(57)【要約】      （修正有）【課題】排気中のＳＯｘ濃度の変化に対して大きい割合で変化するパラメータに基づいてＳＯｘ濃度を取得する内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置を提供する。【解決手段】固体電解質層、第１センサ電極及び第２センサ電極を備える。本装置は、電極間に印加するセンサ電圧を酸素増大電圧よりも低い第１電圧から酸素増大電圧以上の第２電圧まで上昇させる分解昇圧制御を実行し、その後、第２電圧から酸素減少電圧よりも低い第３電圧までセンサ電圧を低下させる再酸化降圧制御を実行する。本装置は、再酸化降圧制御の実行中、センサ電圧が酸素減少電圧になって以降、電極間を流れるセンサ電流をそれぞれＳＯｘ濃度電流として取得する。本装置は、センサ電圧が酸素減少電圧以下であるときのセンサ電流を基準電流として取得する。本装置は、基準電流とＳＯｘ濃度電流それぞれとの差の積算値を取得し、その積算値に基づいて排気中のＳＯｘ濃度を取得する。【選択図】図５
2019105586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質層、第１センサ電極及び第２センサ電極を備え、
前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とは、前記第１センサ電極が内燃機関から排出された排気に晒され且つ前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とが前記固体電解質層を挟むように配設されており、
前記固体電解質層と前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とは、センサセルを形成しており、
前記第１センサ電極と前記第２センサ電極との間に電圧を印加したときに前記センサセルを流れる電流であるセンサ電流を用いて前記排気中のＳＯｘ濃度を取得する、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置において、
前記第１センサ電極と前記第２センサ電極との間に印加する電圧であるセンサ電圧を、ＳＯｘが硫黄成分と酸素成分とに分解することにより生成される酸素成分の量のほうが硫黄成分が酸化してＳＯｘとなることにより消費される酸素成分の量よりも多くなる酸素増大電圧よりも低い第１電圧から、前記酸素増大電圧以上の第２電圧まで、上昇させる分解昇圧制御を実行し、その後、前記第２電圧から、ＳＯｘが硫黄成分と酸素成分とに分解することにより生成される酸素成分の量よりも硫黄成分が酸化してＳＯｘとなることにより消費される酸素成分の量のほうが多くなる酸素減少電圧よりも低い第３電圧まで、前記センサ電圧を低下させる再酸化降圧制御を実行し、
前記再酸化降圧制御の実行中、前記センサ電圧が前記酸素減少電圧になって以降、前記センサ電圧が互いに異なる電圧であるときの前記センサ電流をそれぞれＳＯｘ濃度電流として取得し、
前記再酸化降圧制御の実行中、前記センサ電圧が前記酸素減少電圧以下であるときの前記センサ電流を基準電流として取得し、
前記基準電流と前記ＳＯｘ濃度電流それぞれとの差の積算値を取得し、
前記積算値に基づいて前記排気中のＳＯｘ濃度を取得する、
ように構成された、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置。
【請求項２】
固体電解質層、第１センサ電極及び第２センサ電極を備え、
前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とは、前記第１センサ電極が内燃機関から排出された排気に晒され且つ前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とが前記固体電解質層を挟むように配設されており、
前記固体電解質層と前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とは、センサセルを形成しており、
前記第１センサ電極と前記第２センサ電極との間に電圧を印加したときに前記センサセルを流れる電流であるセンサ電流を用いて前記排気中のＳＯｘ濃度を取得する、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置において、
前記第１センサ電極と前記第２センサ電極との間に印加する電圧であるセンサ電圧を、ＳＯｘが硫黄成分と酸素成分とに分解することにより生成される酸素成分の量のほうが硫黄成分が酸化してＳＯｘとなることにより消費される酸素成分の量よりも多くなる酸素増大電圧よりも低い第１電圧から、前記酸素増大電圧以上の第２電圧まで、上昇させる分解昇圧制御を実行し、その後、前記第２電圧から、ＳＯｘが硫黄成分と酸素成分とに分解することにより生成される酸素成分の量よりも硫黄成分が酸化してＳＯｘとなることにより消費される酸素成分の量のほうが多くなる酸素減少電圧よりも低い第３電圧まで、前記センサ電圧を低下させる再酸化降圧制御を実行し、
前記再酸化降圧制御の実行中、前記センサ電圧が前記酸素減少電圧になって以降、前記センサ電圧が互いに異なる電圧であるときの前記センサ電流をそれぞれＳＯｘ濃度電流として取得し、
前記センサ電圧を低下させて前記センサ電圧が前記酸素減少電圧以下の電圧である第４電圧になったときの前記センサ電流を高電圧電流として取得すると共に、前記センサ電圧を低下させて前記センサ電圧が前記第４電圧よりも低い第５電圧になったときの前記センサ電流を低電圧電流として取得し、
前記センサ電流が前記高電圧電流から前記低電圧電流まで変化するときの前記センサ電流の変化率を取得し、
前記変化率で前記高電圧電流から変化する電流のうち、前記ＳＯｘ濃度電流それぞれを取得したときの前記センサ電圧に対応する電流をそれぞれ基準電流として取得し、
前記基準電流それぞれと、前記ＳＯｘ濃度電流それぞれと、の差の積算値を取得し、
前記積算値に基づいて前記排気中のＳＯｘ濃度を取得する、
ように構成された、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置において、
前記再酸化降圧制御の実行中、前記センサ電圧が前記第４電圧になったときの前記センサ電流を前記高電圧電流として取得する、
ように構成された、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置において、
前記酸素減少電圧を前記第４電圧として設定するように構成された、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置。
【請求項５】
請求項２乃至請求項４の何れか一項に記載の内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置において、
前記センサ電圧を前記第４電圧よりも低く且つ前記酸素減少電圧よりも低い電圧である第６電圧まで上昇させる予備昇圧制御を実行し、その後、前記センサ電圧を前記第６電圧から前記第５電圧以下の電圧まで低下させる予備降圧制御を実行し、
前記予備降圧制御の実行中、前記センサ電圧が前記第５電圧になったときの前記センサ電流を前記低電圧電流として取得する、
ように構成された、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置。
【請求項６】
請求項２に記載の内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置において、
前記再酸化降圧制御の実行中、前記センサ電圧が前記第５電圧になったときの前記センサ電流を前記低電圧電流として取得する、
ように構成された、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置。
【請求項７】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置において、
前記再酸化降圧制御の実行中の時点であって、前記ＳＯｘから分解された前記硫黄成分の総てが酸化されたと推定される時点での前記センサ電圧を前記第３電圧として設定する、ように構成された、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置。
【請求項８】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置において、
前記再酸化降圧制御の実行後であって前記分解昇圧制御の実行前に前記センサ電圧を前記酸素増大電圧よりも低い電圧に制御する一定電圧制御を実行し、
前記一定電圧制御の実行中、前記センサ電流を酸素センサ電流として取得し、
前記酸素センサ電流に基づいて前記排気中の酸素濃度を取得する、
ように構成された、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置。
【請求項９】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置において、
第１ポンプ電極及び第２ポンプ電極を更に備え、
前記第１ポンプ電極と前記第２ポンプ電極とは、前記第１ポンプ電極が前記排気に晒され且つ前記第１ポンプ電極と前記第２ポンプ電極とが前記固体電解質層を挟むように配設されており、
前記固体電解質層と前記第１ポンプ電極と前記第２ポンプ電極とは、ポンプセルを形成しており、
前記排気中の酸素濃度を略零にする電圧を前記第１ポンプ電極と前記第２ポンプ電極との間に印加するポンプ電圧制御を実行しつつ、前記センサ電圧を前記酸素増大電圧よりも低い電圧に制御する一定電圧制御を実行し、
前記一定電圧制御の実行中、前記センサ電流をＮＯｘセンサ電流として取得し、
前記ＮＯｘセンサ電流に基づいて前記排気中のＮＯｘ濃度を取得する、
ように構成された、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置において、
前記ポンプ電圧制御の実行中、前記ポンプセルを流れる電流であるポンプ電流を酸素ポンプ電流として取得し、
前記酸素ポンプ電流に基づいて前記排気中の酸素濃度を取得する、
ように構成された、
内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気中の硫黄酸化物（以下、「ＳＯｘ」と称呼する。）の濃度を取得するＳＯｘ濃度取得装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この従来のＳＯｘ濃度取得装置（以下、「従来装置」と称呼する。）は、限界電流式センサを備える。この限界電流式センサは、固体電解質層、並びに、その固体電解質層を挟むように配設された第１センサ電極及び第２センサ電極を備えており、第１センサ電極は、内燃機関から排出された排気に晒されるように配設されている。
【０００３】
従来装置は、第１センサ電極と第２センサ電極との間に印加する電圧（以下、「センサ電圧」と称呼する。）を上昇させた後に低下させ、センサ電圧を低下させている間に第１センサ電極と第２センサ電極との間を流れる電流（以下、「センサ電流」と称呼する。）に基づいてＳＯｘ濃度を取得する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７９３１号公報
【発明の概要】
【０００５】
従来装置は、センサ電圧を上昇させた後にセンサ電圧を低下させている間のセンサ電流が排気中のＳＯｘ濃度に相関する電流であるとの知見を基に、センサ電圧を低下させている間にセンサ電圧が或る電圧になったときのセンサ電流をＳＯｘ濃度電流として取得し、そのＳＯｘ濃度電流に基づいてＳＯｘ濃度を取得する。
【０００６】
これに関し、ＳＯｘ濃度が変化したときに、上記ＳＯｘ濃度電流の変化割合よりも大きい割合で変化するパラメータを用いてＳＯｘ濃度を取得すれば、ＳＯｘ濃度をより精度良く取得することができる。
【０００７】
本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の１つは、排気中のＳＯｘ濃度の変化に対して大きい割合で変化するパラメータに基づいてＳＯｘ濃度を取得する内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置を提供することにある。
【０００８】
本発明に係る内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置の１つ（以下、「第１発明装置」と称呼する。）及びもう１つ（以下、「第２発明装置」と称呼する。）は、固体電解質層（１１：２１Ａ）、第１センサ電極（１５Ａ：２６Ａ）及び第２センサ電極（１５Ｂ：２６Ｂ）を備える。前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とは、前記第１センサ電極が内燃機関（５０）から排出された排気に晒され且つ前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とが前記固体電解質層を挟むように配設されている。更に、前記固体電解質層と前記第１センサ電極と前記第２センサ電極とは、センサセル（１５：２６）を形成している。
【０００９】
第１発明装置及び第２発明装置は、前記第１センサ電極と前記第２センサ電極との間に電圧（Ｖss）を印加したときに前記センサセルを流れる電流であるセンサ電流（Ｉss）を用いて前記排気中のＳＯｘ濃度（Ｃsox）を取得する。
【００１０】
第１発明装置及び第２発明装置は、前記第１センサ電極と前記第２センサ電極との間に印加する電圧であるセンサ電圧を、ＳＯｘが硫黄成分と酸素成分とに分解することにより生成される酸素成分の量のほうが硫黄成分が酸化してＳＯｘとなることにより消費される酸素成分の量よりも多くなる酸素増大電圧（Ｖox_in）よりも低い第１電圧から、前記酸素増大電圧以上の第２電圧（Ｖup_end）まで、上昇させる分解昇圧制御を実行する（図９のステップ９２０及び図１７のステップ１７１０の処理を参照。）。
【００１１】
その後、第１発明装置及び第２発明装置は、前記第２電圧から、ＳＯｘが硫黄成分と酸素成分とに分解することにより生成される酸素成分の量よりも硫黄成分が酸化してＳＯｘとなることにより消費される酸素成分の量のほうが多くなる酸素減少電圧（Ｖox_de）よりも低い第３電圧（Ｖdown_end）まで、前記センサ電圧を低下させる再酸化降圧制御を実行する（図９のステップ９４０及び図１７のステップ１７３０の処理を参照。）。
【００１２】
第１発明装置は、前記再酸化降圧制御の実行中、前記センサ電圧が前記酸素減少電圧になって以降、前記センサ電圧が互いに異なる電圧であるときの前記センサ電流をそれぞれＳＯｘ濃度電流（Ｖss_sox）として取得する（図９のステップ９４５の処理を参照。）。
【００１３】
第１発明装置は、前記再酸化降圧制御の実行中、前記センサ電圧が前記酸素減少電圧以下であるときの前記センサ電流を基準電流（Ｉbase）として取得し（図１０のステップ１０１０の処理を参照）、前記基準電流と前記ＳＯｘ濃度電流それぞれとの差（ｄIss）の積算値（Ｓ11：Ｓ21）を取得し（図１０のステップ１０３０の処理を参照。）、前記積算値に基づいて前記排気中のＳＯｘ濃度を取得する（図１０のステップ１０４０の処理を参照）。
【００１４】
本願の発明者は、排気中にＳＯｘが含まれている場合、再酸化降圧制御の実行中にセンサ電圧が酸素減少電圧になって以降のセンサ電流は、排気中にＳＯｘが含まれていない場合に比べて低くなるとの知見を得ている。そして、その理由を本願の発明者は、以下のように推察している。
【００１５】
排気中にＳＯｘが含まれている場合、分解昇圧制御の実行中にセンサ電圧が酸素増大電圧以上になると、第１センサ電極に到達するＳＯｘは、第１センサ電極において硫黄成分と酸素成分とに分解される。そして、その分解反応によって生成された硫黄成分は、第１センサ電極に付着する。
【００１６】
そして、再酸化降圧制御の実行中にセンサ電圧が酸素減少電圧以下になると、第１センサ電極に付着している硫黄成分は、第１センサ電極周辺の酸素によって酸化されてＳＯｘに戻る。このとき、ＳＯｘが第１センサ電極において硫黄成分と酸素成分とに分解する分解反応が行われている可能性もあるが、その分解反応よりも、第１センサ電極に付着している硫黄成分の酸化反応のほうが支配的になる。その結果、分解反応によってＳＯｘから生成される酸素成分の量よりも、酸化反応によって消費される内部空間１７内の酸素成分の量のほうが多くなるため、センサセルを流れる酸素イオンの量が少なくなる。その結果、センサ電流が低くなる。
【００１７】
こうした理由から、本願の発明者は、排気中にＳＯｘが含まれている場合、再酸化降圧制御の実行中にセンサ電圧が酸素減少電圧になって以降のセンサ電流は、排気中にＳＯｘが含まれていない場合に比べて低くなるものと推察している。
【００１８】
第１発明装置がＳＯｘ濃度の取得に用いるＳＯｘ濃度電流は、センサ電圧が酸素減少電圧になって以降のセンサ電流である。即ち、ＳＯｘ濃度電流は、「ＳＯｘが硫黄成分と酸素成分とに分解することにより生成される酸素成分の量」よりも「硫黄成分が酸化してＳＯｘとなることにより消費される酸素成分の量」のほうが多くなっているときのセンサ電流である。従って、ＳＯｘ濃度電流は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けた電流である。加えて、第１発明装置がＳＯｘ濃度の取得に用いる基準電流は、センサ電圧が酸素減少電圧以下であるときのセンサ電流である。従って、基準電流も、硫黄成分の酸化反応の影響を受けた電流である。
【００１９】
更に、第１発明装置がＳＯｘ濃度の取得に用いる積算値は、「硫黄成分の酸化反応の影響を受けた基準電流」と「硫黄成分の酸化反応の影響を受けたＳＯｘ濃度電流それぞれ」との差を積算して取得される値である。従って、積算値は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていないセンサ電流の成分が殆ど排除された値である。
【００２０】
加えて、積算値は、複数のＳＯｘ濃度電流を用いて取得される値である。
【００２１】
まとめると、第１発明装置において、（１）積算値の取得に利用される基準電流及びＳＯｘ濃度電流は、ＳＯｘを起源とする硫黄成分の酸化反応の影響を受けた電流であり、（２）積算値の取得に利用される「基準電流とＳＯｘ濃度電流との差」は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていないセンサ電流の成分が殆ど排除された値であり、（３）積算値は、複数のＳＯｘ濃度電流を用いて取得される値である。
【００２２】
従って、ＳＯｘ濃度が変化したときの積算値の変化割合は、ＳＯｘを起源とする硫黄成分の酸化反応の影響を受けていない電流を基準電流として用いる場合においてＳＯｘ濃度が変化したときの基準電流と１つのＳＯｘ濃度電流との差の変化割合に比べて大きい。このため、積算値は、ＳＯｘ濃度の変化を明確に表す。第１発明装置は、その積算値を用いてＳＯｘ濃度を取得する。このため、ＳＯｘ濃度を精度良く取得することができる。
【００２３】
一方、第２発明装置は、前記センサ電圧（Ｖss）を低下させて前記センサ電圧が前記酸素減少電圧（Ｖox_de）以下の電圧である第４電圧になったときの前記センサ電流（Ｉss）を高電圧電流（Ｉhigh）として取得する（図１８のステップ１８１０の処理を参照）と共に、前記センサ電圧を低下させて前記センサ電圧が前記第４電圧よりも低い第５電圧（Ｖdown_end）になったときの前記センサ電流を低電圧電流（Ｉlow）として取得する（図１６のステップ１６７０の処理を参照。）。
【００２４】
第２発明装置は、前記センサ電流が前記高電圧電流から前記低電圧電流まで変化するときの前記センサ電流の変化率（Ｒ）を取得し（図１８のステップ１８２０の処理を参照。）、前記変化率で前記高電圧電流から変化する電流のうち、前記ＳＯｘ濃度電流（Ｉss_sox）それぞれを取得したときの前記センサ電圧に対応する電流をそれぞれ基準電流（Ｉbase(n)）として取得する（図１８のステップ１８２０の処理を参照。）。
【００２５】
第２発明装置は、前記基準電流それぞれと、前記ＳＯｘ濃度電流それぞれと、の差（ｄIss）の積算値（Ｓ21：Ｓ22）を取得し（図１８のステップ１８３５の処理を参照。）、前記積算値に基づいて前記排気中のＳＯｘ濃度（Ｃsox）を取得する（図１８のステップ１８４０の処理を参照。）。
【００２６】
高電圧電流と低電圧電流とに基づいて取得される変化率は、排気中のＳＯｘ濃度が零である場合においてセンサ電圧が酸素減少電圧になって以降のセンサ電流の変化率に近い値である。従って、上記変化率で高電圧電流から変化する電流から基準電流を取得することにより、基準電流とＳＯｘ濃度電流との差は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていないセンサ電流の成分がより殆ど排除された値となる。このため、ＳＯｘ濃度が変化したときの積算値の変化割合は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていない電流を基準電流として用いる場合においてＳＯｘ濃度が変化したときの基準電流とＳＯｘ濃度電流との差の変化割合に比べて大きくなる。従って、積算値は、ＳＯｘ濃度の変化をより明確に表す。このため、ＳＯｘ濃度を精度良く取得することができる。
【００２７】
第２発明装置は、前記再酸化降圧制御の実行中、前記センサ電圧（Ｖss）が前記第４電圧になったときの前記センサ電流を前記高電圧電流（Ｉhigh）として取得する（図１７のステップ１７３０及び図１８のステップ１８１０の処理を参照。）ように構成され得る。
【００２８】
これによれば、再酸化降圧制御の実行中に高電圧電流が取得される。再酸化降圧制御は、ＳＯｘ濃度の取得に用いられるＳＯｘ濃度電流を取得するために実行される。従って、高電圧電流を取得するために別途、センサ電圧を低下させる制御を行う必要がない。このため、より短い時間でＳＯｘ濃度を取得することができる。
【００２９】
更に、ＳＯｘ濃度電流を取得するために実行される再酸化降圧制御の実行中に高電圧電流が取得されるので、高電圧電流を取得する際の「排気中のＳＯｘ濃度」並びに「第１センサ電極におけるＳＯｘの分解反応及び硫黄成分の酸化反応」等の条件は、ＳＯｘ濃度電流を取得したときの条件と同じ条件となる。このため、正確なＳＯｘ濃度の取得に適した高電圧電流が取得される。従って、ＳＯｘ濃度をより精度良く取得することができる。
【００３０】
更に、第２発明装置は、前記酸素減少電圧（Ｖox_de）を前記第４電圧として設定する（図１８のステップ１８１０の処理を参照。）ように構成され得る。
【００３１】
これによれば、センサ電圧が酸素減少電圧になったときのセンサ電流が高電圧電流として取得される。酸素減少電圧は、「ＳＯｘが硫黄成分と酸素成分とに分解することにより生成される酸素成分の量」よりも「硫黄成分が酸化してＳＯｘとなることにより消費される酸素成分の量」のほうが多くなるときのセンサ電圧である。従って、基準電流とＳＯｘ濃度電流との差は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けたセンサ電流の成分を多く含むことになる。その結果、ＳＯｘ濃度が変化したときの積算値の変化が大きくなる。従って、積算値がＳＯｘ濃度の変化をより明確に表すことになる。このため、ＳＯｘ濃度をより精度良く取得することができる。
【００３２】
更に、第２発明装置は、前記センサ電圧（Ｖss）を前記第４電圧よりも低く且つ前記酸素減少電圧（Ｖox_de）よりも低い電圧である第６電圧まで上昇させる予備昇圧制御を実行し（図１６のステップ１６３５の処理を参照。）、その後、前記センサ電圧を前記第６電圧から前記第５電圧以下の電圧まで低下させる予備降圧制御を実行し（図１６のステップ１６５５の処理を参照）、前記予備降圧制御の実行中、前記センサ電圧が前記第５電圧になったときの前記センサ電流を前記低電圧電流（Ｉlow）として取得する（図１６のステップ１６７０の処理を参照。）ように構成され得る。
【００３３】
低電圧電流は、変化率の取得に用いられる。変化率は、排気中のＳＯｘ濃度が零である場合のＳＯｘ濃度電流の変化率に近い値であることが好ましい。従って、低電圧電流も、排気中のＳＯｘ濃度が零である場合にセンサ電圧が第５電圧になったときのセンサ電流であることが好ましい。即ち、低電圧電流は、ＳＯｘの分解反応も硫黄成分の酸化反応も影響していないセンサ電流であることが好ましい。
【００３４】
予備昇圧制御及び予備降圧制御によれば、センサ電圧は、酸素増大電圧よりも低い電圧範囲で変動する。このとき、ＳＯｘの分解反応及び硫黄成分の酸化反応は、殆ど生じていない。従って、予備降圧制御の実行中のセンサ電流は、ＳＯｘの分解反応の影響及び硫黄成分の酸化反応の影響を殆ど受けていない。従って、予備降圧制御の実行中、センサ電圧が第５電圧になったときのセンサ電流を低電圧電流として取得することにより、排気中のＳＯｘ濃度が零である場合のＳＯｘ濃度電流の変化率に近い値の変化率を取得することができる。
【００３５】
更に、第２発明装置は、前記再酸化降圧制御の実行中、前記センサ電圧（Ｖss）が前記第５電圧になったときの前記センサ電流（Ｉss）を前記低電圧電流（Ｉlow）として取得する（図２０のステップ２０８０の処理を参照。）ように構成され得る。
【００３６】
これによれば、再酸化降圧制御の実行中に低電圧電流が取得される。再酸化降圧制御は、ＳＯｘ濃度の取得に用いられるＳＯｘ濃度電流を取得するために実行される。従って、低電圧電流を取得するために別途、センサ電圧を低下させる制御を行う必要がない。このため、より短い時間でＳＯｘ濃度を取得することができる。
【００３７】
更に、ＳＯｘ濃度電流を取得するために実行される再酸化降圧制御の実行中に低電圧電流が取得されるので、低電圧電流を取得する際の「排気中のＳＯｘ濃度」並びに「第１センサ電極におけるＳＯｘの分解反応及び硫黄成分の酸化反応」等の条件は、ＳＯｘ濃度電流を取得したときの条件と同じ条件となる。このため、正確なＳＯｘ濃度の取得に適した低電圧電流が取得される。従って、ＳＯｘ濃度をより精度良く取得することができる。
【００３８】
更に、第２発明装置は、前記再酸化降圧制御の実行中の時点であって、前記ＳＯｘから分解された前記硫黄成分の総てが酸化されたと推定される時点での前記センサ電圧（Ｖdown_end）を前記第３電圧として設定するように構成され得る。
【００３９】
ＳＯｘから分解された硫黄成分の総てが酸化されたと推定される時点でのセンサ電圧を第３電圧として設定した場合、硫黄成分の酸化反応の影響を受けたセンサ電流を取得する電圧範囲が広くなる。これによれば、ＳＯｘ濃度が変化したときの積算値の変化が大きくなる。このため、ＳＯｘ濃度を更に精度良く取得することができる。
【００４０】
更に、第１発明装置及び第２発明装置は、前記センサ電圧（Ｖss）を前記酸素増大電圧（Ｖox_in）よりも低い電圧に制御する一定電圧制御を実行し（図９のステップ９０８及び図１５のステップ１５５０の処理を参照。）、前記一定電圧制御の実行中、前記センサ電流（Ｉss）を酸素センサ電流（Ｉss_oxy）として取得し（図９のステップ９８５及び図１５のステップ１５６０の処理を参照。）、前記酸素センサ電流に基づいて前記排気中の酸素濃度（Ｃoxy）を取得する（図９のステップ９９０及び図１５のステップ１５７０の処理を参照。）ように構成され得る。
【００４１】
これによれば、排気中のＳＯｘ濃度に加えて、排気中の酸素濃度を取得することができる。
【００４２】
更に、第１発明装置及び第２発明装置は、第１ポンプ電極（２５Ａ）及び第２ポンプ電極（２５Ｂ）を更に備えるように構成され得る。この場合、前記第１ポンプ電極と前記第２ポンプ電極とは、前記第１ポンプ電極が前記排気に晒され且つ前記第１ポンプ電極と前記第２ポンプ電極とが前記固体電解質層（２１Ｂ）を挟むように配設されており、前記固体電解質層と前記第１ポンプ電極と前記第２ポンプ電極とは、ポンプセル（２５）を形成している。
【００４３】
この場合、第１発明装置及び第２発明装置は、前記排気中の酸素濃度を略零にする電圧を前記第１ポンプ電極と前記第２ポンプ電極との間に印加するポンプ電圧制御を実行しつつ、前記センサ電圧を前記酸素増大電圧（Ｖox_in）よりも低い電圧に制御する一定電圧制御を実行し（図２４のステップ２４８０の処理を参照）、前記一定電圧制御の実行中、前記センサ電流（Ｉss）をＮＯｘセンサ電流（Ｉss_nox）として取得し（図２４のステップ２４８５の処理を参照。）、前記ＮＯｘセンサ電流に基づいて前記排気中のＮＯｘ濃度（Ｃnox）を取得する（図２４のステップ２４８７の処理を参照。）ように構成され得る。
【００４４】
これによれば、排気中のＳＯｘ濃度に加えて、排気中のＮＯｘ濃度を取得することができる。
【００４５】
更に、第１発明装置及び第２発明装置は、前記ポンプ電圧制御の実行中、前記ポンプセル（２５）を流れる電流であるポンプ電流（Ｉpp）を酸素ポンプ電流（Ｉpp_oxy）として取得し（図２４のステップ２４８５の処理を参照。）、前記酸素ポンプ電流に基づいて前記排気中の酸素濃度（Ｃoxy）を取得する（図２４のステップ２４９０の処理を参照。）ように構成され得る。
【００４６】
これによれば、排気中のＳＯｘ濃度及びＮＯｘ濃度に加えて、排気中の酸素濃度を取得することができる。
【００４７】
上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るＳＯｘ濃度取得装置（以下、「第１実施装置」と称呼する。）を備えた内燃機関を示した図である。
【図２】図２は、第１実施装置のセンサの内部構造を示した図である。
【図３】図３は、第１実施装置のセンサのセンサセルに印加される電圧（センサ電圧）とセンサセルに流れる電流（センサ電流）と排気中の酸素濃度との関係を示した図である。
【図４】図４は、第１実施装置のセンサセルに印加される電圧（センサ電圧）とセンサセルに流れる電流（センサ電流）との関係を示した図である。
【図５】図５は、第１実施装置のセンサセルに印加される電圧（センサ電圧）とセンサセルに流れる電流（センサ電流）との関係を示した図である。
【図６】図６は、電流差積算値とＳＯｘ濃度との関係を示した図である。
【図７】図７は、第１実施装置のセンサセルに印加される電圧（センサ電圧）の変化を示したタイムチャートである。
【図８】図８は、第１実施装置のセンサセルに印加される電圧（センサ電圧）の上昇及び低下の形態を示した図である。
【図９】図９は、第１実施装置のＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】図１０は、第１実施装置のＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】図１１は、第１実施装置のＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、第１実施形態の変形例に係る内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置（以下、「第１変形装置」と称呼する。）のセンサセルに印加される電圧（センサ電圧）とセンサセルに流れる電流（センサ電流）との関係を示した図である。
【図１３】図１３は、第１変形装置のセンサセルに印加される電圧（センサ電圧）とセンサセルに流れる電流（センサ電流）との関係を示した図である。
【図１４】図１４は、第１変形装置のセンサセルに印加される電圧（センサ電圧）とセンサセルに流れる電流（センサ電流）との関係を示した図である。
【図１５】図１５は、第１変形装置のＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１６】図１６は、第１変形装置のＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１７】図１７は、第１変形装置のＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１８】図１８は、第１変形装置のＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１９】図１９は、第１変形装置のＥＣＵのＣＰＵが実行可能なルーチンを示したフローチャートである。
【図２０】図２０は、第１変形装置のＥＣＵのＣＰＵが実行可能なルーチンを示したフローチャートである。
【図２１】図２１は、本発明の第２実施形態に係るＳＯｘ濃度取得装置（以下、「第２実施装置」と称呼する。）を備えた内燃機関を示した図である。
【図２２】図２２は、第２実施装置のセンサの内部構造を示した図である。
【図２３】図２３は、センサセルに流れる電流（センサ電流）とＮＯｘ濃度との関係を示した図である。
【図２４】図２４は、第２実施装置のＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置について説明する。本発明の第１実施装置に係るＳＯｘ濃度取得装置（以下、「第１実施装置」と称呼する。）は、図１に示した内燃機関に適用される。
【００５０】
図１に示した内燃機関は、火花点火式内燃機関（いわゆるガソリンエンジン）である。しかしながら、本発明は、圧縮自着火式内燃機関（いわゆるディーゼルエンジン）にも適用可能である。また、図１に示した内燃機関は、大部分の機関運転領域において、空燃比が理論空燃比（ストイキ）にて運転される。
【００５１】
図１において、５０は内燃機関の本体、５１はシリンダヘッド、５２はシリンダブロック、５３は燃焼室、５４は燃料噴射弁、５５は点火プラグ、５６は燃料ポンプ、５７は燃料供給管、６０はピストン、６１はコネクティングロッド、６２はクランクシャフト、６３はクランク角度センサ、７０は吸気弁、７１は吸気ポート、７２は吸気マニホルド、７３はサージタンク、７４はスロットル弁、７５は吸気管、７６はエアフローメータ、７７はエアフィルタ、８０は排気弁、８１は排気ポート、８２は排気マニホルド、８３は排気管、９０は電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と称呼する。）、９１はアクセルペダル、９２はアクセルペダル踏込量センサをそれぞれ示している。
【００５２】
燃料噴射弁５４、点火プラグ５５、スロットル弁７４、クランク角度センサ６３、エアフローメータ７６、アクセルペダル踏込量センサ９２、及び、限界電流式センサ１０は、ＥＣＵ９０に電気的に接続されている。
【００５３】
ＥＣＵ９０は、エレクトロニックコントロールユニットであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。ＣＰＵは、メモリ（ＲＯＭ）に格納されたインストラクション（ルーチン）を実行することにより各種機能を実現する。
【００５４】
ＥＣＵ９０は、燃料噴射弁５４、点火プラグ５５及びスロットル弁７４を動作させるための信号をこれらに送信する。また、ＥＣＵ９０は、クランク角度センサ６３、エアフローメータ７６、及び、アクセルペダル踏込量センサ９２から信号を受信する。クランク角度センサ６３からは、クランクシャフト６２の回転速度に対応する信号が出力される。ＥＣＵ９０は、クランク角度センサ６３から受信した信号に基づいて機関回転数を算出する。エアフローメータ７６からは、そこを通過する空気の流量（ひいては、燃焼室５３に吸入される空気の流量）に対応する信号が出力される。ＥＣＵ９０は、エアフローメータ７６から受信した信号に基づいて吸入空気量を算出する。アクセルペダル踏込量センサ９２からは、アクセルペダル９１の踏込量に対応する信号が出力される。ＥＣＵ９０は、アクセルペダル踏込量センサ９２から受信した信号に基づいて機関負荷ＫＬを算出する。
【００５５】
第１実施装置は、限界電流式センサ１０、センサセル電圧源１５Ｃ、電流計１５Ｄ、電圧計１５Ｅ、及び、ＥＣＵ９０を含んでいる。限界電流式センサ１０（以下、単に「センサ１０」と称呼する。）は、１セルタイプの限界電流式センサであり、排気管８３に配設されている。
【００５６】
図２に示したように、センサ１０は、固体電解質層１１、第１アルミナ層１２Ａ、第２アルミナ層１２Ｂ、第３アルミナ層１２Ｃ、第４アルミナ層１２Ｄ、第５アルミナ層１２Ｅ、拡散律速層１３、ヒータ１４、センサセル１５、第１センサ電極１５Ａ、第２センサ電極１５Ｂ、大気導入路１６、及び、内部空間１７を含んでいる。
【００５７】
固体電解質層１１は、ジルコニア等からなる層であり、酸素イオン伝導性を有する。アルミナ層１２Ａ〜１２Ｅは、アルミナからなる層である。拡散律速層１３は、多孔質の層であり、排気を通すことができる。センサ１０では、各層は、図２において下方から、第５アルミナ層１２Ｅ、第４アルミナ層１２Ｄ、第３アルミナ層１２Ｃ、固体電解質層１１、拡散律速層１３及び第２アルミナ層１２Ｂ、第１アルミナ層１２Ａの順で積層されている。ヒータ１４は、第４アルミナ層１２Ｄと第５アルミナ層１２Ｅとの間に配置されている。
【００５８】
大気導入路１６は、固体電解質層１１と第３アルミナ層１２Ｃと第４アルミナ層１２Ｄとによって形成された空間であり、その一部は大気に開放されている。内部空間１７は、第１アルミナ層１２Ａと固体電解質層１１と拡散律速層１３と第２アルミナ層１２Ｂとによって形成された空間であり、その一部は拡散律速層１３を介してセンサ外部に連通している。
【００５９】
第１センサ電極１５Ａ及び第２センサ電極１５Ｂは、還元性の高い材料（例えば、白金もしくはロジウム等の白金族元素又はその合金）からなる電極である。第１センサ電極１５Ａは、固体電解質層１１の一方の側の壁面（即ち、内部空間１７を形成する固体電解質層１１の壁面）に配置され、第２センサ電極１５Ｂは、固体電解質層１１の他方の側の壁面（即ち、大気導入路１６を形成する固体電解質層１１の壁面）に配置されている。これら電極１５Ａ、１５Ｂと固体電解質層１１とは、センサセル１５を構成している。
【００６０】
機関５０から排出された排気は、拡散律速層１３を通って内部空間１７に流入する。第１センサ電極１５Ａは、内部空間１７に流入した排気に晒される。
【００６１】
センサ１０は、センサセル１５（具体的には、第１センサ電極１５Ａと第２センサ電極１５Ｂとの間）にセンサセル電圧源１５Ｃから電圧を印加可能に構成されている。センサセル電圧源１５Ｃは、センサセル１５に直流電圧を印加可能に構成されている。センサセル電圧源１５Ｃがセンサセル１５に直流電圧を印加した場合、第１センサ電極１５Ａは陰極側の電極であり、第２センサ電極１５Ｂは陽極側の電極である。
【００６２】
ヒータ１４、センサセル電圧源１５Ｃ，電流計１５Ｄ及び電圧計１５Ｅは、ＥＣＵ９０に接続されている。
【００６３】
ＥＣＵ９０は、センサセル１５の温度がセンサ１０を活性状態とする温度（所謂、センサ活性温度）に維持されるようにヒータ１４の作動を制御する。
【００６４】
更に、ＥＣＵ９０は、後述するように設定される電圧がセンサセル電圧源１５Ｃからセンサセル１５に印加されるようにセンサセル電圧源１５Ｃの電圧を制御する。
【００６５】
電流計１５Ｄは、センサセル１５を含む回路に流れている電流Ｉss（以下、「センサ電流Ｉss」と称呼する。）を検出し、その検出したセンサ電流Ｉssを表す信号をＥＣＵ９０に出力する。ＥＣＵ９０は、その信号に基づいてセンサ電流Ｉssを取得する。
【００６６】
電圧計１５Ｅは、センサセル１５に印加されている電圧Ｖss（以下、「センサ電圧Ｖss」と称呼する。）を検出し、その検出したセンサ電圧Ｖssを表す信号をＥＣＵ９０に出力する。ＥＣＵ９０は、その信号に基づいてセンサ電圧Ｖssを取得する。
【００６７】
＜第１実施装置の作動の概要＞
＜ＳＯｘ濃度の取得＞
センサセル１５に電圧が印加されると、内部空間１７に流入した排気中の硫黄酸化物（以下、「ＳＯｘ」と称呼する。）が第１センサ電極１５Ａに接触したときに、このＳＯｘが第１センサ電極１５Ａ上で還元されて分解され、ＳＯｘの酸素が酸素イオンとなり、この酸素イオンが固体電解質層１１の内部を第２センサ電極１５Ｂに向かって移動する。このとき、第１センサ電極１５Ａと第２センサ電極１５Ｂとの間には、固体電解質層１１の内部を移動した酸素イオン量に比例した電流が流れる。そして、酸素イオンが第２センサ電極１５Ｂに達すると、酸素イオンは第２センサ電極１５Ｂにおいて酸素となって大気導入路１６に放出される。
【００６８】
センサ電圧Ｖssとセンサ電流Ｉssと排気の空燃比Ａ／Ｆとの間には、図３に示した関係がある。センサ電圧Ｖssは、センサセル電圧源１５Ｃによってセンサセル１５に印加される直流電圧である。センサ電流Ｉssは、センサセル１５に直流電圧が印加されたときに第１センサ電極１５Ａと第２センサ電極１５Ｂとの間に流れる電流である。排気の空燃比Ａ／Ｆは、燃焼室５３内に形成される混合気の空燃比に相当し、以下、「排気空燃比Ａ／Ｆ」と称呼する。
【００６９】
図３において、「Ａ／Ｆ＝１２」によって示したラインは、排気空燃比Ａ／Ｆが「１２」である場合のセンサ電圧Ｖssの変化に対するセンサ電流Ｉssの変化を示している。同様に、「Ａ／Ｆ＝１３〜Ａ／Ｆ＝１８」によって示したラインは、それぞれ、排気空燃比Ａ／Ｆが「１３〜１８」である場合のセンサ電圧Ｖssの変化に対するセンサ電流Ｉssの変化を示している。
【００７０】
例えば、排気空燃比Ａ／Ｆが「１８」である場合、センサ電圧Ｖssが所定値Ｖthよりも小さい範囲では、センサ電流Ｉssが負の値である場合、センサ電圧Ｖssが高いほど、センサ電流Ｉssの絶対値が小さく、センサ電流Ｉssが正の値である場合、センサ電圧Ｖssが高いほど、センサ電流Ｉssの絶対値が大きい。一方、センサ電圧Ｖssが上記所定値Ｖth（以下、「限界電流域下限電圧Ｖth」と称呼する。）以上である一定の範囲では、センサ電圧Ｖssに依らず、センサ電流Ｉssは一定の値となる。
【００７１】
こうしたセンサ電圧Ｖssとセンサ電流Ｉssとの関係は、排気空燃比Ａ／Ｆが「１２〜１７」である場合にも同様に成立する。
【００７２】
ところで、「ＳＯｘを含んでおらず且つ酸素濃度が特定の一定濃度である排気」が第１センサ電極１５Ａに到達している場合に、センサ電圧Ｖssを０．２Ｖから０．８Ｖまで上昇させた後、センサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させたとき、センサ電流Ｉssは、図４の（Ａ）に示したように変化することが判明した。
【００７３】
より具体的に述べると、センサ電圧Ｖssを０．２Ｖから上昇させ始めると、センサ電流Ｉssは、図４の（Ａ）に線ＬＵ１で示したように、約０．４ｍＡから上昇し始める。その後、センサ電圧Ｖssが約０．３５になるまで、センサ電圧Ｖssは急激に上昇する。センサ電圧Ｖssが約０．３５Ｖになると、センサ電流Ｉssは低下し始める。その後、センサ電圧Ｖssが約０．６Ｖになるまで、センサ電流Ｉssは緩やかに低下する。センサ電圧Ｖssが約０．６Ｖになると、センサ電流Ｉssは上昇し始める。その後、センサ電圧Ｖssが約０．７５Ｖになるまで、センサ電流Ｉssは緩やかに上昇する。センサ電圧Ｖssが約０．７５Ｖになると、センサ電流Ｉssは低下し始める。そして、センサ電圧Ｖssが０．８Ｖに達すると、センサ電流Ｉssは約０．５５ｍＡとなる。
【００７４】
その後、センサ電圧Ｖssを０．８Ｖから低下させ始めると、センサ電流Ｉssは、図４の（Ａ）に線ＬＤ１で示したように、約０．５５ｍＡから低下し始める。その後、センサ電圧Ｖssが約０．６Ｖになった以降、センサ電流Ｉssは、０．４ｍＡよりも若干高い電流で略一定となる。その後、センサ電圧Ｖssが約０．５Ｖになって以降、センサ電流Ｉssは低下する。その後、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖよりも若干高い電圧になって以降、センサ電流Ｉssは上昇する。そして、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖに達すると、センサ電流Ｉssは約０．４ｍＡとなる。
【００７５】
一方、「ＳＯｘを含んでおり且つ酸素濃度が上記特定の一定の濃度である排気」が第１センサ電極１５Ａに到達している場合に、センサ電圧Ｖssを０．２Ｖから０．８Ｖまで上昇させた後、センサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させたとき、センサ電流Ｉssは、図４の（Ｂ）に示したように変化することが判明した。
【００７６】
より具体的に述べると、センサ電圧Ｖssを０．２Ｖから上昇させ始めると、センサ電流Ｉssは、図４の（Ｂ）に線ＬＵ１で示したように、図４の（Ａ）に示した例と同様に、約０．４ｍＡから上昇し始める。その後、センサ電圧Ｖssが約０．３５Ｖになるまで、センサ電圧Ｖssは急激に上昇する。センサ電圧Ｖssが約０．３５Ｖになると、センサ電流Ｉssは低下し始める。その後、センサ電圧Ｖssが約０．６Ｖになるまで、センサ電流Ｉssは緩やかに低下する。センサ電圧Ｖssが約０．６Ｖになると、センサ電流Ｉssは上昇し始める。その後、センサ電圧Ｖssが約０．７５Ｖになるまで、センサ電流Ｉssは緩やかに上昇する。センサ電圧Ｖssが約０．７５Ｖになると、センサ電流Ｉssは低下し始める。そして、センサ電圧Ｖssが０．８Ｖに達すると、センサ電流Ｉssは約０．５５ｍＡとなる。
【００７７】
その後、センサ電圧Ｖssを０．８Ｖから低下させ始めると、センサ電流Ｉssは、図４の（Ｂ）に線ＬＤ１で示したように、約０．５５ｍＡから低下し始める。その後、センサ電圧Ｖssが約０．３Ｖになるまで、センサ電流Ｉssは低下し続ける。センサ電流Ｉssの低下中、センサ電圧Ｖssが約０．６Ｖになるまでは、センサ電流Ｉssの低下率が徐々に小さくなるが、センサ電圧Ｖssが約０．６Ｖになると、センサ電流Ｉssの低下率が徐々に大きくなる。そして、センサ電圧Ｖssが約０．３Ｖになると、センサ電流Ｉssは約０．３１ｍＡで最も小さい値となり、その後、上昇し始める。そして、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖに達すると、センサ電流Ｉssは約０．４ｍＡとなる。
【００７８】
このように、ＳＯｘを含む排気が第１センサ電極１５Ａに到達している場合にセンサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させたときのセンサ電流Ｉssの変化（図４の（Ｂ）を参照。）は、ＳＯｘを含んでいない排気が第１センサ電極１５Ａに到達している場合にセンサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させたときのセンサ電流Ｉssの変化（図４の（Ａ）を参照。）とは明らかに異なる。
【００７９】
より具体的に述べると、ＳＯｘを含む排気が第１センサ電極１５Ａに到達している場合にセンサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させたときのセンサ電流Ｉssは、概して、ＳＯｘを含んでいない排気が第１センサ電極１５Ａに到達している場合にセンサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させたときのセンサ電流Ｉssよりも低い。
【００８０】
本願の発明者は、排気がＳＯｘを含んでいない場合よりも、排気がＳＯｘを含んでいる場合のほうが、センサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させたときのセンサ電流Ｉssが低くなる理由を以下のように推察している。
【００８１】
センサ電圧Ｖssを０．２Ｖから０．８Ｖに上昇させている間にセンサ電圧Ｖssが或る値以上になると、第１センサ電極１５Ａに到達するＳＯｘは、第１センサ電極１５Ａにおいて硫黄成分と酸素成分とに分解される。そして、酸素成分は、酸素イオンとなって固体電解質層１１を通って第２センサ電極１５Ｂに向かい、硫黄成分は、第１センサ電極１５Ａに付着する。
【００８２】
その後、センサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖに低下させる間にセンサ電圧Ｖssが或る値以下になると、第１センサ電極１５Ａに付着している硫黄成分は、第１センサ電極１５Ａ周辺の酸素によって酸化されてＳＯｘに戻る。このとき、ＳＯｘが第１センサ電極１５Ａにおいて硫黄成分と酸素成分とに分解する分解反応が行われている可能性もあるが、その分解反応よりも、第１センサ電極１５Ａに付着している硫黄成分の酸化反応のほうが支配的になる。その結果、分解反応によってＳＯｘから生成される酸素成分の量よりも、酸化反応によって消費される内部空間１７内の酸素成分の量のほうが多くなるため、固体電解質層１１を通って第２センサ電極１５Ｂに向かう酸素イオンの量が少なくなる。その結果、センサ電流Ｉssが低くなる。このため、本願の発明者は、排気がＳＯｘを含んでいない場合よりも、排気がＳＯｘを含んでいる場合のほうが、センサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させたときのセンサ電流Ｉssが低くなるものと推察している。
【００８３】
尚、本例において、センサ電圧Ｖssを０．２Ｖから０．８Ｖまで上昇させた場合における０．８Ｖの電圧は、第１センサ電極１５ＡにおけるＳＯｘの分解量が正確なＳＯｘ濃度の取得に適した十分に多い量となるように適宜設定される電圧であり、以下、「昇圧終了電圧Ｖup_end」と称呼する。昇圧終了電圧Ｖup_endは、例えば、第１センサ電極１５Ａにて排気中の水分の分解反応等のＳＯｘの分解反応以外の反応を最小限に抑制できる電圧である。
【００８４】
更に、センサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させた場合における０．２Ｖの電圧は、第１センサ電極１５Ａに付着している硫黄成分の酸化量が正確なＳＯｘ濃度の取得に適した十分に多い量となるように適宜設定される電圧であり、以下、「降圧終了電圧Ｖdown_end」と称呼する。特に、この０．２Ｖの電圧は、本例においては、ＳＯｘから分解されて第１センサ電極１５Ａに付着している硫黄成分の総てが酸化されたと推定される時点でのセンサ電圧Ｖssである。
【００８５】
以上のことから、本願の発明者は、以下の知見を得た。尚、以下の説明の符号「(m)」における符号「ｍ」は、１から順に大きくなる整数であり、例えば、センサ電流Ｉss(1)は「１番目のセンサ電流Ｉss」であり、センサ電流Ｉss(2)は、「２番目のセンサ電流Ｉss」であり、センサ電流Ｉss(m)は「ｍ番目のセンサ電流Ｉss」を表す。符号「(n)」における符号「ｎ」は、１からｍまでの任意の整数の１つを意味する。従って、センサ電流Ｉss(n)は、センサ電流Ｉss(1)乃至センサ電流Ｉss(m)の何れか１つである。
【００８６】
センサ電圧Ｖssを「ＳＯｘが硫黄成分と酸素成分とに分解することにより生成される酸素成分の量のほうが硫黄成分が酸化してＳＯｘとなることにより消費される酸素成分の量よりも多くなるセンサ電圧Ｖss（以下、「酸素増大電圧Ｖox_in」と称呼する。）よりも小さい電圧」から「酸素増大電圧Ｖox_inよりも高い電圧」まで上昇させる。
【００８７】
その後、センサ電圧Ｖssを「ＳＯｘが硫黄成分と酸素成分とに分解することにより生成される酸素成分の量よりも、第１センサ電極１５Ａに付着している硫黄成分が酸化してＳＯｘとなることにより消費される酸素成分の量のほうが多くなるセンサ電圧Ｖss（以下、「酸素減少電圧Ｖox_de」と称呼する。）よりも低い電圧」まで低下させる。このとき、センサ電圧Ｖssを低下させ始めた後、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deになったときのセンサ電流Ｉssを基準電流Ｉbaseとして取得する。更に、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deになって以降の複数のセンサ電流Ｉss(1)乃至Ｉss(m)を取得する。
【００８８】
そして、「それら取得したセンサ電流Ｉss(n)（即ち、センサ電流Ｉss(1)乃至Ｉss(m)）それぞれ」と「基準電流Ｉbase」との差ｄIss(n)（＝Ｉbase−Ｉss(n)）の積算値Ｓ11（図５に符号Ａ11で示した面積に対応。）を取得する。すると、その積算値Ｓ11と第１センサ電極１５Ａに到達する排気中のＳＯｘ濃度との間には、図６に示したように、積算値Ｓ11が大きくなるほどＳＯｘ濃度が大きくなるという関係がある。
【００８９】
そこで、第１実施装置は、図７に示したように、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求されていないとき（時刻ｔ０以前の期間を参照。）には、センサ電圧Ｖssを酸素増大電圧Ｖox_inよりも低い電圧（本例においては、０．４Ｖ）に制御する一定電圧制御を実行しておく。
【００９０】
そして、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求されたときに機関５０の運転状態（以下、「機関運転状態」と称呼する。）が定常運転状態又はアイドリング運転状態にある場合、第１実施装置は、以下に述べる分解昇圧制御と再酸化降圧制御とを含む濃度取得電圧制御を実行する。
【００９１】
尚、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得は、例えば、燃料噴射弁５４に供給される燃料を貯留するための燃料タンクに燃料が給油された後、機関５０を搭載した車両が所定距離だけ走行した時点で要求される。或いは、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得は、上記燃料タンクに燃料が給油された後、上記車両が所定距離だけ走行した時点で要求され、その後、その車両が所定距離だけ走行する毎に要求される。
【００９２】
更に、定常運転状態は、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬが一定又は略一定である機関運転状態であり、従って、センサ１０に到達する排気中の酸素濃度が一定又は略一定である機関運転状態である。更に、アイドリング運転状態は、アクセルペダル操作量ＡＰが零であって機関５０の運転を維持するための最低限の量の空気を燃焼室５３に流入させつつ燃料噴射弁５４から燃料を噴射させている機関運転状態であり、従って、センサ１０に到達する排気中の酸素濃度が一定又は略一定である機関運転状態である。
【００９３】
第１実施装置は、濃度取得電圧制御を開始すると、センサ電圧Ｖssの上昇速度が徐々に減少するようにセンサ電圧Ｖssを０．４Ｖから上昇させる分解昇圧制御を開始する（図７の時刻ｔ０を参照。）。第１実施装置は、センサ電圧Ｖssが昇圧終了電圧Ｖup_end（本例においては、０．８Ｖ）に達したとき（図７の時刻ｔ１を参照。）に分解昇圧制御を終了する。これにより、第１実施装置は、センサ電圧Ｖssを０．４Ｖから０．８Ｖまで上昇させる。
【００９４】
その後、第１実施装置は、センサ電圧Ｖssの低下速度が徐々に増大するようにセンサ電圧Ｖssを昇圧終了電圧Ｖup_end（本例においては、０．８Ｖ）から低下させる再酸化降圧制御を開始する（図７の時刻ｔ１を参照。）。第１実施装置は、センサ電圧Ｖssが降圧終了電圧Ｖdown_end（本例においては、０．２Ｖ）に達したとき（図７の時刻ｔ２を参照。）に再酸化降圧制御を終了する。これにより、第１実施装置は、センサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させる。
【００９５】
本例においては、第１実施装置は、分解昇圧制御において、センサ電圧Ｖssの上昇の開始から終了までの時間が０．１秒（＝１００ｍｓ）となるように、センサ電圧Ｖssを変化させる。しかしながら、第１実施形態の分解昇圧制御において、センサ電圧Ｖssの上昇の開始から終了までの時間は、０．１秒に限定されない。
【００９６】
更に、本例においては、第１実施装置は、再酸化降圧制御において、センサ電圧Ｖssの低下の開始から終了までの時間が０．１秒（＝１００ｍｓ）となるように、センサ電圧Ｖssを変化させる。しかしながら、第１実施装置は、再酸化降圧制御において、センサ電圧Ｖssの低下の開始から終了までの時間が０．１秒よりも長く且つ５秒以下の時間となるように、センサ電圧Ｖssを変化させるようにも構成され得る。
【００９７】
第１実施装置は、再酸化降圧制御の実行中、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_de（本例においては、０．６Ｖ）になったときのセンサ電流Ｉssを基準電流Ｉbaseとして取得する。
【００９８】
更に、第１実施装置は、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deになって以降、降圧終了電圧Ｖdown_end（本例においては、０．２Ｖ）まで低下する間、センサ電圧Ｖssが所定値だけ低下する毎にセンサ電流ＩssをＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)として取得し、それらＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)を、それら電流Ｉss_sox(n)をそれぞれ取得したときのセンサ電圧Ｖss(n)と関連付けてＲＡＭに保存する。
【００９９】
尚、ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)の取得に関しては、第１実施装置は、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deになったときにセンサ電流ＩssをＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(1)として取得し、その後、所定時間の経過毎にセンサ電流ＩssをＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)として取得するようにも構成され得る。
【０１００】
そして、第１実施装置は、基準電流ＩbaseとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれとの差ｄIss(n)（＝Ｉbase−Ｉss(n)）の積算値Ｓ11を取得する。
【０１０１】
第１実施装置は、取得した積算値Ｓ11（以下、「電流差積算値Ｓ11」と称呼する。）をルックアップテーブルMap11Csox(S11)に適用することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。テーブルMap11Csox(S11)は、電流差積算値Ｓ11と排気中のＳＯｘ濃度との関係についての実験等に基づいて予め作成される。テーブルMap11Csox(S11)によれば、電流差積算値Ｓ11が大きいほど、大きいＳＯｘ濃度Ｃsoxが取得される。
【０１０２】
第１実施装置は、電流差積算値Ｓ11を用いてＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。先に述べたように、電流差積算値Ｓ11は、第１センサ電極１５Ａに到達する排気中のＳＯｘ濃度に相関する値である。従って、第１実施装置によれば、排気中のＳＯｘ濃度を取得することができる。
【０１０３】
更に、ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)は、ＳＯｘの分解反応によって生成された硫黄成分の酸化反応の影響を受けた電流である。加えて、基準電流Ｉbaseは、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deであるときに取得されたセンサ電流Ｉssであるので、この基準電流Ｉbaseも、硫黄成分の酸化反応の影響を受けた電流である。
【０１０４】
従って、電流差積算値Ｓ11は、「硫黄成分の酸化反応の影響を受けた基準電流Ｉbase」と「硫黄成分の酸化反応の影響を受けた複数のＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれ」との差である電流差ｄIss(n)を積算して取得される値である。このため、電流差積算値Ｓ11は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていないセンサ電流Ｉssの成分が排除された値（或いは、殆ど排除された値）である。
【０１０５】
まとめると、（１）電流差積算値Ｓ11の取得に利用される基準電流Ｉbase及びＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)は、ＳＯｘを起源とする硫黄成分の酸化反応の影響を受けた電流であり、（２）電流差積算値Ｓ11の取得に利用される電流差ｄIssは、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていないセンサ電流Ｉssの成分が排除された値（或いは、殆ど排除された値）であり、（３）電流差積算値Ｓ11は、複数のＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)を用いて取得される値である。
【０１０６】
従って、ＳＯｘ濃度が変化したときの電流差積算値Ｓ11の変化割合は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていない電流を基準電流とする場合においてＳＯｘ濃度が変化したときの基準電流と１つのＳＯｘ濃度電流Ｉss_soxとの差の変化割合に比べて大きい。このため、電流差積算値Ｓ11は、ＳＯｘ濃度の変化を明確に表す。第１実施装置は、その電流差積算値Ｓ11を用いてＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。このため、ＳＯｘ濃度をより精度良く取得することができる。
【０１０７】
尚、第１実施装置は、図８に示したように、分解昇圧制御におけるセンサ電圧Ｖssの上昇速度が一定に維持されるようにセンサ電圧Ｖssを０．４Ｖから０．８Ｖに上昇させるようにも構成され得る。更に、第１実施装置は、再酸化降圧制御におけるセンサ電圧Ｖssの低下速度が一定に維持されるようにセンサ電圧Ｖssを０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させるようにも構成され得る。
【０１０８】
更に、分解昇圧制御におけるセンサ電圧Ｖssの上昇開始時点のセンサ電圧Ｖss（即ち、一定電圧制御においてセンサセル１５に印加しておくセンサ電圧Ｖss）は、０．４Ｖに限定されず、酸素増大電圧Ｖox_inよりも低い電圧であればよく、例えば、０．２Ｖでもよい。
【０１０９】
更に、分解昇圧制御におけるセンサ電圧Ｖssの上昇終了時点のセンサ電圧Ｖss（即ち、昇圧終了電圧Ｖup_end）は、０．８Ｖに限定されず、酸素増大電圧Ｖox_inよりも高い電圧であればよい。
【０１１０】
更に、再酸化降圧制御におけるセンサ電圧Ｖssの低下終了時点のセンサ電圧Ｖss（即ち、降圧終了電圧Ｖdown_end）は、０．２Ｖに限定されず、酸素減少電圧Ｖox_deよりも低い電圧であればよい。
【０１１１】
更に、基準電流Ｉbaseは、再酸化降圧制御の実行中にセンサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_de（本例においては、０．６Ｖ）になったときのセンサ電流Ｉssに限定されず、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_de以下の電圧になったときのセンサ電流Ｉssであればよい。
【０１１２】
更に、再酸化降圧制御の実行中に第１センサ電極１５Ａに到達する排気中の酸素の、センサ電流Ｉssに対する影響を排除できるのであれば、第１実施装置は、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求された場合、機関運転状態が定常運転状態又はアイドリング運転状態になくても、濃度取得電圧制御を実行してＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得するようにも構成され得る。
【０１１３】
更に、第１実施装置は、電流差積算値Ｓ11そのものを用いてＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得しているが、補正係数によって電流差積算値Ｓ11を補正して得た値等の「電流差積算値Ｓ11に相関する値」を用いてＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得するようにも構成され得る。
【０１１４】
＜酸素濃度の取得＞
図３を参照すると分かるように、センサ１０においては、排気中の酸素濃度（即ち、排気空燃比Ａ／Ｆ）が一定である場合にセンサ電圧Ｖssに依らずセンサ電流Ｉssが一定となるセンサ電圧Ｖssの範囲（以下、「限界電流域」と称呼する。）が存在する。従って、取得しようとする排気中の酸素濃度の範囲の酸素濃度総てにおける限界電流域の電圧をセンサセル１５に印加すれば、センサ電流Ｉssを用いて排気中の酸素濃度（即ち、排気空燃比Ａ／Ｆ）を取得することができる。
【０１１５】
先に述べたように、第１実施装置は、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求されていないときには、センサ電圧Ｖssを０．４Ｖに制御する一定電圧制御を実行する。ここで、本例において、０．４Ｖの電圧は、「取得しようとする排気中の酸素濃度の範囲の酸素濃度総てにおける限界電流域の電圧」である。
【０１１６】
そこで、第１実施装置は、一定電圧制御の実行中、センサ電流Ｉssを酸素濃度電流Ｉss_oxyとして取得し、その酸素濃度電流Ｉss_oxyをルックアップテーブルMapCoxy(Iss_oxy)に適用することにより、排気中の酸素濃度Ｃoxyを取得する。
【０１１７】
テーブルMapCoxy(Iss_oxy)は、センサ電圧Ｖssを０．４Ｖに制御したときのセンサ電流Ｉssと排気中の酸素濃度との関係についての実験等に基づいて予め作成される。テーブルMapCoxy(Iss_oxy)によれば、酸素濃度電流Ｉss_oxyが大きいほど、大きい酸素濃度Ｃoxyが取得される。
【０１１８】
これによれば、第１実施装置は、排気中のＳＯｘ濃度Ｃsoxに加えて排気中の酸素濃度Ｃoxyを取得することができる。
【０１１９】
尚、一定電圧制御におけるセンサ電圧Ｖssは、０．４Ｖに限定されず、「取得しようとする排気中の酸素濃度の範囲の酸素濃度総てにおける限界電流域の電圧」であればよい。
【０１２０】
＜第１実施装置の具体的な作動＞
次に、第１実施装置の具体的な作動について説明する。第１実施装置のＥＣＵ９０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」と称呼する。）は、図９に示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。
【０１２１】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは、ステップ９００から処理を開始してステップ９０５に進み、ＳＯｘ濃度取得要求フラグＸsoxの値が「１」であるか否かを判定する。ＳＯｘ濃度取得要求フラグＸsoxの値は、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求された場合に「１」に設定され、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が完了した場合に「０」に設定される。
【０１２２】
ＳＯｘ濃度取得要求フラグＸsoxの値が「１」である場合、ＣＰＵは、ステップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１０に進み、機関運転状態が定常運転状態又はアイドリング運転状態にあるか否かを判定する。
【０１２３】
機関運転状態が定常運転状態又はアイドリング運転状態にある場合、ＣＰＵは、ステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１５に進み、昇圧完了フラグＸupの値が「０」であるか否かを判定する。昇圧完了フラグＸupの値は、分解昇圧制御が終了したときに「１」に設定され、その後、再酸化降圧制御が終了したときに「０」に設定される。ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求された直後においては、分解昇圧制御が開始されていないので、昇圧完了フラグＸupの値は「０」である。
【０１２４】
ＣＰＵがステップ９１５の処理を実行する時点において昇圧完了フラグＸupの値が「０」である場合、ＣＰＵは、ステップ９１５にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ９２０の処理を行う。その後、ＣＰＵは、ステップ９２５に進む。
【０１２５】
ステップ９２０：ＣＰＵは、分解昇圧制御を開始していない場合、分解昇圧制御を開始し、既に分解昇圧制御を開始している場合、分解昇圧制御を継続する。ＣＰＵは、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求された後、ステップ９１５にて初めて「Ｙｅｓ」と判定した直後にステップ９２０の処理を行う場合、分解昇圧制御を開始していないので、分解昇圧制御を開始する。その後、ＣＰＵは、後述するステップ９２５にて「Ｙｅｓ」と判定するまで分解昇圧制御を継続する。
【０１２６】
ＣＰＵは、ステップ９２５に進むと、センサ電圧Ｖssが０．８Ｖに到達したか否か、即ち、センサ電圧Ｖssが０．８Ｖ以上であるか否かを判定する。センサ電圧Ｖssが０．８Ｖよりも低い場合、ＣＰＵは、ステップ９２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１２７】
一方、センサ電圧Ｖssが０．８Ｖ以上である場合、ＣＰＵは、ステップ９２５にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ９３０及びステップ９３５の処理を順に行う。その後、ＣＰＵは、ステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１２８】
ステップ９３０：ＣＰＵは、分解昇圧制御を停止する。
【０１２９】
ステップ９３５：ＣＰＵは、昇圧完了フラグＸupの値を「１」に設定する。これにより、その後、ＣＰＵがステップ９１５に進むと、ＣＰＵは、ステップ９１５にて「Ｎｏ」と判定するようになる。
【０１３０】
ＣＰＵがステップ９１５の処理を実行する時点において昇圧完了フラグＸupの値が「１」である場合、ＣＰＵは、ステップ９１５にて「Ｎｏ」と判定し、以下に述べるステップ９４０の処理を行う。その後、ＣＰＵは、ステップ９４２に進む。
【０１３１】
ステップ９４０：ＣＰＵは、再酸化降圧制御を開始していない場合、再酸化降圧制御を開始し、既に再酸化降圧制御を開始している場合、再酸化降圧制御を継続する。ＣＰＵは、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求された後、ステップ９１５にて初めて「Ｎｏ」と判定した直後にステップ９４０の処理を行う場合、再酸化降圧制御を開始していないので、再酸化降圧制御を開始する。その後、ＣＰＵは、後述するステップ９５０にて「Ｙｅｓ」と判定するまで再酸化降圧制御を継続する。
【０１３２】
ＣＰＵは、ステップ９４２に進むと、センサ電圧Ｖssが０．６Ｖ（即ち、酸素減少電圧Ｖox_de）以下であるか否かを判定する。センサ電圧Ｖssが０．６Ｖよりも高い場合、ＣＰＵは、ステップ９４２にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１３３】
これに対し、センサ電圧Ｖssが０．６Ｖ以下である場合、ＣＰＵは、ステップ９４２にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ９４５の処理を行う。その後、ＣＰＵは、ステップ９５０に進む。
【０１３４】
ステップ９４５：ＣＰＵは、センサ電流Ｉssを取得し、そのセンサ電流Ｉssをそのときのセンサ電圧Ｖssと関連付けてＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)としてＲＡＭに保存する。
【０１３５】
ＣＰＵは、ステップ９５０に進むと、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖに到達したか否か、即ち、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖ以下であるか否かを判定する。センサ電圧Ｖssが０．２Ｖよりも高い場合、ＣＰＵは、ステップ９５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１３６】
これに対し、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖ以下である場合、ＣＰＵは、ステップ９５０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ９５５乃至ステップ９７５の処理を順に行う。その後、ＣＰＵは、図９のステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１３７】
ステップ９５５：ＣＰＵは、再酸化降圧制御を停止する。
【０１３８】
ステップ９６０：ＣＰＵは、図１０にフローチャートにより示したルーチンを実行する。
【０１３９】
従って、ＣＰＵは、ステップ９６０に進むと、図１０のステップ１０００から処理を開始し、以下に述べるステップ１０１０乃至ステップ１０４０の処理を順に行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１０９５を経由して図９のステップ９７５に進む。
【０１４０】
ステップ１０１０：ＣＰＵは、ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)のうち、センサ電圧Ｖssが０．６Ｖ（即ち、酸素減少電圧Ｖox_de）であるときのＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(1)を基準電流Ｉbaseとして取得する。
【０１４１】
ステップ１０２０：ＣＰＵは、基準電流ＩbaseとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれとの差を電流差ｄIss(n)（＝Ibase−Iss_sox(n)）として取得する。
【０１４２】
ステップ１０３０：ＣＰＵは、電流差ｄIss(n)の積算値を電流差積算値Ｓ11（＝Σ(ｄIss(n))）として取得する。
【０１４３】
ステップ１０４０：ＣＰＵは、電流差積算値Ｓ11をルックアップテーブルMap11Csox(S11)に適用することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。
【０１４４】
ステップ９７５：ＣＰＵは、ＳＯｘ濃度取得要求フラグＸsox、及び、昇圧完了フラグＸupの値をそれぞれ「０」に設定する。
【０１４５】
ＣＰＵがステップ９０５の処理を実行する時点においてＳＯｘ濃度取得要求フラグＸsoxの値が「０」である場合、及び、ＣＰＵがステップ９１０の処理を実行する時点において機関運転状態が定常運転状態でもアイドリング運転状態でもない場合、ＣＰＵは、それぞれ、ステップ９０５及びステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定し、以下に述べるステップ９８０乃至ステップ９９０の処理を順に行う。その後、ＣＰＵは、ステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１４６】
ステップ９８０：ＣＰＵは、センサ電圧Ｖssを０．４Ｖに制御する一定電圧制御を開始していない場合には、一定電圧制御を開始し、既に一定電圧制御を開始している場合には、一定電圧制御を継続する。
【０１４７】
ステップ９８５：ＣＰＵは、センサ電流Ｉssを酸素濃度電流Ｉss_oxyとして取得してＲＡＭに保存する。
【０１４８】
ステップ９９０：ＣＰＵは、酸素濃度電流Ｉss_oxyをルックアップテーブルMapCoxy(Iss_oxy)に適用することにより、酸素濃度Ｃoxyを取得する。
【０１４９】
第１実施装置が図９に示したルーチンを実行することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsox及び酸素濃度Ｃoxyを取得することができる。
【０１５０】
更に、排気中のＳＯｘ濃度が「法令等によって規定された上限濃度Ｃsox_limit」以下の濃度ではあるがそれに近い濃度である場合、排気中のＳＯｘ濃度が上限濃度Ｃsox_limitに近いことを知らせるための警報等を発するためにも、排気中のＳＯｘ濃度が上限濃度Ｃsox_limitに近いか否かを判定することは有益である。
【０１５１】
そこで、ＣＰＵは、図１１にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは、図１１のステップ１１００から処理を開始してステップ１１１０に進み、図１０のステップ１０４０で取得したＳＯｘ濃度Ｃsoxが上限濃度Ｃthよりも大きいか否かを判定する。上限濃度Ｃthは、排気中のＳＯｘ濃度の許容可能な上限値である。
【０１５２】
ＳＯｘ濃度Ｃsoxが上限濃度Ｃthよりも大きい場合、ＣＰＵは、ステップ１１１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１２０に進み、排気中のＳＯｘ濃度が上限濃度よりも高いと判定する。その後、ＣＰＵは、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１５３】
これに対し、ＳＯｘ濃度Ｃsoxが上限濃度Ｃth以下である場合、ＣＰＵは、ステップ１１１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１３０に進み、排気中のＳＯｘ濃度が上限濃度以下であると判定する。その後、ＣＰＵは、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１５４】
ＣＰＵが図１１に示したルーチンを実行することにより、排気中のＳＯｘ濃度が上限濃度よりも大きいか否かを判定することができる。
【０１５５】
＜第１実施形態の変形例＞
次に、第１実施形態の変形例に係る内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置（以下、「第１変形装置」と称呼する。）について説明する。
【０１５６】
＜第１変形装置の作動の概要＞
先に述べたように、第１実施装置は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていないセンサ電流Ｉssの成分が排除された電流差ｄIss(n)を用いているため、ＳＯｘ濃度をより精度良く取得することができる。
【０１５７】
これに関し、センサ電圧Ｖssが低下されて降圧終了電圧Ｖdown_end（本例において、０．２Ｖ）になったときのセンサ電流Ｉss（本例において、０．４ｍＡ）を低電圧電流Ｉlowとして取得し、センサ電圧Ｖssが低下されて酸素減少電圧Ｖox_de（本例において、０．６Ｖ）になったときのセンサ電流Ｉss（本例において、０．４２ｍＡ）を高電圧電流Ｉhighとして取得し、センサ電流Ｉssが高電圧電流Ｉhighから低電圧電流Ｉlowまで変化するときのセンサ電流Ｉssの平均変化率Ｒaveを取得した場合、その平均変化率Ｒaveは、排気中のＳＯｘ濃度が零であるときにセンサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deから降圧終了電圧Ｖdown_endまで低下するときのセンサ電流Ｉssの平均変化率に近い値となる。
【０１５８】
従って、上記平均変化率Ｒaveで高電圧電流Ｉhighから変化する電流のうち、ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれを取得したときのセンサ電圧Ｖss(n)にそれぞれ対応する電流（図１２に符号Ｌbaseで示したライン上の電流）をそれぞれ基準電流Ｉbase(n)として取得し、「ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれを取得したときのセンサ電圧Ｖss(n)にそれぞれ対応する基準電流Ｉbase(n)それぞれ」と「ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)」との差を電流差ｄIss(n)として取得すると、その電流差ｄIss(n)は、第１実施装置が取得する電流差ｄIss(n)に比べて、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていないセンサ電流Ｉssの成分がより排除された値となる。
【０１５９】
このため、その電流差ｄIss(n)の積算値Ｓ12（図１２に符号Ａ12で示した領域の面積に対応。）に基づいてＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得すると、ＳＯｘ濃度Ｃsoxをより精度良く取得することができる。
【０１６０】
そこで、第１変形装置は、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求されたときに機関運転状態が定常運転状態又はアイドリング運転状態にある場合、昇圧準備制御と予備昇圧制御と予備降圧制御とを含む予備電圧制御を開始する。
【０１６１】
第１変形装置は、予備電圧制御を開始すると、センサ電圧Ｖssを０．４Ｖから低下させる昇圧準備制御を開始する。このとき、第１変形装置は、センサ電圧Ｖssが０．４Ｖであるときのセンサ電流Ｉssを参照電流Ｉref（本例においては、０．５ｍＡ）として取得しておく。その後、第１変形装置は、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖに達したときに昇圧準備制御を停止する。
【０１６２】
第１変形装置は、昇圧準備制御を停止すると、センサ電圧Ｖssを０．２Ｖから上昇させる予備昇圧制御を開始する。第１変形装置は、センサ電圧Ｖssが０．３Ｖに達したときに予備昇圧制御を停止する。予備昇圧制御の実行中、センサ電流Ｉssは、図１３に線ＬＵで示したように上昇する。
【０１６３】
第１変形装置は、予備昇圧制御を停止すると、センサ電圧Ｖssを０．３Ｖから低下させる予備降圧制御を開始する。第１変形装置は、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖに達したときに予備降圧制御を停止する。即ち、第１変形装置は、予備電圧制御を停止する。予備降圧制御の実行中、センサ電流Ｉssは、図１３に線ＬＤで示したように低下する。第１変形装置は、予備降圧制御を停止したとき（即ち、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖに達したとき）のセンサ電流Ｉssを低電圧電流Ｉlowとして取得する。
【０１６４】
第１変形装置は、予備電圧制御を停止すると、上記濃度取得電圧制御を開始する。第１変形装置は、濃度取得電圧制御を開始すると、センサ電圧Ｖssを０．２Ｖから上昇させる分解昇圧制御を開始する。第１変形装置は、センサ電圧Ｖssが０．８Ｖに達したときに分解昇圧制御を停止する。
【０１６５】
第１変形装置は、分解昇圧制御を停止すると、センサ電圧Ｖssを０．８Ｖから低下させる再酸化降圧制御を開始する。第１変形装置は、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖに達したときに再酸化降圧制御を停止する。第１変形装置は、センサ電圧Ｖssが０．６Ｖから０．２Ｖまで低下するまでの間、センサ電圧Ｖssが所定値だけ低下する毎にセンサ電流ＩssをＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)として取得し、それらＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)を、それら電流Ｉss_sox(n)をそれぞれ取得したときのセンサ電圧Ｖss(n)と関連付けてＲＡＭに保存する。
【０１６６】
第１変形装置は、参照電流ＩrefとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれとの差の積算値（図１４の（Ａ）に符号Ａ121で示した面積に対応。）を第１積算値Ｓ121（＝Σ(Ｉref−Ｉss_sox(n))）として取得する。
【０１６７】
更に、第１変形装置は、再酸化降圧制御の実行中、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_de（本例においては、０．６Ｖ）に達したときのセンサ電流Ｉssを高電圧電流Ｉhighとして取得する。第１変形装置は、センサ電流Ｉssが高電圧電流Ｉhighから低電圧電流Ｉlowまで変化するときのセンサ電流Ｉssの平均変化率を基準電流変化率Ｒとして取得する。第１変形装置は、その基準電流変化率Ｒで高電圧電流Ｉhighから変化する電流のうち、ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)をそれぞれ取得したときのセンサ電圧Ｖss(n)にそれぞれ対応する電流をそれぞれ基準電流Ｉbase(n)として取得する。
【０１６８】
第１変形装置は、参照電流Ｉrefと基準電流Ｉbase(n)との差の積算値（図１４の（Ｂ）に符号Ａ122で示した面積に対応。）を第２積算値Ｓ122（＝Σ(Ｉref−Ｉbase(n))）として取得する。
【０１６９】
そして、第１変形装置は、第１積算値Ｓ121から第２積算値Ｓ122を減じることにより、電流差積算値Ｓ12（＝Ｓ121−Ｓ122）を取得する。
【０１７０】
即ち、第１変形装置は、上述した手法により、基準電流Ｉbase(n)それぞれとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)との差を電流差ｄIss(n)としてそれぞれ取得し、それら電流差ｄIss(n)の積算値を電流差積算値Ｓ12として取得する。
【０１７１】
第１変形装置は、電流差積算値Ｓ12をルックアップテーブルMap12Csox(S12)に適用することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。テーブルMap12Csox(S12)は、電流差積算値Ｓ12と排気中のＳＯｘ濃度との関係についての実験等に基づいて予め作成される。テーブルMap12Csox(S12)によれば、電流差積算値Ｓ12が大きいほど、大きいＳＯｘ濃度Ｃsoxが取得される。
【０１７２】
第１変形装置は、電流差積算値Ｓ12を用いてＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。電流差積算値Ｓ12は、第１センサ電極１５Ａに到達する排気中のＳＯｘ濃度に相関する値である。従って、排気中のＳＯｘ濃度を取得することができる。
【０１７３】
更に、基準電流変化率Ｒは、排気中のＳＯｘ濃度が零である場合においてセンサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deになって以降のセンサ電流Ｉssの変化率に近い値である。従って、基準電流変化率Ｒに基づいて取得される電流を基準電流Ｉbase(n)として用いることにより、基準電流Ｉbase(n)それぞれとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれとの差は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていないセンサ電流Ｉssの成分がより排除された値となる。このため、ＳＯｘ濃度が変化したときの電流差積算値Ｓ12の変化割合は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていない電流を基準電流として用いる場合においてＳＯｘ濃度が変化したときの基準電流と１つのＳＯｘ濃度電流Ｉss_soxとの差の変化割合に比べて大きくなる。従って、電流差積算値Ｓ12は、ＳＯｘ濃度の変化をより明確に表す。このため、ＳＯｘ濃度をより精度良く取得することができる。
【０１７４】
尚、上述した例においては、高電圧電流Ｉhighよりも低電圧電流Ｉlowのほうが低いが、第１変形装置は、センサ１０が高電圧電流Ｉhighよりも低電圧電流Ｉlowのほうが高くなる場合にも適用可能である。
【０１７５】
更に、第１変形装置のＥＣＵ９０のＣＰＵの演算負荷が大きくなることを厭わない場合、或いは、そのＣＰＵが十分な演算能力を有している場合、第１変形装置は、基準電流Ｉbase(n)それぞれとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれと差ｄIss(n)を直接取得し、それら差ｄIss(n)を積算することにより、電流差積算値Ｓ12を取得するようにも構成され得る。
【０１７６】
更に、第１変形装置は、濃度取得電圧制御の実行前に予備電圧制御を実行しているが、濃度取得電圧制御の実行後に予備電圧制御を実行するようにも構成され得る。但し、濃度取得電圧制御の実行後に予備電圧制御を実行した場合、予備電圧制御を実行したときに濃度取得電圧制御によるＳＯｘの分解反応及び硫黄成分の酸化反応の影響が第１センサ電極１５Ａに残存している可能性があるため、濃度取得電圧制御の実行前に予備電圧制御を実行することが好ましい。
【０１７７】
更に、第１変形装置は、センサ電圧Ｖssが降圧終了電圧Ｖdown_end（本例においては、０．２Ｖ）であるときのセンサ電流Ｉssを低電圧電流Ｉlowとして取得している。しかしながら、低電圧電流Ｉlowを取得するときのセンサ電圧Ｖssは、降圧終了電圧Ｖdown_endに限定されず、酸素減少電圧Ｖox_deよりも低い電圧であればよい。
【０１７８】
更に、第１変形装置は、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_de（本例においては、０．６Ｖ）であるときのセンサ電流Ｉssを高電圧電流Ｉhighとして取得している。しかしながら、高電圧電流Ｉhighを取得するときのセンサ電圧Ｖssは、酸素減少電圧Ｖox_deに限定されず、低電圧電流Ｉlowを取得するときのセンサ電圧Ｖssよりも高く且つ酸素減少電圧Ｖox_de以下の電圧であればよい。
【０１７９】
更に、第１変形装置は、予備降圧制御の実行中にセンサ電圧Ｖssが０．２Ｖになったときのセンサ電流Ｉssを低電圧電流Ｉlowとして取得している。しかしながら、第１変形装置は、予備電圧制御を実行せずに、再酸化降圧制御の実行中にセンサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deよりも低い電圧になったとき、特に、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖになったときのセンサ電流Ｉssを低電圧電流Ｉlowとして取得するようにも構成され得る。
【０１８０】
更に、第１変形装置は、電流差積算値Ｓ12そのものを用いてＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得しているが、補正係数によって電流差積算値Ｓ12を補正して得た値等の「電流差積算値Ｓ12に相関する値」を用いてＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得するようにも構成され得る。
【０１８１】
＜第１変形装置の具体的な作動＞
第１変形装置のＥＣＵ９０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」又は「第１変形装置のＣＰＵ」と称呼する。）は、図１５にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは、図１５のステップ１５００から処理を開始してステップ１５１０に進み、ＳＯｘ濃度取得要求フラグＸsoxの値が「１」であるか否かを判定する。
【０１８２】
ＳＯｘ濃度取得要求フラグＸsoxの値が「１」である場合、ＣＰＵは、ステップ１５１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５１５に進み、機関運転状態が定常運転状態又はアイドリング運転状態にあるか否かを判定する。
【０１８３】
機関運転状態が定常運転状態又はアイドリング運転状態にある場合、ＣＰＵは、ステップ１５１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５２０に進み、予備電圧制御完了フラグＸaltの値が「０」であるか否かを判定する。予備電圧制御完了フラグＸaltの値は、予備電圧制御が終了したときに「１」に設定され、その後、濃度取得電圧制御が終了したときに「０」に設定される。ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求された直後は、予備電圧制御が開始されていないので、予備電圧制御完了フラグＸaltの値は「０」である。
【０１８４】
ＣＰＵがステップ１５２０の処理を実行する時点において予備電圧制御完了フラグＸaltの値が「０」である場合、ＣＰＵは、ステップ１５２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５３０に進み、図１６にフローチャートにより示したルーチンを実行する。
【０１８５】
従って、ＣＰＵは、図１５のステップ１５３０に進むと、図１６のステップ１６００から処理を開始してステップ１６０５に進み、準備完了フラグＸpreの値が「０」であるか否かを判定する。準備完了フラグＸpreの値は、昇圧準備制御が終了したときに「１」に設定され、その後、予備降圧制御が終了したときに「０」に設定される。
【０１８６】
ＣＰＵがステップ１６０５の処理を実行する時点において準備完了フラグＸpreの値が「０」である場合、ＣＰＵは、ステップ１６０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１６１０の処理を行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１６１５に進む。
【０１８７】
ステップ１６１０：ＣＰＵは、昇圧準備制御を開始していない場合、昇圧準備制御を開始し、既に昇圧準備制御を開始している場合、昇圧準備制御を継続する。ＣＰＵは、ステップ１６０５にて初めて「Ｙｅｓ」と判定した直後にステップ１６１０の処理を行う場合、昇圧準備制御を開始していないので、昇圧準備制御を開始する。その後、ＣＰＵは、後述するステップ１６１５にて「Ｙｅｓ」と判定するまで昇圧準備制御を継続する。
【０１８８】
ＣＰＵは、ステップ１６１５に進むと、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖに到達したか否か、即ち、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖ以下であるか否かを判定する。センサ電圧Ｖssが０．２Ｖよりも高い場合、ＣＰＵは、ステップ１６１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１６９５を経由して図１５のステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１８９】
一方、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖ以下である場合、ＣＰＵは、ステップ１６１５にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１６２０及びステップ１６２５の処理を順に行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１６９５を経由して図１５のステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１９０】
ステップ１６２０：ＣＰＵは、昇圧準備制御を停止する。
【０１９１】
ステップ１６２５：ＣＰＵは、準備完了フラグＸpreの値を「１」に設定する。これにより、その後、ＣＰＵがステップ１６０５に進むと、ＣＰＵは、ステップ１６０５にて「Ｎｏ」と判定するようになる。
【０１９２】
ＣＰＵがステップ１６０５の処理を実行する時点において準備完了フラグＸpreの値が「１」である場合、ＣＰＵは、ステップ１６０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１６３０に進み、昇圧完了フラグＸup1の値が「０」であるか否かを判定する。昇圧完了フラグＸup1の値は、予備昇圧制御が終了したときに「１」に設定され、その後、予備降圧制御が終了したときに「０」に設定される。
【０１９３】
ＣＰＵがステップ１６３０の処理を実行する時点において昇圧完了フラグＸup1の値が「０」である場合、ＣＰＵは、ステップ１６３０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１６３５の処理を行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１６４０に進む。
【０１９４】
ステップ１６３５：ＣＰＵは、予備昇圧制御を開始していない場合、予備昇圧制御を開始し、既に予備昇圧制御を開始している場合、予備昇圧制御を継続する。ＣＰＵは、ステップ１６３０にて初めて「Ｙｅｓ」と判定した直後にステップ１６３５の処理を行う場合、予備昇圧制御を開始していないので、予備昇圧制御を開始する。その後、ＣＰＵは、後述するステップ１６４０にて「Ｙｅｓ」と判定するまで予備昇圧制御を継続する。
【０１９５】
ＣＰＵは、ステップ１６４０に進むと、センサ電圧Ｖssが０．３Ｖに到達したか否か、即ち、センサ電圧Ｖssが０．３Ｖ以上であるか否かを判定する。センサ電圧Ｖssが０．３Ｖよりも低い場合、ＣＰＵは、ステップ１６４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１６９５を経由して図１５のステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１９６】
一方、センサ電圧Ｖssが０．３Ｖ以上である場合、ＣＰＵは、ステップ１６４０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１６４５及びステップ１６５０の処理を順に行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１６９５を経由して図１５のステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１９７】
ステップ１６４５：ＣＰＵは、予備昇圧制御を停止する。
【０１９８】
ステップ１６５０：ＣＰＵは、昇圧完了フラグＸup1の値を「１」に設定する。これにより、その後、ＣＰＵがステップ１６３０に進むと、ＣＰＵは、ステップ１６３０にて「Ｎｏ」と判定するようになる。
【０１９９】
ＣＰＵがステップ１６３０の処理を実行する時点において昇圧完了フラグＸup1の値が「１」である場合、ＣＰＵは、ステップ１６３０にて「Ｎｏ」と判定し、以下に述べるステップ１６５５の処理を行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１６６０に進む。
【０２００】
ステップ１６５５：ＣＰＵは、予備降圧制御を開始していない場合、予備降圧制御を開始し、既に予備降圧制御を開始している場合、予備降圧制御を継続する。ＣＰＵは、ステップ１６３０にて初めて「Ｎｏ」と判定した直後にステップ１６５５の処理を行う場合、予備降圧制御を開始していないので、予備降圧制御を開始する。その後、ＣＰＵは、後述するステップ１６６０にて「Ｙｅｓ」と判定するまで予備降圧制御を継続する。
【０２０１】
ＣＰＵは、ステップ１６６０に進むと、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖに到達したか否か、即ち、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖ以下であるか否かを判定する。センサ電圧Ｖssが０．２Ｖよりも高い場合、ＣＰＵは、ステップ１６６０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１６９５を経由して図１５のステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０２０２】
一方、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖ以下である場合、ＣＰＵは、ステップ１６６０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１６６５乃至ステップ１６７５の処理を順に行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１６９５を経由して図１５のステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０２０３】
ステップ１６６５：ＣＰＵは、予備降圧制御を停止する。
【０２０４】
ステップ１６７０：ＣＰＵは、センサ電流Ｉssを低電圧電流Ｉlowとして取得してＲＡＭに保存する。
【０２０５】
ステップ１６７５：ＣＰＵは、予備電圧制御完了フラグＸaltの値を「１」に設定する。これにより、その後、ＣＰＵは、図１５のステップ１５２０に進むと、「Ｎｏ」と判定するようになる。更に、ＣＰＵは、準備完了フラグＸpre、及び、昇圧完了フラグＸup1の値を「０」に設定する。
【０２０６】
ＣＰＵが図１５のステップ１５２０の処理を実行する時点において予備電圧制御完了フラグＸaltの値が「１」である場合、ＣＰＵは、ステップ１５２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１５４０に進み、図１７にフローチャートにより示した濃度取得電圧制御を実行する。
【０２０７】
従って、ＣＰＵは、ステップ１５４０に進むと、図１７のステップ１７００から処理を開始してステップ１７０５に進み、昇圧完了フラグＸup2の値が「０」であるか否かを判定する。昇圧完了フラグＸup2の値は、分解昇圧制御が終了したときに「１」に設定され、その後、再酸化降圧制御が終了されたときに「０」に設定される。
【０２０８】
ＣＰＵがステップ１７０５の処理を実行する時点において昇圧完了フラグＸup2の値が「０」である場合、ＣＰＵは、ステップ１７０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１７１０の処理を行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１７１５に進む。
【０２０９】
ステップ１７１０：ＣＰＵは、分解昇圧制御を開始していない場合、分解昇圧制御を開始し、既に分解昇圧制御を開始している場合、分解昇圧制御を継続する。ＣＰＵは、ステップ１７０５にて初めて「Ｙｅｓ」と判定した直後にステップ１７１０の処理を行う場合、分解昇圧制御を開始していないので、分解昇圧制御を開始する。その後、ＣＰＵは、後述するステップ１７１５にて「Ｙｅｓ」と判定するまで分解昇圧制御を継続する。
【０２１０】
ＣＰＵは、ステップ１７１５に進むと、センサ電圧Ｖssが０．８Ｖに到達したか否か、即ち、センサ電圧Ｖssが０．８Ｖ以上であるか否かを判定する。センサ電圧Ｖssが０．８Ｖよりも低い場合、ＣＰＵは、ステップ１７１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１７９５を経由して図１５のステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０２１１】
一方、センサ電圧Ｖssが０．８Ｖ以上である場合、ＣＰＵは、ステップ１７１５にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１７２０及びステップ１７２５の処理を順に行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１７９５を経由して図１５のステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０２１２】
ステップ１７２０：ＣＰＵは、分解昇圧制御を停止する。
【０２１３】
ステップ１７２５：ＣＰＵは、昇圧完了フラグＸup2の値を「１」に設定する。これにより、その後、ＣＰＵがステップ１７０５に進むと、ＣＰＵは、ステップ１７０５にて「Ｎｏ」と判定するようになる。
【０２１４】
ＣＰＵがステップ１７０５の処理を実行する時点において昇圧完了フラグＸup2の値が「１」である場合、ＣＰＵは、ステップ１７０５にて「Ｎｏ」と判定し、以下に述べるステップ１７３０の処理を行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１７３２に進む。
【０２１５】
ステップ１７３０：ＣＰＵは、再酸化降圧制御を開始していない場合、再酸化降圧制御を開始し、既に再酸化降圧制御を開始している場合、再酸化降圧制御を継続する。ＣＰＵは、ステップ１７０５にて初めて「Ｎｏ」と判定した直後にステップ１７３０の処理を行う場合、再酸化降圧制御を開始していないので、再酸化降圧制御を開始する。その後、ＣＰＵは、後述するステップ１７４０にて「Ｙｅｓ」と判定するまで再酸化降圧制御を継続する。
【０２１６】
ＣＰＵは、ステップ１７３２に進むと、センサ電圧Ｖssが０．６Ｖ以下であるか否かを判定する。センサ電圧Ｖssが０．６Ｖよりも高い場合、ＣＰＵは、ステップ１７３２にて「Ｎｏ」と判定してステップ１７９５を経由して図１５のステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０２１７】
これに対し、センサ電圧Ｖssが０．６Ｖ以下である場合、ＣＰＵは、ステップ１７３２にて「Ｙｅｓ」と判定して以下に述べるステップ１７３５の処理を行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１７４０に進む。
【０２１８】
ステップ１７３５：ＣＰＵは、センサ電流Ｉssを取得し、そのセンサ電流Ｉssをそのときのセンサ電圧Ｖssと関連付けてＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)としてＲＡＭに保存する。
【０２１９】
ＣＰＵは、ステップ１７４０に進むと、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖに到達したか否か、即ち、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖ以下であるか否かを判定する。センサ電圧Ｖssが０．２Ｖよりも高い場合、ＣＰＵは、ステップ１７４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１７９５を経由して図１５のステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０２２０】
これに対し、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖ以下である場合、ＣＰＵは、ステップ１７４０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１７４５乃至ステップ１７７５の処理を順に行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１７９５を経由して図１５のステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０２２１】
ステップ１７４５：ＣＰＵは、再酸化降圧制御を停止する。
【０２２２】
ステップ１７５０：ＣＰＵは、図１８にフローチャートにより示したルーチンを実行する。
【０２２３】
従って、ＣＰＵは、ステップ１７５０に進むと、図１８のステップ１８００から処理を開始して以下に述べるステップ１８０５乃至ステップ１８４０の処理を順に行う。
【０２２４】
ステップ１８０５：ＣＰＵは、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求された後、図１５のステップ１５１５にて「Ｙｅｓ」と判定する直前に、ステップ１５６０（後述）で取得してＲＡＭに保存したセンサ電流Ｉssを参照電流Ｉrefとして取得する。
【０２２５】
ステップ１８１０：ＣＰＵは、ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)のうち、センサ電圧Ｖssが０．６Ｖ（即ち、酸素減少電圧Ｖox_de）であるときのＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(1)を高電圧電流Ｉhighとして取得する。
【０２２６】
ステップ１８１５：ＣＰＵは、センサ電流Ｉssが高電圧電流Ｉhighから低電圧電流Ｉlowまで変化するときのセンサ電流Ｉssの変化率を基準電流変化率Ｒとして取得する。
【０２２７】
ステップ１８２０：ＣＰＵは、基準電流変化率Ｒで高電圧電流Ｉhighから変化する電流のうち、ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)をそれぞれ取得したときのセンサ電圧Ｖss(n)にそれぞれ対応する電流を基準電流Ｉbase(n)として取得する。
【０２２８】
ステップ１８２５：ＣＰＵは、参照電流ＩrefとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれとの差の積算値を第１積算値Ｓ121（＝Σ(Iref−Iss_sox(n))）として取得する。
【０２２９】
ステップ１８３０：ＣＰＵは、参照電流Ｉrefと基準電流Ｉbase(n)それぞれとの差の積算値を第２積算値Ｓ122（＝Σ(Iref−Ibase(n))）として取得する。
【０２３０】
ステップ１８３５：ＣＰＵは、第１積算値Ｓ121から第２積算値Ｓ122を減じることにより、電流差積算値Ｓ12（＝Ｓ121−Ｓ122）を取得する。
【０２３１】
ステップ１８４０：ＣＰＵは、電流差積算値Ｓ12をルックアップテーブルMap12Csox(S12)に適用することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。
【０２３２】
図１７のステップ１７７５：ＣＰＵは、ＳＯｘ濃度取得要求フラグＸsox、予備電圧制御完了フラグＸalt、及び、昇圧完了フラグＸupの値をそれぞれ「０」に設定する。
【０２３３】
ＣＰＵが図１５のステップ１５１０の処理を実行する時点においてＳＯｘ濃度取得要求フラグＸsoxの値が「０」である場合、及び、ＣＰＵがステップ１５１５の処理を実行する時点において機関運転状態が定常運転状態でもアイドリング運転状態でもない場合、ＣＰＵは、それぞれ、ステップ１５１０及びステップ１５１５にて「Ｎｏ」と判定し、以下に述べるステップ１５５０乃至ステップ１５７０の処理を順に行う。その後、ＣＰＵは、ステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０２３４】
ステップ１５５０：ＣＰＵは、センサ電圧Ｖssを０．４Ｖに制御する一定電圧制御を開始していない場合には、一定電圧制御を開始し、既に一定電圧制御を開始している場合には、一定電圧制御を継続する。
【０２３５】
ステップ１５６０：ＣＰＵは、センサ電流Ｉssを酸素濃度電流Ｉss_oxyとして取得してＲＡＭに保存する。
【０２３６】
ステップ１５７０：ＣＰＵは、酸素濃度電流Ｉss_oxyをルックアップテーブルMapCoxy(Iss_oxy)に適用することにより、酸素濃度Ｃoxyを取得する。
【０２３７】
第１変形装置のＣＰＵが図１５乃至図１７に示したルーチンを実行することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsox及び酸素濃度Ｃoxyを取得することができる。
【０２３８】
更に、第１変形装置のＣＰＵは、図１１に示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。第１変形装置のＣＰＵが図１１に示したルーチンを実行する場合、ステップ１１１０においては、図１８のステップ１８４０で取得したＳＯｘ濃度Ｃsoxが上限濃度Ｃthよりも大きいか否かを判定する。
【０２３９】
第１変形装置のＣＰＵが図１１に示したルーチンを実行することにより、第１変形装置は、排気中のＳＯｘ濃度が上限濃度よりも大きいか否かを判定することができる。
【０２４０】
尚、第１変形装置が再酸化降圧制御の実行中にセンサ電圧Ｖssが０．２Ｖになったときのセンサ電流Ｉssを低電圧電流Ｉlowとして取得するように構成された場合、第１変形装置のＣＰＵは、図１９にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に実行する。
【０２４１】
従って、この場合、所定のタイミングになると、第１変形装置のＣＰＵは、図１９のステップ１９００から処理を開始する。図１９のステップ１９１０、ステップ１９１５、及び、ステップ１９５０乃至ステップ１９７０の処理は、それぞれ、図１５のステップ１５１０、ステップ１５１５、及び、ステップ１５５０乃至ステップ１５７０の処理と同じである。
【０２４２】
第１変形装置のＣＰＵは、図１９のステップ１９１５にて「Ｙｅｓ」と判定すると、ステップ１９３０に進み、図１７に示したルーチンを実行する。但し、この場合、図１７のステップ１７７５においては、予備電圧制御完了フラグＸaltの値を「０」に設定する処理は省略される。
【０２４３】
更に、第１変形装置のＣＰＵは、図１７のステップ１７５０にて行われる図１８に示したルーチンにおいて、ステップ１８１０の代わりに、図２０に示したステップ２０８０の処理を行う。ステップ２０８０においては、第１変形装置のＣＰＵは、ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)のうち、センサ電圧Ｖssが０．６Ｖ（即ち、酸素減少電圧Ｖox_de）であるときのＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(1)を高電圧電流Ｉhighとして取得すると共に、センサ電圧Ｖssが０．２Ｖ（即ち、降圧終了電圧Ｖdown_end）であるときのＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)を低電圧電流Ｉlowとして取得する。
【０２４４】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置（以下、「第２実施装置」と称呼する。）について説明する。第２実施装置は、図２１に示した内燃機関に適用される。図２１に示した内燃機関は、図１に示した内燃機関と同じである。
【０２４５】
第２実施装置は、図２２に示した内部構造を有する限界電流式センサ２０、ポンプセル電圧源２５Ｃ、センサセル電圧源２６Ｃ、電流計２５Ｄ、電流計２６Ｄ、電圧計２６Ｅ、及び、ＥＣＵ９０を含んでいる。限界電流式センサ２０は、２セルタイプの限界電流式センサであり、排気管８３に配設されている。
【０２４６】
図２２に示したように、センサ２０は、第１固体電解質層２１Ａ、第２固体電解質層２１Ｂ、第１アルミナ層２２Ａ、第２アルミナ層２２Ｂ、第３アルミナ層２２Ｃ、第４アルミナ層２２Ｄ、第５アルミナ層２２Ｅ、第６アルミナ層２２Ｆ、拡散律速層２３、ヒータ２４、ポンプセル２５、第１ポンプ電極２５Ａ、第２ポンプ電極２５Ｂ、センサセル２６、第１センサ電極２６Ａ、第２センサ電極２６Ｂ、第１大気導入路２７Ａ、第２大気導入路２７Ｂ、及び、内部空間２８を含んでいる。
【０２４７】
固体電解質層２１Ａ、２１Ｂは、ジルコニア等からなる層であり、酸素イオン伝導性を有する。アルミナ層２２Ａ〜２２Ｆは、アルミナからなる層である。拡散律速層２３は、多孔質の層であり、排気を通すことができる。センサ２０では、各層は、図２２において下方から、第６アルミナ層２２Ｆ、第５アルミナ層２２Ｅ、第４アルミナ層２２Ｄ、第２固体電解質層２１Ｂ、拡散律速層２３及び第３アルミナ層２２Ｃ、第１固体電解質層２１Ａ、第２アルミナ層２２Ｂ、第１アルミナ層２２Ａの順で積層されている。ヒータ２４は、第５アルミナ層２２Ｅと第６アルミナ層２２Ｆとの間に配置されている。
【０２４８】
第１大気導入路２７Ａは、第１アルミナ層２２Ａと第２アルミナ層２２Ｂと第１固体電解質層２１Ａとによって形成された空間であり、その一部は大気に開放されている。第２大気導入路２７Ｂは、第２固体電解質層２１Ｂと第４アルミナ層２２Ｄと第５アルミナ層２２Ｅとによって形成された空間であり、その一部は大気に開放されている。内部空間２８は、第１固体電解質層２１Ａと第２固体電解質層２１Ｂと拡散律速層２３と第３アルミナ層２２Ｃとによって形成された空間であり、その一部は拡散律速層２３を介してセンサ外部に連通している。
【０２４９】
第１ポンプ電極２５Ａ及び第２ポンプ電極２５Ｂは、還元性の低い材料（例えば、金と白金との合金）からなる電極である。第１ポンプ電極２５Ａは、第２固体電解質層２１Ｂの一方の側の壁面（即ち、内部空間２８を形成する第２固体電解質層２１Ｂの壁面）に配置され、第２ポンプ電極２５Ｂは、第２固体電解質層２１Ｂの他方の側の壁面（即ち、第２大気導入路２７Ｂを形成する第２固体電解質層２１Ｂの壁面）に配置されている。これら電極２５Ａ、２５Ｂと第２固体電解質層２１Ｂとは、ポンプセル２５を構成している。
【０２５０】
機関５０から排出された排気は、拡散律速層２３を通って内部空間２８に流入する。第１ポンプ電極２５Ａは、内部空間２８に流入した排気に晒される。
【０２５１】
センサ２０は、ポンプセル２５（具体的には、第１ポンプ電極２５Ａと第２ポンプ電極２５Ｂとの間）にポンプセル電圧源２５Ｃから直流電圧を印加可能に構成されている。ポンプセル電圧源２５Ｃがポンプセル２５に直流電圧を印加した場合、第１ポンプ電極２５Ａは陰極側の電極であり、第２ポンプ電極２５Ｂは陽極側の電極である。
【０２５２】
ポンプセル２５に電圧が印加されると、内部空間２８内の酸素が第１ポンプ電極２５Ａに接触したときに、この酸素が第１ポンプ電極２５Ａ上で酸素イオンとなり、この酸素イオンが第２固体電解質層２１Ｂの内部を第２ポンプ電極２５Ｂに向かって移動する。このとき、第１ポンプ電極２５Ａと第２ポンプ電極２５Ｂとの間には、第２固体電解質層２１Ｂの内部を移動した酸素イオン量に比例した電流が流れる。そして、酸素イオンが第２ポンプ電極２５Ｂに達すると、酸素イオンは第２ポンプ電極２５Ｂにおいて酸素となって第２大気導入路２７Ｂに放出される。つまり、ポンプセル２５は、排気中の酸素を排気からポンピングによって大気に放出し、排気中の酸素濃度を低下させることができる。このポンプセル２５のポンピング能力は、ポンプセル電圧源２５Ｃから当該ポンプセル２５に印加される電圧が高いほど高い。
【０２５３】
第１センサ電極２６Ａ及び第２センサ電極２６Ｂは、還元性の高い材料（例えば、白金若しくはロジウム等の白金族元素又はその合金）からなる電極である。第１センサ電極２６Ａは、第１固体電解質層２１Ａの一方の側の壁面（即ち、内部空間２８を形成する第１固体電解質層２１Ａの壁面）に配置され、第２センサ電極２６Ｂは、第１固体電解質層２１Ａの他方の側の壁面（即ち、第１大気導入路２７Ａを形成する第１固体電解質層２１Ａの壁面）に配置されている。これら電極２６Ａ、２６Ｂと第１固体電解質層２１Ａとは、センサセル２６を構成している。
【０２５４】
第１センサ電極２６Ａは、拡散律速層２３を通って内部空間２８に流入した排気に晒される。
【０２５５】
センサ２０は、センサセル２６（具体的には、第１センサ電極２６Ａと第２センサ電極２６Ｂとの間）にセンサセル電圧源２６Ｃから電圧を印加可能に構成されている。センサセル電圧源２６Ｃは、センサセル２６に直流電圧を印加可能に構成されている。センサセル電圧源２６Ｃがセンサセル２６に直流電圧を印加した場合、第１センサ電極２６Ａは陰極側の電極であり、第２センサ電極２６Ｂは陽極側の電極である。
【０２５６】
センサセル２６に電圧が印加されると、内部空間２８内のＳＯｘが第１センサ電極２６Ａに接触したときに、このＳＯｘが第１センサ電極２６Ａ上で分解され、ＳＯｘの酸素が酸素イオンとなり、この酸素イオンが第１固体電解質層２１Ａの内部を第２センサ電極２６Ｂに向かって移動する。このとき、第１センサ電極２６Ａと第２センサ電極２６Ｂとの間には、第１固体電解質層２１Ａの内部を移動した酸素イオン量に比例した電流が流れる。そして、酸素イオンが第２センサ電極２６Ｂに達すると、酸素イオンは第２センサ電極２６Ｂにおいて酸素となって第１大気導入路２７Ａに放出される。
【０２５７】
ヒータ２４、ポンプセル電圧源２５Ｃ、センサセル電圧源２６Ｃ、電流計２５Ｄ、電流計２６Ｄ及び電圧計２６Ｅは、ＥＣＵ９０に接続されている。
【０２５８】
ＥＣＵ９０は、センサセル２６の温度がセンサ２０を活性状態とする温度（所謂、センサ活性温度）に維持されるようにヒータ２４の作動を制御する。
【０２５９】
更に、ＥＣＵ９０は、後述するように設定される電圧がポンプセル電圧源２５Ｃからポンプセル２５に印加されるようにポンプセル電圧源２５Ｃの電圧を制御する。
【０２６０】
更に、ＥＣＵ９０は、後述するように設定される電圧がセンサセル電圧源２６Ｃからセンサセル２６に印加されるようにセンサセル電圧源２６Ｃの電圧を制御する。
【０２６１】
電流計２５Ｄは、ポンプセル２５を含む回路に流れている電流Ｉpp（以下、「ポンプ電流Ｉpp」と称呼する。）を検出し、その検出したポンプ電流Ｉppを表す信号をＥＣＵ９０に出力する。ＥＣＵ９０は、その信号に基づいてポンプ電流Ｉppを取得する。
【０２６２】
電流計２６Ｄは、センサセル２６を含む回路に流れている電流Ｉss（以下、「センサ電流Ｉss」と称呼する。）を検出し、その検出したセンサ電流Ｉssを表す信号をＥＣＵ９０に出力する。ＥＣＵ９０は、その信号に基づいてセンサ電流Ｉssを取得する。
【０２６３】
電圧計２６Ｅは、センサセル２６に印加されている電圧Ｖss（以下、「センサ電圧Ｖss」と称呼する。）を検出し、その検出したセンサ電圧Ｖssを表す信号をＥＣＵ９０に出力する。ＥＣＵ９０は、その信号に基づいてセンサ電圧Ｖssを取得する。
【０２６４】
＜第２実施装置の作動の概要＞
＜ＳＯｘ濃度の取得＞
本願の発明者は、センサ２０において、内部空間２８内の排気中の酸素濃度を零（又は、略零）にする電圧Ｖppをポンプセル２５に印加しつつ、センサ電圧Ｖssを０．４Ｖから０．８Ｖまで上昇させた後、０．８Ｖから０．２Ｖまで低下させたとき、センサ１０と同様に、センサ電圧Ｖssを０．８Ｖから低下させ始めた後、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deになったときのセンサ電流Ｉssを基準電流Ｉbaseとして取得し、更に、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deになって以降の複数のセンサ電流Ｉss(1)乃至Ｉss(m)を取得し、「それら取得したセンサ電流Ｉss(n)（即ち、センサ電流Ｉss(1)乃至Ｉss(m)）それぞれ」と「基準電流Ｉbase」との差ｄIss(n)（＝Ｉbase−Ｉss(n)）の積算値Ｓ21を取得すると、その積算値Ｓ21と第１センサ電極２６Ａに到達する排気中のＳＯｘ濃度との間にも、積算値Ｓ21が大きくなるほどＳＯｘ濃度が大きくなるという関係があるとの知見を得た。
【０２６５】
そこで、第２実施装置は、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求されていないときには、内部空間２８内の排気中の酸素濃度を零（又は、略零）にする電圧Ｖppをポンプセル２５に印加した状態で、センサ電圧Ｖssを０．４Ｖに制御する一定電圧制御を実行しておく。
【０２６６】
そして、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求されたときに機関運転状態が定常運転状態又はアイドリング運転状態にある場合、第２実施装置は、上記濃度取得電圧制御を開始する。
【０２６７】
第２実施装置は、濃度取得電圧制御の実行中、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deである０．６Ｖになったときのセンサ電流Ｉssを基準電流Ｉbaseとして取得する。更に、第２実施装置は、センサ電圧Ｖssが０．６Ｖから降圧終了電圧Ｖdown_endである０．２Ｖまで低下する間、センサ電圧Ｖssが所定値だけ低下する毎に取得したセンサ電流ＩssをそれぞれＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)として取得し、それらＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)を、それら電流Ｉss_sox(n)をそれぞれ取得したときのセンサ電圧Ｖss(n)と関連付けてＲＡＭに保存する。
【０２６８】
第２実施装置は、基準電流ＩbaseとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれとの差を電流差ｄIss(n)（＝Ｉbase−Ｉss_sox(n)）として取得し、それら電流差ｄIss(n)の積算値を電流差積算値Ｓ21（＝Σ(dIss(n))）として取得する。
【０２６９】
第２実施装置は、取得した電流差積算値Ｓ21をルックアップテーブルMap21Csox(S21)に適用することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。テーブルMap21Csox(S21)は、電流差積算値Ｓ21と排気中のＳＯｘ濃度との関係についての実験等に基づいて予め作成される。テーブルMap21Csox(S21)によれば、電流差積算値Ｓ21が大きいほど、大きいＳＯｘ濃度Ｃsoxが取得される。
【０２７０】
第２実施装置は、濃度取得電圧制御の終了後、一定電圧制御を開始して、センサ電圧Ｖssを０．２Ｖから上昇させて０．４Ｖで一定とする。
【０２７１】
第２実施装置は、電流差積算値Ｓ21を用いてＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。電流差積算値Ｓ21は、第１センサ電極２６Ａに到達する排気中のＳＯｘ濃度に相関する値である。従って、第２実施装置によれば、排気中のＳＯｘ濃度を取得することができる。
【０２７２】
更に、（１）電流差積算値Ｓ21の取得に利用される基準電流Ｉbase及びＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)は、ＳＯｘを起源とする硫黄成分の酸化反応の影響を受けた電流であり、（２）電流差積算値Ｓ21の取得に利用される電流差ｄIssは、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていないセンサ電流Ｉssの成分が排除された値（或いは、殆ど排除された値）であり、（３）電流差積算値Ｓ21は、複数のＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)を用いて取得される値である。
【０２７３】
従って、ＳＯｘ濃度が変化したときの電流差積算値Ｓ21の変化割合は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていない電流を基準電流とする場合においてＳＯｘ濃度が変化したときの基準電流と１つのＳＯｘ濃度電流Ｉss_soxとの差の変化割合に比べて大きい。このため、電流差積算値Ｓ21は、ＳＯｘ濃度の変化を明確に表す。第２実施装置は、その電流差積算値Ｓ21を用いてＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。このため、ＳＯｘ濃度をより精度良く取得することができる。
【０２７４】
尚、第２実施装置は、予備電圧制御及び濃度取得電圧制御を実行するとき、内部空間２８内の排気中の酸素濃度を零（又は、略零）にする電圧Ｖppをポンプセル２５に印加している。このため、予備電圧制御及び濃度取得電圧制御の実行中に機関運転状態が変化しても、第１センサ電極２６Ａに到達する排気中の酸素濃度は略一定である。従って、第２実施装置は、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求されたときに機関運転状態が定常運転状態又はアイドリング運転状態になくても、予備電圧制御及び濃度取得電圧制御を実行してＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得するようにも構成され得る。
【０２７５】
＜ＮＯｘ濃度の取得＞
排気中に窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」と称呼する。）が含まれている場合、センサ電圧Ｖssが０．４Ｖに維持されているときにＮＯｘがセンサセル２６によって還元されて窒素と酸素とに分解される。そして、ＮＯｘの分解によって生成された酸素は、センサセル２６において酸素イオンとなり、この酸素イオンが固体電解質層２１Ａの内部を第２センサ電極２６Ｂに向かって移動する。
【０２７６】
内部空間２８内の排気中の酸素濃度を零（又は、略零）にする電圧Ｖppがポンプセル２５に印加されていても、ポンプセル２５を構成するポンプ電極２５Ａ及び２５Ｂは、還元性の低い材料から形成されているので、ポンプセル２５では、排気中のＮＯｘは殆ど還元されない。そして、内部空間２８内の排気中の酸素濃度を零（又は、略零）にする電圧Ｖppがポンプセル２５に印加されている場合、センサセル２６に到達する排気中には、酸素は殆ど存在しない。
【０２７７】
従って、内部空間２８内の排気中の酸素濃度を零（又は、略零）にする電圧Ｖppがポンプセル２５に印加されており且つセンサ電圧Ｖssが０．４Ｖに維持されているときに固体電解質層２１Ａの内部を移動した酸素イオン量に比例して出力されるセンサ電流Ｉssは、排気中のＮＯｘ濃度に比例した電流である。そして、このときのセンサ電流Ｉssと排気中のＮＯｘ濃度との間には、図２３に示した関係がある。従って、このときのセンサ電流Ｉssを用いて排気中のＮＯｘ濃度を取得することができる。
【０２７８】
そこで、第２実施装置は、内部空間２８内の排気中の酸素濃度を零（又は、略零）にする電圧Ｖppをポンプセル２５に印加するポンプ電圧制御を実行しつつ、センサ電圧Ｖssを０．４Ｖに制御する一定電圧制御を実行する。第２実施装置は、そのときのセンサ電流ＩssをＮＯｘ濃度電流Ｉss_noxとして取得し、そのＮＯｘ濃度電流Ｉss_noxをルックアップテーブルMapCnox(Iss_nox)に適用することにより、排気中のＮＯｘ濃度Ｃnoxを取得する。テーブルMapCnox(Iss_nox)は、センサ２０のセンサ電流Ｉssと排気中のＮＯｘ濃度Ｃnoxとの関係についての実験等に基づいて予め作成される。テーブルMapCnox(Iss_nox)によれば、ＮＯｘ濃度電流Ｉss_noxが大きいほど、大きいＮＯｘ濃度Ｃnoxが取得される。
【０２７９】
＜酸素濃度の取得＞
ポンプセル電圧源２５Ｃからポンプセル２５に印加される電圧（以下、「ポンプ電圧Ｖpp」と称呼する。）とポンプ電流Ｉppとの間にも、図３に示した関係がある。そこで、第２実施装置は、内部空間２８内の排気中の酸素濃度を零（又は、略零）にするポンプ電圧Ｖppをポンプセル２５に印加するポンプ電圧制御の実行中のポンプ電流Ｉppを酸素濃度電流Ｉpp_oxyとして取得し、その酸素濃度電流Ｉpp_oxyをルックアップテーブルMapCoxy(Ipp_oxy)に適用することにより、排気中の酸素濃度Ｃoxyを取得する。テーブルMapCoxy(Ipp_oxy)は、ポンプ電流Ｉppと排気中の酸素濃度との関係についての実験等に基づいて予め作成される。テーブルMapCoxy(Ipp_oxy)によれば、酸素濃度電流Ｉpp_oxyが大きいほど、大きい酸素濃度Ｃoxyが取得される。
【０２８０】
これによれば、第２実施装置は、排気中のＳＯｘ濃度Ｃsox及びＮＯｘ濃度Ｃnoxに加えて排気中の酸素濃度Ｃoxyを取得することができる。
【０２８１】
尚、センサ電圧Ｖssとセンサ電流Ｉssと排気中の酸素濃度Ｃoxyとの関係も、図３に示した関係と同じ関係にある。従って、第２実施装置は、センサ電圧Ｖssを０．４Ｖに制御した状態でポンプ電圧Ｖppを零にし、そのときのセンサ電流Ｉssを酸素濃度電流Ｉss_oxyとして取得し、その酸素濃度電流Ｉss_oxyをルックアップテーブルMapCoxy(Iss_oxy)に適用することにより、排気中の酸素濃度Ｃoxyを取得するようにも構成され得る。テーブルMapCoxy(Iss_oxy)によれば、酸素濃度電流Ｉss_oxyが大きいほど、大きい酸素濃度Ｃoxyが取得される。
【０２８２】
＜第２実施装置の具体的な作動＞
次に、第２実施装置の具体的な作動について説明する。第２実施装置のＥＣＵ９０のＣＰＵ（以下、「第２実施装置のＣＰＵ」と称呼する。）は、第１実施装置と同様に、図９及び図１１に示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。
【０２８３】
但し、第２実施装置のＣＰＵが図９に示したルーチンを実行する場合、第２実施装置のＣＰＵは、図９のステップ９６０にて図１０に示したルーチンを実行するが、第２実施装置のＣＰＵは、図１０のステップ１０３０においては、電流差積算値Ｓ21を取得し、図１０のステップ１０４０においては、電流差積算値Ｓ21をルックアップテーブルMap21Csox(S21)に適用することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。
【０２８４】
また、第２実施装置のＣＰＵは、図９のステップ９８０乃至ステップ９９０の処理の代わりに、図２４のステップ２４８０乃至ステップ２４９０の処理を行う。
【０２８５】
従って、第２実施装置のＣＰＵが図９のステップ９０５の処理を実行する時点においてＳＯｘ濃度取得要求フラグＸsoxの値が「０」である場合、及び、第２実施装置のＣＰＵがステップ９１０の処理を実行する時点において機関運転状態が定常運転状態でもアイドリング運転状態でもない場合、第２実施装置のＣＰＵは、それぞれ、ステップ９０５及びステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定し、以下に述べる図２４のステップ２４８０乃至ステップ２４９０の処理を順に行う。その後、第２実施装置のＣＰＵは、図９のステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０２８６】
ステップ２４８０：第２実施装置のＣＰＵは、センサ電圧Ｖssを０．４Ｖに制御する一定電圧制御を開始していない場合、一定電圧制御を開始し、既に一定電圧制御を開始している場合、一定電圧制御を継続する。
【０２８７】
ステップ２４８５：第２実施装置のＣＰＵは、ポンプ電流Ｉpp及びセンサ電流Ｉssをそれぞれ酸素濃度電流Ｉpp_oxy及びＮＯｘ濃度電流Ｉss_noxとして取得してＲＡＭに保存する。
【０２８８】
ステップ２４８７：第２実施装置のＣＰＵは、ＮＯｘ濃度電流Ｉss_noxをルックアップテーブルMapCnox(Iss_nox)に適用することにより、排気中のＮＯｘ濃度Ｃnoxを取得する。
【０２８９】
ステップ２４９０：第２実施装置のＣＰＵは、酸素濃度電流Ｉpp_oxyをルックアップテーブルMapCoxy(Ipp_oxy)に適用することにより、排気中の酸素濃度Ｃoxyを取得する。
【０２９０】
尚、第２実施装置のＣＰＵは、別途、内部空間２８内の排気中の酸素濃度を零（又は、略零）にするポンプ電圧Ｖppがポンプセル２５に印加されるようにポンプセル電圧源２５Ｃを制御している。
【０２９１】
第２実施装置のＣＰＵが図９に示したルーチンを実行することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsox、ＮＯｘ濃度Ｃnox及び酸素濃度Ｃoxyを取得することができる。更に、第２実施装置のＣＰＵが図１１に示したルーチンを実行することにより、排気中のＳＯｘ濃度が上限濃度Ｃthよりも大きいか否かを判定することができる。
【０２９２】
＜第２実施形態の変形例＞
次に、第２実施形態の変形例に係る内燃機関のＳＯｘ濃度取得装置（以下、「第２変形装置」と称呼する。）について説明する。
【０２９３】
＜第２変形装置の作動の概要＞
センサ１０と同様に、センサ２０についても、センサ電圧Ｖssが高電圧電流Ｉhighから低電圧電流Ｉlowまで変化するときのセンサ電流Ｉssの変化率を基準電流変化率Ｒとして取得し、その基準電流変化率Ｒで高電圧電流Ｉhighから変化する電流のうち、ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれを取得したときのセンサ電圧Ｖss(n)にそれぞれ対応する電流をそれぞれ基準電流Ｉbase(n)として取得し、基準電流Ｉbase(n)それぞれとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれとの差を電流差ｄIss(n)として取得し、それら電流差ｄIss(n)の積算値Ｓ22を取得すると、排気中のＳＯｘ濃度が大きいほど大きくなる積算値Ｓ22を取得することができる。
【０２９４】
そこで、第２変形装置は、第１変形装置が行う処理と同様の処理を行うことにより、ＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。即ち、第２変形装置は、ＳＯｘ濃度Ｃsoxの取得が要求されたときに機関運転状態が定常運転状態又はアイドリング運転状態にある場合、上記予備電圧制御を開始する。第２変形装置は、予備電圧制御の実行中に低電圧電流Ｉlowを取得する。
【０２９５】
第２変形装置は、予備電圧制御を停止した後、上記濃度取得電圧制御を開始し、センサ電圧Ｖssが０．６Ｖから０．２Ｖまで低下するまでの間、センサ電圧Ｖssが所定値だけ低下する毎にセンサ電流ＩssをＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)として取得し、それらＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)を、それら電流Ｉss_sox(n)をそれぞれ取得したときのセンサ電圧Ｖss(n)と関連付けてＲＡＭに保存しておく。
【０２９６】
第２変形装置は、参照電流ＩrefとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれとの差の積算値を第１積算値Ｓ221（＝Σ(Ｉref−Ｉss_sox(n))）として取得する。
【０２９７】
更に、第２変形装置は、再酸化降圧制御の実行中、センサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_de（本例にておいは、０．６Ｖ）に達したときのセンサ電流Ｉssを高電圧電流Ｉhighとして取得する。
【０２９８】
第２変形装置は、センサ電流Ｉssが高電圧電流Ｉhighから低電圧電流Ｉlowまで変化するときのセンサ電流Ｉssの平均変化率を基準電流変化率Ｒを取得し、その基準電流変化率Ｒで高電圧電流Ｉhighから変化する電流のうち、ＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)をそれぞれ取得したときのセンサ電圧Ｖss(n)にそれぞれ対応する電流をそれぞれ基準電流Ｉbase(n)として取得する。
【０２９９】
第２変形装置は、参照電流Ｉrefと基準電流Ｉbase(n)それぞれとの差の積算値を第２積算値Ｓ222（＝Σ(Iref−Iss_sox(n))）として取得する。
【０３００】
第２変形装置は、第１積算値Ｓ221から第２積算値Ｓ222を減じることにより、電流差積算値Ｓ22（＝Ｓ221−Ｓ222）を取得する。
【０３０１】
即ち、第２変形装置は、上述した手法により、基準電流Ｉbase(n)それぞれとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれとの差を電流差ｄIss(n)としてそれぞれ取得し、それら電流差ｄIss(n)の積算値を電流差積算値Ｓ22として取得する。
【０３０２】
そして、第２変形装置は、電流差積算値Ｓ22をルックアップテーブルMap22Csox(S22)に適用することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。テーブルMap22Csox(S22)は、電流差積算値Ｓ22と排気中のＳＯｘ濃度との関係についての実験等に基づいて予め作成される。テーブルMap22Csox(S22)によれば、電流差積算値Ｓ22が大きいほど、大きいＳＯｘ濃度Ｃsoxが取得される。
【０３０３】
第２変形装置は、電流差積算値Ｓ22を用いてＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。電流差積算値Ｓ22は、第１センサ電極２６Ａに到達する排気中のＳＯｘ濃度に相関する値である。従って、排気中のＳＯｘ濃度を取得することができる。
【０３０４】
更に、センサ２０において、基準電流変化率Ｒは、排気中のＳＯｘ濃度が零である場合においてセンサ電圧Ｖssが酸素減少電圧Ｖox_deになって以降のセンサ電流Ｉssの変化率に近い値である。従って、基準電流変化率Ｒに基づいて取得される電流を基準電流Ｉbase(n)として用いることにより、基準電流Ｉbase(n)それぞれとＳＯｘ濃度電流Ｉss_sox(n)それぞれとの差は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていないセンサ電流Ｉssの成分がより排除された値（或いは、殆ど排除された値）となる。このため、ＳＯｘ濃度が変化したときの電流差積算値Ｓ22の変化割合は、硫黄成分の酸化反応の影響を受けていない電流を基準電流として用いる場合においてＳＯｘ濃度が変化したときの基準電流と１つのＳＯｘ濃度電流Ｉss_soxとの差の変化割合に比べて大きくなる。従って、電流差積算値Ｓ12は、ＳＯｘ濃度の変化をより明確に表す。このため、ＳＯｘ濃度をより精度良く取得することができる。
【０３０５】
＜第２変形装置の具体的な作動＞
次に、第２変形装置の具体的な作動について説明する。第２変形装置のＥＣＵ９０のＣＰＵ（以下、「第２変形装置のＣＰＵ」と称呼する。）は、図１５及び図１１に示したルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。
【０３０６】
但し、第２変形装置のＣＰＵが図１５に示したルーチンを実行する場合、第２変形装置のＣＰＵは、図１５のステップ１５４０にて図１７に示したルーチンを実行し、図１７のステップ１７５０にて図１８に示したルーチンを実行するが、第２変形装置のＣＰＵは、図１８のステップ１８３５においては、電流差積算値Ｓ22を取得し、図１８のステップ１８４０においては、電流差積算値Ｓ22をルックアップテーブルMap22Csox(S22)に適用することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsoxを取得する。
【０３０７】
更に、第２変形装置のＣＰＵは、図１５のステップ１５５０乃至ステップ１５７０の処理の代わりに、図２４のステップ２４８０乃至ステップ２４９０の処理を行う。
【０３０８】
尚、第２変形装置のＣＰＵも、別途、内部空間２８内の排気中の酸素濃度を零（又は、略零）にするポンプ電圧Ｖppがポンプセル２５に印加されるようにポンプセル電圧源２５Ｃを制御している。
【０３０９】
第２変形装置のＣＰＵが図１５に示したルーチンを実行することにより、ＳＯｘ濃度Ｃsox、ＮＯｘ濃度Ｃnox及び酸素濃度Ｃoxyを取得することができる。更に、第２変形装置のＣＰＵが図１１に示したルーチンを実行することにより、排気中のＳＯｘ濃度が上限濃度よりも大きいか否かを判定することができる。
【０３１０】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【符号の説明】
【０３１１】
１０、２０…限界電流式センサ、１１、２１Ａ…固体電解質層、１５、２６…センサセル、１５Ａ、１５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ…センサ電極、１５Ｃ、２６Ｃ…センサセル電圧源、１５Ｄ、２６Ｄ…電流計、１５Ｅ、２６Ｅ…電圧計、９０…ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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