CN108798838A

CN108798838A - 内燃机的控制装置

Info

Publication number: CN108798838A
Application number: CN201810592310.5A
Authority: CN
Inventors: 中川德久; 冈崎俊太郎; 山口雄士
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2018-11-13
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: RU2642518C2; CN105745423A; CN108798838B; BR112016009876A2; AU2014341430A1; EP3064751B1; US20160273466A1; JP6015629B2; JP2015086840A; BR112016009876B1; RU2016116522A; EP3064751A4; WO2015064390A1; EP3064751A1; CN105745423B; KR20160060715A; AU2014341430B2; US9739225B2; KR101774184B1

Abstract

一种内燃机的控制装置，实施包含使向排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为稀空燃比的稀控制和使向排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为浓空燃比的浓控制的通常运转控制。通常运转控制包含在稀控制的实施期间中从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为稀判定空燃比以上的情况下使稀控制中的判定基准吸藏量减少的判定基准减少控制。

Description

内燃机的控制装置

本申请是申请日为2014年10月17日、申请号为201480060068.7、发明名称为：“内燃机的控制装置”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及内燃机的控制装置。

背景技术

在从燃烧室排出的排气中包含未燃烧气体、NOx等，为了净化排气的成分，在内燃机排气通路中配置有排气净化催化剂。作为能够同时净化未燃烧气体、NOx等成分的排气净化催化剂，已知三元催化剂。三元催化剂在排气的空燃比为理论空燃比附近的情况下能够以高净化率净化未燃烧气体、NOx等。因而，以往就已知在内燃机的排气通路中设置空燃比传感器，基于该空燃比传感器的输出值来控制向内燃机供给的燃料量的控制装置。

作为排气净化催化剂，可使用具有氧吸藏能力的催化剂。具有氧吸藏能力的排气净化催化剂，在氧吸藏量为上限吸藏量与下限吸藏量之间的适当的量时，即使向排气净化催化剂流入的排气的空燃比为浓，也能够净化未燃烧气体(HC、CO等)、NOx等。当向排气净化催化剂流入比理论空燃比浓的那侧的空燃比(以下也称为“浓空燃比”)的排气时，通过排气净化催化剂所吸藏的氧，排气中的未燃烧气体被氧化净化。

相反地，当向排气净化催化剂流入比理论空燃比稀的那侧的空燃比(以下也称为“稀空燃比”)的排气时，排气中的氧被吸藏到排气净化催化剂中。由此，在排气净化催化剂表面上变为氧不足状态，与之相伴，排气中的NOx被还原净化。这样，排气净化催化剂，只要氧吸藏量为适当的量，就与向排气净化催化剂流入的排气的空燃比无关而能够净化排气。

因此，在这样的控制装置中，为了将排气净化催化剂中的氧吸藏量维持为适当的量，在排气净化催化剂的排气流动方向上游侧设置空燃比传感器，并在排气流动方向下游侧设置氧传感器。使用这些传感器，控制装置基于上游侧的空燃比传感器的输出来进行反馈控制，以使得该空燃比传感器的输出变为与目标空燃比对应的目标值。而且，基于下游侧的氧传感器的输出来修正上游侧的空燃比传感器的目标值。

例如，在日本特开2011-069337号公报所记载的控制装置中，在下游侧的氧传感器的输出电压为高侧阈值以上、且排气净化催化剂的状态为氧不足状态时，向排气净化催化剂流入的排气的目标空燃比被设为稀空燃比。相反地，在下游侧的氧传感器的输出电压为低侧阈值以下、且排气净化催化剂的状态为氧过量状态时，目标空燃比被设为浓空燃比。通过该控制，在处于氧不足状态或氧过量状态时，能够使排气净化催化剂的状态快速地回到这两种状态的中间的状态、即在排气净化催化剂中吸藏有适当的量的氧的状态。

另外，在日本特开2001-234787号公报所记载的控制装置中，基于空气流量计和排气净化催化剂的上游侧的空燃比传感器等的输出，算出了排气净化催化剂的氧吸藏量。在那之后，在所算出的氧吸藏量比目标氧吸藏量多时，使向排气净化催化剂流入的排气的目标空燃比成为浓空燃比，在所算出的氧吸藏量比目标氧吸藏量少时，使目标空燃比成为稀空燃比。通过该控制，能够使排气净化催化剂的氧吸藏量恒定地维持为目标氧吸藏量。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2011-069337号公报

专利文献2:日本特开2001-234787号公报

专利文献3:日本特开平8-232723号公报

专利文献4:日本特开2009-162139号公报

发明内容

具有氧吸藏能力的排气净化催化剂，在向排气净化催化剂流入的排气的空燃比为稀空燃比的情况下，若氧吸藏量变为最大氧吸藏量的附近就变得难以吸藏排气中的氧。在排气净化催化剂的内部变为氧过量的状态，排气中含有的NOx难以被还原净化。因而，若氧吸藏量变为最大氧吸藏量的附近，则从排气净化催化剂流出的排气的NOx浓度急剧地上升。

因而，如上述的日本特开2011-069337号公报所公开的那样，在下游侧的氧传感器的输出电压变为低侧阈值以下时进行了将目标空燃比设定为浓空燃比的控制的情况下，存在从排气净化催化剂流出某种程度的NOx这样的问题。

在图17中示出说明向排气净化催化剂流入的排气的空燃比与从排气净化催化剂流出的NOx浓度的关系的时间图。图17是排气净化催化剂的氧吸藏量、由下游侧的氧传感器检测到的排气的空燃比、向排气净化催化剂流入的排气的目标空燃比、由上游侧的空燃比传感器检测到的排气的空燃比、以及从排气净化催化剂流出的排气中的NOx浓度的时间图。

在时刻t₁以前的状态下，向排气净化催化剂流入的排气的目标空燃比被设为稀空燃比。因而，排气净化催化剂的氧吸藏量逐渐地增加。另一方面，向排气净化催化剂流入的排气中的氧全部在排气净化催化剂中被吸藏，因此在从排气净化催化剂流出的排气中几乎不含氧。因而，由下游侧的氧传感器检测到的排气的空燃比大致变为理论空燃比。同样地，向排气净化催化剂流入的排气中的NOx全部在排气净化催化剂中被还原净化，因此在从排气净化催化剂流出的排气中也几乎不含NOx。

当排气净化催化剂的氧吸藏量逐渐地增加而接近于最大氧吸藏量Cmax时，向排气净化催化剂流入的排气中的氧的一部分会没有被排气净化催化剂吸藏，其结果是，从时刻t₁起，从排气净化催化剂流出的排气中包含氧。因而，由下游侧氧传感器检测到的排气的空燃比变为稀空燃比。然后，当排气净化催化剂的氧吸藏量进一步增加时，从排气净化催化剂流出的排气的空燃比达到预先设定的上限空燃比AFhighref(对应于低侧阈值)，目标空燃比被切换为浓空燃比。

当目标空燃比被切换为浓空燃比时，对应于被切换了的目标空燃比而使内燃机中的燃料喷射量增大。即使这样地燃料喷射量被增大，由于从内燃机主体到排气净化催化剂存在某种程度的距离，因此向排气净化催化剂流入的排气的空燃比没有立刻变更为浓空燃比而产生延迟。因而，即使目标空燃比在时刻t₂被切换为浓空燃比，直到时刻t₃为止向排气净化催化剂流入的排气的空燃比仍然为稀空燃比的状态。因而，在从时刻t₂到时刻t₃的期间，排气净化催化剂的氧吸藏量达到最大氧吸藏量Cmax或变为最大氧吸藏量Cmax附近的值，其结果是，会从排气净化催化剂流出氧和NOx。然后，在时刻t₃下，向排气净化催化剂流入的排气的空燃比变为浓空燃比，从排气净化催化剂流出的排气的空燃比向理论空燃比收敛下去。

这样，将目标空燃比从稀空燃比切换为浓空燃比后就产生了延迟，直到向排气净化催化剂流入的排气的空燃比变为浓空燃比为止。其结果是，在从时刻t₁到时刻t₄的期间，会从排气净化催化剂流出NOx。

本发明的目的在于提供一种内燃机的控制装置，在具备具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的内燃机中抑制NOx的流出。

本发明的第一发明的内燃机的控制装置，是在内燃机排气通路中具备具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的内燃机的控制装置，具备：上游侧空燃比传感器，其配置在排气净化催化剂的上游，检测向排气净化催化剂流入的排气的空燃比；下游侧空燃比传感器，其配置在排气净化催化剂的下游，检测从排气净化催化剂流出的排气的空燃比；和氧吸藏量取得单元，其取得被排气净化催化剂吸藏的氧的吸藏量。所述控制装置被形成为实施包含稀控制和浓控制的通常运转控制，所述稀控制是断续或连续地使向排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为比理论空燃比稀的稀设定空燃比，直到排气净化催化剂的氧吸藏量变为判定基准吸藏量以上为止的控制，所述判定基准吸藏量在最大氧吸藏量以下，所述浓控制是连续或断续地使向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓设定空燃比，直到下游侧空燃比传感器的输出变为浓判定空燃比以下为止的控制，所述浓判定空燃比是比理论空燃比浓的空燃比。通常运转控制包含以下控制：在稀控制的期间中氧吸藏量变为判定基准吸藏量以上的情况下切换成浓控制；在浓控制的期间中下游侧空燃比传感器的输出变为浓判定空燃比以下的情况下切换成稀控制。在从排气净化催化剂流出的排气的空燃比为比理论空燃比稀的稀空燃比的区域中，预先设定有稀判定空燃比。通常运转控制包含判定基准减少控制，所述判定基准减少控制是在稀控制的实施期间中从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为稀判定空燃比以上的情况下使稀控制中的判定基准吸藏量减少的控制。

在上述发明中，可检测稀控制的实施次数和从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为稀判定空燃比以上的次数，并在从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为稀判定空燃比以上的次数相对于稀控制的实施次数的比例变得大于预先设定的判定值的情况下实施判定基准减少控制。

在上述发明中，通常运转控制可包含以下控制：在稀控制的实施期间中从排气净化催化剂流出的排气的空燃比被维持为小于稀判定空燃比的情况下，维持判定基准吸藏量。

本发明的第二发明的内燃机的控制装置，是在内燃机排气通路中具备具有氧吸藏能力的排气净化催化剂的内燃机的控制装置，具备：上游侧空燃比传感器，其配置在排气净化催化剂的上游，检测向排气净化催化剂流入的排气的空燃比；下游侧空燃比传感器，其配置在排气净化催化剂的下游，检测从排气净化催化剂流出的排气的空燃比；和氧吸藏量取得单元，其取得被排气净化催化剂吸藏的氧的吸藏量。所述控制装置被形成为实施包含稀控制和浓控制的通常运转控制，所述稀控制是断续或连续地使向排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为比理论空燃比稀的稀设定空燃比，直到排气净化催化剂的氧吸藏量变为判定基准吸藏量以上为止的控制，所述判定基准吸藏量在最大氧吸藏量以下，所述浓控制是连续或断续地使向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓设定空燃比，直到下游侧空燃比传感器的输出变为浓判定空燃比以下为止的控制，所述浓判定空燃比是比理论空燃比浓的空燃比。通常运转控制包含以下控制：在稀控制的期间中氧吸藏量变为判定基准吸藏量以上的情况下切换成浓控制；在浓控制的期间中下游侧空燃比传感器的输出变为浓判定空燃比以下的情况下切换成稀控制。在从排气净化催化剂流出的排气的空燃比为比理论空燃比稀的稀空燃比的区域中，预先设定有稀判定空燃比，检测稀控制的实施次数和从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为稀判定空燃比以上的次数，在从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为稀判定空燃比以上的次数相对于稀控制的实施次数的比例变得大于预先设定的比例判定值的情况下，判定为排气净化催化剂异常。

根据本发明，能够提供抑制NOx流出的内燃机的控制装置。

附图说明

图1是实施方式中的内燃机的概略图。

图2A是表示排气净化催化剂的氧吸藏量和从排气净化催化剂流出的排气中的NOx的关系的图。

图2B是表示排气净化催化剂的氧吸藏量和从排气净化催化剂流出的排气中的未燃烧气体的浓度的关系的图。

图3是空燃比传感器的概略的截面图。

图4A是概略地表示空燃比传感器的工作的第一图。

图4B是概略地表示空燃比传感器的工作的第二图。

图4C是概略地表示空燃比传感器的工作的第三图。

图5是表示空燃比传感器中的排气空燃比和输出电流的关系的图。

图6是表示构成电压施加装置和电流检测装置的具体电路的一例的图。

图7是上游侧的排气净化催化剂的氧吸藏量等的时间图。

图8是下游侧的排气净化催化剂的氧吸藏量等的时间图。

图9是控制装置的功能框图。

图10是表示实施方式中的第一通常运转控制中的计算空燃比修正量的控制程序的流程图。

图11是实施方式中的稀检测时的控制的时间图。

图12是实施方式中的第二通常运转控制的时间图。

图13是实施方式中的第二通常运转控制的流程图。

图14是在实施方式的第二通常运转控制中判定排气净化催化剂的劣化的控制的流程图。

图15是实施方式中的第三通常运转控制的时间图。

图16是在实施方式的第三通常运转控制中判定排气净化催化剂的劣化的控制的流程图。

图17是以往技术的控制的时间图。

具体实施方式

参照图1至图16，对实施方式中的内燃机的控制装置进行说明。本实施方式中的内燃机具备输出转矩的内燃机主体、和净化从燃烧室流出的排气的排气处理装置。

＜内燃机总体的说明＞

图1是概略地表示本实施方式中的内燃机的图。内燃机具有内燃机主体1，内燃机主体1包含气缸体2和固定在气缸体2上的气缸盖4。气缸体2形成有孔部，配置有在该孔部的内部进行往复移动的活塞3。燃烧室5由被气缸体2的孔部、活塞3以及气缸盖4包围的空间构成。在气缸盖4上形成有进气口7和排气口9。进气阀6以将进气口7开闭的方式形成，排气阀8以将排气口9开闭的方式形成。

在气缸盖4的内壁面，在燃烧室5的中央部配置有火花塞10，在气缸盖4的内壁面的周边部配置有燃料喷射阀11。火花塞10被构成为根据点火信号来使火花产生。另外，燃料喷射阀11根据喷射信号而向燃烧室5内喷射规定量的燃料。再者，燃料喷射阀11也可以以向进气口7内喷射燃料的方式来配置。另外，在本实施方式中，作为燃料，可使用理论空燃比为14.6的汽油。但是，本发明的内燃机也可以使用其他燃料。

各气缸的进气口7分别经由对应的进气支管13连结到平衡罐(surgetank)14，平衡罐14经由进气管15连结到空气滤清器16。进气口7、进气支管13、平衡罐14、进气管15形成内燃机进气通路。另外，在进气管15内配置有由节流阀驱动促动器17驱动的节流阀18。节流阀18通过由节流阀驱动促动器17旋动而能够变更进气通路的开口面积。

另一方面，各气缸的排气口9与排气歧管19连结。排气歧管19具有与各排气口9连结的多个支部、和集合了这些支部的集合部。排气歧管19的集合部与内置有上游侧的排气净化催化剂20的上游侧外壳(casing)21连结。上游侧外壳21经由排气管22连结到内置有下游侧的排气净化催化剂24的下游侧外壳23。排气口9、排气歧管19、上游侧外壳21、排气管22以及下游侧外壳23形成内燃机排气通路。

本实施方式的内燃机的控制装置包含电子控制单元(ECU)31。本实施方式中的电子控制单元31由数字计算机构成，具备经由双向性总线32相互连接的RAM(随机存取存储器)33、ROM(只读存储器)34、CPU(微处理器)35、输入端口36以及输出端口37。

在进气管15中配置有用于检测在进气管15内流动的空气流量的空气流量计39，该空气流量计39的输出经由对应的AD变换器38被输入到输入端口36。

另外，在排气歧管19的集合部配置有对在排气歧管19内流动的排气(即，向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气)的空燃比进行检测的上游侧空燃比传感器40。而且，在排气管22内配置有对在排气管22内流动的排气(即，从上游侧的排气净化催化剂20流出并向下游侧的排气净化催化剂24流入的排气)的空燃比进行检测的下游侧空燃比传感器41。这些空燃比传感器的输出也经由对应的AD变换器38被输入到输入端口36。再者，对于这些空燃比传感器的构成，在后面叙述。

另外，在油门踏板42上连接有产生与油门踏板42的踏下量成比例的输出电压的负荷传感器43，负荷传感器43的输出电压经由对应的AD变换器38被输入到输入端口36。曲轴转角传感器44，例如曲轴每旋转15度就产生输出脉冲，该输出脉冲被输入到输入端口36。CPU35从该曲轴转角传感器44的输出脉冲计算内燃机转速。另一方面，输出端口37经由对应的驱动电路45与火花塞10、燃料喷射阀11以及节流阀驱动促动器17连接。

＜排气净化催化剂的说明＞

本实施方式的内燃机的排气处理装置具备多个排气净化催化剂。本实施方式的排气处理装置，包含上游侧的排气净化催化剂20、和配置在排气净化催化剂20的下游的下游侧的排气净化催化剂24。上游侧的排气净化催化剂20和下游侧的排气净化催化剂24具有同样的构成。以下，仅对上游侧的排气净化催化剂20进行说明，但下游侧的排气净化催化剂24也具有同样的构成以及作用。

上游侧的排气净化催化剂20是具有氧吸藏能力的三元催化剂。具体而言，上游侧的排气净化催化剂20是使具有催化作用的贵金属(例如铂(Pt)、钯(Pd)、以及铑(Rh))和具有氧吸藏能力的物质(例如二氧化铈(CeO₂))担载在由陶瓷构成的载体上而成的催化剂。上游侧的排气净化催化剂20当达到规定的活性温度时，除了同时净化未燃烧气体(HC、CO等)和氮氧化物(NOx)的催化作用以外，还发挥氧吸藏能力。

根据上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏能力，上游侧的排气净化催化剂20在向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比比理论空燃比稀(为稀空燃比)时，吸藏排气中的氧。另一方面，上游侧的排气净化催化剂20在流入的排气的空燃比比理论空燃比浓(为浓空燃比)时，释放被上游侧的排气净化催化剂20吸藏的氧。再者，“排气的空燃比”意指直到生成该排气为止所供给的燃料的质量相对于空气的质量的比率，通常意指在生成该排气时供给到燃烧室5内的燃料的质量相对于空气的质量的比率。在本说明书中，也有时将排气的空燃比称为“排气空燃比”。接着，对本实施方式中的排气净化催化剂的氧吸藏量和净化能力的关系进行说明。

在图2A和图2B中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NOx和未燃烧气体(HC、CO等)的浓度的关系。图2A表示向排气净化催化剂流入的排气的空燃比为稀空燃比时的、氧吸藏量和从排气净化催化剂流出的排气中的NOx浓度的关系。另一方面，图2B表示向排气净化催化剂流入的排气的空燃比为浓空燃比时的、氧吸藏量和从排气净化催化剂流出的排气中的未燃烧气体的浓度的关系。

从图2A可知，在排气净化催化剂的氧吸藏量少时，直到最大氧吸藏量为止都存在余裕度。因而，即使是向排气净化催化剂流入的排气的空燃比为稀空燃比(即，该排气包含NOx和氧)，排气中的氧也被吸藏到排气净化催化剂中，与之相伴，NOx也被还原净化。其结果是，从排气净化催化剂流出的排气中几乎不含NOx。

但是，当排气净化催化剂的氧吸藏量变多时，在向排气净化催化剂流入的排气的空燃比为稀空燃比的情况下，在排气净化催化剂中难以吸藏排气中的氧，与之相伴，排气中的NOx也难以被还原净化。因而，从图2A可知，当氧吸藏量超过最大氧吸藏量Cmax附近的上限吸藏量Cuplim而增大时，从排气净化催化剂流出的排气中的NOx浓度急剧地上升。

另一方面，在排气净化催化剂的氧吸藏量多时，当向排气净化催化剂流入的排气的空燃比为浓空燃比(即，该排气包含HC、CO等未燃烧气体)时，排气净化催化剂所吸藏的氧被释放。因而，向排气净化催化剂流入的排气中的未燃烧气体被氧化净化。其结果是，从图2B可知，在从排气净化催化剂流出的排气中几乎不含未燃烧气体。

但是，当排气净化催化剂的氧吸藏量变少、变为0附近时，在向排气净化催化剂流入的排气的空燃比为浓空燃比的情况下，从排气净化催化剂释放的氧变少，与之相伴，排气中的未燃烧气体也难以被氧化净化。因而，从图2B可知，当氧吸藏量越过某个下限吸藏量Clowlim而减少时，从排气净化催化剂流出的排气中的未燃烧气体的浓度急剧地上升。

如以上那样，根据在本实施方式中使用的排气净化催化剂20、24，排气中的NOx和未燃烧气体的净化特性根据向排气净化催化剂20、24流入的排气的空燃比以及氧吸藏量而变化。再者，如果具有催化作用和氧吸藏能力，则排气净化催化剂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＞

接着，参照图3，对本实施方式中的上游侧空燃比传感器40和下游侧空燃比传感器41的结构进行说明。图3是空燃比传感器的概略的截面图。本实施方式中的空燃比传感器，是由固体电解质层和一对电极构成的单元为一个的一单元型的空燃比传感器。作为空燃比传感器，并不限于该形态，也可以采用输出根据排气的空燃比而连续变化的其他形态的传感器。例如，也可以采用二单元型的空燃比传感器。

本实施方式中的空燃比传感器，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侧电极(第二电极)53、对通过的排气进行扩散律速的扩散律速层54、保护扩散律速层54的保护层55、和进行空燃比传感器的加热的加热器部56。

在固体电解质层51的一个侧面上设置有扩散律速层54，在扩散律速层54的与固体电解质层51侧的侧面相反侧的侧面上设置有保护层55。在本实施方式中，在固体电解质层51与扩散律速层54之间形成有被测气体室57。经由扩散律速层54向该被测气体室57中导入作为空燃比传感器的检测对象的气体、即排气。另外，排气侧电极52配置在被测气体室57内，因此，排气侧电极52经由扩散律速层54暴露在排气中。再者，不一定需要设置被测气体室57，也可以构成为在排气侧电极52的表面上直接接触扩散律速层54。

在固体电解质层51的另一个侧面上设置有加热器部56。在固体电解质层51与加热器部56之间形成有基准气体室58，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对大气开放，因此向基准气体室58内导入大气来作为基准气体。大气侧电极53配置在基准气体室58内，因此大气侧电极53暴露在基准气体(基准气氛)中。在本实施方式中，作为基准气体，使用了大气，因此变成大气侧电极53暴露在大气中。

在加热器部56中设置有多个加热器59，能够由这些加热器59来控制空燃比传感器的温度、特别是固体电解质层51的温度。加热器部56具有足以加热到使固体电解质层51活化的发热容量。

固体电解质层51由将CaO、MgO、Y₂O₃、Yb₂O₃等作为稳定剂分配给ZrO₂(氧化锆)、HfO₂、ThO₂、Bi2O₃等而成的氧离子传导性氧化物的烧结体形成。另外，扩散律速层54由氧化铝、氧化镁、硅石质、尖晶石、莫来石等耐热性无机物的多孔质烧结体形成。进而，排气侧电极52和大气侧电极53由铂等的催化活性高的贵金属形成。

另外，由装载于电子控制单元31中的电压施加装置60对排气侧电极52与大气侧电极53之间施加传感器施加电压Vr。而且，在电子控制单元31中设置有电流检测装置61，所述电流检测装置61检测在由电压施加装置60施加了传感器施加电压Vr时经由固体电解质层51在排气侧电极52与大气侧电极53之间流动的电流。由该电流检测装置61检测到的电流为空燃比传感器的输出电流。

＜空燃比传感器的工作＞

接着，参照图4A至图4C，对这样构成的空燃比传感器的工作的基本概念进行说明。图4A至图4C是概略地表示空燃比传感器的工作的图。在使用时，空燃比传感器以保护层55和扩散律速层54的外周面暴露在排气中的方式来配置。另外，向空燃比传感器的基准气体室58导入大气。

如上述那样，固体电解质层51由氧离子传导性氧化物的烧结体形成。因此，具有以下的性质(氧电池特性)：当在通过高温而活化的状态下在固体电解质层51的两侧面间产生氧浓度差时，会产生要使氧离子从浓度高的侧面侧向浓度低的侧面侧移动的电动势E。

相反地，固体电解质层51具有以下的特性(氧泵特性)：当对两侧面间赋予电位差时，将要引起氧离子的移动以使得根据该电位差而在固体电解质层的两侧面间产生氧浓度比。具体而言，在对两侧面间赋予了电位差的情况下，以赋予了正极性的侧面中的氧浓度相对于赋予了负极性的侧面中的氧浓度以与电位差对应的比率变高的方式引起氧离子的移动。另外，如图3和图4A至图4C所示，在空燃比传感器中，以大气侧电极53变为正极性、排气侧电极52变为负极性的方式对排气侧电极52与大气侧电极53之间施加了一定的传感器施加电压Vr。再者，在本实施方式中，空燃比传感器中的传感器施加电压Vr为同一电压。

在空燃比传感器周围的排气空燃比比理论空燃比稀时，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度之比不那么大。因而，如果将传感器施加电压Vr设定为适当的值，则在固体电解质层51的两侧面间，与和传感器施加电压Vr对应的氧浓度相比，实际的氧浓度比变小。因而，如图4A所示那样，从排气侧电极52朝向大气侧电极53产生氧离子的移动，以使得固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比朝着与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比变大。其结果是，从施加传感器施加电压Vr的电压施加装置60的正极经由大气侧电极53、固体电解质层51、以及排气侧电极52向电压施加装置60的负极流动电流。

如果将传感器施加电压Vr设定为适当的值，则此时流动的电流(输出电流)Ir的大小与通过扩散而从排气中经过扩散律速层54向被测气体室57流入的氧量成比例。因此，通过由电流检测装置61检测该电流Ir的大小，能够得知氧浓度，进而能够得知稀区域中的空燃比。

另一方面，在空燃比传感器周围的排气空燃比比理论空燃比浓时，未燃烧气体从排气中经过扩散律速层54向被测气体室57内流入，因此，即使在排气侧电极52上存在氧，也与未燃烧气体发生反应而被除去。因而，在被测气体室57内，氧浓度变得极低，其结果是，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度之比变大。因而，如果将传感器施加电压Vr设定为适当的值，则在固体电解质层51的两侧面间，与和传感器施加电压Vr对应的氧浓度相比，实际的氧浓度比变大。因而，如图4B所示那样，从大气侧电极53朝向大气侧电极52产生氧离子的移动，以使得固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比朝着与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比变小。其结果是，从大气侧电极53经过施加传感器施加电压Vr的电压施加装置60向排气侧电极52流动电流。

此时流动的电流成为输出电流Ir。如果将传感器施加电压Vr设定为适当的值，则输出电流的大小由在固体电解质层51中从大气侧电极53向排气侧电极52移动的氧离子的流量来决定。该氧离子与通过扩散而从排气中经过扩散律速层54向被测气体室57流入的未燃烧气体在排气侧电极52上进行反应(燃烧)。因此，氧离子的移动流量与流入到被测气体室57内的排气中的未燃烧气体的浓度对应。因此，通过由电流检测装置61检测该电流Ir的大小，能够得知未燃烧气体浓度，进而能够得知浓区域中的空燃比。

另外，在空燃比传感器周围的排气空燃比为理论空燃比时，向被测气体室57流入的氧和未燃烧气体的量成为化学当量比。因而，通过排气侧电极52的催化作用，两者完全燃烧，被测气体室57内的氧和未燃烧气体的浓度不发生变动。其结果是，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比不变动，而仍然维持着与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比。因而，如图4C所示，没有发生由氧泵特性引起的氧离子的移动，其结果是不产生在电路中流动的电流。

这样构成的空燃比传感器，具有图5所示的输出特性。即，在空燃比传感器中，排气空燃比越大(即越稀)，空燃比传感器的输出电流Ir越大。而且，空燃比传感器被构成为在排气空燃比为理论空燃比时输出电流Ir变为零。

＜电压施加装置和电流检测装置的电路＞

图6示出构成电压施加装置60和电流检测装置61的具体电路的一例。在图示的例子中，将由氧电池特性产生的电动势表示为E，将固体电解质层51的内阻表示为Ri，将排气侧电极52与大气侧电极53之间的电位差表示为Vs。

从图6可知，电压施加装置60进行着负反馈控制以使得基本上由氧电池特性产生的电动势E与传感器施加电压Vr一致。换言之，电压施加装置60进行着负反馈控制，以使得在排气侧电极52与大气侧电极53之间的电位差Vs因固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比的变化而变化了时该电位差Vs也为传感器施加电压Vr。

因此，在排气空燃比变为理论空燃比，在固体电解质层51的两侧面间不产生氧浓度比的变化的情况下，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比为与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比。在该情况下，电动势E与传感器施加电压Vr一致，排气侧电极52与大气侧电极53之间的电位差Vs也为传感器施加电压Vr，其结果是不会流过电流Ir。

另一方面，在排气空燃比变为与理论空燃比不同的空燃比，在固体电解质层51的两侧面间产生氧浓度比的变化的情况下，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比不会变为与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比。在该情况下，电动势E变为与传感器施加电压Vr不同的值。因而，为了在固体电解质层51的两侧面间使氧离子移动以使得通过负反馈控制，电动势E与传感器施加电压Vr一致，对排气侧电极52与大气侧电极53之间赋予电位差Vs。然后，随着此时的氧离子的移动，电流Ir流动。其结果是，电动势E收敛于传感器施加电压Vr，当电动势E收敛于传感器施加电压Vr时，不久电位差Vs也会收敛于传感器施加电压Vr。

因此，可以说电压施加装置60实质上在排气侧电极52与大气侧电极53之间施加了传感器施加电压Vr。再者，电压施加装置60的电路不一定需要是如图6所示那样的电路，如果能够在排气侧电极52与大气侧电极53之间实质上施加传感器施加电压Vr，则也可以是任何方式的装置。

另外，电流检测装置61并不实际地检测电流，而是检测电压E₀，从该电压E₀算出电流。在此，E₀能够如下述式(1)那样表示。

E₀＝Vr+V₀+IrR…(1)

在此，V₀是偏移电压(是预先施加以使得E₀不变为负值的电压，例如3V)，R是图6所示的电阻的值。

在式(1)中，由于传感器施加电压Vr、偏移电压V₀以及电阻值R为恒定，因此电压E₀根据电流Ir而变化。因而，如果检测出电压E₀，则能够从该电压E₀算出电流Ir。

因此，可以说电流检测装置61实质上检测在排气侧电极52与大气侧电极53之间流动的电流Ir。再者，电流检测装置61的电路不一定需要是如图6所示那样的电路，如果能够检测在排气侧电极52与大气侧电极53之间流动的电流Ir，则也可以是任何方式的装置。

＜通常运转控制的概要＞

接着，说明本实施方式的内燃机的控制装置中的空燃比控制的概要。首先，对在内燃机中决定燃料喷射量以使气体空燃比与目标空燃比一致的的通常运转控制进行说明。内燃机的控制装置具备对向排气净化催化剂流入的排气的空燃比进行调整的流入空燃比控制单元。本实施方式的流入空燃比控制单元，通过调整向燃烧室供给的燃料的量来调整向排气净化催化剂流入的排气的空燃比。作为流入空燃比控制单元，并不限于该形态，可采用能够调整向排气净化催化剂流入的排气的空燃比的任意的装置。例如，流入空燃比控制单元也可以被形成为，具备使排气回流到内燃机进气通路中的EGR(Exhaust GasRecirculation)装置，以调整回流气体的量。

本实施方式的内燃机，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup进行反馈控制，以使得上游侧空燃比传感器40的输出电流(即，向排气净化催化剂流入的排气的空燃比)Irup变为与目标空燃比对应的值。

目标空燃比基于下游侧空燃比传感器41的输出电流来设定。具体而言，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Iref以下时，目标空燃比被设为稀设定空燃比，并维持为该空燃比。在此，浓判定基准值Iref可采用与比理论空燃比稍浓的预先设定的浓判定空燃比(例如14.55)对应的值。另外，稀设定空燃比是比理论空燃比稀某种程度的预先设定的空燃比，例如设为14.65～20，优选为14.65～18，更优选为14.65～16左右。

本实施方式的内燃机的控制装置，具备氧吸藏量取得单元，所述氧吸藏量取得单元取得被排气净化催化剂吸藏的氧的吸藏量。在目标空燃比为稀设定空燃比的情况下，可推定上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc。另外，在本实施方式中，在目标空燃比为浓设定空燃比的情况下也可推定上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc。氧吸藏量OSAsc的推定，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、由空气流量计39等算出的向燃烧室5内的吸入空气量的推定值以及从燃料喷射阀11喷射的燃料喷射量等来进行。而且，在实施着目标空燃比被设定为稀设定空燃比的控制的期间中，当氧吸藏量OSAsc的推定值变为预先设定的判定基准吸藏量Cref以上时，至此为稀设定空燃比的目标空燃比被设为浓设定空燃比，并维持为该空燃比。在本实施方式中，采用了弱浓设定空燃比。弱浓设定空燃比比理论空燃比稍浓，例如设为13.5～14.58，优选为14～14.57，更优选为14.3～14.55左右。然后，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn再次变为浓判定基准值Iref以下时，目标空燃比再次被设为稀设定空燃比，其后反复进行同样的操作。

这样，在本实施方式中，向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比被交替地设定为稀设定空燃比和弱浓设定空燃比。特别是在本实施方式中，稀设定空燃比与理论空燃比的差大于弱浓设定空燃比与理论空燃比的差。因此，在本实施方式中，目标空燃比被交替地设定为短期间的稀设定空燃比和长期间的弱浓设定空燃比。

再者，稀设定空燃比与理论空燃比的差，也可以和浓设定空燃比与理论空燃比的差大致相同。即，浓设定空燃比的深度和稀设定空燃比的深度也可以变为大致相等。在这样的情况下，稀设定空燃比的期间和浓设定空燃比的期间变为大致相同的长度。

＜使用了时间图的控制的说明＞

图7示出本实施方式中的第一通常运转控制的时间图。图7是在进行了本发明的内燃机的控制装置中的空燃比控制的情况下的、上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc、下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn、空燃比修正量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、以及从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气中的NOx浓度的时间图。

再者，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup，在向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为理论空燃比时变为零，在该排气的空燃比为浓空燃比时变为负值，在该排气的空燃比为稀空燃比时变为正值。另外，在向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为浓空燃比或稀空燃比时，与理论空燃比的差越大，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup的绝对值就越大。下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn也根据从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比而与上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup同样地变化。另外，空燃比修正量AFC是关于向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比的修正量。在空燃比修正量AFC为0时目标空燃比为理论空燃比，在空燃比修正量AFC为正值时目标空燃比变为稀空燃比，在空燃比修正量AFC为负值时目标空燃比变为浓空燃比。

在图示的例子中，在时刻t₁以前的状态下，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich。弱浓设定修正量AFCrich是与弱浓设定空燃比对应的值，为小于0的值。因此，目标空燃比被设为浓空燃比，与之相伴，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变为负值。由于在向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气中会包含未燃烧气体，因此上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐地减少下去。但是，由于排气中所包含的未燃烧气体在上游侧的排气净化催化剂20中被净化，因此下游侧空燃比传感器的输出电流Irdwn大致变为0(对应于理论空燃比)。此时，向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为浓空燃比，因此从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量被抑制。

当上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐地减少时，氧吸藏量OSAsc在时刻t₁下越过下限吸藏量(参照图2B的Clowlim)而减少。当氧吸藏量OSAsc与下限吸藏量相比减少时，流入到上游侧的排气净化催化剂20中的未燃烧气体的一部分在上游侧的排气净化催化剂20中未被净化而流出。因而，在时刻t₁以后，随着上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc减少，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn逐渐地下降。此时也由于向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为浓空燃比，因此从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量被抑制。

然后，在时刻t₂下，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn到达与浓判定空燃比对应的浓判定基准值Iref。在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Iref时，为了抑制上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的减少，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。稀设定修正量AFClean是与稀设定空燃比对应的值，为大于0的值。因此，目标空燃比被设为稀空燃比。

再者，在本实施方式中，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn到达浓判定基准值Iref后，即从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比到达浓判定空燃比后就进行了空燃比修正量AFC的切换。这是因为，即使上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量充分，也有从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比极微小地偏离理论空燃比的情况。即，当假设在输出电流Irdwn稍微偏离零(对应于理论空燃比)的情况下也判断为氧吸藏量越过下限吸藏量而减少时，即使实际地具有充分的氧吸藏量，也有被判断为氧吸藏量越过下限吸藏量而减少的可能性。因此，在本实施方式中，从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比到达浓判定空燃比才判断为氧吸藏量越过下限吸藏量而减少。反过来说，浓判定空燃比被设为在上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量充分时从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比不会到达那样的空燃比。

在时刻t₂下，即使将目标空燃比切换为稀空燃比，向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比也不会立刻变为稀空燃比，产生某种程度的延迟。其结果是，向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比在时刻t₃下从浓空燃比变化为稀空燃比。再者，在时刻t₂～t₃，从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比为浓空燃比，因此在该排气中会包含未燃烧气体。但是，从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量被抑制。

当在时刻t₃下向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变化为稀空燃比时，上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc增大。另外，与之相伴，从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比向理论空燃比变化，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn也收敛于0。此时，向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为稀空燃比，但上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏能力有充分的余裕，因此流入的排气中的氧被吸藏到上游侧的排气净化催化剂20中，NOx被还原净化。因而，从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量被抑制。

然后，当上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc增大时，在时刻t₄下氧吸藏量OSAsc到达判定基准吸藏量Cref。判定基准吸藏量Cref被设定为最大氧吸藏量Cmax以下。在本实施方式中，当氧吸藏量OSAsc变为判定基准吸藏量Cref时，为中止向上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏，空燃比修正量AFC被切换为弱浓设定修正量AFCrich(小于0的值)。因此，目标空燃比被设为浓空燃比。

但是，如上述那样，自切换目标空燃比后产生延迟直到向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比实际变化为止。因而，即使在时刻t₄进行切换，向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比也在经过了某程度时间的时刻t₅下从稀空燃比变化为浓空燃比。在时刻t₄～t₅，向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为稀空燃比，因此上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc增大下去。

但是，由于判定基准吸藏量Cref被设定得比最大氧吸藏量Cmax或上限吸藏量(参照图2A的Cuplim)充分地低，因此在时刻t₅下氧吸藏量OSAsc也没有达到最大氧吸藏量Cmax或上限吸藏量。反过来说，判定基准吸藏量Cref被设为充分少的量，以使得即使自切换目标空燃比后产生延迟直到向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比实际变化为止，氧吸藏量OSAsc也不会达到最大氧吸藏量Cmax或上限吸藏量。例如，判定基准吸藏量Cref设为最大氧吸藏量Cmax的3/4以下，优选为其1/2以下，更优选为其1/5以下。因此，在时刻t₄～t₅，从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量也被抑制。

在时刻t₅以后，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich。因此，目标空燃比被设为浓空燃比，与之相伴，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变为负值。由于在向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气中包含未燃烧气体，因此上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐地减少下去，在时刻t₆下，与时刻t₁同样地，氧吸藏量OSAsc越过下限吸藏量而减少。此时，向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比也为浓空燃比，因此从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量被抑制。

然后，在时刻t₇下，与时刻t₂同样地，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn到达与浓判定空燃比对应的浓判定基准值Iref。由此，空燃比修正量AFC被切换为与稀设定空燃比对应的稀设定修正量AFClean。然后，反复进行上述的时刻t₁～t₆的循环。

再者，这样的空燃比修正量AFC的控制由电子控制单元31进行。因此可以说，电子控制单元31具备：氧吸藏量增加单元，该单元在由下游侧空燃比传感器41检测出的排气的空燃比变为浓判定空燃比以下时，使向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比继续成为稀设定空燃比，直到上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc变为判定基准吸藏量Cref为止；和氧吸藏量减少单元，该单元在上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc变为判定基准吸藏量Cref以上时，使目标空燃比继续成为弱浓设定空燃比，以使得氧吸藏量OSAsc不会达到最大氧吸藏量Cmax而朝向零减少。

从以上的说明可知，根据上述实施方式，能够总是抑制从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量。即，只要进行着上述的控制，就基本上能使从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量为较少的量。

另外，一般而言，在基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup和吸入空气量的推定值等来推定出氧吸藏量OSAsc的情况下，有产生误差的可能性。在本实施方式中，也在时刻t₃～t₄的范围内推定了氧吸藏量OSAsc，因此在氧吸藏量OSAsc的推定值中包含少许的误差。但是，即使含有这样的误差，若将判定基准吸藏量Cref设定得比最大氧吸藏量Cmax或上限吸藏量充分低，则实际的氧吸藏量OSAsc也基本不会达到最大氧吸藏量Cmax或上限吸藏量。因此，从这样的观点来讲，也能够抑制从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量。

另外，当排气净化催化剂的氧吸藏量被维持为恒定时，该排气净化催化剂的氧吸藏能力下降。与此相对，根据本实施方式，氧吸藏量OSAsc总是上下地变动，因此抑制了氧吸藏能力的下降。

再者，在上述实施方式中，在时刻t₂～t₄，空燃比修正量AFC被维持为稀设定修正量AFClean。但是，在这样的期间，空燃比修正量AFC不一定需要维持为恒定，也可以以使其逐渐地减少等、变动的方式进行设定。同样地，在时刻t₄～t₇下，空燃比修正量AFC被维持为弱浓设定修正量AFCrich。但是，在这样的期间，空燃比修正量AFC不一定需要被维持为恒定，也可以被设定成进行变动，例如使其逐渐地减少等。

但是，即使是该情况，时刻t₂～t₄中的空燃比修正量AFC也能够被设定以使得该期间的目标空燃比的平均值与理论空燃比的差大于时刻t₄～t₇中的目标空燃比的平均值与理论空燃比的差。

另外，在上述实施方式中，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup和向燃烧室5内的吸入空气量的推定值等来推定了出上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc。但是，氧吸藏量OSAsc，也可以基于这些参数以及其他的参数来算出，也可以基于与这些参数不同的参数来推定。另外，在上述实施方式中，当氧吸藏量OSAsc的推定值变为判定基准吸藏量Cref以上时，目标空燃比被从稀设定空燃比切换为弱浓设定空燃比。但是，将目标空燃比从稀设定空燃比切换为弱浓设定空燃比的定时，可以以例如自将目标空燃比从弱浓设定空燃比向稀设定空燃比切换后的内燃机运转时间等其他的参数为基准。但是，即使是该情况，也需要在被推定为上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc比最大氧吸藏量少的期间将目标空燃比从稀设定空燃比切换为弱浓设定空燃比。

＜也使用了下游侧催化剂的控制的说明＞

另外，在本实施方式中，除了上游侧的排气净化催化剂20以外，还设置有下游侧的排气净化催化剂24。下游侧的排气净化催化剂24的氧吸藏量OSAufc，通过每隔某种程度的期间就进行的燃料切断(F/C)控制而被设为最大氧吸藏量Cmax附近的值。因而，即便从上游侧的排气净化催化剂20流出了包含未燃烧气体的排气，这些未燃烧气体也在下游侧的排气净化催化剂24中被氧化净化。

在此，燃料切断控制是指在装载内燃机的车辆减速时等，即使是曲轴、活塞3正在运动着的状态也停止从燃料喷射阀11喷射燃料的控制。当进行该控制时，大量的空气会流入排气净化催化剂20和排气净化催化剂24中。

以下，参照图8，对下游侧的排气净化催化剂24中的氧吸藏量OSAufc的推移变化进行说明。图8是与图7同样的图，替换图7的NOx浓度的推移变化而示出了下游侧的排气净化催化剂24的氧吸藏量OSAufc和从下游侧的排气净化催化剂24流出的排气中的未燃烧气体(HC、CO等)的浓度的推移变化。另外，在图8所示的例子中，进行了与图7所示的例子相同的控制。

在图8所示的例子中，在时刻t₁以前进行了燃料切断控制。因而，在时刻t₁以前，下游侧的排气净化催化剂24的氧吸藏量OSAufc变为最大氧吸藏量Cmax附近的值。另外，在时刻t₁以前，从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比大致被保持在理论空燃比。因而，下游侧的排气净化催化剂24的氧吸藏量OSAufc被维持为恒定。

然后，在时刻t₁～t₄，从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为浓空燃比。因而，向下游侧的排气净化催化剂24中流入包含未燃烧气体的排气。

如上述那样，在下游侧的排气净化催化剂24中吸藏有大量的氧，因此，当在向下游侧的排气净化催化剂24流入的排气中含有未燃烧气体时，通过被吸藏的氧，未燃烧气体被氧化净化。另外，与之相伴，下游侧的排气净化催化剂24的氧吸藏量OSAufc减少。但是，在时刻t₁～t₄，从上游侧的排气净化催化剂20流出的未燃烧气体不那么多，因此该期间的氧吸藏量OSAufc的减少量为很少的量。因而，在时刻t₁～t₄，从上游侧的排气净化催化剂20流出的未燃烧气体全部在下游侧的排气净化催化剂24中被还原净化。

对于时刻t6以后，每间隔某种程度的时间就与时刻t₁～t₄中的情况同样地，从上游侧的排气净化催化剂20流出未燃烧气体。这样流出的未燃烧气体基本上由被下游侧的排气净化催化剂24吸藏的氧还原净化。因此，几乎不会从下游侧的排气净化催化剂24流出未燃烧气体。如上述那样，考虑到使从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量为较少的量，根据本实施方式，从下游侧的排气净化催化剂24排出的未燃烧气体以及NOx的排出量总是为较少的量。

＜具体的控制的说明＞

接着，参照图9和图10，对上述实施方式中的控制装置进行具体说明。本实施方式中的控制装置，如作为功能框图的图9所示那样，包含A1～A9的各功能块而构成。以下，一边参照图9一边对各功能块进行说明。

＜燃料喷射量的计算＞

首先，对燃料喷射量的计算进行说明。在计算燃料喷射量时，使用作为缸内吸入空气量计算部的缸内吸入空气量计算单元A1、作为基本燃料喷射量计算部的基本燃料喷射量计算单元A2、以及作为燃料喷射量计算部的燃料喷射量计算单元A3。

缸内吸入空气量计算单元A1基于由空气流量计39测量到的吸入空气流量Ga、根据曲轴转角传感器44的输出而算出的内燃机转速NE、存储在电子控制单元31的ROM34中的映射图(map)或计算式，算出向各气缸的吸入空气量Mc。

基本燃料喷射量计算单元A2，通过由缸内吸入空气量计算单元A1算出的缸内吸入空气量Mc除以由后述的目标空燃比设定单元A6算出的目标空燃比AFT，来算出基本燃料喷射量Qbase(Qbase＝Mc/AFT)。

燃料喷射量计算单元A3，通过由基本燃料喷射量计算单元A2算出的基本燃料喷射量Qbase和后述的F/B修正量DQi相加，算出燃料喷射量Qi(Qi＝Qbase+DQi)。对燃料喷射阀11进行喷射指示以使得从燃料喷射阀11喷射这样算出的燃料喷射量Qi的燃料。

＜目标空燃比的计算＞

接着，对目标空燃比的计算进行说明。在计算目标空燃比时，作为氧吸藏量取得部，使用氧吸藏量取得单元。在计算目标空燃比时，使用作为氧吸藏量取得部发挥作用的氧吸藏量计算单元A4、作为目标空燃比修正量计算部的目标空燃比修正量计算单元A5、以及作为目标空燃比设定部的目标空燃比设定单元A6。

氧吸藏量计算单元A4，基于由燃料喷射量计算单元A3算出的燃料喷射量Qi、和上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup来算出上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量的推定值OSAest。例如，氧吸藏量计算单元A4，通过与上游侧空燃比传感器的输出电流Irup对应的空燃比和理论空燃比的差量乘以燃料喷射量Qi并且累计所求出的值，来算出氧吸藏量的推定值OSAest。再者，由氧吸藏量计算单元A4进行的上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量的推定也可以不经常进行。例如，也可以仅在从目标空燃比自浓空燃比向稀空燃比实际地切换时(图7中的时刻t₃)开始到氧吸藏量的推定值OSAest到达判定基准吸藏量Cref(图7中的时刻t₄)为止的期间推定氧吸藏量。

目标空燃比修正量计算单元A5，基于由氧吸藏量计算单元A4算出来的氧吸藏量的推定值OSAest、和下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn，来算出目标空燃比的空燃比修正量AFC。具体而言，空燃比修正量AFC在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Iref(与浓判定空燃比对应的值)以下时被设为稀设定修正量AFClean。然后，空燃比修正量AFC被维持在稀设定修正量AFClean，直到氧吸藏量的推定值OSAest到达判定基准吸藏量Cref为止。当氧吸藏量的推定值OSAest到达判定基准吸藏量Cref时，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich。然后，空燃比修正量AFC被维持在弱浓设定修正量AFCrich，直到下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为浓判定基准值Iref(与浓判定空燃比对应的值)为止。

目标空燃比设定单元A6，通过成为基准的空燃比、即本实施方式中的理论空燃比AFR和由目标空燃比修正量计算单元A5算出的空燃比修正量AFC相加，来算出目标空燃比AFT。因此，目标空燃比AFT被设为弱浓设定空燃比(空燃比修正量AFC为弱浓设定修正量AFCrich的情况)和稀设定空燃比(空燃比修正量AFC为稀设定修正量AFClean的情况)中的任一个。这样算出的目标空燃比AFT被输入到基本燃料喷射量计算单元A2和后述的空燃比差计算单元A8。

图10是表示空燃比修正量AFC的计算控制的控制程序的流程图。图示的控制程序通过一定时间间隔的插入来进行。

如图10所示，首先，在步骤S11中判定空燃比修正量AFC的计算条件是否成立。所谓空燃比修正量的计算条件成立的情况，可列举出例如不是燃料切断控制中等等。在步骤S11中判定为目标空燃比的计算条件成立的情况下，进入步骤S12。在步骤S12中，取得上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn、燃料喷射量Qi。接着，在步骤S13中，基于在步骤S12中取得的上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup和燃料喷射量Qi来算出氧吸藏量的推定值OSAest。

接着，在步骤S14中，判定稀设定标志Fr是否被设定为0。若空燃比修正量AFC被设定为稀设定修正量AFClean，则稀设定标志Fr被设为1，在其以外的情况下被设为0。在步骤S14中，稀设定标志Fr被设定为0的情况下，进入步骤S15。在步骤S15中，判定下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn是否在浓判定基准值Iref以下。在判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn大于浓判定基准值Iref的情况下，结束控制程序。

另一方面，当上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc减少、从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比下降时，在步骤S15中判定为下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn在浓判定基准值Iref以下。在该情况下，进入步骤S16，空燃比修正量AFC被设为稀设定修正量AFClean。接着，在步骤S17中，稀设定标志Fr被设定为1，结束控制程序。

在接下来的控制程序中，当在步骤S14中判定为稀设定标志Fr被设定为0时，进入步骤S18。在步骤S18中，判定在步骤S13中算出的氧吸藏量的推定值OSAest是否少于判定基准吸藏量Cref。在判定为氧吸藏量的推定值OSAest比判定基准吸藏量Cref少的情况下，进入步骤S19，空燃比修正量AFC继续被设为稀设定修正量AFClean。另一方面，当上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量增大时，不久在步骤S18中判定为氧吸藏量的推定值OSAest在判定基准吸藏量Cref以上，进入步骤S20。在步骤S20中，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich，接着，在步骤S21中，稀设定标志Fr复位为0，结束控制程序。

＜F/B修正量的计算＞

再次回到图9，对基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup进行的F/B修正量的计算进行说明。在计算F/B修正量时，使用作为数值变换部的数值变换单元A7、作为空燃比差计算部的空燃比差计算单元A8、作为F/B修正量计算部的F/B修正量计算单元A9。

数值变换单元A7，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、和规定了上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup与空燃比的关系的映射图或计算式(例如，如图5所示那样的映射图)，算出与输出电流Irup对应的上游侧排气空燃比AFup。因此，上游侧排气空燃比AFup相当于向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比。

空燃比差计算单元A8，通过从由数值变换单元A7求出的上游侧排气空燃比AFup减去由目标空燃比设定单元A6算出的目标空燃比AFT，来算出空燃比差DAF(DAF＝AFup-AFT)。该空燃比差DAF是表示相对于目标空燃比AFT的燃料供给量的过量或不足的值。

F/B修正量计算单元A9，通过对由空燃比差计算单元A8算出的空燃比差DAF进行比例-积分-微分处理(PID处理)，基于下述式(2)算出用于补偿燃料供给量的过量或不足的F/B修正量DFi。这样算出的F/B修正量DFi被输入到燃料喷射量计算单元A3。

DFi＝Kp〃DAF+Ki〃SDAF+Kd〃DDAF…(2)

再者，在上述式(2)中，Kp是预先设定的比例增益(比例常数)，Ki是预先设定的积分增益(积分常数)，Kd是预先设定的微分增益(微分常数)。另外，DDAF是空燃比差DAF的时间微分值，通过此次更新了的空燃比差DAF与上次更新了的空燃比差DAF之差除以与更新间隔对应的时间而算出。另外，SDAF是空燃比差DAF的时间积分值，该时间积分值DDAF通过上次更新了的时间积分值DDAF和此次更新了的空燃比差DAF相加来算出(SDAF＝DDAF+DAF)。

再者，在上述实施方式中，由上游侧空燃比传感器40检测出向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比。但是，向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比的检测精度不一定需要很高，因此，例如也可以基于从燃料喷射阀11喷射的燃料喷射量和空气流量计39的输出来推定该排气的空燃比。

这样，在通常运转控制中，通过使向上游侧的排气净化催化剂流入的排气的空燃比反复成为浓空燃比的状态和稀空燃比的状态，而且进行避免氧吸藏量达到最大氧吸藏量的附近的控制，能够抑制NOx的流出。在本实施方式中，在通常运转控制中，将使向上游侧的排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为浓空燃比的控制称为浓控制，将使向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为稀空燃比的控制称为稀控制。即，在通常运转控制中反复进行浓控制和稀控制。

＜稀检测时的控制的说明＞

但是，在进行通常运转控制的期间中，有时由于排气净化催化剂发生经年劣化，或发生排气中含有的碳氢化合物的附着、由硫成分引起的中毒，因而氧吸藏能力下降。存在当氧吸藏能力下降时，排气净化催化剂的内部变为稀气氛的情况。例如，存在以下情况：在稀空燃比的排气流入到排气净化催化剂中时，不能充分地吸藏氧，排气净化催化剂的内部变为稀气氛。其结果是，有可能不能充分地净化NOx。当排气净化催化剂的氧吸藏能力下降时，NOx的净化能力恒常地下降。

另一方面，即使排气净化催化剂的氧吸藏能力充分，也存在向排气净化催化剂流入的排气的空燃比暂时地比所希望的空燃比高的情况。例如，在随着要求负荷的变化进行加速或减速的情况下，存在使燃烧室中的燃烧时的空燃比变化的情况。在燃烧时的空燃比变动时，存在由于燃烧时的空燃比的紊乱而变得比所希望的空燃比稀的情况。当燃烧时的空燃比变得比所希望的空燃比稀时，向排气净化催化剂流入的排气的空燃比也变得比所希望的空燃比稀。其结果是，排气净化催化剂的内部变为稀气氛，有可能不能充分地净化NOx。

当排气净化催化剂20的内部变为稀气氛时，从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比也变为稀空燃比。因此，在本实施方式的内燃机的控制装置中，在通常运转控制的实施期间中进行以下控制：在检测到从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为了稀空燃比的同时，使向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓空燃比。在本实施方式中，将该控制称为稀检测时的控制，在稀检测时的控制中，将向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比控制为辅助浓设定空燃比。

在本实施方式中，在从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为预先设定的稀判定空燃比以上的情况下，判定为排气的空燃比变为了稀空燃比。在本实施方式中，预先设定了稀判定空燃比。稀判定空燃比，与浓判定空燃比同样地，可考虑运转期间中的从理论空燃比起算的微小变动量，采用比理论空燃比稍稀的值。这样的稀判定空燃比，可采用例如14.65。在本实施方式中，预先设定了与稀判定空燃比对应的下游侧空燃比传感器41的输出电流的稀判定基准值Irefx。

图11示出从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为了稀空燃比的情况下的稀检测时的控制的时间图。图11示出了由电子控制单元31推定的排气净化催化剂20的氧吸藏量的推定值和氧释放量的推定值的曲线图。氧释放量以负值示出，显示出：绝对值越大，氧释放量就越多。氧吸藏量，在向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比从稀空燃比被切换为浓空燃比时被设为零。进而，氧释放量，在向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比从浓空燃比被切换为稀空燃比时被设为零。

直到时刻t₃为止，进行了与第一通常运转控制同样的控制(参照图7)。即，在时刻t₂下，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到了浓判定基准值Iref。在时刻t₂下，空燃比修正量被从弱浓设定修正量AFCrich切换为稀设定修正量AFClean。在时刻t₃下，向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为与稀设定修正量AFClean对应的稀空燃比。在时刻t₃以后，排气净化催化剂20的氧吸藏量增加，下游侧空燃比传感器41的输出电流朝着零上升。

此时，尽管起因于排气净化催化剂20的劣化、燃烧时的空燃比的紊乱等，排气净化催化剂20的氧吸藏量小于判定基准吸藏量Cref，但是从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为稀空燃比。即，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变得大于零。在时刻t₁₁下，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到了稀判定基准值Irefx。

本实施方式的控制装置，在时刻t₁₁下检测到下游侧空燃比传感器41的输出电流达到了稀判定基准值Irefx，实施稀检测时的控制。变更空燃比修正量以使得向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变为辅助浓设定空燃比。将空燃比修正量从稀设定修正量AFClean切换为辅助浓设定修正量AFCrichx。辅助浓设定修正量AFCrichx被预先设定。在图11所示的控制例中，辅助浓设定修正量AFCrichx被设定为其绝对值比弱浓设定修正量AFCrich大。

在时刻t₁₂下，上游侧空燃比传感器40的输出从稀空燃比切换为浓空燃比。在时刻t₁₂以后，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn减少。通过这样地进行使向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比成为浓空燃比的控制，能够快速地使下游侧空燃比传感器41的输出电流回到零。也就是说，能够使排气净化催化剂20的内部以及从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比成为理论空燃比。

在图11所示的例子中，继续着稀检测时的控制，直到下游侧空燃比传感器41的输出电流回到零为止。控制装置在时刻t₁₃下检测到下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为了零，并结束了稀检测时的控制。在时刻t₁₃下，使空燃比修正量回到与通常运转控制的浓控制的空燃比对应的弱浓设定修正量AFCrich。在时刻t₁₄下，向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比回到弱浓空燃比。在时刻t₁₃以后，实施了前述的通常运转控制。

在图11的氧吸藏量和氧释放量的曲线图中，用单点划线示出了从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比没有变为稀空燃比的情况。在进行了稀检测时的控制的情况下，在比通常运转控制的稀控制中所吸藏的氧量少的状态下，从稀空燃比切换为浓空燃比。

这样，通过在通常运转控制的期间中实施稀检测时的控制，能够在排气净化催化剂20的内部变为了稀气氛的情况下快速地回到理论空燃比，抑制NOx从排气净化催化剂20流出。

在上述的稀检测时的控制中，使稀检测时的控制的辅助浓设定空燃比比通常运转控制的浓控制的浓设定空燃比浓，但并不限于此方式，也可以使辅助浓设定空燃比与浓设定空燃比相同。即，作为稀检测时的控制，也可以实施从通常运转控制的稀控制切换成浓控制的控制。在以下的说明中，作为稀检测时的控制，列举从通常运转控制的稀控制切换成浓控制的控制的例子来进行说明。

＜判定基准减少控制和催化剂异常判定控制的说明＞

在稀检测时的控制中，将向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比从稀空燃比切换为浓空燃比，来抑制NOx的流出。然而，在由于排气净化催化剂20的经年劣化等，排气净化催化剂20的最大氧吸藏量Cmax下降的情况下，存在每次实施稀控制，从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比就变为稀空燃比的情况。因此，控制装置在稀控制的实施期间中检测到从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为了稀空燃比的情况下，能够实施使排气净化催化剂的判定基准吸藏量减少的判定基准减少控制。在判定基准减少控制中，降低通过稀控制而向排气净化催化剂20供给的氧量(氧吸藏量)。

控制装置，在从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为了预先设定的稀判定空燃比以上的情况下，能够判定为排气的空燃比变为了稀空燃比。这样的稀判定空燃比，可采用与用于稀检测时的控制的稀判定空燃比同样的判定值。在本实施方式中，预先设定有与稀判定空燃比对应的下游侧空燃比传感器41的输出电流的稀判定基准值Irefx。再者，用于判定基准减少控制的判定为排气的空燃比变为了稀空燃比的判定值、和用于稀检测时的控制的判定为排气的空燃比变为了稀空燃比的判定值也可以相互不同。

在本实施方式中的判定基准减少控制中，基于从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为了稀空燃比的稀控制的次数来减少判定基准吸藏量Cref。

图12表示本实施方式中的第二通常运转控制的时间图。实施判定基准减少控制之前的初始的判定基准吸藏量Cref1被预先设定。另外，在检测到从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比为稀空燃比的情况下，实施了稀检测时的控制。作为这里的稀检测时的控制，暂时不进行设定浓的浓空燃比的控制，而从通常运转控制的稀控制切换成浓控制。

控制装置检测稀控制的实施次数即频度Nt。另外，控制装置检测从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为了稀空燃比的次数即稀检出次数Nx。在本实施方式中，检测下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为稀判定基准值Irefx以上的次数。

然后，控制装置，在频度Nt达到频度判定值CNt之前，稀检出次数Nx达到了稀检出次数判定值CNx的情况下，实施使判定基准吸藏量Cref减少的判定基准减少控制。即，在稀控制的实施次数之中、以规定的比例以上检测到从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为稀空燃比的次数的情况下，进行使判定基准吸藏量Cref减少的控制。

直到时刻t₂₁为止，从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比没有变为稀空燃比，判定基准吸藏量Cref1被维持为恒定。在时刻t₂₂下，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到稀判定基准值Irefx，进行了稀检测时的控制。空燃比修正量被从稀设定修正量AFClean变更为弱浓设定修正量AFCrich。

接着，在时刻t₂₃下，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Iref，从浓控制切换成稀控制。在此时的稀控制中，从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比没有达到稀空燃比，而被维持为大致理论空燃比以下。在时刻t₂₄下，氧吸藏量的推定值达到判定基准吸藏量Cref1，从稀控制切换成浓控制。不实施稀检测时的控制，结束了1次的稀控制。

在多次的稀控制中，混有从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为稀空燃比的情况和被维持为理论空燃比以下的情况。控制装置当进行1次的稀控制时就使频度Nt增加1。另外，控制装置在1次的稀控制的期间中检测到稀空燃比时就使稀检出次数Nx增加1。在图12所示的控制例中，通过从时刻t₂₁开始的稀控制，频度Nt从0变为1。另外，稀检出次数Nx从0变为1。通过从时刻t₂₃开始的稀控制，频度Nt从1变为2。另一方面，稀检出次数Nx被维持在1的状态下。

在本实施方式中的通常运转控制中，一边检测频度Nt和稀检出次数Nx，一边反复进行了浓控制和稀控制。在从时刻t₂₅、时刻t₂₆以及时刻t₂₇开始的稀控制中，从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为了稀空燃比。在各稀控制中，频度Nt和稀检出次数Nx增加了。

在本实施方式中，预先设定有与进行稀控制的频度Nt有关的频度判定值CNt。进而，预先设定有与判定为从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为了稀空燃比的稀检出次数Nx有关的稀检出次数判定值CNx。

在从时刻t₂₇开始的稀控制中，在时刻t₂₈下，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到稀判定基准值Irefx，进行了稀检测时的控制。稀检出次数Nx加1，达到了稀检出次数判定值CNx。相对于此，频度Nt加1，但小于频度判定值CNt。

控制装置，对频度Nt达到频度判定值CNt之前、稀检出次数Nx达到了稀检出次数判定值CNx的情况进行检测。然后，控制装置在时刻t₂₉下进行了使判定基准吸藏量Cref减少的控制。在本实施方式中，预先设定了1次的减少量DCL。从判定基准吸藏量Cref1变更为判定基准吸藏量Cref2。

再者，在频度Nt达到了频度判定值CNt的情况下、或稀检出次数Nx达到了稀检出次数判定值CNx的情况下，能够进行使频度Nt和稀检出次数Nx成为零的控制。即，能够进行使频度Nt和稀检出次数Nx复位的控制。

通过判定基准吸藏量Cref减少，在1次的稀控制中被吸藏到排气净化催化剂20中的氧量减少。因而，能够使从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为稀空燃比的稀控制的次数减少。

在时刻t₂₉以后，在从时刻t₃₁开始的稀控制和从时刻t₃₂开始的稀控制中，不论在哪个稀控制中从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比都大致维持为理论空燃比以下。

当继续进行通常运转控制时，由于排气净化催化剂20的劣化，最大氧吸藏量Cmax逐渐下降。而且，通过判定基准减少控制，能够使判定基准吸藏量Cref逐渐减少。在继续进行通常运转控制后的时刻t₃₃下，减少到判定基准吸藏量Cref3为止。另外，在时刻t₃₃下开始的稀控制中，在时刻t₃₄下从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为了稀空燃比。

在从时刻t₃₅开始的稀控制中，在时刻t₃₆下从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为稀空燃比，将稀检出次数Nx增加1，将频度Nt增加1。其结果是，稀检出次数Nx达到了稀检出次数判定值CNx。控制装置在时刻t₃₇下进行了以减少量DCL使判定基准吸藏量Cref减少的控制。从判定基准吸藏量Cref3变更为判定基准吸藏量Cref4。

时刻t₃₇以后的通常运转控制也反复进行了同样的控制。在从时刻t₄₁开始的稀控制和从时刻t₄₂开始的稀控制中，氧吸藏量达到判定基准吸藏量Cref4，从稀控制切换成浓控制。

这样，当在第二通常运转控制中进行了多次的稀控制时，在以预先设定的比例以上检测到稀空燃比的情况下，实施了使判定基准吸藏量减少的控制。换句话说，在判定基准减少控制中，从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为稀判定空燃比以上的次数相对于稀控制的实施次数的比例大于预先设定的判定值的情况下，减少了判定基准吸藏量。

另外，在本实施方式中，当进行了多次的稀控制时，检测到稀空燃比的比例小于预先设定的比例的判定值的情况下，维持了判定基准吸藏量。在稀检出次数Nx达到稀检出次数判定值CNx之前，频度Nt达到了频度判定值CNt的情况下，不变更而维持判定基准吸藏量Cref。

通过实施判定基准减少控制，能够减少从稀控制切换成浓控制时的排气净化催化剂20的氧吸藏量。即，在稀控制中，能够使向排气净化催化剂20供给的氧量成为比由于排气净化催化剂20的劣化等而下降的最大氧吸藏量Cmax少的量。能够根据排气净化催化剂的最大氧吸藏量Cmax的变化来设定判定基准吸藏量。其结果是，在排气净化催化剂20中没有吸藏氧，能够抑制排气净化催化剂20的内部变为稀气氛。能够抑制NOx从排气净化催化剂20流出。

但是，在排气净化催化剂20变得低于规定的氧吸藏能力的情况下，能够判定为排气净化催化剂20发生劣化而异常。本实施方式的控制装置，实施判定为排气净化催化剂20异常的催化剂异常判定控制。当反复进行判定基准减少控制时，判定基准吸藏量Cref逐渐下降。在第二通常运转控制中，在判定基准吸藏量Cref变得小于预先设定的劣化判定值CCref情况下，判定为排气净化催化剂异常。

在图12所示的控制例中，在时刻t₃₇下，判定基准吸藏量Cref减少而变得小于劣化判定值CCref。控制装置检测到判定基准吸藏量Cref小于劣化判定值CCref，判定为排气净化催化剂20异常。例如，控制装置使配置于驾驶座前的仪表板的通知排气净化催化剂异常的警告灯点亮。使用者能够确认到通知排气净化催化剂异常的警告灯点亮了，并去修理排气净化催化剂。

图13表示本实施方式的第二通常运转控制的流程图。从步骤S11到步骤S14与第一通常运转控制同样(参照图10)。

在步骤S14中，稀设定标志Fr不为0的情况下，向步骤S41转移。即，在空燃比修正量被设定为稀设定修正量，实施了稀控制的情况下，向步骤S41转移。在步骤S41中，判定下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn是否达到了稀判定基准值Irefx。即，判定从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比是否小于预先设定的稀判定空燃比。

在步骤S41中，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn为稀判定基准值Irefx以上的情况下，向步骤S42转移。在该情况下，能够判定为从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比为稀空燃比。在步骤S42中，进行将稀检出次数Nx加1的控制。

接着，在步骤S20中，将空燃比修正量AFC变更为弱浓设定修正量AFCrich。即，从稀控制切换成浓控制。在步骤S21中，稀设定标志Fr从1变更为0。接着，在步骤S43中，将频度Nt加1。

另一方面，在步骤S41中，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn小于稀判定基准值Irefx的情况下，向步骤S18转移。在步骤S18中，判定氧吸藏量的推定值OSAest是否达到了判定基准吸藏量Cref。在步骤S18中，氧吸藏量的推定值OSAest小于判定基准吸藏量Cref的情况下，向步骤S19转移。在步骤S19中，将空燃比修正量AFC设定为稀设定修正量AFClean，继续进行稀控制。

在步骤S18中，氧吸藏量的推定值OSAest为判定基准吸藏量Cref以上的情况下，向步骤S20转移。在该情况下，从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比没有达到稀判定空燃比，吸藏氧直到判定基准吸藏量为止。在该情况下，在步骤S20和步骤S21中，从稀控制切换成浓控制。然后，在步骤S43中，将频度Nt加1。在步骤S14中，稀设定标志Fr为0的情况下，与图10所示的第一通常运转控制同样。

这样，在第二通常运转控制中，对稀控制的实施次数即频度Nt和从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为了稀空燃比的次数即稀检出次数Nx进行检测。

图14表示在第二通常运转控制中设定判定基准吸藏量的控制和判定排气净化催化剂的异常的控制的流程图。图14所示的控制，例如能够每间隔预先设定的时间就实施。或者，能够每结束一次的稀控制就实施。

在步骤S51中，读取当前的稀检出次数Nx。在步骤S52中，读取当前的频度Nt。在步骤S53中，读取当前的判定基准吸藏量Cref。

在步骤S54中，判定稀检出次数Nx是否为稀检出次数判定值CNx以上。即，判定稀检出次数Nx是否达到了稀检出次数判定值CNx。在稀检出次数Nx为稀检出次数判定值CNx以上的情况下，向步骤S55转移。在步骤S55中，进行使判定基准吸藏量Cref减少的控制。在本实施方式中，以预先设定的减少量DCL使判定基准吸藏量减少。

在此，当反复进行减少判定基准吸藏量Cref的控制时，有可能判定基准吸藏量变为零以下。例如，有可能判定基准吸藏量变为负值。然而，不会发生氧吸藏量小于零的情况。或者，在本实施方式的控制装置中，当判定基准吸藏量减少到预先设定的劣化判定值时，控制装置进行向使用者通知排气净化催化剂异常的控制。在向使用者通知了排气净化催化剂异常的情况下，为了向使用者要求排气净化催化剂的更换等，使判定基准吸藏量进一步减少来进行管理的意义变小。

因而，在本实施方式中，作为判定基准吸藏量的下限的警戒值(guardvalue)，预先设定有吸藏量下限警戒值。吸藏量下限警戒值是使得判定基准吸藏量不会变得小于吸藏量下限警戒值而设定的值。或者，需要设定判定基准吸藏量的范围的最小值为吸藏量下限警戒值。

在步骤S56中，判定在步骤S55中算出的判定基准吸藏量Cref是否小于预先设定的吸藏量下限警戒值。在步骤S56中，判定基准吸藏量Cref小于吸藏量下限警戒值的情况下，向步骤S57转移。在步骤S57中，作为判定基准吸藏量Cref，采用吸藏量下限警戒值。在步骤S56中，判定基准吸藏量Cref为吸藏量下限警戒值以上的情况下，采用在步骤S55中所设定的判定基准吸藏量Cref。

接着，在步骤S60中，判定判定基准吸藏量Cref是否小于劣化判定值CCref。在步骤S60中，判定基准吸藏量Cref小于劣化判定值CCref的情况下，向步骤S61转移。在步骤S61中，能够判定为排气净化催化剂20异常。然后，控制装置将显示排气净化催化剂20发生了异常的警告灯点亮。

在步骤S60中，判定基准吸藏量Cref为劣化判定值CCref以上的情况下，能够判定为排气净化催化剂20的氧吸藏能力在容许范围内。能够判定为排气净化催化剂20正常。在该情况下，向步骤S62转移。

在步骤S62中，使稀检出次数Nx成为零。另外，在步骤S63中，使频度Nt成为零。这样，能够实施减少判定基准吸藏量的判定基准减少控制和判定排气净化催化剂是否劣化的催化剂异常判定控制。

另一方面，在步骤S54中，稀检出次数Nx小于稀检出次数判定值CNx的情况下，向步骤S58转移。在步骤S58中，判定频度Nt是否为频度判定值CNt以上。即，判定频度Nt是否达到了频度判定值CNt。在步骤S58中，频度Nt小于频度判定值CNt的情况下，结束该控制。

在步骤S58中，频度Nt为频度判定值CNt以上的情况下，向步骤S62转移。在该情况下，在稀检出次数Nx达到稀检出次数判定值CNx之前，频度Nt达到了频度判定值CNt。将判定基准吸藏量维持为当前的值，使稀检出次数Nx和频度Nt复位。在步骤S62中，使稀检出次数Nx成为零。另外，在步骤S63中，使频度Nt成为零。

这样，本实施方式的控制装置，能够在排气净化催化剂20的劣化进行的同时使判定基准吸藏量减少。进而，控制装置能够判定排气净化催化剂20是否异常。

作为判定基准减少控制，并不限于上述的方式，能够在从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为了稀空燃比的情况下实施。例如，判定基准减少控制也可以在不检测稀控制的频度、稀检出次数达到了预先设定的次数的判定值的情况下实施使判定基准吸藏量减少的控制。或者，也可以每实施1次的稀检测时的控制，就使判定基准吸藏量减少。进而，也可以在最近的预先设定的实施次数的稀控制中，在从排气净化催化剂流出的排气的空燃比达到了稀空燃比的次数已达到预先设定的次数的判定值的情况下实施使判定基准吸藏量减少的控制。

再者，在稀控制的实施期间中从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为稀空燃比的情况下也可以实施减小稀控制中的稀设定空燃比的控制。即，也可以将稀控制中的向排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变更为浓侧。在排气净化催化剂20发生了劣化等的情况下，每单位时间被吸藏到排气净化催化剂20中的氧量减少。即，氧的吸藏速度下降。通过将稀设定空燃比变更为浓侧，能够降低单位时间流入的氧量，能够抑制排气净化催化剂20的内部变成稀气氛。其结果是，能够抑制NOx从排气净化催化剂20流出。

另外，在从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比的判定中，有时进行由于燃烧时的空燃比的变动等而出错的判定。或者，在由于碳氢化合物或硫的吸附等，最大氧吸藏量暂时地减少的情况下，有时最大氧吸藏量恢复。或者，有时判定基准减少控制中的判定基准吸藏量的减少量过大。因而，在稀控制的实施期间中从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比维持为小于稀判定空燃比的情况下，也可以实施使判定基准吸藏量增加的控制。进而，在稀控制的实施期间中从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比维持为小于稀判定空燃比的情况下，也可以实施将稀控制中的稀设定空燃比变更为稀侧的控制。

图15表示本实施方式中的第三通常运转控制的时间图。在第三通常运转控制中，不变更判定基准吸藏量Cref，基于稀控制的实施次数和稀检测时的控制的实施次数来判定排气净化催化剂20有无异常。

从时刻t₂₁到t₂₈的控制与第二通常运转控制同样(参照图12)。在从时刻t₂₇开始的稀控制中，在时刻t₂₈下，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到了稀判定基准值Irefx，进行了稀检测时的控制。稀检出次数Nx加1，达到了稀检出次数判定值CNx。相对于此，频度Nt小于频度判定值CNt。

控制装置，在时刻t₂₉下，对频度Nt达到频度判定值CNt之前、稀检出次数Nx达到了稀检出次数判定值CNx的情况进行检测。控制装置能够判定为排气净化催化剂20发生劣化而异常。在时刻t₂₉下，频度Nt和稀检出次数Nx被复位为零。在时刻t₅₁以后，继续进行通常运转控制。

这样，在第三通常运转控制中，基于稀检测时的控制的实施次数相对于稀控制的实施次数的比例，判定了排气净化催化剂的异常。更具体地说，在从排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为稀判定空燃比以上的次数相对于稀控制的实施次数的比例变得大于预先设定的比例判定值的情况下，判定为排气净化催化剂异常。

图16表示在本实施方式的第三通常运转控制中判定排气净化催化剂是否异常的催化剂异常判定控制的流程图。图16所示的控制，例如能够每间隔预先设定的时间就实施。或者，能够每结束一次的稀控制就实施。

从步骤S51到步骤S54，与第二通常运转控制同样(参照图14)。在步骤S54中，稀检出次数Nx为稀检出次数判定值CNx以上的情况下，向步骤S61转移。在步骤S61中，判定为排气净化催化剂20发生劣化而异常。然后，在步骤S62中，使稀检出次数Nx成为零。另外，在步骤S63中，使频度Nt成为零。

另一方面，在步骤S54中，稀检出次数Nx小于稀检出次数判定值CNx的情况下，向步骤S58转移。在步骤S58中，判定频度Nt是否为频度判定值CNt以上。在步骤S58中，频度Nt小于频度判定值CNt的情况下，结束该控制。

在步骤S58中，频度Nt为频度判定值CNt以上的情况下，向步骤S62转移。在该情况下，能够判定为排气净化催化剂20正常。然后，在步骤S62和步骤S63中，使稀检出次数Nx和频度Nt复位为零。

这样地，在第三通常运转控制中，不使判定基准吸藏量变化，就能够判定排气净化催化剂是否异常。再者，在上述的控制中，在稀控制的实施次数达到了预先设定的次数的判定值的情况下设为零，但并不限于该方式，也可以基于最近的预先设定的实施次数的稀控制来判定。即，也可以在最近的预先设定的实施次数的稀控制中，在从排气净化催化剂流出的排气的空燃比达到了稀空燃比的次数已达到预先设定的次数的判定值的情况下，判定为排气净化催化剂异常。

在本实施方式的稀控制中，连续地使向排气净化催化剂流入的排气的空燃比比理论空燃比稀，但并不限于该方式，也可以断续地使向排气净化催化剂流入的排气的空燃比比理论空燃比稀。另外，同样地，在浓控制中也能够连续地或断续地使向排气净化催化剂流入的排气的空燃比比理论空燃比浓。

在上述各控制中，能够在不变更功能和作用的范围内适当地变更步骤的顺序。在上述的各图中，对相同或相等的部分标记了同一标记。再者，上述的实施方式为例示，并不限定发明。进而，在实施方式中包含权利要求书中所记载的方案的变更。

附图标记说明

5：燃烧室

11：燃料喷射阀

19：排气歧管

20：排气净化催化剂

31：电子控制单元

40：上游侧空燃比传感器

41：下游侧空燃比传感器

Claims

1.一种内燃机的控制装置，所述内燃机在内燃机排气通路中具备具有氧吸藏能力的排气净化催化剂，该控制装置的特征在于，具备：

上游侧空燃比传感器，其配置在所述排气净化催化剂的上游，检测向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比；

下游侧空燃比传感器，其配置在所述排气净化催化剂的下游，检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比；和

氧吸藏量取得单元，其取得被所述排气净化催化剂吸藏的氧的吸藏量，

所述控制装置被形成为实施包含稀控制和浓控制的通常运转控制，所述稀控制是断续或连续地使向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为比理论空燃比稀的稀设定空燃比，直到所述排气净化催化剂的氧吸藏量变为判定基准吸藏量以上为止的控制，所述判定基准吸藏量在最大氧吸藏量以下，所述浓控制是连续或断续地使向所述排气净化催化剂流入的排气的空燃比成为比理论空燃比浓的浓设定空燃比，直到下游侧空燃比传感器的输出变为浓判定空燃比以下为止的控制，所述浓判定空燃比是比理论空燃比浓的空燃比，

通常运转控制包含以下控制：在稀控制的期间中氧吸藏量变为判定基准吸藏量以上的情况下切换成浓控制；在浓控制的期间中、下游侧空燃比传感器的输出变为浓判定空燃比以下的情况下切换成稀控制，

在从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比为比理论空燃比稀的稀空燃比的区域中，预先设定有稀判定空燃比，

通常运转控制包含判定基准减少控制，所述判定基准减少控制是在稀控制的实施期间中从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为稀判定空燃比以上的情况下使稀控制中的判定基准吸藏量减少的控制。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，

检测稀控制的实施次数和从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为稀判定空燃比以上的次数，

在从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比变为稀判定空燃比以上的次数相对于稀控制的实施次数的比例变得大于预先设定的判定值的情况下，实施判定基准减少控制。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，

通常运转控制包含以下控制：在稀控制的实施期间中从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比被维持为小于稀判定空燃比的情况下，维持判定基准吸藏量。