(57)【要約】【課題】「高価な下流側ＮＯｘセンサ」に代わる「安価な下流側空燃比センサ」を添加剤の供給量制御に使用可能とすることにより、より安価な「ＳＣＲ触媒を用いた排気浄化装置」を提供すること。【解決手段】本排気浄化装置は、ＳＣＲ触媒４４、ＳＣＲ触媒の上流に尿素水を供給する尿素水噴射弁５５、及び、ＳＣＲ触媒の下流に配設された下流側空燃比センサ（拡散抵抗層を備えた酸素濃度センサ）６６を有する。本装置は、所定条件が成立したとき、尿素水噴射弁からの尿素水の噴射を停止し、その状態における下流側空燃比センサの出力値を第１出力値として取得する。本装置は、尿素水噴射弁から尿素水が噴射されているときの下流側空燃比センサの出力値を第２出力値として取得する。そして、第１出力値と第２出力値との差ΔＡＦに基づいて、ＳＣＲ触媒から流出しているアンモニアの濃度を取得する。【選択図】  図１
2010065602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設されるとともに同機関から排出された排気に含まれる窒素酸化物をアンモニアによって還元することにより同窒素酸化物を浄化するＳＣＲ触媒と、
固体電解質層、排気側電極層、大気が導入される空間に露呈した大気側電極層、及び、拡散抵抗層を含み、同排気側電極層と同大気側電極層とが同固体電解質層を挟んで対向するように同固体電解質層の両面にそれぞれ形成されるとともに、同排気側電極層が同拡散抵抗層により覆われてなる空燃比センサであって前記排気通路の前記ＳＣＲ触媒よりも下流位置に配設され且つ同拡散抵抗層を通過して同排気側電極層に到達したガスの同排気側電極層における酸素の濃度に応じて変化する出力値を出力する下流側空燃比センサと、
前記排気通路の前記ＳＣＲ触媒の上流位置に指示に応じて尿素水又はアンモニアからなる添加剤を供給する添加剤供給手段と、
前記排気に含まれる窒素酸化物が前記ＳＣＲ触媒により浄化されていない状態にある前記排気に含まれる酸素の濃度に応じて変化する値である第１出力値を取得する第１出力値取得手段と、
前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態における前記下流側空燃比センサの出力値に基く値である第２出力値を取得する第２出力値取得手段と、
前記第１出力値と前記第２出力値との差に基いて前記ＳＣＲ触媒から流出するアンモニアの量に関連する値であるアンモニア量関連値を取得するアンモニア量関連値取得手段と、
前記取得されたアンモニア量関連値に基いて前記添加剤の供給量を決定するとともに同決定した供給量の添加剤を供給する指示を前記添加剤供給手段に送出する添加剤供給量制御手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記第１出力値取得手段は、
前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給していない状態における前記下流側空燃比センサの出力値を前記第１出力値として取得するように構成され、
前記第２出力値取得手段は、
前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態における前記下流側空燃比センサの出力値を前記第２出力値として取得するように構成され、
前記添加剤供給量制御手段は、
第１所定条件が成立したとき前記第１出力値取得手段に前記第１出力値を取得させるために、前記添加剤の供給を停止する指示を前記添加剤供給手段に送出するように構成された排気浄化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記第１出力値取得手段は、
固体電解質層、排気側電極層、大気が導入される空間に露呈した大気側電極層、及び、拡散抵抗層を含み、同排気側電極層と同大気側電極層とが同固体電解質層を挟んで対向するように同固体電解質層の両面にそれぞれ形成されるとともに、同排気側電極層が同拡散抵抗層により覆われてなる空燃比センサであって前記排気通路の前記ＳＣＲ触媒よりも上流位置に配設され且つ同拡散抵抗層を通過して同排気側電極層に到達したガスの同排気側電極層における酸素の濃度に応じて変化する出力値を出力する上流側空燃比センサを含み、同上流側空燃比センサの出力値に基づく値を前記第１出力値として取得するように構成された排気浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記第１出力値取得手段は、
前記上流側空燃比センサの出力値を前記第１出力値として取得するように構成され、
前記第２出力値取得手段は、
前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給していない所定の時点における前記上流側空燃比センサの出力値である上流側補正用出力値を取得するとともに同所定の時点における前記下流側空燃比センサの出力値である下流側補正用出力値を取得し、前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態における前記下流側空燃比センサの出力値を前記上流側補正用出力値と前記下流側補正用出力値とに基いて補正し、同補正した値を前記第２出力値として取得するように構成され、
前記添加剤供給量制御手段は、
第２所定条件が成立したとき前記第２出力値取得手段に前記上流側補正用出力値及び前記下流側補正用出力値を取得させるために、前記添加剤の供給を停止する指示を前記添加剤供給手段に送出するように構成された排気浄化装置。
【請求項５】
請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記第２出力値取得手段は、
前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態における前記下流側空燃比センサの出力値を前記第２出力値として取得するように構成され、
前記第１出力値取得手段は、
前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給していない所定の時点における前記上流側空燃比センサの出力値である上流側補正用出力値を取得するとともに同所定の時点における前記下流側空燃比センサの出力値である下流側補正用出力値を取得し、前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態における前記上流側空燃比センサの出力値を前記上流側補正用出力値と前記下流側補正用出力値とに基いて補正し、同補正した値を前記第１出力値として取得するように構成され、
前記添加剤供給量制御手段は、
第３所定条件が成立したとき前記第１出力値取得手段に前記上流側補正用出力値及び前記下流側補正用出力値を取得させるために、前記添加剤の供給を停止する指示を前記添加剤供給手段に送出するように構成された排気浄化装置。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載の排気浄化装置において、
前記下流側空燃比センサの前記拡散抵抗層の外表面に到達したアンモニア分子が同拡散抵抗層を通過して同下流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値を第１移動距離Ｌ１、
前記下流側空燃比センサの前記拡散抵抗層の外表面に到達した酸素分子が同拡散抵抗層を通過して同下流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値を第２移動距離Ｌ２、
前記上流側空燃比センサの前記拡散抵抗層の外表面に到達したアンモニア分子が同拡散抵抗層を通過して同上流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値を第３移動距離Ｌ３、
前記上流側空燃比センサの前記拡散抵抗層の外表面に到達した酸素分子が同拡散抵抗層を通過して同上流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値を第４移動距離Ｌ４、
と定義するとき、
前記下流側空燃比センサは、前記第１移動距離Ｌ１に対する前記第２移動距離Ｌ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が、前記上流側空燃比センサの第３移動距離Ｌ３に対する前記第４移動距離Ｌ４の比（Ｌ４／Ｌ３）よりも大きくなるように構成されている排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路にＳＣＲ触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）触媒は、窒素酸化物（ＮＯｘ）をアンモニア（ＮＨ３）によって還元することにより、窒素酸化物を浄化する触媒である。ＳＣＲ触媒は、特に、窒素酸化物を多く排出するディーゼル機関に採用され始めている。ＳＣＲ触媒は、「ＮＯｘ選択還元触媒」又は「アンモニア添加式ＮＯｘ触媒」とも称呼されている。
【０００３】
ＳＣＲ触媒により窒素酸化物を還元させるためには、窒素酸化物の還元剤であるアンモニアをＳＣＲ触媒に供給する必要がある。従来の装置は、アンモニア自体をＳＣＲ触媒に添加するか、或いは、その代わりに尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２＝Ｈ２Ｎ−ＣＯ−ＮＨ２）を含む水（尿素水、尿素水溶液）をＳＣＲ触媒の上流に供給する。この尿素は加水分解によってアンモニアと二酸化炭素とに変化する。この加水分解により得られたアンモニアがＳＣＲ触媒内において窒素酸化物を還元する。このようにＳＣＲ触媒の上流に尿素水を供給するシステムは「尿素ＳＣＲシステム」とも称呼される。日本国の国土交通省は平成１５年１２月１８日付のウェブページにて「尿素ＳＣＲシステム技術検討会」を設置したと報告している。以下、このように添加・供給されるアンモニア又は尿素水を「添加剤」又は「還元剤」と称呼する。
【０００４】
ところで、ＳＣＲ触媒にアンモニアが過剰に直接供給された場合、或いは、尿素ＳＣＲシステムにおいて尿素水が過剰に供給されることによりＳＣＲ触媒にアンモニアが過剰に供給された場合、ＳＣＲ触媒内にて窒素酸化物と反応することができなかったアンモニアがＳＣＲ触媒から排出される。即ち、アンモニア・スリップが発生する。アンモニア・スリップの発生は、添加剤が無駄に消費されていることを意味する。その一方、供給する添加剤が窒素酸化物に対して不足すると、ＳＣＲ触媒から窒素酸化物が排出される。従って、このようなＳＣＲ触媒を用いたシステムにおいて、供給する添加剤（アンモニア又は尿素水）の量を適切に制御することが重要である。
【０００５】
そこで、従来の装置の一つは、ＳＣＲ触媒の上流側位置及び下流側位置に上流側ＮＯｘセンサ及び下流側ＮＯｘセンサをそれぞれ備え、それらのＮＯｘセンサが検出する窒素酸化物濃度に基いて「供給する尿素水の量」を制御するようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１２７２５６号公報
【発明の開示】
【０００６】
しかしながら、上記従来の装置は、高価なＮＯｘセンサを二個使用しているので、システム全体のコストも高くなるという問題を有している。従って、本発明の目的の一つは、「高価な下流側ＮＯｘセンサ」に代わる「安価な下流側空燃比センサ」を添加剤の供給量制御に使用可能とすることにより、より安価な「ＳＣＲ触媒を用いた排気浄化装置」を提供することにある。
【０００７】
本発明の内燃機関の排気浄化装置は、ＳＣＲ触媒と、下流側空燃比センサと、添加剤供給手段と、第１出力値取得手段と、第２出力値取得手段と、アンモニア量関連値取得手段と、添加剤供給量制御手段と、を備える。この排気浄化装置が適用される内燃機関は、理論空燃比よりもリーン側の空燃比にて運転される機関（例えば、ディーゼル機関）である。従って、この内燃機関から排出された排気は、通常、酸素及び窒素酸化物を含む。
【０００８】
ＳＣＲ触媒は、内燃機関の排気通路に配設される。ＳＣＲ触媒は、上述したように、内燃機関から排出された排気に含まれる窒素酸化物をアンモニアによって還元する。これにより、ＳＣＲ触媒は、排気に含まれる窒素酸化物を浄化する。
【０００９】
下流側空燃比センサは「排気通路のＳＣＲ触媒よりも下流位置（ＳＣＲ触媒よりも下流側の排気通路）」に配設される。下流側空燃比センサは、固体電解質層、排気側電極層、大気が導入される空間に露呈した大気側電極層、及び、拡散抵抗層を含む。排気側電極層と大気側電極層とは、固体電解質層を挟んで対向するように固体電解質層の両面にそれぞれ形成されている。排気側電極層は拡散抵抗層により覆われている。拡散抵抗層は、検出対象となるガス（被検出ガス）が同拡散抵抗層の外表面に接触するように配置される。下流側空燃比センサは、「拡散抵抗層の外表面に到達した後に拡散抵抗層を通過して排気側電極層に到達したガス」の「排気側電極層における酸素の濃度」に応じて変化する出力値を出力するようになっている。即ち、下流側空燃比センサは、酸素濃度を検出することによりガスの空燃比を検出する「周知の空燃比センサ」である。なお、以下において、下流側空燃比センサの拡散抵抗層の外表面に到達したガスを、便宜上「下流側被検出ガス」とも称呼する。
【００１０】
添加剤供給手段は、排気通路のＳＣＲ触媒の上流位置に、指示に応じて「尿素水又はアンモニア」からなる添加剤を供給するようになっている。尿素水が供給された場合、尿素が加水分解され、アンモニアが生成される。従って、添加剤供給手段は、ＳＣＲ触媒へアンモニアを供給する「アンモニア供給手段」である。
【００１１】
第１出力値取得手段は、「窒素酸化物がＳＣＲ触媒により未だ浄化されていない状態にある排気」に含まれる「酸素の濃度に応じて変化する値」である「第１出力値」を取得するようになっている。換言すると、第１出力値は、「ＳＣＲ触媒よりも上流側の排気通路における排気」の酸素濃度、又は、添加剤がＳＣＲ触媒に供給されておらずＳＣＲ触媒が窒素酸化物を還元することがない状態にあるときの「そのＳＣＲ触媒を通過した排気」の酸素濃度、に応じて変化する値である。第１出力値は、後述するように、下流側空燃比センサの出力値又は上流側空燃比センサの出力値に基づいて取得され得る。
【００１２】
第２出力値取得手段は、前記添加剤供給手段が前記添加剤を（ＳＣＲ触媒の上流側の排気通路内に）供給している状態にあるときの「前記下流側空燃比センサの出力値に基く値」である「第２出力値」を取得するようになっている。「下流側空燃比センサの出力値に基く値」は、後述するように、「下流側空燃比センサの出力値そのもの」であってもよく、「下流側空燃比センサの出力値を補正した値」であってもよい。
【００１３】
アンモニア量関連値取得手段は、前記第１出力値と前記第２出力値との差に基いて「前記ＳＣＲ触媒から流出するアンモニアの量」に関連する値、即ち、アンモニア量関連値を取得する。アンモニア量関連値は、例えば、アンモニアの濃度を表す値及びアンモニアの有無（アンモニア濃度が０であるか否か）を示す値等である。「前記第１出力値と前記第２出力値との差」は、前記第１出力値と前記第２出力値との差そのもの、及び、前記第１出力値と前記第２出力値との比等を含む。即ち、「前記第１出力値と前記第２出力値との差」は、前記第１出力値と前記第２出力値との比較に基づく量である。
【００１４】
添加剤供給量制御手段は、「前記取得されたアンモニア量関連値」に基いて「前記添加剤の供給量」を決定する。更に、添加剤供給量制御手段は、その決定した供給量の添加剤を供給する指示（その決定した供給量の添加剤を前記添加剤供給手段が前記排気通路の前記ＳＣＲ触媒の上流位置に供給するための指示）を前記添加剤供給手段に送出するようになっている。
【００１５】
上記第２出力値は、添加剤が排気通路に供給されているときの「下流側空燃比センサの出力値に基く値」である。即ち、上記第２出力値は、「アンモニアの元となる尿素水」又は「アンモニアそのもの」が排気通路に供給されることにより、ＳＣＲ触媒にアンモニアが添加されているときの「下流側空燃比センサの出力値に基く値」である。
【００１６】
この場合、添加剤の量が「ＳＣＲ触媒にて還元・浄化すべき窒素酸化物」の量に対して過剰であると（即ち、排気中の窒素酸化物を還元するのに必要なアンモニアの量よりも多い量のアンモニアがＳＣＲ触媒に供給されていると）、余剰のアンモニアを含むガスがＳＣＲ触媒から流出する。そのガスは、下流側空燃比センサの拡散抵抗層の外表面に到達する。従って、この場合の下流側被検出ガスには、酸素（酸素分子）及びアンモニア（アンモニア分子）が含まれている。酸素及びアンモニアは拡散抵抗層中を拡散により移動する。
【００１７】
ところで、酸素分子（Ｏ２）の径はアンモニア分子（ＮＨ３）の径よりも大きい。一般に、拡散抵抗層は「粒子」及び「粒子間に形成された細孔」を有する多孔質層であり、ガス分子は粒子に衝突しながら細孔を通過して行く。従って、拡散抵抗層における酸素分子の拡散速度は、拡散抵抗層におけるアンモニア分子の拡散速度より小さい。換言すると、酸素分子が拡散抵抗層を通過するまでの移動距離の合計値（積算値）は、アンモニア分子が拡散抵抗層を通過するまでの移動距離の合計値（積算値）よりも大きい。従って、下流側被検出ガスがアンモニアを含んでいると、そのアンモニアは酸素よりも優先的に拡散抵抗層を通過して排気側電極層に到達する。そして、アンモニアは排気側電極層において酸素と結合する（即ち、アンモニアが酸化され、酸素が消費される。）。
【００１８】
その結果、下流側被検出ガスの酸素濃度が特定濃度であって且つその下流側被検出ガスがアンモニアを含んでいる場合の下流側空燃比センサの出力値は、下流側被検出ガスの酸素濃度が同じ特定濃度であって且つその下流側被検出ガスがアンモニアを含んでいない場合の下流側空燃比センサの出力値と比較して、「下流側被検出ガスの酸素濃度が小さいガス（よりリッチ側のガス）」であることを示す値となる。
【００１９】
即ち、下流側空燃比センサの出力値に基づく第２出力値は、下流側被検出ガスに含まれる酸素の濃度が一定であっても、下流側被検出ガスに含まれるアンモニアの濃度が高くなるにつれて下流側被検出ガスに含まれる酸素の濃度がより低いことを示す値となる。
【００２０】
一方、上記第１出力値は、「窒素酸化物が浄化されていない状態の排気に含まれる酸素の濃度」に応じて変化する値である。従って、上記第１出力値は、下流側被検出ガスがアンモニアを含んでいないときの第２出力値に対応した値となる。
【００２１】
従って、第１出力値と第２出力値との差は、前記ＳＣＲ触媒から流出するアンモニアの量に関連する値（アンモニア量関連値、例えば、アンモニア濃度に応じて変化する値）となる。そこで、上記アンモニア量関連値取得手段は、前記第１出力値と前記第２出力値との差に基いてアンモニア量関連値を取得する。
【００２２】
更に、上記添加剤供給量制御手段は、その取得されたアンモニア量関連値に基いて「前記添加剤の供給量」を決定する。例えば、アンモニア量関連値が「ＳＣＲ触媒から多量のアンモニアが流出している」ことを示す場合、「前記添加剤の供給量」は減少させられる。これに対し、アンモニア量関連値が「ＳＣＲ触媒からアンモニアが流出していない」ことを示す場合、「前記添加剤の供給量」は増大させられる。そして、上記添加剤供給量制御手段は、「そのように決定した供給量の添加剤を供給する指示」を上記添加剤供給手段に送出する。
【００２３】
このように、本発明の排気浄化装置は、ＳＣＲ触媒の下流側にＮＯｘセンサに代わる空燃比センサを備え、その空燃比センサ（下流側空燃比センサ）を使用して「添加剤の供給量」を適切に制御することができる。現状、空燃比センサのコストはＮＯｘセンサのコストの１／３程度である。従って、本発明によれば、極めて安価な排気浄化装置が提供され得る。
【００２４】
この排気浄化装置の一態様において、
前記第１出力値取得手段は、
「前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給していない状態」における「前記下流側空燃比センサの出力値」を「前記第１出力値」として取得するように構成され、
前記第２出力値取得手段は、
「前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態」における「前記下流側空燃比センサの出力値」を「前記第２出力値」として取得するように構成され、
前記添加剤供給量制御手段は、
第１所定条件（所定の第１条件）が成立したとき「前記第１出力値取得手段に前記第１出力値を取得させる」ために、「前記添加剤の供給を停止する指示」を前記添加剤供給手段に送出するように構成される。
【００２５】
上記第１所定条件は、例えば、所定時間が経過する毎に成立する条件であってもよく、機関の運転状態（例えば、アクセルペダル操作量Accpに代表される機関の負荷）が所定量以上変化したときに成立する条件であってもよい。
【００２６】
これによれば、「第１出力値及び第２出力値」を「下流側空燃比センサのみ」を用いて取得することができるので、例えば、排気通路のＳＣＲ触媒の上流側に「第１出力値を取得するための上流側空燃比センサ」を配設する必要がない。従って、より安価な排気浄化装置が提供され得る。
【００２７】
更に、この排気浄化装置の他の態様において、
前記第１出力値取得手段は、前記排気通路の前記ＳＣＲ触媒よりも上流位置に配設される上流側空燃比センサを含み、その「上流側空燃比センサの出力値に基づく値」を「前記第１出力値」として取得するように構成され得る。「上流側空燃比センサの出力値に基づく値」は、後述するように、「上流側空燃比センサの出力値そのもの」であってもよく、「上流側空燃比センサの出力値を補正した値」であってもよい。
【００２８】
この場合、上流側空燃比センサは、下流側空燃比センサと同様な構成を備える。即ち、上流側空燃比センサは、固体電解質層、排気側電極層、大気が導入される空間に露呈した大気側電極層、及び、拡散抵抗層を含む。排気側電極層と大気側電極層とは、固体電解質層を挟んで対向するように、固体電解質層の両面にそれぞれ形成される。排気側電極層は拡散抵抗層により覆われている。拡散抵抗層は、検出対象となるガス（被検出ガス）が同拡散抵抗層の外表面に接触するように配置される。更に、上流側空燃比センサは、「拡散抵抗層の外表面に到達した後に拡散抵抗層を通過して排気側電極層に到達したガス」の「排気側電極層における酸素の濃度」に応じて変化する出力値を出力するようになっている。
【００２９】
上流側空燃比センサ（上流側空燃比センサの拡散抵抗層の外表面）には、「排気に含まれる窒素酸化物が前記ＳＣＲ触媒により浄化されていない状態にある排気」が常に到達している。従って、「上流側空燃比センサの出力値に基づく値」を「第１出力値」として取得すれば、第１出力値を取得するために添加剤の供給を停止する必要がない。従って、この態様の装置は、添加剤をＳＣＲ触媒に常に供給することができるので、窒素酸化物を浄化しながら添加剤の量を適切に制御することができる。
【００３０】
更に、この態様の排気浄化装置において、
前記第１出力値取得手段は、
「前記上流側空燃比センサの出力値」を「前記第１出力値」として取得するように構成される。
【００３１】
前記第２出力値取得手段は、
「前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給していない所定の時点」における「前記上流側空燃比センサの出力値」である「上流側補正用出力値」を取得するとともに、その所定時点における「前記下流側空燃比センサの出力値」である「下流側補正用出力値」を取得するように構成される。
【００３２】
加えて、前記第２出力値取得手段は、
「前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態」における「前記下流側空燃比センサの出力値」を「前記上流側補正用出力値及び前記下流側補正用出力値」に基いて補正し、「その補正した値」を「前記第２出力値」として取得するように構成される。
【００３３】
そして、前記添加剤供給量制御手段は、
第２所定条件（所定の第２条件）が成立したとき、「前記第２出力値取得手段」に「前記上流側補正用出力値及び前記下流側補正用出力値」を取得させるために、「前記添加剤の供給を停止する指示」を前記添加剤供給手段に送出するように構成される。
【００３４】
一般に、上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサに代表される「空燃比センサ」の「出力特性のばらつき及び温度等」により、「被検出ガスの酸素濃度」に対する「空燃比センサの出力値」は変動する。従って、ＳＣＲ触媒の下流にアンモニアが流出していない場合であっても、「下流側空燃比センサの出力値」と「上流側空燃比センサの出力値」とが同一となるとは限らない。それ故、「上流側空燃比センサの出力値そのものを第１出力値として取得し、下流側空燃比センサの出力値そのものを第２出力値として取得し、それらの差に基いて「アンモニア量関連値」を取得した場合、そのアンモニア量関連値の精度は良好でない虞がある。
【００３５】
上記態様の排気浄化装置は、このようなアンモニア量関連値の精度低下を回避するために、「前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給していない所定の時点」における「前記下流側空燃比センサの出力値」を「下流側補正用出力値」とし且つ「前記上流側空燃比センサの出力値」を「上流側補正用出力値」として取得する。この所定の時点においては、ＳＣＲ触媒にアンモニアが供給されていないから、ＳＣＲ触媒の上流の排気及びＳＣＲ触媒の下流の排気にそれぞれ含まれる酸素濃度は同一であると考えられる。従って、上流側空燃比センサの出力特性と下流側空燃比センサの出力特性とが同一であれば、上流側補正用出力値と下流側補正用出力値とは同一になるはずである。換言すると、上流側補正用出力値と下流側補正用出力値との相違は、上流側空燃比センサの出力特性と下流側空燃比センサの出力特性との相違に依存して変化する。
【００３６】
そこで、上記態様の排気浄化装置は、「前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態」における「前記下流側空燃比センサの出力値」を「前記下流側補正用出力値及び前記上流側補正用出力値（例えば、これらの比）」に基いて補正し、その補正した値を前記第２出力値として取得する。
【００３７】
この結果、前記第２出力値は、あたかも上流側空燃比センサと同じ出力特性を有する下流側空燃比センサにより取得された値となる。この結果、前記第１出力値と前記第２出力値との差は、上流側空燃比センサの出力特性と下流側空燃比センサの出力特性の相違が補償された値となるので、第１出力値及び第２出力値に基づいて取得される「アンモニア量関連値」の精度が悪化することを回避することが可能となる。
【００３８】
一方、別の態様の排気浄化装置において、
前記第２出力値取得手段は、「前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態」における「前記下流側空燃比センサの出力値」を「前記第２出力値」として取得するように構成される。
【００３９】
また、前記第１出力値取得手段は、
「前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給していない所定の時点」における「前記上流側空燃比センサの出力値である上流側補正用出力値」を取得するとともに、同所定の時点における「前記下流側空燃比センサの出力値である下流側補正用出力値」を取得する。
更に、前記第１出力値取得手段は、
「前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態」における「前記上流側空燃比センサの出力値」を「前記上流側補正用出力値及び前記下流側補正用出力値」に基いて補正し、その補正した値を「前記第１出力値」として取得するように構成される。
【００４０】
そして、前記添加剤供給量制御手段は、
第３所定条件（所定の第３条件）が成立したとき、「前記第１出力値取得手段」に「前記上流側補正用出力値及び前記下流側補正用出力値」を取得させるために、「前記添加剤の供給を停止する指示」を前記添加剤供給手段に送出するように構成される。
【００４１】
この場合においても、上述したように、上流側補正用出力値と下流側補正用出力値との差は、上流側空燃比センサの出力特性と下流側空燃比センサの出力特性との相違に依存して変化する。従って、「前記下流側補正用出力値及び前記上流側補正用出力値（例えばこれらの比）」に基いて補正される「添加剤が供給されている状態における上流側空燃比センサの出力値」は、あたかも下流側空燃比センサと同じ出力特性を有する空燃比センサにより取得された値となる。この結果、前記第１出力値と前記第２出力値との差は、上流側空燃比センサの出力特性と下流側空燃比センサの出力特性の相違が補償された値となるので、第１出力値及び第２出力値に基づいて取得される「アンモニア量関連値」の精度が悪化することを回避することが可能となる。
【００４２】
前記下流側空燃比センサの前記拡散抵抗層の外表面に到達したアンモニア分子が同拡散抵抗層を通過して同下流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値を第１移動距離Ｌ１、
前記下流側空燃比センサの前記拡散抵抗層の外表面に到達した酸素分子が同拡散抵抗層を通過して同下流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値を第２移動距離Ｌ２、
前記上流側空燃比センサの前記拡散抵抗層の外表面に到達したアンモニア分子が同拡散抵抗層を通過して同上流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値を第３移動距離Ｌ３、
前記上流側空燃比センサの前記拡散抵抗層の外表面に到達した酸素分子が同拡散抵抗層を通過して同上流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値を第４移動距離Ｌ４、
と定義する。
【００４３】
このとき、下流側空燃比センサは、前記第１移動距離Ｌ１に対する前記第２移動距離Ｌ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が、前記上流側空燃比センサの第３移動距離Ｌ３に対する前記第４移動距離Ｌ４の比（Ｌ４／Ｌ３）よりも大きくなるように構成されていることが好適である。
【００４４】
このような下流側空燃比センサは、例えば、
（１）下流側空燃比センサの拡散抵抗層の細孔径の平均を、上流側空燃比センサの拡散抵抗層に比較して、酸素分子よりが通過し難くアンモニア分子が通過しやすい径に形成すること、及び、
（２）下流側空燃比センサの拡散抵抗層の厚さを上流側空燃比センサの拡散抵抗層の厚さよりも大きくすること、等
により容易に得ることができる。
【００４５】
これによれば、下流側空燃比センサのアンモニアに対する感度（第１出力値と第２出力値との差）を一層増大することができる。従って、アンモニア量関連値をより精度良く取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明による内燃機関の排気浄化装置の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４７】
＜第１実施形態＞
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置（以下、単に「第１排気浄化装置」とも称呼する。）が適用される内燃機関１０の概略構成を示している。機関１０は、直列４気筒ディーゼル機関である。ディーゼル機関は、後述するように、希薄空燃比にて運転される。従って、機関１０から排出される排気には殆どの場合において酸素が含まれている。
【００４８】
機関１０は、エンジン本体２０、吸気系統３０、排気系統４０及び尿素水添加装置（添加剤供給装置）５０を備えている。更に、第１排気浄化装置は電気制御装置７０を含んでいる。
【００４９】
エンジン本体２０は、クランクケース部、シリンダブロック部及びシリンダヘッド部を備えている。エンジン本体２０は、ピストン頂面、シリンダ壁面及びシリンダヘッド部の下面からなる複数（４個）の燃焼室（気筒）を備えている。各燃焼室の上部には燃料噴射弁２１が配設されている。各燃料噴射弁２１には「図示しない燃料タンクに接続された図示しない燃料噴射用ポンプ」から「高圧燃料」が供給されている。燃料噴射弁２１は、電気制御装置７０からの指示信号により開弁し、各燃焼室内に高圧燃料を噴射するようになっている。
【００５０】
吸気系統３０は、吸気マニホールド３１と、吸気管３２と、を含んでいる。
吸気マニホールド３１は複数の枝部３１ａと、複数の枝部３１ａが集合した集合部３１ｂとからなっている。複数の枝部３１ａのそれぞれは複数の燃焼室のそれぞれに吸気ポートを通じて接続されている。
吸気管３２は吸気マニホールド３１の集合部３１ｂに接続されている。
【００５１】
排気系統４０は、排気マニホールド４１と、排気管４２と、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４３、ＳＣＲ触媒４４及びマフラー４５を含んでいる。
【００５２】
排気マニホールド４１は、複数の枝部４１ａと、複数の枝部４１ａが集合した集合部４１ｂとからなっている。複数の枝部４１ａのそれぞれは複数の燃焼室のそれぞれに排気ポートを通じて接続されている。
排気管４２は排気マニホールド４１の集合部４１ｂに接続されている。
【００５３】
ＤＰＦ４３は排気管（排気通路）４２に配設されている。ＤＰＦ４３は、「多孔質材料（例えば、セラミックの一種であるコージライト）からなる隔壁」によって形成された「複数の通路」を備えている。ＤＰＦ４３は、「隔壁を通過する排気」に含まれるパティキュレートを、その隔壁の細孔表面にて捕集する。即ち、ＤＰＦ４３は、ハニカム構造ワォールフロー型パティキュレートフィルタである。
【００５４】
ＳＣＲ触媒４４は、排気管４２（排気通路）の「ＤＰＦ４３よりも下流位置」に配設されている。ＳＣＲ触媒４４は、窒素酸化物（ＮＯｘ）をアンモニア（ＮＨ３）によって還元することにより、窒素酸化物を浄化する触媒装置である。本例において、ＳＣＲ触媒４４は、セラミックスからなる担持体にゼオライト系触媒を担持させた触媒装置である。ＳＣＲ触媒はバナジウム系触媒であってもよい。
【００５５】
ＳＣＲ触媒４４に窒素酸化物とアンモニアとが供給されると、以下の式（１）〜（３）により示す化学反応が発生し、窒素酸化物が還元・浄化される。（３）式による反応が最も優先的に発生する。
【数１】
2010065602.tif 000003
【数２】
2010065602.tif 000004
【数３】
2010065602.tif 000005
【００５６】
マフラー４５は、排気管４２（排気通路）の「ＳＣＲ触媒４４よりも下流位置」に配設されている。
【００５７】
尿素水添加装置（添加剤供給装置）５０は、排気管４２（排気通路）のＳＣＲ触媒４４の上流位置に、指示に応じて尿素水を供給する添加剤供給手段を構成している。尿素水添加装置５０は、尿素水に代え、アンモニアを供給するアンモニア供給装置であってもよい。「尿素水又はアンモニア」は、本明細書において「添加剤（ＳＣＲ触媒添加剤）」とも称呼される。
【００５８】
尿素水添加装置５０は、尿素水タンク５１、第１接続管５２、尿素水加圧装置５３、第２接続管５４及び尿素水噴射弁５５を含んでいる。
【００５９】
尿素水タンク５１は、所定の濃度の尿素水（尿素水溶液）を貯蔵するようになっている。
第１接続管５２は、尿素水タンク５１と尿素水加圧装置５３とを接続している。
尿素水加圧装置５３は、尿素水タンク５１内の尿素水を第１接続管５２を通して汲み上げ（尿素水を所定圧力にまで昇圧し）、第２接続管５４に尿素水を供給するようになっている。
第２接続管５４は尿素水加圧装置５３と尿素水噴射弁５５とを接続している。
尿素水噴射弁５５は、電気制御装置７０からの指示信号（尿素水噴射信号）に基づいて所定時間だけ開弁し、「排気管４２内のＳＣＲ触媒４４の上流位置（且つ、ＤＰＦ４３の下流位置）」に「第２接続管５４を通して供給されている尿素水」を所定量噴射（供給）するようになっている。
【００６０】
更に、第１排気浄化装置は、エアフローメータ６１、機関回転速度センサ６２、ＮＯｘセンサ６３、上流側空燃比センサ６４、排気温度センサ６５、下流側空燃比センサ６６及びアクセルペダル操作量センサ６７を備えている。
【００６１】
エアフローメータ６１は、吸気管３２（吸気通路）に配設されている。エアフローメータ６１は、吸気通路を通過する空気の質量流量（単位時間当りの空気量）である「吸入空気量」を表す信号Ｇａを発生するようになっている。
機関回転速度センサ６２は、内燃機関１０の回転速度を検出し、エンジン回転速度ＮＥを表す信号を発生するようになっている。
【００６２】
ＮＯｘセンサ６３は、排気管４２（排気通路）の「ＤＰＦ４３の下流位置」且つ「尿素水噴射弁５５の上流位置」に配設されている。従って、ＮＯｘセンサ６３は、排気管４２のＳＣＲ触媒４４の上流位置に配設されている。ＮＯｘセンサ６３は、ＮＯｘセンサ６３に到達する排気に含まれる窒素酸化物の濃度を検出し、その窒素酸化物濃度を表す信号ＤＮＯｘを発生するようになっている。即ち、ＮＯｘセンサ６３は、「エンジン本体２０の燃焼室から排出された排気であって且つＳＣＲ触媒４４を通過していない（窒素酸化物が浄化されていない状態の）排気」の窒素酸化物濃度ＤＮＯｘを検出するようになっている。
【００６３】
上流側空燃比センサ６４は、排気管４２（排気通路）の「ＤＰＦ４３の下流位置」且つ「尿素水噴射弁５５の上流位置」に配設されている。従って、上流側空燃比センサ６４は、排気管４２のＳＣＲ触媒４４の上流位置に配設されている。
【００６４】
上流側空燃比センサ６４は、例えば、特開平１１−７２４７３号公報、特開２０００−６５７８２号公報及び特開２００４−６９５４７号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。上流側空燃比センサ６４は、上流側空燃比センサ６４に到達する排気に含まれる酸素の濃度を検出し、その酸素濃度を表す出力値ＡＦＵを発生するようになっている。出力値ＡＦＵは「上流側空燃比センサ６４に到達する排気の空燃比」であると言うこともできる。即ち、上流側空燃比センサ６４は、「エンジン本体２０の燃焼室から排出された排気であって且つＳＣＲ触媒４４を通過していない（即ち、窒素酸化物が浄化されていない状態の排気）」の酸素濃度に応じて変化する出力値ＡＦＵを出力するようになっている。
【００６５】
より詳細に述べると、図２に示したように、上流側空燃比センサ６４は、固体電解質層６４ａ、排気側電極層６４ｂ、大気側電極層６４ｃ、拡散抵抗層６４ｄ、隔壁部６４ｅ及びヒータ６４ｆを含んでいる。
【００６６】
固体電解質層６４ａは酸素イオン導電性酸化物焼結体である。本例において、固体電解質層６４ａは、ＺｒＯ２（ジルコニア）にＣａＯを安定剤として固溶させた「安定化ジルコニア素子」である。固体電解質層６４ａは、その温度が活性温度以上であるとき、周知の「酸素電池特性」及び「酸素ポンプ特性」を発揮する。これらの特性は、後述するように、上流側空燃比センサ６４が排気の酸素濃度（排気の空燃比）に応じた値を出力する際に発揮されるべき特性である。酸素電池特性とは、酸素濃度の高い側から低い側へ酸素イオンを通過させ起電力を発生する特性のことである。酸素ポンプ特性とは、固体電解質層６４ａの両端に電位差が与えられたとき、陰極（低電位側電極）から陽極（高電位側電極）へと「それらの電極間の電位差に応じた量の酸素イオン」を移動させる特性のことである。
【００６７】
排気側電極層６４ｂは、白金（Ｐｔ）等の触媒活性の高い貴金属からなる。排気側電極層６４ｂは、固体電解質層６４ａの一つの面上に形成されている。排気側電極層６４ｂは、化学メッキ等により浸透性を十分に有するように（即ち、多孔質状に）形成されている。排気側電極層６４ｂには、「エンジン本体２０の燃焼室から排出された排気であって且つＳＣＲ触媒４４を通過していない排気」が到達する。この排気は「上流側被検出ガス」とも称呼される。
【００６８】
大気側電極層６４ｃは、白金（Ｐｔ）等の触媒活性の高い貴金属からなる。大気側電極層６４ｃは、固体電解質層６４ａの他の面上であって、固体電解質層６４ａを挟んで排気側電極層６４ｂに対向するように形成されている。大気側電極層６４ｃは、化学メッキ等により浸透性を十分に有するように（即ち、多孔質状に）形成されている。
【００６９】
拡散抵抗層（拡散律速層）６４ｄは、多孔質セラミック（耐熱性無機物質）からなる。即ち、拡散抵抗層６４ｄは「セラミック粒子」及び「セラミック粒子間に形成された細孔」を有する多孔質層である。ガス分子はセラミック粒子に衝突しながら細孔を通過して行く。拡散抵抗層６４ｄは、排気側電極層６４ｂの外側表面を覆うように、例えば、プラズマ溶射法等により形成されている。
【００７０】
隔壁部６４ｅは、緻密であってガスを透過させないアルミナセラミックスからなる。隔壁部６４ｅは、「大気側電極層６４ｃを収容する空間」である「大気室６４ｇ」を形成するように構成されている。このように、大気側電極層６４ｃは、大気が導入される空間である大気室６４ｇに露呈されている。従って、大気側電極層６４ｃにおける酸素濃度（酸素分圧）は大気の酸素濃度（酸素分圧）である。
【００７１】
ヒータ６４ｆは隔壁部６４ｅに埋設されている。ヒータ６４ｆは通電されたときに発熱し、固体電解質層６４ａを加熱するようになっている。
【００７２】
上流側空燃比センサ６４は、図３に示したように、電源６４ｈを使用する。電源６４ｈは大気側電極層６４ｃ側が高電位となり、排気側電極層６４ｂが低電位となるように、電圧Ｖを印加する。
【００７３】
上流側空燃比センサ６４は、図３に示したように、上流側被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比であるとき、上述した酸素ポンプ特性を用いて「上流側被検出ガスの酸素濃度（即ち、上流側被検出ガスの空燃比）」に応じた出力値ＡＦＵを出力する。より具体的に述べると、上流側被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比であるとき、そのガス中に多量に含まれる「拡散抵抗層６４ｄの外表面に到達した酸素分子」が拡散抵抗層６４ｄを通過して排気側電極層６４ｂに到達する。その酸素分子は排気側電極層６４ｂにおいて電子を受け取り、酸素イオンとなる。その酸素イオンは、固体電解質層６４ａを通過し、大気側電極層６４ｃにて電子を放出して酸素分子になる。この結果、電源６４ｈの正極から、大気側電極層６４ｃ、固体電解質層６４ａ及び排気側電極層６４ｂを介して電源６４ｈの負極へと電流Ｉが流れる。
【００７４】
この電流Ｉの大きさは、電圧Ｖの大きさを所定値Ｖｐ以上に設定したとき、「上流側被検出ガス中の酸素分子」であって且つ「拡散抵抗層６４ｄを通過して排気側電極層６４ｂへと拡散によって到達する酸素分子」の量（即ち、排気側電極層６４ｂにおける酸素濃度、酸素分圧）に応じて変化する。この電流Ｉは、図４に示したように、電圧Ｖを所定値Ｖｐ以上に設定しても変化しないから、限界電流Ｉｐと呼ばれる。上流側空燃比センサ６４は、この限界電流Ｉｐに比例する出力値ＡＦＵを出力する。即ち、上流側空燃比センサ６４は、拡散抵抗層６４ｄを通過して排気側電極層６４ｂに到達したガスの「排気側電極層６４ｂにおける酸素の濃度（酸素分圧）」に応じて変化する出力値ＡＦＵを出力するようになっている。
【００７５】
上流側空燃比センサ６４は、図５に示したように、上流側被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であるとき、上述した酸素電池特性を用いて「上流側被検出ガスの酸素濃度」に応じた値を出力する。より具体的に述べると、上流側被検出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であるとき、上流側被検出ガス中に多量に含まれる未燃物（ＨＣ，ＣＯ及びＨ２等）が拡散抵抗層６４ｄを通って排気側電極層６４ｂに到達する。このとき、大気側電極層６４ｃと排気側電極層６４ｂとの間の酸素濃度差が大きくなるので、固体電解質層６４ａは酸素電池として機能する。印加電圧Ｖ（＝Ｖｐ）は、この酸素電池の起電力よりも小さくなるように設定される。
【００７６】
従って、大気室６４ｇに存在する酸素分子は大気側電極層６４ｃにて電子を受け取って酸素イオンとなる。その酸素イオンは、固体電解質層６４ａを通過し、排気側電極層６４ｂへと移動する。そして、排気側電極層６４ｂにて未燃物を酸化し、電子を放出する。この結果、電源６４ｈの負極から、排気側電極層６４ｂ、固体電解質層６４ａ及び大気側電極層６４ｃを介して電源６４ｈの正極へと電流Ｉが流れる。
【００７７】
この電流Ｉの大きさは、大気側電極層６４ｃから固体電解質層６４ａを通って排気側電極層６４ｂに到達する酸素イオンの量により定まる。前述したように、この酸素イオンは排気側電極層６４ｂにて未燃物を酸化するために使用される。従って、拡散により拡散抵抗層６４ｄを通過して排気側電極層６４ｂに到達する未燃物の量が多いほど、固体電解質層６４ａを通過する酸素イオンの量は多くなる。換言すると、空燃比が小さいほど（理論空燃比よりもリッチ側の空燃比であって未燃物の量が多いほど）、電流Ｉの大きさは大きくなる。但し、拡散抵抗層６４ｄの存在により、排気側電極層６４ｂに到達する未燃物の量は制限されるので、電流Ｉは空燃比に応じた一定値Ｉｐとなる。上流側空燃比センサ６４は、この限界電流Ｉｐに比例する出力値ＡＦＵを出力する。但し、機関１０はディーゼル機関であるので、機関に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりも相当に大きい空燃比（希薄空燃比）である。従って、本例における上流側空燃比センサ６４が、酸素電池特性を用いることは稀である。
【００７８】
再び、図１を参照すると、排気温度センサ６５は、排気管４２（排気通路）の「ＳＣＲ触媒４４の下流位置」且つ「マフラー４５の上流位置」に配設されている。従って、排気温度センサ６５は、ＳＣＲ触媒４４から流出した排気の温度を表す信号Ｔｅｘを発生するようになっている。
【００７９】
下流側空燃比センサ６６は、排気管４２（排気通路）の「ＳＣＲ触媒４４の下流位置」且つ「マフラー４５の上流位置」に配設されている。下流側空燃比センサ６６は、上流側空燃比センサ６４と同様の構成を有する。即ち、下流側空燃比センサ６６は、「拡散抵抗層を備えた限界電流式広域空燃比センサ」である。
【００８０】
より具体的に述べると、下流側空燃比センサ６６は、図２において括弧内の符号を用いて示したように、固体電解質層６６ａ、排気側電極層６６ｂ、大気が導入される空間（大気室６６ｇ）に露呈した大気側電極層６６ｃ、拡散抵抗層６６ｄ及びヒータ６６ｆを含んでいる。大気室６６ｇは緻密な隔壁部６６ｅにより形成されている。排気側電極層６６ｂと大気側電極層６６ｃとは、固体電解質層６６ａを挟んで対向するように、固体電解質層６６ａの両面にそれぞれ形成されている。排気側電極層６６ｂは拡散抵抗層６６ｄにより覆われている。
【００８１】
下流側空燃比センサ６６は、上流側空燃比センサ６４と同様、「拡散抵抗層６６ｄの外表面に到達し且つ拡散抵抗層６６ｄを通過して排気側電極層６６ｂに到達したガス」の「排気側電極層６６ｂにおける酸素の濃度（酸素分圧）」に応じて変化する出力値ＡＦＤを出力するようになっている。なお、「酸素の濃度が所定の濃度でありアンモニアを含んでいない排気（ガス）」に対する「下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤ」は、「同じガス」に対する「上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵ」と同一になるように設計されている。
【００８２】
再び、図１を参照すると、アクセルペダル操作量センサ６７は、アクセルペダルＡＰの操作量を検出し、アクセル操作量を表す信号Accpを発生するようになっている。
【００８３】
電気制御装置７０は、「ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース等」からなる周知のマイクロコンピュータである。
【００８４】
電気制御装置７０のインターフェースは、前記センサ６１〜６７と接続され、ＣＰＵにセンサ６１〜６７からの信号を供給するようになっている。更に、そのインターフェースは、ＣＰＵの指示に応じて、各燃料噴射弁２１及び尿素水噴射弁５５等に指示信号（駆動信号）を送出するようになっている。
【００８５】
電気制御装置のＣＰＵは、アクセル操作量を表す信号Accp及び機関回転速度ＮＥに基づいて燃料噴射量を決定し、その決定した燃料噴射量が各燃焼室に噴射されるように、燃料噴射弁２１に指示信号を送出するようになっている。このとき、機関１０に供給される空燃比は、理論空燃比よりも相当にリーン側の空燃比（理論空燃比よりも大きい空燃比）に制御される。
【００８６】
（アンモニア量関連値の検出原理）
次に、上記のように構成された第１排気浄化装置が採用した「アンモニア量関連値」の検出原理について説明する。第１排気浄化装置は、アンモニア量関連値として「アンモニアの濃度」を表す値ＤＮＨ３を取得する。
【００８７】
ところで、尿素水添加装置５０の尿素水噴射弁５５から排気管４２内（排気通路内）に噴射・供給された尿素水に含まれる尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）は、排気管４２内にて次式に従う加水分解によりアンモニア（ＮＨ３）及び二酸化炭素（ＣＯ２）に変化する。
【数４】
2010065602.tif 000006
【００８８】
このように生成されたアンモニアは排気とともにＳＣＲ触媒４４に流入する。アンモニアはＳＣＲ触媒４４内において、上記（１）〜（３）式に示したように、排気に含まれる窒素酸化物を還元（浄化）する。このとき、尿素水の量がＳＣＲ触媒４４に流入する窒素酸化物の量に対して過剰であると、尿素水から生成されたアンモニアはＳＣＲ触媒４４にて完全には消費されない。即ち、窒素酸化物の還元に使用されなかったアンモニアはＳＣＲ触媒４４の下流に流出し、下流側空燃比センサ６６の拡散抵抗層６６ｄの外表面に到達する。この場合、拡散抵抗層６６ｄの外表面に到達するガス（下流側被検出ガス）には酸素（酸素分子）とアンモニア（アンモニア分子）とが含まれている。この下流側被検出ガスに含まれる「酸素分子及びアンモニア分子」は拡散抵抗層６６ｄ内において拡散し、図６に示したように、排気側電極層６６ｂに到達する。
【００８９】
ところで、アンモニア分子（ＮＨ３）は酸素分子（Ｏ２）よりも分子量が小さく分子径も小さい。従って、拡散抵抗層６６ｄにおけるアンモニア分子の拡散速度は、拡散抵抗層６６ｄにおける酸素分子の拡散速度よりも大きい。換言すると、酸素分子が「拡散抵抗層６６ｄを構成しているセラミック粒子と衝突を繰り返しながら拡散抵抗層６６ｄを通過して排気側電極層６６ｂに到達するまでの移動距離の合計値（この距離を「平均移動距離」とも称呼する。）」は、アンモニア分子が「拡散抵抗層６６ｄを通過して排気側電極層６６ｂに到達するまでの移動距離の合計値（平均移動距離）」よりも大きい。
【００９０】
従って、下流側被検出ガスがアンモニア分子を含んでいると、そのアンモニア分子は、下流側被検出ガスに含まれる酸素分子よりも優先的に拡散抵抗層６６ｄを通過し、排気側電極層６６ｂに到達する。そして、アンモニア分子は排気側電極層６６ｂにおいて、例えば、下記の（５）式に示したように、酸素と結合する。即ち、排気側電極層６６ｂにおいてアンモニアが酸化され、酸素が消費される。
【数５】
2010065602.tif 000007
【００９１】
その結果、下流側被検出ガスの酸素濃度が特定濃度であって且つその下流側被検出ガスがアンモニアを含んでいる場合の下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤ（＝ＡＦＤ１）は、下流側被検出ガスの酸素濃度が同じ特定濃度であって且つその下流側被検出ガスがアンモニアを含んでいない場合の下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤ（＝ＡＦＤ２）と比較して、「下流側被検出ガスの酸素濃度が小さいガス（よりリッチ側のガス）」であることを示す値となる。即ち、出力値ＡＦＤは酸素濃度が大きいほど大きくなるので、ＡＦＤ１のほうがＡＦＤ２よりも小さくなる。
【００９２】
この結果、下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤ（限界電流値Ｉｐ）は、図７に示したように、下流側被検出ガスの酸素濃度が一定である場合であっても、下流側被検出ガスのアンモニア濃度が高くなるほど減少する。換言すると、出力値ＡＦＤは、下流側被検出ガスのアンモニア濃度が高くなるほど、「下流側被検出ガスの酸素濃度がより小さい（即ち、よりリッチ側のガスである）」ことを示す値になる。
【００９３】
そこで、第１排気浄化装置は、第１所定条件が成立したとき、尿素水の噴射・供給を停止する。これにより、下流側空燃比センサ６６にはアンモニアが含まれていないガスが到達する。即ち、下流側被検出ガスのアンモニア濃度は０になる。そして、この状態における下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤを基準値ＡＦＤstdとして格納する。基準値ＡＦＤstdは、便宜上「第１出力値」とも称呼される。これにより、「排気に含まれる窒素酸化物がＳＣＲ触媒４４により浄化されていない状態にある排気」の酸素濃度に応じて変化する値（ＡＦＤstd）が第１出力値として取得される。
【００９４】
次に、第１排気浄化装置は、任意の所定量の尿素水を尿素水噴射弁５５から噴射し、その状態における下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤを取得する。このとき、尿素水が過剰でなければ（尿素水が不足していると）、ＳＣＲ触媒４４の下流にはアンモニアが流出しない。従って、取得した出力値ＡＦＤは基準値ＡＦＤstdと一致する。これに対し、尿素水が過剰であってＳＣＲ触媒４４の下流にアンモニアが流出すると（アンモニア・スリップが発生していると）、取得した出力値ＡＦＤは基準値ＡＦＤstdよりも小さくなる。また、「基準値ＡＦＤstd」と取得した「出力値ＡＦＤ」との差ΔＡＦ（＝ＡＦＤstd−ＡＦＤ）は、アンモニアの濃度が大きいほど大きくなる。
【００９５】
そこで、第１排気浄化装置は、「基準値ＡＦＤstd」と取得した「出力値ＡＦＤ」との差ΔＡＦ（＝ＡＦＤstd−ＡＦＤ）を取得し、その差ΔＡＦをテーブルMapDNH3（ΔＡＦ）に適用することにより「アンモニアの濃度ＤＮＨ３」を取得する。このテーブルMapDNH3（ΔＡＦ）は、図８に示したように、差ΔＡＦとアンモニアの濃度ＤＮＨ３との関係を表すテーブルであり、予め実験により求められたデータに基いて作成され、電気制御装置７０のＲＯＭ内に記憶されている。このように、第１排気浄化装置は、ＳＣＲ触媒４４から流出するアンモニアの量に関連する値である「アンモニア量関連値（ここでは、アンモニアの濃度ＤＮＨ３）」を取得する。
【００９６】
（実際の作動）
次に、第１排気浄化装置の実際の作動について説明する。電気制御装置７０のＣＰＵは、図９に示した「基準値（第１出力値）取得ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図９のステップ９００から処理を開始し、ステップ９１０にて第１所定条件（第１出力値取得条件）が成立したか否かを判定する。
【００９７】
第１所定条件とは、上述した基準値ＡＦＤstdを更新する必要があると考えられる場合に成立するように定められた条件である。第１所定条件は、以下の（１）乃至（４）に示した条件のうちの何れか一つの条件が成立したとき、又は、それらの条件の任意の二以上の条件のうちの少なくとも一つの条件が成立したとき、成立する条件と定めてもよい。なお、本例における第１所定条件は下記の（１）である。また、第１所定条件はこれらに限定されることはなく、他の条件であってもよい。
【００９８】
−第１所定条件−
（１）基準値ＡＦＤstdを前回取得した時点から一定の時間が経過したこと。
（２）機関１０の負荷（例えば、アクセルペダル操作量Accp、一つの燃焼サイクルあたりの燃料噴射量又は吸入空気量Ｇａ）が「基準値ＡＦＤstdを前回取得した時点」の負荷から所定閾値負荷以上変化したこと。
（３）機関回転速度ＮＥが「基準値ＡＦＤstdを前回取得した時点」の機関回転速度ＮＥから所定閾値速度以上変化したこと。
（４）ＮＯｘセンサ６３により検出される窒素酸化物濃度ＤＮＯｘが「基準値ＡＦＤstdを前回取得した時点」の窒素酸化物濃度ＤＮＯｘから閾値濃度以上変化したこと。
【００９９】
第１所定条件が成立していない場合、ＣＰＵはステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。これに対し、第１所定条件が成立していると、ＣＰＵはステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０に進み、尿素水の噴射（供給）を停止する。即ち、尿素水噴射量ＵＲＩｎｊを「０」に設定し、尿素水噴射弁５５への噴射指示信号の送出を停止する。
【０１００】
次に、ＣＰＵはステップ９３０に進み、ステップ９２０の処理によって尿素水の噴射が停止されてから第１所定時間が経過したか否かを監視する。第１所定時間は尿素水の噴射が停止された時点からＳＣＲ触媒４４内にアンモニアが残存しなくなるまでの時間よりも僅かに長い時間に設定されている。
【０１０１】
そして、尿素水の噴射が停止されてから第１所定時間が経過すると、ＣＰＵはステップ９３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９４０に進み、下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤを基準値ＡＦＤstdとして取得（格納）する。基準値ＡＦＤstdは、便宜上、「第１出力値ＡＦ１」とも称呼される。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１０２】
更に、ＣＰＵは図１０に示した「アンモニア量関連値フィードバック制御ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１０のステップ１０００から処理を開始してステップ１０１０に進み、現時点が「図９のルーチンの処理によって尿素水の噴射が停止されていないか否か」を判定する。
【０１０３】
このとき、尿素水の噴射が停止されている最中であると、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１０９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。これに対し、現時点において尿素水の噴射が停止されていなければ、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２０に進み、下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤを取得する。このステップ１０２０にて取得される出力値ＡＦＤは、便宜上、「第２出力値ＡＦ２」とも称呼される。
【０１０４】
次に、ＣＰＵはステップ１０３０に進み、「図９のステップ９４０の処理により取得されている基準値ＡＦＤstd（第１出力値ＡＦ１）」から「上記ステップ１０２０にて取得した出力値ＡＦＤ（第２出力値ＡＦ２）」を減じることにより、差ΔＡＦ（＝ＡＦＤstd−ＡＦＤ＝ＡＦ１−ＡＦ２）を取得する。この差ΔＡＦは、下流側空燃比センサ出力値減少量とも称呼される。
【０１０５】
次いで、ＣＰＵはステップ１０４０に進み、差ΔＡＦが０より大きいか否かを判定する。換言すると、ＣＰＵは、出力値ＡＦＤが基準値ＡＦＤstdよりも小さいか否かを判定する。差ΔＡＦが正の値であるとき（即ち、出力値ＡＦＤが基準値ＡＦＤstdよりも小さいとき）、上述したように、アンモニアがＳＣＲ触媒４４から流出していると考えられる。そこで、ＣＰＵはステップ１０４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０５０に進み、差ΔＡＦを「図８及びステップ１０５０のブロック内に示したテーブルMapDNH3（ΔＡＦ）」に適用することにより「アンモニアの濃度ＤＮＨ３」を取得する。
【０１０６】
次に、ＣＰＵはステップ１０６０に進み、その時点における尿素水の供給量（添加剤の供給量）Ａを更新する。具体的に述べると、ＣＰＵは「その時点の尿素水の供給量Ａ」から「アンモニアの濃度ＤＮＨ３に係数ｋを乗じた値（ｋ・ＤＮＨ３）」を減じた値を新たな尿素水供給量Ａとして格納する。なお、ｋは一定値であってもよく、吸入空気量Ｇａ又はアクセルペダル操作量Accpが大きくなるにつれて大きくなる値であってもよい。
【０１０７】
次に、ＣＰＵはステップ１０７０に進み、尿素水噴射量ＵＲＩｎｊに尿素水供給量Ａを設定する。その後、ＣＰＵはステップ１０８０に進み、尿素水噴射弁５５から尿素水噴射量ＵＲＩｎｊの尿素水が噴射されるように、尿素水噴射弁５５に指示信号を送出する。その後、ＣＰＵはステップ１０９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【０１０８】
一方、ＣＰＵがステップ１０４０の処理を実行する際、差ΔＡＦが「０」以下であると（即ち、出力値ＡＦＤが基準値ＡＦＤstd以上であるとき）、アンモニアはＳＣＲ触媒４４から流出していないと考えられる。換言すると、尿素水の供給量が不足し、ＳＣＲ触媒に添加されるアンモニアの量が不足していると考えられる。
【０１０９】
そこで、この場合、ＣＰＵはステップ１０４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０９０に進み、「その時点の尿素水の供給量Ａ」に「微小な正の一定値Δａ」を加えた値を「新たな尿素水供給量Ａ」として格納する。その後、ＣＰＵはステップ１０７０及びステップ１０８０の処理を実行する。この結果、アンモニア・スリップが発生していない場合には、図１０のルーチンが実行される毎に尿素水の供給量が次第に増加させられる。
【０１１０】
以上、説明したように、第１排気浄化装置は、
「機関１０から排出された排気に含まれる窒素酸化物がＳＣＲ触媒４４により浄化されていない状態にある排気」に含まれる「酸素」の濃度に応じて変化する値、即ち、第１出力値ＡＦ１（基準値ＡＦＤstd）を取得する第１出力値取得手段（図９のステップ９４０を参照。）を備える。
【０１１１】
換言すると、前記第１出力値取得手段は、添加剤供給手段（尿素水供給装置５０、尿素水噴射弁５５）が添加剤（尿素水）を供給していない状態における「下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤ」である「第１出力値ＡＦ１（基準値ＡＦＤstd）」を取得するように構成されている。なお、値Δａは一定値であってもよく、吸入空気量Ｇａ又はアクセルペダル操作量Accpが大きくなるにつれて大きくなる値であってもよい。
【０１１２】
加えて、第１排気浄化装置は、
前記添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態における「下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤ」に基く値である「第２出力値ＡＦ２」を取得する第２出力値取得手段（図１０のステップ１０２０を参照。）を備える。
【０１１３】
即ち、第２出力値取得手段は、
添加剤供給手段が添加剤を供給している状態における「下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤ」である第２出力値ＡＦ２を取得するように構成されている。
【０１１４】
更に、第１排気浄化装置は、
「前記第１出力値ＡＦ１と前記第２出力値ＡＦ２との差ΔＡＦ」に基いて、ＳＣＲ触媒４４から流出するアンモニアの量に関連するアンモニア量関連値（アンモニア濃度）を取得する「アンモニア量関連値取得手段」（図１０のステップ１０４０の判定結果、及び、ステップ１０５０を参照。）と、
その取得されたアンモニア量関連値に基いて、添加剤（尿素水）の供給量Ａを決定するとともに、決定した供給量Ａの添加剤（尿素水）を供給する指示を、添加剤供給手段に送出する添加剤供給量制御手段（ステップ１０６０〜ステップ１０９０を参照。）と、
を備える。
【０１１５】
加えて、その添加剤供給量制御手段は、第１所定条件が成立したとき（図９のステップ９１０を参照。）、前記第１出力値取得手段に前記第１出力値ＡＦ１を取得させる（ステップ９４０の処理を実行させる）ために、添加剤（尿素水）の供給を停止する指示を添加剤供給手段に送出するように構成されている（ステップ９２０を参照。）。
【０１１６】
前述したように、第１出力値と第２出力値との差ΔＡＦは、ＳＣＲ触媒４４から流出するアンモニアの量に関連する値（アンモニア濃度）に応じて変化する。従って、第１排気浄化装置は、高価なＮＯｘセンサ６３をＳＣＲ触媒４４の下流に設ける代わりに、安価な下流側空燃比センサ６６を使用することによってアンモニア量関連値を求めることができる。従って、安価な排気浄化装置が提供される。
【０１１７】
なお、第１排気浄化装置は、エアフローメータ６１、ＮＯｘセンサ６３、上流側空燃比センサ６４及び排気温度センサ６５を備えているが、これらのセンサのうちの少なくとも一つは適宜省略してもよい。
【０１１８】
＜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排気浄化装置（以下、単に「第２排気浄化装置」とも称呼する。）について説明する。第２排気浄化装置は、電気制御装置７０のＣＰＵが「図９及び図１０」に代わる「図１１のフローチャートにより示したルーチン」を実行する点において第１排気浄化装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心に説明する。なお、図１１において図１０に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図１０のそのようなステップに付された符号と同一の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。
【０１１９】
ＣＰＵは所定時間の経過毎に図１１に示したルーチンを繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１１のステップ１１００から処理を開始し、以下に述べるステップ１１１０乃至ステップ１１３０の処理を実行する。
【０１２０】
ステップ１１１０：ＣＰＵは上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵを取得する。上流側空燃比センサ６４に到達している排気は、「排気に含まれる窒素酸化物がＳＣＲ触媒４４により浄化されていない状態にある排気」である。従って、出力値ＡＦＵは、そのような排気の酸素濃度に応じて変化する値である。即ち、ステップ１１１０にて取得される出力値ＡＦＵは、上記基準値ＡＦＤstd及び上記第１出力値ＡＦ１に相当する値である。
【０１２１】
ステップ１１２０：ＣＰＵは下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤを取得する。後述するように、第２排気浄化装置においては、尿素水は常に供給されている。従って、下流側空燃比センサ６６には、ＳＣＲ触媒４４に尿素水が供給されている状態にてＳＣＲ触媒４４を通過した排気が到達している。従って、このステップ１１２０にて取得される出力値ＡＦＤは、上述した第２出力値である。
ステップ１１３０：ＣＰＵは「取得した出力値ＡＦＵ」と「取得した出力値ＡＦＤ」との差ΔＡＦ（＝ＡＦＵ−ＡＦＤ）を算出する。
【０１２２】
上述したように、酸素の濃度が所定の濃度でありアンモニアを含んでいないガスに対する下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤは、同じガスに対する上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵと同一になるように設計されている。従って、ＳＣＲ触媒４４からアンモニアが流出していないとき、出力値ＡＦＤと出力値ＡＦＵとは等しくなる。これに対し、ＳＣＲ触媒４４からアンモニアが流出していると、出力値ＡＦＤはそのアンモニアの濃度に応じて減少する。即ち、差ΔＡＦ（＝ＡＦＵ−ＡＦＤ）は正の値であって、アンモニアの濃度が大きいほど大きくなる。
【０１２３】
このような観点に基き、ＣＰＵはステップ１１３０に続くステップ１１４０にて、差ΔＡＦが０より大きいか否かを判定する。そして、差ΔＡＦが０より大きければ、ＣＰＵはステップ１１４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０５０に進み、差ΔＡＦを「テーブルMapDNH3（ΔＡＦ）」に適用することにより「アンモニアの濃度ＤＮＨ３」を取得する。
【０１２４】
次に、ＣＰＵはステップ１０６０に進み、「その時点の尿素水の供給量Ａ」から「アンモニアの濃度ＤＮＨ３に係数ｋを乗じた値（ｋ・ＤＮＨ３）」を減じた値を「新たな尿素水供給量Ａ」として格納する。
【０１２５】
次に、ＣＰＵはステップ１０７０に進み、尿素水噴射量ＵＲＩｎｊに尿素水供給量Ａを設定する。その後、ＣＰＵはステップ１０８０に進み、尿素水噴射弁５５から尿素水噴射量ＵＲＩｎｊの尿素水が噴射されるように、尿素水噴射弁５５に指示信号を送出する。その後、ＣＰＵはステップ１０９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【０１２６】
一方、ＣＰＵがステップ１１４０の処理を実行する際、差ΔＡＦが「０」以下であると（即ち、出力値ＡＦＤが出力値ＡＦＵ以上であるとき）、アンモニアはＳＣＲ触媒４４から流出していないと考えられる。換言すると、尿素水の供給量が不足し、ＳＣＲ触媒４４に添加されるアンモニアの量が不足していると考えられる。
【０１２７】
そこで、この場合、ＣＰＵはステップ１１４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０９０に進み、「その時点の尿素水の供給量Ａ」に「微小な正の一定値Δａ」を加えた値を「新たな尿素水供給量Ａ」として格納する。その後、ＣＰＵはステップ１０７０及びステップ１０８０の処理を実行する。この結果、アンモニア・スリップが発生していない場合には、図１１のルーチンが実行される毎に尿素水の供給量が次第に増加させられる。
【０１２８】
以上、説明したように、第２排気浄化装置は、
「排気に含まれる窒素酸化物がＳＣＲ触媒４４により浄化されていない状態にある排気」に含まれる「酸素」の濃度に応じて変化する値（上流側空燃比センサの出力値ＡＦＵに基づく値であり、この場合、出力値ＡＦＵそのもの）、即ち、第１出力値ＡＦ１を取得する第１出力値取得手段（図１１のステップ１１１０）と、
尿素水が供給されている状態における下流側空燃比センサの出力値（出力値ＡＦＤ）に基く値である「第２出力値ＡＦ２」を取得する第２出力値取得手段（ステップ１１２０）と、
前記第１出力値ＡＦ１と前記第２出力値ＡＦ２との差ΔＡＦに基いてアンモニア量関連値（アンモニア濃度）を取得するアンモニア量関連値取得手段（図１１のステップ１１４０の判定結果、及び、ステップ１０５０を参照。）と、
前記取得されたアンモニア量関連値（アンモニア濃度）に基いて添加剤（尿素水）の供給量Ａを決定する（図１１の「ステップ１０６０及びステップ１０９０」を参照。）とともに、「その決定した供給量Ａの添加剤（尿素水）」を供給する指示を、添加剤供給手段に送出する添加剤供給量制御手段（図１１の「ステップ１０７０及びステップ１０８０」を参照。）と、
を備える。
【０１２９】
上流側空燃比センサ６４の拡散抵抗層６４ｄの外表面には、「排気に含まれる窒素酸化物がＳＣＲ触媒４４により浄化されていない状態にある排気」が常に到達している。従って、「上流側空燃比センサの出力値ＡＤＵに基づく値」を、上述した第１排気浄化装置が使用する基準値ＡＦＤstdに相当する「第１出力値」として取得すれば、第１出力値を取得するために尿素水（添加剤）の供給を停止する必要がない。従って、第２排気浄化装置は、「尿素水から生成されるアンモニア」を「ＳＣＲ触媒４４」に常に供給することができるので、窒素酸化物を浄化しながら尿素水の量を適切に制御することができる。
【０１３０】
＜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排気浄化装置（以下、単に「第３排気浄化装置」とも称呼する。）について説明する。第３排気浄化装置は、第２排気浄化装置と同様、上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵと、下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤと、を用いてアンモニア量関連値を取得する。但し、第３排気浄化装置は、上流側空燃比センサ６４の出力特性と下流側空燃比センサ６６の出力特性の相違を補償する。
【０１３１】
第３排気浄化装置は、電気制御装置７０のＣＰＵが「図９及び図１０」に代わる「図１２及び図１３」のフローチャートにより示したルーチンを実行する点において第１排気浄化装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心に説明する。なお、図１３において図１０に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図１０のそのようなステップに付された符号と同一の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。
【０１３２】
ＣＰＵは所定時間の経過毎に図１２に示した「補正係数取得ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１２ステップ１２００から処理を開始し、ステップ１２１０にて補正係数αを更新する条件（補正係数更新条件）が成立したか否かを判定する。この補正係数更新条件は、便宜上「第２所定条件」とも称呼される。本例における補正係数更新条件は、補正係数αを前回更新した時点から一定の時間が経過したことである。補正係数更新条件はこれに限定されることはなく、上記第１条件と同様の条件、或いは、他の条件（例えば、機関の始動後に上流側空燃比センサ６４及び下流側空燃比センサ６６の両者が初めて活性化した時点等）であってもよい。
【０１３３】
いま、補正係数更新条件が成立したと仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ１２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１２２０に進み、補正係数更新中フラグＸＣＲの値を「１」に設定する。補正係数更新中フラグＸＣＲは、その値が「１」であるとき補正係数αを更新するための制御（尿素水噴射停止）を実行していることを示し、その値が「０」であるとき補正係数αを更新するための制御を実行していないことを示す。なお、補正係数更新中フラグＸＣＲの値は、図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフからオンへと変更された際に「１」又は「０」に設定されるようになっている。
【０１３４】
次いで、ＣＰＵはステップ１２３０に進み、尿素水の噴射（供給）を停止する。即ち、尿素水噴射量ＵＲＩｎｊを「０」に設定し、尿素水噴射弁５５への噴射指示信号の送出を停止する。
【０１３５】
次いで、ＣＰＵはステップ１２４０に進み、補正係数更新中フラグＸＣＲの値が「０」から「１」に変化した時点（以下、「フラグ変化時点」と称呼する。）から第２所定時間が経過したか否かを判定する。第２所定時間は尿素水の噴射が停止された時点からＳＣＲ触媒４４内にアンモニアが残存しなくなるまでの時間よりも僅かに長い時間に設定されている。
【０１３６】
現時点は、ステップ１２２０にて、補正係数更新中フラグＸＣＲの値が「１」に設定された直後である。従って、ＣＰＵはステップ１２４０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１２９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１３７】
一方、ＣＰＵは所定時間の経過毎に図１３に示した「アンモニア量関連値フィードバック制御ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１３のステップ１３００から処理を開始してステップ１３１０に進み、補正係数更新中フラグＸＣＲの値が「０」であるか否かを判定する。現時点において、補正係数更新中フラグＸＣＲの値は「１」である。従って、ＣＰＵはステップ１３１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１３９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１３８】
以降においても、ＣＰＵは図１２のルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行する。いま、補正係数更新条件が継続して成立していると仮定する。この場合、フラグ変化時点から第２所定時間が経過する時点までの間、ＣＰＵはステップ１２００乃至ステップ１２３０の処理を実行してステップ１２４０に進み、ステップ１２４０にて「Ｎｏ」と判定して本ルーチンを一旦終了する。
【０１３９】
そして、フラグ変化時点から第２所定時間が経過した時点の直後において、ＣＰＵが図１２のステップ１２００から処理を開始すると、ＣＰＵは「ステップ１２１０乃至ステップ１２３０」に続くステップ１２４０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１２５０乃至ステップ１２９０の処理を実行する。
【０１４０】
ステップ１２５０：ＣＰＵは上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵを取得する。上流側空燃比センサ６４に到達している排気は、「排気に含まれる窒素酸化物がＳＣＲ触媒４４により浄化されていない状態にある排気」である。従って、出力値ＡＦＵは、そのような排気の酸素濃度に応じて変化する値である。更に、このステップ１２５０にて取得される出力値ＡＦＵは、「添加剤（尿素水）を供給していない所定の時点」における上流側空燃比センサ６４の出力値であり、便宜上、「上流側補正用出力値」とも称呼される。
【０１４１】
ステップ１２６０：ＣＰＵは下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤを取得する。この場合、尿素水は供給されていない。従って、下流側被検出ガスも、「排気に含まれる窒素酸化物がＳＣＲ触媒４４により浄化されていない状態にある排気」である。換言すると、下流側被検出ガスは、上流側空燃比センサ６４が検出している酸素濃度と同じ酸素濃度を有するガスであって、アンモニアを含まないガスである。このステップ１２６０にて取得される出力値ＡＦＤは、「添加剤（尿素水）を供給していない所定の時点」における下流側空燃比センサ６６の出力値であり、便宜上、「下流側補正用出力値」とも称呼される。
【０１４２】
ステップ１２７０：ＣＰＵは「取得した出力値ＡＦＵ（上流側補正用出力値）」を「取得した出力値ＡＦＤ（下流側補正用出力値）」によって除することにより、補正係数α（＝ＡＦＵ／ＡＦＤ）を算出する（図１４を参照。）。
ステップ１２８０：ＣＰＵは補正係数更新中フラグＸＣＲの値を「０」に設定する。
【０１４３】
ステップ１２９０：ＣＰＵは尿素水の供給量Ａに初期値Ａint「０」を格納する。初期値Ａintは一定値であってもよく、吸入空気量Ｇａに「ＮＯｘセンサ６３が検出している窒素酸化物濃度ＤＮＯｘ」を乗じることにより求められる推定窒素酸化物量に応じた値であってもよい。即ち、初期値Ａintは、「推定窒素酸化物量の窒素酸化物」を還元するために必要な量の「アンモニア」を生成することができる「尿素水の量」に設定することもできる。
【０１４４】
ところで、上流側空燃比センサ６４及び下流側空燃比センサ６６等の空燃比センサの出力値は、その空燃比センサの「出力特性のばらつき及び温度等」に依存して変動する。従って、ＳＣＲ触媒４４の下流にアンモニアが流出していない場合であっても、下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤと上流側空燃比センサの出力値ＡＦＵとが一致するとは限らない。それ故、「上流側空燃比センサ６４により得られる出力値ＡＦＵ」と「下流側空燃比センサ６６により得られる出力値ＡＦＤ」との差ΔＡＦに基いて「アンモニア量関連値ＤＮＨ３」を単純に取得した場合、そのアンモニア量関連値の精度が良好でない虞がある。
【０１４５】
そこで、本排気浄化装置は、上記補正係数αを用いて「尿素水が供給されている状態における出力値ＡＦＤ」を補正する。これにより、空燃比センサ間（上流側空燃比センサ６４と下流側空燃比センサ６６との間）の出力特性の相違（活性度の相違を含む）が、差ΔＡＦに影響を及ぼし難くなる。即ち、差ΔＡＦがアンモニア濃度に対して不正確となることを回避することができる。従って、アンモニア量関連値（アンモニア濃度）がより正確に求められる。係る観点に立ち、ＣＰＵは図１３のステップ１３２０以降の処理を行う。
【０１４６】
即ち、図１２のステップ１２８０において補正係数更新中フラグＸＣＲの値が「０」に戻された後、ＣＰＵが図１３に示したルーチンの処理をステップ１３００から開始すると、ＣＰＵはステップ１３１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ１３２０乃至ステップ１３５０の処理を順に行う。
【０１４７】
ステップ１３２０：ＣＰＵは上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵを取得する。上流側空燃比センサ６４に到達している排気は、「排気に含まれる窒素酸化物がＳＣＲ触媒４４により浄化されていない状態にある排気」である。従って、出力値ＡＦＵは、そのような排気の酸素濃度に応じて変化する値である。即ち、ステップ１３２０にて取得される出力値ＡＦＵは、上記基準値ＡＦＤstd及び上記第１出力値に相当する値である。
【０１４８】
ステップ１３３０：ＣＰＵは下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤを取得する。この時点において、尿素水は噴射されていない。しかしながら、補正係数更新中フラグＸＣＲの値が「０」であるとき、後述するステップ１０８０により尿素水は噴射される。このとき、下流側空燃比センサ６６には、ＳＣＲ触媒４４に尿素水が供給されている状態にてＳＣＲ触媒４４を通過した排気が到達している。従って、このステップ１３３０にて取得される「出力値ＡＦＤに基づく値」は「上述した第２出力値」となる（後述するステップ１３４０を参照。）。
【０１４９】
ステップ１３４０：ＣＰＵは「取得した出力値ＡＦＤ」に補正係数αを乗じることにより、補正後出力値ＡＦＤｃ（＝α・ＡＦＤ）を算出する（図１４を参照。）。この補正後出力値ＡＦＤｃが第２出力値に相当する。補正係数αは、上述したように、上流側出力補正値及び下流側補正用出力値に基づく値である。よって、このステップ１３４０において、出力値ＡＦＤが「上流側出力補正値及び下流側補正用出力値」に基づいて補正されたことになる。
【０１５０】
ステップ１３５０：ＣＰＵは「取得した出力値ＡＦＵ（第１出力値ＡＦ１）」と「取得した補正後出力値ＡＦＤｃ（第２出力値ＡＦ２）」との差ΔＡＦ（＝ＡＦＵ−ＡＦＤｃ）を算出する。この差ΔＡＦは、上述した理由から明らかなように、上流側空燃比センサ６４の出力特性と下流側空燃比センサ６６出力特性との相違に基く誤差を含まないか又はその誤差が極めて小さい値となっている。
【０１５１】
次いで、ＣＰＵはステップ１３６０に進み、差ΔＡＦが０より大きいか否かを判定する。そして、差ΔＡＦが０より大きければ、ＣＰＵはステップ１３６０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０５０に進み、差ΔＡＦをMapDNH3（ΔＡＦ）に適用することにより「アンモニアの濃度ＤＮＨ３」を取得する。
【０１５２】
次に、ＣＰＵはステップ１０６０に進み、「その時点の尿素水の供給量Ａ」から「アンモニアの濃度ＤＮＨ３に係数ｋを乗じた値（ｋ・ＤＮＨ３）」を減じた値を「新たな尿素水供給量Ａ」として格納する。
【０１５３】
次に、ＣＰＵはステップ１０７０に進み、尿素水噴射量ＵＲＩｎｊに尿素水供給量Ａを設定する。その後、ＣＰＵはステップ１０８０に進み、尿素水噴射弁５５から尿素水噴射量ＵＲＩｎｊの尿素水が噴射されるように、尿素水噴射弁５５に指示信号を送出する。その後、ＣＰＵはステップ１３９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【０１５４】
一方、ＣＰＵがステップ１３６０の処理を実行する際、差ΔＡＦが「０」以下であると、ＣＰＵはステップ１３６０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０９０に進み、「その時点の尿素水の供給量Ａ」に「微小な正の一定値Δａ」を加えた値を「新たな尿素水供給量Ａ」として格納する。その後、ＣＰＵはステップ１０７０及びステップ１０８０の処理を実行する。この結果、アンモニア・スリップが発生していない場合には、図１３のルーチンが実行される毎に尿素水の供給量が次第に増加させられる。
【０１５５】
なお、ＣＰＵは、図１２のステップ１２１０にて「Ｎｏ」と判定した場合、ステップ１２９２に進んで「補正係数更新中フラグＸＣＲの値が「１」であるか否か」を判定する。そして、ＣＰＵは、補正係数更新中フラグＸＣＲの値が「１」であるとき、ステップ１２９２にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１２４０に進む。これに対し、ＣＰＵは、正係数更新中フラグＸＣＲの値が「１」でないとき、ステップ１２９２にて「Ｎｏ」と判定してステップ１２９５に直接進み、図１２に示したルーチンを一旦終了する。
【０１５６】
以上、説明したように、第３排気浄化装置は、第１出力値取得手段、第２出力値取得手段及び添加剤供給量制御手段等を備える。
【０１５７】
前記第１出力値取得手段は、上流側空燃比センサの出力値ＡＦＵを前記第１出力値ＡＦ１として取得するように構成されている（図１３のステップ１３２０を参照。）。
【０１５８】
前記第２出力値取得手段は、「添加剤が供給されていない所定の時点」における「下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤ」である「下流側補正用出力値」を取得する（図１２のステップ１２６０を参照。）。更に、前記第２出力値取得手段は、その「添加剤が供給されていない所定の時点」における「上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵ」である「上流側補正用出力値」を取得する（図１２のステップ１２５０を参照。）。
【０１５９】
加えて、前記第２出力値取得手段は、「添加剤供給手段が添加剤を供給している状態」における「下流側空燃比センサの出力値ＡＦＤ」を、「下流側補正用出力値と上流側補正用出力値とに基づく補正係数α」により補正し、その補正した値（補正後出力値ＡＦＤｃ）を「前記第２出力値ＡＦ２」として取得する（図１２のステップ１２７０、図１３の「ステップ１３３０及びステップ１３４０」を参照。）。そして、このように求められた第１出力値ＡＦ１と第２出力値ＡＦ２との差ΔＡＦに基づいてアンモニア量関連値が求められる（ステップ１３６０及びステップ１０５０等を参照。）。
【０１６０】
また、前記添加剤供給量制御手段は、
第２所定条件（補正係数更新条件）が成立したとき（ステップ１２１０を参照。）、前記第２出力値取得手段に「前記上流側補正用出力値を取得させ（ステップ１２５０を参照。）」且つ「前記第２出力値取得手段に前記下流側補正用出力値を取得させる（ステップ１２６０を参照。）」ために、前記添加剤の供給を停止する指示を前記添加剤供給手段に送出するように構成されている（図１２の「ステップ１２２０及びステップ１２３０」を参照。）。
【０１６１】
この結果、尿素水噴射時における「前記第２出力値ＡＦ２」である補正後出力値ＡＦＤｃは、あたかも上流側空燃比センサ６４と同じ出力特性を有する下流側空燃比センサ６６により取得された値となる。この結果、上流側空燃比センサ６４の出力特性と下流側空燃比センサ６６の出力特性の相違が補償されるので、第１出力値ＡＦ１及び第２出力値ＡＦ２（それらの差ΔＡＦ）に基づいて取得される「アンモニア量関連値」の精度が悪化することを回避することができる。
【０１６２】
＜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排気浄化装置（以下、単に「第４排気浄化装置」とも称呼する。）について説明する。第４排気浄化装置は、第３排気浄化装置と同様、上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵと、下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤと、を用いてアンモニア量関連値を取得する。但し、第４排気浄化装置は、第３排気浄化装置とは異なる補正係数を用いることにより、上流側空燃比センサ６４の出力特性と下流側空燃比センサ６６の出力特性の相違を補償する。
【０１６３】
第３排気浄化装置は、電気制御装置７０のＣＰＵが「図９及び図１０」に代わる「図１５及び図１６」のフローチャートにより示したルーチンを実行する点において第１排気浄化装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心に説明する。なお、図１５及び図１６において「既に他の図を参照しながら説明されたステップ」と同一の処理を行うためのステップには、そのような他の図におけるステップに付された符号と同一の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。
【０１６４】
ＣＰＵは所定時間の経過毎に図１５に示した「補正係数取得ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。図１５に示したルーチンは、図１２に示したルーチンに対し、「図１２のステップ１２１０及びステップ１２７０」が「図１５のステップ１５１０及びステップ１５２０」にそれぞれ置換された点のみにおいて相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。
【０１６５】
ＣＰＵは、ステップ１５１０にて補正係数βを更新する条件（補正係数更新条件）が成立したか否かを判定する。この補正係数更新条件は、便宜上「第３所定条件」とも称呼される。本例における補正係数更新条件は、補正係数βを前回更新した時点から一定の時間が経過したことである。この補正係数更新条件はこれに限定されることはなく、上記第１条件又は上記第２条件と同様の条件、或いは、他の条件（例えば、機関の始動後に上流側空燃比センサ６４及び下流側空燃比センサ６６の両者が初めて活性化した時点等）であってもよい。
【０１６６】
いま、補正係数更新条件が成立していると仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ１５１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１２２０にて補正係数更新中フラグＸＣＲの値を「１」に設定する。更に、ＣＰＵは、ステップ１２３０にて尿素水の噴射（供給）を停止する。
【０１６７】
次いで、ＣＰＵはステップ１２４０にて「フラグ変化時点」から第２所定時間が経過したか否かを判定する。そして、フラグ変化時点から第２所定時間が経過すると、ＣＰＵは「ステップ１２１０乃至ステップ１２３０」に続くステップ１２４０にて「Ｙｅｓ」と判定し、「上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵ」を「上流側補正用出力値」として取得する（ステップ１２５０）。更に、ＣＰＵは、「下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤ」を「下流側補正用出力値」として取得する（ステップ１２６０）。
【０１６８】
次に、ＣＰＵはステップ１５２０に進み、「取得した出力値ＡＦＤ（下流側補正用出力値）」を「取得した出力値ＡＦＵ（上流側補正用出力値）」によって除することにより、補正係数β（＝ＡＦＤ／ＡＦＵ＝１／α）を算出する。その後、ＣＰＵは補正係数更新中フラグＸＣＲの値を「０」に設定し（ステップ１２８０）、尿素水の供給量Ａに初期値Ａint「０」に設定して（ステップ１２９０）、本ルーチンを一旦終了する。
【０１６９】
本排気浄化装置は、上記補正係数βを用いて「尿素水が供給されている状態における出力値ＡＦＵ」を補正する。これにより、空燃比センサ間（上流側空燃比センサ６４と下流側空燃比センサ６６との間）の出力特性の相違（活性度の相違を含む）が、差ΔＡＦに影響を及ぼし難くなる。
【０１７０】
即ち、ＣＰＵは、図１６のステップ１３１０に続くステップ１３２０にて「上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵ」を取得し、ステップ１３３０にて「下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤ」を第２出力値ＡＦ２として取得する。
【０１７１】
次いで、ＣＰＵはステップ１６１０にて、「取得した出力値ＡＦＵ」に補正係数βを乗じることにより、補正後出力値ＡＦＵｃ（＝β・ＡＦＵ）を算出する。この補正後出力値ＡＦＵｃが第１出力値ＡＦ１に相当する。補正係数βは、上流側出力補正値及び下流側補正用出力値に基づく値である。よって、このステップ１６１０において、出力値ＡＦＵが「上流側出力補正値及び下流側補正用出力値」に基づいて補正されたことになる。
【０１７２】
そして、ＣＰＵは「取得した補正後出力値ＡＦＵｃ（第１出力値ＡＦ１）」と「取得した出力値ＡＦＤ（第２出力値ＡＦ２）」との差ΔＡＦ（＝ＡＦＵｃ−ＡＦＤ＝ＡＦ１−ＡＦ２）を算出する。この差ΔＡＦは、上述した理由から明らかなように、上流側空燃比センサ６４の出力特性と下流側空燃比センサ６６出力特性との相違に基く誤差を含まないか又はその誤差が極めて小さい値となっている。
【０１７３】
次いで、ＣＰＵはステップ１３６０以降に進み、差ΔＡＦが０より大きい場合、「アンモニアの濃度ＤＮＨ３」を取得する（ステップ１０５０）とともに、尿素水供給量Ａ（尿素水噴射量ＵＲＩｎｊ）を決定し、その量Ａの尿素水が尿素水噴射弁５５から噴射されるように、尿素水噴射弁５５に指示信号を送出する（ステップ１０６０〜ステップ１０８０）。その後、ＣＰＵはステップ１３９５にて本ルーチンを一旦終了する。一方、差ΔＡＦが０以下の場合、ＣＰＵは尿素水供給量Ａを所定値Δａだけ増大し（ステップ１０９０）、その増大した尿素水供給量Ａの尿素水が尿素水噴射弁５５から噴射されるように、尿素水噴射弁５５に指示信号を送出する（ステップ１０７０及びステップ１０８０）。
【０１７４】
以上、説明したように、第４排気浄化装置は、第１出力値取得手段、第２出力値取得手段及び添加剤供給量制御手段等を備える。
【０１７５】
前記第２出力値取得手段は、「添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態」における「下流側空燃比センサの出力値ＡＦＤ」を「前記第２出力値」として取得する（図１６のステップ１３３０を参照。）。
【０１７６】
一方、前記第１出力値取得手段は、「添加剤が供給されていない所定の時点」において、「上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵ」である「上流側補正用出力値」を取得する（図１５のステップ１２５０）。更に、前記第１出力値取得手段は、その「添加剤が供給されていない所定の時点」において、「下流側空燃比センサ６６の出力値ＡＦＤ」である「下流側補正用出力値」を取得する（図１５のステップ１２６０）。
【０１７７】
加えて、前記第１出力値取得手段は、
「添加剤供給手段が前記添加剤を供給している状態」における「上流側空燃比センサ６４の出力値ＡＦＵ」を「上流側補正用出力値と下流側補正用出力値とに基づく補正係数β」により補正し、その補正した値（補正後出力値ＡＦＵｃ）を「前記第１出力値」として取得する（ステップ１６１０を参照。）。そして、このように求められた第１出力値と第２出力値との差ΔＡＦに基づいてアンモニア量関連値が求められる（図１６の「ステップ１３６０及びステップ１０５０」等を参照。）。
【０１７８】
また、前記添加剤供給量制御手段は、
第３所定条件（補正係数更新条件）が成立したとき（図１５のステップ１５１０を参照。）、前記第１出力値取得手段に前記上流側補正用出力値を取得させ（ステップ１２５０を参照。）且つ前記第１出力値取得手段に前記下流側補正用出力値を取得させる（ステップ１２６０を参照。）ために、「前記添加剤の供給を停止する指示」を「前記添加剤供給手段に送出する」ように構成されている（図１５の「ステップ１２２０及びステップ１２３０」を参照。）。
【０１７９】
この結果、尿素水噴射時における「前記第１出力値」である補正後出力値ＡＦＵｃは、あたかも下流側空燃比センサ６６と同じ出力特性を有する上流側空燃比センサ６４により取得された値となる。よって、上流側空燃比センサ６４の出力特性と下流側空燃比センサ６６の出力特性の相違が補償されるので、第１出力値及び第２出力値（それらの差ΔＡＦ）に基づいて取得される「アンモニア量関連値」の精度が悪化することを回避することができる。
【０１８０】
＜下流側空燃比センサの第１変形例＞
次に、本発明の各実施形態に使用される下流側空燃比センサ６６の第１変形例について説明する。前述したように、下流側空燃比センサ６６は、拡散抵抗層６６ｄを通過して排気側電極層６６ｂに到達したガスの「排気側電極層６６ｂにおける酸素の濃度（酸素分圧）」に応じて変化する出力値ＡＦＤを出力するようになっている。また、下流側被検出ガスに酸素及びアンモニアが含まれていると、「拡散速度の大きいアンモニア」のほうが「拡散速度の小さい酸素」よりも優先的に排気側電極層６６ｂに到達する。但し、一般の空燃比センサ（例えば、上流側空燃比センサ６４）においては、図１７に破線Ｌ１により示したように、拡散抵抗層６６ｄの細孔径が「酸素分子が通過しやすい径（ＸＯ２）」となるように適合されている。
【０１８１】
これに対し、第１変形例の下流側空燃比センサは、図１７の実線Ｌ２により示したように、拡散抵抗層６６ｄの細孔径が「アンモニア分子が通過しやすい径（ＮＨ３）」となるように適合されている。この場合、ＸＯ２＞ＸＮＨ３である。
【０１８２】
前述したように、拡散抵抗層（拡散律速層）は、「セラミック粒子」及び「セラミック粒子間に形成された細孔」を有する多孔質層である。よって、酸素分子及びアンモニア分子等のガス分子は、セラミック粒子に衝突しながら細孔を通過して行く。従って、拡散抵抗層の細孔径が「アンモニア分子が通過しやすい径（ＮＨ３）」となるように適合されれば、酸素分子の上記平均移動距離は、アンモニア分子の上記平均移動距離よりも大きくなる。この結果、第１変形例に係る下流側空燃比センサは、上流側空燃比センサ６４及び下流側空燃比センサ６６に比較して、アンモニアに対する感度がより高い空燃比センサとなる。
【０１８３】
図１８のグラフにおいて、破線Ｃ１は上流側空燃比センサ６４の拡散抵抗層と同じ拡散抵抗層を有する下流側空燃比センサ（即ち、拡散抵抗層６６ｄの細孔径が「酸素分子が通過しやすい径（ＸＯ２）」となるように適合されている空燃比センサ）の特性を表し、実線Ｃ２は第１変形例の下流側空燃比センサの特性を表している。図１８から明らかなように、第１変形例に係る下流側空燃比センサは、上流側空燃比センサ６４よりも、同じアンモニア濃度に対する「上述した差ΔＡＦ」が大きくなっている。
【０１８４】
換言すると、第１変形例に係る下流側空燃比センサは、下流側空燃比センサ６６及び上流側空燃比センサ６４の何れよりもアンモニアに対する感度が高い空燃比センサとなっている。従って、上記各実施形態に係る排気浄化装置は、このような下流側空燃比センサを用いることにより「アンモニア量関連値」をより精度良く取得することができる。
【０１８５】
＜下流側空燃比センサの第２変形例＞
次に、本発明の各実施形態に使用される下流側空燃比センサ６６の第２変形例について、図１９を参照しながら説明する。この第２変形例に係る下流側空燃比センサ６８は、下流側空燃比センサ６６の拡散抵抗層６６ｄを拡散抵抗層６８ｄに置換した点のみにおいて、下流側空燃比センサ６６と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明を加える。
【０１８６】
図１９の（Ａ）は下流側空燃比センサ６６及び上流側空燃比センサ６４の部分断面図であり、図１９の（Ｂ）は下流側空燃比センサ６８の部分断面図である。図１９の（Ａ）及び（Ｂ）から理解されるように、拡散抵抗層６８ｄの厚さｔ２は、拡散抵抗層６６ｄ（６４ｄ）の厚さｔ１よりも大きくなっている。
【０１８７】
このような構成により、酸素分子の上記平均移動距離とアンモニア分子の上記平均移動距離との差は一層大きくなる。この結果、第２変形例に係る下流側空燃比センサ６８は、上流側空燃比センサ６４及び下流側空燃比センサ６６に比較して、アンモニアに対する感度がより高い空燃比センサとなる。従って、上記各実施形態に係る排気浄化装置は、このような下流側空燃比センサ６８を用いることにより「アンモニア量関連値」をより精度良く取得することができる。
【０１８８】
なお、第１変形例の下流側空燃比センサに採用した「拡散抵抗層の細孔径をアンモニア分子の径に適合させること」と、第２変形例の下流側空燃比センサに採用した「拡散抵抗層の膜厚化」と、の両者を組み合わせた下流側空燃比センサを、本発明による排気浄化装置に採用してもよい。これによれば、下流側空燃比センサのアンモニアに対する感度が一層向上するので、排気浄化装置は「アンモニア量関連値」をより一層精度良く取得することができる。
【０１８９】
また、このように、互いに拡散抵抗層が相違する上流側空燃比センサ６４と下流側空燃比センサとを用いる場合、上述した「第１排気浄化装置、第３排気浄化装置及び第４排気浄化装置」を用いることが望ましい。
【０１９０】
上述した第１変形例及び第２変形例に係る下流側空燃比センサは、距離Ｌ１〜Ｌ４を以下のように定義することにより、以下のような特徴を有すると言うことができる。
【０１９１】
第１移動距離Ｌ１は、第１及び第２変形例に係る下流側空燃比センサの拡散抵抗層の外表面に到達したアンモニア分子が同拡散抵抗層を通過して同下流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値（平均移動距離）である。
第２移動距離Ｌ２は、第１及び第２変形例に係る下流側空燃比センサの拡散抵抗層の外表面に到達した酸素分子が同拡散抵抗層を通過して同下流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値（平均移動距離）である。
【０１９２】
第３移動距離Ｌ３は、前記上流側空燃比センサ６４の前記拡散抵抗層の外表面に到達したアンモニア分子が同拡散抵抗層を通過して同上流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値（平均移動距離）である。
第４移動距離Ｌ４は、前記上流側空燃比センサ６４の前記拡散抵抗層の外表面に到達した酸素分子が同拡散抵抗層を通過して同上流側空燃比センサの前記排気側電極層に到達するまでに移動する距離の合計値（平均移動距離）である。
【０１９３】
前記第１変形例及び第２変形例に係る下流側空燃比センサは、前記第１移動距離Ｌ１に対する前記第２移動距離Ｌ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が、前記上流側空燃比センサの第３移動距離Ｌ３に対する前記第４移動距離Ｌ４の比（Ｌ４／Ｌ３）よりも大きくなるように構成されることを特徴としている。
【０１９４】
以上、説明したように、本発明による排気浄化装置の各実施形態は、高価なＮＯｘセンサを用いることなく、安価な空燃比センサを用いることにより、ＳＣＲ触媒４４から流出するアンモニアの量に関連する値を取得することができる。従って、安価な排気浄化装置が提供される。
【０１９５】
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、図１０のステップ１０４０、図１１のステップ１１４０、及び、図１３と図１６のステップ１３６０において、差ΔＡＦは、「０」に代わる「微小な正の値δｔｈ」と比較されてもよい。この場合、差ΔＡＦが「０」以上で且つ「値δｔｈ」以下である場合、ＣＰＵは「尿素水の供給量Ａ」を変更しないように構成されてもよい。
【０１９６】
更に、上記各実施形態の排気浄化装置は、ＳＣＲ触媒４４の異常診断装置としても使用することができる。この場合、各排気浄化装置は、運転状態が所定状態である場合に、所定量の尿素水を尿素水噴射弁５５から供給する。一方、排気浄化装置は、ＳＣＲ触媒４４が正常である場合に「その所定量の尿素水に対して想定されるアンモニア濃度」を「アンモニア濃度閾値」として予めＲＯＭに記憶しておく。そして、排気浄化装置は、上記実施形態により取得されるアンモニア濃度が、アンモニア濃度閾値よりも大きい場合又はアンモニア濃度閾値よりも所定量以上大きい場合、ＳＣＲ触媒４４が異常状態にあると判定するように構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１９７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置（第１排気浄化装置）が適用される内燃機関の概略構成図である。
【図２】図１に示した上流側空燃比センサの断面図である。
【図３】図１に示した上流側空燃比センサの酸素濃度検出原理を説明するための図である。
【図４】種々の酸素濃度（空燃比）に対する「上流側空燃比センサに印加する電圧と限界電流値（上流側空燃比センサの出力値）との関係」を示したグラフである。
【図５】図１に示した上流側空燃比センサの酸素濃度検出原理を説明するための図である。
【図６】図１に示した下流側空燃比センサのアンモニア量関連値の取得原理を説明するための図である。
【図７】種々のアンモニア濃度に対する「下流側空燃比センサに印加する電圧と下流側空燃比センサの限界電流値（下流側空燃比センサの出力値）との関係」を示したグラフである。
【図８】図１に示した下流側空燃比センサの出力値の変化（減少）量とアンモニア濃度との関係を示したグラフである。
【図９】第１排気浄化装置のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図１０】第１排気浄化装置のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る排気浄化装置（第２排気浄化装置）のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る排気浄化装置（第３排気浄化装置）のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図１３】第３排気浄化装置のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図１４】上流側空燃比センサの酸素濃度と出力値との関係、及び、下流側空燃比センサの酸素濃度と出力値との関係、の一例を示したグラフである。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る排気浄化装置（第４排気浄化装置）のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図１６】第４排気浄化装置のＣＰＵが実行するプログラムを示したフローチャートである。
【図１７】上流側空燃比センサ（及び第１排気浄化装置が採用した下流側空燃比センサ）の拡散抵抗層の細孔径の分布と、第１変形例に係る下流側空燃比センサの拡散抵抗層の細孔径の分布と、を示したグラフである。
【図１８】上流側空燃比センサ（及び第１排気浄化装置が採用した下流側空燃比センサ）の「出力値の変化（減少）量とアンモニア濃度との関係」と、第１変形例に係る下流側空燃比センサの「出力値の変化（減少）量とアンモニア濃度との関係」と、を示したグラフである。
【図１９】図１９の（Ａ）は通常の空燃比センサ（本例における上流側空燃比センサ及び第１排気浄化装置が採用した下流側空燃比センサ）の部分概略断面図、図１９の（Ｂ）は第２変形例に係る下流側空燃比センサの部分概略断面図である。
【符号の説明】
【０１９８】
１０…内燃機関、２０…エンジン本体、２１…各燃料噴射弁、３０…吸気系統、３２…吸気管、４０…排気系統、４１…排気マニホールド、４２…排気管、４４…ＳＣＲ触媒、５０…尿素水添加装置、５１…尿素水タンク、５５…尿素水噴射弁、６４…上流側空燃比センサ、６４ａ…固体電解質層、６４ｂ…排気側電極層、６４ｃ…大気側電極層、６４ｄ…拡散抵抗層、６４ｇ…大気室、６５…排気温度センサ、６６…下流側空燃比センサ、６６ａ…固体電解質層、６６ｂ…排気側電極層、６６ｃ…大気側電極層、６６ｄ…拡散抵抗層、６６ｅ…隔壁部、６６ｇ…大気室、７０…電気制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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