In each of the above, the indoor NOx concentration is measured,
The calculation unit uses the indoor NOx concentration measured when the temperature of the gas to be measured belongs to the first temperature range and the indoor NOx concentration measured when the temperature of the gas to be measured belongs to the second temperature range, respectively. The gas concentration measurement system is configured to calculate the original NOx concentration and the NH ₃ concentration.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ＮＯｘとＮＨ_３を含む被測定ガスには、上記酸化反応が主に進行する温度域（第１温度域）と、上記還元反応が主に進行する温度域（第２温度域）とがあることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the gas to be measured containing NOx and NH ₃ has a temperature range (first temperature range) in which the oxidation reaction mainly proceeds and the reduction gas. It was found that there is a temperature range (second temperature range) in which the reaction proceeds mainly.

上記酸化反応と上記還元反応は、特に、上記ガス導入部において進行する。そのため、ガス導入部における被測定ガスの温度を、上記第１温度域または第２温度域に属するように制御すれば、酸化反応と還元反応とを選択的に進行させることができる。
したがって、従来のように、酸化反応と還元反応とを選択的に進めるために、貴金属製の触媒を用いる必要がなくなる。そのため、ガス濃度測定システムの構成を簡素にでき、かつ製造コストを低減することができる。
なお、上記算出部を用いて、上記本来ＮＯｘ濃度とＮＨ_３濃度とを算出する方法については、後述する。 The oxidation reaction and the reduction reaction proceed particularly in the gas introduction part. Therefore, if the temperature of the gas to be measured in the gas introduction part is controlled so as to belong to the first temperature range or the second temperature range, the oxidation reaction and the reduction reaction can be selectively advanced.
Therefore, it is not necessary to use a noble metal catalyst in order to selectively advance the oxidation reaction and the reduction reaction as in the prior art. Therefore, the configuration of the gas concentration measurement system can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
A method for calculating the original NOx concentration and NH ₃ concentration using the calculation unit will be described later.

以上のごとく、本発明によれば、構成を簡素にでき、かつ製造コストを低減できるガス濃度測定システムを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a gas concentration measurement system capable of simplifying the configuration and reducing the manufacturing cost.

実施例１における、ＮＯｘセンサの断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a NOx sensor in the first embodiment. 図１のII-II断面図。II-II sectional drawing of FIG. 図１のIII-III断面図。III-III sectional drawing of FIG. 実施例１における、ガス濃度測定システムを、尿素ＳＣＲシステムと共に描いた概念図。The conceptual diagram which drawn the gas concentration measurement system in Example 1 with the urea SCR system. 実施例１における、ＮＨ_３の酸化反応と還元反応との、温度特性を表したグラフ。 ₃ is a graph showing temperature characteristics of an NH ₃ oxidation reaction and a reduction reaction in Example 1. FIG. 実施例１における、ガス濃度測定システムのフローチャート。2 is a flowchart of a gas concentration measurement system in the first embodiment. 実験例１における、ＮＯ_３濃度とＮＯ濃度との、測定値および理論値をグラフにしたもの。Graphs of measured values and theoretical values of NO ₃ concentration and NO concentration in Experimental Example 1. 実験例２における、ＮＯ_３濃度とＮＯ濃度との、測定値および理論値をグラフにしたもの。Graphs of measured values and theoretical values of NO ₃ concentration and NO concentration in Experimental Example 2. 実施例２における、ガス濃度測定システムを、尿素ＳＣＲシステムと共に描いた概念図。The conceptual diagram which drawn the gas concentration measurement system in Example 2 with the urea SCR system. 実施例３における、ガス濃度測定システムのフローチャート。10 is a flowchart of a gas concentration measurement system in Embodiment 3. 実施例４における、ガス濃度測定システムの概念図。The conceptual diagram of the gas concentration measurement system in Example 4. FIG. 実施例４における、ガス濃度測定システムのフローチャート。9 is a flowchart of a gas concentration measurement system in Embodiment 4.

上記ガス濃度測定システムは、尿素ＳＣＲシステムを搭載した車両に用いることができる。そして、上記ガス濃度測定システムを用いて、尿素ＳＣＲ触媒を通過した排気ガス中のＮＯｘ濃度とＮＨ_３濃度とをそれぞれ測定するよう構成することができる。 The gas concentration measurement system can be used for a vehicle equipped with a urea SCR system. Then, it may be configured by using the gas concentration measurement system to measure respectively the NOx concentration and the NH ₃ concentration in the exhaust gas passing through the urea SCR catalyst.

（実施例１）
上記ガス濃度測定システムに係る実施例について、図１〜図６を用いて説明する。図１〜図３に示すごとく、本例のガス濃度測定システム１は、ＮＯｘセンサ２と、温度制御部３と、算出部４とを備える。 Example 1
The Example which concerns on the said gas concentration measurement system is described using FIGS. As shown in FIGS. 1 to 3, the gas concentration measurement system 1 of this example includes a NOx sensor 2, a temperature control unit 3, and a calculation unit 4.

ＮＯｘセンサ２は、被測定ガス室２０と、センサセル２４ｓと、ガス導入部２６と、ヒータ２５とを備える。被測定ガス室２０には、被測定ガスｇが導入される。センサセル２４ｓは、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体２２の表面２２１に電極２３を設けたものである。ヒータ２５は、固体電解質体２２を加熱すると共に、被測定ガスｇをも加熱する。ガス導入部２６は、センサ外から被測定ガス室２０に導入される被測定ガスｇの通路をなしている。また、上記センサセル２４ｓによって、被測定ガス室２０内のＮＯｘの濃度である室内ＮＯｘ濃度ｃを測定するよう構成されている。 The NOx sensor 2 includes a measured gas chamber 20, a sensor cell 24s, a gas introduction unit 26, and a heater 25. A measured gas g is introduced into the measured gas chamber 20. The sensor cell 24 s is obtained by providing an electrode 23 on the surface 221 of the solid electrolyte body 22 having oxygen ion conductivity. The heater 25 heats the solid electrolyte body 22 and also the gas to be measured g. The gas introduction unit 26 forms a passage for the gas to be measured g introduced into the gas chamber 20 to be measured from outside the sensor. Further, the sensor cell 24s is configured to measure the indoor NOx concentration c, which is the NOx concentration in the gas chamber 20 to be measured.

算出部４は、ガス導入部２６に導入される前における被測定ガスｇ中の、ＮＯｘの濃度である本来ＮＯｘ濃度ａと、ＮＨ_３濃度ｂとを算出する。 The calculation unit 4 calculates the original NOx concentration a and the NH ₃ concentration b, which is the concentration of NOx in the measurement gas g before being introduced into the gas introduction unit 26.

センサセル２４ｓは、温度制御部３によって、ガス導入部２６における被測定ガスｇの温度が、ＮＨ_３とＮＯとが反応してＮ_２が発生する還元反応よりもＮＨ_３が酸化してＮＯになる酸化反応の方が進行する第１温度域Ｔ１（図５参照）に属するように制御されたときと、酸化反応よりも還元反応の方が進行する第２温度域Ｔ２に属するように制御されたときとにおいて、それぞれ上記室内ＮＯｘ濃度ｃを測定する。 In the sensor cell 24s, the temperature control unit 3 causes the temperature of the gas g to be measured in the gas introduction unit 26 to be NH _{3 which} is oxidized by NO ₃ than the reduction reaction in which NH ₃ and NO react to generate N _2. It was controlled to belong to the first temperature range T1 (see FIG. 5) where the oxidation reaction proceeds and to belong to the second temperature range T2 where the reduction reaction proceeds more than the oxidation reaction. In each case, the indoor NOx concentration c is measured.

算出部４は、被測定ガスｇの温度が第１温度域Ｔ１に属するときに測定された室内ＮＯｘ濃度ｃと、第２温度域Ｔ２に属するときに測定された室内ＮＯｘ濃度ｃとを用いて、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂとを算出する。 The calculation unit 4 uses the indoor NOx concentration c measured when the temperature of the gas to be measured g belongs to the first temperature range T1, and the indoor NOx concentration c measured when it belongs to the second temperature range T2. Originally, the NOx concentration a and the NH ₃ concentration b are calculated.

本例のガス濃度測定システム１は、尿素ＳＣＲシステム１０（図４参照）を備える車両に搭載される。上記ガス濃度測定システム１は、尿素ＳＣＲ触媒１１を通過した排気ガス（被測定ガスｇ）中の本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂとをそれぞれ測定するために用いられる。 The gas concentration measurement system 1 of this example is mounted on a vehicle including a urea SCR system 10 (see FIG. 4). The gas concentration measurement system 1 is used to measure the original NOx concentration a and NH ₃ concentration b in the exhaust gas (measured gas g) that has passed through the urea SCR catalyst 11, respectively.

センサセル２４ｓは、被測定ガスｇの温度が第１温度域Ｔ１に属するときには、後述するように、上記室内ＮＯｘ濃度ｃを、上記本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂとの合計濃度ｃ１として測定することになる。また、被測定ガスｇの温度が第１温度域Ｔ２に属するときには、上記室内ＮＯｘ濃度ｃを、上記本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂとの差分の濃度である差分濃度ｃ２として測定することになる。上記算出部４は、上記合計濃度ｃ１と差分濃度ｃ２を用いて、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂとを算出している。 When the temperature of the gas to be measured g belongs to the first temperature range T1, the sensor cell 24s measures the indoor NOx concentration c as the total concentration c1 of the original NOx concentration a and the NH ₃ concentration b as described later. It will be. When the temperature of the gas to be measured g belongs to the first temperature range T2, the indoor NOx concentration c is measured as a differential concentration c2 that is a difference between the original NOx concentration a and the NH ₃ concentration b. Become. The calculation unit 4 originally calculates the NOx concentration a and the NH ₃ concentration b using the total concentration c1 and the difference concentration c2.

図５に示すごとく、ＮＨ_３とＮＯｘを含有する被測定ガスｇ中のＮＨ_３は、第１温度域Ｔ１において、その殆どがＮＯに変化する。これは、第１温度域Ｔ１において下記の酸化反応が主に進行するためである。
４ＮＨ_３＋５Ｏ_２→４ＮＯ＋６Ｈ_２Ｏ・・・（化１）
また、被測定ガスｇ中のＮＨ_３は、第２温度域Ｔ２において、その殆どがＮ_２に変化する。これは、第２温度域Ｔ２において、下記の還元反応が主に進行するためである。
４ＮＨ_３＋４ＮＯ＋Ｏ_２→４Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ・・・（化２）
なお、上記酸化反応と還元反応は、上記ガス導入部２６において進行する。 As shown in FIG. 5, most of NH ₃ in the gas to be measured g containing NH ₃ and NOx changes to NO in the first temperature range T1. This is because the following oxidation reaction mainly proceeds in the first temperature range T1.
4NH ₃ + 5O ₂ → 4NO + 6H ₂ O (Chemical formula 1)
Further, most of NH ₃ in the measurement gas g changes to N ₂ in the second temperature range T2. This is because the following reduction reaction mainly proceeds in the second temperature range T2.
4NH ₃ + 4NO + O ₂ → 4N ₂ + 6H ₂ O (Chemical formula 2)
The oxidation reaction and the reduction reaction proceed in the gas introduction unit 26.

酸化反応が主に進行する場合は、ＮＨ_３がＮＯになるため、被測定ガス室２０内のＮＯｘ濃度（室内ＮＯｘ濃度ｃ）は、被測定ガスｇに元々含まれるＮＯｘの濃度である本来ＮＯｘ濃度ａと、ＮＨ_３が酸化して発生したＮＯの濃度（ＮＨ_３由来ＮＯ濃度）との合計濃度ｃ１になる。そのため、下記式が成立する。
室内ＮＯｘ濃度ｃ＝合計濃度ｃ１＝本来ＮＯｘ濃度ａ＋ＮＨ_３由来ＮＯ濃度 When the oxidation reaction mainly proceeds, NH ₃ becomes NO. Therefore, the NOx concentration in the measured gas chamber 20 (indoor NOx concentration c) is originally the NOx concentration originally contained in the measured gas g. and concentration a, NH ₃ is the total concentration c1 of the concentration of NO generated by oxidation (NH ₃ from NO concentration). Therefore, the following formula is established.
Indoor NOx concentration c = total concentration c1 = original NOx concentration a + NH ₃ derived NO concentration

ここで、ＮＨ_３由来ＮＯ濃度はＮＨ_３濃度ｂと等しいため、上記式は、以下のように書き換えることができる。
室内ＮＯｘ濃度ｃ＝合計濃度ｃ１＝本来ＮＯｘ濃度ａ＋ＮＨ_３濃度ｂ
すなわち、
ｃ＝ｃ１＝ａ＋ｂ・・・（数１）
が成立する。 Here, since the NH ₃ -derived NO concentration is equal to the NH ₃ concentration b, the above equation can be rewritten as follows.
Indoor NOx concentration c = total concentration c1 = original NOx concentration a + NH ₃ concentration b
That is,
c = c1 = a + b (Equation 1)
Is established.

また、還元反応が主に進行する場合は、ＮＨ_３とＮＯが反応してＮ_２になる。Ｎ_２はセンサセル２４ｓによって測定されない。そのためセンサセル２４ｓは、上記室内ＮＯｘ濃度ｃを、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂとの差分濃度ｃ２として測定することになる。ここで、本来ＮＯｘ濃度ａ＞ＮＨ_３濃度ｂの場合は、ＮＯｘの一部がＮＨ_３によって消費されるため、下記式が成立する。
室内ＮＯｘ濃度ｃ＝差分濃度ｃ２＝本来ＮＯｘ濃度ａ−ＮＨ_３濃度ｂ
すなわち、
ｃ＝ｃ２＝ａ−ｂ・・・（数２）
が成立する。 When the reduction reaction proceeds mainly, NH ₃ and NO react to become N ₂ . N ₂ is not measured by sensor cell 24s. Therefore sensor cell 24s will measure the interior NOx concentration c, as the difference concentration c2 of the original NOx concentration a and NH ₃ concentration b. Here, when NOx concentration a> NH ₃ concentration b is inherently, a part of NOx is consumed by NH ₃ , and therefore the following equation is established.
Indoor NOx concentration c = Differential concentration c2 = Original NOx concentration a−NH ₃ concentration b
That is,
c = c2 = a−b (Expression 2)
Is established.

また、本来ＮＯｘ濃度ａ＜ＮＨ_３濃度ｂの場合は、ＮＨ_３の一部がＮＯｘによって消費される。そして、残余のＮＨ_３が酸化されてＮＯになる。したがって、下記式が成立する。
室内ＮＯｘ濃度ｃ＝差分濃度ｃ２＝−本来ＮＯｘ濃度ａ＋ＮＨ_３濃度ｂ
すなわち、
ｃ＝ｃ２＝−ａ＋ｂ・・・（数３）
が成立する。 Further, when the NOx concentration a <NH ₃ concentration b is inherently, a part of NH ₃ is consumed by NOx. The remaining NH ₃ is oxidized to NO. Therefore, the following formula is established.
Indoor NOx concentration c = difference concentration c2 = -original NOx concentration a + NH ₃ concentration b
That is,
c = c2 = −a + b (Equation 3)
Is established.

本来ＮＯｘ濃度ａ＞ＮＨ_３濃度ｂの場合は、上記数式１と数式２から、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂは、下記式によって算出できることが分かる。
ａ＝（ｃ１＋ｃ２）／２
ｂ＝（ｃ１−ｃ２）／２
・・・（数４） When the original NOx concentration a> NH ₃ concentration b, it can be seen from the above formulas 1 and 2 that the original NOx concentration a and NH ₃ concentration b can be calculated by the following formula.
a = (c1 + c2) / 2
b = (c1-c2) / 2
... (Equation 4)

また、本来ＮＯｘ濃度ａ＜ＮＨ_３濃度ｂの場合は、上記数式１と数式３から、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂは、下記式によって算出できることが分かる。
ａ＝（ｃ１−ｃ２）／２
ｂ＝（ｃ１＋ｃ２）／２
・・・（数５） Further, when the original NOx concentration a <NH ₃ concentration b, it can be understood from the above formulas 1 and 3 that the original NOx concentration a and NH ₃ concentration b can be calculated by the following formula.
a = (c1-c2) / 2
b = (c1 + c2) / 2
... (Equation 5)

後述する尿素ＳＣＲシステム１０（図４参照）において、尿素水１２を噴射している場合は、ＮＨ_３の量が増加する。そのため本例では、この場合は、本来ＮＯｘ濃度ａ＜ＮＨ_３濃度ｂと判断し、上記数式５を用いて、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂを算出する。また、尿素ＳＣＲシステム１０において、尿素水１２を噴射していない場合は、ＮＨ_３の量が少ないため、本来ＮＯｘ濃度ａ＞ＮＨ_３濃度ｂと判断し、上記数式４を用いて、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂを算出する。 In the urea SCR system 10 (see FIG. 4), which will be described later, when urea water 12 is injected, the amount of NH ₃ increases. Therefore, in this example, in this case, it is originally determined that the NOx concentration a <NH ₃ concentration b, and the original NOx concentration a and NH ₃ concentration b are calculated using Equation 5 above. In the urea SCR system 10, when the urea water 12 is not injected, the amount of NH ₃ is small. Therefore, it is determined that NOx concentration a> NH ₃ concentration b originally, and the original NOx concentration is calculated using Equation 4 above. a and NH ₃ concentration b are calculated.

次に、ＮＯｘセンサ２の構造について説明する。図１に示すごとく、ＮＯｘセンサ２は、上記被測定ガス室２０の他に、大気等の基準ガスが導入される基準ガス室２１を備える。基準ガス室２１と被測定ガス室２０との間に、上記固体電解質体２２が介在している。固体電解質体２２は、例えばジルコニアからなる。 Next, the structure of the NOx sensor 2 will be described. As shown in FIG. 1, the NOx sensor 2 includes a reference gas chamber 21 into which a reference gas such as the atmosphere is introduced in addition to the measured gas chamber 20. The solid electrolyte body 22 is interposed between the reference gas chamber 21 and the gas chamber 20 to be measured. The solid electrolyte body 22 is made of, for example, zirconia.

図１〜図３に示すごとく、固体電解質体２２の表面２２１，２２２には、複数の電極２３が形成されている。電極２３には、固体電解質体２２の、被測定ガス室２０側の表面２２１に形成されたポンプ電極２３ｐ、センサ電極２３ｓ、モニタ電極２３ｍと、固体電解質体２２の、基準ガス室２１側の主面２２２に形成された基準電極２３ｂとがある。ポンプ電極２３ｐとモニタ電極２３ｍは、例えばＰｔ−Ａｕ合金からなる。また、センサ電極２３ｓは、例えばＰｔ−Ｒｈ合金からなる。基準電極２３ｂは、例えばＰｔからなる。 As shown in FIGS. 1 to 3, a plurality of electrodes 23 are formed on the surfaces 221 and 222 of the solid electrolyte body 22. The electrode 23 includes a pump electrode 23p, a sensor electrode 23s, a monitor electrode 23m formed on the surface 221 of the solid electrolyte body 22 on the measured gas chamber 20 side, and a main electrode of the solid electrolyte body 22 on the reference gas chamber 21 side. There is a reference electrode 23 b formed on the surface 222. The pump electrode 23p and the monitor electrode 23m are made of, for example, a Pt—Au alloy. The sensor electrode 23s is made of, for example, a Pt—Rh alloy. The reference electrode 23b is made of Pt, for example.

基準電極２３ｂと固体電解質体２２とポンプ電極２３ｐとにより、被測定ガス室２０内の酸素濃度を低減するためのポンプセル２４ｐが形成されている。また、基準電極２３ｂと固体電解質体２２とセンサ電極２３ｓとによって、上記センサセル２４ｓが形成されている。基準電極２３ｂと固体電解質体２２とモニタ電極２３ｍとによって、モニタセル２４ｍが形成されている。 A pump cell 24p for reducing the oxygen concentration in the measured gas chamber 20 is formed by the reference electrode 23b, the solid electrolyte body 22, and the pump electrode 23p. The sensor cell 24s is formed by the reference electrode 23b, the solid electrolyte body 22, and the sensor electrode 23s. A monitor cell 24m is formed by the reference electrode 23b, the solid electrolyte body 22, and the monitor electrode 23m.

また、本例のＮＯｘセンサ２は、ガス導入部２６を備える。ガス導入部２６は、例えば多孔質のアルミナ等からなる。被測定ガスｇは、センサ外から、ガス導入部２６を通って、被測定ガス室２０へ導入される。ガス導入部２６は、被測定ガスｇの流速を制限するために設けられている。 Further, the NOx sensor 2 of this example includes a gas introduction unit 26. The gas introduction part 26 consists of porous alumina etc., for example. The gas to be measured g is introduced from the outside of the sensor into the gas chamber to be measured 20 through the gas introduction unit 26. The gas introduction unit 26 is provided to limit the flow rate of the measurement gas g.

次に、ＮＯｘセンサ２によってＮＯｘ濃度を測定する原理について説明する。被測定ガス室２０に導入された被測定ガスｇには、Ｏ_２が含まれる。そのため、ＮＯｘ濃度を測定するにあたって、まず、ポンプセル２４ｓを用いて、このＯ_２を除去する。すなわち、ポンプ電極２３ｐにおいてＯ_２を分解して酸素イオンにし、この酸素イオンを、固体電解質体２２を介して基準ガス室２１側に排出する。これにより、被測定ガス室２０内の酸素濃度を低減させる。 Next, the principle of measuring the NOx concentration by the NOx sensor 2 will be described. The measured gas g introduced into the measured gas chamber 20 contains O ₂ . Therefore, when measuring the NOx concentration, first, this O ₂ is removed using the pump cell 24s. That is, O ₂ is decomposed into oxygen ions at the pump electrode 23p, and the oxygen ions are discharged to the reference gas chamber 21 side through the solid electrolyte body 22. Thereby, the oxygen concentration in the gas chamber 20 to be measured is reduced.

次いで、ポンプセル２４ｐによって除去しきれなかったＯ_２の濃度を、モニタセル２４ｍを用いて測定する。すなわち、モニタ電極２３ｍにおいてＯ_２を分解して酸素イオンにし、この酸素イオンを、固体電解質体２２を介して基準ガス室２１側に排出する。このときに流れる電流を測定することにより、残留Ｏ_２濃度を測定する。 Next, the concentration of O ₂ that could not be removed by the pump cell 24p is measured using the monitor cell 24m. That is, O ₂ is decomposed into oxygen ions at the monitor electrode 23m, and the oxygen ions are discharged to the reference gas chamber 21 side through the solid electrolyte body 22. The residual O ₂ concentration is measured by measuring the current flowing at this time.

また、ポンプセル２４ｐによってＯ_２を除去した後の被測定ガスｇに含まれるＮＯｘの濃度を、センサセル２４ｓを用いて測定する。すなわち、センサ電極２３ｓにおいてＮＯｘを分解して酸素イオンを発生させ、この酸素イオンを、固体電解質体２２を通して、基準ガス室２１側に排出する。この際、被測定ガスｇに残留するＯ_２が分解して酸素イオンになり、固体電解質体２２を流れる。そのため、ポンプセル２４ｓに流れる電流を測定すると、室内ＮＯｘ濃度ｃと残留Ｏ_２濃度との合計の濃度が求まる。この濃度から、モニタセル２４ｍによって測定した残留Ｏ_２濃度を減算することにより、室内ＮＯｘ濃度ｃを算出する。 Further, the concentration of NOx contained in the gas to be measured g after the O ₂ is removed by the pump cell 24p is measured using the sensor cell 24s. That is, NOx is decomposed at the sensor electrode 23 s to generate oxygen ions, and the oxygen ions are discharged to the reference gas chamber 21 side through the solid electrolyte body 22. At this time, O ₂ remaining in the gas to be measured g is decomposed into oxygen ions and flows through the solid electrolyte body 22. Therefore, when the current flowing through the pump cell 24s is measured, the total concentration of the indoor NOx concentration c and the residual O ₂ concentration is obtained. The indoor NOx concentration c is calculated by subtracting the residual O ₂ concentration measured by the monitor cell 24m from this concentration.

次に、ＮＯｘセンサ２を取り付ける位置について説明する。図４に示すごとく、本例のＮＯｘセンサ２は、車両の排ガス管１３に取り付けられる。排ガス管１３には、尿素ＳＣＲシステム１０が設けられている。尿素ＳＣＲシステム１０は、尿素ＳＣＲ触媒１１と、尿素水噴射弁１４とから構成されている。尿素ＳＣＲ触媒１１の下流に、ＮＯｘセンサ２が取り付けられている。 Next, the position where the NOx sensor 2 is attached will be described. As shown in FIG. 4, the NOx sensor 2 of this example is attached to the exhaust gas pipe 13 of the vehicle. The exhaust gas pipe 13 is provided with a urea SCR system 10. The urea SCR system 10 includes a urea SCR catalyst 11 and a urea water injection valve 14. A NOx sensor 2 is attached downstream of the urea SCR catalyst 11.

尿素ＳＣＲシステム１０では、尿素水噴射弁１４から被測定ガスｇ（排気ガス）に尿素水１２を噴射する。尿素水１２に含まれる尿素が分解し、ＮＨ_３が発生する。被測定ガスｇに含まれるＮＯｘは、尿素ＳＣＲ触媒１１においてＮＨ_３と反応し、無害なＮ_２やＨ_２Ｏ等に変化する。尿素ＳＣＲ触媒１１を通過した被測定ガスｇには、未反応のＮＯｘとＮＨ_３が含まれる。このＮＯｘとＮＨ_３の濃度（本来ＮＯｘ濃度ａ及びＮＨ_３濃度ｂ）を、ガス濃度測定システム１によって測定している。そして、測定した本来ＮＯｘ濃度ａ及びＮＨ_３濃度ｂの値を、尿素水１２の噴射量等の制御に利用している。 In the urea SCR system 10, the urea water 12 is injected from the urea water injection valve 14 into the gas to be measured g (exhaust gas). Urea contained in the urea water 12 is decomposed to generate NH ₃ . NOx contained in the gas to be measured g reacts with NH ₃ in the urea SCR catalyst 11 and changes to harmless N ₂ , H ₂ O, or the like. The gas to be measured g that has passed through the urea SCR catalyst 11 contains unreacted NOx and NH ₃ . The concentrations of NOx and NH ₃ (originally NOx concentration a and NH ₃ concentration b) are measured by the gas concentration measurement system 1. The measured values of the original NOx concentration a and the NH ₃ concentration b are used for controlling the injection amount of the urea water 12 and the like.

次に、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂを測定する際のフローチャートについて説明する。図６に示すごとく、まず、被測定ガスｇの温度が第１温度域Ｔ１に属するように、温度制御をする（ステップＳ１）。すなわち、上記温度が第１温度域Ｔ１に属するように、ヒータ２５（図１参照）の発熱量を制御する。その後、センサセル２４ｓを用いて、室内ＮＯｘ濃度ｃ、すなわち合計濃度ｃ１（＝ａ＋ｂ）を測定する（ステップＳ２）。 Next, a flowchart for measuring the NOx concentration a and the NH ₃ concentration b will be described. As shown in FIG. 6, first, temperature control is performed so that the temperature of the gas to be measured g belongs to the first temperature range T1 (step S1). That is, the amount of heat generated by the heater 25 (see FIG. 1) is controlled so that the temperature belongs to the first temperature range T1. Thereafter, the indoor NOx concentration c, that is, the total concentration c1 (= a + b) is measured using the sensor cell 24s (step S2).

次いで、被測定ガスｇの温度が第２温度域Ｔ２に属するように、温度制御をする（ステップＳ３）。その後、ステップＳ４に移り、センサセル２４ｓを用いて、室内ＮＯｘ濃度ｃ、すなわち差分濃度ｃ２を測定する。 Next, temperature control is performed so that the temperature of the gas to be measured g belongs to the second temperature range T2 (step S3). Thereafter, the process proceeds to step S4, and the indoor NOx concentration c, that is, the differential concentration c2 is measured using the sensor cell 24s.

その後、ステップＳ５に移り、尿素水噴射弁１４から尿素水１２を噴射しているか否かを判断する。ここでＮｏ、すなわち尿素水１２を噴射していないと判断したときは、ステップＳ６に進み、上記数式４を用いて、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂとを算出する。つまり、尿素水１２を噴射していないときは、ＮＨ_３の量が少ないため、本来ＮＯｘ濃度ａ＞ＮＨ_３濃度ｂとなる。そのため、差分濃度ｃ２は、ｃ２＝ａ−ｂとなる。したがって、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂは、上記数式４によって算出される。 Then, it moves to step S5 and it is judged whether the urea water 12 is injected from the urea water injection valve 14. FIG. Here, when it is determined No, that is, when it is determined that the urea water 12 has not been injected, the process proceeds to step S6, and the NOx concentration a and the NH ₃ concentration b are originally calculated using the above Equation 4. That is, when the urea water 12 is not injected, the amount of NH ₃ is small, so that NOx concentration a> NH ₃ concentration b is originally satisfied. Therefore, the difference density c2 is c2 = a−b. Therefore, the NOx concentration “a” and the NH ₃ concentration “b” are originally calculated by the above Equation 4.

また、ステップＳ５においてＹｅｓ、すなわち尿素水１２を噴射していると判断したときは、ステップＳ７に進み、上記数式５を用いて、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂを算出する。つまり、尿素水１２を噴射しているときは、ＮＨ_３の濃度が多いため、本来ＮＯｘ濃度ａ＜ＮＨ_３濃度ｂとなる。そのため、差分濃度ｃ２は、ｃ２＝−ａ＋ｂとなる。したがって、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂは、上記数式５によって算出される。 If YES in step S5, that is, if it is determined that the urea water 12 is being injected, the process proceeds to step S7, and the original NOx concentration a and NH ₃ concentration b are calculated using the above equation 5. That is, when the urea water 12 is being injected, since the concentration of NH ₃ is large, the NOx concentration a <NH ₃ concentration b is originally satisfied. Therefore, the difference density c2 is c2 = −a + b. Therefore, the NOx concentration “a” and the NH ₃ concentration “b” are originally calculated by the above formula 5.

本例の作用効果について説明する。本例では、温度制御部３によって、ガス導入部２６における被測定ガスｇの温度を、上記第１温度域Ｔ１と第２温度域Ｔ２とのいずれかに属するように制御することにより、上記酸化反応と上記還元反応とを選択的に進めるようにしてある。そのため、従来のように、酸化反応と還元反応とを選択的に進めるために、貴金属製の触媒を用いる必要がなくなる。したがって、ガス濃度測定システム１の構成を簡素にでき、かつ製造コストを低減することができる。 The effect of this example will be described. In this example, the temperature control unit 3 controls the temperature of the gas to be measured g in the gas introduction unit 26 so as to belong to either the first temperature range T1 or the second temperature range T2. The reaction and the reduction reaction are selectively advanced. Therefore, it is not necessary to use a catalyst made of noble metal in order to selectively advance the oxidation reaction and the reduction reaction as in the conventional case. Therefore, the configuration of the gas concentration measurement system 1 can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

また、本例においては、第１温度域Ｔ１を４００〜６００℃に設定し、第２温度域Ｔ２を６００〜９００℃に設定してある。図５に示すごとく、被測定ガスｇの温度が４００〜６００℃のときは、殆どのＮＨ_３がＮＯに変化する。つまり、酸化反応を充分に進めることができる。また、被測定ガスｇの温度が６００〜９００℃のときは、殆どのＮＨ_３がＮ_２に変化する。つまり、還元反応を充分に進めることができる。なお、被測定ガスｇの温度が９００℃を超えると、ＮＯｘセンサ２に大きな熱ストレスが加わりやすくなる。そのため、第２温度域Ｔ２を９００℃以下にすることにより、ＮＯｘセンサ２に大きな熱ストレスが加わることを抑制しつつ、還元反応を充分に進めることが可能となる。 In this example, the first temperature range T1 is set to 400 to 600 ° C., and the second temperature range T2 is set to 600 to 900 ° C. As shown in FIG. 5, when the temperature of the gas to be measured g is 400 to 600 ° C., most NH ₃ changes to NO. That is, the oxidation reaction can be sufficiently advanced. When the temperature of the gas to be measured g is 600 to 900 ° C., most of NH ₃ changes to N ₂ . That is, the reduction reaction can sufficiently proceed. When the temperature of the gas to be measured g exceeds 900 ° C., a large thermal stress is easily applied to the NOx sensor 2. Therefore, by setting the second temperature range T2 to 900 ° C. or less, it is possible to sufficiently advance the reduction reaction while suppressing a large heat stress from being applied to the NOx sensor 2.

また、本例では図６に示すごとく、第１温度域Ｔ１と第２温度域Ｔ２の２つの温度域のうち、一方の温度域から他方の温度域へ移るように、被測定ガスｇの温度を時間的に変化させている。
このようにすると、１個のＮＯｘセンサ２を用いて、合計濃度ｃ１と差分濃度ｃ２とを測定することが可能になる。そのため、ガス濃度測定システム１の製造コストを低減することができる。 In this example, as shown in FIG. 6, the temperature of the gas to be measured g so as to shift from one temperature range to the other temperature range among the two temperature ranges of the first temperature range T1 and the second temperature range T2. Is changing with time.
In this way, it is possible to measure the total concentration c1 and the difference concentration c2 using one NOx sensor 2. Therefore, the manufacturing cost of the gas concentration measurement system 1 can be reduced.

また、本例の温度制御部３は、ヒータ２５の電気抵抗を測定し、該電気抵抗を制御することにより、被測定ガスｇの温度を制御している。すなわち、被測定ガスｇの温度とヒータ２５の電気抵抗には一定の関係がある。ヒータ２５の温度が上昇すると、ヒータ２５の電気抵抗が上昇すると共に、被測定ガスｇの温度も上昇する。また、ヒータ２５の温度が低下すると、ヒータ２５の電気抵抗が低下すると共に、被測定ガスｇの温度も低下する。そのため、ヒータ２５の電気抵抗を制御すれば、被測定ガスｇの温度を制御することが可能になる。これにより、被測定ガスｇの温度を測定するための専用の温度センサを設ける必要がなくなり、ガス濃度測定システム１の製造コストを低減することが可能になる。 Further, the temperature control unit 3 of this example measures the electrical resistance of the heater 25 and controls the temperature of the gas to be measured g by controlling the electrical resistance. That is, there is a certain relationship between the temperature of the gas to be measured g and the electrical resistance of the heater 25. When the temperature of the heater 25 rises, the electrical resistance of the heater 25 rises and the temperature of the gas to be measured g also rises. Further, when the temperature of the heater 25 decreases, the electrical resistance of the heater 25 decreases and the temperature of the gas to be measured g also decreases. Therefore, if the electric resistance of the heater 25 is controlled, the temperature of the gas to be measured g can be controlled. Thereby, it is not necessary to provide a dedicated temperature sensor for measuring the temperature of the gas to be measured g, and the manufacturing cost of the gas concentration measurement system 1 can be reduced.

以上のごとく、本例によれば、構成を簡素にでき、かつ製造コストを低減できるガス濃度測定システムを提供することができる。 As described above, according to this example, it is possible to provide a gas concentration measurement system that can simplify the configuration and reduce the manufacturing cost.

なお、本例では、上述したように、ヒータ２５の電気抵抗を制御することにより、被測定ガスｇの温度を制御しているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、被測定ガスｇの温度を測定するための温度センサを設け、この温度センサの出力を用いて、被測定ガスｇの温度を制御してもよい。この場合には、被測定ガスｇの温度をより正確に測定することが可能になる。 In this example, as described above, the temperature of the gas to be measured g is controlled by controlling the electric resistance of the heater 25, but the present invention is not limited to this. That is, a temperature sensor for measuring the temperature of the gas to be measured g may be provided, and the temperature of the gas to be measured g may be controlled using the output of the temperature sensor. In this case, the temperature of the measurement gas g can be measured more accurately.

（実験例１）
本発明の効果を確認するための実験を行った。まず、ＮＯ濃度とＮＨ_３濃度とをそれぞれ下記表１に示すように調整した、被測定ガスｇのサンプル１、２、３を用意した。各サンプル１、２、３のＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度は、ＮＯ濃度＞ＮＨ_３濃度となっている。そして、ガス濃度測定システム１を用いて、被測定ガスｇのＮＯ濃度（本来ＮＯｘ濃度ａに相当）と、ＮＨ_３濃度ｂとを測定した。測定にあたって、第１温度域Ｔ１を５００℃に設定し、第２温度域Ｔ２を７００℃に設定した。 (Experimental example 1)
Experiments were conducted to confirm the effects of the present invention. First, samples 1, 2, and 3 of the gas to be measured g were prepared in which the NO concentration and the NH ₃ concentration were adjusted as shown in Table 1 below. The NO concentration and NH ₃ concentration of each sample 1, 2, and ₃ are NO concentration> NH ₃ concentration. Then, the gas concentration measurement system 1 was used to measure the NO concentration (originally equivalent to the NOx concentration a) and the NH ₃ concentration b of the gas to be measured g. In the measurement, the first temperature range T1 was set to 500 ° C., and the second temperature range T2 was set to 700 ° C.

各サンプル１、２、３について、ＮＯ濃度（本来ＮＯｘ濃度ａに相当）及びＮＨ_３濃度ｂの、測定値と理論値とをグラフにしたものを図７に示す。理論値は、ＮＯ濃度とＮＨ_３濃度の正確な値であり、この値になるように、各サンプルが作成されている。図７に示すごとく、各サンプルにおける、ＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度の測定値は、理論値と略等しいことが分かる。すなわち、各サンプル１、２、３について、ＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度を正確に測定できていることが分かる。 FIG. 7 shows graphs of measured values and theoretical values of NO concentration (originally corresponding to NOx concentration a) and NH ₃ concentration b for each sample 1, 2, and ₃ . The theoretical value is an accurate value of the NO concentration and the NH ₃ concentration, and each sample is prepared so as to be this value. As shown in FIG. 7, it can be seen that the measured values of the NO concentration and the NH ₃ concentration in each sample are substantially equal to the theoretical values. That is, it can be seen that the NO concentration and the NH ₃ concentration can be accurately measured for each of the samples 1, 2, and ₃ .

なお、サンプル１のＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度の測定値は、それぞれ１９１ｐｐｍと９０ｐｐｍであった。また、サンプル２のＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度の測定値は、それぞれ２８４ｐｐｍと１８８ｐｐｍであった。サンプル３のＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度の測定値は、それぞれ４１８ｐｐｐｍと２７５ｐｐｍであった。 The measured values of NO concentration and NH ₃ concentration of Sample 1 were 191 ppm and 90 ppm, respectively. Moreover, the measured values of NO concentration and NH ₃ concentration of Sample 2 were 284 ppm and 188 ppm, respectively. The measured values of NO concentration and NH ₃ concentration of Sample 3 were 418 pppm and 275 ppm, respectively.

（実験例２）
本発明の効果を確認するための実験を行った。まず、ＮＯ濃度とＮＨ_３濃度とをそれぞれ下記表２に示すように調整した、被測定ガスｇのサンプル４、５、６を用意した。各サンプル４、５、６のＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度は、ＮＯ濃度＜ＮＨ_３濃度となっている。そして、ガス濃度測定システム１を用いて、被測定ガスｇのＮＯ濃度（本来ＮＯｘ濃度ａに相当）と、ＮＨ_３濃度ｂとを測定した。測定にあたって、第１温度域Ｔ１を５００℃に設定し、第２温度域Ｔ２を７００℃に設定した。 (Experimental example 2)
Experiments were conducted to confirm the effects of the present invention. First, samples 4, 5, and 6 of the gas to be measured g, in which the NO concentration and the NH ₃ concentration were adjusted as shown in Table 2 below, were prepared. The NO concentration and NH ₃ concentration of each of the samples 4, 5, and 6 are NO concentration <NH ₃ concentration. Then, the gas concentration measurement system 1 was used to measure the NO concentration (originally equivalent to the NOx concentration a) and the NH ₃ concentration b of the gas to be measured g. In the measurement, the first temperature range T1 was set to 500 ° C., and the second temperature range T2 was set to 700 ° C.

各サンプル４、５、６について、ＮＯ濃度（本来ＮＯｘ濃度ａに相当）及びＮＨ_３濃度ｂの、測定値と理論値とをグラフにしたものを図８に示す。同図に示すごとく、各サンプルにおける、ＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度の測定値は、理論値と略等しいことが分かる。すなわち、各サンプル４、５、６について、ＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度を正確に測定できていることが分かる。 FIG. 8 shows graphs of measured values and theoretical values of NO concentration (originally corresponding to NOx concentration a) and NH ₃ concentration b for each sample 4, 5, and 6. As shown in the figure, it can be seen that the measured values of NO concentration and NH ₃ concentration in each sample are substantially equal to the theoretical values. That is, it can be seen that the NO concentration and the NH ₃ concentration can be accurately measured for each of the samples 4, 5, and 6.

なお、サンプル４のＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度の測定値は、それぞれ９５ｐｐｍと１９５ｐｍであった。また、サンプル５のＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度の測定値は、それぞれ８９ｐｐｍと１４５ｐｐｍであった。サンプル６のＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度の測定値は、それぞれ１０５ｐｐｐｍと１２０ｐｐｍであった。 The measured values of NO concentration and NH ₃ concentration of sample 4 were 95 ppm and 195 pm, respectively. Further, the measured values of NO concentration and NH ₃ concentration of Sample 5 were 89 ppm and 145 ppm, respectively. The measured values of NO concentration and NH ₃ concentration of Sample 6 were 105 pppm and 120 ppm, respectively.

（実施例２）
以下の実施例においては、図面に用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。 (Example 2)
In the following embodiments, the same reference numerals used in the drawings among the reference numerals used in the drawings represent the same components as in the first embodiment unless otherwise specified.

本例は、ＮＯｘセンサ２の数を変更した例である。図９に示すごとく、本例のガス濃度測定システムは、第１ＮＯｘセンサ２ａと第２ＮＯｘセンサ２ｂとの、２個のＮＯｘセンサ２を備える。第１ＮＯｘセンサ２ａは、ガス導入部２６における被測定ガスｇの温度が第１温度域Ｔ１に属するように、温度制御部３によって制御される。また、第２ＮＯｘセンサ２ｂは、ガス導入部２６における被測定ガスｇの温度が第２温度域Ｔ２に属するように、温度制御部３によって制御される。そして、第１ＮＯｘセンサ２ａを用いて合計濃度ｃ１を測定し、第２ＮＯｘセンサ２ｂを用いて差分濃度ｃ２を測定している。算出部４は、これら合計濃度ｃ１と差分濃度ｃ２とを用いて、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂとを算出するよう構成されている。 In this example, the number of NOx sensors 2 is changed. As shown in FIG. 9, the gas concentration measurement system of this example includes two NOx sensors 2, a first NOx sensor 2a and a second NOx sensor 2b. The first NOx sensor 2a is controlled by the temperature control unit 3 so that the temperature of the measurement gas g in the gas introduction unit 26 belongs to the first temperature range T1. The second NOx sensor 2b is controlled by the temperature control unit 3 so that the temperature of the gas g to be measured in the gas introduction unit 26 belongs to the second temperature range T2. Then, the total concentration c1 is measured using the first NOx sensor 2a, and the differential concentration c2 is measured using the second NOx sensor 2b. The calculation unit 4 is configured to calculate the NOx concentration a and the NH ₃ concentration b by using the total concentration c1 and the difference concentration c2.

本例の作用効果について説明する。上記構成にすると、合計濃度ｃ１と差分濃度ｃ２を同時に測定できるため、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂを短時間で算出できる。そのため、応答性を向上させることができる。つまり、被測定ガスｇ中の本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂが変化したとき、その変化後の値を短時間で算出することが可能になる。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を有する。 The effect of this example will be described. With the above configuration, since the total concentration c1 and the difference concentration c2 can be measured simultaneously, the NOx concentration a and the NH ₃ concentration b can be calculated in a short time. Therefore, responsiveness can be improved. That is, when the original NOx concentration a and NH ₃ concentration b in the gas to be measured g change, it is possible to calculate the changed values in a short time.
In addition, the configuration and operational effects are the same as those of the first embodiment.

（実施例３）
本例は、１本のＮＯｘセンサ２を用いて、尿素水１２が噴射されているときのみ、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂを測定するようにした例である。図１０に示すごとく、本例では、まずステップＳ１０において、尿素水噴射弁１４（図４参照）から尿素水１２を噴射しているか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断したときのみ、ステップＳ１以降を処理する。ステップＳ１１〜Ｓ１３は、実施例１のステップＳ１〜Ｓ３と同一なので、説明を省略する。 (Example 3)
In this example, the NOx concentration a and the NH ₃ concentration b are originally measured only when the urea water 12 is injected using one NOx sensor 2. As shown in FIG. 10, in this example, first, in step S10, it is determined whether or not the urea water 12 is being injected from the urea water injection valve 14 (see FIG. 4). Only when it is determined to be “Yes”, step S1 and subsequent steps are processed. Steps S11 to S13 are the same as steps S1 to S3 of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

ステップＳ１３を行った後、ステップＳ１４に移る。このステップでは、ＮＯｘセンサ２のセンサセル２４ｓを用いて、差分濃度ｃ２を測定する。上述したように、尿素水１２が噴射されているため、ＮＨ_３の量は多く、本来ＮＯｘ濃度ａ＜ＮＨ_３濃度ｂとなっている。そのため、差分濃度ｃ２は、ｃ２＝−ａ＋ｂとして測定される。 After performing Step S13, the process proceeds to Step S14. In this step, the differential concentration c2 is measured using the sensor cell 24s of the NOx sensor 2. As described above, since the urea water 12 is injected, the amount of NH ₃ is large, and originally the NOx concentration a <NH ₃ concentration b. Therefore, the difference density c2 is measured as c2 = −a + b.

ステップＳ１４を行った後、ステップＳ１５に移る。このステップでは、合計濃度ｃ１と差分濃度ｃ２とを上記数式５に代入することにより、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂとを算出する（ステップＳ５）。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を有する。 After performing Step S14, the process proceeds to Step S15. In this step, the NOx concentration a and the NH ₃ concentration b are originally calculated by substituting the total concentration c1 and the difference concentration c2 into the above equation 5 (step S5).
In addition, the configuration and operational effects are the same as those of the first embodiment.

（実施例４）
本例は、ＮＯｘセンサ２を取り付ける車両を変更した例である。図１１に示すごとく、本例では、尿素ＳＣＲシステムを搭載しない車両の排ガス管１３に、ＮＯｘセンサ２を取り付けてある。本例の車両は、ガソリンエンジン車である。排ガス管１３には、ガソリンエンジン車用の三元触媒１１０を搭載してある。この三元触媒１１０の下流に、ＮＯｘセンサ２が取り付けられている。三元触媒１１０によっては、被測定ガスｇ（排気ガス）に含まれるＮＯｘの一部がＮＨ_３に変化する場合がある。このＮＨ_３とＮＯｘの濃度を、ガス濃度測定システム１によって測定するようになっている。 Example 4
In this example, the vehicle to which the NOx sensor 2 is attached is changed. As shown in FIG. 11, in this example, the NOx sensor 2 is attached to the exhaust gas pipe 13 of a vehicle not equipped with the urea SCR system. The vehicle in this example is a gasoline engine vehicle. A three-way catalyst 110 for a gasoline engine vehicle is mounted on the exhaust gas pipe 13. A NOx sensor 2 is attached downstream of the three-way catalyst 110. Depending on the three-way catalyst 110, a part of NOx contained in the gas to be measured g (exhaust gas) may be changed to NH ₃ . The concentrations of NH ₃ and NOx are measured by the gas concentration measurement system 1.

図１２を用いて、本例のフローチャートの説明をする。このフローチャートでは、ステップＳ２１〜Ｓ２５を順次行う。ステップＳ２１〜Ｓ２３は、実施例１のステップＳ１〜Ｓ３と同一なので、説明を省略する。ステップＳ２４では、差分濃度ｃ２を測定する。本例では、尿素を噴射しないため、ＮＨ_３の発生量は少ない。そのため、本来ＮＯｘ濃度ａ＞ＮＨ_３濃度ｂである。したがって、差分濃度ｃ２は、ｃ２＝ａ−ｂとして測定される。 The flowchart of this example will be described with reference to FIG. In this flowchart, steps S21 to S25 are sequentially performed. Since steps S21 to S23 are the same as steps S1 to S3 of the first embodiment, the description thereof is omitted. In step S24, the difference density c2 is measured. In this example, since urea is not injected, the amount of NH ₃ generated is small. Therefore, NOx concentration a> NH ₃ concentration b is inherently satisfied. Therefore, the difference density c2 is measured as c2 = a−b.

ステップＳ２４の後、ステップＳ２５に移る。ここでは、合計濃度ｃ１と差分濃度ｃ２を上記数式４に代入することにより、本来ＮＯｘ濃度ａとＮＨ_３濃度ｂとを算出する。
その他、実施例１と同様の構成および作用効果を有する。 After step S24, the process proceeds to step S25. Here, the NOx concentration a and the NH ₃ concentration b are originally calculated by substituting the total concentration c1 and the difference concentration c2 into the above equation 4.
In addition, the configuration and operational effects are the same as those of the first embodiment.

１ガス濃度測定システム
２ＮＯｘセンサ
２０被測定ガス室
２２固体電解質体
２３電極
２４ｓセンサセル
２５ヒータ
２６ガス導入部
３温度制御部
４算出部
ａ本来ＮＯｘ濃度
ｂＮＨ_３濃度
ｃ室内ＮＯｘ濃度 1 Gas concentration measurement system 2 NOx sensor 20 a measurement gas chamber 22 the solid electrolyte body 23 electrode 24s sensor cell 25 heater 26 the gas inlet portion 3 Temperature controller 4 calculator a original NOx concentration b NH ₃ concentration c room NOx concentration

Claims

In the measurement gas containing the NOx and NH _3, a gas concentration measurement system for measuring the NOx concentration and the NH ₃ concentration,
A gas chamber (20) into which the gas to be measured is introduced, a sensor cell (24s) in which an electrode (23) is provided on the surface of a solid electrolyte body (22) having oxygen ion conductivity, and the solid electrolyte body The heater (25) that heats the gas to be measured as well as the gas to be measured (26), and a gas introduction part (26) that forms a passage for the gas to be measured introduced from outside the sensor into the gas chamber to be measured (20) And a NOx sensor (2) for measuring the indoor NOx concentration (c), which is the concentration of the NOx in the measured gas chamber (20), by the sensor cell (24s),
A temperature control unit (3) for controlling the temperature of the gas under measurement in the gas introduction unit (26);
Calculation unit (4) for calculating the original NOx concentration (a), which is the concentration of NOx, and the NH ₃ concentration (b) in the gas to be measured before being introduced into the gas introduction unit (26). And
In the sensor cell (24s), the temperature control unit (3) causes the temperature of the gas to be measured in the gas introduction unit (26) to be reduced by a reaction in which NH ₃ and NO react to generate N _2. Also, when the NH ₃ is controlled to belong to the first temperature range (T1) in which the oxidation reaction that is oxidized to become NO proceeds, the reduction reaction proceeds more than the oxidation reaction. When the temperature is controlled to belong to two temperature ranges (T2), the indoor NOx concentration (c) is measured,
When the temperature of the gas under measurement belongs to the first temperature range (T1) and the indoor NOx concentration (c) measured when the temperature of the gas to be measured belongs to the second temperature range (T2) A gas concentration measuring system configured to calculate the original NOx concentration (a) and the NH ₃ concentration (b) by using the indoor NOx concentration (c) measured in each step, respectively. (1).

The gas concentration calculation system (1) according to claim 1, wherein the first temperature range (T1) is 400 to 600 ° C, and the second temperature range (T2) is 600 to 900 ° C.

The temperature control unit (3) causes the temperature of the gas to be measured in the gas introduction unit (26) to be selected from the two temperature ranges of the first temperature range (T1) and the second temperature range (T2). The gas concentration calculation system (1) according to claim 1 or 2, wherein the gas concentration calculation system (1) is configured to change with time so as to shift from one temperature range to the other temperature range.

A first NOx sensor (2a) that is controlled by the temperature control section (3) so that the temperature of the gas under measurement in the gas introduction section (26) belongs to the first temperature range (T1); The second NOx sensor (2b), which is controlled so that the temperature of the gas to be measured in the section (26) belongs to the second temperature range (T2), is provided. Gas concentration calculation system (1).

The temperature control unit (3) is configured to control the temperature of the gas to be measured in the gas introduction unit (26) by measuring the electrical resistance of the heater (25) and controlling the electrical resistance. The gas concentration calculation system (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein the gas concentration calculation system (1) is provided.