(57)【要約】【課題】  内燃機関の排気経路に配設された限界電流式ガスセンサを用いて燃料中の硫黄濃度を推定し、硫黄濃度が高い場合に報知することが可能な内燃機関の制御装置を提供すること。【解決手段】  限界電流式ガスセンサの電極に印加される電圧の昇圧及び降圧を行い、昇圧中に複数回検出された空燃比と、降圧中にガスセンサの電極を流れる電流波形の特徴を表す波形特徴値と、を用いて内燃機関の燃料中の実際の硫黄濃度を推定する。硫黄濃度が所定の閾値より高ければ報知する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路に配設され同排気経路の排ガスが導かれるポンピングセルを有する限界電流式ガスセンサと、
前記ポンピングセルの一対の電極間への印加電圧を所定の第１電圧から同第１電圧よりも高い所定の第２電圧まで上昇させる昇圧操作を行い、前記昇圧操作の完了後、前記印加電圧を前記第２電圧から同第２電圧よりも低い所定の第３電圧まで下降させる降圧操作を行う処理部と、
を備え、
前記処理部は、
前記昇圧操作の開始から前記降圧操作の開始までの第１の期間内に前記排ガスの空燃比を複数回取得し、
前記降圧操作が行われる第２の期間内に前記一対の電極間に流れる電流の波形の特徴を表す波形特徴値を取得し、
前記取得した波形特徴値と前記取得された複数の空燃比とを用いて前記内燃機関の燃料中の実際の硫黄濃度を推定する、
ように構成された、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記処理部は、前記波形特徴値として、前記第２の期間内に前記一対の電極間に流れる電流の極小値を取得するように構成された制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記処理部は、
前記取得した波形特徴値を、前記取得した複数の空燃比に基づいて、前記取得された複数の空燃比のそれぞれが所定の基準空燃比であったと仮定した場合の波形特徴値に応じた値へと変換し、
前記変換された波形特徴値に応じた値、及び、前記第１の期間内の前記排ガスの空燃比が前記基準空燃比であり続けた場合において予め取得された前記波形特徴値に応じた値と前記燃料中の硫黄濃度との第１の関係、に基づいて前記燃料中の実際の硫黄濃度を推定するように構成された制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記処理部は、前記波形特徴値に応じた値として前記排ガスの硫黄酸化物濃度を採用している制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記処理部は、前記推定された硫黄濃度が所定の濃度閾値よりも大きいとき警報を発するように構成された制御装置。
【請求項６】
内燃機関の排気経路に配設され同排気経路の排ガスが導かれるポンピングセルを有する限界電流式ガスセンサと、
前記ポンピングセルの一対の電極間への印加電圧を所定の第１電圧から同第１電圧よりも高い所定の第２電圧まで上昇させる昇圧操作を行い、前記昇圧操作の完了後、前記印加電圧を前記第２電圧から同第２電圧よりも低い所定の第３電圧まで下降させる降圧操作を行う処理部と、
を備え、
前記処理部は、
前記昇圧操作の開始から前記降圧操作の開始までの第１の期間内における前記排ガスの空燃比に基づいて昇圧時空燃比を取得し、
前記降圧操作が行われる第２の期間内に前記一対の電極間に流れる電流の極小値を取得し、
前記取得された極小値及び前記取得された昇圧時空燃比が所定条件を満足するとき警報を発するように構成された、内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、
前記所定条件は、
前記取得された極小値が所定の電流閾値よりも小さく、且つ、前記取得された昇圧時空燃比が所定の空燃比閾値よりも大きいときに満足される条件である制御装置。
【請求項８】
請求項６に記載の内燃機関の制御装置において、
前記所定条件は、
前記取得された極小値が、前記取得された昇圧時空燃比が大きいほど大きくなる電流閾値より小さいときに満足される条件である制御装置。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記処理部は、
前記第１の期間内における前記排ガスの空燃比を複数回取得し、前記取得された複数の空燃比の平均値を前記昇圧時空燃比として採用するように構成された制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記限界電流式ガスセンサは、前記ポンピングセルに導かれる排ガスから酸素を除去することが可能な酸素除去部を更に備え、
前記処理部は、前記酸素除去部を用いて、少なくとも前記第２の期間内に前記ポンピングセルに導かれる排ガスから酸素を除去するように構成された、
制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の内燃機関の制御装置において、
前記酸素除去部は、前記ポンピングセルとは別のポンピングセルであり、
前記処理部は、前記別のポンピングセルの一対の電極間に流れる電流に基づいて前記排ガスの空燃比を取得するように構成された、制御装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記処理部は、前記第２の期間内に、前記排ガスの空燃比が一定に保たれるように前記内燃機関を制御するように構成された制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、限界電流式ガスセンサを用いて内燃機関の燃料中の硫黄濃度を推定することが可能な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関の排気通路に配設されるガスセンサとして限界電流式ガスセンサが知られている。限界電流式ガスセンサは、イオン伝導性を有する固体電解質層と、固体電解質層の両面に固着された一組の電極と、を含むポンピングセルを備える。一組の電極の一方は拡散律速層を通して導入される被検ガス（即ち、排ガス）に曝され、他方は大気に曝される。
【０００３】
この限界電流式ガスセンサにおいては、一組の電極間に印加される電圧（以下、「電極間印加電圧」とも称呼される。）を「限界電流域内の所定電圧」に設定したとき、被検ガス中の特定成分（例えば、酸素及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等）の濃度に応じた電流が一組の電極間に流れる。この電流は「電極電流」とも称呼される。限界電流式ガスセンサは、この電極電流に応じた物理量（例えば、電圧）を出力する。
【０００４】
例えば、従来の限界電流式ガスセンサの一つ（以下、「従来装置」とも称呼される。）は、ＮＯｘに対して強い還元性を有する材料（例えば、ロジウムＲｈ及び白金Ｐｔ）を含む電極を備えている。従来装置は、この電極に所定電圧を印加することによって排ガス中のＮＯｘをＮ２とＯ２とに分解し、そのＯ２量に応じた電極電流を発生させる。従って、従来装置の電極電流を計測することによってＮＯｘ濃度が取得される（特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４６６４８８２号公報
【発明の概要】
【０００６】
一般に、車両に搭載された内燃機関の燃料（例えば、軽油及びガソリン）には微量の硫黄（Ｓ）が含まれる。燃料中の硫黄濃度（以下、単に「硫黄濃度」とも称呼される。）が高ければ、機関が劣化したり、白煙が発生したりする可能性がある。更に、機関の排気通路に介装された排ガス浄化装置の硫黄被毒が進行する可能性がある。
【０００７】
そのため、燃料中の硫黄濃度を検知し、この検知した硫黄濃度を機関の制御に反映させたり、機関の故障に関する警告を発したり、或いは、排ガス浄化装置の自己故障診断（ＯＢＤ：Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）の改善に役立てたりすることが望まれる。
【０００８】
ところで、機関の燃料が硫黄（Ｓ）を含む場合、燃焼室から排出される排ガスに硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれる。排ガス中のＳＯｘ濃度（以下、「排ガスＳＯｘ濃度」又は単に「ＳＯｘ濃度」とも称呼される。）は、燃料中の硫黄濃度が高くなるほど高くなる。従って、排ガスＳＯｘ濃度を測定できれば、測定された排ガスＳＯｘ濃度に基づいて燃料中の硫黄濃度を推定することできると考えられる。
【０００９】
そこで、本発明者は、限界電流式ガスセンサを用いて排ガスＳＯｘ濃度を測定し、その測定された排ガスＳＯｘ濃度に基づいて燃料中の硫黄濃度を推定する技術の検討を進めて来ている。
【００１０】
その結果、本発明者は、限界電流式ガスセンサが備えるポンピングセルを構成する一対の電極間に印加される電圧（電極間印加電圧）を、所定の第１電圧から第２電圧まで上昇させる昇圧操作を行い、その昇圧操作の完了後、電極間印加電圧を第２電圧から第３電圧まで下降させる降圧操作を行うと、その降圧操作が行われる期間内に前記一対の電極間に流れる電流（電極電流）が「排ガスＳＯｘ濃度に応じた変化」を呈することを見出した。なお、第３電圧は、電極電流が「排ガスＳＯｘ濃度に応じた変化」を呈する限りどのような電圧でもよい。即ち、第３電圧は、第１電圧と同じでもよく、相違していてもよい。
【００１１】
より具体的に述べると、内燃機関において硫黄（Ｓ）成分を含有する燃料が使用される場合に前述した昇圧操作を行うと、排ガス中に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）が分解（還元）されることにより硫黄（Ｓ）が生成され、その硫黄（Ｓ）が電極の一つ（陰極）に吸着される。この電極の一つ（陰極）に吸着される硫黄（Ｓ）の量は、排ガスＳＯｘ濃度に応じて変化する。次いで、前述した降圧操作を行うと、電極の一つ（陰極）に吸着された硫黄（Ｓ）が再酸化されて再び硫黄酸化物（ＳＯｘ）となる。発明者は、この硫黄（Ｓ）の再酸化に起因して変化する電極電流の波形が排ガスＳＯｘ濃度と強い相関を有することを見出したのである。
【００１２】
従って、本発明者は、その降圧操作が行われる期間内において電極電流の波形の特徴を表す値（以下、単に「波形特徴値」とも称呼する。）を取得すれば、取得された波形特徴値に基づいて燃料中の実際の硫黄濃度を推定することができるとの考えに到った。
【００１３】
ところが、燃料中の硫黄濃度が一定であっても、排ガスＳＯｘ濃度は機関に供給される混合気の空燃比（以下、単に「機関の空燃比」とも称呼する。）に応じて変化する。より具体的には、排ガスＳＯｘ濃度は機関の空燃比が大きくなるほど低くなる。従って、燃料中の硫黄濃度を推定するには、排ガスＳＯｘ濃度を測定するのみならず、その排ガスＳＯｘ濃度を測定したときの機関の空燃比を特定することが必要である。
【００１４】
係る観点から、少なくとも昇圧操作を行っている期間（即ち、排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）を還元して硫黄（Ｓ）を生成し、その硫黄（Ｓ）を電極の一つ（陰極）に吸着するための期間）において、機関の空燃比を一定に維持する方法が考えられる。しかし、機関の空燃比は、例えば、運転者の要求トルクを満足するために変更されたり、機関の運転状態に応じて変化したりする。よって、機関の空燃比をある期間に渡り常に一定に維持することは実際には困難である場合が多い。この結果、機関の空燃比が一定である場合に排ガスＳＯｘ濃度を検出する方法は、その実施機会が制限されてしまうから、燃料中の硫黄濃度を推定する機会が減少してしまう。
【００１５】
係る点に鑑み、本発明による内燃機関の制御装置（以下、「本発明装置」と称呼する。）が備える処理部は、前記昇圧操作及び前記降圧操作を行うとともに、前記昇圧操作の開始から前記降圧操作の開始までの第１の期間内に前記排ガスの空燃比を複数回取得する。更に、前記処理部は、前記降圧操作が行われる第２の期間内に「前記一対の電極間に流れる電流の波形の特徴を表す波形特徴値」を取得する。そして、前記処理部は、前記取得された波形特徴値と、前記取得された複数の空燃比と、を用いて、前記内燃機関の燃料中の実際の硫黄濃度を推定する。
【００１６】
これによれば、昇圧操作の間の機関の空燃比が燃料中の硫黄濃度を推定する際に使用される。そのため、機関の空燃比が昇圧操作の間において変動していても、燃料中の硫黄濃度をより精度良く推定することができる。従って、燃料中の硫黄濃度を推定する機会が減少することを回避することができる。なお、本発明装置は、前記取得された波形特徴値を排ガスＳＯｘ濃度へと一旦変換し、その排ガスＳＯｘ濃度及び前記取得された複数の空燃比から前記燃料中の実際の硫黄濃度を推定してもよい。更に、本発明装置は、前記取得された波形特徴値を排ガスＳＯｘ濃度へと変換することなく、その波形特徴値及び前記取得された複数の空燃比から前記燃料中の実際の硫黄濃度を推定してもよい。
【００１７】
更に、前記処理部は、前記波形特徴値として、前記第２の期間内に前記一対の電極間に流れる電流の極小値を取得するように構成され得る。
【００１８】
発明者は、前記波形特徴値の一つとして、「前記第２の期間内の前記一対の電極間に流れる電流が下降から上昇に転じるときの電流値（即ち、極小値）」を採用できることを見出した。即ち、図３及び図４に示したように、第２の期間内の極小値（Ｉｃ）は排ガスＳＯｘ濃度と強い相関を有するから、燃料中の硫黄濃度とも強い相関を有する。従って、上記態様によれば、波形特徴値を容易に取得することができる。
【００１９】
なお、図３及び図４によれば、極小値（Ｉｃ）に代わり、降圧操作終了時の限界電流Ｉｒと極小値Ｉｃとの電流差分Ｉｄ（Ｉｄ＝Ｉｒ−Ｉｃ）と排ガスＳＯｘ濃度とが強い相関を有することが示されている。しかしながら、降圧操作終了時の限界電流Ｉｒは、後述する２セルタイプの限界電流式センサを用いた場合には降圧操作中の空燃比に依らず略一定であるから、図３及び図４は「第２の期間内の極小値（Ｉｃ）は排ガスＳＯｘ濃度と強い相関を有する。」ことを示していると言える。これに対し、後述する１セルタイプの限界電流式センサを用いた場合、降圧操作終了時の限界電流Ｉｒは降圧操作中の空燃比に依存して変化するが、降圧操作中に空燃比が特定の一定空燃比に維持されるならば、限界電流Ｉｒは所定の一定値であるから、やはり、図３及び図４は「第２の期間内の極小値（Ｉｃ）は排ガスＳＯｘ濃度と強い相関を有する。」ことを示していると言える。
【００２０】
なお、波形特徴値としては、上記極小値Ｉｃのみならず、上記電流差分Ｉｄ（Ｉｄ＝Ｉｒ−Ｉｃ；ピークの高さ）、及び、電極電流の限界電流Ｉｒからの逸脱量の積分値等を挙げることができる。
【００２１】
更に、前記処理部は、
前記取得した波形特徴値を、前記取得した複数の空燃比に基づいて、前記取得された複数の空燃比のそれぞれが所定の基準空燃比であったと仮定した場合の「波形特徴値に応じた値」へと変換し、
前記変換された波形特徴値に応じた値、及び、前記第１の期間内の前記排ガスの空燃比が前記基準空燃比であり続けた場合において予め取得された「前記波形特徴値に応じた値と前記燃料中の硫黄濃度との第１の関係」、に基づいて前記燃料中の実際の硫黄濃度を推定するように構成されることが好適である。
【００２２】
この態様によれば、取得された波形特徴値が、前記昇圧操作中の空燃比が基準空燃比であったと仮定した場合の「波形特徴値に応じた値」へと変換される。ここで、「波形特徴値に応じた値」とは、波形特徴値（例えば、前述の極小値と同じ単位を有する値）そのものであってもよく、波形特徴値と一対一の関係を有する値（例えば、排ガスＳＯｘ濃度等）であってもよい。そして、変換された波形特徴値に応じた値が、予め定められ且つ前記制御装置（制御装置内の記憶部）に記憶されている第１の関係に適用されることによって「燃料中の実際の硫黄濃度」が推定される。この第１の関係は、種々の硫黄濃度の燃料に対し、前記第１の期間内の前記排ガスの空燃比を前記基準空燃比に維持しておき、そのときに得られる波形特徴値に応じた値と、そのときに使用されている燃料の硫黄濃度と、に基づいて予め得られる関係である。
【００２３】
この態様によれば、例えば、「波形特徴値又は排ガス中のＳＯｘ濃度と、燃料中の硫黄濃度と、の関係、を表したマップ（ルックアップテーブル）」を空燃比ごとに保持することなく、燃料中の硫黄濃度を推定することが可能となる。従って、本発明装置がマップを保持するために必要となる記憶領域の容量を削減することができる。
【００２４】
更に、前述したように、前記処理部は、前記波形特徴値に応じた値として前記排ガスの硫黄酸化物濃度（排ガスＳＯｘ濃度）を採用してもよい。
【００２５】
他の条件（例えば、前記排ガスの空燃比）が不変であれば、前記燃料中の硫黄濃度が高くなるほど前記排ガスの硫黄酸化物濃度は高くなる。従って、この態様によれば、前記処理部は、前記一対の電極間に流れる電流に基づいて排ガス中の硫黄酸化物濃度を取得し、更に、同硫黄酸化物濃度と前記取得された複数の空燃比とに基づいて燃料中の実際の硫黄濃度を推定することができる。
【００２６】
更に、前記処理部は、前記推定された硫黄濃度が所定の濃度閾値よりも大きいとき警報を発するように構成され得る。
【００２７】
この態様によれば、燃料中の硫黄濃度が高い状態の発生を確実に報知することが可能となる。
【００２８】
或いは、本発明装置は、
上述の限界電流式ガスセンサと、
上述の昇圧操作を行い、その昇圧操作の完了後、上述の降圧操作を行う処理部と、
を備え、
その処理部は、
前記昇圧操作の開始から前記降圧操作の開始までの第１の期間内における前記排ガスの空燃比に基づいて昇圧時空燃比を取得し、
前記降圧操作が行われる第２の期間内に前記一対の電極間に流れる電流の極小値を取得し、
前記取得された極小値及び前記取得された昇圧時空燃比が所定条件を満足するとき警報を発するように構成されてもよい。
【００２９】
この態様に係る装置によれば、第１の期間内における前記排ガスの空燃比に基づいて昇圧時空燃比が取得される。昇圧時空燃比は、後述するように、第１の期間内において複数回検出された空燃比の平均値であってもよく、第１の期間内において空燃比が一定値に維持される場合にはその一定値であってもよい。
【００３０】
一方、前述したように、「第２の期間内において前記一対の電極間に流れる電流」の極小値は「排ガスＳＯｘ濃度」と強い相関を有する。即ち、排ガスＳＯｘ濃度が高いほど、その極小値は小さくなる。他方、前述したように、燃料中の硫黄濃度が一定であっても、第１の期間内における混合気の空燃比（従って、排ガスの空燃比）が小さいほど排ガスＳＯｘ濃度は大きくなる。従って、前記取得された極小値及び前記取得された昇圧時空燃比が所定条件を満足するときには、燃料中の硫黄濃度が非常に高いと判断することができる。以上のことから、上記態様の本発明装置は、燃料中の硫黄濃度が高いことを簡単な構成により報知することができる。
【００３１】
この場合、前記所定条件は、前記取得された極小値が所定の電流閾値よりも小さく、且つ、前記取得された昇圧時空燃比が所定の空燃比閾値よりも大きいときに満足される条件であってもよい。
【００３２】
或いは、前記所定条件は、前記取得された極小値が、前記取得された昇圧時空燃比が大きいほど大きくなる電流閾値より小さいときに満足される条件であってもよい。
【００３３】
加えて、前述したように、前記処理部は、前記第１の期間内における前記排ガスの空燃比を複数回取得し、前記取得された複数の空燃比の平均値を前記昇圧時空燃比として採用するように構成され得る。
【００３４】
この態様によれば、第１の期間内の昇圧操作の間、空燃比が一定に保たれなくても、燃料中の硫黄濃度が警報を要する程度に高い場合に警報を発生することができる。換言すると、第１の期間において空燃比を一定に維持する必要がないので、燃料中の硫黄濃度が警報を要する程度に高いか否かを頻繁に判定することができる。
【００３５】
ところで、前記限界電流式ガスセンサは、前記ポンピングセルに導かれる排ガスから酸素を除去することが可能な酸素除去部を更に備え、
前記処理部は、前記酸素除去部を用いて、前記第２の期間内に前記ポンピングセルに導かれる排ガスから酸素を除去するように構成されることが好適である。
【００３６】
この態様によれば、前記第２の期間内において前記ポンピングセル周辺の酸素濃度は実質的に「０」となる。よって、例えば、「前記第２の期間内に空燃比が変化し、それに伴って前記ポンピングセル周辺の酸素濃度が変化することに起因して限界電流（一対の電極間に流れる電流のうちの酸素に起因する分）が変化し、その結果、前記波形特徴値が変化すること」を防ぐことができる。従って、この態様の装置は、第１及び第２の期間において空燃比が一定に保たれなくても、燃料中の硫黄濃度を確実に推定することができる。換言すると、燃料中の硫黄濃度を高い頻度にて検出することができる。
【００３７】
更に、前記酸素除去部は、前記ポンピングセルとは別のポンピングセルであり、
前記処理部は、前記別のポンピングセルの一対の電極間に流れる電流に基づいて前記排ガスの空燃比を取得するように構成され得る。即ち、本発明の限界電流式ガスセンサとして２セルタイプの限界電流式ガスセンサを用い、そのうちの一方のポンピングセルによって排ガスの空燃比を検出し、他方のセルによって波形特徴値を取得してもよい。
【００３８】
これによれば、機関の空燃比制御のために通常設けられている空燃比センサ（２セルタイプの限界電流式ガスセンサ）を用いて燃料中の硫黄濃度も推定することができる。よって、硫黄濃度推定のために別のセンサを必要としないので装置のコストを低減することができる。
【００３９】
加えて、前記処理部は、前記第２の期間内に、前記排ガスの空燃比が一定に保たれるように前記内燃機関を制御するように構成されてもよい。
【００４０】
この態様によっても、前記第２の期間内に前記ポンピングセル周辺の酸素濃度の変化に起因する前記波形特徴値の変化を抑制することができる。なお、この態様は、上記限界電流式ガスセンサが上述した酸素除去部を備えていない場合に特に有効であるが、上記限界電流式ガスセンサが上述した酸素除去部を備えている場合であっても適用することができる。酸素除去部が、完全に酸素を除去できない場合があるからである。
【００４１】
なお、本発明は、上記内燃機関の制御装置を搭載する車両にも係り、更に、上記内燃機関の機関制御装置にて使用される方法にも及ぶ。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御装置（第１制御装置）が適用される内燃機関の概略構成図（断面図）である。
【図２】第１装置が適用される内燃機関が備える２セルタイプの限界電流式ガスセンサの概略構成図である。
【図３】限界電流式ガスセンサの印加電圧と電極電流との関係を表したグラフである。
【図４】電流差分と排ガス中のＳＯｘ濃度との関係を表したグラフである。
【図５】燃料中の硫黄濃度ごとの「空燃比と排ガス中のＳＯｘ濃度」との関係を表したグラフである。
【図６】第１装置が昇圧操作及び降圧操作を実行したときの、印加電圧、電極電流及び空燃比の時間変化を示したタイムチャートである。
【図７】第１装置が昇圧操作及び降圧操作を実行したときの、印加電圧と電極電流との関係を示したグラフである。
【図８】空燃比ごとの「排ガス中のＳＯｘ濃度と燃料中の硫黄濃度との関係」を表したグラフである。
【図９】空燃比と補正係数との対応を表した表である。
【図１０】第１装置が実行する硫黄濃度推定処理を表したフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る制御装置（第２制御装置）が適用される内燃機関の概略構成図（断面図）である。
【図１２】第２装置が適用される内燃機関が備える１セルタイプの限界電流式ガスセンサの概略構成図である。
【図１３】第２装置が昇圧操作及び降圧操作を実行したときの、印加電圧、電極電流及び空燃比の時間変化を示したタイムチャートである。
【図１４】第２装置が昇圧操作及び降圧操作を実行したときの、印加電圧と電極電流との関係を表したグラフである。
【図１５】電流差分と排ガス中のＳＯｘ濃度との関係を表したグラフである。
【図１６】第２装置が実行する硫黄濃度推定処理を表したフローチャートである。
【図１７】第２装置が実行する空燃比維持処理を表したフローチャートである。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る制御装置が実行する硫黄濃度報知処理を表したフローチャートである。
【図１９】昇圧操作中の空燃比と電流閾値との関係を表したグラフである。
【図２０】本発明の第４実施形態に係る制御装置（第４制御装置）が実行する硫黄濃度報知処理を表したフローチャートである。
【図２１】第４装置が実行する基準空燃比維持処理を表したフローチャートである。
【図２２】第４装置が昇圧操作及び降圧操作を実行したときの、印加電圧、電極電流及び空燃比の時間変化を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「第１制御装置」とも称呼される。）について説明する。第１制御装置は、図１に概略構成を示した機関１０に適用される。機関１０はディーゼルエンジンである。機関１０は、吸気ポート２１ａを含む吸気通路２１、燃焼室２２、排気ポート２３ａを含む排気通路２３、吸気弁２４、排気弁２５、燃料噴射弁２６、排ガス浄化装置２７、排気還流管２８及びＥＧＲ制御弁２９を含んでいる。
【００４４】
吸気弁２４は、シリンダヘッド部に配設され、図示しないインテークカムシャフトによって駆動されることにより「吸気ポート２１ａと燃焼室２２との連通部」を開閉するようになっている。排気弁２５は、シリンダヘッド部に配設され、図示しないエキゾーストカムシャフトによって駆動されることにより「排気ポート２３ａと燃焼室２２との連通部」を開閉するようになっている。
【００４５】
燃料噴射弁２６は、燃焼室２２内に燃料を噴射することができるようにシリンダヘッド部に配設されている。燃料噴射弁２６は、後述するＥＣＵ３０の指示に応答して燃焼室２２内に燃料を直接噴射する。
【００４６】
排ガス浄化装置（排ガス浄化触媒及びＤＰＦ等）２７は、排気通路２３に介装されている。排ガス浄化装置２７は、排ガス中のＮＯｘ等を浄化するとともに、パティキュレートマターを捕集する。
【００４７】
排気還流管２８とＥＧＲ制御弁２９とは、ＥＧＲ装置を構成している。排気還流管２８は排気通路２３を流れる排ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路２１へ還流させる。ＥＧＲ制御弁２９は、ＥＣＵ３０の指示に応答して排気還流管２８を流れるＥＧＲガスの量を制御する。
【００４８】
ＥＣＵ（電子制御ユニット）３０は、ＣＰＵ３４、ＣＰＵ３４が実行するプログラム及びマップ等を記憶するＲＯＭ３５並びにデータを一時的に記憶するＲＡＭ３６を含んでいる。ＥＣＵ３０は、以下に述べるセンサ類と接続されている。
【００４９】
ガスセンサ４０は、２セルタイプの限界電流式センサである。ガスセンサ４０は、排ガス浄化装置２７よりも上流側に配設されている。ガスセンサ４０の構造及び作動については後に詳述する。エアフローメータ４１は、吸気通路２１内を通過する吸入空気（ＥＧＲガスを含まない新気）の質量流量（吸入空気量）を測定し、その吸入空気量Ｇａを表す信号を発生させる。ＥＧＲ制御弁開度センサ４２はＥＧＲ制御弁２９のＥＧＲ開弁率（開度）Ｅｒを表す信号を発生させる。クランク角度センサ４３は、機関１０の図示しないクランクシャフトの回転位置に応じた信号を発生させる。ＥＣＵ３０は、クランク角度センサ４３からの信号に基づいて機関１０の機関回転速度ＮＥを算出する。
【００５０】
ガスセンサ４０は、図２に示したように、第１固体電解質層５１Ａ、第２固体電解質層５１Ｂ、第１アルミナ層５２Ａ、第２アルミナ層５２Ｂ、第３アルミナ層５２Ｃ、第４アルミナ層５２Ｄ、第５アルミナ層５２Ｅ、第６アルミナ層５２Ｆ、拡散律速層（拡散抵抗層）５３及びヒータ５４を備える。
【００５１】
第１固体電解質層５１Ａ及び第２固体電解質層５１Ｂは、それぞれ、ジルコニア等を含み、酸化物イオン伝導性を有する。第１乃至第６アルミナ層（５２Ａ〜５２Ｆ）は、アルミナを含む緻密（ガス不透過性）の層である。拡散律速層６３は、多孔質の層であり、ガス透過性の層である。ヒータ５４は、通電により発熱する発熱体である。
【００５２】
ガスセンサ４０の各層は、下方から、第６アルミナ層５２Ｆ、第５アルミナ層５２Ｅ、第４アルミナ層５２Ｄ、第２固体電解質層５１Ｂ、拡散律速層５３及び第３アルミナ層５２Ｃ、第１固体電解質層５１Ａ、第２アルミナ層５２Ｂ、第１アルミナ層５２Ａの順に積層されている。
【００５３】
第１大気導入路５７Ａは、第１アルミナ層５２Ａ、第２アルミナ層５２Ｂ及び第１固体電解質層５１Ａによって形成される、外部の大気に直接連通した空間である。第２大気導入路５７Ｂは、第２固体電解質層５１Ｂ、第４アルミナ層５２Ｄ及び第５アルミナ層５２Ｅによって形成される、外部の大気に直接連通した空間である。
【００５４】
内部空間５８は、第１固体電解質層５１Ａ、第２固体電解質層５１Ｂ、拡散律速層５３及び第３アルミナ層５２Ｃによって形成された空間であり、拡散律速層５３を介して排気通路２３内部に連通している。従って、排気通路２３内の圧力が内部空間５８内の圧力よりも所定値以上高ければ、排気通路２３内の圧力に依らず、排気通路２３内の排ガスが一定の速度にて内部空間５８内に導入される。即ち、拡散律速層５３は、排気通路２３内の排ガスを律速しながら、ガスセンサ４０（内部空間５８）内に導入することができる。ヒータ５４は、第５アルミナ層５２Ｅと第６アルミナ層５２Ｆとの間に配設されている。
【００５５】
第１セル陰極電極５５Ａ及び第１セル陽極電極５５Ｂは、白金もしくはロジウム等の白金族元素またはその合金を含む電極である。第１セル陰極電極５５Ａは陰極側の電極であり、第１セル陽極電極５５Ｂは陽極側の電極である。
【００５６】
第１セル陰極電極５５Ａは、第２固体電解質層５１Ｂの一方の側の表面（具体的には、内部空間５８を形成する第２固体電解質層５１Ｂの表面）に固着されている。
第１セル陽極電極５５Ｂは、第２固体電解質層５１Ｂの他方の側の表面（具体的には、第２大気導入路５７Ｂを形成する第２固体電解質層５１Ｂの表面）に固着されている。
第１セル陰極電極５５Ａ及び第１セル陽極電極５５Ｂ並びに第２固体電解質層５１Ｂは、第１セル５５を構成している。
【００５７】
第１セル電源５５Ｃは、第１セル陰極電極５５Ａ及び第１セル陽極電極５５Ｂに対して印加電圧Ｖｐを印加することができる。印加電圧ＶｐはＥＣＵ３０によって制御される。電流計５５Ｄは、第１セル５５を流れる電極電流Ｉｐを表す信号（電圧）を発生し、この信号をＥＣＵ３０に供給する。
【００５８】
第２セル陰極電極５６Ａ及び第２セル陽極電極５６Ｂは、白金もしくはロジウム等の白金族元素またはその合金を含む電極である。第２セル陰極電極５６Ａは陰極側の電極であり、第２セル陽極電極５６Ｂは陽極側の電極である。
【００５９】
第２セル陰極電極５６Ａは、第１固体電解質層５１Ａの一方の側の表面（具体的には、内部空間５８を形成する第１固体電解質層５１Ａの表面）に固着されている。
第２セル陽極電極５６Ｂは、第１固体電解質層５１Ａの他方の側の表面（具体的には、第１大気導入路５７Ａを形成する第１固体電解質層５１Ａの表面）に固着されている。
第２セル陰極電極５６Ａ及び第２セル陽極電極５６Ｂ並びに第１固体電解質層５１Ａは、第２セル５６を構成している。第２セル５６は、「ポンピングセル」又は「センサセル」とも称呼される。
【００６０】
第２セル電源５６Ｃは、第２セル陰極電極５６Ａ及び第２セル陽極電極５６Ｂに対して印加電圧（電極間印加電圧）Ｖｓを印加することができる。印加電圧ＶｓはＥＣＵ３０によって制御される。電流計５６Ｄは、第２セル５６を流れる電極電流Ｉｓを表す信号（電圧）を発生し、この信号をＥＣＵ３０に供給する。
【００６１】
次にガスセンサ４０の作動について説明しながら、排ガスＳＯｘ濃度の検出方法及び燃料中の硫黄濃度の推定方法についても説明する。
【００６２】
＜第１セルの作動＞
第１セル電源５５Ｃによって第１セル陰極電極５５Ａと第１セル陽極電極５５Ｂとの間に印加電圧Ｖｐが印加されると、内部空間５８内の排ガスに含まれる酸素が第１セル陰極電極５５Ａにて酸素イオンとなる。この酸素イオンは第２固体電解質層５１Ｂを通って第１セル陽極電極５５Ｂへ移動し、第１セル陽極電極５５Ｂにて酸素となる。この酸素は第２大気導入路５７Ｂから大気中に放出される。酸素が内部空間５８から第２大気導入路５７Ｂへ移動する現象は「ポンピング」とも称呼される。酸素イオンの移動の結果、第１セル５５（即ち、第１セル陰極電極５５Ａと第１セル陽極電極５５Ｂとの間）に電極電流Ｉｐが流れる。
【００６３】
印加電圧Ｖｐが上昇するほど「内部空間５８から第２大気導入路５７Ｂへポンピングされる（移動する）酸素の量」が増加するから、電極電流Ｉｐが上昇する。しかし、上述したように、拡散律速層５３によって内部空間５８内に導入される排ガス量は一定の速度に制限されるので、内部空間５８内の酸素量も限定される。そのため、ポンピングによって内部空間５８内の酸素量が「０」に近くなると、印加電圧Ｖｐが上昇しても電極電流Ｉｐがそれ以上上昇しない現象が発生し得る。この現象が発生する印加電圧Ｖｐの範囲は、「限界電流域（酸素の限界電流域）」とも称呼される。この現象が発生しているときの電極電流Ｉｐが限界電流Ｉｇである。
【００６４】
従って、限界電流Ｉｇは排ガスの空燃比ＡＦと相関を有する。よって、第１セル５５は、ポンピングによって内部空間５８内の酸素を除去するとともに、空燃比ＡＦを検出する空燃比センサとしても作動する（限界電流Ｉｇに基づいて空燃比を検出する方法は、例えば、特開２０００−６５７８２号公報及び特開２００４−６９５４７号公報を参照。）。
【００６５】
＜第２セルの作動＞
第２セル電源５６Ｃによって第２セル陰極電極５６Ａと第２セル陽極電極５６Ｂとの間に印加される印加電圧Ｖｓが上昇させられると、内部空間５８内の「ＳＯｘ、及び、第１セルによってポンピングされずに残った酸素」が還元され、その還元により発生した酸素イオンが第１固体電解質層５１Ａを通って第２セル陽極電極５６Ｂへ移動する。その結果、第２セル５６（即ち、第２セル陰極電極５６Ａと第２セル陽極電極５６Ｂとの間）に電極電流Ｉｓが流れる。その後、印加電圧Ｖｓが下降させられると、第２セル陰極電極５６Ａに付着した硫黄（Ｓ）が再酸化され、その結果、電極電流Ｉｓが流れる。以下、この点について更に詳細に説明する。
【００６６】
電極電流Ｉｓは、印加電圧Ｖｓを変化させると図３に示したように変化する。図３において、実線ＬＵ０及び実線ＬＤ０は、排気通路２３内の排ガスがＳＯｘを含んでいない場合の電極電流Ｉｓを示している。実線ＬＵ０は、印加電圧Ｖｓが０．１Ｖから１．０Ｖへ徐々に上昇させられるときの電極電流Ｉｓを示している。実線ＬＤ０は、印加電圧Ｖｓの上昇後、印加電圧Ｖｓが１．０Ｖから０．１Ｖへ徐々に下降させられるときの電極電流Ｉｓを示している。
【００６７】
（１）排ガスがＳＯｘを含んでいない場合
実線ＬＵ０により示されているように、排ガスがＳＯｘを含んでいない場合、限界電流域（本例では、印加電圧Ｖｓが０．２Ｖと０．８Ｖとの間にある範囲）においては、第１セル５５によってポンピングされずに残った酸素の量は僅かであり且つ一定量であるから、印加電圧Ｖｓが上昇しても電極電流Ｉｓは略一定となる。その後、更に印加電圧Ｖｓが１．０Ｖに向けて上昇すると、排ガスに含まれている「Ｏ２及びＳＯｘ」以外の酸素原子を含む分子（例えば、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）等であり、以下、「酸素原子含有分子」とも称呼する。）が分解され、その結果として生ずる酸素のポンピングに起因する電流が第１固体電解質層５１Ａを流れる。印加電圧Ｖｓが０．８Ｖから１．０Ｖの範囲にある場合、酸素原子含有分子の総ては還元されてしまわないから、印加電圧Ｖｓの上昇とともに電極電流Ｉｓは上昇する。
【００６８】
次に、電極電流Ｉｓが１．０Ｖから下降させられる。このとき、実線ＬＤ０により示されているように、印加電圧Ｖｓが０．８Ｖに到達するまでは上記と同じ理由により印加電圧Ｖｓの下降とともに電極電流Ｉｓは下降する。印加電圧Ｖｓが０．８Ｖから０．２Ｖに向けて更に下降させられるとき、酸素原子含有分子は分解されず、更に、第１セルによってポンピングされずに残った酸素の量は僅かであり且つ一定量であるから、印加電圧Ｖｓが下降しても電極電流Ｉｓは略一定となる。
【００６９】
（２）排ガスがＳＯｘを含んでいる場合
破線ＬＵ１により示されているように、排ガスがＳＯｘを含んでいる場合であっても、印加電圧Ｖｓが０．２Ｖから０．５Ｖ程度にまで上昇させられているときには、印加電圧Ｖｓが低いのでＳＯｘが還元されることはない。従って、実線ＬＵ０と同様に、電極電流Ｉｓは略一定となる。印加電圧Ｖｓが０．５Ｖ近傍よりも高くなると、ＳＯｘが還元され、その結果として生ずる酸素のポンピングに起因する電流が第１固体電解質層５１Ａを流れる。但し、印加電圧Ｖｓが０．５Ｖから１．０Ｖの範囲にある場合、ＳＯｘの総てが還元されてしまわないから、印加電圧Ｖｓの上昇とともに電極電流Ｉｓは上昇する。なお、印加電圧Ｖｓが０．８Ｖから１．０Ｖの範囲にある場合、酸素原子含有分子の還元に起因する電流がＳＯｘの還元に起因する電流に重畳する。ＳＯｘの還元によって生じた硫黄（Ｓ）は、第１セル陰極電極５５Ａ上に蓄積（吸着）される。
【００７０】
印加電圧Ｖｓが１．０Ｖから下降させられるとき、破線ＬＤ１により示されているように、電極電流Ｉｓは急速に下降し、極小値Ｉｃとなった後、上昇に転じる。かかる電極電流Ｉｓの変化は、印加電圧Ｖｓを１．０Ｖまで上昇させたときに生成され且つ第１セル陰極電極５５Ａ上に蓄積された硫黄（Ｓ）が再酸化されて硫黄酸化物（ＳＯｘ）に戻ることに起因すると考えられる。また、この現象（電極電流Ｉｓが下降し、極小値Ｉｃとなった後、上昇に転じる現象）の発生理由は現時点では明らかでないが、対象物の電気化学的性質を測定する一般的方法（即ち、サイクリックボルタンメトリー）において酸化還元電位近傍に応答電流のピークが生じるという既知の現象と類似の現象が発生していると推定される。
【００７１】
更に、印加電圧Ｖｓが０．４Ｖ近傍から０．２５Ｖ近傍へと下降させられるとき、電極電流Ｉｓは略一定の限界電流Ｉｒとなる。この理由は、第１セル陰極電極５５Ａ上に蓄積された硫黄（Ｓ）の再酸化が実質的に終了するためと考えられる。その後、印加電圧Ｖｓが０．２５Ｖ近傍から０．１Ｖへと下降させられるとき、電極電流Ｉｓは限界電流Ｉｒから更に下降する。
【００７２】
＜排ガスＳＯｘ濃度の検出＞
次に、排ガスＳＯｘ濃度の検出方法について説明する。発明者は、「破線ＬＤ１に示される波形（印加電圧Ｖｓが下降させられるときの電極電流Ｉｓの波形）は、実際の排ガスＳＯｘ濃度に応じて変化するから、そのときの電極電流Ｉｓの波形の特徴を表す値（波形特徴値）を利用することより排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを検出・取得することが可能である。」との知見を得た。
【００７３】
この知見は実験により得られたものであって、その根拠は必ずしも明らかではないが、次のように推察される。即ち、上述したように、印加電圧Ｖｓを「ＳＯｘの還元が行われない電圧（０．２Ｖ）」から「ＳＯｘの還元が行われる電圧よりも高い電圧（例えば、０．８Ｖ〜１．０Ｖの電圧）」にまで上昇させるとき、ＳＯｘの還元によって生じた硫黄（Ｓ）は、第１セル陰極電極５５Ａ上に蓄積（吸着）される。このとき、第１セル陰極電極５５Ａ上に蓄積（吸着）される硫黄（Ｓ）の量は排ガスＳＯｘ濃度が高いほど大きくなる。そのため、印加電圧Ｖｓを「ＳＯｘの還元が行われる電圧よりも高い電圧」から「ＳＯｘの還元が行われない電圧」へと下降させるとき（降圧操作時）に急速に再酸化される硫黄（Ｓ）の単位時間あたりの量は排ガスＳＯｘ濃度が高いほど大きくなる。従って、降圧操作時における電極電流Ｉｓの波形は、排ガスＳＯｘ濃度が高いほど「より深いピーク」を有する波形（即ち、極小値Ｉｃがより小さくなる波形）となるのである。
【００７４】
排ガスＳＯｘ濃度の検出方法について、より具体的に述べると、発明者は、破線ＬＤ１における限界電流Ｉｒと極小値Ｉｃとの電流差分Ｉｄ（即ち、Ｉｄ＝Ｉｒ−Ｉｃ）を波形特徴値の一つとして用い、電流差分Ｉｄと排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘとの関係を調べた。その結果、図４に示されるように、電流差分Ｉｄと排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘとは強い相関があることが確認できた。従って、第１制御装置は、「電流差分Ｉｄと排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘとの関係」を予め取得し且つマップ形式にてＲＯＭ３５に格納しておき、降圧操作時に得られる実際の電流差分Ｉｄをこの関係に適用することによって実際の排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを検出する。
【００７５】
なお、第２セル５６は、原理的には、ＳＯｘのみならず内部空間５８内の酸素も還元し得るので、還元された酸素の量に応じて電極電流Ｉｓが上昇する。しかし、第１セル５５によるポンピングによって、内部空間５８内の酸素濃度は「０」に近くなっているため、電極電流Ｉｓに対する酸素の還元の影響は排除される。その結果、第２セル５６（即ち、限界電流式ガスセンサ４０）はＳＯｘ濃度を精度良く検出することができる。
【００７６】
＜燃料中の硫黄濃度の推定＞
次に、燃料中の硫黄濃度Ｃｓを推定する方法について説明する。硫黄濃度Ｃｓが一定であっても「燃焼する混合気の空燃比」が変化すれば排ガス中のＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘも変化する。「燃焼する混合気の空燃比」と「排ガスの空燃比ＡＦ」とは実質的に同じ値である。従って、排ガスの空燃比ＡＦと排ガス中のＳＯｘ濃度とを用いることにより、硫黄濃度Ｃｓを推定することができる。
【００７７】
具体的には、空燃比ＡＦ及び排ガス中のＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘ並びに硫黄濃度Ｃｓの関係は図５のようになる。図５は硫黄濃度Ｃｓ（Ｃｓａ＜Ｃｓｂ＜Ｃｓｃ＜Ｃｓｄ＜Ｃｓｅ）ごとの「空燃比ＡＦと排ガスＳＯｘ濃度との関係」を表している。
【００７８】
なお、図４を用いて説明したように、排ガス中のＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘと波形特徴値（電流差分Ｉｄ）とは１対１の関係があるから、排ガスの空燃比ＡＦと波形特徴値とを用いることによっても硫黄濃度Ｃｓを推定することができる。
【００７９】
しかしながら、上述したように、ガスセンサ４０を用いて排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを検出するためには、所定の時間をかけて印加電圧Ｖｓを上昇させることによってＳＯｘを第１セル陰極電極５５Ａ上で還元して硫黄（Ｓ）を蓄積し、その後、所定の時間をかけて印加電圧Ｖｓを下降させることによってその硫黄（Ｓ）をＳＯｘへと再酸化する必要がある。即ち、排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘの検出には「ある程度の時間」が必要である。
【００８０】
一方、機関の空燃比は一般に要求トルク及び機関運転状態（吸入空気量Ｇａ及び回転速度ＮＥ等）に応じて時々刻々変化する。従って、通常、印加電圧Ｖｓを上昇させている間にも空燃比ＡＦが変化するから、実際の排ガスＳＯｘ濃度が変化する。それ故、図５に示したような関係を用いて燃料中の硫黄濃度を推定するためには、印加電圧Ｖｓ上昇時の空燃比ＡＦを要求トルク及び機関運転状態等に依らず一定に維持しておく必要がある。
【００８１】
しかし、機関の空燃比は、例えば、運転者の要求トルクを満足するために変更されたり、機関の運転状態に応じて変化したりする。よって、機関の空燃比をある期間に渡り常に一定に維持することは実際には困難である場合が多い。この結果、印加電圧Ｖｓ上昇時の空燃比ＡＦを一定に維持しておく方法は、その実施機会が制限されてしまうから、燃料中の硫黄濃度を推定する機会が減少してしまう。
【００８２】
そこで、第１制御装置は、印加電圧Ｖｓ上昇中の空燃比ＡＦを一定に維持することに代え、印加電圧Ｖｓ上昇中の空燃比ＡＦを所定時間の経過毎に取得する。更に、第１制御装置は、上記のようにして得られる「排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘ（又は波形特徴値）」を「その取得された複数の空燃比ＡＦ」により補正する「補正処理」を行った上で燃料中の硫黄濃度を推定する。以下、この補正処理について説明する。
【００８３】
＜補正処理＞
第１制御装置のＥＣＵ３０は、ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘの検出を行わないとき（即ち、図６の時刻Ｔ０以前の期間）、ガスセンサ４０（第２セル５６）に印加される印加電圧Ｖｓを第１電圧Ｖｓ１（本例では、０．４Ｖ）に維持している。第１電圧Ｖｓ１は、前述した「限界電流域（酸素のポンピングが限界に達している領域）」内の電圧であって且つＳＯｘの還元が行われる電圧よりも低い電圧である。
【００８４】
ＥＣＵ３０は、ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘの検出を行うべき時点（図６の時刻Ｔ０）になると、印加電圧Ｖｓを「第１電圧Ｖｓ１（本例では、０．４Ｖ）から第２電圧Ｖｓ２（本例では、０．８Ｖ）まで」所定の時間をかけて上昇させる。その結果、印加電圧Ｖｓは時刻Ｔ１にて第２電圧Ｖｓ２に到達する。ＥＣＵ３０がＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを検出する場合に実行する印加電圧Ｖｓを上昇させる操作は「昇圧操作」とも称呼される。第２電圧Ｖｓ２は、ＳＯｘの還元（分解）が行われる電圧よりも高い電圧である。更に、第２電圧Ｖｓ２は、上述した酸素原子含有分子が還元（分解）される電圧よりも低い電圧であることが好ましい。
【００８５】
このとき、前述したように、ＳＯｘが硫黄（Ｓ）へと還元され、その硫黄（Ｓ）が第１セル陰極電極５５Ａ上に蓄積される。そのため、ＥＣＵ３０が昇圧操作を実行したときの電極電流Ｉｓは、図６［Ｂ］の時刻Ｔ０〜時刻Ｔ１の期間、及び、図７の曲線ＬＵ２に示したように変化する。即ち、電極電流Ｉｓは、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１にかけて徐々に上昇する。
【００８６】
時刻Ｔ１にて昇圧操作が完了すると、ＥＣＵ３０は、印加電圧Ｖｓを第２電圧Ｖｓ２（本例では、０．８Ｖ）から第３電圧Ｖｓ３（本例では、０．４Ｖ）まで所定の時間をかけて下降させる。その結果、印加電圧Ｖｓは時刻Ｔ２にて第３電圧Ｖｓ３に到達する。ＥＣＵ３０が実行する印加電圧Ｖｓを下降させる操作は「降圧操作」とも称呼される。なお、第３電圧Ｖｓ３は、降圧操作により第１セル陰極電極５５Ａ上に蓄積された硫黄（Ｓ）の総てが再酸化される電圧よりも低い電圧であって且つ前述した「限界電流域」内の電圧であればよい。本例において、第３電圧Ｖｓ３は第１電圧Ｖｓ１と等しいが、第１電圧Ｖｓ１と相違する電圧であってもよい。
【００８７】
この降圧操作が実行されている期間（時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２）において、第１セル陰極電極５５Ａ上に蓄積された硫黄（Ｓ）が前述したようにＳＯｘへと再酸化される。そのため、ＥＣＵ３０が降圧操作を実行したときの電極電流Ｉｓは、図６［Ｂ］の時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２の期間、及び、図７の曲線ＬＤ２に示したように変化する。即ち、電極電流Ｉｓは、降圧操作に伴って、時刻Ｔ１から急激に下降し、一旦、極小値（特定電流）Ｉｃ１まで下がり、その後、上昇を開始して時刻Ｔ２にて参照電流Ｉｒ１となる。ＥＣＵ３０は、次の昇圧操作が開始されるまで、印加電圧Ｖｓを第１電圧Ｖｓ１に維持する。
【００８８】
なお、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの期間、即ち、昇圧操作の開始から降圧操作の開始までの期間は、便宜上「第１の期間」とも称呼される。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間、即ち、降圧操作が行われる期間は、便宜上「第２の期間」とも称呼される。
【００８９】
ところで、ＥＣＵ３０は、降圧操作中に極小値（特定電流）Ｉｃ１を取得するとともに、降圧操作終了時の参照電流Ｉｒ１を取得する。更に、ＥＣＵ３０は、参照電流Ｉｒ１と特定電流Ｉｃ１との差分である電流差分Ｉｄ１（Ｉｄ１＝Ｉｒ１−Ｉｃ１）を求め、その電流差分Ｉｄ１と図４に表される関係を記したマップとを用いてＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを暫定的に取得する。しかしながら、前述したように、昇圧操作中（時刻Ｔ０〜時刻Ｔ１）において空燃比ＡＦが変動しているから、このＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘから燃料中の硫黄濃度Ｃｓを直接的に精度良く求めることはできない。
【００９０】
そこで、ＥＣＵ３０は、昇圧操作中において、ガスセンサ４０の第１セル５５を用いて空燃比ＡＦ（実際には、排ガスの空燃比）を複数回（本例では、１０回）取得しておく。取得された空燃比のそれぞれを、ＡＦｓ（ｓ＝１、２、…、１０）とする。
【００９１】
更に、ＥＣＵ３０は、空燃比ＡＦｓのそれぞれに対応する補正係数Ｋｓ（ｓ＝１、２、…、１０）を算出する。補正係数Ｋｓは、「昇圧操作中の空燃比ＡＦｓが値ＡＦ１であった場合に得られるＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘ」を「昇圧操作中の空燃比ＡＦｓが総て基準空燃比ＡＦｍ（本例では、「２０」）であったとした場合に得られる補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍ」に変換するための係数である。この補正係数Ｋｓについては後に詳述する。
【００９２】
そして、ＥＣＵ３０は、この補正係数Ｋｓに基づいて（実際には、補正係数Ｋｓの平均値である平均補正係数Ｋａｖｅ）によって「暫定的に取得されたＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘ」を補正し、補正後のＳＯｘ濃度（補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍ）を「図８の直線Ｌ２０に示した第１の関係」に適用することにより、燃料中の硫黄濃度Ｃｓを推定する。第１の関係は、昇圧操作中の排ガスの空燃比が基準空燃比ＡＦｍであり続けた場合において取得される「排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘと燃料中の硫黄濃度Ｃｓとの関係」である。第１の関係は、予め実験により取得され、マップ形式にてＲＯＭ３５に格納されている。
【００９３】
ここで、上述した補正係数Ｋｓについて更に詳細に説明する。図５に示されるような「燃料中の硫黄濃度Ｃｓごとの、空燃比ＡＦと排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘとの関係」を、「空燃比ＡＦごとの、ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘと硫黄濃度Ｃｓとの関係」によって表すと図８に示したようになる。
【００９４】
いま、上述のようにして得られた（即ち、昇圧操作及び降圧操作を経て取得された電流差分Ｉｄと、図４に示した関係と、を用いて得られた）排ガスＳＯｘ濃度ＣｓｏｘがＣｓｏｘＡであったと仮定する。ところが、図８から理解されるように、昇圧期間中の空燃比ＡＦが１５、２０、２５、３０及び３５である場合の燃料中の硫黄濃度Ｃｓは、それぞれ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５である。即ち、前述したように、取得されたＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘがある特定の値ＣｓｏｘＡであったとしても、実際の燃料中の硫黄濃度Ｃｓは昇圧期間中の空燃比ＡＦに応じて異なる。
【００９５】
そこで、ＥＣＵ３０は、補正係数Ｋｓを用いて、得られた排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを「昇圧期間中の空燃比ＡＦが基準空燃比ＡＦｍ（本例では、「２０」）であったと仮定したときの排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘ（即ち、補正後排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍ）」へと変換する。
【００９６】
具体的には、図８から理解されるように、例えば昇圧操作中の空燃比ＡＦが「３０」に維持されていたときに得られた排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘが値ＣｓｏｘＡであったとき、補正係数Ｋｓは、その値ＣｓｏｘＡを値ＣｓｏｘＢへと変換する係数である。より具体的には、本例においては、Ｋｓ＝ＣｓｏｘＡ／ＣｓｏｘＢとして定義され、取得された排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘ（＝ＣｓｏｘＡ）をＫｓ（＝ＣｓｏｘＡ／ＣｓｏｘＢ）により除することによって、補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍ（＝ＣｓｏｘＢ＝Ｃｓｏｘ／Ｋｓ）が求められる。このような空燃比ＡＦ毎の補正係数Ｋｓの一例が図９の表に示されている。図９の表は、マップ形式にてＲＯＭ３５に格納されている。
【００９７】
加えて、昇圧操作中、空燃比ＡＦが一定の値に維持されていれば、ＥＣＵ３０は、その一定の空燃比ＡＦと図９のマップとに基づいて補正係数Ｋｓを一意に特定することができる。しかしながら、実際には空燃比ＡＦは時事刻々変動する。
【００９８】
そこで、ＥＣＵ３０は、前述したように、昇圧操作中において空燃比ＡＦ（実際には、排ガスの空燃比）を複数回取得しておき、取得された複数（１０個）の空燃比ＡＦｓのそれぞれに対応する補正係数Ｋｓ（ｓ＝１、２、…、１０）を図９のマップを用いて取得する。更に、ＥＣＵ３０は、複数（１０個）の補正係数Ｋｓの平均値を求め、その平均値（即ち、平均補正係数Ｋａｖｅ）を用いて取得された排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを補正して、補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍを取得する。そして、前述したように、ＥＣＵ３０は、「その補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍ」と「図８の直線Ｌ２０に示した第１の関係」とを用いて燃料中の硫黄濃度Ｃｓを推定する。この結果、第１制御装置は、昇圧操作中において空燃比を一定値に維持しなくとも、燃料中の硫黄濃度Ｃｓを精度良く推定することができる。
【００９９】
＜ＥＣＵの実際の作動＞
次に、ＥＣＵ３０が実行する硫黄濃度Ｃｓの推定処理（硫黄濃度推定処理）を、図１０に示されるフローチャートを用いてより具体的に説明する。ＥＣＵ３０のＣＰＵ３４（以下、単に「ＣＰＵ」とも称呼される。）は、所定の時間が経過するごとにステップ１０００から処理を開始してステップ１００５に進む。
【０１００】
ステップ１００５にてＣＰＵは、硫黄濃度推定処理が実行されている最中であるか否かを判定する。
【０１０１】
いま、硫黄濃度推定処理が実行中でなく且つ同処理の開始要求も発生していないと仮定する。この仮定によれば、ＣＰＵは、ステップ１００５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０１０に進み、硫黄濃度推定処理の開始要求が発生しているか否かを判定する。前述の仮定によれば、硫黄濃度推定処理の開始要求は発生していないので、ＣＰＵは、ステップ１０１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１０２】
なお、硫黄濃度推定処理の開始要求は、給油が行われてから一度も硫黄濃度推定処理が実行されていない場合に発生する。硫黄濃度推定処理の開始要求は、機関１０の運転時間の積算値が所定値に達する毎に、及び、機関１０を搭載した車両が所定距離を走行する毎等に発生させられてもよい。
【０１０３】
次に、硫黄濃度推定処理が実行中でない場合に硫黄濃度推定処理の開始要求が発生したと仮定する。この場合ＣＰＵは、ステップ１００５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０１０に進み、ステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２５に進む。
【０１０４】
ステップ１０２５にてＣＰＵは、空燃比ＡＦ（排ガスの空燃比）を検出すべきタイミングであるか否かを判定する。上述したように、第１の期間において、即ち、印加電圧Ｖｓを第１電圧Ｖｓ１（０．４Ｖ）から第２電圧Ｖｓ２（０．８Ｖ）まで上昇させる間、ＣＰＵは空燃比ＡＦを１０回取得する。即ち、ＣＰＵは空燃比ＡＦ１乃至空燃比ＡＦ１０を取得する。より具体的には、ＣＰＵは、印加電圧Ｖｓが、Ｖｓ１＋｛（Ｖｓ２−Ｖｓ１）／９｝×ｎ（ここで、ｎ＝０、１、２、…、９）に等しいとき空燃比ＡＦを取得する。
【０１０５】
現時点は、硫黄濃度推定処理が開始された直後であるので印加電圧ＶｓはＶｓ１＝０．４（Ｖ）に等しい。従って、ＣＰＵは、ステップ１０２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０３０に進む。
【０１０６】
ステップ１０３０にてＣＰＵは、第１セル５５の電極電流Ｉｐに基づいて空燃比ＡＦを検出する。この時点で検出された空燃比ＡＦは、空燃比ＡＦ１としてＲＡＭ３６に格納される。次いでＣＰＵは、ステップ１０３５に進んで、図９に表されたテーブルを参照して補正係数Ｋｓを取得し、ＲＡＭ３６に補正係数Ｋｓ（１）として格納する。即ち、ＣＰＵは、ステップ１０３５にて取得された補正係数Ｋｓが「硫黄濃度推定処理が開始されてからｍ番目に得られた値」であるならば、その値をＫｓ（ｍ）としてＲＡＭ３６に格納する。次いでＣＰＵはステップ１０４０に進んで、第２セル５６の印加電圧Ｖｓを所定電圧ΔＶｕだけ上昇させる。即ち、ＣＰＵは、昇圧操作を実行する。次いでＣＰＵは、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１０７】
次に、昇圧操作の実行中（即ち、昇圧操作の完了前）であって、空燃比ＡＦを検出すべきタイミングでないときに本ルーチンが実行されたと仮定する。この仮定によれば、硫黄濃度推定処理の実行中であるので、ＣＰＵは、ステップ１００５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０１５に進み、ステップ１０１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２０に進む。ステップ１０２０にてＣＰＵは、印加電圧Ｖｓが第２電圧Ｖｓ２（０．８Ｖ）以下であるか否かを判定することにより、昇圧操作を終了すべきか否かを判定する。
【０１０８】
前述の仮定によれば、印加電圧Ｖｓは第２電圧Ｖｓ２以下である。従って、ＣＰＵは、ステップ１０２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２５以降に進む。ステップ１０２５にてＣＰＵは、空燃比ＡＦを検出すべきタイミングであるか否かを判定する。前述の仮定によれば、ＣＰＵは空燃比ＡＦを検出すべきタイミングではないので、ＣＰＵは１０２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０４０に進み、昇圧操作を続行する。
【０１０９】
次に、昇圧操作の実行中であって、空燃比ＡＦを検出すべきタイミングが再び到来したとき、本ルーチンが実行されたと仮定する。この場合ＣＰＵは、ステップ１０００乃至ステップ１０２０を経由してステップ１０２５に進み、そのステップ１０２５にて「Ｙｅｓ」と判定する。その結果、ステップ１０３０にて空燃比ＡＦが新たに取得されＲＡＭ３６に格納されるとともに、ステップ１０３５にて補正係数Ｋｓが新たに決定され、その値がＫｓ（ｍ）としてＲＡＭ３６に格納される。以上の動作が繰り返されることによって、昇圧操作が行われるとともに、複数（本例では、１０個）の補正係数Ｋｓ（Ｋｓ（ｍ）：ｍ＝１〜１０）が取得される。
【０１１０】
次に、昇圧操作の完了時、即ち、印加電圧Ｖｓが第２電圧Ｖｓ２に達しているとき、本ルーチンが実行されたと仮定する。この場合ＣＰＵは、ステップ１０２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０４５に進み、印加電圧Ｖｓを所定電圧ΔＶｄだけ下降させる。即ち、ＣＰＵは、降圧操作を実行する。所定電圧ΔＶｄは所定電圧ΔＶｕと同じであってもよく、相違していてもよい。
【０１１１】
次いでＣＰＵは、ステップ１０５０に進んで第２セル５６の電極電流Ｉｓを検出しＲＡＭ３６に格納し、ステップ１０５５に進んで印加電圧Ｖｓが第３電圧Ｖｓ３（０．４Ｖ）以下であるか否かを判定することにより降圧操作を終了すべきか否かを判定する。
【０１１２】
前述の仮定によれば、現時点は降圧操作が開始された直後であるので、印加電圧Ｖｓは第３電圧Ｖｓ３に達していない。従って、ＣＰＵはステップ１０５５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１３】
次に、降圧操作の実行中（即ち、降圧操作の完了前）に本ルーチンが実行されたと仮定する。この場合ＣＰＵは、ステップ１００５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０１５に進み、ステップ１０１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０４５及びステップ１０５０に進む。その結果、印加電圧Ｖｓが更に下降されるとともに電極電流Ｉｓが検出されてＲＡＭ３６に格納されていく。
【０１１４】
次に、降圧操作の完了時、即ち、印加電圧Ｖｓが第３電圧に達しているとき、本ルーチンが実行されたと仮定する。この場合ＣＰＵは、ステップ１０００、ステップ１０１５、ステップ１０４５及びステップ１０５０を経由してステップ１０５５に進み、そのステップ１０５５にて「Ｙｅｓ」と判定する。その結果、ＣＰＵは、以下に述べるステップ１０６０乃至ステップ１０７５に進む。
【０１１５】
ステップ１０６０：ＣＰＵは、降圧操作が終了した時点における電極電流Ｉｓを参照電流Ｉｒ１として取得する。
ステップ１０６５：ＣＰＵは、「降圧操作の間、繰り返し実行されたステップ１０５０の処理により検出され、ＲＡＭ３６に格納された複数の電極電流Ｉｓ」に基づいて電極電流Ｉｓの極小値である特定電流Ｉｃ１を取得する。
ステップ１０７０：ＣＰＵは、参照電流Ｉｒ１と特定電流Ｉｃ１との差である電流差分Ｉｄ１（即ち、差分Ｉｄ１＝Ｉｒ１−Ｉｃ１）を求め、更に、図４に表されたマップ（ルックアップテーブル）に電流差分Ｉｄ１を適用してＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを暫定的に取得する。
【０１１６】
ステップ１０７５：ＣＰＵは補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍを求め、その補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍに基づいて燃料中の硫黄濃度Ｃｓを算出する。具体的には、ＣＰＵは、昇圧操作中に取得した補正係数Ｋｓの平均値である平均補正係数Ｋａｖｅを算出し、ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを平均補正係数Ｋａｖｅで除することによって補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍを算出する（即ち、Ｃｓｏｘｍ＝Ｃｓｏｘ／Ｋａｖｅ）。更に、ＣＰＵは、図８の直線Ｌ２０に示された第１の関係を規定するマップ（ルックアップテーブル）に補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍを適用することによって硫黄濃度Ｃｓを取得する。
【０１１７】
次いでＣＰＵは、ステップ１０８０に進んで、燃料中の硫黄濃度Ｃｓが所定の濃度閾値Ｃｓｔｈ１未満であるか否かを判定する。硫黄濃度Ｃｓが濃度閾値Ｃｓｔｈ１を越えていた場合、燃料中の硫黄が機関１０の劣化及び白煙発生等の原因となる可能性がある。更に、この場合、排ガス浄化装置２７内部の触媒表面等に硫黄及び／又は硫黄化合物が吸着して排ガス浄化能力が低下する現象（即ち、硫黄被毒）が発生し得る。
【０１１８】
そこで、硫黄濃度Ｃｓが濃度閾値Ｃｓｔｈ１を越えていた場合、ＣＰＵは、ステップ１０８０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０８５へ進み、機関１０が搭載された車両の運転席に配設された図示しない報知装置を用いた警告灯の点灯及び警報音の鳴動等によって、燃料中の硫黄濃度Ｃｓが高い状態であることを車両の運転者に報知する。次いでＣＰＵは、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを終了する。
【０１１９】
一方、硫黄濃度Ｃｓが濃度閾値Ｃｓｔｈ１を越えていなかった場合、ＣＰＵは、上記報知を行う必要がない、即ち、この場合ＣＰＵは、ステップ１０８０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０９５に進んで本ルーチンを終了する。
【０１２０】
なお、図示が省略されているが、ＣＰＵは、第１セル５５の印加電圧Ｖｐを常に所定のポンプ電圧Ｖｐｃに維持している。第１セル５５の限界電流域は、空燃比ＡＦの変化に伴って変化する。ポンプ電圧Ｖｐｃは、機関１０の運転中に空燃比ＡＦが変化する範囲において限界電流域に含まれる電圧に設定されている。従って、ＥＣＵ３０は、第１セル５５の電極電流Ｉｐに基づいて空燃比ＡＦを検出し得る。加えて、内部空間５８内の酸素濃度が「０」に近くなる、即ち、ポンピングによって内部空間５８内の酸素の殆ど全てが除去される。よって、降圧操作中において空燃比ＡＦが変化しても、その影響が電極電流Ｉｓの波形（即ち、波形特徴値）に殆ど現れない。
【０１２１】
以上説明したように、第１制御装置（ＥＣＵ３０）は、
内燃機関（１０）の排気経路（排気通路２３）に配設され同排気経路の排ガスが導かれるポンピングセル（第２セル５６）を有する限界電流式ガスセンサ（４０）と、
前記ポンピングセルの一対の電極（第２セル陰極電極５６Ａ及び第２セル陽極電極５６Ｂ）間への印加電圧（Ｖｓ）を所定の第１電圧（Ｖｓ１）から同第１電圧よりも高い所定の第２電圧（Ｖｓ２）まで上昇させる昇圧操作を行い、前記昇圧操作の完了後、前記印加電圧を前記第２電圧から同第２電圧よりも低い所定の第３電圧（Ｖｓ３）まで下降させる降圧操作を行う処理部（ＥＣＵ３０）と、
を備え、
前記処理部は、
前記昇圧操作の開始から前記降圧操作の開始までの第１の期間（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで）内に前記排ガスの空燃比（ＡＦ）を複数回取得し（図１０のステップ１０２５及びステップ１０３０）、
前記降圧操作が行われる第２の期間（時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで）内に前記一対の電極間に流れる電流の波形の特徴を表す波形特徴値（特定電流Ｉｃ１）を取得し（図１０のステップ１０６０乃至ステップ１０７０）、
前記取得した波形特徴値と前記取得された複数の空燃比（ＡＦ）とを用いて前記内燃機関の燃料中の実際の硫黄濃度を推定する（図１０のステップ１０３５、ステップ１０７０及びステップ１０７５）、
ように構成されている。
【０１２２】
更に、第１制御装置の前記処理部は、
前記取得した波形特徴値を、前記取得した複数の空燃比に基づいて、前記取得された複数の空燃比のそれぞれが所定の基準空燃比（ＡＦｍ）であったと仮定した場合の波形特徴値に応じた値（補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍ）へと変換し（図１０のステップ１０７０及びステップ１０７５）、
前記変換された波形特徴値に応じた値、及び、前記第１の期間内の前記排ガスの空燃比が前記基準空燃比であり続けた場合において予め取得された前記波形特徴値に応じた値と前記燃料中の硫黄濃度との第１の関係（図８の直線Ｌ２０）、に基づいて前記燃料中の実際の硫黄濃度を推定するように構成されている（図１０のステップ１０７５）。
【０１２３】
更に、第１制御装置の処理部は、「前記波形特徴値に応じた値」として「前記排ガスの硫黄酸化物濃度（補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍ）」を採用している（図１０のステップ１０７５）。
【０１２４】
更に、第１制御装置の前記処理部は、前記推定された硫黄濃度が所定の濃度閾値よりも大きいとき警報を発するように構成されている（図１０のステップ１０８０及びステップ１０８５）。
【０１２５】
更に、第１制御装置の前記限界電流式ガスセンサは、前記ポンピングセル（第２セル５６）に導かれる排ガスから酸素を除去することが可能な酸素除去部（第１セル５５）を備え、
前記処理部は、前記酸素除去部を用いて、前記第２の期間内（及び前記第１の期間内）に前記ポンピングセル（第２セル５６）に導かれる排ガスから酸素を除去するように構成されている。
【０１２６】
従って、第１制御装置によれば、ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘの検出中（即ち、昇圧操作及び降圧操作の間であって、少なくとも、昇圧操作の間）、空燃比ＡＦが一定に保たれなくても、硫黄濃度を精度良く検出することができる。その結果、検出された硫黄濃度を、機関の制御に反映させたり、機関の故障に関する警告に用いたり、或いは、排ガス浄化装置の自己故障診断（ＯＢＤ）の改善に役立てたりすることが可能となる。
【０１２７】
＜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制御装置（以下、「第２制御装置」とも称呼される。）について説明する。第１制御装置が適用される機関１０は、２セルタイプの限界電流式ガスセンサ４０を備えていた。これに対し、第２制御装置が適用される機関１１は、限界電流式ガスセンサ４０に代え「空燃比センサ４４及び１セルタイプの限界電流式ガスセンサ４５」を備えている。加えて、第１制御装置は、空燃比ＡＦを一定に保つ制御を行っていなかった。これに対し、第２制御装置は、降圧操作の間、空燃比ＡＦを一定に保つ制御を行う。以下、これらの相違点を中心に説明する。
【０１２８】
第２制御装置は、図１１に概略構成を示した機関１１に適用される。図１１において、図１に示される機関１０と同一の部材には同一の符号が付されている。機関１１は、空燃比センサ４４及び限界電流式ガスセンサ４５を含んでいる。空燃比センサ４４及びガスセンサ４５は、ＥＣＵ３１と接続されている。
【０１２９】
空燃比センサ４４は、周知の「限界電流式の空燃比センサ」である。空燃比センサ４４は、空燃比ＡＦを表す信号を発生させる。なお、空燃比センサ４４は、以下に詳述するガスセンサ４５と同様の構成を備える。
【０１３０】
ガスセンサ４５は、図１２に示したように、固体電解質層６１、第１アルミナ層６２Ａ、第２アルミナ層６２Ｂ、第３アルミナ層６２Ｃ、第４アルミナ層６２Ｄ、第５アルミナ層６２Ｅ、拡散律速層（拡散抵抗層）６３及びヒータ６４を備える。
【０１３１】
固体電解質層６１はジルコニア等を含み酸素イオン伝導性を有する。第１乃至第５アルミナ層（６２Ａ〜６２Ｅ）は、アルミナを含む緻密（ガス不透過性）の層である。拡散律速層６３は多孔質の層であり、ガス透過性の層である。ヒータ６４は、通電により発熱する発熱体である。
【０１３２】
ガスセンサ４５の各層は、下方から、第５アルミナ層６２Ｅ、第４アルミナ層６２Ｄ、第３アルミナ層６２Ｃ、固体電解質層６１、拡散律速層６３及び第２アルミナ層６２Ｂ、第１アルミナ層６２Ａの順に積層されている。
【０１３３】
大気導入路６６は、固体電解質層６１、第３アルミナ層６２Ｃ及び第４アルミナ層６２Ｄによって形成される、外部の大気に直接連通した空間である。
【０１３４】
内部空間６７は、第１アルミナ層６２Ａ、固体電解質層６１、拡散律速層６３及び第２アルミナ層６２Ｂによって形成された空間であり、拡散律速層６３を介して排気通路２３内部に連通している。従って、排気通路２３内の圧力が内部空間６７内の圧力よりも所定値以上高ければ、排気通路２３内の圧力に依らず、排気通路２３内の排ガスが一定の速度にて内部空間６７内に導入される。即ち、拡散律速層６３は、排気通路２３内の排ガスを律速しながら、ガスセンサ４５（内部空間６７）内に導入することができる。ヒータ６４は、第４アルミナ層６２Ｄと第５アルミナ層６２Ｅとの間に配設されている。
【０１３５】
第１電極６５Ａ及び第２電極６５Ｂは、白金もしくはロジウム等の白金族元素またはその合金を含む電極である。第１電極６５Ａは陰極側の電極であり、第２電極６５Ｂは陽極側の電極である。
【０１３６】
第１電極６５Ａは、固体電解質層６１の一方の側の表面（具体的には、内部空間６７を形成する固体電解質層６１の表面）に固着されている。
第２電極６５Ｂは、固体電解質層６１の他方の側の表面（具体的には、大気導入路６６を形成する固体電解質層６１の表面）に固着されている。
第１電極６５Ａ及び第２電極６５Ｂ並びに固体電解質層６１は、ポンピングセル６５を構成している。
【０１３７】
電源６５Ｃは、第１電極６５Ａ及び第２電極６５Ｂに対して印加電圧（電極間印加電圧）Ｖｍを印加することができる。印加電圧ＶｍはＥＣＵ３１によって制御される。電流計６５Ｄは、ポンピングセル６５を流れる電極電流Ｉｍを表す信号（電圧）を発生し、この信号をＥＣＵ３１へ供給する。
【０１３８】
ポンピングセル６５は、２セルタイプの限界電流式ガスセンサ４０の第１セル５６と同様、印加電圧（電極間印加電圧）Ｖｍを上昇させるときに排ガス中のＳＯｘを硫黄（Ｓ）へと還元し、且つ、印加電圧Ｖｍを下降させるときに還元された硫黄（Ｓ）を再酸化してＳＯｘへと戻すことができる。
【０１３９】
第２制御装置（ＥＣＵ３１）は、第１制御装置と実質的に同様な原理に基づき、電極電流Ｉｍの波形特徴値（図１３及び図１４に示した電流差分Ｉｄ２）、排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘ及び燃料中の硫黄濃度Ｃｓを取得する。但し、第２制御装置は、昇圧操作中の空燃比を空燃比センサ４４からの信号に基づいて取得し、且つ、降圧操作中の機関の空燃比を一定値に維持する。
【０１４０】
より具体的に述べると、ＥＣＵ３１は、ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘの検出を行わないとき（即ち、図１３の時刻Ｔ０以前の期間）、ガスセンサ４５（ポンピングセル６５）に印加される印加電圧Ｖｍを第１電圧Ｖｍ１（本例では、０．４Ｖ）に維持している。第１電圧Ｖｍは第１電圧Ｖｓ１と同様の電圧である。
【０１４１】
ＥＣＵ３１は、ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘの検出を行うべき時点（図１３の時刻Ｔ０）になると、印加電圧Ｖｍを「第１電圧Ｖｍ１（本例では、０．４Ｖ）から第２電圧Ｖｍ２（本例では、０．８Ｖ）まで」所定の時間をかけて上昇させる。その結果、印加電圧Ｖｍは時刻Ｔ１にて第２電圧Ｖｍ２に到達する。この操作も「昇圧操作」と称呼される。なお、第２電圧Ｖｍ２も第２電圧Ｖｓ２と同様の電圧である。
【０１４２】
この昇圧操作中において、ＳＯｘが硫黄（Ｓ）へと還元され、その硫黄（Ｓ）が第１電極６５Ａ上に蓄積される。この場合、排ガスの空燃比が変化しなければ、酸素の分解（イオン化）に起因してポンピングセル６５を流れる電流は一定であるから、電極電流Ｉｍは図１４の曲線ＬＵ３に示したようにＳＯｘの還元に起因して徐々に上昇する筈である。しかしながら、図１３［Ｃ］の時刻Ｔ０〜時刻Ｔ１の期間に示したように、昇圧操作中において排ガスの空燃比が変化すると、その空燃比の変化に応じて酸素の分解による電流量が変化する。そのため、ＥＣＵ３０が昇圧操作を実行したときの電極電流Ｉｍは、図１３［Ｂ］の時刻Ｔ０〜時刻Ｔ１の期間に示したように徐々に増加するとは限らない。
【０１４３】
時刻Ｔ１にて昇圧操作が完了すると、ＥＣＵ３１は、印加電圧Ｖｍを第２電圧Ｖｍ２（本例では、０．８Ｖ）から第３電圧Ｖｍ３（本例では、０．４Ｖ）まで所定の時間をかけて下降させる。その結果、印加電圧Ｖｍは時刻Ｔ２にて第３電圧Ｖｍ３に到達する。この印加電圧Ｖｓを下降させる操作も「降圧操作」とも称呼される。なお、第３電圧Ｖｍ３は第３電圧Ｖｓ３と同様の電圧である。本例において、第３電圧Ｖｍ３は第１電圧Ｖｍ１と等しいが、第１電圧Ｖｍ１と相違する電圧であってもよい。更に、ＥＣＵ３１は、この降圧操作の期間（時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２）において、図１３［Ｃ］に示したように、機関１０の空燃比を一定値（本例では、昇圧操作時終了時点の空燃比ＡＦ１０）に維持する。
【０１４４】
降圧操作の期間（時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２）において、第１電極６５Ａ上に蓄積された硫黄（Ｓ）が前述したようにＳＯｘへと再酸化される。更に、機関の空燃比は一定値に維持されているから、酸素の分解（イオン化）に起因してポンピングセル６５を流れる電流は一定である。そのため、ＥＣＵ３１が降圧操作を実行したときの電極電流Ｉｍは、図１３［Ｂ］の時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２の期間、及び、図１４の曲線ＬＤ３に示したように変化する。即ち、電極電流Ｉｍは、降圧操作に伴って、時刻Ｔ１から急激に下降し、一旦、極小値（特定電流）Ｉｃ２まで下がり、その後、上昇を開始して時刻Ｔ２にて参照電流Ｉｒ２となる。ＥＣＵ３１は、次の昇圧操作が開始されるまで、印加電圧Ｖｍを第１電圧Ｖｍ１に維持する。
【０１４５】
このように、ＥＣＵ３１は、昇圧操作及び降圧操作を行って電流差分Ｉｄ２（Ｉｄ２＝Ｉｒ２−Ｉｃ２）を求める。更に、ＥＣＵ３１は、第１実施形態に係るＥＣＵ３０と同様に補正処理を行う。即ち、ＥＣＵ３１は、昇圧操作の間、空燃比センサ４４から受信する信号に基づいて空燃比ＡＦを複数回（本例では、１０回）取得し、取得した空燃比ＡＦに基づいて補正係数Ｋｓを取得し、その複数の補正係数Ｋｓに基づいて平均補正係数Ｋａｖｅを算出する。そして、ＥＣＵ３１は、電流差分Ｉｄ２と図１５に示したマップとに基づいてＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを暫定的に取得し、そのＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを平均補正係数Ｋａｖｅに基づいて補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍへと変換する。その後、ＥＣＵ３１は、図８の直線Ｌ２０に示されるようなマップ（即ち、第１の関係）と、補正後ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘｍと、に基づいて硫黄濃度Ｃｓを取得する。
【０１４６】
＜ＥＣＵの実際の作動＞
次に、ＥＣＵ３１が実行する硫黄濃度Ｃｓの推定処理（硫黄濃度推定処理）を、図１６及び図１７に示されるフローチャートを用いてより具体的に説明する。なお、図１６に示したステップのうち、図１０に示された説明済みのステップについては、図１０のそれらのステップに付された符号と同じ符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は適宜省略される。但し、図１６においては、印加電圧Ｖｓは印加電圧Ｖｍに変更されており、電極電流Ｉｓは電極電流Ｉｍに変更されている。更に、参照電流Ｉｒ１、特定電流Ｉｃ１及び閾値Ｃｓｔｈ１は、参照電流Ｉｒ２、特定電流Ｉｃ２及び閾値Ｃｓｔｈ２にそれぞれ変更されている。
【０１４７】
図１６に示したフローチャートと図１０に示したフローチャートとの相違点は、図１６においてステップ１６１０及びステップ１６２０が加えられている点である。この点につき説明すると、ＥＣＵ３１のＣＰＵは降圧操作を開始する時点（ステップ１０２０にて「Ｎｏ」と判定された時点）においてステップ１６１０に進み、降圧処理中フラグＶＤｆの値を「１（オン）」に設定する。なお、降圧処理中フラグＶＤｆの初期値は「０（オフ）」である。更に、ＣＰＵは、降圧操作を終了する時点（ステップ１０５５にて「Ｙｅｓ」と判定された時点）においてステップ１６２０に進み、降圧処理中フラグＶＤｆの値を「０」に設定する。この結果、降圧処理中フラグＶＤｆは、ＣＰＵが降圧処理を実行中である場合に（即ち、第１の期間において）「１」に設定され、その他の場合には「０」に設定される。
【０１４８】
降圧処理中フラグＶＤｆは、空燃比ＡＦを一定に保つ処理（空燃比維持処理）を行うために用いられる。より具体的に述べると、ＣＰＵは、図１７のフローチャートにより示された処理を所定の時間が経過するごとに実行する。従って、ＣＰＵは所定のタイミングにてステップ１７００から処理を開始し、ステップ１７０５に進み、降圧処理中フラグＶＤｆが「１」であるか否かを判定する。
【０１４９】
ＣＰＵが降圧処理を実行中であって降圧処理中フラグＶＤｆが「１」に設定されていると、ＣＰＵは、ステップ１７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１７１０に進み、空燃比維持制御を実行する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、機関の空燃比が一定値（例えば、降圧処理開始時点の空燃比）となるように、燃料噴射量及びＥＧＲ開弁率Ｅｒ等を制御する。その後、ＣＰＵは、ステップ１７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１５０】
一方、ＣＰＵが降圧処理を実行していない場合、降圧処理中フラグＶＤｆは「０」に設定されているから、ＣＰＵはステップ１７０５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、空燃比維持制御は実行されず、空燃比は要求空燃比及び／又は機関運転状態に応じて変更される。
【０１５１】
以上説明したように、第２制御装置の前記処理部（ＥＣＵ３１）は、前記第２の期間内（時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで）に、前記排ガスの空燃比（ＡＦ）が一定に保たれるように前記内燃機関を制御するように構成されている（図１６のステップ１６１０、ステップ１６２０及び図１７のステップ１７１０）。
【０１５２】
従って、１セルタイプの限界電流式ガスセンサ４５を用いた場合であっても、降圧操作中における電極電流Ｉｍが排ガス中の酸素濃度の影響を受けないので、波形特徴値及び排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを取得することができ、その結果、燃料中の硫黄濃度をより精度良く検出することができる。
【０１５３】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「第３制御装置」とも称呼される。）について説明する。第１制御装置は、限界電流式ガスセンサ４０によって検出される空燃比ＡＦ及びＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘに基づいて硫黄濃度Ｃｓを推定し、推定された硫黄濃度Ｃｓが所定の濃度閾値Ｃｓｔｈ１を超えるとき、車両の運転者に対して報知していた。これに対し、第３制御装置は、限界電流式ガスセンサ４０によって検出される「昇圧操作中の空燃比ＡＦの平均値」及び「特定電流Ｉｃ１」のそれぞれが所定の条件を満たすとき、車両の運転者に対して報知する点のみにおいて相違する。即ち、第３制御装置は、昇圧操作中の空燃比の平均値が所定の空燃比閾値ＡＦｔｈよりも大きく且つ特定電流Ｉｃ１が所定の電流閾値Ｉｃｔｈよりも小さいとき、車両の運転者に対して硫黄濃度Ｃｓが高い状態であることを報知する。これにより、運転者は同状態に応じた措置を講じることが可能となる。以下、この点を中心に説明する。
【０１５４】
上述したように、燃料中の硫黄濃度Ｃｓが高いほど、即ち、排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘが高いほど、特定電流Ｉｃ１が小さくなる。他方、硫黄濃度Ｃｓが一定であっても、昇圧操作中の混合気の空燃比（従って、排ガスの空燃比ＡＦ）が小さいほど排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘは大きくなる。従って、特定電流Ｉｃ１が所定の電流閾値Ｉｃｔｈよりも低く（即ち、Ｉｃ１＜Ｉｃｔｈ）且つ昇圧操作中の空燃比ＡＦの平均値（ＡＦａｖｅ）が所定の空燃比閾値ＡＦｔｈよりも大きければ（即ち、ＡＦａｖｅ＞ＡＦｔｈ）、硫黄濃度Ｃｓが所定値よりも高いといえる。
【０１５５】
そのため、第３制御装置は、硫黄濃度Ｃｓの推定に代え、これらの条件（即ち、Ｉｃ１＜Ｉｃｔｈ且つＡＦａｖｅ＞ＡＦｔｈ）が成立したとき、硫黄濃度Ｃｓが高い状態であることを車両の運転者に報知する。これらの条件は便宜上「所定条件」とも称呼される。
【０１５６】
＜ＥＣＵの実際の作動＞
次に、第３制御装置のＥＣＵ３２が実行する硫黄濃度報知処理を、図１８に示されるフローチャートを用いてより具体的に説明する。なお、図１８に示したステップのうち、図１０に示された説明済みのステップについては、図１０のそれらのステップに付された符号と同じ符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は適宜省略される。
【０１５７】
図１８に示したフローチャートと図１０に示したフローチャートとの相違点は、図１８において、ステップ１０３５、ステップ１０６０及びステップ１０７０乃至ステップ１０８０が割愛されている一方、ステップ１８１０及びステップ１８２０が追加されている点である。この点につき説明すると、ＥＣＵ３２のＣＰＵは、硫黄濃度Ｃｓの推定を行わないので、ステップ１０３５、ステップ１０６０及びステップ１０７０乃至ステップ１０８０を実行する必要がない。
【０１５８】
一方、ＣＰＵは、降圧操作を終了する時点（ステップ１０５５にて「Ｙｅｓ」と判定された時点）においてステップ１０６５に進み、次いでステップ１８１０に進む。ステップ１８１０にてＣＰＵは、昇圧操作中にステップ１０３０にて取得した複数の空燃比ＡＦの平均値である平均空燃比ＡＦａｖｅを算出する。次いでＣＰＵはステップ１８２０に進んで上記所定条件が成立していないか否かを判定する。
【０１５９】
所定条件が成立していた場合、ＣＰＵはステップ１８８０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０８５に進み、警報を発生する。一方、所定条件が成立していなかった場合、ＣＰＵはステップ１８８０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１８９５に進んで本ルーチンを終了する。
【０１６０】
以上説明したように、第３制御装置の前記処理部（ＥＣＵ３２）は、
内燃機関（１０）の排気経路（２３）に配設され同排気経路の排ガスが導かれるポンピングセル（第２セル５６）を有する限界電流式ガスセンサ（４０）と、
前記ポンピングセルの一対の電極（第２セル陰極電極５６Ａ及び第２セル陽極電極５６Ｂ）間への印加電圧（Ｖｓ）を所定の第１電圧（Ｖｓ１）から同第１電圧よりも高い所定の第２電圧（Ｖｓ２）まで上昇させる昇圧操作を行い、前記昇圧操作の完了後、前記印加電圧を前記第２電圧から同第２電圧よりも低い所定の第３電圧（Ｖｓ３）まで下降させる降圧操作を行う処理部（ＥＣＵ３２）と、
を備え、
前記処理部は、
前記昇圧操作の開始から前記降圧操作の開始までの第１の期間（時刻Ｔ０から時刻Ｔ１まで）内における前記排ガスの空燃比（ＡＦ）に基づいて昇圧時空燃比（平均空燃比ＡＦａｖｅ）を取得し（図１８のステップ１０３０及びステップ１８１０）、
前記降圧操作が行われる第２の期間（時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで）内に前記一対の電極間に流れる電流の極小値（特定電流Ｉｃ１）を取得し（図１８のステップ１０６５）、
前記取得された極小値及び前記取得された昇圧時空燃比が所定条件を満足するとき警報を発する（図１８のステップ１８２０及びステップ１０８５）ように構成されたている。
【０１６１】
更に、前記所定条件は、
前記取得された極小値（特定電流Ｉｃ１）が所定の電流閾値（Ｉｃｔｈ）よりも小さく、且つ、前記取得された昇圧時空燃比（平均空燃比ＡＦａｖｅ）が所定の空燃比閾値（ＡＦｔｈ）よりも大きいときに満足される条件である。
【０１６２】
更に、前記処理部は、
前記第１の期間内における前記排ガスの空燃比を複数回取得し（図１８のステップ１０２５及びステップ１０３０）、前記取得された複数の空燃比の平均値を前記昇圧時空燃比として採用する（図１８のステップ１８１０）ように構成されている。
【０１６３】
第３制御装置によれば、燃料中の硫黄濃度Ｃｓが高いことを簡単な構成により報知することができる。
【０１６４】
＜第３実施形態の変形例＞
上述したように、燃料中の硫黄濃度Ｃｓが同一であっても、昇圧操作中の空燃比ＡＦが大きければ、排ガスＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘが小さくなるので、特定電流Ｉｃ１が高くなる。従って、ＣＰＵは、電流閾値Ｉｃｔｈａを、図１９に示されるように平均空燃比ＡＦａｖｅが大きくなるほど大きくなる値に設定し、特定電流Ｉｃ１がこの電流閾値Ｉｃｔｈａよりも小さいとき、前記所定条件を満足していると判定してもよい。
【０１６５】
この変形例においては図１８のステップ１８２０の処理が前述した内容とは異なる。より具体的に述べると、特定電流Ｉｃ１が「平均空燃比ＡＦａｖｅと、図１９に示される関係を記したマップと、に基づいて定められる電流閾値Ｉｃｔｈａ」よりも小さいとき、ＣＰＵは図１８のステップ１８２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０８５に進む。一方、特定電流Ｉｃ１が電流閾値Ｉｃｔｈａよりも大きいとき、ＣＰＵは図１８のステップ１８２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１８９５に進む。
【０１６６】
以上説明したように、この態様（第３実施形態の変形例）によれば、前記所定条件は、
前記取得された極小値（特定電流Ｉｃ１）が、「前記取得された昇圧時空燃比（平均空燃比ＡＦａｖｅ）が大きいほど大きくなる電流閾値（電流閾値Ｉｃｔｈａ）」より小さいときに満足される条件（前述した図１８のステップ１８２０の変形例）である。
【０１６７】
従って、この態様（第３実施形態の変形例）によっても、燃料中の硫黄濃度Ｃｓが高いことを簡単な構成により、且つ、より一層精度良く判定することができる。
【０１６８】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「第４制御装置」とも称呼される。）について説明する。第３制御装置が機関１０に適用されていたのに対し、第４制御装置は機関１１に適用される。加えて、第２制御装置は、降圧操作の間、空燃比ＡＦが「降圧操作開始時の空燃比」と等しくなるように空燃比維持制御を実行していた。これに対し、第４制御装置は、降圧操作の間、空燃比ＡＦが基準空燃比ＡＦｍと等しくなるように基準空燃比維持制御を実行する。加えて、第２制御装置は、空燃比ＡＦｓ及び電流差分Ｉｄ２（＝参照電流Ｉｒ２−特定電流Ｉｃ２）に基づいて補正処理を行うことによって硫黄濃度Ｃｓを推定し、硫黄濃度Ｃｓが濃度閾値Ｃｓｔｈ２より高ければ運転者へ報知していた。一方、第４制御装置は、第３実施形態と同様に、補正処理を行わず、平均空燃比ＡＦａｖｅ及び特定電流Ｉｃ２が所定条件を満たせば硫黄濃度Ｃｓが高いと判定して運転者へ報知する。以下、これらの相違点を中心に説明する。
【０１６９】
上述したように、１セルタイプの限界電流式ガスセンサ４５を用いた場合、降圧操作中の空燃比ＡＦが大きいほど参照電流Ｉｒ２が上昇する。しかし、第４実施形態においては前述の通り、電流差分Ｉｄ２を算出せず、代わりに特定電流Ｉｃ２に基づいて硫黄濃度Ｃｓが高いか否かを判定する。そこで、第４制御装置は、降圧操作の間、空燃比ＡＦを基準空燃比ＡＦｍ（本例では、「２０」）に維持する。これにより、参照電流Ｉｒ２の変化を抑えることができるので、特定電流Ｉｃ２とＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘとは１対１の関係となる。
【０１７０】
＜ＥＣＵの実際の作動＞
次に、第４制御装置のＥＣＵ３３が実行する硫黄濃度報知処理を、図２０及び図２１に示されるフローチャートを用いてより具体的に説明する。なお、図２０に示したステップのうち、図１０、図１６及び図１８の何れかに示された説明済みのステップについては、それらのステップに付された符号と同じ符号が付されている。加えて、図２１に示したステップのうち、図１７に示された説明済みのステップについては、そのステップに付された符号と同じ符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は適宜省略される。
【０１７１】
但し、図２０においては、図１８と比較して、印加電圧Ｖｓ、電極電流Ｉｓ及び特定電流Ｉｃ１は、印加電圧Ｖｍ、電極電流Ｉｍ及び特定電流Ｉｃ２にそれぞれ変更されている。加えて、図２０に示したフローチャートと図１８に示したフローチャートとの相違点は、図２０においてステップ１６１０及びステップ１６２０が加えられている点である。図２１に示したフローチャートと図１７に示したフローチャートとの相違点はステップ１７１０に代わりステップ２１１０が実行される点である。
【０１７２】
図２１において、ステップ１７０５にて「Ｙｅｓ」と判定されたとき、即ち、ＥＣＵ３３のＣＰＵ３４が降圧処理を実行中であるとき、ＣＰＵは、ステップ２１１０に進む。ステップ２１１０にてＣＰＵは、基準空燃比維持制御を実行する。より具体的に述べると、図２２［Ｂ］に示される様に、ＣＰＵは、降圧処理の間（時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２）、空燃比ＡＦが基準空燃比ＡＦｍと等しくなるように燃料噴射量及びＥＧＲ開弁率Ｅｒ等を制御する。なお、降圧操作の間、一定に維持される空燃比ＡＦは、基準空燃比ＡＦｍとは異なる他の値であってもよい。
【０１７３】
従って、第４制御装置によれば、１セルタイプの限界電流式ガスセンサを用いて、燃料中の硫黄濃度Ｃｓが高いことを簡単な構成により報知することができる。
【０１７４】
以上、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、本発明は、ディーゼル機関に適用される内燃機関の制御装置はもとより、ガソリン機関に適用される内燃機関の制御装置にも及ぶ。
【０１７５】
加えて、各実施形態に係るＥＣＵは、昇圧操作の間に取得した複数の空燃比ＡＦに対応する補正係数Ｋｓを平均して平均補正係数Ｋａｖｅを算出していた。しかし、各ＥＣＵは、昇圧操作の間に取得した複数の空燃比ＡＦの平均値を求め、その平均値と図９に示したルックアップテーブルとに基づいて平均補正係数Ｋａｖｅを算出してもよい。
【０１７６】
加えて、各実施形態に係るＥＣＵは、補正係数Ｋの相加平均によってではなく、加重平均によって、平均補正係数Ｋａｖｅを算出してもよい。この場合、各ＥＣＵは、後に取得された空燃比ＡＦであるほど重みを大きくしてもよく、或いは、各ＥＣＵは、後に取得された空燃比ＡＦであるほど重みを小さくしてもよい。
【０１７７】
加えて、第１実施形態及び第２実施形態に係る各ＥＣＵは、降圧操作中（第２の期間）の電極電流Ｉｓの波形の特徴を表す波形特徴値として電流差分Ｉｄ１又は電流差分Ｉｄ２を採用していた。しかし、各ＥＣＵは、波形特徴値として他の値を採用してもよい。例えば、各ＥＣＵは、印加電圧Ｖｓに対する電極電流Ｉｓを表すグラフにおいて、「降圧操作中の電極電流Ｉｓの変化によって描かれる曲線」と「参照電流Ｉｒ１又は参照電流Ｉｒ２を表す直線」とによって囲まれる領域の面積を波形特徴値として採用してもよい。この場合、各ＥＣＵは、この面積（波形特徴値）が大きいほどＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを高い値として推定する。更に、波形特徴値として、電極電流Ｉｓの極小値Ｉｃ１（特定電流Ｉｃ１）又は極小値Ｉｃ２（特定電流Ｉｃ２）を採用することもできる。
【０１７８】
或いは、第１実施形態及び第２実施形態に係る各ＥＣＵは、「降圧操作の開始時」から「電極電流Ｉｓ（又は電極電流Ｉｍ）が特定電流Ｉｃ１（又は特定電流Ｉｃ２）に達した時」までの「単位時間（又は単位電圧）あたりの電極電流Ｉｓ（又は電極電流Ｉｍ）の減少量の大きさ（絶対値）」を波形特徴値として採用してもよい。この場合、各ＥＣＵは、この減少量の大きさが（波形特徴値）が大きいほどＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを高い値として推定する。
【０１７９】
加えて、各実施形態に係るＥＣＵは、ガスセンサ４０又は空燃比センサ４４の出力に基づいて空燃比ＡＦを取得していた。しかし、各ＥＣＵは、空燃比ＡＦを吸入空気量Ｇａ、回転速度ＮＥ及び燃料噴射量等から推定してもよい。
【０１８０】
加えて、各実施形態に係る機関１０及び機関１１はＥＧＲ装置を備えていた。しかし、各機関はＥＧＲ装置を備えていなくてもよい。この場合、第２実施形態及び第４実施形態に係る各ＥＣＵは、空燃比維持制御（又は、基準空燃比維持制御）を行うとき、燃料噴射量を、空燃比ＡＦを一定に保つためのパラメータとして用いてもよい。
【０１８１】
加えて、各実施形態に係る機関１０及び機関１１はスロットル弁及び過給機を備えていなかった。しかし、各機関はスロットル弁及び／又は過給機を備えていてもよい。この場合、第２実施形態及び第４実施形態に係る各ＥＣＵは、空燃比維持制御（又は、基準空燃比維持制御）を行うとき、スロットル弁開度及び／又は過給圧を、空燃比ＡＦを一定に保つためのパラメータとして用いてもよい。
【０１８２】
加えて、各実施形態に係るＥＣＵは、硫黄濃度Ｃｓが所定の濃度閾値を超えたとき或いは所定が成立したとき、即ち、特定の条件が成立したとき、車両の運転者に報知していた。しかし、各ＥＣＵは、特定の条件が成立した状態が所定の期間継続したとき或いは特定の条件が成立した時間の合計が所定の時間閾値を超えたとき、車両の運転者に報知してもよい。
【０１８３】
加えて、第２実施形態及び第４実施形態に係る空燃比センサ４４は、限界電流式空燃比センサであった。しかし、空燃比センサ４４としては、空燃比ＡＦの大きさに対応する出力を得ることができる限り、周知な他の方式の空燃比センサが用いられてもよい。
【符号の説明】
【０１８４】
１０…機関、４０…限界電流式ガスセンサ、５１Ａ…第１固体電解質層、５１Ｂ…第２固体電解質層、５３…拡散律速層、５５…第１セル、５５Ａ…第１セル陰極電極、５５Ｂ…第１セル陽極電極、５６…第２セル、５６Ａ…第２セル陰極電極、５６Ｂ…第２セル陽極電極。
【図１】
2015155850.tif 000003
【図２】
2015155850.tif 000004
【図３】
2015155850.tif 000005
【図４】
2015155850.tif 000006
【図５】
2015155850.tif 000007
【図６】
2015155850.tif 000008
【図７】
2015155850.tif 000009
【図８】
2015155850.tif 000010
【図９】
2015155850.tif 000011
【図１０】
2015155850.tif 000012
【図１１】
2015155850.tif 000013
【図１２】
2015155850.tif 000014
【図１３】
2015155850.tif 000015
【図１４】
2015155850.tif 000016
【図１５】
2015155850.tif 000017
【図１６】
2015155850.tif 000018
【図１７】
2015155850.tif 000019
【図１８】
2015155850.tif 000020
【図１９】
2015155850.tif 000021
【図２０】
2015155850.tif 000022
【図２１】
2015155850.tif 000023
【図２２】
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