CN106560608A - 内燃机的排气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机的排气净化装置，即使在产生了浓不平衡时，也迅速减小实际的空燃比与目标空燃比的偏移。排气净化装置具备排气净化催化剂、上游侧传感器、下游侧传感器以及控制装置。控制装置执行：主FB控制，以使上游侧传感器的输出空燃比成为目标空燃比的方式进行控制；副FB控制，基于下游侧传感器的输出空燃比设定目标空燃比；主学习控制，基于主学习值控制燃料供给量；以及副学习控制，基于副学习值控制燃料供给量。控制装置在副学习促进条件成立时，执行以使副学习值容易变成适当的值的方式进行控制的副学习促进控制。副学习促进条件在主学习值以及副学习值的绝对值为各基准绝对值以上且这些学习值的正负相反时成立。

Description

内燃机的排气净化装置

技术领域

本发明涉及内燃机的排气净化装置。

背景技术

以往以来，已知有一种内燃机的排气净化装置，具备：排气净化催化剂，其配置于内燃机的排气通路；上游侧空燃比传感器，其配置于排气净化催化剂的排气流动方向上游侧，并且检测流入排气净化催化剂的排气的空燃比；下游侧空燃比传感器，其配置于排气净化催化剂的排气流动方向下游侧，并且检测从排气净化催化剂流出的排气的空燃比；以及控制装置，其基于上游侧空燃比传感器以及下游侧空燃比传感器的输出空燃比来控制向内燃机的燃烧室供给的燃料供给量。

在这样的内燃机的排气净化装置中，在控制装置中进行以使由上游侧空燃比传感器检测到的空燃比(以下，称作“输出空燃比”)成为目标空燃比的方式对燃料供给量进行反馈控制的主反馈控制。除此之外，还进行基于下游侧空燃比传感器的输出空燃比等将目标空燃比交替地切换成比理论空燃比浓的空燃比(以下，称作“浓空燃比”)和比理论空燃比稀的空燃比(以下，称作“稀空燃比”)的副反馈控制(例如，专利文献1)。尤其是，在专利文献1所记载的排气净化装置中，在下游侧空燃比传感器的输出空燃比成为了比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时将目标空燃比从浓空燃比向稀空燃比切换。除此之外，当排气净化催化剂的氧吸藏量的推定值达到了比排气净化催化剂的最大可吸藏氧量少的切换基准吸藏量时，将目标空燃比从稀空燃比向浓空燃比切换。

另外，从内燃机主体排出的排气中的氢量越多，则上游侧空燃比传感器的输出空燃比越向浓侧偏移。于是，在专利文献1所记载的排气净化装置中，基于上游侧空燃比传感器的输出空燃比，算出目标空燃比被设定在浓空燃比的期间中的来自排气净化催化剂的氧放出量和目标空燃比被设定在稀空燃比的期间中的向排气净化催化剂的氧吸藏量。然后，根据这样算出的氧放出量与氧吸藏量之差算出副学习值，并且基于该副学习值来修正目标空燃比(副反馈学习控制)。在专利文献1中认为，由此，即使在上游侧空燃比传感器的输出空燃比产生了偏移的情况下，也能够对该偏移进行补偿。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-071963号公报

专利文献2：日本特开2010-180746号公报

发明内容

发明要解决的问题

在具有多个汽缸的内燃机的一部分汽缸中，有时会因燃料喷射阀的故障等而导致来自该燃料喷射阀的实际的燃料供给量比目标值多。这例如会在燃料喷射阀的针阀与阀座之间附着有异物而导致针阀不再完全闭阀的情况下产生。若像这样来自一部分燃料喷射阀的燃料供给量变多，则与该一部分燃料喷射阀对应的汽缸中的燃烧空燃比(产生燃烧时的燃烧室内的混合气的空燃比)会比其他汽缸中的燃烧空燃比浓。以下，将这样因一部分汽缸中的燃烧空燃比比其他汽缸中的燃烧空燃比浓而在汽缸间产生的燃烧空燃比的偏移称作浓不平衡。

若像这样产生了浓不平衡，则从燃烧空燃比成为了浓的汽缸会流出大量的氢。其结果，上游侧空燃比传感器的输出空燃比会向浓侧偏移。此时，若正在通过主反馈控制以使上游侧空燃比传感器的输出空燃比成为目标空燃比的方式进行控制，则流入排气净化催化剂的排气的实际的空燃比与目标空燃比相比会向稀侧偏移。

即使像这样上游侧空燃比传感器的输出空燃比产生了偏移而实际的空燃比从目标空燃比偏移，通过上述副反馈学习控制，该偏移也会逐渐得到补偿。然而，通过副反馈学习控制实现的偏移的补偿会花费时间，所以从产生浓不平衡起到消除实际的空燃比与目标空燃比之间的偏移为止会花费一定程度的时间。然而，若实际的空燃比和目标空燃比长期偏移，则结果会招致排气排放的恶化。

于是，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种内燃机的排气净化装置，其即使在产生了浓不平衡时，也能迅速减小实际的空燃比与目标空燃比之间的偏移。

用于解决问题的手段

本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其主旨如下所述。

(1)一种内燃机的排气净化装置，具备：排气净化催化剂，其配置于内燃机的排气通路；上游侧空燃比传感器，其配置于该排气净化催化剂的排气流动方向上游侧，并且检测流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比；下游侧空燃比传感器，其配置于所述排气净化催化剂的排气流动方向下游侧，并且检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比；以及控制装置，其基于所述上游侧空燃比传感器以及所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比来控制向所述内燃机的燃烧室供给的燃料供给量，其中，所述控制装置执行：主反馈控制，对所述燃料供给量进行反馈控制以使所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比成为目标空燃比；副反馈控制，基于所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比，将所述目标空燃比交替地切换成比理论空燃比浓的浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比；主学习控制，基于所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比与所述目标空燃比之差，算出根据存在于这些空燃比间的稳定的偏差而变化的主学习值，基于该算出的主学习值，控制向所述内燃机的燃烧室的燃料供给量以使所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比与所述目标空燃比之差变小；以及副学习控制，基于所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比以及所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比，算出根据流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比与目标空燃比之差而变化的副学习值，基于该算出的副学习值，控制向所述内燃机的燃烧室的燃料供给量以使流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比与所述目标空燃比之差变小，所述控制装置执行如下的副学习促进控制：在副学习促进条件成立时，与该副学习促进条件未成立时相比，控制与所述副学习值相关联的参数以使所述副学习控制中的副学习值容易变化成和流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比与所述目标空燃比之差相应的适当的值，所述副学习促进条件成立时是至少所述主学习值以及所述副学习值的绝对值为预先设定的各自的基准绝对值以上且所述主学习值和所述副学习值的正负相反时。

(2)根据上述(1)所述的内燃机的排气净化装置，所述副学习促进条件成立时是至少所述主学习值以及所述副学习值的绝对值为预先设定的各自的基准绝对值以上且所述主学习值和所述副学习值的正负相反、而且所述主学习值与所述副学习值之差为预先设定的基准差以上时。

(3)根据上述(1)或(2)所述的内燃机的排气净化装置，所述副学习值的绝对值被维持为预定的防护值以下，在所述副学习促进控制中，使所述防护值的绝对值增大。

(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的内燃机的排气净化装置，在所述副学习控制中，通过对使所述目标空燃比与流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比之差乘以预定的系数而得到的值进行累计，来算出副学习值，在所述副学习促进控制中，在所述副学习促进条件成立时，与该副学习促进条件未成立时相比，增大算出所述副学习值时的所述系数。

(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的内燃机的排气净化装置，在所述副反馈控制中，所述控制装置将所述目标空燃比交替地切换成比理论空燃比浓的浓设定空燃比和比理论空燃比稀的稀设定空燃比，在所述副学习促进控制中，在所述副学习促进条件成立时，与所述副学习促进条件未成立时相比，增大所述浓设定空燃比的浓程度。

(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的内燃机的排气净化装置，所述控制装置基于所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比来推定所述排气净化催化剂的氧吸藏量，并且，在所述副反馈控制中，当所述排气净化催化剂的氧吸藏量的推定值成为切换基准吸藏量以上时，将所述目标空燃比从稀空燃比切换成浓空燃比，在所述副学习促进控制中，在所述副学习促进条件成立时，与所述副学习促进条件未成立时相比，减小所述切换基准吸藏量。

(7)根据上述(1)～(4)中任一项所述的内燃机的排气净化装置，在所述副反馈控制中，所述控制装置将所述目标空燃比交替地切换成比理论空燃比浓的浓设定空燃比和比理论空燃比稀的稀设定空燃比，在所述副学习促进控制中，在所述副学习促进条件成立时，与所述副学习促进条件未成立时相比，减小所述稀设定空燃比的稀程度。

发明效果

根据本发明，即使在产生了浓不平衡时，也能迅速减小实际的空燃比与目标空燃比之间的偏移。

附图说明

图1是概略地示出具备本发明的排气净化装置的内燃机的图。

图2是空燃比传感器的概略剖视图。

图3是示出各排气空燃比下的传感器施加电压与输出电流的关系的图。

图4是示出使传感器施加电压恒定时的排气空燃比与输出电流的关系的图。

图5是主反馈控制中的空燃比偏差的时间积分值和主学习值的时间图。

图6是进行了本实施方式的副反馈控制的情况下的空燃比修正量等的时间图。

图7是上游侧空燃比传感器的输出空燃比产生了偏移的情况下的与图6同样的空燃比修正量等的时间图。

图8是上游侧空燃比传感器的输出空燃比产生了偏移的情况下的控制中心空燃比等的时间图。

图9是上游侧空燃比传感器的输出值产生了大的偏移时的空燃比修正量等的时间图。

图10是上游侧空燃比传感器的输出值产生了大的偏移时的空燃比修正量等的时间图。

图11是进行理论空燃比粘附学习时的空燃比修正量等的时间图。

图12是进行稀粘附学习等时的空燃比修正量等的时间图。

图13是进行了副学习促进控制的情况下的是否产生了不平衡等的时间图。

图14是控制装置的功能框图。

图15是示出空燃比修正量的算出控制的控制例程的流程图。

图16是示出副学习控制的控制例程的流程图。

图17是示出副学习促进控制的控制例程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

＜内燃机整体的说明>

图1是概略地示出使用本发明的第一实施方式的排气净化装置的内燃机的图。图1所示的内燃机具备内燃机主体1，该内燃机主体1具备汽缸体2和固定在汽缸体2上的汽缸盖4。在汽缸体2内配置有在形成于汽缸体2内的汽缸内往复运动的活塞3。在活塞3与汽缸盖4之间形成有进行混合气的燃烧的燃烧室5。

在汽缸盖4内形成有进气口7以及排气口9，该进气口7以及排气口9与燃烧室5连通。另外，图1所示的内燃机具备配置在汽缸盖4内的进气门6以及排气门8，进气门6对进气口7进行开闭，排气门8对排气口9进行开闭。

如图1所示，内燃机具备配置于汽缸盖4的内壁面的中央部的火花塞10和配置于汽缸盖4的内壁面周边部的燃料喷射阀11。火花塞10构成为根据点火信号而产生火花。另外，燃料喷射阀11根据喷射信号而向燃烧室5内喷射预定量的燃料。此外，燃料喷射阀11也可以被配置成向进气口7内喷射燃料。另外，在本实施方式中，使用理论空燃比为14.6的汽油作为燃料。然而，在使用本发明的排气净化装置的内燃机中，也可以使用汽油以外的燃料或者与汽油混合而成的混合燃料。

另外，如图1所示，内燃机具备分别与各汽缸的进气口7连结的进气支管13、与这些进气支管13连结的缓冲罐14、以及与缓冲罐14连结的进气管15。进气管15与空气滤清器16连结。进气口7、进气支管13、缓冲罐14、进气管15形成内燃机的进气通路。另外，在进气管15内配置有由节气门驱动致动器17驱动的节气门18。通过由节气门驱动致动器17使节气门18转动，能够变更进气通路的开口面积。

另一方面，内燃机具备与各汽缸的排气口9连结的排气歧管19。排气歧管19具有与各排气口9连结的多个支部和这些支部集合而成的集合部。除此之外，内燃机具备与排气歧管19的集合部连结的上游侧壳体21、下游侧壳体23、以及配置在上游侧壳体21与下游侧壳体23之间的排气管22。上游侧壳体21内置有上游侧排气净化催化剂20，下游侧壳体23内置有下游侧排气净化催化剂24。排气口9、排气歧管19、上游侧壳体21、排气管22以及下游侧壳体23形成排气通路。

除此之外，内燃机还具备由数字计算机形成的电子控制单元(ECU)31。ECU31具备经由双向性总线32彼此连接的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配置有用于检测在进气管15内流动的空气流量的空气流量检测装置(例如，空气流量计)39，该空气流量检测装置39的输出经由对应的AD变换器38被输入到输入端口36。另外，在排气歧管19的集合部配置有检测在排气歧管19内流动的排气(即，流入上游侧排气净化催化剂20的排气)的空燃比的上游侧空燃比传感器40。除此之外，在排气管22内配置有检测在排气管22内流动的排气(即，从上游侧排气净化催化剂20流出而流入下游侧排气净化催化剂24的排气)的空燃比的下游侧空燃比传感器41。这些空燃比传感器40、41的输出也经由对应的AD变换器38被输入到输入端口36。

另外，加速器踏板42连接有产生与加速器踏板42的踩踏量成比例的输出电压的负荷传感器43，负荷传感器43的输出电压经由对应的AD变换器38被输入到输入端口36。曲轴角传感器44例如在曲轴每旋转15度时产生输出脉冲，该输出脉冲被输入到输入端口36。在CPU35中，根据该曲轴角传感器44的输出脉冲来计算内燃机转速。另一方面，输出端口37经由对应的驱动电路45与火花塞10、燃料喷射阀11以及节气门驱动致动器17连接。此外，ECU31作为进行各种控制的控制装置发挥功能。

＜排气净化催化剂的说明>

上游侧排气净化催化剂20以及下游侧排气净化催化剂24是具有氧吸藏能力的三元催化剂。具体而言，排气净化催化剂20、24是在由陶瓷形成的载体上担载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，二氧化铈(CeO₂))而成的三元催化剂。三元催化剂具有在流入三元催化剂的排气的空燃比被维持在理论空燃比时同时净化未燃气体以及NOx的功能。除此之外，在排气净化催化剂20、24中吸藏有某种程度的氧的情况下，即使流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比相对于理论空燃比稍微向浓侧或稀侧偏移，也可同时净化未燃气体以及NOx。

即，若排气净化催化剂20、24具有氧吸藏能力，即，若排气净化催化剂20、24的氧吸藏量比最大可吸藏氧量少，则在流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比变得稍微比理论空燃比稀时，排气中所包含的过剩的氧被吸藏到排气净化催化剂20、24内。因此，排气净化催化剂20、24的表面上被维持为理论空燃比。其结果，在排气净化催化剂20、24的表面上未燃气体以及NOx被同时净化，此时从排气净化催化剂20、24流出的排气的空燃比成为理论空燃比。

另一方面，若排气净化催化剂20、24成为能够放出氧的状态，即，若排气净化催化剂20、24的氧吸藏量比0多，则在流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比变得稍微比理论空燃比浓时，从排气净化催化剂20、24放出要使排气中所包含的未燃气体还原而有所不足的氧。因此，在该情况下排气净化催化剂20、24的表面上也被维持为理论空燃比。其结果，在排气净化催化剂20、24的表面上未燃气体以及NOx被同时净化，此时从排气净化催化剂20、24流出的排气的空燃比成为理论空燃比。

这样，在排气净化催化剂20、24中吸藏有某种程度的氧的情况下，即使流入排气净化催化剂20、24的排气的空燃比相对于理论空燃比向浓侧或稀侧稍微偏移，也可同时净化未燃气体以及NOx，从排气净化催化剂20、24流出的排气的空燃比成为理论空燃比。

＜空燃比传感器的说明>

在本实施方式中，作为空燃比传感器40、41，使用杯型的界限电流式空燃比传感器。使用图2对空燃比传感器40、41的构造进行简单说明。空燃比传感器40、41具备固体电解质层51、配置在该固体电解质层51的一个侧面上的排气侧电极52、配置在该固体电解质层51的另一个侧面上的大气侧电极53、对通过的排气进行扩散限速的扩散限速层54、基准气体室55、以及进行空燃比传感器40、41的加热尤其是固体电解质层51的加热的加热部56。

尤其是，在本实施方式的杯型的空燃比传感器40、41中，固体电解质层51形成为一端封闭的圆筒状。在固体电解质层51的内部区划出的基准气体室55被导入大气气体(空气)，并且配置有加热部56。在固体电解质层51的内表面上配置有大气侧电极53，在固体电解质层51的外表面上配置有排气侧电极52。在固体电解质层51以及排气侧电极52的外表面上以覆盖它们的方式配置有扩散限速层54。此外，也可以在扩散限速层54的外侧设置有用于防止液体等附着在扩散限速层54的表面上的保护层(未图示)。

固体电解质层51由向ZrO₂(二氧化锆)、HfO₂、ThO₂、Bi₂O₃等作为稳定剂而分配CaO、MgO、Y₂O₃、Yb₂O₃等所得到的氧离子传导性氧化物的烧结体形成。另外，扩散限速层54由氧化铝、氧化镁、硅质、尖晶石、莫来石等耐热性无机物质的多孔质烧结体形成。而且，排气侧电极52以及大气侧电极53由铂等催化活性高的贵金属形成。

另外，由搭载于ECU31的施加电压控制装置60对排气侧电极52与大气侧电极53之间施加传感器施加电压V。除此之外，在ECU31设置有检测在施加了传感器施加电压V时经由固体电解质层51而在这些电极52、53之间流动的电流I的电流检测部61。由该电流检测部61检测的电流是空燃比传感器40、41的输出电流I。

这样构成的空燃比传感器40、41具有如图3所示的电压-电流(V-I)特性。从图3可知，排气的空燃比即排气空燃比A/F越高(越稀)，则空燃比传感器40、41的输出电流I越大。另外，在各排气空燃比A/F下的V-I线中存在与传感器施加电压V轴平行的区域，即即使传感器施加电压V变化输出电流I也几乎不变的区域。该电压区域被称作界限电流区域，此时的电流被称作界限电流。在图3中，分别用W₁₈、I₁₈示出了排气空燃比为18时的界限电流区域以及界限电流。

图4示出了使施加电压V恒定在0.45V左右(图3)时的排气空燃比与输出电流I的关系。从图4可知，在空燃比传感器40、41中，输出电流相对于排气空燃比以排气空燃比越高(即越稀)则来自空燃比传感器40、41的输出电流I越大的方式线性(成比例地)变化。除此之外，空燃比传感器40、41构成为在排气空燃比为理论空燃比时输出电流I成为零。

此外，作为空燃比传感器40、41，也可以取代图2所示的构造的界限电流式空燃比传感器而使用例如层叠型的界限电流式空燃比传感器等其他构造的界限电流式的空燃比传感器。另外，作为空燃比传感器40、41，也可以使用在电极间不施加电压地检测氧浓度的氧传感器。

＜空燃比控制>

接着，对由本实施方式的控制装置进行的空燃比控制进行说明。在本实施方式的空燃比控制中，进行主反馈控制、副反馈控制、主反馈学习控制(以下，称作“主学习控制”)以及副反馈学习控制(以下，称作“副学习控制”)。

在主反馈控制中，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，以使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比成为目标空燃比的方式控制来自燃料喷射阀11的燃料供给量(即，向燃烧室5的燃料供给量)。在副反馈控制中，基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比等将目标空燃比交替地切换为浓空燃比和稀空燃比。在主学习控制中，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与目标空燃比之差，算出根据存在于这些空燃比间的稳定的偏差而变化的主学习值，基于所算出的主学习值，以使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与目标空燃比之差变小的方式控制来自燃料喷射阀11的燃料供给量。除此之外，在副学习控制中，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比以及下游侧空燃比传感器41的输出空燃比，算出根据上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比之差而变化的副学习值，基于所算出的副学习值，以使目标空燃比与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比之差变小的方式控制来自燃料喷射阀11的燃料供给量。以下，对这些控制进行说明。

＜主反馈控制>

首先，对主反馈控制进行说明。在主反馈控制中，如上所述，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，以使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比成为目标空燃比的方式控制来自燃料喷射阀11的燃料供给量(即，向燃烧室5的燃料供给量)。尤其是，在本实施方式中，进行比例·积分·微分控制(PID控制)以使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与目标空燃比之差即空燃比偏差DAF变小。

具体而言，在本实施方式中，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup与目标空燃比之差，算出反馈修正量(以下，称作“F/B修正量”)DFi。F/B修正量DFi通过对空燃比偏差DAF进行比例·积分·微分处理(PID处理)而基于下述式(1)来算出。

DFi＝Kp·DAF+Ki·SDAF+Kd·DDAF…(1)

此外，在上述式(1)中，Kp是预先设定的比例增益(比例常数)，Ki是预先设定的积分增益(积分常数)，Kd是预先设定的微分增益(微分常数)。另外，DDAF是空燃比偏差DAF的时间微分值，通过将本次更新的空燃比偏差DAF与上次更新的空燃比偏差DAF的偏差除以与更新间隔对应的时间来算出。另外，SDAF是空燃比偏差DAF的时间积分值，该时间积分值SDAF通过将上次更新的时间积分值SDAF加上本次更新的空燃比偏差DAF来算出(SDAF＝DDAF+DAF)。

另一方面，如后所述，在本实施方式中，目标空燃比不是始终恒定，而是在比理论空燃比浓的浓设定空燃比与比理论空燃比稀的稀设定空燃比之间交替地变化。于是，在本实施方式中，通过算出向各汽缸供给的空气量(缸内吸入空气量)Mc，并且将所算出的缸内吸入空气量Mc除以目标空燃比，来算出基本燃料供给量Qbase。

从燃料喷射阀11向各燃烧室5供给的燃料供给量Qi通过将基本燃料供给量Qbase加上F/B修正量DFi来算出(Qi＝Qbase+DFi)。因此，当目标空燃比变化时，基本燃料供给量Qbase变化，其结果，向各汽缸供给的燃料供给量Qi变化。另一方面，在来自各燃料喷射阀11的燃料供给量等存在误差从而上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与目标空燃比不一致时，F/B修正量DFi以使输出空燃比接近目标空燃比的方式变化，其结果，向各汽缸燃料的燃料供给量Qi变化。

＜主学习控制>

接着，对主反馈学习控制(主学习控制)进行说明。在此，来自燃料喷射阀11的燃料供给量未必与来自ECU31的要求燃料供给量一致。在燃料喷射阀11间存在燃料供给量的不均，或所有燃料喷射阀11的全体的燃料供给量向比要求燃料供给量多的一侧或少的一侧偏移。若产生这样的不均、偏移，则即使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比显示实际的空燃比，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与目标空燃比之间也存在稳定的偏差。

于是，在主学习控制中，如上所述，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与目标空燃比之差，算出根据存在于这些空燃比间的稳定的偏差而变化的主学习值。主学习值以如下方式变化：当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比稳定地比目标空燃比大(稀)时，主学习值比0大，相反，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比稳定地比目标空燃比小(浓)时，主学习值比0小。另外，稳定的偏差的绝对值越大，则主学习值的绝对值也越大。

具体而言，基于主反馈控制中的空燃比偏差DAF的时间积分值SDAF，并利用下述式(2)对主学习值mfbg进行更新。另外，当这样完成主学习值mfbg的更新后，利用下述式(3)变更时间积分值SDAF。因此，时间积分值SDAF按主学习值mfbg的增大量而减小。

mfbg(n)＝mfbg(n-1)+ka·SDAF…(2)

SDAF＝(1-ka)·SDAF…(3)

此外，在上述式(2)中，n表示计算次数或时间。因此，mfbg(n)是本次的计算或当前的学习值。除此之外，上述式(2)以及式(3)中的ka是表示使时间积分值SDAF反映于主学习值mfbg的程度即反映于燃料供给量的程度的增益(0＜ka≤1)。增益ka的值越大，则燃料供给量的修正量越大。

除此之外，在本实施方式的主学习控制中，基于如上述那样算出的主学习值mfbg，以使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与目标空燃比之差变小的方式控制来自燃料喷射阀11的燃料供给量。具体而言，在算出从燃料喷射阀11向各燃烧室5供给的燃料供给量Qi时，除了上述的基本燃料供给量Qbase以及F/B修正量DFi之外，还加上主学习值mfbg(Qi＝Qbase+DFi+mfbg(n))。

图5是主反馈控制中的空燃比偏差DAF的时间积分值SDAF和主学习值mfbg的时间图。在图5所示的例子中，在时刻t₁以前，主学习值mfbg为零。另一方面，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup与目标空燃比之间存在稳定的偏差，所以时间积分值SDAF为从零偏移的值。

之后，在时刻t₁，进行时间积分值SDAF向主学习值mfbg的取入。其结果，主学习值mfbg通过上述式(2)而按将时刻t₁的时间积分值SDAF乘以增益ka而得到的值(ka·SDAF)增大。另一方面，时间积分值SDAF通过上述式(3)而按将时刻t₁的时间积分值SDAF乘以增益ka而得到的值(ka·SDAF)减小。

在本实施方式中，这样的操作以一定时间间隔来进行。因此，在从时刻t₁经过了一定时间的时刻t₂也反复进行同样的控制。因此，时间积分值SDAF的一部分被取入主学习值mfbg。其结果，主学习值mfbg成为表示出上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup与目标空燃比之间的稳定的偏差的值。

在此，主反馈控制中的各参数的值(包括时间积分值SDAF)存储于ECU31的RAM33中当内燃机的点火开关断开时被复位成零的存储器。另一方面，主学习值mfbg存储于ECU31的RAM33中即使内燃机的点火开关断开也不会被擦除的存储器。因此，如上所述，通过将时间积分值SDAF的一部分依次取入主学习值mfbg，能够从内燃机启动时起对上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与目标空燃比之差进行补偿。

＜副反馈控制>

接着，对副反馈控制进行说明。在副反馈控制中，基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比等将目标空燃比交替地设定成浓空燃比和稀空燃比。

具体而言，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了浓空燃比时，将目标空燃比设定为稀设定空燃比。其结果，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比也成为稀设定空燃比。在此，稀设定空燃比是比理论空燃比(成为控制中心的空燃比)稀某种程度的预先设定的恒定值的空燃比，例如被设为14.75左右。另外，稀设定空燃比也可以表示为向成为控制中心的空燃比(在本实施方式中是理论空燃比)加上正的空燃比修正量而得到的空燃比。除此之外，在本实施方式中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了比理论空燃比稍浓的浓判定空燃比(例如，14.55)以下时，判断为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了浓空燃比。

除此之外，在本实施方式的副反馈控制中，当上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA成为比最大可吸藏氧量Cmax少的预先设定的切换基准吸藏量Cref以上时，将此前为稀设定空燃比的目标空燃比设定为浓设定空燃比。其结果，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比也成为浓设定空燃比。在此，浓设定空燃比是比理论空燃比(成为控制中心的空燃比)浓某种程度的预先设定的空燃比，例如被设为14.50。此外，在本实施方式中，浓设定空燃比与理论空燃比之差(浓程度)被设定为稀设定空燃比与理论空燃比之差(稀程度)以下。

此外，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA基于流入上游侧排气净化催化剂20的排气的氧过剩不足量的累计值来推定。在此，氧过剩不足量是指在想要使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比为理论空燃比时所过剩的氧的量或者所不足的氧的量(过剩的未燃气体的量)。尤其是，在目标空燃比被设定在稀设定空燃比的期间内，流入上游侧排气净化催化剂20的排气中的氧成为过剩，该过剩的氧被吸藏于上游侧排气净化催化剂20。因此，该期间内的氧过剩不足量的累计值(以下，称作“累计氧过剩不足量”)可以说是上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的推定值。

氧过剩不足量的算出根据上游侧空燃比传感器40的输出空燃比、以及基于空气流量检测装置39的输出等算出的被吸入燃烧室5内的吸入空气量的推定值或来自燃料喷射阀11的燃料供给量等来进行。具体而言，氧过剩不足量OED例如通过下述式(4)来算出。

OED＝0.23×Qi×(AFup-AFR)…(4)

在此，0.23表示空气中的氧浓度，Qi表示燃料供给量，AFup表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，AFR表示成为控制中心的空燃比(在本实施方式中基本上是理论空燃比)。

之后，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比再次成为浓判定空燃比以下时，再次使目标空燃比成为稀设定空燃比，之后，反复进行同样的操作。这样，在本实施方式的副反馈控制中，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的目标空燃比被交替地反复设定为稀设定空燃比和浓设定空燃比。换言之，在本实施方式的副反馈控制中，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比(即，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比)被交替地切换为浓空燃比和稀空燃比。

＜使用时间图进行的副反馈控制的说明>

参照图6，对如上所述的操作进行具体说明。图6是进行本实施方式的副反馈控制的情况下的空燃比修正量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、累计氧过剩不足量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。

此外，空燃比修正量AFC是与流入上游侧排气净化催化剂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0时，目标空燃比被设为与成为控制中心的空燃比(以下，称作“控制中心空燃比”)相等的空燃比(在本实施方式中，基本上是理论空燃比)。另一方面，在空燃比修正量AFC为正的值时，目标空燃比成为比控制中心空燃比稀的空燃比(在本实施方式中是稀空燃比)，在空燃比修正量AFC为负的值时，目标空燃比成为比控制中心空燃比浓的空燃比(在本实施方式中是浓空燃比)。另外，“控制中心空燃比”是指成为根据内燃机运转状态而将空燃比修正量AFC与之相加的空燃比，即是指在根据空燃比修正量AFC使目标空燃比变动时作为基准的空燃比。

在图示的例子中，在时刻t₁以前的状态下，空燃比修正量AFC被设为浓设定修正量AFCrich(相当于浓设定空燃比)。即，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的输出空燃比AFup成为浓空燃比。流入上游侧排气净化催化剂20的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，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。通过上游侧排气净化催化剂20处的净化，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中不包含未燃气体等，因此下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn大致为理论空燃比。此时，来自上游侧排气净化催化剂20的NOx排出量大致为零。

若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向零接近，与此相伴，流入到上游侧排气净化催化剂20中的未燃气体等的一部分不被上游侧排气净化催化剂20净化而开始流出。由此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn逐渐下降，在时刻t₁，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。

在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为浓判定空燃比AFrich以下时，为了使氧吸藏量OSA增大而将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean(相当于稀设定空燃比)。另外，此时，累计氧过剩不足量ΣOED被复位成0。

当在时刻t₁将目标空燃比切换为稀空燃比后，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比从浓空燃比变化为稀空燃比。当在时刻t₁流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比变化为稀空燃比后，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增大。另外，与此相伴，累计氧过剩不足量ΣOED也逐渐增大。

由此，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比向理论空燃比变化，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn也向理论空燃比收敛。此时，虽然流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比为稀空燃比，但由于上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏能力存在足够的余裕，所以流入的排气中的氧被吸藏于上游侧排气净化催化剂20，NOx被还原净化。因此，来自上游侧排气净化催化剂20的NOx的排出大致为零。

之后，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA增大，则在时刻t₂，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。因此，作为氧吸藏量OSA的推定值的累计氧过剩不足量ΣOED达到与切换基准吸藏量Cref相当的切换基准值OEDref。在本实施方式中，当累计氧过剩不足量ΣOED成为切换基准值OEDref以上时，为了中止氧向上游侧排气净化催化剂20的吸藏而将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich。因此，目标空燃比被设为浓空燃比。另外，此时，累计氧过剩不足量ΣOED被复位成0。

此外，切换基准吸藏量Cref被设为上游侧排气净化催化剂20未使用时的最大可吸藏氧量Cmax的3/4以下，优选设为1/2以下，更优选设为1/5以下。其结果，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到比理论空燃比稍稀的稀判定空燃比(例如，14.65。是与理论空燃比的偏差的程度等同于浓判定空燃比与理论空燃比之差的程度的稀空燃比)之前就将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich。

当在时刻t₂将目标空燃比切换为浓空燃比后，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比从稀空燃比变化为浓空燃比。由于流入上游侧排气净化催化剂20的排气中包含未燃气体等，所以上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少。此时的来自上游侧排气净化催化剂20的NOx的排出大致为零。

若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐减少，则在时刻t₄，与时刻t₁同样，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。由此，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。之后，反复进行上述的时刻t₁～t₄的循环。

从以上说明可知，根据本实施方式的副反馈控制，能够始终抑制来自上游侧排气净化催化剂20的NOx排出量。即，只要进行上述控制，基本上就能使来自上游侧排气净化催化剂20的NOx排出量大致为零。另外，由于算出累计氧过剩不足量时的累计期间短，所以与长期间进行累计的情况相比，不容易产生算出误差。因此，能够抑制因累计氧过剩不足量的算出误差而排出NOx。

此外，在上述实施方式中，在时刻t₁～t₂期间，空燃比修正量AFC维持为稀设定修正量AFClean。然而，在该期间，空燃比修正量AFC不一定必须维持为恒定，也可以设定成以逐渐减少等方式变动。或者，在时刻t₁～t₂的期间内，也可以暂时使空燃比修正量AFC为比0小的值(例如，浓设定修正量等)。

同样，在上述实施方式中，在时刻t₂～t₃期间，空燃比修正量AFC维持为浓设定修正量AFCrich。然而，在该期间，空燃比修正量AFC不一定必须维持为恒定，也可以设定成以逐渐增大等方式变动。或者，在时刻t₂～t₃的期间内，也可以暂时使空燃比修正量AFC为比0大的值(例如，稀设定修正量等)。

此外，这样的本实施方式中的空燃比修正量AFC的控制即目标空燃比的控制由作为控制装置发挥功能的ECU31来进行。因此，ECU31可以说进行着如下的副反馈控制：在由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比成为了浓判定空燃比以下时，将流入上游侧排气净化催化剂20的排气的目标空燃比持续地或断续地设定为稀空燃比，直到推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA成为了切换基准吸藏量Cref以上，并且，在推定为上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA成为了切换基准吸藏量Cref以上时，将目标空燃比持续地或断续地设定为浓空燃比，直到氧吸藏量OSA不达到最大可吸藏氧量Cmax而由下游侧空燃比传感器41检测到的排气的空燃比成为浓判定空燃比以下。

更简单来说，在本实施方式的副反馈控制中，在由下游侧空燃比传感器41检测到的空燃比成为了浓判定空燃比以下时将目标空燃比切换为稀空燃比，并且，在上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA成为了切换基准吸藏量Cref以上时将目标空燃比切换为浓空燃比。

此外，在上述实施方式中，在副反馈控制中，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为了浓判定空燃比AFrich以下时将目标空燃比切换为稀空燃比。另外，在累计氧过剩不足量ΣOED成为了预定的切换基准值OEDref以上时将目标空燃比切换为浓空燃比。然而，作为副反馈控制，也可以进行其他控制。作为该其他控制，例如可考虑如下控制：在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为了稀判定空燃比以上时将目标空燃比切换为浓空燃比，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为了浓判定空燃比以下时将目标空燃比切换为稀空燃比。

＜上游侧空燃比传感器中的偏移>

在内燃机主体1具有多个汽缸的情况下，有时会因各燃料喷射阀11的形状误差等而导致从各汽缸排出的排气的空燃比在汽缸间产生稍微的偏移。另一方面，虽然上游侧空燃比传感器40配置于排气歧管19的集合部，但从各汽缸排出的排气暴露于上游侧空燃比传感器40的程度根据该上游侧空燃比传感器40的配置位置而在汽缸间不同。其结果，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比会受到从某特定的汽缸排出的排气的空燃比的强烈影响。因此，在从该某特定的汽缸排出的排气的空燃比成为了与从所有汽缸排出的排气的平均空燃比不同的空燃比的情况下，在平均空燃比与上游侧空燃比传感器40的输出空燃比之间会产生偏移。即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比会相对于实际的排气的平均空燃比向浓侧或稀侧偏移。

另外，未燃气体等中的氢通过空燃比传感器40、41的扩散限速层54的通过速度快。因此，当排气中的氢浓度高时，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比会向比排气的实际的空燃比低的一侧(即，浓侧)偏移。

当这样在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比产生了偏移时，即使进行着上述的副反馈控制，从上游侧排气净化催化剂20流出NOx以及氧、或未燃气体等的流出频度变高的可能性也会变高。以下，参照图7对该现象进行说明。

图7是与图6同样的上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA等的时间图。图7示出了上游侧空燃比传感器40的输出空燃比向浓侧偏移的情况。图中，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中的实线表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比。另一方面，虚线表示在上游侧空燃比传感器40周围流通的排气的实际的空燃比。

在图7所示的例子中，在时刻t₁以前的状态下，空燃比修正量AFC也被设为浓设定修正量AFCrich，因而目标空燃比也被设为浓设定空燃比。在此，通过上述的主反馈控制以及主学习控制，以使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为浓设定空燃比的方式控制来自燃料喷射阀11的燃料供给量。因此，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为与浓设定空燃比相等的空燃比。然而，如上所述，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向浓侧偏移，所以排气的实际的空燃比成为了比浓设定空燃比靠稀侧的空燃比。即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup比实际的空燃比(图中的虚线)低(靠浓侧)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度慢。

另外，在图7所示的例子中，在时刻t₁，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。因此，如上所述，在时刻t₁，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。即，目标空燃比被切换为稀设定空燃比。

与此相伴，通过上述的主反馈控制以及主学习控制，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为与稀设定空燃比相等的空燃比。然而，如上所述，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向浓侧偏移，所以排气的实际的空燃比为比稀设定空燃比稀的空燃比。即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup比实际的空燃比(图中的虚线)低(靠浓侧)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的增加速度变快，并且，在将目标空燃比设为稀设定空燃比的期间向上游侧排气净化催化剂20供给的实际的氧量比切换基准吸藏量Cref多。

这样，当上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFdwn产生了偏移时，在空燃比修正量AFC被设定在稀设定修正量AFClean的期间流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比的稀程度变大。因此，即使上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA没有达到最大可吸藏氧量Cmax，也有时无法将流入到上游侧排气净化催化剂20中的氧全部吸藏，从上游侧排气净化催化剂20流出NOx和/或氧。另外，在时刻t₂，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA为切换基准吸藏量Cref以上，若在时刻t₂附近产生意料外的空燃比的偏移等，则有可能从上游侧排气净化催化剂20流出NOx和/或氧。

由上可知，需要检测上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移，并且需要基于所检测到的偏移来进行输出空燃比等的修正。

＜副学习控制>

于是，在本实施方式中，为了补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移，进行副反馈学习控制(副学习控制)。副学习控制包括副学习基本控制以及粘附学习控制。以下，首先对副学习基本控制进行说明。在副学习基本控制中，如上所述，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup以及下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn，算出根据上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFdwn与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比之差而变化的副学习值。除此之外，基于所算出的副学习值，以使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比之差变小的方式控制来自燃料喷射阀11的燃料供给量。以下，对该副反馈学习控制进行说明。

在此，将从将目标空燃比切换为稀空燃比起到累计氧过剩不足量ΣOED成为切换基准值OEDref以上即将目标空燃比再次切换为浓空燃比为止的期间设为氧增大期间。同样，将从将目标空燃比切换为浓空燃比起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFup成为浓判定空燃比以下即将目标空燃比再次切换为稀空燃比为止的期间设为氧减少期间。在本实施方式的副学习基本控制中，算出氧增大期间内的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值作为累计氧过剩量。此外，累计氧过剩量表示在氧增大期间内在想要使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比为理论空燃比时所过剩的氧的量的累计值。除此之外，在本实施方式的副学习基本控制中，算出氧减少期间内的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值作为累计氧不足量。此外，累计氧不足量表示在氧减少期间内在想要使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比为理论空燃比时所不足的氧的量的累计值。然后，以使这些累计氧过剩量与累计氧不足量之差变小的方式修正控制中心空燃比AFR。在图8中示出该情形。

图8是控制中心空燃比AFR、空燃比修正量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、累计氧过剩不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn以及副学习值sfbg的时间图。图8与图7同样地示出了上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向低侧(浓侧)偏移的情况。此外，副学习值sfbg是根据上游侧空燃比传感器40的输出空燃比(输出电流)AFup的偏移而变化的值，在本实施方式中用于修正控制中心空燃比AFR。另外，图中，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup中的实线表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，虚线表示在上游侧空燃比传感器40周围流通的排气的实际的空燃比。除此之外，单点划线表示目标空燃比即向理论空燃比(后述的基本控制中心空燃比)加上空燃比修正量AFC而得到的空燃比。

在图8所示的例子中，与图6以及图7同样，在时刻t₁以前的状态下，控制中心空燃比被设为理论空燃比，空燃比修正量AFC被设为浓设定修正量AFCrich。此时，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup如实线所示，成为与浓设定空燃比相当的空燃比。然而，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup产生了偏移，所以排气的实际的空燃比成为了比浓设定空燃比稀的空燃比(图8的虚线)。但是，在图8所示的例子中，从图8的虚线可知，时刻t₁以前的实际的排气的空燃比虽然比浓设定空燃比稀，但仍然是浓空燃比。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量逐渐减少。

在时刻t₁，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。由此，如上所述，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。在时刻t₁以后，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为与稀设定空燃比相当的空燃比。然而，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移，排气的实际的空燃比成为比稀设定空燃比稀的空燃比，即稀程度大的空燃比(参照图8的虚线)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA急速增大。

另一方面，氧过剩不足量OED基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup来算出。然而，如上所述，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup产生了偏移。因此，算出的氧过剩不足量OED成为比实际的氧过剩不足量OED少(即，氧量少)的值。其结果，算出的累计氧过剩不足量ΣOED比实际的氧吸藏量OSA少。

在时刻t₂，累计氧过剩不足量ΣOED达到切换基准值OEDref。因此，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。因此，目标空燃比被设为浓空燃比。此时，实际的氧吸藏量OSA如图8所示，比切换基准吸藏量Cref多。

在时刻t₂以后，与时刻t₁以前的状态同样，空燃比修正量AFC被设为浓设定修正量AFCrich，因而目标空燃比被设为浓空燃比。此时，排气的实际的空燃比也成为了比浓设定空燃比稀的空燃比。其结果，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度变慢。除此之外，如上所述，在时刻t₂，上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量OSA比切换基准吸藏量Cref多。因此，在上游侧排气净化催化剂20的实际的氧吸藏量OSA达到零之前会花费时间。

在时刻t₃，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。由此，如上所述，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。因此，目标空燃比从浓设定空燃比被切换为稀设定空燃比。

在本实施方式中，如上所述，在从时刻t₁到时刻t₂的期间，算出累计氧过剩不足量ΣOED。在此，若将从将目标空燃比切换为稀空燃比时(时刻t₁)起到上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的推定值成为了切换基准吸藏量Cref以上时(时刻t₂)为止的期间称作氧增大期间Tinc，则在本实施方式中，在氧增大期间Tinc内算出累计氧过剩不足量ΣOED。在图8中，用R₁示出了时刻t₁～时刻t₂的氧增大期间Tinc内的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值(累计氧过剩量)。

该累计氧过剩量R₁与时刻t₂的氧吸藏量OSA相当。然而，如上所述，在氧过剩不足量OED的推定中使用上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup，而该输出空燃比AFup产生了偏移。因此，在图8所示的例子中，时刻t₁～时刻t₂的累计氧过剩量R₁比与时刻t₂的实际的氧吸藏量OSA相当的值少。

另外，在本实施方式中，在从时刻t₂到时刻t₃的期间，算出累计氧过剩不足量ΣOED。在此，若将从将目标空燃比切换为浓空燃比时(时刻t₂)起到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(时刻t₃)为止的期间称作氧减少期间Tdec，则在本实施方式中，在氧减少期间Tdec内算出累计氧过剩不足量ΣOED。在图8中，用F₁示出了时刻t₂～时刻t₃的氧减少期间Tdec内的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值(累计氧不足量)。

该累计氧不足量F₁与在从时刻t₂到时刻t₃的期间内从上游侧排气净化催化剂20放出的总氧量相当。然而，如上所述，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup产生了偏移。因此，在图8所示的例子中，时刻t₂～时刻t₃的累计氧不足量F₁比与在从时刻t₂到时刻t₃的期间内从上游侧排气净化催化剂20实际放出的总氧量相当的值多。

在此，在氧增大期间Tinc内，上游侧排气净化催化剂20吸藏氧，在氧减少期间Tdec内，所吸藏的氧全被放出。因此，理想的是累计氧过剩量R₁和累计氧不足量F₁基本上为同一值。然而，如上所述，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup产生了偏移的情况下，这些累计值的值也会根据该偏移而变化。如上所述，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup相对于实际的空燃比向低侧(浓侧)偏移的情况下，累计氧不足量F₁比累计氧过剩量R₁多。相反，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup相对于实际的空燃比向高侧(稀侧)偏移的情况下，累计氧不足量F₁比累计氧过剩量R₁少。除此之外，累计氧过剩量R₁与累计氧不足量F₁之差ΔΣOED(＝R₁-F₁。以下，称作“过剩不足量误差”)表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移程度。该过剩不足量误差ΔΣOED越大，则可以说上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移越大。换言之，过剩不足量误差ΔΣOED可以说表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比之差。

于是，在本实施方式中，基于过剩不足量误差ΔΣOED来修正控制中心空燃比AFR。尤其是，在本实施方式中，以使累计氧过剩量R₁与累计氧不足量F₁之差ΔΣOED变小的方式修正控制中心空燃比AFR。

具体而言，在本实施方式中，利用下述式(5)算出副学习值sfbg，并且利用下述式(6)修正控制中心空燃比AFR。

sfbg(n)＝sfbg(n-1)+kb·ΔΣOED…(5)

AFR＝AFRbase+sfbg(n)…(6)

此外，在上述式(5)中，n表示计算次数或时间。因此，sfbg(n)是本次的计算或当前的副学习值。除此之外，上述式(5)中的kb是表示使过剩不足量误差ΔΣOED反映于控制中心空燃比AFR的程度的增益(0＜kb≤1)。增益kb的值越大，则控制中心空燃比AFR的修正量越大。而且，在上述式(6)中，基本控制中心空燃比AFRbase是成为基本的控制中心空燃比，在本实施方式中是理论空燃比。

从式(6)可知，在副学习值sfbg为负的值时，控制中心空燃比AFR被向浓侧变更，因而流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比被向浓侧变更。另外，其绝对值越大，则控制中心空燃比AFR被向浓侧变更的程度越大。因此，相对于在副学习值sfbg为零时流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比，副学习值sfbg为负的值时的绝对值(浓侧绝对值)越大，则流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比越大幅向浓侧变化。

同样，在副学习值sfbg为正的值时，控制中心空燃比AFR被向稀侧变更，因而流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比被向稀侧变更。另外，其绝对值越大，则控制中空燃比AFR被向稀侧变更的程度越大。因此，相对于在副学习值sfbg为零时流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比，副学习值sfbg为正的值时的绝对值(稀侧绝对值)越大，则流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比越大幅向稀侧变化。

如上所述，过剩不足量误差ΔΣOED表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比之差。除此之外，如上所述，通过主反馈控制，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup基本上被控制成与目标空燃比相等。因此，过剩不足量误差ΔΣOED根据目标空空燃比与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比之差而变化，因而副学习值sfbg也可以说根据与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比之差而变化。尤其是，在副学习基本控制中，可以说是通过对将目标空燃比与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比之差乘以预定的系数(增益kb)而得到的值进行累计来算出副学习值。

并且，通过基于副学习值sfbg如上述那样修正控制中心空燃比AFR，来自燃料喷射阀11的燃料供给量被控制成使得目标空燃比与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比之差变小。因此，在副学习基本控制中，基于副学习值sfbg，以使目标空燃比与实际的空燃比之差变小的方式控制来自燃料喷射阀11的燃料供给量。

在图8的时刻t₃，如上所述，基于累计氧过剩量R₁以及累计氧不足量F₁算出副学习值sfbg。尤其是，在图8所示的例子中，由于累计氧不足量F₁比累计氧过剩量R₁多，所以在时刻t₃使副学习值sfbg减少。

在此，控制中心空燃比AFR使用上述式(6)而基于副学习值sfbg来修正。在图8所示的例子中，由于副学习值sfbg成为了负的值，所以控制中心空燃比AFR成为了比基本控制中心空燃比AFRbase小的值，即比其靠浓侧的值。由此，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比被向浓侧修正。

其结果，在时刻t₃以后，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比相对于目标空燃比的偏移与时刻t₃以前相比变小。因此，在时刻t₃以后，表示实际的空燃比的虚线与表示目标空燃比的单点划线之间的差比时刻t₃以前的差小。

另外，在时刻t₃以后也进行与时刻t₁～时刻t₂的操作同样的操作。因此，当在时刻t₄累计氧过剩不足量ΣOED达到切换基准值OEDref后，将目标空燃比从稀设定空燃比向浓设定空燃比切换。之后，当在时刻t₅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后，再次将目标空燃比切换为稀设定空燃比。

时刻t₃～时刻t₄属于如上所述的氧增大期间Tinc，因而该期间的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值可由图8的累计氧过剩量R₂表示。另外，时刻t₄～时刻t₅属于如上所述的氧减少期间Tdec，因而该期间的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值可由图8的累计氧不足量F₂表示。并且，基于这些累计氧过剩量R₂与累计氧不足量F₂之差ΔΣOED(＝R₂-F₂)，使用上述式(5)来更新副学习值sfbg。在本实施方式中，在时刻t₅以后也反复进行同样的控制，由此反复进行副学习值sfbg的更新。

通过利用副学习基本控制来这样进行副学习值sfbg的更新，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup虽然逐渐远离目标空燃比，但流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比逐渐向目标空燃比接近。由此，能够补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移。

此外，如图8所示，对副学习值sfbg设置有上限防护值Gup以及下限防护值Glow。因此，副学习值sfbg在上限防护值Gup以下且下限防护值Glow以上的范围内设定。因此，在利用上述式(5)算出的副学习值比上限防护值Gup大的情况下，副学习值sfbg被设定为上限防护值Gup。同样，在利用式(5)算出的副学习值比下限防护值Glow小的情况下，副学习值sfbg被设定为下限防护值Glow。通过这样设定上限防护值Gup以及下限防护值Glow，可防止因某种故障等而导致副学习值sfbg极端变大或者极端变小。

另外，如上所述，副学习值sfbg的更新优选基于氧增大期间Tinc内的累计氧过剩不足量ΣOED和紧接在该氧增大期间Tinc之后的氧减少期间Tdec内的累计氧过剩不足量ΣOED来进行。这是因为，如上所述，在氧增大期间Tinc被吸藏到上游侧排气净化催化剂20的总氧量与在紧接其后的氧减少期间Tdec从上游侧排气净化催化剂20放出的总氧量相等。

除此之外，在上述实施方式中，基于1次的氧增大期间Tinc内的累计氧过剩不足量ΣOED和1次的氧减少期间Tdec内的累计氧过剩不足量ΣOED来进行副学习值sfbg的更新。然而，也可以基于多次的氧增大期间Tinc内的累计氧过剩不足量ΣOED的合计值或平均值以及多次的氧减少期间Tdec内的累计氧过剩不足量ΣOED的合计值或平均值来进行副学习值sfbg的更新。

另外，在上述实施方式中，基于副学习值sfbg来修正控制中心空燃比。然而，只要能够基于副学习值控制来自燃料喷射阀11的燃料供给量以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比与目标空燃比之差变小即可，基于副学习值sfbg进行修正的也可以是其他参数。作为其他参数，例如可举出向燃烧室5内的燃料供给量、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比、空燃比修正量等。

此外，作为副反馈控制，可以进行上述的其他控制。具体而言，作为其他控制，例如可考虑如下控制：如上所述，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了稀判定空燃比以上时将目标空燃比切换为浓空燃比，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为了浓判定空燃比以下时将目标空燃比切换为稀空燃比。

在该情况下，算出从将目标空燃比切换为浓空燃比起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFup成为浓判定空燃比以下为止的氧减少期间内的累计氧过剩不足量的绝对值作为累计氧不足量。除此之外，还算出从将目标空燃比切换为稀空燃比起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比成为稀判定空燃比以上为止的氧增大期间内的累计氧过剩不足量的绝对值作为累计氧过剩量。然后，以使这些累计氧过剩量与累计氧不足量之差变小的方式修正控制中心空燃比等。

因此，若对以上进行总结，则在本实施方式中，可以说，在副学习基本控制中，基于从将目标空燃比切换为稀空燃比起到再次切换为浓空燃比为止的氧增大期间内的累计氧过剩量和从将目标空燃比切换为浓空燃比起到再次切换为稀空燃比为止的氧减少期间内的累计氧不足量，以使这些累计氧过剩量与累计氧不足量之差变小的方式修正与空燃比相关的参数。由于累计氧过剩量与累计氧不足量之差根据目标空燃比与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比之差而变化，所以在本实施方式中，可以说，在副学习基本控制中，以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比与目标空燃比之差变小的方式控制向内燃机的燃烧室的燃料供给量。

＜上游侧空燃比传感器的大的偏移>

在图7所示的例子中，示出了上游侧空燃比传感器40的输出空燃比产生了偏移但其程度不那么大的情况。因此，从图7的虚线也可知，在目标空燃比被设定为浓设定空燃比的情况下，实际的排气的空燃比虽然比浓设定空燃比稀，但仍然是浓空燃比。

与此相对，若上游侧空燃比传感器40产生的偏移变大，则即使目标空燃比被设定为浓设定空燃比，实际的排气的空燃比有时也会成为理论空燃比。在图9中示出该情形。

在图9中，在时刻t₁以前，空燃比修正量AFC被设为稀设定修正量AFClean。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为稀设定空燃比。但是，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比大幅向浓侧偏移，所以排气的实际的空燃比成为了比稀设定空燃比稀的空燃比(图中的虚线)。

之后，当在时刻t₁基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup算出的累计氧过剩不足量ΣOED达到切换基准值OEDref后，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。与此相伴，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup成为与浓设定空燃比相当的空燃比。然而，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比大幅向浓侧偏移，所以排气的实际的空燃比成为了理论空燃比(图中的虚线)。

其结果，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA不变而维持为恒定的值。因此，即使在将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich后经过了长时间，也不会从上游侧排气净化催化剂20排出未燃气体，因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn大致维持为理论空燃比不变。如上所述，空燃比修正量AFC的从浓设定修正量AFCrich向稀设定修正量AFClean的切换在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到了浓判定空燃比AFrich时进行。然而，在图9所示的例子中，由于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn维持为理论空燃比不变，所以空燃比修正量AFC会在长时间内维持为浓设定修正量AFCrich。在此，上述的副学习基本控制以空燃比修正量AFC在浓设定修正量AFCrich与稀设定修正量AFClean之间交替地切换为前提。因此，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比大幅偏移的情况下，不进行空燃比修正量AFC的切换，因而无法进行上述的副学习基本控制。

图10是示出上游侧空燃比传感器40的输出空燃比以极大的幅度向浓侧偏移的情况的与图9同样的图。在图10所示的例子中，与图9所示的例子同样，在时刻t₁，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。即，在时刻t₁，目标空燃比被设定为浓设定空燃比。然而，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移，实际的排气的空燃比成为了稀空燃比(图中的虚线)。

其结果，尽管空燃比修正量AFC被设定在浓设定修正量AFCrich，却会向上游侧排气净化催化剂20流入稀空燃比的排气。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA逐渐增大，最终在时刻t₂达到最大可吸藏氧量Cmax。这样，当氧吸藏量OSA达到最大可吸藏氧量Cmax后，上游侧排气净化催化剂20已经无法进一步吸藏排气中的氧。因此，从上游侧排气净化催化剂20直接流出所流入的排气中所包含的氧以及NOx，结果，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn上升。然而，空燃比修正量AFC的从浓设定修正量AFCrich向稀设定修正量AFClean的切换在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到了浓判定空燃比AFrich的时进行。因此，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比以极大的幅度偏移的情况下，也不进行空燃比修正量AFC的切换，因而无法进行上述的副学习基本控制。

＜粘附学习控制>

于是，在本实施方式的副学习控制中，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移大的情况下，为了补偿该偏移，除了上述的副学习基本控制之外，还进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，对理论空燃比粘附学习控制进行说明。理论空燃比粘附学习控制是在如图11所示的例子那样下游侧空燃比传感器41的输出空燃比粘附于理论空燃比的情况下进行的学习控制。

在此，将浓判定空燃比AFrich与稀判定空燃比AFlean之间的区域称作中间区域M。该中间区域M相当于浓判定空燃比与稀判定空燃比之间的空燃比区域即理论空燃比附近区域。在理论空燃比粘附学习控制中，判断在将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich后，即将目标空燃比切换为浓设定空燃比后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否在预先设定的理论空燃比维持判定时间以上维持在中间区域M内。并且，在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以上维持在中间区域M内的情况下，减少副学习值sfbg以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧变化。在图11中示出该情形。

图11是示出空燃比修正量AFC等的时间图的与图10同样的图。图11与图9同样地示出了上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向低侧(浓侧)大幅偏移的情况。

在图示的例子中，与图9同样，在时刻t₁以前，空燃比修正量AFC被设定在稀设定修正量AFClean。之后，在时刻t₁，累计氧过剩不足量ΣOED达到切换基准值OEDref，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。然而，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比大幅向浓侧偏移，所以与图11所示的例子同样，排气的实际的空燃比大致为理论空燃比。因此，在时刻t₁以后，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA维持为恒定值。其结果，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn长期维持在理论空燃比附近，因而维持在中间区域M内。

于是，在本实施方式中，在从将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在预先设定的理论空燃比维持判定时间Tsto以上维持在中间区域M内的情况下，对控制中心空燃比AFR进行修正。尤其是，在本实施方式中，以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧变化的方式更新副学习值sfbg。

具体而言，在本实施方式中，通过下述式(7)算出副学习值sfbg，并且通过上述式(6)对控制中心空燃比AFR进行修正。

sfbg(n)＝sfbg(n-1)+kc·AFCrich…(7)

此外，在上述式(7)中，kc是表示对控制中心空燃比AFR进行修正的程度的增益(0＜kc≤1)。增益kc的值越大，则控制中心空燃比AFR的修正量越大。

在此，如上所述，在空燃比修正量AFC切换后下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn长期维持在中间区域M内的情况下，排气的实际的空燃比大致为理论空燃比附近的值。因此，上游侧空燃比传感器40的偏移与控制中心空燃比(理论空燃比)和目标空燃比(在该情况下为浓设定空燃比)之差为同等程度。在本实施方式中，如上述式(7)所示那样基于同控制中心空燃比和目标空燃比之差相当的空燃比修正量AFC来更新副学习值sfbg，由此，能够更适当地对上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移进行补偿。

在图11所示的例子中，从时刻t₁到经过了理论空燃比维持判定时间Tsto的时刻t₂，空燃比修正量AFC被设为浓设定修正量AFCrich。因此，若使用式(7)，则在时刻t₂副学习值sfbg会减小。其结果，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比会向浓侧变化。由此，在时刻t₂以后，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比相对于目标空燃比的偏移比时刻t₂以前小。因此，在时刻t₂以后，表示实际的空燃比的虚线与表示目标空燃比的单点划线之间的差比时刻t₂以前的差小。

在图11所示的例子中，示出了将增益kc设为比较小的值的例子。因此，即使在时刻t₂进行副学习值sfbg的更新，仍然残留有流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比相对于目标空燃比的偏移。因此，排气的实际的空燃比成为比浓设定空燃比稀的空燃比、即浓程度小的空燃比(参照图11的虚线)。因此，上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA的减少速度慢。

其结果，在从时刻t₂到经过了理论空燃比维持判定时间Tsto的时刻t₃，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn维持在理论空燃比附近，因而维持在中间区域M内。因此，在图11所示的例子中，在时刻t₃也使用式(7)进行副学习值sfbg的更新。

在图11所示的例子中，之后，在时刻t₄，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为浓判定空燃比AFrich以下。这样，在输出空燃比AFdwn成为了浓判定空燃比AFrich以下之后，如上述那样，空燃比修正量AFC被交替地设定成稀设定修正量AFClean和浓设定修正量AFCrich。与此相伴，进行上述的副学习基本控制。

通过利用理论空燃比粘附学习控制来这样进行副学习值sfbg的更新，即使在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移大的情况下，也能够进行副学习值的更新。由此，能够对上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移进行补偿。

此外，在上述实施方式中，理论空燃比维持判定时间Tsto被设为预先设定的时间。在该情况下，理论空燃比维持判定时间被设为将目标空燃比切换为浓空燃比后的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值达到新品时的上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量为止通常所花费的时间以上。具体而言，优选设为其2倍～4倍左右的时间。

此外，关于理论空燃比粘附学习控制，也与上述的副学习基本控制的情况同样，在使用了上述的其他控制作为副反馈控制的情况下也能够适用。在该情况下，在理论空燃比粘附学习控制中，在将目标空燃比切换为稀空燃比后下游侧空燃比传感器41的输出空燃比在理论空燃比维持判定时间Tsto以上维持在理论空燃比附近空燃比区域内的情况下，根据此时的目标空燃比使副学习值sfbg增大或减小，以使得流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧或稀侧变化。

因此，若对以上进行综合表述，则可以说，在本实施方式中，在理论空燃比粘附学习中，在将目标空燃比切换为与理论空燃相比向一侧(相当于图10所示的例子中的浓侧)偏移的空燃比后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比在理论空燃比维持判定时间Tsto以上维持在理论空燃比附近空燃比区域内的情况下，在反馈控制中对与空燃比相关的参数进行修正，以使得流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向所述一侧变化。

＜浓·稀粘附学习>

接着，对稀粘附学习控制进行说明。稀粘附学习控制是在如图10所示的例子那样尽管将目标空燃比设为浓空燃比，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比却粘附于稀空燃比的情况下进行的学习控制。在稀粘附学习控制中，判断从将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起，即从将目标空燃比切换为浓设定空燃比起，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否在预先设定的稀空燃比维持判定时间以上维持为稀空燃比。并且，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在稀空燃比维持判定时间以上维持为稀空燃比的情况下，使副学习值sfbg减小以使得流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧变化。在图12中示出该情形。

图12是示出空燃比修正量AFC等的时间图的与图10同样的图。图12与图10同样地示出了上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向低侧(浓侧)以极大的幅度偏移的情况。

在图示的例子中，在时刻t₀，空燃比修正量AFC从稀设定修正量AFClean被切换为浓设定修正量AFCrich。然而，由于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比以极大的幅度向浓侧偏移，所以与图10所示的例子同样，排气的实际的空燃比为稀空燃比。因此，在时刻t₀以后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn维持为稀空燃比。

于是，在本实施方式中，在从空燃比修正量AFC被设定为浓设定修正量AFCrich起，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在预先设定的稀空燃比维持判定时间Tlean以上维持为稀空燃比的情况下，对控制中心空燃比AFR进行修正。尤其是，在本实施方式中，以使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向浓侧变化的方式修正副学习值sfbg。

具体而言，在本实施方式中，通过下述式(8)算出副学习值sfbg，并且通过上述式(6)而基于副学习值sfbg修正控制中心空燃比AFR。

sfbg(n)＝sfbg(n-1)+kd·(AFCrich-(AFdwn-14.6))…(7)

此外，在上述式(7)中，kd是表示对控制中心空燃比AFR进行修正的程度的增益(0＜kd≤1)。增益kd的值越大，则控制中心空燃比AFR的修正量越大。

在此，在图12所示的例子中，在空燃比修正量AFC被设定为浓设定修正量AFCrich的期间，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn维持为稀空燃比。在该情况下，上游侧空燃比传感器40的偏移相当于目标空燃比与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比之差。若对其进行分解，则上游侧空燃比传感器40的偏移的程度可以说等同于目标空燃比和理论空燃比之差(相当于浓设定修正量AFCrich)与理论空燃比和下游侧空燃比传感器41的输出空燃比之差的相加而得到的量的程度。于是，在本实施方式中，如上述式(8)所示那样，基于向浓设定修正量AFCrich加上下游侧空燃比传感器41的输出空燃比与理论空燃比之差而得到的值来更新副学习值sfbg。尤其是，在上述的理论空燃比粘附学习中，按与浓设定修正量AFCrich相当的量对副学习值进行修正，与此相对，在稀粘附学习中，除此之外还按与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn相当的量对副学习值进行修正。另外，增益kd被设为与增益kc同等程度。因此，稀粘附学习中的修正量比理论空燃比粘附学习中的修正量大。

在图12所示的例子中，若使用式(8)，则在时刻t₁会使副学习值sfbg减小。其结果，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比会向浓侧变化。由此，在时刻t₁以后，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比相对于目标空燃比的偏移比时刻t₁以前的该偏移小。因此，在时刻t₁以后，表示实际的空燃比的虚线与表示目标空燃比的单点划线之间的差比时刻t₁以前的差小。

在图12中，示出了将增益kd设为比较小的值的例子。因此，即使在时刻t₁进行副学习值sfbg的更新，仍然残留有上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移。尤其是，在图示的例子中，在时刻t₁以后，排气的实际的空燃比仍然为稀空燃比。其结果，从时刻t₁起下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在稀空燃比维持判定时间Tlean内维持为稀空燃比。因此，在图示的例子中，在时刻t₂也通过稀粘附学习而使用上述式(8)进行副学习值sfbg的修正。

在时刻t₂进行副学习值sfbg的修正后，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比相对于目标空燃比的偏移变小。由此，在图示的例子中，在时刻t₂以后，排气的实际的空燃比变得比理论空燃比稍浓，与此相伴，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn从稀空燃比变化成大致理论空燃比。尤其是，在图12所示的例子中，在从时刻t₂到时刻t₃的期间，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维持为大致理论空燃比，即维持在中间区域M内。因此，在时刻t₃，通过理论空燃比粘附学习而使用上述式(7)进行副学习值sfbg的修正。

通过利用稀粘附学习控制来这样进行副学习值sfbg的更新，即使在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移极大的情况下，也能够进行副学习值的更新。由此，能够减小上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移。

此外，在上述实施方式中，稀空燃比维持判定时间Tlean被设为预先设定的时间。在该情况下，稀空燃比维持判定时间Tlean被设为将目标空燃比切换为浓空燃比后下游侧空燃比传感器41的输出空燃比与此相应地发生变化为止通常所花费的下游侧空燃比传感器的响应延迟时间以上。具体而言，优选设为其2倍～4倍程度的时间。另外，稀空燃比维持判定时间Tlean比将目标空燃比切换为浓空燃比后的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值达到新品时的上游侧排气净化催化剂20的最大可吸藏氧量为止通常所花费的时间短。因此，稀空燃比维持判定时间Tlean被设为比上述的理论空燃比维持判定时间Tsto短的时间。

接着，对浓粘附学习控制进行说明。浓粘附学习控制是与稀粘附学习控制同样的控制，是在尽管将目标空燃比设为稀空燃比，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比却粘附于浓空燃比的情况下进行的学习控制。在浓粘附学习控制中，判断从将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean起，即从将目标空燃比切换为稀设定空燃比起，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否在预先设定的浓空燃比维持判定时间(与稀空燃比维持判定时间同样)以上维持为浓空燃比。并且，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在浓空燃比维持判定时间以上维持为浓空燃比的情况下，使副学习值sfbg增大以使得流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比向稀侧变化。即，在浓粘附学习控制中，进行浓以及稀与上述的稀粘附学习控制相反的控制。

此外，在本实施方式中，除了副学习基本控制之外，还进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。若对此进行总结，则可以称作如下的副学习控制：基于下游侧空燃比传感器41的输出更新副学习值，并且根据副学习值对与空燃比相关的参数进行控制以使得流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比变化。

＜不平衡的说明>

在具有多个汽缸的内燃机中，有时会仅在一部分汽缸中，因燃料喷射阀11的故障等而导致来自燃料喷射阀11的实际的燃料供给量比目标值多。这例如会在燃料喷射阀11的针阀和阀座之间附着有异物而导致针阀不再完全闭阀的情况下产生。若像这样来自一部分燃料喷射阀11的燃料供给量变多，则与该一部分燃料喷射阀11对应的汽缸中的燃烧空燃比会比其他汽缸中的燃烧空燃比浓。以下，对像这样因一部分汽缸中的燃烧空燃比比其他汽缸中的燃烧空燃比浓而在汽缸间产生的燃烧空燃比的偏移称作浓不平衡。

若这样产生了浓不平衡，则从燃烧空燃比成为了浓的汽缸会流出包含大量的氢的大量的未燃气体。如上所述，未燃气体和氧中，氢通过空燃比传感器40、41的扩散限速层54的通过速度快。因此，若产生了浓不平衡，则上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与在上游侧空燃比传感器40周围流动的排气的实际的空燃比相比会向浓侧大幅偏移。

在此，如上所述，在本实施方式中，通过主反馈控制，以使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比成为目标空燃比的方式进行控制。因此，以使上游侧空燃比传感器40的输出空燃比与目标空燃比大致一致的方式控制燃料供给量，其结果，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比成为与目标空燃比相比向稀侧偏移了的空燃比。

在像这样在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比产生了偏移的情况下，如上述那样通过上述副学习控制修正控制中心空燃比，其结果，输出空燃比的偏移逐渐得到补偿。然而，副反馈学习控制对偏移的补偿需要使图8的时刻t₁～t₃的循环重复相当多的次数，所以花费时间。另一方面，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的偏移还未通过副反馈学习控制而充分得到补偿的期间，流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比与目标空燃比相比向稀侧偏移。因此，若产生了浓不平衡，则在一定程度的时间内会持续为实际的空燃比与目标空燃比相比向稀侧偏移的状态。

如上所述，若实际的空燃比与目标空燃比相比向稀侧偏移，则在目标空燃比被设定在稀设定空燃比的期间，实际的空燃比会成为比稀设定空燃比稀的空燃比。若这样的稀程度大的稀空燃比的排气流入上游侧排气净化催化剂20，则即使在上游侧排气净化催化剂20存在氧吸藏能力的情况下，在上游侧排气净化催化剂20中有时也会无法将所流入的氧全部吸藏。在该情况下，会从上游侧排气净化催化剂20流出NOx和/或氧，结果会招致排气排放的恶化。

＜副学习促进控制>

于是，在本实施方式的控制装置中，在产生了浓不平衡的情况下，进行如下的副学习促进控制：对与副学习值sfbg的变化相关联的参数进行控制，以使副学习值sfbg容易变成与流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比和目标空燃比之差相应的适当的值。作为使副学习值sfbg容易变成上述适当的值的副学习促进控制，可举出以下控制。

作为副学习促进控制的第一个具体例，可举出在副学习基本控制中，使表示将过剩不足量误差ΔΣOED等反映于控制中心空燃比AFR的程度的增益kb、kc、kd增大。通过使这些增益kb、kc、kd增大，相对于同一过剩不足量误差ΔΣOED的副学习值sfbg的变化量和/或粘附学习控制中的副学习值sfbg的变化量变大。其结果，副学习值sfbg会大幅变化，由此，容易变成适当的值。即，促进副学习值sfbg朝向适当的值变化。此外，也无需一定使这些增益kb、kc、kd全都增大，也可以仅使其中一部分增大。以下，以仅使增益kb增大的情况为例进行说明。

作为副学习促进控制的第二个具体例，可举出使在副反馈控制中设定的浓设定空燃比的浓程度增大，即、使浓设定修正量AFCrich减小。若像这样使浓设定空燃比的浓程度增大，则从将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为浓判定空燃比AFrich以下为止的时间即氧减少期间Tdec变短。其结果，副学习值sfbg的更新循环变短，因而可促进副学习值sfbg朝向适当的值变化。

作为副学习促进控制的第三个具体例，可举出使在副反馈控制中设定的切换基准吸藏量减小，即、使切换基准值OEDref减小。若切换基准值OEDref变小，则会在氧吸藏量OSA少的状态下将空燃比修正量AFC从稀设定修正量AFClean向浓设定修正量AFCrich切换。其结果，从将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean起到再次向浓设定修正量AFCrich切换为止的时间即氧增大期间Tinc变短。除此之外，从将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起到再次向稀设定修正量AFClean切换为止的时间即氧减少期间Tdec也变短。其结果，副学习值sfbg的更新循环变短，因而可促进副学习值sfbg朝向适当的值变化。

另外，如上所述，若产生了不平衡，则流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比会比上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup稀。其结果，氧吸藏量OSA比与累计氧过剩不足量ΣOED相当的值多。因此，在累计氧过剩不足量ΣOED为切换基准吸藏量OEDref时，实际的氧吸藏量OSA比切换基准吸藏量Cref多。并且，若此时的实际的氧吸藏量OSA变多而接近最大可吸藏氧量Cmax，则容易从上游侧排气净化催化剂20流出NOx。对此，通过减小切换基准值OEDref，可抑制实际的氧吸藏量OSA超过切换基准吸藏量Cref而极度变多，其结果，可抑制从上游侧排气净化催化剂20流出NOx。

作为副学习促进控制的第四个具体例，可举出使在副反馈控制中设定的稀设定空燃比的稀程度降低，即、使稀设定修正量AFClean减小。若像这样使稀设定空燃比的稀程度降低，则目标空燃比被设定为稀设定空燃比的期间的向上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA降低。其结果，从将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为浓判定空燃比AFrich以下为止的时间即氧减少期间Tdec变短。由此，副学习值sfbg的更新循环变短，因而可促进副学习值sfbg朝向适当的值变化。

另外，如上所述，若产生了不平衡，则流入上游侧排气净化催化剂20的排气的实际的空燃比比上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup稀。因此，在目标空燃比被设定为稀设定空燃比的期间，排气的实际的空燃比比稀设定空燃比稀。因此，在目标空燃比被设定为稀设定空燃比的期间，排气的实际的空燃比的稀程度变大，结果有可能无法在上游侧排气净化催化剂20中充分吸藏NOx。对此，通过在产生了不平衡时使稀设定修正量AFClean的稀程度降低，排气的实际的空燃比的稀程度不再会过度变大，能够抑制上游侧排气净化催化剂20对NOx的净化性能的降低。

作为副学习促进控制的第五个具体例，可考虑使副学习值sfbg的上限防护值Gup增大，使下限防护值Glow降低。换言之，在副学习促进控制中，使防护值Gup、Glow的绝对值增大。

在此，如上所述，若产生了不平衡，则为了适当补偿上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移，需要增大副学习值sfbg的绝对值。但是，如上所述，对副学习值sfbg设置有上限防护值Gup以及下限防护值Glow，副学习值sfbg无法设为这些防护值的范围外的值。其结果，副学习值sfbg有时无法取适当的值。

对此，通过使防护值的绝对值增大，能够将副学习值sfbg的值的绝对值设定为大的值。由此，可促进副学习值sfbg朝向适当的值变化。

＜不平衡产生的推定>

另外，在本实施方式中，在产生了浓不平衡的情况下，进行副学习促进控制。具体而言，在本实施方式中，在主学习中的主学习值mfbg和副学习中的副学习值sfbg之差变成了一定程度以上的情况下，推定为产生了浓不平衡。以下，对此进行说明。

如上所述，在产生了浓不平衡的情况下，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup会向浓侧偏移。因此，在该情况下，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup与目标空燃比之间会存在稳定的偏差。如上所述，若上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup稳定地比目标空燃比浓，则主学习值mfbg被算出为变大。因此，主学习值mfbg成为与输出空燃比AFup的偏移量成比例的正值。

另一方面，在如上述那样产生了浓不平衡而上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向浓侧偏移的情况下，如图8所示，副学习值sfbg成为负值。另外，此时的副学习值sfbg的绝对值和与不平衡的产生相伴的上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移量成比例。

因此，如上所述，在产生了浓不平衡时，主学习值mfbg取正值而副学习值sfbg取负值。除此之外，在产生了浓不平衡时，主学习值mfbg以及副学习值sfbg均取比较大的值。因此，主学习值mfbg以及副学习值sfbg的绝对值成为预先设定的各自的基准绝对值以上。于是，在本实施方式中，在主学习值mfbg和副学习值sfbg的正负相反且主学习值mfbg以及副学习值sfbg的绝对值成为了各自的基准绝对值以上时，推定为产生了浓不平衡。在此，基准绝对值例如被设为在没有产生浓不平衡时两个学习值mfbg、sfbg的绝对值几乎不会达到、而在产生了一定程度的大小的浓不平衡时两个学习值mfbg、sfbg的绝对值会达到的值。

在此，例如，考虑在上游侧排气净化催化剂20与下游侧空燃比传感器41之间的排气管22出现了龟裂等而从龟裂会流入少量的空气的情况、在下游侧空燃比传感器41产生了元件破裂的情况。在这样的情况下，即使流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比为理论空燃比，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比也会成为比理论空燃比稀的空燃比，例如稀判定空燃比以上的空燃比。其结果，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比维持为稀判定空燃比以上的空燃比。因此，会通过上述的稀粘附学习控制进行副学习值sfbg的更新，其结果，会进行控制中心空燃比AFR的修正。

然而，在这样的情况下，在上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup与排气的实际的空燃比之间未产生偏移。因此，在流入上游侧排气净化催化剂20的排气的空燃比与目标空燃比之间未产生偏移。因此，若在这样的情况下通过稀粘附学习控制更新副学习值sfbg，则控制中心空燃比AFR会从适当的值偏移。因此，在这样的情况下，不应当积极地促进副学习值sfbg的更新。

在此，如上所述，在产生了浓不平衡时，主学习值mfbg取绝对值大到一定程度的正值。与此相对，如上所述，在排气管22产生了龟裂等的情况、下游侧空燃比传感器41产生了元件破裂的情况下，主学习值mfbg基本上不会成为绝对值那么大的值，而是会成为零附近的值。因此，如上所述，通过基于主学习值mfbg以及副学习值sfbg的正负以及绝对值进行判定，能够对产生了浓不平衡的情况和排气管22产生了龟裂的情况等进行区分。

此外，在产生了浓不平衡的情况下，从主学习值减去副学习值而得到的学习值差Δfbg(＝mfbg-sfbg)会极度变大。另外，已知，浓不平衡的不平衡程度越大，即，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup的偏移量越大，则学习值差Δfbg也越大。因此，除了主学习值mfbg和副学习值sfbg的正负相反且主学习值mfbg以及副学习值sfbg的绝对值成为各自的基准绝对值以上之外，也可以在学习值差Δfbg成为了预先设定的基准差以上时推定为产生了浓不平衡。在该情况下，基准差例如被设为在未产生浓不平衡时学习值差Δfbg几乎不会达到、而在产生了一定程度的大小的浓不平衡时学习值差Δfbg会达到的值。

＜使用了时间图的副学习促进控制>

图13是不平衡产生的有无、空燃比修正量AFC、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup、主学习值mfbg、氧吸藏量OSA、累计氧过剩不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器的输出空燃比AFdwn、副学习值sfbg以及学习值差Δfbg的时间图。尤其是，图13示出了进行了上述副学习促进控制的情况。此外，在图13中也是：输出空燃比AFup中的实线表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，虚线表示在上游侧空燃比传感器40周围流通的排气的实际的空燃比。除此之外，单点划线表示目标空燃比、即向理论空燃比(基本控制中心空燃比)加上空燃比修正量AFC而得到的空燃比。

为了使说明易懂，图13示出了在时刻t₃突然产生了浓不平衡的情况。在时刻t₃以前，进行着使用图6说明的控制。因此，当在时刻t₁下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为了浓判定空燃比AFrich以下时，空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean。除此之外，当在时刻t₂累计氧过剩不足量ΣOED达到了切换基准值OEDref时，空燃比修正量AFC被切换为浓设定修正量AFCrich。

当在时刻t₃产生了浓不平衡时，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup向浓侧偏移。不过，此时，即使在时刻t₃产生了浓不平衡，排气的实际的空燃比(图中的虚线)也不会变化。这样，若上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup从目标空燃比向浓侧偏移，则通过主反馈控制使排气的实际的空燃比向稀侧变化。与此相伴，在时刻t₄，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup与目标空燃比一致。不过，此时排气的实际的空燃比为比目标空燃比稀的空燃比。

另外，若这样通过主反馈控制使排气的实际的空燃比向稀侧变化，则此时主反馈控制中的积分项的值会增大。这样增大后的积分项的值定期地被取入主学习值mfbg。因此，如图13所示，主学习值mfbg的值逐渐上升。此外，在图13所示的例子中，为了使说明易懂，示出了以短的时间间隔进行了积分项向主学习值mfbg取入的情况，因而，主学习值mfbg不是阶跃性地变化而是逐渐增大。另外，与此相伴，学习值差Δfbg逐渐增大。

之后，在图13所示的例子中，在时刻t₅，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn降低到浓判定空燃比AFrich以下。此时，从图13可知，时刻t₂～时刻t₅期间的累计氧不足量F₁比时刻t₁～时刻t₂期间的累计氧过剩量R₁多。因此，在时刻t₅，通过上述式(5)使副学习值sfbg减小，由此将控制中心空燃比AFR向浓侧修正。因此，从图13可知，在时刻t₃主学习值mfbg成为正值，副学习值sfbg成为负值。但是，在时刻t₃，主学习值mfbg的绝对值比其基准绝对值Rmf小。同样，在时刻t₃，副学习值sfbg的绝对值比其基准绝对值Rsf小。因此，在时刻t₃，不开始副学习促进控制。另外，与此相伴，学习值差Δfbg增大。

在时刻t₅以后也反复进行同样的控制，在图13所示的例子中，最终在时刻t₇主学习值mfbg的绝对值成为其基准绝对值Rmf以上，副学习值sfbg的绝对值成为其基准绝对值Rsf以上。因此，在时刻t₇，判定为产生了浓不平衡，开始副学习促进控制。除此之外，在图13所示的例子中，学习值差Δfbg也成为预先设定的基准差fbgref以上。因此，在也基于学习值差Δfbg对浓不平衡的产生进行判定的情况下，也判定为在时刻t₇产生了浓不平衡，开始副学习促进控制。具体而言，在时刻t₇，使稀设定修正量AFClean从第一稀设定修正量AFClean₁向第二稀设定修正量AFClean₂减小。由此，稀设定空燃比向浓侧变化。另外，在时刻t₇，使浓设定修正量AFCrich从第一浓设定修正量AFCrich₁向第二浓设定修正量AFCrich₂减小。由此，浓设定空燃比也向浓侧变化。

除此之外，在时刻t₇，使切换基准值OEDref从第一切换基准值OEDref₁向第二切换基准值OEDref₂减小。而且，在时刻t₇，使副学习值sfbg的上限防护值Gup增大，使下限防护值Glow降低(在图13中，仅示出了下限防护值Glow)。具体而言，在图13所示的例子中，使下限防护值Glow从第一下限防护值Glow₁向第二防护值Glow₂降低。由于下限防护值Glow是负值，所以第二防护值Glow₂的绝对值比第一下限防护值Glow₁的绝对值大。除此之外，在时刻t₇以后，使表示将过剩不足量误差ΔΣOED反映于控制中心空燃比AFR的程度的增益kb从kb₁向kb₂增大。

通过这样在时刻t₇使切换基准值OEDref减小，从在时刻t₇将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean起到在时刻t₈累计氧过剩不足量ΣOED达到切换基准值OEDref为止的时间(氧增大期间)Tinc变短。除此之外，通过在时刻t₇使浓设定修正量AFCrich减小且使稀设定修正量AFClean减小，从在时刻t₈将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich起到在时刻t₉下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn成为浓判定空燃比AFrich以下为止的时间(氧减少期间)Tdec变短。其结果，副学习值sfbg的更新循环变短，由此可促进副学习。

另外，由于使增益kb增大，所以在时刻t₉更新副学习值sfbg时，针对过剩不足量误差ΔΣOED的副学习值sfbg的更新量变大。由此也能促进副学习。

除此之外，在时刻t₇以后，增大下限防护值Glow的绝对值。在此，在图13所示的例子中，在时刻t₉，副学习值sfbg为其绝对值比第一下限防护值Glow₁大的值。因此，若没有在时刻t₇将下限防护值Glow从第一下限防护值Glow₁变更为第二下限防护值Glow₂，则副学习值sfbg会被设定在第一下限防护值Glow₁。与此相对，在本实施方式中，由于在时刻t₇增大下限防护值Glow的绝对值，所以能够在时刻t₉将副学习值sfbg设定为绝对值比第一下限防护值Glow₁大的值。因此，在本实施方式中，也能通过如此控制来促进副学习。

此外，通过如上所述的副学习促进控制，副学习值sfbg尽早向一定的值收敛。若副学习值sfbg这样收敛，则在此以后无需缩短副学习值的更新循环。因此，当副学习值sfbg收敛后，使浓设定修正量AFCrich恢复为第一浓设定修正量AFCrich₁，使稀设定修正量AFClean恢复为第一稀设定修正量AFClean₁。除此之外，也使切换基准值OEDref恢复为第一切换基准值OEDref₁。除此之外，也使增益kb从kb₂向时刻t₇以前的值kb₁降低。另一方面，即使副学习值sfbg收敛，上限防护值Gup以及下限防护值Glow的绝对值也维持为大的状态不变。

＜具体控制的说明>

接着，参照图14～图17，对上述实施方式中的控制装置进行具体说明。本实施方式中的控制装置如作为功能框图的图14所示，构成为包括A1～A10的各功能框。以下，参照图14对各功能框进行说明。这些各功能框A1～A10中的操作基本上在ECU31中执行。

＜燃料供给量的算出>

首先，对燃料供给量的算出进行说明。在算出燃料供给量时，使用缸内吸入空气量算出单元A1、基本燃料供给量算出单元A2以及燃料供给量算出单元A3。

缸内吸入空气量算出单元A1基于吸入空气流量Ga、内燃机转速NE以及存储在ECU31的ROM34中的映射或计算式，算出向各汽缸的缸内吸入空气量Mc。吸入空气流量Ga由空气流量检测装置39计测，内燃机转速NE基于曲轴角传感器44的输出来算出。

基本燃料供给量算出单元A2通过将由缸内吸入空气量算出单元A1算出的缸内吸入空气量Mc除以修正目标空燃比AFT，来算出基本燃料供给量Qbase(Qbase＝Mc/AFT)。修正目标空燃比AFT由后述的目标空燃比设定单元A8算出。

燃料供给量算出单元A3通过向由基本燃料供给量算出单元A2算出的基本燃料供给量Qbase加上由后述的F/B修正量·主学习值算出单元算出的F/B修正量DFi以及主学习值mfbg，来算出燃料供给量Qi(Qi＝Qbase+DFi+mfbg)。以使燃料喷射阀11喷射这样算出的燃料供给量Qi的燃料的方式，对燃料喷射阀11进行喷射指示。

＜目标空燃比的算出>

接着，对修正目标空燃比的算出进行说明。修正目标空燃比是通过副学习值sfbg修正后的目标空燃比。在算出修正目标空燃比时，使用氧过剩不足量算出单元A4、空燃比修正量算出单元A5、副学习值算出单元A6、控制中心空燃比算出单元A7以及目标空燃比设定单元A8。

氧过剩不足量算出单元A4基于由燃料供给量算出单元A3算出的燃料供给量Qi、上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup以及由后述的控制中心空燃比算出单元A7算出的控制中心空燃比AFR，算出累计氧过剩不足量ΣOED。氧过剩不足量算出单元A4例如通过将上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup和控制中心空燃比AFR的差分乘以燃料供给量Qi，并对求出的值进行累计，来算出累计氧过剩不足量ΣOED。

在空燃比修正量算出单元A5中，基于由氧过剩不足量算出单元A4算出的累计氧过剩不足量ΣOED和下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn，算出空燃比修正量AFC。具体而言，基于图15所示的流程图算出空燃比修正量AFC。

在副学习值算出单元A6中，基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn和由氧过剩不足量算出单元A4算出的累计氧过剩不足量ΣOED等，算出副学习值sfbg。具体而言，基于图16所示的副学习控制的流程图来算出副学习值sfbg。这样算出的副学习值sfbg被保存于ECU31的RAM33中即使搭载有内燃机的车辆的点火开关被断开也不会被擦除的存储介质。

在控制中心空燃比算出单元A7中，基于基本控制中心空燃比AFRbase(例如，理论空燃比)和由副学习值算出单元A6算出的副学习值sfbg，算出控制中心空燃比AFR。具体而言，如上述的式(6)所示，通过向基本控制中心空燃比AFRbase加上副学习值sfbg来算出控制中心空燃比AFR。

目标空燃比设定单元A8通过向由控制中心空燃比算出单元A7算出的控制中心空燃比AFR加上由空燃比修正量算出单元A5算出的空燃比修正量AFC，来算出修正目标空燃比AFT。这样算出的修正目标空燃比AFT被输入至基本燃料供给量算出单元A2以及后述的空燃比偏差算出单元A9。

＜F/B修正量以及主学习值的算出>

接着，对基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup进行的F/B修正量以及主学习值的算出进行说明。在算出F/B修正量DFi以及主学习值mfbg时，使用空燃比偏差算出单元A9和F/B修正量·主学习值算出单元A10。

空燃比偏差算出单元A9通过从上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup减去由目标空燃比设定单元A8算出的修正目标空燃比AFT，来算出空燃比偏差DAF(DAF＝AFup-AFT)。该空燃比偏差DAF是表示燃料供给量相对于修正目标空燃比AFT的过剩不足的值。

F/B修正量·主学习值算出单元A10通过对由空燃比偏差算出单元A9算出的空燃比偏差DAF进行比例·积分·微分处理(PID处理)，来算出用于基于上述式(1)对燃料供给量的过剩不足进行补偿的F/B修正量DFi。除此之外，通过上述式(2)将在积分处理中算出的时间积分值SDAF的一部分取入，更新主学习值mfbg。另外，随着主学习值mfbg的更新而通过上述式(3)对时间积分值SDAF进行修正，由此对F/B修正量DFi进行修正。这样算出的F/B修正量DFi以及主学习值mfbg被输入至燃料供给量算出单元A3。

＜空燃比修正量设定控制的流程图>

图15是示出空燃比修正量AFC的算出控制的控制例程的流程图。图示的控制例程以一定时间间隔进行。

如图15所示，首先，在步骤S11中判定空燃比修正量AFC的算出条件是否成立。作为空燃比修正量AFC的算出条件成立的情况，可举出处于进行反馈控制的通常控制期间、不处于例如燃料切断控制等特殊的控制期间等。在步骤S11中判定为目标空燃比的算出条件成立的情况下，进入步骤S12。

在步骤S12中，判定稀设定标志Fls是否被设定为0。稀设定标志Fls在空燃比修正量AFC被设定为稀设定修正量AFClean时被设为1，在除此以外的情况下被设为0。在步骤S12中稀设定标志Fls被设定为0的情况下，进入步骤S13。在步骤S13中，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否为浓判定空燃比AFrich以下。在判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn比浓判定空燃比AFrich大的情况下，进入步骤S14。在步骤S14中，空燃比修正量AFC维持为设定在浓设定修正量AFCrich的状态，控制例程结束。

另一方面，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量OSA减少而从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比降低，则在步骤S13中判定为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn为浓判定空燃比AFrich以下。在该情况下，进入步骤S15，将空燃比修正量AFC切换为稀设定修正量AFClean。接下来，在步骤S16中将稀设定标志Fls设定为1，使控制例程结束。

若稀设定标志Fls被设定为1，则在下一控制例程中，在步骤S12中判定为稀设定标志Fls没有被设定为0，进入步骤S17。在步骤S17中，判定从空燃比修正量AFC被切换为稀设定修正量AFClean起的累计氧过剩不足量ΣOED是否为切换基准值OEDref以上。在判定为累计氧过剩不足量ΣOED比切换基准值OEDref少的情况下，进入步骤S18，空燃比修正量AFC继续维持为被设定在稀设定修正量AFClean的状态，使控制例程结束。另一方面，若上游侧排气净化催化剂20的氧吸藏量增大，则最终在步骤S17中判定为累计氧过剩不足量ΣOED为切换基准值OEDref以上，进入步骤S19。在步骤S19中，将空燃比修正量AFC切换为浓设定修正量AFCrich。接下来，在步骤S20中，将稀设定标志Fls复位成0，使控制例程结束。

＜副学习控制的流程图>

图16是示出副学习基本控制的控制例程的流程图。图示的控制例程以一定时间间隔进行。

如图16所示，首先，在步骤S21中判定副学习值sfbg的更新条件是否成立。作为更新条件成立的情况，例如可举出处于通常控制期间等。在步骤S21中判定为副学习值sfbg的更新条件成立的情况下，进入步骤S22。在步骤S22中，判定稀标志Fl是否被设定为0。稀标志Fl也与稀设定标志Fls同样，在空燃比修正量AFC被设定为稀设定修正量AFClean时被设为1，在除此以外的情况下被设为0。在步骤S22中判定为稀标志Fl被设定为0的情况下，进入步骤S23。

在步骤S23中，判定空燃比修正量AFC是否比0大，即目标空燃比是否为稀空燃比。在步骤S23中判定为空燃比修正量AFC比0大的情况下，进入步骤S24。在步骤S24中，将向累计氧过剩不足量ΣOED加上当前的氧过剩不足量OED而得到的值设为新的累计氧过剩不足量ΣOED，使控制例程结束。

之后，当目标空燃比被切换为浓空燃比后，在下一控制例程中，在步骤S23中判定为空燃比修正量AFC为0以下，进入步骤S25。在步骤S25中，将稀标志Fl复位成0，接下来，在步骤S26中，将Rn设为当前的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值。接下来，在步骤S27中，将累计氧过剩不足量ΣOED复位成0，使控制例程结束。

另一方面，当稀标志Fl被复位成0后，在下一控制例程中，从步骤S22进入步骤S28。在步骤S28中，判定空燃比修正量AFC是否比0小，即目标空燃比是否为浓空燃比。在步骤S28中判定为空燃比修正量AFC比0小的情况下，进入步骤S29。在步骤S29中，将向累计氧过剩不足量ΣOED加上当前的氧过剩不足量OED而得到的值设为新的累计氧过剩不足量ΣOED。

之后，当目标空燃比被切换为稀空燃比后，在下一控制例程中，在步骤S28中判定为空燃比修正量AFC为0以上，进入步骤S30。在步骤S30中，将稀标志Fl复位成1，接下来，在步骤S31中，将Fn设为当前的累计氧过剩不足量ΣOED的绝对值。接下来，在步骤S32中，将累计氧过剩不足量ΣOED复位成0。接下来，在步骤S33中，基于在步骤S26中算出的Rn和在步骤S31中算出的Fn，使用上述式(5)对副学习值sfbg进行更新。

接下来，在步骤S34中，判定在步骤S33中算出的副学习值sfbg是否比下限防护值Glow小。在步骤S34中判定为副学习值sfbg比下限防护值Glow小的情况下，进入步骤S35。在步骤S35中，将副学习值sfbg设定为下限防护值Glow。另一方面，在步骤S34中判定为副学习值sfbg为下限防护值Glow以上的情况下，跳过步骤S35。

接下来，在步骤S36中，判定在步骤S33中算出的副学习值sfbg是否比上限防护值Gup大。在步骤S36中判定为副学习值sfbg比上限防护值Gup大的情况下，进入步骤S37。在步骤S37中，将副学习值sfbg设定为上限防护值Gup。另一方面，在步骤S36中判定为副学习值sfbg为上限防护值Gup以上的情况下，跳过步骤S37。之后，使控制例程结束。

＜副学习促进控制的流程图>

图17是示出副学习促进控制的控制例程的流程图。图示的控制例程以一定时间间隔进行。

首先，在步骤S41中判定副学习促进控制的执行标志Fe是否为0。副学习促进控制的执行标志Fe是在进行着学习的促进时被设为1、在没有进行时被设为0的标志。在步骤S41中判定为副学习促进控制的执行标志Fe为0的情况下，进入步骤S42。在步骤S42中，判定浓不平衡的产生判定条件是否不成立。浓不平衡的产生判定条件在主学习值mfbg和副学习值sfbg的正负相反且主学习值mfbg以及副学习值sfbg的绝对值分别为基准绝对值以上时成立。或者，在这些条件成立、且从主学习值mfbg减去副学习值sfbg而得到的学习值差Δfbg为基准差以上时成立。在步骤S42中判定为浓不平衡的产生判定条件不成立的情况下，进入步骤S43。在步骤S43中，将浓设定修正量AFCrich设定为第一浓设定修正量AFCrich₁，并且将稀设定修正量AFClean设定为第一稀设定修正量AFClean₁。接下来，在步骤S44中，将切换基准值OEDref设定为第一切换基准值OEDref₁，并且将表示使过剩不足量误差ΔΣOED反映于控制中心空燃比AFR的程度的增益kb设定为kb₁。接下来，在步骤S45中，将上限防护值Gup设定为第一上限防护值Gup₁，将下限防护值Glow设定为第一下限防护值Glow₁，使控制例程结束。

另一方面，在步骤S42中判定为浓不平衡的产生判定条件成立的情况下，从步骤S42进入步骤S46。在步骤S46中，将浓设定修正量AFCrich设定为第二浓设定修正量AFCrich₂，并且将稀设定修正量AFClean设定为第二稀设定修正量AFClean₂。第二浓设定修正量AFCrich₂是比第一浓设定修正量AFCrich₁小的值(相当于浓侧的值)。另外，第二稀设定修正量AFClean₂是比第一稀设定修正量AFClean₁小的值(相当于浓侧的值)。

接下来，在步骤S47中，将切换基准值OEDref设定为第二切换基准值OEDref₂，并且将增益kb设定为kb₂。第二切换基准值OEDref是比第一切换基准值OEDref₁小的值，另外，kb₂是比kb₁大的值。接下来，在步骤S48中，将上限防护值Gup设定为第二上限防护值Gup₂，将下限防护值Glow设定为第二下限防护值Glow₂。第二上限防护值Gup₂是其绝对值比第一上限防护值Gup₁的绝对值大的值。另外，第二下限防护值Glow₂是其绝对值比第一下限防护值Glow₁的绝对值大的值。接下来，在步骤S49中，将执行标志Fe复位成1，使控制例程结束。

当执行标志Fe被复位成1后，在下一控制例程中，从步骤S41进入步骤S50。在步骤S50中，判定浓不平衡的产生判定条件是否成立。在步骤S50中判定为浓不平衡的产生判定条件成立的情况下，进入步骤S51。在步骤S51中，判定副学习值sfbg是否收敛于一定的值。副学习值sfbg例如在一定时间内的副学习值sfbg的变动量为一定值以内时被判定为收敛。在步骤S51中判定为副学习值sfbg已收敛的情况下，进入步骤S46。另一方面，在步骤S51中判定为副学习值sfbg没有收敛的情况下，进入步骤S52。在步骤S52以及S53中，进行与步骤S43以及S44同样的操作。接下来，在步骤S54中，进行与步骤S48同样的操作，使控制例程结束。

另一方面，在步骤S50中判定为学习值差Δfbg小于基准值fbgref的情况下，进入步骤S55。在步骤S55～S57中，进行与步骤S43～S45同样的操作。接下来，在步骤S58中，将执行标志Fe复位成0，使控制例程结束。

标号说明

1 内燃机主体

5 燃烧室

7 进气口

9 排气口

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

Claims (7)

1.一种内燃机的排气净化装置，具备：排气净化催化剂，其配置于内燃机的排气通路；上游侧空燃比传感器，其配置于该排气净化催化剂的排气流动方向上游侧，并且检测流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比；下游侧空燃比传感器，其配置于所述排气净化催化剂的排气流动方向下游侧，并且检测从所述排气净化催化剂流出的排气的空燃比；以及控制装置，其基于所述上游侧空燃比传感器以及所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比来控制向所述内燃机的燃烧室的燃料供给量，其中，

所述控制装置执行：

主反馈控制，对所述燃料供给量进行反馈控制以使所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比成为目标空燃比；

副反馈控制，基于所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比将所述目标空燃比交替地切换成比理论空燃比浓的浓空燃比和比理论空燃比稀的稀空燃比；

主学习控制，基于所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比与所述目标空燃比之差算出根据存在于这些空燃比间的稳定的偏差而变化的主学习值，基于该算出的主学习值，控制向所述内燃机的燃烧室的燃料供给量以使所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比与所述目标空燃比之差变小；以及

副学习控制，基于所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比以及所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比算出根据流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比与目标空燃比之差而变化的副学习值，基于该算出的副学习值，控制向所述内燃机的燃烧室的燃料供给量以使流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比与所述目标空燃比之差变小，

所述控制装置执行副学习促进控制：在副学习促进条件成立时，与该副学习促进条件未成立时相比，控制与所述副学习值相关联的参数以使所述副学习控制中的副学习值容易变化成和流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比与所述目标空燃比之差相应的适当的值，

所述副学习促进条件成立时是至少所述主学习值以及所述副学习值的绝对值为预先设定的各自的基准绝对值以上且所述主学习值和所述副学习值的正负相反时。

2.根据权利要求1所述的内燃机的排气净化装置，

所述副学习促进条件成立时是至少所述主学习值以及所述副学习值的绝对值为预先设定的各自的基准绝对值以上且所述主学习值和所述副学习值的正负相反、而且所述主学习值与所述副学习值之差为预先设定的基准差以上时。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的排气净化装置，

所述副学习值的绝对值被维持为预定的防护值以下，

在所述副学习促进控制中，使所述防护值的绝对值增大。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的排气净化装置，

在所述副学习控制中，通过对使所述目标空燃比与流入所述排气净化催化剂的排气的空燃比之差乘以预定的系数而得到的值进行累计，来算出副学习值，

在所述副学习促进控制中，在所述副学习促进条件成立时，与该副学习促进条件未成立时相比，增大算出所述副学习值时的所述系数。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机的排气净化装置，

在所述副反馈控制中，所述控制装置将所述目标空燃比交替地切换成比理论空燃比浓的浓设定空燃比和比理论空燃比稀的稀设定空燃比，

在所述副学习促进控制中，在所述副学习促进条件成立时，与所述副学习促进条件未成立时相比，增大所述浓设定空燃比的浓程度。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机的排气净化装置，

所述控制装置基于所述上游侧空燃比传感器的输出空燃比来推定所述排气净化催化剂的氧吸藏量，并且，在所述副反馈控制中，当所述排气净化催化剂的氧吸藏量的推定值成为切换基准吸藏量以上时，将所述目标空燃比从稀空燃比切换为浓空燃比，

在所述副学习促进控制中，在所述副学习促进条件成立时，与所述副学习促进条件未成立时相比，减小所述切换基准吸藏量。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机的排气净化装置，

在所述副反馈控制中，所述控制装置将所述目标空燃比交替地切换成比理论空燃比浓的浓设定空燃比和比理论空燃比稀的稀设定空燃比，

在所述副学习促进控制中，在所述副学习促进条件成立时，与所述副学习促进条件未成立时相比，减小所述稀设定空燃比的稀程度。