CN105393115A - 内燃发动机的SOx浓度检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是通过极限电流型传感器容易地且准确地检测包含于内燃发动机的废气中的SOx的浓度。本发明涉及具有极限电流型传感器10、30的发动机的SOx浓度检测设备。本发明的设备包含用于通过在使施加于传感器的电压从预定电压下降时使用传感器的输出电流来检测包含于废气中的SOx的浓度的检测部分。

Description

内燃发动机的SOx浓度检测设备

技术领域

本发明涉及内燃发动机的SOx浓度检测设备。

背景技术

在未经审查的日本专利公开No.2-122255中描述了用于测量包含于气体混合物中的含氧气体的相对量的传感器。该传感器具有两个泵单元。这些泵单元被串联安置。在这种传感器中，包含于气体混合物中的含氧气体的一部分(特别地，O₂)通过对上游侧泵单元施加较低的电压来去除，并且包含于气体混合物中的其余含氧气体(特别地，H₂O和CO₂)的相对量通过对下游侧泵单元施加高电压来测量。

发明内容

极限电流型传感器是已知的。在这种传感器中，一般地，某一恒定电压被施加用于包含于内燃发动机排出的废气(exhaustgas)中的氧的浓度的检测。但是，根据用于施加电压的这种技术，包含于废气中的SOx的浓度无法被容易地且准确地检测出。

在这方面，根据本申请的发明人的研究，本申请的发明人已经认识到，在改进用于给极限电流型传感器施加电压的技术时，包含于废气中的SOx的浓度能够通过极限电流型传感器准确检测出。

基于本申请的发明人的这个认识，本发明的目的是通过极限电流型传感器来准确检测包含于废气中的SOx的浓度。

本申请的一个发明涉及具有极限电流型传感器的内燃发动机的SOx浓度检测设备。本发明的设备包括：检测部分，用于在使施加于传感器的电压(以下，该电压将简称为“所施加电压”)从预定电压下降的同时通过使用传感器的输出电流(以下，该输出电流将简称为“输出电流”)来检测包含于由发动机排出的废气中的SOx的浓度(以下，SOx的这种浓度将称为“SOx浓度”)。

根据这点，能够检测SOx浓度。特别地，即使在当所施加电压被保持为恒定电压时占用输出电流的SOx的影响或者在所施加电压被提高时占用输出电流的SOx的影响小于占用输出电流的其他分量的影响的情况下，如果在所施加电压从预定电压器下降时占用输出电流的SOx的影响大于占用输出电流的其他分量的影响，则SOx浓度也能够被准确地检测出。

而且，优选的是，检测部分在使所施加电压从预定电压下降的同时将输出电流的峰值用作用于SOx浓度的检测的输出电流。峰值是输出电流在所施加电压的下降期间的最小输出电流(或最大输出电流)。因此，峰值是与SOx浓度精确对应的输出电流。因而，SOx浓度能够通过将峰值用作用于SOx浓度的检测的输出电流而准确地检测出。

而且，检测部分可以在使所施加电压从预定电压下降之后通过使用在比预定电压低的电压被施加于传感器时的输出电流来检测包含于废气中的氧的浓度。根据这点，包含于废气中的氧的浓度和SOx浓度能够通过单个传感器来检测出。

而且，检测部分可以在使所施加电压从比预定电压低的电压上升到预定电压之后将在使所施加电压从预定电压下降时的输出电流用作用于SOx浓度的检测的输出电流。在这种情况下，在所施加电压的下降开始之前施加于传感器的电压低于预定电压。因而，与在所施加电压的下降开始之前施加于传感器的电压等于预定电压的情形相比，为SOx浓度的检测所消耗的电力能够得以下降。

检测部分可以在使所施加电压上升至预定电压之前通过使用在施加比预定电压低的电压时的输出电流来检测包含于废气中的氧的浓度。根据这点，包含于废气中的氧的浓度和SOx浓度能够通过单个传感器来检测出。

而且，优选的是，预定电压高于或等于0.8V。根据这点，能够获得与SOx浓度精确对应的输出电流，并且因此能够准确地检测出SOx浓度。

而且，优选的是，在所施加电压从预定电压的下降结束时的所施加电压是低于或等于0.7V的电压。根据这点，能够获得与SOx浓度精确对应的输出电流，并且因此能够准确地检测出SOx浓度。

而且，检测部分可以使所施加电压按照比具有100Hz的电压的变化速度小或与其相等的速度从预定电压下降。根据这点，可确保能够获得与SOx浓度精确对应的输出电流，并且因此能够准确地检测出SOx浓度。

而且，检测部分可以使所施加电压从比预定电压低的电压上升，并且然后使所施加电压按照比具有100Hz的电压的变化速度小或与其相等的速度从预定电压下降。根据这点，可确保能够获得与SOx浓度精确对应的输出电流，并且因此能够准确地检测出SOx浓度。

而且，发动机为例如汽油发动机。汽油发动机按照在发动机工作区的主要部分内的大气燃料化学计量比来操作。因此，包含于废气中的氧的浓度是低的。因而，SOx浓度能够被容易地检测出。

而且，SOx浓度检测设备还可以包括：控制部分，用于在使所施加电压从预定电压下降时的输出电流的绝对值大于或等于第一预定值的情况下执行用于使传感器的硫中毒再生的硫中毒再生控制。根据这点，直到因硫中毒所致的传感器的检测的准确度的下降不会发生，SOx浓度才被检测。因而，SOx浓度能够被更准确地检测出。

而且，SOx浓度检测设备还可以包含用于在使所施加电压从预定电压下降时的输出电流的绝对值大于第二预定值的情况下报警给发动机的燃烧室供应的燃料的性能故障的控制部分。根据这点，在可能发生燃料性能故障的情况下，SOx浓度检测设备的用户能够意识到，燃料的性能故障可能会发生。

本申请的另一个发明涉及用于检测包含于从具有极限电流型传感器的内燃发动机排出的废气中的SOx的浓度的方法。该方法包括：用于使施加于传感器的电压从预定电压下降的电压下降步骤，用于在电压下降步骤期间获取传感器的输出电流的输出电流获取步骤，以及用于通过使用由输出电流获取步骤获取的输出电流来检测包含于废气中的SOx的浓度的SOx浓度检测步骤。

根据这点，能够检测出SOx浓度。特别地，即使在所施加电压被保持为恒定电压时占用输出电流的SOx的影响或者在所施加电压被提高时占用输出电流的SOx的影响小于占用输出电流的其他分量的影响的情况下，如果在所施加电压从预定电压下降时占用输出电流的SOx的影响大于占用输出电流的其他分量的影响，则SOx浓度能够被准确地检测出。

而且，该方法还可以包括：用于在电压下降步骤之后给传感器施加比预定电压低的电压的下降后电压施加步骤，以及用于在下降后电压施加步骤期间通过使用传感器的输出电流来检测包含于废气中的氧的浓度的氧浓度检测步骤。根据这点，包含于废气中的氧的浓度和SOx浓度能够通过单个传感器来检测出。

而且，该方法还可以包括用于在电压下降步骤之前给传感器施加比预定电压低的电压的下降前电压施加步骤，用于在下降前电压施加步骤之后且在电压下降步骤之前使施加于传感器的电压上升至预定电压的电压升高步骤，以及用于在下降前电压施加步骤期间通过使用传感器的输出电流来检测包含于废气中的氧的浓度的氧浓度检测步骤。根据这点，包含于废气中的氧的浓度和SOx浓度能够通过单个传感器来检测出。

本申请的又一个发明涉及极限电流型传感器。本发明的极限电流型传感器被用来在施加于传感器的电压从预定电压下降时通过使用传感器的输出电流来检测包含于内燃发动机排出的废气中的SOx的浓度。

根据这点，能够提供用于检测SOx浓度的极限电流型传感器。特别地，即使在所施加电压被保持为恒定电压时占用输出电流的SOx的影响或者在所施加电压被提高时占用输出电流的SOx的影响小于占用输出电流的其他分量的影响的情况下，如果在所施加电压从预定电压下降时占用输出电流的SOx的影响大于占用输出电流的其他分量的影响，则能够提供用于准确地检测SOx浓度的极限电流型传感器。

而且，传感器可以被用来在施加于传感器的电压从预定电压下降之后通过使用在比预定电压低的电压被施加于传感器时的传感器的输出电流来检测包含于废气中的氧的浓度。根据这点，包含于废气中的氧的浓度和SOx浓度能够通过单个传感器来检测出。

而且，传感器可以被用来在预定电压被施加于传感器之前通过使用在比预定电压低的电压被施加于传感器时的传感器的输出电流来检测包含于废气中的氧的浓度。根据这点，包含于废气中的氧的浓度和SOx浓度能够通过单个传感器来检测出。

附图说明

图1示出了本发明的极限电流型传感器的一种实施例(两单元型极限电流型传感器)。

图2示出了图1所示的极限电流型传感器的输出特性。

图3示出了图1所示的极限电流型传感器的输出特性。

图4示出了在SOx浓度与输出电流的峰值之间的关系。

图5示出了本发明的极限电流型传感器的另一种实施例(单一单元型极限电流型传感器)。

图6示出了图5所示的极限电流型传感器的输出特性。

图7示出了包含具有图1或5所示的极限电流型传感器的SOx浓度检测设备的内燃发动机。

图8示出了示出与根据第一实施例的所施加电压的变化对应的输出电流的时间图。

图9A示出了所施加电压的上升和下降的一种方式。

图9B示出了所施加电压的上升和下降的另一种方式。

图10A示出了在图1所示的极限电流型传感器中采用的电路的一个实例。

图10B示出了在图4所示的极限电流型传感器中采用的电路的一个实例。

图11示出了根据第一实施例的SOx浓度检测流程的实施例的一个实例。

图12示出了根据第二实施例的SOx浓度检测流程的一个实例。

图13示出了根据第三实施例的SOx浓度检测流程的一个实例。

图14示出了根据第四实施例的SOx浓度/空燃比检测流程的一个实例。

具体实施方式

本发明的极限电流型传感器以及包含该极限电流型传感器的内燃发动机的SOx浓度检测设备的实施例将参照附图来描述。

<两单元型极限电流型传感器的配置>

图1示出了根据本发明的第一实施例的极限电流型传感器。图1所示的传感器是两单元型极限电流型传感器。在图1中，10表示极限电流型传感器，11A表示第一固体电解质层，11B表示第二固体电解质层，12A表示第一氧化铝层，12B表示第二氧化铝层，12C表示第三氧化铝层，12D表示第四氧化铝层，12E表示第五氧化铝层，12F表示第六氧化铝层，13表示扩散限制层，14表示加热器，15表示泵单元，15A表示第一泵电极，15B表示第二泵电极，15C表示泵单元的电压源，16表示传感器单元，16A表示第一传感器电极，16B表示第二传感器电极，16C表示传感器单元的电压源，17A表示第一大气引入通道，17B表示第二大气引入通道，以及18表示内部空间。

固体电解质层11A和11B是由氧化锆等形成的层，并且具有氧离子传导性质。氧化铝层12A至12F是由氧化铝形成的层。扩散限制层13是能够让废气通过其中的多孔层。在传感器10中，这些层被层合起来，使得第六氧化铝层12F、第五氧化铝层12E、第四氧化铝层12D、第二固体电解质层11B、扩散限制层13、第三氧化铝层12C、第一固体电解质层11A、第二氧化铝层12B和第一氧化铝层12A从图1的下侧起按顺序进行定位。加热器14被定位于第五及第六氧化铝层12E和12F之间。

第一大气引入通道17A是由第一及第二氧化铝层12A和12B以及第一固体电解质层11A形成的空间，第一大气引入通道17A的一部分向大气开放。第二大气引入通道17B是由第二固体电解质层11B以及第四及第五氧化铝层12D和12E形成的空间，第二大气引入通道17B的一部分向大气开放。内部空间18是由第一及第二固体电解质层11A和11B、扩散限制层13及第三氧化铝层12C形成的空间，并且内部空间18的一部分经由扩散限制层13与传感器的外部通信。

<泵单元的配置>

泵电极15A和15B是由铂族元素(例如，铂和铑或者它们的合金)形成的电极。电极15A被定位于固体电解质层11B的一侧的壁面(也就是，用于形成内部空间18的层11B的壁面)上，并且电极15B被定位于固体电解质层11B的另一侧的壁面(也就是，用于形成第二大气引入通道17B的层11B的壁面)上。电极15A和15B以及层11B配置了泵单元15。传感器10被配置为能够将来自泵单元的电压源15C的电压施加于泵单元15(特别地，在电极15A和15B之间)。应当注意，电极15A是阴极侧电极，而电极15B是阳极侧电极。

<泵单元的功能>

当电压被施加于泵单元15并且在内部空间18内的氧接触泵电极15A时，该氧变为在电极15A上的氧离子，并且然后该氧离子穿过固体电解质层11B的内部移向泵电极15B。在此时，在电极15A和15B之间产生与已经移动通过固体电解质层11B的内部的氧离子量成比例的电流。然后，当氧离子到达电极15B时，氧离子在电极15B上变为氧气，并且然后被排放到第二大气引入通道17B。也就是，泵单元15能够通过泵送作用将包含于废气中的氧从废气中排放到大气中，并且由此能够降低包含于废气中的氧的浓度。泵单元15的泵送作用的能力随着由泵单元的电压源15C施加于泵单元15的电压增加而增大。

<传感器单元的配置>

传感器电极16A和16B是由铂族元素(例如，铂和铑或者它们的合金)形成的电极。电极16A被定位于固体电解质层11A的一侧的壁面(也就是，用于形成内部空间18的层11A的壁面)上，并且电极16B被定位于固体电解质层11A的另一侧的壁面(也就是，用于形成第一大气引入通道17A的层11A的壁面)上。电极16A和16B以及层11A配置了传感器单元16。传感器10被配置为能够将来自传感器单元的电压源16C的电压施加于传感器单元16(特别地，施加于电极16A和16B之间)。应当注意，电极16A是阴极侧电极，而电极16B是阳极侧电极。

<传感器单元的功能>

当电压被施加于传感器单元16并且在内部空间18内的SOx接触传感器电极16A时，该SOx被溶解于电极16A上，SOx的氧变为氧离子，并且然后该氧离子穿过固体电解质层11A的内部移向传感器电极16B。在此时，在电极16A和16B之间产生与已经移动通过层11A的内部的氧离子量成比例的电流。然后，当氧离子到达电极16B时，氧离子在电极16B上变为氧气，并且然后被排放到第一大气引入通道17A。

<两单元型极限电流型传感器的空燃比检测功能1>

图2示出了在根据第一实施例的两单元型极限电流传感器内的泵单元的施加电压与泵单元的输出电流之间的关系。泵单元的施加电压是由泵单元的电压源15C施加于泵单元15的电压，而泵单元的输出电流是在泵电极15A和15B之间流过的电流。而且，在图2中，由A/F＝12指示的线示出了在废气的空燃比为12的情况下相对于泵单元的所施加电压的变化的输出电流的变化，并且类似地，由A/F＝13至A/F＝18指示的线分别示出了在废气的空燃比为13至18的情况下相对于泵单元的所施加电压的变化的输出电流的变化。

如图2所示，例如，在废气的空燃比为18并且泵单元的所施加电压处于低于特定值Vth的范围内的情况下，当泵单元的输出电流为负值时，泵单元的输出电流的绝对值随泵单元的所施加电压增加而减小，并且当泵单元的输出电流为正值时，泵单元的输出电流的绝对值随泵单元的所施加电压增加而增大。而且，在泵单元的所施加电压处于高于或等于特定值Vth的恒定范围内的情况下，泵单元的输出电流为恒定值，独立于泵单元的所施加电压。

类似地，在泵单元的所施加电压与泵单元的输出电流之间的这种关系在废气的空燃比为12至17的情况下也成立。在这方面，如同根据图2所了解的，在待检测的所有空燃比中，当在泵单元的输出电流为恒定(独立于泵单元的所施加电压)的情况下对泵单元15施加电压时，废气的空燃比能够基于所检测到的泵单元的输出电流来检测。也就是，根据第一实施例的两单元型极限电流型传感器10能够被用来检测废气的空燃比。应当注意，废气的空燃比是与包含于废气中的氧的浓度具有关联的参数，并且因此，在原理上，根据第一实施例的两单元型极限电流型传感器能够检测出包含于废气中的氧的浓度。

<两单元型极限电流型传感器的空燃比检测功能2>

而且，在根据第一实施例的两单元型极限电流型传感器内的传感器单元的所施加电压与传感器单元的输出电流之间的关系与图2所示的关系相同。因此，在泵单元的所施加电压为零(也就是，泵单元15不起作用)的条件下，在待检测的所有空燃比中，当在传感器单元的输出电流为恒定(独立于传感器单元的所施加电压)的情况下对传感器单元16施加电压时，废气的空燃比能够基于所检测到的传感器单元的输出电流来检测。也就是，根据第一实施例的两单元型极限电流型传感器10能够被用来检测废气的空燃比。应当注意，传感器单元的所施加电压是由传感器单元的电压源16C施加于传感器单元16的电压，并且传感器单元的输出电流是在传感器电极16A和16B之间流过的电流。

<两单元型极限电流型传感器的输出特性>

根据本申请的发明人的研究，本申请的发明人已经新意识到，与包含于废气中的SOx的浓度对应的电流能够通过使施加于两单元型极限电流型传感器的电压(特别地，由传感器单元的电压源16C施加于传感器单元16的电压)从预定电压下降而从极限电流型传感器中获得。接下来，这将被描述。应当注意，在随后的描述中，输出电流是从传感器单元16输出的电流。

在图3中示出了在所施加电压从0.1V逐渐上升至1.0V并然后使所施加电压从1.0V逐渐下降至0.1V时的输出电流的变化。图3的横坐标轴指示施加电压，而图3的纵坐标轴指示输出电流。应当注意，用于使包含于内部空间18内的废气中的氧的浓度下降至零(或者大体上为零)的电压在改变所施加电压的同时被施加于泵单元15。

在图3中，实线LU0指示在废气中不含有SOx(也就是，包含于废气中的SOx的浓度为零)的情况下使所施加电压从0.1V上升至1.0V时的输出电流的变化，而实线LD0指示在废气不含有SOx的情况下使所施加电压从1.0V下降至0.1V时的输出电流的变化。在图3中，点划线LU1指示在废气含有SOx的情况下使所施加电压从0.1V上升至1.0V时的输出电流的变化，而点划线LD1指示在废气含有SOx的情况下使所施加电压从1.0V下降至0.1V时的输出电流的变化。

在废气不含有SOx的情况下，在所施加电压被从0.1V提高至0.2V时，如图3中的实线LU0所示，输出电流快速地增大至大约4微安。然后，在所施加电压从大约0.2V提高至大约0.85V时，输出电流大体上恒定于大约4微安。然后，当所施加电压超过大约0.85V时，输出电流开始增大。然后，随着所施加电压从大约0.85V提高至1.0V，输出电流逐渐增大，并且当所施加电压达到1.0V时，输出电流达到大约7微安。

其后，当所施加电压从1.0V逐渐下降至0.4V时，如图3中的实现LD0所示，输出电流逐渐从大约7微安起减小，并且当所施加电压下降到大约0.85V以下并然后达到0.4V时，输出电流大体上恒定于大约3.5微安。

另一方面，在废气含有SOx的情况下，在所施加电压从0.1V提高至0.2V时，如图3中的点划线LU1所示，输出电流快速地增大至大约4微安。然后，当所施加电压从大约0.2V提高至大约0.6V时，输出电流大体上恒定于大约4微安。然后，当所施加电压超过大约0.6V时，输出电流开始增大。然后，随着所施加电压从大约0.6V提高至1.0V，输出电流逐渐增大，并且当所施加电压达到1.0V时，输出电流达到大约7微安。

其后，当所施加电压从1.0V逐渐下降至0.4V时，如图3中的点划线LD1所示，输出电流逐渐从大约7微安起减小，并且在所施加电压下降到大约0.8V以下并然后达到大约0.7V时，输出电流快速减小，输出电流的流动方向反转，并且然后输出电流达到大约-5微安。然后，在所施加电压进一步从大约0.7V下降至0.4V时，输出电流快速增大，并且输出电流的流动方向返回到初始方向，并且当所施加电压达到0.4V时，输出电流变为大约3.5微安。

因此，在废气含有SOx的情况下，在所施加电压从0.4V提高至0.8V并然后所施加电压从0.8V下降至0.4V时，输出电流快速减小，并且然后在所施加电压被降低时快速增大。也就是，当所施加电压从0.8V下降至0.4V时，输出电流改变，以致具有最小值(也就是，峰值)。在这方面，当所施加电压达到大约0.7V时，输出电流变为峰值。

应当注意，在废气含有SOx的情况下在所施加电压超过大约0.6V并然后达到1.0V时的输出电流大于在废气不含有SOx的情况下在所施加电压超过大约0.6V并然后达到1.0V时的输出电流。

<根据第一实施例的两单元型极限电流型传感器的优点>

根据本申请的发明人的研究，本申请的发明人已经意识到，在两单元型极限电流型传感器中，图4所示的关系在如同以上所描述的那样使所施加电压从0.8V下降至0.4V时存在于输出电流的峰值与SOx浓度之间。也就是，本申请的发明人已经意识到，包含于废气中的SOx的浓度随着参考电流(也就是，在所施加电压达到0.8V时的输出电流)与峰值之差增大而增大。而且，根据第一实施例的两单元型极限电流型传感器能够被用来检测包含于废气中的氧的浓度(从而检测废气的空燃比)。因此，通过使用根据第一实施例的能够被用来检测包含于废气中的氧的浓度的两单元型极限电流型传感器，SOx浓度能够基于峰值来计算(检测)。

<单一单元型极限电流型传感器的配置>

在图5中示出了根据本发明的第一实施例的极限电流型传感器。图5所示的极限电流型传感器是单一单元型极限电流型传感器。在图5中，30表示极限电流型传感器，31表示固体电解质层，32A表示第一氧化铝层，32B表示第二氧化铝层，32C表示第三氧化铝层，32D表示第四氧化铝层，32E表示第五氧化铝层，33表示扩散限制层，34表示加热器，35表示传感器单元，35A表示第一传感器电极，35B表示第二传感器电极，35C表示传感器单元的电压源，36表示大气引入通道，以及37表示内部空间。

固体电解质层31是由氧化锆等形成的层，并且具有氧离子传导性能。氧化铝层32A至32E是由氧化铝形成的层。扩散限制层33是能够让废气通过其中的多孔层。在传感器30中，这些层被层合起来，使得第五氧化铝层32E、第四氧化铝层32D、第三氧化铝层32C、固体电解质层31、扩散限制层33以及第二氧化铝层32B和第一氧化铝层32A从图5的下侧起按顺序来定位。加热器34被定位于第四及第五氧化铝层32D和32E之间。

大气引入通道36是由固体电解质层31以及第三及第四氧化铝层32C和32D形成的空间，并且大气引入通道36的一部分向大气开放。内部空间37是由第一氧化铝层32A、固体电解质层31、扩散限制层33和第二氧化铝层32B形成的空间，并且内部空间37的一部分经由扩散限制层33与传感器的外部通信。

<传感器单元的配置>

传感器电极35A和35B是由铂族元素(例如，铂和铑或者它们的合金)形成的电极。电极35A被定位于固体电解质层31的一侧的壁面(也就是，形成内部空间37的层31的壁面)上，并且电极35B被定位于固体电解质层31的另一侧的壁面(也就是，形成大气引入通道36的层31的壁面)上。电极35A和35B以及层31配置了传感器单元35。传感器30被配置为能够将来自传感器单元的电压源35C的电压施加于传感器单元35(特别地，在电极35A和35B之间)。应当注意，电极35A是阴极侧电极，而电极35B是阳极侧电极。

<传感器单元的功能>

当电压被施加于传感器单元35并且在内部空间37内的SOx接触传感器电极35A时，该Sox分解于电极35A上，SOx的氧变为氧离子，并且然后该氧离子穿过层31的内部移向电极35B。在此时，与已经移动通过层31的内部的氧离子的量成比例的电流产生于电极35A和35B之间。然后，当氧离子达到电极35B时，氧离子在电极35B上变为氧气，并且然后被排放到大气引入通道36。

<单一单元型极限电流型传感器的空燃比检测功能>

在根据第一实施例的单一单元型极限电流型传感器内的传感器单元的所施加电压与传感器单元的输出电流之间的关系与图2所示的关系相同。因此，在待检测的所有空燃比中，当在传感器单元的输出电流为恒定(独立于传感器单元的所施加电压)的情况下将电压施加于传感器单元35时，废气的空燃比能够基于所检测到的传感器单元的输出电流来检测。也就是，根据第一实施例的单一单元型极限电流型传感器30能够被用来检测废气的空燃比。应当注意，废气的空燃比是与包含于废气中的氧的浓度具有关联的参数，并且因此在原理上，根据第一实施例的单一单元型极限电流型传感器能够检测出包含于废气中的氧的浓度。而且，传感器单元的所施加电压是由传感器单元的电压源35C施加于传感器单元35的电压，并且传感器单元的输出电流是在传感器电极35A和35B之间流过的电流。

<单一单元型极限电流型传感器的输出特性>

根据本申请的发明人的研究，本申请的发明人已经意识到，类似于两单元型极限电流型传感器，与包含于废气中的SOx的浓度对应的电流能够通过使施加于单一单元型极限电流型传感器的电压(特别地，由传感器单元的电压源35C施加于传感器单元35的电压)从预定电压下降而从极限电流型传感器获得。接下来，这将被描述。应当注意，在随后的描述中，输出电流是由传感器单元35输出的电流，并且包含于废气中的氧的浓度恒定于1％。

在图6中示出了在所施加电压从0.1V逐渐上升至1.0V并然后使所施加电压从1.0V逐渐下降至0.1V时的输出电流的变化。图6的横坐标轴指示所施加电压，并且图6的纵坐标轴指示输出电流。

在图6中，点划线LU1指示在废气含有SOx的情况下使所施加电压从0.1V上升至1.0V时的输出电流的变化，并且点划线LD1指示在废气含有SOx的情况下使所施加电压从1.0V下降至0.1V时输出电流的变化。

在废气含有SOx的情况下，在所施加电压被从0.1V提高至0.2V时，如图6中的点划线LU1所示，输出电流快速增大至大约100微安。然后，当所施加电压从大约0.2V提高至大约0.6V时，输出电流大体上恒定于大约100微安。然后，当所施加电压超过大约0.6V时，输出电流开始增大。然后，随着所施加电压从大约0.6V提高至1.0V，输出电流稍微逐渐增大，并且当所施加电压达到1.0V时，输出电流达到大约105微安。

其后，当所施加电压从1.0V逐渐下降至0.4V时，如图6中的点划线LD1所示，输出电流从大约105微安起逐渐减小，并且在所施加电压下降到大约0.8V以下并然后达到大约0.7V时，输出电流快速减小，并然后输出电流达到大约80微安。然后，在所施加电压从大约0.7V下降至0.4V时，输出电流快速增大，并且当所施加电压达到0.4V时，输出电流变为大约100微安。

因此，在废气含有SOx的情况下，在所施加电压从0.4V提高至0.8V并然后所施加电压从0.8V下降至0.4V时，输出电流快速减小，并然后在所施加电压下降时快速增大。也就是，当所施加电压从0.8V下降至0.4V时，输出电流改变，以致具有最小值(也就是，峰值)。在这方面，当所施加电压达到大约0.7V时，输出电流变为峰值。

<根据第一实施例的单一单元型极限电流型传感器的优点>

根据本申请的发明人的研究，本申请的发明人已经意识到，在单一单元型极限电流型传感器中，与图4所示的关系类似的关系在如同以上所描述的那样使所施加电压从0.8V下降至0.4V时存在于输出电流的峰值与SOx浓度之间。也就是，本申请的发明人已经意识到，包含于废气中的SOx的浓度随参考电流(也就是，在所施加电压达到0.8V时的输出电流)与峰值之差增大而增大。而且，根据第一实施例的单一单元型极限电流型传感器能够被用来检测包含于废气中的氧的浓度(从而检测废气的空燃比)。因此，通过使用根据第一实施例的能够用来检测包含于废气中的氧的浓度的单一单元型极限电流型传感器，SOx浓度能够基于峰值来计算(检测)。

<根据第一实施例的SOx浓度检测设备>

在图7中示出了包含具有图1或5所示的极限电流型传感器10或30的SOx浓度检测设备的内燃发动机。图7所示的发动机是火花点火式内燃发动机(所谓的汽油发动机)。但是，本发明能够应用于压缩自点火式内燃发动机(所谓的柴油发动机)。而且，图7所示的发动机按照在主要(substantial)发动机工作区内的空气燃料化学计量比(化学计量)来操作。

<发动机的配置>

在图7中，10或30表示图1或5所示的极限电流型传感器，50表示发动机的主体，51表示缸盖，52表示缸体，53表示燃烧室，54表示喷油器，55表示火花塞，56表示燃油泵，57表示供油管，60表示活塞，61表示连杆，62表示曲轴，63表示曲柄转角传感器，70表示进气门，71表示进气道，72表示进气歧管，73表示通风油箱(surgetank)，74表示节流阀，75表示进气管，76表示空气流量计，77表示空气滤清器，80表示排气门，81表示排气道，82表示排气歧管，83表示排气管，90表示电子控制单元(ECU)，91表示加速踏板，以及92表示加速踏板下压量传感器。

<ECU的配置/功能>

喷油器54、火花塞55、节流阀74、曲柄转角传感器63、空气流量计76、加速踏板下压量传感器92以及极限电流型传感器10或30与ECU90电连接。ECU90给喷油器54、火花塞55和节流阀74发送用于操作它们的信号。而且，ECU90接收来自曲柄转角传感器63、空气流量计76和加速踏板下压量传感器92的信号。与曲轴62的转速对应的信号由曲柄转角传感器63输出。ECU90基于接收自曲柄转角传感器63的信号来计算发动机速度。与通过空气流量计的空气的流量(也就是，吸入燃烧室53内的空气的流量)对应的信号由空气流量计76输出。ECU90基于接收自空气流量计76的信号来计算吸入空气量。与加速踏板91的下压量对应的信号由加速踏板下压量传感器92输出。ECU90基于接收自加速踏板下压量传感器92的信号来计算发动机负荷。

<极限电流型传感器>

极限电流型传感器10或30被安装于排气管83上。因此，作为将由极限电流型传感器10或30检测的对象的气体(也就是，待检测的气体)是从燃烧室53排出的废气。与包含于达到极限电流型传感器的废气中的Sox的浓度对应的电流由极限电流型传感器10或30输出。ECU90基于接收自极限电流型传感器10或30的电流来计算SOx浓度(该计算方法的细节将在后面描述)。

<根据第一实施例的SOx浓度检测>

根据第一实施例的SOx浓度检测将参照图8来描述。根据第一实施例，所施加电压被恒定地保持于0.4V(指的是图8所示的在时间T0之前的时段)。也就是，0.4V的电压被恒定地施加于传感器。然后，在根据第一实施例的SOx浓度检测中，所施加电压从0.4V提高至0.8V(指的是图8所示的从时间T0到时间T1的时段)，并且然后，所施加电压从0.8V下降至0.4V(指的是图8所示的从时间T1到时间T2的时段)。在此时，ECU通过在所施加电压从0.8V下降至0.4V时使用参考电流以及输入到ECU的输出电流的峰值来计算(也就是，检测)SOx浓度。在此时，所算得的SOx浓度随参考电流与峰值之差增大而增大。

应当注意，在SOx浓度通过使用峰值与参考电流之差(以下，该差值将称为“电流差”)来计算(例如，与电流差对应的SOx浓度对于每个电流差预先通过实验等来获得)的情况下，这些获得的SOx浓度以作为电流差的函数的映射的形式存储于ECU内，并且SOx浓度通过从映射中读出与在SOx浓度的检测期间计算出的电流差对应的SOx浓度来计算出。

<根据第一实施例的SOx浓度检测设备的优点>

根据第一实施例的SOx浓度检测设备的极限电流型传感器能够被用来检测包含于废气中的氧的浓度(从而检测废气的空燃比)。因此，按照根据第一实施例的SOx浓度检测设备，包含于废气中的SOx的浓度能够通过使用能够用来检测包含于废气中的氧的浓度的传感器来检测。也就是，本申请的发明人已经意识到，在所施加电压被保持为恒定电压(例如，0.4V)时占用输出电流的SOx的影响或者在所施加电压被提高时占用输出电流的SOx的影响小于占用输出电流的其他分量(例如，O₂和NOx)的影响，并且另一方面，在所施加电压从预定电压(例如，0.8V)起下降时占用输出电流的SOx的影响大于占用输出电流的其他分量的影响，并且因而，按照根据第一实施例的SOx浓度检测设备，SOx浓度能够通过使用能够用来检测包含于废气中的氧的浓度的传感器来准确地检测出。

而且，峰值是作为在所施加电压的下降期间的输出电流且与在SOx浓度为零的情况下的输出电流最显著不同的输出电流。因此，峰值是与SOx浓度精确对应的输出电流。因而，SOx浓度能够通过将峰值用作用于SOx浓度检测的输出电流来更准确地检测出。

而且，根据第一实施例，在所施加电压开始下降之前施加于传感器的电压为0.4V。因此，该电压低于在所施加电压的下降开始时施加的0.8V。因而，根据第一实施例，与在所施加电压开始下降之前施加于传感器的电压等于0.8V的情形相比，由SOx浓度检测消耗的电力能够得以下降。

<第一实施例的应用范围>

应当注意，在根据第一实施例的SOx浓度检测中，在所施加电压开始上升时的施加电压(也就是，恒定地施加于传感器的电压)并不限定于0.4V，并且可以是在提高所施加电压之后下降所施加电压时用于生成具有峰值的输出电流的变化的任意电压，例如，低于或等于0.6V的电压，优选地，与0.4V相等的电压。

而且，在所施加电压的上升结束时的施加电压并不限定于0.8V，并且可以是在提高所施加电压之后下降所施加电压时用于生成具有峰值的输出电流的变化的任意电压，或者高于或等于输出稳压范围(也就是，在SOx浓度为零的情况下输出电流大体上恒定(与所施加电压无关)的范围，例如，0.2V～0.8V)的最大电压的任意电压，例如，高于0.8V的电压。

而且，在所施加电压的下降结束时的施加电压并不限定于0.4V，并且可以是低于或等于与峰值对应的电压的任意电压，例如，低于或等于0.7V的电压，优选地，与0.4V相等的电压。因此，在所施加电压的上升开始时的施加电压可以与在所施加电压的下降结束时的电压相同或不同。

而且，在根据第一实施例的SOx浓度检测中，使用了峰值，但是，作为该峰值的代替，可以使用在所施加电压从0.8V下降至0.4V时快速减小或增大的输出电流的范围内的输出电流。

<参考电流>

应当注意，包含于流入传感器的内部空间内的废气中的氧的浓度在下降所施加电压期间可以变化。在这种情况下，在所施加电压为0.8V时的输出电流指示所施加电压变化之前的氧浓度，而在所施加电压为0.4V时的输出电流指示在所施加电压变化之后的氧浓度。因此，与在所施加电压为0.8V时的输出电流相比，在所施加电压为0.4V时的输出电流更准确地反映了在峰值被输出时包含于传感器的内部空间内的废气中的氧的浓度。因此，在根据第一实施例的SOx浓度检测中，在所施加电压从0.8V下降至0.4V的情况下，作为参考电流的代替，在所施加电压达到0.4V时的输出电流(或者在已经从该时间起经过了预定的时间之后的输出电流)可以被用作参考电流。根据这点，即使在包含于废气中的氧的浓度于所施加电压的下降期间改变时，SOx浓度也能够被准确地检测出。

而且，在第一实施例中，作为使用峰值和参考电流来计算SOx浓度的代替，可以使用峰值和换算系数来计算SOx浓度。在这方面，所算得的SOx浓度随着峰值朝负值增加而增大。也就是，当峰值为负时，所算得的SOx浓度随峰值的绝对值增大而增大，并且当峰值为正时，所算得的SOx浓度随峰值的绝对值减小而增大。应当注意，换算系数是用于按照图4所示的关系将峰值转换为SOx浓度的系数。当然，在峰值作为正值而出现的情况下，所算得的SOx浓度随峰值朝正值增加而增大。

<根据第一实施例的扫描速度>

在根据第一实施例的SOx浓度检测中，如果所施加电压上升或下降的速度(扫描速度)过高，则可以没有峰值被输出，或者在所施加电压被降低时可以不输出与SOx浓度充分对应的峰值。因此，在根据第一实施例的SOx浓度检测中，优选的是，其中与SOx浓度充分对应的峰值在所施加电压被降低时被输出的所施加电压上升和下降的速度被选择。

特别地，如图9A所示，优选的是，所施加电压被提高，使得所施加电压的上升速度逐渐减小，并且然后所施加电压被降低，使得所施加电压的下降速度逐渐增大。否则，如图9B所示，优选的是，所施加电压被提高，使得所施加电压的上升速度保持于恒定的速度，并且然后所施加电压被降低，使得所施加电压的下降速度保持于恒定的速度。

而且，特别地，在根据第一实施例的SOx浓度检测中，当通过频率来表达在所施加电压从0.4V提高至0.8V并且然后所施加电压从0.8V下降至0.4V时所施加电压的变化时，优选的是频率小于或等于100Hz。换言之，优选的是从所施加电压的上升开始到所施加电压的下降结束所需的时间长于或等于0.01秒。

<SOx检测电路的配置1>

应当注意，在发动机包含图1所示的极限电流型传感器(两单元型极限电流型传感器)的情况下，例如图10A所示的电路被用作SOx检测电路。在图10A中，10表示极限电流型传感器(也就是，图1所示的极限电流型传感器)，14表示加热器，15表示泵单元，16表示传感器单元，90表示ECU，91表示施加电压命令部分，92表示参数计算部分，93表示加热器控制部分，94P和94S分别表示施加电压控制电路，以及95P和95S分别表示输出电流检测电路。

施加电压命令部分91、参数计算部分92和加热器控制部分93是ECU90的元件。

施加电压命令部分91将与施加于泵单元15的电压相关的命令发送给施加电压控制电路94P，并且将与施加于传感器单元16的电压相关的命令发送给施加电压控制电路94S。

参数计算部分92从输出电流检测电路95P接收与泵单元的输出电流对应的信号，基于该接收信号来计算泵单元的输出电流，并且基于这个算得的输出电流来计算废气的空燃比(或者包含于废气中的氧的浓度)。参数计算部分92从输出电流检测电路95S接收与传感器单元的输出电流对应的信号，基于该接收信号来计算传感器单元的输出电流，并且基于这个算得的输出电流来计算包含于废气中的SOx的浓度。而且，参数计算部分92基于接收自输出电流检测电路95P和95S的信号来计算在传感器10中的电路的阻抗，并且将与这个算得的阻抗相关的信息发送给加热器控制部分93。加热器控制部分93将用于基于接收自参数计算部分92的与阻抗相关的信息来控制加热器14的控制信号发送给加热器14。

施加电压控制电路94P基于接收自施加电压命令部分91的命令(或者基于接收自施加电压命令部分91的命令以及由输出电流检测电路95P提供的与泵单元的输出电流对应的信号)来控制泵单元的所施加电压。

输出电流检测电路95P检测泵单元的输出电流，并且将与这个测得的输出电流对应的信号发送给参数计算部分92和施加电压控制电路94P。

施加电压控制电路94S基于接收自施加电压命令部分91的命令(或者接收自施加电压命令部分91的命令或者由输出电流检测电路95S提供的与传感器单元的输出电流对应的信号)来控制传感器单元的所施加电压。

输出电流检测电路95S检测传感器单元的输出电流，并将与这个测得的输出电流对应的信号发送给参数计算部分92和施加电压控制电路94S。

<SOx检测电路的配置2>

在发动机包含图5所示的极限电流型传感器(单一单元型极限电流型传感器)的情况下，例如图10B所示的电路被用作SOx检测电路。在图10B中，30表示极限电流型传感器(也就是，图5所示的极限电流型传感器)，34表示加热器，35表示传感器单元，90表示ECU，91表示施加电压命令部分，92表示参数计算部分，93表示加热器控制部分，94表示施加电压控制电路，以及95表示输出电流检测电路。

施加电压命令部分91、参数计算部分92和加热器控制部分93是ECU90的元件。

施加电压命令部分91将与施加于传感器单元35的电压相关的命令发送给施加电压控制电路94。

参数计算部分92从输出电流检测电路95接收与传感器单元的输出电流对应的信号，基于该接收信号来计算传感器单元的输出电流，并且基于这个算得的输出电流来计算废气的空燃比(或者包含于废气中的氧的浓度)或者包含于废气中的SOx的浓度。而且，参数计算部分92基于接收自输出电流检测电路95的信号来计算传感器30中的电路的阻抗，并且将与这个算得的阻抗相关的信息发送给加热器控制部分93。加热器控制部分93将用于基于与接收自参数计算部分92的阻抗相关的信息来控制加热器34的控制信号发送给加热器34。

施加电压控制电路94基于接收自施加电压命令部分91的命令(或者接收自施加电压命令部分91的命令或者由输出电流检测电路95提供的与传感器单元的输出电流对应的信号)来控制传感器单元的所施加电压。

输出电流检测电路95检测传感器单元的输出电流，并将与这个测得的输出电流对应的信号发送给参数计算部分92和施加电压控制电路94。

<SOx浓度检测流程>

以下描述根据第一实施例的前述SOx浓度检测的流程的一个实例。该流程示于图11中。

当图11所示的流程开始时，所施加电压保持于0.4V。然后，在步骤10，将所施加电压Vs从0.4V朝0.8V提高。接下来，在步骤11，判断所施加电压Vs是否达到了0.8V(Vs＝0.8V)。在这方面，当判断出Vs＝0.8V时，则流程进行到步骤12。另一方面，当没有判断出Vs＝0.8V时，则流程返回到步骤10。因此，所施加电压Vs的上升继续进行，直到在步骤11判断出Vs＝0.8V为止。

在步骤12，将所施加电压Vs从0.8V朝0.4V下降，并且输出电流Is被检测。接下来，在步骤13，判断所施加电压Vs是否达到了0.4V(Vs＝0.4V)。在这方面，当判断出Vs＝0.4V时，流程进行到步骤14。另一方面，当没有判断出Vs＝0.4V时，则流程返回到步骤12。因此，所施加电压Vs的下降以及输出电流Is的检测继续进行，直到在步骤13判断出Vs＝0.4V为止。

在步骤14，SOx浓度Csox基于在步骤12测得的输出电流Is的峰值来计算，并且然后，该流程结束。

<传感器元件温度>

应当注意，在根据前述实施例的SOx浓度检测中，假定与传感器单元中的SOx相关的反应的发生是在所施加电压被降低时与SOx浓度对应的电流由传感器输出的原因。另一方面，该原因相当程度上受到传感器单元的温度的影响。因此，考虑到包含于废气中的SOx的极低浓度，优选的是，传感器单元的温度保持为恒定温度。因而，在前述实施例中，加热器可以被控制以便使传感器单元的温度保持于恒定温度。根据这点，SOx浓度被更准确地检测出。

<传感器安装位置>

而且，在用于净化包含于废气中的组分的催化剂被提供于排气管上的情况下，包含于废气中的SOx可以由催化剂俘获。在这种情况下，如果极限电流型传感器被安装于催化剂的下游的排气管上，则SOx浓度不会被准确地检测出。因而，在前述实施例中，在催化剂被提供于排气管上的情况下，优选的是，极限电流型传感器被安装于催化剂的上游的排气管上。

<第二实施例>

第二实施例将被描述。应当注意，下文将不再描述的根据第二实施例的配置和控制是与根据第一实施例的那些配置和控制相同的，或者是在考虑到下文将描述的与第二实施例对应的那些配置和控制的情况下从根据第一实施例的那些配置和控制明显地得出的配置和控制。

<根据第二实施例的SOx浓度检测/硫中毒再生>

根据第二实施例，所施加电压被恒定地保持于0.4V。然后，在根据第二实施例的SOx浓度检测中，所施加电压从0.4V提高至0.8V，并且然后，所施加电压从0.8V下降至0.4V。在此时，ECU判断在所施加电压从0.8V下降至0.4V时输入到ECU的输出电流的峰值的绝对值是否大于或等于第一预定值。在这方面，在峰值的绝对值大于或等于第一预定值的情况下，ECU执行硫中毒再生控制(该控制的细节将在后面描述)。另一方面，在峰值的绝对值小于第一预定值的情况下，ECU通过使用峰值和参考电流来计算(也就是，检测)SOx浓度。

<根据第二实施例的预定值>

应当注意，例如，根据第二实施例的第一预定值如下来设置。包含于废气中的SOx的硫成分可以粘附于第一传感器电极。根据本申请的发明人的研究，本申请的发明人已经意识到，该粘附硫量(也就是，粘附于第一传感器电极的硫的量)增加，峰值的绝对值增大。然后，在该粘附硫量相当大的情况下，极限电流型传感器的检测精度(特别地，SOx浓度的检测精度)会下降。因此，在粘附硫量为大的情况下，优选的是去除粘附于第一传感器电极的硫(也就是，执行硫中毒再生控制)。因而，例如，其中硫中毒再生控制应当被执行的峰值的绝对值(也就是，在所施加电压从0.8V下降至0.4V时输入到ECU的输出电流的峰值的绝对值)被设定为根据第二实施例的第一预定值。

<硫中毒再生控制>

应当注意，已知的控制，例如，用于将所施加电压提高至相对高的电压(例如，高于或等于0.8V的电压，并且特别地，等于1.0V的电压)的控制能够被用作硫中毒再生控制。

<根据第二实施例的SOx浓度检测设备的优点>

按照根据第二实施例的SOx浓度检测设备，在传感器的检测精度会由于硫中毒(也就是，硫到对第一传感器电极的粘附)而下降的情况下，硫中毒再生控制被执行。换言之，直到没有因硫中毒所致的传感器的检测精度的下降发生的可能，SOx浓度的检测才被执行。因而，按照根据第二实施例的SOx浓度检测设备，SOx浓度能够被更准确地检测出。

<根据第二实施例的SOx浓度检测流程>

根据第二实施例的SOx浓度检测流程的一个实例将被描述。该流程示于图12中。

当图12所示的流程开始时，所施加电压保持于0.4V。然后，在步骤20，所施加电压Vs从0.4V朝0.8V提高。接下来，在步骤21，判断所施加电压Vs是否达到了0.8V(Vs＝0.8V)。在这方面，当判断出Vs＝0.8V时，流程进行到步骤22。另一方面，当没有判断出Vs＝0.8V时，该流程返回到步骤20。因此，所施加电压Vs的提高继续进行，直到在步骤21判断出Vs＝0.8V为止。

在步骤22，使所施加电压Vs从0.8V朝0.4V下降，并且检测输出电流Is。接下来，在步骤23，判断所施加电压Vs是否达到了0.4V(Vs＝0.4V)。在这方面，当判断出Vs＝0.4V时，流程进行到步骤24。另一方面，当没有判断出Vs＝0.4V时，该流程返回到步骤22。因此，所施加电压Vs的下降以及输出电流Is的检测继续进行，直到在步骤23判断出Vs＝0.4V为止。

在步骤24，判断在步骤22检测到的输出电流Is的峰值的绝对值|Is|是否大于第一预定值Isth1(|Is|>Isth1)。在这方面，当判断出|Is|>Isth1时，流程进行到步骤25，在该步骤中硫中毒再生控制被执行，并然后该流程结束。另一方面，当没有判断出|Is|>Isth1时，流程进行到步骤26，在该步骤中基于在步骤22检测到的输出电流Is的峰值来计算SOx浓度Csox，并然后该流程结束。

<第三实施例>

以下将描述第三实施例。应当注意，下文将不再描述的根据第三实施例的配置和控制是与根据前述实施例的那些配置和控制相同的，或者是在考虑到根据下文将描述的第三实施例的那些配置和控制的情况下从根据前述实施例的那些配置和控制明显地得出的配置和控制。

<根据第三实施例的SOx浓度检测/燃料性能故障警报>

根据第三实施例，所施加电压被恒定地保持于0.4V。然后，在根据第三实施例的SOx浓度检测中，所施加电压从0.4V提高至0.8V，并且然后，所施加电压从0.8V下降至0.4V。在此时，ECU判断在所施加电压从0.8V下降至0.4V时输入到ECU的输出电流的峰值的绝对值是否大于或等于第二预定值。在这方面，在峰值的绝对值大于或等于第二预定值的情况下，ECU对燃料的性能故障进行报警。另一方面，在峰值的绝对值小于第二预定值的情况下，ECU通过使用峰值和参考电流来计算(也就是，检测)SOx浓度。

<根据第三实施例的预定值>

应当注意，例如，根据第三实施例的第二预定值被设定如下。如同以上所描述的，包含于废气中的SOx的硫成分可以粘附于第一传感器电极，并且根据本申请的发明人的研究，本申请的发明人已经意识到，粘附硫量增大，峰值的绝对值增大。然后，在该粘附硫量相当大的情况下，极限电流型传感器的检测精度(特别地，SOx浓度的检测精度)会下降。在这方面，包含于废气中的SOx的高浓度是粘附硫量增加的原因之一。然后，随着包含于燃料内的硫成分的浓度增大，包含于废气中的SOx的浓度增大。因此，在包含于燃料中的硫成分的浓度高到不可接受并且因此燃料的性能故障可能会发生的情况下，优选的是对该故障进行报警。

因而，例如，在燃料的性能不在可接受的性能范围内的情况下(特别地，在包含于燃料中的硫的浓度高于可接受的浓度的情况下)从大于或等于峰值的绝对值(也就是，在所施加电压从0.8V下降至0.4V时输入到ECU的输出电流的峰值的绝对值)的最小值的值中适当选出的值被设定为根据第三实施例的第二预定值。

应当注意，根据第三实施例的第二预定值可以与根据第二实施例的第一预定值相同或不同。

<根据第三实施例的SOx浓度检测设备的优点>

按照根据第三实施例的SOx浓度检测设备，在可能发生燃料性能故障的情况下，对故障进行报警，并且因此，SOx浓度检测设备的用户能够意识到燃料的性能故障可能会发生。

<根据第三实施例的SOx浓度检测流程>

根据第三实施例的SOx浓度检测流程的一个实例将被描述。该流程示于图13中。

当图13所示的流程开始时，所施加电压保持于0.4V。然后，在步骤30，所施加电压Vs从0.4V提高至0.8V。接下来，在步骤31，判断所施加电压Vs是否达到了0.8V(Vs＝0.8V)。在这方面，当判断出Vs＝0.8V时，流程进行到步骤32。另一方面，当没有判断出Vs＝0.8V时，流程返回到步骤30。因此，所施加电压Vs的上升继续进行，直到在步骤31判断出Vs＝0.8V为止。

在步骤32，使所施加电压Vs从0.8V朝0.4V下降并检测输出电流Is。接下来，在步骤33，判断所施加电压Vs是否达到了0.4V(Vs＝0.4V)。在这方面，当判断出Vs＝0.4V时，流程进行到步骤34。另一方面，当没有判断出Vs＝0.4V时，流程返回到步骤32。因此，所施加电压Vs的下降以及输出电流Is的检测继续进行，直到在步骤33判断出Vs＝0.4V为止。

在步骤34，判断在步骤32检测到的输出电流Is的峰值的绝对值|Is|是否大于第二预定值Isth2(|Is|>Isth2)。在这方面，当判断出|Is|>Isth2时，流程进行到步骤35，在该步骤中燃料的性能故障被报警，并且然后该流程结束。另一方面，当没有判断出|Is|>Isth2时，流程进行到步骤36，在该步骤中基于在步骤32检测到的输出电流Is的峰值来计算SOx浓度Csox，并且然后，该流程结束。

<第四实施例>

第四实施例将被描述。应当注意，下文将不再描述的根据第四实施例的配置和控制是与根据前述实施例的那些配置和控制相同的，或者是在考虑到根据将在下文描述的第四实施例的那些配置和控制的情况下从根据前述实施例的那些配置和控制明显地得出的配置和控制。

<根据第四实施例的SOx浓度检测/空燃比检测>

根据第四实施例，所施加电压被恒定地保持于0.4V。也就是，0.4V的电压被恒定地施加于传感器单元。在这方面，0.4V的电压高于或等于图2所示的电压Vth，并且是其中在废气的空燃比为恒定的情况下传感器单元的输出电流为恒定(独立于传感器单元的所施加电压)的电压。

然后，在根据第四实施例的SOx浓度/空燃比检测中，ECU基于在0.4V的电压被恒定地施加于传感器单元时的传感器单元的输出电流来从图2所示的关系计算出(也就是，检测出)空燃比。

另一方面，在需要进行SOx浓度的检测的情况下，传感器单元的所施加电压从0.4V提高至0.8V，并且然后，传感器单元的所施加电压从0.8V下降至0.4V。在此时，ECU在传感器单元的所施加电压从0.8V下降至0.4V时通过使用输入到ECU的输出电流的峰值和参考电流来计算(检测)SOx浓度。

而且，在传感器单元的所施加电压从0.8V下降至0.4V之后，ECU基于传感器单元的输出电流来从图2所示的关系中计算出(也就是，检测出)空燃比。当然，在此时，传感器单元的所施加电压保持于0.4V。

应当注意，在两单元型极限电流型传感器被用于根据第四实施例的SOx浓度/空燃比检测的情况下，当空燃比的检测被执行时，使施加于泵单元15的电压变为零。

<根据第四实施例的SOx浓度检测设备的优点>

根据第四实施例，废气的空燃比以及包含于废气中的SOx的浓度能够通过单个传感器来检测出。

<根据第四实施例的SOx浓度/空燃比检测流程>

根据第四实施例的SOx浓度/空燃比检测流程的一个实例将被描述。该流程示于图14中。

当图14所示的流程开始时，所施加电压保持于0.4V。然后，在步骤40，判断SOx浓度检测标记(flag)Fsox是否被置位(Fsox＝1)。该标记Fsox在需要进行包含于废气中的SOx的浓度的检测时被置位，并且在包含于废气中的SOx的浓度的检测完成时被复位。在步骤40，当判断出Fsox＝1时，流程进行到步骤41。另一方面，当没有判断出Fsox＝1时，流程进行到步骤47。

在步骤47，输出电流Is被检测到。接下来，在步骤48，空燃比A/F基于在步骤47检测到的输出电流Is来计算，并且然后该流程结束。

在步骤41，所施加电压Vs从0.4V朝0.8V提高。接下来，在步骤42，判断所施加电压Vs是否达到了0.8V(Vs＝0.8V)。在这方面，当判断出Vs＝0.8V时，流程进行到步骤43。另一方面，当没有判断出Vs＝0.8V时，流程返回到步骤41。因此，所施加电压Vs的上升继续进行，直到在步骤42判断出Vs＝0.8V为止。

在步骤43，使所施加电压Vs从0.8V朝0.4V下降，并且检测输出电流Is。接下来，在步骤44，判断所施加电压Vs是否达到了0.4V(Vs＝0.4V)。在这方面，当判断出Vs＝0.4V时，流程进行到步骤45。另一方面，当没有判断出Vs＝0.4V时，流程返回到步骤43。因此，所施加电压Vs的下降以及输出电流Is的检测继续进行，直到在步骤44判断出Vs＝0.4V为止。

在步骤45，SOx浓度Csox基于在步骤43检测到的输出电流Is的峰值来计算。接下来，在步骤46，SOx浓度检测标记Fsox被复位，并且然后该流程结束。

应当注意，在根据前述实施例的SOx浓度检测中，在所施加电压降低之前所施加电压被提高。但是，在所施加电压降低的情况下，即使在所施加电压的下降之前所施加电压没有被提高，也至少能够获得前述实施例的优点。

而且，在前述实施例中，氧的浓度以及Sox的浓度通过使用传感器的输出电流来检测。但是，可以通过使用传感器的输出电流来检测仅SOx的浓度。

Claims (18)

1.一种具有极限电流型传感器的内燃发动机的SOx浓度检测设备，包括：

检测部分，用于通过使用在使施加于所述传感器的电压从预定电压下降时所述传感器的输出电流，来检测包含于从所述发动机排出的废气中的SOx的浓度。

2.根据权利要求1所述的SOx浓度检测设备，其中所述检测部分使用在使施加于所述传感器的所述电压从所述预定电压下降时所述传感器的所述输出电流的峰值，作为用于所述SOx的浓度的检测的所述输出电流。

3.根据权利要求1或2所述的SOx浓度检测设备，其中所述检测部分使用在使施加于所述传感器的所述电压从所述预定电压下降之后、将比所述预定电压低的电压施加于所述传感器时所述传感器的所述输出电流，来检测包含于所述废气中的氧的浓度。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的SOx浓度检测设备，其中所述检测部分使用在使施加于所述传感器的所述电压从比所述预定电压低的电压提高至所述预定电压之后、使施加于所述传感器的所述电压从所述预定电压下降时所述传感器的所述输出电流，作为用于所述SOx的浓度的检测的所述输出电流。

5.根据权利要求4所述的SOx浓度检测设备，其中所述检测部分使用在使施加于所述传感器的所述电压上升至所述预定电压之前、将比所述预定电压低的所述电压施加于所述传感器时所述传感器的所述输出电流，来检测包含于所述废气中的氧的浓度。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的SOx浓度检测设备，其中所述预定电压是高于或等于0.8V的电压。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的SOx浓度检测设备，其中在使施加于所述传感器的所述电压从所述预定电压的下降结束时施加于所述传感器的所述电压是低于或等于0.7V的电压。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的SOx浓度检测设备，其中所述检测部分按照小于或等于具有100Hz的电压的变化速度的速度使施加于所述传感器的所述电压从所述预定电压下降。

9.根据权利要求4或5所述的SOx浓度检测设备，其中所述检测部分按照小于或等于具有100Hz的电压的变化速度的速度使施加于所述传感器的所述电压从比所述预定电压低的所述电压上升，并且然后使施加于所述传感器的所述电压从所述预定电压下降。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的SOx浓度检测设备，其中所述发动机是汽油发动机。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的SOx浓度检测设备，其中所述设备还包括：用于当在使施加于所述传感器的所述电压从所述预定电压下降时所述传感器的所述输出电流的绝对值大于或等于第一预定值的情况下，执行使所述传感器的硫中毒再生的硫中毒再生控制的控制部分。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的SOx浓度检测设备，其中所述设备还包括：用于当在使施加于所述传感器的所述电压从所述预定电压下降时所述传感器的所述输出电流的绝对值大于或等于第二预定值的情况下，对给所述发动机的燃烧室供应的燃料的性能的故障进行报警的控制部分。

13.一种用于检测包含于从具有极限电流型传感器的内燃发动机排出的废气中的SOx的浓度的方法，包括：

用于使施加于所述传感器的电压从预定电压下降的电压下降步骤；

用于在所述电压下降步骤期间获取所述传感器的输出电流的输出电流获取步骤；以及

用于通过使用由所述输出电流获取步骤获取的所述输出电流来检测包含于所述废气中的所述SOx的浓度的SOx浓度检测步骤。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法还包括：

用于在所述电压下降步骤之后将比所述预定电压低的电压施加于所述传感器的降低后电压施加步骤；以及

用于通过在所述降低后电压施加步骤期间使用所述传感器的所述输出电流来检测包含于所述废气中的氧的浓度的氧浓度检测步骤。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述方法还包括：

用于在所述电压下降步骤之前将比所述预定电压低的电压施加于所述传感器的降低前电压施加步骤；

用于在所述降低前电压施加步骤之后且在所述电压下降步骤之前使施加于所述传感器的所述电压提高到所述预定电压的电压提高步骤；以及

用于通过在所述降低前电压施加步骤期间使用所述传感器的所述输出电流来检测包含于所述废气中的氧的浓度的氧浓度检测步骤。

16.一种极限电流型传感器，用于通过使用在施加于所述传感器的电压从预定电压下降时所述传感器的输出电流来检测包含于从内燃发动机排出的废气中的SOx的浓度。

17.根据权利要求16所述的传感器，其中所述传感器用于通过使用在施加于所述传感器的所述电压从所述预定电压下降之后、将比所述预定电压低的电压施加于所述传感器时所述传感器的所述输出电流，来检测包含于所述废气中的氧的浓度。

18.根据权利要求16或17所述的传感器，其中所述传感器用于通过使用在所述预定电压被施加于所述传感器之前、将比所述预定电压低的电压施加于所述传感器时所述传感器的所述输出电流，来检测包含于所述废气中的氧的浓度。