定为适当的值，则在固体电解质层51的两侧面间实际的氧浓度比变得比与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比大。因此，以固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比朝向与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比变小的方式，如图4B所不，从大气侧电极53朝向排气侧电极52而产生氧离子的移动。其结果，电流从大气侧电极53经由施加传感器施加电压Vr的电压施加装置60而向排气侧电极52流动。
[0083]此时流动的电流成为输出电流Ir。若将传感器施加电压Vr设定为适当的值，则输出电流的大小由在固体电解质层51中从大气侧电极53向排气侧电极52移动的氧离子的流量决定。该氧离子与从排气中经由扩散限速层54并通过扩散而向被测气体室57流入的未燃气体在排气侧电极52上发生反应(燃烧)。因而，氧离子的移动流量与流入被测气体室57内的排气中的未燃气体的浓度对应。因此，通过由电流检测装置61检测该电流Ir的大小，能够得知未燃气体浓度，进而能够得知浓区域中的空燃比。
[0084]另外，在空燃比传感器的周围的排气空燃比为理论空燃比时，向被测气体室57流入的氧以及未燃气体的量成为化学当量比。因此，两者会通过排气侧电极52的催化作用而完全燃烧，被测气体室57内的氧以及未燃气体的浓度不会产生变动。其结果，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比不变动，而维持与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比。因此，如图4C所示，不会产生由氧栗特性引起的氧离子的移动，其结果，不会产生在电路中流动的电流。
[0085]这样构成的空燃比传感器具有图5所示的输出特性。即，在空燃比传感器中，排气空燃比越大(即，成为越稀)，则空燃比传感器的输出电流Ir变得越大。除此之外，空燃比传感器构成为在排气空燃比为理论空燃比时输出电流Ir成为零。
[0086]〈电压施加装置以及电流检测装置的电路〉
[0087]图6示出构成电压施加装置60以及电流检测装置61的具体的电路的一例。在图示的例子中，将因氧电池特性产生的电动势表示为E，将固体电解质层51的内部电阻表示为Ri，将排气侧电极52与大气侧电极53之间的电位差表不为Vs。
[0088]由图6可知，电压施加装置60基本上以因氧电池特性而产生的电动势E与传感器施加电压Vr—致的方式进行负反馈控制。换言之，电压施加装置60在排气侧电极52与大气侧电极53之间的电位差Vs因固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比的变化而变化时，也以该电位差Vs成为传感器施加电压Vr的方式进行负反馈控制。
[0089]因此，在排气空燃比成为理论空燃比而在固体电解质层51的两侧面间不产生氧浓度比的变化的情况下，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比成为与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比。在该情况下，电动势E与传感器施加电压Vr—致，排气侧电极52与大气侧电极53之间的电位差Vs也成为传感器施加电压Vr，其结果，电流Ir不流动。
[0090]另一方面，在排气空燃比成为与理论空燃比不同的空燃比而在固体电解质层51的两侧面间产生氧浓度比的变化的情况下，固体电解质层51的两侧面间的氧浓度比没有成为与传感器施加电压Vr对应的氧浓度比。在该情况下，电动势E成为与传感器施加电压Vr不同的值。因此，通过该负反馈控制，为了以电动势E与传感器施加电压Vr—致的方式在固体电解质层51的两侧面间产生氧离子的移动，在排气侧电极52与大气侧电极53之间施加电位差Vs。然后，伴随此时的氧离子的移动而电流Ir流动。其结果，电动势E向传感器施加电压Vr收敛，若电动势E收敛于传感器施加电压Vr，则最终电位差Vs也收敛于传感器施加电压Vr。
[0091]因此，可以说电压施加装置60实质上在排气侧电极52与大气侧电极53之间施加了传感器施加电压Vr。此外，电压施加装置60的电路并非一定要如图6所示那样，只要能够实质上在排气侧电极52与大气侧电极53之间施加传感器施加电压Vr，就可以是任何类型的装置。
[0092]另外，电流检测装置61并非实际地检测电流，而是检测电压Eo并根据该电压Eo算出电流。在此，Eo由下述式(I)那样表示。
[0093]Eo = Vr+Vo+IrR---(l)
[0094]在此，Vo是偏置电压(为了使Eo不成为负值而预先施加的电压，例如3V)，R是图6所示的电阻的值。
[0095]在式(I)中，传感器施加电压Vr、偏置电压Vo以及电阻值R是恒定的，因此电压E0根据电流Ir而变化。因此，若检测到电压Eo，则能够根据该电压Eo算出电流Ir。
[0096]因此，可以说电流检测装置61实质上在检测在排气侧电极52与大气侧电极53之间流动的电流Ir。此外，电流检测装置61的电路并非一定要如图6所示那样，只要能够检测在排气侧电极52与大气侧电极53之间流动的电流Ir，就可以是任何类型的装置。
[0097]〈基本的通常运转控制的概要〉
[0098]接着，对本实施方式的内燃机的控制装置的空燃比控制的概要进行说明。首先，对在内燃机中以使气体空燃比与目标空燃比一致的方式决定燃料喷射量的通常运转控制进行说明。内燃机的控制装置具备对流入排气净化催化剂的排气的空燃比进行调整的流入空燃比控制单元。本实施方式的流入空燃比控制单元通过对向燃烧室供给的燃料的量进行调整，来调整流入排气净化催化剂的排气的空燃比。作为流入空燃比控制单元，不限于该方式，可以采用可调整流入排气净化催化剂的排气的空燃比的任意的装置。例如流入空燃比控制单元也可以具备使排气向内燃机进气通路回流的EGR(Exhaust Gas Recirculat1n:排气再循环)装置，形成为调整回流气体的量。
[0099]本实施方式的内燃机基于上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup以上游侧空燃比传感器40的输出电流(S卩，流入排气净化催化剂的排气的空燃比)Irup成为与目标空燃比相当的值的方式进行反馈控制。
[0100]目标空燃比基于下游侧空燃比传感器41的输出电流而设定。具体而言，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn成为了浓判定基准值Iref以下时，目标空燃比被设为稀设定空燃比，并维持为该空燃比。在此，浓判定基准值Iref可以采用与比理论空燃比稍浓的预先设定的浓判定空燃比(例如，14.55)相当的值。另外，稀设定空燃比是比理论空燃比稀某种程度的预先设定的空燃比，例如，设为14.65?20的程度，优选设为14.65?18的程度，更加优选设为14.65?16的程度。
[0101]本实施方式的内燃机的控制装置具备取得吸藏于排气净化催化剂的氧的吸藏量的氧吸藏量取得单元。在目标空燃比为稀设定空燃比的情况下，推定上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc。另外，在本实施方式中，在目标空燃比为浓设定空燃比的情况下也推定上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc。氧吸藏量OSAsc的推定根据上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup、基于空气流量计39等算出的向燃烧室5内的吸入空气量的推定值、以及来自燃料喷射阀11的燃料喷射量等来进行。并且，在实施目标空燃比被设定为稀设定空燃比的控制的期间中，若氧吸藏量OSAsc的推定值成为预先设定的判定基准吸藏量Cref以上，则在此之前为稀设定空燃比的目标空燃比被设为浓设定空燃比，并维持为该空燃比。在本实施方式中，采用了弱浓设定空燃比。弱浓设定空燃比比理论空燃比稍浓，例如，设为13.5?14.58的程度，优选设为14?14.57的程度，更加优选设为14.3?14.55的程度。其后，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn再次成为了浓判定基准值Iref以下时，再次将目标空燃比设为稀设定空燃比，其后，反复进行同样的操作。
[0102]这样，在本实施方式中，流入上游侧的排气净化催化剂20的排气的目标空燃比被交替设定成稀设定空燃比和弱浓设定空燃比。尤其是，在本实施方式中，稀设定空燃比距理论空燃比的差比弱浓设定空燃比距理论空燃比的差大。因此，在本实施方式中，目标空燃比被交替设定成短期间的稀设定空燃比和长期间的弱浓设定空燃比。
[0103]此外，稀设定空燃比距理论空燃比的差也可以与浓设定空燃比距理论空燃比的差大致相同。即，浓设定空燃比的深度和稀设定空燃比的深度也可以大致相等。在这样的情况下，稀设定空燃比的期间和浓设定空燃比的期间成为大致相同的长度。
[0104]〈使用了时间图的控制的说明〉
[0105]参照图7，对上述那样的操作具体地进行说明。图7是进行了本发明的内燃机的控制装置的空燃比控制的情况下的、上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc、下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn、空燃比修正量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup以及从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气中的NOx浓度的时间图。
[0106]此外，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup在流入上游侧的排气净化催化剂20的排气的空燃比为理论空燃比时成为零，在该排气的空燃比为浓空燃比时成为负的值，在该排气的空燃比为稀空燃比时成为正的值。另外，在流入上游侧的排气净化催化剂20的排气的空燃比为浓空燃比或稀空燃比时，距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。下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn也根据从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比，而与上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup同样地变化。另外，空燃比修正量AFC是与流入上游侧的排气净化催化剂20的排气的目标空燃比相关的修正量。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为正的值时，目标空燃比成为稀空燃比，在空燃比修正量AFC为负的值时，目标空燃比成为浓空燃比。
[0107]在图示的例子中，在时刻^以前的状态下，空燃比修正量AFC被设为弱浓设定修正量AFCrich。弱浓设定修正量AFCrich是与弱浓设定空燃比相当的值，是比O小的值。因此，目标空燃比被设为浓空燃比，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出电流Irup成为负的值。在流入上游侧的排气净化催化剂20的排气中包含未燃气体，所以上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐减少。然而，排气中所包含的未燃气体被上游侧的排气净化催化剂20净化，所以下游侧空燃比传感器的输出电流Irdwn几乎为0(与理论空燃比相当)。此时，流入上游侧的排气净化催化剂20的排气的空燃比成为了浓空燃比，所以从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量被抑制。
[0108]若上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc逐渐减少，则氧吸藏量OSAsc在时刻ti超过下限吸藏量(参照图2B的Clowlim)而减少。若氧吸藏量OSAsc减少到比下限吸藏量少，则流入上游侧的排气净化催化剂20的未燃气体的一部分未被上游侧的排气净化催化剂20净化而流出。因此，在时刻^以后，伴随上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc减少，从而下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn逐渐下降。在此时，由于流入上游侧的排气净化催化剂20的排气的空燃比为浓空燃比，所以从上游侧的排气净化催化剂20排出的NOx排出量也被抑制。
[Ο.]其后，在时刻t2，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当的浓判定基准值Iref。在本实施方式中，若下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn成为浓判定基准值Iref，则为了抑制上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量OSAsc的减少，将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean。稀设定修正量AFClean是与稀设定空燃比相当的值，是比O大的值。因此，目标空燃比被设为稀空燃比。
[0110]此外，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定基准值Iref之后，即在从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比达到浓判定空燃比之后，进行空燃比修正量AFC的切换。这是因为，即使上游侧的排气净化催化剂20的氧吸藏量充足，从上游侧的排气净化催化剂20流出的排气的空燃比也有