WO2016013229A1 - ガス濃度検出装置 - Google Patents

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WO2016013229A1
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竜三 加山
山下　幸宏
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株式会社デンソー
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Definitions

  • the present disclosure relates to a gas concentration detection device that detects the concentration of a specific gas component contained in exhaust gas of an internal combustion engine.
  • NOx sensors are known for detecting the concentration of NOx (nitrogen oxide) that is one of specific gas components in exhaust gas discharged from an internal combustion engine.
  • the NOx sensor is disposed, for example, on the downstream side of the NOx catalyst in an exhaust purification system using a selective reduction type NOx catalyst in a diesel engine.
  • the NOx concentration detected by the NOx sensor arranged in this way is used to control the amount of reducing agent added to the NOx catalyst.
  • Patent Document 1 As a NOx sensor, one having a first pump electrode in a first chamber and a second pump electrode and a NOx detection pump electrode in a second chamber is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the first pump electrode causes a decomposition reaction by applying a voltage between the electrodes, and discharges oxygen in the first chamber.
  • the second pump electrode discharges oxygen in the second chamber by applying a voltage between the electrodes.
  • the pump electrode for NOx detection reacts with NOx gas in gas by applying a voltage between electrodes, and outputs NOx concentration as a current signal.
  • the poisoning substance is derived from, for example, manganese or silicon which is an additive contained in the fuel oil.
  • the present disclosure has been made in view of such problems, and an object of the present disclosure is to provide a gas concentration detection device that can determine a decrease in gas sensitivity without the need to greatly change the concentration of a specific gas component as a gas to be measured. There is to do.
  • the gas concentration detection device includes a pump cell that discharges oxygen from the exhaust gas of the internal combustion engine introduced into the measurement chamber to the outside of the measurement chamber, the residual oxygen concentration of the exhaust gas from which oxygen is discharged, A sensor cell for detecting the measurement gas concentration, a monitor cell for detecting the residual oxygen concentration of the exhaust gas from which oxygen has been discharged, a sensor current detection unit for detecting the current output from the sensor cell, and a monitor current for detecting the current output by the monitor cell A detection unit; a voltage adjustment unit that adjusts a pump cell voltage applied to the pump cell; and a sensitivity determination unit that determines the gas sensitivity of at least one of the sensor cell and the monitor cell.
  • the voltage adjustment unit changes the pump cell voltage from the target voltage so as to increase the residual oxygen concentration supplied to the sensor cell and the monitor cell, thereby obtaining a detection voltage.
  • the sensitivity determination unit determines the gas sensitivity based on the detection current detected by at least one of the sensor current detection unit and the monitor current detection unit according to the increased residual oxygen concentration.
  • the pump cell voltage is reduced from the target voltage to be a detection voltage
  • oxygen corresponding to the detection voltage flows from the pump cell side to the monitor cell and sensor cell side.
  • the residual oxygen concentration when a voltage is applied to the pump cell with the detection voltage is higher than the residual oxygen concentration when a voltage is applied to the pump cell with the target voltage.
  • the current output from the monitor cell and sensor cell is a current corresponding to the residual oxygen concentration, if one of the monitor cell and sensor cell is deteriorated and the gas sensitivity is reduced, the detected current of the deteriorated cell is determined according to the deterioration. Since it decreases, the deterioration of the cell can be grasped. In this way, the gas sensitivity can be determined without having to greatly change the concentration of the gas to be measured in the exhaust gas.
  • a gas concentration detection device that can determine a decrease in gas sensitivity without having to greatly change the gas concentration to be measured.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an engine exhaust system in which the ECU according to the first embodiment of the present disclosure is used.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the NOx sensor and the control configuration of the ECU shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a III-III cross section of FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the gas sensitivity determination process of the NOx sensor shown in FIGS.
  • FIG. 5 is a graph showing the gas sensitivity determination process shown in FIG.
  • FIG. 6 is a graph showing the gas sensitivity determination process shown in FIG. FIG.
  • FIG. 7 is a graph showing the gas sensitivity determination process shown in FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing the gas sensitivity determination process shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an engine exhaust system in which the ECU and the SCU according to the second embodiment of the present disclosure are used.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the configuration of the NOx sensor shown in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing a control configuration of the SCU shown in FIG.
  • FIG. 12 is a configuration diagram schematically illustrating a third embodiment of the present disclosure.
  • the ECU 10 is a device that controls a diesel engine 20 and an engine exhaust system ES1 connected thereto.
  • the ECU 10 has a function of controlling the behavior of the diesel engine 20.
  • the ECU 10 adjusts the opening of the fuel injection valve based on the accelerator opening and the engine speed.
  • the engine exhaust system ES1 is provided with a diesel oxidation catalytic converter 22 and an SCR (Selective Catalytic Reduction) catalytic converter 28 in order from the diesel engine 20 side.
  • the diesel oxidation catalyst converter 22 includes a diesel oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 221 and a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) 222.
  • DOC Diesel Oxidation Catalyst
  • DPF Diesel Particulate Filter
  • the diesel oxidation catalytic converter 22 purifies harmful substances contained in exhaust gas by oxidation or reduction, and is a device that collects particulate matter (PM) having carbon in particular.
  • PM particulate matter
  • the diesel oxidation catalyst 221 is mainly composed of a ceramic carrier, an oxide mixture containing aluminum oxide, cerium dioxide and zirconium dioxide as components, and a noble metal catalyst such as platinum, palladium and rhodium.
  • the diesel oxidation catalyst 221 oxidizes and purifies hydrocarbons, carbon monoxide, nitrogen oxides and the like contained in the exhaust gas.
  • the diesel oxidation catalyst 221 increases the exhaust gas temperature by heat generated during the catalytic reaction.
  • the diesel particulate filter 222 is formed of a honeycomb structure in which a platinum group catalyst such as platinum or palladium is supported on a porous ceramic.
  • the diesel particulate filter 222 deposits particulate matter contained in the exhaust gas on the partition walls of the honeycomb structure.
  • the deposited particulate matter is oxidized and purified by combustion. For this combustion, a temperature increase in the diesel oxidation catalyst 221 and a decrease in the combustion temperature of the particulate matter due to the additive are used.
  • the SCR catalytic converter 28 is a device that reduces NOx to nitrogen and water as a post-treatment device for the diesel oxidation catalytic converter 22, and includes an SCR 281 that is a selective reduction type catalyst.
  • the SCR 281 can be exemplified by a catalyst in which a noble metal such as Pt is supported on the surface of a substrate such as zeolite or alumina.
  • the SCR 281 reduces and purifies NOx when the catalyst temperature is in the activation temperature range and urea as a reducing agent is added.
  • a urea addition injector 26 is provided upstream of the SCR catalytic converter 28.
  • the NOx sensor 24 is disposed between the diesel oxidation catalytic converter 22 and the urea addition injector 26, and the NOx sensor 30 is disposed downstream of the SCR catalytic converter 28, respectively.
  • the amount of urea added from the urea addition injector 26 to the SCR catalytic converter 28 is determined based on the NOx concentration detected by the NOx sensor 24 and the NOx concentration detected by the NOx sensor 30. More specifically, the amount of urea to be added is determined based on the NOx concentration detected from the exhaust gas before passing through the SCR catalytic converter 28 in the NOx sensor 24. Further, feedback is made so that the NOx concentration detected from the exhaust gas after passing through the SCR catalytic converter 28 in the NOx sensor 30 is as small as possible, and the amount of urea to be added is corrected.
  • the amount of urea determined in this way is added from the urea addition injector 26 to the SCR 281 so that NOx in the exhaust gas is appropriately reduced in the SCR 281.
  • hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides contained in the exhaust gas pass through the NOx sensor 24 and the NOx sensor 30, and are then discharged to the outside from the tail pipe (not shown).
  • the ECU 10 functions as a control unit that controls the diesel engine 20 and peripheral devices.
  • the ECU 10 includes a CPU, a RAM, a ROM, an input / output port, and a storage device.
  • the description of the present embodiment will focus on the function as a deterioration determination device that determines the deterioration of the NOx sensors 24 and 30. Since the NOx sensor 24 and the NOx sensor 30 have the same configuration, the configuration of the NOx sensor 24 will be described as an example, and the configuration of the ECU 10 will also be described.
  • the gas concentration detection device includes a NOx sensor 24 and the ECU 10.
  • the NOx sensor 24 includes a first main body 241a, a second main body 241b, a solid electrolyte body 244, a diffusion resistor 245, pump electrodes 246a and 246b, a heater. 247, sensor electrodes 248a and 248b, and monitor electrodes 249a and 249b.
  • the solid electrolyte body 244 is a plate-like member and is made of an oxygen ion conductive solid electrolyte material such as zirconia oxide.
  • the first main body portion 241a and the second main body portion 241b are disposed with the solid electrolyte body 244 interposed therebetween.
  • the first main body 241 a is formed with a recess provided so as to recede from the solid electrolyte body 244 side, and the recess functions as the measurement chamber 242.
  • One side of the measurement chamber 242 is open, and a diffusion resistor 245 is disposed on the open side.
  • the diffusion resistor 245 is made of a porous material or a material in which pores are formed. Due to the action of the diffusion resistor 245, the speed of the exhaust gas drawn into the measurement chamber 242 is regulated.
  • the second main body 241b is also formed with a recess provided so as to recede from the solid electrolyte body 244 side, and the recess functions as an atmospheric chamber 243.
  • One side of the atmospheric chamber 243 is open. The gas drawn into the atmospheric chamber 243 from the solid electrolyte body 244 side is released to the atmosphere.
  • a pump electrode 246a on the cathode side is provided on the diffusion resistor 245 side, which is a surface facing the measurement chamber 242 side of the solid electrolyte body 244.
  • a pump electrode 246b on the anode side is provided at a position corresponding to the pump electrode 246a on the surface facing the atmospheric chamber 243 of the solid electrolyte body 244.
  • a pump cell 246 is configured by the pump electrode 246a, the pump electrode 246b, and the solid electrolyte body 244 sandwiched between them.
  • oxygen contained in the exhaust gas in the measurement chamber 242 comes into contact with the pump electrode 246a on the cathode side and becomes oxygen ions.
  • the oxygen ions flow in the solid electrolyte body 244 toward the pump electrode 246b on the anode side, release electric charges at the pump electrode 246b to become oxygen, and are discharged from the atmosphere chamber 243 to the atmosphere.
  • a monitor electrode 249a on the cathode side is provided on the surface facing the measurement chamber 242 side of the solid electrolyte body 244 and on the opposite side of the diffusion resistor 245 with the pump electrode 246a interposed therebetween (on the downstream side of the pump electrode 246a). It has been.
  • a monitor electrode 249b on the anode side is provided at a position facing the atmospheric chamber 243 of the solid electrolyte body 244 and corresponding to the monitor electrode 249a.
  • a monitor cell 249 is configured by the monitor electrode 249a, the monitor electrode 249b, and the solid electrolyte body 244 sandwiched therebetween.
  • the monitor cell 249 detects the oxygen concentration remaining in the exhaust gas from which oxygen has been exhausted by the pump cell 246.
  • the voltage Vm is applied to the monitor electrodes 249a and 249b, residual oxygen contained in the exhaust gas from which oxygen has been exhausted by the pump cell 246 comes into contact with the monitor electrode 249a on the cathode side and becomes oxygen ions.
  • the oxygen ions flow in the solid electrolyte body 244 toward the monitor electrode 249b on the anode side, release electric charges at the monitor electrode 249b, become oxygen, and are discharged from the atmosphere chamber 243 to the atmosphere.
  • the electric charge at this time is detected as the current Im by the monitor current detector 102, and the residual oxygen concentration in the exhaust gas can be calculated based on the current Im.
  • a sensor electrode 248a on the cathode side is provided on the opposite side of the diffusion resistor 245 across the pump electrode 246a on the surface facing the measurement chamber 242 side of the solid electrolyte body 244.
  • a sensor electrode 248b on the anode side is provided at a position corresponding to the sensor electrode 248a on the surface facing the atmospheric chamber 243 of the solid electrolyte body 244.
  • a sensor cell 248 is constituted by the sensor electrode 248a, the sensor electrode 248b, and the solid electrolyte body 244 sandwiched therebetween.
  • the sensor electrode 248a has a Pt—Rh alloy (platinum-rhodium alloy) and has a strong reducing property with respect to NOx. NOx in contact with the sensor electrode 248a is reduced and decomposed into N 2 and O 2 .
  • the decomposed O 2 receives electric charges from the sensor electrode 248a on the cathode side and becomes oxygen ions.
  • This oxygen ion flows in the solid electrolyte body 244 toward the sensor electrode 248b on the anode side, releases electric charges at the sensor electrode 248b, becomes oxygen, and is discharged from the atmosphere chamber 243 to the atmosphere.
  • the electric charge at this time is detected as the current Is by the sensor current detection unit 101, and the concentration of NOx and the residual oxygen concentration in the exhaust gas can be calculated based on the current Is.
  • the ECU 10 is partially or entirely configured by an analog circuit or a digital processor equipped with a memory.
  • the ECU 10 in order to fulfill the function of outputting a control signal based on the received electrical signal, the ECU 10 includes a functional control block.
  • FIG. 2 shows the ECU 10 as such a functional control block diagram.
  • the software module incorporated in the analog circuit or digital processor constituting the ECU 10 does not necessarily need to be divided into the control blocks shown in FIG. 2, and may be configured to function as a plurality of control blocks. Of course, it may be further subdivided. If the ECU 10 is configured to execute the processing flow, the actual configuration inside the ECU 10 can be changed as appropriate by those skilled in the art.
  • the ECU 10 includes a sensor current detection unit 101, a monitor current detection unit 102, a pump current detection unit 103, a voltage adjustment unit 104, a NOx concentration calculation unit 105, a sensitivity determination unit 106, and an engine control unit 107. I have.
  • the sensor current detection unit 101 is a part that detects the current Is output from the sensor cell 248.
  • the sensor current detection unit 101 outputs a signal indicating the detected current Is to the NOx concentration calculation unit 105 and the sensitivity determination unit 106.
  • the monitor current detection unit 102 is a part that detects the current Im output from the monitor cell 249.
  • the monitor current detection unit 102 outputs a signal indicating the detected current Im to the NOx concentration calculation unit 105 and the sensitivity determination unit 106.
  • the pump current detection unit 103 is a part that detects the current Ip output from the pump cell 246.
  • the pump current detection unit outputs a signal indicating the detected current Ip to the NOx concentration calculation unit 105 and the sensitivity determination unit 106.
  • the voltage adjustment unit 104 is a part that adjusts the voltage applied to the pump cell 246.
  • the voltage adjustment unit 104 applies a target voltage corresponding to the operation state of the diesel engine 20 to the pump cell 246 during the normal operation in which the deterioration is not determined.
  • the voltage adjustment unit 104 applies a detection voltage lower than the target voltage to the pump cell 246 when determining deterioration.
  • the NOx concentration calculation unit 105 is a part that calculates the NOx concentration in the exhaust gas based on the current Is detected by the sensor current detection unit 101 and the current Im detected by the monitor current detection unit 102.
  • the NOx concentration calculation unit 105 subtracts the output current Im of the monitor cell 249 from the output current Is of the sensor cell 248, thereby excluding the current value due to the residual oxygen concentration in the exhaust gas detected by the sensor cell 248, and the NOx concentration in the exhaust gas. Is calculated.
  • the NOx concentration calculation unit 105 outputs a signal indicating the calculated NOx concentration to the engine control unit 107.
  • the sensitivity determination unit 106 is a part that determines the gas sensitivity of at least one of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 based on at least one of the current Is detected by the sensor current detection unit 101 and the current Im detected by the monitor current detection unit 102. is there.
  • the gas sensitivity is the ratio of the detected amount to the actual amount of NOx and oxygen that reaches the sensor cell 248 and the monitor cell 249. Therefore, if the gas sensitivity when the sensor cell 248 and the monitor cell 249 are not deteriorated at all is “1”, the gas sensitivity is “0.8 when the detected amount is 8 although the actual amount of NOx and oxygen is 10.
  • the sensitivity determination unit 106 determines the deterioration of the sensor cell 248 and the monitor cell 249.
  • the sensitivity determination unit 106 outputs a signal indicating the determined gas sensitivity to the engine control unit 107.
  • the engine control unit 107 is a part that controls the diesel engine 20 and the urea addition injector 26 based on signals output from the NOx sensors 24 and 30 and other sensors and a program stored in advance.
  • the engine control unit 107 corrects the control of the diesel engine 20 based on the signal indicating the gas sensitivity output from the sensitivity determination unit 106 and also performs an operation of displaying the gas sensitivity on a monitor or the like.
  • the sensitivity determination unit 106 determines whether or not to execute the gas sensitivity determination process (step S501). The sensitivity determination unit 106 determines that the gas sensitivity determination process is performed if the state of the exhaust gas taken into the NOx sensor 24 is stable and the state of the exhaust gas is predictable, and the exhaust gas taken into the NOx sensor 24. Unless the gas state is stable and the exhaust gas components are predictable, it is determined that the gas sensitivity determination processing is not performed.
  • the state where the state of the exhaust gas is stable and the component of the exhaust gas can be predicted includes, for example, a case where the diesel engine 20 is in a fuel cut state. Since the fuel is not injected in the diesel engine 20, the air taken into the diesel engine 20 is taken into the NOx sensor 24 as it is (which may contain a small amount of impurities). Thus, if most of the exhaust gas components taken into the NOx sensor 24 are air, the theoretical value of the voltage Vp applied to the pump cell 246 and the current corresponding thereto is determined. Since the current Ip output from the pump cell 246 can be measured, the deterioration state of the pump cell 246 can be grasped from the deviation from the theoretical value.
  • the sensitivity determination unit 106 proceeds to the process of step S502, and if it is determined not to perform the gas sensitivity determination process, the process ends.
  • the sensitivity determination unit 106 determines to execute the gas sensitivity determination process, the sensitivity determination unit 106 acquires a signal indicating the output current Ip of the pump cell 246 detected by the pump current detection unit 103 (step S502). Since the output of the signal indicating the current Ip from the pump current detection unit 103 to the sensitivity determination unit 106 continues until the process of step S506, the sensitivity determination unit 106 can continue monitoring the current Ip.
  • the sensitivity determination unit 106 acquires a signal indicating the output current Is of the sensor cell 248 detected by the sensor current detection unit 101. Further, the sensitivity determination unit 106 acquires a signal indicating the output current Im of the monitor cell 249 detected by the monitor current detection unit 102. The sensitivity determination unit 106 acquires the output currents Im and Is of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 that are subsequent cells (step S503). Since the output of signals indicating the current Is and current Im from the sensor current detection unit 101 and the monitor current detection unit 102 to the sensitivity determination unit 106 continues until the process of step S507, the sensitivity determination unit 106 determines whether the current Is and the current Im Monitoring can be continued.
  • the sensitivity determination unit 106 outputs an instruction signal for lowering the applied voltage Vp of the pump cell 246 to the voltage adjustment unit 104.
  • the voltage adjustment unit 104 reduces the applied voltage Vp of the pump cell 246 (step S504).
  • the applied voltage Vp of the pump cell 246 is preferably lowered step by step by a predetermined width, and is preferably lowered to a constant floor at a constant speed or a predetermined rate of change.
  • FIG. 5 shows the relationship between the applied voltage Vp of the pump cell 246, the output current Ip of the pump cell 246, the output current Is of the sensor cell, and the output current Im of the monitor cell.
  • the applied voltage Vp to the pump cell 246 is taken on the horizontal axis, and the output current of each cell is taken on the vertical axis.
  • the target voltage of the pump cell 246 during normal operation is Vp1.
  • the target voltage Vp1 is a value specified by the operating condition of the diesel engine 20, and is set so that the amount of exhaust gas drawn into the measurement chamber 242 is appropriate.
  • the output current Ip of the pump cell 246 is constant for a while and then gradually decreases. Therefore, the change in the voltage Vp and the output current Ip are in a proportional relationship, and the slope is stabilized.
  • the output current value with respect to the amount of oxygen reaching the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is stable, and thus the region is suitable for determining the gas sensitivity of the sensor cell 248 and the monitor cell 249.
  • the sensitivity determination unit 106 determines whether or not the output current Is of the sensor cell 248 and the output current Im of the monitor cell are close to the detection upper limit value Ith (step S505).
  • the sensitivity determination unit 106 sets the applied voltage Vp of the pump cell 246 as the detection voltage Vp2 so that the detected values of the output currents Im and Is are close to the detection upper limit value Ith. If the output current Is and the output current Im are close to the detection upper limit value Ith, the sensitivity determination unit 106 sets the detection voltage Vp2 and proceeds to the process of step S506, where the output current Is and the output current Im are close to the detection upper limit value Ith. If not, the process in step S504 is continued.
  • the present embodiment it is a region suitable for monitoring the values of the output current Is of the sensor cell 248 and the output current Im of the monitor cell in this way and determining the gas sensitivity of the sensor cell 248 and the monitor cell 249.
  • the applied voltage of the pump cell 246 is adjusted based on whether or not.
  • the current detection range of the pump cell 246 is in the milliampere order, whereas the current detection ranges of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 as the subsequent cells are in the nanoampere order. Due to such a large difference in the current detection range, the output current of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 may change greatly only by slightly changing the applied voltage of the pump cell 246. Therefore, the applied voltage of the pump cell 246 is adjusted while directly monitoring the output currents of the sensor cell 248 and the monitor cell 249, so that the applied voltage of the pump cell 246 can be set more accurately.
  • step S504 when the target voltage Vp1 at the normal time is lowered step by step by a predetermined width, it is also preferable to fix for a certain period of time in a state of setting one reduction width. It is fixed at a predetermined voltage for a predetermined time, changes in the output currents Ip, Im, Is at that time are detected, and noise elements are removed by taking respective average values, thereby enabling accurate output current detection.
  • the detection voltage Vp2 is not limited to using only a single voltage value, and a plurality of detection voltages Vp2 are set such as a first detection voltage and a second detection voltage lower than the first detection voltage. You may do it. That is, by measuring a plurality of points at which the slopes of the output currents Ip, Im, Is are accurately appearing and setting the plurality of points as detection voltages, a more accurate output current can be detected.
  • the sensitivity determination unit 106 calculates a change width X of the output current Ip of the pump cell 246 (step S506).
  • the sensitivity determination unit 106 calculates a value (Y / X) obtained by dividing the change width Y by the change width X (step S508).
  • the sensitivity determination unit 106 determines whether or not a value (Y / X) obtained by dividing the change width Y by the change width X is within a predetermined range (step S509).
  • the fact that Y / X is within a predetermined range means that the sensor cell 248 and the monitor cell 249 are reacting according to the residual oxygen amount excluding the oxygen amount removed by the pump cell 246, and the sensor cell 248 and The deterioration of the monitor cell 249 is within an allowable range.
  • the sensor cell 248 and the monitor cell 249 do not react according to the residual oxygen amount excluding the oxygen amount removed by the pump cell 246, and the sensor cell 248 and the monitor cell.
  • the deterioration of H.249 is out of the allowable range.
  • the voltage adjustment unit 104 sets the voltage applied to the pump cell 246 to the normal target voltage Vp1, and ends the gas sensitivity determination process of the NOx sensor 24 (step S510).
  • step S511 if Y / X is not within the predetermined range, the sensitivity of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is not normal, and it is determined that the deterioration of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is out of the allowable range (step S511).
  • the deterioration of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 deviates from the allowable range, it is preferable to change the determination contents depending on whether the deterioration degree (deviation degree from the allowable range) is mild or severe.
  • the sensitivity determination unit 106 outputs information indicating the current values output from the sensor cell 248 and the monitor cell 249 and information indicating the degree of deterioration and the correction rate to the engine control unit 107 (step S512).
  • the engine control unit 107 executes control of the diesel engine 20 and injection control of the urea addition injector 26 based on these pieces of information output from the sensitivity determination unit 106.
  • the sensitivity determination unit 106 outputs information indicating the current value output from the sensor cell 248 and the monitor cell 249 and information indicating that the degree of deterioration and replacement should be promoted to the engine control unit 107 (step S512).
  • the engine control unit 107 executes control of the diesel engine 20 and injection control of the urea addition injector 26 based on the information output from the sensitivity determination unit 106, and also notifies that a predetermined lamp is lit or a buzzer sounds. We report by part.
  • the sensitivity determination unit 106 outputs an instruction signal to the voltage adjustment unit 104 so that the voltage applied to the pump cell 246 is set to the normal target voltage Vp1.
  • the voltage adjustment unit 104 returns the voltage applied to the pump cell 246 to the normal target voltage Vp1, and ends the gas sensitivity determination process of the NOx sensor 24 (step S510).
  • the output ratio (Y / X) is calculated. If this Y / X is within a predetermined range, the sensitivity determination unit 106 determines that the sensitivity of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is normal and the deterioration of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is within an allowable range.
  • the gas sensitivity determination processing of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is not limited to this, and various methods can be used.
  • the voltage Vps lowered from the normal target voltage Vp1 is set as the applied voltage at the time when the output currents Is and Im are assumed to rise, and the detection voltage Vp2 is further reduced from the voltage Vps. Applied voltage.
  • the voltages Vps and Vp2 are set in this way, more stable sensitivity determination can be performed.
  • FIG. 6 is a time chart showing the current output from the pump cell 246 and the current output from the sensor cell 248 and the monitor cell 249 with respect to the applied voltage to the pump cell 246.
  • FIG. 6A shows the voltage applied to the pump cell 246 over time.
  • FIG. 6B shows the output current of the pump cell 246 over time.
  • FIG. 6C shows the output currents of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 over time.
  • the applied voltage to the pump cell 246 is gradually lowered from the time t1 after maintaining the normal target voltage Vp1. Since the decrease in the output current of the pump cell 246 occurs with a delay from the decrease in the applied voltage, the output current of the pump cell 246 starts to decrease at the time t2 after the time t1. The output current of the pump cell 246 gradually decreases from time t2 to time t5.
  • the amount of oxygen supplied to the sensor cell 248 and the monitor cell 249 increases in accordance with the decrease in the output current. If the decrease amount of the output current of the pump cell 246 is small, the increase amount of oxygen supplied to the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is also small. Therefore, the decrease amount of the output current of the pump cell 246 does not exceed a certain amount. Output current does not rise.
  • the voltage Vps can be the voltage Vpsa at which the output current of the pump cell 246 begins to drop, and the detection voltage Vp2 can be the voltage at time t4 after the timing at which the sensor cell 248 and the monitor cell 249 start to react.
  • the output ratio Y / X at a timing closer to the timing at which the sensor cell 248 and the monitor cell 249 start to react can be obtained as compared with the case where the target voltage Vp1 at the normal time is used.
  • the voltage Vps can be a voltage Vpsb at which the output currents of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 start rising, and the detection voltage Vp2 can be a voltage at time t4 after the timing at which the sensor cell 248 and the monitor cell 249 start to react.
  • the voltage Vpsb is used to obtain the output ratio Y / X at a timing closer to the timing when the sensor cell 248 and the monitor cell 249 start to react. Obtainable.
  • the output currents of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 are weak currents, the detection accuracy is good, and the detection accuracy increases when the output current rises. Since the output current of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is a weak current, the output current of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is rate-determined when determining the current in the determination of the output ratio Y / X. As described above, due to the structure of the NOx sensor 24, the output current of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 rises after the output current of the pump cell 246 decreases and the supply amount of oxygen to the sensor cell 248 and the monitor cell 249 increases. Considering these comprehensively, it can be said that it is a more preferable method to set the voltage Vps to the voltage Vpsb at which the output currents of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 start rising.
  • FIG. 7 shows the relationship between the output current of the pump cell 246 and the output ratio Y / X.
  • the output ratio Y / X enters an unstable region.
  • the detection voltage Vp2 applied to the pump cell 246 is determined within a range not to be lowered. Therefore, as shown in FIG.
  • the detection voltage Vp2 applied to the pump cell 246 is determined in a region where the pump cell output current difference (Ip1-Ip2) can be set large (output ratio stable region). It is desirable to determine within a range lower than a predetermined value.
  • Another method for the sensitivity determination unit 106 to determine the deterioration of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is to determine the absolute value of the current when the voltage applied to the pump cell 246 is lowered. Determination is made based on the output current Is2 of the sensor cell 248 and the output current Im2 of the monitor cell 249 when the voltage applied to the pump cell 246 is lowered and the output current of the pump cell 246 is lowered. If the output currents Is2 and Im2 are within a predetermined range, it can be determined that the sensitivity of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is normal and the deterioration of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is within an allowable range.
  • Another method for the sensitivity judgment unit 106 to judge the deterioration of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is to judge based on the response speed when the voltage applied to the pump cell 246 is lowered. The determination is made based on the output current Is2 of the sensor cell 248 and the output current Im2 of the monitor cell 249 after a predetermined time has elapsed when the voltage applied to the pump cell 246 is lowered and the output current of the pump cell 246 is lowered.
  • the output currents Is2 and Im2 are within a predetermined range after the lapse of a predetermined time, it can be determined that the sensitivity of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is normal and the deterioration of the sensor cell 248 and the monitor cell 249 is within an allowable range. .
  • FIG. 8 shows the relationship between the voltage applied to the pump cell 246 and the output current of the sensor cell 248 in time series.
  • 8A shows the voltage applied to the pump cell 246, and
  • FIG. 8B shows the output current of the sensor cell 248.
  • FIG. 8 shows the sensor cell 248, the same applies to the monitor cell 249.
  • the output current of the pump cell 246 is decreased, and the amount of oxygen supplied to the sensor cell 248 is increased. With this increase in the amount of oxygen, the output current of the sensor cell 248 increases from Is1 to Is2. When the sensor cell 248 deteriorates, the increase rate of the output current decreases. Therefore, when comparing the output current after the elapse of the predetermined time t, the output current Is2d at the time of deterioration is lower than the output current Is2 at the normal time.
  • a voltage is applied to the pump cell 246, the sensor cell 248, and the monitor cell 249. By applying this voltage, a current flows through the pump cell 246, the sensor cell 248, and the monitor cell 249 without any inflow of exhaust gas, and the current changes depending on the temperature. For this reason, it is preferable to make a determination based on the differential output current ⁇ Isd in order to eliminate the influence of the temperature difference.
  • a case where the diesel engine 20 is in a fuel cut state is given as an example in which the state of the exhaust gas is stable and the components of the exhaust gas can be predicted.
  • the state in which the state of the exhaust gas is stable and the component of the exhaust gas can be predicted is not limited to the case of the fuel cut state.
  • IG-OFF can be detected, and gas sensitivity determination processing can be performed at that timing.
  • the exhaust gas flow is eliminated, so that the exhaust gas environment is stabilized and the detection accuracy is improved.
  • the soak timer has reached a preset time
  • the gas sensitivity determination process can be performed at that timing. Also in this case, the exhaust gas environment is stabilized and the detection accuracy is improved.
  • the detection sensitivity can be further improved by executing the gas sensitivity determination process a plurality of times and using each average value or eliminating an extreme numerical value.
  • the result of the gas sensitivity determination process executed by the various methods described above can be used in various scenes.
  • One use mode is that the value measured at the time of a new product and the value measured by the above various methods (ratio of output current of sensor cell 248 and output current of monitor cell 249, output ratio Y / X, current absolute value, sensor response)
  • the degree of abnormality or deterioration of the NOx sensor 24 is determined based on the deviation from the speed. It can also be used to correct the output of the NOx sensor 24 by the same deviation comparison. Further, when the deviation is too large, it can be determined that the wire is disconnected or the electrode is peeled off.
  • the sensor current detection unit, the monitor current detection unit, the pump current detection unit, the voltage adjustment unit, the NOx concentration calculation unit, and the sensitivity determination unit are configured to be provided in the ECU 10. It may be configured as a separate circuit.
  • the engine exhaust system ES2 is provided with an ECU (Engine Control Unit) 10A and an SCU (Sensor Control Unit) 40.
  • the ECU 10A is a device that controls the diesel engine 20 and the engine exhaust system ES2 connected thereto.
  • the ECU 10 ⁇ / b> A has a function of controlling the behavior of the diesel engine 20.
  • the ECU 10A adjusts the opening of the fuel injection valve based on the accelerator opening and the engine speed. Since the components other than the ECU 10A, the SCU 40, and the NOx sensor 24A are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the current output from the NOx sensor 24A and the NOx sensor 30 is detected by the SCU 40.
  • the SCU 40 detects the amount of gas and performs a gas sensitivity determination process, and transmits necessary data to the ECU 10A.
  • the ECU 10 ⁇ / b> A and the SCU 40 are connected to a CAN (Controller Area Network) bus 5 and perform information communication via the CAN bus 5.
  • CAN Controller Area Network
  • the SCU 40 includes a CPU, a RAM, a ROM, an input / output port, and a storage device. Since the NOx sensor 24A and the NOx sensor 30 have the same configuration, the configuration of the NOx sensor 24A will be described as an example, and the configuration of the SCU 40 will also be described.
  • the NOx sensor 24A includes a first main body 241a, a second main body 241b, a solid electrolyte body 244, a diffusion resistor 245, a pump cell 246, a heater 247, and a sensor cell 248.
  • the monitor cell 249 and the common cell 250 are provided.
  • the solid electrolyte body 244 is a plate-like member and is made of an oxygen ion conductive solid electrolyte material such as zirconia oxide.
  • the first main body portion 241a and the second main body portion 241b are disposed with the solid electrolyte body 244 interposed therebetween.
  • the first main body 241 a is formed with a recess provided so as to recede from the solid electrolyte body 244 side, and the recess functions as the measurement chamber 242.
  • One side of the measurement chamber 242 is open, and a diffusion resistor 245 is disposed on the open side.
  • the diffusion resistor 245 is made of a porous material or a material in which pores are formed. Due to the action of the diffusion resistor 245, the speed of the exhaust gas drawn into the measurement chamber 242 is regulated.
  • the second main body 241b is also formed with a recess provided so as to recede from the solid electrolyte body 244 side, and the recess functions as an atmospheric chamber 243.
  • One side of the atmospheric chamber 243 is open. The gas drawn into the atmospheric chamber 243 from the solid electrolyte body 244 side is released to the atmosphere.
  • a pump cell 246 on the cathode side is provided on the diffusion resistor 245 side, which is the surface facing the measurement chamber 242 side of the solid electrolyte body 244.
  • a common cell 250 on the anode side is provided at a position corresponding to the pump cell 246 on the surface facing the atmospheric chamber 243 of the solid electrolyte body 244.
  • the common cell 250 is provided so as to cover an area corresponding to the sensor cell 248 and the monitor cell 249.
  • oxygen contained in the exhaust gas in the measurement chamber 242 comes into contact with the pump cell 246 on the cathode side and becomes oxygen ions.
  • the oxygen ions flow in the solid electrolyte body 244 toward the common cell 250 on the anode side, release electric charges in the common cell 250 to become oxygen, and are discharged from the atmospheric chamber 243 to the atmosphere.
  • the higher the voltage applied between the pump cell 246 and the common cell 250 the greater the amount of oxygen discharged from the exhaust gas by the pump cell 246. Conversely, the lower the voltage applied between the pump cell 246 and the common cell 250, the smaller the amount of oxygen discharged from the exhaust gas by the pump cell 246. Therefore, by increasing or decreasing the voltage applied between the pump cell 246 and the common cell 250, the amount of residual oxygen in the exhaust gas flowing through the sensor cell 248 and the monitor cell 249 at the subsequent stage can be increased or decreased.
  • a monitor cell 249 on the cathode side is provided on the surface facing the measurement chamber 242 side of the solid electrolyte body 244 and on the side opposite to the diffusion resistor 245 with respect to the pump cell 246 (the rear side of the pump cell 246).
  • a common cell 250 on the anode side is provided at a position corresponding to the monitor cell 249 on the surface facing the atmospheric chamber 243 of the solid electrolyte body 244.
  • the monitor cell 249 detects the oxygen concentration remaining in the exhaust gas from which oxygen has been exhausted by the pump cell 246.
  • a voltage is applied between the monitor cell 249 and the common cell 250, residual oxygen contained in the exhaust gas from which oxygen has been exhausted by the pump cell 246 comes into contact with the monitor cell 249 on the cathode side and becomes oxygen ions.
  • the oxygen ions flow in the solid electrolyte body 244 toward the common cell 250 on the anode side, release electric charges in the common cell 250 to become oxygen, and are discharged from the atmospheric chamber 243 to the atmosphere.
  • the charge at this time is detected as a current Im by the monitor cell detection unit 404, and the residual oxygen concentration in the exhaust gas can be calculated based on the current Im.
  • a sensor cell 248 on the cathode side is provided on the surface facing the measurement chamber 242 side of the solid electrolyte body 244 and on the opposite side of the diffusion resistor 245 across the pump cell 246.
  • a common cell on the anode side is provided at a position corresponding to the sensor cell 248 on the surface facing the atmospheric chamber 243 of the solid electrolyte body 244.
  • the sensor cell 248 includes a Pt—Rh alloy (platinum-rhodium alloy), and has a strong reducing property with respect to NOx. NOx that has contacted the sensor cell 248 is reduced and decomposed into N 2 and O 2 .
  • the decomposed O 2 receives electric charges from the sensor cell 248 on the cathode side and becomes oxygen ions.
  • the oxygen ions flow in the solid electrolyte body 244 toward the common cell 250 on the anode side, release electric charges in the common cell 250 to become oxygen, and are discharged from the atmospheric chamber 243 to the atmosphere.
  • the charge at this time is detected as the current Is by the sensor cell detection unit 403, and the concentration of NOx and the residual oxygen concentration in the exhaust gas can be calculated based on the current Is.
  • the SCU 40 is partially or entirely configured by an analog circuit or a digital processor having a memory.
  • a functional control block is configured in the SCU 40 in order to perform a function of outputting a control signal based on the received electrical signal.
  • FIG. 11 shows the SCU 40 as such a functional control block diagram.
  • the SCU 40 includes a heater control unit 401, a pump cell detection unit 402, a sensor cell detection unit 403, a monitor cell detection unit 404, a common cell detection unit 405, a microprocessor 406, a power supply circuit 407, a CAN communication unit 408, It has.
  • the heater control unit 401 is a part that controls the voltage applied to the heater 247 and controls the amount of heat generated by the heater 247.
  • the pump cell detection unit 402 is a part that detects the current Ip and the voltage Vp output from the pump cell 246.
  • the pump cell detection unit 402 outputs a signal indicating the detected current Ip and voltage Vp to the microprocessor 406.
  • the sensor cell detection unit 403 is a part that detects the current Is output from the sensor cell 248.
  • the sensor cell detection unit 403 outputs a signal indicating the detected current Is to the microprocessor 406.
  • the monitor cell detection unit 404 is a part that detects the current Im output from the monitor cell 249.
  • the monitor cell detection unit 404 outputs a signal indicating the detected current Im to the microprocessor 406.
  • the common cell detection unit 405 is a part that detects the voltage ⁇ com output from the common cell 250.
  • the common cell detection unit 405 outputs a signal indicating the detected voltage ⁇ com to the microprocessor 406.
  • the microprocessor 406 is a control unit in the SCU 40.
  • the microprocessor 406 outputs a control signal for controlling the temperature of the heater 247 to the heater control unit 401.
  • the microprocessor 406 is a part that calculates the NOx concentration in the exhaust gas based on the current Is detected by the sensor cell detector 403 and the current Im detected by the monitor cell detector 404.
  • the microprocessor 406 calculates the NOx concentration in the exhaust gas by subtracting the output current Im of the monitor cell 249 from the output current Is of the sensor cell 248, excluding the current value due to the residual oxygen concentration in the exhaust gas detected by the sensor cell 248. To do.
  • the microprocessor 406 outputs a signal indicating the calculated NOx concentration to the CAN communication unit 408.
  • the power supply circuit 407 is a power supply circuit in the SCU 40.
  • the CAN communication unit 408 transmits a signal output from the microprocessor 406 to the CAN bus 5 and outputs a signal received from the CAN bus 5 to the microprocessor 406.
  • a functional portion corresponding to the sensitivity determination unit 106 in the first embodiment is configured in the microprocessor 406. Therefore, the gas sensitivity determination process can be executed as in the first embodiment.
  • the pump cell 246 and the sensor cell 248 are provided in separate chambers in addition to the mode in which the pump cell 246 and the sensor cell 248 are provided in one chamber.
  • the NOx sensor of the aspect currently described can also be used.
  • FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of the gas sensor control device 100 and the NOx sensor 70 according to the third embodiment.
  • the gas sensor control device 100 and the NOx sensor 70 are mounted on a vehicle equipped with an internal combustion engine.
  • the NOx sensor 70 is controlled by the gas sensor control device 100 to detect the NOx concentration in the exhaust gas of the engine.
  • the left side in the figure is the front end side of the NOx sensor 70, and the right side in the figure is the rear end side of the NOx sensor 70.
  • the NOx sensor 70 is configured by laminating a first pump cell 711, an insulating layer 714, an oxygen concentration detection cell 712, an insulating layer 715, and a second pump cell 713.
  • the insulating layers 714 and 715 are made of alumina as a main raw material.
  • a heater section 780 is stacked on the second pump cell 713 side of the NOx sensor 70.
  • the first pump cell 711 includes a first solid electrolyte layer 731 and a pair of first porous electrodes 721.
  • the first solid electrolyte layer 731 has a solid electrolyte body having oxygen ion conductivity mainly composed of zirconia.
  • the pair of first porous electrodes 721 are arranged so as to sandwich the first solid electrolyte layer 731.
  • the pair of first porous electrodes 721 is composed of platinum as a main raw material.
  • the first porous electrode 721 includes a first electrode 735 for the first pump and a second electrode 737 for the first pump. The surfaces of the first electrode 735 for the first pump and the second electrode 737 for the first pump are each covered with a protective layer 722 having a porous body.
  • the oxygen concentration detection cell 712 includes a third solid electrolyte layer 751 and a pair of detection porous electrodes 723.
  • the third solid electrolyte layer 751 has a solid electrolyte body mainly composed of zirconia.
  • the pair of detection porous electrodes 723 are arranged so as to sandwich the third solid electrolyte layer 751.
  • the pair of detection porous electrodes 723 is made of platinum as a main raw material.
  • the detection porous electrode 723 includes a detection electrode 755 and a reference electrode 757.
  • the second pump cell 713 includes a second solid electrolyte layer 741 and a pair of second porous electrodes 725.
  • the second solid electrolyte layer 741 has a solid electrolyte body mainly composed of zirconia.
  • the pair of second porous electrodes 725 are disposed on the surface 741 a on the side facing the insulating layer 715 in the second solid electrolyte layer 741.
  • the pair of second porous electrodes 725 is composed of platinum as a main raw material.
  • the second porous electrode 725 includes a second pump first electrode 745 and a second pump second electrode 747.
  • a first measurement chamber 759 is formed inside the NOx sensor 70.
  • An external measurement gas GM is introduced into the first measurement chamber 759 via the first diffusion resistor 716.
  • the first diffusion resistor 716 is disposed between the first pump cell 711 and the oxygen concentration detection cell 712.
  • the first diffusion resistor 716 is made of a porous body.
  • the first diffusion resistor 716 is disposed in the introduction path 74 of the gas to be measured GM from the front end side (left side in the drawing) of the NOx sensor 70 to the first measurement chamber 759.
  • the first diffusion resistor 716 limits the introduction amount (passage amount) of the measurement gas GM per unit time into the first measurement chamber 759.
  • a second diffusion resistor 717 is disposed on the rear end side (right side in the drawing) of the first measurement chamber 759.
  • a second measurement chamber 761 is formed on the rear end side of the second diffusion resistor 717.
  • the second diffusion resistor 717 has a porous body.
  • the first indoor gas GM1 in the first measurement chamber 759 is introduced into the second measurement chamber 761 via the second diffusion resistor 717.
  • the second measurement chamber 761 is formed so as to penetrate the insulating layers 714 and 715 and the oxygen concentration detection cell 712 in the stacking direction.
  • the second electrode 745 for the second pump of the second pump cell 713 faces the second measurement chamber 761.
  • a reference oxygen chamber 718 is formed between the third solid electrolyte layer 751 of the oxygen concentration detection cell 712 and the second solid electrolyte layer 741 of the second pump cell 713.
  • the reference oxygen chamber 718 is surrounded by the third solid electrolyte layer 751, the second solid electrolyte layer 741, and the insulating layer 715. Further, the reference electrode 757 of the oxygen concentration detection cell 712 and the second pump second electrode 747 of the second pump cell 713 are disposed so as to face the reference oxygen chamber 718.
  • the heater unit 780 is configured by laminating insulating layers 771 and 773.
  • the insulating layers 771 and 773 are sheet-like portions having an insulating ceramic such as alumina.
  • the heater unit 780 includes a heater heat generation pattern 775 mainly composed of platinum between the insulating layers 771 and 773.
  • the heater unit 780 generates heat by passing a current through the heater heat generation pattern 775.
  • the gas sensor control device 100 is mainly composed of a microprocessor 60 and an electric circuit unit 50.
  • the electric circuit unit 50 is electrically connected to the NOx sensor 70.
  • the microprocessor 60 is connected to the ECU 90. Accordingly, in the gas sensor control device 100, the microprocessor 60 drives and controls the NOx sensor 70 in accordance with an instruction from the ECU 90, and detects the NOx concentration in the exhaust gas.
  • the electric circuit unit 50 includes a reference voltage comparison circuit 51, an Ip1 drive circuit 52, a Vs detection circuit 53, an Icp supply circuit 54, an Ip2 detection circuit 55, a Vp2 application circuit 56, and a heater drive circuit 57.
  • the Icp supply circuit 54 supplies a small self-generated current Icp between the detection electrode 755 and the reference electrode 757 of the oxygen concentration detection cell 712.
  • oxygen is pumped from the first measurement chamber 759 into the reference oxygen chamber 718, and the reference oxygen chamber 718 can be set to a predetermined oxygen concentration atmosphere.
  • the Vs detection circuit 53 detects the concentration detection voltage Vs between the detection electrode 755 and the reference electrode 757 of the oxygen concentration detection cell 712, and outputs the detected concentration detection voltage Vs to the reference voltage comparison circuit 51.
  • the reference voltage comparison circuit 51 compares the concentration detection voltage Vs detected by the Vs detection circuit 53 with a preset reference voltage and outputs the comparison result to the Ip1 drive circuit 52.
  • the Ip1 drive circuit 52 supplies the first pump current Ip1 between the first electrode 735 for the first pump and the second electrode 737 for the first pump of the first pump cell 711. Based on the comparison result by the reference voltage comparison circuit 51, the Ip1 drive circuit 52 controls the magnitude and direction of the first pump current Ip1 so that the concentration detection voltage Vs matches the reference voltage. As a result, in the first pump cell 711, oxygen is pumped from the first measurement chamber 759 to the outside of the NOx sensor 70, or oxygen is pumped from the outside of the NOx sensor 70 to the first measurement chamber 759. .
  • the first pump current Ip1 flowing through the first pump cell 711 is maintained so that the concentration detection voltage Vs between the detection electrode 755 and the reference electrode 757 of the oxygen concentration detection cell 712 maintains a preset reference voltage. Be controlled. Accordingly, the oxygen concentration of the first indoor gas GM1 in the first measurement chamber 759 is controlled to a predetermined concentration (first concentration).
  • the first indoor gas GM1 controlled to the first concentration is introduced into the second measurement chamber 761 through the porous second diffusion resistor 717.
  • the Vp2 application circuit 56 applies the second pump voltage Vp2 between the second pump first electrode 745 and the second pump second electrode 747 of the second pump cell 713.
  • the second pump voltage Vp2 is a predetermined detection voltage Vp2a for detecting the specific gas (NOx) concentration.
  • the second pump cell 713 dissociates a specific gas component (NOx) present in the second indoor gas GM2 in the second measurement chamber 761, and pumps oxygen from the second measurement chamber 761 to the reference oxygen chamber 718.
  • NOx specific gas component
  • the Ip2 detection circuit 55 detects the magnitude of the second pump current Ip2 flowing between the second pump first electrode 745 and the second pump second electrode 747.
  • the heater drive circuit 57 is controlled by the microprocessor 60 and performs energization control to the heater heat generation pattern 775 of the heater unit 780 to cause the heater unit 780 to generate heat. Accordingly, the first solid electrolyte layer 731 of the first pump cell 711, the oxygen concentration detection cell 712, the third solid electrolyte layer 751, and the second solid electrolyte layer 741 of the second pump cell 713 are up to the activation temperature (for example, 750 ° C.). Heated.
  • the activation temperature for example, 750 ° C.
  • a functional portion corresponding to the sensitivity determination unit 106 in the first embodiment is configured in the microprocessor 406. Therefore, the gas sensitivity determination process can be executed as in the first embodiment.
  • the voltage adjustment unit 104 increases the residual oxygen concentration supplied to the sensor cell 248 and the monitor cell 249.
  • the pump cell voltage is changed from the target voltage to be a detection voltage
  • the sensitivity determination unit 106 detects the sensor current according to the increased residual oxygen concentration.
  • the detection current detected by at least one of the unit 101 (and functionally equivalent sensor cell detection unit 403, electrical circuit unit 50) and the monitor current detection unit (and functionally equivalent monitor cell detection unit 404, electrical circuit unit 50) The gas sensitivity is judged based on this.
  • the pump cell voltage is lowered from the target voltage to be a detection voltage
  • oxygen corresponding to the detection voltage is monitored from the pump cell 246 (and the first pump cell 711 and the second pump cell 713) side by the monitor cell 249 and the sensor cell. 248 (and oxygen concentration detection cell 712) side.
  • the residual oxygen concentration when the voltage is applied to the pump cell 246 with the detection voltage is higher than the residual oxygen concentration when the voltage is applied to the pump cell 246 with the target voltage.
  • the current output from the monitor cell 249 and the sensor cell 248 is a current corresponding to the residual oxygen concentration, if one of the monitor cell 249 and the sensor cell 248 is deteriorated and the gas sensitivity is lowered, the detected current of the deteriorated cell is Since it decreases according to the deterioration, the deterioration of the cell can be grasped. In this way, the gas sensitivity can be determined without having to greatly change the concentration of the gas to be measured in the exhaust gas.
  • the voltage adjustment unit 104 sets the detection voltage so that the monitored detected current becomes a measurable current while monitoring the detected current. Since the detection voltage is set while monitoring the detection current that is the output current, the detection voltage can be set even if the detection current is weak.
  • the voltage adjustment unit 104 can monitor the detected current while lowering the pump cell voltage from the target voltage at a predetermined speed.
  • the detected current also varies accordingly, so that it is easy to grasp the variation in the detected current.
  • the voltage adjustment unit 104 can set the detection voltage so that the detected current is close to the maximum value of the measurable current.
  • the detected current can be acquired with a large current value, and the fluctuation of the detected current can be easily grasped.
  • the detection voltage includes a first detection voltage and a second detection voltage lower than the first detection voltage
  • the voltage adjustment unit 104 converts the pump cell voltage to the first detection voltage.
  • the sensitivity determination unit 106 can determine the gas sensitivity based on the detection current corresponding to the first detection voltage and the detection current corresponding to the second detection voltage. it can. By using the first detection voltage and the second detection voltage lower than the target voltage, a detection current in a more stable region can be acquired.
  • the engine control unit 107 corresponding to the fuel control unit enters a cutoff state in which fuel is not supplied to the diesel engine 20, and the sensitivity determination unit 106 performs the sensor cell 248 and the monitor cell under the cutoff state.
  • the gas sensitivity of at least one of 249 can be determined.
  • the voltage adjustment unit 104 changes the pump cell voltage so that the residual oxygen concentration supplied to the sensor cell 248 increases, and the sensitivity determination unit 106 responds to the increased residual oxygen concentration.
  • the gas sensitivity can be determined based on the detection current detected by the sensor current detection unit 101.
  • the pump cell voltage is lowered from the target voltage to be a detection voltage, so that oxygen corresponding to the detection voltage flows from the pump cell 246 side to the sensor cell 248 side.
  • the residual oxygen concentration when the voltage is applied to the pump cell 246 with the detection voltage is higher than the residual oxygen concentration when the voltage is applied to the pump cell 246 with the target voltage. Since the current output from the sensor cell 248 is a current corresponding to the residual oxygen concentration, if one of the sensor cells 248 deteriorates and the gas sensitivity decreases, the detected current of the deteriorated cell decreases according to the deterioration. Therefore, it is possible to grasp the deterioration of the cell. In this way, the gas sensitivity can be determined without having to greatly change the concentration of the gas to be measured in the exhaust gas.
  • the voltage adjustment unit 104 changes the voltage applied to the pump cell 246 from a discharge voltage (target voltage) for discharging oxygen out of the measurement chamber 242 to a lower detection voltage
  • the sensitivity determination unit 106 The gas sensitivity can be determined based on a change in current detected by the sensor current detection unit 101 that occurs in response to a change in the voltage applied to the pump cell 246.
  • oxygen can be supplied to the sensor cell 248 side. Therefore, the current detected by the sensor current detection unit 101 is The gas sensitivity can be judged.
  • the pump current detection unit 103 that detects the current flowing through the pump cell 246 is provided, and the detection voltage is a current value when the current detected by the pump current detection unit 103 applies the discharge voltage to the pump cell. It is possible to make the voltage at a lower current value. As described above, the detection voltage is set to a voltage at which the current detected by the pump current detection unit 103 is lower than the current value when the discharge voltage is applied to the pump cell, so that a more stable detection current can be obtained. Can be acquired.
  • the voltage adjustment unit 104 changes the voltage applied to the pump cell 246 from the discharge voltage for discharging oxygen out of the measurement chamber 242 to a lower detection voltage
  • the sensitivity determination unit 106 applies the pump cell 246 to the pump cell 246.
  • the gas sensitivity can be determined based on a change in current detected by the sensor current detection unit 101 after a predetermined time has elapsed since the applied voltage was changed.
  • the gas sensitivity of the sensor cell 248 is grasped from the tendency of the output current after a predetermined time has elapsed, the gas sensitivity can be grasped in a predetermined time.
  • the monitor cell 249 when the monitor cell 249 for detecting the residual oxygen concentration of the exhaust gas from which oxygen has been exhausted is provided, the monitor cell 249 detects the residual oxygen concentration before the sensitivity determination unit 106 determines the gas sensitivity. Can be stopped. Thus, by stopping the detection by the monitor cell 249, the detection accuracy of the gas sensitivity in the sensor cell 248 can be increased.
  • the pump cell 246 and the sensor cell 248 are provided in the same space (measurement chamber 242) without a partition.
  • the same space there is no need for a partition and it can be set as a compact structure.

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Abstract

　ガス濃度検出装置は、ポンプセル（２４６）と、センサセル（２４８）と、モニタセル（２４９）と、ポンプセル（２４６）に印加される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し、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を上昇させる電圧調整部（１０４）と、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）及びモニタ電流検知部（１０２）の少なくとも一方が検知した検知電流に基づいて、センサセル（２４８）及びモニタセル（２４９）のガス感度を判断する感度判断部（１０６）と、を備える。

Description

ガス濃度検出装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１４年７月２５日に出願された日本出願番号２０１４－１５１７９０号と、２０１５年７月１０日に出願された日本出願番号２０１５－１３８３４２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、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ガス濃度検出装置に関するものである。
　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センサの検出精度または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。
　本開示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。
　本開示の第一の態様において、ガス濃度検出装置は、測定室に導入された内燃機関の排出ガスから測定室外に酸素を排出するポンプセルと、酸素が排出された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センサセルと、酸素が排出された排出ガスの残留酸素濃度を検知するモニタセルと、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と、センサセル及びモニタセルの少なくとも一方のガス感度を判断する感度判断部と、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センサ電流検知部及びモニタ電流検知部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する。
　本開示では、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。
　本開示によれば、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。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、本開示の第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り、 図２は、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り、 図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す断面図であり、 図４は、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り、 図５は、図４に示すガス感度判断処理を示すグラフであり、 図６は、図４に示すガス感度判断処理を示すグラフであり、 図７は、図４に示すガス感度判断処理を示すグラフであり、 図８は、図４に示すガス感度判断処理を示すグラフであり、 図９は、本開示の第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り、 図１０は、図９に示されたＮＯｘセンサの構成を模式的に示す図であり、 図１１は、図１０に示されたＳＣＵの制御的な構成を示す図であり、 図１２は、本開示の第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開示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ＥＳ１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ＥＳ１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、特に炭素などを有する粒子状物質（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２０及び周辺の機器の制御を司る制御部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。本実施形態では、ガス濃度検出装置はＮＯｘセンサ２４とＥＣＵ１０を有する。
　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）を有し、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、ＥＣＵ１０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。
　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のガス感度または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を有す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の印加電圧設定が可能である。
　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報知部によって報知する。
　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Ｉｓ２ｄ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Ｉｓ２ｄ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ΔＩｓｄ（＝Ｉｓ２ｄ－Ｉｓ１ｄ）によって判断することもできる。差分出力電流ΔＩｓｄ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ΔＩｓｄ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開示の第１実施形態について説明した。しかし、本開示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、本開示の特徴を備えている限り、本開示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。
　ＳＣＵ４０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ＳＣＵ４０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）を有し、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を有する。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を有する。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、それぞれ多孔質体を有する保護層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を有する。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を有する。
　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を有する。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を有する。
　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７１７は、多孔質体を有する。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７７１，７７３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を有す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７７５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）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）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）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）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７１１、第２ポンプセル７１３）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）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容易になる。
　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、燃料制御部に相当するエンジン制御部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２４６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開示の特徴を含む限り本開示の範囲に包含される。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

 

Claims (12)

  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モニタセル（２４９）と、
    　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及び前記モニタ電流検知部の少なくとも一方が検知した検知電流に基づいて前記ガス感度を判断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濃度を検知するセンサセル（２４８）と、
    　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。
  12. 　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請求項７から１１のいずれか１項に記載のガス濃度検出装置。

     
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