内燃机的排气净化装置的制作方法-山东科威数控机床有限公司

专利名称：内燃机的排气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种排气通路上具有SCR催化剂的内燃机的排气净化装置。
背景技术：
SCR(Selective Catalytic Reduction :选择性催化还原)催化剂是通过由氨 (NH3)还原氮氧化物(N0X)来净化氮氧化物的催化剂。SCR催化剂特别是在排出较多氮氧化物的柴油机中开始采用。SCR催化剂也称为"N0X选择还原催化剂"或"氨添加式N0X催化剂"。为了通过SCR催化剂还原氮氧化物，需要将作为氮氧化物的还原剂的氨供给到 SCR催化剂。现有的装置中，将氨自身添加到SCR催化剂，或取而代之将含有尿素(C0(NH2)2 =H2N-C0-NH2)的水(尿素水、尿素水溶液)供给到SCR催化剂的上游。该尿素通过水解变为氨和二氧化碳。通过该水解获得的氨在SCR催化剂内还原氮氧化物。这样一来，向SCR 催化剂的上游供给尿素水的系统也称为"尿素SCR系统"。日本国土交通省在2003年12月 18日的网页中报告了设置"尿素SCR系统技术研究会(尿素SCR *》于A技術検討会)" 的情况。以下将该这样添加/供给的氨或尿素水称为"添加剂"或"还原剂"。
但是，当向SCR催化剂过剩地直接供给了氨时、或因尿素SCR系统中过剩地供给尿素水而向SCR催化剂过剩供给了氨时，在SCR催化剂内无法与氮氧化物反应的氨从SCR催化剂排出。即，发生氨泄漏。氨泄漏的发生意味着添加剂的浪费。另一方面，当供给的添加剂相对氮氧化物不足时，SCR催化剂从氮氧化物排出。因此，在利用这种SCR催化剂的系统中，适当控制供给的添加剂(氨或尿素水)的量是非常重要的。因此，现有的装置之一是，在SCR催化剂的上游侧位置及下游侧位置分别具有上游侧N0X传感器及下游侧N0X传感器，根据这些N0X传感器检测出的氮氧化物浓度，控制"供给的尿素水的量"(例如参照(日本)特开2005_127256号公报)。

发明内容
但上述现有装置使用二个昂贵的NOx传感器，因此存在系统整体成本提高的问题。因此本发明的目的之一是，使替代"昂贵的下游侧N0X传感器"的"廉价的下游侧空燃比传感器"可用于添加剂的供给量控制，从而提供一种更廉价的"使用SCR催化剂的排气净化装置"。本发明的内燃机的排气净化装置具有SCR催化剂、下游侧空燃比传感器、添加剂
供给单元、第一输出值取得单元、第二输出值取得单元、氨量相关值取得单元、及添加剂供
给量控制单元。适用该排气净化装置的内燃机是以比理论空燃比稀薄的空燃比运行的内燃
机(例如柴油机)。因此，从该内燃机排出的排气通常含有氧及氮氧化物。 SCR催化剂配置在内燃机的排气通路上。SCR催化剂如上所述，通过氨还原从内燃
机排出的排气中含有的氮氧化物。由此，SCR催化剂净化排气中含有的氮氧化物。下游侧空燃比传感器配置在"比排气通路的SCR催化剂靠近下游的位置(比SCR催化剂靠近下游一侧的排气通路)"。下游侧空燃比传感器包括固体电解质层、排气侧电极层、暴露在导入大气的空间的大气侧电极层、及扩散阻力层。排气侧电极层和大气侧电极层以隔着固体电解质层相对的方式分别形成于固体电解质层的两个面上。排气侧电极层被扩散阻力层覆盖。扩散阻力层配置成作为检测对象的气体(被检测气体)与该扩散阻力层的外表面接触。下游侧空燃比传感器输出根据"到达扩散阻力层的外表面后通过扩散阻力层而到达排气侧电极层的气体"的"排气侧电极层中的氧的浓度"而变化的输出值。即，下游侧空燃比传感器是通过检测氧浓度而检测气体的空燃比的"公知的空燃比传感器"。此外，以下为了方便，将到达下游侧空燃比传感器的扩散阻力层的外表面的气体也称为"下游侧被检测气体"。添加剂供给单元根据指示向排气通路上SCR催化剂的上游位置供给由"尿素水或氨"构成的添加剂。当供给尿素水时，尿素被水解而生成氨。因此，添加剂供给单元是向SCR 催化剂供给氨的"氨供给单元"。第一输出值取得单元取得根据"氮氧化物未被SCR催化剂净化的状态下的排气" 中含有的氧的浓度而变化的值，即"第一输出值"。换言之，第一输出值是根据"比SCR催化剂靠近上游侧的排气通路中的排气"的氧浓度、或添加剂未供给到SCR催化剂而SCR催化剂未还原氮氧化物的状态下的"经过该SCR催化剂的排气"的氧浓度而变化的值。第一输出值如下所述，可根据下游侧空燃比传感器的输出值或上游侧空燃比传感器的输出值而取得。
第二输出值取得单元取得基于上述添加剂供给单元供给上述添加剂(在SCR催化剂的上游侧的排气通路内)的状态下的上述下游侧空燃比传感器的输出值的值，即"第二输出值"。"基于下游侧空燃比传感器的输出值的值"如下所述，可以是"下游侧空燃比传感器的输出值本身"，也可是"将下游侧空燃比传感器的输出值校正后的值"。
氨量相关值取得单元根据上述第一输出值和上述第二输出值之差，取得与"从上述SCR催化剂流出的氨的量"相关的值即氨量相关值。氨量相关值例如是表示氨的浓度的值及表示氨的有无(氨浓度是否是0)的值等。"上述第一输出值和上述第二输出值之差" 包括上述第一输出值和上述第二输出值之差本身，及上述第一输出值和上述第二输出值之比等。即，"上述第一输出值和上述第二输出值之差"是基于上述第一输出值和上述第二输出值的比较的量。添加剂供给量控制单元根据"上述取得的氨量相关值"，决定"上述添加剂的供给量"。进一步，添加剂供给量控制单元将供给该决定的供给量的添加剂的指示(用于上述添加剂供给单元将该决定的供给量的添加剂供给到上述排气通路的上述SCR催化剂的上游位置的指示)发送到上述添加剂供给单元。上述第二输出值是基于添加剂供给到排气通路时的下游侧空燃比传感器的输出值的值。即，上述第二输出值是基于通过将"作为氨的来源的尿素水"或"氨本身"供给到排气通路而向SCR催化剂添加氨时的下游侧空燃比传感器的输出值的值。
这种情况下，添加剂的量相对于"通过SCR催化剂应还原/净化的氮氧化物"的量过剩时(S卩，和用于还原排气中的氮氧化物所需的氨的量相比，更多的量的氨供给到SCR催化剂时)，含有剩余的氨的气体从SCR催化剂流出。该气体到达下游侧空燃比传感器的扩散阻力层的外表面。因此，此时的下游侧被检测气体中，含有氧(氧分子)及氨(氨分子)。氧及氨通过扩散在扩散阻力层中移动。
而氧分子(02)的直径大于氨分子(NH3)的直径。一般情况下，扩散阻力层是具有 "粒子"及"在粒子间形成的细孔"的多孔质层，气体粒子边与粒子冲突边通过细孔。因此，扩散阻力层中的氧分子的扩散速度小于扩散阻力层中的氨分子的扩散速度。换言之，氧分子到通过扩散阻力层为止的移动距离的合计值(累计值)大于氨分子到通过扩散阻力层为止的移动距离的合计值(累计值)。因此，当下游侧被检测气体含有氨时，该氨和氧相比优先通过扩散阻力层而到达排气侧电极层。然后，氨在排气侧电极层中与氧结合(即氨被氧化，氧被消耗)。其结果是，下游侧被检测气体的氧浓度为特定浓度且该下游侧被检测气体含有氨时的下游侧空燃比传感器的输出值，与下游侧被检测气体的氧浓度为同样的特定浓度且该下游侧被检测气体不含氨时的下游侧空燃比传感器的输出值相比，是表示"下游侧被检测气体的氧浓度小的气体(更浓厚气体)"的值。 S卩，基于下游侧空燃比传感器的输出值的第二输出值，是表示下述情况的值即使下游侧被检测气体中含有的氧的浓度恒定，随着下游侧被检测气体中含有的氨的浓度增大，下游侧被检测气体中含有的氧的浓度也较低。另一方面，上述第一输出值是根据"氮氧化物未净化的状态的排气中含有的氧的浓度"而变化的值。因此，上述第一输出值是和下游侧被检测气体不含氨时的第二输出值对应的值。因此，第一输出值和第二输出值之差是与从上述SCR催化剂流出的氨的量相关的值(氨量相关值，例如根据氨浓度变化的值)。因此，上述氨量相关值取得单元根据上述第一输出值和上述第二输出值之差取得氨量相关值。进一步，上述添加剂供给量控制单元根据上述取得的氨量相关值决定"上述添加剂的供给量"。例如，氨量相关值表示"从SCR催化剂流出大量氨"时，"上述添加剂的供给量"被减少。与之相对，当氨量相关值表示"氨未从SCR催化剂流出"时，"上述添加剂的供给量"被增大。并且，上述添加剂供给量控制单元将"供给上述决定的供给量的添加剂的指示"发送到上述添加剂供给单元。这样，本发明的排气净化装置在SCR催化剂的下游侧设置空燃比传感器以替代
NOx传感器，可使用该空燃比传感器(下游侧空燃比传感器)适当地控制"添加剂的供给
量"。当前，空燃比传感器的成本是N0x传感器的成本的l/3左右。因此，根据本发明，可提
供一种极廉价的排气净化装置。在该排气净化装置的一个方式中，上述第一输出值取得单元构成为，取得"上述添加剂供给单元未供给上述添加剂的状态"下的"上述下游侧空燃比传感器的输出值"作为"上述第一输出值"，
上述第二输出值取得单元构成为，取得"上述添加剂供给单元供给上述添加剂的状态"下的"上述下游侧空燃比传感
器的输出值"作为"上述第二输出值"，上述添加剂供给量控制单元构成为，在第一规定条件(规定的第一条件)成立时，为了使"上述第一输出值取得单元取得上述第一输出值"，将"停止上述添加剂的供给的指示"发送到上述添加剂供给单元。
上述第一规定条件例如可以是每经过规定时间成立的条件，也可以是内燃机的运行状态(例如油门踏板操作量Accp代表的内燃机的负荷)变化到规定量以上时成立的条件。这样一来，可仅使用"下游侧空燃比传感器"取得"第一输出值及第二输出值"，因此无需例如在排气通路的SCR催化剂的上游侧配置"用于取得第一输出值的上游侧空燃比传感器"。因此，可提供一种更廉价的排气净化装置。
进一步，在该排气净化装置的其他方式中，上述第一输出值取得单元包括配置在和上述排气通路的上述SCR催化剂相比靠上游位置的上游侧空燃比传感器，并可构成为取得"基于该上游侧空燃比传感器的输出值的值"作为"上述第一输出值"。"基于上游侧空燃比传感器的输出值的值"如下所述，可以是"上游侧空燃比传感器的输出值本身"，也可以是"将上游侧空燃比传感器的输出值校正后的值"。这种情况下，上游侧空燃比传感器具有和下游侧空燃比传感器相同的构成。S卩，上游侧空燃比传感器含有固体电解质层、排气侧电极层、暴露在导入大气的空间的大气侧电极层、及扩散阻力层。排气侧电极层和大气侧电极层以隔着固体电解质层相对的方式分别形成于固体电解质层的两个面上。排气侧电极层被扩散阻力层覆盖。扩散阻力层配置为，作为检测对象的气体(被检测气体)与该扩散阻力层的外表面接触。进一步，上游侧空燃比传感器输出根据"到达扩散阻力层的外表面后经过扩散阻力层而到达排气侧电极层的气体"的"排气侧电极层中的氧的浓度"而变化的输出值。上游侧空燃比传感器(上游侧空燃比传感器的扩散阻力层的外表面)中，总有"排
气中含有的氮氧化物未被上述SCR催化剂净化的状态下的排气"到达。因此，取得"基于上
游侧空燃比传感器的输出值的值"作为"第一输出值"时，为了取得第一输出值无需停止添
加剂的供给。因此，本方式的装置可总将添加剂供给到SCR催化剂，从而可净化氮氧化物并
同时适当控制添加剂的量。进一步，在本方式的排气净化装置中，上述第一输出值取得单元构成为，取得"上述上游侧空燃比传感器的输出值"作为"上述第一输出值"。
上述第二输出值取得单元构成为，取得"上述添加剂供给单元未供给上述添加剂的规定时点"的"上述上游侧空燃比传感器的输出值"即"上游侧校正用输出值"，并且取得该规定时点下的"上述下游侧空燃比传感器的输出值"即"下游侧校正用输出值"。
并且，上述第二输出值取得单元构成为，根据"上述上游侧校正用输出值和上述下游侧校正用输出值"校正"上述添加剂供给单元供给上述添加剂的状态"下的"上述下游侧空燃比传感器的输出值"，取得"该校正的值"作为"上述第二输出值"。并且，上述添加剂供给量控制单元构成为，当第二规定条件(规定的第二条件)成立时，为了使"上述第二输出值取得单元" 取得"上述上游侧校正用输出值及上述下游侧校正用输出值"，将"停止上述添加剂的供给的指示"发送到上述添加剂供给单元。
—般情况下，通过以上游侧空燃比传感器及下游侧空燃比传感器为代表的"空燃
比传感器"的"输出特性的波动及温度等"，相对于"被检测气体的氧浓度"的"空燃比传感器的输出值"变动。因此，即使在氨未流出到SCR催化剂的下游时，"下游侧空燃比传感器的输出值"和"上游侧空燃比传感器的输出值"也不一定相同。因此，在取得上游侧空燃比传感器的输出值本身作为第一输出值，取得下游侧空燃比传感器的输出值本身作为第二输出值，并根据它们的差取得"氨量相关值"时，担心该氨量相关值的精度不佳。上述方式的排气净化装置中，为了避免该氨量相关值的精度下降，取得"上述添加剂供给单元未供给上述添加剂的规定时点"的"上述下游侧空燃比传感器的输出值"作为 "下游侧校正用输出值"，且取得"上述上游侧空燃比传感器的输出值"作为"上游侧校正用输出值"。在该规定的时点，由于氨未供给到SCR催化剂，可认为SCR催化剂的上游的排气及SCR催化剂的下游的排气中分别含有的氧浓度相同。因此，如果上游侧空燃比传感器的输出特性和下游侧空燃比传感器的输出特性相同，则上游侧校正用输出值和下游侧校正用输出值应该相同。换言之，上游侧校正用输出值和下游侧校正用输出值的不同取决于上游侧空燃比传感器的输出特性和下游侧空燃比传感器的输出特性的不同而变化。因此，上述方式的排气净化装置根据"上述下游侧校正用输出值及上述上游侧校正用输出值(例如它们的比)"校正"上述添加剂供给单元供给上述添加剂的状态"下的"上述下游侧空燃比传感器的输出值"，取得该校正的值作为上述第二输出值。其结果是，上述第二输出值正是通过具有和上游侧空燃比传感器相同的输出特性的下游侧空燃比传感器取得的值。其结果是，上述第一输出值和上述第二输出值之差是补偿了上游侧空燃比传感器的输出特性和下游侧空燃比传感器的输出特性的不同的值，因此可避免根据第一输出值和第二输出值取得的"氨量相关值"的精度恶化。另一方面，在其他方式的排气净化装置中，上述第二输出值取得单元构成为，取得"上述添加剂供给单元供给上述添加剂的状态"下的"上述下游侧空燃比传感
器的输出值"作为"上述第二输出值"。并且，上述第一输出值取得单元构成为，取得"上述添加剂供给单元未供给上述添加剂的规定时点"的"上述上游侧空燃比
传感器的输出值即上游侧校正用输出值"，并且取得该规定时点下的"上述下游侧空燃比传
感器的输出值即下游侧校正用输出值"。进一步，上述第一输出值取得单元构成为，根据"上述上游侧校正用输出值和上述下游侧校正用输出值"校正"上述添加剂供给单元供给上述添加剂的状态"下的"上述上游侧空燃比传感器的输出值"，取得该校正的值作为"上述第一输出值"。并且，上述添加剂供给量控制单元构成为，当第三规定条件(规定的第三条件)成立时，为了使"上述第一输出值取得单元" 取得"上述上游侧校正用输出值及上述下游侧校正用输出值"，将"停止上述添加剂的供给的指示"发送到上述添加剂供给单元。这种情况下也如上所述，上游侧校正用输出值和下游侧校正用输出值之差取决于上游侧空燃比传感器的输出特性和下游侧空燃比传感器的输出特性的不同而变化。因此，根据"上述下游侧校正用输出值及上述上游侧校正用输出值(例如它们的比)"校正的"供给了添加剂的状态下的上游侧空燃比传感器的输出值"正是通过具有和下游侧空燃比传感器相同的输出特性的空燃比传感器取得的值。其结果是，上述第一输出值和上述第二输出值之差是补偿了上游侧空燃比传感器的输出特性和下游侧空燃比传感器的输出特性的不同的值，因此可避免根据第一输出值和第二输出值取得的"氨量相关值"的精度恶化。
将到达上述下游侧空燃比传感器的上述扩散阻力层的外表面的氨分子经过该扩散阻力层而到达该下游侧空燃比传感器的上述排气侧电极层所移动的距离的合计值定义为第一移动距离L1，将到达上述下游侧空燃比传感器的上述扩散阻力层的外表面的氧分子经过该扩散阻力层而到达该下游侧空燃比传感器的上述排气侧电极层所移动的距离的合计值定义为第二移动距离L2，将到达上述上游侧空燃比传感器的上述扩散阻力层的外表面的氨分子经过该扩散阻力层而到达该上游侧空燃比传感器的上述排气侧电极层所移动的距离的合计值定义为第三移动距离L3，将到达上述上游侧空燃比传感器的上述扩散阻力层的外表面的氧分子经过该扩散阻力层而到达该上游侧空燃比传感器的上述排气侧电极层所移动的距离的合计值定义为第四移动距离L4。此时，优选下游侧空燃比传感器构成为，上述第二移动距离L2相对于上述第一移动距离L1的比(L2/L1)大于上述上游侧空燃比传感器的上述第四移动距离L4相对于第三移动距离L3的比(L4/L3)。该下游侧空燃比传感器例如容易通过下述设置等而获得 (1)使下游侧空燃比传感器的扩散阻力层的细孔径的平均和上游侧空燃比传感器
的扩散阻力层相比，形成为氧分子较难通过而氨分子易于通过的直径；以及 (2)使下游侧空燃比传感器的扩散阻力层的厚度大于上游侧空燃比传感器的扩散
阻力层的厚度。由此，可进一步增大下游侧空燃比传感器对于氨的灵敏度(第一输出值和第二输出值之差)。因此可更高精度地取得氨量相关值。

图1是适用了本发明的第一实施方式涉及的排气净化装置(第一排气净化装置) 的内燃机的概略构成图。
图2是图1所示的上游侧空燃比传感器的剖面图。图3是用于说明图1所示的上游侧空燃比传感器的氧浓度检测原理的图。图4是表示对于各种氧浓度(空燃比)的"施加到上游侧空燃比传感器的电压和
极限电流值(上游侧空燃比传感器的输出值)的关系"的坐标图。图5是用于说明图1所示的上游侧空燃比传感器的氧浓度检测原理的图。图6是用于说明图1所示的下游侧空燃比传感器的氨量相关值的取得原理的图。图7是表示对于各种氨浓度的"施加到下游侧空燃比传感器的电压和下游侧空燃
比传感器的极限电流值(下游侧空燃比传感器的输出值)的关系"的坐标图。
图8是表示图1所示的下游侧空燃比传感器的输出值的变化(减少)量和氨浓度的关系的坐标图。图9是表示第一排气净化装置的CPU执行的程序的流程图。
图10是表示第一排气净化装置的CPU执行的程序的流程图。图11是表示本发明的第二实施方式涉及的排气净化装置(第二排气净化装置) 的CPU执行的程序的流程图。图12是表示本发明的第三实施方式涉及的排气净化装置(第三排气净化装置) 的CPU执行的程序的流程图。图13是表示第三排气净化装置的CPU执行的程序的流程图。图14是表示上游侧空燃比传感器的氧浓度和输出值的关系、及下游侧空燃比传感器的氧浓度和输出值的关系的一例的坐标图。图15是表示本发明的第四实施方式涉及的排气净化装置(第四排气净化装置) 的CPU执行的程序的流程图。图16是表示第四排气净化装置的CPU执行的程序的流程图。图 17是表示上游侧空燃比传感器(及第一排气净化装置采用的下游侧空燃比传感器)的扩散阻力层的细孔径的分布、与第一变形例涉及的下游侧空燃比传感器的扩散阻力层的细孔径的分布的坐标图。图18是表示上游侧空燃比传感器(及第一排气净化装置采用的下游侧空燃比传感器)的"输出值的变化(减少)量和氨浓度的关系"、及第一变形例涉及的下游侧空燃比传感器的"输出值的变化(减少)量和氨浓度的关系"的坐标图。图19(A)是普通的空燃比传感器(本例中的上游侧空燃比传感器及第一排气净化装置采用的下游侧空燃比传感器)的局部概略剖面图，图19(B)是第二变形例涉及的下游侧空燃比传感器的局部概略剖面图。
具体实施例方式
以下参照

本发明中的内燃机的排气净化装置的各实施方式。
〈第一实施方式>
(构成) 图1表示适用了本发明的第一实施方式涉及的排气净化装置(以下也简称为"第一排气净化装置")的内燃机10的概略构成。内燃机10是直列四气缸柴油机。柴油机如下所述，在稀薄空燃比下运转。因此，从内燃机10排出的排气中在多数情况下含有氧。
内燃机10具有发动机主体20、吸气系统30、排气系统40、及尿素水添加装置(添加剂供给装置)50。而且，第一排气净化装置包括电控制装置70。发动机主体20具有曲轴箱部、气缸体部及气缸盖部。发动机主体20具有由活塞顶面、气缸壁面及气缸盖部的下表面构成的多个(4个)燃烧室(气缸)。在各燃烧室的上部设置有燃料喷射阀21。从"与未图示的燃料罐连接的未图示的燃料喷射泵"向各燃料喷射阀21供给"高压燃料"。燃料喷射阀21根据来自电控制装置70的指示信号开阀，向各燃烧室内喷射高压燃料。吸气系统30包括吸气岐管31和吸气管32。
吸气岐管31由多个分支部31a、多个分支部31a集合的集合部31b构成。各个分支部31a的每一个通过吸气口连接到多个燃烧室的每一个。
吸气管32连接到吸气岐管31的集合部31b。排气系统40包括排气岐管41、排气管42、柴油颗粒过滤器(DPF)43、 SCR催化剂 44、及消音器45。排气岐管41由多个分支部41a、多个分支部41a集合的集合部41b构成。多个分支部41a的每一个通过排气口连接到多个燃烧室的每一个。
排气管42连接到排气岐管41的集合部41b。DPF43配置在排气管(排气通路)42上。DPF43具有由"多孔质材料(例如作为陶
瓷的一种的堇青石)构成的隔壁"形成的"多个通路"。DPF43利用其隔壁的细孔表面捕获
"通过隔壁的排气"中含有的颗粒。即，DPF43是蜂窝构造的壁流型颗粒过滤器。 SCR催化剂44配置在排气管42 (排气通路)的"比DPF43靠近下游的位置"。SCR
催化剂44是通过由氨(NH3)还原氮氧化物(N0X)来净化氮氧化物的催化剂装置。在本例
中，SCR催化剂44是使陶瓷构成的载体承载沸石系催化剂的催化剂装置。SCR催化剂也可
以是钒系催化剂。向SCR催化剂44供给氮氧化物和氨时，发生以下的化学式(1) (3)所示的化学反应，氮氧化物被还原/净化。(3)式的反应最优先发生。
4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20... (1)
6N02+8NH3 — 7N2+12H20... (2)
N0+N02+2NH3 — 2N2+3H20... (3) 消音器45配置在排气管42 (排气通路)的"比SCR催化剂44靠近下游的位置"。
尿素水添加装置(添加剂供给装置)50在排气管42(排气通路)的SCR催化剂44 的上游位置构成根据指示供给尿素水的添加剂供给单元。尿素水添加装置50也可是替代尿素水而供给氨的氨供给装置。"尿素水或氨"在本说明书中也称为"添加剂(SCR催化剂添加剂)"。尿素水添加装置50包括尿素水罐51、第一连接管52、尿素水加压装置53、第二连接管54、及尿素水喷射阀55。尿素水罐51存储规定浓度的尿素水(尿素水溶液)。
第一连接管52连接尿素水罐51和尿素水加压装置53。尿素水加压装置53将尿素水罐51内的尿素水通过第一连接管52向上吸(使尿
素水升压为规定压力)，向第二连接管54供给尿素水。第二连接管54连接尿素水加压装置53和尿素水喷射阀55。尿素水喷射阀55根据来自电控制装置70的指示信号(尿素水喷射信号)开阀规定时间，向"排气管42内的SCR催化剂44的上游位置(且DPF43的下游位置)"喷射(供给)规定量的"通过第二连接管54供给的尿素水"。而且，第一排气净化装置具有空气流量表61、内燃机转速传感器62、 NOy传感器 63、上游侧空燃比传感器64、排气温度传感器65、下游侧空燃比传感器66、及油门踏板操作量传感器67。空气流量表61配置在吸气管32(吸气通路)上。空气流量表61产生表示"吸入空气量"的信号Ga，该"吸入空气量"是通过吸气通路的空气的质量流量(单位时间下的空气量)。内燃机转速传感器62检测出内燃机10的转速，产生表示发动机转速NE的信号。
N0y传感器63配置在排气管42(排气通路)的"DPF43的下游位置"且"尿素水喷射阀55的上游位置"处。因此，N0X传感器63配置在排气管42的SCR催化剂44的上游位置。N0J专感器63检测出到达N0J专感器63的排气中含有的氮氧化物的浓度，产生表示该氮氧化物浓度的信号DNOp即，N0J专感器63检测出"从发动机主体20的燃烧室排出的排气且未通过SCR催化剂44的(氮氧化物未被净化的状态的)排气"的氮氧化物浓度DNOx。
上游侧空燃比传感器64配置在排气管42(排气通路)的"DPF43的下游位置"且 "尿素水喷射阀55的上游位置"处。因此，上游侧空燃比传感器64配置在排气管42的SCR 催化剂44的上游位置。上游侧空燃比传感器64例如是(日本)特开平11-72473号公报、(日本)特开 2000-65782号公报及(日本)特开2004-69547号公报等公开的"具有扩散阻力层的极限电流式广域空燃比传感器"。上游侧空燃比传感器64检测出到达上游侧空燃比传感器64 的排气中含有的氧的浓度，产生表示该氧的浓度的输出值AFU。输出值AFU也可以说是"到达上游侧空燃比传感器64的排气的空燃比"。即，上游侧空燃比传感器64输出根据"从发动机主体20的燃烧室排出的排气且未通过SCR催化剂44 (即氮氧化物未被净化的状态的) 排气"的氧浓度而变化的输出值AFU。更具体而言，如图2所示，上游侧空燃比传感器64包括固体电解质层64a、排气侧电极层64b、大气侧电极层64c、扩散阻力层64d、隔壁部64e、及加热器64f 。
固体电解质层64a是氧离子导电性氧化物烧结体。在本例中，固体电解质层64a 是使CaO作为稳定剂固定熔融于ZrOj氧化锆)中的"稳定化氧化锆元件"。固体电解质层 64a在其温度处于活性温度以上时，发挥公知的"氧电池特性"及"氧泵特性"。这些特性如下所述，是上游侧空燃比传感器64输出与排气的氧浓度(排气的空燃比)对应的值时应发挥的特性。氧电池特性是指，使氧离子从氧浓度高的一侧向低的一侧通过而产生电动势的特性。氧泵特性是指，在固体电解质层64a的两端施加电位差时，"与这些电极间的电位差对应的量的氧离子"从阴极(低电位侧电极)向阳极(高电位侧电极)移动的特性。
排气侧电极层64b由铂(Pt)等催化活性强的贵金属构成。排气侧电极层64b形成在固体电解质层64a的一个面上。排气侧电极层64b通过化学电镀等而形成为具有充分的浸透性(即多孔质状)。"从发动机主体20的燃烧室排出的排气且未通过SCR催化剂44 的排气"到达排气侧电极层64b。该排气也称为"上游侧被检测气体"。
大气侧电极层64c由铂(Pt)等催化活性强的贵金属构成。大气侧电极层64c在固体电解质层64a的其他面上，以隔着固体电解质层64a与排气侧电极层64b相对的方式形成。大气侧电极层64c通过化学电镀等而形成为具有充分的浸透性(即多孔质状)。
扩散阻力层(扩散限速层)64d由多孔质陶瓷(耐热性无机物)构成。即，扩散阻力层64d是具有"陶瓷粒子"及"陶瓷粒子间形成的细？L"的多孔质层。气体分子边与陶瓷粒子冲突边通过细孔。扩散阻力层64d例如通过等离子熔融喷射法等形成，以覆盖排气侧电极层64b的外侧表面。隔壁部64e由致密且不透气的氧化铝陶瓷构成。隔壁部64e构成为，形成"收容大气侧电极层64c的空间"S卩"大气室64g"。这样一来，大气侧电极层64c暴露在导入大气的空间即大气室64g中。因此，大气侧电极层64c中的氧浓度(氧分压)是大气的氧浓度 (氧分压)。加热器64f埋设于隔壁部64e内。加热器64f在通电时发热，以加热固体电解质层64a。上游侧空燃比传感器64如图3所示，使用电源64h。电源64h施加电压V，以使大气侧电极层64c —侧为高电位，排气侧电极层64b为低电位。上游侧空燃比传感器64如图3所示，当上游侧被检测气体的空燃比是比理论空燃比稀薄的空燃比时，利用上述氧泵特性，输出和"上游侧被检测气体的氧浓度(即上游侧被检测气体的空燃比)"对应的输出值AFU。更具体而言，当上游侧被检测气体的空燃比是比理论空燃比稀薄的空燃比时，该气体中大量含有的"到达扩散阻力层64d的外表面的氧分子"通过扩散阻力层64d，到达排气侧电极层64b。该氧分子在排气侧电极层64b中接收电子，变为氧离子。该氧离子通过固体电解质层64a，在大气侧电极层64c中放出电子，变为氧分子。其结果是，电流I从电源64h的正极开始，通过大气侧电极层64c、固体电解质层64a 及排气侧电极层64b，流入到电源64h的负极。该电流I的大小在将电压V的大小设定为规定值Vp以上时，根据"上游侧被检测气体中的氧分子"且"经过扩散阻力层64d并通过扩散到达排气侧电极层64b的氧分子"的量(即排气侧电极层64b中的氧浓度、氧分压)而变化。该电流I如图4所示，即使将电压 V设定为规定值Vp以上也不变化，因此称为极限电流Ip。上游侧空燃比传感器64输出和该极限电极Ip成比例的输出值AFU。即，上游侧空燃比传感器64输出输出值AFU，该输出值AFU根据经过扩散阻力层64d到达排气侧电极层64b的气体的"排气侧电极层64b中的氧的浓度(氧分压)"而变化。上游侧空燃比传感器64如图5所示，在上游侧被检测气体的空燃比是比理论空燃比浓厚的空燃比时，利用上述氧电池特性，输出和"上游侧被检测气体的氧浓度"对应的值。更具体而言，在上游侧被检测气体的空燃比是比理论空燃比浓厚的空燃比时，上游侧被检测气体中大量含有的未燃物(HC、C0及^等)通过扩散阻力层64d到达排气侧电极层64b。此时，大气侧电极层64c和排气侧电极层64b之间的氧浓度差变大，因此固体电解质层64a 作为氧电池起作用。施加电压V(二Vp)设定为小于该氧电池的电动势。
因此，大气室64g中存在的氧分子在大气侧电极层64中接收电子而变为氧离子。该氧离子经过固体电解质层64a，向排气侧电极层64b移动。然后，在排气侧电极层64b中氧化未燃物，放出电子。其结果是，电流I从电源64h的负极开始，经过排气侧电极层64b、固体电解质层64a及大气侧电极层64c，流入到电源64h的正极。该电流I的大小取决于从大气侧电极层64c经过固体电解质层64a到达排气侧电极层64b的氧离子的量。如上所述，该氧离子用于在排气侧电极层64b中氧化未燃物。因此，通过扩散经过扩散阻力层64d并到达排气侧电极层64b的未燃物的量越多，经过固体电解质层64a的氧离子的量越多。换言之，空燃比越小(比理论空燃比浓厚的空燃比且未燃物的量越多)，电流I的大小越大。但因扩散阻力层64d的存在，到达排气侧电极层64b的未燃物的量被限制，因此电流I是和空燃比对应的恒定值Ip。上游侧空燃比传感器64输出和该极限电流Ip成比例的输出值AFU。但内燃机10是柴油机，因此供给到内燃机的混合气体的空燃比和理论空燃比相比是相当大的空燃比(稀薄空燃比)。因此，本例中的上游侧空燃比传感器64很少使用氧电池特性。再次参照图1，排气温度传感器65配置在排气管42(排气通路)的"SCR催化剂 44的下游位置"且"消音器45的上游位置"处。因此，排气温度传感器65产生表示从SCR 催化剂44流出的排气的温度的信号Tex。下游侧空燃比传感器66配置在排气管42 (排气通路)的"SCR催化剂44的下游位置"且"消音器45的上游位置"处。下游侧空燃比传感器66具有和上游侧空燃比传感器 64相同的构造。S卩，下游侧空燃比传感器66是"具有扩散阻力层的极限电流式广域空燃比传感器"。更具体而言，下游侧空燃比传感器66如在图2中使用括号内的标号所示，包括固体电解质层66a、排气侧电极层66b、暴露在导入大气的空间(大气室66g)的大气侧电极层 66c、扩散阻力层66d、及加热器66f。大气室66g通过致密的隔壁部66e形成。排气侧电极层66b和大气侧电极层66c以隔着固体电解质层66a相对的方式分别形成于固体电解质层 66a的两个面上。排气侧电极层66b被扩散阻力层66d覆盖。下游侧空燃比传感器66和上游侧空燃比传感器64—样，输出输出值AFD，该输出值AFD根据"到达扩散阻力层66d的外表面且经过扩散阻力层66d而到达排气侧电极层66b 的气体"的"排气侧电极层66b中的氧的浓度(氧分压)"而变化。此外，与"氧浓度为规定浓度且不含氨的排气(气体)"相对的"下游侧空燃比传感器66的输出值AFD"设计成与 "同一气体"相对的"上游侧空燃比传感器64的输出值AFU"相同。再次参照图1，油门踏板操作量传感器67检测油门踏板AP的操作量，产生表示油门踏板操作量的信号Accp。电控制装置70是由"CPU、 R0M、 RAM、在接通电源的状态下存储数据并且存储的数据在电源断开的期间也被保持的备份RAM、及含有AD转换器的接口等"构成的公知的微型计算机。电控制装置70的接口与上述传感器61 67连接，向CPU提供来自传感器61 67的信号。而且，该接口根据CPU的指示，向各燃料喷射阀21及尿素水喷射阀55等发送指示信号(驱动信号)。电控制装置的CPU根据表示油门踏板操作量的信号Accp及内燃机转速NE决定燃料喷射量，向燃料喷射阀21发送指示信号，以使该决定的燃料喷射量喷射到各燃烧室。此时，供给到内燃机10的空燃比被控制为与理论空燃比相比相当稀薄的空燃比(比理论空燃比大的空燃比)。(氨量相关值的检测原理) 接着说明以上构成的第一排气净化装置采用的"氨量相关值"的检测原理。第一排气净化装置取得表示"氨浓度"的值DNH3作为氨量相关值。但是，从尿素水添加装置50的尿素水喷射阀55喷射/供给到排气管42内(排气通路内)的尿素水中含有的尿素(C0(NH2)2)在排气管42内，通过基于下式的水解变为氨 (NH3)及二氧化碳(C02)。
H2N-C0_NH2+H20 — C02+2NH," (4) 这样生成的氨和排气一起流入SCR催化剂44。氨在SCR催化剂44内如上述(1) (3)式所示，还原(净化)排气中含有的氮氧化物。此时，如果尿素水的量相对于流入SCR 催化剂44的氮氧化物的量过剩，则由尿素水生成的氨在SCR催化剂44中未被完全消耗。即，未用于氮氧化物的还原的氨流出到SCR催化剂44的下游，到达下游侧空燃比传感器66 的扩散阻力层66d的外表面。这种情况下，到达扩散阻力层66d的外表面的气体(下游侧被检测气体)中含有氧(氧分子)和氨(氨分子)。该下游侧被检测气体中含有的"氧分子及氨分子"在扩散阻力层66d内扩散，如图6所示，到达排气侧电极层66b。
而氨分子(NH3)和氧分子(02)相比，分子量较小，分子直径也较小。因此，扩散阻力层66d中的氨分子的扩散速度大于扩散阻力层66d中的氧分子的扩散速度。换言之，氧分子"与构成扩散阻力层66d的陶瓷粒子重复冲突而经过扩散阻力层66d到达排气侧电极层66b为止的移动距离的合计值(也将该距离称为"平均移动距离")"比氨分子"经过扩散阻力层66d到达排气侧电极层66b为止的移动距离的合计值(平均移动距离)"大。
因此，下游侧被检测气体含有氨分子时，该氨分子比下游侧被检测气体中含有的氧分子优先通过扩散阻力层66d，到达排气侧电极层66b。然后，氨分子在排气侧电极层66b 中，例如如下述式(5)所示，与氧结合。即，在排气侧电极层66b中氨被氧化，氧被消耗。
8NH3+1002 — 8N0+12H20... (5) 其结果是，下游侧被检测气体的氧浓度为特定浓度且该下游侧被检测气体含有氨时的下游侧空燃比传感器66的输出值AFD( = AFDl)，与下游侧被检测气体的氧浓度为相同特定浓度且该下游侧被检测气体不含氨时的下游侧空燃比传感器66的输出值AFD(= AFD2)相比，是表示"下游侧被检测气体的氧浓度较小的气体(更浓厚的气体)"的值。艮卩，氧浓度越大则输出值AFD越大，因此AFD1小于AFD2。其结果是，如图7所示，即使在下游侧被检测气体的氧浓度为恒定的情况下，下游侧被检测气体的氨浓度越高，下游侧空燃比传感器66的输出值AFD(极限电流值Ip)也越减少。换言之，输出值AFD是表示下游侧被检测气体的氨浓度越高则"下游侧被检测气体的氧浓度越小(即更浓厚的气体)"的值。因此，第一排气净化装置在第一规定条件成立时，停止尿素水的喷射/供给。由此，不含氨的气体到达下游侧空燃比传感器66。即，下游侧被检测气体的氨浓度为O。并且，该状态下的下游侧空燃比传感器66的输出值AFD作为基准值AFDstd存储。为了方便基准值AFDstd也称为"第一输出值"。由此，取得根据"排气中含有的氮氧化物未被SCR催化剂 44净化的状态的排气"的氧浓度而变化的值(AFDstd)作为第一输出值。
接着，第一排气净化装置从尿素水喷射阀55喷射任意的规定量的尿素水，取得该状态下的下游侧空燃比传感器66的输出值AFD。此时，尿素水如果不过剩(尿素水不足)，则氨不流出到SCR催化剂44的下游。因此，取得的输出值AFD与基准值AFDstd —致。与之相对，如果尿素水过剩而氨流出到SCR催化剂44的下游时(发生氨泄漏时)，取得的输出值AFD小于基准值AFDstd。并且，氨浓度越大则"基准值AFDstd"和取得的"输出值AFD" 之差AAF( = AFDstd-AFD)越大。因此，第一排气净化装置取得"基准值AFDstd"和取得的"输出值AFD"之差 A AF ( = AFDstd-AFD)，将该差A AF适用于表格MapDNH3 ( A AF)，从而取得"氨浓度DNH3"。该表格M即DNH3(AAF)如图8所示，是表示差A AF和氨浓度DNH3的关系的表格，提前根据通过实验求出的数据生成，存储在电控制装置70的ROM内。这样一来，第一排气净化装置取得与从SCR催化剂44流出的氨的量相关的值即"氨量相关值(在此是氨浓度DNH3)"。
(实际的动作) 接着说明第一排气净化装置的实际动作。电控制装置70的CPU每经过规定时间重复执行图9所示的"基准值(第一输出值)取得程序"。因此，在到达规定的定时时，CPU 从图9的步骤900开始处理，在步骤910中判断第一规定条件(第一输出值取得条件)是否成立。第一规定条件是指，认为需要更新上述基准值AFDstd时确定成立的条件。第一规定条件也可以在下述(1)至(4)所示的条件中的任意一个条件成立时，或这些条件的任意二个以上的条件中的至少一个条件成立时，确定为成立的条件。此外，本例中的第一规定条件是下述(1)。并且，第一规定条件不限于此，也可以是其他条件。
第一规定条件 (1)从上一次取得基准值AFDstd的时点开始经过了一定时间。 (2)内燃机10的负荷(例如油门踏板操作量Accp、每个燃烧循环的燃料喷射量或
吸入空气量Ga)从"上次取得基准值AFDstd的时点"的负荷开始，变化到规定阈值负荷以上。 (3)内燃机转速NE从"上次取得基准值AFDstd的时点"的内燃机转速NE开始，变化到规定阈值速度以上。 (4)由N0X传感器63检测出的氮氧化物浓度DNOx从"上次取得基准值AFDstd的时点"的氮氧化物浓度DNOx开始，变化到规定阈值浓度以上。当第一规定条件不成立时，CPU在步骤910中判断为"否"，直接前进到步骤995，暂时结束本程序。与之相对，当第一规定条件成立时，CPU在步骤910中判断为"是"，前进到步骤920，停止尿素水的喷射(供给)。即，将尿素水喷射量URInj设定为"O"，停止对尿素水喷射阀55发送喷射指示信号。接着CPU前进到步骤930，监视从通过步骤920的处理停止尿素水的喷射开始是否经过了第一规定时间。第一规定时间设定得略大于从尿素水的喷射停止的时点开始直到 SCR催化剂44内不残留氨为止的时间。然后，从尿素水的喷射停止后经过了第一规定时间时，CPU在步骤930中判断为 "是"，前进到步骤940，将下游侧空燃比传感器66的输出值AFD作为基准值AFDstd取得(存储)。基准值AFDstd为了方便也称为"第一输出值AF1"。之后，CPU前进到步骤995，暂时结束本程序。进一步，CPU每经过规定时间重复执行图10所示的"氨量相关值反馈控制程序"。因此，在到达规定的定时时，CPU从图10的步骤1000开始处理并前进到步骤IOIO，判断在当前时点"通过图9的程序处理尿素水的喷射是否停止"。此时，如果尿素水的喷射正在停止，则CPU在步骤1010中判断为"否"，直接前进到步骤1095，暂时结束本程序。与之相对，在当前时点如果尿素水的喷射未停止，CPU在步骤 1010中判断为"是"而前进到步骤1020，取得下游侧空燃比传感器66的输出值AFD。在该步骤1020中取得的输出值AFD为了方便也称为"第二输出值AF2"。接着CPU前进到步骤1030，从"由图9的步骤940的处理取得的基准值AFDstd(第一输出值AF1)"减去"在上述步骤1020中取得的输出值AFD(第二输出值AF2)"，从而取得差AAF( = AFDstd-AFD = AF1-AF2)。该差AAF也称为下游侧空燃比传感器输出值减少接着CPU前进到步骤1040，判断差AAF是否大于0。换言之，CPU判断输出值AFD 是否小于基准值AFDstd。当差AAF是正值时(即输出值AFD小于基准值AFDstd时)，如上所述，认为氨从SCR催化剂44流出。因此，CPU在步骤1040中判断为"是"而前进到步骤1050，将差AAF适用于"图8及步骤1050的框内所示的表格M即DNH3 ( A AF)"，从而取得 "氨浓度DNH3"。接着，CPU前进到步骤1060，更新该时点下的尿素水的供给量(添加剂的供给量) A。具体而言，CPU将从"该时点的尿素水的供给量A"减去"氨浓度DNH3乘以系数k的值 (k DNH3)"的值作为新的尿素水供给量A存储。此外，k可以是恒定值，也可是随着吸入空气量Ga或油门踏板操作量Accp变大而变大的值。接着CPU前进到步骤1070，将尿素水供给量A设定到尿素水喷射量URInj。之后 CPU前进到步骤1080，向尿素水喷射阀55发送指示信号，以从尿素水喷射阀55喷射尿素水喷射量URInj的尿素水。之后，CPU在步骤1095中暂时结束本程序。另一方面，CPU执行步骤1040的处理时，当AAF为"O"以下时(即输出值AFD为基准值AFDstd以上时)，认为氨未从SCR催化剂44流出。换言之，认为尿素水的供给量不足，添加到SCR催化剂的氨的量不足。因此，这种情况下，CPU在步骤1040中判断为"否"并前进到步骤1090，将在"该时点下的尿素水的供给量A"上加上"微小的正的恒定值Aa"的值作为"新的尿素水供给量 A"存储。之后，CPU执行步骤1070及步骤1080的处理。其结果是，在未发生氨泄露时，每当执行图10的程序时，逐渐增加尿素水的供给量。此外，值Aa可以是恒定值，也可是随着吸入空气量Ga或油门踏板操作量Accp变大而变大的值。
如上所述，第一排气净化装置具有第一输出值取得单元(参照图9的步骤940)，其取得根据"从内燃机10排出的排气中含有的氮氧化物未被SCR催化剂44净化的状态的排气"中含有的"氧"的浓度而变化的值，即第一输出值AF1 (基准值AFDstd)。换言之，上述第一输出值取得单元构成为取得添加剂供给单元(尿素水供给装置 50、尿素水喷射阀55)未供给添加剂(尿素水)的状态下的"下游侧空燃比传感器66的输出值AFD"即"第一输出值AF1 (基准值AFDstd)"。
并且，第一排气净化装置具有第二输出值取得单元(参照图10的步骤1020)，其取得基于上述添加剂供给单元供给上述添加剂的状态下的"下游侧空燃比传感器66的输出值AFD"的值即"第二输出值 AF2"。 SP，第二输出值取得单元构成为取得添加剂供给单元供给添加剂的状态下的"下游侧空燃比传感器66的输出值
AFD"即第二输出值AF2。而且，第一排气净化装置具有"氨量相关值取得单元"(参照图10的步骤1040的判断结果及步骤1050)，其根据 "上述第一输出值AF1和上述第二输出值AF2之差A AF"，取得与从SCR催化剂44流出的氨的量相关的氨量相关值(氨浓度)；以及添加剂供给量控制单元(参照步骤1060 步骤1090)，其根据上述取得的氨量相关值决定添加剂(尿素水)的供给量A，并且将供给决定的供给量A的添加剂(尿素水)的指示发送到添加剂供给单元。并且，上述添加剂供给量控制单元构成为，在第一规定条件成立时(参照图9的步骤910)，为了使上述第一输出值取得单元取得上述第一输出值AF1 (执行步骤940的处理)，将停止添加剂(尿素水)的供给的指示发送到添加剂供给单元(参照步骤920)。
如上所述，第一输出值和第二输出值之差A AF根据与从SCR催化剂44流出的氨的量相关的值(氨浓度)而变化。因此，第一排气净化装置能够替代将昂贵的NOx传感器 63设置在SCR催化剂44下游，而通过使用廉价的下游侧空燃比传感器66来求出氨量相关值。因此可提供廉价的排气净化装置。此外，第一排气净化装置具有空气流量计61、 N0X传感器63、上游侧空燃比传感器 64、及排气温度传感器65，但也可适当省略这些传感器中的至少一个传感器。
〈第二实施方式〉接着说明本发明的第二实施方式涉及的内燃机的排气净化装置
(以下也简称为"第二排气净化装置")。第二排气净化装置和第一排气净化装置的不同点在于，电控制装置70的CPU替代执行"图9及图10的流程图所示的程序"而执行 "图11的流程图所示的程序"。因此以下以该不同点为中心进行说明。此外，对在图ll中用于进行和图IO所示的步骤相同的处理的步骤，加上和图10的相应步骤中附加的标记相同的标记。对这些步骤的详细说明也适当省略。 CPU每经过规定时间重复执行图ll所示的程序。因此，在到达规定的定时时，CPU 从图11的步骤1100开始处理，执行下述步骤1110至步骤1130的处理。
步骤1110 :CPU取得上游侧空燃比传感器64的输出值AFU。到达上游侧空燃比传感器64的排气是"排气中含有的氮氧化物未被SCR催化剂44净化的状态的排气"。因此，输出值AFU是根据该排气的氧浓度而变化的值。S卩，在步骤1110中取得的输出值AFU是相当于上述基准值AFDstd及上述第一输出值AFl的值。步骤1120 :CPU取得下游侧空燃比传感器66的输出值AFD。如下所述，在第二排气净化装置中，总是供给尿素水。因此，下游侧空燃比传感器66上，在尿素水供给到SCR催化剂44的状态下，到达了经过了 SCR催化剂44的排气。因此，在该步骤1120中取得的输出值AFD是上述第二输出值。步骤1130 :CPU计算出"取得的输出值AFU"和"取得的输出值AFD"之差AAF(= AFU-AFD)。如上所述，下游侧空燃比传感器66对于氧的浓度是规定的浓度且不含氨的气体的输出值AFD设计成和上游侧空燃比传感器64对于同一气体的输出值AFU相同。因此，氨未从SCR催化剂44流出时，输出值AFD和输出值AFU变得相等。与之相对，氨从SCR催化剂44流出时，输出值AFD根据该氨的浓度减少。S卩，差AAF( = AFU-AFD)是正值，氨的浓度越大差AAF越大。根据该观点，CPU在紧接着步骤1130的步骤1140中，判断差AAF是否大于O。然后，如果差A AF大于0，则CPU在步骤1140中判断为"是"并前进到步骤1050，通过将差A AF适用于"表格M即DNH3 ( A AF)"，取得"氨浓度DNH3"。接着CPU前进到步骤1060，将从"该时点下的尿素水的供给量A"减去"氨浓度DNH3 乘以系数k的值(k DNH3)"的值作为"新的尿素水供给量A"存储。接着CPU前进到步骤1070，将尿素水供给量A设定到尿素水喷射量URInj。之后 CPU前进到步骤1080，向尿素水喷射阀55发送指示信号，以从尿素水喷射阀55喷射尿素水喷射量URInj的尿素水。之后，CPU在步骤1195中暂时结束本程序。另一方面，CPU执行步骤1140的处理时，当差AAF为"O"以下时(即输出值AFD 处于输出值AFU以上时)，认为氨未从SCR催化剂44流出。换言之，认为尿素水的供给量不足，添加到SCR催化剂44的氨的量不足。因此，这种情况下，CPU在步骤1140中判断为"否"并前进到步骤1090，将在"该时点下的尿素水的供给量A"上加上"微小的正的恒定值Aa"的值作为"新的尿素水供给量 A"存储。之后，CPU执行步骤1070及步骤1080的处理。其结果是，当未发生氨泄露时，每当执行图11的程序时，逐渐增加尿素水的供给量。
如上所述，第二排气净化装置具有第一输出值取得单元(参照图11的步骤lllO)，取得根据"排气中含有的氮氧化物未被SCR催化剂44净化的状态的排气"中含有的"氧"的浓度而变化的值(基于上游侧空燃比传感器的输出值AFU的值，此时就是输出值AFU本身)，即第一输出值AF1 ;
第二输出值取得单元(步骤1120)，取得基于供给尿素水的状态下的下游侧空燃比传感器的输出值(输出值AFD)的值即"第二输出值AF2"; 氨量相关值取得单元(参照图11的步骤1140的判断结果及步骤1050)，根据上述第一输出值AF1和上述第二输出值AF2之差AAF，取得氨量相关值(氨浓度)；以及
添加剂供给量控制单元(参照图11的"步骤1070及步骤1080")，根据上述取得的氨量相关值(氨浓度)，决定添加剂(尿素水)的供给量A(参照图11的"步骤1060及步骤1090")，并且将供给"该决定的供给量A的添加剂(尿素水)"的指示发送到添加剂供给单元。在上游侧空燃比传感器64的扩散阻力层64d的外表面上，总是到达"排气中含有的氮氧化物未被SCR催化剂44净化的状态的排气"。因此，如果取得"基于上游侧空燃比传感器的输出值ADU的值"作为相当于上述第一排气净化装置使用的基准值AFDstd的"第一输出值"，则无需为了取得第一输出值而停止尿素水(添加剂)的供给。因此，第二排气净化装置可总是将"由尿素水生成的氨"供给到"SCR催化剂44"，因此能够净化氮氧化物并适当控制尿素水的量。
〈第三实施方式> 接着说明本发明的第三实施方式涉及的内燃机的排气净化装置(以下也简称为 "第三排气净化装置")。第三排气净化装置和第二排气净化装置一样，使用上游侧空燃比传感器64的输出值AFU和下游侧空燃比传感器66的输出值AFD，取得氨量相关值。但第三排气净化装置补偿上游侧空燃比传感器64的输出特性和下游侧空燃比传感器66的输出特性的不同。第三排气净化装置和第一排气净化装置的不同点在于，电控制装置70的CPU替代执行"图9及图10"的流程图所示的程序而执行"图12及图13"的流程图所示的程序。因此以下以该不同点为中心进行说明。此外，对在图13中用于进行和图IO所示的步骤相同的处理的步骤，加上和图10的相应步骤中附加的标记相同的标记。对这些步骤的详细说明也适当省略。 CPU每经过规定时间时重复执行图12所示的"校正系数取得程序"。因此，在到达规定的定时时，CPU从图12的步骤1200开始处理，在步骤1210中判断更新校正系数a的条件(校正系数更新条件)是否成立。该校正系数更新条件为了方便也称为"第二规定条件"。本例中的校正系数更新条件是，从上一次更新校正系数a的时点开始经过了一定时间。校正系数更新条件不限于此，也可是和上述第一条件相同的条件，或其他条件(例如内燃机起动后，上游侧空燃比传感器64及下游侧空燃比传感器66两者初次活性化的时点等)。现在假设校正系数更新条件成立。此时，CPU在步骤1210中判断为"是"并前进到步骤1220，将校正系数更新中标记XCR的值设定为"1"。校正系数更新中标记XCR在其值为"l"时表示进行用于更新校正系数a的控制(尿素水喷射停止)，在其值为"O"时表示不进行用于更新校正系数a的控制。此外，校正系数更新中标记XCR的值在未图示的点火开关从断开变更到接通时，设定为"1"或"0"。接着，CPU前进到步骤1230，停止尿素水的喷射(供给)。即，将尿素水喷射量 URInj设定为"O"，停止向尿素水喷射阀55的喷射指示信号的发送。接着CPU前进到步骤1240，判断从校正系数更新中标记XCR的值从"0"变为"1" 的时点(以下称为"标记变化时点")开始是否经过了第二规定时间。第二规定时间设定为比从尿素水的喷射停止的时点开始直到SCR催化剂44内不残留氨为止的时间略长。
当前时点是紧接着在步骤1220中校正系数更新中标记XCR的值被设为"l"之后。因此，CPU在步骤1240中判断为"否"，直接前进到步骤1295，暂时结束本程序。
另一方面，CPU每经过规定时间，重复执行图13所示的"氨量相关值反馈控制程序"。因此，在到达规定的定时时，CPU从图13的步骤1300开始处理并前进到步骤1310，判断校正系数更新中标记XCR的值是否为"O"。在当前时点，校正系数更新中标记XCR的值为 "1"。因此，CPU在步骤1310中判断为"否"，直接前进到步骤1395，暂时结束本程序。
之后也一样，CPU每经过规定时间重复执行图12的程序。现在假设校正系数更新条件继续成立。此时，在从标记变化时点开始直至经过第二规定时间的时点为止的期间， CPU执行步骤1200至步骤1230的处理，并前进到步骤1240，在步骤1240中判断为"否"，暂时结束本程序。并且，紧接着从标记变化时点开始经过第二规定时间的时点之后，CPU从图12的步骤1200开始处理时，CPU在紧随"步骤1210至步骤1230"的步骤1240中判断为"是"，执行下述步骤1250至步骤1290的处理。步骤1250 :CPU取得上游侧空燃比传感器64的输出值AFU。到达上游侧空燃比传感器64的排气是"排气中含有的氮氧化物未被SCR催化剂44净化的状态的排气"。因此，输出值AFU是根据该排气的氧浓度变化的值。进一步，在该步骤1250中取得的输出值AFU 是"未供给添加剂(尿素水)的规定的时点"的上游侧空燃比传感器64的输出值，为了方便也称为"上游侧校正用输出值"。步骤1260 :CPU取得下游侧空燃比传感器66的输出值AFD。此时，不供给尿素水。因此，下游侧被检测气体也是"排气中含有的氮氧化物未被SCR催化剂44净化的状态的排气"。换言之，下游侧被检测气体是具有和上游侧空燃比传感器64检测出的氧浓度相同的氧浓度的气体，是不含氨的气体。在该步骤1260中取得的输出值AFD是"未供给添加剂(尿素水)的规定的时点"的下游侧空燃比传感器66的输出值，为了方便也称为"下游侧校正用输出值"。步骤1270 :CPU用"取得的输出值AFD(下游侧校正用输出值)"去除"取得的输出值AFU(上游侧校正用输出值)"，从而计算出校正系数a ( = AFU/AFD)(参照图14)。
步骤1280 :CPU将校正系数更新中标记XCR的值设定为"0"。步骤1290 :CPU将初始值Aint存储在尿素水的供给量A中。初始值Aint可以是恒定值，也可是对吸入空气量Ga乘以"N0X传感器63检测出的氮氧化物浓度DNOx"而求出的推测氮氧化物量所对应的值。即，初始值Aint也可设定为，能够为了还原"推测氮氧化物量的氮氧化物"而生成必要的量的"氨"的"尿素水的量"。而上游侧空燃比传感器64及下游侧空燃比传感器66等的空燃比传感器的输出值取决于该空燃比传感器的"输出特性的波动及温度等"而变动。因此，即使在氨不向SCR催化剂44的下游流出时，下游侧空燃比传感器66的输出值AFD和上游侧空燃比传感器的输出值AFU也未必一致。因此，仅根据"由上游侧空燃比传感器64获得的输出值AFU"和"由下游侧空燃比传感器66获得的输出值AFD"之差A AF取得"氨量相关值DNH3"时，担心该氨量相关值的精度不佳。因此，本排气净化装置使用上述校正系数a校正"供给尿素水的状态下的输出值AFD"。这样一来，空燃比传感器之间(上游侧空燃比传感器64和下游侧空燃比传感器66之间)的输出特性的不同(包括活性度的不同)难以对差AAF造成影响。S卩，可避免差AAF相对于氨浓度不正确的情况。因此，可更正确地求出氨量相关值(氨浓度)。从该观点出发，CPU进行图13的步骤1320之后的处理。 SP，在图12的步骤1280中校正系数更新中标记XCR的值恢复为"O"后，CPU从步骤1300开始进行图13所示的程序的处理时，CPU在步骤1310中判断为"是"，依次进行下述步骤1320至步骤1350的处理。步骤1320 :CPU取得上游侧空燃比传感器64的输出值AFU。到达上游侧空燃比传感器64的排气是"排气中含有的氮氧化物未被SCR催化剂44净化的状态的排气"。因此，输出值AFU是根据该排气的氧浓度变化的值。S卩，在步骤1320中取得的输出值AFU是相当于上述基准值AFDstd及上述第一输出值的值。步骤1330 :CPU取得下游侧空燃比传感器66的输出值AFD。在该时点不喷射尿素水。但是，当校正系数更新中标记XCR的值是"O"时，通过下述步骤1080喷射尿素水。此时，下游侧空燃比传感器66中，在尿素水供给到SCR催化剂44的状态下，经过了 SCR催化剂44的排气到达。因此，在步骤1330中取得的"基于输出值AFD的值"成为"上述第二输出值"(参照下述步骤1340)。步骤1340 :CPU对"取得的输出值AFD"乘以校正系数a ，由此计算出校正后输出值AFDc(二 a AFD)(参照图14)。该校正后输出值AFDc相当于第二输出值。校正系数a如上所述，是基于上游侧输出校正值及下游侧校正用输出值的值。因此，在该步骤1340中，根据"上游侧输出校正值及下游侧校正用输出值"校正输出值AFD。
步骤1350 :CPU计算出"取得的输出值AFU(第一输出值AF1)"和"取得的校正后输出值AFDc(第二输出值AF2)"之差AAF( = AFU-AFDc)。从上述原因可知，该差AAF是不包含基于上游侧空燃比传感器64的输出特性和下游侧空燃比传感器66的输出特性的不同的误差或该误差极小的值。接着，CPU前进到步骤1360，判断差AAF是否大于0。并且，当差A AF大于0时，CPU在步骤1360中判断为"是"并前进到步骤1050，通过将差AAF适用于MapDNH3(AAF)，取得"氨浓度DNH3"。接着，CPU前进到步骤1060，将从"该时点下的尿素水的供给量A"减去"将氨浓度DNH3乘以系数k的值(k DNH3)"的值作为"新的尿素水供给量A"存储。
接着，CPU前进到步骤1070，将尿素水供给量A设定到尿素水喷射量URInj。之后，CPU前进到步骤1080，向尿素水喷射阀55发出指示信号，以从尿素水喷射阀55喷射尿素水喷射量URInj的尿素水。之后，CPU在步骤1395中暂时结束本程序。另一方面，CPU执行步骤1360的处理时，当差AAF为"O"以下时，CPU在步骤1360中判断为"否"并前进到步骤1090，将在"该时点下的尿素水的供给量A"上加上"微小的正的恒定值Aa"的值作为"新的尿素水供给量A"存储。之后，CPU执行步骤1070及步骤1080的处理。其结果是，当不发生氨泄漏时，每次执行图13的程序，就逐渐增加尿素水的供给量。此夕卜，CPU在图12的步骤1210中判断为"否"时，前进到步骤1292，判断"校正系数更新中标记XCR的值是否是'l'"。并且，CPU在校正系数更新中标记XCR的值为"l"时，在步骤1292中判断为"是"，前进到步骤1240。与之相对，CPU在正系数更新中标记XCR的值不是"1"时，在步骤1292中判断为"否"，直接进入到步骤1295，暂时结束图12所示的程序。如上所述，第三排气净化装置具有第一输出值取得单元、第二输出值取得单元及添加剂供给量控制单元等。上述第一输出值取得单元构成为，将上游侧空燃比传感器的输出值AFU作为上述第一输出值AF1取得(参照图13的步骤1320)。上述第二输出值取得单元取得"未供给添加剂的规定时点"的"下游侧空燃比传感器66的输出值AFD"即"下游侧校正用输出值"(参照图12的步骤1260)。进一步，上述第二输出值取得单元取得"未供给添加剂的规定时点"的"上游侧空燃比传感器64的输出值AFU"即"上游侧校正用输出值"(参照图12的步骤1250)。并且，上述第二输出值取得单元将"添加剂供给单元供给添加剂的状态"的"下游侧空燃比传感器的输出值AFD"通过"基于下游侧校正用输出值和上游侧校正用输出值的校正系数a "校正，将该校正的值(校正后输出值AFDc)作为"上述第二输出值AF2"取得(参照图12的步骤1270、图13的"步骤1330及步骤1340")。并且，根据这样求出的第一输出值AF1和第二输出值AF2之差AAF，求出氨量相关值(参照步骤1360及步骤1050等)。
并且，上述添加剂供给量控制单元构成为在第二规定条件(校正系数更新条件)成立时(参照步骤1210)，为了使上述第二输出值取得单元"取得上述上游侧校正用输出值(参照步骤1250)"，且使上述第二输出值取得单元"取得上述下游侧校正用输出值(参照步骤1260)"，将停止上述添加剂的供给的指示发送到上述添加剂供给单元(参照图12的"步骤1220及步骤1230")。其结果是，尿素水喷射时的"上述第二输出值AF2"即校正后输出值AFDc正是通过
具有和上游侧空燃比传感器64相同的输出特性的下游侧空燃比传感器66取得的值。其结
果是，上游侧空燃比传感器64的输出特性及下游侧空燃比传感器66的输出特性的不同被
补偿，因此可避免根据第一输出值AF1及第二输出值AF2(它们的差AAF)取得的"氨量相
关值"的精度恶化。〈第四实施方式〉接着说明本发明的第四实施方式涉及的内燃机的排气净化装置(以下也简称为"第四排气净化装置")。第四排气净化装置和第三排气净化装置一样，使用上游侧空燃比传感器64的输出值AFU和下游侧空燃比传感器66的输出值AFD取得氨量相关值。但第四排气净化装置使用和第三排气净化装置不同的校正系数，由此补偿上游侧空燃比传感器64的输出特性和下游侧空燃比传感器66的输出特性的不同。第四排气净化装置和第一排气净化装置的不同点在于，电控制装置70的CPU替代执行"图9及图10"的流程图所示的程序而执行"图15及图16"的流程图所示的程序。因此以下以该不同点为中心进行说明。此外，对在图15及图16中进行和"已经参照其他

的步骤"相同的处理的步骤，加上和其他附图的步骤中附加的标记相同的标记。对这些步骤的详细说明也适当省略。 CPU每经过规定时间重复执行图15所示的"校正系数取得程序"。图15所示的程
序相对于图12所示的程序，仅在这一点上不同"图12的步骤1210及步骤1270"分别置换
为"图15的步骤1510及步骤1520"。因此，以下以该不同点为中心进行说明。 CPU在步骤1510中判断更新校正系数13的条件(校正系数更新条件)是否成立。
该校正系数更新条件为了方便也称为"第三规定条件"。本例中的校正系数更新条件是从上
一次更新校正系数P的时点开始经过了一定的时间。该校正系数更新条件不限于此，也可
以是和上述第一条件或上述第二条件相同的条件，或其他条件(例如内燃机起动后，上游
侧空燃比传感器64及下游侧空燃比传感器66两者初次活性化的时点等)。现在假设校正系数更新条件成立。此时，CPU在步骤1510中判断为"是"，在步骤
1220中将校正系数更新中标记XCR的值设定为"1"。进一步，CPU在步骤1230中停止尿素
水的喷射(供给)。接着，CPU在步骤1240中判断是否从"标记变化时点"开始经过了第二规定时间。并且，从标记变化时点开始经过了第二规定时间时，CPU在紧随着"步骤1210至步骤1230"的"步骤1240"中判断为"是"，将"上游侧空燃比传感器64的输出值AFU"作为"上游侧校正用输出值"取得(步骤1250)。进一步，CPU将"下游侧空燃比传感器66的输出值AFD"作为"下游侧校正用输出值"取得(步骤1260)。接着，CPU前进到步骤1520，用"取得的输出值AFU (上游侧校正用输出值)"去除"取得的输出值AFD(下游侧校正用输出值)"，从而计算出校正系数13 ( = AFD/AFU = 1/
a )。之后，CPU将校正系数更新中标记XCR的值设定为"O"(步骤1280)，对尿素水的供给量A设定为初始值Aint "0"(步骤1290)，暂时结束本程序。本排气净化装置使用上述校正系数13校正"供给尿素水的状态下的输出值AFU"。由此，空燃比传感器之间(上游侧空燃比传感器64和下游侧空燃比传感器66之间)的输出特性的不同(包括活性度的不同)难以影响差AAF。 g卩，CPU在紧随图16的步骤1310的步骤1320中取得"上游侧空燃比传感器64的输出值AFU"，在步骤1330中取得"下游侧空燃比传感器66的输出值AFD"作为第二输出值AF2。接着，CPU在步骤1610中，将"取得的输出值AFU"乘以校正系数P ，从而计算出校正后输出值AFUc(二 13 *AFU)。该校正后输出值AFUc相当于第一输出值AFl。校正系数P是基于上游侧输出校正值及下游侧校正用输出值的值。因此，在该步骤1610中，输出值AFU根据"上游侧输出校正值及下游侧校正用输出值"被校正。并且，CPU计算出"取得的校正后输出值AFUc(第一输出值AFl)"和"取得的输出值AFD(第二输出值AF2)"之差AAF( = AFUc-AFD = AF1-AF2)。从上述原因可知，该差AAF是不包含基于上游侧空燃比传感器64的输出特性和下游侧空燃比传感器66的输出特性的不同的误差或该误差极小的值。接着，CPU前进到步骤1360以后，当差AAF大于0时，取得"氨浓度DNH3"(步骤1050)，并且决定尿素水供给量A(尿素水喷射量URInj)，向尿素水喷射阀55发送指示信号，以使该量A的尿素水从尿素水喷射阀55喷射(步骤1060 步骤1080)。之后，CPU在步骤1695中暂时结束本程序。另一方面，在差AAF为0以下时，CPU使尿素水供给量A增大规定值A a(步骤1090)，向尿素水喷射阀55发送指示信号，以使该增大的尿素水供给量A的尿素水从尿素水喷射阀55喷射(步骤1070及步骤1080)。如上所述，第四排气净化装置具有第一输出值取得单元、第二输出值取得单元、及添加剂供给量控制单元等。上述第二输出值取得单元将"添加剂供给单元供给上述添加剂的状态"下的"下游侧空燃比传感器的输出值AFD"作为"上述第二输出值"取得(参照图16的步骤1330)。
另一方面，上述第一输出值取得单元在"未供给添加剂的规定时点"取得"上游侧空燃比传感器64的输出值AFU"即"上游侧校正用输出值"(图15的步骤1250)。进一步，上述第一输出值取得单元在"未供给添加剂的规定时点"取得"下游侧空燃比传感器66的输出值AFD"即"下游侧校正用输出值"(图15的步骤1260)。并且，上述第一输出值取得单元通过"基于上游侧校正用输出值和下游侧校正用输出值的校正系数P "校正"添加剂供给单元供给上述添加剂的状态"下的"上游侧空燃比传感器64的输出值AFU"，将该校正的值(校正后输出值AFUc)作为"上述第一输出值"取得(参照步骤1610)。并且，根据求出的第一输出值和第二输出值之差AAF，求出氨量相关值(参照图16的"步骤1360及步骤1050"等)。
并且，上述添加剂供给量控制单元构成为在第三规定条件(校正系数更新条件)成立时(参照图15的步骤1510)，为了使上述第一输出值取得上述上游侧校正用输出值(参照步骤1250)，且使上述第一输出值取得单元取得上述下游侧校正用输出值(参照步骤1260)，将"停止上述添加剂的供给的指示""发送到上述添加剂供给单元"(参照图15的"步骤1220及步骤1230")。
其结果是，尿素水喷射时的"上述第一输出值"即校正后输出值AFUc正是通过具有和下游侧空燃比传感器66相同输出特性的上游侧空燃比传感器64取得的值。因此，上游侧空燃比传感器64的输出特性及下游侧空燃比传感器66的输出特性的不同被补偿，因此可避免根据第一输出值及第二输出值(它们的差AAF)取得的"氨量相关值"的精度恶化。(下游侧空燃比传感器的第一变形例) 接着说明本发明的各实施方式中使用的下游侧空燃比传感器66的第一变形例。
如上所述，下游侧空燃比传感器66输出根据通过扩散阻力层66d而到达排气侧电极层66b
的气体的"排气侧电极层66b中的氧的浓度(氧分压)"而变化的输出值AFD。并且，下游
侧被检测气体中含有氧及氨时，"扩散速度大的氨"比"扩散速度小的氧"优先到达排气侧电
极层66b。但在一般的空燃比传感器(例如上游侧空燃比传感器64)中，如图17中虚线L1
所示，使扩散阻力层66d的细孔径与"氧分子易通过的直径(X02)"匹配。与之相对，第一变形例的下游侧空燃比传感器如图17的实线L2所示，使扩散阻力
层66d的细孔径与"氨分子易通过的直径(XNH3)"匹配。此时，X02 > XNH3。如上所述，扩散阻力层(扩散限速层)是具有"陶瓷粒子"及"在陶瓷粒子间形成
的细孔"的多孔质层。因此氧分子及氨分子等气体分子边与陶瓷粒子冲突边通过细孔。因
此，如果使扩散阻力层的细孔径与"氨分子易通过的直径(NH3)"匹配，则氧分子的上述平均
移动距离大于氨分子的上述平均移动距离。其结果是，第一变形例涉及的下游侧空燃比传
感器和上游侧空燃比传感器64及下游侧空燃比传感器66相比，是对氨的灵敏度更高的空
燃比传感器。在图18的坐标图中，虚线Cl表现出具有和上游侧空燃比传感器64的扩散阻力层相同的扩散阻力层的下游侧空燃比传感器(即，使扩散阻力层66d的细孔径与"氧分子易通过的直径(X02)"匹配的空燃比传感器)的特性，实线C2表示第一变形例的下游侧空燃比传感器的特性。从图18可知，第一变形例涉及的下游侧空燃比传感器和上游侧空燃比传感器64相比，对于同一氨浓度的"上述差AAF"变大。换言之，第一变形例涉及的下游侧空燃比传感器是和下游侧空燃比传感器66及上游侧空燃比传感器64的任意一个相比，对于氨的灵敏度高的空燃比传感器。因此，上述各实施方式涉及的排气净化装置通过使用该下游侧空燃比传感器，可更高精度地取得"氨量相关值"。〈下游侧空燃比传感器的第二变形例> 接着参照图19说明本发明的各实施方式中使用的下游侧空燃比传感器66的第二变形例。该第二变形例涉及的下游侧空燃比传感器68和下游侧空燃比传感器66的不同点在于，将下游侧空燃比传感器66的扩散阻力层66d置换为扩散阻力层68d。因此以下以该不同点为中心进行说明。图19 (A)是下游侧空燃比传感器66及上游侧空燃比传感器64的局部剖面图，图19(B)是下游侧空燃比传感器68的局部剖面图。从图19(A)及(B)可知，扩散阻力层68d的厚度t2大于扩散阻力层66d(64d)的厚度tl。通过该构成，氧分子的上述平均移动距离和氨分子的上述平均移动距离之差进一步变大。其结果是，第二变形例涉及的下游侧空燃比传感器68是和上游侧空燃比传感器64及下游侧空燃比传感器66相比，对于氨的灵敏度更高的空燃比传感器。因此，上述各实施方式涉及的排气净化装置可通过使用该下游侧空燃比传感器68而更高精度地取得"氨量相关值"。
此外，也可将第一变形例的下游侧空燃比传感器中采用的"使扩散阻力层的细孔径与氨分子的直径匹配"、第二变形例的下游侧空燃比传感器中采用的"扩散阻力层的厚膜化"两者结合的下游侧空燃比传感器用于本发明的排气净化装置。由此，下游侧空燃比传感器对于氨的灵敏度进一步提高，因此排气净化装置可更高精度地取得"氨量相关值"。
并且，像这样使用扩散阻力层彼此不同的上游侧空燃比传感器64和下游侧空燃比传感器时，优选使用上述"第一排气净化装置、第三排气净化装置及第四排气净化装置"。
通过将距离Ll L4如下定义，可认为上述第一变形例及第二变形例涉及的下游侧空燃比传感器具有以下特征。第一移动距离Ll是，到达第一及第二变形例涉及的下游侧空燃比传感器的扩散阻力层的外表面的氨分子经过该扩散阻力层而到达该下游侧空燃比传感器的上述排气侧电极层所移动的距离的合计值(平均移动距离)。第二移动距离L2是，到达第一及第二变形例涉及的下游侧空燃比传感器的扩散阻力层的外表面的氧分子经过该扩散阻力层而到达该下游侧空燃比传感器的上述排气侧电极层所移动的距离的合计值(平均移动距离)。第三移动距离L3是，到达上述上游侧空燃比传感器64的上述扩散阻力层的外表面的氨分子经过该扩散阻力层而到达该上游侧空燃比传感器的上述排气侧电极层所移动的距离的合计值(平均移动距离)。第四移动距离L4是，到达上述上游侧空燃比传感器64的上述扩散阻力层的外表面的氧分子经过该扩散阻力层而到达该上游侧空燃比传感器的上述排气侧电极层所移动的距离的合计值(平均移动距离)。上述第一变形例及第二变形例涉及的下游侧空燃比传感器的特征在于，其构成
为，上述第二移动距离L2相对于上述第一移动距离Ll的比(L2/L1)大于上述上游侧空燃
比传感器的上述第四移动距离L4相对于第三移动距离L3的比(L4/L3)。如上所述，本发明的排气净化装置的各实施方式不使用昂贵的NOx传感器而使用
廉价的空燃比传感器，从而可取得与从SCR催化剂44流出的氨的量相关的值。因此，可提
供一种廉价的排气净化装置。本发明不限于上述各实施方式，在本发明的范围内可采用各种变形例。例如，在图 10的步骤1040、图11的步骤1140、及图13和图16的步骤1360中，差AAF也可与替代"O" 的"微小的正值Sth"比较。这种情况下，当差AAF为"O"以上且"值Sth"以下时，CPU 也可以不变更"尿素水的供给量A"。进一步，上述各实施方式的排气净化装置也可作为SCR催化剂44的异常诊断装置使用。此时，各排气净化装置在运行状态为规定状态时，从尿素水喷射阀55供给规定量的尿素水。另一方面，排气净化装置在SCR催化剂44正常时，将"相对于该规定量的尿素水假定的氨浓度"作为"氨浓度阈值"提前存储到ROM中。并且，排气净化装置可构成为，通过上述实施方式取得的氨浓度大于氨浓度阈值时或比氨浓度阈值大规定量以上时，判断为SCR 催化剂44为异常状态。
权利要求
一种内燃机的排气净化装置，具有SCR催化剂，配置在内燃机的排气通路上，并且通过用氨还原从该内燃机排出的排气中含有的氮氧化物，来净化该氮氧化物；下游侧空燃比传感器，其是如下构成的空燃比传感器含有固体电解质层、排气侧电极层、暴露在导入大气的空间中的大气侧电极层、及扩散阻力层，该排气侧电极层和该大气侧电极层以隔着该固体电解质层相对的方式分别形成于该固体电解质层的两个面上，并且该排气侧电极层被该扩散阻力层覆盖，该下游侧空燃比传感器配置在所述排气通路上比所述SCR催化剂靠下游的位置，且输出输出值，该输出值根据经过该扩散阻力层而到达该排气侧电极层的气体在该排气侧电极层中的氧的浓度而变化；添加剂供给单元，根据指示向所述排气通路上所述SCR催化剂的上游位置供给由尿素水或氨构成的添加剂；第一输出值取得单元，取得第一输出值，该第一输出值是根据所述排气中含有的氮氧化物未被所述SCR催化剂净化的状态下的所述排气中含有的氧的浓度而变化的值；第二输出值取得单元，取得第二输出值，该第二输出值是基于所述添加剂供给单元供给所述添加剂的状态下的所述下游侧空燃比传感器的输出值的值；氨量相关值取得单元，根据所述第一输出值和所述第二输出值之差，取得与从所述SCR催化剂流出的氨的量相关的值即氨量相关值；以及添加剂供给量控制单元，根据所述取得的氨量相关值决定所述添加剂的供给量，并且将供给该决定的供给量的添加剂的指示发送到所述添加剂供给单元。
2. 根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述第一输出值取得单元构成为，取得所述添加剂供给单元未供给所述添加剂的状态下的所述下游侧空燃比传感器的输出值作为所述第一输出值，所述第二输出值取得单元构成为，取得所述添加剂供给单元供给所述添加剂的状态下的所述下游侧空燃比传感器的输出值作为所述第二输出值，所述添加剂供给量控制单元构成为，在第一规定条件成立时，为了使所述第一输出值取得单元取得所述第一输出值，将停止所述添加剂的供给的指示发送到所述添加剂供给单元。
3. 根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述第一输出值取得单元包括上游侧空燃比传感器，并构成为取得基于该上游侧空燃比传感器的输出值的值作为所述第一输出值，其中，该上游侧空燃比传感器是如下构成的空燃比传感器含有固体电解质层、排气侧电极层、暴露在导入大气的空间中的大气侧电极层、及扩散阻力层，该排气侧电极层和该大气侧电极层以隔着该固体电解质层相对的方式分别形成于该固体电解质层的两个面上，并且该排气侧电极层被该扩散阻力层覆盖，该上游侧空燃比传感器配置在所述排气通路上比所述SCR催化剂靠上游的位置，且输出输出值，所述输出值根据经过该扩散阻力层而到达该排气侧电极层的气体在该排气侧电极层中的氧的浓度而变化。
4. 根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述第一输出值取得单元构成为，取得所述上游侧空燃比传感器的输出值作为所述第一输出值，所述第二输出值取得单元构成为，取得所述添加剂供给单元未供给所述添加剂的规定时点下的所述上游侧空燃比传感器的输出值即上游侧校正用输出值，并且取得该规定时点下的所述下游侧空燃比传感器的输出值即下游侧校正用输出值，根据所述上游侧校正用输出值和所述下游侧校正用输出值校正所述添加剂供给单元供给所述添加剂的状态下的所述下游侧空燃比传感器的输出值，取得该校正后的值作为所述第二输出值，所述添加剂供给量控制单元构成为，在第二规定条件成立时，为了使所述第二输出值取得单元取得所述上游侧校正用输出值及所述下游侧校正用输出值，将停止所述添加剂的供给的指示发送到所述添加剂供给单元。
5. 根据权利要求3所述的内燃机的排气净化装置，其中，所述第二输出值取得单元构成为，取得所述添加剂供给单元供给所述添加剂的状态下的所述下游侧空燃比传感器的输出值作为所述第二输出值，所述第一输出值取得单元构成为，取得所述添加剂供给单元未供给所述添加剂的规定时点下的所述上游侧空燃比传感器的输出值即上游侧校正用输出值，并且取得该规定时点下的所述下游侧空燃比传感器的输出值即下游侧校正用输出值，根据所述上游侧校正用输出值和所述下游侧校正用输出值校正所述添加剂供给单元供给所述添加剂的状态下的所述上游侧空燃比传感器的输出值，取得该校正后的值作为所述第一输出值，所述添加剂供给量控制单元构成为，在第三规定条件成立时，为了使所述第一输出值取得单元取得所述上游侧校正用输出值及所述下游侧校正用输出值，将停止所述添加剂的供给的指示发送到所述添加剂供给单元。
6. 根据权利要求3至权利要求5的任意一项所述的排气净化装置，其中，将到达所述下游侧空燃比传感器的所述扩散阻力层的外表面的氨分子经过该扩散阻力层而到达该下游侧空燃比传感器的所述排气侧电极层所移动的距离的合计值定义为第一移动距离L1，将到达所述下游侧空燃比传感器的所述扩散阻力层的外表面的氧分子经过该扩散阻力层而到达该下游侧空燃比传感器的所述排气侧电极层所移动的距离的合计值定义为第二移动距离L2，将到达所述上游侧空燃比传感器的所述扩散阻力层的外表面的氨分子经过该扩散阻力层而到达该上游侧空燃比传感器的所述排气侧电极层所移动的距离的合计值定义为第三移动距离L3，将到达所述上游侧空燃比传感器的所述扩散阻力层的外表面的氧分子经过该扩散阻力层而到达该上游侧空燃比传感器的所述排气侧电极层所移动的距离的合计值定义为第四移动距离L4，此时，所述下游侧空燃比传感器构成为，所述第二移动距离L2相对于所述第一移动距离L1的比(L2/L1)大于所述上游侧空燃比传感器的所述第四移动距离L4相对于第三移动距离L3的比(L4/L3)。
全文摘要
本排气净化装置具有SCR催化剂(44)、向SCR催化剂的上游供给尿素水的尿素水喷射阀(55)、及配置在SCR催化剂的下游的下游侧空燃比传感器(具有扩散阻力层的氧浓度传感器)(66)。本装置在规定条件成立时，停止从尿素水喷射阀喷射尿素水，取得该状态下的下游侧空燃比传感器的输出值作为第一输出值。本装置取得从尿素水喷射阀喷射尿素水时的下游侧空燃比传感器的输出值作为第二输出值。并且，根据第一输出值和第二输出值之差ΔAF，取得从SCR催化剂流出的氨的浓度。
文档编号G01N27/41GK101784765SQ200980100202
公开日2010年7月21日申请日期2009年9月9日优先权日2008年9月10日
发明者合屋阳一郎, 村濑直, 青木圭一郎申请人:丰田自动车株式会社