CN103270282B - 内燃机的空燃比控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式所涉及的内燃机的空燃比控制装置基于与在催化剂（43）的下游配设的下游侧空燃比传感器（56）的输出值具有相关性的值（下游侧空燃比传感器输出相关值）和规定的稀空燃比要求判定值之间的比较结果来判定是否发生了稀空燃比要求，并且基于所述下游侧空燃比传感器输出相关值和规定的浓空燃比要求判定值的比较来判定是否发生了浓空燃比要求。并且，该空燃比控制装置算出在浓空燃比要求发生期间从催化剂释放出的氧的总量（释放氧量），并且算出接着该浓空燃比要求发生期间的稀空燃比要求发生期间开始后被催化剂吸留的氧的量的累计值（当前吸留氧量）。而且，按照当前吸留氧量越接近释放氧量，则判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻越提前到来的方式，来变更所述浓空燃比要求判定值。

Description

内燃机的空燃比控制装置
技术领域
本发明涉及在排气通路中具备催化剂的内燃机的空燃比控制装置。
背景技术
以往，为了对从内燃机排出的废气进行净化而在该内燃机的排气通路中配设有三元催化剂（废气净化用的催化剂单元）。三元催化剂如公知那样，具有对流入该三元催化剂的氧进行吸留并且释放该吸留的氧的“氧吸留功能”。
以下，将三元催化剂简称为“催化剂”，将流入催化剂的废气称为“催化剂流入气体”，将从催化剂流出的废气称为“催化剂流出气体”。并且，将小于理论空燃比的空燃比称为“浓空燃比”，将大于理论空燃比的空燃比称为“稀空燃比”，将被供给内燃机的混合气体的空燃比称为“内燃机的空燃比”。
以往的空燃比控制装置之一（以下称为“以往装置”）具备下游侧空燃比传感器。下游侧空燃比传感器被配设在内燃机的排气通路中的催化剂的下游。以往装置按照下游侧空燃比传感器的输出值与相当于理论空燃比的值一致的方式来控制内燃机的空燃比（因此，为催化剂流入气体的空燃比）（例如参照专利文献1）。
若更具体说明，则在下游侧空燃比传感器的输出值成为与浓空燃比相当的值时，以往装置按照催化剂流入气体的空燃比成为稀空燃比的方式来控制内燃机的空燃比。换言之，在下游侧空燃比传感器的输出值成为与浓空燃比相当的值时，以往装置判定为催化剂的状态是“氧不足状态（浓空燃比状态）”，因此发生了稀空燃比要求，而将内燃机的空燃比控制成稀空燃比。
并且，当下游侧空燃比传感器的输出值成为与稀空燃比相当的值时，以往装置按照催化剂流入气体的空燃比成为浓空燃比的方式来控制内燃机的空燃比。换言之，当下游侧空燃比传感器的输出值成为与稀空燃比相当的值时，以往装置判定为催化剂的状态是“氧过剩状态（稀空燃比状态）”，因此发生了浓空燃比要求，而将内燃机的空燃比控制成浓空燃比。由此，由于能够缩短催化剂的状态是“氧不足状态以及氧过剩状态中的任意状态”的期间，所以能够缩短排放变差的期间。
专利文献1:日本特开平08－158915号公报
然而，在内燃机的运转状态骤变的情况以及下游侧空燃比传感器的输出值叠加有噪声的情况等下，下游侧空燃比传感器的输出值有时不会高精度地表示催化剂的状态（氧过剩状态或者氧不足状态），结果，有时会由于催化剂流入气体的空燃比不恰当而导致排放变差。
发明内容
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空燃比控制装置，其取得表示催化剂的“吸留氧的余力”的信息，并且基于该信息和与下游侧空燃比传感器的输出值具有相关性的值来判定催化剂的状态（换言之，判定产生了浓空燃比要求以及稀空燃比要求中的哪个空燃比要求），由此能够按照催化剂流入气体的空燃比成为“对于催化剂的排气净化作用而言尽量优选的空燃比”的方式来控制内燃机的空燃比。
本发明涉及的内燃机的空燃比控制装置之一具备配设在排气通路的催化剂、配设在该催化剂的下游的下游侧空燃比传感器、空燃比要求判定机构以及空燃比控制机构。
所述空燃比要求判定机构基于“与所述下游侧空燃比传感器的输出值具有相关性的值（即，下游侧空燃比传感器输出相关值）”与“规定的稀空燃比要求判定值”之间的比较结果来判定是否发生了稀空燃比要求。换言之，空燃比要求判定机构基于下游侧空燃比传感器输出相关值与稀空燃比要求判定值之间的比较结果来判定催化剂的状态是否是“氧不足状态（浓空燃比状态）”。
并且，所述空燃比要求判定机构基于“所述下游侧空燃比传感器输出相关值”与“规定的浓空燃比要求判定值”的比较来判定是否发生了浓空燃比要求。换言之，空燃比要求判定机构基于下游侧空燃比传感器输出相关值与浓空燃比要求判定值之间的比较结果来判定催化剂的状态是否是“氧过剩状态（稀空燃比状态）”。
如后述那样，所述下游侧空燃比传感器输出相关值例如可以是下游侧空燃比传感器的输出值自身，也可以是下游侧空燃比传感器的输出值的单位时间的变化量。
所述空燃比控制机构在从判定为发生了所述稀空燃比要求的时刻开始到判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻为止的期间（即，稀空燃比要求发生期间），将所述内燃机的空燃比控制成稀空燃比。并且，所述空燃比控制机构在从判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻开始到判定为发生了所述稀空燃比要求的时刻为止的期间（即，浓空燃比要求发生期间），将所述内燃机的空燃比控制成浓空燃比。
当催化剂流入气体的空燃比是浓空燃比时，催化剂释放出吸留的氧对未燃物进行净化。因此，如果催化剂流入气体的空燃比为浓空燃比的状态持续，则由于能从催化剂释放出的氧的量减少，所以未燃物在催化剂内未被净化而向催化剂下游流出。结果，下游侧空燃比传感器的输出值开始朝向与浓空燃比相当的值变化。
但是，由于在催化剂中释放氧时的反应速度比较小，所以即使在下游侧空燃比传感器的输出值开始了朝向与浓空燃比相当的值的变化后，催化剂也能够持续释放氧。即，即使将催化剂流入气体的空燃比变更成稀空燃比的定时多少有些延迟，催化剂也能够以某种程度来净化未燃物。因此，排放不会十分变差。
与此相对，当催化剂流入气体的空燃比是稀空燃比时，催化剂吸留催化剂流入气体所含的过剩的氧。如果催化剂流入气体的空燃比是稀空燃比的状态持续，则由于催化剂无法吸留氧，所以氧向催化剂下游流出。结果，下游侧空燃比传感器的输出值朝向与稀空燃比相当的值变化。由于在催化剂中吸留氧时的反应速度比较大，所以在下游侧空燃比传感器的输出值开始了朝向与稀空燃比相当的值变化的时刻，催化剂仍然几乎无法吸留氧。因此，如果将催化剂流入气体的空燃比向浓空燃比变更的定时发生延迟，则氮氧化物（NOx）未被净化便流出。结果，排放变差。
根据以上内容可以理解，为了使排放变得良好，与催化剂成为氧不足状态（浓空燃比状态）的时刻相比，需要更高精度地（即没有延迟地）检测催化剂成为氧过剩状态（稀空燃比状态）的时刻。换言之，与发生了稀空燃比要求的判定相比较，尽量无延迟地进行发生了浓空燃比要求的判定对于不使排放变差意义重大。
除此之外，催化剂能够释放的氧的量（催化剂的可释放氧量）根据催化剂的劣化程度、催化剂的温度、催化剂流入气体（还原成分）的种类以及催化剂流入气体的还原成分的浓度（浓空燃比的程度）等多个因素而变动。难以分别高精度地检测这些因素，因此高精度地推定某个时刻的催化剂的可释放氧量极其困难。换言之，难以高精度推定某个时刻中被催化剂吸留的氧中的“何种程度”可以被释放。
与此相对，某个时刻催化剂能够吸留的氧的量与在该时刻的前一个的内燃机运转过程中催化剂释放出的氧的量（以下也称为“释放氧量”）高精度一致。更具体叙述，在催化剂流入气体的空燃比是浓空燃比时催化剂释放出“规定量的氧”的情况下，当随后催化剂流入气体的空燃比成为稀空燃比时，催化剂能够吸留“该规定量的氧”。能够基于“催化剂流入气体的空燃比是浓空燃比时（浓空燃比要求发生期间）的催化剂流入气体”的空燃比来比较高精度地推定催化剂的“释放氧量”。
并且，在“接着该浓空燃比要求发生期间的期间的、发生了稀空燃比要求的期间（稀空燃比要求发生期间）”开始后被催化剂吸留的氧的量能够基于“该稀空燃比要求发生期间中的催化剂流入气体”的空燃比来比较高精度地推定。
该情况下，在稀空燃比要求发生期间开始后吸留的氧的量与在该稀空燃比要求发生期间开始时算出的释放氧量相比而比较小的时刻，“催化剂吸留氧的余力”大。因此，在该时刻，催化剂处于氧不足状态（浓空燃比状态）的可能性高。与此相对，在稀空燃比要求发生期间开始后吸留的氧的量与在该稀空燃比要求发生期间开始时算出的释放氧量之差微乎其微的时刻，“催化剂吸留氧的余力”小。因此，在该时刻，催化剂处于氧过剩状态（稀空燃比状态）的可能性高。
鉴于此，所述空燃比要求判定机构被构成为：基于“流入所述催化剂的气体的空燃比”来算出“在所述浓空燃比要求发生期间从所述催化剂释放的氧的总量”即释放氧量，并且基于“流入所述催化剂的气体的空燃比”来算出“接着所述浓空燃比要求发生期间的所述稀空燃比要求发生期间开始后被所述催化剂吸留的氧的量的累计值”即当前吸留氧量，按照所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量则判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻越提前到来的方式来变更所述浓空燃比要求判定值。“按照判定为发生了浓空燃比要求的时刻越提前到来的方式来变更所述浓空燃比要求判定值”与“按照更容易地进行发生了浓空燃比要求的判定的方式来变更所述浓空燃比要求判定值”同义。
据此，由于催化剂成为氧过剩状态（稀空燃比状态）的可能性越高，则越容易进行“基于下游侧空燃比传感器输出相关值的判定即发生了浓空燃比要求的判定”，所以能够无延迟地检测发生了浓空燃比要求（即，催化剂成为氧过剩状态）。结果，由于能够使浓空燃比的废气在恰当的时机流入催化剂，所以能够降低NOx的排出量。
所述下游侧空燃比传感器通常是产生根据“废气（催化剂流出气体）的氧分压与大气的氧分压之差而变化的电动势”作为输出值的浓差电池型氧浓度传感器。
该情况下，所述空燃比要求判定机构被构成为：采用“与所述下游侧空燃比传感器的输出值的单位时间的变化量相关的值（输出时间微分相关值）”作为“所述下游侧空燃比传感器输出相关值”，
在所述浓空燃比要求发生期间中所述输出时间微分相关值为正并且“所述输出时间微分相关值的大小”变得大于“作为所述稀空燃比要求判定值的第1微分阈值”时判定为发生了所述稀空燃比要求，
在所述稀空燃比要求发生期间中所述输出时间微分相关值为负并且“所述输出时间微分相关值的大小”变得大于“作为所述浓空燃比要求判定值的第2微分阈值”时判定为发生了所述浓空燃比要求，并且，
通过所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量则越减小所述第2微分阈值，使得判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻更早到来。
根据上述构成，即使在下游侧空燃比传感器的输出值小于与理论空燃比相当的值的情况下，当下游侧空燃比传感器的输出值朝向与浓空燃比相当的值快速变化时，也能够判定为发生了稀空燃比要求（催化剂的状态成为浓空燃比状态）。并且，根据上述构成，即使在下游侧空燃比传感器的输出值大于与理论空燃比相当的值的情况下，当下游侧空燃比传感器的输出值朝向与稀空燃比相当的值快速变化时，也能够判定为发生了浓空燃比要求（催化剂的状态成为稀空燃比状态）。因此，根据该构成，由于能够更早地判定发生了浓空燃比要求以及稀空燃比要求，所以可缩短从催化剂漏出NOx的期间以及漏出未燃物的期间。
除此之外，根据该构成，按照所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量，则判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻越早到来的方式来变更“作为所述浓空燃比要求判定值的第2微分阈值”。即，所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量，则所述第2微分阈值向越小的值变更。结果，由于输出时间微分相关值为负并且输出时间微分相关值的大小大于第2微分阈值的时刻提前到来，所以能够提前并且可靠地判定发生了浓空燃比要求。因此，能够降低NOx的排出量。
并且，在所述下游侧空燃比传感器是浓差电池型氧浓度传感器的情况下，所述空燃比要求判定机构被构成为：采用“所述下游侧空燃比传感器的输出值”作为“所述下游侧空燃比传感器输出相关值”，
在所述浓空燃比要求发生期间取得所述下游侧空燃比传感器的输出值的极小值并且采用“对所述取得的极小值加上第1值之后的值”作为“所述稀空燃比要求判定值”，并且（在所述浓空燃比要求发生期间）当所述下游侧空燃比传感器的输出值在取所述极小值之后变得大于所述稀空燃比要求判定值时判定为发生了所述稀空燃比要求，
在所述稀空燃比要求发生期间取得所述下游侧空燃比传感器的输出值的极大值并且采用“从所述取得的极大值减去第2值之后的值”作为“所述浓空燃比要求判定值”，并且（在所述稀空燃比要求发生期间）当所述下游侧空燃比传感器的输出值在取所述极大值后变得小于所述浓空燃比要求判定值时判定为发生了所述浓空燃比要求，并且，
通过所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量则越减小所述第2值，使得判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻更提前到来。
根据上述构成，即使下游侧空燃比传感器的输出值是与稀空燃比相当的值，当下游侧空燃比传感器的输出值超过“对极小值加上第1值之后的值”时，也能够判定为发生了稀空燃比要求（催化剂的状态成为浓空燃比状态）。并且，根据上述构成，即使下游侧空燃比传感器的输出值是与浓空燃比相当的值，当下游侧空燃比传感器的输出值变得小于“从极大值减去第2值之后的值”时，也能够判定为发生了浓空燃比要求（催化剂的状态成为稀空燃比状态）。因此，根据该构成，由于能够更早判定为发生了浓空燃比要求以及稀空燃比要求，所以可缩短从催化剂漏出NOx的期间以及漏出未燃物的期间。
除此之外，根据该构成，按照所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量，则判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻越提前到来的方式来变更“所述浓空燃比要求判定值（从所述极大值减去第2值之后的值）”。即，所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量，则所述第2值向越小的值变更。结果，由于在稀空燃比要求发生期间，下游侧空燃比传感器的输出值变得小于“从极大值减去第2值之后的值”的时刻提前到来，所以能够提前并且可靠地判定发生了浓空燃比要求。因此，能够降低NOx的排出量。
并且，在所述下游侧空燃比传感器是浓差电池型氧浓度传感器的情况下，所述空燃比要求判定机构被构成为：采用“所述下游侧空燃比传感器的输出值”作为“所述下游侧空燃比传感器输出相关值”，
在所述浓空燃比要求发生期间当“所述下游侧空燃比传感器的输出值”从小于“作为所述稀空燃比要求判定值的催化剂浓空燃比状态判定用阈值”的值变化到大于“作为所述稀空燃比要求判定值的催化剂浓空燃比状态判定用阈值”的值时判定为发生了所述稀空燃比要求，
在所述稀空燃比要求发生期间当“所述下游侧空燃比传感器的输出值”从大于“作为所述浓空燃比要求判定值的催化剂稀空燃比状态判定用阈值”的值变化到小于“作为所述浓空燃比要求判定值的催化剂稀空燃比状态判定用阈值”的值时判定为发生了所述浓空燃比要求，并且，
通过所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量则越增大所述催化剂稀空燃比状态判定用阈值，使得判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻更提前到来。
在该构成中，按照上述当前吸留氧量越接近所述释放氧量则判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻越提前到来的方式来变更“所述浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值）”。即，所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量，则所述稀空燃比状态判定用阈值向越大的值变更。结果，由于在稀空燃比要求发生期间“所述下游侧空燃比传感器的输出值”从大于“作为所述浓空燃比要求判定值的催化剂稀空燃比状态判定用阈值”的值变化到小于“作为所述浓空燃比要求判定值的催化剂稀空燃比状态判定用阈值”的值的时刻提前到来，所以能够提前并且可靠地判定发生了浓空燃比要求。因此，能够降低NOx的排出量。
如果执行燃料切断运转，则大量的氧骤然流入催化剂。因此，催化剂的释放氧量变成“0（零）”。并且，在燃料切断运转结束后，催化剂反复进行在浓空燃比要求发生期间释放氧并且在稀空燃比要求发生期间吸留氧的动作。因此，浓空燃比要求发生时刻（第1时刻）的释放氧量的初期值成为从该第1时刻之前的稀空燃比要求的发生时刻（第2时刻）的释放氧量减去了在第2时刻与第1时刻之间吸留的氧量（第1时刻的当前吸留氧量）后的值。
鉴于此，在本发明的空燃比控制装置的一个方式中，
所述空燃比要求判定机构被构成为：作为被判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻即第1时刻的释放氧量的值，采用从在该第1时刻的前一个判定为发生了所述稀空燃比要求的时刻即第2时刻的所述释放氧量减去了该第1时刻的所述当前吸留氧量后的值，并且在所述内燃机的运转状态变成燃料切断运转状态的情况下，将所述释放氧量设定成零。
据此，由于能够高精度地算出释放氧量，所以作为结果，可高精度地判定浓空燃比要求发生时刻。
本发明装置的其他目的、其他特征以及随之而来的优点通过参照本说明书的附图所记述的针对本发明装置的各实施方式的说明而变得容易理解。
附图说明
图1是应用了本发明的第1实施方式所涉及的内燃机的空燃比控制装置（第1控制装置）的内燃机的概要图。
图2是表示了图1所示的上游侧空燃比传感器的输出值和空燃比之间的关系的图表。
图3是表示图1所示的下游侧空燃比传感器的输出值和空燃比之间的关系的图表。
图4是为了说明第1控制装置的空燃比要求的判定方法而表示下游侧空燃比传感器的输出值的图。
图5是第1控制装置算出的释放氧量以及当前吸留氧量等的时序图。
图6是表示第1控制装置的CPU执行的程序的流程图。
图7是表示第1控制装置的CPU执行的程序的流程图。
图8是表示第1控制装置的CPU执行的程序的流程图。
图9是为了说明本发明的第2实施方式所涉及的空燃比控制装置（第2控制装置）的空燃比要求的判定方法而表示下游侧空燃比传感器的输出值的图。
图10是表示第2控制装置的CPU执行的程序的流程图。
图11是为了说明本发明的第3实施方式所涉及的空燃比控制装置（第3控制装置）的空燃比要求的判定方法而表示下游侧空燃比传感器的输出值的图。
图12是表示第3控制装置的CPU执行的程序的流程图。
图13是本发明的第4实施方式所涉及的空燃比控制装置（第4控制装置）算出的释放氧量以及当前吸留氧量等的时序图。
图14是表示第4控制装置的CPU执行的程序的流程图。
图15是表示本发明的第5实施方式所涉及的空燃比控制装置（第5控制装置）的CPU执行的程序的流程图。
图16是表示第5控制装置的CPU执行的程序的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明涉及的内燃机的空燃比控制装置的各实施方式。
＜第1实施方式＞
（构成）
图1是表示应用了本发明的第1实施方式所涉及的空燃比控制装置（以下也称为“第1控制装置”）的内燃机10的概要构成。内燃机10是4周期火花点火式多气缸（在本例中为4气缸）汽油燃料内燃机。内燃机10具备主体部20、进气系统30以及排气系统40。
主体部20具备缸体部和缸盖部。主体部20具备由活塞顶面、缸壁面以及缸盖部的下表面构成的多个（4个）燃烧室（第1气缸＃1至第4气缸＃4）21。
在缸盖部形成有多个进气口22和多个排气口23。各进气口22与各燃烧室21连接，以便对各燃烧室（各气缸）21供给“由空气以及燃料构成的混合气体”。进气口22通过未图示的进气门进行开闭。各排气口23与各燃烧室21连接，以便从各燃烧室21排出废气（已燃气体）。排气口23通过未图示的排气阀进行开闭。
在缸盖部固定有多个（4个）点火火花塞24。各点火火花塞24被配设成其火花发生部位于各燃烧室21的中央部并且暴露在缸盖部的下表面附近位置。各点火火花塞24响应于点火信号而从火花发生部产生点火用火花。
在缸盖部还固定有多个（4个）燃料喷射阀（喷射器）25。燃料喷射阀25针对各进气口22分别逐个地（即，对一个气缸设置一个）设置。燃料喷射阀25响应于喷射指示信号，向对应的进气口22内喷射“该喷射指示信号所含的指示燃料喷射量Fi的燃料”。
并且，在缸盖部设有进气门控制装置26。该进气门控制装置26具备通过液压来调整/控制进气凸轮轴（未图示）与进气凸轮（未图示）的相对旋转角度（相位角度）的公知构成。进气门控制装置26能够基于指示信号（驱动信号）来进行动作，来变更进气门的闭阀定时（进气门闭阀定时）。
进气系统30具备进气歧管31、进气管32、空气过滤器33、节气门34以及节气门致动器34a。
进气歧管31具备与各进气口22连接的多个枝部、和这些枝部集合而成的浪涌调整槽部。进气管32与浪涌调整槽部连接。进气歧管31、进气管32以及多个进气口22构成进气通路。空气过滤器33被设置在进气管32的端部。节气门34在空气过滤器33和进气歧管31之间的位置以能够转动的方式被安装于进气管32。节气门34通过转动来对进气管32所形成的进气通路的开口截面积进行变更。节气门致动器34a由DC电动机构成，响应于指示信号（驱动信号）来使节气门34转动。
排气系统40具备排气歧管41、排气管（exhaustpipe）42、上游侧催化剂43以及下游侧催化剂44。
排气歧管41包含与各排气口23连接的多个枝部41a、这些枝部41a集合而成的集合部（排气集合部）41b。排气管42与排气歧管41的集合部41b连接。排气歧管41、排气管42以及多个排气口23构成废气通过的通路。其中，在本说明书中为了方便起见，将由排气歧管41的集合部41b以及排气管42形成的通路称为“排气通路”。
上游侧催化剂（排气净化用的催化剂装置（单元））43是在包含陶瓷的担载体上担载“作为催化剂物质的贵金属”以及“作为氧吸留物质的氧化铈（CeO2)”，具有氧吸留/释放功能（氧吸留功能）的三元催化剂。上游侧催化剂43配设（夹设）于排气管42。上游侧催化剂43发挥当到达规定的活性温度时，同时净化“未燃物（HC、CO以及H2等）和氮氧化物（NOx）的催化剂功能”以及“氧吸留功能”。上游侧催化剂43也被称为“启动催化转换器（SC）”或者“第1催化剂”。
下游侧催化剂44是与上游侧催化剂43同样的三元催化剂。下游侧催化剂44在比上游侧催化剂43靠下游处配设（夹设）于排气管42。下游侧催化剂44被配设在车辆的底板（floor）下方，因此也被称为“底板催化转换器（UFC）”或者“第2催化剂”。其中，在本说明书中，当仅提及“催化剂”时，该“催化剂”是指上游侧催化剂43。
第1控制装置具备热线式空气流量计51、节气门位置传感器52、内燃机旋转速度传感器53、水温传感器54、上游侧空燃比传感器55、下游侧空燃比传感器56以及加速器开度传感器57。
热线式空气流量计51检测在进气管32内流过的进气的质量流量，输出表示该质量流量（内燃机10的单位时间的进气量）Ga的信号。
节气门位置传感器52检测节气门34的开度，输出表示节气门开度TA的信号。
内燃机旋转速度传感器53输出进气凸轮轴每旋转5°就具有窄幅脉冲并且进气凸轮轴每旋转360°就具有宽幅脉冲的信号。从内燃机旋转速度传感器53输出的信号被后述的电控制装置60变换成表示内燃机旋转速度NE的信号。并且，电控制装置60基于来自内燃机旋转速度传感器53以及未图示的凸轮位置传感器的信号，来取得内燃机10的曲轴角度（绝对曲轴角）。
水温传感器54检测内燃机10的冷却水的温度，输出表示冷却水温THW的信号。
上游侧空燃比传感器55在排气歧管41的集合部41b与上游侧催化剂43之间的位置被配设于排气歧管41以及排气管42中的任意一方（即，排气通路）。上游侧空燃比传感器55例如是日本特开平11－72473号公报、日本特开2000－65782号公报以及日本特开2004－69547号公报等所公开的“具备扩散电阻层的限界电流式广域空燃比传感器”。
上游侧空燃比传感器55如图2所示，输出与在上游侧空燃比传感器55的配设位置处流过的废气的空燃比对应的输出值Vabyfs。在上游侧空燃比传感器55的配设位置处流过的废气是流入催化剂43的气体，也被称为“催化剂流入气体”。催化剂流入气体的空燃比也被称为“检测上游侧空燃比abyfs”。催化剂流入气体的空燃比越大（即，催化剂流入气体的空燃比越靠向稀空燃比侧的空燃比）则输出值Vabyfs越增大。
电控制装置60存储有图2所示的空燃比变换表（映射）Mapabyfs。电控制装置60通过将输出值Vabyfs应用于空燃比变换表Mapabyfs，来检测实际的上游侧空燃比abyfs（取得检测上游侧空燃比abyfs）。
再次参照图1，下游侧空燃比传感器56在上游侧催化剂43和下游侧催化剂44之间的位置处被配设于排气管42（即，排气通路）。下游侧空燃比传感器56是产生和废气中的氧分压与大气中的氧分压的差值对应的电动势作为输出值的公知的“浓差电池型氧浓度传感器（O2传感器）”。
下游侧空燃比传感器56具备例如包含氧化锆的固体电解质层（表示与氧分压对应的输出值的元件）、在固体电解质层的外侧形成的废气侧电极层、暴露在大气室（固体电解质层的内侧）并且隔着固体电解质层与废气侧电极层对置地形成在固体电解质层的内侧的大气侧电极层、以及覆盖废气侧电极层并且与废气接触的（按照暴露在废气中的方式配置的）扩散电阻层。固体电解质层可以是试管状，也可以是板状。
下游侧空燃比传感器56输出与在下游侧空燃比传感器56的配设位置处流过的废气的空燃比（下游侧空燃比afdown）对应的输出值Voxs。更具体而言，输出值Voxs如图3所示，当到达下游侧空燃比传感器的元件（实际为废气侧电极层）的气体（元件到达气体）的空燃比是比理论空燃比靠浓空燃比侧的空燃比，且到达了下游侧空燃比传感器56的气体的氧化平衡（氧平衡）后的气体的氧分压小时成为最大输出值Max（例如，约0.9V或者1.0V）附近的值。即，当催化剂流出气体中完全不包含过剩氧的状态持续规定时间以上时，下游侧空燃比传感器56输出最大输出值Max。
并且，当元件到达气体的空燃比与理论空燃比相比是稀空燃比侧的空燃比，且到达了下游侧空燃比传感器56的气体的氧化平衡后的气体的氧分压大时，输出值Voxs成为最小输出值Min（例如，约0.1V或者0V）附近的值。即，在催化剂流出气体中包含“大量的过剩氧”的状态持续规定时间以上时，下游侧空燃比传感器56输出最小输出值Min。
在催化剂流出气体的空燃比从比理论空燃比靠浓空燃比侧的空燃比向稀空燃比侧的空燃比变化的情况下，该输出值Voxs从最大输出值Max附近值向最小输出值Min附近值骤然减少。相反，在催化剂流出气体的空燃比从比理论空燃比靠稀空燃比侧的空燃比向浓空燃比侧的空燃比变化的情况下，输出值Voxs从最小输出值Min附近值向最大输出值Max附近值骤然增大。当元件到达气体的氧分压是“元件到达气体的空燃比为理论空燃比时的氧分压”时，输出值Voxs和下游侧空燃比传感器56的最大输出值Max与最小输出值Min的中央值Vmid（中央值Vmid＝（Max＋Min）／2）实质上一致。为了方便，也将中央值Vmid称为理论空燃比相当电压Vst。
图1所示的加速器开度传感器57检测被驾驶员操作的加速器踏板AP的操作量，输出表示加速器踏板AP的操作量Accp的信号。
电控制装置60是具备包含“CPU、ROM、RAM、备份RAM以及包含AD转换器的接口等”的“公知的微型计算机”的电路。
电控制装置60具备的备份RAM与搭载有内燃机10的车辆的未图示的点火按键开关的位置（关闭位置、启动位置以及接通位置等中的任意一个）无关地从车辆中搭载的电池接受电力供给。备份RAM在正从电池接受电力供给的情况下，根据CPU的指示存储数据（写入数据），并且按照能够读出该数据的方式来保持（存储）该数据。备份RAM如果由于电池被从车辆卸下等而被切断来自电池的电力供给，则无法保持数据。即，之前保持的数据消失（废弃）。
电控制装置60的接口与上述传感器51～57连接，对CPU供给来自传感器51～57的信号。并且，该接口根据CPU的指示，对各气缸的点火火花塞24、各气缸的燃料喷射阀25、进气门控制装置26以及节气门致动器34a等送出指示信号（驱动信号）等。其中，电控制装置60按照取得的加速器踏板的操作量Accp越大则节气门开度TA越大的方式，对节气门致动器34a送出指示信号。
（第1控制装置的空燃比控制的概要）
下面，说明上述第1控制装置的空燃比控制（空燃比反馈控制）的概要。
第1控制装置按照以下叙述的判定方法，来判定（决定）发生了“稀空燃比要求以及浓空燃比要求”中的哪个空燃比要求。稀空燃比要求在判定为催化剂43的状态是氧不足状态（浓空燃比状态）时发生。浓空燃比要求在判定为催化剂43的状态是氧过剩状态（稀空燃比状态）时发生。因此，第1控制装置实际上判定（决定）催化剂43的状态是“氧不足状态以及氧过剩状态”中的哪种状态。
从判定为发生了稀空燃比要求的时刻开始到判定为发生了浓空燃比要求的时刻为止的期间被称为“稀空燃比要求发生期间”。第1控制装置在稀空燃比要求发生期间将内燃机的空燃比设定为规定的稀空燃比afLean。
从判定为发生了浓空燃比要求的时刻开始到判定为发生了稀空燃比要求的时刻为止的期间被称为“浓空燃比要求发生期间”。第1控制装置在浓空燃比要求发生期间将内燃机的空燃比设定为规定的浓空燃比afRich。
＜判定方法＞
第1控制装置取得下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的单位时间UT（例如4ms）的变化量ΔVoxs（参照图4）。由于该变化量ΔVoxs实质上是时间微分值d(Voxs)/dt，所以被称为输出时间微分相关值ΔVoxs。输出时间微分相关值ΔVoxs是与下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs相关的值（下游侧空燃比传感器输出相关值）之一。
如前所述，第1控制装置在浓空燃比要求发生期间将内燃机的空燃比设定成浓空燃比。因此，如图4的时刻t1～时刻t2所示，在浓空燃比要求发生期间输出时间微分相关值ΔVoxs在输出值Voxs取极小值Vmin后变成正值，并且输出时间微分相关值ΔVoxs的大小在时刻t2大于第1微分阈值ΔVth1。第1控制装置在输出时间微分相关值ΔVoxs为正值并且输出时间微分相关值ΔVoxs的大小大于“作为稀空燃比要求判定值的第1微分阈值ΔVth1”时，判定为发生了稀空燃比要求。因此，在图4所示的例子中，第1控制装置判定为在时刻t2发生了稀空燃比要求。
并且，第1控制装置在稀空燃比要求发生期间将内燃机的空燃比设定成稀空燃比。因此，如图4的时刻t2～时刻t3所示，在稀空燃比要求发生期间输出时间微分相关值ΔVoxs在输出值Voxs取极大值Vmax后变成负值，并且输出时间微分相关值ΔVoxs的大小在时刻t3大于第2微分阈值ΔVth2。在稀空燃比要求发生期间，当输出时间微分相关值ΔVoxs为负值并且输出时间微分相关值ΔVoxs的大小大于“作为浓空燃比要求判定值的第2微分阈值ΔVth2”时，第1控制装置判定为发生了浓空燃比要求。因此，在图4所示的例子中，第1控制装置判定为在时刻t3发生了浓空燃比要求。
以往的空燃比控制装置在输出值Voxs小于理论空燃比相当电压Vst的情况下，判定为催化剂43的状态处于氧过剩状态，因此判定为发生了浓空燃比要求。然而，当输出时间微分相关值ΔVoxs是正值并且输出时间微分相关值ΔVoxs的大小大于第1微分阈值ΔVth1时（参照时刻t2），即使输出值Voxs小于理论空燃比相当电压Vst，由于从催化剂43开始流出大量的未燃物，所以也认为催化剂43的状态已经变成氧不足状态。因此，第1控制装置与以往的空燃比控制装置相比，能够尽早判定催化剂43的状态成为氧不足状态（发生了稀空燃比要求）。
并且，以往的空燃比控制装置在输出值Voxs大于理论空燃比相当电压Vst时，判定为催化剂43的状态是氧不足状态，因此判定为发生了稀空燃比要求。然而，当输出时间微分相关值ΔVoxs是负值并且输出时间微分相关值ΔVoxs的大小大于第2微分阈值ΔVth2时（参照时刻t3），即使输出值Voxs大于理论空燃比相当电压Vst，由于从催化剂43开始流出大量的氧，也认为催化剂43已经变成氧过剩状态。因此，第1控制装置与以往的空燃比控制装置相比，能够尽早判定催化剂43的状态变成氧过剩状态的情况（发生了浓空燃比要求的情况）。
＜基于模型的辅助＞
但是，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs中有时会叠加噪声。另外，如果内燃机10的运转状态是过渡运转状态，则也存在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs不能高精度表示催化剂43的状态的情况。另一方面，如前所述，为了良好地进行排放，与催化剂43变成氧不足状态（浓空燃比状态）的时刻相比，需要更高精度地（即没有延迟地）检测催化剂43变成氧过剩状态（稀空燃比状态）的时刻。
鉴于此，第1控制装置按照在以下叙述的想法来取得与催化剂43的吸留氧的余力相关的信息，基于该信息和下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs，来判定催化剂43的状态是否为氧过剩状态（是否发生了浓空燃比要求）。
与催化剂43的吸留氧的余力相关的信息按照下面的方式取得。
在浓空燃比要求发生期间，内燃机的空燃比被设定成浓空燃比。因此，在浓空燃比要求发生期间，过剩的未燃物流入催化剂43，被催化剂43吸留的氧为了对该未燃物进行净化而被释放。将该被释放出的氧的量称为“释放氧量HS”。释放氧量HS如图5所示，在作为浓空燃比要求发生期间的时刻t1～时刻t2增大。
该释放氧量HS能够通过下述（1）式以及下述（2）式来推定。SFi是“计算周期Ts”中的指示燃料喷射量Fi的总和，HS（n）是当前时刻的释放氧量，HS（n－1）是与当前时刻相比提前计算周期Ts的时刻的释放氧量。Stoich是理论空燃比（例如为14.6），abyfs是上述的检测上游侧空燃比abyfs。0.23是大气中的氧的重量比例。在（1）式中，SFi?（stoich－abyfs)是在计算周期Ts中与流入催化剂43的过剩未燃物对应的量（净化未燃物所需的大气的量）。这样，释放氧量HS科基于催化剂流入气体的空燃比（检测上游侧空燃比abyfs）来算出。
释放氧变化量ΔHS＝0.23·SFi·（stoich－abyfs)…（1）
释放氧量HS（n）＝HS（n－1）＋ΔHS…（2）
当如此算出释放氧量HS（n）时，由于过剩未燃物持续流入催化剂43，所以输出时间微分相关值ΔVoxs为正值，并且该输出时间微分相关值ΔVoxs的大小大于第1微分阈值ΔVth1。该时刻与图5的时刻t2对应。此时，第1控制装置判定为催化剂43的状态成为氧不足状态（发生了稀空燃比要求），将内燃机的空燃比设定成稀空燃比。
结果，过剩的氧流入催化剂43。因此，如图5的时刻t2以后所示，吸留氧量的当前值（当前吸留氧量）KZ增大。该当前吸留氧量KZ能够通过下述（3）式以及下述（4）式来推定。KZ（n）是当前时刻的当前吸留氧量，KZ（n－1）是比当前时刻提前计算周期Ts的时刻的当前吸留氧量。在（3）式中，0.23·SFi·（abyfs－stoich)是与在计算周期Ts中流入催化剂43的过剩氧对应的量。这样，当前吸留氧量KZ科基于催化剂流入气体的空燃比（检测上游侧空燃比abyfs）来算出。
吸留氧变化量ΔKZ＝0.23·SFi·（abyfs－stoich)…（3）
当前吸留氧量KZ（n）＝KZ（n－1）＋ΔKZ…（4）
可认为在稀空燃比要求发生期间中催化剂43能够吸留的氧的总量与在该稀空燃比要求发生期间的前一个浓空燃比要求发生期间中催化剂43释放出的氧量（或者其以上的量）实质上相等。即，如果催化剂43是在“前一个浓空燃比要求发生期间”中释放出规定量的氧的催化剂，则该催化剂43在接着浓空燃比要求发生期间的稀空燃比要求发生期间中至少能够吸留该规定量的氧的可能性极高。因此，从在前一个浓空燃比要求发生期间中算出的释放氧量HS（n）减去在当前的稀空燃比要求发生期间中更新的当前吸留氧量KZ（n）后的量高精度地表示在当前时刻催化剂43能够吸留的氧量。换言之，当前吸留氧量KZ（n）越接近释放氧量HS（n），则催化剂43能够吸留氧的余力越小。即，当前吸留氧量KZ（n）越接近释放氧量HS（n），则催化剂43成为氧过剩状态的可能性越高。
鉴于此，当前吸留氧量KZ（n）越接近释放氧量HS（n），则第1控制装置越减小判定为催化剂43变成氧过剩状态时使用的阈值，即判定为发生了浓空燃比要求用的第2微分阈值ΔVth2。由此，能够更早进行发生了浓空燃比要求的判定。
更具体叙述，第1控制装置如图5所示，在判定为发生了稀空燃比要求的时刻（时刻t2）将在“前一个浓空燃比要求发生期间（时刻t1～时刻t2）算出的释放氧量HS（n）”作为基准值HSref取得，将该基准值HSref的规定比例（k·HSref，k为0～1的值）决定为比较值。
而且，在当前吸留氧量KZ（n）小于比较值k·HSref的情况下，第1控制装置将第2微分阈值ΔVth2设定成相对大的值（第1值）ΔVthLarge，在当前吸留氧量KZ（n）大于比较值k·HSref的情况下，第1控制装置将第2微分阈值ΔVth2设定成比相对小的值ΔVthsmall（小于第1值ΔVthLarge的第2值ΔVthsmall）。如果第2微分阈值ΔVth2被设定成小的值，则能够更早进行发生了浓空燃比要求的判定（催化剂43的状态是氧过剩状态的判定）。结果，由于能够缩短催化剂43陷于氧过剩状态的期间，所以能够降低NOx的排出量。
这样，第1控制装置取得能够表示某个时刻的催化剂43“从该时刻开始能够吸留何种程度的氧？”的信息（当前吸留氧量KZ以及释放氧量HS），将其用于催化剂43的状态判定（空燃比要求的判定）。其中，并不容易推定某个时刻的催化剂43“从该时刻开始还能够释放出多少量的氧？”。这是因为催化剂43能够释放的氧的量（催化剂的可释放氧量）会由于催化剂43的劣化程度、催化剂43的温度、催化剂流入气体（还原成分）的种类以及催化剂流入气体的还原成分的浓度（浓空燃比的程度）等多种因素即“难以精度良好地推定的因素”而大幅变动。即，即使在催化剂43吸留了规定量的氧的情况下，也并不限定于催化剂43根据该催化剂43的温度以及催化剂流入气体的空燃比等而能够释放规定量的氧。
（实际的动作）
下面，说明第1控制装置的实际动作。以下为了方便说明，“MapX(a1,a2,…)”是“以a1,a2,…为参数的表”，表示“用于求出值X的表”。
＜燃料喷射控制＞
每当任意气缸的曲轴角度成为进气上止点前的规定曲轴角度时，第1控制装置的CPU就对该气缸反复执行图6所示的燃料喷射控制程序。上述规定曲轴角度例如是BTDC90°CA（进气上止点前90°曲轴角度）。曲轴角度与上述规定曲轴角度一致的气缸也被称为“燃料喷射气缸”。CPU利用该燃料喷射控制程序来进行指示燃料喷射量（最终燃料喷射量）Fi的计算以及燃料喷射的指示。
如果任意气缸的曲轴角度与进气上止点前的规定曲轴角度一致，则CPU从步骤600开始处理，在步骤605中判定燃料切断标志XFC的值是否为“0”。燃料切断标志XFC的值在燃料切断开始条件成立时被设定成“1”，在燃料切断标志XFC的值为“1”时当燃料切断结束条件成立时被设定成“0”。
当节气门开度TA是“0”并且内燃机旋转速度NE为燃料切断旋转阈值速度NEFC以上时燃料切断开始条件成立。在节气门开度TA不是“0”，或者内燃机旋转速度NE为燃料切断结束旋转阈值速度NERT以下时，燃料切断结束条件成立。燃料切断结束旋转阈值速度NERT小于燃料切断旋转阈值速度NEFC。
当前，假设燃料切断标志XFC的值是“0”。该情况下，CPU在步骤605中判定为“是”而进入步骤610，基于“由空气流量计51计测到的进气量Ga、基于内燃机旋转速度传感器53的信号而取得的内燃机旋转速度NE、以及查找表MapMc（Ga，NE）”来取得“进入燃料喷射气缸的空气量（即，缸内进气量）Mc）”。缸内进气量Mc也可以通过公知的空气模型（按照模拟了进气通路中的空气的举动的物理定律而构筑的模型）来算出。
接着，CPU进入步骤615，判定反馈控制标志XFB的值是否为“1”。该反馈控制标志XFB的值在反馈控制条件成立时被设定成“1”，在反馈控制条件不成立时被设定成“0”。反馈控制条件例如在以下的所有条件成立时成立。
（A1）上游侧空燃比传感器55能动。
（A2）下游侧空燃比传感器56能动。
（A3）内燃机的负荷KL为阈值KLth以下。
（A4）燃料切断标志XFC的值是“0”。
此时，如果反馈控制标志XFB的值不是“1”，则CPU在步骤615中判定为“否”而进入步骤620，将目标空燃比abyfr设定成理论空燃比stoich（例如14.6）。
接着，CPU按照顺序进行以下叙述的步骤625至步骤640的处理，然后进入步骤695暂时结束本程序。
步骤625：CPU通过将缸内进气量Mc除以目标空燃比abyfr来算出基本燃料喷射量Fbase。基本燃料喷射量Fbase是用于使内燃机的空燃比与目标空燃比abyfr一致所需的燃料喷射量的前馈量。
步骤630：CPU利用未图示的程序来读入另行计算的主反馈量KFmain。主反馈量KFmain按照检测上游侧空燃比abyfs与目标空燃比abyfr一致的方式基于公知的PID控制被算出。其中，当反馈控制标志XFB的值是“0”时主反馈量KFmain被设定成“1”。并且，主反馈量KFmain也可以总是被设定成“1”。即，利用了主反馈量KFmain的反馈控制在本实施方式中不是必须的。
步骤635：CPU利用主反馈量KFmain对基本燃料喷射量Fbase进行修正来算出指示燃料喷射量Fi。更为体叙述，CPU通过对基本燃料喷射量Fbase乘以主反馈量KFmain来算出指示燃料喷射量Fi。
步骤640：CPU将用于从“与燃料喷射气缸对应设置的燃料喷射阀25”喷射“指示燃料喷射量Fi的燃料”的喷射指示信号向该燃料喷射阀25送出。
结果，用使内燃机的空燃比与目标空燃比abyfr一致所需的量的燃料从燃料喷射气缸的燃料喷射阀25喷射。即，步骤625至步骤640构成“按照使内燃机的空燃比与目标空燃比abyfr一致的方式控制指示燃料喷射量Fi”的指示燃料喷射量控制机构。
另一方面，在CPU进行步骤615的处理的时刻，如果反馈控制标志XFB的值是“1”，则CPU在该步骤615中判定为“是”而进入步骤645，来判定稀空燃比要求标志XLeanreq的值是否是“1”。稀空燃比要求标志XLeanreq的值通过后述的程序来设定。
如果稀空燃比要求标志XLeanreq的值是“1”，则CPU在步骤645中判定为“是”而进入步骤650，将目标空燃比abyfr设定成规定的稀空燃比afLean（大于理论空燃比的一定的空燃比，例如为15.0）。然后，CPU进入步骤625之后。因此，内燃机的空燃比与稀空燃比afLean一致。
与此相对，在CPU执行步骤645的处理的时刻，如果稀空燃比要求标志XLeanreq的值是“0”，则CPU在步骤645中判定为“否”而进入步骤655，将目标空燃比abyfr设定成规定的浓空燃比afRich（小于理论空燃比的一定的空燃比，例如为14.2）。然后，CPU进入步骤625之后。因此，内燃机的空燃比与浓空燃比afRich一致。
另一方面，在CPU执行步骤605的处理的时刻，如果燃料切断标志XFC的值是“1”，则CPU在该步骤605中判定为“否”而直接进入步骤695，暂时结束本程序。该情况下，由于不执行基于步骤640的处理的燃料喷射，所以执行燃料切断控制（燃料供给停止控制）。即，内燃机10的运转状态变成燃料切断运转状态。
＜空燃比要求判定（催化剂状态判定）＞
CPU每经过规定时间UT便反复执行在图7中用流程图表示的“空燃比要求判定（催化剂状态判定）程序”。因此，如果到达规定的定时，则CPU从步骤700开始处理而进入步骤705，取得从下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减去了前次值Voxsold的值作为“输出时间微分相关值ΔVoxs”。前次值Voxsold是输出值Voxs的规定时间UT前的时刻的值。
接着，CPU进入步骤710，存储输出值Voxs作为前次值Voxsold。然后，CPU进入步骤715，判定稀空燃比要求标志XLeanreq的值是否是“1”。
现在，假定稀空燃比要求标志XLeanreq的值是“0”。该情况下，CPU在步骤715中判定为“否”而进入步骤720，来判定是否输出时间微分相关值ΔVoxs为正（0以上）并且输出时间微分相关值ΔVoxs的大小（｜ΔVoxs｜）大于“作为稀空燃比要求判定值的第1微分阈值ΔVth1”。此时，如果输出时间微分相关值ΔVoxs为负（小于0），或者输出时间微分相关值ΔVoxs的大小（｜ΔVoxs｜）为第1微分阈值ΔVth1以下，则CPU在步骤720中判定为“否”而直接进入步骤795，暂时结束本程序。
在该状态（稀空燃比要求标志XLeanreq的值为“0”的状态）下，如果反馈控制标志XFB的值是“1”，则内燃机的空燃比被控制成浓空燃比afRich（参照图6的步骤655）。并且，在该状态下，由于过剩的未燃物流入催化剂43，所以利用后述的图8所示的程序来不断更新释放氧量HS。
如果该状态持续，则由于未燃物开始从催化剂43流出，所以如图4的时刻t1～时刻t2所示，输出值Voxs在取极小值Vmin后增加。因此，在某个定时，输出时间微分相关值ΔVoxs为正，并且输出时间微分相关值ΔVoxs的大小（｜ΔVoxs｜）大于第1微分阈值ΔVth1。该情况下，CPU在步骤720中判定为“是”，进入步骤725而将稀空燃比要求标志XLeanreq的值设定成“1”。
由此，CPU在图6的步骤645中判定为“是”，进入步骤650。因此，内燃机的空燃比被设定成稀空燃比afLean。由于在该状态下过剩的氧流入催化剂43，所以通过后述的图8所示的程序来不断更新当前吸留氧量KZ。
在该状态下，如果CPU从图7的步骤700开始处理，则CPU在执行了步骤705以及步骤710的处理后进入步骤715，在该步骤715中判定为“是”而进入步骤730。CPU在该步骤730中判定当前吸留氧量KZ（＝KZ（n））是否为比较值k·HSref（k为0～1的常数，HSref是基准值）以上。其中，基准值HSref通过图8的程序另行取得。
当前时刻是稀空燃比要求标志XLeanreq的值从“0”刚刚变更到“1”之后。因此，由于当前吸留氧量KZ是从“0”刚刚开始增大后的值，所以小于比较值k·HSref。因此，CPU在步骤730中判定为“否”而进入步骤735，将第2微分阈值ΔVth2设定成相对大的第1值ΔVthLarge。
接着，CPU进入步骤745，判定是否输出时间微分相关值ΔVoxs为负（小于0）并且输出时间微分相关值ΔVoxs的大小（｜ΔVoxs｜）大于“作为浓空燃比要求判定值的第2微分阈值ΔVth2”。此时，如果输出时间微分相关值ΔVoxs为正（0以上），或者输出时间微分相关值ΔVoxs的大小（｜ΔVoxs｜）为第2微分阈值ΔVth2以下，则CPU在步骤745中判定为“否”而直接进入步骤795，暂时结束本程序。
如果该状态持续，则由于从催化剂43开始流出氧，所以如图4的时刻t2～时刻t3所示，输出值Voxs在取极大值Vmax后减少。因此，在某个定时，输出时间微分相关值ΔVoxs为负，并且，输出时间微分相关值ΔVoxs的大小（｜ΔVoxs｜）大于第2微分阈值ΔVth2（该情况下为第1值ΔVthLarge）。此时，CPU在步骤745中判定为“是”而进入步骤750，将稀空燃比要求标志XLeanreq的值设定成“0”。
但是，出于某些理由，在当前吸留氧量KZ增大到比较值k·HSref以上的值的时刻之前，会发生当前输出时间微分相关值ΔVoxs的大小（｜ΔVoxs｜）不大于“被设定成第1值ΔVthLarge的第2微分阈值ΔVth2”的情况。当前吸留氧量KZ增大到比较值k·HSref以上的值意味着催化剂43吸留氧的余力非常小，换言之，意味着催化剂43陷入氧过剩状态的可能性高。
鉴于此，该情况下，CPU在步骤730中判定为“是”而进入步骤740，将第2微分阈值ΔVth2设定成“小于第1值ΔVthLarge的第2值ΔVthSmall”。
由此，步骤745的判定条件易于成立。换言之，按照在将稀空燃比要求标志XLeanreq的值设为“0”的时刻（即，判定为发生了浓空燃比要求的时刻，或者判定为催化剂43的状态为氧过剩状态的时刻）提前到来的方式，变更第2微分阈值ΔVth2。因此，在催化剂43到达了氧过剩状态时，能够无延迟地将内燃机的空燃比设定成浓空燃比afRich。
＜释放氧量以及当前吸留氧量的计算＞
为了算出释放氧量HS以及当前吸留氧量KZ，每当经过规定时间Ts（计算周期Ts）CPU就执行图8中利用流程图所示的程序。因此，如果达到规定的定时，则CPU从图8的步骤800开始处理而进入步骤805，来判定燃料切断标志XFC的值是否是“0”。
此时，如果燃料切断标志XFC的值是“1”（即，是燃料切断控制执行中），则CPU在步骤805中判定为“否”而执行以下叙述的步骤810以及步骤815的处理，然后，进入步骤895而暂时结束本程序。
步骤810：CPU将释放氧量HS的值设定成“0”。
步骤815：CPU将当前吸留氧量KZ的值设定成“0”。
另一方面，在CPU进行步骤805的处理的时刻，如果燃料切断标志XFC的值是“0”，则CPU在步骤805判定为“是”而进入步骤820，判定反馈控制标志XFB的值是否是“1”。此时，如果反馈控制标志XFB的值是“0”，则CPU在步骤820中判定为“否”，执行上述的“步骤810以及步骤815”的处理，进入步骤895而暂时结束本程序。
与此相对，在CPU执行步骤820的处理的时刻，如果反馈控制标志XFB的值是“1”，则CPU在该步骤820中判定为“是”而进入步骤825，判定稀空燃比要求标志XLeanreq的值是否是“1”。
现在，假定稀空燃比要求标志XLeanreq的值是“0”。即，假定当前时刻是浓空燃比要求发生期间。该情况下，CPU在步骤825中判定为“否”，按顺序进行以下叙述的步骤830至步骤840的处理，然后，进入步骤895暂时结束本程序。
步骤830：CPU按照上述（1）式来算出释放氧变化量ΔHS。
步骤835：CPU按照上述（2）式来算出释放氧量HS。
步骤840：CPU将当前吸留氧量KZ的值设定成“0”。
通过以上处理，在浓空燃比要求发生期间不断更新释放氧量HS。在该状态下，假定通过执行图7的步骤725的处理使得稀空燃比要求标志XLeanreq的值向“1”变更。该情况下，CPU在步骤825中判定为“是”而进入步骤845，来判定是否是稀空燃比要求标志XLeanreq的值刚刚从“0”向“1”变化之后。
按照前述的假定，是稀空燃比要求标志XLeanreq的值刚刚从“0”向“1”变更之后。因此，CPU在步骤845中判定为“是”而进入步骤850，存储该时刻的释放氧量HS作为基准值HSref（参照图5的时刻t2。）。其中，在CPU执行步骤845的处理的时刻，如果不是稀空燃比要求标志XLeanreq的值刚刚从“0”向“1”变更之后，则CPU在步骤845中判定为“否”而直接进入步骤855以后。
然后，CPU按顺序执行以下叙述的步骤855至步骤865的处理，进入步骤895暂时结束本程序。
步骤855：CPU按照上述（3）式来算出吸留氧变化量ΔKZ。
步骤860：CPU按照上述（4）式来算出当前吸留氧量KZ。
步骤865：CPU将释放氧量HS的值设定成“0”。
如以上说明那样，第1控制装置具备：
空燃比要求判定机构，其基于“作为与下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs具有相关性的值（下游侧空燃比传感器输出相关值）的输出时间微分相关值ΔVoxs”与“规定的稀空燃比要求判定值（第1微分阈值ΔVth1）”之间的比较结果来判定是否发生了稀空燃比要求（参照图7的步骤720），并且基于所述下游侧空燃比传感器输出相关值（输出时间微分相关值ΔVoxs）与“规定的浓空燃比要求判定值（第2微分阈值ΔVth2）”的比较来判定是否发生了浓空燃比要求（参照图7的步骤745）；和
空燃比控制机构，其在从判定为发生了所述稀空燃比要求的时刻开始到判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻为止的稀空燃比要求发生期间（稀空燃比要求标志XLeanreq的值为“1”的期间）中将向所述内燃机供给的混合气体的空燃比控制成比理论空燃比大的空燃比即稀空燃比afLean（参照图6的步骤645以及步骤650），并且在从判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻开始到判定为发生了所述稀空燃比要求的时刻为止的浓空燃比要求发生期间（稀空燃比要求标志XLeanreq的值为“0”的期间）将所述混合气体的空燃比控制成比理论空燃比小的空燃比即浓空燃比afRich（参照图6的步骤645以及步骤655）。
并且，上述空燃比要求判定机构构成为：
基于流入催化剂43的气体的空燃比（检测上游侧空燃比abyfs）来算出在所述浓空燃比要求发生期间从催化剂43释放出的氧的总量即释放氧量HS（参照图8的步骤830以及步骤835），并且基于流入催化剂43的气体的空燃比（检测上游侧空燃比abyfs）来算出接着所述浓空燃比要求发生期间的所述稀空燃比要求发生期间开始后被催化剂43吸留的氧的量的累计值即当前吸留氧量KZ（参照图8的步骤855以及步骤860），按照当前吸留氧量KZ越接近释放氧量HS则判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻越提前到来的方式来变更所述浓空燃比要求判定值（参照图7的步骤730至步骤740）。
并且，所述空燃比要求判定机构构成为：
采用与所述下游侧空燃比传感器的输出值的单位时间的变化量相关的输出时间微分相关值ΔVoxs作为所述下游侧空燃比传感器输出相关值，
当在所述浓空燃比要求发生期间中所述输出时间微分相关值ΔVoxs为正并且所述输出时间微分相关值的大小大于作为所述稀空燃比要求判定值的第1微分阈值ΔVth1时，判定为发生了所述稀空燃比要求（参照图7的步骤720），
当在所述稀空燃比要求发生期间中所述输出时间微分相关值ΔVoxs为负并且所述输出时间微分相关值的大小大于作为所述浓空燃比要求判定值的第2微分阈值ΔVth2时，判定为发生了所述浓空燃比要求（参照图7的步骤745），并且，
通过当前吸留氧量KZ越接近释放氧量HSref则越减小所述第2微分阈值ΔVth2，来使得判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻更提前到来（参照图7的步骤730至步骤740）。
据此，在当前吸留氧量KZ接近释放氧量HSref的情况下、即按照若催化剂43吸留氧的余力变小使得催化剂43为氧过剩状态的可能性高，则判定为发生了浓空燃比要求的时刻更提前到来的方式来变更浓空燃比要求判定值（第2微分阈值ΔVth2）。因此，能够无延迟地检测发生了浓空燃比要求的情况（即，催化剂43为氧过剩状态的情况）。结果，由于能够在恰当的定时使浓空燃比的废气流入催化剂43，所以降低NOx的排出量。
此外，第1控制装置根据当前吸留氧量KZ是否大于比较值k·HSref来切换浓空燃比要求判定值（第2微分阈值ΔVth2），但也可以按照当前吸留氧量KZ越接近基准值HSref则浓空燃比要求判定值（第2微分阈值ΔVth2）越逐渐（连续地）变小的方式来变更浓空燃比要求判定值。
＜第2实施方式＞
接着，说明本发明的第2实施方式所涉及的控制装置（以下简称为“第2控制装置”）。第2控制装置仅在下述方面与第1控制装置不同：采用“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs自身”作为为了判定空燃比要求而使用的下游侧空燃比传感器输出相关值，并且，稀空燃比要求判定值以及浓空燃比要求判定值与第1控制装置的稀空燃比要求判定值以及浓空燃比要求判定值不同。即，第2控制装置仅在采用了与第1控制装置所采用的空燃比要求的判定方法（判定催化剂43的状态的方法）不同的方法方面与第1控制装置不同。因此，以下重点说明该不同点。
＜判定方法＞
第2控制装置按照以下叙述的判定方法，来判定（决定）发生了“稀空燃比要求以及浓空燃比要求”中的哪个空燃比要求。
第2控制装置在浓空燃比要求发生期间，取得下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的极小值Vmin。而且，第2控制装置如图9所示，设定对所取得的极小值Vmin加上“正的第1值ΔV1”后的值（Vmin＋ΔV1）作为稀空燃比要求判定值。正的第1值ΔV1是预先决定的一定值。在浓空燃比要求发生期间中，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs取极小值Vmin后成为稀空燃比要求判定值（Vmin＋ΔV1）以上时，第2控制装置判定为发生了稀空燃比要求（参照图9的时刻t2）。
第2控制装置在稀空燃比要求发生期间中，取得下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的极大值Vmax。而且，第2控制装置如图9所示，设定从所取得的极大值Vmax减去“正的第2值ΔV2”后的值（Vmax－ΔV2）作为浓空燃比要求判定值。正的第2值ΔV2如后述那样，基于释放氧量HS以及当前吸留氧量KZ被变更。在稀空燃比要求发生期间中，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs取极大值Vmax后成为浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2）以下时，第2控制装置判定为发生了浓空燃比要求（参照图9的时刻t3）。
＜基于模型的辅助＞
第2控制装置与第1控制装置同样地算出释放氧量HS以及当前吸留氧量KZ。而且，当前时刻的当前吸留氧量KZ越接近在前一个浓空燃比要求发生期间中算出的释放氧量HS（基准值HSref），则第2控制装置越减小正的第2值ΔV2。
更具体叙述，第2控制装置在判定为发生了稀空燃比要求的时刻取得“在前一个浓空燃比要求发生期间中算出的释放氧量HS”作为“基准值HSref”，将该基准值HSref的规定比例（k·HSref，k为0～1的值）决定为比较值。
而且，第2控制装置在当前吸留氧量KZ小于比较值k·HSref的情况下将“正的第2值ΔV2”设定成相对大的值ΔVLarge，在当前吸留氧量KZ（n）大于比较值k·HSref的情况下将“正的第2值ΔV2”设定成相对小的值ΔVSmall。小的值ΔVSmall小于大的值ΔVLarge。换言之，第2控制装置在当前吸留氧量KZ小于比较值k·HSref的情况下将“浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2）”设定成小的值，在当前吸留氧量KZ大于比较值k·HSref的情况下将“浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2）”设定成大的值。
如果“正的第2值ΔV2”被设定成相对小的值ΔVSmall（即，浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2）被设定成相对大的值），则发生了浓空燃比要求的判定（催化剂43的状态是氧过剩状态的判定）能更提前地进行。结果，由于能够缩短催化剂43陷于氧过剩状态的期间，所以可降低NOx的排出量。
（实际的动作）
第2控制装置的CPU执行图6以及图8所示的程序。并且，第2控制装置的CPU取代图7的程序而执行图10所示的程序。针对图6以及图8所示的程序已经说明。因此，以下说明基于图10所示的程序的CPU的动作。
每当经过规定时间第2控制装置的CPU便反复执行图10中利用流程图表示的“空燃比要求判定（催化剂状态判定）程序”。因此，如果达到规定的定时，则CPU从步骤1000开始处理而进入步骤1005，来判定稀空燃比要求标志XLeanreq的值是否是“1”。
当前，假定稀空燃比要求标志XLeanreq的值是“0”。该情况下，CPU在步骤1005中判定为“否”而进入步骤1010，判定稀空燃比要求标志XLeanreq的值从“1”向“0”变化后是否出现了极小值Vmin（是否取得了极小值Vmin）。如果在稀空燃比要求标志XLeanreq的值从“1”向“0”变化后并未出现极小值Vmin，则CPU在步骤1010中判定为“否”而直接进入步骤1095，暂时结束本程序。
在稀空燃比要求标志XLeanreq的值是“0”的情况下（即，浓空燃比要求发生期间），CPU在图6的步骤645中判定为“否”，进入步骤655。因此，内燃机的空燃比被设定成浓空燃比afRich。由于在该状态下过剩的未燃物流入催化剂43，所以通过图8所示的程序不断更新释放氧量HS。并且，如后述那样，稀空燃比要求标志XLeanreq的值在输出值Voxs减少的时刻被设定成“0”（参照图9的时刻t1或者时刻t3）。除此之外，在稀空燃比要求标志XLeanreq的值是“0”的情况下，由于在某个时刻未燃物开始流出催化剂43，所以输出值Voxs开始增大。因此，如图9的时刻t1～时刻t2所示，输出值Voxs取极小值Vmin。
鉴于此，如果在稀空燃比要求标志XLeanreq的值从“1”向“0”变化后出现极小值Vmin，则CPU在步骤1010中判定为“是”而进入步骤1015，判定输出值Voxs是否大于“对极小值Vmin加上正的第1值ΔV1后的值”即稀空燃比要求判定值（Vmin＋ΔV1）。该情况下，如果输出值Voxs为稀空燃比要求判定值（Vmin＋ΔV1）以下，则CPU在步骤1015中判定为“否”，直接进入步骤1095暂时结束本程序。
与此相对，在CPU执行步骤1015的处理的时刻，如果输出值Voxs大于稀空燃比要求判定值（Vmin＋ΔV1），则CPU在步骤1015中判定为“是”而进入步骤1020，将稀空燃比要求标志XLeanreq的值设定成“1”。然后，CPU进入步骤1095暂时结束本程序。
由此，CPU在图6的步骤645中判定为“是”，进入步骤650。因此，内燃机的空燃比被设定成稀空燃比afLean。由于在该状态下过剩的氧流入催化剂43，所以利用图8所示的程序来不断更新当前吸留氧量KZ。并且，如图9所示，在输出值Voxs增大的期间内燃机的空燃比被设定成稀空燃比afLean。除此之外，在内燃机的空燃比被设定成稀空燃比afLean的情况下，由于从某个时刻开始氧开始从催化剂43流出，所以输出值Voxs开始减少。因此，如图9的时刻t2～时刻t3所示，输出值Voxs取极大值Vmax。
在该状态下，若CPU从图10的步骤1000开始处理，则CPU在步骤1005中判定为“是”而进入步骤1025，判定稀空燃比要求标志XLeanreq的值从“0”向“1”变化后是否出现极大值Vmax（是否取得极大值Vmax）。而且，如果在稀空燃比要求标志XLeanreq的值从“0”向“1”变化后没有出现极大值Vmax，则CPU在步骤1025中判定为“否”，直接进入步骤1095暂时结束本程序。
与此相对，在CPU执行步骤1025的处理的时刻，如果稀空燃比要求标志XLeanreq的值从“0”向“1”变化后出现极大值Vmax，则CPU在该步骤1025中判定为“是”而进入步骤1030。CPU在该步骤1030中判定当前吸留氧量KZ是否为比较值k·HSref（k为0～1的常数，HSref为基准值）以上。其中，基准值HSref利用图8的程序另行取得。
当前时刻是稀空燃比要求标志XLeanreq的值刚刚从“0”向“1”变更之后。因此，由于当前吸留氧量KZ是从“0”刚刚开始增大之后的值，所以小于比较值k·HSref。因此，CPU在步骤1030中判定为“否”而进入步骤1035，对正的第2值ΔV2设定相对大的值ΔVLarge。
接着，CPU进入步骤1040，判定输出值Voxs是否小于“从极大值Vmax减去正的第2值ΔV2的值”即浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2）。该情况下，如果输出值Voxs为浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2）以上，则CPU在步骤1040中判定为“否”，直接进入步骤1095暂时结束本程序。
与此相对，在CPU执行步骤1040的处理的时刻，如果输出值Voxs小于浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2），则CPU在步骤1040中判定为“是”而进入步骤1045，将稀空燃比要求标志XLeanreq的值设定成“0”。然后，CPU进入步骤1095暂时结束本程序。结果，内燃机的空燃比被设定成浓空燃比afRich。
但是，出于某些理由，在当前吸留氧量KZ增大到比较值k·HSref以上的值的时刻之前，会发生输出值Voxs不小于浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2＝Vmax－ΔVLarge）的情况。当前吸留氧量KZ增大到比较值k·HSref以上的值意味着指催化剂43吸留氧的余力非常小，换言之，意味着催化剂43陷于氧过剩状态的可能性高。
鉴于此，该情况下，CPU在步骤1030中判定为“是”而进入步骤1050，对正的第2值ΔV2设定“小于相对大的值ΔVLarge的、相对小的值ΔVSmall”。由此，浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2）成为相对大的值。
由此，步骤1040的判定条件易于成立。换言之，按照将稀空燃比要求标志XLeanreq的值设为“0”的时刻（即，判定为发生了浓空燃比要求的时刻，或者判定为催化剂43的状态是氧过剩状态的时刻）提前到来的方式，来变更浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2）。因此，在催化剂43到达了氧过剩状态时，能够没有延迟地将内燃机的空燃比设定成浓空燃比afRich。
如以上说明那样，第2控制装置具备与第1控制装置同样的空燃比控制机构。并且，第2控制装置的空燃比要求判定机构采用下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs作为下游侧空燃比传感器输出相关值。
而且，该空燃比要求判定机构构成为：
在浓空燃比要求发生期间中取得下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的极小值Vmin并且采用对所述取得的极小值Vmin加上正的第1值ΔV1的值（Vmin＋ΔV1）作为稀空燃比要求判定值，并且，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs在取所述极小值Vmin后变得大于所述稀空燃比要求判定值（Vmin＋ΔV1）时判定为发生了稀空燃比要求（参照图10的步骤1010至步骤1020），
在稀空燃比要求发生期间中取得下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的极大值Vmax并且采用从所述取得的极大值Vmax减去正的第2值ΔV2的值（Vmax－ΔV2）作为浓空燃比要求判定值，并且，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs在取所述极大值Vmax后变得小于所述浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2）时判定为发生了浓空燃比要求（参照图10的步骤1025、步骤1040以及步骤1045），并且，
通过当前吸留氧量KZ越接近释放氧量HSref则越减小所述第2值ΔV2，使得判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻更提前到来（参照图10的步骤1030、步骤1035以及步骤1050）。
根据该第2控制装置，即使下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是与稀空燃比相当的值（小于理论空燃比相当电压Vst的值），当该输出值Voxs从比“对极小值加上第1值的值（Vmin＋ΔV1）”小的值变化到比“对极小值加上第1值的值（Vmin＋ΔV1）”大的值时，也能够判定为发生了稀空燃比要求（催化剂的状态为浓空燃比状态）。
并且，根据第2控制装置，即使下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是与浓空燃比相当的值（大于理论空燃比相当电压Vst的值），当该输出值Voxs从大于“由极大值减去第2值的值（Vmax－ΔV2）”的值变化到小于“由极大值减去第2值的值（Vmax－ΔV2）”的值时，也能够判定为发生了浓空燃比要求（催化剂的状态变成稀空燃比状态）。因此，根据第2控制装置，由于能够更早地判定发生了浓空燃比要求以及稀空燃比要求，所以可缩短从催化剂漏出NOx的期间以及漏出未燃物的期间。
除此之外，根据第2控制装置，按照当前吸留氧量KZ越接近释放氧量HSref，则判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻越提前到来的方式来变更“从作为浓空燃比要求判定值的极大值减去了第2值的值（Vmax－ΔV2）”。即，当前吸留氧量KZ越接近释放氧量HSref，则第2值ΔV2越向小的值变更。结果，在稀空燃比要求发生期间，由于下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs变得比“从极大值减去了第2值的值（Vmax－ΔV2）”小的时刻提前到来，所以能够提前并且可靠地判定发生了浓空燃比要求。从而，能够降低NOx的排出量。
此外，第2控制装置根据当前吸留氧量KZ是否大于比较值k·HSref来切换浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2），但也可以按照当前吸留氧量KZ越接近基准值HSref则浓空燃比要求判定值（Vmax－ΔV2）越逐渐（连续地）变大的方式来变更浓空燃比要求判定值。
＜第3实施方式＞
下面，说明本发明的第3实施方式所涉及的控制装置（以下简称为“第3控制装置”）。第3控制装置在为了判定空燃比要求而使用的下游侧空燃比传感器输出相关值是下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs自身，并且，稀空燃比要求判定值以及浓空燃比要求判定值与第1控制装置的稀空燃比要求判定值以及浓空燃比要求判定值不同的方面与第1控制装置不同。即，第3控制装置仅在采用了与第1控制装置所采用的空燃比要求的判定方法（判定催化剂43的状态方法）不同的方法方面，与第1控制装置不同。因此，以下重点说明该不同点。
＜判定方法＞
第3控制装置按照在以下叙述的判定方法，来判定（决定）发生了“稀空燃比要求以及浓空燃比要求”中的哪种空燃比要求。
在浓空燃比要求发生期间中，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs从小于“稀空燃比要求判定值（催化剂浓空燃比状态判定用阈值）VLth”的值变化到大于“稀空燃比要求判定值（催化剂浓空燃比状态判定用阈值）VLth”的值时，第3控制装置判定为发生了稀空燃比要求（参照图11的时刻t2）。并且，在稀空燃比要求发生期间中，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs从大于“浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值）VRth”的值变化到小于“浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值）VRth”的值时，第3控制装置判定为发生了浓空燃比要求（参照图11的时刻t1以及时刻t3）。
＜基于模型的辅助＞
第3控制装置与第1控制装置同样地算出释放氧量HS以及当前吸留氧量KZ。而且，当前时刻的当前吸留氧量KZ越接近在前一个浓空燃比要求发生期间中算出的释放氧量HS（基准值HSref），则第3控制装置越增大“浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值）VRth”。
更具体叙述，第3控制装置在判定为发生了稀空燃比要求的时刻取得“在前一个浓空燃比要求发生期间中算出的释放氧量HS”作为“基准值HSref”，将该基准值HSref的规定比例（k·HSref，k是0～1的值）决定为比较值。
而且，第3控制装置在当前吸留氧量KZ小于比较值k·HSref的情况下将“浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值）VRth”设定成小的值，在当前吸留氧量KZ大于比较值k·HSref的情况下将“浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值）VRth”设定成大的值。如果浓空燃比要求判定值VRth被设定成大的值，则输出值Voxs从大于“浓空燃比要求判定值VRth”的值变化到小于“浓空燃比要求判定值VRth”的值的时刻提前来到。即，能提前进行发生了浓空燃比要求的判定（催化剂43的状态是氧过剩状态的判定）。结果，由于能够缩短催化剂43陷于氧过剩状态的期间，所以可降低NOx的排出量。
（实际的动作）
第3控制装置的CPU执行图6以及图8所示的程序。并且，第3控制装置的CPU执行取代图7的图12所示的程序。针对图6以及图8所示的程序已说明完毕。因此，以下说明基于图12所示的程序的CPU的动作。
每经过规定时间第3控制装置的CPU便反复执行图12中利用流程图所表示的“空燃比要求判定（催化剂状态判定）程序”。因此，如果达到规定的定时，则CPU从步骤1200开始处理而进入步骤1210，判定稀空燃比要求标志XLeanreq的值是否是“1”。
当前，假定稀空燃比要求标志XLeanreq的值是“0”。该情况下，CPU在步骤1210中判定为“否”而进入步骤1220，判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是否是刚刚从小于“稀空燃比要求判定值（催化剂浓空燃比状态判定用阈值）VLth”的值变化到大于“稀空燃比要求判定值（催化剂浓空燃比状态判定用阈值）VLth”的值之后。此时，如果输出值Voxs不是刚刚从小于“稀空燃比要求判定值VLth”的值变化到大于“稀空燃比要求判定值VLth”的值之后，则CPU在步骤1220中判定为“否”，进入步骤1295暂时结束本程序。
在稀空燃比要求标志XLeanreq的值是“0”的情况下（即，浓空燃比要求发生期间），CPU在图6的步骤645中判定为“否”，进入步骤655。因此，内燃机的空燃比被设定成浓空燃比afRich。由于在该状态下过剩的未燃物流入催化剂43，所以通过图8所示的程序来不断更新释放氧量HS。并且，在稀空燃比要求标志XLeanreq的值是“0”的情况下，由于在某个时刻未燃物开始从催化剂43流出，所以输出值Voxs开始增大。因此，如图11的时刻t2所示，在某个定时输出值Voxs从小于“稀空燃比要求判定值VLth”的值变化到大于“稀空燃比要求判定值VLth”的值。
此时，如果CPU执行步骤1220的处理，则CPU在该步骤1220中判定为“是”而进入步骤1230，将稀空燃比要求标志XLeanreq的值设定成“1”。然后，CPU进入步骤1295暂时结束本程序。
由此，CPU在图6的步骤645中判定为“是”，进行步骤650。因此，内燃机的空燃比被设定成稀空燃比afLean。由于在该状态下过剩的氧流入催化剂43，所以通过图8所示的程序不断更新当前吸留氧量KZ。
在该状态下，如果CPU从图12的步骤1200开始处理，则CPU在步骤1210中判定为“是”而进入步骤1240，判定当前吸留氧量KZ是否为比较值k·HSref（k是0～1的常数，HSref是基准值）以上。其中，基准值HSref通过图8的程序另行取得。
当前时刻是稀空燃比要求标志XLeanreq的值刚刚从“0”向“1”变更之后。因此，由于当前吸留氧量KZ是刚刚从“0”开始增大之后的值，所以小于比较值k·HSref。因此，CPU在步骤1240中判定为“否”而进入步骤1250，将“浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值）VRth”设定成相对小的值VtHSmall。
接着，CPU进入步骤1260，判定输出值Voxs是否是刚刚从大于“浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值）VRth”的值变化到小于“浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值）VRth”的值之后。此时，如果输出值Voxs不是刚刚从大于“浓空燃比要求判定值VRth”的值变化到小于“浓空燃比要求判定值VRth”的值之后，则CPU在步骤1260中判定为“否”，进入步骤1295暂时结束本程序。
在稀空燃比要求标志XLeanreq的值是“1”的情况下（即，稀空燃比要求发生期间），内燃机的空燃比被设定成稀空燃比afLean。在该状态下，由于在某个时刻氧开始从催化剂43流出，所以输出值Voxs开始减少。因此，如图11的时刻t1以及时刻t3所示，在某个定时输出值Voxs开始从大于“浓空燃比要求判定值VRth”的值变化到小于“浓空燃比要求判定值VRth”的值。
此时，如果CPU执行步骤1260的处理，则CPU在该步骤1260中判定为“是”而进入步骤1270，将稀空燃比要求标志XLeanreq的值设定成“0”。然后，CPU进入步骤1295暂时结束本程序。由此，CPU在图6的步骤645中判定为“否”，进入步骤655。因此，内燃机的空燃比被设定成浓空燃比afRich。
但是，出于某些理由，在当前吸留氧量KZ增大到比较值k·HSref以上的值的时刻之前，会发生输出值Voxs不从大于“浓空燃比要求判定值VRth”的值变化到小于“浓空燃比要求判定值VRth”的值的情况。当前吸留氧量KZ增大到比较值k·HSref以上的值意味着催化剂43吸留氧的余力非常小，换言之，意味着催化剂43陷于氧过剩状态的可能性高。
鉴于此，该情况下，CPU在步骤1240中判定为“是”而进入步骤1280，将“浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值）VRth”设定成相对大的值VthLarge。相对大的值VthLarge大于相对小的值VtHSmall。
由此，步骤1260的判定条件易于成立。换言之，按照将稀空燃比要求标志XLeanreq的值设为“0”的时刻（即，判定为发生了浓空燃比要求的时刻，或者判定为催化剂43的状态是氧过剩状态的时刻）提前到来的方式，变更浓空燃比要求判定值VRth。因此，在催化剂43到达氧过剩状态时，能够没有延迟地将内燃机的空燃比设定成浓空燃比afRich。
如以上说明那样，第3控制装置具备与第1控制装置同样的空燃比控制机构。并且，第3控制装置的空燃比要求判定机构采用下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs作为下游侧空燃比传感器输出相关值。
而且，该空燃比要求判定机构构成为：
在浓空燃比要求发生期间中当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs从小于“作为稀空燃比要求判定值的催化剂浓空燃比状态判定用阈值VLth”的值变化到大于“作为稀空燃比要求判定值的催化剂浓空燃比状态判定用阈值VLth”的值时，判定为发生了稀空燃比要求（参照图12的步骤1220以及步骤1230），
在稀空燃比要求发生期间中当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs从大于“作为浓空燃比要求判定值的催化剂稀空燃比状态判定用阈值VRth”的值变化到小于“作为浓空燃比要求判定值的催化剂稀空燃比状态判定用阈值VRth”的值时，判定为发生了浓空燃比要求（参照图12的步骤1260以及步骤1270），并且，
通过当前吸留氧量KZ越接近释放氧量HSref则越增大催化剂稀空燃比状态判定用阈值VRth，使得判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻提前到来（参照图12的步骤1240、步骤1250以及步骤1280）。
根据第3控制装置，当前吸留氧量KZ越接近基准值HSref，则稀空燃比状态判定用阈值VRth向越大的值变更。结果，由于当前吸留氧量KZ越接近基准值HSref，在稀空燃比要求发生期间中“输出值Voxs”从大于“作为浓空燃比要求判定值的催化剂稀空燃比状态判定用阈值VRth”的值变化到小于“作为浓空燃比要求判定值的催化剂稀空燃比状态判定用阈值VRth”的值的时刻越提前到来，所以能够提前并且可靠判定发生了浓空燃比要求。从而，能够降低NOx的排出量。
此外，第3控制装置根据当前吸留氧量KZ是否大于比较值k·HSref来切换浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值VRth），但也可以按照当前吸留氧量KZ越接近基准值HSref则浓空燃比要求判定值（催化剂稀空燃比状态判定用阈值VRth）越逐渐（连续地）变大的方式来变更浓空燃比要求判定值。
＜第4实施方式＞
下面，说明本发明的第4实施方式所涉及的控制装置（以下简称为“第4控制装置”）。第4控制装置仅在释放氧量HS以及当前吸留氧量KZ的计算方法与第1控制装置采用的释放氧量HS以及当前吸留氧量KZ的计算方法不同这方面和第1控制装置不同。因此，以下重点说明该不同点。此外，第2以及第3控制装置也能够采用第4控制装置的释放氧量HS以及当前吸留氧量KZ的计算方法。
如前所述，催化剂43在浓空燃比要求发生期间释放氧，在稀空燃比要求发生期间吸留氧。并且，对某个稀空燃比要求发生期间而言，在吸留了与在该稀空燃比要求发生期间的前一个浓空燃比要求发生期间中释放出的氧的量相比较少量的氧的时刻结束，且开始下一个浓空燃比要求发生期间的情况多。因此，在“接着某个浓空燃比要求发生期间的稀空燃比要求发生期间”吸留了与“在该浓空燃比要求发生期间释放出的氧的量A”相比“少量B的氧”的时刻开始了下一个浓空燃比要求发生期间时，该时刻的释放氧量应该不是“0”而是值（A－B）。
另一方面，如果执行燃料切断运转，则大量的氧骤然流入催化剂43。因此，由于催化剂43处于不释放氧的状态，所以应该将释放氧量HS设定成“0（零）”。
第4控制装置按照以上叙述的观点来算出释放氧量HS，读取发生了稀空燃比要求的时刻的释放氧量HS作为基准值HSref。更具体叙述，第4控制装置如图13的时序图所示那样算出释放氧量HS等。在该图13所示的例子中，在时刻t1～时刻t2执行燃料切断运转。
当在时刻t2结束燃料切断运转，开始浓空燃比要求发生期间时，释放氧量HS被设定成0。然后，在时刻t2～时刻t3的浓空燃比要求发生期间中释放氧量HS增大，在稀空燃比要求发生期间的开始时刻即时刻t3到达值A。因此，时刻t3之后的成为比较值k·HSref的基础的基准值HSref为值A。
从时刻t3到时刻t4的稀空燃比要求发生期间中当前吸留氧量KZ逐渐增大。因此，释放氧量HS从值A减少了当前吸留氧量KZ。因此，如果时刻t4的稀空燃比要求发生期间中的当前吸留氧量KZ是值B，则在浓空燃比要求发生期间的开始时刻即时刻t4释放氧量HS成为值（A－B）。接着，若在时刻t4到时刻t5的浓空燃比要求发生期间中释放出的氧量是值C，则下一个稀空燃比要求发生期间的开始时刻即时刻t5处的释放氧量HS成为值（A－B＋C）。即，时刻t5以后的成为比较值k·HSref的基础的基准值HSref因此为值（A－B＋C）。并且，在图13所示的例子中，在时刻t6再次进行燃料切断运转。因此，第4控制装置在时刻t6将释放氧量HS设定成“0”。
（实际的动作）
每经过规定时间第4控制装置的CPU就反复执行“在取代图8的图14”中利用流程图表示的程序。对在图14所示的步骤且在图8也表示了的步骤标注与图8所示的步骤相同的附图标记。适当省略这些步骤的详细说明。图14所示的程序在对图8所示的程序添加了步骤1410至步骤1440的方面、以及省略了步骤865的方面与图8所示的程序不同。
在燃料切断标志XFC的值是“1”的情况下，CPU在接着步骤1400的步骤805中判定为“否”，在执行了以下叙述的步骤810、步骤815、步骤1410以及步骤1420的处理后，进入步骤1495。并且，在反馈控制标志XFB的值是“0”的情况下，CPU也在接着步骤805的步骤820中判定为“否”，执行了以下叙述的步骤810、步骤815、步骤1410以及步骤1420的处理后，进入步骤1495。
步骤810：CPU将释放氧量HS的值设定成“0”。
步骤815：CPU将当前吸留氧量KZ的值设定成“0”。
步骤1410：CPU将基准值HSref的值设定成“0”。
步骤1420：CPU将稀空燃比要求标志XLeanreq的值设定成“0”。
在伴随着燃料切断标志XFC的值从“1”向“0”变化，反馈控制标志XFB的值从“0”变化到“1”的情况下，CPU在步骤805以及步骤820中判定为“是”而进入步骤825。该情况下，在步骤1420中稀空燃比要求标志XLeanreq的值被设定成“0”。因此，CPU在步骤825中判定为“否”而进入步骤1430，来判定稀空燃比要求标志XLeanreq的值是否是刚刚从“1”向“0”变化之后。
该情况下，由于稀空燃比要求标志XLeanreq的值不是刚刚从“1”向“0”变化之后，所以CPU在步骤1430中判定为“否”，按顺序进行以下叙述的步骤830至步骤840的处理，然后进入步骤1495。此外，CPU也可以在该状态下经由后述的步骤1440而进入步骤830以后。
步骤830：CPU按照上述（1）式来算出释放氧变化量ΔHS。
步骤835：CPU按照上述（2）式来算出释放氧量HS。
步骤840：CPU将当前吸留氧量KZ的值设定成“0”。
结果，在燃料切断运转结束后释放氧量HS从“0”逐渐增大（参照图13的时刻t2～时刻t3）。然后，稀空燃比要求标志XLeanreq的值通过图7的步骤725的处理被设定成“1”。该情况下，CPU在步骤825中判定为“是”，并且在步骤845中判定为“是”而进入步骤850，取得释放氧量HS作为基准值HSref。然后，CPU在进行了以下叙述的步骤855以及步骤860的处理后，进入步骤1495暂时结束本程序。
步骤855：CPU按照上述（3）式来算出吸留氧变化量ΔKZ。
步骤860：CPU按照上述（4）式来算出当前吸留氧量KZ。
以后，只要稀空燃比要求标志XLeanreq的值被设定成“1”，则CPU便在步骤825中判定为“是”，并且在步骤845中判定为“否”，不经由步骤850地执行步骤855以及步骤860的处理。结果，如果稀空燃比要求标志XLeanreq的值被设定成“1”，则当前吸留氧量KZ从“0”增大（参照图13的时刻t3～时刻t4、以及时刻t5～时刻t6）。
然后，稀空燃比要求标志XLeanreq的值通过图7的步骤750的处理被设定成“0”。该情况下，CPU在步骤825中判定为“否”，并且在步骤1430中判定为“是”而进入步骤1440，将释放氧量HS设定成“从该时刻的基准值HSref减去了该时刻的当前吸留氧量KZ的值（HSref－KZ）”。例如，在图13所示的例子中，在时刻t4稀空燃比要求标志XLeanreq的值被设定成“0”。此时，由于该时刻的基准值HSref是值A，该时刻的当前吸留氧量KZ是值B，所以在时刻t4释放氧量HS被设定成值（HSref－KZ＝A－B）。
然后，只要稀空燃比要求标志XLeanreq的值被维持为“0”，则每经过规定时间CPU就反复执行步骤830至步骤840的处理。因此，释放氧量HS从值（A－B）增大（参照时刻t4～时刻t5）。
然后，稀空燃比要求标志XLeanreq的值通过图7的步骤725的处理被再次设定成“1”（参照图13的时刻t5）。该情况下，CPU在步骤825中判定为“是”，并且在步骤845中判定为“是”而进入步骤850，取得释放氧量HS作为基准值HSref。该情况下，若在时刻t4～时刻t5的期间从催化剂43释放出的氧的量是值C，则由于时刻t5的释放氧量HS是值（A－B＋C），所以在时刻t5取得值（A－B＋C）作为基准值HSref。
如以上说明那样，释放氧量HS在燃料切断运转结束的时刻为“0”，然后作为释放氧量HS和当前吸留氧量KZ的累计值被算出。并且，若通过燃料切断标志XFC的值被设定成“1”而再开始燃料切断运转，则CPU在步骤805中判定为“否”，进行步骤810、步骤815、步骤1410以及步骤1420的处理。因此，如图13的时刻t6所示那样，释放氧量HS以及当前吸留氧量KZ的值被设定成“0”。
如以上说明那样，第4控制装置的空燃比要求判定机构构成为：
采用从在第1时刻的前一个判定为发生了稀空燃比要求的时刻即第2时刻（图13的时刻t3）的释放氧量（HS＝A）减去了该第1时刻的所述当前吸留氧量（KZ＝B）后的值（A－B），作为判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻即第1时刻（例如图13的时刻t4）的释放氧量HS的值，并且在所述内燃机的运转状态成为燃料切断运转状态的情况下，将释放氧量HS设定成零（参照图13以及图14的步骤810）。
因此，由于能够更高精度地推定释放氧量HS，所以可更高精度地取得关于催化剂43吸留氧的余力的信息。
＜第5实施方式＞
下面，说明本发明的第5实施方式所涉及的控制装置（以下简称为“第5控制装置”）。第5控制装置执行以往公知的“空燃比的主反馈控制以及子反馈控制”。子反馈控制是使下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs与目标值Voxsref一致的PID控制。第5控制装置基于与吸留氧的余力相关的信息来切换子反馈控制中的微分项（D项）的增益。即，在认为催化剂43吸留氧的余力小的情况下增大微分项的增益，在认为催化剂43吸留氧的余力大的情况下减小微分项的增益。由此，来避免催化剂43成为氧过剩状态。
（实际的动作）
每当经过规定时间第5控制装置的CPU就执行图15、图16以及图8所示的程序。图8所示的程序已说明完毕。因此，以下说明图15以及图16所示的程序。其中，对这些程序的步骤中与已经说明了步骤相同的步骤标注与已经说明了的步骤相同的附图标记。适当省略这些步骤的详细说明。
CPU如果达到规定的定时，则从图15的步骤1500开始处理而进入步骤605，判定燃料切断标志XFC的值是否是“0”。此时，如果燃料切断标志XFC的值是“1”，则CPU在步骤605中判定为“否”而直接进入步骤1595，暂时结束本程序。由此，执行燃料切断运转。
与此相对，如果燃料切断标志XFC的值是“0”，则CPU在步骤605中判定为“是”，按顺序进行以下叙述的步骤610、步骤1510、步骤1520以及步骤625至步骤640的处理，随后进入步骤1595。
步骤610：CPU基于进气量Ga、内燃机旋转速度NE以及查找表MapMc（Ga，NE）来取得缸内进气量Mc。
步骤1510：CPU读入通过图16所示的程序另行算出的子反馈量KSFB。
步骤1520：CPU通过从理论空燃比stoich减去子反馈量KSFB来取得目标空燃比abyfr。
步骤625：CPU通过将缸内进气量Mc除以目标空燃比abyfr来算出基本燃料喷射量Fbase。
步骤630：CPU读入另行计算出的主反馈量KFmain。
步骤635：CPU通过对基本燃料喷射量Fbase乘以主反馈量KFmain来算出指示燃料喷射量Fi。
步骤640：CPU将用于从与“燃料喷射气缸对应设置的燃料喷射阀25”喷射出“指示燃料喷射量Fi的燃料”的喷射指示信号向该燃料喷射阀25送出。
结果，内燃机的空燃比（因此为催化剂流入气体的空燃比）被控制成与基于子反馈量KSFB而变更的目标空燃比abyfr一致。
另一方面，如果达到规定的定时，则CPU从图16的步骤1600开始处理而进入步骤1605，判定反馈控制标志XFB的值是否是“1”。此时，如果反馈控制标志XFB的值是“1”，则CPU在步骤1605中判定为“是”，按顺序进行以下叙述的步骤1610至步骤1635的处理，然后进入步骤1640。
步骤1610：CPU取得作为“目标值Voxsref”与“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs”之差的“输出偏差量DVoxs”。即，CPU通过从目标值Voxsref减去输出值Voxs来求出输出偏差量DVoxs。目标值Voxsref被设定成理论空燃比相当电压Vst。
步骤1615：CPU通过对“该时刻的输出偏差量的积分值SDVoxs”加上“在上述步骤1610中求出的输出偏差量DVoxs与常数（增益）K的积”，来求出新的输出偏差量的积分值SDVoxs。这里，常数K被设定成“1”。
步骤1620：CPU通过从“在上述步骤1610中算出的输出偏差量DVoxs”减去“前次执行本程序时算出的输出偏差量（前次输出偏差量DVoxsold）”，来求出新的输出偏差量的微分值DDVoxs。
步骤1625：CPU存储“在上述步骤1610中算出的输出偏差量DVoxs”作为“前次输出偏差量DVoxsold”。
步骤1630：CPU通过从当前时刻的输出值Voxs减去“前次执行本程序时的输出值（前次输出值Voxsold）”，来求出输出时间微分相关值ΔVoxs。
步骤1635：CPU存储当前时刻的输出值Voxs作为“前次输出值Voxsold”。
接着，CPU进入步骤1640，判定输出时间微分相关值ΔVoxs是否小于“0”（是否为负）。此时，如果输出时间微分相关值ΔVoxs为“0”以上，则CPU从步骤1640进入步骤1645，对微分增益kd设定中间值（具有中间大小的值）KdMid。然后，CPU进入步骤1665。
与此相对，在CPU执行步骤1640的处理的时刻，如果输出时间微分相关值ΔVoxs小于“0”，则CPU从步骤1640进入步骤1650来判定当前吸留氧量KZ是否为比较值k·HSref（k是0～1的常数，HSref是基准值）以上。其中，当前吸留氧量KZ以及基准值HSref通过图8的程序另行取得。
然后，如果当前吸留氧量KZ小于比较值k·HSref，则CPU进入步骤1655来对微分增益kd设定小的值KdSmall。然后，CPU进入步骤1665。与此相对，如果当前吸留氧量KZ为比较值k·HSref以上，则CPU从步骤1650进入步骤1660来对微分增益kd设定大的值KdLarge。然后，CPU进入步骤1665。值kdLarge大于值kdSmall。
CPU在步骤1665中按照下述（5）式来求出子反馈量KSFB。在该（5）式中，Kp是预先设定的比例增益（比例常数），Ki是预先设定的积分增益（积分常数）。然后，CPU进入步骤1695，暂时结束本程序。
KSFB＝Kp·DVoxs＋Ki·SDVoxs＋Kd·DDVoxs…（5）
另一方面，在CPU执行步骤1605的处理的时刻，如果反馈控制标志XFB的值是“0”，则CPU在步骤1605中判定为“否”，按顺序进行以下叙述的步骤1670以及1675的处理，然后，进入步骤1695。
步骤1670：CPU将子反馈量KSFB的值设定成“0”。
步骤1675：CPU将积分值SDVoxs的值设定成“0”。
如以上说明那样，第5控制装置基于“释放氧量HS以及当前吸留氧量KZ”来变更子反馈量KSFB的微分项的增益。因此，能够避免催化剂43陷于氧过剩状态。
如以上说明那样，本发明的实施方式所涉及的空燃比控制装置能够迅速并且高精度地判定催化剂43的状态（即空燃比要求），因此能够改善排放。
本发明不限于上述实施方式，能够在本发明的范围内采用各种变形例。例如，释放氧量HS也可以基于取代检测上游侧空燃比abyfs的浓空燃比afRich和缸内进气量Mc来算出。另外，当前吸留氧量KZ也可以基于取代检测上游侧空燃比abyfs的稀空燃比afLean和缸内进气量Mc来算出。

Claims (5)

1.一种空燃比控制装置，是内燃机的空燃比控制装置，所述空燃比控制装置具备：
催化剂，其被配设于内燃机的排气通路；
下游侧空燃比传感器，其被配设于所述排气通路中的所述催化剂的下游；
空燃比要求判定机构，其基于下游侧空燃比传感器输出相关值与规定的稀空燃比要求判定值之间的比较结果来判定是否发生了稀空燃比要求，并且基于所述下游侧空燃比传感器输出相关值与规定的浓空燃比要求判定值的比较来判定是否发生了浓空燃比要求，其中，所述下游侧空燃比传感器输出相关值是与所述下游侧空燃比传感器的输出值具有相关性的值；以及
空燃比控制机构，其在从判定为发生了所述稀空燃比要求的时刻开始到判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻为止的稀空燃比要求发生期间将向所述内燃机供给的混合气体的空燃比控制成大于理论空燃比的空燃比即稀空燃比，并且在从判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻开始到判定为发生了所述稀空燃比要求的时刻为止的浓空燃比要求发生期间将所述混合气体的空燃比控制成小于理论空燃比的空燃比即浓空燃比，
在所述内燃机的空燃比控制装置中，其特征在于，
所述空燃比要求判定机构被构成为：基于流入所述催化剂的气体的空燃比来算出在所述浓空燃比要求发生期间从所述催化剂释放出的氧的总量即释放氧量，并且基于流入所述催化剂的气体的空燃比来算出接着所述浓空燃比要求发生期间的所述稀空燃比要求发生期间开始后被所述催化剂吸留的氧的量的累计值即当前吸留氧量，按照所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量则判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻越提前到来的方式来变更所述浓空燃比要求判定值。
2.根据权利要求1所述的空燃比控制装置，其中，
所述下游侧空燃比传感器是产生根据废气的氧分压与大气的氧分压之差而变化的电动势作为所述输出值的浓差电池型氧浓度传感器，
所述空燃比要求判定机构被构成为：
采用与所述下游侧空燃比传感器的输出值的单位时间的变化量相关的输出时间微分相关值作为所述下游侧空燃比传感器输出相关值，
在所述浓空燃比要求发生期间当所述输出时间微分相关值为正并且所述输出时间微分相关值的大小变为大于作为所述稀空燃比要求判定值的第1微分阈值时，判定为发生了所述稀空燃比要求，
在所述稀空燃比要求发生期间当所述输出时间微分相关值为负并且所述输出时间微分相关值的大小变得大于作为所述浓空燃比要求判定值的第2微分阈值时，判定为发生了所述浓空燃比要求，并且，
通过所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量则越减小所述第2微分阈值，使得判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻更提前到来。
3.根据权利要求1所述的空燃比控制装置，其中，
所述下游侧空燃比传感器是产生根据废气的氧分压与大气的氧分压之差而变化的电动势作为所述输出值的浓差电池型氧浓度传感器，
所述空燃比要求判定机构被构成为：
采用所述下游侧空燃比传感器的输出值作为所述下游侧空燃比传感器输出相关值，
在所述浓空燃比要求发生期间中取得所述下游侧空燃比传感器的输出值的极小值，并且采用对所述取得的极小值加上正的第1值之后的值作为所述稀空燃比要求判定值，并且当所述下游侧空燃比传感器的输出值在取所述极小值后变得大于所述稀空燃比要求判定值时，判定为发生了所述稀空燃比要求，
在所述稀空燃比要求发生期间中取得所述下游侧空燃比传感器的输出值的极大值，并且采用从所述取得的极大值减去了正的第2值之后的值作为所述浓空燃比要求判定值，并且当所述下游侧空燃比传感器的输出值在取所述极大值后变得小于所述浓空燃比要求判定值时，判定为发生了所述浓空燃比要求，并且，
通过所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量则越减小所述第2值，使得判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻更提前到来。
4.根据权利要求1所述的空燃比控制装置，其中，
所述下游侧空燃比传感器是产生根据废气的氧分压与大气的氧分压之差而变化的电动势作为所述输出值的浓差电池型氧浓度传感器，
所述空燃比要求判定机构被构成为：
采用所述下游侧空燃比传感器的输出值作为所述下游侧空燃比传感器输出相关值，
在所述浓空燃比要求发生期间当所述下游侧空燃比传感器的输出值从小于作为所述稀空燃比要求判定值的催化剂浓空燃比状态判定用阈值的值变化到大于作为所述稀空燃比要求判定值的催化剂浓空燃比状态判定用阈值的值时，判定为发生了所述稀空燃比要求，
在所述稀空燃比要求发生期间当所述下游侧空燃比传感器的输出值从大于作为所述浓空燃比要求判定值的催化剂稀空燃比状态判定用阈值的值变化到小于作为所述浓空燃比要求判定值的催化剂稀空燃比状态判定用阈值的值时，判定为发生了所述浓空燃比要求，并且，
通过所述当前吸留氧量越接近所述释放氧量则越增大所述催化剂稀空燃比状态判定用阈值，使得判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻更提前到来。
5.根据权利要求1至权利要求4中任意一项所述的空燃比控制装置，其中，
所述空燃比要求判定机构被构成为：
作为判定为发生了所述浓空燃比要求的时刻即第1时刻的释放氧量的值，采用从在该第1时刻的前一个被判定为发生了所述稀空燃比要求的时刻即第2时刻的所述释放氧量减去了该第1时刻的所述当前吸留氧量之后的值，并且在所述内燃机的运转状态成为燃料切断运转状态的情况下，将所述释放氧量设定成零。
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