CN105899790B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

内燃机具备能吸藏氧的排气净化催化剂(20)和配置于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)。控制装置对向内燃机的燃烧室供给的燃料供给量进行反馈控制以使流入排气净化催化剂的排气的空燃比成为目标空燃比、并且进行基于由下游侧空燃比传感器检测到的排气的空燃比修正与该反馈控制相关的参数的学习控制。目标空燃比在浓设定空燃比与稀设定空燃比之间交替切换。在需要促进由学习控制进行的所述参数的修正时成立的学习促进条件成立的情况下，增大浓设定空燃比的浓程度。由此，提供能够使学习值的更新速度适当变化的内燃机。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术
以往以来，广泛地知晓在内燃机的排气通路设置空燃比传感器、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。作为该控制装置，已知在设置于内燃机排气通路的排气净化催化剂的上游侧设置有空燃比传感器、且在下游侧设置有氧传感器的装置(例如、专利文献1～4等)。
例如，在专利文献1记载的装置中，基于上游侧的空燃比传感器的输出进行反馈控制，以使得流入排气净化催化剂的排气的空燃比成为理论空燃比。除此之外，由于上游侧的空燃比传感器的输出可能产生偏移，所以基于下游侧的氧传感器的输出来修正上游侧的空燃比传感器的输出。而且，通过按每一定时间间隔以一定比例取入基于下游侧的氧传感器的输出的上游侧的空燃比传感器的输出的修正量作为学习值，来更新学习值，并将该学习值用于上游侧的空燃比传感器的输出的修正。
除此之外，在专利文献1记载的装置中，在由可变压缩比机构设定的机械压缩比高时，缩短向学习值的取入时间间隔、并增大向学习值的取入比例，由此来加快向学习值的取入速度。由此，根据专利文献1记载的装置，即使在机械压缩比高从而排气中所含的未燃HC的比例高的条件下，也能够使学习值迅速收敛。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-017694号公报
专利文献2：日本特开2013-060927号公报
专利文献3：日本特开2008-274795号公报
专利文献4：日本特开2002-364427号公报
专利文献5：日本特开2009-036024号公报
专利文献6：日本特开平4-231636号公报
发明内容
发明要解决的问题
本申请的发明者们提出了进行与上述专利文献1所记载的控制装置不同的控制的控制装置。在该控制装置中，在由下游侧空燃比传感器检测到的空燃比成为了浓判定空燃比(比理论空燃比稍浓的空燃比)以下时，目标空燃比被设定为比理论空燃比稀的空燃比(以下，称作“稀空燃比”)。另一方面，在目标空燃比被设为稀空燃比的期间排气净化催化剂的氧吸藏量成为切换基准吸藏量以上时，目标空燃比被设定为比理论空燃比浓的空燃比(以下，称作“浓空燃比”)。在此，切换基准吸藏量被设为比新品状态下的最大可吸藏氧量少的量。
在进行这样的控制装置的控制时，在排气净化催化剂的氧吸藏量到达最大可吸藏氧量之前，目标空燃比被从稀空燃比切换为浓空燃比。因此，根据这样的控制，几乎不会从排气净化催化剂流出稀空燃比的排气，其结果，能够抑制从排气净化催化剂流出NOx。
在像这样进行将目标空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地切换的控制的情况下，无法通过与进行控制以使目标空燃比成为理论空燃比等恒定的空燃比的情况同样的方法来进行学习值的更新。同样地，在进行这样的控制的情况下，无法通过与进行控制以使目标空燃比成为恒定的空燃比的情况同样的方法来变更学习值的更新速度。
因此，在进行将目标空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地切换的控制的情况下，需要研究新的学习值的更新速度的变更方法。此外，即使在进行将目标空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地切换的控制的情况下，作为变更学习值的更新速度的方法，也能够变更向学习值的取入比例。然而，在通过这样的方法来变更学习值的更新速度的情况下，根据情况，有时会过剩地进行向学习值的取入，结果学习值的收敛会延迟。
于是，鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供即使在进行将目标空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地切换的控制的情况下也能够使学习值的更新速度适当变化的内燃机。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，在第1技术方案中，提供一种内燃机的控制装置，是具备排气净化催化剂和下游侧空燃比传感器的内燃机的控制装置，所述排气净化催化剂配置于内燃机的排气通路，并且能够吸藏氧，所述下游侧空燃比传感器配置于所述排气净化催化剂的排气流动方向下游侧，并且检测从该排气净化催化剂流出的排气的空燃比，其中，所述内燃机的控制装置，对向内燃机的燃烧室供给的燃料供给量进行反馈控制，以使流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比成为目标空燃比，并进行基于由所述下游侧空燃比传感器检测到的排气的空燃比修正与该反馈控制相关的参数的学习控制，所述目标空燃比在比理论空燃比浓的浓设定空燃比与比理论空燃比稀的稀设定空燃比之间被交替地切换，在学习促进条件成立时，使所述浓设定空燃比的浓程度增大，所述学习促进条件在需要促进由所述学习控制进行的所述参数的修正时成立。
在第2技术方案中，在第1技术方案的基础上，所述目标空燃比在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比成为了浓判定空燃比以下时被切换为所述稀设定空燃比，并且在所述排气净化催化剂的氧吸藏量成为了比最大可吸藏氧量少的预定的切换基准吸藏量以上时被切换为所述浓设定空燃比，在所述学习促进条件成立时，使所述切换基准吸藏量减少。
为了解决上述问题，在第3技术方案中，提供一种内燃机的控制装置，是具备排气净化催化剂和下游侧空燃比传感器的内燃机的控制装置，所述排气净化催化剂配置于内燃机的排气通路，并且能够吸藏氧，所述下游侧空燃比传感器配置于所述排气净化催化剂的排气流动方向下游侧，并且检测从该排气净化催化剂流出的排气的空燃比，其中，所述内燃机的控制装置，对向内燃机的燃烧室供给的燃料供给量进行反馈控制以使流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比成为目标空燃比，并且进行基于由所述下游侧空燃比传感器检测到的排气的空燃比修正与该反馈控制相关的参数的学习控制，所述目标空燃比在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比成为了浓判定空燃比以下时被切换为比理论空燃比稀的稀设定空燃比，并且在所述排气净化催化剂的氧吸藏量成为了比最大可吸藏氧量少的预定的切换基准吸藏量以上时被切换为比理论空燃比浓的浓设定空燃比，在学习促进条件成立时，使所述切换基准吸藏量减少，所述学习促进条件在需要促进由所述学习控制进行的所述参数的修正时成立。
在第4技术方案中，在第2或第3技术方案的基础上，在所述学习促进条件成立时，使所述稀设定空燃比的稀程度增大。
在第5技术方案中，在第2或第3技术方案的基础上，即使在所述学习促进条件成立时，所述稀设定空燃比也被维持为原样的值。
在第6技术方案中，在第2～第5中任一技术方案的基础上，在所述学习控制中，基于第1氧量累计值和第2氧量累计值，修正与空燃比相关的参数，以使该第1氧量累计值与第2氧量累计值之差变小，所述第1氧量累计值是从将所述目标空燃比切换为稀设定空燃比起到所述排气净化催化剂的氧吸藏量成为所述切换基准量以上为止的第1期间的累计氧过剩不足量的绝对值，所述第2氧量累计值是从将所述目标空燃比切换为浓设定空燃比起到由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比成为所述浓判定空燃比以下为止的第2期间的累计氧过剩不足量的绝对值。
在第7技术方案中，在第6技术方案的基础上，所述学习促进条件，在所述第1氧量累计值与所述第2氧量累计值之差为预先设定的促进判定基准值以上的情况下成立。
在第8技术方案中，在第2～第7任一技术方案的基础上，所述学习促进条件，在所述目标空燃比被设成了浓设定空燃比的期间，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比在预定的理论空燃比促进判定时间以上被维持在比理论空燃比浓的浓判定空燃比与比理论空燃比稀的稀判定空燃比之间的理论空燃比附近空燃比区域内的情况下成立。
在第9技术方案中，在第8技术方案的基础上，所述学习促进条件，在所述目标空燃比被设为浓空燃比的期间，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比在比所述理论空燃比促进判定时间短的稀空燃比维持判定时间以上被维持在比所述稀判定空燃比稀的空燃比的情况下成立。
在第10技术方案中，在第2～第9中任一技术方案的基础上，在所述学习控制中，在所述目标空燃比被设为浓设定空燃比的期间，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比在预定的理论空燃比维持判定时间以上被维持在比理论空燃比浓的浓判定空燃比与比理论空燃比稀的稀判定空燃比之间的理论空燃比附近空燃比量内的情况下，修正与所述空燃比相关的参数以在所述反馈控制中使流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比向浓侧变化。
在第11技术方案中，在第2～第9中任一技术方案的基础上，在所述学习控制中，与从将所述目标空燃比切换为稀设定空燃比起到所述排气净化催化剂的氧吸藏量成为所述切换基准量以上为止的第1期间的累计氧过剩不足量的绝对值即第1氧量累计值相比，从将所述目标空燃比切换为浓设定空燃比起的累计氧过剩不足量的绝对值大出预先设定的预定值以上的情况下，修正与所述空燃比相关的参数以在所述反馈控制中使流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比向浓侧变化。
在第12技术方案中，在第1～第11任一技术方案的基础上，与所述空燃比相关的参数是所述目标空燃比、燃料供给量以及作为控制中心的空燃比中的任一者。
在第13技术方案中，在第1～第12任一技术方案的基础上，还具备上游侧空燃比传感器，该上游侧空燃比传感器配置于所述排气净化催化剂的排气流动方向上游侧，并且检测流入该排气净化催化剂的排气的空燃比，对向内燃机的燃烧室供给的燃料供给量进行反馈控制，以使得由所述上游侧空燃比传感器检测的空燃比成为目标空燃比，与所述空燃比相关的参数是所述上游侧空燃比传感器的输出值。
发明的效果
根据本发明，提供一种即使在进行了将目标空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间交替地切换的控制的情况下也能够使学习值的更新速度适当变化的内燃机。
附图说明
图1是概略地表示使用本发明的控制装置的内燃机的图。
图2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浓度或HC、CO浓度的关系的图。
图3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4是表示使传感器施加电压恒定时的排气空燃比与输出电流的关系的图。
图5是进行了空燃比控制时的空燃比修正量等的时间图。
图6是进行了空燃比控制时的空燃比修正量等的时间图。
图7是上游侧空燃比传感器的输出值产生了偏移时的空燃比修正量等的时间图。
图8是上游侧空燃比传感器的输出值产生了偏移时的空燃比修正量等的时间图。
图9是进行通常学习时的空燃比修正量等的时间图。
图10是上游侧空燃比传感器的输出值产生了大的偏移时的空燃比修正量等的时间图。
图11是上游侧空燃比传感器的输出值产生了大的偏移时的空燃比修正量等的时间图。
图12是进行理论空燃比粘附学习时的空燃比修正量等的时间图。
图13是进行稀粘附学习等时的空燃比修正量等的时间图。
图14是进行学习促进控制时的空燃比修正量等的时间图。
图15是控制装置的功能框图。
图16是表示空燃比修正量的算出控制的控制例程的流程图。
图17是表示通常学习控制的控制例程的流程图。
图18是表示粘附学习控制的控制例程的流程图。
图19是表示学习促进控制的控制例程的流程图。
图20是表示使传感器施加电压恒定时的排气空燃比与输出电流的关系的图。
图21是下游侧空燃比传感器的输出空燃比产生了缩小偏移时的空燃比修正量等的时间图。
图22是下游侧空燃比传感器的输出空燃比产生了缩小偏移时的空燃比修正量等的时间图。
图23是表示第二实施方式的粘附学习控制的控制例程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在以下的说明中，对同样的构成要素标注相同的参照标号。
＜内燃机整体的说明>
图1是概略表示使用本发明的第一实施方式的控制装置的内燃机的图。图1中，1表示内燃机主体，2表示汽缸体，3表示在汽缸体2内往复运动的活塞，4表示固定于汽缸体2上的汽缸盖，5表示形成于活塞3与汽缸盖4之间的燃烧室，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，在汽缸盖4的内壁面的中央部配置火花塞10，在汽缸盖4的内壁面周边部配置燃料喷射阀11。火花塞10构成为根据点火信号而产生火花。另外，燃料喷射阀11根据喷射信号而将预定量的燃料向燃烧室5内喷射。此外，燃料喷射阀11也可以配置成向进气口7内喷射燃料。另外，在本实施方式中，作为燃料，使用理论空燃比为14.6的汽油。然而，本实施方式的内燃机也可以使用其他燃料。
各汽缸的进气口7经由分别与之对应的进气支管13与稳压罐14连结，稳压罐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、稳压罐14、进气管15形成进气通路。另外，在进气管15内配置由节气门驱动致动器17驱动的节气门18。通过节气门驱动致动器17使节气门18转动，能够变更进气通路的开口面积。
另一方面，各汽缸的排气口9与排气歧管19连结。排气歧管19具有与各排气口9连结的多个支部和由这些支部集合而成的集合部。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连结。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连结。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由数字计算机构成，具备经由双向性总线32而彼此连接的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配置用于检测在进气管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而被输入至输入端口36。另外，在排气歧管19的集合部配置检测在排气歧管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(上游侧空燃比检测装置)40。除此之外，在排气管22内配置检测在排气管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(下游侧空燃比检测装置)41。该空燃比传感器40、41的输出也经由对应的AD转换器38而被输入至输入端口36。
另外，加速器踏板42连接产生与加速器踏板42的踩踏量成比例的输出电压的负荷传感器43，负荷传感器43的输出电压经由对应的AD转换器38而被输入至输入端口36。曲轴角传感器44例如每当曲轴旋转15度时产生输出脉冲，该输出脉冲被输入至输入端口36。CPU35中，根据该曲轴角传感器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而与火花塞10、燃料喷射阀11以及节气门驱动致动器17连接。此外，ECU31作为进行内燃机的控制的控制装置而发挥功能。
此外，本实施方式的内燃机是以汽油作为燃料的无增压内燃机，但本发明的内燃机的结构不限于上述结构。例如，本发明的内燃机的汽缸排列、燃料的喷射方式、进排气系统的结构、气门机构的结构、增压器的有无、以及增压方式等也可以与上述内燃机不同。
＜排气净化催化剂的说明>
上游侧排气净化催化剂20和下游侧排气净化催化剂24均具有同样的结构。排气净化催化剂20、24是具有氧吸藏能力的三元催化剂。具体而言，排气净化催化剂20、24是使含陶瓷而成的基材担载具有催化作用的贵金属(例如铂(Pt))和具有氧吸藏能力的物质(例如二氧化铈(CeO2))而成的催化剂。排气净化催化剂20、24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)的催化作用以外，还发挥氧吸藏能力。
根据排气净化催化剂20、24的氧吸藏能力，排气净化催化剂20、24在流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比为比理论空燃比稀(稀空燃比)时吸藏排气中的氧。另一方面，排气净化催化剂20、24在流入的排气的空燃比比理论空燃比浓(浓空燃比)时，释放排气净化催化剂20、24所吸藏的氧。
排气净化催化剂20、24通过具有催化作用和氧吸藏能力，根据氧吸藏量而具有NOx和未燃气体的净化作用。即，在流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比为稀空燃比的情况下，如图2(A)所示，在氧吸藏量少时由排气净化催化剂20、24吸藏排气中的氧。另外，与之相伴，排气中的NOx被还原净化。另一方面，在氧吸藏量多时，以最大可吸藏氧量Cmax附近的某吸藏量(图中的Cuplim)为界从排气净化催化剂20、24流出的排气中的氧和NOx的浓度急剧上升。
另一方面，在流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比为浓空燃比的情况下，如图2(B)所示，在氧吸藏量多时，排气净化催化剂20、24所吸藏的氧被释放，排气中的未燃气体被氧化净化。另一方面，在氧吸藏量少时，以零附近的某吸藏量(图中的Clowlim)为界从排气净化催化剂20、24流出的排气中的未燃气体的浓度急剧上升。
如以上那样，根据在本实施方式中使用的排气净化催化剂20、24，排气中的NOx和未燃气体的净化特性根据流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比和氧吸藏量而变化。此外，只要具有催化作用和氧吸藏能力即可，排气净化催化剂20、24也可以是与三元催化剂不同的催化剂。
＜空燃比传感器的输出特性>
接着，参照图3和图4，对本实施方式中的空燃比传感器40、41的输出特性进行说明。图3是表示本实施方式中的空燃比传感器40、41的电压-电流(V-I)特性的图，图4是将施加电压维持为恒定时的、在空燃比传感器40、41周围流通的排气的空燃比(以下，称作“排气空燃比”)与输出电流I的关系的图。此外，在本实施方式中，作为两个空燃比传感器40、41，使用相同结构的空燃比传感器。
根据图3可知，在本实施方式的空燃比传感器40、41中，排气空燃比越高(越稀)，则输出电流I越大。另外，在各排气空燃比中的V-I线，存在与V轴大致平行的区域、即即使传感器施加电压变化、输出电流也几乎不变化的区域。该电压区域被称作界限电流区域，此时的电流被称作界限电流。在图3中，将排气空燃比为18时的界限电流区域和界限电流分别用W18、I18示出。因此，空燃比传感器40、41可以说是界限电流式的空燃比传感器。
图4是表示使施加电压恒定为0.45V左右时的、排气空燃比与输出电流I的关系的图。根据图4可知，在空燃比传感器40、41中，以排气空燃比越高(即，越稀)则来自空燃比传感器40、41的输出电流I越大的方式，输出电流相对于排气空燃比线性地(成比例地)变化。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I成为零。另外，在排气空燃比变大至一定程度以上时，或者变小至一定程度以下时，输出电流的变化相对于排气空燃比的变化的比例变小。
此外，在上述例子中，作为空燃比传感器40、41，使用界限电流式的空燃比传感器。然而，只要输出电流相对于排气空燃比线性地变化即可，作为空燃比传感器40、41，也可以使用非界限电流式的空燃比传感器等任意的空燃比传感器。另外，两空燃比传感器40、41也可以是彼此不同的构造的空燃比传感器。
＜基本的空燃比控制>
接着，对本实施方式的内燃机的控制装置的基本的空燃比控制的概要进行说明。在本实施方式的空燃比控制中，进行基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比对来自燃料喷射阀11的燃料喷射量进行控制以使得上游侧空燃比传感器40的输出空燃比成为目标空燃比的反馈控制。此外，“输出空燃比”是指与空燃比传感器的输出值相当的空燃比。
另一方面，在本实施方式的空燃比控制中，进行基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比等来设定目标空燃比的目标空燃比的设定控制。在目标空燃比的设定控制中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了浓空燃比时，目标空燃比被设为稀设定空燃比，之后维持为该空燃比。另外，稀设定空燃比是比理论空燃比(作为控制中心的空燃比)稀某种程度的预先设定的空燃比，例如被设为14.65～20、优选为14.65～18，更优选为14.65～16的程度。另外，稀设定空燃比也可以表示为使作为控制中心的空燃比(在本实施方式中，为理论空燃比)与稀修正量相加而得到的空燃比。另外，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了比理论空燃比稍浓的浓判定空燃比(例如14.55)以下时，判断为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了浓空燃比。
在目标空燃比被变更为稀设定空燃比时，对流入上游侧排气净化催化剂20的排气的氧过剩不足量进行累计。氧过剩不足量是指要使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比为理论空燃比时所过剩的氧的量或所不足的氧的量(过剩的未燃气体等的量)。尤其是，在目标空燃比成为了稀设定空燃比时，流入上游侧排气净化催化剂20的排气中的氧成为过剩，该过剩的氧被吸藏于上游侧排气净化催化剂20。因此，氧过剩不足量的累计值(以下，称作“累计氧过剩不足量”)可以说表示上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA。
此外，根据上游侧空燃比传感器40的输出空燃比、以及基于空气流量计39的输出等算出的向燃烧室5内吸入的吸入空气量的推定值或来自燃料喷射阀11的燃料供给量等，来进行氧过剩不足量的算出。具体而言，氧过剩不足量OED例如通过下述式(1)算出。
ODE＝0.23·Qi/(AFup-AFR)…(1)
在此，0.23表示空气中的氧浓度，Qi表示燃料喷射量，AFup表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，AFR表示作为控制中心的空燃比(在本实施方式中为理论空燃比)。
在对这样算出的氧过剩不足量进行累计而得到的累计氧过剩不足量为预先设定的切换基准值(相当于预先设定的切换基准吸藏量Cref)以上时，此前为稀设定空燃比的目标空燃比被设为浓设定空燃比，此后维持为该空燃比。浓设定空燃比是比理论空燃比(作为控制中心的空燃比)浓某种程度的预先设定的空燃比，例如被设为12～14.58、优选为13～14.57、更优选为14～14.55左右。尤其是，浓设定空燃比被设为比上述的浓判定空燃比浓的空燃比。另外，浓设定空燃比也可以表示为从作为控制中心的空燃比(在本实施方式中，为理论空燃比)减去浓修正量而得到的空燃比。此外，在本实施方式中，浓设定空燃比与理论空燃比之差(浓程度)被设为稀设定空燃比与理论空燃比之差(稀程度)以下。
之后，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比再次成为浓判定空燃比以下时，目标空燃比再次被设为稀设定空燃比，之后反复进行同样的操作。这样，在本实施方式中，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的目标空燃比被交替设定为稀设定空燃比和浓设定空燃比。
不过，即使在进行如上所述的控制的情况下，也有时在累计氧过剩不足量到达切换基准值之前上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量到达最大可吸藏氧量。作为其原因，例如可举出上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量降低、或流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比暂时急剧地变化。若像这样氧吸藏量到达最大可吸藏氧量，则会从上游侧排气净化催化剂20流出稀空燃比的排气。于是，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了稀空燃比时，目标空燃比被切换为浓设定空燃比。尤其是，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了比理论空燃比稍稀的稀判定空燃比(例如14.65)以上时，判断为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了稀空燃比。此外，稀判定空燃比被设为比上述的稀设定空燃比浓的空燃比。
＜使用时间图的空燃比控制的说明>
参照图5，对如上所述的操作进行具体说明。图5是表示进行本实施方式的空燃比控制的情况下的、空燃比修正量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA、累计氧过剩不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn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。
此外，空燃比修正量AFC是与流入上游侧排气净化催化剂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，目标空燃比被设为与作为控制中心的空燃比(以下，称作“控制中心空燃比”)相等的空燃比(在本实施方式中，为理论空燃比)，在空燃比修正量AFC为正的值时，目标空燃比成为比控制中心空燃比稀的空燃比(在本实施方式中，为稀空燃比)，在空燃比修正量AFC为负的值时，目标空燃比成为比控制中心空燃比浓的空燃比(在本实施方式中，为浓空燃比)。另外，“控制中心空燃比”是指作为根据内燃机运转状态而加上空燃比修正量AFC的对象的空燃比，即在根据空燃比修正量AFC使目标空燃比变动时作为基准的空燃比。
在图示的例子中，在时刻t1以前的状态下，空燃比修正量AFC被设为浓设定修正量AFCrich(相当于浓设定空燃比)。即，目标空燃比被设为浓空燃比，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比成为浓空燃比。流入上游侧排气净化催化剂20的排气中所含的未燃气体被上游侧排气净化催化剂20净化，与此相伴，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少。因此，累计氧过剩不足量ΣOED也逐渐减少。通过上游侧排气净化催化剂20的净化，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中不含有未燃气体，所以下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为大致理论空燃比。流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比成为了浓空燃比，所以来自上游侧排气净化催化剂20的NOx排出量大致为零。
在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少时，氧吸藏量OSA在时刻t1接近为零，与此相伴，流入上游侧排气净化催化剂20的未燃气体的一部分未被上游侧排气净化催化剂20净化而开始流出。由此，在时刻t1以后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn逐渐降低。其结果，在时刻t2，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich。
在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为浓判定空燃比AFrich以下时，为了增大氧吸藏量OSA而将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean(相当于稀设定空燃比)。因此，目标空燃比被从浓空燃比向稀空燃比切换。另外，此时，累计氧过剩不足量ΣOED被复位为0。
此外，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich后，进行空燃比修正量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有时也会从理论空燃比极其微小地偏移。反言之，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不会到达的那样的空燃比。
在时刻t2将目标空燃比切换为稀空燃比时，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比从浓空燃比变化为稀空燃比。另外，与之相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为稀空燃比(实际上，从将目标空燃比切换起到流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比发生变化为止会产生延迟，但在图示的例子中，为了方便起见而设为是同时变化)。在时刻t2，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比变化为稀空燃比时，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增大。另外，与之相伴，累计氧过剩不足量ΣOED也逐渐增大。
由此，从上游侧排气净化催化剂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的输出空燃比AFdwn也向理论空燃比收敛。此时，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比成为了稀空燃比，但上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏能力存在充分的余裕，所以流入的排气中的氧被吸藏于上游侧排气净化催化剂20，NOx被还原净化。因此，来自上游侧排气净化催化剂20的NOx的排出大致成为零。
之后，在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增大时，在时刻t3，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA到达切换基准吸藏量Cref。因此，累计氧过剩不足量ΣOED到达与切换基准吸藏量Cref相当的切换基准值OEDref。在本实施方式中，在累计氧过剩不足量ΣOED成为切换基准值OEDref以上时，为了中止氧被向上游侧排气净化催化剂20吸藏，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。因此，目标空燃比被设为浓空燃比。另外，此时，累计氧过剩不足量ΣOED被复位为0。
在此，在图5所示的例子中，在时刻t3，与切换目标空燃比同时地，氧吸藏量OSA降低，但实际上从切换目标空燃比起到氧吸藏量OSA降低为止会产生延迟。另外，在内燃机负荷因搭载有内燃机的车辆的加速而变高从而吸入空气量瞬间大幅偏移了的情况下等，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比有时意料之外地瞬间从目标空燃比大幅偏移。
与此相对，切换基准吸藏量Cref被设定为比上游侧排气净化催化剂20为新催化剂时的最大可吸藏氧量Cmax充分低。因此，即使在产生了上述那样的延迟或实际的排气的空燃比意料之外地从目标空燃比瞬间大幅偏移时，氧吸藏量OSA也不会到达最大可吸藏氧量Cmax。反言之，切换基准吸藏量Cref被设为充分少的量，以使得即使产生了上述那样的延迟和/或意料之外的空燃比的偏移，氧吸藏量OSA也不会到达最大可吸藏氧量Cmax。例如，切换基准吸藏量Cref被设为上游侧排气净化催化剂20为新催化剂时的最大可吸藏氧量Cmax的3/4以下、优选1/2以下、更优选1/5以下。
在时刻t3将目标空燃比切换为浓空燃比时，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比从稀空燃比变化为浓空燃比。与之相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为浓空燃比(实际上，在从切换目标空燃比起到流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比发生变化为止会产生延迟，但在图示的例子中，为了方便起见被设为同时变化)。流入上游侧排气净化催化剂20的排气中会含有未燃气体，所以上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少，在时刻t4，与时刻t1同样地，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn开始降低。在此时也是，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比成为了浓空燃比，所以来自上游侧排气净化催化剂20的NOx的排出大致为零。
接下来，在时刻t5，与时刻t2同样地，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich。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。此后，反复进行上述的时刻t1～t5的循环。
根据以上说明可知，根据本实施方式，能够始终抑制来自上游侧排气净化催化剂20的NOx排出量。即，只要进行上述的控制，就能够基本上使来自上游侧排气净化催化剂20的NOx排出量大致为零。另外，算出累计氧过剩不足量ΣOED时的累计期间短，与长期间累计的情况相比不容易产生算出误差。因此，可抑制因累计氧过剩不足量ΣOED的算出误差而导致排出NOx。
另外，通常，若将排气净化催化剂的氧吸藏量维持为恒定，则该排气净化催化剂的氧吸藏能力降低。即，为了将排气净化催化剂的氧吸藏能力维持得高，需要排气净化催化剂的氧吸藏量变动。与此相对，根据本实施方式，如图5所示，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA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，在时刻t2～t3，空燃比修正量AFC被维持为稀设定修正量AFClean。然而，在该期间，空燃比修正量AFC不一定必须维持为恒定，也可以设定为逐渐减少等而发生变动。或者，也可以是，在时刻t2～t3的期间中，暂时使空燃比修正量AFC为比0小的值(例如浓设定修正量等)。即，也可以是，在时刻t2～t3的期间中，暂时使目标空燃比为浓空燃比。
同样地，在上述实施方式中，在时刻t3～t5，空燃比修正量AFC被维持为浓设定修正量AFCrich。然而，在该期间，空燃比修正量AFC不一定必须维持为恒定，也可以设定为逐渐增大等而变动。或者，如图6所示，也可以是，在时刻t3～t5的期间中，暂时使空燃比修正量AFC为比0大的值(例如稀设定修正量等)(图6的时刻t6、t7等)。即，也可以是，在时刻t3～t5的期间中，暂时使目标空燃比为稀空燃比。
不过，在该情况下，时刻t2～t3的空燃比修正量AFC也被设定成：该期间的目标空燃比的平均值与理论空燃比之差比时刻t3～t5的目标空燃比的平均值与理论空燃比之差大。
此外，这样的本实施方式中的空燃比修正量AFC的设定、即目标空燃比的设定由ECU31进行。因此，可以说，ECU31在由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比成为浓判定空燃比以下时，持续或断续地使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的目标空燃比为稀空燃比，直到上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA成为切换基准吸藏量Cref，并且在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA成为了切换基准吸藏量Cref以上时，使目标空燃比持续地或断续地为浓空燃比，直到氧吸藏量OSA不达到最大可吸藏氧量Cmax地由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比成为浓判定空燃比以下。
更简单地说，在本实施方式中，可以说，ECU31在由下游侧空燃比传感器41检测出的空燃比成为浓判定空燃比以下时，将目标空燃比切换为稀空燃比，并且在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA成为切换基准吸藏量Cref以上时，将目标空燃比切换为浓空燃比。
另外，在上述实施方式中，累计氧过剩不足量ΣOED基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup和向燃烧室5内吸入的吸入空气量的推定值等算出。然而，氧吸藏量OSA也可以除了基于这些参数以外还基于其他参数算出，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，在累计氧过剩不足量ΣOED成为切换基准值OEDref以上时，目标空燃比被从稀设定空燃比向浓设定空燃比切换。然而，将目标空燃比从稀设定空燃比向浓设定空燃比切换的正时例如也可以以将目标空燃比从浓设定空燃比向稀设定空燃比切换起的内燃机运转时间、累计吸入空气量等其他参数作为基准。不过，在该情况下，也需要在推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA比最大可吸藏氧量少的期间，将目标空燃比从稀设定空燃比向浓设定空燃比切换。
＜上游侧空燃比传感器的偏移>
在内燃机主体1具有多个汽缸的情况下，从各汽缸排出的排气的空燃比有时在汽缸间产生偏移。另一方面，上游侧空燃比传感器40配置于排气歧管19的集合部，但根据其配置位置而引起从各汽缸排出的排气暴露于上游侧空燃比传感器40的程度在汽缸间不同。其结果，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比会强烈地受到从某特定的汽缸排出的排气的空燃比的影响。因此，在从该某特定的汽缸排出的排气的空燃比成为了与从所有汽缸排出的排气的平均空燃比不同的空燃比的情况下，在平均空燃比与上游侧空燃比传感器40的输出空燃比之间产生偏移。即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比比实际的排气的平均空燃比向浓侧或稀侧偏移。
另外，未燃气体中，氢通过空燃比传感器的扩散限速层的速度快。因此，若排气中的氢浓度高，则上游侧空燃比传感器40的输出空燃比会向比排气的实际的空燃比低的一侧(即浓侧)偏移。
若像这样地上游侧空燃比传感器40的输出空燃比产生偏移，则即使进行上述那样的控制，也会从上游侧排气净化催化剂20流出NOx和氧，或者未燃气体的流出频度变高。以下，参照图7和图8对该现象进行说明。
图7是与图5同样的上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA等的时间图。图7表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比向浓侧偏移的情况。图中，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的实线表示上游侧空燃比传感器40的实际的输出空燃比。另一方面，虚线表示在上游侧空燃比传感器40周围流通的排气的实际的空燃比。
在图7所示的例子中，在时刻t1以前的状态下，空燃比修正量AFC也被设为浓设定修正量AFCrich，因而目标空燃比被设为浓设定空燃比。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为与浓设定空燃比相等的空燃比。然而，如上所述，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比向浓侧偏移，所以排气的实际的空燃比成为了比浓设定空燃比靠稀侧的空燃比。即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为了比实际的空燃比(图中的虚线)低(靠浓侧)的空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度慢。
另外，在图7所示的例子中，在时刻t2，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich。因此，如上所述，在时刻t2，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。即，目标空燃比被切换为稀设定空燃比。
与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为与稀设定空燃比相等的空燃比。然而，如上所述，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比向浓侧偏移，所以排气的实际的空燃比成为了比稀设定空燃比稀的空燃比。即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为了比实际的空燃比(图中的虚线)低(靠浓侧)的空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的增加速度快，并且在将目标空燃比设为稀设定空燃比的期间，向上游侧排气净化催化剂20供给的实际的氧量比切换基准氧量Cref多。
另外，若上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移大，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的增加速度变得极快。因此，在该情况下，如图8所示，在基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup算出的累计氧过剩不足量ΣOED到达切换基准值OEDref之前，实际的氧吸藏量OSA到达最大可吸藏氧量Cmax。其结果，会从上游侧排气净化催化剂20流出NOx和氧。
另一方面，与上述的例子相反地，若上游侧空燃比传感器40的输出空燃比向稀侧偏移，则氧吸藏量OSA的增加速度变慢并且减少速度变快。在该情况下，从时刻t2到时刻t5的循环变快，从上游侧排气净化催化剂20流出未燃气体的流出频度变高。
根据以上可知，需要检测上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移，并且需要基于所检测到的偏移来进行输出空燃比等的修正。
＜通常学习控制>
于是，在本发明的实施方式中，为了补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移，在通常运转期间(即，上述那样的基于目标空燃比进行反馈控制时)进行学习控制。其中，首先对通常学习控制进行说明。
在此，设从将目标空燃比切换为稀空燃比起到累计氧过剩不足量ΣOED成为切换基准值OEDref以上为止的期间为氧增大期间(第1期间)。同样地，设从将目标空燃比切换为浓空燃比起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为浓判定空燃比以下为止的期间为氧减少期间(第2期间)。在本实施方式的通常学习控制中，作为氧增大期间的累计氧过剩不足量ΣODE的绝对值，算出稀氧量累计值(第1氧量累计值)。另外，作为氧减少期间的累计氧过剩不足量的绝对值，算出浓氧量累计值(第2氧量累计值)。并且，修正控制中心空燃比AFR以使得该稀氧量累计值与浓氧量累计值之差变小。图9示出了该情形。
图9是控制中心空燃比AFR、空燃比修正量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA、累计氧过剩不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn以及学习值sfbg的时间图。图9与图7同样地表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向低的一侧(浓侧)偏移的情况。此外，学习值sfbg是根据上游侧空燃比传感器40的输出空燃比(输出电流)的偏移而变化的值，在本实施方式中用于修正控制中心空燃比AFR。另外，图中，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的实线表示与由上游侧空燃比传感器40检测到的输出相当的空燃比，虚线表示在上游侧空燃比传感器40周围流通的排气的实际的空燃比。另外，单点划线表示目标空燃比、即与空燃比修正量AFC相当的空燃比。
在图示的例子中，与图5和图7同样地，在时刻t1以前的状态下，控制中心空燃比被设为理论空燃比，空燃比修正量AFC被设为浓设定修正量AFCrich。此时，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup如实线所示成为与浓设定空燃比相当的空燃比。然而，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比产生了偏移，所以排气的实际的空燃比成为了比浓设定空燃比稀的空燃比(图9的虚线)。不过，在图9所示的例子中，根据图9的虚线可知，时刻t1以前的实际的排气的空燃比虽然比浓设定空燃比稀但仍为浓空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量逐渐减少。
在时刻t1，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich。由此，如上所述，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。在时刻t1以后，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比成为与稀设定空燃比相当的空燃比。然而，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移，排气的实际的空燃比成为比稀设定空燃比稀的空燃比、即稀程度大的空燃比(参照图9的虚线)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA急速增大。
另一方面，氧过剩不足量基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup(更准确而言，输出空燃比AFup与控制中心空燃比AFR之差)而算出。然而，如上所述，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup产生了偏移。因此，所算出的氧过剩不足量成为比实际的氧过剩不足量少(即，氧量少)的值。其结果，所算出的累计氧过剩不足量ΣOED变为比实际的值少。
在时刻t2，累计氧过剩不足量ΣOED到达切换基准值OEDref。因此，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。因此，目标空燃比被设为浓空燃比。此时，实际的氧吸藏量OSA如图9所示那样变得比切换基准吸藏量Cref多。
在时刻t2以后，与时刻t1以前的状态同样地，空燃比修正量AFC被设为浓设定修正量AFCrich，因而目标空燃比被设为浓空燃比。此时，排气的实际的空燃比也成为比浓设定空燃比稀的空燃比。其结果，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度变慢。另外，如上所述，在时刻t2，上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量变为比切换基准吸藏量Cref多。因此，上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量到达零为止会花费时间。
在时刻t3，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich。由此，如上所述，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。因此，目标空燃比被从浓设定空燃比向稀设定空燃比切换。
此外，在本实施方式中，如上所述，在从时刻t1到时刻t2的期间，算出累计氧过剩不足量ΣOED。在此，将从将目标空燃比切换为稀空燃比时(时刻t1)起到上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的推定值成为了切换基准吸藏量Cref以上时(时刻t2)为止的期间称作氧增大期间Tinc，则在本实施方式中，在氧增大期间Tinc算出累计氧过剩不足量ΣOED。在图9中，将时刻t1～时刻t2的氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值用R1表示。
该氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED(R1)相当于时刻t2的氧吸藏量OSA。然而，如上所述，氧过剩不足量的推定使用上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup，该输出空燃比AFup产生了偏移。因此，在图9所示的例子中，时刻t1～时刻t2的氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED成为了比与时刻t2的实际的氧吸藏量OSA相当的值少的值。
另外，本实施方式中，在从时刻t2到时刻t3的期间，也算出累计氧过剩不足量ΣOED。在此，将从将目标空燃比切换为浓空燃比时(时刻t2)起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich时(时刻t3)为止的期间称作氧减少期间Tdec，则本实施方式中，在氧减少期间Tdec算出累计氧过剩不足量ΣOED。图9中，将时刻t2～时刻t3的氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值用F1表示。
该氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED(F1)相当于在从时刻t2到时刻t3的期间从上游侧排气净化催化剂20释放的总氧量。然而，如上所述，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup产生了偏移。因此，在图9所示的例子中，时刻t2～时刻t3的氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED成为比与在从时刻t2到时刻t3的期间从上游侧排气净化催化剂20实际释放的总氧量相当的值少的值。
在此，在氧增大期间Tinc，氧被吸藏于上游侧排气净化催化剂20，并且所吸藏的氧在氧减少期间Tdec被全部释放。因此，理想的情况是，氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量的绝对值R1成为与氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量的绝对值F1基本上相同的值。但如上所述，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup产生了偏移的情况下，这些累计值的值也根据该偏移而变化。如上所述，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比向低的一侧(浓侧)偏移了的情况下，绝对值F1变为比绝对值R1多。相反，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比向高的一侧(稀侧)偏移了的情况下，绝对值F1变为比绝对值R1少。另外，氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量的绝对值R1与氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量的绝对值F1之差ΔΣOED(＝R1-F1。以下，称作“过剩不足量误差”)表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移的程度。可以说，该绝对值R1、F1之差越大，则上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移越大。
于是，在本实施方式中，基于过剩不足量误差ΔΣOED来修正控制中心空燃比AFR。尤其是，在本实施方式中，修正控制中心空燃比AFR，以使得氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量的绝对值R1与氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量的绝对值F1之差ΔΣOED变小。
具体而言，在本实施方式中，通过下述式(2)算出学习值sfbg，并且通过下述式(3)修正控制中心空燃比AFR。
sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k1·ΔΣOED…(2)
AFR＝AFRbase+sfbg(n)…(3)
此外，在上述式(2)中，n表示计算次数或时间。因此，sfbg(n)是此次的计算或当前的学习值。另外，上述式(2)中的k1是表示将过剩不足量误差ΔΣOED反映于控制中心空燃比AFR的程度的增益。增益k1的值越大，则控制中心空燃比AFR的修正量越大。而且，在上述式(3)中，基本控制中心空燃比AFRbase是作为基本的控制中心空燃比，在本实施方式中为理论空燃比。
在图9的时刻t3，如上所述，基于绝对值R1、F1算出学习值sfbg。尤其是，在图9所示的例子中，氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量的绝对值F1比氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量的绝对值R1大，所以在时刻t3使学习值sfbg减少。
在此，控制中心空燃比AFR使用上述式(3)并基于学习值sfbg修正。在图9所示的例子中，学习值sfbg成为了负的值，所以控制中心空燃比AFR成为了比基本控制中心空燃比AFRbase小的值、即浓侧的值。由此，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比被向浓侧修正。
其结果，时刻t3以后的流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比相对于目标空燃比的偏移比时刻t3以前小。因此，时刻t3以后的表示实际的空燃比的虚线与表示目标空燃比的单点划线之间的差比时刻t3以前的差小。
另外，在时刻t3以后，也进行与时刻t1～时刻t2的操作同样的操作。因此，在时刻t4累计氧过剩不足量ΣOED到达切换基准值OEDref时，目标空燃比被从稀设定空燃比向浓设定空燃比切换。之后，在时刻t5下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich时，目标空燃比再次被切换为稀设定空燃比。
时刻t3～时刻t4如上所述属于氧增大期间Tinc，因而此期间的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值由图9的R2表示。另外，时刻t4～时刻t5如上所述属于氧减少期间Tdec，因而此期间的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值由图9的F2表示。并且，基于该绝对值R2、F2之差ΔΣOED(＝R2-F2)并使用上述式(2)更新学习值sfbg。在本实施方式中，时刻t5以后也反复进行同样的控制，由此，反复进行学习值sfbg的更新。
通过利用通常学习控制这样地进行学习值sfbg的更新，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup逐渐远离目标空燃比，但流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比逐渐接近目标空燃比。由此，能够补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移。
另外，在上述实施方式中，在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA到达最大可吸藏氧量Cmax之前进行目标空燃比的切换。因此，与在氧吸藏量OSA到达最大可吸藏氧量之后、即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为稀判定空燃比AFlean以上之后切换目标空燃比的情况相比，能够增大学习值的更新频度。另外，累计氧过剩不足量ΣOED在其算出期间越长时越容易产生误差。根据本实施方式，在氧吸藏量OSA到达最大可吸藏氧量之前进行目标空燃比的切换，所以能够缩短其算出期间。因此，能够减小累计氧过剩不足量ΣOED的算出的误差。
此外，如上所述，学习值sfbg的更新优选基于氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED和紧随该氧增大期间Tinc之后的氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED进行。这是因为，如上所述，在氧增大期间Tinc被吸藏于上游侧排气净化催化剂20的总氧量和在紧随其后的氧减少期间Tdec从上游侧排气净化催化剂20释放的总氧量相等。
另外，在上述实施方式中，基于1次的氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED和1次的氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED来进行学习值sfbg的更新。然而，也可以基于多次的氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED的合计值或平均值和多次的氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED的合计值或平均值来进行学习值sfbg的更新。
另外，在上述实施方式中，基于学习值sfbg来修正控制中心空燃比AFR(即目标空燃比)。然而，基于学习值sfbg进行修正的对象也可以是与空燃比相关的其他参数。作为其他参数，例如可举出向燃烧室5内的燃料供给量、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比、空燃比修正量等。
此外，在上述实施方式中，在基本的空燃比控制中，在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比成为了浓判定空燃比以下时，目标空燃比被切换为稀空燃比。另外，在累计氧过剩不足量ΣOED成为了预定的切换基准值OEDref以上时，目标空燃比被切换为浓空燃比。然而，作为基本的空燃比控制，也可以使用其他控制。作为该其他控制，例如可考虑如下控制：在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了稀判定空燃比以上时，将目标空燃比切换为浓空燃比，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了浓判定空燃比以下时，将目标空燃比切换为稀空燃比。
在该情况下，作为从将目标空燃比切换为浓空燃比起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为浓判定空燃比以下为止的氧减少期间的累计氧过剩不足量的绝对值，算出浓氧量累计值。另外，作为从将目标空燃比切换为稀空燃比起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为稀判定空燃比以上为止的氧增大期间的累计氧过剩不足量的绝对值，算出稀氧量累计值。并且，修正控制中心空燃比等，以使得该浓氧量累计值与稀氧量累计值之差变小。
因此，对以上进行总结，在本实施方式中，目标空燃比在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比达到浓判定空燃比时被切换为稀空燃比。另外，目标空燃比在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量成为了预定的切换基准量以上时、或下游侧空燃比传感器41的输出空燃比达到稀判定空燃比时，被切换为浓空燃比。换言之，在本实施方式中，目标空燃比在理论空燃比的浓侧和稀侧的不同的多个空燃比间被切换。并且，可以说学习单元进行基于第1氧量累计值和第2氧量累计值来修正与空燃比相关的参数以使得该第1氧量累计值与第2氧量累计值之差变小的通常学习控制，所述第1氧量累计值是从将目标空燃比切换为稀空燃比起到氧吸藏量的变化量成为切换基准量以上为止或到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比达到稀判定空燃比为止的第1期间的累计氧过剩不足量的绝对值，所述第2氧量累计值是从将目标空燃比切换为浓空燃比起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为浓判定空燃比以下为止的第2期间的累计氧过剩不足量的绝对值。
＜上游侧空燃比传感器的大的偏移>
另外，在图7和图8所示的例子中，示出了虽然上游侧空燃比传感器40的输出空燃比产生了偏移但其程度并不十分大的情况。因此，根据图7和图8的虚线也可知，在目标空燃比被设定为浓设定空燃比的情况下，实际的排气的空燃比虽然比浓设定空燃比稀但仍为浓空燃比。
与此相对，若上游侧空燃比传感器40所产生的偏移变大，则有时即使目标空燃比被设定为浓设定空燃比，实际的排气的空燃比也成为理论空燃比。将该情形示于图10中。
在图10中，在时刻t1以前，空燃比修正量AFC被设为稀设定修正量AFClean。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为稀设定空燃比。不过，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比大幅向浓侧偏移，所以排气的实际的空燃比成为比稀设定空燃比稀的空燃比(图中的虚线)。
之后，在时刻t1，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup算出的累计氧过剩不足量ΣOED到达切换基准值OEDref时，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为与浓设定空燃比相当的空燃比。然而，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比大幅向浓侧偏移，所以排气的实际的空燃比成为了理论空燃比(图中的虚线)。
其结果，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA不变化而被维持为恒定的值。因此，在将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich后即使经过长时间，也不会从上游侧排气净化催化剂20排出未燃气体，因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn仍被维持为大致理论空燃比。如上所述，空燃比修正量AFC从浓设定修正量AFCrich向稀设定修正量AFClean的切换在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich时进行。然而，在图10所示的例子中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn仍被维持为理论空燃比，所以空燃比修正量AFC会被长时间地维持为浓设定修正量AFCrich。在此，上述的通常学习控制以空燃比修正量AFC在浓设定修正量AFCrich与稀设定修正量AFClean之间交替地切换作为前提。因此，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比大幅偏移的情况下，不进行空燃比修正量AFC的切换，因而无法进行上述的通常学习控制。
图11是表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比极大地向浓侧偏移的情况的与图10同样的图。在图11所示的例子中，与图10所示的例子同样，在时刻t1，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。即，在时刻t1，目标空燃比被设定为浓设定空燃比。然而，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移，实际的排气的空燃比成为了稀空燃比(图中的虚线)。
其结果，尽管空燃比修正量AFC被设定为浓设定修正量AFCrich但向上游侧排气净化催化剂20流入稀空燃比的排气。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐增大，最终在时刻t2到达最大可吸藏氧量Cmax。在像这样地氧吸藏量OSA到达最大可吸藏氧量Cmax时，上游侧排气净化催化剂20已经无法进一步吸藏排气中的氧。因此，流入的排气中所含的氧和NOx从上游侧排气净化催化剂20直接流出，其结果，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn上升。然而，空燃比修正量AFC从浓设定修正量AFCrich向稀设定修正量AFClean的切换在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich时进行。因此，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比极大程度地偏移了的情况下，也不进行空燃比修正量AFC的切换，因而无法进行上述的通常学习控制。
＜粘附学习控制>
于是，在本实施方式中，为了在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移大的情况下也补偿该偏移，除了上述的通常学习控制以外，还进行理论空燃比粘附学习控制、稀粘附学习控制以及浓粘附学习控制。
＜理论空燃比粘附学习>
首先，对理论空燃比粘附学习控制进行说明。如图10所示的例子那样，理论空燃比粘附学习控制是在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比粘附于理论空燃比的情况下进行的学习控制。
在此，将浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的区域称作中间区域M。该中间区域M相当于浓判定空燃比与稀判定空燃比之间的空燃比区域即理论空燃比附近区域。在理论空燃比粘附学习控制中，判断是否从将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起，即从将目标空燃比切换为浓设定空燃比起，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在预先设定的理论空燃比维持判定时间以上被维持在中间区域M内。并且，在理论空燃比维持判定时间以上被维持在中间区域M内的情况下，减少学习值sfbg以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧变化。图12中示出了该情形。
图12是与表示空燃比修正量AFC等的时间图的图9同样的图。图12与图10同样地，示出了上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向低的一侧(浓侧)大幅偏移了的情况。
在图示的例子中，与图10同样，在时刻t1以前，空燃比修正量AFC被设为稀设定修正量AFClean。之后，在时刻t1，累计氧过剩不足量ΣOED到达切换基准值OEDref，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。然而，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比大幅向浓侧偏移，所以与图10所示的例子同样，排气的实际的空燃比成为了大致理论空燃比。因此，在时刻t1以后，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA被维持为恒定的值。其结果，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn长期间地被维持在理论空燃比附近，因而被维持在中间区域M内。
于是，在本实施方式中，在从将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在预先设定的理论空燃比维持判定时间Tsto以上被维持在中间区域M内的情况下，修正控制中心空燃比AFR。尤其是，在本实施方式中，更新学习值sfbg，以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧变化。
具体而言，在本实施方式中，通过下述式(4)算出学习值sfbg，并且通过上述式(3)修正控制中心空燃比AFR。
sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k2·AFCrich…(4)
此外，在上述式(3)中，k2是表示修正控制中心空燃比AFR的程度的增益(0＜k2≤1)。增益k2的值越大，则控制中心空燃比AFR的修正量越大。
在此，如上所述，在空燃比修正量AFC的切换后下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn长期间地维持在中间区域M内的情况下，排气的实际的空燃比成为大致理论空燃比附近的值。因此，上游侧空燃比传感器40的偏移成为与控制中心空燃比(理论空燃比)与目标空燃比(在该情况下为浓设定空燃比)之差同等程度。在本实施方式中，如上述式(4)所示那样基于相当于控制中心空燃比与目标空燃比之差的空燃比修正量AFC来更新学习值sfbg，由此，能够更适当地补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移。
在图12所示的例子中，从时刻t1到经过了理论空燃比维持判定时间Tsto的时刻t2为止，空燃比修正量AFC被设为浓设定修正量AFCrich。因此，若使用式(4)，则学习值sfbg在时刻t2减少。其结果，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比向浓侧变化。由此，时刻t2以后的流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比相对于目标空燃比的偏移比时刻t2以前小。因此，时刻t2以后的表示实际的空燃比的虚线与表示目标空燃比的单点划线之间的差变得比时刻t2以前的差小。
在图12所示的例子中，示出了使增益k2为较小的值的例子。因此，即使在时刻t2进行学习值sfbg的更新，也仍残留有流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比相对于目标空燃比的偏移。因此，排气的实际的空燃比成为比浓设定空燃比稀的空燃比、即浓程度小的空燃比(参照图12的虚线)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度慢。
其结果，在从时刻t2到经过了理论空燃比维持判定时间Tsto的时刻t3为止的期间，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在理论空燃比附近，因而被维持在中间区域M内。因此，在图12所示的例子中，在时刻t3，也使用式(4)进行学习值sfbg的更新。
在图12所示的例子中，之后，在时刻t4，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为浓判定空燃比AFrich以下。这样，在输出空燃比AFdwn成为了浓判定空燃比AFrich以下之后，如上所述空燃比修正量AFC被交替地设定为稀设定修正量AFClean和浓设定修正量AFCrich。与此相伴，进行上述的通常学习控制。
通过利用理论空燃比粘附学习控制像这样地进行学习值sfbg的更新，即使在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移大的情况下也能够进行学习值的更新。由此，能够补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移。
此外，在上述实施方式中，理论空燃比维持判定时间Tsto被设为预先设定的时间。在该情况下，理论空燃比维持判定时间被设为从将目标空燃比切换为浓空燃比起的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值到达新品时的上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量为止通常花费的时间以上。具体而言，优选设为其2倍～4倍程度的时间。
或者，也可以使理论空燃比维持判定时间Tsto根据从将目标空燃比切换为浓空燃比起的累计氧过剩不足量ΣOED等其他参数而变化。具体而言，例如，累计氧过剩不足量ΣOED越多，则理论空燃比维持判定时间Tsto被设为越短。由此，也可以在从将目标空燃比切换为浓空燃比起的累计氧过剩不足量ΣOED成为预定的量(例如图12的OEDsw)时进行上述那样的学习值sfbg的更新。另外，在该情况下，需要将累计氧过剩不足量ΣOED的上述预定的量设为新品时的上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量以上。具体而言，优选设为最大可吸藏氧量的2倍～4倍程度的量。
此外，关于理论空燃比粘附学习控制，也与上述的通常学习控制的情况同样地，适用于作为基本的空燃比控制而使用了上述的其他控制的情况。在该情况下，在理论空燃比粘附学习控制中，在从将目标空燃比切换为稀空燃比起由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比在理论空燃比维持判定时间Tsto以上被维持在理论空燃比附近空燃比区域内的情况下，根据此时的目标空燃比增大或减少学习值sfbg，以使得流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧或稀侧变化。
因此，总结上述内容而言，在本实施方式中，可以说，学习单元，在从将目标空燃比切换为向理论空燃比的一侧(相当于图9所示的例子中的浓侧)偏移的空燃比起，由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比在理论空燃比维持判定时间Tsto以上被维持在理论空燃比附近空燃比区域内的情况下，进行在反馈控制中修正与空燃比相关的参数以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向所述一侧变化的理论空燃比粘附学习。
另外，在上述理论空燃比粘附学习控制中，从将目标空燃比切换为稀空燃比起到由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比在理论空燃比维持判定时间Tsto以上被维持在理论空燃比附近空燃比区域内的情况下进行学习值的更新。然而，也可以基于除时间以外的参数进行理论空燃比粘附学习。
例如，在由下游侧空燃比传感器41检测的空燃比粘附于理论空燃比的情况下，相对于从将目标空燃比切换为稀空燃比起到氧吸藏量的变化量成为切换基准量以上为止或下游侧空燃比传感器41的输出空燃比到达稀判定空燃比为止的第1期间的累计氧过剩不足量的绝对值即第1氧量累计值(例如，图14的R1)，从将目标空燃比切换为浓空燃比起的累计氧过剩不足量的绝对值(不过是在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为浓判定空燃比以下之前)即浓切换后氧量累计值变得极大程度地大于第1氧量累计值。于是，也可以在从将目标空燃比切换为浓空燃比起的累计氧过剩不足量的绝对值以预先设定的预定值以上的程度大于第1氧量累计值的情况下，进行上述那样的学习值的更新。即，在从浓切换后氧累计值减去第1氧量累计值而得到的值为预先设定的预定值以上的情况下，进行上述的学习值的更新。
＜浓·稀粘附学习>
接着，对稀粘附学习控制进行说明。稀粘附学习控制是在如图11所示的例子那样尽管使目标空燃比成为了浓空燃比但由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比粘附于稀空燃比的情况下进行的学习控制。在稀粘附学习控制中，判断是否从将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起即从将目标空燃比切换为浓设定空燃比起，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在预先设定的稀空燃比维持判定时间以上被维持为稀空燃比。并且，在稀空燃比维持判定时间以上被维持为稀空燃比的情况下，减少学习值sfbg以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧变化。图13中示出了该情形。
图13是与表示空燃比修正量AFC等的时间图的图9同样的图。图13与图11同样，表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向低侧(浓侧)极大地偏移了的情况。
在图示的例子中，在时刻t0，空燃比修正量AFC被从稀设定修正量AFClean切换为浓设定修正量AFCrich。然而，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比极大地向浓侧偏移，所以与图11所示的例子同样，排气的实际的空燃比成为了稀空燃比。因此，在时刻t0以后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持为稀空燃比。
于是，在本实施方式中，在从空燃比修正量AFC被设定为浓设定修正量AFCrich起，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在预先设定的稀空燃比维持判定时间Tlean以上被维持为稀空燃比的情况下，修正空燃比修正量AFC。尤其是，在本实施方式中，修正学习值sfbg以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧变化。
具体而言，在本实施方式中，通过下述式(5)算出学习值sfbg，并且通过上述式(3)并基于学习值sfbg修正控制中心空燃比AFR。
sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k3·(AFCrich-(AFdwn-14.6))…(5)
此外，在上述式(5)中，k3是表示修正控制中心空燃比AFR的程度的增益(0＜k3≤1)。增益K3的值越大，则控制中心空燃比AFR的修正量越大。
在此，在图13所示的例子中，在空燃比修正量AFC被设定为浓设定修正量AFCrich的期间，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn维持为稀空燃比。在该情况下，上游侧空燃比传感器40的偏移相当于目标空燃比与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比之差。对其进行分解，则可以说上游侧空燃比传感器40的偏移成为了跟使目标空燃比与理论空燃比之差(相当于浓设定修正量AFCrich)和理论空燃比与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比之差相加而得到的量同等程度。于是，在本实施方式中，如上述式(5)所示，基于使浓设定修正量AFCrich和下游侧空燃比传感器41的输出空燃比与理论空燃比之差相加而得到的值来更新学习值sfbg。尤其是，在上述的理论空燃比粘附学习中，相对于以与浓设定修正量AFCrich相当的部分来修正学习值，在稀粘附学习中除此之外还以下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn相当的部分来修正学习值。另外，增益k3被设为与增益k3同等程度。因此，稀粘附学习的修正量比理论空燃比粘附学习的修正量大。
在图13所示的例子中，若使用式(5)，则学习值sfbg在时刻t1减少。其结果，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比向浓侧变化。由此，时刻t1以后的流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比的相对于目标空燃比的偏移比时刻t1以前小。因此，时刻t1以后的表示实际的空燃比的虚线与表示目标空燃比的单点划线之间的差比时刻t1以前的差小。
在图13中，示出了使增益k3为比较小的值的例子。因此，即使在时刻t1进行学习值sfbg的更新也仍残留有上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移。尤其是，在图示的例子中，在时刻t1以后，排气的实际的空燃比也仍为稀空燃比。其结果，下游侧空燃比传感器的输出空燃比AFdwn从时刻t1起在稀空燃比维持判定时间Tlean被维持为稀空燃比。因此，在图示的例子中，在时刻t2，也通过稀粘附学习并使用上述式(5)来进行学习值sfbg的修正。
在时刻t2进行学习值sfbg的修正时，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比的相对于目标空燃比的偏移变小。由此，在图示的例子中，在时刻t2以后，排气的实际的空燃比变得比理论空燃比稍浓，与此相伴，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn从稀空燃比变化为大致理论空燃比。尤其是在图13所示的例子中，在从时刻t2到时刻t3的期间，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在理论空燃比维持判定时间Tsto被维持在大致理论空燃比、即中间区域M内。因此，在时刻t3，通过理论空燃比粘附学习并使用上述式(4)进行学习值sfbg的修正。
通过利用稀粘附学习控制像这样地进行学习值sfbg的更新，即使在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移极大的情况下，也能够进行学习值的更新。由此，能够减小上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移。
此外，在上述实施方式中，稀空燃比维持判定时间Tlean被设为预先设定的时间。在该情况下，稀空燃比维持判定时间Tlean被设为从将目标空燃比切换为浓空燃比起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比与之相应地发生变化为止通常花费的下游侧空燃比传感器的响应延迟时间以上。具体而言，优选设为其2倍～4倍程度的时间。另外，稀空燃比维持判定时间Tlean比从将目标空燃比切换为浓空燃比起的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值到达新催化剂时的上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量为止通常花费的时间短。因此，稀空燃比维持判定时间Tlean被设为比上述的理论空燃比维持判定时间Tsto短。
或者，也可以使稀空燃比维持判定时间Tlean根据从将目标空燃比切换为浓空燃比起所累计的排气流量等其他参数而变化。具体而言，例如，累计排气流量ΣGe越多，则稀空燃比维持判定时间Tlean被设为越短。由此，也可以在从将目标空燃比切换为浓空燃比起的累计排气流量成为了预定的量(例如，图13的ΣGesw)时，进行上述那样的学习值sfbg的更新。另外，在该情况下，预定的量需要被设为从将目标空燃比切换起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比与之相应地变化为止所需的排气的总流量以上。具体而言，优选设为该总流量的2倍～4倍程度的量。
接着，对浓粘附学习控制进行说明。浓粘附学习控制是与稀粘附学习控制同样的控制，是在尽管使目标空燃比成为了稀空燃比但由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比粘附于浓空燃比的情况下进行的学习控制。在浓粘附学习控制中，判断是否从将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean起即从将目标空燃比切换为稀设定空燃比起，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在预先设定的浓空燃比维持判定时间(与稀空燃比维持判定时间同样)以上被维持为浓空燃比。并且，在浓空燃比维持判定时间以上被维持为浓空燃比的情况下，增大学习值sfbg以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向稀侧变化。即，在浓粘附学习控制中，进行浓和稀与上述的稀粘附学习控制相反的控制。
＜学习促进控制>
此外，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup产生了大的偏移的情况下，为了迅速消除该偏移，需要促进由学习控制进行的学习值sfbg的更新。
于是，在本实施方式中，在需要促进由学习控制进行的学习值sfbg的更新时，与不需要进行促进时相比，增大浓设定空燃比的浓程度。另外，在需要促进由学习控制进行的学习值sfbg的更新时，与不需要进行促进时相比，减少切换基准吸藏量。以下，将这样的控制称作学习促进控制。
尤其是，在本实施方式中，在氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值(稀氧量累计值)R1与氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值(浓氧量累计值)F1之差ΔΣOED为预先设定的促进判定基准值以上的情况下，判断为需要促进由学习控制进行的学习值sfbg的更新。另外，在本实施方式中，在从将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起、即从将目标空燃比切换为浓设定空燃比起，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在预先设定的理论空燃比促进判定时间(优选是理论空燃比维持判定时间以下)以上被维持在中间区域M内的情况下，判断为需要促进由学习控制进行的学习值sfbg的更新。而且，在本实施方式中，在从将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在预先设定的稀空燃比维持判定时间以上被维持为稀空燃比的情况下，也判断为需要促进由学习控制进行的学习值sfbg的更新。同样地，在从将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean起，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在预先设定的浓空燃比维持判定时间以上被维持为浓空燃比的情况下，也判断为需要促进由学习控制进行的学习值sfbg的更新。
图14是表示控制中心空燃比AFR、空燃比修正量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA、累计氧过剩不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn以及学习值sfbg的与图9等同样的时间图。图14与图9等同样，表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向低的一侧(浓侧)偏移了的情况。
在图示的例子中，在时刻t1以前的状态下，控制中心空燃比被设为理论空燃比，空燃比修正量AFC被设为浓设定修正量AFCrich1(与图9所示的例子的浓设定修正量AFCrich同等程度的值)。此时，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为了与浓设定空燃比相当的空燃比。然而，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移，排气的实际的空燃比成为了比浓设定空燃比稀的空燃比(图14的虚线)。
在图14所示的例子中，在时刻t1～时刻t3的期间，进行与图9所示的例子同样的控制。因此，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich的时刻t1，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。之后，在时刻t2，在累计氧过剩不足量ΣOED到达切换基准值OEDref1(与图9所示的切换基准值OEDref同等程度的值)的时刻t2，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich1。之后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn再次到达浓判定空燃比AFCrich。
此时，算出氧增大期间Tinc(时刻t1～时刻t2)的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值作为R1。同样地，算出氧减少期间Tdec(时刻t2～时刻t3)的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值，作为F1。并且，在图14所示的例子中，氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量的绝对值R1与氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量的绝对值F1之差(过剩不足量误差)ΔΣOED成为了预先设定的促进判定基准值以上。因此，在图14所示的例子中，在时刻t3，判断为处于需要促进由学习控制进行的学习值sfbg的更新时。
于是，在本实施方式中，在时刻t3，开始进行学习促进控制。具体而言，在时刻t3，浓设定修正量AFCrich从AFCrich1增大为AFCrich2，因而浓设定空燃比的浓程度增大。另外，在时刻t3，切换基准吸藏量Cref从Cref1减少为Cref2。与此相伴，切换基准值OEDref也从与Cref1对应的OEDref1减少为与Cref2对应的OEDref2。
另外，在本实施方式中，与图9所示的例子同样，在时刻t3，通过上述式(2)进行学习值sfbg的更新，通过上述式(3)修正控制中心空燃比AFR。其结果，在时刻t3，学习值sfbg减少，并且控制中心空燃比AFR被向浓侧修正。
在时刻t3空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean时，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐增大，与此相伴，累计氧过剩不足量ΣOED也逐渐增大。并且，在累计氧过剩不足量ΣOED到达被减少了的切换基准值OEDref2时，空燃比修正量AFC被向增大后的浓设定修正量AFCrich2切换(时刻t4)。在此，在时刻t3以后，切换基准值OEDref减少为ΣOEDref2。因此，从在时刻t3将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean起到在时刻t4累计氧过剩不足量ΣOED到达切换基准值OEDref2为止的时间变短。
之后，在时刻t4空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich2时，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少。其结果，在时刻t5，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich。在此，在时刻t3以后，浓设定修正量AFCrich也被向AFCrich2增大。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度变快。其结果，从在时刻t4将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich2起到在时刻t5下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn到达浓判定空燃比AFrich为止的时间变短。
在时刻t5，与图9所示的例子同样地，进行学习值sfbg的更新。即，时刻t3～时刻t4属于氧增大期间Tinc，因而此期间的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值由图14的R2表示。另外，时刻t4～时刻t5属于氧减少期间Tdec，因而此期间的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值由图14的F2表示。并且，基于该绝对值R2、F2之差ΔΣOED(＝R2-F2)并使用上述式(2)更新学习值sfbg。在本实施方式中，在时刻t5以后也反复进行同样的控制，由此，反复进行学习值sfbg的更新。
之后，学习促进控制在反复进行了预先设定的预定次数的、从下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich以下到之后再次达到浓判定空燃比AFrich以下为止的循环(例如图14的时刻t3～t5)的循环之后结束。或者，学习促进控制也可以在从学习促进控制的开始起经过预先设定的预定时间后结束。在学习促进控制结束时，浓设定修正量AFCrich从AFCrich2向AFCrich1减少，因而浓设定空燃比的浓程度减少。另外，切换基准值OEDref也从OEDref2向OEFref1增大。
在此，如上所述，通过在进行学习促进控制时使切换基准值OEDref减少为OEDref2，从而从时刻t3到时刻t4的时间变短。同样地，通过增大浓设定修正量AFCrich来使浓设定空燃比的浓程度增大，从时刻t4到时刻t5的时间变短。因此，综合这些内容进行考虑，从时刻t3到时刻t5的时间变短。另一方面，如上所述，学习值sfbg的更新需要进行包括氧增大期间Tinc和氧减少期间Tdec的循环。因此，在本实施方式中，能够缩短学习值sfbg的更新所需的1个循环(例如时刻t3～时刻t5)的时间，能够促进学习值的更新。
另外，作为促进学习值的更新的方法，可考虑增大上述式(2)、(4)、(5)中的增益k1、k2、k3。然而，该增益k1、k2、k3通常被设定为使学习值sfbg迅速向最佳的值收敛那样的值。因此，若增大该增益k1、k2、k3，则学习值sfbg的最终的收敛会延迟。与此相对，在切换基准值OEDref和浓设定修正量AFCrich的变更中，未变更这些增益k1、k2、k3，所以可抑制学习值sfbg的最终的收敛产生延迟。
此外，在上述实施方式中，在学习促进控制中，减少切换基准值OEDref并且增大浓设定修正量AFCrich。然而，在学习促进控制中，不一定必须同时进行这些动作。因此，也可以是，在进行学习促进控制时，与未进行学习促进控制时相比，仅减少切换基准值OEDref而不使浓设定修正量AFCrich变更。或者也可以是，在学习促进控制中，与未执行学习促进控制时相比，仅增大浓设定修正量AFCrich而不使切换基准值OEDref变更。
另外，在上述实施方式中，稀设定修正量AFCrich即使在进行学习促进控制时也不相对于未进行学习促进控制时变更，而是维持为与未进行学习促进控制时相同的值。在此，即使进行了图5所示的那样的控制，有时出于某种原因，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA也会意料之外地到达最大可吸藏氧量Cmax而从上游侧排气净化催化剂20流出稀空燃比的排气。若使稀设定修正量AFCrich增大，即若增大稀设定空燃比的稀程度，则在这样的情况下，流出的排气中所含的NOx的量会变多。因此，在上述实施方式中，即使在学习促进控制中，也没有使稀设定修正量AFCrich增大。
不过，若在进行学习促进控制时使稀设定修正量AFCrich增大，即若使稀设定空燃比的稀程度增大，则能够促进学习值sfbg的更新。因此，从促进学习值sfbg的更新这样的观点考虑，也可以在学习促进控制中使稀设定修正量AFCrich增大。
另外，在上述实施方式中，即使在进行学习促进控制时，也不变更上述式(2)、(4)、(5)中的增益k1、k2、k3。然而，也可以是，在进行学习促进控制时，与不进行学习促进控制时相比，使增益k1、k2、k3增大。在该情况下，在本实施方式中，也在进行学习促进控制时变更切换基准值和浓设定修正量，所以与仅使增益k1、k2、k3增大的情况相比，可将增大增益k1、k2、k3的程度抑制得低。因此，可抑制学习值sfbg的最终的收敛产生延迟。
＜具体控制的说明>
接着，参照图15～图19对上述实施方式中的控制装置进行具体说明。本实施方式中的控制装置如作为功能框图的图15所示，构成为包括A1～A11的各功能框。以下，参照图15对各功能框进行说明。该各功能框A1～A11中的操作基本上在ECU31中执行。
＜燃料喷射量的算出>
首先，对燃料喷射量的算出进行说明。在燃料喷射量的算出时，使用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。
缸内吸入空气量算出单元A1基于吸入空气流量Ga、内燃机转速NE、以及存储于ECU31的ROM34的映射或计算式算出被向各汽缸吸入的吸入空气量Mc。吸入空气流量Ga由空气流量计39计测，内燃机转速NE基于曲轴角传感器44的输出算出。
基本燃料喷射量算出单元A2通过将由缸内吸入空气量算出单元A1算出的缸内吸入空气量Mc除以目标空燃比AFT来算出基本燃料喷射量Qbase(Qbase＝Mc/AFT)。目标空燃比AFT由后述的目标空燃比设定单元A8算出。
燃料喷射量算出单元A3通过将由基本燃料喷射量算出单元A2算出的基本燃料喷射量Qbase与后述的F/B修正量DQi相加来算出燃料喷射量Qi(Qi＝Qbase+DQi)。向燃料喷射阀11发出喷射指示，以从燃料喷射阀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，对目标空燃比的算出进行说明。在目标空燃比的算出时，使用氧过剩不足量算出单元A4、空燃比修正量算出单元A5、学习值算出单元A6、控制中心空燃比算出单元A7、以及目标空燃比设定单元A8。
氧过剩不足量算出单元A4基于由燃料喷射量算出单元A3算出的燃料喷射量Qi和上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup算出累计氧过剩不足量ΣOED。氧过剩不足量算出单元A4例如通过使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与控制中心空燃比的差分乘以燃料喷射量Qi、并对所求出的值进行累计来算出累计氧过剩不足量ΣOED。
在空燃比修正量算出单元A5中，基于由氧过剩不足量算出单元A4算出的累计氧过剩不足量ΣOED和下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn，算出目标空燃比的空燃比修正量AFC。具体而言，基于图16所示的流程图和图19所示的流程图来算出空燃比修正量AFC。
在学习值算出单元A6中，基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn、由氧过剩不足量算出单元A4算出的累计氧过剩不足量ΣOED等来算出学习值sfbg。具体而言，基于图17所示的通常学习控制的流程图和图18所示的粘附学习控制的流程图来算出学习值sfbg。这样算出的学习值sfbg被保存于ECU31的RAM33中的即使搭载有内燃机的车辆的点火开关断开也不会被消除的存储介质。
在控制中心空燃比算出单元A7中，基于基本控制中心空燃比AFRbase(例如理论空燃比)和由学习值算出单元A6算出的学习值sfbg来算出控制中心空燃比AFR。具体而言，如上述的式(3)所示，通过将基本控制中心空燃比AFRbase与学习值sfbg相加来算出控制中心空燃比AFR。
目标空燃比设定单元A8通过将由控制中心空燃比算出单元A7算出的控制中心空燃比AFR与由空燃比修正量算出单元A5算出的空燃比修正量AFC相加，来算出目标空燃比AFT。这样算出的目标空燃比AFT被输入基本燃料喷射量算出单元A2和后述的空燃比偏差算出单元A9。
＜F/B修正量的算出>
接着，对基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup进行的F/B修正量的算出进行说明。在F/B修正量的算出时，使用空燃比偏差算出单元A9、F/B修正量算出单元A10。
空燃比偏差算出单元A9通过从上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup减去由目标空燃比设定单元A8算出的目标空燃比AFT来算出空燃比偏差DAF(DAF＝AFup-AFT)。该空燃比偏差DAF是表示燃料供给量相对于目标空燃比AFT的过剩不足的值。
F/B修正量算出单元A10通过对由空燃比偏差算出单元A9算出的空燃比偏差DAF进行比例·积分·微分处理(PID处理)，基于下述式(6)算出用于补偿燃料供给量的过剩不足的F/B修正量DFi。这样算出的F/B修正量DFi被输入燃料喷射量算出单元A3。
DFi＝Kp·DAF+Ki·SDAF+Kd·DDAF…(6)
此外，在上述式(6)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)，Kd是预先设定的微分增益(微分常数)。另外，DDAF是空燃比偏差DAF的时间微分值，通过将此次更新的空燃比偏差DAF与上次更新的空燃比偏差DAF之偏差除以与更新间隔对应的时间来算出。另外，SDAF是空燃比偏差DAF的时间积分值，该时间积分值DDAF通过将上次更新的时间积分值DDAF与此次更新的空燃比偏差DAF相加来算出(SDAF＝DDAF+DAF)。
＜空燃比修正量算出控制的流程图>
图16是表示空燃比修正量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中断(interruption)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。关于空燃比修正量AFC的算出条件成立的情况，可举出处于进行反馈控制的通常控制期间的情况、不处于例如燃料削减控制期间等等。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。在步骤S12中，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup和燃料喷射量Qi，算出累计氧过剩不足量ΣOED。
接下来，在步骤S13中，判定稀设定标志Fr是否被设定成了0。稀设定标志Fr在空燃比修正量AFC被设定成稀设定修正量AFClean时被设为1，在除此以外的情况下被设为0。在步骤S13中稀设定标志Fr被设定为0的情况下，进入步骤S14。在步骤S14中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否为浓判定空燃比AFrich以下。在判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn比浓判定空燃比AFrich大的情况下，结束控制例程。
另一方面，在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA减少进而从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比降低时，在步骤S14中判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn为浓判定空燃比AFrich以下。在该情况下，进入步骤S15，空燃比修正量AFC被设为稀设定修正量AFClean。接下来，在步骤S16中，稀设定标志Fr被设定为1，结束控制例程。
在接下来的控制例程中，在步骤S13中判定为稀设定标志Fr没有被设定为0而进入步骤S17。在步骤S17中，判定在步骤S12中算出的累计氧过剩不足量ΣOED是否比判定基准值OEDref少。在判定为累计氧过剩不足量ΣOED比判定基准值OEDref少的情况下进入步骤S18，空燃比修正量AFC继续被设为稀设定修正量AFClean。另一方面，在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量增大时，最终在步骤S17中判定为累计氧过剩不足量ΣOED为判定基准值OEDref以上，进入步骤S19。在步骤S19中，空燃比修正量AFC被设为浓设定修正量AFCrich，接下来，在步骤S20中，稀设定标志Fr被复位成0，结束控制例程。
＜通常学习控制的流程图>
图17是表示通常学习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中断来进行。
如图17所示，首先，在步骤S21中判定为学习值sfbg的更新条件是否成立。更新条件成立的情况例如可举出处于通常控制期间等情况。在步骤S21中判定为学习值sfbg的更新条件成立的情况下，进入步骤S22。在步骤S22中，判定稀标志Fl是否被设定成了0。在步骤S22中判定为稀标志Fl被设定成了0的情况下，进入步骤S23。
在步骤S23中，判定空燃比修正量AFC是否比0大、即目标空燃比是否为稀空燃比。在步骤S23中判定为空燃比修正量AFC比0大的情况下，进入步骤S24。在步骤S24中，将累计氧过剩不足量ΣOED与当前的氧过剩不足量OED相加。
之后，在目标空燃比被向浓空燃比切换时，在接下来的控制例程中，在步骤S23中判定为空燃比修正量AFC为0以下，进入步骤S25。在步骤S25中，稀标志Fl被设置为1，接下来，在步骤S26中Rn被设为当前的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值。接下来，在步骤S27中，累计氧过剩不足量ΣOED被复位为0，结束控制例程。
另一方面，在稀标志Fl被设置为1时，在接下来的控制例程中，从步骤S22进入步骤S28。在步骤S28中，判定空燃比修正量AFC是否比0小、即目标空燃比是否为浓空燃比。在步骤S28中判定为空燃比修正量AFC比0小的情况下，进入步骤S29。在步骤S29中，将累计氧过剩不足量ΣOED与当前的氧过剩不足量OED相加。
之后，在目标空燃比被向稀空燃比切换时，在接下来的控制例程中，在步骤S28中判定为空燃比修正量AFC0以上，进入步骤S30。在步骤S30中，稀标志Fl被设置为0，接下来，在步骤S31中，Fn被设为当前的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值。接下来，在步骤S32中，累计氧过剩不足量ΣOED被复位为0。接下来，在步骤S33中，基于在步骤S26中算出的Rn和在步骤S31中算出的Fn来更新学习值sfbg，结束控制例程。
＜粘附学习控制的流程图>
图18是表示粘附学习控制(理论空燃比粘附控制、浓粘附控制以及稀粘附控制)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中断来进行。
如图18所示，首先，在步骤S41中，判定稀标志Fl是否被设定为0。在步骤S41中判定为稀标志Fl被设定为0的情况下，进入步骤S42。在步骤S42中，判定空燃比修正量AFC是否比0大、即目标空燃比是否为稀空燃比。在步骤S42中判定为空燃比修正量AFC为0以下的情况下，进入步骤S43。
在步骤S43中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否比稀判定空燃比AFlean大，在步骤S44中，判定输出空燃比AFdwn是否为浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的值。在步骤S43、S44中判定为输出空燃比AFdwn比浓判定空燃比AFrich小的情况下、即判定为输出空燃比为浓空燃比的情况下，结束控制例程。另一方面，在步骤S43、S44中判定为输出空燃比AFdwn比稀判定空燃比AFlean大的情况下、即判定为输出空燃比为稀空燃比的情况下，进入步骤S45。
在步骤S45中，将累计排气流量ΣGe与当前的排气流量Ge相加而得到的值设为新的累计排气流量ΣGe。此外，排气流量Ge例如基于空气流量计39的输出等算出。接下来，在步骤S46中，判定在步骤S45中算出的累计排气流量ΣGe是否为预先设定的预定量ΣGesw以上。在步骤S46中判定为ΣGe比ΣGesw小的情况下，结束控制例程。另一方面，在累计排气流量ΣGe增大而在步骤S46中判定为ΣGe为ΣGesw以上的情况下，进入步骤S47。在步骤S47中，使用上述式(5)进行学习值sfbg的修正。
另一方面，在步骤S43、S44中判定为输出空燃比AFdwn为浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的值的情况下，进入步骤S48。在步骤S48中，将累计氧过剩不足量ΣOED与当前的氧过剩不足量OED相加而得到的值设为新的累计氧过剩不足量ΣOED。接下来，在步骤S49中，判定在步骤S48中算出的累计氧过剩不足量ΣOED是否为预先设定的预定量OEDsw以上。在步骤S49中判定为ΣOED比OEDsw小的情况下，结束控制例程。另一方面，累计氧过剩不足量ΣOED增大进而在步骤S49中判定为ΣOED为OEDsw以上的情况下，进入步骤S50。在步骤S50中，使用上述式(4)进行学习值sfbg的修正。
之后，目标空燃比被切换进而在步骤S42中判定为空燃比修正量AFC比0大的情况下，进入步骤S51。在步骤S51中，累计排气流量ΣGe和累计氧过剩不足量ΣOED被复位成0。接下来，在步骤S52中，稀标志Fl被设置为1。
在稀标志Fl被设置为1时，在接下来的控制例程中，从步骤S41进入步骤S53。在步骤S53中，判定空燃比修正量AFC是否比0小、即目标空燃比是否为浓空燃比。在步骤S53中判定为空燃比修正量AFC为0以上的情况下，进入步骤S54。
在步骤S54中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否比浓判定空燃比AFrich小。在步骤S54中判定为输出空燃比AFdwn为浓判定空燃比AFrich以上的情况下、即判定为输出空燃比为稀空燃比的情况下，结束控制例程。另一方面，在步骤S54中判定为输出空燃比AFdwn比浓判定空燃比AFrich小的情况下、即判定为输出空燃比为浓空燃比的情况下，进入步骤S55。
在步骤S55中，将累计排气流量ΣGe与当前的排气流量Ge相加而得到的值设为新的累计排气流量ΣGe。接下来，在步骤S56中，判定在步骤S55中算出的累计排气流量ΣGe是否为预先设定的预定量ΣGesw以上。在步骤S56中判定为ΣGe比ΣGesw小的情况下，结束控制例程。另一方面，累计排气流量ΣGe增大进而在步骤S56中判定为ΣGe为ΣGesw以上的情况下，进入步骤S57。在步骤S57中，使用上述式(5)进行学习值sfbg的修正。
之后，目标空燃比被切换进而在步骤S53中判定为空燃比修正量AFC比0小的情况下，进入步骤S58。在步骤S58中，累计排气流量ΣGe和累计氧过剩不足量ΣOED的被复位成0。接下来，在步骤S59中，稀标志Fl被设置为0，结束控制例程。
＜学习促进控制的流程图>
图19是表示学习促进控制的控制例程的流程图。图19所示的控制例程通过一定时间间隔的中断来进行。如图19所示，首先，在步骤S71中判定学习促进标志Fa是否被设置成了1。学习促进标志Fa是在进行学习促进控制的情况下被设置成1，在除此以外的情况下被设置成0的标志。在步骤S71中判定为学习促进标志Fa被设置成0的情况下，进入步骤S72。
在步骤S72中，判定学习促进条件是否成立。学习促进条件在需要促进由学习控制进行的学习值的更新的时成立。具体而言，在上述的过剩不足量误差ΔΣOED为促进判定基准值以上时，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在理论空燃比促进判定时间以上被维持在中间区域M内的情况下，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在稀空燃比维持判定时间或浓空燃比维持判定时间以上被维持在稀空燃比或浓空燃比的情况下等，学习促进条件成立。或者，学习促进条件也可以设为，在上述式(2)、(4)、(5)中与sfbg(n-1)相加的学习值更新量的值为预先设定的基准值以上的情况下学习促进条件成立。
在步骤S72中判定为学习促进条件没有成立的情况下，进入步骤S73。在步骤S73中，浓设定修正量AFCrich被设定为AFCrich1。接下来，在步骤S74中，切换基准值OEDref被设定为OEDref1，结束控制例程。
另一方面，在步骤S72中判定为学习促进条件成立的情况下，进入步骤S75。在步骤S75中，学习促进标志Fa被设置为1。接下来，在步骤S76中，判定反转计数器CT是否为N以上。反转计数器CT是每当目标空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间反转时加1的计数器。
在步骤S76中判定为反转计数器CT小于N时、即判定为目标空燃比的反转次数小于N次时，进入步骤S77。在步骤S77中，浓设定修正量AFCrich被设定为比AFCrich1大的AFCrich2。接下来，在步骤S78中，切换基准值OEDref被设定为比OEDref1少的OEDref2，结束控制例程。
之后，在进行多次目标空燃比的反转时，在接下来的控制例程中，在步骤S76中判定为反转计数器CT为N以上，进入步骤S79。在步骤S79中，浓设定修正量AFCrich被设定为AFCrich1。接下来，在步骤S80中，切换基准值OEDref被设定为OEDref1。接下来，在步骤S81中学习促进标志Fa被复位为0，并且在步骤S82中反转计数器CT被复位为0，结束控制例程。
接着，参照图20～图23，对本发明的第二实施方式的内燃机的控制装置进行说明。第二实施方式的控制装置的结构和控制除了以下说明的点以外与第一实施方式的控制装置的结构和控制是同样的。
此外，在上述第一实施方式中，以上游侧空燃比传感器40的输出空燃比整体向浓侧或稀侧偏移的作为技术问题。另一方面，关于下游侧空燃比传感器41，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气在该下游侧空燃比传感器41的周围流通，所以不容易受到汽缸间的排气的空燃比的偏移、排气中的氢的影响。因此，对于下游侧空燃比传感器41，与上游侧空燃比传感器40相比，不容易产生输出空燃比整体向浓侧或稀侧偏移的情况。
另一方面，对于下游侧空燃比传感器41，若使用期间变长从而构成下游侧空燃比传感器41的扩散限速层产生堵塞等，则会产生下游侧空燃比传感器41的输出电流整体变小的缩小偏移。图20示出了在产生了这样的缩小偏移的情况下的空燃比传感器的输出电流。图中的实线表示产生了缩小偏移的空燃比传感器的输出电流，图中的虚线表示正常的空燃比传感器的输出电流。根据图20可知，对于产生了缩小偏移的空燃比传感器，其输出电流整体变小。其结果，空燃比传感器的输出空燃比成为比实际的空燃比接近理论空燃比的空燃比。
此外，若在像这样下游侧空燃比传感器41产生了缩小偏移的情况下执行上述的理论空燃比粘附学习控制，则有时尽管上游侧空燃比传感器40的输出空燃比没有产生偏移但误将学习值变更。以下，参照图21对错误的学习值的变更进行说明。
图21是与表示空燃比修正量AFC等的时间图的图12同样的图。图21示出了上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup没有产生偏移但下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn产生了缩小偏移的情况。
在图示的例子中，与图12同样地，在时刻t1以前，空燃比修正量AFC被设为稀设定修正量AFClean。之后，在时刻t1，累计氧过剩不足量ΣOED到达切换基准值OEDref，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。由此，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比成为浓空燃比，所以上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少，在时刻t2大致成为零。其结果，从上游侧排气净化催化剂20流出与浓设定修正量AFCrich相当的浓设定空燃比的排气。
如上所述，浓判定空燃比被设为比浓设定空燃比稀的空燃比。因此，若下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn没有产生偏移，则只要从上游侧排气净化催化剂20流出浓设定空燃比的排气其输出空燃比AFdwn就会成为浓判定空燃比AFrich以下。但若下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn产生了缩小偏移，则尽管实际的空燃比为浓判定空燃比以下但其输出空燃比AFdwn成为比浓判定空燃比大的空燃比。其结果，在图21所示的例子中，尽管在时刻t2，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA大致成为零而从上游侧排气净化催化剂20流出浓设定空燃比左右的排气，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn仍保持为比浓判定空燃比AFrich高的状态。因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在时刻t2以后也维持在中间区域M内。
其结果，在图21所示的例子中，成为如下情况：从在时刻t1将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在理论空燃比维持判定时间Tsto以上被维持在中间区域M内。因此，如上所述，通过理论空燃比粘附学习控制而在时刻t3变更学习值sfbg，以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧变化。
在图21所示的例子中，学习值sfbg在时刻t3减少，由此，即使使控制中心空燃比AFR向浓侧偏移，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn也被维持在中间区域M内。其结果，在从时刻t3起经过理论空燃比维持判定时间Tsto的时刻t4，学习值sfbg再次减少，因而控制中心空燃比AFR再次向浓侧偏移。在图21所示的例子中，在时刻t4使控制中心空燃比AFR向浓侧偏移时，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比也向浓侧变化，因此在时刻t5，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为浓判定空燃比AFrich以下。因此，在时刻t5空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean，之后，空燃比修正量AFC在浓设定修正量AFC与稀设定修正量AFClean之间交替地被切换。
根据图21可知，若在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn产生了缩小偏移的情况下进行理论空燃比粘附学习控制，则尽管上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFdwn没有产生偏移，也会误使学习值sfbg减少。
于是，在本第二实施方式中，即使下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在理论空燃比维持判定时间Tsto以上被维持在中间区域M内，也不使学习值sfbg减少。另外，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn像这样地被维持在中间区域M内的情况下，与上述的学习促进控制同样地增大浓设定空燃比的浓程度。以下，参照图22，对进行这样的控制的情况进行说明。
图22是与表示空燃比修正量AFC等的时间图的图21同样的图。图22与图21同样，表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup没有产生偏移但下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn产生了缩小偏移的情况。
在图示的例子中，在时刻t2以前，进行与图21所示的例子同样的控制。因此，在时刻t1，空燃比修正量AFC被从稀设定修正量AFClean切换为浓设定修正量AFCrich。由此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA在时刻t2大致成为零，此后从上游侧排气净化催化剂20流出与浓设定修正量AFCrich相当的浓设定空燃比的排气。然而，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn产生了缩小偏移，所以输出空燃比AFdwn在时刻t2以后也被维持在中间区域M内。其结果，在图22所示的例子中也成为如下情况：在从时刻t1到时刻t3的期间，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在理论空燃比维持判定时间Tsto以上被维持在中间区域M内。
然而，本实施方式中，即使在时刻t3，也不进行通过理论空燃比粘附学习控制实现的学习值sfbg的变更。另一方面，本实施方式中，从在时刻t1将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在理论空燃比维持判定时间Tsto以上被维持在中间区域M内，所以通过学习促进控制在时刻t3使浓设定修正量AFCrich从AFCrich1向AFCrich2增大。因而浓设定空燃比的浓程度增大。
在时刻t3使浓设定修正量AFC增大时，流入以及流出上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧变化，因而下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn也向浓侧变化。其结果，在图22所示的例子中，在时刻t4，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为浓判定空燃比AFrich以下。因此，在时刻t4空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean，之后空燃比修正量AFC在浓设定修正量AFC与稀设定修正量AFClean之间交替地被切换。
根据图22可知，在本实施方式中，通过不执行理论空燃比粘附控制，可防止在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn产生了缩小偏移的情况下误使学习值sfbg减少的情况。另外，浓设定空燃比的浓程度因学习促进控制而被增大，所以即使不执行理论空燃比粘附控制，也可防止下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在中间区域M内。
＜流程图>
图23是表示本实施方式的粘附学习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中断来进行。根据图23可知，在本实施方式的粘附学习控制中，不进行图18所示的粘附学习控制的步骤S44和S8～步骤S50。此外，图23的步骤S91～S93、S95～S97以及S101～S109与图18的步骤S41～S43、S45～S47以及S51～S59相同，所以省略说明。此外，在本实施方式中，进行与图19所示的学习促进控制同样的学习促进控制。
附图标记说明
1 内燃机主体
5 燃烧室
7 进气口
9 排气口
19 排气歧管
20 上游侧排气净化催化剂
24 下游侧排气净化催化剂
31 ECU
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，是具备排气净化催化剂和下游侧空燃比传感器的内燃机的控制装置，所述排气净化催化剂配置于内燃机的排气通路，并且能够吸藏氧，所述下游侧空燃比传感器配置于所述排气净化催化剂的排气流动方向下游侧，并且检测从该排气净化催化剂流出的排气的空燃比，
其中，所述内燃机的控制装置，
对向内燃机的燃烧室供给的燃料供给量进行反馈控制以使流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比成为目标空燃比，并且进行学习控制，
所述目标空燃比，在由所述下游侧空燃比传感器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，被切换为比理论空燃比稀的稀设定空燃比，并且在所述排气净化催化剂的氧吸藏量成为了比最大可吸藏氧量少的预定的切换基准吸藏量以上时、或由所述下游侧空燃比传感器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，被切换为浓设定空燃比，
在所述学习控制中，基于第1氧量累计值和第2氧量累计值，修正与空燃比相关的参数，以使该第1氧量累计值与第2氧量累计值之差变小，所述第1氧量累计值是从将所述目标空燃比切换为稀设定空燃比起到所述排气净化催化剂的氧吸藏量成为所述切换基准吸藏量以上为止、或从将所述目标空燃比切换为稀设定空燃比起到由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比成为了所述稀判定空燃比以上为止的第1期间的累计氧过剩不足量的绝对值，所述第2氧量累计值是从将所述目标空燃比切换为浓设定空燃比起到由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比成为所述浓判定空燃比以下为止的第2期间的累计氧过剩不足量的绝对值，
在学习促进条件成立时，使所述浓设定空燃比的浓程度增大，所述学习促进条件在需要促进由所述学习控制进行的所述参数的修正时成立。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，
所述目标空燃比在所述排气净化催化剂的氧吸藏量成为了比最大可吸藏氧量少的预定的切换基准吸藏量以上时被切换为所述浓设定空燃比，
在所述学习促进条件成立时，使所述切换基准吸藏量减少。
3.一种内燃机的控制装置，是具备排气净化催化剂和下游侧空燃比传感器的内燃机的控制装置，所述排气净化催化剂配置于内燃机的排气通路，并且能够吸藏氧，所述下游侧空燃比传感器配置于所述排气净化催化剂的排气流动方向下游侧，并且检测从该排气净化催化剂流出的排气的空燃比，
其中，所述内燃机的控制装置，
对向内燃机的燃烧室供给的燃料供给量进行反馈控制以使流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比成为目标空燃比，并且进行学习控制，
所述目标空燃比在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比成为了浓判定空燃比以下时被切换为比理论空燃比稀的稀设定空燃比，并且在所述排气净化催化剂的氧吸藏量成为了比最大可吸藏氧量少的预定的切换基准吸藏量以上时被切换为比理论空燃比浓的浓设定空燃比，
在所述学习控制中，基于第1氧量累计值和第2氧量累计值，修正与空燃比相关的参数，以使该第1氧量累计值与第2氧量累计值之差变小，所述第1氧量累计值是从将所述目标空燃比切换为稀设定空燃比起到所述排气净化催化剂的氧吸藏量成为所述切换基准吸藏量以上为止的第1期间的累计氧过剩不足量的绝对值，所述第2氧量累计值是从将所述目标空燃比切换为浓设定空燃比起到由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比成为所述浓判定空燃比以下为止的第2期间的累计氧过剩不足量的绝对值，
在学习促进条件成立时，使所述切换基准吸藏量减少，所述学习促进条件在需要促进由所述学习控制进行的所述参数的修正时成立。
4.根据权利要求2或3所述的内燃机的控制装置，
在所述学习促进条件成立时，使所述稀设定空燃比的稀程度增大。
5.根据权利要求2或3所述的内燃机的控制装置，
即使在所述学习促进条件成立时，所述稀设定空燃比也被维持为原样的值。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的控制装置，
所述学习促进条件，在所述第1氧量累计值与所述第2氧量累计值之差为预先设定的促进判定基准值以上的情况下成立。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的控制装置，
所述学习促进条件，在所述目标空燃比被设为浓设定空燃比的期间，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比在预定的理论空燃比促进判定时间以上被维持在比理论空燃比浓的浓判定空燃比与比理论空燃比稀的稀判定空燃比之间的理论空燃比附近空燃比区域内的情况下成立。
8.根据权利要求7所述的内燃机的控制装置，
所述学习促进条件，在所述目标空燃比被设为浓空燃比的期间，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比在比所述理论空燃比促进判定时间短的稀空燃比维持判定时间以上被维持在比所述稀判定空燃比稀的空燃比的情况下成立。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的控制装置，
在所述学习控制中，在所述目标空燃比被设为浓设定空燃比的期间，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比在预定的理论空燃比维持判定时间以上被维持在比理论空燃比浓的浓判定空燃比与比理论空燃比稀的稀判定空燃比之间的理论空燃比附近空燃比区域内的情况下，修正与所述空燃比相关的参数以在所述反馈控制中使流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比向浓侧变化。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的控制装置，
在所述学习控制中，与所述第1期间的累计氧过剩不足量的绝对值即第1氧量累计值相比，从将所述目标空燃比切换为浓设定空燃比起的累计氧过剩不足量的绝对值大出预先设定的预定值以上的情况下，修正与所述空燃比相关的参数以在所述反馈控制中使流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比向浓侧变化。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的控制装置，
与所述空燃比相关的参数是所述目标空燃比、燃料供给量以及作为控制中心的空燃比中的任一者。
12.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的控制装置，
还具备上游侧空燃比传感器，该上游侧空燃比传感器配置于所述排气净化催化剂的排气流动方向上游侧，并且检测流入该排气净化催化剂的排气的空燃比，
对向内燃机的燃烧室供给的燃料供给量进行反馈控制，以使得由所述上游侧空燃比传感器检测的空燃比成为目标空燃比，
与所述空燃比相关的参数是所述上游侧空燃比传感器的输出值。
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