气体传感器以及被测定气体中的多个目标成分的浓度测定方法与流程

本发明涉及能够对被测定气体中的多个目标成分的各浓度进行测定的气体传感器以及浓度测定方法。

背景技术：

以往，已知：具有串联二室结构的nox传感器(串联二室型nox传感器)、以及使用了该nox传感器的nox测定方法(例如，参照日本特开2015-200643号公报)、使用了氧化物半导体电极的混合电位型或者电阻变化型的no2传感器、或者nh3传感器(例如，参照日本特开2013-068632号公报以及日本特开2009-243942号公报)。

另外，已知：使用氧化物半导体电极的混合电位来测定nh3浓度的方法。该方法如下：用另一个传感器来测定nox浓度，在不存在no、no2的情况下，直接使用氧化物半导体电极的混合电位，在存在no、no2的情况下，对氧化物半导体电极的混合电位加以补正(例如，参照日本特表2009-511859号公报)。

技术实现要素：

近年来，存在着各国加大力度强化对co2排出量进行限制的趋势，柴油车的普及率正在增加。使用稀薄燃烧的柴油发动机具有如下缺点：虽说co2排出量比较少，但包含有过量氧的废气中的nox净化变得困难。因此，与co2排出量限制的强化同样地，nox排出量的限制也正在强化。目前，能够不有损于co2排出量亦即燃料消耗量地进行nox净化的选择性还原型催化系统(以下、称为scr系统)占据了nox净化的主流。scr系统使所注入的尿素与废气发生反应而生成氨，使氨与nox发生反应而分解为n2和o2。在该scr系统中，为了使nox净化效率接近于100％，需要增加尿素的注入量，不过，如果增加尿素注入量，则有可能未反应的氨向大气中排出。因此，要求有一种传感器能够将nox和氨区别开。

此外，在美国，正在准备规定：有义务对氧化催化器(以下、称为doc催化器)、柴油颗粒过滤器(以下、称为dpf)、选择性还原型催化器(以下、称为scr催化器)分别进行故障诊断。dpf、scr催化器的故障诊断可以利用已有的pm传感器、nox传感器来进行，但是，对于doc催化器就没有找到有效的故障诊断装置。目前，推荐使用：对200℃以下的低温时在doc催化器下游漏出的烃(以下、称为hc)量进行测定的方法、以及由向doc催化器下游排出的no与no2的比率判断故障的方法等。特别是，与hc流出量的增大相比，先发生no与no2的比率中的no2的减少，因此，作为更安全的故障诊断方法，备受期待。因此，要求有一种传感器能够将no和no2区别开。

关于上述的日本特开2015-200643号公报中记载的nox传感器以及nox测定方法，它是将no、no2、nh3转化为no，并使转化后的no分解而生成o2，再对该o2的量、或者浓度进行测定。因此，即便能够测定no、no2、nh3的总量，也无法将它们区别开。

关于日本特开2013-068632号公报以及日本特开2009-243942号公报中记载的氧化物半导体电极，no、no2的选择性优异的另一面，针对no和no2的灵敏度的输出特性却相反，因此，在no和no2共存的气氛下，无法准确地测定no、或者no2浓度。

关于日本特表2009-511859号公报中记载的传感器，从氧化物半导体电极在废气中的不稳定性、以及与基板之间的紧密接触强度的偏弱程度考虑，很难长期精度良好地测定nh3浓度。

本发明是考虑像这样的问题而完成的，其目的在于，提供一种能够长期精度良好地测定在像废气那样的未燃成分、氧的存在下所共存的多个成分(例如no、no2、nh3)的浓度的气体传感器以及被测定气体中的多个目标成分的浓度测定方法。

[1]第一发明所涉及的气体传感器具有传感器元件，该传感器元件具有：由至少具有氧离子传导性的固体电解质构成的结构体、形成于该结构体且用于供被测定气体导入的气体导入口、形成在所述结构体内且与所述气体导入口相连通的氧浓度调节室、以及形成在所述结构体内且与所述氧浓度调节室相连通的测定室，所述气体传感器还具有：氧浓度控制机构，该氧浓度控制机构对所述氧浓度调节室内的氧浓度进行控制；温度控制机构，该温度控制机构对所述传感器元件的温度进行控制；以及特定成分测定机构，该特定成分测定机构对所述测定室内的特定成分的浓度进行测定，所述气体传感器的特征在于，具有：初步调节室，该初步调节室设置在所述结构体中的、所述气体导入口与所述氧浓度调节室之间，且与所述气体导入口相连通；初步氧浓度控制机构，该初步氧浓度控制机构对所述初步调节室内的氧浓度进行控制；驱动控制机构，该驱动控制机构对所述初步氧浓度控制机构的驱动以及停止进行控制；以及目标成分获取机构，该目标成分获取机构基于来自所述初步氧浓度控制机构驱动时的所述特定成分测定机构的传感器输出与来自所述初步氧浓度控制机构停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值、以及所述各传感器输出中的一方，来获取第一目标成分和第二目标成分的浓度。

[2]在第一发明中，所述传感器元件可以构成为：在所述气体导入口与所述初步调节室之间具有第一扩散速度控制部，在所述初步调节室与所述氧浓度调节室之间具有第二扩散速度控制部，在所述氧浓度调节室与所述测定室之间具有第三扩散速度控制部。

[3]在第一发明中，所述氧浓度调节室可以具有：与所述初步调节室相连通的主调节室；以及与所述主调节室相连通的副调节室，所述测定室与所述副调节室相连通。

[4]这种情况下，可以在所述主调节室与所述副调节室之间具有第四扩散速度控制部。

[5]在第一发明中，优选为，在所述氧浓度调节室内具有泵电极，在所述测定室内具有测定电极，所述泵电极是由催化活性比所述测定电极还低的材料构成。

[6]在第一发明中，可以为，所述特定成分为no，所述第一目标成分为no，所述第二目标成分为nh3。

[7]这种情况下，可以为，所述初步氧浓度控制机构在驱动时，以将所述初步调节室内的nh3氧化但不会使no分解的条件，对所述初步调节室内的氧浓度进行控制。

[8]在[6]或[7]中，所述目标成分获取机构可以使用第一映射。第一映射是按如下所述而得到的，即：针对利用预先实验测定而得到的、来自所述初步氧浓度控制机构停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出的值、和来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值而被特定的显示点的每一个，来分别登记no浓度以及nh3浓度的关系。所述目标成分获取机构可以将来自实际使用中的所述初步氧浓度控制机构停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出的值、和来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值、与所述第一映射进行比较，来求出no以及nh3的各浓度。

[9]在[6]或[7]中，所述目标成分获取机构可以如下所述来求出no浓度。即，所述目标成分获取机构基于预先实验测定而得到的、来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值、和nh3浓度的关系，来求出：来自实际使用中的所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值它所对应的nh3浓度。而且，所述目标成分获取机构可以通过如下运算来求出no浓度，该运算为：将由所述初步氧浓度控制机构停止时的传感器输出而得到的no和nh3的浓度全部换算为no，得到总no浓度，用该总no浓度减去预先由所述传感器输出的差值而求出来的所述nh3浓度、的运算。

[10]在第一发明中，可以为，所述特定成分为no，所述第一目标成分为no，所述第二目标成分为no2。

[11]这种情况下，所述初步氧浓度控制机构在驱动时，以所述初步调节室内的no2转化为no但不会使no分解的条件，对所述初步调节室内的氧浓度进行控制。

[12]在[10]或[11]中，所述目标成分获取机构可以使用第二映射。第二映射是按如下所述而得到的，即：针对利用预先实验测定而得到的、来自所述初步氧浓度控制机构停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出的值、和来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值而被特定的显示点的每一个，来分别登记no浓度以及no2浓度的关系。所述目标成分获取机构可以将来自实际使用中的所述初步氧浓度控制机构停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出的值、和来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值、与所述第二映射进行比较，来求出no以及no2的各浓度。

[13]在[10]或[11]中，所述目标成分获取机构可以如下求出no浓度。即，所述目标成分获取机构基于预先实验测定而得到的、来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值、和no2浓度的关系，来求出：来自实际使用中的所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值它所相对应的no2浓度。而且，所述目标成分获取机构可以通过如下运算来求出no浓度，该运算为：将由所述初步氧浓度控制机构停止时的传感器输出而得到的no和no2的浓度全部换算为no，得到总no浓度，用该总no浓度减去预先由所述传感器输出的差值而求出来的所述no2浓度、的运算。

[14]第二发明所涉及的被测定气体中的多个目标成分的浓度测定方法的特征在于，使用传感器元件，该传感器元件具有：结构体，该结构体由至少具有氧离子传导性的固体电解质构成；气体导入口，该气体导入口形成于该结构体且用于供被测定气体导入；氧浓度调节室，该氧浓度调节室形成在所述结构体内且与所述气体导入口相连通；氧浓度控制机构，该氧浓度控制机构对所述氧浓度调节室内的氧浓度进行控制；测定室，该测定室形成在所述结构体内且与所述氧浓度调节室相连通；初步调节室，该初步调节室设置在所述结构体中的、所述气体导入口与所述氧浓度调节室之间，且与所述气体导入口相连通；初步氧浓度控制机构，该初步氧浓度控制机构对所述初步调节室内的氧浓度进行控制；以及特定成分测定机构，该特定成分测定机构对所述测定室内的特定成分的浓度进行测定，所述浓度测定方法具有以下步骤：驱动控制步骤，在该步骤，对所述初步氧浓度控制机构的驱动以及停止进行控制；以及目标成分获取步骤，在该步骤，基于来自所述初步氧浓度控制机构驱动时的所述特定成分测定机构的传感器输出与来自所述初步氧浓度控制机构停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值、以及所述各传感器输出中的一方，来获取第一目标成分和第二目标成分的浓度。

[15]在第二发明中，可以为，所述特定成分为no，所述第一目标成分为no，所述第二目标成分为nh3。

[16]这种情况下，所述初步氧浓度控制机构在驱动时，以将所述初步调节室内的nh3氧化但不会使no分解的条件，对所述初步调节室内的氧浓度进行控制。

[17]在[15]或[16]中，所述目标成分获取步骤可以使用第一映射。第一映射是按如下所述而得到的，即：针对利用预先实验测定而得到的、来自所述初步氧浓度控制机构停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出的值、和来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值而被特定的显示点的每一个，来分别登记no浓度以及nh3浓度的关系。所述目标成分获取步骤可以将来自实际使用中的所述初步氧浓度控制机构停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出的值、和来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值、与所述第一映射进行比较，来求出no以及nh3的各浓度。

[18]在[15]或[16]中，所述目标成分获取步骤可以如下求出no浓度。即，所述目标成分获取步骤基于预先实验测定而得到的、来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值、和nh3浓度的关系，来求出：来自实际使用中的所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出的差值它所对应的nh3浓度。而且，所述目标成分获取步骤可以通过如下运算来求出no浓度，该运算为：将由所述初步氧浓度控制机构停止时的传感器输出而得到的no和nh3的浓度全部换算为no，得到总no浓度，用该总no浓度减去预先由所述传感器输出的差值而求出来的所述nh3浓度、的运算。

[19]在第二发明中，可以为，所述特定成分为no，所述第一目标成分为no，所述第二目标成分为no2。

[20]这种情况下，所述初步氧浓度控制机构在驱动时，以将所述初步调节室内的no2转化为no但不会使no分解的条件，对所述初步调节室内的氧浓度进行控制。

[21]在[19]或[20]中，所述目标成分获取步骤可以使用第二映射。第二映射是按如下所述而得到的，即：针对利用预先实验测定而得到的、来自所述初步氧浓度控制机构停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出的值、和来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值而被特定的显示点的每一个，来分别登记no浓度以及no2浓度的关系。所述目标成分获取步骤可以将来自实际使用中的所述初步氧浓度控制机构停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出的值、和来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值、与所述第二映射进行比较，来求出no以及no2的各浓度。

[22]在[19]或[20]中，所述目标成分获取步骤可以如下求出no浓度。即，所述目标成分获取步骤基于预先实验测定而得到的、来自所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值、和no2浓度的关系，来求出：来自实际使用中的所述初步氧浓度控制机构驱动时与停止时的所述特定成分测定机构的传感器输出之间的差值它所对应的no2浓度。而且，所述目标成分获取步骤可以通过如下运算来求出no浓度，该运算为：将由所述初步氧浓度控制机构停止时的传感器输出而得到的no和no2的浓度全部换算为no，得到总no浓度，用该总no浓度减去预先由所述传感器输出的差值而求出来的所述no2浓度、的运算。

根据本发明所涉及的气体传感器以及被测定气体中的多个目标成分的浓度测定方法，能够长期精度良好地测定在像废气那样的未燃成分、氧的存在下所共存的多个成分(例如no、no2、nh3)的浓度。

附图说明

图1是示出了：第一实施方式所涉及的气体传感器(第一气体传感器)以及第二实施方式所涉及的气体传感器(第二气体传感器)的一结构例的截面图。

图2是示意性地示出了：第一气体传感器的构成图。

图3是示意性地示出了：第一气体传感器中、将初步泵单元关闭时的初步调节室内、氧浓度调节室内以及测定室内的反应的说明图。

图4是示意性地示出了：在第一气体传感器，将初步泵单元打开时的初步调节室内、氧浓度调节室内以及测定室内的反应的说明图。

图5是将第一气体传感器中所使用的第一映射进行图表化示出的图。

图6是将第一气体传感器中所使用的第一映射以表格的形式示出的说明图。

图7是示出了：利用第一气体传感器测定no以及nh3的测定处理的一例的流程图。

图8是示意性地示出了：第二气体传感器的构成图。

图9是示意性地示出了：在第二气体传感器，将初步泵单元关闭时的初步调节室内、氧浓度调节室内以及测定室内的反应的说明图。

图10是示意性地示出了：在第二气体传感器，将初步泵单元打开时的初步调节室内、氧浓度调节室内以及测定室内的反应的说明图。

图11是将第二气体传感器中所使用的第二映射进行图表化示出的图。

图12是将第二气体传感器中所使用的第二映射以表格的形式示出的说明图。

图13是示出了：利用第二气体传感器测定no以及no2的测定处理的一例的流程图。

图14是示出了：本实施方式所涉及的废气净化系统的构成图。

图15是示出了：针对尿素水注入量的变化的scr效率(％)、nh3的排出量(ppm)以及利用以往的气体传感器测定而得到的no浓度(ppm)的图表。

图16是示出了：针对尿素水注入量的变化而言的scr效率(％)、nh3的排出量(ppm)以及第一气体传感器的传感器输出(no输出(μa))的图表。

图17a是示出了：尿素水注入量与第一气体传感器的传感器输出之间的关系的图表，图17b示出了：分为针对no的传感器输出(no输出)和针对nh3的传感器输出(nh3输出)的图表。

图18a是示出了：no输出随着时间经过而发生变化的图表，图18b是示出了：nh3输出随着时间经过而发生变化的图表，图18c是示出了：尿素喷射器开度随着时间经过而发生变化的图表。

图19是示出了：本实施方式所涉及的废气净化系统的处理动作的一例的流程图。

图20是示出了：第一气体传感器以及第二气体传感器的变形例的一结构例的截面图。

具体实施方式

以下，参照图1～图20，对本发明所涉及的气体传感器以及被测定气体中的多个目标成分的浓度测定方法的实施方式例进行说明。此外，本说明书中，表示数值范围的“～”以包含其前后记载的数值作为下限值以及上限值的含义进行使用。

首先，如图1及图2所示，第一实施方式所涉及的气体传感器(以下、称为第一气体传感器10a)具有第一传感器元件12a。第一传感器元件12a具有：结构体14，其由氧离子传导性的固体电解质构成；气体导入口16，其形成于该结构体14，且用于供被测定气体导入；氧浓度调节室18，其形成在结构体14内，且与气体导入口16相连通；以及测定室20，其形成在结构体14内，且与氧浓度调节室18相连通。

氧浓度调节室18具有：主调节室18a，其与气体导入口16相连通；以及副调节室18b，其与主调节室18a相连通。测定室20与副调节室18b相连通。

此外，该第一气体传感器10a具有初步调节室21，其设置在结构体14中的、气体导入口16与主调节室18a之间，且该初步调节室21与气体导入口16相连通。

具体而言，第一传感器元件12a的结构体14构成为：第一基板层22a、第二基板层22b、第三基板层22c、第一固体电解质层24、隔离层26、以及第二固体电解质层28这六个层在附图中自下侧开始按照这个顺序层叠。各层分别由氧化锆(zro2)等氧离子传导性固体电解质层构成。

在传感器元件12的前端部侧、且是在第二固体电解质层28的下表面与第一固体电解质层24的上表面之间，具备：气体导入口16、第一扩散速度控制部30、初步调节室21、第二扩散速度控制部32、氧浓度调节室18、第三扩散速度控制部34、以及测定室20。另外，在构成氧浓度调节室18的主调节室18a与副调节室18b之间，具备：第四扩散速度控制部36。

这些气体导入口16、第一扩散速度控制部30、初步调节室21、第二扩散速度控制部32、主调节室18a、第四扩散速度控制部36、副调节室18b、第三扩散速度控制部34、以及测定室20以按照这个顺序连通的形态邻接地形成。也将从气体导入口16至测定室20为止的部位称为气体流通部。

气体导入口16、初步调节室21、主调节室18a、副调节室18b、以及测定室20是以将隔离层26挖穿而成的形态设置出来的内部空间。初步调节室21、主调节室18a、副调节室18b、以及测定室20各自的上部是被第二固体电解质层28的下表面所隔开，各自的下部是被第一固体电解质层24的上表面所隔开，各自的侧部是被隔离层26的侧面所隔开。

第一扩散速度控制部30、第三扩散速度控制部34以及第四扩散速度控制部36均设置成2条横长的(开口在与附图垂直的方向上具有长度方向的)狭缝。第二扩散速度控制部32设置成1条横长的(开口在与附图垂直的方向上具有长度方向的)狭缝。

另外，在第三基板层22c的上表面与隔离层26的下表面之间、且是在比气体流通部更远离前端侧的位置，设置有：基准气体导入空间38。基准气体导入空间38是如下所述的内部空间，该内部空间的上部是被隔离层26的下表面所隔开，该内部空间的下部是被第三基板层22c的上表面所隔开，该内部空间的侧部是被第一固体电解质层24的侧面所隔开。例如，氧或大气作为基准气体被导入于基准气体导入空间38。

气体导入口16是：相对于外部空间而言呈开口的部位，被测定气体经过该气体导入口16而从外部空间进入到传感器元件12内。

第一扩散速度控制部30是：对从气体导入口16向初步调节室21导入的被测定气体赋予规定的扩散阻力的部位。下文中，对初步调节室21进行说明。

第二扩散速度控制部32是：对从初步调节室21向主调节室18a导入的被测定气体赋予规定的扩散阻力的部位。

主调节室18a设置成：用于对从气体导入口16导入的被测定气体中的氧分压进行调整的空间。通过主泵单元40工作，来调整该氧分压。

主泵单元40是：构成为包括主内侧泵电极42、外侧泵电极44、以及被这些电极夹持的氧离子传导性的固体电解质的电化学泵单元(主电化学泵单元)。主内侧泵电极42设置于：将主调节室18a隔开的第一固体电解质层24的上表面、第二固体电解质层28的下表面、以及、隔离层26的侧面各自的大致整面。外侧泵电极44是以暴露于外部空间中的形态而被设置在第二固体电解质层28的上表面的与主内侧泵电极42相对应的区域。主内侧泵电极42和外侧泵电极44是由减弱了针对被测定气体中的nox成分的还原能力的材料构成。例如，形成为：俯视矩形的多孔质金属陶瓷电极(例如，包含0.1wt％～30.0wt％的au的pt等贵金属与zro2的金属陶瓷电极)。

主泵单元40构成为：利用配备于传感器元件12的外部的第一可变电源46来外加第一泵电压vp1，使第一泵电流ip1在外侧泵电极44与主内侧泵电极42之间流通，由此，能够将主调节室18a内的氧汲出到外部空间，或者，能够将外部空间的氧汲入主调节室18a内。

另外，第一传感器元件12a具有：电化学传感器单元亦即第一氧分压检测传感器单元50。该第一氧分压检测传感器单元50是由主内侧泵电极42、被第三基板层22c的上表面和第一固体电解质层24夹持的基准电极48、以及被这些电极夹持的氧离子传导性固体电解质构成。基准电极48是：由与外侧泵电极44等同样的多孔质金属陶瓷构成的俯视大致矩形的电极。另外，在基准电极48的周围，设置有：由多孔质氧化铝构成、且与基准气体导入空间38相连接的基准气体导入层52。即，基准气体导入空间38的基准气体经由基准气体导入层52而被导入于基准电极48的表面。第一氧分压检测传感器单元50因为主调节室18a内的气氛与基准气体导入空间38的基准气体之间的氧浓度差，而在主内侧泵电极42与基准电极48之间产生第一电动势v1。

第一氧分压检测传感器单元50中产生的第一电动势v1根据主调节室18a中所存在的气氛的氧分压而发生变化。第一传感器元件12a通过上述第一电动势v1而对主泵单元40的第一可变电源46进行反馈控制。由此，能够根据主调节室18a的气氛的氧分压，而对第一可变电源46外加于主泵单元40的第一泵电压vp1进行控制。

第四扩散速度控制部36是下述的部位，即：对被测定气体赋予规定的扩散阻力，并将该被测定气体导入到副调节室18b的部位，此处的被测定气体是利用主泵单元40在主调节室18a进行的动作而被控制了氧浓度(氧分压)之后的气体。

副调节室18b设置成用于进行下述处理的空间，即：预先在主调节室18a，对氧浓度(氧分压)进行调整，之后又经过第四扩散速度控制部36而被导入被测定气体，再利用辅助泵单元54，对该被导入的被测定气体进行氧分压的调整。由此，能够将副调节室18b内的氧浓度高精度地保持恒定，因此，在该第一气体传感器10a，能够高精度地测定nox浓度。

辅助泵单元54是电化学泵单元，其由辅助泵电极56、外侧泵电极44、以及第二固体电解质层28构成，其中，辅助泵电极56设置于：面向副调节室18b的第二固体电解质层28下表面的大致整体。

此外，关于辅助泵电极56，与主内侧泵电极42同样地，也是使用减弱了针对被测定气体中的nox成分的还原能力的材料来形成的。

辅助泵单元54构成为：向辅助泵电极56与外侧泵电极44之间外加所期望的第二电压vp2，由此，能够将副调节室18b内的气氛中的氧汲出到外部空间，或者，从外部空间汲入到副调节室18b内。

另外，为了控制副调节室18b内的气氛中的氧分压，由辅助泵电极56、基准电极48、第二固体电解质层28、隔离层26、以及第一固体电解质层24来构成电化学传感器单元亦即辅助泵控制用的第二氧分压检测传感器单元58。

此外，辅助泵单元54利用第二可变电源60，进行泵送，且该第二可变电源60是基于该第二氧分压检测传感器单元58所检测的第二电动势v2而被控制电压的。由此，副调节室18b内的气氛中的氧分压被控制至：实质上对nox的测定没有影响的较低的分压。

另外，与此同时，辅助泵单元54的第二泵电流ip2被使用于：控制第二氧分压检测传感器单元58的电动势v1。具体而言，第二泵电流ip2是以下述方式被控制的，即：作为控制信号而被输入于第二氧分压检测传感器单元58，控制其第二电动势v2，由此，经过第四扩散速度控制部36导入到副调节室18b内的被测定气体中的氧分压的梯度始终成恒定的方式。在将第一气体传感器10a用作nox传感器时，通过主泵单元40和辅助泵单元54的工作，副调节室18b内的氧浓度被精度良好地保持在各条件的规定的值。

第三扩散速度控制部34是下述的部位，即：对被测定气体赋予规定的扩散阻力，并将该被测定气体导入到测定室20的部位，此处的被测定气体是利用辅助泵单元54在副调节室18b进行的动作而被控制了氧浓度(氧分压)之后的气体。

主要利用设置在测定室20内的测定用泵单元61的动作，来进行nox浓度的测定。测定用泵单元61是：由测定电极62、外侧泵电极44、第二固体电解质层28、隔离层26、以及第一固体电解质层24构成的电化学泵单元。测定电极62是：被直接设置于测定室20内的例如第一固体电解质层24的上表面、且由针对被测定气体中的nox成分的还原能力高于主内侧泵电极42的材料构成的多孔质金属陶瓷电极。测定电极62还作为对测定电极62上的气氛中所存在的nox进行还原的nox还原催化剂而发挥作用。

测定用泵单元61构成为：能够将因测定电极62的周围(测定室20内)的气氛中的氮氧化物分解而产生的氧汲出，从而将其生成量作为测定泵电流ip3、亦即传感器输出而检测出。

另外，为了检测出测定电极62的周围(测定室20内)的氧分压，由第一固体电解质层24、测定电极62、以及基准电极48来构成电化学传感器单元亦即测定用泵控制用的第三氧分压检测传感器单元66。基于第三氧分压检测传感器单元66检测出的第三电动势v3，来控制第三可变电源68。

导入到副调节室18b内的被测定气体是在氧分压被控制的状况下经过第三扩散速度控制部34而到达测定室20内的测定电极62。测定电极62的周围的被测定气体中的氮氧化物被还原，而生成氧。并且，该生成的氧通过测定用泵单元61而被泵送。此时，对第三可变电源68的第三电压vp3进行控制，以使得第三氧分压检测传感器单元66所检测到的第三电动势v3为恒定。在测定电极62的周围所生成的氧的量与被测定气体中的氮氧化物的浓度是成正比例的。因此，使用测定用泵单元61的测定泵电流ip3，能够计算出被测定气体中的氮氧化物浓度。即，测定用泵单元61构成对测定室20内的特定成分(no)的浓度进行测定的特定成分测定机构。

另外，该第一气体传感器10a具有电化学传感器单元70。该传感器单元70具有：第二固体电解质层28、隔离层26、第一固体电解质层24、第三基板层22c、外侧泵电极44、以及基准电极48。能够利用由该传感器单元70得到的电动势vref，来检测出传感器外部的被测定气体中的氧分压。

此外，在第一传感器元件12a，以被第二基板层22b和第三基板层22c上下夹持的形态形成有加热器72。加热器72通过设置于第一基板层22a的下表面的未图示的加热器电极而从外部被供电，由此进行发热。通过加热器72发热，使得构成第一传感器元件12a的固体电解质的氧离子传导性提高。加热器72埋设于初步调节室21和氧浓度调节室18的整个区域，能够将传感器元件12的规定位置加热到规定的温度并保温。此外，出于得到第二基板层22b与第三基板层22c之间的电绝缘性的目的，在加热器72的上下表面形成有：由氧化铝等构成的加热器绝缘层74(以下，也将加热器72、加热器电极、加热器绝缘层74汇总而称为加热器部)。

并且，初步调节室21通过后述的驱动控制机构108(参照图2)而驱动，在驱动中，作为用于调整从气体导入口16被导入的被测定气体中的氧分压的空间而发挥作用。通过初步泵单元80进行工作，来调整氧分压。

初步泵单元80是由初步泵电极82、外侧泵电极44、以及第二固体电解质层28构成的初步电化学泵单元，该初步泵电极82设置于面向初步调节室21的第二固体电解质层28的下表面的大致整体。

此外，关于初步泵电极82，也与主内侧泵电极42同样地，使用减弱了针对被测定气体中的nox成分的还原能力的材料来形成。

初步泵单元80向初步泵电极82与外侧泵电极44之间外加所期望的初步电压vp0，由此，能够将初步调节室21内的气氛中的氧向外部空间汲出，或者从外部空间向初步调节室21内汲入。

另外，该第一气体传感器10a为了控制初步调节室21内的气氛中的氧分压，具有：初步泵控制用的初步氧分压检测传感器单元84。该传感器单元84具有：初步泵电极82、基准电极48、第二固体电解质层28、隔离层26、以及第一固体电解质层24。

此外，初步泵单元80利用初步可变电源86，进行泵送，且该初步可变电源86是基于该初步氧分压检测传感器单元84所检测的初步电动势v0而被控制电压的。由此，初步调节室21内的气氛中的氧分压被控制至：实质上对nox的测定没有影响的较低的分压。

另外，与此同时，其初步泵电流ip0被使用于控制初步氧分压检测传感器单元84的电动势。具体而言，初步泵电流ip0是以下述方式被控制的，即：作为控制信号而被输入于初步氧分压检测传感器单元84，控制其初步电动势v0，由此，从第一扩散速度控制部30导入到初步调节室21内的被测定气体中的氧分压的梯度始终成恒定的方式。

此外，初步调节室21还作为缓冲空间而发挥作用。即，能够消除：因外部空间中的被测定气体的压力变化(被测定气体为汽车的尾气的情况下，是排气压的脉动)而导致的被测定气体的浓度变化。

此外，如图2示意性所示，第一气体传感器10a具有：氧浓度控制机构100，其对氧浓度调节室18内的氧浓度进行控制；温度控制机构102，其对第一传感器元件12a的温度进行控制；特定成分测定机构104，其对测定室20内的特定成分(no)的浓度进行测定；初步氧浓度控制机构106；驱动控制机构108；以及目标成分获取机构110。

此外，氧浓度控制机构100、温度控制机构102、特定成分测定机构104、初步氧浓度控制机构106、驱动控制机构108以及目标成分获取机构110是由具有例如1个或多个cpu(中央处理单元)和存储装置等的1个以上的电子电路构成。电子电路是通过cpu执行例如存储于存储装置的程序，来实现规定的功能的软件功能部。当然，也可以为：将多个电子电路根据功能而连接之后得到的fpga(field-programmablegatearray)等集成电路。

以往，针对于no、nh3的目标成分，在氧浓度调节室18内全部转化为no后，向测定室20导入，测定这2种成分的总量。亦即，无法测定2个目标成分各自的浓度，亦即无法测定no以及nh3的各浓度。

针对于此，第一气体传感器10a除了具备上述的氧浓度调节室18、氧浓度控制机构100、温度控制机构102以及特定成分测定机构104以外，还具备初步调节室21、初步氧浓度控制机构106、驱动控制机构108以及目标成分获取机构110，由此，能够获取no以及nh3的各浓度。

氧浓度控制机构100基于预先设定的氧浓度的条件、和在第一氧分压检测传感器单元50(参照图1)所产生的第一电动势v1，来对第一可变电源46进行反馈控制，由此，将氧浓度调节室18内的氧浓度调整为符合上述条件的浓度。

温度控制机构102基于预先设定的传感器温度的条件、和来自对传感器元件12的温度进行测量的温度传感器(未图示)的测量值，来对加热器72进行反馈控制，由此，将传感器元件12的温度调整为符合上述条件的温度。

第一气体传感器10a按如下方式进行控制，即：通过这些氧浓度控制机构100或温度控制机构102、或者氧浓度控制机构100以及温度控制机构102，而将氧浓度调节室18内的nh3全部转化为no但不会使no分解。

初步氧浓度控制机构106基于预先设定的氧浓度的条件、和在初步氧分压检测传感器单元84(参照图1)所产生的初步电动势v0，来对初步可变电源86进行反馈控制，由此，将初步调节室21内的氧浓度调整为符合条件的浓度。

通过该初步氧浓度控制机构106，使得初步调节室21内的nh3全部转化为no但不会使no分解。

驱动控制机构108对初步氧浓度控制机构106的驱动以及停止进行控制。由此，控制初步泵单元80打开/关闭。在初步氧浓度控制机构106的驱动中，初步泵单元80打开，因此，如上所述，初步调节室21内的nh3全部转化为no，经由第二扩散速度控制部32而向氧浓度调节室18流入。在初步氧浓度控制机构106的停止中，初步泵单元80关闭，因此，初步调节室21内的nh3没有转化为no，而是经由第二扩散速度控制部32朝向氧浓度调节室18流入。

目标成分获取机构110基于来自初步氧浓度控制机构106驱动时的特定成分测定机构104的传感器输出、与来自初步氧浓度控制机构106停止时的特定成分测定机构104的传感器输出之间的差值，来获取no以及nh3的各浓度。

此处，再参照图3及图4，对第一气体传感器10a的处理动作进行说明。

首先，在初步氧浓度控制机构106通过驱动控制机构108而停止的期间，如图3所示，经过气体导入口16而被导入的nh3到达至氧浓度调节室18。控制成：在氧浓度调节室18中，通过氧浓度控制机构100而将nh3全部转化为no，因此，从初步调节室21流入到氧浓度调节室18的nh3在氧浓度调节室18内发生nh3→no的氧化反应，氧浓度调节室18内的所有nh3都转化为no。因此，经过气体导入口16而被导入的nh3以nh3的扩散系数2.2cm²/sec的速度在第一扩散速度控制部30以及第二扩散速度控制部32通过，在氧浓度调节室18内转化为no后，以no的扩散系数1.8cm²/sec的速度在第三扩散速度控制部34内通过，向所邻接的测定室20内移动。

另一方面，在初步氧浓度控制机构106通过驱动控制机构108而被驱动的期间，如图4所示，在初步调节室21内，发生nh3→no的氧化反应，经过气体导入口16而被导入的所有nh3都转化为no。因此，nh3以nh3的扩散系数2.2cm²/sec在第一扩散速度控制部30内通过，不过，在比初步调节室21还靠里侧的第二扩散速度控制部32以后，又以no的扩散系数1.8cm²/sec的速度向测定室20移动。

即，通过初步氧浓度控制机构106从停止状态向驱动状态切换，使得发生nh3的氧化反应的场所从氧浓度调节室18向初步调节室21移动。

发生nh3的氧化反应的场所从氧浓度调节室18向初步调节室21移动就等于：被测定气体中的nh3在第二扩散速度控制部32内通过时的状态是由nh3变为no。并且，no、nh3具有各自不同的扩散系数，因此，是no在第二扩散速度控制部32内通过、还是nh3在第二扩散速度控制部32内通过这两者的不同相当于向测定室20流入的no量的不同，所以使向测定用泵单元61流入的测定泵电流ip3发生变化。

这种情况下，通过被测定气体中的nh3的浓度而能够唯一地确定：初步泵单元80打开时的测定泵电流ip3on与初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off的变化量δip3。因此，能够根据初步泵单元80打开时或关闭时的测定泵电流ip3on或ip3off、和上述的测定泵电流ip3的变化量δip3，来计算出no和nh3的各浓度。

因此，在目标成分获取机构110，基于初步泵单元80打开时的测定泵电流ip3on、该测定泵电流ip3on与初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off之间的变化量δip3、以及第一映射112a(参照图2)，来获取no以及nh3的各浓度。

如果将第一映射112a进行图表化示出，则如图5所示为如下图表，即：在横轴设定被测定气体中的nh3浓度(ppm)，在纵轴设定初步泵单元80打开时的测定泵电流ip3on与初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off之间的差值、亦即变化量δip3。图5中，代表性地示出了：描画出初步泵单元80关闭时的测定泵电流值的no浓度换算值为例如100ppm体系、50ppm体系、25ppm体系、0ppm体系的显示点而得到的图表。为了容易理解，若以表格的形式进行示出，则为图6所示的内容。通过实验或者模拟来求出这些浓度。

由图6可知：通过使用第一映射112a，基于初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off(即，与以往的串联二室型nox传感器同样的测定泵电流值)，推断出100ppm体系、50ppm体系、25ppm体系、0ppm体系中的任意一体系，基于变化量δip3，来确定no和nh3的各浓度。

即，根据初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off和变化量δip3，来特定第一映射112a上的显示点，由此能够确定no浓度和nh3浓度。例如，在与以往的串联二室型nox传感器同样的测定泵电流ip3off为2.137μa的情况下，根据上述串联二室型nox传感器，仅能够获知no和nh3的合计浓度为大约100ppm。不过，若根据第一气体传感器10a，通过组合变化量δip3，便能够如下所述地分别特定no浓度和nh3浓度，即：在显示点p1，no浓度为100ppm，nh3浓度为0ppm；在显示点p2，no浓度为80ppm，nh3浓度为17.6ppm；在显示点p3，no浓度为60ppm，nh3浓度为35.2ppm。在第一映射112a上不存在与之一样的显示点的情况下，特定最近的显示点，例如，利用已知的近似计算，来求出no浓度和nh3浓度即可。

另外，可以利用以下的方法求出no浓度和nh3浓度。即，如上述的图5所示，预先通过实验或者模拟，来求出变化量δip3与nh3浓度之间的关系，根据初步泵单元80打开时与关闭时的变化量δip3，来求出nh3浓度。而且，可以将由初步泵单元80关闭时的传感器输出而得到的no浓度、亦即no和nh3的浓度全部换算为no，得到总no浓度，用该总no浓度减去上述求出的nh3浓度，来求出no浓度。

此处，参照图7的流程图，对利用第一气体传感器10a测定no以及nh3的测定处理进行说明。

首先，图7的步骤s1中，第一气体传感器10a经过气体导入口16而向初步调节室21内导入no以及nh3混合存在的被测定气体。

步骤s2中，驱动控制机构108对初步氧浓度控制机构106进行驱动。由此，初步泵单元80打开。

步骤s3中，特定成分测定机构104对初步泵单元80打开时的no浓度进行测定。即，得到测定泵电流ip3on。该测定泵电流ip3on被输入于目标成分获取机构110。

步骤s4中，驱动控制机构108将初步氧浓度控制机构106的驱动停止。由此，初步泵单元80关闭。

步骤s5中，特定成分测定机构104对初步泵单元80关闭时的no浓度进行测定。即，得到测定泵电流ip3off。该测定泵电流ip3off被输入于目标成分获取机构110。

步骤s6中，目标成分获取机构110基于初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off、该测定泵电流ip3off与初步泵单元80打开时的测定泵电流ip3on之间的变化量δip3、以及第一映射112a，来获取no浓度以及nh3浓度。

即，目标成分获取机构110根据测定泵电流ip3off和变化量δip3，来特定第一映射112a上的显示点。而且，从第一映射112a中读取出：与特定的显示点相对应的no浓度以及nh3浓度，这次，作为测定的no浓度以及nh3浓度。在第一映射112a上不存在与之一样的显示点的情况下，如上所述，特定最近的显示点，例如，利用已知的近似计算，来求出no浓度和nh3浓度。

或者，基于图5所示的变化量δip3与nh3浓度之间的关系，根据初步泵单元80打开时与关闭时的变化量δip3，来求出nh3浓度。而且，可以将由初步泵单元80关闭时的传感器输出而得到的no浓度、亦即no和nh3的浓度全部换算为no，得到总no浓度，用该总no浓度减去上述求出的nh3浓度，来求出no浓度。

步骤s7中，第一气体传感器10a判别是否具有no以及nh3的测定处理的结束需求(切断电源、维护等)。如果没有结束需求，则反复进行步骤s1以后的处理。并且，步骤s7中，在具有结束需求的阶段，结束第一气体传感器10a中的no以及nh3的测定处理。

这样，第一气体传感器10a使用下述的第一映射112a，该第一映射112a是按如下所述而得到的，即：针对利用预先实验测定而得到的、来自初步氧浓度控制机构106停止时的特定成分测定机构104的传感器输出的值(ip3off)、和来自初步氧浓度控制机构106驱动时与停止时的特定成分测定机构104的传感器输出之间的差值(δip3)而被特定的显示点的每一个，来分别登记no浓度以及nh3浓度的关系。或者，如图5所示，使用预先实验而求出的变化量δip3与nh3浓度之间的关系。当然，可以在第一映射112a中兼用。

而且，将来自实际使用中的初步氧浓度控制机构106停止时的特定成分测定机构104的传感器输出的值(ip3off)、和来自初步氧浓度控制机构106驱动时与停止时的特定成分测定机构104的传感器输出之间的差值(δip3)、与第一映射112a进行比较，来求出no以及nh3的各浓度。

由此，即便在像废气那样的未燃成分、氧的存在下所共存的多个目标成分(例如no、nh3)的气氛下，也能够长期精度良好地测定多个目标成分的各浓度。

并且，只要变更第一气体传感器10a的控制系统的软件，第一气体传感器10a就能够容易地实现以往无法实现的测定no和nh3的各浓度的处理，而无需另行附加作为硬件的各种测定装置等。其结果，能够提高针对nox净化系统的控制以及故障检测的精度。特别是，能够将scr系统下游的废气中的no以及nh3区别开，有助于scr系统的尿素注入量的精密控制、以及劣化检测。

接下来，参照图8～图13，对第二实施方式所涉及的气体传感器(以下、称为第二气体传感器10b)进行说明。

如图8所示，该第二气体传感器10b具备第二传感器元件12b，该第二传感器元件12b具有与上述的第一气体传感器10a的第一传感器元件12a同样的构成，但不同点在于，第二目标成分为no2。

因此，第二气体传感器10b按如下方式进行控制，即：通过这些氧浓度控制机构100或温度控制机构102、或者氧浓度控制机构100以及温度控制机构102，而将氧浓度调节室18内的no2全部转化为no但不会使no分解。

初步氧浓度控制机构106基于预先设定的氧浓度的条件、和在初步氧分压检测传感器单元84(参照图1)所产生的初步电动势v0，对初步可变电源86进行反馈控制，由此，将初步调节室21内的氧浓度调整为符合条件的浓度。

通过该初步氧浓度控制机构106，使得初步调节室21内的no2全部转化为no但不会使no分解。

驱动控制机构108对初步氧浓度控制机构106的驱动以及停止进行控制。由此，控制初步泵单元80的打开/关闭。在初步氧浓度控制机构106的驱动中，初步泵单元80打开，因此，如上所述，初步调节室21内的no2全部转化为no，经由第二扩散速度控制部32而向氧浓度调节室18流入。在初步氧浓度控制机构106的停止中，初步泵单元80关闭，因此，初步调节室21内的no2没有转化为no，而是经由第二扩散速度控制部32朝向氧浓度调节室18流入。

目标成分获取机构110基于来自初步氧浓度控制机构106驱动时的特定成分测定机构104的传感器输出、与来自初步氧浓度控制机构106停止时的特定成分测定机构104的传感器输出之间的差值，来获取no以及no2的各浓度。

此处，再参照图9及图10，对第二气体传感器10b的处理动作进行说明。

首先，在初步氧浓度控制机构106通过驱动控制机构108而停止的期间，如图9所示，经过气体导入口16而被导入的no2到达至氧浓度调节室18。控制成：在氧浓度调节室18中，通过氧浓度控制机构100而将no2全部转化为no，因此，从初步调节室21流入到氧浓度调节室18的no2在氧浓度调节室18内发生no2→no的分解反应，氧浓度调节室18内的所有no2都转化为no。

另一方面，在初步氧浓度控制机构106通过驱动控制机构108而驱动的期间，如图10所示，在初步调节室21内，发生no2→no的分解反应，经过气体导入口16而被导入的所有no2都转化为no。

即，通过初步氧浓度控制机构106从停止状态向驱动状态切换，使得发生no2的分解反应的场所从氧浓度调节室18向初步调节室21移动。

发生no2的分解反应的场所从氧浓度调节室18向初步调节室21移动就等于：被测定气体中的no2在第二扩散速度控制部32内通过时的状态是由no2变为no。并且，no、no2具有各自不同的扩散系数，因此，是no在第二扩散速度控制部32内通过、还是no2在第二扩散速度控制部32内通过这两者的不同相当于向测定室20流入的no量的不同，所以使向测定用泵单元61流入的测定泵电流ip3发生变化。

这种情况下，通过被测定气体中的no2的浓度而能够唯一地确定：初步泵单元80打开时的测定泵电流ip3on与初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off的变化量δip3。因此，能够根据初步泵单元80打开时或关闭时的测定泵电流ip3on或ip3off、和上述的测定泵电流ip3的变化量δip3，来计算出no和no2的各浓度。

因此，在目标成分获取机构110，基于初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off、该测定泵电流ip3off与初步泵单元80打开时的测定泵电流ip3on之间的变化量δip3、以及第二映射112b(参照图8)，来获取no以及no2的各浓度。

如果将第二映射112b进行图表化示出，则如图11所示为如下图表，即：在横轴设定被测定气体中的no2浓度(ppm)，在纵轴设定初步泵单元80打开时的测定泵电流ip3on与初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off之间的差值、亦即变化量δip3。图11中，代表性地示出了：描画出初步泵单元80关闭时的测定泵电流值的no浓度换算值为例如500ppm体系、250ppm体系、100ppm体系的显示点而得到的图表。为了容易理解，若以表格的形式进行示出，则为图12所示的内容。通过实验或者模拟来求出这些浓度。

由图12可知：通过使用第二映射112b，基于初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off(即，与以往的串联二室型nox传感器同样的测定泵电流值)，推断出500ppm体系、250ppm体系、100ppm体系中的任意一体系，基于变化量δip3，来确定no和no2的各浓度。

即，根据初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off和变化量δip3，来特定第二映射112b上的显示点，由此能够确定no浓度和no2浓度。例如，在与以往的串联二室型nox传感器同样的测定泵电流ip3off为10.67μa的情况下，根据上述串联二室型nox传感器，仅能够获知no和no2的合计浓度为大约500ppm，但是，若根据第二气体传感器10b，通过组合变化量δip3，便能够如下所述地分别特定no和no2浓度，即：在显示点p101，no浓度为500ppm，no2浓度为0ppm；在显示点p102，no浓度为400ppm，no2浓度为116ppm；在显示点p103，no浓度为300ppm，no2浓度为233ppm。在第二映射112b上不存在与之一样的显示点的情况下，特定最近的显示点，例如，利用已知的近似计算，来求出no浓度和no2浓度即可。

另外，可以利用以下的方法求出no浓度和no2浓度。即，如上述的图11所示，预先通过实验或者模拟，来求出变化量δip3与no2浓度之间的关系，根据初步泵单元80打开时与关闭时的变化量δip3，来求出no2浓度。而且，可以将由初步泵单元80关闭时的传感器输出而得到的no浓度、亦即no和no2的浓度全部换算为no，得到总no浓度，用该总no浓度减去上述求出的no2浓度，来求出no浓度。

此处，参照图13的流程图，对利用第二气体传感器10b来测定no以及no2的测定处理进行说明。

首先，图13的步骤s101中，第二气体传感器10b经过气体导入口16而向初步调节室21内导入no以及no2混合存在的被测定气体。

步骤s102中，驱动控制机构108对初步氧浓度控制机构106进行驱动。由此，初步泵单元80打开。

步骤s103中，特定成分测定机构104对初步泵单元80打开时的no浓度进行测定。即，得到测定泵电流ip3on。该测定泵电流ip3on被输入于目标成分获取机构110。

步骤s104中，驱动控制机构108将初步氧浓度控制机构106的驱动停止。由此，初步泵单元80关闭。

步骤s105中，特定成分测定机构104对初步泵单元80关闭时的no浓度进行测定。即，得到测定泵电流ip3off。该测定泵电流ip3off被输入于目标成分获取机构110。

步骤s106中，目标成分获取机构110基于初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off、该测定泵电流ip3off与初步泵单元80打开时的测定泵电流ip3on之间的变化量δip3、以及第二映射112b，来获取no浓度以及no2浓度。

即，目标成分获取机构110根据测定泵电流ip3off和变化量δip3，来特定第二映射112b上的显示点。而且，从第二映射112b中读取出：与所特定的显示点相对应的no浓度以及no2浓度，这次，作为测定的no浓度以及no2浓度。在第二映射112b上不存在与之一样的显示点的情况下，如上所述，特定最近的显示点，例如，利用已知的近似计算，来求出no浓度和no2浓度。

或者，基于图11所示的变化量δip3与no2浓度之间的关系，根据初步泵单元80打开时与关闭时的变化量δip3，来求出no2浓度。而且，可以将由初步泵单元80关闭时的传感器输出而得到的no浓度、亦即no和no2的浓度全部换算为no，得到总no浓度，用该总no浓度减去上述求出的no2浓度，来求出no浓度。

步骤s107中，第二气体传感器10b判别是否具有no以及no2的测定处理的结束需求(切断电源、维护等)。如果没有结束需求，则反复进行步骤s101以后的处理。并且，步骤s107中，在具有结束需求的阶段，结束第二气体传感器10b中的no以及no2的测定处理。

这样，第二气体传感器10b使用下述的第二映射112b，该第二映射112b是按如下所述而得到的，即：针对利用预先实验测定而得到的、来自初步氧浓度控制机构106停止时的特定成分测定机构104的传感器输出的值(ip3off)、和来自初步氧浓度控制机构106驱动时与停止时的特定成分测定机构104的传感器输出之间的差值(δip3)而被特定的显示点的每一个，来分别登记no浓度以及no2浓度的关系。或者，如图11所示，使用预先实验而求出的变化量δip3与no2浓度之间的关系。当然，也可以在第二映射112b中兼用。

而且，将来自实际使用中的初步氧浓度控制机构106停止时的特定成分测定机构104的传感器输出的值(ip3off)、和来自初步氧浓度控制机构106驱动时与停止时的特定成分测定机构104的传感器输出之间的差值(δip3)、与第二映射112b进行比较，来求出no以及no2的各浓度。

由此，即便在像废气那样的未燃成分、氧的存在下所共存的多个目标成分(例如no、no2)的气氛下，也能够长期精度良好地测定多个目标成分的各浓度。

并且，只要变更第二气体传感器10b的控制系统的软件，第二气体传感器10b就能够容易地实现以往无法实现的测定no和no2的各浓度的处理，而无需另行附加作为硬件的各种测定装置等。其结果，能够提高针对nox净化系统的控制以及故障检测的精度。特别是，能够将doc(dieseloxdationcatalyst)催化器下游的废气中的no和no2区别开，有助于doc催化器的劣化检测。

本发明的主旨为下述(a)～(c)，nh3或no2变为no的反应可以从得到传感器输出的变化的范围中任意地选择。

(a)有意地使nh3或no2变为no的反应是发生在具有规定的扩散阻力的扩散速度控制部的前后。

(b)通过(a)，根据因为no和nh3或no和no2的扩散系数的不同而发生的传感器输出的变化，来求出nh3或者no2的浓度。

(c)此外，对由传感器输出自身而得到的no和nh3的合计浓度、或者no和no2的合计浓度、和由所述变化而得到的nh3或者no2的浓度进行比较，得到no浓度。

接下来，参照图14～图19，对具有第一气体传感器10a以及第二气体传感器10b的废气净化系统200进行说明。

如图14所示，该废气净化系统200是对柴油发动机等燃烧装置202的废气进行净化的系统。废气净化系统200具有：doc催化器204，其对来自燃烧装置202的碳氢化合物或碳氧化合物进行还原；scr催化器206，其设置于doc催化器204的下游侧；以及尿素水注入喷射器210，其将贮存于尿素罐208的尿素水从上流侧注入于scr催化器206。注入还包括利用喷雾的注入。燃烧装置202基于由例如ecu212(电子控制装置)进行的规定的燃烧控制，对负荷(曲轴等)赋予能量。

并且，第一气体传感器10a的第一传感器元件12a设置于scr催化器206的下游侧，第二气体传感器10b的第二传感器元件12b设置在doc催化器204与scr催化器206之间，更详细而言设置在doc催化器204与尿素水注入喷射器210之间。

对第一气体传感器10a进行驱动控制的第一控制电路214a连接于第一传感器元件12a与ecu212之间，对第二气体传感器10b进行驱动控制的第二控制电路214b连接于第二传感器元件12b与ecu212之间。

第一控制电路214a具有：特殊化成为第一气体传感器10a的、上述的氧浓度控制机构100、温度控制机构102、特定成分测定机构104、初步氧浓度控制机构106、驱动控制机构108、以及目标成分获取机构110等。

同样地，第二控制电路214b也具有：特殊化成为第二气体传感器10b的、上述的氧浓度控制机构100、温度控制机构102、特定成分测定机构104、初步氧浓度控制机构106、驱动控制机构108、以及目标成分获取机构110等。

另外，在ecu212内具有：开度控制机构216，其基于来自第一控制电路214a的no浓度以及nh3浓度而对尿素水注入喷射器210的开度进行控制；scr劣化检测机构218，其基于no浓度以及nh3浓度而对scr催化器206的劣化状态进行检测；以及doc劣化检测机构220，其基于来自第二控制电路214b的no浓度以及no2浓度而对doc催化器204的劣化状态进行检测。

此外，ecu212也由具有例如1个或多个cpu(中央处理单元)和存储装置等的1个以上的电子电路构成。上述开度控制机构216、scr劣化检测机构218、doc劣化检测机构220也是：通过cpu执行例如存储于存储装置的程序来实现规定的功能的软件功能部。当然，也可以由将多个电子电路根据功能连接而得到的fpga等集成电路构成。

首先，为了比较，参照图15，对已增加了尿素水的注入量的情况下的以往的气体传感器所测定的no浓度的变化、nh3的排出量的变化、scr效率的变化进行说明。

图15中，在左侧的纵轴示出scr效率(scr催化器206的nox净化效率(％))，在右侧的纵轴示出nh3的排出量(ppm)以及以往的气体传感器所测定的no浓度(ppm)，在横轴示出尿素水注入量。图15中，特性曲线la表示no浓度，特性曲线lb表示scr效率，特性曲线lc表示nh3排出量。

由图15可知：如果使尿素水注入量增加，则scr效率升高，但是，排出的nh3的量也增加。因此，作为气体传感器的目标检测范围za，优选为，scr效率的下限为90％，且nh3排出量的上限设定为10ppm的范围。

不过，因nh3排出量增加所带来的干涉的影响，在scr效率为90％以上的区域，气体传感器的灵敏度(气体传感器的测定值相对于尿素水注入量的增加幅度的变化幅度δno)变小，并且，还包含误差成分er，因此，存在无法精密地控制尿素水注入量的问题。

另一方面，将已增加了尿素水的注入量的情况下的第一气体传感器10a的传感器输出的变化、nh3排出量的变化、以及scr效率的变化示于图16。图16中，在左侧的纵轴示出scr效率(％)，在右侧的纵轴示出nh3排出量(ppm)以及第一气体传感器10a的传感器输出ip3(μa)，在横轴示出尿素水注入量。图16中，特性曲线ld表示传感器输出，特性曲线lb表示scr效率，特性曲线lc表示nh3排出量。

根据第一气体传感器10a，来自特定成分测定机构104的传感器输出ip3是根据初步氧浓度控制机构106的驱动以及停止、亦即初步泵单元80打开以及关闭而发生变化。该传感器输出ip3的变化(δip3)随着nh3的浓度升高而增大。因此，如上所述，能够基于初步泵单元80打开时的测定泵电流ip3on、该测定泵电流ip3on与初步泵单元80关闭时的测定泵电流ip3off之间的变化量δip3、以及第一映射112a，来获取no以及nh3的各浓度。

以往，在氧浓度调节室18中，仅使nh3发生氧化反应而转化为no但不会使no分解，并利用此时的传感器输出，来测定no和nh3的浓度。与此相对，根据第一气体传感器10a，除了在初步调节室21中不使nh3发生氧化反应且不会使no分解而直接导入到氧浓度调节室18时的传感器输出ip3off以外，还基于变化量δip3，利用第一映射112a来获取no浓度和nh3浓度。变化量δip3表示：上述传感器输出ip3off、与在初步调节室21中使nh3发生氧化反应但不会使no分解时的传感器输出ip3on之间的变化量。

因此，与第一气体传感器10a的传感器输出相对应的浓度可以分为：nh3浓度(与变化量δip3相对应的浓度)和no浓度(与第一气体传感器10a的传感器输出相对应的浓度---与变化量δip3相对应的浓度)。

因此，作为第一气体传感器10a的目标检测范围za，如上所述，scr效率的下限为90％，nh3排出量的上限设定为10ppm的范围，从而，即便例如传感器输出ip3off的变化幅度变小，也能够准确地获取no浓度和nh3浓度。

其结果，只要按nh3浓度和no浓度分别为规定的各浓度以下的方式，来调整尿素水注入量，就能够准确地控制nox净化系统。

此处，参照图17a及图17b，对尿素水注入量与第一气体传感器10a的传感器输出之间的关系进行说明。

图17a示出了：尿素水注入量的过剩和不足与第一气体传感器10a的传感器输出之间的关系。在尿素水注入量比当量点还少的区域中，通过注入尿素水而生成的nh3全部被nox的分解消耗，因此，几乎没有nh3流出。因此，关于第一气体传感器10a的传感器输出，初步泵单元80打开时的传感器输出和关闭时的传感器输出大致相同，如图17a的实线ld1所示，随着尿素水注入量增加，呈直线状地降低。并且，传感器输出在当量点最低。

另一方面，如果尿素水注入量超过当量点，则过量的尿素以nh3的形式残留，因此，残留的nh3排出量作为初步泵单元80打开时的传感器输出与关闭时的传感器输出的变化量δip3而被检测出。即，如图17a的实线ld2所示，第一气体传感器10a的传感器输出呈现矩形状。并且，随着nh3的流出量增加，变化量δip3增大。

如图17b所示，图17a所示的第一气体传感器10a的传感器输出可以分为：针对no的传感器输出(no输出)、和针对nh3的传感器输出(nh3输出)。这种情况下，no输出在尿素水注入量的不足区域中，朝向当量点而呈直线地减少。并且，no输出在尿素水流入量的当量点为最低值，并在尿素水注入量的过量区域中维持最低值。

nh3输出与no输出相反，在尿素水注入量的不足区域以及当量点，呈现最低值，在尿素水注入量的过量区域中，呈现出与由过量的尿素生成的nh3的浓度相对应的输出。

利用像这样的no输出以及nh3输出相对于尿素水注入量而言的变化，对尿素水注入喷射器210的开度(以下、称为尿素喷射器开度)进行控制，由此，能够以nox净化效率更高的条件对废气净化系统200进行控制。

作为一例，参照图18a～图18c，对使用no输出(no浓度)以及nh3输出(nh3浓度)的变化控制尿素喷射器开度进行说明。图18a是示出了：no输出随着时间经过的变化的图表，图18b是示出了：nh3输出随着时间经过的变化的图表，图18c是示出了：尿素喷射器开度随着时间经过的变化的图表。

首先，自no输出(no浓度)到达了第一阈值th1的时刻t0开始，扩大尿素喷射器开度。第一阈值th1设定为：比在no输出和nh3输出的各当量点处的no输出还高的值。

no输出减少，一直到尿素水注入量达到当量点的时刻t1，在通过当量点后，no输出也维持最低值。

nh3输出(nh3浓度)自通过了当量点的时刻t1开始增加，因此，在nh3输出到达了第二阈值th2的时刻t2，开始减小尿素喷射器开度。第二阈值th2设定为：比在no输出和nh3输出的各当量点处的nh3输出还高的值。例如，设定为：与2～10ppm相对应的nh3输出的值。

如果继续减小尿素喷射器开度，则nh3输出开始减少，在到达了当量点的时刻t3，nh3输出达到最低值，在通过当量点后，也维持最低值。

自通过了当量点的时刻t3开始，no输出开始增加，在之后的时刻t4，达到第一阈值th1，因此，在时刻t4，开始扩大尿素喷射器开度。并且，由于与时刻t0以后的控制动作相同，所以省略其说明。

如上所述，第一气体传感器10a能够将scr催化器206下游的废气中的no以及nh3区别开。这种情况下，测定no/nh3比率对于scr催化器206的劣化检测来说是有效的。因此，如图14所示，在ecu212内的scr劣化检测机构218，基于来自第一控制电路214a的no浓度和nh3浓度，来运算no/nh3，由此，能够实施scr催化器206的劣化检测。scr催化器206的劣化信息是通过例如显示装置222而被显示出来。另外，即便在scr催化器206下游的废气中存在no2，也可以利用通过实验而求出的补正值、或者通过经验而得到的补正值，对实质上没有问题的scr催化系统进行控制。

同样地，第二气体传感器10b能够将doc催化器204下游的废气中的no和no2区别开。这种情况下，在doc催化器204的初期劣化(氧化能力降低)中，与hc等未燃成分的排出量的增加相比，no/no2比率的变化(no2减少)显著。因此，在ecu212内的doc劣化检测机构220，基于来自第二控制电路214b的no浓度和no2浓度，来运算no/no2，由此，能够实施doc催化器204的劣化检测。doc催化器204的劣化信息是通过例如显示装置222而被显示出来。

此处，参照图19的流程图，对本实施方式所涉及的废气净化系统200的处理动作进行说明。

首先，步骤s201中，开度控制机构216判别来自第一控制电路214a的no输出(no浓度)是否达到了第一阈值th1。如果达到第一阈值th1，则进入步骤s202，开度控制机构216将尿素喷射器开度向随着时间经过而打开的方向控制。

上述步骤s201中，在判别为no输出(no浓度)没有达到第一阈值th1的情况下，进入步骤s203，开度控制机构216判断来自第一控制电路214a的nh3输出(nh3浓度)是否达到了第二阈值th2。如果达到第二阈值th2，则进入步骤s204，开度控制机构216将尿素喷射器开度向随着时间经过而关闭的方向控制。

在上述步骤s202或者步骤s204中的处理结束的阶段、或在步骤s203中，判别为nh3输出(nh3浓度)没有达到第二阈值th2的情况下，进入下面的步骤s205，开度控制机构216判别尿素喷射器开度是否达到了规定的开度、例如全开的3/4的开度(3/4开度)。如果开度达到3/4开度，则进入步骤s206，scr劣化检测机构218基于来自第一控制电路214a的no浓度和nh3浓度，来运算no/nh3。

在上述步骤s206中的处理结束的阶段、或在步骤s205中，判别为尿素喷射器开度没有达到3/4开度的情况下，在下面的步骤s207中，scr劣化检测机构218将与运算结果相对应的scr催化器206的劣化信息显示于显示装置222。例如，如果运算结果超过1，则显示内容为scr催化器206发生劣化的消息，如果运算结果为1以下，则显示内容为scr催化器206没有发生劣化的消息。

而且，步骤s208中，doc劣化检测机构220基于来自第二控制电路214b的no浓度和no2浓度，来运算no/no2。而且，步骤s209中，doc劣化检测机构220将与运算结果相对应的doc催化器204的劣化信息显示于显示装置222。例如，如果运算结果超过1，则显示内容为doc催化器204发生劣化的消息，如果运算结果为1以上(大多情况下为1)，则显示内容为doc催化器204没有发生劣化的消息。

而且，步骤s210中，判别是否具有针对废气净化系统200的结束需求(切断电源、维护需求等)。如果没有结束需求，则返回步骤s201，反复进行该步骤s201以后的处理。如果具有结束需求，则结束废气净化系统200中的处理。

通常，考虑以下方法，即，将以往的串联二室型nox传感器、和利用了氧化物半导体电极的电阻变化或者混合电位的nh3传感器安装于scr催化器的下游侧，通过分别测定各成分，来进行scr系统的控制、故障诊断。

但是，由于各传感器的灵敏度及响应速度不同、以及各传感器的经时劣化不同，所以，无法长期精度良好地实施尿素水注入量的控制、scr催化器206的劣化检测。

doc催化器204的劣化检测也同样，考虑如下方法，即：将以往的串联二室型nox传感器、和利用了氧化物半导体电极的电阻变化或者混合电位的no2传感器安装于doc催化器204的下游侧，通过分别测定各成分，来进行doc催化器204的劣化检测。

本实施方式所涉及的废气净化系统200使用第一气体传感器10a，该第一气体传感器10a即便对于像nh3这样的非常不稳定的成分，也能够可靠地检测扩散系数差，从而能够以1条传感器元件检测出no和nh3的各浓度。

即，基于来自1个第一气体传感器10a的输出、亦即no浓度和nh3浓度，来进行尿素水注入量的控制和scr催化器206的劣化检测，由此，不会受到：像以往那样的、由串联二室型nox传感器与其它传感器的组合所带来的个体间的输出偏差的影响。此外，由于还不会受到：传感器输出的经时变化的个体间的偏差的影响，所以能够长期精度良好地进行nox净化和nh3排出量的抑制。

并且，基于来自1个第二气体传感器10b的输出、亦即no浓度和no2浓度，来进行doc催化器204的劣化检测，因此，能够长期精度良好地进行doc催化器204的劣化检测。

此外，本发明所涉及的气体传感器以及被测定气体中的多个目标成分的浓度测定方法不限于上述的实施方式，当然可以不脱离本发明的主旨地采用各种构成。

上述的例子中，与副调节室18b邻接地设置测定室20，在测定室20内配置测定电极62，不过，除此以外，如图20所示，可以在副调节室18b内配置测定电极62，按将测定电极62被覆的方式形成：作为第三扩散速度控制部34的由氧化铝(al2o3)等陶瓷多孔体构成的膜。这种情况下，测定电极62的周围作为测定室20而发挥作用。

另外，上述的例子中，示出了在初步调节室21内作为第二目标成分的nh3、或者no2以转化率100％转化为no的例子，不过，nh3或者no2的转化率不需要为100％，可以在能够得到被测定气体中的nh3浓度或者no2浓度与再现性良好的相关关系的范围内，任意地设定转化率。

另外，初步氧浓度控制机构106的驱动可以为从初步调节室21内汲出氧的方向，也可以为汲入氧的方向，只要是因为作为第二目标成分的nh3或者no2的存在，测定用泵单元61的输出亦即测定泵电流ip3再现性良好地发生变化即可。

此外，初步氧浓度控制机构106的驱动可以为：外加恒定电压的接通-切断，也可以为：基于初步调节室21内的氧浓度得到的可变电压的接通-切断。

此外，初步氧浓度控制机构106的驱动时间、停止时间可以根据第一目标成分、第二目标成分的所期望的检测精度而任意地设定。

此外，在实施本发明时，可以在不有损于本发明的思想的范围内附加用于提高作为汽车用零部件的可靠性的诸机构。