CN106662024A - 内燃机的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种内燃机包括排气净化催化剂20和布置在所述排气净化催化剂的下游侧的下游侧空燃比传感器。所述控制系统执行反馈控制以使得排气的空燃比变成目标空燃比，并且执行基于所述下游侧传感器的输出空燃比修正控制中心空燃比的学习控制。当所述下游侧传感器的输出空燃比变成浓判定空燃比时，所述目标空燃比被切换到稀空燃比，并且当所述输出空燃比变成稀判定空燃比时，所述目标空燃比被切换到浓空燃比。当学习促进条件成立时，在所述目标空燃比被设定为所述稀空燃比时的平均目标空燃比的稀程度和在所述目标空燃比被设定为所述浓空燃比时的平均目标空燃比的浓程度被增大。

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

已知在过去具有一种内燃机的控制系统，其在内燃机的排气通路中具备空燃比传感器，并且基于空燃比传感器的输出控制供应给内燃机的燃料量。作为此类控制系统，已知以下控制系统：其在设置在内燃机排气通路中的排气净化催化剂的上游侧具备空燃比传感器，并且在排气净化催化剂的下游侧具备氧传感器(例如，PTL 1至4等)。

例如，在PTL 1中描述的系统中，基于上游侧空燃比传感器的输出执行反馈控制，以使得流入排气净化催化剂中的排气的空燃比变成理论空燃比。此外，因为可能在上游侧空燃比传感器的输出中出现偏差，基于下游侧氧传感器的输出修正上游侧空燃比传感器的输出。此外，每隔特定时间间隔通过特定比率将基于下游侧氧传感器的输出的上游侧空燃比传感器的输出的修正量引入到学习值，以便更新学习值。该学习值用于上游侧空燃比传感器的输出的修正。

此外，在PTL 1中描述的系统中，当通过可变压缩比机构设定的机械压缩比高时，用于引入到学习值的时间间隔变得较短并且引入到学习值的比率变得较大，以便增大引入到学习值的速度。由于这一点，根据PTL 1中描述的系统，即使当机械压缩比高并且因此包含在排气中的未燃烧HC的比率高时，也能够使学习值迅速收敛。

引文列表

专利文献

PTL 1：日本特开2012-017694 A号公报

PTL 2：日本特开2011-069337 A号公报

PTL 3：日本特开2012-057572 A号公报

发明内容

技术问题

根据本申请的发明者，建议一种控制系统，该控制系统执行的控制不同于上述PTL1中描述的控制系统的控制。在该控制系统中，当由下游侧空燃比传感器检测到的空燃比变成浓判定空燃比(稍微浓于理论空燃比的空燃比)或更低时，将目标空燃比设定为稀于理论空燃比的空燃比(以下被称为“稀空燃比”)。此外，尽管将目标空燃比设定为稀空燃比，但稀程度一度变化较小。另一方面，当由下游侧空燃比传感器检测到的空燃比变成稀判定空燃比(稍微稀于理论空燃比的空燃比)或更高时，将目标空燃比设定为浓于理论空燃比的空燃比(以下被称为“浓空燃比”)。此外，尽管将目标空燃比设定为浓空燃比，但浓程度一度变化较小。即，在该控制系统中，在浓空燃比与稀空燃比之间交替切换目标空燃比。

当执行以这种方式在浓空燃比与稀空燃比之间交替切换目标空燃比的控制时，不可能通过类似于在执行控制的情况下的方法更新学习值以使得目标空燃比变成理论空燃比或另一个特定空燃比。同样，不可能通过类似于在执行控制的情况下的方法改变学习值的更新速度以使得当执行此类控制时，目标空燃比变成特定空燃比。

由于此原因，当执行在浓空燃比与稀空燃比之间交替切换目标空燃比的控制时，必须研究改变学习值的更新速度的新方法。注意，即使当执行控制以便在浓空燃比与稀空燃比之间交替切换目标空燃比时，也能够改变引入到学习值的比率，作为改变学习值的更新速度的方法。但是，如果通过该方法改变学习值的更新速度，则有时学习值将被过度引入并且因此学习值的收敛将变得较慢。

因此，考虑到上面问题，本发明的一个目标是提供一种内燃机，其即使当执行在浓空燃比与稀空燃比之间交替切换目标空燃比的控制时，也能够适当地改变学习值的更新速度。

问题的解决方案

为了解决该问题，在本发明的第一方面，提供一种内燃机的控制系统，所述内燃机包括：排气净化催化剂，其被布置在所述内燃机的排气通路中并且能够吸藏氧；以及下游侧空燃比传感器，其被布置在所述排气净化催化剂的排气流方向上的下游侧，并且检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比，其中所述控制系统针对供应给所述内燃机的燃烧室的燃料供给量执行反馈控制，以使得流入排气净化催化剂中的排气的所述空燃比变成目标空燃比，并且所述控制系统执行基于所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比修正有关反馈控制的参数的学习控制，当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成浓判定空燃比或更低时，所述目标空燃比被从浓于理论空燃比的浓空燃比切换到稀于所述理论空燃比的稀空燃比，所述浓判定空燃比浓于所述理论空燃比，并且当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成稀判定空燃比或更高时，所述目标空燃比被从所述稀空燃比切换到所述浓空燃比，所述稀判定空燃比稀于所述理论空燃比，并且与在必须通过所述学习控制促进所述参数的修正时成立的学习促进条件不成立时相比，当所述学习促进条件成立时，在所述目标空燃比被设定为所述稀空燃比时的平均目标空燃比的稀程度和在所述目标空燃比被设定为所述浓空燃比时的平均目标空燃比的浓程度中的至少一者被增大。

在本发明的第二方面，提供本发明的第一方面，其中当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述浓判定空燃比或更低时，所述目标空燃比被从所述浓空燃比切换到稀于所述理论空燃比的稀设定空燃比，从在所述目标空燃比被设定为所述稀设定空燃比之后并且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述稀判定空燃比或更高之前的稀程度改变时机起至所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成稀判定空燃比或更高，所述目标空燃比被设定为稀程度小于所述稀设定空燃比的稀空燃比，当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述稀判定空燃比或更高时，所述目标空燃比被从所述稀空燃比切换到浓于所述理论空燃比的浓设定空燃比，以及从在所述目标空燃比被设定为所述浓设定空燃比之后并且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述浓判定空燃比或更低之前的浓程度改变时机起至所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成浓判定空燃比或更低，所述目标空燃比被设定为浓程度小于所述浓设定空燃比的浓空燃比。

在本发明的第三方面，提供本发明的第一或第二方面，其中当所述学习促进条件成立时，如果增大在所述目标空燃比被设定为所述稀空燃比时的平均目标空燃比的稀程度，则从将所述目标空燃比自所述浓空燃比切换到所述稀空燃比时起的经过时间越长，增大所述稀程度的程度变得越小，并且当所述学习促进条件成立时，如果增大在所述目标空燃比被设定为所述浓空燃比时的平均目标空燃比的浓程度，则从将所述目标空燃比自所述稀空燃比切换到所述浓空燃比时起的经过时间越长，增大所述浓程度的程度变得越小。

在本发明的第四方面，提供本发明的第二方面，其中即使当所述学习促进条件成立时，从所述稀程度改变时机直至所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述稀判定空燃比或更高时的所述空燃比的稀程度和从所述浓程度改变时机直至所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述浓判定空燃比或更低时的所述空燃比的浓程度也维持原样而不增大。

在本发明的第五方面，提供本发明的第一至第四方面中的任一项，其中与所述学习促进条件不成立时相比，当所述学习促进条件成立时，从所述目标空燃比被自所述浓空燃比切换到所述稀设定空燃比时起直到所述稀程度改变时机的时段和从所述目标空燃比被自所述稀空燃比切换到所述浓设定空燃比时起直到所述浓程度改变时机的时段中的至少一个时段较长。

在本发明的第六方面，提供本发明的第一至第五方面中的任一项，其中在所述学习控制中，基于第一氧累积量和第二氧累积量修正有关所述反馈控制的参数，以使得所述第一氧累积量与所述第二氧累积量之间的差变得较小，所述第一氧累积量是从将所述目标空燃比切换到所述稀空燃比时到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述稀判定空燃比或更高时的第一时段中的累积氧过剩/不足量的绝对值，所述第二氧累积量是从将所述目标空燃比切换到所述浓空燃比时到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述浓判定空燃比或更低时的第二时段中的累积氧过剩/不足量的绝对值。

在本发明的第七方面，提供本发明的第六方面，其中所述学习促进条件在所述第一氧累积量与所述第二氧累积量的差是预定促进判定基准值或更高时成立。

在本发明的第八方面，提供本发明的第一至第七方面中的任一项，其中所述学习促进条件在所述目标空燃比被设定为所述浓空燃比或稀空燃比，并且在预定理论空燃比促进判定时间或更长时间内或者在直到所述累积氧过剩/不足量变成预定值或更高的时段内，所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比被维持于接近在所述浓判定空燃比与所述稀判定空燃比之间的所述理论空燃比的空燃比区域内时成立。

在本发明的第九方面，提供本发明的第八方面，其中所述学习促进条件在所述目标空燃比被设定为浓空燃比并且所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比在短于所述理论空燃比促进判定时间的浓空燃比促进判定时间或更长时间内被维持在所述稀判定空燃比或更高时成立。

在本发明的第十方面，提供本发明的第八或第九方面，其中所述学习促进条件在所述目标空燃比被设定为稀空燃比并且所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比在短于所述理论空燃比促进判定时间的稀空燃比促进判定时间或更长时间内被维持在所述浓判定空燃比或更低时成立。

在本发明的第十一方面，提供本发明的第一至第十方面中的任一项，其中有关所述反馈控制的参数是所述目标空燃比、燃料供给量、以及用作控制中心的空燃比中的任一者。

在本发明的第十二方面，提供本发明的第一至第十方面中的任一项，其中所述内燃机还包括上游侧空燃比传感器，所述上游侧空燃比传感器被布置在所述排气净化催化剂的排气流方向上的上游侧并且检测流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比，针对供应给所述内燃机的燃烧室的燃料供给量执行反馈控制，以使得所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比变成所述目标空燃比，并且有关所述反馈控制的参数是所述上游侧空燃比传感器的输出值。

本发明的有益效果

根据本发明，提供一种内燃机，其即使当执行在浓空燃比与稀空燃比之间交替切换目标空燃比的控制时，也能够适当地改变学习值的更新速度。

附图说明

图1是示意性地示出其中使用本发明的控制装置的内燃机的图；

图2A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中的NO_X浓度之间的关系的图；

图2B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中的HC或CO浓度之间的关系的图；

图3是示出在不同排气空燃比下供应给传感器的电压与输出电流之间的关系的图；

图4是示出当使供应给传感器的电压恒定时排气空燃比与输出电流之间的关系的图；

图5是当由根据本实施例的内燃机的控制系统执行基本空燃比控制时空燃比调整量等的时间图；

图6是当在上游侧空燃比传感器的输出空燃比中出现偏差时空燃比调整量等的时间图；

图7是当执行通常学习控制时空燃比调整量等的时间图；

图8是当在上游侧空燃比传感器的输出空燃比中出现大偏差时空燃比调整量等的时间图；

图9是当在上游侧空燃比传感器的输出空燃比中出现大偏差时空燃比调整量等的时间图；

图10是当执行理论空燃比粘附(stuck)学习时空燃比调整量等的时间图；

图11是当执行稀粘附学习等时空燃比调整量等的时间图；

图12是当执行学习促进控制时空燃比调整量等的时间图；

图13是当执行学习促进控制时空燃比调整量等的时间图；

图14是控制装置的功能框图；

图15是示出空燃比调整量的计算控制的控制例程的流程图；

图16是示出通常学习控制的控制例程的流程图；

图17是示出粘附学习控制的控制例程的流程图的一部分；

图18是示出粘附学习控制的控制例程的流程图的一部分；

图19是示出学习促进控制的控制例程的流程图。

具体实施方式

下面，参考附图，详细说明本发明的实施例。应注意，在下面的说明中，相同的部件被分配相同的参考标号。

<作为整体的内燃机的说明>

图1是示意性地示出其中使用根据本发明的控制装置的内燃机的图。在图1中，1指示内燃机机体，2指示气缸体，3指示在气缸体2内部往复运动的活塞，4指示紧固到气缸体2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指示进气端口，8指示排气阀，并且9指示排气端口。进气阀6打开和关闭进气端口7，而排气阀8打开和关闭排气端口9。

如图1中所示，火花塞10被布置在气缸盖4的内壁表面的中央部，而燃料喷射器11被布置在气缸盖4的内壁表面的侧部。火花塞10被配置为根据点火信号产生火花。此外，燃料喷射器11根据喷射信号将预定量的燃料喷射到燃烧室5中。注意，燃料喷射器11还可以被布置为将燃料喷射到进气端口7中。此外，在本实施例中，作为燃料，使用理论空燃比为14.6的汽油。但是，本实施例的内燃机还可以使用另一种燃料。

每个气缸的进气端口7通过对应进气支管(intake runner)13与稳压罐14连通，而稳压罐14通过进气管15与空气滤清器16连通。进气端口7、进气支管13、稳压罐14和进气管15形成进气通路。此外，在进气管15内部，布置由节流阀驱动致动器17驱动的节流阀18。通过节流阀驱动致动器17使节流阀18转动，能够改变进气通路的开口面积。

另一方面，每个气缸的排气端口9与排气歧管19连通。排气歧管19具有与排气端口9连通的多个支管以及这些支管在该处汇集的集管。排气歧管19的集管与容纳上游侧排气净化催化剂20的上游侧套管21连通。上游侧套管21通过排气管22与容纳下游侧排气净化催化剂24的下游侧套管23连通。排气端口9、排气歧管19、上游侧套管21、排气管22、以及下游侧套管23形成排气通路。

电子控制单元(ECU)31由数字计算机组成，该数字计算机具备通过双向总线32连接在一起的组件，例如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、以及输出端口37。在进气管15中，布置用于检测流经进气管15的空气流量的气流计39。该气流计39的输出通过对应AD转换器38被输入到输入端口36。此外，在排气歧管19的集管处，布置上游侧空燃比传感器40，其检测流经排气歧管19内部的排气(即，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气)的空燃比。此外，在排气管22中，布置下游侧空燃比传感器41，其检测流经排气管22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中的排气)的空燃比。这些空燃比传感器40和41的输出也通过对应AD转换器38被输入到输入端口36。

此外，加速器踏板42具有与其相连的负荷传感器43，负荷传感器43产生与加速器踏板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AD转换器38被输入到输入端口36。例如每次曲柄轴旋转15度时，曲柄角传感器44产生输出脉冲。该输出脉冲被输入到输入端口36。CPU 35从该曲柄角传感器44的输出脉冲计算内燃机转速。另一方面，输出端口37通过对应驱动电路45连接到火花塞10、燃料喷射器11和节流阀驱动致动器17。注意，ECU 31用作用于控制内燃机的控制系统。

注意，根据本实施例的内燃机是以汽油为燃料的非增压内燃机，但根据本发明的内燃机并不限于上述配置。例如，根据本发明的内燃机的气缸排列、燃料喷射状态、进气和排气系统配置、阀机构配置、增压器的有无、增压状态等可以不同于上述内燃机。

<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在每种情况下具有相似的配置。排气净化催化剂20和24是具有氧吸藏能力的三元催化剂。具体地，排气净化催化剂20和24被这样形成：在由陶瓷构成的基底上承载(carry)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))。当达到预定的活化温度时，排气净化催化剂20和24呈现出同时去除未燃烧气体(HC、CO等)和氧化氮(NO_X)的催化作用，此外还呈现出氧吸藏能力。

根据排气净化催化剂20和24的氧吸藏能力，当流入排气净化催化剂20和24的排气的空燃比稀于理论空燃比(稀空燃比)时，排气净化催化剂20和24吸藏排气中的氧。另一方面，当流入的排气的空燃比浓于理论空燃比(浓空燃比)时，排气净化催化剂20和24释放在排气净化催化剂20和24中吸藏的氧。

排气净化催化剂20和24具有催化作用和氧吸藏能力，并且从而根据氧吸藏量而具有NO_X和未燃烧气体的净化作用。即，在其中流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比是稀空燃比的情况下，如图2A中所示，当氧吸藏量小时，排气净化催化剂20和24吸藏排气中的氧。此外，与之相伴，排气中的NO_X被还原净化。另一方面，如果氧吸藏量变得较大，则在接近最大可吸藏氧量Cmax(上限吸藏量)的特定吸藏量(在该图中为Cuplim)处，从排气净化催化剂20和24流出的排气的氧和NO_X的浓度迅速上升。

另一方面，在其中流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比是浓空燃比的情况下，如图2B中所示，当氧吸藏量大时，释放吸藏在排气净化催化剂20和24中的氧，排气中的未燃烧气体被氧化净化。另一方面，如果氧吸藏量变小，则在接近零(下限吸藏量)的特定吸藏量(在该图中为Clowlim)处，从排气净化催化剂20和24流出的排气的未燃烧气体的浓度迅速上升。

以上述方式，根据用于本实施例的排气净化催化剂20和24，排气中的NO_X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中的排气的空燃比和氧吸藏量而改变。注意，如果具有催化作用和氧吸藏能力，则排气净化催化剂20和24还可以是不同于三元催化剂的催化剂。

<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是示出当使施加电压恒定时，在空燃比传感器40和41的周围流动的排气的空燃比(以下被称为“排气空燃比”)与输出电流I之间的关系的图。注意，在本实施例中，使用具有相同配置的空燃比传感器作为两个空燃比传感器40和41。

将如从图3理解的，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。此外，每个排气空燃比的V-I线具有基本平行于V轴的区域，即，其中即使施加的传感器电压改变，输出电流也几乎不会改变的区域。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是示出当使施加电压恒定为大约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相对于排气空燃比线性改变以使得排气空燃比越高(即，越稀)，来自空燃比传感器40和41的输出电流I越大。此外，配置空燃比传感器40和41以使得当排气空燃比是理论空燃比时，输出电流I变成零。此外，当排气空燃比变成特定值或更大值时或者当它变成特定值或更小值时，输出电流变化与排气空燃比变化的比率变得较小。

注意，在上述实例中，作为空燃比传感器40和41，使用极限电流型空燃比传感器。但是，作为空燃比传感器40和41，也能够使用并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改变即可。此外，空燃比传感器40和41可以具有彼此不同的结构。

<基本空燃比控制概要>

接下来，将概述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的输出空燃比执行反馈控制以便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的输出空燃比变成目标空燃比。注意，“输出空燃比”意味着对应于空燃比传感器的输出值的空燃比。

另一方面，在本实施例的空燃比控制中，执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设定控制。在目标空燃比设定控制中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成稍微浓于理论空燃比的浓判定空燃比(例如，14.55)或更低时，判定由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比已变成浓空燃比。此时，将目标空燃比设定为稀设定空燃比。在这点上，“稀设定空燃比”是比理论空燃比(用作控制中心的空燃比)稀薄一定程度的预定空燃比，并且例如为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，如果在其中将目标空燃比设定为稀设定空燃比的状态下，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成稀于浓判定空燃比的空燃比(比浓判定空燃比更接近理论空燃比的空燃比)，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变成理论空燃比。此时，将目标空燃比设定为弱稀设定空燃比。在这点上，“弱稀设定空燃比”是稀程度小于稀设定空燃比的稀空燃比(与理论空燃比的差较小)，并且例如为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的输出空燃比变成稍微稀于理论空燃比的稀判定空燃比(例如，14.65)或更高时，判定由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比已变成稀空燃比。此时，将目标空燃比设定为浓设定空燃比。在这点上，“浓设定空燃比”是比理论空燃比(用作控制中心的空燃比)浓厚一定程度的预定空燃比，并且例如为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，如果在其中将目标空燃比设定为浓设定空燃比的状态下，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成浓于稀判定空燃比的空燃比(比稀判定空燃比更接近理论空燃比的空燃比)，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变成理论空燃比。此时，将目标空燃比设定为弱浓设定空燃比。在这点上，“弱浓设定空燃比”是浓程度小于浓设定空燃比的浓空燃比(与理论空燃比的差较小)，并且例如为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。

因此，在本实施例中，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成浓判定空燃比或更低，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的输出空燃比变成稀判定空燃比或更高，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。

注意，浓判定空燃比和稀判定空燃比是在理论空燃比的1％内的空燃比，优选地在0.5％内，更优选地在0.35％内。因此，如果理论空燃比为14.6，则浓判定空燃比和稀判定空燃比与理论空燃比的差为0.15或更小，优选地为0.073或更小，更优选地为0.051或更小。此外，设定目标空燃比(例如，弱浓设定空燃比或稀设定空燃比)与理论空燃比的差以使其变得大于上述差。

<使用时间图的控制的说明>

参考图5，将具体说明上述操作。图5是在由根据本实施例的内燃机的控制系统执行基本空燃比控制的情况下，空燃比调整量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、流入上游侧排气净化催化剂20中的排气中的累积氧过剩/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。

注意，空燃比调整量AFC是与流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的目标空燃比相关的调整量。当空燃比调整量AFC为0时，将目标空燃比设定为等于用作控制中心的空燃比(以下被称为“控制中心空燃比”)的空燃比(在本实施例中，基本为理论空燃比)。当空燃比调整量AFC为正值时，目标空燃比变成稀于控制中心空燃比的空燃比(在本实施例中，为稀空燃比)，而当空燃比调整量AFC为负值时，目标空燃比变成浓于控制中心空燃比的空燃比(在本实施例中，为浓空燃比)。此外，“控制中心空燃比”意味着根据内燃机工作状态将空燃比调整量AFC加到其上的空燃比，即，当根据空燃比调整量AFC改变目标空燃比时作为基准的空燃比。

在所示实例中，在时间t₁之前的状态下，将空燃比调整量AFC设定为弱浓设定调整量AFCsrich(对应于弱浓设定空燃比)。即，将目标空燃比设定为浓空燃比。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比变成浓空燃比。通过上游侧排气净化催化剂20，净化包含在流入上游侧排气净化催化剂20中的排气中的未燃烧气体。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。另一方面，由于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，并且因此下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn基本变成理论空燃比。

如果上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少，则在时间t₁处氧吸藏量OSA接近零(例如，图2B的Clowlim)。与此相伴，流入上游侧排气净化催化剂20中的部分未燃烧气体开始流出而未由上游侧排气净化催化剂20净化。由于这一点，在时间t₁之后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn逐渐下降。因此，在所示实例中，在时间t₂处，氧吸藏量OSA基本变成零，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变成浓判定空燃比AFrich或更低，则为了使氧吸藏量OSA增加，将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean(对应于稀设定空燃比)。因此，将目标空燃比从浓空燃比切换到稀空燃比。

注意，在本实施例中，未在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn从理论空燃比改变为浓空燃比之后立即切换空燃比调整量AFC，而是在达到浓判定空燃比AFrich之后切换。这是因为即使上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA足够，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极轻微地偏离理论空燃比。反过来说，当上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量足够时，将浓判定空燃比设定为从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比从未达到的空燃比。注意，对于上述稀判定空燃比也可如此。

如果在时间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中的排气的空燃比从浓空燃比改变为稀空燃比。此外，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成稀空燃比(实际上，从当切换目标空燃比时到当流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变时发生延迟，但在所示实例中，为了方便起见假设它们同时改变)。如果在时间t₂处流入上游侧排气净化催化剂20中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的氧吸藏量OSA增加。

如果上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA以这种方式增加，则从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比朝向理论空燃比改变。在图5中所示的实例中，在时间t₃处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成大于浓判定空燃比AFrich的值。即，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn基本变成理论空燃比。这意味着上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA已变大一定程度。

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改变为大于浓判定空燃比AFrich的值时，将空燃比调整量AFC切换到弱稀设定调整量AFCslean(对应于弱稀设定空燃比)。因此，在时间t₃处，目标空燃比的稀程度下降。以下，时间t₃将被称为“稀程度改变时机(timing)”。

在时间t₃的稀程度改变时机，如果将空燃比调整量AFC切换到弱稀设定调整量AFCslean，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的稀程度也变得较小。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变得较小，并且上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的增加速度下降。

在时间t₃之后，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐增加，尽管增加速度缓慢。如果上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐增加，则氧吸藏量OSA将最终接近最大可吸藏氧量Cmax(例如，图2A的Cuplim)。如果在时间t₄处氧吸藏量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中的部分氧将开始流出而不被吸藏在上游侧排气净化催化剂20处。由于这一点，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn将逐渐上升。因此，在所示实例中，在时间t₅处，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。

在本实施例中，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成稀判定空燃比AFlean或更高，则将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich以便使氧吸藏量OSA减少。因此，将目标空燃比从稀空燃比切换到浓空燃比。

如果在时间t₅处将目标空燃比切换到浓空燃比，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比从稀空燃比改变为浓空燃比。此外，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成浓空燃比(实际上，从当切换目标空燃比时到当流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变时发生延迟，但在所示实例中，为了方便起见假设它们同时改变)。如果在时间t₅处流入上游侧排气净化催化剂20中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的氧吸藏量OSA减少。

如果上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA以这种方式减少，则从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比朝向理论空燃比改变。在图5中所示的实例中，在时间t₆处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成小于稀判定空燃比AFlean的值。即，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn基本变成理论空燃比。这意味着上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA已变小一定程度。

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改变为小于稀判定空燃比AFlean的值时，将空燃比调整量AFC从浓设定调整量切换到弱浓设定调整量AFCsrich(对应于弱浓设定空燃比)。

如果在时间t₆处将空燃比调整量AFC切换到弱浓设定调整量AFCsrich，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比的浓程度也变得较小。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup增加，并且上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度下降。

在时间t₆之后，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少，尽管减少速度缓慢。如果上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少，则氧吸藏量OSA以与时间t₁相同的方式最终在时间t₇处接近零并且减少到图2B的Cdwnlim。然后，在时间t₈处，以与时间t₂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。之后，重复与时间t₁到t₆的操作类似的操作。

<基本控制的优点>

根据上述基本空燃比控制，恰好在时间t₂处将目标空燃比从浓空燃比改变为稀空燃比之后并且恰好在时间t₅处将目标空燃比从稀空燃比改变为浓空燃比之后，将与理论空燃比的差设定为大(即，将浓程度或稀程度设定为大)。由于此原因，能够在时间t₂处迅速减少从上游侧排气净化催化剂20流出的未燃烧气体，并且在时间t₅处迅速减少从上游侧排气净化催化剂20流出的NO_X。因此，能够抑制从上游侧排气净化催化剂20流出未燃烧气体和NO_X。

此外，根据本实施例的空燃比控制，在时间t₂处将目标空燃比设定为稀设定空燃比，然后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的氧吸藏量OSA恢复到一定程度，然后在时间t₃处，将目标空燃比切换到弱稀设定空燃比。通过使目标空燃比的浓程度(与理论空燃比的差)较小，即使NO_X从上游侧排气净化催化剂20流出，也能够减少其每单位时间的流出量。具体地说，如果执行上述空燃比控制，则在时间t₅处，NO_X从上游侧排气净化催化剂20流出，但此时的流出量能够保持很小。

此外，根据本实施例的空燃比控制，在时间t₅处将目标空燃比设定为浓设定空燃比，然后NO_X(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的氧吸藏量OSA减少一定程度，然后在时间t₆处，将目标空燃比切换到弱浓设定空燃比。通过使目标空燃比的浓程度(与理论空燃比的差)较小，即使未燃烧气体从上游侧排气净化催化剂20流出，也能够减少其每单位时间的流出量。具体地说，根据上述空燃比控制，在时间t₂和t₈期间，未燃烧气体从上游侧排气净化催化剂20流出，但此时的流出量能够保持很小。

此外，在本实施例中，作为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。不同于氧传感器，该空燃比传感器41没有迟滞。因此，空燃比传感器41针对实际排气空燃比具有高响应，并且因此能够迅速检测到未燃烧气体和氧(以及NO_X)从上游侧排气净化催化剂20的流出。因此，这种情况下同样地，根据本实施例，能够抑制未燃烧气体和NO_X(以及氧)从上游侧排气净化催化剂20的流出。

此外，在能够吸藏氧的排气净化催化剂中，如果保持氧吸藏量基本恒定，则氧吸藏能力将下降。因此，为了尽可能保持氧吸藏能力，必须在使用排气净化催化剂时使氧吸藏量上下改变。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的氧吸藏量OSA在接近零与接近最大可吸藏氧量之间重复上下改变。由于此原因，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏能力能够被尽可能保持为高。

注意，在上述实施例中，当在时间t₃处下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成大于浓判定空燃比AFrich的值时，将空燃比调整量AFC从稀设定调整量AFClean切换到弱稀设定调整量AFCslean。此外，在上述实施例中，当在时间t₆处下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成小于稀判定空燃比AFlean的值时，将空燃比调整量AFC从浓设定调整量AFCrich切换到弱浓设定调整量AFCsrich。但是，用于切换空燃比调整量AFC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来设定，并且还可以基于其它参数来确定。

例如，还可以基于上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA确定用于切换空燃比调整量AFC的时机。例如，如图5中所示，当在时间t₂处将目标空燃比切换到稀空燃比之后，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA达到预定量α时，将空燃比调整量AFC切换到弱稀设定调整量AFCslean。此外，当在时间t₅处将目标空燃比切换到浓空燃比之后，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA减少预定量α时，将空燃比调整量AFC切换到弱浓设定调整量。

在这种情况下，基于流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的累积氧过剩/不足量来推定上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA。“氧过剩/不足量”意味着当尝试使流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比变成理论空燃比时变得过剩的氧或者变得不足的氧(过多未燃烧气体等的量)。具体地说，当目标空燃比变成稀设定空燃比时，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气中的氧变得过多。该过剩氧被吸藏在上游侧排气净化催化剂20中。因此，累积氧过剩/不足量值(以下被称为“累积氧过剩/不足量”)可以被认为表示上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA。如图5中所示，在本实施例中，当目标空燃比改变为超过理论空燃比时，将累积氧过剩/不足量ΣOED重设为零。

注意，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup和燃烧室5内部的进气量的推定值(其基于气流计39等计算)或者来自燃料喷射器11的燃料的供给量等，计算氧过剩/不足量。具体地说，例如通过以下公式(1)计算氧过剩/不足量OED：

OED＝0.23·Qi·(AFup-14.6) (1)

在这点上，0.23是空气中的氧浓度，Qi指示燃料喷射量，并且AFup指示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比。

备选地，可以基于从将目标空燃比切换到稀空燃比时(时间t₂)起所经过的时间或者累积进气量等，确定将空燃比调整量AFC切换到弱稀设定调整量AFCslean的时机(稀程度改变时机)。同样，可以基于从将目标空燃比切换到浓空燃比时(时间t₅)起所经过的时间或者累积进气量等，确定将空燃比调整量AFC切换到弱浓设定调整量AFCsrich的时机(浓程度改变时机)。

以这种方式，基于各种参数确定浓程度改变时机或稀程度改变时机。无论是哪种情况，都将稀程度改变时机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变成稀判定空燃比或更高之前的时机。同样，将浓程度改变时机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变成浓判定空燃比或更低之前的时机。

此外，在上述实施例中，在时间t₂到t₃期间，空燃比调整量AFC被维持恒定在稀设定空燃比AFClean处。但是，在该时段内，空燃比调整量AFC不一定需要维持恒定，并且还可以改变以便逐渐下降(接近理论空燃比)。同样，在上述实施例中，在时间t₃到t₅期间，空燃比调整量AFC被维持恒定在弱稀设定空燃比AFCslean处。但是，在该时段内，空燃比调整量AFC不一定必须维持恒定。例如，它还可以改变以便逐渐下降(接近理论空燃比)。此外，对于时间t₅到t₆和时间t₆到t₈也是如此。

<上游侧空燃比传感器的偏差>

在这点上，当内燃机机体1具有多个气缸时，有时从气缸排出的排气的空燃比在气缸之间出现偏差。另一方面，上游侧空燃比传感器40被布置在排气歧管19的集管处，但取决于布置位置，从每个气缸排出的排气向上游侧空燃比传感器40暴露的程度在气缸之间有所不同。因此，从某一特定气缸排出的排气的空燃比严重影响上游侧空燃比传感器40的输出空燃比。由于此原因，当从某一特定气缸排出的排气的空燃比变成不同于从所有气缸排出的排气的平均空燃比的空燃比时，在平均空燃比与上游侧空燃比传感器40的输出空燃比之间出现偏差。即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比从实际排气的平均空燃比偏向浓侧或稀侧。

此外，未燃烧气体中的氢可以快速通过空燃比传感器的扩散速率控制层。由于此原因，如果排气中的氢浓度高，则上游侧空燃比传感器40的输出空燃比相对于排气的实际空燃比偏向较低侧(即，浓侧)。如果以这种方式在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比中出现偏差，则不能适当地执行上述控制。以下，将参考图6说明这种现象。

图6是空燃比调整量AFC等的时间图，类似于图5。图6示出其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向浓侧的情况。在该图中，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中的实线示出上游侧空燃比传感器40的输出空燃比。另一方面，虚线示出在上游侧空燃比传感器40的周围流动的排气的实际空燃比。

也在图6中所示的实例中，在时间t₁之前的状态下，将空燃比调整量AFC设定为弱浓设定调整量AFCsrich。因此，将目标空燃比设定为弱浓设定空燃比。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成等于弱浓设定空燃比的空燃比。但是，如上面说明的，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向浓侧，排气的实际空燃比变成在弱浓设定空燃比的稀侧的空燃比。即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变得低于(浓于)实际空燃比(该图中的虚线)。

此外，在图6中所示的实例中，如果在时间t₁处将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean，则上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成等于稀设定空燃比的空燃比。但是，如上面说明的，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向浓侧，排气的实际空燃比变成稀于稀设定空燃比的空燃比。即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变得低于(浓于)实际空燃比(该图中的虚线)。

以这种方式，如果上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向浓侧，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比将始终变成稀于目标空燃比的空燃比。因此，例如，如果上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差变得大于图6中所示的实例，则在时间t₄到t₅期间，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比将变成理论空燃比或稀空燃比。

如果在时间t₄到t₅期间流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比变成理论空燃比，则之后下游侧空燃比传感器41的输出空燃比不再变成浓判定空燃比或更低，或者稀判定空燃比或更高。此外，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA也按原样保持恒定。此外，如果在时间t₄到t₅期间流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比变成稀空燃比，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增大。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA不能再在最大可吸藏氧量Cmax与零之间改变，并且因此上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏能力将下降。

由于上述情况，必须检测上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差，并且必须基于检测到的偏差修正输出空燃比等。

<通常学习控制>

因此，在本发明的一个实施例中，在通常操作期间(即，当执行基于上述目标空燃比的反馈控制时)执行学习控制以便补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比中的偏差。首先，在学习控制中，将说明通常学习控制。

在这点上，从将目标空燃比切换到稀空燃比时到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成稀判定空燃比或更高时的时段被定义为氧增加时段(第一时段)。同样，从将目标空燃比切换到浓空燃比时到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成浓判定空燃比或更低时的时段被定义为氧减少时段(第二时段)。在本实施例的通常学习控制中，作为氧增加时段中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值，计算稀氧量累积值(第一氧量累积值)。此外，作为氧减少时段中的累积氧过剩/不足量的绝对值，计算浓氧量累积值(第二氧量累积值)。此外，修正控制中心空燃比AFR以使得稀氧量累积值与浓氧量累积值之间的差变得较小。以下，图7示出这种状态。

图7是控制中心空燃比AFr、空燃比调整量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、累积氧过剩/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。如同图6，图7示出其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup偏向低侧(浓侧)的情况。注意，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)的偏差而改变的值，并且在本实施例中，用于控制中心空燃比AFR的修正。此外，在该图中，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中的实线示出上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，而虚线示出在上游侧空燃比传感器40的周围流动的排气的实际空燃比。此外，单点划线示出目标空燃比，即，对应于空燃比调整量AFC的空燃比。

在所示实例中，以与图5和图6相同的方式，在时间t₁之前的状态下，将控制中心空燃比设定为理论空燃比，并且因此将空燃比调整量AFC设定为弱浓设定调整量AFCrich。此时，如由实线所示，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成对应于弱浓设定空燃比的空燃比。但是，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup偏离，排气的实际空燃比变成稀于弱浓设定空燃比的空燃比(图7中的虚线)。但是，在图7中所示的实例中，如从图7中的虚线理解的，在时间t₁之前的排气的实际空燃比是浓空燃比，而其浓于理论空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量逐渐减少。

在时间t₁处，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。如上面说明的，由于这一点，将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean。在时间t₁之后，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比变成对应于稀设定空燃比的空燃比。但是，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差，排气的实际空燃比变成稀于稀设定空燃比的空燃比，即，具有较大稀程度的空燃比(参见图7中的虚线)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA迅速增加。此外，当在时间t₂处下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变得大于浓判定空燃比AFrich时，将空燃比调整量AFC切换到弱稀设定调整量AFCslean。也在此时，排气的实际空燃比变成稀于弱稀设定空燃比的稀空燃比。

然后，当在时间t₃处上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA变得较大并且因此下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成稀判定空燃比AFlean或更高时，将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich。但是，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差，排气的实际空燃比变成稀于浓设定空燃比的空燃比，即，具有较小浓程度的空燃比(参见图7中的虚线)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度缓慢。此外，当在时间t₄处下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变得小于稀判定空燃比AFlean时，将空燃比调整量AFC切换到弱浓设定调整量AFCsrich。也在此时，排气的实际空燃比变成稀于弱浓设定空燃比的空燃比，即，具有较小浓程度的空燃比。

在本实施例中，如上面说明的，计算从时间t₁到时间t₂的累积氧过剩/不足量ΣOED。在这点上，如果从将目标空燃比切换到稀空燃比时(时间t₁)到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成稀判定空燃比AFlean或更高时(时间t₃)的时段被称为“氧增加时段Tinc”，则在本实施例中，计算氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量ΣOED。在图7中，从时间t₁到时间t₃的氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值被示为R₁。

该氧增加时段Tinc的累积氧过剩/不足量ΣOED(R₁)对应于时间t₃处的氧吸藏量OSA。但是，如上面说明的，通过使用上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup推定氧过剩/不足量，并且在该输出空燃比AFup中出现偏差。由于此原因，在图7中所示的实例中，从时间t₁到时间t₃的氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量ΣOED变得小于对应于时间t₃处的实际氧吸藏量OSA的值。

此外，在本实施例中，计算甚至从时间t₃到时间t₅的累积氧过剩/不足量ΣOED。在这点上，如果从将目标空燃比切换到浓空燃比时(时间t₃)到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成浓判定空燃比AFrich或更低时(时间t₅)的时段被称为“氧减少时段Tdec”，则在本实施例中，计算氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量ΣOED。在图7中，从时间t₃到时间t₅的氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值被示为F₁。

该氧减少时段Tdec的累积氧过剩/不足量ΣOED(F₁)对应于从时间t₃到时间t₅从上游侧排气净化催化剂20释放的氧总量。但是，如上面说明的，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中出现偏差。因此，在图10中所示的实例中，从时间t₃到时间t₅的氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量ΣOED大于对应于从时间t₃到时间t₅从上游侧排气净化催化剂20实际释放的氧总量的值。

在这点上，在氧增加时段Tinc中，氧被吸藏在上游侧排气净化催化剂20处，而在氧减少时段Tdec中，吸藏的氧被完全释放。因此，氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量的绝对值R₁和氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量的绝对值F₁必须是彼此基本相同的值。但是，如上面说明的，当在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中出现偏差时，累积值根据偏差而改变。如上面说明的，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向低侧(浓侧)时，绝对值F₁变得大于绝对值R₁。相反地，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向高侧(稀侧)时，绝对值F₁变得小于绝对值R₁。此外，氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量的绝对值R₁与氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量的绝对值F₁的差ΔΣOED(＝R₁-F₁，以下也被称为“过剩/不足误差”)表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差程度。这些绝对值R₁与F₁之间的差越大，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差越大。

因此，在本实施例中，基于过剩/不足误差ΔΣOED修正控制中心空燃比AFR。具体地说，在本实施例中，修正控制中心空燃比AFR以使得氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量的绝对值R₁与氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量的绝对值F₁的差ΔΣOED变小。

具体地说，在本实施例中，通过以下公式(2)计算学习值sfbg，并且通过以下公式(3)修正控制中心空燃比AFR。

sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k_1·ΔΣOED (2)

AFR＝AFRbase+sfbg(n) (3)

注意，在上述公式(2)中，“n”表示计算次数或时间。因此，sfbg(n)是当前计算或当前学习值。此外，上述公式(2)中的“k₁”是增益，其示出在控制中心空燃比AFR中以何种程度反映过剩/不足误差ΔΣOED。增益“k₁”的值越大，控制中心空燃比AFR的修正量越大。此外，在上述公式(3)中，基本控制中心空燃比AFRbase是用作基础的控制中心空燃比，并且在本实施例中是理论空燃比。

如上面说明的，在图7的时间t₃处，基于绝对值R₁和F₁计算学习值sfbg。具体地说，在图7中所示的实例中，氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量的绝对值F₁大于氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量的绝对值R₁，并且因此在时间t₃处学习值sfbg减小。

在这点上，通过使用上述公式(3)，基于学习值sfbg修正控制中心空燃比AFR。在图7中所示的实例中，因为学习值sfbg为负值，控制中心空燃比AFR变成小于基本控制中心空燃比AFRbase的值，即，浓侧值。由于这一点，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比被修正到浓侧。

因此，在时间t₅之后，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比相对于目标空燃比的偏差变得小于在时间t₅之前的偏差。因此，在时间t₅之后示出实际空燃比的虚线与示出目标空燃比的单点划线之间的差变得小于在时间t₅之前的差(在时间t₅之前，因为目标空燃比与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比一致，单点划线与实线重叠)。

此外，也在时间t₅之后，执行与在时间t₁到时间t₃期间的操作类似的操作。因此，在时间t₄处，如果累积氧过剩/不足量ΣOED达到切换基准值OEDref，则将目标空燃比从稀设定空燃比切换到浓设定空燃比。之后，在时间t₅处，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定基准值Irrich时，再次将目标空燃比切换到稀设定空燃比。

如上面说明的，时间t₅到时间t₇对应于氧增加时段Tinc，并且因此该时段内的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值由图7的R₂表示。此外，如上面说明的，时间t₇到时间t₉对应于氧减少时段Tdec，并且因此该时段内的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值由图7的F₂表示。此外，通过使用上面公式(2)，基于这些绝对值R₂和F₂的差ΔΣOED(＝R₂-F₂)更新学习值sfbg。在本实施例中，在时间t₉之后重复类似的控制，并且因此重复更新学习值sfbg。

通过借助通常学习控制以这种方式更新学习值sfbg，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup逐渐与目标空燃比分离，但流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比逐渐接近目标空燃比。由于这一点，能够补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差。

注意，如上面说明的，优选地基于氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量ΣOED和在该氧增加时段Tinc之后的氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量ΣOED，更新学习值sfbg。如上面说明的，这是因为在氧增加时段Tinc中吸藏在上游侧排气净化催化剂20处的氧总量与在紧随其后的氧减少时段Tdec中从上游侧排气净化催化剂20释放的氧总量变得相等。

此外，在上述实施例中，基于单个氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量ΣOED和单个氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量ΣOED，更新学习值sfbg。但是，可以基于多个氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量ΣOED的总值或平均值以及多个氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量ΣOED的总值或平均值，更新学习值sfbg。

此外，在上述实施例中，基于学习值sfbg修正控制中心空燃比。但是，基于学习值sfbg修正的参数可以是有关空燃比的另一个参数。该另一个参数例如包括以下之一：供应给燃烧室5内部的燃料量、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比、空燃比调整量等。

注意，在上述实施例中，在基本空燃比控制中，将浓设定空燃比、弱浓设定空燃比、稀设定空燃比、以及弱稀设定空燃比设定为恒定。但是，如上面说明的，这些空燃比不一定必须保持恒定。

<上游侧空燃比传感器中的大偏差>

在图6中所示的实例中，在上游侧排气净化催化剂20的输出空燃比中出现偏差，但其程度不是很大。因此，如从图6的虚线理解的，当将目标空燃比设定为浓设定空燃比时，排气的实际空燃比变成稀于浓设定空燃比的浓空燃比。

与此相反，如果在上游侧排气净化催化剂20处出现的偏差变得较大，则如上面说明的，即使将目标空燃比设定为弱浓设定空燃比，排气的实际空燃比有时也变成理论空燃比。在图8中示出这种状态。

在图8中所示的实例中，如果在时间t₂处上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成稀判定空燃比AFlean或更高，则将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich。之后，如果在时间t₃处上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变得小于稀判定空燃比AFlean，则将空燃比调整量AFC设定为弱浓设定调整量AFCsrich。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成对应于弱浓设定空燃比的空燃比。但是，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比在很大程度上偏向浓侧，排气的实际空燃比变成理论空燃比(该图中的虚线)。

因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA不改变，而是保持在恒定值。因此，即使在将空燃比调整量AFC切换到弱浓设定调整量AFCsrich之后经过很长时间，也决不会从上游侧排气净化催化剂20排出未燃烧气体。因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn基本保持在理论空燃比。如上面说明的，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AFrich时，将空燃比调整量AFC从弱浓设定调整量AFCsrich切换到稀设定调整量AFClean。但是，在图8中所示的实例中，因为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn按原样保持在理论空燃比，空燃比调整量AFC在长时间内被保持在弱浓设定调整量AFCsrich。在这点上，上述通常学习控制以在浓空燃比与稀空燃比之间交替切换的目标空燃比为前提。因此，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比在很大程度上偏离时，不能执行上述通常学习控制。

图9是类似于图8的图，该图示出其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比极大地偏向浓侧的情况。在图9中所示的实例中，类似于在图8中所示的实例，在时间t₂处将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成对应于浓设定空燃比的空燃比。但是，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差，排气的实际空燃比变成稀空燃比(该图中的虚线)。

因此，无论是否将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCsrich，稀空燃比的排气都会流入上游侧排气净化催化剂20中。此时，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，并且因此流入上游侧排气净化催化剂20中的稀空燃比的排气按原样流出。因此，在时间t₂之后下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn保持在稀判定空燃比或更高。因此，空燃比调整量AFC保持原样而不被切换到弱浓设定调整量AFCsrich或稀设定调整量AFClean。因此，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比极大地偏离时，也不切换空燃比调整量AFC，并且因此不能执行上述通常控制。此外，在这种情况下，包含NO_X的排气继续从上游侧排气净化催化剂20流出。

<粘附学习控制>

因此，在本实施例中，即使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差大，为了补偿该偏差，除了上述通常学习控制之外，还执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，将说明理论空燃比粘附学习控制。理论空燃比粘附学习控制是这样的学习控制：当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比粘附在理论空燃比时，执行该学习控制，如在图8中所示的实例中显示。

在这点上，浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的区域将被称为“中间区域M”。该中间区域M对应于“理论空燃比邻近区域”，其是浓判定空燃比与稀判定空燃比之间的空燃比区域。在理论空燃比粘附学习控制中，在将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich之后，即，在将目标空燃比设定为浓空燃比的状态下，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否已在预定理论空燃比维持判定时间或更长时间内被维持在中间区域M中。备选地，在将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean之后，即，在将目标空燃比设定为稀空燃比的状态下，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否已在预定理论空燃比维持判定时间或更长时间内被维持在中间区域M中。此外，如果它已在理论空燃比维持判定时间或更长时间内被维持在中间区域M中，则改变学习值sfbg以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变。此时，当已将目标空燃比设定为浓空燃比时，减小学习值sfbg以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到浓侧。另一方面，当已将目标空燃比设定为稀空燃比时，增大学习值sfbg以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到稀侧。图10示出这种状态。

图10是类似于图7的图，该图示出空燃比调整量AFC等的时间图。类似于图8，图10示出其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup在很大程度上偏向低侧(浓侧)的情况。

在所示实例中，类似于图8，在时间t₃处将空燃比调整量AFC设定为弱浓设定调整量AFCsrich。但是，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比在很大程度上偏向浓侧，类似于图8中所示的实例，排气的实际空燃比基本为理论空燃比。因此，在时间t₃之后上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA被维持在恒定值。因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在长时段内被维持在理论空燃比附近，并且因此被维持在中间区域M中。

因此，在本实施例中，当将目标空燃比设定为浓空燃比时，如果在预定理论空燃比维持判定时间Tsto或更长时间内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中，则修正控制中心空燃比AFR。具体地说，在本实施例中，更新学习值sfbg以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比更改到浓侧。

具体地说，在本实施例中，通过以下公式(4)计算学习值sfbg，并且通过上述公式(3)修正控制中心空燃比AFR。

sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k_2·AFC (4)

注意，在上述公式(4)中，k₂是增益，其示出控制中心空燃比AFR的修正程度(0<k₂≦1)。增益k₂的值越大，控制中心空燃比AFR的修正量变得越大。此外，代入当前空燃比调整量AFC作为公式(4)中的AFC，并且在图10的时间t₄的情况下，这是弱浓设定调整量AFCsrich。

在这点上，如上面说明的，当将目标空燃比设定为浓空燃比时，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在长时段内被维持在中间区域M中，则排气的实际空燃比变成基本接近理论空燃比的值。因此，上游侧空燃比传感器40的偏差变成与控制中心空燃比(理论空燃比)与目标空燃比(在这种情况下，为浓设定空燃比)之间的差相同的程度。在本实施例中，如上述公式(4)中所示，基于对应于控制中心空燃比与目标空燃比之间的差的空燃比调整量AFC，更新学习值sfbg。由于这一点，能够更适当地补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差。

在图10中所示的实例中，在时间t₄处将空燃比调整量AFC设定为弱浓设定调整量AFCsrich。因此，如果使用公式(4)，则在时间t₄处学习值sfbg减小。因此，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比改变到浓侧。由于这一点，与在时间t₄之前相比，在时间t₄之后流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比与目标空燃比的偏差变得更小。因此，在时间t₄之后示出实际空燃比的虚线与示出目标空燃比的单点划线之间的差变得小于在时间t₄之前的差。

在图10中所示的实例中，将增益k₂设定为相对小的值。由于此原因，即使在时间t₄处更新学习值sfbg，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比与目标空燃比的偏差仍存在。因此，排气的实际空燃比变成稀于弱浓设定空燃比的空燃比，即，具有较小浓程度的空燃比(参见图10的虚线)。由于此原因，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度缓慢。

因此，从时间t₄到时间t₅，当经过了理论空燃比维持判定时间Tsto时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持接近理论空燃比，并且因此被维持在中间区域M中。因此，在图10中所示的实例中，即使在时间t₅处，也通过使用公式(4)更新学习值sfbg。

在图10中所示的实例中，之后，在时间t₆处下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成浓判定空燃比AFrich或更低。如上面说明的，在输出空燃比AFdwn以这种方式变成浓判定空燃比AFrich或更低之后，将目标空燃比交替设定为稀空燃比和浓空燃比。与此相伴，执行上述通常学习控制。

通过以这种方式借助理论空燃比粘附学习控制更新学习值sfbg，即使当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏差大时，也能够更新学习值。由于这一点，能够补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差。

<理论空燃比粘附学习的变形例>

注意，在上述实施例中，理论空燃比维持判定时间Tsto是预定时间。在这种情况下，将理论空燃比维持判定时间设定为不小于从将目标空燃比切换到浓空燃比时直到累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值达到新产物时的上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量时所花费的通常时间。具体地说，优选地将它设定为该时间的两倍到四倍。

备选地，可以根据其它参数改变理论空燃比维持判定时间Tsto，这些其它参数例如包括将下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn维持在中间区域M中时的时段中的累积氧过剩/不足量ΣOED。具体地说，例如，累积氧过剩/不足量ΣOED越大，理论空燃比维持判定时间Tsto被设定越短。由于这一点，也能够当将下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn维持在中间区域M中时的时段中的累积氧过剩/不足量ΣOED变成预定量时，更新上述学习值sfbg。此外，在这种情况下，必须将累积氧过剩/不足量ΣOED的上述预定量设定为不小于新产物时的上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量。具体地说，优选地为最大可吸藏氧量的大约两倍到四倍的量。

此外，在上述理论空燃比粘附学习控制中，如果在理论空燃比维持判定时间Tsto或更长时间内由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比被维持在接近理论空燃比的空燃比区域中，则更新学习值。但是，可以基于时间之外的参数执行理论空燃比粘附学习。

例如，当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比粘附在理论空燃比时，在稀空燃比与浓空燃比之间切换目标空燃比之后累积氧过剩/不足量变得较大。因此，如果在切换目标空燃比之后的累积氧过剩/不足量的绝对值或者当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中时的时段中的累积氧过剩/不足量的绝对值变成大于预定值或更大值，则也能够以上述方式更新学习值。

此外，图10中所示的实例示出以下情况：其中将目标空燃比切换到浓空燃比，并且然后在理论空燃比维持判定时间Tsto或更长时间内下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在接近理论空燃比的空燃比区域中。但是，即使将目标空燃比切换到稀空燃比，并且然后在理论空燃比维持判定时间Tsto或更长时间内下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在接近理论空燃比的空燃比区域中，类似的控制也是可能的。

因此，如果共同表述这些情况，则在本实施例中，当将目标空燃比设定为从理论空燃比偏向一侧(即，浓空燃比或稀空燃比)的空燃比时，如果在理论空燃比维持判定时间Tsto或更长时间内或者在当累积氧过剩/不足量变成预定值或更大值的时段内，由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比被维持在接近理论空燃比的空燃比区域中，则学习意味着执行“理论空燃比粘附学习”，其中修正有关反馈控制的参数以使得在反馈控制中，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到一侧。

<浓/稀粘附学习>

接下来，将说明稀粘附学习控制。稀粘附学习控制是在以下情况下执行的学习控制：其中如图9的实例中所示，尽管将目标空燃比设定为浓空燃比，但由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比粘附在稀空燃比。在稀粘附学习控制中，在将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich之后，即，在将目标空燃比设定为浓空燃比的状态下，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否已在预定稀空燃比维持判定时间或更长时间内被维持在稀空燃比。此外，当它已在稀空燃比维持判定时间或更长时间内被维持在稀空燃比时，学习值sfbg被减小以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到浓侧。图11示出这种状态。

图11是类似于图9的图，该图示出空燃比调整量AFC等的时间图。如同图9，图11示出其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup极大地偏向低侧(浓侧)的情况。

在所示实例中，在时间t₀处，将空燃比调整量AFC从弱稀设定调整量AFCslean切换到浓设定调整量AFCrich。但是，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比极大地偏向浓侧，类似于图9中所示的实例，排气的实际空燃比变成稀空燃比。因此，在时间t₀之后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在稀空燃比。

因此，在本实施例中，在将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich之后，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn已在预定稀空燃比维持判定时间Tlean或更长时间内被维持在稀空燃比时，修正控制中心空燃比AFR。具体地说，在本实施例中，修正学习值sfbg以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到浓侧。

具体地说，在本实施例中，通过使用以下公式(5)计算学习值sfbg，并且通过使用上述公式(3)基于学习值sfbg修正控制中心空燃比AFR。

sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k_3·(AFCrich-(AFdwn-14.6)) (5)

注意，在上述公式(5)中，k₃是增益，其表示控制中心空燃比AFR的修正程度(0<k₃≦1)。增益k₃的值越大，控制中心空燃比AFR的修正量越大。

在这点上，在图11中所示的实例中，当将空燃比调整量AFC设定在浓设定调整量AFCrich时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在稀空燃比。在这种情况下，上游侧空燃比传感器40的偏差对应于目标空燃比与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比之间的差。如果将此分解，则上游侧空燃比传感器40的偏差可以被认为与以下相加在一起的两项具有相同程度：目标空燃比与理论空燃比之间的差(对应于浓设定调整量AFCrich)，以及理论空燃比与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比之间的差。因此，在本实施例中，如上述公式(5)中所示，基于通过将浓设定调整量AFCrich加到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比与理论空燃比之间的差而获得的值，更新学习值sfbg。具体地说，在上述理论空燃比粘附学习中，通过对应于浓设定调整量AFCrich的量而修正学习值，而在稀粘附学习中，通过该量加上对应于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的值而修正学习值。此外，将增益k₃设定为类似于增益k₂的程度。由于此原因，稀粘附学习中的修正量大于理论空燃比粘附学习中的修正量。

在图11中所示的实例中，如果使用公式(5)，则在时间t₁处学习值sfbg减小。因此，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比改变到浓侧。由于这一点，与在时间t₁之前相比，在时间t₁之后流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比与目标空燃比的偏差变得更小。因此，在时间t₁之后示出实际空燃比的虚线与示出目标空燃比的单点划线之间的差变得小于在时间t₁之前的差。

在图11中所示的实例中，如果在时间t₁处更新学习值sfbg，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比变成浓空燃比。因此，在时间t₂处，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比基本变成理论空燃比，并且下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变得小于稀判定空燃比AFlean。由于此原因，在时间t₂处，将空燃比调整量AFC从浓设定调整量AFCrich切换到弱浓设定调整量AFCsrich。

但是，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比仍然在很大程度上偏向浓侧，并且因此排气的实际空燃比变成稀空燃比。因此，在所示实例中，在时间t₂之后，在稀空燃比维持判定时间Tlean内下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在稀空燃比。由于此原因，在所示实例中，在时间t₃处，当经过了稀空燃比维持判定时间Tlean时，由于稀粘附学习，通过使用类似于上述公式(5)的以下公式(6)修正学习值sfbg。

sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k_3·(AFCsrich-(AFdwn-14.6)) (6)

如果在时间t₃处修正学习值sfbg，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比与目标空燃比的偏差变得较小。由于这一点，在所示实例中，在时间t₃之后，排气的实际空燃比基本变成理论空燃比。与此相伴，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn从稀空燃比基本改变为理论空燃比。具体地说，在图11中所示实例中，从时间t₄到时间t₅，在理论空燃比维持判定时间Tsto内，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn基本被维持在理论空燃比，即，被维持在中间区域M中。由于此原因，在时间t₅处，通过使用上述公式(4)执行理论空燃比粘附学习以便修正学习值sfbg。

通过借助稀粘附学习控制以这种方式更新学习值sfbg，即使当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏差极其大时，也能够更新学习值。由于这一点，能够减小上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差。

注意，在上述实施例中，稀空燃比维持判定时间Tlean是预定时间。在这种情况下，将稀空燃比维持判定时间Tlean设定为不小于下游侧空燃比传感器的延迟响应时间，该延迟响应时间通常是从将目标空燃比切换到浓空燃比时到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比根据此而改变时所花费的时间。具体地说，优选地将它设定为该时间的两倍到四倍。此外，稀空燃比维持判定时间Tlean短于通常从将目标空燃比切换到浓空燃比时直到当累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值达到未使用时的上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量时所花费的时间。因此，将稀空燃比维持判定时间Tlean设定为短于上述理论空燃比维持判定时间Tsto。

备选地，可以根据另一个参数改变稀空燃比维持判定时间Tlean，该另一个参数例如包括下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是稀判定空燃比或更高时的时段中的累积排气流量。具体地说，例如，累积排气流量ΣGe越大，稀空燃比维持判定时间Tlean被设定得越短。由于这一点，如果从将目标空燃比切换到浓空燃比时的累积排气流量变成预定量，则能够更新上述学习值sfbg。此外，在这种情况下，该预定量必须不小于从切换目标空燃比时到根据切换改变下游侧空燃比传感器41的输出空燃比时需要的排气的总流量。具体地说，优选地将它设定为该总流量的2倍到4倍的量。

接下来，将说明浓粘附学习控制。浓粘附学习控制是类似于稀粘附学习控制的控制，并且是在以下情况下执行的学习控制：尽管将目标空燃比设定为稀空燃比，但由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比粘附在浓空燃比。在浓粘附学习控制中，在将目标空燃比设定为稀空燃比的状态下，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否已在预定浓空燃比维持判定时间(类似于稀空燃比维持判定时间)或更长时间内被维持在浓空燃比。此外，当在浓空燃比维持判定时间或更长时间内被维持在浓空燃比时，学习值sfbg被增大以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到稀侧。即，在浓粘附学习控制中，使用与上述稀粘附学习控制相反的浓和稀执行控制。

<学习促进控制>

如果在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中出现大偏差，则为了迅速消除该偏差，变得必须通过学习控制促进学习值sfbg的更新。

因此，在本实施例中，当必须通过学习控制促进学习值sfbg的更新时，与当不必促进时相比，浓设定空燃比和弱浓设定空燃比的浓程度增大。此外，当必须通过学习控制促进学习值sfbg的更新时，与当不必促进时相比，稀设定空燃比和弱稀设定空燃比的稀程度增大。以下，这种控制将被称为“稀促进控制”。

具体地说，在本实施例中，当氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值(稀氧量累积值)R₁与氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值(浓氧量累积值)F₁之间的差ΔΣOED是预定促进判定基准值或更大值时，判定必须通过学习控制促进学习值sfbg的更新。此外，在本实施例中，如果在将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich(即，将目标空燃比切换到浓设定空燃比)之后，在预定理论空燃比促进判定时间(其优选地是理论空燃比维持判定时间或更短时间)或更长时间内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中，则判定必须通过学习控制促进学习值sfbg的更新。此外，在本实施例中，如果在将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich之后，在预定稀空燃比促进判定时间(其优选地是稀空燃比维持判定时间或更短时间)或更长时间内下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在稀空燃比，则判定必须通过学习控制促进学习值sfbg的更新。同样，如果在将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean之后，在预定浓空燃比促进判定时间(其优选地是浓空燃比维持判定时间或更短时间)或更长时间内下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在浓空燃比，则判定必须通过学习控制促进学习值sfbg的更新。注意，将稀空燃比促进判定时间和浓空燃比促进判定时间设定为短于理论空燃比促进判定时间的时间。

图12是控制中心空燃比AFR等的时间图，类似于图7等。类似于图7等，图12示出其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup偏向低侧(浓侧)的情况。

在所示实例中，在时间t₁之前的状态下，将控制中心空燃比设定为理论空燃比，并且将空燃比调整量AFC设定为弱浓设定调整量AFCsrich₁(类似于图7中所示实例的弱浓设定调整量AFCsrich的程度的值)。此时，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成对应于弱浓设定空燃比的空燃比。但是，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差，排气的实际空燃比变成稀于浓设定空燃比的空燃比(图12的虚线)。

在图12中所示的实例中，在时间t₁到时间t₅期间，执行类似于图7中所示实例的控制。因此，在时间t₁处当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成浓判定空燃比AFrich或更低时，将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean。然后，在时间t₂处当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变得大于浓判定空燃比AFrich时，将空燃比调整量AFC切换到弱稀设定调整量AFCslean。此外，在时间t₃处当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成稀判定空燃比AFlean或更高时，将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich。然后，在时间t₄处当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变得小于稀判定空燃比AFlean时，将空燃比调整量AFC切换到弱浓设定调整量AFCsrich。

在这点上，在时间t₅处，氧增加时段Tinc(时间t₁到时间t₃)中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值被计算为R₁。同样，氧减少时段Tdec(时间t₃到时间t₅)中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值被计算为F₁。此外，在图12中所示的实例中，氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量的绝对值R₁与氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量的绝对值F₁之间的差(过剩/不足误差)ΔΣOED变成预定促进判定基准值或更大值。因此，在图12中所示的实例中，在时间t₅处，判定必须通过学习控制促进学习值sfbg的更新。

因此，在本实施例中，在时间t₅处，开始学习促进控制。具体地说，在时间t₅处，浓设定调整量AFCrich从AFCrich₁减少到AFCrich₂，并且弱浓设定调整量AFCsrich从AFCsrich₁减少到AFCsrich₂。因此，浓设定空燃比和弱浓设定空燃比的浓程度增加。此外，在时间t₅处，稀设定调整量AFClean从AFClean₁增加到AFClean₂，并且弱稀设定调整量AFCslean从AFCslean₁增加到AFCslean₂。因此，稀设定空燃比和弱稀设定空燃比的稀程度增加。

此外，在本实施例中，类似于图7中所示的实例，在时间t₅处，通过使用上述公式(2)更新学习值sfbg，并且然后通过使用上述公式(3)修正控制中心空燃比AFR。因此，在时间t₅处，学习值sfbg减小，并且控制中心空燃比AFR被修正到浓侧。

在时间t₅处，如果将空燃比调整量AFC切换到增加后的稀设定调整量AFClean₂，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增加。此时的氧吸藏量OSA的增加速度基本快于时间t₁到t₂期间的增加速度。此外，在时间t₆处，在将空燃比调整量AFC切换到增加后的弱稀设定调整量AFCslean₂之后，氧吸藏量OSA的增加速度基本快于时间t₂到t₃期间的增加速度。因此，与在时间t₅之前相比，从将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean时的时间t₅到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成稀判定空燃比AFlean或更高时的时间t₇的时段变得较短。

之后，如果在时间t₇处将空燃比调整量AFC切换到减少后的浓设定调整量AFCrich₂，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA减少。此时的氧吸藏量OSA的减少速度基本快于时间t₃到t₄期间的减少速度。此外，在时间t₈处将空燃比调整量AFC切换到增加后的弱浓设定调整量AFCsrich₂之后，氧吸藏量OSA的减少速度基本快于时间t₄到t₅期间的减少速度。因此，与在时间t₅之前相比，从将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich时的时间t₇到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成浓判定空燃比AFrich或更低时的时间t₉的时段变得较短。

在时间t₉处，以与图7中所示实例相同的方式，更新学习值sfbg。即，时间t₅到时间t₇对应于氧增加时段Tinc。因此，该时段中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值能够由图12的R₂表示。此外，时间t₇到时间t₉对应于氧减少时段Tdec。因此，该时段中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值能够由图12的F₂表示。此外，基于这些绝对值R₂和F₂的差ΔΣOED(＝R₂-F₂)，使用上述公式(2)更新学习值sfbg。在本实施例中，也在时间t₉之后，重复类似的控制。由于这一点，重复学习值sfbg的更新。

然后，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或更低时直到然后它再次达到浓判定空燃比AFrich或更低时，以预定数量的循环(例如，图12的时间t₅到t₉)重复学习促进控制，并且然后结束学习促进控制。备选地，可以在从学习促进控制经过预定时间之后，结束学习促进控制。如果结束学习促进控制，则浓设定调整量AFCrich从AFCrich₂增加到AFCrich₁，并且弱浓设定调整量AFCsrich从AFCsrich₂减少到AFCsrich₁。因此，浓设定空燃比和弱浓设定空燃比的浓程度减少。此外，稀设定调整量AFClean从AFClean₂增加到AFClean₁，并且弱稀设定调整量AFCslean从AFCslean₂减少到AFCslean₁。因此，稀设定空燃比和弱稀设定空燃比的稀程度减少。

在这点上，如上面说明的，通过在时间t₅之后将目标空燃比设定为浓空燃比时，增加目标空燃比的平均值(以下也被称为“平均目标空燃比”)的浓程度，从时间t₅到时间t₇的时段变得较短。此外，通过在时间t₅之后将目标空燃比设定为稀空燃比时，增加平均目标空燃比的稀程度，从时间t₇到时间t₉的时段变得较短。因此，如果共同考虑这些情况，则针对从时间t₅到时间t₉的一个循环所花费的时间变得较短(图12的时间Tc₂变得短于时间Tc₁)。另一方面，如上面说明的，针对更新学习值sfbg，包括氧增加时段Tinc和氧减少时段Tdec的循环是必需的。因此，在本实施例中，能够缩短更新学习值sfbg所必需的一个周期(例如，时间t₅到时间t₉)的持续时间，并且因此能够促进学习值的更新。

此外，作为促进学习值更新的方法，其可以被视为增加上述公式(2)、(4)、(5)中的增益k₁、k₂和k₃。但是，通常将这些增益k₁、k₂和k₃设定为使得学习值sfbg迅速收敛到最佳值的值。因此，如果增加这些增益k₁、k₂和k₃，则延迟学习值sfbg的最终收敛。与此相比，当改变稀设定调整量AFClean和浓设定调整量AFCrich时，不改变这些增益k₁、k₂和k₃，并且因此抑制学习值sfbg的最终收敛的延迟。

<学习促进控制的变形例>

注意，在上述实施例中，当执行学习促进控制时，与当不执行学习促进控制时相比，浓设定空燃比和弱浓设定空燃比的浓程度以及稀设定空燃比和弱稀设定空燃比的稀程度全部增大。但是，在学习促进控制中，不一定需要增大所有这些浓程度和稀程度。也可能增大它们的一部分。

例如，如图13中所示，在学习促进控制期间，可能仅增大浓设定空燃比的浓程度和稀设定空燃比的稀程度，并且将弱浓设定空燃比的浓程度和弱稀设定空燃比的稀程度维持原样而不增大。通过将弱浓设定空燃比的浓程度和弱稀设定空燃比的稀程度按原样维持为低，即使在时间t₅或时间t₇未燃烧气体或NO_X从上游侧排气净化催化剂20流出，流出量也能够保持很小。

此外，例如，在学习促进控制期间，也可仅增大浓设定空燃比和弱浓设定空燃比的浓程度，并且将稀设定空燃比和弱稀设定空燃比的稀程度维持原样而不增大。在这种情况下，借助不增大稀程度，能够抑制NO_X从上游侧排气净化催化剂20的流出。

同样，例如，在学习促进控制期间，也可仅增大稀设定空燃比和弱稀设定空燃比的稀程度，并且将浓设定空燃比和弱浓设定空燃比的浓程度维持原样而不增大。在这种情况下，借助不增大浓程度，能够抑制未燃烧气体从上游侧排气净化催化剂20流出。

此外，在上述实施例中，在学习促进控制中，用于增大浓设定空燃比和弱浓设定空燃比的浓程度以及稀设定空燃比和弱稀设定空燃比的稀程度的数量或比率恒定。但是，用于增大这些浓程度和稀程度的数量或比率也可以彼此不同，具体取决于参数。

此外，在学习促进控制中，增大浓设定空燃比和弱浓设定空燃比的浓程度以及稀设定空燃比和弱稀设定空燃比的稀程度的数量或比率可以随着时间的经过而变得较小。即，在学习促进控制中，在将目标空燃比设定为稀空燃比时增大平均目标空燃比的稀程度的情况下，从将目标空燃比自浓空燃比切换到稀空燃比时的经过时间越长，稀程度的增大程度能够被设定得越小。同样，在学习促进控制中，在将目标空燃比设定为浓空燃比时增大平均目标空燃比的浓程度的情况下，从将目标空燃比自稀空燃比切换到浓空燃比时的经过时间越长，浓程度的增大程度能够被设定得越小。

此外，在学习促进控制中，也可以延迟用于将目标空燃比从浓设定空燃比切换到弱浓设定空燃比的浓程度改变时机。即，从将目标空燃比自稀空燃比切换到浓设定空燃比时到浓程度改变时机的时段可以较长。在这点上，在上述实施例中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变得小于稀判定空燃比时，切换浓程度。与此相反，例如，也可以在从下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变得小于稀判定空燃比时起已经过预定时间时切换浓程度。备选地，可以在从下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变得小于稀判定空燃比时起的累积进气量值或累积氧过剩/不足量变成预定值或更大值时切换浓程度。此外，同样可以延迟用于将目标空燃比从稀设定空燃比切换到弱稀设定空燃比的稀程度改变时机。即，能够延长从将目标空燃比自浓空燃比切换到稀设定空燃比时直到稀程度改变时机的时段。

总结以上所述，在本实施例中，能够认为当学习促进条件成立时(当必须通过学习控制促进参数的修正时，学习促进条件成立)，与学习促进条件不成立时相比，将目标空燃比设定为稀空燃比时的平均目标空燃比的稀程度和将目标空燃比设定为浓空燃比时的平均目标空燃比的浓程度中的至少一者被增大。

此外，在上述实施例中，即使当执行学习促进控制时，也不改变上述公式(2)、(4)和(5)中的增益k₁、k₂和k₃。但是，当执行学习促进控制时，与不执行学习促进控制时相比，还可以增大k₁、k₂和k₃。即使在这种情况下，在本实施例中，当执行学习促进控制时，稀设定调整量和浓设定调整量被改变，并且因此与当仅增大增益k₁、k₂和k₃时相比，使增益k₁、k₂和k₃增大的程度保持很低。因此，抑制了学习值sfbg的最终收敛中的延迟。

<具体控制说明>

接下来，参考图14到图19，将具体说明上述实施例中的控制装置。本实施例中的控制装置被配置为包括图14的框图的功能块A1到A9。以下，当参考图14时，将说明不同功能块。这些功能块A1到A9的操作基本由ECU 31执行。

<燃料喷射量的计算>

首先，将说明燃料喷射量的计算。在计算燃料喷射量中，使用气缸进气计算单元A1、基本燃料喷射计算单元A2、以及燃料喷射计算单元A3。

气缸进气计算单元A1基于进气流量Ga、内燃机转速NE和存储在ECU 31的ROM 34中的图或计算公式，计算每个气缸的进气量Mc。通过气流计39测量进气流量Ga，并且基于曲柄角传感器44的输出计算内燃机转速NE。

基本燃料喷射计算单元A2将通过气缸进气计算单元A1计算的气缸进气量Mc除以目标空燃比AFT以便计算基本燃料喷射量Qbase(Qbase＝Mc/AFT)。通过后面说明的目标空燃比设定单元A7计算目标空燃比AFT。

燃料喷射计算单元A3将后面说明的F/B修正量DQi加到通过基本燃料喷射计算单元A2计算的基本燃料喷射量Qbase以便计算燃料喷射量Qi(Qi＝Qbase+DQi)。向燃料喷射器11指示喷射以使得从燃料喷射器11喷射具有如此计算的燃料喷射量Qi的燃料。

<目标空燃比的计算>

接下来，将说明目标空燃比的计算。在计算目标空燃比中，使用空燃比调整量计算单元A4、学习值计算单元A5、控制中心空燃比计算单元A6、以及目标空燃比设定单元A7。

空燃比调整量计算单元A4基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn，计算目标空燃比的空燃比调整量AFC。具体地说，基于图15中所示的流程图计算空燃比调整量AFC。

学习值计算单元A5基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn、进气流量Ga(排气流量Ge被计算出)等，计算学习值sfbg。具体地说，基于图16-18中所示的流程图计算学习值sfbg。

控制中心空燃比计算单元A6通过使用上述公式(3)，基于基本控制中心空燃比AFRbase和通过学习值计算单元A5计算的学习值，计算控制中心空燃比AFR。

目标空燃比设定单元A7将通过目标空燃比修正计算单元A4计算的已计算空燃比调整量AFC加到控制中心空燃比AFR以便计算目标空燃比AFT。将如此计算的目标空燃比AFT输入到基本燃料喷射计算单元A2和后面说明的空燃比偏差计算单元A8。

<F/B修正量的计算>

接下来，将说明基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup计算F/B修正量。在计算F/B修正量中，使用空燃比偏差计算单元A8和F/B修正计算单元A9。

空燃比偏差计算单元A8从上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中减去通过目标空燃比设定单元A7计算的目标空燃比AFT以便计算空燃比偏差DAF(DAF＝AFup-AFT)。该空燃比偏差DAF是表示供应给目标空燃比AFT的燃料量的过剩/不足的值。

F/B修正计算单元A9通过比例积分微分处理(PID处理)来处理通过空燃比偏差计算单元A8计算的空燃比偏差DAF，以便基于以下公式(7)计算F/B修正量DFi以补偿燃料供给量的过剩/不足。将如此计算的F/B修正量DFi输入到燃料喷射计算单元A3。

DFi＝Kp·DAF+Ki·SDAF+Kd·DDAF (7)

注意，在上述公式(7)中，Kp是预设比例增益(比例常数)，Ki是预设积分增益(积分常数)，并且Kd是预设微分增益(微分常数)。此外，DDAF是空燃比偏差DAF的时间微分，并且通过将当前更新的空燃比偏差DAF与先前更新的空燃比偏差DAF之间的差除以对应于更新间隔的时间而计算。此外，SDAF是空燃比偏差DAF的时间积分。通过将当前更新的空燃比偏差DAF加到先前更新的时间积分DDAF计算该时间微分SDAF(SDAF＝DDAF+DAF)。

<空燃比调整量计算控制的流程图>

图15是示出空燃比调整量的计算控制的控制例程的流程图。通过每隔特定时间间隔的中断执行所示控制例程。

如图15中所示，首先，在步骤S11，判定空燃比调整量AFC的计算条件是否成立。作为其中空燃比调整量AFC的计算条件成立的情况，例如，可以提及执行通常操作，不执行燃料切断控制等。当在步骤S11判定空燃比调整量AFC的计算条件成立时，例程继续到步骤S12。

在步骤S12，判定是否将稀设定标志F1设定为OFF。稀设定标志F1是这样的标志：当将目标空燃比设定为稀空燃比时，即，将空燃比调整量AFC设定为0或更大值时，将该标志设定为ON，否则将该标志设定为OFF。当在步骤S12判定将稀设定标志F1设定为OFF时，例程继续到步骤S13。在步骤S13，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否是浓判定空燃比AFrich或更低。

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，例程继续到步骤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是稀判定空燃比AFlean或更高时，例程继续到步骤S15。在步骤S15，将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich，并且然后结束控制例程。

然后，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn接近理论空燃比并且变得小于稀判定空燃比AFlean，则在下一个控制例程，例程从步骤S14继续到步骤S16。在步骤S16，将空燃比调整量AFC设定为弱浓设定调整量AFCsrich，并且然后结束控制例程。

然后，如果上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA基本变成零并且下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成浓判定空燃比AFrich或更低，则在下一个控制例程，例程从步骤S13继续到步骤S17。在步骤S17，将空燃比调整量AFC设定为稀设定调整量AFClean。接下来，在步骤S18，将稀设定标志F1设定为OFF，然后结束控制例程。

如果将稀设定标志F1设定为ON，则在下一个控制例程，例程从步骤S12继续到步骤S19。在步骤S19，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否是稀判定空燃比AFlean或更高。

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，例程继续到步骤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。当判定输出空燃比AFdwn是浓判定空燃比AFrich或更低时，例程继续到步骤S21。在步骤S21，将空燃比调整量AFC继续设定在稀设定调整量AFClean，并且然后结束控制例程。

然后，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn接近理论空燃比并且变得大于浓判定空燃比AFrich，则在下一个控制例程，例程从步骤S20继续到步骤S22。在步骤S22，将空燃比调整量AFC设定为弱稀设定空燃比调整量AFCslean，并且然后结束控制例程。

然后，如果上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA基本变成最大可吸藏氧量并且下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成稀判定空燃比AFlean或更高，则在下一个控制例程，例程从步骤S19继续到步骤S23。在步骤S23，将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich。接下来，在步骤S24，将稀设定标志F1重设为OFF，并且结束控制例程。

<通常学习控制的流程图>

图16是示出通常学习控制的控制例程的流程图。通过每隔特定时间间隔的中断执行所示控制例程。

如图16中所示，首先，在步骤S31，判定学习值sfbg的更新条件是否成立。作为当更新条件成立时的情况，例如，可以提及执行通常控制等。当在步骤S31判定学习值sfbg的更新条件成立时，例程继续到步骤S32。在步骤S32，判定是否已将稀标志F1设定为0。当在步骤S32判定已将稀标志F1设定为0时，例程继续到步骤S33。

在步骤S33，判定空燃比调整量AFC是否大于0，即，目标空燃比是否是稀空燃比。如果在步骤S33判定空燃比调整量AFC大于0，则例程继续到步骤S34。在步骤S34，将累积氧过剩/不足量ΣOED增大当前氧过剩/不足量OED。

然后，如果将目标空燃比切换到浓空燃比，则在下一个控制例程，在步骤S33，判定基本空燃比调整量AFCbase是否是0或更小值并且因此例程继续到步骤S35。在步骤S35，将稀标志F1设定为1，接下来，在步骤S36，使Rn变成当前累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值。接下来，在步骤S37，将累积氧过剩/不足量ΣOED重设为0并且然后结束控制例程。

另一方面，如果将稀标志F1设定为1，则在下一个控制例程，例程从步骤S32继续到步骤S38。在步骤S38，判定空燃比调整量AFC是否小于0，即，目标空燃比是否是浓空燃比。当在步骤S38判定空燃比调整量AFC小于0时，例程继续到步骤S39。在步骤S39，将累积氧过剩/不足量ΣOED增大当前氧过剩/不足量OED。

然后，如果将目标空燃比切换到稀空燃比，则在下一个控制例程的步骤S38，判定空燃比调整量AFC是0或更大值，然后例程继续到步骤S40。在步骤S40，将稀标志F1设定为0，然后在步骤S41，使Fn变成当前累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值。接下来，在步骤S42，将累积氧过剩/不足量ΣOED重设为0。接下来，在步骤S43，基于在步骤S36计算的Rn和在步骤S41计算的Fn，更新学习值sfbg，然后结束控制例程。

<粘附学习控制的流程图>

图17和18是示出粘附学习控制(理论空燃比粘附控制、浓粘附控制和稀粘附控制)的控制例程的流程图。通过每隔特定时间间隔的中断执行所示控制例程。

如图17和18中所示，在步骤S51，判定是否将稀标志F1设定“0”。如果在步骤S51判定将稀标志F1设定为“0”，则例程继续到步骤S52。在步骤S52，判定空燃比调整量AFC是否大于0，即，目标空燃比是否是稀空燃比。如果在步骤S52判定空燃比调整量AFC是0或更小值，则例程继续到步骤S53。

在步骤S53，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否大于稀判定空燃比AFlean，并且在步骤S54，判定输出空燃比AFdwn是否是浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的值。如果在步骤S53和S54判定输出空燃比AFdwn小于浓判定空燃比AFrich，即，如果判定输出空燃比是浓空燃比，则结束控制例程。另一方面，如果在步骤S53和S54判定输出空燃比AFdwn大于稀判定空燃比AFlean，即，如果判定输出空燃比是稀空燃比，则例程继续到步骤S55。

在步骤S55，使通过将当前排气流量Ge加到累积排气流量ΣGe而获得的值变成新累积排气流量ΣGe。注意，例如基于气流计39的输出等计算排气流量Ge。接下来，在步骤S56，判定在步骤S55计算的累积排气流量ΣGe是否是预定量ΣGesw或更大值。如果在步骤S56判定ΣGe小于ΣGesw，则结束控制例程。另一方面，如果累积排气流量ΣGe增大并且在步骤S56判定ΣGe是ΣGesw或更大值，则例程继续到步骤S57。在步骤S57，通过使用上述公式(5)修正学习值sfbg。

另一方面，当在步骤S53和S54判定输出空燃比AFdwn是浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的值时，例程继续到步骤S58。在步骤S58，使通过将当前氧过剩/不足量OED加到累积氧过剩/不足量ΣOED而获得的值变成新累积氧过剩/不足量ΣOED。接下来，在步骤S59，判定在步骤S58计算的累积氧过剩/不足量ΣOED是否是预定量OEDsw或更大值。如果在步骤S59判定ΣOED小于OEDsw，则结束控制例程。另一方面，如果累积氧过剩/不足量ΣOED增大，并且在步骤S59判定ΣOED是OEDsw或更大值，则例程继续到步骤S60。在步骤S60，通过使用上述公式(4)修正学习值sfbg。

然后，切换目标空燃比，并且因此当在步骤S52空燃比调整量AFC大于0时，例程继续到步骤S61。在步骤S61，将累积排气流量ΣGe和累积氧过剩/不足量ΣOED重设为0。接下来，在步骤S62，将稀标志F1设定为“1”。

如果将稀标志F1设定为“1”，则在下一个控制例程，例程从步骤S51继续到步骤S63。在步骤S63，判定空燃比调整量AFC是否小于0，即，目标空燃比是否是浓空燃比。如果在步骤S63判定空燃比调整量AFC是0或更大值，则例程继续到步骤S64。

在步骤S64，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否小于浓判定空燃比AFrich，并且在步骤S65，判定输出空燃比AFdwn是否是浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的值。如果在步骤S64和S65判定输出空燃比AFdwn大于稀判定空燃比AFlean，即，判定输出空燃比是稀空燃比，则结束控制例程。另一方面，如果在步骤S64和S65判定输出空燃比AFdwn小于浓判定空燃比AFrich，即，判定输出空燃比是浓空燃比，则例程继续到步骤S66。

在步骤S66，使通过将当前排气流量Ge加到累积排气流量ΣGe而获得的值变成新累积排气流量ΣGe。接下来，在步骤S67，判定在步骤S66计算的累积排气流量ΣGe是否是预定量ΣGesw或更大值。当在步骤S67判定ΣGe小于ΣGesw时，结束控制例程。另一方面，当累积排气流量ΣGe增大并且在步骤S67判定ΣGe是ΣGesw或更大值时，例程继续到步骤S68。在步骤S68，通过使用上述公式(5)修正学习值sfbg。

另一方面，如果在步骤S64和S65判定输出空燃比AFdwn是浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的值，则例程继续到步骤S69。在步骤S69到S71，执行类似于步骤S58到S60的控制。

然后，切换目标空燃比，并且因此当在步骤S63判定空燃比调整量AFC小于0时，例程继续到步骤S72。在步骤S72，将累积排气流量ΣGe和累积氧过剩/不足量ΣOED重设为0。接下来，在步骤S73，将稀标志F1设定为“0”并且结束控制例程。

<学习促进控制的流程图>

图19是示出学习促进控制的控制例程的流程图。通过每隔特定时间间隔的中断执行图19中所示的控制例程。如图19中所示，首先，在步骤S81，判定是否已将学习促进标志Fa设定为“1”。学习促进标志Fa是这样的标志：当要执行学习促进控制时，将该标志设定为“1”，否则将该标志设定为“0”。当在步骤S81判定将学习促进标志Fa设定为“0”时，例程继续到步骤S82。

在步骤S82，判定学习促进条件是否成立。当必须通过学习控制促进学习值的更新时，学习促进条件成立。具体地说，在以下情况下学习促进条件成立：当上述过剩/不足误差ΔΣOED是促进判定基准值或更大值时；当在理论空燃比促进判定时间或更长时间内，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中时；以及当在稀空燃比促进判定时间或浓空燃比促进判定时间或更长时间内，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在稀空燃比或浓空燃比时等。备选地，当在上述公式(2)、(4)和(5)中加到sfbg(n-1)的学习值更新量的值是预定基准值或更大值时，学习促进条件可以成立。

当在步骤S82判定学习促进条件不成立时，例程继续到步骤S83。在步骤S83，分别将浓设定调整量AFCrich和弱浓设定调整量AFCrich设定为AFCrich₁和AFCsrich₁。接下来，在步骤S84，分别将稀设定调整量AFClean和弱稀设定调整量AFClean设定为AFClean₁和AFCslean₁并且结束控制例程。

另一方面，当在步骤S82判定学习促进条件成立时，例程继续到步骤S85。在步骤S85，将学习促进标志Fa设定为“1”。接下来，在步骤S86，判定反转计数器CT是否是N或更大值。反转计数器CT是这样的计数器：每次目标空燃比在浓空燃比与稀空燃比之间被反转时，该计数器递增“1”。

当在步骤S86判定反转计数器CT小于N时，即，当判定目标空燃比的反转次数小于N时，例程继续到步骤S87。在步骤S87，将浓设定调整量AFCrich设定为绝对值大于AFCrich₁的AFCrich₂，并且将弱浓设定调整量AFCsrich设定为绝对值大于AFCsrich₁的AFCsrich₂。接下来，在步骤S88，将稀设定调整量AFClean设定为绝对值大于AFClean₁的AFClean₂，并且将弱稀设定调整量AFCslean设定为绝对值大于AFCslean₁的AFCslean₂。之后，结束控制例程。

如果目标空燃比被反转多次，则在下一个控制例程，在步骤S86，判定反转计数器CT是N或更大值，并且因此例程继续到步骤S89。在步骤S89，分别将浓设定调整量AFCrich和弱浓设定调整量AFCsrich设定为AFCrich₁和AFCsrich₁。接下来，在步骤S90，分别将稀设定调整量AFClean和弱稀设定调整量AFCslean设定为AFClean₁和AFCslean₁。接下来，在步骤S91，将学习促进标志Fa重设为“0”，并且在步骤S92，将反转计数器CT重设为“0”，并且然后使控制例程结束。

注意，在上述实施例中，作为基本空燃比控制，执行控制以使得当将目标空燃比设定为浓空燃比时，浓程度下降，并且当将目标空燃比设定为稀空燃比时，稀程度下降。但是，作为基本空燃比控制，不一定需要采用此类空燃比控制。还可以执行控制以使得当将目标空燃比设定为浓空燃比时，目标空燃比被维持在某一恒定浓空燃比，并且当将目标空燃比设定为稀空燃比时，目标空燃比被维持在某一恒定稀空燃比。

参考符号列表

1 内燃机机体

5 燃烧室

7 进气端口

9 排气端口

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系统，所述内燃机包括：排气净化催化剂，其被布置在所述内燃机的排气通路中并且能够吸藏氧；以及下游侧空燃比传感器，其被布置在所述排气净化催化剂的排气流方向上的下游侧，并且检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比，其中所述控制系统针对供应给所述内燃机的燃烧室的燃料供给量执行反馈控制，以使得流入排气净化催化剂中的排气的所述空燃比变成目标空燃比，并且所述控制系统执行基于所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比修正有关反馈控制的参数的学习控制，当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成浓判定空燃比或更低时，所述目标空燃比被从浓于理论空燃比的浓空燃比切换到稀于所述理论空燃比的稀空燃比，所述浓判定空燃比浓于所述理论空燃比，并且当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成稀判定空燃比或更高时，所述目标空燃比被从所述稀空燃比切换到所述浓空燃比，所述稀判定空燃比稀于所述理论空燃比，并且

与在必须通过所述学习控制促进所述参数的修正时成立的学习促进条件不成立时相比，当所述学习促进条件成立时，在所述目标空燃比被设定为所述稀空燃比时的平均目标空燃比的稀程度和在所述目标空燃比被设定为所述浓空燃比时的平均目标空燃比的浓程度中的至少一者被增大。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制系统，其中

当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述浓判定空燃比或更低时，所述目标空燃比被从所述浓空燃比切换到稀于所述理论空燃比的稀设定空燃比，

从在所述目标空燃比被设定为所述稀设定空燃比之后并且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述稀判定空燃比或更高之前的稀程度改变时机起至所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成稀判定空燃比或更高，所述目标空燃比被设定为稀程度小于所述稀设定空燃比的稀空燃比，

当所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述稀判定空燃比或更高时，所述目标空燃比被从所述稀空燃比切换到浓于所述理论空燃比的浓设定空燃比，以及

从在所述目标空燃比被设定为所述浓设定空燃比之后并且在所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述浓判定空燃比或更低之前的浓程度改变时机起至所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成浓判定空燃比或更低，所述目标空燃比被设定为浓程度小于所述浓设定空燃比的浓空燃比。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制系统，其中

当所述学习促进条件成立时，如果增大在所述目标空燃比被设定为所述稀空燃比时的平均目标空燃比的稀程度，则从将所述目标空燃比自所述浓空燃比切换到所述稀空燃比时起的经过时间越长，增大所述稀程度的程度变得越小，并且

当所述学习促进条件成立时，如果增大在所述目标空燃比被设定为所述浓空燃比时的平均目标空燃比的浓程度，则从将所述目标空燃比自所述稀空燃比切换到所述浓空燃比时起的经过时间越长，增大所述浓程度的程度变得越小。

4.根据权利要求2所述的内燃机的控制系统，其中即使当所述学习促进条件成立时，从所述稀程度改变时机直至所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述稀判定空燃比或更高时的所述空燃比的稀程度和从所述浓程度改变时机直至所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述浓判定空燃比或更低时的所述空燃比的浓程度也维持原样而不增大。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃机的控制系统，其中与所述学习促进条件不成立时相比，当所述学习促进条件成立时，从所述目标空燃比被自所述浓空燃比切换到所述稀设定空燃比时起直到所述稀程度改变时机的时段和从所述目标空燃比被自所述稀空燃比切换到所述浓设定空燃比时起直到所述浓程度改变时机的时段中的至少一个时段较长。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃机的控制系统，其中在所述学习控制中，基于第一氧累积量和第二氧累积量修正有关所述反馈控制的参数，以使得所述第一氧累积量与所述第二氧累积量之间的差变得较小，所述第一氧累积量是从将所述目标空燃比切换到所述稀空燃比时到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述稀判定空燃比或更高时的第一时段中的累积氧过剩/不足量的绝对值，所述第二氧累积量是从将所述目标空燃比切换到所述浓空燃比时到所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比变成所述浓判定空燃比或更低时的第二时段中的累积氧过剩/不足量的绝对值。

7.根据权利要求6所述的内燃机的控制系统，其中所述学习促进条件在所述第一氧累积量与所述第二氧累积量的差是预定促进判定基准值或更高时成立。

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，其中所述学习促进条件在所述目标空燃比被设定为所述浓空燃比或稀空燃比，并且在预定理论空燃比促进判定时间或更长时间内或者在直到所述累积氧过剩/不足量变成预定值或更高的时段内，所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比被维持于接近在所述浓判定空燃比与所述稀判定空燃比之间的所述理论空燃比的空燃比区域内时成立。

9.根据权利要求8所述的内燃机的控制系统，其中所述学习促进条件在所述目标空燃比被设定为浓空燃比并且所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比在短于所述理论空燃比促进判定时间的浓空燃比促进判定时间或更长时间内被维持在所述稀判定空燃比或更高时成立。

10.根据权利要求8或9所述的内燃机的控制系统，其中所述学习促进条件在所述目标空燃比被设定为稀空燃比并且所述下游侧空燃比传感器的所述输出空燃比在短于所述理论空燃比促进判定时间的稀空燃比促进判定时间或更长时间内被维持在所述浓判定空燃比或更低时成立。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的内燃机的控制系统，其中有关所述反馈控制的参数是所述目标空燃比、燃料供给量、以及用作控制中心的空燃比中的任一者。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的内燃机的控制系统，其中

所述内燃机还包括上游侧空燃比传感器，所述上游侧空燃比传感器被布置在所述排气净化催化剂的排气流方向上的上游侧并且检测流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比，针对供应给所述内燃机的燃烧室的燃料供给量执行反馈控制，以使得所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比变成所述目标空燃比，并且

有关所述反馈控制的参数是所述上游侧空燃比传感器的输出值。