[发明专利]气体传感器及气体浓度测定方法

说明书

本发明涉及一种气体传感器(10)，其在由固体电解质构成的结构体(14)内自气体导入口(16)开始以按顺序依次连通的方式形成有预备空腔(21)、氧浓度调节室(18)以及测定空腔(20)，以一定的周期将预备空腔(21)的预备泵单元(80)切换为ON或OFF，并对测定空腔(20)的测定泵电流Ip3进行测定。气体传感器(10)基于测定泵电流Ip3的时间变化率dIp3/dt的峰值而迅速地求出测定泵电流Ip3的稳态值，由此，加快预备泵单元(80)的ON/OFF的切换周期。

技术领域

本发明涉及使用氧离子传导性的固体电解质的气体传感器及气体浓度测定方法。

背景技术

以往，提出有如下气体传感器：对尾气这样的在氧存在的环境下共存的氮氧化物(NO)、氨(NH₃)等多种成分的浓度进行测定。

例如，国际公开第2017/222002号中记载有一种气体传感器，其在氧离子传导性的固体电解质以隔着扩散阻力部的方式而设置有预备空腔、主空腔、副空腔以及测定空腔，并且在各空腔内设置有泵电极。在该气体传感器中，对预备空腔的预备泵单元的驱动(ON)或停止(OFF)进行切换，由此在预备空腔内切换从NH₃向NO的氧化反应的进行或停止。而且，基于因NH₃和NO从预备空腔向主空腔扩散的扩散速度差而产生的测定空腔内的测定电极的泵电流(以下也称为测定泵电流Ip3。)的变化，对NH₃和NO的气体浓度进行测定。

发明内容

对于国际公开第2017/222002号中记载的气体传感器而言，每隔一定时间便对预备空腔的预备泵单元的ON或OFF进行切换、且获取测定泵电流Ip3。在该预备泵单元的ON或OFF的切换时，测定泵电流Ip3在过渡变动之后稳定保持为稳态值。因此，为了获取测定泵电流Ip3，需要等待直至其稳定保持为稳态值为止的时间，将预备泵单元的动作状态的切换周期设定为比直至测定泵电流Ip3稳定保持为稳态值为止的时间长。

然而，流入的尾气的状态时刻发生变化。因此，如果测定对象气体的浓度在切换周期内发生变动，则有时测定泵电流Ip3的稳态值也会发生变动。其结果，使得预备泵单元设为ON时的测定泵电流Ip3on反映出的目标成分气体的浓度、和预备泵单元设为OFF时的测定泵电流Ip3off反映出的目标成分气体的浓度有时不同。这样，如果测定空腔内的目标成分的浓度在预备泵单元的1个循环的切换周期内大幅变动，则存在如下问题：测定的前提条件不完备而导致测定精度降低。

根据本发明的一个观点，其目的在于，提供一种能够防止由测定泵电流Ip3的测定时刻延迟而引起测定精度降低的气体传感器及气体浓度测定方法。

根据本发明的一个观点，提供一种气体传感器，在氧存在的条件下对多种成分的浓度进行测定，其中，所述气体传感器具备：结构体，其由氧离子传导性的固体电解质构成；气体导入口，其形成于所述结构体，被测定气体导入至该气体导入口；预备空腔，其具有预备泵电极、且与所述气体导入口连通；氧浓度调节室内，其具有泵电极、且与所述预备空腔连通；测定空腔，其具有测定电极、且与所述氧浓度调节室连通；预备氧浓度控制机构，其基于所述预备泵电极的电压而对所述预备空腔内的氧浓度进行控制；特定成分测定机构，其在所述预备氧浓度控制机构的动作下对外侧泵电极和所述测定电极中流通的测定泵电流(Ip3)进行检测；以及目标成分获取机构，其基于所述预备氧浓度控制机构的第一动作时的来自所述特定成分测定机构的测定泵电流(Ip3on)与所述预备氧浓度控制机构的第二动作时的来自所述特定成分测定机构的测定泵电流(Ip3off)之间的变化量(ΔIp3)、以及所述测定泵电流(Ip3on)和所述测定泵电流(Ip3off)中的一方，获取被测定气体中的目标成分的浓度，所述特定成分测定机构基于所述预备氧浓度控制机构的第一动作与第二动作之间的动作切换时的所述测定泵电流(Ip3)的时间变化率的峰值，求出所述测定泵电流(Ip3on)的稳态值或所述测定泵电流(Ip3off)的稳态值。