CN106574565A - 内燃机的控制系统 - Google Patents

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Abstract

内燃机包括排气净化催化剂20、被设置在排气净化催化剂的下游侧的下游侧空燃比传感器41、以及检测吸入空气量的空气流量计39。内燃机的控制系统通过反馈控制来将排气空燃比控制为目标空燃比；当下游侧空燃比传感器的输出空燃比变为浓空燃比时，将目标空燃比设定为稀空燃比；以及当下游侧空燃比传感器的输出空燃比变为稀空燃比时，将目标空燃比设定为浓空燃比。当吸入空气量发生变化而增加时，在目标空燃比被设定为稀空燃比的时间段的一部分期间，将稀程度设定为比以前低，和/或在目标空燃比被设定为浓空燃比的时间段的一部分期间，将浓程度设定为比以前低。

Description

内燃机的控制系统
技术领域
本发明涉及内燃机的控制系统。
背景技术
公知这样一种内燃机的控制系统：其在内燃机的排气通道中设置有空燃比传感器或氧传感器，并且基于空燃比传感器或氧传感器的输出而控制被馈送到内燃机的燃料量。特别地，作为这样的控制系统，已提出如下的控制系统：该控制系统在被设置于内燃机排气通道中的排气净化催化剂的排气流动方向上的上游侧设置有空燃比传感器(例如，PTL 1)。
特别地，在PTL 1所描述的控制系统中，在内燃机主体的下游侧和排气净化催化剂的上游侧设置向排气通道的内部馈送燃料的燃料馈送装置。另外，当加热排气净化催化剂时，基于由上游侧空燃比传感器检测到的空燃比的输出(下文中，也称为“输出空燃比”)来计算应从燃料馈送装置馈送的燃料量，以使得流入排气净化催化剂的排气的空燃比变为化学计量空燃比。另外，当下游侧空燃比传感器的输出空燃比尚未变为化学计量空燃比时，校正从燃料馈送装置馈送的燃料量，以使得输出空燃比变为化学计量空燃比。
引用列表
专利文献
PTL 1：公开号为H8-312408 A的日本专利公开
发明内容
技术问题
这里，根据本申请的发明人，提出了进行与上述PTL 1中描述的控制系统不同的控制的控制系统。在该控制系统中，当下游侧空燃比传感器的输出空燃比已变为浓(rich)判定空燃比(比化学计量空燃比稍浓的空燃比)或更小时，目标空燃比被设定为比化学计量空燃比稀的空燃比(下文中，称为“稀(lean)空燃比”)。另一方面，当下游侧空燃比传感器的输出空燃比已变为稀判定空燃比(比化学计量空燃比稍稀的空燃比)或更大时，目标空燃比被设定为比化学计量空燃比浓的空燃比(下文中，称为“浓空燃比”)。也就是，在该控制系统中，目标空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间被交替地切换。
当进行这样的控制时，如果排气净化催化剂的储氧量变为零与最大可储氧量之间的适当量，则几乎没有氧气、NOx或未燃烧气体(HC或CO)从排气净化催化剂流出。然而，例如，当流入排气净化催化剂的排气的流量大时，或者当排气净化催化剂的净化未燃烧气体等的能力降低时，有时即使排气净化催化剂的储氧量是适当量，氧气、NOx和未燃烧气体也会流出。
因此，鉴于上述问题，本发明的目的是提供能够抑制NOx或未燃烧气体从排气净化催化剂流出的内燃机的控制系统。
问题解决方案
为了解决上述问题，提供以下发明。
(1)一种内燃机的控制系统，所述内燃机包括：排气净化催化剂，其被设置在所述内燃机的排气通道中，并且能够存储氧；下游侧空燃比传感器，其被设置在所述排气净化催化剂的排气流动方向上的下游侧，并且检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比；以及流速检测装置，其检测或推定流过所述排气净化催化剂的排气的流速，其中所述控制系统：通过反馈控制来控制流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比，以使其变为目标空燃比；当所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比变得等于或小于比化学计量空燃比浓的浓判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比稀的稀空燃比；当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于比所述化学计量空燃比稀的稀判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比浓的浓空燃比；以及当由所述流速检测装置检测或推定的流过所述排气净化催化剂的排气的流速发生变化而使得流速变快时，在所述目标空燃比被设定为所述稀空燃比的时间段的至少一部分期间，将稀程度设定为比以前低，和/或在所述目标空燃比被设定为所述浓空燃比的时间段的至少一部分期间，将浓程度设定为比以前低。
(2)一种内燃机的控制系统，所述内燃机包括：排气净化催化剂，其被设置在所述内燃机的排气通道中，并且能够存储氧；下游侧空燃比传感器，其被设置在所述排气净化催化剂的排气流动方向上的下游侧，并且检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比；以及净化能力检测装置，其检测或推定指示所述排气净化催化剂的净化能力的净化能力参数的值，其中所述控制系统：通过反馈控制来控制流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比，以使其变为目标空燃比；当所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比变得等于或小于比化学计量空燃比浓的浓判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比稀的稀空燃比；当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于比所述化学计量空燃比稀的稀判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比浓的浓空燃比；以及当由所述净化能力检测装置检测或推定的所述净化能力参数的值发生变化而使得净化能力下降时，在所述目标空燃比被设定为所述稀空燃比的时间段的至少一部分期间，将稀程度设定为比以前低，和/或在所述目标空燃比被设定为所述浓空燃比的时间段的至少一部分期间，将浓程度设定为比以前低。
(3)根据上述(2)所述的内燃机的控制系统，其中，所述净化能力参数是所述排气净化催化剂的温度或所述排气净化催化剂的劣化程度。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，所述控制系统：当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比稀的稀设定空燃比；从在所述目标空燃比被设定为所述稀设定空燃比之后且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比之前的稀程度改变时机(timing)起，将所述目标空燃比设定为稀程度比所述稀设定空燃比小的稀空燃比，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比；以及当所述变化发生时，降低所述稀设定空燃比的稀程度。
(5)根据上述(4)所述的内燃机的控制系统，其中，当所述变化发生时，所述控制系统从所述稀程度改变时机起降低所述空燃比的稀程度，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比。
(6)根据上述(1)至(3)中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，所述控制系统：当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比稀的稀设定空燃比；从在所述目标空燃比被设定为所述稀设定空燃比之后且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比之前的稀程度改变时机起，将所述目标空燃比设定为稀程度比所述稀设定空燃比小的稀空燃比，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比；以及当所述变化发生时，从所述稀程度改变时机起降低所述空燃比的稀程度，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比或更大空燃比。
(7)根据上述(4)至(6)中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，即使降低所述稀程度，所述目标空燃比也被设定为等于或大于所述稀判定空燃比。
(8)根据上述(1)至(7)中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，所述控制系统：当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比浓的浓设定空燃比；从在所述目标空燃比被设定为所述浓设定空燃比之后且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比之前的浓程度改变时机起，将所述目标空燃比设定为浓程度比所述浓设定空燃比小的浓空燃比，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比；以及当所述变化发生时，降低所述浓设定空燃比的浓程度。
(9)根据上述(8)所述的内燃机的控制系统，其中，当所述变化发生时，所述控制系统从所述浓程度改变时机起降低所述空燃比的浓程度，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比。
(10)根据上述(1)至(7)中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，所述控制系统：当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比浓的浓设定空燃比；从在所述目标空燃比被设定为所述浓设定空燃比之后且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比之前的浓程度改变时机起，将所述目标空燃比设定为浓程度比所述浓设定空燃比小的浓空燃比，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比或更小空燃比；以及当所述变化发生时，从所述浓程度改变时机起降低所述空燃比的浓程度，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比或更小空燃比。
(11)根据上述(8)至(10)中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，即使降低所述浓程度，所述目标空燃比也被设定为等于或小于所述浓判定空燃比。
本发明的有利效果
根据本发明，提供了可以抑制NOx或未燃烧气体从排气净化催化剂流出的内燃机的控制系统。
附图说明
图1是示意性示出其中使用本发明的控制系统的内燃机的图。
图2是示出排气净化催化剂的储氧量与从排气净化催化剂流出的排气中的NOx浓度或者HC和CO的浓度之间的关系的图。
图3是示出在不同排气空燃比下的传感器外加电压与输出电流之间的关系的图。
图4是示出当使传感器外加电压恒定时的排气空燃比与输出电流之间的关系的图。
图5是由根据本实施例的内燃机的控制系统进行基本空燃比控制时的空燃比校正量等的时间图。
图6是示出燃烧室的吸入空气量与上游侧排气净化催化剂20中的可净化量之间的关系的图。
图7是示出吸入空气量与浓设定空燃比等之间的关系的图。
图8是示出根据第一实施例改变浓设定空燃比和稀设定空燃比时的目标空燃比等的时间图。
图9是示出用于设定目标空燃比的控制中的控制例程的流程图。
图10是示出用于改变浓设定空燃比和稀设定空燃比的控制中的控制例程的流程图。
图11是当进行用于改变稀设定空燃比等的控制时的目标空燃比等的时间图。
图12是当进行用于改变弱(slight)稀设定空燃比等的控制时的目标空燃比等的时间图。
图13是示出上游侧排气净化催化剂的温度与浓设定空燃比等之间的关系的图。
图14是示出根据第二实施例当改变浓设定空燃比和稀设定空燃比时的目标空燃比等的时间图。
图15是当进行用于改变稀设定空燃比等的控制时的目标空燃比等的时间图。
图16是示出用于改变浓设定空燃比等的控制的控制例程的流程图。
图17是示出当进行用于改变弱稀设定空燃比等的控制时的目标空燃比等的时间图。
具体实施方式
下面将参考附图详细地描述本发明的实施例。应注意，在下面的说明中，相似的部件被赋予相同的参考标号。
<内燃机整体的说明>
图1是示意性示出其中使用根据本发明的控制装置的内燃机的图。参考图1，1指示内燃机主体，2指示气缸体，3指示在气缸体2中往复运动的活塞，4指示被紧固到气缸体2上的气缸盖，5指示在活塞3与气缸盖4之间形成的燃烧室，6指示进气阀，7指示进气口，8指示排气阀，9指示排气口。进气阀6打开和关闭进气口，而排气阀8打开和关闭排气口9。
如图1所示，火花塞10被设置在气缸盖4的内壁面的中心部处，而燃料喷射器11被设置在气缸盖4的内壁面的周边部处。火花塞10被配置为根据点火信号而产生火花。另外，燃料喷射器11根据喷射信号而将预定量的燃料喷射到燃烧室5中。应注意，燃料喷射器11也可以被设置为将燃料喷射到进气口7中。另外，在本实施例中，作为燃料，使用具有14.6的化学计量空燃比的汽油。然而，本实施例的内燃机也可以使用另一种燃料。
每个气缸的进气口7通过对应的进气流道(runner)13而被连接到稳压罐(surgetank)14，而稳压罐14通过进气管15而被连接到空气滤清器(air cleaner)16。进气口7、进气流道13、稳压罐14和进气管15形成进气通道。另外，在进气管15内部，设置由节流阀驱动致动器17驱动的节流阀18。可以通过节流阀驱动致动器17而使节流阀18工作，从而改变进气通道的孔径面积。
另一方面，每个气缸的排气口9被连接到排气歧管19。排气歧管19具有被连接到排气口9的多个流道以及汇集这些流道的汇集部(collected part)。排气歧管19的汇集部被连接到容纳上游侧排气净化催化剂20的上游侧套管(casing)21。上游侧套管21通过排气管22而被连接到容纳下游侧排气净化催化剂24的下游侧套管23。排气口9、排气歧管19、上游侧套管21、排气管22和下游侧套管23形成排气通道。
电子控制单元(ECU)31由数字计算机构成，该数字计算机设置有通过双向总线32连接在一起的诸如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和输出端口37的组件。在进气管15中，设置用于检测流过进气管15的空气的流量的空气流量计39。该空气流量计39的输出通过对应的AD变换器38而被输入到输入端口36。另外，在排气歧管19的汇集部处，设置上游侧空燃比传感器40，该上游侧空燃比传感器40检测流过排气歧管19的内部的排气(即，流入上游侧排气净化催化剂20的排气)的空燃比。此外，在排气管22中，设置下游侧空燃比传感器41，该下游侧空燃比传感器41检测流过排气管22的内部的排气(即，从上游侧排气净化催化剂20流出并且流入下游侧排气净化催化剂24的排气)的空燃比。这些空燃比传感器40和41的输出也通过对应的AD变换器38而被输入到输入端口36。此外，在上游侧排气净化催化剂20处设置检测上游侧排气净化催化剂20的温度的上游侧温度传感器46，而在下游侧排气净化催化剂24处设置检测下游侧排气净化催化剂24的温度的下游侧温度传感器47。这些温度传感器46和47的输出也通过对应的AD变换器38而被输入到输入端口36。
另外，加速踏板42被连接到负荷传感器43，该负荷传感器43产生与加速踏板42的下压量成比例的输出电压。负荷传感器43的输出电压通过对应的AD变换器38而被输入到输入端口36。曲柄角传感器44每当例如曲柄轴旋转15度时产生输出脉冲。该输出脉冲被输入到输入端口36。CPU35根据该曲柄角传感器44的输出脉冲而计算内燃机速度。另一方面，输出端口37通过对应的驱动电路45而被连接到火花塞10、燃料喷射器11和节流阀驱动致动器17。应注意，ECU 31用作用于控制内燃机的控制装置。
应注意，根据本实施例的内燃机是以汽油作为燃料的非增压内燃机，但是根据本发明的内燃机不限于上面的配置。例如，根据本发明的内燃机可以具有不同于上面的内燃机的气缸阵列、燃料的喷射状态、进气和排气系统的配置、阀机构的配置、增压器的存在、和/或增压状态等等。
<排气净化催化剂的说明>
每种情况下的上游侧排气净化催化剂20和下游侧排气净化催化剂24具有相似的配置。排气净化催化剂20和24是具有储氧能力的三元催化剂。具体而言，排气净化催化剂20和24被形成为使得：在由陶瓷构成的基板上，承载具有催化作用的贵金属(例如铂(Pt))和具有储氧能力的物质(例如，二氧化铈(CeO2))。排气净化催化剂20和24在达到预定的活性化温度时，呈现出同时除去未燃烧气体(HC、CO等)和氮氧化物(NOx)的催化作用以及储氧能力。
根据排气净化催化剂20和24的储氧能力，当流入排气净化催化剂20和24的排气的空燃比稀于化学计量空燃比(稀空燃比)时，排气净化催化剂20和24存储排气中的氧。另一方面，当流入的排气的空燃比浓于化学计量空燃比(浓空燃比)时，排气净化催化剂20和24释放被存储在排气净化催化剂20和24中的氧。
排气净化催化剂20和24具有催化作用和储氧能力，因此具有根据所储氧量净化NOx和未燃烧气体的作用。也就是说，在流入排气净化催化剂20和24的排气的空燃比为稀空燃比的情况下，如图2(A)所示，当储氧量小时，排气净化催化剂20和24存储排气中的氧。另外，与此相随，排气中的NOx被还原和净化。另一方面，如果储氧量变得大于最大可储氧量Cmax(上限储量)附近的特定储量(图中为Cuplim)，则从排气净化催化剂20和24流出的排气中的氧和NOx的浓度迅速升高。
另一方面，在流入排气净化催化剂20和24的排气的空燃比为浓空燃比的情况下，如图2(B)所示，当储氧量大时，存储在排气净化催化剂20和24中的氧被释放，并且排气中的未燃烧气体被氧化和净化。另一方面，如果储氧量变小，则在零(下限储量)附近的特定储量(在图中为Clowlim)处，从排气净化催化剂20和24流出的排气中的未燃烧气体的浓度迅速升高。
通过以上方式，根据在本实施例中使用的排气净化催化剂20和24，排气中的NOx和未燃烧气体的净化特性根据流入排气净化催化剂20和24的排气的空燃比和储氧量而变化。应注意，只要具有催化作用和储氧能力，排气净化催化剂20和24可以是任何催化剂。
<空燃比传感器的输出特性>
接下来，参考图3和4，将说明本实施例中的空燃比传感器40和41的输出特性。图3是示出本实施例的空燃比传感器40和41的电压-电流(V-I)特性的图。图4是示出当使供给电压恒定时在空燃比传感器40和41周围流动的排气的空燃比(在下文中，称为“排气空燃比”)与输出电流I之间的关系的图。应注意，在该实施例中，使用具有相同配置的空燃比传感器作为空燃比传感器40和41。
从图3可以理解，在本实施例的空燃比传感器40和41中，排气空燃比越高(越稀)，输出电流I变得越大。另外，每个排气空燃比的V-I线具有基本平行于V轴的区域，即，其中即使传感器的供给电压变化，输出电流也几乎不变的区域。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3中，当排气空燃比为18时的极限电流区域和极限电流分别由W18和I18示出。因此，空燃比传感器40和41可以被称为“极限电流型空燃比传感器”。
图4是示出使供给电压恒定在大约0.45V时的排气空燃比与输出电流I之间的关系的图。如从图4将理解的，在空燃比传感器40和41中，输出电流I相对于排气空燃比成线性(成比例地)变化，从而排气空燃比越高(即，越稀)，来自空燃比传感器40和41的输出电流I越大。此外，空燃比传感器40和41被配置为使得当排气空燃比为化学计量空燃比时，输出电流I变为零。另外，当排气空燃比在一定程度或更大程度上变大时，或者当排气空燃比在一定程度或更大程度上变小时，输出电流的变化与排气空燃比的变化的比率变小。
应注意，在上面的例子中，作为空燃比传感器40和41，使用极限电流型空燃比传感器。然而，作为空燃比传感器40和41，也可以使用非极限电流型的空燃比传感器或任何其它空燃比传感器，只要输出电流相对于排气空燃比线性变化即可。另外，空燃比传感器40和41可以具有彼此不同的结构。
<基本空燃比控制的概要>
接下来，将简要说明本发明的内燃机的控制系统中的空燃比控制。在本实施例中，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比进行反馈控制以控制来自燃料喷射器11的燃料喷射量，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。应注意，“输出空燃比”意味着与空燃比传感器的输出值对应的空燃比。
另外，在本实施例的空燃比控制中，进行目标空燃比设定控制，以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。在目标空燃比设定控制中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为仅比化学计量空燃比稍浓的浓判定空燃比(例如，14.55)或更小时，判定由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比变为浓空燃比。此时，目标空燃比被设定为稀设定空燃比。应注意，“稀设定空燃比”是以一定程度稀于化学计量空燃比的预定空燃比，例如为14.65到20，优选地为14.65到18，更优选地为14.65到16左右。
之后，如果在目标空燃比被设定为稀设定空燃比的状态下，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为稀于浓判定空燃比的空燃比(比浓判定空燃比更接近化学计量空燃比的空燃比)，则判定由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比已基本上变为化学计量空燃比。此时，目标空燃比被设定为弱(slight)稀设定空燃比。应注意，弱稀设定空燃比是稀程度小于稀设定空燃比(与化学计量空燃比的差更小)的稀空燃比，例如为14.62到15.7，优选地为14.63到15.2，更优选地为14.65到14.9左右。
另一方面，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为比化学计量空燃比稍稀的稀判定空燃比(例如，14.65)或更大时，判定由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比已经变为稀空燃比。此时，目标空燃比被设定为浓设定空燃比。应注意，“浓设定空燃比”是以一定程度浓于化学计量空燃比的预定空燃比，例如为10到14.55，优选地为12到14.52，更优选地为13到14.5左右。
之后，如果在目标空燃比被设定为浓设定空燃比的状态下，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为浓于稀判定空燃比的空燃比(比稀判定空燃比更接近化学计量空燃比的空燃比)，则判定由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比已基本上变为化学计量空燃比。此时，目标空燃比被设定为弱浓设定空燃比。应注意，“弱浓设定空燃比”是浓程度小于浓设定空燃比(与化学计量空燃比的差更小)的浓空燃比，例如为13.5到14.58，优选地为14到14.57，更优选地为14.3到14.55左右。
结果，在本实施例中，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为浓判定空燃比或更小，则首先将目标空燃比设定为稀设定空燃比。之后，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变得大于浓判定空燃比，则将目标空燃比设定为弱稀设定空燃比。另一方面，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变为稀判定空燃比或更大，则首先将目标空燃比设定为浓设定空燃比。之后，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变得小于稀判定空燃比，则将目标空燃比设定为弱浓设定空燃比。之后，重复类似的控制。
应注意，浓判定空燃比和稀判定空燃比被设定为化学计量空燃比的1％以内，优选地0.5％以内，更优选地0.35％以内的空燃比。因此，当化学计量空燃比为14.6时，浓判定空燃比和稀判定空燃比与化学计量空燃比的差为0.15或更小，优选地为0.073或更小，更优选地为0.051或更小。另外，目标空燃比(例如，弱浓设定空燃比或稀设定空燃比)与化学计量空燃比的差被设定为大于上述差。
<使用时间图的控制的说明>
参考图5，将详细地说明上述操作。图5是在通过根据本实施例的内燃机的控制系统进行基本空燃比控制的情况下，目标空燃比AFT、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的储氧量OSA、流入上游侧排气净化催化剂20的排气的累积氧过剩/不足量ΣOED和下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的时间图。
在所示例的例子中，在时刻t1之前的状态下，目标空燃比AFT被设定为弱浓设定空燃比AFTsr。与此相随，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比变为浓空燃比。流入上游侧排气净化催化剂20的排气中包含的未燃烧气体通过上游侧排气净化催化剂20而被净化。与此相随，上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA逐渐减少。另一方面，由于在上游侧排气净化催化剂20处的净化，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气不包含未燃烧气体，因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn基本上变为化学计量空燃比。
如果上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA逐渐减少，则储氧量OSA在时刻t1处接近零(例如图2中的Clowlim)。与此相随，流入上游侧排气净化催化剂20的未燃烧气体的一部分在未被上游侧排气净化催化剂20净化的情况下开始流出。因此，在时刻t1之后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn逐渐下降。结果，在所示例的例子中，在时刻t2，储氧量OSA基本上变为零，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。
在本实施例中，如果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或更小，则目标空燃比AFT被切换到稀设定空燃比AFTl，以使储氧量OSA增加。因此，目标空燃比从浓空燃比被切换到稀空燃比。
应注意，在本实施例中，目标空燃比AFT并非在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn从化学计量空燃比改变为浓空燃比之后立即被切换，而是在达到浓判定空燃比AFrich之后被切换。这是因为，即使上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA充足，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比有时也稍微偏离从化学计量空燃比。反过来说，使浓判定空燃比为这样的空燃比：当上游侧排气净化催化剂20的储氧量充足时，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比将永远无法达到该空燃比。应注意，这同样适用于上述稀判定空燃比。
如果在时刻t2处将目标空燃比切换到稀空燃比，则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改变为稀空燃比。另外，与此相随，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，从切换目标空燃比时到流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比改变时发生延迟，但是在所示例的例子中，为了方便起见，假设它们同时改变)。如果在时刻t2处，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比改变为稀空燃比，则上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA增加。
如果以这种方式，上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA增加，则从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比朝着化学计量空燃比变化。在图5所示的例子中，在时刻t3处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为比浓判定空燃比AFrich大的值。即，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn基本上变为化学计量空燃比。这意味着上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA在一定程度上变大。
因此，在本实施例中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn改变为比浓判定空燃比AFrich大的值时，目标空燃比AFT被切换到弱稀设定空燃比AFTsl。因此，在时刻t3处，目标空燃比的稀程度被减小。下文中，将时刻t3称为“稀程度改变时机”。
在时刻t3的稀程度改变时机，如果目标空燃比AFT被切换到弱稀设定空燃比AFTsl，则流入上游侧排气净化催化剂20的排气的稀程度也变小。与此相随，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的储氧量OSA的增加速度下降。
在时刻t3之后，上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA逐渐增加,只是增加速度缓慢。如果上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA逐渐增加，则储氧量OSA最终接近最大可储氧量Cmax(例如，图2中的Cuplim)。如果在时刻t4处，储氧量OSA接近最大可储氧量Cmax，则流入上游侧排气净化催化剂20的氧的一部分开始流出而不被存储在上游侧排气净化催化剂20中。因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn逐渐上升。结果，在所示例的例子中，在时刻t5处，储氧量OSA达到最大可储氧量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。
在本实施例中，如果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或更大，则目标空燃比AFT被切换到浓设定空燃比AFTr，以使储氧量OSA减少。因此，目标空燃比从稀空燃比被切换到浓空燃比。
如果在时刻t5处，目标空燃比被切换到浓空燃比，则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改变为浓空燃比。另外，与此相随，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，从切换目标空燃比时到流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比改变时发生延迟，但是在所示例的例子中，为方便起见，假设它们同时变化)。如果在时刻t5处，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比改变为浓空燃比，则上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA减少。
如果以这种方式，上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA减少，则从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比朝着化学计量空燃比变化。在图5所示的例子中，在时刻t6处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为比稀判定空燃比AFlean小的值。即，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn基本上变为化学计量空燃比。这意味着上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA在一定程度上变小。
因此，在本实施例中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn改变为比稀判定空燃比AFlean小的值时，目标空燃比AFT从浓设定空燃比被切换到弱浓设定空燃比AFTsr。
如果在时刻t6处，目标空燃比AFT被切换到弱浓设定空燃比AFTsr，则流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比的浓程度也变小。与此相随，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的储氧量OSA的减少速度下降。
在时刻t6之后，上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA逐渐减少，但是减少速度缓慢。如果上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA逐渐减少，则储氧量OSA在时刻t7处以与时刻t1处相同的方式最终接近零，并且下降到图2的Cdwnlim。然后，在时刻t8处，以与时刻t2处相同的方式，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。然后，重复与从时刻t1到时刻t6的操作类似的操作。
<基本控制的优点等>
根据上述基本空燃比控制，在紧接在目标空燃比从浓空燃比被改变为稀空燃比的时刻t2之后的时刻，以及紧接在目标空燃比从稀空燃比被改变为浓空燃比的时刻t5之后的时刻，目标空燃比与化学计量空燃比之间的差为大的(即，浓程度或稀程度大)。因此，能够使在时刻t2处从上游侧排气净化催化剂20流出的未燃烧气体和在时刻t5处从上游侧排气净化催化剂20流出的NOX迅速减少。因此，能够抑制未燃烧气体和NOx从上游侧排气净化催化剂20流出。
另外，根据本实施例的空燃比控制，在时刻t2处，目标空燃比被设定为稀设定空燃比，然后在未燃烧气体从上游侧排气净化催化剂20的流出停止并且上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA以一定程度恢复之后，目标空燃比在时刻t3处被切换到弱稀设定空燃比。通过以此方式使目标空燃比的浓程度(与化学计量空燃比的差)变小，即使NOx从上游侧排气净化催化剂20流出，也能够减少每单位时间的流出量。特别地，根据上述空燃比控制，尽管NOx在时刻t5处从上游侧排气净化催化剂20流出，但也能够使此时的流出量保持为少的。
另外，根据本实施例的空燃比控制，在时刻t5处，目标空燃比被设定为浓设定空燃比，然后在NOx(氧)从上游侧排气净化催化剂20的流出停止并且上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA减少一定程度之后，目标空燃比在时刻t6处被切换到弱浓设定空燃比。通过以此方式使目标空燃比的浓程度(与化学计量空燃比的差)变小，即使未燃烧气体从上游侧排气净化催化剂20流出，也能够减少每单位时间的流出量。特别地，根据上述空燃比控制，尽管未燃烧气体在时刻t2和t8处从上游侧排气净化催化剂20流出，但是也能够使此时的流出量保持为少的。
此外，在本实施例中，作为用于检测下游侧的排气的空燃比的传感器，使用空燃比传感器41。与氧传感器不同，该空燃比传感器41无滞后。因此，根据对实际排气空燃比具有高响应性的空燃比传感器41，能够迅速检测到未燃烧气体和氧(NOx)从上游侧排气净化催化剂20的流出。因此，也通过这一点，根据本实施例，可以抑制未燃烧气体和NOx(和氧)从上游侧排气净化催化剂20的流出。
另外，在可以储氧的排气净化催化剂中，如果使储氧量维持基本恒定，则会导致储氧能力下降。因此，为了尽可能地维持储氧能力，在使用排气净化催化剂时，需要使储氧量上下变化。按照根据本实施例的空燃比控制，上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA反复地在零附近与最大可储氧量附近之间上下变化。因此，可以将上游侧排气净化催化剂20的储氧量维持为尽可能高的。
应注意，在上述实施例中，当在时刻t3处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为比浓判定空燃比AFrich大的值时，目标空燃比AFT从稀设定空燃比AFTl被切换到弱稀设定空燃比AFTsl。另外，在上述实施例中，当在时刻t6处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为比稀判定空燃比AFlean小的值时，目标空燃比AFT从浓设定空燃比AFTr被切换到弱浓设定空燃比AFTsr。然而，用于切换目标空燃比AFT的时机不一定必须基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn而被确定，也可以基于其它参数来确定。
例如，用于切换目标空燃比AFT的时机也可以基于上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA而被确定。例如，如图5所示，当在时刻t2处目标空燃比被切换到稀空燃比之后上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA达到预定量α时，目标空燃比AFT被切换到弱稀设定校正量AFTsl。另外，当在时刻t5处目标空燃比被切换到浓空燃比之后上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA减少了预定量α时，目标空燃比AFT被切换到弱浓设定校正量AFTsr。
在这种情况下，上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA基于流入上游侧排气净化催化剂20的排气的累积氧过剩/不足量而被推定。“氧过剩/不足量”表示当尝试使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比为化学计量空燃比时，变得过剩的氧或变得不足的氧(过剩的未燃烧气体的量等等)。特别地，当目标空燃比变为稀设定空燃比时，流入上游侧排气净化催化剂20的排气变得过剩。该过剩的氧被存储在上游侧排气净化催化剂20中。因此，氧过剩/不足量的累积值(下文中，称为“累积氧过剩/不足量”)可以说是表示上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA。如图5所示，在本实施例中，当目标空燃比变化而超过化学计量空燃比时，累积氧过剩/不足量ΣOED被重置为零。
应注意，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和进入燃烧室5的吸入空气量(基于空气流量计39等而被计算出)的推定值、或者来自燃料喷射阀11的燃料的馈送量等等而被计算出。具体地，例如通过以下式子(1)计算氧过量/不足量OED：
OED＝0.23·Qi·(AFup-14.6)…(1)
在此，0.23是空气中的氧浓度，Qi指示燃料喷射量，AFup指示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比。
或者，将目标空燃比AFT切换到弱稀设定空燃比AFTsl的时机(稀程度改变时机)可以基于从将目标空燃比切换到稀空燃比时(时刻t2)起所经过的时间或累积吸入空气量等而被确定。类似地，将目标空燃比AFT切换到弱浓设定空燃比AFCsr的时机(浓程度改变时机)可以基于从将目标空燃比切换到浓空燃比时(时刻t2)起所经过的时间或累积吸入空气量等而被确定。
以此方式，浓程度改变时机或稀程度改变时机基于各种参数而被确定。无论何种情况，稀程度改变时机均被设定为在将目标空燃比设定为稀设定空燃比之后并且在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为稀判定空燃比或更大之前的时机。类似地，浓程度改变时机被设定为在将目标空燃比设定为浓设定空燃比之后并且在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为浓判定空燃比或更小之前的时机。
另外，在上述实施例中，从时刻t2到时刻t3，目标空燃比AFT被维持恒定在稀设定空燃比AFTl。然而，在该时间段期间，目标空燃比AFT不需要一定维持恒定，并且例如也可以改变以逐渐下降(接近化学计量空燃比)。类似地，在上述实施例中，从时刻t3到时刻t5，目标空燃比校正量AFT被维持恒定在弱稀设定空燃比AFTl。然而，在该时间段期间，目标空燃比AFT不一定必须维持恒定。例如，其也可以变化以逐渐下降(接近化学计量空燃比)。另外，这同样适用于时刻t5到t6和时刻t6到t8。
<吸入空气量与可净化量之间的关系>
这里，流过上游侧排气净化催化剂20的排气的流量根据燃烧室5的吸入空气量而变化。另外，如果流过上游侧排气净化催化剂20的排气的流量增加，则与此相随，当流过上游侧排气净化催化剂20时排气的流量变快。以此方式，如果排气的流量变快，则排气能够与在上游侧排气净化催化剂20上承载的贵金属接触的时间变短。因此，排气的流量越快，在单位体积的排气流过上游侧排气净化催化剂20的期间可以从排气净化的NOx的量或未燃烧气体的量(这些一起被称为“可净化量”)越少。
该状态在图6中示出。图6是示出燃烧室5的吸入空气量与上游侧排气净化催化剂20的可净化量之间的关系的图。从图6可以理解，燃烧室5的吸入空气量越多，即，流过上游侧排气净化催化剂20的排气的流量越快，上游侧排气净化催化剂20处的NOx或未燃烧气体的可去除量减少得越多。
结果，例如，当流过上游侧排气净化催化剂20的排气的流量大并且空燃比是浓的且浓程度大时，含有未净化的未燃烧气体的排气从上游侧排气净化催化剂20流出。类似地，例如，当流过上游侧排气净化催化剂20的排气的流量大并且空燃比是稀的且稀程度大时，含有未净化的NOx的排气上游侧排气净化催化剂20流出。因此，从净化排气中所包含的NOx或未燃烧气体的角度出发，需要使得：流过上游侧排气净化催化剂20的排气的流量越大，排气的空燃比的浓程度或稀程度越小。
<本实施例中的目标空燃比的控制>
因此，在本实施例中，根据燃烧室5的吸入空气量，即，流过上游侧排气净化催化剂20的排气的流量，来改变浓设定空燃比AFTr的浓程度和稀设定空燃比AFTl的稀程度。具体而言，如图7(A)所示，浓设定空燃比AFTr被改变，以使得吸入空气量增加得越多，浓设定空燃比AFTr变得越大，即，浓程度变得越小。然而，无论吸入空气量如何，浓设定空燃比AFTr始终被设定为比浓判定空燃比AFrich小的值。另外，在图7(A)所示的例子中，在吸入空气量小于特定的恒定量的区域中，浓设定空燃比AFTr被设定为恒定值。类似地，在吸入空气量为特定的恒定量或更大的区域中，浓设定空燃比AFTr也被设定为恒定值。
另外，在本实施例中，如图7(B)所示，稀设定空燃比AFTl被改变，以使得吸入空气量增加得越多，稀设定空燃比AFTl变得越小，即，稀程度变得越小。然而，无论吸入空气量如何，稀设定空燃比AFTl始终被设定为比稀判定空燃比AFlean大的值。此外，另外，在图7(B)所示的例子中，在吸入空气量小于特定的恒定量的区域中，稀设定空燃比AFTl被设定为恒定值。类似地，在吸入空气量为特定的恒定量或更大的区域中，稀设定空燃比AFTl也被设定为恒定值。
图8是根据本实施例当改变浓设定空燃比AFTr和稀设定空燃比AFTl时的目标空燃比AFT等的时间图。在图8所示的例子中，基本上也进行与图5类似的空燃比控制。
在图8所示的例子中，在时刻t5之前，吸入空气量Ga被维持基本上恒定在相对小的量。此时的稀设定空燃比AFTl和浓设定空燃比AFTr分别被设定为第一稀设定空燃比AFTl1和第一浓设定空燃比AFTr1。这里，第一稀设定空燃比AFTl1与化学计量空燃比之间的差为第一稀程度ΔAFTl1。另外，第一浓设定空燃比AFTr1与化学计量空燃比之间的差为第一浓程度ΔAFTr1。
因此，如果在时刻t1处，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或更小，则目标空燃比AFT被切换到第一稀设定空燃比AFTl1。另外，如果在时刻t3处，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或更大，则目标空燃比AFT被切换到为第一浓设定空燃比AFTr1。该循环一直重复到时刻t5。
在图8所示的例子中，在时刻t5之后，吸入空气量Ga逐渐增加。与此相随，基于图7(A)和图7(B)所示的映射图(map)，稀设定空燃比AFTl被逐渐减小(使稀程度变小)，并且浓设定空燃比AFTr被逐渐增大(使浓程度变小)。因此，如果在时刻t6处，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或更小，则目标空燃比AFT被设定为具有比第一稀设定空燃比AFTl1小的稀程度的稀空燃比。另外，如果在时刻t10处，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或更小，则目标空燃比被设定为具有比第一稀设定空燃比AFTl1进一步小的稀程度的稀空燃比。
类似地，如果在时刻t8处，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或更大，则目标空燃比AFT被设定为具有比第一浓设定空燃比AFTr1小的浓程度的稀空燃比。另外，如果在时刻t12处，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或更大，则目标空燃比AFT被设定为具有比第一浓设定空燃比AFTr1进一步小的浓程度的稀空燃比。
在图8所示的例子中，直到时刻t14为止，吸入空气量Ga持续增加。在时刻t14之后，吸入空气量Ga维持基本上恒定在相对大的量。此时的稀设定空燃比AFTl被设定为比第一稀设定空燃比AFTl1小的第二稀设定空燃比AFTl2。这里，第二稀设定空燃比AFTl2与化学计量空燃比之间的差为比第一稀程度ΔAFTl1小的第二稀程度ΔAFTl2。另一方面，此时的浓设定空燃比AFTr被设定为比第一浓设定空燃比AFTr1大的第二浓设定空燃比AFTr2。这里，第二浓设定空燃比AFTr2与化学计量空燃比之间的差为比第一浓程度ΔAFTr1小的第二浓程度ΔAFTr2。
此外，在本实施例中，即使吸入空气量变化，弱稀设定空燃比AFTsl和弱浓设定空燃比AFTsr也都不会变化。因此，在图8所示的例子中，弱稀设定空燃比AFTsl和弱浓设定空燃比AFTsr分别维持在第一弱稀设定空燃比AFTs11和第一弱浓设定空燃比AFTsr1。另外，在本实施例中，即使吸入空气量大，稀设定空燃比AFTl也被设定为弱稀设定空燃比AFTsl或更大。另外，即使吸入空气量大，浓设定空燃比AFTr也被设定为弱浓设定空燃比AFTsr或更小。
这里，稀设定空燃比AFTl的稀程度大于弱稀设定空燃比AFTsl，因此当吸入空气量增加时，排气中的NOx容易流出而未在上游侧排气净化催化剂20处被净化。另外，浓设定空燃比AFTr的浓程度大于弱浓设定空燃比AFTsr，因此当吸入空气量增加时，排气中的未燃烧气体容易流出而未在上游侧排气净化催化剂20处被净化。根据本实施例，燃烧室5的吸入空气量越大，稀设定空燃比AFTl的稀程度和浓设定空燃比AFTr的浓程度可以被降低得越多。因此，能够有效地抑制NOx或未燃烧气体从上游侧排气净化催化剂20的流出。
应注意，在上述实施例中，稀设定空燃比AFTl和浓设定空燃比AFTr二者都根据吸入空气量而被改变。然而，也可以根据吸入空气量仅改变稀设定空燃比AFTl和浓设定空燃比AFTr中的一者且使另一者照原样维持恒定。
另外，在上述实施例中，作为表示流过上游侧排气净化催化剂20的排气的流量的参数，使用燃烧室5的吸入空气量，并且稀设定空燃比AFTl等基于吸入空气量而被改变。然而，流过上游侧排气净化催化剂20的排气的流量也可以基于其它参数而被计算出。因此，例如，排气的流量可以基于内燃机负荷和内燃机速度而被计算出，在这种情况下，稀设定空燃比AFTl等基于内燃机负荷和内燃机速度而被改变。
<流程图>
图9是示出用于设定目标空燃比的控制中的控制例程的流程图。所示例的控制例程通过以固定时间间隔的中断来进行。
如图9所示，首先，在步骤S11，判定目标空燃比AFT的计算条件是否成立。目标空燃比AFT的计算条件成立的情况表示诸如通常控制期间(例如，不在燃料切断控制期间等等)的情况。当在步骤S11判定目标空燃比AFT的计算条件成立时，例程前进到步骤S12。
在步骤S12，判定稀设定标志F1是否被设定为关断(OFF)。稀设定标志F1是当目标空燃比被设定为稀空燃比时被设定为接通(ON)，否则被设定为关断的标志。当在步骤S12判定稀设定标志F1被设定为关断时，例程前进到步骤S13。在步骤S13，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或更小。
当在步骤S13判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn大于浓判定空燃比AFrich时，例程前进到步骤S14。在步骤S14，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否小于稀判定空燃比AFlean。当判定输出空燃比AFdwn为稀判定空燃比AFlean或更大时，例程前进到步骤S15。在步骤S15，目标空燃比AFT被设定为浓设定空燃比AFTr，控制例程结束。
然后，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn接近化学计量空燃比并且变得小于稀判定空燃比AFlean，则在下一控制例程中，例程从步骤S14前进到步骤S16。在步骤S16，目标空燃比AFT被设定为弱浓设定空燃比AFTsr，控制例程结束。
然后，如果上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA基本上变为零，并且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或更小，则在下一控制例程中，例程从步骤S13前进到步骤S17。在步骤S17，目标空燃比AFT被设定为稀设定空燃比AFTl。接下来，在步骤S18，稀设定标志F1被设定为接通，控制例程结束。
如果稀设定标志F1被设定为接通，则在下一控制例程中，例程从步骤S12前进到步骤S19。在步骤S19，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或更大。
当在步骤S19判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn小于稀判定空燃比AFlean时，例程前进到步骤S20。在步骤S20，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否大于浓判定空燃比AFrich。如果判定输出空燃比AFdwn为浓判定空燃比AFrich或更小，则例程前进到步骤S21。在步骤S21，目标空燃比AFT继续被设定为稀设定空燃比AFTl，控制例程结束。
然后，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn接近化学计量空燃比并且变得大于浓判定空燃比AFrich，则在下一控制例程中，例程从步骤S20前进到步骤S22。在步骤S22，目标空燃比AFT被设定为弱稀设定空燃比AFCsl，控制例程结束。
然后，如果上游侧排气净化催化剂20的储氧量OSA变为基本上最大可储氧量，并且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或更大，则在下一控制例程中，例程从步骤S19前进到步骤S23。在步骤S23，目标空燃比AFT被设定为浓设定空燃比AFTr。接下来，在步骤S24，稀设定标志F1被重置为关断，控制例程结束。
图10是示出用于改变浓设定空燃比和稀设定空燃比的控制中的控制例程的流程图。所示例的控制例程以每隔一定时间间隔的中断来进行。
首先，在步骤S31，通过空气流量计39计算燃烧室5的吸入空气量。接着，在步骤S32，基于在步骤S31检测到的吸入空气量Ga，通过使用图7(A)所示的映射图来计算浓设定空燃比AFTr。计算出的浓设定空燃比AFTr在图9的步骤S15和S23中使用。接下来，在步骤S33，基于在步骤S31检测到的吸入空气量Ga，通过使用图7(B)所示的映射图来计算稀设定空燃比AFTl，控制例程结束。计算出的稀设定空燃比AFTl在图9的步骤S17和S21中使用。
<第一实施例的变形例>
接下来，将参考图11和图12说明根据第一实施例的变形例的控制系统。在根据第一实施例的控制系统中，仅仅稀设定空燃比AFTl和浓设定空燃比AFTr根据吸入空气量而被改变。这里，在根据第一实施例的变形例的控制系统中，弱稀设定空燃比AFTsl和弱浓设定空燃比AFTsr根据吸入空气量而被改变。
具体而言，如图7(C)所示，随着吸入空气量增加，弱浓空燃比AFTsr被改变为变大，即浓程度变小。然而，不管吸入空气量如何，弱浓空燃比设定AFTsr始终被设定为比浓判定空燃比AFrich小的值。另外，通过与图7(A)所示的浓设定空燃比比较将理解，如果吸入空气量相同，则弱浓设定空燃比AFTsr被设定为比浓设定空燃比AFTr大的值(具有较小浓程度的值)。
类似地，在该变形例中，如图7(D)所示，随着吸入空气量增加，弱稀设定空燃比AFTsl被改变为变小，即稀程度变小。然而，不管吸入空气量如何，弱稀设定空燃比AFTsl始终被设定为比稀判定空燃比AFlean大的值。另外，通过与图7(B)所示的稀设定空燃比的比较将理解，如果吸入空气量相同，则弱稀设定空燃比AFTsl被设定为比稀设定空燃比AFTl小的值(具有较小稀程度的值)。
图11是根据本变形例当改变浓设定空燃比AFTr等时的目标空燃比AFT等的与图8类似的时间图。在图11所示的例子中同样地，在时刻t5之前，吸入空气量Ga维持基本上恒定在相对小的量。此时的弱稀设定空燃比AFTsl和弱浓设定空燃比AFTsr分别被设定为第一弱稀设定空燃比AFTsl1和第一弱浓设定空燃比AFTsr1。这里，第一弱稀设定空燃比AFTsl1与化学计量空燃比之间的差为第一稀程度ΔAFTsl1。另外，第一弱浓设定空燃比AFTsr1与化学计量空燃比之间的差为第一浓程度ΔAFTsr1。
因此，如果在时刻t2处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn从浓判定空燃比AFrich或更小变为比浓判定AFrich大的空燃比，则目标空燃比AFT被切换到第一弱稀设定空燃比AFTsl1。另外，如果在时刻t4处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn从稀判定空燃比AFlean或更大变为比稀判定空燃比AFlean小的空燃比，则目标空燃比AFT被切换到第一弱浓设定空燃比AFTsr1。然后，重复该循环，直到时刻t7。
在图11所示的例子中，在时刻t5之后，吸入空气量Ga逐渐增加。与此相随，以与图8所示的例子相同的方式，稀设定空燃比AFTl被减小，浓设定空燃比AFTr被增大。另外，在图11所示的例子中，伴随吸入空气量Ga的增加，基于图7(C)和图7(D)所示的映射图，弱稀设定空燃比AFTsl被逐渐减小(使稀程度变小)，弱浓设定空燃比AFTsr被逐渐增大(使浓程度变小)。因此，在时刻t7处，目标空燃比AFT被设定为具有比第一弱稀设定空燃比AFTsl1小的稀程度的稀空燃比，并且在时刻t11处，目标空燃比AFT被设定为具有比第一弱稀设定空燃比AFTsl1进一步小的稀程度的稀空燃比。类似地，在时刻t9处，目标空燃比AFT被设定为具有比第一浓设定空燃比AFTr1小的浓程度的浓空燃比。此外，在时刻t13处，目标空燃比AFT被设定为具有比第一弱浓设定空燃比AFTsr1进一步小的浓程度的浓空燃比。
在图11所示的例子中，以与图8所示的例子相同的方式，在时刻t14之后，吸入空气量Ga被维持基本上恒定在相对大的量。此时的弱稀设定空燃比AFTsl被设定为比第一弱稀设定空燃比AFTsl1小的第二弱稀设定空燃比AFTs12。这里，第二弱稀设定空燃比AFTs12与化学计量空燃比之间的差为比第一稀程度ΔAFTsl1小的第二稀程度ΔAFTsl2。另一方面，此时的弱浓设定空燃比AFTsr被设定为比第一弱浓设定空燃比AFTsr1大的第二弱浓设定空燃比AFTsr2。这里，第二弱浓设定空燃比AFTsr2与化学计量空燃比之间的差为比第一浓程度ΔAFTsr1小的第二浓程度ΔAFTsr2。
这里，弱稀设定空燃比AFTs1的稀程度小于稀设定空燃比AFTl。另外，弱浓设定空燃比AFTsr的浓程度也小于浓设定空燃比AFTr。然而，即使在这种情况下稀程度或浓程度小，当吸入空气量增加时，也存在NOx或未燃烧气体流出的可能性。
另外，如果参考图5，可以看出，在时刻t1到t3周围，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn为浓空燃比，并且含有未燃烧气体的排气从上游侧排气净化催化剂20流出。吸入空气量越大并且弱浓设定空燃比AFTsr的浓程度越大，此时流出的未燃烧气体变得越多。另外，在图5的时刻t4到t6周围，可以看出，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn为稀空燃比，并且含有氧和NOx的排气从上游侧排气净化催化剂20流出。吸入空气量越大并且弱稀设定空燃比AFTsl的稀程度越大，此时流出的NOx变得越多。
这里，在本变形例的控制系统中，燃烧室5的吸入空气量越多，弱稀设定空燃比AFTsl的稀程度和弱浓设定空燃比AFTsr的浓程度降低得越多。因此，当目标空燃比AFT被设定为弱稀设定空燃比AFTs1或弱浓设定空燃比AFTsr时，能够有效地抑制NOx或未燃烧气体从上游侧排气净化催化剂20的流出。另外，能够抑制图5的时刻t1到t3周围的未燃烧气体的流出以及时刻t4到t6周围的NOx的流出。
应注意，在上述实施例及其变形例中，当吸入空气量增加时，稀设定空燃比AFTl的稀程度和浓设定空燃比AFTr的浓程度被设定为减小。然而，如图12所示，即使吸入空气量增加，也可以照原样维持稀设定空燃比AFTl的稀程度和浓设定空燃比AFTr的浓程度。在这种情况下，当吸入空气量增加时，弱稀设定空燃比AFTsl的稀程度和弱浓设定空燃比AFTsr的浓程度被设定为减小。
另外，在图8、11和12的例子中，在时刻t1到t2、t6到t7、t10到t11等的时间段内，目标空燃比AFT被维持在恒定的稀设定空燃比AFTl。然而，在这些时间段内，稀设定空燃比AFTl无需恒定。在这种情况下，时刻t6到t7内的稀设定空燃比AFTl的平均值被设定为在稀程度上小于时刻t1到t2内的稀设定空燃比AFTl的平均值。另外，时刻t10到t11内的稀设定空燃比AFTl的平均值被设定为在稀程度上进一步小于时刻t1到t2内的稀设定空燃比AFTl的平均值。对于浓设定空燃比AFTr、弱稀设定空燃比AFTsl和弱浓设定空燃比AFTsr，情况也是如此。
另外，在上述实施例及其变形例中，在目标空燃比AFT被设定为浓空燃比的期间(例如，在图5的时刻t6处)，浓程度被减小。然而，浓程度也可以在目标空燃比AFT被设定为浓空燃比的期间被维持恒定(例如，被维持恒定在浓设定空燃)。类似地，在上述实施例及其变形例中，在目标空燃比AFT被设定为稀空燃比的期间(例如，在图5的时刻t3处)，稀程度被减小。然而，稀程度也可以在目标空燃比AFT被设定为稀空燃比的期间被维持恒定(例如，被维持恒定在稀设定空燃比)。在这种情况下，如果吸入空气量增加，则浓设定空燃比的浓程度或稀设定空燃比的稀程度被设定为减小。
如果对以上进行一起表述，则在本实施例中，当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或更小时，目标空燃比被设定为稀空燃比。另外，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为稀判定空燃比或更大时，目标空燃比被设定为浓空燃比。另外，如果由流量检测装置(例如，空气流量计39)检测到或推定的流过上游侧排气净化催化剂20的排气的流量被改变为变快，则在目标空燃比AFT被设定为稀空燃比的时间段的至少一部分期间，稀程度被设定为比以前低，和/或在目标空燃比AFT被设定为浓空燃比的时间段的至少一部分期间，浓程度被设定为比以前低。
<第二实施例>
接下来，将参考图13和图14说明根据本发明的第二实施例的控制系统。根据第二实施例的控制系统的配置和控制基本上类似于根据第一实施例的控制系统的配置和控制。然而，在第一实施例中，浓设定空燃比等基于吸入空气量而被改变，而在第二实施例中，浓设定空燃比等基于排气净化催化剂的温度等而被改变。
上游侧排气净化催化剂20的净化能力根据其温度而变化。即，上游侧排气净化催化剂20的温度越高，在上游侧排气净化催化剂20上承载的贵金属的活性越高。结果，流入上游侧排气净化催化剂20的排气中的NOx和未燃烧气体变得越容易被净化。反之，上游侧排气净化催化剂20的温度越低，流入上游侧排气净化催化剂20的排气中的NOx和未燃烧气体的净化率下降得越多。
结果，例如，当上游侧排气净化催化剂20的温度低，并且流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比是浓的且具有大的浓程度时，含有未净化的未燃烧气体的排气从上游侧排气净化催化剂20流出。类似地，例如，当上游侧排气净化催化剂20的温度低，并且流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比是稀的且具有大的稀程度时，含有未净化的NOx的排气从上游侧排气净化催化剂20流出。因此，从净化包含在排气中的NOx或未燃烧气体的角度出发，随着上游侧排气净化催化剂20的温度变低，需要使排气的空燃比的浓程度或稀程度减小。
因此，在本实施例中，浓设定空燃比AFTr的浓程度和稀设定空燃比AFTl的稀程度根据上游侧排气净化催化剂20的温度而被改变。具体而言，如图13(A)所示，随着上游侧排气净化催化剂20的温度变高，浓设定空燃比AFTr被改变为变小，即浓程度变大。类似地，在本实施例中，如图13(B)所示，随着上游侧排气净化催化剂20的温度变高，稀设定空燃比AFTl被改变为变大，即稀程度变大。
图14是根据本实施例当改变浓设定空燃比AFTr和稀设定空燃比AFTl时的目标空燃比AFT等的与图8类似的时间图。
在图14所示的例子中，在时刻t5之后，上游侧排气净化催化剂20的温度Tc逐渐变化。与此相随，基于图13(A)和图13(B)所示的映射图，稀设定空燃比AFTl的稀程度被设定为逐渐减小，浓设定空燃比AFTr的浓程度被设定为逐渐减小。
在图14所示的例子中，上游侧排气净化催化剂20的温度持续下降，直到时刻t14。在时刻t14之后，其被维持基本上恒定在相对低的温度。此时的稀设定空燃比AFTl被设定为比第一稀设定空燃比AFTl1小的第二稀设定空燃比AFTl2。另一方面，此时的浓设定空燃比AFTr被设定为比第一浓设定空燃比AFTr1大的第二浓设定空燃比AFTr2。
另外，在本实施例中，即使上游侧排气净化催化剂20的温度变化，弱稀设定空燃比AFTsl和弱浓设定空燃比AFTsr也都不被改变。因此，在图14所示的例子中，弱稀设定空燃比AFTsl和弱浓设定空燃比AFTsr分别被维持在第一弱稀设定空燃比AFTs11和第一弱浓设定空燃比AFTsr1。
这样，在本实施例中，如果上游侧排气净化催化剂20的温度变低，即上游侧排气净化催化剂20的净化能力下降，则使稀设定空燃AFTl的稀程度和浓设定空燃比AFTr的浓程度降低。因此，能够有效地抑制NOx或未燃烧气体随着上游侧排气净化催化剂20的净化能力的降低而从上游侧排气净化催化剂20的流出。
应注意，在上述实施例中，稀设定空燃比AFTl和浓设定空燃比AFTr都根据上游侧排气净化催化剂20的温度而被改变。然而，也可以根据上游侧排气净化催化剂20的温度仅改变稀设定空燃比AFTl和浓设定空燃比AFTr中的一者且使另一者照原样维持稳定。
另外，在上述实施例中，根据上游侧排气净化催化剂20的温度，即上游侧排气净化催化剂20的净化NOx和未燃烧气体的能力，来改变稀设定空燃比AFT1等。然而，也可以根据除了上游侧排气净化催化剂20的温度之外的参数来改变稀设定空燃比AFTl等，只要该参数是示出上游侧排气净化催化剂20的净化能力的净化能力参数即可。
作为这样的净化能力参数，例如，可以提及上游侧排气净化催化剂20的劣化程度。如果上游侧排气净化催化剂20的劣化程度高，则在上游侧排气净化催化剂20上承载的贵金属的表面积减小，并且上游侧排气净化催化剂20的净化能力下降。因此，如果上游侧排气净化催化剂20的劣化程度变高，则以与当上游侧排气净化催化剂20的温度降低时相同的方式改变稀设定空燃比AFTl等。
这里，上游侧排气净化催化剂20的劣化程度可以通过各种方法检测。例如，如果上游侧排气净化催化剂20的劣化程度变高，则上游侧排气净化催化剂20的最大可储氧量Cmax减少。因此，当进行诸如图5所示的控制时，劣化程度可以基于从当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比时起直到它达到稀判定空燃比时为止流入上游侧排气净化催化剂的累积氧量(对应于最大可储存氧量)而被推定。在这种情况下，随着累积氧量变小，判定上游侧排气净化催化剂20的劣化程度变高。
<第二实施例的变形例>
接下来，将参考图15到图17说明根据第二实施例的变形例的控制系统。在根据第二实施例的变形例的控制系统中，弱稀设定空燃比AFTsl和弱浓设定空燃比AFTsr根据上游侧排气净化催化剂20的温度而被改变。
具体而言，如图13(C)所示，随着上游侧排气净化催化剂20的温度变高，弱浓设定空燃比AFTsr被改变为变小，即浓程度变大。另外，从与图13(A)所示的浓设定空燃比的比较将理解，如果上游侧排气净化催化剂20的温度相同，则弱浓设定空燃比AFTsr被设定为比浓设定空燃比AFTr大的值(具有较小浓程度的值)。
类似地，在本变形例中，如图13(D)所示，随着上游侧排气净化催化剂20的温度变高，弱稀设定空燃比AFTsl被改变为变大，即稀程度变大。另外，从与图13(B)所示的稀设定空燃比的比较将理解，如果上游侧排气净化催化剂20的温度相同，则弱稀设定空燃比AFTsl被设定为比稀设定空燃比AFTl小的值(具有较小稀程度的值)。
图15是根据本变形例当改变浓设定空燃比AFTr等时的目标空燃比AFT等的与图14类似的时间图。在图15所示的例子中，在时刻t5之后，上游侧排气净化催化剂20的温度逐渐变化。与此相随，以与图14所示的例子相同的方式，稀设定空燃比AFTl被减小，浓设定空燃比AFTr被增大。
另外，在图15所示的例子中，随着吸入空气量Ga的增加，基于图13(C)和图13(D)所示的映射图，弱稀设定空燃比AFTsl被逐渐减小(使稀程度减小)，弱浓设定空燃比AFTsr被逐渐增大(使浓程度减小)。因此，在时刻t7处，目标空燃比AFT被设定为具有比第一弱稀设定空燃比AFTsl1小的稀程度的稀空燃比，并且在时刻t11处，目标空燃比AFT被设定为具有比第一弱稀设定空燃比AFTsl1进一步小的稀程度的稀空燃比。类似地，在时刻t9处，目标空燃比AFT被设定为具有比第一浓设定空燃比AFTr1小的浓程度的浓空燃比。此外，在时刻t11处，目标空燃比AFT被设定为具有比第一弱浓设定空燃比AFTsr1进一步小的浓程度的浓空燃比。
这里，即使例如弱稀设定空燃比AFTs1或弱浓设定空燃比AFTsr的稀程度或浓程度小，当上游侧排气净化催化剂20的温度低时，也存在NOx或未燃烧气体流出的可能性。相反地，在本实施例的控制系统中，上游侧排气净化催化剂20的温度越低，弱稀设定空燃比AFTsl的稀程度和弱浓设定空燃比AFTsr的浓程度被设定得越低。因此，当目标空燃比AFT被设定为弱稀设定空燃比AFTsl或弱浓设定空燃比AFTsr时，能够有效地抑制NOx或未燃烧气体从上游侧排气净化催化剂20的流出。另外，能够抑制图5的时刻t1到t3周围的未燃烧气体的流出量和时刻t4到t6周围的NOx的流出量。
图16是示出本变形例中的用于设定浓设定空燃比等的控制中的控制例程的流程图。所示例的控制例程通过每隔一定时间间隔的中断来进行。
首先，在步骤S41，上游侧排气净化催化剂20的温度传感器46检测上游侧排气净化催化剂20的温度Tc。接着，在步骤S42，基于在步骤S41检测到的温度Tc，通过使用图13(A)所示的映射图来计算浓设定空燃比AFTr。计算出的浓设定空燃比AFTr在图9的步骤S15和S23中使用。接下来，在步骤S43，基于在步骤S41检测到的温度Tc，通过使用13(B)所示的映射图来计算稀设定空燃比AFTl。计算出的稀设定空燃比AFTl在图9的步骤S17和S21中使用。
接下来，在步骤S44，基于在步骤S41检测到的温度Tc，通过使用图13(C)所示的映射图来计算弱浓设定空燃比AFTsr。计算出的弱浓设定空燃比AFTsr在图9的步骤S16中使用。接下来，在步骤S45，基于在步骤S41检测到的温度Tc，通过使用13(D)所示的映射图来计算弱稀设定空燃比AFTsl。计算出的弱稀设定空燃比AFTsl在图9的步骤S22中使用。
应注意，在上述实施例及其变形例中，当上游侧排气净化催化剂20的温度下降时，稀设定空燃比AFTl的稀程度和浓设定空燃比AFTr的浓程度被设定为减小。然而，如图17所示，即使上游侧排气净化催化剂20的温度下降，也可以照原样维持稀设定空燃比AFTl的稀程度和浓设定空燃比AFTr的浓程度。在这种情况下，当上游侧排气净化催化剂20的温度下降时，弱稀设定空燃比AFTsl的稀程度和弱浓设定空燃比AFTsr的浓程度被设定为减小。
另外，在图14、15和17所示的例子中，在时刻t1到t2、t6到t7、t10到t11等的时间段内，目标空燃比AFT被维持在恒定的稀设定空燃比AFTl。然而，在这些时间段内，稀设定空燃比AFTl无需恒定。这同样适用于浓设定空燃比AFTr、弱稀设定空燃比AFTsl和弱浓设定空燃比AFTsr。
如果对以上进行一起表述，则在本实施例中，当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或更小时，目标空燃比被设定为稀空燃比。另外，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变为稀判定空燃比或更大时，目标空燃比被设定为浓空燃比。另外，当由净化能力检测装置(例如，上游侧排气净化催化剂20的温度传感器)检测或推定的净化能力的参数的值发生变化而使得净化能力降低时，在目标空燃比AFT被设定为稀空燃比的时间段的至少一部分期间，稀程度被设定为比以前低，和/或在目标空燃比AFT被设定为浓空燃比的时间段的至少一部分期间，浓程度被设定为比以前低。

Claims (11)

1.一种内燃机的控制系统，所述内燃机包括：排气净化催化剂，其被设置在所述内燃机的排气通道中，并且能够存储氧；下游侧空燃比传感器，其被设置在所述排气净化催化剂的排气流动方向上的下游侧，并且检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比；以及流速检测装置，其检测或推定流过所述排气净化催化剂的排气的流速，
其中所述控制系统：
通过反馈控制来控制流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比，以使其变为目标空燃比；
当所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比变得等于或小于比化学计量空燃比浓的浓判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比稀的稀空燃比；
当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于比所述化学计量空燃比稀的稀判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比浓的浓空燃比；以及
当由所述流速检测装置检测或推定的流过所述排气净化催化剂的排气的流速发生变化而使得流速变快时，在所述目标空燃比被设定为所述稀空燃比的时间段的至少一部分期间，将稀程度设定为比以前低，和/或在所述目标空燃比被设定为所述浓空燃比的时间段的至少一部分期间，将浓程度设定为比以前低。
2.一种内燃机的控制系统，所述内燃机包括：排气净化催化剂，其被设置在所述内燃机的排气通道中，并且能够存储氧；下游侧空燃比传感器，其被设置在所述排气净化催化剂的排气流动方向上的下游侧，并且检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比；以及净化能力检测装置，其检测或推定指示所述排气净化催化剂的净化能力的净化能力参数的值，
其中所述控制系统：
通过反馈控制来控制流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比，以使其变为目标空燃比；
当所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比变得等于或小于比化学计量空燃比浓的浓判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比稀的稀空燃比；
当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于比所述化学计量空燃比稀的稀判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比浓的浓空燃比；以及
当由所述净化能力检测装置检测或推定的所述净化能力参数的值发生变化而使得净化能力下降时，在所述目标空燃比被设定为所述稀空燃比的时间段的至少一部分期间，将稀程度设定为比以前低，和/或在所述目标空燃比被设定为所述浓空燃比的时间段的至少一部分期间，将浓程度设定为比以前低。
3.根据权利要求2所述的内燃机的控制系统，其中，所述净化能力参数是所述排气净化催化剂的温度或所述排气净化催化剂的劣化程度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，所述控制系统：
当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比稀的稀设定空燃比；
从在所述目标空燃比被设定为所述稀设定空燃比之后且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比之前的稀程度改变时机起，将所述目标空燃比设定为稀程度比所述稀设定空燃比小的稀空燃比，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比；以及
当所述变化发生时，降低所述稀设定空燃比的稀程度。
5.根据权利要求4所述的内燃机的控制系统，其中，当所述变化发生时，所述控制系统从所述稀程度改变时机起降低所述空燃比的稀程度，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，所述控制系统：
当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比稀的稀设定空燃比；
从在所述目标空燃比被设定为所述稀设定空燃比之后且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比之前的稀程度改变时机起，将所述目标空燃比设定为稀程度比所述稀设定空燃比小的稀空燃比，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比；以及
当所述变化发生时，从所述稀程度改变时机起降低所述空燃比的稀程度，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比或更大空燃比。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，即使降低所述稀程度，所述目标空燃比也被设定为等于或大于所述稀判定空燃比。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，所述控制系统：
当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比浓的浓设定空燃比；
从在所述目标空燃比被设定为所述浓设定空燃比之后且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比之前的浓程度改变时机起，将所述目标空燃比设定为浓程度比所述浓设定空燃比小的浓空燃比，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比；以及
当所述变化发生时，降低所述浓设定空燃比的浓程度。
9.根据权利要求8所述的内燃机的控制系统，其中，当所述变化发生时，所述控制系统从所述浓程度改变时机起降低所述空燃比的浓程度，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的内燃机的控制系统，其中，所述控制系统：
当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或大于所述稀判定空燃比时，将所述目标空燃比设定为比所述化学计量空燃比浓的浓设定空燃比；
从在所述目标空燃比被设定为所述浓设定空燃比之后且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比之前的浓程度改变时机起，将所述目标空燃比设定为浓程度比所述浓设定空燃比小的浓空燃比，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比或更小空燃比；以及
当所述变化发生时，从所述浓程度改变时机起降低所述空燃比的浓程度，直到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变得等于或小于所述浓判定空燃比或更小空燃比。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的内燃机的控制系统，其中即使降低所述浓程度，所述目标空燃比也被设定为等于或小于所述浓判定空燃比。
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