JP6558109B2 - ガス濃度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排出ガス中に含まれる特定のガス成分の濃度を検出するためのガス濃度検出装置に関する。

内燃機関から排出される排出ガス中の特定ガス成分の１つであるＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を検出するためのものとして、ＮＯｘセンサが知られている。ＮＯｘセンサは、例えば、ディーゼルエンジンにおける選択還元型ＮＯｘ触媒を用いた排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ触媒の下流側に配置される。このように配置されたＮＯｘセンサが検知するＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ触媒に対する還元剤添加量の制御に用いられる。

ＮＯｘセンサとしては、第1ポンプ電極を第１室に、第２ポンプ電極及びＮＯｘ検出用のポンプ電極を第２室に有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１において、第１ポンプ電極は、電極間に電圧を印加することで分解反応を起こし、第１室内の酸素を排出する。第２ポンプ電極は、電極間に電圧を印加することで、第２室内の酸素を排出する。そして、ＮＯｘ検出用のポンプ電極が、電極間に電圧を印加することで、ガス中のＮＯｘガスに反応し、ＮＯｘ濃度を電流信号として出力する。

ＮＯｘセンサを構成する各セルは、触媒反応により被毒物質がセル表面に堆積して劣化し、これがＮＯｘセンサの検出精度・検出感度の低下の原因となる。被毒物質は、例えば、燃料オイルに含まれる添加物であるマンガンやシリコンに由来するものである。

下記特許文献１に開示されたＮＯｘセンサの劣化判断方法は、ＮＯｘセンサに到達する排出ガス中のＮＯｘ濃度を強制的に変動させ、このときにＮＯｘセンサが出力する出力値の変動が正常時の変動からずれている場合に異常があると判断するものである。

特開２００３−１２０３９９号公報

上記特許文献１に開示された劣化判断方法では、ＮＯｘセンサからの出力値の変動を確実に把握するため、強制的に変動させるＮＯｘ濃度の変動幅を大きくする必要がある。そのため、劣化判断中においては排気エミッションが悪化することが避けられない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被測定ガスとしての特定ガス成分の濃度を大きく変動させる必要なく、ガス感度の低下を判断できるガス濃度検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るガス濃度検出装置は、測定室（２４２）に導入された内燃機関（２０）の排出ガスから前記測定室外に酸素を排出するためのポンプセル（２４６）と、酸素が排出された前記排出ガスの残留酸素濃度及び被測定ガス濃度を検知するためのセンサセル（２４８）と、酸素が排出された前記排出ガスの残留酸素濃度を検知するためのモニタセル（２４９）と、を有するガス濃度検出装置であって、センサセルが出力する電流を検知するセンサ電流検知部（１０１）と、モニタセルが出力する電流を検知するモニタ電流検知部（１０２）と、ポンプセルに印加されるポンプセル電圧を調整する電圧調整部（１０４）と、センサセルのガス感度を判断する感度判断部（１０６）と、を備える。電圧調整部は、センサセル及びモニタセルに供給される残留酸素濃度が上昇するようにポンプセル電圧を目標電圧から変化させて検知用電圧とする。感度判断部は、当該上昇した残留酸素濃度に応じて前記センサ電流検知部が検知した検知電流に基づいてガス感度を判断する。ポンプセルとセンサセルとは、仕切りのない同一の空間に設けられている。

本発明では、ポンプセル電圧を目標電圧から低下させて検知用電圧とするので、検知用電圧に応じた酸素がポンプセル側からモニタセル及びセンサセル側に流れる。検知用電圧でポンプセルに電圧印加した場合の残留酸素濃度は、目標電圧でポンプセルに電圧印加した場合の残留酸素濃度よりも多くなる。モニタセル及びセンサセルが出力する電流は、この残留酸素濃度に応じた電流となるので、モニタセル及びセンサセルの一方が劣化してガス感度が低下していれば、劣化したセルの検知電流は劣化に応じて低下するので、そのセルの劣化を把握することができる。このように、排出ガス中の被測定ガス濃度を大きく変動させる必要なくガス感度を判断するこができる。

本発明によれば、被測定ガス濃度を大きく変動させる必要なく、ガス感度の低下を判断できるガス濃度検出装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態であるＥＣＵが用いられるエンジン排気系を模式的に示す図である。 図１に示されたＮＯｘセンサの構成及びＥＣＵの制御的な構成を模式的に示す図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。 図１から図３に示されたＮＯｘセンサのガス感度判断処理を示すフローチャートである。 図４に示すガス感度判断処理の処理手法を説明するためのグラフである。 図４に示すガス感度判断処理の処理手法を説明するためのグラフである。 図４に示すガス感度判断処理の処理手法を説明するためのグラフである。 図４に示すガス感度判断処理の処理手法を説明するためのグラフである。 本発明の第２実施形態であるＥＣＵ及びＳＣＵが用いられるエンジン排気系を模式的に示す図である。 図９に示されたＮＯｘセンサの構成を模式的に示す図である。 図１０に示されたＳＣＵの制御的な構成を示す図である。 本発明の第３実施形態を模式的に示す構成図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
図１に示されるように、ＥＣＵ１０は、ディーゼルエンジン２０及びそれに繋がるエンジン排気系ＥＳを制御する装置である。ＥＣＵ１０は、ディーゼルエンジン２０の挙動を制御する機能を有している。ＥＣＵ１０は、アクセル開度及びエンジン回転速度に基づいて燃料噴射弁の開度を調整する。

エンジン排気系ＥＳには、ディーゼルエンジン２０側から順に、ディーゼル酸化触媒コンバータ２２と、ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒コンバータ２８と、が設けられている。ディーゼル酸化触媒コンバータ２２は、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）２２１と、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）２２２と、を有している。

ディーゼル酸化触媒コンバータ２２は、排出ガスに含まれる有害物質を酸化又は還元により浄化するものであって、特に炭素などからなる粒子状物質（ＰＭ）を捕集する装置である。

ディーゼル酸化触媒２２１は、主としてセラミック製の担体と、酸化アルミニウム、二酸化セリウム及び二酸化ジルコニウムを成分とする酸化物混合物、並びに白金、パラジウム、ロジウムといった貴金属触媒で構成されている。ディーゼル酸化触媒２２１は、排出ガスに含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物などを酸化させ浄化する。また、ディーゼル酸化触媒２２１は、触媒反応の際に発生する熱により排出ガス温度を上昇させる。

ディーゼルパティキュレートフィルタ２２２は、多孔質セラミックに白金やパラジウムなどの白金族触媒が担持され、ハニカム構造体で形成される。ディーゼルパティキュレートフィルタ２２２は、排出ガス中に含まれる粒子状物質をハニカム構造体の隔壁に堆積させる。堆積した粒子状物質は、燃焼によって酸化され浄化される。この燃焼には、ディーゼル酸化触媒２２１における温度上昇や、添加剤による粒子状物質の燃焼温度低下が利用される。

ＳＣＲ触媒コンバータ２８は、ディーゼル酸化触媒コンバータ２２の後処理装置としてＮＯｘを窒素と水に還元する装置であって、選択還元型の触媒であるＳＣＲ２８１を有する。ＳＣＲ２８１は、ゼオライト又はアルミナなどの基材表面にＰｔなどの貴金属を担持した触媒が例示できる。ＳＣＲ２８１は、触媒温度が活性温度域にあり、さらに、還元剤としての尿素が添加されているときにＮＯｘを還元浄化するものである。尿素添加のため、ＳＣＲ触媒コンバータ２８の上流側には、尿素添加インジェクタ２６が設けられている。

本実施形態では、ディーゼル酸化触媒コンバータ２２と尿素添加インジェクタ２６との間にＮＯｘセンサ２４が、ＳＣＲ触媒コンバータ２８の下流側にＮＯｘセンサ３０がそれぞれ配置されている。

ＮＯｘセンサ２４で検出されるＮＯｘ濃度と、ＮＯｘセンサ３０で検出されるＮＯｘ濃度とに基づき尿素添加インジェクタ２６からＳＣＲ触媒コンバータ２８に対して添加される尿素の量が決定される。より具体的には、ＮＯｘセンサ２４においてＳＣＲ触媒コンバータ２８通過前の排出ガスから検出されるＮＯｘ濃度に基づいて添加する尿素の量が決定される。また、ＮＯｘセンサ３０においてＳＣＲ触媒コンバータ２８を通過した後の排出ガスから検出されるＮＯｘ濃度が極力小さい値となるようにフィードバックし、添加する尿素の量を補正する。このように決定された量の尿素が、尿素添加インジェクタ２６からＳＣＲ２８１に対して添加されることで、ＳＣＲ２８１において排出ガス中のＮＯｘが適正に還元される。このように、排出ガスに含まれる炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物は、ＮＯｘセンサ２４及びＮＯｘセンサ３０を通過した後、テールパイプ（不図示）から外部に排出される。

ＥＣＵ１０は、ディーゼルエンジン１０及び周辺の機器の制御を司る制御手段として機能するものである。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力ポート、及び記憶装置を含むものである。特に本実施形態の説明では、ＮＯｘセンサ２４，３０の劣化を判断する劣化判断装置としての機能を中心に説明をする。ＮＯｘセンサ２４とＮＯｘセンサ３０とは同一の構成であるため、ＮＯｘセンサ２４を例にとってその構成を説明し、併せてＥＣＵ１０の構成についても説明する。

図２及び図３に示されるように、ＮＯｘセンサ２４は、第１本体部２４１ａと、第２本体部２４１ｂと、固体電解質体２４４と、拡散抵抗体２４５と、ポンプ電極２４６ａ，２４６ｂと、ヒータ２４７と、センサ電極２４８ａ，２４８ｂと、モニタ電極２４９ａ，２４９ｂと、を備えている。

固体電解質体２４４は板状の部材であって、酸化ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質材料によって構成されている。第１本体部２４１ａと第２本体部２４１ｂとは、固体電解質体２４４を挟んで配置されている。第１本体部２４１ａには、固体電解質体２４４側から後退するように設けられた凹部が形成されており、その凹部は測定室２４２として機能している。測定室２４２の一側面は開放されており、その開放された一側面に拡散抵抗体２４５が配置されている。拡散抵抗体２４５は、多孔質材料又は細孔が形成された材料からなっている。拡散抵抗体２４５の作用により、測定室２４２内に引き込まれる排出ガスの速度が律せされる。

第２本体部２４１ｂにも、固体電解質体２４４側から後退するように設けられた凹部が形成されており、その凹部は大気室２４３として機能している。大気室２４３の一側面は開放されている。固体電解質体２４４側から大気室２４３内に引き込まれる気体は大気に放出される。

固体電解質体２４４の測定室２４２側に臨む面であって、拡散抵抗体２４５側には陰極側となるポンプ電極２４６ａが設けられている。固体電解質体２４４の大気室２４３に臨む面であって、ポンプ電極２４６ａと対応する位置に陽極側となるポンプ電極２４６ｂが設けられている。ポンプ電極２４６ａと、ポンプ電極２４６ｂと、それらに挟まれる固体電解質体２４４とによって、ポンプセル２４６が構成されている。

ポンプ電極２４６ａ，２４６ｂ間に電圧Ｖｐが印加されると、測定室２４２内の排出ガス中に含まれる酸素が陰極側のポンプ電極２４６ａに接触して酸素イオンとなる。この酸素イオンは、陽極側のポンプ電極２４６ｂに向かって固体電解質体２４４内を流れ、ポンプ電極２４６ｂにおいて電荷を放出して酸素となり、大気室２４３から大気中に排出される。

なお、ポンプ電極２４６ａ，２４６ｂに印加する電圧が高いほど、ポンプセル２４６によって排出ガス中から排出される酸素の量は多くなる。逆にポンプ電極２４６ａ，２４６ｂに印加する電圧が低いほど、ポンプセル１５によって排出ガス中から排出される酸素の量は減る。従って、ポンプ電極２４６ａ，２４６ｂに印加する電圧を増減することで、後段のモニタセル２４９及びセンサセル２４８に流れる排出ガス中の残留酸素の量を増減させることができる。

固体電解質体２４４の測定室２４２側に臨む面であって、ポンプ電極２４６ａを挟んで拡散抵抗体２４５とは反対側（ポンプ電極２４６ａよりも後段側）には陰極側となるモニタ電極２４９ａが設けられている。固体電解質体２４４の大気室２４３に臨む面であって、モニタ電極２４９ａと対応する位置に陽極側となるモニタ電極２４９ｂが設けられている。モニタ電極２４９ａと、モニタ電極２４９ｂと、それらに挟まれる固体電解質体２４４とによって、モニタセル２４９が構成されている。

モニタセル２４９は、ポンプセル２４６によって酸素が排出された排出ガス中に残留する酸素濃度を検出する。モニタ電極２４９ａ，２４９ｂに電圧Ｖｍが印加されると、ポンプセル２４６によって酸素が排出された排出ガス中に含まれる残留酸素が陰極側のモニタ電極２４９ａに接触して酸素イオンとなる。この酸素イオンは、陽極側のモニタ電極２４９ｂに向かって固体電解質体２４４内を流れ、モニタ電極２４９ｂにおいて電荷を放出して酸素となり、大気室２４３から大気中に排出される。この際の電荷は、モニタ電流検知部１０２により電流Ｉｍとして検出され、この電流Ｉｍに基づいて、排出ガス中の残留酸素濃度を算出し得る。

固体電解質体２４４の測定室２４２側に臨む面であって、ポンプ電極２４６ａを挟んで拡散抵抗体２４５とは反対側には陰極側となるセンサ電極２４８ａが設けられている。固体電解質体２４４の大気室２４３に臨む面であって、センサ電極２４８ａと対応する位置に陽極側となるセンサ電極２４８ｂが設けられている。センサ電極２４８ａと、センサ電極２４８ｂと、それらに挟まれる固体電解質体２４４とによって、センサセル２４８が構成されている。

センサ電極２４８ａは、Ｐｔ−Ｒｈ合金（白金−ロジウム合金）からなり、ＮＯｘに対して強い還元性を有している。センサ電極２４８ａに接触したＮＯｘは、Ｎ₂とＯ₂とに還元分解される。センサ電極２４８ａ，２４８ｂに電圧Ｖｓが印加されると、分解されたＯ₂は、陰極側のセンサ電極２４８ａから電荷を受け取って酸素イオンとなる。この酸素イオンは、陽極側のセンサ電極２４８ｂに向かって固体電解質体２４４内を流れ、センサ電極２４８ｂにおいて電荷を放出して酸素となり、大気室２４３から大気中に排出される。この際の電荷は、センサ電流検知部１０１により電流Ｉｓとして検出され、この電流Ｉｓに基づいて、排出ガス中のＮＯｘの濃度及び残留酸素濃度を算出し得る。

ＥＣＵ１０は、その一部又は全部が、アナログ回路で構成されるか、メモリを備えたデジタルプロセッサとして構成される。いずれにしても、受信した電気信号に基づいて制御信号を出力する機能を果たすため、ＥＣＵ１０には機能的な制御ブロックが構成される。図２は、ＥＣＵ１０を、このような機能的な制御ブロック図として示したものである。尚、ＥＣＵ６０を構成するアナログ回路又はデジタルプロセッサに組み込まれるソフトウェアのモジュールは、必ずしも図２に示す制御ブロックに分割されている必要はなく、複数の制御ブロックの働きをするものとして構成されていても構わず、更に細分化されていても構わない。ＥＣＵ１０として後述する処理フローを実行できるように構成されていれば、ＥＣＵ１０内部の実際の構成は当業者が適宜変更できうるものである。

続いて、ＥＣＵ１０の機能的な構成要素について説明する。ＥＣＵ１０は、センサ電流検知部１０１と、モニタ電流検知部１０２と、ポンプ電流検知部１０３と、電圧調整部１０４と、ＮＯｘ濃度算出部１０５と、感度判断部１０６と、エンジン制御部１０７と、を備えている。

センサ電流検知部１０１は、センサセル２４８が出力する電流Ｉｓを検知する部分である。センサ電流検知部１０１は、検知した電流Ｉｓを示す信号をＮＯｘ濃度算出部１０５及び感度判断部１０６に出力する。

モニタ電流検知部１０２は、モニタセル２４９が出力する電流Ｉｍを検知する部分である。モニタ電流検知部１０２は、検知した電流Ｉｍを示す信号をＮＯｘ濃度算出部１０５及び感度判断部１０６に出力する。

ポンプ電流検知部１０３は、ポンプセル２４６が出力する電流Ｉｐを検知する部分である。ポンプ電流検知部は、検知した電流Ｉｐを示す信号をＮＯｘ濃度算出部１０５及び感度判断部１０６に出力する。

電圧調整部１０４は、ポンプセル２４６に印加される電圧を調整する部分である。電圧調整部１０４は、劣化判断をしない通常運転時においては、ディーゼルエンジン２０の運転状況に応じた目標電圧をポンプセル２４６に印加する。電圧調整部１０４は、劣化判断時においては、目標電圧よりも低い検知用電圧をポンプセル２４６に印加する。この検知用電圧の設定方法については後述する。

ＮＯｘ濃度算出部１０５は、センサ電流検知部１０１が検知した電流Ｉｓ及びモニタ電流検知部１０２が検知した電流Ｉｍに基いて、排出ガス中のＮＯｘ濃度を算出する部分である。ＮＯｘ濃度算出部１０５は、センサセル２４８の出力電流Ｉｓからモニタセル２４９の出力電流Ｉｍを減算することで、センサセル２４８の検出した排出ガス中の残留酸素濃度による電流値を除き、排出ガス中のＮＯｘ濃度を算出する。ＮＯｘ濃度算出部１０５は、算出したＮＯｘ濃度を示す信号をエンジン制御部１０７に出力する。

感度判断部１０６は、センサ電流検知部１０１が検知した電流Ｉｓ及びモニタ電流検知部１０２が検知した電流Ｉｍの少なくとも一方に基いて、センサセル２４８及びモニタセル２４９の少なくとも一方のガス感度を判断する部分である。ガス感度とは、センサセル２４８及びモニタセル２４９に到達するＮＯｘ及び酸素の実際量に対する検知量の比である。従って、センサセル２４８及びモニタセル２４９が全く劣化していない場合のガス感度を「１」とすると、ＮＯｘ及び酸素の実際量が１０であるのに検知量が８であればガス感度は「０．８」となる。このガス感度はセンサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化に応じて低下するものであるので、感度判断部１０６はセンサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化を判断していると捉えることもできる。感度判断部１０６は、判断したガス感度を示す信号をエンジン制御部１０７に出力する。

エンジン制御部１０７は、ＮＯｘセンサ２４，３０やその他のセンサ類から出力される信号、予め格納されているプログラムに基づいて、ディーゼルエンジン２０及び尿素添加インジェクタ２６を制御する部分である。エンジン制御部１０７は、感度判断部１０６が出力したガス感度を示す信号に基づいて、ディーゼルエンジン２０の制御に対する補正を行うと共に、そのガス感度をモニタ等に表示させる動作も行うものである。

続いて、図４を参照しながら、ＥＣＵ１０によるＮＯｘセンサ２４のガス感度判断処理について説明する。感度判断部１０６は、ガス感度判断処理を実行するか否かの判断を行う（ステップＳ５０１）。感度判断部１０６は、ＮＯｘセンサ２４に取り込まれる排出ガスの状態が安定し且つ排出ガスの成分が予測可能な状態であればガス感度判断処理を行うものと判断し、ＮＯｘセンサ２４に取り込まれる排出ガスの状態が安定し且つ排出ガスの成分が予測可能な状態でなければガス感度判断処理は行わないものと判断する。

排出ガスの状態が安定し且つ排出ガスの成分が予測可能な状態であるとは、例えば、ディーゼルエンジン２０がフューエルカットの状況にある場合が挙げられる。ディーゼルエンジン２０内で燃料が噴射されていないため、ディーゼルエンジン２０に取り込まれた空気が（微量の不純物を含む可能性はあるものの）そのままＮＯｘセンサ２４に取り込まれる。このようにＮＯｘセンサ２４に取り込まれる排出ガスの成分の大半が空気であれば、ポンプセル２４６に印加される電圧Ｖｐとそれに対応する電流の理論値が定められる。ポンプセル２４６が出力する電流Ｉｐは実測できるので、理論値との乖離からポンプセル２４６の劣化状況を把握することができる。この劣化状況を考慮し、ポンプセル２４６に電圧Ｖｐを印加した場合に、センサセル２４８及びモニタセル２４９に流れる酸素の量を把握することができる。そのため、センサセル２４８及びモニタセル２４９に流れる電流Ｉｓ，Ｉｍを検知すれば、流れ込んだ酸素量に対応する電流が流れているかどうかに基づいて、センサセル２４８及びモニタセル２４９のガス感度・劣化度合いを把握することができる。感度判断部１０６は、ガス感度判断処理を行うと判断すればステップＳ５０２の処理に進み、ガス感度判断処理を行わないと判断すれば処理を終了する。

感度判断部１０６がガス感度判断処理を実行すると判断した場合には、感度判断部１０６は、ポンプ電流検知部１０３が検知したポンプセル２４６の出力電流Ｉｐを示す信号を取得する（ステップＳ５０２）。ポンプ電流検知部１０３から感度判断部１０６への電流Ｉｐを示す信号の出力は、ステップＳ５０６の処理まで継続するので、感度判断部１０６は電流Ｉｐのモニタリングを継続することができる。

続いて、感度判断部１０６は、センサ電流検知部１０１が検知したセンサセル２４８の出力電流Ｉｓを示す信号を取得する。また、感度判断部１０６は、モニタ電流検知部１０２が検知したモニタセル２４９の出力電流Ｉｍを示す信号を取得する。感度判断部１０６は、後段セルであるセンサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流Ｉｍ及びＩｓを取得する（ステップＳ５０３）。センサ電流検知部１０１及びモニタ電流検知部１０２から感度判断部１０６への電流Ｉｓ及び電流Ｉｍを示す信号の出力は、ステップＳ５０７の処理まで継続するので、感度判断部１０６は電流Ｉｓ及び電流Ｉｍのモニタリングを継続することができる。

続いて、感度判断部１０６は、ポンプセル２４６の印加電圧Ｖｐを下げる指示信号を電圧調整部１０４に出力する。電圧調整部１０４は、ポンプセル２４６の印加電圧Ｖｐを低下させる（ステップＳ５０４）。ポンプセル２４６の印加電圧Ｖｐは、所定幅ずつ段階的に下げることも好ましく、一定の速度若しくは所定の変化率の速度で無断階に下げていくことも好ましい。

ポンプセル２４６の印加電圧Ｖｐと、ポンプセル２４６の出力電流Ｉｐ、センサセルの出力電流Ｉｓ及びモニタセルの出力電流Ｉｍとの関係を図５に示す。図５では、ポンプセル２４６への印加電圧Ｖｐを横軸に、各セルの出力電流を縦軸に取っている。

通常運転時のポンプセル２４６の目標電圧は、Ｖｐ１である。目標電圧Ｖｐ１は、ディーゼルエンジン２０の運転状況によって特定される値であって、測定室２４２に引き込む排出ガスの量が適切なものとなるように設定されている。図５の線Ｌｐで示されるように、ポンプセル２４６の印加電圧Ｖｐを、通常時の目標電圧Ｖｐ１から下げていくと、ポンプセル２４６の出力電流Ｉｐはしばらく一定であり、その後、緩やかに低下してから、電圧Ｖｐの変化と出力電流Ｉｐとが比例関係になって傾きが安定する。

ポンプセル２４６への印加電圧Ｖｐを下げていくと、センサセル２４８及びモニタセル２４９からなる後段セルに到達する酸素量が増えることになり、やがて出力電流Ｉｓ及び出力電流Ｉｍが増加する。図５の線Ｌｓｍで示されるように、ポンプセル２４６の印加電圧Ｖｐを低下させると、出力電流Ｉｓ及び出力電流Ｉｍは、しばらくは一定の後、緩やかに上昇し、しばらくすると上昇する傾きが一定となる。出力電流Ｉｍ及びＩｓの検出上限値Ｉｔｈ（測定可能電流の最大値）付近までであれば傾きが安定する。このように傾きが安定した領域であれば、センサセル２４８及びモニタセル２４９に到達する酸素量に対する出力電流値が安定するので、センサセル２４８及びモニタセル２４９のガス感度を判断するのに適した領域となる。

感度判断部１０６は、センサセル２４８の出力電流Ｉｓ及びモニタセルの出力電流Ｉｍが、検出上限値Ｉｔｈ近傍であるか否かを判断する（ステップＳ５０５）。感度判断部１０６は、出力電流Ｉｍ及びＩｓの検出値が検出上限値Ｉｔｈ近傍となるように、ポンプセル２４６の印加電圧Ｖｐを検知用電圧Ｖｐ２として設定する。感度判断部１０６は、出力電流Ｉｓ及び出力電流Ｉｍが検出上限値Ｉｔｈ近傍であれば検知用電圧Ｖｐ２を設定してステップＳ５０６の処理に進み、出力電流Ｉｓ及び出力電流Ｉｍが検出上限値Ｉｔｈ近傍にならなければステップＳ５０４の処理を継続する。

本実施形態では、このようにセンサセル２４８の出力電流Ｉｓ及びモニタセルの出力電流Ｉｍがどのような値を取るかをモニタリングし、センサセル２４８及びモニタセル２４９のガス感度を判断するのに適した領域となるかどうかに基づいてポンプセル２４６の印加電圧を調整している。本実施形態のようなＮＯｘセンサ２４を用いた場合、ポンプセル２４６の電流検出レンジはミリアンペアオーダーなのに対し、後段セルであるセンサセル２４８及びモニタセル２４９の電流検出レンジはナノアンペアオーダーとなる。このような電流検出レンジの大きな差に起因して、ポンプセル２４６の印加電圧を少し変化させるだけで、センサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流は大きく変化してしまう場合がある。そこで、センサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流を直接モニタリングしながらポンプセル２４６の印加電圧を調整することとし、より正確なポンプセル２４６の印加電圧設定を可能なものとしている。

このような観点からすれば、ステップＳ５０４において、通常時の目標電圧Ｖｐ１から所定幅ずつ段階的に下げる際に、一つの下げ幅に設定した状態で一定時間固定するのも好ましい。所定の電圧で所定時間固定し、その際の出力電流Ｉｐ，Ｉｍ，Ｉｓの変化を検出し、それぞれの平均値を取ることでノイズ要素を除去して、正確な出力電流検出が可能になる。また、検知用電圧Ｖｐ２は、単一の電圧値のみを用いることに限られるものではなく、第１検知用電圧と、その第１検知用電圧よりも低い第２検知用電圧のように複数設定しても良い。すなわち、出力電流Ｉｐ，Ｉｍ，Ｉｓの傾きが正確に現われるような点を複数測定し、これら複数の点を検知用電圧として設定することで、より正確な出力電流検出が可能になる。

続いて、感度判断部１０６は、ポンプセル２４６の出力電流Ｉｐの変化幅Ｘを算出する（ステップＳ５０６）。感度判断部１０６は、変化幅Ｘ＝出力電流Ｉｐ１−出力電流Ｉｐ２として算出する。

感度判断部１０６は、センサセル２４８の出力電流Ｉｓ及びモニタセル２４９の出力電流Ｉｍの変化幅Ｙを算出する（ステップＳ５０７）。感度判断部１０６は、変化幅Ｙ＝出力電流Ｉｓ１−出力電流Ｉｓ２、変化幅Ｙ＝出力電流Ｉｍ１−出力電流Ｉｍ２として算出する。

感度判断部１０６は、変化幅Ｙを変化幅Ｘで除した値（Ｙ／Ｘ）を算出する（ステップＳ５０８）。感度判断部１０６は、変化幅Ｙを変化幅Ｘで除した値（Ｙ／Ｘ）が、所定の範囲にあるかを判断する（ステップＳ５０９）。Ｙ／Ｘが所定の範囲内にあるということは、ポンプセル２４６で除去された酸素量を除いた残留酸素量に応じた反応をセンサセル２４８及びモニタセル２４９がしているということになり、センサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化は許容範囲内であることになる。一方、Ｙ／Ｘが所定の範囲内にないということは、ポンプセル２４６で除去された酸素量を除いた残留酸素量に応じた反応をセンサセル２４８及びモニタセル２４９がしておらず、センサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化は許容範囲から外れていることになる。

Ｙ／Ｘが所定の範囲にあれば、センサセル２４８及びモニタセル２４９の感度は正常で、センサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化は許容範囲内であると判断できる。電圧調整部１０４は、ポンプセル２４６に対する印加電圧を通常時の目標電圧Ｖｐ１に設定し、ＮＯｘセンサ２４のガス感度判断処理を終了する（ステップＳ５１０）。

一方、Ｙ／Ｘが所定の範囲になければ、センサセル２４８及びモニタセル２４９の感度は正常ではなく、センサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化は許容範囲を逸脱していると判断される（ステップＳ５１１）。センサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化が許容範囲を逸脱している場合において、その劣化度合（許容範囲からの逸脱度合）が軽度か重度かで判断内容を変えることが好ましい。

センサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化が許容範囲を逸脱しているものの劣化度合としては軽度であって、センサセル２４８及びモニタセル２４９から出力される電流値を補正すれば正確な電流値とみなせるような場合は、電流値の補正で対応する。感度判断部１０６は、センサセル２４８及びモニタセル２４９から出力される電流値を示す情報、それらの劣化度合及び補正率を示す情報をエンジン制御部１０７に出力する（ステップＳ５１２）。エンジン制御部１０７は、感度判断部１０６から出力されたこれらの情報に基づいて、ディーゼルエンジン２０の制御及び尿素添加インジェクタ２６の噴射制御を実行する。

センサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化が許容範囲を逸脱しており劣化度合としても重度である場合は、センサセル２４８及びモニタセル２４９から出力される電流値を補正しても正確な電流値とみなせるような数値を得ることができない。感度判断部１０６は、センサセル２４８及びモニタセル２４９から出力される電流値を示す情報、それらの劣化度合及び交換を促すべきという情報をエンジン制御部１０７に出力する（ステップＳ５１２）。エンジン制御部１０７は、感度判断部１０６から出力されたこれらの情報に基づいて、ディーゼルエンジン２０の制御及び尿素添加インジェクタ２６の噴射制御を実行すると共に、所定のランプの点灯やブザーの鳴動といった手段によって報知する。

感度判断部１０６は、ポンプセル２４６に対する印加電圧を通常時の目標電圧Ｖｐ１に設定するように電圧調整部１０４に指示信号を出力する。電圧調整部１０４は、ポンプセル２４６に対する印加電圧を通常時の目標電圧Ｖｐ１に戻し、ＮＯｘセンサ２４のガス感度判断処理を終了する（ステップＳ５１０）。

上述した第１実施形態では、感度判断部１０６が、変化幅Ｙ＝出力電流Ｉｓ１−出力電流Ｉｓ２、変化幅Ｙ＝出力電流Ｉｍ１−出力電流Ｉｍ２として算出し、変化幅Ｙを変化幅Ｘで除した出力比（Ｙ／Ｘ）を算出している。感度判断部１０６は、このＹ／Ｘが所定の範囲にあれば、センサセル２４８及びモニタセル２４９の感度は正常で、センサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化は許容範囲内であると判断している。センサセル２４８及びモニタセル２４９のガス感度判断処理はこれに限られるものではなく、様々な手法を用いることができる。

出力比Ｙ／Ｘを用いるにあたっては、通常時の目標電圧Ｖｐ１から下げた電圧Ｖｐｓを、出力電流Ｉｓ，Ｉｍが立ち上がると想定される時点の印加電圧とし、検知用電圧Ｖｐ２を電圧Ｖｐｓから更に落とした印加電圧とすることもできる。このように電圧Ｖｐｓ，Ｖｐ２を設定すると、より安定した感度判定を行うことができる。

図６を参照しながら、出力比Ｙ／Ｘを用いる場合における、電圧Ｖｐｓ，Ｖｐ２の設定手法について説明する。図６はポンプセル２４６に対する印加電圧に対し、ポンプセル２４６が出力する電流、センサセル２４８及びモニタセル２４９が出力する電流を示すタイムチャートである。図６の（Ａ）は、ポンプセル２４６に対する印加電圧を時間の経過に沿って示している。図６の（Ｂ）は、ポンプセル２４６の出力電流を時間の経過に沿って示している。図６の（Ｃ）は、センサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流を時間の経過に沿って示している。

ポンプセル２４６に対する印加電圧は、通常時の目標電圧Ｖｐ１を維持した後、時刻ｔ１から徐々に下げられている。ポンプセル２４６の出力電流の低下は印加電圧の低下から遅延して発生するため、時刻ｔ１から後の時刻ｔ２において、ポンプセル２４６の出力電流が低下し始める。ポンプセル２４６の出力電流は時刻ｔ２から時刻ｔ５にかけて徐々に低下する。

時刻ｔ２において、ポンプセル２４６の出力電流が低下し始めると、その出力電流の低下に応じてセンサセル２４８及びモニタセル２４９に供給される酸素量が増える。ポンプセル２４６の出力電流の低下幅が少ないと、センサセル２４８及びモニタセル２４９に供給される酸素量の増加量も少ないので、ポンプセル２４６の出力電流の低下幅が一定量を超えないとセンサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流は立ち上がらない。これは、センサセル２４８及びモニタセル２４９において反応する酸素量が少ないと、センサセル２４８及びモニタセル２４９付近に負圧が生じにくく、ポンプセル２４６の出力電流低下分に対応する酸素がセンサセル２４８及びモニタセル２４９側に供給されないためである。従って、センサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流は、時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３から立ち上がり始める。

電圧Ｖｐｓをポンプセル２４６の出力電流が落ち始める電圧Ｖｐｓａとし、検知用電圧Ｖｐ２をセンサセル２４８及びモニタセル２４９が反応し始めるタイミングよりも後の時刻ｔ４における電圧とすることができる。通常時の目標電圧Ｖｐ１を用いた場合に比較して、電圧Ｖｐｓａを用いることで、センサセル２４８及びモニタセル２４９が反応し始めるタイミングにより近いタイミングでの出力比Ｙ／Ｘを得ることができる。

電圧Ｖｐｓをセンサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流が立ち上がり始める電圧Ｖｐｓｂとし、検知用電圧Ｖｐ２をセンサセル２４８及びモニタセル２４９が反応し始めるタイミングよりも後の時刻ｔ４における電圧とすることができる。電圧Ｖｐｓをポンプセル２４６の出力電流が落ち始める電圧Ｖｐｓａを用いた場合に比較して、電圧Ｖｐｓｂを用いることで、センサセル２４８及びモニタセル２４９が反応し始めるタイミングにより近いタイミングでの出力比Ｙ／Ｘを得ることができる。

センサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流は微弱電流であるため、検出精度が良く、出力電流が立ち上がれば検出精度は高くなる。センサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流は微弱電流であるため、出力比Ｙ／Ｘの判断における電流検出の判断は、センサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流が律速になる。上述したように、ＮＯｘセンサ２４の構造上、ポンプセル２４６の出力電流が低下してセンサセル２４８及びモニタセル２４９に対する酸素の供給量が増えてから、センサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流が立ち上がる。これらを総合的に勘案すると、電圧Ｖｐｓをセンサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流が立ち上がり始める電圧Ｖｐｓｂとすることはより好ましい手法であるといえる。

図７に、ポンプセル２４６の出力電流と、出力比Ｙ／Ｘとの関係を示す。図７に示されるように、ポンプセル２４６の出力電流が低下し過ぎると出力比Ｙ／Ｘは不安定領域に入る。上述したように、ポンプセル２４６の出力電流が低下した後に、センサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流が立ち上がる。その為、センサセル２４８及びモニタセル２４９の出力電流が立ち上がるまでは、正確な出力比Ｙ／Ｘを計算できず、出力比Ｙ／Ｘが不安定な領域となる。この観点から、ポンプセル２４６に印加する検知用電圧Ｖｐ２は、下げ切らない範囲で決めることが好ましい。従って、図７に示されるように、ポンプセル２４６に印加する検知用電圧Ｖｐ２は、ポンプセル出力電流差（Ｉｐ１−Ｉｐ２）が大きく設定できる領域（出力比安定領域）で決めることが望ましく、つまりは、所定値より下げた範囲で決めることが望ましい。

感度判断部１０６がセンサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化を判断する別な一つの手法としては、ポンプセル２４６に印加する電圧を降下させた場合の、電流絶対値で判断するものがある。ポンプセル２４６への印加電圧を降下させ、ポンプセル２４６の出力電流を降下させた場合の、センサセル２４８の出力電流Ｉｓ２、モニタセル２４９の出力電流Ｉｍ２によって判断する。出力電流Ｉｓ２，Ｉｍ２が所定の範囲内であれば、センサセル２４８及びモニタセル２４９の感度は正常で、センサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化は許容範囲内であると判断することができる。

ポンプセル２４６に印加する電圧を降下させた場合の、センサセル２４８の差分出力電流ΔＩｓ（＝Ｉｓ２−Ｉｓ１）、モニタセル２４９の差分出力電流ΔＩｍ（＝Ｉｍ２−Ｉｍ１）によって判断することもできる。差分出力電流ΔＩｓ，ΔＩｍが所定の範囲内であれば、センサセル２４８及びモニタセル２４９の感度は正常で、センサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化は許容範囲内であると判断することができる。排出ガスの計測にあたっては、ポンプセル２４６、センサセル２４８及びモニタセル２４９に電圧を印加している。この電圧印加によって、排出ガスの流入がなくてもポンプセル２４６、センサセル２４８及びモニタセル２４９には電流が流れ、その電流は温度によって変化する。そのため、温度の違いによる影響を排除するため、差分出力電流ΔＩｓ，ΔＩｍで判断することが好ましい。

感度判断部１０６がセンサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化を判断する別な一つの手法としては、ポンプセル２４６に印加する電圧を降下させた場合の、応答速度で判断するものがある。ポンプセル２４６への印加電圧を降下させ、ポンプセル２４６の出力電流を降下させた場合の、所定時間経過後におけるセンサセル２４８の出力電流Ｉｓ２、モニタセル２４９の出力電流Ｉｍ２によって判断する。所定時間経過後において、出力電流Ｉｓ２，Ｉｍ２が所定の範囲内であれば、センサセル２４８及びモニタセル２４９の感度は正常で、センサセル２４８及びモニタセル２４９の劣化は許容範囲内であると判断することができる。

図８に、ポンプセル２４６に対する印加電圧と、センサセル２４８の出力電流との関係を時系列で示す。図８の（Ａ）は、ポンプセル２４６に対する印加電圧を示し、図８の（Ｂ）は、センサセル２４８の出力電流を示している。尚、図８においては、センサセル２４８について示しているけれども、モニタセル２４９についても同様である。

ポンプセル２４６に対する印加電圧をＶｐ１からＶｐ２に降下させると、ポンプセル２４６の出力電流が低下し、センサセル２４８に供給される酸素量が増加する。この酸素量の増加によって、センサセル２４８の出力電流はＩｓ１からＩｓ２に増加する。センサセル２４８が劣化すると、この出力電流の増加速度が低下する。従って、所定時間ｔ経過後の出力電流を比較すると、正常時の出力電流Ｉｓ２に比較して、劣化時の出力電流Ｉｓ２’が低下する。

感度判断部１０６は、ポンプセル２４６への印加電圧を降下させてから所定時間ｔ経過後のセンサセル２４８の出力電流が、図８に示すＩｓ２’のように正常時のＩｓ２よりも低下していれば、センサセル２４８が劣化していると判断する。このように、所定時間ｔ経過後の出力電流の傾向で、センサセル２４８のガス感度を把握するので、予め決められた時間でガス感度把握が可能になる。

この場合においても、ポンプセル２４６に印加する電圧を降下させた場合の、センサセル２４８の差分出力電流ΔＩｓ’（＝Ｉｓ２’−Ｉｓ１’）によって判断することもできる。差分出力電流ΔＩｓ’が所定の範囲内であれば、センサセル２４８の感度は正常で、センサセル２４８の劣化は許容範囲内であると判断することができる。排出ガスの計測にあたっては、ポンプセル２４６、センサセル２４８及びモニタセル２４９に電圧を印加している。この電圧印加によって、排出ガスの流入がなくてもポンプセル２４６、センサセル２４８及びモニタセル２４９には電流が流れ、その電流は温度によって変化する。そのため、温度違いによる影響を排除するため、差分出力電流ΔＩｓ’で判断することが好ましい。

上述した第１実施形態では、排出ガスの状態が安定し且つ排出ガスの成分が予測可能な状態である一例として、ディーゼルエンジン２０がフューエルカットの状況にある場合を挙げた。もっとも、排出ガスの状態が安定し且つ排出ガスの成分が予測可能な状態であるとは、フューエルカットの状況にある場合に限られない。別の一例としては、ＩＧ−ＯＦＦを検知し、そのタイミングでガス感度判断処理を行うことができる。ＩＧ−ＯＦＦになれば、排出ガスの流れが無くなるので、排出ガス環境が安定し検出精度が向上する。別の一例としては、エンジン停止後、ソークタイマが予め設定した時間に到達したことを検知し、そのタイミングでガス感度判断処理を行うことができる。この場合も、排出ガス環境が安定し検出精度が向上する。

検出精度を向上させる観点からは、上述したガス感度判断処理を複数回実行することが好ましい。ガス感度判断処理を複数回実行し、それぞれの平均値を用いたり、極端な数値を排除したりすることで、より検出精度を向上させることができる。

検出精度を向上させる観点からは、センサセル２４８及びモニタセル２４９の検出対象となる方にのみ電圧を印加し、他方への電圧印加を停止することが好ましい。特に、モニタセル２４９への電圧印加を停止し、センサセル２４８への電圧印加を継続することが好ましい。ＮＯｘ検出精度の向上が目的であるため、直接の検出セルであるセンサセル２４８のガス感度判断処理をすることが好ましいためである。

上述した様々な手法によって実行されるガス感度判断処理の結果は、様々な場面に用いることができる。一つの利用態様は、新品時に計測した値と、上記様々な手法で計測した値（センサセル２４８の出力電流とモニタセル２４９の出力電流との比、出力比Ｙ／Ｘ、電流絶対値、センサの応答速度）との乖離によってＮＯｘセンサ２４の異常や劣化度合いを判定するものである。同様な乖離比較により、ＮＯｘセンサ２４の出力を補正することに利用することもできる。また、乖離があまりにも大きい場合に、断線や電極剥離であると判断することもできる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の第１実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、上記実施の形態では、センサ電流検知部、モニタ電流検知部、ポンプ電流検知部、電圧調整部、ＮＯｘ濃度算出部、感度判断部をＥＣＵ１０に設けるように構成されているが、これらをＥＣＵとは別体の回路として構成するようにしてもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態として、第１実施形態におけるＥＣＵ１０を、ＥＣＵ１０ＡとＳＣＵ４０とに分離したエンジン排気系ＥＳ２について、図９，１０，１１を参照しながら説明する。

図９に示されるように、エンジン排気系ＥＳ２には、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０Ａ及びＳＣＵ（Ｓｅｎｓｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４０が設けられている。ＥＣＵ１０Ａは、ディーゼルエンジン２０及びそれに繋がるエンジン排気系ＥＳ２を制御する装置である。ＥＣＵ１０Ａは、ディーゼルエンジン２０の挙動を制御する機能を有している。ＥＣＵ１０Ａは、アクセル開度及びエンジン回転速度に基づいて燃料噴射弁の開度を調整する。ＥＣＵ１０Ａ、ＳＣＵ４０、ＮＯｘセンサ２４Ａ以外の構成要素は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

ＮＯｘセンサ２４Ａ及びＮＯｘセンサ３０が出力する電流は、ＳＣＵ４０が検出している。ＳＣＵ４０は、ガス量を検出すると共にガス感度判断処理を行って、必要なデータをＥＣＵ１０Ａに送信している。ＥＣＵ１０Ａ及びＳＣＵ４０は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）バス５に繋がっており、ＣＡＮバス５を介して情報通信を行っている。

ＳＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力ポート、及び記憶装置を含むものである。ＮＯｘセンサ２４ＡとＮＯｘセンサ３０とは同一の構成であるため、ＮＯｘセンサ２４Ａを例にとってその構成を説明し、併せてＳＣＵ１０の構成についても説明する。

図１０に示されるように、ＮＯｘセンサ２４Ａは、第１本体部２４１ａと、第２本体部２４１ｂと、固体電解質体２４４と、拡散抵抗体２４５と、ポンプセル２４６と、ヒータ２４７と、センサセル２４８と、モニタセル２４９と、共通セル２５０と、を備えている。

固体電解質体２４４は板状の部材であって、酸化ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質材料によって構成されている。第１本体部２４１ａと第２本体部２４１ｂとは、固体電解質体２４４を挟んで配置されている。第１本体部２４１ａには、固体電解質体２４４側から後退するように設けられた凹部が形成されており、その凹部は測定室２４２として機能している。測定室２４２の一側面は開放されており、その開放された一側面に拡散抵抗体２４５が配置されている。拡散抵抗体２４５は、多孔質材料又は細孔が形成された材料からなっている。拡散抵抗体２４５の作用により、測定室２４２内に引き込まれる排出ガスの速度が律せされる。

第２本体部２４１ｂにも、固体電解質体２４４側から後退するように設けられた凹部が形成されており、その凹部は大気室２４３として機能している。大気室２４３の一側面は開放されている。固体電解質体２４４側から大気室２４３内に引き込まれる気体は大気に放出される。

固体電解質体２４４の測定室２４２側に臨む面であって、拡散抵抗体２４５側には陰極側となるポンプセル２４６が設けられている。固体電解質体２４４の大気室２４３に臨む面であって、ポンプセル２４６と対応する位置に陽極側となる共通セル２５０が設けられている。共通セル２５０は、センサセル２４８及びモニタセル２４９と対応する領域までカバーするように設けられている。

ポンプセル２４６と共通セル２５０との間に電圧が印加されると、測定室２４２内の排出ガス中に含まれる酸素が陰極側のポンプセル２４６に接触して酸素イオンとなる。この酸素イオンは、陽極側の共通セル２５０に向かって固体電解質体２４４内を流れ、共通セル２５０において電荷を放出して酸素となり、大気室２４３から大気中に排出される。

なお、ポンプセル２４６と共通セル２５０との間に印加する電圧が高いほど、ポンプセル２４６によって排出ガス中から排出される酸素の量は多くなる。逆にポンプセル２４６と共通セル２５０との間に印加する電圧が低いほど、ポンプセル２４６によって排出ガス中から排出される酸素の量は減る。従って、ポンプセル２４６と共通セル２５０との間に印加する電圧を増減することで、後段のセンサセル２４８及びモニタセル２４９に流れる排出ガス中の残留酸素の量を増減させることができる。

固体電解質体２４４の測定室２４２側に臨む面であって、ポンプセル２４６を挟んで拡散抵抗体２４５とは反対側（ポンプセル２４６よりも後段側）には陰極側となるモニタセル２４９が設けられている。固体電解質体２４４の大気室２４３に臨む面であって、モニタセル２４９と対応する位置に陽極側となる共通セル２５０が設けられている。

モニタセル２４９は、ポンプセル２４６によって酸素が排出された排出ガス中に残留する酸素濃度を検出する。モニタセル２４９と共通セル２５０との間に電圧が印加されると、ポンプセル２４６によって酸素が排出された排出ガス中に含まれる残留酸素が陰極側のモニタセル２４９に接触して酸素イオンとなる。この酸素イオンは、陽極側の共通セル２５０に向かって固体電解質体２４４内を流れ、共通セル２５０において電荷を放出して酸素となり、大気室２４３から大気中に排出される。この際の電荷は、モニタセル検出部４０４（図１１を参照しながら後述する）により電流Ｉｍとして検出され、この電流Ｉｍに基づいて、排出ガス中の残留酸素濃度を算出し得る。

固体電解質体２４４の測定室２４２側に臨む面であって、ポンプセル２４６を挟んで拡散抵抗体２４５とは反対側には陰極側となるセンサセル２４８が設けられている。固体電解質体２４４の大気室２４３に臨む面であって、センサセル２４８と対応する位置に陽極側となる共通セルが設けられている。

センサセル２４８は、Ｐｔ−Ｒｈ合金（白金−ロジウム合金）からなり、ＮＯｘに対して強い還元性を有している。センサセル２４８に接触したＮＯｘは、Ｎ２とＯ２とに還元分解される。センサセル２４８と共通セル２５０との間に電圧が印加されると、分解されたＯ２は、陰極側のセンサセル２４８から電荷を受け取って酸素イオンとなる。この酸素イオンは、陽極側の共通セル２５０に向かって固体電解質体２４４内を流れ、共通セル２５０において電荷を放出して酸素となり、大気室２４３から大気中に排出される。この際の電荷は、センサセル検出部４０３（図１１を参照しながら後述する）により電流Ｉｓとして検出され、この電流Ｉｓに基づいて、排出ガス中のＮＯｘの濃度及び残留酸素濃度を算出し得る。

ＳＣＵ４０は、その一部又は全部が、アナログ回路で構成されるか、メモリを備えたデジタルプロセッサとして構成される。いずれにしても、受信した電気信号に基づいて制御信号を出力する機能を果たすため、ＳＣＵ４０には機能的な制御ブロックが構成される。図１１は、ＳＣＵ４０を、このような機能的な制御ブロック図として示したものである

続いて、ＳＣＵ４０の機能的な構成要素について説明する。ＳＣＵ４０は、ヒータ制御部４０１と、ポンプセル検出部４０２と、センサセル検出部４０３と、モニタセル検出部４０４と、共通セル検出部４０５と、マイクロプロセッサ４０６と、電源回路４０７と、ＣＡＮ通信部４０８と、を備えている。

ヒータ制御部４０１は、ヒータ２４７に印加する電圧を制御し、ヒータ２４７の発熱量を制御する部分である。

ポンプセル検出部４０２は、ポンプセル２４６が出力する電流Ｉｐ及び電圧Ｖｐを検出する部分である。ポンプセル検出部４０２は、検出した電流Ｉｐ及び電圧Ｖｐを示す信号をマイクロプロセッサ４０６に出力する。

センサセル検出部４０３は、センサセル２４８が出力する電流Ｉｓを検出する部分である。センサセル検出部４０３は、検出した電流Ｉｓを示す信号をマイクロプロセッサ４０６に出力する。

モニタセル検出部４０４は、モニタセル２４９が出力する電流Ｉｍを検出する部分である。モニタセル検出部４０４は、検出した電流Ｉｍを示す信号をマイクロプロセッサ４０６に出力する。

共通セル検出部４０５は、共通セル２５０が出力する電圧∨ｃｏｍを検出する部分である。共通セル検出部４０５は、検出した電圧∨ｃｏｍを示す信号をマイクロプロセッサ４０６に出力する。

マイクロプロセッサ４０６は、ＳＣＵ４０内の制御部である。マイクロプロセッサ４０６は、ヒータ制御部４０１にヒータ２４７の温度を制御するための制御信号を出力する。マイクロプロセッサ４０６は、センサセル検出部４０３が検出した電流Ｉｓ及びモニタセル検出部４０４が検出した電流Ｉｍに基いて、排出ガス中のＮＯｘ濃度を算出する部分である。マイクロプロセッサ４０６は、センサセル２４８の出力電流Ｉｓからモニタセル２４９の出力電流Ｉｍを減算することで、センサセル２４８の検出した排出ガス中の残留酸素濃度による電流値を除き、排出ガス中のＮＯｘ濃度を算出する。マイクロプロセッサ４０６は、算出したＮＯｘ濃度を示す信号をＣＡＮ通信部４０８に出力する。

電源回路４０７は、ＳＣＵ４０内の電源回路である。ＣＡＮ通信部４０８は、マイクロプロセッサ４０６が出力する信号をＣＡＮバス５に送信し、ＣＡＮバス５から受信する信号をマイクロプロセッサ４０６に出力する。

第２実施形態においては、マイクロプロセッサ４０６内に、第１実施形態における感度判断部１０６に相当する機能部分が構成されている。従って、第１実施形態と同様にガス感度判断処理を実行することができる。

（第３実施形態）
第１実施形態のＮＯｘセンサ２４及び第２実施形態のＮＯｘセンサ２４Ａのように、ポンプセル２４６、センサセル２４８が一つの室内に設けられている態様の他に、それぞれが区切られた別の室に設けられている態様のＮＯｘセンサも用いることができる。

図１２は、第３実施形態に係るガスセンサ制御装置１００と、ＮＯｘセンサ７０との概略構成を示す図である。

ガスセンサ制御装置１００及びＮＯｘセンサ７０は、内燃機関を備える車両に搭載される。ガスセンサ制御装置１００でＮＯｘセンサ７０を制御することにより、エンジンの排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知する。

尚、図１２において、図中左側をＮＯｘセンサ７０の先端側をとし、図中右側をＮＯｘセンサ７０の後端側として説明する。

ＮＯｘセンサ７０は、第１ポンプセル７１１と、絶縁層７１４と、酸素濃度検知セル７１２と、絶縁層７１５と、第２ポンプセル７１３とを積層して構成されている。絶縁層７１４，７１５は、アルミナを主原料として構成されている。ＮＯｘセンサ７０の第２ポンプセル７１３側には、ヒータ部７８０が積層されている。

第１ポンプセル７１１は、第１固体電解質層７３１と、一対の第１多孔質電極７２１とを備える。第１固体電解質層７３１は、ジルコニアを主体とした酸素イオン伝導性を有する固体電解質体からなる。一対の第１多孔質電極７２１は、第１固体電解質層７３１を挟み込むように配置されている。一対の第１多孔質電極７２１は、白金を主原料として構成されている。第１多孔質電極７２１は、第１ポンプ用第１電極７３５及び第１ポンプ用第２電極７３７からなる。第１ポンプ用第１電極７３５及び第１ポンプ用第２電極７３７の表面は、それぞれ多孔質体からなる保護層７２２で覆われている。

酸素濃度検知セル７１２は、第３固体電解質層７５１と、一対の検知用多孔質電極７２３とを備える。第３固体電解質層７５１は、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなる。一対の検知用多孔質電極７２３は、第３固体電解質層７５１を挟み込むように配置されている。一対の検知用多孔質電極７２３は、白金を主原料として構成されている。検知用多孔質電極７２３は、検知用電極７５５及び基準用電極７５７からなる。

第２ポンプセル７１３は、第２固体電解質層７４１と、一対の第２多孔質電極７２５とを備える。第２固体電解質層７４１は、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなる。一対の第２多孔質電極７２５は、第２固体電解質層７４１のうち絶縁層７１５に面する側の表面７４１ａに配置されている。一対の第２多孔質電極７２５は、白金を主原料として構成されている。第２多孔質電極７２５は、第２ポンプ用第１電極７４５及び第２ポンプ用第２電極７４７からなる。

ＮＯｘセンサ７０の内部には、第１測定室７５９が形成されている。第１測定室７５９には、第１拡散抵抗体７１６を介して、外部の被測定ガスＧＭが導入される。第１拡散抵抗体７１６は、第１ポンプセル７１１と酸素濃度検知セル７１２との間に配置されている。

第１拡散抵抗体７１６は、多孔質体で構成されている。第１拡散抵抗体７１６は、ＮＯｘセンサ７０のうち先端側（図中左側）開口部から第１測定室７５９に至る被測定ガスＧＭの導入経路７４に配置されている。第１拡散抵抗体７１６は、第１測定室７５９への単位時間あたりの被測定ガスＧＭの導入量（通過量）を制限している。

ＮＯｘセンサ７０の内部のうち、第１測定室７５９の後端側（図中右側）には、第２拡散抵抗体７１７が配置されている。第２拡散抵抗体７１７よりも後端側には、第２測定室７６１が形成されている。第２拡散抵抗体１１７は、多孔質体からなる。第１測定室７５９内の第１室内ガスＧＭ１は、第２拡散抵抗体７１７を介して第２測定室７６１に導入される。第２測定室７６１は、絶縁層７１４，７１５及び酸素濃度検知セル７１２を積層方向に貫通する形態で形成されている。第２ポンプセル７１３の第２ポンプ用第１電極７４５が、第２測定室７６１に面している。

ＮＯｘセンサ７０の内部のうち、酸素濃度検知セル７１２の第３固体電解質層７５１と第２ポンプセル７１３の第２固体電解質層７４１との間には、基準酸素室７１８が形成されている。基準酸素室７１８は、第３固体電解質層７５１、第２固体電解質層７４１及び絶縁層７１５によって包囲されている。また、酸素濃度検知セル７１２の基準用電極７５７と、第２ポンプセル７１３の第２ポンプ用第２電極７４７とが、基準酸素室７１８に面するように配置されている。

ヒータ部７８０は、絶縁層１７１，１７３を積層することにより構成されている。絶縁層７７１，７７３は、アルミナ等の絶縁性セラミックからなるシート状の部分である。ヒータ部７８０は、各絶縁層７７１，７７３の間に、白金を主体とするヒータ発熱パターン７７５を備えている。ヒータ部７８０は、ヒータ発熱パターン１７５に電流を流すことにより発熱する。

続いて、ガスセンサ制御装置１００について説明する。ガスセンサ制御装置１００は、主として、マイクロプロセッサ６０と、電気回路部５０とにより構成されている。電気回路部５０は、ＮＯｘセンサ７０と電気的に接続されている。

マイクロプロセッサ６０は、ＥＣＵ９０に接続されている。これにより、ガスセンサ制御装置１００は、ＥＣＵ９０からの指示に従って、マイクロプロセッサ６０が、ＮＯｘセンサ７０を駆動制御し、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知する。

電気回路部５０は、基準電圧比較回路５１、Ｉｐ１ドライブ回路５２、Ｖｓ検知回路５３、Ｉｃｐ供給回路５４、Ｉｐ２検知回路５５、Ｖｐ２印加回路５６、及びヒータ駆動回路５７を備える。

Ｉｃｐ供給回路５４は、酸素濃度検知セル７１２の検知用電極７５５と基準用電極７５７との間に微少な自己生成電流Ｉｃｐを供給する。これにより、第１測定室７５９内から基準酸素室７１８内への酸素の汲み出しが行われ、基準酸素室７１８を、所定の酸素濃度雰囲気に設定することができる。

Ｖｓ検知回路５３は、酸素濃度検知セル７１２の検知用電極７５５と基準用電極７５７との間の濃度検知電圧Ｖｓを検知し、検知した濃度検知電圧Ｖｓ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、Ｖｓ検知回路５３で検知された濃度検知電圧Ｖｓを、予め設定された基準電圧と比較して、その比較結果をＩｐ１ドライブ回路５２に向けて出力する。

Ｉｐ１ドライブ回路５２は、第１ポンプセル７１１の第１ポンプ用第１電極７３５と第１ポンプ用第２電極７３７との間に、第１ポンプ電流Ｉｐ１を供給する。Ｉｐ１ドライブ回路５２は、基準電圧比較回路５１による比較結果に基づいて、濃度検知電圧Ｖｓが基準電圧と一致するように、第１ポンプ電流Ｉｐ１の大きさと向きを制御する。その結果、第１ポンプセル７１１では、第１測定室７５９内からＮＯｘセンサ７０の外部への酸素の汲み出し、又は、ＮＯｘセンサ７０の外部から第１測定室７５９内への酸素の汲み入れが行われる。

以上により、酸素濃度検知セル７１２の検知用電極７５５と基準用電極７５７との間の濃度検知電圧Ｖｓが予め設定された基準電圧を保つように、第１ポンプセル７１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１が制御される。これにより、第１測定室７５９内の第１室内ガスＧＭ１の酸素濃度が所定の濃度（第１濃度）に制御される。

この第１濃度に制御された第１室内ガスＧＭ１は、多孔質の第２拡散抵抗体７１７を介して、第２測定室７６１に導入される。

Ｖｐ２印加回路５６は、第２ポンプセル７１３の第２ポンプ用第１電極７４５と第２ポンプ用第２電極７４７との間に、第２ポンプ電圧Ｖｐ２を印加する。なお、この第２ポンプ電圧Ｖｐ２は、特定ガス（ＮＯｘ）濃度を検知するにあたって、予め定められた検知用電圧Ｖｐ２ａとされている。

第２測定室７６１では、第２ポンプセル７１３を構成する第２多孔質電極７２５のうちの第２ポンプ用第１電極７４５の触媒作用によって、第２測定室７６１内の第２室内ガスＧＭ２中のＮＯｘが解離される。その解離により得られた酸素イオンが第２固体電解質層７４１を移動し、第２ポンプ用第１電極７４５と第２ポンプ用第２電極７４７との間に、特定ガス（ＮＯｘ）の濃度に応じた第２ポンプ電流Ｉｐ２が流れる。

第２ポンプセル７１３は、第２測定室７６１内の第２室内ガスＧＭ２中に存在する特定ガス成分（ＮＯｘ）を解離させて、第２測定室７６１から基準酸素室７１８に酸素を汲み出す。

Ｉｐ２検知回路５５は、第２ポンプ用第１電極７４５と第２ポンプ用第２電極７４７との間に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさを検知する。

ヒータ駆動回路５７は、マイクロプロセッサ６０により制御され、ヒータ部７８０のヒータ発熱パターン７７５への通電制御を行って、ヒータ部７８０を発熱させる。これにより、第１ポンプセル７１１の第１固体電解質層７３１、酸素濃度検知セル７１２、第３固体電解質層７５１、及び第２ポンプセル７１３の第２固体電解質層７４１が活性化温度（例えば７５０℃）まで加熱される。

第３実施形態においては、マイクロプロセッサ４０６内に、第１実施形態における感度判断部１０６に相当する機能部分が構成されている。従って、第１実施形態と同様にガス感度判断処理を実行することができる。

上述した各実施形態によれば、電圧調整部１０４（及び機能的に相当するマイクロプロセッサ４０６，６０、電気回路部５０（以下同じ））は、センサセル２４８及びモニタセル２４９に供給される残留酸素濃度が上昇するようにポンプセル電圧を目標電圧から変更させて検知用電圧とし、感度判断部１０６（及び機能的に相当するマイクロプロセッサ４０６，６０、電気回路部５０（以下同じ））は、当該上昇した残留酸素濃度に応じてセンサ電流検知部１０１（及び機能的に相当するセンサセル検出部４０３、電気回路部５０（以下同じ））及びモニタ電流検知部（及び機能的に相当するモニタセル検出部４０４、電気回路部５０（以下同じ））の少なくとも一方が検知した検知電流に基づいてガス感度を判断している。

上記各実施形態では、ポンプセル電圧を目標電圧から低下させて検知用電圧とするので、検知用電圧に応じた酸素がポンプセル２４６（及び第１ポンプセル７１３、第２ポンプセル７１３（以下同じ））側からモニタセル２４９及びセンサセル２４８（及び酸素濃度検知セル７１２（以下同じ））側に流れる。検知用電圧でポンプセル２４６に電圧印加した場合の残留酸素濃度は、目標電圧でポンプセル２４６に電圧印加した場合の残留酸素濃度よりも多くなる。モニタセル２４９及びセンサセル２４８が出力する電流は、この残留酸素濃度に応じた電流となるので、モニタセル２４９及びセンサセル２４８の一方が劣化してガス感度が低下していれば、劣化したセルの検知電流は劣化に応じて低下するので、そのセルの劣化を把握することができる。このように、排出ガス中の被測定ガス濃度を大きく変動させる必要なくガス感度を判断するこができる。

また上記各実施形態では、電圧調整部１０４は、検知電流をモニタリングしながら、当該モニタリングしている検知電流が測定可能電流となるように検知用電圧を設定している。出力電流である検知電流をモニタリングしながら検知用電圧を設定するので、検知電流が微弱なものであっても検知用電圧を設定することができる。

また上記各実施形態では、電圧調整部１０４は、ポンプセル電圧を目標電圧から所定の速度で低下させながら検知電流をモニタリングすることができる。ポンプセル電圧を所定の速度で低下させると、検知電流もそれに伴って変動するので、検知電流の変動把握が用意になる。

また上記各実施形態では、電圧調整部１０４は、検知用電圧を検知電流が測定可能電流の最大値に近接するように設定することができる。検知電流が測定可能電流の最大値に近接するように設定することで、検知電流を大きな電流値で取得することができ、検知電流の変動把握が容易になる。

また上記各実施形態では、検知用電圧は、第１検知用電圧と、第１検知用電圧よりも低い電圧の第２検知用電圧を含み、電圧調整部１０４は、ポンプセル電圧を第１検知用電圧及び第２検知用電圧それぞれに設定し、感度判断部１０６は、第１検知用電圧に対応する検知電流及び第２検知用電圧に対応する検知電流それぞれに基づいてガス感度を判断することができる。目標電圧よりも低い第１検知用電圧及び第２検知用電圧を用いることで、より安定領域の検知電流を取得することができる。

また上記各実施形態では、燃料制御部１０７は、ディーゼルエンジン２０に燃料を供給しないカットオフ状態とし、感度判断部１０６は、当該カットオフ状態のもとでセンサセル２４８及びモニタセル２４９の少なくとも一方のガス感度を判断することができる。ディーゼルエンジン２０をカットオフ状態とすることで、排出ガスの状態が安定し且つ排出ガスの成分が予測可能な状態で検知電流を取得することができる。

上記各実施形態においてモニタセル２４９の出力電流を検知することは必ずしも必須のものではない。従って、上記各実施形態においては、電圧調整部１０４は、センサセル２４８に供給される残留酸素濃度が上昇するようにポンプセル電圧を変更し、感度判断部１０６は、当該上昇した残留酸素濃度に応じてセンサ電流検知部１０１が検知した検知電流に基づいてガス感度を判断することができる。

上記各実施形態では、ポンプセル電圧を目標電圧から低下させて検知用電圧とするので、検知用電圧に応じた酸素がポンプセル２４６側からセンサセル２４８側に流れる。検知用電圧でポンプセル２４６に電圧印加した場合の残留酸素濃度は、目標電圧でポンプセル２４６に電圧印加した場合の残留酸素濃度よりも多くなる。センサセル２４８が出力する電流は、この残留酸素濃度に応じた電流となるので、センサセル２４８の一方が劣化してガス感度が低下していれば、劣化したセルの検知電流は劣化に応じて低下するので、そのセルの劣化を把握することができる。このように、排出ガス中の被測定ガス濃度を大きく変動させる必要なくガス感度を判断するこができる。

上記各実施形態では、電圧調整部１０４は、ポンプセル２４６に印加する電圧を、測定室２４２外に酸素を排出するための排出電圧（目標電圧）から更に低い検知用電圧に変更し、感度判断部１０６は、ポンプセル２４６に印加される電圧の変更に応じて発生する、センサ電流検知部１０１により検出される電流の変化に基づいてガス感度を判断することができる。測定室２４２外に酸素を排出するための排出電圧（目標電圧）から更に低い検知用電圧に変更することで、センサセル２４８側に酸素を供給することができるので、センサ電流検知部１０１が検出する電流は変化し、ガス感度を判断することができる。

上記各実施形態では、ポンプセル２４６に流れる電流を検知するポンプ電流検知部１０３を備え、検知用電圧は、ポンプ電流検知部１０３により検知された電流が、排出電圧をポンプセルに印加した時の電流値よりも低い電流値となる電圧であるようにすることができる。このように検知用電圧を、ポンプ電流検知部１０３により検知された電流が、排出電圧をポンプセルに印加した時の電流値よりも低い電流値となる電圧とすることで、より安定した検知電流を取得することができる。

上記各実施形態では、電圧調整部１０４は、ポンプセル２４６に印加する電圧を、測定室２４２外に酸素を排出するための排出電圧から更に低い検知用電圧に変更し、感度判断部１０６は、ポンプセル２４２に印加される電圧が変更されてから所定時間経過後に、センサ電流検知部１０１により検出される電流の変化に基づいてガス感度を判断することができる。このように、所定時間経過後の出力電流の傾向で、センサセル２４８のガス感度を把握するので、予め決められた時間でガス感度把握が可能になる。

上記各実施形態では、酸素が排出された排出ガスの残留酸素濃度を検知するためのモニタセル２４９を備えている場合に、感度判断部１０６によりガス感度を判断する前にモニタセル２４９による残留酸素濃度の検知を停止することができる。このように、モニタセル２４９による検知を停止することで、センサセル２４８におけるガス感度の検知精度を高めることができる。

上記第１実施形態及び第２実施形態では、ポンプセル２４６とセンサセル２４８とを、仕切りのない同一の空間（測定室２４２）に設けている。このように同一空間に設けることで、仕切りの必要が無く、コンパクトな構成とすることができる。

前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

２０：ディーゼルエンジン
２４：ＮＯｘセンサ
１０１：センサ電流検知部
１０２：モニタ電流検知部
１０３：ポンプ電流検知部
１０４：電圧調整部
１０６：感度判断部
１０７：エンジン制御部
２４２：測定室
２４６：ポンプセル
２４８：センサセル
２４９：モニタセル

Claims (11)

1. 測定室（２４２）に導入された内燃機関（２０）の排出ガスから前記測定室外に酸素を排出するためのポンプセル（２４６）と、酸素が排出された前記排出ガスの残留酸素濃度及び排出ガス中の特定のガス濃度を検知するためのセンサセル（２４８）と、酸素が排出された前記排出ガスの残留酸素濃度を検知するためのモニタセル（２４９）と、を有するガス濃度検出装置であって、
   前記センサセルが出力する電流を検知するセンサ電流検知部（１０１）と、
   前記モニタセルが出力する電流を検知するモニタ電流検知部（１０２）と、
   前記ポンプセルに印加されるポンプセル電圧を調整する電圧調整部（１０４）と、
   前記センサセルのガス感度を判断する感度判断部（１０６）と、を備え、
   前記電圧調整部は、前記センサセル及び前記モニタセルに供給される残留酸素濃度が上昇するように前記ポンプセル電圧を目標電圧から変更させて検知用電圧とし、
   前記感度判断部は、当該上昇した残留酸素濃度に応じて前記センサ電流検知部が検知した検知電流に基づいて前記ガス感度を判断し、
   前記ポンプセルと前記センサセルとは、仕切りのない同一の空間に設けられている、ことを特徴とするガス濃度検出装置。
2. 前記電圧調整部は、前記検知電流をモニタリングしながら、当該モニタリングしている検知電流が測定可能電流となるように前記検知用電圧を設定する、請求項１に記載のガス濃度検出装置。
3. 前記電圧調整部は、前記ポンプセル電圧を前記目標電圧から所定の速度で低下させながら前記検知電流をモニタリングする、請求項２に記載のガス濃度検出装置。
4. 前記電圧調整部は、前記検知用電圧を前記検知電流が前記測定可能電流の最大値に近接するように設定する、請求項２に記載のガス濃度検出装置。
5. 前記検知用電圧は、第１検知用電圧と、前記第１検知用電圧よりも低い電圧の第２検知用電圧を含み、
   前記電圧調整部は、前記ポンプセル電圧を前記第１検知用電圧及び前記第２検知用電圧それぞれに設定し、
   前記感度判断部は、前記第１検知用電圧に対応する前記検知電流及び前記第２検知用電圧に対応する前記検知電流それぞれに基づいてガス感度を判断する、請求項１に記載のガス濃度検出装置。
6. 前記内燃機関の燃料供給を制御するエンジン制御部（１０７）を備え、
   前記エンジン制御部は、前記内燃機関に燃料を供給しないカットオフ状態とし、
   前記感度判断部は、当該カットオフ状態のもとで前記センサセル及び前記モニタセルの少なくとも一方のガス感度を判断する、請求項１に記載のガス濃度検出装置。
7. 測定室（２４２）に導入された内燃機関（２０）の排出ガスから前記測定室外に酸素を排出するためのポンプセル（２４６）と、酸素が排出された前記排出ガスの残留酸素濃度及び排出ガス中のＮＯｘ濃度を検知するためのセンサセル（２４８）と、を有するガス濃度検出装置であって、
   前記センサセルが出力する電流を検知するセンサ電流検知部（１０１）と、
   前記ポンプセルに印加されるポンプセル電圧を調整する電圧調整部（１０４）と、
   前記センサセルのガス感度を判断する感度判断部（１０６）と、を備え、
   前記電圧調整部は、前記センサセルに供給される残留酸素濃度が上昇するように前記ポンプセル電圧を変更し、
   前記感度判断部は、当該上昇した残留酸素濃度に応じて前記センサ電流検知部が検知した検知電流に基づいて前記ガス感度を判断し、
   前記ポンプセルと前記センサセルとは、仕切りのない同一の空間に設けられている、ことを特徴とするガス濃度検出装置。
8. 前記電圧調整部は、前記ポンプセルに印加する電圧を、前記測定室外に酸素を排出するための排出電圧から更に低い検知用電圧に変更し、
   前記感度判断部は、前記ポンプセルに印加される電圧の変更に応じて発生する、前記センサ電流検知部により検出される電流の変化に基づいて前記ガス感度を判断する、ことを特徴とする請求項７に記載のガス濃度検出装置。
9. 前記ポンプセルに流れる電流を検知するポンプ電流検知部を備え、
   前記検知用電圧は、前記ポンプ電流検知部により検知された電流が、前記排出電圧を前記ポンプセルに印加した時の電流値よりも低い電流値となる電圧である、ことを特徴とする請求項８に記載のガス濃度検出装置。
10. 前記電圧調整部は、前記ポンプセルに印加する電圧を、前記測定室外に酸素を排出するための排出電圧から更に低い検知用電圧に変更し、
    前記感度判断部は、前記ポンプセルに印加される電圧が変更されてから所定時間経過後に、前記センサ電流検知部により検出される電流の変化に基づいて前記ガス感度を判断する、ことを特徴とする請求項７に記載のガス濃度検出装置。
11. 酸素が排出された前記排出ガスの残留酸素濃度を検知するためのモニタセル（２４９）を備え、
    前記感度判断部により前記ガス感度を判断する前に前記モニタセルによる残留酸素濃度の検知を停止する、ことを特徴とする請求項7から１０のいずれか１項に記載のガス濃度検出装置。

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