(57)【要約】【課題】測定対象ガスにおける酸素濃度が変動した場合でも、ＮＯｘ検出精度の低下を抑制できるＮＯｘ検出装置を提供する。【解決手段】ＮＯｘ検出装置１においては、第１起電力Ｖｓ１が酸素判定基準値になると（Ｓ１５０で肯定判定）、ガス検出室１９からのＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作）を開始する（Ｓ１７０）。このため、ガスポンプセル１１によるＮＯｘ排出開始時点（時刻ｔ１）におけるガス検出室１９の酸素濃度は、排気ガスの酸素濃度変化に影響されることなく、Ｓ１５０で用いる酸素判定基準値に応じた一定濃度となる。ＮＯｘ検出装置１は、ガス検出室１９の酸素濃度が一定濃度となる条件下でＮＯｘ排出を開始し、ＮＯｘの排出に要する時間（第１経過時間ＴＤ１）に基づいてＮＯｘ濃度を検出することから、排気ガスの酸素濃度が変化した場合であっても、ＮＯｘ濃度を精度良く検出できる。【選択図】図２
2007132797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置であって、
前記測定対象ガスが導入される測定室と、
前記測定室から酸素またはＮＯｘを排出するポンプ手段と、
前記測定室においてＮＯｘを検出することなく酸素を検出し、酸素の検出量に応じた酸素検出信号を出力する第１検出部と、
前記測定室においてＮＯｘを検出し、ＮＯｘの検出量に応じたＮＯｘ検出信号を出力する第２検出部と、
前記測定室から酸素を排出するように前記ポンプ手段を駆動制御して、前記第１検出部の前記酸素検出信号が予め定められた酸素排出判定値になるまで前記測定室から酸素を排出した後、前記測定室からＮＯｘを排出するように前記ポンプ手段を駆動制御して、前記第２検出部の前記ＮＯｘ検出信号が予め定められたＮＯｘ排出判定値になるまで前記測定室からＮＯｘを排出するポンプ排出制御手段と、
前記ポンプ排出制御手段により前記測定室から酸素およびＮＯｘを順次排出するにあたり、前記第１検出部の前記酸素検出信号が前記酸素排出判定値となる酸素排出完了時点と、前記第２検出部の前記ＮＯｘ検出信号が前記ＮＯｘ排出判定値となるＮＯｘ排出完了時点と、の時間差を検出し、検出した前記時間差に基づいて前記測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度時間検出手段と、
を備えることを特徴とするＮＯｘ検出装置。
【請求項２】
測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置であって、
前記測定対象ガスが導入される測定室と、
前記測定室から酸素またはＮＯｘを排出するポンプ手段と、
前記測定室においてＮＯｘを検出することなく酸素を検出し、酸素の検出量に応じた酸素検出信号を出力する第１検出部と、
前記測定室においてＮＯｘを検出し、ＮＯｘの検出量に応じたＮＯｘ検出信号を出力する第２検出部と、
前記測定室から酸素を排出するように前記ポンプ手段を駆動制御して、前記第１検出部の前記酸素検出信号が予め定められた酸素排出判定値になるまで前記測定室から酸素を排出した後、前記測定室からＮＯｘを排出するように前記ポンプ手段を駆動制御して、前記第２検出部の前記ＮＯｘ検出信号が予め定められたＮＯｘ排出判定値になるまで前記測定室からＮＯｘを排出するポンプ排出制御手段と、
前記ポンプ排出制御手段により前記測定室から酸素およびＮＯｘを順次排出するにあたり、前記酸素検出信号が前記酸素排出判定値となる酸素排出完了時点から前記ＮＯｘ検出信号が前記ＮＯｘ排出判定値となるＮＯｘ排出完了時点までの期間内において、前記ＮＯｘ検出信号の積分値を検出し、検出した前記積分値に基づいて前記測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度積分検出手段と、
を備えることを特徴とするＮＯｘ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置としては、測定室を２個備えたものが知られている（特許文献１、２参照）。
このような２個の測定室を備える従来のＮＯｘ検出装置では、第１測定室において、測定対象ガスから酸素（Ｏ2 ）を汲み出して酸素濃度を一定濃度に制御した後、第２測定室において、酸素濃度が一定濃度に制御された測定対象ガスにおけるＮＯｘを検出することで、ＮＯｘを検出するように構成されている。
【０００３】
なお、酸素はＮＯｘに比べて解離し易い性質を有しており、第２測定室ではＮＯｘのみならず酸素までをも検出してしまうことから、測定対象ガスの酸素濃度を一定濃度に制御しておき、第２測定室での検出信号（換言すれば、酸素およびＮＯｘの検出信号）に酸素検出分が含まれることを考慮して演算処理を行うことで、ＮＯｘが検出可能となる。
【特許文献１】特開平９−１１３４８２号公報（図１）
【特許文献２】特開２０００−８８７９６号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来のＮＯｘ検出装置においては、酸素濃度に対して微小な濃度のＮＯｘを検出する場合には、測定対象ガスにおける酸素濃度の変動により第１測定室での酸素濃度の制御精度が低下すると、ＮＯｘ検出精度が低下する虞がある。
【０００５】
つまり、測定対象ガスにおける酸素濃度が急激に変動すると、第１測定室における酸素濃度の制御に遅れが生じて第２測定室に導入される測定対象ガスの酸素濃度が変動することがある。このように、酸素濃度が変動すると、第２測定室での検出信号から差し引く酸素検出分に誤差が生じてしまい、ＮＯｘ検出精度が低下することがある。
【０００６】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、測定対象ガスにおける酸素濃度が変動した場合でも、ＮＯｘ検出精度の低下を抑制できるＮＯｘ検出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】
【０００７】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置であって、測定対象ガスが導入される測定室と、測定室から酸素またはＮＯｘを排出するポンプ手段と、測定室においてＮＯｘを検出することなく酸素を検出し、酸素の検出量に応じた酸素検出信号を出力する第１検出部と、測定室においてＮＯｘを検出し、ＮＯｘの検出量に応じたＮＯｘ検出信号を出力する第２検出部と、測定室から酸素を排出するようにポンプ手段を駆動制御して、第１検出部の酸素検出信号が予め定められた酸素排出判定値になるまで測定室から酸素を排出した後、測定室からＮＯｘを排出するようにポンプ手段を駆動制御して、第２検出部のＮＯｘ検出信号が予め定められたＮＯｘ排出判定値になるまで測定室からＮＯｘを排出するポンプ排出制御手段と、ポンプ排出制御手段により測定室から酸素およびＮＯｘを順次排出するにあたり、第１検出部の酸素検出信号が酸素排出判定値となる酸素排出完了時点と、第２検出部のＮＯｘ検出信号がＮＯｘ排出判定値となるＮＯｘ排出完了時点と、の時間差を検出し、検出した時間差に基づいて測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度時間検出手段と、を備えることを特徴とするＮＯｘ検出装置である。
【０００８】
このＮＯｘ検出装置においては、ポンプ排出制御手段によるポンプ手段の制御により、第１検出部の酸素検出信号が酸素排出判定値になるまで測定室から酸素を排出した後に、ポンプ手段が測定室からＮＯｘを排出する。このため、ポンプ手段によるＮＯｘ排出開始時点における測定室の酸素濃度は、測定対象ガスにおける酸素濃度変化に影響されることなく、酸素排出判定値に応じた一定濃度となる。
【０００９】
つまり、このＮＯｘ検出装置においては、測定対象ガスにおける酸素濃度が変化した場合であっても、ポンプ手段によるＮＯｘ排出開始時点における測定室の酸素濃度が一定濃度となることから、測定室の酸素濃度が一定濃度となる条件下で、ＮＯｘの排出を開始することができる。
【００１０】
また、酸素排出完了時点とＮＯｘ排出完了時点との時間差は、ポンプ手段によるＮＯｘ排出開始時点からＮＯｘ排出完了時点までの経過時間と略等しいものであり、換言すれば、ポンプ手段が測定室からＮＯｘを排出するのに要したＮＯｘ排出所要時間に応じた値となる。
【００１１】
そして、ＮＯｘ排出所要時間は、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度が高くなるほど大きい値を示し、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度が低くなるほど小さい値を示すものであることから、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度に応じた値となる。このため、ＮＯｘ濃度時間検出手段は、酸素排出完了時点（あるいは、ＮＯｘ排出開始時点）とＮＯｘ排出完了時点との時間差に基づいて、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出することが出来る。
【００１２】
このように、このＮＯｘ検出装置は、測定室の酸素濃度が一定濃度となる条件下でＮＯｘ排出を開始し、酸素排出完了時点（あるいは、ＮＯｘ排出開始時点）とＮＯｘ排出完了時点との時間差に基づいてＮＯｘ濃度を検出することから、測定対象ガスの酸素濃度が変化した場合であっても、ＮＯｘを精度良く検出することができる。
【００１３】
よって、本発明によれば、測定対象ガスにおける酸素濃度が変動した場合でも、ＮＯｘ検出精度の低下を抑制できる。
また、上記目的を達成するためになされた請求項２に記載の発明は、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ検出装置であって、測定対象ガスが導入される測定室と、測定室から酸素またはＮＯｘを排出するポンプ手段と、測定室においてＮＯｘを検出することなく酸素を検出し、酸素の検出量に応じた酸素検出信号を出力する第１検出部と、測定室においてＮＯｘを検出し、ＮＯｘの検出量に応じたＮＯｘ検出信号を出力する第２検出部と、測定室から酸素を排出するようにポンプ手段を駆動制御して、第１検出部の酸素検出信号が予め定められた酸素排出判定値になるまで測定室から酸素を排出した後、測定室からＮＯｘを排出するようにポンプ手段を駆動制御して、第２検出部のＮＯｘ検出信号が予め定められたＮＯｘ排出判定値になるまで測定室からＮＯｘを排出するポンプ排出制御手段と、ポンプ排出制御手段により測定室から酸素およびＮＯｘを順次排出するにあたり、酸素検出信号が酸素排出判定値となる酸素排出完了時点からＮＯｘ検出信号がＮＯｘ排出判定値となるＮＯｘ排出完了時点までの期間内において、ＮＯｘ検出信号の積分値を検出し、検出した積分値に基づいて測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度積分検出手段と、を備えることを特徴とするＮＯｘ検出装置である。
【００１４】
このＮＯｘ検出装置は、請求項１に係るＮＯｘ検出装置と同様に、測定対象ガスにおける酸素濃度が変化した場合であっても、ポンプ手段によるＮＯｘ排出開始時点における測定室の酸素濃度が一定濃度となることから、測定室の酸素濃度が一定濃度となる条件下で、ＮＯｘの排出を開始することができる。
【００１５】
そして、酸素排出完了時点（あるいは、ＮＯｘ排出開始時点）からＮＯｘ排出完了時点までの期間内におけるＮＯｘ検出信号の積分値は、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度が高くなるほど大きい値を示し、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度が低くなるほど小さい値を示すものであることから、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度に応じた値となる。このため、ＮＯｘ濃度積分検出手段は、ＮＯｘ検出信号の積分値に基づいて、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出することが出来る。
【００１６】
このように、このＮＯｘ検出装置は、測定室の酸素濃度が一定濃度となる条件下でＮＯｘ排出を開始し、ＮＯｘ検出信号の積分値に基づいてＮＯｘ濃度を検出することから、測定対象ガスの酸素濃度が変化した場合であっても、ＮＯｘを精度良く検出できる。
【００１７】
よって、本発明によれば、測定対象ガスにおける酸素濃度が変動した場合でも、ＮＯｘ検出精度の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用されたＮＯｘ検出装置１の概略構成を示す構成図である。
なお、このＮＯｘ検出装置１は、自動車等の内燃機関やボイラ等の各種燃焼機器の排気ガス等におけるＮＯｘ濃度を検出する用途などに用いられる。より具体的には、排気系統におけるＮＯｘ触媒下流のような大量の酸素残存状況下での低濃度（例えば、１０［ｐｐｍ］以下）のＮＯｘを検出するために用いられる。
【００１９】
ＮＯｘ検出装置１は、ＮＯｘセンサ１０、制御装置３１、ヒータ４１、ヒータ電圧供給装置４３を備えている。
ＮＯｘセンサ１０は、ガスポンプセル１１（以下、Ｉｐセル１１ともいう）と、第１検出セル１５（以下、第１Ｖｓセル１５ともいう）と、第２検出セル２０（以下、第２Ｖｓセル２０ともいう）と、ガス検出室１９と、酸素基準室２５と、を備えている。なお、図１では、ＮＯｘセンサ１０の内部構成を表している。
【００２０】
ガスポンプセル１１は、ジルコニアを主体とする固体電解質体１２と、固体電解質体１２の両側面に形成される多孔質電極１３，１４と、を備えており、ガス検出室１９に対する酸素（Ｏ2 ）およびＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作または汲み入れ動作）を行う。そして、多孔質電極１３，１４は、ロジウム（Ｒｈ）が１０％以上添加された白金（Ｐｔ）で形成されている。
【００２１】
第１検出セル１５は、ジルコニアを主体とする固体電解質体１６と、固体電解質体１６の両側面に形成される多孔質電極１７，１８と、を備えており、ガス検出室１９における酸素（Ｏ2 ）濃度を検出するために備えられている。そして、多孔質電極１７，１８は、白金（Ｐｔ）で形成されている。
【００２２】
第２検出セル２０は、ジルコニアを主体とする固体電解質体１６と、固体電解質体１６の両側面に形成される多孔質電極２２，１８と、を備えており、ガス検出室１９におけるＮＯｘ濃度を検出するために備えられている。そして、多孔質電極２２は、ロジウム（Ｒｈ）が１０％以上添加された白金（Ｐｔ）で形成されている。
【００２３】
なお、ロジウム（Ｒｈ）が１０％以上添加された白金（Ｐｔ）で形成された多孔質電極２２は、白金（Ｐｔ）で形成された多孔質電極１７に比べて、ＮＯｘ触媒能（ＮＯｘ検出能）に優れた特性を有している。つまり、第２検出セル２０の多孔質電極２２は、酸素検出のみならずＮＯｘ検出が可能な多孔質電極であり、第１検出セル１５の多孔質電極１７は、ＮＯｘは検出できず酸素（Ｏ2 ）の検出が可能な多孔質電極である。
【００２４】
また、固体電解質体１６および多孔質電極１８は、第１検出セル１５および第２検出セル２０に共用される構成要素として備えられている。
ガス検出室１９は、固体電解質体１２と固体電解質体１６との間において、ガス拡散多孔質層２１に包囲される形態で形成されており、ガス拡散多孔質層２１を介して測定対象ガス（排気ガス）が導入される。なお、ガス検出室１９には、ガスポンプセル１１の多孔質電極１４と、第１検出セル１５の多孔質電極１７と、第２検出セル２０の多孔質電極２２と、が配置されている。
【００２５】
酸素基準室２５は、固体電解質体１６と基準室形成層２３との間において、基準室形成層２４に包囲される形態で形成されており、図示しない大気導入口から大気が導入されることで、大気中と同等の酸素濃度に保たれている。なお、酸素基準室２５には、多孔質電極１８が配置されている。
【００２６】
そして、第１検出セル１５は、ガス検出室１９の内部の酸素濃度をモニタするために備えられており、第１検出セル１５の多孔質電極１７−１８間に、ガス検出室１９の酸素濃度に応じた第１起電力Ｖｓ１が発生する。
【００２７】
また、第２検出セル２０は、ガス検出室１９の内部のＮＯｘ濃度をモニタするために備えられており、第２検出セル２０の多孔質電極２２−１８間に、ガス検出室１９のＮＯｘ濃度に応じた第２起電力Ｖｓ２が発生する。
【００２８】
さらに、ガスポンプセル１１は、制御装置３１から印加されるＩｐ電圧（以下、ポンプ電圧Ｖｉｐともいう）に応じて、ガス検出室１９に対する酸素（Ｏ2 ）およびＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作または汲み入れ動作）を行う。なお、ガスポンプセル１１による汲み出し動作と汲み入れ動作との切替は、ポンプ電流Ｉｐの通電方向を切り替えることで実現できる。
【００２９】
つまり、ＮＯｘセンサ１０は、ＮＯｘ触媒能（ＮＯｘ検出能）の異なる２つのセル（第１検出セル１５、第２検出セル２０）を備えることで、ガス検出室１９の酸素濃度およびＮＯｘ濃度をそれぞれ検出可能に構成されると共に、ガスポンプセル１１のポンピング動作によりガス検出室１９の酸素濃度およびＮＯｘ濃度を変更可能に構成されている。
【００３０】
このような構成のＮＯｘセンサ１０は、排気管の内部に備えられて測定対象ガスである排気ガスをガス検出室１９に導入し、ＮＯｘ濃度を検出するために用いられる。
次に、制御装置３１は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭおよび入出力部を有するマイクロコンピュータを備えて構成されており、ＮＯｘセンサ１０よるＮＯｘ検出に関する各種制御処理を行うものである。
【００３１】
なお、制御装置３１は、第１起電力Ｖｓ１、第２起電力Ｖｓ２に基づいてＮＯｘ濃度を判定するＮＯｘ濃度判定処理や、抵抗値信号Ｓｒをヒータ電圧供給装置４３に対して出力する抵抗値信号出力処理などの各種制御処理を実行している。
【００３２】
例えば、抵抗値信号出力処理は、測定電流Ｉrpvsを第１検出セル１５に通電したときの多孔質電極１７−１８間の電圧値の変化量に基づいて、第１検出セル１５の多孔質電極１７−１８間の電気抵抗値Ｒｐｖｓを検出し、検出した電気抵抗値Ｒｐｖｓに応じた抵抗値信号Ｓｒをヒータ電圧供給装置４３に対して出力する処理である。なお、ＮＯｘ濃度判定処理については、後述する。
【００３３】
ヒータ４１は、外部からの通電により発熱する発熱抵抗体を備えており、ヒータ電圧供給装置４３から印加電圧ＶＨが印加されると、印加電圧ＶＨの大きさに応じた熱量を発生し、ＮＯｘセンサ１０を加熱する。
【００３４】
ヒータ電圧供給装置４３は、制御装置３１からの抵抗値信号Ｓｒに基づいて、ＮＯｘセンサ１０（詳細には、第１検出セル１５）の温度Ｔｃを判定し、判定した温度Ｔｃに基づきＮＯｘセンサ１０の温度が目標温度に近づくようにヒータ４１への印加電圧を制御している。
【００３５】
次に、制御装置３１で実行されるＮＯｘ濃度判定処理の処理内容について説明する。なお、ＮＯｘ濃度判定処理は、制御装置３１が起動されると共に処理が開始される。
ここで、ＮＯｘ濃度判定処理の処理内容を表すフローチャートを図２に示し、ＮＯｘ検出装置１の各部の状態を示すタイミングチャートを図３に示す。なお、図３では、ガスポンプセル１１に印加するポンプ電圧Ｖｉｐの波形（図中上側）と、第１起電力Ｖｓ１および第２起電力Ｖｓ２の波形（図中下側）と、を表している。
【００３６】
ＮＯｘ濃度判定処理が起動されると、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）では、ＮＯｘセンサ１０のガスポンプセル１１に印加するポンプ電圧Ｖｉｐを０［Ｖ］に設定し、ガスポンプセル１１によるガス検出室１９に対する酸素（Ｏ2 ）およびＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作または汲み入れ動作）を停止させる処理を行う。
【００３７】
次のＳ１２０では、ＮＯｘセンサ１０における第１検出セル１５の第１起電力Ｖｓ１を検出し、第１起電力Ｖｓ１が酸素判定基準値未満であるか否かを判断しており、肯定判定する場合にはＳ１４０に移行し、否定判定する場合にはＳ１３０に移行する。
【００３８】
なお、第１検出セル１５の第１起電力Ｖｓ１は、ガス検出室１９の酸素濃度に応じて変化しており、ガス検出室１９の酸素濃度が高くなるほど第１起電力Ｖｓ１は小さい値を示し、ガス検出室１９の酸素濃度が低くなるほど第１起電力Ｖｓ１は大きい値を示す。そして、酸素判定基準値は、ガス検出室１９に酸素が存在する時の第１起電力Ｖｓ１の値とガス検出室１９に酸素が存在しない時の第１起電力Ｖｓ１の値との境界値に設定されており、本実施形態では、０．４５［Ｖ］に設定されている。
【００３９】
つまり、Ｓ１２０では、第１起電力Ｖｓ１に基づき、ガス検出室１９に導入された排気ガスに酸素が存在するか否かを判定している。
Ｓ１２０で否定判定されてＳ１３０に移行すると、Ｓ１３０では、測定対象ガスである排気ガスのＮＯｘ濃度を約０［ｐｐｍ］と判定する。つまり、酸素が存在しない排気ガスは、ＮＯｘがほぼ存在しない状態となることから、Ｓ１２０で否定判定された場合には、排気ガス中に酸素が存在しないと判定できると共に、ＮＯｘ濃度を約０［ｐｐｍ］と判定することが出来る。
【００４０】
Ｓ１２０で肯定判定されてＳ１４０に移行すると、Ｓ１４０では、ガスポンプセル１１に印加するポンプ電圧Ｖｉｐを酸素排出電圧ＶO2に設定変更し、ガスポンプセル１１によるガス検出室１９に対する酸素（Ｏ2 ）のポンピング動作（汲み出し動作）を実行させる処理を行う。
【００４１】
つまり、Ｓ１４０では、ガスポンプセル１１による酸素のポンピング動作（汲み出し動作）を実行させることで、ガス検出室１９の酸素濃度を低下させる処理を開始する。
なお、図３では、時刻ｔ０において、ポンプ電圧Ｖｉｐが酸素排出電圧ＶO2に設定変更されている。
【００４２】
次のＳ１５０では、第１検出セル１５の第１起電力Ｖｓ１を検出し、第１起電力Ｖｓ１が酸素判定基準値以上であるか否かを判断しており、肯定判定する場合にはＳ１６０に移行し、否定判定する場合には同ステップを繰り返し実行することで待機する。
【００４３】
つまり、Ｓ１５０では、ガスポンプセル１１のポンピング動作（汲み出し動作）によりガス検出室１９の酸素濃度を低下させるにあたり、第１起電力Ｖｓ１に基づき、ガス検出室１９の酸素濃度が酸素判定基準値に達したか否かを判定している。
【００４４】
Ｓ１５０で肯定判定されてＳ１６０に移行すると、Ｓ１６０では、この時の時刻ｔ１を記憶する。
次のＳ１７０では、ガスポンプセル１１に印加するポンプ電圧Ｖｉｐを酸素排出電圧ＶO2からＮＯｘ排出電圧ＶNOx に設定変更し、ガスポンプセル１１によるガス検出室１９に対するＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作）を実行させる処理を行う。
【００４５】
なお、ＮＯｘ排出電圧ＶNOx は、酸素排出電圧ＶO2よりも高い電圧値が設定されており、酸素排出電圧ＶO2が印加されたガスポンプセル１１は、ガス検出室１９から酸素を汲み出す動作を行うのに対して、ＮＯｘ排出電圧ＶNOx が印加されたガスポンプセル１１は、ガス検出室１９から酸素およびＮＯｘを汲み出す動作を行う。
【００４６】
図３では、時刻ｔ１において、第１起電力Ｖｓ１が酸素判定基準値（０．４５［Ｖ］）に達しており、ポンプ電圧Ｖｉｐが酸素排出電圧ＶO2からＮＯｘ排出電圧ＶNOx に設定変更されている。
【００４７】
つまり、Ｓ１７０では、ガスポンプセル１１によるＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作）を実行させることで、ガス検出室１９のＮＯｘ濃度を低下させる処理を開始する。
次のＳ１８０では、第２検出セル２０の第２起電力Ｖｓ２を検出し、第２起電力Ｖｓ２がＮＯｘ判定基準値以上であるか否かを判断しており、肯定判定する場合にはＳ１９０に移行し、否定判定する場合には同ステップを繰り返し実行することで待機する。
【００４８】
ここで、ＮＯｘ判定基準値は、ガス検出室１９にＮＯｘが存在する時の第２起電力Ｖｓ２の値とガス検出室１９にＮＯｘが存在しない時の第２起電力Ｖｓ２の値との境界値に設定されており、本実施形態では、０．４５［Ｖ］に設定されている。
【００４９】
つまり、Ｓ１８０では、ガスポンプセル１１のポンピング動作（汲み出し動作）によりガス検出室１９のＮＯｘ濃度を低下させるにあたり、第２起電力Ｖｓ２に基づき、ガス検出室１９のＮＯｘ濃度がＮＯｘ判定基準値に達したか否かを判定している。
【００５０】
Ｓ１８０で肯定判定されてＳ１９０に移行すると、Ｓ１９０では、この時の時刻ｔ２を記憶する。
次のＳ２００では、予め定められた待機時間が経過するまで待機した後、ガスポンプセル１１に印加するポンプ電圧Ｖｉｐを排出停止電圧Ｖ０に設定し、ガスポンプセル１１による酸素およびＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作）を停止させる。
【００５１】
なお、排出停止電圧Ｖ０は、酸素排出電圧ＶO2よりも低い電圧値が設定されており、排出停止電圧Ｖ０が印加されたガスポンプセル１１は、ガス検出室１９に対する酸素およびＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作または汲み入れ動作）を行わない状態となる。
【００５２】
このようにガスポンプセル１１によるポンピング動作が停止した状態においては、ガス拡散多孔質層２１を介してガス検出室１９に排気ガスが導入されることに伴い、酸素およびＮＯｘがガス検出室１９に蓄積されていき、ガス検出室１９における酸素濃度およびＮＯｘ濃度が上昇していく。
【００５３】
なお、図３では、時刻ｔ２において、第２起電力Ｖｓ２がＮＯｘ判定基準値（０．４５［Ｖ］）に達しており、時刻ｔａにおいて、ポンプ電圧ＶｉｐがＮＯｘ排出電圧ＶNOx から排出停止電圧Ｖ０に設定変更されている。
【００５４】
次のＳ２１０では、第２検出セル２０の第２起電力Ｖｓ２を検出し、第２起電力Ｖｓ２がＮＯｘ判定基準値未満であるか否かを判断しており、肯定判定する場合にはＳ２２０に移行し、否定判定する場合には同ステップを繰り返し実行することで待機する。
【００５５】
つまり、Ｓ２１０では、ガスポンプセル１１のポンピング動作を停止させた状態で排気ガスを導入することによりガス検出室１９のＮＯｘ濃度を上昇させるにあたり、第２起電力Ｖｓ２に基づき、ガス検出室１９のＮＯｘ濃度がＮＯｘ判定基準値に達したか否かを判定している。
【００５６】
Ｓ２１０で肯定判定されてＳ２２０に移行すると、Ｓ２２０では、この時の時刻ｔ３を記憶する。
なお、図３では、時刻ｔ３において、第２起電力Ｖｓ２がＮＯｘ判定基準値（０．４５［Ｖ］）まで低下している。
【００５７】
次のＳ２３０では、第１検出セル１５の第１起電力Ｖｓ１を検出し、第１起電力Ｖｓ１が酸素判定基準値未満であるか否かを判断しており、肯定判定する場合にはＳ２４０に移行し、否定判定する場合には同ステップを繰り返し実行することで待機する。
【００５８】
つまり、Ｓ２３０では、ガスポンプセル１１のポンピング動作を停止させた状態で排気ガスを導入することによりガス検出室１９の酸素濃度を上昇させるにあたり、第１起電力Ｖｓ１に基づき、ガス検出室１９の酸素濃度が酸素判定基準値に達したか否かを判定している。
【００５９】
Ｓ２３０で肯定判定されてＳ２４０に移行すると、Ｓ２４０では、この時の時刻ｔ４を記憶する処理と、ガスポンプセル１１に印加するポンプ電圧Ｖｉｐを酸素排出電圧ＶO2に設定変更する処理と、を行う。
【００６０】
なお、図３では、時刻ｔ４において、第１起電力Ｖｓ１が酸素判定基準値（０．４５［Ｖ］）まで低下している。
また、このとき、ポンプ電圧Ｖｉｐの切替時期から第１起電力Ｖｓ１が上昇開始する時期までには一定の遅れ時間が生じるため、図３においては、時刻ｔ４から一定時間が経過した時刻ｔ５が、第１起電力Ｖｓ１の上昇開始時期である。
【００６１】
次のＳ２５０では、時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間差である第１経過時間ＴＤ１（＝ｔ２−ｔ１）を演算する処理を行い、続くＳ２６０では、Ｓ２５０で得られた第１経過時間ＴＤ１に基づきＮＯｘ濃度を演算する処理を行う。
【００６２】
なお、ガス検出室１９に導入された排気ガス中のＮＯｘ濃度が高いほど、ＮＯｘの汲み出し動作に要する時間が長くなることから、ＮＯｘ濃度が高いほど第１経過時間ＴＤ１は大きい値を示す。反対に、ガス検出室１９に導入された排気ガス中のＮＯｘ濃度が低いほど、ＮＯｘの汲み出し動作に要する時間が短くなることから、ＮＯｘ濃度が低いほど第１経過時間ＴＤ１は小さい値を示す。
【００６３】
このことから、第１経過時間ＴＤ１と排気ガス中のＮＯｘ濃度（ガス検出室１９のＮＯｘ濃度）との間には相関関係があり、Ｓ２５０で得られた第１経過時間ＴＤ１に基づきＮＯｘ濃度を検出（判定）することが可能である。
【００６４】
なお、演算処理は、例えば、マップあるいは演算式などを用いて実行できる。すなわち、実際の測定などにより第１経過時間ＴＤ１とガス検出室１９のＮＯｘ濃度との相関関係を特定し、その相関関係に基づき定められたマップあるいは演算式などを用いることで、第１経過時間ＴＤ１に基づいてガス検出室１９のＮＯｘ濃度を演算することができる。
【００６５】
次のＳ２７０では、時刻ｔ３と時刻ｔ４との時間差である第２経過時間ＴＤ２（＝ｔ４−ｔ３）を演算する処理を行い、続くＳ２８０では、Ｓ２７０で得られた第２経過時間ＴＤ２に基づきＮＯｘ濃度を演算する処理を行う。
【００６６】
なお、ガス検出室１９に導入される排気ガス中のＮＯｘ濃度が高いほど、排気ガスの導入に伴うＮＯｘ濃度の上昇に要する時間が短くなることから、図３に示す波形のうち時刻ｔａから時刻ｔ３までの所要時間が短くなる。そして、排気ガス中の酸素濃度が一定である場合、図３に示す波形のうち時刻ｔａから時刻ｔ４までの所要時間は一定となることから、ＮＯｘ濃度が高いほど時刻ｔ３から時刻ｔ４までの所要時間が長くなるため、ＮＯｘ濃度が高いほど第２経過時間ＴＤ２は大きい値を示す。
【００６７】
反対に、ガス検出室１９に導入される排気ガス中のＮＯｘ濃度が低いほど、排気ガスの導入に伴うＮＯｘ濃度の上昇に要する時間が長くなることから、図３に示す波形のうち時刻ｔａから時刻ｔ３までの所要時間が長くなる。そして、排気ガス中の酸素濃度が一定である場合、図３に示す波形のうち時刻ｔａから時刻ｔ４までの所要時間は一定となることから、ＮＯｘ濃度が低いほど時刻ｔ３から時刻ｔ４までの所要時間が短くなるため、ＮＯｘ濃度が高いほど第２経過時間ＴＤ２は小さい値を示す。
【００６８】
このことから、第２経過時間ＴＤ２と排気ガス中のＮＯｘ濃度（ガス検出室１９のＮＯｘ濃度）との間には相関関係があり、Ｓ２７０で得られた第２経過時間ＴＤ２に基づきＮＯｘ濃度を検出（判定）することが可能である。
【００６９】
なお、演算処理は、例えば、マップあるいは演算式などを用いて実行できる。すなわち、第２経過時間ＴＤ２とガス検出室１９のＮＯｘ濃度との相関関係に基づき定められたマップあるいは演算式などを用いることで、第２経過時間ＴＤ２に基づいてガス検出室１９のＮＯｘ濃度を演算することができる。
【００７０】
次のＳ２９０では、Ｓ２６０での演算で得られたＮＯｘ濃度とＳ２８０での演算で得られたＮＯｘ濃度との平均値を算出して、得られた平均値を測定対象ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度として検出（判定）する処理を実行する。
【００７１】
Ｓ２９０の処理が終了すると、再びＳ１５０に移行する。
図３では、時刻ｔ６において、第１起電力Ｖｓ１が酸素判定基準値以上となり、S１５０で肯定判定される。そして、Ｓ１５０からＳ２９０までの処理を繰り返し実行することで、測定対象ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を繰り返し検出（判定）する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態のＮＯｘ検出装置１においては、ガスポンプセル１１によるガス検出室１９に対する酸素（Ｏ2 ）のポンピング動作（汲み出し動作）を開始して（Ｓ１４０またはＳ２４０）、第１検出セル１５の第１起電力Ｖｓ１が酸素判定基準値になるまで（Ｓ１５０で肯定判定）、ガス検出室１９から酸素を排出する。そして、第１検出セル１５の第１起電力Ｖｓ１が酸素判定基準値になると（Ｓ１５０で肯定判定）、ガス検出室１９からのＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作）を開始する（Ｓ１７０）。
【００７３】
このため、ガスポンプセル１１によるＮＯｘ排出開始時点（時刻ｔ１）におけるガス検出室１９の酸素濃度は、排気ガスの酸素濃度変化に影響されることなく、Ｓ１５０で用いる酸素判定基準値に応じた一定濃度となる。
【００７４】
つまり、このＮＯｘ検出装置１においては、排気ガスの酸素濃度が変化した場合でも、ガスポンプセル１１によるＮＯｘ排出開始時点におけるガス検出室１９の酸素濃度が一定濃度となる。このことから、ＮＯｘ検出装置１は、ガス検出室１９の酸素濃度が一定濃度となる条件下でＮＯｘの排出を開始するように構成されている。
【００７５】
また、酸素排出完了時点（Ｓ１５０で肯定判定される時点）とＮＯｘ排出完了時点（Ｓ１８０で肯定判定される時点）との時間差は、ガスポンプセル１１によるＮＯｘ排出開始時点（Ｓ１７０）からＮＯｘ排出完了時点（Ｓ１８０で肯定判定される時点）までの経過時間と略等しいものである。そして、ガスポンプセル１１によるＮＯｘ排出開始時点は時刻ｔ１と略同時期であり、ＮＯｘ排出完了時点は時刻ｔ２と略同時期であることから、時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間差である第１経過時間ＴＤ１は、ガスポンプセル１１がガス検出室１９からＮＯｘを排出するのに要したＮＯｘ排出所要時間に応じた値となる。
【００７６】
そして、ＮＯｘ排出所要時間は、ガス検出室１９に導入された排気ガス中のＮＯｘ濃度が高くなるほど大きい値を示し、ＮＯｘ濃度が低くなるほど小さい値を示すものであり、排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じた値となる。つまり、第１経過時間ＴＤ１は、ＮＯｘ排出所要時間に応じた値を示すと共に、排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じた値となることから、第１経過時間ＴＤ１に基づいて、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出（判定）することが出来る。
【００７７】
このように、ＮＯｘ検出装置１は、ガス検出室１９の酸素濃度が一定濃度となる条件下でＮＯｘ排出を開始し、ＮＯｘの排出に要する時間（第１経過時間ＴＤ１）に基づいてＮＯｘ濃度を検出（判定）することから、排気ガスの酸素濃度が変化した場合であっても、ＮＯｘ濃度を精度良く検出することができる。
【００７８】
また、ＮＯｘ検出装置１は、ガス検出室１９のＮＯｘ濃度が一定濃度となるタイミング（Ｓ１８０で肯定判定される時期）で、ガスポンプセル１１による酸素およびＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作）を停止し、ポンピング動作を停止した状態で排気ガスを導入することで、ガス検出室１９の酸素濃度およびＮＯｘ濃度を上昇させている。そして、ガス検出室１９のＮＯｘ濃度がＮＯｘ判定基準値に達した時期（時刻ｔ３）とガス検出室１９の酸素濃度が酸素判定基準値に達した時期（時刻ｔ４）との時間差である第２経過時間ＴＤ２を算出している（Ｓ２７０）。
【００７９】
そして、この第２経過時間ＴＤ２は、排気ガス中のＮＯｘ濃度が高いほど大きい値を示し、排気ガス中のＮＯｘ濃度が低いほど小さい値を示す。つまり、第２経過時間ＴＤ２は、排気ガス中のＮＯｘ濃度との間に相関関係があることから、第２経過時間ＴＤ２に基づいて、排気ガスのＮＯｘ濃度を検出（判定）することが出来る。
【００８０】
また、第２経過時間ＴＤ２の開始時期（時刻ｔ３）でのガス検出室１９のＮＯｘ濃度は、ＮＯｘ判定基準値に応じた一定濃度であり、また、第２経過時間ＴＤ２の終了時期（時刻ｔ４）でのガス検出室１９の酸素濃度は、排気ガスの酸素濃度変化に影響されることなく、酸素判定基準値に応じた一定濃度となる。
【００８１】
つまり、ＮＯｘ検出装置１は、排気ガスの酸素濃度が変化した場合でも、第２経過時間ＴＤ２の終了時期（時刻ｔ４）でのガス検出室１９の酸素濃度が一定濃度となることから、排気ガスの酸素濃度変化に影響されることなく、ＮＯｘ濃度に応じて値が定まる第２経過時間ＴＤ２を検出する。
【００８２】
このことから、ＮＯｘ検出装置１は、排気ガスの酸素濃度変化の影響を受けることなく、排気ガスの導入に伴うＮＯｘ濃度の上昇に要する所要時間（第２経過時間ＴＤ２）に基づいてＮＯｘ濃度を検出（判定）することができる。
【００８３】
そして、ＮＯｘ検出装置１は、第１経過時間ＴＤ１に基づき得られるＮＯｘ濃度と、第２経過時間ＴＤ２に基づき得られるＮＯｘ濃度との平均値を演算し、ＮＯｘ濃度を検出（判定）している。このように、複数の要素に基づきＮＯｘ濃度を検出（判定）することで、第１経過時間ＴＤ１のみ、または、第２経過時間ＴＤ２のみに基づきＮＯｘ濃度を検出（判定）する場合に比べて、ＮＯｘ濃度の検出精度をより向上させることが出来る。
【００８４】
なお、本実施形態においては、ガス検出室１９が特許請求の範囲に記載の測定室に相当し、ガスポンプセル１１がポンプ手段に相当し、第１検出セル１５が第１検出部に相当し、第１起電力Ｖｓ１が酸素検出信号に相当し、第２検出セル２０が第２検出部に相当し、第２起電力Ｖｓ２がＮＯｘ検出信号に相当している。また、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１７０、Ｓ１８０、Ｓ２４０の処理を実行する制御装置３１がポンプ排出制御手段に相当し、Ｓ１６０、Ｓ１９０、Ｓ２５０、Ｓ２６０を実行する制御装置３１がＮＯｘ濃度時間検出手段に相当している。さらに、Ｓ１５０での酸素判定基準値が酸素排出判定値に相当し、Ｓ１８０でのＮＯｘ判定基準値がＮＯｘ排出判定値に相当する。
【００８５】
以上、本発明の実施形態（以下、第１実施形態ともいう）について説明したが、ＮＯｘ触媒能（ＮＯｘ検出能）の異なる２つの検出部は、上記の検出セル（第１検出セル１５、第２検出セル２０）に限られることはない。例えば、白金（Ｐｔ）を担持したチタニア酸化物半導体からなる第１検出部と、ロジウム（Ｒｈ）を担持したチタニア酸化物半導体からなる第２検出部とを、ＮＯｘ検出能の異なる２つの検出部として備えても良い。
【００８６】
そこで、第２実施形態として、チタニア酸化物半導体からなる２つの検出部を有する第２ＮＯｘセンサ１１０を備える第２ＮＯｘ検出装置について説明する。
なお、第２ＮＯｘ検出装置は、第１実施形態のＮＯｘ検出装置に対して、ＮＯｘセンサ１０を第２ＮＯｘセンサ１１０に置き換えると共に、制御装置３１でのＮＯｘ濃度判定処理の処理内容を一部変更することで構成されている。そのため、第２実施形態の第２ＮＯｘ検出装置については、第２ＮＯｘセンサ１１０およびＮＯｘ濃度判定処理を中心に説明する。
【００８７】
まず、第２ＮＯｘセンサ１１０の内部構成図を、図４に示す。また、図４に示す第２ＮＯｘセンサ１１０におけるＡ−Ａ視断面を、図５に示す。
なお、図５では、第２ＮＯｘセンサ１１０のうち、先端部分の内部構造を示しており、後端部分については省略している。また、図４に示す内部構成図は、図５に示す第２ＮＯｘセンサ１１０におけるＢ−Ｂ視断面に相当する。
【００８８】
第２ＮＯｘセンサ１１０は、ガスポンプセル１１１と、第１検出部１１５と、第２検出部１２０と、ガス検出室１１９と、を備えている。
ガスポンプセル１１１は、ジルコニアを主体とする固体電解質体１１２と、固体電解質体１１２の両側面に形成される多孔質電極１１３，１１４と、を備えており、ガス検出室１１９に対する酸素（Ｏ2 ）およびＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作または汲み入れ動作）を行う。そして、多孔質電極１１３，１１４は、ロジウム（Ｒｈ）が１０％以上添加された白金（Ｐｔ）で形成されている。
【００８９】
第１検出部１１５は、白金（Ｐｔ）を担持したチタニア酸化物半導体からなる電極で構成されており、アルミナからなる検出室形成層１２３に積層配置されている。
第２検出部１２０は、ロジウム（Ｒｈ）を担持したチタニア酸化物半導体からなる電極で構成されており、アルミナからなる検出室形成層１２３に積層配置されている。
【００９０】
なお、ロジウム（Ｒｈ）を担持したチタニア酸化物半導体からなる第２検出部１２０は、白金（Ｐｔ）を担持したチタニア酸化物半導体からなる第１検出部１１５に比べて、ＮＯｘ検出能に優れた特性を有している。つまり、第２検出部１２０は、ＮＯｘ検出が可能であり、第１検出部１１５は、ＮＯｘは検出できず酸素（Ｏ2 ）の検出が可能である。
【００９１】
ガス検出室１１９は、固体電解質体１１２と検出室形成層１２３との間において、ガス拡散多孔質層１２１に包囲される形態で形成されており、ガス拡散多孔質層１２１を介して測定対象ガス（排気ガス）が導入される。なお、ガス検出室１１９の内部には、第１検出部１１５および第２検出部１２０が配置されており、ガス拡散多孔質層１２１の内部には、ガスポンプセル１１１の多孔質電極１１４が配置されている。
【００９２】
そして、第１検出部１１５は、ガス検出室１１９の内部の酸素濃度をモニタするために備えられており、ガス検出室１１９の酸素濃度に応じて電気抵抗値が変化する特性を有しており、第１検出部１１５の電気抵抗値に基づき酸素濃度を検出することが出来る。
【００９３】
また、第２検出部１２０は、ガス検出室１１９の内部のＮＯｘ濃度をモニタするために備えられており、ガス検出室１１９のＮＯｘ濃度に応じて電気抵抗値が変化する特性を有しており、第２検出部１２０の電気抵抗値に基づき酸素濃度を検出することが出来る。
【００９４】
なお、第１検出部１１５（第２検出部１２０）の電気抵抗値を検出する方法としては、例えば、予め定められた検知用定電流を第１検出部１１５（第２検出部１２０）に通電したときの両端電圧を検出し、検出した両端電圧値および一定電流に基づき検出する方法を挙げることが出来る。このとき、検知用定電流の電流値が一定であれば、第１検出部１１５（第２検出部１２０）の両端電圧値は、第１検出部１１５（第２検出部１２０）の電気抵抗値に比例することから、両端電圧値に応じて変化する電気信号を電気抵抗値に応じた電気信号として用いることが可能である。
【００９５】
さらに、第２ＮＯｘセンサ１１０のガスポンプセル１１１は、ＮＯｘセンサ１０のガスポンプセル１１と同様に、外部から印加されるＩｐ電圧（以下、ポンプ電圧Ｖｉｐともいう）に応じて、ガス検出室１１９に対する酸素（Ｏ2 ）およびＮＯｘのポンピング動作（汲み出し動作または汲み入れ動作）を行う。なお、ガスポンプセル１１１は、ガス拡散多孔質層１２１を介して、ガス検出室１１９に対する酸素（Ｏ2 ）およびＮＯｘのポンピング動作を行う。
【００９６】
つまり、第２ＮＯｘセンサ１１０は、ＮＯｘ検出能の異なる２つの検出部（第１検出部１１５、第２検出部１２０）を備えることで、ガス検出室１１９の酸素濃度およびＮＯｘ濃度をそれぞれ検出可能に構成されると共に、ガスポンプセル１１１のポンピング動作によりガス検出室１１９の酸素濃度およびＮＯｘ濃度を変更可能に構成されている。
【００９７】
よって、第２ＮＯｘセンサ１１０は、第１実施形態のＮＯｘセンサ１０と同様に、排気管の内部に備えられて排気ガスをガス検出室１１９に導入し、ＮＯｘ濃度を検出するために用いることができる。
【００９８】
次に、第２実施形態の制御装置３１で実行されるＮＯｘ濃度判定処理の処理内容について説明する。
第２実施形態の制御装置３１は、ＮＯｘ濃度判定処理のＳ１２０、Ｓ１５０、Ｓ２３０において、第１検出部１１５に対して予め定められた一定電流Ｉａ１を通電して第１検出部１１５の第１両端電圧Ｖａ１を検出している。また、ＮＯｘ濃度判定処理のＳ１８０、Ｓ２１０において、第２検出部１２０に対して予め定められた一定電流Ｉａ２を通電して第２検出部１２０の第２両端電圧Ｖａ２を検出している。
【００９９】
つまり、第２実施形態のＮＯｘ濃度判定処理では、第１実施形態における第１起電力Ｖｓ１および第２起電力Ｖｓ２の検出処理に代えて、第１両端電圧Ｖａ１および第２両端電圧Ｖａ２の検出処理を行う。
【０１００】
すなわち、第２実施形態のＮＯｘ濃度判定処理では、ガスポンプセル１１１の酸素ポンピング動作（汲み出し動作）によりガス検出室１１９の酸素濃度を低下させて（Ｓ１４０またはＳ２４０）、第１両端電圧Ｖａ１が酸素判定基準値に達する時期（Ｓ１５０での肯定判定時期）を時刻ｔ１として記憶する処理（Ｓ１６０）を行う。また、第２実施形態のＮＯｘ濃度判定処理では、ガスポンプセル１１１のＮＯｘポンピング動作（汲み出し動作）によりガス検出室１１９のＮＯｘ濃度を低下させて（Ｓ１７０）、第２両端電圧Ｖａ２がＮＯｘ判定基準値に達する時期（Ｓ１８０での肯定判定時期）を時刻ｔ２として記憶する処理を行う（Ｓ１９０）。
【０１０１】
なお、第２実施形態での酸素判定基準値は、ガス検出室１１９に酸素が存在する時の第１両端電圧Ｖａ１の値とガス検出室１１９に酸素が存在しない時の第１両端電圧Ｖａ１の値との境界値に設定されている。また、第２実施形態でのＮＯｘ判定基準値は、ガス検出室１１９にＮＯｘが存在する時の第２両端電圧Ｖａ２の値とガス検出室１１９にＮＯｘが存在しない時の第２両端電圧Ｖａ２の値との境界値に設定されている。
【０１０２】
そして、第２実施形態のＮＯｘ濃度判定処理においては、第１実施形態と同様に、時刻ｔ１と時刻ｔ２との時間差である第１経過時間ＴＤ１（＝ｔ２−ｔ１）を演算する処理を行い（Ｓ２５０）、第１経過時間ＴＤ１に基づきＮＯｘ濃度を演算する処理を行う（Ｓ２６０）。
【０１０３】
このようにしてＮＯｘ濃度を検出する第２実施形態のＮＯｘ検出装置は、第１実施形態と同様に、ガス検出室１１９の酸素濃度が一定濃度となる条件下でＮＯｘの排出を開始する構成である。つまり、第２実施形態のＮＯｘ検出装置は、ガス検出室１１９の酸素濃度が一定濃度となる条件下でＮＯｘ排出を開始し、ＮＯｘの排出に要する時間（第１経過時間ＴＤ１）に基づいてＮＯｘ濃度を検出（判定）することから、排気ガスの酸素濃度が変化した場合であっても、ＮＯｘ濃度を精度良く検出することができる。
【０１０４】
なお、第２実施形態のＮＯｘ検出装置においても、酸素またはＮＯｘのポンピング動作を停止させた状態で排気ガスを導入することによりガス検出室１１９の酸素濃度またはＮＯｘ濃度を上昇させて、時刻ｔ３および時刻ｔ４を記憶し、時刻ｔ３と時刻ｔ４との時間差である第２経過時間ＴＤ２（＝ｔ４−ｔ３）を演算する処理を行い、第２経過時間ＴＤ２に基づきＮＯｘ濃度を演算する処理を実行しても良い。
【０１０５】
なお、第２実施形態においては、ガス検出室１１９が特許請求の範囲に記載の測定室に相当し、ガスポンプセル１１１がポンプ手段に相当し、第１検出部１１５が第１検出部に相当し、第１両端電圧Ｖａ１が酸素検出信号に相当し、第２検出部１２０が第２検出部に相当し、第２両端電圧Ｖａ２がＮＯｘ検出信号に相当している。また、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１７０、Ｓ１８０、Ｓ２４０の処理を実行する制御装置３１がポンプ排出制御手段に相当し、Ｓ１６０、Ｓ１９０、Ｓ２５０、Ｓ２６０を実行する制御装置３１がＮＯｘ濃度時間検出手段に相当している。
【０１０６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【０１０７】
例えば、上記実施形態では、酸素排出完了時点（あるいは、ＮＯｘ排出開始時点）とＮＯｘ排出完了時点との時間差に基づいてＮＯｘ濃度を検出（判定）する構成であるが、時間差に代えて、ＮＯｘ検出信号の積分値に基づいてＮＯｘ濃度を検出（判定）することが可能である。
【０１０８】
つまり、第２起電力Ｖｓ２（ＮＯｘ検出信号）の積分値は、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度が高くなるほど大きい値を示し、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度が低くなるほど小さい値を示すものであり、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度に応じた値となる。このため、酸素排出完了時点（あるいは、ＮＯｘ排出開始時点）とＮＯｘ排出完了時点との時間差に代えて、ＮＯｘ検出信号の積分値に基づいて、測定対象ガスにおけるＮＯｘ濃度を検出（判定）することが出来る。
【０１０９】
例えば、第１実施形態でのＮＯｘ濃度判定処理のうち、Ｓ１６０、Ｓ１９０、Ｓ２２０、Ｓ２４０、Ｓ２６０、Ｓ２８０の処理内容を変更し、Ｓ２５０、Ｓ２７０の処理を省略することで、ＮＯｘ検出信号の積分値に基づいてＮＯｘ濃度を検出（判定）することが出来る。
【０１１０】
ここで、図６に、ＮＯｘ検出信号の積分値に基づいてＮＯｘ濃度を判定するＮＯｘ濃度判定処理の処理内容を表すフローチャートを示す。
なお、このＮＯｘ濃度判定処理のうちＳ１６１、Ｓ１９１、Ｓ２２１、Ｓ２４１、Ｓ２６１、Ｓ２８１は、それぞれＳ１６０、Ｓ１９０、Ｓ２２０、Ｓ２４０、Ｓ２６０、Ｓ２８０の代替ステップであり、これら以外のステップにおける処理内容については、第１実施形態と同様である。
【０１１１】
そして、Ｓ１６１では、第２起電力Ｖｓ２（ＮＯｘ検出信号）の積分処理を開始する処理を行い、Ｓ１９１では、第２起電力Ｖｓ２（ＮＯｘ検出信号）の積分処理を終了すると共に第２起電力Ｖｓ２の積分値（第１積分値Ｓｖ１）を記憶部に記憶する処理を行う。また、Ｓ２２１では、第２起電力Ｖｓ２（ＮＯｘ検出信号）の積分処理を開始する処理を行い、Ｓ２４１では、第２起電力Ｖｓ２（ＮＯｘ検出信号）の積分処理を終了すると共に第２起電力Ｖｓ２の積分値（第２積分値Ｓｖ２）を記憶部に記憶する処理と、ガスポンプセル１１に印加するポンプ電圧Ｖｉｐを酸素排出電圧ＶO2に設定変更する処理と、を行う。
【０１１２】
さらに、Ｓ２６１では、Ｓ１６１からＳ１９１までの積分処理により得られた第１積分値Ｓｖ１に基づいてＮＯｘ濃度を演算する処理を実行し、Ｓ２８１では、Ｓ２２１からＳ２４１までの積分処理により得られた第２積分値Ｓｖ２に基づいてＮＯｘ濃度を演算する処理を実行する。
【０１１３】
なお、演算処理は、例えば、マップあるいは演算式などを用いて実行できる。すなわち、実際の測定などにより第２起電力Ｖｓ２（ＮＯｘ検出信号）の積分値とガス検出室１９のＮＯｘ濃度との相関関係を特定し、その相関関係に基づき定められたマップあるいは演算式などを用いることで、積分値に基づいてガス検出室１９のＮＯｘ濃度を演算することができる。
【０１１４】
そして、Ｓ２９０では、Ｓ２６１での演算で得られたＮＯｘ濃度とＳ２８１での演算で得られたＮＯｘ濃度との平均値を算出して、得られた平均値を測定対象ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度として検出（判定）する処理を実行する。
【０１１５】
このように構成されるＮＯｘ検出装置によれば、ガス検出室１９の酸素濃度が一定濃度となる条件下でＮＯｘ排出を開始し、第２起電力Ｖｓ２（ＮＯｘ検出信号）の積分値に基づいてＮＯｘ濃度を検出（判定）することから、測定対象ガスの酸素濃度が変化した場合であっても、ＮＯｘを精度良く検出できる。
【０１１６】
なお、このＮＯｘ検出装置においては、Ｓ１６１、Ｓ１９１、Ｓ２６１を実行する制御装置３１が、特許請求の範囲に記載のＮＯｘ濃度積分検出手段に相当している。
次に、他の実施形態としては、第１実施形態においては、Ｓ１５０での酸素判定基準値とＳ２３０での酸素判定基準値とが同一値であるが、それぞれ異なる値を判定基準値としてもよく、また、Ｓ１８０でのＮＯｘ判定基準値とＳ２１０でのＮＯｘ判定基準値とが同一値であるが、それぞれ異なる値を判定基準値としてもよい。
【０１１７】
また、図２のＮＯｘ濃度判定処理のうち、Ｓ２９０の後に一定時間待機するステップを追加して、ＮＯｘ検出の繰り返し周期を調整するように構成しても良い。このように構成されたＮＯｘ検出装置によれば、ＮＯｘ検出の繰り返し周期を長く設定することで、制御装置３１でのＣＰＵの処理負荷が軽減できる。
【０１１８】
さらに、第１実施形態では、第１経過時間ＴＤ１および第２経過時間ＴＤ２に基づきＮＯｘ濃度を検出（判定）しているが、ＮＯｘ検出精度が許容される用途においては、第１経過時間ＴＤ１のみ、あるいは第２経過時間ＴＤ２のみに基づきＮＯｘ濃度を検出（判定）してもよい。
【０１１９】
また、第１実施形態でのＳ２９０においては、Ｓ２６０およびＳ２８０で得られた２個のＮＯｘ濃度の平均値を最終的にＮＯｘ濃度として検出（判定）しているが、単純平均に限られることはなく、２個のＮＯｘ濃度のうち一方の割合を大きくし他方の割合を小さくする加重平均を最終的なＮＯｘ濃度として検出（判定）しても良い。
【０１２０】
さらに、ＮＯ検出装置は、ガス拡散多孔質層を介して測定対象ガスが導入される測定室（ガス検出室）を備えるものに限られることはなく、弁機構の開閉動作によって測定対象ガスが導入される測定室を備えるものであってもよい。つまり、弁機構を開状態として測定対象ガスを導入した後に弁機構を閉状態として、上述したＮＯｘ濃度判定処理を実行することでＮＯｘ濃度を検出する構成のＮＯ検出装置としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】ＮＯｘ検出装置の概略構成図である。
【図２】ＮＯｘ濃度判定処理の処理内容を表すフローチャートである。
【図３】ＮＯｘ検出装置の各部の状態を示すタイミングチャートである。
【図４】第２ＮＯｘセンサの内部構成図である。
【図５】図４に示す第２ＮＯｘセンサにおけるＡ−Ａ視断面である。
【図６】ＮＯｘ検出信号の積分値に基づいてＮＯｘ濃度を判定するＮＯｘ濃度判定処理の処理内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２２】
１…ＮＯｘ検出装置、１０…ＮＯｘセンサ、１１…ガスポンプセル、１５…第１検出セル、１９…ガス検出室、２０…第２検出セル、３１…制御装置、４１…ヒータ、４３…ヒータ電圧供給装置、１１０…第２ＮＯｘセンサ、１１１…ガスポンプセル、１１５…第１検出部、１１９…ガス検出室、１２０…第２検出部。
【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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