空燃比传感器的异常检测方法与流程

本发明涉及空燃比传感器的异常检测方法。

背景技术：

已知在过去具有一种内燃机的空燃比控制系统，其中排气净化催化剂被布置在内燃机的排气通路内部，上游侧空燃比传感器被布置在内燃机排气通路内部的排气净化催化剂的上游，下游侧氧传感器被布置在内燃机排气通路内部的排气净化催化剂的下游，并且基于上游侧空燃比传感器和下游侧氧传感器的输出信号，对内燃机的燃料供给量进行反馈控制，以使得流入排气净化催化剂中的排气的空燃比变成目标空燃比，例如理论空燃比(例如，参见PTL 1)。在该空燃比控制系统中，预先存储使空燃比变成理论空燃比所需的基本燃料喷射量。例如，将该基本燃料喷射量与反馈校正系数相乘以便计算实际喷射量。

在这种情况下，基于上游侧空燃比传感器的输出控制该反馈校正系数，以使得流入排气净化催化剂中的排气的空燃比变成理论空燃比。另一方面，有时，即使执行此类反馈控制，流入排气净化催化剂中的排气的空燃比也偏离理论空燃比。在这种情况下，为了校正空燃比从理论空燃比的偏离，基于下游侧氧传感器的输出信号，获得使流入排气净化催化剂中的排气的空燃比变成理论空燃比所需的反馈校正系数的校正值作为学习值。该学习值用于校正反馈校正系数。

同时，在该空燃比控制系统中，当下游侧氧传感器正常时，由下游侧氧传感器检测到的空燃比不会继续偏向浓侧。因此，当由下游侧氧传感器检测到的空燃比继续偏向浓侧时，判定下游侧氧传感器异常。同样，在该空燃比控制系统中，当下游侧氧传感器正常时，由下游侧氧传感器检测到的空燃比不会继续偏向稀侧。因此，当由下游侧氧传感器检测到的空燃比继续偏向稀侧时，判定下游侧氧传感器异常。

引文列表

专利文献

PTL 1：日本特开2006-125252A号公报

技术实现要素：

技术问题

但是，实际上，有时即使下游侧氧传感器正常，由下游侧氧传感器检测到的空燃比也继续偏向稀侧或浓侧。例如，空燃比在气缸之间变化。有时特定气缸的空燃比将与其它气缸相比在很大程度上偏向浓侧，并且排气通路的形状等将导致上游侧空燃比传感器不会均匀接触从气缸流出的排气，而是主要接触从偏向浓侧的气缸流出的排气。在此类情况下，如果基于上游侧空燃比传感器的输出信号，将空燃比反馈控制到理论空燃比，则到每个气缸的燃料喷射量被减少并且因此平均空燃比变稀。在这种情况下，即使下游侧氧传感器正常，由下游侧氧传感器检测到的空燃比也继续偏向稀侧。同样，即使下游侧氧传感器正常，有时由下游侧氧传感器检测到的空燃比也继续偏向浓侧。因此，即使由下游侧氧传感器检测到的空燃比继续偏向稀侧或浓侧，也不能判定下游侧氧传感器异常。

本发明提供一种空燃比传感器的异常检测方法，其能够可靠地检测下游侧空燃比传感器中的异常。

问题的解决方案

根据本发明，提供一种内燃机的异常检测方法，包括：在浓于理论空燃比的浓设定空燃比与稀于所述理论空燃比的稀设定空燃比之间，交替地切换流入具有氧吸藏能力的排气净化催化剂中的排气的目标空燃比；由布置在所述排气净化催化剂的下游侧的下游侧空燃比传感器检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比；基于由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比，学习使流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比接近所述目标空燃比所需的空燃比校正值；通过使用通过学习获得的所述空燃比校正值的学习值，由反馈控制将流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比控制到所述目标空燃比；当所述目标空燃比被设定为所述浓设定空燃比时，如果由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比持续预定时段被维持为稀，则执行用于降低所述学习值以使流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比较小的粘附(stuck)学习控制；基于由所述下游侧空燃比传感器检测到的空燃比，作为学习值更新控制而执行以下学习值更新控制，所述学习值更新控制用于当判定流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比从所述目标空燃比偏向浓侧时，使所述学习值增大，并且用于当判定流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比从所述目标空燃比偏向稀侧时，使所述学习值减小；以及当所述学习值减小特定值或更大和所述学习值增大特定值或更大被重复时，判定所述下游侧空燃比传感器为异常。

本发明的有益效果

根据本发明，当下游侧空燃比传感器具有异常时，能够可靠地检测到该异常。

附图说明

图1是示意性地示出其中使用本发明的控制装置的内燃机的图；

图2A是示出排气净化催化剂的氧吸藏量与从排气净化催化剂流出的排气中的NOX浓度之间的关系的图；

图2B是示出排气净化催化剂的氧吸藏量与从排气净化催化剂流出的排气中的HC和CO浓度之间的关系的图；

图3是示出在不同排气空燃比下供应给传感器的电压与输出电流之间的关系的图；

图4是示出当使供应给传感器的电压恒定时排气空燃比与输出电流之间的关系的图；

图5是当执行空燃比控制时空燃比调整量等的时间图；

图6是当执行空燃比控制时空燃比调整量等的时间图；

图7是当在上游侧空燃比传感器的输出值中出现偏差时空燃比调整量等的时间图；

图8是当在上游侧空燃比传感器的输出值中出现偏差时空燃比调整量等的时间图；

图9是当执行通常学习控制时空燃比调整量等的时间图；

图10是当在上游侧空燃比传感器的输出值中出现大偏差时空燃比调整量等的时间图；

图11是当在上游侧空燃比传感器的输出值中出现大偏差时空燃比调整量等的时间图；

图12是当执行理论空燃比粘附学习时空燃比调整量等的时间图；

图13是当执行稀粘附学习等时空燃比调整量等的时间图；

图14是根据本发明当检测到下游侧空燃比传感器的异常时空燃比调整量等的时间图；

图15是根据本发明当检测到下游侧空燃比传感器的异常时空燃比调整量等的时间图；

图16是根据本发明当检测到下游侧空燃比传感器的异常时空燃比调整量等的时间图；

图17是根据本发明当检测到下游侧空燃比传感器的异常时空燃比调整量等的时间图；

图18是控制装置的功能框图；

图19是示出空燃比调整量的计算控制的控制例程的流程图；

图20是示出通常学习控制的控制例程的流程图；

图21是示出粘附学习控制的控制例程的流程图；

图22是示出下游侧空燃比传感器的异常检测例程的流程图；

图23是示出下游侧空燃比传感器的异常检测例程的流程图。

具体实施方式

下面，参考附图，详细说明本发明的实施例。应注意，在下面的说明中，相同的部件被分配相同的参考标号。

<作为整体的内燃机的说明>

图1是示意性地示出执行根据本发明的空燃比的异常检测方法的内燃机的图。参考图1，1指示内燃机机体，2指示气缸体，3指示在气缸体2内部往复运动的活塞，4指示紧固到气缸体2的气缸盖，5指示在活塞3与气缸盖4之间形成的燃烧室，6指示进气阀，7指示进气端口，8指示排气阀，并且9指示排气端口。

如图1中所示，火花塞10被布置在气缸盖4的内壁表面的中央部，而燃料喷射器11被布置在气缸盖4的内壁表面的侧部。燃料喷射器11将燃料喷射到燃烧室5中。注意，在本发明的实施例中，作为燃料，使用理论空燃比为14.6的汽油。但是，能够使用汽油之外的燃料，或者具有汽油的混合燃料。

每个气缸的进气端口7通过对应进气支管(intake runner)13与稳压罐14连通，而稳压罐14通过进气管15与空气滤清器16连通。此外，在进气管15内部，布置由致动器17驱动的节流阀18。另一方面，每个气缸的排气端口9与排气歧管19连通，并且排气歧管19的集管与容纳上游侧排气净化催化剂20的上游侧套管21连通。上游侧套管21通过排气管22与容纳下游侧排气净化催化剂24的下游侧套管23连通。排气端口9、排气歧管19、上游侧套管21、排气管22、以及下游侧套管23形成排气通路。

电子控制单元(ECU)31由数字计算机组成，该数字计算机具备通过双向总线32连接在一起的组件，例如RAM(随机存取存储器)33、ROM(只读存储器)34、CPU(微处理器)35、输入端口36、以及输出端口37。在进气管15中，布置用于检测流经进气管15的空气流量的进气流检测装置39。该进气流检测装置39的输出通过对应AD转换器38被输入到输入端口36。此外，在排气歧管19的集管处，布置上游侧空燃比传感器40，其检测流经排气歧管19内部的排气的空燃比。此外，在排气管22中，布置下游侧空燃比传感器41，其检测流经排气管22内部的排气的空燃比。这些空燃比传感器40和41的输出也通过对应AD转换器38被输入到输入端口36。

加速器踏板42具有与其相连的负荷传感器43，负荷传感器43产生与加速器踏板42的下压量成比例的输出电压。负荷传感器43的输出电压通过对应AD转换器38被输入到输入端口36。例如每次曲柄轴旋转15度时，曲柄角传感器44产生输出脉冲。该输出脉冲被输入到输入端口36。CPU 35从该曲柄角传感器44的输出脉冲计算内燃机转速。另一方面，输出端口37通过对应驱动电路45连接到火花塞10、燃料喷射器11和节流阀驱动致动器17。

<排气净化催化剂的说明>

上游侧排气净化催化剂20和下游侧排气净化催化剂24由三元催化剂构成，三元催化剂包括由陶瓷构成的载体，在载体上承载(carry)贵金属(例如，铂Pt)和具有氧吸藏能力的物质(例如，二氧化铈CeO2)。三元催化剂具有以下功能：当流入三元催化剂中的排气的空燃比被维持在理论空燃比时，同时净化未燃烧HC、CO和NOX，但是当排气净化催化剂20和24具有氧吸藏能力时，即使流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比从理论空燃比稍微偏向浓侧或稀侧时，未燃烧HC和CO和NOX也被同时净化。

即，如果排气净化催化剂20和24具有氧吸藏能力，则当流入排气净化催化剂20、24中的排气的空燃比变得稍微稀时，包含在排气中的过剩氧被吸藏在排气净化催化剂20、24中，并且因此排气净化催化剂20和24的表面被维持在理论空燃比。因此，在排气净化催化剂20和24的表面上，未燃烧HC、CO和NOX被同时净化。此时，从排气净化催化剂20和24流出的排气的空燃比变成理论空燃比。另一方面，当流入排气净化催化剂20、24中的排气的空燃比变得稍微浓时，从排气净化催化剂20和24释放氧，其不足以还原包含在排气中的未燃烧HC和CO。也在这种情况下，排气净化催化剂20和24的表面被维持在理论空燃比。因此，在排气净化催化剂20和24的表面处，未燃烧HC、CO和NOX被同时净化。此时，从排气净化催化剂20和24流出的排气的空燃比变成理论空燃比。

以这种方式，当在排气净化催化剂20和24中能够吸藏过剩的氧时，或者当从排气净化催化剂20和24能够释放不足的氧时，即使流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比从理论空燃比稍微偏向浓侧或稀侧，未燃烧的HC、CO和NOX也被同时净化，并且从排气净化催化剂20和24流出的排气的空燃比变成理论空燃比。在这种情况下，如果不再能够在排气净化催化剂20和24中吸藏过剩的氧，或者不再能够从排气净化催化剂20和24释放不足的氧，则从排气净化催化剂20和24流出的排气的空燃比将变稀或浓，并且NOX或HC和CO将从排气净化催化剂20和24流出。将参考图2A和2B说明这种情况。

图2A示出排气净化催化剂的氧吸藏量与从排气净化催化剂流出的排气中的NOX浓度之间的关系，而图2B示出排气净化催化剂的氧吸藏量与从排气净化催化剂流出的排气中的HC和CO浓度之间的关系。当从排气净化催化剂20和24流出的排气的空燃比稀时，如果排气净化催化剂20和24中的氧吸藏量变得较大，则包含在排气中的过剩的氧不能再被吸藏在排气净化催化剂20和24中，并且因此，排气净化催化剂20和24的表面进入氧过剩状态。如果以这种方式进入氧过剩状态，则HC和CO被氧化，但NOX不再被还原。因此，如图2A中所示，如果氧吸藏量超过接近最大可吸藏氧量Cmax的特定吸藏量(该图中的Cuplim)，则从排气净化催化剂20和24流出的排气中的NOX的浓度迅速上升。

另一方面，当流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比浓时，如果排气净化催化剂20和24中的氧吸藏量变得较小，则吸藏在排气净化催化剂20和24中的氧不能再被充分释放。因此，排气净化催化剂20和24的表面进入HC和CO过剩的状态。如果以这种方式进入HC和CO过剩的状态，则NOX被还原，但HC和CO不再被氧化。因此，如图2B中所示，如果氧吸藏量变得小于接近零的特定吸藏量(该图中的Clowlim)，则从排气净化催化剂20和24流出的排气中的HC和CO的浓度迅速上升。

即，如果氧吸藏量被维持在图2B的Clowlim与图2A的Cuplim之间，则即使流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比从理论空燃比稍微偏向浓侧或稀侧，未燃烧的HC、CO和NOX也被同时净化。

<空燃比传感器的输出特性>

接下来，参考图3和4，将说明本发明中使用的空燃比传感器40和41的输出特性。图3是示出空燃比传感器40和41的电压-电流(V-I)特性的图。图4是示出当使施加电压恒定时，在空燃比传感器40和41的周围流动的排气的空燃比(以下被称为“排气空燃比”)与输出电流I之间的关系的图。注意，在本发明的实施例中，使用具有相同配置的空燃比传感器作为两个空燃比传感器40和41。

如将从图3理解的，在本发明中使用的空燃比传感器40和41中，排气空燃比越高(即，越稀)，输出电流I变得越大。此外，每个排气空燃比的V-I线具有基本平行于V轴的区域，即，其中即使施加的传感器电压改变，输出电流也几乎不会改变的区域。该电压区域被称为“极限电流区域”。此时的电流被称为“极限电流”。在图3中，当排气空燃比为18时的极限电流区域和极限电流分别由W18和I18示出。因此，空燃比传感器40和41被称为“极限电流型空燃比传感器”。

图4是示出当使施加电压恒定为大约0.45V时的排气空燃比与输出电流I之间的关系的图。如将从图4理解的，在本发明中使用的空燃比传感器40和41中，排气空燃比越高(即，越稀)，空燃比传感器40和41的输出电流I越大。即，空燃比传感器40和41的输出电流I相对于排气空燃比线性改变。此外，配置空燃比传感器40和41以使得当排气空燃比是理论空燃比时，输出电流I变成零。注意，当排气空燃比变成特定值或更大时或者当它变成特定值或更小时，输出电流变化与排气空燃比变化的比率变得较小。

注意，在上述实例中，作为空燃比传感器40和41，使用极限电流型空燃比传感器。但是，作为空燃比传感器40和41，也能够使用并非极限电流型的空燃比传感器或任何其它空燃比传感器，只要输出电流相对于排气空燃比线性改变即可。此外，空燃比传感器40和41可以具有彼此不同的结构。

<基本空燃比控制>

接下来，将概述本发明的实施例中使用的基本空燃比控制。在本发明的本实施例中使用的空燃比控制中，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比执行反馈控制以便控制来自燃料喷射器11的燃料喷射量，以使得上游侧空燃比传感器40的输出空燃比变成目标空燃比。注意，“输出空燃比”意味着对应于空燃比传感器的输出值的空燃比。

此外，在本发明的实施例的空燃比控制中，执行基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比等设定目标空燃比的目标空燃比设定控制。在目标空燃比设定控制中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成浓空燃比时，目标空燃比被设定为稀设定空燃比，并且然后被维持为稀设定空燃比。该“稀设定空燃比”是比理论空燃比(用作控制中心的空燃比)稀薄一定程度的预定空燃比，并且例如为14.65到20，优选地为14.65到18，更优选地为14.65到16左右。此外，稀设定空燃比能够被表达为通过将稀调整量与用作控制中心的空燃比(在本发明的实施例中，为理论空燃比)进行相加而获得的空燃比。注意，在本发明的实施例中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成稍微浓于理论空燃比的浓判定空燃比(例如，14.55)或更低时，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比已变成浓空燃比。

如果将目标空燃比设定为稀设定空燃比，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的氧过剩/不足量累积地增加。“氧过剩/不足量”意味着当尝试使流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比变成理论空燃比时变得过剩的氧或者变得不足的氧。具体地说，当目标空燃比是稀设定空燃比时，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气变得氧过剩。该过剩的氧被吸藏在上游侧排气净化催化剂20中。因此，累积氧过剩/不足量值(以下也被称为“累积氧过剩/不足量”)能够被认为表示上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA。

注意，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比和燃烧室5内部的进气量的推定值(其基于进气流检测装置39的输出等计算)或者燃料喷射器11的燃料供给量等，计算氧过剩/不足量。具体地说，例如通过以下公式(1)计算氧过剩/不足量OED：

ODE＝0.23·Qi·(AFup-14.6) (1)

其中0.23指示空气中的氧浓度，Qi指示燃料喷射量，AFup指示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，并且AFR指示用作控制中心的空燃比(在本发明的实施例中，为理论空燃比)。

如果通过累积地相加如此计算的氧过剩/不足量而获得的累积氧过剩/不足量变成预定切换基准值或更高，即，在本发明的实施例中它变成预定切换基准量Cref或更高，则直到那时已成为稀设定空燃比的目标空燃比被切换到浓设定空燃比，并且然后被维持在该浓设定空燃比。浓设定空燃比是比理论空燃比(用作控制中心的空燃比)浓厚一定程度的预定空燃比，并且例如为12到14.58，优选地为13到14.57，更优选地为14到14.55左右。此外，浓设定空燃比能够被表达为通过从用作控制中心的空燃比(在本发明的实施例中，为理论空燃比)中减去浓调整量而获得的空燃比。注意，在本发明的实施例中，浓设定空燃比与理论空燃比的差(浓程度)是稀设定空燃比与理论空燃比之间的差(稀程度)或更低。

之后，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比再次变成浓判定空燃比或更低时，目标空燃比被再次切换到稀设定空燃比。然后，重复类似的操作。以这种方式，在本发明的实施例中，将流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的目标空燃比交替地设定为稀设定空燃比和浓设定空燃比。

但是，即使执行上述控制，在累积氧过剩/不足量达到切换基准值之前，上游侧排气净化催化剂20的实际氧吸藏量也可能达到最大可吸藏氧量。作为其原因，可以考虑上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量的减少或者流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比的暂时迅速变化。如果氧吸藏量因此达到最大可吸藏氧量，则稀空燃比的排气从上游侧排气净化催化剂20流出。因此，在本发明的实施例中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成稀空燃比时，将目标空燃比切换到浓设定空燃比。具体地说，在本发明的实施例中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成稍微稀于理论空燃比的稀判定空燃比(例如，14.65)时，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成稀空燃比。

<使用时间图的空燃比控制的说明>

参考图5，将详细说明如上所述的操作。图5是当执行本发明的实施例的空燃比控制时，空燃比调整量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、上游侧排气净化催化剂20的实际氧吸藏量OSA、累积氧过剩/不足量∑OED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn、以及从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的NOX浓度的时间图。

注意，空燃比调整量AFC是与流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的目标空燃比相关的调整量。当空燃比调整量AFC为0时，将目标空燃比设定为等于用作控制中心的空燃比(以下被称为“控制中心空燃比”)的空燃比(在本发明的实施例中，为理论空燃比)。当空燃比调整量AFC为正值时，目标空燃比变成稀于控制中心空燃比的空燃比(在本实施例中，为稀空燃比)，而当空燃比调整量AFC为负值时，目标空燃比变成浓于控制中心空燃比的空燃比(在本发明的实施例中，为浓空燃比)。此外，“控制中心空燃比”意味着根据内燃机工作状态将空燃比调整量AFC加到其上的空燃比，即，当根据空燃比调整量AFC改变目标空燃比时作为基准的空燃比。

在图5中所示的实例中，在时间t1之前的状态下，将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich(对应于浓设定空燃比)。即，将目标空燃比设定为浓设定空燃比，并且因此，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比变成浓空燃比。此时，为了还原包含在流入上游侧排气净化催化剂20中的排气中的HC和CO，消耗吸藏在上游侧排气净化催化剂20中的氧。与此相伴，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少。此外，累积氧过剩/不足量∑OED也逐渐减少。此时，因为从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比为理论空燃比，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn基本为理论空燃比，并且因此来自上游侧排气净化催化剂20的NOX排出量基本为零。

如果上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少，则氧吸藏量OSA接近零。与此相伴，流入上游侧排气净化催化剂20中的部分HC、CO开始流出而未由上游侧排气净化催化剂20净化。由于这一点，在时间t1之后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn逐渐下降。因此，在时间t2处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich。

在本发明的该实施例中，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成浓判定空燃比AFrich或更低，则为了使氧吸藏量OSA增加，将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean(对应于稀设定空燃比)。因此，将目标空燃比从浓设定空燃比切换到稀设定空燃比。此时，将累积氧过剩/不足量∑OED重设为零。

注意，在本发明的该实施例中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn下降并且因此达到浓判定空燃比AFrich时，切换空燃比调整量AFC。这是因为即使上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA足够，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比有时也会极轻微地偏离理论空燃比。反过来说，当上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量足够时，将浓判定空燃比设定为从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比从不会达到的空燃比。

如果在时间t2处将目标空燃比切换到稀空燃比，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比从浓空燃比改变为稀空燃比。此外，与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成稀空燃比(实际上，从当切换目标空燃比时到当流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变时发生延迟，但在所示实例中，为了方便起见假设它们同时改变)。如果在时间t2处流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变为稀空燃比，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增加。此时，累积氧过剩/不足量∑OED也逐渐增加。

此时，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比改变为理论空燃比，并且下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn返回到理论空燃比。此时，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比为稀空燃比，但上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏能力具有足够余地，并且因此流入的排气中的氧被吸藏在上游侧排气净化催化剂20中，而且在上游侧排气净化催化剂20的表面上HC、CO和NOX被同时净化。因此，从上游侧排气净化催化剂20排出的NOX基本变成零。

然后，如果在时间t3处，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增加，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA达到切换基准吸藏量Cref。此时，累积氧过剩/不足量∑OED也达到对应于切换基准吸藏量Cref的切换基准值OEDref。在本发明的该实施例中，如果累积氧过剩/不足量∑OED变成切换基准值OEDref或更高，则通过将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich，暂停上游侧排气净化催化剂20中的氧吸藏。因此，使目标空燃比变成浓空燃比。此外，在此时，将累积氧过剩/不足量∑OED重设为0。

在这点上，在图5中所示的实例中，在时间t3处切换目标空燃比的同时氧吸藏量OSA下降，但实际上，从当切换目标空燃比时到当氧吸藏量OSA下降时发生延迟。此外，在某些情况下，例如其中安装有内燃机的车辆被加速并且然后内燃机负荷变得较高而且因此进气量瞬间偏离的情况，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比有时无意并且瞬间在很大程度上偏离理论空燃比。

与此相反，当上游侧排气净化催化剂20为新的时，将切换基准吸藏量Cref设置为充分低于最大可吸藏氧量Cmax。因此，即使发生上述延迟或者即使排气的实际空燃比无意并且瞬间在很大程度上偏离理论空燃比，氧吸藏量OSA也不会达到最大可吸藏氧量Cmax。反过来说，将切换基准吸藏量Cref设置为足够小的量，以使得即使发生上述延迟或无意的空燃比偏离，氧吸藏量OSA也不会达到最大可吸藏氧量Cmax。例如，当上游侧排气净化催化剂20为新的时，使切换基准吸藏量Cref变成最大可吸藏氧量Cmax的3/4或更低，优选地变成其1/2或更低，更优选地变成其1/5或更低。

在时间t3处，如果将目标空燃比切换到浓设定空燃比，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比从稀空燃比改变为浓空燃比。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成浓空燃比(实际上，从当切换目标空燃比时到当流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变时发生延迟，但在所示实例中，为了方便起见假设改变是同时的)。因为，在此时，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气包含HC或CO，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少。在时间t4处，以类似于时间t1的方式，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn开始下降。也在此时，从上游侧排气净化催化剂20排出的NOX量基本为零。

接下来，在时间t5处，以类似于时间t2的方式，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich。由于这一点，将空燃比调整量AFC切换到对应于稀设定空燃比的值AFClean。然后，重复上述时间t1到t5的循环。

如将从上述说明理解的，根据本发明的该实施例，能够不断地抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的NOX量。即，只要执行上述控制，基本上从上游侧排气净化催化剂20排出的NOX量能够大致为零。

注意，在上述实施例中，在时间t2到t3期间，空燃比调整量AFC被维持在稀设定调整量AFClean。但是，在该时段内，空燃比调整量AFC不一定必须维持恒定。其可以被设定为波动，例如逐渐减少。备选地，在时间t2到t3的时段中，还能够将空燃比调整量AFC临时设定为小于0的值(例如，浓设定调整量等)。即，在时间t2到t3的时段中，还可以将目标空燃比临时设定为浓空燃比。

同样，在上述实施例中，在时间t3到t5期间，空燃比调整量AFC被维持在浓设定调整量AFCrich。但是，在该时段内，空燃比调整量AFC不一定必须维持恒定。其可以被设定为波动，例如逐渐增加。备选地，如图6中所示，在时间t3到t5的时段中，还能够将空燃比调整量AFC临时设定为大于0的值(例如，稀设定调整量等)(图7，时间t6、t7等)。即，在时间t3到t5的时段中，还可以将目标空燃比临时设定为稀空燃比。

<上游侧空燃比传感器的偏差>

当内燃机机体1具有多个气缸时，有时从气缸排出的排气的空燃比在气缸之间出现偏差。另一方面，上游侧空燃比传感器40被布置在排气歧管19的集管处，但取决于布置位置，从每个气缸排出的排气向上游侧空燃比传感器40暴露的程度在气缸之间有所不同。因此，从某一特定气缸排出的排气的空燃比严重影响上游侧空燃比传感器40的输出空燃比。因此，当从某一特定气缸排出的排气的空燃比变成不同于从所有气缸排出的排气的平均空燃比的空燃比时，在平均空燃比与上游侧空燃比传感器40的输出空燃比之间出现偏差。即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比从实际排气的平均空燃比偏向浓侧或稀侧。

此外，包含在排气中的未燃烧气体中的氢比HC或CO更快地通过空燃比传感器的扩散速率控制层。另一方面，空燃比传感器具有以下特性：如果未燃烧成分快速通过扩散速率控制层，则产生低于(即，浓于)排气的实际空燃比的输出。因此，如果排气中的氢浓度高，则上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与排气的实际空燃比相比偏向较浓侧。

如果以这种方式在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比中出现偏差，则即使执行上述控制，有时NOX也从上游侧排气净化催化剂20流出，或者从上游侧排气净化催化剂20流出的未燃烧气体(例如HC或CO)的频率变高。接下来，将参考图7和8说明这种现象。

图7是上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA等的时间图，类似于图5。图7示出其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向浓侧的情况。在该图中，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中的实线示出上游侧空燃比传感器40的输出空燃比。另一方面，虚线示出在上游侧空燃比传感器40的周围流动的排气的实际空燃比。

也在图7中所示的实例中，在时间t1之前的状态下，将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich，并且因此将目标空燃比设定为浓设定空燃比。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成等于浓设定空燃比的空燃比。但是，如上面说明的，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向浓侧，排气的实际空燃比变成稀于浓设定空燃比的空燃比。即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变得低于(浓于)实际空燃比(该图中的虚线)。由于此原因，即，因为排气的实际空燃比偏向稀侧，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度较慢。

接下来，在时间t2处，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich，则将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean，并且因此将目标空燃比切换到稀设定空燃比。因此，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成等于稀设定空燃比的空燃比。但是，如上面说明的，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向浓侧，并且因此排气的实际空燃比(该图中的虚线)变成稀于稀设定空燃比的空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的增加速度变得较快，并且当将目标空燃比设定为稀设定空燃比时供应给上游侧排气净化催化剂20的实际氧量变得大于切换基准氧量Cref。

此外，如果上游侧空燃比传感器40的输出空燃比中具有大偏差，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的增加速度变得极快。因此，在这种情况下，如图8中所示，在基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup计算的氧过剩/不足量的累积值ΣOED达到切换基准值OEDref之前，实际氧吸藏量OSA达到最大可吸藏氧量Cmax。因此，NOX从上游侧排气净化催化剂20流出。

另一方面，如果上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向稀侧，则氧吸藏量OSA的增加速度变得较慢，并且其减少速度变得较快。在这种情况下，从时间t2到时间t5的循环变得较快，并且来自上游侧排气净化催化剂20的未燃烧气体(例如HC或CO)的频率变得较高。

从上述说明，可以理解，必须检测上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差，并且必须基于检测到的偏差校正输出空燃比等。

<通常学习控制>

因此，在本发明的一个实施例中，在通常操作期间(即，当执行基于如上所述的目标空燃比的反馈控制时)执行学习控制以便补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差。

以下，从将目标空燃比切换到稀空燃比时到累积氧过剩/不足量ΣOED变成切换基准值OEDref或更高时的时段被称为氧增加时段(第一时段)。同样，从将目标空燃比切换到浓空燃比时到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成浓判定空燃比或更低时的时段被称为氧减少时段(第二时段)。在本发明的该实施例的通常学习控制中，作为氧增加时段中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值，计算稀氧量累积值(第一氧量累积值)。此外，作为氧减少时段中的累积氧过剩/不足量的绝对值，计算浓氧量累积值(第二氧量累积值)。此外，校正控制中心空燃比AFR以使得稀氧量累积值与浓氧量累积值之间的差变小。在图9中示出这种状态。

图9是控制中心空燃比AFR、空燃比调整量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA、累积氧过剩/不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn、以及学习值sfbg的时间图。此外，如同图7，图9示出其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup偏向低侧(浓侧)的情况。注意，学习值sfbg是根据上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差而改变的值，并且在本发明的该实施例中，用于控制中心空燃比AFR的校正。此外，在图9中，实线指示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup，并且虚线指示在上游侧空燃比传感器40的周围流动的排气的实际空燃比。此外，单点划线指示目标空燃比，即，对应于空燃比调整量AFC的空燃比。

在图9中所示的实例中，类似于图5和7，在时间t1之前的状态下，将控制中心空燃比设定为理论空燃比，并且将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich。此时，如由实线所示，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成对应于浓设定空燃比的空燃比。但是，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏离，排气的实际空燃比是稀于浓设定空燃比的空燃比(图9中的虚线)。但是，在图9中所示的实例中，如将从图9的虚线理解的，在时间t1之前的排气的实际空燃比变成稀于浓设定空燃比的浓空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量逐渐减少。

在时间t1处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich。如上面说明的，由于这一点，将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean。在时间t1之后，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比变成对应于稀设定空燃比的空燃比。但是，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差，排气的实际空燃比变成稀于稀设定空燃比的空燃比，即，具有较大稀程度的空燃比(参见图9的虚线)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA迅速增加。

另一方面，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup(更准确地说，输出空燃比AFup与控制中心空燃比AFR之间的差)计算氧过剩/不足量。但是，如上面说明的，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中出现偏差。因此，计算的累积氧过剩/不足量ΣOED小于实际吸藏氧量。因此，累积氧过剩/不足量ΣOED比氧吸藏量OSA增加缓慢。

在时间t2处，累积氧过剩/不足量ΣOED达到切换基准值OEDref。因此，将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich。因此，将目标空燃比设定为浓空燃比。此时，如图9中所示，实际氧吸藏量OSA变得大于切换基准吸藏量Cref。

在时间t2之后，类似于在时间t1之前的状态，将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich，并且相应地将目标空燃比设定为浓空燃比。也在此时，排气的实际空燃比是稀于浓设定空燃比的空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度变慢。此外，如上面说明的，在时间t2处，上游侧排气净化催化剂20的实际氧吸藏量变得大于切换基准吸藏量Cref。因此，在上游侧排气净化催化剂20的实际氧吸藏量达到零之前花费时间。

在时间t3处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich。如上面说明的，由于这一点，将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean。因此，将目标空燃比从浓设定空燃比切换到稀设定空燃比。

在本发明的该实施例中，如上面说明的，计算从时间t1到时间t2的累积氧过剩/不足量ΣOED。在这点上，如果从将目标空燃比切换到稀空燃比时(时间t1)到上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的推定值变成切换基准吸藏量Cref或更高时(时间t2)的时段被称为“氧增加时段Tinc”，则在本发明的该实施例中，计算氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量ΣOED。在图9中，从时间t1到时间t2的氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值被示为R1。

该氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量ΣOED(R1)对应于时间t2处的氧吸藏量OSA。但是，如上面说明的，氧过剩/不足量的推定使用上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup，并且在该输出空燃比AFup中出现偏差。因此，在图9中所示的实例中，从时间t1到时间t2的氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量ΣOED变得小于对应于时间t2处的实际氧吸藏量OSA的值。

此外，在本发明的该实施例中，还计算从时间t2到时间t3的累积氧过剩/不足量ΣOED。在这点上，如果从将目标空燃比切换到浓空燃比时(时间t2)到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成浓判定空燃比AFrich时(时间t3)的时段被称为“氧减少时段Tdec”，则在本发明的该实施例中，计算氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量ΣOED。在图9中，从时间t2到时间t3的氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值被示为F1。

该氧减少时段Tdec的累积氧过剩/不足量ΣOED(F1)对应于从时间t2到时间t3从上游侧排气净化催化剂20释放的氧总量。但是，如上面说明的，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中出现偏差。因此，在图9中所示的实例中，从时间t2到时间t3的氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量ΣOED大于对应于从时间t2到时间t3从上游侧排气净化催化剂20释放的氧总量的值。

在这点上，在氧增加时段Tinc中，氧被吸藏在上游侧排气净化催化剂20处，而在氧减少时段Tdec中，吸藏的氧被完全释放。因此，氧增加时段Tinc内的累积氧过剩/不足量的绝对值R1和氧减少时段Tdec内的累积氧过剩/不足量的绝对值F1基本应是相同的值。但是，如上面说明的，当在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比中出现偏差时，累积值根据偏差而改变。如上面说明的，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向低侧(浓侧)时，绝对值F1变得大于绝对值R1。相反地，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向高侧(稀侧)时，绝对值F1与绝对值R1相比变得更小。在这种情况下，氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量的绝对值R1与氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量的绝对值F1之间的差ΔΣOED(＝R1-F1，以下被称为“过剩/不足误差”)表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差程度。可以认为这些绝对值R1与F1的差越大，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差越大。

因此，在本发明的该实施例中，基于过剩/不足误差ΔΣOED校正控制中心空燃比AFR。具体地说，在本发明的该实施例中，校正控制中心空燃比AFR以使得氧增加时段Tinc内的累积氧过剩/不足量的绝对值R1与氧减少时段Tdec内的累积氧过剩/不足量的绝对值F1之间的差ΔΣOED变得较小。

具体地说，在本发明的该实施例中，通过以下公式(2)计算学习值sfbg，并且通过以下公式(3)校正控制中心空燃比AFR。

sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k1·ΔΣOED (2)

AFR＝AFRbase+sfbg(n) (3)

注意，在上述公式(2)中，sfbg(n-1)指示先前计算的学习值，并且sfbg(n)指示当前计算的学习值。此外，上述公式(2)中的“k1”是增益，其示出在控制中心空燃比AFR中以何种程度反映过剩/不足误差ΔΣOED。增益“k1”的值越大，控制中心空燃比AFR的校正量越大。此外，在上述公式(3)中，基本控制中心空燃比AFRbase是用作基础的控制中心空燃比，并且在本发明的该实施例中是理论空燃比。

如上面说明的，在图9的时间t3处，基于绝对值R1和F1计算学习值sfbg。具体地说，在图9中所示的实例中，因为氧减少时段Tdec中的累积氧过剩/不足量的绝对值F1大于氧增加时段Tinc中的累积氧过剩/不足量的绝对值R1，在时间t3处学习值sfbg减小。

此时，如可以从上述公式(3)理解的，基于学习值sfbg校正控制中心空燃比AFR。在图9中所示的实例中，学习值sfbg为负值，并且因此控制中心空燃比AFR变成小于基本控制中心空燃比AFRbase的值，即，浓侧值。因此，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比被校正到浓侧。

因此，在时间t3之后流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比相对于目标空燃比的偏差变得小于在时间t3之前的偏差。因此，在时间t3之后指示实际空燃比的虚线与指示目标空燃比的单点划线之间的差变得小于在时间t3之前的差。

此外，也在时间t3之后，执行与在时间t1到时间t2期间的操作类似的操作。因此，在时间t4处，如果累积氧过剩/不足量ΣOED达到切换基准值OEDref，则将目标空燃比从稀设定空燃比切换到浓设定空燃比。然后，在时间t5处，当下游侧空燃比传感器41的输出电流Irdwn达到浓判定空燃比AFrich时，再次将目标空燃比切换到稀设定空燃比。

即，如上面说明的，从时间t3到时间t4的时段对应于氧增加时段Tinc。因此，该时段内的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值由图9的R2表示。此外，如上面说明的，从时间t4到时间t5的时段对应于氧减少时段Tdec，并且因此该时段内的累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值由图9的F2表示。此外，通过使用上述公式(2)，基于这些绝对值R2和F2的差ΔΣOED(＝R2-F2)更新学习值sfbg。在本发明的该实施例中，在时间t5之后重复类似的控制，并且由于这一点，重复更新学习值sfbg。

通过如上所述更新通常学习值sfbg，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup逐渐与目标空燃比分离，但流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比逐渐接近目标空燃比。由于这一点，能够逐渐校正上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差。以这种方式，根据本发明，通过通常学习控制更新学习值，并且因此在本发明的该实施例中，通常学习控制也被称为学习值更新控制。

注意，在上述实施例中，在基本空燃比控制中，当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比变成浓判定空燃比或更低时，将目标空燃比切换到稀空燃比。此外，当累积氧过剩/不足量ΣOED变成给定切换基准值OEDref或更高时，将目标空燃比切换到浓空燃比。但是，作为基本空燃比控制，还能够使用其它控制。作为此类其它控制，考虑以下控制：其中当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成稀判定空燃比或更高时，将目标空燃比切换到浓空燃比，并且当累积氧过剩/不足量ΣOED变成给定切换基准值OEDref或更低时，将目标空燃比切换到稀空燃比。

在这种情况下，在从将目标空燃比切换到浓空燃比时到累积氧过剩/不足量ΣOED变成给定切换基准值OEDref或更低时的氧减少时段内，计算浓氧量累积值作为累积氧过剩/不足量的绝对值，并且在从将目标空燃比切换到稀空燃比时到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成稀判定空燃比或更高时的氧增加时段内，计算稀氧量累积值作为累积氧过剩/不足量的绝对值。此外，校正控制中心空燃比等以使得这些浓氧量累积值与稀氧量累积值之间的差变小。

<上游侧空燃比传感器中的大偏差>

在图7和8中所示的实例中，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比中出现偏差，但其程度不是很大。因此，如将从图7和8的虚线理解的，当将目标空燃比设定为浓设定空燃比时，排气的实际空燃比变成稀于浓设定空燃比的浓空燃比。

与此相对，如果在上游侧排气净化催化剂20处出现的偏差变得较大，则即使将目标空燃比设定为浓设定空燃比，排气的实际空燃比有时也变成理论空燃比。在图10中示出这种状态。

在图10中，在时间t1之前，将空燃比调整量AFC设定为稀设定调整量AFClean。因此，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成稀设定空燃比。但是，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比在很大程度上偏向浓侧，排气的实际空燃比变成稀于稀设定空燃比的空燃比(该图中的虚线)。

然后，如果在时间t1处基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup计算的累积氧过剩/不足量ΣOED达到切换基准值OEDref，则将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成对应于浓设定空燃比的空燃比。但是，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比在很大程度上偏向浓侧，排气的实际空燃比变成理论空燃比(该图中的虚线)。

因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA不改变，而是维持在恒定值。因此，即使在将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich之后经过很长时间，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn也基本维持在理论空燃比。如上面说明的，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich时，将空燃比调整量AFC从弱浓设定调整量AFCsrich切换到稀设定调整量AFClean。但是，在图10中所示的实例中，因为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn维持在理论空燃比，空燃比调整量AFC在长时间内被维持在浓设定调整量AFCrich。在这点上，上述通常学习控制(即，学习值更新控制)以在浓设定调整量AFCrich与稀设定调整量AFClean之间交替切换的空燃比调整量为前提。因此，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比在很大程度上偏离时，不切换空燃比调整量，并且因此不能执行上述通常学习控制(即，学习值更新控制)。因此，未校正上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差。

图11是类似于图10的图，该图示出其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比极大地偏向浓侧的情况。在图11中所示的实例中，类似于在图10中所示的实例，在时间t1处将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich。即，在时间t1处将目标空燃比设定为浓设定空燃比。但是，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差，排气的实际空燃比变成稀空燃比(该图中的虚线)。

因此，尽管将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCsrich，但是稀空燃比的排气仍流入上游侧排气净化催化剂20中。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐增加，并且最终在时间t2处达到最大可吸藏氧量Cmax。以这种方式，如果氧吸藏量OSA达到最大可吸藏氧量Cmax，则上游侧排气净化催化剂20不再能吸藏排气中的氧。因此，包含在流入排气中的NOX按原样从上游侧排气净化催化剂20流出，并且因此下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn增加并指示稀空燃比。另一方面，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich时，将空燃比调整量AFC从浓设定调整量AFCrich切换到稀设定调整量AFClean。因此，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比极大地偏离时，不切换空燃比调整量AFC，并且因此在这种情况下也不能执行上述通常控制(即，学习值更新控制)。因此，不能校正上游侧空燃比传感器40的输出空燃比中的偏差。

<粘附学习控制>

因此，在本发明的该实施例中，即使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差大，为了补偿该偏差，除了上述通常学习控制(即，学习值更新控制)之外，还执行理论空燃比粘附学习控制、稀粘附学习控制、以及浓粘附学习控制。

<理论空燃比粘附学习>

首先，将说明理论空燃比粘附学习控制。理论空燃比粘附学习控制是这样的学习控制：当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比粘附在理论空燃比时，执行该学习控制，如在图8中所示的实例中显示。

在这点上，浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的空燃比区域将被称为“理论空燃比邻近区域”。在理论空燃比粘附学习控制中，在将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich之后，即，在将目标空燃比切换到浓设定空燃比之后，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否已在预定理论空燃比维持判定时间或更长时间内被维持在理论空燃比邻近区域M中。此外，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn已在理论空燃比维持判定时间或更长时间内被维持在理论空燃比邻近区域M中，则减小学习值sfbg以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到浓侧。图12示出这种状态。

图12是类似于图7的图，该图示出空燃比调整量AFC等的时间图。类似于图10，图12示出其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup在很大程度上偏向低侧(浓侧)的情况。

在图12中所示的实例中，类似于图10，在时间t1之前将空燃比调整量AFC设定为稀设定调整量AFClean。然后，在时间t1处累积氧过剩/不足量ΣOED达到切换基准值OEDref，并且将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich。但是，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比在很大程度上偏向浓侧，类似于图10中所示的实例，排气的实际空燃比基本为理论空燃比。因此，在时间t1之后上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA被维持在恒定值。因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在长时段内被维持在理论空燃比邻近区域M中。

因此，在本发明的该实施例中，在将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich之后，如果在预定理论空燃比维持判定时间Tsto或更长时间内下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在理论空燃比邻近区域M中，则控制中心空燃比AFR被校正。在本发明的该实施例中，此时更新学习值sfbg以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到浓侧。

具体地说，在本实施例中，通过以下公式(4)计算学习值sfbg，并且通过上述公式(3)校正控制中心空燃比AFR。

sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k2·AFCrich (4)

注意，在上述公式(4)中，k2是增益，其示出控制中心空燃比AFR的校正程度(0<k2≦1)。增益k2的值越大，控制中心空燃比AFR的校正量变得越大。

在这点上，如上面说明的，在切换空燃比调整量AFC之后，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在长时段内被维持在理论空燃比邻近区域M中，则排气的实际空燃比是基本接近理论空燃比的值。因此，上游侧空燃比传感器40的偏差的程度与控制中心空燃比(理论空燃比)和目标空燃比(在这种情况下，为浓设定空燃比)之间的差相同。在本发明的该实施例中，如上述公式(4)中所示，基于对应于控制中心空燃比与目标空燃比之间的差的空燃比调整量AFC，更新学习值sfbg。由于这一点，能够更适当地补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差。

在图12中所示的实例中，在理论空燃比维持判定时间Tsto从时间t1经过的时间t2处，将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich。因此，如将从公式(4)理解的，在时间t2处学习值sfbg减小。因此，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比改变到浓侧。由于这一点，与在时间t2之前相比，在时间t2之后流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比与目标空燃比的偏差变小。因此，在时间t2之后示出实际空燃比的虚线与示出目标空燃比的单点划线之间的差变得小于在时间t2之前的差。

在图12中所示的实例中，将增益k2设定为相对小的值。因此，即使在时间t2处更新学习值sfbg，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比与目标空燃比的偏差仍存在。因此，排气的实际空燃比变成稀于浓设定空燃比的空燃比，即，具有较小浓程度的空燃比(参见图12的虚线)。由于此原因，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度缓慢。

因此，从时间t2到时间t3，当经过了理论空燃比维持判定时间Tsto时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在理论空燃比邻近区域M中。因此，在图12中所示的实例中，即使在时间t3处，也通过使用公式(4)更新学习值sfbg。然后，在图12中所示的实例中，在时间t4处下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成浓判定空燃比AFrich或更低。如上面说明的，在输出空燃比AFdwn以这种方式变成浓判定空燃比AFrich或更低之后，将空燃比调整量AFC交替设定为稀设定调整量AFClean和浓设定调整量AFCrich。此时，执行上述通常学习控制(即，学习值更新控制)。

通过以这种方式借助理论空燃比粘附学习控制更新学习值sfbg，即使当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏差大时，也能够更新学习值。由于这一点，能够校正上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差。

注意，在上述实施例中，理论空燃比维持判定时间Tsto是预定时间。在这种情况下，将理论空燃比维持判定时间设定为等于或大于从将目标空燃比切换到浓空燃比时直到累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值达到全新的上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量时通常所花费的时间。具体地说，优选地将它设定为该时间的两倍到四倍。

另一方面，可以根据其它参数改变理论空燃比维持判定时间Tsto，这些其它参数例如包括从将目标空燃比切换到浓空燃比时的累积氧过剩/不足量ΣOED。具体地说，例如，累积氧过剩/不足量ΣOED越大，理论空燃比维持判定时间Tsto被设定得越短。由于这一点，也能够当从将目标空燃比切换到浓空燃比时的累积氧过剩/不足量ΣOED变成给定量(例如，图12中的OEDsw)时，更新如上所述的学习值sfbg。

<浓/稀粘附学习>

接下来，将说明稀粘附学习控制。稀粘附学习控制是在以下情况下执行的学习控制：其中如图11的实例中所示，尽管将目标空燃比设定为浓空燃比，但下游侧空燃比传感器41的输出空燃比粘附在稀空燃比。在稀粘附学习控制中，在将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich之后，即，在将目标空燃比切换到浓设定空燃比之后，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否已在预定稀空燃比维持判定时间或更长时间内被维持在稀空燃比。此外，当它已在稀空燃比维持判定时间或更长时间内被维持在稀空燃比时，学习值sfbg被减小以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到浓侧。图13示出这种状态。

图13是类似于图9的图，该图示出空燃比调整量AFC等的时间图。如同图11，图13示出其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup极大地偏向低侧(浓侧)的情况。

在图13中所示的实例中，在时间t0处，将空燃比调整量AFC从稀设定调整量AFClean切换到浓设定调整量AFCrich。但是，因为上游侧空燃比传感器40的输出空燃比极大地偏向浓侧，类似于图11中所示的实例，排气的实际空燃比变成稀空燃比。因此，在时间t0之后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在稀空燃比。

因此，在本发明的该实施例中，在将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich之后，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn已在预定稀空燃比维持判定时间Tlean或更长时间内被维持在稀空燃比时，控制中心空燃比AFR被校正。在这种情况下，在本发明的该实施例中，校正学习值sfbg以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到浓侧。

具体地说，在本发明的该实施例中，通过使用以下公式(5)计算学习值sfbg，并且通过使用上述公式(3)基于学习值sfbg校正控制中心空燃比AFR。

sfbg(n)＝sfbg(n-1)+k3·(AFCrich-(AFdwn-14.6)) (5)

注意，在上述公式(5)中，k3是增益，其表示控制中心空燃比AFR的校正程度(0<k3≦1)。增益k3的值越大，控制中心空燃比AFR的校正量越大。

在这点上，在图13中所示的实例中，当将空燃比调整量AFC设定在浓设定调整量AFCrich时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在稀空燃比。在这种情况下，上游侧空燃比传感器40的偏差对应于目标空燃比与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比之间的差。如果将此分解，则上游侧空燃比传感器40的偏差可以被认为与通过将以下的差相加而获得的值具有相同程度：即，目标空燃比与理论空燃比之间的差(对应于浓设定调整量AFCrich)，以及理论空燃比与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比之间的差。因此，在本发明的该实施例中，如上述公式(5)中所示，基于通过将浓设定调整量AFCrich加到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比与理论空燃比之间的差而获得的值，更新学习值sfbg。具体地说，在上述理论空燃比粘附学习中，通过对应于浓设定调整量AFCrich的量而校正学习值，而在稀粘附学习中，通过该量加上对应于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的值而校正学习值。此外，将增益k3设定为类似于增益k2的程度。因此，稀粘附学习中的校正量大于理论空燃比粘附学习中的校正量。

在图13中所示的实例中，如将从公式(5)理解的，在时间t1处学习值sfbg减小。因此，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比改变到浓侧。由于这一点，与在时间t1之前相比，在时间t1之后流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比与目标空燃比的偏差变小。因此，在时间t1之后示出实际空燃比的虚线与示出目标空燃比的单点划线之间的差变得小于在时间t1之前的差。

在图13中示出其中将增益k3设定为相对小的值的实例。因此，即使在时间t1处更新学习值sfbg，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差仍存在。具体地说，在图13中所示的实例中，排气的实际空燃比仍然是稀空燃比。因此，在所示实例中，在时间t1之后，在稀空燃比维持判定时间Tlean内下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在稀空燃比。因此，在图13中所示的实例中，在时间t2处，由于稀粘附学习，通过使用上述公式(5)校正学习值sfbg。

如果在时间t2处学习值sfbg被校正，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的实际空燃比与目标空燃比的偏差变小。由于这一点，在图13中所示的实例中，在时间t2之后，排气的实际空燃比变得稍微浓于理论空燃比。与此相伴，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn从稀空燃比大致改变为理论空燃比。此外，在图13中所示的实例中，从时间t2到时间t3，在理论空燃比维持判定时间Tsto内，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被大致维持在理论空燃比，即，被维持在理论空燃比邻近区域M中。因此，在时间t3处，通过使用上述公式(4)借助理论空燃比粘附学习而校正学习值sfbg。

通过借助稀粘附学习控制以这种方式更新学习值sfbg，即使当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏差极其大时，也能够更新学习值。由于这一点，能够减小上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差。

注意，在上述实施例中，稀空燃比维持判定时间Tlean是预定时间。在这种情况下，将稀空燃比维持判定时间Tlean设定为等于或大于下游侧空燃比传感器的延迟响应时间，该延迟响应时间通常是从将目标空燃比切换到浓空燃比时到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比改变为浓空燃比时所花费的时间。具体地说，优选地将它设定为该时间的两倍到四倍。此外，稀空燃比维持判定时间Tlean短于通常从将目标空燃比切换到浓空燃比时直到当累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值达到催化剂为新时的上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量时所花费的时间。因此，将稀空燃比维持判定时间Tlean设定为短于上述理论空燃比维持判定时间Tsto。

另一方面，可以根据另一个参数改变稀空燃比维持判定时间Tlean，该另一个参数例如包括从将目标空燃比切换到浓空燃比时累积地相加的排气流量。具体地说，例如，累积排气流量ΣGe越大，稀空燃比维持判定时间Tlean被设定得越短。由于这一点，当从将目标空燃比切换到浓空燃比时起的累积排气流量变成给定量(例如，ΣGesw)时，能够更新上述学习值sfbg。此外，在这种情况下，该给定量必须等于或大于从切换目标空燃比时到根据切换改变下游侧空燃比传感器41的输出空燃比时所需的排气的总流量。具体地说，优选地将它设定为该总流量的2倍到4倍的量。

接下来，将说明浓粘附学习控制。浓粘附学习控制是类似于稀粘附学习控制的控制，并且是在以下情况下执行的学习控制：尽管将目标空燃比设定为稀空燃比，但下游侧空燃比传感器41的输出空燃比粘附在浓空燃比。在浓粘附学习控制中，在将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean之后，即，在将目标空燃比切换到稀设定空燃比之后，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否已在预定浓空燃比维持判定时间(类似于稀空燃比维持判定时间)或更长时间内被维持在浓空燃比。此外，当在浓空燃比维持判定时间或更长时间内被维持在浓空燃比时，学习值sfbg被增大以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到稀侧。即，在浓粘附学习控制中，使用与上述稀粘附学习控制相反的浓和稀执行控制。

<下游侧空燃比传感器的异常检测>

现在，直到此处，已经以下游侧空燃比传感器41正常为前提，说明了基本空燃比控制、通常学习控制，即，学习值更新控制或粘附学习控制。从直到此处的说明，将获知只要下游侧空燃比传感器41正常，即使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏离，也会通过通常学习控制(即，学习值更新控制或粘附学习控制)，校正上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏差，并且因此流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比与目标设定空燃比准确匹配。但是，当下游侧空燃比传感器41已变得异常时，变得难以使流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比与目标设定空燃比准确匹配。因此，如果下游侧空燃比传感器41变得异常，则必须立即检测到下游侧空燃比传感器41已变得异常。

但是，在这种情况下，发现如果除了基本空燃比控制之外还执行通常学习控制(即，学习值更新控制或粘附学习控制)，则能够基于此时学习值sfbg的行为，检测下游侧空燃比传感器41是否已变得异常。接下来，将说明下游侧空燃比传感器的一种新异常检测方法。通常将空燃比传感器从外部插入在排气管内形成的安装孔中，以使得传感器检测部被布置在排气中。传感器检测部的周围由管状保护罩包围。在这种情况下，空燃比传感器被密封固定在排气管的安装孔中，但如果随时间的经过，外部空气有时通过该密封固定部泄漏到保护罩中的传感器检测部的周围。对于在本发明的该实施例中使用的下游侧空燃比传感器41同样如此。

在这点上，在本发明的一个实施例中，从上游侧排气净化催化剂20排出的排气通常具有理论空燃比。因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比通常应是理论空燃比。但是，如上面说明的，如果外部空气泄漏到保护罩中的传感器检测部的周围，则即使排气的实际空燃比是理论空燃比，由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比也将变稀，并且下游侧空燃比传感器41的输出将偏向稀侧。如果以这种方式下游侧空燃比传感器具有下游侧空燃比传感器41的输出偏向稀侧的异常，则流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比不再能与目标设定空燃比准确匹配。在这种情况下，下游侧空燃比传感器41的输出有时变得异常，由于某种原因或其它原因而使输出偏向浓侧，但实际上下游侧空燃比传感器41的输出通常偏向稀侧。因此，以下，将使用其中下游侧空燃比传感器41的输出偏向稀侧的情况作为一个实例，以便说明下游侧空燃比传感器中的该异常检测方法。

图14示出在其中下游侧空燃比传感器41的输出偏向稀侧的情况下的第一实例的时间图。该图14是类似于图9的图。图14示出控制中心空燃比AFR、空燃比调整量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA、累积氧过剩/不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn、以及学习值sfbg的变化。此外，在图14中，Tlean指示稀空燃比维持判定时间，其与图13中所示的稀空燃比维持判定时间Tlean相同。注意，在图14中所示的下游侧空燃比传感器41的异常检测方法中，无论上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向稀侧还是偏向浓侧，都能够检测到下游侧空燃比传感器41的异常。但是，为了便于理解本发明，当参考图14时，首先将说明其中上游侧空燃比传感器40的输出空燃比不偏离的情况。

在图14中所示的实例中，以与图9相同的方式，在时间t1之前的状态下，将控制中心空燃比AFR设定为理论空燃比，并且将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich。此时，如由实线所示，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup是对应于浓设定空燃比的空燃比。另一方面，在时间t1之前的状态下，因为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA为正值，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的实际空燃比是理论空燃比。但是，此时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn偏向稀侧，并且如图14中所示为稀空燃比AFs。即，图14示出以下异常状态：其中当流向下游侧空燃比传感器41的排气的实际空燃比是理论空燃比时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn指示稀空燃比AFs。

接下来，如果上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少并且在时间t1处变成零，则上游侧排气净化催化剂20不再供应用于还原HC和CO的氧，并且因此从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变成浓空燃比，该浓空燃比由上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup指示。因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn下降，即，改变到浓侧。图14示出以下情况：其中即使下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn以这种方式改变到浓侧，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn也保持为稀。

接下来，在时间t2处，如果判定在预定稀空燃比维持判定时间Tlean或更长时间内下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是稀空燃比，则通过使用公式(5)计算学习值sfbg，并且因此校正学习值sfbg以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到浓侧。即，确切地通过所计算的学习值sfbg减小控制中心空燃比AFR，并且从而上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup下降，即，改变到更浓侧。换言之，此时，通过粘附学习控制减小学习值sfbg。注意，图14示出以下情况：其中即使下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn以这种方式改变到浓侧，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn也保持为稀。

接下来，在时间t3处，如果判定在预定稀空燃比维持判定时间Tlean或更长时间内下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是稀空燃比，则通过公式(5)计算学习值sfbg，并且因此校正学习值sfbg以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到更浓侧。即，确切地通过所计算的学习值sfbg而进一步减小控制中心空燃比AFR，并且从而上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup进一步减小，即，改变到更浓侧。换言之，此时，通过粘附学习控制进一步减小学习值sfbg。

在图14中所示的实例中，此时，即，如果在时间t3处通过粘附学习控制进一步减小学习值sfbg，则下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在时间t4处达到浓判定空燃比AFrich。如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich，则将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean。由于这一点，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成稀空燃比。如图14中所示，如果将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean，则上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA开始增加并且累积氧过剩/不足量ΣOED开始增加。当上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA变成正值时，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比变成理论空燃比。因此，此时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn指示稀空燃比AFs。

如将从上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup理解的，在时间t4之后，排气的实际空燃比变成具有远远低于稀设定空燃比的稀程度的空燃比。因此，如图14中所示，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的增加速度变得非常低。另一方面，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup(更准确地说，输出空燃比AFup与控制中心空燃比AFR之间的差)计算氧过剩/不足量。因此，与氧吸藏量OSA相比，累积氧过剩/不足量ΣOED迅速增加。

接下来，在时间t5处，累积氧过剩/不足量ΣOED达到切换基准值OEDref。如果累积氧过剩/不足量ΣOED达到切换基准值OEDref，则将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich。因此，如从上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup理解的，将排气的实际空燃比切换到浓空燃比。此时，一度将累积氧过剩/不足量ΣOED设定为零，并且重新开始累积氧过剩/不足量ΣOED的计算。此外，此时，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA开始减少。在这点上，此时，排气的实际空燃比变成具有远远高于浓设定空燃比的浓程度的空燃比。因此，如图14中所示，氧吸藏量OSA迅速下降。

如上面说明的，在时间t4之后氧吸藏量OSA的增加速度极低。因此，当在时间t5处累积氧过剩/不足量ΣOED达到切换基准值OEDref时，氧吸藏量OSA变成极小的量。另一方面，如上面说明的，在时间t5处，如果将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich，则氧吸藏量OSA迅速下降。接下来，当在时间t6处氧吸藏量OSA变成零时，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比从理论空燃比改变为具有相当浓程度的浓空燃比。因此，在时间t7处下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich。此时，将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean。此时，一度将累积氧过剩/不足量ΣOED设定为零，并且重新开始累积氧过剩/不足量ΣOED的计算。此外，此时，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA开始增加。

以这种方式，当排气的实际空燃比相当浓时，如果在时间t4处下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich并且从而将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean，则在之后的短时间内累积氧过剩/不足量ΣOED再次达到切换基准值OEDref，并且因此再次将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich。如将从图14理解的，以这种方式，如果从累积氧过剩/不足量ΣOED达到切换基准值OEDref时到累积氧过剩/不足量ΣOED再次达到切换基准值OEDref时的时间变短，则在时间t5处累积氧过剩/不足量ΣOED(R)变得远远大于在时间t7处的累积氧过剩/不足量ΣOED(F)。

在这种情况下，累积氧过剩/不足量ΣOED(R)大于累积氧过剩/不足量ΣOED(F)，并且这意味着排气的实际空燃比已从浓设定空燃比偏向浓侧。因此，此时，由于已经参考图9说明的通常学习控制(即，学习值更新控制)，学习值sfbg被增大以使得累积氧过剩/不足量ΣOED(R)的绝对值与累积氧过剩/不足量ΣOED(F)的绝对值之间的差分过剩/不足量误差ΔΣOED变小。此时，在本发明的该实施例中，通过使用公式(2)计算学习值sfbg，并且通过使用公式(3)校正控制中心空燃比AFR。即，如图14中所示，在时间t7处，学习值sfbg被增大，并且确切地通过学习值sfbg增大控制中心空燃比AFR。

如果在时间t7处将空燃比调整量AFC切换到稀设定调整量AFClean，则此时确切地通过学习值sfbg增大控制中心空燃比AFR，并且因此如从上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup理解的，排气的实际空燃比稍微增大，即，稍微改变到稀侧。接下来，如果在时间t9处累积氧过剩/不足量ΣOED达到切换基准值OEDref，则再次将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich。此时，一度将累积氧过剩/不足量ΣOED设定为零，并且重新开始累积氧过剩/不足量ΣOED的计算。此外，此时，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA开始减少。

图14示出其中在时间t3处学习值sfbg的减小量与在时间t7处学习值sfbg的增大量基本相同的情况。在这种情况下，如果在时间t9处将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich，并且然后在时间t10处氧吸藏量OSA变成零，则如将从图14理解的，此时控制中心空燃比AFR的值变成与从时间t2到时间t3的控制中心空燃比AFR相同的值，并且因此下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成等于从时间t2到时间t3的下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的稀空燃比。即，从时间t2起的状态与从时间t10起的状态是相同状态。

因此，如果在时间t8处下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成稀空燃比，并且然后判定在预定稀空燃比维持判定时间Tlean或更长时间内下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn已是稀空燃比，则在时间t11处，再次通过粘附学习控制减小学习值sfbg。接下来，在时间t11之后，以与从时间t3到时间t11所示的变化相同的方式，重复改变控制中心空燃比AFR、空燃比调整量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA、累积氧过剩/不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn、以及学习值sfbg。

以这种方式，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn偏向稀侧时，交替重复通过粘附学习控制减小学习值sfbg的动作和通过通常学习控制(即，学习值更新控制)增大学习值sfbg的动作。因此，交替重复减小学习值sfbg的操作和增大学习值sfbg的动作。另一方面，如图13中所示，即使当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向稀侧时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn也偏向稀侧。因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn偏向稀侧，不知道是上游侧空燃比传感器40的输出空燃比已偏向稀侧还是下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn已偏向稀侧。

但是，如图13中所示，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向稀侧时，学习值sfbg逐渐减小并且收敛到特定值。即，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向稀侧时，从不交替重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作。另一方面，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向浓侧时，学习值sfbg逐渐增大并且收敛到特定值。因此，即使当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向浓侧时，也从不交替重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作。

此外，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向稀侧或者偏向浓侧并且下游侧空燃比传感器41的输出空燃比偏向稀侧时，增大和减小学习值sfbg的交替重复动作被叠加在朝向特定值收敛学习值sfbg的动作之上。在这种情况下，如果校正上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，则完成朝向特定值收敛学习值sfbg的动作。然后，基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比偏向稀侧，交替重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作。

以这种方式，不仅当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比正常时，而且还当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比偏向稀侧或者偏向浓侧时，只要下游侧空燃比传感器41的输出空燃比不偏向稀侧，就从不交替重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作。另一方面，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比偏向稀侧时，不可避免地交替重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作。因此，当交替重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作时，能够判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比偏向稀侧。

图15示出以下情况：其中在图14的时间t7处，通过通常学习控制(即，学习值更新控制)增大学习值sfbg，并且学习值sfbg的增加量大，而且因此，控制中心空燃比AFR被增大到理论空燃比。在这种情况下，如图15中所示，在时间t7处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被增大到稀空燃比AFs，然后以与时间t1时相同的方式，通过粘附学习控制执行两次减小学习值sfbg的动作。之后，通过通常学习控制(即，学习值更新控制)执行一次增大学习值sfbg的动作。即，在这种情况下，执行两次减小学习值sfbg的动作，然后执行一次增大学习值sfbg的动作，并且重复该循环。

图16示出以下情况：其中在图14的时间t2处通过粘附学习控制减小学习值sfbg之后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在理论空燃比维持判定时间Tsto(已参考图12说明)或更长时间内被维持在理论空燃比邻近区域M中。在这种情况下，在时间t3处，通过理论空燃比粘附学习控制减小学习值sfbg。接下来，在时间t4处下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich之后，直到时间t10之前，以与从图14的时间t4到时间t10所示的变化相同的方式，改变控制中心空燃比AFR、空燃比调整量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA、累积氧过剩/不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn、以及学习值sfbg。

接下来，在时间t10处，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn落入理论空燃比邻近区域M中。然后，当在理论空燃比维持判定时间Tsto或更长时间内下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被维持在理论空燃比邻近区域M中时，在时间t11处，再次减小学习值sfbg。接下来，在时间t11之后，以与从时间t3到时间t11所示的变化相同的方式，重复改变控制中心空燃比AFR、空燃比调整量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA、累积氧过剩/不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn、以及学习值sfbg。因此，也在这种情况下，交替重复通过粘附学习控制减小学习值sfbg的动作和通过通常学习控制(即，学习值更新控制)增大学习值sfbg的动作。

如上面说明的，当重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作时，能够判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比正在偏向稀侧，即，下游侧空燃比传感器41异常。当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比偏向稀侧时，重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作，因为执行粘附学习控制和通常学习控制(即，学习值更新控制)。因此，根据本发明的下游侧空燃比传感器41的异常检测方法以执行粘附学习控制和通常学习控制(即，学习值更新控制)为前提。

在这种情况下，关于粘附学习控制，当数次(在某些情况下，第一次)执行粘附学习控制时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn必须达到浓判定空燃比AFrich。因此，设定通过粘附学习控制的学习值sfbg的减小量以使得当执行粘附学习控制时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn能够达到浓判定空燃比AFrich。另一方面，关于通常学习控制(即，学习值更新控制)，必须在执行通常学习控制(即，学习值更新控制)之后执行粘附学习控制。因此，设定通过通常学习控制(即，学习值更新控制)的学习值sfbg的增大量以使得在执行通常学习控制(即，学习值更新控制)之后执行粘附学习控制。

在这点上，在图14和16中所示的实例中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比偏向稀侧时，交替重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作。与此相对，在图15中所示的实例中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比偏向稀侧时，不交替重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作。执行两次减小学习值sfbg的动作，然后执行一次增大学习值sfbg的动作，并且然后对此进行重复。也在这种情况下，被视为重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作。

注意，即使当正在执行通常学习控制(即，学习值更新控制)时，有时也会重复增大和减小学习值sfbg，因为学习值sfbg将不容易收敛。但是，在这种情况下学习值sfbg的减小量和增大量远远小于通过粘附学习控制的学习值sfbg的减小量和通过通常学习控制(即，学习值更新控制)的学习值sfbg的增大量。因此，在这种情况下，当学习值sfbg减小预定特定值或更大，并且学习值sfbg增大预定特定值或更大，而且对此进行重复时，能够判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比已偏向稀侧。即，当重复学习值sfbg减小特定值或更大和学习值sfbg增大特定值或更大时，能够判定下游侧空燃比传感器41异常。这些特定值是以下两项之间的中间值：当执行通常学习控制(即，学习值更新控制)时学习值sfbg的减小量和增大量，以及当重复粘附学习控制和通常学习控制(即，学习值更新控制)时学习值sfbg的减小量和增大量，并且这些特定值通过实验等确定。

因此，按照根据本发明的空燃比传感器的异常检测方法，所述方法包括：在浓于理论空燃比的浓设定空燃比与稀于理论空燃比的稀设定空燃比之间，交替地切换流入具有氧吸藏能力的排气净化催化剂20中的排气的目标空燃比；由下游侧空燃比传感器41检测从排气净化催化剂20流出的排气的空燃比；基于由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比，学习使流入排气净化催化剂20中的排气的空燃比接近目标空燃比所需的空燃比校正值；以及通过使用通过学习获得的空燃比校正值的学习值sfbg，由反馈控制将流入排气净化催化剂20中的排气的空燃比控制到目标空燃比；当目标空燃比被设定为浓设定空燃比时，如果由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比持续预定时段被维持为稀，则执行用于降低学习值sfbg以使流入排气净化催化剂20中的排气的空燃比较小的粘附学习控制；基于由下游侧空燃比传感器41检测到空燃比执行学习值更新控制，所述学习值更新控制用于当判定流入排气净化催化剂20中的排气的空燃比从目标空燃比偏向浓侧时，使学习值sfbg增大，并且用于当判定流入排气净化催化剂20中的排气的空燃比从目标空燃比偏向稀侧时，使学习值sfbg减小；以及当重复学习值sfbg减小特定值或更大和学习值sfbg增大特定值或更大时，判定下游侧空燃比传感器为异常。

另一方面，在本发明的该实施例中，当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比变成预定稀判定空燃比AFlean或更高时，判定由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比AFdwn已变稀。当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比变成预定浓判定空燃比AFrich或更低时，判定由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比AFdwn已变浓。此外，在图14和图15中所示的情况下，由于粘附学习控制，当目标空燃比被设定为浓设定空燃比并且由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比AFdwn持续预定时段Tlean在稀判定空燃比AFlean或更高处被维持为稀时，学习值sfbg被减小。此外，在图16中所示的情况下，由于粘附学习控制，当目标空燃比被设定为浓设定空燃比并且由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比AFdwn持续预定时段Tsto被维持在浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间时，学习值sfbg被减小以便使流入排气净化催化剂20中的排气的空燃比变小。

此外，在本发明的该实施例中，当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比AFdwn变成浓判定空燃比AFrich或更低时，目标空燃比被切换到稀设定空燃比，并且当排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA变成小于最大可吸藏氧量Cmax的预定切换基准吸藏量Cref或更高时，目标空燃比被切换到浓设定空燃比。当由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比AFdwn达到浓判定空燃比AFrich时，即，变成浓判定空燃比AFrich或更低时，执行通常学习控制(即，学习值更新控制)。

在这种情况下，在根据本发明的该实施例中，当目标空燃比稀时，如果流入排气净化催化剂20中的排气的空燃比是目标空燃比，则每单位时间吸藏在排气净化催化剂20中的氧量被累积地相加为氧过剩/不足量，而当目标空燃比浓时，如果流入排气净化催化剂20中的排气的空燃比是目标空燃比，则每单位时间从排气净化催化剂20释放的氧量被累积地相加为氧过剩/不足量。通常学习控制(即，学习值更新控制)更新学习值sfbg，以使得从目标空燃比被切换到稀设定空燃比时到排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA变成切换基准吸藏量Cref或更高时累积地相加的氧过剩/不足量的累积值ΣOED与从目标空燃比被切换到浓设定空燃比时到由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比变成浓判定空燃比AFrich或更低时累积地相加的累积氧过剩/不足量的累积值ΣOED之间的差变小。

此外，在图14和16中所示的情况下，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比偏向稀侧时，交替地重复减小学习值sfbg的动作和增大学习值sfbg的动作。因此，在根据本发明的一个实施例中，当交替重复学习值sfbg减小特定值和学习值sfbg增大特定值时，判定下游侧空燃比传感器41为异常。注意，如上面说明的，因为学习值sfbg不容易收敛，有时学习值sfbg重复增大和减小。为了明确区分上述情况与此类情况，在本发明的该实施例中，当通过粘附学习控制使学习值sfbg减小特定值或更大时，判定下游侧空燃比传感器41为异常。

另一方面，图17示出当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成稀判定空燃比AFlean或更高时，将空燃比调整量AFC切换到浓设定调整量AFCrich(对应于浓设定空燃比)以便减少氧吸藏量OSA，并且下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn偏向浓侧的情况下，控制中心空燃比AFR、空燃比调整量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA、累积氧过剩/不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn、以及学习值sfbg的变化。在这种情况下，使用上述浓粘附学习控制，并且判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否已在预定浓空燃比维持判定时间Trich或更长时间内被维持在浓空燃比。因此，当判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn已在预定浓空燃比维持判定时间Trich或更长时间内被维持在浓空燃比时，学习值sfbg被增大以使得流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变到稀侧。即，在浓粘附学习控制中，执行其中相对于上述稀粘附学习控制反转浓和稀的控制。

也在图17中所示的情况下，通过浓粘附学习控制增大学习值sfbg的动作和通常学习控制(即，学习值更新控制)的减小动作被交替地重复。因此，也在这种情况下，当增大学习值sfbg的动作和减小学习值sfbg的动作被交替地重复时，能够判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比已偏向浓侧，即，下游侧空燃比传感器41为异常。

<具体控制的说明>

接下来，参考图18到23，将具体说明在本发明的该实施例中使用的空燃比控制装置。在本发明的该实施例中使用的空燃比控制装置被配置为包括如图18的框图中所示的功能块A1到A11。以下，当参考图18时，将说明不同功能块。这些功能块A1到A11的操作基本由ECU 31执行。

<燃料喷射量的计算>

首先，将说明燃料喷射量的计算。在计算燃料喷射量中，使用气缸进气计算单元A1、基本燃料喷射计算单元A2、以及燃料喷射计算单元A3。

气缸进气计算单元A1基于进气流量Ga、内燃机转速NE和存储在ECU 31的ROM 34中的图或计算公式，计算每个气缸的进气量Mc。通过进气流检测装置39测量进气流量Ga，并且基于曲柄角传感器44的输出计算内燃机转速NE。

基本燃料喷射计算单元A2将通过气缸进气计算单元A1计算的每个气缸的进气量Mc除以目标空燃比AFT以便计算基本燃料喷射量Qbase(Qbase＝Mc/AFT)。通过后面说明的目标空燃比设定单元A8计算目标空燃比AFT。

燃料喷射计算单元A3将后面说明的F/B校正量DQi加到通过基本燃料喷射计算单元A2计算的基本燃料喷射量Qbase以便计算燃料喷射量Qi(Qi＝Qbase+DQi)。向燃料喷射器11指示喷射以使得从燃料喷射器11喷射具有如此计算的燃料喷射量Qi的燃料。

<目标空燃比的计算>

接下来，将说明目标空燃比的计算。在计算目标空燃比中，使用氧过剩/不足量计算单元A4、空燃比调整量计算单元A5、学习值计算单元A6、控制中心空燃比计算单元A7、以及目标空燃比设定单元A8。

氧过剩/不足量计算单元A4基于通过燃料喷射计算单元A3计算的燃料喷射量Qi和上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup，计算累积氧过剩/不足量ΣOED。例如，氧过剩/不足量计算单元A4通过将上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与控制中心空燃比之间的差乘以燃料喷射量Qi，并且通过将乘积累积地相加，计算累积氧过剩/不足量ΣOED。

空燃比调整量计算单元A5基于通过氧过剩/不足量计算单元A4计算的累积氧过剩/不足量ΣOED和下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn，计算目标空燃比的空燃比调整量AFC。具体地说，基于图19中所示的流程图计算空燃比调整量AFC。

学习值计算单元A6基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn和通过氧过剩/不足量计算单元A4计算的累积氧过剩/不足量ΣOED等，计算学习值sfbg。具体地说，基于图20中所示的通常学习控制(即，学习值更新控制)和图21中所示的粘附学习控制的流程图计算学习值sfbg。以这种方式计算的学习值sfbg被存储在ECU 31的RAM 33的存储器中，即使点火钥匙被关断，该存储器也不会删除数据。

控制中心空燃比计算单元A7基于基本控制中心空燃比AFRbase和通过学习值计算单元A6计算的学习值sfbg，计算控制中心空燃比AFR。具体地说，通过将学习值sfbg加到基本控制中心空燃比AFRbase计算控制中心空燃比AFR，如上述公式(3)中所示。

目标空燃比设定单元A8将通过目标空燃比校正计算单元A5计算的空燃比调整量AFC加到通过控制中心空燃比计算单元A7计算的控制中心空燃比AFR以便计算目标空燃比AFT。将如此计算的目标空燃比AFT输入到基本燃料喷射计算单元A2和后面说明的空燃比偏差计算单元A9。

<F/B校正量的计算>

接下来，将说明基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup计算F/B校正量。在计算F/B校正量中，使用空燃比偏差计算单元A9和F/B校正计算单元A10。

空燃比偏差计算单元A9从上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中减去通过目标空燃比设定单元A8计算的目标空燃比AFT以便计算空燃比偏差DAF(DAF＝AFup-AFT)。该空燃比偏差DAF是表示针对目标空燃比AFT的燃料供应量的过剩/不足的值。

F/B校正计算单元A10通过比例积分微分处理(PID处理)来处理通过空燃比偏差计算单元A9计算的空燃比偏差DAF，以便基于以下公式(6)计算用于补偿燃料供给量的过剩/不足的F/B校正量DFi。将如此计算的F/B校正量DFi输入到燃料喷射计算单元A3。

DFi＝Kp·DAF+Ki·SDAF+Kd·DDAF (6)

注意，在上述公式(6)中，Kp是预设比例增益(比例常数)，Ki是预设积分增益(积分常数)，并且Kd是预设微分增益(微分常数)。此外，DDAF是空燃比偏差DAF的时间微分，并且通过将当前更新的空燃比偏差DAF与先前更新的空燃比偏差DAF之间的差除以对应于更新间隔的时间来计算。此外，SDAF是空燃比偏差DAF的时间积分。通过将当前更新的空燃比偏差DAF加到先前更新的时间积分DDAF来计算该时间微分DDAF(SDAF＝DDAF+DAF)。

<空燃比调整量计算控制的流程图>

图19示出空燃比调整量AFC的计算的控制例程。通过每隔特定时间间隔的中断执行该控制例程。

如图19中所示，首先，在步骤S11，判定空燃比调整量AFC的计算条件是否成立。其中空燃比调整量AFC的计算条件成立的情况例如是在其中执行通常操作(其中执行反馈控制)的情况，例如在其中不执行燃料喷射停止控制的情况。当在步骤S11判定空燃比调整量AFC的计算条件成立时，例程继续到步骤S12。在步骤S12，基于输出空燃比AFup和燃料喷射量Qi计算累积氧过剩/不足量ΣOED。

接下来，在步骤S13，判定是否将稀设定标志Fr设定为“0”。稀设定标志Fr是这样的标志：当将空燃比调整量AFC设定为稀设定调整量AFClean时，将该标志设定为“1”，否则将该标志设定为“0”。当在步骤S13判定将稀设定标志Fr设定为“0”时，例程继续到步骤S14。在步骤S14，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否是浓判定空燃比AFrich或更低。如果判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn大于浓判定空燃比AFrich，则结束处理循环。

另一方面，如果上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA减少并且因此从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比下降，则判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是浓判定空燃比AFrich或更低。在这种情况下，例程继续到步骤S15，并且将空燃比调整量AFC设定为稀设定调整量AFClean。接下来，在步骤S16，将稀设定标志Fr设定为“1”，然后结束处理循环。

在下一个处理循环，在步骤S13，判定未将稀设定标志Fr设定为“0”，并且因此例程继续到步骤S17。在步骤S17，判定在步骤S12计算的累积氧过剩/不足量ΣOED是否低于判定基准值OEDref。如果判定累积氧过剩/不足量ΣOED低于判定基准值OEDref，则例程继续到步骤S18，并且将空燃比调整量AFC连续设定为稀设定调整量AFClean。另一方面，如果上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量增加，则最后在步骤S17判定累积氧过剩/不足量ΣOED等于或大于判定基准值OEDref，并且因此例程继续到步骤S19。在步骤S19，将空燃比调整量AFC设定为浓设定调整量AFCrich。接下来，在步骤S20，将稀设定标志Fr重设为“0”。接下来，结束控制例程。

<通常学习控制(即，学习值更新控制)的流程图>

图20示出通常学习控制(即，学习值更新控制)的控制例程。通过每隔特定时间间隔的中断执行该控制例程。

如图20中所示，首先，在步骤S21，判定学习值sfbg的更新条件是否成立。作为更新条件成立时的情况，例如，可以提及正在执行通常控制，未正在执行图21中所示的粘附学习控制例程等。当在步骤S21判定学习值sfbg的更新条件成立时，例程继续到步骤S22。在步骤S22，判定是否已将稀标志F1设定为“0”。当在步骤S22判定已将稀标志F1设定为“0”时，例程继续到步骤S23。

在步骤S23，判定空燃比调整量AFC是否大于0，即，目标空燃比是否是稀空燃比。如果在步骤S23判定空燃比调整量AFC大于0，则例程继续到步骤S24。在步骤S24，将累积氧过剩/不足量ΣOED增大当前氧过剩/不足量OED。

然后，如果将目标空燃比切换到浓空燃比，则在下一个控制例程，在步骤S23，判定基本空燃比调整量AFCbase是否是0或更小值并且因此例程继续到步骤S25。在步骤S25，将稀标志F1设定为“1”，接下来，在步骤S26，使Rn变成当前累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值。接下来，在步骤S27，将累积氧过剩/不足量ΣOED重设为0并且然后结束处理循环。

另一方面，如果将稀标志F1设定为“1”，则在下一个控制例程，例程从步骤S22继续到步骤S28。在步骤S28，判定空燃比调整量AFC是否小于0，即，目标空燃比是否是浓空燃比。当在步骤S28判定空燃比调整量AFC小于0时，例程继续到步骤S29。在步骤S29，将累积氧过剩/不足量ΣOED增大当前氧过剩/不足量OED。

然后，如果将目标空燃比切换到稀空燃比，则在下一个控制例程的步骤S28，判定空燃比调整量AFC是0或更大值，然后例程继续到步骤S30。在步骤S30，将稀标志F1设定为“0”，然后在步骤S31，将Fn设定为当前累积氧过剩/不足量ΣOED的绝对值。接下来，在步骤S32，将累积氧过剩/不足量ΣOED重设为0。接下来，在步骤S33，基于在步骤S26计算的Rn和在步骤S31计算的Fn，更新学习值sfbg，然后结束处理循环。

<粘附学习控制的流程图>

图21示出粘附学习控制(理论空燃比粘附控制、浓粘附控制、以及稀粘附控制)的控制例程。通过每隔特定时间间隔的中断执行该例程。

如图21中所示，首先，在步骤S41，判定是否将稀标志F1设定“0”。如果在步骤S41判定将稀标志F1设定为“0”，则例程继续到步骤S42。在步骤S42，判定空燃比调整量AFC是否大于0，即，目标空燃比是否是稀空燃比。如果在步骤S42判定空燃比调整量AFC是0或更小值，则例程继续到步骤S43。

在步骤S43，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否大于稀判定空燃比AFlean，并且在步骤S44，判定输出空燃比AFdwn是否是浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的值。如果在步骤S43和S44判定输出空燃比AFdwn小于浓判定空燃比AFrich，即，如果判定输出空燃比是浓空燃比，则结束处理循环。另一方面，如果在步骤S43和S44判定输出空燃比AFdwn大于稀判定空燃比AFlean，即，如果判定输出空燃比是稀空燃比，则例程继续到步骤S45。

在步骤S45，将新累积排气流量ΣGe设定为通过将当前排气流量Ge加到累积排气流量ΣGe而获得的和。注意，例如基于进气流检测装置39计算累积排气流量ΣGe。接下来，在步骤S46，判定在步骤S45计算的累积排气流量ΣGe是否是预定量ΣGesw或更大。如果在步骤S45判定ΣGe小于ΣGesw，则结束处理循环。另一方面，如果累积排气流量ΣGe增大并且因此在步骤S46判定ΣGe是ΣGesw或更大，则例程继续到步骤S47。在步骤S47，通过使用上述公式(5)更新学习值sfbg。

另一方面，当在步骤S44判定输出空燃比AFdwn是浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的值时，例程继续到步骤S48。在步骤S48，将新累积氧过剩/不足量ΣOED设定为通过将当前氧过剩/不足量OED加到累积氧过剩/不足量ΣOED而获得的和。接下来，在步骤S49，判定在步骤S48计算的累积氧过剩/不足量ΣOED是否是预定量OEDsw或更大。如果在步骤S49判定ΣOED小于OEDsw，则结束处理循环。另一方面，如果累积氧过剩/不足量ΣOED增大并且因此在步骤S49判定ΣOED是OEDsw或更大，则例程继续到步骤S50。在步骤S50，通过使用上述公式(4)更新学习值sfbg。

然后，当切换目标空燃比并且在步骤S42判定空燃比调整量AFC大于0时，例程继续到步骤S51。在步骤S51，将累积排气流量ΣGe和累积氧过剩/不足量ΣOED重设为0。接下来，在步骤S52，将稀标志F1设定为“1”。

如果将稀标志F1设定为“1”，则在下一个处理循环，例程从步骤S41继续到步骤S53。在步骤S53，判定空燃比调整量AFC是否小于0，即，目标空燃比是否是浓空燃比。当在步骤S53判定空燃比调整量AFC是0或更大时，例程继续到步骤S54。

在步骤S54，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否小于浓判定空燃比AFrich。如果在步骤S54判定输出空燃比AFdwn等于或大于浓判定空燃比AFrich，即，如果输出空燃比是稀空燃比，则结束处理循环。另一方面，如果在步骤S54判定输出空燃比AFdwn小于浓判定空燃比AFrich，即，如果判定输出空燃比是浓空燃比，则例程继续到步骤S55。

在步骤S55，将新累积排气流量ΣGe设定为通过将当前排气流量Ge加到累积排气流量ΣGe而获得的和。接下来，在步骤S56，判定在步骤S55计算的累积排气流量ΣGe是否是预定量ΣGesw或更大。如果在步骤S56判定ΣGe小于ΣGesw，则结束处理循环。另一方面，如果累积排气流量ΣGe增大并且因此在步骤S56判定ΣGe是ΣGesw或更大，则例程继续到步骤S57。在步骤S57，通过使用上述公式(5)更新学习值sfbg。

然后，如果切换目标空燃比并且因此在步骤S53判定空燃比调整量AFC小于0，则例程继续到步骤S58。在步骤S58，将累积排气流量ΣGe和累积氧过剩/不足量ΣOED重设为0。接下来，在步骤S59，将稀标志F1设定为“0”并且结束处理循环。

<空燃比传感器的异常检测>

图22示出空燃比传感器的异常检测例程的第一实施例。通过每隔特定时间间隔的中断执行该例程。

如图22中所示，首先，在步骤S60，判定当前学习值sfbg是否大于通过将预定特定值α加到先前中断时的学习值sfbg1而获得的值(sfbg1+α)。如果当前学习值sfbg不大于(sfbg1+α)，则例程继续到步骤S64，在步骤S64判定当前学习值sfbg是否小于通过从先前中断时的学习值sfbg1中减去预定特定值α而获得的值(sfbg1-α)。如果当前学习值sfbg不小于(sfbg1-α)，则例程继续到步骤S68，在步骤S68将先前中断时的学习值sfbg1设定为学习值sfbg1。接下来，在步骤S69，判定从开始内燃机工作时是否已超过预设设定时间。如果从开始内燃机工作时未超过预设设定时间，则结束处理循环。

另一方面，当在步骤S60判定当前学习值sfbg大于(sfbg1+α)时，例程继续到步骤S61，在步骤S61判定是否设定了增大标志，该增大标志指示学习值sfbg已增大特定值α或更大。当未设定增大标志时，例程继续到步骤S62，在步骤S62计数值NF仅增加1。接下来，在步骤S63，设定增大标志并且重设减小标志，该减小标志指示学习值sfbg已减小特定值α或更大。接下来，例程继续到步骤S68。当在下一个处理循环再次判定当前学习值sfbg大于(sfbg1+α)时，因为已设定增大标志，例程从步骤S61跳转到步骤S68。因此，此时，不执行递增计数值NF的动作。即，在图22中所示的实例中，即使学习值sfbg继续数次增大(sfbg1+α)或更大，计数值NF也仅递增1。

另一方面，当在步骤S64判定当前学习值sfbg小于(sfbg1-α)时，例程继续到步骤S65，在步骤S65判定是否已设定减小标志。当未设定减小标志时，例程继续到步骤S66，在步骤S66计数值NF仅递增1。接下来，在步骤S67，设定减小标志并且重设增大标志。接下来，例程继续到步骤S68。当在下一个处理循环判定当前学习值sfbg小于(sfbg1-α)时，因为已设定减小标志，例程从步骤S65跳转到步骤S68。因此，此时，不执行递增计数值NF的动作。即，在图22中所示的实例中，即使学习值sfbg继续数次减小(sfbg1-α)或更大，计数值NF也仅递增1。

当在步骤S69判定从内燃机开始工作时已超过预设设定时间时，例程继续到步骤S70，在步骤S70判定计数值NF是否大于预定计数值NFO。当计数值NF大于预定计数值NFO时，例程继续到步骤S71，在步骤S71判定下游侧空燃比传感器41为异常。接下来，结束处理循环。

图23示出空燃比传感器的异常检测例程的第二实施例。也通过每隔特定时间间隔的中断执行该例程。

与图22中所示的例程相比，图23中所示的例程不同之处在于仅增加了步骤S64-1。其它步骤与图22中所示的例程的对应步骤相同。因此，以下，将仅说明与该步骤S64-1相关的部分。

如果参考图23中所示的例程，则当在步骤S64判定当前学习值sfbg小于(sfbg1-α)时，例程继续到步骤S64-1，在步骤S64-1判定是否已执行粘附学习控制。当未正在执行粘附学习控制时，例程跳转到步骤S68。与此相反，当判定已执行粘附学习控制时，例程继续到步骤S65，在步骤S65判定是否设定了减小标志。当未设定减小标志时，例程继续到步骤S66，在步骤S66计数值NF仅递增1。

即，在图23中所示的实例中，当通过粘附学习控制而使学习值sfbg减小特定值α或更大时，计数值NF仅递增1，而当由于粘附学习控制之外的某种原因而使学习值sfbg减小特定值α或更大时，不执行递增计数值NF的动作。即，如上面说明的，有时学习值sfbg重复增大和减小以使得学习值sfbg不容易收敛。在该实例中，在此类情况下，为了防止执行增大计数值NF的动作，仅当通过粘附控制执行学习值sfbg减小特定值或更大时才执行增大计数值NF的动作。

参考符号列表

1 内燃机机体

5 燃烧室

7 进气端口

9 排气端口

19 排气歧管

20 上游侧排气净化催化剂

24 下游侧排气净化催化剂

31 ECU

40 上游侧空燃比传感器

41 下游侧空燃比传感器