JP2017078579A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ出力の検出精度を向上できる排出ガスセンサの制御装置を提供する。
【解決手段】排出ガスセンサの制御装置としてのＮＯｘ検出装置１０は、内燃機関の排出ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ１００を制御する装置であって、ＮＯｘセンサ１００に発生する電子伝導量変化量ｃに応じて、ＮＯｘセンサ１００のセンサ出力としての第２ポンピング電流Ｉｐ２を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排出ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する排出ガスセンサに接続される制御装置及び排出ガスセンサシステムに関する。

内燃機関の排出ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する排出ガスセンサとして、例えば特許文献１に記載されるように、ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を検出するＮＯｘセンサが知られている。特許文献１に記載のＮＯｘセンサは、ジルコニア等の酸素イオン伝導性の固体電解質層の表面に一対の電極を形成してなるセルを１つないし複数備えたガスセンサ素子を有し、被測定ガス空間に連通する第１測定室内の酸素濃度を酸素濃度検出セルによって測定し、第１測定室内が所定の酸素濃度になるように第１測定室内の酸素を第１ポンピングセルによって制御（汲み入れ、汲み出し）する。さらに、酸素濃度が制御された被測定ガスが第１測定室から第２測定室へ流入し、第２ポンピングセルに一定電圧を印加することによって第２測定室内の被測定ガスに含まれるＮＯｘをＮ₂とＯ₂に分解し、この際、第２ポンピングセルの一対の電極間に流れる第２ポンピング電流を測定することにより被測定ガス中のＮＯｘ濃度が検出される。

特開２００９−２６５０８５号公報

ところで、特許文献１に記載されるような排出ガスセンサでは、測定対象の特定ガス成分（ＮＯｘ）が排出ガス中に全く含まれていなくても、この特定ガス成分に対応する第２ポンピング電流が所定の電流値（いわゆるオフセット値）を生じる。このため、第２ポンピング電流からオフセット値を減じるなどの補正を行って特定ガス成分の濃度を算出するのが一般的である。しかしながら、このオフセット値は温度変化、経年変化、製造バラツキなどの影響によって変化し、センサ出力（第２ポンピング電流）のずれを引き起こしている。

排出ガスセンサの中で例えばＯ２（酸素濃度）センサやＡ／Ｆ（空燃比）センサなど、センサ出力が比較的大きい電流値であるセンサでは、上記のずれはセンサ出力に対する割合が小さいのでその影響は小さい。一方、ＮＯｘセンサなどセンサ出力が微小な電流値であるセンサである場合、上記のずれはセンサ出力に対する割合が大きくなるのでその影響は大きい。このため、上記のずれ量を適切に補正でき、センサ出力の検出精度を向上できることが望ましい。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサ出力の検出精度を向上できる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を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る排出ガスセンサの制御装置は、内燃機関の排出ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する排出ガスセンサ（１００）を制御する制御装置（１０）であって、前記排出ガスセンサに発生する電子伝導量の変化量（ｃ）に応じて、前記排出ガスセンサのセンサ出力（Ｉｐ２）を補正する。

同様に、上記課題を解決するために、本発明に係る排出ガスセンサシステム（１）は、内燃機関の排出ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する排出ガスセンサ（１００）と、上記の制御装置（１０）と、を備える。

排出ガスセンサのセンサ出力のオフセット量は、素子温度や経年変化等の各種影響により変動するものであり、その原因としては主に排出ガスセンサに発生する電子伝導量の影響が考えられる。本発明の上記構成によれば、この電子伝導量の変化量に応じて排出ガスセンサのセンサ出力を適切に補正することができるので、電子伝導量に起因するセンサ出力のずれの発生を好適に抑制でき、センサ出力の検出精度を向上できる。

本発明によれば、センサ出力の検出精度を向上できる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を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る排出ガスセンサシステムの一例としてのＮＯｘセンサシステムの概略構成を示す図である。 図２は、ＮＯｘセンサの素子温度―センサ出力特性の一例を示す図である。 図３は、第１実施形態に係るセンサ出力補正量の更新処理を示すフローチャートである。 図４は、第２実施形態に係るセンサ出力補正量の更新処理を示すフローチャートである。

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

［第１実施形態］
図１〜３を参照して第１実施形態について説明する。第１実施形態では、内燃機関（エンジン）の排出ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する排出ガスセンサの一例として、排出ガス中のＮＯｘ濃度を計測するＮＯｘセンサを挙げて説明する。

図１に示されるように、ＮＯｘセンサシステム１は、ＮＯｘセンサ制御装置（以下、「ＮＯｘ検出装置１０」ともいう）と、ＮＯｘセンサ１００と、を備えている。ＮＯｘセンサシステム１は、ＮＯｘ検出装置１０によってＮＯｘセンサ１００の動作を制御することで、ＮＯｘセンサ１００のセンサ出力に基づき排出ガス中のＮＯｘ濃度及び酸素濃度の計測を行う。つまり、ＮＯｘ検出装置１０が、本実施形態における排出ガスセンサ（ＮＯｘセンサ）の制御装置に相当する。また、ＮＯｘセンサシステム１は、ＮＯｘ検出装置１０によってＮＯｘセンサ１００のセンサ出力の補正を行う。

ＮＯｘ検出装置１０は、図示しないエンジンを備える車両に搭載され、コネクタ等を介してＮＯｘセンサ１００に電気的に接続されている。

また、ＮＯｘ検出装置１０は、図示しない車両側の制御装置（ＥＣＵ）に電気的に接続されている。ＥＣＵは、ＮＯｘ検出装置１０で補正された排出ガス中の酸素濃度およびＮＯｘ濃度のデータを受信し、それに基づいてエンジンの運転状態の制御や触媒に蓄積されたＮＯｘの浄化などの処理を実行する。

ＮＯｘ検出装置１０は、回路基板上にマイクロコンピュータ５１と制御回路５２とを備えている。マイクロコンピュータ５１はＮＯｘ検出装置１０の全体を制御する。また、特に本実施形態では、マイクロコンピュータ５１は、制御回路５２により計測されたＮＯｘセンサ１００のセンサ出力の出力補正を行う。出力補正の詳細については図２，３を参照して後述する。

マイクロコンピュータ５１は、物理的には、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、信号入出力部、Ａ／Ｄコンバータ、およびクロック等を備え、ＲＯＭ等に予め格納されたプログラムがＣＰＵにより実行されることで後述する種々の機能を発揮することができる。

制御回路５２は、ＮＯｘセンサ１００を制御すると共に、ＮＯｘセンサ１００に流れる第１ポンピング電流Ｉｐ１及び第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出してマイクロコンピュータ５１に出力する。

次に、ＮＯｘセンサ１００の構成について説明する。ＮＯｘセンサ１００は、ＮＯｘセンサ素子１０１、ＮＯｘセンサ素子１０１を収容するハウジング、ＮＯｘセンサ素子１０１とＮＯｘ検出装置１０とを接続するためのコネクタ、およびＮＯｘセンサ素子１０１と接続されるリード線を含むものであるが、センサ自体の構成は公知である。そのため、以下では、ＮＯｘセンサ１００のうち図１に示すＮＯｘセンサ素子１０１の断面図を参照して説明する。

ＮＯｘセンサ素子１０１は、第１固体電解質層１１１、絶縁層１４０、第２固体電解質層１２１、絶縁層１４５、第３固体電解質層１３１、および絶縁層１６２，１６３をこの順に積層した構造を有する。第１固体電解質層１１１と第２固体電解質層１２１との層間に第１測定室１５０が画成され、第１測定室１５０の入口（図１の左端）に配置された第１拡散抵抗体１５１を介して外部から被測定ガスＧＭが導入される。

第１測定室１５０のうち入口と反対端には第２拡散抵抗体１５２が配置され、第２拡散抵抗体１５２を介して第１測定室１５０の右側には、第１測定室１５０と連通する第２測定室１６０が画成されている。第２測定室１６０は、第２固体電解質層１２１を貫通して第１固体電解質層１１１と第３固体電解質層１３１との層間に形成されている。

絶縁層１６２，１６３の間にはＮＯｘセンサ素子１０１の長手方向に沿って延びる長尺板状のヒータ１６４が埋設されている。ヒータ１６４はガスセンサを活性温度に昇温し、固体電解質層の酸素イオンの伝導性を高めて、ガスセンサの動作を安定化させるために用いられる。

絶縁層１４０，１４５はアルミナを主体とし、第１拡散抵抗体１５１および第２拡散抵抗体１５２はアルミナ等の多孔質物質からなる。又、ヒータ１６４は白金等からなる。

第１ポンピングセル１１０は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアを主体とする第１固体電解質層１１１と、これを挟持するように配置された内側第１ポンピング電極１１３および対極となる外側第１ポンピング電極１１２とを備え、内側第１ポンピング電極１１３は第１測定室１５０に面している。内側第１ポンピング電極１１３および外側第１ポンピング電極１１２はいずれも白金を主体とし、各電極の表面は多孔質体からなる保護層１１４でそれぞれ覆われている。

酸素濃度検出セル１２０は、ジルコニアを主体とする第２固体電解質層１２１と、これを挟持するように配置された検知電極１２２および基準電極１２３とを備える。検知電極１２２は、内側第１ポンピング電極１１３より下流側で第１測定室１５０に面している。検知電極１２２および基準電極１２３は、いずれも白金を主体としている。

なお、絶縁層１４５は、第２固体電解質層１２１に接する基準電極１２３が内部に配置されるように切り抜かれ、その切り抜き部には多孔質体が充填されて基準酸素室１７０を形成している。そして、酸素濃度検出セル１２０に制御回路５２を用いて予め微弱な一定値の電流を流すことにより、酸素を第１測定室１５０から基準酸素室１７０内に送り込み、酸素基準とする。

第２ポンピングセル１３０は、ジルコニアを主体とする第３固体電解質層１３１と、第３固体電解質層１３１のうち第２測定室１６０に面した表面に配置された内側第２ポンピング電極１３３および対極となる第２ポンピング対電極１３２とを備えている。内側第２ポンピング電極１３３および第２ポンピング対電極１３２はいずれも白金を主体としている。

なお、第２ポンピング対電極１３２は、第３固体電解質層１３１上における絶縁層１４５の切り抜き部に配置され、基準電極１２３に対向して基準酸素室１７０に面している。

そして、内側第１ポンピング電極１１３、検知電極１２２、内側第２ポンピング電極１３３はそれぞれ基準電位に接続されている。外側第１ポンピング電極１１２、基準電極１２３、第２ポンピング対電極１３２は、制御回路５２に接続されている。ヒータ１６４は、制御回路５２に接続されている。

制御回路５２は、以下のような機能を有する。

制御回路５２は、内側第１ポンピング電極１１３および外側第１ポンピング電極１１２の間に第１ポンピング電流Ｉｐ１を供給しつつ、その際の第１ポンピング電流Ｉｐ１を検出する。このとき、内側第１ポンピング電極１１３および外側第１ポンピング電極１１２の間に電圧Ｖｐ１が生じる。

制御回路５２は、検知電極１２２および基準電極１２３の間の電極間電圧Ｖｓを検出する。

制御回路５２は、基準電圧（例えば、４２５ｍＶ）と上記の電極間電圧Ｖｓとを比較する。そして、電極間電圧Ｖｓが上記基準電圧に等しくなるようにＩｐ１電流を制御し、ＮＯｘが分解しない程度に、第１測定室１５０内の酸素濃度を調整する。

制御回路５２は、検知電極１２２および基準電極１２３の間に微弱な電流Ｉｃｐを流し、酸素を第１測定室１５０から基準酸素室１７０の内部に送り込み、基準電極１２３を基準となる所定の酸素濃度に晒させる。

制御回路５２は、内側第２ポンピング電極１３３および第２ポンピング対電極１３２の間に、被測定ガスＧＭ中のＮＯｘガスが酸素（Ｏ₂）と窒素（Ｎ₂）に分解する程度の一定電圧Ｖｐ２（例えば、４５０ｍＶ）を印加し、ＮＯｘを窒素と酸素に分解する。

制御回路５２は、ＮＯｘの分解により生じた酸素が第２測定室１６０から汲み出されるように第２ポンピングセル１３０に流れる第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出する。

制御回路５２は、検出した第１ポンピング電流Ｉｐ１及び第２ポンピング電流Ｉｐ２の値をマイクロコンピュータ５１に出力する。

次に、制御回路５２を用いたＮＯｘセンサ１００の制御の一例について説明する。まず、エンジンが始動されて外部電源から電力の供給を受けると、制御回路５２を介してヒータ電圧Ｖｈが印加されたヒータ１６４が作動し、第１ポンピングセル１１０、酸素濃度検出セル１２０、第２ポンピングセル１３０を活性化温度まで加熱する。又、制御回路５２は、検知電極１２２および基準電極１２３の間に微弱な電流Ｉｃｐを流し、酸素を第１測定室１５０から基準酸素室１７０内に送り込み、酸素基準とする。

そして、各セル１１０，１２０，１３０が活性化温度まで加熱されると、第１ポンピングセル１１０は、第１測定室１５０に流入した被測定ガス（排出ガス）ＧＭ中の酸素を内側第１ポンピング電極１１３から外側第１ポンピング電極１１２へ向かって汲み出す。

このとき、第１測定室１５０の内部の酸素濃度は、酸素濃度検出セル１２０の電極間電圧Ｖｓ（端子間電圧Ｖｓ）に対応したものとなるため、この電極間電圧Ｖｓが上記基準電圧になるように、制御回路５２が第１ポンピングセル１１０に流れる第１ポンピング電流Ｉｐ１を制御し、第１測定室１５０内の酸素濃度をＮＯｘができる限り分解しないように調整する。

酸素濃度が調整された被測定ガスＧＭは第２測定室１６０に向かってさらに流れる。そして、制御回路５２は、第２ポンピングセル１３０の電極間電圧（端子間電圧）として、被測定ガスＧＭ中のＮＯｘガスが酸素とＮ２ガスに分解する程度の一定電圧Ｖｐ２（酸素濃度検出セル１２０の制御電圧の値より高い電圧、例えば４５０ｍＶ）を印加し、ＮＯｘを窒素と酸素に分解する。そして、ＮＯｘの分解により生じた酸素が第２測定室１６０から汲み出されるよう、第２ポンピングセル１３０に第２ポンピング電流Ｉｐ２が流れる。この際、第２ポンピング電流Ｉｐ２とＮＯｘ濃度の間には直線関係がある。したがって、制御回路５２が第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出することにより、マイクロコンピュータ５１は、この検出された第２ポンピング電流Ｉｐ２に基づき被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出することができる。

ただし、排出ガス中のＮＯｘ濃度が０の場合であっても、このＮＯｘ濃度に対応する第２ポンピング電流Ｉｐ２が所定の電流値（いわゆるオフセット値）を生じる。また、このオフセット値は、温度変化、経年変化、製造バラツキなどの影響によって変化する傾向がある。このため、ＮＯｘ検出装置１０のマイクロコンピュータ５１は、制御回路５２により検出された第２ポンピング電流Ｉｐ２（センサ出力）を補正し、センサ出力及びＮＯｘ濃度の検出精度を向上できるよう構成されている。

図２，３を参照して、ＮＯｘ検出装置１０により実施されるＮＯｘセンサ１００のセンサ出力の補正方法について説明する。なお、以下の説明では、第２ポンピング電流Ｉｐ２を「センサ電極電流」とも表記する。

図２に、ＮＯｘセンサ１００の素子温度とセンサ電極電流の特性の一例を示す。図２の横軸は素子温度［℃］を表し、より詳細には、ＮＯｘセンサ素子１０１の作動温度である。図２の縦軸はセンサ電極電流［μＡ］、すなわち上記の第２ポンピング電流Ｉｐ２を示す。菱形のプロットを結ぶグラフＩ１は、任意の条件下で使用中のＮＯｘセンサ１００の特性の一例を示し、四角のプロットを結ぶグラフＩ２は、当該センサ作製時の初期状態における特性の一例を示す。また、丸のプロットを結ぶグラフは、これらの特性の差分（Ｉ１−Ｉ２）を示す。また、図２に示す例では、特定ガス成分としてのＮＯｘ濃度は０ｐｐｍとしている。つまり、図２に示す各特性は、排出ガス中のＮＯｘ濃度に依存せずに出力される上記のオフセット値に相当する。

図２のグラフＩ１，Ｉ２に示すように、素子温度が上昇するほど、センサ電極電流が増大し、反対に、素子温度が下降するほど、センサ電極電流が減少する傾向がある。また、任意の素子温度（例えばＡ℃）においては、初期状態から使用時間を経るにつれて、同一の素子温度におけるセンサ電極電流が増加する傾向がある。つまり、素子温度とセンサ電極電流との間の特性は、図２中のグラフＩ２−Ｉ１に示すように、例えばグラフＩ２からグラフＩ１に遷移するように、センサの使用時間の経過とともに特性の全体が電流値の増える方向にベースアップする傾向にある。

このように、図２に示すＮＯｘセンサ１００の素子温度とセンサ電極電流との間の特性、すなわち、ＮＯｘセンサ１００のセンサ出力のオフセット量は、素子温度や経年変化等の各種影響により変動するものであり、これによりセンサ出力にずれが引き起こされる。

ＮＯｘセンサ１００のセンサ出力にこのような特性が生じる理由としては、主に電子伝導量の影響が考えられる。電子伝導量とは、センサへの電圧印加時にガス雰囲気に関係なく素子電極に流れる電子量である。電子伝導量は、センサ固体のバラツキや経年変化、温度変化等の各種影響により変動することが知られている。そこで本実施形態では、この電子伝導量の特性に着目する。電子伝導量を逐次計測して、所定の範囲における電子伝導量の変化量の変動に応じてセンサ出力の補正量を更新することで、精度良くＮＯｘ濃度の導出を行うものである。具体的には、第１実施形態のＮＯｘセンサシステム１では、図２に示すように、所定の２つの素子温度Ａ，Ｂにおけるセンサ電極電流ａ，ｂの差分ｃの増減に応じて補正量ｄを更新する。

以下、図３のフローチャートの手順に沿ってこのセンサ出力補正量の更新処理について説明する。図３に示すフローチャートの一連の処理は、ＮＯｘ検出装置１０のマイクロコンピュータ５１によって、例えば所定周期ごとに実施される。

ステップＳ１０１では、補正量更新処理を実施するための所定の運転条件が成立しているか否かが確認される。この運転条件とは、エンジンの排気管内の排出ガスの出力量や温度が比較的安定している運転環境下を設定することができ、例えば、エンジンのイグニッションオフ時、フューエルカット制御時、アイドリング運転時などを含めることができる。ステップＳ１０１の判定の結果、所定の運転条件が成立している場合にはステップＳ１０２に進み、そうでない場合には本制御フローを終了する。

ステップＳ１０２では、制御回路５２を介して、素子温度が所定のＡ℃となるようにヒータ１６４が制御される。ステップＳ１０２の処理が完了するとステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、制御回路５２を介して、素子温度Ａ℃の時のセンサ電極電流ａが計測されて、この電流値が記録される。このセンサ電極電流ａとは、マイクロコンピュータ５１が被測定ガスＧＭ中のＮＯｘ濃度を算出するために用いるＮＯｘセンサ１００の出力情報であり、上述の第２ポンピング電流Ｉｐ２が該当する。ステップＳ１０３の処理が完了するとステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、制御回路５２を介して、素子温度が所定のＢ℃となるようにヒータ１６４が制御される。ステップＳ１０４の処理が完了するとステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、制御回路５２を介して、素子温度Ｂ℃の時のセンサ電極電流ｂが計測され、この電流値が記録される。ステップＳ１０５の処理が完了するとステップＳ１０６に進む。

ここで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５で用いる素子温度Ａは、ＮＯｘセンサ素子１０１内の各セル１１０，１２０，１３０の活性化温度であることが好ましい。ＮＯｘセンサ１００の場合の活性化温度は例えば７５０〜８５０℃の範囲であるので、素子温度Ａを８００℃と設定することができる。また、素子温度Ｂは、この素子温度Ａよりも高温側であり、かつ、素子温度Ａの温度制御の定常偏差（例えば±５０℃）と重複しないであることが好ましい。したがって、素子温度Ｂを、例えば素子温度Ａより１００℃高い９００℃と設定することができる。このように素子温度Ａ，Ｂを設定することにより、両温度間における電子伝導量の変化量ｃの差異を出しやすくできる。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０３，Ｓ１０５にて記録されたセンサ電極電流ａ，ｂに基づいて、電子伝導量の変化量ｃが算出される。マイクロコンピュータ５１は、例えばセンサ電極電流ａ，ｂの差分（ｃ＝ｂ−ａ）を電子伝導量変化量ｃとして算出する。なお、電子伝導量変化量ｃは、所定の２つの温度におけるセンサ電極電流の相対的な差異であればよく、差分以外にも、比率や、これらの差分や比率に係数を乗じたもの、ａ，ｂを変数とする関数、などを用いて算出することもできる。ステップＳ１０６の処理が完了するとステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６にて算出された電子伝導量変化量ｃに対応する補正量ｄが設定される。マイクロコンピュータ５１は、例えば変化量ｃと、この変化量ｃに対応する補正量ｄとの複数のセットを含むマップを予めもっておき、ステップＳ１０６にて算出された変化量ｃに基づき、マップを参照して補正量ｄを選択することができる。また、変化量ｃと補正量ｄとの対応関係は、例えば、センサ作製時の初期状態における電子伝導量変化量ｃ０のときの補正量ｄ０を基準として、変化量ｃがこの初期値ｃ０より増大した場合には補正量を減らし、変化量ｃが初期値ｃ０より減少した場合には補正量ｄを増やすなど、変化量ｃに応じて補正後のセンサ出力値が初期状態の基準値に近づく方向に補正量ｄを設定することができる。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７にて設定された補正量ｄを用いてセンサ出力値の補正が実施される。マイクロコンピュータ５１は、例えば、制御回路５２を介して計測された第２ポンピング電流Ｉｐ２（センサ電極電流）に補正量ｄを乗算したり、または加減算するなどの補正演算によって、センサ出力値をＮＯｘ濃度に換算する。ステップＳ１０８の処理が完了すると本制御フローを終了する。

次に、第１実施形態の効果について説明する。第１実施形態のＮＯｘ検出装置１０（ＮＯｘセンサ１００の制御装置）及びＮＯｘセンサシステム１によれば、ＮＯｘ検出装置１０のマイクロコンピュータ５１が、ＮＯｘセンサ１００に発生する電子伝導量の変化量ｃに応じて、排出ガスセンサ１００のセンサ出力である、制御回路５２により計測された第２ポンピング電流Ｉｐ２を補正する。

図２を参照して説明したとおり、ＮＯｘセンサ１００のセンサ出力のオフセット量は、素子温度や経年変化等の各種影響により変動するものであり、その原因としては主にＮＯｘセンサ１００に発生する電子伝導量の影響が考えられる。第１実施形態の構成によれば、この電子伝導量の変化量ｃに応じてＮＯｘセンサ１００のセンサ出力を適切に補正することができるので、電子伝導量に起因するセンサ出力のずれの発生を好適に抑制でき、センサ出力の検出精度を向上できる。また、センサ出力の検出精度向上により、センサ出力から換算して出力されるＮＯｘ濃度の測定精度も向上できる。

また、第１実施形態のＮＯｘ検出装置１０及びＮＯｘセンサシステム１によれば、所定の素子温度におけるセンサ出力に基づいて電子伝導量の変化量ｃを算出し、この変化量ｃに応じて補正量ｄを変更し、変更した補正量ｄを用いてセンサ出力を補正してＮＯｘ濃度として出力する。より詳細には、２つの素子温度Ａ，Ｂにおけるセンサ出力（センサ電極電流ａ，ｂ）を計測し、これらの２つのセンサ出力値に基づいて電子伝導量の変化量ｃを算出する。

この構成により、共に現時点の２つのセンサ電極電流ａ，ｂを用いて電子伝導量変化量ｃが算出されるので、図２に示して説明した素子温度−センサ出力特性について、現時点の特性に即した電子伝導量変化量ｃを算出することができ、また、補正量ｄの変更を行うことができる。また、図２に示して説明した素子温度−センサ出力特性は、上述のように電子伝導量が主要な要因であるが、その他の要因として、ＮＯｘセンサ素子１０１の各セル１１０，１２０，１３０の内部に残留する酸素（残留Ｏ₂）の影響も考えられる。共に現時点の２つのセンサ電極電流ａ，ｂを用いて電子伝導量変化量ｃを算出することにより、残留Ｏ₂に起因するセンサ出力のずれの発生も好適に抑制でき、センサ出力の検出精度をさらに向上できる。

また、第１実施形態のＮＯｘ検出装置１０及びＮＯｘセンサシステム１によれば、エンジンの運転状態が排気管内の排出ガスが安定している所定の運転環境下（例えばエンジンのイグニッションオフ時、フューエルカット制御時、アイドリング運転時など）にあるときに、上記の補正量ｄの変更処理を行う。

この構成により、排出ガスが安定している所定の運転環境下において、排出ガス中のＮＯｘ濃度の変動が極めて少ない状態で各素子温度Ａ，Ｂのセンサ出力（センサ電極電流ａ，ｂ）を計測できるので、これらに基づき算出される電子伝導量変化量ｃの検出精度を向上できる。したがって、補正量ｄの変更を精度良く行うことができ、ＮＯｘ濃度の測定精度もさらに向上できる。

なお、第１実施形態では、２つの素子温度Ａ，Ｂのときのセンサ電極電流ａ，ｂを用いて電子伝導量の変化量ｃを算出する構成を例示したが、これに限られず、３つ以上の素子温度のセンサ電極電流を用いて変化量を算出する構成でもよい。これにより、より高精度に変化量を算出することができる。この場合、３つの電流値を引数とする関数などを用いて電子伝導量の変化量ｃを算出することができる。

［第２実施形態］
図２，４を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態は、その構成は第１実施形態と同様であるが、センサ出力補正量の更新処理の手法が異なる。具体的には、第１実施形態において、２つの素子温度Ａ，Ｂにおけるセンサ出力（センサ電極電流ａ，ｂ）を計測し、これらの２つのセンサ出力値に基づいて電子伝導量の変化量ｃを算出していたのに対して、第２実施形態では、図２に示すように、単一の素子温度Ａにおけるセンサ出力（センサ電極電流ａ）を計測し、計測したセンサ電極電流ａと、基準電流値とに基づいて電子伝導量の変化量ｆを算出する。この基準電流値としては、例えば、ＮＯｘセンサ１００の作製時に予め計測されて記憶されている、上記と同一の素子温度Ａにおけるセンサ出力の初期値（センサ電極電流初期値ｅ）を用いることができる。

図４のフローチャートの手順に沿って第２実施形態におけるセンサ出力補正量の更新処理について説明する。図４に示すフローチャートの一連の処理は、ＮＯｘ検出装置１０のマイクロコンピュータ５１によって、例えば所定周期ごとに実施される。なお、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３，Ｓ２０７の各処理は、図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０３，Ｓ１０８と同一であるので説明を省略する。

ステップＳ２０４では、センサ作製時のセンサ電極電流初期値ｅが読み出される。センサ電極電流初期値ｅは、例えばセンサの作製作業が完了した際に、ステップＳ２０３と同一の素子温度Ａ℃の時のセンサ電極電流が計測されて、この電流値がマイクロコンピュータ５１に予め記録されている。ステップＳ２０４の処理が完了するとステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０３，Ｓ２０４にて記録、読出されたセンサ電極電流ａとセンサ電極電流初期値ｅに基づいて、電子伝導量の変化量ｆが算出される。マイクロコンピュータ５１は、例えば図３のステップＳ１０６で説明したのと同様に、両者の差分（ｆ＝ａ−ｅ）や各種演算により電子伝導量変化量ｆを算出する。ステップＳ２０５の処理が完了するとステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では、ステップＳ２０５にて算出された電子伝導量変化量ｆに対応する補正量ｇが設定される。マイクロコンピュータ５１は、例えば変化量ｆと、この変化量ｆに対応する補正量ｇとの複数のセットを含むマップを予めもっておき、ステップＳ２０５にて算出された変化量ｆに基づき、マップを参照して補正量ｇを選択することができる。また、変化量ｆと補正量ｇとの対応関係は、例えば、変化量ｆが０のとき（センサ電極電流ａがセンサ電極電流初期値ｅと同一のとき）の補正量ｇ０を基準として、変化量ｆが正方向に増大した場合には補正量を減らし、変化量ｆが負方向に減少した場合には補正量ｇを増やすなど、変化量ｆに応じて補正後のセンサ出力値が初期状態の基準値に近づく方向に補正量ｇを設定することができる。

このように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、ＮＯｘセンサ１００に発生する電子伝導量の変化量ｆに応じて、排出ガスセンサ１００のセンサ出力を適切に補正することができるので、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、第２実施形態では、単一の素子温度Ａにおけるセンサ出力との差分を算出するための基準電流値としてセンサ電極電流初期値ｅを用いたが、基準電流値は、経年変化に起因する同一の素子温度Ａにおけるセンサ出力の出力ズレが明確に把握できればよい。この場合、例えば図４の補正量更新処理を過去に複数回実施しているとき、所定回数前に計測したセンサ電極電流ａを基準電流値として用いることもできる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１：ＮＯｘセンサシステム（排出ガスセンサシステム）
１０：ＮＯｘ検出装置（制御装置）
１００：ＮＯｘセンサ（排出ガスセンサ）
Ａ，Ｂ：素子温度
ａ，ｂ：センサ電極電流（センサ出力）
ｃ，ｆ：電子伝導量変化量
ｄ，ｇ：センサ出力補正量
ｅ：センサ電極電流初期値（基準電流値）
Ｉｐ２：第２ポンピング電流（センサ出力）

Claims (7)

1. 内燃機関の排出ガスの中の特定ガス成分の濃度を検出する排出ガスセンサ（１００）を制御する制御装置（１０）であって、
   前記排出ガスセンサに発生する電子伝導量の変化量（ｃ）に応じて、前記排出ガスセンサのセンサ出力（Ｉｐ２）を補正する、
   排出ガスセンサの制御装置。
2. 所定の素子温度（Ａ，Ｂ）における前記センサ出力（ａ，ｂ）に基づいて前記電子伝導量の変化量（ｃ，ｆ）を算出し、前記変化量に応じて補正量（ｄ，ｇ）を変更し、前記変更した補正量を用いて前記センサ出力を補正して前記特定ガス成分の濃度として出力する、
   請求項１に記載の排出ガスセンサの制御装置。
3. 少なくとも２つの素子温度（Ａ，Ｂ）における前記センサ出力（ａ，ｂ）を計測し、前記少なくとも２つのセンサ出力値に基づいて前記電子伝導量の変化量（ｃ）を算出し、前記変化量に応じて補正量（ｄ）を変更する、
   請求項２に記載の排出ガスセンサの制御装置。
4. 所定の素子温度（Ａ）における前記センサ出力（ａ）を計測し、前記計測したセンサ出力と、基準電流値（ｅ）とに基づいて前記電子伝導量の変化量（ｆ）を算出し、前記変化量に応じて補正量（ｇ）を変更する、
   請求項２に記載の排出ガスセンサの制御装置。
5. 前記基準電流値は当該排出ガスセンサの作製時の前記素子温度におけるセンサ出力の初期値（ｅ）である、
   請求項４に記載の排出ガスセンサの制御装置。
6. 前記内燃機関の運転状態が排気管内の前記排出ガスが安定している所定の運転環境下にあるときに前記補正量の変更を行う、
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の排出ガスセンサの制御装置。
7. 内燃機関の排出ガス中の特定ガス成分の濃度を検出する排出ガスセンサ（１００）と、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置（１０）と、
   を備える排出ガスセンサシステム（１）。