內燃機的排氣凈化裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種內燃機的排氣凈化裝置，其具備排氣凈化催化劑、下游側空燃比傳感器以及進行流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的控制和下游側空燃比傳感器的異常診斷的控制裝置。控制裝置進行如下的空燃比濃化控制：在流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比被設為濃空燃比時下游側空燃比傳感器的輸出空燃比維持在稀判定空燃比以上的情況下，使流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比。除此之外，控制裝置在通過空燃比濃化控制使流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃變化成了濃側的空燃比時下游側空燃比傳感器的輸出空燃比向稀側變化了的情況下，判定為下游側空燃比傳感器產生了異常。
【專利說明】
內燃機的排氣凈化裝置
技術領域
[0001]本發明涉及內燃機的排氣凈化裝置。【背景技術】
[0002]已知有在設置于內燃機的排氣通路的排氣凈化催化劑的排氣流動方向上游側和排氣流動方向下游側設置有空燃比傳感器的排氣凈化裝置。在該內燃機中，基于上游側的空燃比傳感器的輸出進行反饋控制，以使得流入排氣凈化催化劑的排氣的空燃比成為目標空燃比。除此之外，目標空燃比被交替地設定成比理論空燃比濃的空燃比(以下，簡稱為“濃空燃比”)和比理論空燃比稀的空燃比(以下，簡稱為“稀空燃比”)(例如，專利文獻1)。
[0003]尤其是，在專利文獻1所記載的內燃機中，在與下游側空燃比傳感器的輸出相當的空燃比(以下，也稱作“輸出空燃比”)成為了比理論空燃比濃的濃判定空燃比以下時，將目標空燃比切換為稀空燃比，并且，在排氣凈化催化劑的氧吸藏量成為了比最大可吸藏氧量少的預定的切換基準吸藏量以上時，將目標空燃比切換為濃空燃比。根據專利文獻1，認為由此能夠抑制從排氣凈化催化劑流出NOx。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:國際公開第2014/118892號 [〇〇〇7] 專利文獻2:日本特開號公報
【發明內容】

[0008]發明要解決的問題
[0009]在構成空燃比傳感器的元件產生了破裂的情況下，在空燃比傳感器周圍的排氣的空燃比為稀空燃比時，空燃比傳感器的輸出空燃比與實際的排氣的空燃比大致相等。然而， 在空燃比傳感器周圍的排氣的空燃比為濃空燃比時，空燃比傳感器的輸出空燃比有時會成為與實際的排氣的空燃比不同的空燃比、尤其是稀空燃比。因此，例如關于下游側空燃比傳感器，在從排氣凈化催化劑流出的排氣的空燃比為濃空燃比時下游側空燃比傳感器的輸出空燃比為稀空燃比的情況下，能夠判定為下游側空燃比傳感器存在元件破裂的異常。
[0010]另一方面，上游側空燃比傳感器的輸出空燃比有時會根據內燃機運轉狀態等而從在上游側空燃比傳感器周圍流通的排氣的平均空燃比偏離。在上游側空燃比傳感器的輸出空燃比的偏離的程度大時，有時盡管在上游側空燃比傳感器周圍流通的排氣的空燃比是稀空燃比，上游側空燃比傳感器的輸出空燃比卻成為濃空燃比。
[0011]若上游側空燃比傳感器的輸出空燃比這樣產生偏離，則即使流入排氣凈化催化劑的排氣的實際的空燃比是稀空燃比，上游側空燃比傳感器的輸出空燃比有時也為濃空燃比。在該情況下，若考慮上游側空燃比傳感器的輸出空燃比，則推定為從排氣凈化催化劑流出的排氣的空燃比是理論空燃比或濃空燃比。因此，在該情況下，下游側空燃比傳感器的輸出空燃比有時會在推定為下游側空燃比傳感器周圍的排氣的空燃比是濃空燃比的狀態下成為稀空燃比。因此，若以如上所述的方法進行元件破裂異常的診斷，則在該情況下會誤判定為下游側空燃比傳感器存在元件破裂的異常。
[0012]于是，鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種在下游側空燃比傳感器產生了元件破裂的異常的情況下能夠準確地診斷該異常的內燃機的排氣凈化裝置。
[0013]用于解決問題的手段
[0014]為了解決上述問題，在第1發明中，提供一種內燃機的排氣凈化裝置，具備:排氣凈化催化劑，其設置于內燃機的排氣通路;下游側空燃比傳感器，其在該排氣凈化催化劑的排氣流動方向下游側設置于所述排氣通路；以及控制裝置，其進行流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的控制和所述下游側空燃比傳感器的異常診斷，所述控制裝置進行空燃比濃化控制，所述空燃比濃化控制是如下控制:在流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比被設為比理論空燃比濃的濃空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比維持在比理論空燃比稀的稀判定空燃比以上的情況下，使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比，在通過所述空燃比濃化控制使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成了比此前的空燃比靠濃側的空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比向稀側變化了的情況下，判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常。
[0015]為了解決上述問題，在第2發明中，提供一種內燃機的排氣凈化裝置，具備:排氣凈化催化劑，其設置于內燃機的排氣通路;下游側空燃比傳感器，其在該排氣凈化催化劑的排氣流動方向下游側設置于所述排氣通路；以及控制裝置，其進行流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的控制和所述下游側空燃比傳感器的異常診斷，所述控制裝置進行空燃比濃化控制和空燃比稀化控制，所述空燃比濃化控制是如下控制:在流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比被設為比理論空燃比濃的濃空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比維持在比理論空燃比稀的稀判定空燃比以上的情況下，使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比，所述空燃比稀化控制是如下控制:在通過所述空燃比濃化控制使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成了比此前的空燃比靠濃側的空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比向稀側變化了的情況下，使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比理論空燃比濃且比此前的空燃比靠稀側的空燃比，在通過所述空燃比稀化控制使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成了比此前的空燃比靠稀側的空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比向濃側變化了的情況下，判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常。
[0016]第3發明根據第1或第2發明，所述控制裝置進行學習控制，所述學習控制是如下控制:基于所述下游側空燃比傳感器的輸出來更新學習值，并且根據更新后的學習值來控制與空燃比相關的參數，以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化，所述空燃比濃化控制是更新所述學習值以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比的稀粘附學習控制。[0〇17]第4發明根據第2發明，所述控制裝置進行學習控制，所述學習控制是如下控制:基于所述下游側空燃比傳感器的輸出來更新學習值，并且根據更新后的學習值來控制與空燃比相關的參數，以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化，所述空燃比濃化控制是更新所述學習值以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比的稀粘附學習控制，所述空燃比稀化控制是更新所述學習值以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比理論空燃比濃且比此前的空燃比靠稀側的空燃比的學習值返回控制。
[0018]第5發明根據第3或第4發明，所述控制裝置，在判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常時，使通過所述稀粘附學習控制更新后的學習值返回到該更新前的值。
[0019]第6發明根據第3?第5發明的任一發明，所述控制裝置，控制流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比，以使得相對于在所述學習值為零時流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比，所述學習值的濃側絕對值越大，則流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比越大幅度向濃側變化，所述學習值被設定成其濃側絕對值為預定的濃側防護值的絕對值以下，所述控制裝置，在判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常時，進行減小所述濃側防護值的絕對值的防護值限制控制。
[0020]第7發明根據第6發明，即使在通過所述防護值限制控制減小了所述濃側防護值的絕對值的情況下，也定期進行異常確認控制，所述異常確認控制是如下控制:使所述學習值的濃側絕對值增大而超過所述濃側防護值的絕對值，以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比向濃側變化而超過與所述絕對值減小后的所述濃側防護值對應的空燃比。
[0021]第8發明根據第3?第5發明的任一發明，所述控制裝置，進行反饋控制以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比成為目標空燃比，并且將該目標空燃比交替地切換為濃空燃比和稀空燃比，所述目標空燃比從濃空燃比向稀空燃比的切換，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比成為了比理論空燃比濃的預定的濃判定空燃比以下時進行，所述控制裝置，在所述學習控制中，基于累計氧過剩量和累計氧不足量來更新所述學習值，以使得該累計氧過剩量與累計氧不足量之差減小，所述累計氧過剩量是在從將所述目標空燃比切換為稀空燃比起到再次切換為濃空燃比為止的氧增大期間中在想要將流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比設為理論空燃比時成為過剩的氧的量的累計值，所述累計氧不足量是在從將所述目標空燃比切換為濃空燃比起到再次切換為稀空燃比為止的氧減少期間中在想要將流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比設為理論空燃比時成為不足的氧的量的累計值，所述控制裝置，在判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常時，與未判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常時相比，在所述累計氧過剩量比所述累計氧不足量少的情況下減小使所述學習值變化的量相對于所述累計氧過剩量與所述累計氧不足量之差的比例。[〇〇22]第9發明根據第1?第8發明的任一發明，所述控制裝置，進行反饋控制以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比成為目標空燃比，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比成為了比理論空燃比濃的預定的濃判定空燃比以下時，將所述目標空燃比從濃空燃比切換為稀空燃比，并且，在所述排氣凈化催化劑的氧吸藏量成為了比最大可吸藏量少的預定的切換基準吸藏量以上時，將所述目標空燃比從稀空燃比切換為濃空燃比。
[0023]第10發明提供一種用于內燃機的排氣凈化方法，排氣凈化催化劑設置于內燃機的排氣通路，下游側空燃比傳感器在所述排氣凈化催化劑的排氣流動方向下游側設置于所述排氣通路，控制裝置進行流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的控制和所述下游側空燃比傳感器的異常診斷，所述控制裝置，a)進行如下的空燃比濃化控制:在流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比被設為比理論空燃比濃的濃空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比維持在比理論空燃比稀的稀判定空燃比以上的情況下，使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比，b)在通過所述空燃比濃化控制使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成了比此前的空燃比靠濃側的空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比向稀側變化了的情況下，判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常;或者，a)進行如下的空燃比濃化控制:在流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比被設為比理論空燃比濃的濃空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比維持在比理論空燃比稀的稀判定空燃比以上的情況下，使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比，b)進行如下的空燃比稀化控制:在通過所述空燃比濃化控制使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成了比此前的空燃比靠濃側的空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比向稀側變化了的情況下， 使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比理論空燃比濃且比此前的空燃比靠稀側的空燃比，c)在通過所述空燃比稀化控制使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成了比此前的空燃比靠稀側的空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比向濃側變化了的情況下，判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常。[〇〇24]發明效果
[0025]根據本發明，能夠提供一種在下游側空燃比傳感器產生了元件破裂的異常的情況下能夠準確地診斷該異常的內燃機的排氣凈化裝置。【附圖說明】
[0026]圖1是概略地示出使用本發明的異常診斷裝置的內燃機的圖。
[0027]圖2是空燃比傳感器的概略剖視圖。
[0028]圖3是示出各排氣空燃比A/F下的施加電壓V與輸出電流I的關系的圖。
[0029]圖4是示出將施加電壓V設為一定時的空燃比與輸出電流I的關系的圖。[〇〇3〇]圖5是示出內燃機的通常運轉時的上游側排氣凈化催化劑的氧吸藏量等的變化的時間圖。
[0031]圖6是與圖5同樣的示出上游側排氣凈化催化劑的氧吸藏量等的變化的時間圖。 [〇〇32]圖7是控制中心空燃比等的時間圖。[〇〇33]圖8是上游側空燃比傳感器的輸出值產生了大的偏離時的空燃比修正量等的時間圖。[〇〇34]圖9是上游側空燃比傳感器的輸出值產生了大的偏離時的空燃比修正量等的時間圖。[〇〇35]圖10是進行理論空燃比粘附學習時的空燃比修正量等的時間圖。[〇〇36]圖11是進行稀粘附學習等時的空燃比修正量等的時間圖。[〇〇37]圖12是產生了元件破裂的空燃比傳感器的概略剖視圖。
[0038]圖13是示出將施加電壓設為一定時的與圖3同樣的排氣空燃比與空燃比傳感器的輸出空燃比的關系的圖。[〇〇39]圖14是控制中心空燃比等的時間圖。[〇〇4〇]圖15是控制中心空燃比等的時間圖。[〇〇41]圖16是控制裝置的功能框圖。[〇〇42]圖17是示出空燃比修正量的算出控制的控制例程的流程圖。
[0043]圖18是示出通常學習控制的控制例程的流程圖。
[0044]圖19是示出粘附學習控制的控制例程的流程圖。[〇〇45]圖20是示出異常診斷?學習值設定控制的控制例程的流程圖。[〇〇46]圖21是控制中心空燃比等的時間圖。[〇〇47]圖22是控制中心空燃比等的時間圖。[〇〇48]圖23是示出基于防護值進行學習值的修正的學習值修正控制的控制例程的流程圖。[〇〇49]圖24是示出異常確認控制的控制例程的流程圖。[〇〇5〇]圖25是控制中心空燃比等的時間圖。[〇〇51]圖26是示出異常診斷?學習值設定控制的控制例程的流程圖。[〇〇52] 標號說明 [〇〇53]1:內燃機主體[〇〇54]5:燃燒室
[0055]7:進氣口
[0056]9:排氣口[〇〇57]19:排氣歧管[〇〇58]20:上游側排氣凈化催化劑[〇〇59]24:下游側排氣凈化催化劑
[0060]31:ECU[〇〇61140:上游側空燃比傳感器[〇〇62]41:下游側空燃比傳感器【具體實施方式】
[0063]以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行詳細說明。此外，在以下的說明中，對同樣的構成要素標注同一附圖標記。[〇〇64]〈內燃機整體的說明〉
[0065]圖1是概略地示出使用本發明的第一實施方式的排氣凈化裝置的內燃機的圖。參照圖1，1表示內燃機主體，2表示汽缸體，3表示在汽缸體2內往復運動的活塞，4表示固定在汽缸體2上的汽缸蓋，5表不形成在活塞3與汽缸蓋4之間的燃燒室，6表不進氣門，7表不進氣口，8表不排氣門，9表不排氣口。進氣門6對進氣口7進行開閉，排氣門8對排氣口9進行開閉。
[0066]如圖1所示，在汽缸蓋4的內壁面的中央部配置有火花塞10，在汽缸蓋4的內壁面周邊部配置有燃料噴射閥11。火花塞10構成為根據點火信號產生火花。另外，燃料噴射閥11根據噴射信號向燃燒室5內噴射預定量的燃料。此外，燃料噴射閥11也可以配置成向進氣口 7 內噴射燃料。另外，在本實施方式中，使用理論空燃比為14.6的汽油作為燃料。但是，在使用本發明的排氣凈化裝置的內燃機中，也可以使用汽油以外的燃料或者與汽油混合而成的混合燃料。[〇〇67]各汽缸的進氣口7分別經由對應的進氣支管13與緩沖箱(surge tank) 14連結，緩沖箱14經由進氣管15與空氣濾清器16連結。進氣口 7、進氣支管13、緩沖箱14、進氣管15形成進氣通路。另外，在進氣管15內配置有由節氣門驅動致動器17驅動的節氣門18。通過由節氣門驅動致動器17使節氣門18轉動，節氣門18能夠變更進氣通路的開口面積。
[0068]另一方面，各汽缸的排氣口 9與排氣歧管19連結。排氣歧管19具有與各排氣口 9連結的多個支部和這些支部集合而成的集合部。排氣歧管19的集合部與內置有上游側排氣凈化催化劑20的上游側殼體21連結。上游側殼體21經由排氣管22與內置有下游側排氣凈化催化劑24的下游側殼體23連結。排氣口 9、排氣歧管19、上游側殼體21、排氣管22以及下游側殼體23形成排氣通路。
[0069]電子控制單元(E⑶)31由數字計算機形成，具備經由雙向性總線32相互連接的RAM (Random Access Memory:隨機存取存儲器)33、R0M(Read Only Memory:只讀存儲器)34、 CPU(Central ProcessingUnit:中央處理單元)35、輸入端口 36以及輸出端口 37。在進氣管 15配置有用于檢測在進氣管15內流動的空氣流量的氣流計39，該氣流計39的輸出經由對應的AD變換器38輸入到輸入端口 36。另外，在排氣歧管19的集合部配置有檢測在排氣歧管19 內流動的排氣(即，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣)的空燃比的上游側空燃比傳感器40。除此之外，在排氣管22內配置有檢測在排氣管22內流動的排氣(S卩，從上游側排氣凈化催化劑20流出并流入下游側排氣凈化催化劑24的排氣)的空燃比的下游側空燃比傳感器41。這些空燃比傳感器40、41的輸出也經由對應的AD變換器38輸入到輸入端口 36。此外，關于這些空燃比傳感器40、41的結構，將在后面進行敘述。
[0070]另外，加速器踏板42連接有產生與加速器踏板42的踩踏量成比例的輸出電壓的負荷傳感器43，負荷傳感器43的輸出電壓經由對應的AD變換器38輸入到輸入端口 36。曲軸角傳感器44例如在曲軸每旋轉15度時產生輸出脈沖，該輸出脈沖被輸入到輸入端口 36。在 CPU35中，根據該曲軸角傳感器44的輸出脈沖計算內燃機轉速。另一方面，輸出端口 37經由對應的驅動回路45與火花塞10、燃料噴射閥11以及節氣門驅動致動器17連接。此外，E⑶31 作為進行各種控制的控制裝置發揮功能。[〇〇71]上游側排氣凈化催化劑20和下游側排氣凈化催化劑24是具有氧吸藏能力的三元催化劑。具體而言，排氣凈化催化劑20、24是在由陶瓷形成的載體上擔載具有催化劑作用的貴金屬(例如，鉑(Pt))和具有氧吸藏能力的物質(例如，氧化鈰(Ce02))而成的三元催化劑。 三元催化劑具有在流入三元催化劑的排氣的空燃比維持為理論空燃比時同時凈化未燃HC、 C0和N0x的功能。除此之外，在排氣凈化催化劑20、24吸藏有某種程度的氧的情況下，即使流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比相對于理論空燃比向濃側或稀側稍微發生了偏離，也能同時凈化未燃HC、C0和N0x。[〇〇72] S卩，若排氣凈化催化劑20、24具有氧吸藏能力，S卩，若排氣凈化催化劑20、24的氧吸藏量比最大可吸藏氧量少，則在流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為了比理論空燃比稍稀時，排氣中所包含的過剩的氧會被吸藏到排氣凈化催化劑20、24內。因而，排氣凈化催化劑20、24的表面上維持為理論空燃比。其結果，在排氣凈化催化劑20、24的表面上， 未燃HC、C0和N0x被同時凈化，此時從排氣凈化催化劑20、24流出的排氣的空燃比成為理論空燃比。
[0073]另一方面，若排氣凈化催化劑20、24處于能夠放出氧的狀態，S卩，若排氣凈化催化劑20、24的氧吸藏量比0多，則在流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比成為了比理論空燃比稍濃時，會從排氣凈化催化劑20、24放出要使排氣中所包含的未燃HC、C0還原所不足的氧。因而，在該情況下，排氣凈化催化劑20、24的表面上也維持為理論空燃比。其結果，在排氣凈化催化劑20、24的表面上，未燃HC、CO和NOx被同時凈化，此時從排氣凈化催化劑20、 24流出的排氣的空燃比成為理論空燃比。[〇〇74]這樣，在排氣凈化催化劑20、24吸藏有某種程度的氧的情況下，即使流入排氣凈化催化劑20、24的排氣的空燃比相對于理論空燃比向濃側或稀側稍微發生了偏離，未燃HC、C0 和NOx也會被同時凈化，從排氣凈化催化劑20、24流出的排氣的空燃比成為理論空燃比。 [〇〇75]〈空燃比傳感器的說明〉[〇〇76]在本實施方式中，作為空燃比傳感器40、41，使用杯型的限界電流式空燃比傳感器。使用圖2,對空燃比傳感器40、41的構造進行簡單說明。空燃比傳感器40、41具備固體電解質層51、配置在其一方的側面上的排氣側電極52、配置在其另一方的側面上的大氣側電極53、對通過的排氣進行擴散限速的擴散限速層54、基準氣體室55、以及進行空燃比傳感器 40、41的加熱尤其是固體電解質層51的加熱的加熱器部56。[〇〇77]特別地，在本實施方式的杯型的空燃比傳感器40、41中，固體電解質層51形成為一端封閉的圓筒狀。在固體電解質層51的內部劃分出的基準氣體室55被導入大氣氣體(空氣)，并且配置有加熱器部56。在固體電解質層51的內表面上配置大氣側電極53,在固體電解質層51的外表面上配置排氣側電極52。在固體電解質層51和排氣側電極52的外表面上以覆蓋它們的方式配置擴散限速層54。此外，在擴散限速層54的外側，也可以設置有用于防止液體等附著在擴散限速層54的表面上的保護層(未圖示)。
[0078]固體電解質層51由氧離子傳導性氧化物的燒結體形成，該氧離子傳導性氧化物的燒結體是將〇3〇、]\%0、￥2〇3、￥132〇3等作為穩定劑向2抑2(氧化鋯)、11?)2、111〇2、812〇3等分配而得到的燒結體。另外，擴散限速層54由氧化鋁、氧化鎂、硅石、尖晶石、莫來石等耐熱性無機物質的多孔質燒結體形成。進而，排氣側電極52和大氣側電極53由鉑等催化劑活性高的貴金屬形成。[〇〇79]另外，在排氣側電極52與大氣側電極53之間，由搭載于ECU31的施加電壓控制裝置 60施加傳感器施加電壓V。除此之外，在ECU31設置有檢測在施加了傳感器施加電壓V時經由固體電解質層51在這些電極52、53之間流動的電流I的電流檢測部61。由該電流檢測部61檢測出的電流是空燃比傳感器40、41的輸出電流I。
[0080]這樣構成的空燃比傳感器40、41具有如圖3所示的電壓-電流(V-1)特性。從圖3可知，排氣的空燃比即排氣空燃比A/F越高(越稀)，則空燃比傳感器40、41的輸出電流I越大。 另外，在各排氣空燃比A/F下的V-1線上，存在與傳感器施加電壓V軸平行的區域、S卩即使傳感器施加電壓V變化輸出電流I也幾乎不變化的區域。該電壓區域被稱作限界電流區域，此時的電流被稱作限界電流。在圖3中，分別fflW18、I18示出了排氣空燃比為18時的限界電流區域和限界電流。
[0081]圖4示出了使施加電壓V恒定在0.45V左右(圖3)時的排氣空燃比與輸出電流I的關系。從圖4可知，在空燃比傳感器40、41中，輸出電流相對于排氣空燃比以排氣空燃比越高 (即越稀)則來自空燃比傳感器40、41的輸出電流I越大的方式線性(成比例地)變化。除此之夕卜，空燃比傳感器40、41構成為排氣空燃比為理論空燃比時輸出電流I成為零。[〇〇82]此外，作為空燃比傳感器40、41，也可以取代圖2所示的構造的限界電流式空燃比傳感器而例如使用層疊型的限界電流式空燃比傳感器等其他構造的限界電流式的空燃比傳感器。
[0083]〈基本的控制〉
[0084]接著，對本實施方式的內燃機的控制裝置的基本的空燃比控制的概要進行說明。 在本實施方式的空燃比控制中，進行如下的反饋控制:基于上游側空燃比傳感器40的輸出， 控制來自燃料噴射閥11的燃料噴射量，以使得上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比成為目標空燃比。即，在本實施方式的空燃比控制中，基于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比進行反饋控制，以使得流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比成為目標空燃比。此外， “輸出空燃比”是指與空燃比傳感器的輸出值相當的空燃比。[〇〇85]另外，在本實施方式的空燃比控制中，基于下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比等設定目標空燃比。具體而言，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃空燃比時， 目標空燃比被設定成稀設定空燃比。其結果，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比也成為稀設定空燃比。在此，稀設定空燃比是比理論空燃比(成為控制中心的空燃比)稀某種程度的預先設定的一定值的空燃比，例如設為14.65?20左右，優選設為14.65?18左右，更優選設為14.65?16左右。另外，稀設定空燃比也可以表示為向成為控制中心的空燃比(在本實施方式中是理論空燃比)加上正的空燃比修正量而得到的空燃比。除此之外，在本實施方式中，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了比理論空燃比稍濃的濃判定空燃比(例如，14.55)以下時，判斷為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃空燃比。[〇〇86]當目標空燃比被變更為稀設定空燃比后，對流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的氧過剩或不足量進行累計。氧過剩或不足量是指在想要使流入上游側排氣凈化催化劑20 的排氣的空燃比成為理論空燃比時成為過剩的氧的量或者成為不足的氧的量(過剩的未燃 HC、C0等(以下，稱作“未燃氣體”)的量)。特別地，在目標空燃比成為了稀設定空燃比時，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣中的氧成為過剩，該過剩的氧被上游側排氣凈化催化劑 20吸藏。因此，氧過剩或不足量的累計值(以下，稱作“累計氧過剩或不足量”)可以說是上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA的推定值。[〇〇87]此外，氧過剩或不足量的算出基于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比、以及根據氣流計39的輸出等算出的向燃燒室5內的吸入空氣量的推定值或來自燃料噴射閥11的燃料供給量等而進行。具體而言，氧過剩或不足量0H)例如由下式(1)算出。
[0088] 0ED = 0.23 X Qi X (AFup-AFR)---(1)[〇〇89]在此，0.23表示空氣中的氧濃度，Qi表示燃料噴射量，AFup表示上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比，AFR表示成為控制中心的空燃比(在本實施方式中，基本上是理論空燃比)。
[0090]當對這樣算出的氧過剩或不足量進行累計而得到的累計氧過剩或不足量成為預先設定的切換基準值(相當于預先設定的切換基準吸藏量Cref)以上時，此前為稀設定空燃比的目標空燃比被設定成濃設定空燃比。濃設定空燃比是比理論空燃比(成為控制中心的空燃比)濃某種程度的預先設定的一定值的空燃比，例如設為12?14.58左右，優選設為13 ?14.57左右，更優選設為14?14.55左右。另外，濃設定空燃比也可以表示為向成為控制中心的空燃比(在本實施方式中是理論空燃比)加上負的空燃比修正量而得到的空燃比。此夕卜，在本實施方式中，濃設定空燃比與理論空燃比之差(濃程度)被設為稀設定空燃比與理論空燃比之差(稀程度)以下。
[0091]之后，當下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比再次成為了濃判定空燃比以下時， 目標空燃比再次被設定為稀設定空燃比，之后反復進行同樣的操作。這樣，在本實施方式中，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的目標空燃比被交替地反復設定成稀設定空燃比和濃設定空燃比。換言之，在本實施方式中，可以說流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比被交替地切換為濃空燃比和稀空燃比。
[0092]〈使用了時間圖的空燃比控制的說明〉[〇〇93]參照圖5,對如上所述的操作進行具體說明。圖5是進行了本實施方式的空燃比控制的情況下的空燃比修正量、上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup、上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA、累計氧過剩或不足量2 0ED、下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn以及從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣中的NOx濃度的時間圖。[〇〇94]此外，空燃比修正量AFC是與流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的目標空燃比相關的修正量。在空燃比修正量AFC為0時，目標空燃比被設為與成為控制中心的空燃比(以下，稱作“控制中心空燃比”)相等的空燃比(在本實施方式中是理論空燃比)，在空燃比修正量AFC為正的值時，目標空燃比成為比控制中心空燃比稀的空燃比(在本實施方式中是稀空燃比)，在空燃比修正量AFC為負的值時，目標空燃比成為比控制中心空燃比濃的空燃比(在本實施方式中是濃空燃比)。另外，“控制中心空燃比”是指成為根據內燃機運轉狀態與空燃比修正量AFC相加的對象的空燃比、即在根據空燃比修正量AFC使目標空燃比變動時成為基準的空燃比。[0〇95]在圖不的例子中，在時刻ti以前的狀態下，空燃比修正量AFC被設為濃設定修正量 AFCrich(與濃設定空燃比相當)。即，目標空燃比被設為濃空燃比，與此相伴，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比成為濃空燃比。流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣中所包含的未燃氣體等被上游側排氣凈化催化劑20凈化，與此相伴，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA慢慢減小。通過上游側排氣凈化催化劑20的凈化，從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣中不包含未燃氣體等，因此，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn大致成為理論空燃比。由于流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比為濃空燃比，所以來自上游側排氣凈化催化劑20的NOx排出量大致為零。[〇〇96]若上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA慢慢減小，則氧吸藏量0SA會接近零， 與此相伴，流入到上游側排氣凈化催化劑20的未燃氣體等的一部分不被上游側排氣凈化催化劑20凈化而開始流出。由此，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn慢慢下降，在時刻11，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到濃判定空燃比AFr i ch。[〇〇97]在本實施方式中，當下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為濃判定空燃比AFrich以下時，為了使氧吸藏量0SA增大，空燃比修正量AFC被切換為稀設定修正量 AFClean(與稀設定空燃比相當)。另外，此時，累計氧過剩或不足量2 0H)被復位成0。[〇〇98]此外，在本實施方式中，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到濃判定空燃比AFrich之后，進行空燃比修正量AFC的切換。這是因為，即使上游側排氣凈化催化劑 20的氧吸藏量是充足的，從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比有時也會從理論空燃比以極小幅度偏離。反過來說，濃判定空燃比被設為在上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量充足時從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比不會達到的空燃比。[〇〇99]若在時刻以將目標空燃比切換為稀空燃比，則流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比從濃空燃比變換為稀空燃比。若在時刻t流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比變化成稀空燃比，則上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量OSA增大。另外，與此相伴，累計氧過剩或不足量2 OED也慢慢增大。
[0100]由此，從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比向理論空燃比變化，下游偵控燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn也向理論空燃比收斂。此時，雖然流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比為稀空燃比，但由于上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏能力存在足夠的余裕，所以流入的排氣中的氧被上游側排氣凈化催化劑20吸藏，NOx被還原凈化。 因而，來自上游側排氣凈化催化劑20的NOx的排出大致為零。[〇1〇1 ]之后，若上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA增大，則在時刻t2，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA達到切換基準吸藏量Cref。因而，累計氧過剩或不足量2 0ED 達到與切換基準吸藏量Cref相當的切換基準值OEDref。在本實施方式中，當累計氧過剩或不足量S0ED成為切換基準值OEDref以上時，為了中止氧向上游側排氣凈化催化劑20的吸藏，空燃比修正量AFC被切換為濃設定修正量AFCrich。因此，目標空燃比被設為濃空燃比。 另外，此時，累計氧過剩或不足量S 0ED被復位成0。
[0102]此外，切換基準吸藏量Cref被設為足夠少的量，以使得即使產生由車輛的急速加速引起的非意圖的空燃比的偏離等，氧吸藏量0SA也不會達到最大可吸藏氧量Cmax。例如， 切換基準吸藏量Cref?被設為上游側排氣凈化催化劑20未使用時的最大可吸藏氧量Cmax的 3/4以下，優選設為1/2以下，更優選設為1/5以下。其結果，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到比理論空燃比稍稀的稀判定空燃比(例如14.65,相對于理論空燃比的偏差與濃判定空燃比與理論空燃比之差相同程度的稀空燃比)之前，空燃比修正量AFC被切換為濃設定修正量AFCrich。[〇1〇3]若在時刻丨2將目標空燃比切換為濃空燃比，則流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比從稀空燃比變化成濃空燃比。由于流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣中會包含未燃氣體等，所以上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA慢慢減小。此時，來自上游側排氣凈化催化劑20的NOx的排出大致為零。
[0104]若上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA慢慢減小，則在時刻t3，與時刻t同樣， 下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到濃判定空燃比AFrich。由此，空燃比修正量 AFC被切換為稀設定修正量AFClean。之后，反復進行上述時刻ti?t3的循環。
[0105]從以上說明可知，根據本實施方式，能夠始終抑制來自上游側排氣凈化催化劑20 的NOx排出量。即，只要進行著上述控制，基本上就能夠使來自上游側排氣凈化催化劑20的 NOx排出量大致為零。另外，由于算出累計氧過剩或不足量2 0ED時的累計期間短，所以與長期進行累計的情況相比，不容易產生算出誤差。因而，可抑制因累計氧過剩或不足量S0ED 的算出誤差而排出NOx。
[0106]另外，通常，若排氣凈化催化劑的氧吸藏量維持為一定，則該排氣凈化催化劑的氧吸藏能力會下降。即，為了將排氣凈化催化劑的氧吸藏能力維持為高，排氣凈化催化劑的氧吸藏量需要變動。對此，根據本實施方式，如圖5所示，由于上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA始終上下變動，所以可抑制氧吸藏能力下降。
[0107]此外，在上述實施方式中，在時刻t?t2的期間，空燃比修正量AFC維持為稀設定修正量AFClean。但是，在該期間內，空燃比修正量AFC不一定必須維持為一定，也可以設定成以慢慢減小等方式變動。或者，也可以在時刻以?丨2的期間中，暫時將空燃比修正量AFC設為比〇小的值(例如，濃設定修正量等)。
[0108]同樣，在上述實施方式中，在時刻t2?t3期間，空燃比修正量AFC維持為濃設定修正量AFCrich。但是，在該期間內，空燃比修正量AFC不一定必須維持為一定，也可以設定成以慢慢增大等方式變動。或者，也可以在時刻t2?t3的期間中，暫時將空燃比修正量AFC設為比 〇大的值(例如，稀設定修正量等)。
[0109]此外，這樣的本實施方式中的空燃比修正量AFC的設定即目標空燃比的設定由 E⑶31進行。因此，可以說，E⑶31在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃判定空燃比以下時，將流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的目標空燃比持續或斷續地設為稀空燃比，直到推定為上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA成為了切換基準吸藏量Cref以上， 并且，在推定為上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA成為了切換基準吸藏量Cref?以上時，將目標空燃比持續或斷續地設為濃空燃比，直到氧吸藏量0SA不達到最大可吸藏氧量 Cmax而下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為濃判定空燃比以下。
[0110]若更簡單地說，則也可以說，在本實施方式中，E⑶31在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃判定空燃比以下時將目標空燃比(即，流入上游側排氣凈化催化劑20 的排氣的空燃比)切換為稀空燃比，并且在上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA成為了切換基準吸藏量Cref以上時將目標空燃比(S卩，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比)切換為濃空燃比。
[0111]此外，在上述實施方式中，在空燃比控制中，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為了濃判定空燃比AFrich以下時目標空燃比被切換為稀空燃比。另外，在累計氧過剩或不足量S 0ED成為了預定的切換基準值OEDref以上時目標空燃比被切換為濃空燃比。但是，也可以使用其他控制作為空燃比控制。作為該其他控制，例如可考慮如下控制:在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了稀判定空燃比以上時將目標空燃比切換為濃空燃比，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃判定空燃比以下時將目標空燃比切換為稀空燃比。
[0112]〈上游側空燃比傳感器中的偏離〉
[0113]在內燃機主體1具有多個汽缸的情況下，從各汽缸排出的排氣的空燃比有時會在汽缸間產生偏離。另一方面，雖然上游側空燃比傳感器40配置于排氣歧管19的集合部，但根據其配置位置，從各汽缸排出的排氣暴露于上游側空燃比傳感器40的程度在汽缸間不同。 其結果，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比會受到從某特定的汽缸排出的排氣的空燃比的強烈影響。因而，在從該某特定的汽缸排出的排氣的空燃比是與從所有汽缸排出的排氣的平均空燃比不同的空燃比的情況下，在平均空燃比與上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比之間產生偏離。即，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比會向實際的排氣的平均空燃比的濃側或稀側偏離。
[0114]另外，未燃氣體等中的氫通過空燃比傳感器的擴散限速層的速度快。因而，若排氣中的氫濃度高，則上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比會偏向比排氣的實際的空燃比低的一側(即，濃側)。
[0115]若上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比這樣產生了偏離，則即使進行著如上所述的控制，從上游側排氣凈化催化劑20流出NOx和氧、未燃氣體等的流出頻度升高的可能性也會升高。以下，參照圖6，對該現象進行說明。
[0116]圖6是與圖5同樣的上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA等的時間圖。圖6示出了上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比向濃側偏離的情況。圖中，上游側空燃比傳感器40 的輸出空燃比AFup處的實線表示上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比。另一方面，虛線表示在上游側空燃比傳感器40周圍流通的排氣的實際的空燃比。[〇117]在圖6所示的例子中，在時刻以以前的狀態下，空燃比修正量AFC也被設為濃設定修正量AFCrich，因而目標空燃比被設為濃設定空燃比。與此相伴，上游側空燃比傳感器40 的輸出空燃比AFup為與濃設定空燃比相等的空燃比。但是，如上所述，由于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比向濃側偏離，所以排氣的實際的空燃比為比濃設定空燃比靠稀側的空燃比。即，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup比實際的空燃比(圖中的虛線)低(靠濃側)。因而，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA的減小速度慢。
[0118]另外，在圖6所示的例子中，在時刻。，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn 達到濃判定空燃比AFrich。因而，如上所述，在時刻ti，空燃比修正量AFC被切換為稀設定修正量AFClean。即，目標空燃比被切換為稀設定空燃比。
[0119]與此相伴，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup成為與稀設定空燃比相等的空燃比。但是，如上所述，由于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比向濃側偏離，所以排氣的實際的空燃比為比稀設定空燃比稀的空燃比。即，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比 AFup比實際的空燃比(圖中的虛線)低(靠濃側)。因而，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA的增加速度變快，并且在將目標空燃比設為稀設定空燃比的期間向上游側排氣凈化催化劑20供給的實際的氧量比切換基準吸藏量Cref多。[〇12〇]這樣，若上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFdwn產生了偏離，則在空燃比修正量AFC被設定在稀設定修正量AFClean時流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比的稀程度變大。因而，即使上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA沒有達到最大可吸藏氧量 Cmax，有時也無法吸藏流入到上游側排氣凈化催化劑20的全部NOx和/或氧從而會從上游側排氣凈化催化劑20流出NOx和/或氧。另外，在時刻丨2，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量 0SA為切換基準吸藏量Cref以上，若在時刻^附近產生如上所述的非意圖的空燃比的偏離等，則有可能從上游側排氣凈化催化劑20流出NOx和/或氧。
[0121]由上可知，需要檢測上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離，并且需要基于檢測到的偏離進行輸出空燃比等的修正。
[0122]〈通常學習控制〉
[0123]于是，在本發明的實施方式中，為了補償上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離，在通常運轉期間(即，在如上所述的基于目標空燃比進行反饋控制時)進行通常學習控制。以下，對該通常學習控制進行說明。
[0124]在此，將從將目標空燃比切換為稀空燃比起到累計氧過剩或不足量20ED成為切換基準值OEDref以上為止即到將目標空燃比再次切換為濃空燃比為止的期間設為氧增大期間。同樣，將從將目標空燃比切換為濃空燃比起到下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為濃判定空燃比以下為止即到將目標空燃比再次切換為稀空燃比為止的期間設為氧減少期間。在本實施方式的通常學習控制中，算出氧增大期間中的累計氧過剩或不足量20ED 的絕對值作為累計氧過剩量。此外，累計氧過剩量表示在氧增大期間內想要使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比成為理論空燃比時所過剩的氧的量的累計值。除此之夕卜，算出氧減少期間中的累計氧過剩或不足量5: OED的絕對值作為累計氧不足量。此外，累計氧不足量表示在氧減少期間內想要使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比成為理論空燃比時所不足的氧的量的累計值。然后，以使這些累計氧過剩量與累計氧不足量之差變小的方式修正控制中心空燃比AFR。在圖7中示出該情況。
[0125]圖7是控制中心空燃比AFR、空燃比修正量AFC、上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup、上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA、累計氧過剩或不足量2 0ED、下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn以及學習值sfbg的時間圖。圖7與圖6同樣地示出了上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup向低側(濃側)偏離的情況。此外，學習值sfbg是根據上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比(輸出電流)的偏離而變化的值，在本實施方式中用于修正控制中心空燃比AFR。另外，圖中，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup處的實線表示上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比，虛線表示在上游側空燃比傳感器40周圍流通的排氣的實際的空燃比。除此之外，單點劃線表示目標空燃比即向理論空燃比加上空燃比修正量AFC而得到的空燃比。
[0126]在圖7所示的例子中，與圖5和圖6同樣，在時刻^以前的狀態下，控制中心空燃比被設為理論空燃比，空燃比修正量AFC被設為濃設定修正量AFCrich。此時，如實線所示，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup為與濃設定空燃比相當的空燃比。但是，由于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup產生了偏離，所以排氣的實際的空燃比為比濃設定空燃比稀的空燃比(圖7的虛線)。不過，在圖7所示的例子中，從圖7的虛線可知，時刻t以前的實際的排氣的空燃比雖然比濃設定空燃比稀，但仍然是濃空燃比。因此，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量慢慢減小。[〇127]在時刻ti，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到濃判定空燃比AFrich。 由此，如上所述，空燃比修正量AFC被切換為稀設定修正量AFClean。在時刻t以后，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比成為與稀設定空燃比相當的空燃比。但是，由于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離，排氣的實際的空燃比成為比稀設定空燃比稀的空燃比、 即稀程度大的空燃比(參照圖7的虛線)。因而，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA急速增大。
[0128]另一方面，氧過剩或不足量0ED基于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup算出。但是，如上所述，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup產生了偏離。因此，算出的氧過剩或不足量0H)成為比實際的氧過剩或不足量0ED少(S卩，氧量少)的值。其結果，算出的累計氧過剩或不足量S0ED比實際的值少。
[0129]在時刻t2,累計氧過剩或不足量2 0ED達到切換基準值OEDref。因而，空燃比修正量AFC被切換為濃設定修正量AFCrich。因此，目標空燃比被設為濃空燃比。此時，如圖7所示，實際的氧吸藏量0SA比切換基準吸藏量Cref多。[〇13〇]在時刻t2以后，與時刻ti以前的狀態同樣，空燃比修正量AFC被設為濃設定修正量 AFCrich，因而目標空燃比被設為濃空燃比。此時，排氣的實際的空燃比也為比濃設定空燃比稀的空燃比。其結果，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA的減小速度變慢。除此之夕卜，如上所述，在時刻t2,上游側排氣凈化催化劑20的實際的氧吸藏量比切換基準吸藏量 Cref多。因而，在上游側排氣凈化催化劑20的實際的氧吸藏量0SA達到零之前要花費時間。[〇131 ]在時刻t3,下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到濃判定空燃比AFrich。 由此，如上所述，空燃比修正量AFC被切換為稀設定修正量AFClean。因此，目標空燃比從濃設定空燃比向稀設定空燃比切換。
[0132]在本實施方式中，如上所述，在從時刻t到時刻t2的期間，算出累計氧過剩或不足量2 0ED。在此，若將從將目標空燃比切換為稀空燃比時(時刻t)起到上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA的推定值成為了切換基準吸藏量Cref以上時(時刻t2)為止的期間稱為氧增大期間Tine，則在本實施方式中，在氧增大期間Tine算出累計氧過剩或不足量2 0ED。 在圖7中，用心示出了時刻t?時刻t2的氧增大期間Tine中的累計氧過剩或不足量2 0ED的絕對值(累計氧過剩量)。
[0133]該累計氧過剩量心相當于時刻t2的氧吸藏量0SA。但是，如上所述，在氧過剩或不足量0ED的推定中使用上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup，而該輸出空燃比AFup產生了偏離。因而，在圖7所示的例子中，時刻t?時刻〖2的累計氧過剩量心比與時刻〖2的實際的氧吸藏量0SA相當的值小。
[0134]另外，在本實施方式中，在從時刻t2到時刻t3的期間，也算出累計氧過剩或不足量 2 0ED。在此，若將從將目標空燃比切換為濃空燃比時(時刻t2)起到下游側空燃比傳感器41 的輸出空燃比A F d w n達到濃判定空燃比A F r i c h時(時刻13)為止的期間稱作氧減少期間 Tdec，則在本實施方式中，在氧減少期間Tdec算出累計氧過剩或不足量2 0ED。在圖7中，用 Fi示出了時刻t2?時刻t3的氧減少期間Tdec內的累計氧過剩或不足量2 0H)的絕對值(累計氧不足量)。
[0135]該累計氧不足量?:相當于在從時刻〖2到時刻t3的期間從上游側排氣凈化催化劑20 放出的總氧量。但是，如上所述，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup產生了偏離。因而，在圖7所示的例子中，時刻t2?時刻t3的累計氧不足量?:比與在從時刻t2到時刻t3的期間從上游側排氣凈化催化劑20實際放出的總氧量相當的值大。
[0136]在此，在氧增大期間Tine中，氧被上游側排氣凈化催化劑20吸藏，并且，在氧減少期間Tdec中，吸藏的氧全部被放出。因此，在理想情況下累計氧過剩量心和累計氧不足量?: 基本上成為相同的值。然而，如上所述，在上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup產生了偏離的情況下，這些累計值的值也根據該偏離而變化。如上所述，在上游側空燃比傳感器40 的輸出空燃比向低側(濃側)偏離的情況下，累計氧不足量FAt累計氧過剩量心多。相反，在上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比向高側(稀側)偏離的情況下，累計氧不足量^比累計氧過剩量Ri少。除此之外，累計氧過剩量Ri與累計氧不足量Fi之差A 5: 〇ED( =Ri_Fi，以下稱作“過剩或不足量誤差”)表示上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離的程度。可以說， 該過剩或不足量誤差A 5:0H)越大，則上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離越大。
[0137]于是，在本實施方式中，基于過剩或不足量誤差A 20ED來修正控制中心空燃比 AFR。特別地，在本實施方式中，以使累計氧過剩量心與累計氧不足量?:之差A 5: 0ED變小的方式來修正控制中心空燃比AFR。
[0138]具體而言，在本實施方式中，利用下述式(2)算出學習值sfbg，并且利用下述式(3) 修正控制中心空燃比AFR。
[0139]sfbg(n) =sfbg(n-l)+ki ? A 2〇ED---(2)
[0140]AFR=AFRbase+sfbg(n) ??? (3)
[0141]此外，在上述式(2)中，n表示計算次數或時間。因此，sfbg(n)表示本次的計算或當前的學習值。除此之外，上述式(2)中的ki表示使過剩或不足量誤差A 5: 0ED反映于控制中心空燃比AFR的程度的增益。增益1^的值越大，則控制中心空燃比AFR的修正量越大。進而， 在上述式(3)中，基本控制中心空燃比AFRbase是成為基本的控制中心空燃比，在本實施方式中是理論空燃比。
[0142]從式⑶可知，在學習值sfbg為負的值時，控制中心空燃比AFR被向濃側變更，因而，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比被向濃側變更。另外，其絕對值越大，則控制中心空燃比AFR被向濃側變更的程度越大。因此，相對于在學習值sfbg為零時流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比，學習值sfbg為負的值時的絕對值(濃側絕對值)越大，則流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比越大幅度向濃側變化。
[0143]同樣，在學習值sfbg為正的值時，控制中心空燃比AFR被向稀側變更，因而，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比被向稀側變更。另外，其絕對值越大，則控制中心空燃比AFR被向稀側變更的程度越大。因此，相對于在學習值sfbg為零時流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比，學習值sfbg為正的值時的絕對值(稀側絕對值)越大，則流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比越大幅度向稀側變化。
[0144]在圖7的時刻t3,如上所述，基于累計氧過剩量h和累計氧不足量？:算出學習值 sfbg。特別地，在圖7所示的例子中，由于累計氧不足量FAt累計氧過剩量心多，所以在時刻 t3學習值sfbg減小。
[0145]在此，使用上述式(3)，基于學習值sfbg來修正控制中心空燃比AFR。在圖7所示的例子中，學習值sfbg為負的值，因此，控制中心空燃比AFR為比基本控制中心空燃比AFRbase 小的值、即比其靠濃側的值。由此，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比被向濃側修正。
[0146]其結果，在時刻t3以后，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的實際的空燃比相對于目標空燃比的偏離比時刻t3以前小。因此，在時刻t3以后，表示實際的空燃比的虛線與表示目標空燃比的單點劃線之間的差比時刻t3以前的差小。
[0147]另外，在時刻t3以后也進行與時刻t?時刻t2的操作同樣的操作。因此，當在時刻 t4累計氧過剩或不足量2 0ED達到切換基準值OEDref?時，目標空燃比被從稀設定空燃比向濃設定空燃比切換。之后，當在時刻t5下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到濃判定空燃比Africh時，目標空燃比再次被切換為稀設定空燃比。[〇148]時刻t3?時刻t4相當于如上所述的氧增大期間Tine，因而，該期間的累計氧過剩或不足量X 0ED的絕對值由圖7的累計氧過剩量R2表示。另外，時刻t4?時刻t5相當于如上所述的氧減少期間Tdec，因而，該期間的累計氧過剩或不足量2 0ED的絕對值由圖7的累計氧不足量F2表示。然后，基于該累計氧過剩量辦與累計氧不足量內之差A 2〇ED(=R2-F2)，使用上述式(2)更新學習值sfbg。在本實施方式中，在時刻^以后也反復進行同樣的控制，由此反復進行學習值sfbg的更新。
[0149]通過利用通常學習控制這樣進行學習值sfbg的更新，雖然上游側空燃比傳感器40 的輸出空燃比AFup慢慢遠離目標空燃比，但流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的實際的空燃比慢慢接近目標空燃比。由此，能夠補償上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離。
[0150]此外，如上所述，學習值sfbg的更新優選基于氧增大期間Tine的累計氧過剩或不足量2 OED與該氧增大期間Tine之后緊接的氧減少期間Tdec的累計氧過剩或不足量5: 〇ED 來進行。這是因為，如上所述，在氧增大期間Tine被上游側排氣凈化催化劑20吸藏的總氧量和在其之后緊接的氧減少期間Tdec從上游側排氣凈化催化劑20放出的總氧量相等。
[0151]除此之外，在上述實施方式中，基于1次的氧增大期間Tine的累計氧過剩或不足量 2 0ED與1次的氧減少期間Tdec的累計氧過剩或不足量2 0ED來進行學習值sfbg的更新。但是，也可以基于多次的氧增大期間Tine的累計氧過剩或不足量2 0ED的合計值或平均值與多次的氧減少期間Tdec的累計氧過剩或不足量2 0ED的合計值或平均值來進行學習值sfbg 的更新。
[0152]另外，在上述實施方式中，基于學習值sfbg來修正控制中心空燃比。但是，基于學習值sfbg修正的也可以是與空燃比相關的其他參數。作為其他參數，例如可舉出向燃燒室5 內的燃料供給量、上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比、空燃比修正量等。
[0153]此外，可以進行上述的其他控制作為空燃比控制。具體而言，作為其他控制，例如可考慮如下控制:在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了稀判定空燃比以上時，將目標空燃比切換為濃空燃比，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為了濃判定空燃比以下時，將目標空燃比切換為稀空燃比。
[0154]在該情況下，算出從將目標空燃比切換為濃空燃比起到下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為濃判定空燃比以下為止的氧減少期間的累計氧過剩或不足量的絕對值，作為累計氧不足量。除此之外，算出從將目標空燃比切換為稀空燃比起到下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比成為稀判定空燃比以上為止的氧增大期間的累計氧過剩或不足量的絕對值，作為累計氧過剩量。然后，以使這些累計氧過剩量與累計氧不足量之差變小的方式修正控制中心空燃比等。
[0155]因此，若對以上進行總結，則可以說，在本實施方式中，在通常學習控制中，基于從將目標空燃比切換為稀空燃比起到再次切換為濃空燃比為止的氧增大期間的累計氧過剩量和從將目標空燃比切換為濃空燃比起到再次切換為稀空燃比為止的氧減少期間的累計氧不足量，以使這些累計氧過剩量與累計氧不足量之差變小的方式修正與空燃比相關的參數。
[0156]〈上游側空燃比傳感器的大的偏離〉
[0157]在圖6所示的例子中，示出了上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比產生了偏離但其程度不那么大的情況。因此，從圖6的虛線也可知，在目標空燃比被設定在濃設定空燃比的情況下，實際的排氣的空燃比雖然比濃設定空燃比稀，但仍然是濃空燃比。
[0158]與此相對，若上游側空燃比傳感器40產生的偏離變大，則即使目標空燃比被設定為濃設定空燃比，實際的排氣的空燃比有時也會成為理論空燃比。在圖8中示出該情況。
[0159]在圖8中，在時刻以以前，空燃比修正量AFC被設為稀設定修正量AFClean。與此相伴，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup為稀設定空燃比。但是，由于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比大幅度向濃側偏離，所以排氣的實際的空燃比為比稀設定空燃比稀的空燃比(圖中的虛線)。[〇16〇]之后，當在時刻t基于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup算出的累計氧過剩或不足量S0ED達到切換基準值OEDref?時，空燃比修正量AFC被切換為濃設定修正量 AFCrich。與此相伴，上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup成為與濃設定空燃比相當的空燃比。但是，由于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比大幅度向濃側偏離，所以排氣的實際的空燃比為理論空燃比(圖中的虛線)。
[0161]其結果，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA不變而維持為一定的值。因而， 即使在將空燃比修正量AFC切換為濃設定修正量AFCrich之后經過了較長時間，也不會從上游偵_氣凈化催化劑20排出未燃氣體，因此，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn仍然大致維持為理論空燃比。如上所述，空燃比修正量AFC從濃設定修正量AFCrich向稀設定修正量AFClean的切換在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到了濃判定空燃比 AFrich時進行。但是，在圖8所示的例子中，由于下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn 維持為理論空燃比不變，所以空燃比修正量AFC會長時間內維持為濃設定修正量AFCrich。 在此，上述的通常學習控制以空燃比修正量AFC在濃設定修正量AFCrich與稀設定修正量 AFClean之間交替地切換為前提。因此，在上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比大幅度偏離的情況下，不會進行空燃比修正量AFC的切換，因而不能進行上述的通常學習控制。
[0162]圖9是示出上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比以極大的幅度向濃側偏離的情況的與圖8同樣的圖。在圖9所示的例子中，與圖8所示的例子同樣，在時刻^，空燃比修正量 AFC被切換為濃設定修正量AFCrich。即，在時刻以目標空燃比被設定為濃設定空燃比。但是，由于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離，實際的排氣的空燃比為稀空燃比(圖中的虛線)。
[0163]其結果，盡管空燃比修正量AFC被設定在濃設定修正量AFCrich，卻會向上游側排氣凈化催化劑20流入稀空燃比的排氣。因而，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA慢慢增大，最終在時刻t2達到最大可吸藏氧量Cmax。這樣，若氧吸藏量0SA達到最大可吸藏氧量 Cmax，則上游側排氣凈化催化劑20無法再進一步吸藏排氣中的氧。因而，流入的排氣中包含的氧和NOx從上游側排氣凈化催化劑20直接流出，結果，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn上升。但是，空燃比修正量AFC從濃設定修正量AFCrich向稀設定修正量AFClean的切換在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn達到了濃判定空燃比AFrich時進行。因而，在上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比以極大的幅度偏離的情況下，也不會進行空燃比修正量AFC的切換，因而也不能進行上述的通常學習控制。
[0164]〈粘附學習控制〉
[0165]于是，在本實施方式中，在上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離大的情況下，為了補償該偏離，除了上述的通常學習控制之外，還進行理論空燃比粘附學習控制、稀粘附學習控制以及濃粘附學習控制。
[0166]〈理論空燃比粘附學習〉
[0167]首先，對理論空燃比粘附學習控制進行說明。如圖10所示的例子那樣，理論空燃比粘附學習控制是在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比粘附于理論空燃比的情況下進行的學習控制。[〇168] 在此，將濃判定空燃比AFrich與稀判定空燃比AFlean之間的區域稱作中間區域M。 該中間區域M相當于濃判定空燃比與稀判定空燃比之間的空燃比區域即理論空燃比附近區域。在理論空燃比粘附學習控制中，判斷從將空燃比修正量AFC切換為濃設定修正量 AFCrich起，即從將目標空燃比切換為濃設定空燃比起，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否在預先設定的理論空燃比維持判定時間以上維持在中間區域M內。并且，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn在理論空燃比維持判定時間以上維持在中間區域 M內的情況下，減小學習值sfbg以使得流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃偵搜化。在圖10中示出該情況。
[0169]圖10是示出空燃比修正量AFC等的時間圖的與圖9同樣的圖。圖10與圖8同樣地示出了上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup大幅度向低側(濃側)偏離的情況。[〇17〇]在圖示的例子中，與圖8同樣，在時刻以以前，空燃比修正量AFC被設為稀設定修正量AFClean。之后，在時刻以，累計氧過剩或不足量2 0ED達到切換基準值OEDref，空燃比修正量AFC被切換為濃設定修正量AFCrich。但是，由于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比大幅度向濃側偏離，所以與圖8所示的例子同樣，排氣的實際的空燃比大致為理論空燃比。 因而，在時刻七以后，維持為上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA值。其結果，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn長期維持在理論空燃比附近，因而維持在中間區域M內。
[0171]于是，在本實施方式中，從將空燃比修正量AFC切換為濃設定修正量AFCrich起，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn在預先設定的理論空燃比維持判定時間Tsto以上維持在中間區域M內的情況下，修正控制中心空燃比AFR。特別地，在本實施方式中，以使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化的方式更新學習值sfbg。[〇172]具體而言，在本實施方式中，利用下述式(4)算出學習值sfbg，并且利用上述式(3) 修正控制中心空燃比AFR。
[0173]sfbg(n) =sfbg(n-l)+k2 ? AFCrich---(4)
[0174]此外，在上述式(4)中，k2是表示修正控制中心空燃比AFR的程度的增益(0〈k2<l)。 增益k2的值越大，則控制中心空燃比AFR的修正量越大。
[0175]在此，如上所述，在空燃比修正量AFC切換后下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比 AFdwn長期維持在中間區域M內的情況下，排氣的實際的空燃比大致為理論空燃比附近的值。因而，上游側空燃比傳感器40的偏離的程度和控制中心空燃比(理論空燃比)與目標空燃比(在該情況下是濃設定空燃比)之差相同。在本實施方式中，如上述式(4)所示，基于與控制中心空燃比與目標空燃比之差相當的空燃比修正量AFC來更新學習值sfbg，由此，能夠更適當地補償上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離。[〇176] 在圖10所示的例子中，從時刻ti到經過了理論空燃比維持判定時間Tsto的時刻t2， 空燃比修正量AFC被設為濃設定修正量AFCrich。因而，若使用式(4)，則在時刻^使學習值 sfbg減小。其結果，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的實際的空燃比會向濃側變化。由此，在時刻〖2以后，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的實際的空燃比相對于目標空燃比的偏離比時刻〖2以前小。因此，在時刻〖2以后，表示實際的空燃比的虛線與表示目標空燃比的單點劃線之間的差比時刻^以前的差小。
[0177]在圖10所示的例子中，示出了將增益1?設為比較小的值的例子。因而，即使在時刻 t2進行學習值sfbg的更新，仍然殘留有流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的實際的空燃比相對于目標空燃比的偏離。因而，排氣的實際的空燃比成為比濃設定空燃比稀的空燃比、 即濃程度小的空燃比(參照圖10的虛線)。因而，上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA的減小速度慢。
[0178]其結果，從時刻丨2到經過了理論空燃比維持判定時間Tsto的時刻t3,下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn維持在理論空燃比附近，因而維持在中間區域M內。因而，在圖10所示的例子中，在時刻t3也使用式(4)進行學習值sfbg的更新。
[0179]在圖10所示的例子中，之后，在時刻t4，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比 AFdwn成為濃判定空燃比AFrich以下。這樣，在輸出空燃比AFdwn成為了濃判定空燃比 AFrich以下之后，如上所述，空燃比修正量AFC被交替地設定成稀設定修正量AFClean和濃設定修正量AFCrich。與此相伴，進行上述的通常學習控制。[〇18〇]通過利用理論空燃比粘附學習控制這樣進行學習值sfbg的更新，即使在上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup的偏離大的情況下，也能夠進行學習值的更新1。由此，能夠補償上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離。[〇181]此外，在上述實施方式中，理論空燃比維持判定時間Tsto被設為預先設定的時間。 在該情況下，理論空燃比維持判定時間被設為將目標空燃比切換為濃空燃比之后的累計氧過剩或不足量S 0ED的絕對值達到新品時的上游側排氣凈化催化劑20的最大可吸藏氧量為止通常會花費的時間以上。具體而言，優選設為其2倍?4倍左右的時間。
[0182]或者，也可以根據將目標空燃比切換為濃空燃比之后的累計氧過剩或不足量5: 0ED等其他參數來使理論空燃比維持判定時間Tsto變化。具體而言，例如，累計氧過剩或不足量2 0ED越多，則理論空燃比維持判定時間Tsto被設為越短。由此，也能夠在將目標空燃比切換為濃空燃比之后的累計氧過剩或不足量S 0ED成為了預定的量(例如，圖10的OEDsw) 時進行如上所述的學習值sfbg的更新。另外，在該情況下，需要將累計氧過剩或不足量2 0ED的上述預定的量設為新品時的上游側排氣凈化催化劑20的最大可吸藏氧量以上。具體而言，優選設為最大可吸藏氧量的2倍?4倍左右的量。
[0183]此外，關于理論空燃比粘附學習控制，也與上述的通常學習控制的情況同樣，能夠應用于使用了上述其他控制作為基本的空燃比控制的情況。在該情況下，在理論空燃比粘附學習控制中，從將目標空燃比切換為稀空燃比起，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比在理論空燃比維持判定時間Tsto以上維持在理論空燃比附近空燃比區域內的情況下，根據此時的目標空燃比使學習值sfbg增大或減小，以使得流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側或稀側變化。
[0184]因此，若對這些進行總結來表述，則可以說，在本實施方式中，在理論空燃比粘附學習中，從將目標空燃比切換為與理論空燃比相比偏向一側(與圖9所示的例子中的濃側相當)的空燃比起，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比在理論空燃比維持判定時間Tsto 以上維持在理論空燃比附近空燃比區域內的情況下，在反饋控制中修正與空燃比相關的參數，以使得流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向所述一側變化。
[0185]另外，在上述理論空燃比粘附學習控制中，在將目標空燃比切換為稀空燃比之后下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比在理論空燃比維持判定時間Tsto以上維持在理論空燃比附近空燃比區域內的情況下，進行學習值的更新。但是，也可以基于將目標空燃比切換為稀空燃比之后的吸入空氣量、后述的累計排氣流量等時間以外的參數來進行理論空燃比粘附學習。
[0186]〈濃?稀粘附學習〉
[0187]接著，對稀粘附學習控制進行說明。稀粘附學習控制是在如圖9所示的例子那樣盡管將目標空燃比設為濃空燃比下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比卻粘附于稀空燃比的情況下進行的學習控制。在稀粘附學習控制中，判斷在將空燃比修正量AFC切換為濃設定修正量AFCrich之后，即在將目標空燃比切換為濃設定空燃比之后，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否在預先設定的稀空燃比維持判定時間以上維持為稀空燃比。并且，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn在稀空燃比維持判定時間以上維持為稀空燃比的情況下，使學習值sfbg減小以使得流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化。在圖11中示出該情況。
[0188]圖11是示出空燃比修正量AFC等的時間圖的與圖9同樣的圖。圖11與圖9同樣地示出了上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup以極大幅度向低側(濃側)偏離的情況。 [〇189]在圖不的例子中，在時刻to,空燃比修正量AFC被從稀設定修正量AFClean切換為濃設定修正量AFCrich。但是，由于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比以極大幅度向濃側偏離，所以與圖9所示的例子同樣，排氣的實際的空燃比為稀空燃比。因而，在時刻to以后， 下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn維持為稀空燃比。
[0190]于是，在本實施方式中，在空燃比修正量AFC被設定為濃設定修正量AFCrich之后下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn在預先設定的稀空燃比維持判定時間Tlean以上維持為稀空燃比的情況下，修正控制中心空燃比AFR。特別地，在本實施方式中，以使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化的方式修正學習值sfbg。[〇191]具體而言，在本實施方式中，利用下述式(5)算出學習值sfbg，并且利用上述式(3) 而基于學習值sfbg修正控制中心空燃比AFR。
[0192]sfbg(n) =sfbg(n-l)+k3 ? (AFCrich-(AFdwn-14.6))---(5)
[0193]此外，在上述式(5)中，k3是表示修正控制中心空燃比AFR的程度的增益(0〈k3<l)。 增益k3的值越大，則控制中心空燃比AFR的修正量越大。
[0194]在此，在圖11所示的例子中，在空燃比修正量AFC被設定在濃設定修正量AFCrich 時，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn維持為稀空燃比。在該情況下，上游側空燃比傳感器40的偏離相當于目標空燃比與下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比的差。若對此進行分解，則可以說，上游側空燃比傳感器40的偏離的程度與將目標空燃比與理論空燃比之差(相當于濃設定修正量AFCrich)和理論空燃比與下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比之差相加而得到的量相同。于是，在本實施方式中，如上述式(5)所示，基于向濃設定修正量 AFCrich加上下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比與理論空燃比之差而得到的值來更新學習值sfbg。特別地，在上述的理論空燃比粘附學習中，以與濃設定修正量AFCrich相當的量修正學習值，與此相對，在稀粘附學習中，除此之外還以與下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn相當的量修正學習值。另外，增益k3被設為與增益k2相同的程度。因而，稀粘附學習中的修正量比理論空燃比粘附學習中的修正量大。
[0195]在圖11所示的例子中，若使用式(5)，則在時刻。使學習值sfbg減小。其結果，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的實際的空燃比向濃側變化。由此，在時刻七以后，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的實際的空燃比相對于目標空燃比的偏離比時刻七以前小。 因此，在時刻^以后，表示實際的空燃比的虛線與表示目標空燃比的單點劃線之間的差比時刻以前的差小。
[0196]在圖11中，示出了將增益k3設為比較小的值的例子。因而，即使在時刻以進行學習值sfbg的更新，仍然殘留有上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離。特別地，在圖示的例子中，在時刻以以后，排氣的實際的空燃比也仍為稀空燃比。其結果，在從時刻七起的稀空燃比維持判定時間Tlean內，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn維持為稀空燃比。 因而，在圖示的例子中，在時刻^也通過稀粘附學習而使用上述式(5)進行學習值sfbg的修正。
[0197]若在時刻丨2進行學習值sfbg的修正，則流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的實際的空燃比相對于目標空燃比的偏離變小。由此，在圖示的例子中，在時刻^以后，排氣的實際的空燃比成為比理論空燃比稍濃，與此相伴，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比 AFdwn從稀空燃比大致變化成理論空燃比。特別地，在圖11所示的例子中，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn在從時刻t2到時刻t3的理論空燃比維持判定時間Tsto內大致維持為理論空燃比，即維持在中間區域M內。因而，在時刻t3,通過理論空燃比粘附學習，使用上述式(4)進行學習值sfbg的修正。
[0198]通過利用稀粘附學習控制這樣進行學習值sfbg的更新，即使在上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup的偏離極大的情況下，也能夠進行學習值的更新。由此，能夠減小上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比的偏離。
[0199]此外，在上述實施方式中，稀空燃比維持判定時間Hean被設為預先設定的時間。 在該情況下，稀空燃比維持判定時間Hean被設為在將目標空燃比切換為濃空燃比之后下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比與此相應地變化成止通常會花費的下游側空燃比傳感器的響應延遲時間以上。具體而言，優選設為其2倍?4倍左右的時間。另外，稀空燃比維持判定時間Tlean比將目標空燃比切換為濃空燃比之后的累計氧過剩或不足量2 0ED的絕對值達到新品時的上游側排氣凈化催化劑20的最大可吸藏氧量為止通常會花費的時間短。因此，稀空燃比維持判定時間H ean被設為比上述的理論空燃比維持判定時間Tsto短。[〇2〇〇]或者，也可以根據將目標空燃比切換為濃空燃比之后所累計的排氣流量等其他參數而使稀空燃比維持判定時間Tlean變化。具體而言，例如，累計排氣流量2 Ge越多，則稀空燃比維持判定時間Hean被設為越短。由此，也能夠在將目標空燃比切換為濃空燃比之后的累計排氣流量成為了預定的量(例如，圖11的SGesw)時進行上述的學習值sfbg的更新。另夕卜，在該情況下，預定的量需要設為在切換目標空燃比之后下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比與此相應地變化成止所需要的排氣的總流量以上。具體而言，優選設為該總流量的2 倍?4倍左右的量。[〇2〇1]接著，對濃粘附學習控制進行說明。濃粘附學習控制是與稀粘附學習控制同樣的控制，是在盡管將目標空燃比設為稀空燃比下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比卻粘附于濃空燃比的情況下進行的學習控制。在濃粘附學習控制中，判斷在將空燃比修正量AFC切換為稀設定修正量AFClean之后，即在將目標空燃比切換為稀設定空燃比之后，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否在預先設定的濃空燃比維持判定時間(與稀空燃比維持判定時間同樣)以上維持為濃空燃比。并且，在下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn 在濃空燃比維持判定時間以上維持為濃空燃比的情況下，使學習值sfbg增大以使得流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向稀側變化。即，在濃粘附學習控制中，進行相對于上述的稀粘附學習控制使濃和稀相反的控制。[〇2〇2]此外，在本實施方式中，除了通常學習控制之外，還進行理論空燃比粘附學習控制、稀粘附學習控制和濃粘附學習控制。若對此進行總結，則可以稱作基于下游側空燃比傳感器41的輸出更新學習值并且根據學習值控制與空燃比相關的參數以使得流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比變化的學習控制。[〇2〇3]〈空燃比傳感器的元件破裂〉
[0204]作為如上所述的在空燃比傳感器40、41產生的異常，可舉出在構成空燃比傳感器 40、41的元件產生破裂的元件破裂這一現象。具體而言，產生貫通固體電解質層51和擴散限速層54的破裂(圖12的C1)和/或除了固體電解質層51和擴散限速層54之外還貫通兩電極 52、53的破裂(圖12中C2)。若產生這樣的元件破裂，則排氣會如圖12所示那樣經由破裂的部分進入基準氣體室55內。
[0205]其結果，在空燃比傳感器40、41周圍的排氣的空燃比為濃空燃比的情況下，濃空燃比的排氣進入基準氣體室55內。由此，濃空燃比的排氣向基準氣體室55內擴散，大氣側電極 53周圍的氧濃度下降。另一方面，即使在該情況下，排氣側電極52也會經由擴散限速層54暴露于排氣。因而，大氣側電極53周圍與排氣側電極52周圍之間的氧濃度差下降，結果，空燃比傳感器40、41的輸出空燃比成為稀空燃比。即，若在空燃比傳感器40、41產生元件破裂，則即使空燃比傳感器40、41周圍的排氣的空燃比為濃空燃比，空燃比傳感器40、41的輸出空燃比也會成為稀空燃比。
[0206]另一方面，在空燃比傳感器40、41周圍的排氣的空燃比為稀空燃比的情況下，不會產生這樣的輸出空燃比的逆轉現象。這是因為，在排氣的空燃比為稀空燃比的情況下，與固體電解質層51的兩側的空燃比的差相比，空燃比傳感器40、41的輸出電流更依賴于經由擴散限速層54到達排氣側電極52表面上的氧的量。[〇2〇7]圖13示出了使施加電壓恒定在0.45V左右時的與圖3同樣的排氣空燃比與空燃比傳感器40、41的輸出空燃比的關系。如圖13所示，在空燃比傳感器40、41正常的情況下(圖中的圓圈)，隨著排氣空燃比變大，即隨著排氣空燃比變稀，空燃比傳感器40、41的輸出電流增大。另一方面，在空燃比傳感器40、41產生了元件破裂的異常的情況下(圖中的三角形)，在排氣空燃比是14.6以上的稀空燃比時，隨著排氣空燃比變大，空燃比傳感器40、41的輸出電流也增大。與此相對，在排氣空燃比為14.6以下的濃空燃比時，隨著排氣空燃比變小，即隨著排氣空燃比變濃，空燃比傳感器40、41的輸出電流增大。
[0208]在下游側空燃比傳感器41這樣產生了元件破裂的異常時，即使下游側空燃比傳感器41周圍的排氣的空燃比為濃空燃比，其輸出空燃比AFdwn也會成為稀空燃比。即，在將目標空燃比設定為濃空燃比時，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn成為稀空燃比。另一方面，如上所述，在上游側空燃比傳感器40產生的偏離大的情況下，在將目標空燃比設定為濃空燃比時，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn也成為稀空燃比。因而，在盡管將目標空燃比設為濃空燃比下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn卻粘附于稀空燃比的情況下，無法判別出其中哪一個才是原因。
[0209]圖14是在下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常的狀態下進行了上述的稀粘附控制的情況下的控制中心空燃比等的時間圖。在圖14所示的例子中，在時刻to以后， 空燃比修正量AFC維持為濃設定修正量AFCrich。在圖14所示的例子中，由于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup沒有產生偏離，所以流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比為濃空燃比。另外，在圖14所示的例子中，在時刻to,上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA大致為零。因而，從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比也為濃空燃比。 由于下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常，所以在時刻to以后，即使從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比為濃空燃比，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比 AFdwn也為稀空燃比。因此，在時刻to以后，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn維持為稀空燃比。[〇21〇]其結果，在時刻tQ以后，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn不會成為濃判定空燃比AFrich以下，所以空燃比修正量AFC仍然維持為濃設定修正量AFCrich。與此相伴， 下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn也仍然維持為稀空燃比。若這樣的狀態持續稀空燃比維持判定時間Hean以上，貝lj通過上述的稀粘附學習控制使學習值sfbg減小。因此， 在圖14所示的例子中，也在從時刻to經過了稀空燃比維持判定時間Ilean的時刻七使學習值 sfbg減小。其結果，控制中心空燃比AFR下降，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比下降(向濃側變化)。
[0211]如圖13所示，在下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常的情況下，在下游側空燃比傳感器41周圍的排氣的空燃比為濃空燃比時，其濃程度越大，則輸出空燃比AFdwn 的稀程度越大。因此，若在時刻七控制中心空燃比AFR向濃側偏移而流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化，則下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn隨之向稀側變化。
[0212]另外，在時刻。以后，空燃比修正量AFC也仍然維持為濃設定修正量AFCrich，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn也仍然維持為稀空燃比。因此，在從時刻“經過了稀空燃比維持判定時間Tlean的時刻t2也使學習值sfbg減小，控制中心空燃比AFR下降。與此相伴，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向稀側變化。[〇213]如參照圖11所說明，在上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比產生了偏離的情況下，若使控制中心空燃比AFR下降，S卩，若使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化，則下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn也向濃側變化。與此相對，在下游側空燃比傳感器41產生元件破裂的異常的情況下，若使控制中心空燃比AFR下降，則下游偵控燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向稀側變化。于是，在本實施方式中，利用這樣的響應形態的不同來適當地診斷下游側空燃比傳感器41的元件破裂異常。
[0214]〈下游側空燃比傳感器的異常診斷〉
[0215]在本實施方式中，首先，在流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比被設為濃空燃比時下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn在預定的判定時間以上維持在稀判定空燃比AFlean以上的情況下，進行使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比的空燃比濃化控制。該空燃比濃化控制也可以是以使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比的方式更新學習值sfbg的稀粘附學習控制。[〇216]并且，在通過空燃比濃化控制使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比變化成濃側的空燃比時下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向稀側變化了的情況下， 判定為下游側空燃比傳感器41產生了異常。除此之外，在本實施方式中，在判定為下游側空燃比傳感器產生了異常時，使通過稀粘附學習控制更新后的學習值返回到更新前的值。
[0217]圖15是下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常的情況下的控制中心空燃比AFR等的與圖14同樣的時間圖。與圖14所示的例子同樣，空燃比修正量AFC維持為濃設定修正量AFCrich，另外，在時刻ti，通過稀粘附學習控制使學習值sfbg減小。其結果，控制中心空燃比AFR下降，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比下降。
[0218]此時，由于下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂異常，所以若在時刻以流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化，則下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn隨著向稀側變化。因此，在時刻。以后，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn 成為比此前的空燃比靠稀側的空燃比。[〇219]之后，在本實施方式中，在從時刻^經過了稀空燃比維持判定時間Tlean的時刻t2， 進行下游側空燃比傳感器41的異常診斷。具體而言，如圖15所示，在時刻〖2的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn比時刻t或者其以前的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比 AFdwn靠稀側的情況下，判定為在下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常。即，在時刻^使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化了時下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向稀側變化了的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常。在圖15所示的例子中，在時刻t#lj定為產生了元件破裂的異常，因而異常判定標志被設為激活(0N)。
[0220]另一方面，與圖15所示的例子相反，在時刻〖2的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn與時刻t或者其以前的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn相同或者比其靠濃側的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41沒有產生元件破裂的異常。即，在時刻七使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化了時下游側空燃比傳感器41 的輸出空燃比AFdwn不變化或者向濃側變化了的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41沒有產生元件破裂的異常。由此，能夠適當地診斷下游側空燃比傳感器41的元件破裂的異常。
[0221]在此，在從時刻“經過了稀空燃比維持判定時間Tlean的時刻t2,在空燃比修正量 AFC維持為濃設定修正量AFCrich的狀態下，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn維持在稀判定空燃比AFlean以上。因此，本來的話，在時刻t2,應該通過上述的稀粘附學習控制使學習值sfbg減小，使控制中心空燃比AFR下降。但是，在本實施方式中，若在時刻t2異常判定標志被設為激活，則在時刻t2不是使學習值sfbg減小，而是使在時刻以通過稀粘附學習控制更新后的學習值sfbg返回到更新前的值。由此，能夠抑制學習值sfbg被過剩地修正。
[0222]此外，在上述實施方式中，在從時刻。經過了稀空燃比維持判定時間Ilean的時刻 t2,診斷下游側空燃比傳感器41的元件破裂的異常。但是，只要是經過了從在時刻t使控制中心空燃比AFR向濃側變化起到下游側空燃比傳感器41開始反應為止的響應延遲之后即可，也可以在時刻^以前或者時刻^以后進行下游側空燃比傳感器41的元件破裂異常的診斷。同樣，在上述實施方式中，在從時刻ti經過了稀空燃比維持判定時間Ilean的時刻t2,使學習值sfbg返回到更新前的原來的值。但是，只要是在判定為下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂異常之后即可，也可以在時刻〖2以前或者時刻t2以后使學習值sfbg返回到更新前的原來的值。
[0223]另外，在上述實施方式中，在時刻^通過稀粘附學習控制使控制中心空燃比AFR與此前相比向濃側變化，由此使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側的空燃比變化，基于下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn對該變化的反應來進行異常診斷。 但是，在流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比被設為濃空燃比時下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn在預定的判定時間以上維持在稀判定空燃比AF1 ean以上的情況下，只要是使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比的空燃比濃化控制即可，也可以通過與上述的稀粘附學習控制不同的控制來使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側的空燃比變化。因此，也可以取代控制中心空燃比而使空燃比修正量和/或來自燃料噴射閥11的燃料噴射量等變化。或者，也可以在與進行稀粘附學習控制的定時不同的定時使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側的空燃比變化。
[0224]〈具體控制的說明〉
[0225]接著，參照圖16?圖20,對上述實施方式的控制裝置進行具體說明。如作為功能框圖的圖16所示，本實施方式的控制裝置構成為包括A1?A10的各功能框。以下，一邊參照圖 16—邊對各功能框進行說明。這些各功能框A1?A10的操作基本上在E⑶31中執行。[〇226]〈燃料噴射量的算出〉
[0227]首先，對燃料噴射量的算出進行說明。在算出燃料噴射量時，使用缸內吸入空氣量算出單兀A1、基本燃料噴射量算出單兀A2以及燃料噴射量算出單兀A3。
[0228]缸內吸入空氣量算出單元A1基于吸入空氣流量Ga、內燃機轉速NE以及存儲在 E⑶31的R0M34中的映射或計算式，算出向各汽缸吸入的吸入空氣量Me。吸入空氣流量Ga由氣流計39計測，內燃機轉速NE基于曲軸角傳感器44的輸出算出。
[0229]基本燃料噴射量算出單元A2通過將由缸內吸入空氣量算出單元A1算出的缸內吸入空氣量Me除以目標空燃比AFT來算出基本燃料噴射量Qbase (Qbase =Mc/AFT)。目標空燃比AFT由后述的目標空燃比設定單元A8算出。
[0230]燃料噴射量算出單元A3通過向由基本燃料噴射量算出單元A2算出的基本燃料噴射量Qbase加上后述的F/B修正量DFi來算出燃料噴射量Qi(Qi=Qbase+DFi)。對燃料噴射閥 11進行噴射指示，以使得從燃料噴射閥11噴射這樣算出的燃料噴射量Qi的燃料。[〇231]〈目標空燃比的算出〉
[0232]接著，對目標空燃比的算出進行說明。在算出目標空燃比時，使用氧過剩或不足量算出單元A4、空燃比修正量算出單元A5、學習值算出單元A6、控制中心空燃比算出單元A7以及目標空燃比設定單元A8。
[0233]氧過剩或不足量算出單元A4基于由燃料噴射量算出單元A3算出的燃料噴射量Qi 和上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup算出累計氧過剩或不足量20ED。氧過剩或不足量算出單元A4例如通過將上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup與控制中心空燃比 AFR的差量乘以燃料噴射量Qi，并且對求出的值進行累計來算出累計氧過剩或不足量2 0ED〇
[0234]在空燃比修正量算出單元A5中，基于由氧過剩或不足量算出單元A4算出的累計氧過剩或不足量S0H)和下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn，算出空燃比修正量AFC。 具體而言，基于圖17所示的流程圖算出空燃比修正量AFC。
[0235]在學習值算出單元A6中，基于下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn、由氧過剩或不足量算出單元A4算出的累計氧過剩或不足量2 0ED等來算出學習值sfbg。具體而言， 基于圖18所示的通常學習控制的流程圖、圖19所示的粘附學習控制的流程圖以及圖20所示的異常診斷?學習值設定控制來算出學習值sfbg。這樣算出的學習值sfbg被保存到ECU31 的RAM33中的即使搭載有內燃機的車輛的點火鑰匙被關閉(of f)也不會消去的存儲介質。 [〇236] 在控制中心空燃比算出單元A7中，基于基本控制中心空燃比AFRbase (例如，理論空燃比)和由學習值算出單元A6算出的學習值sfbg算出控制中心空燃比AFR。具體而言，如上述的式(3)所示，通過向基本控制中心空燃比AFRbase加上學習值sfbg來算出控制中心空燃比AFR。
[0237]目標空燃比設定單元A8通過向由控制中心空燃比算出單元A7算出的控制中心空燃比AFR加上由空燃比修正量算出單元A5算出的空燃比修正量AFC來算出目標空燃比AFT。 這樣算出的目標空燃比AFT被輸入到基本燃料噴射量算出單元A2和后述的空燃比偏差算出單元A9〇
[0238]〈F/B修正量的算出〉
[0239]接著，對基于上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup進行的F/B修正量的算出進行說明。在算出F/B修正量時，使用空燃比偏差算出單兀A9和F/B修正量算出單兀A10。 [〇24〇]空燃比偏差算出單元A9通過從上游側空燃比傳感器40的輸出空燃比AFup減去由目標空燃比設定單元A8算出的目標空燃比AFT來算出空燃比偏差DAF(DAF = AFup-AFT)。該空燃比偏差DAF是表示燃料供給量相對于目標空燃比AFT的過剩或不足的值。
[0241] F/B修正量算出單元A10通過對由空燃比偏差算出單元A9算出的空燃比偏差DAF進行比例?積分?微分處理(PID處理)，來基于下式(6)算出用于補償燃料供給量的過剩或不足的F/B修正量DFi。這樣算出的F/B修正量DFi被輸入到燃料噴射量算出單元A3。
[0242]DFi=Kp ? DAF+Ki ? SDAF+Kd ? DDAF---(6)
[0243]此外，在上述式(6)中，Kp是預先設定的比例增益(比例常數)，Ki是預先設定的積分增益(積分常數)，Kd是預先設定的微分增益(微分常數)。另外，DDAF是空燃比偏差DAF的時間微分值，通過將本次更新的空燃比偏差DAF與上次更新的空燃比偏差DAF的偏差除以與更新間隔對應的時間來算出。另外，SDAF是空燃比偏差DAF的時間積分值，該時間積分值 SDAF通過向上次更新的時間積分值SDAF加上本次更新的空燃比偏差DAF來算出(SDAF = SDAF+DAF)〇
[0244]〈空燃比修正量設定控制的流程圖〉
[0245]圖17是示出空燃比修正量AFC的算出控制的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過一定時間間隔的中斷(interrupt 1n)來進行。[〇246]如圖17所示，首先，在步驟S11中判定空燃比修正量AFC的算出條件是否成立。所謂空燃比修正量AFC的算出條件成立的情況，可舉出處于進行反饋控制的通常控制期間、例如不處于燃料削減控制期間等。在步驟S11中判定為目標空燃比的算出條件成立的情況下，進入步驟S12。
[0247]在步驟S12中，判定稀設定標志FIs是否被設定在0。稀設定標志FIs在空燃比修正量AFC被設定為稀設定修正量AFClean時被設為1，在除此之外的情況下被設為0。在步驟S12 中判定為稀設定標志FIs被設定在0的情況下，進入步驟S13。在步驟S13中，判定下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否為濃判定空燃比AFrich以下。在判定為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn比濃判定空燃比AFrich大的情況下，進入步驟S14。在步驟S14 中，空燃比修正量AFC維持被設定為濃設定修正量AFCrich的狀態，控制例程結束。
[0248]另一方面，若上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA減小而從上游側排氣凈化催化劑20流出的排氣的空燃比下降，則最終在步驟S13中判定為下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為濃判定空燃比AFrich以下。在該情況下，進入步驟S15,空燃比修正量AFC被切換為稀設定修正量AFClean。接著，在步驟S16中，稀設定標志FIs被設定為1，控制例程結束。
[0249]若稀設定標志FIs被設定為1，則在下一控制例程中，在步驟S12中判定為稀設定標志FIs沒有被設定在0,進入步驟S17。在步驟S17中，判定空燃比修正量AFC被切換為稀設定修正量AFClean之后的累計氧過剩或不足量2 0H)是否比切換基準值OEDref少。在判定為累計氧過剩或不足量S 0ED比切換基準值OEDref少的情況下，進入步驟S18，空燃比修正量AFC 繼續維持被設定為稀設定修正量AFClean的狀態，控制例程結束。另一方面，若上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量增大，則最終在步驟S17中判定為累計氧過剩或不足量2 0H)為切換基準值OEDref以上，進入步驟S19。在步驟S19中，空燃比修正量AFC被切換為濃設定修正量AFCrich。接著，在步驟S20中，稀設定標志FIs被復位為0，控制例程結束。
[0250]〈通常學習控制的流程圖〉
[0251]圖18是示出通常學習控制的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過一定時間間隔的中斷來進行。[〇252]如圖18所示，首先，在步驟S21中，判定學習值sfbg的更新條件是否成立。所謂更新條件成立的情況，例如可舉出處于通常控制期間等。在步驟S21中判定為學習值sfbg的更新條件成立的情況下，進入步驟S22。在步驟S22中，判定稀標志F1是否被設定在0。在步驟S22 中判定為稀標志F1被設定在0的情況下，進入步驟S23。
[0253]在步驟S23中，判定空燃比修正量AFC是否比0大、即目標空燃比是否為稀空燃比。 在步驟S23中判定為空燃比修正量AFC比0大的情況下，進入步驟S24。在步驟S24中，向累計氧過剩或不足量S0ED加上當前的氧過剩或不足量0ED。
[0254]之后，若目標空燃比被向濃空燃比切換，則在下一控制例程中，在步驟S23中判定為空燃比修正量AFC為0以下，進入步驟S25。在步驟S25中，稀標志F1被設為1，接著，在步驟 S26中，Rn被設為當前的累計氧過剩或不足量2 0ED的絕對值。接著，在步驟S27中，累計氧過剩或不足量S 0H)被復位為〇，控制例程結束。
[0255]另一方面，若稀標志F1被設為1，則在下一控制例程中，從步驟S22進入步驟S28。在步驟S28中，判定空燃比修正量AFC是否比0小、即目標空燃比是否為濃空燃比。在步驟S28中判定為空燃比修正量AFC比0小的情況下，進入步驟S29。在步驟S29中，向累計氧過剩或不足量S0H)加上當前的氧過剩或不足量0ED。
[0256]之后，若目標空燃比被向稀空燃比切換，則在下一控制例程中，在步驟S28中判定為空燃比修正量AFC為0以上，進入步驟S30。在步驟S30中，稀標志F1被設為0,接著，在步驟 S31中，Fn被設為當前的累計氧過剩或不足量2 0ED的絕對值。接著，在步驟S32中，累計氧過剩或不足量S 0ED被復位為0。接著，在步驟S33中，基于在步驟S26中算出的Rn和在步驟S31 中算出的Fn來更新學習值sfbg，控制例程結束。
[0257]〈粘附學習控制的流程圖〉[〇258]圖19是示出粘附學習控制(理論空燃比粘附控制、濃粘附控制以及稀粘附控制)的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過一定時間間隔的中斷來進行。此外，在圖19所示的例子中，取代經過時間經過稀空燃比維持判定時間Hean而在累計吸入空氣量2Ge達到了預先設定的預定量S Gesw時進行學習值sfbg的更新等。[〇259]如圖19所示，首先，在步驟S41中判定稀標志F1是否被設定在0。在步驟S41中判定為稀標志F1被設定在0的情況下，進入步驟S42。在步驟S42中，判定空燃比修正量AFC是否比 0大、即目標空燃比是否為稀空燃比。在步驟S42中判定為空燃比修正量AFC為0以下的情況下，進入步驟S43。[〇26〇] 在步驟S43中，判定下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否比稀判定空燃比AFlean大，在步驟S44中判定輸出空燃比AFdwn是否為濃判定空燃比AFrich與稀判定空燃比AFlean之間的值。在步驟S43、S44中判定為輸出空燃比AFdwn比濃判定空燃比AFrich小的情況下，即，在判定為輸出空燃比AFdwn為濃空燃比的情況下，控制例程結束。另一方面，在步驟S43、S44中判定為輸出空燃比AFdwn比稀判定空燃比AFlean大的情況下，S卩，在判定為輸出空燃比為稀空燃比的情況下，進入步驟S45。[0261 ]在步驟S45中，向累計排氣流量2 Ge加上當前的排氣流量Ge而得到的值被設為新的累計排氣流量SGe。此外，排氣流量Ge例如基于氣流計39的輸出等算出。接著，在步驟S46 中，判定在步驟S45中算出的累計排氣流量2Ge是否為預先設定的預定量2Gesw以上。在步驟S46中判定為2 Ge比2 Gesw小的情況下，控制例程結束。另一方面，在累計排氣流量2 Ge 增大而在步驟S46中判定為2Ge為2Gesw以上的情況下，進入步驟S47。在步驟S47中，執行后述的異常診斷?學習值設定控制。接著，在步驟S48中，累計排氣流量2Ge被復位為0,控制例程結束。
[0262] 另一方面，在步驟S43、S44中判定為輸出空燃比AFdwn為濃判定空燃比AFrich與稀判定空燃比AFlean之間的值的情況下，進入步驟S49。在步驟S49中，向累計氧過剩或不足量 S0ED加上當前的氧過剩或不足量0ED而得到的值被設為新的累計氧過剩或不足量2 0ED。 接著，在步驟S50中，判定在步驟S49中算出的累計氧過剩或不足量2 0ED是否為預先設定的預定量OEDsw以上。在步驟S50中判定為2 0ED比OEDsw小的情況下，控制例程結束。另一方面，在累計氧過剩或不足量S0ED增大而在步驟S50中判定為2 0ED為OEDsw以上的情況下， 進入步驟S51。在步驟S51中，使用上述式(4)進行學習值sfbg的修正。[〇263]之后，在目標空燃比被切換而在步驟S42中判定為空燃比修正量AFC比0大的情況下，進入步驟S52。在步驟S52中，累計排氣流量2Ge和累計氧過剩或不足量2 0ED被復位為 0。接著，在步驟S53中，稀標志F1被設為1，在步驟S54中，后述的學習執行標志Fg被復位為0。
[0264]若稀標志F1被設為1，則在下一控制例程中，從步驟S41進入步驟S55。在步驟S55 中，判定空燃比修正量AFC是否比0小、即目標空燃比是否為濃空燃比。在步驟S55中判定為空燃比修正量AFC為0以上的情況下，進入步驟S56。
[0265]在步驟S56中，判定下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否比濃判定空燃比AFrich小。在步驟S56中判定為輸出空燃比AFdwn為濃判定空燃比AFrich以上的情況下， 即，在判定為輸出空燃比為稀空燃比的情況下，控制例程結束。另一方面，在步驟S56中判定為輸出空燃比AFdwn比濃判定空燃比AFrich小的情況下，即，在判定為輸出空燃比為濃空燃比的情況下，進入步驟S57。
[0266]在步驟S57中，向累計排氣流量2 Ge加上當前的排氣流量Ge而得到的值被設為新的累計排氣流量S Ge。接著，在步驟S58中，判定在步驟S55中算出的累計排氣流量2 Ge是否為預先設定的預定量^ Gesw以上。在步驟S58中判定為2 Ge比2 Gesw小的情況下，控制例程結束。另一方面，在累計排氣流量S Ge增大而在步驟S58中判定為2 Ge為2 Gesw以上的情況下，進入步驟S59。在步驟S59中，使用上述式(5)進行學習值sfbg的修正。接著，在步驟S60中，累計排氣流量5: Ge被復位為0，控制例程結束。
[0267]之后，在目標空燃比被切換而在步驟S55中判定為空燃比修正量AFC比0小的情況下，進入步驟S61。在步驟S61中，累計排氣流量2 Ge和累計氧過剩或不足量2 0ED被復位為 〇。接著，步驟S62中，稀標志F1被設為0，控制例程結束。
[0268]〈異常診斷?學習值設定控制的流程圖〉
[0269]圖20是示出在圖19的步驟S47中執行的異常診斷?學習值設定控制的控制例程的流程圖。圖示的控制例程在每當執行圖19的步驟S47時執行。[〇27〇]首先，在步驟S71中判定學習執行標志Fg是否為1。學習執行標志是在空燃比修正量AFC被設定為濃設定修正量AFCrich之后通過稀粘附學習控制更新了學習值sfbg時被設為1，在除此之外的情況下被設為0的標志。在步驟S71中判定為學習執行標志Fg不是1的情況下，進入步驟S72。在步驟S72中，基于上述式(5)使學習值sfbg減小。接著，在步驟S73中， 學習執行標志Fg被設為1，控制例程結束。[〇271]之后，在沒有在圖19的步驟S54中將學習執行標志Fg復位為0而再次執行了步驟 S47的異常診斷?學習值設定控制的情況下，在步驟S71中判定為學習執行標志Fg被設為了 1，進入步驟S74。在步驟S74中，判定上次在步驟S72中使學習值減小之后的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn的變化量A AFdwn是否比0大、即輸出空燃比AFdwn是否向稀側變化了。在步驟S74中判定為變化量A AFdwn比0大的情況下，由于輸出空燃比AFdwn向稀側變化了，所以進入步驟S75,下游側空燃比傳感器41的異常判定標志被設為1(0N)。接著，在步驟S76中，使學習值sfbg增大步驟S72中的學習值sfbg的減小量，控制例程結束。
[0272]另一方面，在步驟S74中判定為變化量A AFdwn為0以下的情況下，相當于輸出空燃比AFdwn沒有變化或者向濃側變化了。因而，進入步驟S77,下游側空燃比傳感器41的正常判定標志Fn被設為1 (0N)。接著，在步驟S78中，基于上述式(5)使學習值sfbg減小，控制例程結束。
[0273]〈第二實施方式〉[〇274]接著，參照圖21?圖24,對本發明的第二實施方式的排氣凈化裝置進行說明。第二實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制除了以下所說明的方面之外，基本上與第一實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制是同樣的。[〇275]在本實施方式中，學習值sfbg被設定為濃側防護值Grich以上且稀側防護值Glean 以下。因此，例如，在通過上述式⑵、式⑷以及式(5)算出的學習值sfbg成為了比濃側防護值Gri ch小的值的情況下，學習值sf bg被設定為濃側防護值Grich。同樣，在通過上述式(2)、 式(4)以及式(5)算出的學習值sfbg成為了比稀側防護值Glean大的值的情況下，學習值 sfbg被設定為稀側防護值Glean。通過這樣將學習值sfbg限制成兩防護值61^〇11、616311之間的值，能夠抑制在控制裝置等產生了某些異常時學習值sfbg的絕對值被設定為過剩的值的情況。
[0276]并且，在本實施方式中，在判定為下游側空燃比傳感器41產生了異常時，進行減小學習值sfbg的濃側防護值Gr i ch的絕對值的防護值限制控制。
[0277]圖21是下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常的情況下的控制中心空燃比AFR等的與圖14同樣的時間圖。與圖14所示的例子同樣，空燃比修正量AFC維持為濃設定修正量AFCrich，另外，在時刻。，通過稀粘附學習控制使學習值sfbg減小。由于下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常，所以下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn隨之向稀側變化。其結果，與圖15所示的例子同樣，在從時刻^經過了稀空燃比維持判定時間 Tlean的時刻t2,判定為下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常。[〇278]在本實施方式中，在時刻t2以前，學習值sfbg的濃側防護值Grich被設定在第1濃側防護值Griclu。該第1濃側防護值Griclu的絕對值被設為只有在產生某些異常或者特殊的運轉狀態持續的情況下才會達到的比較大的值。同樣，在時刻t2以前，學習值sfbg的稀側防護值G1 ean被設定在第1稀側防護值G1 earn (未圖示)。該第1稀側防護值G1 earn的絕對值也被設為只有在產生某些異常或者特殊的運轉狀態持續的情況下才會達到的比較大的值。
[0279]在圖21所示的例子中，在從時刻to到時刻t2的期間，學習值sfbg為比濃側防護值 Gr i ch大的值，因而學習值sfbg的絕對值為比濃側防護值Gr i ch的絕對值小的值。因此，在從時刻to到時刻t2的期間，學習值sfbg不會被限制成濃側防護值Grich，而是直接設為通過上述式(2)、式(4)以及式(5)等算出的值。[〇28〇]另一方面，在本實施方式中，若在時刻丨2判定為在下游側空燃比傳感器41產生了異常，則濃側防護值Grich被設定為第2濃側防護值Grich2。該第2濃側防護值Grich2的絕對值比第1濃側防護值Griclu的絕對值小。即，在本實施方式中，在判定為下游側空燃比傳感器41產生了異常時，進行減小學習值sfbg的濃側防護值Grich的絕對值的防護值限制控制。
[0281]除此之外，在本實施方式中，在時刻〖2判定為下游側空燃比傳感器41產生了異常時，也可以將稀側防護值Glean設定為第2稀側防護值Gleam。該第2稀側防護值Gleam的絕對值比第1稀側防護值G1 earn的絕對值小。因此，在本實施方式中，在判定為下游側空燃比傳感器41產生了異常時，也可以進行減小學習值sfbg的稀側防護值Glean的絕對值的防護值限制控制。
[0282]與上述第一實施方式同樣，在時刻t2以后，學習值sfbg被算出為與時刻ti以前的值相同(圖21中的虛線)。但是，這樣算出的學習值sfbg比在時刻^增大后的濃側防護值Grich 小。其結果，如圖21中實線所示，在時刻t2以后，學習值sfbg被設定為與濃側防護值Grich相同的值。[〇283]根據本實施方式，通過在下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常時減小濃側防護值Grich的絕對值，能夠抑制學習值sfbg誤被過剩地向濃側更新。
[0284]另外，例如在特殊的內燃機運轉狀態下進行了下游側空燃比傳感器41的異常診斷的情況下等，下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的判定有時會產生錯誤。因而，需要從異常判定隔開某種程度的期間而針對下游側空燃比傳感器41是否真的產生了元件破裂的異常定期進行確認作業。
[0285]于是，在本實施方式中，即使在通過防護值限制控制減小了濃側防護值Grich的絕對值的情況下，也定期進行如下的異常確認控制:使學習值sfbg減小而超過濃側防護值 Grich，以使得流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化而超過與上述絕對值減小后的濃側防護值Grich對應的空燃比。即，在異常確認控制中，使學習值sfbg的濃側絕對值增大而超過濃側防護值Grich的絕對值，以使得流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化而超過與上述絕對值減小后的濃側防護值Grich對應的空燃比。[〇286 ]參照圖2 2，對學習值s f b g的濃側防護值Gr i c h被設定為第2濃側防護值Gr i ch 2后的學習值等的控制進行說明。圖22是控制中心空燃比AFR等的與圖21同樣的時間圖。在圖22所示的例子中，在時刻to以前，濃側防護值Grich通過防護值限制控制而被設定在第2濃側防護值Grich2，因而減小了其絕對值。
[0287]在圖22所示的例子中，時刻t成為從濃側防護值Grich通過防護值限制控制而被設定為第2濃側防護值Grich2時或者上次的異常確認控制完成時起經過了預先設定的時間 (異常確認時間間隔)的時刻。特別地，在圖22所示的例子中，從濃側防護值Grich被設定為第2濃側防護值Grich2時等起，在異常確認時間間隔內，空燃比修正量AFC被設定為濃設定修正量AFCrich，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn為稀判定空燃比AFlean以上。
[0288]在本實施方式中，在時刻。，通過異常確認控制，使學習值sfbg暫時減小而超過濃側防護值Grich。即，使學習值sfbg的濃側絕對值增大而超過濃側防護值Grich的絕對值。由此，在時刻七，控制中心空燃比AFR被向濃側變更，其結果，流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化。由于上游側排氣凈化催化劑20的氧吸藏量0SA大致為零，所以若流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化，則從上游側排氣凈化催化劑20 流出的排氣的空燃比也向濃側變化。
[0289]如上所述，在下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常的情況下，若下游側空燃比傳感器41周圍的排氣的空燃比的濃程度變大，則下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比的稀程度變大。因而，在圖22所示的例子中，若在時刻^使學習值sfbg減小，則下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn隨之而上升。
[0290]之后，在本實施方式中，在從時刻“經過了稀空燃比維持判定時間Hean的時刻t2， 進行下游側空燃比傳感器41的異常的確認。具體而言，如圖22所示，在時刻〖2的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn比時刻t或者其以前的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn靠稀側的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常。即，在時刻^使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化了時下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向稀側變化了的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常。在圖22所示的例子中，在時刻t#lj定為產生了元件破裂的異常，因而異常判定標志持續保持激活。除此之外，在時刻t2，使學習值sfbg返回到時刻ti以前的值。
[0291]另一方面，與圖22所示的例子相反，在時刻〖2的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn與時刻t或者其以前的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn相同或者比其靠濃側的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41沒有產生元件破裂的異常。即，在時刻七使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化了時下游側空燃比傳感器41 的輸出空燃比AFdwn不變化或者向濃側變化了的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41沒有產生元件破裂的異常。在該情況下，成為了激活的異常判定標志被復位為非激活。在該情況下，也在時刻t2使學習值sfbg返回到時刻t以前的值。
[0292]在本實施方式中，在這樣通過防護值限制控制增大了濃側防護值Grich的情況下， 定期進行將學習值sfbg設定為比濃側防護值Grich小的值的異常確認控制。由此，即使在誤判定為下游側空燃比傳感器41存在異常的情況下，也能夠適當取消該誤判定。
[0293]此外，在上述實施方式中，從濃側防護值Grich通過防護值限制控制而被設定為第 2濃側防護值Grich2時或者上次的異常確認控制完成時起，在經過了預先設定的時間(異常確認時間間隔)時(時刻ti)開始異常確認控制。但是，異常確認控制只要定期執行即可，不一定需要在該定時進行。例如，如圖22所示，也可以從濃側防護值Grich通過防護值限制控制而被設定為第2濃側防護值Grich2時或者上次的異常確認控制完成時起，在累計排氣流量SGesw成為了預先設定的預定量時執行異常確認控制。
[0294]〈學習值修正控制的流程圖〉
[0295]圖23是示出基于防護值進行學習值sfbg的修正的學習值修正控制的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過一定時間間隔的中斷來進行。
[0296]如圖23所示，首先，在步驟S81中，判定異常判定標志Fa是否被設為了0、即下游側空燃比傳感器41是否沒有被判定為異常。在步驟S81中判定為異常判定標志Fa被設為了 0的情況下，進入步驟S82。在步驟S82中，濃側防護值Grich被設定為第1濃側防護值Griclu，進入步驟S85。
[0297]另一方面，在步驟S81中判定為異常判定標志Fa沒有被設為0的情況下，S卩，在判定為下游側空燃比傳感器41產生了異常的情況下，進入步驟S83。在步驟S83中，濃側防護值 Grich被設定為第2濃側防護值Grich2( |Grich21〈 |Grichi |)，進入步驟S84。
[0298]在步驟S84中，判定異常確認標志Fc是否被設為了0。異常確認標志Fc是在應該通過后述的異常確認控制使學習值sfbg減小時被設為1，否則被設為成0的標志。在異常確認標志Fc被設為了 1時，學習值sfbg不被限制在防護值內，因而跳過步驟S85?S88，控制例程結束。另一方面，在步驟S84中異常確認標志Fc被設為了 0時，進入步驟S85。[〇2"] 在步驟S85中，判定當前的學習值sfbg是否比濃側防護值Grich小。在步驟S85中判定為當前的學習值sfbg為濃側防護值Grich以上的情況下，跳過步驟S86。另一方面，在步驟 S85中判定為當前的學習值sfbg比濃側防護值Grich小的情況下，進入步驟S86。在步驟S86 中，學習值sfbg的值被變更為與濃側防護值Gr i ch相同的值。[〇3〇0]接著，在步驟S87中，判定當前的學習值sfbg是否比稀側防護值Glean大。在步驟 S87中判定為當前的學習值sfbg為稀側防護值Glean以下的情況下，跳過步驟S88。另一方面，在步驟S87中判定為當前的學習值sfbg比稀側防護值Glean大的情況下，進入步驟S88。 在步驟S88中，學習值sfbg的值變更為與稀側防護值Glean相同的值，控制例程結束。[〇3〇1]〈異常確認控制〉[〇3〇2]圖24是示出在判定為下游側空燃比傳感器41存在元件破裂的異常的情況下定期確認該異常是否實際存在的異常確認控制的控制例程的流程圖。圖示的控制例程通過一定時間間隔的中斷來進行。
[0303]首先，在步驟S91中，判定異常確認標志Fc是否被設定在0。在判定為異常確認標志 Fc被設定在0的情況下，進入步驟S92。在步驟S92中，判定異常判定標志Fa是否被設定在1、 即是否判定為下游側空燃比傳感器41存在元件破裂的異常。在判定為異常判定標志Fa被設定在〇的情況下，控制例程結束。另一方面，在步驟S92中判定為異常判定標志Fa被設定在1 的情況下，進入步驟S93。[〇3〇4]在步驟S93中，判定從濃側防護值Grich通過防護值限制控制而被設定為第2濃側防護值Grich2時或者上次的異常確認控制完成時起的經過時間t是否為預先設定的異常確認時間間隔tref以上。在判定為經過時間t比異常確認時間間隔tref短的情況下，控制例程結束。另一方面，在步驟S93中判定為經過時間t為異常確認時間間隔tref以上的情況下，進入步驟S94。在步驟S94中，學習值sfbg的值被設定為預定的負的值sfbglar。此外，預定的值 sfbglar的絕對值被設為比濃側防護值Grich的絕對值大的值(| sfbglar | > | Grich |)。接著，在步驟S95中，異常確認標志Fc被設為1。[〇3〇5]若異常確認標志Fc被設為1，則在下一控制例程中，從步驟S91進入步驟S96。在步驟S96中，判定在異常確認標志Fc被設為1之后，在圖20所示的異常診斷?學習值設定控制中是否進行了異常判定標志Fa的更新或者正常判定標志Fn被設為了 1，即是否進行了判定標志的更新。在步驟S96中判定為沒有進行判定標志的更新的情況下，控制例程結束。另一方面，在步驟S96中判定為進行了判定標志的更新的情況下，進入步驟S97。在步驟S97中，異常確認標志Fc被復位為0，控制例程結束。[〇3〇6]〈第三實施方式〉[〇3〇7]接著，參照圖25和圖26,對本發明的第三實施方式的排氣凈化裝置進行說明。第三實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制除了以下說明的方面之外，基本上與第一實施方式或第二實施方式的排氣凈化裝置的結構和控制是同樣的。[〇3〇8]在圖15所示的第一實施方式中，根據在時刻七使學習值sfbg減小了時下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否向稀側變化來進行下游側空燃比傳感器41的異常診斷。但是，即使在下游側空燃比傳感器41沒有產生元件破裂的異常的情況下，在使學習值 sfbg減小了時，內燃機運轉狀態有時也會偶然地急劇變化從而使下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向稀側變化。[〇3〇9]于是，在本實施方式中，與第一實施方式同樣，首先，在流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比被設為濃空燃比時下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn在預定的判定時間以上維持在稀判定空燃比AFlean以上的情況下，進行使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比的空燃比濃化控制。除此之夕卜，在本實施方式中，在通過空燃比濃化控制使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向濃側變化了時，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向稀側變化了的情況下， 進行使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比變化成比理論空燃比濃且比此前的空燃比靠稀側的空燃比的空燃比稀化控制。該空燃比稀化控制也可以是更新學習值sfbg以使得流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比變化成比理論空燃比濃且比此前的空燃比靠稀側的空燃比的學習值返回控制。[〇31〇]并且，在通過空燃比稀化控制使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向稀側的空燃比變化了時，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向濃側變化了的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41產生了異常。[〇311]圖25是下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常的情況下的控制中心空燃比AFR等的與圖15同樣的時間圖。與圖15所示的例子同樣，空燃比修正量AFC維持為濃設定修正量AFCrich，另外，在時刻。，通過稀粘附學習控制使學習值sfbg減小。此時，由于下游側空燃比傳感器41產生元件破裂的異常，所以若在時刻^使學習值sfbg減小，則下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向稀側變化。因此，在時刻。以后，下游側空燃比傳感器 41的輸出空燃比AFdwn成為比此前的空燃比靠稀側的空燃比。[〇312]之后，在本實施方式中，在從時刻^經過了稀空燃比維持判定時間Tlean的時刻t2， 判定下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn是否由于在時刻ti使學習值sfbg減小而向稀側變化了。在圖25所示的例子中，在時刻t2,與時刻以以前相比，下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向稀側變化。因而，在本實施方式中，在時刻t2進行使學習值sfbg增大的學習值返回控制。[〇313]在學習值返回控制中，使學習值Sfbg在比0小的范圍內增大。即，雖然在時刻t2使學習值sfbg的絕對值減小，但不進行會使其正負逆轉的變更。因此，例如，以與在時刻^減小的量相同的量使學習值sfbg增大。其結果，在時刻t2,流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比維持為濃空燃比并變化成比此前的空燃比靠稀側的空燃比。[〇314]之后，在本實施方式中，在從時刻t2經過了稀空燃比維持判定時間Tlean的時刻t3， 進行下游側空燃比傳感器41的異常診斷。具體而言，如圖25所示，在時刻t3的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn比時刻t2或者其以前的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比 AFdwn靠濃側的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常。即，在時刻 t2使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向稀側變化了時下游側空燃比傳感器 41的輸出空燃比AFdwn向濃側變化了的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常。在圖15所示的例子中，在時刻t3判定為產生了元件破裂的異常，因而異常判定標志被設為激活。
[0315]在本實施方式中，若異常判定標志被設為激活，則使學習值sfbg的算出所使用的增益(式⑵的增益k1、式(4)的增益k2、式(5)的增益k3)下降。因此，例如，通過使增益kj 降，減小使學習值sfbg變化的量相對于累計氧過剩量R與累計氧不足量F之差的比例。此外， 在本實施方式中，針對累計氧過剩量R比累計氧不足量F少的情況(S卩，過剩或不足量誤差A S0ED為負值的情況)和與此相反的情況(S卩，過剩或不足量誤差2 0ED為正值的情況)的雙方，使增益1^減小。但是，也可以僅在累計氧過剩量R比累計氧不足量F小的情況或者與此相反的情況下使增益ki減小(S卩，也可以根據過剩或不足量誤差2 0ED的正負來變更增益h)。 另外，通過使增益k2下降，減小理論空燃比粘附學習控制中的學習值sfbg的修正量。除此之夕卜，通過使增益k3下降，減小濃粘附學習控制和稀粘附學習控制中的學習值sfbg的修正量。
[0316]這樣，通過在下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常時減小各種學習控制的增益，能夠抑制學習值sfbg誤被大幅修正。[〇317]另一方面，與圖25所示的例子相反，在時刻t3的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn與時刻t2或者其以前的下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn相同或者比其靠稀側的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41沒有產生元件破裂的異常。即，在時刻t2 使流入上游側排氣凈化催化劑20的排氣的空燃比向稀側變化了時下游側空燃比傳感器41 的輸出空燃比AFdwn不變化或者向稀側變化了的情況下，判定為下游側空燃比傳感器41沒有產生元件破裂的異常。由此，能夠適當診斷下游側空燃比傳感器41的元件破裂的異常。 [〇318] 此外，在上述實施方式中，在從時刻t2經過了稀空燃比維持判定時間Tlean的時刻 t3,診斷下游側空燃比傳感器41的元件破裂的異常。但是，只要是在從在時刻t2使控制中心空燃比AFR向濃側變化起到下游側空燃比傳感器41開始反應為止的響應延遲時間經過之后即可，也可以在時刻t3以前或者時刻t3以后進行下游側空燃比傳感器41的元件破裂異常的診斷。[〇319]〈異常診斷?學習值設定控制的流程圖>[〇32〇]圖26是示出由圖19的步驟S47執行的異常診斷?學習值設定控制的控制例程的流程圖。圖示的控制例程在每當執行圖19的步驟S47時執行。另外，圖26的步驟S102?S109與圖20的步驟S71?S78是同樣的，因此，除了步驟S106之外省略說明。
[0321]如圖26所示，首先，在步驟S101中，判定異常臨時判定標志Fp是否被設為了0。異常臨時判定標志Fp是在通過使學習值sfbg減小而下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn 向稀側變化了時被設為1，在除此以外的情況下被設為〇的標志。因此，在圖25所示的例子中，在時刻^判定為與時刻以以前相比下游側空燃比傳感器41的輸出空燃比AFdwn向稀側變化了時，異常臨時判定標志Fp被設為1。
[0322]在步驟S101判定為異常臨時判定標志Fp被設為了0的情況下，進入步驟S102。之后，在步驟S105中判定為變化量八六?(1?11比0大的情況下，進入步驟3106。在步驟3106中，異常臨時判定標志Fp被設為1。
[0323]若異常臨時判定標志Fp被設為1，則在下一控制例程中，從步驟S101進入步驟 3111。在步驟3111中，判定上次在步驟3107中使學習值增大之后的下游側空燃比傳感器41 的輸出空燃比AFdwn的變化量A AFdwn是否比0小、即輸出空燃比AFdwn是否向濃側變化了。 在步驟S111中判定為變化量A AFdwn比0小的情況下，由于輸出空燃比AFdwn向濃側變化了， 所以進入步驟S112,下游側空燃比傳感器41的異常判定標志Fa被設為1(0N)。接著，在步驟 S113中，使增益khkhh減小。接著，在步驟S114中，異常臨時判定標志Fp被復位為0。此外， 在步驟S108中正常判定標志Fn被設為了 1的情況下，異常臨時判定標志Fp也在步驟S110中被復位為0。[〇324]此外，在本實施方式中，在判定為下游側空燃比傳感器41產生了元件破裂的異常時，減小各種學習控制中的增益。但是，也可以在判定為產生了元件破裂的異常時，與上述第二實施方式的排氣凈化裝置同樣地變更防護值。另外，在上述第一實施方式的排氣凈化裝置中，也可以在判定為產生了元件破裂的異常的情況下，將學習值sfbg返回到更新前的值并且減小各種學習控制的增益，或者不將學習值sfbg返回到更新前的值而減小各種學習控制的增益。除此之外，在上述第二實施方式的排氣凈化裝置中，也可以在判定為產生了元件破裂的異常的情況下，與防護值的變更一并減小各種學習控制中的增益，或者不進行防護值的變更而減小各種學習控制中的增益。
【主權項】
1.一種內燃機的排氣凈化裝置，具備:排氣凈化催化劑，其設置于內燃機的排氣通路；下游側空燃比傳感器，其在該排 氣凈化催化劑的排氣流動方向下游側設置于所述排氣通路；以及控制裝置，其進行流入所 述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的控制和所述下游側空燃比傳感器的異常診斷，所述控制裝置進行空燃比濃化控制，所述空燃比濃化控制是如下控制:在流入所述排 氣凈化催化劑的排氣的空燃比被設為比理論空燃比濃的濃空燃比時所述下游側空燃比傳 感器的輸出空燃比維持在比理論空燃比稀的稀判定空燃比以上的情況下，使流入所述排氣 凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比，在通過所述空燃比濃化控制使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成了比 此前的空燃比靠濃側的空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比向稀側變化了的 情況下，判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常。2.—種內燃機的排氣凈化裝置，具備:排氣凈化催化劑，其設置于內燃機的排氣通路；下游側空燃比傳感器，其在該排 氣凈化催化劑的排氣流動方向下游側設置于所述排氣通路；以及控制裝置，其進行流入所 述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比的控制和所述下游側空燃比傳感器的異常診斷，所述控制裝置進行空燃比濃化控制和空燃比稀化控制，所述空燃比濃化控制是如下控制:在流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比被設為 比理論空燃比濃的濃空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比維持在比理論空燃 比稀的稀判定空燃比以上的情況下，使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比 此前的空燃比靠濃側的空燃比，所述空燃比稀化控制是如下控制:在通過所述空燃比濃化控制使流入所述排氣凈化催 化劑的排氣的空燃比變化成了比此前的空燃比靠濃側的空燃比時所述下游側空燃比傳感 器的輸出空燃比向稀側變化了的情況下，使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化 成比理論空燃比濃且比此前的空燃比靠稀側的空燃比，在通過所述空燃比稀化控制使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成了比 此前的空燃比靠稀側的空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比向濃側變化了的 情況下，判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常。3.根據權利要求1或2所述的內燃機的排氣凈化裝置，所述控制裝置進行學習控制，所述學習控制是如下控制:基于所述下游側空燃比傳感 器的輸出來更新學習值，并且根據更新后的學習值來控制與空燃比相關的參數，以使得流 入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化，所述空燃比濃化控制是更新所述學習值以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空 燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比的稀粘附學習控制。4.根據權利要求2所述的內燃機的排氣凈化裝置，所述控制裝置進行學習控制，所述學習控制是如下控制:基于所述下游側空燃比傳感 器的輸出來更新學習值，并且根據更新后的學習值來控制與空燃比相關的參數，以使得流 入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化，所述空燃比濃化控制是更新所述學習值以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空 燃比變化成比此前的空燃比靠濃側的空燃比的稀粘附學習控制，所述空燃比稀化控制是更新所述學習值以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空 燃比變化成比理論空燃比濃且比此前的空燃比靠稀側的空燃比的學習值返回控制。5.根據權利要求3或4所述的內燃機的排氣凈化裝置，所述控制裝置，在判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常時，使通過所述稀粘附 學習控制更新后的學習值返回到該更新前的值。6.根據權利要求3至5中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置，所述控制裝置，控制流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比，以使得相對于在所述 學習值為零時流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比，所述學習值的濃側絕對值越大， 則流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比越大幅度向濃側變化，所述學習值被設定成其濃側絕對值為預定的濃側防護值的絕對值以下，所述控制裝置，在判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常時，進行減小所述濃側 防護值的絕對值的防護值限制控制。7.根據權利要求6所述的內燃機的排氣凈化裝置，即使在通過所述防護值限制控制減小了所述濃側防護值的絕對值的情況下，也定期進 行異常確認控制，所述異常確認控制是如下控制:使所述學習值的濃側絕對值增大而超過 所述濃側防護值的絕對值，以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比向濃側變化而 超過與所述絕對值減小后的所述濃側防護值對應的空燃比。8.根據權利要求3至5中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置，所述控制裝置，進行反饋控制以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比成為目 標空燃比，并且將該目標空燃比交替地切換為濃空燃比和稀空燃比，所述目標空燃比從濃 空燃比向稀空燃比的切換，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比成為了比理論空燃比 濃的預定的濃判定空燃比以下時進行，所述控制裝置，在所述學習控制中，基于累計氧過剩量和累計氧不足量來更新所述學 習值，以使得該累計氧過剩量與累計氧不足量之差減小，所述累計氧過剩量是在從將所述 目標空燃比切換為稀空燃比起到再次切換為濃空燃比為止的氧增大期間中在想要將流入 所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比設為理論空燃比時所過剩的氧的量的累計值，所述累 計氧不足量是在從將所述目標空燃比切換為濃空燃比起到再次切換為稀空燃比為止的氧 減少期間中在想要將流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比設為理論空燃比時所不足 的氧的量的累計值，所述控制裝置，在判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常時，與未判定為所述下 游側空燃比傳感器產生了異常時相比，在所述累計氧過剩量比所述累計氧不足量少的情況 下減小使所述學習值變化的量相對于所述累計氧過剩量與所述累計氧不足量之差的比例。9.根據權利要求1至8中任一項所述的內燃機的排氣凈化裝置，所述控制裝置，進行反饋控制以使得流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比成為目 標空燃比，在所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比成為了比理論空燃比濃的預定的濃判定空 燃比以下時，將所述目標空燃比從濃空燃比切換為稀空燃比，并且，在所述排氣凈化催化劑 的氧吸藏量成為了比最大可吸藏量少的預定的切換基準吸藏量以上時，將所述目標空燃比 從稀空燃比切換為濃空燃比。10.—種用于內燃機的排氣凈化方法，排氣凈化催化劑設置于內燃機的排氣通路，下游側空燃比傳感器在所述排氣凈化催化 劑的排氣流動方向下游側設置于所述排氣通路，控制裝置進行流入所述排氣凈化催化劑的 排氣的空燃比的控制和所述下游側空燃比傳感器的異常診斷，所述控制裝置，a)進行如下的空燃比濃化控制:在流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比被設為比 理論空燃比濃的濃空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比維持在比理論空燃比 稀的稀判定空燃比以上的情況下，使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比此 前的空燃比靠濃側的空燃比，b)在通過所述空燃比濃化控制使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成了 比此前的空燃比靠濃側的空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比向稀側變化了 的情況下，判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常；或者，a)進行如下的空燃比濃化控制:在流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比被設為比 理論空燃比濃的濃空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比維持在比理論空燃比 稀的稀判定空燃比以上的情況下，使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成比此 前的空燃比靠濃側的空燃比，b)進行如下的空燃比稀化控制:在通過所述空燃比濃化控制使流入所述排氣凈化催化 劑的排氣的空燃比變化成了比此前的空燃比靠濃側的空燃比時所述下游側空燃比傳感器 的輸出空燃比向稀側變化了的情況下，使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成 比理論空燃比濃且比此前的空燃比靠稀側的空燃比，c)在通過所述空燃比稀化控制使流入所述排氣凈化催化劑的排氣的空燃比變化成了 比此前的空燃比靠稀側的空燃比時所述下游側空燃比傳感器的輸出空燃比向濃側變化了 的情況下，判定為所述下游側空燃比傳感器產生了異常。
【文檔編號】F02D41/14GK106014659SQ201610180581
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】岡崎俊太郎, 鈴木健士, 宮本寬史, 三好悠司
【申請人】豐田自動車株式會社