CN106030083B

CN106030083B - 内燃机的控制系统和控制方法

Info

Publication number: CN106030083B
Application number: CN201580008762.9A
Authority: CN
Inventors: 桥田达弘; 若尾和弘
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2018-12-07
Anticipated expiration: 2035-02-16
Also published as: US20170009695A1; US9982622B2; WO2015124985A1; EP3108228B1; JP6090203B2; JP2015155850A; EP3108228A1; CN106030083A

Abstract

发动机的控制系统包括包含布置在发动机的排气通路中的泵电池的极限电流式气体传感器，和ECU。ECU被配置成：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第二电压的升压操作，随后在第二时段内执行把施加电压从第二电压降低到第三电压的降压操作；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；在第二时段内，获得指示电流的波形的特性的第一波形特性值，并通过利用第一波形特性值和获得的空燃比，估计燃料中硫的实际浓度。

Description

内燃机的控制系统和控制方法

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。

发明内容

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ECU 30(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ECU 30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CPU 34、ROM 35和RAM 36。ROM 35保存CPU 34执行的程序、映射等。RAM 36临时保存数据。ECU 30 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ECU 30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ECU 30。

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ECU 30 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ECU 30。

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(JP 2000-65782A)和日本专利申请公开No.2004-69547(JP 2004-69547A))。

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ROM 35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ECU 30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)，ECU 30 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ECU 30检测SOx的浓度Csox时，由ECU 30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ECU 30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，ECU 30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。ECU 30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，ECU 30 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。ECU 30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，ECU 30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，ECU 30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，ECU 30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。

ECU 30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。

ECU 30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，ECU 30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ROM 35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，ECU 30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ROM 35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，ECU 30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，ECU 30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，ECU 30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，ECU 30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ECU 30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，ECU 30的CPU 34(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，CPU 10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}×n(其中，n＝0,1,2,...,9)时， CPU获得空燃比AF。

由于当前时刻刚好在开始硫浓度估计处理之后，因此施加电压Vs 等于Vs1＝0.4(V)。从而，在步骤1025，CPU作出肯定的判定，然后进入步骤1030。

在步骤1030，CPU根据第一电池55的电极电流Ip，检测空燃比 AF。此时检测的空燃比AF作为空燃比AF1，保存在RAM 36中。随后，CPU进入步骤1035，通过查阅图9中所示的表格，获得校正系数 Ks，并把该校正系数Ks作为校正系数Ks(1)保存在RAM 36中。即，当在步骤1035中获得的校正系数Ks是在开始硫浓度估计处理之后第 m次获得的值时，CPU把该值作为Ks(m)保存在RAM 36中。随后， CPU进入步骤1040，把第二电池56的施加电压Vs增大预定电压△Vu。即，CPU执行升压操作。随后，CPU进入步骤1095，终止该例程。

之后，假定在执行升压操作的时候(即，在升压操作完成之前)，而不是在应检测空燃比AF的时刻，执行该例程。按照这种假设，由于正在执行硫浓度估计处理，因此在步骤1005，CPU作出肯定的判定，然后进入步骤1015。在步骤1015，CPU作出肯定的判定，然后进入步骤1020。在步骤1020，CPU判定施加电压Vs是否小于或等于第二电压Vs2(0.8V)。从而，CPU判定是否应完成升压操作。

按照上述假设，施加电压Vs小于或等于第二电压Vs2。从而，在步骤1020，CPU作出肯定的判定，然后进入步骤1025和后续步骤。在步骤1025，CPU判定是否是应检测空燃比AF的时刻。按照上述假设，由于不是应检测空燃比AF的时刻，因此在步骤1025，CPU作出否定的判定，然后进入步骤1040，继续升压操作。

之后，假定在执行升压操作的时候，并且在应检测空燃比AF的时刻再次来临时，执行该例程。这种情况下，CPU经步骤1000-步骤 1020，进入步骤1025，并在步骤1025，作出肯定的判定。结果，在步骤1030，新获得空燃比AF并保存在RAM 36中，并在步骤1035，新确定校正系数Ks并作为Ks(m)保存在RAM 36中。通过重复上述操作，执行升压操作，获得多个(本例中，10个)校正系数 Ks(Ks(m):m＝1-10)。

之后，假定在升压操作完成时，即，当施加电压Vs达到第二电压Vs2时，执行该例程。这种情况下，在步骤1020，CPU作出否定的判定，然后进入步骤1045，把施加电压Vs降低预定电压△Vd。即， CPU执行降压操作。预定电压△Vd可以和预定电压△Vu相同，或者可以不同于预定电压△Vu。

随后，CPU进入步骤1050，检测第二电池56的电极电流Is，并把电极电流Is保存在RAM 36中。CPU进入步骤1055，通过判定施加电压Vs是否小于或等于第三电压Vs3(0.4V)，判断是否应完成降压操作。

按照上面说明的假设，由于当前时刻刚好在开始降压操作之后，因此施加电压未达到第三电压Vs3。从而，在步骤1055，CPU作出否定的判定，然后进入步骤1095，并终止该例程。

之后，假定在执行降压操作的时候(即，在降压操作完成之前)，执行该例程。这种情况下，在步骤1005，CPU作出肯定的判定，然后进入步骤1015。在步骤1015，CPU作出否定的判定，然后进入步骤 1045和步骤1050。结果，施加电压Vs被进一步降低，检测电极电流Is，并保存在RAM 36中。

之后，假定在降压操作完成时，即，当施加电压Vs达到第三电压时，执行该例程。这种情况下，CPU经步骤1000、步骤1015、步骤1045和步骤1050，进入步骤1055，并在步骤1055作出肯定的判定。结果，CPU进入下面说明的步骤1060-步骤1075。

在步骤1060，CPU获得在降压操作已完成的时刻的电极电流Is，作为参照电流Ir1。在步骤1065，CPU根据在降压操作期间通过反复执行的步骤1050的处理而检测并保存在RAM 36中的多个电极电流 Is，获得特定电流Ic1。所述特定电流Ic1是电极电流Is的局部极小值。在步骤1070，CPU获得差分电流Id1(即，差分Id1＝Ir1-Ic1)，所述差分电流Id1是参照电流Ir1和特定电流Ic1之差，并通过把电流差分Id1应用于图4中所示的映射(查寻表)，临时获得SOx的浓度Csox。

在步骤1075，CPU获得校正的SOx浓度Csoxm，并根据校正的 SOx浓度Csoxm计算燃料中硫的浓度Cs。具体地，CPU计算平均校正系数Kave，平均校正系数Kave是在升压操作期间获得的校正系数 Ks的平均值，然后把SOx的浓度Csox除以平均校正系数Kave。从而，计算校正的SOx浓度Csoxm(即，Csoxm＝Csox/Kave)。通过把校正的SOx浓度Csoxm应用于定义由图8中的直线L20指示的第一相关性的映射(查寻表)，CPU获得硫的浓度Cs。

随后，CPU进入步骤1080，判定燃料中硫的浓度Cs是否小于预定的浓度阈值Csth1。当硫的浓度Cs超过浓度阈值Csth1时，存在燃料中的硫导致发动机10的劣化、白烟的产生等的可能性。这种情况下，会发生硫和/或硫化合物吸附到废气控制装置27内的催化剂的表面等，结果，废气净化能力降低的现象(即，硫中毒)。

于是，当硫的浓度Cs超过浓度阈值Csth1时，在步骤1080，CPU 作出否定的判定，进入步骤S1085，利用通知装置(未图示)通过报警灯的点亮、报警声音的蜂鸣等，向车辆的驾驶员告知燃料中硫的浓度Cs 处于高水平状态。通知装置布置在搭载发动机10的车辆的驾驶员座椅。随后，CPU进入步骤1095，随后结束该例程。

另一方面，当硫的浓度Cs未超过浓度阈值Csth1时，CPU判定不需要提供上述信息，即，在这种情况下，CPU在步骤1080，作出肯定的判定，进入步骤1095，随后结束该例程。

尽管图中未示出，不过CPU不断地把第一电池55的施加电压Vp 保持在预定泵电压Vpc。第一电池55的极限电流区随着空燃比AF的变化而变化。泵电压Vpc被设定为包含在其中在发动机10工作期间空燃比AF变化的范围内的极限电流区中的电压。从而，根据第一电池55的电极电流Ip，ECU 30能够检测空燃比AF。另外，内部空间 58中的氧的浓度逼近0，即，通过泵送，内部空间58中的几乎全部氧都被除去。从而，即使当在降压操作期间空燃比AF变化时，空燃比 AF的变化的影响也几乎不会出现在电极电流Is的波形(即，波形特性值)中。

如上所述，第一控制系统包括极限电流式气体传感器(40)和电子控制单元(ECU30)。极限电流式气体传感器(40)包括泵电池(第二电池 56)。泵电池(第二电池56)被布置在内燃机(10)的排气通路(排气通路23) 中。排气通路中的废气被导入泵电池(第二电池56)中。电子控制单元 (ECU 30)执行把在泵电池的一对电极(第二电池阴极电极56A和第二电池阳极电极56B)之间施加的电压(Vs)，从预定的第一电压(Vs1)增大到比第一电压高的预定的第二电压(Vs2)的升压操作。在升压操作完成之后，电子控制单元(ECU 30)执行把施加电压从第二电压降低到比第二电压低的预定的第三电压(Vs3)的降压操作。电子控制单元被配置成在从开始升压操作到开始降压操作的第一时段(从时间T0到时间T1) 中，多次获得废气的空燃比(AF)(图10中的步骤1025和步骤1030)。电子控制单元被配置成在其中执行降压操作的第二时段(从时间T1到时间T2)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波形特性值(特定电流Ic1)(图10中的步骤1060到步骤1070)。电子控制单元被配置成通过利用获得的波形特性值和多个获得的空燃比 (AF)，估计内燃机的燃料中硫的实际浓度(图10中的步骤1035、步骤 1070和步骤1075)。

第一控制系统的电子控制单元被配置成根据多个获得的空燃比，把获得的波形特性值转换成与在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(AFm)的情况下的波形特性值相应的值(校正的SOx浓度Csoxm)(图10中的步骤1070和步骤1075)。电子控制单元被配置成根据与转换后的波形特性值相应的值及与波形特性值相应的值和燃料中硫的浓度之间的第一相关性(图8中的直线L20)，估计燃料中硫的实际浓度(图10中的步骤1075)。第一相关性是在第一时段中的废气的空燃比持续是基准空燃比的情况下预先获得的。

第一控制系统的电子控制单元采用废气中硫氧化物的浓度(校正的SOx浓度Csoxm)，作为与波形特性值相应的值(图10中的步骤1075)。

第一控制系统的电子控制单元被配置成当硫的估计浓度大于预定的浓度阈值时，发出警报(图10中的步骤1080和步骤1085)。

第一控制系统的极限电流式气体传感器包括能够从导入泵电池 (第二电池56)中的废气中去除氧的除氧单元(第一电池55)。电子控制单元被配置成利用除氧单元，在第二时段内(和在第一时段内)，从导入泵电池(第二电池56)中的废气中去除氧。

从而，借助第一控制系统，即使当在检测SOx的浓度Csox的时候(即，在其中执行升压操作或降压操作的时段内，并且至少在升压操作期间)，空燃比AF未保持恒定时，也能够精确地检测硫的浓度。结果，能够在发动机的控制中反映检测的硫的浓度，在关于发动机的故障的报警中使用检测的硫的浓度，或者把检测的硫的浓度用于改善关于废气控制装置的车载诊断(OBD)。

下面，说明按照本发明的第二实施例的内燃机的控制系统(下面，也称为第二控制系统)。第一控制系统适用于的发动机10包括双电池极限电流式气体传感器40。相反，第二控制系统适用于的发动机11 包括空燃比传感器44和单电池极限电流式气体传感器45，而不是极限电流式气体传感器40。另外，第一控制系统不执行使空燃比AF保持恒定的控制。相反，第二控制系统在降压操作期间，执行使空燃比 AF保持恒定的控制。下面主要说明这些差异。

第二控制系统适用于其示意结构示于图11中的发动机11。图11 中，相同的附图标记表示和图1中所示的发动机10相同的构件。发动机11包括空燃比传感器44和极限电流式气体传感器45。空燃比传感器44和气体传感器45连接到ECU 31。

空燃比传感器44是已知的极限电流式空燃比传感器。空燃比传感器44产生指示空燃比AF的信号。空燃比传感器44包括与下面详细说明的气体传感器45类似的组件。

如图12中所示，气体传感器45包括固体电解质层61、第一氧化铝层62A、第二氧化铝层62B、第三氧化铝层62C、第四氧化铝层62D、第五氧化铝层62E、扩散控制层(扩散阻挡层)63和加热器64。

固体电解质层61包括氧化锆或类似物，并具有氧离子传导性。第一到第五氧化铝层(62A-62E)是包含氧化铝的致密(不透气)层。扩散控制层63是多孔层，并且是透气层。加热器64是通过通电而发热的加热元件。

气体传感器45的各层按照从下方开始，第五氧化铝层62E、第四氧化铝层62D、第三氧化铝层62C、固体电解质层61、扩散控制层63 和第二氧化铝层62B、和第一氧化铝层62A的顺序堆叠。

大气导入通路66是由固体电解质层61、第三氧化铝层62C和第四氧化铝层62D限定的直接与外部大气连通的空间。

内部空间67是由第一氧化铝层62A、固体电解质层61、扩散控制层63和第二氧化铝层62B限定的、经扩散控制层63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67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67中，而与排气通路23中的压力无关。即，扩散控制层63 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45(内部空间67)中。加热器64布置在第四氧化铝层62D和第五氧化铝层62E之间。

第一电极65A和第二电极65B是包含铂族元素，比如铂和铑，或者铂族元素的合金的电极。第一电极65A是阴极侧电极。第二电极65B 是阳极侧电极。

第一电极65A被固定到固体电解质层61的一侧表面(具体地，固体电解质层61的限定内部空间67的表面)上。第二电极65B被固定到固体电解质层61的另一侧表面(具体地，固体电解质层61的限定大气导入通路66的表面)上。第一电极65A、第二电极65B和固体电解质层61构成泵电池65。

电源65C能够把施加电压(电极间施加电压)Vm施加于第一电极 65A和第二电极65B。施加电压Vm由ECU 31控制。电流表65D生成指示流过泵电池65的电极电流Im的信号(电压)，并把该信号提供给ECU 31。

象双电池极限电流式气体传感器40的第一电池55一样，泵电池 65也能够在施加电压(电极间施加电压)Vm被增大时，把废气中的SOx 还原成硫(S)，并且当施加电压Vm被降低时，通过再氧化使还原的硫 (S)恢复成SOx。

在第二控制系统中，ECU 31根据和第一控制系统实质相似的原理，获得电极电流Im的波形特性值(图13和图14中所示的电流差分Id2)、废气SOx浓度Csox和燃料中硫的浓度Cs。然而，在第二控制系统中， ECU 31根据来自空燃比传感器44的信号，获得升压操作期间的空燃比，并把降压操作期间的发动机的空燃比保持在恒定值。

更具体地，当未检测SOx的浓度Csox时(即，在图13中的时间 T0之前的时段中)，ECU 31使施加于气体传感器45(泵电池65)的施加电压Vm保持在第一电压Vm1(在本例中，0.4V)。第一电压Vm1是与第一电压Vs1类似的电压。

在应检测SOx的浓度Csox的时刻(图13中的时间T0)，ECU 31 在预定时间内把施加电压Vm从第一电压Vm1(本例中，0.4V)增大到第二电压Vm2(本例中，0.8V)。结果，在时间T1，施加电压Vm达到第二电压Vm2。该操作也被称为升压操作。第二电压Vm2也是类似于第二电压Vs2的电压。

在升压操作期间，SOx被还原成硫(S)，并且硫(S)累积在第一电极 65A上。这种情况下，当废气的空燃比未变化时，由于氧的分解(离子化)而流过泵电池65的电流恒定，从而由于如图14中的曲线LU3所示的SOx的还原，认为电极电流Im逐渐增大。然而，如在图13中的 [C]的时间T0-时间T1的时段中所示，当在升压操作期间废气的空燃比变化时，由氧的分解产生的电流的数量随着空燃比的变化而变化。于是，当ECU 30执行升压操作时的电极电流Im并不总是限于如在图 13中的[B]的时间T0-时间T1的时段中所示的逐渐增大。

当升压操作在时间T1完成时，ECU 31在预定时间内把施加电压 Vm从第二电压Vm2(本例中，0.8V)降到第三电压Vm3(本例中，0.4V)。结果，在时间T2，施加电压Vm达到第三电压Vm3。降低施加电压 Vs的该操作也被称为降压操作。第三电压Vm3是类似于第三电压Vs3的电压。在本例中，第三电压Vm3等于第一电压Vm1；然而，第三电压Vm3可以是不同于第一电压Vm1的电压。另外，在图13中的[C] 的降压操作的时段(从时间T1到时间T2)中，ECU 31把发动机11的空燃比保持在恒定值(本例中，升压操作完成时的空燃比AF10)。

在降压操作的时段(从时间T1到时间T2)中，如上所述，累积在第一电极65A上的硫(S)被再氧化成SOx。由于发动机的空燃比被保持在恒定值，因此由于氧的分解(离子化)而流过泵电池65的电流恒定。于是，如用图14中的曲线LD3所示，在图13中的[B]的时间T1-时间 T2的时段中，当ECU 31执行降压操作时的电极电流Im变化。即，电极电流Im按照降压操作从时间T1开始急剧降低，一度降到局部极小值(特定电流)Ic2，之后，开始增大，并在时间T2变成参照电流Ir2。 ECU 31把施加电压Vm保持在第一电压Vm1，直到开始下一个升压操作为止。

这样，通过执行升压操作和降压操作，ECU 31获得电流差分Id2 (Id2＝Ir2-Ic2)。另外，象按照第一实施例的ECU 30一样，ECU 31 也执行校正处理。即，ECU 31根据在升压操作期间从空燃比传感器 44接收的信号，多次(本例中，10次)获得空燃比AF，根据获得的空燃比AF获得校正系数Ks，并根据多个校正系数Ks计算平均校正系数Kave。ECU 31根据电流差分Id2和图15中所示的映射，获得SOx 的浓度Csox，并根据平均校正系数Kave把SOx的浓度Csox转换成校正后的SOx浓度Csoxm。之后，ECU 31根据由图8中的直线L20 指示的映射(即，第一相关性)和校正后的SOx浓度Csoxm，获得硫的浓度Cs。

下面参考图16和图17中所示的流程图，更具体地说明ECU 31 执行的估计硫的浓度Cs的处理(硫浓度估计处理)。相同的步骤编号表示图16中所示的各个步骤之中，已参考图10说明的各个步骤的步骤编号。这里酌情省略这些步骤的详细说明。然而，在图16中，施加电压Vs被变更成施加电压Vm，电极电流Is被变更成电极电流Im。另外，参照电流Ir1、特定电流Ic1和阈值Csth1分别被变更成参照电流 Ir2、特定电流Ic2和阈值Csth2。

图16中所示的流程图和图10中所示的流程图的不同之处在于在图16中增加了步骤1610和步骤1620。这点将在下面说明。ECU 31 的CPU在开始降压操作的时刻(在步骤1020中，作出否定决定的时刻)，进入步骤1610，并把降压处理执行标记VDf的值设定为1(开启状态)。降压处理执行标记VDf的初始值为0(关闭状态)。CPU在降压操作完成之时(在步骤1055中，作出肯定判定之时)进入步骤1620，并把降压处理执行标记VDf的值设定为0。结果，降压处理执行标记VDf在 CPU正在执行降压处理时(即，在第一时段内)，被设定为1；在其它情况下，被设定为0。

降压处理执行标记VDf用于执行使空燃比AF保持恒定的处理(空燃比保持处理)。更具体地，每当过去预定时间时，CPU就执行在图 17的流程图中所示的处理。从而，CPU在预定时刻从步骤1700开始该处理，然后进入步骤1705，判定降压处理执行标记VDf是否为1。

当CPU在执行降压处理并且降压处理执行标记VDf被设定为1 时，在步骤1705，CPU作出肯定的判定，然后进入步骤1710，执行空燃比保持控制。更具体地，CPU控制燃料喷射量、EGR阀打开率 Er等，以致发动机的空燃比变成恒定值(例如，在降压处理开始之时的空燃比)。之后，CPU进入步骤1795，终止该例程。

另一方面，当CPU未执行降压处理时，降压处理执行标记VDf 被设定为0。于是，在步骤1705，CPU作出否定的判定，直接进入步骤1795，从而终止该例程。结果，不执行空燃比保持控制，并按照所需的空燃比和/或发动机工作状态改变空燃比。

如上所述，第二控制系统的电子控制单元(ECU 31)被配置成控制内燃机，以致在第二时段(从时间T1到时间T2)中，使废气的空燃比 (AF)保持恒定(图16中的步骤1610和步骤1620，以及图17中的步骤 1710)。

从而，即使在使用单电池极限电流式气体传感器45的情况下，降压操作期间的电极电流Im也不受废气中氧浓度的影响。于是，能够获得波形特性值和废气SOx浓度Csox，结果能够进一步精确地检测燃料中硫的浓度。

下面，说明按照本发明的第三实施例的内燃机的控制系统(下面，也称为第三控制系统)。第一控制系统根据极限电流式气体传感器40 检测的空燃比AF和SOx的浓度Csox，估计硫的浓度Cs，当估计的硫的浓度Cs超过预定的浓度阈值Csth1时，通知车辆的驾驶员。相反，第三控制系统和第一控制系统的唯一不同之处在于当利用极限电流式气体传感器40检测的升压操作期间的空燃比AF的平均值，和特定电流Ic1分别满足预定条件时，通知车辆的驾驶员。即，当升压操作期间的空燃比的平均值大于预定的空燃比阈值AFth并且特定电流 Ic1小于预定的电流阈值Icth时，第三控制系统向车辆的驾驶员告知硫的浓度Cs处于高水平状态。从而，允许驾驶员采取与上述状态相应的措施。下面将主要说明这一点。

如上所述，当燃料中硫的浓度Cs增大时，即，当废气SOx浓度 Csox增大时，特定电流Ic1减小。另一方面，即使当硫的浓度Cs恒定时，废气SOx浓度Csox也随着升压操作期间的空气-燃料混合物的空燃比(即，废气的空燃比AF)降低而增大。从而，当特定电流Ic1小于预定的电流阈值Icth(即，Ic1<Icth)，并且升压操作期间的空燃比 AF的平均值(AFave)大于预定的空燃比阈值AFth(即，AFave>AFth) 时，硫的浓度Cs高于预定阈值。

于是，代替硫的浓度Cs的估计，当这些条件(即，Ic1<Icth和 AFave>AFth)被满足时，第三控制系统向车辆的驾驶员告知硫的浓度 Cs处于高水平状态。为了方便起见，这些条件也被称为预定条件。

下面参考图18中所示的流程图，具体说明由第三控制系统的ECU 32执行的硫浓度通知处理。相同的步骤编号表示图18中所示的各个步骤之中，已参考图10说明的各个步骤的步骤编号。这里酌情省略这些步骤的详细说明。

图18中所示的流程图和图10中所示的流程图的不同之处在于图 18中省略了步骤1035、步骤1060和步骤1070-步骤1080，并增加了步骤1810和步骤1820。这点将在下面说明。ECU 32的CPU不估计硫的浓度Cs，从而，CPU不需要执行步骤1035、步骤1060和步骤1070-1080任意之一。

另一方面，在降压操作完成之时(在步骤1055中，作出肯定的判定之时)，CPU进入步骤1065，随后进入步骤1810。在步骤1810，CPU 计算平均空燃比AFave，平均空燃比AFave是在升压操作期间在步骤 1030中获得的多个空燃比AF的平均值。随后，CPU进入步骤1820，判定上述预定条件是否被满足。

当预定条件被满足时，在步骤1820，CPU作出肯定的判定，然后进入步骤1085，发出警报。另一方面，当预定条件未被满足时，在步骤1820，CPU作出否定的判定，然后进入步骤1895，然后终止该例程。

如上所述，第三控制系统包括极限电流式气体传感器(40)和电子控制单元(ECU32)。极限电流式气体传感器(40)包括泵电池(第二电池 56)。泵电池(第二电池56)被布置在内燃机(10)的排气通路(排气通路23) 中。排气通路中的废气被导入泵电池(第二电池56)中。电子控制单元 (ECU 32)执行把在泵电池的一对电极(第二电池阴极电极56A和第二电池阳极电极56B)之间施加的电压(Vs)，从预定的第一电压(Vs1)增大到比第一电压高的预定的第二电压(Vs2)的升压操作。在升压操作结束之后，电子控制单元(ECU 32)执行把施加电压从第二电压降低到比第二电压低的预定的第三电压(Vs3)的降压操作。电子控制单元被配置成根据在从开始升压操作到开始降压操作的第一时段(从时间T0到时间 T1)内的废气的空燃比(AF)，获得升压空燃比(平均空燃比AFave)(图 18中的步骤1030和步骤1810)。电子控制单元被配置成获得在其中执行降压操作的第二时段(从时间T1到时间T2)中，在所述一对电极之间流动的电流的局部极小值(特定电流Ic1)(图18中的步骤1065)。电子控制单元被配置成当获得的局部极小值和获得的升压空燃比分别满足预定条件时，发出警报(图18中的步骤1820和步骤1085)。

所述预定条件是当获得的局部极小值(特定电流Ic1)小于预定电流阈值(Icth)并且获得的升压空燃比(平均空燃比AFave)大于预定的空燃比阈值(AFth)时被满足的条件。

电子控制单元被配置成在第一时段内，多次获得废气的空燃比(图 18中的步骤1025和步骤1030)，并采用多个获得的空燃比的平均值作为升压空燃比(图18中的步骤1810)。

借助第三控制系统，能够利用简单的构成，提供与燃料中硫的浓度Cs处于高水平状态的事实有关的信息。

下面说明第三实施例的备选实施例。如上所述，即使当燃料中硫的浓度Cs相同，但是当升压操作期间的空燃比AF较大时，废气SOx 浓度Csox也较小，从而特定电流Ic1较高。从而，CPU可把电流阈值Ictha设定成如图19中所示，随着平均空燃比AFave增大而增大的值，并在特定电流Ic1小于电流阈值Ictha时，判定预定条件被满足。

在该备选实施例中，图18的步骤1820的处理不同于上述细节。更具体地，当特定电流Ic1小于根据平均空燃比AFave和图19中所示的表述相关性的映射确定的电流阈值Ictha时，在图18的步骤1820， CPU作出肯定的判定，然后进入步骤1085。另一方面，当特定电流 Ic1大于电流阈值Ictha时，那么在图18的步骤1820，CPU作出否定的判定，然后进入步骤1895。

如上所述，按照上面说明的备选实施例，预定条件是当获得的局部极小值(特定电流Ic1)小于随着获得的升压空燃比(平均空燃比 AFave)增大而增大的电流阈值(电流阈值Ictha)时被满足的条件(图18 的上述步骤1820的备选实施例)。

从而，按照上面的备选实施例，也能够利用简单的构成进一步精确地判定燃料中硫的浓度Cs较高。

下面，说明按照本发明的第四实施例的内燃机的控制系统(下面，也称为第四控制系统)。第三控制系统适用于发动机10，而第四控制系统适用于发动机11。另外，第二控制系统在降压操作期间执行空燃比保持控制，以致空燃比AF变成等于开始降压操作时的空燃比。相反，第四控制系统在降压操作期间执行基准空燃比保持控制，以致空燃比AF变成等于基准空燃比AFm。另外，第二控制系统通过根据空燃比AF和电流差分Id2(＝参照电流Ir2-特定电流Ic2)执行校正处理，估计硫的浓度Cs，并在硫的浓度Cs高于浓度阈值Csth2时，通知驾驶员。另一方面，和第三实施例的情况一样，第四控制系统不执行校正处理，并且当平均空燃比AFave和特定电流Ic2满足预定条件时，判定硫的浓度Cs较高，从而通知驾驶员。下面，主要说明这些差异。

如上所述，当使用单电池极限电流式气体传感器45时，参照电流 Ir1随着降压操作期间的空燃比AF增大而增大。然而，在第四实施例中，如上所述，不计算电流差分Id2，改为根据特定电流Ic2，判定硫的浓度Cs是否较高。于是，在降压操作期间，第四控制系统把空燃比AF保持在基准空燃比AFm(本例中，20)。从而，能够抑制参照电流Ir2的变化，从而特定电流Ic2与SOx的浓度Csox具有一对一相关性。

下面参考图20和图21中所示的流程图，更具体地说明由第四控制系统的ECU 33执行的硫浓度通知处理。相同的步骤编号表示图20 中所示的各个步骤中，已参考图10、图16和图18任意之一说明的各个步骤的步骤编号。另外，相同的步骤编号表示图21中所示的各个步骤中，已参考图17说明的各个步骤的步骤编号。这些步骤的详细说明被酌情省略。

然而，在图20中，与图18相比，施加电压Vs、电极电流Is和特定电流Ic1分别被变更成施加电压Vm、电极电流Im和特定电流Ic2。另外，图20中所示的流程图和图18中所示的流程图的不同之处在于在图20中，增加了步骤1610和步骤1620。图21中所示的流程图和图17中所示的流程图的不同之处在于执行步骤2110，而不是步骤1710。

在图21，当在步骤1705，作出肯定的判定时，即，当ECU 33的 CPU 34正在执行降压处理时，CPU进入步骤2110。在步骤2110，CPU 执行基准空燃比保持控制。更具体地，如在图22的[B]所示，在降压处理期间(从时间T1到时间T2)，CPU控制燃料喷射量、EGR阀打开率Er等，以致空燃比AF变成等于基准空燃比AFm。在降压操作期间，可在与基准空燃比AFm不同的另一个值，使空燃比AF保持恒定。

从而，借助第四控制系统，能够使用单电池极限电流式气体传感器，利用简单的构成，提供与燃料中硫的浓度Cs处于高水平状态的事实有关的信息。

上面说明了按照本发明的内燃机的控制系统的各个实施例。然而，本发明不限于上述实施例。可按照各种形式变更本发明，而不脱离本发明的范围。例如，本发明不仅包含适用于柴油发动机的内燃机的控制系统，而且还包括适用于汽油发动机的内燃机的控制系统。

另外，按照各个实施例的ECU通过求与在升压操作期间获得的多个空燃比AF对应的校正系数Ks的平均值，计算平均校正系数Kave。然而，各个ECU可获得在升压操作期间获得的多个空燃比AF的平均值，并根据所述平均值和图9中所示的查寻表，计算平均校正系数 Kave。

另外，按照实施例的各个ECU可不利用校正系数Ks的算术平均，而是利用加权平均，来计算平均校正系数Kave。这种情况下，各个 ECU可在之后获得空燃比AF时增大权重，或者各个ECU可在之后获得空燃比AF时降低权重。

另外，按照第一实施例和第二实施例的各个ECU采用电流差分 Id1或电流差分Id2，作为指示降压操作(第二时段)期间的电极电流Is 的波形的特性的波形特性值。然而，各个ECU可以采用另一个值作为波形特性值。例如，各个ECU可以采用指示对于施加电压Vs的电极电流Is的图中，由作为降压操作期间的电极电流Is的变化的结果而绘制的曲线、和指示参照电流Ir1或参照电流Ir2的直线围绕的区域的面积，作为波形特性值。这种情况下，当所述面积(波形特性值) 增大时，各个ECU把SOx的浓度Csox估计为更高的值。作为波形特性值，可以采用电极电流Is的局部极小值Ic1(特定电流Ic1)或者局部极小值Ic2(特定电流Ic2)。

或者，按照第一实施例和第二实施例的各个ECU可采用从开始降压操作到电极电流Is(或者电极电流Im)达到特定电流Ic1(或者特定电流Ic2)时的单位时间(或单位电压)的电极电流Is(或电极电流Im)的减少量的大小(绝对值)，作为波形特性值。这种情况下，当减少量的大小(波形特性值)增大时，各个ECU把SOx的浓度Csox估计为更高的值。

另外，按照各个实施例的ECU根据气体传感器40或空燃比传感器44的输出，获得空燃比AF。然而，各个ECU可根据吸入空气量 Ga、转速NE、燃料喷射量等，来估计空燃比AF。

另外，按照实施例的发动机10和发动机11都包括EGR装置。不过，各个发动机不需要包括EGR装置。这种情况下，当执行空燃比保持控制(或者基准空燃比保持控制)时，按照第二实施例和第四实施例的各个ECU可利用燃料喷射量作为使空燃比AF保持恒定的参数。

另外，按照实施例的发动机10和发动机11都不包括节气阀或增压器。然而，各个引擎可包括节气阀和/或增压器。这种情况下，当执行空燃比保持控制(或者基准空燃比保持控制)时，按照第二实施例和第四实施例的各个ECU可利用节气阀开度和/或增压压力作为使空燃比AF保持恒定的参数。

另外，当硫的浓度Cs超过预定的浓度阈值，或者预定条件被满足时，即，当特定条件被满足时，按照各个实施例的ECU通知车辆的驾驶员。然而，当特定条件被满足的状态的持续时间达到预定一段时间，或者当特定条件被满足的总时间超过预定的时间阈值时，各个 ECU可通知车辆的驾驶员。

另外，按照第二实施例和第四实施例的空燃比传感器44是极限电极式空燃比传感器。然而，作为空燃比传感器44，可以使用另外的已知空燃比传感器，只要能够获得与空燃比AF的大小对应的输出即可。

Claims

1.一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导入泵电池中，所述控制系统包括：

电子控制单元，所述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。

2.按照权利要求1所述的控制系统，其中

电子控制单元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。

3.按照权利要求1或2所述的控制系统，其中

电子控制单元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，和

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性。

4.按照权利要求3所述的控制系统，其中

电子控制单元被配置成采用废气中硫氧化物的浓度作为所述第一值和第二值。

5.按照权利要求1或2所述的控制系统，其中

电子控制单元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。

6.按照权利要求1或2所述的控制系统，其中

极限电流式气体传感器还包括除氧单元，所述除氧单元从导入泵电池中的废气中除去氧，和

电子控制单元被配置成利用除氧单元，至少在第二时段内从导入泵电池中的废气中除去氧。

7.按照权利要求6所述的控制系统，其中

除氧单元是不同于所述泵电池的另一个泵电池，和

电子控制单元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。

8.按照权利要求1或2所述的控制系统，其中

电子控制单元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。

9.一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导入泵电池中，所述控制系统包括：

电子控制单元，所述电子控制单元被配置成：

(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。

10.按照权利要求9所述的控制系统，其中

所述预定条件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。

11.按照权利要求9所述的控制系统，其中

所述预定条件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。

12.按照权利要求9-11任意之一所述的控制系统，其中

电子控制单元被配置成在第一时段内多次获得废气的空燃比，和

电子控制单元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。

13.按照权利要求9-11任意之一所述的控制系统，其中

14.按照权利要求13所述的控制系统，其中

除氧单元是不同于所述泵电池的另一个泵电池，和

15.按照权利要求9-11任意之一所述的控制系统，其中

16.一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导入泵电池中，所述控制方法包括：

17.一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：