根据第一实施例的两单元型极限电流型传感器的优点>
[0073]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)。
[0074]<单一单元型极限电流型传感器的配置>
[0075]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。
[0076]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。
[0077]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是由第一氧化招层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。
[0078]<传感器单元的配置>
[0079]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。
[0080]<传感器单元的功能>
[0081]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。
[0082]<单一单元型极限电流型传感器的空燃比检测功能>
[0083]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。
[0084]<单一单元型极限电流型传感器的输出特性>
[0085]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
[0086]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。
[0087]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。
[0088]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。
[0089]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。
[0090]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。
[0091]<根据第一实施例的单一单元型极限电流型传感器的优点>
[0092]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)。
[0093]<根据第一实施例的SOx浓度检测设备>
[0094]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。
[0095]<发动机的配置>
[0096]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表不缸盖，52表不缸体，53表不燃烧室，54表不喷油器，55表不火花塞，56表不燃油栗，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(surge tank)，74表示节流阀，75表不进气管，76表不空气流量计，77表不空气滤清器，80表不排气门，81表不排气道，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。
[0097]〈ECU的配置/功能>
[0098]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EOT 90电连接。EOT 90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，ECU 90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。ECU 90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。ECU 90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。ECU 90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。
[0099]〈极限电流型传感器〉
[0100]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。EOT 90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)。
[0101 ] <根据第一实施例的SOx浓度检测>
[0102]根据第一实施例的S0X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