[发明专利]气体传感器

说明书

本发明提供一种气体传感器，与以往的多气体传感器相比具有简单的构成、且能够同时测定NOx和NH₃。基于在NOx测定电极与外侧泵电极之间流通的泵电流来确定被测定气体中的NOx浓度的气体传感器中，通过使外侧泵电极不产生针对NH₃的催化活性，可以使传感器元件还具有NH₃传感器部，该NH₃传感器部包括由外侧泵电极、基准电极、以及两个电极之间的固体电解质构成的混合电位单元，在将传感器元件加热到400℃～600℃时，能够同时并行或选择性地执行基于在外侧泵电极与基准电极之间产生的电位差的NH₃浓度的确定和基于泵电流和NH₃浓度的NOx浓度的确定。

技术领域

本发明涉及检出被测定气体中的规定气体成分的气体传感器，特别涉及其构成及动作。

背景技术

以往，为了得知例如以来自汽车的发动机等内燃机的尾气为代表的、被测定气体中的所期望的气体成分的浓度，使用各种气体传感器。例如，作为测定燃烧气体等被测定气体中的NOx浓度的装置，众所周知：具备使用氧化锆(ZrO₂)等氧离子传导性固体电解质形成的传感器元件的NOx传感器(例如参见专利文献1～专利文献3)。

另外，还众所周知：应对在被测定气体中除了存在NOx以外还存在NH₃(氨气)的情况下NOx传感器的输出值依赖于NH₃(氨气)而发生变化的、NH₃(氨气)干涉性问题的气体传感器(气体浓度测定系统)(例如参见专利文献4及专利文献5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3756123号公报

专利文献2：日本特许第3798412号公报

专利文献3：日本特许第3771569号公报

专利文献4：日本特开2015－215334号公报

专利文献5：日本特开2016－14597号公报

发明内容

专利文献4中，基于空燃比(A/F)与O₂浓度、及空燃比(A/F)与H₂O浓度之间存在一定的关系，通过NOx传感器来测定原来的NOx浓度与来源于NH₃的NOx浓度的总浓度，通过由该总浓度减去基于空燃比(A/F)和传感器外NH₃浓度而计算出的源自于NH₃的NOx浓度，能够得到原来的NOx浓度。即，能够除去NOx传感器的NH₃干涉性。但是，实际的汽车中，在来自发动机的排气管中会发生水的凝结(特别是寒冷时)或者进行EGR控制，因此，空燃比(A/F)与H₂O浓度的关系没有相关性，这意味着难以推定传感器外NH₃浓度。

另外，专利文献5中公开以下方案：基于使NOx传感器的控制温度不同而求出的2组NOx浓度，计算出NH₃浓度。但是，温度越低，构成传感器元件的氧化锆电解质的阻力越大，电流越不易流通，因此，在NOx传感器的控制温度较低的情况下，不能很好地进行O₂的泵送及NOx的还原的可能性较高。另外，每次切换(转换)控制温度时都需要等待传感器元件的温度稳定，因此，认为转换间隔不得不延长。所以，推测在实际的内燃机动作中使用专利文献5中公开的气体浓度测定系统很难测定实时的浓度。

本发明是鉴于上述课题而实施的，其目的是提供一种在一个控制温度下能够同时测定NOx浓度和NH₃浓度、并且还能够边转换边进行两者的测定的气体传感器。