(57)【要約】      （修正有）【課題】アンモニアを検出するにあたり、特定ガスの影響によるアンモニアの検出精度の低下を抑制できるセンサ制御装置および内燃機関制御装置を提供する。【解決手段】センサ制御装置２００は、信号受信判定部と、利用停止部と、を備える。信号受信判定部は、アンモニア以外のガスであってアンモニアセンサが反応する特定ガスが排気ガスに含まれうる特定状態であることを示す特定状態信号を受信したか否かを判定する。利用停止部は、特定状態信号を受信したと信号受信判定部が判定した場合に、当該判定後に検出された検出結果のうち少なくとも一部を利用することを停止する。つまり、このセンサ制御装置は、特定状態信号を受信すると、受信後に検出された検出結果のうち少なくとも一部を利用することを停止する。【選択図】図２
2018077067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス中のアンモニアを検出するアンモニアセンサを制御して、前記アンモニアセンサによる検出結果および当該検出結果に応じたアンモニア検出信号のうち少なくとも１つを外部機器に対して出力するセンサ制御装置であって、
アンモニア以外のガスであって前記アンモニアセンサが反応する特定ガスが前記排気ガスに含まれうる特定状態であることを示す特定状態信号を受信したか否かを判定する信号受信判定部と、
前記特定状態信号を受信したと前記信号受信判定部が判定した場合に、当該判定後に検出された前記検出結果のうち少なくとも一部を利用することを停止する利用停止部と、
を備えるセンサ制御装置。
【請求項２】
前記利用停止部は、前記信号受信判定部での前記特定状態信号の受信判定時よりも遅い停止開始時点で、前記検出結果の利用停止状態を開始する、
請求項１に記載のセンサ制御装置。
【請求項３】
前記利用停止部は、前記検出結果の利用停止状態の開始時点から所定の利用停止期間が経過すると、前記検出結果の利用停止状態を終了する、
請求項１または請求項２に記載のセンサ制御装置。
【請求項４】
前記特定状態信号は、前記内燃機関の排気管内に一時的に燃料を噴射するリッチスパイク制御状態であることを表すリッチスパイク信号である、
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
【請求項５】
前記アンモニアセンサは、第１検出部として備えられるとともに、前記検出結果として、前記排気ガスに含まれるアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化する第１濃度信号を出力するように構成され、
当該センサ制御装置は、
前記排気ガスに含まれるアンモニアおよび可燃性ガスのうち何れか一方の濃度に応じて値が変化する第２濃度信号を出力する第２検出部と、
前記第１検出部から出力される前記第１濃度信号と、前記第２検出部から出力される前記第２濃度信号とに基づいて、前記排気ガスに前記可燃性ガスが含まれているか否かを判断するように構成された可燃性ガス判断部と、
を備え、
前記利用停止部は、前記特定状態信号を受信したと前記信号受信判定部が判定し、かつ、前記排気ガスに前記可燃性ガスが含まれていると前記可燃性ガス判断部が判断した場合に、当該判定後に検出された前記検出結果のうち少なくとも一部を利用することを停止する、
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
【請求項６】
内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御装置と、
前記内燃機関の排気ガス中のアンモニアを検出するアンモニアセンサと、
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のセンサ制御装置と、
を備える内燃機関制御システム。
【請求項７】
内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御装置であって、
前記内燃機関の排気ガス中のアンモニアを検出するアンモニアセンサによる検出結果および当該検出結果に応じたアンモニア検出信号のうち少なくとも１つを受信するアンモニア検出信号受信部と、
アンモニア以外のガスであって前記アンモニアセンサが反応する特定ガスが前記排気ガスに含まれうる特定状態であるか否かを判定する状態判定部と、
前記特定状態であると前記状態判定部が判定した場合に、当該判定後に受信した前記検出結果および前記アンモニア検出信号のうち少なくとも一部を利用することを停止する利用停止部と、
を備える内燃機関制御装置。
【請求項８】
前記利用停止部は、前記状態判定部での前記特定状態であるとの判定時よりも遅い停止開始時点で、前記検出結果および前記アンモニア検出信号のうち少なくとも一部の利用停止状態を開始する、
請求項７に記載の内燃機関制御装置。
【請求項９】
前記利用停止部は、前記検出結果および前記アンモニア検出信号のうち少なくとも一部の利用停止状態の開始時点から所定の利用停止期間が経過すると、前記検出結果および前記アンモニア検出信号のうち少なくとも一部の利用停止状態を終了する、
請求項７または請求項８に記載の内燃機関制御装置。
【請求項１０】
前記特定状態は、前記内燃機関の排気管内に一時的に燃料を噴射するリッチスパイク制御状態である、
請求項７から請求項９のうちいずれか一項に記載のセンサ制御装置。
【請求項１１】
前記アンモニアセンサは、第１検出部として備えられるとともに、前記検出結果として、前記排気ガスに含まれるアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化する第１濃度信号を出力するように構成され、
当該内燃機関制御装置は、
前記排気ガスに含まれるアンモニアおよび可燃性ガスのうち何れか一方の濃度に応じて値が変化する第２濃度信号を出力する第２検出部と、
前記第１検出部から出力される前記第１濃度信号と、前記第２検出部から出力される前記第２濃度信号とに基づいて、前記排気ガスに前記可燃性ガスが含まれているか否かを判断するように構成された可燃性ガス判断部と、
を備え、
前記利用停止部は、前記特定状態であると前記状態判定部が判定し、かつ、前記排気ガスに前記可燃性ガスが含まれていると前記可燃性ガス判断部が判断した場合に、当該判定後に検出された前記検出結果および前記アンモニア検出信号のうち少なくとも一部を利用することを停止する、
請求項７から請求項１０のうちいずれか一項に記載の内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサ制御装置、内燃機関制御システムおよび内燃機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定ガス（例えば、内燃機関の排気ガスなど）におけるアンモニアを検出するアンモニアセンサが知られている。
アンモニアセンサによる検出結果に応じて変動するアンモニア検出信号は、例えば、アンモニアセンサを制御するセンサ制御装置から出力される。また、アンモニア検出信号は、例えば、内燃機関制御装置による内燃機関の制御で利用される。内燃機関制御システムは、内燃機関制御装置と、アンモニアセンサと、センサ制御装置と、を備えて構成されている。
【０００３】
アンモニアセンサには、アンモニアのみならず、他の特定ガス（可燃性ガスなど）にも反応するものがある。このようなアンモニアセンサを用いて得られるアンモニア検出信号は、アンモニアではなく特定ガスの影響によって変動するため、アンモニアの検出精度が低下する可能性がある。
【０００４】
これに対して、排気ガス中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度に基づいてアンモニア検出信号によるアンモニアの検出結果を修正する技術が提案されている（特許文献１）。この技術によれば、特定ガスの影響によるアンモニアの検出精度の低下を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０６５８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記技術においては、酸素濃度が大きく変化しない状況において、特定ガスの影響によってアンモニア検出信号が変動した場合には、アンモニアの検出結果を適切に修正することができない可能性があり、そのような場合にはアンモニアの検出精度の低下を抑制できない虞がある。
【０００７】
そこで、本開示は、アンモニアセンサを用いて内燃機関の排気ガスにおけるアンモニアを検出するにあたり、特定ガスの影響によるアンモニアの検出精度の低下を抑制できるセンサ制御装置、内燃機関制御システムおよび内燃機関制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様は、内燃機関の排気ガス中のアンモニアを検出するアンモニアセンサを制御して、アンモニアセンサによる検出結果および当該検出結果に応じたアンモニア検出信号のうち少なくとも１つを外部機器に対して出力するセンサ制御装置であって、信号受信判定部と、利用停止部と、を備える。
【０００９】
信号受信判定部は、アンモニア以外のガスであってアンモニアセンサが反応する特定ガスが排気ガスに含まれうる特定状態であることを示す特定状態信号を受信したか否かを判定する。利用停止部は、特定状態信号を受信したと信号受信判定部が判定した場合に、当該判定後に検出された検出結果のうち少なくとも一部を利用することを停止する。
【００１０】
つまり、このセンサ制御装置は、特定状態信号を受信すると、受信後に検出された検出結果のうち少なくとも一部を利用することを停止する。これにより、特定ガスの影響で変動した検出結果に基づいてアンモニア検出が実施されることを抑制できる。
【００１１】
よって、このセンサ制御装置によれば、特定ガスの影響によるアンモニアの誤検出を抑制でき、アンモニアの検出精度の低下を抑制できる。
なお、利用停止の対象である「アンモニアセンサによる検出結果」は、例えば、アンモニアの濃度に応じてアンモニアセンサに生じる起電力（検出結果）そのものであってもよいし、あるいは、検出結果に応じて変化する情報（例えば、アンモニア信号）であってもよい。アンモニア検出信号は、アンモニアセンサから出力されるアナログ信号そのものに限られることはなく、アンモニアセンサによる検出結果に応じて変化する信号であれば任意の信号を含む概念である。例えば、アナログ信号を増幅して得られる増幅アナログ信号や、アナログ信号を周波数特性に基づいてフィルタリング処理して得られる特定周波数領域の信号や、アナログ信号をＤ／Ａ変換して得られるデジタル信号などが挙げられる。
【００１２】
次に、本開示のセンサ制御装置においては、利用停止部は、信号受信判定部での特定状態信号の受信判定時よりも遅い停止開始時点で、検出結果の利用停止状態を開始する構成であってもよい。
【００１３】
つまり、特定状態信号の受信開始時点から特定ガスが実際にアンモニアセンサに到達して検出結果が変動するまでに時間差が生じるような構成の内燃機関においては、利用停止部が、受信判定時からではなく停止開始時点から利用停止状態を開始することで、検出結果の利用停止期間の開始時期を適切な時期に設定できる。
【００１４】
これにより、特定ガスの影響による検出結果の変動時期までは、特定ガスの影響を受けていない検出結果を利用することができ、アンモニアの検出可能時期を長く確保できる。
次に、本開示のセンサ制御装置においては、利用停止部は、検出結果の利用停止状態の開始時点から所定の利用停止期間が経過すると、検出結果の利用停止状態を終了する構成であってもよい。
【００１５】
このようなセンサ制御装置によれば、利用停止の開始時期を特定状態信号に基づいて判定すれば、その後は特定状態信号を検出することなく、経過時間を計測することで、利用停止期間にわたり検出結果の利用を停止できる。
【００１６】
次に、本開示のセンサ制御装置においては、特定状態信号は、内燃機関の排気管内に一時的に燃料を噴射するリッチスパイク制御状態であることを表すリッチスパイク信号であってもよい。
【００１７】
つまり、リッチスパイク制御状態になると排気ガスに可燃性ガスが含まれることがあり、この可燃性ガスはアンモニアセンサが反応するガスである。このため、リッチスパイク信号は、アンモニアセンサが反応する特定ガスが排気ガスに含まれうる特定状態であることを示す特定状態信号の一例となる。
【００１８】
次に、本開示のセンサ制御装置においては、アンモニアセンサは、第１検出部として備えられるとともに、検出結果として、排気ガスに含まれるアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化する第１濃度信号を出力するように構成されてもよい。そして、センサ制御装置は、第２検出部と、可燃性ガス判断部と、を備えても良い。
【００１９】
第２検出部は、排気ガスに含まれるアンモニアおよび可燃性ガスのうち何れか一方の濃度に応じて値が変化する第２濃度信号を出力するように構成されている。
可燃性ガス判断部は、第１検出部から出力される第１濃度信号と、第２検出部から出力される第２濃度信号とに基づいて、排気ガスに可燃性ガスが含まれているか否かを判断するように構成されている。
【００２０】
利用停止部は、特定状態信号を受信したと信号受信判定部が判定し、かつ、排気ガスに可燃性ガスが含まれていると可燃性ガス判断部が判断した場合に、当該判定後に検出された検出結果のうち少なくとも一部を利用することを停止する。
【００２１】
このようなセンサ制御装置においては、第２検出部がアンモニアおよび可燃性ガスのうちアンモニアの濃度に応じて値が変化する第２濃度信号を出力する場合において、第１濃度信号の出力値に比べて第２濃度信号の出力値が小さいときには、排気ガスに可燃性ガスが含まれていると判断することができる。第１検出部は、可燃性ガスの濃度に応じて値が変化する信号を出力するのに対して、第２検出部は可燃性ガスの濃度に応じて値が変化する信号を出力しないからである。
【００２２】
一方、このようなセンサ制御装置においては、第２検出部がアンモニアおよび可燃性ガスのうち可燃性ガスの濃度に応じて値が変化する第２濃度信号を出力する場合において、第２濃度信号の出力値が大きい場合には、排気ガスに可燃性ガスが含まれていると判断することができる。第２検出部は可燃性ガスの濃度に応じて値が変化する信号を出力するからである。
【００２３】
このように、このセンサ制御装置は、排気ガスに可燃性ガスが含まれているか否かを判断することができる。そして、リッチスパイクが発生すると、排気ガスに可燃性ガスが含まれるようになる。このため、このセンサ制御装置は、排気ガスに含まれる酸素の濃度が急激に低下しない場合であっても、リッチスパイクを検出することが可能となり、リッチスパイクの検出精度を向上させることができる。
【００２４】
そして、このセンサ制御装置は、特定状態信号を受信したと信号受信判定部が判定し、かつ、排気ガスに可燃性ガスが含まれていると可燃性ガス判断部が判断した場合に、当該判定後に検出された検出結果のうち少なくとも一部を利用することを停止する。
【００２５】
このため、このセンサ制御装置は、第１検出部がアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化する第１濃度信号を出力する場合であっても、リッチスパイクが発生した場合におけるアンモニア濃度の算出精度の低下を抑制することができる。
【００２６】
なお、可燃性ガス判断部での判定に用いる第１濃度信号および第２濃度信号は、信号そのものに限定されるものではなく、例えば、信号に基づき算出された第１算出濃度や第２算出濃度など、信号を間接的に表すものであってもよい。
【００２７】
そして、第１検出部、第２検出部、可燃性ガス判断部を備える上述のセンサ制御装置は、第１算出部と、第２算出部と、を備えても良い。
第１算出部は、第１検出部から出力される第１濃度信号に基づいて、排気ガスに含まれるアンモニアの濃度を第１算出濃度として算出するように構成されている。第２算出部は、第２検出部から出力される第２濃度信号に基づいて、特定ガスの濃度を第２算出濃度として算出するように構成されている。
【００２８】
そして、可燃性ガス判断部は、第１濃度信号および第２濃度信号に代えて、第１算出部により算出された第１算出濃度と、第２算出部により算出された第２算出濃度とに基づいて、排気ガスに可燃性ガスが含まれているか否かを判断するように構成されてもよい。
【００２９】
このようなセンサ制御装置においても、第１検出部がアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化する第１濃度信号を出力する場合であっても、リッチスパイクが発生した場合におけるアンモニア濃度の算出精度の低下を抑制することができる。
【００３０】
次に、本開示の他の一態様は、内燃機関制御システムであって、内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御装置と、内燃機関の排気ガス中のアンモニアを検出するアンモニアセンサと、上述のうちいずれかに記載のセンサ制御装置と、を備える。
【００３１】
この内燃機関制御システムは、上述のセンサ制御装置を備えることから、特定ガスの影響によるアンモニアの誤検出を抑制でき、アンモニアの検出精度の低下を抑制できる。
次に、本開示の他の一態様は、内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御装置であって、アンモニア検出信号受信部と、状態判定部と、利用停止部と、を備える。
【００３２】
アンモニア検出信号受信部は、内燃機関の排気ガス中のアンモニアを検出するアンモニアセンサによる検出結果および当該検出結果に応じたアンモニア検出信号のうち少なくとも１つを受信するように構成されている。状態判定部は、アンモニア以外のガスであってアンモニアセンサが反応する特定ガスが排気ガスに含まれうる特定状態であるか否かを判定するように構成されている。利用停止部は、特定状態であると状態判定部が判定した場合に、当該判定後に受信した検出結果およびアンモニア検出信号のうち少なくとも一部を利用することを停止するように構成されている。
【００３３】
つまり、この内燃機関制御装置は、特定ガスが排気ガスに含まれうる特定状態であると判定すると、当該判定後に受信した検出結果およびアンモニア検出信号のうち少なくとも一部を利用することを停止する。これにより、特定ガスの影響で変動した検出結果に基づいてアンモニア検出が実施されることを抑制できる。
【００３４】
よって、この内燃機関制御装置によれば、特定ガスの影響によるアンモニアの誤検出を抑制でき、アンモニアの検出精度の低下を抑制できる。
なお、上述のセンサ制御装置の場合と同様に、利用停止の対象である「アンモニアセンサによる検出結果」は、例えば、アンモニアの濃度に応じてアンモニアセンサに生じる起電力（検出結果）そのものであってもよいし、あるいは、検出結果に応じて変化する情報（例えば、アンモニア信号）であってもよい。アンモニア検出信号は、アンモニアセンサから出力されるアナログ信号そのものに限られることはなく、アンモニアセンサによる検出結果に応じて変化する信号であれば任意の信号を含む概念である。
【００３５】
次に、本開示の内燃機関制御装置においては、利用停止部は、状態判定部での特定状態であるとの判定時よりも遅い停止開始時点で、検出結果およびアンモニア検出信号のうち少なくとも一部の利用停止状態を開始する構成であってもよい。
【００３６】
つまり、特定状態であるとの判定時点から特定ガスが実際にアンモニアセンサに到達して検出結果およびアンモニア検出信号が変動するまでに時間差が生じるような構成の内燃機関においては、利用停止部が、状態判定時からではなく停止開始時点から利用停止状態を開始することで、検出結果およびアンモニア検出信号の利用停止期間の開始時期を適切な時期に設定できる。
【００３７】
これにより、特定ガスの影響による検出結果およびアンモニア検出信号の変動時期までは、特定ガスの影響を受けていない検出結果およびアンモニア検出信号をアンモニア検出に利用することができ、アンモニアの検出可能時期を長く確保できる。
【００３８】
次に、本開示の内燃機関制御装置においては、利用停止部は、検出結果およびアンモニア検出信号のうち少なくとも一部の利用停止状態の開始時点から所定の利用停止期間が経過すると、検出結果およびアンモニア検出信号のうち少なくとも一部の利用停止状態を終了する構成であってもよい。
【００３９】
このような内燃機関制御装置によれば、利用停止の開始時期を状態判定部での判定結果に基づいて判定すれば、その後は状態判定部での判定を実施することなく、経過時間を計測することで、利用停止期間にわたり検出結果およびアンモニア検出信号の利用を停止できる。
【００４０】
次に、本開示の内燃機関制御装置においては、特定状態は、内燃機関の排気管内に一時的に燃料を噴射するリッチスパイク制御状態であってもよい。
つまり、リッチスパイク制御状態になると排気ガスに可燃性ガスが含まれることがあり、この可燃性ガスはアンモニアセンサが反応するガスである。このため、リッチスパイク制御状態は、アンモニアセンサが反応する特定ガスが排気ガスに含まれうる特定状態の一例となる。
【００４１】
次に、本開示の内燃機関制御装置においては、アンモニアセンサは、第１検出部として備えられるとともに、検出結果として、排気ガスに含まれるアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化する第１濃度信号を出力するように構成されてもよい。そして、内燃機関制御装置は、第２検出部と、可燃性ガス判断部と、を備えても良い。
【００４２】
第２検出部は、排気ガスに含まれるアンモニアおよび可燃性ガスのうち何れか一方の濃度に応じて値が変化する第２濃度信号を出力するように構成されている。
可燃性ガス判断部は、第１検出部から出力される第１濃度信号と、第２検出部から出力される第２濃度信号とに基づいて、排気ガスに可燃性ガスが含まれているか否かを判断するように構成されている。
【００４３】
利用停止部は、特定状態であると状態判定部が判定し、かつ、排気ガスに可燃性ガスが含まれていると可燃性ガス判断部が判断した場合に、当該判定後に検出された検出結果およびアンモニア検出信号のうち少なくとも一部を利用することを停止する。
【００４４】
このような内燃機関制御装置においては、第２検出部がアンモニアおよび可燃性ガスのうちアンモニアの濃度に応じて値が変化する第２濃度信号を出力する場合において、第１濃度信号の出力値に比べて第２濃度信号の出力値が小さいときには、排気ガスに可燃性ガスが含まれていると判断することができる。第１検出部は、可燃性ガスの濃度に応じて値が変化する信号を出力するのに対して、第２検出部は可燃性ガスの濃度に応じて値が変化する信号を出力しないからである。
【００４５】
一方、このような内燃機関制御装置においては、第２検出部がアンモニアおよび可燃性ガスのうち可燃性ガスの濃度に応じて値が変化する第２濃度信号を出力する場合において、第２濃度信号の出力値が大きい場合には、排気ガスに可燃性ガスが含まれていると判断することができる。第２検出部は可燃性ガスの濃度に応じて値が変化する信号を出力するからである。
【００４６】
このように、この内燃機関制御装置は、排気ガスに可燃性ガスが含まれているか否かを判断することができる。そして、リッチスパイクが発生すると、排気ガスに可燃性ガスが含まれるようになる。このため、この内燃機関制御装置は、排気ガスに含まれる酸素の濃度が急激に低下しない場合であっても、リッチスパイクを検出することが可能となり、リッチスパイクの検出精度を向上させることができる。
【００４７】
そして、この内燃機関制御装置は、特定状態であると状態判定部が判定し、かつ、排気ガスに可燃性ガスが含まれていると可燃性ガス判断部が判断した場合に、当該判定後に検出された検出結果およびアンモニア検出信号のうち少なくとも一部を利用することを停止する。
【００４８】
このため、この内燃機関制御装置は、第１検出部がアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化する第１濃度信号を出力する場合であっても、リッチスパイクが発生した場合におけるアンモニア濃度の算出精度の低下を抑制することができる。
【００４９】
なお、可燃性ガス判断部での判定に用いる第１濃度信号および第２濃度信号は、信号そのものに限定されるものではなく、例えば、信号に基づき算出された第１算出濃度や第２算出濃度など、信号を間接的に表すものであってもよい。
【００５０】
そして、第１検出部、第２検出部、可燃性ガス判断部を備える上述の内燃機関制御装置は、第１算出部と、第２算出部と、を備えても良い。
第１算出部は、第１検出部から出力される第１濃度信号に基づいて、排気ガスに含まれるアンモニアの濃度を第１算出濃度として算出するように構成されている。第２算出部は、第２検出部から出力される第２濃度信号に基づいて、特定ガスの濃度を第２算出濃度として算出するように構成されている。
【００５１】
そして、可燃性ガス判断部は、第１濃度信号および第２濃度信号に代えて、第１算出部により算出された第１算出濃度と、第２算出部により算出された第２算出濃度とに基づいて、排気ガスに可燃性ガスが含まれているか否かを判断するように構成されてもよい。
【００５２】
このような内燃機関制御装置においても、第１検出部がアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化する第１濃度信号を出力する場合であっても、リッチスパイクが発生した場合におけるアンモニア濃度の算出精度の低下を抑制することができる。
【００５３】
なお、本開示のセンサ制御装置、内燃機関制御システムおよび内燃機関制御装置において、上述の「停止」とは、直前の検出結果・濃度出力値・算出濃度をホールド・マスク・所定値に設定すること、検出結果を用いた濃度出力値及び算出濃度の算出を停止すること、検出結果や濃度出力値や算出濃度を表す信号の出力を停止すること、検出結果や濃度出力値や算出濃度を表す信号の受信を停止すること、利用停止状態であることを示す信号を出力すること、のうち少なくとも１つを実施することを指す。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】マルチガスセンサの内部構造を示す断面図である。
【図２】内燃機関制御装置とガス検出装置（センサ制御部、マルチガスセンサ）とを備える内燃機関制御システムの概略構成を示す図である。
【図３】第１アンモニア検出部と第２アンモニア検出部の構造を示す断面図である。
【図４】ガス濃度算出処理を示すフローチャートである。
【図５】信号利用停止判定処理を示すフローチャートである。
【図６】アンモニア濃度、ＮＯｘ濃度、ＣＯ濃度および信号利用停止フラグなどの時間変化を示すグラフである。
【図７】第２信号利用停止判定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【００５６】
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
第１実施形態として、自動車などの内燃機関（ディーゼルエンジンなど）に備えられて、内燃機関の運転状態を制御する内燃機関制御システム３００について説明する。内燃機関制御システム３００は、ＮＯｘおよびアンモニアを検出するセンサとして、図１に示すマルチガスセンサ２を備えている。
【００５７】
内燃機関制御システム３００は、図２に示すように、ガス検出装置１と、内燃機関制御装置２００（以下、ＥＣＵ２００ともいう）と、を備える。
ガス検出装置１は、例えば、車両に搭載され、内燃機関から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えたシステムに用いられるものである。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、排気ガスの空燃比がリーンのときに窒素酸化物を吸蔵し、空燃比がリッチになったときに吸蔵した窒素酸化物を還元して放出する特性を有する。より具体的には、ガス検出装置１は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒の下流側における排気ガスに含まれるアンモニア、二酸化窒素および窒素酸化物の濃度を検出する。以下、ガス検出装置を搭載する車両を自車両という。アンモニア、二酸化窒素および窒素酸化物をそれぞれ、ＮＨ３、ＮＯ２およびＮＯｘともいう。
【００５８】
なお、ガス検出装置１の搭載対象となる車両は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を備えた車両に限られることはなく、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）を備えた車両や、ディーゼル微粒子除去フィルタ（ＤＰＦ）を備えた車両などであってもよい。
【００５９】
ガス検出装置１は、図１に示すマルチガスセンサ２と、図２に示すセンサ制御部３と、を備える。
［１−２．マルチガスセンサ］
マルチガスセンサ２は、図１に示すように、センサ素子部５と、主体金具１０と、セパレータ３４と、接続端子３８とを備える。なお、以下の説明では、マルチガスセンサ２のセンサ素子部５が配置されている側（すなわち、図１の下側）を先端側、接続端子３８が配置されている側（すなわち、図１の上側）を後端側という。
【００６０】
センサ素子部５は、軸線Ｏ方向に延びる板形状を有する。センサ素子部５の後端には電極端子部５Ａ，５Ｂが配置されている。図１においては、図示を容易にするために、センサ素子部５に形成された電極端子部を、電極端子部５Ａおよび電極端子部５Ｂのみとしているが、実際には、後述するＮＯｘ検出部１０１、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３が有する電極等の数に応じて複数の電極端子部が形成されている。
【００６１】
主体金具１０は、マルチガスセンサ２を内燃機関の排気管に固定するネジ部１１が外表面に形成された筒状の部材である。主体金具１０は、軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔１２と、貫通孔１２の径方向内側に突出する棚部１３とを備える。棚部１３は、貫通孔１２の径方向外側から中心に向かって先端側へ近づく傾きを有する内向きのテ―パ面として形成されている。
【００６２】
主体金具１０は、センサ素子部５の先端側を、貫通孔１２から先端側に突出させ、センサ素子部５の後端側を貫通孔１２の後端側に突出させた状態で保持する。
主体金具１０の貫通孔１２の内部には、先端側から後端側に向かって順に、センサ素子部５の径方向周囲を取り囲む筒状の部材であるセラミックホルダ１４と、粉末充填層である滑石リング１５，１６と、セラミックスリーブ１７とが積層されている。
【００６３】
セラミックスリーブ１７と主体金具１０の後端側の端部との間には、加締めパッキン１８が配置されている。セラミックホルダ１４と主体金具１０の棚部１３との間には、金属ホルダ１９が配置されている。金属ホルダ１９は、内部に滑石リング１５とセラミックホルダ１４が収容され、滑石リング１５が圧縮充填されることによって金属ホルダ１９と滑石リング１５とは気密状に一体化されている。主体金具１０の後端側の端部は、加締めパッキン１８を介してセラミックスリーブ１７を先端側に向かって押し付けるように加締められる部分である。また、滑石リング１６が主体金具１０の内部で圧縮充填されることで、主体金具１０の内周面とセンサ素子部５の外周面との間の気密が確保されている。
【００６４】
主体金具１０の先端側の端部には、ガス流通孔付きの外部プロテクタ２１およびガス流通孔付きの内部プロテクタ２２が設けられている。外部プロテクタ２１および内部プロテクタ２２は、先端側の端部が閉塞されたステンレス鋼などの金属材料から形成された筒状の部材である。内部プロテクタ２２は、センサ素子部５の先端側の端部を覆った状態で主体金具１０に溶接され、外部プロテクタ２１は、内部プロテクタ２２を覆った状態で主体金具１０に溶接されている。
【００６５】
主体金具１０の後端側の端部外周には、筒状に形成された外筒３１の先端側の端部が溶接によって固定されている。さらに、外筒３１の後端側の端部である開口には、この開口を閉塞するグロメット３２が配置されている。
【００６６】
グロメット３２には、リード線４１が挿入されるリード線挿入孔３３が形成されている。リード線４１は、センサ素子部５の電極端子部５Ａおよび電極端子部５Ｂに電気的に接続される。
【００６７】
セパレータ３４は、センサ素子部５の後端側に配置された筒状に形成された部材である。セパレータ３４の内部に形成された空間は、軸線Ｏ方向に貫通する挿入孔３５である。セパレータ３４の外表面には、径方向外側に突出する鍔部３６が形成されている。
【００６８】
セパレータ３４の挿入孔３５には、センサ素子部５の後端部が挿入され、電極端子部５Ａ，５Ｂがセパレータ３４の内部に配置される。
セパレータ３４と外筒３１との間には、筒状に形成された金属製の保持部材３７が配置されている。保持部材３７は、セパレータ３４の鍔部３６と接触するとともに外筒３１の内面と接触することにより、セパレータ３４を外筒３１に対して固定した状態で保持する。
【００６９】
接続端子３８は、セパレータ３４の挿入孔３５内に配置される部材であり、センサ素子部５の電極端子部５Ａおよび電極端子部５Ｂと、リード線４１とをそれぞれ独立に電気的に接続する導電部材である。なお、図１では、図示を容易にするために、２つの接続端子３８のみが図示されている。
【００７０】
［１−３．内燃機関制御装置］
ガス検出装置１のセンサ制御部３は、図２に示すように、自車両に搭載された内燃機関制御装置２００と電気的に接続されている。内燃機関制御装置２００は、センサ制御部３で算出された排気ガス中のＮＯ２濃度、ＮＯｘ濃度およびアンモニア濃度（以下、ＮＨ３濃度）を示すデータを受信し、受信データに基づいて内燃機関の運転状態の制御処理を実行したり、触媒に蓄積されたＮＯｘの浄化処理（以下、ＮＯｘ浄化処理ともいう）を実行したりする。
【００７１】
内燃機関制御装置２００は、マイクロコンピュータ２０５（以下、マイコン２０５）を備える。マイコン２０５は、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３および信号入出力部２０４を備える。内燃機関制御装置２００の各種機能は、ＣＰＵ２０１が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭ２０２が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。信号入出力部２０４は、センサ制御部３との間で各種信号の送受信を行う。なお、マイコン２０５を構成するＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３および信号入出力部２０４のそれぞれの個数は１つでも複数でもよい。また、マイコン２０５が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。
【００７２】
ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶されたプログラムに基づいて、内燃機関を制御するための各種処理を実行する。
ＮＯｘ浄化処理は、内燃機関の排気管内に一時的に燃料を噴射することでリッチスパイク制御状態とし、触媒を還元雰囲気に晒すことで触媒に蓄積されたＮＯｘを還元する処理である。内燃機関制御装置２００（詳細には、信号入出力部２０４）は、ＮＯｘ浄化処理の実行時（換言すれば、内燃機関の運転状態がリッチスパイク制御状態であるとき）には、ガス検出装置１に対してリッチスパイク信号Ｓｒを送信する。これにより、ガス検出装置１は、リッチスパイク信号Ｓｒの受信中であるか否かに基づいて、内燃機関の運転状態がリッチスパイク制御状態であるか否かを判定できる。
【００７３】
［１−４．センサ素子部］
センサ素子部５は、ＮＯｘ検出部１０１と、第１アンモニア検出部１０２と、第２アンモニア検出部１０３を備える。なお、第２アンモニア検出部１０３は、図２には示されておらず、図３に示されている。第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３は、ＮＯｘ検出部１０１の長手方向（すなわち、図２の左右方向）における基準電極１４３と略同位置において、ＮＯｘ検出部１０１の幅方向（すなわち、図２の奥行き方向）における位置が互いに異なるように並列に配置されている。このため、図２では、第１アンモニア検出部１０２と第２アンモニア検出部１０３のうち、第１アンモニア検出部１０２のみを示している。
【００７４】
ＮＯｘ検出部１０１は、絶縁層１１３、セラミック層１１４、絶縁層１１５、セラミック層１１６、絶縁層１１７、セラミック層１１８、絶縁層１１９および絶縁層１２０が順次積層されて構成されている。絶縁層１１３，１１５，１１７，１１９，１２０、および、セラミック層１１４，１１６，１１８は、アルミナを主体として形成されている。
【００７５】
ＮＯｘ検出部１０１は、セラミック層１１４とセラミック層１１６との間に形成される第１測定室１２１を備える。ＮＯｘ検出部１０１は、第１測定室１２１に隣接するようにしてセラミック層１１４とセラミック層１１６との間に配置された拡散抵抗体１２２を介して、外部から第１測定室１２１の内部に排気ガスを導入する。拡散抵抗体１２２は、アルミナ等の多孔質材料で形成されている。
【００７６】
ＮＯｘ検出部１０１は、第１ポンピングセル１３０を備える。第１ポンピングセル１３０は、固体電解質層１３１と、ポンピング電極１３２，１３３を備える。
固体電解質層１３１は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。第１測定室１２１と接触する領域における一部分のセラミック層１１４が除去され、セラミック層１１４の代わりに固体電解質層１３１が埋め込まれている。
【００７７】
ポンピング電極１３２，１３３は、白金を主体として形成されている。ポンピング電極１３２は、固体電解質層１３１において第１測定室１２１と接触する面上に配置される。ポンピング電極１３３は、固体電解質層１３１を挟んでポンピング電極１３２とは反対側で固体電解質層１３１の面上に配置される。ポンピング電極１３３が配置された領域とその周辺の領域の絶縁層１１３は除去され、絶縁層１１３の代わりに多孔質体１３４が充填される。多孔質体１３４は、ポンピング電極１３３と外部との間でガス（例えば、酸素）の出入りを可能とする。
【００７８】
ＮＯｘ検出部１０１は、酸素濃度検出セル１４０を備える。酸素濃度検出セル１４０は、固体電解質層１４１と、検知電極１４２と、基準電極１４３を備える。
固体電解質層１４１は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。固体電解質層１３１よりも後端側（すなわち、図２の右側）の領域における一部分のセラミック層１１６が除去され、セラミック層１１６の代わりに固体電解質層１４１が埋め込まれている。
【００７９】
検知電極１４２と基準電極１４３は、白金を主体として形成されている。検知電極１４２は、固体電解質層１４１における第１測定室１２１と接触する面上に配置される。基準電極１４３は、固体電解質層１４１を挟んで検知電極１４２とは反対側で固体電解質層１４１の面上に配置される。
【００８０】
ＮＯｘ検出部１０１は、基準酸素室１４６を備える。基準酸素室１４６は、基準電極１４３が配置された領域とその周辺の領域の絶縁層１１７が除去されることにより形成された貫通孔である。
【００８１】
ＮＯｘ検出部１０１は、第１測定室１２１の下流側に第２測定室１４８を備える。第２測定室１４８は、検知電極１４２および基準電極１４３よりも後端側で固体電解質層１４１および絶縁層１１７を貫通して形成される。ＮＯｘ検出部１０１は、第１測定室１２１から排出された排気ガスを第２測定室１４８の内部に導入する。
【００８２】
ＮＯｘ検出部１０１は、第２ポンピングセル１５０を備える。第２ポンピングセル１５０は、固体電解質層１５１と、ポンピング電極１５２，１５３を備える。
固体電解質層１５１は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。基準酸素室１４６および第２測定室１４８と接触する領域とその周辺の領域のセラミック層１１８が除去され、セラミック層１１８の代わりに固体電解質層１５１が埋め込まれている。
【００８３】
ポンピング電極１５２，１５３は、白金を主体として形成されている。ポンピング電極１５２は、固体電解質層１５１において第２測定室１４８と接触する面上に配置される。ポンピング電極１５３は、基準酸素室１４６を挟んで基準電極１４３とは反対側で固体電解質層１５１の面上に配置される。基準酸素室１４６の内部において、ポンピング電極１５３を覆うように多孔質体１４７が配置されている。
【００８４】
ＮＯｘ検出部１０１は、ヒータ１６０を備える。ヒータ１６０は、白金を主体として形成され、通電されることで発熱する発熱抵抗体であり、絶縁層１１９と絶縁層１２０との間に配置される。
【００８５】
第１アンモニア検出部１０２は、ＮＯｘ検出部１０１の外表面、より具体的には、絶縁層１２０の上に形成されている。第１アンモニア検出部１０２は、ＮＯｘ検出部１０１における基準電極１４３と軸線Ｏ方向（すなわち、図２の左右方向）に略同位置に配置されている。
【００８６】
第１アンモニア検出部１０２は、絶縁層１２０の上に形成される第１基準電極２１１と、第１基準電極２１１の表面および側面を覆う第１固体電解質体２１２と、第１固体電解質体２１２の表面に形成される第１検知電極２１３とを備える。同様に、第２アンモニア検出部１０３は、図３に示すように、絶縁層１２０の上に形成される第２基準電極２２１と、第２基準電極２２１の表面および側面を覆う第２固体電解質体２２２と、第２固体電解質体２２２の表面に形成される第２検知電極２２３とを備える。
【００８７】
第１基準電極２１１および第２基準電極２２１は、電極材として白金を主体に構成されており、具体的には、Ｐｔおよび酸化ジルコニウムを含む材料から構成されている。第１固体電解質体２１２および第２固体電解質体２２２は、イットリア安定化ジルコニア等の酸素イオン伝導性材料で構成されている。第１検知電極２１３および第２検知電極２２３は、電極材として金を主体に構成されており、具体的には、Ａｕおよび酸化ジルコニウムを含む材料から構成されている。なお、第１検知電極２１３および第２検知電極２２３の電極材は、アンモニアに対する感度とＮＯｘに対する感度との比が第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３において異なるように、選択されている。
【００８８】
また、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３は、多孔質からなる保護層２３０によって一体に覆われている。保護層２３０は、第１検知電極２１３および第２検知電極２２３への被毒物質の付着を防止するとともに、外部から第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３に流入するアンモニアの拡散速度を調整するものである。このように、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３は混成電位式のセンシング部として機能する。
【００８９】
［１−５．センサ制御部］
図２に示すように、センサ制御部３は、制御回路１８０と、マイクロコンピュータ１９０（以下、マイコン１９０）を備える。
【００９０】
制御回路１８０は、回路基板上に配置されたアナログ回路である。制御回路１８０は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１、Ｖｓ検出回路１８２、基準電圧比較回路１８３、Ｉｃｐ供給回路１８４、Ｖｐ２印加回路１８５、Ｉｐ２検出回路１８６、ヒータ駆動回路１８７および起電力検出回路１８８を備える。
【００９１】
そして、ポンピング電極１３２、検知電極１４２およびポンピング電極１５２は、基準電位に接続される。ポンピング電極１３３は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１に接続される。基準電極１４３は、Ｖｓ検出回路１８２とＩｃｐ供給回路１８４に接続される。ポンピング電極１５３は、Ｖｐ２印加回路１８５とＩｐ２検出回路１８６に接続される。ヒータ１６０は、ヒータ駆動回路１８７に接続される。
【００９２】
Ｉｐ１ドライブ回路１８１は、ポンピング電極１３２とポンピング電極１３３との間に電圧Ｖｐ１を印加して第１ポンピング電流Ｉｐ１を供給するとともに、供給した第１ポンピング電流Ｉｐ１を検出する。
【００９３】
Ｖｓ検出回路１８２は、検知電極１４２と基準電極１４３との間の電圧Ｖｓを検出し、検出した結果を基準電圧比較回路１８３へ出力する。
基準電圧比較回路１８３は、基準電圧（例えば、４２５ｍＶ）とＶｓ検出回路１８２の出力（すなわち、電圧Ｖｓ）とを比較し、比較結果をＩｐ１ドライブ回路１８１へ出力する。そしてＩｐ１ドライブ回路１８１は、電圧Ｖｓが基準電圧と等しくなるように、第１ポンピング電流Ｉｐ１の流れる向きと第１ポンピング電流Ｉｐ１の大きさとを制御するとともに、第１測定室１２１内の酸素濃度を、ＮＯｘが分解しない程度の所定値に調整する。
【００９４】
Ｉｃｐ供給回路１８４は、検知電極１４２と基準電極１４３との間に微弱な電流Ｉｃｐを流す。これにより、酸素が第１測定室１２１から固体電解質層１４１を介して基準酸素室１４６に送り込まれるため、基準酸素室１４６は、基準となる所定の酸素濃度に設定される。
【００９５】
Ｖｐ２印加回路１８５は、ポンピング電極１５２とポンピング電極１５３との間に、一定電圧Ｖｐ２（例えば、４５０ｍＶ）を印加する。これにより、第２測定室１４８では、第２ポンピングセル１５０を構成するポンピング電極１５２，１５３の触媒作用によって、ＮＯｘが解離される。この解離により得られた酸素イオンがポンピング電極１５２とポンピング電極１５３との間の固体電解質層１５１を移動することにより第２ポンピング電流Ｉｐ２が流れる。Ｉｐ２検出回路１８６は、第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出する。
【００９６】
ヒータ駆動回路１８７は、発熱抵抗体であるヒータ１６０の一端にヒータ通電用の正電圧を印加するともに、ヒータ１６０の他端にヒータ通電用の負電圧を印加することにより、ヒータ１６０を駆動する。
【００９７】
起電力検出回路１８８は、第１基準電極２１１と第１検知電極２１３との間の起電力（以下、第１アンモニア起電力）と、第２基準電極２２１と第２検知電極２２３との間の起電力（以下、第２アンモニア起電力）を検出し、検出結果を示す信号（アンモニア検出信号Ｓａ）をマイコン１９０へ出力する。
【００９８】
マイコン１９０は、ＣＰＵ１９１、ＲＯＭ１９２、ＲＡＭ１９３および信号入出力部１９４を備える。マイクロコンピュータの各種機能は、ＣＰＵ１９１が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭ１９２が、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、センサ制御部３を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。また、マイコン１９０が実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。
【００９９】
ＣＰＵ１９１は、ＲＯＭ１９２に記憶されたプログラムに基づいて、センサ素子部５を制御するための処理を実行する。信号入出力部１９４は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１、Ｖｓ検出回路１８２、Ｉｐ２検出回路１８６、ヒータ駆動回路１８７および起電力検出回路１８８に接続される。信号入出力部１９４は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１、Ｖｓ検出回路１８２、Ｉｐ２検出回路１８６および起電力検出回路１８８からのアナログ信号の電圧値をディジタルデータに変換してＣＰＵ１９１へ出力する。
【０１００】
またＣＰＵ１９１は、信号入出力部１９４を介してヒータ駆動回路１８７へ駆動信号を出力することにより、ヒータ１６０に供給する電力をパルス幅変調により通電制御して、ヒータ１６０が目標の温度になるようにしている。なお、ヒータ１６０の通電制御は、ＮＯｘ検出部１０１を構成するセル（例えば、酸素濃度検出セル１４０）のインピーダンスを検出し、検出したインピーダンスが目標値となるように供給電力量を制御する公知の手法によって実現することができる。
【０１０１】
またＣＰＵ１９１は、ＲＯＭ１９２から各種データを読み込み、第１ポンピング電流Ｉｐ１の値、第２ポンピング電流Ｉｐ２の値、第１アンモニア起電力の値および第２アンモニア起電力の値から種々の演算処理を行う。
【０１０２】
ＲＯＭ１９２は、「第１アンモニア起電力−第１アンモニア濃度出力関係式」、「第２アンモニア起電力−第２アンモニア濃度出力関係式」、「第１ポンピング電流−酸素濃度関係式」、「第２ポンピング電流−ＮＯｘ濃度出力関係式」、「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正アンモニア濃度関係式」、「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正ＮＯ２濃度関係式」、「ＮＯｘ濃度出力＆補正アンモニア濃度＆補正ＮＯ２濃度−補正ＮＯｘ濃度関係式」を記憶する。
【０１０３】
なお、「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正アンモニア濃度関係式」は下記の補正式（１）に相当する。「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正ＮＯ２濃度関係式」は下記の補正式（２）に相当する。「ＮＯｘ濃度出力＆補正アンモニア濃度＆補正ＮＯ２濃度−補正ＮＯｘ濃度関係式」は下記の補正式（３）に相当する。
【０１０４】
また、各種データは、上述のように所定の関係式として設定されていてもよいし、センサの出力から各種ガス濃度を算出するものであればよく、例えばテーブルとして設定されていてもよい。その他にも、予めガス濃度が既知のガスモデルを用いて得られた値とされていてもよい。
【０１０５】
「第１アンモニア起電力−第１アンモニア濃度出力関係式」および「第２アンモニア起電力−第２アンモニア濃度出力関係式」は、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３から出力されたアンモニア起電力と、アンモニア濃度出力との関係を表す式である。
【０１０６】
「第１ポンピング電流−酸素濃度関係式」は、第１ポンピング電流と、排気ガス中の酸素濃度（すなわち、Ｏ２濃度）との関係を表す式である。「第２ポンピング電流−ＮＯｘ濃度出力関係式」は、第２ポンピング電流と、ＮＯｘ濃度出力との関係を表す式である。
【０１０７】
「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正アンモニア濃度関係式」は、酸素濃度、アンモニア濃度およびＮＯ２濃度の影響を受けた第１，２アンモニア濃度出力と、酸素濃度およびＮＯ２濃度の影響を除去した補正アンモニア濃度との関係を表す式である。「第１アンモニア濃度出力＆第２アンモニア濃度出力＆酸素濃度−補正ＮＯ２濃度関係式」は、酸素濃度、アンモニア濃度およびＮＯ２濃度の影響を受けた第１，２アンモニア濃度出力と、酸素濃度およびアンモニア濃度の影響を除去した補正ＮＯ２濃度との関係を表す式である。「ＮＯｘ濃度出力＆補正アンモニア濃度＆補正ＮＯ２濃度−補正ＮＯｘ濃度関係式」は、アンモニア濃度およびＮＯ２濃度の影響を受けたＮＯｘ濃度出力と、アンモニア濃度およびＮＯ２濃度の影響を除去した補正ＮＯｘ濃度との関係を表す式である。
【０１０８】
次に、第１ポンピング電流Ｉｐ１、第２ポンピング電流Ｉｐ２、第１アンモニア起電力および第２アンモニア起電力から、ＮＯ２濃度、ＮＯｘ濃度およびアンモニア濃度を求める演算処理について説明する。この演算処理は、マイコン１９０のＣＰＵ１９１において実行される。
【０１０９】
ＣＰＵ１９１は、第１ポンピング電流Ｉｐ１、第２ポンピング電流Ｉｐ２、第１アンモニア起電力および第２アンモニア起電力が入力されると、酸素濃度、ＮＯｘ濃度出力、第１アンモニア濃度出力および第２アンモニア濃度出力を求める演算処理を行う。具体的には、ＲＯＭ１９２から「第１アンモニア起電力−第１アンモニア濃度出力関係式」、「第２アンモニア起電力−第２アンモニア濃度出力関係式」、「第１ポンピング電流Ｉｐ１−酸素濃度関係式」、「第２ポンピング電流Ｉｐ２−ＮＯｘ濃度出力関係式」を呼び出し、これらの関係式を用いて酸素濃度および各濃度出力を算出する処理を行う。
【０１１０】
なお、「第１アンモニア起電力−第１アンモニア濃度出力関係式」および「第２アンモニア起電力−第２アンモニア濃度出力関係式」は、第１アンモニア検出部１０２と第２アンモニア検出部１０３が使用環境中で出力し得るアンモニア起電力の全範囲において、被測定ガス（排気ガス）中のアンモニア濃度とアンモニア検出部のアンモニア濃度出力とが概ね直線関係になるように設定された式である。このような換算式でもって換算することによって、後の補正式において、傾き及びオフセットの変化を利用した計算を可能とする。
【０１１１】
そして、酸素濃度、ＮＯｘ濃度出力、第１アンモニア濃度出力および第２アンモニア濃度出力が求められると、ＣＰＵ１９１は、以下に説明する補正式を用いた演算を行うことで、排気ガス中のアンモニア濃度、ＮＯ２濃度およびＮＯｘ濃度を求める。
【０１１２】
補正式（１）：ｘ＝Ｆ（Ａ，Ｂ，Ｄ）
＝（ｅＡ−ｃ）＊（ｊＢ−ｈ−ｆＡ＋ｄ）／（ｅＡ−ｃ−ｉＢ＋ｇ）＋ｆＡ−ｄ
補正式（２）：ｙ＝Ｆ’（Ａ，Ｂ，Ｄ）
＝（ｊＢ−ｈ−ｆＡ＋ｄ）／（ｅＡ−ｃ−ｉＢ＋ｇ）
補正式（３）：ｚ＝Ｃ−ａｘ＋ｂｙ
ここで、ｘはアンモニア濃度であり、ｙはＮＯ２濃度であり、ｚはＮＯｘ濃度である。また、Ａは第１アンモニア濃度出力であり、Ｂは第２アンモニア濃度出力であり、ＣはＮＯｘ濃度出力であり、Ｄは酸素濃度である。そして、式（１）のＦは、ｘが（Ａ，Ｂ，Ｄ）の関数であることを表し、式（２）のＦ’は、ｙが（Ａ，Ｂ，Ｄ）の関数であることを表す。さらに、ａ，ｂは補正係数であり、ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊは酸素濃度Ｄを用いて計算される係数（すなわち、Ｄによって決まる係数）である。
【０１１３】
ＣＰＵ１９１は、上述の補正式（１）〜（３）に、第１アンモニア濃度出力、第２アンモニア濃度出力、ＮＯｘ濃度出力および酸素濃度を代入して演算することによって、排気ガス中のアンモニア濃度、ＮＯ２濃度およびＮＯｘ濃度を求める。
【０１１４】
なお、補正式（１）および補正式（２）は、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３の特性に基づいて定まる式であり、補正式（３）はＮＯｘ検出部１０１の特性に基づいて定まる式である。また補正式（１）〜（３）は、あくまでも補正式の一例を示したものであり、ガス検知特性に応じて、他の補正式および係数等を適宜使用してもよい。
【０１１５】
［１−６．ガス濃度算出処理および信号利用停止判定処理］
そして、センサ制御部３のマイコン１９０は、ガス濃度算出処理と信号利用停止判定処理を実行する。ガス濃度算出処理と信号利用停止判定処理は、ヒータ１６０に電力が供給されることによりヒータ１６０が発熱してセンサ素子部５が活性化温度になった後に、予め設定された実行周期が経過する毎に実行される処理である。本実施形態では、実行周期は５０ｍｓである。
【０１１６】
ここで、ガス濃度算出処理の手順を説明する。
ガス濃度算出処理が実行されると、マイコン１９０のＣＰＵ１９１は、図４に示すように、まずＳ１０にて、第１ポンピング電流Ｉｐ１、第２ポンピング電流Ｉｐ２、第１アンモニア起電力および第２アンモニア起電力の検出結果を制御回路１８０から取得し、上述の演算により、アンモニア濃度、ＮＯ２濃度およびＮＯｘ濃度出力を算出する。そしてＳ１０では、アンモニア濃度の算出結果を、ＲＡＭ１９３に設けられている算出アンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３＿ＣＡＬに格納する。またＳ１０では、ＮＯ２濃度の算出結果を、ＲＡＭ１９３に設けられている算出ＮＯ２濃度Ｃ＿ＮＯ２＿ＣＡＬに格納する。またＳ１０では、ＮＯｘ濃度出力の算出結果を、ＲＡＭ１９３に設けられている算出ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿ＣＡＬに格納する。
【０１１７】
次にＳ２０にて、アンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３と、ＮＯｘ濃度出力変化量ΔＣｏ＿ＮＯｘを算出する。具体的には、ＲＡＭ１９３に設けられているアンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３を用いて、アンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３を下式（１）により算出する。また、ＲＡＭ１９３に設けられている後述の４周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿４を用いて、ＮＯｘ濃度出力変化量ΔＣｏ＿ＮＯｘを下式（２）により算出する。
【０１１８】
ΔＣ＿ＮＨ３＝  Ｃ＿ＮＨ３＿ＣＡＬ  −  Ｃ＿ＮＨ３        ・・・（１）
ΔＣｏ＿ＮＯｘ＝  Ｃｏ＿ＮＯｘ＿ＣＡＬ  −  Ｃｏ＿ＮＯｘ＿４    ・・・（２）
なお、アンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３は、算出アンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３＿ＣＡＬが算出される前における最新のアンモニア濃度を示す。
【０１１９】
また、ＲＡＭ１９３には、ＮＯ２濃度Ｃ＿ＮＯ２が設けられている。ＮＯ２濃度Ｃ＿ＮＯ２は、算出ＮＯ２濃度Ｃ＿ＮＯ２＿ＣＡＬが算出される前における最新のＮＯ２濃度を示す。
【０１２０】
また、ＲＡＭ１９３には、ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ、１周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿１、２周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿２、３周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿３および４周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿４が設けられている。
【０１２１】
ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘは、算出ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿ＣＡＬが算出される前における最新のＮＯｘ濃度出力を示す。
１周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿１は、ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘよりも１実行周期前（すなわち、５０ｍｓ前）に算出されたＮＯｘ濃度出力を示す。２周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿２は、ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘよりも２実行周期前（すなわち、１００ｍｓ前）に算出されたＮＯｘ濃度出力を示す。３周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿３は、ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘよりも３実行周期前（すなわち、１５０ｍｓ前）に算出されたＮＯｘ濃度出力を示す。
【０１２２】
４周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿４は、ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘよりも４実行周期前（すなわち、２００ｍｓ前）に算出されたＮＯｘ濃度出力を示す。すなわち、４周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿４は、算出ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿ＣＡＬよりも５実行周期前（すなわち、２５０ｍｓ前）に算出されたＮＯｘ濃度出力を示すことになる。
【０１２３】
さらにＳ３０にて、３周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿３に格納されている値を、４周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿４に格納する。２周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿２に格納されている値を、３周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿３に格納する。１周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿１に格納されている値を、２周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿２に格納する。ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘに格納されている値を、１周期前ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿１に格納する。算出ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘ＿ＣＡＬに格納されている値を、ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘに格納する。
【０１２４】
そしてＳ４０にて、ＲＡＭ１９３に設けられている信号利用停止フラグＦｓａがセットされているか否かを判断する。信号利用停止フラグＦｓａは、後述する信号利用停止判定処理において、セットまたはクリアされる。
【０１２５】
ここで、信号利用停止フラグＦｓａがセットされている場合には（Ｓ４０で肯定判定）、Ｓ５０にて、アンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３に格納されている値を、算出アンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３＿ＣＡＬに格納する。すなわち、前回のアンモニア濃度の算出値を、今回のアンモニア濃度の算出値として適用する。
【０１２６】
またＳ６０にて、ＮＯ２濃度Ｃ＿ＮＯ２に格納されている値を、算出ＮＯ２濃度Ｃ＿ＮＯ２＿ＣＡＬに格納する。すなわち、前回のＮＯ２濃度の算出値を、今回のＮＯ２濃度の算出値として適用する。
【０１２７】
またＳ７０にて、現時点でＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘに格納されている値と、現時点でアンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３に格納されている値と、現時点でＮＯ２濃度Ｃ＿ＮＯ２に格納されている値とを用いて、上記の補正式（３）により、ＮＯｘ濃度を算出する。すなわち、前回のアンモニア濃度の算出値と、前回のＮＯ２濃度の算出値とを用いて、ＮＯｘ濃度を算出する。そして、ＮＯｘ濃度の算出結果を、ＲＡＭ１９３に設けられている算出ＮＯｘ濃度Ｃ＿ＮＯｘ＿ＣＡＬに格納し、Ｓ９０に移行する。
【０１２８】
一方、信号利用停止フラグＦｓａがセットされていない場合には（Ｓ４０で否定判定）、Ｓ８０にて、Ｓ１０で算出されたアンモニア濃度、ＮＯ２濃度およびＮＯｘ濃度出力を用いて、上記の補正式（３）により、ＮＯｘ濃度を算出する。そして、ＮＯｘ濃度の算出結果を、ＲＡＭ１９３に設けられている算出ＮＯｘ濃度Ｃ＿ＮＯｘ＿ＣＡＬに格納し、Ｓ９０に移行する。
【０１２９】
そしてＳ９０に移行すると、アンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３とＮＯ２濃度Ｃ＿ＮＯ２とＮＯｘ濃度Ｃ＿ＮＯｘを更新する。具体的には、算出アンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３＿ＣＡＬに格納されている値を、アンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３に格納する。また、算出ＮＯ２濃度Ｃ＿ＮＯ２＿ＣＡＬに格納されている値を、ＮＯ２濃度Ｃ＿ＮＯ２に格納する。また、算出ＮＯｘ濃度Ｃ＿ＮＯｘ＿ＣＡＬに格納されている値を、ＮＯｘ濃度Ｃ＿ＮＯｘに格納する。
【０１３０】
そして、Ｓ９０の処理が終了すると、ガス濃度算出処理を一旦終了する。
センサ制御部３のマイコン１９０は、このようにしてガス濃度算出処理を実行することで得られたＮＯ２濃度、ＮＯｘ濃度、アンモニア濃度を、それぞれＮＯ２濃度信号Ｓｇ１、ＮＯｘ濃度信号Ｓｇ２、アンモニア濃度信号Ｓｇ３として、内燃機関制御装置２００に対して送信する。
【０１３１】
次に、信号利用停止判定処理の手順を説明する。
信号利用停止判定処理が実行されると、マイコン１９０のＣＰＵ１９１は、図５に示すように、まずＳ１１０にて、信号利用停止フラグＦｓａがセットされているか否かを判断する。ここで、信号利用停止フラグＦｓａがセットされていない場合には、Ｓ１２０にて、リッチスパイク信号Ｓｒの受信中であるか否かを判断する。
【０１３２】
ここで、リッチスパイク信号Ｓｒの受信中ではない場合には、信号利用停止判定処理を一旦終了する。一方、リッチスパイク信号Ｓｒの受信中である場合には、Ｓ１３０にて、アンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が予め設定された診断開始判定値Ｘ１より大きいか否かを判断する。
【０１３３】
ここで、アンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が診断開始判定値Ｘ１以下である場合には、信号利用停止判定処理を一旦終了する。一方、アンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が診断開始判定値Ｘ１より大きい場合には、Ｓ１４０にて、アンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が、予め設定された診断開始判定係数Ｘ２とＮＯｘ濃度出力変化量ΔＣｏ＿ＮＯｘとの乗算値より大きいか否かを判断する。なお、診断開始判定係数Ｘ２は、１より大きい値に設定される。
【０１３４】
ここで、アンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が診断開始判定係数Ｘ２とＮＯｘ濃度出力変化量ΔＣｏ＿ＮＯｘとの乗算値以下である場合には、信号利用停止判定処理を一旦終了する。一方、アンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が診断開始判定係数Ｘ２とＮＯｘ濃度出力変化量ΔＣｏ＿ＮＯｘとの乗算値より大きい場合には、Ｓ１５０にて、予め定められた遅延時間Ｔｄにわたり待機する。遅延時間Ｔｄは、内燃機関制御装置２００がＮＯｘ浄化処理を開始してリッチスパイク信号Ｓｒをセンサ制御部３に送信した時期から、ＮＯｘ浄化のための排気ガスがマルチガスセンサ２に到達する時期までの所要時間が設定されている。遅延時間Ｔｄは、実際の測定で得られる所要時間の実測値を用いて設定してもよいし、シリンダからマルチガスセンサ２までの排気管の経路長に基づいて算出される所要時間の計算値を用いて設定してもよい。本実施形態では、遅延時間Ｔｄは、例えば２秒に相当する値である。
【０１３５】
さらにＳ１６０にて、信号利用停止フラグＦｓａをセットする。さらにＳ１７０にて、ＲＡＭ１９３に設けられている判定タイマＴｊを起動し、信号利用停止判定処理を一旦終了する。判定タイマＴｊは、例えば１０ｍｓ毎にインクリメントするタイマであり、起動されると、その値を０からインクリメント（すなわち、１加算）する。
【０１３６】
またＳ１１０にて、信号利用停止フラグＦｓａがセットされている場合には、Ｓ１８０にて、判定タイマＴｊの値が予め設定された継続判定値Ｘ３より大きいか否かを判断する。本実施形態では、継続判定値Ｘ３は、例えば２秒に相当する値である。
【０１３７】
ここで、判定タイマＴｊの値が継続判定値Ｘ３以下である場合には、信号利用停止判定処理を一旦終了する。一方、判定タイマＴｊの値が継続判定値Ｘ３より大きい場合には、Ｓ１９０にて、信号利用停止フラグＦｓａをクリアする。さらにＳ２００にて、判定タイマＴｊのインクリメントを停止させて、信号利用停止判定処理を一旦終了する。
【０１３８】
このような信号利用停止判定処理を実行することで、リッチスパイク信号Ｓｒを受信したと判定し（Ｓ１２０で肯定判定）、かつアンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が所定条件を満たすと判定した場合（Ｓ１３０で肯定判定、かつＳ１４０で肯定判定）に、その後、遅延時間Ｔｄにわたり待機した後で、信号利用停止フラグＦｓａをセットする。その後、一定時間（継続判定値Ｘ３）が経過したと判定すると（Ｓ１８０で肯定判定）、信号利用停止フラグＦｓａをクリアする。つまり、信号利用停止判定処理は、「内燃機関の運転状態がリッチスパイクであり、かつ、排気ガス中の可燃性ガスの影響による誤判定が発生する可能性がある」という条件を満たすか否かの判定結果に基づいて、信号利用停止フラグＦｓａの状態（セット、クリア）を設定する処理を実行する。なお、信号利用停止フラグＦｓａをクリアするか否かは、セットした時点からの経過時間に基づいて判定している。
【０１３９】
［１−７．信号利用停止判定処理を適用した場合の効果］
図６は、上記の信号利用停止判定処理を適用した場合の効果を説明するグラフである。
図６のグラフＧ１は、排気ガスに含まれる一酸化炭素の濃度の時間変化を示す。図６のグラフＧ２は、排気ガスに含まれるアンモニアの濃度の時間変化を示す。図６のグラフＧ３は、排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度の時間変化を示す。なお、グラフＧ１，Ｇ２，Ｇ３は、フーリエ変換赤外分光装置で測定された測定結果を示す。
【０１４０】
図６のグラフＧ４は、信号利用停止フラグＦｓａの時間変化を示す。図６のグラフＧ５は、信号利用停止判定処理を適用した場合におけるアンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３の時間変化を示す。図６のグラフＧ６は、信号利用停止判定処理を適用しない場合におけるアンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３の時間変化を示す。図６のグラフＧ７は、ＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘの時間変化を示す。
【０１４１】
グラフＧ１の矢印Ｌ１で示すように、２．６秒付近でリッチスパイクによる一酸化炭素の濃度の急激な上昇が発生している。一方、グラフＧ２の矢印Ｌ２で示すように、２．６秒付近でアンモニアの濃度はほとんど変化していない。しかし、グラフＧ６の矢印Ｌ６で示すように、２．６秒付近でアンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３の急激な上昇が発生している。但し、グラフＧ２の矢印Ｌ２で示すように、２．６秒付近で、排気ガスに含まれるアンモニアの濃度はほとんど変化していない。一方、グラフＧ７の矢印Ｌ７で示すように、２．６秒付近でＮＯｘ濃度出力Ｃｏ＿ＮＯｘはほとんど変化していない。
【０１４２】
このため、グラフＧ４の矢印Ｌ４で示すように、２．６秒付近で信号利用停止フラグＦｓａがセットされる。そして、グラフＧ５の矢印Ｌ５で示すように、信号利用停止判定処理を適用したアンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３は、２．６秒付近でほとんど変化していない。
【０１４３】
これらのことから、信号利用停止判定処理を適用する場合には、適用しない場合に比べて、可燃性ガス（一酸化炭素）の影響によるアンモニア濃度の検出値の変動を抑制できることが分かる。
【０１４４】
［１−８．効果］
以上説明したように、本実施形態の内燃機関制御システム３００に備えられるガス検出装置１のセンサ制御部３は、内燃機関の排気ガス中のアンモニアを検出する第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３を制御して、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３による検出結果に応じたアンモニア濃度信号Ｓｇ３を内燃機関制御装置２００に対して出力する。
【０１４５】
なお、アンモニア濃度信号Ｓｇ３は、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３による検出結果に応じたアンモニア検出信号Ｓａに基づき算出されたアンモニア濃度を表す信号である。
【０１４６】
また、センサ制御部３は、リッチスパイク信号Ｓｒを受信したと判定し（Ｓ１２０で肯定判定）、かつアンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が所定条件を満たすと判定した場合（Ｓ１３０で肯定判定、かつＳ１４０で肯定判定）に、その後、遅延時間Ｔｄにわたり待機した後で、信号利用停止フラグＦｓａをセットする。このように、信号利用停止フラグＦｓａがセットされると、ガス濃度算出処理のＳ４０で肯定判定されるため、アンモニア濃度の更新処理（Ｓ５０）を実行することなく、ガス濃度算出処理が一旦終了する。これにより、信号利用停止フラグＦｓａがセット状態の期間中に検出されるアンモニア検出信号Ｓａに基づき算出されたアンモニア濃度を示すアンモニア濃度信号Ｓｇ３は、内燃機関制御装置２００に対する出力が停止される。
【０１４７】
つまり、センサ制御部３は、リッチスパイク信号Ｓｒを受信し、かつアンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が所定条件を満たすと判定した場合に、当該判定後に検出されたアンモニア検出信号Ｓａ（詳細には、アンモニア検出信号Ｓａに基づき算出されたアンモニア濃度を表すアンモニア濃度信号Ｓｇ３）のうち少なくとも一部を、内燃機関制御装置２００に出力することを停止する。
【０１４８】
これにより、特定ガス（可燃性ガスなど）の影響で変動したアンモニア検出信号Ｓａに基づいてアンモニア検出が実施されることを抑制できる。よって、センサ制御部３によれば、特定ガス（可燃性ガスなど）の影響によるアンモニアの誤検出を抑制でき、アンモニアの検出精度の低下を抑制できる。
【０１４９】
また、センサ制御部３は、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３がアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化するアンモニア検出信号Ｓａを出力する場合であっても、リッチスパイクが発生した場合におけるアンモニア濃度の算出精度の低下を抑制することができる。
【０１５０】
次に、センサ制御部３は、リッチスパイク信号Ｓｒを受信し、かつアンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が所定条件を満たすと判定した場合（Ｓ１２０，Ｓ１３０、Ｓ１４０の全てで肯定判定）に、直ちに信号利用停止フラグＦｓａをセットするのではなく、状態判定時よりも遅延時間Ｔｄだけ遅い時点（停止開始時点）で、信号利用停止フラグＦｓａをセットする。つまり、センサ制御部３は、リッチスパイク信号Ｓｒの受信判定時よりも遅い停止開始時点で、アンモニア検出信号Ｓａの利用停止状態を開始する構成である。
【０１５１】
なお、内燃機関の構成によっては、リッチスパイク信号Ｓｒの受信開始時点から特定ガス（可燃性ガス）が実際にマルチガスセンサ２（第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３）に到達してアンモニア検出信号Ｓａが変動するまでに時間差が生じる場合がある。このような構成の内燃機関においては、リッチスパイク信号Ｓｒの受信時ではなく、リッチスパイク信号Ｓｒの受信判定時よりも遅い停止開始時点で、アンモニア検出信号Ｓａの利用停止状態を開始することで、アンモニア検出信号Ｓａの利用停止期間の開始時期を適切な時期に設定できる。
【０１５２】
これにより、センサ制御部３は、特定ガス（可燃性ガスなど）の影響によるアンモニア検出信号Ｓａの変動時期までは、検出結果に応じたアンモニア検出信号Ｓａに基づき演算されたアンモニア濃度信号Ｓｇ３を内燃機関制御装置２００に出力することができ、アンモニアの検出可能時期を長く確保できる。
【０１５３】
次に、センサ制御部３は、信号利用停止フラグＦｓａをセットした時点（Ｓ１６０）から、所定の利用停止期間（継続判定値Ｘ３）が経過したと判定すると（Ｓ１８０で肯定判定）、信号利用停止フラグＦｓａをクリアする。つまり、センサ制御部３は、アンモニア検出信号Ｓａの利用停止状態の開始時点から所定の利用停止期間が経過すると、アンモニア検出信号Ｓａの利用停止状態を終了する構成である。
【０１５４】
このセンサ制御部３によれば、アンモニア検出信号Ｓａの利用停止の開始時期をリッチスパイク信号Ｓｒに基づいて判定すれば、その後はリッチスパイク信号Ｓｒを検出することなく、経過時間を計測することで、利用停止期間にわたりアンモニア検出信号Ｓａの利用を停止できる。
【０１５５】
［１−９．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
センサ制御部３がセンサ制御装置に相当し、内燃機関制御装置２００が外部機器に相当し、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３がアンモニアセンサに相当するとともに第１検出部に相当し、ＮＯｘ検出部１０１が第２検出部に相当し、アンモニア検出信号Ｓａまたはアンモニア濃度信号Ｓｇ３がアンモニア検出信号に相当する。
【０１５６】
Ｓ１２０を実行するマイコン１９０が信号受信判定部に相当し、Ｓ１５０，Ｓ１６０，Ｓ１７０，Ｓ１８０，Ｓ１９０およびＳ４０を実行するマイコン１９０が利用停止部に相当し、リッチスパイク信号Ｓｒが特定状態信号に相当する。Ｓ１０を実行するマイコン１９０が第１算出部に相当するとともに第２算出部に相当し、Ｓ１３０およびＳ１４０を実行するマイコン１９０が可燃性ガス判断部に相当する。
【０１５７】
［２．第２実施形態］
第２実施形態として、第１実施形態における信号利用停止判定処理に代えて、第２信号利用停止判定処理を実行するガス検出装置（詳細には、センサ制御部）を備える内燃機関制御システムについて説明する。なお、第２実施形態の内燃機関制御システムは、ガス検出装置と内燃機関制御装置（ＥＣＵ）とを備えて構成されており、第１実施形態と比べてハードウェア構成は同様であり、以下の説明では、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【０１５８】
まず、第１実施形態の信号利用停止判定処理では、信号利用停止フラグＦｓａの状態（セット、クリア）を設定するにあたり、所定の状態（リッチスパイク信号Ｓｒを受信し、かつアンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が所定条件を満たす状態）であると判定して信号利用停止フラグＦｓａをセットした後、一定時間（継続判定値Ｘ３）が経過すると信号利用停止フラグＦｓａをクリアするように処理を実行する。
【０１５９】
これに対して、第２実施形態の第２信号利用停止判定処理では、信号利用停止フラグＦｓａをセットした後の経過時間を計測するのではなく、リッチスパイク信号Ｓｒの受信中は信号利用停止フラグＦｓａをセット状態に設定し、リッチスパイク信号Ｓｒを受信しなくなると信号利用停止フラグＦｓａをクリアするように処理を実行する。
【０１６０】
具体的には、第２信号利用停止判定処理が実行されると、マイコン１９０のＣＰＵ１９１は、図７に示すように、まずＳ３１０にて、リッチスパイク信号Ｓｒの受信中であるか否かを判断する。
【０１６１】
ここで、リッチスパイク信号Ｓｒの受信中である場合には、Ｓ３２０にて、予め定められた遅延時間Ｔｄにわたり待機する。遅延時間Ｔｄは、第１実施形態と同様の考え方に基づいて設定されている。
【０１６２】
遅延時間Ｔｄにわたる待機状態が解除されると、Ｓ３３０にて、信号利用停止フラグＦｓａをセットする。信号利用停止フラグＦｓａをセットすると、第２信号利用停止判定処理を一旦終了する。
【０１６３】
Ｓ３１０での判定時において、リッチスパイク信号Ｓｒの受信中ではない場合には、Ｓ３４０にて、予め定められた遅延時間Ｔｄにわたり待機する。遅延時間Ｔｄは、第１実施形態と同様の考え方に基づいて設定されている。
【０１６４】
遅延時間Ｔｄにわたる待機状態が解除されると、Ｓ３５０にて、信号利用停止フラグＦｓａをクリアする。信号利用停止フラグＦｓａをクリアすると、第２信号利用停止判定処理を一旦終了する。
【０１６５】
このような第２信号利用停止判定処理を実行することで、リッチスパイク信号Ｓｒの受信中である場合（Ｓ３１０で肯定判定）には、信号利用停止フラグＦｓａをセットし、リッチスパイク信号Ｓｒの受信中ではない場合（Ｓ３１０で否定判定）には、信号利用停止フラグＦｓａをクリアする。つまり、第２信号利用停止判定処理は、「内燃機関の運転状態がリッチスパイクである」という条件を満たすか否かの判定結果に基づいて、信号利用停止フラグＦｓａの状態（セット、クリア）を設定する処理を実行する。
【０１６６】
なお、第２信号利用停止判定処理では、信号利用停止フラグＦｓａをクリアするか否かは、経過時間に基づく判定ではなく、「内燃機関の運転状態がリッチスパイクではない」という条件を満たすか否かに基づいて判定している。また、第２信号利用停止判定処理では、信号利用停止フラグＦｓａの状態を設定するにあたり、判定条件として排気ガス中の酸素濃度変化は利用していない。
【０１６７】
このような第２信号利用停止判定処理を実行するセンサ制御部は、リッチスパイク信号Ｓｒの受信状態のみに基づいて信号利用停止フラグＦｓａの状態を設定できるため、時間計測機能を備える必要がなくなる。
【０１６８】
Ｓ３１０を実行するマイコン１９０が信号受信判定部に相当し、Ｓ３２０，Ｓ３３０，Ｓ３４０，Ｓ３５０を実行するマイコン１９０が利用停止部に相当する。
［３．第３実施形態］
第３実施形態として、ガス検出装置１（センサ制御部３）ではなく、内燃機関制御装置２００（詳細には、マイコン２０５）において信号利用停止判定処理を実行する形態の内燃機関制御システム３００について説明する。
【０１６９】
なお、第３実施形態の内燃機関制御システム３００は、ガス検出装置１と内燃機関制御装置２００（ＥＣＵ２００）とを備えて構成されており、第１実施形態と比べてハードウェア構成は同様である。そのため、以下の説明では、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【０１７０】
まず、第３実施形態のセンサ制御部３は、第１実施形態のガス濃度算出処理のうちＳ４０、Ｓ５０，Ｓ６０およびＳ７０のステップを削除し、Ｓ３０の後にＳ８０を実行する構成のガス濃度算出処理を実行する。つまり、第３実施形態のセンサ制御部３は、ＮＯ２濃度、ＮＯｘ濃度、アンモニア濃度の算出を一時的に停止することなく継続的に実行して、ＮＯ２濃度信号Ｓｇ１、ＮＯｘ濃度信号Ｓｇ２、アンモニア濃度信号Ｓｇ３のそれぞれを内燃機関制御装置２００に対して送信する処理を一時的に停止することなく継続的に実行する。
【０１７１】
また、第３実施形態の内燃機関制御装置２００（ＥＣＵ２００）のマイコン２０５は、第１実施形態の信号利用停止判定処理のうちＳ１２０での判定処理を「リッチスパイク信号Ｓｒを送信中か？」という判定内容に変更した構成の信号利用停止判定処理を実行する。
【０１７２】
また、第３実施形態の内燃機関制御装置２００のマイコン２０５は、信号利用停止フラグＦｓａの状態に基づいて、センサ制御部３から受信したアンモニア濃度信号Ｓｇ３の利用を停止するか否かを判断する信号利用停止処理を実行する、つまり、信号利用停止処理では、信号利用停止フラグＦｓａがセットされているか否かを判定し、セットされていると判定した場合には、センサ制御部３から受信したアンモニア濃度信号Ｓｇ３の利用を停止し、信号利用停止フラグＦｓａがクリアされていると判定した場合には、センサ制御部３から受信したアンモニア濃度信号Ｓｇ３の利用を許容する。
【０１７３】
このような構成の内燃機関制御装置２００は、特定ガス（可燃性ガスなど）が排気ガスに含まれうるリッチスパイク制御状態であると判定すると、当該判定後に受信したアンモニア濃度信号Ｓｇ３のうち少なくとも一部をアンモニアの検出に利用することを停止する。これにより、特定ガスの影響で変動したアンモニア濃度信号Ｓｇ３に基づいてアンモニア検出が実施されることを抑制できる。
【０１７４】
よって、この内燃機関制御装置２００によれば、第１実施形態のセンサ制御部３と同様に、特定ガス（可燃性ガスなど）の影響によるアンモニアの誤検出を抑制でき、アンモニアの検出精度の低下を抑制できる。
【０１７５】
また、内燃機関制御装置２００は、第１実施形態のセンサ制御部３と同様に、第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３がアンモニアおよび可燃性ガスの両方の濃度に応じて値が変化するアンモニア検出信号Ｓａを出力する場合であっても、リッチスパイクが発生した場合におけるアンモニア濃度の算出精度の低下を抑制することができる。
【０１７６】
さらに、内燃機関制御装置２００は、第１実施形態のセンサ制御部３と同様に、特定ガス（可燃性ガス）の影響によるアンモニア検出信号Ｓａの変動時期までは、検出結果に応じたアンモニア検出信号Ｓａに基づき演算されたアンモニア濃度信号Ｓｇ３を利用することができ、アンモニアの検出可能時期を長く確保できる。
【０１７７】
また、内燃機関制御装置２００は、第１実施形態のセンサ制御部３と同様に、アンモニア濃度信号Ｓｇ３の利用停止の開始時期をリッチスパイク信号Ｓｒに基づいて判定すれば、その後はリッチスパイク信号Ｓｒを検出することなく、経過時間を計測することで、利用停止期間にわたりアンモニア濃度信号Ｓｇ３の利用を停止できる。
【０１７８】
内燃機関制御装置２００が内燃機関制御装置に相当し、信号入出力部２０４がアンモニア検出信号受信部に相当する。Ｓ１２０を実行するマイコン２０５が状態判定部に相当し、Ｓ１５０，Ｓ１６０，Ｓ１７０，Ｓ１８０，Ｓ１９０を実行するマイコン２０５が利用停止部に相当する。
【０１７９】
［４．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【０１８０】
例えば、第１実施形態および第３実施形態での信号利用停止判定処理に関しては、Ｓ１３０およびＳ１４０での処理を省略して、Ｓ１２０での判定結果に基づいて信号利用停止フラグＦｓａをセットする形態としても良い。つまり、アンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が所定条件を満たすか否かは判定せずに、リッチスパイク信号Ｓｒの受信状態の判定結果のみに基づいて、信号利用停止フラグＦｓａをセットする形態とすることで、アンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３の演算処理に伴うマイコン１９０の処理負荷の上昇を抑制できる。
【０１８１】
次に、上記の信号利用停止判定処理（第１実施形態および第３実施形態）、および第２信号利用停止判定処理（第２実施形態）においては、遅延時間Ｔｄにわたり待機するステップを省略しても良い。
【０１８２】
つまり、リッチスパイク信号Ｓｒの受信開始時点（送信開始時点）から特定ガス（可燃性ガス）が実際にマルチガスセンサ２（第１アンモニア検出部１０２および第２アンモニア検出部１０３）に到達してアンモニア検出信号Ｓａが変動するまでに時間差が生じない構成の内燃機関においては、遅延時間Ｔｄにわたり待機するステップを省略することで、アンモニア検出信号Ｓａの利用停止期間の開始時期を適切な時期に設定できる。
【０１８３】
次に、上記の第２信号利用停止判定処理（第２実施形態）においては、Ｓ３１０で肯定判定した場合に、さらに、アンモニア濃度変化量ΔＣ＿ＮＨ３が所定条件を満たすか否かを判定し（第１実施形態のＳ１３０およびＳ１４０に相当する判定処理）、肯定判定した場合にＳ３２０に移行し、否定判定した場合にＳ３４０またはＳ３５０に移行する形態としても良い。
【０１８４】
次に、内燃機関制御装置２００は、センサ制御部３の機能を含んで構成されるとともにマルチガスセンサ２と直接接続されて、マルチガスセンサ２を制御するように構成されても良い。そして、内燃機関制御装置２００のマイコン２０５が、ガス濃度算出処理および信号利用停止判定処理を実行しても良い。
【０１８５】
この場合、Ｓ１０を実行するマイコン２０５が第１算出部に相当するとともに第２算出部に相当し、Ｓ１３０およびＳ１４０を実行するマイコン２０５が可燃性ガス判断部に相当する。
【０１８６】
次に、上記実施形態では、ＮＯｘ検出部１０１とアンモニア検出部１０２，１０３を用いて排気ガスに可燃性ガスが含まれているか否かを判断するものを示した。しかし、ＮＯｘ検出部とアンモニア検出部を用いるものに限定されるものではなく、ＮＯｘ検出部の代わりに、アンモニアには反応しないが可燃性ガスの濃度に応じて値が変化する濃度信号を出力する可燃性ガス検出部を用いるようにしてもよい。この場合には、可燃性ガス検出部から出力される濃度信号の出力値が大きい場合には、排気ガスに可燃性ガスが含まれていると判断することができる。
【０１８７】
次に、上記実施形態では、排気ガスに可燃性ガスが含まれていると判断した場合に、アンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３を更新することなく直前の値を用いるものを示した。しかし、アンモニア濃度Ｃ＿ＮＨ３を、０に設定するようにしてもよいし、予め設定された所定値に設定するようにしてもよい。
【０１８８】
次に、上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【０１８９】
上述したマイコン１９０の他、当該マイコン１９０を構成要素とするシステム、当該マイコン１９０としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、濃度算出方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【０１９０】
１…ガス検出装置、２…マルチガスセンサ、３…センサ制御部、５…センサ素子部、１０１…ＮＯｘ検出部、１０２…第１アンモニア検出部、１０３…第２アンモニア検出部、１９０…マイクロコンピュータ（マイコン）、２００…内燃機関制御装置（ＥＣＵ）、２０５…マイクロコンピュータ（マイコン）、３００…内燃機関制御システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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