极，15C表示栗单元的电压源，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。
[0046]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。
[0047]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。
[0048]<栗单元的配置>
[0049]栗电极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配置了栗单元
15。传感器10被配置为能够将来自栗单元的电压源15C的电压施加于栗单元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。
[0050]<栗单元的功能>
[0051]当电压被施加于栗单元15并且在内部空间18内的氧接触栗电极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的内部移向栗电极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，栗单元15能够通过栗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。栗单元15的栗送作用的能力随着由栗单元的电压源15C施加于栗单元15的电压增加而增大。
[0052]<传感器单元的配置>
[0053]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。
[0054]<传感器单元的功能>
[0055]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。
[0056]<两单元型极限电流型传感器的空燃比检测功能1>
[0057]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栗单元的施加电压与栗单元的输出电流之间的关系。栗单元的施加电压是由栗单元的电压源15C施加于栗单元15的电压，而栗单元的输出电流是在栗电极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的情况下相对于栗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的情况下相对于栗单元的所施加电压的变化的输出电流的变化。
[0058]如图2所示，例如，在废气的空燃比为18并且栗单元的所施加电压处于低于特定值Vth的范围内的情况下，当栗单元的输出电流为负值时，栗单元的输出电流的绝对值随栗单元的所施加电压增加而减小，并且当栗单元的输出电流为正值时，栗单元的输出电流的绝对值随栗单元的所施加电压增加而增大。而且，在栗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，栗单元的输出电流为恒定值，独立于栗单元的所施加电压。
[0059]类似地，在栗单元的所施加电压与栗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，当在栗单元的输出电流为恒定(独立于栗单元的所施加电压)的情况下对栗单元15施加电压时，废气的空燃比能够基于所检测到的栗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。
[0060]<两单元型极限电流型传感器的空燃比检测功能2>
[0061]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，在栗单元的所施加电压为零(也就是，栗单元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。
[0062]<两单元型极限电流型传感器的输出特性>
[0063]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。
[0064]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栗单元15。
[0065]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。
[0066]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。
[0067]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。
[0068]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。
[0069]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。
[0070]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。
[0071]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。
[0072]<