CN104995388B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的控制装置，具备：设置于内燃机的排气通路中的能吸藏氧的排气净化催化剂(20)；设置在排气净化催化剂的排气流动方向下游侧的下游侧空燃比传感器(41)；和根据下游侧空燃比传感器的输出来控制内燃机的内燃机控制单元。下游侧空燃比传感器被构成为：输出电流变为零时的施加电压根据排气空燃比而变化，并且在排气空燃比为理论空燃比时当使该下游侧空燃比传感器中的施加电压增大时输出电流随之增大。在由下游侧空燃比传感器检测排气的空燃比时，下游侧空燃比传感器中的施加电压被固定为恒定电压，该恒定电压是在排气空燃比为比理论空燃比稀的预先确定的空燃比时输出电流变为零时的电压。

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
一直以来，在内燃机的排气通路中设置空燃比传感器，并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就广为人知(例如参照专利文献1～4)。
例如，在专利文献1中记载的控制装置中，作为空燃比传感器，使用如下传感器：其具备暴露于在排气通路内流动的排气中的第一电极、暴露于空气中的第二电极、配置在第一电极与第二电极之间的氧化锆等的固体电解质层。在由该空燃比传感器检测排气的空燃比(以下也称为“排气空燃比”)时，在这些电极间施加0.4V的电压的同时，在这些电极间流动的电流作为输出电流被检测出。而且，基于该输出电流算出排气空燃比。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-316553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2003-329637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2000-356618号公报
发明内容
可是，如专利文献1所记载的空燃比传感器一般被构成为具有由图2 中的实线A所示的输出特性。即，在这样的空燃比传感器中，排气空燃比越大(即越稀)，从空燃比传感器输出的输出电流就越大。而且，这样的空燃比传感器被构成为在排气空燃比为理论空燃比时输出电流变为零。
但是，图2中的斜率、即输出电流增加量相对于排气空燃比增加量的比率(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，在个体间也会产生偏差。而且，在同一空燃比传感器中，也会由于经年劣化等而导致输出电流变化率变化。其结果，即便使用同一型式的传感器，也会根据所使用的传感器、使用期间等而导致如图2中的虚线B所示那样输出电流变化率变小、或如单点划线C所示那样输出电流变化率变大。
因此，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测量，也会根据所使用的传感器、使用期间等而导致空燃比传感器的输出电流不同。例如，在空燃比传感器具有由实线A所示那样的输出特性的情况下，进行空燃比为af1的排气的测量时的输出电流为I2。但是，在空燃比传感器具有如由虚线B或单点划线C所示那样的输出特性的情况下，进行空燃比为af1的排气的测量时的输出电流分别为I1以及I3，成为与所述的I2不同的输出电流。
因此，这样的空燃比传感器，虽然对于理论空燃比以及相对于理论空燃比为浓以及为稀的情况能够正确地检测，但在排气的空燃比不为理论空燃比时不能够正确地检测其绝对值(即浓程度、稀程度)。
特别是在从设置于内燃机的排气通路中的排气净化催化剂排出的排气中最成为问题的是NOx。为此，设置于排气净化催化剂的排气流动方向下游侧的空燃比传感器，在从排气净化催化剂流出的排气中包含NOx的情况下，即从排气净化催化剂流出的排气的空燃比为比理论空燃比稀的空燃比(以下称为“稀空燃比”)的情况下，需要正确地检测其绝对值。
因此，鉴于所述课题，本发明的目的在于提供一种内燃机的控制装置，其使用了即使是排气的空燃比为稀空燃比时也能够检测排气的空燃比的绝对值的空燃比传感器。
为了解决所述问题，第1发明提供一种内燃机的控制装置，其具备：设置于内燃机的排气通路中的能吸藏氧的排气净化催化剂；在该排气净化催化剂的排气流动方向下游侧设置于所述排气通路中的下游侧空燃比传感器；和根据该下游侧空燃比传感器的输出来控制内燃机的内燃机控制单元，所述下游侧空燃比传感器被构成为：输出电流变为零时的施加电压根据排气空燃比而变化，并且在排气空燃比为理论空燃比时当使该下游侧空燃比传感器中的施加电压增大时输出电流随之增大，在由所述下游侧空燃比传感器检测排气的空燃比时，该下游侧空燃比传感器中的施加电压被固定为恒定电压，该恒定电压是在排气空燃比为比理论空燃比稀的预先确定的空燃比时输出电流变为零时的电压。
第2发明为，在第1发明基础上，所述内燃机控制单元将所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为零时的排气空燃比判断为所述预先确定的空燃比。
第3发明为，在第1或第2发明基础上，还具备：在所述排气净化催化剂的排气流动方向上游侧设置于所述排气通路中的上游侧空燃比传感器，所述内燃机控制单元控制向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比，使得由所述上游侧空燃比传感器检测出的空燃比变为目标空燃比。
第4发明为，在第3发明基础上，所述上游侧空燃比传感器被构成为：输出电流变为零时的施加电压根据排气空燃比而变化，并且在排气空燃比为理论空燃比时当使该上游侧空燃比传感器中的施加电压增大时输出电流随之增大，在由所述上游侧空燃比传感器检测排气的空燃比时，所述上游侧空燃比传感器中的施加电压被固定为恒定电压，该恒定电压是在排气空燃比为理论空燃比时输出电流变为零时的电压。
第5发明为，在第3或第4发明基础上，所述上游侧空燃比传感器被构成为：输出电流变为零时的施加电压根据排气空燃比而变化，并且在排气空燃比为理论空燃比时当使该上游侧空燃比传感器中的施加电压增大时输出电流随之增大，所述下游侧空燃比传感器中的施加电压低于所述上游侧空燃比传感器中的施加电压。
第6发明为，在第3～第5的任一个发明的基础上，所述内燃机控制单元在所述上游侧空燃比传感器的输出电流变为零以上时使向所述排气净化催化剂流入的排气的目标空燃比比理论空燃比浓。
第7发明为，在第6发明的基础上，所述内燃机控制单元具备：氧吸藏量增加单元，该单元在所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为与比理论空燃比浓的浓判定空燃比相应的值以下时，使向所述排气净化催化剂流入的排气的目标空燃比连续或断续地比理论空燃比稀，直到所述排气净化催化剂的氧吸藏量变为比最大氧吸藏量少的规定的吸藏量为止；和氧吸藏量减少单元，该单元在所述排气净化催化剂的氧吸藏量变为所述规定的吸藏量以上时，使所述目标空燃比连续或断续地比理论空燃比浓，使得该氧吸藏量并不达到最大氧吸藏量而朝向零减少。
第8发明为，在第6发明的基础上，所述内燃机控制单元具备：空燃比稀切换单元，该单元在所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为与比理论空燃比浓的浓判定空燃比相应的值以下时，使向所述排气净化催化剂流入的排气的目标空燃比变化到比理论空燃比稀的稀设定空燃比；稀程度降低单元，该单元在利用该空燃比稀切换单元使所述目标空燃比变化之后且所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为零以上之前，使所述目标空燃比变化为与理论空燃比之差小于所述稀设定空燃比与理论空燃比之差的稀空燃比；空燃比浓切换单元，该单元在所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为零以上时，使所述目标空燃比变化到比理论空燃比浓的浓设定空燃比；和浓程度降低单元，该单元在利用该空燃比浓切换单元使所述目标空燃比变化之后且所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为与所述浓判定空燃比相应的值以下之前，使所述目标空燃比变化为与理论空燃比之差小于所述浓设定空燃比与理论空燃比之差的浓空燃比。
第9发明为，在第1～第8的任一个发明的基础上，所述下游侧空燃比传感器具备：第一电极，其经由扩散律速层暴露于作为空燃比检测对象的排气中；第二电极，其暴露于基准气氛中；固体电解质层，其配置在所述第一电极与所述第二电极之间；和电压施加装置，其在所述第一电极与 所述第二电极之间施加电压，所述施加电压是由电压施加装置施加的电压，所述下游侧空燃比传感器被构成为在各排气空燃比下具有：电流增大区域，其是输出电流随着施加电压的增大而增大的电压区域；和电流微增区域，其是通过设置所述扩散律速层，与所述电流增大区域相比，相对于施加电压增加量的输出电流增加量变小的电压区域，所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压是排气空燃比为理论空燃比时的所述电流微增区域内的电压。
第10发明为，在第1～第8的任一个发明的基础上，所述下游侧空燃比传感器被构成为在各排气空燃比下具有临界电流区域，该临界电流区域是所述输出电流变为临界电流时的电压区域，所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压是排气空燃比为理论空燃比时的所述临界电流区域内的电压。
第11发明为，在第1～第8的任一个发明的基础上，所述下游侧空燃比传感器被构成为在各排气空燃比下具有：比例区域，其是所述施加电压和输出电流的关系为输出电流与施加电压的增大成比例地增大的电压区域；水分解区域，其是通过发生水的分解，输出电流根据施加电压的变化而变化的电压区域；和中间区域，其是所述比例区域和水分解区域之间的电压区域，所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压是排气空燃比为理论空燃比时的所述中间区域内的电压。
第12发明为，在第1～第8的任一个发明的基础上，所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压被设为在排气空燃比比理论空燃比高1％时输出电流变为零时的电压以上、且比在排气空燃比为理论空燃比时输出电流变为零时的电压低的电压。
第13发明为，在第1～第8的任一个发明的基础上，所述下游侧空燃比传感器被构成为：在各排气空燃比下所述施加电压和输出电流的关系为输出电流随着施加电压增大而增大到第一弯曲点，从第一弯曲点开始，输出电流随着施加电压增大而增大到第二弯曲点，从第二弯曲点开始，输出电流随着施加电压增大而增大，并且在第一弯曲点与第二弯曲点之间的电压区域中，与其他电压区域相比，相对于施加电压增加量的输出电流增加量变小，所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压被设为排气空燃比为理论空燃比时的所述第一弯曲点和第二弯曲点之间的电压。
第14发明为，在第1～第8的任一个发明的基础上，所述下游侧空燃比传感器具备：第一电极，其经由扩散律速层暴露于作为空燃比检测对象的排气中；第二电极，其暴露于基准气氛中；固体电解质层，其配置在所述第一电极与所述第二电极之间；和电压施加装置，其在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压，所述扩散律速层由氧化铝形成，所述施加电压是由电压施加装置施加的电压，所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压被设为0.1V以上且低于0.45V的电压。
第15发明为，在第3～第8的任一个发明的基础上，所述上游侧空燃比传感器具备：第一电极，其经由扩散律速层暴露于作为空燃比检测对象的排气中；第二电极，其暴露于基准气氛中；固体电解质层，其配置在所述第一电极与所述第二电极之间；和电压施加装置，其在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压，所述扩散律速层由氧化铝形成，所述施加电压是由电压施加装置施加的电压，所述上游侧空燃比传感器中的恒定电压被设为0.4V以上0.45V以下。
第16发明为，在第1～第15的任一个发明的基础上，所述下游侧空燃比传感器具备：第一电极，其经由扩散律速层暴露于作为空燃比检测对象的排气中；第二电极，其暴露于基准气氛中；固体电解质层，其配置在所述第一电极与所述第二电极之间；电压施加装置，其在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压；和电流检测装置，其检测在所述第一电极与所述第二电极之间流动的电流，所述施加电压是由电压施加装置施加的电压，所述输出电流是由所述电流检测装置检测出的电流。
根据本发明，提供使用了即使是排气的空燃比为稀空燃比时也能够检测排气的空燃比的绝对值的空燃比传感器的内燃机的控制装置。
附图说明
图1是概略地示出采用本发明的控制装置的内燃机的图。
图2是表示空燃比传感器的输出特性的图。
图3是空燃比传感器的概略的截面图。
图4是概略地示出空燃比传感器的工作的图。
图5是表示构成电压施加装置以及电流检测装置的具体的电路的一例的图。
图6是表示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7是表示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8是放大地示出图6中由X-X所示的区域的图。
图9是放大地示出图7中由Y-Y所示的区域的图。
图10是表示空燃比传感器的传感器施加电压与输出电流的关系的图。
图11是表示空燃比传感器的空燃比与输出电流的关系的图。
图12是表示传感器施加电压与输出电流的关系的图。
图13是表示排气净化催化剂的氧吸藏量与从排气净化催化剂流出的排气中的NOx或未燃气体的浓度的关系。
图14是上游侧排气净化催化剂的氧吸藏量等的时间图。
图15是控制装置的功能框图。
图16是表示空燃比修正量的计算控制的控制程序的流程图。
图17是上游侧排气净化催化剂的氧吸藏量等的时间图。
图18是上游侧排气净化催化剂的氧吸藏量等的时间图。
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。再者，在以下的说明中，对同样的构成要素标记相同参照标记。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表示吸气阀，7表示吸气口，8表示排气阀，9表示排气口。吸气阀6对吸气口7进行开关，排气阀8对排气口9进行开关。
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。再者，燃料喷射阀11也可以被配置为向吸气口7内喷射燃料。另外，在本实施方式中，作为燃料，可使用在排气净化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。
各气缸的吸气口7经由各自对应的吸气支管13与缓冲罐(surge tank)14连接，缓冲罐14经由吸气管15与空气滤清器16连接。吸气口7、吸气支管13、缓冲罐14、吸气管15形成吸气通路。另外，在吸气管15内配置有由节流阀驱动致动器17驱动的节流阀18。节流阀18通过利用节流阀驱动致动器17使其转动，能够变更吸气通路的开口面积。
另一方面，各气缸的排气口9与排气歧管19连接。排气歧管19具有与各排气口9连接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排气净化催化剂20的上游侧壳体21连接。上游侧壳体21经由排气管22与内置有下游侧排气净化催化剂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，具备经由双向性总线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。在吸气管15中配置有用于检测在吸气管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的集合部中配置有检测在排气歧管19内流动的排气(即向上游侧排气净化催化剂20流入的排气)的空燃比的上游侧空燃比传感器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(即从上游侧排气 净化催化剂20流出并向下游侧排气净化催化剂24流入的排气)的空燃比的下游侧空燃比传感器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。再者，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以及节流阀驱动致动器17连接。再者，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。
＜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单元(cell)为一个的单一单元型的空燃比传感器。
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的另一个侧面上的空气侧电极(第二电极)53；对通过的排气进行扩散律速的扩散律速层54；保护扩散律速层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律速层54，在扩散律速层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与扩散律速层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、即排气经由扩散律速层54被导入到该被测气体室57中。另外，排气侧电极52配置在被测气体室57内，因此，排气侧电极52经由扩散律速层54暴露于排气中。 再者，被测气体室57未必需要设置，可以被构成为扩散律速层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对空气开放，因此空气作为基准气体被导入到基准气体室58内。空气侧电极53配置在基准气体室58内，因此空气侧电极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空气，因此空气侧电极53暴露于空气中。
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具有足以加热到将固体电解质层51活化的发热容量。
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，扩散律速层54由氧化铝、氧化镁、硅石质、尖晶石、莫来石等耐热性无机物质的多孔质烧结体形成。而且，排气侧电极52以及空气侧电极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与空气侧电极53之间，由搭载于ECU31的电压施加装置60施加传感器施加电压Vr。而且，在ECU31中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。
＜空燃比传感器的工作＞
接着，参照图4对这样构成的空燃比传感器40、41的工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的工作的图。在使用时，空燃比传感器40、41被配置成保护层55以及扩散律速层54的外周面暴露于排气中。另外，空气被导入到空燃比传感器40、41的基准气体室58中。
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。
相反地，固体电解质层51还具有以下特性(氧泵特性)：若对两侧面间给予电位差，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。具体地讲，在对两侧面间给予了电位差的情况下会引起氧离子的移动，使得被给予了正极性的侧面上的氧浓度相对于被给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，使得空气侧电极53成为正极性、排气侧电极52成为负极性。
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，如果将传感器施加电压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朝向空气侧电极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的正极经由空气侧电极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，如果将传感器施加电压Vr设定为适当的值，则与通过扩散从排气中经过扩散律速层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律速层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，如果将传感器施加电压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空气侧电极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，从空气侧电极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，如果将传感器施加电压Vr设定为适当的值，则由在固体电解质层51中从空气侧电极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律速层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流入的氧和未燃气体的量达到化学当量比。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内的氧和未燃气体的浓度未发生变动。其结果，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比没有变动而按与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比被维持。因而，如图4(C)所示，没有发生由氧泵特性引起的氧离子的移动，其结果没有产生在电路中流动的电流。
＜电压施加装置以及电流检测装置的电路＞
图5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5可知，电压施加装置60进行着负反馈控制，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进行着负反馈控制，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也变为传感器施加电压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。因此，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间给予电位差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。再者，电压施加装置60的电路未必需要是如图5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，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为偏移电压(offset voltage)(是预先施加使得E0不变为负值的电压，例如3V)，R为图5所示的电阻的值。
在式(1)中，传感器施加电压Vr、偏移电压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，如果检测出电压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实质上检测了在两电极52、53间流动的电流Ir。再者，电流检测装置61的电路未必需要是图5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。
＜空燃比传感器的输出特性＞
如上述那样构成且工作的空燃比传感器40、41，具有如图6所示那样的电压-电流(V-I)特性。从图6可知，在传感器施加电压Vr为0以下以及0附近的区域，在排气空燃比为恒定的情况下，若将传感器施加电压Vr从负值逐渐地增加下去，则输出电流Ir随之增加下去。
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，与经由扩散律速层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。再者，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，若在将排气空燃比设为恒定的状态下将传感器施加电压Vr逐渐地增加下去，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临界电流，以下将发生该临界电流的电压区域称为临界电流区域。
即，在该临界电流区域，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，与经由扩散律速层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根据经由扩散律速层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 恒定并使传感器施加电压Vr变化，基本上经由扩散律速层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，如果排气空燃比不同，则经由扩散律速层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6可知，在稀空燃比和浓空燃比(比理论空燃比浓的空燃比)下，临界电流的流动方向相反，在为稀空燃比时，空燃比越大，临界电流的绝对值越大，在为浓空燃比时，空燃比越小，临界电流的绝对值越大。
其后，若在将排气空燃比设为恒定的状态下将传感器施加电压Vr进一步增加下去，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，若将传感器施加电压Vr进一步增加下去，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7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7可知，如果传感器施加电压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7可知，如果传感器施加电压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7可知，若排气空燃比变低到某个恒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。该恒定的排气空燃比，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都不变为0。
另一方面，若排气空燃比变高到某个恒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。该恒定的排气空燃比，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不变为0)。
＜理论空燃比附近的微观特性＞
但是，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6)、排气空燃比与输出电流Ir的关系(图7)，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8是针对图6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6中由X-X所示的区域)的图。从图8可知，在临界电流区域中，若将排气空燃比设为恒定，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。与此相对，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9是针对图7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输出电流Ir为0附近的区域(在图7中用Y表示的区域)的图。从图9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也变得大于0，若使传感器施加电压Vr小于0.45V，则输出电流Ir也变得小于0。
而且，从图9可知，在每个传感器施加电压Vr下，输出电流Ir变为 0时的排气空燃比(以下称为“电流为零时的排气空燃比”)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变为0。与此相对，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变为0，传感器施加电压Vr越大，电流为零时的排气空燃比越小。相反地，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变为0，传感器施加电压Vr越小，电流为零时的排气空燃比越大。即，通过使传感器施加电压Vr变化，能够使电流为零时的排气空燃比变化。
在此，如使用图2说明的那样，在空燃比传感器的个体间输出电流变化率产生偏差，或者在同一空燃比传感器中也由于经年劣化等而产生偏差。但是，从图2可知，即便产生这样的偏差，电流为零时的排气空燃比(在图2的例子中为理论空燃比)也几乎不变化。即，在输出电流Ir取零以外的值时，难以正确地检测排气空燃比的绝对值，与之相对，在输出电流Ir变为零时，能够正确地检测排气空燃比的绝对值(在图2的例子中为理论空燃比)。
而且，如使用图9说明的那样，在空燃比传感器40、41中，通过使传感器施加电压Vr变化，能够使电流为零时的排气空燃比变化。即，如果适当地设定传感器施加电压Vr，则能够正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”内变化的情况下，能够将电流为零时的排气空燃比相对于理论空燃比(14.6)仅少许地(例如±1％的范围(约14.45～约14.75)内)调整。因此，通过适当地设定传感器施加电压Vr，能够正确地检测与理论空燃比稍有不同的空燃比的绝对值。
＜特定电压区域的说明＞
但是，如上所述，通过使传感器施加电压Vr变化，能够使电流为零时的排气空燃比变化。但是，若使传感器施加电压Vr大于某个上限电压或小于某个下限电压，则相对于传感器施加电压Vr的变化量的电流为零 时的排气空燃比的变化量变大。因此，在这样的电压区域中，若传感器施加电压Vr稍微地偏移，则电流为零时的排气空燃比较大地变化。因此，在这样的电压区域中，为了正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，不怎么实用。因而，从正确地检测排气空燃比的绝对值的观点来看，传感器施加电压Vr需要设为某个上限电压与某个下限电压之间的“特定电压区域”内的值。
这样的特定电压区域能够采用各种方法来定义。以下，使用图10～图12对几个定义的例子进行说明。
首先，对第一个例子进行说明。如图10(A)的电压-电流线图所示，空燃比传感器40、41在各排气空燃比下具有：电流增大区域，其是输出电流Ir随着传感器施加电压Vr的增大而增大的电压区域；和电流微增区域，其是通过设置有扩散律速层，与所述电流增大区域相比，相对于传感器施加电压Vr增加量的输出电流Ir增加量变小的电压区域(在图10(A)中仅针对排气空燃比为理论空燃比时示出了电流增大区域以及电流微增区域)。在第一个例子中，排气空燃比为理论空燃比时的电流微增区域被作为“特定电压区域”。
接着，对第二个例子进行说明。如图10(B)的电压-电流线图所示，空燃比传感器40、41在各排气空燃比下具有临界电流区域，该临界电流区域是输出电流Ir变为临界电流时的电压区域(在图10(B)中仅针对排气空燃比为理论空燃比时示出了临界电流区域)。在第二个例子中，排气空燃比为理论空燃比时的临界电流区域被作为“特定电压区域”。
接着，对第三个例子进行说明。如图10(C)的电压-电流线图所示，空燃比传感器40、41在各排气空燃比下具有：比例区域，其是输出电流与施加电压的增大成比例地增大的电压区域；水分解区域，其是通过发生水和/或固体电解质层51的分解，输出电流根据施加电压的变化而变化的电压区域；中间区域，其是所述比例区域与水分解区域之间的电压区域(在图10(C)中仅针对排气空燃比为理论空燃比时示出了比例区域、水分解区域以及中间区域)。在第三个例子中，排气空燃比为理论空燃比时的中间区域被作为“特定电压区域”。
接着，对第四个例子进行说明。如图9所示，电流为零时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，电流为零时的排气空燃比越低。如图11所示，在本实施方式的空燃比传感器40、41中，在将传感器施加电压Vr设为上限电压值时，电流为零时的排气空燃比变为比理论空燃比AFst低例如0.5～2％左右(优选1％左右)的空燃比。另一方面，在将传感器施加电压Vr设为下限电压值时，电流为零时的排气空燃比变为比理论空燃比AFst高例如0.5～2％左右(优选1％左右)的空燃比。在第四个例子中，所述上限电压值(电流为零时的排气空燃比变为比理论空燃比AFst低例如1％的空燃比时的电压值)与所述下限电压值(电流为零时的排气空燃比变为比理论空燃比AFst高例如1％的空燃比时的电压值)之间的电压区域被作为“特定电压区域”。
接着，参照图12对第五个例子进行说明。图12示出了电流相对于电压的变化。如图12所示，在本实施方式的空燃比传感器40、41中，在各排气空燃比下，从为负的状态开始，输出电流Ir随着传感器施加电压Vr增大而增大到第一弯曲点B1，从第一弯曲点B1开始，输出电流Ir随着传感器施加电压Vr增大而增大到第二弯曲点B2，从第二弯曲点开始，输出电流Ir随着传感器施加电压Vr增大而增大。在第一弯曲点B1与第二弯曲点B2之间的电压区域中，与其他电压区域相比，相对于传感器施加电压Vr增加量的施加电流Ir增加量较小。在第五个例子中，排气空燃比为理论空燃比时的所述第一弯曲点和第二弯曲点之间的电压区域被作为“特定电压区域”。
接着，对第六个例子进行说明。在第六个例子中，“特定电压区域”的上限电压值和下限电压值用具体的数值确定。具体地讲，“特定电压区域”被设为0.05V以上、0.95V以下，优选为0.1V以上、0.9V以下，更优选为0.15V以上、0.8V以下。
再者，如使用图7说明的那样，若使传感器施加电压Vr增大到某个特定值(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都不会变为0。另一方面，若使传感器施加电压Vr下降到某个特定值(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，如果传感器施加电压Vr为最大电压与最小电压之间的电压，则存在输出电流变为零时的排气空燃比。相反地，如果传感器施加电压Vr为高于最大电压的电压或低于最小电压的电压，则不存在输出电流变为零时的排气空燃比。因此，传感器施加电压Vr至少需要为在排气空燃比为任一个空燃比时输出电流变为零时的电压，即为最大电压与最小电压之间的电压。所述的“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，鉴于上述的微观特性，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)时输出电流变零那样的恒定电压(例如0.4V～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，使得电流为零时的排气空燃比变为理论空燃比。
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稀的预先确定的规定空燃比(例如14.65。以下称为“稀判定空燃比”)时输出电流变为零时那样的电压(例如0.2V)。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，使得电流为零时的排气空燃比变为比理论空燃比稍稀的稀判定空燃比。
因此，下游侧空燃比传感器41中的传感器施加电压Vr被设为比在排气空燃比为理论空燃比时输出电流变为零时的电压低的电压。另外，由于排气空燃比为理论空燃比时输出电流变为零时的电压为0.45V左右，因此下游侧空燃比传感器41中的传感器施加电压Vr被设为低于0.45V的电压。
不论怎样，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低的电压。
因此，与两空燃比传感器40、41连接的ECU31，将在上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变为零时的上游侧空燃比传感器40周围的排气空燃比判断为理论空燃比。另一方面，ECU31将在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为零时的下游侧空燃比传感器41周围的排气空燃比判断为稀判定空燃比、即比理论空燃比稀的预先确定的空燃比。
再者，所谓由空燃比传感器检测排气的空燃比时，可列举出例如未执行后述的燃料切断控制时、由空燃比传感器检测到的空燃比未达到18以上的较高的值时等。
＜排气净化催化剂的说明＞
接着，对本实施方式中使用的排气净化催化剂20、24进行说明。上游侧排气净化催化剂20以及下游侧排气净化催化剂24都具有同样的构成。以下，仅对上游侧排气净化催化剂20进行说明，但下游侧排气净化催化剂24也具有同样的构成以及作用。
上游侧排气净化催化剂20，是具有氧吸藏能力的三元催化剂。具体地讲，上游侧排气净化催化剂20是在由陶瓷构成的载体上担载了具有催化作用的贵金属(例如铂(Pt))以及具有氧吸藏能力的物质(例如氧化铈(CeO2))的催化剂。上游侧排气净化催化剂20在达到规定的活性温度时发挥同时净化未燃气体(HC、CO等)和氮氧化物(NOx)的催化作用，而且还发挥氧吸藏能力。
利用上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏能力，上游侧排气净化催化剂20在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比比理论空燃比稀(为稀空燃比)时吸藏排气中的氧。另一方面，上游侧排气净化催化剂20在流入的排气的空燃比比理论空燃比浓(为浓空燃比)时释放被上游侧排气净化催化剂20吸藏的氧。再者，“排气的空燃比”意指在生成该排气之前所供给的燃料的质量相对于空气的质量的比率，通常意指在生成该排气时向燃烧室5内供给的燃料的质量相对于空气的质量的比率。
上游侧排气净化催化剂20通过具有催化作用以及氧吸藏能力，根据氧 吸藏量而具有对NOx以及未燃气体的净化作用。图13示出上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量与从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的NOx以及未燃气体(HC、CO等)的浓度的关系。图13(A)表示向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为稀空燃比时的、氧吸藏量与从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的NOx浓度的关系。另一方面，图13(B)表示向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为浓空燃比时的、氧吸藏量与从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的未燃气体的浓度的关系。
从图13(A)可知，在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量少时，直到最大氧吸藏量为止很有富余。因而，即使向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为稀空燃比(即，该排气包含NOx以及氧)，排气中的氧也被排气净化催化剂吸藏，与之相伴，NOx也被还原净化。其结果，在从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中几乎不含NOx。
但是，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量变多，则在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为稀空燃比的情况下，在上游侧排气净化催化剂20中变得难以吸藏排气中的氧，与之相伴，排气中的NOx也难以被还原净化。因而，从图13(A)可知，若氧吸藏量超过某个上限吸藏量Cuplim而增大，则从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的NOx浓度急剧上升。
另一方面，在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量多时，若向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为浓空燃比(即，该排气包含未燃气体)，则释放被上游侧排气净化催化剂20吸藏的氧。因而，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中的未燃气体被氧化净化。其结果，从图13(B)可知，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中几乎不含未燃气体。
但是，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量变少，则在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为浓空燃比的情况下，从上游侧排气净化催化剂20释放的氧变少，与之相伴，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中的未燃气体也难以被氧化净化。因而，从图13(B)可知，氧 吸藏量越过某个下限吸藏量Clowlim而减少时，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的未燃气体的浓度急剧上升。
这样，在本实施方式中使用的排气净化催化剂20、24，针对排气中的NOx以及未燃气体的净化特性根据向排气净化催化剂20、24流入的排气的空燃比以及氧吸藏量而变化。再者，如果具有催化作用以及氧吸藏能力，则排气净化催化剂20、24可以是与三元催化剂不同的催化剂。
＜空燃比控制的概要＞
接着，说明本发明的内燃机的控制装置中的空燃比控制的概要。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，使得上游侧空燃比传感器40的输出电流(即，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比)Irup变为与目标空燃比相应的值。
向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比，基于下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn来设定。具体地讲，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Irefri以下时，目标空燃比被设为稀设定空燃比，并维持在该空燃比。所谓输出电流Irdwn变为浓判定基准值Irefri以下时，意指从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为比理论空燃比稍浓的预先确定的浓判定空燃比(例如14.55)以下。另外，稀设定空燃比是比理论空燃比稀某种程度的预先确定的空燃比，例如设为14.65～20，优选为14.68～18，更优选为14.7～16左右。
若目标空燃比变更为稀设定空燃比，则可推定上游侧排气净化催化剂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以及由空气流量计39等算出的向燃烧室5内的吸入空气量的推定值或从燃料喷射阀11喷出的燃料喷射量等来进行。而且，若氧吸藏量OSAsc的推定值变为预先确定的判定基准吸藏量Cref以上，则至此为稀设定空燃比的目标空燃比被设定为弱浓设定空燃比，并维持在该空燃比。弱浓设定空燃比是比理论空燃比稍浓的预先确定的空燃比，例如设为13.5～14.58，优选为14～14.57，更优选为14.3～14.55左右。其后，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn再次变为浓判定基准值Irefri 以下时，目标空燃比再次被设定为稀设定空燃比，其后反复进行同样的操作。
这样，在本实施方式中，向上游侧排气净化催化剂20流入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间的差，大于弱浓设定空燃比与理论空燃比之间的差。因此，在本实施方式中，目标空燃比会被交替地设定为短期间的稀设定空燃比和长期间的弱浓设定空燃比。
＜使用时间图的通常控制的说明＞
参照图14，对如上述那样的操作具体说明。图14是在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、上游侧排气净化催化剂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、以及从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的NOx浓度的时间图。
再者，如上述那样，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup，在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为理论空燃比时变为零，在该排气的空燃比为浓空燃比时变为负值，在该排气的空燃比为稀空燃比时变为正值。另外，在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为浓空燃比或稀空燃比时，与理论空燃比的差越大，则上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup的绝对值越大。
另一方面，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn，在从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比为稀判定空燃比(比理论空燃比稍稀)时变为零，在该排气的空燃比比稀判定空燃比浓时变为负值，在该排气的空燃比比稀判定空燃比稀时变为正值。另外，在从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比比稀判定空燃比稀时，与稀判定空燃比的差越大，则下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn的绝对值越大。
另外，空燃比修正量AFC是关于目标空燃比的修正量。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为正值时，目标空燃比变为稀空燃比，在空燃比修正量AFC为负值时，目标 空燃比变为浓空燃比。
在图示的例子中，在时刻t1以前的状态中，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应的值，为小于0的值。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随之变为负值。由于在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中包含未燃气体，因此上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐地减少下去。但是，排气中所包含的未燃气体被上游侧排气净化催化剂20净化，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比大致变为理论空燃比。因而，下游侧空燃比传感器的输出电流Irdwn变为负值(与理论空燃比相应)。此时，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变为浓空燃比，因此能够抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的NOx排出量。
若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐减少，则氧吸藏量OSAsc在时刻t1下越过下限吸藏量(参照图13的Clowlim)而减少。若氧吸藏量OSAsc比下限吸藏量减少，则流入到上游侧排气净化催化剂20中的未燃气体的一部分没有被上游侧排气净化催化剂20净化而流出。因而，时刻t1以后，随着上游侧排气净化催化剂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，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比也变为浓空燃比，因此能够抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的NOx排出量。
其后，在时刻t2下，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应的浓判定基准值Irefri。在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Irefri，则为了抑制上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的减少，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应的值，为大于0的值。因此，目标空燃比被设为稀空燃比。
再者，在本实施方式中，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后，即从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的 空燃比达到浓判定空燃比后，进行了空燃比修正量AFC的切换。这是因为，即使上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量充分，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比也有时极少量地偏离理论空燃比。即，当假使在输出电流Irdwn稍微偏离与理论空燃比相应的值的情况下也判断为氧吸藏量越过下限吸藏量而减少时，有下述可能性：即使实际上具有充分的氧吸藏量，也判断为氧吸藏量越过下限吸藏量而减少了。因此，在本实施方式中，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比达到浓判定空燃比才判断为氧吸藏量越过下限吸藏量而减少。反过来说，浓判定空燃比被设为：在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量充分时从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比几乎不会达到的空燃比。
在时刻t2下，若将目标空燃比切换为稀空燃比，则向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比也从浓空燃比变化为稀空燃比(实际上，在切换目标空燃比后向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变化之前产生了延迟，但在图示的例子中，为方便起见设为同时变化)。
在时刻t2下若向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变化为稀空燃比，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc增大。另外，与之相伴，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变化为理论空燃比，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn也收敛于与理论空燃比相应的负值。再者，在图示的例子中，刚刚切换了目标空燃比之后，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn降低了。这是因为，在切换目标空燃比后该排气到达下游侧空燃比传感器41之前产生了延迟。
此时，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变为了稀空燃比，但上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏能力具有充分的富余，因此流入的排气中的氧被上游侧排气净化催化剂20吸藏，NOx被还原净化。因而，能够抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的NOx排出量。
其后，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc增大，则在时刻t3下氧吸藏量OSAsc达到判定基准吸藏量Cref。在本实施方式中，若氧吸藏量OSAsc变为判定基准吸藏量Cref，则为了中止向上游侧排气净化 催化剂20中吸藏氧，将空燃比修正量AFC切换为弱浓设定修正量AFCrich(小于0的值)。因此，目标空燃比被设为浓空燃比。
但是，如上述那样，在切换目标空燃比后向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比实际变化之前产生了延迟。因而，即使在时刻t3进行切换，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比也经过某种程度的时间后从稀空燃比变化为浓空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc增大下去，直到向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变化为浓空燃比为止。
但是，判定基准吸藏量Cref被设定得比最大氧吸藏量Cmax、上限吸藏量(参照图13的Cuplim)充分低，因此在时刻t3下氧吸藏量OSAsc也未达到最大氧吸藏量Cmax、上限吸藏量。反过来说，判定基准吸藏量Cref被设为充分少的量，使得：即使切换目标空燃比后到向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比实际变化为止产生延迟，氧吸藏量OSAsc也没有达到最大氧吸藏量Cmax、上限吸藏量。例如，判定基准吸藏量Cref被设为最大氧吸藏量Cmax的3/4以下，优选为最大氧吸藏量Cmax的1/2以下，更优选为最大氧吸藏量Cmax的1/5以下。因此，在时刻t2～t3也能够抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的NOx排出量。
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，与之相伴，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变为负值。由于在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中包含未燃气体，因此上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐减少下去，在时刻t4下，与时刻t1同样地，氧吸藏量OSAsc越过下限吸藏量而减少。此时，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比也变为浓空燃比，因此能够抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的NOx排出量。
接着，在时刻t5下，与时刻t2同样地，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。由此，空燃比修正量AFC被切换为与稀设定空燃比相应的值AFClean。其后，反复进行所述的时刻t1～t5 的循环。
从以上的说明可知，根据所述实施方式，能够总是抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的NOx排出量。即，只要进行了所述的控制，就基本上能够使从上游侧排气净化催化剂20排出的NOx排出量成为较少的量。另外，在本实施方式中，实质上只要仅在时刻t2～t3进行氧吸藏量OSAsc的推定即可。因而，与必须长期间地推定氧吸藏量的情况相比，氧吸藏量的推定值不易产生误差，从这样的观点来看，也能够抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的NOx排出量。而且，若排气净化催化剂的氧吸藏量被维持为恒定，则该排气净化催化剂的氧吸藏能力降低。相对于此，根据本实施方式，氧吸藏量OSAsc总是上下变动，因此能够抑制氧吸藏能力降低。
再者，在所述实施方式中，在时刻t2～t3，空燃比修正量AFC被维持为稀设定修正量AFClean。但是，在这样的期间中，空燃比修正量AFC未必需要维持为恒定，也可以以使其逐渐地减少、或者暂时地成为浓空燃比等的进行变动的方式来被设定，例如。同样地，在所述实施方式中，在时刻t3～t5，空燃比修正量AFC被维持为弱浓设定修正量AFrich。但是，在这样的期间中，空燃比修正量AFC未必需要维持为恒定，也可以以使其逐渐减少或者暂时地成为稀空燃比等的进行变动的方式来被设定。
但是，即使是这种情况，在时刻t2～t3的空燃比修正量AFC也被设定使得该期间中的目标空燃比的平均值与理论空燃比之差大于在时刻t3～t5的目标空燃比的平均值与理论空燃比之差。
另外，在所述实施方式中，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup以及向燃烧室5内的吸入空气量的推定值等来推定了上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc。但是，氧吸藏量OSAsc既可以在这些参数基础上还基于其他的参数来算出，也可以基于与这些参数不同的参数来推定。另外，在所述实施方式中，若氧吸藏量OSAsc的推定值变为判定基准吸藏量Cref以上，则目标空燃比被从稀设定空燃比切换为弱浓设定空燃比。但是，将目标空燃比从稀设定空燃比切换为弱浓设定空燃比的定时(timing)，也可以以例如将目标空燃比从弱浓设定空燃比向稀设定空燃 比切换后的内燃机运转时间等的其他参数为基准。但是，即使是这种情况，也需要在推定为上游侧排气净化催化剂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切换为弱浓设定空燃比。
考虑以上所述，在本实施方式中，可以说ECU31具备：氧吸藏量增加单元，该单元在由下游侧空燃比传感器41检测出的排气的空燃比变为浓判定空燃比以下时，使向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比连续或断续地成为稀设定空燃比，直到上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc变为判定基准吸藏量Cref为止；和氧吸藏量减少单元，该单元在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc变为判定基准吸藏量Cref以上时，使目标空燃比连续或断续地成为弱浓设定空燃比，使得氧吸藏量OSAsc并不达到最大氧吸藏量Cmax而朝向零减少。
但是，即使是进行了如上述那样的空燃比控制的情况，也有时会从上游侧排气净化催化剂20流出包含NOx的排气。例如，在上游侧排气净化催化剂20劣化、上游侧排气净化催化剂20的最大氧吸藏量Cmax减少那样的情况下，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc在达到判定基准吸藏量Cref之前达到最大氧吸藏量Cmax。另外，例如，在由于某些原因导致向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比暂时大于理论空燃比、变为稀或者稀持续时间变长的情况下，也有时上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc达到最大氧吸藏量Cmax。
因此，在本实施方式中规定为：在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc达到最大氧吸藏量Cmax附近、从上游侧排气净化催化剂20流出NOx以及氧那样的情况下，将目标空燃比切换为弱浓设定空燃比。具体地讲，规定为：在由下游侧空燃比传感器41检测出的空燃比变为比理论空燃比稍稀的稀判定空燃比以上的情况下，将目标空燃比切换为弱浓设定空燃比。
图14中的中央的波浪线的右侧的区域，作为例子示出了上游侧排气净化催化剂20劣化、上游侧排气净化催化剂20的最大氧吸藏量Cmax减少了的情况。在时刻t6下，与时刻t1同样地，氧吸藏量OSAsc越过下限吸藏 量而减少，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中的氧以及NOx的一部分从上游侧排气净化催化剂20流出。其后，在时刻t7下，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Irefri以下，因此空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。因此，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比被设为稀空燃比。
其后，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc增大下去，则最大氧吸藏量Cmax减少，因此氧吸藏量OSAsc在时刻t8下超过上限吸藏量(参照图13Cuplim)而增大。若氧吸藏量OSAsc比上限吸藏量大，则向上游侧排气净化催化剂20流入了的NOx以及氧的一部分没有被上游侧排气净化催化剂20净化或吸藏而流出。因而，在时刻t8以后，随着上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc增大，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn逐渐增大。
其后，在时刻t9下，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到与稀判定空燃比相应的零。在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为零，则为了抑制上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的增大，空燃比修正量AFC被切换为弱浓设定修正量。因此，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比被设为浓空燃比。再者，在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为零，则将空燃比修正量AFC设为弱浓设定修正量，但只要能够使目标空燃比为浓空燃比，就也可以是其他的值。
在时刻t9下，若将目标空燃比切换为浓空燃比，则向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比也从稀空燃比变化为浓空燃比，其结果，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc减少。另外，与之相伴，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变化为理论空燃比，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn也收敛为与理论空燃比相应的值。再者，在图示的例子中，刚刚切换了目标空燃比之后，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn增大了。这是因为，在切换目标空燃比后该排气到达下游侧空燃比传感器41之前产生了延迟。
这样，在本实施方式中，若由下游侧空燃比传感器41检测到从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中含有氧、即含有NOx，则目标空燃比被切换为浓空燃比。由此，能够将NOx从上游侧排气净化催化剂20的流出抑制在最小限度。
而且，在本实施方式中，如上述那样，能够利用下游侧空燃比传感器41正确地检测稀判定空燃比的绝对值。如使用图2说明的那样，在以往的空燃比传感器中，难以对理论空燃比以外的空燃比正确地检测其绝对值。因而，在以往的空燃比传感器中，即使是当由于经年劣化、个体差异等而导致其输出电流产生误差时，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的实际的空燃比与稀判定空燃比不同的情况下，空燃比传感器的输出电流也会变为与稀判定空燃比相应的值。其结果，随着从上游侧排气净化催化剂20流出氧以及NOx，将空燃比修正量AFC向弱浓设定修正量AFCrich切换的正时延迟，或者，在不需要切换的正时下进行了这样的切换。相对于此，在本实施方式中，能够利用下游侧空燃比传感器41正确地检测稀判定空燃比的绝对值。因而，能够抑制空燃比修正量AFC向弱浓设定修正量AFCrich的切换正时的延迟、和在不需要切换的正时下的切换。
＜具体的控制的说明＞
接着，参照图15以及图16，对所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15所示那样，包含A1～A9的各功能框而构成。以下，一边参照图15一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计算单元A1、基本燃料喷射量计算单元A2、以及燃料喷射量计算单元A3。
气缸内吸入空气量计算单元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的输出算出的内燃机转速NE、存储在ECU31的ROM34中的映射图(map)或计算式来算出向各气缸的吸 入空气量Mc。
基本燃料喷射量计算单元A2，通过由气缸内吸入空气量计算单元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)。
燃料喷射量计算单元A3，通过由基本燃料喷射量计算单元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，使用氧吸藏量计算单元A4、目标空燃比修正量计算单元A5、以及目标空燃比设定单元A6。
氧吸藏量计算单元A4，基于由燃料喷射量计算单元A3算出的燃料喷射量Qi以及上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup，来算出上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量的推定值OSAest。例如，氧吸藏量计算单元A4，通过与上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup对应的空燃比与理论空燃比的差量乘以燃料喷射量Qi，并且累计所求出的值，来算出氧吸藏量的推定值OSAest。再者，由氧吸藏量计算单元A4进行的上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量的推定也可以不总是进行。例如，可以仅在从目标空燃比自浓空燃比向稀空燃比实际地切换时(图14中的时刻t2)开始到氧吸藏量的推定值OSAest达到判定基准吸藏量Cref(图14中的时刻t3)为止的期间推定氧吸藏量。
目标空燃比修正量计算单元A5，基于由氧吸藏量计算单元A4算出的氧吸藏量的推定值OSAest、和下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn，来算出目标空燃比的空燃比修正量AFC。具体地讲，空燃比修正量AFC，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为与浓判定空燃比相应的浓判定基准值Irefri以下时，被设为稀设定修正量AFClean。其后，若氧吸藏量的推定值OSAest达到判定基准吸藏量Cref，则空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich，并维持为弱浓设定修正量AFCrich直到下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Irefri以下为止。而且，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为零以上时，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich。
目标空燃比设定单元A6，通过将成为基准的空燃比、即本实施方式中的理论空燃比AFR与由目标空燃比修正量计算单元A5算出的空燃比修正量AFC相加，来算出目标空燃比AFT。因此，目标空燃比AFT被设为比理论空燃比AFR稍浓的弱浓设定空燃比(空燃比修正量AFC为弱浓设定修正量AFCrich的情况)、和比理论空燃比AFR稀某种程度的稀设定空燃比(空燃比修正量AFC为稀设定修正量AFClean的情况)中的任一个。这样算出的目标空燃比AFT，被输入到基本燃料喷射量计算单元A2以及后述的空燃比差计算单元A8中。
图16是表示空燃比修正量AFC的计算控制的控制程序的流程图。图示的控制程序通过一定时间间隔的插入来进行。
如图16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，可列举出例如不是燃料切断控制中等。在步骤S11中判定为目标空燃比的算出条件成立的情况下，进入到步骤S12。在S12中，取得上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn、燃料喷射量Qi。接着，在步骤S13中，基于在步骤S12中所取得的上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup以及燃料喷射量Qi，来算出氧吸藏量的推定值OSAest。
接着，在步骤S14中判定稀设定标志Fr是否被设定为0。稀设定标志Fr在空燃比修正量AFC被设定为稀设定修正量AFClean时被设为1，在这之外的情况下被设为0。在步骤S14中判定为稀设定标志Fr被设定为0的情况下，进入到步骤S15。在步骤S15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。在判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn大于浓判定基准值Irefri的情况下，使控制程序结束。
另一方面，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc减少、从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比降低，则在步骤S15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。在这种情况下，进入到步骤S16，空燃比修正量AFC被设为稀设定修正量AFClean。接着，在步骤S17中，稀设定标志Fr被设定为1，使控制程序结束。
在接下来的控制程序中，在步骤S14中判定为稀设定标志Fr未被设定为0而进入到步骤S18。在步骤S18中，判定下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn是否小于零。在判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn小于零的情况下，进入到步骤S19。在步骤S19中，判定在步骤S13中算出的氧吸藏量的推定值OSAest是否少于判定基准吸藏量Cref。在判定为氧吸藏量的推定值OSAest少于判定基准吸藏量Cref的情况下，进入到步骤S20，空燃比修正量AFC继续被设为稀设定修正量AFClean。
另一方面，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量增大，则不久在步骤S19中判定为氧吸藏量的推定值OSAest为判定基准吸藏量Cref以上，进入到步骤S21。另外，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量达到最大氧吸藏量附近、NOx以及氧从上游侧排气净化催化剂20流出，则在步骤S18中判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn为零以上，进入到步骤S21。在步骤S21中，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich，接着，在步骤S22中稀设定标志Fr重置(reset)为0，使控制程序结束。
＜F/B修正量的算出＞
再次返回到图15，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，使用数值变换单元A7、空燃比差计算单元A8、F/B修正量计算单元A9。
数值变换单元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图(map)或计算式，来算出与输出电流Irup相应的上游侧排气空燃比AFup。因此，上游侧排气空燃比AFup相当于向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比。
空燃比差计算单元A8，通过从由数值变换单元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修正量计算单元A9，通过对由空燃比差计算单元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计算单元A3。
DFi＝Kp×DAF+Ki×SDAF+Kd×DDAF…(1)
再者，在所述式(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)。
再者，在所述实施方式中，由上游侧空燃比传感器40检测出向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比。但是，向上游侧排气净化催化剂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17，对本发明的第二实施方式涉及的内燃机的控制装置进行说明。第二实施方式涉及的内燃机的控制装置的构成，基本上与第一实施方式涉及的内燃机的控制装置的构成同样。但是，本实施方式的控制装置进行了与第一实施方式中的控制不同的空燃比控制。
＜第二实施方式中的空燃比控制的概要＞
在本实施方式中，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比，基于下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn以及上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc来设定。具体地讲，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Irrich以下时，判断为由下游侧空燃比传感器41检测出的排气的空燃比变为了浓空燃比。在这种情况下，利用稀切换单元，将目标空燃比设为稀设定空燃比，并维持为该空燃比。稀设定空燃比是比理论空燃比稀某种程度的预先确定的空燃比，例如设为14.65～20，优选为14.68～18，更优选为14.7～16左右。
其后，若在将目标空燃比设定为稀设定空燃比的状态下上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc达到大于零的规定的吸藏量，则利用稀程度降低单元，将目标空燃比切换为弱稀设定空燃比(再者，将此时的氧吸藏量称为“稀程度变更基准吸藏量”)。弱稀设定空燃比是与理论空燃比之差小于稀设定空燃比与理论空燃比之差的稀空燃比，例如被设为14.62～15.7，优选为14.63～15.2，更优选为14.65～14.9左右。另外，稀程度变更基准吸藏量被设为与零之差为规定的变更基准差α的吸藏量。
另一方面，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为零(与比理论空燃比稍稀的预先确定的稀判定空燃比相应)时，判断为由下游侧空燃比传感器41检测出的排气的空燃比变为了稀空燃比。在这种情况下，利用浓切换单元，将目标空燃比设定为浓设定空燃比。浓设定空燃比是比理论空燃比浓某种程度的预先确定的空燃比，例如设为10～14.55，优选为12～14.52，更优选为13～14.5左右。
其后，若在将目标空燃比设定为浓设定空燃比的状态下上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc达到比最大吸藏量少的规定的吸藏量，则利用浓程度降低单元，将目标空燃比切换为弱浓设定空燃比(再者，将此时的氧吸藏量称为“浓程度变更基准吸藏量”)。弱浓设定空燃比是与理论空燃比之差小于浓设定空燃比与理论空燃比之差的浓空燃比，例如设为13.5～14.58，优选为14～14.57，更优选为14.3～14.55左右。另外，浓程 度变更基准吸藏量被设为与最大氧吸藏量之间的差为所述规定的变更基准差α的吸藏量。
其结果，在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Irrich以下，则首先，将目标空燃比设定为稀设定空燃比，其后，若氧吸藏量OSAsc多出某种程度，则设定为弱稀设定空燃比。其后，若下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为零以上，则首先，将目标空燃比设定为浓设定空燃比，其后，若氧吸藏量OSAsc少了某种程度，则设定为弱浓设定空燃比，反复进行同样的操作。
＜使用时间图的控制的说明＞
参照图17，对如上述那样的操作具体地说明。图17是本实施方式涉及的内燃机的控制装置的进行了空燃比控制的情况下的上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc等的时间图。
在图示的例子中，在时刻t1以前的状态下，目标空燃比的空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCsrich。弱浓设定修正量AFCsrich是与弱浓设定空燃比相应的值，为小于0的值。因此，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比被设为浓空燃比，与之相伴，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变为负值。由于在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中包含未燃气体，因此上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐地减少下去。再者，此时，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中的未燃气体被由上游侧排气净化催化剂20吸藏的氧气氧化、净化。因而，不仅从上游侧排气净化催化剂20排出的氧(以及NOx)排出量被抑制，未燃气体排出量也被抑制。
若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐地减少，则在时刻t1下，氧吸藏量OSAsc越过下限吸藏量(参照图13的Clowlim)而减少。若氧吸藏量OSAsc比下限吸藏量少，则流入到上游侧排气净化催化剂20中的未燃气体的一部分没有由上游侧排气净化催化剂20净化而流出。因而，在时刻t1以后，随着上游侧排气净化催化剂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。再者，从上 游侧排气净化催化剂20流出的排气中所包含的未燃气体，被下游侧排气净化催化剂24氧化、净化。
其后，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn逐渐地降低，在时刻t2下达到与浓判定空燃比相应的浓判定基准值Irrich。在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Irrich以下，则为了抑制上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的减少，将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFCglean。稀设定修正量AFCglean是与稀设定空燃比相应的值，为大于0的值。
再者，在本实施方式中，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Irrich后，即，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比达到浓判定空燃比之后，进行了空燃比修正量AFC的切换。这是因为，即使上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量充分，也有时从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比极微少地偏离理论空燃比。即，假使在输出电流Irdwn稍微偏离与理论空燃比相应的值的情况下也判断为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量越过下限吸藏量而减少的话，则有即使实际上具有充分的氧吸藏量也判断为氧吸藏量OSAsc越过下限吸藏量而减少的可能性。因此，在本实施方式中规定为：从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比达到浓判定空燃比才判断为氧吸藏量越过下限吸藏量而减少。反过来说，浓判定空燃比被设为在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量充分时从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比几乎不会达到那样的空燃比。再者，对于后述的稀判定空燃比而言也可以说是相同的情况。
在时刻t2下，若将向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比切换为稀设定空燃比，则向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比也从浓空燃比变化为稀空燃比。若在时刻t2下向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变化为稀空燃比，则上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变为正值，并且上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc开始增大。
再者，在图示的例子中，刚刚切换了目标空燃比之后，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn降低了。这是因为，切换目标空燃比后该排气到达上游侧排气净化催化剂20之前产生了延迟，成为从上游侧排气净化催化剂20流出了未燃气体的状态。
其后，随着上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的增大，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变化为理论空燃比，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn也变大。因而，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn在时刻t3以后变得比浓判定基准值Irrich大。此期间，目标空燃比的空燃比修正量AFC也被维持为稀设定修正量AFCglean，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup被维持为正值。
若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的增大继续，则在时刻t4下达到稀程度变更基准吸藏量Clean。在本实施方式中，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc变为稀程度变更基准吸藏量Clean以上，则为了减慢上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的增加速度，将空燃比修正量AFC切换为弱稀设定修正量AFCslean。弱稀设定修正量AFCslean是与弱稀设定空燃比相应的值，为小于AFCglean且大于0的值。
在时刻t4下，若将目标空燃比切换为弱稀设定空燃比，则向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比与理论空燃比的差也变小。与之相伴，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup的值变小，并且上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的增加速度降低。再者，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中的氧以及NOx被上游侧排气净化催化剂20吸藏以及净化。因而，不仅从上游侧排气净化催化剂20排出的未燃气体排出量被抑制，NOx排出量也被抑制。
在时刻t4以后，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc，尽管其增加速度慢，但逐渐地增加下去。若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐地增加，则在时刻t5下，氧吸藏量OSAsc超过上限吸藏量(参照图13的Cuplim)而增加。若氧吸藏量OSAsc比上限吸藏量大，则流入到上游侧排气净化催化剂20中的氧的一部分未由上游侧排气净化催 化剂20吸藏而流出。因而，在时刻t5以后，随着上游侧排气净化催化剂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逐渐地上升。再者，随着在上游侧排气净化催化剂20中氧的一部分未被吸藏，NOx也将不被还原、净化，但该NOx由下游侧排气净化催化剂24还原、净化。
其后，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn逐渐地上升，在时刻t6下达到与稀判定空燃比相应的零。在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出电流变为零以上，则为了抑制上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的增大，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCgrich。浓设定修正量AFCgrich是与浓设定空燃比相应的值，为小于0的值。
在时刻t6下，若将向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比切换为浓设定空燃比，则向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比也从稀空燃比变化到浓空燃比。若在时刻t6下向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变化为浓空燃比，则上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变为负值，并且上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc开始减少。
其后，随着上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的减少，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变化为理论空燃比，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn也变小。因而，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn在时刻t7以后变为零以下。此期间，目标空燃比的空燃比修正量AFC也被维持为浓设定修正量AFCgrich，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup也被维持为负值。
若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc减少继续，则在时刻t8下达到浓程度变更基准吸藏量Crich。在本实施方式中，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc变为浓程度变更基准吸藏量Crich以下，则为了减慢上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的减少速度，空燃比修正量AFC被切换为弱浓设定修正量AFCsrich。弱浓设定修正量AFCsrich是与弱浓设定空燃比相应的值，为大于AFCgrich且小于0的值。
在时刻t8下，若将目标空燃比切换为弱浓设定空燃比，则向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比相对于理论空燃比的差也变小。与之相伴，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup的值变大，并且上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的减少速度降低。再者，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中的未燃气体在上游侧排气净化催化剂20中被氧化、净化。因而，不仅从上游侧排气净化催化剂20排出的氧以及NOx排出量被抑制，而且未燃气体排出量也被抑制。
在时刻t8以后，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc，尽管其减少速度慢，但逐渐地减少下去，其结果，从上游侧排气净化催化剂20开始流出未燃气体，其结果，与时刻t2同样地，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Irrich。其后，反复进行与时刻t1～t8的操作同样的操作。
＜本实施方式的控制的作用效果＞
根据所述的本实施方式的空燃比控制，在时刻t2下目标空燃比刚刚从浓空燃比变更为稀空燃比之后、以及在时刻t6下目标空燃比刚刚从稀空燃比变更为浓空燃比之后，与理论空燃比的差较大(即，被设为浓程度或稀程度大的目标空燃比)。因而，能够使在时刻t2下从上游侧排气净化催化剂20流出的未燃气体以及在时刻t6下从上游侧排气净化催化剂20流出的NOx迅速地减少。因此，能够抑制从上游侧排气净化催化剂20流出未燃气体以及NOx。
另外，根据本实施方式的空燃比控制，在时刻t2下将目标空燃比设定为稀设定空燃比后，未燃气体从上游侧排气净化催化剂20的流出停止且上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc某种程度地恢复后，在时刻t4下目标空燃比被切换为弱稀设定空燃比。通过这样减小目标空燃比与理论空燃比的差，能够在时刻t4至时刻t5减慢上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的增加速度。由此，能够延长从时刻t4到时刻t6的时间间隔。其结果，能够使每单位时间的从上游侧排气净化催化剂20流出的NOx、 未燃气体的流出量减少。而且，根据所述空燃比控制，在时刻t5下，在NOx从上游侧排气净化催化剂20流出时也能够将其流出量抑制为很少。因此，能够抑制NOx从上游侧排气净化催化剂20的流出。
而且，根据本实施方式的空燃比控制，在时刻t6下将目标空燃比设定为浓设定空燃比后，NOx(氧)从上游侧排气净化催化剂20的流出停止且上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc某种程度地减少后，在时刻t8下目标空燃比被切换为弱浓设定空燃比。通过这样减小目标空燃比与理论空燃比的差，能够在时刻t8至时刻t1减慢上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的减少速度。由此，能够延长从时刻t8到时刻t1的时间间隔。其结果，能够使每单位时间的从上游侧排气净化催化剂20流出的NOx、未燃气体的流出量减少。而且，根据所述空燃比控制，在时刻t1下，在未燃气体从上游侧排气净化催化剂20流出时也能够将其流出量抑制为很少。因此，能够抑制未燃气体从上游侧排气净化催化剂20流出。
而且，在本实施方式中，也如上述那样，能够利用下游侧空燃比传感器41正确地检测稀判定空燃比的绝对值。因而，能够抑制：空燃比修正量AFC向弱浓设定修正量AFCrich的切换正时产生延迟、NOx从上游侧排气净化催化剂20流出。而且，能够抑制在不需要切换的正时下的切换。
再者，在所述实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc变为稀程度变更基准吸藏量Clean以上时，使目标空燃比变化以使得其与理论空燃比之差变小。但是，使目标空燃比变化以使得其与理论空燃比之差变小的时刻可以是时刻t2～t6的期间的任何时候。例如，可以如图18所示那样，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Irrich以上时使目标空燃比变化以使得其与理论空燃比之差变小。
同样地，在所述实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc变为浓程度变更基准吸藏量Crich以下时，使目标空燃比变化以使得其与理论空燃比之差变小。但是，使目标空燃比变化以使得其与理论空燃比之差变小的时刻，可以是时刻t6～t2的期间的任何时候。例如，可以如图18所示那样，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为零以 下时使目标空燃比变化以使得其与理论空燃比之差变小。
而且，在所述实施方式中，在时刻t4～t6的期间、以及时刻t8～t2的期间，目标空燃比被固定为弱稀设定空燃比或弱浓设定空燃比。但是，在这些期间，目标空燃比既可以以其差阶段性地变小的方式来设定，也可以以其差连续地变小的方式来设定。
当将以上所述归纳地表达时，根据本发明，可以说ECU31具备：空燃比稀切换单元，该单元在下游侧空燃比传感器41的输出电流变为与比理论空燃比浓的浓判定空燃比相应的值以下时，使向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比变化到稀设定空燃比；稀程度降低单元，该单元在利用空燃比稀切换单元使目标空燃比变化之后且下游侧空燃比传感器41的输出电流变为零以上之前，使目标空燃比变化为与理论空燃比之差小于稀设定空燃比与理论空燃比之差的稀空燃比；空燃比浓切换单元，该单元在下游侧空燃比传感器41的输出电流变为零以上时，使目标空燃比变化到浓设定空燃比；浓程度降低单元，该单元在利用空燃比浓切换单元使空燃比变化之后且下游侧空燃比传感器41的输出电流变为与所述浓判定空燃比相应的值以下之前，使目标空燃比变化为与理论空燃比之差小于浓设定空燃比与理论空燃比之差的浓空燃比。
再者，在本说明书中，排气净化催化剂的氧吸藏量作为在最大氧吸藏量与零之间变化的吸藏量来进行了说明。这意味着能够由排气净化催化剂进一步吸藏的氧的量在零(氧吸藏量为最大氧吸藏量的情况下)与最大值(氧吸藏量为零的情况下)之间变化。
附图标记说明
5：燃烧室
6：吸气阀
8：排气阀
10：火花塞
11：燃料喷射阀
13：吸气支管
15：吸气管
18：节流阀
19：排气歧管
20：上游侧排气净化催化剂
21：上游侧壳体
22：排气管
23：下游侧壳体
24：下游侧排气净化催化剂
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 (16)

1.一种内燃机的控制装置，具备：
设置于内燃机的排气通路中的能吸藏氧的排气净化催化剂；
在该排气净化催化剂的排气流动方向下游侧设置于所述排气通路中的下游侧空燃比传感器；和
根据该下游侧空燃比传感器的输出来控制内燃机的内燃机控制单元，
所述下游侧空燃比传感器被构成为：输出电流变为零时的施加电压根据排气空燃比而变化，并且在排气空燃比为理论空燃比时当使该下游侧空燃比传感器中的施加电压增大时输出电流随之增大，
在由所述下游侧空燃比传感器检测排气的空燃比时，该下游侧空燃比传感器中的施加电压被固定为恒定电压，该恒定电压是在排气空燃比为比理论空燃比稀的预先确定的空燃比时输出电流变为零时的电压。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述内燃机控制单元将所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为零时的排气空燃比判断为所述预先确定的空燃比。
3.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，
还具备：在所述排气净化催化剂的排气流动方向上游侧设置于所述排气通路中的上游侧空燃比传感器，
所述内燃机控制单元控制向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比，使得由所述上游侧空燃比传感器检测出的空燃比变为目标空燃比。
4.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，
所述上游侧空燃比传感器被构成为：输出电流变为零时的施加电压根据排气空燃比而变化，并且在排气空燃比为理论空燃比时当使该上游侧空燃比传感器中的施加电压增大时输出电流随之增大，
在由所述上游侧空燃比传感器检测排气的空燃比时，所述上游侧空燃比传感器中的施加电压被固定为恒定电压，该恒定电压是在排气空燃比为理论空燃比时输出电流变为零时的电压。
5.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，
所述上游侧空燃比传感器被构成为：输出电流变为零时的施加电压根据排气空燃比而变化，并且在排气空燃比为理论空燃比时当使该上游侧空燃比传感器中的施加电压增大时输出电流随之增大，
所述下游侧空燃比传感器中的施加电压低于所述上游侧空燃比传感器中的施加电压。
6.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，
所述内燃机控制单元在所述上游侧空燃比传感器的输出电流变为零以上时使向所述排气净化催化剂流入的排气的目标空燃比比理论空燃比浓。
7.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，
所述内燃机控制单元具备：
氧吸藏量增加单元，该单元在所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为与比理论空燃比浓的浓判定空燃比相应的值以下时，使向所述排气净化催化剂流入的排气的目标空燃比连续或断续地比理论空燃比稀，直到所述排气净化催化剂的氧吸藏量变为比最大氧吸藏量少的规定的吸藏量为止；和
氧吸藏量减少单元，该单元在所述排气净化催化剂的氧吸藏量变为所述规定的吸藏量以上时，使所述目标空燃比连续或断续地比理论空燃比浓，以使得该氧吸藏量并不达到最大氧吸藏量而是朝向零减少。
8.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，
所述内燃机控制单元具备：
空燃比稀切换单元，该单元在所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为与比理论空燃比浓的浓判定空燃比相应的值以下时，使向所述排气净化催化剂流入的排气的目标空燃比变化到比理论空燃比稀的稀设定空燃比；
稀程度降低单元，该单元在利用该空燃比稀切换单元使所述目标空燃比变化之后且所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为零以上之前，使所述目标空燃比变化为与理论空燃比之间的差比所述稀设定空燃比与理论空燃比之间的差小的稀空燃比；
空燃比浓切换单元，该单元在所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为零以上时，使所述目标空燃比变化到比理论空燃比浓的浓设定空燃比；和
浓程度降低单元，该单元在利用该空燃比浓切换单元使所述目标空燃比变化之后且所述下游侧空燃比传感器的输出电流变为与所述浓判定空燃比相应的值以下之前，使所述目标空燃比变化为与理论空燃比之间的差比所述浓设定空燃比与理论空燃比之间的差小的浓空燃比。
9.根据权利要求1～8的任一项所述的内燃机的控制装置，
所述下游侧空燃比传感器具备：
第一电极，其经由扩散律速层暴露于作为空燃比检测对象的排气中；
第二电极，其暴露于基准气氛中；
固体电解质层，其配置在所述第一电极与所述第二电极之间；和
电压施加装置，其在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压，所述施加电压是由电压施加装置施加的电压，
所述下游侧空燃比传感器被构成为在各排气空燃比下具有：
电流增大区域，其是输出电流随着施加电压的增大而增大的电压区域；和
电流微增区域，其是通过设置所述扩散律速层，与所述电流增大区域相比，相对于施加电压增加量的输出电流增加量变小的电压区域，
所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压是排气空燃比为理论空燃比时的所述电流微增区域内的电压。
10.根据权利要求1～8的任一项所述的内燃机的控制装置，
所述下游侧空燃比传感器被构成为在各排气空燃比下具有临界电流区域，该临界电流区域是所述输出电流变为临界电流时的电压区域，
所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压是排气空燃比为理论空燃比时的所述临界电流区域内的电压。
11.根据权利要求1～8的任一项所述的内燃机的控制装置，
所述下游侧空燃比传感器被构成为在各排气空燃比下具有：
比例区域，其是所述施加电压和输出电流的关系为输出电流与施加电压的增大成比例地增大的电压区域；
水分解区域，其是通过发生水的分解，输出电流根据施加电压的变化而变化的电压区域；和
中间区域，其是所述比例区域和水分解区域之间的电压区域，
所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压是排气空燃比为理论空燃比时的所述中间区域内的电压。
12.根据权利要求1～8的任一项所述的内燃机的控制装置，
所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压被设为在排气空燃比比理论空燃比高1％时输出电流变为零时的电压以上、且比在排气空燃比为理论空燃比时输出电流变为零时的电压低的电压。
13.根据权利要求1～8的任一项所述的内燃机的控制装置，
所述下游侧空燃比传感器被构成为：在各排气空燃比下所述施加电压和输出电流的关系为输出电流随着施加电压增大而增大到第一弯曲点，从第一弯曲点开始，输出电流随着施加电压增大而增大到第二弯曲点，从第二弯曲点开始，输出电流随着施加电压增大而增大，并且在第一弯曲点与第二弯曲点之间的电压区域中，与其他电压区域相比，相对于施加电压增加量的输出电流增加量变小，
所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压被设为排气空燃比为理论空燃比时的所述第一弯曲点和第二弯曲点之间的电压。
14.根据权利要求1～8的任一项所述的内燃机的控制装置，
所述下游侧空燃比传感器具备：
第一电极，其经由扩散律速层暴露于作为空燃比检测对象的排气中；
第二电极，其暴露于基准气氛中；
固体电解质层，其配置在所述第一电极与所述第二电极之间；和
电压施加装置，其在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压，
所述扩散律速层由氧化铝形成，所述施加电压是由电压施加装置施加的电压，
所述下游侧空燃比传感器中的恒定电压被设为0.1V以上且低于0.45V的电压。
15.根据权利要求3～8的任一项所述的内燃机的控制装置，
所述上游侧空燃比传感器具备：
第一电极，其经由扩散律速层暴露于作为空燃比检测对象的排气中；
第二电极，其暴露于基准气氛中；
固体电解质层，其配置在所述第一电极与所述第二电极之间；和
电压施加装置，其在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压，
所述扩散律速层由氧化铝形成，所述施加电压是由电压施加装置施加的电压，
所述上游侧空燃比传感器中的恒定电压被设为0.4V以上0.45V以下。
16.根据权利要求1～8的任一项所述的内燃机的控制装置，
所述下游侧空燃比传感器具备：
第一电极，其经由扩散律速层暴露于作为空燃比检测对象的排气中；
第二电极，其暴露于基准气氛中；
固体电解质层，其配置在所述第一电极与所述第二电极之间；
电压施加装置，其在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压；和
电流检测装置，其检测在所述第一电极与所述第二电极之间流动的电流，
所述施加电压是由电压施加装置施加的电压，所述输出电流是由所述电流检测装置检测出的电流。
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