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CN106574567B - 内燃发动机的控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种内燃发动机包括排气净化催化剂(20)和配置在排气净化催化剂的下游侧的下游侧空燃比传感器(41)。控制系统能执行在内燃发动机的运转期间停止对内燃发动机的燃料供给的燃料切断控制，并且在燃料切断控制之后，执行将排气空燃比设定为浓空燃比的回归后浓控制。在燃料切断控制结束之后且下游侧空燃比传感器的输出空燃比变成在浓判定空燃比以下之前的期间中，控制系统基于输出稳定期间Tst中的理论空燃比与输出空燃比之差来修正下游侧空燃比传感器的输出空燃比，该输出稳定期间是下游侧空燃比传感器的输出空燃比的单位时间变化量在预定值以下的期间。

Description

内燃发动机的控制系统
技术领域
本发明涉及一种内燃发动机的控制系统。
背景技术
过去，众所周知一种内燃发动机，该内燃发动机设置有位于内燃发动机的排气通路中的排气净化催化剂，并且设置有位于排气净化催化剂的排气流动方向上游侧的空燃比传感器和位于排气净化催化剂的下游侧的电动势型氧传感器。在这种内燃发动机的控制系统中，基于这些空燃比传感器和氧传感器的输出来控制供给到内燃发动机的燃料量。
然而，在电动势型氧传感器中，针对同一空燃比的输出在氧传感器周围的排气的空燃比从比理论空燃比浓的空燃比(以下，“浓空燃比”)变成比理论空燃比稀的空燃比(以下，“稀空燃比”)时与它从稀空燃比变成浓空燃比时之间不同。因此，已提出在排气净化催化剂的下游侧使用极限电流式空燃比传感器(例如，专利文献1)。
然而，即使使用下游侧空燃比传感器，有时输出也由于老化或初始变动等而出现偏离(deviation)。因此，在专利文献1中记载的控制系统中，修正下游侧空燃比传感器中的偏离。具体地，在专利文献1中记载的控制系统中，执行主动空燃比控制以便在浓空燃比与稀空燃比之间交替地切换流入排气净化催化剂中的排气的空燃比。此外，在该主动空燃比控制期间，在下游侧空燃比的输出变得平衡的预定期间，根据下游侧空燃比传感器的输出与对应于理论空燃比的基准输出之差来修正空燃比传感器的输出。根据专利文献1，由此，认为可以修正归咎于下游侧空燃比传感器的劣化等的偏离。
[引用清单]
[专利文献]
[专利文献1]国际公报No.2012/157111A
[专利文献2]日本专利公报No.2004-176632A
[专利文献3]日本专利公报No.2012-241652A
[专利文献4]日本专利公报No.2012-145054A
[专利文献5]日本专利公报No.2009-019558A
[专利文献6]日本专利公报No.2012-057576A
发明内容
[技术问题]
在这方面，在上述主动空燃比控制中，具体地，如下所述控制流入排气净化催化剂中的排气的目标空燃比。即，在目标空燃比被设定为浓空燃比的情况下，目标空燃比在与下游侧空燃比传感器的输出值对应的空燃比(以下也称为“输出空燃比”)在比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下时切换为稀空燃比。然后，当目标空燃比被设定为稀空燃比时，目标空燃比在下游侧空燃比传感器的输出空燃比在比理论空燃比稀的稀判定空燃比以上时切换为浓空燃比。
当进行这种主动空燃比控制时，有时下游侧空燃比传感器的输出空燃比在稀判定空燃比以上。此时，除氧以外，NOX从排气净化催化剂流出。因此，如果进行主动空燃比控制，则NOX从排气净化催化剂流出。因此，该主动空燃比控制例如仅在检测排气净化催化剂的劣化程度的排气净化催化剂的异常诊断时执行。因此，主动空燃比控制的执行频度没有那么大。由此，当在主动空燃比控制的执行时修正下游侧空燃比传感器的偏离时，修正下游侧空燃比传感器的偏离的机会少。相反地，如果通过增加主动空燃比控制的执行频度来增加下游侧空燃比传感器的偏离修正的频度，则从排气净化催化剂的NOX的流出量增大。
此外，排气净化催化剂伴随其使用而遭受碳氢化合物(HC)或硫成分储存在载持于排气净化催化剂上的贵金属中的HC中毒或硫中毒。这样，如果排气净化催化剂遭受HC中毒或硫中毒，则贵金属的活性下降并且可储存在排气净化催化剂中的氧量的最大值(以下称为“最大可储存氧量”)减少。
在这方面，当贵金属的活性高时，即使流入排气净化催化剂中的排气的空燃比是浓空燃比或稀空燃比，只要排气净化催化剂储存一定程度的氧，从排气净化催化剂流出的排气的空燃比就大致变成理论空燃比。然而，如上所述，如果HC中毒或硫中毒导致载持在排气净化催化剂上的贵金属的活性下降，则从排气净化催化剂流出的排气的空燃比有时偏离理论空燃比。此外，如果排气净化催化剂的最大可储存氧量下降，则从目标空燃比切换为浓空燃比时到下游侧空燃比传感器的输出空燃比变成在浓判定空燃比以下时的期间变短。类似地，从目标空燃比切换为稀空燃比时到下游侧空燃比传感器的输出空燃比变成在稀判定空燃比以上时的期间也变短。结果，下游侧空燃比传感器的输出空燃比在理论空燃比附近稳定的期间变短，因此能检测下游侧空燃比传感器的输出空燃比的偏离的期间变短。
此外，当进行上述主动空燃比控制时，目标空燃比切换之前的排气净化催化剂的状态不一定是恒定的。例如，当上游侧空燃比传感器的输出空燃比出现偏离时，在切换目标空燃比之前流入排气净化催化剂中的排气的空燃比变成与目标空燃比不同的空燃比。结果，刚好在切换目标空燃比之前的排气净化催化剂中的空燃比气氛也变成与目标空燃比不同的气氛。如果切换目标空燃比之前的排气净化催化剂的状态这样不是恒定的，则确认在切换目标空燃比之后从排气净化催化剂流出的排气的空燃比如上所述受影响。因此，如果基于在主动空燃比(控制)期间切换目标空燃比之后的下游侧空燃比传感器的输出空燃比来修正该偏离，则有时不可能适当地修正输出空燃比的偏离。
由于以上原因，当基于在主动空燃比控制执行期间下游侧空燃比传感器的输出空燃比来修正下游侧空燃比传感器的输出空燃比的偏离时，有时不可能适当地修正输出空燃比的偏离。
因此，鉴于以上问题，本发明的一个目的在于提供一种内燃发动机的控制系统，其能适当地修正下游侧空燃比传感器的输出空燃比的偏离。
[问题的解决方案]
为了解决上述问题，提供了以下发明。
(1)一种内燃发动机的控制系统，所述发动机包括：排气净化催化剂，所述排气净化催化剂配置在所述内燃发动机的排气通路中并且能储存氧；和下游侧空燃比传感器，所述下游侧空燃比传感器配置在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，其中，所述内燃发动机的控制系统：在内燃发动机的作动中能执行停止向内燃发动机的燃料供给的燃料切断控制；在燃料切断控制结束之后，执行将流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比设定为比理论空燃比浓的浓空燃比的回归后浓控制；并且在所述燃料切断控制结束之后且定义为与所述下游侧空燃比传感器的输出对应的空燃比的输出空燃比变成在比理论空燃比浓的浓判定空燃比以下之前的期间中，基于理论空燃比与输出稳定期间中的所述输出空燃比之差而修正所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比或与所述输出空燃比有关的参数，所述输出稳定期间是所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比的单位时间的变化量成在预定值以下或被预期为变成在预定值以下的期间。
(2)根据以上(1)所述的内燃发动机的控制系统，其中，所述输出稳定期间是在燃料切断控制结束之后的经过时间变成在预定基准时间以上时以后的期间。
(3)根据以上(1)或(2)所述的内燃发动机的控制系统，其中，所述输出稳定期间是在所述燃料切断控制结束之后的累加氧过量/不足量变成在预定基准量以上时以后的期间。
(4)根据以上(1)至(3)中任一项所述的内燃发动机的控制系统，其中，所述输出稳定期间是在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比中的时间微分值变成在预定基准值以下时以后的期间。
(5)根据权利要求1至4中任一项所述的内燃发动机的控制系统，其中，所述控制系统能在所述燃料切断控制和所述回归后浓控制未被执行时执行通常控制，在所述通常控制中，执行反馈控制以使得流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比变成目标空燃比，并且所述目标空燃比在通过所述下游侧空燃比传感器检测出的空燃比变成在浓判定空燃比以下时切换为比理论空燃比稀的稀空燃比，并且在推定为从所述目标空燃比切换为稀空燃比时起的所述排气净化催化剂的所述氧储存量变成在比最大可储存氧量小的预定切换基准储存量以上时切换为比理论空燃比浓的浓空燃比。
(6)根据以上(1)至(5)中任一项所述的内燃发动机的控制系统，其中，在所述回归后浓控制中，在所述燃料切断控制结束之后且所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比变成在浓判定空燃比以下之前的预定时期中，流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比的浓程度降低。
(7)根据以上(1)至(6)中任一项所述的内燃发动机的控制系统，其中，使用在所述输出稳定期间中被检测多次的所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比的平均值作为所述输出稳定期间中的所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比。
[本发明的有利效果]
根据本发明，提供了一种能适当地修正下游侧空燃比传感器的输出空燃比的偏离的内燃发动机的控制系统。
附图说明
[图1]图1是示意性地示出使用本发明的控制系统的内燃发动机的视图。
[图2A]图2A是示出排气净化催化剂的氧储存量与从排气净化催化剂流出的排气中的NOX的浓度之间的关系的视图。
[图2B]图2B是示出排气净化催化剂的氧储存量与从排气净化催化剂流出的排气中的HC或CO的浓度之间的关系的视图。
[图3]图3是示出不同排气空燃比下的施加至传感器的电压与输出电流之间的关系的视图。
[图4]图4是示出使施加至传感器的电压恒定时的排气空燃比与输出电流之间的关系的视图。
[图5]图5是进行空燃比控制时的空燃比调节量等的时间图。
[图6]图6是进行空燃比控制时的空燃比调节量等的时间图。
[图7A]图7A是示出下游侧空燃比传感器处的输出空燃比的偏离与单位运转时间的未燃HC的流出量之间的关系的视图。
[图7B]图7B是示出下游侧空燃比传感器处的输出空燃比的偏离与单位运转时间的NOX的流出量之间的关系的视图。
[图8]图8是执行燃料切断控制时的目标空燃比等的时间图。
[图9]图9是执行燃料切断控制时的目标空燃比等的时间图。
[图10]图10是示出回归后浓控制的控制例程的流程图。
[图11]图11是示出下游侧空燃比传感器的输出空燃比的修正控制的控制例程的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图详细说明本发明的实施方式。注意，在以下说明中，同样的部件被赋予同样的附图标记。
<内燃发动机的总体说明>
图1是示意性地示出使用根据本发明的控制装置的内燃发动机的视图。参照图1，1表示发动机本体，2表示气缸体，3表示在气缸体2内往复运动的活塞，4表示紧固在气缸体2上的气缸盖，5表示形成在活塞3与气缸盖4之间的燃烧室，6表示进气门，7表示进气口，8表示排气门，9表示排气口。进气门6开闭进气口7，而排气门8开闭排气口9。
如图1所示，在气缸盖4的内壁面的中央部配置有火花塞10，而在气缸盖4的内壁面的周边部配置有燃料喷射器11。火花塞10构造成根据点火信号而产生火花。此外，燃料喷射器11根据喷射信号而将预定量的燃料喷射到燃烧室5内。注意，燃料喷射器11也可配置成将燃料喷射到进气口7内。此外，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，本实施方式的内燃发动机也可使用另一类型的燃料。
各气缸的进气口7经对应的进气支管13与稳压罐14连接，而稳压罐14经进气管15与空气滤清器16连接。进气口7、进气支管13、稳压罐14和进气管15形成进气通路。此外，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。节气门18可由节气门驱动致动器17操作以由此改变进气通路的开口面积。
另一方面，各气缸的排气口9与排气歧管19连接。排气歧管19具有与排气口9连接的多个支管和这些支管在其中集合的集合部。排气歧管19的集合部与收纳上游侧排气净化催化剂20的上游侧外壳21连接。上游侧外壳21经排气管22与收纳下游侧排气净化催化剂24的下游侧外壳23连接。排气口9、排气歧管19、上游侧外壳21、排气管22和下游侧外壳23形成排气通路。
电子控制单元(ECU)31包括数字计算机，该数字计算机设置有经双向总线32连接在一起的部件，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和输出端口37。在进气管15中，配置有用于检测流经进气管15的空气的流量的空气流量计39。该空气流量计39的输出经对应的AD变换器38输入到输入端口36。此外，在排气歧管19的集合部处，配置有检测流经排气歧管19内的排气(即，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气)的空燃比的上游侧空燃比传感器40。此外，在排气管22中，配置有检测流经排气管22内的排气(即，从上游侧排气净化催化剂20流出并流入下游侧排气净化催化剂24中的排气)的空燃比的下游侧空燃比传感器41。这些空燃比传感器40和41的输出也经对应的AD变换器38输入到输入端口36。
此外，加速器踏板42与负荷传感器43连接，负荷传感器43产生与加速器踏板42的下踏量成比例的输出电压。负荷传感器43的输出电压经对应的AD变换器38输入到输入端口36。曲柄角传感器44每当例如曲轴旋转15度时产生输出脉冲。该输出脉冲输入到输入端口36。CPU 35由该曲柄角传感器44的输出脉冲计算发动机转速。另一方面，输出端口37经对应的驱动回路45与火花塞10、燃料喷射器11和节气门驱动致动器17连接。注意，ECU 31用作用于控制内燃发动机的控制装置。
注意，根据本实施方式的内燃发动机是以汽油为燃料的非增压式内燃发动机，但根据本发明的内燃发动机不限于以上构型。例如，根据本发明的内燃发动机可具有与上述内燃发动机不同的气缸排列、燃料喷射状态、进排气系统的构型、气门机构的构型、增压器的有无和/或增压状态等。
<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分别具有相似构型。排气净化催化剂20和24是具有氧储存能力的三元催化剂。具体地，排气净化催化剂20和24形成为使得，在由陶瓷组成的基材上载持有具有催化作用的贵金属(例如，铂(pt))和具有氧储存能力的物质(例如，二氧化铈(CeO2))。排气净化催化剂20和24在达到预定活性温度时发挥同时去除未燃气体(HC、CO等)和氮氧化物(NOX)的催化作用以及此外氧储存能力。
根据排气净化催化剂20和24的氧储存能力，排气净化催化剂20和24在流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比比理论空燃比稀(稀空燃比)时储存排气中的氧。另一方面，排气净化催化剂20和24在流入的排气的空燃比比理论空燃比浓(浓空燃比)时释放储存在排气净化催化剂20和24中的氧。
排气净化催化剂20和24具有催化作用和氧储存能力，并且由此具有根据氧储存量而净化NOX和未燃气体的作用。即，在流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比为稀空燃比的情况下，如图2A所示，当氧储存量小时，排气净化催化剂20和24储存排气中的氧。此外，在此同时，排气中的NOX被还原并净化。另一方面，如果氧储存量变大而超过最大可储存氧量Cmax附近的一定储存量(图中的Cuplim)，则从排气净化催化剂20和24流出的排气的氧和NOX的浓度急剧上升。
另一方面，在流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比是浓空燃比的情况下，如图2B所示，当氧储存量大时，储存在排气净化催化剂20和24中的氧释放，并且排气中的未燃气体被氧化并净化。另一方面，如果氧储存量变小，则从排气净化催化剂20和24流出的排气的未燃气体的浓度在零附近的一定储存量(图中的Clowlim)处快速上升。
以上述方式，根据本实施方式中使用的排气净化催化剂20和24，排气中的NOX和未燃气体的净化特性根据流入排气净化催化剂20和24中的排气的空燃比和氧储存量而改变。注意，如果具有催化作用和氧储存能力，则排气净化催化剂20和24也可以是与三元催化剂不同的催化剂。
<空燃比传感器的输出特性>
接下来将参照图3和4说明本实施方式中的空燃比传感器40和41的输出特性。图3是示出本实施方式的空燃比传感器40和41的电压-电流(V-I)特性的视图。图4是示出在使所施加的电压恒定时在空燃比传感器40和41周围流动的排气的空燃比(以下称为“排气空燃比”)与输出电流I之间的关系的视图。注意，在本实施方式中，使用具有相同构型的空燃比传感器作为两个空燃比传感器40和41。
如从图3将理解的，在本实施方式的空燃比传感器40和41中，输出电流I越大，排气空燃比越高(越稀)。此外，各排气空燃比的V-I线具有与V轴大致平行的区域，也就是即使传感器的施加电压改变输出电流也不会改变很多的区域。该电压区域称为“极限电流区域”。此时的电流称为“极限电流”。在图3中，排气空燃比为18时的极限电流区域和极限电流分别通过W18和I18示出。因此，空燃比传感器40和41可称为“极限电流式空燃比传感器”。
图4是示出使施加电压恒定在约0.45V时的排气空燃比与输出电流I之间的关系的视图。如从图4将理解的，在空燃比传感器40和41中，输出电流I相对于排气空燃比线性地(成比例地)变化，使得排气空燃比越高(即，越稀)，来自空燃比传感器40和41的输出电流I越大。此外，空燃比传感器40和41构造成使得输出电流I在排气空燃比为理论空燃比时变成零。此外，当排气空燃比大到一定程度以上时或当其小到一定程度以下时，输出电流的变化与排气空燃比的变化的比例变小。
注意，在上述例子中，使用极限电流式空燃比传感器作为空燃比传感器40和41。然而，也可以使用不是极限电流式的空燃比传感器或任何其它空燃比传感器作为空燃比传感器40和41，只要输出电流相对于排气空燃比线性地变化即可。此外，空燃比传感器40和41可具有彼此不同的结构。
<基本空燃比控制>
接下来，将说明本实施方式的内燃发动机的控制装置中的基本空燃比控制的概要。在本实施方式的空燃比控制中，来自燃料喷射器11的燃料供给量通过基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比的反馈而被控制成使得上游侧空燃比传感器40的输出空燃比为目标空燃比。注意，“输出空燃比”指与空燃比传感器的输出值对应的空燃比。
另一方面，在本实施方式的空燃比控制中，用于设定目标空燃比的目标空燃比设定控制基于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比等而进行。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。然后，其维持在该空燃比。此外，稀设定空燃比是比理论空燃比(用作控制中心的空燃比)稀一定程度的预定空燃比。例如，它是14.65至20，优选14.65至18，更优选14.65至16左右。此外，稀设定空燃比可表述为通过将稀修正量与用作控制中心的空燃比(在本实施方式中，理论空燃比)相加而获得的空燃比。此外，在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成在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的输出空燃比变成浓空燃比。
如果目标空燃比被变更为稀设定空燃比，则将流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的氧过量/不足量累加。“氧过量/不足量”指当尝试使流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比成为理论空燃比时变成过量的氧的量或变成不足的氧的量(过剩的未燃气体等的量)。特别地，当目标空燃比为稀设定空燃比时，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气中的氧变成过量。该过量的氧储存在上游侧排气净化催化剂20中。因此，氧过量/不足量的累加值(以下也称为“累加氧过量/不足量”)可表述为上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA的推定值。
注意，氧过量/不足量基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比和基于空气流量计39的输出等算出的燃烧室5内的进气量的推定值或燃料喷射器11的燃料供给量等而算出。具体地，氧过量/不足量OED例如通过下式(1)算出：
OED＝0.23*Qi*(AFup-AFR)...(1)
其中0.23表示空气中的氧浓度，Qi表示燃料喷射量，AFup表示上游侧空燃比传感器40的输出空燃比，AFR表示用作控制中心的空燃比(在本实施方式中，理论空燃比)。
如果作为这样算出的氧过量/不足量的累加值的累加氧过量/不足量变成在预定切换基准值(与预定切换基准储存量Cref对应)以上，则将至此已被设定为稀设定空燃比的目标空燃比设定为浓设定空燃比，然后维持在该空燃比。浓设定空燃比是比理论空燃比(用作控制中心的空燃比)浓一定程度的预定空燃比。例如，它是12至14.58，优选13至14.57，更优选14至14.55左右。此外，浓设定空燃比可表述为通过将用作控制中心的空燃比(在本实施方式中，理论空燃比)减去浓修正量而获得的空燃比。注意，在本实施方式中，浓设定空燃比与理论空燃比之差(浓程度)在稀设定空燃比与理论空燃比之差(稀程度)以下。
然后，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比再次变成在浓判定空燃比以下时，目标空燃比再次被设定为稀设定空燃比。然后，重复类似的操作。这样，在本实施方式中，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的目标空燃比被交替地设定为稀设定空燃比和浓设定空燃比。
然而，即使进行上述控制，上游侧排气净化催化剂20的实际氧储存量也可在累加氧过量/不足量达到切换基准值之前达到最大可储存氧量。作为其一个原因，可考虑上游侧排气净化催化剂20的最大可储存氧量的下降或流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比的急剧暂时变化。如果氧储存量由此达到最大可储存氧量，则稀空燃比的排气从上游侧排气净化催化剂20流出。因此，在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成稀空燃比时，目标空燃比切换为浓设定空燃比。特别地，在本实施方式中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成比理论空燃比稍稀的稀判定空燃比(例如，14.65)时，判断为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成稀空燃比。
<使用时间图对空燃比控制的说明>
参照图5，将详细说明如上所述的操作。图5是执行本实施方式的空燃比控制时的目标空燃比AFT、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的氧储存量OSA、累计氧过量/不足量ΣOED、下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn和从上游侧排气净化催化剂20流出的排气中的NOX的浓度的时间图。
在图示的示例中，在时刻t1以前的状态下，目标空燃比AFT被设定为浓设定空燃比AFTrich。与此同时，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比变成浓空燃比。流入上游侧排气净化催化剂20中的排气中包含的未燃气体通过上游侧排气净化催化剂20净化，伴随于此，上游侧排气净化催化剂20中的氧储存量OSA逐渐减少。因此，累计氧过量/不足量ΣOED也逐渐减少。通过上游侧排气净化催化剂20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，并且因此下游侧空燃比传感器41的输出空燃比大致变成理论空燃比。此外，由于流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比变成浓空燃比，所以从上游侧排气净化催化剂20排出的NOX的量大致变成零。
如果上游侧排气净化催化剂20中的氧储存量OSA逐渐减少，则氧储存量OSA在时刻t1接近零。与此同时，流入上游侧排气净化催化剂20中的未燃气体的一部分开始在未被上游侧排气净化催化剂20净化的情况下流出。由此，在时刻t1以后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn逐渐下降。结果，在时刻t2，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变成在浓判定空燃比AFrich以下时，为增大氧储存量OSA，目标空燃比AFT切换为稀设定空燃比AFTlean。此外，此时，累计氧过量/不足量ΣOED被重置为0。
注意，在本实施方式中，目标空燃比AFT在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比达到浓判定空燃比之后切换。这是因为，即使上游侧排气净化催化剂20的氧储存量充足，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比有时也稍微偏离理论空燃比。相反地说，浓判定空燃比被设定为当上游侧排气净化催化剂20的氧储存量充足时从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比永远不会达到的空燃比。
当在时刻t2目标空燃比切换为稀空燃比时，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变成稀空燃比。此外，与此同时，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，发生从目标空燃比切换时到流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变时的延迟，但在图示的示例中，为方便起见该改变是同时的)。如果在时刻t2流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比变成稀空燃比，则上游侧排气净化催化剂20中的氧储存量OSA增大。此外，与此同时，累计氧过量/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变成理论空燃比，并且下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn向理论空燃比收敛。此时，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比变成稀空燃比，但上游侧排气净化催化剂20的氧储存能力存在充分余地，并且因此流入的排气中的氧储存在上游侧排气净化催化剂20中并且NOX被还原并净化。因此，来自上游侧排气净化催化剂20的NOX的排出量大致变成零。
然后，如果上游侧排气净化催化剂20中的氧储存量OSA增大，则在时刻t3，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA达到切换基准储存量Cref。由此，累计氧过量/不足量ΣOED达到与切换基准储存量Cref对应的切换基准值OEDref。在本实施方式中，如果累计氧过量/不足量ΣOED变成在切换基准值OEDref以上，则为了对上游侧排气净化催化剂20中止氧的储存，目标空燃比AFT切换为浓设定空燃比AFTrich。此外，此时，累计氧过量/不足量ΣOED被重置为0。
在图5所示的例子中，在时刻t3氧储存量OSA在目标空燃比切换的同时下降，但实际上，发生从目标空燃比切换时到氧储存量OSA下降时的延迟。此外，例如，在发动机负荷由于设置有内燃发动机的车辆加速而变高并且因此进气量瞬间大幅变化的情况下，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比有时非故意地大幅变化。
与此相反，切换基准储存量Cref在上游侧排气净化催化剂20全新时被设定为充分低于最大可储存氧量Cmax。由此，即使发生这种延迟，或即使空燃比非故意地并且瞬间从目标空燃比变化，氧储存量OSA也不会达到最大可储存量Cmax。相反地，切换基准储存量Cref被设定为足够小的量，使得即使发生延迟或空燃比的非故意变化，氧储存量OSA也不会达到最大可储存氧量Cmax。例如，切换基准储存量Cref在上游侧排气净化催化剂20为全新时在最大可储存氧量Cmax的3/4以下，优选1/2以下，更优选1/5以下。结果，在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn达到稀判定空燃比AFlean之前，目标空燃比AFT切换为浓设定空燃比AFTrich。
如果在时刻t3目标空燃比切换为稀空燃比，则流入排气净化催化剂20中的排气的空燃比从稀空燃比变成浓空燃比。与此同时，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，发生从目标空燃比切换时到流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比改变时的延迟，但在图示的示例中，为方便起见该改变是同时的)。流入上游侧排气净化催化剂20中的排气包含未燃气体，并且因此上游侧排气净化催化剂20中的氧储存量OSA逐渐减少。在时刻t4，以与时刻t1相同的方式，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn开始下降。此时，同样，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比是浓空燃比，并且因此从上游侧排气净化催化剂20排出的NOX的量大致为零。
接下来，在时刻t5，以与时刻t2相同的方式，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。由此，目标空燃比AFT切换为稀设定空燃比。此后，重复上述时刻t1至t5的循环。
如从以上说明将理解的，根据本实施方式，可以恒定地抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的NOX的量。即，只要执行上述控制，来自上游侧排气净化催化剂20的NOX的排出量就能基本上为零。此外，由于用于计算累计氧过量/不足量ΣOED的累计期间短，所以与累计期间长的情况相比，产生误差的可能性低。因此，抑制了由于累计氧过量/不足量ΣOED中的计算误差而从上游侧排气净化催化剂20排出NOX。
此外，一般而言，如果排气净化催化剂的氧储存量维持恒定，则排气净化催化剂的氧储存能力下降。即，有必要变动排气净化催化剂的氧储存量以便维持排气净化催化剂的氧储存能力高。另一方面，根据本实施方式，如图5所示，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA恒定地上下变动，并且因此抑制了氧储存能力下降。
注意，在上述实施方式中，目标空燃比AFT在时刻t2至t3维持为稀设定空燃比AFTlean。然而，在该期间中，目标空燃比AFT不必维持恒定，并且可设定成例如以逐渐减小的方式变动。或者，在从时刻t2至时刻t3的期间中，目标空燃比AFT可被暂时设定为比理论空燃比低的值(例如，浓设定空燃比等)。
类似地，在上述实施方式中，目标空燃比AFT在时刻t3至t5维持为浓设定空燃比AFTrich。然而，在该期间中，目标空燃比AFT不必维持恒定，并且可设定成例如以逐渐增大的方式变动。或者，在从时刻t3至时刻t5的期间中，目标空燃比AFT可被暂时设定为比理论空燃比高的值(例如，稀设定空燃比等)。
然而，即使在这种情况下，时刻t2至t3中的目标空燃比AFT也被设定成使得在时刻t2至t3中的目标空燃比的平均值与理论空燃比之差大于在时刻t3至t5中的目标空燃比的平均值与理论空燃比之差。
注意，在本实施方式中，目标空燃比的设定由ECU 31执行。因此，可表述为当通过下游侧空燃比传感器41检测出的排气的空燃比变成在浓判定空燃比以下时，ECU 31连续或间歇地将流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的目标空燃比设定为稀空燃比，直至上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA被推定为在切换基准储存量Cref以上，并且当上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA被推定为在切换基准储存量Cref以上时，ECU 31在氧储存量OSA未达到最大可储存氧量Cmaxn的情况下连续或间歇地将目标空燃比设定为浓空燃比，直至在通过下游侧空燃比传感器41检测出的排气的空燃比变成在浓判定空燃比以下。
更简单而言，在本实施方式中，可表述为ECU 31在通过下游侧空燃比传感器41检测出的空燃比变成在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的氧储存量OSA变成在切换基准储存量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，基于上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup和燃烧室6的进气量的推定值等而计算累计氧过量/不足量ΣOED。然而，氧储存量OSA也可基于这些参数以外的参数来计算并且可基于与这些参数不同的参数来推定。此外，在上述实施方式中，如果累计氧过量/不足量ΣOED变成在切换基准值OEDref以上，则目标空燃比从稀设定空燃比切换为浓设定空燃比。然而，将目标空燃比从稀设定空燃比切换为浓设定空燃比的时机例如也可基于自将目标空燃比从浓设定空燃比切换为稀设定空燃比时起的发动机运转时间或其它参数。然而，即使在这种情况下，在上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA被推定为小于最大可储存氧量时目标空燃比必须从稀设定空燃比切换为浓设定空燃比。
<燃料切断控制>
此外，在本实施方式的内燃发动机中，在装设了内燃发动机的车辆的减速时等，在内燃发动机工作期间进行停止或大幅减少燃料喷射器的燃料喷射的燃料切断控制以便停止或大幅降低对燃烧室5的燃料供给。该燃料切断控制在给定的燃料切断开始条件成立时开始。具体地，燃料切断控制例如在加速器踏板42的下踏量为零或大致为零(即，发动机负荷为零或大致为零)并且发动机转速为比怠速运转期间的转速高的预定转速以上时进行。
当燃料切断控制进行时，空气或与空气相似的排气从内燃发动机排出，并且因此空燃比极高(即，稀程度极高)的气体流入上游侧排气净化催化剂20中。结果，在燃料切断控制期间，大量氧流入上游侧排气净化催化剂20中并且上游侧排气净化催化剂20的氧储存量达到最大可储存氧量。
此外，使燃料切断控制在给定的燃料切断结束条件成立时结束。作为燃料切断结束条件，例如，可提及加速器踏板42的下踏量变成在特定值以上(即，发动机负荷变成一定程度的值)、发动机转速变成在比怠速运转时的转速高的特定转速以下等。此外，在本实施方式的内燃发动机中，紧接在燃料切断控制结束之后，进行将流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比设定为比浓设定空燃比浓的回归后浓设定空燃比的回归后浓控制。因此，在燃料切断控制期间，可以使上游侧排气净化催化剂20快速释放储存的氧。
<下游侧空燃比传感器中的偏离>
在这方面，在空燃比传感器40和41中，老化或初始制造差异等有时导致它们的空燃比发生偏离。因此，例如，当下游侧空燃比传感器41周围的排气的空燃比是与理论空燃比不同的空燃比时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn有时变成理论空燃比。这种情况下，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是理论空燃比时，下游侧空燃比传感器41周围的排气的空燃比是与理论空燃比不同的空燃比。当进行这种空燃比控制时，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn中发生这种偏离，则来自上游侧排气净化催化剂20的未燃气体或NOX的流出量增大。
图7A和7B是示出下游侧空燃比传感器41中的输出空燃比与单位运转时间的未燃HC或NOX的流出量之间的关系的视图。图7A和7B的输出空燃比的偏离显示下游侧空燃比传感器41的输出空燃比以总体从下游侧空燃比传感器41周围的排气的实际空燃比改变的方式偏离时的偏离量。因此，在图7A和7B中输出空燃比的偏离为0的情况表示这样的情况，即如果下游侧空燃比传感器41周围的排气的实际空燃比为理论空燃比，则下游侧空燃比传感器41的输出空燃比也是理论空燃比。另一方面，输出空燃比的偏离为-0.10的情况表示这样的情况，即如果周围的实际空燃比为理论空燃比，则下游侧空燃比传感器41的输出空燃比为比理论空燃比低0.10的值(当理论空燃比为14.60时为14.50)。即，它示出输出空燃比偏向浓侧时的情况。相反地，输出空燃比的偏离为0.10的情况表示这样的情况，即如果周围的实际空燃比为理论空燃比，则下游侧空燃比传感器41的输出空燃比为比理论空燃比高0.10的值(当理论空燃比为14.60时为14.70)。即，它示出输出空燃比偏向稀侧时的情况。
如从图7A将理解的，来自上游侧排气净化催化剂20的未燃HC的流出量在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的偏离量为零时最小。此外，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比偏向浓侧和稀侧中的任一侧时，未燃HC的流出量随着该偏离量越大而增大。此外，如从图7B将理解的，来自上游侧排气净化催化剂20的NOX的流出量在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的偏离量为零或偏向稀侧时小。然而，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比偏向浓侧一定值以上时，NOX的流出量随着该偏离量越大而急剧增大。
这样，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比中发生偏离，则来自上游侧排气净化催化剂20的未燃气体或NOX的流出量增大。因此，有必要适当地检测下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的偏离，并且基于检测到的偏离而补偿下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的偏离。
<空燃比传感器中的偏离的修正>
因此，在本实施方式中，当在内燃发动机运转期间停止对燃烧室5的燃料供给的燃料切断控制结束之后下游侧空燃比传感器41的输出空燃比收敛至一定值时，基于该收敛值来补偿下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的偏离。
图8是执行燃料切断控制时的目标空燃比AFT等的时间图。在图8所示的例子中，在时刻t1燃料切断控制开始(FC标记开启)并且在时刻t2燃料切断控制结束。此外，在燃料切断控制结束的时刻t2，回归后浓控制开始，并且在时刻t3，回归后浓控制结束并且上述通常空燃比控制开始。
在图8所示的例子中，如果在时刻t1燃料切断控制开始，则空气从内燃发动机的燃烧室5流出，并且因此上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup快速上升。此外，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA也快速上升。
如果上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA达到最大可储存氧量Cmax，则流入上游侧排气净化催化剂20中的氧照原样从上游侧排气净化催化剂20流出。因此，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn也自燃料切断控制开始起以一定延迟量快速上升。
然后，如果在时刻t2燃料切断控制结束，则回归后浓控制开始。在回归后浓控制中，目标空燃比AFT被设定为回归后浓设定空燃比AFTrich。与此同时，上游侧空燃比传感器40的输出空燃比AFup变成浓空燃比(与回归后浓设定空燃比对应)。此外，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比也变成浓程度大的浓空燃比，并且因此上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA急剧减少。
此外，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气中的未燃气体在上游侧排气净化催化剂20中被净化。因此，在燃料切断控制结束之后，大致理论空燃比的排气以一定延迟量从上游侧排气净化催化剂20流出。然后，从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比维持在大致理论空燃比，直至上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA变成大致为零。
如果这样从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比收敛至并维持在理论空燃比，则下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn也收敛至并维持在一定值。在图8所示的例子中，下游侧空燃比传感器41的输出在时刻t3收敛至一定值，并且在时刻t3以后维持在该值。
然后，如果上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA变成大致为零，则在时刻t5，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成在浓判定空燃比AFrich以下。如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成在浓判定空燃比AFrich以下，则回归后浓控制结束并且通常空燃比控制开始。如果通常空燃比控制开始，则由于在时刻t5下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn在浓判定空燃比AFrich以下，则目标空燃比AFT切换为稀设定空燃比AFTlean。
在这方面，除非下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn发生偏离，否则在时刻t3以后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn大致收敛至理论空燃比。与此相反，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn发生偏离，则下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn收敛至与理论空燃比不同的值。特别地，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn偏向浓侧，则下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn收敛至处于理论空燃比浓侧的值。相反地，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn偏向稀侧，则下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn收敛至处于理论空燃比稀侧的值。
在图8所示的例子中，在时刻t3以后，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn收敛至并维持在比理论空燃比稀的值。因此，可知下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn偏向稀侧。
因此，在本实施方式中，在燃料切断控制结束之后直至下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成在浓判定空燃比以下之前的期间中，检测下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn稳定的输出稳定期间Tst中的输出空燃比AFdwn。此外，计算输出稳定期间Tst中的输出空燃比AFdwn的平均值AFdwnav与理论空燃比之间的空燃比差ΔAF(ΔAF＝14.6-AFdwnav)。
在本实施方式中，将这样计算出的空燃比差ΔAF与修正系数K1相乘以计算修正量ΔAFdwn(下式(2))。
ΔAFdwn＝K1×ΔAF…(2)
注意，修正系数K1是大于0且在1以下(0<K1≦1)的系数，并且用于抑制下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn被过度修正。然后，在使用下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的情况下(例如，当判定为输出空燃比在浓判定空燃比以下时)，如下式(3)中所示，使用通过将修正量ΔAFdwn与下游侧空燃比传感器41的实际输出空燃比AFdwnact相加而取得的值。
AFdwn＝AFdwnact+ΔAFdwn…(3)
注意，在本实施方式中，输出稳定期间是下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的单位时间的变化量可被判定为在预定值(一般而可用以判定输出已稳定的值)以下的期间。因此，在图8所示的例子中，它是从下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的单位时间变化量变成在预定值以下时的时刻t3到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的单位时间变化量变成在预定值以上时的时刻t4的时间。此外，输出稳定期间Tst中的输出空燃比的平均值AFdwnav可以不是整个输出稳定期间Tst中的输出空燃比的平均值，而是可以是输出稳定期间Tst的一部分期间(仅包含一次检测)中的输出空燃比的平均值。
<本实施方式的有利效果>
如上所述，在燃料切断控制结束之后且在回归后浓控制期间，大致理论空燃比排气从上游侧排气净化催化剂20流出。根据本实施方式，如上所述，在上述燃料切断控制结束之后的输出稳定期间中且当下游侧空燃比传感器41的输出稳定时，即，在预期大致理论空燃比排气从上游侧排气净化催化剂20流出的期间中，检测下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn。此外，当此时的下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn不是理论空燃比时，根据此时的输出空燃比AFdwn修正输出空燃比AFdwn。因此，能补偿下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的偏离。
此外，当进行燃料切断控制和回归后浓控制时，NOX基本上不会从上游侧排气净化催化剂20流出。因此，在补偿下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的偏离时，能抑制从上游侧排气净化催化剂20排出的排气中的排气排放物的恶化。此外，由于如上所述的燃料切断控制在装设了内燃发动机的车辆的减速时等进行，所以执行频度比较高。因此，也可以以比较高的频度补偿下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的偏离。
此外，在进行燃料切断控制时，可以净化储存在载持于上游侧排气净化催化剂20上的贵金属中的HC或硫成分。即，如果执行燃料切断控制，则能至少部分地消除上游侧排气净化催化剂20的HC中毒或硫中毒。
因此，在回归后浓控制期间，贵金属的活性比较高。因此，在图8的时刻t2以后，即使流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比变成浓空燃比，流入上游侧排气净化催化剂20中的排气中的未燃气体也能充分净化。结果，在图8的时刻t3以后，抑制了从上游侧排气净化催化剂20流出的排气的空燃比偏离理论空燃比。此外，由于上游侧排气净化催化剂20的HC中毒或硫中毒被消除，所以最大可储存氧量变大。因此，从时刻t3到时刻t4的输出稳定期间变长。因此，根据本实施方式，可以获得更长期间的平均值并且相应地可以更精确地检测下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的偏离量。
注意，为了在燃料切断控制时充分除去储存在载持于上游侧排气净化催化剂20上的贵金属中的HC或硫成分，需要燃料切断控制期间的上游侧排气净化催化剂20的温度在一定的可除去温度以上。因此，仅当在燃料切断控制期间的上游侧排气净化催化剂20的温度在可除去温度以上时，才能以上述方式补偿下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的偏离。
此外，在本实施方式中，在于时刻t2将目标空燃比切换为浓空燃比之前进行燃料切断控制。因此，在检测下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的偏离量之前的上游侧排气净化催化剂20的状态始终是恒定的。相应地，能抑制基于上游侧排气净化催化剂20的状态差异的下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的改变。由此，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn未产生偏离时，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn不会基于上游侧排气净化催化剂20的状态而改变，并且结果抑制了下游侧空燃比传感器41的输出空燃比被错误地修正。
<实施方式的改型>
注意，在上述实施方式中，下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn基于空燃比差ΔAF而被修正。然而，需要修正的不一定是下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn。它也可以是与下游侧空燃比传感器41的输出空燃比有关的参数。这种参数例如也可以是浓判定空燃比AFrich或稀判定空燃比AFlean。这种情况下，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn偏向浓侧时，这些浓判定空燃比AFrich和稀判定空燃比AFlean被向浓侧修正。相反地，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn偏向稀侧时，浓判定空燃比AFrich和稀判定空燃比AFlean被向稀侧修正。
此外，在上述实施方式中，输出稳定期间Tst是下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的单位时间的变化量在预定值以下的期间。因此，也可以缩短该单位时间并且使用输出空燃比AFdwn的时间微分值作为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的单位时间的变化量。
或者，输出稳定期间Tst可以是预期下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的单位时间的变化量将在预定值以下的期间。在这方面，从燃料切断控制结束到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn稳定时的期间在一定程度上可由上游侧排气净化催化剂20的最大可储存氧量等预测。因此，输出稳定期间Tst也可以是从燃料切断控制结束之后的经过时间变成在预定基准时间以上时开始的期间。
类似地，可从上游侧排气净化催化剂20的最大可储存氧量等在一定程度上预测从燃料切断控制结束到下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn稳定时的期间中的累计进气量或累计氧过量/不足量。因此，输出稳定期间Tst也可以是燃料切断控制结束后的累计进气量或累计氧过量/不足量变成在预定基准量以上以后的期间。
此外，由于下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn中存在一定程度的噪音，所以为了正确地检测输出空燃比AFdwn，输出稳定期间Tst必须是一定程度的长时间。因此，如果输出稳定期间Tst比预定时间短，则可以不修正下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn。
此外，在上述实施方式中，在回归后浓控制中，目标空燃比被设定为恒定在回归后浓设定空燃比AFTrich。然而，如图9所示，在回归后浓控制期间目标空燃比也可变更成使得浓程度变低。在图9所示的例子中，在于燃料切断控制结束之后在回归后浓控制期间下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成比稀判定空燃比AFlean小的时刻t3，目标空燃比AFT从回归后浓设定空燃比AFTfrich变更为浓设定空燃比AFTrich。相应地，上游侧排气净化催化剂20的氧储存量OSA的减少速度变慢并且因此输出稳定期间Tst变长。通过输出稳定期间Tst以此方式变长，可以增加输出稳定期间Tst中的下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的检测次数并且相应地可以更正确地检测输出空燃比AFdwn向其收敛的值。
注意，在图9所示的例子中，当下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成小于稀判定空燃比AFlean时，目标空燃比AFT的浓程度下降。然而，目标空燃比AFT的浓程度也可在另一时机下降。例如，目标空燃比AFT的浓程度也可在自燃料切断控制结束时起的经过时间达到预定时间或自燃料切断控制结束起的累计进气量或累计氧过量/不足量变成预定量时下降。因此，如果一并表达这些，可表述为目标空燃比的浓程度在燃料切断控制结束之后下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成在浓判定空燃比AFrich以下之前的预定时机下降。
不论什么情况，本发明的控制系统都能执行在内燃发动机的运转期间停止对内燃发动机的燃料供给的燃料切断控制，并且能执行在燃料切断控制结束之后将流入上游侧排气净化催化剂20中的排气的空燃比设定为浓空燃比的回归后浓控制。此外，本发明的控制系统在燃料切断控制结束之后下游侧空燃比传感器41的输出空燃比变成在浓判定空燃比AFrich以下之前的期间内，基于定义为下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的单位时间的变化量在预定值以下或预期将在预定值以下的期间的输出稳定期间Tst中的输出空燃比AFdwn与理论空燃比之差，来修正下游侧空燃比传感器的输出空燃比AFdwn或与输出空燃比AFdwn有关的参数(例如，浓判定空燃比AFrich或稀判定空燃比AFlean)。当修正下游侧空燃比传感器的输出空燃比AFdwn时，以使得输出稳定期间Tst中的输出空燃比AFdwn与理论空燃比之差变小的方式修正输出空燃比AFdwn。此外，当修正与输出空燃比AFdwn有关的参数时，以使得输出稳定期间Tst中的输出空燃比AFdwn与理论空燃比之差变小的方式修正与输出空燃比AFdwn有关的参数。
<流程图>
图10是示出回归后浓控制的控制例程的流程图。图示的控制例程每隔一定时间间隔间歇地执行。
如图10所示，首先，在步骤S11，判定回归后浓标记是否关闭。回归后浓标记是在回归后浓控制的执行期间被设定为开启并且在其它时间被设定为关闭的标记。当在步骤S11判定为回归后浓标记关闭时，该例程转入步骤S12。在步骤S12，判定燃料切断控制(FC控制)是否已结束。当燃料切断控制依然尚未开始或即使燃料切断控制已开始但依然在进行中时，判定为燃料切断控制尚未结束，并且控制例程结束。
然后，如果燃料切断控制结束，则在下一个控制例程，在步骤S12，判定为燃料切断控制已结束并且该例程转入步骤S13。在步骤S13，将回归后浓标记设定为开启，并且控制例程结束。
如果回归后浓标记被设定为开启，则在下一个控制例程，该例程从步骤S11转入步骤S14。在步骤S14，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn是否大于浓判定空燃比AFrich。如果判定为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，则该例程转入步骤S15。在步骤S15，停止诸如图5所示的通常空燃比控制。接下来，在步骤S16，将目标空燃比AFT设定为回归后浓设定空燃比AFTfrich，并且控制例程结束。
然后，如果下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn变成在浓判定空燃比AFrich以下，则在下一个控制例程，该例程从步骤S14转入步骤S17。在步骤S17，开始诸如图5所示的通常空燃比控制。接下来，在步骤S18，回归后浓标记被重置为关闭，并且控制例程结束。
图11是示出下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的修正控制的控制例程的流程图。图示的控制例程每隔一定时间间隔间歇地执行。
首先，在步骤S21，判定输出空燃比AFdwn的修正控制的执行条件是否成立。修正控制的执行条件在例如下游侧空燃比传感器41的温度在活性温度以上并且自前一次修正控制的执行起已经过一定时间以上时成立。当在步骤S21判定为输出空燃比AFdwn的修正控制的执行条件成立时，该例程转入步骤S22。
在步骤S22，判定用于图10的控制例程中的回归后浓标记是否已被设定为开启。即，在步骤S22，判定时间是否在燃料切断控制的结束之后并且在下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn已变成在浓判定空燃比AFrich以下之前。当在步骤S22判定为回归后浓标记已被设定为开启时，该例程转入步骤S23。在步骤S23，判定下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn的单位时间的变化量是否在预定值以下，即，输出空燃比AFdwn是否已稳定。当在步骤S23判定为输出空燃比AFdwn的单位时间的变化量大于预定值时，即，当输出空燃比AFdwn尚未稳定时，控制例程结束。
然后，如果输出空燃比AFdwn稳定并且输出空燃比AFdwn的单位时间的变化量变成在预定值以下，则在下一个控制例程，该例程从步骤S23转入步骤S24。在步骤S24，将新的输出空燃比累计值ΣAFdwn设定为通过将当前输出空燃比AFdwn与通过累加下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn而获得的输出空燃比累计值ΣAFdwn相加而取得的值。接下来，在步骤S25，将新累计次数N设定为通过将累计次数N加1而取得的次数。
然后，在步骤S26，判定累计次数N是否在预定基准次数Nref以上。当即使下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn中出现噪音也能适当地计算收敛值时，基准次数Nref在一定次数以上。当在步骤S26判定为累计次数N小于基准次数Nref时，控制例程结束。
另一方面，如果累计次数N增大并且变成在基准次数Nref以上，则在下一个控制例程，该例程从步骤S26转入步骤S27。在步骤S27，将在步骤S24计算出的输出空燃比累计值ΣAFdwn除以累计次数N并且将这样计算出的值减去理论空燃比AFst以获得空燃比差ΔAF。接下来，在步骤S28，基于上式(2)计算下游侧空燃比传感器41的输出空燃比的修正量ΔAFdwn。这样计算出的修正量ΔAFdwn在基于上式(3)计算下游侧空燃比传感器41的输出空燃比AFdwn时使用。然后，在步骤S29，重置输出空燃比累计值ΣAFdwn，然后控制例程结束。
另一方面，当在步骤S21判定为输出空燃比AFdwn的修正控制的执行条件不成立时，以及在步骤S22判定为回归后浓标记已被设定为关闭时，该例程转入步骤S30。在步骤S30，重置输出空燃比累计值ΣAFdwn和累计次数N，然后控制例程结束。
[附图标记列表]
1 发动机本体
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)

1.一种内燃发动机的控制系统，所述发动机包括：排气净化催化剂，所述排气净化催化剂配置在所述内燃发动机的排气通路中并且能储存氧；和下游侧空燃比传感器，所述下游侧空燃比传感器配置在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，
其中，所述内燃发动机的控制系统：
配置成能够在内燃发动机的运转期间执行停止向内燃发动机的燃料供给的燃料切断控制；
配置成在燃料切断控制结束之后，执行将流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比设定为比理论空燃比浓的浓空燃比的回归后浓控制；并且
配置成在所述燃料切断控制结束之后且定义为与所述下游侧空燃比传感器的输出对应的空燃比的输出空燃比减小至比理论空燃比浓的浓判定空燃比之前的期间中，基于理论空燃比与输出稳定期间中的所述输出空燃比之差而修正所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比或与所述输出空燃比有关的参数，使得该差变小，所述输出稳定期间是所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比的单位时间变化量在预定值以下或预期变成在预定值以下的期间。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机的控制系统，其中，所述输出稳定期间是在燃料切断控制结束之后的经过时间变成在预定基准时间以上时之后的期间。
3.根据权利要求1或2所述的内燃发动机的控制系统，其中，所述输出稳定期间是在所述燃料切断控制结束之后的累计氧过量/不足变成在预定基准量以上时之后的期间。
4.根据权利要求1或2所述的内燃发动机的控制系统，其中，所述输出稳定期间是在所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比中的时间微分值变成在预定基准值以下时之后的期间。
5.根据权利要求1或2所述的内燃发动机的控制系统，其中
所述控制系统能在所述燃料切断控制和所述回归后浓控制未被执行时执行通常控制，
在所述通常控制中，执行反馈控制以使得流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比变成目标空燃比，并且
所述控制系统配置成在由所述下游侧空燃比传感器检测出的空燃比减小至浓判定空燃比时将所述目标空燃比切换为比理论空燃比稀的稀空燃比，并且在推定为从所述目标空燃比切换为稀空燃比时起所述排气净化催化剂的所述氧储存量变成在比最大可储存氧量小的预定切换基准储存量以上时将所述目标空燃比切换为比理论空燃比浓的浓空燃比。
6.根据权利要求1或2所述的内燃发动机的控制系统，其中，所述控制系统配置成在所述回归后浓控制中，在所述燃料切断控制结束之后且所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比减小至浓判定空燃比之前的预定时期中，降低流入所述排气净化催化剂中的排气的空燃比的浓程度。
7.根据权利要求1或2所述的内燃发动机的控制系统，其中，使用在所述输出稳定期间中被检测多次的所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比的平均值作为所述输出稳定期间中的所述下游侧空燃比传感器的输出空燃比。
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