WO2023007970A1 - ガスセンサの制御装置、ガスセンサの制御方法、及びガスセンサの制御システム - Google Patents

ガスセンサの制御装置、ガスセンサの制御方法、及びガスセンサの制御システム Download PDF

Info

Publication number
WO2023007970A1
WO2023007970A1 PCT/JP2022/023777 JP2022023777W WO2023007970A1 WO 2023007970 A1 WO2023007970 A1 WO 2023007970A1 JP 2022023777 W JP2022023777 W JP 2022023777W WO 2023007970 A1 WO2023007970 A1 WO 2023007970A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
concentration
gas sensor
gas
specific component
current value
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/023777
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
寛之 田中
哲哉 伊藤
Original Assignee
日本特殊陶業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本特殊陶業株式会社 filed Critical 日本特殊陶業株式会社
Priority to US18/574,376 priority Critical patent/US20240302321A1/en
Priority to DE112022003765.2T priority patent/DE112022003765T5/de
Publication of WO2023007970A1 publication Critical patent/WO2023007970A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/41—Oxygen pumping cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells

Definitions

  • the present invention relates to a gas sensor control device, a gas sensor control method, and a gas sensor control system.
  • the gas sensor control device disclosed in Patent Document 1 controls a gas sensor element including a pump cell and a sensor cell.
  • the pump cell has a solid electrolyte body, a pump electrode arranged on the surface of the solid electrolyte body on the measurement chamber side, and a sensor electrode arranged on the surface of the solid electrolyte body on the air chamber side.
  • a current flows between the electrodes according to the oxygen concentration in the exhaust.
  • the sensor cell has a solid electrolyte body, a sensor electrode arranged on the surface of the solid electrolyte body on the measurement chamber side, and a common electrode.
  • a current sensor current flows between the electrodes according to the concentration of NOx and residual oxygen in the exhaust gas.
  • the gas sensor control device calculates a correction coefficient based on the oxygen concentration in the exhaust detected by the pump cell and the atmospheric pressure.
  • the gas sensor control device calculates the output rate as the change rate of the sensor current from the initial stage.
  • the gas sensor control device is configured to correct the output rate used for deterioration diagnosis by multiplying the output rate by the correction coefficient.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of calculating the concentration of a specific component in the gas to be measured by reflecting the deterioration state of the gas sensor.
  • a control device for a gas sensor of the present invention has a measuring chamber into which an external gas to be measured is introduced, and a first measuring chamber for pumping oxygen to and from the gas to be measured in the measuring chamber. It has a pumping cell and a pair of electrodes arranged inside and outside the measuring chamber, respectively, and pumps out a specific component in the gas to be measured which is introduced into the measuring chamber and oxygen is pumped out and pumped in.
  • a second pumping cell that outputs a current between the pair of electrodes according to the concentration, and a gas sensor that controls the provided gas sensor and calculates the concentration of the specific component from the current value that is the magnitude of the current.
  • the calculation unit when calculating the concentration of the specific component, includes an initial offset indicating the current value when the concentration of the specific component is 0 at a first reference time, or a second reference an index including at least one of the difference between the current value and the ideal value when the concentration of the specific component at the time is the set concentration; , is corrected based on
  • an index (an index including at least one of the initial offset and the difference) that reflects the deterioration state of the gas sensor with respect to the current that is output according to the concentration of the specific component in the gas to be measured; It is possible to calculate the gas concentration of the specific component in the gas to be measured by reflecting the accumulated operating time. Therefore, the concentration of the specific component in the gas to be measured can be calculated by reflecting the deterioration state of the gas sensor.
  • the calculation unit calculates the concentration of the specific component using the difference as the index when the current value is in a predetermined high current state, and the current value is in a predetermined low current state. In this case, it is preferable to calculate the concentration of the specific component using the initial offset as the index.
  • the concentration of the specific component in the gas to be measured when the concentration of the specific component in the gas to be measured is relatively high (in the case of a predetermined high current state), the concentration of the specific component can be corrected by reflecting the difference.
  • the concentration of the specific component when the concentration of the specific component is relatively low (predetermined low current state), the concentration of the specific component can be corrected by reflecting the initial offset.
  • [3] Divide the cumulative operating time into a plurality of predetermined time segments, divide the current value into a plurality of predetermined current value segments, and divide the concentration of the specific component corresponding to the current value into a plurality of predetermined concentration segments.
  • a memory for storing a plurality of patterns of a linear expression having the initial offset or the difference as a variable corresponding to at least one of the predetermined time segment, the predetermined current value segment, or the predetermined concentration segment. wherein the calculation unit selects the linear expression stored in the storage unit based on at least one of the predetermined time segment, the predetermined current value segment, or the predetermined concentration segment. Then, based on the current value and the linear expression selected from a plurality of patterns stored in the storage unit corresponding to the cumulative operating time, the current value, or the concentration corresponding to the current value, It is preferable to calculate the concentration of the specific component.
  • [4] Divide the cumulative operating time into a plurality of predetermined time segments, divide the current value into a plurality of predetermined current value segments, and divide the concentration of the specific component corresponding to the current value into a plurality of predetermined concentration segments.
  • a memory for storing a plurality of patterns of a linear expression having the initial offset or the difference as a variable corresponding to at least one of the predetermined time segment, the predetermined current value segment, or the predetermined concentration segment.
  • the storage unit stores a quadratic expression in which time is set as a variable as the slope and the intercept of the primary expression, and the calculation unit stores the secondary expression determined by the current value and the cumulative operating time. It is preferable to calculate the concentration of the specific component based on the following equations.
  • the cumulative operating time as a variable of the quadratic expression, it is possible to obtain an appropriate slope and intercept according to the cumulative operating time.
  • the concentration of the specific component in the gas to be measured can be corrected using a linear expression that includes an appropriate slope and intercept according to the accumulated operating time.
  • a storage unit that stores a linear expression in which the index at a predetermined reference time is a variable, and the calculation unit stores the linear expression and the ratio between the predetermined reference time and the cumulative operating time. It is preferable to calculate the concentration of the specific component based on the above.
  • the NOx concentration in the measured gas can be corrected by reflecting the ratio between the predetermined reference time and the cumulative operating time.
  • a method for controlling a gas sensor according to the present invention has a measurement chamber into which an external gas to be measured is introduced, and a first gas sensor for pumping oxygen to and from the gas to be measured in the measurement chamber. It has a pumping cell and a pair of electrodes arranged inside and outside the measuring chamber, respectively, and pumps out a specific component in the gas to be measured which is introduced into the measuring chamber and oxygen is pumped out and pumped in. and a second pumping cell that outputs a current between the pair of electrodes according to the concentration of the specific component.
  • the initial offset indicating the current value when the concentration of the specific component is 0 at the first reference time, or the current value when the concentration of the specific component at the second reference time is the set concentration The correction is performed based on an index including at least one of the difference from the ideal value and the accumulated operating time, which is the accumulated operating time of the gas sensor from the third reference time.
  • an index (an index including at least one of the initial offset and the difference) that reflects the deterioration state of the gas sensor with respect to the current that is output according to the concentration of the specific component in the gas to be measured; It is possible to calculate the gas concentration of the specific component in the gas to be measured by reflecting the accumulated operating time. Therefore, the concentration of the specific component in the gas to be measured can be calculated by reflecting the deterioration state of the gas sensor.
  • a gas sensor control system of the present invention includes the gas sensor control device according to any one of [1] to [5], and the gas sensor.
  • Exhaust gas emitted from an internal combustion engine equipped with an exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas is used as the gas to be measured, and the gas sensor detects the concentration of the specific component on the upstream side of the exhaust gas purifying device.
  • the calculating unit preferably calculates the concentration of the specific component using the difference as the index.
  • the gas sensor is configured to detect the concentration of the specific component on the upstream side of the exhaust gas purification device, so the concentration of the specific gas is detected at a relatively high concentration.
  • the difference difference between the ideal value of the current value when the concentration of the specific component at the second reference time is the set concentration
  • the concentration of the specific component in the gas to be measured can be corrected.
  • Exhaust gas emitted from an internal combustion engine equipped with an exhaust gas purification device for purifying exhaust gas is used as the gas to be measured, and the gas sensor detects the concentration of the specific component on the downstream side of the exhaust gas purification device, Preferably, the calculator calculates the concentration of the specific component using the initial offset as the index.
  • the gas sensor is configured to detect the concentration of the specific component on the downstream side of the exhaust gas purification device, so the concentration of the specific gas is detected at a relatively low concentration.
  • the concentration of the specific gas is detected at a relatively low concentration in this way, the concentration of the specific component in the gas to be measured can be corrected by reflecting the initial offset.
  • the concentration of the specific component in the gas to be measured can be calculated by reflecting the deterioration state of the gas sensor.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the gas sensor system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an arrangement configuration of the NOx sensors in FIG. 3 is a flow chart illustrating the flow of control performed by the control device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a flow chart illustrating the flow of control following the flow chart of FIG.
  • FIG. 5 is a flow chart illustrating the flow of control following the flow chart of FIG.
  • FIG. 6 is a flow chart illustrating the flow of control following the flow chart of FIG.
  • FIG. 7 is a flow chart illustrating the flow of control following the flow chart of FIG.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between the NOx concentration and Ip2 for explaining the offset.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between the NOx concentration and Ip2 for explaining the Ip2 decrease rate.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram exemplifying the slope and intercept at each NOx concentration and each cumulative operating time stored in the microprocessor.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 0 ppm and the cumulative operating time is 300 hours.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 0 ppm and the cumulative operating time is 1000 hours.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 0 ppm and the cumulative operating time is 2000 hours.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 0 ppm and the cumulative operating time is 3750 hours.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 90 ppm and the cumulative operating time is 300 hours.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 90 ppm and the cumulative operating time is 1000 hours.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 90 ppm and the cumulative operating time is 2000 hours.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 90 ppm and the cumulative operating time is 300 hours.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 90 ppm and the cumulative operating time
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 90 ppm and the cumulative operating time is 3750 hours.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 1500 ppm and the cumulative operating time is 300 hours.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 1500 ppm and the cumulative operating time is 1000 hours.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 1500 ppm and the cumulative operating time is 2000 hours.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram showing the correlation between the initial offset and ⁇ Ip2 when the NOx concentration is 1500 ppm and the cumulative operating time is 3750 hours.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating the flow of control performed by the gas sensor system control device according to the second embodiment.
  • FIG. 24 is a flow chart illustrating the flow of control following the flow chart of FIG.
  • FIG. 25 is a flow chart illustrating the flow of control following the flow chart of FIG.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram showing the correlation between the cumulative operating time and the slope a of the linear function with the initial offset as a variable when the NOx concentration is 0 ppm.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating the flow of control performed by the gas sensor system control device according to the second embodiment.
  • FIG. 24 is a flow chart illustrating the flow of control following the flow chart of FIG.
  • FIG. 25 is a flow chart illustrating the flow of control following the flow chart of FIG.
  • FIG. 26 is an explanatory
  • FIG. 27 is an explanatory diagram showing the correlation between the cumulative operating time and the intercept b of the linear function with the initial offset as a variable when the NOx concentration is 0 ppm.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram showing the correlation between the cumulative operating time and the slope a of the linear function with the initial offset as a variable when the NOx concentration is 90 ppm.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram showing the correlation between the cumulative operating time and the intercept b of the linear function with the initial offset as a variable when the NOx concentration is 90 ppm.
  • FIG. 30 is an explanatory diagram showing the correlation between the cumulative operating time and the slope a of the linear function with the initial Ip2 decrease rate as a variable when the NOx concentration is 1500 ppm.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram showing the correlation between the cumulative operating time and the intercept b of the linear function with the initial Ip2 decrease rate as a variable when the NOx concentration is 1500 ppm.
  • FIG. 32 is a flowchart illustrating the flow of control performed by the gas sensor system control device according to the third embodiment.
  • FIG. 33 is a flow chart illustrating the flow of control following the flow chart of FIG.
  • the gas sensor system 1 shown in FIG. 1 includes a gas sensor control device 100 and a NOx sensor 20 .
  • the gas sensor system 1 corresponds to an example of the "gas sensor control system” of the present invention.
  • the NOx sensor 20 detects the concentration of specific components (NOx) in the gas to be measured.
  • the NOx sensor 20 corresponds to an example of the "gas sensor” of the present invention.
  • the NOx sensor 20 has a NOx sensor element 10 .
  • the gas sensor control device 100 corresponds to an example of the "gas sensor control device” of the present invention.
  • the gas sensor system 1 is mounted on a vehicle (not shown) equipped with an internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine) 2 shown in FIG.
  • the NOx concentration in the engine exhaust gas GM (gas to be measured) is detected.
  • the NOx sensor 20 is composed of the NOx sensor element 10 and a metal shell (not shown) that houses the same. 1, the left side of the drawing is defined as the front end side of the NOx sensor element 10, and the right side of the drawing is defined as the rear end side of the NOx sensor element 10. As shown in FIG.
  • the exhaust gas emitted from the internal combustion engine 2 to which the exhaust gas purification device 3 for purifying the exhaust gas is attached is used as the gas to be measured.
  • An intake pipe 4 of the internal combustion engine 2 is provided with a throttle valve 5 and an injector 6 from the upstream side.
  • An exhaust gas purification device 3 is provided in an exhaust pipe 7 of the internal combustion engine 2 .
  • the exhaust gas purification device 3 is configured as, for example, a NOx storage catalyst that adsorbs and removes NOx in the exhaust gas.
  • NOx sensors 20 are provided upstream and downstream of the exhaust gas purification device 3 in the exhaust pipe 7, respectively.
  • the upstream NOx sensor 20 detects the concentration of a specific component in the gas to be measured on the upstream side of the exhaust gas purification device 3 .
  • the NOx sensor 20 on the downstream side detects the concentration of a specific component in the gas to be measured on the downstream side of the exhaust gas purification device 3 .
  • the NOx sensor element 10 detects the NOx concentration in the gas to be measured.
  • the NOx sensor element 10 has a first pumping cell 111 , an oxygen concentration sensing cell 112 and a second pumping cell 113 .
  • the NOx sensor element 10 has a structure in which a first pumping cell 111, an oxygen concentration detecting cell 112, and a second pumping cell 113 are laminated via insulation layers 114 and 115 mainly made of alumina. Furthermore, a heater section 180 is stacked on the second pumping cell 113 side of the NOx sensor element 10 .
  • the first pumping cell 111 includes a first solid electrolyte layer 131 , a first pump first electrode 135 , and a first pump second electrode 137 .
  • the first solid electrolyte layer 131 is composed of a solid electrolyte body mainly composed of zirconia.
  • the first pump first electrode 135 and the first pump second electrode 137 are arranged so as to sandwich the first solid electrolyte layer 131 .
  • the first pump first electrode 135 and the first pump second electrode 137 are porous.
  • the first pump first electrode 135 is arranged facing a first measurement chamber MR1, which will be described later.
  • the surfaces of the first electrode 135 for the first pump and the second electrode 137 for the first pump are each covered with a protective layer 122 made of a porous material.
  • the oxygen concentration detection cell 112 includes a third solid electrolyte layer 151 , a detection electrode 155 and a reference electrode 157 .
  • the third solid electrolyte layer 151 is composed of a solid electrolyte body mainly composed of zirconia.
  • the detection electrode 155 and the reference electrode 157 are arranged so as to sandwich the third solid electrolyte layer 151 .
  • Sense electrode 155 and reference electrode 157 are porous.
  • the second pumping cell 113 includes a second solid electrolyte layer 141 , a second pump first electrode 145 and a second pump second electrode 147 .
  • the second solid electrolyte layer 141 is composed of a solid electrolyte body mainly composed of zirconia.
  • the second pump first electrode 145 and the second pump second electrode 147 are arranged on the surface 141 a of the second solid electrolyte layer 141 facing the insulating layer 115 .
  • the first electrode 145 for the second pump and the second electrode 147 for the second pump are arranged inside and outside the second measurement chamber MR2, which will be described later.
  • the second pump first electrode 145 and the second pump second electrode 147 are porous.
  • the second pumping cell 113 provides a pumping current (hereinafter simply referred to as (also called current) flows.
  • a first measurement chamber MR1 is formed inside the NOx sensor element 10.
  • the external exhaust gas GM is introduced into the first measurement chamber MR1 through the first diffusion resistor 116 arranged between the first pumping cell 111 and the oxygen concentration detection cell 112 .
  • the first diffusion resistor 116 is composed of a porous body.
  • the first diffusion resistor 116 is arranged in the introduction path 14 of the exhaust gas GM from the tip side (left side in the figure) opening of the NOx sensor element 10 to the first measurement chamber MR1.
  • the first diffusion resistor 116 limits the introduction amount (passage amount) of the exhaust gas GM per unit time into the first measurement chamber MR1.
  • a second diffusion resistor 117 made of a porous material is arranged on the rear end side (right side in the drawing) of the first measurement chamber MR1.
  • a second measurement chamber MR2 into which the first chamber gas GM1 in the first measurement chamber MR1 is introduced via the second diffusion resistor 117 is formed on the rear end side of the second diffusion resistor 117 .
  • the second measurement room MR2 together with the first measurement room MR1 correspond to an example of the "measurement room" of the present invention.
  • the second measurement chamber MR2 is formed so as to pass through the insulating layers 114 and 115 and the oxygen concentration detection cell 112 in the stacking direction.
  • the second pump first electrode 145 of the second pumping cell 113 faces the second measurement chamber MR2.
  • a reference oxygen chamber RR is formed inside the NOx sensor element 10, between the third solid electrolyte layer 151 of the oxygen concentration detection cell 112 and the second solid electrolyte layer 141 of the second pumping cell 113.
  • the reference oxygen chamber RR is surrounded by the third solid electrolyte layer 151 of the oxygen concentration detection cell 112 , the second solid electrolyte layer 141 of the second pumping cell 113 and the insulating layer 115 .
  • the reference electrode 157 of the oxygen concentration detection cell 112 and the second pump second electrode 147 of the second pumping cell 113 are arranged to face the reference oxygen chamber RR.
  • the heater section 180 is constructed by laminating sheet-like insulating layers 171 and 173 made of insulating ceramic such as alumina.
  • the heater section 180 includes a heater pattern 175 between the insulating layers 171 and 173, and heat is generated by applying an electric current to the heater pattern 175. As shown in FIG.
  • the gas sensor control device 100 is mainly composed of a microprocessor 60 and an electric circuit section 50 .
  • the electric circuit section 50 is electrically connected to the NOx sensor element 10 of the NOx sensor 20 .
  • the microprocessor 60 is configured, for example, as an information processing device having an arithmetic function and an information processing function.
  • the microprocessor 60 has memory and the like.
  • Microprocessor 60 is connected to ECU 90 . Accordingly, in the gas sensor control device 100, the microprocessor 60 drives and controls the NOx sensor element 10 according to instructions from the ECU 90 to detect the NOx concentration in the exhaust gas.
  • the electric circuit section 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 minute self-generated current Icp between the sensing electrode 155 and the reference electrode 157 of the oxygen concentration sensing cell 112 .
  • oxygen is pumped from the first measurement chamber MR1 into the reference oxygen chamber RR, and the reference oxygen chamber RR can be set to a predetermined oxygen concentration atmosphere.
  • the Vs detection circuit 53 detects the concentration detection voltage Vs between the detection electrode 155 of the oxygen concentration detection cell 112 and the reference electrode 157 and outputs the detected concentration detection voltage Vs to the reference voltage comparison circuit 51 .
  • the reference voltage comparison circuit 51 compares the density detection voltage Vs detected by the Vs detection circuit 53 with a predetermined target voltage Vr (for example, 425 mV) output by the microprocessor 60, and outputs the comparison result to the Ip1 drive circuit. output to 52.
  • a predetermined target voltage Vr for example, 425 mV
  • the Ip1 drive circuit 52 supplies the first pump current Ip1 between the first pump first electrode 135 and the first pump second electrode 137 of the first pumping cell 111 .
  • the Ip1 drive circuit 52 controls the magnitude and direction of the first pump current Ip1 based on the comparison result of the reference voltage comparison circuit 51 so that the concentration detection voltage Vs matches the target voltage Vr.
  • oxygen is pumped from the inside of the first measuring chamber MR1 to the outside of the NOx sensor element 10, or oxygen is pumped from the outside of the NOx sensor element 10 into the first measuring chamber MR1. is done.
  • the first pump current Ip1 flowing through the first pumping cell 111 is adjusted so that the concentration detection voltage Vs between the detection electrode 155 and the reference electrode 157 of the oxygen concentration detection cell 112 is maintained at the predetermined target voltage Vr. controlled.
  • the oxygen concentration of the first room gas GM1 in the first measurement chamber MR1 is controlled to a predetermined concentration.
  • the first chamber gas GM1 controlled to have a predetermined oxygen concentration is introduced into the second measurement chamber MR2 via the porous second diffusion resistor 117 .
  • the Vp2 application circuit 56 is arranged between the second pump first electrode 145 and the second pump second electrode 147 of the second pumping cell 113 to apply oxygen molecules in the second chamber gas GM2 in the second measurement chamber MR2.
  • a second pump voltage Vp2 (for example, 450 mV) capable of dissociating NOx (oxygen-containing gas) having a dissociation voltage higher than that of oxygen molecules is applied.
  • the Ip2 detection circuit 55 detects the magnitude of the second pump current Ip2 flowing between the second pump first electrode 145 and the second pump second electrode 147 .
  • the Ip2 detection circuit 55 detects the pumping current generated in the second pumping cell 113 .
  • the heater driving circuit 57 is controlled by the microprocessor 60 and controls the energization of the heater pattern 175 of the heater section 180 to cause the heater section 180 to generate heat.
  • the first solid electrolyte layer 131 of the first pumping cell 111, the third solid electrolyte layer 151 of the oxygen concentration detection cell 112, and the second solid electrolyte layer 141 of the second pumping cell 113 are heated to the activation temperature (for example, 750°C). ).
  • the NOx sensor element 10 is controlled by the gas sensor control device 100, so that the concentration of the specific component (NOx) in the gas to be measured is detected from the magnitude of the second pump current Ip2.
  • FIGS. 3 to 7 show an example of concentration calculation control performed by the gas sensor control device 100.
  • the gas sensor control device 100 starts the concentration calculation control shown in FIGS. 3 to 7 when a predetermined start condition is satisfied.
  • the condition for starting the concentration calculation control in FIGS. 3 to 7 may be, for example, that the start switch (ignition) of the vehicle in which the gas sensor system 1 is mounted is switched from the off state to the on state, or other conditions. may be In the representative example described below, when the start switch of the vehicle is turned from the off state to the on state, the start signal indicating that the start switch has been switched to the on state is provided from the ECU 90 to the microprocessor 60. ing.
  • the microprocessor 60 starts the concentration calculation control shown in FIGS. 3 to 7 when receiving such a start signal.
  • the microprocessor 60 acquires the cumulative operating time (step S11).
  • the accumulated operating time is the accumulated operating time of the gas sensor from the third reference time.
  • the microprocessor 60 incorporates a clock timer (not shown) to measure the cumulative operating time.
  • step S12 the microprocessor 60 determines whether or not the cumulative operating time is 300 hours or less.
  • the microprocessor 60 determines whether it is time to sample the pumping current Ip2 (step S13).
  • a pumping current Ip2 is a pumping current output from the second pumping cell 113 .
  • the microprocessor 60 is set, for example, to sample the pumping current Ip2 every predetermined time (eg, 10 ms). In this case, the microprocessor 60 determines that it is sampling time when a predetermined time (for example, 10 ms) has passed since the previous sampling.
  • microprocessor 60 determines that it is not the sampling time (No in step S13), it ends the concentration calculation control. On the other hand, when microprocessor 60 determines that it is sampling time (Yes in step S13), it acquires pumping current Ip2 (step S14).
  • the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2 into a tentative NOx concentration.
  • a table (a table stored in advance in the microprocessor 60) in which the pumping current Ip2 and the provisional NOx concentration are associated may be referred to. may be calculated using
  • the microprocessor 60 determines whether the provisional NOx concentration is 0 ppm or more and 45 ppm or less. When the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is 0 ppm or more and 45 ppm or less (Yes in step S16), the microprocessor 60 calculates a corrected pumping current Ip2' of the pumping current Ip (step S17). The microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction formula (Formula (1)). H is the accumulated operating time.
  • the microprocessor 60 stores the initial offset and the initial Ip2 decrease rate of the NOx sensor element 10 as numerical values used for calculating the pumping current Ip2' (numerical values used in equations 1 to 15).
  • the offset is the current value Ip2 when the concentration of the specific component (NOx) is 0 at a predetermined reference time (first reference time), as shown in FIG.
  • the initial offset is the offset at the first reference time (for example, when the accumulated operating time is 0 hours).
  • FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing an example of the relationship between the NOx concentration and Ip2 output from the NOx sensor element 10. As shown in FIG.
  • the Ip2 decrease rate is a value based on the difference from the ideal value of the current value Ip2 when the concentration of the specific component (NOx) in the gas to be measured is a predetermined set concentration.
  • the Ip2 decrease rate is the decrease rate of the actually measured Ip2 value with respect to the ideal Ip2 value at a predetermined NOx concentration (for example, 1500 ppm), as shown in FIG.
  • a predetermined NOx concentration for example, 1500 ppm
  • the initial Ip2 decrease rate is the Ip2 decrease rate at the second reference time (for example, when the cumulative operating time is 0 hours).
  • the microprocessor 60 also stores a correction formula (formulas 1 to 15) used to calculate the pumping current Ip2'. Specifically, the slope a and the intercept b as shown in FIG. 10 are stored as numerical values used in the correction formulas (formulas 1 to 15).
  • the microprocessor 60 corresponds to an example of the "storage section" of the present invention.
  • the slope a is the slope (change rate) of the graph of the linear function of ⁇ Ip2 with the initial offset or the initial Ip2 decrease rate as a variable.
  • ⁇ Ip2 is the amount of change or rate of change of Ip2 when the cumulative operating time is a predetermined time (longer than 0 hours) with respect to Ip2 when the cumulative operating time is 0 hours.
  • the intercept b is the intercept (value when the variable is 0) of the graph of the linear function of ⁇ Ip2 with the initial offset or the initial Ip2 decrease rate as the variable.
  • the ⁇ Ip2 linear function with the initial offset or the initial Ip2 decrease rate as a variable corresponds to the initial offset or the initial Ip2 decrease rate obtained from a plurality of NOx sensor elements 10 different from the NOx sensor elements 10 used for concentration calculation control, for example. is obtained by first-order approximation of the value of ⁇ Ip2.
  • the graph shown in FIG. 11 shows a linear function of ⁇ Ip2 with the initial offset as a variable when the NOx concentration is 0 ppm and the cumulative operating time is 300 hours.
  • the slope a0 300 and the intercept b0 300 are obtained and stored as respective values in the microprocessor 60, as shown in FIG.
  • each slope a and each intercept b are obtained and stored in the microprocessor 60 based on the relationships shown in FIGS.
  • FIGS. 10 for example, "0" in “a0 300 " indicates the NOx concentration, and the subscript " 300 " indicates the accumulated operating time.
  • the initial offset is used as a variable
  • the initial Ip2 decrease rate is used as a variable.
  • the microprocessor 60 divides the cumulative operating time into a plurality of predetermined time segments and also divides the NOx concentration into predetermined concentration segments corresponding to the current value, and the linear expression with the initial offset or difference as a variable is:
  • a plurality of patterns are stored corresponding to at least one of predetermined time segments or predetermined density segments. For example, a0 300 , b0 300 , a90 300 , b90 300 , a1500 300 , and b1500 300 are stored for the cumulative operating time of 0 hours to 650 hours.
  • A0 1000 , b0 1000 , a90 1000 , b90 1000 , a1500 1000 , and b1500 1000 are stored for the cumulative operating time greater than 650 hours and 1500 hours or less.
  • A0 1500 , b0 1500 , a90 1500 , b90 1500 , a1500 1500 , and b1500 1500 are stored for the cumulative operating time greater than 1500 hours and 2875 hours or less.
  • A0 3750 , b0 3750 , a90 3750 , b90 3750 , a1500 3750 , b1500 3750 are stored for times greater than 2875 hours of cumulative operating time.
  • the coefficient of the linear expression of the initial offset or the initial Ip2 decrease rate can be selected according to at least one of the NOx concentration corresponding to the cumulative operating time or the current value, the NOx corresponding to the cumulative operating time or the current value
  • the NOx concentration in the gas to be measured can be calculated using an appropriate linear expression corresponding to at least one of the concentrations.
  • the microprocessor 60 corresponds to an example of the "calculation unit" of the present invention.
  • Microprocessor 60 calculates the concentration of the specific component (NOx) from pumping current Ip2.
  • the microprocessor 60 uses a correction formula ( Equation (1)) is used. Therefore, the microprocessor 60 can reflect the deterioration state of the NOx sensor 20 to calculate the NOx concentration in the gas under measurement.
  • the microprocessor 60 calculates the NOx concentration in the measured gas based on the accumulated operating time in addition to the pumping current Ip2 and index. Specifically, (a0 300 ⁇ initial offset+b0 300 ) is multiplied by H/300 in the formula (1). Thereby, the NOx concentration reflecting the cumulative elapsed time can be calculated.
  • a predetermined low current state is a state in which the current value is smaller than a predetermined threshold.
  • the predetermined low current state is, for example, the current state of the pumping current (state in which the current value is relatively low) that is output when the tentative NOx concentration is 0 ppm or more and 200 ppm or less.
  • ⁇ Ip2 is more likely to correlate with the initial offset than the initial Ip2 decrease rate, and Ip2′ can be calculated using highly accurate slope a and intercept b.
  • the NOx sensor 20 detects the NOx concentration in the gas to be measured on at least one of the upstream side and the downstream side with respect to the exhaust gas purification device 3 in the exhaust pipe 7 .
  • the NOx concentration in the measured gas can be calculated by reflecting the initial offset.
  • the NOx concentration in the measured gas can be calculated by reflecting the initial Ip2 decrease rate.
  • the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as corrected NOx concentration).
  • corrected NOx concentration a NOx concentration
  • the table the table in which the pumping current Ip2 and the NOx concentration are associated
  • it may be calculated using a predetermined arithmetic expression.
  • step S16 if the microprocessor 60 determines that the tentative NOx concentration is not between 0 ppm and 45 ppm (greater than 45 ppm) (No in step S16), it determines whether the tentative NOx concentration is greater than 45 ppm and not more than 200 ppm (step S19). ). When the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is greater than 45 ppm and equal to or less than 200 ppm (Yes in step S19), the pumping current Ip2' is calculated using the following correction equation (2). (step S20).
  • step S21 the pumping current Ip2' is calculated (step S21).
  • the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as corrected NOx concentration) (step S18). After step S18, the density calculation control ends.
  • the microprocessor 60 uses the initial Ip2 decrease rate in the Ip2' calculation formula (Equation 3) when the magnitude of the pumping current is in a predetermined high current state.
  • a predetermined high current state is a state in which the current value is greater than a predetermined threshold.
  • the predetermined high current state is, for example, the current state of the pumping current (the state in which the current value is relatively high) that is output when the tentative NOx concentration is greater than 200 ppm.
  • a correlation between the initial Ip2 decrease rate and ⁇ Ip2 is likely to occur, and Ip2′ can be calculated using highly accurate slope a and intercept b.
  • step S12 when the microprocessor 60 determines that the cumulative operating time is not 300 hours or less (more than 300 hours) (No in step S12), in step S31 shown in FIG. 4, the cumulative operating time is 650 hours or less. It is determined whether or not.
  • the microprocessor 60 determines that the cumulative operating time is 650 hours or less (Yes in step S31), it performs steps S32 to S35 similar to steps S13 to S16.
  • step S35 when the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is 0 ppm or more and 45 ppm or less (Yes in step S35), the corrected pumping current Ip2' is calculated (step S36).
  • the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction equation (4) (equation (4)).
  • step S37 similar to step S18, the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as NOx concentration after correction).
  • NOx concentration after correction a NOx concentration
  • step S35 if the microprocessor 60 determines that the tentative NOx concentration is not between 0 ppm and 45 ppm (greater than 45 ppm) (No in step S35), it determines whether the tentative NOx concentration is greater than 45 ppm and not more than 200 ppm (step S38). ). When the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is greater than 45 ppm and equal to or less than 200 ppm (Yes in step S38), the pumping current Ip2' is calculated using the following correction equation (5) (equation (5)). (step S39).
  • step S40 when the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is greater than 45 ppm and not less than 200 ppm (greater than 200 ppm) (No in step S38), the following correction formula (6) is used. Then, the pumping current Ip2' is calculated (step S40).
  • step S37 the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as corrected NOx concentration) (step S37).
  • corrected NOx concentration a NOx concentration
  • step S31 When the microprocessor 60 determines in step S31 that the cumulative operating time is not 650 hours or less (more than 650 hours) (No in step S31), in step S51 shown in FIG. It is determined whether or not. When the microprocessor 60 determines that the cumulative operating time is 1500 hours or less (Yes in step S51), it performs steps S52 to S55 similar to steps S13 to S16. In step S55, when the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is 0 ppm or more and 45 ppm or less (Yes in step S55), it calculates a pumping current Ip2' after correction of the pumping current Ip (step S56). The microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction formula (7) (formula (7)).
  • step S57 similar to step S18, the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as NOx concentration after correction).
  • NOx concentration after correction a NOx concentration
  • step S55 if the microprocessor 60 determines that the tentative NOx concentration is not between 0 ppm and 45 ppm (greater than 45 ppm) (No in step S55), it determines whether the tentative NOx concentration is greater than 45 ppm and not more than 200 ppm (step S58). ). When the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is greater than 45 ppm and equal to or less than 200 ppm (Yes in step S58), the pumping current Ip2' is calculated using the following correction equation (Equation 8). (step S59).
  • step S58 when the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is greater than 45 ppm and not less than 200 ppm (greater than 200 ppm) (No in step S58), the following correction equation (9) is used. Then, the pumping current Ip2' is calculated (step S60).
  • step S57 the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as corrected NOx concentration) (step S57). After step S57, the density calculation control ends.
  • step S71 When the microprocessor 60 determines in step S51 that the cumulative operating time is not 1500 hours or less (more than 1500 hours) (No in step S51), in step S71 shown in FIG. It is determined whether or not. When the microprocessor 60 determines that the cumulative operating time is 2785 hours or less (Yes in step S71), it performs steps S72 to S75 similar to steps S13 to S16. In step S75, when the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is 0 ppm or more and 45 ppm or less (Yes in step S75), it calculates a pumping current Ip2' after correction of the pumping current Ip (step S76). The microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction equation (10) (equation (10)).
  • step S77 similar to step S18, the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as NOx concentration after correction).
  • NOx concentration after correction a NOx concentration
  • step S75 if the microprocessor 60 determines that the tentative NOx concentration is not between 0 ppm and 45 ppm (greater than 45 ppm) (No in step S75), it determines whether the tentative NOx concentration is greater than 45 ppm and not more than 200 ppm (step S78). ). When the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is greater than 45 ppm and equal to or less than 200 ppm (Yes in step S78), the pumping current Ip2' is calculated using the following correction equation (11) (equation (11)). (step S79).
  • step S78 when the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is greater than 45 ppm and not less than 200 ppm (greater than 200 ppm) (No in step S78), the following correction equation (12) (equation (12)) is used. Then, the pumping current Ip2' is calculated (step S80).
  • step S77 the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as corrected NOx concentration) (step S77). After step S77, the density calculation control ends.
  • step S71 if the microprocessor 60 determines that the cumulative operating time is not less than 2785 hours (more than 2785 hours) (No in step S71), steps S91 to S91 shown in FIG. S94 is performed.
  • step S94 when the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is 0 ppm or more and 45 ppm or less (Yes in step S94), the corrected pumping current Ip2' is calculated (step S95). The microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction equation (13) (equation (13)).
  • step S96 similar to step S18, the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as NOx concentration after correction).
  • NOx concentration after correction a NOx concentration
  • step S94 if the microprocessor 60 determines that the tentative NOx concentration is not between 0 ppm and 45 ppm (greater than 45 ppm) (No in step S94), it determines whether the tentative NOx concentration is greater than 45 ppm and not more than 200 ppm (step S97). ). When the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is greater than 45 ppm and equal to or less than 200 ppm (Yes in step S97), the pumping current Ip2' is calculated using the following correction equation (14) (equation (14)). (step S98).
  • step S97 when the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is greater than 45 ppm and not less than 200 ppm (greater than 200 ppm) (No in step S97), the following correction equation (15) (equation (15)) is used. Then, the pumping current Ip2' is calculated (step S99).
  • step S96 the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as corrected NOx concentration) (step S96). After step S96, the density calculation control ends.
  • an index reflecting the deterioration state of the NOx sensor 20 (an index including at least one of the initial offset and the initial Ip2 decrease rate) and the cumulative operating time with respect to the pumping current Ip2 and the NOx concentration in the gas to be measured can be calculated. Therefore, the NOx concentration in the measured gas can be calculated reflecting the deterioration state of the NOx sensor 20 .
  • the NOx concentration in the gas to be measured when the NOx concentration in the gas to be measured is relatively high (in the case of a predetermined high current state), the NOx concentration in the gas to be measured is calculated by reflecting the initial Ip2 decrease rate. can be done.
  • the NOx concentration in the gas under measurement when the NOx concentration in the gas under measurement is relatively low (in a predetermined low current state), the NOx concentration in the gas under measurement can be calculated reflecting the initial offset.
  • the NOx concentration in the measured gas when the NOx concentration is detected at a relatively high concentration on the upstream side of the exhaust gas purification device 3, the NOx concentration in the measured gas can be calculated by reflecting the initial Ip2 decrease rate. can.
  • the NOx concentration in the measured gas when the NOx concentration is detected at a relatively low concentration on the downstream side of the exhaust gas purification device 3, the NOx concentration in the measured gas can be calculated reflecting the initial offset.
  • a gas sensor system according to a second embodiment is different from the first embodiment in that a quadratic function is mainly used for the slope a and the intercept b used to calculate Ip2′, but is common in other respects.
  • symbol is attached
  • FIGS. 23 to 25 show an example of concentration calculation control performed by the gas sensor control device 100 of the second embodiment. As with the density calculation control of the first embodiment, the density calculation control of FIGS. 23 to 25 is started when a predetermined start condition is satisfied.
  • the microprocessor 60 performs S111 to S121 shown in FIG. 23 as the same control as steps S11 to S21 of the first embodiment.
  • step S117 the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction equation (16) (equation (16)).
  • Formula 16 is the same as Formula 1 in the first embodiment, and detailed description is omitted.
  • correction formulas (formulas 16 to 24) used to calculate the pumping current Ip2' are stored.
  • the initial offset and the initial Ip2 decrease rate of the NOx sensor element 10 are stored as numerical values used in the correction formulas (formulas 16 to 24).
  • the microprocessor 60 stores the slope a and the intercept b as shown in FIG.
  • the microprocessor 60 calculates the NOx concentration in the gas under measurement based on an index including at least one of the initial offset and the initial Ip2 decrease rate, and the cumulative operating time.
  • the NOx concentration in the measured gas can be calculated by reflecting the index reflecting the deterioration state of the NOx sensor (an index including at least one of the initial offset and the initial Ip2 decrease rate) with respect to the pumping current Ip2. can be done. Therefore, the NOx concentration in the measured gas can be calculated reflecting the deterioration state of the NOx sensor 20 .
  • step S120 the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction formula (17) (formula (17)). Equation 17 is the same as Equation 2 in the first embodiment, and detailed description is omitted.
  • step S121 the pumping current Ip2' is calculated using the following correction formula (18) (formula (18)).
  • Formula 18 is the same as formula 3 in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
  • step S112 determines in step S112 that the cumulative operating time is not 300 hours or less (more than 300 hours) (No in step S112), in step S131 shown in FIG. 24, the cumulative operating time is 3750 hours or less. It is determined whether or not.
  • the microprocessor 60 determines that the cumulative operating time is 3750 hours or less (Yes in step S131), it performs steps S132 to S135 similar to steps S13 to S16.
  • step S135 when the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is 0 ppm or more and 45 ppm or less (Yes in step S135), the corrected pumping current Ip2' is calculated (step S136).
  • the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction equation (19) (equation (19)).
  • the microprocessor 60 stores the formula for calculating the slope a (specifically, a0, a90, and a1500) at each NOx concentration as the numerical value used for calculating the pumping current Ip2′ (the numerical value used in the equations 17 to 19).
  • intercept b (specifically b0, b90, b1500) are stored.
  • the coefficients D0, E0, and F0 are obtained by, for example, approximating the plot of the graph showing the correlation between the cumulative operating time and the intercept b0 with a quadratic expression, as shown in FIG. Equation 19 uses the slope a0 and the intercept b0 when the NOx concentration is 0 ppm.
  • the quadratic function of slope a and the quadratic function of intercept b are stored in microprocessor 60, for example.
  • the microprocessor 60 calculates the concentration of the specific component (NOx) based on the current value and the quadratic expression determined by the cumulative operating time. Specifically, by substituting the cumulative operating time into the variables of the quadratic expression, it is possible to obtain an appropriate slope a and intercept b according to the cumulative operating time. 17, the NOx concentration in the gas under measurement can be calculated using a linear expression including an appropriate slope a and intercept b according to the accumulated operating time.
  • step S137 similar to step S18, the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as corrected NOx concentration).
  • corrected NOx concentration a NOx concentration
  • step S135 if the microprocessor 60 determines that the tentative NOx concentration is not between 0 ppm and 45 ppm (greater than 45 ppm) (No in step S135), it determines whether the tentative NOx concentration is 200 ppm or less (step S138).
  • step S138 when the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is 200 ppm or less (Yes in step S138), the corrected pumping current Ip2' is calculated (step S139).
  • the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction equation (20) (equation (20)).
  • Equation 20 uses the slope a90 and the intercept b90 when the NOx concentration is 90 ppm.
  • the coefficients A90, B90, and C90 are obtained by approximating the plots of the graph showing the correlation between the cumulative operating time and the slope a90 with a quadratic expression, as shown in FIG. 28, for example.
  • the coefficients D90, E90, and F90 are obtained by approximating the plots of the graph showing the correlation between the cumulative operating time and the intercept b90 with a quadratic expression, as shown in FIG. 29, for example.
  • step S138 if the microprocessor 60 determines that the provisional NOx concentration is not less than 200 ppm (greater than 200 ppm) (No in step S138), the microprocessor 60 outputs the corrected pumping current Ip2' to the corrected pumping current Ip. Calculate (step S140). The microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction equation (21) (equation (21)).
  • the slope a1500 and the intercept b1500 when the NOx concentration is 1500 ppm are used.
  • the coefficients A1500, B1500, and C1500 are obtained by approximating the plots of the graph showing the correlation between the cumulative operating time and the slope a1500 with a quadratic expression, as shown in FIG. 30, for example.
  • the coefficients D1500, E1500, and F1500 are obtained by approximating the plots of the graph showing the correlation between the cumulative operating time and the intercept b1500 with a quadratic expression, as shown in FIG. 31, for example.
  • step S137 similarly to step S18, the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as NOx concentration after correction).
  • NOx concentration after correction a NOx concentration
  • step S131 if the microprocessor 60 determines that the cumulative operating time is not less than 3750 hours (more than 3750 hours) (No in step S131), the same steps S91 to S99 of the first embodiment are performed as shown in FIG. Steps S151 to S159 shown in .
  • step S155 the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following equation (22).
  • Formula 22 (Formula (22)) is the same as Formula 13 in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction formula (23) (formula (23)).
  • Formula 23 is the same as Formula 14 in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction formula (24) (formula (24)).
  • Formula 24 is the same as Formula 15 in the first embodiment, and detailed description is omitted.
  • the microprocessor 60 calculates the NOx concentration in the gas under measurement using a quadratic expression determined by the accumulated operating time. Therefore, by using the cumulative operating time as a variable of the quadratic expression, it is possible to obtain an appropriate slope a and intercept b according to the cumulative operating time.
  • the NOx concentration in the gas to be measured can be corrected using a linear expression including an appropriate slope a and intercept b according to the accumulated operating time.
  • the cumulative operating time is greater than 300 hours and less than or equal to 3750 hours, one type of calculation formula is used for each concentration interval. Continuity of the calculation result (Ip2') with respect to time change can be maintained compared to the configuration in which the calculation formula is changed.
  • the gas sensor system of the third embodiment differs from the first embodiment in that only one type of formula is used as the calculation formula of Ip2′ for each concentration category mainly when the cumulative operating time is 3750 hours or less. in common.
  • symbol is attached
  • FIGS. 32 and 33 show an example of concentration calculation control performed by the gas sensor control device 100 of the third embodiment. As with the density calculation control of the first embodiment, the density calculation control of FIGS. 32 and 33 is started when a predetermined start condition is met.
  • the microprocessor 60 acquires the accumulated operating time (step S211), as in step S11 of the first embodiment. In subsequent step S212, microprocessor 60 determines whether or not the accumulated operating time is 3750 hours or less. When the microprocessor 60 determines in step S212 that the cumulative operating time is 3750 hours or less, it performs steps S213 to S216 in the same manner as steps S13 to S16 of the first embodiment. In the subsequent step S217, the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction equation (25) (equation (25)).
  • a predetermined reference time for example, 3750 hours
  • cumulative operating time H are multiplied by the ratio (H/3750).
  • the NOx concentration in the measured gas can be calculated by reflecting the ratio between the predetermined reference time and the accumulated operating time.
  • the configuration uses only one type of formula (formula 25) for the same Nox concentration with a cumulative operating time of 3750 hours or less, acquisition of preliminary data for concentration calculation control is minimal. That is, data other than a0 3750 , b0 3750 , a90 3750 , b90 3750 , a1500 3750 , and b1500 3750 shown in FIG. 10 are unnecessary.
  • step S2108 the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as "corrected NOx concentration"), as in step S18 of the first embodiment.
  • corrected NOx concentration a NOx concentration
  • step S219 determines whether the tentative NOx concentration is 200 ppm or less.
  • microprocessor 60 calculates pumping current Ip2′ using the following correction formula (26) (step S220). .
  • Equation 26 uses a linear equation in which the index at a predetermined reference time (3750 hours) is used as a variable.
  • the NOx concentration in the gas can be calculated.
  • the configuration uses only one type of formula (formula 26) for the same Nox concentration with a cumulative operating time of 3750 hours or less, acquisition of preliminary data for concentration calculation control is minimal.
  • step S219 When the microprocessor 60 determines in step S219 that the provisional NOx concentration is not 200 ppm or less (greater than 200 ppm), it calculates the pumping current Ip2′ using the following correction equation (27) (equation (27)). (step S221).
  • Equation 27 uses a linear equation in which the index at a predetermined reference time (3750 hours) is used as a variable.
  • the NOx concentration in the gas can be calculated.
  • the configuration uses only one type of formula (formula 27) for the same Nox concentration with a cumulative operating time of 3750 hours or less, acquisition of preliminary data for concentration calculation control is minimal.
  • step S218 similarly to step S18 of the first embodiment, the microprocessor 60 converts the pumping current Ip2' into a NOx concentration (hereinafter referred to as NOx concentration after correction).
  • NOx concentration after correction a NOx concentration after correction
  • step S212 if the microprocessor 60 determines that the cumulative operating time is not less than 3750 hours (more than 3750 hours) (No in step S212), similar to steps S91 to S99 of the first embodiment, Steps S231 to S239 shown in .
  • step S235 the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction equation (28) (equation (28)).
  • Formula 28 is the same as formula 13 in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction formula (29) (formula (29)).
  • Formula 29 is the same as Formula 14 in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the microprocessor 60 calculates the pumping current Ip2' using the following correction formula (30) (formula (30)).
  • Formula 30 is the same as formula 15 in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the microprocessor 60 uses a linear expression in which the index at the predetermined reference time is a variable, and the ratio of the predetermined reference time and the cumulative operating time to the gas to be measured. Calculate the NOx concentration in the As a result, the NOx concentration in the measured gas can be calculated by reflecting the ratio between the predetermined reference time and the accumulated operating time.
  • the NOx sensor 20 was exemplified as an example of the gas sensor, but it may be a gas sensor that detects the concentration of other specific components (components other than NOx) in the gas to be measured.
  • the Ip2 detection circuit 55 detects the pumping current generated in the second pumping cell 113, but the Ip2 detection circuit 55 may not be provided.
  • the microprocessor 60 may be configured to grasp the pumping current (the current flowing through the second pumping cell 113).
  • the microprocessor 60 exemplifies a configuration in which a plurality of patterns of linear equations are stored in correspondence with the predetermined concentration divisions of the NOx concentration corresponding to the current value, but directly corresponds to the current value.
  • a plurality of patterns of the primary expression may be stored.
  • the first reference time (initial offset reference time), the second reference time (initial Ip2 decrease rate reference time), and the third reference time (accumulated operating time reference time)
  • the same reference time is shown as an example, some or all of these may be different.
  • one of the initial offset and the initial Ip2 decrease rate is used in the correction formulas of Equations 1 to 30, but both may be used.
  • the NOx concentration in the gas to be measured reflects the initial Ip2 decrease rate with respect to the NOx concentration detected on the upstream side of the exhaust gas purifying device 3 (where the NOx concentration is relatively high). The concentration was calculated, and the NOx concentration in the measured gas was calculated by reflecting the initial offset with respect to the NOx concentration detected on the downstream side of the exhaust gas purifying device 3 (where the NOx concentration is relatively low).
  • the configuration may be such that only the NOx concentration detected on either the upstream side or the downstream side is corrected.
  • the initial Ip2 decrease rate is used in the formula for calculating Ip2′
  • the magnitude of the pumping current is in a predetermined low current state
  • a configuration in which an initial offset is used in the formula for calculating Ip2′ in some cases is illustrated.
  • there is another current state between the high current state and the low current state a state in which a lower current flows than in the high current state and a higher current flows than in the low current state.
  • At least one of the initial Ip2 decrease rate and the initial offset may be used in the calculation formula.
  • the microprocessor 60 exemplifies the configuration in which the initial offset, the initial Ip2 decrease rate, and the linear expression used for correcting the NOx concentration are stored. configuration may be used.
  • Gas sensor system gas sensor control system
  • Internal combustion engine Internal combustion engine 3
  • Exhaust gas purification device 20
  • NOx sensor gas sensor
  • Ip2 detection circuit 60
  • Microprocessor calculation unit, storage unit
  • Gas sensor control device NOx sensor control device
  • First pumping cell 113
  • Second pumping cell 145
  • Second pump first electrode 147
  • Second electrode for second pump MR1
  • First measurement room MR2: Second measurement room (measurement room)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

ガスセンサの劣化状態を反映して被測定ガス中の特定成分の濃度を算出し得る。　ガスセンサ制御装置（１００）は、第１ポンピングセル（１１１）と、被測定ガス中の特定成分の濃度に応じて電流を出力する第２ポンピングセル（１１３）と、を備えるガスセンサを制御する。ガスセンサ制御装置（１００）は、特定成分の濃度を算出する際に、第１基準時における特定成分の濃度が０の時の電流値を示す初期オフセット、又は、第２基準時における特定成分の濃度が設定濃度の時の電流値の理想値との差分、の少なくとも一方を含む指標と、第３基準時からのガスセンサの稼働時間の累計である累積稼働時間と、に基づく補正式を用いるマイクロプロセッサ（６０）を有する。

Description

ガスセンサの制御装置、ガスセンサの制御方法、及びガスセンサの制御システム
　本発明は、ガスセンサの制御装置、ガスセンサの制御方法、及びガスセンサの制御システムに関する。
　特許文献１に開示されるガスセンサ制御装置は、ポンプセルと、センサセルと、を備えるガスセンサ素子を制御する。ポンプセルは、固体電解質体と、固体電解質体の測定室側の表面に配置されるポンプ電極と、固体電解質体の大気室側の表面に配置されるセンサ電極と、を有する。ポンプセルでは、電極間に排気中の酸素濃度に応じた電流が流れる。センサセルは、固体電解質体と、固体電解質体の測定室側の表面に配置されるセンサ電極と、共通電極と、を有する。センサセルでは、電極間に排気中のＮＯｘ濃度及び残留酸素の濃度に応じた電流（センサ電流）が流れる。ガスセンサ制御装置は、ポンプセルによって検出された排気中の酸素濃度と、大気圧とに基づいて補正係数を算出する。ガスセンサ制御装置は、センサ電流の初期からの変化率として出力率を算出する。ガスセンサ制御装置は、補正係数を出力率に乗算することで、劣化診断に用いる出力率を補正する構成となっている。
特開２０２０－１２２７４１号公報
　特許文献１のガスセンサ制御装置のように、被測定ガス中の特定成分を検出したガスセンサからの出力（特定成分の濃度が反映された出力率）によって、ガスセンサの劣化判定を行う構成が知られている。しかしながら、このような構成では、ガスセンサからの出力自体を補正するものではなく精度の良い濃度測定は難しい。そこで、ガスセンサの劣化状態を反映して被測定ガス中の特定成分の濃度を算出し得る構成が求められている。
　本発明は、ガスセンサの劣化状態を反映して被測定ガス中の特定成分の濃度を算出し得る技術を提供することを目的とする。
　以下で例示される［１］～［９］の特徴は、矛盾しない範囲でどのように組み合わされてもよい。
［１］本発明のガスセンサの制御装置は、外部の被測定ガスが導入される測定室を内部に有しており、前記測定室内の前記被測定ガスに対する酸素の汲み出し及び汲み入れを行う第１ポンピングセルと、前記測定室の内側と外側にそれぞれ配置される一対の電極を有し、前記測定室に導入されるとともに酸素の汲み出し及び汲み入れが行われた前記被測定ガス中の特定成分の濃度に応じて前記一対の電極間に電流を出力する第２ポンピングセルと、備えるガスセンサを制御し、前記電流の大きさである電流値から前記特定成分の濃度を算出する算出部を備えるガスセンサの制御装置であって、前記算出部は、前記特定成分の濃度を算出する際に、第１基準時における前記特定成分の濃度が０の時の前記電流値を示す初期オフセット、又は、第２基準時における前記特定成分の濃度が設定濃度の時の前記電流値の理想値との差分、の少なくとも一方を含む指標と、第３基準時からの前記ガスセンサの稼働時間の累計である累積稼働時間と、に基づいて補正する。
　このような構成によって、被測定ガス中の特定成分の濃度に応じて出力される電流に対して、ガスセンサの劣化状態が反映される指標（初期オフセット及び上記差分の少なくとも一方を含む指標）と、累積稼働時間と、を反映して被測定ガス中の特定成分のガス濃度を算出することができる。したがって、ガスセンサの劣化状態を反映して被測定ガス中の特定成分の濃度を算出することができる。
［２］上記算出部は、上記電流値が所定の高電流状態である場合に、上記指標として上記差分を用いて上記特定成分の濃度を算出し、上記電流値が所定の低電流状態である場合に、上記指標として上記初期オフセットを用いて上記特定成分の濃度を算出することが好ましい。
　このような構成によって、被測定ガス中の特定成分の濃度が比較的高い場合（所定の高電流状態の場合）に、上記差分を反映して特定成分の濃度を補正することができる。一方で、特定成分の濃度が比較的低い場合（所定の低電流状態の場合）に、初期オフセットを反映して特定成分の濃度を補正することができる。
［３］上記累積稼働時間を複数の所定の時間区分に分け、上記電流値を複数の所定の電流値区分に分け、上記電流値に対応する上記特定成分の濃度を複数の所定の濃度区分に分け、上記初期オフセット又は上記差分を変数とする一次式を、上記所定の時間区分、上記所定の電流値区分、又は上記所定の濃度区分のうちの少なくとも一つに対応して複数パターン記憶する記憶部を備え、上記算出部は、上記所定の時間区分、上記所定の電流値区分、又は上記所定の濃度区分のうちの少なくとも一つを基に上記記憶部に記憶されている上記一次式を選択し、上記電流値と、上記累積稼働時間、上記電流値、又は上記電流値に対応する濃度に対応する上記記憶部に記憶された複数パターンの中から選択した上記一次式と、に基づいて上記特定成分の濃度を算出することが好ましい。
　このような構成によって、累積稼働時間、電流値、又は電流値に対応する濃度のうちの少なくとも一つに応じて初期オフセット又は差分を変数とする一次式を選択できるため、累積稼働時間、電流値、又は電流値に対応する濃度のうちの少なくとも一方に応じた適当な一次式を用いて被測定ガス中の特定成分の濃度を補正することができる。
［４］上記累積稼働時間を複数の所定の時間区分に分け、上記電流値を複数の所定の電流値区分に分け、上記電流値に対応する上記特定成分の濃度を複数の所定の濃度区分に分け、上記初期オフセット又は上記差分を変数とする一次式を、上記所定の時間区分、上記所定の電流値区分、又は上記所定の濃度区分のうちの少なくとも一つに対応して複数パターン記憶する記憶部を備え、上記記憶部は、上記一次式の傾き及び切片としてそれぞれ時間を変数として定めた二次式を記憶し、上記算出部は、上記電流値と、上記累積稼働時間で定まる上記二次式と、に基づいて上記特定成分の濃度を算出することが好ましい。
　このような構成によって、累積稼働時間を二次式の変数に用いることで、累積稼働時間に応じた適当な傾き及び切片を求めることができる。このような累積稼働時間に応じた適当な傾き及び切片を含む一次式を用いて、被測定ガス中の特定成分の濃度を補正することができる。
［５］所定の基準時間における上記指標を変数とする一次式を記憶する記憶部を備え、上記算出部は、上記一次式と、上記所定の基準時間と上記累積稼働時間との比率と、に基づいて上記特定成分の濃度を算出することが好ましい。
　このような構成によって、所定の基準時間と累積稼働時間との比率を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を補正することができる。
［６］本発明のガスセンサの制御方法は、外部の被測定ガスが導入される測定室を内部に有しており、前記測定室内の前記被測定ガスに対する酸素の汲み出し及び汲み入れを行う第１ポンピングセルと、前記測定室の内側と外側にそれぞれ配置される一対の電極を有し、前記測定室に導入されるとともに酸素の汲み出し及び汲み入れが行われた前記被測定ガス中の特定成分の濃度に応じて前記一対の電極間に電流を出力する第２ポンピングセルと、を備えるガスセンサを制御するガスセンサの制御方法であって、前記電流の大きさである電流値から前記特定成分の濃度を算出する際に、第１基準時における前記特定成分の濃度が０の時の前記電流値を示す初期オフセット、又は、第２基準時における前記特定成分の濃度が設定濃度の時の前記電流値の理想値との差分、の少なくとも一方を含む指標と、第３基準時からの前記ガスセンサの稼働時間の累計である累積稼働時間と、に基づいて補正する。
　このような構成によって、被測定ガス中の特定成分の濃度に応じて出力される電流に対して、ガスセンサの劣化状態が反映される指標（初期オフセット及び上記差分の少なくとも一方を含む指標）と、累積稼働時間と、を反映して被測定ガス中の特定成分のガス濃度を算出することができる。したがって、ガスセンサの劣化状態を反映して被測定ガス中の特定成分の濃度を算出することができる。
［７］本発明のガスセンサの制御システムは、［１］から［５］のいずれかのガスセンサの制御装置と、上記ガスセンサと、を備える。
　このような構成によって、［１］から［５］のガスセンサの制御装置と同様の効果を奏することができる。
［８］排気ガスを浄化する排ガス浄化装置が取り付けられた内燃機関から排出される排気ガスを上記被測定ガスとし、上記ガスセンサは、上記排ガス浄化装置に対する上流側で上記特定成分の濃度を検出し、上記算出部は、上記指標として上記差分を用いて、上記特定成分の濃度を算出することが好ましい。
　このような構成によって、ガスセンサは、排ガス浄化装置に対する上流側で特定成分の濃度を検出する構成であるため、比較的高い濃度で特定ガスの濃度が検出される。このように比較的高い濃度で特定ガスの濃度が検出される場合に、上記差分（第２基準時における上記特定成分の濃度が設定濃度の時の上記電流値の理想値との差分）を反映して被測定ガス中の特定成分の濃度を補正することができる。
［９］排気ガスを浄化する排ガス浄化装置が取り付けられた内燃機関から排出される排気ガスを被測定ガスとし、上記ガスセンサは、上記排ガス浄化装置に対する下流側で上記特定成分の濃度を検出し、上記算出部は、上記指標として上記初期オフセットを用いて、上記特定成分の濃度を算出することが好ましい。
　このような構成によって、ガスセンサは、排ガス浄化装置に対する下流側で特定成分の濃度を検出する構成であるため、比較的低い濃度で特定ガスの濃度が検出される。このように比較的低い濃度で特定ガスの濃度が検出される場合に、上記初期オフセットを反映して被測定ガス中の特定成分の濃度を補正することができる。
　本発明によれば、ガスセンサの劣化状態を反映して被測定ガス中の特定成分の濃度を算出し得る。
図１は、第１実施形態に係るガスセンサシステムの概略構成を示す説明図である。 図２は、図１のＮＯｘセンサの配置構成を例示する説明図である。 図３は、図１の制御装置で行われる制御の流れを例示するフローチャートである。 図４は、図３のフローチャートに続く制御の流れを例示するフローチャートである。 図５は、図４のフローチャートに続く制御の流れを例示するフローチャートである。 図６は、図５のフローチャートに続く制御の流れを例示するフローチャートである。 図７は、図６のフローチャートに続く制御の流れを例示するフローチャートである。 図８は、オフセットを説明するためのＮＯｘ濃度とＩｐ２との関係を概略的に示す説明図である。 図９は、Ｉｐ２低下率を説明するためのＮＯｘ濃度とＩｐ２との関係を概略的に示す説明図である。 図１０は、マイクロプロセッサに記憶された、各ＮＯｘ濃度及び各累積稼働時間における傾き及び切片を例示する説明図である。 図１１は、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍであり、累積稼働時間が３００時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図１２は、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍであり、累積稼働時間が１０００時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図１３は、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍであり、累積稼働時間が２０００時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図１４は、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍであり、累積稼働時間が３７５０時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図１５は、ＮＯｘ濃度が９０ｐｐｍであり、累積稼働時間が３００時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図１６は、ＮＯｘ濃度が９０ｐｐｍであり、累積稼働時間が１０００時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図１７は、ＮＯｘ濃度が９０ｐｐｍであり、累積稼働時間が２０００時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図１８は、ＮＯｘ濃度が９０ｐｐｍであり、累積稼働時間が３７５０時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図１９は、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍであり、累積稼働時間が３００時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図２０は、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍであり、累積稼働時間が１０００時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図２１は、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍであり、累積稼働時間が２０００時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図２２は、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍであり、累積稼働時間が３７５０時間であるときの初期オフセットとΔＩｐ２との相関を示す説明図である。 図２３は、第２実施形態に係るガスセンサシステムの制御装置で行われる制御の流れを例示するフローチャートである。 図２４は、図２３のフローチャートに続く制御の流れを例示するフローチャートである。 図２５は、図２４のフローチャートに続く制御の流れを例示するフローチャートである。 図２６は、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍのときの、累積稼働時間と、初期オフセットを変数とする一次関数の傾きａとの相関を示す説明図である。 図２７は、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍのときの、累積稼働時間と、初期オフセットを変数とする一次関数の切片ｂとの相関を示す説明図である。 図２８は、ＮＯｘ濃度が９０ｐｐｍのときの、累積稼働時間と、初期オフセットを変数とする一次関数の傾きａとの相関を示す説明図である。 図２９は、ＮＯｘ濃度が９０ｐｐｍのときの、累積稼働時間と、初期オフセットを変数とする一次関数の切片ｂとの相関を示す説明図である。 図３０は、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍのときの、累積稼働時間と、初期Ｉｐ２低下率を変数とする一次関数の傾きａとの相関を示す説明図である。 図３１は、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍのときの、累積稼働時間と、初期Ｉｐ２低下率を変数とする一次関数の切片ｂとの相関を示す説明図である。 図３２は、第３実施形態に係るガスセンサシステムの制御装置で行われる制御の流れを例示するフローチャートである。 図３３は、図３２のフローチャートに続く制御の流れを例示するフローチャートである。
　１．第１実施形態
　　１－１．ガスセンサシステム１の構成
　図１に示すガスセンサシステム１は、ガスセンサ制御装置１００と、ＮＯｘセンサ２０と、を備えている。ガスセンサシステム１は、本発明の「ガスセンサの制御システム」の一例に相当する。ＮＯｘセンサ２０は、被測定ガス中の特定成分（ＮＯｘ）の濃度を検出する。ＮＯｘセンサ２０は、本発明の「ガスセンサ」の一例に相当する。ＮＯｘセンサ２０は、ＮＯｘセンサ素子１０を有している。ガスセンサ制御装置１００は、本発明の「ガスセンサの制御装置」の一例に相当する。ガスセンサシステム１は、図２に示す内燃機関（以下、エンジンともいう）２を備える車両（図示略）に搭載され、ガスセンサ制御装置１００でＮＯｘセンサ素子１０（ＮＯｘセンサ２０）を制御することにより、エンジンの排気ガスＧＭ（被測定ガス）中のＮＯｘ濃度を検知する。このうち、ＮＯｘセンサ２０は、ＮＯｘセンサ素子１０及びこれを収容する図示しない主体金具からなる。なお、図１において、図中左側をＮＯｘセンサ素子１０の先端側をとし、図中右側をＮＯｘセンサ素子１０の後端側として説明する。
　ＮＯｘセンサ２０は、例えば、図２に示すように、排気ガスを浄化する排ガス浄化装置３が取り付けられた内燃機関２から排出される排気ガスを被測定ガスとする。内燃機関２の吸気管４には、上流側からスロットルバルブ５、インジェクタ６が設けられている。内燃機関２の排気管７には、排ガス浄化装置３が設けられている。排ガス浄化装置３は、例えば排ガス中のＮＯｘを吸着して除去するＮＯｘ吸蔵触媒として構成されている。排気管７における排ガス浄化装置３の上流側及び下流側には、それぞれＮＯｘセンサ２０が設けられている。上流側のＮＯｘセンサ２０は、排ガス浄化装置３に対する上流側で被測定ガス中の特定成分の濃度を検出する。下流側のＮＯｘセンサ２０は、排ガス浄化装置３に対する下流側で被測定ガス中の特定成分の濃度を検出する。
　　１－２．ＮＯｘセンサ素子１０の構成
　ＮＯｘセンサ素子１０は、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出する。ＮＯｘセンサ素子１０は、第１ポンピングセル１１１と、酸素濃度検知セル１１２と、第２ポンピングセル１１３と、を有している。ＮＯｘセンサ素子１０は、第１ポンピングセル１１１、酸素濃度検知セル１１２、及び第２ポンピングセル１１３を、アルミナを主体とする絶縁層１１４，１１５を介して積層した構造を有する。さらに、このＮＯｘセンサ素子１０の第２ポンピングセル１１３側には、ヒータ部１８０が積層されている。
　第１ポンピングセル１１１は、第１固体電解質層１３１と、第１ポンプ用第１電極１３５と、第１ポンプ用第２電極１３７と、を具備している。第１固体電解質層１３１は、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなる。第１ポンプ用第１電極１３５及び第１ポンプ用第２電極１３７は、第１固体電解質層１３１を挟み込むように配置されている。第１ポンプ用第１電極１３５及び第１ポンプ用第２電極１３７は、多孔質である。第１ポンプ用第１電極１３５は、後述する第１測定室ＭＲ１に面して配置されている。なお、第１ポンプ用第１電極１３５及び第１ポンプ用第２電極１３７の表面は、それぞれ多孔質体からなる保護層１２２で覆われている。
　酸素濃度検知セル１１２は、第３固体電解質層１５１と、検知電極１５５及び基準電極１５７と、を具備している。第３固体電解質層１５１は、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなる。検知電極１５５及び基準電極１５７は、第３固体電解質層１５１を挟み込むように配置されている。検知電極１５５及び基準電極１５７は、多孔質である。
　第２ポンピングセル１１３は、第２固体電解質層１４１と、第２ポンプ用第１電極１４５及び第２ポンプ用第２電極１４７と、を具備している。第２固体電解質層１４１は、ジルコニアを主体とした固体電解質体からなる。第２ポンプ用第１電極１４５及び第２ポンプ用第２電極１４７は、第２固体電解質層１４１のうち絶縁層１１５に面する側の表面１４１ａに配置されている。第２ポンプ用第１電極１４５及び第２ポンプ用第２電極１４７は、後述する第２測定室ＭＲ２の内側と外側にそれぞれ配置されている。第２ポンプ用第１電極１４５及び第２ポンプ用第２電極１４７は、多孔質である。第２ポンピングセル１１３は、第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間に、被測定ガス中の特定成分（ＮＯｘ）の濃度に応じたポンピング電流（以下、単に電流ともいう）が流れる構成である。
　ＮＯｘセンサ素子１０の内部には、第１測定室ＭＲ１が形成されている。第１測定室ＭＲ１には、第１ポンピングセル１１１と酸素濃度検知セル１１２との間に配置された第１拡散抵抗体１１６を介して、外部の排気ガスＧＭが導入される。
　第１拡散抵抗体１１６は、多孔質体で構成されている。第１拡散抵抗体１１６は、ＮＯｘセンサ素子１０のうち先端側（図中左側）開口部から第１測定室ＭＲ１に至る排気ガスＧＭの導入経路１４に配置されている。第１拡散抵抗体１１６は、第１測定室ＭＲ１への単位時間あたりの排気ガスＧＭの導入量（通過量）を制限している。
　ＮＯｘセンサ素子１０の内部のうち、第１測定室ＭＲ１の後端側（図中右側）には、多孔質体からなる第２拡散抵抗体１１７が配置されている。第２拡散抵抗体１１７の後端側には、第２拡散抵抗体１１７を介して第１測定室ＭＲ１内の第１室内ガスＧＭ１が導入される第２測定室ＭＲ２が形成されている。第２測定室ＭＲ２は、第１測定室ＭＲ１と合わせて本発明の「測定室」の一例に相当する。なお、第２測定室ＭＲ２は、絶縁層１１４，１１５及び酸素濃度検知セル１１２を積層方向に貫通する形態で形成されている。第２ポンピングセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５は、第２測定室ＭＲ２に面している。
　ＮＯｘセンサ素子１０の内部のうち、酸素濃度検知セル１１２の第３固体電解質層１５１と第２ポンピングセル１１３の第２固体電解質層１４１との間には、基準酸素室ＲＲが形成されている。基準酸素室ＲＲは、酸素濃度検知セル１１２の第３固体電解質層１５１、第２ポンピングセル１１３の第２固体電解質層１４１及び絶縁層１１５によって包囲されている。酸素濃度検知セル１１２の基準電極１５７と、第２ポンピングセル１１３の第２ポンプ用第２電極１４７とが、基準酸素室ＲＲに面するように配置されている。
　ヒータ部１８０は、アルミナ等の絶縁性セラミックからなるシート状の絶縁層１７１，１７３を積層することにより構成されている。そして、このヒータ部１８０は、各絶縁層１７１，１７３の間に、ヒータパターン１７５を備えており、このヒータパターン１７５に電流を流すことにより発熱する。
　　１－３．ガスセンサ制御装置１００の構成
　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２０のＮＯｘセンサ素子１０と電気的に接続されている。マイクロプロセッサ６０は、例えば、演算機能や情報処理機能を有する情報処理装置として構成される。マイクロプロセッサ６０は、メモリ等を具備している。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センサ素子１０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１１２の検知電極１５５と基準電極１５７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ＭＲ１内から基準酸素室ＲＲ内への酸素の汲み出しが行われ、基準酸素室ＲＲ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１１２の検知電極１５５と基準電極１５７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、マイクロプロセッサ６０が出力する予め定められた目標電圧Ｖｒ（例えば４２５ｍＶ）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ポンピングセル１１１の第１ポンプ用第１電極１３５と第１ポンプ用第２電極１３７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が目標電圧Ｖｒ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ポンピングセル１１１では、第１測定室ＭＲ１内からＮＯｘセンサ素子１０の外部への酸素の汲み出し、または、ＮＯｘセンサ素子１０の外部から第１測定室ＭＲ１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１１２の検知電極１５５と基準電極１５７との間の濃度検知電圧Ｖｓが予め定められた目標電圧Ｖｒを保つように、第１ポンピングセル１１１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ＭＲ１内の第１室内ガスＧＭ１の酸素濃度が所定の濃度に制御される。そして、この所定の酸素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１１７を介して、第２測定室ＭＲ２に導入される。
　Ｖｐ２印加回路５６は、第２ポンピングセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間に、第２測定室ＭＲ２内の第２室内ガスＧＭ２中の酸素分子及び酸素分子よりも解離電圧の高いＮＯｘ（酸素含有ガス）を解離可能な第２ポンプ電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）を印加する。これにより、第２測定室ＭＲ２では、第２ポンピングセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５の触媒作用によって、第２測定室ＭＲ２内の第２室内ガスＧＭ２中の酸素及び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１４１を移動し、第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間に第２ポンプ電流Ｉｐ２（以下、ポンピング電流ともいう）が流れる。Ｉｐ２検知回路５５は、第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間に流れる第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさを検知する。Ｉｐ２検知回路５５は、第２ポンピングセル１１３に生じるポンピング電流を検出する。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１８０のヒータパターン１７５への通電制御を行って、ヒータ部１８０を発熱させる。これにより、第１ポンピングセル１１１の第１固体電解質層１３１、酸素濃度検知セル１１２の第３固体電解質層１５１、及び第２ポンピングセル１１３の第２固体電解質層１４１が活性化温度（例えば７５０℃）まで加熱される。
　以上の構成で、ＮＯｘセンサ素子１０がガスセンサ制御装置１００で制御されることにより、第２ポンプ電流Ｉｐ２の大きさから、被測定ガス中の特定成分（ＮＯｘ）の濃度が検知される。
　　１－４．ガスセンサ制御装置１００の濃度算出制御
　図３～図７には、ガスセンサ制御装置１００が行う濃度算出制御の一例が示されている。ガスセンサ制御装置１００（マイクロプロセッサ６０）は、所定の開始条件が成立した場合に図３～図７の濃度算出制御を開始する。図３～図７の濃度算出制御を開始する条件は、例えば、ガスセンサシステム１が搭載された車両の始動スイッチ（イグニッション）がオフ状態からオン状態に切り替わったことであってもよく、他の条件であってもよい。以下で説明される代表例では、車両の始動スイッチがオフ状態からオン状態になった場合に、始動スイッチがオン状態に切り替わったことを示す始動信号がＥＣＵ９０からマイクロプロセッサ６０に与えられるようになっている。マイクロプロセッサ６０は、このような始動信号を受けた場合に、図３～図７の濃度算出制御を開始する。
　まず、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間を取得する（ステップＳ１１）。累積稼働時間は、第３基準時からのガスセンサの稼働時間の累計である。例えば、マイクロプロセッサ６０は、図示しない計時用タイマを内蔵しており、累積稼働時間を計測する。
　続くステップＳ１２で、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が３００時間以下であるか否か判定する。マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が３００時間以下であると判定する場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ポンピング電流Ｉｐ２のサンプリングタイムであるか否か判定する（ステップＳ１３）。ポンピング電流Ｉｐ２は、第２ポンピングセル１１３から出力されるポンピング電流である。マイクロプロセッサ６０は、例えば、所定時間（例えば１０ｍｓ）毎にポンピング電流Ｉｐ２をサンプリングするように設定されている。この場合、マイクロプロセッサ６０は、前回のサンプリングから所定時間（例えば１０ｍｓ）が経過している場合にはサンプリングタイムであると判定する。マイクロプロセッサ６０は、サンプリングタイムではないと判定する場合（ステップＳ１３でＮｏ）、濃度算出制御を終了する。一方で、マイクロプロセッサ６０は、サンプリングタイムであると判定する場合（ステップＳ１３でＹｅｓ）、ポンピング電流Ｉｐ２を取得する（ステップＳ１４）。
　続くステップＳ１５では、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２を仮ＮＯｘ濃度に換算する。ポンピング電流Ｉｐ２から仮ＮＯｘ濃度への換算は、例えばポンピング電流Ｉｐ２と仮ＮＯｘ濃度とが対応付けられたテーブル（予めマイクロプロセッサ６０に記憶されたテーブル）を参照してもよく、所定の演算式を用いて算出してもよい。
　続くステップＳ１６では、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下であるか判断する。マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）、ポンピング電流Ｉｐの補正後のポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ１７）。マイクロプロセッサ６０は、以下の数１の補正式（式（１））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。Ｈは、累積稼働時間である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001


　ここで、ポンピング電流Ｉｐ２’の算出に用いる数値（数１～数１５の式に用いる数値）について説明する。マイクロプロセッサ６０には、ポンピング電流Ｉｐ２’の算出に用いる数値（数１～数１５の式に用いる数値）として、ＮＯｘセンサ素子１０の初期オフセット及び初期Ｉｐ２低下率が記憶されている。オフセットは、図８に示すように、所定の基準時（第１基準時）における特定成分（ＮＯｘ）の濃度が０の時の電流値Ｉｐ２である。初期オフセットは、第１基準時（例えば累積稼働時間が０時間の時点）におけるオフセットである。図８は、ＮＯｘ濃度とＮＯｘセンサ素子１０から出力されるＩｐ２の関係の一例を概略的に示す説明図である。Ｉｐ２低下率は、被測定ガス中の特定成分（ＮＯｘ）の濃度が所定の設定濃度の時の電流値Ｉｐ２の理想値との差分に基づく値である。例えば、Ｉｐ２低下率は、図９に示すように、所定のＮＯｘ濃度（例えば１５００ｐｐｍ）における理想のＩｐ２の値に対する実際に測定されるＩｐ２の値の低下割合である。例えば、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍのときに実際に測定されるＩｐ２の値が理想のＩｐ２の値の８０％である場合、Ｉｐ２低下率が－２０％となる。初期Ｉｐ２低下率は、第２基準時（例えば累積稼働時間が０時間の時点）におけるＩｐ２低下率である。
　また、マイクロプロセッサ６０には、ポンピング電流Ｉｐ２’の算出に用いる補正式（数１～数１５の式）が記憶されている。具体的には、補正式（数１～数１５の式）に用いる数値として、図１０に示すような、傾きａ、及び切片ｂが記憶されている。マイクロプロセッサ６０は、本発明の「記憶部」の一例に相当する。傾きａは、初期オフセット又は初期Ｉｐ２低下率を変数とするΔＩｐ２の一次関数のグラフの傾き（変化割合）である。ΔＩｐ２は、累積稼働時間が０時間のときのＩｐ２に対する、累積稼働時間が所定時間（０時間よりも大きな時間）のときのＩｐ２の変化量、又は変化率である。切片ｂは、初期オフセット又は初期Ｉｐ２低下率を変数とするΔＩｐ２の一次関数のグラフの切片（変数が０の時の値）である。初期オフセット又は初期Ｉｐ２低下率を変数とするΔＩｐ２の一次関数は、例えば、濃度算出制御に用いるＮＯｘセンサ素子１０とは異なる複数のＮＯｘセンサ素子１０から取得された初期オフセット又は初期Ｉｐ２低下率に対応するΔＩｐ２の値を、一次近似して得られる。例えば、図１１に示すグラフは、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ、累積稼働時間が３００時間のときの、初期オフセットを変数とするΔＩｐ２の一次関数を示している。これに基づいて、傾きａ０３００及び切片ｂ０３００が取得され、図１０に示すように、各値としてマイクロプロセッサ６０に記憶されている。同様に、図１２～図２２に示す関係に基づいて、各傾きａ及び各切片ｂが取得され、マイクロプロセッサ６０に記憶されている。なお、図１０では、例えば「ａ０３００」における「０」はＮＯｘ濃度を示し、下付き数字「３００」は累積稼働時間を示している。また、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ、９０ｐｐｍの場合（図１１～図１８のデータ）、初期オフセットを変数としており、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍの場合（図１９～図２２のデータ）、初期Ｉｐ２低下率を変数としている。
　このように、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間を複数の所定の時間区分に分けるとともに、電流値に対応したＮＯｘ濃度の所定の濃度区分に分け、初期オフセット又は差分を変数とする一次式を、所定の時間区分又は所定の濃度区分のうちの少なくとも一方に対応して複数パターン記憶する。例えば、累積稼働時間の０時間以上６５０時間以下に対してａ０３００、ｂ０３００、ａ９０３００、ｂ９０３００、ａ１５００３００、ｂ１５００３００が記憶されている。累積稼働時間の６５０時間より大きく１５００時間以下に対してａ０１０００、ｂ０１０００、ａ９０１０００、ｂ９０１０００、ａ１５００１０００、ｂ１５００１０００が記憶されている。累積稼働時間の１５００時間より大きく２８７５時間以下に対してａ０１５００、ｂ０１５００、ａ９０１５００、ｂ９０１５００、ａ１５００１５００、ｂ１５００１５００が記憶されている。累積稼働時間の２８７５時間より大きい時間に対してａ０３７５０、ｂ０３７５０、ａ９０３７５０、ｂ９０３７５０、ａ１５００３７５０、ｂ１５００３７５０が記憶されている。このように、累積稼働時間又は電流値に対応したＮＯｘ濃度のうちの少なくとも一方に応じて初期オフセット又は初期Ｉｐ２低下率の一次式の係数を選択できるため、累積稼働時間又は電流値に対応したＮＯｘ濃度のうちの少なくとも一方に応じた適当な一次式を用いて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。
　マイクロプロセッサ６０は、本発明の「算出部」の一例に相当する。マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２から特定成分（ＮＯｘ）の濃度を算出する。マイクロプロセッサ６０は、ＮＯｘ濃度を算出する際に、ＮＯｘセンサの劣化状態が反映される指標（初期オフセット及び初期Ｉｐ２低下率の少なくとも一方を含む指標）と、累積稼働時間と、に基づく補正式（式（１））を用いる。したがって、マイクロプロセッサ６０は、ＮＯｘセンサ２０の劣化状態を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。
　マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２及び指標に加えて、累積稼働時間に基づいて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出する。具体的には、数１の式で（ａ０３００×初期オフセット＋ｂ０３００）に対してＨ／３００を乗じている。これにより、積経過時間を反映したＮＯｘ濃度を算出することができる。
　マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流の大きさが所定の低電流状態である場合に、Ｉｐ２’の算出式（数１の式、後述する数２の式）に初期オフセットを用いている。所定の低電流状態は、所定の閾値より電流値が小さい状態である。所定の低電流状態は、例えば仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下のときに出力されるポンピング電流の電流状態（比較的低い電流値となる状態）である。所定の低電流状態では、ΔＩｐ２は初期Ｉｐ２低下率よりも初期オフセットとの間に相関が生じ易く、精度の高い傾きａ及び切片ｂを用いてＩｐ２’を算出できる。
　ＮＯｘセンサ２０は、排気管７において排ガス浄化装置３に対する上流側及び下流側の少なくとも一方側で被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出する。排気管７において排ガス浄化装置３に対する下流側で比較的低い濃度でＮＯｘ濃度が検出される場合に、初期オフセットを反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。排気管７において排ガス浄化装置３に対する上流側で比較的高い濃度でＮＯｘ濃度が検出される場合に、初期Ｉｐ２低下率を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。
　続くステップＳ１８では、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する。ポンピング電流Ｉｐ２’から補正後のＮＯｘ濃度への換算は、ポンピング電流Ｉｐ２から仮ＮＯｘ濃度への換算（ステップＳ１５）で用いるテーブル（ポンピング電流Ｉｐ２とＮＯｘ濃度とが対応付けられたテーブル）を参照してもよく、所定の演算式を用いて算出してもよい。ステップＳ１８の後、濃度算出制御を終了する。
　ステップＳ１６で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下ではない（４５ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップＳ１６でＮｏ）、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下か判断する（ステップＳ１９）。マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ１９でＹｅｓ）、以下の数２の補正式（式（２））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ２０）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　一方で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下ではない（２００ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップＳ１９でＮｏ）、以下の数３の補正式（式（３））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ２１）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ステップＳ２０，Ｓ２１の後、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の後、濃度算出制御を終了する。
　マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流の大きさが所定の高電流状態である場合に、Ｉｐ２’の算出式（数３の式）に初期Ｉｐ２低下率を用いている。所定の高電流状態は、所定の閾値より電流値が大きい状態である。所定の高電流状態は、例えば仮ＮＯｘ濃度が２００ｐｐｍより大きいときに出力されるポンピング電流の電流状態（比較的高い電流値となる状態）である。所定の高電流状態では、初期Ｉｐ２低下率とΔＩｐ２の相関が生じ易く、精度の高い傾きａ及び切片ｂを用いてＩｐ２’を算出できる。
　ステップＳ１２で、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が３００時間以下ではない（３００時間より大きい）と判定する場合（ステップＳ１２でＮｏ）、図４に示すステップＳ３１で、累積稼働時間が６５０時間以下であるか否か判定する。マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が６５０時間以下であると判定する場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）、ステップＳ１３～Ｓ１６と同様のステップＳ３２～Ｓ３５を行う。ステップＳ３５で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ３５でＹｅｓ）、ポンピング電流Ｉｐの補正後のポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ３６）。マイクロプロセッサ６０は、以下の数４の補正式（式（４））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　続くステップＳ３７では、ステップＳ１８と同様に、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する。ステップＳ３７の後、濃度算出制御を終了する。
　ステップＳ３５で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下ではない（４５ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップＳ３５でＮｏ）、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下か判断する（ステップＳ３８）。マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ３８でＹｅｓ）、以下の数５の補正式（式（５））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ３９）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　一方で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下ではない（２００ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップＳ３８でＮｏ）、以下の数６の補正式（式（６））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ４０）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ステップＳ３９，Ｓ４０の後、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する（ステップＳ３７）。ステップＳ３７の後、濃度算出制御を終了する。
　ステップＳ３１で、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が６５０時間以下ではない（６５０時間より大きい）と判定する場合（ステップＳ３１でＮｏ）、図５に示すステップＳ５１で、累積稼働時間が１５００時間以下であるか否か判定する。マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が１５００時間以下であると判定する場合（ステップＳ５１でＹｅｓ）、ステップＳ１３～Ｓ１６と同様のステップＳ５２～Ｓ５５を行う。ステップＳ５５で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ５５でＹｅｓ）、ポンピング電流Ｉｐの補正後のポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ５６）。マイクロプロセッサ６０は、以下の数７の補正式（式（７））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　続くステップＳ５７では、ステップＳ１８と同様に、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する。ステップＳ５７の後、濃度算出制御を終了する。
　ステップＳ５５で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下ではない（４５ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップＳ５５でＮｏ）、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下か判断する（ステップＳ５８）。マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ５８でＹｅｓ）、以下の数８の補正式（式（８））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ５９）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　一方で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下ではない（２００ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップＳ５８でＮｏ）、以下の数９の補正式（式（９））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ６０）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ステップＳ５９，Ｓ６０の後、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する（ステップＳ５７）。ステップＳ５７の後、濃度算出制御を終了する。
　ステップＳ５１で、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が１５００時間以下ではない（１５００時間より大きい）と判定する場合（ステップＳ５１でＮｏ）、図６に示すステップＳ７１で、累積稼働時間が２７８５時間以下であるか否か判定する。マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が２７８５時間以下であると判定する場合（ステップＳ７１でＹｅｓ）、ステップＳ１３～Ｓ１６と同様のステップＳ７２～Ｓ７５を行う。ステップＳ７５で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ７５でＹｅｓ）、ポンピング電流Ｉｐの補正後のポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ７６）。マイクロプロセッサ６０は、以下の数１０の補正式（式（１０））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　続くステップＳ７７では、ステップＳ１８と同様に、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する。ステップＳ７７の後、濃度算出制御を終了する。
　ステップＳ７５で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下ではない（４５ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップＳ７５でＮｏ）、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下か判断する（ステップＳ７８）。マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ７８でＹｅｓ）、以下の数１１の補正式（式（１１））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ７９）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　一方で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下ではない（２００ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップＳ７８でＮｏ）、以下の数１２の補正式（式（１２））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ８０）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　ステップＳ７９，Ｓ８０の後、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する（ステップＳ７７）。ステップＳ７７の後、濃度算出制御を終了する。
　ステップＳ７１で、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が２７８５時間以下ではない（２７８５時間より大きい）と判定する場合（ステップＳ７１でＮｏ）、ステップＳ１３～Ｓ１６と同様に、図７に示すステップＳ９１～Ｓ９４を行う。ステップＳ９４で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ９４でＹｅｓ）、ポンピング電流Ｉｐの補正後のポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ９５）。マイクロプロセッサ６０は、以下の数１３の補正式（式（１３））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　続くステップＳ９６では、ステップＳ１８と同様に、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する。ステップＳ９６の後、濃度算出制御を終了する。
　ステップＳ９４で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下ではない（４５ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップ９４でＮｏ）、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下か判断する（ステップＳ９７）。マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ９７でＹｅｓ）、以下の数１４の補正式（式（１４））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ９８）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　一方で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍより大きく２００ｐｐｍ以下ではない（２００ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップＳ９７でＮｏ）、以下の数１５の補正式（式（１５））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ９９）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　ステップＳ９８，Ｓ９９の後、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する（ステップＳ９６）。ステップＳ９６の後、濃度算出制御を終了する。
　　１－５．第１実施形態の効果
　第１実施形態では、ポンピング電流Ｉｐ２に対して、ＮＯｘセンサ２０の劣化状態が反映される指標（初期オフセット及び初期Ｉｐ２低下率の少なくとも一方を含む指標）と、累積稼働時間と、を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。したがって、ＮＯｘセンサ２０の劣化状態を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。
　更に、第１実施形態では、被測定ガス中のＮＯｘ濃度が比較的高い場合（所定の高電流状態の場合）に、初期Ｉｐ２低下率を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。一方で、被測定ガス中のＮＯｘ濃度が比較的低い場合（所定の低電流状態の場合）に、初期オフセットを反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。
　更に、第１実施形態では、累積稼働時間及び電流値に応じて初期オフセット又は差分を変数とする一次式を選択できるため、累積稼働時間及び電流値に応じた適当な一次式を用いて被測定ガス中の特定成分の濃度を補正することができる。
　更に、第１実施形態では、排ガス浄化装置３に対する上流側で比較的高い濃度でＮＯｘ濃度が検出される場合に、初期Ｉｐ２低下率を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。一方で、排ガス浄化装置３に対する下流側で比較的低い濃度でＮＯｘ濃度が検出される場合に、初期オフセットを反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。
　２．第２実施形態
　第２実施形態のガスセンサシステムは、主にＩｐ２’の算出に用いる傾きａ及び切片ｂに二次関数を用いる点で第１実施形態と異なり、その他の点では共通する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
　　２－１．ガスセンサ制御装置１００の濃度算出制御
　図２３～図２５には、第２実施形態のガスセンサ制御装置１００が行う濃度算出制御の一例が示されている。第１実施形態の濃度算出制御と同様に、所定の開始条件が成立した場合に図２３～図２５の濃度算出制御を開始する。
　マイクロプロセッサ６０は、第１実施形態のステップＳ１１～Ｓ２１と同様の制御として、図２３に示すＳ１１１～Ｓ１２１を行う。ステップＳ１１７では、マイクロプロセッサ６０は、以下の数１６の補正式（式（１６））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　数１６の式は第１実施形態の数１の式と同じであり、詳しい説明は省略する。第１実施形態と同様に、ポンピング電流Ｉｐ２’の算出に用いる補正式（数１６～数２４の式）が記憶されている。具体的には、補正式（数１６～数２４の式）に用いる数値として、ＮＯｘセンサ素子１０の初期オフセット及び初期Ｉｐ２低下率が記憶されている。また、第１実施形態と同様に、マイクロプロセッサ６０には、図１０に示すような、傾きａ、及び切片ｂが記憶されている。
　第１実施形態と同様に、マイクロプロセッサ６０は、初期オフセット及び初期Ｉｐ２低下率の少なくとも一方を含む指標と、累積稼働時間と、に基づいて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出する。これにより、ポンピング電流Ｉｐ２に対して、ＮＯｘセンサの劣化状態が反映される指標（初期オフセット及び初期Ｉｐ２低下率の少なくとも一方を含む指標）を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。したがって、ＮＯｘセンサ２０の劣化状態を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。
　ステップＳ１２０では、マイクロプロセッサ６０は、以下の数１７の補正式（式（１７））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。数１７の式は第１実施形態の数２の式と同じであり、詳しい説明は省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　ステップＳ１２１では、以下の数１８の補正式（式（１８））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。数１８の式は第１実施形態の数３の式と同じであり、詳しい説明は省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　ステップＳ１１２で、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が３００時間以下ではない（３００時間より大きい）と判定する場合（ステップＳ１１２でＮｏ）、図２４に示すステップＳ１３１で、累積稼働時間が３７５０時間以下であるか否か判定する。マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が３７５０時間以下であると判定する場合（ステップＳ１３１でＹｅｓ）、ステップＳ１３～Ｓ１６と同様のステップＳ１３２～Ｓ１３５を行う。ステップＳ１３５で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ１３５でＹｅｓ）、ポンピング電流Ｉｐの補正後のポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ１３６）。マイクロプロセッサ６０は、以下の数１９の補正式（式（１９））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　マイクロプロセッサ６０には、ポンピング電流Ｉｐ２’の算出に用いる数値（数１７～数１９の式に用いる数値）として、各ＮＯｘ濃度における、傾きａ（具体的にはａ０、ａ９０、ａ１５００）の計算式、及び切片ｂ（具体的にはｂ０、ｂ９０、ｂ１５００）の計算式が記憶されている。傾きａ及び切片ｂは、それぞれ時間（累積稼働時間）を変数として定めた二次関数である。例えば、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍのときの、傾きａ０の計算式は、ａ０＝Ａ０×Ｈ２＋Ｂ０×Ｈ＋Ｃ０である。係数Ａ０、Ｂ０、Ｃ０は、例えば、図２６に示すように、累積稼働時間と傾きａ０との相関を示すグラフにおいて、プロットを二次式で近似することで求められる。同様に、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍのときの、切片ｂ０の計算式は、ｂ０＝Ｄ０×Ｈ２＋Ｅ０×Ｈ＋Ｆ０である。係数Ｄ０、Ｅ０、Ｆ０は、例えば、図２７に示すように、累積稼働時間と切片ｂ０との相関を示すグラフにおいて、プロットを二次式で近似することで求められる。数１９の式では、ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍのときの傾きａ０及び切片ｂ０を用いる。傾きａの二次関数及び切片ｂの二次関数は、例えばマイクロプロセッサ６０に記憶されている。
　マイクロプロセッサ６０は、電流値と、累積稼働時間で定まる二次式と、に基づいて特定成分（ＮＯｘ）の濃度を算出する。具体的には、累積稼働時間を二次式の変数に代入することで、累積稼働時間に応じた適当な傾きａ及び切片ｂを求めることができる。数１７の式により、このような累積稼働時間に応じた適当な傾きａ及び切片ｂを含む一次式を用いて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。
　続くステップＳ１３７では、ステップＳ１８と同様に、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する。ステップＳ１３７の後、濃度算出制御を終了する。
　ステップＳ１３５で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が０ｐｐｍ以上４５ｐｐｍ以下ではない（４５ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップＳ１３５でＮｏ）、仮ＮＯｘ濃度が２００ｐｐｍ以下であるか否か判断する（ステップＳ１３８）。ステップＳ１３８で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が２００ｐｐｍ以下であると判断する場合（ステップＳ１３８でＹｅｓ）、ポンピング電流Ｉｐの補正後のポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ１３９）。マイクロプロセッサ６０は、以下の数２０の補正式（式（２０））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　数２０の式では、ＮＯｘ濃度が９０ｐｐｍのときの傾きａ９０及び切片ｂ９０を用いる。例えば、ＮＯｘ濃度が９０ｐｐｍのときの、傾きａ９０の計算式は、ａ９０＝Ａ９０×Ｈ２＋Ｂ９０×Ｈ＋Ｃ９０である。係数Ａ９０、Ｂ９０、Ｃ９０は、例えば、図２８に示すように、累積稼働時間と傾きａ９０との相関を示すグラフにおいて、プロットを二次式で近似することで求められる。同様に、ＮＯｘ濃度が９０ｐｐｍのときの、切片ｂ９０の計算式は、ｂ０＝Ｄ９０×Ｈ２＋Ｅ９０×Ｈ＋Ｆ９０である。係数Ｄ９０、Ｅ９０、Ｆ９０は、例えば、図２９に示すように、累積稼働時間と切片ｂ９０との相関を示すグラフにおいて、プロットを二次式で近似することで求められる。
　ステップＳ１３８で、マイクロプロセッサ６０は、仮ＮＯｘ濃度が２００ｐｐｍ以下ではない（２００ｐｐｍより大きい）と判断する場合（ステップＳ１３８でＮｏ）、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐの補正後のポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ１４０）。マイクロプロセッサ６０は、以下の数２１の補正式（式（２１））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　数２１の式では、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍのときの傾きａ１５００及び切片ｂ１５００を用いる。例えば、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍのときの、傾きａ１５００の計算式は、ａ１５００＝Ａ１５００×Ｈ２＋Ｂ１５００×Ｈ＋Ｃ１５００である。係数Ａ１５００、Ｂ１５００、Ｃ１５００は、例えば、図３０に示すように、累積稼働時間と傾きａ１５００との相関を示すグラフにおいて、プロットを二次式で近似することで求められる。同様に、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍのときの、切片ｂ１５００の計算式は、ｂ１５００＝Ｄ１５００×Ｈ２＋Ｅ１５００×Ｈ＋Ｆ１５００である。係数Ｄ１５００、Ｅ１５００、Ｆ１５００は、例えば、図３１に示すように、累積稼働時間と切片ｂ１５００との相関を示すグラフにおいて、プロットを二次式で近似することで求められる。
　ステップＳ１３９、Ｓ１４０の後、ステップＳ１３７で、ステップＳ１８と同様に、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する。ステップＳ１３７の後、濃度算出制御を終了する。
　ステップＳ１３１で、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が３７５０時間以下ではない（３７５０時間より大きい）と判定する場合（ステップＳ１３１でＮｏ）、第１実施形態のステップＳ９１～Ｓ９９と同様に、図２５に示すステップＳ１５１～Ｓ１５９を行う。ステップＳ１５５で、マイクロプロセッサ６０は、以下の数２２の式を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。数２２の式（式（２２））は、第１実施形態の数１３の式と同じであり、詳しい説明は省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　ステップＳ１５８で、マイクロプロセッサ６０は、以下の数２３の補正式（式（２３））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。数２３の式は、第１実施形態の数１４の式と同じであり、詳しい説明は省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　ステップＳ１５９で、マイクロプロセッサ６０は、以下の数２４の補正式（式（２４））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。数２４の式は、第１実施形態の数１５の式と同じであり、詳しい説明は省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
　　２－２．第２実施形態の効果
　第２実施形態では、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間で定まる二次式を用いて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出する。このため、累積稼働時間を二次式の変数に用いることで、累積稼働時間に応じた適当な傾きａ及び切片ｂを求めることができる。このような累積稼働時間に応じた適当な傾きａ及び切片ｂを含む一次式を用いて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を補正することができる。また、第２実施形態では、累積稼働時間が３００時間より大きく３７５０時間以下である場合に、各濃度区分で１種類の算出式を用いるため、第１実施形態のように複数の時間区分ごとに算出式を変える構成に比べて、時間変化に対する算出結果（Ｉｐ２’）の連続性を保つことができる。
　３．第３実施形態
　第３実施形態のガスセンサシステムは、主に累積稼働時間が３７５０時間以下において濃度区分ごとにＩｐ２’の算出式として１種類の式のみを用いる点で第１実施形態と異なり、その他の点では共通する。なお、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
　　３－１．ガスセンサ制御装置１００の濃度算出制御
　図３２～図３３には、第３実施形態のガスセンサ制御装置１００が行う濃度算出制御の一例が示されている。第１実施形態の濃度算出制御と同様に、所定の開始条件が成立した場合に図３２～図３３の濃度算出制御を開始する。
　マイクロプロセッサ６０は、第１実施形態のステップＳ１１と同様に、累積稼働時間を取得する（ステップＳ２１１）。続くステップＳ２１２で、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が３７５０時間以下であるか否か判定する。マイクロプロセッサ６０は、ステップＳ２１２で、累積稼働時間が３７５０時間以下であると判定する場合、第１実施形態のステップＳ１３～Ｓ１６と同様に、ステップＳ２１３～Ｓ２１６を行う。続くステップＳ２１７では、マイクロプロセッサ６０は、以下の数２５の補正式（式（２５））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
　数２５の式では、所定の基準時間（３７５０時間）における指標を変数とする一次式（ａ０３７５０＋初期オフセット＋ｂ０３７５０）に対して、所定の基準時間（例えば３７５０時間）と累積稼働時間Ｈとの比率（Ｈ／３７５０）が掛け合わされている。これにより、所定の基準時間と累積稼働時間との比率を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。また、累積稼働時間が３７５０時間以下の同じＮｏｘ濃度で１種類の式（数２５の式）のみを用いる構成であるため、濃度算出制御のための事前データの取得が最小限で済む。すなわち、図１０に示すａ０３７５０、ｂ０３７５０、ａ９０３７５０、ｂ９０３７５０、ａ１５００３７５０、ｂ１５００３７５０以外のデータが不要となる。
　ステップＳ２１７の後、ステップＳ２１８で、第１実施形態のステップＳ１８と同様に、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する。ステップＳ２１８の後、濃度算出制御を終了する。
　マイクロプロセッサ６０は、ステップＳ２１６で、仮ＮＯｘ濃度が４５ｐｐｍ以下ではない（４５ｐｐｍより大きい）と判定する場合に、ステップ２１９で、仮ＮＯｘ濃度が２００ｐｐｍ以下であるか否か判定する。マイクロプロセッサ６０は、ステップＳ２１９で、仮ＮＯｘ濃度が２００ｐｐｍ以下であると判定する場合、以下の数２６の補正式（式（２６））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ２２０）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
　数２６の式では、所定の基準時間（３７５０時間）における指標を変数とする一次式を用い、数２５の式と同様に、所定の基準時間と累積稼働時間との比率を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。また、累積稼働時間が３７５０時間以下の同じＮｏｘ濃度で１種類の式（数２６の式）のみを用いる構成であるため、濃度算出制御のための事前データの取得が最小限で済む。
　マイクロプロセッサ６０は、ステップＳ２１９で、仮ＮＯｘ濃度が２００ｐｐｍ以下ではない（２００ｐｐｍより大きい）と判定する場合、以下の数２７の補正式（式（２７））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する（ステップＳ２２１）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
　数２７の式では、所定の基準時間（３７５０時間）における指標を変数とする一次式を用い、数２５の式と同様に、所定の基準時間と累積稼働時間との比率を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。また、累積稼働時間が３７５０時間以下の同じＮｏｘ濃度で１種類の式（数２７の式）のみを用いる構成であるため、濃度算出制御のための事前データの取得が最小限で済む。
　ステップＳ２２０、Ｓ２２１の後、ステップＳ２１８で、第１実施形態のステップＳ１８と同様に、マイクロプロセッサ６０は、ポンピング電流Ｉｐ２’をＮＯｘ濃度（以下、補正後のＮＯｘ濃度という）に換算する。ステップＳ２１８の後、濃度算出制御を終了する。
　ステップＳ２１２で、マイクロプロセッサ６０は、累積稼働時間が３７５０時間以下ではない（３７５０時間より大きい）と判定する場合（ステップＳ２１２でＮｏ）、第１実施形態のステップＳ９１～Ｓ９９と同様に、図３３に示すステップＳ２３１～Ｓ２３９を行う。ステップＳ２３５で、マイクロプロセッサ６０は、以下の数２８の補正式（式（２８））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。数２８の式は、第１実施形態の数１３の式と同じであり、詳しい説明は省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
　ステップＳ２３８で、マイクロプロセッサ６０は、以下の数２９の補正式（式（２９））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。数２９の式は、第１実施形態の数１４の式と同じであり、詳しい説明は省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
　ステップＳ２３９で、マイクロプロセッサ６０は、以下の数３０の補正式（式（３０））を用いて、ポンピング電流Ｉｐ２’を算出する。数３０の式は、第１実施形態の数１５の式と同じであり、詳しい説明は省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
　　３－２．第３実施形態の効果
　第３実施形態では、マイクロプロセッサ６０は、所定の基準時間における指標を変数とする一次式と、所定の基準時間と累積稼働時間との比率と、を用いて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出する。これにより、所定の基準時間と累積稼働時間との比率を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出することができる。
＜他の実施形態＞
　本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施形態や後述する実施形態の様々な特徴は、矛盾しない組み合わせであればどのように組み合わされてもよい。
　上記第１～第３実施形態では、ガスセンサの一例としてＮＯｘセンサ２０を例示したが、被測定ガス中のその他の特定成分（ＮＯｘ以外の成分）の濃度を検出するガスセンサであってもよい。
　上記第１～第３実施形態では、Ｉｐ２検知回路５５が、第２ポンピングセル１１３に生じるポンピング電流を検出する構成を例示したが、Ｉｐ２検知回路５５を設けない構成であってもよい。この場合、例えばマイクロプロセッサ６０がポンピング電流（第２ポンピングセル１１３を流れる電流）を把握する構成とすることができる。
　上記第１～第３実施形態では、マイクロプロセッサ６０が、電流値に対応したＮＯｘ濃度の所定の濃度区分に対応して、一次式を複数パターン記憶する構成を例示したが、直接電流値に対応して一次式を複数パターン記憶する構成であってもよい。
　上記第１～第３実施形態では、第１基準時（初期オフセットの基準時）、第２基準時（初期Ｉｐ２低下率の基準時）、及び第３基準時（累積稼働時間の基準時）が同じ基準時である例を示したが、これらのうちの一部又は全てが異なっていてもよい。
　上記第１～第３実施形態では、数１～数３０の補正式で初期オフセット及び初期Ｉｐ２低下率の一方を用いる構成であったが、両方を用いる構成であってもよい。
　上記第１～第３実施形態では、排ガス浄化装置３に対する上流側（ＮＯｘ濃度が比較的高い箇所）で検出されるＮＯｘ濃度に対して、初期Ｉｐ２低下率を反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出し、排ガス浄化装置３に対する下流側（ＮＯｘ濃度が比較的低い箇所）で検出されるＮＯｘ濃度に対して、初期オフセットを反映して被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出した。しかしながら、上記上流側および上記下流側のいずれか一方で検出されるＮＯｘ濃度に対してのみ、補正を行う構成であってもよい。
　上記第１～第３実施形態では、ポンピング電流の大きさが所定の高電流状態である場合にＩｐ２’の算出式に初期Ｉｐ２低下率を用い、ポンピング電流の大きさが所定の低電流状態である場合にＩｐ２’の算出式に初期オフセットを用いる構成を例示した。しかしながら、高電流状態と低電流状態との間に他の電流状態（高電流状態よりも低い電流が流れ、かつ低電流状態よりも高い電流が流れる状態）があり、この電流状態においてＩｐ２’の算出式に初期Ｉｐ２低下率及び初期オフセットの少なくとも一方を用いる構成であってもよい。
　上記第１～第３実施形態では、マイクロプロセッサ６０に初期オフセット、初期Ｉｐ２低下率、ＮＯｘ濃度の補正に用いる一次式が記憶されている構成を例示したが、ＥＣＵ９０等のその他のメモリに記憶される構成であってもよい。
　なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲によって示された範囲内又は請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１…ガスセンサシステム（ガスセンサの制御システム）
２…内燃機関
３…排ガス浄化装置
２０…ＮＯｘセンサ（ガスセンサ）
５５…Ｉｐ２検知回路
６０…マイクロプロセッサ（算出部、記憶部）
１００…ガスセンサ制御装置（ＮＯｘセンサの制御装置）
１１１…第１ポンピングセル
１１３…第２ポンピングセル
１４５…第２ポンプ用第１電極（電極）
１４７…第２ポンプ用第２電極（電極）
ＭＲ１…第１測定室（測定室）
ＭＲ２…第２測定室（測定室）

Claims (9)

  1. 　外部の被測定ガスが導入される測定室を内部に有しており、
    　前記測定室内の前記被測定ガスに対する酸素の汲み出し及び汲み入れを行う第１ポンピングセルと、
    　前記測定室の内側と外側にそれぞれ配置される一対の電極を有し、前記測定室に導入されるとともに酸素の汲み出し及び汲み入れが行われた前記被測定ガス中の特定成分の濃度に応じて前記一対の電極間に電流を出力する第２ポンピングセルと、
    を備えるガスセンサを制御し、
    　前記電流の大きさである電流値から前記特定成分の濃度を算出する算出部を備えるガスセンサの制御装置であって、
    　前記算出部は、前記特定成分の濃度を算出する際に、第１基準時における前記特定成分の濃度が０の時の前記電流値を示す初期オフセット、又は、第２基準時における前記特定成分の濃度が設定濃度の時の前記電流値の理想値との差分、の少なくとも一方を含む指標と、第３基準時からの前記ガスセンサの稼働時間の累計である累積稼働時間と、に基づいて補正するガスセンサの制御装置。
  2. 　前記算出部は、
    　前記電流値が所定の高電流状態である場合に、前記指標として前記差分を用いて前記特定成分の濃度を算出し、
    　前記電流値が所定の低電流状態である場合に、前記指標として前記初期オフセットを用いて前記特定成分の濃度を算出する請求項１に記載のガスセンサの制御装置。
  3. 　前記累積稼働時間を複数の所定の時間区分に分け、前記電流値を複数の所定の電流値区分に分け、前記電流値に対応する前記特定成分の濃度を複数の所定の濃度区分に分け、前記初期オフセット又は前記差分を変数とする一次式を、前記所定の時間区分、前記所定の電流値区分、又は前記所定の濃度区分のうちの少なくとも１つに対応して複数パターン記憶する記憶部を備え、
    　前記算出部は、前記所定の時間区分、前記所定の電流値区分、又は前記所定の濃度区分のうちの少なくとも１つを基に前記記憶部に記憶されている前記一次式を選択し、前記電流値と、前記累積稼働時間、前記電流値、又は前記電流値に対応する濃度に対応する前記記憶部に記憶された複数パターンの中から選択した前記一次式と、に基づいて前記特定成分の濃度を算出する請求項１又は請求項２に記載のガスセンサの制御装置。
  4. 　前記累積稼働時間を複数の所定の時間区分に分け、前記電流値を複数の所定の電流値区分に分け、前記電流値に対応する前記特定成分の濃度を複数の所定の濃度区分に分け、前記初期オフセット又は前記差分を変数とする一次式を、前記所定の時間区分、前記所定の電流値区分、又は前記所定の濃度区分のうちの少なくとも一つに対応して複数パターン記憶する記憶部を備え、
    　前記記憶部は、前記一次式の傾き及び切片としてそれぞれ時間を変数として定めた二次式を記憶し、
    　前記算出部は、前記電流値と、前記累積稼働時間で定まる前記二次式と、に基づいて前記特定成分の濃度を算出する請求項１又は請求項２に記載のガスセンサの制御装置。
  5. 　所定の基準時間における前記指標を変数とする一次式を記憶する記憶部を備え、
    　前記算出部は、前記一次式と、前記所定の基準時間と前記累積稼働時間との比率と、に基づいて前記特定成分の濃度を算出する請求項１又は請求項２に記載のガスセンサの制御装置。
  6. 　外部の被測定ガスが導入される測定室を内部に有しており、
    　前記測定室内の前記被測定ガスに対する酸素の汲み出し及び汲み入れを行う第１ポンピングセルと、
    　前記測定室の内側と外側にそれぞれ配置される一対の電極を有し、前記測定室に導入されるとともに酸素の汲み出し及び汲み入れが行われた前記被測定ガス中の特定成分の濃度に応じて前記一対の電極間に電流を出力する第２ポンピングセルと、
    を備えるガスセンサを制御するガスセンサの制御方法であって、
    　前記電流の大きさである電流値から前記特定成分の濃度を算出する際に、第１基準時における前記特定成分の濃度が０の時の前記電流値を示す初期オフセット、又は、第２基準時における前記特定成分の濃度が設定濃度の時の前記電流値の理想値との差分、の少なくとも一方を含む指標と、第３基準時からの前記ガスセンサの稼働時間の累計である累積稼働時間と、に基づいて補正するガスセンサの制御方法。
  7. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガスセンサの制御装置と、前記ガスセンサと、を備えるガスセンサの制御システム。
  8. 　排気ガスを浄化する排ガス浄化装置が取り付けられた内燃機関から排出される排気ガスを前記被測定ガスとし、
    　前記ガスセンサは、前記排ガス浄化装置に対する上流側で前記特定成分の濃度を検出し、
    　前記算出部は、前記指標として前記差分を用いて、前記特定成分の濃度を算出する請求項７に記載のガスセンサの制御システム。
  9. 　排気ガスを浄化する排ガス浄化装置が取り付けられた内燃機関から排出される排気ガスを被測定ガスとし、
    　前記ガスセンサは、前記排ガス浄化装置に対する下流側で前記特定成分の濃度を検出し、
    　前記算出部は、前記指標として前記初期オフセットを用いて、前記特定成分の濃度を算出する請求項７又は請求項８に記載のガスセンサの制御システム。
PCT/JP2022/023777 2021-07-30 2022-06-14 ガスセンサの制御装置、ガスセンサの制御方法、及びガスセンサの制御システム WO2023007970A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/574,376 US20240302321A1 (en) 2021-07-30 2022-06-14 Gas sensor control device, gas sensor control method, and gas sensor control system
DE112022003765.2T DE112022003765T5 (de) 2021-07-30 2022-06-14 Gassensorsteuerungsvorrichtung, Gassensorsteuerungsverfahren und Gassensorsteuerungssystem

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-125178 2021-07-30
JP2021125178A JP2023020037A (ja) 2021-07-30 2021-07-30 ガスセンサの制御装置、ガスセンサの制御方法、及びガスセンサの制御システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023007970A1 true WO2023007970A1 (ja) 2023-02-02

Family

ID=85086658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/023777 WO2023007970A1 (ja) 2021-07-30 2022-06-14 ガスセンサの制御装置、ガスセンサの制御方法、及びガスセンサの制御システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240302321A1 (ja)
JP (1) JP2023020037A (ja)
DE (1) DE112022003765T5 (ja)
WO (1) WO2023007970A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1172478A (ja) * 1997-06-20 1999-03-16 Ngk Spark Plug Co Ltd 酸化物ガス濃度検出装置及びそれに用いられる記憶媒体
JP2011164086A (ja) * 2010-01-14 2011-08-25 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ制御装置及びガスセンサ制御方法
JP2014098658A (ja) * 2012-11-15 2014-05-29 Ngk Spark Plug Co Ltd ＮＯｘ検出装置及びＮＯｘセンサシステム
JP2017067717A (ja) * 2015-10-02 2017-04-06 株式会社デンソー ガスセンサ制御装置、基準点学習方法、基準点診断方法
JP2017078579A (ja) * 2015-10-19 2017-04-27 株式会社デンソー 排出ガスセンサの制御装置及び排出ガスセンサシステム

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7139978B2 (ja) 2019-01-31 2022-09-21 株式会社デンソー ガスセンサの制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1172478A (ja) * 1997-06-20 1999-03-16 Ngk Spark Plug Co Ltd 酸化物ガス濃度検出装置及びそれに用いられる記憶媒体
JP2011164086A (ja) * 2010-01-14 2011-08-25 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ制御装置及びガスセンサ制御方法
JP2014098658A (ja) * 2012-11-15 2014-05-29 Ngk Spark Plug Co Ltd ＮＯｘ検出装置及びＮＯｘセンサシステム
JP2017067717A (ja) * 2015-10-02 2017-04-06 株式会社デンソー ガスセンサ制御装置、基準点学習方法、基準点診断方法
JP2017078579A (ja) * 2015-10-19 2017-04-27 株式会社デンソー 排出ガスセンサの制御装置及び排出ガスセンサシステム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023020037A (ja) 2023-02-09
US20240302321A1 (en) 2024-09-12
DE112022003765T5 (de) 2024-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5021697B2 (ja) ガス濃度湿度検出装置
JP5074358B2 (ja) ガスセンサ制御装置、及び窒素酸化物濃度検出方法
JP5465263B2 (ja) ＮＯｘセンサ制御装置
WO2022123866A1 (ja) ガスセンサ
JP2000171439A (ja) ガス濃度検出装置
US20090120161A1 (en) Gas sensor control device
US9719958B2 (en) Gas sensor controller, gas sensor system, and deterioration determination method for gas sensor element
US20220113280A1 (en) Gas sensor
JP5587919B2 (ja) ガス濃度検出装置の補正係数設定方法およびガス濃度検出装置ならびにガスセンサ
CN110672698A (zh) 气体传感器及传感器元件
US20230083340A1 (en) Gas sensor and gas sensor operation control method
JP2020003284A (ja) ガスセンサ
JP2011149421A (ja) 酸素センサ制御装置
WO2023007970A1 (ja) ガスセンサの制御装置、ガスセンサの制御方法、及びガスセンサの制御システム
JP5767607B2 (ja) ガスセンサ制御装置
JP6551314B2 (ja) ガスセンサ制御装置
JP3565091B2 (ja) ガス濃度センサの特性計測方法
JP7303129B2 (ja) ガスセンサ
JP3487050B2 (ja) 空燃比センサ異常検出装置
WO2017068919A1 (ja) 排出ガスセンサの制御装置及び排出ガスセンサシステム
JP2001317400A (ja) 空燃比センサの活性判定装置
JP3854040B2 (ja) 内燃機関の空燃比検出装置
WO2024116510A1 (ja) ガスセンサ，センサ素子の制御用の調整用電圧目標値の決定方法，センサ素子の製造方法，及びガスセンサの製造方法
US20240133840A1 (en) Gas sensor
JP2024062098A (ja) ガスセンサ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22849047

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22849047

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1