(57)【要約】      （修正有）【課題】排気中に含まれる水の濃度が未知である場合においても、限界電流式ガスセンサを使用して被検ガスとしての排気中に含まれる硫黄酸化物の有無を容易に判定することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が一定となっている状態において、被検ガスとしての排気中に含まれる水（Ｈ２Ｏ）及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）を分解させることが可能な電圧の範囲に亘って酸素ポンピング作用を有する電気化学セル（ポンピングセル）の電極間への印加電圧を徐々に上昇及び下降させる。このとき、印加電圧の上昇時と下降時との間での電極電流の差に基づいて、内燃機関に供給された燃料が第１含有率以上の硫黄成分を含んでいるとの判定に対応する特定作動を実行するか否かを切り替える。【選択図】図１
2016099317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物イオン伝導性を有する固体電解質体と同固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第１電極及び第２電極とを含む第１電気化学セルと、緻密体と、拡散抵抗部と、を備え、前記固体電解質体と前記緻密体と前記拡散抵抗部とにより画定される内部空間に前記拡散抵抗部を介して被検ガスとしての内燃機関の排気が導入され、前記第１電極が前記内部空間に露呈し且つ前記第２電極が前記内部空間とは異なる空間である第１別空間に露呈するように構成された素子部と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電圧印加部と、
前記第１電極と前記第２電極との間に流れる電流に対応する第１検出値を取得する取得部と、
を有するガス検出手段を備える内燃機関に適用され、制御手段を備える、
内燃機関の制御装置であって、
前記第１電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に第１所定電圧を印加したときに前記被検ガス中に含まれる水（Ｈ２Ｏ）及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）を分解させることが可能となるように構成され、
前記電圧印加部は、前記第１電極と前記第２電極との間に印加される電圧である第１印加電圧を、前記第１所定電圧を含む電圧の範囲である第１電圧帯において所定の第１昇圧速度にて上昇させる昇圧スイープを実行した後、前記第１印加電圧を前記第１電圧帯において所定の第１降圧速度にて下降させる降圧スイープを実行するように構成されており、
前記制御手段は、前記内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が一定となっている状態において、前記昇圧スイープの実行中であって且つ前記第１印加電圧が前記第１電極にて水（Ｈ２Ｏ）が分解され得る特定電圧であるときに前記取得部が取得する前記第１検出値である第１昇圧検出値と、前記降圧スイープの実行中であって且つ前記第１印加電圧が前記特定電圧であるときに前記取得部が取得する前記第１検出値である第１降圧検出値と、の差に対応する値である第１検出値差が所定の第１閾値以上である場合、前記内燃機関に供給された燃料が第１含有率以上の硫黄成分を含んでいるとの判定に対応する特定作動を実行する、
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、
前記電圧印加部は、前記第１電圧帯の下限を０．６Ｖとして、前記昇圧スイープ及び前記降圧スイープを実行するように構成された、
内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記電圧印加部は、前記第１電圧帯の上限を水の限界電流域の下限電圧未満の所定の電圧として、前記昇圧スイープ及び前記降圧スイープを実行するように構成された、
内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記取得部は、前記第１電極と前記第２電極との間に流れる電流の大きさを前記第１検出値として取得するように構成された、
内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記第１電極は、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）及びパラジウム（Ｐｄ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、
内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記素子部は、前記固体電解質体又は前記固体電解質体とは別個の固体電解質体と同固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第３電極及び第４電極とを含む第２電気化学セルを更に備え、前記第３電極が前記内部空間に露呈し且つ前記第４電極が前記内部空間とは異なる空間である第２別空間に露呈するように構成され、前記第３電極は前記第１電極よりも前記拡散抵抗部に近い位置に形成され、
前記第３電極は、前記第３電極と前記第４電極との間に第２所定電圧を印加したときに前記内部空間から酸素（Ｏ２）を排出することが可能であり且つ硫黄酸化物（ＳＯｘ）を分解させることが不可能であるように構成され、
前記電圧印加部は、前記第３電極と前記第４電極との間に前記第２所定電圧を印加するように構成され、
前記制御手段は、前記電圧印加部が前記昇圧スイープ及び前記降圧スイープを実行するとき、前記第２電気化学セルにおいて前記第３電極と前記第４電極との間に前記第２所定電圧を印加して前記内部空間内における酸素の濃度を所定濃度未満に調整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、
前記電圧印加部は、酸素の分解開始電圧以上であり且つ水の分解開始電圧未満である所定の電圧を前記第２所定電圧として印加するように構成された、
内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記電圧印加部は、前記昇圧スイープ及び前記降圧スイープの何れも実行されていない期間に、前記第１電極と前記第２電極とからなる第１電極対に酸素の限界電流域に該当する所定の電圧である第４所定電圧を印加するように構成され、
前記制御手段は、前記第１電極対に前記第４所定電圧が印加されているときに前記取得部が取得する前記第１検出値に基づいて、前記内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するように構成された、
内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項６又は７に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記電圧印加部は、前記第３電極と前記第４電極とからなる第２電極対に酸素の限界電流域に該当する所定の電圧である第４所定電圧を印加するように構成され、
前記取得部は、前記第３電極と前記第４電極との間に流れる電流に対応する第２検出値を取得するように構成され、
前記制御手段は、前記第２電極対に前記第４所定電圧が印加されているときに前記取得部が取得する前記第２検出値に基づいて、前記内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するように構成された、
内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検出手段を備える内燃機関に使用される燃料に硫黄成分が含まれているか否かを判定する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関を制御するために、排気中に含まれる酸素（Ｏ２）の濃度に基づいて燃焼室内の混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）を取得する空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）が広く使用されている。このような空燃比センサの１つのタイプとして、限界電流式ガスセンサを挙げることができる。
【０００３】
上記のような空燃比センサとして使用される限界電流式ガスセンサは、酸化物イオン伝導性を有する固体電解質体と、固体電解質体の表面に固着された一対の電極と、を含む電気化学セルであるポンピングセルを備える。一対の電極の一方は、拡散抵抗部を介して導入される被検ガスとしての内燃機関の排気に曝され、他方は大気に曝されている。上記一方の電極を陰極とし、上記他方の電極を陽極として、これらの一対の電極の間に酸素の分解が始まる電圧（分解開始電圧）以上の電圧を印加すると、被検ガス中に含まれる酸素が還元分解されて酸化物イオン（Ｏ２−）となる。この酸化物イオンは上記固体電解質体を介して陽極へと伝導されて酸素となり、大気中へと排出される。このような陰極側から陽極側への固体電解質体を介する酸化物イオンの伝導による酸素の移動は「酸素ポンピング作用」と称される。
【０００４】
上記酸素ポンピング作用に伴う酸化物イオンの伝導により、上記一対の電極の間に電流が流れる。このように一対の電極間に流れる電流は「電極電流」と称される。この電極電流は一対の電極間に印加される電圧（以降、単に「印加電圧」と称される場合がある。）が上昇するほど大きくなる傾向を有する。しかしながら、上記一方の電極（陰極）に到達する被検ガスの流量が拡散抵抗部によって制限されるので、やがて酸素ポンピング作用に伴う酸素の消費速度が陰極への酸素の供給速度を超えるようになる。即ち、陰極における酸素の還元分解反応が拡散律速状態となる。
【０００５】
上記拡散律速状態においては、印加電圧を上昇させても電極電流が増大せず、略一定となる。このような特性は「限界電流特性」と称され、限界電流特性が発現する（観測される）印加電圧の範囲は「限界電流域」と称される。更に、限界電流域における電極電流は「限界電流」と称され、限界電流の大きさ（限界電流値）は陰極への酸素の供給速度に対応する。上記のように陰極に到達する被検ガスの流量が拡散抵抗部によって一定に維持されているので、陰極への酸素の供給速度は被検ガス中に含まれる酸素の濃度に対応する。
【０００６】
従って、空燃比センサとして使用される限界電流式ガスセンサにおいて「限界電流域内の所定の電圧」に印加電圧を設定したときの電極電流（限界電流）は被検ガス中に含まれる酸素の濃度に対応する。このように酸素の限界電流特性を利用して、空燃比センサは被検ガス中に含まれる酸素の濃度を検出し、それに基づいて燃焼室内の混合気の空燃比を取得することができる。
【０００７】
上記のような限界電流特性は酸素ガスのみに限定される特性ではない。具体的には、分子中に酸素原子を含むガス（以降、「含酸素ガス」と称される場合がある。）の中には、印加電圧及び陰極の構成を適切に選択することにより限界電流特性を発現させることができるものがある。このような含酸素ガスの例としては、例えば、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）等を挙げることができる。
【０００８】
ところで、内燃機関の燃料（例えば、軽油及びガソリン等）には微量の硫黄（Ｓ）成分が含まれる。特に、粗悪燃料とも称される燃料は、比較的高い含有率にて硫黄成分を含有している場合がある。燃料中の硫黄成分の含有率（以降、単に「硫黄含有率」と称される場合がある。）が高いと、内燃機関の構成部材の劣化及び／又は故障、排気浄化触媒の被毒、排気における白煙の発生等の問題が発生する虞が高まる。そのため、燃料中の硫黄成分の含有率を取得し、取得された硫黄含有率を、例えば、内燃機関の制御に反映させたり、内燃機関の故障に関する警告を発したり、排気浄化触媒の自己故障診断（ＯＢＤ）の改善に役立てたりすることが望まれる。
【０００９】
内燃機関の燃料が硫黄成分を含有していると、燃焼室から排出される排気中に硫黄酸化物が含まれる。更に、燃料中の硫黄成分の含有率（硫黄含有率）が高くなるほど、排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度（以降、単に「ＳＯｘ濃度」と称される場合がある。）も高くなる。従って、排気中のＳＯｘ濃度を正確に取得することができれば、取得されたＳＯｘ濃度に基づいて硫黄含有率を正確に取得することができると考えられる。
【００１０】
そこで、当該技術分野においては、上述した酸素ポンピング作用を利用する限界電流式ガスセンサによって内燃機関の排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度を取得する試みがなされている。具体的には、被検ガスとしての内燃機関の排気が拡散抵抗部を介して導かれる内部空間に陰極が面するように直列に配置された２つのポンピングセルを備える限界電流式ガスセンサ（２セル式の限界電流式ガスセンサ）が使用される。
【００１１】
このセンサにおいては、上流側のポンピングセルの電極間に相対的に低い電圧を印加することにより、上流側のポンピングセルの酸素ポンピング作用によって被検ガス中に含まれる酸素を除去する。更に、下流側のポンピングセルの電極間に相対的に高い電圧を印加することにより、下流側のポンピングセルによって被検ガス中に含まれる硫黄酸化物を陰極において還元分解させ、その結果として生ずる酸化物イオンを陽極へと伝導する。この酸素ポンピング作用に起因する電極電流値の変化に基づいて、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度が取得される（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−１９０７２１号公報
【発明の概要】
【００１３】
上述したように、当該技術分野においては、酸素ポンピング作用を利用する限界電流式ガスセンサによって、内燃機関の排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度を取得する試みがなされている。しかしながら、排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度は極めて低く、硫黄酸化物の分解に起因する電流（分解電流）も極めて小さい。更に、硫黄酸化物以外の含酸素ガス（例えば、水及び二酸化炭素等）に起因する分解電流も電極間に流れ得る。そのため、硫黄酸化物に起因する分解電流のみを精度良く区別して検出することは困難である。
【００１４】
そこで、本発明者は、限界電流式ガスセンサを使用して排気中のＳＯｘ濃度を取得し、取得されたＳＯｘ濃度に基づいて燃料中の硫黄含有率を取得する技術の検討を進めてきていた。その結果、本発明者は、酸素ポンピング作用を有する電気化学セル（ポンピングセル）において所定の印加電圧にて水及び硫黄酸化物を分解させるときの電極電流が被検ガスとしての内燃機関の排気中の硫黄酸化物の濃度に応じて変化することを見出した。
【００１５】
しかしながら、内燃機関の排気中に含まれる水の濃度が変化すると、水に起因する分解電流の大きさも変化し、上記電極電流の大きさも変化する。従って、上記電極電流に基づいて排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度を取得するためには、排気中に含まれる水の濃度が既知である必要がある。しかしながら、実際の内燃機関の排気中に含まれる水の濃度は、例えば内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）等の変化に伴って変化するため、排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度を取得することは困難である。
【００１６】
一方、排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度を取得することはできなくとも、硫黄酸化物の有無を判定することができれば、その結果を、例えば、内燃機関の制御に反映させたり、内燃機関の故障に関する警告を発したり、排気浄化触媒の自己故障診断（ＯＢＤ）の改善に役立てたりすることができる。本発明は、このような観点に基づいて為されたものである。即ち、本発明は、被検ガスとしての排気中に含まれる水の濃度が未知である場合においても、限界電流式ガスセンサを使用して被検ガスとしての排気中に含まれる硫黄酸化物の有無を容易に判定し、その結果に応じた制御を実行する内燃機関の制御装置を提供することを１つの目的とする。
【００１７】
上記のような点に鑑み、本発明者は、鋭意研究の結果、被検ガス中に含まれる水及び硫黄酸化物を分解させることが可能な電圧の範囲においてポンピングセルの電極間への印加電圧を徐々に上昇及び下降させた場合、被検ガス中に硫黄酸化物が含まれていると、上昇時と下降時との間で電極電流に差が生ずることを見出した。この現象の発生理由については後述する。このとき、電極電流の大きさは被検ガス中の水の濃度によって変化する。しかしながら、印加電圧を上昇及び下降させる期間における水の濃度が一定であれば、上記電極電流の差に基づいて、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無を判定することができる。
【００１８】
そこで、本発明に係るガス内燃機関の制御装置（以降、「本発明装置」と称される場合がある。）は、酸素ポンピング作用を有する電気化学セルを備える限界電流式ガスセンサと同様の構成を有するガス検出手段を備える内燃機関に適用される。即ち、本発明装置が適用される内燃機関が備えるガス検出手段は、素子部と、電圧印加部と、取得部と、を有する。
【００１９】
素子部は、酸化物イオン伝導性を有する固体電解質体と同固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第１電極及び第２電極とを含む第１電気化学セルと、緻密体と、拡散抵抗部と、を備える。更に、素子部は、前記固体電解質体と前記緻密体と前記拡散抵抗部とにより画定される内部空間に前記拡散抵抗部を介して被検ガスとしての内燃機関の排気が導入され、前記第１電極が前記内部空間に露呈し且つ前記第２電極が前記内部空間とは異なる空間である第１別空間に露呈するように構成される。電圧印加部は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する。取得部は、前記第１電極と前記第２電極との間に流れる電流に対応する第１検出値を取得する。
【００２０】
前記第１電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に第１所定電圧を印加したときに前記被検ガス中に含まれる水（Ｈ２Ｏ）及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）を分解させることが可能となるように構成される。このような第１電極は、例えば電極材料を構成する物質の種類及び電極を作製する際の熱処理の条件等を適宜選択することによって作製することができる。
【００２１】
前記電圧印加部は、前記第１電極と前記第２電極との間に印加される電圧である第１印加電圧を、前記第１所定電圧を含む電圧の範囲である第１電圧帯において所定の第１昇圧速度にて上昇させる昇圧スイープを実行するように構成される。更に、前記電圧印加部は、昇圧スイープの実行後、前記第１印加電圧を前記第１電圧帯において所定の第１降圧速度にて下降させる降圧スイープを実行するように構成される。
【００２２】
第１所定電圧は、「硫黄酸化物の分解が開始する電圧（硫黄酸化物の分解開始電圧）」よりも高い「水の分解が開始する電圧（水の分解開始電圧）」以上の電圧の範囲（電圧帯）に含まれる所定の電圧である。従って、第１電圧帯において昇圧スイープ又は降圧スイープを実行している期間において、第１印加電圧が第１所定電圧に該当しているときには、被検ガス中に含まれる水及び硫黄酸化物の分解に起因する電極電流が、第１電極と第２電極との間に流れる。即ち、第１電圧帯において昇圧スイープ又は降圧スイープを実行している期間において、第１印加電圧が第１電極にて水（Ｈ２Ｏ）が分解され得る特定の電圧（特定電圧）となっているときに、被検ガス中に含まれる水及び硫黄酸化物の分解に起因する電極電流が第１電極と第２電極との間に流れる。
【００２３】
本発明装置は制御手段を備える。前記制御手段は、前記内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が一定となっている状態において、前記昇圧スイープの実行中であって且つ前記第１印加電圧が前記第１電極にて水（Ｈ２Ｏ）が分解され得る特定電圧であるときに前記取得部が取得する前記第１検出値である第１昇圧検出値と、前記降圧スイープの実行中であって且つ前記第１印加電圧が前記特定電圧であるときに前記取得部が取得する前記第１検出値である第１降圧検出値と、の差に対応する値である第１検出値差が所定の第１閾値以上である場合、前記内燃機関に供給された燃料が第１含有率以上の硫黄成分を含んでいるとの判定に対応する特定作動を実行するように構成される。この場合、制御手段は、第１検出値差が第１閾値以上であるか否かを、第１昇圧検出値と第１降圧検出値との差が閾値以上であるか否かに基づいて判定してもよく、第１昇圧検出値と第１降圧検出値との比が閾値以上であるか否かに基づいて判定してもよい。
【００２４】
上記のように内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が一定となっている状態においては、燃料が燃焼した結果として発生する水の濃度も一定である。一方、空気に含まれる水の濃度（湿度）が極短期間に急激に変化する可能性は低い。従って、昇圧スイープ及び降圧スイープが実行されている期間において、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が一定であれば、内燃機関の排気中に含まれる水の濃度は略一定であるとみなすことができる。
【００２５】
従って、被検ガス中に硫黄酸化物が含まれていなければ、昇圧スイープの実行中であって且つ前記第１印加電圧が前記第１電極にて水（Ｈ２Ｏ）が分解され得る特定電圧であるときの第１検出値（第１昇圧検出値）と、降圧スイープの実行中であって且つ前記第１印加電圧が前記特定電圧であるときの第１検出値（第１降圧検出値）と、が一致する。従って、それらの差に対応する値である第１検出値差は実質的に０（ゼロ）となる。逆に、被検ガス中に硫黄酸化物が含まれていると、第１昇圧検出値と第１降圧検出値とが一致せず、それらの差に対応する値である第１検出値差が０（ゼロ）より大きくなる。
【００２６】
そこで、制御手段は、第１検出値差が所定の第１閾値以上であるか否かに応じた作動を実行する。具体的には、制御手段は、第１検出値差が所定の第１閾値以上である場合、前記内燃機関に供給された燃料が第１含有率以上の硫黄成分を含んでいるとの判定に対応する特定作動を実行する。「特定作動」とは、例えば、硫黄成分が燃料に含まれていることを示すランプを点灯すること、硫黄成分が燃料に含まれていることを記憶装置に記憶させること、及び、排気浄化触媒の硫黄被毒対応のための空燃比制御を行うこと等を含む。第１閾値及び第１含有率の詳細については後に詳しく説明する。
【００２７】
上記のように、本発明装置によれば、被検ガスとしての排気中に含まれる水の濃度が未知である場合においても、限界電流式ガスセンサを使用して被検ガスとしての排気中に含まれる硫黄酸化物の有無を容易に判定し、その結果に応じた作動を実行することができる。
【００２８】
ところで、第１所定電圧は、上述したように、「硫黄酸化物の分解が開始する電圧（硫黄酸化物の分解開始電圧）」よりも高い「水の分解が開始する電圧（水の分解開始電圧）」以上の電圧の範囲（電圧帯）に含まれる所定の電圧である。例えば被検ガス中に含まれる酸素の濃度及び測定条件等により若干の変動は見られるが、水の分解開始電圧は約０．６Ｖである。従って、第１電圧帯の下限は、０．６Ｖ以上の所定の電圧であることが望ましい。このため、前記電圧印加部は、前記第１電圧帯の下限を０．６Ｖとして、前記昇圧スイープ及び前記降圧スイープを実行するように構成され得る。このような第１電圧帯において昇圧スイープ及び降圧スイープを実行することにより、被検ガスに含まれる水のみならず、被検ガスに含まれる硫黄酸化物をも確実に分解させることができる。その結果、被検ガス中に硫黄酸化物が含まれている場合には、第１検出値差を確実に検出することができる。
【００２９】
ところで、第１電極と第２電極との間の印加電圧（第１印加電圧）が水の限界電流域の下限電圧以上の電圧となると、拡散抵抗部を介して第１電極（陰極）に到達する水の供給速度を第１電極における水の分解速度が超えるようになる。即ち、この場合、第１印加電圧が水の限界電流域にあるため、水の限界電流特性が発現するようになる。この水の限界電流域においては、拡散抵抗部を介して第１電極に到達した水の実質的に全てが分解される。従って、硫黄酸化物と比較して大量の水が分解されるため、第１電極において分解される硫黄酸化物の量は相対的に少なくなる。
【００３０】
一方、電圧印加部が昇圧スイープ及び降圧スイープを実行するときには内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は一定となっている。従って、昇圧スイープ及び降圧スイープの何れにおいても、第１印加電圧が水の限界電流域にある期間は、たとえ排気中に硫黄酸化物が含まれていても第１電極と第２電極との間に流れる電流の大きさは水の限界電流値にて略一定となり、第１昇圧検出値と第１降圧検出値との間に実質的な差が生じない。従って、第１検出値差を検出する観点からは、第１印加電圧を水の限界電流域にまで上昇させる必要は無い。
【００３１】
更に、第１印加電圧が水の限界電流域を超えて、より高い電圧となると、被検ガス中に含まれる他の成分（例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）等）の分解に起因する電極電流が流れ始める場合がある。また更に、第１印加電圧が過度に高い場合、固体電解質体の分解を招く虞もある。このような場合、被検ガス中に含まれる水及び硫黄酸化物に起因する分解電流以外の要因により電極電流が変化する虞があり、結果として、第１昇圧検出値及び第１降圧検出値を正しく検出することが困難となる虞がある。
【００３２】
従って、第１電圧帯の上限は、水の限界電流域の下限電圧未満の所定の電圧であることが望ましい。換言すれば、第１電圧帯の上限は、水の限界電流特性が発現する（観測される）電圧帯の下限未満の所定の電圧であることが望ましい。このため、前記電圧印加部は、前記第１電圧帯の上限を水の限界電流域の下限電圧未満の所定の電圧として、前記昇圧スイープ及び前記降圧スイープを実行するように構成され得る。このような第１電圧帯において昇圧スイープ及び降圧スイープを実行することにより、上述したように過度に高い電圧にまで第１印加電圧が上昇されることを回避することができる。例えば被検ガス中に含まれる水の濃度及び測定条件等により若干の変動は見られるが、水の限界電流域の下限電圧は約２．０Ｖである。
【００３３】
ところで、前記取得部が取得する第１検出値は、第１電極と第２電極との間に流れる電極電流に対応する何らかの信号の値（例えば、電圧値、電流値、抵抗値等）である限り、特に限定されない。典型的には、前記第１検出値は、前記第１電極と前記第２電極との間に流れる電流の大きさである。換言すれば、前記取得部は、前記第１電極と前記第２電極との間に流れる電流の大きさを前記第１検出値として取得するように構成され得る。
【００３４】
更に、前記第１電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に第１所定電圧を印加したときに前記被検ガス中に含まれる水及び硫黄酸化物を分解させることが可能となるように構成されていれば特に限定されない。このような第１電極を構成する材料は、例えば、第１電極と第２電極との間に第１所定電圧を印加したときに被検ガス中に含まれる水及び硫黄酸化物を分解させることができる活性を有する物質（例えば、貴金属）を含む。典型的には、前記第１電極は、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）及びパラジウム（Ｐｄ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが望ましい。
【００３５】
ところで、電気化学セルにおける酸素の分解開始電圧は、一般に、水の分解開始電圧よりも低い。従って、第１検出値に対応する電極電流は、水に起因する分解電流及び硫黄酸化物に起因する分解電流に加えて、酸素に起因する分解電流をも含む。従って、被検ガス中に含まれる酸素の濃度が変化すると第１検出値も変化する。
【００３６】
例えば、上述した昇圧スイープ及び降圧スイープを実行するときに内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が大きい（リーンである）場合、被検ガスとしての排気中に含まれる酸素の濃度もまた高い。よって、混合気の空燃比が大きい（リーンである）ほど酸素の限界電流値が大きくなるので、第１検出値もまた大きくなる。その結果、混合気の空燃比が小さい（リッチである）場合及び混合気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）である場合と比較して、昇圧スイープ時と降圧スイープ時との間での第１検出値の差に対応する値（第１検出値差）の第１検出値に対する大きさが相対的に小さくなる。即ち、第１検出値差の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が低下するので、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の検出精度が低下する虞がある。
【００３７】
そこで、本発明の１つの態様に係る内燃機関の制御装置が適用される内燃機関が備えるガス検出手段において、前記素子部は、前記固体電解質体又は前記固体電解質体とは別個の固体電解質体と同固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第３電極及び第４電極とを含む第２電気化学セルを更に備えるように構成され得る。この場合、前記第３電極が前記内部空間に露呈し且つ前記第４電極が前記内部空間とは異なる空間である第２別空間に露呈するように構成され、前記第３電極は前記第１電極よりも前記拡散抵抗部に近い位置に形成される。即ち、内部空間において、第２電気化学セルの陰極である第３電極は、第１電気化学セルの陰極である第１電極よりも上流側に形成される。
【００３８】
更に、前記第３電極は、前記第３電極と前記第４電極との間に第２所定電圧を印加したときに前記内部空間から酸素（Ｏ２）を排出することが可能であり且つ硫黄酸化物（ＳＯｘ）を分解させることが不可能であるように構成され、前記電圧印加部は、前記第３電極と前記第４電極との間に前記第２所定電圧を印加するように構成される。加えて、前記制御手段は、前記電圧印加部が前記昇圧スイープ及び前記降圧スイープを実行するとき、前記第２電気化学セルにおいて前記第３電極と前記第４電極との間に前記第２所定電圧を印加して前記内部空間内における酸素の濃度を所定濃度未満に調整するように構成される。
【００３９】
上記構成によれば、昇圧スイープ及び降圧スイープを実行するときの混合気の空燃比が大きい場合であっても、内部空間において第１電極に到達する被検ガス中に含まれる酸素の濃度が第２電気化学セルの酸素ポンピング作用によって所定濃度未満に調整される。従って、酸素の分解電流に起因する第１検出値の増大を低減することができる。その結果、上記のように第１検出値差の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が低下して被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の検出精度が低下する虞を低減することができる。
【００４０】
ところで、上述したように、第２所定電圧は、当該電圧を第３電極と第４電極との間に印加したときに内部空間から酸素（Ｏ２）を排出することが可能であり且つ硫黄酸化物（ＳＯｘ）を分解させることが不可能である電圧である。詳しくは、第２所定電圧は、第３電極を陰極とし、第４電極を陽極とした場合に、これらの電極間に印加することにより、酸素ポンピング作用により、被検ガス中に含まれる酸素を内部空間から第２別空間へと排出することが可能となる所定の電圧である。即ち、第２所定電圧は、酸素の分解開始電圧以上の所定の電圧であることが望ましい。但し、詳しくは後述するように、第３電極は、硫黄酸化物（ＳＯｘ）を分解させることは実質的に不可能であるように構成される。このような第３電極は、例えば、白金（Ｐｔ）を主成分として含む多孔質サーメット電極等である。
【００４１】
一方、例えば、第３電極を陰極とし、第４電極を陽極とした場合に、これらの電極間の印加電圧が水の分解開始電圧以上であると、被検ガス中に含まれる水が第２電気化学セルによって分解される。この場合、第２電気化学セルよりも下流側にある第１電気化学セルの陰極である第１電極に到達する被検ガス中に含まれる水の濃度が低下する。その結果、第１検出値が変化するため、前記第１昇圧検出値及び前記第１降圧検出値に基づいて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無を精度良く判定することが困難となる虞がある。従って、第２所定電圧は、水の分解開始電圧未満の所定の電圧であることが望ましい。
【００４２】
以上より、第２所定電圧は、酸素の分解開始電圧以上であり且つ水の分解開始電圧未満である所定の電圧であることが望ましい。このため、前記電圧印加部は、酸素の分解開始電圧以上であり且つ水の分解開始電圧未満である所定の電圧を前記第２所定電圧として印加するように構成され得る。これにより、第１電気化学セルの陰極である第１電極に到達する被検ガス中に含まれる酸素の濃度を所定濃度未満に調整することができ且つ第１電気化学セルの陰極である第１電極に到達する被検ガス中に含まれる水の濃度を変化させることを回避することができる。その結果、より確実に、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無を精度良く判定して、その結果に応じた作動を実行することができる。
【００４３】
本発明のもう１つの態様において、前記電圧印加部は、前記昇圧スイープ及び前記降圧スイープの何れも実行されていない期間に、前記第１電極と前記第２電極とからなる第１電極対に、酸素の限界電流域に該当する所定の電圧である第４所定電圧を印加するように構成され得る。この場合、前記制御手段は、前記第１電極対に前記第４所定電圧が印加されているときに前記取得部が取得する前記第１検出値に基づいて、前記内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するように構成される。
【００４４】
或いは、前記素子部が第２電気化学セルを備える場合は、前記電圧印加部は、前記第３電極と前記第４電極とからなる第２電極対に、酸素の限界電流域に該当する所定の電圧である第４所定電圧を印加するように構成され得る。この場合、前記取得部は、前記第３電極と前記第４電極との間に流れる電流に対応する第２検出値を取得するように構成される。更に、前記制御手段は、前記第１電極対に前記第４所定電圧が印加されているときに前記取得部が取得する前記第２検出値に基づいて、前記内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）を検出するように構成される。
【００４５】
上記の何れの場合においても、専用の検出装置を追加すること無く、内燃機関を搭載する車輌には通常備えられる空燃比センサを用いて排気中に含まれる硫黄酸化物の有無を判定することが可能となる。
【００４６】
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各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】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置（第１制御装置）が適用される内燃機関（機関１１０）の構成の一例を示す模式図である。
【図２】第１制御装置が適用される内燃機関が備えるガス検出手段（ガスセンサ１４０）が備える素子部の構成の一例を示す模式的な断面図である。
【図３】第１制御装置が適用される内燃機関が備える第１電気化学セルを構成する第１電極と第２電極との間に印加される電圧（印加電圧）Ｖｍと、これらの電極間に流れる電極電流Ｉｍとの関係を示す模式的なグラフである。
【図４】第１制御装置が備える制御手段が実行する「ＳＯｘ検出ルーチン」を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置（第２制御装置）が適用される内燃機関が備えるガス検出手段の素子部の構成の一例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
＜第１実施形態＞
以下、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」と称される場合がある。）について説明する。
【００４９】
（構成）
第１制御装置は、図１に示された内燃機関１１０に適用される。機関１１０は、ガス検出手段として「１セル式の限界電流式ガスセンサ」を採用している。機関１１０はディーゼルエンジンであり、吸気ポート１１２、排気ポート１１３、及び燃焼室１２２を備える。
【００５０】
吸気弁１２４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１１２と燃焼室１２２との連通部を開閉するようになっている。排気弁１２５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１１３と燃焼室１２２との連通部を開閉するようになっている。燃料噴射弁１２６は、燃焼室１２２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１２６は、後述するＥＣＵ１３０の指示に応じて燃焼室１２２内に燃料を直接噴射する。
【００５１】
吸気ポート１１２の燃焼室１２２とは反対側の端部には吸気管１２１が接続されている。排気ポート１１３の燃焼室１２２とは反対側の端部には排気管１２３が接続されている。
【００５２】
ＥＣＵ１３０は、ＣＰＵ１３３、ＣＰＵ１３３が実行するプログラム及びデータマップ等を記憶するＲＯＭ１３４、並びにデータを一時的に記憶するＲＡＭ１３５を含むマイクロコンピュータである。ＥＣＵ１３０は、機関１１０の各種アクチュエータ（燃料噴射弁１２６等）に接続されている。ＥＣＵ１３０は、これらのアクチュエータに駆動（指示）信号を送出し、機関１１０を制御するようになっている。更に、ＥＣＵ１３０は、以下に述べる各種センサ類と接続されている。
【００５３】
ガスセンサ１４０は、１セル式の限界電流式ガスセンサであり、機関１１０の排気経路を構成する排気管１２３に配設されている。ガスセンサ１４０は、排気管１２３に介装された図示しない排気浄化触媒（又は、ＤＰＦ等の排気浄化装置）よりも上流側に配設されている。ガスセンサ１４０の構成及び作動については後に詳述する。
【００５４】
エアフローメータ１４１は、吸気経路を構成する吸気管１２１内を通過する吸入空気（新気）の質量流量（吸入空気量）Ｇａを測定し、測定された吸入空気量Ｇａに対応する信号を発生させる。クランク角度センサ１４３は、機関１１０の図示しないクランクシャフトの回転位置に対応する信号を発生させる。ＥＣＵ１３０は、クランク角度センサ１４３からの信号に基づいて、機関１１０の機関回転速度ＮＥを算出する。
【００５５】
次に、ガスセンサ１４０の構成につき、図２を参照しながら説明する。ガスセンサ１４０が備える素子部１０は、図２に示すように、固体電解質体１１ｓ、第１アルミナ層２１ａ、第２アルミナ層２１ｂ、第３アルミナ層２１ｃ、第４アルミナ層２１ｄ、第５アルミナ層２１ｅ、拡散抵抗部（拡散律速層）３２及びヒータ４１を備える。
固体電解質体１１ｓは、ジルコニア等を含み、酸化物イオン伝導性を有する薄板体である。固体電解質体１１ｓを形成するジルコニアは、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）及びイットリウム（Ｙ）等の元素を含んでいてもよい。
第１乃至第５アルミナ層２１ａ乃至２１ｅは、アルミナを含む緻密（ガス不透過性）の層（緻密体）である。
拡散抵抗部３２は、多孔質の拡散律速層であり、ガス透過性の層（薄板体）である。
ヒータ４１は、例えば、白金（Ｐｔ）とセラミックス（例えば、アルミナ等）とを含むサーメットの薄板体であり、通電によって発熱する発熱体である。
【００５６】
素子部１０の各層は、下方から、第５アルミナ層２１ｅ、第４アルミナ層２１ｄ、第３アルミナ層２１ｃ、固体電解質体１１ｓ、拡散抵抗部３２及び第２アルミナ層２１ｂ、第１アルミナ層２１ａの順に積層されている。
【００５７】
内部空間３１は、第１アルミナ層２１ａ、固体電解質体１１ｓ、拡散抵抗部３２及び第２アルミナ層２１ｂによって形成される空間であり、その中に拡散抵抗部３２を介して被検ガスとしての内燃機関の排気が導入されるようになっている。即ち、内部空間３１は拡散抵抗部３２を介して機関１１０の排気管１２３の内部と連通している。従って、排気管１２３内の排気が内部空間３１内に被検ガスとして導かれる。第１大気導入路５１は、固体電解質体１１ｓ、第３アルミナ層２１ｃ及び第４アルミナ層２１ｄによって形成され、排気管の外部の大気に開放されている。第１大気導入路５１は、第１別空間に該当する。
【００５８】
第１電極１１ａは陰極であり、第２電極１１ｂは陽極である。第１電極１１ａは、固体電解質体１１ｓの一方の側の表面（具体的には、内部空間３１を画定する固体電解質体１１ｓの表面）に固着されている。一方、第２電極１１ｂは、固体電解質体１１ｓの他方の側の表面（具体的には、第１大気導入路５１を画定する固体電解質体１１ｓの表面）に固着されている。第１電極１１ａと第２電極１１ｂとは、固体電解質体１１ｓを挟んで互いに対向するように配置されている。即ち、第１電極１１ａ、第２電極１１ｂ及び固体電解質体１１ｓは、酸素ポンピング作用による酸素排出能力を有する第１電気化学セル１１ｃを構成している。この第１電気化学セル１１ｃは、ヒータ４１により、活性化温度まで加熱される。
【００５９】
固体電解質体１１ｓ及び第１乃至第５アルミナ層２１ａ乃至２１ｅの各層は、例えばドクターブレード法及び押し出し成形法等により、シート状に成形されている。第１電極１１ａ、第２電極１１ｂ及びこれらの電極に通電するための配線等は、例えばスクリーン印刷法等によって形成されている。これらのシートを上述したように積層して焼成することにより、上記のような構造を有する素子部１０が一体的に製造されている。第１制御装置において、第１電極１１ａは、白金（Ｐｔ）とロジウム（Ｒｈ）との合金を主成分として含む多孔質サーメット電極である。一方、第２電極１１ｂは、白金（Ｐｔ）を主成分として含む多孔質サーメット電極である。
【００６０】
第１電極１１ａを構成する材料は、上記に限定されず、例えば、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族元素又はそれらの合金等を主成分として含む材料から選択することができる。より好ましくは、第１電極１１ａは、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）及びパラジウム（Ｐｄ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分として含む多孔質サーメット電極である。但し、第１電極１１ａを構成する材料は、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に第１所定電圧（具体的には、約０．６Ｖ以上の電圧）を印加したときに、拡散抵抗部３２を介して内部空間３１に導かれた被検ガス中に含まれる水及び硫黄酸化物を還元分解させることができる限り、特に限定されない。
【００６１】
ガスセンサ１４０は、更に、電源６１及び電流計７１を備える。電源６１及び電流計７１は上述したＥＣＵ１３０に接続されている。
電源６１は、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に、第２電極１１ｂの電位が第１電極１１ａの電位よりも高くなるように所定の電圧を印加できるようになっている。電源６１の作動はＥＣＵ１３０により制御される。
電流計７１は、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に流れる電流（従って、固体電解質体１１ｓを流れる電流）である電極電流の大きさを計測して、その計測値をＥＣＵ１３０に出力するようになっている。
【００６２】
ＥＣＵ１３０は、第１電極１１ａ及び第２電極１１ｂに印加される印加電圧Ｖｍを制御することができる。即ち、電源６１及びＥＣＵ１３０は電圧印加部を構成している。更に、ＥＣＵ１３０は、電流計７１から出力される第１電気化学セル１１ｃを流れる電極電流Ｉｍに対応する信号（第１検出値）を受け取ることができる。即ち、電流計７１及びＥＣＵ１３０は取得部を構成している。加えて、ＥＣＵ１３０は、後述する第１検出値差に基づいた作動を実行することができる。即ち、ＥＣＵ１３０は制御手段を構成している。
【００６３】
詳細は後述するように、第１制御装置において、第１電気化学セル１１ｃは被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無を判定（検出）するセンサとして使用されるので、以降、当該第１電気化学セル１１ｃは「センサセル１１ｃ」と称される場合がある。即ち、第１電極１１ａ、第２電極１１ｂ及び固体電解質体１１ｓは、センサセル１１ｃを構成している。
【００６４】
（作用）
第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に、第２電極１１ｂの電位が第１電極１１ａの電位よりも高くなるように、第１所定電圧が印加されると、被検ガス中に含まれる水のみならず、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物もまた第１電極１１ａにおいて分解される。その結果、第１電気化学セル１１ｃの第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間には、水及び硫黄酸化物の分解に起因する電極電流Ｉｍが流れる。取得部は、この電極電流Ｉｍに対応する第１検出値を取得する。
【００６５】
第１制御装置は、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に印加される電圧（第１印加電圧Ｖｍ）を、第１所定電圧を含む第１電圧帯において上昇（昇圧スイープ）及び下降（降圧スイープ）させる。このとき、被検ガス中に硫黄酸化物が含まれていると、昇圧スイープ時と降圧スイープ時との間で電極電流Ｉｍ（第１検出値）に差が生ずる。従って、第１制御装置は、昇圧スイープ時の第１検出値と降圧スイープ時の第１検出値との差に対応する値（第１検出値差）に基づいて、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無を精度良く判定して、その結果に応じた作動を実行することができる。
【００６６】
上記第１電圧帯は、第１所定電圧を含んでいる限り、特定の電圧の範囲に限定されず、例えば、昇圧スイープ時の第１電圧帯の範囲と降圧スイープ時の第１電圧帯の範囲とは同じであっても、異なっていてもよい。
【００６７】
（測定原理）
ここで、印加電圧Ｖｍと電極電流Ｉｍとの関係につき、更に具体的に説明する。図３は、センサセル１１ｃ（第１制御装置が備える１セル式の限界電流式ガスセンサ）において、印加電圧Ｖｍを徐々に上昇させた（昇圧スイープした）後に印加電圧Ｖｍを徐々に下降させた（降圧スイープした）ときの印加電圧Ｖｍと電極電流Ｉｍとの関係を示す模式的なグラフである。
【００６８】
この例においては、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物としての二酸化硫黄（ＳＯ２）の濃度がそれぞれ０及び３００ｐｐｍである異なる２種の被検ガスを使用した。更に、実際の検出（測定）は機関１１０の燃焼室１２２に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が一定となっている状態において行われるので、被検ガス中に含まれる酸素及び水の濃度は何れの被検ガスにおいても一定に維持した。図３においては、酸素の限界電流値を０（ゼロ）ｍＡとして表示した。
【００６９】
先ず、実線の曲線Ｌ１は、被検ガス中に含まれる二酸化硫黄の濃度が０（ゼロ）ｐｐｍである場合における印加電圧Ｖｍと電極電流Ｉｍとの関係を示している。印加電圧Ｖｍが水の分解開始電圧（約０．６Ｖ）未満である領域においては、印加電圧Ｖｍが上昇しても電極電流Ｉｍは０（ゼロ）ｍＡのまま増大せず、殆ど一定となっている。この領域においては、前述した酸素の限界電流特性が発現している。印加電圧Ｖｍが約０．６Ｖ以上となると、電極電流Ｉｍが増大し始める。この電極電流Ｉｍの増大は、第１電極１１ａにおける水の分解が始まったことに起因する。その後、白抜きの矢印によって示されているように、印加電圧Ｖｍが約１．２Ｖまで上昇（昇圧スイープ）するに従って、電極電流Ｉｍもまた増大している。
【００７０】
昇圧スイープにより印加電圧Ｖｍが約１．２Ｖに到達すると、黒塗りの矢印によって示されているように、降圧スイープが実行される。具体的には、印加電圧Ｖｍが約０．６Ｖまで下降（降圧スイープ）される。これに従って、電極電流Ｉｍもまた減少する。やがて印加電圧Ｖｍが再び約０．６Ｖ未満となると、それ以上印加電圧Ｖｍが下降しても電極電流Ｉｍは０（ゼロ）ｍＡのまま減少せず、殆ど一定となっている。図３に示したように、被検ガス中に含まれる二酸化硫黄の濃度が０（ゼロ）ｐｐｍである場合（実線Ｌ１）、上昇スイープ時の電極電流Ｉｍ（白抜きの矢印）と降圧スイープ時の電極電流Ｉｍ（黒塗りの矢印）との間に差は認められない。
【００７１】
一方、破線の曲線Ｌ２は、被検ガス中に含まれる二酸化硫黄の濃度が３００ｐｐｍである場合における印加電圧Ｖｍと電極電流Ｉｍとの関係を示している。この場合も、印加電圧Ｖｍが約０．６Ｖ未満であるときには、印加電圧Ｖｍと電極電流Ｉｍとの関係は曲線Ｌ１（被検ガス中に含まれる二酸化硫黄の濃度が０（ゼロ）ｐｐｍである場合）と同様である。しかしながら、印加電圧Ｖｍが約０．６Ｖ以上である領域（水の分解が起こる電圧領域）においては、昇圧スイープ（白抜きの矢印）及び降圧スイープ（黒塗りの矢印）の何れにおいても、曲線Ｌ１と比較して電極電流Ｉｍが小さく、印加電圧Ｖｍに対する電極電流Ｉｍの増加率もまた曲線Ｌ１と比較して小さい（傾きが小さい）。更に、破線の曲線Ｌ２においては、昇圧スイープ（白抜きの矢印）時の電極電流Ｉｍと比べて、降圧スイープ（黒塗りの矢印）時の電極電流Ｉｍが低い。
【００７２】
以上のように、被検ガス中に二酸化硫黄が含まれていると、昇圧スイープ時の電極電流Ｉｍと降圧スイープ時の電極電流Ｉｍとの間に差が生ずる。例えば、図３に示したグラフにおいて、印加電圧Ｖｍが１．０Ｖであるときの昇圧スイープ時の電極電流Ｉｍと降圧スイープ時の電極電流Ｉｍとの差は、曲線Ｌ１（ＳＯ２＝０（ゼロ）ｐｐｍ）では殆ど０（ゼロ）ｍＡであるのに対し、曲線Ｌ２（ＳＯ２＝３００ｐｐｍ）では約０．１ｍＡである。このように、昇圧スイープ時の電極電流Ｉｍ（に対応する第１検出値）と降圧スイープ時の電極電流Ｉｍ（に対応する第１検出値）との差に対応する値（第１検出値差）の大きさに基づいて被検ガス中に二酸化硫黄が含まれているか否かを判定することができる。
【００７３】
図３に示されているグラフの横軸に示されている印加電圧Ｖｍ、縦軸に示されている電極電流Ｉｍ、及び上記説明において述べられている印加電圧Ｖｍの個々の具体的な値は、図３に示されているグラフを得るために行った実験の条件（例えば、被検ガス中に含まれる各種成分の濃度等）によって変動することがあり、印加電圧Ｖｍ及び電極電流Ｉｍの値が常に上述した値となるとは限らない。
【００７４】
ところで、上記のように被検ガス中に硫黄酸化物が含まれていると昇圧スイープ及び／又は降圧スイープにおいて第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に流れる電極電流が小さくなるメカニズムの詳細については不明である。更に、昇圧スイープの実行中であって且つ前記第１印加電圧が前記第１電極にて水（Ｈ２Ｏ）が分解され得る特定電圧であるときに取得される第１検出値（第１昇圧検出値）と、降圧スイープの実行中であって且つ前記第１印加電圧が前記特定電圧であるときに取得される第１検出値（第１降圧検出値）と、の間に差が生ずるメカニズムの詳細についてもまた不明である。
【００７５】
しかしながら、前述したように、水の分解開始電圧は硫黄酸化物の分解開始電圧よりも高い。従って、昇圧スイープの実行中に第１印加電圧が特定電圧であるとき、被検ガスに含まれる水のみならず、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物もまた分解される。その結果、硫黄酸化物の分解生成物（例えば、硫黄（Ｓ）及び硫黄化合物等）が陰極である第１電極１１ａに吸着して、水の分解に寄与することができる第１電極１１ａの面積が減少すると考えられる。このため、被検ガス中に硫黄酸化物が含まれていると、被検ガス中に硫黄酸化物が含まれていないときに比べて、第１昇圧検出値がより小さくなると考えられる。
【００７６】
加えて、降圧スイープの実行中に第１印加電圧が特定電圧であるときにも、被検ガスに含まれる水のみならず、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物もまた分解される。その結果、このときにも、硫黄酸化物の分解生成物が陰極である第１電極１１ａに更に吸着して同分解生成物が第１電極１１ａに堆積し、水の分解に寄与することができる第１電極１１ａの面積が更に減少すると考えられる。このため、第１昇圧検出値よりも第１降圧検出値が小さくなり、これらの第１検出値の間に差が生ずると考えられる。
【００７７】
尚、昇圧スイープ及び降圧スイープの期間の長さが変動すると、第１検出値差に基づいて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無を精度良く判定することが困難となる。即ち、第１検出値差に基づいて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無を精度良く判定するためには、昇圧スイープ及び降圧スイープのそれぞれにおいて、硫黄酸化物を分解することができる電圧が第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に印加される期間の長さが常に（個々の検出機会の間で）同じであることが望ましい。
【００７８】
更に、昇圧スイープ及び降圧スイープにおいて第１電極と第２電極との間に印加される電圧（第１印加電圧）をそれぞれ上昇及び下降させる速度が変化すると、取得部によって取得される第１検出値もまた変化する。従って、昇圧スイープ及び降圧スイープにおいて第１印加電圧をそれぞれ上昇及び下降させる速度もまた常に（個々の検出機会の間で）同じであることが望ましい。このため、電圧印加部は、昇圧スイープにおいて所定の第１昇圧速度にて第１電圧帯に亘って第１印加電圧を上昇させた後、降圧スイープにおいて所定の第１降圧速度にて第１印加電圧を第１電圧帯に亘って下降させる。
【００７９】
第１昇圧速度及び第１降圧速度の大きさは、それぞれ昇圧スイープ及び降圧スイープにおいて、第１検出値及びその変化を容易且つ正確に検出することができるように定めることが望ましい。具体的には、第１昇圧速度及び第１降圧速度の大きさは、例えば、電圧印加部による第１印加電圧の制御の精度及び応答性、第１印加電圧の変化に対する第１検出値の応答性並びに取得部による第１検出値の検出の精度及び応答性等に応じて適宜定めることができる。より具体的には、本発明装置において様々な第１昇圧速度及び第１降圧速度において第１検出値を検出する実験を行い、第１検出値及びその変化を容易且つ正確に検出することができる第１昇圧速度及び第１降圧速度の大きさを特定することができる。但し、第１昇圧速度及び第１降圧速度は一定であっても、一定でなくてもよい（即ち、第１昇圧速度及び第１降圧速度はスイープ期間中に変化してもよい）。更に、第１昇圧速度と第１降圧速度とは同じであっても、違っていてもよい。
【００８０】
（具体的作動）
ここで、第１制御装置において実行される硫黄酸化物（ＳＯｘ）検出ルーチンにつき、より具体的に説明する。図４は、制御手段としてのＥＣＵ１３０が素子部１０を使用して実行する「ＳＯｘ検出ルーチン」を示すフローチャートである。ＥＣＵ１３０が備えるＣＰＵ１３３（以降、単に「ＣＰＵ」と称呼される場合がある。）は、所定のタイミングにてステップ４００から処理を開始し、ステップ４１０に進む。
【００８１】
先ず、ステップ４１０において、ＣＰＵは、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無を判定する要求（ＳＯｘ検出要求）が有るか否かを判定する。ＳＯｘ検出要求は、例えば、第１制御装置が適用される機関１１０が搭載される車輌において燃料タンクへの燃料の充填が行われたときに発生する。更に、燃料タンクへの燃料の充填が行われた後にＳＯｘ検出ルーチンが実行されて被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無が判定された履歴が有る場合にはＳＯｘ検出要求を解除するようにしてもよい。
【００８２】
上記ステップ４１０においてＳＯｘ検出要求が有ると判定した場合（ステップ４１０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは次のステップ４２０に進み、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無を判定するための条件（ＳＯｘ検出条件）が成立しているか否かを判定する。このとき、具体的には、ＣＰＵは、機関１１０の運転状態が、機関１１０の燃焼室１２２に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が一定（ここでは、理論空燃比にて一定）となる状態にあるか否かを判定する。より具体的には、ＣＰＵは、第１制御装置が適用される機関１１０が定常状態にあるか否かを判定する。ＣＰＵは、例えば、所定期間内における機関１１０の負荷の最大値と最小値との差が閾値未満であるとき、又は所定期間内におけるアクセル操作量の最大値と最小値との差が閾値未満であるとき、機関１１０が定常状態にあると判定する。
【００８３】
上記ステップ４２０においてＳＯｘ検出条件が成立していると判定した場合（ステップ４２０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは次のステップ４３０に進み、上述した昇圧スイープ及び降圧スイープを実行する。第１制御装置においては、０．６Ｖから１．２Ｖまでの範囲の電圧を第１電圧帯とした。この「０．６Ｖ」は水の分解開始電圧に相当し、「１．２Ｖ」は水の限界電流域の下限電圧（約２．０Ｖ）未満の所定の電圧である。そして、ＣＰＵは、昇圧スイープ及び降圧スイープを実行し、昇圧スイープ及び降圧スイープのそれぞれにおいて、印加電圧Ｖｍが検出用の特定電圧Ｖｄｅｔ（具体的には、１．０Ｖ）であるときの電極電流Ｉｍを、第１昇圧検出値（Ｉｕ）及び第１降圧検出値（Ｉｄ）として、それぞれ取得する。特定電圧Ｖｄｅｔは、前述したように、第１電極１１ａにおいて水及び硫黄酸化物が分解され得る電圧である。次に、ＣＰＵはステップ４４０に進み、第１昇圧検出値（Ｉｕ）と第１降圧検出値（Ｉｄ）との差に対応する値（第１検出値差）が所定の第１閾値（ＴＨ１）以上であるか否かを判定する。
【００８４】
上記のように、第１制御装置においては、印加電圧Ｖｍが特定電圧Ｖｄｅｔ（１．０Ｖ）であるときの第１昇圧検出値（Ｉｕ）と第１降圧検出値（Ｉｄ）との差（Ｉｕ−Ｉｄ）を第１検出値差として採用した。しかしながら、第１電圧帯に含まれる電圧の特定の範囲（被検ガス中に含まれる水及び硫黄酸化物が第１電極１１ａにおいて分解される印加電圧の範囲を含む電圧範囲）に亘る第１昇圧検出値（Ｉｕ）と第１降圧検出値（Ｉｄ）との差の積分値を第１検出値差として採用してもよい。このような積分値は、例えば、昇圧スイープにおける印加電圧Ｖｍの上昇に対する電極電流Ｉｍの推移を示す曲線と降圧スイープにおける印加電圧Ｖｍの下降に対する電極電流Ｉｍの推移を示す曲線とによって囲まれる面積として定義することができる。このような積分値としての第１検出値差（ΔＤ１）は、例えば、第１昇圧検出値（Ｉｕ）と第１降圧検出値（Ｉｄ）との差（Ｉｕ−Ｉｄ）を第１電圧帯に亘って積分する以下の式（１）によって算出することができる。
【００８５】
【数１】
2016099317.tif 000003
【００８６】
ところで、第１検出値差は、第１昇圧検出値（Ｉｕ）と第１降圧検出値（Ｉｄ）との差に対応する値である。従って、上記においては、第１昇圧検出値（Ｉｕ）と第１降圧検出値（Ｉｄ）との差（Ｉｕ−Ｉｄ）又は当該差の積分値（ΔＤ１）が第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定した。しかしながら、第１昇圧検出値（Ｉｕ）と第１降圧検出値（Ｉｄ）との比と閾値との比較に基づいて、第１検出値差が第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定してもよい。即ち、第１検出値差は、第１昇圧検出値（Ｉｕ）と第１降圧検出値（Ｉｄ）との差であってもよく、これらの比であってもよい。換言すれば、第１検出値差が第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する方法は特に限定されない。
【００８７】
一方、第１閾値ＴＨ１は、機関１１０に供給される燃料が所定の含有率（第１含有率）以上の硫黄成分を含んでいるか否かを判定する基準となる第１検出値差の大きさである。従って、この第１閾値ＴＨ１の具体的な値は、例えば、事前実験等により、硫黄成分が燃料中に含まれると判定すべき濃度の硫黄酸化物が被検ガス中に含まれているときに取得される第１検出値差の大きさに基づいて適宜定めることができる。
【００８８】
例えば、機関１１０の構成部材の劣化及び／又は故障、排気浄化触媒の被毒並びに排気における白煙の発生等の問題を直ちに生ずる程度に粗悪な燃料が機関１１０に供給されているか否かを問題とする場合は、上記第１含有率として相対的に大きい値を設定する。この場合、第１閾値ＴＨ１もまた相対的に大きい値を設定する。一方、上記のような問題をやがて生ずることが懸念される程度に粗悪な燃料が機関１１０に供給されているか否かを問題とする場合は、上記第１含有率として相対的に小さい値を設定する。この場合、第１閾値ＴＨ１もまた相対的に小さい値を設定する。
【００８９】
ところで、硫黄成分の含有率が等しい燃料を使用する場合であっても、機関１１０の燃焼室１２２に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が異なると、当該燃料の燃焼に伴って発生する硫黄酸化物の量も異なる。その結果、ステップ４３０において取得される第１検出値（第１昇圧検出値Ｉｕ及び第１降圧検出値Ｉｄ）及びステップ４４０において算出される第１検出値差（＝Ｉｕ−Ｉｄ）もまた異なる。従って、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）に応じて異なる値を第１閾値ＴＨ１として採用してもよい。この場合、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が大きい（リーン）ほど、第１閾値ＴＨ１をより小さい値に設定する。このような混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）と第１閾値ＴＨ１との対応関係は、例えば、ＥＣＵ１３０が備えるデータ記憶装置としてのＲＯＭ１３４にデータマップ等の電子データとして格納し、当該ルーチンの実行時にＣＰＵ１３３が参照するようにすることができる。
【００９０】
上記ステップ４４０において第１検出値差（＝Ｉｕ−Ｉｄ）が所定の第１閾値ＴＨ１以上であると判定した場合（ステップ４４０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは次のステップ４５０に進み、機関１１０に供給された燃料が第１含有率以上の硫黄成分を含んでいるとの判定に対応する特定作動を実行する。
【００９１】
上記「特定作動」とは、例えば、燃料が第１含有率以上の硫黄成分を含んでいる旨を示す情報の記録（例えば、バックアップＲＡＭ等のデータ記憶装置への格納）、同情報を示す警告の表示及び排気浄化触媒の硫黄成分による被毒を回復させるための制御（例えば、特開２０１２−５７５７６号公報及び特開２０１４−１５９２１号公報を参照。この特許文献の開示内容は引用により本願に組み込まれる。）等を指す。尚、図４に示したステップ４５０においては、ＣＰＵは、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度（ＳＯｘ濃度）が所定値以上であると判断している。そして、ＣＰＵはステップ４７０に進み、当該ルーチンを終了する。このようにして、第１制御装置は、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無を精度良く判定して、その結果に応じて機関１１０を制御することができる。
【００９２】
ところで、上記ステップ４１０においてＳＯｘ検出要求が無いと判定した場合（ステップ４１０：Ｎｏ）、及び、上記ステップ４２０においてＳＯｘ検出条件が成立していないと判定した場合（ステップ４２０：Ｎｏ）、ＣＰＵはステップ４７０に進み、当該ルーチンを終了する。更に、上記ステップ４４０において第１検出値差が第１閾値ＴＨ１未満であると判定した場合（ステップ４４０：Ｎｏ）、ＣＰＵは次のステップ４６０に進み、機関１１０に供給された燃料が第１含有率以上の硫黄成分を含んでいないと判定したり、通常の制御を機関１１０において実行したりする。尚、図４に示したステップ４６０においては、ＣＰＵは、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の濃度（ＳＯｘ濃度）が所定値未満であると判断している。そして、ＣＰＵはステップ４７０に進み、当該ルーチンを終了する。
【００９３】
以上のように、第１制御装置は、ＳＯｘ検出ルーチンを実行することにより、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無を精度良く判定して、その結果に応じて機関１１０を制御することができる。ＳＯｘ検出ルーチンをＣＰＵに実行させるためのプログラムは、例えば、ＥＣＵ１３０が備えるデータ記憶装置（例えば、ＲＯＭ１３４等）に格納することができる。
【００９４】
ところで、第１制御装置は、上記のように、例えば内燃機関が定常運転されている場合等、燃焼室に供給される混合気の空燃比が一定に維持されている場合に昇圧スイープ及び降圧スイープを実行して第１検出値差（＝Ｉｕ−Ｉｄ）が所定の第１閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定した。しかしながら、制御手段は、昇圧スイープ及び降圧スイープを実行するときに燃焼室に供給される混合気の空燃比を積極的に一定に維持する制御を実行してもよい。
【００９５】
＜第２実施形態＞
以下、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」と称される場合がある。）につき、図５を参照しながら説明する。
【００９６】
（構成）
第２制御装置が適用される内燃機関が備えるガス検出手段１４０が有する素子部２０は、第１電気化学セル（ポンピングセル１１ｃ）の上流側（拡散抵抗部３２側）に配設された第２電気化学セル（ポンピングセル１２ｃ）を更に備える。この点を除き、素子部２０は、第１制御装置が適用される内燃機関が備えるガス検出手段１４０が有する素子部１０と同様の構成を有する。従って、以下の説明においては、第１制御装置との相違点に注目して第２制御装置の構成について説明する。
【００９７】
図５に示すように、素子部２０においては、図２に示した素子部１０における第１アルミナ層２１ａに代えて第２固体電解質体１２ｓが配設され、その上（内部空間３１とは反対側）に積層された第６アルミナ層２１ｆ及び第１アルミナ層２１ａによって第２大気導入路５２が画定されている。第２大気導入路５２は、第２別空間に該当する。第２固体電解質体１２ｓもまた、ジルコニア等を含み、酸化物イオン伝導性を有する薄板体である。第２固体電解質体１２ｓを形成するジルコニアは、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）及びイットリウム（Ｙ）等の元素を含んでいてもよい。第６アルミナ層２１ｆは、アルミナを含む緻密（ガス不透過性）の層（薄板体）である。
【００９８】
第３電極１２ａは、第２固体電解質体１２ｓの一方の側の表面（具体的には、内部空間３１を画定する第２固体電解質体１２ｓの表面）に固着されている。一方、第４電極１２ｂは、第２固体電解質体１２ｓの他方の側の表面（具体的には、第２大気導入路５２を画定する第２固体電解質体１２ｓの表面）に固着されている。第３電極１２ａと第４電極１２ｂとは、第２固体電解質体１２ｓを挟んで互いに対向するように配置されている。即ち、第３電極１２ａ、第４電極１２ｂ及び第２固体電解質体１２ｓは、酸素ポンピング作用による酸素排出能力を有する第２電気化学セル（ポンピングセル）１２ｃを構成している。
【００９９】
第２電気化学セル１２ｃは第１電気化学セル１１ｃの上流側（拡散抵抗部３２側）に配設される。より具体的には、第１電極１１ａよりも拡散抵抗部３２により近い位置において内部空間３１に面するように第３電極１２ａが配設されている。第３電極１２ａ及び第４電極１２ｂは、白金（Ｐｔ）を主成分として含む多孔質サーメット電極である。つまり、第３電極１２ａは、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に第２所定電圧を印加したときに、酸素を分解して内部空間から排出するが、硫黄酸化物を分解することはできないように構成されている。
【０１００】
電源６２は、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に、第４電極１２ｂの電位が第３電極１２ａの電位よりも高くなるように印加電圧を印加する。電流計７２は、第２電気化学セル１２ｃを流れる電極電流に対応する信号をＥＣＵ（図示せず）へ出力する。ＥＣＵは、第３電極１２ａ及び第４電極１２ｂに印加される印加電圧を制御することができる。即ち、電源６２及びＥＣＵは電圧印加部を構成している。更に、ＥＣＵは、電流計７２から出力される第２電気化学セル１２ｃを流れる電極電流に対応する信号を受け取ることができる。即ち、電流計７２及びＥＣＵは取得部を構成している。
【０１０１】
（作用）
前述したように、例えば、上述した昇圧スイープ及び降圧スイープを実行するときに内燃機関の燃焼室に供給される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）が大きい（リーンである）場合、被検ガスとしての排気中に含まれる酸素の濃度もまた高い。よって、混合気の空燃比が高い（リーンである）ほど酸素の限界電流値が大きくなるので、第１検出値もまた大きくなる。その結果、混合気の空燃比が小さい（リッチである）場合及び混合気の空燃比が理論空燃比（ストイキ）である場合と比較して、昇圧スイープ時と降圧スイープ時との間での第１検出値の差に対応する値（第１検出値差）の第１検出値に対する大きさが相対的に小さくなる。即ち、第１検出値差の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が低下するので、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の検出精度が低下する虞がある。
【０１０２】
しかしながら、素子部２０においては、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に所定の電圧を印加すると、酸素ポンピング作用により内部空間３１から酸素を排出することができる。より具体的には、第３電極１２ａ及び第４電極１２ｂがそれぞれ陰極及び陽極となるように、これらの電極間に電圧を印加すると、内部空間３１から第２大気導入路５２へと酸素が排出される。このように、素子部２０においては、第２電気化学セル（ポンピングセル）１２ｃによって、内部空間３１内の酸素の濃度を所定濃度未満に調整することができる。
【０１０３】
即ち、素子部２０においては、たとえ被検ガス中に含まれる酸素の濃度が変化しても、上記のように第２電気化学セル（ポンピングセル）１２ｃの酸素ポンピング作用により内部空間３１から酸素を排出することによって、内部空間３１内の酸素の濃度を低く（典型的には、概ね０（ゼロ）ｐｐｍに）調整することができる。そこで、第２制御装置のＣＰＵは、昇圧スイープ及び降圧スイープを実行するとき（言い換えると、第１昇圧検出値及び第１降圧検出値を取得するとき）、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に第２所定電圧（酸素の分解開始電圧以上であり且つ水の分解開始電圧未満である電圧）を印加する。従って、第２制御装置は、たとえ被検ガス中に含まれる酸素の濃度が変化しても、第１電気化学セル（ポンピングセル）１１ｃにおいて検出される電極電流Ｉｍ（第１検出値）への影響を有効に低減することができる。その結果、第２制御装置によれば、被検ガス中に含まれる硫黄酸化物の有無をより精度良く判定することができる。
【０１０４】
図５に示した例においては、第２電気化学セル（ポンピングセル１２ｃ）は、第１電気化学セル（ポンピングセル１１ｃ）を構成する固体電解質体１１ｓとは別個の第２固体電解質体１２ｓを含む。しかしながら、第２電気化学セル（ポンピングセル１２ｃ）は、固体電解質体１１ｓを第１電気化学セル（ポンピングセル１１ｃ）と共有していてもよい。この場合、第１大気導入路５１は、第１別空間及び第２別空間として機能する。
【０１０５】
（変形例）
ところで、前述したように、上述した第１電気化学セル及び第２電気化学セル（素子部が備える場合）のうちの少なくとも何れか１つの電気化学セルを空燃比センサとして利用することもできる。この場合、少なくとも何れか１つの電気化学セルにおける印加電圧を酸素の限界電流域に該当する電圧（第４所定電圧）に設定する。そのときの電極電流に対応する検出値に基づいて被検ガスとしての内燃機関の排気中に含まれる酸素の濃度を検出する。このようにして検出された排気中の酸素濃度に基づいて、内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比を検出することができる。
【０１０６】
この場合、少なくとも何れか１つの電気化学セルにおいて取得される検出値に基づいて内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比を検出するためには、上記のように当該電気化学セルに酸素の限界電流域に該当する印加電圧（例えば、０．４Ｖ）を印加する必要がある。従って、基本的には、変形例のＣＰＵは、ＳＯｘ検出ルーチンを実行していないときに空燃比を検出することが望ましい。但し、素子部が第２電気化学セルを備え且つ当該第２電気化学セルにおいて酸素の限界電流域に該当する印加電圧が印加されている場合は、本発明装置によるＳＯｘ検出ルーチンを実行しているときであっても、混合気の空燃比を検出することができる。
【０１０７】
何れの場合であっても、例えば、印加電圧を酸素の限界電流域に該当する所定の電圧（第４所定電圧）としたときの検出値（例えば、電極電流の大きさ）と燃焼室における混合気の空燃比との対応関係を予め事前実験等によって求めておく。この対応関係を表すデータテーブル（例えば、データマップ等）をＥＣＵが備えるデータ記憶装置（例えば、ＲＯＭ等）に格納しておき、上記検出時にＣＰＵに参照させるようにすることができる。これにより、上記検出値から混合気の空燃比を特定することができる。或いは、上記検出値から被検ガス中の酸素濃度を一旦取得し、被検ガス中の酸素濃度と混合気の空燃比との対応関係をＣＰＵに参照させて、被検ガス中の酸素濃度から混合気の空燃比を特定するようにしてもよい。
【０１０８】
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び変形例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び変形例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【０１０９】
１０及び２０…素子部、１１ａ及び１２ａ…電極（陰極）、１１ｂ及び１２ｂ…電極（陽極）、１１ｓ及び１２ｓ…第１及び第２固体電解質体、１１ｃ及び１２ｃ…ポンピングセル（第１電気化学セル及び第２電気化学セル）、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ及び２１ｆ…第１乃至第６アルミナ層、３１…内部空間、３２…拡散抵抗体、４１…ヒータ、５１及び５２…第１及び第２大気導入路、６１及び６２…電源、７１及び７２…電流計、１１０…機関、１１２…吸気ポート、１１３…排気ポート、１２１…吸気管、１２２…燃焼室、１２３…排気管、１２４…吸気弁、１２５…排気弁、１２６…燃料噴射弁、１３０…ＥＣＵ、１３３…ＣＰＵ、１３４…ＲＯＭ、１３５…ＲＡＭ、１４０…ガスセンサ、１４１…エアフローメータ、並びに１４３…クランク角度センサ。
【図１】
2016099317.tif 000004
【図２】
2016099317.tif 000005
【図３】
2016099317.tif 000006
【図４】
2016099317.tif 000007
【図５】
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