CN106770538B - 硫氧化物检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硫氧化物检测装置。提供能提高废气中的SOx浓度的检测精度的硫氧化物检测装置。硫氧化物检测装置(1)具备第一固体电解质层(11)、具有第一电极(41)和第二电极(42)的第一电化学电池、和扩散律速层(16)，同时具备配置于内燃机的排气通路的元件部(10)、在电极间施加电压的电源(61)、检测与在电极间流动的电流相关的第一电流相关参数的检测器(62)、和控制电源的同时从检测器取得第一电流相关参数的控制部。控制部控制电源使得在电极间施加水和硫氧化物的分解开始电压以上的第一电压，在电极间施加第一电压时基于由检测器检测的第一电流相关参数计算被测气体中的硫氧化物浓度，但在判定为被测气体中的水浓度不稳定的情况下不计算被测气体中的硫氧化物浓度。

Description

硫氧化物检测装置
技术领域
本发明涉及检测废气中的硫氧化物(SOx)的浓度的硫氧化物检测装置(SOx检测装置)。
背景技术
内燃机中使用的燃料中、特别是化石燃料中含有微量的硫(S)成分。这样在燃料中含有的硫成分招致内燃机的排气系统中的构成部件的劣化等。另外，如果频繁地进行抑制由硫成分引起的构成部件的劣化的控制或使劣化的构成部件再生的控制，则招致燃料效率的变差等。因此，为了将燃料效率的变差等抑制在最小限度，同时将构成部件的劣化抑制在最小限度，期望检测出燃料中的硫成分的含量。
如果内燃机中使用的燃料中含有硫成分，则从燃烧室排出的废气中含有硫氧化物(SOx)。另外，燃料中的硫成分的含量越高，废气中的SOx浓度就越高。因此，如果能够检测废气中的SOx浓度，就能够推定燃料中的硫成分的含量。
因此，提出了对废气中含有的SOx等的含氧气体成分的浓度进行检测的废气传感器(例如参照专利文献1)。该废气传感器具有经由扩散律速层被导入废气的被测气体室、第一电化学电池和第二电化学电池。在第一电化学电池中，在构成第一电化学电池的电极间施加较低的电压。其结果，通过第一电化学电池的氧泵(oxygen pumping)作用，被测气体室内的氧被除去，而被测气体室内的SOx未被分解。另一方面，在第二电化学电池中，在构成第二电化学电池的电极间施加较高的电压。其结果，通过第一电化学电池除去氧之后的废气中含有的SOx被分解。此外，由该SOx的分解产生的氧化物离子通过第二电化学电池的氧泵作用从被测气体室排出，通过检测伴随该氧化物离子的排出而流动的分解电流，检测废气中的SOx浓度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-190721号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，废气中的SOx浓度非常低。因此，通过上述那样的废气传感器检测的分解电流也非常小。因此，难以通过上述那样的废气传感器正确检测SOx的分解电流。
因此，本发明的主要目的在于，提供能够使废气中的SOx浓度的检测精度提高的硫氧化物检测装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，在第1发明中，提供硫氧化物检测装置，其具备：具备第一电化学电池和扩散律速层并配置于内燃机的排气通路的元件部，其中，该第一电化学电池包括具有氧化物离子传导性的第一固体电解质层、以暴露于被测气体的方式配置于上述第一固体电解质层的一侧面上的第一电极、和以暴露于大气的方式配置于上述第一固体电解质层的另一侧面上的第二电极，该扩散律速层进行上述被测气体的扩散律速；在上述第一电极和上述第二电极之间施加电压的电源；检测与在上述第一电极和上述第二电极之间流动的电流相关的第一电流相关参数的检测器；以及控制上述电源并从上述检测器取得上述第一电流相关参数的控制部；上述控制部控制上述电源，使得在上述第一电极和上述第二电极之间施加水和硫氧化物的分解开始电压以上的第一电压，在上述第一电极和上述第二电极之间施加上述第一电压时基于由上述检测器检测的上述第一电流相关参数来计算上述被测气体中的硫氧化物浓度；上述控制部在判定为从上述内燃机的燃烧室排出的排气空燃比不稳定的情况下、或者在判定为上述被测气体中的水浓度不稳定的情况下，不计算上述被测气体中的硫氧化物浓度。
关于第2发明，在第1发明中，上述元件部还具备第二电化学电池，该第二电化学电池包括具有氧化物离子传导性的第二固体电解质层、以暴露于上述被测气体的方式配置于上述第二固体电解质层的一侧面上的第三电极和以暴露于大气的方式配置于上述第二固体电解质层的另一侧面上的第四电极，或者上述元件部还具备第二电化学电池，该第二电化学电池具有上述第一固体电解质层、以暴露于上述被测气体的方式配置于上述第一固体电解质层的一侧面上的第三电极和以暴露于大气的方式配置于上述第一固体电解质层的另一侧面上的第四电极；上述电源在上述第三电极和上述第四电极之间施加电压，上述检测器检测与在上述第三电极和上述第四电极之间流动的电流相关的第二电流相关参数；上述控制部控制上述电源，使得在上述第三电极和上述第四电极之间施加水的分解开始电压以上的第二电压，在上述第三电极和上述第四电极之间施加上述第二电压时由上述检测器检测的上述第二电流相关参数的变化量为规定值以上的情况下，判定为上述被测气体中的水浓度不稳定。
关于第3发明，在第1或第2发明中，上述控制部控制上述电源，使得在上述第一电极和上述第二电极之间施加水的分解开始电压以上的第三电压，在上述第一电极和上述第二电极之间施加上述第三电压时由上述检测器检测的上述第一电流相关参数的变化量为规定值以上的情况下，判定为上述被测气体中的水浓度不稳定。
关于第4发明，在第1至第3任一项的发明中，上述硫氧化物检测装置还具有配置于上述内燃机的进气通路的湿度传感器，上述控制部在由上述湿度传感器检测的进入空气的湿度的变化量为规定值以上的情况下，判定为上述被测气体中的水浓度不稳定。
关于第5发明，在第1至第4任一项的发明中，上述控制部在判定为供给至上述内燃机的燃烧室的燃料的切换正在进行的情况下，判定为上述被测气体中的水浓度不稳定。
关于第6发明，在第5发明中，上述硫氧化物检测装置还具备在向上述燃烧室供给燃料的供给路线中配置的乙醇浓度传感器，上述控制部在由上述乙醇浓度传感器检测的燃料中的乙醇浓度的变化量为规定值以上的情况下，判定为燃料的切换正在进行。
关于第7发明，在第5发明中，上述硫氧化物检测装置还具备配置于上述排气通路的空燃比传感器，上述控制部对供给至上述燃烧室的燃料量进行反馈控制，使得由上述空燃比传感器检测的空燃比成为目标空燃比，在上述目标空燃比被维持为一定且供给至上述燃烧室的进入空气量与上述燃料量的比率的变化量为规定值以上的情况下，判定为燃料的切换正在进行。
关于第8发明，在第5发明中，上述控制部在从上述内燃机的燃料罐被补充燃料到上述燃烧室被供给了规定量以上的燃料的期间，判定为燃料的切换正在进行。
关于第9发明，在第1至第8任一项的发明中，上述控制部在判定为在将上述内燃机的进气通路与上述排气通路连接的EGR通路和上述排气通路的至少一者中存在冷凝水的情况下，或者在判定为在上述EGR通路和上述排气通路的至少一者中将产生冷凝水的情况下，判定为上述被测气体中的水浓度不稳定。
关于第10发明，在第1至第9任一项的发明中，上述控制部在从水或水溶液被喷射到上述被测气体到达上述元件部之前的路线开始至判定该喷射的水或水溶液在上述排气通路中通过了上述元件部的期间，判定为上述被测气体中的水浓度不稳定。
关于第11发明，在第1至第10任一项的发明中，上述控制部在判定为从上述内燃机的燃烧室排出的废气的排气空燃比稳定且判定为上述被测气体中的水浓度稳定的情况下，计算上述被测气体中的硫氧化物浓度。
关于第12发明，在第1至第3任一项的发明中，上述元件部还具备第三电化学电池，该第三电化学电池具有上述第一固体电解质层、以暴露于上述被测气体的方式配置于上述第一固体电解质层的一侧面上的第五电极和以暴露于大气的方式配置于上述第一固体电解质层的另一侧面上的第六电极，或者上述元件部还具备第三电化学电池，该第三电化学电池包括具有氧化物离子传导性的第二固体电解质层、以暴露于上述被测气体的方式配置于上述第二固体电解质层的一侧面上的第五电极和以暴露于大气的方式配置于上述第二固体电解质层的另一侧面上的第六电极；上述第五电极与上述第一电极相比更近地配置于上述扩散律速层侧；上述电源在上述第五电极和第六电极之间施加电压；上述控制部控制所述电源，使得在上述第五电极和第六电极之间施加氧的极限电流区域内的电压；上述控制部在上述第一电流相关参数的变化量为规定值以上的情况下，判定为上述被测气体中的水浓度不稳定。
关于第13发明，在第2、第3或第12发明中，上述控制部基于上述第一电流相关参数和上述第二电流相关参数之差来计算上述被测气体中的SOx浓度。
发明的效果
根据本发明，提供能够使废气中的SOx浓度的检测精度提高的硫氧化物检测装置。
附图说明
图1为示意性示出使用根据本发明的第一实施方式的SOx检测装置的内燃机的图。
图2为示出根据本发明的第一实施方式的SOx检测装置的构成的示意性剖面图。
图3为示出第一电化学电池的电极间的施加电压与在第一电化学电池的电极间流动的电极间电流的关系的图。
图4为示出在施加电压为1.0V时的电极间电流的大小与被测气体中的二氧化硫浓度的关系的图。
图5为示出本发明的第一实施方式中的SOx浓度计算处理的控制程序的流程图。
图6为示出本发明的第一实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。
图7为示出本发明的第二实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。
图8为示出本发明的第三实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。
图9为示出本发明的第四实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。
图10为示出本发明的第五实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。
图11为示出本发明的第六实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。
图12为示出本发明的第七实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。
图13为示出根据本发明的第八实施方式的SOx检测装置的构成的示意性剖面图。
图14为示出本发明的第八实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。
图15为示出根据本发明的第九实施方式的SOx检测装置的构成的示意性剖面图。
图16为表示根据本发明的第十实施方式的SOx检测装置的构成的示意性剖面图。
附图标记说明
1、1a、1b、1c SOx检测装置
10、10a、10b、10c 元件部
11 第一固体电解质层
12 第二固体电解质层
16 扩散律速层
41 第一电极
42 第二电极
43 第三电极
44 第四电极
45 第五电极
46 第六电极
51 第一电化学电池
52 第二电化学电池
53 第三电化学电池
60 第一电路
61 第一电源
62 第一电流计
70 第二电路
71 第二电源
72 第二电流计
80 电子控制单元(ECU)
90 第三电路
91 第三电源
92 第三电流计
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。予以说明，在以下的说明中，对于同样的构成要素赋予同一附图标记。
＜第一实施方式＞
首先，参照图1～图6，对本发明的第一实施方式进行说明。
＜内燃机全体的说明＞
图1为示意性示出使用根据本发明的第一实施方式的硫氧化物检测装置(以下称为“SOx检测装置”)的内燃机的图。图1中所示的内燃机为压缩自着火式内燃机(柴油发动机)。内燃机例如搭载于车辆。
参照图1时，内燃机具备发动机主体100、各气缸的燃烧室2、向燃烧室2内喷射燃料的电子控制式燃料喷射阀3、进气歧管4和排气歧管5。进气歧管4经由进气管6连接至涡轮增压器(增压器)7的压缩机7a的出口。压缩机7a的入口经由进气管6连接至空气滤清器8。在进气管6内配置由步进电动机驱动的节流阀9。进而，在进气管6周围配置用于将在进气管6内流动的进入空气冷却的冷却装置13。在图1所示的内燃机中，将发动机冷却水导入冷却装置13内，用发动机冷却水将进入空气冷却。进气歧管4和进气管6形成将空气导入燃烧室2的进气通路。
另一方面，排气歧管5经由排气管27连接至涡轮增压器7的涡轮7b的入口。涡轮7b的出口经由排气管27连接至内置有排气净化催化剂28的壳体29。排气歧管5和排气管27形成将由燃烧室2中的混合气的燃烧产生的废气排出的排气通路。排气净化催化剂28例如为将废气中的NOx还原净化的选择还原型NOx减少催化剂(SCR催化剂)或NOx吸留还原催化剂。另外，在排气通路中，为了减少废气中的粒子状物质(PM)，也可以配置氧化催化剂、柴油机微粒滤清器(DPF)等。
排气歧管5和进气歧管4经由废气再循环(以下称为“EGR”)通路14相互连接。在EGR通路14内配置电子控制式EGR控制阀15。另外，在EGR通路14周围配置用于将在EGR通路14内流动的EGR气体冷却的EGR冷却装置20。在图1所示的实施方式中，将发动机冷却水导入冷却装置20内，用发动机冷却水将EGR气体冷却。
燃料利用电子控制式的排出量可变的燃料泵19从燃料罐33经由燃料配管34被供给至共轨18内。被供给至共轨18内的燃料经由各燃料供给管17被供给至各燃料喷射阀3。
内燃机的各种控制由电子控制单元(ECU)80执行。ECU80由数字计算机构成，具备由双向总线81相互连接的ROM(只读存储器)82、RAM(随机存取存储器)83、CPU(微处理器)84、输入端口85和输出端口86。负载传感器101、空气流量计102、湿度传感器103、空燃比传感器104、排气温度传感器105、乙醇浓度传感器106、燃料液面传感器107、外气温传感器109和水温传感器110的输出经由对应的AD切换器87被输入输入端口85。另一方面，输出端口86经由对应的驱动电路88连接至燃料喷射阀3、节流阀驱动用步进电动机、EGR控制阀15和燃料泵19。
负载传感器101产生与加速踏板120的踩下量成比例的输出电压。因此，负载传感器101检测发动机负载。将空气流量计102配置在进气通路中于空气滤清器8与压缩机7a之间，检测在进气管6内流动的空气流量。将湿度传感器103配置在进气通路中于空气滤清器8与压缩机7a之间，检测进气管6内的湿度。因此，湿度传感器103能够检测供给至燃烧室2的进入空气的湿度。予以说明，湿度传感器103可以与空气流量计102一体。另外，也可以将湿度传感器103和空气流量计102配置在进气通路内的其它位置。
将空燃比传感器104配置在排气通路中于涡轮7b与排气净化催化剂28之间，检测废气的排气空燃比。将排气温度传感器105配置在排气通路中于涡轮7b与排气净化催化剂28之间，检测废气的温度。将乙醇浓度传感器106配置于燃料配管34，检测燃料中的乙醇浓度。将燃料液面传感器107配置在燃料罐33内，检测燃料罐33内的燃料的量。将外气温传感器109配置于搭载内燃机的车辆，检测内燃机的外气温。将水温传感器110配置于内燃机的冷却水路，检测内燃机的冷却水的水温。进而，将每当曲轴旋转例如15°产生输出脉冲的曲轴转角传感器108连接至输入端口85，通过曲轴转角传感器108检测发动机转数。
＜SOx检测装置的说明＞
以下，参照图1和图2，对根据本发明的第一实施方式的SOx检测装置1进行说明。SOx检测装置1检测在内燃机的排气通路内流通的废气中的硫氧化物(SOx)浓度。
图2为示出根据本发明的第一实施方式的SOx检测装置1的构成的示意性剖面图。如图2所示，SOx检测装置1具备元件部10、与元件部10连接的第一电路60和ECU80。如图1所示，将元件部10配置在内燃机的排气通路中于涡轮7b与排气净化催化剂28之间。换句话说，将元件部10配置在排气通路中于排气净化催化剂28的排气流动方向上游侧。予以说明，也可将元件部10配置在排气通路的其它位置，例如排气净化催化剂28的排气流动方向下游侧。
如图2所示，元件部10将多个层层叠而构成。具体地，元件部10具备第一固体电解质层11、扩散律速层16、第一不透过层21、第二不透过层22、第三不透过层23、第四不透过层24和第五不透过层25。
第一固体电解质层11为具有氧化物离子传导性的薄板体。第一固体电解质层11由例如在ZrO2(氧化锆)、HfO2、ThO2、Bi2O3等中添加了CaO、MgO、Y2O3、Yb2O3等作为稳定剂的烧结体形成。另外，扩散律速层16为具有气体透过性的薄板体。扩散律速层16由例如氧化铝、氧化镁、石英质、尖晶石、莫来石等耐热性无机物质的多孔烧结体形成。不透过层21～25为气体不透过性的薄板体，例如作为包含氧化铝的层形成。
元件部10的各层从图2的下方开始，以第一不透过层21、第二不透过层22、第三不透过层23、第一固体电解质层11、扩散律速层16和第四不透过层24、第五不透过层25的顺序层叠。利用第一固体电解质层11、扩散律速层16、第四不透过层24和第五不透过层25划分形成被测气体室30。构成被测气体室30，使得在将元件部10配置于排气通路时，内燃机的废气(被测气体)经由扩散律速层16流入被测气体室30内。即，以扩散律速层16暴露于废气的方式将元件部10配置于排气通路。因此，被测气体室30经由扩散律速层16与排气通路内连通。予以说明，被测气体室30只要以与第一固体电解质层11邻接且被测气体流入的方式构成，就可以以任何形式构成。
另外，利用第一固体电解质层11、第二不透过层22和第三不透过层23划分形成第一大气室31。由图2可知，第一大气室31隔着第一固体电解质层11，并被配置于被测气体室30的相反侧。使第一大气室31对排气通路的外部的大气开放。因此，大气流入第一大气室31。予以说明，第一大气室31只要以与第一固体电解质层11邻接并且大气流入的方式构成，就可以以任何形式构成。
元件部10还具备第一电极41和第二电极42。将第一电极41配置在第一固体电解质层11的被测气体室30侧的表面上。因此，第一电极41暴露于被测气体室30内的被测气体。另一方面，将第二电极42配置在第一固体电解质层11的第一大气室31侧的表面上。因此，第二电极42暴露于第一大气室31内的气体(大气)。将第一电极41和第二电极42以夹持第一固体电解质层11且相互对置的方式配置。第一电极41、第一固体电解质层11和第二电极42构成第一电化学电池51。
在本实施方式中，构成第一电极41的材料包含铂(Pt)、铑(Rh)和钯(Pd)等铂族元素或它们的合金作为主要成分。优选地，第一电极41为包含铂(Pt)、铑(Rh)和钯(Pd)中的至少一者作为主要成分的多孔金属陶瓷电极。但是，构成第一电极41的材料不必限于上述材料，只要在第一电极41与第二电极42之间施加规定的电压时，能够将被测气体室30内的被测气体中所含的水和SOx还原分解，就可以是任何材料。
另外，在本实施方式中，第二电极42为包含铂(Pt)作为主要成分的多孔金属陶瓷电极。但是，构成第二电极42的材料不必限于上述材料，只要在第一电极41与第二电极42之间施加规定的电压时，能够使氧化物离子在第一电极41与第二电极42之间移动，就可以是任何材料。
元件部10还具备加热器(电加热器)55。在本实施方式中，如图2所示，将加热器55配置在第一不透过层21与第二不透过层22之间。加热器55例如为包含铂(Pt)和陶瓷(例如氧化铝等)的金属陶瓷的薄板体，为通过通电而发热的发热体。加热器55能够将第一电化学电池51加热到活性温度以上。将ECU80的输出端口86经由对应的驱动电路88连接至加热器55。因此，ECU80能够控制加热器55，从而控制元件部10、特别是第一电化学电池51的温度。
如图2所示，第一电路60具备第一电源61和第一电流计62。第一电源61在第一电极41与第二电极42之间施加电压，使得第二电极42的电位高于第一电极41的电位。将ECU80的输出端口86经由对应的驱动电路88连接至第一电源61。因此，ECU80能够控制第一电源61，从而控制在第一电极41与第二电极42之间施加的电压。
第一电流计62检测在第一电极41与第二电极42之间流动的电流(即，在第一固体电解质层11内流动的电流)，即电极间电流(有时称作第一电流相关参数)。将第一电流计62的输出经由对应的AD切换器87输入到ECU80的输入端口85。因此，ECU80能够从第一电流计62取得由第一电流计62检测的电极间电流。
＜SOx浓度的检测原理＞
接着，对采用SOx检测装置1的SOx的检测原理进行说明。在对SOx的检测原理进行说明时，首先，对元件部10中的氧的极限电流特性进行说明。在元件部10中，如果将被测气体室30侧的第一电极41作为阴极、将第一大气室31侧的第二电极42作为阳极并在这两个电极间施加电压，则被测气体中所含的氧被还原分解而成为氧化物离子。该氧化物离子经由第一电化学电池51的第一固体电解质层11而从阴极侧被传导到阳极侧并成为氧，被排出到大气中。在本说明书中，将这样的由从阴极侧向阳极侧的经由固体电解质层的氧化物离子的传导产生的氧的移动称为“氧泵作用”。
通过伴随这样的氧泵作用的氧化物离子的传导，电极间电流在构成第一电化学电池51的第一电极41和第二电极42之间流动。在第一电极41与第二电极42之间所施加的施加电压越高，该电极间电流越大。这是由于施加电压越高，氧化物离子的传导量越多。
但是，如果使施加电压慢慢地升高并成为某个一定值以上，电极间电流不会变得再大而是维持在一定的值。将这样的特性称为氧的极限电流特性，将产生氧的极限电流特性的电压区域称为氧的极限电流区域。由于如下而产生这样的氧的极限电流特性：随着电压施加而可在第一固体电解质层11内传导的氧化物离子的传导速度超过经由扩散律速层16而被导入被测气体室30内的氧的导入速度。即，由于阴极上的氧的还原分解反应成为扩散律速状态而产生。
因此，在对第一电化学电池51施加了氧的极限电流区域内的电压时的电极间电流(极限电流)对应于被测气体中的氧浓度。通过这样利用氧的极限电流特性，能够检测被测气体中的氧浓度，并基于所检测的浓度来检测废气的空燃比。
就这点而言，上述这样的氧泵作用不是仅在被测气体中所含的氧中显现的作用。在分子中含有氧原子的气体中也存在可显现氧泵作用的气体。作为这样的气体，可举出SOx和水(H2O)。因此，通过在第一电化学电池51的第一电极41与第二电极42之间施加SOx和水的分解开始电压以上的电压(有时称作第一电压)，被测气体中所含的水和SOx被分解。由SOx和水的分解产生的氧化物离子通过氧泵作用从第一电极41被传导到第二电极42。因此，电极间电流在第一电极41与第二电极42之间流动。
但是，废气中的SOx浓度非常低，因SOx的分解而产生的电极间电流也非常小。特别地，在废气中含有大量的水，因水的分解而产生电极间电流。因此，难以以良好的精度区别并检测因SOx的分解而产生的电极间电流。
对此，本申请的发明人发现，在具有氧泵作用的电化学电池中使水和SOx分解时的分解电流根据废气中的SOx浓度而变化。认为该现象产生的具体原理基于以下这样的机理产生。
如上述那样，如果在第一电化学电池51的第一电极41与第二电极42之间施加SOx的分解开始电压以上的规定电压，则被测气体中所含的SOx被分解。其结果，SOx的分解生成物(例如硫和硫化合物)在作为阴极的第一电极41上吸附。其结果，可有助于水的分解的第一电极41的面积减小。如果被测气体中的SOx浓度高，则在第一电极41上吸附的分解生成物变多。其结果，在第一电极41与第二电极42之间施加了水的分解开始电压以上的规定电压时在电极间流动的水的分解电流相对变小。另一方面，如果被测气体中的SOx浓度低，则在第一电极41上吸附的分解生成物变少。其结果，在第一电极41与第二电极42之间施加了水的分解开始电压以上的规定电压时在电极间流动的水的分解电流相对地变大。因此，在电极间流动的水的分解电流根据被测气体中的SOx浓度而变化。利用该现象，可检测被测气体中的SOx浓度。
在此，发现水的分解开始电压根据测定条件等而略有变动，但为约0.6V。另外，SOx的分解开始电压与水的分解开始电压为同程度，或者比其稍低。因此，在本实施方式中，为了采用上述的方法由第一电化学电池51检测被测气体中的SOx浓度，在第一电极41与第二电极42之间施加0.6V以上的电压。另外，在施加电压过度地高的情况下，有可能招致第一固体电解质层11的分解。在该情况下，难以基于电极间电流以良好的精度检测被测气体中的SOx浓度。因此，在本实施方式中，为了采用上述的方法检测被测气体中所含的SOx浓度，在第一电极41与第二电极42之间施加0.6V以上、小于2.0V的电压。
以下，对施加电压与电极间电流的关系进行具体说明。图3为示出在第一电化学电池51中使施加电压慢慢上升(升压扫描)时的施加电压与电极间电流的关系的示意性坐标图。图示的例子中，使用了被测气体中所含的SO2(即SOx)的浓度不同的4种(0ppm、100ppm、300ppm和500ppm)被测气体。予以说明，到达第一电化学电池51的第一电极(阴极)41的被测气体中的氧浓度在所有被测气体中都维持为一定(大致0ppm)。
图3中的实线L1表示被测气体中的SO2浓度为0ppm时的施加电压与电极间电流的关系。在图3所示的例子中，由于被测气体中的氧浓度被维持在大致0ppm，因此在施加电压小于约0.6V的区域中，电极间电流大致为0。另一方面，如果施加电压成为约0.6V以上，则随着施加电压的增大，电极间电流开始增大。该电极间电流的增大归因于第一电极41上的水开始分解。
图3中的虚线L2表示被测气体中的SO2浓度为100ppm时的施加电压与电极间电流的关系。在该情况下，在施加电压小于约0.6V的区域中，与实线L1的情形同样，电极间电流也大致为0。另一方面，在施加电压为约0.6V以上时，电极间电流因水的分解而流动。但是，与实线L1相比，此时(虚线L2)的电极间电流小，另外，与实线L1相比，电极间电流相对于施加电压的增加率(虚线L2的斜率)也小。
图3中的一点划线L3表示被测气体中的SO2浓度为300ppm时的施加电压与电极间电流的关系。另外，图3中的二点划线L4表示被测气体中的SO2浓度为500ppm时的施加电压与电极间电流的关系。在这些情况下，在施加电压小于约0.6V的区域中，与实线L1和虚线L2的情形同样，电极间电流也大致为0。另一方面，在施加电压为约0.6V以上时，电极间电流因水的分解而流动。但是，被测气体中的SO2浓度越高，电极间电流越小，电极间电流相对于施加电压的增加率(一点划线L3及二点划线L4的斜率)也越小。
这样，由图3所示的例子也可知，施加电压为SOx和水的分解开始电压即约0.6V以上时的电极间电流的大小根据被测气体中所含的SO2(即SOx)的浓度而变化。例如，如果相对于被测气体中的SO2浓度绘制图3所示的坐标图中的施加电压为1.0V时的线L1～L4中的电极间电流的大小，则得到了图4中所示的坐标图。
由图4可知，在施加规定的电压(在图4所示的例子中为1.0V)时的电极间电流的大小根据被测气体中所含的SO2(即SOx)的浓度而变化。因此，如上所述，可基于施加水和SOx的分解开始电压以上的规定电压时的电极间电流来检测SOx浓度。
＜用于检测SOx浓度的控制＞
因此，在本实施方式中，如以下的方式进行被测气体中的SOx浓度的检测。在本实施方式中，为了检测被测气体中的SOx浓度，ECU80控制第一电源61以持续规定的施加时间向第一电化学电池51施加SOx和水的分解开始电压以上的电压。其结果，在第一电极41上吸附由SOx的分解产生的分解生成物。向第一电化学电池51的施加电压为例如1.1V。ECU80在经过上述规定的施加时间后取得由第一电流计62检测的电极间电流。该电极间电流根据SOx的分解生成物在第一电极41上的吸附量而变化。因此，ECU80能够在向第一电化学电池51施加了SOx和水的分解开始电压以上的电压时基于由第一电流计62检测的电极间电流来检测被测气体中的SOx浓度。
但是，废气中的SOx浓度不仅根据燃料中的硫成分的含量而变化，还根据废气的排气空燃比而变化。特别地，在排气空燃比与理论空燃比相比为稀空燃比的情况下，排气空燃比的稀薄程度越变高(空燃比越变大)，燃料相对于空气的比例越变低。其结果，即使燃料中的硫成分的含量为一定，排气空燃比的稀薄程度越变高，废气中的SOx浓度也越变低。因此，在排气空燃比不稳定的情况下，被测气体中的SOx浓度的检测精度降低。
因此，在本实施方式中，ECU80判定排气空燃比是否稳定，在判定为排气空燃比不稳定的情况下，不计算被测气体中的SOx浓度。由此，在本实施方式中，能够使废气中的SOx浓度的检测精度提高。
另外，即使在为了检测被测气体中的SOx浓度而在电极间施加了SOx和水的分解开始电压以上的电压的情况下，如果被测气体中的水浓度不稳定，则电极间电流变动。具体地，如果被测气体中的水浓度变高，则在第一电极41上所分解的水的量增加，因此电极间电流变大。另一方面，如果被测气体中的水浓度变低，则在第一电极41上所分解的水的量减少，因此电极间电流变小。因此，在被测气体中的水浓度不稳定的情况下，电极间电流变动，被测气体中的SOx浓度的检测精度降低。
因此，在本实施方式中，ECU80判定被测气体中的水浓度是否稳定，在判定为被测气体中的水浓度不稳定的情况下，不计算被测气体中的SOx浓度。由此，在本实施方式中，能够使被测气体中的SOx浓度的检测精度提高。予以说明，所谓不计算SOx浓度，包括：不向第一电化学电池51施加电压，不使向第一电化学电池51的施加电压降低到小于SOx和水的分解开始电压，向第一电化学电池51施加SOx和水的分解开始电压以上的电压但不取得电极间电流，以及向第一电化学电池51施加SOx和水的分解开始电压以上的电压并取得电极间电流但不基于电极间电流计算SOx浓度。另外，在使用所计算的SOx浓度而实施的内燃机的规定控制被停止的情况下，可以说基本上没有计算SOx浓度。
就这点而言，如果供给至燃烧室2的进入空气的湿度变化，则被测气体中的水浓度也变化。因此，在本实施方式中，在进入空气的湿度的变化量为规定值以上的情况下，ECU80判定为被测气体中的水浓度不稳定。
＜SOx浓度计算处理的控制程序＞
图5为示出本发明的第一实施方式中的SOx浓度计算处理的控制程序的流程图。图示的控制程序通过ECU80以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S101中，判定是否具有被测气体中的SOx浓度的计算要求。SOx浓度的计算要求在例如向燃料罐33补给了燃料时产生，在一次或多次计算了SOx浓度时消失。另外，SOx浓度的计算要求也可以在打开点火钥匙时产生，在一次或多次计算了SOx浓度时消失。在步骤S101中判定为具有被测气体中的SOx浓度的计算要求的情况下，本控制程序进入步骤S102。
在步骤S102中，判定从燃烧室2排出的废气的排气空燃比是否稳定。作为具体例，判定排气空燃比的变化量是否为规定值以下。例如通过规定时间内的排气空燃比的最大值与最小值之差来计算排气空燃比的变化量。排气空燃比例如由空燃比传感器104检测。予以说明，也可以从供给至燃烧室2的进入空气量和供给至燃烧室2的燃料量的比率来计算排气空燃比。在步骤S102中判定为排气空燃比稳定的情况下，本控制程序进入步骤S103。
在步骤S103中，判定水浓度稳定标志是否为开。水浓度稳定标志是通过后述的水浓度稳定判定处理设定的标志。水浓度稳定标志在判定为被测气体中的水浓度稳定的情况下设定为开，在判定为被测气体中的水浓度不稳定的情况下设定为关。另外，水浓度稳定标志在关闭了点火钥匙时也设定为关。步骤S103中判定为水浓度稳定标志为开的情况下，本控制程序进入步骤S104。
在从步骤S104到步骤S107中，由SOx检测装置1执行用于计算被测气体中的SOx浓度的控制。具体地，在步骤S104中，在第一电化学电池51的第一电极41与第二电极42之间施加SOx和水的分解开始电压以上的电压。将施加电压设定为0.6V以上、小于2.0V的电压，例如1.1V。
接着，在步骤S105中，判定在步骤S104中自开始向第一电化学电池51施加电压的经过时间T是否为基准时间Tref以上。基准时间Tref通过实验或计算预先确定，设为对SOx的分解生成物通过电压的施加而在第一电极41上吸附而言足够的时间。在步骤S105中判定为经过时间T为基准时间Tref以上的情况下，本控制程序进入步骤S106。另一方面，在步骤S105中判定为经过时间T小于基准时间Tref的情况下，本控制程序结束。
在步骤S106中，检测在第一电极41与第二电极42之间流动的电极间电流。接着，在步骤S107中，使用图4所示的映像图(map)，基于在步骤S106中检测的电极间电流来计算被测气体中的SOx浓度。在该映像图中，示出了电极间电流越变小，则被测气体中的SOx浓度越变高。在步骤S107之后，步骤S108中将经过时间T重置，使其为零。然后，本控制程序结束。
另一方面，在步骤S101中判定为没有被测气体中的SOx浓度的计算要求的情况下，在步骤S102中判定排气空燃比不稳定的情况下，或者在步骤S103中判定为水浓度稳定标志为关的情况下，本控制程序进入步骤S109。在步骤S109中，停止向第一电化学电池51施加电压。即，使向第一电化学电池51的施加电压为零。接着，在步骤S110中，将经过时间T重置，使其为零。然后，本控制程序结束。
因此，在本控制程序中，在判定为排气空燃比不稳定的情况下或判定为被测气体中的水浓度不稳定的情况下，不计算被测气体中的SOx浓度。另一方面，在本控制程序中，在判定为排气空燃比稳定且被测气体中的水浓度稳定的情况下，计算被测气体中的SOx浓度。
予以说明，在步骤S109中，可代替停止向第一电化学电池51的电压的施加，而使向第一电化学电池51的施加电压降低到不足SOx和水的分解开始电压。在该情况下，将施加电压设定为例如0.3V。另外，在步骤S106中，作为与电极间电流相关的电流相关参数，也可以检测电阻值这样的电流值以外的参数。电流相关参数由SOx检测装置1具备的任意的检测器来检测，并由ECU80取得。
另外，在本控制程序中，虽然步骤S102与步骤S103是分开的，但当然的是，步骤S102和步骤S103中的判定可以在同一步骤中执行。
＜水浓度稳定判定处理的控制程序＞
图6为示出本发明的第一实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。图示的控制程序通过ECU80以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S201中，判定供给至燃烧室2的进入空气的湿度的变化量是否小于规定值。例如通过规定时间内的湿度的最大值与最小值之差来计算进入空气的湿度的变化量。进入空气的湿度由湿度传感器103检测。另外，步骤S201中的上述规定值通过实验或计算预先确定，设为与得到所期望的SOx浓度的计算精度困难的水浓度的变化量的下限值相对应的值。在步骤S201中判定为进入空气的湿度的变化量小于规定值的情况下，本控制程序进入步骤S202。
在该情况下，由于认为能够得到所期望的SOx浓度的计算精度，因此在步骤S202中，将水浓度稳定标志设定为开。然后，本控制程序结束。因此，在本控制程序中，在进入空气的湿度的变化量小于规定值的情况下，判定为被测气体中的水浓度稳定。
另一方面，在步骤S201中判定为进入空气的湿度的变化量为规定值以上的情况下，本控制程序进入步骤S203。在该情况下，由于认为不能得到所期望的SOx浓度的计算精度，因此在步骤S203中，将水浓度稳定标志设定为关。然后，本控制程序结束。因此，在本控制程序中，在进入空气的湿度的变化量为规定值以上的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
＜第二实施方式＞
以下，对于本发明的第二实施方式，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。在第二实施方式中，与第一实施方式同样地使用图2所示的SOx检测装置1来检测被测气体中的SOx浓度。
在向燃料罐33补充燃料的情况下，有时补充与燃料罐33内的燃料不同种类的燃料。已知的是，燃料中的乙醇浓度越高，燃料中的氢对碳的比率以及燃料中的氧对碳的比率变得越高。因此，乙醇浓度越高，使理论空燃比的混合气燃烧时的废气中的水浓度变得越高。因此，如果在乙醇浓度不同的燃料间切换燃料罐33内的燃料，则燃料中的乙醇浓度变化，进而废气中的水浓度变化。因此，在第二实施方式中，ECU80在判定为供给至燃烧室2的燃料的切换正在进行的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。另外，在第二实施方式中，ECU80在燃料中的乙醇浓度的变化量为规定值以上的情况下，判定为燃料的切换正在进行。
＜水浓度稳定判定处理的控制程序＞
在本发明的第二实施方式中，作为水浓度稳定判定处理的控制程序，执行图7所示的控制程序。图7为示出本发明的第二实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。图示的控制程序通过ECU80以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S301中，判定供给至燃烧室2的燃料中的乙醇浓度的变化量是否小于规定值。例如由规定时间内的燃料中的乙醇浓度的最大值与最小值之差来计算燃料中的乙醇浓度的变化量。燃料中的乙醇浓度由乙醇浓度传感器106检测。另外，步骤S301中的上述规定值通过实验或计算预先确定，设定为推定燃料的切换正在进行时的乙醇浓度的变化量的下限值。在步骤S301中判定为乙醇浓度的变化量小于规定值的情况下，本控制程序进入步骤S302。
在该情况下，由于认为能够得到所期望的SOx浓度的计算精度，因此在步骤S302中，将水浓度稳定标志设定为开。然后，本控制程序结束。因此，在本控制程序中，在乙醇浓度的变化量小于规定值的情况下，判定为被测气体中的水浓度稳定。
另一方面，在步骤S301中判定为乙醇浓度的变化量为规定值以上的情况下，即判定为燃料的切换正在进行的情况下，在步骤S303中将水浓度稳定标志设定为关。在步骤S303之后，本控制程序结束。因此，在本控制程序中，在乙醇浓度的变化量为规定值以上的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
予以说明，乙醇浓度传感器106只要在向燃烧室2供给燃料的供给路线内，就可以配置于燃料配管34以外的位置、例如燃料罐33内。
＜第三实施方式＞
以下，对于本发明的第三实施方式，以与第一实施方式和第二实施方式不同的部分为中心进行说明。在第三实施方式中，与第一实施方式同样地使用图2所示的SOx检测装置1来检测被测气体中的SOx浓度。另外，第三实施方式中，ECU80通过与第二实施方式不同的方法来判定燃料的切换是否正在进行。
在第三实施方式中，ECU80对供给至燃烧室2的燃料量进行反馈控制，使得由空燃比传感器104检测的空燃比成为目标空燃比。在该情况下，如果将目标空燃比维持为一定(例如理论空燃比)，则供给至燃烧室2的进入空气量与供给至燃烧室2的燃料量的比率成为大致一定。但是，理论空燃比的值根据燃料中的乙醇浓度变化。因此，如果在乙醇浓度不同的燃料间进行燃料的切换，即使将目标空燃比维持为一定(例如理论空燃比)，进入空气量与燃料量的比率也因上述反馈控制而变化。因此，在第三实施方式中，ECU80在目标空燃比被维持为一定且进入空气量与燃料量的比率的变化量为规定值以上的情况下，判定为燃料的切换正在进行。另外，ECU80在判定为燃料的切换正在进行的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
＜水浓度稳定判定处理的控制程序＞
在第三实施方式中，作为水浓度稳定判定处理的控制程序，执行图8所示的控制程序。图8为示出本发明的第三实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。图示的控制程序通过ECU80以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S401中，判定供给至燃烧室2的进入空气量与供给至燃烧室2的燃料量的比率的变化量是否小于规定值。例如由规定时间内的进入空气量与燃料量的比率的最大值与最小值之差来计算进入空气量与燃料量的比率的变化量。例如基于由空气流量计102检测的空气流量和由曲轴转角传感器108检测的发动机转数来计算进入空气量。另外，步骤S401中的上述规定值通过实验或计算预先确定，设为推定燃料的切换正在进行时的进入空气量与燃料量的比率的变化量的下限值。予以说明，也可以基于进气通路内的压力、节流阀9的开度等来计算进入空气量。另外，在目标空燃比切换时以外的时刻、即、将目标空燃比维持为一定的期间执行步骤S401。在步骤S401中判定为进入空气量与燃料量的比率的变化量小于规定值的情况下，本控制程序进入步骤S402。
在该情况下，由于认为能够得到所期望的SOx浓度的计算精度，因此在步骤S402中，将水浓度稳定标志设定为开。然后，本控制程序结束。因此，在本控制程序中，在进入空气量与燃料量的比率的变化量小于规定值的情况下，判定为被测气体中的水浓度稳定。
另一方面，在步骤S401中判定为进入空气量与燃料量的比率的变化量为规定值以上的情况下，即判定为燃料的切换的正在进行情况下，在步骤S403中将水浓度稳定标志设定为关。在步骤S403之后，本控制程序结束。因此，在本控制程序中，在进入空气量与燃料量的比率的变化量为规定值以上的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
予以说明，虽然没有详细说明，但在第三实施方式中，在与SOx浓度计算处理和水浓度稳定判定处理的控制程序分离的控制程序中，对供给至燃烧室2的燃料量进行反馈控制，使得由空燃比传感器104检测的空燃比成为目标空燃比。
＜第四实施方式＞
以下，对于本发明的第四实施方式，以与第一实施方式～第三实施方式不同的部分为中心进行说明。在第四实施方式中，与第一实施方式同样地使用图2所示的SOx检测装置1来检测被测气体中的SOx浓度。另外，在第四实施方式中，ECU80通过与第二实施方式及第三实施方式不同的方法判定燃料的切换是否正在进行。
如上所述，在向燃料罐33补充燃料的情况下，有时补充与燃料罐33内的燃料不同种类的燃料。在该情况下，直至在燃料罐33内原本存在的燃料与新供给的不同的燃料混合而成的燃料转换为存在于从燃料罐33到燃料喷射阀3之间的配管的燃料，需要规定的时间。即，在燃料的补充后直至供给至燃烧室2的燃料量达到规定值的期间，进行燃料的切换。因此，在第四实施方式中，ECU80在从燃料罐33被补充燃料到燃烧室2被供给了规定量以上的燃料的期间，判定为燃料的切换正在进行。另外，ECU80在判定为燃料的切换正在进行的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
＜水浓度稳定判定处理的控制程序＞
在第四实施方式中，作为水浓度稳定判定处理的控制程序，执行图9所示的控制程序。图9为示出本发明的第四实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。图示的控制程序通过ECU80以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S501中，判定给油标志是否为开。给油标志在ECU80判定为向燃料罐33补充了燃料时设定为开。ECU80在例如检测到在搭载有使用了SOx检测装置1的内燃机的车辆中设置的给油口打开时，判定为向燃料罐33补充了燃料。另外，ECU80也可以在由燃料液面传感器107检测的燃料罐33内的燃料的量增加为规定值以上时判定为向燃料罐33补充了燃料。予以说明，将向燃料罐33最初投入燃料之前的给油标志的初始值设定为关。
在步骤S501中判定为给油标志为开的情况下，本控制程序进入步骤S502。在步骤S502中，判定在燃料补充后向燃烧室2供给的燃料量FA是否为基准燃料量FAref以上。基准燃料量FAref通过实验或计算预先确定，例如，设为可在燃料泵19与燃料喷射阀3之间保持的燃料量。
在步骤S502中，在判定为燃料量FA为基准燃料量FAref以上的情况下，本控制程序进入步骤S503。在该情况下，由于认为完成了燃料的切换，因此在步骤S503中将给油标志设定为关，同时将水浓度稳定标志设定为开。然后，本控制程序结束。另一方面，在步骤S502中判定为燃料量FA小于基准燃料量FAref的情况下，本控制程序进入步骤S504。在该情况下，由于认为未完成燃料的切换，因此步在骤S504中将水浓度稳定标志设定为关。然后，本控制程序结束。
另外，在步骤S501中判定为给油标志为关的情况下，本控制程序进入步骤S503。在该情况下，由于认为完成了燃料的切换，因此在步骤S503中将给油标志维持为关，同时将水浓度稳定标志设定为开。然后，本控制程序结束。
因此，在本控制程序中，在判定为向燃料罐33补充燃料后向燃烧室2供给了规定量以上的燃料的情况下，判定为被测气体中的水浓度稳定。另一方面，在本控制程序中，在判定为向燃料罐33补充燃料后没有向燃烧室2供给规定量以上的燃料的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
＜第五实施方式＞
以下，对于本发明的第五实施方式，以与第一实施方式～第四实施方式不同的部分为中心进行说明。在第五实施方式中，与第一实施方式同样地使用图2所示的SOx检测装置1来检测被测气体中的SOx浓度。
如果废气的温度降低到露点温度以下，则废气中的水蒸汽冷凝，产生冷凝水。如果在排气通路或EGR通路14中存在冷凝水的状态下启动内燃机，则在冷凝水因暖机而汽化的期间，废气中的水浓度上升。另外，在内燃机的冷启动时，有时废气在排气通路或EGR通路14中被冷却，废气中的水蒸汽冷凝。在该情况下，废气中的水浓度减少。因此，当在排气通路和EGR通路14的至少任一者中存在冷凝水时，或者当在排气通路和EGR通路14的至少任一者中将产生冷凝水时，被测气体中的水浓度变化。因此，在第五实施方式中，ECU80在判定为在排气通路和EGR通路14的至少任一者中存在冷凝水的情况下，或者在判定为在排气通路和EGR通路14的至少任一者中将产生冷凝水的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
＜水浓度稳定判定处理的控制程序＞
在第五实施方式中，作为水浓度稳定判定处理的控制程序，执行图10所示的控制程序。图10为示出本发明的第五实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。图示的控制程序通过ECU80以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S601中判定在排气通路和EGR通路14的至少一者中是否存在冷凝水。在判定为在排气通路和EGR通路14的至少一者中存在冷凝水的情况下，在步骤S604中将水浓度稳定标志设定为关。在步骤S604后，本控制程序结束。另一方面，在步骤S601中判定为在排气通路和EGR通路14中未存在冷凝水的情况下，本控制程序进入步骤S602。
在步骤S602中，判定在排气通路和EGR通路14的至少一者中是否将产生冷凝水。换言之，在步骤S602中，判定在废气通过排气通路和EGR通路14时废气中的水蒸汽是否会冷凝。在步骤S602中判定为在排气通路和EGR通路14的至少一者中将产生冷凝水的情况下，在步骤S604中将水浓度稳定标志设定为关。在步骤S604后，本控制程序结束。另一方面，在步骤S602中判定为在排气通路和EGR通路14中将不会产生冷凝水的情况下，本控制程序进入步骤S603。在该情况下，由于认为能够得到所期望的SOx浓度的计算精度，因此在步骤S603中将水浓度稳定标志设定为开。然后，本控制程序结束。
因此，在本控制程序中，在判定为在排气通路和EGR通路14中未存在冷凝水、且判定为在排气通路和EGR通路14中将不会产生冷凝水的情况下，判定为被测气体中的水浓度稳定。另一方面，在本控制程序中，在判定为在排气通路和EGR通路14的至少任一者中存在冷凝水的情况下或者判定为在排气通路和EGR通路14的至少一者中将产生冷凝水的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
予以说明，步骤S601和步骤S602中的判定例如通过特开2009-222424号公报中记载的公知的方法来进行。以下，对关于排气通路的判定进行说明，但对关于EGR通路14的判定也可采用同样的方法进行。
ECU80在步骤S601中基于排气通路的内壁的推定温度、露点温度和由空气流量计102检测的空气流量来判定排气通路中的冷凝水的有无。基于由空气流量计102检测的空气流量、由排气温度传感器105检测的排气温度和由外气温传感器109检测的外气温来计算排气通路的内壁的推定温度。另外，基于排气空燃比来计算露点温度。由供给至燃烧室2的进入空气量与供给至燃烧室2的燃料量的比率来计算排气空燃比或者由空燃比传感器104来检测排气空燃比。予以说明，ECU80也可以基于内燃机的前次的运转状态(例如内燃机的运转时间)来判定冷凝水的有无。另外，ECU80也可以基于内燃机启动时的水温来判定冷凝水的有无。水温由水温传感器110检测。
另外，ECU80在步骤S602中基于由空气流量计102检测的空气流量、由排气温度传感器105检测的排气温度和由外气温传感器109检测的外气温来判定在排气通路中是否将产生冷凝水。
予以说明，在使用了SOx检测装置1的内燃机不具备EGR通路的情况下，步骤S601和步骤S602中只对排气通路进行判定。
＜第六实施方式＞
以下，对于本发明的第六实施方式，以与第一实施方式～第五实施方式不同的部分为中心进行说明。在第六实施方式中，与第一实施方式同样地使用图2所示的SOx检测装置1来检测被测气体中的SOx浓度。
在使用了SOx检测装置1的内燃机中，有时在被测气体到达元件部10之前的路线(以下称为“被测气体路线”)中喷射水或水溶液。例如，在具备增压器的内燃机中，有时为了降低进入空气的温度而向进气通路内喷射水。另外，在具备SCR催化剂的柴油发动机中，有时为了生成氨以将NOx还原净化而向排气通路喷射尿素水。如果向被测气体路线喷射水或水溶液，由于所喷射的水或水溶液汽化，因此有可能被测气体中的水浓度变化。因此，在第六实施方式中，ECU80在从水或水溶液被喷射到被测气体路线开始至判定所喷射的水或水溶液在排气通路中通过了元件部10的期间，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
予以说明，被测气体路线包括进气通路、在排气流动方向元件部10的上游侧的排气通路、和EGR通路14。另外，在将EGR通路14连接至排气流动方向元件部10的下游侧的情况下，被测气体路线包括进气通路、排气流动方向EGR通路14的上游侧的排气通路、和EGR通路14。
＜水浓度稳定判定处理的控制程序＞
在本发明的第六实施方式中，作为水浓度稳定判定处理的控制程序，执行图11所示的控制程序。图11为示出本发明的第六实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。图示的控制程序通过ECU80以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S701中，判定喷射标志是否为开。喷射标志在通过采用ECU80的控制将水或水溶液喷射到被测气体路线时被设定为开。予以说明，将最初喷射水或水溶液之前的喷射标志的初始值设定为关。在步骤S701中判定为喷射标志为开的情况下，本控制程序进入步骤S702。
在步骤S702中，判定喷射到被测气体路线的水或水溶液在排气通路中是否通过了元件部10。具体地，ECU80计算从喷射水或水溶液直至所喷射的水或水溶液在排气通路中通过元件部10的通过时间Tar。例如基于作为由空气流量计102检测的空气流量与由水温传感器110检测的水温的函数示出的映像图来计算通过时间Tar。具体地，上述映像图中，示出了空气流量越高则通过时间Tar变得越短，示出了水温越高则通过时间Tar变得越短。予以说明，也可以使用油温来代替水温。ECU80在喷射了水或水溶液后的经过时间为大于等于通过时间Tar的情况下，判定为喷射到被测气体路线的水或水溶液在排气通路中通过了元件部10。另一方面，ECU80在喷射了水或水溶液后的经过时间小于通过时间Tar的情况下，判定为喷射到被测气体路线的水或水溶液在排气通路中尚未通过元件部10。
在步骤S702中判定为喷射到被测气体路线的水或水溶液在排气通路中通过了元件部10的情况下，在步骤S703中将喷射标志设定为关，同时将水浓度稳定标志设定为开。然后，本控制程序结束。另一方面，在步骤S702中判定为喷射到被测气体路线的水或水溶液在排气通路中尚未通过元件部10的情况下，在步骤S704中将水浓度稳定标志设定为关。然后，本控制程序结束。
另外，在步骤S701中判定为喷射标志为关的情况下，在步骤S703中将喷射标志维持为关，同时将水浓度稳定标志设定为开。然后，本控制程序结束。
因此，在本控制程序中，在判定为喷射到被测气体路线的水或水溶液在排气通路中通过了元件部10的情况下或没有将水或水溶液喷射到被测气体路线的情况下，判定为被测气体中的水浓度稳定。另一方面，在本控制程序中，在判定为喷射到被测气体路线的水或水溶液在排气通路中未通过元件部10的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
＜第七实施方式＞
以下，对于本发明的第七实施方式，以与第一实施方式～第六实施方式不同的部分为中心进行说明。在第七实施方式中，与第一实施方式同样地使用图2所示的SOx检测装置1来检测被测气体中的SOx浓度。
如上所述，如果在第一电化学电池51的第一电极41与第二电极42之间施加水的分解开始电压以上的规定电压，则在电极间水的分解电流流动。在该水的分解电流变化的情况下，推定为被测气体中的水浓度也变化。因此，在第七实施方式中，ECU80控制第一电源61，使得在第一电化学电池51的第一电极41与第二电极42之间施加水的分解开始电压以上的电压，在由第一电流计62检测的电极间电流的变化量为规定值以上的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
＜水浓度稳定判定处理的控制程序＞
在本发明的第七实施方式中，作为水浓度稳定判定处理的控制程序，执行图12中所示的控制程序。图12为示出本发明的第七实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。图示的控制程序通过ECU80以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S801中，在第一电化学电池51的第一电极41与第二电极42之间施加水的分解开始电压以上的电压。施加电压设定为0.6V以上、小于2.0V的电压，例如1.1V。
接着，在步骤S802中，判定由第一电流计62检测的电极间电流的变化量是否小于规定值。由例如规定时间内的电极间电流的最大值与最小值之差来计算电极间电流的变化量。另外，步骤S802中的上述规定值通过实验或计算预先确定，设为与得到所期望的SOx浓度的计算精度困难的水浓度的变化量的下限值对应的值。
在步骤S802中判定为电极间电流的变化量小于规定值的情况下，在步骤S803中将水浓度稳定标志设定为开。然后，本控制程序结束。因此，在本控制程序中，在电极间电流的变化量小于规定值的情况下，判定为被测气体中的水浓度稳定。另一方面，在判定为电极间电流的变化量为规定值以上的情况下，在步骤S804中水浓度稳定标志设定为关。然后，本控制程序结束。因此，在本控制程序中，在电极间电流的变化量为规定值以上的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
予以说明，步骤S802中，作为与电极间电流相关的电流相关参数，也可以检测电阻值这样的电流值以外的参数。电流相关参数由SOx检测装置1具备的任意的检测器检测并通过ECU80取得。在该情况下，在步骤S802中，判定电极间电流参数的变化量是否小于规定值。
另外，如上所述，SOx的分解开始电压与水的分解开始电压为同程度，或者比其稍低。因此，如果步骤S801中对第一电化学电池51施加水的分解开始电压以上的电压，则被测气体中所含的SOx也被分解。在该情况下，可认为在步骤S803中将水浓度稳定标志设定为开时，在第一电极41上吸附的SOx的分解生成物的量基本上饱和。因此，在第七实施方式中，在图5的SOx浓度计算处理的控制程序中，省略步骤S104及S105。与其相伴，也省略步骤S108及步骤S110。另外，在第七实施方式中，为了判定被测气体中的水浓度是否稳定，需要对第一电化学电池51施加水的分解开始电压以上的电压。因此，也省略图5的步骤S109。
＜第八实施方式＞
以下，对于本发明的第八实施方式，以与第一实施方式～第七实施方式不同的部分为中心进行说明。在第八实施方式中，使用图13所示的SOx检测装置1a来检测被测气体中的SOx浓度。
＜SOx检测装置的说明＞
图13(A)为示出根据本发明的第八实施方式的SOx检测装置1a的构成的示意性剖面图。图13(B)为沿着图13(A)的线A－A的剖面图。SOx检测装置1a具备元件部10a、与元件部10a连接的第一电路60和第二电路70、以及ECU80。元件部10a除了在第一电化学电池51以外还具备第二电化学电池52这点，具有与第一实施方式中的元件部10同样的构成。由图13(A)和图13(B)可知，以距扩散律速层16的距离与第一电化学电池51相等的方式将第二电化学电池52与第一电化学电池51并列地配置。
元件部10a还具备第三电极43和第四电极44。将第三电极43配置在第一固体电解质层11的被测气体室30侧的表面上。因此，第三电极43被暴露于被测气体室30内的被测气体。第三电极43具有与第一电极41相同的表面积。另外，以距扩散律速层16的距离与第一电极41相等的方式将第三电极43与第一电极41并列地配置。另一方面，将第四电极44配置在第一固体电解质层11的第一大气室31侧的表面上。因此，第四电极44被暴露于第一大气室31内的气体(大气)。第四电极44具有与第二电极42相同的表面积。另外，以距扩散律速层16的距离与第二电极42相等的方式将第四电极44与第二电极42并列地配置。将第三电极43和第四电极44以夹持第一固体电解质层11并相互对置的方式配置。第三电极43、第一固体电解质层11和第四电极44构成第二电化学电池52。
在本实施方式中，构成第三电极43的材料包含铂(Pt)、金(Au)、铅(Pb)、银(Ag)等金属元素或它们的合金作为主要成分。优选地，第三电极43为包含铂(Pt)、金(Au)、铅(Pb)、银(Ag)中的至少一者作为主要成分的多孔金属陶瓷电极。另外，第四电极44为包含铂(Pt)作为主要成分的多孔金属陶瓷电极。予以说明，构成第三电极43的材料不必限于上述材料，只要以SOx的分解速度低于第一电极41的方式构成电极，就可以是任何材料。特别地，在本实施方式中，构成第三电极43的材料优选为在第三电极43中SOx被分解的速度基本上成为0的材料。另外，构成第四电极44的材料未不必限于上述材料，只要在第三电极43与第四电极44之间施加了规定的电压时，能够使氧化物离子在第三电极43与第四电极44之间移动，就可以是任何材料。
予以说明，在图13所示的例子中，第二电化学电池52与第一电化学电池51共有第一固体电解质层11。但是，第二电化学电池52也可以具备与构成第一电化学电池51的第一固体电解质层11不同的固体电解质层。
第二电路70具备第二电源71和第二电流计72。第二电源71在第三电极43与第四电极44之间施加电压，使得第四电极44的电位变得高于第三电极43的电位。将ECU80的输出端口86经由对应的驱动电路88连接至第二电源71。因此，ECU80能够控制第二电源71来控制在第三电极43与第四电极44之间施加的电压。
第二电流计72检测在第三电极43与第四电极44之间流动的电流(即，在第一固体电解质层11内流动的电流)，即电极间电流。将第二电流计72的输出经由对应的AD切换器87输入ECU80的输入端口85。因此，ECU80能够从第二电流计72取得由第二电流计72检测的电极间电流。
在第二电化学电池52中，即使施加了水的分解开始电压以上的电压，SOx也几乎不被分解。因此，第二电化学电池52中的电极间电流几乎不受归因于SOx的分解的影响。因此，第二电化学电池52能够比第一电化学电池51以更好的精度检测被测气体中的水浓度。因此，在第八实施方式中，ECU80控制第二电源71，使得在第二电化学电池52的第三电极43与第四电极44之间施加水的分解开始电压以上的电压，在由第二电流计72检测的电极间电流的变化量为规定值以上的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
＜水浓度稳定判定处理的控制程序＞
在本发明的第八实施方式中，作为水浓度稳定判定处理的控制程序，执行图14所示的控制程序。图14为示出本发明的第八实施方式中的水浓度稳定判定处理的控制程序的流程图。图示的控制程序通过ECU80以规定的时间间隔反复执行。
首先，在步骤S901中，在第二电化学电池52的第三电极43与第四电极44之间施加水的分解开始电压以上的电压。将施加电压设定为0.6V以上、小于2.0V的电压，例如1.1V。
接着，在步骤S902中，判定由第二电流计72检测的电极间电流的变化量是否小于规定值。例如由规定时间内的电极间电流的最大值与最小值之差来计算电极间电流的变化量。另外，步骤S902中的上述规定值通过实验或计算预先确定，设为与得到所期望的SOx浓度的计算精度困难的水浓度的变化量的下限值对应的值。
在步骤S902中判定为电极间电流的变化量小于规定值的情况下，在步骤S903中将水浓度稳定标志设定为开。然后，本控制程序结束。因此，在本控制程序中，在电极间电流的变化量小于规定值的情况下，判定为被测气体中的水浓度稳定。另一方面，判定为电极间电流的变化量为规定值以上的情况下，在步骤S904中将水浓度稳定标志设定为关。然后，本控制程序结束。因此，在本控制程序中，在电极间电流的变化量为规定值以上的情况下，判定为被测气体中的水浓度不稳定。
予以说明，在步骤S902中，作为与电极间电流相关的电流相关参数，也可以检测电阻值这样的电流值以外的参数。电流相关参数由SOx检测装置1a具备的任意的检测器检测并通过ECU80取得。在该情况下，在步骤S902中，判定电极间电流参数的变化量是否小于规定值。
另外，在第八实施方式中，也可以按如下改变图5的SOx浓度计算处理的控制程序。在步骤S104中，除了对第一电化学电池51以外，还对第二电化学电池52施加水的分解开始电压以上的电压。对第一电化学电池51和第二电化学电池52施加的电压设定为0.6V以上、小于2.0V的电压，例如1.1V。然后，在步骤S106中，检测在第一电化学电池51的第一电极41与第二电极42之间流动的电极间电流及在第二电化学电池52的第三电极43与第四电极44之间流动的电极间电流。接着，在步骤S107中，使用映像图，基于在第一电极41与第二电极42之间流动的电极间电流和在第三电极43与第四电极44之间流动的电极间电流之差计算被测气体中的SOx浓度。在该映像图中，示出了电极间电流之差越大，则被测气体中的SOx浓度越变高。通过用上述方法计算SOx浓度，能够降低由氧和水的分解产生的电极间电流的影响，因此能够使SOx浓度的检测精度进一步提高。予以说明，在步骤S106中，作为与电极间电流相关的电流相关参数，也可以检测电阻值这样的电流值以外的参数。在该情况下，在步骤S107中基于电流相关参数之差计算被测气体中的SOx浓度。
予以说明，也可以使用SOx检测装置1a来执行图6～图12所示的控制程序中的任一者来代替图14所示的控制程序。进而，也可以组合图6～图12所示的控制程序中的几者来执行。
＜第九实施方式＞
以下，对于本发明的第九实施方式，以与第一实施方式～第八实施方式不同的部分为中心进行说明。在第九实施方式中，使用图15所示的SOx检测装置1b来检测被测气体中的SOx浓度。
＜SOx检测装置的说明＞
图15为示出根据本发明的第九实施方式的SOx检测装置1b的构成的示意性剖面图。SOx检测装置1b具备元件部10b、与元件部10b连接的第一电路60和第三电路90、以及ECU80。元件部10b除了在第一电化学电池51以外还具备第三电化学电池53这点，具有与第一实施方式中的元件部10同样的构成。
如图15所示，元件部10b是将多层层叠而构成的。具体地，元件部10b具备第一固体电解质层11、第二固体电解质层12、扩散律速层16、第一不透过层21、第二不透过层22、第三不透过层23、第四不透过层24、第五不透过层25和第六不透过层26。
第二固体电解质层12具有与第一固体电解质层11同样的构成。第六不透过层26具有与第一不透过层21～第五不透过层25同样的构成。元件部10b的各层从图15的下方开始以第一不透过层21、第二不透过层22、第三不透过层23、第一固体电解质层11、扩散律速层16及第四不透过层24、第二固体电解质层12、第五不透过层25、第六不透过层26的顺序层叠。
利用第一固体电解质层11、第二固体电解质层12、扩散律速层16及第四不透过层24划分形成被测气体室30。予以说明，被测气体室30只要以与第一固体电解质层11和第二固体电解质层12邻接且被测气体流入的方式构成，就可以以任何形式构成。
利用第二固体电解质层12、第五不透过层25及第六不透过层26划分形成第二大气室32。由图15可知，第二大气室32隔着第二固体电解质层12并配置于被测气体室30的相反侧。将第二大气室32向排气通路的外部的大气开放。因此，大气气体也流入第二大气室32。予以说明，第二大气室32只要以与第二固体电解质层12邻接且大气流入的方式构成，就可以以任何形式构成。
元件部10b还具备第五电极45和第六电极46。将第五电极45配置在第二固体电解质层12的被测气体室30侧的表面上。因此，第五电极45被暴露于被测气体室30内的被测气体。另外，将第五电极45在被测气体室30内与第一电极41相比更近地配置于扩散律速层16侧。因此，经由扩散律速层16流入被测气体室30内的被测气体首先在第五电极45周围流通，然后在第一电极41周围流通。另一方面，将第六电极46配置在第二固体电解质层12的第二大气室32侧的表面上。因此，第六电极46被暴露于第二大气室32内的气体(大气)。将第五电极45和第六电极46以隔着第二固体电解质层12并相互对置的方式配置。第五电极45、第二固体电解质层12和第六电极46构成第三电化学电池53。
第五电极45和第六电极46为包含铂(Pt)作为主要成分的多孔金属陶瓷电极。但是，构成第五电极45的材料不必限于上述材料，只要在第五电极45与第六电极46之间施加规定的电压时，能够将被测气体室30内的被测气体中所含的氧还原分解，就可以是任何材料。另外，构成第六电极46的材料也不必限于上述材料，只要在第五电极45与第六电极46之间施加规定的电压时，能够使氧化物离子在第五电极45与第六电极46之间移动，就可以是任何材料。
予以说明，在上述实施方式中，第三电化学电池53包括与构成第一电化学电池51的第一固体电解质层11不同的第二固体电解质层12而构成。但是，第一固体电解质层与第二固体电解质层也可以是同一固体电解质层。即，构成为：图15的第一固体电解质层11也作为第二固体电解质层发挥作用，由此第三电化学电池53包括第一固体电解质层11。在该情况下，将第五电极45配置在第一固体电解质层11的被测气体室30侧的表面上，将第六电极46配置在第一固体电解质层11的第一大气室31侧的表面上。
第三电路90具备第三电源91和第三电流计92。第三电源91在第五电极45与第六电极46之间施加电压，使得第六电极46的电位变得高于第五电极45的电位。将ECU80的输出端口86经由对应的驱动电路88连接至第三电源91。因此，ECU80能够控制第三电源91来控制在第五电极45与第六电极46之间施加的电压。
第三电流计92检测在第五电极45与第六电极46之间流动的电流(即，在第二固体电解质层12内流动的电流)，即电极间电流。将第三电流计92的输出经由对应的AD切换器87输入到ECU80的输入端口85。因此，ECU80能够从第三电流计92取得由第三电流计92检测的电极间电流。
＜泵单元＞
在第一电化学电池51中，如上述那样，通过在第一电极41与第二电极42之间施加SOx和水的分解开始电压以上的规定电压，使水和SOx在第一电极41上分解，同时检测与伴随水的分解的电极间电流。但是，在到达第一电化学电池51的被测气体中含有氧的情况下，在第一电极41上发生氧的分解(离子化)，同时由此产生的氧化物离子从第一电极41流到第二电极42。这样，如果分解电流伴随氧的分解而在第一电极41与第二电极42之间流动，则基于电极间电流变得难以正确地检测SOx的浓度。
在此，如果对第三电化学电池53施加氧的极限电流区域内的电压，则可由第三电化学电池53传导的氧化物离子的传导速度变得比经由扩散律速层16被导入被测气体室30内的氧的导入速度快。因此，如果将氧的极限电流区域内的电压施加于第三电化学电池53，则能够除去经由扩散律速层16流入被测气体室30内的被测气体中所含的几乎全部的氧。
因此，在第九实施方式中，利用第一电化学电池51检测被测气体中的SOx浓度时，对相较于第一电化学电池51更近地配置于扩散律速层16侧的第三电化学电池53施加氧的极限电流区域内的电压。氧的极限电流区域是即使使施加电压上升至其以上，电极间电流也几乎不变化的下限电压(例如0.1V)以上的区域。另外，使对第三电化学电池53的施加电压为小于SOx和水的分解开始电压(约0.6V)的电压。由此，在第三电化学电池53中，能够将氧分解并除去，而不将水和SOx分解。因此，第三电化学电池53作为从被测气体室30内将氧排出但没有将水和SOx排出的泵单元发挥作用。
＜SOx浓度计算处理的控制程序＞
在第九实施方式中，按如下改变图5的SOx浓度计算处理的控制程序。在步骤S104中，除了对第一电化学电池51以外，还对第三电化学电池53施加电压。对第一电化学电池51的施加电压设定为0.6V以上、小于2.0V的电压，例如1.1V。另一方面，对第三电化学电池53的施加电压设定为0.1V以上、小于0.6V的电压，例如0.4V。由此，由于在被测气体到达第一电化学电池51之前，被测气体中的氧在第三电化学电池53被除去，因此能够使第一电化学电池51中的SOx浓度的检测精度进一步提高。予以说明，在步骤S109中，除了第一电化学电池51以外，也可以使第三电化学电池53的施加电压为零或降低。
另外，在第九实施方式中，作为水浓度稳定判定处理的控制程序，执行图6～图12所示的控制程序中的任一者。进而，也可以组合图6～图12所示的控制程序中的几者来执行。
予以说明，如上述那样，通过对第三电化学电池53施加氧的极限电流区域的下限电压以上的电压，被测气体中所含的氧在第五电极45被分解，由该分解生成的氧化物离子从被测气体室30被排出到第二大气室32。此时，通过利用第三电流计92检测在第五电极45与第六电极46之间流动的电极间电流，能够检测被测气体中的氧浓度。因此，第三电化学电池53可用作检测排气空燃比的空燃比传感器。因此，在使用SOx检测装置1b进行SOx浓度的计算的情况下，也可以利用第三电化学电池53代替空燃比传感器104来检测排气空燃比。
＜第十实施方式＞
以下，对于本发明的第十实施方式，以与第一实施方式～第九实施方式不同的部分为中心进行说明。第十实施方式中，使用图16所示的SOx检测装置1c来检测被测气体中的SOx浓度。
＜SOx检测装置的说明＞
图16为示出根据本发明的第十实施方式的SOx检测装置1c的构成的示意性剖面图。SOx检测装置1c具备元件部10c、与元件部10c连接的第一电路60、第二电路70和第三电路90、以及ECU80。元件部10c除了在第一电化学电池51及第三电化学电池53以外还具备第二电化学电池52这点，具有与第九实施方式中的元件部10b同样的构成。另外，元件部10c的第二电化学电池52具有与图13所示的元件部10a的第二电化学电池52同样的构成。因此，省略对于SOx检测装置1c的详细说明。
＜SOx浓度计算处理的控制程序＞
在第十实施方式中，按如下改变图5的SOx浓度计算处理的控制程序。在步骤S104中，除了对第一电化学电池51以外，还对第二电化学电池52和第三电化学电池53施加电压。对第一电化学电池51和第二电化学电池52的施加电压设定为0.6V以上、小于2.0V的电压，例如1.1V。另一方面，对第三电化学电池53的施加电压设定为0.1V以上、小于0.6V的电压，例如0.4V。
然后，在步骤S106中，检测在第一电化学电池51的第一电极41与第二电极42之间流动的电极间电流和在第二电化学电池52的第三电极43与第四电极44之间流动的电极间电流。接着，在步骤S107中，使用映像图，基于在第一电极41与第二电极42之间流动的电极间电流和在第三电极43与第四电极44之间流动的电极间电流之差来计算被测气体中的SOx浓度。在该映像图中，示出了电极间电流之差越大，则被测气体中的SOx浓度越变高。通过采用上述的方法计算SOx浓度，在被测气体到达第一电化学电池51之前，被测气体中的氧在第三电化学电池53被除去，同时由水的分解产生的电极间电流的影响降低，因此能够使第一电化学电池51中的SOx浓度的检测精度进一步提高。予以说明，在步骤S109中，除了第一电化学电池51以外，也可以使第二电化学电池52和第三电化学电池53的施加电压为零或使其降低。
另外，在第十实施方式中，作为水浓度稳定判定处理的控制程序，执行图6～图12和图14所示的控制程序中的任一者。进而，也可以组合图6～图12和图14所示的控制程序中的几者来执行。予以说明，在使用SOx检测装置1c进行SOx浓度的计算的情况下，可以采用第三电化学电池53代替空燃比传感器104来检测排气空燃比。
以上，对根据本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限于这些实施方式，能够在权利要求书的记载内实施各种修正和变形。例如，使用了SOx检测装置的内燃机可以是在燃烧室中配置有点火塞的火花点火式内燃机。另外，上述的实施方式可以任意地组合而实施。例如，作为使用SOx检测装置1的水浓度稳定判定处理的控制程序，可以组合图6～图12所示的控制程序中的几个来执行。
予以说明，在各控制程序中用于检测各种参数而使用的检测器可认为是SOx检测装置的构成要素。例如，由于在图6的步骤S201中利用湿度传感器103检测进入空气的湿度，因此可认为根据第一实施方式的SOx检测装置1具备湿度传感器103。

Claims (11)

1.硫氧化物检测装置，其具备：
具备第一电化学电池和扩散律速层并配置于内燃机的排气通路的元件部，其中，该第一电化学电池包括具有氧化物离子传导性的第一固体电解质层、以暴露于被测气体的方式配置于所述第一固体电解质层的一侧面上的第一电极、和以暴露于大气的方式配置于所述第一固体电解质层的另一侧面上的第二电极，该扩散律速层进行所述被测气体的扩散律速；
在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压的电源；
检测与在所述第一电极和所述第二电极之间流动的电流相关的第一电流相关参数的检测器，以及
控制所述电源并从所述检测器取得所述第一电流相关参数的控制部，
所述控制部控制所述电源，使得在所述第一电极和所述第二电极之间施加水和硫氧化物的分解开始电压以上的第一电压，在所述第一电极和所述第二电极之间施加所述第一电压时基于由所述检测器检测的所述第一电流相关参数来计算所述被测气体中的硫氧化物浓度，
所述控制部判定所述被测气体中的水浓度是否稳定，在判定为从所述内燃机的燃烧室排出的排气空燃比不稳定的情况下、或者在判定为所述被测气体中的水浓度不稳定的情况下，不计算所述被测气体中的硫氧化物浓度。
2.权利要求1所述的硫氧化物检测装置，其中，所述元件部还具备第二电化学电池，该第二电化学电池包括具有氧化物离子传导性的第二固体电解质层、以暴露于所述被测气体的方式配置于所述第二固体电解质层的一侧面上的第三电极和以暴露于大气的方式配置于所述第二固体电解质层的另一侧面上的第四电极，或者所述元件部还具备第二电化学电池，该第二电化学电池具有所述第一固体电解质层、以暴露于所述被测气体的方式配置于所述第一固体电解质层的一侧面上的第三电极和以暴露于大气的方式配置于所述第一固体电解质层的另一侧面上的第四电极，
所述电源在所述第三电极和所述第四电极之间施加电压，所述检测器检测与在所述第三电极和所述第四电极之间流动的电流相关的第二电流相关参数，
所述控制部控制所述电源，使得在所述第三电极和所述第四电极之间施加水的分解开始电压以上的第二电压，在所述第三电极和所述第四电极之间施加所述第二电压时由所述检测器检测的所述第二电流相关参数的变化量为规定值以上的情况下，判定为所述被测气体中的水浓度不稳定。
3.权利要求1或2所述的硫氧化物检测装置，其中，所述控制部控制所述电源，使得在所述第一电极和所述第二电极之间施加水的分解开始电压以上的第三电压，在所述第一电极和所述第二电极之间施加所述第三电压时由所述检测器检测的所述第一电流相关参数的变化量为规定值以上的情况下，判定为所述被测气体中的水浓度不稳定。
4.权利要求1所述的硫氧化物检测装置，其中，该硫氧化物检测装置还具有配置于所述内燃机的进气通路的湿度传感器，
所述控制部在由所述湿度传感器检测的进入空气的湿度的变化量为规定值以上的情况下，判定为所述被测气体中的水浓度不稳定。
5.权利要求1所述的硫氧化物检测装置，其中，所述控制部在判定为供给至所述内燃机的燃烧室的燃料的切换正在进行的情况下，判定为所述被测气体中的水浓度不稳定。
6.权利要求5所述的硫氧化物检测装置，其还具备在向所述燃烧室供给的燃料的供给路线中配置的乙醇浓度传感器，
所述控制部在由所述乙醇浓度传感器检测的燃料中的乙醇浓度的变化量为规定值以上的情况下，判定为燃料的切换正在进行。
7.权利要求5所述的硫氧化物检测装置，其还具备配置于所述排气通路的空燃比传感器，
所述控制部对供给至所述燃烧室的燃料量进行反馈控制，使得由所述空燃比传感器检测的空燃比成为目标空燃比，在所述目标空燃比被维持为一定且供给至所述燃烧室的进入空气量与所述燃料量的比率的变化量为规定值以上的情况下，判定为燃料的切换正在进行。
8.权利要求5所述的硫氧化物检测装置，其中，所述控制部在从所述内燃机的燃料罐被补充燃料到所述燃烧室被供给了规定量以上的燃料的期间，判定为燃料的切换正在进行。
9.权利要求1所述的硫氧化物检测装置，其中，所述控制部在判定为在将所述内燃机的进气通路与所述排气通路连接的EGR通路和所述排气通路的至少一者中存在冷凝水的情况下，或者在判定为在所述EGR通路和所述排气通路的至少一者中将产生冷凝水的情况下，判定为所述被测气体中的水浓度不稳定。
10.权利要求1所述的硫氧化物检测装置，其中，所述控制部在从水或水溶液被喷射到所述被测气体到达所述元件部之前的路线开始至判定该喷射的水或水溶液在所述排气通路中通过了所述元件部的期间，判定为所述被测气体中的水浓度不稳定。
11.权利要求1所述的硫氧化物检测装置，其中，所述控制部在判定为从所述内燃机的燃烧室排出的废气的排气空燃比稳定且判定为所述被测气体中的水浓度稳定的情况下，计算所述被测气体中的硫氧化物浓度。
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