JP2003239786A - 内燃機関の空燃比制御装置、及び空燃比制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒内に貯留されるアンモニアが窒素酸化物
に転換されて排出されてしまうことを回避すること。 【解決手段】 この内燃機関の空燃比制御装置は、排気
通路に備えられた三元触媒の酸素吸蔵量ＯＳＡを推定
し、推定した酸素吸蔵量ＯＳＡが目標酸素吸蔵量ＯＳＡ
refと等しくなるように機関の空燃比を制御する（時刻
ｔ０〜ｔ１）。また、機関の空燃比が所定のリッチ空燃
比ＡＦＲより一時的にリッチとなると、上記酸素吸蔵量
ＯＳＡが目標酸素吸蔵量ＯＳＡrefと等しくなるように
行う機関の空燃比制御を中止し、所定時間だけ理論空燃
比による制御を行う（時刻ｔ２〜ｔ５の実線）。この結
果、アンモニアが三元触媒内に貯留している場合に、酸
素を含むリーン空燃比のガスが同三元触媒内に流入しな
いので、アンモニアが窒素酸化物に転換されず、窒素酸
化物の排出が回避される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排気通路に三元触媒
を備えた内燃機関の空燃比制御装置、及び同内燃機関の
空燃比制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の排気ガスを浄化す
るため、三元触媒が内燃機関の排気通路に配設されてい
る。この三元触媒は、酸素を貯蔵するＯ₂ストレージ機
能（以下、この機能を酸素吸蔵機能と称呼し、三元触媒
内に貯蔵される酸素量を酸素吸蔵量と称呼する。）を有
していて、流入するガスの空燃比がリッチである場合に
は貯蔵している酸素によりＨＣ,ＣＯ等の未燃成分を酸
化するとともに、流入するガスの空燃比がリーンである
場合には窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して同ＮＯｘの酸
素を内部に貯蔵する。これにより、三元触媒は、機関の
空燃比が理論空燃比から偏移した場合でも、未燃成分や
窒素酸化物を浄化することができる。

【０００３】ところで、内燃機関の運転状態は時々刻々
変化するから、空燃比はリッチとなったり、リーンとな
ったりする。一方、三元触媒の酸素吸蔵量は、「０」か
ら最大酸素吸蔵量の間で変化する。従って、仮に、三元
触媒内の酸素吸蔵量が「０」であるときに空燃比がリッ
チとなると、三元触媒内で未燃成分を酸化することがで
きない。反対に、三元触媒内の酸素吸蔵量が最大酸素吸
蔵量であるときに空燃比がリーンとなると、三元触媒内
で窒素酸化物を還元することができない。以上のことか
ら、三元触媒内の酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量の半分程
度に維持されていることが好ましく、そのために、特開
平１０−１８４４２５号公報に開示された空燃比制御装
置は、三元触媒の酸素吸蔵量を推定し、推定した酸素吸
蔵量が所定の酸素吸蔵量（目標酸素吸蔵量）と一致する
ように機関の空燃比を制御するようになっている。この
装置によれば、加減速運転等により機関の空燃比が一時
的にリーンとなると三元触媒内の酸素吸蔵量が増大する
ので、同機関の空燃比が直ちにリッチとなるように制御
され、他方、加減速運転等により機関の空燃比が一時的
にリッチとなると三元触媒内の酸素吸蔵量が減少するの
で、同機関の空燃比が直ちにリーンとなるように制御さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リッチ
空燃比の混合気が内燃機関内で燃焼すると、アンモニア
（ＮＨ₃）が生成され、このアンモニアは三元触媒内に
貯留された状態となり、その後、酸素吸蔵量を目標酸素
吸蔵量と一致させるための上記空燃比の制御によって酸
素を大量に含むリーン空燃比のガスが同三元触媒に流入
すると、貯留されたアンモニアが流入した過剰の酸素に
よって酸化されて窒素酸化物が生成され、同窒素酸化物
が排出されてしまうという問題が生じる。

【０００５】

【本発明の概要】本発明は、上記課題に対処するために
なされたものであって、その特徴の一つは、内燃機関の
排気通路に備えられた三元触媒と、前記三元触媒の上流
の前記排気通路内に備えられた空燃比センサと、前記三
元触媒の酸素吸蔵量を算出する酸素吸蔵量算出手段と、
前記算出された酸素吸蔵量が所定の酸素吸蔵量となるよ
うに前記機関の空燃比を制御する空燃比制御手段とを具
備する内燃機関の空燃比制御装置であって、前記空燃比
制御手段は、前記空燃比センサが所定のリッチ空燃比よ
りリッチな空燃比を検出したとき、前記酸素吸蔵量算出
手段により算出される酸素吸蔵量を前記所定の酸素吸蔵
量とするために前記機関の空燃比をリーン空燃比とする
前に、同機関の空燃比を所定時間だけ理論空燃比に保持
するように構成されたことにある。なお、前記所定の酸
素吸蔵量は、三元触媒の最大酸素吸蔵量の略半分の量で
あってもよく、同半分の量を含む所定の幅を有する酸素
吸蔵量であってもよい。

【０００６】これによれば、酸素吸蔵量算出手段により
三元触媒の酸素吸蔵量が算出され、算出された酸素吸蔵
量が所定の酸素吸蔵量となるように機関の空燃比が制御
される。前記所定の酸素吸蔵量は、三元触媒の最大酸素
吸蔵量の略半分程度の量であることが好適である。この
結果、例えば、機関の空燃比が理論空燃比よりリッチに
なることにより三元触媒の酸素吸蔵量が所定の酸素吸蔵
量より少なくなると、機関の空燃比はリーンに制御され
る。一方、機関の空燃比が理論空燃比よりリーンとなる
ことにより酸素吸蔵量が増大して所定の酸素吸蔵量より
多くなると、機関の空燃比はリッチに制御される。

【０００７】また、機関の空燃比が所定のリッチ空燃比
よりもリッチとなったとき、機関の燃焼室内でアンモニ
アが多量に生成され、このアンモニアは三元触媒内に貯
留される。この場合においても、機関の空燃比はリッチ
であって三元触媒の酸素吸蔵量は減少するから、上記空
燃比制御手段は酸素吸蔵量を所定の酸素吸蔵量とするた
めに同機関の空燃比をリーンに制御しようとする場合が
ある。ところが、上記空燃比制御手段は、このような場
合、所定時間だけ前記機関の空燃比を理論空燃比に保持
する。この結果、三元触媒内に酸素を大量に含むリーン
空燃比のガスが流入しないので、過剰な酸素により前記
貯留されているアンモニアが窒素酸化物に転換されるこ
とが回避され、従って、窒素酸化物が大量に排出される
ことが防止され得る。

【０００８】この場合、前記空燃比制御手段は、前記内
燃機関の燃焼室内で生成されたアンモニアが前記三元触
媒内で酸化されることにより生成される窒素酸化物の量
が所定量以上となるか否かを判定する判定手段を含み、
前記判定手段により前記生成される窒素酸化物の量が所
定量以上とならないと判定されるときは、前記空燃比セ
ンサが前記所定のリッチ空燃比よりリッチな空燃比を検
出したときであっても、前記機関の空燃比を前記所定時
間だけ理論空燃比に保持することなくリーン空燃比とす
るように構成されることが好適である。

【０００９】これによれば、生成されたアンモニアが三
元触媒内で酸化されることにより生成される窒素酸化物
の量が僅かである場合には、同三元触媒の酸素吸蔵量を
所定の量とするために必要に応じて直ちに機関の空燃比
が（理論空燃比に保持されることなく）リーンとされる
から、酸素吸蔵量が所定の酸素吸蔵量へと速やかに近づ
く。従って、その後、更に機関の空燃比がリッチとなっ
た場合にも、同三元触媒内で未燃ＨＣ，ＣＯを確実に浄
化することができる。

【００１０】また、本発明の他の特徴は、排気通路に三
元触媒を備えるとともに、前記三元触媒の上流の前記排
気通路内に空燃比センサを備えた内燃機関の空燃比制御
装置において、前記三元触媒の酸素吸蔵量を算出する酸
素吸蔵量算出手段と、前記算出された酸素吸蔵量が所定
の酸素吸蔵量となるように前記機関の空燃比を制御する
空燃比制御手段と、前記空燃比センサにより検出される
空燃比が所定のリッチ空燃比よりもリッチとなったと
き、所定時間だけ前記空燃比制御手段による前記機関の
空燃比の制御を実質的に中止するとともに、同機関の空
燃比を理論空燃比に保持する理論空燃比保持手段とを備
えたことにある。

【００１１】これによれば、酸素吸蔵量算出手段により
三元触媒の酸素吸蔵量が算出され、算出された酸素吸蔵
量が前記所定の酸素吸蔵量となるように機関の空燃比が
制御される。この結果、例えば、機関の空燃比が理論空
燃比よりリッチになることにより三元触媒の酸素吸蔵量
が所定の酸素吸蔵量より少なくなると、機関の空燃比は
リーンに制御される。一方、機関の空燃比が理論空燃比
よりリーンとなることにより酸素吸蔵量が増大して所定
の酸素吸蔵量より多くなると、機関の空燃比はリッチに
制御される。

【００１２】また、機関の空燃比が所定のリッチ空燃比
よりもリッチとなったとき、機関の燃焼室内でアンモニ
アが多量に生成され、このアンモニアは三元触媒内に貯
留される。この場合においても、機関の空燃比はリッチ
であって三元触媒の酸素吸蔵量は減少するから、上記空
燃比制御手段は酸素吸蔵量を所定の酸素吸蔵量とするた
めに同機関の空燃比をリーンに制御しようと機能する。
ところが、上記理論空燃比保持手段は、所定時間だけ、
酸素吸蔵量を所定の酸素吸蔵量に一致させるための前記
空燃比制御を実質的に中止するとともに、同機関の空燃
比を理論空燃比に保持する。この結果、三元触媒内に酸
素を大量に含むリーン空燃比のガスが流入しないので、
過剰な酸素により前記貯留されているアンモニアが窒素
酸化物に転換されることが回避される。従って、窒素酸
化物が大量に排出されることが防止され得る。

【００１３】この場合において、前記理論空燃比保持手
段は、前記内燃機関の燃焼室内で生成されたアンモニア
が前記三元触媒内で酸化されることにより生成される窒
素酸化物の量が所定量以上となるか否かを判定する判定
手段を含み、前記空燃比センサにより検出される空燃比
が前記所定のリッチ空燃比よりもリッチとなったときで
あっても、前記判定手段により前記生成される窒素酸化
物の量が所定量以上とならないと判定されるときは前記
空燃比制御手段による前記機関の空燃比制御を継続する
ように構成されることが好適である。

【００１４】これによれば、生成されたアンモニアが三
元触媒内で酸化されることにより生成される窒素酸化物
の量が僅かである場合には、同三元触媒の酸素吸蔵量を
所定の量とするための空燃比制御が継続されるから、必
要に応じて機関の空燃比が直ちにリーンとされて酸素吸
蔵量が所定の酸素吸蔵量へと速やかに近づく。従って、
その後、更に機関の空燃比がリッチとなった場合にも、
同三元触媒内で未燃ＨＣ，ＣＯを確実に浄化することが
できる。

【００１５】また、上述した判定手段は、前記三元触媒
内に貯留するアンモニア量を推定するとともに、同推定
されたアンモニア量が所定量以上か否かを判定すること
により前記生成される窒素酸化物の量が前記所定量以上
となるか否かを判定するように構成されることが好適で
ある。この場合、三元触媒に貯留されるアンモニア量
は、機関の運転状態（空燃比、単位時間当りの吸入空気
量等）に基いて求められるアンモニア生成量を積分する
ことで推定してもよく、三元触媒上流の排気通路に備え
たアンモニア濃度センサの検出値に基いて推定してもよ
い。

【００１６】これによれば、窒素酸化物が多量に排出さ
れる状況にあるか否かが、三元触媒に貯留されるアンモ
ニア量に基いて精度良く判定されるので、酸素吸蔵量を
所定の酸素吸蔵量とするために機関の空燃比をリーンと
する前に理論空燃比に保持する必要があるか否かが適切
に判断される。

【００１７】また、前記判定手段は、前記三元触媒の温
度が所定温度より高い温度であるか否かを判定し、同三
元触媒の温度が同所定温度より高い温度であるときは、
前記生成される窒素酸化物の量が前記所定量以上となら
ないと判定するように構成されることが好適である。

【００１８】三元触媒にアンモニアが貯留された場合で
あっても、三元触媒の温度が高い場合にはアンモニアが
酸化されて窒素酸化物が生成される反応よりも、未燃Ｈ
Ｃ，ＣＯ等が酸化される反応が支配的となる。即ち、三
元触媒の温度が高い場合には、理論空燃比を所定時間だ
け保持する制御を行う必要はない。そこで、上記構成の
ように、三元触媒の温度が所定温度より高い温度である
ときは、前記生成される窒素酸化物の量が所定量以上と
ならないと判定するように構成すれば、前記空燃比セン
サにより検出される空燃比が前記所定のリッチ空燃比よ
りもリッチとなったときであっても、酸素吸蔵量を速や
かに所定の酸素吸蔵量に近づけることが可能となる。

【００１９】また、上記の空燃比制御装置においては、
前記三元触媒内に貯留するアンモニア量を推定するとと
もに、同推定されたアンモニア量が多いほど前記機関の
空燃比を理論空燃比に保持する前記所定時間を長くする
ように構成されることが好適である。

【００２０】リッチ空燃比により生成されて三元触媒内
に貯留することになったアンモニアは、その後の理論空
燃比での運転で窒素酸化物に転換されることなく、その
まま同三元触媒から外部へと流出し、次第に減少する。
従って、上記のように、例えば、（前記空燃比センサに
より検出される空燃比が前記所定のリッチ空燃比よりも
リッチとなったとき、或いは理論空燃比の保持を開始す
るときの）三元触媒内に貯留するアンモニア量を推定す
るとともに、推定されたアンモニア量が多いほど前記機
関の空燃比を理論空燃比に保持する前記所定時間を長く
するように構成すれば、同所定時間を適切な時間とする
ことができるので、アンモニアの酸化に基く窒素酸化物
の排出を抑制しながら、三元触媒の酸素吸蔵量を速やか
に理想的な量とすることができる。

【００２１】本発明の他の特徴は、排気通路に三元触媒
を備えた内燃機関の空燃比制御方法であって、前記三元
触媒の酸素吸蔵量を算出し、前記算出された酸素吸蔵量
が所定の酸素吸蔵量となるように前記機関の空燃比を制
御し、前記三元触媒内にアンモニアが貯留される状態に
なったか否かを判定し、前記三元触媒内にアンモニアが
貯留される状態になったと判定されたときは、前記算出
された酸素吸蔵量を前記所定の酸素吸蔵量とするために
前記機関の空燃比をリーン空燃比とする前に、同機関の
空燃比を理論空燃比に所定時間だけ保持することにあ
る。

【００２２】これによれば、上述と同様な理由により、
機関の空燃比が理論空燃比よりリッチとなることにより
三元触媒の酸素吸蔵量が減少して所定の酸素吸蔵量より
少なくなると、機関の空燃比はリーンに制御される。一
方、機関の空燃比が理論空燃比よりリーンとなることに
より酸素吸蔵量が増大して所定の酸素吸蔵量より多くな
ると、機関の空燃比はリッチに制御される。

【００２３】また、機関の空燃比が通常の空燃比制御で
はあり得ない所定のリッチ空燃比になる等の理由によ
り、前記三元触媒内にアンモニアが貯留される状態にな
ったと判定されたときは、前記算出された酸素吸蔵量を
前記所定の酸素吸蔵量とするために前記機関の空燃比を
リーン空燃比とする前に、同機関の空燃比が理論空燃比
に所定時間だけ保持される。この結果、三元触媒内に酸
素を大量に含むリーン空燃比のガスが流入しないので、
過剰な酸素により前記貯留されるアンモニアが窒素酸化
物に転換されることが回避され、従って、窒素酸化物が
大量に排出されることが防止され得る。

【００２４】この場合、前記三元触媒内にアンモニアが
貯留される状態になったか否かの判定は、前記機関の空
燃比が所定のリッチ空燃比よりもリッチとなったか否か
を判定することによりなされることが好適である。

【００２５】これによれば、簡単な構成で三元触媒内に
アンモニアが貯留される状態になったか否かの判定を行
うことができる。

【００２６】更に、この場合において、前記三元触媒の
温度が所定温度以上か否かを判定し、前記三元触媒の温
度が所定温度以上のときは、前記三元触媒内にアンモニ
アが貯留される状態になったと判定されたときであって
も、前記機関の空燃比を理論空燃比に所定時間だけ保持
することなく前記算出された酸素吸蔵量を前記所定の酸
素吸蔵量とするために同機関の空燃比をリーン空燃比と
することが好適である。

【００２７】上述したように、三元触媒の温度が高い場
合には、アンモニアが酸化されて窒素酸化物が生成され
る反応よりも、未燃ＨＣ，ＣＯ等が酸化される反応が支
配的となるから、上記のように構成することで、酸素吸
蔵量を速やかに所定の酸素吸蔵量とすることができる。

【００２８】また、本発明は、排気通路に三元触媒を備
えるとともに、前記三元触媒の上流の前記排気通路に空
燃比センサを備えた内燃機関の空燃比制御方法であっ
て、前記空燃比センサにより検出される空燃比が所定の
リッチ空燃比よりもリッチとなったときは、前記機関の
空燃比を所定時間だけ理論空燃比に保持した後、リーン
空燃比に移行するように制御する内燃機関の空燃比制御
方法をも提供する。

【００２９】これによれば、上述したように、アンモニ
アが三元触媒内で転換されて生成される窒素酸化物の量
を低減することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による内燃機関の空
燃比制御装置（空燃比制御方法）の実施形態について図
面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に
係る内燃機関の空燃比制御装置を火花点火式多気筒（４
気筒）内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示
している。

【００３１】この内燃機関１０は、シリンダブロック、
シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含
むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０
の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブ
ロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系
統４０と、シリンダブロック部２０からの排気ガスを外
部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。

【００３２】シリンダブロック部２０は、シリンダ２
１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２
４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復
動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介して
クランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２
４が回転するようになっている。シリンダ２１とピスト
ン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼
室２５を形成している。

【００３３】シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連
通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気
弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフト
を含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連
続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気
タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２
５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉す
る排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカム
シャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与え
る高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナ
イタ３８、及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するイン
ジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。

【００３４】吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し
同吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテー
クマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に
設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸
気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁４３、ス
ロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロ
ットル弁アクチュエータ４３ａ、スワールコントロール
バルブ（以下、「ＳＣＶ」と称呼する。）４４、及びＤ
ＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ４４ａを備えて
いる。

【００３５】排気系統５０は、排気ポート３４に連通し
たエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホ
ールド５１に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）
５２、及びエキゾーストパイプ５２に介装された三元触
媒（触媒コンバータ）５３を備えている。排気ポート３
４、エキゾーストマニホールド５１、及びエキゾースト
パイプ５２は、排気通路を構成している。

【００３６】一方、このシステムは、熱線式エアフロー
メータ６１、スロットルポジションセンサ６２、カムポ
ジションセンサ６３、クランクポジションセンサ６４、
水温センサ６５、三元触媒５３の上流の排気通路内に配
設された空燃比センサ６６（以下、「上流側空燃比セン
サ６６」と称呼する。）、三元触媒５３の下流の排気通
路内に配設された空燃比センサ６７（以下、「下流側空
燃比センサ６７」と称呼する。）、排気温度センサ６
８、及びアクセル開度センサ６９を備えている。

【００３７】熱線式エアフローメータ６１は、吸気管４
１内を流れる吸入空気の質量流量に応じた電圧Vgを出力
するようになっている。かかるエアフローメータ６１の
出力Vgと、計測された吸入空気量（流量）ＡＦＭとの関
係は、図２に示したとおりである。スロットルポジショ
ンセンサ６２は、スロットル弁４３の開度を検出し、ス
ロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになってい
る。カムポジションセンサ６３は、インテークカムシャ
フトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１
８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２
信号）を発生するようになっている。クランクポジショ
ンセンサ６４は、クランク軸２４が１０°回転する毎に
幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６
０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力する
ようになっている。この信号は、エンジン回転速度ＮＥ
を表す。水温センサ６５は、内燃機関１０の冷却水の温
度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するように
なっている。

【００３８】上流側空燃比センサ６６は、図３に示した
ように、空燃比Ａ／Ｆに応じた電流を出力し、この電流
に応じた電圧vabyfsを出力するようになっている。図３
から明らかなように、上流側空燃比センサ６６によれ
ば、広範囲にわたる空燃比Ａ／Ｆを精度良く検出するこ
とができる。下流側空燃比センサ６７は、図４に示した
ように、理論空燃比において急変する電圧vabyfsbを出
力するようになっている。より具体的に述べると、下流
側センサ６７は、空燃比が理論空燃比よりもリーンのと
きは略０．１（Ｖ）、空燃比が理論空燃比よりもリッチ
のときは略０．９（Ｖ）、及び空燃比が理論空燃比のと
きは略０．５（Ｖ）の電圧を出力する。排気温度センサ
６８は、三元触媒５３の温度を検出し、触媒温度TempCC
ROを表す信号を出力するようになっている。アクセル開
度センサ６９は、運転者によって操作されるアクセルペ
ダル８１の操作量を検出し、同アクセルペダル８１の操
作量Accpを表す信号を出力するようになっている。

【００３９】電気制御装置７０は、互いにバスで接続さ
れたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するプログラム、テ
ーブル（ルックアップテーブル、マップ）、定数等を予
め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデー
タを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状
態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源
が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７
４、及びＡＤコンバータを含むインターフェース７５等
からなるマイクロコンピュータである。インターフェー
ス７５は、前記センサ６１〜６９と接続され、ＣＰＵ７
１にセンサ６１〜６９からの信号を供給するとともに、
同ＣＰＵ７１の指示に応じて可変吸気タイミング装置３
３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ３８、インジェ
クタ３９、スロットル弁アクチュエータ４３ａ、及びＳ
ＣＶアクチュエータ４４ａに駆動信号を送出するように
なっている。

【００４０】（酸素吸蔵量制御の概要）ところで、三元
触媒５３は、空燃比がほぼ理論空燃比のときに未燃成分
（ＨＣ,ＣＯ）を酸化するとともに、窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）を還元する機能を有する。更に、三元触媒５３は、
酸素を貯蔵する機能（酸素吸蔵機能、Ｏ₂ストレージ機
能）を有し、この酸素貯蔵機能により、空燃比が理論空
燃比から偏移したとしても、ＨＣ,ＣＯ、及びＮＯｘを
浄化することができる。このような機能は、三元触媒５
３が有するセリウムＣｅによって達成される。

【００４１】より具体的に述べると、セリウムＣｅは金
属単体の状態であると不安定であり、酸素が結合すると
セリアＣｅＯ₂となって安定する。従って、空燃比が理
論空燃比よりもリーンであって、三元触媒５３内に酸素
分子（窒素酸化物の酸素を含む。）が流入すると、セリ
ウムＣｅは酸素を奪ってセリアＣｅＯ₂となる。一方、
空燃比が理論空燃比よりもリッチであって、三元触媒５
３内に未燃ＨＣ,ＣＯが流入すると、これら未燃ＨＣ,Ｃ
ＯはセリアＣｅＯ₂から酸素を奪う。この結果、セリア
ＣｅＯ₂は、再び不安定なセリウムＣｅとなる。

【００４２】このように、空燃比がリーンになると排気
ガスに含まれる酸素分子が奪われるので、同排気ガス中
に含まれるＮＯｘが還元される。また、空燃比がリッチ
になると排気ガスに含まれるＨＣ,ＣＯがセリアＣｅＯ₂
から酸素を奪うので、同ＨＣ,ＣＯが酸化される。以上
により、三元触媒５３は、空燃比が理論空燃比より偏移
しても、ＨＣ,ＣＯ、及びＮＯｘを浄化することができ
る。

【００４３】以上のことから明らかなように、三元触媒
５３がＨＣ,ＣＯを効率的に浄化するためには、同三元
触媒５３が酸素を貯蔵していなければならず、ＮＯｘを
効率的に浄化するためには、同三元触媒５３が酸素を貯
蔵し得る状態（即ち、実際の酸素吸蔵量が三元触媒５３
の吸蔵し得る最大の酸素量（最大酸素吸蔵量）以下であ
る状態）になければならないことになる。一方、機関の
空燃比は同機関の運転状態等に応じてリッチ、又はリー
ンとなり、同空燃比がリッチ又はリーンの何れとなるか
を予測することは困難である。従って、ＨＣ，ＣＯ，及
びＮＯｘを排出しないようにするためには、三元触媒５
３の酸素吸蔵量が同三元触媒の最大酸素吸蔵量の半分程
度に維持されていることが好ましい。そこで、本実施形
態においては、三元触媒５３の酸素吸蔵量を算出（推
定）し、この算出された酸素吸蔵量が三元触媒５３の最
大酸素吸蔵量の略半分程度の酸素吸蔵量である目標酸素
吸蔵量と一致するように機関の空燃比を制御する。

【００４４】（酸素吸蔵量算出方法）このように、三元
触媒５３の酸素吸蔵量が適量となるように機関の空燃比
を制御するためには、同三元触媒５３の酸素吸蔵量を求
めなければならない。しかしながら、酸素吸蔵量を直接
計測することはできない。そのため、本実施形態におい
ては、この酸素吸蔵量を計算により求める。この場合、
下流側空燃比センサ６７の出力vabyfsbが０．７（Ｖ）
を以上を示したとき、即ち、三元触媒５３の下流側空燃
比が明白なリッチとなったときは、同三元触媒５３内に
酸素が全く存在せず未燃ＨＣ,ＣＯが浄化されない状態
となったことを意味することから、酸素吸蔵量ＯＳＡを
「０」に設定する。それ以降においては、下記数１、及
び下記数２に基いて酸素吸蔵量ＯＳＡを算出する。

【００４５】

【数１】 ΔＯＳＡ＝０．２３・ｍｆｒ・（abyfsave − stoich）

【００４６】

【数２】ＯＳＡ＝ΣΔＯＳＡ

【００４７】上記数１において、値「０．２３」は大気
中に含まれる酸素の重量割合である。ｍｆｒは所定の単
位時間内の燃料噴射量Ｆｉの合計である。abyfsaveは、
前記所定の単位時間内の上流側空燃比センサ６６により
検出された空燃比Ａ／Ｆの平均値である。stoichは、理
論空燃比（例えば、１４．７）である。この数１に示し
たように、単位時間内の噴射量の合計値ｍｆｒに、同単
位時間における平均空燃比の理論空燃比からの偏移（ab
yfsave − stoich）を乗じることで、同単位時間におけ
る空気の過不足量が求められ、この空気の過不足量に酸
素の重量割合を乗じることで同単位時間における酸素吸
蔵量変化量ΔＯＳＡが求められる。そして、数２に示し
たように、ΔＯＳＡを積算することで三元触媒５３の酸
素吸蔵量ＯＳＡが計算される。

【００４８】なお、目標酸素吸蔵量は、前述したように
三元触媒５３の最大酸素吸蔵量の略半分程度とする。そ
の際、目標酸素吸蔵量は一定値であってもよいが、三元
触媒６８の実際の最大酸素吸蔵量を求め、その半分程度
の値としてもよい。この場合、機関の空燃比を所定のリ
ッチ空燃比とし、下流側空燃比センサ６７がリッチを示
した時点の酸素吸蔵量を「０」に設定し、その後、機関
の空燃比をリーンとし続けて下流側空燃比センサ６７が
リーンを示すまでの酸素吸蔵量ＯＳＡを求め、その酸素
吸蔵量ＯＳＡを最大酸素吸蔵量とすればよい。また、機
関の空燃比を所定のリーン空燃比とし、下流側空燃比セ
ンサ６７がリーンを示した後に機関の空燃比をリッチと
し、下流側空燃比センサ６７がリッチを示すまでの酸素
吸蔵量ＯＳＡを求め、その酸素吸蔵量ＯＳＡの絶対値を
最大酸素吸蔵量とすればよい。

【００４９】（理論空燃比保持制御の概要）図５は、本
実施形態の空燃比制御装置、及び従来の空燃比制御装置
による空燃比制御の概要を、それぞれ実線と破線により
示したタイムチャートである。先ず、時刻ｔ０〜ｔ１の
期間においては、（Ａ）に示したように、上述の空燃比
制御によって同酸素吸蔵量ＯＳＡは目標酸素吸蔵量ＯＳ
Ａrefに維持されている。この状態で、時刻ｔ１〜ｔ２
において、例えば内燃機関が加速運転されることにより
機関の空燃比がリッチとなると、（Ｂ）に示したよう
に、三元触媒５３の上流空燃比もリッチとなる。その結
果、（Ａ）に示したように、三元触媒５３内の酸素吸蔵
量ＯＳＡが減少する。また、（Ｄ）に示したように、時
刻ｔ１〜ｔ２においては、燃焼室内でリッチ空燃比の混
合気が燃焼されることにより生成されたアンモニアが三
元触媒５３内に貯留して行く。

【００５０】このとき、従来の技術によれば、酸素吸蔵
量ＯＳＡを目標酸素吸蔵量ＯＳＡrefに一致させるた
め、（Ｂ）の破線にて示したように、時刻ｔ２〜ｔ４に
おいて空燃比がリーン側に制御され、三元触媒５３内に
多量の酸素が導入される。その結果、（Ｃ）の破線にて
示したように、三元触媒５３内のアンモニアが酸化され
ＮＯｘが生成され、排出されてしまう。

【００５１】これに対し、本空燃比制御装置によれば、
上流空燃比が所定のリッチ空燃比ＡＦＲよりもリッチと
なった場合、（Ｂ）の時刻ｔ２〜ｔ５に示したように、
その後の所定時間は空燃比が理論空燃比（ストイキ）に
制御される。この結果、三元触媒５３内には酸素が流入
しないので、（Ｃ）の実線にて示したように時刻ｔ２〜
ｔ３において同三元触媒５３内のアンモニアが酸化され
ず、従って、ＮＯｘが生成されない。そして、（Ｄ）の
実線にて示したように、時刻ｔ２〜ｔ５において三元触
媒５３内のアンモニアは同三元触媒５３の外部に自然に
排出される。

【００５２】そして、所定時間が経過して時刻ｔ５にな
ると、本空燃比制御装置は酸素吸蔵量ＯＳＡを目標酸素
吸蔵量ＯＳＡrefに一致するための空燃比制御を再開す
るので、（Ｂ）の実線にて示したように、時刻ｔ５〜ｔ
６において機関の空燃比がリーン側に制御され、その結
果、（Ａ）の実線にて示したように、酸素吸蔵量ＯＳＡ
が目標酸素吸蔵量ＯＳＡrefに一致するように増大して
行く。以上のように、本空燃比制御装置は、リッチ空燃
比の混合気の燃焼により生成されたアンモニアが三元触
媒５３内に存在する間は、機関の空燃比を理論空燃比に
維持（保持）し、それにより、アンモニアがＮＯｘに転
換されることを回避し、ＮＯｘの排出を抑制する。

【００５３】（実際の作動）次に、上記のように構成さ
れた空燃比制御装置の実際の作動について、電気制御装
置７０のＣＰＵ７１が実行するプログラムをフローチャ
ートにより示した図６〜図１３を参照しながら説明す
る。

【００５４】ＣＰＵ７１は、図６に示した最終燃料噴射
量Ｆｉの計算、及び燃料噴射の指示を行うルーチン（プ
ログラム）を、各気筒のクランク角が各吸気上死点前の
所定クランク角度（例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）とな
る毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、
任意の気筒のクランク角度が前記所定クランク角度にな
ると、ＣＰＵ７１はステップ６００から処理を開始して
ステップ６０５に進み、エアフローメータ６１により計
測された吸入空気量ＡＦＭと、エンジン回転速度ＮＥと
に基いて、機関の空燃比を理論空燃比とするための基本
燃料噴射量Ｆbaseをマップから求める。

【００５５】次いで、ＣＰＵ７１はステップ６１０に進
み、基本燃料噴射量Ｆbaseに後述するフィードバック補
正量ＤＦｉを加えた値を最終燃料噴射量Ｆｉに設定し、
続くステップ６１５にて同最終燃料噴射量Ｆｉの燃料を
噴射するための指示をインジェクタ３９に対して行う。
その後、ＣＰＵ７１はステップ６２０に進み、その時点
の燃料噴射量積算値ｍｆｒに最終燃料噴射量Ｆｉを加え
た値を、新たな燃料噴射量積算値ｍｆｒに設定する。こ
の燃料噴射量積算値ｍｆｒは、酸素吸蔵量ＯＳＡを計算
する際に用いられる。その後、ＣＰＵ７１はステップ６
９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。以上により、
フィードバック補正された最終燃料噴射量Ｆｉの燃料が
吸気行程を迎える気筒に対して噴射される。

【００５６】次に、上記フィードバック補正量ＤＦｉの
算出について説明すると、ＣＰＵ７１は図７に示したル
ーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従
って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステッ
プ７００から処理を開始し、ステップ７０５に進んで理
論空燃比制御許可フラグＦの値が「０」であるか否かを
判定する。この理論空燃比制御許可フラグＦの操作につ
いては後に詳述するが、同フラグＦの値が「１」のとき
は酸素吸蔵量ＯＳＡの値に拘らず機関の空燃比を理論空
燃比に維持する制御が許可され、同フラグＦの値が
「０」のときは酸素吸蔵量ＯＳＡを目標酸素吸蔵量ＯＳ
Ａrefに維持するための空燃比制御が許可される。

【００５７】いま、理論空燃比制御許可フラグＦの値が
「０」であり、酸素吸蔵量ＯＳＡを目標酸素吸蔵量ＯＳ
Ａrefに維持するための空燃比制御が許可されているも
のとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はステップ７０５
にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１０に進み、現時
点の上流側空燃比センサ６６の出力vabyfsと後述する酸
素吸蔵量補正量vafsfbとの和（vabyfs＋vafsfb）を図３
に示したマップに基いて変換することにより、現時点に
おける三元触媒５３の上流側制御用空燃比abyfsを求め
る。

【００５８】次に、ＣＰＵ７１はステップ７１５に進
み、現時点からＮストローク前（Ｎは、内燃機関の排気
量、燃焼室２５から上流側空燃比センサ６６までの距離
により異なる）の筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ−Ｎ）を前記
求めた上流側制御用空燃比abyfsで除することにより、
現時点からＮストローク前の筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−
Ｎ）を求める。このように、現時点からＮストローク前
の筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）を求めるために、現時
点からＮストローク前の筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ−Ｎ）
を上流側制御用空燃比abyfsで除するのは、燃焼室２５
内で燃焼された混合気が上流側空燃比センサ６６に到達
するまでには、Ｎストロークに相当する時間を要してい
るからである。なお、筒内吸入空気量Ｍｃは、各気筒の
吸気行程毎に、その時点のエアフローメータ６１の出力
ＡＦＭと、エンジン回転速度ＮＥとに基いて求められ
（例えば、エアフローメータ６１の出力ＡＦＭに一次遅
れ処理を施した値をエンジン回転速度ＮＥで除すること
により求められ）、各吸気行程に対応してＲＡＭ７３内
に記憶されている。

【００５９】次いで、ＣＰＵ７１はステップ７２０に進
み、現時点からＮストローク前の筒内吸入空気量Ｍｃ
（ｋ−Ｎ）を現時点からＮストローク前の時点における
目標空燃比abyfr（ｋ−Ｎ）（この例では、理論空燃
比）で除することにより、現時点からＮストローク前の
目標筒内燃料供給量Ｆｃｒ（ｋ−Ｎ）を求める。そし
て、ＣＰＵ７１はステップ７２５に進んで目標筒内燃料
供給量Ｆｃｒ（ｋ−Ｎ）から筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−
Ｎ）を減じた値を筒内燃料供給量偏差ＤＦｃとして設定
する。つまり、筒内燃料供給量偏差ＤＦｃは、Ｎストロ
ーク前の時点で筒内に供給された燃料の過不足分を表す
量となる。次に、ＣＰＵ７１はステップ７３０に進み、
下記数３に基いてフィードバック補正量ＤＦｉを求め
る。

【００６０】

【数３】ＤＦｉ＝（Ｇｐ・ＤＦｃ＋Ｇｉ・ＳＤＦｃ）

【００６１】上記数３において、Ｇｐは予め設定された
比例ゲイン、Ｇｉは予め設定された積分ゲインである。
また、ＳＤＦｃは筒内燃料供給量偏差ＤＦｃの積分値で
あり、次のステップ７３５にて更新される。即ち、ＣＰ
Ｕ７１は、ステップ７３５にてその時点における筒内燃
料供給量偏差ＤＦｃの積分値ＳＤＦｃに上記ステップ７
２５にて求めた筒内燃料供給量偏差ＤＦｃを加えて、新
たな筒内燃料供給量偏差の積分値ＳＤＦｃを求め、ステ
ップ７９５にて本ルーチンを一旦終了する。以上によ
り、フィードバック補正量ＤＦｉが求められ、このフィ
ードバック補正量ＤＦｉが前述した図６のステップ６１
０，６１５により燃料噴射量に反映されるので、Ｎスト
ローク前の燃料供給量の過不足が補償され、空燃比の平
均値が目標空燃比と略一致せしめられる。

【００６２】一方、ステップ７０５の判定時において、
理論空燃比制御許可フラグＦの値が「１」であると、Ｃ
ＰＵ７１は同ステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定してス
テップ７４０に進み、フィードバック補正量ＤＦｉの値
を「０」に設定し、ステップ７９５に進んで本ルーチン
を一旦終了する。このように、理論空燃比制御許可フラ
グの値が「１」であるときは、上流側空燃比センサ６６
の出力vabyfs、及び上流側制御用空燃比vafsfbに拘ら
ず、フィードバック補正量ＤＦｉを「０」として空燃比
（燃料噴射量）の補正を行わない。従って、酸素吸蔵量
吸蔵量ＯＳＡによる空燃比のフィードバック制御も実質
的に中止される。この結果、最終燃料噴射量Ｆｉは、機
関の空燃比を理論空燃比に維持するための基本燃料噴射
量Ｆbaseと等しくなるので、同機関の空燃比が理論空燃
比に保持される。

【００６３】次に、酸素吸蔵量ＯＳＡを目標酸素吸蔵量
ＯＳＡrefに一致させるための制御量vafsfbを求めるＯ
ＳＡ補正について説明すると、ＣＰＵ７１は図８に示し
たルーチンを所定時間の経過毎に実行している。従っ
て、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ
８００から処理を開始し、ステップ８０５に進んで、現
時点の酸素吸蔵量ＯＳＡから目標酸素吸蔵量ＯＳＡref
を減じることにより、酸素吸蔵量偏差量ＤＯＳＡを求め
る。なお、酸素吸蔵量ＯＳＡの求め方については後述す
る。次に、ＣＰＵ７１はステップ８１０に進み、下記数
４に基いて酸素吸蔵量補正量vafsfbを求める。

【００６４】

【数４】vafsfb＝Ｋｐ・ＤＯＳＡ＋Ｋｉ・ＳＤＯＳＡ

【００６５】上記数４において、Ｋｐは予め設定された
比例ゲイン、Ｋｉは予め設定された積分ゲインである。
また、ＳＤＯＳＡは酸素吸蔵量偏差量ＤＯＳＡの積分値
であって、次のステップ８１５にて更新される値であ
る。即ち、ＣＰＵ７１は、ステップ８１５に進んで、そ
の時点における酸素吸蔵量偏差量の積分値ＳＤＯＳＡに
上記ステップ８１０にて求めた酸素吸蔵量偏差量ＤＯＳ
Ａを加えて、新たな酸素吸蔵量偏差量の積分値ＳＤＯＳ
Ａを求め、その後、ステップ８９５に進んで本ルーチン
を一旦終了する。

【００６６】このようにして、酸素吸蔵量補正量vafsfb
が求められ、この値は前述した図７のステップ７１０に
て上流側空燃比センサ６６の実際の出力に加えられ、そ
の和（vabyfs + vafsfb）が図３に示したマップに基い
て前記上流側制御用空燃比abyfsに変換される。換言す
ると、酸素吸蔵量を目標酸素吸蔵量に維持するための空
燃比制御を実行する上で使用される上流側制御用空燃比
abyfsは、上流側空燃比センサ６６が実際に検出してい
る空燃比に対して、酸素吸蔵量補正量vafsfbに相当する
分だけ異なる空燃比として求められる。この結果、前述
した図７のステップ７１５にて計算される筒内燃料供給
量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）が酸素吸蔵量ＯＳＡに応じて変化し、
ステップ７２５，７３０にてフィードバック補正量ＤＦ
ｉが同酸素吸蔵量ＯＳＡに応じて変更せしめられる。即
ち、以上により、算出された酸素吸蔵量ＯＳＡが所定の
酸素吸蔵量ＯＳＡrefとなるように前記機関の空燃比が
制御される。

【００６７】例えば、機関の空燃比がリーンであるため
に酸素吸蔵量ＯＳＡが増大すると、ステップ８０５にて
求められる酸素吸蔵量偏差ＤＯＳＡが正の値となるの
で、ステップ８１０にて求められる酸素吸蔵量補正量va
fsfbは正の値となる。従って、ステップ７１０にて求め
られるabyfsは上流側空燃比センサ６６が実際に検出し
ている空燃比よりもリーンな値（より大きな値）として
求められる。このため、ステップ７１５にて求められる
筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）は小さい値となり、筒内
燃料供給量偏差ＤＦｃは大きい値として求められるの
で、フィードバック補正量ＤＦｉが大きい正の値とな
る。これにより、図６のステップ６１０にて求められる
最終燃料噴射量Ｆｉは、基本燃料噴射量Ｆbaseよりも大
きくなって、機関の空燃比がリッチとなり、酸素吸蔵量
ＯＳＡが減少せしめられる。

【００６８】反対に、機関の空燃比がリッチであるため
に酸素吸蔵量ＯＳＡが減少すると、ステップ８０５にて
求められる酸素吸蔵量偏差量ＤＯＳＡが負の値となる。
従って、ステップ８１０にて求められる酸素吸蔵量補正
量vafsfbは負の値となるから、ステップ７１０にて求め
られるabyfsは上流側空燃比センサ６６が実際に検出し
ている空燃比よりもリッチな値（より小さな値）として
求められる。従って、ステップ７１５にて求められる筒
内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）は相対的に大きな値とな
り、筒内燃料供給量偏差ＤＦｃは負の値として求められ
るので、フィードバック補正量ＤＦｉも負の値なる。こ
の結果、図６のステップ６１０にて求められる最終燃料
噴射量Ｆｉは、基本燃料噴射量Ｆbaseよりも小さくなっ
て、機関の空燃比がリーンとなる。これにより、酸素吸
蔵量ＯＳＡが増大せしめられる。

【００６９】次に、酸素吸蔵量ＯＳＡの推定方法につい
て説明すると、ＣＰＵ７１は図９に示したルーチンを所
定時間の経過毎に実行するようになている。従って、所
定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ９００
から処理を開始し、ステップ９０５に進んでその時点の
上流側空燃比センサ６６の出力vabyfsと図３に示したマ
ップから上流側空燃比abyfsを求め、続くステップ９１
０にてその時点の上流側空燃比積算値Ｓabyfsに前記ス
テップ９０５にて求めた現時点の上流側空燃比abyfsを
加えた値を新たな上流側空燃比積算値Ｓabyfsとして設
定する。その後、ＣＰＵ７１は、ステップ９１５にてカ
ウント値ｎの値を「１」だけ増大し、ステップ９９５に
進んで本ルーチンを一旦終了する。

【００７０】また、ＣＰＵ７１は酸素吸蔵量ＯＳＡを推
定するために、図１０に示したルーチンを所定時間毎に
実行するようになっている。従って、所定のタイミング
になると、ＣＰＵ７１はステップ１０００から処理を開
始し、ステップ１００５にて上流側空燃比積算値Ｓabyf
sをカウント値ｎで除することにより、上流側空燃比の
平均値abyfsaveを求める。次に、ＣＰＵ７１はステップ
１０１０にて上述した数１に基いて本ルーチンの実行時
間間隔内における酸素吸蔵量変化量ΔＯＳＡを計算し、
続くステップ１０１５にてその時点の酸素吸蔵量ＯＳＡ
に酸素吸蔵量変化量ΔＯＳＡを加えることにより、新た
な酸素吸蔵量ＯＳＡを求める。

【００７１】次いで、ＣＰＵ７１はステップ１０２０に
て所定の単位時間内の燃料噴射量Ｆｉの上記合計値ｍｆ
ｒを「０」にリセットし、ステップ１０２５にて上流側
空燃比積算値Ｓabyfsを「０」にリセットするととも
に、ステップ１０３０にてカウント値ｎを「０」にリセ
ットする。次に、ＣＰＵ７１はステップ１０３５に進ん
で下流側空燃比センサ６７の出力vafsfbの値が０．７
（Ｖ）より大きいか否かを判定する。このとき、下流側
空燃比センサ６７の出力vafsfbの値が０．７（Ｖ）より
大きければ、即ち、三元触媒５３の下流空燃比がリッチ
であれば、三元触媒５３内に吸蔵されている酸素量が
「０」であることを意味するので、ＣＰＵ７１はステッ
プ１０３５からステップ１０４０に進み、同ステップ１
０４０にて酸素吸蔵量ＯＳＡの値を「０」にリセット
し、ステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了す
る。一方、ステップ１０３５の判定時において、下流側
空燃比センサ６７の出力vafsfbの値が０．７（Ｖ）以下
であれば、ＣＰＵ７１は同ステップ１０３５にて「Ｎ
ｏ」と判定してそのままステップ１０９５に進み、本ル
ーチンを一旦終了する。以上により、三元触媒５３内の
酸素吸蔵量ＯＳＡが算出される。換言すると、図９、及
び図１０の各ステップは酸素吸蔵量算出手段を構成して
いる。

【００７２】次に、上述した空燃比を理論空燃比に維持
する制御の開始条件が成立したか否かを判定し、それに
応じて理論空燃比制御許可フラグＦを「１」に設定する
際の作動について、図１１を参照して説明する。図１１
は、かかる理論空燃比制御開始判定ルーチンを示したも
ので、ＣＰＵ７１は同ルーチンを所定時間の経過毎に繰
り返し実行している。なお、理論空燃比制御許可フラグ
Ｆの値は、図示しないイグニッションスイッチが「オ
フ」から「オン」状態へと変更されたときに、図示しな
いイニシャルルーチンにより「０」に設定されるように
なっている。

【００７３】所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１は
ステップ１１００から処理を開始してステップ１１０５
に進み、その時点の上流側空燃比センサ６６の出力vaby
fsと図３に示したマップとから上流側空燃比abyfsを求
め、続くステップ１１１０にて上流側空燃比abyfsが所
定のリッチ空燃比を示す値ＡＦＲより小さいか否かを判
定する。このとき、上流側空燃比abyfsが所定のリッチ
空燃比を示す値ＡＦＲ以上であれば（即ち、上流側空燃
比abyfsが値ＡＦＲで示される空燃比よりもリーンであ
れば）、燃焼室２５内でアンモニアが生成されている可
能性は小さく、従って、理論空燃比を維持する制御を行
う必要がないので、ＣＰＵ７１はステップ１１１０にて
「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ１１９５に進み、本
ルーチンを一旦終了する。なお、値ＡＦＲは、酸素吸蔵
量ＯＳＡを目標酸素吸蔵量ＯＳＡrefに一致させるため
の空燃比制御では到達し得ない程度のリッチ空燃比を表
す値に設定しておく。

【００７４】一方、上記ステップ１１１０の判定時に、
上流側空燃比abyfsが所定のリッチ空燃比を示す値ＡＦ
Ｒより小さければ（即ち、上流側空燃比abyfsが値ＡＦ
Ｒで示される空燃比よりもリッチであれば）、燃焼室２
５内でアンモニアが生成されている可能性が大きいの
で、ＣＰＵ７１はステップ１１１０にて「Ｙｅｓ」と判
定してステップ１１１５に進み、同ステップ１１１５に
て三元触媒５３内に貯留されているアンモニア貯留量Ｓ
ＵＭＮＨ₃が所定値Ｂ１より大きいか否かを判定する。
このとき、アンモニア貯留量ＳＵＭＮＨ₃が所定値Ｂ１
以下であれば、直ちにリーン空燃比のガスが三元触媒５
３内に流入しても、生成されるＮＯｘ量が少ないと考え
られるから、理論空燃比を保持（維持）する制御を行う
必要がない。このため、ＣＰＵ７１はステップ１１１５
にて「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ１１９５に進
み、本ルーチンを一旦終了する。このように、ステップ
１１１５は、前記内燃機関の燃焼室２５内で生成された
アンモニアが三元触媒５３内で酸化されることにより生
成される窒素酸化物の量が所定量以上となるか否かを判
定する判定手段の一部を構成している。

【００７５】一方、上記ステップ１１１５の判定時に、
アンモニア貯留量ＳＵＭＮＨ₃が所定値Ｂ１より大きけ
れば、ＣＰＵ７１はステップ１１１５にて「Ｙｅｓ」と
判定してステップ１１２０に進み、同ステップ１１２０
にて排気温度センサ６８により検出された三元触媒５３
の温度TempCCROが所定温度Ｂ２より低いか否かを判定す
る。このとき、三元触媒５３の温度TempCCROが所定温度
Ｂ２以上であれば、たとえ三元触媒５３内にアンモニア
が多量に存在し、且つ同三元触媒５３内に酸素が流入し
ても、同アンモニアが酸化されてＮＯｘに転換される可
能性は小さいと考えられるから、理論空燃比を維持する
制御を行う必要がない。このため、ＣＰＵ７１はステッ
プ１１２０にて「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ１１
９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。このように、
ステップ１１２０は、三元触媒５３の温度TempCCROが所
定温度Ｂ２より高い温度であるか否かを判定し、同三元
触媒５３の温度TempCCROが同所定温度Ｂ２より高い温度
であるときは、前記生成される窒素酸化物の量が所定量
以上とならないと判定する判定手段を構成している。

【００７６】そして、上記ステップ１１２０の判定時
に、三元触媒５３の温度TempCCROが所定温度Ｂ２より低
ければ、アンモニアが酸化されてＮＯｘに転換される可
能性が高いから、ＣＰＵ７１はステップ１１２０にて
「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１２５に進み、理論空
燃比制御許可フラグＦの値を「１」に設定し、続くステ
ップ１１９５にて本ルーチンを一旦終了する。このよう
にして、理論空燃比制御許可フラグＦの値が「１」に設
定されると、前述した図７のステップ７０５及びステッ
プ７４０により、フィードバック補正量ＤＦｉの値が
「０」に設定されて理論空燃比を保持する（所定時間、
理論空燃比を保持する）運転が行われる。

【００７７】次に、理論空燃比に維持する制御を終了す
る条件が成立したか否かを判定し、同条件が成立したと
きに理論空燃比制御許可フラグＦの値を「０」に設定す
る際の作動について、図１２を参照して説明する。図１
２は、かかる理論空燃比制御終了判定ルーチンを示した
もので、ＣＰＵ７１は同ルーチンを所定時間の経過毎に
繰り返し実行している。

【００７８】従って、所定のタイミングになると、ＣＰ
Ｕ７１はステップ１２００から処理を開始し、ステップ
１２０５にて理論空燃比制御許可フラグＦの値が「０」
から「１」に変化したか否かを判定する。いま、理論空
燃比制御開始条件が成立して、図１１のステップ１１２
５にて理論空燃比制御許可フラグＦの値が「０」から
「１」に変更された直後であるとすると、ＣＰＵ７１は
ステップ１２０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１
２１０に進み、同ステップ１２１０にてタイマＴＣの値
を「０」にリセットし、続くステップ１２１５にて三元
触媒５３内のアンモニア貯留量（アンモニア量）ＳＵＭ
ＮＨ₃に応じて理論空燃比制御を継続すべき所定時間に
対応する基準値ＴＣ０の値を設定する。このとき、基準
値ＴＣ０の値は、アンモニア貯留量ＳＵＭＮＨ₃が多い
ほど大きくなるように設定される。つまり、基準値ＴＣ
０の値（従って、機関の空燃比が理論空燃比に保持され
る前記所定時間）は、空燃比が所定のリッチ空燃比ＡＦ
Ｒよりリッチとなってから、三元触媒内のアンモニア貯
留量ＳＵＭＮＨ₃が十分に減少するまでの時間（リーン
空燃比が三元触媒内に流入してもアンモニアが多量のＮ
Ｏｘに転換されない量となるまでの時間）に相当するよ
うに設定される。なお、アンモニア貯留量ＳＵＭＮＨ₃
の算出については後述する。そして、ＣＰＵ７１はステ
ップ１２９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

【００７９】その後、所定時間が経過して、ＣＰＵ７１
が再び本ルーチンの処理を開始すると、この場合、理論
空燃比制御許可フラグＦの値は「１」のまま変化してい
ないから、ステップ１２０５にて「Ｎｏ」と判定してス
テップ１２２０に進み、同ステップ１２２０にて理論空
燃比制御許可フラグＦの値が「１」であるか否かを判定
する。前述したように、このフラグＦの値は「１」のま
まである。従って、ＣＰＵ７１はステップ１２２０にて
「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ１２２５に進んでタイマ
ＴＣの値を「１」だけ増大する。

【００８０】次いで、ＣＰＵ７１はステップ１２３０に
進み、タイマＴＣの値が前記設定した基準値ＴＣ０より
大きくなったか否かを判定する。現時点は、タイマＴＣ
の値の増大が開始された直後であるから、同タイマＴＣ
の値は基準値ＴＣ０より小さいので、ＣＰＵ７１はステ
ップ１２３０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１２９５
に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

【００８１】その後、所定時間の経過毎にステップ１２
０５、及びステップ１２２０に続き、ステップ１２２５
が実行されることになるから、タイマＴＣの値は次第に
増大する。その結果、タイマＴＣの値が基準値ＴＣ０よ
り大きくなったとき、ＣＰＵ７１はステップ１２３０に
て「Ｙｅｓ」と判定してステップ１２３５に進み、同ス
テップ１２３５にて理論空燃比制御許可フラグＦの値を
「０」に設定する。これにより、図７に示したプログラ
ムが実行されるとき、ステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と
判定されてステップ７１０〜ステップ７３５が実行さ
れ、これによって酸素吸蔵量ＯＳＡが目標酸素吸蔵量Ｏ
ＳＡrefに一致するように空燃比が制御される。

【００８２】次に、三元触媒５３内に貯留されるアンモ
ニア貯留量（アンモニア量）ＳＵＭＮＨ₃の算出方法に
ついて、図１３に示したルーチンを参照しながら説明す
る。ＣＰＵ７１は、このプログラムを所定時間の経過毎
に繰り返し実行するようになっている。従って、ＣＰＵ
７１は、所定のタイミングになると、ステップ１３００
から処理を開始してステップ１３０５に進み、同ステッ
プ１３０５にて瞬時アンモニア生成量ΔＮＨ₃を算出す
る。

【００８３】具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、単位時
間当たりの吸入空気量Ｇａと、上流側空燃比abyfs（＝
Ｍａｐ（vabyfs))と、単位時間内に燃焼室２５にて生成
されるアンモニアの量ΔＮＨ₃との関係を予め規定する
マップ（テーブル）、実際の単位時間当たりの吸入空気
量Ｇａ、及び実際の上流側空燃比センサ６６の出力vaby
fsに基く上流側空燃比abyfsとから、単位時間内に燃焼
室２５にて生成されるアンモニアの量ΔＮＨ₃を求め
る。なお、例えば上流側空燃比abyfsがリーンであった
り、吸入空気量Ｇａが小さい領域では、アンモニアは殆
ど生成されず、三元触媒５３内に貯留されているアンモ
ニアは同三元触媒５３から同吸入空気量Ｇａに応じた量
だけ流出して行く。従って、そのような上流側空燃比ab
yfsと吸入空気量Ｇａとの組み合わせに対するステップ
１３０５中に示したマップ点のアンモニア量ΔＮＨ
₃は、吸入空気量Ｇａに応じた負の値となるように設定
されている。

【００８４】次いで、ＣＰＵ７１はステップ１３１０に
進み、その時点でのアンモニア貯留量ＳＵＭＮＨ₃に上
記求めたアンモニア量ΔＮＨ₃を加えて、新たなアンモ
ニア貯留量ＳＵＭＮＨ₃を求め、その後、ステップ１３
９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、
アンモニア貯留量ＳＵＭＮＨ₃が推定される。なお、機
関の運転状態（吸入空気量Ｇａと上流側空燃比abyfs）
に基いて単位時間のアンモニア量ΔＮＨ₃を求めるステ
ップ１３０５に代えて、三元触媒５３上流の排気通路内
にアンモニア濃度センサを配設しておき、同アンモニア
濃度センサの検出値から単位時間のアンモニア量ΔＮＨ
₃を求めるように構成してもよい。

【００８５】以上、説明したように、本発明による空燃
比制御装置の実施形態は、三元触媒５３の上流側空燃比
が通常の酸素吸蔵量制御における空燃比制御ではなり得
ない程度のリッチとなり、三元触媒５３内に貯留される
アンモニアが所定量より多くなって同アンモニアから生
成される窒素酸化物量が多くなると予想されるときに
は、三元触媒５３内に貯留されているアンモニア量が少
なくなるまでの所定時間だけ酸素吸蔵量を所定の酸素吸
蔵量とするための空燃比制御を中止するとともに、機関
の空燃比を理論空燃比に保持する。この結果、三元触媒
５３内のアンモニアが窒素酸化物に転換されないので、
同窒素酸化物の排出量を低減することができる。また、
三元触媒５３内に貯留しているアンモニア量が多い場合
であっても、同三元触媒５３の温度が高いときには、ア
ンモニアが窒素酸化物に転換され難いので、酸素吸蔵量
を所定の酸素吸蔵量とするための空燃比制御を継続す
る。この結果、酸素吸蔵量が適量に維持されるので、そ
の後において機関の空燃比がリッチとなった場合におい
ても、未燃ＨＣ，ＣＯを確実に浄化することが可能とな
る。

【００８６】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採
用することができる。例えば、図１１のステップ１１１
０、１１１５は何れか一方のみを採用してもよい。ま
た、図１１のステップ１１２０を省略してもよい。

【００８７】更に、図１１に示した理論空燃比制御開始
判定ルーチンにおいて、ステップ１１０５とステップ１
１１０の間に、酸素吸蔵量ＯＳＡが目標酸素吸蔵量ＯＳ
Ａrefよりも小さい場合にステップ１１１０へ進み、酸
素吸蔵量ＯＳＡが目標酸素吸蔵量ＯＳＡref以上の場合
にステップ１１９５へ直接進むステップを設けてもよ
い。これにより、酸素吸蔵量ＯＳＡを目標酸素吸蔵量Ｏ
ＳＡrefに近づけるために、機関の空燃比をリーンに設
定する必要があることが確実となったときにのみ、理論
空燃比保持制御が行われることとなる。

【００８８】或いは、図１１に示した理論空燃比制御開
始判定ルーチンにおいて、ステップ１１１０，１１１
５，１１２０が総べて成立したとき（これらのステップ
の内幾つかが省略されている実施形態においては、省略
されていないステップの総べてが成立したとき）に値が
「１」に設定され、その後、所定時間後に値が「０」に
設定されるフラグＧを設け、このフラグＧの値が「１」
である間に、酸素吸蔵量ＯＳＡが目標酸素吸蔵量ＯＳＡ
refよりも小さくなった場合にのみ、上記理論空燃比制
御許可フラグＦを「１」に設定するように構成してもよ
い。

【００８９】このようにすれば、酸素吸蔵量ＯＳＡが目
標酸素吸蔵量ＯＳＡref以上であって、機関の空燃比を
リッチとしておけばよい状態において、同機関の空燃比
が理論空燃比とされないことが補償される。なお、フラ
グＧの値を「１」に設定しておく所定時間は、上記フラ
グＦの値を「１」に設定しておく所定時間のようにアン
モニア貯留量ＳＵＭＮＨ₃が多いほど長くなるように設
定されることが好適であるつまり、フラグＧの値を
「１」に設定しておく所定時間は、空燃比が所定のリッ
チ空燃比ＡＦＲよりリッチとなってから、三元触媒内の
アンモニア貯留量ＳＵＭＮＨ₃が十分に減少するまでの
時間（リーン空燃比が三元触媒内に流入してもアンモニ
アが多量のＮＯｘに転換されない量となるまでの時間）
に相当するように設定されることが望ましい。

【００９０】更に、このようにフラグＧを設けた場合に
は、フラグＧの値が「１」へと設定されてから、フラグ
Ｆの値が「１」へと設定されて理論空燃比保持制御が開
始されるまでの時間に応じて、この理論空燃比保持制御
の継続時間（即ち、フラグＦの値を「１」に維持する時
間）を変更するか、フラグＦの値が「１」へと設定され
たときのアンモニア貯留量ＳＵＭＮＨ₃に応じて理論空
燃比保持制御の継続時間（同フラグＦの値を「１」に維
持する時間）を変更することが望ましい。これによれ
ば、アンモニアが多量の窒素酸化物に転換される可能性
がある場合だけ機関の空燃比が理論空燃比に維持される
から、三元触媒の酸素吸蔵量を速やかに目標酸素吸蔵量
近傍の量とすることが可能となる。

【００９１】また、上記実施形態における酸素吸蔵量の
制御では、同酸素吸蔵量ＯＳＡを目標酸素吸蔵量ＯＳＡ
refに一致するように空燃比を制御していたが、酸素吸
蔵量ＯＳＡを所定の範囲（例えば、目標酸素吸蔵量ＯＳ
Ａrefに対して所定の幅を持たせた範囲）とするように
空燃比を制御してもよい。更に、上記実施形態において
は、理論空燃比に保持する制御を、同制御の開始から所
定時間が経過したときに終了していたが、上記アンモニ
ア貯留量ＳＵＭＮＨ₃の量が所定量以下となったか否か
を判定し、所定量以下となったときに終了するように構
成してもよい。

【００９２】更に、三元触媒５３の温度TempCCROは、機
関の負荷（例えば、吸入空気量をエンジン回転速度で除
した値）とエンジン回転速度NEとから排気温度を求め、
同排気温度を実質的に積分することで推定してもよい。

【００９３】なお、上記実施形態においては、上流側空
燃比センサ６６により検出される空燃比が所定のリッチ
空燃比よりもリッチとなったとき、所定時間だけ酸素吸
蔵量を目標酸素吸蔵量とする機関の空燃比のフィードバ
ック制御を中止しているが、この中止は、通常時におけ
るフィードバックゲインに対してフィードバックゲイン
を極めて小さい値とすることにより、実質的にフィード
バック制御を中止するようにしてもよい。

【００９４】また、上記実施形態の空燃比制御装置は、
内燃機関の排気通路に備えられた三元触媒５３と、前記
三元触媒の上流の前記排気通路内に備えられた空燃比セ
ンサ６６と、前記三元触媒の酸素吸蔵量を算出する酸素
吸蔵量算出手段と、前記算出された酸素吸蔵量が所定の
酸素吸蔵量となるように前記機関の空燃比を制御する空
燃比制御手段とを具備する内燃機関の空燃比制御装置で
あって、前記空燃比制御手段は、前記空燃比センサが所
定のリッチ空燃比ＡＦＲよりリッチな空燃比を検出した
とき、前記酸素吸蔵量を前記所定の酸素吸蔵量とするた
めに前記機関の空燃比をリーン空燃比とする前に、同機
関の空燃比を所定時間だけ理論空燃比に保持するように
構成されたものであるとも言える。

【００９５】更に、観点を変えれば、上記実施形態の空
燃比制御装置により、上流側空燃比センサ６６により検
出される空燃比が所定のリッチ空燃比ＡＦＲよりもリッ
チとなったときは、機関の空燃比を所定時間だけ理論空
燃比に保持した後、リーン空燃比に移行するように制御
する内燃機関の空燃比制御方法が実施されるものと言う
事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による空燃比制御装置を搭載した内燃
機関の概略図である。

【図２】 図１に示したエアフローメータの出力電圧と
計測された吸入空気量との関係を示したマップである。

【図３】 図１に示した上流側空燃比センサの出力電圧
と空燃比との関係を示したマップである。

【図４】 図１に示した下流側空燃比センサの出力電圧
と空燃比との関係を示したマップである。

【図５】 図１に示した空燃比制御装置、及び従来の空
燃比制御装置による空燃比制御の概要を、それぞれ実線
と破線により示したタイムチャートである。

【図６】 図１に示したＣＰＵが実行する燃料噴射量計
算のためのプログラムを示したフローチャートである。

【図７】 図１に示したＣＰＵが実行する空燃比フィー
ドバック補正量の計算のためのプログラムを示したフロ
ーチャートである。

【図８】 図１に示したＣＰＵが実行する酸素吸蔵量補
正量のためのプログラムを示したフローチャートであ
る。

【図９】 図１に示したＣＰＵが実行する酸素吸蔵量の
計算のためのプログラムを示したフローチャートであ
る。

【図１０】 図１に示したＣＰＵが実行する酸素吸蔵量
の計算のためのプログラムを示したフローチャートであ
る。

【図１１】 図１に示したＣＰＵが実行する理論空燃比
制御の開始判定を行うためのプログラムを示したフロー
チャートである。

【図１２】 図１に示したＣＰＵが実行する理論空燃比
制御の終了判定を行うためのプログラムを示したフロー
チャートである。

【図１３】 図１に示したＣＰＵが実行するアンモニア
量を推定（計算）するためのプログラムを示したフロー
チャートである。

【符号の説明】

１０…内燃機関、２５…燃焼室、３９…インジェクタ、
５２…エキゾーストパイプ（排気管）、５３…三元触
媒、６６…上流側空燃比センサ、６７…下流側空燃比セ
ンサ、６８…排気温度センサ、７０…電気制御装置、７
１…ＣＰＵ。

フロントページの続き (72)発明者 小林 大介 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 加藤 直人 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岡崎 俊太郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 BA09 BA13 DA10 EA07 EA11 EB08 EB13 FA07 FA10 FA20 FA30 FA38 3G091 AA02 AA17 AA23 AA28 AB03 BA14 BA15 BA19 CB02 CB08 DA01 DA02 DB06 DB08 DB10 DB13 DC01 EA01 EA03 EA05 EA07 EA16 EA17 EA18 EA30 EA31 EA34 FB10 FB11 FB12 GB04W GB10W HA36 HA37 HA39 HA42 3G301 JA25 JA26 MA01 NA08 NC02 ND05 NE14 NE15 NE16 NE23 PA01Z PA11Z PD01 PD09A PD09Z PD12Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の排気通路に備えられた三元触媒
   と、 前記三元触媒の上流の前記排気通路内に備えられた空燃
   比センサと、 前記三元触媒の酸素吸蔵量を算出する酸素吸蔵量算出手
   段と、 前記算出された酸素吸蔵量が所定の酸素吸蔵量となるよ
   うに前記機関の空燃比を制御する空燃比制御手段とを具
   備する内燃機関の空燃比制御装置であって、 前記空燃比制御手段は、前記空燃比センサが所定のリッ
   チ空燃比よりリッチな空燃比を検出したとき、前記酸素
   吸蔵量算出手段により算出される酸素吸蔵量を前記所定
   の酸素吸蔵量とするために前記機関の空燃比をリーン空
   燃比とする前に、同機関の空燃比を所定時間だけ理論空
   燃比に保持するように構成された内燃機関の空燃比制御
   装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装
   置において、 前記空燃比制御手段は、 前記内燃機関の燃焼室内で生成されたアンモニアが前記
   三元触媒内で酸化されることにより生成される窒素酸化
   物の量が所定量以上となるか否かを判定する判定手段を
   含み、前記判定手段により前記生成される窒素酸化物の
   量が所定量以上とならないと判定されるときは、前記空
   燃比センサが前記所定のリッチ空燃比よりリッチな空燃
   比を検出したときであっても、前記機関の空燃比を前記
   所定時間だけ理論空燃比に保持することなくリーン空燃
   比とするように構成された内燃機関の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】排気通路に三元触媒を備えるとともに、前
   記三元触媒の上流の前記排気通路内に空燃比センサを備
   えた内燃機関の空燃比制御装置において、 前記三元触媒の酸素吸蔵量を算出する酸素吸蔵量算出手
   段と、 前記算出された酸素吸蔵量が所定の酸素吸蔵量となるよ
   うに前記機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、 前記空燃比センサにより検出される空燃比が所定のリッ
   チ空燃比よりもリッチとなったとき、所定時間だけ前記
   空燃比制御手段による前記機関の空燃比の制御を実質的
   に中止するとともに、同機関の空燃比を理論空燃比に保
   持する理論空燃比保持手段とを備えた内燃機関の空燃比
   制御装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装
   置において、 前記理論空燃比保持手段は、 前記内燃機関の燃焼室内で生成されたアンモニアが前記
   三元触媒内で酸化されることにより生成される窒素酸化
   物の量が所定量以上となるか否かを判定する判定手段を
   含み、前記空燃比センサにより検出される空燃比が前記
   所定のリッチ空燃比よりもリッチとなったときであって
   も、前記判定手段により前記生成される窒素酸化物の量
   が所定量以上とならないと判定されるときは前記空燃比
   制御手段による前記機関の空燃比制御を継続するように
   構成された内燃機関の空燃比制御装置。
5. 【請求項５】請求項２又は請求項４に記載の内燃機関の
   空燃比制御装置において、 前記判定手段は、前記三元触媒内に貯留するアンモニア
   量を推定するとともに、同推定されたアンモニア量が所
   定量以上か否かを判定することにより前記生成される窒
   素酸化物の量が前記所定量以上となるか否かを判定する
   ように構成された内燃機関の空燃比制御装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の内燃機関の空燃比制御装
   置において、 前記判定手段は、前記三元触媒の温度が所定温度より高
   い温度であるか否かを判定し、同三元触媒の温度が同所
   定温度より高い温度であるときは、前記生成される窒素
   酸化物の量が前記所定量以上とならないと判定するよう
   に構成された内燃機関の空燃比制御装置。
7. 【請求項７】請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の
   空燃比制御装置において、 前記空燃比制御手段は、前記三元触媒内に貯留するアン
   モニア量を推定するとともに同推定されたアンモニア量
   が多いほど前記機関の空燃比を理論空燃比に保持する前
   記所定時間を長くするように構成された内燃機関の空燃
   比制御装置。
8. 【請求項８】請求項３又は請求項４に記載の内燃機関の
   空燃比制御装置において、 前記理論空燃比保持手段は、前記三元触媒内に貯留する
   アンモニア量を推定するとともに同推定されたアンモニ
   ア量が多いほど前記機関の空燃比を理論空燃比に保持す
   る前記所定時間を長くするように構成された内燃機関の
   空燃比制御装置。
9. 【請求項９】排気通路に三元触媒を備えた内燃機関の空
   燃比制御方法であって、 前記三元触媒の酸素吸蔵量を算出し、 前記算出された酸素吸蔵量が所定の酸素吸蔵量となるよ
   うに前記機関の空燃比を制御し、 前記三元触媒内にアンモニアが貯留される状態になった
   か否かを判定し、 前記三元触媒内にアンモニアが貯留される状態になった
   と判定されたときは、前記算出された酸素吸蔵量を前記
   所定の酸素吸蔵量とするために前記機関の空燃比をリー
   ン空燃比とする前に、同機関の空燃比を理論空燃比に所
   定時間だけ保持する内燃機関の空燃比制御方法。
10. 【請求項１０】請求項９に記載の内燃機関の空燃比制御
    方法において、 前記三元触媒内にアンモニアが貯留される状態になった
    か否かの判定は、前記機関の空燃比が所定のリッチ空燃
    比よりもリッチとなったか否かを判定することによりな
    される内燃機関の空燃比制御方法。
11. 【請求項１１】請求項９又は請求項１０に記載の内燃機
    関の空燃比制御方法であって、 前記三元触媒の温度が所定温度以上か否かを判定し、 前記三元触媒の温度が所定温度以上のときは、前記三元
    触媒内にアンモニアが貯留される状態になったと判定さ
    れたときであっても、前記機関の空燃比を理論空燃比に
    所定時間だけ保持することなく前記算出された酸素吸蔵
    量を前記所定の酸素吸蔵量とするために同機関の空燃比
    をリーン空燃比とする内燃機関の空燃比制御方法。
12. 【請求項１２】排気通路に三元触媒を備えるとともに、
    前記三元触媒の上流の前記排気通路に空燃比センサを備
    えた内燃機関の空燃比制御方法であって、 前記空燃比センサにより検出される空燃比が所定のリッ
    チ空燃比よりもリッチとなったときは、前記機関の空燃
    比を所定時間だけ理論空燃比に保持した後、リーン空燃
    比に移行するように制御する内燃機関の空燃比制御方
    法。