DE102017222736A1

DE102017222736A1 - Gaserfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017222736A1
Application number: DE102017222736.2A
Authority: DE
Inventors: Keiichiro Aoki; Kazuhiro Wakao; Kazuhisa Matsuda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2018-06-21
Also published as: CN108205006B; US20180172624A1; CN108205006A; JP2018100847A; JP6624041B2; US10605765B2

Abstract

Eine Gaserfassungsvorrichtung enthält eine Spannungsanlegungseinheit (81), die ausgelegt ist, eine Spannung zwischen eine erste Elektrode (41a) und eine zweite Elektrode (41b) einer elektrochemischen Zelle (41c) anzulegen, und eine Messsteuereinheit (20), die ausgelegt ist, einen ersten Anlegungsspannungsdurchlauf und einen zweiten Anlegungsspannungsdurchlauf durchzuführen, die unterschiedliche Durchlaufspannungsbereiche aufweisen, um einen ersten Parameter auf der Grundlage des Ausgangsstroms des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes zu erlangen, einen zweiten Parameter auf der Grundlage des Ausgangsstroms des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes zu erlangen, einen SOx-Erfassungsparameter zu berechnen, der eine Differenz oder ein Verhältnis zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter ist, und eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung einer Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas auf der Grundlage des SOx-Erfassungsparameters durchzuführen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Gaserfassungsvorrichtung, die bestimmen kann, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in einem Abgas (einem Prüfgas) einer Brennkraftmaschine enthalten sind, oder die die Konzentration von Schwefeloxiden, die in dem Abgas enthalten sind, erfassen kann.
Stand der Technik
Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (im Folgenden als „L/K-Sensor“ bezeichnet), der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (L/K) eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einer Brennkammer auf der Grundlage einer Konzentration von Sauerstoff (O₂), der in einem Abgas enthalten ist, erlangt, wird bereits verwendet, um eine Brennkraftmaschine zu steuern. Ein Gassensor vom Strombegrenzungstyp ist als ein derartiger Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor bekannt.
Eine SOx-Konzentrationserfassungsvorrichtung (im Folgenden als „herkömmliche Vorrichtung“ bezeichnet), die eine Konzentration von Schwefeloxiden (im Folgenden als „SOx“ bezeichnet) in einem Abgas unter Verwendung eines derartigen Gassensors vom Strombegrenzungstyp erfasst, wird beispielsweise in der JP 2015 - 17 931 A beschrieben.
Die herkömmliche Vorrichtung enthält eine Erfassungszelle (eine elektrochemische Zelle), die einen Sauerstoffpumpeffekt eines Festelektrolyten mit einer Sauerstoffionenleitfähigkeit verwendet. Die herkömmliche Vorrichtung erzeugt Oxidionen (O^2-) durch Anlegen einer Spannung zwischen zwei Elektroden der Erfassungszelle, um Gaskomponenten (beispielsweise O₂, SOx und H₂O, die auch als „Sauerstoff enthaltende Komponenten“ bezeichnet werden) in einem Abgas zu zersetzen, die ein Sauerstoffatom enthalten. Die herkömmliche Vorrichtung erfasst Eigenschaften beziehungsweise Charakteristika eines Stromes, der zwischen den Elektroden der Erfassungszelle aufgrund einer Migration von Oxidionen fließt, die durch eine Zersetzung der Sauerstoff enthaltenden Komponenten erzeugt wurden (ein Sauerstoffpumpeffekt).
Insbesondere wenn die SOx-Konzentration erfasst wird, führt die herkömmliche Vorrichtung einen Durchlauf einer angelegten Spannung bzw. Anlegungsspannungsdurchlauf (Spannungs-Sweep) durch. Das heißt, die herkömmliche Vorrichtung führt einen Anlegungsspannungsdurchlauf zum Verstärken einer angelegten Spannung beziehungsweise Anlegungsspannung , die an die Erfassungszelle angelegt ist, von 0,4 V bis 0,8 V und zum anschließenden Verringern der Anlegungsspannung von 0,8 V auf 0,4 V durch.
Die herkömmliche Vorrichtung berechnet die SOx-Konzentration unter Verwendung einer Differenz zwischen einem Bezugsstrom, der ein Strom (im Folgenden als ein „Elektrodenstrom“ oder ein „Ausgangsstrom“ bezeichnet) ist, der zwischen den Elektroden der Erfassungszelle zu einem Zeitpunkt fließt, zu dem die Anlegungsspannung 0,8 V erreicht, und einem Spitzenwert bzw. Peakwert, der ein minimaler Wert des Ausgangsstromes in einer Periode ist, in der die Anlegungsspannung von 0,8 V auf 0,4 V verringert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es besteht jedoch eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sich der Ausgangsstrom aufgrund des Einflusses der Sauerstoff enthaltenden Komponenten in dem Abgas, die kein SOx sind, ändern wird. Eine Zersetzungsspannung von Wasser (H₂O) ist im Wesentlichen gleich einer Zersetzungsspannung von Schwefeloxiden oder etwas höher als die Zersetzungsspannung von Schwefeloxiden. Die Wasserkonzentration in dem Abgas ändert sich beispielsweise in Abhängigkeit von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Luft-Kraftstoff-Gemisches. Dementsprechend ist es schwierig, einen Ausgangsstrom, der nur aus der Zersetzung von SOx-Komponenten resultiert, ohne einen Einfluss der Zersetzung von Wasser auf den Ausgangsstrom zu erfassen. Dementsprechend besteht ein Bedarf nach einem genauen Durchführen einer Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder höher beziehungsweise mehr in einem Abgas enthalten sind, oder einer Erfassung der Konzentration der Schwefeloxide in dem Abgas unter Verwendung einer „Ausgangsstromänderung aufgrund nur von SOx-Komponenten ohne Beeinflussung durch Sauerstoff enthaltende Komponenten, die nicht SOx sind“.
In einer Vielzahl von Gassensoren desselben Typs variieren die Ausgangsstromeigenschaften beziehungsweise -charakteristika, wenn ein Anlegungsspannungsdurchlauf zum Erfassen einer SOx-Konzentration durchgeführt wird, zwischen den einzelnen Gassensoren aufgrund von Unterschieden in der kapazitiven Komponente und der Widerstandskomponente eines Festelektrolyten und der Elektroden zwischen den Gassensoren, die durch individuelle Unterschiede und Unterschiede des Alters zwischen den Gassensoren verursacht werden. Wenn der Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, variiert dementsprechend ein Wert eines Parameters zum Erfassen einer SOx-Konzentration, der in Abhängigkeit von der SOx-Konzentration in dem Abgas variiert, in Abhängigkeit von den individuellen Unterschieden zwischen den Gassensoren oder den Unterschieden in dem Alter der Gassensoren, und somit verschlechtert sich die Erfassungsgenauigkeit der SOx-Konzentration. Dementsprechend besteht ein größerer Bedarf nach einem genauen Bestimmen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in einem Abgas enthalten sind, oder einer Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in einem Abgas unter Verwendung einer „Ausgangsstromänderung mit einer geringeren Variation aufgrund individueller Unterschiede zwischen Gassensoren oder Unterschiede des Alters der Gassensoren“.
Die Erfindung schafft eine Gaserfassungsvorrichtung (im Folgenden als „erfindungsgemäße Erfassungsvorrichtung“ bezeichnet), die eine Bestimmung, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in einem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden genau durchführen kann.
Eine Gaserfassungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält: einen Elementabschnitt, der in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordnet ist und der eine elektrochemische Zelle, die einen Festelektrolyt mit einem Oxidionenleitvermögen und eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode enthält, die auf Oberflächen des Festelektrolyten ausgebildet sind, und einen Diffusionswiderstand enthält, der aus einem porösen Material ausgebildet ist, das in der Lage ist, ein Abgas, das in den Abgaskanal fließt, durchzulassen, wobei das Abgas, das in den Abgaskanal fließt, die erste Elektrode über den Diffusionswiderstand erreicht; eine Spannungsanlegungseinheit, die ausgelegt ist, eine Spannung zwischen die erste Elektrode und die zweite Elektrode anzulegen; eine Stromerfassungseinheit, die ausgelegt ist, einen Ausgangsstrom zu erfassen, der ein Strom ist, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließt; und eine Messsteuereinheit, die ausgelegt ist, eine Anlegungsspannung, die eine Spannung ist, die zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angelegt wird, unter Verwendung der Spannungsanlegungseinheit zu steuern, den Ausgangsstrom unter Verwendung der Stromerfassungseinheit zu erlangen und eine Bestimmung, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung einer Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas auf der Grundlage des erlangten Ausgangsstroms durchzuführen. Die Messsteuereinheit ist ausgelegt, einen ersten Anlegungsspannungsdurchlauf zum Durchführen eines ersten Verstärkungsdurchlaufes zum Verstärken der Anlegungsspannung von einer ersten Spannung, die aus einem ersten Spannungsbereich ausgewählt wird, der höher als eine untere Grenzspannung eines Strombegrenzungsbereiches, in dem der Ausgangsstrom ein Begrenzungsstrom von Sauerstoff ist, und niedriger als eine Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden ist, auf eine zweite Spannung, die größer als die erste Spannung und gleich oder kleiner als eine Spannung ist, die um einen vorbestimmten Wert größer als die Zersetzungsspannung von Schwefeloxiden ist, und zum anschließenden Durchführen eines ersten Verringerungsdurchlaufes zum Verringern der Anlegungsspannung von der zweiten Spannung auf die erste Spannung in mindestens einem Zyklus und zum Erlangen eines ersten Parameters unter Verwendung mindestens des Ausgangsstromes in dem ersten Verringerungsdurchlauf und unter Verwendung eines vorbestimmten ersten speziellen Verfahrens durchzuführen. Die Messsteuereinheit ist ausgelegt, einen zweiten Anlegungsspannungsdurchlauf zum Durchführen eines zweiten Verstärkungsdurchlaufes zum Verstärken der Anlegungsspannung von einer dritten Spannung, die aus dem ersten Spannungsbereich ausgewählt wird, auf eine vierte Spannung, die größer als die Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden und größer als die zweite Spannung ist, und zum anschließenden Durchführen eines zweiten Verringerungsdurchlaufes zum Verringern der Anlegungsspannung von der vierten Spannung auf die dritte Spannung unter Verwendung der Spannungsanlegungseinheit , nachdem der erste Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wurde, in mindestens einem Zyklus durchzuführen und einen zweiten Parameter zu erlangen, der eine Korrelation mit einem Grad einer Änderung des Ausgangsstroms aufweist, der sich erhöht, wenn sich die Konzentration von Schwefeloxiden, die in dem Abgas enthalten sind, aufgrund eines Stromes, der zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode aufgrund einer Rückkehr von Schwefel fließt, das auf der ersten Elektrode adsorbiert wurde, zu Schwefeloxiden durch eine Reoxidationsreaktion in der ersten Elektrode, erhöht, wenn die Anlegungsspannung kleiner als die Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden in einer Periode ist, in der der zweite Verringerungsdurchlauf durchgeführt wird, unter Verwendung mindestens des Ausgangsstromes in dem zweiten Verringerungsdurchlauf und unter Verwendung eines zweiten speziellen Verfahrens, das dasselbe wie das erste spezielle Verfahren ist. Die Messsteuereinheit ist ausgelegt, eine Differenz oder ein Verhältnis zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter als einen SOx-Erfassungsparameter zu berechnen und auf der Grundlage des SOx-Erfassungsparameters eine Bestimmung hinsichtlich dessen durchzuführen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder die Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas zu erfassen.
Gemäß den Untersuchungen des Erfinders hat sich herausgestellt, dass eine „Ausgangsstromänderung“, die nicht einfach durch „Sauerstoff enthaltende Komponenten, die keine Schwefeloxide sind“ aufgrund der Rückkehr von „Schwefel, das auf der ersten Elektrode adsorbiert wurde, wenn ein Verringerungsdurchlauf durchgeführt wird“, zu Schwefeloxiden durch Reoxidation in der ersten Elektrode beeinflusst wird, auftritt. Es hat sich ebenfalls herausgestellt, dass ein Grad einer „Ausgangsstromänderung“ sich stark in Abhängigkeit von einem Spannungsabfall je verstrichener vorbestimmter Zeit (d.h. einer Verringerungsrate) in dem Verringerungsdurchlauf abhängt (siehe 4A und 4B). Ein Mechanismus, bei dem ein derartiges Phänomen auftritt, ist wie folgt denkbar.
Das heißt, Schwefel (ein Zersetzungsprodukt von Schwefeloxiden), das mittels eines Verringerungsdurchlaufes an der ersten Elektrode adsorbiert wird, kehrt durch Reoxidation in der ersten Elektrode zu Schwefeloxiden zurück, wenn ein Verringerungsdurchlauf durchgeführt wird. Zersetzungsprodukte (beispielsweise Wasserstoff, der ein Zersetzungsprodukt von Wasser ist) von Sauerstoff enthaltenden Komponenten, die keine Schwefeloxide sind, werden an der ersten Elektrode nicht adsorbiert, wenn der Verringerungsdurchlauf durchgeführt wird. Dementsprechend tritt das Phänomen, dass ein Zersetzungsprodukt von Sauerstoff enthaltenden Komponenten, die keine Schwefeloxide sind, durch eine Reoxidation in der ersten Elektrode zu den Sauerstoff enthaltenden Komponenten zurückkehrt, im Wesentlichen nicht auf, wenn der Verringerungsdurchlauf durchgeführt wird.
Dementsprechend wird die „Ausgangsstromänderung“, die aufgrund einer Rückkehr von Schwefel, das an der ersten Elektrode adsorbiert wurde, zu Schwefeloxiden durch Reoxidation in der ersten Elektrode bewirkt wird, wenn der Verringerungsdurchlauf durchgeführt wird, nicht einfach durch Sauerstoff enthaltende Komponenten, die keine Schwefeloxide sind, beeinflusst. Das heißt, eine „Ausgangsstromänderung“, die einfach durch Sauerstoff enthaltende Komponenten, die keine Schwefeloxide sind, beeinflusst wird, tritt während des Verringerungsdurchlaufes nicht auf.
Wenn eine Verringerungsrate (eine Durchlaufrate) des Verringerungsdurchlaufes kleiner als eine bestimmte Rate ist, schreitet eine Reoxidationsreaktion von Schwefel kontinuierlich und langsam in dem Verringerungsdurchlauf fort. Dementsprechend tritt kaum irgendein Grad von „Ausgangsstromänderung“ unabhängig von dem Wert der Schwefeloxidkonzentration auf.
Wenn andererseits die Verringerungsrate des Verringerungsdurchlaufes größer als eine bestimmte Rate ist, verringert sich die Anlegungsspannung ohne ein derartiges Fortschreiten der Reoxidationsreaktion von Schwefel in dem Verringerungsdurchlauf. Wenn die Anlegungsspannung zu einer Spannung in einem „bestimmten Spannungsbereich, in dem die Reoxidationsreaktion von Schwefel aktiviert wird (d.h. ein vorbestimmter Spannungsbereich, der kleiner als eine Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden ist)“ wird, erhöht sich der Grad der Ausgangsstromänderung, wenn sich die Schwefeloxidkonzentration aufgrund eines schnellen Fortschreitens der Reoxidationsreaktion von Schwefel erhöht (eine Erhöhung einer Reoxidationsreaktionsrate von Schwefel, das heißt eine schnelle Erhöhung einer Auftrittshäufigkeit der Reoxidationsreaktion von Schwefel). Das heißt, es tritt eine signifikante Stromänderung bei einer genauen Erfassung der Schwefeloxidkonzentration auf.
Daher wird die Verringerungsrate des Verringerungsdurchlaufes auf eine „Rate, bei der die Reoxidationsreaktionsrate von Schwefel sich von einem Zeitpunkt schnell erhöht, zu dem die Anlegungsspannung zu einer Spannung in dem vorbestimmten Spannungsbereich wird, der kleiner als die Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden ist“ eingestellt. Dementsprechend tritt eine Ausgangsstromänderung, die nicht durch Sauerstoff enthaltenden Komponenten, die keine Schwefeloxide sind, beeinflusst wird, umso größer auf, je größer die Schwefeloxidkonzentration ist.
Die Gaserfassungsvorrichtung gemäß diesem Aspekt erlangt den zweiten Parameter als einen Parameter, der eine Korrelation mit einem „Grad einer Änderung des Ausgangsstromes“ aufgrund der Reoxidationsreaktion von Schwefel aufweist. Dementsprechend ist der zweite Parameter ein Parameter, der sich in Abhängigkeit von der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas ändert.
Als Ergebnis wiederholter Studien durch den Erfinder der Erfindung hat sich herausgestellt, dass eine Ausgangsstromcharakteristik aufgrund individueller Differenzen zwischen gleichen Gassensoren (Elementabschnitte) desselben Typs variiert und somit die Größe des zweiten Parameters variiert. Das heißt, der zweite Parameter weist einen Wert auf, der in Abhängigkeit von der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas variiert und bei dem ein Einfluss der individuellen Differenzen zwischen Gassensoren reflektiert bzw. enthalten ist.
Andererseits berechnet die Gaserfassungsvorrichtung gemäß diesem Aspekt eine Differenz oder ein Verhältnis zwischen dem zweiten Parameter und dem ersten Parameter als den SOx-Erfassungsparameter. Die Gaserfassungsvorrichtung führt eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas auf der Grundlage des berechneten SOx-Erfassungsparameters durch. Der SOx-Erfassungsparameter ist ein Parameter, der von der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas abhängt, und ist außerdem ein Parameter, in dem ein Einfluss von Komponenten, der aufgrund von individuellen Differenzen unter den Gassensoren variiert, geringer ist. Dementsprechend kann die erste Erfassungsvorrichtung eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas genau durchführen.
In dem Aspekt kann eine Verringerungsrate des zweiten Verringerungsdurchlaufes auf eine Rate eingestellt werden, bei der sich eine Rate der Reoxidationsreaktion zu einem Zeitpunkt schnell erhöht, zu dem die Anlegungsspannung eine Spannung in einem Spannungsbereich erreicht, der innerhalb des ersten Spannungsbereiches liegt und höher als die dritte Spannung ist, und der erste Anlegungsspannungsdurchlauf und der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf können dieselbe Durchlaufrate aufweisen, die durch eine Spannungsänderung je Einheitszeit beziehungsweise Zeiteinheit ausgedrückt wird.
Gemäß dieser Konfiguration ist ein Einfluss von individuellen Differenzen unter den Gassensoren auf den ersten Parameter gleich oder nahe bei einem Einfluss von individuellen Differenzen unter den Gassensoren auf den zweiten Parameter. Dementsprechend ist der SOx-Erfassungsparameter, der eine Differenz oder ein Verhältnis zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter ist, ein Parameter, aus dem ein Einfluss von Komponenten, der aufgrund der individuellen Differenzen unter bzw. zwischen den Gassensoren variiert, noch genauer entfernt ist. Dementsprechend kann die erste Erfassungsvorrichtung eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas noch genauer durchführen.
In dem Aspekt kann die Messsteuereinheit ausgelegt sein, ein Verfahren zum Einstellen der Anlegungsspannung auf eine Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsanlegungsspannung in dem Strombegrenzungsbereich unter Verwendung der Spannungsanlegungseinheit, bevor der erste Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, Erlangen des Ausgangsstroms, der von der Stromerfassungseinheit erfasst wird, als den ersten Strom, wenn die Anlegungsspannung auf die Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsanlegungsspannung eingestellt ist, zum Erlangen eines Werts, der eine spezielle Korrelation mit dem Ausgangsstrom aufweist, in einer vorbestimmten ersten Periode in dem ersten Verringerungsdurchlauf als einen zweiten Strom auf der Grundlage des Ausgangsstromes, der von der Stromerfassungseinheit erfasst wird, und zum Berechnen einer Differenz zwischen dem erlangten ersten Strom und dem erlangten zweiten Strom als das erste spezielle Verfahren zum Erlangen der berechneten Differenz als den ersten Parameter zu verwenden, und die Messsteuereinheit kann ausgelegt sein, ein Verfahren zum Einstellen der Anlegungsspannung auf die Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsanlegungsspannung unter Verwendung der Spannungsanlegungseinheit, nachdem der ersten Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wurde und bevor der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, zum Erlangen des Ausgangsstroms, der von der Stromerfassungseinheit erfasst wird, wenn die Anlegungsspannung auf die Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsanlegungsspannung eingestellt ist, als einen dritten Strom, zum Erlangen eines Werts, der eine spezielle Korrelation mit dem Ausgangsstrom aufweist, in einer zweiten Periode, in der die Anlegungsspannung in einem Bereich liegt, der höher als die dritte Spannung und gleich oder kleiner als die Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden in dem zweiten Verringerungsdurchlauf ist, als einen vierten Strom auf der Grundlage des Ausgangsstromes, der von der Stromerfassungseinheit erfasst wird, und zum Berechnen einer Differenz zwischen dem erlangten dritten Strom und dem erlangten vierten Strom als das zweite spezielle Verfahren zum Erlangen der berechneten Differenz als den zweiten Parameter zu verwenden.
Gemäß dieser Konfiguration wird die Differenz, die unter Verwendung des Verfahrens zum Berechnen der Differenz zwischen dem ersten Strom und dem zweiten Strom berechnet wird, als der erste Parameter erlangt. Der zweite Strom hängt nicht von der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas ab, sondern ändert sich aufgrund eines Einflusses einer Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas. Andererseits tritt ein Einfluss der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas auf den zweiten Strom in dem ersten Strom auf. Dementsprechend wird der erste Parameter, der eine Differenz zwischen dem ersten Strom und dem zweiten Strom ist, nicht oder kaum durch irgendeinen Einfluss der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas und den Einfluss der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas beeinflusst und weist einen Wert auf, in dem der Einfluss der individuellen Differenzen unten den Gassensoren reflektiert wird.
Gemäß dieser Konfiguration wird die Differenz, die unter Verwendung des Verfahrens zum Berechnen der Differenz zwischen dem dritten Strom und dem vierten Strom berechnet wird, als der zweite Parameter erlangt. Der vierte Strom ändert sich aufgrund von Einflüssen einer Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas und einer Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas. Andererseits tritt ein Einfluss der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas auf den vierten Strom in dem dritten Strom nicht auf. Dementsprechend wird der zweite Parameter, der eine Differenz zwischen dem dritten Strom und dem vierten Strom ist, nicht oder kaum durch den Einfluss der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas beeinflusst und weist einen Wert auf, der in Abhängigkeit von der Konzentration von Schwefeloxiden variiert und in dem der Einfluss der individuellen Differenzen unter den Gassensoren reflektiert wird.
Gemäß dieser Konfiguration wird die Differenz oder das Verhältnis zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter, die wie oben beschrieben erlangt werden, als der SOx-Erfassungsparameter berechnet. Dann wird eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas auf der Grundlage des berechneten SOx-Erfassungsparameters durchgeführt. Der SOx-Erfassungsparameter ist ein Parameter, der auf der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas basiert, und weist einen Wert auf, in dem ein Einfluss von Komponenten, der aufgrund der individuellen Unterschiede unter den Gassensoren variiert, durch den zweiten Parameter geringer ist und in dem ein Einfluss der Konzentration von Sauerstoff entfernt ist.
Gemäß dieser Konfiguration wird eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas unter Verwendung des SOx-Erfassungsparameters durchgeführt. Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Erfassungsvorrichtung eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas genau durchführen.
In dem Aspekt kann die Messsteuereinheit ausgelegt sein, den Ausgangsstrom, der von der Stromerfassungseinheit erfasst wird, wenn die Anlegungsspannung eine vorbestimmte Stromerfassungsspannung in einem Bereich ist, der höher als die erste Spannung und gleich oder kleiner als die Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden in dem ersten Verringerungsdurchlauf ist, als den zweiten Strom zu erlangen, der einen Wert aufweist, der die spezielle Korrelation mit dem Ausgangsstrom in der ersten Periode aufweist, und die Messsteuereinheit kann ausgelegt sein, den Ausgangsstrom, der von der Stromerfassungseinheit erfasst wird, wenn die Anlegungsspannung die Stromerfassungsspannung in dem zweiten Verringerungsdurchlauf ist, als den vierten Strom , der einen Wert aufweist, der die spezielle Korrelation mit dem Ausgangsstrom aufweist, in der zweiten Periode zu erlangen.
Gemäß dieser Konfiguration wird der Ausgangsstrom eines Zeitpunktes, zu dem die Anlegungsspannung, bei der sich mittels eines Experimentes (siehe 7A, 7B und 7C) herausgestellt hat, dass sie sich in Abhängigkeit von der Konzentration von Schwefeloxiden ändert, zu einer „Stromerlangungsspannung“ in dem zweiten Verringerungsdurchlauf wird, als der vierte Strom erlangt, und der Ausgangsstrom eines Zeitpunktes, zu dem die Anlegungsspannung zu der Stromerlangungsspannung in dem ersten Verringerungsdurchlauf wird, wird als der zweite Strom erlangt. Dementsprechend ist der zweite Parameter, der eine Differenz zwischen dem zweiten Strom und dem vierten Strom ist, ein Parameter, der genau die Konzentration von Schwefeloxiden angibt.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas auf der Grundlage des SOx-Erfassungsparameters genau durchzuführen, der eine Differenz oder ein Verhältnis zwischen dem zweiten Parameter und dem ersten Parameter ist.
In dem Aspekt kann die Messsteuereinheit ausgelegt sein, zu bestimmen, ob ein Betrag einer Differenz zwischen dem ersten Strom und dem dritten Strom gleich oder kleiner als ein Schwellendifferenzwert ist, und die Messsteuereinheit kann ausgelegt sein, die Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder die Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas nur dann durchzuführen, wenn der Betrag der Differenz gleich oder kleiner als der Schwellendifferenzwert ist.
Wenn der Betrag (der Absolutwert) der Differenz zwischen dem ersten Strom und dem dritten Strom übermäßig groß ist, verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass der SOx-Erfassungsparameter nur die Ausgangsstromänderung aufgrund einer Reaktion von SOx genau angibt, aufgrund dieses Einflusses. Dementsprechend wird bei dieser Konfiguration eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas nur dann durchgeführt, wenn der Betrag der Differenz zwischen dem ersten Strom und dem dritten Strom klein ist. Durch Verwenden dieser Konfiguration ist es möglich, eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas genau durchzuführen.
In dem Aspekt kann die Messsteuereinheit ausgelegt sein, die Konzentration von Schwefeloxiden auf der Grundlage des SOx-Erfassungsparameters und des dritten Stromes zu erfassen.
Gemäß dieser Konfiguration wird die Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas auf der Grundlage des SOx-Erfassungsparameters, der die Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas genau angibt, und des dritten Stromes erfasst. Wenn sich in diesem Fall der dritte Strom ändert, ändert sich ebenfalls der Wert des SOx-Erfassungsparameters. Die Konzentration von Schwefeloxiden wird unter Berücksichtigung dieser Änderung erfasst. Dementsprechend ist es möglich, die Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas genau zu erfassen.
In dem Aspekt kann die Messsteuereinheit ausgelegt sein, zu bestimmen, ob ein Betrag des SOx-Erfassungsparameters gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, und die Messsteuereinheit kann ausgelegt sein, zu bestimmen, dass Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, wenn bestimmt wird, dass der Betrag des SOx-Erfassungsparameters gleich oder größer als der Schwellenwert ist, und zu bestimmen, dass Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr nicht in dem Abgas enthalten sind, wenn bestimmt wird, dass der Betrag des SOx-Erfassungsparameters kleiner als der Schwellenwert ist.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, durch Bestimmen, ob der Betrag des SOx-Erfassungsparameters, der die Konzentration von Schwefeloxiden genau angibt, gleich oder größer als ein „vorbestimmter Schwellenwert ist, der einer vorbestimmten Konzentration entspricht,“ genau durchzuführen.
In der obigen Beschreibung sind zum einfacheren Verständnis der Erfindung Namen, die in einer Ausführungsform, die später beschrieben wird, verwendet werden, in Klammern zu Elementen der Erfindung entsprechend den Ausführungsformen hinzugefügt. Die Elemente der Erfindung sind jedoch nicht auf die durch die Namen definierte Ausführungsform beschränkt. Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich, die mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben wird.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile sowie die technische und gewerbliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigen:

1 ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration einer Gaserfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und einer Brennkraftmaschine, für die Gaserfassungsvorrichtung verwendet wird, darstellt;
2 eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel einer Konfiguration eines Elementabschnitts eines Gassensors, der in 1 dargestellt ist, darstellt;
3A ein Diagramm, das schematisch eine Zersetzungsreaktion von SOx, die in dem Elementabschnitt auftritt, darstellt;
3B ein Diagramm, das schematisch eine Reoxidationsreaktion von Schwefel, die in dem Elementabschnitt auftritt, darstellt;
4A eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Anlegungsspannung und einem Ausgangsstrom darstellt;
4B eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Anlegungsspannung und einem Ausgangsstrom darstellt;
5A eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Anlegungsspannung und einem Ausgangsstrom für unterschiedliche Konzentrationen von SOx in dem Abgas (einem Prüfgas)darstellt;
5B eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Spannungskonzentration von SOx (SO₂) und einem Ausgangsstrom für verschiedene Konzentrationen von H₂O in dem Abgas (einem Prüfgas) darstellt;
6 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Anlegungsspannung und einem Ausgangsstrom für zwei unterschiedliche Gassensoren darstellt;
7A ein Zeitdiagramm, das schematisch einen Betrieb der Gaserfassungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
7B eine Grafik, die eine Wellenform (Funktion) einer Anlegungsspannung darstellt, wenn eine SOx-Erfassung durchgeführt wird;
7C eine Grafik, die eine andere Wellenform (Funktion) einer Anlegungsspannung darstellt, wenn eine SOx-Erfassung durchgeführt wird;
8A ein Schaltungsdiagramm, das ein Ersatzschaltbild eines Gassensors darstellt;
8B ein Schaltungsdiagramm, das ein Ersatzschaltbild eines Gassensors darstellt;
9 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Anlegungsspannung und einem Ausgangsstrom jeweils in einem Fall, in dem ein erster Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, und in einem Fall darstellt, in dem ein zweiter Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird;
10 ein Flussdiagramm, das eine Sensoraktivierungsbestimmungsroutine darstellt, die von einer CPU einer ECU, die in 1 dargestellt ist, durchgeführt wird;
11 ein Flussdiagramm, das eine SOx-Erfassungsroutine 1 darstellt, die von der CPU der ECU, die in 1 dargestellt ist, durchgeführt wird;
12 ein Flussdiagramm, das eine SOx-Erfassungsroutine 2 darstellt, die von der CPU der ECU, die in 1 dargestellt ist, durchgeführt wird;
13 ein Flussdiagramm, das eine SOx-Erfassungsroutine 3 darstellt, die von der CPU der ECU, die in 1 dargestellt ist, durchgeführt wird;
14 ein Flussdiagramm, das eine SOx-Erfassungsroutine 4 darstellt, die von der CPU der ECU, die in 1 dargestellt ist, durchgeführt wird;
15 ein Flussdiagramm, das eine SOx-Erfassungsroutine 5 darstellt, die von einer CPU einer ECU in einer Gaserfassungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
16 ein Flussdiagramm, das eine SOx-Erfassungsroutine 4 darstellt, die von einer CPU einer ECU gemäß einem modifizierten Beispiel der Gaserfassungsvorrichtung, die in 1 dargestellt ist, durchgeführt wird; und
17 ein Flussdiagramm, das eine SOx-Erfassungsroutine darstellt, die von einer CPU einer ECU gemäß einem anderen modifizierten Beispiel der Gaserfassungsvorrichtung, die in 1 dargestellt ist, durchgeführt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Gaserfassungsvorrichtungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden dieselben oder entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Erste Ausführungsform
Eine Gaserfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung (im Folgenden als „erste Erfassungsvorrichtung“ bezeichnet) wird im Folgenden beschrieben. Die erste Erfassungsvorrichtung wird für eine Brennkraftmaschine 10, die in 1 dargestellt ist und die in einem nicht dargestellten Fahrzeug montiert ist, verwendet.
Die Brennkraftmaschine 10 ist ein bekannter Dieselmotor. Die Brennkraftmaschine 10 enthält eine Brennkammer, die nicht dargestellt ist, und Kraftstoffeinspritzventile 11. Die Kraftstoffeinspritzventile 11 sind in einem Zylinderkopfabschnitt angeordnet und spritzen Kraftstoff in die Brennkammer ein. Das jeweilige Kraftstoffeinspritzventil 11 spritzt Kraftstoff entsprechend einer Anweisung von einer ECU 20, die später beschrieben wird, direkt in die Brennkammer ein. Eine Abgasleitung 12 ist mit einem Ende eines Abgaskrümmers, der nicht dargestellt ist, verbunden und ist mit einer Abgasöffnung, die mit der Brennkammer, die nicht dargestellt ist, kommuniziert, verbunden. Die Abgasöffnung, der Abgaskrümmer und die Abgasleitung 12 bilden einen Abgaskanal, in dem Abgas, das von der Brennkammer ausgelassen wird, fließt. Ein Dieseloxidationskatalysator (DOC) 13 und ein Dieselpartikelfilter (DPF) 14 sind in der Abgasleitung 12 angeordnet.
Der DOC 13 ist ein Abgasreinigungskatalysator. Insbesondere oxidiert der DOC 13 unverbrannte Komponenten (HC und CO) in dem Abgas unter Verwendung von edlen Metallen wie beispielsweise Platin und Palladium als Katalysator, um das Abgas zu reinigen. Das heißt, durch den DOC 13 wird HC zu Wasser und CO₂ oxidiert, und CO wird zu CO₂ oxidiert.
Der DPF 14 ist stromab des DOC 13 angeordnet. Der DPF 14 ist ein Filter, der Teilchen in dem Abgas einfängt. Insbesondere enthält der DPF 14 mehrere Poren, die durch ein poröses Material ausgebildet werden (beispielsweise eine Membran, die aus Cordierit ausgebildet ist, das eine Art von Keramik ist). Der DPF 14 fängt Teilchen, die in dem Abgas enthalten sind, das durch die Membran gelangt, auf Porenoberflächen der Membran ein.
Die erste Erfassungsvorrichtung enthält eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20. Die ECU 20 ist eine elektronische Steuerschaltung, die einen Mikrocomputer enthält, der eine CPU, einen ROM, einen RAM, einen Sicherungs-RAM und eine Schnittstelle (I/F) als Hauptbestandteile enthält. Die CPU implementiert vorbestimmte Funktionen durch Ausführen von Anweisungen (Routinen), die in dem Speicher (ROM) gespeichert sind.
Die ECU 20 ist mit verschiedenen Aktuatoren beziehungsweise Stellgliedern der Brennkraftmaschine 10 (beispielsweise den Kraftstoffeinspritzventilen 11) verbunden. Die ECU 20 sendet Ansteuersignale (Anweisungssignale) an die Aktuatoren aus, um die Brennkraftmaschine 10 zu steuern. Die ECU 20 ist mit verschiedenen Sensoren, die unten beschrieben werden, verbunden und empfängt Signale von den Sensoren.
Verbrennungsmotordrehzahlsensor 21
Ein Verbrennungsmotordrehzahlsensor (im Folgenden als „NE-Sensor“ bezeichnet) 21 misst eine Drehzahl (eine Verbrennungsmotordrehzahl) NE der Brennkraftmaschine 10 und gibt ein Signal aus, das die Verbrennungsmotordrehzahl NE angibt.
Kühlmitteltemperatursensor 22
Ein Kühlmitteltemperatursensor 22 ist in einem Zylinderblock angeordnet. Der Kühlmitteltemperatursensor 22 erfasst eine Temperatur eines Kühlmittels (eine Kühlmitteltemperatur THW) zum Kühlen der Brennkraftmaschine 10 und gibt ein Signal aus, das die Kühlmitteltemperatur THW angibt.
Gaspedalbetätigungssensor 23
Ein Gaspedalbetätigungssensor 23 erfasst eine Betätigungsgröße eines Gaspedals 23a (eine Gaspedalbetätigungsgröße) des Fahrzeugs und gibt ein Signal aus, das eine Gaspedalbetätigungsgröße AP angibt.
Gassensor 30
Ein Gassensor 30 ist ein einzelliger Gassensor vom Strombegrenzungstyp und ist in der Abgasleitung 12, die den Abgaskanal der Brennkraftmaschine 10 mit ausbildet, angeordnet. Der Gassensor 30 ist stromab des DOC 13 und des DPF 14 in der Abgasleitung 12 angeordnet.
Konfiguration des Gassensors
Eine Konfiguration des Gassensors 30 wird im Folgenden mit Bezug auf 2 beschrieben. Ein Elementabschnitt 40, der in dem Gassensor 30 enthalten ist, enthält einen Festelektrolyt 41s, eine erste Aluminiumschicht 51a, eine zweite Aluminiumschicht 51b, eine dritte Aluminiumschicht 51c, eine vierte Aluminiumschicht 51d, eine fünfte Aluminiumschicht 51e, einen Diffusionswiderstandsabschnitt (Diffusionsratensteuerungsschicht) 61 und eine Heizeinrichtung 71.
Der Festelektrolyt 41s ist ein dünnes Plattenelement mit einem Oxidionenleitvermögen, das Zirkonium enthält. Zirkonium, das den Festelektrolyt 41s ausbildet, kann ein Element wie beispielsweise Scandium (Sc) und Yttrium (Y) enthalten.
Jede der ersten bis fünften Aluminiumschichten 51a bis 51 e ist eine dichte (nicht gasdurchlässige) Schicht (ein dichtes, dünnes Plattenelement), die Aluminium enthält.
Der Diffusionswiderstandsabschnitt 61 ist eine poröse Diffusionsratensteuerungsschicht und ist gasdurchlässig (ein dünnes Plattenelement). Die Heizeinrichtung 71 ist beispielsweise ein dünnes Plattenelement aus Cermet, das Platin (Pt) und Keramik (beispielsweise Aluminium) enthält, und ist ein Wärmeemitter, der Wärme durch Zufuhr von elektrischer Energie aussendet. Die Heizeinrichtung 71 ist mit einer Energiequelle, die nicht dargestellt und in einem Fahrzeug montiert ist, über einen Leitungsdraht verbunden, der ebenfalls nicht dargestellt ist. Die Wärmemenge, die von der Heizeinrichtung 71 ausgesendet wird, kann dadurch geändert werden, dass die ECU 20 die Energiemenge, die von der Energiequelle zugeführt wird, steuert.
Die Schichten des Elementabschnitts 40 sind von dem Boden aus in der Reihenfolge der ersten Aluminiumschicht 51e, der vierten Aluminiumschicht 51d, der dritten Aluminiumschicht 51c, des Festelektrolyten 41s, des Diffusionswiderstandsabschnitts 61, der zweiten Aluminiumschicht 51b und der ersten Aluminiumschicht 51a gestapelt.
Ein Innenraum SP1 wird durch die erste Aluminiumschicht 51a, den Festelektrolyten 41s, den Diffusionswiderstandsabschnitt 61 und die zweite Aluminiumschicht 51b ausgebildet. Abgas der Brennkraftmaschine 10 als ein Prüfgas wird über den Diffusionswiderstandsabschnitt 61 in den Innenraum SP1 eingeleitet. Das heißt, der Innenraum SP1 kommuniziert mit der Innenseite der Abgasleitung 12 der Brennkraftmaschine 10 über den Diffusionswiderstandsabschnitt 61. Dementsprechend wird das Abgas in der Abgasleitung 12 als Prüfgas in den Innenraum SP1 eingeleitet. Ein erster Lufteinleitungskanal SP2 wird durch den Festelektrolyten 41s, die dritte Aluminiumschicht 51c und die vierte Aluminiumschicht 51d ausgebildet und ist zu der Atmosphäre außerhalb der Abgasleitung 12 offen.
Die erste Elektrode 41a ist an einer Oberfläche des Festelektrolyten 41s (insbesondere der Oberfläche des Festelektrolyten 41s, die den Innenraum SP1 definiert) fixiert. Die erste Elektrode 41a ist eine negative Elektrode. Die erste Elektrode 41a ist eine poröse Cermet-Elektrode, die Platin (Pt) als Hauptkomponente enthält.
Die zweite Elektrode 41b ist an der anderen Oberfläche des Festelektrolyten 41s (insbesondere der Oberfläche des Festelektrolyten 41s, die den ersten Lufteinleitungskanal SP2 definiert) fixiert. Die zweite Elektrode 41b ist eine positive Elektrode. Die zweite Elektrode 41b ist eine poröse Cermet-Elektrode, die Platin (Pt) als Hauptkomponente enthält.
Die erste Elektrode 41a und die zweite Elektrode 41b sind einander gegenüberliegend angeordnet, wobei der Festelektrolyt 41s zwischen diesen angeordnet ist. Das heißt, die erste Elektrode 41a, die zweite Elektrode 41b und der Festelektrolyt 41s bilden eine elektrochemische Zelle 41c, die ein Sauerstoffausgabevermögen aufweist, das auf einem Sauerstoffpumpeffekt basiert. Die elektrochemische Zelle 41c wird durch die Heizeinrichtung 71 auf eine Aktivierungstemperatur aufgeheizt.
Die Schichten, die den Festelektrolyten 41s und die ersten bis fünften Aluminiumschichten 51a bis 51e enthalten, werden beispielsweise unter Verwendung eines Rakelverfahrens oder eines Strangpressverfahrens in einer Blattgestalt ausgebildet. Die erste Elektrode 41a, die zweite Elektrode 41b, Drähte zum Zuführen von Strom zu den Elektroden und Ähnliches werden beispielsweise unter Verwendung eines Siebdruckverfahrens ausgebildet. Durch Stapeln und Backen derartiger Blätter, wie sie oben beschrieben sind, wird der Elementabschnitt 40, der die oben beschriebene Struktur aufweist, einstückig ausgebildet.
Das Material der ersten Elektrode 41a ist nicht auf die oben genannten Materialien beschränkt und kann beispielsweise aus Materialien ausgewählt werden, die ein Platingruppenelement wie beispielsweise Platin (Pt), Rhodium (Rh) oder Palladium (Pd) oder eine Legierung von diesen als Hauptkomponente enthalten. Das Material der ersten Elektrode 41a ist nicht besonders beschränkt, solange wie SOx, das in einem Prüfgas enthalten ist, das über den Diffusionswiderstandsabschnitt 61 in den Innenraum SP1 eingeleitet wird, reduktiv zersetzt werden kann, wenn eine Spannung, die gleich oder größer als eine Zersetzungsstartspannung (insbesondere eine Spannung von etwa 0,6 V oder größer) von SOx ist, zwischen die erste Elektrode 41a und die zweite Elektrode 41b angelegt wird.
Der Gassensor 30 enthält eine Energieversorgungsschaltung 81 und ein Amperemeter 91. Die Energieversorgungsschaltung 81 und das Amperemeter 91 sind mit der ECU 20 verbunden.
Die Energieversorgungsschaltung 81 ist ausgelegt, eine vorbestimmte Spannung (im Folgenden als „Anlegungsspannung Vm“ bezeichnet) zwischen die erste Elektrode 41a und die zweite Elektrode 41b derart anzulegen, dass das Potenzial der zweiten Elektrode 41b höher als das Potenzial der ersten Elektrode 41a ist. Die Energieversorgungsschaltung 81 kann die Anlegungsspannung Vm unter Steuerung der ECU 20 ändern.
Das Amperemeter 91 misst einen Ausgangsstrom (einen Elektrodenstrom) Im, der ein Strom ist, der zwischen der ersten Elektrode 41a und der zweiten Elektrode 41b fließt (d.h. ein Strom, der in dem Festelektrolyten 41s fließt), und gibt den gemessenen Wert an die ECU 20 aus.
Umriss des Betriebs
Im Folgenden wird ein Umriss des Betriebs, der von der ersten Erfassungsvorrichtung durchgeführt wird, beschrieben. Die erste Erfassungsvorrichtung stellt die Anlegungsspannung Vm des Gassensors 30 auf eine Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung Vaf ein, die später beschrieben wird, und erlangt den Ausgangsstrom Im zu diesem Zeitpunkt als einen Ausgangsstrom Iaf2. Der Ausgangsstrom Iaf2 ist ein Strom, der sich in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas (Prüfgas), das von der Brennkraftmaschine 10 ausgelassen wird, ändert.
Wie es später genauer beschrieben wird, verstärkt (erhöht) oder verringert die erste Erfassungsvorrichtung die Anlegungsspannung Vm (d.h. führt einen Anlegungsspannungsdurchlauf durch) und erlangt den Ausgangsstrom Im, wenn die Anlegungsspannung Vm mit einer Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen in einer Periode übereinstimmt, in der die Anlegungsspannung Vm verringert wird, als einen Reoxidationsstrom Is2. Wie es später beschrieben wird, weist der Reoxidationsstrom Is2 einen Wert auf, der sich in Abhängigkeit von der Konzentration von SOx in dem Abgas und der Konzentration von Sauerstoff ändert. Dann berechnet die erste Erfassungsvorrichtung eine Differenz zwischen dem Ausgangsstrom Iaf2 und dem Reoxidationsstrom Is2 als einen Parameter Ia2. Der Parameter Ia2 weist einen Wert auf, der sich in Abhängigkeit von der Konzentration von SOx in dem Abgas ändert, aber aus dem ein Einfluss der Sauerstoffkonzentration entfernt ist. Die erste Erfassungsvorrichtung erfasst die Konzentration von SOx in dem Abgas auf der Grundlage des Parameters Ia2.
Der Parameter Ia2 wird durch individuelle Eigenschaftsunterschiede zwischen den Gassensoren 30 beeinflusst. Daher erlangt die erste Erfassungsvorrichtung einen Parameter Ia1, der die individuellen Eigenschaftsdifferenzen zwischen den Gassensoren 30 angibt, wie es später beschrieben wird, und berechnet eine Differenz zwischen dem Parameter Ia2 und dem Parameter Ia1 als einen SOx-Erfassungsparameter Id. Die erste Erfassungsvorrichtung bestimmt, ob SOx mit einer vorbestimmten Konzentration (einer Schwellenkonzentration) oder mehr in dem Abgas enthalten ist (ob SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten ist), unter Verwendung des SOx-Erfassungsparameters Id. Eine beliebige Konzentration von größer als 0%, die einem gewünschten Erfassungspegel entspricht, wird als vorbestimmte Konzentration (Schwellenkonzentration) ausgewählt.
Details des Betriebs (Erfassung eines Ausgangsstromes, der die Konzentration von Sauerstoff angibt)
Im Folgenden wird ein Betrieb der ersten Erfassungsvorrichtung beschrieben, wenn der Ausgangsstrom Iaf2, der ein Strom ist, der sich in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ändert, erfasst wird. Wenn der Gassensor 30 in einen Sensoraktivierungszustand eintritt, stellt die erste Erfassungsvorrichtung die Anlegungsspannung Vm auf eine Sauerstoffkonzentrationserfassungsvorspannung Vaf (beispielsweise 0,3 V) derart ein, dass die erste Elektrode 41a ein niedriges Potenzial und die zweite Elektrode 41b ein hohes Potenzial aufweist, um den Ausgangsstrom Iaf1 zu erfassen. Das heißt, die erste Elektrode dient als eine negative Elektrode und die zweite Elektrode 41b dient als eine positive Elektrode. Die Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung Vaf wird auf eine Spannung eingestellt, die gleich oder größer als eine Spannung (Zersetzungsstartspannung) ist, bei der eine Zersetzung von Sauerstoff (O₂) in der ersten Elektrode 41a startet, die eine Spannung ist, bei der ein später beschriebener Begrenzungsstrom von Sauerstoff beobachtet wird, und die eine Spannung ist, die niedriger als eine Zersetzungsstartspannung von Sauerstoff enthaltenden Komponenten, die nicht Sauerstoff sind, ist. Dementsprechend wird Sauerstoff, der in dem Abgas enthalten ist, in der ersten Elektrode 41a reduktiv in Oxidionen (O^2-) zersetzt.
Die Oxidionen werden über den Festelektrolyten 41s an die zweite Elektrode 41b übertragen und werden in Sauerstoff (O₂) gewandelt, das über den Lufteinleitungskanal SP2 an die Atmosphäre ausgelassen wird. Wie es oben beschrieben wurde, wird die Migration von Sauerstoff aufgrund der Übertragung von Oxidionen von der negativen Elektrode (der ersten Elektrode 41a) zu der positiven Elektrode (der zweiten Elektrode 41b) über den Festelektrolyten 41s als „Sauerstoffpumpeffekt“ bezeichnet.
Aufgrund der Übertragung von Oxidionen aufgrund des Sauerstoffpumpeffektes fließt ein Strom zwischen der ersten Elektrode 41a und der zweiten Elektrode 41b. Der Strom, der zwischen der ersten Elektrode 41a und der zweiten Elektrode 41b fließt, wird als ein „Ausgangsstrom Im (oder Elektrodenstrom Im)“ bezeichnet. Im Allgemeinen weist der Ausgangsstrom Im einen Trend derart auf, dass er sich erhöht, wenn sich die Anlegungsspannung Vm erhöht. Da jedoch eine Fließrate des Abgases, das die erste Elektrode 41a erreicht, von dem Diffusionswiderstandsabschnitt 61 begrenzt wird, ist eine Sauerstoffverbrauchsrate aufgrund des Sauerstoffpumpeffektes größer als eine Sauerstoffzufuhrrate zu der ersten Elektrode 41a. Das heißt, die reduktive Zersetzungsreaktion von Sauerstoff in der ersten Elektrode 41a (der negativen Elektrode) ist ein diffusionsratengesteuerter Zustand.
Wenn sich die reduktive Zersetzungsreaktion von Sauerstoff in der ersten Elektrode 41a in dem diffusionsratengesteuerten Zustand befindet, erhöht sich der Ausgangsstrom Im nicht, sondern ist im Wesentlichen trotz einer Erhöhung der Anlegungsspannung Vm konstant. Derartige Eigenschaften beziehungsweise Charakteristika werden als „Strombegrenzungscharakteristika“ bezeichnet. Ein Bereich der Anlegungsspannung, in dem sich die Strombegrenzungscharakteristika zeigen (beobachtet werden), wird als „Strombegrenzungsbereich“ bezeichnet. Der Ausgangsstrom Im in dem Strombegrenzungsbereich wird als „Begrenzungsstrom“ bezeichnet. Der Betrag des Begrenzungsstromes für Sauerstoff (ein Begrenzungsstromwert) entspricht einer Sauerstoffzufuhrrate zu der ersten Elektrode 41a (der negativen Elektrode). Da die Fließrate des Abgases, das die erste Elektrode 41a erreicht, durch den Diffusionswiderstandsabschnitt 51 konstant gehalten wird, wie es oben beschrieben wurde, entspricht die Sauerstoffzufuhrrate zu der ersten Elektrode 41a der Sauerstoffkonzentration, die in dem Abgas enthalten ist.
Dementsprechend entspricht der Ausgangsstrom (der Begrenzungsstrom) Im in dem Gassensor 30, wenn die Anlegungsspannung Vm auf eine „vorbestimmte Spannung (beispielsweise 0,3 V) in dem Begrenzungsstrombereich von Sauerstoff eingestellt ist“, der Sauerstoffkonzentration, die in dem Abgas enthalten ist. Die erste Erfassungsvorrichtung erlangt den Begrenzungsstrom Im als einen Ausgangsstrom Iaf2, der die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas angibt.
Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors und eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas weisen eine 1:1 -Beziehung zueinander auf. Dementsprechend kann die erste Erfassungsvorrichtung eine Beziehung zwischen dem Begrenzungsstrom Im von Sauerstoff und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors im Voraus in einem ROM speichern und kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors auf der Grundlage der Beziehung und des erfassten Begrenzungsstromes Im von Sauerstoff erlangen.
Erfassungsprinzip und Erfassungsverfahren der SOx-Konzentration
Im Folgenden werden ein Erfassungsprinzip und ein Erfassungsverfahren einer Konzentration von SOx in einem Abgas (Prüfgas) beschrieben. Die SOx-Konzentrationserfassung bezieht sich hier auf ein Erlangen eines SOx-Konzentrationserfassungsparameters, der eine Konzentration von SOx angibt, das in dem Abgas enthalten ist, ein Erfassen (Messen) der Konzentration von SOx, das in dem Abgas enthalten ist, unter Verwendung des SOx-Konzentrationserfassungsparameters und/oder ein Bestimmen, ob SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten ist, unter Verwendung des SOx-Konzentrationserfassungsparameters.
Der oben genannte Sauerstoffpumpeffekt tritt ebenfalls für Sauerstoff enthaltende Komponenten wie beispielsweise SOx (Schwefeloxide) und H₂O (Wasser) auf, die ein Sauerstoffatom in ihrem Molekül enthalten. Das heißt, wenn eine Spannung, die gleich oder größer als die Zersetzungsstartspannung der Zusammensetzungen ist, zwischen die erste Elektrode 41a und die zweite Elektrode 41b angelegt wird, werden die Zusammensetzungen reduktiv zersetzt, um Oxidionen zu erzeugen. Die Oxidionen werden aufgrund des „Sauerstoffpumpeffektes“ von der ersten Elektrode 41a an die zweite Elektrode 41b übertragen. Dementsprechend fließt ein Ausgangsstrom Im zwischen der ersten Elektrode 41a und der zweiten Elektrode 41b.
Die Konzentration von SOx, das in dem Abgas enthalten ist, ist jedoch sehr niedrig, und der Strom aufgrund der Zersetzung von SOx ist ebenfalls sehr klein. Der Strom aufgrund der Zersetzung von Sauerstoff enthaltenden Komponenten (beispielsweise Wasser und Kohlenstoffdioxid), die kein SOx sind, fließt ebenfalls zwischen der ersten Elektrode 41a und der zweiten Elektrode 41b. Dementsprechend ist es schwierig, nur den Ausgangsstrom, der von SOx herrührt, genau zu erfassen.
Daher fand der Erfinder der vorliegenden Anmeldung anhand intensiver Untersuchungen heraus, dass es möglich ist, die SOx-Konzentration mittels Durchführung eines Anlegungsspannungsdurchlaufes unter Verwendung eines Verstärkungsdurchlaufes und eines Verringerungsdurchlaufes mit einer vorbestimmten Durchlaufrate als einem Zyklus zu dem Zeitpunkt der Erfassung der SOx-Konzentration genau zu erfassen.
Der Verstärkungsdurchlauf ist ein Prozess zum langsamen Verstärken bzw. Erhöhen der Anlegungsspannung Vm von einer unteren Grenzspannung Va1 auf eine obere Grenzspannung Va2. Der Verringerungsdurchlauf ist ein Prozess zum langsamen Verringern der Anlegungsspannung Vm von der oberen Grenzspannung Va2 auf die untere Grenzspannung Va1. Die untere Grenzspannung Va1 und die obere Grenzspannung Va2 sind das Potenzial der zweiten Elektrode 41b in Bezug auf das Potenzial der ersten Elektrode 41a und weisen einen positiven Spannungswert auf.
Die untere Grenzspannung Va1 wird auf eine Spannung in einem Spannungsbereich (im Folgenden als „erster Spannungsbereich“ bezeichnet) eingestellt, der niedriger als eine Zersetzungsstartspannung von SOx (etwa 0,6 V) und höher als ein minimaler Wert der Anlegungsspannung in dem Begrenzungsstrombereich von Sauerstoff ist. Da der minimale Wert der Anlegungsspannung in dem Begrenzungsstrombereich von Sauerstoff von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors abhängt, kann ein unterer Grenzwert des ersten Spannungsbereiches in Abhängigkeit von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors geändert werden. Insbesondere ist der untere Grenzwert des ersten Spannungsbereiches eine Spannung in einem Bereich von 0,2 V bis 0,45 V, und ein oberer Grenzwert des ersten Spannungsbereiches beträgt beispielsweise 0,6 V. Das heißt, die untere Grenzspannung Va1 wird aus einem Bereich ausgewählt, der gleich oder größer als 0,2 V und kleiner als 0,6 V ist.
Die obere Grenzspannung Va2 wird auf eine Spannung in einem Spannungsbereich (im Folgenden als „zweiter Spannungsbereich“ bezeichnet) eingestellt, der höher als die Zersetzungsstartspannung von SOx (etwa 0,6 V) und niedriger als ein oberer Grenzwert (2,0 V) einer Spannung ist, bei der der Festelektrolyt 41s noch nicht durchbricht. Das heißt, die obere Grenzspannung Va2 wird aus einem Bereich ausgewählt, der höher als 0,6 V und gleich oder kleiner als 2,0 V ist.
Während einer Periode, während der der Verstärkungsdurchlauf durchgeführt wird, wird, wenn die Anlegungsspannung Vm, die zwischen die erste Elektrode 41a und die zweite Elektrode 41b angelegt wird, gleich oder größer als die Zersetzungsstartspannung von SOx wird, SOx, das in dem Abgas enthalten ist, in der ersten Elektrode 41a (der negativen Elektrode) reduktiv in S und O^2- zersetzt, wie es in 3A dargestellt ist.
Als Ergebnis wird das Produkt der reduktiven Zersetzung (S (Schwefel)) von SOx an der ersten Elektrode 41a (der negativen Elektrode) adsorbiert.
In einer Periode, in der der Verringerungsdurchlauf durchgeführt wird, tritt, wenn die Anlegungsspannung Vm kleiner als die Zersetzungsstartspannung von SOx wird, eine Reaktion auf, bei der S und O^2-, die an der ersten Elektrode 41a (der negativen Elektrode) adsorbiert wurden, miteinander reagieren, um SOx zu erzeugen (im Folgenden als „Reoxidationsreaktion von S (Schwefel)“ bezeichnet), wie es in 3B dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich der Ausgangsstrom Im aufgrund der „Reoxidationsreaktion von S“, wie es später beschrieben wird. Die Änderung des Ausgangsstromes Im aufgrund der „Reoxidationsreaktion von S“ wird als „Reoxidationsstromänderung“ bezeichnet.
Gemäß den Studien des Erfinders hat sich herausgestellt, dass eine Reoxidationsstromänderung, die für die SOx-Konzentrationserfassung signifikant ist, in Abhängigkeit von der Durchlaufrate des Verringerungsdurchlaufes (Spannungsabfall je vorbestimmter verstrichener Zeit) nicht auftreten muss. Dieses wird im Folgenden mit Bezug auf die 4A und 4B beschrieben.
4A ist eine Grafik, die schematisch eine Beziehung zwischen der Anlegungsspannung Vm und dem Ausgangsstrom Im darstellt, wenn der Anlegungsspannungsdurchlauf mit einer Durchlaufzykluszeit (d.h. eine Summe aus einer Zeit, die für den Verstärkungsdurchlauf benötigt wird, und einer Zeit, die für den Verringerungsdurchlauf benötigt wird; eine Zykluszeit des Anlegungsspannungsdurchlaufes), die auf 1 s eingestellt ist, durchgeführt wird. 4B ist eine Grafik, die schematisch eine Beziehung zwischen der Anlegungsspannung Vm und dem Ausgangsstrom Im darstellt, wenn der Anlegungsspannungsdurchlauf mit einer Durchlaufrate (mit einer Durchlaufzykluszeit von 20 s) durchgeführt wird, die kleiner als diejenige in dem Beispiel der 4A ist. Die Wellenform beziehungsweise Funktion der Anlegungsspannung Vm ist sinusförmig, wie es in 7B dargestellt ist.
Als Ergebnis des Vergleiches zwischen beiden Beispielen ist ersichtlich, dass eine Differenz (eine Differenz der Stromwerte) zwischen dem „Ausgangsstrom Im, wenn eine Konzentration von SOx in einem Prüfgas gleich 0 ppm ist“, der durch eine Linie L1 angegeben ist, und dem „Ausgangsstrom Im, wenn eine Konzentration von SOx in dem Prüfgas gleich 130 ppm beträgt“, der durch eine Linie L2 angegeben ist, in einem Spannungsbereich, der niedriger als die Zersetzungsstartspannung von SOx (0,6 V) ist, in dem Beispiel, das in 4A dargestellt ist, deutlicher auftritt, bei dem die Durchlaufrate des Anlegungsspannungsdurchlaufes höher als diejenige in dem Beispiel der 4B ist. Das heißt, in dem Beispiel der 4A tritt eine für die SOx-Konzentrationserfassung signifikante Stromänderung (Reoxidationsstromänderung) auf. Der Mechanismus, gemäß den ein derartiges Phänomen auftritt, ist wahrscheinlich der folgende.
Das heißt, wenn die Durchlaufrate auf kleiner als eine vorbestimmte Rate eingestellt wird, schreitet die Reoxidationsreaktion von S kontinuierlich und langsam in dem Verringerungsdurchlauf fort, und somit tritt keine signifikante Reoxidationsstromänderung auf. Wenn andererseits die Durchlaufrate auf höher als eine vorbestimmte Durchlaufrate eingestellt wird, schreitet die Reoxidationsreaktion von S nicht so stark fort, und die Anlegungsspannung Vm verringert sich in dem Verringerungsdurchlauf. Wenn die Anlegungsspannung Vm gleich einer Spannung in einem „Spannungsbereich, in dem die Reoxidationsreaktion von S aktiv ist“, wird, schreitet die Reoxidationsreaktion von S schnell fort. Dementsprechend tritt eine für die SOx-Konzentrationserfassung signifikante Stromänderung auf.
Auf diese Weise kann in Abhängigkeit von der Durchlaufrate im Verringerungsdurchlauf eine für die SOx-Konzentrationserfassung signifikante Stromänderung auftreten oder nicht. Dementsprechend ist es in dem Verringerungsdurchlauf notwendig, die Durchlaufrate auf eine vorbestimmte Rate einzustellen, bei der eine signifikante Stromänderung, die die Reoxidationsstromänderung angibt, auftritt. Die vorbestimmte Rate kann mittels eines vorherigen Experimentes auf eine geeignete Rate eingestellt werden, bei der eine signifikante Stromänderung, die eine Reoxidationsstromänderung angibt, auftritt.
Mittels Experimenten wurde beispielsweise herausgefunden, dass, wenn eine sinusförmige Spannung, wie sie in 7B dargestellt ist, zwischen die erste Elektrode 41a und die zweite Elektrode 41b angelegt wird, die Durchlaufrate auf eine Rate eingestellt werden kann, bei der eine Frequenz F in einem vorbestimmten Bereich (typischerweise einem Bereich von 0,1 Hz bis 5 Hz) erhalten wird. Der untere Grenzwert der Frequenz F in dem vorbestimmten Bereich wird im Hinblick dessen bestimmt, dass eine Signaldifferenz (die Reoxidationsstromänderung), die für die SOx-Konzentrationserfassung signifikant ist, nicht erhalten wird, wenn die Frequenz niedriger als der untere Grenzwert ist. Der obere Grenzwert der Frequenz F in dem vorbestimmten Bereich wird im Hinblick dessen bestimmt, dass sich der Beitrag von anderen Ursachen für eine Stromänderung (insbesondere eine Kapazität des Festelektrolyten 41s oder Ähnliches) als die die Konzentration von SOx erhöht, wenn die Frequenz höher als der obere Grenzwert ist.
Andererseits wurde mittels Experimenten herausgefunden, dass, wenn eine nicht sinusförmige Spannung, wie sie z.B. aus einem Laden/Entladen eines Kondensators herrührt, zwischen die erste Elektrode 41a und die zweite Elektrode 41b angelegt wird, wie es in 7C dargestellt ist, die Durchlaufrate vorzugsweise auf eine Rate eingestellt werden kann, bei der eine Reaktionszeitkonstante T1 einer Spannungswechselwellenform beziehungsweise -funktion in einem vorbestimmten Bereich liegt (typischerweise ein Bereich von 0,1 s bis 5 s). In dieser Beschreibung ist die Reaktionszeitkonstante T1 eine Zeit, die benötigt wird, damit sich die Anlegungsspannung Vm von der unteren Grenzspannung Va1 auf die obere Grenzspannung Va2 (oder umgekehrt) ändert.
Wenn die vorbestimmten Bereiche der Frequenz F und der Antwortzeitkonstanten T1 in eine Zeit umgewandelt werden, die für den Verringerungsdurchlauf benötigt wird (eine Zeit, bis sich die Anlegungsspannung von der oberen Grenzspannung Va2 auf die untere Grenzspannung Va1 geändert hat), werden die vorbestimmten Bereiche in einen Bereich von 0,1 s bis 5 s umgewandelt. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Zeit vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 s bis 5 s.
Es hat sich ebenfalls herausgestellt, dass die „Reoxidationsstromänderung“ hauptsächlich stark von einer Konzentration von S in dem Abgas (Prüfgas) abhängt, wie es später mit Bezug auf die 5A und 5B beschrieben wird. Mit anderen Worten, es besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass die Reoxidationsstromänderung durch ein Gas (beispielsweise Wasser) von Sauerstoff enthaltenden Komponenten, die keine Schwefeloxide (SOx) sind, in dem Abgas beeinflusst werden wird. Das heißt, wenn der Verringerungsdurchlauf durchgeführt wird, werden keine Zersetzungsprodukte (beispielsweise Wasserstoff, das ein Zersetzungsprodukt von Wasser ist) von Sauerstoff enthaltenden Komponenten, die keine Schwefeloxide sind, an der ersten Elektrode 41a adsorbiert. Dementsprechend tritt im Wesentlichen ein Phänomen, bei dem Zersetzungsprodukte der Sauerstoff enthaltenden Komponenten, die keine Schwefeloxide sind, einer Reoxidationsreaktion in der ersten Elektrode 41a unterzogen werden und zu den Sauerstoff enthaltenden Komponenten zurückkehren, in einer Periode, in der der Verringerungsdurchlauf durchgeführt wird, nicht auf. Dementsprechend ist es möglich, die Konzentration von SOx in dem Abgas unter Verwendung der Reoxidationsstromänderung genau zu erfassen.
Es ist beispielsweise möglich, die Konzentration von SOx in dem Abgas auf der Grundlage des Ausgangsstroms Im, wenn die Anlegungsspannung Vm gleich einer Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen (beispielsweise 0,4 V) wird, die eine Spannung ist, die niedriger als die Zersetzungsstartspannung von SOx in dem Verringerungsdurchlauf ist (wobei der Ausgangsstrom Im dieses Zeitpunktes im Folgenden als „Reoxidationsstrom Is“ bezeichnet wird), genau zu erfassen. 5A ist eine Grafik, die schematisch eine Beziehung zwischen der Anlegungsspannung (eine sinusförmige Anlegungsspannung) Vm und dem Ausgangsstrom Im darstellt, wenn der Anlegungsspannungsdurchlauf in einem Zustand durchgeführt wird, in dem der Anlegungsspannungsbereich und die Durchlaufrate unter Verwendung derselben Bedingungen eingestellt werden, während die Konzentration von SOx, das in dem Abgas (Prüfgas) enthalten ist, bei einem konstanten Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Verbrennungsmotors unterschiedliche Werte aufweist. Aus dem Beispiel, das in 5A dargestellt ist, ist ersichtlich, dass sich der Ausgangsstrom Im (d.h. der Reoxidationsstrom Is) bei der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen (= 0,4 V) verringert, wenn sich die Konzentration von SOx in dem Abgas erhöht. Auf diese Weise ist der Reoxidationsstrom Is ein Parameter, der die Reoxidationsstromänderung von SOx angibt.
5B ist eine Grafik, die schematisch eine Beziehung zwischen der Konzentration von SOx und dem Ausgangsstrom Im (d.h. dem Reoxidationsstrom Is) bei der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen darstellt, wenn der Anlegungsspannungsdurchlauf unter denselben Bedingungen wie in 5A durchgeführt wird, während die Konzentration von H₂O, das in dem Abgas (Prüfgas) enthalten ist, unterschiedliche Werte aufweist. Aus dem Beispiel der 5B ist ersichtlich, dass der Ausgangsstrom Im (der Reoxidationsstrom Is) bei der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen von der Konzentration von SOx in dem Abgas, aber nicht von der Konzentration von H₂O in dem Abgas abhängt.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass es möglich ist, die Konzentration von SOx in dem Abgas ohne Beeinflussung durch Sauerstoff enthaltende Komponenten (beispielsweise Wasser), die kein SOx sind, in dem Abgas unter Verwendung der Reoxidationsstromänderung genau zu erfassen.
Andererseits hängt der Betrag des Ausgangsstromes Im (des Reoxidationsstromes Is) bei der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen von der Konzentration von Sauerstoff, das in dem Abgas enthalten ist, ab. Dieses kommt daher, dass der Ausgangsstrom Im eine Stromkomponente aufgrund einer Migration von Oxidionen (O^2-), die durch eine reduktive Zersetzung von Sauerstoff, das in dem Abgas enthalten ist, erzeugt werden, enthält. Daher erfasst die erste Erfassungsvorrichtung den Ausgangsstrom Iaf auf der Grundlage von Sauerstoff, der in dem Abgas enthalten ist, unmittelbar, bevor der Anlegungsspannungsdurchlauf zum Erlangen des Reoxidationsstromes Is gestartet wird, und erlangt einen Wert, der durch Subtrahieren des Ausgangsstromes Iaf von dem Reoxidationsstrom Is erhalten wird, als einen SOx-Erfassungsparameter.
Als Ergebnis weiterer Untersuchungen durch den Erfinder der Erfindung hat sich herausgestellt, dass Ausgangsströme Im, die erlangt werden, wenn ein Zyklus eines Anlegungsspannungsdurchlaufes unter denselben Experimentenbedingungen unter Verwendung eines Gassensors A und eines Gassensors B durchgeführt wird, die derselbe Typ von Gassensor (Gassensor 30) sind, unterschiedliche Ausgangsstromcharakteristika (Anlegungsspannung-Ausgangsstrom-Charakteristika) zeigen können, wie es in 6 dargestellt ist. Ein derartiger Unterschied in den Ausgangsstromcharakteristika rührt wahrscheinlich von individuellen Differenzen bzw. Unterschieden zwischen den Gassensoren 30 (Differenzen der individuellen Charakteristika zwischen den Gassensoren 30) her. Insbesondere enthalten die individuellen Differenzen zwischen den Gassensoren 30 die folgenden:

- eine Differenz (Ungleichmäßigkeit) zwischen den Flächen der ersten Elektrode 41a und den Flächen der zweiten Elektroden 41b der Gassensoren 30,
- eine Differenz (Ungleichmäßigkeit) der Volumen der Festelektrolyten 41s der Gassensoren 30,
- eine Differenz (Ungleichmäßigkeit) der Widerstände und der Kapazitäten der Festelektrolyten aufgrund der Alterung.

Aufgrund der individuellen Differenzen der Ausgangsstromcharakteristika unter den Gassensoren 30 variiert der Ausgangsstrom Im (der Reoxidationsstrom Is), wenn die Anlegungsspannung Vm in dem Verringerungsdurchlauf zu der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen wird, zwischen den Gassensoren 30, auch wenn dieselbe Konzentration von SOx in dem Abgas vorhanden sind. Als Ergebnis variiert der SOx-Erfassungsparameter unter den Gassensoren 30.
Wenn andererseits ein endgültiger SOx-Erfassungsparameter durch Ausschließen eines Stromwertes, der aufgrund individueller Differenzen unter den Gassensoren 30 variiert, aus dem Reoxidationsstrom Is (oder dem SOx-Erfassungsparameter) erlangt wird und die Konzentration von SOx unter Verwendung des endgültigen SOx-Erfassungsparameters erfasst wird, wird erwartet, dass die Konzentration von SOx noch genauer unabhängig von den individuellen Differenzen unter den Gassensoren 30 erfasst werden kann. Daher berechnet die erste Erfassungsvorrichtung eine Differenz Id als einen SOx-Erfassungsparameter Id, der nicht von individuellen Differenzen unter den Gassensoren 30 abhängt, und erfasst die Konzentration von SOx unter Verwendung des Parameters Id.
Genauer gesagt wird, wie es in 7A dargestellt ist, zu dem Zeitpunkt t0, der ein Zeitpunkt ist, zu dem die Brennkraftmaschine 10 gestartet wird, die Steuerung der Heizeinrichtung 71 durch die erste Erfassungsvorrichtung derart gestartet, dass der Festelektrolyt 41s durch die Heizeinrichtung 71 aufgeheizt wird. Dementsprechend erhöht sich die Temperatur des Festelektrolyten 41s auf eine vorbestimmte Temperatur, die gleich oder größer als eine Temperatur (im Folgenden als „Aktivierungstemperatur“ bezeichnet) ist, bei der der Festelektrolyt 41s ein Oxidionenleitvermögen zeigt.
Wenn zu dem Zeitpunkt t1 die Temperatur des Festelektrolyten 41s (eine Sensorelementtemperatur) gleich oder größer als die Aktivierungstemperatur ist, ist eine Elementimpedanz niedriger als ein Sensoraktivierungsbestimmungswert und der Gassensor 30 tritt in einen Sensoraktivierungszustand ein. Dann startet die erste Erfassungsvorrichtung einen Prozess zum Erfassen eines Ausgangsstromes Im (Iaf1), der die Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas angibt. Zu dem Zeitpunkt t0 startet die erste Erfassungsvorrichtung das Anlegen der oben genannten Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung Vaf (insbesondere 0,3 V) zwischen die erste Elektrode 41a und die zweite Elektrode 41b. Wenn die Temperatur des Festelektrolyten 41s gleich oder größer als die Aktivierungstemperatur ist und die Anlegungsspannung Vm auf die Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung Vaf eingestellt ist, werden Sauerstoffmoleküle zersetzt und es wirkt der Sauerstoffpumpeffekt, aber es werden keine Sauerstoff enthaltenden Komponentengase (die SOx enthalten), die kein Sauerstoff sind, zersetzt.
Ab dem Zeitpunkt t1 erfasst die erste Erfassungsvorrichtung kontinuierlich den Ausgangsstrom Im. Wenn zu dem Zeitpunkt t2 die SOx-Erfassungsstartbedingungen erfüllt sind (d.h., wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors stabil ist und weitere später beschriebene Bedingungen erfüllt sind), erlangt (speichert) die erste Erfassungsvorrichtung den Ausgangsstrom Im, der unmittelbar vor dem Zeitpunkt t2 erfasst wurde (d.h. den Ausgangsstrom Im, wenn die Anlegungsspannung Vm auf die Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung Vaf eingestellt ist), als einen ersten Strom Iaf1.
Dann startet die erste Erfassungsvorrichtung ab dem Zeitpunkt t2 die Anlegungsspannungssteuerung zum Durchführen eines Prozesses zum Erfassen einer Konzentration von SOx in dem Abgas und führt den Prozess zum Erfassen der Konzentration von SOx mittels der Anlegungsspannungssteuerung bis zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Zeitpunkt t6 durch.
Insbesondere führt die erste Erfassungsvorrichtung die Anlegungsspannungssteuerung, die mindestens einen Zyklus (in diesem Beispiel zwei Zyklen) eines ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes, der später beschrieben wird, ein Anlegen einer L/K-Erfassungsspannung zum Halten der Anlegungsspannung Vm auf einer L/K-Erfassungsanlegungsspannung Vaf in einer vorbestimmten Periode (in diesem Beispiel 1 s) und mindestens einen Zyklus (in diesem Beispiel zwei Zyklen) eines zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes, der später beschrieben wird, durch.
Das heißt, die erste Erfassungsvorrichtung führt zwei Zyklen des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes ab dem Zeitpunkt t2 durch. Ein Zyklus des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes enthält einen Verstärkungsdurchlauf zum langsamen Verstärken der Anlegungsspannung Vm von der ersten Spannung V1 auf die zweite Spannung V2 und einen Verringerungsdurchlauf zum langsamen Verringern der Anlegungsspannung Vm von der zweiten Spannung V2 auf die erste Spannung V1 nach dem Verstärkungsdurchlauf. Der Verstärkungsdurchlauf des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes wird aus Vereinfachungsgründen als „erster Verstärkungsdurchlauf“ bezeichnet. Der Verringerungsdurchlauf des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes wird aus Vereinfachungsgründen als „erster Verringerungsdurchlauf“ bezeichnet. Ein Durchlaufspannungsbereich des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes (d.h. ein Spannungsbereich von der ersten Spannung V1 bis zu der zweiten Spannung V2) wird als ein „erster Durchlaufspannungsbereich“ bezeichnet.
Die erste Erfassungsvorrichtung erlangt (speichert) den Ausgangsstrom Im, wenn die Anlegungsspannung Vm gleich der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen (= 0,4 V) in dem zweiten Zyklus des ersten Verstärkungsdurchlaufes (der zweite Zyklus des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes) (siehe Zeitpunkt t3) ist, als einen zweiten Strom Is1.
Ähnlich wie die oben beschriebene untere Grenzspannung Va1 wird die erste Spannung V1 auf eine Spannung eingestellt, die aus dem ersten Spannungsbereich (ein Bereich von 0,2 V bis 0,6 V) ausgewählt wird. In diesem Beispiel wird die erste Spannung V1 auf 0,3 V eingestellt. Die zweite Spannung V2 wird auf eine Spannung eingestellt, die größer als die erste Spannung V1 und gleich oder kleiner als die Zersetzungsstartspannung von SOx ist. Insbesondere wird die zweite Spannung V2 auf eine Spannung eingestellt, die größer als 0,3 V und gleich oder kleiner als 0,6 V ist. In diesem Beispiel wird die zweite Spannung V2 auf 0,5 V eingestellt, was eine Spannung ist, die niedriger als die Zersetzungsstartspannung von SOx ist. Da in dem ersten Verstärkungsdurchlauf SOx, das in dem Abgas enthalten ist, im Wesentlichen nicht reduktiv in S und O^2- zersetzt wird, wird im Wesentlichen kein S, das ein Produkt der reduktiven Zersetzung von SOx ist, an der ersten Elektrode 41a adsorbiert. Als Ergebnis tritt in dem ersten Verringerungsdurchlauf im Wesentlichen keine „Reoxidationsreaktion von S“ auf, bei der S und O^2-, die an der ersten Elektrode 41a adsorbiert wurden, miteinander reagieren. Dementsprechend weist der zweite Strom Is1 einen Wert auf, der nicht durch die Konzentration von SOx in dem Abgas, sondern durch die Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas und individuelle Differenzen unter den Gassensoren 30 beeinflusst ist.
Um zu bewirken, dass ein Einfluss von den individuellen Differenzen zwischen den Gassensoren 30 auf den zweiten Strom Is1 gleich oder nahe bei einem Einfluss von den individuellen Differenzen zwischen den Gassensoren 30 auf einen vierten Strom Is2, wie es später beschrieben wird, ist, kann in einigen Ausführungsformen die Durchlaufrate des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes auf dieselbe wie eine Durchlaufrate des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes eingestellt werden, wie es später beschrieben wird. Wenn hier erwähnt ist, dass die „Durchlaufrate des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes“ und die „Durchlaufrate des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes“ dieselben sind, meint dieses, dass eine „Durchlaufrate eines Verstärkungsdurchlaufes“ (d.h. eine Spannungsänderung je Einheitszeit bzw. Zeiteinheit), die anhand der Gleichung (1) berechnet wird, und eine „Durchlaufrate eines Verringerungsdurchlaufes“, die anhand der Gleichung (2) berechnet wird, gleich sind.
Gleichung (1): „Durchlaufrate des Verstärkungsdurchlaufes“ = „obere Grenzspannung - untere Grenzspannung“ ÷ „Zeit, die für eine Änderung von einer unteren Grenzspannung auf eine obere Grenzspannung benötigt wird“
Gleichung (2): „Durchlaufrate des Verstärkungsdurchlaufes“ = „obere Grenzspannung - untere Grenzspannung“ ÷ „Zeit, die für eine Änderung von der oberen Grenzspannung auf die untere Grenzspannung benötigt wird“
Der erste Durchlaufspannungsbereich kann ein Spannungsbereich sein, in dem ein Einfluss von SOx in dem Abgas auf den zweiten Strom Is1 sehr klein ist (d.h. ein Spannungsbereich, in dem eine Reduktionszersetzungsreaktion und eine Reoxidationsreaktion von SOx kaum auftritt). In diesem Fall kann die zweite Spannung V2 auf eine Spannung eingestellt werden, die größer als die erste Spannung V1 ist und die um einen vorbestimmten Wert größer als die Zersetzungsstartspannung von SOx ist. Insbesondere wird der vorbestimmte Wert aus einem Bereich ausgewählt, der größer als 0 V und gleich oder kleiner als 0,1 V ist.
Wenn der erste Anlegungsspannungsdurchlauf des zweiten Zyklus unmittelbar nach dem Zeitpunkt t3 endet, hält die erste Erfassungsvorrichtung die Anlegungsspannung Vm auf der Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung Vaf (insbesondere 0,3 V) während einer vorbestimmten Periode (in diesem Beispiel 1 s). Dann erlangt (speichert) die erste Erfassungsvorrichtung den Ausgangsstrom Im, der unmittelbar vor dem Zeitpunkt t4 erfasst wird, zu dem 1 s seit einem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem der erste Anlegungsspannungsdurchlauf beendet wurde (d.h. der Ausgangsstrom Im, wenn die Anlegungsspannung Vm gleich der Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung Vaf ist), als den zweiten Strom Iaf2.
Die erste Erfassungsvorrichtung führt zwei Zyklen des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes (ein Anlegungsspannungsdurchlauf zur Erfassung eines SOx-Reoxidationsstromes) ab dem Zeitpunkt t4 durch. Ein Zyklus des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes enthält einen Verstärkungsdurchlauf zum langsamen Verstärken der Anlegungsspannung Vm von einer dritten Spannung V3 auf eine vierte Spannung V4 und einen Verringerungsdurchlauf zum langsamen Verringern der Anlegungsspannung Vm von der vierten Spannung V4 auf die dritte Spannung V3 nach dem Verstärkungsdurchlauf. Der Verstärkungsdurchlauf des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes wird aus Vereinfachungsgründen auch als „zweiter Verstärkungsdurchlauf‟ bezeichnet. Der Verringerungsdurchlauf des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes wird aus Vereinfachungsgründen auch als „zweiter Verringerungsdurchlauf“ bezeichnet. Ein Durchlaufspannungsbereich des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes (d.h. ein Spannungsbereich von der dritten Spannung V3 bis zu der vierten Spannung V4) wird als „zweiter Durchlaufspannungsbereich“ bezeichnet.
Die erste Erfassungsvorrichtung erlangt (speichert) den Ausgangsstrom Im, wenn die Anlegungsspannung Vm in dem zweiten Zyklus des zweiten Verringerungsdurchlaufes (dem zweiten Zyklus des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes) (siehe Zeitpunkt t5) zu der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen (= 0,4 V) wird, als einen vierten Strom Is2.
Der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf ist eine Anlegungsspannungssteuerung, die durchgeführt wird, um einen Parameter (den vierten Strom Is2) zu erlangen, der die Reoxidationsstromänderung angibt. Dementsprechend wird die dritte Spannung V3, die eine untere Grenzspannung des Spannungsbereiches des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes ist, auf ähnliche Weise wie die oben genannte untere Grenzspannung Va1 eingestellt. Die vierte Spannung V4, die eine obere Grenzspannung des Spannungsbereiches ist, wird auf eine Spannung eingestellt, die größer als die zweite Spannung ist, ähnlich wie die oben genannte obere Grenzspannung Va2. Insbesondere wird die dritte Spannung V3 auf 0,3 V eingestellt und die vierte Spannung wird auf 0,8 V eingestellt. Die Durchlaufrate des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes wird auf die oben genannte Rate eingestellt (eine Rate, bei der die Zeit, die zum Verringern von der vierten Spannung V4 auf die dritte Spannung V3 benötigt wird, in einem Bereich von 0,1 s bis 5 s liegt). Als Ergebnis weist der vierte Strom Is2 einen Wert auf, der von der Konzentration von SOx in dem Abgas abhängt. Der vierte Strom Is2 weist einen Wert auf, der durch die Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas und individuelle Differenzen unter den Gassensoren 30 beeinflusst ist.
Zu dem Zeitpunkt t6 startet die erste Erfassungsvorrichtung den Prozess zum Erfassen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses L/K des Verbrennungsmotors neu, wenn die Anlegungsspannungssteuerung zum Erfassen der Konzentration von SOx endet. Das heißt, die erste Erfassungsvorrichtung stellt die Anlegungsspannung Vm zu dem Zeitpunkt t6 auf eine Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung (0,3 V) ein.
Die erste Erfassungsvorrichtung berechnet den ersten Parameter Ia1 (= erster Strom Iaf1 - zweiter Strom Is1) durch Subtrahieren des zweiten Stromes Is1 von dem ersten Strom Iaf1. Wie es oben beschrieben wurde, hängt der zweite Strom Is1 nicht von der Konzentration von SOx in dem Abgas ab, sondern ändert sich aufgrund eines Einflusses der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas. Andererseits tritt ein Grad eines Einflusses der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas auf den zweiten Strom Is1 in dem ersten Strom Iaf1 auf. Dementsprechend wird der erste Parameter Ia1, der eine Differenz zwischen dem ersten Strom Iaf1 und dem zweiten Strom Is1 ist, nicht oder kaum durch den Einfluss der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas und den Einfluss der Konzentration von SOx in dem Abgas beeinflusst und weist einen Wert auf, in dem der Einfluss der individuellen Differenzen zwischen den Gassensoren 30 reflektiert ist.
Die erste Erfassungsvorrichtung berechnet den zweiten Parameter Ia2 (= dritter Strom Iaf2 - vierter Strom Is2) unter Verwendung des dritten Stromes Iaf2 und des vierten Stromes Is2. Wie es oben beschrieben wurde, ändert sich der vierte Strom Is2 in Abhängigkeit von der Konzentration von SOx in dem Abgas und der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas. Andererseits tritt ein Grad eines Einflusses der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas auf den vierten Strom Is2 in dem dritten Strom Iaf2 auf. Dementsprechend weist der zweite Parameter Ia2, der eine Differenz zwischen dem dritten Strom Iaf2 und dem vierten Strom Is2 ist, einen Wert auf, der nicht oder kaum durch den Einfluss der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas beeinflusst ist, der in Abhängigkeit von der Konzentration von SOx variiert und bei dem der Einfluss von individuellen Differenzen zwischen den Gassensoren 30 reflektiert wird.
Daher berechnet die erste Erfassungsvorrichtung einen SOx-Erfassungsparameter (eine Differenz Id (= Ia2 - Ia1)) zum Auswerten der Konzentration von SOx durch Subtrahieren des ersten Parameters Ia1 von dem zweiten Parameter Ia2. Die Differenz Id weist einen Wert auf, aus dem die individuellen Differenzen zwischen den Gassensoren 30 entfernt sind und außerdem der Einfluss der Konzentration von Sauerstoff entfernt ist. Dementsprechend gibt die Differenz Id genau die Konzentration von SOx in dem Abgas an und weist somit einen Wert auf, der geeignet als SOx-Erfassungsparameter verwendet werden kann. Daher führt die erste Erfassungsvorrichtung eine Erfassung der Konzentration von SOx unter Verwendung des SOx-Erfassungsparameters Id (der Differenz Id) durch.
Wie es aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, erfasst die erste Erfassungsvorrichtung die Konzentration von SOx unter Verwendung des SOx-Erfassungsparameters (der Differenz Id), aus dem der Einfluss der individuellen Charakteristika zwischen den Gassensoren 30 im Wesentlichen entfernt ist. Dementsprechend ist es möglich, die Konzentration von SOx genau zu erfassen.
Der Grund dafür, warum der SOx-Erfassungsparameter die Konzentration von SOx genau angibt, wird außerdem unten unter Verwendung eines Ersatzschaltbildes des Gassensors 30 beschrieben. 8A stellt ein Ersatzschaltbild des Gassensors 30 dar, wenn der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, und 8B stellt ein Ersatzschaltbild des Gassensors 30 dar, wenn der erste Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird. Der Widerstand R1 des Blockes S1 in den 8A und 8B bezeichnet einen Sammelwiderstand des Festelektrolyten des Gassensors 30, der Widerstand R2 bezeichnet einen Widerstand einer Korngrenze des Festelektrolyten und die Kapazität C2 bezeichnet eine Kapazität einer Korngrenze des Festelektrolyten des Gassensors 30. Der Widerstand R3s des Blockes S2s in 8A bezeichnet einen Widerstand einer Elektrodengrenzfläche, und die Kapazität C3s des Blockes S2s bezeichnet eine Kapazität der Elektrodengrenzfläche. Auf ähnliche Weise bezeichnet der Widerstand R3 des Blockes S2 in 8B einen Widerstand einer Elektrodengrenzfläche und die Kapazität C3 des Blockes S2 bezeichnet eine Kapazität der Elektrodengrenzfläche.
Wenn der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, wird ein Ausgangsstrom Im2, der durch eine Linie c2 oder d2 in 9 angegeben ist, beobachtet. Der Ausgangsstrom Im2 kann als von einer Überlagerung von zwei Stromkomponenten (Im2a und Im2b) herrührend betrachtet werden, wie es unten beschrieben wird.
Ausgangsstromkomponente Im2a
Die Ausgangsstromkomponente Im2a ist eine Ausgangsstromkomponente aufgrund der individuellen Charakteristika der Gassensoren 30. Insbesondere ist die Ausgangsstromkomponente Im2a eine Ausgangsstromkomponente, die sich aufgrund des „Widerstands R1, des Widerstands R2 und der Kapazität C2“ des Blockes S1 in 8A ändert.
Ausgangsstromkomponente Im2b
Die Ausgangsstromkomponente Im2b ist eine Ausgangsstromkomponente aufgrund einer Elektrodengrenzfläche, die durch eine Zersetzungsreaktion von SOx, eine Adsorption von S an einer Elektrode, eine Reoxidationsreaktion von S und Ähnlichem (die im Folgenden als „SOx-Reaktion und Ähnliches“ bezeichnet werden) beeinflusst wird. Insbesondere ist die Ausgangsstromkomponente Im2b eine Ausgangsstromkomponente, die sich aufgrund des Widerstands R3s und der Kapazität C3s des Blockes S2s in 8A ändert.
Wenn andererseits der Anlegungsspannungsdurchlauf in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die Durchlaufrate im Wesentlichen auf dieselbe wie in dem zweiten Anlegungsspannungsdurchlauf eingestellt ist und der Durchlaufspannungsbereich von der unteren Grenzspannung des Anlegungsspannungsdurchlaufes bis zu der oberen Grenzspannung anders als derjenige in dem zweiten Anlegungsspannungsdurchlauf eingestellt ist, wird ein Ausgangsstrom, der Stromcharakteristika aufweist, die sich von denjenigen des Ausgangsstromes Im2 unterscheiden, beobachtet. In diesem Fall ändert sich die Ausgangsstromkomponente Im2a aufgrund der individuellen Charakteristika des Gassensors 30 (d.h. Widerstand R1, Widerstand R2 und Kapazität C2 des Blockes S1) im Wesentlichen nicht. Der Zustand der Elektrodengrenzfläche ändert sich jedoch aufgrund eines Einflusses der SOx-Reaktion und Ähnlichem. Dementsprechend ändert sich die Ausgangsstromkomponente Im2b aufgrund der Elektrodengrenzfläche in Abhängigkeit von der Änderung der Elektrodengrenzfläche (d.h. eine Änderung des Widerstands R3 in den Widerstand R3s und einer Änderung von der Kapazität C3 in die Kapazität C3s). Dieses scheint der Grund dafür zu sein, warum ein Ausgangsstrom, der sich von dem Ausgangsstrom Im2 unterscheidende Charakteristika aufweist, beobachtet wird.
Wenn dementsprechend der erste Anlegungsspannungsdurchlauf mit im Wesentlichen derselben Durchlaufrate wie in dem zweiten Anlegungsspannungsdurchlauf, aber dem ersten Durchlaufspannungsbereich, der sich von dem zweiten Durchlaufspannungsbereich unterscheidet, durchgeführt wird, wird ein Ausgangsstrom Im1, in dem die Ausgangsstromkomponenten Im1a und Im1b überlagert sind, erhalten. Der erste Durchlaufspannungsbereich ist ein Spannungsbereich, in dem der Einfluss der SOx-Reaktion und Ähnliches an der Elektrodengrenzfläche im Wesentlichen nicht vorhanden oder sehr klein ist (d.h. ein Spannungsbereich, in dem eine reduktive Zersetzungsreaktion und eine Reoxidationsreaktion von SOx kaum auftritt).
Ausgangsstromkomponente Im1a
Die Ausgangsstromkomponente Im1a ist eine Ausgangsstromkomponente aufgrund der individuellen Charakteristika der Gassensoren 30. Insbesondere ist die Ausgangsstromkomponente Im1a eine Ausgangsstromkomponente, die aufgrund (in Abhängigkeit von) des Widerstands R1, des Widerstands R2 und der Kapazität C2 des Blockes S1 in 8B variiert, und ist im Wesentlichen dieselbe wie die Ausgangsstromkomponente Im2a.
Ausgangsstromkomponente Im1b
Die Ausgangsstromkomponente Im1b ist eine Ausgangsstromkomponente aufgrund (in Abhängigkeit von) einer Elektrodengrenzfläche, die nicht durch die SOx-Reaktion und Ähnliches beeinflusst wird. Insbesondere ist die Ausgangsstromkomponente Im1b eine Ausgangsstromkomponente, die aufgrund (in Abhängigkeit von) des Widerstands R3 und der Kapazität C3 des Blockes S2 in 8B variiert.
Wie es aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, ist es möglich, die „Ausgangsstromkomponente aufgrund einer Elektrodengrenzfläche, die nur durch die SOx-Reaktion und Ähnliches beeinflusst wird“, unter Verwendung des Ausgangsstroms Im2 und des Ausgangsstroms Im1 zu extrahieren. Das heißt, da die Gleichung ID = Im2 - Im1 = (Im2a + Im2b) - (Im1a + Im1b) = Im2b - Im1b erfüllt ist, weist die Differenz Id zwischen dem Ausgangsstrom Im2 und dem Ausgangsstrom Im1 einen Wert auf, in dem die Ausgangsstromkomponente aufgrund der individuellen Charakteristika der Gassensoren 30 (Widerstand R1, Widerstand R2 und Kapazität C2) im Wesentlichen entfernt ist, und kann als eine „Ausgangsstromkomponente aufgrund einer Elektrodengrenzfläche, die nur durch die SOx-Reaktion und Ähnliches beeinflusst wird“, betrachtet werden.
Dementsprechend wird die Differenz Id (= Ia2 - Ia1) zwischen dem zweiten Parameter Ia2, der auf der Grundlage des Ausgangsstroms Im2 erlangt wird und aus dem der Einfluss der Konzentration von Sauerstoff entfernt ist, und dem ersten Parameter Ia1, der auf der Grundlage mindestens des Ausgangsstroms Im1 erlangt wird und aus dem der Einfluss der Konzentration von Sauerstoff entfernt ist, ein Parameter, aus dem der Einfluss der individuellen Charakteristika der Gassensoren 30 im Wesentlichen entfernt ist und der die Konzentration von SOx genau angibt.
Die Grafik, die in 9 dargestellt ist, repräsentiert Ergebnisse eines Experimentes, das unter Verwendung eines Gassensors C und eines Gassensors D desselben Typs als Gassensoren 30 durchgeführt wurde, um die oben genannten Punkte zu bestätigen. In diesem Experiment war die Konzentration von Sauerstoff 0% und die Konzentration von Wasser wurde konstant gehalten (5%). Dementsprechend ist es nicht notwendig, Einflüsse der Konzentration von Sauerstoff und der Konzentration von Wasser auf den Reoxidationsstrom Is zu berücksichtigen.
In 9 sind die Kurven die folgenden:

Durchgezogene Linie c1: Ausgangsstrom, als der erste Anlegungsspannungsdurchlauf in dem Gassensor C durchgeführt wurde.
Durchgezogene Linie c2: Ausgangsstrom, als der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf in dem Gassensor C durchgeführt wurde.
Gestrichelte Linie d1: Ausgangsstrom, als der erste Anlegungsspannungsdurchlauf in dem Gassensor D durchgeführt wurde.
Gestrichelte Linie d2: Ausgangsstrom, als der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf in dem Gassensor D durchgeführt wurde.

In 9 ist der Ausgangsstrom Im (d.h. der Reoxidationsstrom) bei der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen (0,4 V) in dem zweiten Verringerungsdurchlauf ein Reoxidationsstrom IsC2 für den Gassensor C und ist ein Reoxidationsstrom IsD2 für den Gassensor D. Der Betrag einer Differenz zwischen diesen (= |IsD2 - IsC2|) ist groß.
Andererseits ist der Ausgangsstrom Im bei der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen in dem ersten Verringerungsdurchlauf ein Strom IsC1 für den Gassensor C und ist ein Strom IsD1 für den Gassensor D. Dementsprechend ist ersichtlich, dass eine Stromdifferenz dIC für den Gassensor C (= IsC1 - IsC2) und eine Stromdifferenz dID für den Gassensor D (= IsD1 - IsD2) im Wesentlichen denselben Wert aufweisen. Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass der SOx-Erfassungsparameter Id (die Differenz Id) ein Parameter ist, aus dem der Einfluss der individuellen Charakteristika der Gassensoren 30 im Wesentlichen entfernt ist und der die Konzentration von SOx in dem Abgas genau angibt. Dementsprechend kann die erste Erfassungsvorrichtung die Konzentration von SOx unter Verwendung des SOx-Erfassungsparameters Id genau erfassen.
Spezieller Betrieb
Im Folgenden wird ein spezieller Betrieb der ersten Erfassungsvorrichtung beschrieben. Die CPU der ECU 20 (im Folgenden einfach als „CPU“ bezeichnet) führt die Routinen, die in den Flussdiagrammen der 10 bis 14 dargestellt sind, in vorbestimmten Zeitintervallen durch.
Die Werte der folgenden Flags, die in diesen Routinen verwendet werden, werden in einer Anfangsroutine, die von der CPU durchgeführt wird, wenn ein Zündschalter (nicht dargestellt), der in dem Fahrzeug montiert ist, von einer AUS-Position in eine EIN-Position geschaltet wird, auf „0“ eingestellt.
Sensoraktivierungs-Flag Xact
Ein Sensoraktivierungs-Flag Xact repräsentiert mit einem Wert von „1“, dass sich der Gassensor 30 in einem Sensoraktivierungszustand befindet. Das Sensoraktivierungs-Flag Xact repräsentiert mit einem Wert von „0“, dass sich der Gassensor 30 nicht in dem Sensoraktivierungszustand befindet (sondern in einem Sensorinaktivierungszustand).
Erstes Erlangungsbeendigungs-Flag Xa1
Ein erstes Erlangungsbeendigungs-Flag Xa1 repräsentiert mit einem Wert von „1“, dass die Erlangung des ersten Stroms Iaf1 und des zweiten Stroms Is1, die zum Berechnen des ersten Parameters Ia1 zum derzeitigen Zeitpunkt benötigt werden, beendet wurde. Das erste Erlangungsbeendigungs-Flag Xa1 repräsentiert mit einem Wert von „0“, dass die Erlangung von mindestens einem aus dem ersten Strom Iaf1 und dem zweiten Strom Is1 zu dem derzeitigen Zeitpunkt nicht beendet ist.
Zweites Erlangungsbeendigungs-Flag Xa2
Ein zweites Erlangungsbeendigungs-Flag Xa2 repräsentiert mit einem Wert von „1“, dass die Erlangung des dritten Stroms Iaf2 und des vierten Stroms Is2, die zum Berechnen des zweiten Parameters Ia2 benötigt werden, zu dem derzeitigen Zeitpunkt beendet ist. Das zweite Erlangungsbeendigungs-Flag Xa2 repräsentiert mit einem Wert „0“, dass die Erlangung mindestens eines aus dem dritten Strom Iaf2 und dem vierten Strom Is2 zu dem derzeitigen Zeitpunkt nicht beendet ist.
Erstes Durchlaufausführungs-Flag Xsw1
Ein erstes Durchlaufausführungs-Flag Xsw1 repräsentiert mit einem Wert von „1“, dass der erste Anlegungsspannungsdurchlauf zu dem derzeitigen Zeitpunkt durchgeführt wird. Das erste Durchlaufausführungs-Flag Xsw1 repräsentiert mit einem Wert von „0“, dass der erste Anlegungsspannungsdurchlauf Is zu dem derzeitigen Zeitpunkt nicht durchgeführt wird.
Zweites Durchlaufausführungs-Flag Xsw2
Ein zweites Durchlaufausführungs-Flag Xsw2 repräsentiert mit einem Wert von „1“, dass der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf zu dem derzeitigen Zeitpunkt durchgeführt wird. Das zweite Durchlaufausführungs-Flag Xsw2 repräsentiert mit einem Wert von „0“, dass der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf Is zu dem derzeitigen Zeitpunkt nicht durchgeführt wird.
Erstes Spannungshalteprozessbeendigungs-Flag Xlhk
Ein erstes Spannungshalteprozessbeendigungs-Flag Xlhk repräsentiert mit einem Wert von „1“, dass der erste Spannungshalteprozess zu dem derzeitigen Zeitpunkt beendet ist. Das erste Spannungshalteprozessbeendigungs-Flag Xlhk repräsentiert mit einem Wert von „0“, dass der erste Spannungshalteprozess zu dem derzeitigen Zeitpunkt nicht beendet ist.
SOx-Konzentrationserfassungsbeendigungs-Flag XSOx
Ein SOx-Konzentrationserfassungsbeendigungs-Flag XSOx repräsentiert mit einem Wert von „1“, dass die SOx-Konzentrationserfassung zu dem derzeitigen Zeitpunkt beendet ist. Das SOx-Konzentrationserfassungsbeendigungs-Flag XSOx repräsentiert mit einem Wert von „0“, dass die SOx-Konzentrationserfassung zu dem derzeitigen Zeitpunkt nicht beendet ist.
Die CPU startet die Sensoraktivierungsbestimmungsroutine, die in 10 dargestellt ist, ab Schritt 100 zu vorbestimmten Zeiten und bestimmt in Schritt 1010, ob der Wert des Sensoraktivierungs-Flags Xact gleich „0“ ist.
Unmittelbar, nachdem die Position des Zündschalters in die EIN-Position geändert wurde, ist der Wert des Sensoraktivierungs-Flags Xact gleich „0“. In diesem Fall bestimmt die CPU „JA“ in Schritt 1010 und bestimmt in Schritt 1020, ob der Verbrennungsmotor gestartet wurde (ob die Brennkraftmaschine 10 gestartet wurde).
Wenn der Verbrennungsmotor gestartet wurde, bestimmt die CPU in Schritt 1020 „JA“ und bestimmt in Schritt 1030 unter Verwendung eines bekannten Verfahrens, ob der Gassensor 30 normal ist. Wenn sich beispielsweise der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 in dem vorherigen Betrieb der Brennkraftmaschine 10 von einem Kraftstoffeinspritzzustand in einen Kraftstoffzufuhrunterbrechungszustand während der L/K-Erfassung geändert hat (d.h., während der Einstellung der Anlegungsspannung Vm auf die Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung Vaf) und wenn sich der Ausgangsstrom Im nicht geändert hat, bestimmt die CPU, dass der Gassensor 30 abnorm ist, und speichert das Ergebnis in einem Sicherungs-RAM, der gespeicherte Details sogar dann halten kann, wenn der Zündschalter ausgeschaltet wird. In Schritt 1030 dieser Routine bestimmt die CPU auf der Grundlage der gespeicherten Details des Sicherungs-RAM, ob der Gassensor 30 normal ist.
Wenn der Gassensor 30 normal ist, bestimmt die CPU in Schritt 1030 „JA“ und erfasst in Schritt 1040 eine Elementimpedanz für eine Elementtemperatursteuerung (Innenwiderstand des Festelektrolyten 41s) auf der Grundlage des Ausgangsstroms Im, wenn eine Spannung (beispielsweise eine Hochfrequenzspannung) zwischen die erste Elektrode 41a und die zweite Elektrode 41b angelegt ist (siehe beispielsweise JP H10 - 232 220 A und JP 2002 - 71 633 A ).
Danach führt die CPU aufeinanderfolgend die Prozesse in Schritt 1050 und Schritt 1060, die später beschrieben werden, durch und führt dann den Prozess in Schritt 1070 durch. Die CPU führt eine Heizeinrichtungsenergiezufuhrsteuerung durch eine Sollimpedanzrückführung durch (Schritt 1050). Das heißt, die Zufuhr von Energie zu der Heizeinrichtung 71 wird derart gesteuert, dass die Elementimpedanz, die in Schritt 1040 als Temperaturinformationen erlangt wird, mit einer voreingestellten Sollimpedanz übereinstimmt (siehe beispielsweise JP 2002 - 71 633 A und JP 2009 - 53 108 A ). Die CPU legt die Anlegungsspannung Vm (insbesondere 0,3 V) zur Erfassung einer Sauerstoffkonzentration (d.h. zur L/K-Erfassung) zwischen die erste Elektrode 41a und die zweite Elektrode 41b an (Schritt 1060). Das heißt, die CPU stellt die Anlegungsspannung Vm auf die Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung Vaf ein.
In Schritt 1070 bestimmt die CPU, ob der Gassensor 30 aktiviert ist (sich in einem Sensoraktivierungszustand befindet). Insbesondere bestimmt die CPU, ob die Elementimpedanz, die in Schritt 1040 erlangt wurde, gleich oder kleiner als der Sensoraktivierungsbestimmungswert ist. Wenn sich der Gassensor 30 nicht in dem Sensoraktivierungszustand befindet, bestimmt die CPU in Schritt 1070 „NEIN“ und beendet diese Routine in Schritt 1095 zeitweilig.
Wenn sich andererseits der Gassensor 30 in dem Sensoraktivierungszustand befindet, bestimmt die CPU in Schritt 1070 „JA“ und stellt den Wert des Sensoraktivierungs-Flags Xact in Schritt 1080 auf „1“ ein. Danach beendet die CPU in Schritt 1095 zeitweilig diese Routine.
Wenn der Wert des Sensoraktivierungs-Flags Xact zu einem Zeitpunkt, zu dem die CPU den Prozess in Schritt 1010 durchführt, nicht gleich „0“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1010 „NEIN“ und beendet diese Routine in Schritt 1095 zeitweilig. Wenn der Verbrennungsmotor zu dem Zeitpunkt, zu dem die CPU den Prozessor in Schritt 1020 durchführt, nicht gestartet wurde, bestimmt die CPU in Schritt 1020 „NEIN“ und beendet diese Routine in Schritt 1095 zeitweilig. Wenn der Gassensor 30 zu einem Zeitpunkt, zu dem die CPU den Prozess in Schritt 1030 durchführt, nicht normal ist, bestimmt die CPU in Schritt 1030 „NEIN“ und beendet diese Routine in Schritt 1095 zeitweilig.
Die SOx-Erfassungsroutine 1 wird im Folgenden mit Bezug auf 11 beschrieben. Die CPU startet diese Routine ab Schritt 1100 in 11 zu vorbestimmten Zeiten und bestimmt in Schritt 1105, ob mindestens einer aus dem Wert des Sensoraktivierungs-Flags Xact und dem Wert des ersten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa1 gleich „0“ ist.
Die SOx-Erfassungsroutine 1 wird im Wesentlichen durchgeführt, wenn der Wert des ersten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa1 nach einem Zeitpunkt, zu dem der Gassensor 30 aktiviert wurde und der Wert des Sensoraktivierungs-Flags Xact auf „1“ eingestellt wurde, gleich „0“ ist (wenn die Erlangung des ersten Stroms Ia1 und des zweiten Stroms Is1 nicht beendet wurde).
Wenn dementsprechend der Wert des Sensoraktivierungs-Flags Xact nicht gleich „1“ ist (d.h., wenn der Wert des Sensoraktivierungs-Flags Xact gleich „0“ ist) oder wenn der Wert des ersten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa1 gleich „1“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1105 „NEIN“ und beendet diese Routine in Schritt 1195 zeitweilig.
Wenn im Gegensatz dazu der Wert des Sensoraktivierungs-Flags Xact durch den Prozess in Schritt 1080 in 10 auf „1“ eingestellt wurde und der Wert des ersten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa1 gleich „0“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1105 „JA“ und bestimmt in Schritt 1110, ob der Wert des ersten Durchlaufausführungs-Flags Xsw1, das angibt, ob der erste Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, gleich „0“ ist.
Wenn der Wert des ersten Durchlaufausführungs-Flags Xsw1 gleich „0“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1110 „JA“, berechnet in Schritt 1115 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors durch Erfassen einer Sauerstoffkonzentration auf der Grundlage des Ausgangsstroms Im, der von dem Gassensor 30 erlangt wird, und Verwenden der erlangten Sauerstoffkonzentration für eine vorbestimmte Nachschlagtabelle (auch als „Tabelle“ oder „Kennlinienfeld“ bezeichnet) und führt dann Schritt 1120 durch. Wenn ein Zeitpunkt, zu dem der Prozess in Schritt 1110 durchgeführt wird, nach dem Zeitpunkt liegt, zu dem der erste Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wurde, und der Wert des ersten Durchlaufausführungs-Flags Xsw1 gleich „1“ ist (siehe Schritt 1145, der später beschrieben wird), bestimmt die CPU in Schritt 1110 „NEIN“ und führt Schritt 1120 direkt durch.
In Schritt 1120 bestimmt die CPU auf der Grundlage von Informationen, die von verschiedenen Sensoren (beispielsweise dem NE-Sensor 21 und dem Kühlmitteltemperatursensor 22) erlangt werden, ob sämtliche Bedingungen, die die folgenden SOx-Erfassungsbedingungen bilden, erfüllt sind. Wenn sämtliche folgenden Bedingungen erfüllt sind, sind die SOx-Erfassungsbedingungen erfüllt.
SOx-Erfassungsbedingungen

- Die Brennkraftmaschine 10 befindet sich in einem aufgewärmten Zustand (d.h. die Kühlmitteltemperatur THW ist gleich oder größer als eine Aufwärmkühlmitteltemperatur THWth).
- Der Gassensor 30 befindet sich in dem Sensoraktivierungszustand.
- Die Brennkraftmaschine befindet sich nicht in einem Kraftstoffzufuhrunterbrechungszustand.
- Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors ist stabil. Das heißt, ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 befindet sich in einem Leerlaufzustand oder ein Antriebszustand des Fahrzeugs ist ein normaler Fahrzustand. Ob der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 ein Leerlaufzustand ist, wird dadurch bestimmt, dass bestimmt wird, ob ein „Zustand, in dem die Gaspedalbetätigungsgröße AP gleich „0“ ist und die Verbrennungsmotordrehzahl NE gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist‟, kontinuierlich während einer vorbestimmten Leerlaufzeit andauert. Ob der Antriebszustand des Fahrzeugs ein normaler Fahrzustand ist, wird dadurch bestimmt, dass bestimmt wird, ob ein „Zustand, in dem eine zeitliche Änderung der Gaspedalbetätigungsgröße AP gleich oder kleiner als eine Schwellenbetriebsänderung ist und eine zeitliche Änderung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die von einem nicht dargestellten Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfasst wird, gleich oder kleiner als eine Schwellenfahrzeuggeschwindigkeitsänderung ist“, kontinuierlich während einer vorbestimmten Normalfahrtschwellenzeit andauert.
- Bevor der Zündschalter in die AUS-Position geändert wird, nachdem der Zündschalter von der AUS-Position in die EIN-Position geändert wurde (d.h. nachdem die Brennkraftmaschine 10 derzeitig gestartet wurde), wird die SOx-Konzentrationserfassung überhaupt nicht durchgeführt (der Wert des SOx-Konzentrationserfassungsbeendigungs-Flags XSOx ist nicht gleich „1“).

Wenn die SOx-Erfassungsbedingungen erfüllt sind, bestimmt die CPU in Schritt 1120 „JA“ und bestimmt in Schritt 1125, ob der Wert des ersten Durchlaufausführungs-Flags Xsw1 gleich „0“ ist. Wie es später beschrieben wird, wurde, wenn der Wert des ersten Durchlaufausführungs-Flags Xsw1 gleich „1“ ist, der erste Strom Iaf1 unmittelbar, bevor der erste Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird (der zur L/K-Erfassung verwendet wird), bereits erlangt (siehe Schritte 1130 und 1145). Wenn dementsprechend der Wert des ersten Durchlaufausführungs-Flags Xsw1 gleich „0“ ist, wurde der erste Strom Iaf1 noch nicht erlangt.
Wenn daher der Wert des ersten Duchlaufausführungs-Flags Xsw1 gleich „0“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1125 „JA“ und erlangt den Ausgangsstrom Im zu diesem Zeitpunkt als den ersten Strom Iaf1 (den Ausgangsstrom Im, wenn die Anlegungsspannung Vm gleich der Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung Vaf ist) und speichert den erlangten Ausgangsstrom in Schritt 1130 in dem RAM. Die CPU berechnet das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors durch Erfassen der Sauerstoffkonzentration auf der Grundlage des erlangten ersten Stroms Iaf1 und Verwenden der Sauerstoffkonzentration für eine vorbestimmte Nachschlagtabelle.
Danach bestimmt die CPU in Schritt 1135 einen ersten Durchlaufspannungsbereich (eine untere Grenzspannung (die erste Spannung V1) und eine obere Grenzspannung (die zweite Spannung V2)), eine Anlegungsspannungsdurchlaufrate und eine Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes durch Verwenden des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses L/K, das auf der Grundlage des erlangten ersten Stroms Iaf1 berechnet wurde, für eine Nachschlagtabelle M1. Danach führt die CPU Schritt 1140 durch.
Wenn andererseits der Wert des ersten Durchlaufausführungs-Flags Xsw1 zu einem Zeitpunkt, zu dem die CPU den Prozess in Schritt 1125 durchführt, nicht gleich „0“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1125 „NEIN“ und führt Schritt 1140 direkt durch.
In Schritt 1140 führt die CPU den ersten Anlegungsspannungsdurchlauf unter den Durchlaufbedingungen (die Anlegungsspannungsdurchlaufrate und der Durchlaufspannungsbereich), die in Schritt 1135 bestimmt wurden, durch. Das heißt, es wird ein Prozess zum Anlegen einer sinusförmigen Spannung mit zwei Perioden unter den Durchlaufbedingungen durchgeführt. Wenn der erste Anlegungsspannungsdurchlauf bereits zu einem Zeitpunkt, zu dem Schritt 1140 durchgeführt wird, durchgeführt wird, führt die CPU den Anlegungsspannungsdurchlauf kontinuierlich weiter.
Danach stellt die CPU in Schritt 1145 den Wert des ersten Durchlaufausführungs-Flags Xsw1 auf „1“ ein. Dann bestimmt die CPU in Schritt 1150, ob der derzeitige Zeitpunkt ein Zeitpunkt ist, zu dem der zweite Strom Is1 erlangt werden sollte. Insbesondere bestimmt die CPU, ob die Anlegungsspannung Vm mit der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen in dem ersten Verringerungsdurchlauf des zweiten Zyklus des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes übereinstimmt. Wenn der derzeitige Zeitpunkt ein Zeitpunkt ist, zu dem der zweite Strom Is1 erlangt werden sollte, bestimmt die CPU in Schritt 1150 „JA“ und erlangt den Ausgangsstrom Im dieses Zeitpunktes als den zweiten Strom Is1 und speichert in Schritt 1155 den erlangten zweiten Strom in dem RAM. Danach führt die CPU Schritt 1160 durch.
Wenn andererseits der derzeitige Zeitpunkt ein Zeitpunkt ist, zu dem der zweite Strom Is1 erlangt werden sollte, wenn die CPU den Prozess in Schritt 1150 durchführt, bestimmt die CPU in Schritt 1150 „NEIN“ und führt Schritt 1160 direkt durch.
In Schritt 1160 bestimmt die CPU, ob zwei Zyklen des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes beendet sind.
Wenn zwei Zyklen des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes nicht beendet sind, bestimmt die CPU in Schritt 1160 „NEIN“ und beendet diese Routine in Schritt 1195 zeitweilig. Wenn andererseits zwei Zyklen des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes beendet sind, bestimmt die CPU in Schritt 1160 „JA“, führt anschließend die Prozesse der Schritte 1165 und 1170, die später beschrieben werden, durch und beendet dann diese Routine in Schritt 1195 zeitweilig.
Die CPU stellt (löscht) den Wert des ersten Durchlaufausführungs-Flags Xsw1 auf „0“ ein (Schritt 1165). Die CPU stellt den Wert des ersten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa1 auf „1“ ein (Schritt 1170).
Wenn die SOx-Erfassungsbedingungen zu einem Zeitpunkt, zu dem der Prozess in Schritt 1120 durchgeführt wird, nicht erfüllt sind, bestimmt die CPU in Schritt 1120 „NEIN“ und stellt die Anlegungsspannung Vm auf die Sauerstoffkonzentrationserfassungsanlegungsspannung Vaf ein und stellt (löscht) in Schritt 1175 sowohl den Wert des ersten Durchlaufausführungs-Flags Xsw1 als auch den Wert des ersten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa1 auf „0“ ein. Danach beendet die CPU diese Routine in Schritt 1195 zeitweilig.
Mittels der Routine, die in 11 dargestellt ist, werden der erste Strom Iaf1 und der zweite Strom Is1 erlangt und in dem RAM gespeichert.
Die SOx-Erfassungsroutine 2 wird im Folgenden mit Bezug auf 12 beschrieben. Die CPU startet diese Routine ab Schritt 1200 in 12 zu vorbestimmten Zeiten und bestimmt in Schritt 1210, ob der Wert des ersten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa1 gleich „1“ ist und der Wert des ersten Spannungshalteprozessbeendigungs-Flags Xlhk gleich „0“ ist.
Die SOx-Erfassungsroutine 2 wird im Wesentlichen durchgeführt, wenn sowohl der Ausgangsstrom Ia1 als auch der Ausgangsstrom Is1 vollständig erlangt wurden, der Wert des ersten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa1 auf „1“ eingestellt ist und der Wert des ersten Spannungshalteprozessbeendigungs-Flags Xlhk gleich „0“ ist.
Wenn der Wert des ersten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa1 gleich „1“ ist und der Wert des ersten Spannungshalteprozessbeendigungs-Flags Xlhk gleich „0“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1210 „JA“ und stellt in Schritt 1220 die Anlegungsspannung Vm auf die Sauerstoffkonzentrationserfassungsanlegungsspannung (d.h. L/K-Erfassungsanlegungsspannung) Vaf ein (insbesondere 0,3 V).
Danach bestimmt die CPU in Schritt 1230, ob ein Zeitnehmer t1 einen Wert aufweist, der gleich oder größer als eine vorbestimmte Zeit t1th ist. Die vorbestimmte Zeit t1th wird auf einen beliebigen Wert (beispielsweise ein Wert, der 1 s entspricht) eingestellt, der größer als 0 ist. Der Wert des Zeitnehmers t1 wird in der oben genannten Anfangsroutine auf „0“ eingestellt.
Wenn der Zeitnehmer t1 einen Wert aufweist, der kleiner als die vorbestimmte Zeit t1th ist, bestimmt die CPU in Schritt 1230 „NEIN“ und erhöht den Wert des Zeitnehmers in Schritt 1260 um „1“. Danach beendet die CPU diese Routine in Schritt 1295 zeitweilig.
Wenn andererseits der Zeitnehmer t1 einen Wert aufweist, der gleich oder größer als die vorbestimmte Zeit t1th ist, bestimmt die CPU in Schritt 1230 „JA“, stellt den Wert des Zeitnehmers t1 in Schritt 1240 auf „0“ ein und stellt dann den Wert des ersten Spannungshalteprozessbeendigungs-Flags Xlhk in Schritt 1250 auf „1“ ein. Danach beendet die CPU diese Routine in Schritt 1295 zeitweilig.
Wenn zu einem Zeitpunkt, zu dem der Prozess in Schritt 1210 durchgeführt wird, der Wert des ersten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa1 gleich „0“ ist und/oder der Wert des ersten Spannungshalteprozessbeendigungs-Flags Xlhk gleich „1“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1210 „NEIN“ und beendet dann diese Routine in Schritt 1295 zeitweilig.
Die SOx-Erfassungsroutine 3 wird im Folgenden mit Bezug auf 13 beschrieben. Die CPU startet diese Routine ab Schritt 1300 in 13 zu vorbestimmten Zeiten und bestimmt in Schritt 1305, ob der Wert des ersten Spannungshalteprozessbeendigungs-Flags Xlhk gleich „1“ ist und der Wert des zweiten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa2 gleich „0“ ist.
Die SOx-Erfassungsroutine 3 wird im Wesentlichen durchgeführt, wenn der Wert des zweiten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa2 gleich „0“ ist, nachdem der erste Spannungshalteprozess beendet wurde, und der Wert des ersten Spannungshalteprozessbeendigungs-Flags Xlhk gleich „1“ ist (wenn die Erlangung des dritten Stroms Iaf2 und des vierten Stroms Is2 nicht beendet ist).
Wenn dementsprechend der Wert des ersten Spannungshalteprozessbeendigungs-Flags Xlhk nicht gleich „1“ ist (d.h., wenn der Wert des ersten Spannungshalteprozessbeendigungs-Flags Xlhk gleich „0“ ist) und/oder wenn der Wert des zweiten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa2 gleich „1“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1305 „NEIN“ und beendet diese Routine in Schritt 1395 zeitweilig.
Wenn andererseits der Wert des ersten Spannungshalteprozessbeendigungs-Flags Xlhk in dem Prozess in Schritt 1250 der 12 auf „1“ eingestellt wurde und der Wert des zweiten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa2 gleich „0“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1305 „JA“ und bestimmt dann in Schritt 1310, ob der Wert des zweiten Durchlaufausführungs-Flags Xsw2, das angibt, ob der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, gleich „0“ ist.
Wenn der Wert des zweiten Durchlaufausführungs-Flags Xsw2 gleich „0“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1310 „JA“, berechnet in Schritt 1315 das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors durch Erfassen der Sauerstoffkonzentration auf der Grundlage des Ausgangsstroms Im, der von dem Gassensor 30 erlangt wird, und Verwenden der Sauerstoffkonzentration für eine vorbestimmte Nachschlagtabelle und führt dann Schritt 1320 durch. Wenn ein Zeitpunkt, zu dem der Prozess in Schritt 1310 durchgeführt wird, nach dem Starten der Durchführung des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes liegt und der Wert des zweiten Durchlaufausführungs-Flags Xsw2 gleich „1“ ist (siehe Schritt 1345, der später beschrieben wird), bestimmt die CPU in Schritt 1310 „NEIN“ und führt dann Schritt 1320 direkt durch.
In Schritt 1320 bestimmt die CPU auf der Grundlage von Informationen, die von verschiedenen Sensoren (beispielsweise dem NE-Sensor 21 und dem Kühlmitteltemperatursensor 22) erlangt werden, ob sämtliche Bedingungen, die die oben genannten SOx-Erfassungsbedingungen bilden, erfüllt sind.
Wenn die SOx-Erfassungsbedingungen erfüllt sind, bestimmt die CPU in Schritt 1320 „JA“ und bestimmt in Schritt 1325, ob der Wert des zweiten Durchlaufausführungs-Flags Xsw2 gleich „0“ ist. Wenn, wie es später beschrieben wird, der Wert des zweiten Durchlaufausführungs-Flags Xsw2 gleich „1“ ist, wurde der zweite Strom Iaf2 unmittelbar, bevor der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wurde (der zur L/K-Erfassung verwendet wird), bereits erlangt (siehe Schritte 1330 und 1345). Wenn dementsprechend der Wert des zweiten Durchlaufausführungs-Flags Xsw2 gleich „0“ ist, wurde der zweite Strom Iaf2 noch nicht erlangt.
Wenn daher der Wert des zweiten Durchlaufausführungs-Flags Xsw2 gleich „0“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1325 „JA“ und erlangt in Schritt 1330 den Ausgangsstrom Im dieses Zeitpunkts als den zweiten Strom Iaf2 (den Ausgangsstrom Im, wenn die Anlegungsspannung Vm die Sauerstoffkonzentrationserfassungsspannung Vaf ist) und speichert den erlangten zweiten Strom in dem RAM. Die CPU berechnet das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors durch Erfassen der Sauerstoffkonzentration auf der Grundlage des erlangten zweiten Stroms Iaf2 und Verwenden der Sauerstoffkonzentration für eine vorbestimmte Nachschlagtabelle.
Danach bestimmt die CPU in Schritt 1335 einen Spannungsbereich (eine untere Grenzspannung (die dritte Spannung V3) und eine obere Grenzspannung (die vierte Spannung V4)), eine Anlegungsspannungsdurchlaufrate und eine Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes durch Verwenden des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses L/K, das auf der Grundlage des erlangten dritten Stroms Iaf2 berechnet wurde, für eine Nachschlagtabelle M2. Danach führt die CPU Schritt 1340 durch.
Wenn andererseits der Wert des zweiten Durchlaufausführungs-Flags Xsw2 zu einem Zeitpunkt, zu dem die CPU den Prozess in Schritt 1325 durchführt, nicht gleich „0“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1325 „NEIN“ und führt direkt Schritt 1340 durch.
In Schritt 1340 führt die CPU den zweiten Anlegungsspannungsdurchlauf unter den Durchlaufbedingungen (die Anlegungsspannungsdurchlaufrate und der Durchlaufspannungsbereich), die in Schritt 1335 bestimmt wurden, durch. Das heißt, es wird ein Prozess zum Anlegen einer sinusförmigen Spannung in zwei Perioden unter den Durchlaufbedingungen durchgeführt. Wenn zu einem Zeitpunkt, zu dem Schritt 1340 durchgeführt wird, der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf bereits durchgeführt wird, führt die CPU den Anlegungsspannungsdurchlauf kontinuierlich weiter.
Danach stellt die CPU in Schritt 1345 den Wert des zweiten Durchlaufausführungs-Flags Xsw2 auf „1“ ein. Dann bestimmt die CPU in Schritt 1350, ob der derzeitige Zeitpunkt ein Zeitpunkt ist, zu dem der vierte Strom Is2 erlangt werden sollte. Insbesondere bestimmt die CPU, ob die Anlegungsspannung Vm mit der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen während des zweiten Verringerungsdurchlaufes des zweiten Zyklus des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes übereinstimmt. Wenn der derzeitige Zeitpunkt ein Zeitpunkt ist, zu dem der vierte Strom Is2 erlangt werden sollte, bestimmt die CPU in Schritt 1350 „JA“ und erlangt in Schritt 1355 den Ausgangsstrom Im dieses Zeitpunktes als den vierten Strom Is2 und speichert den erlangten vierten Strom in dem RAM. Danach führt die CPU Schritt 1360 durch.
Wenn andererseits der derzeitige Zeitpunkt kein Zeitpunkt ist, zu dem der vierte Strom Is2 erlangt werden sollte, wenn die CPU den Prozess in Schritt 1350 durchführt, bestimmt die CPU in Schritt 1350 „NEIN“ und führt Schritt 1360 direkt durch.
In Schritt 1360 bestimmt die CPU, ob zwei Zyklen des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes beendet sind.
Wenn zwei Zyklen des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes nicht beendet sind, bestimmt die CPU in Schritt 1360 „NEIN“ und beendet diese Routine in Schritt 1395 zeitweilig. Wenn andererseits zwei Zyklen des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes beendet sind, bestimmt die CPU in Schritt 1360 „JA“, führt anschließend die Prozesse der Schritte 1365 und 1370, die später beschrieben werden, durch und beendet diese Routine dann in Schritt 1395 zeitweilig.
Die CPU stellt (löscht) den Wert des zweiten Durchlaufausführungs-Flags Xsw2 auf „0“ ein und stellt den Wert des zweiten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa2 auf „1“ ein (Schritt 1365). Die CPU stellt die Anlegungsspannung Vm auf die Sauerstoffkonzentrationserfassungsanlegungsspannung Vaf2 ein (Schritt 1370).
Wenn die SOx-Erfassungsbedingungen zu einem Zeitpunkt, zu dem der Prozess in Schritt 1320 durchgeführt wird, nicht erfüllt sind, bestimmt die CPU in Schritt 1320 „NEIN“ und stellt die Anlegungsspannung Vm auf die Sauerstoffkonzentrationserfassungsanlegungsspannung Vaf ein und stellt (löscht) den Wert des zweiten Durchlaufausführungs-Flags Xsw2 und den Wert des zweiten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa2 in Schritt 1375 auf „0“ ein. Danach beendet die CPU diese Routine in Schritt 1395 zeitweilig.
Mittels der Routine, die in 13 dargestellt ist, werden der dritte Strom Iaf2 und der vierte Strom Is2 erlangt und in dem RAM gespeichert.
Die SOx-Erfassungsroutine 4 wird im Folgenden mit Bezug auf 14 beschrieben. Die CPU startet diese Routine ab Schritt 1400 in 14 zu vorbestimmten Zeiten und bestimmt in Schritt 1405, ob der Wert des zweiten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa2 gleich „1“ ist.
Die SOx-Erfassungsroutine 4 wird im Wesentlichen durchgeführt, wenn der Wert des zweiten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa2 gleich „1“ ist. Wenn der Wert des zweiten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa2 nicht gleich „1“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1405 „NEIN“ und beendet diese Routine in Schritt 1495 zeitweilig.
Wenn andererseits der Wert des zweiten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa2 durch den Prozess in Schritt 1365 in 13 auf „1“ eingestellt wurde, bestimmt die CPU in Schritt 1405 „JA“ und bestimmt in Schritt 1410 auf der Grundlage eines Absolutwertes einer Differenz (Iv (= |Iaf1 - Iaf2|) zwischen dem ersten Strom Iaf1 und dem dritten Strom Iaf2, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors (die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas), wenn der erste Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis L/K des Verbrennungsmotors (die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas), wenn der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegen. Das heißt, die CPU bestimmt, ob der Absolutwert der Differenz Iv gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert Ivth ist.
Wenn der Absolutwert der Differenz Iv gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert Ivth ist, bestimmt die CPU in Schritt 1410 „JA“ und berechnet die Parameter Ia1 (= Iaf1 - Is1) und Ia2 (= Iaf2 - Is2) und den SOx-Erfassungsparameter (die Differenz Id (= Ia2 - Ia1)) unter Verwendung des ersten Stroms Iaf1, des zweiten Stroms Is1, des dritten Stroms Iaf2 und des vierten Stroms Is2, die bereits in Schritt 1415 erlangt wurden.
Danach bestimmt die CPU in Schritt 1420, ob der SOx-Erfassungsparameter Id gleich oder größer als eine Schwellendifferenz Idth ist.
Wenn die Differenz Id gleich oder größer als die Schwellendifferenz Idth ist, bestimmt die CPU in Schritt 1420 „JA“ und bestimmt in Schritt 1425, dass SOx mit einer vorbestimmten Konzentration (einer Konzentration, die der Schwellendifferenz Idth entspricht) oder mehr in dem Abgas enthalten ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die CPU das Ergebnis, das angibt, dass SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten ist (oder das Ergebnis, das angibt, dass S, das einen erlaubten Wert überschreitet, in den Kraftstoff gemischt ist), in dem Sicherungs-RAM speichern oder kann eine vorbestimmte Warnleuchte einschalten. Danach stellt die CPU in Schritt 1430 den Wert des SOx-Erfassungsbeendigungs-Flags XSOx auf „1“ ein. Danach beendet die CPU diese Routine in Schritt 1495 zeitweilig.
Wenn andererseits der SOx-Erfassungsparameter Id nicht gleich oder größer als die Schwellendifferenz Idth ist (d.h. kleiner als die Schwellendifferenz Idth), bestimmt die CPU in Schritt 1420 „NEIN“ und bestimmt in Schritt 1435, dass SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr nicht in dem Abgas enthalten ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die CPU das Ergebnis, das angibt, dass SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr nicht in dem Abgas enthalten ist (oder das Ergebnis, das angibt, dass S, das einen erlaubten Wert überschreitet, nicht in den Kraftstoff gemischt ist), in dem Sicherungs-RAM speichern oder kann eine vorbestimmte Warnleuchte ein- oder ausschalten. Danach stellt die CPU in Schritt 1430 den Wert des SOx-Erfassungsbeendigungs-Flags XSOx auf „1“ ein. Danach beendet die CPU diese Routine in Schritt 1495 zeitweilig.
Wenn der Absolutwert der Differenz Iv zu einem Zeitpunkt, zu dem der Prozess in Schritt 1410 durchgeführt wird, größer als der vorbestimmte Wert Ivth ist, bestimmt die CPU in Schritt 1410 „NEIN“ und führt Schritt 1440 durch.
Wie es oben beschrieben wurde, wird der erste Parameter Ia1 durch Subtrahieren des zweiten Stroms Is1 von dem ersten Strom Iaf1 (erster Parameter Ia1 = erster Strom Iaf1 - zweiter Strom Is1) berechnet. Der erste Strom Iaf1 entspricht der Sauerstoffkonzentration während des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes, wenn der zweite Strom Is1 erlangt wird. Dementsprechend wird ein Einfluss der Sauerstoffkonzentration aus dem ersten Parameter Ia1 entfernt. Auf ähnliche Weise wird der zweite Parameter Ia2 durch Subtrahieren des vierten Stroms Is2 von dem dritten Strom Iaf2 (zweiter Parameter Ia2 = dritter Strom Iaf2 - vierter Strom Is2) berechnet. Der dritte Strom Iaf2 entspricht der Sauerstoffkonzentration während des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes, wenn der vierte Strom Is2 erlangt wird. Dementsprechend wird ein Einfluss der Sauerstoffkonzentration aus dem zweiten Parameter Ia2 entfernt.
Wenn jedoch der Absolutwert der Differenz Iv größer als der vorbestimmte Wert Ivth ist, das heißt wenn der Betrag der Differenz zwischen der Sauerstoffkonzentration während des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes und der Sauerstoffkonzentration während des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes groß ist, kann ein Einfluss der Differenz der Sauerstoffkonzentration nicht vollständig aus dem ersten Parameter Ia1 und dem zweiten Parameter Ia2 entfernt werden, und somit verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass der SOx-Erfassungsparameter (die Differenz Id) nur die Ausgangsstromänderung aufgrund der SOx-Reaktion genau angeben wird. Wenn der Absolutwert der Differenz Iv größer als der vorbestimmte Wert Ivth ist, kann in einigen Ausführungsformen die SOx-Konzentration unter Verwendung des SOx-Erfassungsparameters (der Differenz Id), der in Schritt 1415 erlangt wird, erfasst werden.
Daher geht die CPU in diesem Fall von der Routine in Schritt 1410 zu Schritt 1440 über und verhindert die SOx-Konzentrationserfassung unter Verwendung des SOx-Erfassungsparameters (der Differenz Id) durch Einstellen (Löschen) der Werte der folgenden Flags, die auf „1“ eingestellt sind, auf „0“.

- Erstes Erlangungsbeendigungs-Flag Xa1
- Zweites Erlangungsbeendigungs-Flag Xa2
- Erstes Spannungshalteprozessbeendigungs-Flag Xlhk

Danach beendet die CPU diese Routine in Schritt 1495 zeitweilig. Da in diesem Fall der Wert des Sensoraktivierungs-Flags Xact gleich „1“ ist und der Wert des ersten Erlangungsbeendigungs-Flags Xa1 gleich „0“ ist, bestimmt die CPU in Schritt 1105 der SOx-Erfassungsroutine 1 „JA“. Dementsprechend wird die SOx-Erfassungsroutine 1 im Wesentlichen erneut durchgeführt.
Wie es oben beschrieben wurde, berechnet die erste Erfassungsvorrichtung die Differenz Id zwischen dem zweiten Parameter Ia2 und dem ersten Parameter Ia1 als den SOx-Erfassungsparameter Id und führt die SOx-Konzentrationserfassung unter Verwendung des berechneten SOx-Erfassungsparameters Id durch. Der SOx-Erfassungsparameter Id (die Differenz Id) weist einen Wert auf, der im Wesentlichen nur auf der Konzentration von Schwefeloxid in dem Abgas basiert, und weist einen Wert auf, aus dem ein Einfluss von Komponenten, der in Abhängigkeit von individuellen Differenzen zwischen den Gassensoren 30 variiert, geringer oder eliminiert ist. Dementsprechend kann die erste Erfassungsvorrichtung genau bestimmen, ob SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten ist.
Zweite Ausführungsform
Eine Gaserfassungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung (im Folgenden als „zweite Erfassungsvorrichtung“ bezeichnet) wird im Folgenden beschrieben. Die zweite Erfassungsvorrichtung unterscheidet sich von der ersten Erfassungsvorrichtung nur darin, dass ein Verhältnis Ir (= Ia2/Ia1) anstelle der Differenz Id (= Ia2 - Ia1) als SOx-Erfassungsparameter verwendet wird, der zur SOx-Konzentrationserfassung verwendet wird.
Wie es oben beschrieben wurde, wird der erste Parameter Ia1 nicht oder kaum durch den Einfluss der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas und den Einfluss der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas beeinflusst und weist einen Wert auf, in dem der Einfluss der individuellen Differenzen zwischen den Gassensoren 30 reflektiert wird. Andererseits wird der zweite Parameter Ia2 nicht oder kaum durch den Einfluss der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas beeinflusst und weist einen Wert auf, der in Abhängigkeit von der SOx-Konzentration variiert und in dem der Einfluss individueller Differenzen zwischen den Gassensoren 30 reflektiert wird. Dementsprechend weist das Verhältnis Ir (= Ia2/Ia1) des zweiten Parameters Ia2 zu dem ersten Parameter Ia1 einen Wert auf, der nur auf der Konzentration von SOx in dem Abgas basiert, und es kann gesagt werden, dass dieser einen Wert aufweist, aus dem der Einfluss individueller Differenzen zwischen den Gassensoren 30 in großem Ausmaß, aber nicht vollständig entfernt ist. Dieser Unterschied wird im Folgenden hauptsächlich beschrieben.
Spezieller Betrieb
Ein spezieller Betrieb der zweiten Erfassungsvorrichtung wird im Folgenden beschrieben. Die CPU der ECU 20 führt die Routinen, die in den 10 bis 13 dargestellt sind, und eine Routine, die in 15 dargestellt ist, anstelle der 14 in vorbestimmten Zeitintervallen durch. Der Betrieb, der auf den Routinen in den 10 bis 13 basiert, ist derselbe wie der Betrieb, der auf den Routinen in der ersten Erfassungsvorrichtung basiert und oben beschrieben wurde. Daher wird dessen Beschreibung nicht wiederholt.
Der Betrieb der zweiten Erfassungsvorrichtung wird im Folgenden mit Bezug auf 15 beschrieben. Die Routine, die in 15 dargestellt ist, unterscheidet sich von der Routine, die in 14 dargestellt ist, nur darin, dass die Schritte 1415 und 1420 in 14 durch die Schritte 1515 und 1520 ersetzt sind. Dieser Unterschied wird im Folgenden hauptsächlich beschrieben.
Wenn Schritt 1410 zum Schritt 1515 übergeht, berechnet die CPU die Parameter Ia1 (= Iaf1 - Is1) und Ia2 (= Iaf2 - Is2) und das Verhältnis Ir (= Ia2/Ia1) unter Verwendung des ersten Stroms Iaf1, des zweiten Stroms Is1, des dritten Stroms Iaf2 und des vierten Stroms Is2 und führt dann Schritt 1520 durch.
In Schritt 1520 bestimmt die CPU, ob das Verhältnis Ir gleich oder größer als ein Schwellenverhältnis Irth ist. Wenn das Verhältnis Ir gleich oder größer als das Schwellenverhältnis Irth ist, bestimmt die CPU in Schritt 1520 „JA“ und bestimmt in Schritt 1425, dass SOx mit einer vorbestimmten Konzentration (einer Konzentration, die dem Schwellenverhältnis Irth entspricht) oder mehr in dem Abgas enthalten ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die CPU das Ergebnis, das angibt, dass SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten ist (oder das Ergebnis, das angibt, dass S, das einen erlaubten Wert überschreitet, in den Kraftstoff gemischt ist), in dem Sicherungs-RAM speichern oder kann eine vorbestimmte Warnleuchte einschalten. Danach führt die CPU Schritt 1430 durch.
Wenn andererseits das Verhältnis Ir nicht gleich oder größer als das Schwellenverhältnis Irth ist (d.h. kleiner als das Schwellenverhältnis Irth ist), bestimmt die CPU in Schritt 1520 „NEIN“ und bestimmt in Schritt 1435, dass SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr nicht in dem Abgas enthalten ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die CPU das Ergebnis, das angibt, dass SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr nicht in dem Abgas enthalten ist (oder das Ergebnis, das angibt, dass S, das einen erlaubten Wert überschreitet, nicht in den Kraftstoff gemischt ist), in dem Sicherungs-RAM speichern oder kann eine vorbestimmte Warnleuchte ein- oder ausschalten. Danach führt die CPU Schritt 1430 durch.
Wie es oben beschrieben wurde, berechnet die ECU der zweiten Erfassungsvorrichtung das Verhältnis Ir (= Ia2/Ia1) des zweiten Parameters Ia2 zu dem ersten Parameter Ia1 als SOx-Erfassungsparameter Ir und führt die SOx-Konzentrationserfassung unter Verwendung des berechneten SOx-Erfassungsparameters Ir durch. Der SOx-Erfassungsparameter Ir weist einen Wert auf, der im Wesentlichen nur auf der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas basiert, und weist einen Wert auf, aus dem ein Einfluss von Komponenten, der in Abhängigkeit von individuellen Differenzen zwischen den Gassensoren 30 variiert, geringer ist. Dementsprechend kann die zweite Erfassungsvorrichtung genau bestimmen, ob SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten ist.
Modifizierte Beispiele
Während oben spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, sondern kann verschiedene Beispiele, die auf dem technischen Konzept der Erfindung basieren, beinhalten.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen besteht keine besondere Beschränkung hinsichtlich des „Ausgangsstroms Im, wenn die Anlegungsspannung Vm gleich der Reoxidationsstromerfassungsspannung Vsen wird, die eine Spannung ist, die niedriger als die Zersetzungsstartspannung von SOx ist“, sondern es kann irgendein Wert, der eine Korrelation zu dem Ausgangsstrom Im in einer Periode aufweist, in der die Anlegungsspannung Vm niedriger als die Zersetzungsstartspannung von SOx während des Verringerungsdurchlaufes ist, als zweiter Strom Is1 oder vierter Strom Is2 erlangt werden. In den Ausführungsformen kann beispielsweise ein minimaler Wert des Ausgangsstromes Im in einer Periode, in der die Anlegungsspannung Vm innerhalb eines Erfassungsspannungsbereiches während des Verringerungsdurchlaufes liegt, als zweiter Strom Is1 oder vierter Strom Is2 erlangt werden. In diesem Fall ist der Erfassungsspannungsbereich ein Bereich, der gleich oder größer als eine vorbestimmte Spannung ist, die größer als die untere Grenzspannung (die erste Spannung V1) des Verringerungsdurchlaufes und gleich oder kleiner als die Zersetzungsstartspannung von SOx (0,6 V) ist.
Modifiziertes Beispiel der ersten Erfassungsvorrichtung
Die erste Erfassungsvorrichtung bestimmt durch Vergleichen des Betrags der Differenz Id mit der Schwellendifferenz Idth, ob SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten ist, aber die Konzentration von SOx in dem Abgas kann auf der Grundlage der Differenz Id erlangt werden, wie es im Folgenden beschrieben wird.
Die CPU kann beispielsweise ausgelegt sein, die SOx-Erfassungsroutine 4, die in 16 dargestellt ist, anstelle der SOx-Erfassungsroutine 4, die in 14 dargestellt ist, durchzuführen. Die Routine, die in 16 dargestellt ist, ist eine Routine, in der der Prozess in Schritt 1610 anstelle der Prozesse der Schritte 1420, 1425 und 1435 in der Routine, die in 14 dargestellt ist, durchgeführt wird. Dementsprechend wird im Folgenden hauptsächlich der Prozess in Schritt 1610 der 16 beschrieben.
Wenn die Differenz Id in Schritt 1415 der 16 berechnet wurde, erlangt die CPU in Schritt 1610 die Konzentration von SOx in dem Abgas durch Verwenden der Differenz Id und des L/K (oder Iaf2), das auf der Grundlage von Iaf2 berechnet wurde, der in Schritt 1330 in 13 erlangt wurde, für eine Nachschlagtabelle Tabelle 1 (Id, L/K). Der ROM (die Speichereinheit) der ECU 20 speichert eine Beziehung zwischen der Differenz Id und dem L/K und der Konzentration von SOx in dem Abgas als eine Nachschlagtabelle Tabelle 1 (Id, L/K) (siehe Block M3 in 16). Die Nachschlagtabelle kann mittels Experimenten oder Ähnlichem im Voraus erlangt werden.
Modifiziertes Beispiel der zweiten Erfassungsvorrichtung
Die zweite Erfassungsvorrichtung bestimmt durch Vergleichen des Betrags des Verhältnisses Ir mit dem Schwellenverhältnis Irth, ob SOx mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten ist, aber die Konzentration von SOx in dem Abgas kann auf der Grundlage des Verhältnisses Ir erlangt werden, wie es im Folgenden beschrieben wird.
Die CPU kann beispielsweise ausgelegt sein, die SOx-Erfassungsroutine 4, die in 17 dargestellt ist, anstelle der SOx-Erfassungsroutine 4, die in 15 dargestellt ist, durchzuführen. Die Routine, die in 17 dargestellt ist, ist eine Routine, in der der Prozess in Schritt 1710 anstelle der Prozesse der Schritte 1520, 1425 und 1435 der Routine, die in 15 dargestellt ist, durchgeführt wird. Dementsprechend wird im Folgenden hauptsächlich der Prozess in Schritt 1710 der 17 beschrieben.
Wenn das Verhältnis Ir in Schritt 1515 der 17 berechnet wurde, erlangt die CPU in Schritt 1710 die Konzentration von SOx in dem Abgas durch Verwenden des Verhältnisses Ir und des L/K (oder Iaf2), das auf der Grundlage von Iaf2 berechnet wird, der in Schritt 1330 der 13 erlangt wurde, für eine Nachschlagtabelle Tabelle 2 (Ir, L/K). Der ROM (die Speichereinheit) der ECU 20 speichert eine Beziehung zwischen dem Verhältnis Ir und L/K und der Konzentration von SOx in dem Abgas als eine Nachschlagtabelle Tabelle 2 (Ir, L/K) (siehe Block M4 in 17). Die Nachschlagtabelle kann mittels Experimenten oder Ähnlichem im Voraus erlangt werden.
Die ECU 20 in jedem modifizierten Beispiel ist ausgelegt, die Konzentration von SOx in dem Abgas entsprechend der Differenz Id oder dem Verhältnis Ir aus der Nachschlagtabelle, die in dem ROM gespeichert ist, unter Verwendung der Differenz Id oder des Verhältnisses Ir als SOx-Erfassungsparameter zu erlangen, der nicht leicht durch individuelle Charakteristika der Gassensoren und nicht durch Sauerstoff enthaltende Komponenten, die kein SOx sind, das in dem Abgas enthalten ist, beeinflusst wird und die Reoxidationsstromänderung repräsentiert. Dementsprechend ist es möglich, die Konzentration von Schwefeloxiden in einem Abgas zu erfassen.
Die Spannungswellenform beziehungsweise -funktion des Anlegungsspannungsdurchlaufes ist nicht auf diejenigen der 7B und 7C beschränkt, sondern kann beliebig sein (beispielsweise Dreieckfunktion), solange wie der Verringerungsdurchlauf mit einer Spannung, die kontinuierlich variiert, und mit einer Verringerungsrate durchgeführt wird, bei der die Reoxidationsstromänderung aufgrund einer Reoxidationsreaktion von Schwefel, das an der ersten Elektrode 41a adsorbiert wurde, von einem Zeitpunkt des Verringerungsdurchlaufes des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes an sehr bemerkbar wird. In diesem Fall muss die Funktion des ersten Anlegungsspannungsdurchlaufes mit der Ausnahme des Anlegungsspannungsbereiches dieselbe wie die Funktion des zweiten Anlegungsspannungsdurchlaufes sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015017931 A [0003]
JP H10232220 A [0146]
JP 200271633 A [0146]
JP 2002071633 A [0147]
JP 2009053108 A [0147]

Claims

Gaserfassungsvorrichtung, die aufweist: einen Elementabschnitt (40), der in einem Abgaskanal (12) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist und der eine elektrochemische Zelle (41c), die einen Festelektrolyten (41s) mit einem Oxidionenleitvermögen und eine erste Elektrode (41a) und eine zweite Elektrode (41b) enthält, die auf Oberflächen des Festelektrolyten (41s) ausgebildet sind, und einen Diffusionswiderstand (61) enthält, der aus einem porösen Material ausgebildet ist, das in der Lage ist, ein Abgas, das in dem Abgaskanal (12) fließt, durchzulassen, wobei das Abgas, das in dem Abgaskanal (12) fließt, die erste Elektrode (41a) über den Diffusionswiderstand (61) erreicht; eine Spannungsanlegungseinheit (81), die ausgelegt ist, eine Spannung zwischen die erste Elektrode (41a) und die zweite Elektrode (41b) anzulegen; eine Stromerfassungseinheit (91), die ausgelegt ist, einen Ausgangsstrom zu erfassen, der ein Strom ist, der zwischen der ersten Elektrode (41a) und der zweiten Elektrode (41b) fließt; und eine Messsteuereinheit (20), die ausgelegt ist, eine Anlegungsspannung, die eine Spannung ist, die zwischen die erste Elektrode (41a) und die zweite Elektrode (41b) angelegt wird, unter Verwendung der Spannungsanlegungseinheit (81) zu steuern, den Ausgangsstrom unter Verwendung der Stromerfassungseinheit (91) zu erlangen und eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung einer Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas auf der Grundlage des erlangten Ausgangsstroms durchzuführen, wobei die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, einen ersten Anlegungsspannungsdurchlauf zum Durchführen eines ersten Verstärkungsdurchlaufes zum Verstärken der Anlegungsspannung von einer ersten Spannung, die aus einem ersten Spannungsbereich ausgewählt wird, der größer als eine untere Grenzspannung eines Begrenzungsstrombereiches, in dem der Ausgangsstrom ein Begrenzungsstrom von Sauerstoff ist, und niedriger als eine Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden ist, ausgewählt wird, auf eine zweite Spannung, die größer als die erste Spannung und gleich oder kleiner als eine Spannung ist, die um einen vorbestimmten Wert größer als die Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden ist, und zum anschließenden Durchführen eines ersten Verringerungsdurchlaufes zum Verringern der Anlegungsspannung von der zweiten Spannung auf die erste Spannung in mindestens einem Zyklus und zum Erlangen eines ersten Parameters unter Verwendung mindestens des Ausgangsstroms in dem ersten Verringerungsdurchlauf und unter Verwendung eines vorbestimmten ersten speziellen Verfahrens, durchzuführen, wobei die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, einen zweiten Anlegungsspannungsdurchlauf zum Durchführen eines zweiten Verstärkungsdurchlaufes zum Verstärken der Anlegungsspannung von einer dritten Spannung, die aus dem ersten Spannungsbereich ausgewählt wird, auf eine vierte Spannung, die größer als die Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden und größer als die zweite Spannung ist, und zum anschließenden Durchführen eines zweiten Verringerungsdurchlaufes zum Verringern der Anlegungsspannung von der vierten Spannung auf die dritte Spannung unter Verwendung der Spannungsanlegungseinheit in mindestens einem Zyklus, nachdem der erste Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wurde, durchzuführen und einen zweiten Parameter, der eine Korrelation mit einem Grad einer Änderung, die in dem Ausgangsstrom auftritt, aufweist, die sich erhöht, wenn sich die Konzentration von Schwefeloxiden, die in dem Abgas enthalten sind, aufgrund eines Stromes, der aufgrund einer Rückkehr von Schwefel, das an der ersten Elektrode adsorbiert wurde, zu Schwefeloxiden durch eine Reoxidationsreaktion in der ersten Elektrode zwischen der ersten Elektrode (41a) und der zweiten Elektrode (41b) fließt, erhöht, wenn die Anlegungsspannung niedriger als die Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden in einer Periode ist, in der der zweite Verringerungsdurchlauf unter Verwendung mindestens des Ausgangsstroms durchgeführt wird, in dem zweiten Verringerungsdurchlauf und unter Verwendung eines zweiten speziellen Verfahrens, das dasselbe wie das erste spezielle Verfahren ist, zu erlangen, und die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, eine Differenz oder ein Verhältnis zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter als einen SOx-Erfassungsparameter zu berechnen und eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder eine Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas auf der Grundlage des SOx-Erfassungsparameters durchzuführen.
Gaserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Verringerungsrate des zweiten Verringerungsdurchlaufes auf eine Rate eingestellt wird, bei der sich eine Rate der Reoxidationsreaktion zu einem Zeitpunkt schnell erhöht, zu dem die Anlegungsspannung eine Spannung in einem Spannungsbereich erreicht, der innerhalb des ersten Spannungsbereiches liegt und höher als die dritte Spannung ist, und der erste Anlegungsspannungsdurchlauf und der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf dieselbe Durchlaufrate aufweisen, die durch eine zeitliche Spannungsänderung ausgedrückt wird.
Gaserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, ein Verfahren zum Einstellen der Anlegungsspannung auf eine Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsanlegungsspannung in dem Begrenzungsstrombereich unter Verwendung der Spannungsanlegungseinheit (81), bevor der erste Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, zum Erlangen des Ausgangsstroms, der von der Stromerfassungseinheit (91) erfasst wird, als einen ersten Strom, wenn die Anlegungsspannung auf die Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsanlegungsspannung eingestellt ist, zum Erlangen eines Wertes, der eine spezielle Korrelation mit dem Ausgangsstrom aufweist, in einer vorbestimmten ersten Periode in dem ersten Verringerungsdurchlauf als einen zweiten Strom auf der Grundlage des Ausgangsstroms, der von der Stromerfassungseinheit (91) erfasst wird, und zum Berechnen einer Differenz zwischen dem erlangten ersten Strom und dem erlangten zweiten Strom als das erste spezielle Verfahren zum Erlangen der berechneten Differenz als den ersten Parameter zu verwenden, und die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, ein Verfahren zum Einstellen der Anlegungsspannung auf die Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsanlegungsspannung unter Verwendung der Spannungsanlegungseinheit (81), nachdem der erste Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wurde und bevor der zweite Anlegungsspannungsdurchlauf durchgeführt wird, zum Erlangen des Ausgangsstroms, der von der Stromerfassungseinheit (91) erfasst wird, wenn die Anlegungsspannung auf die Luft-Kraftstoff-Verhältniserfassungsanlegungsspannung eingestellt ist, als einen dritten Strom, zum Erlangen eines Wertes, der die spezielle Korrelation mit dem Ausgangsstrom aufweist, in einer zweiten Periode, in der die Anlegungsspannung in einem Bereich liegt, der größer als die dritte Spannung und gleich oder kleiner als die Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden in dem zweiten Verringerungsdurchlauf ist, als einen vierten Strom auf der Grundlage des Ausgangsstroms, der von der Stromerfassungseinheit (91) erfasst wird, und zum Berechnen einer Differenz zwischen dem erlangten dritten Strom und dem erlangten vierten Strom als das zweite spezielle Verfahren zum Erlangen der berechneten Differenz als den zweiten Parameter zu verwenden.
Gaserfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, den Ausgangsstrom, der von der Stromerfassungseinheit (91) erfasst wird, wenn die Anlegungsspannung eine vorbestimmte Stromerfassungsspannung in einem Bereich ist, der größer als die erste Spannung und gleich oder kleiner als die Zersetzungsstartspannung von Schwefeloxiden in dem ersten Verringerungsdurchlauf ist, als den zweiten Strom zu erlangen, der einen Wert aufweist, der die spezielle Korrelation mit dem Ausgangsstrom in der ersten Periode aufweist, und die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, den Ausgangsstrom, der von der Stromerfassungseinheit (91) erfasst wird, wenn die Anlegungsspannung die Stromerfassungsspannung in dem zweiten Verringerungsdurchlauf ist, als den vierten Strom zu erlangen, der einen Wert aufweist, der die spezielle Korrelation mit dem Ausgangsstrom in der zweiten Periode aufweist.
Gaserfassungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, zu bestimmen, ob ein Betrag einer Differenz zwischen dem ersten Strom und dem dritten Strom gleich oder kleiner als ein Schwellendifferenzwert ist, und die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, die Bestimmung hinsichtlich dessen, ob Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, oder die Erfassung der Konzentration von Schwefeloxiden in dem Abgas nur durchzuführen, wenn der Betrag der Differenz gleich oder kleiner als der Schwellendifferenzwert ist.
Gaserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, die Konzentration von Schwefeloxiden auf der Grundlage des SOx-Erfassungsparameters und des dritten Stroms zu erfassen.
Gaserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, zu bestimmen, ob ein Betrag des SOx-Erfassungsparameters gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, und die Messsteuereinheit (20) ausgelegt ist, zu bestimmen, dass Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr in dem Abgas enthalten sind, wenn bestimmt wird, dass der Betrag des SOx-Erfassungsparameters gleich oder größer als der Schwellenwert ist, und zu bestimmen, dass Schwefeloxide mit einer vorbestimmten Konzentration oder mehr nicht in dem Abgas enthalten sind, wenn bestimmt wird, dass der Betrag des SOx-Erfassungsparameters kleiner als der Schwellenwert ist.