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、以及被测定气体中的多个目标成分的浓度测定方法。

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，但包含有过量氧的尾气中的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尾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尾气中的不稳定性、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尾气那样的未燃成分、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的特征在于，该气体传感器具有传感器元件，该传感器元件具有：至少由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；条件设定机构，该条件设定机构将所述氧浓度调节室的氧浓度以及所述传感器元件的温度中的至少一方设定为与被导入的所述被测定气体的目标成分的种类相对应的条件；以及浓度计算机构，该浓度计算机构基于在与所述目标成分的种类相对应的多个条件下得到的各传感器输出，来计算出多个分别不同的所述目标成分的浓度。

[2]在第一发明中，所述氧浓度调节室也可以具有：与所述气体导入口相连通的主调节室；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。

[3]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，所述泵电极由催化活性比所述测定电极还低的材料构成。

[4]在第一发明中，多个目标成分也可以为no以及no2。

[5]这种情况下，也可以如下计算出no以及no2的各浓度。即，所述条件设定机构把将no2全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第一条件。所述条件设定机构把将no2的一部分转化为no但不会使no分解的条件设定为第二条件。所述浓度计算机构基于第一关系式和第二关系式，计算出no以及no2的各浓度。此处，所述第一关系式表示构成所述第一条件下的传感器输出的no、no2与偏移电流的关系。所述第二关系式表示构成所述第二条件下的传感器输出的no、no2与偏移电流的关系。

[6]或者，也可以如下计算出no以及no2的各浓度。即，所述条件设定机构把将no2全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第一条件。所述条件设定机构把将no2的一部分转化为no但不会使no分解的条件设定为第二条件。所述浓度计算机构使用第一映像。第一映像是按如下所述而得到的，即：根据预先实验求出的所述第一条件下的传感器输出和所述第二条件下的传感器输出减去所述第一条件下的传感器输出之后而得到的输出差值，并针对利用所述第一条件下的传感器输出和所述输出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。然后，所述浓度计算机构将实际使用中的所述第一条件下的传感器输出以及所述第二条件下的传感器输出减去所述第一条件下的传感器输出之后而得到的所述输出差值、与所述第一映像进行比较，来求出no以及no2的各浓度。

[7][5]或[6]中，优选为，所述条件设定机构在设定为所述第一条件之后，又设定为所述第二条件。

[8]在第一发明中，多个目标成分也可以为no、no2以及nh3。

[9]这种情况下，可以如下计算出no、no2以及nh3的各浓度。即，所述条件设定机构把将no2全部转化为no且也将nh3全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第一条件。所述条件设定机构把将no2的一部分转化为no且将nh3全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第二条件。所述条件设定机构把将no2转化为no且将nh3的一部分转化为no并也使no一部分分解的条件设定为第三条件。所述浓度计算机构基于第三关系式、第四关系式、以及第五关系式，来计算出no、no2以及nh3的各浓度。此处，所述第三关系式表示构成所述第一条件下的传感器输出的no、no2、nh3与偏移电流的关系。第四关系式表示构成所述第二条件下的传感器输出的no、no2、nh3与偏移电流的关系。第五关系式表示构成所述第三条件下的传感器输出的no、no2、nh3与偏移电流的关系。

[10]或者，可以如下计算出no、no2以及nh3的各浓度。即，所述条件设定机构把将no2全部转化为no且也将nh3全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第一条件。所述条件设定机构把将no2的一部分转化为no且将nh3全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第二条件。所述条件设定机构把将no2转化为no且将nh3的一部分转化为no并也使no一部分分解的条件设定为第三条件。所述浓度计算机构使用第二映像。第二映像是按如下所述而得到的，即：根据预先实验而求出的所述第一条件下的传感器输出、所述第二条件下的传感器输出减去所述第一条件下的传感器输出之后而得到的第一输出差值、以及所述第三条件下的传感器输出减去所述第二条件下的传感器输出之后而得到的第二输出差值，并针对利用所述第一条件下的传感器输出、所述第一输出差值、以及所述第二输出差值而被特定的显示点的每一个，来分别登记no浓度、no2浓度以及nh3浓度的关系。然后，所述浓度计算机构将实际使用中的所述第一条件下的传感器输出、实际使用中的所述第二条件下的传感器输出减去实际使用中的所述第一条件下的传感器输出之后而得到的实际使用中的第一输出差值、以及实际使用中的所述第三条件下的传感器输出减去实际使用中的所述第二条件下的传感器输出之后而得到的实际使用中的所述第二输出差值、与所述第二映像进行比较，来求出no、no2以及nh3的各浓度。

[11][9]或[10]中，优选为，所述条件设定机构在设定为所述第一条件之后，又设定为所述第二条件，然后，设定为所述第三条件。

[12]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，使用了传感器元件，且该传感器元件具有：至少由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，所述浓度测定方法具有：条件设定步骤，在该步骤，将所述氧浓度调节室的氧浓度以及所述传感器元件的温度中的至少一方设定为与被导入的所述被测定气体的目标成分的种类相对应的条件；以及浓度计算步骤，在该步骤，基于在与所述目标成分的种类相对应的多个条件下得到的各传感器输出，来计算出多个分别不同的所述目标成分的浓度。

[13]第二发明中，多个目标成分也可以为no以及no2。

[14]这种情况下，可以如下计算出no以及no2的各浓度。即，在所述条件设定步骤，把将no2全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第一条件。在所述条件设定步骤，把将no2的一部分转化为no但不会使no分解的条件设定为第二条件。在所述浓度计算步骤，基于第一关系式和第二关系式，来计算出no以及no2的各浓度。此处，第一关系式表示构成所述第一条件下的传感器输出的no、no2与偏移电流的关系。第二关系式表示构成所述第二条件下的传感器输出的no、no2与偏移电流的关系。

[15]或者，可以如下计算出no以及no2的各浓度。即，在所述条件设定步骤，把将no2全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第一条件。在所述条件设定步骤，把将no2的一部分转化为no但不会使no分解的条件设定为第二条件。所述浓度计算步骤使用第一映像。第一映像是按如下所述而得到的，即：根据预先实验而求出的所述第一条件下的传感器输出和所述第二条件下的传感器输出减去所述第一条件下的传感器输出之后而得到的输出差值，并针对利用所述第一条件下的传感器输出和所述输出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。然后，在所述浓度计算步骤，将实际使用中的所述第一条件下的传感器输出以及所述第二条件下的传感器输出减去所述第一条件下的传感器输出之后而得到的所述输出差值、与所述第一映像进行比较，来求出no以及no2的各浓度。

[16][14]或[15]中，优选为，在所述条件设定步骤，在设定为所述第一条件之后，又设定为所述第二条件。

[17]在第二发明中，多个目标成分可以为no、no2以及nh3。

[18]这种情况下，可以如下计算出no、no2以及nh3的各浓度。即，在所述条件设定步骤，把将no2全部转化为no且也将nh3全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第一条件。在所述条件设定步骤，把将no2的一部分转化为no且将nh3全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第二条件。在所述条件设定步骤，把将no2转化为no且将nh3的一部分转化为no并也使no一部分分解的条件设定为第三条件。所述浓度计算步骤基于第三关系式、第四关系式、以及第五关系式，来计算出no、no2以及nh3的各浓度。此处，所述第三关系式表示构成所述第一条件下的传感器输出的no、no2、nh3与偏移电流的关系。第四关系式表示构成所述第二条件下的传感器输出的no、no2、nh3与偏移电流的关系。第五关系式表示构成所述第三条件下的传感器输出的no、no2、nh3与偏移电流的关系。

[19]或者，可以如下计算出no、no2以及nh3的各浓度。即，在所述条件设定步骤，把将no2全部转化为no且也将nh3全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第一条件。在所述条件设定步骤，把将no2的一部分转化为no且将nh3全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第二条件。在所述条件设定步骤，把将no2转化为no且将nh3的一部分转化为no并也使no一部分分解的条件设定为第三条件。所述浓度计算步骤使用第二映像。第二映像是按如下所述而得到的，即：根据预先实验而求出的所述第一条件下的传感器输出、所述第二条件下的传感器输出减去所述第一条件下的传感器输出之后而得到的第一输出差值、以及所述第三条件下的传感器输出减去所述第二条件下的传感器输出之后而得到的第二输出差值，并针对利用所述第一条件下的传感器输出、所述第一输出差值、以及所述第二输出差值而被特定的显示点的每一个，来分别登记no浓度、no2浓度以及nh3浓度的关系。然后，在所述浓度计算步骤，将实际使用中的所述第一条件下的传感器输出、实际使用中的所述第二条件下的传感器输出减去实际使用中的所述第一条件下的传感器输出之后而得到的实际使用中的第一输出差值、以及实际使用中的所述第三条件下的传感器输出减去实际使用中的所述第二条件下的传感器输出之后而得到的实际使用中的所述第二输出差值、与所述第二映像进行比较，来求出no、no2以及nh3的各浓度。

[20][18]或[19]中，优选为，在所述条件设定步骤，在设定为所述第一条件之后，又设定为所述第二条件，然后，设定为所述第三条件。

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尾气那样的未燃成分、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)～第四实施方式所涉及的气体传感器(第四气体传感器)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～第四气体传感器的构成图。

图3a及图3b是示出了：氧浓度调节室内的氧浓度相对于传感器元件的温度(元件温度)的特性的图，图3a示出了：no的分解、未分解的关系，图3b示出了：no2的分解、未分解的关系。

图4是示意性地示出了：在第一气体传感器以及第二气体传感器，第一条件下的氧浓度调节室内的反应和测定室内的反应的说明图。

图5是示意性地示出了：在第一气体传感器以及第二气体传感器，第二条件下的氧浓度调节室内的反应和测定室内的反应的说明图。

图6a是示出了：第一条件下的传感器输出相对于no浓度的特性、和第二条件下的传感器输出相对于no浓度的特性的图表。图6b是示出了：第一条件下的传感器输出相对于no2浓度的特性、和第二条件下的传感器输出相对于no2浓度的特性的图表。

图7是示出了：利用第一气体传感器来测定no以及no2的测定处理的流程图。

图8是将第二气体传感器中所使用的第一映像进行图表化示出的图。

图9是将第二气体传感器中所使用的第一映像以表格的形式进行示出的说明图。

图10是示出了：利用第二气体传感器来测定no以及no2的测定处理的流程图。

图11a及图11b是示出了：氧浓度调节室内的氧浓度相对于传感器元件的温度(元件温度)的特性的图，图11a示出了：no的分解、未分解的关系，图11b示出了：no2的分解、未分解的关系。

图12是示出了：氧浓度调节室内的氧浓度相对于传感器元件的温度(元件温度)的特性、特别是nh3的分解、未分解的关系的图。

图13是示意性地示出了：在第三气体传感器以及第四气体传感器，第一条件下的氧浓度调节室内的反应和测定室内的反应的说明图。

图14是示意性地示出了：在第三气体传感器以及第四气体传感器，第二条件下的氧浓度调节室内的反应和测定室内的反应的说明图。

图15是示意性地示出了：在第三气体传感器以及第四气体传感器，第三条件下的氧浓度调节室内的反应和测定室内的反应的说明图。

图16a是示出了：第一条件下的传感器输出相对于no浓度的特性、第二条件下的传感器输出相对于no浓度的特性、以及第三条件下的传感器输出相对于no浓度的特性的图表。图16b是示出了：第一条件下的传感器输出相对于no2浓度的特性、第二条件下的传感器输出相对于no2浓度的特性、以及第三条件下的传感器输出相对于no2浓度的特性的图表。

图17是示出了：第一条件下的传感器输出相对于nh3浓度的特性、第二条件下的传感器输出相对于nh3浓度的特性、以及第三条件下的传感器输出相对于nh3浓度的特性的图表。

图18是示出了：利用第三气体传感器来测定no、no2以及nh3的测定处理的流程图。

图19是将第四气体传感器中所使用的第二映像进行图表化示出的图。

图20是将第四气体传感器中所使用的第二映像以表格的形式进行示出的说明图。

图21是示出了：利用第四气体传感器来测定no、no2以及nh3的测定处理的流程图(其1)。

图22是示出了：利用第四气体传感器来测定no、no2以及nh3的测定处理的流程图(其2)。

图23是示出了：在1个循环内，设定为第一条件的期间、设定为第二条件的期间以及设定为第三条件的期间的一例的时序图。

具体实施方式

以下，参照图1～图23，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)具有传感器元件12。传感器元件12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。

具体而言，传感器元件12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、主调节室18a、第二扩散速度控制部32、以及副调节室18b。此外，在第一扩散速度控制部30与氧浓度调节室18之间，可以设置有：缓冲空间34和第三扩散速度控制部36。气体导入口16、第一扩散速度控制部30、缓冲空间34、第三扩散速度控制部36、主调节室18a、第二扩散速度控制部32、以及副调节室18b以按照这个顺序连通的形态而邻接地形成。也将从气体导入口16至副调节室18b为止的部位称为气体流通部。

气体导入口16、缓冲空间34、主调节室18a、以及副调节室18b是以将隔离层26挖穿而成的形态设置出来的内部空间。缓冲空间34、主调节室18a、以及副调节室18b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、第二扩散速度控制部32、以及第三扩散速度控制部36均设置成2条横长的狭缝(与附图垂直的方向为开口的长度方向)。

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进入的被测定气体赋予规定的扩散阻力的部位。

缓冲空间34是为了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)而产生的被测定气体的浓度变化而设置的。此外，传感器元件12可以具备缓冲空间34，也可以不具备缓冲空间34。

第三扩散速度控制部36是：对从缓冲空间34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。第三扩散速度控制部36是：设置缓冲空间34而附带设置的部位。

在没有设置缓冲空间34以及第三扩散速度控制部36的情况下，第一扩散速度控制部30和主调节室18a直接连通。

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：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外部的第一可变电源46来外加泵电压vp0，使泵电流ip0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，传感器元件12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的固体电解质构成。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之间产生电动势v0。

第一氧分压检测传感器单元50中产生的电动势v0根据主调节室18a中所存在的气氛的氧分压而发生变化。传感器元件12通过上述电动势v0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的泵电压vp0进行控制。

第二扩散速度控制部32是：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进行的动作已被控制了氧浓度(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，之后又经过第二扩散速度控制部32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，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之间外加所期望的电压vp1，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所检测的电动势v1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的泵电流ip1被使用于：控制第一氧分压检测传感器单元50的电动势v0。具体而言，泵电流ip1是以下述方式被控制的，即：作为控制信号而被输入于第一氧分压检测传感器单元50，控制其电动势v0，由此，从第二扩散速度控制部32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。

主要利用测定用泵单元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被直接设置于：面向副调节室18b的第一固体电解质层24的上表面，且被第四扩散速度控制部64覆盖。第四扩散速度控制部64是：由氧化铝(al2o3)等陶瓷多孔体构成的膜。第四扩散速度控制部64承担着对向测定电极62流入的nox的量进行限制的作用。另外，第四扩散速度控制部64还作为测定电极62的保护膜而发挥作用。因此，测定电极62的周围作为测定室20而发挥作用。测定电极62是：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：能够将因为测定电极62的周围(测定室20)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泵电流ip2、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)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检测出的电动势v2，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四扩散速度控制部64而到达测定电极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的电压vp2进行控制，以使得第三氧分压检测传感器单元66所检测到的电动势v2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的泵电流ip2，能够计算出被测定气体中的氮氧化物浓度。

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，传感器元件12中，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，使得构成传感器元件12的固体电解质的氧离子传导性提高。加热器72埋设于氧浓度调节室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。

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、温度控制机构102、条件设定机构104、以及浓度计算机构106。氧浓度控制机构100对氧浓度调节室18内的氧浓度进行控制。温度控制机构102对传感器元件12的温度进行控制。条件设定机构104将氧浓度调节室18的氧浓度以及传感器元件12的温度中的至少一方设定为与被导入的被测定气体的目标成分的种类相对应的条件。浓度计算机构106基于在与目标成分的种类相对应的多个条件下得到的各传感器输出，计算出多个分别不同的目标成分的浓度。

此外，氧浓度控制机构100、温度控制机构102、条件设定机构104以及浓度计算机构106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得到的fpga(field-programmablegatearray)等集成电路。

以往，对于no、no2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no以及no2的各浓度。

针对于此，第一气体传感器10a通过具备上述的氧浓度控制机构100、温度控制机构102、条件设定机构104以及浓度计算机构106，能够测定no以及no2的各浓度。

氧浓度控制机构100基于由条件设定机构104设定的条件和第一氧分压检测传感器单元50(参照图1)中产生的电动势v0，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基于由条件设定机构104设定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。

条件设定机构104把将no2全部转化为no但不会使no分解的条件设定为第一条件，另外，把将no2的一部分转化为no但不会使no分解的条件设定为第二条件。

此处，参照图3a及图3b，对第一条件以及第二条件进行说明。图3a及图3b是示出了：氧浓度调节室18内的氧浓度相对于传感器元件12的温度的特性的图，特别是，图3a示出了：no的分解、未分解的关系，图3b示出了：no2的分解、未分解的关系。

并且，关于第一条件，在图3a中，设定为：no分解率0％分界线la上的显示点pa。即，在图3b中，设定为：no2分解成no的分解率100％分界线la上的显示点pa。关于第二条件，在图3a中，设定为：no的未分解区域内的显示点pb。即，在图3b中，设定为：no2分解成no的分解率100％分界线lb、与no2分解成no的分解率0％分界线lc之间的显示点pb。例如，设定为：no2的80％分解为no且no2的20％未分解的显示点pb。通过例如使温度恒定而变更氧浓度调节室18内的氧浓度，来进行本实施方式中的从第一条件向第二条件的变更。上述的测定条件的设定只是一例而已，只要不偏离本发明的基本概念、亦即“从作为基准的条件，来置换氧浓度调节室的氧浓度或温度的设定条件，由此，使氧浓度调节室内生成的目标成分(no、no2、nh3)的化学平衡发生变化，从而有意地使测定室中得到的传感器输出发生变化，由基准条件下的传感器输出、以及条件置换所产生的传感器输出的变化量，求出各成分浓度”，就能够任意地设定测定条件。例如，使氧浓度调节室18内的氧浓度恒定而变更温度等。

此外，图3a中的no分解率0％分界线、no分解率100％分界线并不表示分解反应绝对地进行。例如，如果是no分解率0％分界线，则表示下述情形下的氧浓度调节室18的氧浓度和测定元件温度的组合，该情形是：即便继续进一步提高氧浓度调节室18的氧浓度，向配置于测定室20的测定用泵单元61流入的泵电流ip2相对于no浓度的斜率(即、灵敏度系数)也没有增加的情形。如果是no分解率100％分界线，则表示下述情形下的氧浓度调节室18的氧浓度和测定元件温度的组合，该情形是：即便使被测定气体中的no浓度增加，向配置于测定室20的测定用泵单元61流入的泵电流ip2也没有增加的情形。

这些分界线根据氧浓度调节室18内配置的主内侧泵电极42的催化活性及电极的微结构而发生变化，因此，应当通过实验分别确认元件温度、电极材料、以及电极微结构。

图3b中的no2→no分解率0％分界线、以及no2→no分解率100％分界线也同样地，并不表示分解反应绝对地进行。例如，no2→no分解率0％分界线表示下述情形下的氧浓度调节室18的氧浓度和测定元件温度的组合，该情形是：即便继续进一步提高氧浓度调节室18的氧浓度，向配置于测定室20的测定用泵单元61流入的泵电流ip2相对于no2浓度的斜率(即、灵敏度系数)也没有增加的情形。no2→no分解率100％分界线表示下述情形下的氧浓度调节室18的氧浓度和测定元件温度的组合，该情形是：即便继续进一步降低氧浓度调节室18的氧浓度，向配置于测定室20的测定用泵单元61流入的泵电流ip2相对于no2浓度的斜率(即、灵敏度系数)也没有降低的情形。

此处，参照图4及图5的示意图以及图6a及图6b的图表，对氧浓度调节室18内的反应和测定室20内的反应简单地进行说明。

首先，在设定为第一条件的情况下，如图4所示，在氧浓度调节室18内，no没有被分解，仍为no。另一方面，no2发生2no2→2no+o2的分解反应。因此，no从氧浓度调节室18进入测定室20内，no2没有进入。在测定室20内，发生了no→(1/2)n2+(1/2)o2的分解反应，其中，o2被汲出，由此，作为传感器输出(泵电流ip2)而检测出。

在设定为第二条件的情况下，如图5所示，在氧浓度调节室18内，no没有被分解，仍为no。另一方面，关于no2，例如80％的no2通过2no2→2no+o2的分解反应而分解为no，剩余的20％的no2没有被分解。因此，no和no2从氧浓度调节室18进入测定室20内。在测定室20内，发生no→(1/2)n2+(1/2)o2的分解反应和no2→(1/2)n2+o2的分解反应。其中，o2被汲出，由此，作为传感器输出(泵电流ip2)而检测出。

在第一条件下仅导入no的情况下，如图6a所示，针对no浓度的传感器输出在no浓度为0ppm时，出现了与图3a及图3b中的显示点pa的氧浓度相对应的偏移电流os1。并且，随着no浓度上升，传感器输出也成比例地上升。

在第一条件下仅导入no2的情况下，如图6b所示，针对no2浓度的传感器输出在no2浓度为0ppm时，与图6a同样地出现了偏移电流os1。并且，随着no2浓度上升，传感器输出也成比例地上升，但是，其斜率因no与no2的扩散系数差而小于第一条件下的no浓度的斜率。在第一条件下的no浓度的斜率为1时，其斜率为0.9左右。

因此，第一条件下的传感器输出ip1、和第一条件下的与no浓度相对应的传感器输出(no)以及与no2浓度相对应的传感器输出(no2)之间的第一关系式(1)如下。

ip1＝no+0.9no2+os1……(1)

同样地，这次，在第二条件下仅导入了no的情况下，如图6a所示，针对no浓度的传感器输出在no浓度为0ppm时，出现了与图3b中的显示点pb的氧浓度相对应的偏移电流os2。并且，随着no浓度上升，传感器输出也成比例地上升。由于仅导入no，所以no浓度的斜率与第一条件的情形相同。

在第二条件下仅导入了no2的情况下，如图6b所示，针对no2浓度的传感器输出在no2浓度为0ppm时与图6a同样地，出现了偏移电流os2。并且，随着no2浓度上升，传感器输出也成比例地上升，不过，其斜率大于第一条件下的no浓度的斜率。这是因为：没有被分解而到达测定室20的no2发生分解，由此，o2的量比no分解的量多。在第二条件下的no浓度的斜率为1时，其斜率为1.12左右。

因此，第二条件下的传感器输出ip2、和第二条件下的与no浓度相对应的传感器输出(no)以及与no2浓度相对应的传感器输出(no2)之间的第二关系式(2)如下。

ip2＝no+1.12no2+os2……(2)

偏移电流os1及os2均为常数，因此，通过解第一关系式(1)以及第二关系式(2)的二元联立方程式，能够计算出no和no2混合存在后的被测定气体中的no浓度和no2浓度。

此处，再参照图7的流程图，对利用第一气体传感器10a测定no以及no2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通过气体导入口16而向氧浓度调节室18内导入no以及no2混合存在的被测定气体。

步骤s2中，条件设定机构104设定为第一条件，起动氧浓度控制机构100或者温度控制机构102。

步骤s3中，氧浓度控制机构100或者温度控制机构102将氧浓度调节室18内的氧浓度或者传感器元件12的温度调整为：符合第一条件的氧浓度或者温度。

步骤s4中，浓度计算机构106获取第一条件下的传感器输出(ip1)。

步骤s5中，条件设定机构104设定为第二条件，起动氧浓度控制机构100或者温度控制机构102。

步骤s6中，氧浓度控制机构100或者温度控制机构102将氧浓度调节室18内的氧浓度或者传感器元件12的温度调整为：符合第二条件的氧浓度或者传感器温度。

步骤s7中，浓度计算机构106获取第二条件下的传感器输出(ip2)。

步骤s8中，浓度计算机构106求解上述的第一关系式(1)与第二关系式(2)的二元联立方程式，由此，计算出no和no2混合存在的被测定气体中的no浓度和no2浓度。

步骤s9中，第一气体传感器10a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s1以后的处理。然后，步骤s9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no2的测定处理。

这样，第一气体传感器10a获取：将no2全部转化为no但不会使no分解的条件(第一条件)下的传感器输出，另外，获取：将no2的一部分转化为no但不会使no分解的条件(第二条件)下的传感器输出。然后，基于第一条件下的传感器输出、与第一条件下的针对no浓度的传感器输出以及针对no2浓度的传感器输出之间的第一关系式、和第二条件下的传感器输出、与第二条件下的针对no浓度的传感器输出以及针对no2浓度的传感器输出之间的第二关系式，来计算出no以及no2的各浓度。

由此，即便在像尾气那样的未燃成分、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，第一气体传感器10a只要变更第一气体传感器10a的控制系统的软件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(dieseloxidationcatalyst)催化器下游的尾气中的no和no2区别开，有助于doc催化器的劣化检测。

接下来，再参照图8及图9，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。

该第二气体传感器10b虽然具有与上述的第一气体传感器10a大致同样的构成，不过，浓度计算机构106的构成不同。

即，第二气体传感器10b的浓度计算机构106基于第一条件下的传感器输出、第二条件下的传感器输出减去第一条件下的传感器输出之后而得到的输出差值、以及第一映像110(参照图8及图9)，来求出no以及no2的各浓度。

将第一映像110进行图表化示出，如图8所示，其为如下图表，即，在横轴设定第一条件下的传感器输出，在纵轴设定第二条件下的传感器输出减去第一条件下的传感器输出之后而得到的输出差值[#2-#1]。

该第一映像110示出了：表示被测定气体中的no以及no2的浓度(或者浓度比)的显示点存在于由p1、p7以及p20这3个显示点包围的三角形的区域中。

图8中，显示点p1是如下交点，即：在被测定气体中、no为能够测量的上限浓度(例如500ppm体系)且no2为0ppm的情况下，将第一条件下的传感器输出imax(μa)(参照线l1)、与第二条件下的传感器输出减去第一条件下的传感器输出之后而得到的输出差值δimin(μa)(参照线l2)连结的交点。

同样地，显示点p7是如下交点，即：在no为0ppm且no2为500ppm的情况下，将第一条件下的传感器输出imax(μa)(参照线l1)、与第二条件下的传感器输出减去第一条件下的传感器输出之后而得到的输出差值δimax(μa)(参照线l3)连结的交点。

显示点p20是如下交点，即，在no以及no2均为0ppm的情况下、将第一条件下的传感器输出0(μa)(横轴)、与第二条件下的传感器输出减去第一条件下的传感器输出之后而得到的输出差值δimin(μa)连结的交点。

此外，该第一映像110是按如下所述而得到的，即：有代表性地，例如，关于500ppm体系、250ppm体系、125ppm体系，从线l2起分别按照相同比例来设定显示点，与各显示点相对应地分别分配no浓度和no2浓度。为了容易理解，若以表格的形式进行示出，则为图9所示的内容。通过实验或者模拟来求出这些浓度。

根据第一条件下的传感器输出和上述输出差值[#2-#1]，来特定第一映像110上的显示点，由此，能够求出no浓度和no2浓度。例如，在显示点p1，no浓度为500ppm，no2浓度为0ppm；在显示点p2，no浓度为400ppm，no2浓度为111ppm；在显示点p3，no浓度为300ppm，no2浓度为222ppm。在第一映像110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求出no浓度和no2浓度即可。

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

首先，图10的步骤s101～s107与上述的第一气体传感器10a的处理(参照图7的步骤s1～s7)相同，因此，省略其重复说明。

然后，步骤s108中，浓度计算机构106利用第一条件下的传感器输出、和第二条件下的传感器输出减去第一条件下的传感器输出之后而得到的输出差值[#2-#1]，来特定第一映像110上的1个显示点。

步骤s109中，从第一映像110中读取出与：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。在第一映像110上不存在与之一样地显示点的情况下，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。

步骤s110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s110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。

即便在该第二气体传感器10b，也能够发挥出与上述的第一气体传感器10a同样的效果。特别是只要能够从第一映像110上的所特定的显示点读取出no浓度以及no2浓度即可，因此，不需要复杂的运算处理，能够在短时间内获取no浓度以及no2浓度。

接下来，参照图1、图2、图11a～图18，对第三实施方式所涉及的气体传感器(以下、称为第三气体传感器10c)进行说明。

该第三气体传感器10c虽然具有与上述的第一气体传感器10a大致同样的构成，不过，不同点在于，能够测定3个目标成分、即、no、no2以及nh3的各浓度。

即，除了上述的第一条件以及第二条件以外，还把将nh3的一部分转化为no并也使no一部分分解的条件设定为第三条件。

此处，参照图11a～图12，对考虑了nh3的第一条件～第三条件进行说明。

图11a是示出了：no的分解、未分解的关系的图，在纵轴示出氧浓度调节室18内的氧浓度，在横轴示出传感器元件12的温度。图11a中，虚线la表示no→(1/2)n2+(1/2)o2的分解反应为0％、亦即没有发生该分解反应的分界线。虚线ld表示：该分解反应100％进行的分界线。另外，显示点(plot)pa表示与第一条件相当的氧浓度和元件温度。显示点(plot)pb表示与第二条件相当的氧浓度和元件温度。显示点(plot)pc表示与第三条件相当的氧浓度和元件温度。由该图11a可知：在第一条件以及第二条件下，没有发生no的分解反应，不过，在第三条件下，no中的20％被分解，即，no→(1/2)n2+(1/2)o2。

同样地，图11b是示出了：no2的分解、未分解的关系的图，在纵轴示出氧浓度调节室18内的氧浓度，在横轴示出传感器元件12的温度。图11b中，虚线lc表示：no2→no+(1/2)o2的分解反应为0％、亦即没有发生该分解反应的分界线。虚线lb表示该分解反应100％进行的分界线。另外，显示点pa表示与第一条件相当的氧浓度和元件温度。显示点pb表示与第二条件相当的氧浓度和元件温度。显示点pc表示与第三条件相当的氧浓度和元件温度。由该图11b可知：在第一条件以及第三条件下，no2的分解反应100％进行，但是，在第二条件下，no2中的20％没有被分解。

图12是示出了：nh3的氧化、未氧化的关系的图，在纵轴示出氧浓度调节室18内的氧浓度，在横轴示出传感器元件12的温度。图12中，虚线le表示：nh3+5o2→4no+6h2o的氧化反应为0％、亦即没有发生该氧化反应的分界线。虚线lf表示该氧化反应100％进行的分界线。另外，显示点pa表示与第一条件相当的氧浓度和元件温度。显示点pb表示与第二条件相当的氧浓度和元件温度。显示点pc表示与第三条件相当的氧浓度和元件温度。由该图12可知：在第一条件以及第二条件下，nh3的氧化反应100％进行，不过，在第三条件下，nh3中的10％没有被分解。

此外，图12中的nh3氧化率100％分界线、nh3氧化率0％分界线并不表示氧化反应绝对地进行。例如，如果是nh3氧化率100％分界线，则表示下述情形下的氧浓度调节室18的氧浓度和测定元件温度的组合，该情形是：即便继续进一步提高氧浓度调节室18的氧浓度，向配置于测定室20的测定用泵单元61流入的泵电流ip2相对于nh3浓度的斜率(即、灵敏度系数)也没有增加的情形。如果是nh3氧化率0％分界线，则表示下述情形下的氧浓度调节室18的氧浓度和测定元件温度的组合，该情形是：相对于被测定气体中的nh3浓度，而向测定用泵单元61流入的泵电流ip2沿着将氧向测定室20内汲入的方向流动的情形。这些分界线根据配置于氧浓度调节室18内的主内侧泵电极42的催化活性及电极的微结构而发生变化，因此，应当通过实验分别确认元件温度、电极材料、以及电极微结构。

通过例如使温度恒定而变更氧浓度调节室18内的氧浓度，来进行第三实施方式中的从第一条件朝向第三条件的变更，不过，只要不偏离本发明的基本概念亦即“从作为基准的条件，来变更氧浓度调节室的氧浓度或温度的设定条件，由此，使氧浓度调节室内生成的目标成分(no、no2、nh3)的化学平衡发生变化，从而有意地使测定室中得到的传感器输出发生变化，由基准条件下的传感器输出、以及条件变更所产生的传感器输出的变化量，来求出各成分浓度”，就能够任意地设定测定条件。例如，使氧浓度调节室18内的氧浓度恒定而变更温度等。

此处，参照图13～图15的示意图，对氧浓度调节室18内的反应和测定室20内的反应简单地进行说明。

首先，在设定为第一条件的情况下，如图13所示，在氧浓度调节室18内，no没有被分解，仍为no。no2发生2no2→2no+o2的分解反应。nh3通过4nh3+5o2→4no+6h2o的氧化反应而被氧化为no。因此，no从氧浓度调节室18进入测定室20内，no2以及nh3没有进入。在测定室20内，发生no→(1/2)n2+(1/2)o2的分解反应，其中，o2被汲出，由此，作为传感器输出(泵电流ip2)而检测出。

在设定为第二条件的情况下，如图14所示，在氧浓度调节室18内，no没有被分解，仍为no。关于no2，例如80％的no2通过2no2→2no+o2的分解反应而被分解为no，剩余的20％的no2没有被分解。nh3通过4nh3+5o2→4no+6h2o的氧化反应而被氧化为no。因此，no和no2从氧浓度调节室18进入测定室20内。在测定室20内，发生no→(1/2)n2+(1/2)o2的分解反应和no2→(1/2)n2+o2的分解反应。其中，o2被汲出，由此，作为传感器输出(泵电流ip2)而检测出。这种情况下，利用进入测定室20内的no2，带入多余的氧离子，与第一条件、第三条件相比，传感器输出变大。

在设定为第三条件的情况下，如图15所示，在氧浓度调节室18内，关于no，例如20％的no通过no→(1/2)n2+(1/2)o2的分解反应而被分解，剩余的80％的no没有被分解。关于no2，发生2no2→2no+o2的分解反应，并且，由分解反应生成的no的20％也通过no→(1/2)n2+(1/2)o2的分解反应而分解。关于nh3，例如90％的nh3通过4nh3+5o2→4no+6h2o的氧化反应而被氧化为no，剩余的10％的nh3没有被氧化。此处，由氧化反应生成的no的20％也通过no→(1/2)n2+(1/2)o2的分解反应而被分解。因此，no和nh3从氧浓度调节室18进入测定室20内。在测定室20内，发生：no→(1/2)n2+(1/2)o2的分解反应、和nh3+(3/2)no→(3/2)h2o+(5/4)n2的分解反应。这种情况下，测定室20内的no被nh3的分解消耗，与第一条件、以及第二条件相比，传感器输出降低。

如图16a所示，在第一条件下仅导入no的情况下，针对no浓度的传感器输出在no浓度为0ppm时，出现了源自于第一条件下的氧浓度调节室18内的氧浓度的偏移电流os1。然后，随着no浓度上升，传感器输出也成比例地上升。

如图16b所示，在第一条件下仅导入no2的情况下，针对no2浓度的传感器输出在no2浓度为0ppm时，出现了源自于第一条件下的氧浓度调节室18内的氧浓度的偏移电流os1。然后，随着no2浓度上升，传感器输出也成比例地上升，但是，其斜率因为no和no2的扩散系数之差而小于第一条件下的no浓度的斜率。在第一条件下的no浓度的斜率为1时，其斜率为0.9左右。

如图17所示，在第一条件下仅导入nh3的情况下，针对nh3浓度的传感器输出在nh3浓度为0ppm时，出现了源自于第一条件下的氧浓度调节室18内的氧浓度的偏移电流os1。然后，随着nh3浓度上升，传感器输出也成比例地上升，但是，其斜率大于第一条件下的no浓度的斜率。在第一条件下的no浓度的斜率为1时，其斜率为1.1左右。

因此，第一条件下的传感器输出ip1、和第一条件下的与no浓度相对应的传感器输出(no)、与no2浓度相对应的传感器输出(no2)以及与nh3浓度相对应的传感器输出(nh3)之间的第三关系式(3)如下。

ip1＝no+0.9no2+1.1nh3+os1……(3)

同样地，如图16a所示，这次，在第二条件下仅导入no的情况下，针对no浓度的传感器输出在no浓度为0ppm时，出现了源自于第二条件下的氧浓度调节室18内的氧浓度的偏移电流os2。然后，随着no浓度上升，传感器输出也成比例地上升。由于仅导入no，所以no浓度的斜率与第一条件的情形相同。

如图16b所示，在第二条件下仅导入no2的情况下，针对no2浓度的传感器输出在no2浓度为0ppm时，出现了源自于第二条件下的氧浓度调节室18内的氧浓度的偏移电流os2。然后，随着no2浓度上升，传感器输出也成比例地上升，不过，其斜率大于第一条件下的no浓度的斜率。这是因为：没有分解而到达测定室20的no2被分解，由此，o2的量比no分解的量多。在第二条件下的no浓度的斜率为1时，其斜率为1.12左右。

如图17所示，在第二条件下仅导入nh3的情况下，针对nh3浓度的传感器输出在nh3浓度为0ppm时，出现了源自于第二条件下的氧浓度调节室18内的氧浓度的偏移电流os2。然后，随着nh3浓度上升，传感器输出也成比例地上升，不过，其斜率大于第一条件下的no浓度的斜率。在第一条件下的no浓度的斜率为1时，其斜率为1.1左右。

因此，第二条件下的传感器输出ip2、和第二条件下的与no浓度相对应的传感器输出(no)、与no2浓度相对应的传感器输出(no2)以及与nh3浓度相对应的传感器输出(nh3)之间的第四关系式(4)如下。

ip2＝no+1.12no2+1.1nh3+os2……(4)

同样地，这次，在第三条件下仅导入no的情况下，针对no浓度的传感器输出在no浓度为0ppm时，如图16a所示，出现了源自于第三条件下的氧浓度调节室18内的氧浓度的偏移电流os3。然后，随着no浓度上升，传感器输出也成比例地上升，不过，no浓度的斜率小于第一条件下的no浓度的斜率。这是因为：在氧浓度调节室18内10％的no被分解。在第一条件下的no浓度的斜率为1时，其斜率为0.9左右。

在第三条件下仅导入no2的情况下，针对no2浓度的传感器输出在no2浓度为0ppm时，如图16b所示，出现了源自于第三条件下的氧浓度调节室18内的氧浓度的偏移电流os3。然后，随着no2浓度上升，传感器输出也成比例地上升，不过，其斜率因no与no2的扩散系数之差、以及在氧浓度调节室18内10％的no被分解而小于第一条件下的no浓度的斜率。在第一条件下的no浓度的斜率为1时，其斜率为0.8左右。

在第三条件下仅导入nh3的情况下，针对nh3浓度的传感器输出在nh3浓度为0ppm时，如图17所示，出现了源自于第三条件下的氧浓度调节室18内的氧浓度的偏移电流os3。然后，随着nh3浓度上升，传感器输出也成比例地上升，不过，其斜率小于第一条件下的no浓度的斜率。在第一条件下的no浓度的斜率为1时，其斜率为0.72左右。

因此，第三条件下的传感器输出ip3、和第三条件下的与no浓度相对应的传感器输出(no)、与no2浓度相对应的传感器输出(no2)以及与nh3浓度相对应的传感器输出(nh3)之间的第五关系式(5)如下。

ip3＝0.9no+0.8no2+0.72nh3+os3……(5)

偏移电流os1、os2以及os3均为常数，因此，通过求解第三关系式(3)、第四关系式(4)以及第五关系式(5)的三元联立方程式，能够计算出no、no2以及nh3混合存在的被测定气体中的no浓度、no2浓度以及nh3浓度。

此处，参照图18的流程图，对利用第三气体传感器10c来测定no、no2以及nh3的测定处理进行说明。

首先，图18的步骤s201中，第三气体传感器10c经过气体导入口16而向氧浓度调节室18内导入：no、no2以及nh3混合存在的被测定气体。

步骤s202中，条件设定机构104设定为第一条件，起动氧浓度控制机构100或者温度控制机构102。

步骤s203中，氧浓度控制机构100或者温度控制机构102将氧浓度调节室18内的氧浓度或者传感器元件12的温度调整为：符合第一条件的氧浓度或者传感器温度。

步骤s204中，浓度计算机构106获取第一条件下的传感器输出(ip1)。

步骤s205中，条件设定机构104设定为第二条件，起动氧浓度控制机构100或者温度控制机构102。

步骤s206中，氧浓度控制机构100或者温度控制机构102将氧浓度调节室18内的氧浓度或者传感器元件12的温度调整为：符合第二条件的氧浓度或者传感器温度。

步骤s207中，浓度计算机构106获取第二条件下的传感器输出(ip2)。

步骤s208中，条件设定机构104设定为第三条件，起动氧浓度控制机构100或者温度控制机构102。

步骤s209中，氧浓度控制机构100或者温度控制机构102将氧浓度调节室18内的氧浓度或者传感器元件12的温度调整为：符合第三条件的氧浓度或者传感器温度。

步骤s210中，浓度计算机构106获取第三条件下的传感器输出(ip3)。

步骤s211中，浓度计算机构106求解上述的第三关系式(3)、第四关系式(4)以及第五关系式(5)的三元联立方程式，由此，计算出：no、no2以及nh3混合存在的被测定气体中的no浓度、no2浓度以及nh3浓度。

步骤s212中，第三气体传感器10c判别是否具有no、no2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s201以后的处理。并且，步骤s212中，在具有结束需求的阶段，结束第三气体传感器10c中的no、no2以及nh3的测定处理。

这样，第三气体传感器10c获取：将no2全部转化为no但不会使no分解的条件(第一条件)下的传感器输出，另外，获取：将no2的一部分转化为no但不会使no分解的条件(第二条件)下的传感器输出，把将nh3的一部分转化为no并也使no一部分分解的条件设定为第三条件。然后，基于上述的第三关系式、第四关系式以及第五关系式，计算出no、no2以及nh3的各浓度。

由此，即便在像尾气那样的未燃成分、氧的存在下所共存的多个目标成分(例如no、no2、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，第三气体传感器10c只要变更第三气体传感器10c的控制系统的软件，而无需另行附加作为硬件的各种测定装置等，就能够容易地实现以往无法实现的测定no、no2以及nh3的各浓度的处理。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催化器下游的尾气中的no和no2区别开，有助于doc催化器的劣化检测。并且，还能够将scr系统下游的尾气中的no、no2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，再参照图19及图20，对第四实施方式所涉及的气体传感器(以下、称为第四气体传感器10d)进行说明。

该第四气体传感器10d虽然具有与上述的第三气体传感器10c大致同样的构成，不过，浓度计算机构106的构成不同。

即，第四气体传感器10d的浓度计算机构106基于第一条件下的传感器输出、第二条件下的传感器输出减去第一条件下的传感器输出之后而得到的第一输出差值[#2-#1]、第三条件下的传感器输出减去第二条件下的传感器输出之后而得到的第二输出差值[#3-#2]、以及第二映像112，求出no、no2以及nh3的各浓度。

将第二映像112进行图表化示出，例如，如图19所示，得到如下图表，即，在x轴设定第一条件下的传感器输出，在与x轴正交的y轴设定第一输出差值[#2-#1]，在与x轴以及y轴正交的z轴设定第二输出差值[#3-#2]。

而且，该第二映像112形成为：设定有多个显示点，对各显示点分别分配no浓度、no2浓度以及nh3浓度。为了容易理解，若以表格的形式进行示出，则为图20所示的内容。图20中，代表性地仅示出了500ppm体系。通过实验或者模拟，来求出这些浓度。该第二映像112具有三维结构(参照图19)，因此，利用第一条件下的传感器输出、第一输出差值[#2-#1]、以及第二输出差值[#3-#2]，来特定1个显示点。通过从第二映像112中读取出与该显示点相对应的no浓度、no2浓度以及nh3浓度，就能够求出no浓度、no2浓度以及nh3浓度。

例如，在显示点p1，no浓度为500ppm，no2浓度为0ppm，nh3浓度为0ppm；在显示点p10，no浓度为300ppm，no2浓度为222ppm，nh3浓度为0ppm；在显示点p18，no浓度为200ppm，no2浓度为150ppm，nh3浓度为150ppm。在第二映像112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、no2浓度以及nh3浓度即可。

此处，参照图21以及图22的流程图，对利用第四气体传感器10d来测定no、no2以及nh3的测定处理进行说明。

首先，图21以及图22的步骤s301～s310与上述的第三气体传感器10c的处理(参照图18的步骤s201～s210)相同，因此，省略其重复说明。

然后，图22的步骤s311中，浓度计算机构106根据第一条件下的传感器输出、第二条件下的传感器输出减去第一条件下的传感器输出之后而得到的第一输出差值[#2-#1]、以及第三条件下的传感器输出减去第二条件下的传感器输出之后而得到的第二输出差值[#3-#2]，来特定第二映像112上的1个显示点。

步骤s312中，在第二映像112中，读取出与所特定的显示点相对应的no浓度、no2浓度以及nh3浓度，这次作为测定的no浓度、no2浓度以及nh3浓度。在第二映像112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、no2以及nh3浓度。

步骤s313中，第四气体传感器10d判别是否具有no、no2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，则反复进行图21的步骤s301以后的处理。并且，步骤s313中，在具有结束需求的阶段，结束第四气体传感器10d中的no、no2以及nh3的测定处理。

该第四气体传感器10d中，也发挥出与上述的第三气体传感器10c同样的效果。特别是，根据第二映像112上的特定的显示点，读取出no浓度、no2浓度以及nh3浓度即可，因此，不需要复杂的运算处理，能够在短时间内获取no浓度、no2浓度以及nh3浓度。

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、即、下述(a)～(c)地采用各种构成。

(a)根据目标成分的种类、成分数，将氧浓度调节室的氧浓度或温度的设定条件从作为基准的条件置换为其它条件。

(b)通过(a)的条件的置换，使氧浓度调节室内生成的目标成分(例如no、no2、nh3)的化学平衡发生变化，从而有意地使测定室中得到的传感器输出发生变化。

(c)根据作为基准的条件下的传感器输出、以及因条件的置换所带来的传感器输出的变化量，求出各成分浓度。

例如，可以省略副调节室18b，在仅由主调节室18a构成的氧浓度调节室18的里侧设置：具有测定电极62和第四扩散速度控制部64的测定室20。

另外，如图23所示，可以保持设定为第一条件的期间ta较长，使设定为第二条件的期间tb和设定为第三条件的期间tc变短。这种情况下，能够精度良好地确保作为基准的第一条件下的传感器输出，从而能够准确地测定no浓度、no2浓度以及nh3浓度。另外，在从设定为第二条件的状态设定为第三条件的过程中，也可以暂且设定为第一条件。能够使第三条件下的传感器输出的测定精度得到提高。当然，也可以分别均等地设定：设定为第一条件的期间ta、设定为第二条件的期间tb以及设定为第三条件的期间tc。