CN108426936A - 气体检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种气体检测装置，具备测定控制部(20)，所述测定控制部(20)控制电压施加部(81)来进行扫描电压范围彼此不同的空燃比检测用的施加电压控制和SOx检测用的施加电压控制，并取得在元件部(40)的第1电极(41a)与第2电极(41b)之间流动的输出电流(Im)。而且，气体检测装置具备温度控制部(20)，所述温度控制部(20)通过控制向加热器(71)的通电量来控制加热器(71)的温度以使得元件部(40)的阻抗与目标阻抗一致。温度控制部(20)被构成为：在进行空燃比检测用的施加电压控制的情况下，将第1目标阻抗设定为目标阻抗，在进行SOx检测用的施加电压控制的情况下，将第2目标阻抗设定为目标阻抗。

Description

气体检测装置
技术领域
本发明涉及能够进行在内燃机的排气(被检测气体)中是否含有规定浓度以上的硫氧化物的判定、或在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
以往，为了控制内燃机，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(也称为“A/F传感器”。)被广泛使用。作为这样的空燃比传感器的一个类型，可举出极限电流式气体传感器。
而且，曾提出了使用这样的极限电流式气体传感器来检测排气中的硫氧化物(以下有时称为“SOx”。)的浓度的SOx浓度检测装置(以下称为“现有装置”。)(例如，参照专利文献1。)。
现有装置包含利用了氧离子传导性固体电解质的泵氧作用的传感单元(有时称为“电化学单元”或“元件”。)。现有装置，通过对传感单元的一对电极间施加电压，从而使排气中的包含氧原子的气体成分(例如为O2、Sox以及H2O等，以下也称为“含氧成分”。)分解，由此产生氧离子(O2－)。现有装置通过由含氧成分的分解而产生的氧离子在传感单元的电极间移动(泵氧作用)，来检测在该电极间流动的电流的特性。
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，现有装置执行将对传感单元施加的施加电压从0.4V升压到0.8V后、从0.8V降压到0.4V的施加电压扫描。
而且，现有装置使用参照电流和峰值之差来算出SOx浓度，所述参照电流是施加电压达到0.8V的时间点的“在传感单元的电极间流动的电流(以下，有时称为“电极电流”或“输出电流”。)”，所述峰值是施加电压从0.8V降低到0.4V的期间的输出电流的最小值。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－17931号公报
发明内容
但是，上述输出电流由于排气中所含的SOx以外的含氧成分的影响而变化的可能性高。例如，水(H2O)的分解电压为与硫氧化物的分解电压相同的程度或比其稍高。而且，排气中的水的浓度例如根据混合气的空燃比A/F而变动。因而，难以消除起因于水的分解的对输出电流的影响来检测仅起因于SOx成分的分解的输出电流。
因此，需求与现有装置同样地进行施加电压扫描来取得“不受SOx以外的含氧成分的影响且仅起因于SOx成分的输出电流变化”，并使用所取得的该输出电流变化来精度良好地进行在排气中是否存在规定浓度以上的硫氧化物的判定或排气中的硫氧化物的浓度的检测(有时称为“SOx浓度检测”。)。
而且，优选气体传感器在取得那样的输出电流变化的情况下避免输出电流根据元件温度而变动从而导致其检测精度降低。因而，气体传感器需要将其元件温度维持在规定温度(元件的固体电解质的氧离子传导性显现的温度以上的规定温度)。
因而，气体传感器通过利用元件阻抗根据该元件温度而变化的特性，使用元件阻抗对将元件加热的加热器的通电量进行反馈控制，从而元件温度维持了一定的规定温度。
然而，气体传感器进行SOx浓度检测的情况下，为了取得“不受SOx以外的含氧成分的影响且仅起因于SOx成分的输出电流变化”而进行了施加电压扫描的情况下，施加电压变得大于检测空燃比A/F的情况下的施加电压。因此，在电极上反应的成分的种类与在检测空燃比A/F的情况下的成分的种类不同。因而，在进行了施加电压扫描的情况下，氧离子传导性固体电解质体和电极的界面的电阻(电极界面电阻)与进行了用于检测空燃比A/F的施加电压控制的情况下的电极界面电阻不同。再者，用于检测空燃比A/F的施加电压控制是将施加电压维持在选自输出电流成为氧的极限电流的极限电流区域的电压的控制。
由此，在进行SOx浓度检测的情况下，元件温度和与该元件温度对应的元件阻抗的关系，与检测空燃比A/F的情况下的该关系不同。即，进行SOx浓度检测的情况下的任意的元件温度所对应的元件阻抗成为与检测空燃比A/F的情况下的该任意的元件温度所对应的元件阻抗不同的值。
其结果，在进行SOx浓度检测时，使反馈控制的目标阻抗成为与检测空燃比的情况相同的值的情况下，可能有时元件温度不能保持在适于SOx浓度检测的温度。在该情况下，SOx浓度检测的精度降低的可能性变高，因此不优选。
本发明是为了解决上述课题而完成的。即，本发明的目的之一在于，提供能够精度良好地进行在排气中是否含有规定浓度以上的硫氧化物的判定或硫氧化物的浓度的检测的气体检测装置(以下，也称为“本发明检测装置”。)。
本发明检测装置，具有：
元件部(40)，其被设置于内燃机的排气通路(12)，且被构成为：具备电化学单元(41c)和扩散阻力体(61)，所述电化学单元包含具有氧离子传导性的固体电解质体(41s)、和分别形成于所述固体电解质体的表面的第1电极(41a)以及第2电极(41b)，所述扩散阻力体由在所述排气通路中流动的排气能够通过的多孔质材料制成，在所述排气通路中流动的排气通过所述扩散阻力体从而到达所述第1电极；
元件阻抗检测部(81、91)，其检测所述元件部的阻抗；
加热部(71)，其在被通电时发热从而将所述元件部加热；
温度控制部(20)，其基于所检测出的元件部的阻抗来控制向所述加热部的通电量(图11的步骤1140)，从而控制所述元件部的温度；
电压施加部(81)，其对所述第1电极和所述第2电极之间施加电压；
电流检测部(91)，其检测作为在所述第1电极与所述第2电极之间流动的电流的输出电流(Im)；和
测定控制部(20)，其控制用所述电压施加部对所述第1电极和所述第2电极之间施加的电压即施加电压(Vm)，并使用所述电流检测部取得所述输出电流，并且基于所取得的输出电流来进行在所述排气中是否含有规定浓度以上的硫氧化物的判定或所述排气中的硫氧化物的浓度的检测。
所述测定控制部被构成为：
进行使用所述电压施加部将所述施加电压设定为所述输出电流成为氧的极限电流的电压(Vaf)的空燃比检测用的施加电压控制，基于在进行该空燃比检测用的施加电压控制时取得的输出电流来进行向所述内燃机供给的混合气的空燃比(A/F)的检测(图12和图16的步骤1210以及步骤1230)，
进行实施至少1个循环的施加电压扫描的SOx检测用的施加电压控制(图12和图16的步骤1245)，基于所述输出电流来取得与所述输出电流产生的变化的程度具有相关关系的参数(Id)(图13的步骤1320)，所述施加电压扫描是在执行了使用所述电压施加部使所述施加电压从第1电压上升到第2电压的升压扫描后，执行使其从所述第2电压下降到所述第1电压的降压扫描的扫描，所述第1电压是选自高于所述极限电流区域的下限电压且小于硫氧化物的分解开始电压的第1电压范围内的电压，第2电压是选自高于所述硫氧化物的分解开始电压的第2电压范围内的电压，所述输出电流产生的变化是起因于下述电流而产生的变化，且所述排气中所含的所述硫氧化物的浓度越高该变化就越大，所述电流是在进行所述降压扫描的期间，所述施加电压变为小于所述硫氧化物的分解开始电压时，由于吸附于所述第1电极的硫在该第1电极进行再氧化反应恢复成硫氧化物而导致的在所述第1电极和所述第2电极之间流动的电流，
基于所述参数来进行在所述排气中是否含有规定浓度以上的硫氧化物的判定(图13的步骤1325)或所述排气中的硫氧化物的浓度的检测(图14的步骤1410)；
所述温度控制部被构成为：
在进行所述空燃比检测用的施加电压控制的情况下，根据第1温度特性来控制所述通电量，以使得所述元件部的温度与第1温度一致，所述第1温度特性为进行所述空燃比检测用的施加电压控制的情况下的所述元件部的阻抗和所述元件部的温度的关系，
在进行所述SOx检测用的施加电压控制的情况下，根据第2温度特性来控制所述通电量，以使得所述元件部的温度与第2温度一致，所述第2温度与所述第1温度相等或与所述第1温度不同，所述第2温度特性为进行所述SOx检测用的施加电压控制的情况下的所述元件部的阻抗和所述元件部的温度的关系。
根据发明人的研究，判明：起因于“在进行降压扫描时，吸附于第1电极的硫”在该第1电极进行再氧化反应而恢复成硫氧化物，发生难以受到“硫氧化物以外的含氧成分”的影响的“输出电流的变化”。进而判明：根据降压扫描中的每规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”的程度较大地变化(参照图5(A)和5(B)。)。产生这些现象的机理被推定为如下所述。
即，通过进行升压扫描而吸附于第1电极的硫(硫氧化物的分解物)，在进行降压扫描时在该第1电极进行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)没有吸附于第1电极，因此在进行降压扫描时，实质上没有发生硫氧化物以外的含氧成分的分解物在该第1电极进行再氧化反应而恢复成含氧成分的现象。
因而，在进行降压扫描时由于吸附于第1电极的硫在该第1电极进行再氧化反应恢复成硫氧化物而发生的“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，在降压扫描中发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”。
然而，在降压扫描的降压速度(扫描速度)慢于某个速度的情况下，在进行降压扫描时硫的再氧化反应会连续且缓慢地进行，因此不论硫氧化物浓度是怎样的浓度都难以显现“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快于某个速度的情况下，在进行降压扫描时硫的再氧化反应不那么进行而施加电压降低，当施加电压变为“硫的再氧化反应变得活跃的某个电压范围(即，小于硫氧化物的分解开始电压的规定的电压范围)”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率骤增)，因此硫氧化物浓度越高，输出电流的变化的程度就越大。即，显现出对精度良好地检测硫氧化物浓度有意义的电流变化。
因此，降压扫描的降压速度被设定成为：“以施加电压变为上述第1电压范围内的比上述第1电压高的电压范围内的电压的时间点为界，所述再氧化反应的速度骤增的速度”。因此，硫氧化物浓度越高，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就越大地显现。
本发明检测装置，取得与起因于那样的硫的再氧化反应的“输出电流发生的变化的程度”具有相关关系的参数。因此，该参数成为根据排气中的硫氧化物浓度而变化的参数。
而且，本发明检测装置被构成为：基于取得的参数来进行在排气中是否含有规定浓度以上的硫氧化物的判定或排气中的硫氧化物的浓度的检测。因此，能够精度良好地进行在排气中是否含有规定浓度以上的硫氧化物的判定或排气中的硫氧化物的浓度的检测。
进而，优选：本发明检测装置在取得那样的输出电流变化的情况下，避免输出电流根据元件部的温度(称为“元件温度”。)而变动从而导致其检测精度降低。为此，本发明检测装置需要将其元件温度维持在规定温度(元件部的固体电解质体的氧离子传导性显现的温度以上的规定温度)。
因而，本发明检测装置，通过利用元件部的阻抗根据该元件部的温度而变化的特性，使用元件部阻抗对将元件部加热的加热器的通电量进行反馈控制，从而元件部的温度维持一定的规定温度。
然而，本发明检测装置，在进行SOx浓度检测时，在进行施加电压扫描的情况下，施加电压变得大于检测空燃比A/F的情况下的施加电压。因此，在电极上反应的成分的种类与检测空燃比A/F的情况下的成分的种类不同。因而，在进行施加电压扫描的情况下，电极界面电阻与进行空燃比检测用的施加电压控制的情况下的电极界面电阻不同。
由此，在进行SOx浓度检测的情况下，元件部的温度和与该元件部的温度对应的元件部的阻抗的关系，与检测空燃比的情况下的电极界面电阻的该关系不同。即，进行SOx浓度检测的情况下的与元件部的温度对应的元件部的阻抗，成为与检测空燃比的情况下的与该元件部的温度相同的元件部的温度所对应的元件部的阻抗不同的值。
其结果，在进行SOx浓度检测时，在使反馈控制的目标阻抗成为与检测空燃比的情况相同的值的情况下，可以有时元件部的温度不能保持在适于SOx浓度检测的温度。在该情况下，SOx浓度检测的精度降低的可能性变高，因此不优选。
因此，本发明检测装置的温度控制部，在进行空燃比检测用的施加电压控制的情况下，根据第1温度特性来控制通电量，以使得元件部的温度与第1温度一致，所述第1温度特性为进行空燃比检测用的施加电压控制的情况下的元件部的阻抗和元件部的温度的关系。在进行SOx检测用的施加电压控制的情况下，根据第2温度特性来控制通电量，以使得元件部的温度与第2温度一致，所述第2温度特性为进行SOx检测用的施加电压控制的情况下的元件部的阻抗和元件部的温度的关系，所述第2温度与第1温度相等或与第1温度不同。
由此，进行SOx检测用的施加电压控制的情况下的元件部的温度被保持在适于SOx浓度检测的所希望的温度(第1温度或第2温度)。其结果，能够精度良好地进行排气中的硫氧化物的浓度是否为规定值以上的判定、或排气中的硫氧化物的浓度的检测。
在本发明检测装置的一个方案中，
所述温度控制部被构成为：
控制向所述加热部的通电量以使得所检测出的元件部的阻抗与目标阻抗一致，
在进行所述空燃比检测用的施加电压控制的情况下，将按照所述第1温度特性设定的与第1温度对应的第1目标阻抗设定为所述目标阻抗(图11的步骤1135，图12和图16的步骤1280，图12和图16的步骤1290)，
在进行所述SOx检测用的施加电压控制的情况下，将按照所述第2温度特性设定的与所述第1温度或所述第2温度对应的第2目标阻抗设定为所述目标阻抗(图12和图16的步骤1240)。
根据上述一个方案，上述温度控制部，在进行空燃比检测用的施加电压控制的情况下，将进行空燃比检测用的施加电压控制的情况下的按照上述第1温度特性设定的与第1温度对应的第1目标阻抗设定为目标阻抗。而且，上述温度控制部，在进行SOx检测用的施加电压控制的情况下，将进行SOx检测用的施加电压控制的情况下的按照上述第2温度特性设定的与第1温度或第2温度对应的第2目标阻抗设定为目标阻抗，所述第2温度与第1温度不同。由此，进行SOx检测用的施加电压控制的情况下的元件部的温度被保持在适于SOx浓度检测的所希望的温度(第1温度或第2温度)。其结果，能够精度良好地进行排气中的硫氧化物的浓度是否为规定值以上的判定、或排气中的硫氧化物的浓度的检测。
在本发明检测装置的一个方案中，
所述测定控制部被构成为：检测执行所述SOx检测用的施加电压控制之前的所述空燃比(图16的步骤1230)，
所述温度控制部被构成为：修正所述第2温度特性规定的所述元件部的阻抗和所述元件部的温度的关系，以使其成为所检测出的空燃比越大则相对于所述元件部的温度的所述元件部的阻抗越大的关系，并基于所述修正了的第2温度特性来设定所述第2目标阻抗(图16的步骤1610)。
根据上述的一个方案，被构成为基于与空燃比的变化相应的修正了的第2温度特性来设定上述第2目标阻抗。由此，进行SOx检测用的施加电压控制的情况下的元件温度被保持在适于SOx浓度检测的所希望的温度。其结果，能够精度良好地进行排气中的硫氧化物的浓度是否为规定值以上的判定、或排气中的硫氧化物的浓度的检测。
在本发明检测装置的一个方案中，
所述测定控制部被构成为：检测执行所述SOx检测用的施加电压控制之前的所述空燃比，
所述温度控制部被构成为：基于所检测出的空燃比来修正所述第2目标阻抗，并将该修正了的第2目标阻抗设定为所述目标阻抗。
根据上述的一个方案，被构成为将根据空燃比的变化而修正了的第2目标阻抗设定为目标阻抗。由此，进行SOx检测用的施加电压控制的情况下的元件温度被保持在适于SOx浓度检测的所希望的温度。其结果，能够精度良好地进行排气中的硫氧化物的浓度是否为规定值以上的判定、或排气中的硫氧化物的浓度的检测。
在本发明检测装置的一个方案中，
所述降压扫描的降压速度被设定成为：以所述施加电压变为所述第1电压范围内的比所述第1电压高的电压范围内的电压的时间点为界，所述再氧化反应的速度骤增的速度。
在上述的情况下，硫氧化物浓度越高，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就越大地显现，因此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，并基于所取得的参数来精度良好地进行排气中的硫氧化物的浓度是否为规定值以上的判定、或排气中的硫氧化物的浓度的检测。
在上述说明中，为了帮助理解本发明，对于与后述的实施方式对应的发明的构成，在括号中添加了在该实施方式中使用的名称和/或标记。但是，本发明的各构成要素并不限于由所述名称和/或标记规定的实施方式。本发明的其他目的、其他特征以及所附带的优点，能够通过参照以下的附图所叙述的对本发明的实施方式的说明来容易地理解。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式涉及的气体检测装置和应用该气体检测装置的内燃机的概略构成图。
图2是表示图1所示的气体传感器的元件部的构成的一例的示意性的截面图。
图3(A)是用于说明本发明的第1实施方式涉及的气体检测装置的工作的概要的时间图。图3(B)是表示进行SOx检测时的施加电压的波形的曲线图。图3(C)是表示进行SOx检测时的另一种的施加电压的波形的曲线图。
图4(A)是用于说明在元件部发生的SOx的分解反应的示意图。图4(B)是用于说明在元件部发生的硫的再氧化反应的示意图。
图5(A)是表示施加电压和输出电流的关系的曲线图。图5(B)是表示施加电压和输出电流的关系的曲线图。
图6(A)是表示将排气(被检测气体)的SOx浓度进行了各种改变的情况下的施加电压和输出电流的关系的曲线图。图6(B)是表示将排气(被检测气体)的H2O浓度进行了各种改变的情况下的输出电流和SOx(SO2)浓度的关系的曲线图。
图7是表示燃烧室内的混合气的空燃比A/F和氧的极限电流区域的关系的曲线图。
图8是表示执行施加电压扫描时的施加电压和输出电流的关系的一例的曲线图。
图9是表示加热器通电量相同的情况下的空燃比A/F检测期间的元件阻抗和SOx检测期间的元件阻抗的图。
图10是表示元件阻抗－元件温度的关系的曲线图。
图11是表示图1所示的ECU的CPU执行的传感器活化判定程序的流程图。
图12是表示图1所示的ECU的CPU执行的再氧化电流取得程序的流程图。
图13是表示图1所示的ECU的CPU执行的SOx浓度判定程序的流程图。
图14是表示图1所示的ECU的CPU执行的SOx浓度判定程序的流程图。
图15是表示元件阻抗－元件温度的关系的曲线图。
图16是表示本发明的第2实施方式涉及的气体检测装置具备的ECU的CPU执行的再氧化电流取得程序的流程图。
附图标记说明
10：内燃机；11：燃料喷射阀；12：排气管；13：DOC；14：DPF；20：ECU；21：内燃机转速传感器；22：水温传感器；23：油门踏板量操作量传感器；23a：油门踏板；40:元件部；41a：第1电极(阴极)；41b：第2电极(阳极)；41s：固体电解质体；41c：电化学单元；51a、51b、51c、51d以及51e：第1～第5氧化铝层；SP1：内部空间；SP2：第1大气导入路；61：扩散阻力部；71：加热器；81：电源电路；91：电流计。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对本发明的各实施方式涉及的气体检测装置进行说明。再者，在实施方式的全部图中，对相同或对应的部分标记同一标记。
＜第1实施方式＞
对本发明的第1实施方式涉及的气体检测装置(以下，有时称为“第1检测装置”。)进行说明。第1检测装置可应用于装载于未图示的车辆中的“图1所示的内燃机10”。
内燃机10为众所周知的柴油发动机。内燃机10包含未图示的燃烧室、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置在气缸盖部。燃料喷射阀11根据后述的ECU20的指示来向燃烧室内直接喷射燃料。排气管12与未图示的排气歧管的端部连接，所述排气歧管与连通于未图示的燃烧室的排气口连接。排气口、排气歧管以及排气管12构成了从燃烧室排出的排气流动的排气通路。在排气管12配置有DOC(Diesel OxidationCatalyst：柴油机用氧化催化剂)13和DPF(Diesel Particulate Filter：柴油机颗粒过滤器)14。
DOC13是排气净化催化剂。具体地说，DOC13以铂和钯等贵金属为催化剂，将排气中的未燃成分(HC、CO)氧化，将排气净化。即，通过DOC13，HC被氧化成为水和CO2，CO被氧化成为CO2。
DPF14配置在DOC13的下游侧。DPF14是捕捉排气中的微粒子(颗粒)的过滤器。具体地说，DPF14具备通过多孔质材料(例如由作为陶瓷的一种的堇青石构成的隔壁)形成的多个通路。DPF14用其隔壁的细孔表面捕集通过隔壁的排气中所含的微粒子。
第1检测装置包含ECU20。ECU20是具有微型计算机来作为主要构成部件的电子控制电路，所述微型计算机包含CPU、ROM、RAM、备份RAM以及接口(I/F)。CPU通过执行存储于存储器(ROM)的指令(程序)来实现规定的功能。
ECU20与内燃机10的各种促动器(燃料喷射阀11等)连接。ECU20向这些促动器送出驱动(指示)信号，来控制内燃机10。而且，ECU20与以下叙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(以下称为“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配置在气缸体部。水温传感器22测定冷却内燃机10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。
油门踏板操作量传感器23：油门踏板操作量传感器23检测车辆的油门踏板23a的操作量(油门开度)，并输出表示油门踏板操作量AP的信号。
气体传感器30：气体传感器30是单室(one-cell)式的极限电流式气体传感器，配置于构成内燃机10的排气路径的排气管12。气体传感器30配置在安装于排气管12的DOC13和DPF14的下游侧。
(气体传感器的构成)
接着，对于气体传感器30的构成，一边参照图2一边进行说明。气体传感器30具备的元件部40，具有：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(扩散律速层)61以及加热器71。
固体电解质体41s是包含氧化锆等、且具有氧离子传导性的薄板体。形成固体电解质体41s的氧化锆也可以包含例如钪(Sc)和钇(Y)等元素。
第1氧化铝层51a～第5氧化铝层51e是包含氧化铝的致密(不透气性)的层(致密的薄板体)。
扩散阻力部61是多孔质的扩散律速层，是透气性的层(薄板体)。加热器71是例如包含铂(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通过未图示的导线与装载于车辆的未图示的电源连接。加热器71，能够通过由ECU20控制“从其电源供给的电量”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以及第2氧化铝层51b、第1氧化铝层51a的顺序层叠。
内部空间SP1是通过第1氧化铝层51a、固体电解质体41s、扩散阻力部61以及第2氧化铝层51b形成的空间，经由扩散阻力部61向其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向内部空间SP1内导入。
第1大气导入路SP2通过固体电解质体41s、第3氧化铝层51c以及第4氧化铝层51d来形成，并向排气管12的外部的大气开放。
第1电极41a固定在固体电解质体41s的一侧的表面(具体而言，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是含有铂(Pt)作为主成分的多孔质金属陶瓷电极。
第2电极41b固定在固体电解质体41s的另一侧的表面(具体而言，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是含有铂(Pt)作为主成分的多孔质金属陶瓷电极。
第1电极41a和第2电极41b，以夹着固体电解质体41s而彼此对向的方式配置。即，第1电极41a、第2电极41b以及固体电解质体41s构成了具有基于泵氧作用的氧排出能力的电化学单元41c。电化学单元41c利用加热器71被加热到活化温度。
固体电解质体41s和第1氧化铝层51a～第5氧化铝层51e的各层，采用例如刮刀法和挤出成形法等成形为片状。第1电极41a、第2电极41b以及用于向这些电极通电的配线等，采用例如网版印刷法等形成。通过如上述那样层叠这些片并烧成，来一体地制造出具有如上述那样的结构的元件部40。
再者，构成第1电极41a的材料并不限于上述的材料，例如可以选自含有铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)等铂族元素或它们的合金等作为主成分的材料。但是，构成第1电极41a的材料，只要在对第1电极41a和第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，约0.6V以上的电压)时能够使经由扩散阻力部61导入至内部空间SP1的排气中所含的SOx还原分解，就不特别限定。
气体传感器30还具有电源电路81和电流计91。电源电路81和电流计91与上述的ECU20连接。
电源电路81能够对第1电极41a和第2电极41b之间施加规定的电压(以下，也称为“施加电压Vm”。)，以使第2电极41b的电位变得高于第1电极41a的电位。电源电路81能够通过利用ECU20进行控制来变更施加电压Vm。
电流计91对作为在第1电极41a和第2电极41b之间流动的电流(从而，流过固体电解质体41s的电流)的输出电流(电极电流)Im进行测量，并将其测量值向ECU20输出。
再者，第1检测装置被构成为：基于对第1电极41a和第2电极41b之间施加了规定的高频电压时所检测出的电极电流Im来算出元件部40的阻抗(元件阻抗)。
＜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检测装置被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检测装置被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被称为“内燃机的空燃比A/F”或被简单地称为“空燃比A/F”。而且，第1检测装置被构成为判定在排气中是否含有规定浓度以上的SOx。第1检测装置，由于从有无规定浓度以上的SOx的检测开始到检测结束为止需要数秒钟，因此被构成为在内燃机的空燃比A/F稳定的状态下判定有无规定浓度以上的SOx。再者，作为规定浓度，选择与所期望的检测水平对应的比0％大的任意的浓度。
具体地说，如图3(A)所示，当为内燃机10的起动开始的时间点即时刻t0时，第1检测装置开始进行对加热器71的控制，以使得通过加热器71加热固体电解质体41s。由此，固体电解质体41s被升温到体现氧离子传导性的温度(以后，有时称为“活化温度”。)以上的规定温度。
当在时刻t1固体电解质体41s的温度(传感元件温度)变为活化温度以上，从而气体传感器30变为活化的状态时，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。再者，在作为从时刻t0到时刻t1之间的时间点的时刻td，第1检测装置开始对第1电极41a和第2电极41b间施加适于氧浓度的检测的氧浓度(A/F)检测用的电压(具体地说，为0.3V)(有时称为“A/F检测用的施加电压控制”。)。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。在固体电解质体41s的温度为活化温度以上时，该施加电压Vm被设定为氧浓度检测用的电压的情况下，氧分子被分解从而体现泵氧作用，但氧以外的含氧成分(包括SOx)的气体不会被分解。
第1检测装置从时刻t1起通过连续地检测氧浓度来监视内燃机的空燃比A/F。而且，当在时刻t2满足SOx检测开始条件时(即，当变为内燃机的空燃比A/F稳定的状态、且满足后述的其它条件时)，第1检测装置开始进行排气中的SOx浓度检测的处理。再者，在本说明书中，SOx浓度检测是指：检测(测定)排气中所含的SOx的浓度本身、以及取得表示排气中所含的SOx的浓度(排气中的SOx浓度)的参数这两者。第1检测装置如后述那样取得表示排气中的SOx浓度的参数(根据SOx浓度而变化的参数)，并使用该参数来进行在排气中是否含有规定浓度以上的SOx的判定。
即，在从时刻t1起到即将到达时刻t2之前的期间，第1检测装置检测内燃机的空燃比A/F，并在作为开始SOx浓度检测的时间点的时刻t2停止内燃机的空燃比A/F的检测。
在从时刻t2起到即将到达时刻t3之前的期间，第1检测装置进行SOx浓度检测用的施加电压控制。具体地说，第1检测装置以规定的扫描电压范围进行施加电压扫描。即，第1检测装置，进行了使施加电压Vm“从第1电压V1逐渐增大到第2电压V2的升压扫描”后，进行使施加电压Vm“从第2电压V2逐渐减少到第1电压V1的降压扫描”。第1检测装置进行多个循环(例如3个循环)的施加电压扫描，所述施加电压扫描将一次升压扫描和一次降压扫描作为1个循环。但是，第1检测装置也可以仅进行1个循环的施加电压扫描。
更具体地说，第1检测装置通过对第1电极41a和第2电极41b之间施加如图3(B)所示那样具有正弦波的波形的电压，来进行施加电压扫描。再者，这种情况下的电压波形并不限于图3(B)所示的正弦波，可采用各种波形。例如，这种情况下的电压波形也可以是如图3(C)的曲线所示那样的非正弦波(如电容器充放电时的电压波形那样的波形)。
当在时刻t3下SOx浓度检测结束时，第1检测装置再次开始进行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下将施加电压Vm设定为氧浓度检测用的电压(0.3V)。
(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变为活化的状态时，第1检测装置为了取得内燃机的空燃比A/F，以第1电极41a成为低电位、且第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(例如0.3V)。即，第1电极41a作为阴极发挥作用，第2电极41b作为阳极发挥作用。氧浓度检测用的电压被设定为下述电压，所述电压是在第1电极41a上氧(O2)的分解开始的电压(分解开始电压)以上的观测到后述的氧的极限电流的电压、且是小于氧以外的含氧成分的分解开始电压的电压。由此，排气中所含的氧在第1电极41a被还原分解而成为氧离子(O2－)。
该氧离子经由上述固体电解质体41s传输至第2电极41b而成为氧(O2)，并通过大气导入路SP2向大气中排出。如前述那样，通过这样的从阴极(第1电极41a)经由固体电解质体41s向阳极(第2电极41b)的氧离子的传输而进行的氧的移动被称为“泵氧作用”。
通过伴随着该泵氧作用的氧离子的传输，在电极41a与电极41b之间流动电流。在电极41a与电极41b之间流动的电流被称为“输出电流Im(或者电极电流Im)”。输出电流Im一般而言具有施加电压Vm越上升其越大的倾向。但是，由于到达第1电极41a的排气的流量被扩散阻力部61限制，因此不久伴随着泵氧作用的氧的消耗速度会超过向第1电极41a的氧供给速度。即，第1电极41a(阴极)处的氧的还原分解反应成为扩散律速状态。
当第1电极41a处的氧的还原分解反应成为扩散律速状态时，即使使施加电压Vm上升，输出电流Im也不增大而变为大致一定。这样的特性被称为“极限电流特性”。体现(观测到)极限电流特性的施加电压的范围被称为“极限电流区域”。而且，极限电流区域中的输出电流Im被称为“极限电流”。相对于氧的极限电流的大小(极限电流值)，与向第1电极41a(阴极)的氧供给速度对应。如上述那样，由于到达第1电极41a的排气的流量被扩散阻力部61维持为一定，因此向第1电极41a的氧供给速度与排气中所含的氧的浓度对应。
因此，在气体传感器30中，将施加电压Vm设定为“氧的极限电流区域内的规定的电压(具体地说为0.3V)”时的输出电流(极限电流)Im，对应于排气中所含的氧的浓度。这样地利用氧的极限电流特性，第1检测装置检测作为被检测气体的排气中所含的氧的浓度。另一方面，内燃机的空燃比A/F和排气中的氧的浓度存在一一对应的关系。因此，第1检测装置将该关系预先存储于ROM，并基于该关系和检测出的氧浓度来取得内燃机的空燃比A/F。再者，第1检测装置也可以将氧的极限电流和内燃机的空燃比A/F的关系预先存储于ROM，并基于该关系和检测出的氧的极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(被检测气体)中的SOx浓度的检测的方法进行说明。对于在分子中含有氧原子的“SOx(硫氧化物)和H2O(水)等”的含氧成分，也发生上述的泵氧作用。即，当对第1电极41a和第2电极41b间施加这些化合物的各自的分解开始电压以上的电压时，这些化合物各自被还原分解，由此产生氧离子。该氧离子通过“泵氧作用”而从第1电极41a向第2电极41b传输。由此，在第1电极41a和第2电极41b间流动输出电流Im。
但是，排气中所含的SOx的浓度极低，起因于SOx分解的电流也极小。而且，起因于SOx以外的含氧成分(例如，水和二氧化碳等)被分解的电流也在第1电极41a和第2电极41b间流动。因而，难以精度良好地仅检测起因于SOx的输出电流。
于是，本申请的发明人进行了潜心研究，结果得到以下的见解：在检测SOx浓度时，通过执行将升压扫描以及“在规定的扫描速度下的降压扫描”作为1个循环的施加电压扫描，能够精度良好地检测SOx浓度。
升压扫描是使施加电压Vm从第1电压V1逐渐上升到第2电压V2的处理。降压扫描是使施加电压Vm从第2电压V2逐渐下降到第1电压V1的处理。再者，第1电压V1和第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，为正的电压值。
第1电压V1被设定为比SOx的分解开始电压(约0.6V)低、且比氧的极限电流区域内的施加电压的最小值高的电压范围(以下，也称为“第1电压范围”。)内的电压。由于氧的极限电流区域内的施加电压的最小值依赖于内燃机的空燃比A/F，因此优选第1电压范围的下限值也根据内燃机的空燃比A/F而变更。具体而言，第1电压范围的下限值是例如0.2～0.45V的范围内的电压，第1电压范围的上限电压为0.6V。即，第1电压是选自0.2V以上且小于0.6V的范围的电压。
第2电压V2被设定为在比SOx的分解开始电压(约0.6V)高、且比固体电解质体41s未被破坏的电压的上限值(2.0V)低的电压范围(以下，也称为“第2电压范围”。)内的电压。即，第2电压V2是选自高于0.6V且为2.0V以下的范围的电压。
在进行升压扫描的期间，当对第1电极41a和第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4(A)所示，在第1电极41a(阴极)上排气中所含的SOx被还原分解成为S和O2－。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变为小于SOx的分解开始电压时，如图4(B)所示，发生吸附于第1电极41a(阴极)的S和O2－进行反应而生成SOx的反应(以下，有时称为“S(硫)的再氧化反应”。)。此时，起因于“S的再氧化反应”，输出电流Im如后述那样变化。再者，将伴随着该“S的再氧化反应”的输出电流Im的变化称为“再氧化电流变化”。
然而，根据发明人的研究，判明：有时由于降压扫描的扫描速度(每规定的经过时间的电压下降量)而导致没有显现对SOx浓度检测有意义的再氧化电流变化。对于这一点，一边参照图5(A)和图5(B)一边进行说明。
图5(A)是表示将扫描周期(即，升压扫描所需要的时间和降压扫描所需要的时间之，施加电压扫描的周期)设定为1秒从而执行了施加电压扫描时的施加电压Vm和输出电流Im的关系的示意性的曲线图。图5(B)是表示以比图5(A)所示的例子慢的扫描速度(扫描周期为20秒)执行了施加电压扫描时的施加电压Vm和输出电流Im的关系的示意性的曲线图。再者，该情况下的施加电压Vm的波形是图3(B)所示的正弦波形。
比较两者，与图5(B)的例子相比，施加电压扫描的扫描速度比更快的图5(A)的例子，在比SOx的分解开始电压(0.6V)小的电压范围内，明确地显现了由线L1所示的“被检测气体的SOx浓度为0ppm时的输出电流Im”与由线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5(A)的例子中，显现出对SOx浓度检测有意义的电流变化(再氧化电流变化)。可以认为产生这样的现象的机理如下所述。
即，在使扫描速度慢于规定速度的情况下进行降压扫描时，S的再氧化反应连续且缓慢地进行，因此没有显现有意义的再氧化电流变化。另一方面认为，在使扫描速度快于规定的扫描速度的情况下进行降压扫描时，S的再氧化反应未那么地进行而施加电压Vm降低，当施加电压Vm变为“S的再氧化反应变得活跃的某个电压范围”的电压时，S的再氧化反应急剧地进行。由此，显现对SOx浓度检测有意义的电流变化。
这样，根据进行降压扫描时的扫描速度，发生显现对SOx浓度检测有意义的电流变化的情况、和没有显现对SOx浓度检测有意义的电流变化的情况。因此，在进行降压扫描时，需要使扫描速度为显现表示再氧化电流变化的有意义的电流变化那样的规定速度。
在第1检测装置中，该规定速度通过预先进行实验而被设定为显现表示再氧化电流变化的有意义的电流变化的适当的速度。
根据实验，判明：在将例如图3(B)所示的正弦波形的电压施加于第1电极41a和第2电极41b间的情况下，优选设定为使得成为规定范围的频率F(作为典型，为0.1Hz以上且5Hz以下的范围)那样的扫描速度。该规定范围的频率F的下限值，是从当比其小时就变得不能得到对SOx浓度检测有意义的信号差(再氧化电流变化)的观点来确定的。该规定范围的频率F的上限值，是从当比其多时SOx浓度以外的其它的电流变化因素(具体地说，固体电解质体41s的容量等)的贡献变大的观点来确定的。
另一方面，根据实验，判明：在将图3(C)所示那样的伴随着电容器的充放电的非正弦波形的电压施加于第1电极41a和第2电极41b间的情况下，优选设定为使得电压切换波形的响应时间常数T1成为规定范围(作为典型，为0.1秒以上且5秒以下的范围)那样的扫描速度。再者，响应时间常数T1是施加电压Vm从规定范围的下限电压(第1电压)变化为上限电压(第2电压)或者与其反向地变化所需要的时间。
再者，如果将上述的频率F和响应时间常数T1的规定范围换算为降压扫描所需要的时间(即，从第2电压V2起直到达到第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，优选该时间为0.1秒以上且5秒以下的范围。
而且，判明：“再氧化电流变化”，如后面参照图6(A)和图6(B)所叙述的那样，主要强烈地依赖于排气(被检测气体)中的S浓度。换句话说，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，在进行升压扫描的情况下，由于“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等)没有吸附于第1电极41a，因此在进行降压扫描的期间，实质上没有发生那样的“硫氧化物以外的含氧成分”的分解物在该第1电极41a上进行再氧化反应而恢复成为含氧成分的现象。因而，如果利用再氧化电流变化，则能够精度良好地检测排气中的SOx浓度。
图6(A)是示意地表示：将排气(被检测气体)中所含的SOx的浓度改变为各种值，将施加电压范围和扫描速度设定为相同条件，来执行施加电压扫描时的施加电压(正弦波形的施加电压)Vm和输出电流Im的关系的曲线图。根据图6(A)所示的例子，能够确认出：随着排气中的SOx的浓度变大，后述的再氧化电流检测电压Vsen(＝0.4V)下的输出电流Im(再氧化电流Is)变小。
图6(B)是表示：将排气(被检测气体)中所含的H2O的浓度改变为各种值，执行与图6(A)的情况相同的条件的施加电压扫描时的、SOx浓度(SO2浓度)和在再氧化电流检测电压Vsen下的输出电流Im(再氧化电流Is)的关系的曲线图。根据图6(B)所示的例子，能够确认出：在再氧化电流检测电压Vsen(＝0.4V)下的输出电流Im(再氧化电流Is)依赖于排气中的SOx浓度，但不依赖于排气中的H2O的浓度。根据以上所述可以理解到：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(例如水)”的影响而精度良好地检测排气中的SOx的浓度。因此，第1检测装置利用该再氧化电流变化来检测SOx浓度(实际上，检测有无规定浓度以上的SOx)。
[用于检测再氧化电流变化的参数]
第1检测装置，取得适当地(精度良好地)表示“再氧化电流变化的程度”的参数，并基于该参数来进行SOx浓度检测。更具体地说，第1检测装置，在降压扫描中取得施加电压Vm为“选自第1电压范围(小于SOx的分解开始电压)的上述的再氧化电流检测电压Vsen”时的输出电流Im(以下，称为“再氧化电流Is”。)。而且，第1检测装置取得后述的基电流(basecurrent)Ibas。然后，第1检测装置取得基电流Ibas与再氧化电流Is的差量Id(＝Ibas－Is)来作为“(适当地)表示再氧化电流变化的程度的参数”。
基电流Ibas是预先使不含S的排气在排气通路中流通，在与实际地检测排气中的SOx浓度的情况相同的条件(相同波形、相同电压范围以及相同扫描速度)下进行施加电压扫描时的、降压扫描中的再氧化电流检测电压Vsen下的输出电流Im。再氧化电流Is可以是将进行多次施加电压扫描而得到的多个“再氧化电流检测电压Vsen下的输出电流Im”进行平均化所得到的平均再氧化电流Iave。然后，第1检测装置基于该参数(差量Id)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了的SOx浓度的检测原理如以下那样进行SOx浓度检测。
·第1检测装置以上述的较大地显现再氧化电流变化的“规定的扫描速度”执行施加电压扫描。在该情况下，特别重要的点是降压扫描速度。
此时，第1检测装置基于使用排气中的氧浓度检测出的内燃机的空燃比A/F来确定施加电压扫描的电压范围。
·第1检测装置取得降压扫描中的再氧化电流检测电压Vsen下的输出电流Im来作为再氧化电流Is。
·第1检测装置算出基电流Ibas与再氧化电流Is的差量Id(＝Ibas－Is)。
·第1检测装置基于差量Id来判定是否含有规定浓度以上的SOx浓度。再者，差量Id由于为0以上的值，所以与差量Id的大小相等。
具体地说，第1检测装置在执行SOx浓度检测的情况下，对第1电极41a和第2电极41b间施加具有图3(B)所示的正弦波的电压波形的电压。此时，第1检测装置以产生已述的对SOx浓度检测有意义的电流变化那样的上述的扫描速度(上述的频率范围内的频率)执行规定电压范围的施加电压扫描(升压扫描以及降压扫描)。
即，第1检测装置基于内燃机的空燃比A/F来确定施加电压扫描的电压范围(施加电压扫描的上限电压和下限电压)。具体而言，如图7所示，施加电压扫描的下限电压，以避免检测由虚线R包围的内阻依赖区域的输出电流Im，并成为比氧的极限电流区域的电压的最小值大的电压的方式确定。该内阻依赖区域是伴随着施加电压Vm的增大，输出电流Im增大的区域。内阻依赖区域的施加电压Vm的上限电压，随着内燃机的空燃比A/F变稀(排气中的氧浓度变大)而变高。施加电压扫描的上限电压可以为一定，但以随着施加电压扫描的下限电压变高而变高的方式确定。再者，在以下，将施加电压扫描的电压范围的下限电压也称为“施加电压扫描的下限电压(第1电压V1)”。
具体地说，内燃机的空燃比A/F越稀，则内阻依赖区域R的施加电压Vm的上限值越高。因此，第1检测装置，为了避免施加电压扫描的电压范围处于该内阻依赖区域R，内燃机的空燃比A/F越稀，就使施加电压扫描的下限电压(第1电压V1)越高。
根据发明人的实验，在A/F＝14.5(理论配比)的情况下，第1电压V1优选为选自0.2V以上的范围的值，第1检测装置将第1电压V1设定为0.2V。在A/F＝30的情况下，第1电压V1优选为选自0.3V以上的范围的值，第1检测装置将第1电压V1设定为0.35V。
按照已述的那样，在进行升压扫描和降压扫描的情况下，如果排气中包含SOx，则在升压扫描时SOx分解而产生的S(硫)吸附于第1电极41a。在降压扫描时，吸附于第1电极41a的S进行再氧化。
第1检测装置通过使用前述的参数(＝差量Id)检测再氧化电流变化，来进行SOx浓度的检测。即，第1检测装置预先从图8的线g1所示的输出电流Im取得降压扫描中的再氧化电流检测电压Vsen下的输出电流Im(基电流Ibas)，并存储于ROM。而且，第1检测装置进行施加电压扫描，从图8的线g2所示的输出电流Im取得降压扫描中的再氧化电流检测电压Vsen下的输出电流Im(再氧化电流Is)。进而，第1检测装置算出基电流Ibas与再氧化电流Is的差量Id(Id＝Ibas－Is：表示再氧化电流变化的程度的参数)。第1检测装置基于差量Id(差量Id的大小)来进行SOx浓度的检测(排气中有无规定浓度以上的SOx的判定)。
＜气体传感器的元件温度控制的概要＞
按照已述的那样，如图3(A)所示，当为内燃机10的起动开始的时间点即时刻t0时，第1检测装置开始进行对加热器71的控制，以使得通过加热器71加热固体电解质体41s。具体地说，第1检测装置执行基于目标阻抗反馈的加热器通电控制。即，控制加热器71的通电量以使作为温度信息取得的元件阻抗与预先设定的目标阻抗一致(例如，参照日本特开2002－71633号公报以及日本特开2009－53108号公报等。)。
由此，固体电解质体41s被升温到体现氧离子传导性的温度(以后，有时称为“活化温度”。)以上的规定的温度。并且，在进行空燃比A/F和SOx浓度检测的期间，进行温度控制以使得元件部40维持规定的温度。
然而，在进行空燃比A/F检测用的施加电压控制的期间(从时刻t1起到即将到达时刻t2之前的期间、以及自时刻t3以后的期间。以下，有时称为“空燃比A/F检测期间”。)和进行SOx检测用的施加电压控制的期间(从时刻t2起到即将到达时刻t3之前的期间。以下，有时称为“SOx检测期间”。)，元件阻抗和元件温度(元件部40的温度)的对应关系(有时也称为“阻抗－温度特性”。)不同。因此，如图9所示，在空燃比A/F检测期间和SOx检测期间，与相同的元件温度(相同的加热器通电量)对应的元件阻抗为不同的值。
关于空燃比A/F检测期间的“阻抗－温度特性”和SOx检测期间的“阻抗－温度特性”不同的原因，可以认为主要原因是：在空燃比A/F检测期间和SOx检测期间，施加电压控制不同，在各自的期间施加的施加电压Vm的大小彼此不同。即，在进行SOx浓度检测时，在第1电压V1和第2电压V2之间进行施加电压扫描(SOx检测用的施加电压控制)。在该施加电压扫描中，施加电压Vm上升到氧以及氧以外的其它含氧成分(也包括SOx)的分解开始电压以上后，下降到小于它们的分解开始电压。由此，在进行SOx检测用的施加电压控制的情况下，在电极上除了O2的分解反应以外，还发生其它含氧成分等的分解反应、向电极的吸附以及从电极的脱离。
另一方面，在进行空燃比A/F的检测时，将施加电压Vm设定为“小于其它含氧成分的分解开始电压、且为氧分解开始电压以上的恒定的电压(例如0.3V)”。因而，在电极上，实质上没有发生其它含氧成分的反应，实质上仅发生O2的分解反应。因此，在SOx检测期间和空燃比A/F检测期间，电极界面电阻不同，因而空燃比A/F检测期间的“阻抗－温度特性”和SOx检测期间的“阻抗－温度特性”不同。
具体地说，SOx检测期间，与空燃比A/F检测期间相比，分解成分变多，因此电极界面电阻变大。由此，SOx检测期间与空燃比A/F检测期间相比，与相同的元件温度对应的元件阻抗的值变大。换句话说，SOx检测期间与空燃比A/F检测期间相比，与相同的元件阻抗对应的元件温度变高。
因此，如果使SOx检测期间(进行SOx检测用的施加电压控制的期间)的目标阻抗与空燃比A/F检测期间(进行空燃比A/F检测用的施加电压控制的期间)的目标阻抗相同，则维持在一定温度的元件温度偏移至高温侧(变得不能保持适于SOx检测的所希望的温度)。因而，SOx浓度的检测精度恶化。
因此，第1检测装置预先取得空燃比A/F检测期间的“阻抗－温度特性(有时称为“第1温度特性”。)”和SOx检测期间的“阻抗－温度特性(有时称为“第2温度特性”。)”。按照已述的那样，第1温度特性和第2温度特性不同。而且，按照这些各温度特性，第1检测装置将空燃比A/F检测期间的目标阻抗和SOx检测期间的目标阻抗设定为与相同的目标温度对应的阻抗。
具体地说，将空燃比A/F检测期间的目标阻抗设定为按照第1温度特性确定的与第1目标温度对应的阻抗(第1目标阻抗)，将SOx检测期间的目标阻抗设定为按照第2温度特性确定的与第1目标温度对应的阻抗(第2目标阻抗)。
即，如图10所示，通过预先进行实验等，取得进行空燃比A/F检测的期间的元件温度和元件阻抗的关系(用线a1示出的第1温度特性)、以及SOx检测期间的元件温度和元件阻抗的关系(用线a2示出的第2温度特性)，按照所取得的关系来设定与相同的目标元件温度(例如，第1目标温度Tt1＝750℃)对应的目标阻抗。具体地说，第1检测装置将空燃比A/F的检测期间的目标阻抗设定为第1目标阻抗Zt1(例如30Ω)，将SOx检测期间的目标阻抗设定为与第1目标阻抗不同的第2目标阻抗Zt2(例如35Ω)。
由此，第1检测装置能够降低SOx检测期间的元件温度从空燃比A/F检测期间的第1目标温度变化的可能性。其结果，SOx检测期间的元件温度被保持在适于SOx浓度检测的所希望的温度(第1目标温度)，因而能够精度良好地进行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。每经过规定时间，ECU20的CPU(以下，简单地称为“CPU”。)使用气体传感器30执行由图11～图13的流程图所示的各程序。
再者，在这些程序中使用的下述的标志的值，在装载于车辆的未图示的点火钥匙开关从关(OFF)位置变更为开(ON)位置时，由CPU执行的初始程序中被设定为“0”。
·传感器活化标志Xact：传感器活化标志Xact在其值为“1”的情况下，表示气体传感器30为“传感器活化的状态”。传感器活化标志Xact在其值为“0”的情况下，表示气体传感器30不是“传感器活化的状态”(处于传感器非活化状态)。
·电流取得完了标志Xa：电流取得完了标志Xa在其值为“1”的情况下，表示在现在时间点(目前)差量Id的计算所需的“再氧化电流Is”的取得完成了。电流取得完了标志Xa在其值为“0”的情况下，表示在现在时间点“再氧化电流Is”的取得没有完成。
·施加电压扫描执行标志Xsw：施加电压扫描执行标志Xsw在其值为“1”的情况下，表示在现在时间点施加电压扫描(SOx检测用的施加电压控制)处于执行中。施加电压扫描执行标志Xsw在其值为“0”的情况下，表示在现在时间点施加电压扫描没有处于执行中。
·SOx浓度检测完了标志XSOx：SOx浓度检测完了标志XSOx在其值为“1”的情况下，表示在现在时间点SOx浓度检测完成了。SOx浓度检测完了标志XSOx在其值为“0”的情况下，表示在现在时间点SOx浓度检测没有完成。
在成为规定的定时(时机：timing)时CPU从图11所示的传感器活化判定程序的步骤1100开始处理，进入到步骤1110，判定传感器活化标志Xact的值是否为“0”。
如果现在时间点为点火钥匙开关刚刚变更为开位置后，则传感器活化标志Xact的值为“0”。在该情况下，CPU在步骤1110中判定为“是”而进入到步骤1120，判定是否为发动机起动后(内燃机10起动后)。
在为发动机起动后的情况下，CPU在步骤1120中判定为“是”而进入到步骤1130，利用公知的方法判定气体传感器30是否正常。例如，在内燃机10的上一次的运转中，在为A/F检测中(即，将施加电压Vm设定为氧浓度检测用的电压Vaf的期间)的情况下内燃机10的运转状态从燃料喷射状态变化为燃料切断状态时输出电流Im没有变化时，CPU判定为气体传感器30异常，并将该意旨存储于即使在点火钥匙开关为关的期间也能够保持存储内容的备份RAM中。然后，CPU在本程序的步骤1130中基于该备份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1130中判定为“是”，依次执行以下叙述的步骤1135至步骤1150后，进入到步骤1155。
步骤1135：CPU将元件温度控制用的目标阻抗设定为按照第1温度特性确定的第1目标阻抗(A/F检测期间的目标阻抗(例如，与第1目标温度750℃对应的30Ω))。
步骤1140：CPU基于对第1电极41a和第2电极41b之间施加电压(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阻抗(固体电解质体41s的内阻)(例如，参照日本特开平10－232220号公报、日本特开2002－71633号公报。)。
步骤1145：CPU执行基于目标阻抗反馈的加热器通电控制。即，控制加热器71的通电，以使作为温度信息而在步骤1140中取得的元件阻抗与在步骤1135中预先设定的目标阻抗(第1目标阻抗)一致(例如，参照日本特开2002－71633号公报以及日本特开2009－53108号公报等。)。
步骤1150：CPU对第1电极41a和第2电极41b间施加氧浓度检测用(即，A/F检测用)的施加电压Vaf(具体地说，为0.3V)。即，CPU将施加电压Vm设定为氧浓度检测用的施加电压Vaf。
CPU在进入到步骤1155时判定气体传感器30是否活化。具体而言，CPU判定在步骤1140中取得的元件阻抗是否为小于传感器活化判定值的值。在气体传感器30没有活化的情况下，CPU在步骤1155中判定为“否”而进入到步骤1195，暂时结束本程序。
与此相对，在气体传感器30活化的情况下，CPU在步骤1155中判定为“是”而进入到步骤1160，将传感器活化标志Xact的值设定为“1”。然后，CPU进入到步骤1195，暂时结束本程序。
再者，在CPU执行步骤1110的处理的时间点，传感器活化标志Xact的值不为“0”的情况下，CPU在步骤1110中判定为“否”而进入到步骤1195，暂时结束本程序。而且，在CPU执行步骤1120的处理的时间点，不是发动机起动后的情况下，CPU在步骤1120中判定为“否”而进入到步骤1195，暂时结束本程序。而且，在CPU执行步骤1130的处理的时间点，气体传感器30不正常的情况下，CPU在步骤1130中判定为“否”而进入到步骤1195，暂时结束本程序。
接着，一边参照图12，一边说明再氧化电流取得程序。当成为规定的定时时，CPU从图12的步骤1200开始处理，进入到步骤1205，判定传感器活化标志Xact的值是否为“0”。
再氧化电流取得程序，在为气体传感器30变为活化状态从而将传感器活化标志Xact的值设定成“1”的时间点以后的情况下实质地发挥作用。
因此，在传感器活化标志Xact的值不为“1”的情况下(即，传感器活化标志Xact的值为“0”的情况下)，CPU在步骤1205中判定为“否”而进入到步骤1295，暂时结束本程序。
与此相对，在传感器活化标志Xact的值通过图11的步骤1160的处理而被设定成“1”的情况下，CPU在步骤1205中判定为“是”而进入到步骤1210，判定施加电压扫描执行标志Xsw的值是否为“0”，所述施加电压扫描执行标志Xsw的值是否为“0”显示出施加电压扫描是否为执行中。
在施加电压扫描执行标志Xsw的值为“0”的情况下，CPU在步骤1210中判定为“是”而进入到步骤1215，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规定的查询表(也称为“映射图(map)”。)从而算出内燃机的空燃比A/F后，进入到步骤1220。再者，在执行步骤1210的处理的时间点为开始执行施加电压扫描之后，且施加电压扫描执行标志Xsw的值为“1”的情况下(参照后述的步骤1250。)，CPU在步骤1210中判定为“否”而直接进入到步骤1220。
CPU在进入到步骤1220时，基于从各种传感器(NE传感器21和水温传感器22等)取得的信息来判定是否满足下述的构成SOx检测条件的全部条件。在满足了下述的全部条件时，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活化。
·不是燃料切断(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、或是车辆的运转状态为稳定行驶状态。再者，内燃机10的运转状态是否为怠速状态，通过判定是否“油门踏板操作量AP为0、且内燃机转速NE为规定转速以下的状态”继续了规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，通过判定是否“油门踏板操作量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出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”继续了规定稳定行驶阈值时间以上来判定。
·在点火钥匙开关从关位置变更为开位置之后变更为关位置之前(即，在此次的内燃机10起动后)，SOx浓度检测一次都没有进行(SOx浓度检测完了标志XSOx的值不为“1”。)。
在SOx检测条件成立的情况下，CPU在步骤1220中判定为“是”而进入到步骤1225，判定施加电压扫描执行标志Xsw的值是否为“0”。如后述那样，在施加电压扫描执行标志Xsw的值为“1”的情况下，已经取得了即将进行施加电压扫描之前的(A/F检测所使用了的)的输出电流Ia(参照步骤1230以及步骤1250。)。因此，在施加电压扫描执行标志Xsw的值为“0”的情况下，尚未取得即将进行施加电压扫描之前的输出电流Iaf。
于是，在施加电压扫描执行标志Xsw的值为“0”的情况下，CPU在步骤1225中判定为“是”而进入到步骤1230，取得该时间点的输出电流Im来作为输出电流Iaf(施加电压Vm为氧浓度检测用的电压Vaf时的输出电流Im)，并基于该取得的输出电流Iaf来检测氧浓度，通过将该氧浓度应用于规定的查询表来算出内燃机的空燃比A/F。
然后，CPU进入到步骤1235，通过将基于所取得的输出电流Iaf算出的空燃比A/F应用于查询表M1，从而确定施加电压扫描的扫描电压范围(下限电压(第1电压V1)和上限电压(第2电压V2))、以及再氧化电流检测电压Vsen。然后，CPU进入到步骤1240，将元件温度控制用的目标阻抗设定为按照第2温度特性设定的第2目标阻抗(SOx检测期间的目标阻抗(例如，与元件温度750℃对应的35Ω))。即，将元件温度控制用的目标阻抗从第1目标阻抗变更为第2目标阻抗。
与此相对，在CPU执行步骤1225的处理的时间点，施加电压扫描执行标志Xsw的值不为“0”的情况下，CPU在该步骤1225中判定为“否”，直接进入到步骤1245。
CPU进入到步骤1245时，以在步骤1235中确定的扫描电压范围和规定的施加电压扫描速度(周期＝1秒)执行施加电压扫描。即，执行以该扫描条件施加正弦波电压的3个周期量的处理。再者，在步骤1245的处理的时间点已经执行了施加电压扫描的情况下，CPU继续该施加电压扫描的执行。
然后，CPU进入到步骤1250，将施加电压扫描执行标志Xsw的值设定为“1”。然后，CPU进入到步骤1255，判定现在时间点是否为取得再氧化电流Is的定时(时机：timing)。具体而言，CPU判定是否为3个循环的施加电压扫描的各循环的降压扫描中、且施加电压Vm与再氧化电流检测电压Vsen一致。在现在时间点为取得再氧化电流Is的定时的情况下，CPU在步骤1255中判定为“是”从而进入到步骤1260，取得该时间点的输出电流Im来作为再氧化电流Is(n)，且存储于RAM。然后，CPU进入到步骤1265。
与此相对，在CPU执行步骤1255的处理的时间点下，在该时间点不是取得再氧化电流Is的定时的情况下，CPU在该步骤1255中判定为“否”，直接进入到步骤1265。
CPU进入到步骤1265时，判定是否施加电压扫描完成了3个循环。
在施加电压扫描没有完成3个循环的情况下，CPU在步骤1265中判定为“否”，直接进入到步骤1295，暂时结束本程序。与此相对，在施加电压扫描完成了3个循环的情况下，CPU在步骤1265中判定为“是”，依次进行以下叙述的步骤1270至步骤1280的处理，并进入到步骤1295，暂时结束本程序。
步骤1270：CPU将施加电压扫描执行标志Xsw的值设定为“0”(清零)，且将电流取得完了标志Xa的值设定为“1”。
步骤1275：CPU将施加电压Vm设定为氧浓度检测用的施加电压Vaf。
步骤1280：CPU将元件温度控制用的目标阻抗设定为按照第1温度特性设定的第1目标阻抗(A/F检测期间的目标阻抗)。即，CPU将元件温度控制用的目标阻抗从第2目标阻抗变更为第1目标阻抗。
再者，在执行步骤1220的处理的时间点，不满足SOx检测条件的情况下，CPU在步骤1220中判定为“否”，进入到步骤1285，将施加电压Vm设定为氧浓度检测用的施加电压Vaf，将施加电压扫描执行标志Xsw的值都设定为“0”(清零)。然后，CPU进入到步骤1290，将元件温度控制用的目标阻抗设定为按照第1温度特性设定的第1目标阻抗(A/F检测期间的目标阻抗)。即，CPU将元件温度控制用的目标阻抗从第2目标阻抗变更为第1目标阻抗。再者，在步骤1285的处理的时间点，元件温度控制用的目标阻抗为第1目标阻抗的情况下，CPU保持着将元件温度控制用的目标阻抗设定为第1目标阻抗的状态。然后，CPU进入到步骤1295，暂时结束本程序。
通过执行该图12的程序，取得3个循环的施加电压扫描的各循环的再氧化电流Is(1)、Is(2)以及Is(3)，并存储于RAM。
接着，一边参照图13，一边说明SOx浓度判定程序。当成为规定的定时时，CPU从图13的步骤1300开始处理，进入到步骤1305，判定电流取得完了标志Xa的值是否为“1”。
SOx浓度判定程序，在电流取得完了标志Xa的值为“1”的情况下实质地发挥作用。因此，在电流取得完了标志Xa的值不为“1”的情况下，CPU在步骤1305中判定为“否”，进入到步骤1395，暂时结束本程序。
与此相对，在电流取得完了标志Xa的值通过图12的步骤1270的处理而被设定为“1”的情况下，CPU在步骤1305中判定为“是”，依次执行了以下叙述的步骤1310至步骤1320的处理后，进入到步骤1325。
步骤1310：CPU算出所取得的再氧化电流Is(1)、Is(2)以及Is(3)的平均值(平均再氧化电流Iave)。
步骤1315：CPU通过将此次的施加电压扫描的扫描电压范围(该扫描电压范围的下限电压(第1电压V1)和上限电压(第2电压V2))应用于未图示的查询表MapBse来取得基电流Ibas和阈值差量Idth。此时，CPU也可以将在前面的步骤1230中取得的内燃机的空燃比A/F应用于查询表MapBse。再者，基电流Ibas是如前述那样对于作为不含SOx的被检测气体的排气以该A/F和该电压范围执行施加电压扫描时的、再氧化电流检测电压Vsen下的输出电流Im。阈值差量Idth是对判定在排气中是否含有规定浓度以上的Sox适当的值，通过预先进行实验等来确定。即，预先使燃料中混入允许范围的上限的浓度的硫(S)，此时在与上述相同的条件(与实际地检测排气中的SOx浓度的情况相同的条件)下进行了施加电压扫描时的差量Id被设作阈值差量Idth。再者，该情况下的相同条件是指：施加电压扫描的电压波形、施加电压扫描的施加电压范围、施加电压扫描的扫描速度以及内燃机的空燃比等相同。
步骤1320：CPU算出差量Id＝“Ibas－Iave”。由于差量Id为0以上的值，因此“差量Id”和“差量Id的大小”相等。
CPU在进入到步骤1325时，判定所算出的差量Id(从而，差量Id的大小)是否为阈值差量Idth以上。在差量Id为阈值差量Idth以上的情况下，CPU在步骤1325中判定为“是”，进入到步骤1330，判定为在排气中含有规定浓度(在确定了阈值差量Idth时，为上限浓度)以上的SOx。此时，CPU可以向备份RAM内存储在排气中含有规定浓度以上的SOx这一意旨(或者，在燃料中混有超过允许值的S这一意旨)，也可以将规定的警告灯点亮。然后，CPU进入到步骤1335，将SOx检测完了标志XSOx的值设定为“1”。然后，CPU进入到步骤1395，暂时结束本程序。
与此相对，在SOx检测用参数Id不为阈值差量Idth以上的情况(即，小于阈值差量Idth的情况)下，CPU在步骤1325中判定为“否”，进入到步骤1340，判定为在排气中不含规定浓度以上的SOx。此时，CPU可以向备份RAM内存储在排气中不含规定浓度以上的SOx这一意旨(或者，在燃料中没有混入超过允许值的S这一意旨)，也可以将规定的警告灯熄灭。然后，CPU进入到步骤1335，将SOx检测完了标志XSOx的值设定为“1”。然后，CPU进入到步骤1395，暂时结束本程序。
如以上说明的那样，第1检测装置将A/F检测期间的元件控制用的目标阻抗设定为按照第1温度特性确定的与第1目标温度对应的第1目标阻抗。第1检测装置将SOx检测期间的元件控制用的目标阻抗设定为按照第2温度特性确定的与第1目标温度对应的第2目标阻抗。由此，能够降低SOx检测期间的元件温度从空燃比A/F检测期间的第1目标温度变化的可能性，被保持在适于SOx浓度检测的所希望的温度(第1目标温度)。其结果，能够精度良好地进行SOx浓度检测。
＜第1变形例＞
接着，对本发明的第1变形例涉及的气体检测装置(以下，有时称为“第1变形检测装置”。)进行说明。
第1检测装置通过对差量Id的大小和阈值差量Idth进行比较，来判定在排气中是否含有规定浓度以上的SOx。与此相对，第1变形检测装置可以如以下所述那样基于差量Id来取得排气中的SOx浓度。
例如，CPU可以被构成为：执行图14所示的SOx浓度判定程序来代替图13所示的SOx浓度判定程序。该图14所示的程序，是执行“步骤1410的处理”来代替图13所示的程序中的“步骤1325、步骤1330以及步骤1340”的处理的程序。因此，以下主要说明图14的“步骤1410”的处理。
CPU在图14的步骤1320中算出差量Id后，进入到步骤1410，通过将该差量Id应用于查询表Map1(Id)来取得排气中的SOx浓度。再者，ECU20的ROM(存储部)将“差量Id和排气中的SOx浓度的关系”以查询表Map1(Id)的形式存储(参照图14的块B1。)。该查询表能够通过预先进行实验等而得到。
第1变形检测装置能够得到与第1检测装置同样的效果。而且，第1变形检测装置被构成为：使用上述差量Id来作为表示难以受到排气中所含的SOx以外的含氧成分的影响的再氧化电流变化的程度的参数，并使用存储于ROM的查询表MapND来取得与上述差量Id对应的排气中的SOx的浓度。因此，能够精度良好地检测排气中的硫氧化物的浓度。
＜第2实施方式＞
接着，对本发明的第2实施方式涉及的气体检测装置(以下，有时称为“第2检测装置”。)进行说明。第2检测装置仅在以下的点与第1检测装置不同。
·在将元件温度控制用的目标阻抗设定为第2目标阻抗(SOx检测期间的目标阻抗)时，基于内燃机的空燃比A/F来确定第2目标阻抗。
以下，以该不同点为中心进行说明。
＜工作的概要＞
第1温度特性和第2温度特性根据内燃机的空燃比而变化。即，第1温度特性和第2温度特性以随着内燃机的空燃比变稀，相同的元件温度所对应的元件阻抗变高的方式进行变化。温度特性这样地变化的原因可以认为是：随着内燃机的空燃比A/F变稀，排气中的水分的浓度降低，因此起因于H2O分解的输出电流变化变小(起因于H2O的氧离子减少)，由此电极界面电阻变大，对元件阻抗给予影响。
因此，由内燃机的空燃比A/F的大小所致的、实质上没有发生H2O分解的A/F检测期间的第1温度特性受到的影响小，但发生H2O分解的SOx检测期间的第2温度特性受到的影响大。因此，如图15所示，在内燃机的空燃比大于取得了线a2的第2温度特性时的内燃机的空燃比的情况下，温度特性如线a3所示那样，变成与线a2的第2温度特性相比，相对于任意的元件温度的元件阻抗变大这样的温度特性。
因此，第2检测装置，在为SOx检测期间时取得在SOx检测期间之前(例如即将到达检测期间之前)取得的内燃机的空燃比A/F。第2检测装置基于所取得的内燃机的空燃比A/F来确定第2目标阻抗，基于所确定的第2目标阻抗来控制加热器的通电量。按照修正了第2温度特性的修正第2温度特性确定的与第1目标温度对应的阻抗(称为“修正第2目标阻抗”。)被设作第2目标阻抗。修正第2温度特性是对在为规定的空燃比A/F时所取得的第2温度特性进行了修正，以使得随着与规定的空燃比A/F相比空燃比A/F变高，相对于任意的元件温度的元件阻抗变高的温度特性。
第2检测装置在SOx检测期间控制加热器的通电量，以使得元件阻抗与按照修正第2温度特性确定的与第1目标温度对应的修正第2目标阻抗一致。由此，在SOx检测期间能够降低SOx检测期间的元件温度从空燃比A/F检测期间的第1目标温度变化的可能性，元件温度被保持在适于SOx检测的所希望的温度。其结果，能够精度良好地进行SOx浓度检测。
＜具体的工作＞
接着，对第2检测装置的具体情况进行说明。每经过规定时间，ECU20的CPU就使用气体传感器30执行由图11、图13以及图16的流程图所示的各程序。基于图11和图13所示的程序而进行的工作，与第1检测装置的基于这些程序而进行的工作相同，已经进行了说明。因此，省略它们的说明。
以下，一边参照图16，一边对第2检测装置的工作进行说明。图16的程序，将图12的步骤置换为步骤1610，仅在这一点上与图12的程序不同。
步骤1610：通过将基于在步骤1230中取得的输出电流Iaf而算出的空燃比A/F应用于查询表(映射图)M2，来确定与第1目标温度对应的目标阻抗的值(修正第2目标阻抗)，将所确定的其值设定为目标阻抗。再者，ECU20的ROM将“A/F和按照修正第2温度特性确定的与第1目标温度对应的修正第2目标阻抗”的关系以查询表M2的形式存储。该查询表M2能够通过预先进行实验等而得到。
再者，可以执行以下的处理来代替步骤1610。即，可以基于在步骤1230中所取得的空燃比A/F，来对按照在为预先设定的基准空燃比A/F(例如14.5)时取得的第2温度特性确定的与第1目标温度对应的目标阻抗进行修正，将修正后的其值(修正第2目标阻抗)设定为目标阻抗。在该情况下，在取得的空燃比A/F大于基准空燃比A/F的情况下，可以以与基准空燃比A/F之差越大则修正第2目标阻抗的值越大的方式进行修正。在取得的空燃比A/F小于基准空燃比A/F的情况下，可以以与基准空燃比A/F之差越大则修正第2目标阻抗的值越小的方式进行修正。
如以上说明的那样，第2检测装置将A/F检测期间的元件控制用的目标阻抗设定为按照第1温度特性确定的与第1目标温度对应的第1目标阻抗。第2检测装置将SOx检测期间的元件控制用的目标阻抗设定为按照将内燃机的空燃比A/F纳入在内的修正第2温度特性确定的与第1目标温度对应的修正第2目标阻抗。由此，能够降低SOx检测期间的元件温度从空燃比A/F检测期间的第1目标温度变化的可能性，因此，SOx检测期间的元件温度被保持在适于SOx检测的所希望的温度(第1目标温度)。其结果，能够精度良好地进行SOx浓度检测。
＜第2变形例＞
接着，对本发明的第2变形例涉及的气体检测装置(以下，有时称为“第2变形检测装置”。)进行说明。
第2检测装置通过对差量Id的大小和阈值差量Idth进行比较，来判定在排气中是否含有规定浓度以上的SOx。与此相对，第2变形检测装置可以如以下所述那样基于差量Id来取得排气中的SOx浓度。
例如，CPU可以被构成为：执行图14所示的SOx浓度判定程序来代替图13所示的SOx浓度判定程序。该图14所示的程序已经进行了说明。因此，省略其说明。
如以上说明的那样，第2变形检测装置能够得到与第2检测装置同样的效果。而且，第2变形检测装置被构成为：使用上述差量Id来作为表示难以受到排气中所含的SOx以外的含氧成分的影响的再氧化电流变化的程度的参数，并使用存储于ROM的查询表MapND来取得与上述差量Id对应的排气中的SOx的浓度。因此，能够精度良好地检测排气中的硫氧化物的浓度。
＜其它变形例＞
以上，对本发明的各实施方式进行了具体说明，但本发明并不限于上述的各实施方式，可采用基于本发明的技术思想的各种变形例。
上述的各实施方式和各变形例，预先取得空燃比A/F检测期间的“阻抗－温度特性(第1温度特性)”和SOx检测期间的“阻抗－温度特性(第2温度特性或修正第2温度特性)”。而且，基于这些各特性，将空燃比A/F检测期间的第1目标阻抗和SOx检测期间的第2目标阻抗设定为与第1目标温度对应的值。
与此相对，上述的各实施方式和各变形例，也可以将SOx检测期间的第2目标阻抗设定为与和A/F检测期间的第1目标温度不同的第2目标温度对应的目标阻抗，以使得在SOx检测期间成为对SOx检测更理想的元件温度。
由此，在SOx检测期间，元件温度被维持在使得更大地显现与SOx浓度相应的输出电流变化的温度(第2目标温度)，能够精度更好地进行SOx浓度检测。
例如，也可以将A/F检测期间的第1目标阻抗设定成为与第1目标温度(例如750℃)对应的值(例如30Ω)，并将SOx检测期间的第2目标阻抗设定成为与比第1目标温度低的第2目标温度(例如700℃)对应的值(例如45Ω)。在该情况下，有吸附于电极的硫的量增大的倾向，并有再氧化电流的输出变大的倾向。因而，能够精度更好地进行SOx浓度检测。
也可以将A/F检测期间的第1目标阻抗设定成为与第1目标温度(例如750℃)对应的值(例如30Ω)，并将SOx检测期间的第2目标阻抗设定成为与比第1目标温度高的第2目标温度对应的值。在该情况下，有再氧化反应顺利地进行的倾向，并有再氧化电流的输出变大的倾向。因而，能够精度更好地进行SOx浓度检测。
上述的各实施方式和各变形例，也可以基于取得的各“阻抗－温度特性”来取得与所检测出的元件阻抗对应的元件温度，并使用取得的元件温度来反馈控制加热器71的通电量，以使得取得的元件温度与目标温度(第1目标温度或第2目标温度)一致。
上述的各实施方式和各变形例，不限于施加电压Vm“成为作为小于SOx的分解开始电压的电压的再氧化电流检测电压Vsen时的输出电流Im”，如果是与下述输出电流Im具有相关关系的值，则也可以取得该值来作为再氧化电流Is，所述输出电流Im是指在降压扫描中施加电压Vm小于SOx的分解开始电压的期间的输出电流。例如，各实施方式，也可以取得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的最小值来作为再氧化电流Is。在该情况下，检测用电压范围是比降压扫描的下限电压(第1电压V1)高的规定电压以上、且SOx的分解开始电压(0.6V)以下的规定电压以下的范围。
上述的各实施方式，不限于上述的差量Id，如果是与下述输出电流Im具有相关关系的值，则也可以取得该值来作为“用于检测再氧化电流变化的参数”，所述输出电流Im是指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。
而且，例如，施加电压扫描的电压波形不限于图3(B)和图3(C)所示的波形，只要能以下述降压速度进行降压扫描，则也可以是任意的波形(例如三角波)，所述降压速度是电压连续地变化、且由吸附于第1电极41a的硫进行再氧化反应所引起的再氧化电流变化从施加电压扫描的降压扫描的某个时间点开始变得极显著的降压速度。

Claims (5)

1.一种气体检测装置，具有：
元件部，其被设置于内燃机的排气通路，且被构成为：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离子传导性的固体电解质体、和分别形成于所述固体电解质体的表面的第1电极以及第2电极，所述扩散阻力体由在所述排气通路中流动的排气能够通过的多孔质材料制成，在所述排气通路中流动的排气通过所述扩散阻力体到达所述第1电极；
元件阻抗检测部，其检测所述元件部的阻抗；
加热部，其在被通电时发热从而将所述元件部加热；
温度控制部，其基于所检测出的元件部的阻抗来控制向所述加热部的通电量，从而控制所述元件部的温度；
电压施加部，其对所述第1电极和所述第2电极之间施加电压；
电流检测部，其检测作为在所述第1电极与所述第2电极之间流动的电流的输出电流；和
测定控制部，其控制用所述电压施加部对所述第1电极和所述第2电极之间施加的电压即施加电压，并使用所述电流检测部取得所述输出电流，并且基于所取得的输出电流来进行在所述排气中是否含有规定浓度以上的硫氧化物的判定或所述排气中的硫氧化物的浓度的检测，
所述测定控制部被构成为：
进行使用所述电压施加部将所述施加电压设定为所述输出电流成为氧的极限电流的电压的空燃比检测用的施加电压控制，基于在进行该空燃比检测用的施加电压控制时取得的输出电流来进行向所述内燃机供给的混合气的空燃比的检测，
进行实施至少1个循环的施加电压扫描的SOx检测用的施加电压控制，基于所述输出电流来取得与所述输出电流产生的变化的程度具有相关关系的参数，所述施加电压扫描是在执行了使用所述电压施加部使所述施加电压从第1电压上升到第2电压的升压扫描后，执行使其从所述第2电压下降到所述第1电压的降压扫描的扫描，所述第1电压是选自高于所述极限电流区域的下限电压且小于硫氧化物的分解开始电压的第1电压范围内的电压，第2电压是选自高于所述硫氧化物的分解开始电压的第2电压范围内的电压，所述输出电流产生的变化是起因于下述电流而产生的变化，且所述排气中所含的所述硫氧化物的浓度越高该变化就越大，所述电流是在进行所述降压扫描的期间，所述施加电压变为小于所述硫氧化物的分解开始电压时，由于吸附于所述第1电极的硫在该第1电极进行再氧化反应而恢复成硫氧化物从而在所述第1电极和所述第2电极之间流动的电流，
基于所述参数来进行在所述排气中是否含有规定浓度以上的硫氧化物的判定或所述排气中的硫氧化物的浓度的检测；
所述温度控制部被构成为：
在进行所述空燃比检测用的施加电压控制的情况下，根据第1温度特性来控制所述通电量，以使得所述元件部的温度与第1温度一致，所述第1温度特性为进行所述空燃比检测用的施加电压控制的情况下的所述元件部的阻抗和所述元件部的温度的关系，
在进行所述SOx检测用的施加电压控制的情况下，根据第2温度特性来控制所述通电量，以使得所述元件部的温度与第2温度一致，所述第2温度与所述第1温度相等或与所述第1温度不同，所述第2温度特性为进行所述SOx检测用的施加电压控制的情况下的所述元件部的阻抗和所述元件部的温度的关系。
2.根据权利要求1所述的气体检测装置，
所述温度控制部被构成为：
控制向所述加热部的通电量，以使得所述检测出的元件部的阻抗与目标阻抗一致，
在进行所述空燃比检测用的施加电压控制的情况下，将按照所述第1温度特性设定的与所述第1温度对应的第1目标阻抗设定为所述目标阻抗，
在进行所述SOx检测用的施加电压控制的情况下，将按照所述第2温度特性设定的与所述第1温度或所述第2温度对应的第2目标阻抗设定为所述目标阻抗。
3.根据权利要求2所述的气体检测装置，
所述测定控制部被构成为：检测执行所述SOx检测用的施加电压控制之前的所述空燃比，
所述温度控制部被构成为：修正所述第2温度特性规定的所述元件部的阻抗和所述元件部的温度的关系，以使其成为所检测出的空燃比越大则相对于所述元件部的温度的所述元件部的阻抗越大的关系，并基于所述修正了的第2温度特性来确定所述第2目标阻抗。
4.根据权利要求2所述的气体检测装置，
所述测定控制部被构成为：检测执行所述SOx检测用的施加电压控制之前的所述空燃比，
所述温度控制部被构成为：基于所检测出的空燃比来修正所述第2目标阻抗，并将该修正了的第2目标阻抗设定为所述目标阻抗。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的气体检测装置，
所述降压扫描的降压速度被设定成为：以所述施加电压变为所述第1电压范围内的比所述第1电压高的电压范围内的电压的时间点为界，所述再氧化反应的速度骤增的速度。
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