内燃机的空燃比控制装置的制作方法

专利名称：内燃机的空燃比控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在排气通路中具有催化剂的内燃机的空燃比控制装置。
背景技术：
以往，为了净化从内燃机排出的排气，在该内燃机的排气通路中配置有三元催化剂。众所周知，三元催化剂具有根据流入该三元催化剂中的气体的成分吸附或排放氧的“氧吸附功能”。以下，三元催化剂也简称为“催化剂”，流入催化剂中的气体也称作“催化剂流入气体”。以往的空燃比控制装置(现有装置)具有配置在内燃机的排气通路中的催化剂的下游侧的下游侧空燃比传感器。现有装置基于被吸入气缸中的空气量求出“用于使被供应给内燃机的混合气的空燃比与理论空燃比一致的基本燃料喷射量”，并至少基于下游侧空燃比传感器的输出值修正该基本燃料喷射量。更具体地说，下游侧空燃比传感器是浓淡电池型氧浓度传感器，并将输出值Voxs 输出(参照图3)。下游侧空燃比传感器的输出值Voxs在从催化剂流出的气体(以下，也称作“催化剂流出气体”)的空燃比小于理论空燃比的情况下(在为比理论空燃比更浓侧的空燃比的情况下)，即在催化剂流出气体中未包含过剩的氧的情况下，变为最大输出值Vmax。 “催化剂流出气体中未包含过剩的氧的情况”是指在催化剂流出气体中的“未燃物和氧”结合之后氧不足而残留有未燃物的情况。换言之，“催化剂流出气体中未包含过剩的氧的情况”是指催化剂流出气体中包含比使催化剂流出气体中的未燃物完全氧化所需的量少的量的氧的情况。另外，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs在催化剂流出气体的空燃比大于理论空燃比的情况下(在为比理论空燃比更稀侧的空燃比的情况下)，即催化剂流出气体中包含过剩的氧的情况下，变为最小输出值Vmin。“催化剂流出气体中包含过剩的氧的情况”是指催化剂流出气体中的“未燃物和氧”结合之后未燃物消失而残留有氧的情况。换言之，“催化剂流出气体中包含过剩的氧的情况”是指在催化剂流出气体中包含比使催化剂流出气体中的未燃物完全氧化所需的量多的量的氧的情况。如此，如果催化剂流出气体中包含过剩的氧，则输出值为最小输出值Vmin，如果催化剂流出气体中未包含过剩的氧，则输出值为最大输出值Vmax，因此，在输出值Voxs与“最大输出值Vmax和最小输出值Vmin的中间值Vmid ( S卩，中间值Vmid = (Vmax+Vmin) /2) ”一致的情况下，认为催化剂流出气体的空燃比与理论空燃比一致。并且，现有装置基于比例 积分控制(PI控制)等计算出空燃比的反馈量，使得下游侧空燃比传感器的输出值Voxs与“设定为与理论空燃比相当的值(S卩，中间值Vmid)的下游侧目标值Voxsref ” 一致。该空燃比的反馈量也简便称作“副反馈量”。现有装置通过使用副反馈量修正基本燃料喷射量，对被供应给内燃机的混合气的空燃比进行控制，由此对催化剂流入气体的空燃比进行控制(例如，参照特开2005-171982号公报)。

发明内容
图39是通过虚线和实线分别表示由“上述现有装置”及“本发明的空燃比控制装置(以下，也简单称作“本装置”。)”进行空燃比控制的情况的时序图。在图39所示的例子中，在时刻t0，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs从比中间值Vmid小的值变化为比中间值Vmid大的值。如上所述，现有装置将下游侧目标值Voxsref设定为中间值Vmid。因此，由于时刻tO以后的输出值Voxs比中间值Vmid大，所以由现有装置计算出的副反馈量变为减小(减量修正)基本燃料喷射量的值。由此，催化剂流入气体的空燃比被向比理论空燃比更稀侧的空燃比控制。以下，比理论空燃比更稀侧的空燃比也简单称作 “稀空燃比”。其结果是，由于催化剂流入气体中包含过剩的氧，因此催化剂所吸附的氧的量 (以下，也称作“氧吸附量0SA”)增加。在催化剂的氧吸附量OSA较小的情况下，催化剂能够高效地吸附氧。因此，在时刻tO的氧吸附量OSA较小的情况下，在时刻tO以后催化剂流入气体中包含的过剩的氧绝大部分被催化剂吸附。其结果是，催化剂流出气体中未包含氧的状态持续，因此下游侧空燃比传感器的输出值Voxs向最大输出值Vmax持续增大。之后，如果在时刻tl中催化剂的氧吸附量OSA达到预定的上限值Chi，则催化剂不能再高效地吸附氧。由此，催化剂流出气体中开始包含较多量的氧。其结果是，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs从时刻t2开始向最小输出值Vmin减小，时刻t2是紧接时刻tl后的时间点。然而，由于输出值Voxs在从时刻t2到其后的时刻t5的期间大于中间值Vmid (现有装置的下游侧目标值Voxsref)，因此基于现有装置的副反馈量持续为使基本燃料喷射量减小的值。其结果是，在时刻t2以后，氧吸附量OSA也持续增大，并在时刻t5前的时刻t4 达到“作为催化剂的氧吸附量OSA的最大值的最大氧吸附量Cmax”。此时，催化剂流入气体的空燃比为比理论空燃比更稀侧的空燃比，因此，被供应给内燃机的混合气的空燃比也是比理论空燃比更稀侧的空燃比。因此，催化剂流入气体中包含大量的NOx(氮氧化物)。但是，由于氧吸附量OSA达到最大氧吸附量Cmax，因此催化剂不能充分地净化NOx。其结果是，在从时刻t4至时刻t5的期间中，较大量的NOx有时会排到催化剂的下游。如此，现有装置有时会进行对于催化剂的排气净化作用来说不必要的“燃料喷射量的减量修正”(参照图39的阴影线部分)。换言之，根据现有装置，催化剂流入气体的空燃比被控制到比“用于将催化剂的排气净化效率维持在良好的值所需的空燃比(以下，也称作‘催化剂流入气体要求空燃比’)”更稀侧的空燃比。另一方面，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs小于“被设定为中间值Vmid的下游侧目标值Voxsref ”时，通过现有装置计算出的副反馈量变为使基本燃料喷射量增大(增量修正)的值。由此，催化剂流入气体的空燃比被控制到比理论空燃比更浓侧的空燃比。以下，也将比理论空燃比更浓侧的空燃比简称作“浓空燃比”。其结果是，由于催化剂流入气体中包含过剩的未燃物OXKHC以及H2等)，因此催化剂所吸附的氧被用于该未燃物的净化。因此，氧吸附量OSA减小。然而，当催化剂的氧吸附量OSA较大时，催化剂流入气体中包含的氧直接向催化剂下游流出。并且，为完全消耗下游侧空燃比传感器的附近或者下游侧空燃比传感器的扩散阻力层中残留的氧而足够量的未燃物不向催化剂下游流出。其结果是，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs维持最小输出值Vmin附近的值。之后，如果催化剂的氧吸附量OSA减小到预定的下限值CLo ( < CHi)，则催化剂开始高效地吸附催化剂流入气体中包含的氧，并且不能再完全地净化催化剂流入气体中包含的未燃物。由此，催化剂流出气体中不再包含氧，并且开始包含较大量的未燃物。下游侧空燃比传感器的附近或者下游侧空燃比传感器的扩散阻力层中残留的氧被该未燃物消耗。其结果是，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs从最小输出值Vmin附近的值开始向最大输出值Vmax增大。但是，从该时间点开始短暂的期间，输出值Voxs小于下游侧目标值Voxsref (中间值Vmid)，因此基于现有装置的副反馈量持续为使基本燃料喷射量增大的值。其结果是，催化剂的氧吸附量OSA持续减小而达到“O”。此时，催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比，因此，被供应给内燃机的混合气的空燃比也是比理论空燃比更浓侧的空燃比。因此，催化剂流入气体中包含大量的未燃物。另外，由于氧吸附量OSA达到“0”，因此催化剂不能充分地净化该未燃物。 其结果是，大量的未燃物有时会排出到催化剂的下游。如此，现有装置有时会进行对于催化剂的排气净化作用来说不必要的“燃料喷射量的增量修正”。换言之，根据现有装置，催化剂流入气体的空燃比被控制到比“催化剂流入气体要求空燃比”更浓侧的空燃比。本发明是为了解决上述的问题而作出的。即，本发明的一个目的是提供一种内燃机的空燃比控制装置，该内燃机的空燃比控制装置通过控制“被供应给内燃机的混合气的空燃比”使得实际的催化剂流入气体的空燃比尽可能与“催化剂流入气体要求空燃比”一致，从而能够进一步改善排放。另外，本发明的另一个目的是提供一种空燃比控制装置，在所述空燃比控制装置中，即使催化剂所承载的贵金属的量减小使得催化剂的最大氧吸附量 Cmax下降，排放也不会发生恶化。本发明人获知以下的见解由于下游侧空燃比传感器的输出值Voxs的时间的变化(随着时间的经过的变化、变化速度)表示催化剂的状态(氧吸附状态)，因此通过基于下游侧空燃比传感器的输出值Voxs的时间的变化控制“催化剂流入气体的空燃比(即，被供应给内燃机的混合气的空燃比)”，能够使催化剂流入气体的空燃比与“催化剂流入气体要求空燃比” 一致。以下，对于下游侧空燃比传感器的输出值Voxs的时间的变化“表示催化剂的状态”的理由分情况进行说明。(1)向氧吸附量OSA小于等于上述的下限值CLo(即，接近“O”的预定值)的状态的催化剂(处于氧不足状态的催化剂、氧不足催化剂)供应比理论空燃比更稀侧的空燃比的燃烧气体的情况。在此情况下，如图4示意性所示，作为燃烧气体的催化剂流入气体中包含“未燃物 (HC等)”和“过剩的氧(O2) ”。氧通过与催化剂43中的氧吸附材料结合而被催化剂43吸附。未燃物与“催化剂流入气体中的氧或者催化剂43中残留的氧”结合。如此，催化剂流入气体中包含的氧在催化剂43内被吸附或者消耗，因此催化剂流出气体中不存在氧。其结果是，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs变为最大输出值Vmax附近的值。(2)通过向催化剂持续供应比理论空燃比更稀侧的空燃比的燃烧气体使得氧吸附量OSA大于等于上述的上限值CHi (即，接近最大氧吸附量Cmax的预定值)的情况。
在此情况下，如图5示意性所示，在作为燃烧气体的催化剂流入气体中包含“未燃物”和“过剩的氧”。在该时间点上，催化剂的吸附氧的余力变小，因此，虽然催化剂流入气体中的氧中的一部分被催化剂43吸附，但剩下的很多的氧开始向催化剂43的下游流出。未燃物与“催化剂43所吸附的氧”结合。因此，催化剂流出气体开始包含过剩的氧。由此，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs开始向最小输出值Vmin附近急剧地减小，之后达到最小输出值Vmin。从以上的说明中可知，在向催化剂供应比理论空燃比更稀侧的空燃比的燃烧气体的情况下，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs从最大输出值Vmax附近的值开始减小时， 催化剂的氧吸附量OSA变得相当地大。因此，在该状态下，向催化剂供应“比理论空燃比更稀侧的空燃比的气体”是不适当的。换言之，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs较快地减小时，“催化剂流入气体要求空燃比“是理论空燃比或者比理论空燃比更浓侧的空燃比。(3)向氧吸附量OSA大于等于上述的上限值Chi的状态的催化剂(处于氧过剩状态的催化剂、氧过剩催化剂)供应比理论空燃比更浓侧的空燃比的燃烧气体的情况。在此情况下，如图6示意性所示，作为燃烧气体的催化剂流入气体中包含“过剩的未燃物“和”氧”。未燃物与“催化剂43所吸附的氧”结合。因此，催化剂流入气体中的氧经过催化剂43向催化剂43的下游流出。其结果是，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs变为最小输出值Vmin附近的值。(4)通过向催化剂持续供应比理论空燃比更浓侧的空燃比的燃烧气体使得氧吸附量OSA小于等于上述的下限值CLo (即，接近“O”的预定值)的情况。在此情况下，如图7示意性所示，在作为燃烧气体的催化剂流入气体中包含“过剩的未燃物”和“氧”。这时，催化剂对未燃物赋予之前吸附的氧的余力变小，因此，虽然催化剂流入气体中的未燃物中的一部分与“催化剂43所吸附的氧”结合且另一部分与“催化剂流入气体中的氧”结合，但剩余的很多的未燃物开始向催化剂43的下游流出。因此，催化剂流出气体中不包含氧，而开始包含未燃物。由此，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs向最大输出值Vmax附近急剧地增大，之后达到最大输出值Vmax。从以上的说明可知，在向催化剂供应比理论空燃比更浓侧的空燃比的燃烧气体的情况下，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs从最小输出值Vmin附近的值开始增大时，催化剂的氧吸附量OSA变得相当地小。因此，在该状态下，向催化剂供应“比理论空燃比更浓侧的空燃比的气体”是不适当的。换言之，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs较快地增大时，“催化剂流入气体要求空燃比“是理论空燃比或者比理论空燃比更稀侧的空燃比。基于这种见解作出的本发明的内燃机的空燃比控制装置被应用于在排气通路中配置有催化剂的内燃机，并包括下游侧空燃比传感器，所述下游侧空燃比传感器是配置在所述排气通路中比所述催化剂靠下游的部位的浓淡电池型氧浓度传感器；以及空燃比控制单元，所述空燃比控制单元基于所述下游侧空燃比传感器的输出值控制“被供应给所述内燃机的混合气的空燃比”，以改变“作为流入所述催化剂中的气体的催化剂流入气体”的空燃比。当“作为从催化剂中流出的气体的催化剂流出气体”所包含的氧的量比“用于氧化所述催化剂流出气体所包含的未燃物所需的量”少时，所述下游侧空燃比传感器输出“最大
11输出值Vmax”，当所述催化剂流出气体所包含的氧的量比“用于氧化所述催化剂流出气体所包含的未燃物所需的量”多时，所述下游侧空燃比传感器输出“最小输出值Vmin”。另外，所述空燃比控制单元控制被供应给所述内燃机的混合气的空燃比，使得在所述下游侧空燃比传感器的输出值减小时(随着时间的经过变小时)，“所述催化剂流入气体的空燃比”是“比理论空燃比更浓侧的空燃比”，并且在所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时(随着时间的经过变大时)，“所述催化剂流入气体的空燃比”是“比理论空燃比更稀侧的空燃比”。这样的空燃比的反馈控制也称作“通常空燃比反馈控制”。如上所述，在下游侧空燃比传感器的输出值较快地减小的情况下，即使是下游侧空燃比传感器的输出值大于中间值Vmid时，催化剂的氧吸附量OSA也不是“0”附近的量， 而是增大至接近最大氧吸附量Cmax的值。因此，在下游侧空燃比传感器的输出值减小时 (更具体地，下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小大于等于“值为0的预定的第一变化速度阈值或者大于0的预定的第一变化速度阈值”时)，催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比。由此，通过上述构成，能够在氧吸附量OSA达到最大氧吸附量Cmax前的时间点将 “催化剂流入气体的空燃比”设定为“比理论空燃比更浓侧的空燃比”，由此能够使氧吸附量 OSA开始减小(参照图39的时刻t3以后的实线)。即，本发明的装置不像现有装置那样进行不必要的燃料喷射量的减量修正，因此能够避免大量的NOx向催化剂的下游排出。另外，如上所述，在下游侧空燃比传感器的输出值较快地增大的情况下，即使下游侧空燃比传感器的输出值小于中间值Vmid时，催化剂的氧吸附量OSA也不在最大氧吸附量 Cmax的附近，而是减小至接近“0”的值。因此，在下游侧空燃比传感器的输出值增大时(更具体地，下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小大于等于“值为0的预定的第二变化速度阈值或者大于0的预定的第二变化速度阈值”时)，催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比。由此，通过上述构成，能够在氧吸附量OSA达到“0”前的时间点将“催化剂流入气体的空燃比”设定为“比理论空燃比更稀侧的空燃比”，由此能够使氧吸附量OSA开始增大 (参照图39的时刻t7以后的实线)。即，本发明的装置不像现有装置那样进行不必要的燃料喷射量的增量修正，因此能够避免大量的未染物被排出。 另外，上述第一变化速度阈值和上述第二变化速度阈值可以相同，也可以不同。并且，上述第一变化速度阈值和上述第二变化速度阈值也可以分别为“0”或者实质上为“0” 的小值。从以上的说明可知，与现有装置控制“催化剂流入气体的空燃比(S卩，内燃机的空燃比)，，使得氧吸附量OSA在“从0到最大氧吸附量Cmax的范围”内变化相比，本发明的装置控制“催化剂流入气体的空燃比(即，内燃机的空燃比)”使得氧吸附量OSA在“从大于0 的值(上述下限值CLo附近的值)到小于最大氧吸附量Cmax的值(上述上限值CHi附近的值)的范围”内变化。因此，能够将催化剂的状态维持在“高效地净化未燃物和NOx的状态”，并且能够进一步减小未燃物和NOx的排出量。另外，根据本发明的装置，氧吸附量OSA难以达到“0”或者最大氧吸附量Cmax，因此，即使空燃比的反馈控制(上述通常空燃比反馈控制)中的“催化剂流入气体的空燃比 (即，内燃机的空燃比)”被设定为“比理论空燃比大幅偏离的空燃比”，排放也不会恶化。由此，也能够避免“催化剂的浓中毒和稀中毒”引起的最大氧吸附量Cmax的实质的下降以及伴随着这种下降的排气净化效率的下降。S卩，当“催化剂流入气体的空燃比”为“比理论空燃比更浓侧的空燃比”的状态继续较长时间时，HC等附着在催化剂所承载的贵金属的周围，由此发生催化剂的浓中毒。这种浓中毒引起催化剂的净化效率的下降。通过向催化剂供应“相对于理论空燃比向稀侧大幅偏移的空燃比”的气体，能够消除浓中毒。当催化剂流入气体的空燃比为比理论空燃比更稀侧的空燃比的状态继续较长时间时，催化剂所承载的贵金属发生氧化从而该贵金属的表面积实质上减小，由此发生催化剂的稀中毒。该稀中毒也引起催化剂的净化效率的下降。通过向催化剂供应“相对于理论空燃比向浓侧大幅偏移的空燃比”的气体，能够消除稀中毒。本发明的空燃比控制装置具有的空燃比控制单元可以被构成为当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于“预定的第一阈值”且大于“比该第一阈值小的预定的第二阈值”时，执行所述通常空燃比反馈控制。所述第一阈值是作为“所述最大输出值和所述最小输出值的中间的值(一半的值、平均值)，，的中间值与所述最大输出值之间的值，并且被设定为比该中间值更接近该最大输出值的值。更具体地说，所述第一阈值被设定为等于在“所述催化剂流入气体的空燃比”为 “比理论空燃比更稀侧的空燃比”且所述催化剂的氧吸附量增大的情况下，“所述催化剂流出气体的空燃比”为“理论空燃比”时的“所述下游侧空燃比传感器的输出值”。在下游侧空燃比传感器的输出值大于所述第一阈值时，可认为催化剂处于氧不足状态。即，在催化剂的氧吸附量OSA为“0”或者实质上为“0”时(催化剂处于氧不足状态时)，无论催化剂流入气体的空燃比如何，氧都不向催化剂的下游流出(参照图4和图7)。 因此，当催化剂处于氧不足状态时，下游侧空燃比传感器的输出值变为最大输出值Vmax附近的值，因此下游侧空燃比传感器的输出值大于等于上述第一阈值。因此，在这种情况下，即使下游侧空燃比传感器的输出值减小，也最好不将“催化剂流入气体的空燃比”设定为“比理论空燃比更浓侧的空燃比”。由此，在如上所述地设定第一阈值并且下游侧空燃比传感器的输出值大于等于该第一阈值的情况下，优选不进行上述通常空燃比反馈控制。所述第二阈值为所述中间值与所述最小输出值之间的值，并且被设定为比该中间值更接近该最小输出值的值。更具体地，所述第二阈值被设定为等于在“所述催化剂流入气体的空燃比”为“比理论空燃比更浓侧的空燃比”且所述催化剂的氧吸附量减小的情况下，“所述催化剂流出气体的空燃比”为“理论空燃比”时的“所述下游侧空燃比传感器的输出值”。当下游侧空燃比传感器的输出值小于所述第二阈值时，可认为催化剂处于氧过剩状态。即，在氧吸附量OSA为最大氧吸附量Cmax或者实质上为最大氧吸附量Cmax时(催化剂处于氧过剩状态时)，无论催化剂流入气体的空燃比如何，氧都会向催化剂的下游流出 (参照图5和图6)。因此，当催化剂处于氧过剩状态时，下游侧空燃比传感器的输出值变为最小输出值Vmin附近的值，因此下游侧空燃比传感器的输出值小于等于上述第二阈值。因此，在这种情况下，即使下游侧空燃比传感器的输出值增大，也最好不将“催化剂流入气体的空燃比”设定为“比理论空燃比更稀侧的空燃比”。由此，在如上所述地设定第二阈值并且下游侧空燃比传感器的输出值小于等于该第二阈值的情况下，优选不进行上述通常空燃比反馈控制。本发明的空燃比控制装置具有的空燃比控制单元优选当所述下游侧空燃比传感器的输出值大于等于包括所述第一阈值的预定范围内的值时，控制“被供应给所述内燃机的混合气的空燃比”使得“所述催化剂流入气体的空燃比，，是“比理论空燃比更稀侧的空燃比”。如上所述，在催化剂的氧吸附量OSA为“0”或者实质上为“0”并且催化剂为氧不足催化剂的情况下，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs变为最大输出值Vmax附近的值。更详细而言，如果预定的运转条件(例如，应该执行催化剂过热防止增量的条件) 成立，则供应给内燃机的混合气的空燃比被设定为比理论空燃比更浓侧的空燃比。如果该状态继续，则催化剂所吸附的氧被消耗，氧吸附量OSA达到“0”。在“比理论空燃比更浓侧的空燃比的燃烧气体”持续流入这样的处于氧不足状态的催化剂中的情况下，如图7所示，氧不向催化剂的下游流出，并且未燃物向催化剂的下游流出。因此，下游侧空燃比传感器的附近和下游侧空燃比传感器的扩散阻力层等中残留的氧被未燃物完全消耗。其结果是，如图8的时刻tl 时刻t2所示，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs实质上变为最大输出值Vmax。之后，当“比理论空燃比更稀侧的空燃比的燃烧气体”流入这样的处于氧不足状态的催化剂中时，如图4所示，氧不向催化剂的下游流出。另外，催化剂流入气体中包含的未燃物在催化剂中被氧化。这时，催化剂流出气体既不包含未燃物，也不包含氧。即，催化剂流出气体的空燃比是理论空燃比。然而，由于下游侧空燃比传感器的附近及下游侧空燃比传感器的扩散阻力层等中残留的氧被完全消耗，因此，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs 尽管如图8的时刻t2 时刻t3所示的略微地减小，但如时刻t3 t4所示的在短期间维持作为中间值Vmid和最大输出值Vmax值之间的值并且接近最大输出值Vmax的值(例如， 理论配比上限值VHilimit)。之后，如果氧吸附量OSA大至某种程度，则如图5所示催化剂流出气体中开始包含氧。其结果是，如图8的时刻t4以后所示，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs开始急剧地减小。由以上可知，在下游侧空燃比传感器的输出值Voxs大于等于“包含比中间值Vmid 更接近最大输出值Vmax的上述第一阈值的预定范围内的值(相当图8中的Vmax-α 1的值)，，的情况下，氧吸附量OSA极小，因此催化剂流入气体要求空燃比为“比理论空燃比更稀侧的空燃比”。因此，优选的是，如上述构成，在下游侧空燃比传感器的输出值Voxs大于包含第一阈值的预定范围内的值(Vmax-a 1)的情况下，无论下游侧空燃比传感器的输出值Voxs的变化速度如何，都控制“被供应给内燃机的混合气的空燃比”使得“催化剂流入气体的空燃比”是“比理论空燃比更稀侧的空燃比”。由此，能够使氧吸附量OSA迅速地增大。 其结果是，能够迅速地提高催化剂的排气净化效率。此外，优选的是值(Vmax-al)与上述第一阈值或者上述理论配比上限值VHilimit —致。基于同样的理由，本发明的空燃比控制装置具有的空燃比控制单元优选当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于等于包括所述第二阈值的预定范围内的值时，控制“被供应给所述内燃机的混合气的空燃比”使得“所述催化剂流入气体的空燃比”是“比理论空燃比更浓侧的空燃比”。如上所述，在氧吸附量OSA为最大氧吸附量Cmax或者实质上为最大氧吸附量Cmax 并且催化剂处于氧过剩状态的情况下，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs变为最小输出值Vmin附近的值。更详细而言，例如，如果应该执行燃油切断(F/C)运转的条件成立而执行燃油切断运转，则大量的氧流入催化剂中。如果该状态继续，则氧吸附量OSA达到最大氧吸附量 Cmax0在“比理论空燃比更稀侧的空燃比的燃烧气体”持续流入这样的处于氧过剩状态的催化剂的情况下，如图5所示氧持续地向催化剂的下游流出。其结果是，如图9的时刻 tl 时刻t2所示，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs实质上变为最小输出值Vmin。之后，在“比理论空燃比更浓侧的空燃比的燃烧气体”流入这样的处于氧过剩状态的催化剂中的情况下，如图6所示，“催化剂流入气体中包含的未燃物”与“催化剂所吸附的氧”和“催化剂流入气体中包含的氧”相结合而被氧化，“催化剂流入气体中包含的剩余的氧”向催化剂的下游流出极少。即，在此情况下，可以说催化剂流出气体的空燃比实质上为理论空燃比。然而，下游侧空燃比传感器的附近和下游侧空燃比传感器的扩散阻力层等中残留有氧。因此，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs尽管如图9的时刻t2 时刻t3所示略微增大，但如时刻t3 t4所示在短期间维持作为中间值Vmid和最小输出值Vmin之间的值并且接近最小输出值Vmin的值(例如，理论配比下限值VLolimit)。之后，如果氧吸附量OSA小至某种程度，则如图7所示，催化剂流出气体中开始包含未燃物。由此，下游侧空燃比传感器的附近或者扩散阻力层中残留的氧被未燃物消耗。其结果是，如图9的时刻t4以后所示，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs开始急剧地增大。由以上可知，在下游侧空燃比传感器的输出值Voxs小于等于“包含比中间值Vmid 更接近最小输出值Vmin的上述第二阈值的预定范围内的值(相当图9中的Vmin+a2的值)”的情况下，氧吸附量OSA极大，因此催化剂流入气体要求空燃比为“比理论空燃比更浓侧的空燃比”。因此，优选的是，如上述构成，在下游侧空燃比传感器的输出值Voxs小于包含第二阈值的预定范围内的值(VmaX+a2)的情况下，无论下游侧空燃比传感器的输出值 Voxs的变化速度如何，都控制“被供应给内燃机的混合气的空燃比”使得“催化剂流入气体的空燃比”变为“比理论空燃比更浓侧的空燃比”。由此，能够使氧吸附量OSA迅速地减小。 其结果是，能够迅速地提高催化剂的排气净化效率。此外，优选的是值(Vmax+a》与上述第二阈值或者上述理论配比下限值VLolimit —致。另外，在本发明的空燃比控制装置的一个方式中，所述空燃比控制单元包括基本燃料喷射量计算单元、副反馈量计算单元、以及燃料喷射单元。基本燃料喷射量计算单元获得(检测或估计)被吸入所述内燃机中的吸入空气量，并基于所述获得的吸入空气量来计算“用于使被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比与理论空燃比一致的基本燃料喷射量”。副反馈量计算单元基于所述下游侧空燃比传感器的输出值来计算副反馈量，所述副反馈量是用于修正所述基本燃料喷射量的反馈量。燃料喷射单元向所述内燃机喷射供应通过使用所述副反馈量修正所述基本燃料喷射量而得到的量(指示喷射量、最终燃料喷射量)的燃料。在此情况下，所述副反馈量计算单元优选地被构成为为了执行所述通常空燃比反馈控制而计算所述副反馈量，使得(1)当所述下游侧空燃比传感器的输出值减小时(下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度为负时)，所述副反馈量是“所述输出值的变化速度的大小越大就越增大所述基本燃料喷射量的值”，并且(2)当所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时(下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度为正时)，所述副反馈量是“所述输出值的变化速度的大小越大就越减小所述基本燃料喷射量的值”。在下游侧空燃比传感器的输出值Voxs向最小输出值Vmin减小时，氧吸附量OSA 接近最大氧吸附量Cmax，因此可认为过剩的氧开始从催化剂中流出。另外，该减小速度的大小越大，可以认为氧吸附量OSA越接近最大氧吸附量Cmax。因此，优选的是，在下游侧空燃比传感器的输出值Voxs减小时，该减小速度的大小越大，“催化剂流入气体的空燃比越被设定为比理论空燃比更浓侧的空燃比”，从而使氧吸附量OSA迅速地减小。因此，在上述构成中，在下游侧空燃比传感器的输出值减小时，计算副反馈量，使其变为“下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小越大就越增大所述基本燃料喷射量的值”。其结果是，能够在氧吸附量OSA达到最大氧吸附量Cmax之前的时间点适当地减小氧吸附量0SA，因此能够将催化剂的排气净化效率维持为高值。另一方面，在下游侧空燃比传感器的输出值Voxs向最大输出值Vmax增大时，氧吸附量OSA接近“0”，因此可认为过剩的未燃物开始从催化剂中流出。另外，该增大速度的大小越大，可以认为氧吸附量OSA越接近“O”。因此，优选的是，在下游侧空燃比传感器的输出值Voxs增大时，该增大速度的大小越大，“催化剂流入气体的空燃比越被设定为比理论空燃比更稀侧的空燃比”，从而使氧吸附量OSA迅速地增大。因此，在上述构成中，在下游侧空燃比传感器的输出值增大时，计算副反馈量，使其变为“下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小越大就越减小基本燃料喷射量的值”。其结果是，能够在氧吸附量OSA达到“O”之前的时间点适当地增大氧吸附量0SA，因此能够将催化剂的排气净化效率维持为高值。在本发明的空燃比控制装置的其它的方式中，所述空燃比控制单元包括基本燃料喷射量计算单元，所述基本燃料喷射量计算单元获得被吸入所述内燃机中的吸入空气量，并基于所述获得的吸入空气量来计算用于使被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比与理论空燃比一致的基本燃料喷射量；副反馈量计算单元，所述副反馈量计算单元基于所述下游侧空燃比传感器的输出值来计算副反馈量，所述副反馈量是用于修正所述基本燃料喷射量的反馈量；以及燃料喷射单元，所述燃料喷射单元向所述内燃机喷射供应通过使用所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正而得到的量的燃料。另外，所述副反馈量计算单元优选地包括(A)微分项计算单元，所述微分项计算单元为了执行所述通常空燃比反馈控制，通过对“下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度”乘以“预定的微分增益kd”来计算副反馈量的微分项，当所述下游侧空燃比传感器的输出值减小时，所述输出值的变化速度的大小越大，所述副反馈量的微分项就越增大所述基本燃料喷射量，并且当所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时，所述输出值的变化速度的大小越大，所述副反馈量的微分项就越减小所述基本燃料喷射量。如上所述，优选的是，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs减小时，该减小速度的大小越大，“催化剂流入气体的空燃比越被设定为比理论空燃比更浓侧的空燃比”。即，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs减小时，催化剂流入气体要求空燃比是“输出值Voxs的减小速度的大小越大就与理论空燃比的偏差越大的浓空燃比”。另外，如上所述，优选的是，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs增大时，该增大速度的大小越大，“催化剂流入气体的空燃比越被设定为比理论空燃比更稀侧的空燃比”。 即，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs增大时，催化剂流入气体要求空燃比是“输出值 Voxs的增大速度的大小越大就与理论空燃比的偏差越大的稀空燃比”。由此，在上述构成中，计算下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度(相当于每单位时间的下游侧空燃比传感器的输出值Voxs的变化量)与预定的微分增益kd相乘的值作为“副反馈量的微分项”。微分增益kd被确定为在下游侧空燃比传感器的输出值随着时间的经过而减小时微分项变为正值(即，使基本燃料喷射量增大的值)。另外，微分增益kd 被确定为在下游侧空燃比传感器的输出值随着时间的经过增大时微分项变为负值(即，使基本燃料喷射量减小的值)。通过使用该微分项，能够使与催化剂流入气体要求空燃比相应的空燃比的气体流入催化剂中。其结果是，氧吸附量OSA不会达到最大氧吸附量Cmax或 “0”，因此催化剂的排气净化效率能够维持为高值。另外，优选的是，当所述副反馈量计算单元包括所述微分项计算单元时，该副反馈量计算单元还包括如下所述地构成的比例项计算单元。S卩，所述比例项计算单元(Bi)当所述下游侧空燃比传感器的输出值大于等于所述第一阈值时，计算“对所述第一阈值与所述下游侧空燃比传感器的输出值的差”乘以稀控制用增益KpL而得的值、与对“设定在所述第一阈值和所述第二阈值之间的预定的目标值(例如，所述中间值)与所述第一阈值的差”乘以第一增益KpSl而得的值之和，作为“所述副反馈量的比例项”，所述副反馈量的比例项用于“通过减少所述基本燃料喷射量而“将被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比控制到比理论空燃比更稀侧的空燃比”，(B2)当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于等于所述第二阈值时，计算对“所述第二阈值与所述下游侧空燃比传感器的输出值的差”乘以浓控制用增益KpR而得的值、与对“所述目标值与所述第二阈值的差”乘以第二增益KpS2而得的值之和，作为“所述副反馈量的比例项”，所述副反馈量的比例项用于通过“增大所述基本燃料喷射量”而“将被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比控制到比理论空燃比更浓侧的空燃比”，(B3)当所述下游侧空燃比传感器的输出值介于所述第一阈值与所述第二阈值之间时，计算对所述目标值与所述下游侧空燃比传感器的输出值的差乘以第三增益KpS3而得的值，作为“所述副反馈量的比例项”。当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs介于“包含所述第一阈值的预定范围内的值(图8中的Vmax-α 1，优选地，理论配比上限值VHilimit) ”与“包含所述第二阈值的预定范围内的值(图9中的Vmin+α2，优选地，理论配比下限值VLolimit) ”之间时，可认为
17催化剂的氧吸附量OSA接近适量。即，在此情况下，氧吸附量OSA明显地不在最大氧吸附量 Cmax的附近并且也明显地不在“0”的附近。由此，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs介于第一阈值与第二阈值之间时，用于使输出值Voxs接近“设定在所述第一阈值与所述第二阈值之间的目标值(例如，中间值Vmid)，，的副反馈量的比例项被增大的必要性小。相对于此，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs大于等于包含所述第一阈值的预定范围内的值时，氧吸附量OSA接近“0”，因此催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比。在此情况下，现有装置通过对“下游侧空燃比传感器的输出值Voxs与设定为中间值Vmid的目标值的差”乘以“预定的增益”来计算“副反馈量的比例项”。然而， 如上所述，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs小于等于包含所述第一阈值的预定范围内的值时，通过具有大值的比例项使催化剂流入气体的空燃比向稀侧移动的必要性小。因此，如果像现有装置那样求出比例项，则下游侧空燃比传感器的输出值Voxs大于等于所述第一阈值时的比例项可能变得过大。因此，在上述构成(参照Bi)中，当所述下游侧空燃比传感器的输出值大于等于所述第一阈值时，计算“所述第一阈值和所述下游侧空燃比传感器的输出值的差”乘以稀控制用增益KpL而得的值、与“设定在所述第一阈值和所述第二阈值之间的预定的目标值和所述第一阈值的差”乘以第一增益KpSl而得的值之和，作为“所述副反馈量的比例项”。即，将输出值与目标值的偏差分为“输出值与第一阈值的偏差”以及“第一阈值与目标值的偏差”， 并通过对各个偏差乘以固有的增益求出比例项。由此，能够将稀控制用增益KpL和第一增益KpSl设定为不同的值(例如，KpL > KpSl)。因此，能够避免发生“用于将催化剂流入气体的空燃比设定到比理论空燃比更稀侧的比例项变得过大，使得氧吸附量OSA相反地一下子增大至最大氧吸附量Cmax附近的情形”。同样地，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs小于等于包含所述第二阈值的预定范围内的值时，氧吸附量OSA接近最大氧吸附量Cmax，因此催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比。在此情况下，现有装置也通过对“下游侧空燃比传感器的输出值Voxs与设定为中间值Vmid的目标值的差”乘以“预定的增益”来计算“副反馈量的比例项”。然而，如上所述，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs大于等于包含所述第二阈值的预定范围内的值时，无需通过具有大值的比例项使催化剂流入气体的空燃比向浓侧移动。因此，如果像现有装置那样求出比例项，则下游侧空燃比传感器的输出值Voxs小于等于所述第二阈值时的比例项可能变得过大。因此，在上述构成(参照B2)中，当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于等于所述第二阈值时，计算“所述第二阈值和所述下游侧空燃比传感器的输出值的差”乘以浓控制用增益KpR而得的值、与“所述目标值和所述第二阈值的差”乘以第二增益KpS2而得的值之和，作为“所述副反馈量的比例项”。即，将输出值与目标值的偏差分为“输出值与第二阈值的偏差”以及“第二阈值与目标值的偏差”，并通过对各个偏差乘以固有的增益求出比例项。由此，能够将浓控制用增益KpR和第二增益KpS2设定为不同的值(例如，KpR > KpS2)。其结果是，能够避免发生“用于将催化剂流入气体的空燃比设定到比理论空燃比更浓侧的比例项变得过大，使得氧吸附量OSA相反地一下子减少至“O”附近的情形”。并且，如上所述，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs介于第一阈值和第二阈值之间时，使副反馈量的比例项增大的必要性小。由此，在上述构成(参照B3)中，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs介于第一阈值和第二阈值之间时，计算对所述目标值和所述下游侧空燃比传感器的输出值的差乘以适当的第三增益KpS3(例如，比增益KpL和增益KpR 小的增益)而得的值，作为“所述副反馈量的比例项”。由此，计算出用于将氧吸附量OSA维持在适当的范围的比例项。另外，稀控制用增益KpL的绝对值和浓控制用增益KpR的绝对值可以为不同的值， 也可以为相同的值(阈值外偏差用增益)。另外，第一增益KpSl和第二增益KpS2和第三增益KpS3可以为相互不同的值，也可以为相同的值(阈值内偏差用增益)。第三增益KpS3 也可以小于第一增益KpSl和第二增益KpS2，甚至为“O”。在包括上述比例项计算单元的内燃机的空燃比控制装置中，所述比例项计算单元(Cl)当所述下游侧空燃比传感器的输出值大于包含所述第一阈值的预定范围内的值时，将所述目标值设定为第一目标值，所述第一目标值是所述第一阈值与所述中间值之间的值，(C2)当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于包含所述第二阈值的预定范围内的值时，将所述目标值设定为第二目标值，所述第二目标值是所述第二阈值与所述中间值之间的值，(C3)当所述下游侧空燃比传感器的输出值介于包含所述第一阈值的预定范围内的值与包含所述第二阈值的预定范围内的值之间时，将所述目标值设定为第三目标值(优选地，所述中间值)，所述第三目标值是所述第一目标值与所述第二目标值之间的值。根据上述(Cl)的构成，当所述下游侧空燃比传感器的输出值大于包含所述第一阈值的预定范围内的值时，所述目标值被设定为“所述第一阈值与所述中间值之间的值，即第一目标值”，因此与所述目标值被设定为“所述中间值”的情况相比，“第一阈值与目标值 (第一目标值)的差的大小(即，乘以上述第一增益KpSl的偏差)”不会变得过大。因此， 能够将比例项设定为“用于使下游侧空燃比传感器的输出值变得小于等于所述第一阈值所需的但并不过大的值”。同样地，根据上述(C2)的构成，当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于包含所述第二阈值的预定范围内的值时，所述目标值被设定为“所述第二阈值与所述中间值之间的值，即第二目标值”，因此与所述目标值被设定为“所述中间值”的情况相比，“第二阈值与目标值(第二目标值)的差的大小(即，乘以上述第二增益KpS2的偏差)”不会变得过大。 因此，能够将比例项设定为“用于使下游侧空燃比传感器的输出值变得大于等于所述第二阈值所需的但并不过大的值”。另外，根据上述(C3)的构成，当所述下游侧空燃比传感器的输出值介于包含所述第一阈值的预定范围内的值与包含所述第二阈值的预定范围内的值之间时，所述目标值被设定为“所述第一目标值与所述第二目标值之间的值，即第三目标值”，因此能够将比例项设定为“用于将下游侧空燃比传感器的输出值维持在所述第一阈值与所述第二阈值之间的适当的值”。在包括所述微分项计算单元和所述比例项计算单元的本发明的内燃机的空燃比控制装置中，
所述比例项计算单元优选地被构成为所述下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小越大就越减小所述副反馈量的比例项的大小(修正该比例项使得上述比例项的大小变小)。如上所述，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs减小且该输出值Voxs的变化速度的大小越大，可认为氧吸附量OSA越接近最大氧吸附量Cmax附近。因此，优选的是，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs减小且该输出值Voxs的变化速度的大小越大，副反馈量DFsub 是使基本燃料喷射量i^base越大地进行增量修正的值。然而，如果下游侧空燃比传感器的输出值Voxs大于目标值，则比例项是使基本燃料喷射量进行减量修正的值。因此，如上述构成那样，如果所述下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小越大就使副反馈量的比例项的大小越小，则比例项不妨碍“通过基于下游侧空燃比传感器的输出值的变化的微分项进行的适当的空燃比控制”，因此能够减小氧吸附量OSA达到最大氧吸附量Cmax附近的可能性。同样地，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs增大且该输出值Voxs的变化速度的大小越大，可认为氧吸附量OSA越接近“O”附近。因此，优选的是，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs增大且该输出值Voxs的变化速度的大小越大，副反馈量是使基本燃料喷射量越大地进行减量修正的值。然而，如果下游侧空燃比传感器的输出值Voxs小于目标值，则比例项变为使基本燃料喷射量进行增量修正的值。因此，如上述构成那样，如果所述下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小越大就使所述副反馈量的比例项的大小越小，则比例项不妨碍“通过基于下游侧空燃比传感器的输出值的变化的微分项进行的适当的空燃比控制”，因此能够减小氧吸附量OSA达到“O”附近的可能性。本发明的空燃比控制装置包括的空燃比控制单元包括基本燃料喷射量计算单元，所述基本燃料喷射量计算单元获得被吸入所述内燃机中的吸入空气量，并基于所述获得的吸入空气量来计算用于使被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比与理论空燃比一致的基本燃料喷射量；上游侧空燃比传感器，所述上游侧空燃比传感器被配置在所述排气通路中比所述催化剂靠上游的部位，并输出与流经其配置部位的气体的空燃比相应的输出值；主反馈量计算单元；副反馈量计算单元；以及燃料喷射单元。所述主反馈量计算单元计算“修正所述基本燃料喷射量的反馈量(主反馈量)”， 使得“由所述上游侧空燃比传感器的输出值表示的上游侧空燃比”与理论空燃比一致。所述副反馈量计算单元计算“副反馈量”，(Dl)当所述下游侧空燃比传感器的输出值减小时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量增大，并且(D2)当所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量减小。所述燃料喷射单元向所述内燃机喷射供应通过使用包括“所述主反馈量和所述副反馈量”的“空燃比修正量”对所述基本燃料喷射量进行修正而得到的量的燃料。
另外，所述主反馈量计算单元可以被构成为(El)在所述下游侧空燃比传感器的输出值减小的情况下，当所述主反馈量是“减小所述基本燃料喷射量的值”时，减小所述主反馈量的大小或将所述主反馈量的大小设定为0，并且(E2)在所述下游侧空燃比传感器的输出值增大的情况下，当所述主反馈量是“增大所述基本燃料喷射量的值”时，减小所述主反馈量的大小或将所述主反馈量的大小设定为0。一般地，为了迅速地补偿被供应给内燃机的混合气的空燃比的过渡性的(一时的)混乱，使用“基于上游侧空燃比传感器的输出值计算出的主反馈量”的主反馈控制与使用“基于下游侧空燃比传感器的输出值计算出的副反馈量”的副反馈控制一起被执行的情况多。然而，如上所述，当所述下游侧空燃比传感器的输出值减小时(尤其是，所述下游侧空燃比传感器的输出值Voxs减小且该输出值Voxs的变化速度的大小大于等于第一变化速度阈值时)，氧吸附量OSA已经不在“O”附近，而是向最大氧吸附量Cmax接近。因此，催化剂流入气体要求空燃比是“比理论空燃比更浓侧的空燃比”。这时，对于催化剂而言，不优选基本燃料喷射量减小(被减量修正)(即，催化剂流入气体的空燃比被控制到稀空燃比)。 然而，例如，在因“被供应给内燃机的混合气的空燃比的过渡的变化”引起主反馈量变为“对基本燃料喷射量大大地进行减量修正的值”时，“包括所述主反馈量和所述副反馈量的空燃比修正量”有时整体变为“对基本燃料喷射量进行减量修正的值”。即，空燃比修正量有时变为使“催化剂流入气体的空燃比”被设定为“比理论空燃比更稀侧的空燃比”的值。因此，如上述(El)所记载的，优选的是，如果在所述下游侧空燃比传感器的输出值减小时(即，催化剂流入气体要求空燃比为“比理论空燃比更浓侧的空燃比”时)，所述主反馈量是“使所述基本燃料喷射量减小的值”，则减小所述主反馈量的大小或者将所述主反馈量的大小设定为O。由此，能够减小“所述主反馈量使所述基本燃料喷射量过度地减小、使得与催化剂流入气体要求空燃比不同的空燃比(在此情况下，比理论空燃比更稀侧的空燃比)的气体流入催化剂中的可能性”。同样地，当所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时(尤其是，所述下游侧空燃比传感器的输出值Voxs增大且该输出值Voxs的变化速度的大小大于等于第二变化速度阈值时)，氧吸附量OSA已经不在最大氧吸附量Cmax附近，而是向“O”接近。因此，催化剂流入气体要求空燃比是“比理论空燃比更稀侧的空燃比”。这时，对于催化剂而言，不优选基本燃料喷射量增大(被增量修正)。然而，例如，在因“被供应给内燃机的混合气的空燃比”的过渡的变化引起主反馈量变为“对基本燃料喷射量大大地进行增量修正的值”时，“包括所述主反馈量和所述副反馈量的空燃比修正量”有时整体变为“使所述基本燃料喷射量增大的值”。即，空燃比修正量有时变为使“催化剂流入气体的空燃比”设定为“比理论空燃比更浓侧的空燃比”的值。因此，如上述(E》所记载的，优选的是，如果在所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时(即，催化剂流入气体要求空燃比为“比理论空燃比更稀侧的空燃比”时)，所述主反馈量是“使所述基本燃料喷射量增大的值”，则减小所述主反馈量的大小或者将所述主反
21馈量的大小设定为0。由此，能够减小“所述主反馈量使所述基本燃料喷射量过度地增大、使得与催化剂流入气体要求空燃比不同的空燃比(在此情况下，比理论空燃比更浓侧的空燃比)的气体流入催化剂中的可能性”。此外，所述主反馈量计算单元优选地被构成为(Fl)在所述下游侧空燃比传感器的输出值大于等于包括第一阈值的预定范围内的值的情况下，当所述主反馈量是“增大所述基本燃料喷射量的值”时，将该主反馈量设定为0，(F2)在所述下游侧空燃比传感器的输出值小于等于包括第二阈值的预定范围内的值的情况下，当所述主反馈量是“减小所述基本燃料喷射量的值”时，将该主反馈量设定为0。如上所述，在所述下游侧空燃比传感器的输出值大于等于包括所述第一阈值的预定范围内的值的情况下，氧吸附量OSA为“0”或者实质上为“0”。因此，催化剂流入气体要求空燃比为“比理论空燃比更稀侧的空燃比”，因此，对于催化剂而言，不优选所述主反馈量使所述基本燃料喷射量增大(增量修正)。因此，如上述(Fl)中记载的，如果在所述下游侧空燃比传感器的输出值大于等于包括所述第一阈值的预定范围内的值的情况下、当所述主反馈量是使所述基本燃料喷射量增大的值时、将所述主反馈量设定为0，则能够避免“所述主反馈量起到使与催化剂流入气体要求空燃比不同的空燃比的气体流入催化剂中的作用”。同样地，在所述下游侧空燃比传感器的输出值小于等于包括所述第二阈值的预定范围内的值的情况下，氧吸附量OSA为最大氧吸附量Cmax或者实质上为最大氧吸附量 Cmax0因此，催化剂流入气体要求空燃比为“比理论空燃比更浓侧的空燃比”，因此，对于催化剂而言，不优选所述主反馈量使所述基本燃料喷射量减小(减量修正)。因此，如上述(F2)中记载的，如果在所述下游侧空燃比传感器的输出值小于等于包括所述第二阈值的预定范围内的值的情况下、当所述主反馈量是使所述基本燃料喷射量减小的值时、将所述主反馈量设定为0，则能够避免“所述主反馈量起到供应对于催化剂而言不适合的空燃比的空气的作用”。另外，本发明的空燃比控制装置中的所述空燃比控制单元优选地包括理论配比上限值获得单元，所述理论配比上限值获得单元获得在下述期间内“所述下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小变为最小的时间点”上的“所述下游侧空燃比传感器的输出值”，作为所述第一阈值，所述期间是指当所述下游侧空燃比传感器的输出值是所述最大输出值时，将“所述催化剂流入气体的空燃比”控制到“比理论空燃比更稀侧的预定稀空燃比”，并在此状态下所述下游侧空燃比传感器的输出值达到“所述最小输出值”或者“对所述最小输出值加上预定值而得的值”的期间。如图8的时刻tl t2所示的，如果催化剂流入气体的空燃比为比理论空燃比更浓侧的空燃比的状态继续，则下游侧空燃比传感器的输出值Voxs达到最大输出值Vmax。这时(时刻t2)，如果催化剂流入气体的空燃比被控制到比理论空燃比更稀侧的空燃比，则下游侧空燃比传感器的输出值Voxs在时刻t2 t3中略微地减小，在时刻t3 t4中变为大致固定的值，并在时刻t4以后向最小输出值Vmin急剧地减小。在该时刻t3 t4的期间中，催化剂急剧地吸附催化剂流入气体中包含的氧，使得催化剂流出气体的空燃比实质上为理论空燃比。换言之，如果控制催化剂流入气体使得下游侧空燃比传感器的输出值Voxs 不超过“时刻t3 t4中所示的值”，则催化剂的氧吸附量OSA不会变为“O”附近的值，因此未燃物和NOx被良好地净化。并且，该时刻t3 t4中的输出值Voxs是输出值Voxs从最大输出值Vmax变化到最小输出值Vmin或者最小输出值Vmin的附近的期间中“输出值Voxs的变化速度的大小变为最小的时间点”上的输出值Voxs。由此，通过上述构成，能够获得时刻t3 t4中的输出值Voxs作为“所述第一阈值或者所述理论配比上限值”。另外，本发明的空燃比控制装置中的所述空燃比控制单元优选地包括所述理论配比下限值获得单元获得在下述期间内“所述下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小变为最小的时间点”上的“所述下游侧空燃比传感器的输出值”，作为所述第二阈值，所述期间是指当所述下游侧空燃比传感器的输出值是所述最小输出值时，将“所述催化剂流入气体的空燃比”控制到“比理论空燃比更浓侧的预定浓空燃比”，并在此状态下所述下游侧空燃比传感器的输出值达到“所述最大输出值”或者“从所述最大输出值减去预定值而得的值”的期间。如图9的时刻tl t2所示的，如果催化剂流入气体的空燃比为比理论空燃比更稀侧的空燃比(在图9的例子中，燃油切断运转)的状态继续，则下游侧空燃比传感器的输出值Voxs达到最小输出值Vmin。这时(时刻t2)，如果催化剂流入气体的空燃比被控制到比理论空燃比更浓侧的空燃比，则下游侧空燃比传感器的输出值Voxs在时刻t2 t3中略微地增大，在时刻t3 t4中变为大致固定的值，并在时刻t4以后向最大输出值Vmax急剧地增大。在该时刻t3 t4的期间中，催化剂通过急剧地放出吸附的氧来氧化未燃物，使得催化剂流出气体的空燃比实质上为理论空燃比。换言之，如果控制催化剂流入气体使得下游侧空燃比传感器的输出值Voxs不小于“时刻t3 t4中所示的值”，则催化剂的氧吸附量 OSA不会变为最大氧吸附量Cmax附近的值，因此未燃物和NOx被良好地净化。并且，该时刻t3 t4中的输出值Voxs是输出值Voxs从最小输出值Vmin变化到最大输出值Vmax或者最大输出值Vmax的附近的期间中“输出值Voxs的变化速度的大小变为最小的时间点”上的输出值Voxs。由此，通过上述构成，能够获得时刻t3 t4中的输出值Voxs作为“所述第二阈值或者所述理论配比下限值”。另外，在根据本发明的内燃机的空燃比控制装置中，所述空燃比控制单元优选地包括基本燃料喷射量计算单元，所述基本燃料喷射量计算单元获得被吸入所述内燃机中的吸入空气量，并基于所述获得的吸入空气量来计算用于使被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比与理论空燃比一致的基本燃料喷射量；上游侧空燃比传感器，所述上游侧空燃比传感器被配置在所述排气通路中比所述催化剂靠上游的部位，并输出与流经其配置部位的气体的空燃比相应的输出值；主反馈量计算单元，所述主反馈量计算单元计算主反馈量，所述主反馈量“对所述基本燃料喷射量进行修正”，使得由所述上游侧空燃比传感器的输出值表示的上游侧空燃比与理论空燃比一致；副反馈量计算单元，所述副反馈量计算单元计算副反馈量，当所述下游侧空燃比
23传感器的输出值减少时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量增大，并且当所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量减少；燃料喷射单元，所述燃料喷射单元向所述内燃机喷射供应通过使用包括“所述主反馈量和所述副反馈量”的空燃比修正量对所述基本燃料喷射量进行修正而得到的量的燃料；以及催化剂功能恢复单元(第一恢复单元)，所述催化剂功能恢复单元求出在所述空燃比修正量是增大所述基本燃料喷射量的值的状态继续的情况下“所述基本燃料喷射量通过所述空燃比修正量而增大的量”的累积值，并在所述求出的累积值的大小达到预定的增量阈值时，控制“从所述燃料喷射单元喷射供应的燃料的量”，使得无论所述空燃比修正量如何，“被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比(因此，催化剂流入气体的空燃比)”在 “预定的第一催化剂恢复时间”中都是“比理论空燃比更稀侧的空燃比”。如上所述，当催化剂流入气体的空燃比为“比理论空燃比更浓侧的空燃比”的状态长时间继续时，HC附着在催化剂所承载的贵金属的周围，由此发生催化剂的浓中毒。催化剂的浓中毒引起催化剂的净化效率的下降。通过向催化剂供应相对于理论空燃比向稀侧大幅偏移的空燃比的气体，能够消除催化剂的浓中毒。因此，上述催化剂功能恢复单元在“包括所述主反馈量和所述副反馈量的所述基本燃料喷射量的修正量、即空燃比修正量”是“使该基本燃料喷射量增大的值的状态”继续的情况下，求出“通过该空燃比修正量使该基本燃料喷射量增大的量”的累积值，并在该累积值的大小达到“预定的增量阈值”时判断为催化剂发生浓中毒的可能性高，从而在第一催化剂恢复时间中将“被供应给内燃机的混合气的空燃比”都控制到“比理论空燃比更稀侧的空燃比”。其结果是，催化剂的浓中毒被消除，因此能够避免“因催化剂的浓中毒引起催化剂的净化效率的下降”。同样地，在上述空燃比控制单元包括上述基本燃料喷射量计算单元、上述上游侧空燃比传感器、上述主反馈量计算单元、上述副反馈量计算单元、以及上述燃料喷射单元的情况下，上述空燃比控制单元优选地还包括催化剂功能恢复单元(第二恢复单元)，所述催化剂功能恢复单元求出在所述空燃比修正量是减小所述基本燃料喷射量的值的状态继续的情况下“所述基本燃料喷射量通过所述空燃比修正量而减小的量”的累积值，并在所述求出的累积值的大小达到预定的减量阈值时，控制“从所述燃料喷射单元喷射供应的燃料的量”，使得无论所述空燃比修正量如何，被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比(因此，催化剂流入气体的空燃比)在“预定的第二催化剂恢复时间”中都是“比理论空燃比更浓侧的空燃比”。如上所述，当催化剂流入气体的空燃比为“比理论空燃比更稀侧的空燃比”的状态长时间继续时，催化剂所承载的贵金属被氧化从而表面积减小，由此发生催化剂的稀中毒。 催化剂的稀中毒也引起催化剂的净化效率的下降。通过向催化剂供应相对于理论空燃比向浓侧大幅偏移的空燃比的气体，能够消除催化剂的稀中毒。因此，上述催化剂功能恢复单元在“包括所述主反馈量和所述副反馈量的所述基本燃料喷射量的修正量、即空燃比修正量”是“使该基本燃料喷射量减小的值的状态”继续的情况下，求出“通过该空燃比修正量使该基本燃料喷射量减小的量”的累积值，并在该累积值的大小达到预定的减量阈值时判断为催化剂发生稀中毒的可能性很高，从而在第二催化剂恢复时间中将“被供应给内燃机的混合气的空燃比”都控制到“比理论空燃比更浓侧的空燃比”。其结果是，催化剂的稀中毒被消除，因此能够避免“因催化剂的稀中毒引起催化剂的净化效率的下降”。另外，在根据本发明的空燃比控制装置的其它的方式中，所述空燃比控制单元被构成为获得所述下游侧空燃比传感器的输出值是“小于所述第一阈值且大于所述第二阈值的值”从而“所述通常空燃比反馈控制被执行的期间”中的“所述输出值的变动频率”，并且当所述获得的变动频率小于等于预定的阈值频率时，所述空燃比控制单元代替“所述通常空燃比反馈控制”，而执行“氧吸附量反馈控制”，在所述氧吸附量反馈控制中，估计所述催化剂的氧吸附量，并且基于所述估计出的氧吸附量来控制“被供应给所述内燃机的混合气的空燃比”使得“所述估计出的氧吸附量”介于“预定的氧吸附量下限值与大于所述氧吸附量下限值的预定的氧吸附量上限值之间”。在执行所述通常空燃比反馈控制时，可能产生下游侧空燃比传感器的输出值的变动频率变小的状态。在此，下游侧空燃比传感器的输出值的变动频率是下游侧空燃比传感器的输出值围绕所述中间值Vmid上下波动时的周期的倒数。更具体而言，下游侧空燃比传感器的输出值的变动频率是例如将以下时间作为“一个周期”时的频率，所述时间是指 “从下游侧空燃比传感器的输出值从小于所述中间值Vmid的值变到大于所述中间值Vmid 的值的时间点起、至其后下游侧空燃比传感器的输出值从大于所述中间值Vmid的值变到小于所述中间值Vmid的值、并从小于所述中间值Vmid的值再次变到大于所述中间值Vmid 的值的时间点的时间”。因此，下游侧空燃比传感器的输出值的变动频率也是将以下时间作为“一个周期”时的频率，所述时间是指“下游侧空燃比传感器的输出值从大于所述中间值 Vmid的值变到小于所述中间值Vmid的值的时间点起、至其后下游侧空燃比传感器的输出值从小于所述中间值Vmid的值变到大于所述中间值Vmid的值、并从大于所述中间值Vmid 的值再次变到小于所述中间值Vmid的值的时间点的时间”。下游侧空燃比传感器的输出值的变动频率变小的状态是催化剂流入气体的空燃比是极其接近理论空燃比的空燃比的状态，在此情况下，催化剂的浓中毒和催化剂的稀中毒难以消除。换言之，在排放不发生恶化的范围内使“催化剂流入气体的空燃比以理论空燃比为中心大幅变化的情况”下，与将“催化剂流出气体的空燃比持续维持为理论空燃比附近的大致固定的空燃比的情况”相比，可提高催化剂的净化效率。因此，如上述构成那样，当“通常空燃比反馈控制中的下游侧空燃比传感器的输出值的变动频率”小于等于预定的阈值频率时，停止“所述通常空燃比反馈控制”，并控制“被供应给所述内燃机的混合气的空燃比”使得催化剂的氧吸附量在“从氧吸附量下限值到氧吸附量上限值的范围”内变化。由此，催化剂流入气体的变化增大，因此能够改善催化剂的净化效率。另外，所述氧吸附量上限值和所述氧吸附量下限值被确定为使它们的差为小于最大氧吸附量Cmax的值。此外，执行这样的“氧吸附量反馈控制”的空燃比控制单元优选地被构成为在所述氧吸附量反馈控制被执行的期间，当所述下游侧空燃比传感器的输出值 “大于等于所述第一阈值或者小于等于所述第二阈值时”，结束所述氧吸附量反馈控制，并且重新开始“基于所述下游侧空燃比传感器的输出值对被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比的控制”。由此，在下游侧空燃比传感器的输出值大于等于所述第一阈值使得排放可能发生恶化的情况下，直接执行使下游侧空燃比传感器的输出值小于所述第一阈值的空燃比控制，并且在下游侧空燃比传感器的输出值小于等于所述第二阈值使得排放可能发生恶化的情况下，直接执行使下游侧空燃比传感器的输出值大于所述第二阈值的空燃比控制。因此，通过执行氧吸附量反馈控制，即使在氧吸附量为“0”或者接近最大氧吸附量 Cmax的情况下，也能够避免排放发生恶化的情况。


图1是应用了本发明的第一实施方式涉及的内燃机的空燃比控制装置(第一控制装置)的内燃机的概略图。图2是示出图1中所示的上游侧空燃比传感器的输出电压与空燃比的关系的图。图3是示出图1中所示的下游侧空燃比传感器的输出电压与空燃比的关系的图。图4是示出稀空燃比(比理论空燃比更稀侧的空燃比)的气体流入处于氧不足状态的催化剂时的该催化剂的作用的概念图。图5是示出稀空燃比的气体流入处于氧过剩状态的催化剂时的该催化剂的作用的概念图。图6是示出浓空燃比(比理论空燃比更浓侧的空燃比)的气体流入处于氧过剩状态的催化剂时的该催化剂的作用的概念图。图7是示出浓空燃比的气体流入处于氧不足状态的催化剂时的该催化剂的作用的概念图。图8是示出浓空燃比的气体流入催化剂中预定时间以上之后稀空燃比的气体流入时的下游侧空燃比传感器的输出值的变化的情况的时序图。图9是示出燃油切断运转继续预定时间以上之后浓空燃比的气体流入时的下游侧空燃比传感器的输出值的变化的情况的时序图。图10是示出在第一控制装置执行通常空燃比反馈控制的期间中、“下游侧空燃比传感器的输出值、催化剂的氧吸附量、以及催化剂流入气体的空燃比”的时序图。图11是示出第一控制装置的动作的概略流程图。图12是示出第一控制装置的CPU所执行的用于进行燃料喷射量的计算及喷射指示的例程的流程图。图13是示出第一控制装置的CPU所执行的用于获得下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的例程的流程图。图14是示出第一控制装置的CPU所执行的用于计算主反馈量的例程的流程图。图15是示出第一控制装置的CPU所执行的用于进行稀否定判定和浓否定判定的例程的流程图。图16是示出第一控制装置的CPU所执行的用于进行主反馈量的修正的例程的流程图。图17是示出第一控制装置的CPU所执行的用于计算副反馈量(包含副反馈量的微分项)的例程的流程图。图18是示出第一控制装置的CPU所执行的用于计算副反馈量的比例项的例程的流程图。图19是用于说明副反馈量的比例项的计算所使用的偏差的下游侧空燃比传感器的输出值的时序图。图20是示出第一控制装置的CPU所执行的用于限制副反馈量的比例项的例程的流程图。图21是用于对第一控制装置的CPU所执行的获得“理论配比上限值及理论配比下限值”时的动作进行说明的时序图。图22是示出进行用于检测理论配比下限值的控制的例程的流程图。图23是示出用于检测理论配比下限值的例程的流程图。图M是示出进行用于检测理论配比上限值的控制的例程的流程图。图25是示出用于检测理论配比上限值的例程的流程图。图沈是示出本发明的第二实施方式涉及的内燃机的空燃比控制装置(第二控制装置)的CPU所执行的用于判定催化剂浓状态及催化剂稀状态的例程的流程图。图27是示出第二控制装置的CPU所执行的用于改变副反馈量的比例项的目标值 (下游侧目标值)的例程的流程图。图观是示出第二控制装置中的下游侧目标值的变化的情况的时序图。图四是示出第二控制装置中的下游侧目标值的变化的情况的时序图。图30是示出本发明的第三实施方式涉及的内燃机的空燃比控制装置(第三控制装置)的CPU所执行的用于进行主反馈量的修正的例程的流程的图。图31是示出本发明的第四实施方式涉及的内燃机的空燃比控制装置(第四控制装置)的CPU所执行的用于开始和执行催化剂中毒对策控制的例程的流程图。图32是示出第四控制装置的CPU所执行的用于结束催化剂中毒对策控制的例程的流程图。图33是示出本发明的第五实施方式涉及的内燃机的空燃比控制装置(第五控制装置)的CPU所执行的用于计算副反馈量的比例项的例程的流程图。图34是示出第五控制装置的CPU所执行的用于判定氧吸附量反馈控制是否开始的例程的流程图。图35是示出第五控制装置的CPU所执行的用于执行氧吸附量反馈控制的例程的流程图。图36是示出第五控制装置的CPU所执行的用于判定氧吸附量反馈控制是否结束的例程的流程图。图37是示出本发明的变形例涉及的内燃机的空燃比控制装置的CPU所执行的用于判定催化剂浓状态和催化剂稀状态的例程的流程图。图38是示出本发明的另一变形例涉及的内燃机的空燃比控制装置的CPU所执行的用于判定催化剂浓状态及催化剂稀状态的例程的流程图。图39是用于说明以往的空燃比控制装置及根据本发明的空燃比控制装置的动作的时序图。
2具体实施例方式以下，参照附图对本发明的内燃机的空燃比控制装置的各实施方式进行说明。1.第一实施方式(构成)图1示出了应用本发明的第一实施方式涉及的空燃比控制装置(以下，也称作“第一控制装置”)的内燃机10的概略构成。内燃机10是四冲程的火花点火式的多气缸(在本例中，四缸)的汽油燃料内燃机。内燃机10包括主体部20、进气系统30以及排气系统40。主体部20包括气缸体部和气缸盖部。主体部20包括由活塞顶面、气缸壁面以及气缸盖部的下表面组成的多个(四个)燃烧室(第一气缸#1至第四气缸#4)21。在气缸盖部上形成有用于向各燃烧室(各气缸)21供应“由空气及燃料组成的混合气”的进气口 22以及用于从各燃烧室21中排出排气(已燃气体)的排气口 23。进气口 22由未图示的进气阀开闭，排气口 23由未图示的排气阀开闭。在气缸盖部上固定有多个(四个)火花塞M。各火花塞M被配置为使其火花产生部在各燃烧室21的中央部的、气缸盖部的下表面附近的位置露出。各火花塞M响应点火信号从火花产生部中产生点火用火花。在气缸盖部上还固定有多个(四个)燃料喷射阀(喷射器)25。对各进气口 22各设置一个燃料喷射阀25 (即，对一个气缸设置一个燃料喷射阀)。燃料喷射阀25响应于喷射指示信号向对应的进气口 22内喷射“该喷射指示信号所包含的指示喷射量的燃料”。在气缸盖部上还设置有进气阀控制装置沈。该进气阀控制装置沈包括通过油压调整和控制进气凸轮轴(未图示)与进气凸轮(未图示)的相对旋转角度(相位角度)的公知的构成。进气阀控制装置26能够基于指示信号(驱动信号)动作，并改变进气阀的开阀正时(进气阀开阀正时)。进气系统30包括进气歧管31、进气管32、空气过滤器33、节流阀34以及节流阀致动器Ma。进气歧管31包括与各进气口 22连接的多个支部以及这些支部聚集于其中的浪涌调整槽。进气管32与浪涌调整槽连接。进气歧管31、进气管32以及多个进气口 22构成进气通路。在进气管32的端部设置空气过滤器33。节流阀34在空气过滤器33与进气歧管 31之间的位置上可转动地安装在进气管32中。节流阀34通过转动改变进气管32所形成的进气通路的开口截面面积。节流阀致动器34a由DC马达组成，并响应于指示信号(驱动信号)使节流阀34转动。排气系统40包括排气歧管41、排气管道(排气管)42、上游侧催化剂43以及下游侧催化剂44。排气歧管41包括与各排气口 23连接的多个支部41a以及这些支部41a聚集于其中的集合部(排气集合部)41b。排气管道42与排气歧管41的集合部41b连接。排气歧管
41、排气管道42以及多个排气口23构成排气通过其中的通路。另外，在本说明书中，为了方便，由排气歧管41的集合部41b及排气管道42形成的通路称为“排气通路”。上游侧催化剂43是在由陶瓷构成的承载体上承载“作为催化剂物质的贵金属”以及“作为氧吸附物质的二氧化铈(CeO2) ”从而具有氧吸附和排放功能(氧吸附功能)的三元催化剂。上游侧催化剂43被配置(安装)在排气管道42中。上游侧催化剂43在达到预定的活性温度时，发挥“同时净化未燃物(HC、C0&H2等)和氮氧化物(NOx)的催化剂功能”以及“氧吸附功能”。上游侧催化剂43也称作起始·催化排气净化器(SC)或第一催化剂。下游侧催化剂44是与上游侧催化剂43相同的三元催化剂。下游侧催化剂44被配置(安装)在上游侧催化剂43的下游的排气管道42中。下游侧催化剂44被配置在车辆的地板下方，因此也称作下面 地板 催化排气净化器(UFC)或第二催化剂。此外，在本说明书中，当仅描述为“催化剂”时，该“催化剂”表示上游侧催化剂43。第一控制装置包括热线式空气流量计51、节流阀位置传感器52、内燃机旋转速度传感器53、水温传感器M、上游侧空燃比传感器55、下游侧空燃比传感器56以及加速器开度传感器57。热线式空气流量计51检测流经进气管32内的吸入空气的质量流量，并输出表示该质量流量(内燃机10的每单位时间的吸入空气量)Ga的信号。节流阀位置传感器52检测节流阀34的开度，并输出表示节流阀开度TA的信号。内燃机旋转速度传感器53输出对于进气凸轮轴每旋转5°具有窄脉冲并且对于进气凸轮轴每旋转360°具有宽脉冲的信号。从内燃机旋转速度传感器53中输出的信号通过后述的电气控制装置60被转换成表示内燃机旋转速度NE的信号。另外，电气控制装置 60基于来自内燃机旋转速度传感器53及未图示的曲轴角传感器的信号获得内燃机10的曲轴角度(绝对曲轴角)。水温传感器M检测内燃机10的冷却水的温度，并输出表示冷却水温THW的信号。上游侧空燃比传感器55在排气歧管41的集合部41b与上游侧催化剂43之间的位置上被配置在排气歧管41和排气管道42的任一者中(即，排气通路)。上游侧空燃比传感器55例如是特开平11-7M73号公报、特开2000-65782号公报以及特开2004-69547号公报等中披露的“包括扩散阻力层的极限电流式广域空燃比传感器”。如图2所示，上游侧空燃比传感器55输出与流经上游侧空燃比传感器55的配置位置的排气的空燃比(作为流入催化剂43中的气体的“催化剂流入气体”的空燃比、检测上游侧空燃比abyfs)相应的输出值Vabyfs。催化剂流入气体的空燃比越大(即，催化剂流入气体的空燃比越靠近稀侧的空燃比)，输出值Vabyfs就越大。电气控制装置60存储图2所示的空燃比变换表(映射图)MapabyfS。电气控制装置60通过将输出值Vabyfs应用于空燃比变换表Mapabyfs，检测实际的上游侧空燃比 abyfs (获得检测上游侧空燃比abyfs)。再次参照图1，下游侧空燃比传感器56在上游侧催化剂43与下游侧催化剂44之间的位置上被配置在排气管道42 (S卩，排气通路)中。下游侧空燃比传感器56是公知的浓淡电池型氧浓度传感器(O2传感器)。下游侧空燃比传感器56例如包括固体电解质层；形成在固体电解质层的外侧的排气侧电极层；大气侧电极层，该大气侧电极层形成在固体电解质层的内侧，使其露出大气室(固体电解质层的内侧)并且隔着固体电解室层与排气侧电极层相对；以及覆盖排气侧电极层并且与排气接触的(被配置为暴露于排气中)扩散阻力层。固体电解质层可以为试验管状，也可以为板状。下游侧空燃比传感器56输出与流经下游侧空燃比传感器56的配置位置的排气(即，作为从催化剂43中流出的气体的“催化剂流出气体”)的空燃比(下游侧空燃比afdown)相应的输出值Voxs。如图3所示，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs在催化剂流出气体(被检测气体)的空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比并且催化剂流出气体的氧化平衡后的气体的氧分压小时，变为最大输出值Vmax (例如，约0. 9V或1. OV)。即，下游侧空燃比传感器 56在催化剂流出气体中未包含过剩的氧时输出最大输出值Vmax。另外，输出值Voxs在催化剂流出气体的空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比并且催化剂流出气体的氧化平衡后的气体的氧分压大时，变为最小输出值min(例如，约 0. IV或OV)。即，下游侧空燃比传感器56在催化剂流出气体中包含过剩的氧时，输出最小输出值Vmin。另外，该输出值Voxs在催化剂流出气体的空燃比从比理论空燃比更浓侧的空燃比向比理论空燃比更稀侧的空燃比变化时，从最大输出值Vmax向最小输出值Vmin急剧地减小。反之，输出值Voxs在催化剂流出气体的空燃比从比理论空燃比更稀侧的空燃比向比理论空燃比更浓侧的空燃比变化时，从最小输出值Vmin向最大输出值Vmax急剧地增大。图1中所示的加速器开度传感器57检测由驾驶员操作的加速器踏板AP的操作量，并输出表示加速器踏板AP的操作量Accp的信号。电气控制装置60是包括由“CPU、ROM、RAM、备份RAM、以及包括AD转换器的接口等”组成的“公知的微型计算机”的电路。电气控制装置60所包括的备份RAM无论安装了内燃机10的车辆的未图示的点火 键·开关的位置(断开位置、起动位置以及接通位置等的任一者)如何，都从安装在车辆中的电池接收电力的供应。备份RAM在从电池接收电力的供应时，根据CPU的指示存储数据(数据被写入)，并且以能够读出该数据的方式保存(存储)数据。备份RAM在因电池被从车辆中取出等来自电池的电力供应被切断时，不能保存数据。即，之前保存的数据消失 (破坏)。电气控制装置60的接口与所述传感器51 57连接，并向CPU提供来自传感器 51 57的信号。该接口还根据CPU的指示向各气缸的火花塞对、各气缸的燃料喷射阀25、 进气阀控制装置沈以及节流阀致动器3 等发送指示信号(驱动信号)等。另外，电气控制装置60向节流阀致动器3 发送指示信号，使得获得的加速器踏板的操作量Accp越大节流阀开度TA就越大。(基于第一控制装置的空燃比控制的概要)接着，对基于上述第一控制装置的“空燃比的反馈控制”的概要进行说明。图10是示出在稳定状态下的空燃比反馈控制(以下，也称作“通常空燃比反馈控制”)中的“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs、催化剂43的氧吸附量0SA、作为流入催化剂43中的气体的催化剂流入气体的空燃比”的时序图。此外，在图10中，为了易于理解，示出了实际各值的波形被示意化的波形。图11是示出第一控制装置的空燃比控制涉及的动作的概念流程图。此外，第一控制装置在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs处于后述的“第一阈值与第二阈值”之间时，实质上执行图11所示的动作。在图10所示的例子中，假设在时刻tO的氧吸附量OSA为下限值CLo( “O”附近的值)并且催化剂流入气体的空燃比被控制到比理论空燃比更稀侧的空燃比(稀空燃比)。根据这种假设，催化剂流入气体为稀空燃比，因此过剩的氧流入催化剂43中。因此，氧吸附量OSA逐渐地增大。之后，在时刻tl，氧吸附量OSA达到“比下限值CLo大的上限值(最大氧吸附量 Cmax附近的值)Chi”。这时，催化剂43不能高效地吸附氧。由此，作为从催化剂43中流出的气体的催化剂流出气体中开始包含较多量的氧。其结果是，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs从作为紧随时刻tl的时间点的时刻t2向最小输出值Vmin开始减小。之后，在时刻t3输出值Voxs的变化速度的大小I Voxs I大于等于第一变化速度阈值AVlth。第一变化速度阈值Δ V1 th是“ O ”或者比“ O ”大的预定值。这时，第一控制装置在图11所示的“判定输出值Voxs的变化速度AVoxs是否为负的步骤1110”中判定为“是”，并且在“判定输出值Voxs的变化速度的大小I AVoxsl是否大于等于第一变化速度阈值AVlth的步骤1120”中也判定为“是”。此外，当第一变化速度阈值AVlth为“O”时，步骤1120可省略。然后，第一控制装置前进到步骤1130，其通过将供应给内燃机的混合气的空燃比 (以下，也称作“内燃机的空燃比”)控制到比理论空燃比更浓侧的空燃比(浓空燃比)，而将催化剂流入气体的空燃比控制到浓空燃比。其结果是，过剩的未燃物流入催化剂43中， 因此如图10的时刻t3以后所示，氧吸附量OSA开始减小。如此，在催化剂流入气体的空燃比为稀空燃比的情况下，下游侧空燃比传感器56 的输出值Voxs开始减小时(时刻t2)，即使下游侧空燃比传感器的输出值Voxs比中间值 Vmid (最大输出值Vmax和最小输出值Vmin的平均值=(Vmax+Vmin)/2)大，催化剂43的氧吸附量OSA也不再是“O”附近的量，而是增大到接近最大氧吸附量Cmax的值(超过上限值 Chi的值)。因此，在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小时(尤其是，输出值Voxs减小并且输出值Voxs的变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于第一变化速度阈值AVlth时)， 应该供应给催化剂43的燃烧气体的空燃比(即，催化剂流入气体要求空燃比)为浓空燃比。因此，第一控制装置在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小的情况下的该输出值Voxs的变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于第一变化速度阈值AVlth时(时刻t3)，将催化剂流入气体的空燃比设定为浓空燃比。其结果是，能够在催化剂43的氧吸附量OSA达到最大氧吸附量Cmax之前的时间点使氧吸附量OSA开始减小(参照时刻t3以后)。因此， 第一控制装置能够避免“因氧吸附量OSA达到最大氧吸附量Cmax引起NOx的排出量增大的情况”。氧吸附量OSA在时刻t3以后逐渐减小。另一方面，在紧随时刻tl后从催化剂43 中流出的气体(催化剂流出气体)中大量包含的过剩的氧残留在下游侧空燃比传感器56 的附近以及下游侧空燃比传感器的扩散阻力层中。因此，下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs继续减小。之后，氧吸附量OSA在时刻t4达到下限值CLo。这时，催化剂43不能净化催化剂流入气体中包含的大量的未燃物。由此，催化剂流出气体中开始包含较大量的未燃物。残留在下游侧空燃比传感器56的附近以及下游侧空燃比传感器的扩散阻力层中的氧被该未燃物消耗。由此，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs从作为紧随时刻t4的时间点的时刻t5起开始向最大输出值Vmax增大。并且，在时刻t6输出值Voxs的变化速度的大小AVoxs大于等于第二变化速度阈值AV2th。第二变化速度阈值AV2th为“O”或者比 “O”大的预定值。这时，第一控制装置在图11所示的“判定输出值Voxs的变化速度AVoxs是否为负的步骤1110”中判定为“否”，而在判定“输出值Voxs的变化速度的大小I AVoxsl是否大于等于第二变化速度阈值Δ V2th的步骤1140”中判定为“是”。此外，当第二变化速度阈值Δ V2th为“O”时，步骤1140可省略。并且，第一控制装置前进到步骤1150，其通过将内燃机的空燃比控制到稀空燃比， 来将催化剂流入气体的空燃比控制到稀空燃比。其结果是，过剩的氧流入催化剂43中，因此如图10的时刻t6以后所示，氧吸附量OSA开始增大。如此，在催化剂流入气体的空燃比为浓空燃比的情况下，下游侧空燃比传感器56 的输出值Voxs开始增大时(时刻t6)，即使该输出值Voxs小于中间值Vmid，催化剂43的氧吸附量OSA也不再是最大氧吸附量Cmax附近的量，而是减小到接近“O”的值(小于下限值CLo的值)。因此，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大时(尤其是，输出值Voxs增大并且输出值Voxs的变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于第二变化速度阈值AV2th时)， 催化剂流入气体要求空燃比为稀空燃比。因此，第一控制装置在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大的情况下的该输出值Voxs的变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于第二变化速度阈值Δ V2th时(时刻t6)，将催化剂流入气体的空燃比设定到稀空燃比。其结果是， 能够在催化剂43的氧吸附量OSA达到“O”之前的时间点使氧吸附量OSA开始增大(参照时刻t6以后)。因此，第一控制装置能够避免“因氧吸附量OSA达到“O”引起未燃物的排出量增大的情况”。氧吸附量OSA在时刻t6以后逐渐地增大。另一方面，在紧随时刻t4之后催化剂流出气体中大量包含的过剩的未燃物残留在下游侧空燃比传感器56的附近以及下游侧空燃比传感器的扩散阻力层中。因此，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs继续增大。之后，氧吸附量OSA在时刻t7再次达到上限值CHi。其结果是，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs在时刻伪开始减小。并且，如果输出值Voxs的变化速度的大小
AVoxs在时刻t9大于等于第一变化速度阈值AVlth，则与时刻t3以后同样地，第一控制装置将催化剂流入气体控制到浓空燃比。另外，第一控制装置在图11的步骤1120及步骤1140的任一者中判定为“否”时， 将催化剂流入气体的空燃比维持在该步骤以前的空燃比。以上是在稳定状态中的“第一控制装置的通常空燃比反馈控制”的概要。如此，第一控制装置在稳定状态中不使氧吸附量 OSA达到“O”或最大氧吸附量Cmax，而使氧吸附量OSA在从下限值CLo的附近到上限值Chi 的附近的范围内变动。因此，能够避免NOx及未燃物大量排出的情况。从以上可知，第一控制装置通过基于下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度Δ Voxs (变化速度AVoxs的符号和/或变化速度AVoxs的大小)判定催化剂43 的状态是“氧过剩状态(氧吸附量OSA为最大氧吸附量Cmax附近的状态)”还是“氧不足状态(氧吸附量OSA为“O”附近的状态)”，来控制催化剂流入气体的空燃比。更具体地，第一控制装置在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小的情况下， 判定催化剂43的状态不再是氧不足状态。并且，第一控制装置还在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小的情况下的该输出值Voxs的变化速度的大小I AVoxsl大于等于第一变化速度阈值Δ Vlth时，判定催化剂43的状态是氧过剩状态还是接近氧过剩状态的状态。第一控制装置还可被构成为在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小的情况下的该输出值Voxs的变化速度的大小I AVoxsl越大，判定催化剂43的状态越接近氧过剩状态。因此，第一控制装置也可被构成为如果催化剂43的状态越接近氧过剩状态(在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小的情况下的该输出值Voxs的变化速度的大小 IVoxs越大)，则将催化剂流入气体的空燃比设定到“更高的浓空燃比”。在此，更高的浓空燃比是指与理论空燃比的差的大小为更大的浓空燃比的情况。另外，第一控制装置在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大的情况下，判定催化剂43的状态不再是氧过剩状态。另外，第一控制装置还在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大的情况下的该输出值Voxs的变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于第二变化速度阈值AMth时，判定催化剂43的状态是氧不足状态还是接近氧不足状态的状态。另外，第一控制装置可被构成为在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大的情况下的该输出值Voxs的变化速度的大小I Δ Voxs I越大，判定催化剂43的状态越接近氧不足状态。因此，第一控制装置也可被构成为如果催化剂43的状态越接近氧不足状态(在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大的情况下的该输出值Voxs的变化速度的大小
AVoxs越大)，则将催化剂流入气体的空燃比设定到“更高的稀空燃比”。在此，更高的稀空燃比是指与理论空燃比的差的大小为更大的稀空燃比的情况。(实际的动作)接着，对第一控制装置的实际的动作进行说明。以下，为了便于说明，“MapX(al， a2，)，，表示用于求出将al，a2,…作为参数的值X的表。<燃料喷射控制>CPU71每当各气缸的曲轴角变为各气缸的进气上止点前的预定曲轴角度(例如， BTDC90。CA)，反复地执行进行图12中由流程图所示的最终燃料喷射量Fi的计算及喷射指示的例程。因此，如果任意的气缸的曲轴角度成为上述预定曲轴角度，则CPU71从步骤 1200起开始进行处理而前进到步骤1205，并将上游侧目标空燃比abyfr设定到理论空燃比 stoich (例如，14. 6)。随后，CPU前进到步骤1210，并判定浓控制标识^Crichcont的值、强制浓标识 XENrich的值、以及氧吸附量调整用浓标识TOSArich的值中的任一者是否为“ 1 ”。现在，假设这些标识的值全部为“O”。此外，在安装有内燃机10的未图示的车辆的点火 键 开关从断开位置向接通位置变化时，这些标识在由CPU执行的初始例程中被设定为“O”。下面对这些标识的值向“1”的变化进行描述。根据这种假设，CPU在步骤1210中判定为“否”后，前进到步骤1220并判定稀控制标识Xleancont的值、强制稀标识XENlean的值、以及氧吸附量调整用稀标识TOSAlean的值中的任一者是否为“1”。另外，在此，也假设这些标识的值全部为“O”。这些标识的值也在前述的初始例程中被设定为“O”。下面对这些标识的值向“1”的变化进行描述。根据这种假设，CPU在步骤1220中判定为“否”，并依次执行下述的步骤1240及步骤1265的处理并前进到步骤1295。步骤1240 =CPU基于图表MapMc (Ga, NE)获得(估计·确定)被吸入“此次的进气冲程到来的气缸”中的缸内吸入空气量Mc (k)。此次的进气冲程到来的气缸也称作“燃料喷射气缸”。( 是空气流量计51所测量的吸入空气量。NE是另外求出的内燃机旋转速度。 缸内吸入空气量Mc(k)与各气缸的进气冲程对应的同时被存储在RAM中。另外，CPU也可以使用公知的“空气模型”估计缸内吸入空气量Mc (k)。步骤1245 :CPU根据下述的(1)式通过用缸内吸入空气量Mc (k)除以上游侧目标空燃比abyfr，求出用于使内燃机的空燃比与上游侧目标空燃比abyfr —致的基本燃料喷射量i^base。在这种情况下，上游侧目标空燃比abyfr在上述的步骤1205中被设定为“理论空燃比stoich”。因此，基本燃料喷射量！^^如成为用于使内燃机的空燃比与理论空燃比
一致的前馈量。Fbase = Mc (k) /abyfr (1)步骤1250 :CPU根据下述的( 式求出最终燃料喷射量Fi。即，CPU通过使用主反馈量DFmain对基本燃料喷射量!^base进行修正并且使用副反馈量DFsub对基本燃料喷射量^^如进行修正，从而计算出最终燃料喷射量Fi。S卩，CPU通过在基本燃料喷射量！^^紹上相加主反馈量DFmain和副反馈量而求出最终燃料喷射量Fi。此外，主反馈量DFmain和副反馈量DFsub的和(DFmain+DFsub)是修正基本燃料喷射量i^base的修正量，因此也称作空燃比修正量。Fi = Fbase+DFmain+DFsub (2)步骤1255 :CPU判定燃油切断(燃料供应切断)条件是否成立。燃油切断条件(FC 条件)例如在加速器踏板操作量Accp或者节流阀开度TA为“0”并且内燃机旋转速度NE大于等于燃油切断旋转速度NEFC时成立。另外，在燃油切断期间(燃油切断条件成立期间) 加速器踏板操作量Accp或节流阀开度TA不为“0”或者内燃机旋转速度NE小于等于燃油切断恢复旋转速度ΝΕΠ(时，燃油切断条件不成立。燃油切断恢复旋转速度ΝΕΠ(比燃油切断旋转速度NEFC小。CPU在燃油切断条件成立时，在步骤1255中判定为“是”从而前进到步骤1沈0，并在将最终燃料喷射量Fi设定为“0”之后前进到步骤1265。相对于此，在燃油切断条件不成立时，CPU在步骤1255中判定为“否”，并直接前进到步骤1265。步骤1265 :CPU为了使最终燃料喷射量(指示喷射量)Fi的燃料从对燃料喷射气缸的燃料喷射阀25中喷射，对该燃料喷射阀25进行喷射指示。因此，由于在燃油切断条件成立时最终燃料喷射量Fi为“0”，所以不执行燃料喷射。<下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度获得>CPU设置为每经过预定时间ts就执行图13中由流程图表示的“下游侧空燃比传感器输出值变化速度获得例程”。因此，当达到预定的时间点时，CPU从图13的步骤1300起开始处理后前进到步骤1310，并将从“当前时间点的下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs” 中减去“作为预定时间ts前的输出值Voxs的上次输出值Voxsold”后的值获得作为“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度Δ Voxs。接着，CPU前进到步骤1320，并将当前时间点的下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs作为上次输出值Voxsold存储。之后，CPU前进到步骤1395使本例程暂时结束。
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〈主反馈量的计算〉CPU设置为每经过预定时间就执行图14中由流程图所示的“主反馈量计算例程”。 因此，当达到预定的时间点时，CPU从图14的步骤1400起开始处理后前进到步骤1405，并判定“主反馈控制条件(上游侧空燃比反馈控制条件)”是否成立。当以下的所有的条件成立时，主反馈控制条件成立。(A-I)上游侧空燃比传感器55起作用。(A-2)内燃机的负荷(负荷率)KL小于等于阈值KLth。(A-3)非燃油切断期间。另外，负荷率KL在此由下述的(3)式求出。也可以取代该负荷率KL，使用加速器踏板操作量Accp。在(3)式中，Mc (k)是缸内吸入空气量，P是空气密度(单位是(g/1))， L是内燃机10的排气量(单位是(1))，“4”是内燃机10的气缸数。KL = (Mc (k) / ( P · L/4)) ‘ 100% (3)现在，假设主反馈控制条件成立，继续进行说明。在此情况下，CPU在步骤1405中判定为“是”，从而依次地进行下述的步骤1410至步骤1435的处理，并前进到步骤1495使本例程暂时结束。步骤1410:CPU如下述(4)式所示，通过将上游侧空燃比传感器55的输出值 Vabyfs应用于图2所示的表Mapabyfs来获得检测上游侧空燃比abyfs。abyfs = Mapabyfs(Vabyfs) (4)步骤1415:CPU按照下述(5)式，求出作为“与当前时间点相比N周期前的时间点上实际供应给燃烧室21的燃料的量”的“缸内燃料供应量Fc(k-N)”。即，CPU通过用“与当前时间点相比N周期(即，Ν·720°曲轴角)前的时间点上的缸内吸入空气量Mc (k-N)”除以“检测上游侧空燃比abyfs”，求出缸内燃料供应量Fc (k-N)。Fc (k-N) = Mc (k-N) /abyfs (5)如此，为了求出缸内燃料供应量Fc (k-N)而用距当前时间点的N冲程前的缸内吸入空气量Mc (k-N)除以检测上游侧空燃比abyfs，这是因为“由燃烧室21内的混合气的燃烧产生的排气”到达上游侧空燃比传感器55之前需要“与N冲程相当的时间”。步骤1420:CPU按照下述(6)式，求出作为“在与当前时间点相比N周期前的时间点应向燃烧室21供应的燃料的量”的“目标缸内燃料供应量Fcr (k-N) ”。BP,CPU通过用距当前时间点的N冲程前的缸内吸入空气量Mc (k-N)除以上游侧目标空燃比abyfr求出目标缸内燃料供应量Fcr (k-N)。Fcr = Mc (k-N) /abyfr (6)步骤1425 :CPU按照下述(7)式获得缸内燃料供应量偏差DFc。即，CPU通过从目标缸内燃料供应量Fcr (k-N)中减去缸内燃料供应量Fc (k-N)求出缸内燃料供应量偏差DFc。 该缸内燃料供应量偏差DFc是表示在N冲程前的时间点向缸内供应的燃料的过多和不足部分的量。DFc = Fcr (k-N) -Fc (k-N) (7)步骤1430 =CPU按照下述的⑶式求出主反馈量DFmain。在该⑶式中，Gp是预先设定的比例增益。由此，用于使检测上游侧空燃比abyfs与上游侧目标空燃比abyfr — 致的“主反馈量DFmain”被计算出。
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DFmain = Gp · DFc (8)步骤1435 :CPU通过执行图15和图16所示的例程，根据“催化剂流入气体要求空燃比”修正(限制)主反馈量DFmain。下面对图15和图16所示的例程进行描述。如上所述，主反馈量DFmain被求出，该主反馈量DFmain通过前述的图12的步骤 1250的处理被反映到最终燃料喷射量Fi中。此外，CPU也可以通过将缸内燃料供应量偏差 DFc的积分值乘以积分增益Gi得到的积分项加到作为上述比例项的Gp -DFc来求出主反馈量 DFmain0另一方面，在图14的步骤1405的判定时，如果主反馈控制条件不成立，则CPU在该步骤1405中判定为“否”而前进到步骤1440，并将主反馈量DFmain的值设定为“0”。之后，CPU前进到步骤1495使本例程暂时结束。如此，当主反馈控制条件不成立时，主反馈量 DFmain被设定为“0”。因此，不进行基于主反馈量DFmain对基本燃料喷射量!^base的修正。<稀否定以及浓否定的判定>接着，对在上述步骤1435中执行的主反馈量DFmain的修正进行说明。CPU首先执行图15中由流程图所示的“浓否定·稀否定判定例程”。在该例程中，当催化剂43的状态不是“氧过剩状态”时，判定为“稀否定”，稀否定标识XNOTlean的值被设定为“ 1”并且浓否定标识XNOTrich的值被设定为“0”。催化剂43 的状态为氧过剩状态的含义与“催化剂43的氧吸附量OSA大于等于预定的上限值Chi，并且处于实质等于催化剂43的最大氧吸附量Cmax的状态”同义。此外，在该例程中，当催化剂43的状态不是“氧不足状态”时，判定为“浓否定”， 浓否定标识XNOTrich的值被设定为“1”并且稀否定标识XNOTlean的值被设定为“0”。催化剂43的状态为氧不足状态的含义与“催化剂43的氧吸附量OSA小于等于预定的下限值 CLo,并处于实质等于“0”的状态”同义。如前所述，CPU在前进到图14的步骤1435时执行图15中由流程图所示的“浓否定 稀否定判定例程”。即，如果CPU前进到图14的步骤1435，该CPU从图15的步骤1500 起开始处理而前进到步骤1510，并判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度 AVoxs是否为负(比0小)。如前所述，如果变化速度AVoxs为负(即，如果变化速度AVoxs小于“0”并且输出值Voxs减小)，则催化剂43的状态不再是氧不足状态。因此，CPU在变化速度Δ Voxs为负时在步骤1510中判定为“是”，并在步骤1520中将浓否定标识XNOTrich的值设定为“1”。 随后，CPU在步骤1530中将稀否定标识XNOTlean的值设定为“0”，并前进到步骤1595使本例程暂时结束。相对于此，如果变化速度AVoxs为正(即，变化速度AVoxs大于“0”并且输出值 Voxs增大)，则催化剂43的状态不再是氧过剩状态。因此，CPU在变化速度Δ Voxs为正时在步骤1510中判定为“否”，并在判定变化速度AVoxs是否为正的步骤1540中判定为“是”。 然后，CPU在步骤1550中将浓否定标识XNOTrich的值设定为“0”，随后在步骤1560中将稀否定标识XNOTlean的值设定为“1”。之后，CPU前进到步骤1595使本例程暂时结束。此外，当变化速度AVoxs为“0”时，CPU在步骤1510及步骤1540这两个步骤中判定为“否”，并直接前进到步骤1595使本例程暂时结束。〈主反馈量的限制〉
另外，如前所述，CPU在前进到图14的步骤1435时，继图15所示的例程之后，接着执行图16中由流程图所示的“主反馈量修正(限制)例程”。因此，当达到预定的时间点时，CPU从图16的步骤1600起开始处理而前进到步骤 1610，并判定主反馈量DFmain是否为正。S卩，CPU在步骤1610中判定“主反馈量DFmain是否是对基本燃料喷射量i^base进行增量修正的值(要将与内燃机的空燃比相等的催化剂流入气体的空燃比修正到比理论空燃比更浓侧的值)”。此时，如果主反馈量DFmain的值为正(即，主反馈量DFmain是使催化剂流入气体的空燃比移动到浓空燃比的值)，则CPU在步骤1610中判定为“是”而前进到步骤1620，并判定稀否定标识XNOTlean的值是否为“1”。换言之，CPU在步骤1620中判定催化剂43的状态是否被判定为“非氧过剩状态”。此时，如果稀否定标识XNOTlean的值为“1” (即，如果催化剂43的状态不是“氧过剩状态”)，则不需要再向催化剂43供应浓空燃比的气体。即，催化剂流入气体要求空燃比是理论空燃比或稀空燃比、而非浓空燃比。因此，在此情况下，CPU在步骤1620中判定为 “是”而前进到步骤1630，并将主反馈量DFmain的值设定为“0”。由此，主反馈量DFmain被修正(设定·限制)，使得不会将催化剂流入气体的空燃比修正为与“催化剂流入气体要求空燃比”不同的空燃比(在此情况下，为浓空燃比)。此外，CPU也可以在步骤1630中将小于“ 1 ”的正系数乘以主反馈量DFmain而得的值设定为最终的主反馈量DFmain。S卩，CPU也可以在步骤1630中使主反馈量DFmain的大小减小。另外，CPU也可以在步骤1630中在“空燃比修正量(DFmain+DFsub) ”为正值(使基本燃料喷射量i^base增大的值)的情况下，修正主反馈量DFmain使得空燃比修正量 (DFmain+DFsub)变为“0” (不使基本燃料喷射量i^base增大的值)。空燃比修正量是主反馈量DFmain和后述的副反馈量DFsub的和。相对于此，如果CPU前进到步骤1620时稀否定标识XNOTlean的值为“0”，则CPU 在步骤1620中判定为“否”，而直接前进到步骤1695使本例程暂时结束。另一方面，如果CPU前进到步骤1610时主反馈量DFmain的值为负(或者0)(即， 如果主反馈量DFmain是使催化剂流入气体的空燃比向稀空燃比移动的值)，则CPU在步骤 1610中判定为“否”而前进到步骤1640，并判定浓否定标识XNOTrich的值是否为“1”。换言之，CPU在步骤1640中判定催化剂43的状态是否被判定为“非氧不足状态”。此时，如果浓否定标识XNOTrich的值为“1”(即，如果催化剂43的状态不是“氧不足状态”)，则不再需要向催化剂43供应稀空燃比的气体。即，催化剂流入气体要求空燃比是理论空燃比或者浓空燃比，而非稀空燃比。因此，在这种情况下，CPU在步骤1640中判定为“是”而前进到步骤1650，并将主反馈量DFmain的值设定为“0”。由此，主反馈量DFmain 被修正(设定和限制)，使得不会将催化剂流入气体的空燃比修正为与“催化剂流入气体要求空燃比”不同的空燃比(在此情况下，稀空燃比)。另外，CPU也可以在步骤1650中将主反馈量DFmain乘以比“ 1 ”小的正的系数得到的值设定为最终的主反馈量DFmain。S卩，CPU也可以在步骤1650中使主反馈量DFmain 的大小变小。另外，CPU也可以在步骤1650中在“空燃比修正量(DFmain+DFsub) ”为负值(使基本燃料喷射量i^base减小的值)时修正主反馈量DFmain，使得空燃比修正量(DFmain+DFsub)为“0”(不会减小基本燃料喷射量!^base的值)，空燃比修正量 (DFmain+DFsub)是主反馈量DFmain和副反馈量DFsub的和。相对于此，如果CPU前进到步骤1640时浓否定标识XNOTrich的值为“0”，则CPU 在步骤1640中判定为“否”，而直接前进到步骤1695使本例程暂时结束。由此，求出主反馈量 DFmain。〈副反馈量的计算〉CPU每经过预定时间就执行图17中由流程图所示的“副反馈量计算例程”。因此， 如果达到预定的时间点，CPU从图17的步骤1700起开始处理后前进到步骤1710，判定“副反馈控制条件(下游侧空燃比反馈控制条件)”是否成立。在以下的所有的条件成立时，副反馈控制条件成立。(B-I)主反馈控制条件成立。(B-2)下游侧空燃比传感器56起作用。(B-3)上游侧目标空燃比abyfr被设定为理论空燃比stoich。现在，假定副反馈控制条件成立继续进行说明。此时，CPU在步骤1710中判定为 “是”，并依次进行下述的步骤1720至步骤1760的处理，之后，前进到步骤1795而暂时结束本例程。步骤1720 =CPU通过执行图18所示的“比例项计算例程”计算副反馈量DFsub的比例项SP。下面对比例项计算例程进行描述。步骤1730 =CPU求出“从当前时间点的下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs中减去作为上次执行本例程的时间点的下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的上次值 Voxsoldsub后的值”作为下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的微分值DVoxs。另外，微分值DVoxs也可以用通过图13所示的例程求出的变化速度Δ Voxs替换。微分值DVoxs是下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度，也可称作每单位时间的下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化量。步骤1740 =CPU如下述的(9)式所示通过将微分增益(微分常数)Kd乘以微分值 DVoxs求出副反馈量的微分项SD。微分增益Kd为负值。因此，当输出值Voxs减小时，微分值DVoxs为负值，微分项SD为正值。由此，当输出值Voxs减小时，微分项SD为向浓空燃比修正催化剂流入气体的空燃比的值。另外，当输出值Voxs增大时，微分值DVoxs为正值，微分项SD为负值。由此，当输出值Voxs增大时，微分项SD为向稀空燃比修正催化剂流入气体的空燃比的值。另外，由(9)式可知，变化速度的大小I AVoxsl越大，微分项SD的大小
SD越大。SD = Kd · DVoxs (9)步骤1750 =CPU将当前时间点的下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs存储为上次值 Voxsoldsub。步骤1760 :CPU如下述的(10)式所示通过在步骤1720中求出的比例项SP加上步骤1740中求出的微分项SD计算出副反馈量DFsub。通过以上的处理，每当经过预定时间， 副反馈量DFsub被更新。DFsub = SP+SD (10)
另一方面，当副反馈控制条件未成立时，CPU在图17的步骤1710中判定为“否”而前进到步骤1770，将副反馈量DFsub设定为“0”。之后，CPU前进到步骤1795而暂时结束本例程。<副反馈量的比例项的计算>如上所述，CPU在前进到图17的步骤1720时执行图18中由流程图所示的“副反馈量的比例项计算例程”。因此，如果CPU前进到图17的步骤1720，则CPU从图18的步骤 1800起开始处理后前进到步骤1810，判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是否大于等于“作为第一阈值的理论配比上限值VHilimit”。第一阈值是“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的最大输出值Vmax与最小输出值Vmin的中间值Vmid( = (Vmax+Vmin)/2) ”与“最大输出值Vmax”之间的值。即，第一阈值是比中间值Vmid更接近最大输出值Vmax的预定值。理论配比上限值VHilimit是下述的输出值Voxs (参照图8的时刻t3 t4上的输出值Voxs)，即，在催化剂43处于氧不足状态时(即，催化剂43的氧吸附量OSA为“O”或者接近“O”时)、稀空燃比的气体流入催化剂43的情况下，催化剂43处于摄取该流入的氧使得从催化剂43中实质上未流出氧也未流出未燃物的状态时的输出值。现在，假定输出值Voxs大于等于理论配比上限值VHilimit。此时，CPU在步骤1810 中判定为“是”而前进到步骤1820，按照下述的(11)式计算副反馈量DFsub的比例项SP。SP= (VHilimit-Voxs) ‘ KpL+(Voxsref-VHilimit) .KpSl(Il)在(11)式中，KpL为稀控制用增益，为正值。KpSl为第一增益，为正值。Voxsref 为下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的目标值(下游侧目标值Voxsref、副反馈目标值)。在第一控制装置中，下游侧目标值Voxsref固定，被设定为中间值Vmid。其结果是， 当输出值Voxs大于等于理论配比上限值VHilimit时，比例项SP —定为负值。S卩，比例项 SP是将催化剂流入气体的空燃比(=内燃机的空燃比)设定为稀空燃比的值。如此，第一控制装置将输出值Voxs和下游侧目标值Voxsref的偏差分为输出值 Voxs和第一阈值(在此，理论配比上限值VHilimit)的偏差(参照图19中的偏差dl)以及理论配比上限值VHilimit和下游侧目标值Voxsref的偏差(参照图19中的偏差d2)，并对各个偏差乘以不同的比例增益(KpL，KpSl)。然后，第一控制装置求出它们的和作为比例项 SP。S卩，上述步骤1810和上述步骤1820是下述的步骤，即，在下游侧空燃比传感器56 的输出值Voxs大于等于第一阈值(在本例中，理论配比上限值VHilimit)时，计算出(1) “第一阈值VHilimit和下游侧空燃比传感器的输出值Voxs的差”乘以稀控制用增益KpL得到的值((VHilimit-Voxs) ‘ KpL)与(2) “设定在第一阈值VHilimit和下述的第二阈值VLolimit之间的预定的目标值Voxsref (在本例中，中间值Vmid) ”和第一阈值VHilimit的差乘以第一增益KpSl得到的值((Voxsref-VHilimit) ‘ KpSl)的和，作为用于“将供应给内燃机10的混合气的空燃比控制到比理论空燃比更稀侧”的“副反馈量DFsub的比例项SP”。接下来，CPU前进到步骤1830执行图20中由流程图示出的“副反馈量的比例项限制例程”。更具体而言，CPU从图20的步骤2000起开始处理而前进到步骤2010，判定比例项SP是否为正。如前所述，当输出值Voxs大于等于作为第一阈值的理论配比上限值VHilimit时， 在步骤1820中计算出的比例项SP为负值。因此，CPU在步骤2010中判定为“否”而前进到步骤2050，判定浓否定标识XNOTrich的值是否为“ 1 ”。现在，如果假定催化剂43的状态为氧不足状态(氧吸附量OSA实质上为“0”)，则输出值Voxs不会减小(即，变化速度AVoxs不为负)并且输出值Voxs维持最大输出值 Vmax附近的值。因此，浓否定标识XNOTrich的值在图15的例程的步骤1520中未被设定为 “1”，而通常维持为“O”。此时，CPU在图20的步骤2050中判定为“否”，而直接前进到步骤 2095使本例程暂时结束。因此，比例项SP不会被限制而维持负值。相对于此，如果催化剂43脱离氧不足状态，则输出值Voxs减小(变化速度Δ Voxs 为负)。因此，浓否定标识XNOTrich的值被图15的步骤1510及步骤1520的处理设定为 “ 1 ”。此时，如果CPU前进到步骤2050，则CPU在该步骤2050中判定为“是”而前进到步骤 2060。CPU在步骤2060中求出比例项反映率(比例项修正系数、稀限制系数)Kb。更具体而言，CPU通过将下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度AV0xs的绝对值应用于步骤2060内记载的反映率表MapKb (I Δ Voxs |)来求出比例项反映率Kb。根据该反映率表MapKb ( AV0xs I)，当绝对值I AVoxs为“O和比第一变化速度阈值AVlth小预定值的值之间的值”时，比例项反映率Kb被设定为“ 1 ”。另外，根据反映率表MapKb (I Δ Voxs |)， 如果绝对值I Δ Voxs I为“比第一变化速度阈值AVlth小预定值的值和第一变化速度阈值 AVlth之间的值”时，比例项反映率Kb被设定为随着绝对值I AVoxs增大而从“1”向“O” 减小的值。另外，根据反映率表MapKb (I AVoxs I)，当绝对值I Δ Voxs I为“大于等于第一变化速度阈值AVlth的值”时，比例项反映率Kb被设定为“O”。接下来，CPU前进到步骤2070，求出比例项SP与比例项反映率Kb相乘得到的值作为最终的比例项SP。其结果是，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度AV0xs 的大小I AVoxs越大，副反馈量DFsub的比例项SP的大小越小。之后，CPU经由步骤2095 前进到图18的步骤1895，而暂时结束图18的例程。另外，如图20的步骤2060内虚线所示，比例项反映率Kb也可以在绝对值 AVoxs小于第一变化速度阈值AVlth时被设定为“1”，并在绝对值I AVoxsl大于等于
第一变化速度阈值AVlth时被设定为“O”。再次，参照图18，如果CPU前进到步骤1810时下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs小于“作为第一阈值的理论配比上限值VHilimit”，则CPU在该步骤1810中判定为 “否”而前进到步骤1840，判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是否小于等于“作为第二阈值的理论配比下限值VLolimit”。第二阈值是中间值Vmid与最小输出值Vmin之间的值。即，第二阈值是比中间值 Vmid更接近最小输出值Vmin的预定值。理论配比下限值VLolimit是下述的输出值Voxs (参照图9的时刻t3 t4上的输出值Voxs)，即，在催化剂43处于氧过剩状态时(即，催化剂43的氧吸附量OSA为最大氧吸附量Cmax或者接近最大氧吸附量Cmax时)、浓空燃比的气体流入催化剂43的情况下，催化剂43处于为了氧化未燃物而消耗吸附在内部的氧使得从催化剂43中实质上未流出氧也
40未流出未燃物的状态时的输出值Voxs。现在，假定输出值Voxs小于等于理论配比下限值VLol imit。此时，CPU在步骤1840 中判定为“是”而前进到步骤1850，按照下述的(12)式计算出副反馈量DFsub的比例项SP。SP = (VLolimit-Voxs) · KpR+(Voxsref-VLolimit) · KpS2 (12)在(12)式中，KpR为浓控制用增益，为正值。浓控制用增益KpR也可以与稀控制用增益KpL相同。KpS2为第二增益，为正值。第二增益KpS2也可以与第一增益KpSl相同。 其结果是，当输出值Voxs小于等于理论配比下限值VLolimit时，比例项SP —定为正值。 即，比例项SP是将催化剂流入气体的空燃比(=内燃机的空燃比)设定为浓空燃比的值。如此，第一控制装置将输出值Voxs和下游侧目标值Voxsref的偏差分为输出值 Voxs和第二阈值(在此，理论配比下限值VLolimit)的偏差(参照图19中的偏差d3)以及理论配比下限值VLolimit和下游侧目标值Voxsref的偏差(参照图19中的偏差d4)，并对各个偏差乘以不同的比例增益(KpR，KpS2)。S卩，上述步骤1840和上述步骤1850是下述的步骤，即，在下游侧空燃比传感器56 的输出值Voxs小于等于第二阈值(在本例中，为理论配比下限值VLolimit)时，计算出(1) “第二阈值和下游侧空燃比传感器的输出值的差”乘以稀控制用增益KpL得到的值((VHilimit-Voxs) · KpL)与(2) “设定在第一阈值和第二阈值之间的预定的目标值Voxsref (在本例中为中间值Vmid) ”和第二阈值的差乘以第二增益KpS2得到的值((Voxsref-VLolimit) · KpS2)的和，作为用于“将供应给内燃机10的混合气的空燃比控制到比理论空燃比更稀侧”的“副反馈量DFsub的比例项SP”。接下来，CPU前进到步骤1830，并前进到图20的步骤2000和步骤2010。此时，比例项SP为正。因此，CPU在步骤2010中判定为“是”而前进到步骤2020，判定稀否定标识 XNOTlean的值是否为“1”。现在，如果催化剂43的状态处于氧过剩状态(氧吸附量OSA实质上为最大氧吸附量Cmax)，则输出值Voxs不会增大(即，变化速度Δ Voxs不为正)且输出值Voxs维持最小输出值Vmin附近的值。因此，稀否定标识XNOTlean的值在图15的例程的步骤1560中未被设定为“1”，而通常维持为“O”。此时，CPU在图20的步骤2020中判定为“否”，而直接前进到步骤2095使本例程暂时结束。因此，比例项SP不被限制而维持正值。相对于此，如果催化剂43脱离氧过剩状态，则输出值Voxs增大(变化速度Δ Voxs 为正)。因此，稀否定标识XNOTlean的值被图15的步骤1540及步骤1560的处理设定为 “ 1 ”。此时，如果CPU前进到步骤2020，则CPU在该步骤2020中判定为“是”而前进到步骤 2030。CPU在步骤2030中求出比例项反映率(比例项修正系数、浓限制系数)Ka。更具体而言，CPU通过将下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度AV0xs的绝对值应用于步骤2030内记载的反映率表MapKa(I Δ Voxs |)来求出比例项反映率Ka。根据该反映率表MapKa( Δ Voxs |)，当绝对值| AVoxs为“O和比第二变化速度阈值AV2th小预定值的值之间的值”时，比例项反映率Ka被设定为“ 1 ”。另外，根据反映率表MapKa (| Δ Voxs |)， 如果绝对值I Δ Voxs I为“比第二变化速度阈值Δ V2th小预定值的值和第二变化速度阈值 Δ V2th之间的值”时，比例项反映率Ka被设定为随着绝对值I AVoxs增大而从“1”向“O”减小的值。另外，根据反映率表MapKb (I AVoxs I)，当绝对值I Δ Voxs I为“大于等于第二变化速度阈值Δ V2th的值”时，比例项反映率Ka被设定为“O”。接下来，CPU前进到步骤2040，求出比例项SP与比例项反映率Ka相乘得到的值作为最终的比例项SP。其结果是，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度AV0xs 的大小I AVoxs越大，副反馈量DFsub的比例项SP的大小越小。之后，CPU经由步骤2095 前进到图18的步骤1895，而暂时结束图18的例程。另外，如图20的步骤2030内虚线所示，比例项反映率Ka也可以在绝对值 AVoxs小于第二变化速度阈值AV2th时被设定为“1”，并在绝对值I AVoxsl大于等于
第二变化速度阈值AV2th时被设定为“O”。再次，参照图18，当CPU前进到步骤1810时，如果下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于“作为第一阈值的理论配比上限值VHilimit”，则CPU从该步骤1810前进到步骤1840。此外，当CPU前进到步骤1840时，如果下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于“作为第二阈值的理论配比下限值VLolimit”，则CPU在该步骤1840中判定为“否”而前进到步骤1860。S卩，当输出值Voxs介于第一阈值和第二阈值之间时，CPU前进到步骤1860。CPU在步骤1860中按照下述的(13)式计算出副反馈量DFsub的比例项SP。SP = (Voxsref-Voxs) · KpS3 (13)在(1 式中，KpS3为第三增益，为正值。第三增益KpS3也可以与第一增益KpSl 及第二增益KpS2相同。其结果是，当输出值Voxs大于下游侧目标值Voxsref且小于等于第一阈值VHilimit时，比例项SP为负，是将催化剂流入气体的空燃比设定为稀侧空燃比的值。相对于此，当输出值Voxs小于下游侧目标值Voxsref且大于等于第二阈值VLolimit 时，比例项SP为正，是将催化剂流入气体的空燃比设定为浓空燃比的值。另外，第三增益KpS3优选地被选择为包含“O”的极小值(例如，当微分项SD为正时是副反馈量DFsub ( = SD+SP)不为负的值、以及当微分项SD为负时是副反馈量DFsub (= SD+SP)不为正的值)。或者，比例项SP优选在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于“包含第一阈值的预定范围内的值(Vmax-a 1)且大于”包含第二阈值的预定范围内的值 (Vmax+ α 2)，，时被确定为“O”。之后，CPU进行步骤1830(图20的例程)的处理。此时，由于输出值Voxs处于“第一阈值VHilimit和第二阈值VLolimit之间”，因此催化剂43通常既不处于氧不足状态也不处于氧过剩状态。因此，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度AVoxs的大小I Δ Voxs I不为“0”，因此CPU通过执行图15的例程将稀否定标识XNOTlean的值及浓否定标识XNOTrich的值中的任一者设定为“1”。另外，当催化剂43 “既不处于氧不足状态也不处于氧过剩状态”时，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度AVoxs的大小
Δ Voxs I大于第一变化速度阈值Δ Vlth或第二变化速度阈值AV2th或者为第一变化速度阈值AVlth和第二变化速度阈值Δ V2th附近的值的情况多。因此，当图20的步骤2030 中求出的反映率Ka或者步骤2060中求出的反映率Kb小于“ 1，，、尤其是输出值Voxs的变化速度的大小I Δ Voxs I大时，反映率Ka及反映率Kb为“O”。因此，在这种情况下，副反馈量DFsub的比例项SP实质上为“0”，因此副反馈量 DFsub仅随着微分项SD的变化发生变化。之后，CPU前进到步骤1895而使本例程暂时结
束ο
如此，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs处于“第一阈值VHilimit和第二阈值VLolimit之间”时，副反馈量DFsub实质上仅包含微分项SD。因此，副反馈量在输出值Voxs减小时是将催化剂流入气体的空燃比(=内燃机的空燃比)设定为浓空燃比的值， 而在输出值Voxs增大时是将催化剂流入气体的空燃比设定为稀空燃比的值。<理论配比上限值及理论配比下限值的获得>接下来，对理论配比下限值VLolimit及理论配比上限值VHilimit的获得方法进行说明。当CPU在内燃机10的运转开始后一次也未获得“理论配比下限值VLolimit及理论配比上限值VHilimit时，在经过预定时间以上的燃油切断运转被执行后，进行用于获得 “理论配比下限值VLolimit及理论配比上限值VHilimit”的控制。CPU在上述的燃油切断条件成立时执行燃油切断运转。由此，大量的氧流入催化剂 43中。因此，当燃油切断运转持续预定时间以上时，催化剂43的氧吸附量OSA达到最大氧吸附量Cmax。其结果是，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs如图21的时刻tl以前所示变为最小输出值Vmin。之后，一旦燃油切断条件不成立，则燃油切断运转结束。这时，如果在本次的内燃机10的运转开始后未获得“理论配比下限值VLolimit及理论配比上限值VHi 1 imit ”，则CPU为了获得“理论配比下限值VLolimit及理论配比上限值VHilimit”，首先将内燃机的空燃比设定为浓空燃比(参照图21的时刻tl以后)。其结果是，催化剂流入气体中包含的未燃物通过与“催化剂所吸附的氧及催化剂流入气体中包含的氧”结合而被氧化。即，此时，可以说，催化剂流出气体的空燃比实质上为理论空燃比。然而，下游侧空燃比传感器56的附近及下游侧空燃比传感器56的扩散阻力层等上残留有在燃油切断运转期间供应的氧。因此，尽管下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs在图21的时刻tl以后略微增大，但输出值Voxs短期维持为中间值Vmid和最小输出值Vmin之间的值并且为最小输出值Vmin附近的值。此时的输出值Voxs为理论配比下限值 VLolimit。因此，CPU检测出在从“时刻tl”至“输出值Voxs实质上达到最大输出值Vmax的时间点(时刻t3) ”的期间中输出值Voxs的变化速度AVoxs的大小最小的时间点(参照时刻t2)，并获得该时间点的输出值Voxs作为理论配比下限值VLolimit。之后，如果在时刻t3上“输出值Voxs达到最大输出值Vmax”，则CPU将内燃机的空燃比设定为稀空燃比(参照图21的时刻t3以后)。在该状态下，催化剂43的氧吸附量 OSA 为 “O”。由此，催化剂43开始吸附氧，因此氧不向催化剂43的下游流出。另外，催化剂流入气体中包含的未燃物在催化剂中被氧化。这时，催化剂流出气体既不包含未燃物也不包含氧。即，催化剂流出气体的空燃比为理论空燃比。然而，由于下游侧空燃比传感器56的附近及下游侧空燃比传感器56的扩散阻力层等中残留的氧被完全消耗，因此，尽管下游侧空燃比传感器的输出值Voxs如图21的时刻t3以后所示略微减小，但输出值Voxs仍短期维持为中间值Vmid和最大输出值Vmax之间的值并且为最大输出值Vmax的附近的值。此时的输出值Voxs为理论配比上限值VHilimit。因此，CPU检测出在从“时刻t3”至“输出值Voxs实质上达到最小输出值Vmin的时间点(时刻t5) ”的期间中输出值Voxs的变化速度AVoxs的大小最小的时间点(参照时刻t4)，并获得该时间点的输出值Voxs作为理论配比上限值VHilimit。以上是理论配比
43下限值VLolimit及理论配比上限值VHilimit的获得方法。下面对CPU的实际的动作进行说明，CPU每当经过预定时间就执行图22中由流程图所示的“理论配比下限值检测用浓控制例程”。因此，如果达到预定的正时，CPU从图22 的步骤2200起开始处理后前进到步骤2210，判定当前时间点是否为燃油切断运转刚结束后(即，燃油切断条件刚变得不成立后)。这时，如果当前时间点不是燃油切断运转刚结束后，则CPU从步骤2210直接前进到步骤2295而暂时结束本例程。相对于此，当CPU前进到步骤2210时，如果该时间点为燃油切断运转刚结束后，则 CPU在该步骤2210中判断为“是”而前进到步骤2220，判断理论配比下限值获得结束标识 XLolimitdet的值是否为“0”。然而，CPU在内燃机10的本次的运转开始时将理论配比下限值获得结束标识 XLolimitdet的值设定为“0”并将理论配比上限值获得结束标识XHilimitdet的值设定为 “0”。即，CPU在上述的初始例程中将这些标识的值设定为“0”。另外，CPU如下所述在内燃机10的本次的运转开始后，在理论配比下限值VLolimit被获得时将理论配比下限值获得结束标识XLolimitdet的值设定为“1”，并在理论配比上限值VHilimit被获得时将理论配比上限值获得结束标识XHilimitdet的值设定为“1”。因此，如果在本次的运转开始后理论配比下限值VLolimit未被获得，则理论配比下限值获得结束标识XLolimitdet的值为“O”。此时，CPU在步骤2220中判断为“是”而前进到步骤2230，判定紧接该时间点前结束的燃油切断运转是否持续了预定时间以上。换言之，CPU判定催化剂43的氧吸附量OSA是否达到了最大氧吸附量Cmax。因此，该步骤2230 可由确认下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是否为最小输出值Vmin的步骤替换。现在，假定紧接该时间点前结束的燃油切断运转持续了预定时间以上，则CPU在步骤2230中判定为“是”而前进到步骤2240，将浓控制标识^ichcont的值设定为“1”。接着，CPU前进到步骤2250，将最小变化速度AVoxsmin的值设定为预先确定的变化速度初始 {t Δ VoxsminInitial0之后，CPU前进到步骤2295而暂时结束本例程。另外，当CPU在上述步骤2220中判定为“否”时以及在上述步骤2230中判定为“否”时，CPU直接前进到步骤 2295而暂时结束本例程。如果在上述步骤2240中浓控制标识^(richcont的值被设定为“ 1 ”，则CPU在图12 的步骤1210中判定为“是”而前进到步骤1215，将上游侧目标空燃比abyfr设定为比理论空燃比更浓侧的空燃比AFrich(例如，14. 2)。进一步，CPU在图12的步骤1230中将主反馈量DFmain的值设定为“O”并且在步骤1235中将副反馈量DFsub的值设定为“O”。其结果是，如果CPU执行步骤1240以后的处理，则内燃机的空燃比(因此，催化剂流入气体的空燃比)被控制至浓空燃比AFrich。另外，CPU每当经过预定时间就执行图23中由流程图所示的“理论配比下限值检测例程”。因此，如果达到预定的正时，CPU从图23的步骤2300起开始处理后前进到步骤 2310，判定浓控制标识^(richcont的值是否为“1”。这时，如果浓控制标识^Crichcont的值为“0”，则CPU在步骤2310中判定为“否”，直接前进到步骤2395而暂时结束本例程。相对于此，如果浓控制标识^(richcont的值在上述的图22的步骤2240的处理中被变到“1”，则CPU在步骤2310中判定为“是”而前进到步骤2320。并且，CPU判定输出值 Voxs是否大于最小输出值Vmin加上微小的正值δ 2得到的值(Vmin+ δ 2)。
现在，假定是燃油切断运转刚结束后并且浓控制标识^Crichcont的值刚被变到 “1”后，则输出值Voxs小于等于最小输出值Vmin加上微小的正值Δ2得到的值(参照紧接图21的时刻tl后)。此时，CPU在步骤2320中判定为“否”，直接前进到步骤2395而暂时结束本例程。如果该状态继续，则输出值Voxs逐渐地增大，超过最小输出值Vmin加上微小的正值Δ 2得到的值(Vmin+ Δ 2)。这时，如果CPU执行步骤2320的处理，则CPU在该步骤2320 中判定为“是”而前进到步骤2330，判定变化速度AVoxs的大小(变化速度AVoxs的绝对值)I AVoxs是否比最小变化速度AVoxsmin小。另外，最小变化速度AVoxsmin最初在上述的图22的步骤2250中被设定为变化速度初始值AVoxsminlnitial。这时，如果变化速度AVoxs的大小I Δ Voxs I大于等于最小变化速度AVoxsmin， 则CPU在步骤2330中判定为“否”，而直接前进到步骤2360。相对于此，如果变化速度 AVoxs的大小I AVoxsI小于最小变化速度AVoxsmin，则CPU在步骤2340中获得变化速度AVoxs的大小I Δ Voxs I作为最小变化速度AVoxsmin，并且在步骤2350中获得输出值 Voxs作为理论配比下限值VLolimit。该步骤2330至步骤2350的处理被反复地执行，从而获得变化速度Δ Voxs的大小 AVoxs变得最小的时间点上的输出值Voxs作为理论配比下限值VLolimit。接着，CPU前进到步骤2360，判定输出值Voxs是否大于“从最大输出值Vmax中减去微小的正值Sl得到的值(Vmax-δ 1)”。换言之，CPU在步骤2360中判定“输出值Voxs 是否实质上达到最大输出值Vmax”。如图21的时刻tl 时刻t3所示，浓控制标识^Crichcont的值被设定为“1”之后的短暂时间的值内输出值Voxs小于值(Vmax-Δ 1)。因此，CPU在步骤2360中判定为“否”， 直接前进到步骤2395而暂时结束本例程。并且，如果该状态继续，则输出值Voxs变得大于值(Vmax-δ 1)。这时，如果CPU 前进到步骤2360，则CPU在该步骤2360中判定为“是”而前进到步骤2370，将浓控制标识 Xrichcont的值设定为“O”。进一步，CPU在步骤2380中将理论配比下限值获得结束标识 XLolimitdet的值设定为“1”，前进到步骤2395而暂时结束本例程。其结果是，在浓控制标识^Crichcont的值被设定为“ 1”之后至输出值Voxs达到最大输出值Vmax附近的值(Vmax-δ 1)的期间中，获得变化速度Δ Voxs的大小| Δ Voxs |变得最小时的输出值Voxs作为理论配比下限值VLolimit。另外，CPU每当经过预定时就执行图M中由流程图所示的“理论配比上限值检测用稀控制例程”。因此，如果达到预定的正时，CPU从图M的步骤MOO起开始处理而前进到步骤M10，判定当前时间点是否为浓控制标识&ichc0nt的值刚从“1”变到“O”后的时间点。这时，如果当前时间点不是“浓控制标识^Crichcont的值刚从‘1’变到‘O’后的时间点”，则CPU在步骤MlO中判定为“否”后直接前进到步骤M95而暂时结束本例程。相对于此，如果当前时间点是“浓控制标识^Crichcont的值刚从‘1’变到‘O’后的时间点”，则CPU在步骤MlO中判定为“是”而前进到步骤M20，判定理论配比上限值获得结束标识XHilimitdet的值是否为“O”。然而，如上所述，CPU在内燃机10的本次的运转开始时将理论配比上限值获得结束标识XHilimitdet的值设定为“0”，并且在理论配比上限值VHilimit被获得时将理论配比上限值获得结束标识XHilimitdet的值设定为“1”。因此，如果在本次的运转开始后理论配比上限值VHilimit未被获得，则理论配比上限值获得结束标识XHilimitdet的值为“0”。此时，CPU在步骤M20中判定为“是”而前进到步骤M30，判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是否大于“从最大输出值Vmax 中减去微小的正值Δ 1得到的值(Vmax-δ 1)”。即，CPU在步骤Μ20中判定催化剂43的氧吸附量OSA是否实质上为“0”，换言之，判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是否实质上为最大输出值Vmax。因此，CPU在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于“从最大输出值Vmax中减去微小的正值δ 1得到的值(Vmax-Δ 1) ”时，在步骤Μ30中判定为“是”而前进到步骤 Μ40，将稀控制标识Xleancont的值设定为“1”。接着，CPU前进到步骤M50，将最小变化速度AVoxsmin的值设定为预先确定的变化速度初始值Δ Voxsminlnitial。之后，CPU前进到步骤对95而暂时结束本例程。另外，CPU在上述步骤M20中判定为“否”时以及在上述步骤M30中判定为“否”时，直接前进到步骤M95而暂时结束本例程。如果在上述步骤M40中稀控制标识Xleancont的值被设定为“ 1 ”，则CPU在图12 的步骤1220中判定为“是”而前进到步骤1225，将上游侧目标空燃比abyfr设定为比理论空燃比更稀侧的空燃比AFlean (例如，15.0)。进一步，CPU在图12的步骤1230中将主反馈量DFmain的值设定为“O”并且在步骤1235中将副反馈量DFsub的值设定为“O”。其结果是，如果CPU执行步骤1240以后的处理，则内燃机的空燃比(因此，催化剂流入气体的空燃比)被控制至稀空燃比AFlean。另外，CPU每当经过预定时间就执行图25中由流程图所示的“理论配比上限值检测例程”。因此，如果达到预定的正时，则CPU从图25的步骤2500起开始处理而前进到步骤2510，判定稀控制标识Xleancont的值是否为“1”。这时，如果稀控制标识Xleancont的值为“0”，则CPU在步骤2510中判定为“否”，直接前进到步骤2595而暂时结束本例程。相对于此，如果稀控制标识Xleancont的值在上述的图M的步骤M40的处理中被变到“ 1，，，则CPU在步骤2510中判定为“是”而前进到步骤2520。并且，CPU判定输出值 Voxs是否小于“从最大输出值Vmax中减去微小的正值δ 1得到的值(Vmax-δ 1) ”。现在，假定处于上述的图M的步骤Μ40中稀控制标识Xleancont的值刚被变到“1”后，则输出值Voxs大于等于“从最大输出值Vmax中减去微小的正值δ 1得到的值 (Vmax- δ 1) ”(参照图M的步骤Μ30及紧接图21的时刻t3后)。此时，CPU在步骤2520 中判定为“否”，直接前进到步骤2595而暂时结束本例程。如果该状态继续，则输出值Voxs逐渐地减小，变得小于“从最大输出值Vmax中减去微小的正值δ 1得到的值(Vmax-δ 1)”。这时，如果CPU执行步骤2520的处理，则 CPU在该步骤2520中判定为“是”而前进到步骤2530，判定变化速度AVoxs的大小(变化速度AVoxs的绝对值)I AVoxs是否小于最小变化速度AVoxsmin。另外，该时间点上的最小变化速度AV0Xsmin在上述的图M的步骤M50中被设定为变化速度初始值 Δ VoxsminInitial。这时，如果变化速度AVoxs的大小I Δ Voxs I大于等于最小变化速度AVoxsmin， 则CPU在步骤2530中判定为“否”而直接前进到步骤2560。相对于此，如果变化速度AVoxs的大小I AVoxsI小于最小变化速度AVoxsmin，则CPU在步骤2540中获得变化速度AVoxs 的大小I Δ Voxs I作为最小变化速度Δ Voxsmin，并且在步骤2550中获得输出值Voxs作为理论配比上限值VHilimit。 该步骤2530至步骤2550的处理被反复地执行，从而获得变化速度Δ Voxs的大小 AVoxs变得最小的时间点上的输出值Voxs作为理论配比上限值VHilimit。接着，CPU前进到步骤2560，判定输出值Voxs是否小于“最小输出值Vmin加上微小的正值δ 2得到的值(Vmin+ δ 2) ”。换言之，CPU在步骤2560中判定“输出值Voxs是否实质上达到最小输出值Vmin”。如图21的时刻t3 时刻t5所示，稀控制标识Xleancont 的值被设定为“1”后的短暂时间的值内输出值Voxs大于值(Vmin+S2)。因此，CPU在步骤 2560中判定为“否”，直接前进到步骤2595而暂时结束本例程。然后，如果该状态继续，则输出值Voxs变得小于值(Vmin+ δ 2)。这时，如果CPU 前进到步骤2560，则CPU在该步骤2560中判定为“是”而前进到步骤2570，将稀控制标识 Xleancont的值设定为“O”。进一步，CPU在步骤2580中将理论配比上限值获得结束标识 XHilimitdet的值设定为“1”，前进到步骤2595而暂时结束本例程。结果，在稀控制标识Xleancont的值被设定为“ 1”之后至输出值Voxs达到最小输出值Vmin附近的值(Vmin+δ幻的期间中，获得变化速度Δ Voxs的大小| Δ Voxs |变得最小时的输出值Voxs作为理论配比上限值VHilimit。另外，由于在图23的步骤2370中浓控制标识^Crichcont的值被设定为“O”并且在图25的步骤2570中稀控制标识Xleancont的值被设定为“0”，因此，在该时间点以后， CPU在图12的步骤1210及步骤1220的两个步骤中判定为“否”，而不进行步骤1215或步骤1225的处理。因此，上游侧目标空燃比abyfr被设定为在步骤1205中设定的理论空燃比 stoich (例如，14. 6)。另外，在图23的步骤2380中理论配比下限值获得结束标识XLolimitdet的值被设定为“1”并且在图25的步骤2580中理论配比上限值获得结束标识XHilimitdet的值被设定为“1”。因此，接下来，在内燃机10起动之前(上述的初始例程被执行之前)，CPU在图 22的步骤2220中判定为“否”并且在图M的步骤M20中判定为“否”。因此，不进行通过将上游侧目标空燃比abyfr设定为浓空燃比AFrich而对理论配比下限值VLolimit的获得以及通过将上游侧目标空燃比abyfr设定为稀空燃比AFlean而对理论配比上限值XHilimit 的获得。当然，如果在内燃机运转的期间进行了经过预定时间以上的燃油切断运转，则第一控制装置也可以反复执行理论配比下限值VLolimit的获得和理论配比上限值XHilimit的获得。如上所述，第一控制装置包括作为浓淡电池型氧浓度传感器的下游侧空燃比传感器56以及空燃比控制单元(参照图11的例程)，所述空燃比控制单元基于该下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs控制“被供应给内燃机10的混合气的空燃比”，以改变作为流入催化剂43中的气体的“催化剂流入气体”的空燃比。另外，该空燃比控制单元被构成为控制被供应给内燃机10的混合气的空燃比(即，执行通常空燃比反馈控制)，使得在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小时所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比(参照图11的步骤1110及步骤1130)，并且在下游侧空燃比传感
47器56的输出值Voxs增大时所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比 (参照图11的步骤1110及步骤1150)。具体地，该空燃比控制单元被构成为控制被供应给内燃机10的混合气的空燃比，使得在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小的情况下的该输出值的变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于预定的第一变化速度阈值AVlth时，所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比(参照图11的步骤1120及步骤1130)，并且在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大的情况下的该输出值的变化速度的大小I AVoxsl大于等于预定的第二变化速度阈值AV2th时， 所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比(参照图11的步骤1140及步骤1150)。更具体地，在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小的情况下的该输出值的变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于预定的第一变化速度阈值Δ Vlth (包含“O”的值)时， 在图20的步骤2060中反映率Kb被设定为“0”，因此副反馈量DFsub的比例项SP在步骤 2070中被设定为“O”并且微分项SD为正值(参照图17的步骤1730及步骤1740)，因此基本燃料喷射量i^base被副反馈量DFsub (此时，仅包含微分项SD)进行增量修正，其结果是， 内燃机的空燃比(因此，催化剂流入气体的空燃比)被控制至浓空燃比。如果下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小并且其变化速度的大小| Δ Voxs 大于等于第一变化速度阈值AVlth，则意味着过剩的氧从催化剂43中流出，因此，即使是下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于中间值Vmid时(现有技术中的浓检测时)，催化剂43的氧吸附量OSA也不会接近“0”，而是减小到接近最大氧吸附量Cmax的值。因此，在这种情况下，催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比(浓空燃比)。因此，如上所述，在这种情况下，第一控制装置将催化剂流入气体的空燃比控制至浓空燃比。由此，通过第一控制装置，能够在氧吸附量OSA达到最大氧吸附量Cmax前的时间点将催化剂流入气体的空燃比设定为浓空燃比，从而能够使氧吸附量OSA开始减小。其结果是，第一控制装置不像现有装置那样进行不必要的燃料喷射量的减量修正，因此能够避免大量的NOx被排出。此外，在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大的情况下的该输出值的变化速度的大小I AVoxsl大于等于预定的第二变化速度阈值AV2th(包含“O”的值)时，在图 20的步骤2030中反映率Ka被设定为“O”并且微分项SD变为负值(参照图17的步骤1730 及步骤1740)，因此基本燃料喷射量!^base被副反馈量DFsub (微分项SD)进行减量修正，其结果是，内燃机的空燃比(因此，催化剂流入气体的空燃比)被控制至稀空燃比。如果下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大并且其变化速度的大小| Δ Voxs 大于等于第二变化速度阈值AV2th，则意味着过剩的未燃物从催化剂43中流出，因此，即使是下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于中间值Vmid时(现有技术中的稀检测时)， 催化剂43的氧吸附量OSA也不会接近最大氧吸附量Cmax，而是减小到接近“O”的值。因此，在这种情况下，催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比(稀空燃比)。因此，如上所述，在这种情况下，第一控制装置将催化剂流入气体的空燃比控制至稀空燃比。因此，通过第一控制装置，能够在氧吸附量OSA达到“O”之前的时间点将催化剂流入气体的空燃比设定为稀空燃比，从而能够使氧吸附量OSA开始增大。其结果是，第一控制装置不像现有装置那样进行不必要的燃料喷射量的增量修正，因此能够避免大量的未燃物被排出。此外，第一控制装置包括的空燃比控制单元被构成为当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于“预定的第一阈值”且大于“比该第一阈值小的预定的第二阈值”时，执行实质上基于“副反馈量DFsub的微分项SD”而非基于“副反馈量DFsub的比例项SP”的“通常空燃比反馈控制”。更具体地，所述第一阈值被设定为理论配比上限值VHilimit。理论配比上限值 VHilimit被设定为等于在“催化剂流入气体的空燃比”为“稀空燃比”且催化剂43的氧吸附量OSA增大的情况下，“催化剂流出气体的空燃比”为“理论空燃比”时的“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs”。在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于等于第一阈值并且催化剂43被认为处于氧不足状态的情况下，即使下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小，也最好不将 “催化剂流入气体的空燃比”设定为浓空燃比。因此，如果下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs大于等于第一阈值则第一控制装置不进行上述通常空燃比反馈控制。另外，所述第二阈值被设定为理论配比下限值VLolimit。理论配比下限值 VLolimit也被设定为等于在“催化剂流入气体的空燃比”为“浓空燃比”且催化剂43的氧吸附量OSA减小的情况下，“催化剂流出气体的空燃比”为“理论空燃比”时的“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs”。在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于等于第二阈值并且催化剂43被认为处于氧过剩状态的情况下，即使下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大，也最好不将 “催化剂流入气体的空燃比”设定为稀空燃比。因此，如果下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs小于等于第二阈值则第一控制装置不进行上述通常空燃比反馈控制。另外，第一控制装置的空燃比控制单元被构成为在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于等于包含所述第一阈值的预定范围内的值(例如，Vmax-α 1，优选地理论配比上限值VHilimit)时(在图18的步骤1810中被判定为“是”时)，控制“被供应给所述内燃机的混合气的空燃比”使得“催化剂流入气体的空燃比”是稀空燃比。上述控制是在输出值Voxs大于等于包含第一阈值的预定范围内的值(例如， Vmax- α 1，优选地VHilimit)时由下述的内容实现的 在图18的步骤1820中计算出的副反馈量DFsub的比例项SP为“负值且其大小 SP是相当大的值”； 输出值Voxs不减小的情况多，当输出值Voxs不减小时，浓否定标识XNOTrich在图15的步骤1520中未被设定为“1”，因此不使比例项SP减小(参照从图20的步骤2050 直接转向步骤2095的流程)，并且微分项SD不是正值，因此副反馈量DFsub ( = SP+SD)为负值(使基本燃料喷射量i^base减小的值)；·即使输出值Voxs减小，该输出值Voxs的变化速度的大小| Δ Voxs |也比第一变化速度阈值Δ Vlth小很多，因此不使比例项SP减小(参照图20的步骤2060及步骤2070)， 并且微分项SD为正值但变化速度的大小ι AVoxsl不是很大，因此微分项的大小ISDI较小，由此副反馈量DFsub ( = SP+SD)变为负值。如上所述，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs大于等于包含第一阈值的预定范围内的值(Vmax-α 1，优选地，理论配比上限值VHilimit)时，催化剂43的氧吸附量OSA 极小，因此催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比。因此，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs大于等于包含第一阈值的预定范围内的值时，无论下游侧空燃比传感器的输出值Voxs的变化速度如何，第一控制装置都“控制被供应给内燃机的混合气的空燃比”使得催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比。其结果是，第一控制装置能够使催化剂43的氧吸附量OSA迅速地增大，从而能够迅速地提高催化剂43的排气净化效率。另外，第一控制装置的空燃比控制单元被构成为当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于等于包含所述第二阈值的预定范围内的值(例如，Vmin+α 2，优选地，理论配比下限值VLolimit)时(在图18的步骤1840中被判定为“是”时)，控制“被供应给所述内燃机的混合气的空燃比”使得“催化剂流入气体的空燃比”是浓空燃比。上述控制是在输出值Voxs小于等于包含第二阈值的预定范围内的值(例如， Vmax+α 2，优选地，理论配比下限值VLolimit)时由下述的内容实现的 在图18的步骤1850中计算出的副反馈量DFsub的比例项SP为“正值且其大小 SP是相当大的值”； 输出值Voxs不增大的情况多，当输出值Voxs不增大时，稀否定标识XNOTlean在图15的步骤1560中未被设定为“1”，因此不使比例项SP减小(参照从图20的步骤2020 直接转向步骤2095的流程)，并且微分项SD不是负值，因此副反馈量DFsub ( = SP+SD)变为正值(使基本燃料喷射量i^base增大的值)；·即使输出值Voxs增大，该输出值Voxs的变化速度的大小| Δ Voxs |也比第二变化速度阈值Δ V2th小很多，因此不使比例项SP减小(参照图20的步骤2030及步骤2040)， 并且微分项SD为负值但变化速度的大小ι AVoxsl不是很大，因此微分项的大小ISDI较小，由此副反馈量DFsub ( = SP+SD)变为正值。如上所述，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs小于等于包含第二阈值的预定范围内的值(例如，Vmax+α 2，优选地，理论配比下限值VLolimit)时，催化剂43的氧吸附量OSA接近最大氧吸附量Cmax，因此催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比。因此，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs小于等于包含第二阈值的预定范围内的值时，无论下游侧空燃比传感器的输出值Voxs的变化速度如何，第一控制装置都“控制被供应给内燃机的混合气的空燃比”使得催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比。其结果是，第一控制装置能够使催化剂43的氧吸附量OSA迅速地减小，从而能够迅速地提高催化剂43的排气净化效率。另外，第一控制装置的空燃比控制单元包括基本燃料喷射量计算单元(参照图12的步骤1215、步骤1240及步骤1245)，所述基本燃料喷射量计算单元获得被吸入内燃机10中的吸入空气量，并基于该所获得的吸入空气量计算用于使“被供应给内燃机的混合气的空燃比”与理论空燃比一致的基本燃料喷身寸量Fbase ；
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副反馈量计算单元(参照图17及图18的例程)，所述副反馈量计算单元基于下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs计算作为用于修正基本燃料喷射量!^base的反馈量的 “副反馈量DFsub”；以及燃料喷射单元(参照图12的步骤1265及燃料喷射阀25等)，所述燃料喷射单元向内燃机10喷射供应通过使用副反馈量DFsub修正基本燃料喷射量!^base而得到的量(最终燃料喷射量)Fi的燃料。并且，所述副反馈量计算单元为了执行上述的“通常空燃比反馈控制”，而计算副反馈量DFsub (参照图17的步骤1730至步骤1750、以及步骤1760)，使得(1)当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小时(DVoxs < 0)，副反馈量DFsub 是“输出值Voxs的变化速度的大小iDVoxsl越大、就越增大基本燃料喷射量!^base的值”， 并且(2)当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大时，(DVoxs > 0)，副反馈量 DFsub是“输出值Voxs的变化速度的大小IDV0xs I越大，就越减小基本燃料喷射量i^ase 的值”。当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs向最小输出值Vmin急剧减小时，由于氧吸附量OSA接近最大氧吸附量Cmax，可认为过剩的氧从催化剂43中流出。因此，优选的是， 当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs减小时，输出值Voxs的变化速度的大小(减小速度的大小)IDVoxsl越大，越将“催化剂流入气体的空燃比设定为比理论空燃比更浓侧的空燃比”。因此，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小时，第一控制装置计算副反馈量DFsub(实际上，为微分项SD)，使得副反馈量DFsub为变化速度的大小|DVoxs|越大就越增大基本燃料喷射量i^bas的值。其结果是，能够在氧吸附量OSA达到最大氧吸附量Cmax 之前的时间点使氧吸附量OSA开始减小，因此能够将催化剂43的排气净化效率维持很高的值。另一方面，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs向最大输出值Vmax急剧增大时，氧吸附量OSA接近“0”，因此可认为过剩的未燃物从催化剂43中流出。因此，优选的是， 当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大时，输出值Voxs的变化速度的大小(增大速度的大小)IDVoxsl越大，越将“催化剂流入气体的空燃比设定为比理论空燃比更稀侧的空燃比”。因此，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大时，第一控制装置计算副反馈量DFsub(实际上，为微分项SD)，使得副反馈量DFsub为变化速度的大小|DVoxs|越大就越减小基本燃料喷射量i^bas的值。其结果是，能够在氧吸附量OSA达到“O”前的时间点使氧吸附量OSA开始增大，因此能够将催化剂43的排气净化效率维持很高的值。另外，具体而言，上述“第一控制装置的副反馈量计算单元”包括微分项计算单元 (参照图17的步骤1730至步骤1750、以及步骤1760)，所述微分项计算单元为了执行所述通常空燃比反馈控制，而计算下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度DVoxs乘以预定的微分增益kd得到的值(kd · Dvoxs) 作为“副反馈量DFsub的微分项SD”，使得在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小时 “输出值Voxs的变化速度的大小I DVoxs |”越大就越增大基本燃料喷射量冊&^，并且在下
51游侧空燃比传感器56的输出值V0xs增大时“输出值V0xs的变化速度的大小IDVoxs|”越大就越减小基本燃料喷射量i^base。如此，通过第一控制装置，下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度(相当于每单位时间的下游侧空燃比传感器的输出值的变化量)DVoxs乘以预定的微分增益kd 得到的值(kd · DVoxs)被作为“副反馈量的微分项SD”而计算出。微分增益kd被确定为 当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs随着时间的经过而减小时微分项SD变为正值(使基本燃料喷射量i^base增大的值)，并且当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs随着时间的经过而增大时微分项SD变为负值(使基本燃料喷射量!^base减小的值)。通过利用该微分项SD，能够使与催化剂流入气体要求空燃比相应的空燃比的气体流入催化剂中。其结果是，氧吸附量OSA不能达到最大氧吸附量Cmax或“0”，因此能够使催化剂43的排气净化效率维持为高的值。另外，第一控制装置包括的副反馈量计算单元包括以如下所述的方式构成的比例项计算单元。S卩，(Bi)当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于等于所述第一阈值(例如， 理论配比上限值VHi 1 imit)时，该比例项计算单元计算所述第一阈值和所述输出值Voxs的差乘以稀控制用增益KpL得到的值 (VHilimit-Voxs) · KpL 以及设置在所述第一阈值(例如，理论配比上限值VHilimit)和所述第二阈值(例如， 理论配比下限值VLolimit)之间的预定的目标值Voxsref与所述第一阈值的差乘以第一增益 KpSl 得到的值(Voxsref-VHilimit) · KpSl,之和，作为“用于将供应给所述内燃机的混合气的空燃比控制到比理论空燃比更稀侧的所述副反馈量DFsub的比例项SP” (参照图18的步骤1820)。另外，(B2)当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于等于所述第二阈值(例如，理论配比下限值VLolimit)时，该比例项计算单元计算所述第二阈值和所述输出值Voxs的差乘以浓控制用增益KpR得到的值 (VLolimit-Voxs) · KpR 以及所述目标值Voxsref和所述第二阈值的差乘以第二增益KpS2得到的值 (Voxsref-VLolimit) · KpS2,之和，作为“用于将供应给所述内燃机的混合气的空燃比控制到比理论空燃比更浓侧的所述副反馈量DFsub的比例项SP” (参照图18的步骤1850)。另外，(B3)当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs介于所述第一阈值和所述第二阈值之间时该比例项计算单元计算所述目标值和所述下游侧空燃比传感器的输出值的差乘以第三增益KpS3得到的值(Voxsref-Voxs) · KpS3，作为“所述副反馈量DFsub的比例项SP” (参照图18的步骤 1860)。当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs介于“包含所述第一阈值的预定范围内的值(图8中的Vmax-α 1，优选地，理论配比上限值VHilimit) ”与“包含所述第二阈值的预定范围内的值(图9中的Vmin+ α 2，优选地，理论配比下限值VLolimit) ”之间时，可认为氧吸附量OSA接近适量。S卩，此时，氧吸附量OSA明显地不在最大氧吸附量Cmax的附近并且也明显地不在“0”的附近。因此，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs介于第一阈值和第二阈值之间时，增大用于使输出值Voxs接近“设定在所述第一阈值与所述第二阈值之间的目标值(例如，中间值Vmid)，，的副反馈量的比例项SP的必要性小。相对于此，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs大于等于包含所述第一阈值的预定范围内的值时，氧吸附量OSA接近“0”，因此催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比。此时，现有装置通过将“下游侧空燃比传感器的输出值Voxs与设定为中间值Vmid的目标值Voxsref的差(Voxsref-Voxs)乘以”预定的增益”来计算出“副反馈量的比例项SP”。然而，只要比例项SP起到使输出值Voxs减小至第一阈值的功能即可，因此，如果像现有装置那样求解比例项SP，则下游侧空燃比传感器的输出值Voxs大于等于所述第一阈值时的比例项SP可能变得过大。因此，第一控制装置如上述(Bi)记载的那样，当下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs 大于等于所述第一阈值时，计算(VHilimit-Voxs) .KpL 与(Voxsref-VHilimit) 'KpSl 的和作为“副反馈量DFsub的比例项SP”。由此，能够将稀控制用增益KpL和第一增益KpSl 设定为不同的值(例如，KpL > KpSl)。因此，能够避免“用于将催化剂流入气体的空燃比设定到比理论空燃比更稀侧的比例项SP变得过大，使得氧吸附量OSA相反地一下子增大至最大氧吸附量Cmax附近的情形”。同样地，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs小于等于包含所述第二阈值的预定范围内的值时，氧吸附量OSA接近最大氧吸附量Cmax，因此催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比。在这种情况下，现有装置也通过将“下游侧空燃比传感器的输出值Voxs与设定为中间值Vmid的目标值Voxsref的差(Voxsref-Voxs) ”乘以“预定的增益”来计算出“副反馈量的比例项SP”。然而，只要比例项SP起到使输出值Voxs增加至第二阈值的功能即可，因此，如果像现有装置那样求解比例项，则下游侧空燃比传感器的输出值Voxs小于等于所述第二阈值时的比例项SP可能变得过大。因此，第一控制装置如上述(B》记载的那样，当下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs 小于等于所述第二阈值时，计算(VLolimit-Voxs) .KpR 与(Voxsref-VLolimit) *KpS2 的和作为“副反馈量DFsub的比例项SP”。由此，能够将浓控制用增益KpR和第二增益KpS2 设定为不同的值(例如，KpR>KpS2)。因此，能够避免“用于将催化剂流入气体的空燃比设定到比理论空燃比更浓侧的比例项变得过大，使得氧吸附量OSA相反地一下子减小至零附近的情形”。并且，第一控制装置如上述(B3)中记载的那样，当下游侧空燃比传感器的输出值Voxs介于第一阈值和第二阈值之间时，与现有技术同样地，计算所述目标值与所述下游侧空燃比传感器的输出值之间的差乘以适当的第三增益KpS3得到的值 (Voxsref-Voxs) · KpS3作为“副反馈量DFsub的比例项SP”。由此，计算用于将氧吸附量 OSA维持在适当的范围的比例项SP。另外，稀控制用增益KpL的绝对值和浓控制用增益KpR的绝对值可以为不同的值， 也可以为相同的值(阈值外偏差用增益)。第一增益KpSl和第二增益KpS2和第三增益 KpS3可以为相互不同的值，也可以为相同的值(阈值内偏差用增益)。另外，如上所述，第三增益KpS3也可以小于第一增益KpSl和第二增益KpS2，甚至为“O”。另外，第一控制装置的上述比例项计算单元被构成为
下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度的大小|AVoxs| (或者 DVoxs I)越大，就越减小副反馈量的比例项SP的大小(参照图20的步骤2030、步骤2040、
步骤2060以及步骤2070)。如上所述，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs减小并且该输出值Voxs的变化速度的大小越大，可认为氧吸附量OSA越接近最大氧吸附量Cmax附近。因此，优选的是，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs减小且该输出值Voxs的变化速度的大小越大，副反馈量 DFsub变为对基本燃料喷射量!^base越大地进行增量修正的值。然而，如果下游侧空燃比传感器的输出值Voxs大于目标值Voxsref，则副反馈量DFsub的比例项SP变为对基本燃料喷射量i^base进行减量修正的值。因此，如第一控制装置那样，如果下游侧空燃比传感器 56的输出值Voxs的输出值变化速度的大小越大就越减小副反馈量DFsub的比例项SP (包括设定为“O”的情况)，微分项SD就会有效地起作用，因此能够“避免氧吸附量OSA达到最大氧吸附量Cmax附近的情况”。同样地，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs增大并且该输出值Voxs的变化速度的大小越大，可认为氧吸附量OSA越接近“O”附近。因此，优选的是，下游侧空燃比传感器的输出值Voxs增大且该输出值Voxs的变化速度的大小越大，副反馈量DFsub变为对基本燃料喷射量i^base越大地进行减量修正的值。然而，如果下游侧空燃比传感器的输出值Voxs 小于目标值Voxsref，则比例项SP变为对基本燃料喷射量i^base进行增量修正的值。因此， 如第一控制装置那样，如果下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的输出值变化速度的大小越大就越减小副反馈量DFsub的比例项SP (包括设定为“O”的情况)，微分项SD就有效地起作用，因此能够“避免氧吸附量OSA达到“O”附近的情况”。另外，第一控制装置的空燃比控制单元包括基本燃料喷射量计算单元(参照图12的步骤1205、步骤1240以及步骤1245)，所述基本燃料喷射量计算单元获得被吸入内燃机中的吸入空气量，并基于该所获得的吸入空气量计算用于使“被供应给内燃机的混合气的空燃比”与理论空燃比一致的基本燃料喷射量 Fbase ；上游侧空燃比传感器55，所述上游侧空燃比传感器55被配置在内燃机10的排气通路中、比催化剂43靠上游的部位，并且输出与流经其配置部位的气体的空燃比相应的输出值 Vabyfs ；主反馈量计算单元(参照图14的例程)，所述主反馈量计算单元计算“修正基本燃料喷射量i^base的主反馈量DFmain”，使得由所述上游侧空燃比传感器的输出值Vabyfs 表示的上游侧空燃比abyfs与理论空燃比一致；副反馈量计算单元(参照图17的例程及图18的例程)，所述副反馈量计算单元计算修正基本燃料喷射量i^base的上述副反馈量DFsub ；以及燃料喷射单元(参照图12的步骤1250、步骤1265以及燃料喷射阀25等)，所述燃料喷射单元向内燃机10喷射供应通过使用“包括主反馈量DFmain及副反馈量DFsub的空燃比修正量(DFmain+DFsub)，，修正基本燃料喷射量Fl^ase而得到的量Fi的燃料。另外，所述主反馈量计算单元被构成为(El)在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小的情况下，当主反馈量DFmain 是“减小基本燃料喷射量i^base的值(即，负值)”时，减小该主反馈量DFmain的大小或者将该主反馈量DFmain的大小设定为0(参照图15的步骤1510、步骤1520、图16的步骤1610、 步骤1640、以及步骤1650)。另外，所述主反馈量计算单元被构成为(E2)在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大的情况下，当主反馈量DFmain 是“增大基本燃料喷射量i^base的值(S卩，正值)”时，减小该主反馈量DFmain的大小或者将该主反馈量DFmain的大小设定为0(参照图15的步骤1510、步骤巧40、步骤1560、图16 的步骤1610、步骤1620、以及步骤1630)。如此，第一控制装置为了迅速地补偿被供应给内燃机10的混合气的空燃比的过渡性的(一时的)混乱，执行通过基于上游侧空燃比传感器的输出值Vabyfs计算出的主反馈量DFmain进行的主反馈控制，同时执行通过基于下游侧空燃比传感器的输出值Voxs计算出的副反馈量DFsub进行的副反馈控制。然而，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小时，氧吸附量OSA已经不在 “0”附近而是向最大氧吸附量Cmax附近变化，因此催化剂流入气体要求空燃比是“比理论空燃比更浓侧的空燃比”。因此，此时，对于催化剂43而言，不优选基本燃料喷射量!^base 减小(被减量修正)。但是，例如，当因空燃比的过渡的变化引起主反馈量DFmain变为“对基本燃料喷射量i^base进行减量修正的值”时，空燃比修正量(DFmain+DFsub)有时变为对基本燃料喷射量i^base进行减量修正的值。因此，第一控制装置如上述(El)中记载的那样，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs减小时(即，催化剂流入气体要求空燃比为“比理论空燃比更浓侧的空燃比”时)，如果主反馈量DFmain是“减小基本燃料喷射量!^base的值”，就可减小该主反馈量DFmain (减小主反馈量DFmain的大小)或者将该主反馈量DFmain设定为0。由此，能够避免“主反馈量DFmain使基本燃料喷射量i^base过度地减小，从而与催化剂流入气体要求空燃比不同的空燃比(此时，稀空燃比)的气体流入催化剂中的情况”。同样地，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大时，氧吸附量OSA已经不在最大氧吸附量Cmax附近而是向“O”靠近。因此，催化剂流入气体要求空燃比是“比理论空燃比更稀侧的空燃比”。此时，对于催化剂43而言，不优选基本燃料喷射量!^base增大 (被增量修正)。但是，例如，在因“被供应给混合气的空燃比”的过渡性的变化引起主反馈量DFmain变为“对基本燃料喷射量!^base大大地进行增量修正的值”时，空燃比修正量 (DFmain+DFsub)有时变为对基本燃料喷射量!^base进行增量修正的值。因此，第一控制装置如上述(E》中记载的那样，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs增大时(即，催化剂流入气体要求空燃比为“比理论空燃比更稀侧的空燃比”时)，如果主反馈量DFmain是“增大基本燃料喷射量!^base的值”，就可减小该主反馈量DFmain (减小主反馈量DFmain的大小)或者将该主反馈量DFmain设定为O。由此，能够避免“主反馈量DFmain使基本燃料喷射量!^base过度地增大，从而与催化剂流入气体要求空燃比不同的空燃比(此时，比理论空燃比更浓侧的空燃比)的气体流入催化剂中的情况”。另外，第一控制装置的空燃比控制单元包括“理论配比上限值获得单元”，所述理论配比上限值获得单元获得在下述期间内“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度的大小I AVoxsl变为最小的时间点”上的下游侧空燃比传感器56的输出值乂似 作为“所述第一阈值(理论配比上限值VHilimit)，，(参照图25的例程，尤其是，参照步骤2530 至步骤2550)，所述期间是指当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是最大输出值Vmax 时，将“催化剂流入气体的空燃比”控制到“比理论空燃比更稀侧的预定稀空燃比”(参照图 24的步骤M30及步骤2440、图12的步骤1220、步骤1225至步骤1250)，并在此状态下下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs达到“最小输出值Vmin”或者“最小输出值Vmin加上预定值S 2得到的值”的期间。由此，能够获得催化剂43处于“急剧吸附催化剂流入气体中包含的氧的状态”时的下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs作为“所述第一阈值(VHilimit) ”。另外，第一控制装置也可以检测或者根据排气温度等估计下游侧空燃比传感器56 的温度，并根据该下游侧空燃比传感器56的温度和预先求出的“下游侧空燃比传感器56的温度和第一阈值(VHilimit)之间的关系”估计第一阈值(VHilimit)。另外，第一控制装置的空燃比控制单元包括“理论配比下限值获得单元”，所述理论配比下限值获得单元获得在下述期间内“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度的大小I AVoxsl变为最小的时间点”上的“下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs”，作为“所述第二阈值(理论配比下限值VLolimit) ”(参照图23的例程，尤其是，参照步骤2330 至步骤2350)，所述期间是指当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是最小输出值Vmin 时，将“催化剂流入气体的空燃比”控制到“比理论空燃比更浓侧的预定浓空燃比”(参照图 22的步骤2230及步骤2240、图12的步骤1210、步骤1215、以及步骤1230至步骤1250)，并在该状态下下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs达到“最大输出值Vmax”或者“从最大输出值Vmax减去预定值δ 1得到的值”的期间。由此，能够获得催化剂43处于“急剧放出催化剂流入气体中包含的氧的状态”时的下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs作为“所述第二阈值(VLolimit) ”。另外，第一控制装置也可以检测或者根据排气温度等估计下游侧空燃比传感器56 的温度，并根据该下游侧空燃比传感器56的温度和预先求出的“下游侧空燃比传感器56的温度和第二阈值(VLolimit)之间的关系”估计第二阈值(VLolimit)。2.第二实施方式接下来，对本发明的第二实施方式涉及的内燃机的空燃比控制装置(以下，也称作“第二控制装置”)进行说明。第二控制装置与第一控制装置的不同之处仅在于，根据催化剂的状态处于“氧不足状态(催化剂浓状态)”、“氧过剩状态(催化剂稀状态)”以及“既不是氧不足状态也不是氧过剩状态的通常状态”中的哪一状态改变下游侧目标值Voxsref。 因此，下面以围绕该不同点进行说明。<催化剂状态的判定>第二控制装置的CPU每当经过预定时间时，除第一控制装置的CPU所执行的例程以外，还执行图沈中由流程图所示的“催化剂浓状态和稀状态判定例程”以及图27中由流程图所示的“下游侧目标值变更例程”。因此，如果达到预定的正时，则CPU从图沈的步骤沈00起开始处理而前进到步骤沈10，判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是否大于等于“理论配比上限值 VHilimit加上‘O以上的微小的值Y 1'得到的值(VHilimit+γ 1)”。值(XHilimit+γ 1) 是小于等于最大输出值Vmax的值并且是大于等于理论配比上限值VHilimit的值。因此，值(VHilimit+Yl)可以是最大输出值Vmax，也可以是理论配比上限值VHilimit。另外，在本例中，值(VHilimit+Yl)被设定为包含所述第一阈值的预定范围内的值(Vmax-a 1)。如果催化剂43的氧吸附量OSA实质上为“0“ (即，如果催化剂43的状态为氧不足状态)，则催化剂流出气体中不包含氧，因此输出值Voxs大于等于值(VHilimit+γ 1)。因此，当输出值Voxs大于等于值(VHilimit+ γ 1)时，CPU在步骤沈10中判定为“是”而前进到步骤沈20，将催化剂浓状态标识(氧不足状态标识)XCCROrich的值设定为“1”。之后， CPU前进到步骤沈40。相对于此，当输出值Voxs小于值(VHilimit+Yl)时，CPU在步骤 2610中判定为“否”而前进到步骤沈30，将催化剂浓状态标识KXROrich的值设定为“O”。 之后，CPU前进到步骤沈40。CPU当前进到步骤沈40时，判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是否小于等于从“理论配比下限值VLolimit ”减去“O以上的微小的值Y2”得到的值 (VLolimit-γ 2)。值(VLolimit-γ 2)是大于等于最小输出值Vmin的值并且是小于等于理论配比下限值VLolimit的值。由此，值(VLolimit-γ幻可以是最小输出值Vmin，也可以是理论配比下限值VLolimit。另外，在本例中，值(VLolimit-γ 2)被设定为包含所述第二阈值的预定范围内的值(Vmin+α 2)。如果催化剂43的氧吸附量OSA实质上为最大氧吸附量Cmax (即，如果催化剂43的状态为氧过剩状态)，则催化剂流出气体中不包含未燃物，因此输出值Voxs变得小于等于值(VLolimit-γ 2) ο因此，当输出值Voxs小于等于值(VLolimit-γ 2)时，CPU在步骤洸40 中判定为“是”而前进到步骤沈50，将催化剂稀状态标识(氧过剩状态标识)XCCROrich的值设定为“1”。之后，CPU前进到步骤沈95而暂时结束本例程。相对于此，当输出值Voxs 大于值(VLolimit-γ2)时，CPU在步骤沈40中判定为“否”而前进到步骤沈60，将催化剂稀状态标识XCCROlean的值设定为“O”。之后，CPU前进到步骤沈95而暂时结束本例程。如上所述，CPU基于下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs (输出值Voxs本身的大小，而不是变化速度的大小I Δ Voxs I)判定催化剂43的状态，来改变催化剂浓状态标识 XCCROrich的值及催化剂稀状态标识)(CCR01ean的值。<下游侧目标值(副反馈量的比例项的目标值)的改变>如上所述，CPU每当经过预定时间就执行图27所示的例程。因此，如果达到预定的正时，则CPU从步骤2700起开始处理而前进到步骤2710，判定上述的副反馈控制条件是否成立(参照图17的步骤1710)。这时，如果副反馈控制条件不成立，则CPU在步骤2710 中判定为“否”，直接前进到步骤2795而暂时结束本例程。相对于此，如果副反馈控制条件成立，则CPU在步骤2710中判定为“是”而前进到步骤2720，判定催化剂浓状态标识KXROrich的值是否为“ 1 ”。这时，如果催化剂浓状态标识KXROrich的值为“ 1 ”，则CPU在步骤2720中判定为 “是”而前进到步骤2730，将下游侧目标值Voxsref设定为“从理论配比上限值VHilimit中减去正的预定值β 1得到的值(VHilimit-β 1) ”。但是，预定值β 1被设定为微小的值，使得值(VHilimit-β 1)始终比中间值Vmid大。之后，CPU前进到步骤2795而暂时结束本例程。如此，当催化剂浓状态标识KXROrich的值为“1”时，即，催化剂43的氧吸附量 OSA实质上为“O”并且催化剂43的状态为氧不足状态时，下游侧目标值Voxsref被设定为
57比理论配比上限值VHilimit略小且比中间值Vmid大的值(VHilimit-β 1)(参照图28的时亥Ij tl t2)。值(VHilimit-β 1)也称作第一目标值。另一方面，当CPU前进到步骤2720时，如果催化剂浓状态标识KXROrich的值为“0”，则CPU在步骤2720中判定为“否”而前进到步骤2740，判定催化剂稀状态标识 XCCROlean的值是否为“1”。这时，如果催化剂稀状态标识XCCROlean的值为“ 1 ”，则CPU在步骤2740中判定为 “是”而前进到步骤2750，将下游侧目标值Voxsref设定为“理论配比下限值VLolimit加上正的预定值β 2得到的值(VLolimit+β幻”。但是，预定值β 2被设定为微小的值，使得值 (VLolimit+β 2)始终比中间值Vmid小。之后，CPU前进到步骤2795而暂时结束本例程。 值(VLolimit+β 2)也称作第二目标值。如此，当催化剂稀状态标识^(CCROlean的值为“ 1”时，即，催化剂43的氧吸附量OSA实质上为最大氧吸附量Cmax并且催化剂43的状态为氧过剩状态时，下游侧目标值Voxsref被设定为比理论配比下限值VLolimit略大且比中间值Vmid小的值 (VLolimit+β 2)(参照图 29 的时刻 tl t2)。相对于此，当CPU前进到步骤2740时。如果催化剂稀状态标识XCCROlean的值为 “0”，则CPU在该步骤2740中判定为“否”而前进到步骤2760，将下游侧目标值Voxsref设定为“作为第一目标值和第二目标值之间的值的第三目标值(在本例中，中间值Vmid) ”。之后，CPU前进到步骤2795而暂时结束本例程。如此，如果催化剂浓状态标识KXROrich的值及催化剂稀状态标识XCCROlean的值都为“0”，则下游侧目标值Voxsref被设定为中间值Vmid (参照图28的时刻tl以前和时刻t2以后、以及图四的时刻tl以前和时刻t2)。如上所述，第二控制装置包括计算副反馈量DFsub的比例项SP的比例项计算单元 (参照图18、图沈及图27的例程)。并且，该比例项计算单元(Cl)在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于包含第一阈值的预定范围内的值(VHilimit+ γ 1，也称作第三阈值)时，将目标值Voxsref设定为“所述第一阈值和中间值Vmid之间的值(=第一目标值、VHilimit-β 1)”(参照图沈的步骤沈10、步骤沈20、图 27的步骤2720以及步骤2730)。由此，在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于包含第一阈值的预定范围内的值(VHilimit+γΙ)时，目标值Voxsref被设定为“第一阈值和中间值之间的值，S卩，第一目标值(VHilimit-βΙ)”，因此“第一阈值和目标值(第一目标值)的差的大小(即，乘以上述第一增益KpSl的偏差(Voxsref-VHilimit)的大小”不会过大。因此，能够将比例项 SP设定为“用于使下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于等于第一阈值(实际上，理论配比上限值VHilimit)所需的但并不过大的值”。另外，该比例项计算单元(C2)在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于包含第二阈值的预定范围内的值(VLolimit-γ 2，也称作第四阈值)时，将目标值Voxsref设定为“作为所述第二阈值和中间值Vmid之间的值的第二目标值(VLolimit+ β 2) ”(参照图26的步骤2640、步骤2650、 图27的步骤2740以及步骤2750)。
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由此，在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于包含第二阈值的预定范围内的值(VLolimit-γ 2)时，目标值Voxsref被设定为“第二阈值和中间值之间的值，即第二目标值(VLolimit+i3 2)”，因此“第二阈值和目标值(第二目标值)的差的大小(即，乘以上述第二增益KpS2的偏差(Voxsref-VLolimit)的大小”不会过大。因此，能够将比例项SP 设定为“用于使下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于等于第二阈值(实际上，理论配比下限值VLolimit)所需的但并不过大的值”。另外，该比例项计算单元(C3)在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs介于包含第一阈值的预定范围内的值(VHilimit+γΙ)和包含所述第二阈值的预定范围内的值(VLolimit-γ2)之间时，将目标值Voxsref设定为作为“所述第一目标值和所述第二目标值之间的值”的“第三目标值 (在本例中，中间值Vmid)，，(参照步骤2720、步骤2740以及步骤2760)。由此，在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs介于包含所述第一阈值的预定范围内的值和包含所述第二阈值的预定范围内的值之间时，目标值Voxsref被设定为中间值 Vmid,因此能够将比例项SP设定为“用于将下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs维持在所述第一阈值和所述第二阈值之间的适当的值”。3.第三实施方式接下来，对本发明的第三实施方式涉及的内燃机的空燃比控制装置(以下，也称作“第三控制装置”)进行说明。第三控制装置与第一控制装置或第二控制装置不同之处在于在催化剂43的状态为“氧不足状态”的情况下，主反馈量DFmain为增大基本燃料喷射量!^base的值时，将主反馈量DFmain设定为O ；以及在催化剂43的状态为“氧过剩状态”的情况下，主反馈量DFmain为减小基本燃料喷射量!^base的值时，将主反馈量DFmain设定为 O。因此，以下围绕这些不同点进行说明。<催化剂状态的判定>第三控制装置的CPU与第二控制装置的CPU同样地，每当经过预定时间时除第一控制装置的CPU所执行的例程以外，还执行图沈中由流程图所示的“催化剂浓状态和稀状态判定例程”。因此，第三控制装置的CPU在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于第一阈值(VHilimi+Yl)时判定为催化剂43的状态为氧不足状态，而将催化剂浓状态标识 XCCROrich的值设定为“1”。另外，第三控制装置的CPU在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于第二阈值(VLolimit-γ幻时判定为催化剂43的状态为氧过剩状态，而将催化剂稀状态标识XCCROlean的值设定为“ 1 ”。<主反馈量DFmain的修正(限制)>另外，第三控制装置的CPU每当经过预定时间就执行图30中由流程图所示的“主反馈量的修正例程”。因此，如果达到预定的正时，则CPU从图30的步骤3000起开始处理而前进到步骤 3010，判定主反馈量DFmain是否大于“O”。换言之，CPU在步骤3010中判定主反馈量DFmain 是否为“使催化剂流入气体的空燃比(=内燃机的空燃比)转变为浓空燃比的值”。如果主反馈量DFmain大于“0”，则CPU在步骤3010中判定为“是”而前进到步骤 3020，判定催化剂浓状态标识KXROrich的值是否为“ 1 ”。这时，如果催化剂浓状态标识KXROrich的值为“ 1 ”，则CPU在步骤3020中判定为“是”而前进到步骤3030，将主反馈量DFmain设定为“0”。由此，主反馈量DFmain变为使基本燃料喷射量i^base既不进行增量修正也不进行减量修正的值。之后，CPU前进到步骤3095而暂时结束本例程。另一方面，当CPU前进到步骤3020时，如果催化剂浓状态标识KXROrich的值为 “0”，则CPU在步骤3020中判定为“否”，直接前进到步骤3095而暂时结束本例程。相对于此，当CPU前进到步骤3010时，如果主反馈量DFmain小于等于“0”，则CPU 在步骤3010中判定为“否”而前进到步骤3040，判定催化剂稀状态标识^(CCROlean的值是否为“1”。这时，如果催化剂稀状态标识XCCROlean的值为“ 1 ”，则CPU在步骤3040中判定为 “是”而前进到步骤3050，将主反馈量DFmain设定为“0”。由此，主反馈量DFmain是使基本燃料喷射量i^base既不进行增量修正也不进行减量修正的值。之后，CPU前进到步骤3095 而暂时结束本例程。另一方面，当CPU前进到步骤3040时，如果催化剂稀状态标识XCCROlean的值为 “0”，则CPU在步骤3040中判定为“否”，直接前进到步骤3095而暂时结束本例程。如上所述，第三控制装置的主反馈量计算单元被构成为在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于包含第一阈值的预定范围内的值 (VHilimit+ γ 1)的情况下，当主反馈量DFmain是增大基本燃料喷射量i^base的值时，将主反馈量DFmain设定为0 (参照图30的步骤3010至步骤3030)；在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于包含第二阈值的预定范围内的值 (VLolimit- γ 2)的情况下，当主反馈量DFmain是减小基本燃料喷射量i^base的值时，将主反馈量DFmain设定为0 (参照图30的步骤3010、步骤3040以及步骤3050)。如上所述，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于包含第一阈值的预定范围内的值(VHilimit+yl)时，催化剂43的氧吸附量OSA为“0”或者实质上为“0”。因此， 催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比，因此，对于催化剂43而言， 不优选主反馈量DFmain对基本燃料喷射量!^base进行增量修正。于是，第三控制装置在此情况下将主反馈量DFmain设定为0。其结果是，能够避免“主反馈量DFmain以对于催化剂 43而言供应不适合的空燃比的气体的方式起作用”。同样地，当下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于包含第二阈值的预定范围内的值(VLolimit-Y2)时，催化剂43的氧吸附量OSA为最大氧吸附量Cmax或者实质上为最大氧吸附量Cmax。因此，催化剂流入气体要求空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比，因此，对于催化剂43而言，不优选主反馈量DFmain对基本燃料喷射量i^base进行减量修正。 于是，第三控制装置在此情况下将主反馈量DFmain设定为0。其结果是，能够避免“主反馈量DFmain以对于催化剂43而言供应不适合的空燃比的气体的方式起作用”。4.第四实施方式接下来，对本发明的第四实施方式涉及的内燃机的空燃比控制装置(以下，也称作“第四控制装置”)进行说明。第四控制装置与第一至第三控制装置的不同之处在于进行催化剂中毒对策控制的方面。因此，下面围绕该不同点进行说明。如果发生催化剂中毒(催化剂的浓中毒及催化剂的稀中毒)，则最大氧吸附量下降，并且随着最大氧吸附量的下降催化剂的排气净化效率下降。
当催化剂流入气体的空燃比为比理论空燃比更浓侧的空燃比的状态长时间继续时，HC附着到催化剂43所承载的贵金属的周围，从而发生催化剂43的浓中毒。该浓中毒引起催化剂43的净化效率的下降。通过将相对于理论空燃比向稀侧大幅偏移的空燃比的气体向催化剂43供应预定时间，能够消除浓中毒。当催化剂流入气体的空燃比为比理论空燃比更稀侧的空燃比的状态长时间继续时，催化剂43所承载的贵金属发生氧化而表面积减小，由此发生催化剂43的稀中毒。该稀中毒也引起催化剂43的净化效率的下降。通过将相对于理论空燃比向浓侧大幅偏移的空燃比的气体向催化剂供应预定时间，能够消除稀中毒。<催化剂中毒对策控制(催化剂功能恢复控制)>实际上，第四控制装置的CPU每当经过预定时间就执行图31中由流程图所示的 “催化剂中毒对策控制开始例程”以及图32中由流程图所示的“催化剂中毒对策控制结束例程”。因此，如果达到预定的正时，则CPU从图31的步骤3100起开始处理而前进到步骤 3105，判定上述的副反馈控制条件是否成立。另外，该步骤3105中被判定的副反馈控制条件除图17的步骤1710中的条件(上述(Bi) (B3)中记载的条件)以外，还包括下述的 “强制稀标识XENlean的值及强制浓标识XENrich的值都不为“1”的条件。该强制稀标识 XENlean和强制浓标识XENrich在上述的初始例程都被设定为“0”。现在，假定副反馈控制条件不成立。此时，CPU在步骤3105中判定为“否”，直接前进到步骤3195而暂时结束本例程。相对于此，如果副反馈控制条件成立，则CPU在步骤3105中判定为“是”而前进到步骤3110，判定作为主反馈量DFmain与副反馈量DFsub的和的空燃比修正量 (DFmain+DFsub)是否大于等于“0”。换言之，CPU在步骤3110中判定空燃比修正量 (DFmain+DFsub)是否为增加基本燃料喷射量i^base的值，即是否为使催化剂流入气体的空燃比(=内燃机的空燃比)转变为浓空燃比的值。这时，如果空燃比修正量(DFmain+DFsub)小于“0”，则CPU在步骤3110中判定为 “否”而前进到步骤3140，将增量修正量累积值Σ Rich为“0”。之后，CPU执行步骤3145以后的处理。此外，下面对步骤3145以后的处理进行描述。现在，假定空燃比修正量(DFmain+DFsub)大于等于“0”而继续进行说明。在此情况下，CPU在步骤3110中判定为“是”而前进到步骤3115，将减量修正量累积值Σ Lean设定为“0”。接着，CPU前进到步骤3120，求出空燃比修正量(DFmain+DFsub)的累积值作为“增量修正量累积值Σ Rich”。即，CPU通过按照下述的(14)式将“当前时间点上的增量修正量累积值Σ Rich”加上“当前时间点上的空燃比修正量(DFmain+DFsub) ”来更新增量修正量累积值Σ Rich。另外，在(14)式中，Σ Rich(n+1)为更新后的增量修正量累积值Σ Rich, Σ Rich (η)为更新前的增量修正量累积值Σ Rich。Σ Rich (n+1) =Σ Rich (η) + (DFmain+DFsub) (14)如上所述，如果空燃比修正量(DFmain+DFsub)小于“0”，则在步骤3140中将增量修正量累积值Σ Rich设定为“0”。因此，增量修正量累积值Σ Rich变为空燃比修正量 (DFmain+DFsub)大于等于“0”的状态继续时的空燃比修正量(DFmain+DFsub)的累积值。
61此外，空燃比修正量(DFmain+DFsub)为被加到基本燃料喷射量i^base的值，因此增量修正量累积值Σ Rich变为“通过空燃比修正量(DFmain+DFsub)使基本燃料喷射量i^base增大的量(增量量)”的累积值。接着，CPU前进到步骤3125，判定在步骤3120中更新的增量修正量累积值Σ Rich 是否大于“预定的增量阈值Σ Richth”。这时，如果增量修正量累积值Σ Rich小于等于“预定的增量阈值Σ Richth”，则CPU在步骤3125中判定为“否”，直接前进到步骤3195而暂时结束本例程。相对于此，假定增量修正量累积值Σ Rich大于“预定的增量阈值Σ Richth”。这时，CPU在步骤3125中判定为“是”而前进到步骤3130，将强制稀标识XENlean的值设定为 “1”。之后，CPU在步骤3135中将增量修正量累积值Σ Rich设定为“0”，前进到步骤3195 而暂时结束本例程。如果强制稀标识XENlean的值被如此设定为“ 1”，则CPU在前进到图12的步骤 1210时在该步骤1210中判定为“否”而前进到步骤1220，在该步骤1220中判定为“是”而前进到步骤1225。然后，CPU在该步骤1225中将上游侧目标空燃比abyfr设定为比理论空燃比更稀侧的空燃比AFlean(例如，15.0)。进一步，CPU在图12的步骤1230中将主反馈量DFmain的值设定为“0”，并且在步骤1235中将副反馈量DFsub的值设定为“0”。其结果是，如果CPU执行步骤1240以后的处理，则内燃机的空燃比(因此，催化剂流入气体的空燃比)被控制到稀空燃比AFlean。另一方面，如果达到预定的正时，则CPU从图32的步骤3200起开始处理而前进到步骤3210，判定当前时间点是否为“紧接强制稀标识XENlean的值被从‘0，变到‘1，开始经过第一催化剂恢复时间后的时间点”。按照上述的假定，当前时间点是“强制稀标识XENlean的值刚被从‘0’变到‘1’之后”的时间点。g卩，当前时间点不是刚经过第一催化剂恢复时间后的时间点。由此，CPU在步骤3210中判定为“否”而直接前进到步骤3230。下面对步骤3230以后的处理进行描述。之后，如果该状态继续，则强制稀标识XENlean的值被从“0”变到“ 1 ”开始经过第一催化剂恢复时间。这时，如果CPU前进到图32的步骤3210，则CPU在该步骤3210中判定为“是”，前进到步骤3220而将强制稀标识XENlean的值设定为“0”。之后，CPU前进到步骤 3230。通过以上的处理，强制稀标识XENlean的值仅在第一催化剂恢复时间被维持为 “1”。因此，从增量修正量累积值Σ Rich变得大于“预定的增量阈值Σ Richth”的时间点开始到经过第一催化剂恢复时间的时间点的期间，内燃机的空燃比(因此，催化剂流入气体的空燃比)被控制到稀空燃比AFlean。如此，在“包括主反馈量DFmain和副反馈量DFsub的基本燃料喷射量!^base的修正量、即作为反馈量全体值的空燃比修正量(DFmain+DFsub)，，为使基本燃料喷射量i^base 增大的值的状态继续的情况下(在步骤3110中判定为“是”的情况)，当增量修正量累积值Σ Rich达到“预定的增量阈值Σ Richth”时，CPU判断为催化剂43发生浓中毒的可能性高，而在预定时间(第一催化剂恢复时间)中都将“被供应给内燃机的混合气的空燃比”控制到“比理论空燃比更稀侧的空燃比”(参照图31的步骤3125及步骤3130、图32的步骤 3210以及步骤3220)。其结果是，催化剂43的浓中毒被消除，因此能够避免“因催化剂43的浓中毒引起催化剂43的净化效率下降的情况”。接下来，假定副反馈控制条件成立并且空燃比修正量(DFmain+DFsub)为小于“0” 的值而继续进行说明。此时，CPU在步骤3105中判定为“是”并且在步骤3110中判定为 “否”而前进到步骤3140，将增量修正量累积值Σ Rich设定为“0”。接下来，CPU前进到步骤3145，求出空燃比修正量(DFmain+DFsub)的绝对值的累积值作为“减量修正量累积值Σ Lean”。S卩，CPU按照下述的(15)式，通过将“当前时间点上的减量修正量累积值Σ Lean”加上“当前时间点上的空燃比修正量(DFmain+DFsub)的绝对值I DFmain+DFsub I ”来更新减量修正量累积值Σ Lean0另外，在(15)式中，Σ Lean(n+1) 是更新后的减量修正量累积值，Σ Lean(Ii)是更新前的减量修正量累积值Σ Lean。Σ Lean (n+1) =Σ Lean (η) +1 DFmain+DFsub (15)如上所述，如果空燃比修正量(DFmain+DFsub)大于等于“0”，则在步骤3115中将减量修正量累积值Σ Lean设定为“0”。因此，减量修正量累积值Σ Lean是空燃比修正量 (DFmain+DFsub)小于“0”的状态继续时的空燃比修正量(DFmain+DFsub)的绝对值的累积值。另外，空燃比修正量(DFmain+DFsub)是被加到基本燃料喷射量i^base的值，因此减量修正量累积值Σ Lean变为“通过空燃比修正量(DFmain+DFsub)使基本燃料喷射量i^base 减小的量(减量量)”的累积值。接下来，CPU前进到步骤3150，判定在步骤3145中更新的减量修正量累积值 Σ Lean是否大于“预定的减量阈值Σ Leanth这时，如果减量修正量累积值Σ Lean小于等于“预定的减量阈值Σ Leanth”，则CPU在步骤3150中判定为“否”，直接前进到步骤3195 而暂时结束本例程。相对于此，假定减量修正量累积值Σ Lean大于“预定的减量阈值Σ Leanth”。这时，CPU在步骤3150中判定为“是”而前进到步骤3155，将强制浓标识XENrich的值设定为 “1”。之后，CPU在步骤3160中将减量修正量累积值Σ Lean设定为“0”，前进到步骤3195 而暂时结束本例程。如果强制浓标识XENrich的值被如此设定为“1”，则CPU在前进到图12的步骤 1210时在该步骤1210中判定为“是”而前进到步骤1215，将上游侧目标空燃比abyfr设定为比理论空燃比更浓侧的空燃比AFrich(例如，14. 2)。进一步，CPU在图12的步骤1230 中将主反馈量DFmain的值设定为“0”，并且在步骤1235中将副反馈量DFsub的值设定为 “0”。其结果是，如果CPU执行步骤1240以后的处理，则内燃机的空燃比(因此，催化剂流入气体的空燃比)被控制到浓空燃比AFrich。另一方面，如果达到预定的正时，则CPU从图32的步骤3200起开始处理而前进到步骤3210，并在该步骤3210中判定为“否”而直接前进到步骤3230。然后，CPU在图32的步骤3230中判定当前时间点是否为“强制浓标识XENrich的值被从‘0，变到‘1，开始刚经过第二催化剂恢复时间后的时间点”。按照上述的假定，当前时间点是“强制浓标识XENrich的值刚被从‘0’变到‘1’之后”的时间点。g卩，当前时间点不是刚经过第二催化剂恢复时间后的时间点。由此，CPU在步骤3220中判定为“否”，直接前进到步骤3295而暂时结束本例程。之后，如果该状态继续，则强制浓标识XENrich的值被从“0”变到“ 1 ”开始经过第二催化剂恢复时间。这时，如果CPU前进到图32的步骤3210，则CPU在该步骤3210中判
63定为“否”而直接前进到步骤3230。然后，CPU在该步骤3230中判定为“是“而前进到步骤 3240，将强制浓标识XENrich的值设定为“0”。之后，CPU前进到步骤3295而暂时结束本例程。通过以上的处理，强制浓标识XENrich的值在第二催化剂恢复时间中都被维持为 “1”。因此，在从减量修正量累积值Σ Lean变得大于“预定的减量阈值Σ Leanth”的时间点开始到经过第二催化剂恢复时间的时间点的期间，内燃机的空燃比(因此，催化剂流入气体的空燃比)被控制到浓空燃比AFrich。如此，在空燃比修正量(DFmain+DFsub)为减少基本燃料喷射量i^base的值的状态继续的情况下(在步骤3110中判定为“否”的情况)，当减量修正量累积值Σ Lean达到 “预定的减量阈值Σ Leanth”时，CPU判断为催化剂43发生稀中毒的可能性高，而将“被供应给内燃机的混合气的空燃比”在预定时间(第二催化剂恢复时间)中都控制到“比理论空燃比更浓侧的空燃比”(参照图31的步骤3155及步骤3155、图32的步骤3230以及步骤 3240)。其结果是，由于催化剂43的稀中毒被消除，因此能够避免“因催化剂43的稀中毒引起催化剂43的净化效率下降的情况”。5.第五实施方式接下来，对本发明的第五实施方式涉及的内燃机的空燃比控制装置(以下，也称作“第五控制装置”)进行说明。第五控制装置在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs介于作为第一阈值的理论配比上限值VHlilimit与作为第二阈值的理论配比下限值VLolimit 之间时，与上述第一至第四控制装置同样地，求出副反馈量DFsub并执行副反馈控制。但是，第五控制装置在这样的副反馈控制中在下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs的频率(输出值Voxs围绕中间值Vmid改变时的频率)小于等于预定的频率阈值时，进行将催化剂43的氧吸附量OSA控制到“氧吸附量下限值OSALoth和氧吸附量上限值 OSAHith之间”的空燃比反馈控制(氧吸附量反馈控制)。第五控制装置在其它方面与第一至第四控制装置中任一者同样地执行空燃比控制。因此，以下围绕该不同点进行说明。第五控制装置的CPU在前进到图17的步骤1720时执行图33中由流程图所示“副反馈量的比例项算出例程”取代图18中由流程图所示的例程。图33所示的步骤中与图18 所示的步骤相同的步骤被标记相同的符号。将省略这些步骤的详细说明。在图33所示的例程中，对图18所示的例程增加了步骤3310和步骤3320。具体而言，CPU在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs介于“作为第一阈值的理论配比上限值VHilimit”与“作为第二阈值的理论配比下限值VLolimit”之间时，经由步骤1810、步骤 1840前进到步骤3310。然后，CPU在该步骤3310中判定氧吸附量控制标识TOSAcont的值是否为“1”。氧吸附量控制标识TOSAcont的值在上述的初始例程中被设定为“0”，并且在下述的氧吸附量反馈控制被执行时被设定为“1”。现在，假定氧吸附量控制标识TOSAcont的值为“O”继续进行说明。此时，CPU在步骤3310中判定为“是”而前进到步骤1860，按照上述(13)式计算出副反馈量DFsub的比例项SP。之后，CPU进行上述的步骤1830的处理，并前进到步骤1895而暂时结束本例程。另一方面，CPU每当经过预定时间就执行图34中由流程图所示的“氧吸附量反馈控制开始判定例程”。因此，如果达到预定的正时，CPU从图34的步骤3400起开始处理而前进到步骤3405，判定氧吸附量控制标识TOSAcont的值是否为“0”。
如果遵照上述的假定，则在当前时间点上氧吸附量控制标识TOSAcont的值为 “0”。因此，CPU在步骤3405中判定为“是”而前进到步骤3410，判定下游侧空燃比传感器 56的输出值Voxs是否小于等于理论配比上限值VHilimit。此外，现在，假定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的值大于等于“作为第二阈值的理论配比下限值VLolimit”并且小于等于“作为第一阈值的理论配比上限值 VHilimit”。此时，CPU在步骤3410中判定为“是”并且在“判定输出值Voxs是否大于等于理论配比下限值VLolimit”的步骤3415中也判定为“是”。然后，CPU在步骤3420中判定当前时间点是否是“输出值Voxs从小于中间值Vmid 的值刚变化到大于中间值Vmid的值后的时间点”。这时，如果当前时间点不是“输出值Voxs 刚跨越中间值Vmid后的时间点”，则CPU在步骤4320中判定为“否”，直接前进到步骤3495 而暂时结束本例程。相对于此，如果当前时间点是“输出值Voxs从小于中间值Vmid的值刚变化到大于中间值Vmid的值后的时间点”，则CPU在步骤3420中判定为“是”而前进到步骤3425，获得输出值Voxs的频率Fv。该频率Fv是输出值Voxs的变化周期的倒数。S卩，频率Fv是下述周期T(T = tb-ta)的倒数，该周期是指从输出值Voxs由小于中间值Vmid的值变化到大于中间值Vmid的值的时间点ta起，直至输出值Voxs变为小于中间值Vmid的值并且输出值Voxs再次从小于中间值Vmid的值变化到大于中间值Vmid的值的时间点tb的周期。接着，CPU前进到步骤3430，求出频率Fv的累积值Σ Fv。即，CPU通过使直至该时间点的累积值Σ Fv加上在上述步骤3425中得到的频率Fv来获得新的累积值Σ Fv0接着，CPU在步骤3435中使计数CFv的值增大“1”。然后，CPU在步骤3440中判定计数CFv是否大于等于计数阈值CFvth。这时，如果计数CFv不大于等于计数阈值CFvth， 则CPU在步骤3440中判定为“否”后直接前进到步骤3495而暂时结束本例程。另外，计数阈值CFvth也可以是“1”。相对于此，如果计数CFv大于等于计数阈值CFvth，则CPU在步骤3440中判定为“是”而前进到步骤3445，通过将累积值Σ Fv除以计数CFv的值求出频率Fv的平均值 FvAve ο然后，CPU前进到步骤3450，判定频率平均值FvAve是否小于等于阈值频率Fvth。 即，CPU判定输出值Voxs的变化是否缓和。这时，如果平均值FvAve大于阈值频率FvthJlJ CPU在步骤3450中判定为“否”后直接前进到步骤3495而暂时结束本例程。相对于此，如果平均值FvAve小于等于阈值频率Fvth，则CPU在步骤3450中判定为“是”而前进到步骤3455，将氧吸附量控制标识TOSAcont的值设定为“ 1 ”。然后，CPU前进到步骤3495而暂时结束本例程。另外，如果CPU执行本例程时下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的值大于“作为第一阈值的理论配比上限值VHilimit”，则CPU在步骤3410中判定为“否”而前进到步骤 3460，将累积值Σ Fv设定为“O”。然后，CPU前进到步骤3465将计数CFv设定为“0”，之后直接前进到步骤；3495而暂时结束本例程。另外，如果CPU执行本例程时下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的值小于“作为第二阈值的理论配比下限值VLolimit”，则CPU在步骤3415中判定为“否”，执行上述步骤3460及上述步骤3465的处理，之后直接前进到步骤3495而暂时结束本例程。
另外，CPU每当经过预定时间就执行图35中由流程图所示的“氧吸附量反馈控制例程”。因此，如果达到预定的正时，则CPU从图35的步骤3500起开始处理而前进到步骤 3505，判定氧吸附量控制标识TOSAcont的值是否为“ 1 ”。这时，如果氧吸附量控制标识TOSAcont的值为“0”，则CPU在步骤3505中判定为 “否”后直接前进到步骤3595而暂时结束本例程。相对于此，如果在上述的图M的步骤3455中氧吸附量控制标识TOSAcont的值被设定为“1”，则CPU在步骤3505中判定为“是”而前进到步骤3510，判定当前时间点是否是 “氧吸附量控制标识TOSAcont的值刚从‘0’变化到‘1’后的时间点”。这时，如果当前时间点不是“氧吸附量控制标识TOSAcont的值刚从‘0’变化到‘1’ 后的时间点”，则CPU在该步骤3510中判定为“否”而直接前进到步骤3525。现在，假定当前时间点是紧接“上述的图M的步骤3455中氧吸附量控制标识 XOSAcont的值被设定为‘1’的时间点”后的时间点。此时，CPU在步骤3510中判定为“是” 而前进到步骤3515，将氧吸附量OSA的值(相对的估计值)设定为“0”。接着，CPU前进到步骤3520，将氧吸附量调整用浓标识TOSArich的值设定为“1”。之后，CPU前进到步骤 3525。如果氧吸附量调整用浓标识M)SArich的值被如此设定为“ 1”，则CPU在前进到图 12的步骤1210时在该步骤1210中判定为“是”而前进到步骤1215，将上游侧目标空燃比 abyfr设定为比理论空燃比更浓侧的空燃比AFrich (例如，14. 2)。进一步，CPU在图12的步骤1230中将主反馈量DFmain的值设定为“0”，并且在步骤1235中将副反馈量DFsub的值设定为“0”。其结果是，如果CPU执行步骤1240以后的处理，则内燃机的空燃比(因此， 催化剂流入气体的空燃比)被控制到浓空燃比AFrich。因此，催化剂流入气体中包含过剩的未燃物，所以氧吸附量OSA逐渐地减小。CPU在步骤3525中按照下述的(16)式计算氧吸附量OSA的变化量Δ 0SA。在该 (16)式中，值“0.23”是大气中包含的氧的重量比例。mf是预定时间(本例程被执行的周期tsam)内的燃料喷射量Fi的合计量。Moich是理论空燃比(例如，14. 6)。abyfs是在预定时间tsam中由上游侧空燃比传感器55测量的检测上游侧空燃比。另外，abyfs也可以是在所述预定时间tsam内由上游侧空燃比传感器55检测出的上游侧空燃比abyfs的平均值。AOSA = 0. 23 · (abyfs-stoich) · mf (16)接着，CPU前进到步骤3530，通过使该时间点上的氧吸附量OSA加上在上述步骤 3525中求出的氧吸附量OSA的变化量AOSA计算出最新的氧吸附量0SA。之后，CPU前进到步骤3535，判定氧吸附量调整用浓标识M)SArich的值是否为 “1”。在当前时间点上，在上述步骤3520中氧吸附量调整用浓标识TOSArich的值被设定为 “1”。因此，CPU在步骤3535中判定为“是”而前进到步骤3540，判定在步骤3530中计算出的氧吸附量OSA是否小于等于氧吸附量下限值OSALoth。氧吸附量下限值OSALoth被选择为小于“0”且其绝对值小于最大氧吸附量Cmax的绝对值的1/2的值。这时，如果氧吸附量 OSA大于氧吸附量下限值OSALoth，则CPU在步骤3540中判定为“否”，直接前进到步骤3595 而暂时结束本例程。之后，如果该状态继续，则内燃机的空燃比被持续控制到浓空燃比AFrich，因此氧吸附量OSA逐渐减小而变得小于等于氧吸附量下限值OSALoth。这时，如果CPU执行步骤 3540的处理，则CPU在该步骤3540中判定为“是”，而在步骤3545中将氧吸附量调整用浓标识TOSArich的值设定为“0”。进一步，CPU前进到步骤3550，将氧吸附量调整用稀标识 XOSAlean的值设定为“ 1 ”，前进到步骤3595而暂时结束本例程。其结果是，CPU在前进到图12的步骤1210时在该步骤1210中判定为“否”后前进到步骤1220，并在步骤1220中判定为“是”后前进到步骤1225。然后，CPU在该步骤1225 中将上游侧目标空燃比abyfr设定为比理论空燃比更稀侧的空燃比AFlean(例如，15. 0)。 另外，CPU在图12的步骤1230中将主反馈量DFmain的值设定为“0”并且在步骤1235中将副反馈量DFsub的值设定为“0”。其结果是，如果CPU执行步骤1240以后的处理，则内燃机的空燃比(因此，催化剂流入气体的空燃比)被控制到稀空燃比AFlean。因此，催化剂流入气体中包含过剩的氧，因此氧吸附量OSA逐渐地增大。另外，如果经过预定时间后CPU开始图35的例程的处理，则CPU执行步骤3505、步骤3510、步骤3525以及步骤3530的处理，在步骤3535中判定为“否”而前进到步骤3555。CPU在步骤3555中判定氧吸附量调整用稀标识TOSAlean的值是否为“1”。在当前时间点上，在步骤3550中氧吸附量调整用稀标识TOSAlean的值被设定为“1”。因此，CPU 在步骤3555中判定为“是”而前进到步骤3560，判定在步骤3530中计算出的氧吸附量OSA 是否大于等于氧吸附量上限值OSAHith。氧吸附量上限值OSAHith被设定为比氧吸附量下限值OSALoth大预定量的值。氧吸附量上限值OSAHith被选择为大于“0”且小于最大氧吸附量Cmax的绝对值的1/2的值。这时，如果氧吸附量OSA小于氧吸附量上限值OSAHith，则CPU在步骤3560中判断为“否”，而直接前进到步骤3595而暂时结束本例程。之后，如果该状态继续，则内燃机的空燃比被持续控制到稀空燃比AFlean，因此氧吸附量OSA逐渐增大而变得大于等于氧吸附量上限值OSAHith。这时，如果CPU执行步骤3560的处理，则CPU在该步骤3560中判定为“是”，在步骤3565中将氧吸附量调整用浓标识TOSArich的值设定为“1”。进一步，CPU前进到步骤3570，将氧吸附量调整用稀标识 XOSAlean的值设定为“0”，前进到步骤3595而暂时结束本例程。由此，内燃机的空燃比被再次控制到浓空燃比AFrich。如上所述，如果氧吸附量OSA小于等于氧吸附量下限值OSALoth，则内燃机的空燃比被设定为稀空燃比AFlean，由此，使氧吸附量OSA增大。此外，如果氧吸附量OSA大于等于氧吸附量上限值OSAHith，则内燃机的空燃比被设定为浓空燃比AFrich，由此，使氧吸附量OSA减小。即，氧吸附量的反馈控制被执行。另外，CPU每当经过预定时间就执行图36中由流程图所示的“氧吸附量反馈控制结束判定例程”。因此，如果达到预定的正时，则CPU从图36的步骤3600起开始处理而前进到步骤3610，判定氧吸附量控制标识TOSAcont的值是否为“1”。这时，如果氧吸附量控制标识TOSAcont的值为“0”，则CPU在步骤3610中判定为“否”，直接前进到步骤3695而暂时结束本例程。相对于此，如果在当前时间点上氧吸附量反馈控制被执行使得氧吸附量控制标识 XOSAcont的值为“1”，则CPU在步骤3610中判定为“是”而前进到步骤3620，判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是否大于“作为第一阈值的理论配比上限值VHilimit”。
这时，如果输出值Voxs大于“作为第一阈值的理论配比上限值VHilimit”，则CPU 在步骤3620中判定为“是”而前进到步骤3630，将氧吸附量控制标识TOSAcont、氧吸附量调整用稀标识M)SAlean以及氧吸附量调整用浓标识M)SArich的各值设定为“O”。由此，在CPU执行图12所示的例程时，CPU在步骤1210和步骤1220两个步骤中判定为“否”而直接前进到步骤1240。其结果是，上游侧目标空燃比abyfr被设定为理论空燃比stoich(参照步骤120 。另外，由于不进行步骤1230及步骤1235的处理，因此通过基于上游侧空燃比传感器55的输出值Vabyfs的主反馈量DFmain进行的控制以及通过基于下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的副反馈量DFsub进行的控制重新开始。由此，CPU在之后前进到图33的步骤3310时，在该步骤3310中判定为“否”而前进到步骤1860。因此，氧吸附量反馈控制被中止。另一方面，如果CPU前进到步骤3620时下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs小于等于“作为第一阈值的理论配比上限值VHilimit”，则CPU在该步骤3620中判定为“否” 而前进到步骤3640，判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs是否小于“作为第二阈值的理论配比下限值VLolimit”。这时，如果输出值Voxs小于“作为第二阈值的理论配比下限值VLolimit”，则CPU 在步骤3640中判定为“是”而前进到步骤3630，将氧吸附量控制标识TOSAcont、氧吸附量调整用稀标识TOSAlean及氧吸附量调整用浓标识M)SArich的各值设定为“O”。因此，在此种情况下，上游侧目标空燃比abyfr也被设定为理论空燃比stoich，通过主反馈量DFmain进行的控制和通过副反馈量DFsub进行的控制被重新开始。另一方面，如果CPU前进到步骤3640时下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs大于等于“作为第二阈值的理论配比下限值VLolimit”，则CPU在该步骤3640中判定为“否”， 前进到步骤3695而暂时结束本例程。因此，在此情况下，氧吸附量控制标识TOSAcont、氧吸附量调整用稀标识TOSAlean以及氧吸附量调整用浓标识M)SArich不发生改变，因此之前的氧吸附量反馈控制被继续执行。另外，在氧吸附量控制标识TOSAcont的值被步骤3630的处理设定为“O”之后CPU 前进到图33的步骤3310时，CPU在该步骤3310中判定为“否”而前进到步骤1860。如上所述，第五控制装置包括执行氧吸附量反馈控制的空燃比控制单元SP，该空燃比控制单元获得在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs “小于所述第一阈值(理论配比上限值 VHilimit)且大于所述第二阈值(理论配比下限值VLolimit)的值”从而“所述通常空燃比反馈控制被执行的期间”中的“该输出值的变动频率(平均值FvAve) ”。然后，空燃比控制单元当所获得的变动频率(平均值FvAve)小于等于预定的阈值频率Fvth时(参照图 34的步骤3450)，代替“所述通常空燃比反馈控制”，而估计所述催化剂的氧吸附量OSA(氧吸附量的基于某时间点的值的相对值)，并控制被供应给内燃机10的混合气的空燃比，使得该估计的氧吸附量介于“氧吸附量下限值和氧吸附量上限值之间”(参照图34的步骤 3455和图35的例程)。其结果是，使“催化剂流入气体的空燃比”在排放不发生恶化的范围内以理论空燃比为中心大幅变动，因此催化剂43的浓中毒或者稀中毒易于消除，从而能够改善催化剂43的净化效率。另外，上述空燃比控制单元被构成为在氧吸附量反馈控制被执行的期间中，当下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs “大于等于所述第一阈值或者小于等于所述第二阈值时”，结束所述氧吸附量反馈控制，并且重新开始“基于所述下游侧空燃比传感器的输出值对被供应给所述内燃机的混合气的空燃比的控制”(参照图36的例程)。因此，通过执行氧吸附量反馈控制，即使在氧吸附量为“O”或者接近最大氧吸附量 Cmax的情况下，也能够避免排放恶化。如上所述，根据本发明的内燃机的空燃比控制装置的各实施方式使用下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs和该输出值Voxs的变化速度AVoxs估计催化剂43的状态(氧吸附状态)，并根据该估计出的状态控制催化剂流入气体的空燃比。因此，催化剂流入气体的实际的空燃比是相应于“催化剂流入气体要求空燃比”的值，从而能够进一步改善排放。另外，本发明不限于上述实施方式，而可以在本发明的范围内采用各种变形例。例如，各实施方式的变形例涉及的CPU也可以通过每当经过预定时间就执行“图37所示的催化剂浓状态和稀状态判定例程”取代图26的例程，如下所述地判定催化剂43的状态。S卩，CPU在步骤3710中判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度 AVoxs是否为负，在变化速度AVoxs为负时，CPU在步骤3720中判定该变化速度的大小
AVoxs是否大于等于预定的变化速度阈值AVth。然后，在变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于预定的变化速度阈值AVth时，CPU判定为催化剂43 “处于氧过剩状态”，而在步骤 3730中将催化剂稀状态标识(氧过剩状态标识)XCCROlean的值设定为“1”。这时，CPU在步骤3740中将催化剂浓状态标识(氧不足状态标识)XCCROrich的值设定为“O”。此外，CPU在步骤3750中判定下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度 AVoxs是否为正，在变化速度AVoxs为正时，CPU在步骤3760中判定该变化速度的大小
AVoxs是否大于等于预定的变化速度阈值AVth。并且，在变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于预定的变化速度阈值AVth时，CPU判定为催化剂43 “处于氧不足状态”，并在步骤 3770中将催化剂浓状态标识KXROrich的值设定为“1”。这时，CPU在步骤3780中将催化剂稀状态标识XCCROlean的值设定为“O”。如此，各实施方式的变形例也可以被构成为在下游侧空燃比传感器56的输出值 Voxs的变化速度AVoxs为负且该输出值Voxs的变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于预定的变化速度阈值AVth时，判定为催化剂43处于氧不足状态。此外，各实施方式的变形例也可以被构成为在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度AVoxs为正且该输出值Voxs的变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于预定的变化速度阈值AVth时，判定为催化剂43处于氧过剩状态。此外，各实施方式的其它的变形例涉及的CPU也可以通过每当经过预定时间就执行“图38所示的催化剂浓状态和稀状态判定例程”取代图沈的例程，如下所述地判定催化剂43的状态。此外，图38所示的步骤中的与图37所示的步骤相同的步骤标记相同的符号。 省略这些步骤的详细的说明。图38所示的例程是分别将图37所示的步骤3720和步骤3760替换成步骤3820和步骤3860的例程。在步骤3820中，CPU判定变化速度的大小| Δ Voxs |是否大于等于催化
69剂稀判定用变化速度阈值AVthL(Voxs)。该催化剂稀判定用变化速度阈值AVthL(Voxs) 如步骤3820附近的图所示被设定为输出值Voxs的大小|Voxs| ( = Voxs)越大而越大。这是因为由于输出值Voxs越大催化剂43的氧吸附量OSA越小的可能性高，因此当输出值Voxs大时，只要输出值Voxs的变化速度的大小I AVoxsl不是相当大，就不判定为催化剂43处于氧过剩状态。如此，CPU也可以被构成为在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度 AV0xs为负且该输出值Voxs的变化速度的大小I AVoxsl大于等于“输出值Voxs越大就变得越大的催化剂稀判定用变化速度阈值△ VthL”时，判定为催化剂43处于氧过剩状态。此外，在步骤3860中，CPU判定变化速度的大小| Δ Voxs |是否大于等于催化剂浓判定用变化速度阈值AVthR(Voxs)。该催化剂浓判定用变化速度阈值AVthR(Voxs)如步骤3860的附近的图所示，被设定为输出值Voxs的大小|Voxs| ( = Voxs)越大而越小。这是因为由于输出值Voxs越小催化剂43的氧吸附量OSA越大的可能性高，因此，当输出值Voxs小时，只要输出值Voxs的变化速度的大小I Δ Voxs I不是相当大，就不判定为催化剂43处于氧不足状态。如此，CPU也可以被构成为在下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度 AVoxs为正且该输出值Voxs的变化速度的大小I Δ Voxs I大于等于“输出值Voxs越大就变得越小的催化剂浓判定用变化速度阈值AVthR"时，判定为催化剂43处于氧不足状态。即，本发明的实施方式和变形例涉及的空燃比控制装置是下述装置，该装置基于下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs和下游侧空燃比传感器56的输出值Voxs的变化速度的AVoxs估计催化剂43的氧吸附状态，并且基于该估计的状态控制流入该催化剂中的气体的空燃比，使得该催化剂的氧吸附量在从大于“O”的第一氧吸附量至大于该第一氧吸附量且小于该催化剂的最大氧吸附量的第二氧吸附量的之间中发生变化。
70
权利要求
1.一种内燃机的空燃比控制装置，被应用于在排气通路中设置有催化剂的内燃机，所述空燃比控制装置包括下游侧空燃比传感器，所述下游侧空燃比传感器被配置在所述排气通路中比所述催化剂靠下游的部位，并且所述下游侧空燃比传感器是浓淡电池型氧浓度传感器，当催化剂流出气体所包含的氧的量比用于氧化所述催化剂流出气体所包含的未燃物所需的量少时，所述浓淡电池型氧浓度传感器输出最大输出值，当所述催化剂流出气体所包含的氧的量比用于氧化所述催化剂流出气体所包含的未燃物所需的量多时，所述浓淡电池型氧浓度传感器输出最小输出值，所述催化剂流出气体是从所述催化剂流出的气体；以及空燃比控制单元，所述空燃比控制单元基于所述下游侧空燃比传感器的输出值来控制被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比，以改变催化剂流入气体的空燃比，所述催化剂流入气体是流入所述催化剂的气体；所述空燃比控制单元被构成为执行控制被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比的通常空燃比反馈控制，使得在所述下游侧空燃比传感器的输出值减少的情况下所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比，并且在所述下游侧空燃比传感器的输出值增大的情况下所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比。
2.根据权利要求1所述的内燃机的空燃比控制装置，其中，所述空燃比控制单元被构成为当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于预定的第一阈值并且大于比所述第一阈值小的预定的第二阈值时，执行所述通常空燃比反馈控制，所述第一阈值是中间值与所述最大输出值之间的值，并且被设定为比所述中间值更接近所述最大输出值的值，所述中间值是所述最大输出值与所述最小输出值的中间的值，所述第二阈值是所述中间值与所述最小输出值之间的值，并且被设定为比所述中间值更接近所述最小输出值的值。
3.根据权利要求2所述的内燃机的空燃比控制装置，其中，所述第一阈值被设定为等于在所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比并且所述催化剂的氧吸附量增大的情况下，所述催化剂流出气体的空燃比为理论空燃比时的所述下游侧空燃比传感器的输出值，所述第二阈值被设定为等于在所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比并且所述催化剂的氧吸附量减少的情况下，所述催化剂流出气体的空燃比为理论空燃比时的所述下游侧空燃比传感器的输出值。
4.根据权利要求2或3所述的空燃比控制装置，其中，当所述下游侧空燃比传感器的输出值大于等于包括所述第一阈值的预定范围内的值时，所述空燃比控制单元控制被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比，使得所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比。
5.根据权利要求2或3所述的空燃比控制装置，其中，当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于等于包括所述第二阈值的预定范围内的值时，所述空燃比控制单元控制被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比，使得所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比。
6.根据权利要求2或3所述的空燃比控制装置，其中，当所述下游侧空燃比传感器的输出值大于等于包括所述第一阈值的预定范围内的值时，所述空燃比控制单元控制被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比，使得所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比，并且，当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于等于包括所述第二阈值的预定范围内的值时，所述空燃比控制单元控制被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比，使得所述催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的空燃比控制装置，其中， 所述空燃比控制单元包括基本燃料喷射量计算单元，所述基本燃料喷射量计算单元获得被吸入所述内燃机中的吸入空气量，并基于所述获得的吸入空气量来计算用于使被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比与理论空燃比一致的基本燃料喷射量；副反馈量计算单元，所述副反馈量计算单元基于所述下游侧空燃比传感器的输出值来计算副反馈量，所述副反馈量是用于修正所述基本燃料喷射量的反馈量；以及燃料喷射单元，所述燃料喷射单元向所述内燃机喷射供应通过使用所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正而得到的量的燃料，所述副反馈量计算单元被构成为为了执行所述通常空燃比反馈控制而计算所述副反馈量，使得当所述下游侧空燃比传感器的输出值减少时，所述副反馈量是所述输出值的变化速度的大小越大就越增大所述基本燃料喷射量的值，并且当所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时，所述副反馈量是所述输出值的变化速度的大小越大就越减少所述基本燃料喷射量的值。
8.根据权利要求6所述的内燃机的空燃比控制装置，其中， 所述空燃比控制单元包括基本燃料喷射量计算单元，所述基本燃料喷射量计算单元获得被吸入所述内燃机中的吸入空气量，并基于所述获得的吸入空气量来计算用于使被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比与理论空燃比一致的基本燃料喷射量；副反馈量计算单元，所述副反馈量计算单元基于所述下游侧空燃比传感器的输出值来计算副反馈量，所述副反馈量是用于修正所述基本燃料喷射量的反馈量；以及燃料喷射单元，所述燃料喷射单元向所述内燃机喷射供应通过使用所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正而得到的量的燃料，所述副反馈量计算单元包括微分项计算单元，所述微分项计算单元为了执行所述通常空燃比反馈控制而通过对所述下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度乘以预定的微分增益kd来计算副反馈量的微分项，当所述下游侧空燃比传感器的输出值减少时，所述输出值的变化速度的大小越大，所述副反馈量的微分项就越增大所述基本燃料喷射量，并且当所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时，所述输出值的变化速度的大小越大，所述副反馈量的微分项就越减少所述基本燃料喷射量。
9.根据权利要求8所述的内燃机的空燃比控制装置，其中， 所述副反馈量计算单元包括比例项计算单元，当所述下游侧空燃比传感器的输出值大于等于所述第一阈值时，所述比例项计算单元计算对所述第一阈值与所述下游侧空燃比传感器的输出值的差乘以稀控制用增益KpL而得的值、与对设定在所述第一阈值和所述第二阈值之间的预定的目标值与所述第一阈值的差乘以第一增益KpSl而得的值之和，作为所述副反馈量的比例项，所述副反馈量的比例项用于通过减少所述基本燃料喷射量而将被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比控制到比理论空燃比更稀侧的空燃比，当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于等于所述第二阈值时，所述比例项计算单元计算对所述第二阈值与所述下游侧空燃比传感器的输出值的差乘以浓控制用增益KpR而得的值、与对所述目标值与所述第二阈值的差乘以第二增益KpS2而得的值之和，作为所述副反馈量的比例项，所述副反馈量的比例项用于通过增大所述基本燃料喷射量而将被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比控制到比理论空燃比更浓侧的空燃比，当所述下游侧空燃比传感器的输出值介于所述第一阈值与所述第二阈值之间时，所述比例项计算单元计算对所述目标值与所述下游侧空燃比传感器的输出值的差乘以第三增益KpS3而得的值，作为所述副反馈量的比例项。
10.根据权利要求9所述的内燃机的空燃比控制装置，其中， 所述比例项计算单元被构成为当所述下游侧空燃比传感器的输出值大于包括所述第一阈值的预定范围内的值时，将所述目标值设定为第一目标值，所述第一目标值是所述第一阈值与所述中间值之间的值，当所述下游侧空燃比传感器的输出值小于包括所述第二阈值的预定范围内的值时，将所述目标值设定为第二目标值，所述第二目标值是所述第二阈值与所述中间值之间的值，当所述下游侧空燃比传感器的输出值介于包括所述第一阈值的预定范围内的值与包括所述第二阈值的预定范围内的值之间时，将所述目标值设定为第三目标值，所述第三目标值是所述第一目标值与所述第二目标值之间的值。
11.根据权利要求9或10所述的内燃机的空燃比控制装置，其中，所述比例项计算单元被构成为所述下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小越大就越减小所述比例项的大小。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的内燃机的空燃比控制装置，其中， 所述空燃比控制单元包括基本燃料喷射量计算单元，所述基本燃料喷射量计算单元获得被吸入所述内燃机中的吸入空气量，并基于所述获得的吸入空气量来计算用于使被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比与理论空燃比一致的基本燃料喷射量；上游侧空燃比传感器，所述上游侧空燃比传感器被配置在所述排气通路中比所述催化剂靠上游的部位，并输出与流经其配置部位的气体的空燃比相应的输出值；主反馈量计算单元，所述主反馈量计算单元计算主反馈量，所述主反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正，使得由所述上游侧空燃比传感器的输出值表示的上游侧空燃比与理论空燃比一致；副反馈量计算单元，所述副反馈量计算单元计算副反馈量，当所述下游侧空燃比传感器的输出值减少时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量增大，并且当所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量减少；以及燃料喷射单元，所述燃料喷射单元向所述内燃机喷射供应通过使用空燃比修正量对所述基本燃料喷射量进行修正而得到的量的燃料，所述空燃比修正量包括所述主反馈量和所述副反馈量，所述主反馈量计算单元被构成为在所述下游侧空燃比传感器的输出值减少的情况下，当所述主反馈量是减少所述基本燃料喷射量的值时，所述主反馈量计算单元减小所述主反馈量的大小或将所述主反馈量的大小设定为0，在所述下游侧空燃比传感器的输出值增大的情况下，当所述主反馈量是增大所述基本燃料喷射量的值时，所述主反馈量计算单元减小所述主反馈量的大小或将所述主反馈量的大小设定为0。
13.根据权利要求6所述的内燃机的空燃比控制装置，其中， 所述空燃比控制单元包括基本燃料喷射量计算单元，所述基本燃料喷射量计算单元获得被吸入所述内燃机中的吸入空气量，并基于所述获得的吸入空气量来计算用于使被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比与理论空燃比一致的基本燃料喷射量；上游侧空燃比传感器，所述上游侧空燃比传感器被配置在所述排气通路中比所述催化剂靠上游的部位，并输出与流经其配置部位的气体的空燃比相应的输出值；主反馈量计算单元，所述主反馈量计算单元计算主反馈量，所述主反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正，使得由所述上游侧空燃比传感器的输出值表示的上游侧空燃比与理论空燃比一致；副反馈量计算单元，所述副反馈量计算单元计算副反馈量，当所述下游侧空燃比传感器的输出值减少时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量增大，并且当所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量减少；以及燃料喷射单元，所述燃料喷射单元向所述内燃机喷射供应通过使用空燃比修正量对所述基本燃料喷射量进行修正而得到的量的燃料，所述空燃比修正量包括所述主反馈量和所述副反馈量，所述主反馈量计算单元被构成为在所述下游侧空燃比传感器的输出值大于等于包括所述第一阈值的预定范围内的值的情况下，当所述主反馈量是增大所述基本燃料喷射量的值时，所述主反馈量计算单元将所述主反馈量设定为0 ；在所述下游侧空燃比传感器的输出值小于等于包括所述第二阈值的预定范围内的值的情况下，当所述主反馈量是减少所述基本燃料喷射量的值时，所述主反馈量计算单元将所述主反馈量设定为0。
14.根据权利要求2、3、4、6、8、9、10、11以及13中任一项所述的内燃机的空燃比控制装置，其中，所述空燃比控制单元包括理论配比上限值获得单元，所述理论配比上限值获得单元获得在下述期间内所述下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小变为最小的时间点上的所述下游侧空燃比传感器的输出值，作为所述第一阈值，所述期间是指当所述下游侧空燃比传感器的输出值是所述最大输出值时，将所述催化剂流入气体的空燃比控制到比理论空燃比更稀侧的预定稀空燃比，并在此状态下所述下游侧空燃比传感器的输出值达到所述最小输出值或者对所述最小输出值加上预定值而得的值的期间。
15.根据权利要求2、3、5、6、8、9、10、11、13以及14中任一项所述的内燃机的空燃比控制装置，其中，所述空燃比控制单元包括理论配比下限值获得单元，所述理论配比下限值获得单元获得在下述期间内所述下游侧空燃比传感器的输出值的变化速度的大小变为最小的时间点上的所述下游侧空燃比传感器的输出值，作为所述第二阈值，所述期间是指当所述下游侧空燃比传感器的输出值是所述最小输出值时，将所述催化剂流入气体的空燃比控制到比理论空燃比更浓侧的预定浓空燃比，并在此状态下所述下游侧空燃比传感器的输出值达到所述最大输出值或者从所述最大输出值减去预定值而得的值的期间。
16.根据权利要求1至6中任一项所述的内燃机的空燃比控制装置，其中， 所述空燃比控制单元包括基本燃料喷射量计算单元，所述基本燃料喷射量计算单元获得被吸入所述内燃机中的吸入空气量，并基于所述获得的吸入空气量来计算用于使被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比与理论空燃比一致的基本燃料喷射量；上游侧空燃比传感器，所述上游侧空燃比传感器被配置在所述排气通路中比所述催化剂靠上游的部位，并输出与流经其配置部位的气体的空燃比相应的输出值；主反馈量计算单元，所述主反馈量计算单元计算主反馈量，所述主反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正，使得由所述上游侧空燃比传感器的输出值表示的上游侧空燃比与理论空燃比一致；副反馈量计算单元，所述副反馈量计算单元计算副反馈量，当所述下游侧空燃比传感器的输出值减少时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量增大，并且当所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量减少；燃料喷射单元，所述燃料喷射单元向所述内燃机喷射供应通过使用空燃比修正量对所述基本燃料喷射量进行修正而得到的量的燃料，所述空燃比修正量包括所述主反馈量和所述副反馈量；以及催化剂功能恢复单元，所述催化剂功能恢复单元求出在所述空燃比修正量是增大所述基本燃料喷射量的值的状态继续的情况下所述基本燃料喷射量通过所述空燃比修正量而增大的量的累积值，并在所述求出的累积值的大小达到预定的增量阈值时，控制从所述燃料喷射单元喷射供应的燃料的量，使得无论所述空燃比修正量如何，被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比在预定的第一催化剂恢复时间中都是比理论空燃比更稀侧的空燃比。
17.根据权利要求1至6中任一项所述的内燃机的空燃比控制装置，其中， 所述空燃比控制单元包括基本燃料喷射量计算单元，所述基本燃料喷射量计算单元获得被吸入所述内燃机中的吸入空气量，并基于所述获得的吸入空气量来计算用于使被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比与理论空燃比一致的基本燃料喷射量；上游侧空燃比传感器，所述上游侧空燃比传感器被配置在所述排气通路中比所述催化剂靠上游的部位，并输出与流经其配置部位的气体的空燃比相应的输出值；主反馈量计算单元，所述主反馈量计算单元计算主反馈量，所述主反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正，使得由所述上游侧空燃比传感器的输出值表示的上游侧空燃比与理论空燃比一致；副反馈量计算单元，所述副反馈量计算单元计算副反馈量，当所述下游侧空燃比传感器的输出值减少时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量增大，并且当所述下游侧空燃比传感器的输出值增大时，所述副反馈量对所述基本燃料喷射量进行修正使得所述基本燃料喷射量减少；燃料喷射单元，所述燃料喷射单元向所述内燃机喷射供应通过使用空燃比修正量对所述基本燃料喷射量进行修正而得到的量的燃料，所述空燃比修正量包括所述主反馈量和所述副反馈量；以及催化剂功能恢复单元，所述催化剂功能恢复单元求出在所述空燃比修正量是减少所述基本燃料喷射量的值的状态继续的情况下所述基本燃料喷射量通过所述空燃比修正量而减少的量的累积值，并在所述求出的累积值的大小达到预定的减量阈值时，控制从所述燃料喷射单元喷射供应的燃料的量，使得无论所述空燃比修正量如何，被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比在预定的第二催化剂恢复时间中都是比理论空燃比更浓侧的空燃比。
18.根据权利要求6所述的内燃机的空燃比控制装置，其中，所述空燃比控制单元被构成为获得所述下游侧空燃比传感器的输出值是小于所述第一阈值且大于所述第二阈值的值从而所述通常空燃比反馈控制被执行的期间中的所述输出值的变动频率，并且当所述获得的变动频率小于等于预定的阈值频率时，所述空燃比控制单元代替所述通常空燃比反馈控制，而执行氧吸附量反馈控制，在所述氧吸附量反馈控制中，估计所述催化剂的氧吸附量，并且基于所述估计出的氧吸附量来控制被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比，使得所述估计出的氧吸附量介于预定的氧吸附量下限值与大于所述氧吸附量下限值的预定的氧吸附量上限值之间。
19.根据权利要求18所述的内燃机的空燃比控制装置，其中，所述空燃比控制单元被构成为在所述氧吸附量反馈控制被执行的期间，当所述下游侧空燃比传感器的输出值大于等于所述第一阈值或者小于等于所述第二阈值时，所述空燃比控制单元结束所述氧吸附量反馈控制，并且重新开始基于所述下游侧空燃比传感器的输出值对被供应给所述内燃机的混合气体的空燃比的控制。
全文摘要
本空燃比控制装置被应用于在排气通路中具有催化剂43的内燃机，并包括被配置在比催化剂靠下游的部位的下游侧空燃比传感器56，该下游侧空燃比传感器是浓淡电池型氧浓度传感器；以及空燃比控制单元，基于所述下游侧空燃比传感器的输出值来控制被供应给内燃机10的混合气体的空燃比，以改变催化剂流入气体的空燃比。另外，该空燃比控制单元控制被供应给内燃机10的混合气体的空燃比，使得在下游侧空燃比传感器的输出值减小的情况下，催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更浓侧的空燃比，并且在下游侧空燃比传感器的输出值增大的情况下，催化剂流入气体的空燃比是比理论空燃比更稀侧的空燃比。
文档编号F02D41/14GK102439279SQ200980159430
公开日2012年5月2日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者中野智洋, 藤原孝彦 申请人:丰田自动车株式会社