气体检测装置的制作方法

本发明涉及能够进行对内燃机的排气(被检测气体)中的硫氧化物的浓度是否为预定值以上的判定或者进行对该排气中所含的硫氧化物的浓度的检测的气体检测装置。

背景技术：

为了控制内燃机而基于排气中所含的氧(O2)的浓度来取得燃烧室内的混合气的空燃比(A/F)的空燃比传感器(也称作“A/F传感器”)被广泛地使用。作为这样的空燃比传感器的一个类型，可举出界限电流式气体传感器。

而且，提出了使用这样的界限电流式气体传感器来检测排气中的硫氧化物(以下，有时也称作“SOx”)的浓度的SOx浓度检测装置(以下，称作“现有装置”)(例如，参照日本特开2015-17931)。

现有装置包含利用了氧离子传导性固体电解质的氧泵作用的传感单元(电化学单元)。现有装置通过向传感单元的一对电极间施加电压来使排气中的包含氧原子的气体成分(例如O2、SOx及H2O等，以下也称作“含氧成分”)分解，由此产生氧化物离子(O^2-)。现有装置进行对通过因含氧成分的分解产生的氧化物离子在传感单元的电极间移动(氧泵作用)而在该电极间流动的电流的特性的检测。

更具体地说，现有装置在检测SOx浓度时执行施加电压扫描。即，现有装置执行使对传感单元施加的施加电压从0.4V升压至0.8V并且之后从0.8V降压至0.4V的施加电压扫描。

并且，现有装置使用参照电流与作为施加电压从0.8V下降至0.4V的期间内的输出电流的最小值的峰值之差来算出SOx浓度，所述参照电流是施加电压达到了0.8V的时间点的“在传感单元的电极间流动的电流(以下，有时称作“电极电流”或“输出电流”)。

技术实现要素：

然而，上述输出电流也会因排气中包含的SOx以外的含氧成分的影响而变化的可能性高。例如，水(H2O)的分解电压与硫氧化物的分解电压为相同程度，或者比其稍高。而且，排气中的水的浓度例如根据混合气的空燃比而变动。因此，除去以水的分解为起因的对输出电流的影响而检测仅以SOx成分的分解为起因的输出电流是困难的。因此，期望使用“不受SOx以外的含氧成分的影响且仅以SOx成分为起因的输出电流变化”来高精度地进行对排气中的硫氧化物浓度是否为预定值以上的判定或者进行对排气中的硫氧化物的浓度的检测。

本发明提供一种能够高精度地进行对排气中的硫氧化物的浓度是否为预定值以上的判定或者进行对硫氧化物的浓度的检测的气体检测装置(以下，也称作“本发明检测装置”)。

本申请的技术方案的气体检测装置包括：元件部，设置于内燃机的排气通路，具备电化学单元和扩散阻力体，所述电化学单元包含具有氧化物离子传导性的固体电解质体和在所述固体电解质体的表面分别形成的第1电极及第2电极，所述扩散阻力体由能够供在所述排气通路中流动的排气通过的多孔质材料构成，在所述排气通路中流动的排气通过所述扩散阻力体而到达所述第1电极；电压施加部，向所述第1电极与所述第2电极之间施加电压；电流检测部，检测在所述第1电极与所述第2电极之间流动的电流即输出电流；及测定控制部，对使用所述电压施加部向所述第1电极与所述第2电极之间施加的电压即施加电压进行控制，并且使用所述电流检测部来取得所述输出电流，基于取得的所述输出电流来进行对在所述排气中是否包含预定浓度以上的硫氧化物的判定或者进行对所述排气中的硫氧化物的浓度的检测。所述测定控制部使用所述电压施加部来执行包含第1施加电压控制、第2施加电压控制及第3施加电压控制的检测用电压控制。所述第1施加电压控制是进行使所述施加电压从第1电压上升至第2电压的升压扫描的施加电压控制，所述第1电压是从第1电压范围内选择的电压，所述第1电压范围是比所述输出电流成为氧的界限电流的界限电流区域的下限电压高且低于硫氧化物的分解开始电压的电压范围，所述第2电压是比硫氧化物的分解开始电压高的电压。所述第2施加电压控制是在所述第1施加电压控制之后从所述第1施加电压控制的结束的时间点起以预定的电压保持时间将所述施加电压保持为硫氧化物的分解开始电压以上的电压的施加电压控制。所述第3施加电压控制是在所述第2施加电压控制之后进行使所述施加电压从结束所述第2施加电压控制的时间点的电压起以预定的降压速度下降至所述第1电压的降压扫描的施加电压控制。所述测定控制部基于所述输出电流来取得与在所述输出电流产生的变化的程度具有相关关系的参数，基于该参数来进行对所述排气中的硫氧化物的浓度是否为预定值以上的判定或者进行对所述排气中的硫氧化物的浓度的检测，在所述输出电流产生的变化是以在所述降压扫描中所述施加电压变得低于所述硫氧化物的分解开始电压时所述第1电极所吸附的硫在该第1电极发生再氧化反应而恢复成硫氧化物从而在所述第1电极与所述第2电极之间流动的电流为起因而产生的变化，且所述排气所含的所述硫氧化物的浓度越高，则在所述输出电流产生的变化越大。

根据发明人的研究而发现，以“在进行降压扫描时第1电极所吸附的硫”在该第1电极发生再氧化反应而恢复成硫氧化物为起因而产生难以受到“硫氧化物以外的含氧成分”的影响的“输出电流的变化”。而且还发现，根据降压扫描中的每预定的经过时间的电压下降量(即，降压速度)，该“输出电流的变化”的程度大幅变化(参照图6A及图6B)。产生这些现象的机理推定为如下。

即，通过进行升压扫描而第1电极所吸附的硫(硫氧化物的分解物)在进行降压扫描时在该第1电极发生再氧化反应而恢复成硫氧化物。在进行了升压扫描的情况下硫氧化物以外的含氧成分的分解物(例如，作为水的分解物的氢)不会吸附于第1电极，所以，在进行降压扫描时，硫氧化物以外的含氧成分的分解物在该第1电极发生再氧化反应而恢复成含氧成分的现象实质上不会产生。

因而，在进行降压扫描时第1电极所吸附的硫在该第1电极发生再氧化反应而恢复成硫氧化物从而产生的“输出电流的变化”难以受到硫氧化物以外的含氧成分的影响。即，在降压扫描中产生难以受到硫氧化物以外的含氧成分的影响的“输出电流的变化”。

但是，在降压扫描的降压速度(扫描速度)比某速度慢的情况下，在进行降压扫描时硫的再氧化反应连续且逐渐地进行，所以不管硫氧化物浓度是什么浓度，都难以出现“输出电流的变化”的程度。

与此相对，在使降压扫描的降压速度比某速度快的情况下，在进行降压扫描时在硫的再氧化反应没有进行到那种程度的状态下施加电压下降，当施加电压成为“硫的再氧化反应变得活跃的某电压范围(即，低于硫氧化物的分解开始电压的预定的电压范围)”内的电压时，硫的再氧化反应急剧地进行(硫的再氧化反应的速度骤增、硫的再氧化反应的发生频度骤增)，所以，硫氧化物浓度越高则输出电流的变化的程度越大。即，出现对于高精度地检测硫氧化物浓度而言有意义的电流变化。

于是，将降压扫描的降压速度设定成为使得“以施加电压成为了低于硫氧化物的分解开始电压的上述预定的电压范围内的电压的时间点为界而硫的再氧化反应的速度骤增的速度”。因此，硫氧化物浓度越高，则难以受到硫氧化物以外的含氧成分的影响的输出电流的变化以越大的程度出现。

本发明的技术方案的气体检测装置基于通过检测用电压控制取得的输出电流来取得与以这样的硫的再氧化反应为起因而“在输出电流产生的变化的程度”具有相关关系的参数。

另外，本申请的发明人反复研究后得知，以硫的再氧化反应为起因而“在输出电流产生的变化的程度”根据在检测用电压控制中施加电压成为了硫氧化物分解开始电压以上的硫氧化物分解期间而发生变化。具体而言，得知：以硫的再氧化反应为起因而“在输出电流产生的变化的程度”具有硫氧化物分解期间越短则该程度越小，硫氧化物分解期间越长则该程度越大的倾向。可以认为这是因为，硫氧化物分解期间越长，则硫氧化物的分解量越大，与此相伴，以硫的再氧化反应为起因的“在输出电流产生的变化的程度”也越大。

与此相对，本发明的技术方案的气体检测装置在第1施加电压控制(降压扫描)与第3施加电压控制(升压扫描)之间加入第2施加电压控制，由此使硫氧化物分解期间比在结束了升压扫描之后连续地进行降压扫描的情况下的硫氧化物分解期间长。

由此，在基于进行了检测用电压控制时的输出电流取得的与“在输出电流产生的变化的程度”具有相关关系的参数中清楚地出现与硫氧化物浓度相应的差。其结果，能够高精度地进行对硫氧化物浓度的检测(对排气中的硫氧化物的浓度是否为预定值以上的判定或者对排气中的硫氧化物的浓度的检测)。尤其是，即使在排气中的硫氧化物浓度低的情况下，也会在与“在输出电流产生的变化的程度”具有相关关系的参数中清楚地出现与硫氧化物浓度相应的差，所以即使在排气中的SOx浓度低的情况下，也能够高精度地进行对硫氧化物浓度的检测。

在上述技术方案中，所述第2施加电压控制可以是以所述电压保持时间将所述施加电压维持为所述第2电压的施加电压控制。

在上述的情况下，能够高精度地进行对硫氧化物浓度的检测(对排气中的硫氧化物的浓度是否为预定值以上的判定或者对排气中的硫氧化物的浓度的检测)。

在上述技术方案中，所述测定控制部可以将所述预定的降压速度设定成为使得所述再氧化反应的速度以下述的时间点为界骤增的速度，所述时间点是所述施加电压成为了处于所述第1电压范围内且在比所述第1电压高的电压范围内的电压的时间点。

在上述的情况下，硫氧化物浓度越高则不会受到硫氧化物以外的含氧成分的影响的输出电流的变化以越大的程度出现，所以能够取得与该输出电流的变化的程度具有相关关系的参数，基于取得的参数来高精度地进行对排气中的硫氧化物的浓度是否为预定值以上的判定或者进行对排气中的硫氧化物的浓度的检测。

在上述技术方案中，所述测定控制部可以在所述判定中判定为在所述排气中不包含所述预定浓度以上的硫氧化物的情况下，执行所述第1施加电压控制、修正第2施加电压控制及所述第3施加电压控制，在继所述修正第2施加电压控制之后的所述第3施加电压控制中的降压扫描中再次取得所述参数，基于再次取得的所述参数来再次进行对所述排气中的硫氧化物浓度是否为比所述预定值低的预定值以上的判定，所述修正第2施加电压控制是以比为了进行所述判定而执行的所述检测用电压控制中的电压保持时间长的电压保持时间将所述施加电压保持为硫氧化物的分解开始电压以上的电压的施加电压控制。

在上述的情况下，即使当排气中的硫氧化物浓度低时，与硫氧化物浓度相应的差(硫氧化物浓度为预定值以上的情况与硫氧化物浓度小于预定值的情况之差)也会清楚地出现在与“在输出电流产生的变化的程度”具有相关关系的参数中，所以也能够高精度地进行对排气中的硫氧化物浓度是否为比上次的判定低的预定值以上的判定(是否为比上次的硫氧化物浓度判定低的硫氧化物浓度以上的判定)。

在上述技术方案中，所述测定控制部可以执行包含将所述电压保持时间设定为第1时间的所述第2施加电压控制的所述检测用电压控制，取得所述参数作为第1参数，接着，执行包含将所述电压保持时间设定为比所述第1时间长的第2时间的所述第2施加电压控制的所述检测用电压控制，取得所述参数作为第2参数，算出取得的所述第1参数与取得的所述第2参数的差量的大小，基于算出的所述差量的大小来进行对所述排气中的硫氧化物的浓度是否为预定值以上的所述判定或者进行对所述排气中的硫氧化物的浓度的所述检测。

上述第1参数与第2参数的差量的大小根据硫氧化物浓度而变化，且气体传感器的电极的状态等的影响(以电极的容量及阻力以及固体电解质的容量及阻力为起因的电流变化量)几乎没有或已经减少，所以成为高精度地表现硫氧化物浓度的参数。气体检测装置能够基于这样的差量的大小来高精度地进行硫氧化物浓度检测。

在上述构成中，所述测定控制部可以在使用所述第1参数与所述第2参数的所述差量的大小进行的所述判定中判定为在所述排气中不包含所述预定浓度以上的硫氧化物的情况下，执行包含将所述电压保持时间设定为比所述第2时间长的第3时间的所述第2施加电压控制的所述检测用电压控制，取得所述参数作为第3参数，算出取得的所述第1参数与取得的所述第3参数的差量的大小，基于算出的所述差量的大小来再次进行对所述排气中的硫氧化物的浓度是否为比所述预定值低的预定值以上的所述判定。

在上述的情况下，将测定控制部再次进行的检测用电压控制的硫氧化物分解期间设定为比上次进行的检测用电压控制长。因此，即使在排气中的硫氧化物浓度低的情况下，与硫氧化物浓度相应的差(硫氧化物浓度为预定值以上的情况与硫氧化物浓度小于预定值的情况之差)也会清楚地出现在差量的大小中。因此，也能够高精度地进行对排气中的硫氧化物浓度是否为预定值以上的判定(是否为比上次的硫氧化物浓度判定低的硫氧化物浓度以下的判定)。

在上述说明中，为了有助于本发明的理解，对于与后述的实施方式对应的发明的构成，以写在括号内的方式添加了在该实施方式中使用的名称和/或标号。然而，本发明的各构成要素不限定于由所述名称和/或标号规定的实施方式。本发明的其他目的、其他特征及随附的优点将会从参照以下的附图而记述的关于本发明的实施方式的说明容易地理解到。

附图说明

以下，参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点及技术和产业意义进行说明，在附图中相似的标号表示相似的要素，并且其中：

图1是本发明的第1实施方式的气体检测装置及应用气体检测装置的内燃机的概略构成图。

图2是示出图1所示的气体传感器元件部的构成的一例的示意性的剖视图。

图3A是用于说明本发明的第1实施方式的气体检测装置的工作的概要的时间图。

图3B是示出进行SOx检测时的施加电压的波形的图表。

图3C是示出进行SOx检测时的另一施加电压的波形的图表。

图4是示出燃烧室内的混合气的A/F与氧的界限电流区域的关系的图表。

图5A是用于说明在元件部发生的SOx的分解反应的示意图。

图5B是用于说明在元件部发生的硫的再氧化反应的示意图。

图6A是示出施加电压与输出电流的关系的图表。

图6B是示出施加电压与输出电流的关系的图表。

图7A是示出施加电压与输出电流的关系的图表。

图7B是示出施加电压与输出电流的关系的图表。

图8A是示出经过时间与施加电压的关系的图表。

图8B是示出经过时间与施加电压及输出电流各自的关系的图表。

图9是表示本发明的第1实施方式的气体检测装置具备的ECU的CPU所执行的传感器活性判定例程的流程图。

图10是表示本发明的第1实施方式的气体检测装置具备的ECU的CPU所执行的A/F检测例程的流程图。

图11是表示本发明的第1实施方式的气体检测装置具备的ECU的CPU所执行的SOx检测例程的流程图。

图12是表示本发明的第2实施方式的气体检测装置具备的ECU的CPU所执行的SOx检测例程1的流程图。

图13是表示本发明的第2实施方式的气体检测装置具备的ECU的CPU所执行的SOx检测例程2的流程图。

图14是示出经过时间与施加电压及输出电流各自的关系的图表。

图15是表示本发明的第3实施方式的气体检测装置具备的ECU的CPU所执行的SOx检测例程1的流程图。

图16是表示本发明的第3实施方式的气体检测装置具备的ECU的CPU所执行的SOx检测例程2的流程图。

图17是表示本发明的第4实施方式的气体检测装置具备的ECU的CPU所执行的SOx检测例程2的流程图。

图18是表示本发明的第4实施方式的气体检测装置具备的ECU的CPU所执行的SOx检测例程3的流程图。

图19是示出施加电压与输出电流的关系的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的各实施方式的气体检测装置进行说明。此外，在实施方式的所有附图中，对相同或对应的部分标注相同的标号。

第1实施方式

对本发明的第1实施方式的气体检测装置(以下，有时称作“第1检测装置”)进行说明。第1检测装置应用于搭载于未图示的车辆的“图1所示的内燃机10”。

内燃机10是周知的柴油发动机。内燃机10包括未图示的燃烧室和燃料喷射阀11。燃料喷射阀11以能够向燃烧室内喷射燃料的方式配设于汽缸盖部。燃料喷射阀11根据后述的ECU20的指示而向燃烧室内直接喷射燃料。排气管12连接于未图示的排气歧管的端部，该排气歧管连接于与未图示的燃烧室连通的排气口。排气口、排气歧管及排气管12构成了供从燃烧室排出的排气流动的排气通路。在排气管12配设有DOC(Diesel Oxidation Catalyst：柴油用氧化催化剂)13及DPF(Diesel Particulate Filter：柴油颗粒过滤器)14。

DOC13是排气净化催化剂。具体而言，DOC13以铂及钯等贵金属为催化剂，将排气中的未燃成分(HC、CO)氧化，从而净化排气。即，HC被DOC13氧化成水和CO2，CO被DOC13氧化成CO2。

DPF14配置于比DOC13靠下游侧的位置。DPF14是捕捉排气中的微粒子(颗粒)的过滤器。具体而言，DPF14具备由多孔质材料(例如，由作为陶瓷的一种的堇青石构成的分隔壁)形成的多个通路。DPF14利用该分隔壁的细孔表面来捕集通过该分隔壁的排气中包含的微粒子。

第1检测装置包括ECU20。ECU20是具有包括CPU、ROM、RAM、备用RAM及接口(I/F)的微型计算机作为主要构成部件的电子控制电路。CPU通过执行存储于存储器(ROM)的指令(例程)来实现预定的功能。

ECU20与内燃机10的各种致动器(燃料喷射阀11等)连接。ECU20向这些致动器送出驱动(指示)信号来控制内燃机10。而且，ECU20与以下所述的各种传感器类连接，接收来自这些传感器类的信号。

内燃机转速传感器21

内燃机转速传感器(以下，称作“NE传感器”)21测定内燃机10的转速(内燃机转速)NE，并输出表示该内燃机转速NE的信号。

水温传感器22

水温传感器22配设于汽缸体部。水温传感器22测定对内燃机10进行冷却的冷却水的温度(冷却水温度THW)，并输出表示该冷却水温度THW的信号。

加速器踏板操作量传感器23

加速器踏板操作量传感器23检测车辆的加速器踏板23a的操作量(加速器开度)，并输出表示加速器踏板操作量AP的信号。

气体传感器30

气体传感器30是单元件(one-sell)型的界限电流式气体传感器，配设于构成内燃机10的排气路径的排气管12。气体传感器30配设于比安装于排气管12的DOC13及DPF14靠下游侧的位置。

气体传感器的构成

接着，参照图2对气体传感器30的构成进行说明。气体传感器30具备的元件部40具备固体电解质体41s、第1氧化铝层51a、第2氧化铝层51b、第3氧化铝层51c、第4氧化铝层51d、第5氧化铝层51e、扩散阻力部(扩散限速层)61及加热器71。

固体电解质体41s包含氧化锆等，是具有氧化物离子传导性的薄板体。形成固体电解质体41s的氧化锆例如也可以包含钪(Sc)及钇(Y)等元素。

第1～第5氧化铝层51a～51e是包含氧化铝的致密(具有不透气性)的层(致密的薄板体)。

扩散阻力部61是多孔质的扩散限速层，是具有透气性的层(薄板体)。加热器71例如是包含铂(Pt)和陶瓷(例如，氧化铝等)的金属陶瓷的薄板体，是通过通电而发热的发热体。加热器71通过未图示的导线而连接于搭载于车辆的未图示的电源。加热器71能够通过由ECU20控制“从该电源供给的电量”来变更发热量。

元件部40的各层从下方起按照第5氧化铝层51e、第4氧化铝层51d、第3氧化铝层51c、固体电解质体41s、扩散阻力部61及第2氧化铝层51b、第1氧化铝层51a的顺序层叠。

内部空间SP1是由第1氧化铝层51a、固体电解质体41s、扩散阻力部61及第2氧化铝层51b形成的空间，经由扩散阻力部61向该空间中导入作为被检测气体的内燃机10的排气。即，内部空间SP1经由扩散阻力部61而与内燃机10的排气管12的内部连通。因此，排气管12内的排气作为被检测气体被导入到内部空间SP1内。第1大气导入路SP2由固体电解质体41s、第3氧化铝层51c及第4氧化铝层51d形成，向排气管12的外部的大气开放。

第1电极41a粘着于固体电解质体41s的一侧的表面(具体而言是划定内部空间SP1的固体电解质体41s的表面)。第1电极41a是阴极。第1电极41a是包含铂(Pt)作为主要成分的多孔质金属陶瓷电极。

第2电极41b粘着于固体电解质体41s的另一侧的表面(具体而言是划定第1大气导入路SP2的固体电解质体41s的表面)。第2电极41b是阳极。第2电极41b是包含铂(Pt)作为主要成分的多孔质金属陶瓷电极。

第1电极41a和第2电极41b以隔着固体电解质体41s而彼此相对的方式配置。即，第1电极41a、第2电极41b及固体电解质体41s构成了具有基于氧泵作用的氧排出能力的电化学单元41c。电化学单元41c由加热器71加热至活性化温度。

固体电解质体41s及第1～第5氧化铝层51a～51e的各层例如通过刮刀法(doctor blade)及压出成形法等而成形为片状。第1电极41a、第2电极41b及用于向这些电极通电的配线等例如通过丝网印刷(screen printing)法等而形成。通过将这些片材如上述那样层叠并烧成而一体地制造出具有上述那样的构造的元件部40。

此外，构成第1电极41a的材料不限定于上述的材料，例如可以从包含铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)等铂族元素或者它们的合金等作为主要成分的材料中选择。不过，构成第1电极41a的材料只要在向第1电极41a与第2电极41b之间施加了SOx分解开始电压以上的电压(具体而言是约0.6V以上的电压)时能够使经由扩散阻力部61被导入到内部空间SP1的排气中包含的SOx还原分解即可，没有特别的限定。

气体传感器30还具备电源电路81及电流计91。电源电路81及电流计91连接于上述的ECU20。

电源电路81能够向第1电极41a与第2电极41b之间以使第2电极41b的电位比第1电极41a的电位高的方式施加预定的电压(以下，也称作“施加电压Vm”)。电源电路81能够通过由ECU20控制来变更施加电压Vm。

电流计91计测在第1电极41a与第2电极41b之间流动的电流(因而在固体电解质体41s中流动的电流)即输出电流(电极电流)Im，并将其计测值向ECU20输出。

工作的概要

接着，对第1检测装置进行的工作的概要进行说明。第1检测装置构成为检测从内燃机10排出的排气(被检测气体)的氧浓度。第1检测装置构成为基于排气中的氧浓度来检测内燃机10的燃烧室内的混合气的空燃比(A/F)。以下，内燃机10的燃烧室内的混合气的空燃比也称作“内燃机的空燃比A/F”。

而且，第1检测装置构成为通过判定排气中的SOx浓度是否为预定值以上(有时称作“SOx浓度判定”)来进行SOx浓度检测。从SOx浓度检测开始到检测结束需要数秒钟，所以第1检测装置构成为在内燃机的空燃比A/F稳定的状态下(在内燃机10以使得内燃机的空燃比A/F稳定的方式运转的情况下)进行SOx浓度检测。此外，作为预定值，选择与所期望的检测水平相应的大于0％的任意浓度。

具体而言，如图3A所示，当成为内燃机10的起动开始的时间点即时刻t0时，第1检测装置以通过加热器71对固体电解质体41s加热的方式开始进行对加热器71的控制。由此，固体电解质体41s升温至发现氧化物离子传导性的温度(以后，有时称作“活性化温度”)以上的预定的温度。

当在时刻t1固体电解质体41s的温度(传感器元件温度)成为活性化温度以上而气体传感器30成为传感器活性的状态时，第1检测装置开始进行用于检测排气的氧浓度并基于该氧浓度来取得内燃机的空燃比A/F的处理。此外，在作为从时刻t0到时刻t1之间的时间点的时刻td，第1检测装置开始向第1电极41a与第2电极41b之间施加适合检测氧浓度的氧浓度(A/F)检测用的电压(例如，0.4V)。即，第1检测装置将施加电压Vm设定为氧浓度检测用的电压Vaf。在固体电解质体41s的温度为活性化温度以上时该施加电压Vm被设定为氧浓度检测用的电压Vaf的情况下，氧分子会分解而发现氧泵作用，但氧以外的含氧成分(包括SOx)的气体不会分解。

从时刻t1起，第1检测装置通过连续地检测氧浓度来监视内燃机的空燃比A/F。并且，当在时刻t2满足SOx检测条件时(即，当成为内燃机的空燃比A/F稳定的状态且满足后述的其他条件时)，第1检测装置开始进行用于进行SOx浓度检测的处理的施加电压控制(称作“SOx检测用电压控制”)。并且，在从时刻t2到即将成为时刻t3之前的期间，第1检测装置通过进行SOx检测用电压控制来取得表示排气中的SOx浓度的参数(根据SOx浓度而变化的参数，称作“SOx检测用参数”)，并通过使用该参数判定排气中的SOx浓度是否为预定值以上来检测排气中的SOx浓度。

第1检测装置进行SOx检测用电压控制，所述SOx检测用电压控制是依次进行以下的第1施加电压控制、第2施加电压控制及第3施加电压控制的控制。

第1施加电压控制

使施加电压Vm从小于SOx分解开始电压的第1电压V1(具体而言是0.4V)逐渐增大至大于SOx分解开始电压的第2电压V2(具体而言是0.8V)的升压扫描。

第2施加电压控制

从第1施加电压控制(升压扫描)结束的时间点起，将施加电压Vm保持为“大于SOx分解开始电压的电压范围内的电压”直到开始第3施加电压控制(降压至第1电压V1的降压扫描)的时间点为止的施加电压控制。具体而言，在第1检测装置中进行如下的施加电压控制：从结束第1施加电压控制(升压扫描)的时间点起，通过将施加电压Vm在预定的电压保持期间内维持为相同的电压(具体而言是0.8V)，来将施加电压Vm保持为“SOx分解开始电压以上的电压”直到开始降压至第1电压V1的降压扫描(第3施加电压控制)的时间点为止。此外，只要能够将施加电压Vm保持为“SOx分解开始电压以上的电压”即可，也可以除了“将施加电压Vm维持为相同的电压的控制”之外，还进行“使施加电压Vm逐渐增大的控制”或者进行“使施加电压Vm逐渐减小的控制”或者进行这两个控制。而且，只要能够将施加电压Vm保持为“SOx分解开始电压以上的电压”即可，也可以不进行“将施加电压Vm保持为相同的电压的控制”，而仅进行“使施加电压Vm逐渐增大的控制”或者进行“使施加电压Vm逐渐减小的控制”或者进行“这两个控制”。

第3施加电压控制

使施加电压Vm从大于SOx分解开始电压的结束第2施加电压控制的时间点的电压(即，开始进行降压至第1电压V1的降压扫描的时间点的电压(具体而言是0.8V))逐渐减小至第1电压V1(具体而言是0.4V)的降压扫描。降压扫描的扫描速度被设定为后述的“预定的扫描速度”。

此外，在SOx检测用电压控制中，开始第1施加电压控制的时间点的施加电压Vm与结束第3施加电压控制的时间点的施加电压Vm也可以不同。而且，结束第1施加电压控制的时间点的施加电压Vm与开始第3施加电压控制的时间点的施加电压Vm也可以不同。

当在时刻t3基于SOx检测用电压控制的SOx浓度检测结束时，第1检测装置再次开始用于检测内燃机的空燃比A/F的处理。即，第1检测装置在时刻t3将施加电压Vm设定为氧浓度检测用的电压Vaf(0.4V)。

A/F检测

接着，对检测上述的内燃机的空燃比A/F时的工作进行说明。当气体传感器30成为传感器活性的状态时，第1检测装置为了取得内燃机的空燃比A/F而以使第1电极41a成为低电位且使第2电极41b成为高电位的方式将施加电压Vm设定为氧浓度检测用的电压Vaf(例如，0.4V)。即，第1电极41a作为阴极发挥功能，第2电极41b作为阳极发挥功能。氧浓度检测用的电压Vaf被设定为在第1电极41a中氧(O2)开始分解的电压(分解开始电压)以上且小于氧以外的含氧成分的分解开始电压的电压。由此，排气中包含的氧在第1电极41a被还原分解而成为氧化物离子(O^2-)。

该氧化物离子经由上述固体电解质体41s向第2电极41b传导而成为氧(O2)，通过大气导入路SP2向大气中排出。如前所述，这样的基于从阴极(第1电极41a)向阳极(第2电极41b)的经由固体电解质体41s的氧化物离子的传导而进行的氧的移动称作“氧泵作用”。

通过与该氧泵作用相伴的氧化物离子的传导而在电极41a与电极41b之间流动电流。在电极41a与电极41b之间流动的电流称作“输出电流Im(或电极电流Im)”。输出电流Im通常具有施加电压Vm越上升则该输出电流Im越大的倾向。然而，由于到达第1电极41a的排气的流量由扩散阻力部61限制，所以最终与氧泵作用相伴的氧的消耗速度会超过氧向第1电极41a的供给速度。即，第1电极41a(阴极)处的氧的还原分解反应成为扩散限速状态。

当第1电极41a处的氧的还原分解反应成为扩散限速状态时，即使使施加电压Vm上升，输出电流Im也不会增大，而是大致恒定。这样的特性称作“界限电流特性”。可发现(可观测到)界限电流特性的施加电压的范围称作“界限电流区域”。而且，界限电流区域中的输出电流Im称作“界限电流”。与氧相对的界限电流的大小(界限电流值)对应于氧向第1电极41a(阴极)的供给速度。如上所述，由于到达第1电极41a的排气的流量因扩散阻力部61而维持为恒定，所以氧向第1电极41a的供给速度对应于排气中包含的氧的浓度。

因此，在气体传感器30中，将施加电压Vm设定为“作为氧的界限电流区域内的预定的电压(具体而言是0.4V)的氧浓度检测用的电压Vaf”时的输出电流(界限电流)Im对应于排气所含的氧的浓度。这样，第1检测装置利用氧的界限电流特性来检测作为被检测气体的排气中所含的氧的浓度。

即，第1检测装置将氧的界限电流与氧浓度的关系预先存储于ROM，基于该关系和检测到的氧的界限电流来检测排气中的氧浓度。另一方面，内燃机的空燃比A/F与排气中的氧的浓度具有一一对应的关系。因此，第1检测装置将该关系预先存储于ROM，基于该关系和检测到的氧浓度来检测内燃机的空燃比A/F。此外，第1检测装置也可以将氧的界限电流与内燃机的空燃比A/F的关系预先存储于ROM，基于该关系和检测到的氧的界限电流来取得内燃机的空燃比A/F。

SOx浓度检测检测原理

接着，对排气中的SOx浓度的检测的方法进行说明。上述的氧泵作用对于分子中包含氧原子的“SOx(硫氧化物)及H2O(水)等”含氧成分也会发生。即，当向第1电极41a与第2电极41b之间施加这些化合物各自的分解开始电压以上的电压时，这些化合物分别会被还原分解，从而产生氧化物离子。该氧化物离子通过“氧泵作用”而从第1电极41a向第2电极41b传导。由此，在第1电极41a与第2电极41b之间流动输出电流Im。

然而，排气中包含的SOx的浓度极低，以SOx的分解为起因的电流也极小。而且，以SOx以外的含氧成分(例如，水及二氧化碳等)的分解为起因的电流也在第1电极41a与第2电极41b之间流动。因而，难以高精度地仅检测以SOx为起因的输出电流。

于是，本申请的发明人进行了锐意研究，结果得到了如下见解：在检测SOx浓度时，通过执行以升压扫描及“预定的扫描速度下的降压扫描”为1循环的施加电压扫描，能够高精度地检测SOx浓度。

升压扫描是使施加电压Vm从第1电压V1逐渐上升为第2电压V2的处理。降压扫描是使施加电压Vm从第2电压V2逐渐下降为第1电压V1的处理。此外，第1电压V1及第2电压V2是以第1电极41a的电位为基准的第2电极41b的电位，是正的电压值。

第1电压V1被设定为比SOx的分解开始电压(约0.6V)低且比氧的界限电流区域内的施加电压Vm的最小值高的电压范围(以下，也称作“第1电压范围”)内的电压。如图4所示，氧的界限电流区域内(双箭头所示的电压范围内)的施加电压Vm的最小值取决于内燃机的空燃比A/F，所以第1电压范围的下限值也优选根据内燃机的空燃比A/F来变更。具体而言，第1电压范围的下限值例如是0.15V～0.45V的范围内的电压，第1电压范围的上限电压是0.6V。即，第1电压V1是从0.15V以上且小于0.6V的范围选择出的电压。

第2电压V2被设定为比SOx的分解开始电压(约0.6V)高且比固体电解质体41s不会遭到破坏的电压的上限值(2.0V)低的电压范围(以下，也称作“第2电压范围”)内的电压。即，第2电压V2是从比0.6V高且2.0V以下的范围选择出的电压。

在进行升压扫描的期间，当向第1电极41a与第2电极41b之间施加的施加电压Vm成为SOx的分解开始电压以上时，如图5A所示，在第1电极41a(阴极)，排气中包含的SOx被还原分解成S和O^2-。其结果，SOx的还原分解生成物(S(硫))吸附于第1电极41a(阴极)。

在进行降压扫描的期间，当施加电压Vm变得小于SOx的分解开始电压时，如图5B所示，发生吸附于第1电极41a(阴极)的S与O^2-反应而生成SOx的反应(以下，有时称作“S(硫)的再氧化反应”)。此时，以“S的再氧化反应”为起因，输出电流Im如后述那样变化。此外，将与该“S的再氧化反应”相伴的输出电流Im的变化称作“再氧化电流变化”。

根据发明人的研究而发现了如下情况：根据降压扫描的扫描速度，有时在SOx浓度检测中不再出现有意义的再氧化电流变化。关于这一点，参照图6A及图6B进行说明。

图6A是示出了将扫描周期(即，升压扫描所需的时间与降压扫描所需的时间之和、施加电压扫描的周期)设定为1秒而执行了施加电压扫描时的施加电压Vm与输出电流Im的关系的示意性的图表。图6B是示出了以比图6A所示的例子慢的扫描速度(扫描周期20秒)执行了施加电压扫描时的施加电压Vm与输出电流Im的关系的示意性的图表。

将两者进行比较，与图6B的例子相比，在施加电压扫描的扫描速度更快的图6A的例子中，在比SOx的分解开始电压(0.6V)小的电压范围中明确地出现了线L1所示的“被检测气体的SOx浓度为0ppm时的输出电流Im”与线L2所示的“被检测气体的SOx浓度为130ppm时的输出电流Im”之差(电流值之差)。即，在图6A的例子中，在SOx浓度检测中出现了有意义的电流变化(再氧化电流变化)。产生这样的现象的机理可以认为是如下机理。

即，在使扫描速度比预定速度慢的情况下，在进行降压扫描时，S的再氧化反应连续且逐渐地进行，所以不会出现有意义的再氧化电流变化。另一方面，认为：在使扫描速度比预定的扫描速度快的情况下，在进行降压扫描时，在S的再氧化反应没有进行到那种程度的状态下施加电压Vm降低，当施加电压Vm成为“S的再氧化反应变得活跃的某电压范围”的电压时，S的再氧化反应急剧地进行。由此，在SOx浓度检测中出现有意义的电流变化。

这样，根据进行降压扫描时的扫描速度，会产生在SOx浓度检测中出现有意义的电流变化的情况和不出现有意义的电流变化的情况。因此，在进行降压扫描时，需要使扫描速度成为会出现表示再氧化电流变化的有意义的电流变化那样的预定速度。

在第1检测装置中，该预定速度通过预先进行实验而设定为会出现表示再氧化电流变化的有意义的电流变化的合适的速度。

根据实验而得知，例如在将图3B所示的正弦波形的电压向第1电极41a与第2电极41b之间施加的情况下，优选设定为使得成为预定范围(典型地是0.1Hz以上且5Hz以下的范围)的频率F那样的扫描速度。该预定范围的频率F的下限值从若低于该下限值则在SOx浓度检测中不再得到有意义的信号差(再氧化电流变化)的观点出发来确定。该预定范围的频率F的上限值从若比该上限值多则SOx浓度以外的其他的电流变化要因(具体而言是固体电解质体41s的容量等)的作用会变大的观点出发来确定。

另一方面，根据实验而得知，在将如图3C所示的与电容器的充放电相伴的非正弦波形的电压向第1电极41a与第2电极41b之间施加的情况下，优选设定为使得电压切换波形的响应时间T1处于预定范围(典型地是0.1秒以上且5秒以下的范围)的扫描速度。此外，响应时间T1是施加电压Vm从预定范围的下限电压变化为上限电压或者反过来变化所需的时间。响应时间T1的预定范围的下限电压及上限电压从与决定使用上述的正弦波形的电压作为施加电压时的频率F(上述预定的频率)的情况同样的观点出发而确定为合适的值。

此外，若将上述的频率F及响应时间T1的预定范围换算成降压扫描所需的时间(即，从第2电压V2达到第1电压V1为止的时间)，则成为0.1秒以上且5秒以下的范围。因此，该时间优选是0.1秒以上且5秒以下的范围。

而且，还得知了再氧化电流变化主要取决于作为被检测气体的排气中的SOx浓度。换言之，再氧化电流变化受到排气中的“硫氧化物(SOx)以外的含氧成分的气体(例如，水)”的影响的可能性低。即，在进行了升压扫描的情况下，“硫氧化物以外的其他成分(含氧成分)的分解物(例如，作为水的分解物的氢等)不会吸附于第1电极41a，所以在进行降压扫描的期间，实质上不会产生这样的“硫氧化物以外的含氧成分”的分解物在该第1电极41a发生再氧化反应而恢复为含氧成分的现象。

因而，在进行降压扫描时第1电极41a所吸附的硫在该第1电极41a发生再氧化反应而恢复为硫氧化物从而产生的“输出电流的变化”难以受到硫氧化物以外的含氧成分的影响。即，产生难以受到硫氧化物以外的含氧成分的影响的“输出电流的变化”。

而且，还得知了“输出电流的变化(再氧化电流变化)”以具有排气(被检测气体)中的SOx浓度越大则输出电流Im越小这样的特性的方式出现。即，在发生了硫的再氧化反应的情况下，如图5B所示，在第1电极41a氧化物离子被消耗，所以从第1电极41a向第2电极41b移动的氧化物离子(例如，因氧分子的分解而产生的氧化物离子)的移动量减少。由此，输出电流Im减小。排气中的SOx浓度越大，则尤其在升压扫描中吸附于第1电极41a的硫的量越多，因此，尤其在降压扫描中在第1电极41a与硫反应而被消耗的氧化物离子的量也越多。其结果，从第1电极41a向第2电极41b移动的氧化物离子的量也减少。因此，排气中的SOx浓度越大，则输出电流Im越小。

由以上内容可理解到上述的“通过利用再氧化电流变化，能够不受排气中的SOx以外的含氧成分的气体(例如，水)的影响而高精度地检测排气中的SOx浓度”。即，可理解到，利用排气中的SOx浓度越大则输出电流Im越小的“再氧化电流变化”的输出电流Im的减小程度，能够高精度地检测SOx浓度。

本申请的发明人进一步反复研究后发现，该“再氧化电流变化”的输出电流Im的减小程度会根据在施加电压扫描中施加电压Vm成为了SOx分解开始电压以上的期间(称作“SOx分解期间”)而改变。具体而言，发现了：“再氧化电流变化”的输出电流Im的减小程度具有SOx分解期间越短则该减小程度越小，SOx分解期间越长则该减小程度越大的倾向。可以认为这是因为：SOx分解期间越长，则硫氧化物的分解量越大，与此相伴，“再氧化电流变化”的输出电流Im的减小程度也越大。

图7A示出在排气中的SOx浓度低的实验条件下实施了施加电压控制的情况下的V-I特性。图7B示出在排气中的SOx浓度比图7A高的实验条件下实施了施加电压控制的情况下的V-I特性。线c1及线d1表示如图8A中的实线所示那样控制施加电压Vm的情况(即，SOx分解期间长的情况(具体而言是11秒))下的V-I特性。线c2及线d2表示如图8A中的虚线所示那样控制施加电压Vm的情况(即，SOx分解期间短的情况(具体而言是0.5秒))下的V-I特性。

根据线c1所示的V-I特性与线c2所示的V-I特性的比较及线d1所示的V-I特性与线d2所示的V-I特性的比较能够确认到，SOx分解期间越短，则在小于SOx分解开始电压的电压区域R1中出现的“再氧化电流变化”的输出电流Im的减小程度越小。

在SOx分解期间过短而“再氧化电流变化”的输出电流Im的减小程度变小了的情况下，会变得难以出现高精度地检测SOx浓度所需的与SOx浓度相应的输出电流的差。因而，SOx浓度检测的精度会变差。尤其是在排气中的SOx浓度低的情况下，根据排气中的SOx浓度而变化的“再氧化电流变化”的输出电流Im的减小程度本来就小，所以与SOx浓度相应的输出电流的差与SOx浓度高的情况相比会变得更难出现。其结果，SOx浓度检测的精度会进一步变差。

对此，若在进行用于SOx浓度检测的施加电压扫描时使“SOx分解期间”(施加电压Vm成为了SOx分解开始电压以上(电压区域R2)的电压的期间)变长，则能够使得与SOx浓度相应的输出电流的差更清楚地出现(参照线c1与线d1的比较)。尤其是即使在SOx浓度低的情况下，也能够使得与SOx浓度相应的输出电流的差清楚地出现。其结果，能够使SOx浓度检测的精度变高。

于是，第1检测装置如图8B所示那样在第1施加电压控制(升压扫描)与第3施加电压控制(降压扫描)之间进行在预定的电压保持时间内将施加电压Vm保持为SOx分解开始电压以上的电压的第2施加电压控制。由此，施加电压Vm为SOx分解开始电压以上的电压的期间(SOx分解期间)与在结束升压扫描后连续地进行降压扫描的情况(例如，进行图8A的虚线所示的施加电压控制的情况)相比变长并且成为预定时间以上。

作为该预定时间，选择使得与SOx浓度相应的差(SOx浓度为预定值以上的情况与SOx浓度小于预定值的情况之差)会以能够判定SOx浓度的程度在SOx检测用参数中出现的程度的时间以上(例如，1秒以上，优选是1秒以上且60秒以内)的时间。该预定时间根据所希望的SOx浓度检测水平(SOx判定的判定基准的预定值的大小)而改变，可以利用实验等求出任意长度的时间。

用于检测再氧化电流变化的参数(SOx检测用参数)

第1检测装置通过进行SOx检测用电压控制来使SOx分解期间成为预定时间以上。并且，第1检测装置从输出电流取得适当地(高精度地)表示“再氧化电流变化”的参数(SOx检测用参数Ismn)，基于该参数来判定排气中的SOx浓度是否为预定值以上。

更具体地说，第1检测装置取得在第3施加电压控制(降压扫描)中施加电压Vm为“电流取得开始电压(第3电压)Vsem以下且比第1电压V1高的第4电压V4以上的范围(检测用电压范围)内”时的输出电流Im的最小值(以下，称作“最小电流Ismn”或“最小值Ismn”)作为“表示再氧化电流变化的参数”。

电流取得开始电压Vsem从比再氧化电流变化在输出电流Im中出现的降压扫描(第3施加电压控制)的下限电压(第1电压V1)大且SOx的分解开始电压(0.6V)以下的范围内选择。在本例中，电流取得开始电压Vsem被设定为0.6V。此外，电流取得开始电压Vsem也可以根据施加电压范围及施加电压扫描的周期(换言之，施加电压扫描的扫描速度)中的至少一个而不同。并且，第1检测装置基于该SOx检测用参数(最小电流Ismn)来进行SOx浓度检测。

SOx浓度检测方法

第1检测装置使用以上说明的SOx浓度的检测原理，如以下那样进行SOx浓度检测。·第1检测装置执行SOx检测用的施加电压控制(SOx检测用电压控制)。更具体地说，第1检测装置执行包括第1施加电压控制(升压扫描)、第2施加电压控制(电压保持控制)及第3施加电压控制(降压扫描)的SOx检测用电压控制。第3施加电压控制以上述的“预定的扫描速度”来进行。·第1检测装置取得在第3施加电压控制(降压扫描)中施加电压Vm处于检测用电压范围(电流取得开始电压Vsem以下且比第1电压V1高的第4电压V4以上的范围)时的输出电流Im，并取得其中的最小值作为最小电流Ismn。该最小电流Ismn是表示排气中的SOx浓度的参数(“SOx检测用参数”)。该SOx检测用参数根据进行了以使SOx分解期间成为预定时间以上的方式设定的SOx检测用电压控制时的输出电流Im来取得。因此，SOx浓度检测所需的与SOx浓度相应的差(SOx浓度为预定值以上的情况与SOx浓度小于预定值的情况之差)清楚地在SOx浓度用检测参数中出现。·第1检测装置基于SOx浓度用检测参数(最小电流Ismn)来进行SOx浓度检测。

具体而言，第1检测装置在执行SOx检测用电压控制的情况下，将如图8B所示那样控制的施加电压Vm向第1电极41a与第2电极41b间施加。第1检测装置在进行第3施加电压控制(降压扫描)的情况下，以在SOx浓度检测中会产生有意义的电流变化那样的上述“预定的扫描速度”来执行施加电压扫描(降压扫描)。

如上所述，在进行了升压扫描及降压扫描的情况下，若排气中包含SOx，则主要在进行升压扫描的期间，SOx分解而产生的S(硫)会吸附于第1电极41a。主要在进行降压扫描的期间，第1电极41a所吸附的S会再氧化。

第1检测装置通过使用SOx检测用参数(＝最小电流Ismn)检测再氧化电流变化，来进行SOx浓度检测。即，第1检测装置进行施加电压扫描，从图8B的线g1所示的输出电流Im取得在降压扫描中施加电压Vm处于上述的检测用电压范围(图8B中的第4电压V4以上且Vsem以下的范围)时的最小值(最小电流Ismn)。

在排气中包含SOx的情况下(线g1)，与排气中不包含SOx的情况(线g2)相比，上述的再氧化电流变化的程度较大地出现。即，在检测用电压范围中，线g1所示的排气中包含SOx的情况下的输出电流Im比线g2所示的排气中不包含SOx的情况下的输出电流Im小。而且，排气中包含SOx的情况下的最小电流Ismn也比排气中不包含SOx的情况下的最小电流Ir小。并且，排气中的SOx浓度越大，则再氧化电流变化越显著，与此相伴，最小电流Ismn越小。因此，第1检测装置取得最小电流Ismn作为表示SOx浓度的SOx检测用参数。

根据第1检测装置，以这样方式取得高精度地表示检测SOx浓度所需的再氧化电流变化的程度的输出电流Im的值(最小电流Ismn)作为SOx检测用参数。因此，即使在最小电流Ismn出现的实际的电压根据诸条件(例如，内燃机的空燃比A/F、施加电压范围、扫描速度、气体传感器30的传感器元件温度及气体传感器30的随时间经过的特性变化等)而不同的情况下，也能可靠地取得最小电流Ismn。由此，第1检测装置能够以更高地精度检测SOx浓度。

而且，最小电流Ismn从进行了以使SOx分解期间成为预定时间以上的方式设定的SOx检测用电压控制时的输出电流Im取得。因而，进行SOx浓度检测所需的与SOx浓度相应的差在最小电流Ismm中清楚地出现。其结果，能够以更高的精度检测SOx浓度。尤其是，即使在与SOx浓度相应的差难以在输出电流Im中出现的排气中的SOx浓度低的情况下，也会出现进行SOx浓度检测所需的与SOx浓度相应的差，所以能够以更高的精度进行SOx浓度检测。

具体的工作

接着，对第1检测装置的具体的工作进行说明。每当经过预定时间时，ECU20的CPU(以下，简称作“CPU”)使用气体传感器30来执行由图9至图11的流程图分别表示的传感器活性判定例程、A/F检测例程及SOx检测例程。

此外，在这些例程中使用的“A/F检测要求标志Xaf的值及SOx检测要求标志Xs的值”在搭载于车辆的未图示的点火钥匙开关从断开位置被变更为接通位置时在由CPU执行的初始例程中被设定为“0”。

当成为预定的定时后，CPU从图9所示的传感器活性判定例程的步骤900开始处理，进入步骤910，判定A/F检测要求标志Xaf的值及SOx检测要求标志Xs的值是否均为“0”。

若假设当前时间点是点火钥匙开关刚被变更为接通位置之后(内燃机10刚起动之后)，则A/F检测要求标志Xaf的值及SOx检测要求标志Xs的值均为“0”。在该情况下，CPU在步骤910中判定为“是”而进入步骤920，通过周知的方法来判定气体传感器30是否正常。例如，CPU在内燃机10的上次的运转期间处于A/F检测中的情况下内燃机10的运转状态从燃料喷射状态变化为了燃料切断状态时，在输出电流Is未发生变化的情况下判定为气体传感器30异常，并将该内容存储于在点火钥匙开关断开时也能够保存存储内容的备用RAM。然后，在本例程的步骤920中，CPU基于该备用RAM的存储内容来判定气体传感器30是否正常。

在气体传感器30正常的情况下，CPU在步骤920中判定为“是”而进入步骤930，基于向第1电极41a与第2电极41b之间施加了电压(例如，高频电压)时的输出电流Im来检测元件温度控制用的元件电阻(固体电解质体41s的内部电阻)(例如，参照日本特开平10-232220、日本特开2002-71633)。

之后，CPU依次执行以下所述的步骤940及步骤950的处理，之后进入步骤960。CPU执行基于目标阻抗反馈的加热器通电控制(步骤940)。即，以使作为温度信息而在步骤930中取得的元件阻抗与预先设定的目标阻抗一致的方式控制加热器71的通电(例如，参照日本特开2002-71633及日本特开2009-53108等)。CPU向第1电极41a与第2电极41b间施加氧浓度检测用(即，A/F检测用)的施加电压Vm(具体而言是0.4V)(步骤950)。即，CPU将施加电压Vm设定为氧浓度检测用的电压Vaf。

CPU在进入步骤960后，判定气体传感器30是否处于活性状态(是否处于传感器活性状态)。具体而言，CPU判定基于在步骤930中取得的元件阻抗推定的固体电解质体41s的温度是否为活性温度阈值以上。在气体传感器30不处于传感器活性状态的情况下，CPU在步骤960中判定为“否”而进入步骤995，暂时结束本例程。

与此相对，在气体传感器30处于传感器活性状态的情况下，CPU在步骤960中判定为“是”而进入步骤970，将A/F检测要求标志Xaf的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤995，暂时结束本例程。

此外，在CPU执行步骤910的处理的时间点，A/F检测要求标志Xaf的值及SOx检测要求标志Xs的值中的某一方不为“0”的情况下，CPU在步骤910中判定为“否”而进入步骤995，暂时结束本例程。

接着，参照图10对A/F检测例程进行说明。当成为预定定时时，CPU从图10的步骤1000开始处理而进入步骤1010，判定A/F检测要求标志Xaf的值是否为“1”。

A/F检测例程在气体传感器30成为传感器活性状态而A/F检测要求标志Xaf的值被设定为“1”的时间点以后且SOx检测要求标志Xs为非激活(Xs＝0)的情况下实质性地发挥作用。因此，在A/F检测要求标志Xaf的值不为“1”的情况(即，A/F检测要求标志Xaf的值为“0”的情况)下，CPU在步骤1010中判定为“否”而进入步骤1095，暂时结束本例程。

与此相对，在A/F检测要求标志Xaf的值通过图9的步骤970的处理而被设定为“1”的情况或者A/F检测要求标志Xaf的值通过后述的图11的步骤1150及步骤1160的各自的处理而被设定为“1”的情况下，CPU在步骤1010中判定为“是”而进入步骤1020，基于从气体传感器30取得的输出电流Im来检测氧浓度，通过将该氧浓度应用于预定的查找表(也称作“映射”)来算出内燃机的空燃比A/F。之后，CPU进入步骤1030，基于从各种传感器(NE传感器21及水温传感器22等)取得的信息，判定是否满足下述的构成SOx检测条件的条件中的所有条件。在满足下述的条件中的所有条件时，SOx检测条件成立。

SOx检测条件

·内燃机10为预热后的状态(即，冷却水温度THW为预热水温THWth以上)。

·气体传感器30处于传感器活性状态。

·不处于燃料切断(fuel cut)状态。

·内燃机的空燃比A/F稳定。

即，内燃机10的运转状态为怠速状态、或者车辆的运转状态为稳定行驶状态。此外，内燃机10的运转状态是否为怠速状态通过判定“加速器踏板操作量AP为“0”且内燃机转速NE为预定转速以下的状态”是否持续了预定怠速时间以上来判定。车辆的运转状态是否为稳定行驶状态通过判定“加速器踏板操作量AP的每单位时间的变化量为阈值操作变化量以下且由未图示的车速传感器检测的车辆的速度的每单位时间的变化量为阈值车速变化量以下的状态”是否持续了预定稳定行驶阈值时间以上来判定。

·在点火钥匙开关从断开位置被变更为接通位置之后，且在又向断开位置变更之前(即，在本次的内燃机10的起动后)，SOx浓度检测一次也没进行。

在SOx检测条件成立的情况下，CPU在步骤1030中判定为“是”而进入步骤1040，将A/F检测要求标志Xaf的值设定为“0”，并且将SOx检测要求标志Xs的值设定为“1”。

与此相对，在构成SOx检测条件的条件中的至少一个不满足的情况下，CPU在步骤1030中判定为“否”而进入步骤1095，暂时结束本例程。

接着，参照图11对SOx检测例程进行说明。当成为预定的定时后，CPU从图11所示的SOx检测例程的步骤1100开始处理而进入步骤1105，判定SOx检测要求标志Xs的值是否为“1”。

SOx检测例程在SOx检测条件成立的情况(即，SOx检测要求标志Xs为激活(Xs＝1)的情况)下实质性地发挥作用。因此，在SOx检测要求标志Xs的值不为“1”的情况(即，SOx检测要求标志Xs的值为“0”的情况)下，CPU在步骤1105中判定为“否”而进入步骤1195，暂时结束本例程。

与此相对，在SOx检测要求标志Xs的值通过图10的步骤1040的处理而被设定为“1”的情况下，CPU在步骤1105中判定为“是”而进入步骤1110，判定是否满足上述的构成SOx检测条件的条件中的所有条件。

在SOx检测条件成立的情况下，CPU在步骤1110中判定为“是”而进入步骤1115，执行SOx检测用电压控制。具体而言，CPU依次执行下述的第1施加电压控制、第2施加电压控制及第3施加电压控制作为SOx检测用电压控制。

·第1施加电压控制

使施加电压Vm从第1电压V1(0.4V)逐渐增大至第2电压V2(0.8V)的升压扫描(1秒)

·第2施加电压控制

将施加电压Vm在预定的电压保持时间内保持为与第1施加电压控制结束时间点的电压(0.8V)相同的电压的施加电压控制(10秒)

·第3施加电压控制

使施加电压Vm从0.8V逐渐减小至第1电压V1(0.4V)的降压扫描(1秒)

此外，在步骤1115的处理的时间点已经在执行SOx检测用电压控制的情况下，CPU继续执行该SOx检测用电压控制。

之后，CPU进入步骤1120，判定SOx检测用电压控制是否已完成。

在SOx检测用电压控制未完成的情况下，CPU在步骤1120中判定为“否”而进入步骤1195，暂时结束本例程。

在SOx检测用电压控制已完成的情况下，CPU在步骤1120中判定为“是”而进入步骤1125，从通过进行SOx检测用电压控制而取得的输出电流Im取得SOx检测用参数(最小电流Ismn)。

之后，CPU进入步骤1130，判定最小电流Ismn是否小于阈值(阈值最小电流)Ith。阈值最小电流Ith是适合进行排气中的SOx浓度是否为预定值以上的判定(SOx浓度判定)的值，预先通过进行实验等来确定。即，阈值最小电流Ith像以下那样设定：使与预定值对应的浓度(例如，容许范围的上限浓度)的硫(S)混入燃料，并且在此时在与上述相同的条件(与实际检测排气中的SOx浓度的情况相同的条件)下进行施加电压控制，将该情况下的处于降压扫描期间且在检测用电压范围内的输出电流Im的最小值设定为所述阈值最小电流Ith。此外，该情况下的相同条件是指施加电压控制的电压波形、施加电压控制的施加电压范围、施加电压控制的扫描速度及检测用电压范围等相同。

此外，CPU也可以根据在图9的步骤1020中取得的A/F来变更阈值最小电流Ith的值。具体而言，CPU可以以通过步骤1020的处理而取得的空燃比A/F越稀则使阈值最小电流Ith越大的方式变更阈值最小电流Ith。其理由如下。

内燃机的空燃比A/F越稀，则以排气中的氧(氧分子(O2))的还原分解为起因而越多的氧化物离子从第1电极41a向第2电极41b移动，所以输出电流Im上升。因此，优选考虑该输出电流Im的上升量来变更阈值最小电流Ith。这样一来，不管内燃机的空燃比A/F如何，都能“以更高的精度”判定排气中是否包含“预定浓度”的SOx。在该情况下，CPU也可以通过将利用步骤1020的处理取得的空燃比A/F应用于预定的查找表，针对每个A/F决定阈值最小电流Ith。

而且，CPU优选根据在步骤1115中进行的SOx检测用电压控制中的SOx分解期间来变更阈值最小电流Ith的值并进行设定。即使在排气中的SOx浓度相同的情况下，也是SOx分解期间越长则输出电流Im的减小程度越大，所以优选考虑该输出电流Im的减小程度增大的量来变更阈值最小电流Ith。具体而言，优选以SOx分解期间越长则使得SOx浓度判定(排气中的SOx浓度是否为预定值以上的判定)中使用的阈值最小电流Ith的值越小的方式进行设定。CPU也可以通过将利用步骤1115的处理取得的SOx分解期间应用于预定的查找表来决定与SOx分解期间相应的阈值最小电流Ith。

在最小电流Ismn小于阈值最小电流Ith的情况下，再氧化电流变化大，所以CPU在步骤1130中判定为“是”而进入步骤1135，判定为排气中的SOx浓度为预定值以上。此时，CPU可以在备用RAM内存储排气中的SOx浓度为预定值以上这一内容(或者是在燃料中混入了超过容许值的S这一内容)，也可以使预定的警告灯点亮。之后，CPU进入步骤1145。

与此相对，在最小电流Ismn为阈值最小电流Ith以上的情况下，CPU在步骤1130中判定为“否”而进入步骤1140，判定为排气中的SOx浓度小于预定值。此时，CPU可以在备用RAM内存储排气中的SOx浓度小于预定值这一内容(或者是在燃料中未混入超过容许值的S这一内容)，也可以使预定的警告灯熄灭。之后，CPU进入步骤1145。

CPU在进入步骤1145后，向第1电极41a与第2电极41b之间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)。之后，CPU进入步骤1150，将SOx检测要求标志Xs的值设定为“0”，并且将A/F检测要求标志Xaf的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤1195，暂时结束本例程。

此外，在执行步骤1110的处理的时间点，在不满足SOx检测条件的情况下，CPU在步骤1110中判定为“否”而进入步骤1155，向第1电极41a与第2电极41b之间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)。之后，CPU进入步骤1160，将SOx检测要求标志Xs的值设定为“0”，并且将A/F检测要求标志Xaf的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤1195，暂时结束本例程。

如以上说明的那样，第1检测装置进行以使SOx分解期间变长的方式设定的SOx检测用电压控制。由此，在从进行了SOx检测用电压控制时的输出电流Im取得的SOx检测用参数(最小电流Ismn)中清楚地出现与SOx浓度相应的差(SOx浓度为预定值以上的情况与SOx浓度小于预定值的情况之差)。其结果，能够高精度地进行SOx浓度检测。尤其是，即使在SOx浓度判定的判定基准的判定值低的情况下，也会在SOx检测用参数(最小电流Ismn)中清楚地出现与SOx的浓度相应的差(SOx浓度为预定值以上的情况与SOx浓度小于预定值的情况之差)，所以即使在排气中的SOx浓度低的情况下，也能够高精度地进行SOx浓度检测。

第2实施方式

接着，对本发明的第2实施方式的气体检测装置(以下，有时称作“第2检测装置”)进行说明。第2检测装置仅在以下方面与第1检测装置不同。第1检测装置基于通过进行SOx检测用电压控制而取得的SOx检测用参数(最小电流Ismn)，来判定排气中的SOx浓度是否为预定值以上。与此相对，在第2检测装置中，基于通过进行第1次的SOx检测用电压控制而取得的SOx检测用参数(最小电流Ismn)，来判定排气中的SOx浓度是否为第1预定值以上。在判断为排气中的SOx浓度小于第1预定值的情况下，进一步以成为比上次的SOx检测用电压控制中的SOx分解期间长的SOx分解期间的方式进行第2次的SOx检测电压控制。并且，基于通过进行该第2次的SOx检测用的施加电压控制而取得的SOx检测用参数(最小电流Ismn’)，来判定排气中的SOx浓度是否为被设定为比第1预定值低的值的第2预定值以上。以下，以该不同点为中心进行说明。

具体的工作

接着，对第2检测装置的具体的工作进行说明。每当经过预定时间时，ECU20的CPU分别执行与图9的例程相同的传感器活性判定例程、与图10的例程相同的A/F检测例程、图12所示的SOx检测例程1、及图13所示的SOx检测例程2。

传感器活性判定例程及A/F检测例程与第1检测装置执行的这些例程分别相同，已经进行了说明。由此，省略它们的说明。

以下，参照图12对SOx检测例程1进行说明。图12的例程仅在以下方面与图11的例程不同。图11的步骤1135及步骤1140置换为步骤1210及步骤1215。在图11的步骤1140与步骤1195之间追加了步骤1220及步骤1225。以下，以该不同点为中心进行说明。

在最小电流Ismn小于阈值最小电流Ith的情况下，再氧化电流变化大，所以CPU在步骤1130中判定为“是”而进入步骤1210，判定为排气中的SOx浓度为第1预定值以上(步骤1210)。

在最小电流Ismn为阈值最小电流Ith以上的情况下，CPU在步骤1130中判定为“否”而进入步骤1215，判定为排气中的SOx浓度小于第1预定值(步骤1215)。之后，CPU进入步骤1220。向第1电极41a与第2电极41b之间以预定时间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)(步骤1220)。之后，CPU进入步骤1225。步骤1225：CPU将SOx检测要求标志Xs的值设定为“0”，并且将再SOx检测要求标志Xs’的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤1295，暂时结束本例程。

以下，参照图13对SOx检测例程2进行说明。当成为预定的定时后，CPU从图13所示的SOx检测例程2的步骤1300开始处理而进入步骤1305，判定再SOx检测要求标志Xs’的值是否为“0”。

SOx检测例程2在SOx检测例程1中判定为排气中的SOx浓度小于第1预定值的情况下实质性地发挥作用。因此，在再SOx检测要求标志Xs’的值不为“1”的情况(即，再SOx检测要求标志Xs’的值为“0”的情况)下，CPU在步骤1305中判定为“是”而进入步骤1310，判定是否满足上述的构成SOx检测条件的条件中的所有条件。

在SOx检测条件成立的情况下，CPU在步骤1310中判定为“是”而进入步骤1315，执行第2次的SOx检测用电压控制。在该第2次的SOx检测用电压控制中将第2施加电压控制的电压保持时间设定为比第1次的SOx检测用电压控制长，以使得SOx分解期间比第1次的SOx检测用电压控制长。第2次的SOx检测用电压控制仅在将第2施加电压控制的时间设定得长这一点上与第1次的SOx检测用电压控制不同，第1施加电压控制及第3施加电压控制的扫描速度分别与第1次的SOx检测用电压控制相同。此外，这样的第2次的SOx检测用电压控制的第2施加电压控制为了方便而有时称作“修正第2施加电压控制”。

具体而言，CPU执行下述的第1施加电压控制、第2施加电压控制及第3施加电压控制作为第2次的SOx检测用电压控制。

·第1施加电压控制

使施加电压Vm从第1电压V1(0.4V)逐渐增大至第2电压V2(0.8V)的升压扫描(1秒)

·第2施加电压控制

将施加电压Vm在预定的电压保持时间内保持为与第1施加电压控制结束时间点的电压(0.8V)相同的电压的施加电压控制(30秒)

·第3施加电压控制

使施加电压Vm从0.8V逐渐减小至第1电压V1(0.4V)的降压扫描(1秒)

此外，在步骤1315的处理的时间点，在已经在执行第2次的SOx检测用电压控制的情况下，CPU继续执行该SOx检测用电压控制。

之后，CPU进入步骤1320，判定第2次的SOx检测用电压控制是否已完成。

在第2次的SOx检测用电压控制未完成的情况下，CPU在步骤1320中判定为“否”而进入步骤1395，暂时结束本例程。

在第2次的SOx检测用电压控制已完成的情况下，CPU在步骤1320中判定为“是”而进入步骤1325，从通过进行第2次的SOx检测用电压控制而取得的输出电流Im取得SOx检测用参数(最小电流Ismn’)。

之后，CPU进入步骤1330，判定最小电流Ismn’是否小于阈值(阈值最小电流)Ith’。阈值最小电流Ith’是适合进行排气中的SOx浓度是否为被设定为比第1预定值低的值的第2预定值以上的判定(SOx浓度判定)的值，预先通过进行实验等来确定。CPU可以与在步骤1115中使用的阈值最小电流Ith同样地根据A/F来变更阈值最小电流Ith’的值并进行设定，也可以根据第2次的SOx检测用电压控制中的SOx分解期间来变更阈值最小电流Ith’的值并进行设定。

在最小电流Ismn’小于阈值最小电流Ith’的情况下，再氧化电流变化大，所以CPU在步骤1330中判定为“是”而进入步骤1335，判定为排气中的SOx浓度为第2预定值以上。此时，CPU可以在备用RAM内存储排气中的SOx浓度为第2预定值以上这一内容，也可以使预定的警告灯点亮。之后，CPU进入步骤1345。

与此相对，在最小电流Ismn’为阈值最小电流Ith’以上的情况下，CPU在步骤1330中判定为“否”而进入步骤1340，判定为排气中的SOx浓度小于第2预定值。此时，CPU可以在备用RAM内存储排气中的SOx浓度小于第2预定值这一内容(或者是在燃料中未混入超过容许值的S这一内容)，也可以使预定的警告灯熄灭。之后，CPU进入步骤1345。

CPU在进入步骤1345后，向第1电极41a与第2电极41b之间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)。之后，CPU进入步骤1350，将再SOx检测要求标志Xs’的值设定为“0”，并且将A/F检测要求标志Xaf的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤1395，暂时结束本例程。

此外，在执行步骤1310的处理的时间点，在不满足SOx检测条件的情况下，CPU在步骤1310中判定为“否”而进入步骤1355，向第1电极41a与第2电极41b之间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)。之后，CPU进入步骤1360，将再SOx检测要求标志Xs’的值设定为“0”，并且将A/F检测要求标志Xaf的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤1395，暂时结束本例程。

如以上说明的那样，第2检测装置起到与第1检测装置同样的效果。而且，第2检测装置在判定排气中的SOx浓度是否为比第1次的SOx浓度判定低的浓度(第2预定值)以上的情况下，以使第2次的SOx检测用电压控制中的SOx分解期间比第1次的SOx检测用电压控制长的方式进行设定。因此，即使在排气中的SOx浓度低的情况下(SOx浓度小于第1预定值)，与SOx的浓度相应的差(SOx浓度为第2预定值以上的情况与SOx浓度小于第2预定值的情况之差)也会清楚地出现在SOx检测用参数中，所以排气中的SOx浓度是否为第2预定值以上的判定(是否为比第1次的SOx浓度判定低的SOx浓度以下的判定)也能高精度地进行。

第3实施方式

接着，对本发明的第3实施方式的气体检测装置(以下，有时称作“第3检测装置”)进行说明。第3检测装置仅在以下方面与第1检测装置不同。第3检测装置如图14所示那样进行将SOx分解期间设定为第1SOx分解期间T1的第1SOx检测用电压控制及将SOx分解期间设定为比第1SOx分解期间长的第2SOx分解期间T2的第2SOx检测用电压控制。第3检测装置从在进行了第1SOx检测用电压控制时取得的输出电流Im取得第1SOx检测用参数(最小电流Ismn1)，从在进行了第2SOx检测用电压控制时取得的输出电流Im取得第2SOx检测用参数(最小电流Ismn2)。而且，第3检测装置算出第1SOx检测用参数(最小电流Ismn1)与第2SOx检测用参数(最小电流Ismn2)的差量(Ismn1-Ismn2)的绝对值(差量的大小)Id。根据图14所示的排气中包含SOx的情况下的差量的大小Id与排气中不包含SOx的情况下的差量的大小(Ir1-Ir2)的比较、以及图7A的差量的大小Id与图7B的差量的大小Id的比较可知：排气中的SOx浓度越高则差量的大小Id越大。第3检测装置基于差量的大小Id来判定排气中的SOx浓度是否为预定值以上。以下，以该不同点为中心进行说明。

具体的工作

接着，对第3检测装置的具体的工作进行说明。每当经过预定时间时，ECU20的CPU分别执行与图9的例程相同的传感器活性判定例程、与图10的例程相同的A/F检测例程、图15所示的SOx检测例程1、及图16所示的SOx检测例程2。

传感器活性判定例程及A/F检测例程与第1检测装置执行的这些例程分别相同，已经进行了说明。因此，省略它们的说明。

以下，参照图15对SOx检测例程1进行说明。当成为预定的定时后，CPU从图15所示的SOx检测例程1的步骤1500开始处理而进入步骤1505，判定第1SOx检测要求标志Xs1的值是否为“1”。

SOx检测例程1在SOx检测条件成立的情况(即，第1SOx检测要求标志Xs1为激活(Xs1＝1)的情况)下实质性地发挥作用。因此，在第1SOx检测要求标志Xs1的值不为“1”的情况(即，第1SOx检测要求标志Xs1的值为“0”的情况)下，CPU在步骤1505中判定为“否”而进入步骤1595，暂时结束本例程。

与此相对，在第1SOx检测要求标志Xs1的值通过图10的步骤1040的处理而被设定为“1”的情况下，CPU在步骤1505中判定为“是”而进入步骤1510，判定是否满足上述的构成SOx检测条件的条件中的所有条件。

在SOx检测条件成立的情况下，CPU在步骤1510中判定为“是”而进入步骤1515，执行第1SOx检测用电压控制。具体而言，CPU执行下述的第1施加电压控制、第2施加电压控制及第3施加电压控制作为第1SOx检测用电压控制。

·第1施加电压控制：使施加电压Vm从第1电压V1(0.4V)逐渐增大至第2电压V2(0.8V)的升压扫描(1秒)

·第2施加电压控制：将施加电压Vm在预定的电压保持时间(第1时间)内保持为与第1施加电压控制结束时间点的电压(0.8V)相同的电压的施加电压控制(10秒)

·第3施加电压控制：使施加电压Vm从0.8V逐渐减小至第1电压V1(0.4V)的降压扫描(1秒)

此外，在步骤1515的处理的时间点，在已经在执行第1SOx检测用电压控制的情况下，CPU继续执行该第1SOx检测用电压控制。

之后，CPU进入步骤1520，判定第1SOx检测用电压控制是否已完成。

在第1SOx检测用电压控制未完成的情况下，CPU在步骤1520中判定为“否”而进入步骤1595，暂时结束本例程。

在第1SOx检测用电压控制已完成的情况下，CPU在步骤1520中判定为“是”而进入步骤1525，从通过进行第1SOx检测用电压控制而取得的输出电流Im取得第1SOx检测用参数(最小电流Ismn1)。之后，CPU进入步骤1527，向第1电极41a与第2电极41b之间以预定时间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)。之后，CPU进入步骤1530，将第1SOx检测要求标志Xs1的值设定为“0”，并且将第2SOx检测要求标志Xs2的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤1595，暂时结束本例程。

此外，在执行步骤1510的处理的时间点，在不满足SOx检测条件的情况下，CPU在步骤1510中判定为“否”而进入步骤1535，向第1电极41a与第2电极41b之间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)。之后，CPU进入步骤1540，将第1SOx检测要求标志Xs1的值设定为“0”，并且将A/F检测要求标志Xaf的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤1595，暂时结束本例程。

接着，参照图16对SOx检测例程2进行说明。当成为预定的定时后，CPU从图16所示的SOx检测例程2的步骤1600开始处理而进入步骤1605，判定第2SOx检测要求标志Xs2的值是否为“1”。

第2SOx检测例程在第1SOx检测用参数(最小电流Ismn1)的取得已完成的情况(即，第2SOx浓度检测要求标志Xs2为激活(Xs2＝1)的情况)下实质性地发挥作用。因此，在第2SOx检测要求标志Xs2的值不为“1”的情况(即，第2SOx检测要求标志Xs2的值为“0”的情况)下，CPU在步骤1605中判定为“否”而进入步骤1695，暂时结束本例程。

与此相对，在第2SOx检测要求标志Xs2的值通过图15的步骤1530的处理而被设定为“1”的情况下，CPU在步骤1605中判定为“是”而进入步骤1610，判定是否满足上述的构成SOx检测条件的条件中的所有条件。

在SOx检测条件成立的情况下，CPU在步骤1610中判定为“是”而进入步骤1615，执行第2SOx检测用电压控制。在第2SOx检测用电压控制中将第2施加电压控制的时间设定为比第1SOx检测用电压控制长，以使得SOx分解期间比第1SOx检测用电压控制长。第2SOx检测用电压控制仅在将第2施加电压控制的时间设定得长这一点上与第1SOx检测用电压控制不同，第1施加电压控制及第3施加电压控制的扫描速度分别与第1SOx检测用电压控制相同。具体而言，CPU执行下述的第1施加电压控制、第2施加电压控制及第3施加电压控制作为第2SOx检测用电压控制。

·第1施加电压控制

使施加电压Vm从第1电压V1(0.4V)逐渐增大至第2电压V2(0.8V)的升压扫描(1秒)

·第2施加电压控制

将施加电压Vm在预定的电压保持时间(比第1SOx检测用电压控制中的电压保持时间(第1时间)长的第2时间)内保持为与第1施加电压控制结束时间点的电压(0.8V)相同的电压的施加电压控制(30秒)

·第3施加电压控制

使施加电压Vm从0.8V逐渐减小至第1电压V1(0.4V)的降压扫描(1秒)

此外，在步骤1615的处理的时间点，在已经在执行第2SOx检测用电压控制的情况下，CPU继续执行该第2SOx检测用电压控制。

之后，CPU进入步骤1620，判定第2SOx检测用电压控制是否已完成。

在第2SOx检测用电压控制未完成的情况下，CPU在步骤1620中判定为“否”而进入步骤1695，暂时结束本例程。

在第2SOx检测用电压控制已完成的情况下，CPU在步骤1620中判定为“是”而进入步骤1625，从通过进行第2SOx检测用电压控制而取得的输出电流Im取得第2SOx检测用参数(最小电流Ismn2)。

之后，CPU进入步骤1630，算出通过步骤1525的处理取得的第1SOx检测用参数(最小电流Ismn1)与第2SOx检测用参数(最小电流Ismn2)的差量的绝对值(差量的大小Id)。

之后，CPU进入步骤1635，判定差量的大小Id是否大于阈值(阈值差量)Idth。阈值差量Idth是适合判定排气中的SOx浓度是否为预定值以上的值，预先通过进行实验等来确定。

此外，CPU也可以根据在步骤1615中进行的第2SOx检测用电压控制中的SOx分解期间来变更阈值差量Idth的值。即使在排气中的SOx浓度相同的情况下，也是SOx分解期间越长则输出电流的减小程度越大，所以优选考虑该输出电流Im的减小程度变大的量来变更阈值差量Idth。在排气中的SOx浓度相同的情况下，第2SOx检测用电压控制中的SOx分解期间越长，则差量的大小Id也越大。因此，优选以在步骤1615中进行的第2SOx检测用电压控制中的SOx分解期间越长则使得预定值以上的SOx浓度判定中使用的阈值差量Idth越大的方式进行变更。CPU也可以通过将在步骤1615中进行的第2SOx检测用电压控制中的SOx分解期间应用于预定的查找表来决定SOx分解期间不同的情况下的阈值差量Idth。

在差量的大小Id大于阈值差量Idth的情况下，再氧化电流变化大，所以CPU在步骤1635中判定为“是”而进入步骤1640，判定为排气中的SOx浓度为预定值以上。之后，CPU进入步骤1650。

与此相对，在差量的大小Id为阈值差量Idth以下的情况下，CPU在步骤1635中判定为“否”而进入步骤1645，判定为排气中的SOx浓度小于预定值。之后，CPU进入步骤1650。

CPU在进入步骤1650后，向第1电极41a与第2电极41b之间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)。之后，CPU进入步骤1655，将第2SOx检测要求标志Xs2的值设定为“0”，并且将A/F检测要求标志Xaf的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤1695，暂时结束本例程。

此外，在执行步骤1610的处理的时间点，在不满足SOx检测条件的情况下，CPU在步骤1610中判定为“否”而进入步骤1660，向第1电极41a与第2电极41b之间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)。之后，CPU进入步骤1665，将第2SOx检测要求标志Xs2的值设定为“0”，并且将A/F检测要求标志Xaf的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤1695，暂时结束本例程。

如以上说明的那样，第3检测装置算出第1SOx检测用参数与第2SOx检测用参数的差量的大小Id，该第1SOx检测用参数通过进行将SOx分解期间设定为第1SOx分解期间T1的第1次的第1SOx检测用电压控制来取得，该第2SOx检测用参数通过进行将SOx分解期间设定为比第1SOx检测用电压控制中的SOx分解期间长的第2SOx分解期间T2的第2次的第2SOx检测用电压控制来取得。并且，第3检测装置基于差量的大小Id来进行排气中的SOx浓度是否为预定值以上的判定。

第1SOx检测用参数与第2SOx检测用参数的差量的大小Id根据SOx浓度而变化，且气体传感器30的电极的状态等的影响(以电极的容量及阻力以及固体电解质的容量及阻力为起因的电流变化量)几乎没有或已经减少，所以成为高精度地表现SOx浓度的参数。第3检测装置基于这样的差量的大小Id能够高精度地进行SOx浓度检测。

即，进行了第1SOx检测用控制时的输出电流Im受到气体传感器30的电极的状态等(电极的容量及阻力以及固体电解质的容量及阻力)的影响而变化，所以第1SOx检测用参数包含受到了气体传感器30的电极的状态等的影响的电流变化量。

进行了第2SOx检测用控制时的输出电流Im也同样地受到电极的状态等(电极的容量及阻力以及固体电解质的容量及阻力)的影响而变化，所以第2SOx用检测参数包含与第1SOx检测用参数同样的受到了气体传感器30的电极的状态等的影响的电流变化量。

气体传感器30的电极的状态等(电极的容量及阻力以及固体电解质的容量及阻力)因随时间经过发生劣化等而变化。该电流变化量成为根据气体传感器30的电极的状态等而具有偏差的值。因此，当SOx浓度判定中使用的参数包含该电流变化量时，即使排气中的SOx浓度相同，在气体传感器30的电极的状态等不同的情况下，参数的值也会不同。其结果，第1检测装置能够高精度地检测出排气中的SOx浓度的可能性会降低。

与此相对，关于第1SOx检测用参数与第2SOx检测用的参数的差量的大小Id，这样的电流变化量几乎没有或者已经减少。因此，第3检测装置基于这样的差量的大小Id能够高精度地进行SOx浓度检测。

第4实施方式

接着，对本发明的第4实施方式的气体检测装置(以下，有时称作“第4检测装置”)进行说明。第4检测装置仅在以下方面与第3检测装置不同。第3检测装置算出从进行了第1SOx检测用电压控制时的输出电流Im取得的第1SOx检测用参数(最小电流Ismn1)与从进行了第2SOx检测用电压控制时的输出电流Im取得的第2SOx检测用参数(最小电流Ismn2)的差量的大小Id。第3检测装置基于算出的差量的大小Id来判定排气中的SOx浓度是否为预定值以上。与此相对，第4检测装置基于差量的大小Id来判定排气中的SOx浓度是否为第1预定值以上。第4检测装置在判断为排气中的SOx浓度小于第1预定值的情况下，进一步进行将SOx分解期间设定为比第2SOx检测用电压控制中的第2SOx分解期间T2长的第3SOx分解期间T3的第3SOx检测用电压控制。并且，第4检测装置算出第1SOx检测用参数(Ismn1)与从进行了第3SOx检测用电压控制时的输出电流Im取得的第3SOx检测用参数(最小电流Ismn3)的差量的大小Id’。第4检测装置基于算出的差量的大小Id’来判定排气中的SOx浓度是否为被设定为比第1预定值低的值的第2预定值以上。以下，以该不同点为中心进行说明。

具体的工作

接着，对第4检测装置的具体的工作进行说明。每当经过预定时间时，ECU20的CPU分别执行与图9的例程相同的传感器活性判定例程、与图10的例程相同的A/F检测例程、与图15的例程相同的SOx检测例程1、图17所示的SOx检测例程2、及图18所示的SOx检测例程3。

传感器活性判定例程、A/F检测例程及SOx检测例程1与第3检测装置执行的这些例程分别相同，已经进行了说明。因此，省略它们的说明。

以下，参照图17对SOx检测例程2进行说明。图17的SOx检测例程2仅在以下方面与图16的SOx检测例程不同。图16的步骤1640及步骤1655被置换为步骤1710及步骤1715。在图16的步骤1645与步骤1695之间追加了步骤1720及步骤1725。以下，以该不同点为中心进行说明。

在差量的大小Id大于阈值差量Idth的情况下，再氧化电流变化大，所以CPU在步骤1635中判定为“是”而进入步骤1710，判定为排气中的SOx浓度为第1预定值以上(步骤1710)。在差量的大小Id为阈值差量Idth以下的情况下，CPU在步骤1635中判定为“否”而进入步骤1715，判定为排气中的SOx浓度小于第1预定值(步骤1715)。之后，CPU进入步骤1720。向第1电极41a与第2电极41b之间以预定时间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)(步骤1720)。之后，CPU进入步骤1725。CPU将第2SOx检测要求标志Xs2的值设定为“0”，并且将第3SOx检测要求标志Xs3的值设定为“1”(步骤1725)。之后，CPU进入步骤1795，暂时结束本例程。

以下，参照图18对SOx检测例程3进行说明。当成为预定的定时后，CPU从图18所示的SOx检测例程3的步骤1800开始处理而进入步骤1805，判定第3SOx检测要求标志Xs3的值是否为“1”。

SOx检测例程3在SOx检测例程2中判定为排气中的SOx浓度小于第1预定值的情况下实质性地发挥作用。因此，在第3SOx检测要求标志Xs3的值不为“1”的情况(即，第3SOx检测要求标志Xs3的值为“0”的情况)下，CPU在步骤1805中判定为“是”而进入步骤1810，判定是否满足上述的构成SOx检测条件的条件中的所有条件。

在SOx检测条件成立的情况下，CPU在步骤1810中判定为“是”而进入步骤1815，执行第3SOx检测用电压控制。在该第3SOx检测用电压控制中将第2施加电压控制的时间设定为比第2SOx检测用电压控制长，以使得SOx分解期间比第2SOx检测用电压控制长。第3SOx检测用电压控制仅在将第2施加电压控制的时间设定得长这一点上与第2SOx检测用电压控制不同，第1施加电压控制及第3施加电压控制的扫描速度分别与第2SOx检测用电压控制相同。具体而言，CPU执行下述的第1施加电压控制、第2施加电压控制及第3施加电压控制作为第3SOx检测用电压控制。

·第1施加电压控制

使施加电压Vm从第1电压V1(0.4V)逐渐增大至第2电压V2(0.8V)的升压扫描(1秒)

·第2施加电压控制

将施加电压Vm在预定的电压保持时间(比第2SOx检测用电压控制中的电压保持时间(第2时间)长的第3时间)内保持为与第1施加电压控制结束时间点的电压(0.8V)相同的电压的施加电压控制(60秒)

·第3施加电压控制

使施加电压Vm从0.8V逐渐减小至第1电压V1(0.4V)的降压扫描(1秒)

此外，在步骤1815的处理的时间点，在已经在执行第3SOx检测用电压控制的情况下，CPU继续执行该第3SOx检测用电压控制。

之后，CPU进入步骤1820，判定第3SOx检测用电压控制是否已完成。

在第3SOx检测用电压控制未完成的情况下，CPU在步骤1820中判定为“否”而进入步骤1895，暂时结束本例程。

在第3SOx检测用电压控制已完成的情况下，CPU在步骤1820中判定为“是”而进入步骤1825，从通过进行第3SOx检测用电压控制而取得的输出电流Im取得第3SOx检测用参数(最小电流Ismn3)。

之后，CPU进入步骤1830，算出通过步骤1525的处理取得的第1SOx检测用参数(最小电流Ismn1)与第3SOx检测用参数(最小电流Ismn3)的差量的绝对值(差量的大小Id’)。

之后，CPU进入步骤1835，判定差量的大小Id’是否大于阈值(阈值差量)Idth’。阈值差量Idth’是适合判定排气中的SOx浓度是否为被设定为比第1预定值低的值的第2预定值以上的值，预先通过进行实验等来确定。

此外，CPU也可以根据在步骤1815中进行的第3SOx检测用电压控制中的SOx分解期间来变更阈值差量Idth’的值。即使在排气中的SOx浓度相同的情况下，也是SOx分解期间越长则输出电流的减小程度越大，所以优选考虑该输出电流Im的减小程度增大的量来变更阈值差量Idth’。在排气中的SOx浓度相同的情况下，第3SOx检测用电压控制中的SOx分解期间越长，则差量的大小Id’也越大。因此，优选以在步骤1815中进行的第3SOx检测用电压控制中的SOx分解期间越长则使得第2预定值以上的SOx浓度判定中使用的阈值差量Idth’越大的方式进行变更。CPU也可以通过将在步骤1815中进行的第3SOx检测用电压控制中的SOx分解期间应用于预定的查找表来决定SOx分解期间不同的情况下的阈值差量Idth’。

在差量的大小Id’大于阈值差量Idth’的情况下，再氧化电流变化大，所以CPU在步骤1835中判定为“是”而进入步骤1840，判定为排气中的SOx浓度为第2预定值以上。此时，CPU可以在备用RAM内存储排气中的SOx浓度为第2预定值以上这一内容，也可以使预定的警告灯点亮。之后，CPU进入步骤1850。

与此相对，在差量的大小Id’为阈值差量Idth’以下的情况下，CPU在步骤1835中判定为“否”而进入步骤1845，判定为排气中的SOx浓度小于第2预定值。此时，CPU可以在备用RAM内存储排气中的SOx浓度小于第2预定值这一内容，也可以使预定的警告灯熄灭。之后，CPU进入步骤1850。

CPU在进入步骤1850后，向第1电极41a与第2电极41b之间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)。之后，CPU进入步骤1855，将第3SOx检测要求标志Xs3的值设定为“0”，并且将A/F检测要求标志Xaf的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤1895，暂时结束本例程。

此外，在执行步骤1810的处理的时间点，在不满足SOx检测条件的情况下，CPU在步骤1810中判定为“否”而进入步骤1860，向第1电极41a与第2电极41b之间施加氧浓度检测用的施加电压Vaf(具体而言是0.4V)。之后，CPU进入步骤1865，将第3SOx检测要求标志Xs3的值设定为“0”，并且将A/F检测要求标志Xaf的值设定为“1”。之后，CPU进入步骤1895，暂时结束本例程。

如以上说明的那样，第4检测装置起到与第3检测装置同样的效果。而且，第4检测装置在判定排气中的SOx浓度是否为比第1次的SOx浓度判定低的浓度(第2预定值)以上的情况下，以使第3SOx检测用电压控制中的SOx分解期间比第2SOx检测用电压控制长的方式进行设定。因此，即使在排气中的SOx浓度低的情况下(SOx浓度小于第1预定值)，与SOx浓度相应的差(SOx浓度为第2预定值以上的情况与SOx浓度小于第2预定值的情况之差)也会清楚地出现在差量的大小Id’中。因此，排气中的SOx浓度是否为第2预定值以上的判定(是否为比第1次的SOx浓度判定低的SOx浓度以下的判定)也能够高精度地进行。

变形例

以上，对本发明的各实施方式进行了具体说明，但本发明不限定于上述的各实施方式，可以采用基于本发明的技术思想的各种变形例。

上述的各实施方式不限定于上述的“在降压扫描中施加电压Vm处于检测用电压范围内的期间的输出电流Im的最小值Ismn”，只要是与在降压扫描中施加电压Vm处于检测用电压范围内的期间的输出电流Im具有相关关系的值，就也可以取得该值作为SOx检测用参数。

例如，各实施方式也可以如图19所示那样，取得在降压扫描中(第3施加电压控制中)施加电压Vm为电流取得电压Vg时的输出电流Im作为SOx检测用参数。在该情况下，电流取得电压Vg从比降压扫描的下限电压(第1电压V1)高的第4电压以上且在SOx的分解开始电压(0.6V)以下的第3电压Vsem以下的范围(检测用电压范围)内选择。

上述的各实施方式也可以如图19所示那样，取得执行SOx检测用电压控制之前的输出电流Im作为第2电流Ib，并取得该第2电流Ib与SOx检测用参数的差量的绝对值(差量的大小)作为SOx浓度检测中使用的SOx检测用参数。

SOx检测用参数(Ismn)根据排气中的SOx浓度而变化。由于输出电流Im受到排气中的氧浓度的影响而变化，所以SOx检测用参数也受到排气中的氧浓度影响而变化，但其影响程度出现在即将执行SOx检测用电压控制之前的施加电压Vm为A/F检测用电压Vaf时的输出电流Im(第2电流Ib)中。因此，第2电流Ib与SOx检测用参数的差量的大小为不受(降低了)排气中的氧浓度(内燃机的空燃比A/F)的影响而高精度地表示硫氧化物的浓度的参数。

此外，能够用作第2电流Ib的输出电流Im不限定于上述的“施加电压Vm为A/F检测用电压Vaf时的输出电流Im”，也可以使用其以外的其他输出电流Im作为第2电流Ib。即，只要是施加电压Vm成为使得排气中包含SOx的情况下的输出电流Im与排气中不包含SOx的情况下的输出电流Im的大小相同那样的电压时的输出电流Im，且能够将排气中的氧浓度视为与“取得SOx检测用参数时的排气中的氧浓度”同等，并且该浓度的氧的分解电流包含于第2电流Ib，就也可以使用此时的输出电流Im作为第2电流Ib。

各实施方式通过将SOx检测用参数(Ismn)或者SOx检测用参数的差量的大小(Id、Id’)与阈值比较来判定排气中的SOx浓度是否为预定值以上。与此相对，各实施方式也可以基于SOx检测用参数或者SOx检测用参数的差量的大小来检测(取得)排气中的SOx浓度。例如，ECU20也可以通过将SOx检测用参数(或者差量的大小)应用于在ROM中存储的“表示SOx检测用参数(或者差量的大小)与SOx浓度的关系的映射”来检测SOx浓度。在该情况下，ECU20检测与SOx检测用参数(或者差量的大小)相应的SOx浓度。

第2实施方式也可以在判定为排气中的SOx浓度小于第2预定值的情况之后，将以下的处理进行1次以上。即，也可以是，在上次的SOx浓度判定中判定为排气中的SOx浓度小于预定值的情况下，进一步执行以比上次的SOx检测用电压控制中的SOx分解期间长的方式设定SOx分解期间的SOx检测用电压控制，从此时的输出电流取得SOx检测用参数。并且，基于取得的SOx检测用参数来判定排气中的SOx浓度是否为被设定为比上次的预定值低的浓度的预定值以上。

第4实施方式也可以在判定为排气中的SOx浓度小于第2预定值的情况之后，将以下的处理执行1次以上。即，也可以是，在上次的SOx浓度判定中判定为排气中的SOx浓度小于预定值的情况下，进一步执行以比上次的SOx检测用电压控制中的SOx分解期间长的方式设定SOx分解期间的SOx检测用电压控制，从此时的输出电流取得SOx检测用参数。算出第1SOx检测用参数与取得的SOx检测用参数的差量的大小。并且，基于算出的差量的大小来判定排气中的SOx浓度是否为被设定为比上次的预定值低的浓度的预定值以上。