CN104956054B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

内燃机的控制装置具备上游侧催化剂(20)、设置于比上游侧催化剂靠排气流动方向下游侧的下游侧催化剂(24)、设置在这些催化剂之间的下游侧空燃比检测单元(41)、推定下游侧催化剂的氧吸藏量的吸藏量推定单元、以及控制流入上游侧催化剂的排气的空燃比以使得该排气的空燃比成为目标空燃比的空燃比控制装置。在通常时浓控制时，在由下游侧空燃比检测单元检测到的空燃比成为了浓空燃比时，目标空燃比被设定为稀空燃比，在上游侧催化剂的氧吸藏量成为了上游侧判定基准吸藏量以上时，目标空燃比被设定为浓空燃比。在下游侧催化剂的氧吸藏量成为了比最大吸藏量少的下游侧下限吸藏量以下时，目标空燃比被设定为稀空燃比，以使得从上游侧催化剂流出的排气的空燃比成为稀空燃比。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及根据空燃比传感器的输出来控制内燃机的内燃机的控制装置。
背景技术
以往以来，在内燃机的排气通路设置空燃比传感器、基于该空燃比传感器的输出来控制向内燃机供给的燃料量的内燃机的控制装置广为人知(例如，参照专利文献1～4)。
在该控制装置中，使用在排气通路内设置的具有氧吸藏能力的上游侧催化剂和下游侧催化剂。具有氧吸藏能力的催化剂，在氧吸藏量为上限吸藏量与下限吸藏量之间的合适的量时，能够净化流入催化剂的排气中的未燃气体(HC、CO等)、NOx等。即，在向催化剂流入比理论空燃比靠浓侧的空燃比(以下，也称为“浓空燃比”)的排气时，则排气中的未燃气体会由吸藏于催化剂的氧进行氧化净化。相反，在向催化剂流入比理论空燃比靠稀侧的空燃比(以下，也称为“稀空燃比”)的排气时，排气中的氧会被吸藏于催化剂。由此，在催化剂表面上成为氧不足状态，排气中的NOx随之被还原净化。其结果，只要催化剂的氧吸藏量是合适的量，就能够与流入催化剂的排气的空燃比无关地净化排气。
因此，在该控制装置中，为了将上游侧催化剂中的氧吸藏量维持为合适的量，在上游侧催化剂的排气流动方向上游侧设置有空燃比传感器，在上游侧催化剂的排气流动方向下游侧且是下游侧催化剂的排气流动方向上游侧设置有氧传感器。使用这些传感器，控制装置基于上游侧的空燃比传感器的输出进行反馈控制，以使得该空燃比传感器的输出电流成为与目标空燃比相当的目标值。除此之外，控制装置还基于下游侧的氧传感器的输出修正上游侧的空燃比传感器的目标值。
例如，在专利文献1所记载的控制装置中，在下游侧的氧传感器的输出电压为高侧阈值以上、且上游侧催化剂的状态为氧不足状态时，流入上游侧催化剂的排气的目标空燃比被设为稀空燃比。相反，在下游侧的氧传感器的输出电压为低侧阈值以下、且上游侧催化剂的状态为氧过剩状态时，目标空燃比被设为浓空燃比。根据专利文献1，由此，在处于氧不足状态或氧过剩状态时，能够使催化剂的状态迅速恢复为这两个状态的中间的状态(即，在催化剂吸藏有合适的量的氧的状态)。
除此之外，在上述控制装置中，在下游侧的氧传感器的输出电压处于高侧阈值与低侧阈值之间的情况下，在氧传感器的输出电压具有增大倾向时，目标空燃比被设为稀空燃比。相反，在氧传感器的输出电压具有减少倾向时，目标空燃比被设为浓空燃比。根据专利文献1，由此，能够未然地防止上游侧催化剂的状态成为氧不足状态或氧过剩状态。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2011-069337号公报
专利文献2：日本特开2005-351096号公报
专利文献3：日本特开2000-356618号公报
专利文献4：日本特开平8-232723号公报
专利文献5：日本特开2009-162139号公报
专利文献6：日本特开2001-234787号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的控制装置中，在下游侧的氧传感器的输出电压为高侧阈值以上、且上游侧催化剂的状态为氧不足状态时，流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比被设为稀空燃比。即，在该控制装置中，在催化剂的状态为氧不足状态、且从上游侧催化剂流出了未燃气体时，将目标空燃比设为稀空燃比。因此，有时会从上游侧催化剂稍微流出未燃气体。
另外，在专利文献1所记载的控制装置中，在下游侧的氧传感器的输出电压为低侧阈值以下、且催化剂的状态为氧过剩状态时，目标空燃比被设为浓空燃比。即，在该控制装置中，在催化剂的状态为氧过剩状态、且从上游侧催化剂流出了氧和NOx时，将目标空燃比设为浓空燃比。因此，有时会从上游侧催化剂稍微流出NOx。
因而，有时会从上游侧催化剂流出未燃气体和NOx的双方。若这样从上游侧催化剂流出未燃气体和NOx的双方，则下游侧催化剂中需要净化这双方的成分。
因此，本发明人提出了进行将流入上游侧催化剂的排气的目标空燃比交替地设定为比理论空燃比稀某种程度的稀设定空燃比和比理论空燃比稍浓的弱浓设定空燃比的空燃比控制的方案。具体而言，在该空燃比控制中，在由配置于上游侧催化剂的下游侧的下游侧空燃比传感器检测到的排气的空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时，将目标空燃比设为稀设定空燃比，直到上游侧催化剂的氧吸藏量成为最大氧吸藏量。另一方面，在上游侧催化剂的氧吸藏量成为了预定的吸藏量以上时，将目标空燃比设为弱浓设定空燃比。
通过进行这样的控制，在将目标空燃比设为弱浓设定空燃比时，上游侧催化剂的氧吸藏量逐渐变少，最终从上游侧催化剂稍微流出未燃气体。在这样稍微流出未燃气体时，由下游侧空燃比传感器检测到基准空燃比以下的空燃比，其结果，目标空燃比被切换为稀设定空燃比。
当目标空燃比被切换为稀设定空燃比后，上游侧催化剂的氧吸藏量急剧增大。若上游侧催化剂的氧吸藏量急剧增大，则氧吸藏量在短期间内到达预定的吸藏量，之后，目标空燃比被切换为弱浓设定空燃比。
在进行了这样的控制的情况下，虽然从上游侧催化剂有时会流出未燃气体，但几乎不会流出NOx。因而，基本上不会向下游侧催化剂流入NOx，而仅流入未燃气体。特别是，在进行使来自燃料喷射阀的燃料喷射暂时停止的燃料切断控制的内燃机中，在执行燃料切断控制时下游侧催化剂的氧吸藏量达到最大氧吸藏量。因而，在该内燃机中，即使向下游侧催化剂流入未燃气体，也能通过放出吸藏于下游侧催化剂的氧来净化未燃气体。
但是，根据搭载有内燃机的车辆的运转状况，有时不会长期连续执行燃料切断控制。在该情况下，下游侧催化剂的氧吸藏量降低，最终有时无法充分净化从上游侧催化剂稍微流出的未燃气体。
因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种内燃机的控制装置，在如上所述控制了流入上游侧催化剂的排气的空燃比的情况下，能够切实地抑制从下游侧催化剂流出未燃气体。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，在第1发明中，提供一种内燃机的控制装置，具备：上游侧催化剂，其设置于内燃机的排气通路；下游侧催化剂，其设置于比该上游侧催化剂靠排气流动方向下游侧的所述排气通路；下游侧空燃比检测单元，其设置于所述上游侧催化剂与所述下游侧催化剂之间的所述排气通路；吸藏量推定单元，其推定所述下游侧催化剂的氧吸藏量；以及流入空燃比控制装置，其控制流入所述上游侧催化剂的排气的空燃比，以使得该排气的空燃比成为目标空燃比，其中，所述内燃机的控制装置具备：通常时稀控制单元，其在由所述下游侧空燃比检测单元检测到的空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时，将流入所述上游侧催化剂的排气的目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比稀，直到所述上游侧催化剂的氧吸藏量成为比最大氧吸藏量少的预定的上游侧判定基准吸藏量；通常时浓控制单元，其在所述上游侧催化剂的氧吸藏量成为了所述上游侧判定基准吸藏量以上时，将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比浓，以使得该氧吸藏量不达到最大氧吸藏量而朝向零减少；以及吸藏量恢复控制单元，其在由所述吸藏量推定单元推定出的所述下游侧催化剂的氧吸藏量成为了比最大吸藏量少的预定的下游侧下限吸藏量以下时，不通过所述通常时浓控制单元及通常时稀控制单元进行目标空燃比的设定，将所述目标空燃比断续地或持续地设定为比理论空燃比稀，以使得从所述上游侧催化剂流出的排气的空燃比不成为比理论空燃比浓而持续地或断续地成为比理论空燃比稀。
第2发明根据第1发明，所述吸藏量恢复控制单元，持续进行所述目标空燃比的设定，直到所述下游侧催化剂的氧吸藏量成为比所述下游侧下限吸藏量多且为最大氧吸藏量以下的预定的下游侧上限吸藏量。
第3发明根据第1或第2发明，所述吸藏量恢复控制单元，将所述目标空燃比断续地设定为比理论空燃比稀，以使得从所述上游侧催化剂流出的排气的空燃比断续地成为比理论空燃比稀。
第4发明根据第3发明，所述吸藏量恢复控制单元具有：恢复时浓控制单元，其在由所述下游侧空燃比检测单元检测到的空燃比成为了比理论空燃比稀的稀判定空燃比以上时，将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比浓，直到所述上游侧催化剂的氧吸藏量成为比零多的预定的上游侧下限吸藏量；和恢复时稀控制单元，其在所述上游侧催化剂的氧吸藏量成为了所述上游侧下限吸藏量以下时，将所述目标空燃比持续地或断续地设定为稀，以使得该氧吸藏量不达到零而朝向最大氧吸藏量增加。
第5发明根据第4发明，由所述恢复时浓控制单元将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比浓时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差，比由所述恢复时稀控制单元将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比稀时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差大。
第6发明根据第4或第5发明，所述恢复时浓控制单元将所述目标空燃比持续地设定为比理论空燃比浓。
第7发明根据第4～第6发明的任一发明，所述恢复时稀控制单元将所述目标空燃比持续地设定为比理论空燃比稀。
第8发明根据第1或第2发明，所述吸藏量恢复控制单元将所述目标空燃比持续地设定为比理论空燃比稀。
第9发明根据第8发明，由所述吸藏量恢复控制单元将所述目标空燃比持续地设定为稀时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差，为由所述通常时稀控制单元将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比稀时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差以上。
第10发明根据第8发明，由所述吸藏量恢复控制单元将所述目标空燃比持续地设定为稀时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差，比由所述通常时稀控制单元将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比稀时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差小。
第11发明根据第8～第10发明的任一发明，所述吸藏量恢复控制单元，在由该吸藏量恢复控制单元设定所述目标空燃比的期间内，将所述目标空燃比固定为恒定的空燃比。
第12发明根据第8～第10发明的任一发明，所述吸藏量恢复控制单元，在由该吸藏量恢复控制单元设定所述目标空燃比的期间内，使所述目标空燃比连续地或阶段地下降。
发明效果
根据本发明，能够切实地抑制从下游侧催化剂流出未燃气体。
附图说明
图1是概略示出使用本发明的控制装置的内燃机的图。
图2是示出催化剂的氧吸藏量与从催化剂流出的排气中的NOx或未燃气体的浓度的关系的图。
图3是空燃比传感器的概略剖视图。
图4是概略示出空燃比传感器的动作的图。
图5是示出空燃比传感器的排气空燃比与输出电流的关系的图。
图6是示出构成电压施加装置及电流检测装置的具体电路的一例的图。
图7是催化剂的氧吸藏量等的时间图。
图8是催化剂的氧吸藏量等的时间图。
图9是催化剂的氧吸藏量等的时间图。
图10是控制装置的功能框图。
图11是示出空燃比修正量的算出控制的控制例程的流程图。
图12是示出吸藏量恢复控制的控制例程的流程图。
图13是催化剂的氧吸藏量等的时间图。
图14是催化剂的氧吸藏量等的时间图。
图15是催化剂的氧吸藏量等的时间图。
图16是示出各排气空燃比下的传感器施加电压与输出电流的关系的图。
图17是示出各传感器施加电压下的排气空燃比与输出电流的关系的图。
图18是放大示出图16中X-X所示的区域的图。
图19是放大示出图17中Y所示的区域的图。
图20是示出空燃比传感器的空燃比与输出电流的关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的内燃机的控制装置详细地说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标记同一参照标记。图1是概略地示出采用本发明的第一实施方式涉及的控制装置的内燃机的图。
＜内燃机整体的说明＞
参照图1，1表示内燃机主体，2表示气缸体，3表示在气缸体2内进行往复运动的活塞，4表示固定在气缸体2上的气缸盖，5表示在活塞3与气缸盖4之间形成的燃烧室，6表示进气门，7表示进气口，8表示排气门，9表示排气口。进气门6对进气口7进行开闭，排气门8对排气口9进行开闭。
如图1所示，在气缸盖4的内壁面的中央部配置有火花塞10，在气缸盖4的内壁面周边部配置有燃料喷射阀11。火花塞10被构成为根据点火信号产生火花。另外，燃料喷射阀11根据喷射信号向燃烧室5内喷射规定量的燃料。此外，燃料喷射阀11也可以被配置成向进气口7内喷射燃料。另外，在本实施方式中，作为燃料，可使用在催化剂中的理论空燃比为14.6的汽油。但是，本发明的内燃机也可以使用其他燃料。
各气缸的进气口7经由各自对应的进气支管13与缓冲罐(surge tank)14连结，缓冲罐14经由进气管15与空气滤清器16连结。进气口7、进气支管13、缓冲罐14、进气管15形成进气通路。另外，在进气管15内配置有由节气门驱动致动器17驱动的节气门18。节气门18通过利用节气门驱动致动器17使其转动，能够变更进气通路的开口面积。
另一方面，各气缸的排气口9与排气歧管19连结。排气歧管19具有与各排气口9连结的多个分支部和集合了这些分支部的集合部。排气歧管19的集合部与内置有上游侧催化剂20的上游侧壳体21连结。上游侧壳体21经由排气管22与内置有下游侧催化剂24的下游侧壳体23连接。排气口9、排气歧管19、上游侧壳体21、排气管22以及下游侧壳体23形成排气通路。
电子控制单元(ECU)31包括数字计算机，具备经由双向总线32相互连接的RAM(随机存取存储器)33、ROM(只读存储器)34、CPU(微处理器)35、输入端口36以及输出端口37。在进气管15中配置有用于检测在进气管15内流动的空气流量的空气流量计39，该空气流量计39的输出经由对应的AD转换器38被输入到输入端口36。另外，在排气歧管19的集合部中配置有用于检测在排气歧管19内流动的排气(即向上游侧催化剂20流入的排气)的空燃比的上游侧空燃比传感器(上游侧空燃比检测单元)40。而且，在排气管22内，配置有检测在排气管22内流动的排气(即从上游侧催化剂20流出并向下游侧催化剂24流入的排气)的空燃比的下游侧空燃比传感器(下游侧空燃比检测单元)41。这些空燃比传感器40、41的输出也经由对应的AD转换器38被输入到输入端口36。此外，后面叙述这些空燃比传感器40、41的构成。
另外，产生与加速踏板42的踏下量成比例的输出电压的负荷传感器43与加速踏板42连接，负荷传感器43的输出电压经由对应的AD转换器38被输入到输入端口36。曲轴转角传感器44，例如曲轴每旋转15°就产生输出脉冲，该输出脉冲被输入到输入端口36。CPU35由该曲轴转角传感器44的输出脉冲计算内燃机转速。另一方面，输出端口37经由对应的驱动电路45与火花塞10、燃料喷射阀11以及节气门驱动致动器17连接。此外，ECU31作为基于各种传感器等的输出来控制内燃机的控制单元发挥作用。
<催化剂的说明>
上游侧催化剂20和下游侧催化剂24均具有同样的结构。以下，虽然仅对上游侧催化剂20进行说明，但下游侧催化剂24也具有同样的结构和作用。
上游侧催化剂20是具有氧吸藏能力的三元催化剂。具体而言，上游侧催化剂20是使由陶瓷构成的载体担载具有催化剂作用的贵金属(例如，铂(Pt))和具有氧吸藏能力的物质(例如，氧化铈(CeO2))而得到的催化剂。上游侧催化剂20在达到预定的活性温度时，除了同时净化未燃气体(HC、CO等)和氮氧化物(NOx)的催化剂作用之外，还发挥氧吸藏能力。
根据上游侧催化剂20的氧吸藏能力，上游侧催化剂20在流入上游侧催化剂20的排气的空燃比比理论空燃比稀(稀空燃比)时吸藏排气中的氧。另一方面，上游侧催化剂20在流入的排气的空燃比比理论空燃比浓(浓空燃比)时放出吸藏于上游侧催化剂20的氧。此外，“排气的空燃比”是指在生成该排气为止所供给的燃料的质量相对于空气的质量的比率，通常是指在生成该排气时供给到燃烧室5内的燃料的质量相对于空气的质量的比率。在本说明书中，有时也将排气的空燃比称为“排气空燃比”。
上游侧催化剂20具有催化剂作用和氧吸藏能力，从而根据氧吸藏量而具有NOx和未燃气体的净化作用。即，如图2(A)所示，在流入上游侧催化剂20的排气的空燃比为稀空燃比的情况下，在氧吸藏量少时，排气中的氧被上游侧催化剂20吸藏，NOx被还原净化。另外，当氧吸藏量变多时，以上限吸藏量Cuplim为界，从上游侧催化剂20流出的排气中的氧和NOx的浓度急剧上升。
另一方面，如图2(B)所示，在流入上游侧催化剂20的排气的空燃比为浓空燃比的情况下，在氧吸藏量多时，吸藏于上游侧催化剂20的氧被放出，排气中的未燃气体被氧化净化。另外，当氧吸藏量变少时，以下限吸藏量Clowlim为界，从上游侧催化剂20流出的排气中的未燃气体的浓度急剧上升。
如上所述，根据在本实施方式中所使用的催化剂20、24，排气中的NOx和未燃气体的净化特性根据流入催化剂20、24的排气的空燃比和氧吸藏量而变化。此外，只要具有催化剂作用和氧吸藏能力，则催化剂20、24也可以是不同于三元催化剂的催化剂。
＜空燃比传感器的构成＞
接着，参照图3对本实施方式中的空燃比传感器40、41的构成进行说明。图3是空燃比传感器40、41的概略的截面图。从图3可知，本实施方式中的空燃比传感器40、41是由固体电解质层和一对电极构成的元件(cell)为一个的单元件型的空燃比传感器。
如图3所示，空燃比传感器40、41具备：固体电解质层51；配置在固体电解质层51的一个侧面上的排气侧电极(第一电极)52；配置在固体电解质层51的另一个侧面上的大气侧电极(第二电极)53；对通过的排气进行扩散限速的扩散限速层54；保护扩散限速层54的保护层55；和对空燃比传感器40、41进行加热的加热器部56。
在固体电解质层51的一个侧面上设置有扩散限速层54，在扩散限速层54的与固体电解质层51侧的侧面相反的一侧的侧面上设置有保护层55。在本实施方式中，在固体电解质层51与扩散限速层54之间形成有被测气体室57。作为空燃比传感器40、41的检测对象的气体、即排气经由扩散限速层54被导入到该被测气体室57中。另外，排气侧电极52配置在被侧气体室57内，因此，排气侧电极52经由扩散限速层54暴露于排气中。此外，被测气体室57并非一定需要设置，也可以被构成为扩散限速层54直接接触到排气侧电极52的表面上。
在固体电解质层51的另一个侧面上设置有加热器部56。在固体电解质层51与加热器部56之间形成有基准气体室58，基准气体被导入到该基准气体室58内。在本实施方式中，基准气体室58对大气开放，因此大气作为基准气体被导入到基准气体室58内。大气侧电极53配置在基准气体室58内，因此大气侧电极53暴露于基准气体(基准气氛)中。在本实施方式中，作为基准气体使用了大气，因此大气侧电极53暴露于大气中。
在加热器部56中设置有多个加热器59，能够由这些加热器59控制空燃比传感器40、41的温度、特别是固体电解质层51的温度。加热器部56具有足以将固体电解质层51加热到活性化的发热容量。
固体电解质层51由在ZrO2(氧化锆)、HfO2、ThO2、Bi2O3等中作为稳定剂分配了CaO、MgO、Y2O3、Yb2O3等的氧离子传导性氧化物的烧结体形成。另外，扩散限速层54由氧化铝、氧化镁、硅石质、尖晶石、莫来石等耐热性无机物的多孔质烧结体形成。而且，排气侧电极52以及大气侧电极53由铂等的催化活性高的贵金属形成。
另外，在排气侧电极52与大气侧电极53之间，由搭载在ECU31上的电压施加装置60施加传感器施加电压Vr。而且，在ECU31上设置有电流检测装置61，该电流检测装置61对在由电压施加装置60施加了传感器施加电压Vr时经由固体电解质层51在所述电极52、53之间流动的电流(输出电流)进行检测。由该电流检测装置61检测出的电流是空燃比传感器40、41的输出电流。
＜空燃比传感器的动作＞
接着，参照图4对这样构成的空燃比传感器40、41的动作的基本概念进行说明。图4是概略地示出空燃比传感器40、41的动作的图。在使用时，空燃比传感器40、41被配置成保护层55以及扩散限速层54的外周面暴露于排气中。另外，向空燃比传感器40、41的基准气体室58导入大气。
如上所述，固体电解质层51由氧离子传导性氧化物的烧结体形成。因此，具有以下性质(氧电池特性)：若在因高温而活化了的状态下在固体电解质层51的两侧面间产生氧浓度之差，则产生要使氧离子从浓度高的侧面侧向浓度低的侧面侧移动的电动势E。
相反，固体电解质层51还具有以下特性(氧泵特性)：若对两侧面间赋予电位差，则要引起氧离子的移动，使得根据该电位差而在固体电解质层的两侧面间产生氧浓度比。具体而言，在对两侧面间赋予了电位差的情况下会引起氧离子的移动，使得被赋予了正极性的侧面上的氧浓度相对于被赋予了负极性的侧面上的氧浓度以与电位差相应的比率变高。另外，如图3和图4所示，在空燃比传感器40、41中，对所述电极52、53之间施加了一定的传感器施加电压Vr，使得大气侧电极53成为正极性、排气侧电极52成为负极性。此外，在本实施方式中，空燃比传感器40、41的传感器施加电压Vr是相同电压。
在空燃比传感器40、41周围的排气空燃比比理论空燃比稀时，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度之比并不那么大。因此，若将传感器施加电压Vr设定为适当的值，则在固体电解质层51的两侧面间，相比于与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比，实际的氧浓度比变小。因此，如图4(A)所示那样引起氧离子从排气侧电极52朝向大气侧电极53的移动，使得固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比朝向与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比变大。其结果，从施加传感器施加电压Vr的电压施加装置60的正极经由大气侧电极53、固体电解质层51、以及排气侧电极52向电压施加装置60的负极流动电流。
此时流动的电流(输出电流)Ir的大小，若将传感器施加电压Vr设定为适当的值，则与通过扩散从排气中经过扩散限速层54向被测气体室57流入的氧量成比例。因此，通过由电流检测装置61检测该电流Ir的大小，能够得知氧浓度，进而能够得知稀区域中的空燃比。
另一方面，在空燃比传感器40、41周围的排气空燃比比理论空燃比浓时，未燃气体从排气中通过扩散限速层54向被测气体室57内流入，因此即使在排气侧电极52上存在氧，也会与未燃气体反应而被除去。因此，在被测气体室57内氧浓度变得极低，其结果，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度之比变大。因此，若将传感器施加电压Vr设定为适当的值，则在固体电解质层51的两侧面间，相比于与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比，实际的氧浓度比变大。因此，如图4(B)所示那样引起氧离子从大气侧电极53向排气侧电极52的移动，使得固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比朝向与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比变小。其结果，从大气侧电极53通过施加传感器施加电压Vr的电压施加装置60向排气侧电极52流动电流。
此时流动的电流(输出电流)Ir的大小，若将传感器施加电压Vr设定为适当的值，则由在固体电解质层51中从大气侧电极53向排气侧电极52移动的氧离子的流量决定。该氧离子与通过扩散从排气中经过扩散限速层54向被测气体室57流入的未燃气体在排气侧电极52上进行反应(燃烧)。因此，氧离子的移动流量与流入到被测气体室57内的排气中的未燃气体的浓度对应。因此，通过由电流检测装置61检测该电流Ir的大小，能够得知未燃气体浓度，进而能够得知浓区域中的空燃比。
另外，在空燃比传感器40、41周围的排气空燃比为理论空燃比时，向被测气体室57流入的氧以及未燃气体的量变为化学当量比。因而，通过排气侧电极52的催化作用，两者完全燃烧，被测气体室57内的氧以及未燃气体的浓度不发生变动。其结果，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比不变动而维持与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比不变。因而，如图4(C)所示，不发生由氧泵特性引起的氧离子的移动，其结果，不产生在电路中流动的电流。
这样构成的空燃比传感器40、41具有图5所示的输出特性。即，在空燃比传感器40、41中，排气空燃比越大(即，越成为稀)，则空燃比传感器40、41的输出电流Ir越大。除此之外，空燃比传感器40、41构成为在排气空燃比为理论空燃比时，输出电流Ir成为零。
＜电压施加装置以及电流检测装置的电路＞
图6表示构成电压施加装置60以及电流检测装置61的具体的电路的一例。在图示的例子中，将因氧电池特性而产生的电动势表示为E，将固体电解质层51的内阻表示为Ri，将两电极52、53间的电位差表示为Vs。
从图6可知，电压施加装置60进行负反馈控制，使得因氧电池特性而产生的电动势E基本上与传感器施加电压Vr一致。换言之，电压施加装置60进行负反馈控制，使得在两电极52、53间的电位差Vs根据固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比的变化而变化时该电位差Vs也变为传感器施加电压Vr。
因此，在排气空燃比变为理论空燃比、固体电解质层51的两侧面间没有发生氧浓度比的变化的情况下，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比变为与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比。在该情况下，电动势E与传感器施加电压Vr一致，两电极52、53间的电位差Vs也为传感器施加电压Vr，其结果没有流动电流Ir。
另一方面，在排气空燃比变为与理论空燃比不同的空燃比、固体电解质层51的两侧面间产生氧浓度比的变化的情况下，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比没有变为与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比。在该情况下，电动势E变为与传感器施加电压Vr不同的值。其结果，为了在固体电解质层51的两侧面间使氧离子移动，对两电极52、53间赋予电位差Vs，以使得通过负反馈控制，电动势E与传感器施加电压Vr一致。而且，随着此时的氧离子的移动而流动电流Ir。其结果，电动势E收敛于传感器施加电压Vr，电动势E一收敛于传感器施加电压Vr，不久电位差Vs也就收敛于传感器施加电压Vr。
因此，可以说电压施加装置60实质上对两电极52、53间施加了传感器施加电压Vr。此外，电压施加装置60的电路未必需要是如图6所示那样的电路，只要能够对两电极52、53间实质地施加传感器施加电压Vr，则可以是任何方式的装置。
另外，电流检测装置61不是实际地检测出电流的装置，而是检测电压出E0，从该电压E0算出了电流。在此，E0可如下述式(1)那样表示。
E0＝Vr+V0+IrR…(1)
在此，V0为偏置电压(offset voltage)(是预先施加使得E0不变为负值的电压，例如3V)，R为图6所示的电阻的值。
在式(1)中，传感器施加电压Vr、偏置电压V0以及电阻值R为恒定，因此电压E0根据电流Ir而变化。因而，若检测出电压E0，则能够从该电压E0算出电流Ir。
因此，可以说电流检测装置61实质地检测出了在两电极52、53间流动的电流Ir。此外，电流检测装置61的电路未必需要是图6所示那样的电路，只要能够检测在两电极52、53间流动的电流Ir，则可以是任何方式的装置。
<空燃比控制的概要>
接着，对本发明的内燃机的控制装置中的空燃比控制的概要进行说明。在本实施方式中，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup进行反馈控制，以使得上游侧空燃比传感器40的输出电流(即，流入上游侧催化剂20的排气的空燃比)Irup成为与目标空燃比相当的值。目标空燃比的设定控制大体分为在下游侧催化剂24中存在足够的氧吸藏量时的通常控制和下游侧催化剂24的氧吸藏量发生了降低时的吸藏量恢复控制这两个控制。以下，首先对通常控制进行说明。
<通常控制的概要>
在执行通常控制时，目标空燃比基于下游侧空燃比传感器41的输出电流来设定。具体而言，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn成为了浓判定基准值Irefri以下时，目标空燃比被设为稀设定空燃比，并维持为该空燃比。在此，浓判定基准值Irefri是与比理论空燃比稍浓的预先设定的浓判定空燃比(例如，14.55)相当的值。另外，稀设定空燃比是比理论空燃比稀某种程度的预先设定的空燃比，例如设为14.65～20，优选设为14.68～18，更优选设为14.7～16左右。
当目标空燃比被变更为稀设定空燃比时，推定上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc。氧吸藏量OSAsc的推定基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、和基于空气流量计39等算出的向燃烧室5内的吸入空气量的推定值或者来自燃料喷射阀11的燃料喷射量等进行。然后，当上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc的推定值成为预先设定的上游侧判定基准吸藏量Chiup以上时，将在此之前为稀设定空燃比的目标空燃比设为弱浓设定空燃比，并维持为该空燃比。弱浓设定空燃比是比理论空燃比稍浓的预先设定的空燃比，例如设为13.5～14.58，优选设为14～14.57，更优选设为14.3～14.55左右。之后，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn再次成为了浓判定基准值Irefri以下时再次将流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比设为稀设定空燃比，之后反复进行同样的操作。
这样，在本实施方式中，流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比被交替地设定为稀设定空燃比和弱浓设定空燃比。特别是，在本实施方式中，稀设定空燃比与理论空燃比之差比弱浓设定空燃比与理论空燃比之差大。因此，在本实施方式中，目标空燃比被交替地设定为短期的稀设定空燃比和长期的弱浓设定空燃比。
<使用了时间图的通常控制的说明>
参照图7，对如上所述的操作进行具体说明。图7是进行了本发明的内燃机的控制装置中的空燃比控制的情况下的、上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc、下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn、空燃比修正量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc、从上游侧催化剂20流出的排气中的NOx浓度、以及从下游侧催化剂24流出的未燃气体(HC、CO等)的时间图。
此外，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup在流入上游侧催化剂20的排气的空燃比为理论空燃比时成为零，在该排气的空燃比为浓空燃比时成为负的值，在该排气的空燃比为稀空燃比时成为正的值。另外，在流入上游侧催化剂20的排气的空燃比为浓空燃比或稀空燃比时，与理论空燃比之差越大，则上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup的绝对值越大。
下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn也根据从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比而与上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup同样地变化。另外，空燃比修正量AFC是与流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比相关的修正量。在空燃比修正量AFC为0时，目标空燃比被设为理论空燃比，在空燃比修正量AFC为正的值时，目标空燃比成为稀空燃比，在空燃比修正量AFC为负的值时，目标空燃比被设为浓空燃比。
在图示的例子中，在时刻t1以前的状态下，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich。弱浓设定修正量AFCrich是与弱浓设定空燃比相当的值，是比0小的值。因此，流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比被设为浓空燃比，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup随之成为负的值。由于在流入上游侧催化剂20的排气中会含有未燃气体，所以上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐减少。然而，由于流入上游侧催化剂20的排气中所包含的未燃气体被上游侧催化剂20净化，所以下游侧空燃比传感器的输出电流Irdwn成为大致0(与理论空燃比相当)。此时，由于流入上游侧催化剂20的排气的空燃比成为了浓空燃比，所以可抑制来自上游侧催化剂20的NOx排出量。
若上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐减少，则氧吸藏量OSAsc在时刻t1减少至超过下限吸藏量(参照图2的Clowlim)。若氧吸藏量OSAsc减少至低于下限吸藏量，则流入到上游侧催化剂20的未燃气体的一部分不被上游侧催化剂20净化而流出。因而，在时刻t1以后，随着上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc减少，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn逐渐降低。此时，由于流入上游侧催化剂20的排气的空燃比成为了浓空燃比，所以也可以抑制来自上游侧催化剂20的NOx排出量。
之后，在时刻t2，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到与浓判定空燃比相当的浓判定基准值Irefri。在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn成为浓判定基准值Irefri时，为了抑制上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc的减少而将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean。稀设定修正量AFClean是与稀设定空燃比相当的值，是比0大的值。因此，目标空燃比被设为稀空燃比。
此外，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Irefri之后，即，在从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比达到浓判定空燃比之后，进行空燃比修正量AFC的切换。这是因为，即使上游侧催化剂20的氧吸藏量充足，从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比有时也会稍微偏离理论空燃比。即，若即使在假设输出电流Irdwn稍微偏离零(与理论空燃比相当)的情况下也判断为上游侧催化剂20的氧吸藏量减少至超过下限吸藏量，则有可能即使实际上是充足的氧吸藏量也会判断为氧吸藏量减少至超过下限吸藏量。因此，在本实施方式中，在从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比达到浓判定空燃比时才判断为氧吸藏量减少至超过下限吸藏量。反过来说，浓判定空燃比被设为在上游侧催化剂20的氧吸藏量充足时从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比不会达到的空燃比。
即使在时刻t2将目标空燃比切换为稀空燃比，流入上游侧催化剂20的排气的空燃比也会从浓空燃比向稀空燃比变化(虽然实际上从切换目标空燃比到流入上游侧催化剂20的排气的空燃比变化为止会产生延迟，但在图示的例子中，为了方便而设为同时变化)。
当在时刻t2流入上游侧催化剂20的排气的空燃比变化为稀空燃比后，上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc增大。另外，与此相伴，从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比向理论空燃比变化，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn也向0收敛。此外，在图示的例子中，在刚切换目标空燃比之后，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn降低。这是因为，从切换目标空燃比到该排气到达下游侧空燃比传感器41为止会产生延迟。
此时，虽然流入上游侧催化剂20的排气的空燃比成为了稀空燃比，但由于上游侧催化剂20的氧吸藏能力具有充分的余裕，所以流入上游侧催化剂20的排气中的氧被吸藏于上游侧催化剂20，NOx被还原净化。因而，可抑制来自上游侧催化剂20的NOx排出量。
之后，当上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc增大后，氧吸藏量OSAsc在时刻t3达到上游侧判定基准吸藏量Chiup。在本实施方式中，若氧吸藏量OSAsc成为上游侧判定基准吸藏量Chiup，则为了中止氧向上游侧催化剂20的吸藏，将空燃比修正量AFC切换为弱浓设定修正量AFCrich(比0小的值)。因此，目标空燃比被设为浓空燃比。
此外，如上所述，在图示的例子中，在切换目标空燃比的同时，流入上游侧催化剂20的排气的空燃比也变化，但实际上会产生延迟。因而，即使在时刻t3进行切换，流入上游侧催化剂20的排气的空燃比也会在经过某种程度的时间之后从稀空燃比变化为浓空燃比。因此，上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐增大，直到流入上游侧催化剂20的排气的空燃比变化为浓空燃比。
然而，由于上游侧判定基准吸藏量Chiup被设定为与最大氧吸藏量Cmax和/或上限吸藏量(参照图2的Cuplim)相比充分低，所以在时刻t3，氧吸藏量OSAsc也不会达到最大氧吸藏量Cmax和/或上限吸藏量Cuplim。反过来说，上游侧判定基准吸藏量Chiup被设为充分少的量，以使得即使从切换目标空燃比起到流入上游侧催化剂20的排气的空燃比实际变化为止产生了延迟，氧吸藏量OSAsc也不会达到最大氧吸藏量Cmax和/或上限吸藏量。例如，上游侧判定基准吸藏量Chiup被设为最大氧吸藏量Cmax的3/4以下，优选设为1/2以下，更优选设为1/5以下。
在时刻t3以后，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich。因此，目标空燃比被设为浓空燃比，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup随之成为负的值。由于在流入上游侧催化剂20的排气中会包含未燃气体，所以上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐减少，在时刻t4，与时刻t1同样，氧吸藏量OSAsc减少至超过下限吸藏量。此时，由于流入上游侧催化剂20的排气的空燃比成为了浓空燃比，所以也可抑制来自上游侧催化剂20的NOx排出量。
接着，在时刻t5，与时刻t2同样，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到与浓判定空燃比相当的浓判定基准值Irefri。由此，空燃比修正量AFC被切换为与稀设定空燃比相当的值AFClean。之后，反复进行上述时刻t1～t4的循环。
此外，这样的空燃比修正量AFC的控制由ECU31进行。因此，ECU31可以说具备：通常时稀控制单元，其在由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比成为了浓判定空燃比以下时，将流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比持续地设为稀设定空燃比，直到上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc成为上游侧判定基准吸藏量Chiup；和通常时浓控制单元，其在上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc成为了上游侧判定基准吸藏量Chiup以上时，将目标空燃比持续地设为弱浓设定空燃比，以使得氧吸藏量OSAsc不会达到最大氧吸藏量Cmax而朝向零减少。
从以上的说明可知，根据上述实施方式，能够始终使来自上游侧催化剂20的NOx排出量少。即，只要进行着上述控制，基本上就能使来自上游侧催化剂20的NOx排出量少。
另外，通常，在基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup和吸入空气量的推定值等推定氧吸藏量OSAsc的情况下，有可能产生误差。在本实施方式中，由于在时刻t2～t3的期间内推定氧吸藏量OSAsc，所以氧吸藏量OSAsc的推定值多少含有误差。然而，即使包含这样的误差，只要将上游侧判定基准吸藏量Chiup设定为与最大氧吸藏量Cmax和/或上限吸藏量相比充分低，实际的氧吸藏量OSAsc就几乎不会达到最大氧吸藏量Cmax和/或上限吸藏量Cuplim。因此，从该观点来看也能抑制来自上游侧催化剂20的NOx排出量。
另外，若催化剂的氧吸藏量维持一定，则该催化剂的氧吸藏能力降低。与此相对，根据本实施方式，由于上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc始终上下变动，所以可抑制氧吸藏能力降低。
此外，在上述实施方式中，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup和向燃烧室5内的吸入空气量的推定值等来推定上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc。然而，氧吸藏量OSAsc可以除了这些参数之外还基于其他参数来算出，也可以基于与这些参数不同的参数来推定。
另外，在上述实施方式中，当氧吸藏量OSAsc的推定值成为上游侧判定基准吸藏量Chiup以上时，将目标空燃比从稀设定空燃比向弱浓设定空燃比切换。然而，将从目标空燃比从稀设定空燃比向弱浓设定空燃比切换的定时也可以将例如将目标空燃比从弱浓设定空燃比向稀设定空燃比切换之后的内燃机运转时间等其他参数作为基准。但是，即使在该情况下，也需要在推定为上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc比最大氧吸藏量少的期间，将目标空燃比从稀设定空燃比向弱浓设定空燃比切换。
另外，在上述实施方式中，在时刻t2～t3的期间内，空燃比修正量AFC维持为稀设定修正量AFClean。然而，在该期间内，空燃比修正量AFC不一定必须维持一定，也可以设定成以逐渐减少等方式变动。同样，在时刻t3～t5的期间内，空燃比修正量AFC维持为弱浓设定修正量AFrich。然而，在该期间内，空燃比修正量AFC不一定必须维持一定，也可以设定成以逐渐减少等方式变动。
但是，即使在该情况下，时刻t2～t3的空燃比修正量AFC也被设定成该期间内的目标空燃比的时间平均值(即，时刻t2～t3的空燃比的平均值)与理论空燃比之差比时刻t3～t5的目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差大。
另外，在空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich的期间内，也可以按某种程度的时间间隔将空燃比修正量AFC在短时间内暂时设定为与稀空燃比相当的值(例如，稀设定修正量AFClean)。即，在流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比被设为弱浓设定空燃比的期间内，也可以按某种程度的时间间隔将目标空燃比在短时间内暂时设为稀空燃比。将该样子示于图8。
图8是与图7同样的图，图8中的时刻t1～t5示出与图7中的时刻t1～t5同样的控制定时。因此，在图8所示的控制中，在时刻t1～t5的各定时也进行与图7所示的控制同样的控制。另外，在图8所示的控制中，在时刻t3～t5的期间，即，在空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich的期间，多次(时刻t6、t7)将空燃比修正量AFC暂时设为稀设定修正量AFClean。
这样，通过使流入上游侧催化剂20的排气的空燃比暂时增大，能够使上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc暂时增大或者使氧吸藏量OSAsc的减少暂时降低。由此，能够延长从在时刻t3将空燃比修正量AFC切换为弱浓设定修正量AFCrich到在时刻t5下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Irefri的时间。即，能够使上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc成为零附近而从上游侧催化剂20流出未燃气体的定时延迟。由此，能够使来自上游侧催化剂20的未燃气体的流出量减少。
此外，在图8所示的例子中，在空燃比修正量AFC基本上被设为弱浓设定修正量AFCrich的期间(时刻t3～t5)，暂时将空燃比修正量AFC设为稀设定修正量AFClean。在这样暂时变更空燃比修正量AFC的情况下，不一定必须将空燃比修正量AFC变更为稀设定修正量AFClean，只要比弱浓设定修正量AFCrich稀即可，可以变更为任意空燃比。
另外，也可以在空燃比修正量AFC基本上被设为稀设定修正量AFClean的期间(时刻t2～t3)，暂时将空燃比修正量AFC设为弱浓设定修正量AFCrich。在该情况下，同样，在暂时变更空燃比修正量AFC的情况下，只要比稀设定修正量AFClean浓即可，可以将空燃比修正量AFC变更为任意空燃比。
但是，在本实施方式中，时刻t2～t3的空燃比修正量AFC被设定为该期间内的目标空燃比的时间平均值(即，时刻t2～t3的平均值)与理论空燃比之差比时刻t3～t5的目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差大。
总之，将图7和图8的例子综合表述，可以说ECU31具备：氧吸藏量增加单元，其在由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比成为了浓判定空燃比以下时，将流入上游侧催化剂20的排气的空燃比持续地或断续地设为稀设定空燃比，直到上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc成为上游侧判定基准吸藏量Chiup；和氧吸藏量减少单元，其在上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc成为了上游侧判定基准吸藏量Chiup以上时，将目标空燃比持续地或断续地设为弱浓设定空燃比，以使得氧吸藏量OSAsc不会达到最大氧吸藏量Cmax而朝向零减少。
<也使用了下游侧催化剂的通常控制的说明>
另外，在本实施方式中，除了上游侧催化剂20之外还设置有下游侧催化剂24。下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc通过按某种程度的期间进行的燃料切断控制而被设为最大吸藏量Cmax附近的值。因而，即使从上游侧催化剂20流出了包含未燃气体的排气，这些未燃气体也会在下游侧催化剂24中被氧化净化。
此外，燃料切断控制是指如下控制：在搭载内燃机的车辆的减速时等，即使曲轴和/或活塞3处于运动状态，也不从燃料喷射阀11进行燃料的喷射。若进行该控制，则会向两个催化剂20、24流入大量的空气。
在图7所示的例子中，在时刻t1以前进行燃料切断控制。因而，在时刻t1以前，下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc成为了最大氧吸藏量Cmax附近的值。另外，在时刻t1以前，从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比被保持为大致理论空燃比。因而，下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc维持为一定。
之后，在时刻t1～t3的期间内，从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比成为了浓空燃比。因而，向下游侧催化剂24流入包含未燃气体的排气。
如上所述，由于在下游侧催化剂24中吸藏有大量氧，所以在流入上游侧催化剂20的排气中含有未燃气体时，由吸藏的氧对未燃气体进行氧化净化。另外，下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc随之减少。但是，由于在时刻t1～t3的期间内从上游侧催化剂20流出的未燃气体不是很多，所以该期间的氧吸藏量OSAufc的减少量很少。因而，在时刻t1～t3的期间内从上游侧催化剂20流出的未燃气体全部在下游侧催化剂24中被氧化净化。
在时刻t4以后，也按某种程度的时间间隔与时刻t1～t3的情况同样地从上游侧催化剂20流出未燃气体。这样流出的未燃气体基本上由吸藏于下游侧催化剂24的氧还原净化。
<吸藏量恢复控制的概要>
另外，燃料切断控制在搭载有内燃机的车辆的减速时等进行，因此并非肯定以一定时间间隔进行。因而，根据情况，有时会长期不进行燃料切断控制。在这样的情况下，若反复进行来自上游侧催化剂20的未燃气体的流出，则最终下游侧催化剂24的氧吸藏量OSCufc会达到零。若下游侧催化剂24的氧吸藏量OSCufc达到零，则无法通过下游侧催化剂24进一步净化未燃气体，会从下游侧催化剂24流出未燃气体。
因此，在本实施方式中，基于向燃烧室5内的吸入空气量的推定值或来自燃料喷射阀11的燃料喷射量以及下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn等，来推定下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc，向燃烧室5内的吸入空气量的推定值基于空气流量计39等算出。然后，当下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc的推定值成为预先设定的下游侧下限吸藏量Clowdwn以下时，停止通常控制，开始吸藏量恢复控制。当开始吸藏量恢复控制时，停止通常控制中的目标空燃比的设定，将目标空燃比设为比理论空燃比稀得多的预先设定的空燃比。在本实施方式中，该空燃比被设为与通常控制中的稀设定空燃比相同的空燃比。
此外，该空燃比不一定必须与通常控制中的稀设定空燃比相同，只要比理论空燃比稀某种程度(例如为14.65～20，优选为14.68～18，更优选为14.7～16程度)即可。特别是，该空燃比优选为通常控制中的稀设定空燃比以上。因此，通过吸藏量恢复控制将目标空燃比持续地设定为稀时的目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差优选为由通常时稀控制单元将目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比稀时的目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差以上。
另外，在本实施方式中，下游侧下限吸藏量Clowdwn被设为如下值：即使假设下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc的推定值稍微产生了误差，实际的氧吸藏量OSAufc也不会达到零。例如，下游侧下限吸藏量Clowdwn被设为最大氧吸藏量Cmax的1/4以上，优选设为1/2以上，更优选设为4/5以上。
当目标空燃比被变更为稀设定空燃比后，上游侧催化剂20的氧吸藏量增大，最终达到最大氧吸藏量。若之后还将目标空燃比维持为稀设定空燃比，则通过上游侧催化剂20已经无法再吸藏氧，会从上游侧催化剂20流出氧。该氧流入下游侧催化剂24。由于下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc降低，所以氧被吸藏于下游侧催化剂24，由此下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc增大。
若之后也将流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比继续设定为稀设定空燃比，则下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc的推定值成为预先设定的下游侧上限吸藏量Chidwn以上。在本实施方式中，当氧吸藏量OSAufc成为下游侧上限吸藏量Chidwn以上时，结束吸藏量恢复控制，重新开始通常控制。
<使用了时间图的吸藏量恢复控制的说明>
参照图9，对如上所述的操作进行具体说明。图9是进行了吸藏量恢复控制的情况下的上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc等的时间图。
在图示的例子中，时刻t1以前的状态基本上与图7中的t1以前的状态同样，进行通常控制。但是，在图9所示的例子中，在t1以前，下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAsc降低得比较低。
在图9所示的例子中，与图7所示的例子同样，在时刻t1，流入到上游侧催化剂20的排气的一部分不被上游侧催化剂20净化而开始流出。然后，在时刻t2，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到与浓判定空燃比相当的浓判定基准值Irefri。其结果，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。然而，即使空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean，也会因从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比的变化的延迟而从上游侧催化剂20流出未燃气体(由此，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn降低)。
在时刻t2～t3的期间内，当从上游侧催化剂20流出的未燃气体流入下游侧催化剂24时，在下游侧催化剂24中吸藏的氧与未燃气体反应，下游侧催化剂24的氧吸藏量降低。其结果，在时刻t3，下游侧催化剂24的氧吸藏量达到下游侧下限吸藏量Clowdwn，停止通常控制而开始吸藏量恢复控制。
在时刻t3，当开始吸藏量恢复控制时，目标空燃比被设为稀设定空燃比。即，空燃比修正量AFC被设定为与稀设定空燃比相当的稀设定修正量AFClean。在本实施方式中，由于从吸藏量恢复控制开始前空燃比修正量AFC被设为了稀设定修正量AFClean，所以在时刻t3以后空燃比修正量AFC也维持不变。
若将空燃比修正量AFC继续维持为稀设定修正量AFClean，则会向上游侧催化剂20流入大量氧，上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc增大，最终在时刻t4达到最大氧吸藏量Cmax。若上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc达到最大氧吸藏量Cmax，则上游侧催化剂20无法进一步吸藏氧，会从上游侧催化剂20流出氧。另外，与此相伴，在上游侧催化剂20中，由于变得无法净化NOx，所以会从上游侧催化剂20也流出NOx。
从上游侧催化剂20流出的氧被下游侧催化剂24吸藏，因此，下游侧催化剂24的氧吸藏量增大。另外，从上游侧催化剂20流出的NOx被下游侧催化剂24净化。因此，可抑制来自下游侧催化剂24的NOx排出量。
若继续将空燃比修正量AFC维持为稀设定修正量AFClean，则下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc逐渐增大，最终，在时刻t5，氧吸藏量OSAufc达到下游侧上限吸藏量Chidwn。这样，在下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc达到了下游侧上限吸藏量Chidwn时，在下游侧催化剂24中吸藏有充足的氧。另外，若从上游侧催化剂20除了氧之外还进一步流出NOx，则不久之后下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc会达到最大氧吸藏量Cmax，并且变得无法净化NOx。
因此，在本实施方式中，在时刻t5下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc达到下游侧上限吸藏量Chidwn后，结束吸藏量恢复控制，重新开始通常控制。具体而言，在时刻t5，目标空燃比被设定为弱浓设定空燃比，由此，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich。由此，向上游侧催化剂20流入包含未燃气体的排气，上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐减少。
从以上说明可知，根据本实施方式，即使下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc减少，也能使其氧吸藏量OSAufc恢复。由此，能够将下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc始终维持为充足的量，因而，即使进行通常控制也能始终利用下游侧催化剂24切实地净化从上游侧催化剂20流出的未燃气体。
特别是，在本实施方式中，在下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc减少了时，将目标空燃比持续地固定为比理论空燃比高的稀。因而，能够使下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc在短时间内增大。在此，若流入上游侧催化剂20的排气长期成为稀空燃比，则上游侧催化剂20容易吸藏排气中的硫成分。根据本实施方式，由于能够使下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc在短时间内增大，所以流入上游侧催化剂20的排气被设为稀空燃比的期间变短，其结果，能够抑制硫向上游侧催化剂20吸藏。
＜具体的控制的说明＞
接着，参照图10至图12，对上述实施方式中的控制装置具体地进行说明。本实施方式中的控制装置，如作为功能框图的图10所示那样，包含A1～A9的各功能框而构成。以下，一边参照图10一边对各功能框进行说明。
＜燃料喷射量的算出＞
首先，对燃料喷射量的计算进行说明。在计算燃料喷射量时，使用气缸内吸入空气量算出单元A1、基本燃料喷射量算出单元A2、以及燃料喷射量算出单元A3。
气缸内吸入空气量算出单元A1，基于由空气流量计39测量出的吸入空气流量Ga、基于曲轴转角传感器44的输出而算出的内燃机转速NE、存储在ECU31的ROM34中的映射(map)或计算式来算出向各气缸的吸入空气量Mc。
基本燃料喷射量算出单元A2，通过由气缸内吸入空气量算出单元A1算出的气缸内吸入空气量Mc除以由后述的目标空燃比设定单元A6算出的目标空燃比AFT，来算出基本燃料喷射量Qbase(Qbase＝Mc/AFT)。
燃料喷射量算出单元A3，通过由基本燃料喷射量算出单元A2算出的基本燃料喷射量Qbase和后述的F/B修正量DQi相加，来算出燃料喷射量Qi(Qi＝Qbase+DQi)。对燃料喷射阀11进行喷射指示，使得从燃料喷射阀11喷射这样算出的燃料喷射量Qi的燃料。
＜目标空燃比的算出＞
接着，对目标空燃比的计算进行说明。在计算目标空燃比时，使用氧吸藏量算出单元A4、目标空燃比修正量算出单元A5、以及目标空燃比设定单元A6。
氧吸藏量算出单元A4基于由燃料喷射量算出单元A3算出的燃料喷射量Qi(或由缸内吸入空气量算出单元A1算出的缸内吸入空气量Mc)、上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup以及下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn，算出上游侧催化剂20的氧吸藏量的推定值OSAscest和下游侧催化剂24的氧吸藏量的推定值OSAufcest。
例如，氧吸藏量算出单元A4利用下述式(2)、(3)来进行氧吸藏量的推定。
OSAscest(k)＝0.23×(AFIrup(k)-AFst)×Qi(k)+OSAscest(k-1)…(2)
OSAufcest(k)＝0.23×(AFIrdwn(k)-AFst)×Qi(k)+OSAufcest(k-1)…(3)
在上述式(2)、(3)中，AFIrup表示与上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup对应的空燃比，AFIrdwn表示与下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn对应的空燃比，AFst表示理论空燃比，0.23表示大气中的氧的质量比例，k表示计算次数。因而，k-1意味着上次计算时的值。另外，在进行了燃料切断控制时，两催化剂的氧吸藏量的推定值被设为最大氧吸藏量。
此外，氧吸藏量算出单元A4对上游侧催化剂20的氧吸藏量的推定也可以不是始终进行。例如，也可以仅在从目标空燃比从浓空燃比向稀空燃比实际切换时(图7中的时刻t3)到氧吸藏量的推定值OSAest达到上游侧判定基准吸藏量Chiup(图7中的时刻t4)为止的期间内推定氧吸藏量。
在目标空燃比修正量算出单元A5中，基于由氧吸藏量算出单元A4算出的氧吸藏量的推定值OSAscest、OSAufcest和下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn，算出目标空燃比的空燃比修正量AFC。具体而言，空燃比修正量AFC如使用图11和图12在以下说明那样设定。
目标空燃比设定单元A6通过对成为基准的空燃比、即本实施方式中的理论空燃比AFR加上由目标空燃比修正量算出单元A5算出的空燃比修正量AFC，来算出目标空燃比AFT。因此，目标空燃比AFT被设为弱浓设定空燃比(在空燃比修正量AFC为弱浓设定修正量AFCrich的情况下)和稀设定空燃比(在空燃比修正量AFC为稀设定修正量AFClean的情况下)的任一方。这样算出的目标空燃比AFT被输出到基本燃料喷射量算出单元A2和后述的空燃比差算出单元A8。
图11是示出空燃比修正量AFC的算出控制的控制例程的流程图。图示的控制例程通过一定时间间隔的插入来进行。
如图11所示，首先，在步骤S11中判定空燃比修正量AFC的算出条件是否成立。所谓空燃比修正量的算出条件成立的情况，例如可举出不处于燃料切断控制期间等。在步骤S11中判定为目标空燃比的算出条件成立的情况下，进入步骤S12。在S12中，取得由氧吸藏量推定单元A4算出的上游侧催化剂20的氧吸藏量的推定值OSAscest和下游侧催化剂24的氧吸藏量的推定值OSAufcest、以及下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn。
接着，在步骤S13中，判定恢复控制执行标志RecFr是否被设为了0。恢复控制执行标志RecFr是在吸藏量恢复控制的执行期间被设为1、在其他情况下被设为0的标志。在未执行吸藏量恢复控制时，恢复控制执行标志Rec被设定为0，进入步骤S14。在步骤S14中，判定下游侧催化剂24的氧吸藏量的推定值OSAufcest是否比下游侧下限吸藏量Clowdwn多。在氧吸藏量的推定值OSAufcest比下游侧下限吸藏量Clowdwn多的情况下进入步骤S15。
在步骤S15中，判定稀设定标志LeanFr是否被设定为0。稀设定标志LeanFr在空燃比修正量AFC被设定为稀设定修正量AFClean时被设为1，在其他情况下被设为0。在步骤S15中判定为稀设定标志Fr被设定为0的情况下，进入步骤S16。
在步骤S16中，判定下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn是否为浓判定基准值Irefri以下。在上游侧催化剂20吸藏有充足的氧而从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比大致为理论空燃比的情况下，判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn比浓判定基准值Irefri大，进入步骤S17。在步骤S17中，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich，接着，在步骤S18中，稀设定标志Fr被设定为0，控制例程结束。
另一方面，若上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc减少而从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比降低，则在步骤S16中判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn为浓判定基准值Irefri以下，进入步骤S19。在步骤S19中，空燃比修正量AFC被设为稀设定修正量AFClean，接着，在步骤S20中，稀设定标志LeanFr被设定为1，控制例程结束。
在下次的控制例程中，在步骤S15中判定为稀设定标志LeanFr未被设定为0，进入步骤S20。在步骤S20中，判定在步骤S12中取得的上游侧催化剂20的氧吸藏量的推定值OSAscest是否比上游侧判定基准吸藏量Chiup少。在判定为推定值OSAscest比上游侧判定基准吸藏量Chiup少的情况下，进入步骤S21，空燃比修正量AFC继续被设为稀设定修正量AFClean。另一方面，若上游侧催化剂20的氧吸藏量增大，则最终在步骤S20中判定为上游侧催化剂20的氧吸藏量的推定值OSAscest为上游侧判定基准吸藏量Chiup以上，而进入步骤S17。在步骤S17中，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich，接着，在步骤S18中，稀设定标志LeanFr被复位为0，控制例程结束。
另一方面，若下游侧催化剂24的氧吸藏量减少，则在下次的控制例程中，在步骤S14中判定为下游侧催化剂24的氧吸藏量的推定值OSAufcest为下游侧下限吸藏量Clowdwn以下，进入步骤S22，执行吸藏量恢复控制。
图12是示出吸藏量恢复控制的控制例程的流程图。如图12所示，首先，在步骤S31中，判定下游侧催化剂24的氧吸藏量的推定值OSAufcest是否比下游侧上限吸藏量Chidwn少。在下游侧催化剂24的氧吸藏量未充分恢复因而下游侧催化剂24的氧吸藏量的推定值OSAufcest比下游侧上限吸藏量Chidwn少时，进入步骤S32。在步骤S32中，空燃比修正量AFC被设为稀设定修正量AFClean，接着，在步骤S33中，恢复控制执行标志RecFr被设为1不变。
另一方面，若下游侧催化剂24的氧吸藏量增大，则在下次的控制例程中，在步骤S31中判定为下游侧催化剂24的氧吸藏量的推定值OSAufcest为下游侧上限吸藏量Chidwn以上，进入步骤S34。在步骤S34中，恢复控制执行标志RecFr被设定为0，控制例程结束。
＜F/B修正量的算出＞
再次返回到图10，对基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup的F/B修正量计算进行说明。在计算F/B修正量时，使用数值转换单元A7、空燃比差算出单元A8、F/B修正量算出单元A9。
数值转换单元A7，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、和规定了空燃比传感器40的输出电流Irup与空燃比的关系的映射(map)或计算式(例如，图5所示的映射)，来算出与输出电流Irup相当的上游侧排气空燃比AFup。因此，上游侧排气空燃比AFup与向上游侧催化剂20流入的排气的空燃比相当。
空燃比差算出单元A8，通过从由数值转换单元A7求出的上游侧排气空燃比AFup减去由目标空燃比设定单元A6算出的目标空燃比AFT，来算出空燃比差DAF(DAF＝AFup-AFT)。该空燃比差DAF是表示相对于目标空燃比AFT的、燃料供给量过量或不足的值。
F/B修正量算出单元A9，通过对由空燃比差算出单元A8算出的空燃比差DAF进行比例〃积分〃微分处理(PID处理)，基于下述式(1)算出用于补偿燃料供给量过量或不足的F/B修正量DFi。这样算出的F/B修正量DFi被输入到燃料喷射量算出单元A3。
DFi＝Kp×DAF+Ki×SDAF+Kd×DDAF…(1)
此外，在上述式(1)中，Kp为预先设定的比例增益(比例常数)，Ki为预先设定的积分增益(积分常数)，Kd为预先设定的微分增益(微分常数)。另外，DDAF是空燃比差DAF的时间微分值，通过此次更新了的空燃比差DAF与上次更新了的空燃比差DAF之差除以与更新间隔对应的时间来算出。另外，SDAF为空燃比差DAF的时间积分值，该时间积分值DDAF，通过此次更新了的空燃比差DAF与上次更新了的时间积分值DDAF相加来算出(SDAF＝DDAF+DAF)。
此外，在上述实施方式中，由上游侧空燃比传感器40检测出向上游侧催化剂20流入的排气的空燃比。但是，向上游侧催化剂20流入的排气的空燃比的检测精度未必需要很高，因此例如也可以基于从燃料喷射阀11喷出的燃料喷射量以及空气流量计39的输出来推定该排气的空燃比。
<第二实施方式>
接着，参照图13，对本发明的第二实施方式的内燃机的控制装置进行说明。第二实施方式的内燃机的控制装置的结构和控制基本上与第一实施方式的内燃机的控制装置的结构和控制是同样的。然而，在上述第一实施方式的控制装置中，在吸藏量恢复控制执行时，目标空燃比被设为比理论空燃比稀某种程度的预先设定的空燃比，与此相对，在本实施方式的控制装置中，在吸藏量恢复控制执行时，目标空燃比被设为比理论空燃比稍稀的预先设定的空燃比(弱稀设定空燃比)。
在本实施方式中，该空燃比被设为比通常控制中的稀设定空燃比低的空燃比。例如，该空燃比被设为14.62～15.7，优选设为14.63～15.2，更优选设为14.65～14.9左右。因此，在本实施方式中，通过吸藏量恢复控制将目标空燃比持续地设定为稀时的目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差优选比由通常时稀控制单元将目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比稀时的目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差小。
图13是进行了本实施方式中的吸藏量恢复控制的情况下的上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc等的时间图。在时刻t3以前，与图9所示的例子同样，进行通常控制。在时刻t3，当下游侧催化剂24的氧吸藏量达到下游侧下限吸藏量Clowdwn而开始吸藏量恢复控制时，目标空燃比被从稀设定空燃比切换为弱稀设定空燃比。即，在时刻t3，空燃比修正量AFC被设定为与弱稀设定空燃比相当的弱稀设定修正量AFCleans。
若维持将空燃比修正量AFC设定为弱稀设定修正量AFCleans不变，则在时刻t4，上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc达到最大氧吸藏量Cmax，开始从上游侧催化剂20流出氧。由此，下游侧催化剂24的氧吸藏量增大，在时刻t5，下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc达到下游侧上限吸藏量Chidwn。
这样，在本实施方式中，吸藏量恢复控制中的目标空燃比被设为比理论空燃比稍稀的弱稀设定空燃比。因而，即使在吸藏量恢复控制中下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc由于某些原因而达到最大氧吸藏量，也仅从下游侧催化剂24流出比理论空燃比稍稀的排气。因此，根据本实施方式，即使从下游侧催化剂24流出了NOx，也能将其流出量限制为最小限度。
<第三实施方式>
接着，参照图14，对本发明的第三实施方式的内燃机的控制装置进行说明。第三实施方式的内燃机的控制装置的结构和控制基本上与上述实施方式的内燃机的控制装置的结构和控制是同样的。然而，在上述实施方式的控制装置中，在吸藏量恢复控制执行时，目标空燃比维持一定，与此相对，在本实施方式的控制装置中，在吸藏量恢复控制执行时，使目标空燃比逐渐降低。
图14是进行了本实施方式中的吸藏量恢复控制的情况下的上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc等的时间图。在时刻t3以前，与图9所示的例子同样，进行通常控制。在时刻t3，当下游侧催化剂24的氧吸藏量达到下游侧下限吸藏量Clowdwn而开始吸藏量恢复控制时，首先，与图9所示的例子同样，空燃比修正量AFC被设定为与比理论空燃比稀某种程度的稀设定空燃比相当的稀设定修正量AFClean并维持不变。
之后，在时刻t4，上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc达到最大氧吸藏量Cmax，开始从上游侧催化剂20流出氧。由此，下游侧催化剂24的氧吸藏量开始增大。在本实施方式中，若下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAsc开始增大而达到下游侧上限吸藏量Chidwn与下游侧下限吸藏量Clowdwn之间的预先设定的中间吸藏量Cmidwn，则空燃比修正量AFC被切换为弱稀设定空燃比。由此，下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc的增加速度降低。之后，在时刻t5，下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc达到下游侧上限吸藏量Chidwn。
这样，在本实施方式中，在吸藏量恢复控制开始时，由于目标空燃比被设定为比理论空燃比稀某种程度，所以首先能够使下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc在比较短的时间内增大。另外，当下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc增大某种程度后，目标空燃比被设定为比理论空燃比稍稀，因此，即使在吸藏量恢复控制中下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc由于某些原因而达到最大氧吸藏量，也仅从下游侧催化剂24流出比理论空燃比稍稀的排气。因此，根据本实施方式，既能使下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc在比较短的时间内增大，又能抑制来自下游侧催化剂24的NOx的流出。
<第四实施方式>
接着，参照图15，对本发明的第四实施方式的内燃机的控制装置进行说明。第四实施方式的内燃机的控制装置的结构和控制基本上与上述实施方式的内燃机的控制装置的结构和控制是同样的。然而，在上述实施方式的控制装置中，在吸藏量恢复控制执行时，目标空燃比被始终维持为稀，与此相对，在本实施方式的控制装置中，在吸藏量恢复控制执行时，目标空燃比被断续地设定为稀。
在本实施方式中，在吸藏量恢复控制中，目标空燃比基于下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn来设定。具体而言，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn成为了稀判定基准值Irefle以上时，目标空燃比被设为浓设定空燃比，并维持为该空燃比。在此，稀判定基准值Irefle是与比理论空燃比稍稀的预先设定的稀判定空燃比(例如，14.65)相当的值。另外，浓设定空燃比是比理论空燃比浓某种程度的预先设定的空燃比，例如设为10～14.55，优选设为12～14.52，更优选设为13～14.5左右。此时，从上游侧催化剂20流出的排气稍稀，由此，向下游侧催化剂24流入氧，下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc开始增大。
当目标空燃比被变更为浓设定空燃比后，推定上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc的推定值。然后，当上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc的推定值成为预先设定的上游侧下限吸藏量Clowup以下后，此前为浓设定空燃比的目标空燃比被设为弱稀设定空燃比，并维持为该空燃比。弱稀设定空燃比是比理论空燃比稍稀的预先设定的空燃比，例如设为14.62～15.7，优选设为14.63～15.2，更优选设为14.65～14.9左右。之后，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn再次成为了稀判定基准值Irefle以上时再次将流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比设为浓设定空燃比，之后，在吸藏量恢复控制中反复进行同样的操作。
这样，在本实施方式中，在吸藏量恢复控制中，流入上游侧催化剂20的排气的空燃比被交替地设定为浓设定空燃比和弱稀设定空燃比。特别是，在本实施方式中，浓设定空燃比与理论空燃比之差比弱稀设定空燃比与理论空燃比之差大。因此，在本实施方式中，流入上游侧催化剂20的排气的空燃比被交替地设定为短期间的浓设定空燃比和长期间的弱稀设定空燃比。此外，该控制可以说是使通常控制的浓和稀反转而成的控制。
图15是进行了本实施方式中的吸藏量恢复控制的情况下的上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc等的时间图。在图15所示的例子中，在时刻t2以前进行通常控制，在时刻t1，流入到上游侧催化剂20的排气的一部分不被上游侧催化剂20净化而开始流出。然后，在时刻t2，下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc达到下游侧下限吸藏量Clowdwn，停止通常控制而开始吸藏量恢复控制。
当在时刻t2开始吸藏量恢复控制时，上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc为预先设定的上游侧下限吸藏量Clowup以下，因此，目标空燃比被设为弱稀设定空燃比，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup随之成为正的值。由于在流入上游侧催化剂20的排气中会含有氧，所以上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐增大。然而，由于流入上游侧催化剂20的排气中所包含的氧被上游侧催化剂20吸藏，所以下游侧空燃比传感器的输出电流Irdwn成为大致0(与理论空燃比相当)。此时，可抑制来自上游侧催化剂20的未燃气体和NOx排出量。
若上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐增大，则上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc在时刻t3增大至超过上限吸藏量(参照图2的Cuplim)。由此，流入到上游侧催化剂20的氧的一部分不被上游侧催化剂20吸藏而流出。因而，在时刻t3以后，随着上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc增加，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn逐渐增加。此时，从上游侧催化剂20流出氧和NOx。由此，下游侧催化剂24的氧吸藏量增大，另外，从上游侧催化剂20流出的NOx被下游侧催化剂24净化。
之后，在时刻t4，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到稀判定基准值Irefle。在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn成为稀判定基准值Irefle时，为了抑制上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc的增大，将空燃比修正量AFC切换为与浓设定空燃比相当的浓设定修正量AFCrich。因此，目标空燃比被设为浓空燃比。
若在时刻t4将目标空燃比切换为浓空燃比，则流入上游侧催化剂20的排气的空燃比也从稀空燃比变化为浓空燃比(虽然实际上从切换目标空燃比起到流入上游侧催化剂20的排气的空燃比变化为止会产生延迟，但在图示的例子中，为了方便而设为同时变化)。
若在时刻t4流入上游侧催化剂20的排气的空燃比变化为浓空燃比，则上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc减少。另外，与此相伴，从上游侧催化剂20流出的排气的空燃比向理论空燃比变化，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn也向0收敛。此外，在图示的例子中，在刚切换目标空燃比之后，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn上升。这是因为，从切换目标空燃比起到该排气到达下游侧空燃比传感器41为止会产生延迟。
此时，虽然流入上游侧催化剂20的排气的空燃比成为了浓空燃比，但由于在上游侧催化剂20中吸藏有大量氧，所以排气中的未燃气体在上游侧催化剂20中被净化。因而，可抑制来自上游侧催化剂20的NOx和未燃气体的排出量。
之后，若上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc减少，则在时刻t5氧吸藏量OSAsc达到上游侧下限吸藏量Clowup。在本实施方式中，若氧吸藏量OSAsc达到上游侧下限吸藏量Clowup，则为了抑制来自上游侧催化剂20的氧的放出，将空燃比修正量AFC切换为弱稀设定修正量AFCleans。因此，流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比被设为稀空燃比。
此外，如上所述，在图示的例子中，在切换目标空燃比的同时，流入上游侧催化剂20的排气的空燃比也变化，但实际上会产生延迟。因而，即使在时刻t5进行切换，流入上游侧催化剂20的排气的空燃比也会在经过某种程度的时间之后从稀空燃比变化为浓空燃比。因此，上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐增大，直到流入上游侧催化剂20的排气的空燃比变化为浓空燃比。
然而，由于上游侧下限吸藏量Clowup被设定为与零和/或下限吸藏量Clowlim相比充分高，所以在时刻t5，氧吸藏量OSAsc也不会达到零和/或下限吸藏量Clowlim。反过来说，上游侧下限吸藏量Clowup被设为如下量：即使从切换目标空燃比起到流入上游侧催化剂20的排气的空燃比实际变化为止产生了延迟，氧吸藏量OSAsc也不会达到零和/或下限吸藏量Clowlim。例如，上游侧下限吸藏量Clowup被设为最大氧吸藏量Cmax的1/4以上，优选设为1/2以上，更优选设为4/5以上。
在时刻t5以后，流入上游侧催化剂20的排气的空燃比修正量AFC被设为弱稀设定修正量AFCleans。因此，流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比被设为稀空燃比，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup随之成为正的值。由于在流入上游侧催化剂20的排气中会包含氧，所以上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐增大，在时刻t3，与时刻t4同样，氧吸藏量OSAsc增大至超过上限吸藏量。
接着，在时刻t7，与时刻t4同样，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到稀判定基准值Irefle，空燃比修正量AFC被切换为与浓设定空燃比相当的值AFCrich。之后，反复进行上述的时刻t3～t6的循环。
此外，这样的空燃比修正量AFC的控制由ECU31进行。因此，ECU31可以说具备：恢复时浓控制单元，其在由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比成为了稀判定空燃比以上时，将流入上游侧催化剂20的排气的目标空燃比持续地或断续地设定为浓空燃比，直到上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc成为上游侧下限吸藏量Clowup；和恢复时浓控制单元，其在上游侧催化剂20的氧吸藏量OSAsc成为了上游侧下限吸藏量Clowup以下时，将目标空燃比持续地或断续地设定为弱浓空燃比，以使得氧吸藏量OSAsc不会达到零而朝向最大氧吸藏量增加。
另外，在本实施方式中，由恢复时浓控制单元将目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比浓时的目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差比由恢复时稀控制单元将目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比稀时的目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差大。
在本实施方式中，由于吸藏量恢复控制中的目标空燃比如上述那样设定，所以使下游侧催化剂24的氧吸藏量逐渐增大。因而，能够将在吸藏量恢复控制中下游侧催化剂24的氧吸藏量OSAufc由于某些原因而达到最大氧吸藏量的可能性抑制得低。
<第五实施方式>
接着，参照图16～图20，对本发明的第五实施方式的内燃机的控制装置进行说明。第五实施方式的内燃机的控制装置的结构和控制基本上与上述实施方式的内燃机的控制装置的结构和控制是同样的。然而，在上述实施方式中，上游侧空燃比传感器和下游侧空燃比传感器的均为同一传感器施加电压，与此相对，在本实施方式中，传感器施加电压在这些空燃比传感器之间不同。
<空燃比传感器的输出特性>
本实施方式的上游侧空燃比传感器40和下游侧空燃比传感器41与第一实施方式的空燃比传感器40、41同样，如使用图3和图4说明那样构成且动作。这些空燃比传感器40、41具有如图16所示的电压-电流(V-I)特性。从图16可知，在传感器施加电压Vr为0以下和0附近的区域中，在排气空燃比一定的情况下，若使传感器施加电压Vr从负的值逐渐增加，则输出电流Ir随之逐渐增加。
即，在该电压区域，传感器施加电压Vr较低，因此能够经由固体电解质层51而移动的氧离子的流量少。因此，与经由扩散限速层54的排气的流入速度相比，能够经由固体电解质层51而移动的氧离子的流量变少，因此，输出电流Ir根据能够经由固体电解质层51而移动的氧离子的流量而变化。由于能够经由固体电解质层51而移动的氧离子的流量根据传感器施加电压Vr而变化，因此在结果上输出电流随着传感器施加电压Vr的增加而增加。此外，这样地输出电流Ir与传感器施加电压Vr成比例地变化的电压区域被称为比例区域。另外，在传感器施加电压Vr为0时输出电流Ir取得负值是因为，因氧电池特性而产生与固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比相应的电动势E。
其后，若在使排气空燃比为一定的状态下使传感器施加电压Vr逐渐增加，则与其相对的输出电流的增加的比例逐渐变小，最终变为大致饱和状态。其结果，即使增加传感器施加电压Vr，输出电流也几乎不变化。该大致饱和的电流被称为界限电流，以下将产生该界限电流的电压区域称为界限电流区域。
即，在该界限电流区域，传感器施加电压Vr某种程度地高，因此能够经由固体电解质层51而移动的氧离子的流量多。因而，与经由扩散限速层54的排气的流入速度相比，能够经由固体电解质层51而移动的氧离子的流量变多。因此，输出电流Ir根据经由扩散限速层54向被测气体室57流入的排气中的氧浓度和/或未燃气体浓度而变化。即使将排气空燃比设为一定并使传感器施加电压Vr变化，基本上经由扩散限速层54向被测气体室57流入的排气中的氧浓度和/或未燃气体浓度也不变化，因此输出电压Ir不变化。
但是，若排气空燃比不同，则经由扩散限速层54向被测气体室57流入的排气中的氧浓度和/或未燃气体浓度也不同，因此输出电流Ir根据排气空燃比而变化。从图16可知，在稀空燃比和浓空燃比(比理论空燃比浓的空燃比)下，界限电流的流动方向相反，在为稀空燃比时，空燃比越大，界限电流的绝对值越大，在为浓空燃比时，空燃比越小，界限电流的绝对值越大。
其后，若在将排气空燃比设为一定的状态下，使传感器施加电压Vr进一步增加，则输出电流Ir随之再次开始增加。若这样地施加高的传感器施加电压Vr，则在排气侧电极52上发生排气中所含的水分的分解，随之流动电流。另外，若使传感器施加电压Vr进一步增加，则只靠水的分解不能维持电流，此次发生固体电解质层51的分解。以下，将这样发生水和/或固体电解质层51的分解的电压区域称为水分解区域。
图17是表示各传感器施加电压Vr下的排气空燃比与输出电流Ir的关系的图。从图17可知，若传感器施加电压Vr为0.1V到0.9V左右，则至少在理论空燃比的附近，输出电流Ir根据排气空燃比而变化。另外，从图17可知，若传感器施加电压Vr为0.1V到0.9V左右，则在理论空燃比的附近，排气空燃比与输出电流Ir的关系，与传感器施加电压Vr无关地大致相同。
另一方面，从图17可知，若排气空燃比变低到某个一定的排气空燃比以下，则即使排气空燃比发生变化，输出电流Ir也几乎不变化。该一定的排气空燃比，根据传感器施加电压Vr而变化，传感器施加电压Vr越高，其越高。因而，若使传感器施加电压Vr增大到某个特定的值以上，则如图中由单点划线所示那样，不论排气空燃比是怎样的值，输出电流Ir都不会成为0。
另一方面，若排气空燃比变高到某个一定的排气空燃比以上，则即使排气空燃比变化，输出电流Ir也几乎不变化。该一定的排气空燃比，也根据传感器施加电压Vr而变化，传感器施加电压Vr越低，其越低。因而，若使传感器施加电压Vr降低到某个特定的值以下，则如图中由双点划线所示那样，不论排气空燃比是怎样的值，输出电流Ir都不变为0(例如在将传感器施加电压Vr设为0V的情况下，与排气空燃比无关，输出电流Ir不会成为0)。
＜理论空燃比附近的微观特性＞
另外，本发明人等进行了潜心研究后发现了如下情况：若宏观地观察传感器施加电压Vr与输出电流Ir的关系(图16)、排气空燃比与输出电流Ir的关系(图17)，则存在如上述那样的倾向，但若在理论空燃比附近微观地观察这些关系，则存在与其不同的倾向。以下对此进行说明。
图18是针对图16的电压-电流线图放大地示出输出电流Ir为0附近的区域(在图16中由X-X所示的区域)的图。从图18可知，在界限电流区域中，若将排气空燃比设为一定，则随着传感器施加电压Vr增大，输出电流Ir也极少量地增大。例如，以排气空燃比为理论空燃比(14.6)的情况为例来观察，在传感器施加电压Vr为0.45V左右时，输出电流Ir变为0。相对于此，若使传感器施加电压Vr相比于0.45V某种程度地低(例如0.2V)，则输出电流变为低于0的值。另一方面，若使传感器施加电压Vr相比于0.45V某种程度地高(例如0.7V)，则输出电流变为高于0的值。
图19是针对图17的空燃比-电流线图，放大地示出排气空燃比为理论空燃比附近且是输出电流Ir为0附近的区域(在图17中由Y所示的区域)的图。从图19可知，在理论空燃比附近的区域中，相对于同一排气空燃比的输出电流Ir在每个传感器施加电压Vr下稍有不同。例如，在图示的例子中，在排气空燃比为理论空燃比的情况下，在将传感器施加电压Vr设为0.45V时，输出电流Ir变为0。而且，若使传感器施加电压Vr大于0.45V，则输出电流Ir也变得比0大，若使传感器施加电压Vr小于0.45V，则输出电流Ir也变得比0小。
而且，从图19可知，在每个传感器施加电压Vr下，输出电流Ir成为0时的排气空燃比(以下称为“电流零时的排气空燃比”)不同。在图示的例子中，在传感器施加电压Vr为0.45V的情况下，在排气空燃比为理论空燃比时输出电流Ir成为0。相对于此，在传感器施加电压Vr大于0.45V的情况下，在排气空燃比比理论空燃比浓时输出电流Ir成为0，传感器施加电压Vr越大，电流零时的排气空燃比越小。相反，在传感器施加电压Vr小于0.45V的情况下，在排气空燃比比理论空燃比稀时输出电流Ir成为0，传感器施加电压Vr越小，电流零时的排气空燃比越大。即，通过使传感器施加电压Vr变化，能够使电流零时的排气空燃比变化。
在此，图5中的斜率、即输出电流的增加量相对于排气空燃比的增加量的比率(以下，称为“输出电流变化率”)即使经过同样的生产工序也未必相同，即使是同一型式的空燃比传感器，也会在个体间产生不均。另外，即使在同一空燃比传感器中，输出电流变化率也会因历时劣化等而变化。其结果，即使使用构成为具有图20中实线A所示的输出特性的同一型式的传感器，根据所使用的传感器、使用期间等，输出电流变化率也会如图20中虚线B所示那样变小，或者输出电流变化率会如单点划线C所示那样变大。
因而，即使使用同一型式的空燃比传感器进行同一空燃比的排气的计测，空燃比传感器的输出电流也会根据所使用的传感器、使用期间等而不同。例如，在空燃比传感器具有如实线A所示的输出特性的情况下，进行了空燃比为af1的排气的计测时的输出电流成为I2。然而，在空燃比传感器具有如虚线B和/或单点划线C所示的输出特性的情况下，进行了空燃比为af1的排气的计测时的输出电流分别成为I1和I3，成为与上述的I2不同的输出电流。
然而，从图20也可知，即使在空燃比传感器的个体间产生了不均或者在同一空燃比传感器中因历时劣化等而产生了不均，电流零时的排气空燃比(在图20的例子中为理论空燃比)也几乎不会变化。即，在输出电流Ir取零以外的值时，难以准确地检测排气空燃比的绝对值，但在输出电流Ir成为零时，则能准确地检测排气空燃比的绝对值(在图20的例子中为理论空燃比)。
并且，如使用图19所说明，在空燃比传感器40、41中，通过使传感器施加电压Vr变化，能够使电流零时的排气空燃比变化。即，若适当设定传感器施加电压Vr，则能够准确地检测理论空燃比以外的排气空燃比的绝对值。特别是，在使传感器施加电压Vr在后述的“特定电压区域”内发生了变化的情况下，能够相对于理论空燃比(14.6)仅细微地(例如，±1％的范围(大约14.45～大约14.75)内)调整电流零时的排气空燃比。因此，通过适当设定传感器施加电压Vr，能够准确地检测与理论空燃比稍微不同的空燃比的绝对值。
此外，如上所述，通过使传感器施加电压Vr变化，能够使电流零时的排气空燃比变化。然而，若使传感器施加电压Vr大于某上限电压或者小于某下限电压，则相对于传感器施加电压Vr的变化量的电流零时的排气空燃比的变化量变大。因此，在该电压区域中，若传感器施加电压Vr稍微偏离，则电流零时的排气空燃比会大幅变化。因此，在该电压区域中，为了准确地检测排气空燃比的绝对值，需要精密地控制传感器施加电压Vr，不太实用。因而，从准确地检测排气空燃比的绝对值的观点来看，需要将传感器施加电压Vr设为某上限电压与某下限电压之间的“特定电压区域”内的值。
在此，如图19所示，空燃比传感器40、41按各排气空燃比具有限界电流区域，限界电流区域是输出电流Ir成为限界电流的电压区域。在本实施方式中，排气空燃比为理论空燃比时的限界电流区域被设为“特定电压区域”。
此外，如使用图17所说明那样，若使传感器施加电压Vr增大到某个特定的值(最大电压)以上，则如图中由单点划线所示那样，不论排气空燃比为怎样的值，输出电流Ir都不会成为0。另一方面，若使传感器施加电压Vr下降到某个特定的值(最小电压)以下，则如图中由双点划线所示那样，不论排气空燃比为怎样的值，输出电流Ir都不会变为0。
因此，若传感器施加电压Vr为最大电压与最小电压之间的电压，则存在输出电流成为零的排气空燃比。相反，若传感器施加电压Vr为高于最大电压的电压或低于最小电压的电压，则不存在输出电流成为零的排气空燃比。因此，传感器施加电压Vr需要至少是在排气空燃比为任一个空燃比时输出电流成为零的电压，即为最大电压与最小电压之间的电压。上述的“特定电压区域”是最大电压与最小电压之间的电压区域。
＜各空燃比传感器中的施加电压＞
在本实施方式中，鉴于上述微观特性，在由上游侧空燃比传感器40检测排气的空燃比时，上游侧空燃比传感器40中的传感器施加电压Vrup被固定为在排气空燃比为理论空燃比(在本实施方式中为14.6)时输出电流成为零那样的电压(例如0.45V)。换言之，在上游侧空燃比传感器40中，设定传感器施加电压Vrup，使得电流零时的排气空燃比成为理论空燃比。
另一方面，在由下游侧空燃比传感器41检测排气的空燃比时，下游侧空燃比传感器41中的传感器施加电压Vr被设为在排气空燃比为比理论空燃比稍浓的预先设定的浓判定空燃比(例如14.55。)时输出电流成为零那样的电压(例如0.7V)。换言之，在下游侧空燃比传感器41中，设定传感器施加电压Vrdwn，使得电流零时的排气空燃比成为比理论空燃比稍浓的浓判定空燃比。这样，在本实施方式中，下游侧空燃比传感器41中的传感器施加电压Vrdwn被设为比上游侧空燃比传感器40中的传感器施加电压Vrup高的电压。
因此，与两空燃比传感器40、41连接的ECU31，在上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup成为零时判断为上游侧空燃比传感器40周围的排气空燃比为理论空燃比。另一方面，ECU31在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn成为零时判断为下游侧空燃比传感器41周围的排气空燃比是浓判定空燃比、即与理论空燃比不同的预先设定的空燃比。由此，能够通过下游侧空燃比传感器41准确地检测浓判定空燃比。
附图标记说明
5 燃烧室
6 进气门
8 排气门
10 火花塞
11 燃料喷射阀
13 进气枝管
15 进气管
18 节气门
19 排气歧管
20 上游侧催化剂
21 上游侧壳体
22 排气管
23 下游侧壳体
24 下游侧催化剂
31 ECU
39 空气流量计
40 上游侧空燃比传感器
41 下游侧空燃比传感器

Claims (12)

1.一种内燃机的控制装置，具备：上游侧催化剂，其设置于内燃机的排气通路；下游侧催化剂，其设置于比该上游侧催化剂靠排气流动方向下游侧的所述排气通路；下游侧空燃比检测单元，其设置于所述上游侧催化剂与所述下游侧催化剂之间的所述排气通路；吸藏量推定单元，其推定所述下游侧催化剂的氧吸藏量；以及流入空燃比控制装置，其控制流入所述上游侧催化剂的排气的空燃比，以使得该排气的空燃比成为目标空燃比，其中，
所述内燃机的控制装置具备：
通常时稀控制单元，其在由所述下游侧空燃比检测单元检测到的空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时，将流入所述上游侧催化剂的排气的目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比稀，直到所述上游侧催化剂的氧吸藏量成为比最大氧吸藏量少的预定的上游侧判定基准吸藏量；
通常时浓控制单元，其在所述上游侧催化剂的氧吸藏量成为了所述上游侧判定基准吸藏量以上时，将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比浓，以使得该氧吸藏量不达到最大氧吸藏量而朝向零减少；以及
吸藏量恢复控制单元，其在由所述吸藏量推定单元推定出的所述下游侧催化剂的氧吸藏量成为了比最大吸藏量少的预定的下游侧下限吸藏量以下时，不通过所述通常时浓控制单元及通常时稀控制单元进行目标空燃比的设定，将所述目标空燃比断续地或持续地设定为比理论空燃比稀，以使得从所述上游侧催化剂流出的排气的空燃比不成为比理论空燃比浓而持续地或断续地成为比理论空燃比稀。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述吸藏量恢复控制单元，持续进行所述目标空燃比的设定，直到所述下游侧催化剂的氧吸藏量成为比所述下游侧下限吸藏量多且为最大氧吸藏量以下的预定的下游侧上限吸藏量。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，
所述吸藏量恢复控制单元，将所述目标空燃比断续地设定为比理论空燃比稀，以使得从所述上游侧催化剂流出的排气的空燃比断续地成为比理论空燃比稀。
4.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，
所述吸藏量恢复控制单元具有：恢复时浓控制单元，其在由所述下游侧空燃比检测单元检测到的空燃比成为了比理论空燃比稀的稀判定空燃比以上时，将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比浓，直到所述上游侧催化剂的氧吸藏量成为比零多的预定的上游侧下限吸藏量；和恢复时稀控制单元，其在所述上游侧催化剂的氧吸藏量成为了所述上游侧下限吸藏量以下时，将所述目标空燃比持续地或断续地设定为稀，以使得该氧吸藏量不达到零而朝向最大氧吸藏量增加。
5.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，
由所述恢复时浓控制单元将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比浓时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差，比由所述恢复时稀控制单元将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比稀时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差大。
6.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，
所述恢复时浓控制单元将所述目标空燃比持续地设定为比理论空燃比浓。
7.根据权利要求4所述的内燃机的控制装置，
所述恢复时稀控制单元将所述目标空燃比持续地设定为比理论空燃比稀。
8.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，
所述吸藏量恢复控制单元将所述目标空燃比持续地设定为比理论空燃比稀。
9.根据权利要求8所述的内燃机的控制装置，
由所述吸藏量恢复控制单元将所述目标空燃比持续地设定为稀时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差，为由所述通常时稀控制单元将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比稀时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差以上。
10.根据权利要求8所述的内燃机的控制装置，
由所述吸藏量恢复控制单元将所述目标空燃比持续地设定为稀时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差，比由所述通常时稀控制单元将所述目标空燃比持续地或断续地设定为比理论空燃比稀时的该目标空燃比的时间平均值与理论空燃比之差小。
11.根据权利要求8所述的内燃机的控制装置，
所述吸藏量恢复控制单元，在由该吸藏量恢复控制单元设定所述目标空燃比的期间内，将所述目标空燃比固定为恒定的空燃比。
12.根据权利要求8所述的内燃机的控制装置，
所述吸藏量恢复控制单元，在由该吸藏量恢复控制单元设定所述目标空燃比的期间内，使所述目标空燃比连续地或阶段地下降。
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