CN106014660B - 内燃机 - Google Patents

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Abstract

提供一种内燃机，能够抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化。内燃机(100)具备增压器(101)、可变气门正时机构(B、C)、催化剂(20)、上游侧空燃比传感器(40)、下游侧空燃比传感器(41)和空燃比控制装置，空燃比控制装置在从进气通路通过缸内穿通到排气通路的空气的穿通量为基准穿通量以下时，基于下游侧空燃比传感器检测到的空燃比，设定流入排气气体的目标空燃比，并对向燃烧室供给的燃料量进行反馈控制，以使得上游侧空燃比传感器检测到的空燃比与目标空燃比一致，在穿通量比基准穿通量多时，基于下游侧空燃比传感器检测到的空燃比，设定流入排气气体的目标空燃比，并且，向燃烧室供给根据目标空燃比算出的燃料量，而不实施反馈控制。

Description

内燃机
技术领域
本发明涉及内燃机。
背景技术
在内燃机中，若进气口内的压力比排气口内的压力高时发生气门重叠，则会发生空气从进气通路通过缸内而向排气通路穿通的扫气(scavenging)。在具备如涡轮增压器那样的增压器的内燃机中，在吸入空气量相对于转矩要求而不足的情况下，使用扫气。由于扫气的发生，排气气体的扫气量增加，增压器的涡轮的转速提高。结果，吸入空气的压力增高，使吸入空气量增大。
以往，已知有构成为在内燃机的排气通路设置空燃比传感器，控制向内燃机的燃烧室供给的燃料量，以便使上述空燃比传感器的输出与目标空燃比(例如理论空燃比(14.6))一致的内燃机(例如专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献1：国际公开第2014/118892号
专利文献2：国际公开第2014/118889号
专利文献3：日本特开2008-157057号公报
专利文献4：日本特开2003-083134号公报
专利文献5：日本特开昭64-066448公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，若发生上述的扫气，则缸内的空气会减少，因此，缸内的燃烧空燃比变浓(rich)。若扫气量多，燃烧空燃比的浓的程度变高，则排气气体中的氢浓度会变高。在排气气体中含有氢的情况下，由于扩散速度快的氢与其它的排气成分之间的气体扩散差，氢先到达空燃比传感器的电极表面。结果，空燃比传感器的电极表面变为浓气氛，空燃比传感器的输出会向浓侧偏移。若基于偏移至浓侧后的空燃比进行空燃比的控制，则缸内的实际的燃烧空燃比会比目标空燃比稀。结果，有可能使得利用排气净化催化剂的未燃气体等的净化效率降低，排气排放会恶化。
于是，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化的内燃机。
用于解决问题的技术手段
为了解决上述问题，第1发明中提供一种内燃机，具备：增压器，其能够变更向燃烧室供给的空气的压力；可变气门正时机构，其能够变更进气门与排气门的气门重叠量；催化剂，其配置于排气通路，并且能够吸藏氧；上游侧空燃比传感器，其配置在所述催化剂的上游侧，并且能够检测流入所述催化剂的流入排气气体的空燃比；下游侧空燃比传感器，其配置在所述催化剂的下游侧，并且能够检测从所述催化剂流出的流出排气气体的空燃比；以及空燃比控制装置，其控制所述流入排气气体的空燃比，在所述内燃机中，所述空燃比控制装置，在由于发生气门重叠而从进气通路通过缸内穿通到所述排气通路的空气的穿通量为基准穿通量以下时，基于由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比，设定所述流入排气气体的目标空燃比，并且，对向所述燃烧室供给的燃料量进行反馈控制，以使得由所述上游侧空燃比传感器检测到的空燃比与所述目标空燃比一致，在所述穿通量比所述基准穿通量多时，基于由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比，设定所述流入排气气体的目标空燃比，并且，向所述燃烧室供给根据所述目标空燃比算出的燃料量，而不实施所述反馈控制，所述空燃比控制装置，基于所述催化剂的氧吸藏量和由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比，更新所述流入排气气体的目标空燃比，在所述穿通量为所述基准穿通量以下时，所述催化剂的氧吸藏量基于由所述上游侧空燃比传感器检测到的空燃比来算出，在所述穿通量比所述基准穿通量多时，所述催化剂的氧吸藏量基于所述流入排气气体的目标空燃比来算出。
第2发明在第1发明的基础上，所述基准穿通量为零。
第3发明在第1发明的基础上，所述目标空燃比被交替地设定为比理论空燃比浓的浓设定空燃比和比理论空燃比稀的稀设定空燃比，所述空燃比控制装置，在所述目标空燃比被设定为所述浓设定空燃比的浓控制中，当由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到比理论空燃比浓的浓判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比，在所述目标空燃比被设定为所述稀设定空燃比的稀控制中，当推定为所述催化剂的氧吸藏量达到比最大氧吸藏量少的基准氧吸藏量时，将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比，当所述穿通量为所述基准穿通量以下时，所述催化剂的氧吸藏量基于由所述上游侧空燃比传感器检测到的空燃比来算出，当所述穿通量比所述基准穿通量多时，所述催化剂的氧吸藏量基于所述目标空燃比来算出。
第4发明在第3发明的基础上，所述空燃比控制装置，在所述稀控制中在推定为所述催化剂的氧吸藏量达到所述基准氧吸藏量之前由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到比理论空燃比稀的稀判定空燃比的情况下，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到所述稀判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比。
第5发明在第1发明的基础上，所述目标空燃比被设定为比理论空燃比浓的浓设定空燃比、比理论空燃比浓且比所述浓设定空燃比接近理论空燃比的弱浓设定空燃比、比理论空燃比稀的稀设定空燃比、比理论空燃比稀且比所述稀设定空燃比接近理论空燃比的弱稀设定空燃比中的某一个，所述空燃比控制装置，在所述目标空燃比被设定为所述浓设定空燃比的浓控制中，当推定为所述催化剂的氧吸藏量达到比最大氧吸藏量少的第1基准氧吸藏量时，将所述目标空燃比切换为所述弱浓设定空燃比，在所述目标空燃比被设定为所述弱浓设定空燃比的弱浓控制中，当由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到浓判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比，在所述目标空燃比被设定为所述稀设定空燃比的稀控制中，当推定为所述催化剂的氧吸藏量达到比最大氧吸藏量少的第2基准氧吸藏量时，将所述目标空燃比切换为所述弱稀设定空燃比，在所述目标空燃比被设定为所述弱稀设定空燃比的弱稀控制中，当由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到稀判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比，当所述穿通量为所述基准穿通量以下时，所述催化剂的氧吸藏量基于由所述上游侧空燃比传感器检测到的空燃比来算出，当所述穿通量比所述基准穿通量多时，所述催化剂的氧吸藏量基于所述目标空燃比来算出。
第6发明在第5发明的基础上，所述空燃比控制装置，在所述浓控制中在推定为所述催化剂的氧吸藏量达到所述第1基准氧吸藏量之前由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到所述浓判定空燃比的情况下，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到所述浓判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比，在所述稀控制中在推定为所述催化剂的氧吸藏量达到所述第2基准氧吸藏量之前由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到所述稀判定空燃比的情况下，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到所述稀判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比。
第7发明在第5或第6发明的基础上，所述穿通量比所述基准穿通量多时的所述弱稀设定空燃比比所述穿通量为所述基准穿通量以下时的所述弱稀设定空燃比大，所述穿通量比所述基准穿通量多时的所述弱浓设定空燃比比所述穿通量为所述基准穿通量以下时的所述弱浓设定空燃比小。
第8发明在第3～第7发明中的任意一个发明的基础上，所述穿通量比所述基准穿通量多时的所述稀设定空燃比比所述穿通量为所述基准穿通量以下时的所述稀设定空燃比大，所述穿通量比所述基准穿通量多时的所述浓设定空燃比比所述穿通量为所述基准穿通量以下时的所述浓设定空燃比小。
第9发明在第3～第8发明中的任意一个发明的基础上，所述空燃比控制装置，基于由所述上游侧空燃比传感器检测到的空燃比，算出第1氧量和第2氧量，所述第1氧量是在从将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比起到将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比为止的期间中被所述催化剂吸藏的氧的量，所述第2氧量是在从将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比起到将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比为止的期间中从所述催化剂释放的氧的量，所述空燃比控制装置，在所述穿通量为所述基准穿通量以下时，基于所述第1氧量与所述第2氧量的差来更新学习值，基于该更新后的学习值，修正与空燃比有关的参数，以使得所述第1氧量与所述第2氧量的差变小，在所述穿通量比所述基准穿通量多时，基于当前的学习值来修正所述参数，而不更新所述学习值。
发明的效果
根据本发明能够提供能够抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化的内燃机。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的内燃机的概略图。
图2是示出可变气门正时机构的图。
图3是示出进气门和排气门的升程量的图。
图4是示出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气体中的NOx浓度或者HC、CO浓度的关系的图。
图5是空燃比传感器的概略的截面图。
图6是示出各排气空燃比的传感器施加电压与输出电流的关系的图。
图7是示出使传感器施加电压为恒定时的排气空燃比与输出电流的关系的图。
图8是涉及目标空燃比的空燃比修正量等的时间图。
图9是上游侧空燃比传感器的输出空燃比产生偏移时的空燃比修正量等的时间图。
图10是进行学习控制时的空燃比修正量等的时间图。
图11是示出本发明的第1实施方式的空燃比控制的控制例程的流程图。
图12是示出本发明的第1实施方式的目标空燃比设定处理的控制例程的流程图。
图13是示出本发明的第1实施方式的扫气判定处理的控制例程的流程图。
图14是涉及目标空燃比的空燃比修正量等的时间图。
图15是示出本发明的第2实施方式的目标空燃比设定处理的控制例程的流程图。
图16是示出本发明的第2实施方式的浓修正时目标空燃比设定处理的控制例程的流程图。
图17是示出本发明的第2实施方式的稀(lean)修正时目标空燃比设定处理的控制例程的流程图。
图18是涉及目标空燃比的空燃比修正量等的时间图。
图19是示出本发明的第3实施方式的目标空燃比设定处理的控制例程的流程图。
图20是示出本发明的第4实施方式的空燃比控制的控制例程的流程图。
标号的说明
1 内燃机主体；5 燃烧室；7 进气口；9 排气口；13 进气歧管；14 缓冲罐(surgetank)；18 节气门；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；101 涡轮增压器(增压器)；100内燃机；B、C 可变气门正时机构。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此外，在以下的说明中，对于同样的构成要素标注同一标号。
<第1实施方式>
首先，参照图1～图13对本发明的第1实施方式进行说明。
<内燃机整体的说明>
图1是本发明的第1实施方式的内燃机100的概略图。内燃机100具备包含气缸体2和气缸盖4的内燃机主体1。在气缸体2的内部配置有在气缸体2的内部往复运动的活塞3。内燃机100具有多个气缸。
针对各个气缸，在活塞3与气缸盖4之间形成有燃烧室5。在气缸盖4形成有进气口7以及排气口9。进气口7以及排气口9与燃烧室5连接。进气门6配置于进气口7的端部，形成为能够将进气口7开闭。排气门8配置在排气口9的端部，形成为能够将排气口9开闭。另外，内燃机100具备可变气门正时机构B和可变气门正时机构C，上述可变气门正时机构B能够控制进气门6的开门(开阀)正时以及闭门(闭阀)正时，上述可变气门正时机构C能够控制排气门8的开门正时以及闭门正时。
内燃机100具备用于向燃烧室5供给燃料的燃料喷射阀11和用于在燃烧室5对混合气点火的点火火花塞10。点火火花塞10固定于气缸盖4。燃料喷射阀11配置在气缸盖4的内壁面周边部，以便向燃烧室5内直接喷射燃料。即，内燃机100是缸内喷射式内燃机。另外，内燃机100使用理论空燃比为14.6的汽油作为燃料。但是，内燃机100也可以使用其它燃料。
内燃机100具备作为增压器的涡轮增压器101。涡轮增压器101包括：配置在排气通路的涡轮102、配置在进气通路的压缩机103、将涡轮102与压缩机103连接的轴。若涡轮102因排气的流动而旋转，则压缩机103也旋转而提高吸入空气的压力。因此，涡轮增压器101可以使用排气气体的能量，将吸入空气压缩而使吸入空气量增大。
各气缸的进气口7分别经由对应的进气歧管13与缓冲罐14连结。缓冲罐14经由进气管15与涡轮增压器101的压缩机103的出口部连结。在将缓冲罐14与压缩机103连接的进气管15的内部配置有由节气门驱动致动器17驱动的节气门18。利用节气门驱动致动器17使节气门18转动，据此能够变更进气通路的开口面积。另外，在压缩机103与节气门18之间的进气管15配置有冷却由涡轮增压器101压缩后的吸入空气的冷却器(内部冷却器)106。
压缩机103的入口部经由进气管15与空气滤清器48连结。在空气滤清器48与压缩机103之间的进气管15的内部配置有检测吸入空气量的空气流量计16。进气口7、进气歧管13、进气管15等界定将空气导入燃烧室5的进气通路。
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这些分支部集合而成的集合部。排气歧管19的集合部与涡轮增压器101的涡轮(turbine)102的入口部连结。涡轮102的出口部经由排气管22与上游侧罩壳(casing)21连结。上游侧罩壳21内置有上游侧排气净化催化剂20。上游侧罩壳21经由排气管22与下游侧罩壳23连结。下游侧罩壳23内置有下游侧排气净化催化剂24。排气口9、排气歧管19、排气管22等界定从燃烧室5排出因混合气的燃烧而产生的排气气体的排气通路。
另外，在涡轮102与上游侧罩壳21之间的排气管22内配置有检测在排气管22内流动的排气气体(即，流入上游侧排气净化催化剂20的排气气体)的空燃比的上游侧空燃比传感器40。进而，在上游侧罩壳21与下游侧罩壳23之间的排气管22内配置有检测在排气管22内流动的排气气体(即，从上游侧排气净化催化剂20流出而流入下游侧排气净化催化剂24的排气气体)的空燃比的下游侧空燃比传感器41。
在涡轮102的上游的排气歧管19与涡轮102的下游的排气管22之间，配置有将涡轮102旁通的旁通通路104。在旁通通路104配置有作为将旁通通路104开闭的旁通阀的废气门阀(wastegate valve)105。能够通过调整废气门阀105的开度来调整通过涡轮102的排气气体的量。因此，能够通过控制废气门阀105来控制吸入空气的压力(增压(superchargingpressure))。此外，能够控制增压的增压控制单元也可以是废气门阀105以外的任意的机构。
内燃机100具备取得增压的压力取得单元。压力取得单元例如是增压传感器50。增压传感器50在进气通路上配置于比节气门18靠下游侧。此外，增压也可以根据内燃机100的运转状态等来推定。
内燃机100具备包括数字计算机的电子控制单元31(ECU)。ECU31包括经由双向总线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。
空气流量计16的输出信号经由对应的AD转换器38向输入端口36输入。内燃机100具备加速踏板42，加速踏板42与负荷传感器43连接。负荷传感器43产生与加速踏板42的踏入量成比例的输出电压。负荷传感器43的输出电压经由对应的AD转换器38向输入端口36输入。
内燃机100具备曲轴转传感器44。曲轴转传感器44每当曲轴旋转例如预定的角度时产生输出脉冲，该输出脉冲输入至输入端口36。在CPU35中，根据上述曲轴转传感器44的输出脉冲来计算内燃机转速。另外，可以利用曲轴转传感器44的输出来检测曲轴角度。增压传感器50以及空燃比传感器40、41的输出分别经由对应的AD转换器38输入至输入端口36。
ECU31的输出端口37经由对应的驱动电路45与点火火花塞10、燃料喷射阀11、节气门驱动致动器17、废气门阀105以及可变气门正时机构B、C连接。ECU31能够控制点火火花塞10的点火正时、燃料喷射阀11的燃料喷射正时以及燃料喷射量、节气门18的开度、废气门阀105的开度、进气门6的开门正时以及闭门正时、以及排气门8的开门正时以及闭门正时。
<可变气门正时机构的说明>
图2示出针对用于在图1中驱动进气门6的凸轮轴70a而设置的可变气门正时机构B。如图2所示，可变气门正时机构B包括：凸轮相位变更部B1，其安装于凸轮轴70a的一端，用于变更凸轮轴70a的凸轮的相位；以及凸轮作用角变更部B2，其配置在凸轮轴70a与进气门6的起阀器(vavle lifter)26之间，将凸轮轴70a的凸轮的作用角变更为不同的作用角而传递至进气门6。此外，关于凸轮作用角变更部B2，图2中示出侧面截面图和俯视图。
首先，对可变气门正时机构B的凸轮相位变更部B1进行说明，该凸轮相位变更部B1具备：同步带轮(timing pulley)71，其利用内燃机的曲轴并经由正时皮带而沿箭头方向旋转；圆筒状壳体72，其与同步带轮71一起旋转；旋转轴73，其与凸轮轴70a一起旋转并且能够相对于圆筒状壳体72而进行相对旋转；多个间隔壁74，其从圆筒状壳体72的内周面延伸至旋转轴73的外周面；以及叶轮75，其在各间隔壁74之间从旋转轴73的外周面延伸至圆筒状壳体72的内周面，在各叶轮75的两侧分别形成有提前用液压室76和延迟用液压室77。
向各液压室76、77供给工作油的供给控制由工作油供给控制阀78执行。该工作油供给控制阀78具备：分别与各液压室76、77连结的液压端口79、80、从液压泵81排出的工作油的供给端口82、一对排液端口83、84、进行各端口79、80、82、83、84之间的连通切断控制的滑阀(spool valve)85。
当要使凸轮轴70a的凸轮的相位提前时，使图2中的滑阀85向下方移动，从供给端口82供给的工作油经由液压端口79向提前用液压室76供给，并且延迟用液压室77内的工作油从排液端口84排出。此时，旋转轴73相对于圆筒状壳体72沿箭头X方向相对旋转。
与此相对，当要使凸轮轴70a的凸轮的相位延迟时，使图2中的滑阀85向上方移动，从供给端口82供给的工作油经由液压端口80向延迟用液压室77供给，并且提前用液压室76内的工作油从排液端口83排出。此时，旋转轴73相对于圆筒状壳体72沿与箭头X相反的方向相对旋转。
当旋转轴73相对于圆筒状壳体72相对旋转时，若滑阀85返回至图2所示的中立位置，则旋转轴73的相对旋转动作停止，旋转轴73被保持于当时的相对旋转位置。因此，能够利用凸轮相位变更部B1使凸轮轴70a的凸轮的相位提前或者延迟所希望的量。即，如图3(A)中虚线所示那样，能够利用凸轮相位变更部B1使进气门6的相位角任意地提前或者延迟。此外，在仅变更了凸轮的相位的情况下，如图3(A)所示，作用角不变化。此外，在本说明书中，相位角是指作用角的中心的角度。
接下来，对可变气门正时机构B的凸轮作用角变更部B2进行说明，该凸轮作用角变更部B2具备：控制杆90，其与凸轮轴70a平行地排列配置且利用致动器91而沿轴线方向移动；中间凸轮94，其与凸轮轴70a的凸轮92接合且以能够滑动的方式与形成在控制杆90上的沿轴线方向延伸的花键93嵌合；以及摆动凸轮96，其为了驱动进气门6而与起阀器26接合且以能够滑动的方式与形成在控制杆90上的呈螺旋状延伸的花键95嵌合，在摆动凸轮96上形成有凸轮97。
若凸轮轴70a旋转，则利用凸轮92使中间凸轮94始终摆动一定的角度，此时，摆动凸轮96也摆动一定的角度。另一方面，中间凸轮94以及摆动凸轮96被支承成无法沿着控制杆90的轴线方向移动，因此，当控制杆90利用致动器91而沿轴线方向移动时，摆动凸轮96会相对于中间凸轮94而相对旋转。
在利用中间凸轮94与摆动凸轮96的相对旋转位置关系使凸轮轴70a的凸轮92与中间凸轮94开始接合时，摆动凸轮96的凸轮97开始与起阀器26接合的情况下，如图3(B)的a所示，进气门6的作用角以及升程(lift)量会成为最大。与此相对，若利用致动器91使摆动凸轮96相对于中间凸轮94而沿图2的箭头Y方向相对旋转，则凸轮轴70a的凸轮92与中间凸轮94接合之后，不久之后，摆动凸轮96的凸轮97与起阀器26接合。在该情况下，如图3(B)的b所示，进气门6的作用角以及升程量会比a的情况下小。
若摆动凸轮96相对于中间凸轮94而沿图2的箭头Y方向进一步相对旋转，则如图3(B)的c所示，进气门6的作用角以及升程量会进一步变小。即，能够通过利用致动器91变更中间凸轮94与摆动凸轮96的相对旋转位置而任意地改变进气门6的作用角。然而，该情况下，进气门6的作用角越短则进气门6的升程量会越小。
这样，能够利用凸轮相位变更部B1任意地变更进气门6的相位角，能够利用凸轮作用角变更部B2任意地变更进气门6的作用角。因此，能够给利用具有凸轮相位变更部B1和凸轮作用角变更部B2的可变气门正时机构B，任意地变更进气门6的相位角以及作用角、即进气门6的开门正时以及闭门正时。
此外，图1以及图2所示的可变气门正时机构B仅是一例，也可以使用图1以及图2所示的例子以外的各种形式的可变气门正时机构。另外，排气门8的可变气门正时机构C也具有与进气门6的可变气门正时机构B同样的构成，能够任意地变更排气门8的相位角以及作用角、即排气门8的开门正时以及闭门正时。因此，在内燃机100中，通过控制可变气门正时机构B、C中的至少任意一方，能够任意地变更进气门6的开门期间和排气门8的开门期间部分地重叠的气门重叠的量。
<排气净化催化剂的说明>
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。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在由陶瓷形成的载体上担载具有催化剂作用的贵金属(例如，白金(Pt))以及具有氧吸藏能力的物质(例如，氧化铈(CeO2))而成。对于排气净化催化剂20、24，除了在达到预定的活性温度时发挥将未燃气体(HC和/或CO等)和氮氧化物(NOx)同时净化的催化剂作用之外，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，当流入排气净化催化剂20、24的排气气体的空燃比比理论空燃比稀(稀空燃比)时，排气净化催化剂20、24吸藏排气气体中的氧。另一方面，当流入的排气气体的空燃比比理论空燃比浓(浓空燃比)时，排气净化催化剂20、24将吸藏于排气净化催化剂20、24的氧释放。
排气净化催化剂20、24具有催化剂作用以及氧吸藏能力，由此，根据氧吸藏量而具有NOx以及未燃气体的净化作用。即，如图4(A)所示，在流入排气净化催化剂20、24的排气气体的空燃比为稀空燃比的情况下，当氧吸藏量少时，利用排气净化催化剂20、24吸藏排气气体中的氧。另外，与此相伴，排气气体中的NOx被还原净化。另外，若氧吸藏量变多，则以最大可吸藏氧量Cmax附近的某吸藏量(图中的Cuplim)为界，从排气净化催化剂20、24流出的排气气体中的氧以及NOx的浓度急剧上升。
另一方面，如图4(B)所示，在流入排气净化催化剂20、24的排气气体的空燃比为浓空燃比的情况下，当氧吸藏量多时，吸藏于排气净化催化剂20、24的氧被释放，排气气体中的未燃气体被氧化净化。另外，若氧吸藏量变少，则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流出的排气气体中的未燃气体的浓度急剧上升。
如以上那样，根据本实施方式中所使用的排气净化催化剂20、24，根据流入排气净化催化剂20、24的排气气体的空燃比以及氧吸藏量，排气气体中的NOx以及未燃气体的净化特性会变化。此外，只要具有催化剂作用以及氧吸藏能力，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。
<空燃比传感器的构成>
接下来，参照图5，对本实施方式的空燃比传感器40、41的构成进行说明。图5是空燃比传感器40、41的概略的截面图。根据图5可知，本实施方式的空燃比传感器40、41是包括固体电解质层以及一对电极的单元为1个的单个单元型空燃比传感器。
如图5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(atmosphere)侧电极(第二电极)53、对通过的排气气体的扩散进行调节的扩散律速(diffusion regulation)层54、保护扩散律速层54的保护层55、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的一方的侧面上设置扩散律速层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之间形成被测气体室57。向该被测气体室57经由扩散律速层54导入作为空燃比传感器40、41的检测对象的气体、即排气气体。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而被暴露于排气气体。此外，被测气体室57不是必须设置的，也可以构成为扩散律速层54与排气侧电极52的表面直接接触。
在固体电解质层51的另一方的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之间形成基准气体室58，向该基准气体室58内导入基准气体。在本实施方式中，基准气体室58是向大气开放的，因此，向基准气体室58内导入大气作为基准气体。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)。
在加热器部56设置有多个加热器59，可以利用这些加热器59控制空燃比传感器40、41的温度，尤其控制固体电解质层51的温度。加热器部56具有足够的发热容量，以便将固体电解质层51加热至使之活性化。
固体电解质层51利用对ZrO2(氧化锆)、HfO2、ThO2、Bi2O3等分配作为稳定剂的CaO、MgO、Y2O3、Yb2O3等而成的氧离子传导性氧化物的烧结体来形成。另外，扩散律速层54利用氧化铝、氧化镁、石英质、尖晶石、莫来石等耐热性无机物质的多孔质烧结体来形成。进而，排气侧电极52以及大气侧电极53利用白金等催化剂活性高的贵金属来形成。
另外，利用搭载于ECU31的电压施加装置60向排气侧电极52与大气侧电极53之间施加传感器施加电压Vr。此外，在ECU31设置有电流检测装置61，上述电流检测装置61检测当由电压施加装置60施加了传感器施加电压Vr时经由固体电解质层51在上述的电极52、53间流动的电流。由该电流检测装置61检测的电流是空燃比传感器40、41的输出电流。
如此构成的空燃比传感器40、41具有图6所示的电压-电流(V-I)特性。根据图6可知，排气空燃比越高(变得越稀)，则输出电流I变得越大。另外，各排气空燃比的V-I线中存在与V轴平行的区域，也就是，即便传感器施加电压变化，输出电流也几乎不变化的区域。该电压区域被称为极限电流区域，此时的电流被称为极限电流。在图6中，排气空燃比为18时的极限电流区域以及极限电流分别以W18、I18表示。
图7是示出使施加电压固定在0.45V左右时的、排气空燃比与输出电流I的关系的图。从图7中可知，在空燃比传感器40、41中，排气空燃比越高(即，变得越稀)，则来自空燃比传感器40、41的输出电流I越大。此外，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为零。因此，空燃比传感器40、41能够连续地(线性地)检测排气空燃比。此外，当排气空燃比变大为一定以上时、或者变小为一定以下时，输出电流的变化相对于排气空燃比的变化的比例变小。
在上述例子中，使用图5所示的构造的极限电流式的空燃比传感器，作为空燃比传感器40、41。但是，作为空燃比传感器40、41，也可以使用例如杯型的极限电流式空燃比传感器等其它构造的极限电流式空燃比传感器和/或非极限电流式的空燃比传感器等任意的空燃比传感器。
<基本的空燃比控制>
接下来，对本发明的内燃机的控制装置中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，进行反馈控制，上述反馈控制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的输出空燃比变为目标空燃比。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，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为浓空燃比时，目标空燃比为稀设定空燃比，之后，维持为该空燃比。另外，稀设定空燃比是比理论空燃比(成为控制中心的空燃比)稀某一程度的预先确定的空燃比，例如，为14.65～20，优选为14.65～18，更优选为14.65～16左右。另外，稀设定空燃比也可以表示为在成为控制中心的空燃比(在本实施方式中，理论空燃比)上加上稀修正量而得的空燃比。另外，在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为比理论空燃比略浓的浓判定空燃比(例如，14.55)以下时，判断为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为浓空燃比。
若目标空燃比被变更为稀设定空燃比，则对流入上游侧排气净化催化剂20的排气气体(以下，简单地称为“流入排气气体”。)的氧过剩不足量进行累计。氧过剩不足量是指欲使流入排气气体的空燃比为理论空燃比时，过剩的氧的量或者不足的氧的量(过剩的未燃气体等的量)。尤其是，当目标空燃比变为稀设定空燃比时，流入排气气体中的氧会过剩，该过剩的氧被上游侧排气净化催化剂20吸藏。因此，可以说氧过剩不足量的累计值(以下，称为“累计氧过剩不足量”)表示上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量的推定值。
氧过剩不足量OED例如通过下式(1)来算出。
OED＝0.23×(AFup-AFR)×Qi…(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表示成为控制中心的空燃比(在本实施方式中为理论空燃比(14.6))。
若累计这样算出的氧过剩不足量而得的累计氧过剩不足量为预先确定的切换基准值(与预先确定的切换基准吸藏量Cref相当)以上，则至此作为稀设定空燃比的目标空燃比被设为浓设定空燃比，之后，维持为该空燃比。浓设定空燃比是比理论空燃比(成为控制中心的空燃比)浓某一程度的预先确定的空燃比，例如为12～14.58，优选为13～14.57，更优选为14～14.55左右。另外，浓设定空燃比也可以表示为从成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的差(浓程度)为稀设定空燃比与理论空燃比的差(稀程度)以下。
之后，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比再次变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，反复同样的操作。这样，在本实施方式中，流入排气气体的目标空燃比被交替地设定为稀设定空燃比和浓设定空燃比。
然而，即便在进行了上述那样的控制的情况下，也存在在累计氧过剩不足量达到切换基准值之前，上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量达到最大可吸藏氧量的情况。作为其原因，例如，可以举出上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量降低和/或流入排气气体的空燃比暂时性地急剧地变化。这样若氧吸藏量达到最大可吸藏氧量，则会从上游侧排气净化催化剂20流出稀空燃比的排气气体。于是，在本实施方式中，当累计氧过剩不足量达到切换基准值之前下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为稀空燃比时，目标空燃比在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为稀空燃比时被切换为浓设定空燃比。尤其是，在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为比理论空燃比略稀的稀判定空燃比(例如，14.65)以上时，判断为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为稀空燃比。
<使用时间图的空燃比控制的说明>
参照图8，对上述那样的操作具体地进行说明。图8是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流出的排气气体(以下，简单地称为“流出排气气体”。)中的NOx浓度的时间图。
图8所示的累计氧过剩不足量ΣOED表示由上述式(1)算出的氧过剩不足量OED的累计值。当目标空燃比在浓设定空燃比TAFrich与稀设定空燃比TAFlean之间切换时，累计氧过剩不足量ΣOED被重置而变为零。
此外，空燃比修正量AFC是与流入排气气体的目标空燃比相关的修正量。当空燃比修正量AFC为零时，目标空燃比为与作为控制中心的空燃比(以下，称为“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)，当空燃比修正量AFC为正的值时，目标空燃比变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)，当空燃比修正量AFC为负的值时，目标空燃比变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为浓设定修正量AFCrich(与浓设定空燃比相当)。即，目标空燃比为浓空燃比，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比变为浓空燃比。流入排气气体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渐渐地减少。因此，累计氧过剩不足量ΣOED也渐渐地减少。由于通过上游侧排气净化催化剂20的净化，流出排气气体中不含有未燃气体，因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn几乎为理论空燃比。由于流入排气气体的空燃比为浓空燃比，因此，来自上游侧排气净化催化剂20的NOx排出量几乎为零。
若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐地减少，则氧吸藏量OSA在时刻t1接近零，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，时刻t1以后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn渐渐降低。结果，在时刻t2，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。
在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为浓判定空燃比AFrich以下，则为了使氧吸藏量OSA增大，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean(与稀设定空燃比相当)。因此，目标空燃比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被重置为零。
此外，在本实施方式中，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之后，进行空燃比修正量AFC的切换。这是由于存在即便上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量充足，流出排气气体的空燃比也会从理论空燃比略微偏移的情况。反过来说，浓判定空燃比为在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量充足时，流出排气气体的空燃比不会达到的空燃比。
在时刻t2，若将目标空燃比切换为稀空燃比，则流入排气气体的空燃比从浓空燃比变化为稀空燃比。另外，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为稀空燃比(实际上，从切换目标空燃比起到流入排气气体的空燃比变化为止会产生延迟，但在图示的例子中，为了方便起见而同时变化)。在时刻t2，若流入排气气体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OSA增大。另外，与此相伴，累计氧过剩不足量ΣOED也逐渐地增大。
由此，流出排气气体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也趋于理论空燃比。此时，流入排气气体的空燃比变为稀空燃比，但由于上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏能力有足够的余裕(余量)，因此，流入排气气体中的氧被上游侧排气净化催化剂20吸藏，NOx被还原净化。因此，来自上游侧排气净化催化剂20的NOx的排出几乎为零。
之后，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增大，则在时刻t3，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA达到切换基准吸藏量Cref。因此，累计氧过剩不足量ΣOED达到与切换基准吸藏量Cref相当的切换基准值OEDref。在本实施方式中，若累计氧过剩不足量ΣOED变为切换基准值OEDref以上，则为了停止氧向上游侧排气净化催化剂20的吸藏，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。因此，目标空燃比变为浓空燃比。另外，此时，累计氧过剩不足量ΣOED被重置为零。
在此，在图8所示的例子中，在时刻t3切换目标空燃比的同时，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，在由于搭载内燃机的车辆加速而使内燃机负荷变高，吸入空气量瞬间较大地偏移等的情况下，有时流入排气气体的空燃比意外瞬间性地由目标空燃比较大地偏移。
与此相对，切换基准吸藏量Cref被设定为与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相比足够低。因此，即便发生了如上所述的延迟和/或实际的排气气体的空燃比意外地由目标空燃比瞬间性较大地偏移时，氧吸藏量OSA也达不到最大可吸藏氧量Cmax。反过来说，切换基准吸藏量Cref被设定为足够少的量，以使得即便发生了上述那样的延迟和/或意外的空燃比的偏移，氧吸藏量OSA也达不到最大可吸藏氧量Cmax。例如，切换基准吸藏量Cref为上游侧排气净化催化剂20是新催化剂时的最大可吸藏氧量Cmax的3/4以下，优选为1/2以下，更优选为1/5以下。
若在时刻t3将目标空燃比切换为浓空燃比，则流入排气气体的空燃比从稀空燃比变化为浓空燃比。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为浓空燃比(实际上，从切换目标空燃比起到流入排气气体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同时地变化)。由于流入排气气体中含有未燃气体，因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐地减少，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。此时，由于流入排气气体的空燃比变为浓空燃比，因此，来自上游侧排气净化催化剂20的NOx的排出几乎为零。
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达到浓判定空燃比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。之后，反复进行上述的时刻t1～t5的循环。
另外，在本实施方式中，在反复进行上述的时刻t1～t5的循环的期间，对向燃烧室5供给的燃料量进行反馈控制，以使得上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为目标空燃比。例如，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup比目标空燃比低(为浓)的情况下，向燃烧室5供给的燃料量被减少。另一方面，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup为高于与目标空燃比相当的值(为稀)的情况下，向燃烧室5供给的燃料量被增多。
从以上的说明可知，根据本实施方式，能够总是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，基本上能够使从上游侧排气净化催化剂20排出的NOx排出量几乎为零。另外，由于计算累计氧过剩不足量ΣOED时的累计期间短，因此，与长期间地进行累计的情况相比，不易产生计算误差。因此，能够抑制由于累计氧过剩不足量ΣOED的计算误差而使得NOx被排出。
另外，一般而言，若排气净化催化剂的氧吸藏量被维持为一定，则上述排气净化催化剂的氧吸藏能力降低。即，为了较高地维持排气净化催化剂的氧吸藏能力，需要使排气净化催化剂的氧吸藏量是变化的。与此相对，根据本实施方式，如图8所示，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA总是上下变化，因此，能够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。但是，在该期间中，空燃比修正量AFC无需一定被维持为固定，也可以以变化的方式进行设定，如渐渐减少等。或者，在时刻t2～t3的期间中，也可以暂时性地使空燃比修正量AFC为比零小的值(例如，浓设定修正量等)。即，在时刻t2～t3的期间中，也可以暂时性地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。但是，在该期间中，空燃比修正量AFC无需一定被维持为固定，也可以以变化的方式进行设定，如渐渐增大等。或者，在时刻t3～t5的期间中，暂时性地使空燃比修正量AFC为比零大的值(例如，稀设定修正量等)。即，在时刻t3～t5的期间中，可以暂时性地使目标空燃比为稀空燃比。
然而，在该情况下，时刻t2～t3的空燃比修正量AFC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。
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等来算出。但是，氧吸藏量OSA也可以除了基于上述参数之外还基于其它参数来算出，也可以基于与上述参数不同的参数来推定。另外，在上述实施方式中，若累计氧过剩不足量ΣOED变为切换基准值OEDref以上，则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(timing)也可以以例如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和/或累计吸入空气量等其它参数为基准。然而，即便在该情况下，也需要在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA被推定为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>
然而，空燃比传感器存在伴随着使用而渐渐劣化，其增益特性发生变化的情况。例如，若上游侧空燃比传感器40的增益特性变化，则存在在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与排气气体的实际的空燃比之间产生偏移的情况。该情况下，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比会与排气气体的实际的空燃比相比向浓侧或者稀侧偏移。
另外，未燃气体中的氢的在空燃比传感器的扩散律速层的通过速度快。因此，若排气气体中的氢浓度高，则上游侧空燃比传感器40的输出空燃比会向与排气气体的实际的空燃比相比低的一侧(即，浓侧)偏移。
这样，若上游侧空燃比传感器40的输出空燃比产生偏移，则即便进行上述那样的控制，也存在从上游侧排气净化催化剂20流出NOx以及氧、或者未燃气体的流出频度变高的情况。以下，参照图9对该现象进行说明。
图9是与图8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9示出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中的实线示出实际的输出空燃比。另一方面，虚线示出流入排气气体的实际的空燃比。
在图9所示的例子中，在时刻t1以前的状态下，空燃比修正量AFC为浓设定修正量AFCrich，因此，目标空燃比为浓设定空燃比。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为与浓设定空燃比相等的空燃比。但是，如上述那样，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比向浓侧偏移，因此，排气气体的实际的空燃比变为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变为比实际的空燃比(图中的虚线)低(浓侧)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度变缓。
另外，在图9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达到浓判定空燃比AFrich。因此，如上述那样，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变为与稀设定空燃比相等的空燃比。但是，如上述那样，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比向浓侧偏移，因此，排气气体的实际的空燃比变为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变为比实际的空燃比(图中的虚线)低(浓侧)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的增加速度变快。
此外，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的增加速度变为极快。因此，该情况下，如图9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达到切换基准值OEDref之前，实际的氧吸藏量OSA会达到最大可吸藏氧量Cmax。结果，会从上游侧排气净化催化剂20流出NOx以及氧。
另一方面，与上述的例子相反，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。该情况下，从时刻t2至时刻t5为止的循环变快，从上游侧排气净化催化剂20流出未燃气体的频度变高。
综上，需要检测上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移，并且需要基于检测到的偏移对输出空燃比等进行修正。
<学习控制>
于是，在本实施方式中，为了补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移而在通常运转中(即，基于上述那样的目标空燃比进行反馈控制时)进行学习控制。
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变为切换基准值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的输出空燃比变为浓判定空燃比以下为止的期间为氧减少期间(第2期间)。在本实施方式的学习控制中，算出稀氧量累计值(第1氧量累计值)作为氧增大期间的累计氧过剩不足量ΣODE的绝对值。此外，算出浓氧量累计值(第2氧量累计值)作为氧减少期间的累计氧过剩不足量的绝对值。另外，对控制中心空燃比AFR进行修正，以使得上述的稀氧量累计值与浓氧量累计值之差变小。
此外，稀氧量累计值与从将目标空燃比切换为稀设定空燃比起到将目标空燃比切换为浓设定空燃比为止的期间被上游侧排气净化催化剂20吸藏的氧吸藏量的推定值相当。另一方面，浓氧量累计值与从将目标空燃比切换为浓设定空燃比起到将目标空燃比切换为稀设定空燃比为止的期间从上游侧排气净化催化剂20释放的氧释放量的推定值相当。
以下，参照图10对第1实施方式的学习控制进行说明。图10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10与图9同样地示出上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向低侧(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，用于对控制中心空燃比AFR进行修正。另外，图中，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中的实线示出与由上游侧空燃比传感器40检测到的输出相当的空燃比，虚线示出流入排气气体的实际的空燃比。此外，点划线示出目标空燃比、即与空燃比修正量AFC相当的空燃比。
在图示的例子中，与图8以及图9同样，在时刻t1以前的状态下，控制中心空燃比为理论空燃比，空燃比修正量AFC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如实线所示那样，变为与浓设定空燃比相当的空燃比。但是，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比产生了偏移，因此，排气气体的实际的空燃比变为比浓设定空燃比稀的空燃比(图10的虚线)。然而，在图10所示的例子中，据图10的虚线可知，即便时刻t1以前的实际的排气气体的空燃比比浓设定空燃比稀，也为浓空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量渐渐地减少。
在时刻t1，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。由此，如上述那样，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。时刻t1以后，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比变为与稀设定空燃比相当的空燃比。但是，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移，排气气体的实际的空燃比变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10的虚线)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA急速地增大。
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(更准确地为输出空燃比AFup与控制中心空燃比AFR之差)来算出。但是，如上述那样，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup产生了偏移。因此，算出的氧过剩不足量变为比实际的氧过剩不足量少的(即，氧量少)值。结果，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达到切换基准值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10所示比切换基准吸藏量Cref多。
时刻t2以后，与时刻t1以前的状态同样，空燃比修正量AFC为浓设定修正量AFCrich，因此，目标空燃比为浓空燃比。此时，排气气体的实际的空燃比变为比浓设定空燃比稀的空燃比。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。此外，如上述那样，在时刻t2，上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量OSA变为比切换基准吸藏量Cref多。因此，在上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量OSA达到零之前需要花费时间。
在时刻t3，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich。由此，如上述那样，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。
在此，若称从将目标空燃比切换为稀空燃比时(时刻t1)起到累计氧过剩不足量ΣOED达到切换基准值OEDref时(时刻t2)为止的期间为氧增大期间Tinc，则在本实施方式中，算出氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值R1。
该氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值R1与时刻t2的氧吸藏量OSA的推定值相当。但是，如上述那样，对于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10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的绝对值R1比与时刻t2的实际的氧吸藏量OSA相当的值少。
另外，在本实施方式中，若称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达到浓判定空燃比AFrich时(时刻t3)为止的期间为氧减少期间Tdec，则在本实施方式中算出氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值F1。
该氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值F1与从时刻t2至时刻t3为止从上游侧排气净化催化剂20释放的氧释放量的推定值相当。但是，如上述那样，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10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的绝对值F1比与从时刻t2至时刻t3为止从上游侧排气净化催化剂20实际上释放的氧释放量相当的值大。
在此，在氧增大期间Tinc，上游侧排气净化催化剂20吸藏氧，并且，在氧减少期间Tdec，被吸藏的氧全部被释放。因此，氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值R1与氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值F1基本上为同一值是理想的状况。然而，如上述那样，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，根据该偏移，上述的累计值的值也发生变化。如上述那样，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比向低侧(浓侧)偏移的情况下，相对于绝对值R1，绝对值F1变大。相反地，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比向高侧(稀侧)偏移的情况下，相对于绝对值R1，绝对值F1变小。此外，氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值R1与氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值F1之差ΔΣOED(＝R1-F1。以下，称为“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。可以说若上述的绝对值R1、F1的差越大，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，对控制中心空燃比AFR进行修正。尤其是，在本实施方式中，对控制中心空燃比AFR进行修正，以使得过剩不足量误差ΔΣOED变小。
具体而言，在本实施方式中，利用下式(2)算出学习值sfbg，并且利用下式(3)对控制中心空燃比AFR进行修正。
sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k1×ΔΣOED…(2)
AFR＝AFRbase+sfbg(n)…(3)
此外，在上述式(2)中，n表示计算次数或者时间。因此，sfbg(n)是本次的计算或者当前的学习值。此外，上述式(2)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。进而，在上述式(3)中，基本控制中心空燃比AFRbase为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10的时刻t3，如上述那样，基于绝对值R1、F1算出学习值sfbg。尤其是，在图10所示的例子中，由于与氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值R1相比，氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值F1大，因此，在时刻t3使学习值sfbg减少。
在此，使用上述式(3)基于学习值sfbg对控制中心空燃比AFR进行修正。在图10所示的例子中，由于学习值sfbg为负的值，因此，控制中心空燃比AFR为比基本控制中心空燃比AFRbase小的值、即浓侧的值。由此，流入排气气体的实际的空燃比被会向浓侧修正。
结果，时刻t3以后相对于流入排气气体的实际的空燃比的目标空燃比的偏移与时刻t3以前相比变小。因此，如图10所示，时刻t3以后表示实际的空燃比的虚线与表示目标空燃比的点划线之间的差比时刻t3以前的差小。
另外，时刻t3以后，进行与时刻t1～时刻t3的操作同样的操作。因此，若在时刻t4，累计氧过剩不足量ΣOED达到切换基准值OEDref，则目标空燃比被从稀设定空燃比向浓设定空燃比切换。之后，若在时刻t5，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，则再次将目标空燃比切换为稀设定空燃比。
如上述那样，时刻t3～时刻t4与氧增大期间Tinc相符合，因此，此期间的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值以图10的R2表示。另外，如上述那样，时刻t4～时刻t5与氧减少期间Tdec相符合，因此，此期间的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值以图10的F2表示。另外，基于上述的绝对值R2、F2之差ΔΣOED(＝R2-F2)，使用上述式(2)更新学习值sfbg。在本实施方式中，时刻t5以后也使同样的控制反复进行，由此，反复进行学习值sfbg的更新。
这样利用学习控制对学习值sfbg进行更新，据此，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup渐渐远离目标空燃比，流入排气气体的实际的空燃比渐渐接近目标空燃比。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达到最大可吸藏氧量Cmax之前，进行目标空燃比的切换。因此，与氧吸藏量OSA达到最大可吸藏氧量后、即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为稀判定空燃比AFlean以上后切换目标空燃比的情况相比，能够使学习值的更新频度增大。另外，该算出期间越长，则累计氧过剩不足量ΣOED越容易产生误差。根据本实施方式，由于在氧吸藏量OSA达到最大可吸藏氧量Cmax之前进行目标空燃比的切换，因此，能够缩短该算出期间。因此，能够减小累计氧过剩不足量ΣOED的算出误差。
此外，如上所述，优选学习值sfbg的更新基于氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED和紧接该氧增大期间Tinc之后的氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED来进行。这是由于，如上述那样，在氧增大期间Tinc被上游侧排气净化催化剂20吸藏的总氧量和在紧接其后的氧减少期间Tdec从上游侧排气净化催化剂20释放的总氧量是相等的。
此外，在上述实施方式中，基于1次氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED和1次氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED，来进行学习值sfbg的更新。但是，也可以基于多次氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED的合计值或者平均值和多次氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED的合计值或者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。但是，基于学习值sfbg来进行修正的也可以是与空燃比相关的其它参数。作为其它参数，例如，可以举出向燃烧室5内的燃料供给量和/或上游侧空燃比传感器40的输出空燃比、空燃比修正量等。
<扫气的发生>
另外，如果当进气口7内的压力比排气口9内的压力高时发生气门重叠，则会发生空气从进气通路通过缸内而穿通至排气通路的扫气。此外，气门重叠是指进气门6的开门期间与排气门8的开门期间部分地重叠。利用ECU31对进气门6的可变气门正时机构B以及排气门8的可变气门正时机构C中的至少任意一方进行控制，从而能够发生气门重叠。具体而言，对于气门重叠，通过使进气门6的开门正时提前以及使排气门8的闭门正时延迟中的至少任意一方而发生该气门重叠。
在吸入空气量相对于转矩要求不足的情况下，使用扫气。通过使扫气发生，排气气体的扫气量增加，涡轮增压器101的涡轮102的转速被提高。结果，吸入空气的压力被提高，吸入空气量增大。
<发生扫气期间的空燃比控制的问题点>
如上述那样，在本实施方式中，对向燃烧室5供给的燃料量进行反馈控制，以使得上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为目标空燃比。另外，基于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，基于累计氧过剩不足量ΣOED设定目标空燃比。此外，在发生扫气期间，对向燃烧室5供给的燃料量进行反馈控制，以使得包含从进气通路通过缸内而穿通至排气通路的空气而使流入排气气体的平均空燃比变为目标空燃比。
但是，若发生扫气，则缸内的空气减少，因此，缸内的燃烧空燃比变浓。若扫气量多，燃烧空燃比的浓程度变高，则排气气体中的氢浓度变高。在排气气体中包含氢的情况下，由于扩散速度快的氢与其它的排气成分之间的气体扩散差，氢经由上游侧空燃比传感器40的扩散律速层54先到达电极表面。结果，上游侧空燃比传感器40的电极表面变为浓气氛，上游侧空燃比传感器40的输出向浓侧偏移。若基于由上游侧空燃比传感器40检测到的向浓侧偏移的空燃比进行空燃比的控制，则缸内的实际的燃烧空燃比变为比目标空燃比稀。结果，有可能使得排气净化催化剂20、24中的未燃气体等的净化效率降低，排气排放恶化。
另一方面，在发生扫气期间较多产生的排气气体中的氢在上游侧排气净化催化剂20中被氧化净化，因此，下游侧空燃比传感器41几乎不受氢的影响。于是，在本实施方式中，内燃机100的空燃比控制装置在从进气通路通过缸内而穿通至排气通路的空气的穿通量、即扫气量比基准穿通量多时，基于由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比设定流入排气气体的目标空燃比，并且，对向燃烧室5供给的燃料量进行反馈控制，以使得由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比与目标空燃比一致，当扫气量比基准穿通量多时，基于由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比，设定流入排气气体的目标空燃比，并且，不实施反馈控制，而向燃烧室5供给根据目标空燃比算出的燃料量。
在本实施方式中，当扫气量比基准穿通量多时，通过停止基于由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比的上述反馈控制，能够抑制发生扫气期间流入排气气体的实际的空燃比变为比目标空燃比稀。另外，从图7可知，下游侧空燃比传感器41与上游侧空燃比传感器40同样，能够连续(线性地)且精度良好地检测空燃比。因此，在本实施方式中，即便在发生扫气期间，也能够基于由不易受氢的影响的下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比，适当地设定流入排气气体的目标空燃比。因此，能够抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化。
另外，在上述的学习控制中，是以补偿由于上游侧空燃比传感器40的劣化等而产生的、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与流入排气气体的实际的空燃比的恒定的偏移为目的的。因此，如图10所示，在学习控制中，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移通过学习值的更新而渐渐地变小，以使得不会因上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的突发性的偏移而扰乱空燃比控制。另外，存在如果在发生扫气期间更新学习值，则扫气的发生结束之后的流入排气气体的空燃比较大地偏离目标空燃比的情况。
于是，在本实施方式中，空燃比控制装置基于由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比，算出第1氧量和第2氧量，上述第1氧量是在从将目标空燃比切换为稀设定空燃比起到将目标空燃比切换为浓设定空燃比为止的期间被上游侧排气净化催化剂20吸藏的氧的量，上述第2氧量是在从将目标空燃比切换为浓设定空燃比起到将目标空燃比切换为稀设定空燃比为止的期间从上游侧排气净化催化剂20释放的氧的量，当扫气量为基准穿通量以下时，基于上述第1氧量与上述第2氧量的差，对学习值进行更新，基于更新后的学习值，修正与空燃比相关的参数，以使得上述第1氧量与上述第2氧量的差变小，当扫气量比基准穿通量多时，基于当前的学习值来修正与空燃比相关的参数，而不更新学习值。在本实施方式中，当扫气量比基准穿通量多时，禁止学习值的更新，据此可以抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化。
<空燃比控制的控制例程>
图11是示出本发明的第1实施方式的空燃比控制的控制例程的流程图。图示所示的控制例程通过一定时间间隔的中断来执行。
首先，在步骤S101中，取得流入排气气体的目标空燃比。此外，目标空燃比在下述的目标空燃比设定处理中被设定。接下来，在步骤S102中，算出吸入空气量IA。吸入空气量IA例如根据空气流量计16的输出来算出。接下来，在步骤S103中，算出基本燃料喷射量。基本燃料喷射量BFI例如基于目标空燃比TAF以及吸入空气量IA并通过下式(4)来算出。
BFI＝IA/TAF…(4)
然后，在步骤S104中判定扫气判定标记Fs是否被设定为零。扫气判定标记Fs是在下述的扫气判定处理中被设定的标记，在扫气量为基准穿通量以下的情况下被设定为零，在扫气量比基准穿通量多的情况下被设定为1。在判定为扫气判定标记Fs被设定为零的情况下，移向步骤S105。
在步骤S105中，允许主反馈控制。具体而言，允许对向燃烧室5供给的燃料量进行反馈控制，以使得由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比与目标空燃比一致。利用反馈控制对在步骤S103中算出的基本燃料喷射量进行修正。据此，在扫气量为基准穿通量以下的情况下，能够基于上游侧空燃比传感器40的输出而使流入排气气体的空燃比靠近目标空燃比。
然后，在步骤S106中，允许学习值的更新。具体而言，基于由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比，算出第1氧量和第2氧量，上述第1氧量是从将目标空燃比切换为稀设定空燃比起到将目标空燃比切换为浓设定空燃比为止的期间被上游侧排气净化催化剂20吸藏的氧的量，上述第2氧量是从将目标空燃比切换为浓设定空燃比起到将目标空燃比切换为稀设定空燃比为止的期间从上游侧排气净化催化剂20释放的氧的量，允许基于上述第1氧量与上述第2氧量的差而对学习值进行更新，基于更新后的学习值，修正与空燃比相关的参数，以使得上述第1氧量与上述第2氧量的差变小。据此，即便由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比与流入排气气体的实际的空燃比之间产生了偏移，也能够降低该偏移，能够基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，使流入排气气体的空燃比接近目标空燃比。步骤S106之后，本控制例程结束。
另一方面，在步骤S104中，在判定为扫气判定标记Fs被设定为1的情况下，移向步骤S107。在步骤S107中，禁止主反馈控制。具体而言，禁止对供给至燃烧室5的燃料量进行反馈控制，以使得由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比与目标空燃比一致，向燃烧室5供给在步骤S103中算出的基本燃料喷射量的燃料。据此，能够抑制在发生扫气期间流入排气气体的实际的空燃比会变为比目标空燃比稀。结果，能够抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化。
然后，在步骤S108中，禁止学习值的更新。具体而言，禁止基于上述第1氧量与上述第2氧量之差来更新学习值，而基于当前的学习值来修正与空燃比相关的参数。据此，能够抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化。步骤S108之后，本控制例程结束。
<目标空燃比设定处理>
在第1实施方式中，空燃比控制装置将流入排气气体的目标空燃比交替地设定为比理论空燃比浓的浓设定空燃比TAFrich和比理论空燃比稀的稀设定空燃比TAFlean。
另外，空燃比控制装置在目标空燃比被设定为浓设定空燃比TAFrich的浓控制中，由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比达到了比理论空燃比浓的浓判定空燃比时，将目标空燃比切换为稀设定空燃比TAFlean，在目标空燃比被设定为稀设定空燃比TAFlean的稀控制中，推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量达到了比最大氧吸藏量少的基准氧吸藏量时，将目标空燃比切换为浓设定空燃比TAFrich。该情况下，关于上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量，当扫气量为基准穿通量以下时，基于由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比来算出，当扫气量比基准穿通量多时，基于当前的目标空燃比来算出。
此外，空燃比控制装置在稀控制中，在推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量达到了基准氧吸藏量之前由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比达到了比理论空燃比稀的稀判定空燃比的情况下，当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比达到了稀判定空燃比时将目标空燃比切换为浓设定空燃比TAFrich。
图12是示出本发明的第1实施方式的目标空燃比设定处理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执行。
首先，在步骤S201中取得燃料喷射量Qi。然后，在步骤S202中，判定扫气判定标记Fs是否被设定为零。扫气判定标记Fs是在下述的扫气判定处理中被设定的标记，在扫气量为基准穿通量以下的情况下被设定为零，在扫气量比基准穿通量多的情况下被设定为1。在判定为扫气判定标记Fs被设定为零的情况下，移向步骤S203。
在步骤S203中，取得上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup。然后，在步骤S204中，在上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED上加上当前的氧过剩不足量OED。当前的氧过剩不足量OED基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup等通过上述式(1)而算出。步骤S204之后，本控制例程移向步骤S207。
另一方面，在步骤S202中，判定为扫气判定标记Fs被设定为1的情况下，移向步骤S205。在步骤S205中，取得流入排气气体的当前的目标空燃比TAF。然后，在步骤S206中，在上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED上加上当前的氧过剩不足量OED。当前的氧过剩不足量OED基于流入排气气体的当前的目标空燃比TAF等通过下式(6)来算出。
OED＝0.23×(TAF-AFR)×Qi…(6)
在此，0.23表示空气中的氧浓度，Qi表示燃料喷射量，AFR表示成为控制中心的空燃比(在本实施方式中为理论空燃比(14.6))。
步骤S206之后，本控制例程移向步骤S207。
在步骤S207中，取得下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdown。然后，在步骤S208中，判定稀设定标记Fr是否被设定为零。此外，稀设定标记Fr是若目标空燃比TAF被设定为稀设定空燃比TAFlean则为1，若目标空燃比TAF被设定为浓设定空燃比TAFrich则为零的标记。在步骤S207中，判定为稀设定标记Fr被设定为零的情况下，即目标空燃比TAF被设定为浓设定空燃比TAFrich的情况下，移向步骤S209。
在步骤S209中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否为预先确定的浓判定空燃比AFrich以下。浓判定空燃比AFrich是比理论空燃比略浓的预先确定的空燃比(例如，14.55)。
在步骤S209中，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，本控制例程结束。该情况下，目标空燃比TAF被维持为浓设定空燃比TAFrich。
另一方面，在步骤S209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以下的情况下，即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到了浓判定空燃比AFrich的情况下，移向步骤S210。在步骤S210中，目标空燃比TAF被设定为稀设定空燃比TAFlean。因此，目标空燃比TAF被从浓设定空燃比TAFrich切换为稀设定空燃比TAFlean。稀设定空燃比TAFlean是比理论空燃比稀某一程度的预先确定的空燃比，例如为14.65～20，优选为14.68～18，更优选为14.7～16左右。
步骤S210之后，在步骤S211中，稀设定标记Fr被设定为1。然后，在步骤S212中，累计氧过剩不足量ΣOED被重置而为零。之后，本控制例程结束。
另一方面，在步骤S208中，判定为稀设定标记Fr被设定为1的情况下，即目标空燃比TAF被设定为稀设定空燃比TAFlean的情况下，移向步骤S213。
在步骤S213中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否为预先确定的稀判定空燃比AFlean以上。稀判定空燃比AFlean为比理论空燃比略稀的预先确定的空燃比(例如，14.65)。
在步骤S213中，判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn比稀判定空燃比AFlean小的情况下，移向步骤S214。在步骤S214中，判定上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED是否为预先确定的切换基准值OEDref以上。在步骤S214中，判定为上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED比切换基准值OEDref少的情况下，本控制例程结束。该情况下，目标空燃比TAF被维持为稀设定空燃比TAFlean。
另一方面，在步骤S214中，判定为上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED为切换基准值OEDref以上的情况下，即，推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量达到了比最大氧吸藏量少的基准氧吸藏量的情况下，移向步骤S215。在步骤S215中，目标空燃比TAF被设定为浓设定空燃比TAFrich。因此，目标空燃比TAF被从稀设定空燃比TAFlean切换为浓设定空燃比TAFrich。然后，在步骤S216中，稀设定标记Fr被设定为零。然后，在步骤S212中，上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED被重置而为零。之后，本控制例程结束。
另一方面，在步骤S213中，判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn为稀判定空燃比AFlean以上的情况下，即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到了稀判定空燃比AFlean的情况下，移向步骤S215。在步骤S215中，目标空燃比TAF被设定为浓设定空燃比TAFrich。因此，目标空燃比TAF被从稀设定空燃比TAFlean切换为浓设定空燃比TAFrich。
此外，在通常的空燃比控制中，当上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED达到了切换基准值OEDref时，目标空燃比TAF被从稀设定空燃比TAFlean切换为浓设定空燃比TAFrich。但是，若根据上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED推定的上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量与上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量之间产生了偏移，则存在在上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED达到了切换基准值OEDref之前，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到稀判定空燃比AFlean的情况。该情况下，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到了稀判定空燃比AFlean时，目标空燃比TAF被从稀设定空燃比TAFlean切换为浓设定空燃比TAFrich。据此，即便在根据上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED推定的上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量与上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量之间产生了偏移的情况下，也能够更可靠地抑制排气排放的恶化，尤其能够更可靠地抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化。
<扫气判定处理>
图13是示出本发明的第1实施方式的扫气判定处理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执行。
首先，在步骤S301中，算出扫气量SBA。扫气量SBA例如基于进气门6与排气门8的气门重叠量和进气压与排气压的压差来算出。气门重叠量例如基于通过控制可变气门正时机构C而变更的排气门8的闭门正时和通过控制可变气门正时机构B而变更的进气门6的开门正时来算出。
进气压例如由增压传感器50直接检测，或者基于设置于节气门18下游侧的进气通路的进气温传感器的输出、空气流量计16的输出、节气门18的开度等利用公知的模型计算而算出。排气压可以由例如设置于排气歧管19的排气压传感器直接检测，或者基于作为内燃机转速以及进气压的函数而表示的映射(map)来算出。具体而言，在上述映射中示出内燃机转速越高则排气压越高，进气压越高则排气压越高。
另外，扫气量SBA也可以基于作为气门重叠量以及进气压与排气压的压差的函数而表示的映射来算出。具体而言，在上述映射中示出气门重叠量越大则扫气量SBA越多，进气压与排气压的压差越大则扫气量SBA越多。
接下来，在步骤S302中，判定在步骤S301中算出的扫气量SBA是否在预先确定的基准穿通量BAref以下。在判定为扫气量SBA为基准穿通量BAref以下的情况下，移向步骤S303。在步骤S303中，扫气判定标记Fs被设定为零。之后，本控制例程结束。基准穿通量BAref为上游侧空燃比传感器40的输出不会因扫气的发生而向浓侧偏移的量的上限值。此外，基准穿通量BAref也可以为零。通过使基准穿通量BAref为零，能够更可靠地抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化。
另一方面，在步骤S302中，在判定为扫气量SBA比基准穿通量BAref多的情况下，移向步骤S304。在步骤S304中，扫气判定标记Fs被设定为1。之后，本控制例程结束。
<第2实施方式>
接下来，参照图14～图17对本发明的第2实施方式进行说明。此外，第2实施方式的内燃机的构成以及控制基本上与第1实施方式的内燃机是同样的，因而，在以下的说明中，以与第1实施方式不同的部分为中心进行说明。
在第2实施方式中，空燃比控制装置将流入排气气体的目标空燃比设定为比理论空燃比浓的浓设定空燃比、比理论空燃比浓且比浓设定空燃比接近理论空燃比的弱浓设定空燃比、比理论空燃比稀的稀设定空燃比、比理论空燃比稀且比稀设定空燃比接近理论空燃比的弱稀设定空燃比中的任意一个。
另外，空燃比控制装置在目标空燃比被设定为浓设定空燃比的浓控制中，推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量达到了比最大氧吸藏量少的第1基准氧吸藏量时，将目标空燃比切换为弱浓设定空燃比，在目标空燃比被设定为弱浓设定空燃比的弱浓控制中，由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比达到了浓判定空燃比时，将目标空燃比切换为稀设定空燃比，在目标空燃比被设定为稀设定空燃比的稀控制中，推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量达到了比最大氧吸藏量少的第2基准氧吸藏量时，将目标空燃比切换为弱稀设定空燃比，在目标空燃比被设定为弱稀设定空燃比的弱稀控制中，当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比达到了稀判定空燃比时，将目标空燃比切换为浓设定空燃比。
该情况下，关于上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量，当扫气量为基准穿通量以下时，基于由上游侧空燃比传感器40检测到的空燃比来算出，当扫气量比基准穿通量多时，基于当前的目标空燃比来算出。
此外，空燃比控制装置在浓控制中推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量达到了第1基准氧吸藏量之前由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比达到了浓判定空燃比的情况下，当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比达到了浓判定空燃比时，将目标空燃比切换为稀设定空燃比TAFlean，在稀控制中推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量达到了第2基准氧吸藏量之前，由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比达到了稀判定空燃比的情况下，当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比达到了稀判定空燃比时将目标空燃比切换为浓设定空燃比TAFrich。
<使用时间图的空燃比控制的说明>
参照图14，对上述那样的操作具体地进行说明。图14是由本发明的第2实施方式的内燃机的空燃比控制装置进行了基本的空燃比控制后的情况下的、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、以及下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的时间图。
在图示的例子中，在时刻t1以前的状态下，空燃比修正量AFC被设定为弱浓设定修正量AFCsrich(与弱浓设定空燃比相当)。即，目标空燃比为浓空燃比，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为浓空燃比。流入排气气体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渐渐地减少。另一方面，通过上游侧排气净化催化剂20的净化，流出排气气体中不含有未燃气体，因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn几乎为理论空燃比。
若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐地减少，则氧吸藏量OSA在时刻t1接近于零，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，时刻t1以后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn渐渐地降低。结果，在图示的例子中，在时刻t2，氧吸藏量OSA几乎变为零，并且，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。
在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为浓判定空燃比AFrich以下，则为了使氧吸藏量OSA增大，而空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean(与稀设定空燃比相当)。因此，目标空燃比被从浓空燃比向稀空燃比切换。
若在时刻t2，将目标空燃比切换为稀空燃比，则流入排气气体的空燃比从浓空燃比变化为稀空燃比。另外，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为稀空燃比。若在时刻t2流入排气气体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OSA增大。
这样，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增大，则流出排气气体的空燃比朝向理论空燃比变化。在图14所示的例子中，在时刻t3，上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED变得比弱稀切换基准值OEDlean多。这意味着上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA会变多某一程度。
于是，在本实施方式中，当上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED变得比弱稀切换基准值OEDlean多时，即推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA变得比预先确定的弱稀切换基准吸藏量Clean多时，空燃比修正量AFC被切换为弱稀设定修正量AFCslean(与弱稀设定空燃比相当)。因此，在时刻t3，目标空燃比的稀程度降低。以下，将时刻t3称为稀程度变更正时。
若在作为稀程度变更正时的时刻t3，将空燃比修正量AFC切换为弱稀设定修正量AFCslean，则流入上游侧排气净化催化剂20的排气气体的稀程度也变小。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变小，并且，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的增加速度降低。
在时刻t3以后，对于上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA，尽管其增加速度变慢，但还是渐渐地增加。若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐地增加，则氧吸藏量OSA不久就会接近最大可吸藏氧量Cmax。若在时刻t4，氧吸藏量OSA接近最大可吸藏氧量Cmax，则流入上游侧排气净化催化剂20的氧的一部分未被上游侧排气净化催化剂20吸藏而开始流出。由此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn渐渐地上升。结果，在图示的例子中，在时刻t5，氧吸藏量OSA达到最大可吸藏氧量Cmax，并且，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到稀判定空燃比AFlean。
在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为稀判定空燃比AFlean以上，则为了使氧吸藏量OSA减少，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。因此，目标空燃比被从稀空燃比向浓空燃比切换。
若在时刻t5，将目标空燃比切换为浓空燃比，则流入排气气体的空燃比从稀空燃比变化为浓空燃比。另外，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为浓空燃比。若在时刻t5，流入排气气体的空燃比变化为浓空燃比，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA减少。
这样，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA减少，则从上游侧排气净化催化剂20流出的排气气体的空燃比朝向理论空燃比变化。在图5所示的例子中，在时刻t6，上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED变得比弱浓切换基准值OEDrich少。这意味着上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA会变少某一程度。
于是，在本实施方式中，当上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED变得比弱浓切换基准值OEDrich少时、即推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA变得比弱浓切换基准吸藏量Crich少时，空燃比修正量AFC被从浓设定修正量切换为弱浓设定修正量AFCsrich(与弱浓设定空燃比相当)。
若在时刻t6，将空燃比修正量AFC切换为弱浓设定修正量AFCsrich，则流入上游侧排气净化催化剂20的排气气体的空燃比的浓的程度变小。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup增大，并且，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度降低。
在时刻t6以后，对于上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA，尽管其减少速度变慢，但还是渐渐地减少。若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐地减少，则氧吸藏量OSA不久就会在时刻t7与时刻t1同样地接近于零，减少至图4的Cdwnlim。之后，在时刻t8与时刻t2同样，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。之后，与时刻t1～t5的操作同样的操作被反复进行。
另外，在本实施方式中，在上述的时刻t1～t5的循环被反复进行的期间，对向燃烧室5供给的燃料量进行反馈控制，以使得上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为目标空燃比。例如，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup比目标空燃比低(为浓)的情况下，向燃烧室5供给的燃料量被减少。另一方面，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup比目标空燃比高(为稀)的情况下，向燃烧室5供给的燃料量被增多。
如第1实施方式中说明的那样，若在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与流入排气气体的实际的空燃比之间产生偏移，则即便执行上述那样的空燃比控制也有可能使排气排放恶化。于是，在第2实施方式中，也与第1实施方式同样，为了补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移，在通常运转中执行学习控制。在第2实施方式的学习控制中，基于氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值(例如图14中的R1)与氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值(例如图14中的F1)之差ΔΣOED(例如R1-F1)，使用上述式(2)来更新学习值sfbg。第2实施方式的学习控制与第1实施方式的学习控制是同样的，因而省略说明。
另外，如第1实施方式中所说明的那样，若使扫气发生，则有可能使排气排放恶化。于是，在第2实施方式中，与第1实施方式同样，为了抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化，执行图11所示的空燃比控制的控制例程。另外，与第1实施方式同样，为了判定扫气量是否为基准穿通量以下，而执行图13所示的扫气判定处理的控制例程。
<目标空燃比设定处理>
图15是示出本发明的第2实施方式的目标空燃比设定处理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执行。图15中的步骤S401～步骤S407与图12中的步骤S201～步骤S207是同样的，因而省略说明。
步骤S407之后，在步骤S408中，判定稀设定标记Fr是否被设定为零。此外，稀设定标记Fr是若目标空燃比TAF被设定为稀设定空燃比TAFlean则为1，若目标空燃比TAF被设定为浓设定空燃比TAFrich则为零的标记。
在步骤S408中，在判定为稀设定标记Fr被设定为1的情况下、即目标空燃比TAF被设定为稀设定空燃比TAFlean或者弱稀设定空燃比TAFslean的情况下，移向步骤S410。在步骤S410中，执行下述的稀修正时目标空燃比设定处理。另一方面，在步骤S408中，在判定为稀设定标记Fr被设定为零的情况下、即目标空燃比TAF被设定为浓设定空燃比TAFrich或者弱浓设定空燃比TAFsrich的情况下，移向步骤S409。在步骤S409中，执行下述的浓修正时目标空燃比设定处理。
图16是示出本发明的第2实施方式的浓修正时目标空燃比设定处理的控制例程的流程图。
首先，在步骤S501中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否为预先确定的浓判定空燃比AFrich以下。浓判定空燃比AFrich是比理论空燃比略浓的预先确定的空燃比(例如，14.55)。
在步骤S501中，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，移向步骤S502。在步骤S502中，判定上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED是否为预先确定的弱浓切换基准值OEDrich以下。在步骤S502中，在判定为上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED比弱浓切换基准值OEDrich多的情况下，本控制例程结束。因此，目标空燃比TAF被维持为浓设定空燃比TAFrich。
另一方面，在步骤S502中，在判定为上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED为弱浓切换基准值OEDrich以下的情况下、即在推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量达到了比最大氧吸藏量少的第1基准氧吸藏量的情况下，移向步骤S503。在步骤S503中，目标空燃比TAF被设定为弱浓设定空燃比TAFsrich。因此，目标空燃比TAF被从浓设定空燃比TAFrich切换为弱浓设定空燃比TAFsrich或者维持为弱浓设定空燃比TAFsrich。弱浓设定空燃比TAFsrich为比浓设定空燃比TAFrich浓的程度小的(与理论空燃比的差小)浓空燃比，例如为13.5～14.58，优选为14～14.57，更优选为14.3～14.55左右。之后，本控制例程结束。
另一方面，在步骤S501中，在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以下的情况下、即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到了浓判定空燃比AFrich的情况下，移向步骤S504。在步骤S504中，目标空燃比TAF被设定为稀设定空燃比TAFlean。因此，目标空燃比TAF被从弱浓设定空燃比TAFsrich或者浓设定空燃比TAFrich切换为稀设定空燃比TAFlean。稀设定空燃比TAFlean是比理论空燃比(成为控制中心的空燃比)稀某程度的预先确定的空燃比，例如为14.65～20，优选为14.65～18，更优选为14.65～16左右。
此外，在通常的空燃比控制中，目标空燃比TAF从浓设定空燃比TAFrich经由弱浓设定空燃比TAFsrich被切换为稀设定空燃比TAFlean。但是，若根据上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED推定的上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量与上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量之间产生偏移，则存在在上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED达到弱浓切换基准值OEDrich之前，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的情况。该情况下，目标空燃比TAF从浓设定空燃比TAFrich直接切换为稀设定空燃比TAFlean。据此，即便在根据上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED推定的上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量与上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量之间产生了偏移的情况下，也能够更可靠地抑制排气排放的恶化，尤其能够更可靠地抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化。
步骤S504之后，在步骤S505中，稀设定标记Fr被设定为1。然后，在步骤S506中，上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED被重置而为零。之后，本控制例程结束。
图17是示出本发明的第2实施方式的稀修正时目标空燃比设定处理的控制例程的流程图。
首先，在步骤S601中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否为预先确定的稀判定空燃比AFlean以上。稀判定空燃比AFlean是比理论空燃比略稀的预先确定的空燃比(例如，14.65)。
在步骤S601中，在判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn比稀判定空燃比AFlean小的情况下，移向步骤S602。在步骤S602中，判定上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED是否为预先确定的弱稀切换基准值OEDlean以上。在步骤S602中，在判定为上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED比弱稀切换基准值OEDlean少的情况下，本控制例程结束。因此，目标空燃比TAF被维持为稀设定空燃比TAFlean。
另一方面，在步骤S602中，在判定为上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED为弱稀切换基准值OEDlean以上的情况下、即推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量达到了比最大氧吸藏量少的第2基准氧吸藏量的情况下，移向步骤S603。在步骤S603中，目标空燃比TAF被设定为弱稀设定空燃比TAFslean。因此，目标空燃比TAF被从稀设定空燃比TAFlean切换为弱稀设定空燃比TAFslean或者维持为弱稀设定空燃比TAFslean。弱稀设定空燃比TAFslean为比稀设定空燃比TAFlean稀的程度小(与理论空燃比的差小)的稀空燃比，例如为14.62～15.7，优选为14.63～15.2，更优选为14.65～14.9左右。之后，本控制例程结束。
另一方面，在步骤S601中，在判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn为稀判定空燃比AFlean以上的情况下、即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到了稀判定空燃比AFlean的情况下，移向步骤S604。在步骤S604中，目标空燃比TAF被设定为浓设定空燃比TAFrich。因此，目标空燃比TAF被从弱稀设定空燃比TAFslean或者稀设定空燃比TAFlean切换为浓设定空燃比TAFrich。浓设定空燃比TAFrich是比理论空燃比(成为控制中心的空燃比)浓某程度的预先确定的空燃比，例如为10～14.55，优选为12～14.52，更优选为13～14.5左右。
此外，在通常的空燃比控制中，目标空燃比TAF从稀设定空燃比TAFlean经由弱稀设定空燃比TAFslean而被切换为浓设定空燃比TAFrich。但是，若根据上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED推定的上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量与上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量之间产生偏移，则存在在上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED达到弱稀切换基准值OEDlean之前，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到稀判定空燃比AFlean的情况。该情况下，目标空燃比TAF被从稀设定空燃比TAFlean直接切换为浓设定空燃比TAFrich。据此，即便在根据上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED推定的上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量与上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量之间产生了偏移的情况下，也能够可靠地抑制排气排放的恶化，尤其能够可靠地抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化。
步骤S604之后，在步骤S605中，稀设定标记Fr被设定为零。然后，在步骤S606中，上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED被重置而为零。之后，本控制例程结束。
<第3实施方式>
接下来，参照图18以及图19对本发明的第3实施方式进行说明。此外，第3实施方式的内燃机的构成以及控制基本上与第1实施方式以及第2实施方式的内燃机是同样的，因此，在以下的说明中，以与第1实施方式以及第2实施方式不同的部分为中心进行说明。
在第3实施方式中，空燃比控制装置将流入排气气体的目标空燃比交替地设定为比理论空燃比浓的浓设定空燃比和比理论空燃比稀的稀设定空燃比。
另外，空燃比控制装置在目标空燃比被设定为浓设定空燃比的浓控制中当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比达到了比理论空燃比浓的浓判定空燃比时，将目标空燃比切换为稀设定空燃比，在目标空燃比被设定为稀设定空燃比的稀控制中由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比达到了比理论空燃比稀的稀判定空燃比时将目标空燃比切换为浓设定空燃比。
<使用时间图的空燃比控制的说明>
参照图18，对上述那样的操作具体地进行说明。图18是由本发明的第3实施方式的内燃机的空燃比控制装置进行了基本的空燃比控制后的情况下的、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、以及下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的时间图。
图18所示的累计氧过剩不足量ΣOED表示由上述式(1)算出的氧过剩不足量OED的累计值。当目标空燃比在浓设定空燃比与稀设定空燃比之间切换时，累计氧过剩不足量ΣOED被重置而为零。
此外，空燃比修正量AFC是与流入排气气体的目标空燃比相关的修正量。当空燃比修正量AFC为0时，目标空燃比为与成为控制中心的空燃比(以下，称为“控制中心空燃比”)相等的空燃比(在本实施方式中基本上为理论空燃比)，当空燃比修正量AFC为正的值时，目标空燃比变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)，当空燃比修正量AFC为负的值时，目标空燃比变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)。
在图示的例子中，在时刻t1以前的状态下，空燃比修正量AFC被设定为浓设定修正量AFCsrich(与浓设定空燃比相当)。即，目标空燃比为浓空燃比，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为浓空燃比。流入排气气体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渐渐地减少。另一方面，由于通过上游侧排气净化催化剂20的净化而使得流出排气气体中不含有未燃气体，因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn几乎为理论空燃比。
若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐地减少，则氧吸藏量OSA在时刻t1接近于零，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会未被上游侧排气净化催化剂20净化而开始流出。由此，时刻t1以后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn渐渐地降低。结果，在图示的例子中，在时刻t2，氧吸藏量OSA几乎为零，并且，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。
在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为浓判定空燃比AFrich以下，则为了使氧吸藏量OSA增大，而将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean(与稀设定空燃比相当)。因此，目标空燃比被从浓空燃比向稀空燃比切换。
在时刻t2，若将目标空燃比切换为稀空燃比，则流入排气气体的空燃比从浓空燃比变化为稀空燃比。另外，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为稀空燃比。若在时刻t2流入排气气体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OSA增大。
这样，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增大，则流出排气气体的空燃比朝向理论空燃比变化。另外，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐地增加，则氧吸藏量OSA不久就会接近最大可吸藏氧量Cmax。若在时刻t3，氧吸藏量OSA接近最大可吸藏氧量Cmax，则流入上游侧排气净化催化剂20的氧的一部分会未被上游侧排气净化催化剂20吸藏而开始流出。由此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn渐渐地上升。结果，在图示的例子中，在时刻t4，氧吸藏量OSA达到最大可吸藏氧量Cmax，并且，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到稀判定空燃比AFlean。
在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为稀判定空燃比AFlean以上，则为了使氧吸藏量OSA减少，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。因此，目标空燃比被从稀空燃比向浓空燃比切换。
若在时刻t4将目标空燃比切换为浓空燃比，则流入上游侧排气净化催化剂20的排气气体的空燃比从稀空燃比变换为浓空燃比。另外，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为浓空燃比。若在时刻t4流入排气气体的空燃比变化为浓空燃比，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA会减少。
这样，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA减少，则从上游侧排气净化催化剂20流出的排气气体的空燃比朝向理论空燃比变化。另外，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA渐渐地减少，则氧吸藏量OSA不久会在时刻t5与时刻t1同样地接近于零。之后，在时刻t6，与时刻t2同样地，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。之后，与时刻t1～t6的操作同样的操作被反复进行。
另外，在本实施方式中，在上述的时刻t1～t6的循环被反复进行的期间，对向燃烧室5供给的燃料量进行反馈控制，以使得上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变为目标空燃比。例如，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup比目标空燃比低(为浓)的情况下，向燃烧室5供给的燃料量被减少。另一方面，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup比目标空燃比高(为稀)的情况下，向燃烧室5供给的燃料量被增多。
如第1实施方式中说明的那样，若上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与流入排气气体的实际的空燃比之间产生偏移，则即便执行上述那样的空燃比控制，排气排放也有可能恶化。于是，在第3实施方式中，也与第1实施方式以及第2实施方式同样地，为了对上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移进行补偿，在通常运转中进行学习控制。在第3实施方式的学习控制中，基于氧增大期间Tinc的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值(例如图18中的R1)与氧减少期间Tdec的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值(例如图18中的F1)之差ΔΣOED(例如R1-F1)，使用上述式(2)来更新学习值sfbg。第3实施方式的学习控制与第1实施方式以及第2实施方式的学习控制是同样的，因而省略说明。
另外，如第1实施方式中所说明的那样，若使扫气发生，则有可能使得排气排放恶化。于是，在第3实施方式中，也与第1实施方式以及第2实施方式同样，为了抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化，而执行图11所示的空燃比控制的控制例程。另外，与第1实施方式同样，为了判定扫气量是否为基准穿通量以下，而执行图13所示的扫气判定处理的控制例程。
<目标空燃比设定处理>
图19是示出本发明的第3实施方式的目标空燃比设定处理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执行。
首先，在步骤S701中，取得下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn。接下来，在步骤S702中，判定稀设定标记Fr是否被设定为零。此外，稀设定标记Fr是若目标空燃比TAF被设定为稀设定空燃比TAFlean则为1，若目标空燃比TAF被设定为浓设定空燃比TAFrich则为零的标记。
在步骤S702中，判定为稀设定标记Fr被设定为零的情况下，即目标空燃比TAF被设定为浓设定空燃比TAFrich的情况下，移向步骤S703。在步骤S703中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否为预先确定的浓判定空燃比AFrich以下。浓判定空燃比AFrich是比理论空燃比略浓的预先确定的空燃比(例如，14.55)。
在步骤S703中，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，本控制例程结束。因此，目标空燃比TAF被维持为浓设定空燃比TAFrich。
另一方面，在步骤S703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以下的情况下，即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到了浓判定空燃比AFrich的情况下，移向步骤S704。在步骤S704中，目标空燃比TAF被设定为稀设定空燃比TAFlean。因此，目标空燃比TAF被从浓设定空燃比TAFrich切换至稀设定空燃比TAFlean。稀设定空燃比TAFlean是比理论空燃比(成为控制中心的空燃比)稀某程度的预先确定的空燃比，例如，为14.65～20，优选为14.65～18，更优选为14.65～16左右。
步骤S704之后，在步骤S705中，稀设定标记Fr被设定为1。然后，在步骤S706中，上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED被重置而为零。之后，本控制例程结束。此外，在第3实施方式中，在扫气量为基准穿通量以下的情况下，上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED被在学习控制中使用。
另一方面，在步骤S702中，判定为稀设定标记Fr被设定为1的情况下，即目标空燃比TAF被设定为稀设定空燃比TAFlean的情况下，移向步骤S707。在步骤S707中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否为稀判定空燃比AFlean以上。稀判定空燃比AFlean是比理论空燃比略稀的预先确定的空燃比(例如，14.65)。
在步骤S707中，判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn比稀判定空燃比AFlean小的情况下，本控制例程结束。因此，目标空燃比TAF被维持为稀设定空燃比TAFlean。另一方面，在步骤S708中，判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn为稀判定空燃比AFlean以上的情况下，即下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到了稀判定空燃比AFlean的情况下，移向步骤S708。在步骤S708中，目标空燃比TAF被设定为浓设定空燃比TAFrich。因此，目标空燃比TAF被从稀设定空燃比TAFlean切换至浓设定空燃比TAFrich。浓设定空燃比TAFrich是比理论空燃比(成为控制中心的空燃比)浓某程度的预先确定的空燃比，例如为10～14.55，优选为12～14.52，更优选为13～14.5左右。
步骤S708之后，在步骤S709中，稀设定标记Fr被设定为零。然后，在步骤S706中，上游侧排气净化催化剂20的累计氧过剩不足量ΣOED被重置而为零。之后，本控制例程结束。
<第4实施方式>
接下来，参照图20对本发明的第4实施方式进行说明。此外，第4实施方式的内燃机的构成以及控制基本上与第1实施方式～第3实施方式的内燃机是同样的，因此，在以下的说明中，以与第1实施方式～第3实施方式不同的部分为中心进行说明。
如上述那样，在第1实施方式～第3实施方式中，在扫气量比基准穿通量多的情况下，禁止主反馈控制以及学习值的更新。因此，存在与扫气量为基准穿通量以下的情况(允许主反馈控制以及学习值的更新的情况)相比，流入排气气体的实际的空燃比与目标空燃比之差变大的情况。
若流入排气气体的实际的空燃比与目标空燃比之差大，则即便使目标空燃比为浓设定空燃比，有时排气气体的实际的空燃比也会变为稀设定空燃比。另外，若流入排气气体的实际的空燃比与目标空燃比之差大，则即便使目标空燃比为稀设定空燃比，有时排气气体的实际的空燃比也会变为浓设定空燃比。该情况下，在上述的第1实施方式～第3实施方式的空燃比控制中，无法在适当的正时切换目标空燃比，排气排放有可能恶化。因此，在扫气量比基准穿通量多的情况下，有时即便进行第1实施方式～第3实施方式的空燃比控制，排气排放也会恶化。
于是，在第4实施方式中，使扫气量比基准穿通量多时的稀设定空燃比比扫气量为基准穿通量以下时的稀设定空燃比大，使扫气量比基准穿通量多时的浓设定空燃比比穿通量为基准穿通量以下时的浓设定空燃比小。据此，扫气量比基准穿通量多时的稀设定空燃比与理论空燃比之差的绝对值以及浓设定空燃比与理论空燃比之差的绝对值比扫气量为基准穿通量以下时的稀设定空燃比与理论空燃比之差的绝对值以及浓设定空燃比与理论空燃比之差的绝对值大。结果，在扫气量比基准穿通量多的情况下，在目标空燃比被设定为稀设定空燃比的稀控制中，也能够可靠地使流入排气气体的实际的空燃比为稀，在目标空燃比被设定为浓设定空燃比的浓控制中，也能够可靠地使流入排气气体的实际的空燃比为浓。因此，能够更可靠地抑制伴随扫气的发生的排气排放的恶化。
<空燃比控制的控制例程>
图20是示出本发明的第4实施方式的空燃比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执行。图20的步骤S801～步骤S808与图11的步骤S101～步骤S108是同样的，因此省略说明。
步骤S808之后，在步骤S809中，浓设定空燃比以及稀设定空燃比中的至少任意一方被从初始值变更。另外，步骤S806之后，在步骤S810中，使浓设定空燃比以及稀设定空燃比返回至初始值。
具体而言，在第4实施方式中，关于第1实施方式以及第3实施方式的稀设定空燃比TAFlean，使扫气量比基准穿通量多的情况下的稀设定空燃比TAFlean比扫气量为基准穿通量以下的情况下的稀设定空燃比TAFlean大，关于第1实施方式以及第3实施方式的浓设定空燃比TAFrich，使扫气量比基准穿通量多的情况下的浓设定空燃比TAFrich比扫气量为基准穿通量以下的情况下的浓设定空燃比TAFrich小。此外，第1实施方式的稀设定空燃比TAFlean与理论空燃比之差的绝对值比第1实施方式的浓设定空燃比TAFrich与理论空燃比之差的绝对值大。因此，也可以无论扫气量如何而都使第1实施方式的稀设定空燃比TAFlean为固定，对于第1实施方式的浓设定空燃比TAFrich，使扫气量比基准穿通量多的情况下的浓设定空燃比TAFrich比扫气量为基准穿通量以下情况下的浓设定空燃比TAFrich小。
或者，对于第2实施方式的弱稀设定空燃比TAFslean，使扫气量比基准穿通量多的情况下的弱稀设定空燃比TAFslean比扫气量为基准穿通量以下的情况下的弱稀设定空燃比TAFslean大，对于第2实施方式的弱浓设定空燃比TAFsrich，使扫气量比基准穿通量多的情况下的弱浓设定空燃比TAFsrich比扫气量为基准穿通量以下的情况下的弱浓设定空燃比TAFsrich小。此外，也可以为对于第2实施方式的弱稀设定空燃比TAFslean以及稀设定空燃比TAFlean，使扫气量比基准穿通量多的情况下的弱稀设定空燃比TAFslean以及稀设定空燃比TAFlean分别比扫气量为基准穿通量以下的情况下的弱稀设定空燃比TAFslean以及稀设定空燃比TAFlean大，对于第2实施方式的弱浓设定空燃比TAFsrich以及浓设定空燃比TAFrich，使扫气量比基准穿通量多的情况下的弱浓设定空燃比TAFsrich以及浓设定空燃比TAFrich分别比扫气量为基准穿通量以下的情况下的弱浓设定空燃比TAFsrich以及浓设定空燃比TAFrich小。
此外，上述所有的控制是由内燃机100的ECU31控制的。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，能够在权利要求书的记载范围内实施各种修正以及变更。

Claims (11)

1.一种内燃机，具备：
增压器，其能够变更向燃烧室供给的空气的压力；
可变气门正时机构，其能够变更进气门与排气门的气门重叠量；
催化剂，其配置于排气通路，并且能够吸藏氧；
上游侧空燃比传感器，其配置在所述催化剂的上游侧，并且能够检测流入所述催化剂的流入排气气体的空燃比；
下游侧空燃比传感器，其配置在所述催化剂的下游侧，并且能够检测从所述催化剂流出的流出排气气体的空燃比；以及
空燃比控制装置，其控制所述流入排气气体的空燃比，
在所述内燃机中，
所述空燃比控制装置，在由于发生气门重叠而从进气通路通过缸内穿通到所述排气通路的空气的穿通量为基准穿通量以下时，基于由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比，设定所述流入排气气体的目标空燃比，并且，对向所述燃烧室供给的燃料量进行反馈控制，以使得由所述上游侧空燃比传感器检测到的空燃比与所述目标空燃比一致，在所述穿通量比所述基准穿通量多时，基于由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比，设定所述流入排气气体的目标空燃比，并且，向所述燃烧室供给根据所述目标空燃比算出的燃料量，而不实施所述反馈控制，
所述空燃比控制装置，基于所述催化剂的氧吸藏量和由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比，更新所述流入排气气体的目标空燃比，在所述穿通量为所述基准穿通量以下时，所述催化剂的氧吸藏量基于由所述上游侧空燃比传感器检测到的空燃比来算出，在所述穿通量比所述基准穿通量多时，所述催化剂的氧吸藏量基于所述流入排气气体的目标空燃比来算出。
2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述基准穿通量为零。
3.根据权利要求1所述的内燃机，其中，
所述目标空燃比被交替地设定为比理论空燃比浓的浓设定空燃比和比理论空燃比稀的稀设定空燃比，
所述空燃比控制装置，在所述目标空燃比被设定为所述浓设定空燃比的浓控制中，当由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到比理论空燃比浓的浓判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比，在所述目标空燃比被设定为所述稀设定空燃比的稀控制中，当推定为所述催化剂的氧吸藏量达到比最大氧吸藏量少的基准氧吸藏量时，将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比，
当所述穿通量为所述基准穿通量以下时，所述催化剂的氧吸藏量基于由所述上游侧空燃比传感器检测到的空燃比来算出，当所述穿通量比所述基准穿通量多时，所述催化剂的氧吸藏量基于所述目标空燃比来算出。
4.根据权利要求3所述的内燃机，其中，
所述空燃比控制装置，在所述稀控制中在推定为所述催化剂的氧吸藏量达到所述基准氧吸藏量之前由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到比理论空燃比稀的稀判定空燃比的情况下，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到所述稀判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比。
5.根据权利要求1所述的内燃机，其中，
所述目标空燃比被设定为比理论空燃比浓的浓设定空燃比、比理论空燃比浓且比所述浓设定空燃比接近理论空燃比的弱浓设定空燃比、比理论空燃比稀的稀设定空燃比、比理论空燃比稀且比所述稀设定空燃比接近理论空燃比的弱稀设定空燃比中的某一个，
所述空燃比控制装置，在所述目标空燃比被设定为所述浓设定空燃比的浓控制中，当推定为所述催化剂的氧吸藏量达到比最大氧吸藏量少的第1基准氧吸藏量时，将所述目标空燃比切换为所述弱浓设定空燃比，在所述目标空燃比被设定为所述弱浓设定空燃比的弱浓控制中，当由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到浓判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比，在所述目标空燃比被设定为所述稀设定空燃比的稀控制中，当推定为所述催化剂的氧吸藏量达到比最大氧吸藏量少的第2基准氧吸藏量时，将所述目标空燃比切换为所述弱稀设定空燃比，在所述目标空燃比被设定为所述弱稀设定空燃比的弱稀控制中，当由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到稀判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比，
当所述穿通量为所述基准穿通量以下时，所述催化剂的氧吸藏量基于由所述上游侧空燃比传感器检测到的空燃比来算出，当所述穿通量比所述基准穿通量多时，所述催化剂的氧吸藏量基于所述目标空燃比来算出。
6.根据权利要求5所述的内燃机，其中，
所述空燃比控制装置，在所述浓控制中在推定为所述催化剂的氧吸藏量达到所述第1基准氧吸藏量之前由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到所述浓判定空燃比的情况下，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到所述浓判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比，在所述稀控制中在推定为所述催化剂的氧吸藏量达到所述第2基准氧吸藏量之前由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到所述稀判定空燃比的情况下，在由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比达到所述稀判定空燃比时，将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比。
7.根据权利要求5所述的内燃机，其中，
所述穿通量比所述基准穿通量多时的所述弱稀设定空燃比比所述穿通量为所述基准穿通量以下时的所述弱稀设定空燃比大，所述穿通量比所述基准穿通量多时的所述弱浓设定空燃比比所述穿通量为所述基准穿通量以下时的所述弱浓设定空燃比小。
8.根据权利要求6所述的内燃机，其中，
所述穿通量比所述基准穿通量多时的所述弱稀设定空燃比比所述穿通量为所述基准穿通量以下时的所述弱稀设定空燃比大，所述穿通量比所述基准穿通量多时的所述弱浓设定空燃比比所述穿通量为所述基准穿通量以下时的所述弱浓设定空燃比小。
9.根据权利要求3～8中任意一项所述的内燃机，其中，
所述穿通量比所述基准穿通量多时的所述稀设定空燃比比所述穿通量为所述基准穿通量以下时的所述稀设定空燃比大，所述穿通量比所述基准穿通量多时的所述浓设定空燃比比所述穿通量为所述基准穿通量以下时的所述浓设定空燃比小。
10.根据权利要求3～8中任意一项所述的内燃机，其中，
所述空燃比控制装置，基于由所述上游侧空燃比传感器检测到的空燃比，算出第1氧量和第2氧量，所述第1氧量是在从将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比起到将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比为止的期间中被所述催化剂吸藏的氧的量，所述第2氧量是在从将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比起到将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比为止的期间中从所述催化剂释放的氧的量，
所述空燃比控制装置，在所述穿通量为所述基准穿通量以下时，基于所述第1氧量与所述第2氧量的差来更新学习值，基于该更新后的学习值，修正与空燃比有关的参数，以使得所述第1氧量与所述第2氧量的差变小，在所述穿通量比所述基准穿通量多时，基于当前的学习值来修正所述参数，而不更新所述学习值。
11.根据权利要求9所述的内燃机，其中，
所述空燃比控制装置，基于由所述上游侧空燃比传感器检测到的空燃比，算出第1氧量和第2氧量，所述第1氧量是在从将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比起到将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比为止的期间中被所述催化剂吸藏的氧的量，所述第2氧量是在从将所述目标空燃比切换为所述浓设定空燃比起到将所述目标空燃比切换为所述稀设定空燃比为止的期间中从所述催化剂释放的氧的量，
所述空燃比控制装置，在所述穿通量为所述基准穿通量以下时，基于所述第1氧量与所述第2氧量的差来更新学习值，基于该更新后的学习值，修正与空燃比有关的参数，以使得所述第1氧量与所述第2氧量的差变小，在所述穿通量比所述基准穿通量多时，基于当前的学习值来修正所述参数，而不更新所述学习值。
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