技术领域本发明涉及内燃机的控制系统和控制方法，所述控制系统和控制方法能够利用极限电流式气体传感器，估计内燃机的燃料中硫的浓度。
背景技术：
作为设置在发动机的排气通路中的气体传感器的极限电流式气体传感器已为人们所知。极限电流式气体传感器包括泵电池。泵电池包括固体电解质和一对电极。固体电解质层具有离子传导性。所述一对电极被分别固定到固体电解质层的两个表面。所述一对电极中的一个电极暴露在通过扩散控制层引入的测试气体(即，废气)中，所述一对电极中的另一个电极暴露在大气中。在极限电流式气体传感器中，当在所述一对电极之间施加的电压(下面，也称为电极间施加电压)被设定成极限电流区内的预定电压时，与测试气体中的特定成分(例如，氧，氮氧化物(NOx)等)的浓度相应的电流在所述一对电极之间流动。该电流也被称为电极电流。极限电流式气体传感器输出与电极电流相应的物理量(例如，电压)。例如，记载在日本专利No.4664882中的极限电流式气体传感器包括包含具有高NOx还原性的材料(比如铑(Rh)和铂(Pt))的电极。这种极限电流式气体传感器通过向电极施加预定电压，把废气中的NOx分解成N2和O2，并生成与O2的量相应的电极电流。从而，通过测量极限电流式气体传感器的电极电流，获得NOx的浓度。安装在车辆上的内燃机的燃料(比如轻质油和汽油)可包含少量的硫(S)。当燃料中硫的浓度(下面也简单地称为硫浓度)高时，存在发动机劣化或者产生白烟的可能性。另外，存在置于发动机的排气通路中的废气控制装置的硫中毒的可能性。于是，理想的是检测燃料中硫的浓度，随后在发动机的控制中反映检测的硫浓度，发出与发动机的故障相关的报警，或者利用检测的硫浓度改善废气控制装置的车载诊断(OBD)。顺便提及，当发动机的燃料含硫(S)时，在从燃烧室排出的废气中包含硫氧化物(SOx)。废气中SOx的浓度(下面称为废气SOx浓度，或者也简单地称为SOx浓度)随燃料中硫的浓度的增大而增大。从而，可以想到如果测量废气SOx浓度，那么能够根据测得的废气SOx浓度，估计燃料中硫的浓度。
技术实现要素：
本发明的第一方面提供用于内燃机的控制系统。内燃机包括排气通路和极限电流式气体传感器。极限电流式气体传感器包括布置在排气通路中的泵电池。排气通路中的废气被引入泵电池中。控制系统包括电子控制单元。电子控制单元被配置成：(i)执行把在泵电池的一对电极之间施加的电压从第一电压增大到高于第一电压的第二电压的升压操作；(ii)在升压操作完成之后，执行把施加的电压从第二电压降低到低于第二电压的第三电压的降压操作；(iii)在从开始升压操作到开始降压操作的第一时段内，多次获得废气的空燃比；(iv)在其中执行降压操作的第二时段内，获得指示在所述一对电极之间流动的电流的波形的特性的第一波形特性值；和(v)通过利用第一波形特性值和多个获得的空燃比，估计内燃机的燃料中硫的实际浓度。按照上述结构，升压操作期间的发动机的空燃比被用于估计燃料中硫的浓度。于是，即使当发动机的空燃比在升压操作期间波动，也能够进一步精确地估计燃料中硫的浓度。从而，能够避免估计燃料中硫的浓度的机会的减少。在控制系统中，电子控制单元可被配置成获得在第二时段内，在所述一对电极之间流动的电流的局部极小值，作为第一波形特性值。在控制系统中，电子控制单元可被配置成根据多个获得的空燃比，把第一波形特性值转换成与第二波形特性值相应的第一值，第二波形特性值是当所述多个获得的空燃比中的每个被假定为预定的基准空燃比时的波形特性值。电子控制单元可被配置成根据所述第一值和第一相关性，估计燃料中硫的实际浓度，所述第一相关性是与第三波形特性值相应的第二值和燃料中硫的浓度之间的相关性，所述第三波形特性值是当在第一时段内废气的空燃比持续是基准空燃比时预先获得的波形特征。按照本方面，获得的第一波形特性值被转换成与第二波形特性值相应的第一值。第一值可以是波形特性值(例如，单位和上述局部极小值相同的值)本身，或者可以是与波形特性值具有一对一相关性的值(例如，废气SOx浓度等)。通过把与第二波形特性值相应的第一值应用于预先确定并保存在控制系统(控制系统中的存储单元)中的第一相关性，估计燃料中硫的实际浓度。第一相关性是如下预先获得的相关性。对于具有各种硫浓度的燃料，在第一时段内，废气的空燃比被维持在基准空燃比，并根据与此时获得的第三波形特性值相应的第二值和此时使用的燃料中硫的浓度，获得上述相关性。与第三波形特性值相应的第二值也可以是波形特性值(例如，单位和上述局部极小值相同的值)本身，或者可以是与波形特性值具有一对一相关性的值(例如，废气SOx浓度等)。按照本方面，例如，能够在不针对每种空燃比保持表示波形特性值或废气中SOx的浓度与燃料中硫的浓度之间的相关性的映射(查寻表)的情况下，估计燃料中硫的浓度。从而，能够减小本发明的系统为保持所述映射而需要的存储区的大小。在控制系统中，电子控制单元可被配置成采用废气中硫氧化物的浓度(废气SOx浓度)作为所述第一值和第二值。当其它条件(例如，废气的空燃比)保持不变时，废气中硫氧化物的浓度随着燃料中硫的浓度增大而增大。从而，按照本方面，电子控制单元能够根据在一对电极之间流动的电流，获得废气中硫氧化物的浓度，并根据硫氧化物的浓度和多个获得的空燃比，估计燃料中硫的实际浓度。在控制系统中，电子控制单元可被配置成当估计的硫的浓度大于预定浓度阈值时发出警报。按照本方面，能够可靠地提供关于其中燃料中硫的浓度较高的状态的发生的信息。本发明的第二方面提供一种用于内燃机的控制系统。内燃机包括排气通路和极限电流式气体传感器。极限电流式气体传感器包括布置在排气通路中的泵电池。排气通路中的废气被引入泵电池中。控制系统包括电子控制单元。电子控制单元被配置成：(i)执行把在泵电池的一对电极之间施加的电压从第一电压增大到高于第一电压的第二电压的升压操作；(ii)在升压操作完成之后，执行把施加的电压从第二电压降低到低于第二电压的第三电压的降压操作；(iii)根据在从开始升压操作到开始降压操作的第一时段内的废气的空燃比，获得升压空燃比；(iv)在其中执行降压操作的第二时段内，获得在所述一对电极之间流动的电流的局部极小值；和(v)当获得的局部极小值和获得的升压空燃比满足预定条件时发出警报。利用按照本方面的系统，根据第一时段内的废气的空燃比，获得升压空燃比。如后所述，升压空燃比可以是在第一时段内多次检测的空燃比的平均值，或者当在第一时段内空燃比被保持在恒定值时，可以是所述恒定值。另一方面，如上所述，在第二时段内在所述一对电极之间流动的电流的局部极小值与废气SOx浓度具有强相关性。即，随着废气SOx浓度增大，局部极小值减小。另一方面，如上所述，即使当燃料中硫的浓度恒定时，废气SOx浓度也随着第一时段内的空气-燃料混合物的空燃比(即，废气的空燃比)减小而增大。从而，当获得的局部极小值和获得的升压空燃比满足预定条件时，可以判断燃料中硫的浓度相当高。由于上述原因，允许按照上述方面的本发明的系统利用简单的构成，提供关于燃料中硫的浓度较高的事实的信息。在控制系统中，所述预定条件可以是当获得的局部极小值小于预定的电流阈值并且获得的升压空燃比大于预定的空燃比阈值时被满足的条件。在控制系统中，所述预定条件可以是当获得的局部极小值小于随着获得的升压空燃比增大而增大的电流阈值时被满足的条件。在控制系统中，电子控制单元可被配置成多次获得在第一时段内的废气的空燃比，电子控制单元可被配置成采用多个获得的空燃比的平均值作为升压空燃比。按照本方面，即使在第一时段内的升压操作期间空燃比不保持恒定，当燃料中硫的浓度高达需要报警的程度时，也能够发出警报。换句话说，由于不要求在第一时段内使空燃比保持恒定，因此能够频繁地确定燃料中硫的浓度是否高到需要报警的程度。在控制系统中，极限电流式气体传感器还包括除氧单元，所述除氧单元从引入泵电池中的废气中除去氧。电子控制单元可被配置成利用除氧单元，至少在第二时段内从引入泵电池中的废气中除去氧。按照本方面，在第二时段内，在泵电池周围的氧的浓度实质上为0。从而，例如，能够避免以下状况。即，由于由第二时段内的空燃比的变化引起的泵电池周围的氧浓度的变化，极限电流(由在所述一对电极之间流动的电流内的氧引起的量)变化，结果波形特性值变化。从而，即使当在第一或第二时段内空燃比未保持恒定时，按照本方面的系统也能够可靠地估计燃料中硫的浓度。换句话说，能够非常频繁地检测燃料中硫的浓度。在控制系统中，除氧单元可以是不同于所述泵电池的另一个泵电池，电子控制单元可被配置成根据在除氧单元的一对电极之间流动的电流，获得废气的空燃比。即，可以使用双电池极限电流式气体传感器作为按照本方面的极限电流式气体传感器，可用泵电池中的一个泵电池检测废气的空燃比，并且可用另一个泵电池获得波形特性值。借助这种结构，通过利用通常为发动机的空燃比控制而设置的空燃比传感器(双电池极限电流式气体传感器)，也能够估计燃料中硫的浓度。从而，不需要另一个传感器来估计硫的浓度，从而能够降低系统的成本。在控制系统中，电子控制单元可被配置成控制内燃机，以致在第二时段内使废气的空燃比保持恒定。按照本方面，也能够抑制由在第二时段内，由在泵电池周围的氧浓度的变化引起的波形特性值的变化。本方面在上述极限电流式气体传感器不包括上述除氧单元的情况下尤其有效；然而，即使在上述极限电流式气体传感器包括上述除氧单元的情况下，本方面也适用。这是因为存在除氧单元不能完全去除氧的情况。本发明也适用于搭载用于内燃机的控制系统的车辆。本发明的第三方面提供一种用于内燃机的控制方法。内燃机包括排气通路和极限电流式气体传感器。极限电流式气体传感器包括布置在排气通路中的泵电池。排气通路中的废气被引入泵电池中。所述控制方法包括：(i)执行把在泵电池的一对电极之间施加的电压从第一电压增大到高于第一电压的第二电压的升压操作；(ii)在升压操作完成之后，执行把施加的电压从第二电压降低到低于第二电压的第三电压的降压操作；(iii)在从开始升压操作到开始降压操作的第一时段内，多次获得废气的空燃比；(iv)在其中执行降压操作的第二时段内，获得指示在所述一对电极之间流动的电流的波形的特性的第一波形特性值；和(v)通过利用第一波形特性值和多个获得的空燃比，估计内燃机的燃料中硫的实际浓度。本发明的第四方面提供一种内燃机的控制方法。内燃机包括排气通路和极限电流式气体传感器。极限电流式气体传感器包括布置在排气通路中的泵电池。排气通路中的废气被引入泵电池中。所述控制方法包括：(i)执行把在泵电池的一对电极之间施加的电压从第一电压增大到高于第一电压的第二电压的升压操作；(ii)在升压操作完成之后，执行把施加的电压从第二电压降低到低于第二电压的第三电压的降压操作；(iii)根据在从开始升压操作到开始降压操作的第一时段内的废气的空燃比，获得升压空燃比；(iv)在其中执行降压操作的第二时段内，获得在所述一对电极之间流动的电流的局部极小值；和(v)当获得的局部极小值和获得的升压空燃比满足预定条件时发出警报。附图说明下面参考附图，说明本发明的例证实施例的特征、优点以及技术和产业意义，附图中，相同的附图标记表示相同的元件，其中：图1是应用按照本发明的第一实施例的控制系统(第一控制系统)的内燃机的示意结构图(横截面图)；图2是包含在应用按照第一实施例的第一控制系统的内燃机中的双电池极限电流式气体传感器的示意结构图；图3是表示极限电流式气体传感器的施加电压和电极电流之间的相关性的图；图4是表示电流差分和废气中SOx的浓度之间的相关性的图；图5是表示对于燃料中硫的各个浓度，空燃比和废气中SOx的浓度之间的相关性的图；图6是表示在按照第一实施例的第一控制系统已执行升压操作和降压操作时，施加电压、电极电流和空燃比的时间变化的时间图；图7是表示在按照第一实施例的第一控制系统已执行升压操作和降压操作时，施加电压和电极电流之间的相关性的图；图8是表示对于各个空燃比，废气中SOx的浓度和燃料中硫的浓度之间的相关性的图；图9是表示空燃比和校正系数之间的对应的表格；图10是表示由按照第一实施例的第一控制系统执行的硫浓度估计处理的流程图；图11是应用按照本发明的第二实施例的控制系统(第二控制系统)的内燃机的示意结构图(横截面图)；图12是包含在应用按照第二实施例的第二控制系统的内燃机中的单电池极限电流式气体传感器的示意结构图；图13是表示在按照第二实施例的第二控制系统已执行升压操作和降压操作时，施加电压、电极电流和空燃比的时间变化的时间图；图14是表示在按照第二实施例的第二控制系统已执行升压操作和降压操作时，施加电压和电极电流之间的相关性的图；图15是表示电流差分和废气中SOx的浓度之间的相关性的图；图16是表示由按照第二实施例的第二控制系统执行的硫浓度估计处理的流程图；图17是表示由按照第二实施例的第二控制系统执行的空燃比保持处理的流程图；图18是表示由按照本发明的第三实施例的控制系统执行的硫浓度通知处理的流程图；图19是表示升压操作期间，空燃比和电流阈值之间的相关性的图；图20是表示由按照本发明的第四实施例的控制系统(第四控制系统)执行的硫浓度通知处理的流程图；图21是表示由按照第四实施例的第四控制系统执行的基准空燃比保持处理的流程图；图22是表示在按照第四实施例的第四控制系统已执行升压操作和降压操作时，施加电压、电极电流和空燃比的时间变化的时间图。具体实施方式发明人研究了利用极限电流式气体传感器测量废气SOx浓度并随后根据测得的废气SOx浓度估计燃料中硫的浓度的技术。结果，发明人发现当执行升压操作以便把在一对电极之间施加的电压(电极间施加电压)从预定的第一电压增大到第二电压，并在完成升压操作之后执行降压操作以便把电极间施加电压从第二电压降到第三电压时，在其中执行升压操作的时段内，在所述一对电极之间流动的电流(电极电流)表现出与废气SOx浓度相应的变化。所述一对电极构成包含在极限电流式气体传感器中的泵电池。第三电压可以是任意电压，只要电极电流表现出与废气SOx浓度相应的变化即可。即，第三电压可以等于第一电压，或者可以不同于第一电压。更具体地，当在内燃机中使用包含硫(S)成分的燃料的情况下执行上述升压操作时，作为包含在废气中的硫氧化物(SOx)的分解(还原)的结果而产生硫(S)，并且硫(S)吸附到电极之一(阴极)。吸附到电极之一(阴极)的硫(S)的量随废气SOx浓度而变化。随后，当执行上述降压操作时，吸附到电极之一(阴极)的硫(S)再次被再氧化成硫氧化物(SOx)。发明人发现由于硫(S)的再氧化而变化的电极电流的波形与废气SOx浓度具有强相关性。从而，发明人获得当在其中执行降压操作的时段内获得指示电极电流的波形的特性的值(下面，也简单地称为“波形特性值”)时，能够根据获得的波形特性值估计燃料中硫的实际浓度的想法。然而，即使当燃料中硫的浓度恒定时，废气SOx浓度也会随着供给发动机的空气-燃料混合物的空燃比(下面，也简单地称为发动机的空燃比)而变化。更具体地，废气SOx浓度随着发动机的空燃比增大而减小。从而，为了估计燃料中硫的浓度，不仅需要测量废气SOx浓度，而且需要识别当测量废气SOx浓度之时的发动机的空燃比。根据以上观点，可构思在其中至少执行升压操作的时段(即，通过还原废气中的硫氧化物(SOx)而产生硫(S)，随后把硫(S)吸附到电极之一(阴极)的时段)中，把发动机的空燃比保持在恒定值的方法。然而，例如，发动机的空燃比被改变以便满足驾驶员所需的扭矩，或者随着发动机的工作状态而变化。从而，存在其中实际上难以在某个时段内把发动机的空燃比保持在恒定值的许多情况。结果，在发动机的空燃比恒定的情况下，执行检测废气SOx浓度的方法的机会有限，结果估计燃料中硫的浓度的机会减少。鉴于上面所述，包含在按照本发明的内燃机的控制系统(下面称为本发明的系统)中的电子控制单元执行升压操作和降压操作，并在从开始升压操作到开始降压操作的第一时段内，多次获得废气的空燃比。在其中执行降压操作的第二时段内，电子控制单元获得指示在所述一对电极之间流动的电流的波形的特性的波形特性值(第一波形特性值)。电子控制单元通过利用获得的波形特性值和多个获得的空燃比，估计内燃机的燃料中硫的实际浓度。本发明的系统可一度把获得的波形特性值转换成废气SOx浓度，并可随后根据废气SOx浓度和多个获得的空燃比估计燃料中硫的实际浓度。本发明的系统可在不把波形特性值转换成废气SOx浓度的情况下，根据获得的波形特性值和多个获得的空燃比估计燃料中硫的实际浓度。发明人发现第二时段内的当在所述一对电极之间流动的电流从减小变成增大之际的电流值(即，局部极小值)可以用作波形特性值的一个例子。即，如图3和图4中所示，由于第二时段内的局部极小值(Ic)与废气SOx浓度具有强相关性，因此第二时段内的局部极小值(Ic)与燃料中硫的浓度也具有强相关性。从而，按照上述方面，能够容易地获得波形特性值。图3和图4表明，代替局部极小值(Ic)，完成降压操作时的极限电流Ir和局部极小值Ic之间的电流差分Id(Id＝Ir-Ic)与废气SOx浓度具有强相关性。然而，在使用双电池极限电流式传感器(后面说明)的情况下，完成降压操作时的极限电流Ir大体恒定，与降压操作期间的空燃比无关，从而图3和图4表明第二时段内的局部极小值(Ic)与废气SOx浓度具有强相关性。相反，在使用单电池极限电流式传感器(后面说明)的情况下，完成降压操作时的极限电流Ir随降压操作期间的空燃比而变化；然而，当在降压操作期间把空燃比保持在特定的恒定空燃比时，极限电流Ir是预定的恒定值，从而图3和图4仍然表明第二时段内的局部极小值(Ic)与废气SOx浓度具有强相关性。不仅上面说明的局部极小值Ic，而且上面说明的电流差分Id(Id＝Ir-Ic；峰值的高度)，相对于电极电流的极限电流Ir的偏差的累积值等都可用作波形特性值。下面参考附图，说明按照本发明的第一实施例的内燃机的控制系统(下面，也称为第一控制系统)。第一控制系统适用于其示意结构示于图1中的发动机10。发动机10是柴油发动机。发动机10包括进气通路21、燃烧室22、排气通路23、进气阀24、排气阀25、燃料喷射阀26、废气控制装置27、废气再循环管28和EGR控制阀29。进气通路21包括进气口21a。排气通路23包括排气口23a。进气阀24布置在汽缸盖部分。通过由进气凸轮轴(未图示)驱动，进气阀24打开或关闭进气口21a和燃烧室22之间的连通部分。排气阀25布置在汽缸盖部分。通过由排气凸轮轴(未图示)驱动，排气阀25打开或关闭排气口23a和燃烧室22之间的连通部分。燃料喷射阀26布置在汽缸盖部分，以便能够把燃料喷入燃烧室22中。响应ECU30(后面说明)的命令，燃料喷射阀26直接把燃料喷入燃烧室22中。废气控制装置(废气净化催化剂、DPF等)27被置于排气通路23中。废气控制装置27净化废气中的NOx等，并捕获颗粒物。废气再循环管28和EGR控制阀29构成EGR装置。废气再循环管28把流过排气通路23的部分废气作为EGR气体返回到进气通路21。EGR控制阀29响应ECU30的命令，控制流过废气再循环管28的EGR气体的数量。电子控制单元(ECU)30包括CPU34、ROM35和RAM36。ROM35保存CPU34执行的程序、映射等。RAM36临时保存数据。ECU30连接到下面说明的传感器。气体传感器40是双电池极限电流式传感器。气体传感器40布置在废气控制装置27的上游侧。气体传感器40的结构和操作将在下面详细说明。气流计41测量通过进气通路21的吸入空气(不包含EGR气体的新鲜空气)的质量流率(吸入空气量)，并生成指示吸入空气量Ga的信号。EGR控制阀开度传感器42生成指示EGR控制阀29的EGR阀打开率(开度)Er的信号。曲轴角度传感器43生成与发动机10的曲轴(未图示)的转动位置相应的信号。ECU30根据来自曲轴角度传感器43的信号，计算发动机10的发动机转速NE。如图2中所示，气体传感器40包括第一固体电解质层51A、第二固体电解质层51B、第五氧化铝层52A、第二氧化铝层52B、第三氧化铝层52C、第四氧化铝层52D、第五氧化铝层52E、第六氧化铝层52F、扩散控制层(扩散阻挡层)53和加热器54。第一固体电解质层51A和第二固体电解质层51B都包括氧化锆或类似物，并具有氧化物离子传导性。第一到第六氧化铝层52A-52F是包含氧化铝的致密(不透气)层。扩散控制层53是多孔层，并且是透气层。加热器54是通过通电而发热的加热元件。气体传感器40的各层按照从下方开始，第六氧化铝层52F、第五氧化铝层52E、第四氧化铝层52D、第二固体电解质层51B、扩散控制层53和第三氧化铝层52C、第一固体电解质层51A、第二氧化铝层52B、和第一氧化铝层52A的顺序堆叠。第一大气导入通路57A是由第一氧化铝层52A、第二氧化铝层52B和第一固体电解质层51A限定的直接与外部大气连通的空间。第二大气导入通路57B是由第二固体电解质层51B、第四氧化铝层52D和第五氧化铝层52E限定的直接与外部大气连通的空间。内部空间58是由第一固体电解质层51A、第二固体电解质层51B、扩散控制层53和第三氧化铝层52C限定的、经扩散控制层53与排气通路23的内部连通的空间。从而，当排气通路23中的压力比内部空间58中的压力高预定值或更大时，排气通路23中的废气速率恒定地被导入内部空间58中，而与排气通路23中的压力无关。即，扩散控制层53能够在控制废气的速率的同时，把排气通路23中的废气导入气体传感器40(内部空间58)中。加热器54布置在第五氧化铝层52E和第六氧化铝层52F之间。第一电池阴极电极55A和第一电池阳极电极55B是包含铂族元素，比如铂和铑，或者铂族元素的合金的电极。第一电池阴极电极55A是阴极侧电极。第一电池阳极电极55B是阳极侧电极。第一电池阴极电极55A被固定到第二固体电解质层51B的一侧表面(具体地，第二固体电解质层51B的限定内部空间58的表面)上。第一电池阳极电极55B被固定到第二固体电解质层51B的另一侧表面(具体地，第二固体电解质层51B的限定第二大气导入通路57B的表面)上。第一电池阴极电极55A、第一电池阳极电极55B和第二固体电解质层51B构成第一电池55。第一电池电源55C能够把施加电压Vp施加于第一电池阴极电极55A和第一电池阳极电极55B。施加电压Vp由ECU30控制。电流表55D生成指示流过第一电池55的电极电流Ip的信号(电压)，并把该信号提供给ECU30。第二电池阴极电极56A和第二电池阳极电极56B是包含铂族元素，比如铂和铑，或者铂族元素的合金的电极。第二电池阴极电极56A是阴极侧电极。第二电池阳极电极56B是阳极侧电极。第二电池阴极电极56A被固定到第一固体电解质层51A的一侧表面(具体地，第一固体电解质层51A的限定内部空间58的表面)上。第二电池阳极电极56B被固定到第一固体电解质层51A的另一侧表面(具体地，第一固体电解质层51A的限定第一大气导入通路57A的表面)上。第二电池阴极电极56A、第二电池阳极电极56B和第一固体电解质层51A构成第二电池56。第二电池56也被称为泵电池或传感器电池。第二电池电源56C能够把施加电压(电极间施加电压)Vs施加于第二电池阴极电极56A和第二电池阳极电极56B。施加电压Vs由ECU30控制。电流表56D生成指示流过第二电池56的电极电流Is的信号(电压)，并把该信号提供给ECU30。下面将在说明气体传感器40的操作的同时，说明检测废气SOx浓度的方法和估计燃料中硫的浓度的方法。首先，说明第一电池的操作。当第一电池电源55C在第一电池阴极电极55A和第一电池阳极电极55B之间施加电压Vp时，包含在内部空间58中的废气中的氧在第一电池阴极电极55A变成氧离子。氧离子通过第二固体电解质层51B迁移到第一电池阳极电极55B，在第一电池阳极电极55B变成氧。所述氧通过第二大气导入通路57B被释放到大气中。氧从内部空间58迁移到第二大气导入通路57B的现象也被称为“泵送”。作为氧离子的迁移的结果，电极电流Ip流过第一电池55(即，在第一电池阴极电极55A和第一电池阳极电极55B之间流动)。由于从内部空间58泵送(迁移)到第二大气导入通路57B的氧的数量随施加电压Vp增大而增大，因此电极电流Ip增大。然而，如上所述，由于利用扩散控制层53导入内部空间58中的废气的数量被限制在恒定速率，因此内部空间58中的氧的数量也受限制。于是，当作为泵送的结果，内部空间58中氧的数量逼近0时，会发生即使施加电压Vp增大，电极电流Ip也不再增大的现象。其中发生所述现象的施加电压Vp的范围被称为极限电流区(氧极限电流区)。发生所述现象时的电极电流Ip是极限电流Ig。从而，极限电流Ig与废气的空燃比AF具有相关性。从而，第一电池55通过泵送除去内部空间58中的氧，还起检测空燃比AF的空燃比传感器的作用(关于根据极限电流Ig检测空燃比的方法，例如参见日本专利申请公开No.2000-65782(JP2000-65782A)和日本专利申请公开No.2004-69547(JP2004-69547A))。下面，说明第二电池的操作。当第二电池电源56C在第二电池阴极电极56A和第二电池阳极电极56B之间施加的施加电压Vs增大时，内部空间58中的SOx和未被第一电池泵送的剩余氧被还原，作为所述还原的结果产生的氧离子通过第一固体电解质层51A迁移到第二电池阳极电极56B。结果，电极电流Is流过第二电池56(即，在第二电池阴极电极56A和第二电池阳极电极56B之间流动)。之后，当施加电压Vs降低时，附着到第二电池阴极电极56A的硫(S)被再氧化，结果电极电流Is流动。下面将更详细地说明这一点。当施加电压Vs变化时，电极电流Is如图3中所示变化。图3中，实线LU0和实线LD0指示在排气通路23中的废气不包含SOx的情况下的电极电流Is。实线LU0指示当施加电压Vs逐渐从0.1V增大到1.0V时的电极电流Is。实线LD0指示在施加电压Vs被增大之后，当把施加电压Vs逐渐从1.0V降到0.1V时的电极电流Is。如实线LU0所示，在废气不包含SOx的情况下，在极限电流区内(本例中，在施加电压Vs介于0.2V和0.8V之间的区域中)，未被第一电池55泵送的剩余氧的数量微小，并且是恒定量，从而即使当施加电压Vs增大时，电极电流Is也大体恒定。之后，当施加电压Vs进一步朝着1.0V增大时，包含在废气中的除O2或SOx之外的含有氧原子的分子(例如，水(H2O)、二氧化碳(CO2)等；下面也称为含氧原子的分子)被分解，并且由作为结果产生的氧的泵送引起的电流流过第一固体电解质层51A。当施加电压Vs在从0.8V到1.0V的范围内时，并非所有含氧原子的分子都被还原，从而电极电流Is随着施加电压Vs的增大而增大。随后，从1.0V降低电极电流Is。此时，如实线LD0所示，由于和上面所述相同的原因，电极电流Is随着施加电压Vs的减小而减小，直到施加电压Vs达到0.8V为止。当施加电压Vs进一步从0.8V朝着0.2V降低时，含氧原子的分子不被分解，未被第一电池泵送的剩余氧的数量微小并且是恒定量，从而即使当施加电压Vs降低时，电极电流Is也大体恒定。如用虚线LU1所示，即使在废气包含SOx的情况下，当施加电压Vs从0.2V增大到约0.5V时，SOx也不被还原，因为施加电压Vs较低。从而，象实线LU0一样，电极电流Is变得大体恒定。当施加电压Vs变得高于接近于0.5V的值时，SOx被还原，并且由作为结果产生的氧的泵送引起的电流流过第一固体电解质层51A。然而，当施加电压Vs在从0.5V到1.0V的范围内时，并非所有SOx都被还原，从而电极电流Is随着施加电压Vs的增大而增大。当施加电压Vs在从0.8V到1.0V的范围内时，由含氧原子的分子的还原引起的电流被叠加在由SOx的还原引起的电流上。作为SOx的还原的结果产生的硫(S)累积(吸附)在第一电池阴极电极55A上。当从1.0V降低施加电压Vs时，电极电流Is急剧降低，变成局部极小值Ic，随后转变成增大，如用虚线LD1所示。可以想到电极电流Is的这种变化是由在施加电压Vs被增大到1.0V时产生并累积在第一电池阴极电极55A上的硫(S)被再氧化从而恢复成硫氧化物(SOx)的事实引起的。尽管该现象(电极电流Is降低，变成局部极小值Ic，随后转变成增大的现象)的发生原因在此刻不明显，不过估计发生与在测量物理对象的电化学性质的一般方法(即，循环伏安法)中在氧化还原电位附近出现响应电流的峰值的已知现象类似的现象。另外，当施加电压Vs从0.4V附近降低到0.25V附近时，电极电流Is变成大体恒定的极限电流Ir。这大概是因为累积在第一电池阴极电极55A上的硫(S)的再氧化实质上完成。之后，当施加电压Vs从0.25附近降低到0.1V时，电极电流Is进一步从极限电流Ir降低。下面，说明检测废气SOx浓度的方法。发明人发现由于虚线LD1指示的波形(当施加电压Vs降低时的电极电流Is的波形)随着实际的废气SOx浓度变化，因此通过利用指示此时的电极电流Is的波形的特性的值(波形特性值)，能够检测或获得废气SOx浓度Csox。这种发现是通过实验获得的，如下推测其根据，尽管所述根据并不总是清楚。即，如上所述，当把施加电压Vs从不发生SOx的还原的电压(0.2V)增大到比发生SOx的还原的电压高的电压(例如，0.8V-1.0V的电压)时，作为SOx的还原的结果产生的硫(S)累积(吸附)在第一电池阴极电极55A上。此时，累积(吸附)在第一电池阴极电极55A上的硫(S)的量随着废气SOx浓度增大而增大。于是，当废气SOx浓度增大时，在施加电压Vs从比发生SOx的还原的电压高的电压降低到不发生SOx的还原的电压之时(在降压操作期间)，单位时间被迅速再氧化的硫(S)的数量增大。从而，随着废气SOx浓度增大，降压操作期间的电极电流Is的波形变成具有更深波峰的波形(即，具有更小的局部极小值Ic的波形)。下面更具体地说明检测废气SOx浓度的方法。发明人通过把虚线LD1中的极限电流Ir和局部极小值Ic之间的电流差分Id(即，Id＝Ir＝Ic)用作一个波形特性值，研究了电流差分Id和废气SOx浓度Csox之间的相关性。结果，如图4中所示，确认在电流差分Id和废气SOx浓度Csox之间存在强相关性。从而，第一控制系统预先获得电流差分Id和废气SOx浓度Csox之间的相关性，并以映射形式把所述相关性保存在ROM35中，随后通过把在降压操作期间获得的实际电流差分Id应用于所述相关性，来检测实际的废气SOx浓度Csox。原则上，第二电池56不仅能够还原SOx，而且能够还原内部空间58中的氧，从而电极电流Is随着还原的氧的数量增大。然而，由于作为第一电池55的泵送的结果，内部空间58中的氧的浓度接近于0，因此氧的还原对电极电流Is的影响被排除。结果，第二电池56(即，极限电流式气体传感器40)能够精确地检测SOx的浓度。下面，说明估计燃料中硫的浓度Cs的方法。即使在硫的浓度Cs稳定时，当燃烧的空气-燃料混合物的空燃比变化时，废气中SOx的浓度Csox也变化。燃烧的空气-燃料混合物的空燃比和废气的空燃比AF实质上是相同值。从而，通过利用废气的空燃比AF和废气中SOx的浓度，能够估计硫的浓度Cs。具体地，空燃比AF、废气中SOx的浓度Csox、和硫的浓度Cs之间的相关性如图5中所示。图5表示对于硫的各个浓度Cs(Csa<Csb<Csc<Csd<Cse)，空燃比AF和废气SOx浓度之间的相关性。如参考图4所述，废气中SOx的浓度Csox和波形特性值(电流差分Id)之间存在一对一相关性，从而通过利用废气的空燃比AF和波形特性值，也能够估计硫的浓度Cs。然而，如上所述，为了利用气体传感器40检测废气SOx浓度Csox，要求通过经由预定时间内的施加电压Vs的增大，在第一电池阴极电极55A上还原Sox来累积硫(S)，之后，通过在预定时间内降低施加电压Vs，把硫(S)再氧化成SOx。即，检测废气SOx浓度Csox需要一定的时间。另一方面，发动机的空燃比一般随所需的扭矩和发动机工作状态(吸入空气量Ga、转速NE等)时时刻刻变化。从而，通常，在施加电压Vs被增大的时候，空燃比AF也变化，因而实际的废气SOx浓度变化。于是，为了利用图5中所示的相关性估计燃料中硫的浓度，需要使增大施加电压Vs期间的空燃比AF保持恒定值，而不管所需的扭矩、发动机工作状态等。然而，发动机的空燃比被改变，以便满足驾驶员所需的扭矩，或者随着发动机的工作状态而变化。从而，在多数情况下，实际上难以在一段特定时间内恒定地保持发动机的空燃比。结果，执行使增大施加电压Vs期间的空燃比AF保持恒定值的方法的机会有限，结果是估计燃料中硫的浓度的机会的减少。于是，代替使增大施加电压Vs期间的空燃比AF保持恒定值，每当过去预定时间，第一控制系统就获得增大施加电压Vs期间的空燃比AF。另外，第一控制系统执行通过利用多个获得的空燃比AF来校正如上所述获得的废气SOx浓度Csox(或者第一波形特性值)的校正处理，随后估计燃料中硫的浓度。下面将说明所述校正处理。当未检测SOx的浓度Csox时(即，在图6中的时间T0之前的时段中)，第一控制系统的ECU30使施加于气体传感器40(第二电池56)的施加电压Vs保持第一电压Vs1(本例中，0.4V)。第一电压Vs1是在上述极限电流区(其中氧的泵送达到极限的区域)内的电压，是比发生SOx的还原的电压低的电压。在应检测SOx的浓度Csox的时刻(图6中的时间T0)，ECU30在预定时间内把施加电压Vs从第一电压Vs1(本例中，0.4V)增大到第二电压Vs2(本例中，0.8V)。结果，施加电压Vs在时间T1达到第二电压Vs2。当ECU30检测SOx的浓度Csox时，由ECU30执行的增大施加电压Vs的操作也被称为升压操作。第二电压Vs2是比发生SOx的还原(分解)的电压高的电压。另外，第二电压Vs2理想的是比上述含氧原子的分子被还原(分解)的电压低的电压。此时，如上所述，SOx被还原成硫(S)，并且硫(S)累积在第一电池阴极电极55A上。于是，当ECU30执行升压操作时的电极电流Is在图6中的[B]的时间T0到时间T1的时段内，如用图7中的曲线LU2所示地变化。即，从时间T0到时间T1电极电流Is逐渐增大。当升压操作在时间T1结束时，ECU30在预定时间内把施加电压Vs从第二电压Vs2(本例中，0.8V)降低到第三电压Vs3(本例中，0.4V)。结果，施加电压Vs在时间T2达到第三电压Vs3。ECU30执行的降低施加电压Vs的操作也被称为降压操作。第三电压Vs3只需要是比通过降压操作累积在第一电池阴极电极55A上的全部硫(S)被再氧化的电压低的电压，并且是在上述极限区内的电压。本例中，第三电压Vs3等于第一电压Vs1；然而，第三电压Vs3可以是不同于第一电压Vs1的电压。在执行降压操作的时段(时间T1到时间T2)中，如上所述，累积在第一电池阴极电极55A上的硫(S)被再氧化成SOx。于是，ECU30执行降压操作的电极电流Is在图6中的[B]的时间T1到时间T2的时段内，如用图7中的曲线LD2所示地变化。即，电极电流Is按照降压操作从时间T1开始急剧下降，一度降低到局部极小值(特定电流)Ic1，之后，开始增大，并在时间T2变成参照电流Ir1。ECU30把施加电压Vs保持在第一电压Vs1，直到开始下一个升压操作为止。为了方便起见，从时间T1到时间T1的时段，即，从开始升压操作到开始降压操作的时段也被称为第一时段。为了方便起见，从时间T1到时间T2的时段，即，其中执行降压操作的时段也被称为第二时段。顺便提及，ECU30在降压操作期间获得局部极小值(特定电流)Ic1，并在降压操作结束时获得参照电流Ir1。另外，ECU30获得电流差分Id1(Id1＝Ir1-Ic1)，电流差分Id1是参照电流Ir1和特定电流Ic1之差，并通过利用电流差分Id1和表述图4中所示的相关性的映射，临时获得SOx的浓度Csox。然而，如上所述，由于在升压操作期间(从时间T0到时间T1)，空燃比AF不断波动，因此不能从SOx的浓度Csox直接精确地获得燃料中硫的浓度Cs。于是，在升压操作期间，ECU30多次(本例中，10次)利用气体传感器40的第一电池55获得空燃比(实际上，废气的空燃比)。获得的空燃比分别用AFs(s＝1,2,...,10)表示。ECU30计算与各个空燃比AFs对应的校正系数Ks(s＝1,2,...,10)。校正系数Ks是用于把在升压操作期间的空燃比AFs为值AF1的情况下获得的SOx的浓度Csox转换成在升压操作期间的所有空燃比AFs都是基准空燃比AFm(本例中，20)的情况下获得的SOx的校正浓度Csoxm(第二波形特性值)的系数。校正系数Ks将在下面详细说明。ECU30根据校正系数Ks(实际上，作为校正系数Ks的平均值的平均校正系数Kave)校正临时获得的SOx的浓度Csox，并把校正后的SOx的浓度(校正后的SOx浓度Csoxm)应用于用图8中的直线L20所示的第一相关性。从而，ECU30估计燃料中硫的浓度Cs。第一相关性是废气SOx浓度Csox(第三波形特性值)和燃料中硫的浓度Cs之间的相关性，并且该相关性是在升压操作期间的废气的空燃比持续是基准空燃比AFm的情况下获得的。预先通过实验获得第一相关性，并以映射的形式保存在ROM35中。下面进一步详细说明上述校正系数Ks。当利用对于每个空燃比AF的SOx的浓度Csox和硫的浓度Cs之间的相关性，表示如图5中所示的对于燃料中硫的每个浓度Cs的空燃比AF和废气SOx浓度Csox之间的相关性时，作为结果产生的相关性示于图8中。假定如上所述获得(即，通过升压操作和降压操作获得的电流差分Id，和图4中所示的相关性获得)的废气SOx浓度Csox为CsoxA。然而，根据图8可理解，在升压时段中的空燃比AF为15、20、25、30或35的情况下的燃料中硫的浓度Cs分别为C1、C2、C3、C4或C5。即，如上所述，即使当获得的SOx的浓度Csox为某个特定值CsoxA时，燃料中硫的实际浓度Cs也随着升压时段中的空燃比AF变化。于是，通过利用校正系数Ks，ECU30把获得的废气SOx浓度Csox转换成当假定升压时段中的空燃比AF为基准空燃比AFm(本例中，20)时的废气SOx浓度Csox(即，校正后的废气SOx浓度Csoxm)。具体地，从图8可理解，例如，当在升压操作期间的空燃比AF被保持在30的时候获得的废气SOx浓度Csox为值CsoxA时，校正系数Ks是用于把值CsoxA转换成值CsoxB的系数。更具体地，在这个例子中，定义Ks＝CsoxA/CsoxB，获得的废气SOx浓度Csox(＝CsoxA)被除以Ks(＝CsoxA/CsoxB)。从而，获得校正后的SOx的浓度Csoxm(＝CsoxB＝Csox/Ks)。在图9的表格中，表示了各个空燃比AF的这种校正系数Ks的例子。图9的表格以映射的形式被保存在ROM35中。另外，当在升压操作期间空燃比AF被保持在恒定值时，根据该恒定的空燃比AF和图9中所示的映射，ECU30能够唯一地识别校正系数Ks。然而，实际上，空燃比AF时时刻刻变动。于是，如上所述，在升压操作期间，ECU30多次获得空燃比AF(实际上，废气的空燃比)，并通过利用图9中所示的映射获得与多个(10个)获得的空燃比AFs中的每一个对应的校正系数Ks(s＝1,2,...,10)。另外，ECU30获得多个(10个)校正系数Ks的平均值，并通过利用所述平均值(即，平均校正系数Kave)校正获得的废气SOx浓度Csox，获得校正后的SOx浓度Csoxm。如上所述，ECU30通过利用校正后的SOx浓度Csoxm和用图8中的直线L20指示的第一相关性，估计燃料中硫的浓度Cs。结果，第一控制系统能够在不使升压操作期间的空燃比保持恒定值的情况下，精确地估计燃料中硫的浓度Cs。下面参考图10中所示的流程图，更具体地说明ECU30执行的估计硫的浓度Cs的处理(硫浓度估计处理)。每当过去预定时间时，ECU30的CPU34(下面也简单地称为CPU)就从步骤1000开始该处理，然后进入步骤1005。在步骤1005，CPU判定是否正在执行硫浓度估计处理。假定硫浓度估计处理未执行，或者未发出开始该处理的请求。按照这种假设，在步骤1005，CPU作出否定的判定，然后进入步骤1010，判定是否发出了开始硫浓度估计处理的请求。按照上述假设，由于未发出开始硫浓度估计处理的请求，因此在步骤1010，CPU作出否定的判定，然后进入步骤1095，终止该例程。当在加油之后一次也未执行过硫浓度估计处理时，发出开始硫浓度估计处理的请求。例如，每当发动机10的工作时间的累积值达到预定值时，或者每当搭载发动机10的车辆行驶预定距离时，可以发出开始硫浓度估计处理的请求。接下来，假定在未执行硫浓度估计处理的时候发出了开始硫浓度估计处理的请求。这种情况下，在步骤1005，CPU作出否定的判定，然后进入步骤1010。在步骤1010，CPU作出肯定的判定，然后进入步骤1025。在步骤1025，CPU判定是否是应检测空燃比AF(废气的空燃比)的时刻。如上所述，在第一时段中，即，在其中施加电压Vs从第一电压Vs1(0.4V)增大到第二电压Vs2(0.8V)的时段中，CPU10次获得空燃比AF。即，CPU获得空燃比AF1-空燃比AF10。更具体地，当施加电压Vs等于Vs1+{(Vs2-Vs1)/9