CN105937427A - 内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置 - Google Patents

内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置。使用根据本发明的废气净化催化剂的故障诊断装置的内燃机(10)具备SCR催化剂(53c)及其下游的NOx浓度传感器(77)。本发明的装置基于传感器的输出值以外的发动机参数，算出在催化剂的NOx净化率下降至规定净化率的情况下从催化剂流出的NO及特定成分的浓度的预测值，计算在含有这些预测值的浓度的NO及特定成分的废气到达传感器的情况下的传感器输出的预测值，在实际传感器输出值为基于该预测值决定的故障诊断阈值以上的情况下，诊断为催化剂发生故障。

Description

内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置
技术领域
本发明涉及一种故障诊断装置，其利用氨对用于将从内燃机的燃烧室排出的废气中的NOx净化的净化催化剂的故障进行诊断。
背景技术
利用NH3(氨)将从内燃机的燃烧室排出的废气中的NOx(氮氧化物)净化的废气净化催化剂(SCR催化剂)是公知的。作为对该催化剂的NOx净化率下降这一故障进行诊断的方法，有使用配设于催化剂的下游位置的NOx浓度传感器的方法。
作为该NOx浓度传感器，例如，可使用专利文献1所记载的NOx浓度传感器。该NOx浓度传感器输出与废气中的NOx及NH3的量相对应的输出值(电流值)。
因此，使用该NOx浓度传感器的SCR催化剂的故障诊断中，首先，通过计算推定在SCR催化剂的NOx净化率下降到一定净化率的情况下可能从该催化剂流出的“NOx及NH3”的浓度。在此基础上，推定在包含所推定浓度的“NOx及NH3”的废气到达NOx浓度传感器的情况下NOx浓度传感器可能输出的输出值。然后，在NOx浓度传感器的实际输出值为上述推定的输出值以上的情况下，诊断为SCR催化剂发生故障。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开平9－288084号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，专利文献1所记载的类型的NOx浓度传感器的输出值包括：
(1)与废气中的NO的浓度相对应的输出值、
(2)与在NOx浓度传感器中由废气中的NO2生成的NO的浓度相对应的输出值、以及
(3)与在NOx浓度传感器中由废气中的NH3生成的NO的浓度相对应的输出值。
因此，即使到达NOx浓度传感器的废气中的NO2的浓度一定，如果在NOx浓度传感器中由NO2生成的NO的量变化，则NOx浓度传感器的输出值也变化。同样地，即使到达NOx浓度传感器的废气中的NH3的浓度一定，如果在NOx浓度传感器中由NH3生成的NO的量变化，则NOx浓度传感器的输出值也变化。
因此，如上所述，为了正确地推定NOx浓度传感器可能输出的输出值，在该推定中需要考虑“在NOx浓度传感器中由NO2生成的NO的量”及“在NOx浓度传感器中由NH3生成的NO的量”。
为了解决课题的手段
本发明是为了应对上述课题而完成的。即，本发明的目的之一在于提供一种内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置，其能够正确地推定在上述废气净化催化剂(SCR催化剂)发生故障的情况下NOx浓度传感器可能输出的输出值。
根据本发明的废气净化催化剂的故障诊断装置(以下称为“本发明装置”)适用于具备“废气净化催化剂，其配设于内燃机的排气通路，利用氨将废气中的NOx还原净化”及“NOx浓度传感器，其配设于废气净化催化剂的下游位置的排气通路，检测废气中的NOx浓度”的内燃机。
NOx浓度传感器具有“包含可通过废气的多孔材料的扩散层”及“将通过所述扩散层的废气中的NO还原并转换为N2的电极部”。而且，该NOx浓度传感器输出与该电极部中的NO的还原量相对应的输出值。
本发明装置具备诊断废气净化催化剂的故障的故障诊断部。
本发明装置中，在对“废气通过废气净化催化剂的扩散层时的废气中的特定成分的反应”，即“使到达废气净化催化剂的电极部的NO的量变动的废气中的特定成分的反应”带来影响的影响参数的值为第1值时，由所述特定成分的反应生成的NO的生成量为第1量，影响参数的值为第2值时由所述特定成分的反应生成的NO的生成量为大于所述第1量的第2量。
本发明中，所述特定成分例如为二氧化氮(NO2)和/或氨(NH3)。
而且，本发明装置的故障诊断部基于NOx浓度传感器的输出值以外的内燃机参数，计算出“在废气净化催化剂的NOx净化率下降至规定净化率的情况下预测从废气净化催化剂流出的废气中的NO的浓度的预测值即预测NO浓度、以及所述特定成分的浓度的预测值即预测特定成分浓度”。
进而，本发明装置的故障诊断部以影响参数的值为所述第2值的情况下的所述输出值的预测值比影响参数的值为所述第1值的情况下的所述输出值的预测值大的方式，计算出“在含有所述预测NO浓度的NO及所述预测特定成分浓度的所述特定成分的废气到达所述NOx浓度传感器的情况下预测从NOx浓度传感器输出的输出值的预测值”。
而且，本发明装置的故障诊断部在NOx浓度传感器的实际输出值为基于所述输出值的预测值确定的故障诊断阈值以上的情况下，诊断为废气净化催化剂发生故障。
这样，本发明装置考虑废气中的特定成分在NOx浓度传感器的扩散层中生成的NO的量，从而预测在废气净化催化剂的NOx净化率下降至规定净化率的情况下NOx浓度传感器可能输出的输出值。因此，本发明装置能够在废气净化催化剂的NOx净化率下降至规定净化率的情况下正确地预测(推定)NOx浓度传感器可能输出的输出值。
进而，在本发明装置中，所述影响参数例如为：使由所述特定成分生成与该特定成分不同的成分的反应速度变化的参数，更具体而言，例如，为到达NOx浓度传感器的废气中的氧浓度、该废气的温度、水分浓度和所述扩散层的温度中的至少一种。
进而，在本发明装置中，所述影响参数例如为：使废气净化催化剂的扩散层中的所述特定成分的滞留时间变化的参数，更具体而言，例如为到达NOx浓度传感器的废气的流量、以及沿着废气朝向废气净化催化剂的电极部而通过扩散层的路径的方向的所述扩散层的厚度中的至少一种。
从关于在参照以下附图的同时所描述的本发明的各实施方式的说明可容易地理解本发明的其它目的、其它特征及附带优点。
附图说明
图1为应用于根据本发明实施方式的废气净化催化剂的故障诊断装置的内燃机的整体图。
图2为表示下游侧NOx浓度传感器的内部构造的图。
图3为表示下游侧NOx浓度传感器内部的NOx的电化学反应的图。
图4为表示下游侧NOx浓度传感器内部的NH3的电化学反应的图。
图5(A)为表示废气中的氧浓度和氧校正系数的关系的图，(B)为表示废气流量和流量校正系数的关系的图，(C)为表示保护层厚度和厚度校正系数的关系的图，(D)为表示保护层温度和温度校正系数的关系的图，(E)为表示废气温度和废气温度校正系数的关系的图，(F)为表示废气流量和消耗校正系数的关系的图。
图6(A)为表示废气中的氧浓度和氧校正系数的关系的图，(B)为表示废气中的水分浓度和水分校正系数的关系的图，(C)为表示废气流量和流量校正系数的关系的图，(D)为表示保护层厚度和厚度校正系数的关系的图，(E)为表示保护层温度和温度校正系数的关系的图，(F)为表示废气温度和废气温度校正系数的关系的图，(G)为表示废气流量和消耗校正系数的关系的图。
图7为表示废气流量和消耗校正系数的关系的图。
图8为表示图1所示CPU执行的校正系数取得程序的流程图。
图9为表示图1所示的CPU执行的氧浓度取得程序的流程图。
图10为表示图1所示的CPU执行的水分浓度取得程序的流程图。
图11为表示图1所示的CPU执行的保护层温度取得程序的流程图。
图12为表示图1所示的CPU执行的传感器温度控制程序的流程图。
图13为表示图1所示的CPU执行的故障诊断程序的流程图。
符号说明
10…内燃机、53c…SCR催化剂、54…尿素水添加装置、76…上游侧NOx浓度传感器、77…下游侧NOx浓度传感器、80…发动机电子控制单元(ECU)
具体实施方式
以下，在参照附图的同时对根据本发明实施方式的内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置(以下也称为“本诊断装置”)进行说明。
＜内燃机的构造＞
本诊断装置适用于图1所示的内燃机(发动机)10。发动机10为多气缸(本例中为串联4气缸)4循环活塞往复式·柴油发动机。发动机10包括内燃机主体部20、燃料供给系统30、进气系统40、排气系统50及EGR系统60。
发动机主体部20包括具有气缸体、气缸盖及曲轴箱等的主体21。在主体21中形成有四个气缸(燃烧室)#1－#4。在各气缸#1－#4的上部分别配设有燃料喷射阀(喷射器)23。各燃料喷射阀23响应后述的发动机ECU(电子控制单元)80的指示而开阀，向相应的气缸#1－#4内直接喷射燃料。
燃料供给系统30包括燃料加压泵(供应泵)31、燃料送出管32及共轨(蓄压器)33。燃料加压泵31的排出口连接于燃料送出管32。燃料送出管32连接于共轨33。共轨33连接于燃料喷射阀23。
燃料加压泵31将未图示的燃料箱中蓄积的燃料抽上来后进行加压，并将该经加压的高压燃料通过燃料送出管32供给至共轨33。
进气系统40包含进气歧管41、进气管42、空气滤清器43、增压器44的压缩机44a、中冷器45、节流阀46及节流阀执行器47。
进气歧管41包括“连接于各气缸#1－#4的分枝部”及“分枝部集合的集合部”。进气管42连接于进气歧管41的集合部。进气歧管41及进气管42构成进气通路。
在进气管42中，从进入的空气流的上游向下游，依次配设有空气滤清器43、压缩机44a、中冷器45及节流阀46。节流阀执行器47根据ECU80的指示来改变节流阀46的开度。
排气系统50包括排气歧管51、排气管52、增压器44的涡轮44b、排气净化装置53及尿素水添加装置54。
排气歧管51包括“连接于各气缸#1－#4的分枝部”及“分枝部集合的集合部”。排气管52连接于排气歧管51的集合部。排气歧管51及排气管52构成排气通路。
在排气管52中，从废气流的上游向下游配设有涡轮44b及排气净化装置53。
排气净化装置53包括氧化催化剂53a、载持催化剂的柴油机颗粒过滤器(以下称为“DPR”)53b、选择还原型NOx催化剂(以下称为“SCR催化剂”)53c及NH3氧化催化剂(ASC)53d。
氧化催化剂53a配设于增压器44的涡轮44b的下游位置的排气管52内。DPR53b配设于氧化催化剂53a的下游位置的排气管52内。SCR催化剂53c配设于DPR53b的下游位置的排气管52内。NH3氧化催化剂53d配设于SCR催化剂53c的下游位置的排气管52内。
尿素水添加装置54包括尿素水箱55、第1连接管56、尿素水加压装置57、第2连接管58及尿素水喷射阀59。第1连接管56将尿素水箱55和尿素水加压装置57连接。第2连接管58将尿素水加压装置57和尿素水喷射阀59连接。尿素水喷射阀59配设于SCR催化剂53c的上游位置的排气管52。
尿素水喷射阀59响应ECU80的指示而将尿素水箱55内的尿素水向排气管52内喷射。由此，尿素水被供给至SCR催化剂53c。被供给至SCR催化剂53c的尿素水经由下述(1)式所示的水解反应而转换为NH3。
CO(NH2)2+H2O→2NH3+CO2 (1)
伴随各气缸(各燃烧室)#1－#4内的燃烧产生NOx。该NOx被排出至排气通路，并流入SCR催化剂53c。流入SCR催化剂53c的NOx使用由所述尿素水生成的NH3为还原剂，经由下述(2)式－(4)式所示的任一个化学反应被SCR催化剂53c还原净化。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (2)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O (3)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O (4)
但是，由于在向SCR催化剂53c供给适量的尿素水(NH3的原料)的情况下，由该尿素水生成的NH3被用于NOx的净化，因此，不会从SCR催化剂53c流出NH3。但是，若向SCR催化剂53c供给过量的尿素水，则有时会从SCR催化剂53c流出NH3。
NH3氧化催化剂53d在其为活性时，通过下述(5)式所示的反应，对这样从SCR催化剂53c流出的NH3进行氧化处理。
4NH3+3O2→2N2+6H2O (5)
氧化催化剂53a将流入其中的废气中的未燃烧的烃(未燃HC)及一氧化碳(CO)氧化。另外，氧化催化剂53a还具有使流入其中的废气中的NO2浓度增大的功能。
DPR53b是捕集废气中的颗粒(煤)的过滤器，其表面载持有贵金属。DPR53b所捕集的颗粒在DPF53b的温度增高时，通过贵金属的催化作用而被燃烧处理。
增压器44为公知的可变容量型增压器，其涡轮44b上设有未图示的多个喷嘴叶片(可变喷嘴)。该喷嘴叶片根据ECU80的指示而变更开度，其结果，可变更(控制)增压压力。
EGR系统60包括排气回流管61、EGR控制阀62及EGR冷却器63。
排气回流管61将涡轮44b的上游位置的排气通路(排气歧管51)、和节流阀46的下游位置的进气通路(进气歧管41)连通。排气回流管61构成EGR气体通路。
EGR控制阀62配设于排气回流管61。EGR控制阀62根据来自ECU80的指示变更EGR气体通路的通路截面积，由此可变更从排气通路向进气通路再循环的废气量(EGR气体量)。
EGR冷却器63安装于排气回流管61，降低通过排气回流管61的EGR气体的温度。
ECU80是公知的包括微型电脑的电子电路，包括CPU、ROM、RAM、备用RAM及接口等。ECU80与以下所述的传感器类连接，接收(输入)来自这些传感器的信号。进一步，ECU80向各种执行器(燃料喷射阀23及尿素水喷射阀59等)送出指示(驱动)信号。
ECU80与空气流量计71、节流阀开度传感器72、EGR控制阀开度传感器73、曲轴转角传感器74、水温传感器75、NOx浓度传感器76、NOx浓度传感器77、加速操作量传感器78、车速传感器79、温度传感器81、及温度传感器82连接。
空气流量计71配设于进气管42。该空气流量计71测定通过进气通路内的吸入空气的质量流量(吸入空气量)，并输出表示该吸入空气量Ga的信号。
节流阀开度传感器72检测节流阀46的开度(节流阀开度)，并输出表示该节流阀开度TA的信号。
EGR控制阀开度传感器73检测EGR控制阀62的开度，并输出表示该开度的信号。
曲轴转角传感器74配设于发动机主体部20。该曲轴转角传感器74输出与发动机10的未图示的曲轴的旋转位置(即曲轴转角)相对应的信号。
ECU80基于来自曲轴转角传感器74及未图示的凸轮位置传感器的信号，取得以规定气缸的压缩上止点为基准的发动机10的曲轴转角(绝对曲轴转角)。进一步，ECU80基于来自曲轴转角传感器74的信号，取得发动机旋转速度NE。
水温传感器75检测发动机10的冷却水的温度(冷却水温度)，并输出表示该冷却水温度THW的信号。
NOx浓度传感器76配设于位于DPR53b的下游位置且SCR催化剂53c的上游位置的排气管52。如后所述，该传感器(以下也称为“上游侧NOx浓度传感器”)78检测到达该传感器的废气中的NOx浓度，并输出表示该NOx浓度的信号(电流)。
NOx浓度传感器77配设于位于SCR催化剂53c的下游位置且NH3氧化催化剂53d的上游位置的排气管52。如后所述，该传感器(以下也称为“下游侧NOx浓度传感器”)77检测到达该传感器的废气中的“NOx及NH3浓度”，并输出表示该“NOx及NH3浓度”的信号(电流)。
加速操作量传感器78检测未图示的加速踏板的操作量，并输出表示该操作量Accp的信号。
车速传感器79检测载置有发动机10的车辆的行驶速度，并输出表示该行驶速度(车速)SPD的信号。
温度传感器81配设于位于SCR催化剂53c。该温度传感器81检测SCR催化剂53c的温度，并输出表示该温度TSCR的信号。
温度传感器82配设于SCR催化剂53c的下游位置且NH3氧化催化剂53d的上游位置的排气管52。该温度传感器82检测从SCR催化剂53c流出的废气的温度(废气温度)，并输出表示该废气温度TEX的信号。
＜尿素水喷射控制＞
进一步，在本例中，在发动机10的运转中，ECU80以维持使SCR催化剂53c吸附“规定范围的量”的NH3的状态的方式，基于SCR催化剂53c所吸附的NH3的量(以下称为“NH3吸附量”)QNH3来控制从尿素水喷射阀59喷射的尿素水的量。
更具体地说明时，ECU80基于“流入SCR催化剂53c的废气中的NOx浓度(以下称为“流入NOx浓度”)CNOXin”和“吸入空气量Ga”推定“流入SCR催化剂53c的NOx的量(以下称为“流入NOx量”)QNOX”。流入NOx浓度CNOXin通过上游侧NOx浓度传感器76测定。吸入空气量Ga通过空气流量计71测定。
进而，ECU80基于“流入NOx浓度CNOXin”和“从SCR催化剂53c流出的废气中的NOx浓度(以下称为“流出NOx浓度”)CNOXout”，推定SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX。流出NOx浓度CNOXout通过下游侧NOx浓度传感器77测定。
ECU80基于这些推定的“流入NOx量QNOX”及“SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX”来推定“用SCR催化剂53c还原NOx所消耗的NH3的量(以下称为“NH3消耗量”)dQNH3d”。ECU80将从“当前的NH3吸附量QNH3”减去“该推定的NH3消耗量dQNH3d”而得到的值新设为当前的NH3吸附量QNH3。
另一方面，在当前的NH3吸附量QNH3比所述规定范围的量少的情况下，ECU80使基于“当前的NH3吸附量QNH3和所述规定范围的量之差△QNH3”从尿素水喷射阀59喷射可使NH3吸附量成为所述规定范围的量的尿素水。
此时，ECU80基于从尿素水喷射阀59喷射的尿素水的量推定“新附着于SCR催化剂53c的NH3的量(以下称为“新NH3吸附量”)dQNH3i”。然后，ECU80将“该推定的新NH3吸附量dQNH3i”与“当前的NH3吸附量QNH3”相加而得到的值新设为当前的NH3吸附量QNH3。
予以说明，存在如下倾向，即所述NH3吸附量QNH3越多，则基于SCR催化剂53c的NOx的还原率RNOx越高，但NH3吸附量QNH3过多时，导致从SCR催化剂53c流出NH3的“所谓的氨逃逸”。因此，所述规定范围的上限值QNH3upper设定为不发生氨逃逸的程度的值。另一方面，所述规定范围的下限值QNH3lower设定为要求最低SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX的净化率的值。
＜下游侧NOx浓度传感器的内部构造＞
接着，在参照图2的同时对下游侧NOx浓度传感器77的内部构造进行说明。予以说明，上游侧NOx浓度传感器76的内部构造与以下说明的下游侧NOx浓度传感器77的内部构造相同。
下游侧NOx浓度传感器77在其内部具有传感器元件77a。如图2所示，该传感器元件77a包括两个固体电解质层90a及90b、六个氧化铝层91a－91f、一个加热器层92、一个扩散电阻层93、五个电极94a－94e、以及保护层(扩散层)99。
固体电解质层90a及90b为包含氧化锆等的具有氧离子传导性的薄板体。氧化铝层91a－91f为包含氧化铝的致密层(不透气性板体)。在图2中从下方朝向上方，这些层以氧化铝层91f、氧化铝层91e、氧化铝层91d、固体电解质层90b、氧化铝层91c、固体电解质层90a、氧化铝层91b及氧化铝层91a的顺序层叠。
扩散电阻层93为多孔层，能够通过废气。该扩散电阻层93配设于固体电解质层90a和固体电解质层90b之间。
在“固体电解质层90a及90b”、“扩散电阻层93”和“氧化铝层91c”之间，通过这些层的壁面划分出空间98a。废气从传感器元件77a的外部通过扩散电阻层93流入该空间98a(以下将该空间称为“废气室”)。
另外，在“固体电解质层90a”和“氧化铝层91a及91b”之间，通过这些层的壁面划分出空间98b。该空间98b与大气连通(以下将该空间称为“大气室”)。
另外，在“固体电解质层90b”和“氧化铝层91d及91e”之间，通过这些层的壁面划分出空间98c。该空间98c与作为基准气体的大气连通(以下将该空间称为“大气室”或“基准气体室”)。
加热器层92配设于氧化铝层91e和氧化铝层91f之间。加热器层92响应于来自ECU80的驱动(指示)信号而发热，使传感器元件77a的温度上升。
保护层99为多孔质层，可通过废气。该保护层99配设在氧化铝层91a的外表面、“固体电解质层90a及90b、氧化铝层91a－91f、扩散电阻层93”的端面以及氧化铝层91f的外表面上。
保护层99防止混入废气中的冷凝水附着于“固体电解质层90a及90b、氧化铝层91a－91f、氧化铝层91d－91f以及扩散电阻层93”而在这些层中产生裂纹。
另外，保护层99通过捕获废气中所包含的“使传感器元件77a劣化的成分”来防止传感器元件77a的劣化。
电极94b以配置于废气室98a内的方式配设于固体电解质层90a的一个壁面。电极94a以夹持固体电解质层90a并与电极94b对置的方式配设于固体电解质层90a的另一个壁面。该电极94a配设于大气室98b内。
电极94a经由配线95d连接于电压源95b的正极。在配线95d上，在从电极94a朝向电压源95b的方向上依次安装有电阻95c及电流测定器95a。电流测定器95a与ECU80连接，向ECU80送出电流测定器95a测定的电流(后述的“泵电流”)。另一方面，电极94b经由配线95e连接于电压源95b的负极。
这些“电极94a及94b、固体电解质层90a、电流测定器95a、电压源95b、电阻95c以及配线95d及95e”构成泵部95。
电极94c以沿废气流的方向在所述电极94b的下游侧配置于废气室98a内的方式配设于固体电解质层90b的一个壁面。电极94d以夹持固体电解质层90b并与电极94c对置的方式配设于固体电解质层90b的另一个壁面。该电极94d配置于大气室98c内。
电极94c经由配线96b连接于电压测定器96a。另一方面，电极94d经由配线96c连接于电压测定器96a。电压测定器96a与ECU80连接，电压测定器96a测定的电压被送出至ECU80。这些“电极94c及94d、电压测定器96a、以及配线96b及96c”构成氧浓度检测电路96。
电极94e以沿废气流的方向在所述电极94c的下游侧配置于废气室98a内的方式配设于固体电解质层90b的一个壁面。该电极94e以夹持固体电解质层90b并与电极94d对置的方式配设于固体电解质层90b的壁面。
电极94d经由配线97c连接于电压源97b的正极。另一方面，电极94e经由配线97d连接于电压源97b的负极。在配线97d安装有电流测定器97a。电流测定器97a与ECU80连接，电流测定器97a测定的电流(后述的“传感器电流”)被送出至ECU80。这些“电极94d及94e、电流测定器97a、电压源97b、以及配线97c及97d”构成传感器部97。
＜NOx浓度测定＞
接着，在参照图3的同时对利用下游侧NOx浓度传感器77的废气中的NOx浓度的测定进行说明。予以说明，利用上游侧NOx浓度传感器76的废气中的NOx浓度的测定原理与以下说明的“利用下游侧NOx浓度传感器77的废气中的NOx浓度的测定”相同。
到达下游侧NOx浓度传感器77的废气依次通过“保护层99及扩散电阻层93”流入废气室98a。在构成泵部95的“电极94a和电极94b”之间，利用电压源95b施加电压。由此，如图3所示，废气中的氧(O2)在电极94b处接收电子(eˉ)，成为氧离子(O2ˉ)。该O2ˉ通过固体电解质层90a到达电极94a。到达电极94a的O2ˉ在该电极94a处放出电子，成为氧(O2)并被放出至传感器元件77a的大气室98b。
这样，O2ˉ在固体电解质层90a内通过，由此电流流经泵部95。
进而，在废气中包含二氧化氮(NO2)的情况下，该NO2在电极94b处被还原成为NO。由于该NO2的还原而生成O2。该O2也在电极94b处成为O2ˉ，该O2ˉ也通过固体电解质层90a到达电极94a。该到达电极94a的O2 ˉ也在该电极94a处放出电子(eˉ)，成为O2并被放出至传感器元件77a的大气室98b。
这样，由于NO2的还原而生成的O2ˉ在固体电解质层90a内通过，由此电流也流经泵部95。
电流测定器95a检测如上所述地流经泵部95的电流IP。通过固体电解质层90a内的O2ˉ的量越多，则该电流(以下也称为“泵电流”)IP越大。即，流入废气室98a的废气中的氧浓度越高，则该泵电流IP越大，该废气中的NO2浓度越高，则该泵电流IP越大。
予以说明，在电极94a和电极94b之间施加有使在这些电极间流动的电流成为氧的界限电流(相对于氧的界限电流)的值的电压。因此，从传感器元件77a的外部通过“保护层99及扩散电阻层93”流入废气室98a的废气中的氧浓度通过泵部95而下降至非常小的一定浓度(在本例中，可视为大约“0”的数ppm的浓度)。
在构成氧浓度检测电路96的“电极94c和电极94d”之间，由于“通过泵部95而氧浓度下降的废气中的氧浓度”和“大气室98c内的氧浓度”之差而产生电压(电动势)。电压测定器96a测定该电压。ECU80基于该测定的电压推定“通过泵部95而氧浓度下降的废气中的氧浓度”。如后所述，该氧浓度用于计算出(推定)NOx浓度时的“传感器电流的校正”。
在构成传感器部97的“电极94d和电极94e”之间，通过传感器部97的电压源97b施加一定的电压。由此，在到达电极94e的废气中包含NO的情况下，该NO在电极94e处被还原成为窒素(N2)。
由于该NO的还原而生成O2。该O2在电极94e处成为O2 ˉ，该O2 ˉ通过固体电解质层90b到达电极94d。该到达电极94d的O2 ˉ在该电极94d处放出电子(eˉ)而成为O2并被放出至传感器元件77a的大气室98c。
这样，由于NO的还原而生成的O2 ˉ在固体电解质层90b内通过，由此电流IS流入传感器部97。电流测定器97a检测该电流IS。通过固体电解质层90b内的O2 ˉ的量越多，则该电流(以下也称为“传感器电流”)IS越大。即，到达电极94e的废气中的NO浓度(NOx浓度)越高，则该传感器电流IS越大。
＜氧浓度推定＞
但是，在到达传感器部97的电极94e(以下称为“传感器电极94e”)的废气中包含O2的情况下，在传感器电极94e处，废气中的O2也被转换为O2 ˉ，该O2 ˉ也通过固体电解质层90b到达电极94d。在该情况下，传感器电流IS包括“由于NO的还原而生成的O2所引起的电流”和“到达电极94e的废气中原本包含的O2所引起的电流”。
另一方面，到达传感器电极94e的废气中原本包含的O2的量可基于由所述氧浓度检测电路96检测出的氧浓度来推定。因此，在本例中，ECU80基于将传感器电流IS减去(校正)“由于到达传感器电极94e的废气中原本包含的O2而产生的传感器电流”而得到的传感器电流IS来推定(测定)“从SCR催化剂53c流出的废气中的NOx浓度”。
但是，如上所述，通过“保护层99及扩散电阻层93”流入废气室98a的废气中的氧浓度通过泵部95而下降至非常小的一定浓度。因此，基于由氧浓度检测电路96检测出的氧浓度的传感器电流IS的校正量能够设定为很小的一定值，根据情况也可不进行这样的校正。
上游侧NOx浓度传感器76也同样地推定(测定)流入SCR催化剂53c的废气中的NOx浓度。
＜NH3流入量＞
然而，若向SCR催化剂53c供给过多的尿素水，则有时NH3会流入废气室98a。如图4所示，该流入废气室98a的废气中的NH3在泵部95的电极94b(以下也称为“泵电极94b”)与废气中所包含的大量O2的一部分发生反应而转换为一氧化氮(NO)和H2O。
进而，由NH3生成的NO在之后到达传感器电极94e，如上述所，在该传感器电极94e处被还原为N2。而且，由于该NO的还原而生成O2。该O2在传感器电极94e处成为O2 ˉ，该O2 ˉ通过固体电解质层90b到达电极94d。该到达电极94d的O2 ˉ在该电极94d处放出电子成为O2并被放出至传感器元件77a的大气室98c。
这样，通过由NH3所生成的NO的还原而放出的O2 ˉ通过固体电解质层90b内，由此电流(传感器电流)IS流入传感器部97。通过固体电解质层90b内的O2 ˉ的量越多，则该传感器电流IS越大。即，到达传感器电极94e的废气中的NO量越多，换言之，流入废气室98a的废气中的NH3量越多，则该传感器电流IS越大。
＜本诊断装置的运行概要＞
接着，对本诊断装置的运行概要进行说明。本诊断装置推定在SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下，下游侧NOx浓度传感器77可能输出的传感器电流值IS。
更具体地说明时，本诊断装置推定在SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下可能从SCR催化剂53c流出的“NOx及NH3”在废气中的浓度。所述规定净化率为应诊断为SCR催化剂53c发生故障时的“SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX”，在本例中，预先进行设定。
在上述推定的基础上，本诊断装置基于下游侧NOx浓度传感器77的实际传感器电流值IS以外的参数来推定在从SCR催化剂53c流出的“NOx及NH3”的浓度为上述推定的“NOx及NH3”的浓度的情况下下游侧NOx浓度传感器77可能输出的传感器电流值IS(以下称为“推定传感器电流值IS_S”)。
而且，本诊断装置在下游侧NOx浓度传感器77的实际传感器电流值IS为上述推定的传感器电流值IS以上的情况下，诊断为SCR催化剂53c发生故障。
＜传感器电流值推定＞
接着，对在SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下下游侧NOx浓度传感器77可能输出的传感器电流值IS的推定(推定传感器电流值IS_S的取得)进行说明。
本诊断装置基于“流入SCR催化剂53c的废气中的NOx浓度(上述流入NOx浓度RNOXin)”及“从尿素水添加装置54添加至废气中的尿素的量(即供给至SCR催化剂53c的NH3的量)”推定在SCR催化剂53c的当前的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下可能从SCR催化剂53c流出的“NO、NO2及NH3”的浓度。
进而，本诊断装置通过如下所述地对这些推定的“NO、NO2及NH3”的浓度进行转换而取得推定传感器电流值IS_S。
如上所述，传感器电流值IS中包括对应于到达下游侧NOx浓度传感器77的废气中的NO的浓度而产生的电流值。
进而，如上所述，废气中的NO2在泵电极94b处经过下述(6)式的反应生成NO，该NO在传感器电极94e处通过下述(7)式的反应放出氧。因此，传感器电流值IS中也包括对应于在泵电极94b处由废气中的NO2生成的NO的浓度而产生的电流值。
2NO2→2NO+O2 (6)
2NO→N2+O2 (7)
而且，如上所述，废气中的NH3在泵电极94b处经过下述(8)式的反应生成NO，该NO在传感器电极94e处通过下述(9)式的反应放出氧。因此，传感器电流值IS中也包括对应于在泵电极94b处由废气中的NH3生成的NO的浓度而产生的电流值。
4NH3+5O2→4NO+6H2O (8)
2NO→N2+O2 (9)
因此，即使到达下游侧NOx浓度传感器77的废气中的“NO2及NH3”的浓度为一定，如果到达泵电极94b的废气中的“NO2及NH3”的浓度变化，则传感器电流值IS也变化。
＜NO2灵敏度校正＞
对此，本申请发明人得到以下认识：到达下游侧NOx浓度传感器77的废气通过保护层99时，废气中的NO2的一部分经过下述(10)式的反应转换为NO。因此，传感器电流值IS根据仅在保护层99处由NO2转换的NO部分而增大相应的量。
2NO2→2NO+O2 (10)
进而，从NO2转换的NO的量根据如下变化：
(1)到达下游侧NOx浓度传感器77的废气中的氧浓度COX、
(2)到达下游侧NOx浓度传感器77的废气的流量SV、
(3)沿着NO2通过保护层99时的路径的方向上的保护层99的厚度AT、
(4)保护层99的温度TH、及
(5)到达下游侧NOx浓度传感器77的废气的温度TEX。
进而，在由NO2转换的NO中，到达传感器电极94e的NO的量根据到达下游侧NOx浓度传感器77的废气中的HC(烃)及CO(一氧化碳)的量而变化。
即，如果到达下游侧NOx浓度传感器77的废气中的氧浓度COX(以下简称为“废气中的氧浓度COX”)高，则上述(10)式的反应难以进行(反应速度减小)。因此，废气中的氧浓度COX越大，则由NO2转换的NO的量越小，其结果，传感器电流值IS减小。这样，废气中的氧浓度COX为使由NO2生成与其不同的成分(本例中为NO)的反应速度变化的参数。
进而，如果到达下游侧NOx浓度传感器77的废气的流量(以下称为“废气流量”)SV大，则NO2通过保护层99所需的时间(NO2在保护层99内滞留的时间)缩短。因此，通过上述(10)式的反应生成的NO的量减少。因此，废气流量SV越大，则由NO2转换的NO的量越少，其结果，传感器电流值IS减小。这样，废气流量SV为使保护层99中的NO2的滞留时间变化的参数。
进而，如果沿着NO2通过保护层99时的路径的方向上的保护层99的厚度(以下称为“保护层厚度”)AT大，则NO2通过保护层99所需的时间增加。因此，通过上述(10)式的反应生成的NO的量增多。因此，保护层厚度AT越大，则由NO2转换的NO的量越多，其结果，传感器电流值IS增大。这样，保护层厚度AT为使保护层99中的NO2的滞留时间变化的参数。
进而，如果保护层99的温度(以下称为“保护层温度”)TH高，则上述(10)式的反应容易进行(反应速度增大)。因此，保护层温度TH越高，则由NO2转换的NO的量越多，其结果，传感器电流值IS增大。这样，保护层温度TH为使由NO2生成与其不同的成分(本例中为NO)的反应速度变化的参数。
进而，如果到达下游侧NOx浓度传感器77的废气的温度(以下简称为“废气温度”)TEX高，则上述(10)式的反应容易进行(反应速度增大)。因此，废气温度TEX越高，则从NO2转换的NO的量越多，其结果，传感器电流值IS增大。这样，废气温度TEX为使由NO2生成与其不同的成分(本例中为NO)的反应速度变化的参数。
另外，在下游侧NOx浓度传感器77不具有大气导入孔的情况下，包含HC及CO的废气流入下游侧NOx浓度传感器77内。这些HC及CO还原由NO2生成的NO。换言之，由NO2生成的NO会被HC及CO的氧化消耗。
进而，废气流量SV越大，则流入下游侧NOx浓度传感器77内的“HC及CO”的量越多。因此，在下游侧NOx浓度传感器77不具有大气导入孔的情况下，废气流量SV越大，则在由NO2生成的NO中被HC及CO的氧化消耗的NO越多。因此，到达传感器电极94e的NO的量减少，其结果，传感器电流值IS减小。
因此，在本例中，在
(1)废气中的氧浓度COX为基准氧浓度，且
(2)废气流量SV为基准流量，且
(3)保护层厚度AT为基准厚度，且
(4)保护层温度TH为基准保护层温度，且
(5)废气温度TEX为基准废气温度的情况下，
通过实验等求出将从SCR催化剂53c流出的废气中的NO2浓度CNO2转换为与其对应的传感器电流值IS的转换系数(以下称为“NO2转换系数”)KNO2并预先存储于ECU80的ROM。
而且，本诊断装置通过将在SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下作为可能从SCR催化剂53c流出的NO2的浓度而推定的值(以下称为“推定NO2浓度”)CNO2_S乘以“上述NO2转换系数KNO2”，取得(推定)基准传感器电流值IS_Nb(IS_Nb＝CNO2_S·KNO2)。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由废气中的氧浓度COX的变化引起的“由NO2生成的NO的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_Nb的校正系数(以下称为“氧校正系数”)KOX_N并预先存储于ECU80的ROM。
如图5(A)所示，在废气中的氧浓度COX处于规定氧浓度COXst以上的范围(废气的空燃比低于理论空燃比且包含理论空燃比的范围)时，废气中的氧浓度COX越大，则该氧校正系数KOX_N越小。此时的氧校正系数KOX_N为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。
另一方面，在废气中的氧浓度COX处于比所述规定氧浓度COXst小的范围(废气的空燃比高于理论空燃比的范围)时，氧校正系数KOX_N为与废气中的氧浓度COX无关的一定值。此时的氧校正系数KOX_N为大于“1”的值且为氧校正系数KOX_N中的最大值。
这样，在废气的空燃比高于理论空燃比的情况下，氧校正系数KOX_N为一定值的原因在于：在废气的空燃比高于理论空燃比的情况下，废气中的氧浓度非常小(大约“0”)，上述(10)式的反应没有进行。
予以说明，在废气中的氧浓度COX为基准氧浓度的情况下，氧校正系数KOX_N的值为“1”。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由废气流量SV的变化引起的“由NO2生成的NO的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_Nb的校正系数(以下称为“废气流量校正系数”)KSV_N并预先存储于ECU80的ROM。
如图5(B)所示，废气流量SV越大，则该废气流量校正系数KSV_N越小。该废气流量校正系数KSV_N为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在废气流量SV为基准流量的情况下，废气流量校正系数KSV_N的值为“1”。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由保护层厚度AT的不同引起的“由NO2生成的NO的量的不同”而校正上述基准传感器电流值IS_Nb的校正系数(以下称为“厚度校正系数”)KAT_N并预先存储于ECU80的ROM。
如图5(C)所示，保护层厚度AT越大，则该厚度校正系数KAT_N越大。该厚度校正系数KAT_N为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在保护层厚度AT为基准厚度的情况下，厚度校正系数KAT_N的值为“1”。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由保护层温度TH的变化引起的“由NO2生成的NO的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_Nb的校正系数(以下称为“温度校正系数”)KTH_N并预先存储于ECU80的ROM。
如图5(D)所示，保护层温度TH越高，则该温度校正系数KTH_N越大。该温度校正系数KTH_N为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在保护层温度TH为基准保护层温度的情况下，温度校正系数KTH_N的值为“1”。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由废气温度TEX的变化引起的“由NO2生成的NO的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_Nb的校正系数(以下称为“废气温度校正系数”)KTEX_N并预先存储于ECU80的ROM。
如图5(E)所示，废气温度TEX越高，则该废气温度校正系数KTEX_N越大。该废气温度校正系数KTEX_N为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在废气温度TEX为基准废气温度的情况下，废气温度校正系数KTEX_N的值为“1”。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由废气流量SV的变化(流入下游侧NOx浓度传感器77的HC及CO的量的变化)引起的“到达传感器电极94e的NO的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_Nb的校正系数(以下称为“消耗校正系数”)KTK_N并预先存储于ECU80的ROM。
如图5(F)所示，废气流量SV越大，则该消耗校正系数KTK_N越小。该消耗校正系数KTK_N为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在废气流量SV为基准流量的情况下，消耗校正系数KTK_N的值为“1”。
而且，本诊断装置基于废气中的氧浓度COX取得氧校正系数KOX_N，基于废气流量SV取得废气流量校正系数KSV_N，基于保护层厚度AT取得厚度校正系数KAT_N，基于保护层温度TH取得温度校正系数KTH_N，基于废气温度TEX取得废气温度校正系数KTEX_N，基于废气流量SV取得消耗校正系数KTK_N。
而且，本诊断装置将这些取得的“校正系数KOX_N、KSV_N、KAT_N、KTH_N、KTEX_N及KTK_N”乘以上述基准传感器电流值IS_Nb。由此，本诊断装置推定“在SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下对应于废气中的NO2浓度的下游侧NOx浓度传感器77可能输出的传感器电流值IS(以下称为“推定传感器电流值IS_N”)”(IS_N＝IS_Nb·KOX_N·KSV_N·KAT_N·KTH_N·KTEX_N·KTK_N)。
＜NH3灵敏度校正＞
进而，本申请发明人得到以下认识：废气通过保护层99时，废气中的NH3的一部分经由下述(11)式的反应转换为N2。因此，传感器电流值IS仅根据在保护层99处转换为N2的NH3而减小相应的量。
4NH3+3O2→2N2+6H2O (11)
进而，转换为N2的NH3的量根据如下发生变化：
(1)废气中的氧浓度COX、
(2)到达下游侧NOx浓度传感器77的废气中的水分浓度CSB、
(3)废气流量SV、
(4)保护层厚度AT、
(5)保护层温度TH、及
(6)废气温度TEX。
进而，在由NH3转换的NO中，到达传感器电极94e的NO的量根据流入下游侧NOx浓度传感器77的废气中的HC及CO的量而变化。
即，如果废气中的氧浓度COX高，则上述(11)式的反应容易进行(反应速度增大)。因此，废气中的氧浓度COX越高，则转换为N2的NH3的量越多，其结果，到达泵电极94b的NH3的量减少。因此，在泵电极94b处由NH3生成的NO的量减少。因此，到达传感器电极94e的NO的量减少，其结果，传感器电流值IS减小。这样，废气中的氧浓度COX为使由NH3生成与其不同的成分(本例中为N2)的反应速度变化的参数。
进而，如果废气中的水分浓度CSB高，则上述(11)式的反应难以进行(反应速度减小)。因此，废气中的水分浓度CSB越高，则转换为N2的NH3的量越少，其结果，到达泵电极94b的NH3的量增多。因此，在泵电极94b处由NH3生成的NO的量增多。因此，到达传感器电极94e的NO的量增多，其结果，传感器电流值IS增大。这样，废气中的水分浓度CSB为使由NH3生成与其不同的成分(本例中为N2)的反应速度变化的参数。
进而，如果废气流量SV大，则NH3通过保护层99的所需时间(NH3在保护层99内滞留的时间)缩短。因此，通过上述(11)式的反应转换为N2的NH3的量减少。因此，废气流量SV越大，则转换为N2的NH3的量越少，其结果，到达泵电极94b的NH3的量增多。因此，到达传感器电极94e的NO的量增多，其结果，传感器电流值IS增大。此时，废气流量SV为使保护层99中的NH3的滞留时间变化的参数。
进而，如果保护层厚度AT大，则NH3通过保护层99的所需时间增加。因此，通过上述(11)式的反应转换为N2的NH3的量增多。因此，保护层厚度AT越大，则转换为N2的NH3的量越多，其结果，到达泵电极94b的NH3的量减少。因此，到达传感器电极94e的NO的量减少，其结果，传感器电流值IS减小。这样，保护层厚度AT为使保护层99中的NH3的滞留时间变化的参数。
进而，如果保护层温度TH高，则上述(11)式的反应容易进行(反应速度增大)。因此，保护层温度TH越高，则转换为N2的NH3的量越多，其结果，到达泵电极94b的NH3的量减少。因此，到达传感器电极94e的NO的量减少，其结果，传感器电流值IS减小。这样，保护层温度TH为使由NH3生成与其不同的成分(本例中为N2)的反应速度变化的参数。
进而，如果废气温度TEX高，则上述(11)式的反应容易进行(反应速度增大)。因此，废气温度TEX越高，则转换为N2的NH3的量越多，其结果，传感器电流值IS减小。这样，废气温度TEX为使由NH3生成与其不同的成分(本例中为N2)的反应速度变化的参数。
而且，如上所述，在下游侧NOx浓度传感器77不具有大气导入孔的情况下，含有HC及CO的废气流入下游侧NOx浓度传感器77内。这些HC及CO还原由NH3生成的NO。换言之，由NH3生成的NO会被HC及CO的氧化消耗。
进而，废气流量SV越大，则流入下游侧NOx浓度传感器77内的“HC及CO”的量越多。因此，在下游侧NOx浓度传感器77不具有大气导入孔的情况下，废气流量SV越大，由NH3生成的NO中被HC及CO的氧化消耗的NO越多。因此，到达传感器电极94e的NO的量减少，其结果，传感器电流值IS减小。
因此，在本例中，在
(1)废气中的氧浓度COX为基准氧浓度，且
(2)废气中的水分浓度CSB为基准水分浓度，且
(3)废气流量SV为基准流量，且
(4)保护层厚度AT为基准厚度，且
(5)保护层温度TH为基准保护层温度，且
(6)废气温度TEX为基准废气温度的情况下，
通过实验等求出将从SCR催化剂53c流出的废气中的NH3浓度CNH3转换为与其相对应的传感器电流值IS的转换系数(以下称为“NH3转换系数”)KNH3并预先存储于ECU80的ROM。
而且，本诊断装置通过将在SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下作为可能从SCR催化剂53c流出的NH3的浓度而推定的值(以下称为“推定NH3浓度”)CNH3_S乘以“上述NH3转换系数KNH3”，取得(推定)基准传感器电流值IS_Ab(IS_Ab＝CNH3_S·KNH3)。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由废气中的氧浓度COX的变化引起的“转换为N2的NH3的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_Ab的校正系数(以下称为“氧校正系数”)KOX_A并预先存储于ECU80的ROM。
如图6(A)所示，在废气中的氧浓度COX处于规定氧浓度COXst以上的范围(废气的空燃比低于理论空燃比且包含理论空燃比的范围)时，废气中的氧浓度COX越大，则该氧校正系数KOX_A越小。此时的氧校正系数KOX_A为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。
这样，在废气的空燃比高于理论空燃比的情况下，氧校正系数KOX_A为一定值的原因在于：在废气的空燃比高于理论空燃比的情况下，废气中的氧浓度非常小(大约“0”)，上述(11)式的反应没有进行。
另一方面，在废气中的氧浓度COX处于比所述规定氧浓度COXst小的范围(废气的空燃比高于理论空燃比的范围)时，氧校正系数KOX_A为与废气中的氧浓度COX无关的一定值。此时的氧校正系数KOX_A为大于“1”的值且为氧校正系数KOX_A中的最大值。
予以说明，在废气中的氧浓度COX为基准氧浓度的情况下，氧校正系数KOX_A的值为“1”。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由废气中的水分浓度CSB的变化引起的“转换为N2的NH3的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_Ab的校正系数(以下称为“水分校正系数”)KSB_A并预先存储于ECU80的ROM。
如图6(B)所示，废气中的水分浓度CSB越大，则该水分校正系数KSB_A越大。该水分校正系数KSB_A为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在废气中的水分浓度CSB为基准水分浓度的情况下，水分校正系数KSB_A的值为“1”。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由废气流量SV的变化引起的“转换为N2的NH3的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_Ab的校正系数(以下称为“废气流量校正系数”)KSV_A并预先存储于ECU80的ROM。
如图6(C)所示，废气流量SV越大，则该废气流量校正系数KSV_A越大。该废气流量校正系数KSV_A为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在废气流量SV为基准流量的情况下，废气流量校正系数KSV_A的值为“1”。
进而，通过实验等预先求出由保护层厚度AT的不同引起的“转换为N2的NH3的量的不同”而校正上述基准传感器电流值IS_Ab的校正系数(以下称为“厚度校正系数”)KAT_A并预先存储于ECU80的ROM。
如图6(D)所示，保护层厚度AT越大，则该厚度校正系数KAT_A越小。该厚度校正系数KAT_A为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在保护层厚度AT为基准厚度的情况下，厚度校正系数KAT_A的值为“1”。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由保护层温度TH的变化引起的“转换为N2的NH3的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_Ab的校正系数(以下称为“温度校正系数”)KTH_A并预先存储于ECU80的ROM。
如图6(E)所示，保护层温度TH越高，则该温度校正系数KTH_A越小。该温度校正系数KTH_A为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在保护层温度TH为基准保护层温度的情况下，温度校正系数KTH_A的值为“1”。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由废气温度TEX的变化引起的“转换为N2的NH3的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_Ab的校正系数(以下称为“废气温度校正系数”)KTEX_A并预先存储于ECU80的ROM。
如图6(F)所示，废气温度TEX越高，该废气温度校正系数KTEX_A越小。该废气温度校正系数KTEX_A为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在废气温度TEX为基准废气温度的情况下，废气温度校正系数KTEX_A的值为“1”。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由废气流量SV的变化(流入下游侧NOx浓度传感器77的HC及CO的量的变化)引起的“到达传感器电极94e的NO的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_Ab的校正系数(以下称为“消耗校正系数”)KTK_A并预先存储于ECU80的ROM。
如图6(G)所示，废气流量SV越大，则该消耗校正系数KTK_A越小。该消耗校正系数KTK_A为小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在废气流量SV为基准流量的情况下，消耗校正系数KTK_A的值为“1”。
本诊断装置基于废气中的氧浓度COX取得氧校正系数KOX_A，基于废气中的水分浓度CSB取得水分校正系数KSB_A，基于废气流量SV取得废气流量校正系数KSV_A，基于保护层厚度AT取得厚度校正系数KAT_A，基于保护层温度TH取得温度校正系数KTH_A，基于废气温度TEX取得废气温度校正系数KTEX_A，基于废气流量SV取得消耗校正系数KTK_A。
而且，本诊断装置将这些取得的“校正系数KOX_A、KSB_A、KSV_A、KAT_A、KTH_A、KTEX_A及KTK_A”乘以上述基准传感器电流值IS_Ab。由此，本诊断装置推定“在SCR催化剂53c的当前的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下对应于废气中的NH3浓度的下游侧NOx浓度传感器77可能输出的传感器电流值IS(以下称为“推定传感器电流值IS_A”)”(IS_A＝IS_Ab·KOX_A·KSB_A·KSV_A·KAT_A·KTH_A·KTEX_A·KTK_A)。
进而，在到达下游侧NOx浓度传感器77的废气中原本包含的NO中，到达传感器电极94e的NO的量根据流入下游侧NOx浓度传感器77的废气中的HC及CO的量而变化。
因此，在本例中，通过实验等求出将从SCR催化剂53c流出的废气中的NO浓度CNO转换为与其相对应的传感器电流值IS的转换系数(以下称为“NO转换系数”)KNO并预先存储于ECU80的ROM。
而且，如上所述，本诊断装置通过将在SCR催化剂53c的当前的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下作为可能从SCR催化剂53c流出的NO的浓度而推定的值(以下称为“推定NO浓度”)CNO_S乘以上述NO转换系数KNO，取得(推定)基准传感器电流值IS_NOb(IS_NOb＝CNO_S·KNO)。
进而，通过实验等预先求出用于补偿由废气流量SV的变化(流入下游侧NOx浓度传感器77的HC及CO的量的变化)引起的“到达传感器电极94e的NO的量的变化”而校正上述基准传感器电流值IS_NOb的校正系数(以下称为“消耗校正系数”)KTK_NO并预先存储于ECU80的ROM。
如图7所示，废气流量SV越大，则该消耗校正系数KTK_NO越小。该消耗校正系数KTK_NO小于“1”的正值～大于“1”的值的范围的值。予以说明，在废气流量SV为基准流量的情况下，消耗校正系数KTK_NO的值为“1”。
本诊断装置基于废气流量SV取得消耗校正系数KTK_NO。而且，本诊断装置将该取得的消耗校正系数KTK_NO乘以上述基准传感器电流值IS_NOb。由此，本诊断装置推定“在SCR催化剂53c的当前的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下对应于废气中的NO浓度的下游侧NOx浓度传感器77可能输出的传感器电流值IS(以下称为“推定传感器电流值IS_NO”)”(IS_NO＝IS_NOb·KTK_NO)。
最终，本诊断装置将“上述推定传感器电流值IS_NO”加上“上述推定传感器电流值IS_N”和“上述推定传感器电流值IS_A”而得到的值作为在SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下下游侧NOx浓度传感器77可能输出的传感器电流值IS(以下称为“推定传感器电流值IS_S”)而取得(IS_S＝IS_NO+IS_N+IS_A)。
本诊断装置在各时刻的实际传感器电流值IS为上述推定传感器电流值IS_S以上的情况下，诊断为SCR催化剂53c发生故障。
以上为利用本诊断装置进行SCR催化剂53c的故障诊断的概要。本诊断装置考虑“在保护层99中由NO2生成的NO的量的变化”、“在保护层99中转换为N2的NH3的量的变化”及“到达传感器电极94e的NO的量的变化”来取得在SCR催化剂53c发生故障的情况下下游侧NOx浓度传感器77可能输出的传感器电流值IS(推定传感器电流值IS_S)。因此，本诊断装置可取得正确的推定传感器电流值IS_S。
(本诊断装置的具体运行)
接着，对本诊断装置的具体运行进行说明。本诊断装置每经过规定时间执行图8流程图所示的校正系数取得程序。因此，到达规定时刻时，ECU80的CPU从图8的步骤800开始处理并进入步骤805，判断取得条件是否成立。该取得条件在如下时成立：
(1)发动机10的温度为规定温度以上(发动机10的暖机完成)，且
(2)SCR催化剂53c活化(SCR催化剂53c的暖机完成)，且
(3)下游侧NOx浓度传感器77活化(下游侧NOx浓度传感器77的暖机完成)。
当在CPU执行步骤805的处理的时刻取得条件未成立的情况下，CPU在该步骤805中判断为“否(No)”并进入步骤895，本程序暂时结束。
与此相比，当在CPU执行步骤805的处理的时刻取得条件成立的情况下，CPU在该步骤805中判断为“是(Yes)”，依次执行以下所述的步骤810～步骤860的处理，然后，进入步骤895，本程序暂时结束。
步骤810：CPU通过执行图9流程图所示的氧浓度取得程序取得到达下游侧NOx浓度传感器77的废气中的氧浓度COX。
步骤815：CPU通过将步骤810中取得的氧浓度COX分别应用于查找表(lookuptable)MapKOX_N(COX)及查找表MapKOX_A(COX)，取得氧校正系数KOX_N及氧校正系数KOX_A。根据表MapKOX_N(COX)，根据图5(A)所示的关系，取得与氧浓度COX对应的氧校正系数KOX_N。根据表MapKOX_A(COX)，根据图6(A)所示的关系，取得与氧浓度COX对应的氧校正系数KOX_A。
步骤820：CPU通过执行图10流程图所示的水分浓度取得程序，取得到达下游侧NOx浓度传感器77的废气中的水分浓度CSB。
步骤825：CPU通过将步骤820中取得的水分浓度CSB应用于查找表MapKSB_A(CSB)，取得水分校正系数KSB_A。根据表MapKSB_A(CSB)，根据图6(B)所示的关系，取得与水分浓度CSB对应的水分校正系数KSB_A。
步骤830：CPU取得吸入空气量Ga作为到达下游侧NOx浓度传感器77的废气的流量(废气流量)SV。吸入空气量Ga通过CPU另行执行的处理并基于空气流量计71的输出信号而取得，并被存储于ECU80的备用RAM。
步骤835：CPU通过将步骤830中取得的废气流量SV分别应用于查找表MapKSV_N(SV)及查找表MapKSV_A(SV)，取得流量校正系数KSV_N及流量校正系数KSV_A。根据表MapKSV_N(SV)，根据图5(B)所示的关系，取得与废气流量SV对应的流量校正系数KSV_N。根据表MapKSV_A(SV)，根据图6(C)所示的关系，取得与废气流量SV对应的流量校正系数KSV_A。
步骤840：CPU通过将步骤830中取得的废气流量SV分别应用于查找表MapKTK_N(SV)、查找表MapKTK_A(SV)及查找表MapKTK_NO(SV)，取得消耗校正系数KTK_N、消耗校正系数KTK_A及消耗校正系数KTK_NO。
根据上述表MapKTK_N(SV)，根据图5(F)所示的关系，取得与废气流量SV对应的消耗校正系数KTK_N。根据上述表MapKTK_A(SV)，根据图6(G)所示的关系，取得与废气流量SV对应的消耗校正系数KTK_A。根据上述表MapKTK_NO(SV)，根据图7所示的关系，取得与废气流量SV对应的消耗校正系数KTK_NO。
步骤845：CPU通过将保护层厚度AT分别应用于查找表MapKAT_N(AT)及查找表MapKAT_A(AT)，取得厚度校正系数KAT_N及厚度校正系数KAT_A。保护层厚度AT被预先存储于ECU80的ROM。
根据上述表MapKAT_N(AT)，根据图5(C)所示的关系，取得与保护层厚度AT对应的厚度校正系数KAT_N。根据上述表MapKAT_A(AT)，根据图6(D)所示的关系，取得与保护层厚度AT对应的厚度校正系数KAT_A。
步骤850：CPU通过执行图11流程图所示的保护层温度取得程序来取得保护层温度TH。
步骤855：CPU通过将步骤850中取得的保护层温度TH分别应用于查找表MapKTH_N(TH)及查找表MapKTH_A(TH)，取得温度校正系数KTH_N及温度校正系数KTH_A。
根据上述表MapKTH_N(TH)，根据图5(D)所示的关系，取得与保护层温度TH对应的温度校正系数KTH_N。根据上述表MapKTH_A(TH)，根据图6(E)所示的关系，取得与保护层温度TH对应的温度校正系数KTH_A。
步骤860：CPU通过将废气温度TEX分别应用于查找表MapKTEX_N(TEX)及查找表MapKTEX_A(TEX)，取得废气温度校正系数KTEX_N及废气温度校正系数KTEX_A。废气温度TEX通过CPU另行执行的处理并基于温度传感器82的输出信号来取得，并被存储于ECU80的备用RAM。
根据上述表MapKTEX_N(TEX)，根据图5的(E)所示的关系，取得与废气温度TEX对应的废气温度校正系数KTEX_N。根据上述表MapKTEX_A(TEX)，根据图6(F)所示的关系，取得与废气温度TEX对应的废气温度校正系数KTEX_A。
以上为利用本诊断装置的校正系数的取得。
＜氧浓度取得＞
接着，对利用本诊断装置的废气中的氧浓度的取得进行说明。如上所述，CPU进入图8的步骤810时，则执行图9流程图所示的氧浓度取得程序。因此，CPU进入图8的步骤810时，从图9的步骤900开始处理，并依次执行以下所述的步骤905～步骤915的处理，然后，经由步骤995进入图8的步骤815。
步骤905：CPU取得泵电流值IP。
步骤910：CPU将泵电流值IP作为相当于氧的泵电流值IPox存储于ECU80的备用RAM。
步骤915：CPU根据下述(12)式取得氧浓度COX。在(12)式中，“IP”为步骤905中取得的泵电流值，“Acox”及“Bcox”分别是用于从泵电流值IP计算出氧浓度COX而通过实验等预先求出的常数。
COX＝Acox·IP+Bcox (12)
＜水分浓度取得＞
接着，对利用本诊断装置的水分浓度的取得进行说明。如上所述，CPU进入图8的步骤820时，执行图10流程图所示的水分浓度取得程序。因此，CPU进入图8的步骤820时，从图10的步骤1000开始处理，作为用于取得水分浓度CSB的准备工作，依次执行以下所述的步骤1005～步骤1015的处理。
步骤1005：CPU开始泵电压VP的上升。
步骤1010：CPU判断泵电压VP是否达到水分分解电压VSB。当在CPU执行步骤1010的处理的时刻泵电压VP未达到水分分解电压VSB的情况下，CPU在该步骤1010中判断为“否”，并再次执行步骤1010的处理。
与此相对，当在CPU执行步骤1010的处理的时刻泵电压VP达到水分分解电压VSB的情况下，CPU在该步骤1010中判断为“是”，并进入步骤1015。
步骤1015：CPU终止泵电压VP的上升。
接着，为了取得水分浓度CSB，CPU依次执行以下所述的步骤1020～步骤1030的处理。
步骤1020：CPU取得泵电流值IP。
步骤1025：CPU取得相当于氧的泵电流值IPox。相当于氧的泵电流值IPox通过图9的程序取得，并被存储于ECU80的备用RAM。
步骤1030：CPU根据下述(13)式而取得水分浓度CSB。在(13)式中，“IP”为步骤1020中取得的泵电流值，“IPox”为步骤1025中取得的相当于氧的泵电流值，“Asb”及“Bsb”分别是用于从泵电流值IP和相当于氧的泵电流值IPox的差计算出水分浓度CSB而通过实验等预先求出的常数。
CSB＝Asb·(IP－IPox)+Bsb (13)
接着，为了使泵电压VP返回泵升电压(ポンピング用電圧)VPMP，CPU依次执行以下所述的步骤1035～步骤1045的处理，然后，经由步骤1095进入图8的步骤825。
步骤1035：CPU开始泵电压VP的下降。
步骤1040：CPU判断泵电压VP是否达到泵升电压VPMP。当在CPU执行步骤1040的处理的时刻泵电压VP未达到泵升电压VPMP的情况下，CPU在该步骤1040中判断为“否”，并再次执行步骤1040。
与此相对，当在CPU执行步骤1040的处理的时刻泵电压VP达到泵升电压VPMP的情况下，CPU在该步骤1040中判断为“是”并进入步骤1045。
步骤1045：CPU终止泵电压VP的下降。
以上为利用本诊断装置的水分浓度的取得。
＜保护层温度取得＞
接着，对利用本诊断装置取得保护层温度TH进行说明。如上所述，CPU进入图8的步骤850时，执行图11流程图所示的保护层温度取得程序。因此，CPU进入图8的步骤850时，从图11的步骤1100开始处理，作为用于取得保护层温度TH的准备工作，依次执行以下所述的步骤1105～步骤1115的处理。
步骤1105：CPU开始泵电压VP的下降。
步骤1110：CPU判断泵电压VP是否达到阻抗取得用电压VINP。该阻抗取得用电压VINP为比与界限电流区域对应的电压低的电压。
当在CPU执行步骤1110的处理的时刻泵电压VP未到达阻抗取得用电压VINP的情况下，CPU在该步骤1110中判断为“否”并再次执行步骤1110。
与此相对，当在CPU执行步骤1110的处理的时刻泵电压VP达到阻抗取得用电压VINP的情况下，CPU在该步骤1110中判断为“是”并进入步骤1115。
步骤1115：CPU终止泵电压VP的下降。
接着，为了取得保护层温度TH，CPU依次执行以下所述的步骤1120～步骤1130的处理。
步骤1120：CPU取得泵电流值IP。
步骤1125：CPU基于步骤1120中取得的泵电流值IP及泵电压值VP，通过众所周知的计算公式取得阻抗INP。
步骤1130：CPU通过将步骤1125中取得的阻抗INP应用于查找表MapTH(INP)，取得保护层温度TH。根据表MapTH(IMP)，阻抗INP越高，保护层温度TH取得越小的值。
接着，为了使泵电压VP返回泵升电压VPMP，CPU依次执行以下所述的步骤1135～步骤1145的处理，然后，经由步骤1195进入图8的步骤855。
步骤1135：CPU开始泵电压VP的上升。
步骤1140：CPU判断泵电压VP是否达到泵升电压VPMP。当在CPU执行步骤1140的处理的时刻泵电压VP未达到泵升电压VPMP的情况下，CPU在该步骤1140中判断为“否”并再次执行步骤1140的处理。
与此相对，当在CPU执行步骤1140的处理的时刻泵电压VP达到泵升电压VPMP的情况下，CPU在该步骤1140判断中为“是”而进入步骤1145。
步骤1145：CPU终止泵电压VP的上升。
以上为利用本诊断装置的保护层温度TH的取得。
进而，ECU80的CPU每经过规定时间执行图12流程图所示的传感器温度控制程序。因此，到达规定时刻时，CPU从图12的步骤1200开始处理，为了设定新的目标阻抗INPtgt，依次执行以下所述的步骤1205～步骤1220的处理。
步骤1205：CPU基于“施加到加热器层92的电压及流经加热器层92的电流”取得为了使加热器层92发热而从未图示的电力源输入(供给)至加热器层92的电力量(加热器输入电力量)Pht。
步骤1210：CPU通过将步骤1205中取得的加热器输入电力量Pht应用于查找表MapINPref(Pht)，取得参照阻抗INPref。
参照阻抗INPref为：在将步骤1205中取得的加热器输入电力量Pht的电力输入至加热器层92时，只要不会在泵部95的“电极94a及电极94b(参照图2)”产生由热聚集等导致的劣化，就可由泵部95在电极94a及电极94b之间施加的电压和流经泵部95的电流取得的阻抗。
进而，根据表MapINPref(Pht)，如图12的框B1所示，加热器输入电力量Pht越大，则参照阻抗INPref取得越小的值。
步骤1215：CPU通过将目标阻抗INPtgt减去步骤1210中取得的参照阻抗INPref，取得参照阻抗偏差△INPref。该参照阻抗偏差△INPref表示由电极94a和/或电极94b的劣化导致的“传感器元件77a(保护层温度TH)和阻抗的关系的变化”。
步骤1220：CPU通过将步骤1215中取得的参照阻抗偏差△INPref加上当前的目标阻抗INPtgt，重新设定(校正)目标阻抗INPtgt。
接着，为了取得阻抗INP，CPU依次执行以下所述的步骤1225～步骤1245的处理。
步骤1225：CPU开始泵电压VP的下降。
步骤1230：CPU判断泵电压VP是否达到阻抗取得用电压VINP。该阻抗取得用电压VlNP为比与界限电流区域对应的电压低的电压。
当在CPU执行步骤1230的处理的时刻泵电压VP未达到阻抗取得用电压VINP的情况下，CPU在该步骤1230中判断为“否”并再次执行步骤1230的判定。
与此相对，当在CPU执行步骤1230的处理的时刻泵电压VP达到阻抗取得用电压VINP的情况下，CPU在该步骤1230中判断为“是”并进入步骤1235。
步骤1235：CPU开始泵电压VP的下降。
步骤1240：CPU取得泵电流值IP。
步骤1245：CPU基于步骤1240中取得的泵电流值IP及泵电压VP，通过众所周知的计算公式取得阻抗INP。
接着，为了取得用于使阻抗INP与目标阻抗INPtgt一致而应校正的当前的加热器输入电力量Pht的量(输入电力校正量)△Pht，CPU依次执行以下所述的步骤1250及步骤1255的处理。
步骤1250：CPU通过将目标阻抗INPtgt减去步骤1245中取得的阻抗INP，取得阻抗偏差△INP。
步骤1255：CPU通过将步骤1250中取得的阻抗偏差△INP应用于查找表Map△Pht(△INP)，取得输入电力校正量△Pht。
根据上述表Map△Pht(△INP)，在阻抗偏差△INP为正值的情况下，阻抗偏差△INP的绝对值越大，则输入电力校正量△Pht取得绝对值越大的负值，阻抗偏差△INP为负值的情况下，阻抗偏差△INP的绝对值越大，则输入电力校正量△Pht取得绝对值越大的正值。
接着，CPU进入步骤1260，根据步骤1255中取得的输入电力校正量△Pht，向“对加热器层92供给电量的未图示的电力源”送出指示信号。在该情况下，在输入电力校正量△Pht为正值的情况下，供给至加热器层92的电力量增大，在输入电力校正量△Pht为负值的情况下，供给至加热器层92的电力量减少。
接着，为了使泵电压VP返回泵升电压VPMP，CPU依次执行以下所述步骤1265～步骤1275的处理，然后，进入步骤1295，暂时终止本程序。
步骤1265：CPU开始泵电压VP的上升。
步骤1270：CPU判断泵电压VP是否达到泵升电压VPMP。
当在执行步骤1270的处理的时刻泵电压VP未达到泵升电压值VPMP的情况下，CPU在该步骤1270中判断为“否”并再次执行步骤1270的判定。
与此相对，当在CPU执行步骤1270的处理的时刻泵电压VP达到泵升电压值VPMP的情况下，CPU在该步骤1270中判断为“是”并进入步骤1275。
步骤1275：CPU终止泵电压VP的上升。
以上为根据本实施方式的传感器温度控制。根据该传感器温度控制，补偿由泵部95的“电极94a及电极94b”的热聚集等的劣化而产生的阻抗特性(即传感器元件77a的温度和阻抗INP的关系)的变化(参照图12的步骤1215)，同时控制传感器元件77a的温度(以下称为“传感器元件温度”)。
另一方面，如上所述，本诊断装置考虑保护层温度TH(传感器元件温度)而取得在SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下下游侧NOx浓度传感器77可能输出的传感器电流值IS_N及传感器电流值IS_A。
因此，为了取得这些传感器电流值IS_N及IS_A，使用由泵部95的“电极94a及电极94b”的热聚集等的劣化而产生的阻抗特性的变化经补偿的传感器元件温度(即保护层温度TH)。
因此，结果，本诊断装置基于由泵部95的“电极94a及电极94b”的热聚集等的劣化而产生的阻抗特性的变化来校正基准传感器电流值IS_NOb及IS_Ab。
进而，根据上述的传感器温度控制，包括由到达下游侧NOx浓度传感器77的废气的热引起的传感器77的温度上升在内而将传感器元件温度控制为目标温度。因此，本诊断装置基于由该废气的热引起的传感器元件温度的上升值来校正基准传感器电流值IS_NOb及IS_Ab。
另外，到达下游侧NOx浓度传感器77的废气的温度非常高，即使停止了对加热器层92的电力供给，传感器元件温度(保护层温度TH)有时仍高于目标温度。在该情况下，传感器元件温度也作为阻抗值而被正确地体现。因此，在即使停止了对加热器层92的电力供给，传感器元件温度(保护层温度TH)仍高于目标温度的情况下，本诊断装置基于作为被废气加热的结果的传感器元件温度来校正基准传感器电流值IS_NOb及IS_Ab。
＜故障诊断＞
接着，对利用本诊断装置的故障诊断进行说明。CPU每经过规定时间执行图13流程图所示的故障诊断程序。因此，到达规定时刻时，CPU从图13的步骤1300开始处理并进入步骤1305，判断诊断条件是否成立。
该诊断条件在如下时成立：
(1)发动机10的温度为规定温度以上(发动机10的暖机完成)，且
(2)SCR催化剂53c活性化(SCR催化剂53c的暖机完成)，且
(3)下游侧NOx浓度传感器77活性化(下游侧NOx浓度传感器77的暖机完成)。
当在CPU执行步骤1305的处理的时刻诊断条件未成立的情况下，CPU在该步骤1305中判断为“否”并进入步骤1395，暂时终止本程序。
与此相对，当在CPU执行步骤1305的处理的时刻诊断条件成立的情况下，CPU在该步骤1305中判断为“是”，并依次执行以下所述的步骤1310～步骤1330的处理。
步骤1310：CPU取得“流入SCR催化剂53c的废气中的NOx浓度(流入NOx浓度)CNOXin”、“从尿素水添加装置54添加的尿素水量QNY”及“SCR催化剂53c的温度TSCR”。
NOx浓度CNOXin通过CPU另行执行的处理并基于上游侧NOx浓度传感器76的输出值而取得并存储于ECU80的备用RAM。SCR催化剂53c的温度TSCR通过CPU另行执行的处理并基于温度传感器81的输出信号而取得并存储于ECU80的备用RAM。
步骤1315：CPU通过将“流入NOx浓度CNOXin”、“从尿素水添加装置54添加的尿素水量QNY”及“SCR催化剂53c的温度TSCR”分别“于查找表MapCNO_S(CNOXin，QNY、TSCR)、查找表MapCNO2_S(CNOXin，QNY、TSCR)及查找表MapCNH3_S(CNOXin，QNY、TSCR)，取得NO浓度CNO_S、NO2浓度CNO2_S及NH3浓度CNH3_S。
在该步骤1315中取得的NO浓度CNO_S为在SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下可能从SCR催化剂53c流出的NO在废气中的浓度。
根据上述表MapCNO_S(CNOXin，QNY、TSCR)，流入NOx浓度CNOXin越大，则NO浓度CNO_S(以下称为“推定NO浓度”)取得越大的值。
进而，尿素水量QNY在一定量以下的范围内越多，则推定NO浓度CNO_S取得越小的值，尿素水量QNY在比上述一定量多的范围内，则推定NO浓度CNO_S取得最小的一定值。
另外，SCR催化剂53c的温度TSCR在活性开始温度以上且一定温度以下的范围内越高，则推定NO浓度CNO_S取得越小的值，SCR催化剂53c的温度TSCR在高于上述一定温度且活性界限温度以下的范围内越高，则推定NO浓度CNO_S取得越大的值。
进而，在步骤1315中取得的NO2浓度CNO2_S为在SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下可能从SCR催化剂53c流出的NO2在废气中的浓度。
根据上述表MapCNO2_S(CNOXin，QNY、TSCR)，流入NOx浓度CNOXin越高，则NO2浓度CNO2_S(以下称为“推定NO2浓度”)取得越大的值。
进而，尿素水量QNY在一定量以下的范围内越多，则推定NO2浓度CNO2_S取得越小的值，尿素水量QNY在比上述一定量多的范围内，则推定NO2浓度CNO2_S取得最小的一定值。
另外，SCR催化剂53c的温度TSCR在活性开始温度以上且一定温度以下的范围内越高，则推定NO2浓度CNO2_S取得越小的值，SCR催化剂53c的温度TSCR在高于上述一定温度且活性界限温度以下的范围内越高，则推定NO2浓度CNO2_S取得越大的值。
另外，在步骤1315中取得的NH3浓度CNH3_S为在SCR催化剂53c的NOx净化率RNOX下降至规定净化率的情况下可能从SCR催化剂53c流出的NH3在废气中的浓度。
根据上述表MapCNH3_S(CNOXin，QNY、TSCR)，流入NOx浓度CNOXin越高，则NH3浓度CNH3_S(以下称为“推定NH3浓度”)取得越大的值。
进而，尿素水量QNY越多，则推定NH3浓度CNH3_S取得越大的值。
另外，SCR催化剂53c的温度TSCR在活性开始温度以上且一定温度以下的范围内越高，则推定NH3浓度CNH3_S取得越小的值，SCR催化剂53c的温度TSCR在高于上述一定温度且活性界限温度以下的范围内越高，则推定NH3浓度CNH3_S取得越大的值。
步骤1320：CPU取得通过图8的程序而取得的“氧校正系数KOX_N、氧校正系数KOX_A、水分校正系数KSB_A、流量校正系数KSV_N、流量校正系数KSV_A、厚度校正系数KAT_N、厚度校正系数KAT_A、温度校正系数KTH_N、温度校正系数KTH_A、废气温度校正系数KTEX_N、废气温度校正系数KTEX_A、消耗校正系数KTK_N、消耗校正系数KTK_A、及消耗校正系数KTK_NO”。
步骤1325：CPU使用步骤1320中取得的校正系数，根据下述(14)式～(16)式，分别取得“推定传感器电流值IS_NO”、“推定传感器电流值IS_NO2”及“推定传感器电流值IS_NH3”。下述式(14)～式(16)中，“KNO”为NO转换系数，“KNO2”为NO2转换系数，“KNH3”为NH3转换系数。
IS_NO＝CNO_S·KNO·KTK_NO (14)
IS_NO2＝CNO2_S·KNO2·KOX_N·KSV_N·KAT_N·KTH_N·KTEX_N·KTK_N (15)
IS_NH3＝CNH3_S·KNH3·KOX_A·KSB_A·KSV_A·KAT_A·KTH_A·KTEX_A·KTK_A (16)
步骤1330：CPU根据下述(17)式通过合计步骤1325中取得的“推定传感器电流值IS_NO、推定传感器电流值IS_NO2及推定传感器电流值IS_NH3”，取得推定传感器电流值IS_S。
IS_S＝IS_NO+IS_NO2+IS_NH3 (17)
接着，CPU进入步骤1335，判断下游侧NOx浓度传感器77的实际传感器电流值IS是否为推定传感器电流值IS_S以上。当在CPU执行步骤1335的处理的时刻传感器电流值IS小于推定传感器电流值IS_S的情况下，CPU在该步骤1335中判断为“否”并进入步骤1395，暂时终止本程序。在该情况下，SCR催化剂53c正常而未发生故障。
与此相对，当在CPU执行步骤1335的处理的时刻传感器电流值IS为推定传感器电流值IS_S以上的情况下，CPU在该步骤1335中判断为“是”并进入步骤1340，并通过未图示的显示装置显示SCR催化剂53c出现故障。
然后，CPU进入步骤1395，暂时终止本程序。以上为利用本诊断装置的SCR催化剂53c的故障诊断。
在上述的实施方式中，在实际传感器电流值IS为推定传感器电流值IS_S以上的情况下，诊断为SCR催化剂53c发生故障。但是，在实际传感器电流值IS为与推定传感器电流值IS_S相比仅大或小规定值的阈值以上的情况下，也可以诊断为SCR催化剂53c发生故障。即，在实际传感器电流值IS为基于推定传感器电流值IS_S所规定的故障诊断阈值以上的情况下，也可以诊断为SCR催化剂53c发生故障。
进而，在上述的实施方式中，在推定传感器电流值IS_S的取得中，考虑下游侧NOx浓度传感器77的保护层99中的“NO2及NH3”的反应。但是，在下游侧NOx浓度传感器77的扩散电阻层93中，在由NO2生成NO、NH3转换为N2的情况下，与上述的实施方式同样，在推定传感器电流值IS_S的取得中，也可以考虑扩散电阻层93中的“NO2及NH3”的反应。
进而，在下游侧NOx浓度传感器77的扩散电阻层93中，在由NO2生成NO、NH3转换为N2的情况下，本诊断装置也可适用于具备不具有保护层99的下游侧NOx浓度传感器77的内燃机。在该情况下，与上述的实施方式同样，在推定传感器电流值IS_S的取得中，考虑扩散电阻层93中的“NO2及NH3”的反应。
进而，本诊断装置也可适用于具备不具有泵部95的NOx浓度传感器的内燃机，以及具备能够在传感器电极94e处由NH3生成NO的NOx浓度传感器的内燃机。
进而，本诊断装置也可适用于具备具有大气导入孔的下游侧NOx浓度传感器77的内燃机。在该情况下，由于在下游侧NOx浓度传感器77的内部没有HC及CO(或者几乎没有)，因此，也可以不进行利用“消耗校正系数KTK_N、KTK_A及KTK_NO”的“基准传感器电流值IS_NO、IS_N及IS_A”的校正。
进而，上述实施方式中，也可以使用废气的流速来代替废气流量SV。在该情况下，作为废气的流速，也可使用吸入空气量乘以废气温度而得到的值。
进而，本诊断装置也可适用于汽油发动机。

Claims (7)

1.内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置，其适用于内燃机，该内燃机具备：
废气净化催化剂，其配设于内燃机的排气通路，利用氨将废气中的NOx还原净化；和
NOx浓度传感器，其配设于所述废气净化催化剂的下游位置的排气通路，检测废气中的NOx浓度，
所述NOx浓度传感器具有包含可通过废气的多孔材料的扩散层以及将通过所述扩散层的废气中的NO还原并转换为N2的电极部，输出与所述电极部中的所述NO的还原量相对应的输出值，
该故障诊断装置具备诊断所述废气净化催化剂的故障的故障诊断部，
在对所述废气通过所述扩散层时的所述废气中的特定成分的反应，即，使到达所述电极部的NO的量变动的所述废气中的特定成分的反应带来影响的影响参数的值为第1值时，由所述特定成分的反应生成的NO的生成量为第1量，
所述影响参数的值为第2值时由所述特定成分的反应生成的NO的生成量为大于所述第1量的第2量，
所述故障诊断部基于所述NOx浓度传感器的输出值以外的内燃机参数，计算出在所述废气净化催化剂的NOx净化率下降至规定净化率的情况下预测从所述废气净化催化剂流出的废气中的NO的浓度的预测值即预测NO浓度、以及所述特定成分的浓度的预测值即预测特定成分浓度，
以所述影响参数的值为所述第2值的情况下的所述输出值的预测值比所述影响参数的值为所述第1值的情况下的所述输出值的预测值大的方式，计算出在含有所述预测NO浓度的NO和所述预测特定成分浓度的所述特定成分的废气到达所述NOx浓度传感器的情况下预测从所述NOx浓度传感器输出的输出值的预测值，
在所述NOx浓度传感器的实际输出值为基于所述输出值的预测值确定的故障诊断阈值以上的情况下，诊断为所述废气净化催化剂发生故障。
2.权利要求1所述的内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置，其中，所述特定成分为氨。
3.权利要求1所述的内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置，其中，所述特定成分为NO2。
4.权利要求1所述的内燃机的排气净化催化剂的故障诊断装置，其中，所述影响参数为使由所述特定成分生成与该特定成分不同的成分的反应速度发生变化的参数。
5.权利要求4所述的内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置，其中，所述影响参数为到达所述NOx浓度传感器的废气中的氧浓度、该废气的温度、水分浓度和所述扩散层的温度中的至少一者。
6.权利要求1所述的内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置，其中，所述影响参数为使所述扩散层中的所述特定成分的滞留时间发生变化的参数。
7.权利要求6所述的内燃机的废气净化催化剂的故障诊断装置，其中，所述影响参数为到达所述NOx浓度传感器的废气的流量、以及沿着所述废气朝向所述电极部通过所述扩散层的路径的方向的所述扩散层的厚度中的至少一者。
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