图2说明的那样，就输出电流变化率而言，在空燃比传感器的个体间产生偏差，或者即使在同一空燃比传感器中也由于经年劣化等而产生偏差。但是，从图2可知，即便产生这样的偏差，电流为零时的排气空燃比(在图2的例子中为理论空燃比)也几乎不变化。即，在输出电流Ir取零以外的值时，难以正确地检测排气空燃比的绝对值，而在输出电流Ir变为零时，能够正确地检测排气空燃比的绝对值(在图2的例子中为理论空燃比)。
[0113]而且，如使用图9说明的那样，在空燃比传感器40、41中，通过使传感器施加电压Vr变化，能够使电流为零时的排气空燃比变化。S卩，如果适当地设定传感器施加电压Vr，则能够正确地检测理论空燃比以外的排气空燃比的绝对值。特别是，在使传感器施加电压Vr在后述的“特定电压区域”内变化的情况下，能够将电流为零时的排气空燃比相对于理论空燃比(14.6)仅少许地(例如±1%的范围(约14.45?约14.75)内)调整。因此，通过适当地设定传感器施加电压Vr，能够正确地检测与理论空燃比稍有不同的空燃比的绝对值。
[0114]<特定电压区域的说明>
[0115]但是，如上所述，通过使传感器施加电压Vr变化，能够使电流为零时的排气空燃比变化。但是，若使传感器施加电压Vr大于某个上限电压或小于某个下限电压，则相对于传感器施加电压Vr变化量的电流为零时的排气空燃比的变化量变大。因此，在这样的电压区域中，若传感器施加电压Vr稍微地偏移，则电流为零时的排气空燃比较大地变化。因此，在这样的电压区域中，为了正确地检测排气空燃比的绝对值，需要精密地控制传感器施加电压Vr，不怎么实用。因而，从正确地检测排气空燃比的绝对值的观点来看，传感器施加电压Vr需要设为某个上限电压与某个下限电压之间的“特定电压区域”内的值。
[0116]这样的特定电压区域能够采用各种方法来定义。以下，使用图10?图12对几个定义的例子进行说明。
[0117]首先，对第一个例子进行说明。如图10(A)的电压-电流线图所示，空燃比传感器40、41在各排气空燃比下具有:电流增大区域，其是输出电流Ir随着传感器施加电压Vr的增大而增大的电压区域；和电流微增区域，其是通过设置有扩散律速层，与所述电流增大区域相比，相对于传感器施加电压Vr增加量的输出电流Ir增加量变小的电压区域(在图1O(A)中仅针对排气空燃比为理论空燃比时示出了电流增大区域以及电流微增区域)。在第一个例子中，排气空燃比为理论空燃比时的电流微增区域被作为“特定电压区域”。
[0118]接着，对第二个例子进行说明。如图10⑶的电压-电流线图所示，空燃比传感器40,41在各排气空燃比下具有临界电流区域，该临界电流区域是输出电流Ir变为临界电流时的电压区域(在图10(B)中仅针对排气空燃比为理论空燃比时示出了临界电流区域)。在第二个例子中，排气空燃比为理论空燃比时的临界电流区域被作为“特定电压区域”。
[0119]接着，对第三个例子进行说明。如图10(C)的电压-电流线图所示，空燃比传感器40、41在各排气空燃比下具有:比例区域，其是输出电流与施加电压的增大成比例地增大的电压区域；水分解区域，其是通过发生水和/或固体电解质层51的分解，输出电流根据施加电压的变化而变化的电压区域；中间区域，其是所述比例区域与水分解区域之间的电压区域(在图10(C)中仅针对排气空燃比为理论空燃比时示出了比例区域、水分解区域以及中间区域)。在第三个例子中，排气空燃比为理论空燃比时的中间区域被作为“特定电压区域”。
[0120]接着，对第四个例子进行说明。如图9所示，电流为零时的排气空燃比根据传感器施加电压Vr而变化，传感器施加电压Vr越高，电流为零时的排气空燃比越低。如图11所示，在本实施方式的空燃比传感器40、41中，在将传感器施加电压Vr设为上限电压值时，电流为零时的排气空燃比变为比理论空燃比AFst低例如0.5?2%左右(优选I %左右)的空燃比。另一方面，在将传感器施加电压Vr设为下限电压值时，电流为零时的排气空燃比变为比理论空燃比AFst高例如0.5?2%左右(优选I %左右)的空燃比。在第四个例子中，所述上限电压值(电流为零时的排气空燃比变为比理论空燃比AFst低例如1%的空燃比时的电压值)与所述下限电压值(电流为零时的排气空燃比变为比理论空燃比AFst高例如1%的空燃比时的电压值)之间的电压区域被作为“特定电压区域”。
[0121]接着，参照图12对第五个例子进行说明。图12示出了电流相对于电压的变化。如图12所示，在本实施方式的空燃比传感器40、41中，在各排气空燃比下，从为负的状态开始，输出电流Ir随着传感器施加电压Vr增大而增大到第一弯曲点B1，从第一弯曲点81开始，输出电流Ir随着传感器施加电压Vr增大而增大到第二弯曲点B2，从第二弯曲点开始，输出电流Ir随着传感器施加电压Vr增大而增大。在第一弯曲点81与第二弯曲点B 2之间的电压区域中，与其他电压区域相比，相对于传感器施加电压Vr增加量的施加电流Ir增加量较小。在第五个例子中，排气空燃比为理论空燃比时的所述第一弯曲点和第二弯曲点之间的电压被作为“特定电压区域”。
[0122]接着，对第六个例子进行说明。在第六个例子中，“特定电压区域”的上限电压值和下限电压值用具体的数值确定。具体地讲，“特定电压区域”被设为0.05V以上、0.95V以下，优选为0.1V以上、0.9V以下，更优选为0.15V以上、0.8V以下。
[0123]再者，如使用图7说明的那样，若使传感器施加电压Vr增大到某个特定值(最大电压)以上，则如图中由单点划线所示那样，不论排气空燃比为怎样的值，输出电流Ir都不会变为O。另一方面，若使传感器施加电压Vr下降到某个特定值(最小电压)以下，则如图中由双点划线所示那样，不论排气空燃比为怎样的值，输出电流Ir都不会变为O。
[0124]因此，如果传感器施加电压Vr为最大电压与最小电压之间的电压，则存在输出电流变为零时的排气空燃比。相反地，如果传感器施加电压Vr为高于最大电压的电压或低于最小电压的电压，则不存在输出电流变为零时的排气空燃比。因此，传感器施加电压Vr至少需要为在排气空燃比为任一个空燃比时输出电流变为零时的电压，即为最大电压与最小电压之间的电压。所述的“特定电压区域”是最大电压与最小电压之间的电压区域。
[0125]<各空燃比传感器中的施加电压>
[0126]在本实施方式中，鉴于上述的微观特性，在由上游侧空燃比传感器40检测排气的空燃比时，上游侧空燃比传感器40中的传感器施加电压Vrup被固定为在排气空燃比为理论空燃比(在本实施方式中为14.6)时输出电流变零时的恒定电压(例如0.45V)。换言之，在上游侧空燃比传感器40中，设定传感器施加电压Vrup，使得电流为零时的排气空燃比变为理论空燃比。
[0127]另一方面，在由下游侧空燃比传感器41检测排气的空燃比时，下游侧空燃比传感器41中的传感器施加电压Vr被设为在排气空燃比为比理论空燃比稍浓的预先确定的规定空燃比(例如14.55。以下称为“浓判定空燃比”)时输出电流变为零时的恒定电压(例如0.7V)。换言之，在下游侧空燃比传感器41中，设定传感器施加电压Vrdwn，使得电流为零时的排气空燃比变为比理论空燃比稍浓的浓判定空燃比。这样，在本实施方式中，下游侧空燃比传感器41中的传感器施加电压Vrdwn被设为比上游侧空燃比传感器40中的传感器施加电压Vrup高的电压。
[0128]因此，与两空燃比传感器40、41连接的E⑶31，将在上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup变为零时的上游侧空燃比传感器40周围的排气空燃比判断为理论空燃比。另一方面，E⑶31将在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为零时的下游侧空燃比传感器41周围的排气空燃比判断为浓判定空燃比、即与理论空燃比不同的预先确定的空燃比。
[0129]再者，所谓由空燃比传感器检测排气的空燃比时，可列举出例如未执行后述的燃料切断控制时、由空燃比传感器检测到的空燃比未达到18以上的较高的值时等。
[0130]<排气净化催化剂的说明>
[0131]接着，对本实施方式中使用的排气净化催化剂20、24进行说明。上游侧排气净化催化剂20以及下游侧排气净化催化剂24都具有同样的构成。以下，仅对上游侧排气净化催化剂20进行说明，但下游侧排气净化催化剂24也具有同样的构成以及作用。
[0132]上游侧排气净化催化剂20，是具有氧吸藏能力的三元催化剂。具体地讲，上游侧排气净化催化剂20是在由陶瓷构成的载体上担载了具有催化作用的贵金属(例如铂(Pt))以及具有氧吸藏能力的物质(例如氧化铈(CeO2))的催化剂。上游侧排气净化催化剂20在达到规定的活性温度时发挥同时净化未燃气体(HC、C0等)和氮氧化物(NOx)的催化作用，而且还发挥氧吸藏能力。
[0133]利用上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏能力，上游侧排气净化催化剂20在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比比理论空燃比稀(为稀空燃比)时吸藏排气中的氧。另一方面，上游侧排气净化催化剂20在流入的排气的空燃比比理论空燃比浓(为浓空燃比)时释放被上游侧排气净化催化剂20吸藏的氧。再者，“排气的空燃比”意指在生成该排气之前所供给的燃料的质量相对于空气的质量的比率，通常意指在生成该排气时向燃烧室5内供给的燃料的质量相对于空气的质量的比率。
[0134]上游侧排气净化催化剂20通过具有催化作用以及氧吸藏能力，根据氧吸藏量而具有对NOx以及未燃气体的净化作用。图13示出上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量与从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的NOx以及未燃气体(HC、CO等)的浓度的关系。图13(A)表示向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为稀空燃比时的、氧吸藏量与从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的NOx浓度的关系。另一方面，图13(B)表示向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为浓空燃比时的、氧吸藏量与从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的未燃气体的浓度的关系。
[0135]从图13(A)可知，在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量少时，直到最大氧吸藏量为止很有富余。因而，即使向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为稀空燃比(即，该排气包含NOx以及氧)，排气中的氧也被排气净化催化剂吸藏，与之相伴，NO x也被还原净化。其结果，在从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中几乎不含N0X。
[0136]但是，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量变多，则在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为稀空燃比的情况下，在上游侧排气净化催化剂20中变得难以吸藏排气中的氧，与之相伴，排气中的NOx也难以被还原净化。因而，从图13(A)可知，若氧吸藏量超过某个上限吸藏量Cuplim而增大，则从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的N0X&度急剧上升。
[0137]另一方面，在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量多时，若向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为浓空燃比(即，该排气包含HC、CO等未燃气体)，则释放被上游侧排气净化催化剂20吸藏的氧。因而，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中的未燃气体被氧化净化。其结果，从图13(B)可知，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中几乎不含未燃气体。
[0138]但是，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量变少，则在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为浓空燃比的情况下，从上游侧排气净化催化剂20释放的氧变少，与之相伴，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中的未燃气体也难以被氧化净化。因而，从图13(B)可知，氧吸藏量越过某个下限吸藏量Clowlim而减少时，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的未燃气体的浓度急剧上升。
[0139]这样，在本实施方式中使用的排气净化催化剂20、24，针对排气中的NOxW及未燃气体的净化特性根据向排气净化催化剂20、24流入的排气的空燃比以及氧吸藏量而变化。再者，如果具有催化作用以及氧吸藏能力，则排气净化催化剂20、24可以是与三元催化剂不同的催化剂。
[0140]<空燃比控制的概要>
[0141]接着，说明本发明的内燃机的控制装置中的空燃比控制的概要。在本实施方式中，基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup进行反馈控制，使得上游侧空燃比传感器40的输出电流(即，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比)Irup变为与目标空燃比相应的值。
[0142]向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比，基于下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn来设定。具体地讲，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn变为零以下时，目标空燃比被设为稀设定空燃比，并维持在该空燃比。所谓输出电流Irdwn变为零以下时，意指从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变为比理论空燃比稍浓的预先确定的浓判定空燃比(例如14.55)以下。另外，稀设定空燃比是比理论空燃比稀某种程度的预先确定的空燃比，例如设为14.65?20，优选为14.68?18，更优选为14.7?16左右。
[0143]若目标空燃比变更为稀设定空燃比，则可推定上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc。氧吸藏量OSAsc的推定基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup以及由空气流量计39等算出的向燃烧室5内的吸入空气量的推定值或从燃料喷射阀11喷出的燃料喷射量等来进行。而且，若氧吸藏量OSAsc的推定值变为预先确定的判定基准吸藏量Cref以上，则至此为稀设定空燃比的目标空燃比被设定为弱浓设定空燃比，并维持在该空燃比。弱浓设定空燃比是比理论空燃比稍浓的预先确定的空燃比，例如设为13.5?14.58，优选为14?14.57，更优选为14.3?14.55左右。其后，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn再次变为零以下时，目标空燃比再次被设定为稀设定空燃比，其后反复进行同样的操作。
[0144]这样，在本实施方式中，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的目标空燃比被交替地设定为稀设定空燃比和弱浓设定空燃比。特别是，在本实施方式中，稀设定空燃比与理论空燃比之间的差，大于弱浓设定空燃比与理论空燃比之间的差。因此，在本实施方式中，目标空燃比会被交替地设定为短期间的稀设定空燃比和长期间的弱浓设定空燃比。
[0145]<使用时间图的控制的说明>
[0146]参照图14，对如上述那样的操作具体说明。图14是在进行了本发明的内燃机的控制装置中的空燃比控制的情况下的、上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc、下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn、空燃比修正量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、以及从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的N0X&度的时间图。
[0147]再者，如上述那样，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup，在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为理论空燃比时变为零，在该排气的空燃比为浓空燃比时变为负值，在该排气的空燃比为稀空燃比时变为正值。另外，在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比为浓空燃比或稀空燃比时，与理论空燃比的差越大，则上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup的绝对值越大。
[0148]另一方面，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn，在从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比为浓判定空燃比(比理论空燃比稍浓)时变为零，在该排气的空燃比比浓判定空燃比浓时变为负值，在该排气的空燃比比浓判定空燃比稀时变为正值。另夕卜，在从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比比浓判定空燃比浓或稀时，与浓判定空燃比之间的差越大，则下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn的绝对值越大。
[0149]另外，空燃比修正量AFC是关于目标空燃比的修正量。在空燃比修正量AFC为O时，目标空燃比被设为理论空燃比，在空燃比修正量AFC为正值时，目标空燃比变为稀空燃比，在空燃比修正量AFC为负值时，目标空燃比变为浓空燃比。
[0150]在图示的例子中，在时刻L以前的状态中，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich。弱浓设定修正量AFCrich是与弱浓设定空燃比相应的值，为小于O的值。因此，目标空燃比被设为浓空燃比，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup随之变为负值。由于在向上游侧排气净化催化剂20流入的排气中包含未燃气体，因此上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐地减少下去。但是，排气中所包含的未燃气体被上游侧排气净化催化剂20净化，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比大致变为理论空燃比。因而，下游侧空燃比传感器的输出电流Irdwn变为正值(与理论空燃比相应)。此时，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比变为浓空燃比，因此能够抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的出量。
[0151]若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐减少，则氧吸藏量OSAsc在时刻h下越过下限吸藏量(参照图13的Clowlim)而减少。若氧吸藏量OSAsc比下限吸藏量减少，则流入到上游侧排气净化催化剂20中的未燃气体的一部分没有被上游侧排气净化催化剂20净化而流出。因而，时刻^以后，随着上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc减少，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn逐渐降低。此时，向上游侧排气净化催化剂20流入的排气的空燃比也变为浓空燃比，因此能够抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的出量。
[0152]其后，在时刻&下，下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到与浓判定空燃比相应的零。在本实