排气传感器的制作方法

本发明涉及排气传感器。

背景技术：

以往已知：为了检测在内燃机的排气通路中流过的废气中的特定成分的浓度，在内燃机的排气通路配置排气传感器。排气传感器例如是检测废气中的氮氧化物的浓度的氮氧化物传感器(nox传感器)(例如参照专利文献1～4)。

排气传感器具备传感器单元，该传感器单元具有固体电解质层、阳极以及阴极。在排气传感器中，将对传感器单元施加预定电压时在传感器单元中流过的电流检测为传感器单元的输出，根据检测出的输出，计算废气中的特定成分的浓度。例如，使用浓度被表示为传感器单元的输出的函数的映射(map)来计算浓度。在该映射中，传感器单元的输出越高，浓度越高。

专利文献1：日本特开2014-171919号公报

专利文献2：日本特开2011-513735号公报

专利文献3：日本特开2009-014706号公报

专利文献4：日本特开2001-133429号公报

技术实现要素：

然而，如果长期使用排气传感器，则由于随时间劣化而传感器单元的电极等的特性发生变化，传感器单元的输出降低。如果根据降低的输出来计算浓度，则浓度被计算出为比实际的浓度低，浓度的检测精度降低。

因此，本发明的目的在于提供一种排气传感器，能够抑制由于随时间劣化而传感器单元的输出降低所致的浓度的检测精度降低。

为了解决上述课题，在第1发明中，提供一种排气传感器，检测在内燃机的排气通路中流过的废气中的特定成分的浓度，所述排气传感器具备：

传感器单元，该传感器单元具有：固体电解质层，具有氧化物离子传导性；第一电极，以暴露于所述废气的方式配置于所述固体电解质层的一个侧面上，并且含有钙钛矿型氧化物；以及第二电极，以暴露于基准气体的方式配置于所述固体电解质层的另一个侧面上；

电压施加电路，对所述传感器单元施加电压，以使所述第二电极的电位高于所述第一电极的电位；

电流检测电路，检测在所述传感器单元中流过的电流；以及

浓度计算部，根据由所述电流检测电路检测出的电流，计算所述浓度，

所述电流检测电路检测第一电流，并检测第二电流，所述第一电流是在所述内燃机中执行停止向该内燃机的燃烧室供给燃料的燃料切断控制并且从所述电压施加电路对所述传感器单元施加预定电压时在所述传感器单元中流过的电流，所述第二电流是在所述内燃机中执行对所述燃烧室供给燃料的通常控制并且从所述电压施加电路对所述传感器单元施加所述预定电压时在所述传感器单元中流过的电流，

相比于所述第一电流相对高的情况，在该第一电流相对低的情况下，所述浓度计算部将针对所述第二电流的所述浓度计算得高。

第2发明是在第1发明中，所述浓度计算部根据所述第一电流和所述第二电流的比例，计算所述浓度。

第3发明是在第1发明中，所述浓度计算部根据所述第一电流的初始值和所述第一电流的当前值的比例，校正所述第二电流，根据该校正后的第二电流，计算所述浓度。

第4发明是在第3发明中，所述第一电流的初始值被预先决定，是多个该排气传感器中的所述第一电流的初始值的平均值。

第5发明是在第3发明中，所述第一电流的初始值是在将该排气传感器安装到所述内燃机之后通过所述电流检测电路最初检测出预定次数的所述第一电流的平均值。

第6发明是在第1至第5中的任意一个发明中，该排气传感器是检测废气中的氮氧化物的浓度的、1单元型的氮氧化物传感器。

根据本发明，提供能够抑制由于随时间劣化而传感器单元的输出降低所致的浓度的检测精度降低的排气传感器。

附图说明

图1是概略地示出应用本发明的第一实施方式的排气传感器的内燃机的图。

图2是概略地示出nox传感器的结构的框图。

图3是传感器主体的放大图。

图4是沿着图3的a-a线的传感器主体的剖面图。

图5是示出耐久试验前后的传感器单元的输出的图表。

图6是示出nox传感器的初始状态的nox选择性和耐久试验之后的nox选择性的关系的图表。

图7是示出校正后的第二电流和被测气体中的nox浓度的关系的映射。

图8是示出本发明的第一实施方式中的nox浓度计算处理的控制例程的流程图。

图9是示出第二电流除以第一电流而得到的值和被测气体中的nox浓度的关系的映射。

图10是示出本发明的第三实施方式中的nox浓度计算处理的控制例程的流程图。

(符号说明)

1：nox传感器(排气传感器)；2：燃烧室；40：固体电解质层；41：第一电极；42：第二电极；51：传感器单元；61：电压施加电路；62：电流检测电路；80：电子控制部件(ecu)；80a：浓度计算部；100：内燃机。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素附加同一参照编号。

<第一实施方式>

最初，参照图1～图8，说明本发明的第一实施方式。

<内燃机整体的说明>

图1是概略地示出应用本发明的第一实施方式的排气传感器的内燃机100的图。图1所示的内燃机100是压缩自点火式内燃机(柴油机)。内燃机100例如搭载于车辆。

参照图1，内燃机100具备发动机主体90、各气缸的燃烧室2、向燃烧室2内喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀3、进气歧管4以及排气歧管5。进气歧管4经由进气管6连结于涡轮增压器(增压器)7的压缩机7a的出口。压缩机7a的入口经由进气管6连结于空气滤清器8。在进气管6内配置有通过步进马达驱动的节流阀9。进而，在进气管6的周围配置有用于使在进气管6内流过的吸入空气冷却的冷却装置13。在图1所示的内燃机100中，发动机冷却水被引导到冷却装置13内，通过发动机冷却水对吸入空气进行冷却。进气歧管4以及进气管6形成将空气引导到燃烧室2的进气通路。

另一方面，排气歧管5经由排气管27连结于涡轮增压器7的涡轮7b的入口。涡轮7b的出口经由排气管27连结于内置有排气净化催化剂28的套管29。排气歧管5以及排气管27形成将由于燃烧室2中的混合气的燃烧而产生的废气排出的排气通路。排气净化催化剂28例如是对废气中的nox进行还原净化的选择还原型nox降低催化剂(scr催化剂)或者nox吸收还原催化剂。另外，也可以为了降低废气中的粒子状物质(pm)，在排气通路配置氧化催化剂、柴油机微粒过滤器(dpf)等。

排气歧管5和进气歧管4经由废气再循环(以下称为“egr”)通路14相互连结。在egr通路14内，配置电子控制式egr控制阀15。另外，在egr通路14的周围，配置用于使在egr通路14内流过的egr气体冷却的egr冷却装置20。在图1所示的实施方式中，发动机冷却水被引导到egr冷却装置20内，通过发动机冷却水对egr气体进行冷却。

通过电子控制式的吐出量可变的燃料泵19，将燃料从燃料罐33经由燃料配管34供给到共轨18内。供给到共轨18内的燃料经由各燃料供给管17被供给到各燃料喷射阀3。

通过电子控制部件(ecu)80，执行内燃机100的各种控制。ecu80由数字计算机构成，具备通过双向性总线81相互连接的rom(只读存储器)82、ram(随机访问存储器)83、cpu(微型处理器)84、输入端口85以及输出端口86。负载传感器101以及空气流量计102的输出经由对应的ad变换器87被输入到输入端口85。另一方面，输出端口86经由对应的驱动电路88连接于燃料喷射阀3、节流阀驱动用步进马达、egr控制阀15以及燃料泵19。

负载传感器101使得产生与加速踏板120的踩踏量成比例的输出电压。因此，负载传感器101检测发动机负载。空气流量计102在进气通路中配置于空气滤清器8与压缩机7a之间，检测在进气管6内流过的空气流量。进而，对输入端口85连接曲轴转角传感器108，通过曲轴转角传感器108检测发动机转速，该曲轴转角传感器108每当曲轴旋转例如15°时发生输出脉冲。

此外，内燃机100也可以是在燃烧室配置有火花塞的火花点火式内燃机。另外，气缸排列、进气排气系统的结构以及有无增压器这样的内燃机100的具体结构也可以与图1所示的结构不同。

<排气传感器的说明>

以下，参照图1～图4，说明本发明的第一实施方式的排气传感器。在本实施方式中，排气传感器是检测在内燃机100的排气通路中流过的废气中的氮氧化物(nox)的氮氧化物传感器(nox传感器)1。

图2是示出nox传感器1的结构的概略性的框图。如图2所示，nox传感器1具备传感器主体10、加热器控制电路60、电压施加电路61、电流检测电路62、浓度计算部80a、电压控制部80b以及加热器控制部80c。加热器控制电路60、电压施加电路61以及电流检测电路62与传感器主体10连接。另外，nox传感器1还具备：与电压控制部80b以及电压施加电路61连接的da变换器63；和与浓度计算部80a以及电流检测电路62连接的ad变换器87。在本实施方式中，浓度计算部80a、电压控制部80b以及加热器控制部80c是ecu80的一部分。

如图1所示，nox传感器1的传感器主体10在内燃机100的排气通路中配置于涡轮7b与排气净化催化剂28之间。换言之，传感器主体10在排气通路中配置于排气净化催化剂28的排气流动方向上游侧。此外，传感器主体10也可以配置于排气通路的其它位置，例如排气净化催化剂28的排气流动方向下游侧。

以下，参照图3以及图4，说明传感器主体10的结构。图3是传感器主体10的放大图。在图3中，用剖面图示出了传感器主体10的前端侧。传感器主体10以前端部11插入于排气管27内的状态固定到排气管27。传感器主体10在其内部具备传感器元件12，该传感器元件12具有板状的形状。

图4是沿着图3的a-a线的传感器主体10的传感器元件12的剖面图。如图4所示，传感器元件12具备：设置有传感器单元51的元件主体50；和形成在元件主体50的外表面上的保护层53。

元件主体50具备被测气体室30以及基准气体室31。在传感器主体10配置于内燃机100的排气通路时，在排气通路中流过的废气作为被测气体被导入到被测气体室30。基准气体被导入到基准气体室31。基准气体例如是大气。在该情况下，基准气体室31敞开于大气中。

传感器元件12具有层叠多个层而构成的层叠型构造。元件主体50具备固体电解质层40、扩散律速层16、第一不透过层21、第二不透过层22以及第三不透过层23。固体电解质层40是具有氧化物离子传导性的薄板体。固体电解质层40是例如在zro2(氧化锆)、hfo2、tho2、bi2o3等中作为稳定剂添加cao、mgo、y2o3、yb2o3等而得到的烧结体。扩散律速层16是具有气体透过性的薄板体。扩散律速层16由例如氧化铝、氧化镁、硅石质、尖晶石、莫来石等多孔质陶瓷构成。不透过层21～23是气体不透过性的薄板体，例如包含氧化铝。

元件主体50的各层是从图3的下方按照第一不透过层21、第二不透过层22、固体电解质层40、扩散律速层16、第三不透过层23的顺序层叠的。被测气体室30通过固体电解质层40、扩散律速层16以及第三不透过层23划分形成。废气经由保护层53以及扩散律速层16被导入到被测气体室30内。扩散律速层16进行被测气体的扩散律速。此外，被测气体室30只要构成为与固体电解质层40邻接并且被导入被测气体，则可以以任意的样式构成。

基准气体室31通过固体电解质层40以及第二不透过层22划分形成。此外，基准气体室31只要构成为与固体电解质层40邻接并且流入基准气体，则可以以任意的样式构成。

传感器单元51是具有固体电解质层40、第一电极41以及第二电极42的电化学单元(electrochemicalcell)。第一电极41以被暴露于被测气体室30内的被测气体的方式配置于固体电解质层40的被测气体室30侧的表面上。另一方面，第二电极42以被暴露于基准气体室31内的基准气体的方式配置于固体电解质层40的基准气体室31侧的表面上。第一电极41和第二电极42被配置成夹着固体电解质层40而相互对置。

第一电极41含有钙钛矿型氧化物。含有钙钛矿型氧化物的第一电极41具有在存在氧时使nox选择性地还原分解的特性。钙钛矿型氧化物例如是(la1-xsrx)(co1-yfey)o3-δ(lscf)。通过第一电极41的该结构，无需利用泵单元等来去除被测气体中的氧，而能够仅使用传感器单元51来检测被测气体中的nox浓度。因此，nox传感器1是仅设置了一个电化学单元的1单元型的nox传感器。在1单元型的传感器中，相比于设置了两个以上的电化学单元的传感器，能够增大电极的面积，所以传感器输出增大，进而浓度的检测精度提高。

另外，第二电极42含有铂(pt)。例如，第二电极42是作为主成分包含pt的多孔质金属陶瓷电极。然而，构成第二电极42的材料未必限定于上述材料，只要在对第一电极41与第二电极42之间施加了预定的电压时能够使氧化物离子在第一电极41与第二电极42之间移动，则可以是任意的材料。

保护层53以覆盖元件主体50的外表面整体的方式形成于元件主体50的外表面上。保护层53具有气体透过性，由氧化铝、二氧化钛、氧化锆、碳化硅、氮化硅、氧化锌等多孔质陶瓷构成。

传感器元件12还具备加热器55。在本实施方式中，加热器55如图4所示配置于第一不透过层21与第二不透过层22之间。加热器55是例如包含铂(pt)和陶瓷(例如氧化铝等)的金属陶瓷的薄板体，是通过通电而发热的发热体。加热器55对元件主体50以及保护层53进行加热。加热器控制部80c控制经由加热器控制电路60对加热器55供给的电力，以使传感器单元51的温度成为活性化温度以上。

传感器单元51的第一电极41以及第二电极42与电压施加电路61连接。电压施加电路61对传感器单元51施加电压，以使第二电极42的电位高于第一电极41的电位。因此，第一电极41作为阴极发挥功能，第二电极42作为阳极发挥功能。电压控制部80b经由da变换器63将电压控制信号输入到电压施加电路61，控制从电压施加电路61对传感器单元51施加的电压。

电流检测电路62检测在传感器单元51中流过的电流而作为传感器单元51的输出。更具体而言，电流检测电路62检测在第一电极41与第二电极42之间流过的电极间电流(即，在固体电解质层40内流过的电流)。电流检测电路62的输出经由ad变换器87被输入到浓度计算部80a。因此，浓度计算部80a能够从电流检测电路62取得由电流检测电路62检测出的电流。

此外，传感器元件12的具体结构也可以与图4所示的结构不同。例如，传感器元件12也可以具有杯型构造。

<nox浓度的计算>

浓度计算部80a根据在从电压施加电路61对传感器单元51施加预定电压时由电流检测电路62检测出的电流，计算废气中的nox浓度。然而，如果长期使用nox传感器1，则由于随时间劣化而传感器单元51的第一电极41等的特性发生变化，传感器单元51的输出降低。

图5是示出耐久试验前后的传感器单元51的输出的图表。在耐久试验中，将传感器主体10在比理论空燃比稀的废气中暴露了几百小时。图中的圆标记表示包含浓度为500ppm的no的废气是被测气体时的数据。如图5所示，耐久试验之后的传感器单元51的输出低于初始状态的传感器单元51的输出。即，由于随时间劣化而传感器单元51的输出降低。当根据降低后的传感器单元51的输出而计算nox浓度时，nox浓度被计算出为比实际的nox浓度(500ppm)低，nox浓度的检测精度降低。

另一方面，图中的方形标记表示空气是被测气体时的数据。如上所述，含有钙钛矿型氧化物的第一电极41具有在存在氧时使nox选择性地还原分解的特性。然而，在第一电极41中氧也稍微被还原分解，所以氧的分解电流流入到传感器单元51。氧的分解电流小于nox的分解电流。

如图5所示，在空气是被测气体的情况下，耐久试验之后的传感器单元51的输出也变得低于初始状态的传感器单元51的输出。本申请的发明人发现了包含nox的废气是被测气体时的传感器单元51的输出的降低程度和空气是被测气体时的传感器单元51的输出的降低程度大致相等。换言之，本申请的发明人发现了即使长期使用nox传感器1，nox传感器1的nox选择性也几乎不变化。

在本说明书中，通过以下的式来表示nox选择性sp。

sp＝inox/(inox+iair)×100...(1)

在此，inox是包含预定浓度的nox的废气是被测气体时的传感器输出，iair是空气是被测气体时的传感器输出。

图6是示出nox传感器1的初始状态的nox选择性和耐久试验之后的nox选择性的关系的图表。在该例子中，nox的浓度是500ppm。如从图6可知，nox传感器1的nox选择性在耐久试验前后几乎不变化。产生上述现象的具体原理未必明确，但认为是由于以下机理而产生的。

nox传感器1的nox选择性是通过第一电极41的结晶构造以及组成而显现的特性，不依赖于第一电极41的厚度、面积以及活性化点的数量。第一电极41在1100℃以上的高温(例如1200℃)下烧成，所以即使第一电极41长时间被暴露于高温的废气，第一电极41的结晶构造以及组成也不变化。因此认为即使长时间使用nox传感器1，nox传感器1的nox选择性也不变化。

另一方面，第一电极41的厚度、面积以及活性化点的数量影响传感器单元51的输出。另外，当第一电极41长时间被暴露于高温的废气时，由于热聚集等而第一电极41的厚度、面积以及活性化点的数量发生变化。因此认为当长时间使用nox传感器1时，传感器单元51的输出降低。

根据上述新的见解，通过检测空气是被测气体时的传感器单元51的输出来能够推测nox传感器1的劣化程度。另外，通过根据nox传感器1的劣化程度来校正包含nox的废气是被测气体时的传感器输出，能够抑制nox浓度的检测精度降低。

因此，在本实施方式中，如以下那样计算被测气体中的nox浓度。电流检测电路62检测在内燃机100中执行停止向内燃机100的燃烧室2供给燃料的燃料切断控制并且从电压施加电路61对传感器单元51施加预定电压时在传感器单元51中流过的第一电流。在内燃机100中执行燃料切断控制时，空气被导入到被测气体室30。因此，通过检测第一电流，能够检测空气是被测气体时的传感器单元51的输出。另外，电流检测电路62检测在内燃机100中执行对燃烧室2供给燃料的通常控制并且从电压施加电路61对传感器单元51施加上述预定电压时在传感器单元51中流过的第二电流。

相比于第一电流相对高的情况，在第一电流相对低的情况下，浓度计算部80a将针对第二电流的nox浓度计算得高。其结果，考虑传感器单元51的输出降低来计算nox浓度。因此，nox传感器1能够抑制由于随时间劣化而传感器单元51的输出降低所致的nox浓度的检测精度降低。

特别是，在本实施方式中，浓度计算部80a根据第一电流的初始值和第一电流的当前值的比例，校正第二电流，根据校正后的第二电流，计算nox浓度。具体而言，如以下那样校正第二电流。

i2ac＝i2bc×i1i/i1c...(2)

在此，i2ac是校正后的第二电流，i2bc是校正前的第二电流，i1i是第一电流的初始值，i1c是第一电流的当前值。

第一电流的初始值i1i除以第一电流的当前值i1c而得到的值表示第一电流从初始值降低的程度。该值越高，第一电流从初始值降低的程度越高。第一电流的初始值i1i例如是多个nox传感器1中的第一电流的初始值的平均值，通过实验预先决定。在该情况下，第一电流的初始值i1i被预先保存到ecu80的rom82中。另外，为了检测nox浓度而在检测第二电流之前通过电流检测电路62检测第一电流的当前值i1c。

相比于校正后的第二电流i2ac相对低的情况，在校正后的第二电流i2ac相对高的情况下，浓度计算部80a将nox浓度计算得高。例如，浓度计算部80a使用图7所示的映射来计算nox浓度。在该映射中，nox浓度被表示为校正后的第二电流i2ac的函数。此外，也可以如图7的虚线所示，随着校正后的第二电流i2ac变高，阶段性(阶跃状)地提高nox浓度。

<nox浓度计算处理>

以下，参照图8的流程图，说明用于计算被测气体中的nox浓度的控制。图8是示出本发明的第一实施方式中的nox浓度计算处理的控制例程的流程图。在内燃机100起动之后，通过ecu80，以预定的时间间隔反复执行本控制例程。

最初，在步骤s101中，浓度计算部80a判定传感器单元51是否处于活性化状态。在传感器单元51的温度是活性化温度以上的情况下，浓度计算部80a判定为传感器单元51处于活性化状态。另一方面，在传感器单元51的温度小于活性化温度的情况下，浓度计算部80a判定为传感器单元51未处于活性化状态。例如根据传感器单元51的阻抗计算传感器单元51的温度。

在步骤s101中判定为传感器单元51未处于活性化状态的情况下，本控制例程结束。另一方面，在步骤s101中判定为传感器单元51处于活性化状态的情况下，本控制例程进入到步骤s102。

在步骤s102中，浓度计算部80a判定在内燃机100中是否执行着燃料切断控制。此外，燃料切断控制是在预定的燃料切断开始条件成立时开始。例如，在加速踏板120的踩踏量是零或者大致零(即，发动机负载是零或者大致零)并且发动机转速是比怠速时的转速高的预定的转速以上时，执行燃料切断控制。另外，当预定的燃料切断结束条件成立时，结束燃料切断控制。例如，在加速踏板120的踩踏量为预定值以上时(即，发动机负载为预定值以上时)或者发动机转速小于比怠速时的转速高的预定的转速时，结束燃料切断控制。

在步骤s102中判定为执行着燃料切断控制的情况下，本控制例程进入到步骤s103。在步骤s103中，浓度计算部80a判定燃料切断控制的连续执行时间tfc是否为预定时间tref以上。预定时间tref是在从开始执行燃料切断控制至空气到达传感器主体10的被测气体室30所需的时间以上，通过实验或者计算来预先决定。预定时间例如是几秒。

在步骤s103中判定为连续执行时间tfc是预定时间tref以上的情况下，本控制例程进入到步骤s104。在该情况下，推测为通过燃料切断控制而空气被导入到被测气体室30。在步骤s104中，浓度计算部80a从电流检测电路62取得由电流检测电路62检测出的第一电流i1。此外，为了在传感器单元51活性化之后检测nox浓度，从电压施加电路61对传感器单元51施加预定电压。预定电压例如是1v以下的电压。

接下来，在步骤s105中，浓度计算部80a将第一电流的当前值i1c更新为在步骤s104中取得的第一电流i1。第一电流的当前值i1c的初始值例如是多个nox传感器1中的第一电流的初始值的平均值，通过实验预先决定。第一电流的当前值i1c的值被保存到ecu80的ram83。在步骤s105之后，本控制例程结束。

另一方面，在步骤s102中判定为未执行燃料切断控制的情况下，本控制例程进入到步骤s106。在该情况下，在内燃机100中执行对燃烧室2供给燃料的通常控制。在通常控制中，对燃烧室2供给与内燃机100的运转状态等对应的燃料量。在步骤s106中，浓度计算部80a从电流检测电路62取得由电流检测电路62检测出的第二电流i2。

接下来，在步骤s107中，浓度计算部80a根据第一电流的初始值和第一电流的当前值i1c的比例，校正在步骤s106中取得的第二电流i2。具体而言，使用上述式(2)来校正第二电流i2。接下来，在步骤s108中，浓度计算部80a根据在步骤s107中计算出的校正后的第二电流i2ac，计算被测气体中的nox浓度。相比于校正后的第二电流i2ac相对低的情况，在校正后的第二电流i2ac相对高的情况下，浓度计算部80a将nox浓度计算得高。例如，浓度计算部80a使用图7所示的映射来计算nox浓度。在步骤s108之后，结束本控制例程。

此外，在步骤s105中，浓度计算部80a也可以使用以下的式来更新第一电流i1c的当前值。

i1c＝(i1cb×n+i1)/(n+1)...(3)

在此，i1cb是更新前的第一电流的当前值，i1是在步骤s104中取得的第一电流，n是1以上的整数，例如是3。通过这样更新第一电流的当前值i1c，在由电流检测电路62检测出的第一电流i1包含电噪声的情况下，能够降低噪声对更新后的第一电流的当前值i1c的影响。其结果，能够精度更好地推测传感器输出的降低程度，进而能够进一步抑制nox浓度的检测精度降低。

<第二实施方式>

第二实施方式的排气传感器除了以下说明的点以外，基本上与第一实施方式的排气传感器的结构以及控制相同。因此，以下以与第一实施方式不同的部分为中心说明本发明的第二实施方式。

第一电极41在厚度、面积以及活性化点的数量上有个体差。因此，存在当nox传感器1处于初始状态时由电流检测电路62检测的传感器单元51的输出在个体之间不同的情况。因此，如果将上述式(2)中的第一电流的初始值i1i设为多个nox传感器1中的第一电流的初始值的平均值，则有可能无法精度良好地计算第一电流从初始值降低的程度。

为了消除该问题，在第二实施方式中，将上述式(2)中的第一电流的初始值i1i设为将nox传感器1安装到内燃机100之后通过电流检测电路62最初检测出预定次数的第一电流的平均值。预定次数是1以上的整数。第一电流的初始值i1i被保存到ecu80的rom82。

在第二实施方式中，使用在同一个体中检测出的第一电流的初始值来计算第一电流从初始值降低的程度，所以能够精度良好地计算第一电流从初始值降低的程度。其结果，能够进一步抑制nox浓度的检测精度降低。此外，在第二实施方式中，与第一实施方式同样地执行图8的nox浓度计算处理的控制例程。

<第三实施方式>

第三实施方式的排气传感器除了以下说明的点以外，基本上与第一实施方式的排气传感器的结构以及控制相同。因此，以下以与第一实施方式不同的部分为中心说明本发明的第三实施方式。

如上所述，当将上述式(2)中的第一电流的初始值i1i设为多个nox传感器1中的第一电流的初始值的平均值时，有可能无法精度良好地计算第一电流从初始值降低的程度。另外，在如第二实施方式那样决定第一电流的初始值的情况下，需要针对每个nox传感器1检测第一电流的初始值，并将检测出的初始值写入到ecu80的rom82。

另外，如上所述，由于nox传感器1的随时间劣化而nox传感器1的nox选择性几乎不变化，所以nox传感器1的随时间劣化所致的第一电流的降低程度和第二电流的降低程度大致相等。因此，第一电流和第二电流的比例几乎不因nox传感器1的随时间劣化而发生变化。另外，第一电流和第二电流的比例与被测气体中的nox浓度相关。

因此，在第三实施方式中，浓度计算部80a根据第一电流和第二电流的比例，计算被测气体中的nox浓度。由此，能够通过更简易的方法，抑制由于随时间劣化而传感器单元51的输出降低所致的nox浓度的检测精度降低。

具体而言，相比于第二电流除以第一电流而得到的值相对小的情况，在第二电流除以第一电流而得到的值相对大的情况下，浓度计算部80a将nox浓度计算得高。例如，浓度计算部80a使用图9所示的映射来计算nox浓度。在该映射中，nox浓度被表示为第二电流除以第一电流而得到的值的函数。此外，也可以如图9的虚线所示，随着第二电流除以第一电流而得到的值变大，阶段性(阶跃状)地提高nox浓度。另外，也可以是，相比于第一电流除以第二电流而得到的值相对小的情况，在第一电流除以第二电流而得到的值相对大的情况下，浓度计算部80a将nox浓度计算得低。

<nox浓度计算处理>

以下，参照图10的流程图，说明用于计算被测气体中的nox浓度的控制。图10是示出本发明的第三实施方式中的nox浓度计算处理的控制例程的流程图。在内燃机100起动之后，通过ecu80以预定的时间间隔反复执行本控制例程。图10中的步骤s201～步骤s206与图8中的步骤s101～步骤s106相同，所以省略说明。

本控制例程在步骤s206之后进入到步骤s207。在步骤s207中，浓度计算部80a根据在步骤205中更新后的第一电流的当前值i1c与在步骤s206中取得的第二电流i2的比，计算被测气体中的nox浓度。相比于第二电流i2除以第一电流的当前值i1c而得到的值相对小的情况，在第二电流i2除以第一电流的当前值i1c而得到的值相对大的情况下，浓度计算部80a将nox浓度计算得高。例如，浓度计算部80a使用图9所示的映射来计算nox浓度。此外，也可以是，相比于第一电流的当前值i1c除以第二电流i2而得到的值相对小的情况，在第一电流的当前值i1c除以第二电流i2而得到的值相对大的情况下，浓度计算部80a将nox浓度计算得低。在步骤s207之后，结束本控制例程。

以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不限于这些实施方式，能够在权利要求书的记载内实施各种修正以及变更。例如，排气传感器也可以是检测废气中的氨的浓度的、1单元型的氨传感器。此外，使用与上述结构同样的传感器元件，使向传感器单元的施加电压、传感器单元的工作温度等发生变化，从而能够在氧环境下使氨选择性地还原分解。