JP2003314334A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御無駄時間を考慮した適切なフィードバッ
ク制御ゲインにより機関の空燃比をフィードバック制御
し、排気浄化性能を向上すること。 【解決手段】 この空燃比制御装置は、排気管５２に備
えられた第１触媒５３の上流側空燃比センサ６６及び下
流側空燃比センサ６７の出力に基いて空燃比をフィード
バック制御する。また、空燃比制御装置は、第１触媒５
３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxを求め、この最大酸素吸蔵量
Ｃmaxに応じて前記空燃比のフィードバック制御におけ
るフィードバック制御ゲインを変更する。制御の無駄時
間は、第１触媒５３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxに応じて変
化するから、上記のようにフィードバック制御ゲインを
決定することでフィードバック制御が適切に行われ、空
燃比が過補正されて振動的に変化してしまうことを回避
しながら、第１触媒５３の下流の空燃比を応答性よく目
標空燃比に制御することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、排気通路に触媒を
備えた内燃機関の空燃比制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、内燃機関の空燃比を制御する
ことにより同機関の排気通路に設けられた三元触媒（本
明細書においては「触媒コンバータ」又は、単に「触
媒」と称呼することもある。）を有効に機能せしめ、同
機関の排ガスを浄化する空燃比制御装置が知られてい
る。 【０００３】例えば、特開平７−１９７８３７号公報
は、このような空燃比制御装置を開示している。この開
示された装置は、触媒の上流側及び下流側に空燃比セン
サを有し、下流側空燃比センサの出力と目標空燃比に対
応する基準値との偏差を求めるとともに、同偏差をＰＩ
Ｄ（比例、積分、微分）処理して上流側空燃比センサ出
力の補正量を算出し、この補正量で上流側空燃比センサ
の出力を補正して上流側空燃比センサ補正出力を求め、
この上流側空燃比センサ補正出力に基いて機関の空燃比
を制御することで触媒下流の空燃比を前記目標空燃比に
制御するようになっている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機関の
空燃比が変更されて触媒上流の空燃比が変化した場合で
あっても、その空燃比の変化は直ちに触媒下流に現われ
るわけではなく、所定の遅れ時間後に触媒下流に現われ
るので、その遅れ時間に関わらず上記ＰＩＤ処理のフィ
ードバック制御ゲイン（比例定数、積分定数、微分定
数）を同一の値としている上記従来技術によると、機関
の空燃比が過度に補正されて振動的に変化したり、逆に
触媒下流の空燃比が目標空燃比となるまでに長時間を要
するため、排気浄化を適切に行えない場合があるという
問題がある。従って、本発明の目的は、空燃比のフィー
ドバック制御ゲインを適切にすることにより、機関の空
燃比の制御応答性と安定性を両立させ、エミッションを
良好に維持し得る空燃比制御装置を提供することにあ
る。 【０００５】 【本発明の概要】本発明の特徴は、排気通路に触媒を配
設した内燃機関の空燃比制御装置であって、前記触媒の
最大酸素吸蔵量を算出する最大酸素吸蔵量算出手段と、
前記触媒下流の空燃比が目標空燃比となるように前記内
燃機関の空燃比をフィードバック制御する空燃比フィー
ドバック制御手段と、前記空燃比のフィードバック制御
におけるフィードバック制御ゲインを前記算出された最
大酸素吸蔵量に応じて変更する制御ゲイン変更手段とを
備えたことにある。 【０００６】これによれば、触媒下流の空燃比（触媒内
の所定位置の空燃比を含む）が目標空燃比となるように
機関の空燃比がフィードバック制御される。その際、空
燃比のフィードバック制御における制御ゲインは、随時
算出される触媒の最大酸素吸蔵量に応じて変更される。
つまり、最大酸素吸蔵量に応じて変更される制御ゲイン
をもって前記内燃機関の空燃比がフィードバック制御さ
れる。 【０００７】三元触媒は、酸素を貯蔵するＯ₂ストレー
ジ機能（酸素貯蔵機能）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（ＮＯ
ｘ）を還元して同ＮＯｘから奪った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。 【０００８】このため、触媒の上流空燃比が理論空燃比
よりもリーンな状態からリッチな状態へ変化した場合で
あっても、触媒が有する酸素貯蔵機能のため、同触媒内
に吸蔵されている酸素が消費されるまで、同触媒下流の
空燃比はリッチとならない。逆に、触媒の上流空燃比が
理論空燃比よりもリッチな状態からリーンな状態へ変化
した場合であっても、触媒が有する酸素貯蔵機能のた
め、同触媒内に吸蔵される酸素量が飽和する（最大酸素
吸蔵量と一致する）まで、同触媒下流の空燃比はリーン
とならない。 【０００９】従って、例えば、触媒下流側の空燃比を検
出し、検出した触媒下流空燃比に基いて機関の空燃比を
フィードバック制御する場合、そのフィードバック制御
系には最大酸素吸蔵量に応じた無駄時間が存在する。ま
た、最大酸素吸蔵量は、触媒劣化程度に応じても変化す
るが、触媒の温度、或いは、触媒に流入する空燃比の理
論空燃比からの偏差等によっても変化する。 【００１０】以上のことから、上記本発明のように、触
媒の最大酸素吸蔵量を求め、その最大酸素吸蔵量に応じ
て制御ゲインを決定し、同制御ゲインをもって前記内燃
機関の空燃比をフィードバック制御するように構成すれ
ば、同制御ゲインを適切な値に設定でき、空燃比の制御
応答性を向上しつつ、空燃比の過補正を回避して排気浄
化を良好に行うことができる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明による内燃機関の空
燃比制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説
明する。図１は、第１実施形態に係る空燃比制御装置を
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。 【００１２】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。 【００１３】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。 【００１４】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。 【００１５】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。 【００１６】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、エキゾーストパイプ５２に配設（介装）された上
流側の三元触媒５３（上流側触媒コンバータ、又はスタ
ート・キャタリティック・コンバータとも云うが、以下
「第１触媒５３」と称呼する。）、及びこの第１触媒５
３の下流のエキゾーストパイプ５２に配設（介装）され
た下流側の三元触媒５４（車両のフロア下方に配設され
るため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバー
タとも云うが、以下「第２触媒５４」と称呼する。）を
備えている。排気ポート３４、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。 【００１７】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、第１触媒５３の上流の排気通路に配設
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。）、第１触媒５３の下流であって第
２触媒５４の上流の排気通路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。）、及びアクセル開度センサ６８を備えている。 【００１８】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単位時間あたりの質量流量に応
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）Ｇａ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１８０°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３６０°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。 【００１９】上流側空燃比センサ６６は、限界電流式の
酸素濃度センサであり、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vaby
fs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、起電力式（濃淡電池式）の酸素濃
度センサであり、図４に示したように、理論空燃比にお
いて急変する電圧Voxs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
出力するようになっている。アクセル開度センサ６８
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。 【００２０】電気制御装置７０は、互いにバスで接続さ
れたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するルーチン（プロ
グラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マッ
プ）、及び定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７
１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７
３、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ＲＡＭ７４、並びに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６１〜６
８と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６８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３３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ＳＣＶ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。 【００２１】（空燃比フィードバック制御の概要）次
に、上記のように構成された内燃機関の空燃比制御装置
が行う空燃比フィードバック制御の概要について説明す
る。 【００２２】第１触媒５３（第２触媒５４も同様であ
る。）は、空燃比がほぼ理論空燃比のときに未燃成分
（ＨＣ,ＣＯ）を酸化し、同時に窒素酸化物（ＮＯｘ）
を還元する機能を有する。更に、第１触媒５３は、酸素
を貯蔵する機能（酸素貯蔵機能、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
からある程度まで偏移したとしても、ＨＣ,ＣＯ、及び
ＮＯｘを浄化することができる。即ち、機関の空燃比が
リーンとなって第１触媒５３に流入するガスにＮＯｘが
多量に含まれると、第１触媒５３はＮＯｘから酸素分子
を奪って同酸素分子を吸蔵するとともに同ＮＯｘを還元
し、これによりＮＯｘを浄化する。また、機関の空燃比
がリッチになって第１触媒５３に流入するガスにＨＣ,
ＣＯが多量に含まれると、三元触媒はこれらに吸蔵して
いる酸素分子を与えて酸化し、これによりＨＣ,ＣＯを
浄化する。 【００２３】従って、第１触媒５３が連続的に流入する
多量のＨＣ,ＣＯを効率的に浄化するためには、同三元
触媒５３が酸素を多量に貯蔵していなければならず、逆
に連続的に流入する多量のＮＯｘを効率的に浄化するた
めには、同第１触媒５３が酸素を十分に貯蔵し得なけれ
ばならないことになる。以上のことから明らかなよう
に、第１触媒５３の浄化能力は、同第１触媒５３が貯蔵
し得る最大の酸素量（最大酸素吸蔵量）に依存する。 【００２４】一方、第１触媒５３のような三元触媒は燃
料中に含まれる鉛や硫黄等による被毒、或いは触媒に加
わる熱により劣化し、これに伴い最大酸素吸蔵量が次第
に低下してくる。このように最大酸素吸蔵量が低下した
場合であっても、エミッションを良好に維持するには、
第１触媒５３から排出されるガスの空燃比（従って、第
１触媒５３に流入するガスの平均空燃比）が、理論空燃
比に極めて近い状態となるように制御する必要がある。 【００２５】そこで、本実施形態の空燃比制御装置は、
機関１０の排気に関する状態量の一つである下流側空燃
比センサ６７の出力が理論空燃比に略相当する目標値Vo
xsrefとなるように、下流側空燃比センサ６７の出力Vox
s（即ち、第１触媒下流の空燃比）に応じて機関の空燃
比をフィードバック制御する。なお、本実施形態では、
上流側空燃比センサ出力vabyfsにも応じて空燃比をフィ
ードバック制御し、これをメインフィードバック制御と
称呼する。これに対し、下流側空燃比センサ６７の出力
による空燃比フィードバック制御をサブフィードバック
制御と称呼する。 【００２６】より具体的には、下流側空燃比センサ６７
の出力が理論空燃比よりリーンの空燃比を表す値となる
と、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsと理論空燃比に
略相当する目標値Voxsrefとの偏差を比例・積分処理
（ＰＩ処理）してサブフィードバック制御量vafsfbを求
め、同サブフィードバック制御量vafsfb分だけ上流側空
燃比センサ６６の出力vabyfsを補正し、これにより、機
関の実際の空燃比が、同上流側空燃比センサ６６の検出
空燃比よりも見かけ上リーン側であるように設定し、そ
の補正した見かけ上の空燃比が目標空燃比（機関の目標
空燃比、ここでは理論空燃比）となるようにフィードバ
ック制御する。 【００２７】同様に、下流側空燃比センサ６７の出力が
理論空燃比よりリッチの空燃比を表す値となると、下流
側空燃比センサ６７の出力Voxsと理論空燃比に略相当す
る目標値Voxsrefとの偏差を比例・積分処理（ＰＩ処
理）してサブフィードバック制御量vafsfbを求め、同サ
ブフィードバック制御量vafsfb分だけ上流側空燃比セン
サ６６の出力vabyfsを補正し、これにより、機関の実際
の空燃比が、同上流側空燃比センサ６６の検出空燃比よ
りも見かけ上リッチ側であるように設定し、その補正し
た見かけ上の空燃比が目標空燃比（機関の目標空燃比、
ここでは理論空燃比）となるようにフィードバック制御
する。以上により、第１触媒５３の下流の空燃比が同部
位における目標空燃比（略理論空燃比）と一致せしめら
れる。 【００２８】ところで、第１触媒５３は、上述した酸素
貯蔵機能を有しているから、図５に示したように、例え
ば、時刻ｔ１において下流側空燃比センサ６７の出力Vo
xsがリッチを表す値からリーンを表す値へ変化したこと
に伴って機関の空燃比がリッチ側に徐々に変更制御さ
れ、その結果、機関の空燃比が実際に理論空燃比よりも
リッチとなっても、その後、多量のＨＣ，ＣＯが第１触
媒５３内に貯蔵されている酸素により酸化され続ける。
この結果、機関の空燃比が実際に理論空燃比よりもリッ
チとなってから、第１触媒５３の下流にリッチの空燃比
を有するガスが流出するまでには所定の時間τ１がかか
り、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsは時刻ｔ２まで
リーンを表す値を示し続ける。 【００２９】上述した所定の時間は、サブフィードバッ
ク制御（広くは、空燃比フィードバック制御）における
無駄時間τ１と言うこともできる。この場合、第１触媒
５３は、時刻ｔ１において同第１触媒５３が貯蔵し得る
限界まで酸素を貯蔵していて、且つ、時刻ｔ２において
酸素を全く貯蔵していないから、上記無駄時間τ１は最
大酸素吸蔵量Ｃmaxに応じた時間（最大酸素吸蔵量Ｃmax
が大きい程、長い時間）となる。 【００３０】同様に、例えば、時刻ｔ２において下流側
空燃比センサ６７の出力Voxsがリーンを表す値からリッ
チを表す値へ変化したことに伴って機関の空燃比がリー
ンに変更されても、その後、第１触媒５３内において多
量のＮＯｘが還元されるとともに、第１触媒５３に流入
するガス中の酸素が同第１触媒５３に吸着され続ける。
この結果、機関の空燃比が実際に理論空燃比よりもリー
ンとなってから、第１触媒５３の下流にリーンの空燃比
を有するガスが流出するまでには所定の時間τ２がかか
り、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsは時刻ｔ３まで
リッチを表す値を示し続ける。この場合、第１触媒５３
は、時刻ｔ２において酸素を全く貯蔵しておらず、且
つ、時刻ｔ３において同第１触媒５３が貯蔵し得る限界
まで酸素を貯蔵しているので、上記所定の時間である無
駄時間τ２は、やはり最大酸素吸蔵量Ｃmaxに応じた時
間（最大酸素吸蔵量Ｃmaxが大きい程、長い時間）とな
る。 【００３１】このように、第１触媒５３の下流（又は第
１触媒５３の中間部位であってもよい。）において得ら
れる内燃機関の空燃比の制御結果に基いて同機関の空燃
比をフィードバック制御する場合、空燃比フィードバッ
ク制御の無駄時間が不可避的に存在するため、同無駄時
間を考慮した適切なフィードバック制御ゲインにて同空
燃比フィードバック制御を行わないと、空燃比の過補
正、或いは、制御応答性の悪化による空燃比ズレが生じ
るので、エミッションが悪化する。 【００３２】一方、最大酸素吸蔵量Ｃmaxは、図６に示
したように触媒の劣化程度に応じて変化するとともに、
図７に示したように機関の単位時間あたりの吸入空気流
量Ｇａ（触媒に流入するガスの流量）に応じても変化
し、更に、図８に示したように触媒の温度Ｔempcに応じ
ても変化する。これは、触媒での反応速度や分子の拡散
速度等が、吸入空気流量Ｇａや触媒の温度Ｔempcにより
変化するからであると考えられる。従って、制御の無駄
時間τ（上記τ１及び上記τ２）は、触媒劣化程度のみ
でなく、吸入空気流量Ｇａや触媒の温度Ｔempcに応じて
変化する。 【００３３】そこで、本空燃比制御装置は、図９のグラ
フに示したように、制御の無駄時間と相関の強い触媒
（この場合、第１触媒５３）の最大酸素吸蔵量Ｃmaxに
応じてサブフィードバック制御の制御ゲイン（具体的に
は、上記ＰＩ処理の比例定数Ｋｐ及び積分定数Ｋｉ）を
変更する。即ち、本例では、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが増
大するにつれてフィードバック制御ゲインは小さくされ
る。この結果、内燃機関の空燃比が過補正されて振動的
に変化してしまうことを回避しながら、触媒下流の空燃
比を応答性よく目標空燃比に制御することが可能となる
ので、同機関の排気を良好に浄化することができる。な
お、図９に示した制御ゲイン特性は一例であって、制御
ゲインは最大酸素吸蔵量Ｃmaxに対し単調減少するもの
に限定されない。 【００３４】（実際の作動）次に、上記空燃比制御装置
の実際の作動について説明する。 ＜空燃比のフィードバック制御＞ＣＰＵ７１は、図１０
にフローチャートにより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１０００から処理を開始してステップ１００５に進
み、エアフローメータ６１により計測された吸入空気流
量Ｇａ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を求
める。具体的には、エアフローメータ６１が計測してい
る吸入空気流量Ｇａに一次遅れ処理を施した値をエンジ
ン回転速度NEで除することで筒内吸入空気量Ｍｃを算出
し、これを目標空燃比である理論空燃比で除する関数ｆ
により基本燃料噴射量Ｆbaseを求める。 【００３５】次いで、ＣＰＵ７１はステップ１０１０に
進み、基本燃料噴射量Ｆbaseに係数Ｋを乗じた値に後述
する空燃比フィードバック補正量（メインフィードバッ
ク制御量）ＤＦｉを加えた値を最終燃料噴射量Ｆｉとし
て設定する。この係数Ｋの値は、通常は「１．００」で
あり、後述するように、最大酸素吸蔵量Ｃmaxを求める
ために強制的に空燃比を変更するとき、「１．００」以
外の所定値に設定される。 【００３６】次いで、ＣＰＵ７１はステップ１０１５に
進み、同ステップ１０１５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１０２０に進み、
その時点の燃料噴射量合計量ｍｆｒに最終燃料噴射量Ｆ
ｉ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、後述する酸素吸
蔵量を算出する際に用いられる。その後、ＣＰＵ７１は
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、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。 【００３７】次に、上記メインフィードバック制御量Ｄ
Ｆｉの算出について説明すると、ＣＰＵ７１は図１１に
フローチャートにより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１１００から処理を開
始し、ステップ１１０５に進んで空燃比フィードバック
制御条件（メインフィードバック条件）が成立している
か否かを判定する。この空燃比フィードバック制御条件
は、例えば、機関の冷却水温THWが第１所定温度以上で
あり、機関の一回転当りの吸入空気量（負荷、筒内吸入
空気量Ｍｃ）が所定値以下であり、上流側空燃比センサ
６６が正常であり、且つ、後述する空燃比強制設定制御
実行中フラグＸＨＡＮの値が「０」のときに成立する。
なお、空燃比強制設定制御実行中フラグＸＨＡＮは、そ
の値が「１」のとき最大酸素吸蔵量Ｃmax算出のために
強制的に空燃比を変更する空燃比制御（アクティブ制
御）を実行していることを示し、その値が「０」のとき
同最大酸素吸蔵量Ｃmax算出のための空燃比制御を実行
していないことを示す。 【００３８】いま、空燃比フィードバック制御条件が成
立しているものとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はス
テップ１１０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１
１０に進み、現時点の上流側空燃比センサ６６の出力va
byfsと後述するサブフィードバック制御量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、現時点における第１触媒５３のメイン
フィードバック制御用空燃比abyfsを求める。このメイ
ンフィードバック制御用空燃比abyfsが、上流側空燃比
センサ６６の出力をサブフィードバック制御量vafsfbに
より補正した第１触媒５３の上流における上記「見かけ
上の空燃比」である。 【００３９】次に、ＣＰＵ７１はステップ１１１５に進
み、現時点からＮストローク（Ｎ回の吸気行程）前に吸
気行程を迎えた気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量
Ｍｃ（ｋ−Ｎ）を前記求めたメインフィードバック制御
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。値
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までの距離等により異なる値である。 【００４０】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
メインフィードバック制御用空燃比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Ｍ
ｃは、各気筒の吸気行程に対応されながらＲＡＭ７３内
に記憶されるようになっている。 【００４１】次いで、ＣＰＵ７１はステップ１１２０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１１２５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１１３０に進
み、下記数１に基いてメインフィードバック制御量ＤＦ
ｉを求める。 【００４２】 【数１】 ＤＦｉ＝（Ｇｐ・ＤＦｃ＋Ｇｉ・ＳＤＦｃ）・ＫＦＢ 【００４３】上記数１において、Ｇｐは予め設定された
比例ゲイン（比例定数）、Ｇｉは予め設定された積分ゲ
イン（積分定数）である。なお、数１の係数ＫＦＢはエ
ンジン回転速度NE、及び筒内吸入空気量Ｍｃ等により可
変とすることが好適であるが、ここでは「１」としてい
る。また、値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１１３５にて更新される。即
ち、ＣＰＵ７１は、ステップ１１３５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１１２５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１１９５にて本ルーチンを一旦終了す
る。 【００４４】以上により、メインフィードバック制御量
ＤＦｉが比例積分制御により求められ、このメインフィ
ードバック制御量ＤＦｉが前述した図１０のステップ１
０１０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、内燃機関の空燃
比の平均値が目標空燃比abyfrと略一致せしめられるよ
うにフィードバック制御される。 【００４５】一方、ステップ１１０５の判定時におい
て、空燃比フィードバック制御条件が不成立であると、
ＣＰＵ７１は同ステップ１１０５にて「Ｎｏ」と判定し
てステップ１１４０に進み、メインフィードバック制御
量ＤＦｉの値を「０」に設定し、その後ステップ１１９
５に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、空
燃比フィードバック制御条件が不成立であるとき（空燃
比強制設定制御実行中を含む）は、メインフィードバッ
ク制御量ＤＦｉを「０」として空燃比（基本燃料噴射量
Ｆbase）の補正を行わない。 【００４６】次に、下流側空燃比センサ６７の出力Voxs
に基く空燃比フィードバック制御（サブフィードバック
制御）について説明する。このサブフィードバック制御
により、サブフィードバック制御量vafsfbが算出され
る。 【００４７】ＣＰＵ７１は、サブフィードバック制御量
vafsfbを求めるために、図１２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１２００から処理を
開始し、ステップ１２０５に進んでサブフィードバック
制御条件が成立しているか否かを判定する。サブフィー
ドバック制御条件は、例えば、前述したステップ１１０
５での空燃比フィードバック制御条件に加え、機関の冷
却水温THWが前記第１所定温度よりも高い第２所定温度
以上のとき、及び下流側空燃比センサ６７が正常である
ときに成立する。 【００４８】いま、サブフィードバック制御条件が成立
しているものとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はステ
ップ１２０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１２１
０に進み、所定の目標値Voxrefから現時点の下流側空燃
比センサ６７の出力Voxsを減じることにより、出力偏差
量ＤＶoxsを求める。この目標値Voxsrefは、第１触媒５
３の浄化効率が良好（最良）となるように定められ、こ
こでは、理論空燃比に対応した値に設定されている。 【００４９】次いで、ＣＰＵ７１はステップ１２１５に
進み、後述するルーチンにより求められている第１触媒
５３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxと同ステップ１２１５に示
したＲＯＭ７２内に格納されているマップとに基いてサ
ブフィードバック制御における比例ゲイン（比例定数）
Ｋｐを求め、続くステップ１２２０にて最大酸素吸蔵量
Ｃmaxと同ステップ１２２０に示したＲＯＭ７２内に格
納されているマップとに基いてサブフィードバック制御
における積分ゲイン（積分定数）Ｋｉを求める。これに
より、比例ゲインＫｐ及び積分ゲインＫｉは、第１触媒
５３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxが増大するほど小さくなる
ように設定され、制御の無駄時間に応じた適切なフィー
ドバック制御ゲインが設定される。なお、比例ゲインＫ
ｐ、及び積分ゲインＫｉは、最大酸素吸蔵量Ｃmaxに応
じて求められればよく、必ずしも最大酸素吸蔵量Ｃmax
に対して単調に減少する必要はない。 【００５０】次に、ＣＰＵ７１はステップ１２２５に進
み、下記数２に基いてサブフィードバック制御量vafsfb
を求める。 【００５１】 【数２】vafsfb＝Ｋｐ・ＤＶoxs＋Ｋｉ・ＳＤＶoxs 【００５２】上記数２において、ＳＤＶoxsは、出力偏
差量ＤＶoxsの積分値であって、次のステップ１２３０
にて更新される値である。即ち、ＣＰＵ７１は、ステッ
プ１２３０に進むと、その時点における出力偏差量の積
分値ＳＤＶoxsに上記ステップ１２１０にて求めた出力
偏差量ＤＶoxsを加えて、新たな出力偏差量の積分値Ｓ
ＤＶoxsを求め、その後、ステップ１２９５に進んで本
ルーチンを一旦終了する。 【００５３】このようにして、サブフィードバック制御
量vafsfbが求められ、この値は前述した図１１のステッ
プ１１１０にて上流側空燃比センサ６６の実際の出力va
byfsに加えられ、その和（vabyfs + vafsfb）がＲＯＭ
内に格納した図３に示したマップに基いてメインフィー
ドバック制御用空燃比abyfsに変換される。このように
して、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsに基いて求め
られるメインフィードバック制御用空燃比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vaby
fsに対して、サブフィードバック制御量vafsfbに相当す
る分だけ異なる空燃比として求められる。 【００５４】この結果、前述した図１１のステップ１１
１５にて計算される筒内燃料供給量Ｆｃ（ｋ−Ｎ）が下
流側空燃比センサ６７の出力Voxsに応じて変化するの
で、ステップ１１２５，ステップ１１３０によってメイ
ンフィードバック制御量ＤＦｉが同下流側空燃比センサ
６７の出力Voxsに応じて変更せしめられる。これによ
り、第１触媒５３の下流側の空燃比が目標値Voxsrefに
一致するように、機関の空燃比が制御せしめられる。 【００５５】一方、サブフィードバック制御条件が不成
立であるとき、ＣＰＵ７１はステップ１２０５にて「Ｎ
ｏ」と判定してステップ１２３５に進み、同ステップ１
２３５にてサブフィードバック制御量vafsfbを「０」に
設定する。これにより、下流側空燃比センサ６７の出力
Voxsに基くサブフィードバック制御が停止される。 【００５６】（最大酸素吸蔵量Ｃmax算出のための空燃
比強制設定制御）次に、最大酸素吸蔵量Ｃmaxを算出す
るための空燃比制御（空燃比強制設定制御）について説
明する。本空燃比制御装置は、図１３のタイムチャート
に示した方法により第１触媒５３の最大酸素吸蔵量を推
定する。即ち、先ず、図１３（Ａ）に示したように、時
刻ｔ１にて第１触媒５３の上流のガスの空燃比（実際に
は、機関が吸入する混合気の空燃比である。）を理論空
燃比よりもリーンな所定の設定リーン空燃比に制御す
る。 【００５７】これにより、第１触媒５３にリーンな空燃
比のガスが流入するから、図１３（Ｃ）に示したよう
に、第１触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡは次第に増大し、
時刻ｔ２にて最大酸素吸蔵量Ｃmax2に達する。この結
果、時刻ｔ２にて、第１触媒５３から酸素を含むガス
（リーン空燃比のガス）が流出し始め、図１３（Ｂ）に
示したように、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsはリ
ッチを示す値からリーンを示す値に変化する。この時刻
ｔ１〜ｔ２間の作動を第１モード（Mode=1）における作
動と呼ぶ。 【００５８】時刻ｔ２にて、下流側空燃比センサ６７の
出力Voxsがリッチを示す値からリーンを示す値に変化す
ると、本装置は上流空燃比を理論空燃比よりもリッチな
所定の設定リッチ空燃比に制御する。これにより、第１
触媒５３にリッチな空燃比のガスが流入するため、第１
触媒５３の酸素が同第１触媒５３に流入する未燃ＨＣ,
ＣＯの酸化のために消費される。これにより、第１触媒
５３の酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量Ｃmax2から減少して
行く。そして、時刻ｔ３になると、第１触媒５３の酸素
吸蔵量は「０」となるから、第１触媒５３からリッチ空
燃比のガスが流出し始め、下流側空燃比センサ６７の出
力Voxsはリーンを示す値からリッチを示す値に変化す
る。この時刻ｔ２〜ｔ３間の作動を第２モード（Mode=
2）における作動と呼ぶ。 【００５９】本装置は、かかる時刻ｔ２〜ｔ３間におい
て、以下のようにして第１触媒５３の最大酸素吸蔵量Ｃ
maxを最大酸素吸蔵量Ｃmax2として推定する。即ち、第
１触媒上流空燃比を設定リッチ空燃比に設定した時刻ｔ
２から、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsがリッチを
示す値に変化する時刻ｔ３までの間、下記数３、及び下
記数４に基いて酸素吸蔵量の変化量ΔO2を算出するとと
もにこれを積算し、同時刻ｔ３での積算値を最大酸素吸
蔵量Ｃmax2として算出する。 【００６０】 【数３】 ΔO2＝０．２３・ｍｆｒ・（stoich − abyfs） 【００６１】 【数４】Ｃmax3＝ΣΔO2（区間ｔ＝ｔ２〜ｔ３） 【００６２】上記数３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は所定時間
（計算周期tsample）内の燃料噴射量Ｆｉの合計量であ
り、stoichは理論空燃比（例えば、１４．７）である。
abyfsは所定時間tsampleにおいて上流側空燃比センサ６
６により検出された空燃比Ａ／Ｆである。なお、abyfs
は前記所定時間tsample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の平均値としてもよい。 【００６３】この数３に示したように、所定時間tsampl
e内の噴射量の合計量ｍｆｒに、検出された空燃比Ａ／
Ｆの理論空燃比からの偏移（stoich − abyfs）を乗じ
ることで、同所定時間tsampleにおける空気の不足量が
求められ、この空気の不足量に酸素の重量割合を乗じる
ことで同所定時間tsampleにおける酸素吸蔵量変化量
（吸蔵酸素の消費量）ΔO2が求められる。そして、数４
に示したように、酸素吸蔵量変化量ΔO2を時刻ｔ２〜ｔ
３に渡って積算することで、第１触媒５３が酸素を最大
限貯蔵していた状態から酸素を総べて消費した状態とな
るまでの酸素消費量、即ち最大酸素吸蔵量Ｃmax2が推定
・算出される。 【００６４】なお、本実施形態においては、時刻ｔ２〜
ｔ３間で第１触媒上流空燃比は一定のリッチ空燃比であ
るから、時刻ｔ２〜ｔ３までの時間をΔｔ２、一定の空
燃比をabyfR、その間における単位時間当りの燃料供給
量をｍｆｒ２とすれば、上記数３及び上記数４から、最
大酸素吸蔵量Ｃmax2は０．２３・ｍｆｒ２・（stoich−
abyfR）・Δｔ２として簡単に求めることもできる。 【００６５】時刻ｔ３にて、下流側空燃比センサ６８の
出力がリーンを示す値からリッチを示す値に変化する
と、本装置は第１触媒５３の上流空燃比を理論空燃比よ
りもリーンな前記設定リーン空燃比に制御する。これに
より、第１触媒５３にリーンな空燃比のガスが流入す
る。また、時刻ｔ３の時点においては、第１触媒５３の
酸素吸蔵量は「０」となっている。従って、時刻ｔ３以
降において、第１触媒５３内の酸素吸蔵量は「０」から
増大し続け、時刻ｔ４にて最大酸素吸蔵量Ｃmax3に達す
る。この結果、時刻ｔ４にて、第１触媒５３から酸素を
含むガスが流出し始め、下流側空燃比センサ６７の出力
Voxsはリッチを示す値からリーンを示す値に変化する。
この時刻ｔ３〜ｔ４間の作動を第３モード（Mode=３）
における作動と称呼する。 【００６６】本装置は、かかる時刻ｔ３〜ｔ４間におい
ても、以下のようにして第１触媒５３の最大酸素吸蔵量
Ｃmaxを最大酸素吸蔵量Ｃmax3として推定する。即ち、
時刻ｔ３において第１触媒５３の酸素吸蔵量は「０」で
あり、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsがリーン空燃
比を示す値となった時刻ｔ４では、第１触媒５３の酸素
吸蔵量が最大酸素吸蔵量Ｃmaxに到達したことを意味す
るから、時刻ｔ３〜ｔ４までの間、下記数５及び下記数
６に基いて酸素吸蔵量の変化量ΔO2を算出するとともに
これを積算し、同時刻ｔ４での積算値を最大酸素吸蔵量
Ｃmax3として推定・算出する。 【００６７】 【数５】 ΔO2＝０．２３・ｍｆｒ・（abyfs − stoich） 【００６８】 【数６】Ｃmax5＝ΣΔO2（区間ｔ＝ｔ３〜ｔ４） 【００６９】この数５に示したように、所定時間tsampl
e内の噴射量の合計量ｍｆｒに、空燃比Ａ／Ｆの理論空
燃比からの偏移（abyfs − stoich）を乗じることで、
同所定時間tsampleにおける空気の過剰量が求められ、
この空気の過剰量に酸素の重量割合を乗じることで同所
定時間tsampleにおける酸素吸蔵量変化量（吸蔵酸素
量）ΔO2が求められる。そして、数６に示したように、
酸素吸蔵量変化量ΔO2を時刻ｔ３〜ｔ４に渡って積算す
ることで、第１触媒５３の酸素吸蔵量が「０」である状
態から酸素を最大限に吸蔵するまでの酸素量、即ち最大
酸素吸蔵量Ｃmax3が推定・算出される。 【００７０】なお、この場合においても、時刻ｔ３〜ｔ
４間で第１触媒上流空燃比は一定の設定リーン空燃比で
あるから、時刻ｔ３〜ｔ４までの時間をΔｔ３、設定リ
ーン空燃比をabyfL、その間における単位時間当りの燃
料供給量をｍｆｒ３とすれば、最大酸素吸蔵量Ｃmax3は
０．２３・ｍｆｒ３・（abyfL − stoich）・Δｔ３と
して簡単に求めることもできる。 【００７１】そして、本装置は、時刻ｔ４にて機関に吸
入される混合気の空燃比を理論空燃比に戻すとともに、
同時刻ｔ４以降において、上記のように求めた最大酸素
吸蔵量Ｃmax2及びＣmax3の平均値を第１触媒５３の最大
酸素吸蔵量Ｃmaxとして算出する。以上が、第１触媒５
３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxの算出原理である。なお、本
空燃比制御装置は、算出された最大酸素吸蔵量Ｃmaxが
所定の基準値（閾値）Ｔｈより小さい場合、第１触媒５
３が劣化していると判定するようになっている。 【００７２】（最大酸素吸蔵量算出のための実際の作
動）次に、上述した最大酸素吸蔵量Ｃmaxの算出、及び
同第１触媒５３の劣化判定についての本装置の実際の作
動について説明すると、ＣＰＵ７１は図１４〜図１９の
フローチャートにより示された各ルーチンを所定時間の
経過毎に実行するようになっている。 【００７３】従って、所定のタイミングになると、ＣＰ
Ｕ７１は図１４のステップ１４００から処理を開始し、
ステップ１４０５に進んで空燃比強制設定制御実行中フ
ラグＸＨＡＮの値が「０」であるか否かを判定する。い
ま、最大酸素吸蔵量算出のための空燃比制御を行ってお
らず、且つ、最大酸素吸蔵量算出条件（触媒劣化判定条
件）が成立していないとして説明を続けると、空燃比強
制設定制御実行中フラグＸＨＡＮの値は「０」となって
いる。従って、ＣＰＵ７１はステップ１４０５にて「Ｙ
ｅｓ」と判定してステップ１４１０に進み、先に説明し
た図１０のステップ１０１０にて使用される係数Ｋの値
を１．００に設定する。 【００７４】次いで、ＣＰＵ７１はステップ１４１５に
て最大酸素吸蔵量算出条件が成立しているか否かを判定
する。この最大酸素吸蔵量算出条件は、冷却水温THWが
所定温度以上であり、図示しない車速センサにより得ら
れた車速が所定の高車速以上であり、且つスロットル弁
開度TAの単位時間あたりの変化量が所定量以下であると
いう条件が満足された機関が定常運転されている場合に
成立する。更に、最大酸素吸蔵量算出条件に、前回の最
大酸素吸蔵量算出（触媒劣化判定）から所定時間以上が
経過したこと、前回の最大酸素吸蔵量算出から車両が所
定距離以上運転されたこと、前回の最大酸素吸蔵量算出
から内燃機関１０が所定時間以上運転されたことの任意
の一つ、又は一つ以上を最大酸素吸蔵量算出条件に加え
ても良い。現段階では、上述したように、最大酸素吸蔵
量算出条件は成立していないから、ＣＰＵ７１はステッ
プ１４１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１４９５に
進み、本ルーチンを一旦終了する。 【００７５】次に、先に説明した図１３の時刻ｔ１のよ
うに、その時点までは最大酸素吸蔵量算出（触媒劣化判
定）のための空燃比制御を行っていないが、最大酸素吸
蔵量算出条件が成立したものとして説明を続けると、こ
の場合においても、ＣＰＵ７１はステップ１４０５にて
「Ｙｅｓ」と判定してステップ１４１０に進み、同ステ
ップ１４１０にて係数Ｋの値を１．００に設定する。次
いで、ＣＰＵ７１は、最大酸素吸蔵量算出条件が成立し
ているので、ステップ１４１５にて「Ｙｅｓ」と判定し
てステップ１４２０に進み、同ステップ１４２０にて空
燃比強制設定制御実行中フラグＸＨＡＮの値を「１」に
設定する。 【００７６】そして、ＣＰＵ７１はステップ１４２５に
進み、第１モードに移行するためにModeの値を「１」に
設定するとともに、続くステップ１４３０にて係数Ｋの
値を０．９８に設定し、ステップ１４９５に進んで本ル
ーチンを一旦終了する。 【００７７】また、酸素吸蔵量算出条件が成立すると、
前述の空燃比フィードバック制御条件が成立しなくなる
から、ＣＰＵ７１は図１１のステップ１１０５にて「Ｎ
ｏ」と判定してステップ１１４０に進むようになり、メ
インフィードバック制御量ＤＦｉの値は０に設定され
る。この結果、図１０のステップ１０１０の実行によ
り、基本燃料噴射量Ｆbaseが０.９８倍（Ｋ倍）された
値が最終燃料噴射量Ｆｉとして算出され、この最終燃料
噴射量Ｆｉの燃料が噴射されるので、機関の空燃比は理
論空燃比よりもリーンな前記設定リーン空燃比に制御さ
れる。 【００７８】以降、ＣＰＵ７１は図１４のルーチンの処
理をステップ１４００から繰り返し実行するが、空燃比
強制設定制御実行中フラグＸＨＡＮの値が「１」となっ
ていることから、ステップ１４０５にて「Ｎｏ」と判定
して直ちにステップ１４９５に進み、本ルーチンを一旦
終了するようになる。 【００７９】一方、ＣＰＵ７１は図１５に示した第１モ
ード制御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、所定のタイミングとなると、ＣＰＵ７
１はステップ１５００から処理を開始してステップ１５
０５に進み、Modeの値が「１」であるか否かを判定す
る。この場合、先の図１４のステップ１４２５の処理に
よりModeの値は「１」となっているので、ＣＰＵ７１は
ステップ１５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１
５１０に進み、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsが理
論空燃比よりもリッチな空燃比を示す値から同理論空燃
比よりもリーンな空燃比を示す値に変化したか否かを判
定する。現時点では、機関の空燃比を設定リーン空燃比
に変更した直後であるから、下流側空燃比センサ出力Vo
xsは理論空燃比よりもリッチな空燃比を示している。従
って、ＣＰＵ７１はステップ１５１０にて「Ｎｏ」と判
定し、ステップ１５９５にて本ルーチンを一旦終了す
る。 【００８０】以降、ＣＰＵ７１は図１５のステップ１５
００〜１５１０を繰り返し実行する。また、空燃比は設
定リーン空燃比に維持されているから、所定の時間が経
過すると図１３の時刻ｔ２のように下流側空燃比センサ
出力Voxsはリッチを示す値からリーンを示す値に変化す
る。これにより、ＣＰＵ７１はステップ１５１０に進ん
だとき、同ステップ１５１０にて「Ｙｅｓ」と判定して
ステップ１５１５に進み、第２モードに移行すべくMode
の値を「２」に設定するとともに、続くステップ１５２
０にて係数Ｋの値を１．０２に設定し、その後ステップ
１５９５にて本ルーチンを一旦終了する。この結果、図
１０のステップ１０１０の実行により、基本燃料噴射量
Ｆbaseが１.０２倍（Ｋ倍）された値が最終燃料噴射量
Ｆｉとして算出され、この最終燃料噴射量Ｆｉの燃料が
噴射されるので、機関の空燃比は理論空燃比よりもリッ
チな前記設定リッチ空燃比に制御される。 【００８１】以降、ＣＰＵ７１は図１５のルーチンの処
理をステップ１５００から繰り返し実行するが、Modeの
値が「２」となっていることから、ステップ１５０５に
て「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ１５９５に進み、
本ルーチンを一旦終了するようになる。 【００８２】同様に、ＣＰＵ７１は図１６に示した第２
モード制御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、所定のタイミングとなると、ＣＰＵ
７１はステップ１６００から処理を開始してステップ１
６０５に進み、Modeの値が「２」であるか否かを判定す
る。この場合、先の図１５のステップ１５１５の処理に
よりModeの値が「２」となっていると、ＣＰＵ７１はス
テップ１６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１６
１０に進み、同ステップ１６１０にて下流側空燃比セン
サ６６の出力Voxsが理論空燃比よりリーンな空燃比を示
す値から同理論空燃比よりリッチな空燃比を示す値に変
化したか否かをモニタする。 【００８３】そして、図１３の時刻ｔ３に示したよう
に、下流側空燃比センサ６６の出力Voxsが理論空燃比よ
りリーンな空燃比を示す値から同理論空燃比よりリッチ
な空燃比を示す値に変化すると、ＣＰＵ７１はステップ
１６１０からステップ１６１５に進んで第３モードに移
行すべくModeの値を「３」に設定し、続くステップ１６
２０にて係数Ｋの値を０．９８に設定する。この結果、
機関の空燃比が、前記設定リーン空燃比に再び制御され
る。 【００８４】以降、ＣＰＵ７１は図１６のルーチンの処
理をステップ１６００から繰り返し実行するが、Modeの
値が「３」となっていることから、ステップ１６０５に
て「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ１６９５に進み、
本ルーチンを一旦終了するようになる。 【００８５】また、ＣＰＵ７１は図１７に示した第３モ
ード制御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、所定のタイミングとなると、ＣＰＵ７
１はステップ１７００から処理を開始してステップ１７
０５に進み、Modeの値が「３」であるか否かを判定す
る。この場合、先の図１６のステップ１６１５の処理に
よりModeの値は「３」となっていると、ＣＰＵ７１はス
テップ１７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１７
１０に進み、同ステップ１７１０にて下流側空燃比セン
サ６６の出力Voxsが理論空燃比よりリッチな空燃比を示
す値から同理論空燃比よりリーンな空燃比を示す値に変
化したか否かをモニタする。 【００８６】そして、図１３の時刻ｔ４に示したよう
に、下流側空燃比センサ６６の出力Voxsが理論空燃比よ
りリッチな空燃比を示す値から同理論空燃比よりリーン
な空燃比を示す値に変化すると、ステップ１７１０から
ステップ１７１５に進み、Modeの値を「０」に再設定
し、続くステップ１７２０にて空燃比強制設定制御実行
中フラグＸＨＡＮの値を「０」に設定した後、ステップ
１７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。これによ
り、ＣＰＵ７１は図１４のルーチンを実行する際、ステ
ップ１４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１４１
０に進むので、係数Ｋの値が１．００に戻される。ま
た、他の空燃比フィードバック制御条件、及び他のサブ
フィードバック制御条件が成立していれば、ＣＰＵ７１
はステップ１１０５、及びステップ１２０５にて「Ｙｅ
ｓ」と判定するから、空燃比フィードバック制御（即
ち、メインフィードバック制御、及びサブフィードバッ
ク制御）が再開され、空燃比が理論空燃比にフィードバ
ック制御される。 【００８７】以上、説明したように、最大酸素吸蔵量算
出条件が成立すると、機関の空燃比が設定リーン空燃
比、設定リッチ空燃比、及び設定リーン空燃比の順に強
制的に制御される。 【００８８】また、ＣＰＵ７１は、最大酸素吸蔵量を算
出するために、図１８，１９のフローチャートにより示
された各ルーチンを所定時間の経過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、ＣＰ
Ｕ７１は図１８のステップ１８００から処理を開始し、
ステップ１８０５に進んで下記数７により酸素吸蔵量変
化量ΔO2を求める。 【００８９】 【数７】 ΔO2＝０．２３・ｍｆｒ・（abyfs − stoich） 【００９０】次いで、ＣＰＵ７１はステップ１８１０に
進んでModeの値が「２」であるか否かを判定し、Modeの
値が「２」であれば同ステップ１８１０にて「Ｙｅｓ」
と判定してステップ１８１５に進む。そして、ＣＰＵ７
１は、ステップ１８１５にてその時点の第２モードの酸
素吸蔵量ＯＳＡ２に上記酸素吸蔵量変化量ΔO2の絶対値
を加えた値を新たな酸素吸蔵量ＯＳＡ２として設定し、
その後ステップ１８２０に進んで燃料噴射量Ｆｉの合計
量ｍｆｒを「０」に設定し、その後ステップ１８９５に
進んで本ルーチンを一旦終了する。 【００９１】このような処置（ステップ１８０５〜ステ
ップ１８２０）は、Modeの値が「２」である限り繰り返
し実行される。この結果、第１触媒５３の上流の空燃比
が設定リッチ空燃比とされる第２モード（Mode=2）にお
いて、第１触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡ２が算出されて
行く。 【００９２】一方、現時点が第２モード以外のモードで
ある場合、ＣＰＵ７１は上記ステップ１８１０での判定
において「Ｎｏ」と判定してステップ１８２５に進み、
Modeの値が「３」であるか否かを判定し、Modeの値が
「３」であれば同ステップ１８２５にて「Ｙｅｓ」と判
定してステップ１８３０に進む。そして、ＣＰＵ７１
は、ステップ１８３０にてその時点の第３モードの酸素
吸蔵量ＯＳＡ３に上記酸素吸蔵量変化量ΔO2の絶対値を
加えた値を新たな酸素吸蔵量ＯＳＡ３として設定し、そ
の後ステップ１８２０に進んで燃料噴射量Ｆｉの合計量
ｍｆｒを「０」に設定した後、ステップ１８９５に進ん
で本ルーチンを一旦終了する。 【００９３】このような処置（ステップ１８００，１８
０５，１８１０，１８２５，１８３０）は、Modeの値が
「３」である限り繰り返し実行される。この結果、第１
触媒５３の上流の空燃比が設定リーン空燃比とされる第
３モード（Mode=3）において、第１触媒５３の酸素吸蔵
量ＯＳＡ３が算出されて行く。なお、ステップ１８２５
での判定において「Ｎｏ」と判定される場合、ＣＰＵ７
１は同ステップ１８２５からステップ１８２０に直接進
む。 【００９４】また、ＣＰＵ７１は図１９に示した最大酸
素吸蔵量の算出及び触媒劣化判定のためのルーチンを所
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、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステ
ップ１９００から処理を開始し、ステップ１９０５に進
んで空燃比強制設定制御実行中フラグＸＨＡＮの値が
「１」から「０」に変化したか否かをモニタする。この
とき、第３モードが終了して、先に説明した図１７のス
テップ１７２０にて空燃比強制設定制御実行中フラグＸ
ＨＡＮの値が「０」に変更されると、ＣＰＵ７１はステ
ップ１９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１９１
０に進む。なお、空燃比強制設定制御実行中フラグＸＨ
ＡＮの値が変化していなければ、ＣＰＵ７１はステップ
１９０５からステップ１９９５に直接進んで本ルーチン
を一旦終了する。 【００９５】いま、第３モードが終了した直後であると
すると、空燃比強制設定制御実行中フラグＸＨＡＮの値
が「１」から「０」に変更された直後であるから、ＣＰ
Ｕ７１はステップ１９０５からステップ１９１０に進
み、その時点の酸素吸蔵量ＯＳＡ２，及びＯＳＡ３を、
最大酸素吸蔵量Ｃmax2，及びＣmax3として格納する。次
いで、ＣＰＵ７１はステップ１９１５に進み、同ステッ
プ１９１５にて最大酸素吸蔵量Ｃmax2と最大酸素吸蔵量
Ｃmax3の平均値を、第１触媒５３の最大酸素吸蔵量Ｃma
xとしてそれぞれ格納する。 【００９６】次に、ＣＰＵ７１はステップ１９２０に進
んで平均最大酸素吸蔵量Ｃmaxが触媒劣化判定基準値Ｔ
ｈ以下か否かを判定し、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが触媒劣
化判定基準値Ｔｈ以下であるとき、ステップ１９２５に
て触媒劣化判定結果フラグＸＲＳＣの値を「１」に設定
し、これにより第１触媒５３が劣化したことを示す。他
方、ステップ１９２０の判定において、最大酸素吸蔵量
Ｃmaxが触媒劣化判定基準値Ｔｈより大きいとき、ＣＰ
Ｕ７１はステップ１９３０に進んで触媒劣化判定結果フ
ラグＸＲＳＣの値を「０」に設定し、これにより第１触
媒５３が劣化していないことを示す。なお、触媒劣化判
定フラグＸＲＳＣの値はバックアップＲＡＭ７４内に適
宜読み出し可能に格納される。 【００９７】次いで、ＣＰＵ７１はステップ１９３５に
進み、酸素吸蔵量ＯＳＡ２，ＯＳＡ３の各々の値を
「０」に設定し、ステップ１９９５に進んで本ルーチン
を一旦終了する。このようにして、第１触媒５３の最大
酸素吸蔵量Ｃmaxが求められるとともに、同最大酸素吸
蔵量Ｃmaxの値が触媒劣化判定基準値Ｔｈより小さいと
き、第１触媒５３が劣化したものと判定される。 【００９８】以上、説明したように、本発明による内燃
機関の空燃比制御装置によれば、第１触媒５３の最大酸
素吸蔵量Ｃmaxが随時算出され、同最大酸素吸蔵量Ｃmax
に応じて空燃比フィードバック制御（サブフィードバッ
ク制御）の制御ゲイン（比例定数Ｋｐ、及び積分定数Ｋ
ｉ）が変更されるので、制御の無駄時間に応じた適切な
フィードバック制御ゲインにより空燃比のフィードバッ
ク制御が行われ得る。その結果、機関の空燃比を目標に
良好に追従させることが可能となるので、ＨＣ，ＣＯ，
及びＮＯｘ等の排出量を低減することができる。 【００９９】次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機
関の空燃比制御装置について説明する。この空燃比制御
装置は、第１触媒５３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxが同第１
触媒５３の温度Ｔempc及び同第１触媒５３に流入するガ
ス流量（従って、機関１０の吸入空気流量Ｇａ）に応じ
て比較的大きく変化することに着目し、各時点における
第１触媒５３の温度Ｔempc及び吸入空気流量Ｇａに応じ
て同第１触媒５３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxを決定し、決
定した最大酸素吸蔵量Ｃmaxに応じてより一層適切なフ
ィードバック制御ゲインを設定するものである。 【０１００】具体的には、この空燃比制御装置は、ＣＰ
Ｕ７１が図２０にフローチャートにより示した触媒温度
・吸入空気流量積算ルーチンを実行するとともに、図１
９に代わる図２１にフローチャートにより示した最大酸
素吸蔵量算出ルーチン、及び図１２に代わる図２２にフ
ローチャートにより示したサブフィードバック制御量計
算ルーチンを実行するようになっている点のみにおい
て、第１実施形態の空燃比制御装置と異なっている。従
って、以下、この相違点を中心に説明する。なお、図２
２において図１２と同一のステップについては同一の符
号を付している。 【０１０１】先ず、酸素吸蔵量Ｃmaxを第１触媒５３の
温度Ｔempc及び吸入空気流量Ｇａ毎に学習しておく際の
作動について、現時点が上述した第２モード及び第３モ
ードの何れでもない場合から説明する。ＣＰＵ７１は、
所定時間の経過毎に図２０に示したルーチンを繰り返し
実行するようになっているから、所定のタイミングにな
ると、ステップ２０００から処理を開始し、ステップ２
００５に進んでModeの値が「２」であるか否かを判定す
る。 【０１０２】この場合、第２モードではないから、Mode
の値は「２」でない。従って、ＣＰＵ７１はステップ２
００５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ２０１０にてMo
deの値が「３」であるか否かを判定する。また、この場
合、第３モードではないから、Modeの値は「３」でな
い。従って、ＣＰＵ７１はステップ２０１０にて「Ｎ
ｏ」と判定し、ステップ２０３５〜２０４５の処理を実
行し、温度積算値ＳTempc、吸入空気流量積算値ＳＧ
ａ、及びカウンタＣＮの値を総べて「０」に設定し、ス
テップ２０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。 【０１０３】次に、酸素吸蔵量算出が開始されて第１モ
ードが終了し第２モードとなった場合について説明する
と、この場合、図１５のステップ１５１５にてModeの値
は「２」となっている。従って、ＣＰＵ７１は図２０の
ステップ２００５に進んだときステップ２００５にて
「Ｙｅｓ」と判定してステップ２０１５に進み、同ステ
ップ２０１５においてその時点の筒内吸入空気量Ｍｃと
エンジン回転数NEとから触媒温度Ｔempcを推定する。な
お、触媒内に触媒温度センサを配設し、同触媒温度セン
サの出力に基いて触媒温度Ｔempcを推定してもよい。 【０１０４】次いで、ＣＰＵ７１はステップ２０２０に
進んでその時点の触媒温度積算値ＳTempcに前記推定し
た触媒温度Ｔempcを加えて触媒温度積算値ＳTempcを更
新し、ステップ２０２５に進んでその時点の吸入空気流
量積算値ＳＧａにエアフローメータ６１が検出している
吸入空気流量Ｇａを加えて吸入空気流量積算値ＳＧａを
更新する。次に、ＣＰＵ７１はステップ２０３０にてカ
ウンタＣＮの値を「１」だけ増大し、ステップ２０９５
に進んで本ルーチンを一旦終了する。以降、第２モード
（Mode=2）が継続している限り、ＣＰＵ７１はステップ
２００５，及びステップ２０１５〜ステップ２０３０を
繰り返し実行するので、触媒温度積算値ＳTempc及び吸
入空気流量積算値ＳＧａが算出されるとともに、その積
算回数がカウンタＣＮ内に格納されて行く。 【０１０５】このような状態が継続すると、運転モード
は第２モードから第３モードへと変化する。この場合、
ＣＰＵ７１はステップ２００５にて「Ｎｏ」と判定する
が、Modeの値が「３」となっていることから、ステップ
２０１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ２０１５〜
ステップ２０３０を実行し、ステップ２０９５にて本ル
ーチンを一旦終了する処理を繰り返す。従って、第３モ
ードが終了してステップ２０１０にて「Ｎｏ」と判定さ
れるまで、触媒温度積算値ＳTempc及び吸入空気流量積
算値ＳＧａが算出されるとともに、その積算回数がカウ
ンタＣＮ内に格納されて行く。 【０１０６】以上により、最大酸素吸蔵量Ｃmaxを算出
するための第２モード及び第３モードの期間の触媒温度
積算値ＳTempc、同期間の吸入空気流量積算値ＳＧａ、
及び、同触媒温度積算値ＳTempcと同吸入空気流量積算
値ＳＧａを求めるためにそれぞれ触媒温度Ｔempcと吸入
空気流量Ｇａを積算した回数ＣＮが求められる。 【０１０７】また、ＣＰＵ７１は図２１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て、所定の
タイミングにてステップ２１００から処理を開始し、ス
テップ２１０５にて空燃比強制設定制御実行中フラグＸ
ＨＡＮの値が「１」から「０」に変化したか否かを判定
するとともに、同空燃比強制設定制御実行中フラグＸＨ
ＡＮの値が「１」から「０」へと変化していない場合
は、ステップ２１９５にて同ルーチンを直ちに終了する
処理を行っている。 【０１０８】従って、上記第３モードの終了に伴い図１
７のステップ１７２０にて空燃比強制設定制御実行中フ
ラグＸＨＡＮの値が「１」から「０」に変更されると、
ＣＰＵ７１は図２１のステップ２１０５に進んだとき、
同ステップ２１０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ
２１１０に進み、その時点の酸素吸蔵量ＯＳＡ２，及び
ＯＳＡ３を、最大酸素吸蔵量Ｃmax2，及びＣmax3として
それぞれ格納する。次いで、ＣＰＵ７１はステップ２１
１５に進み、同ステップ２１１５にて最大酸素吸蔵量Ｃ
max2と最大酸素吸蔵量Ｃmax3の平均値を、第１触媒５３
の最大酸素吸蔵量Ｃmaxとして格納する。 【０１０９】次に、ＣＰＵ７１はステップ２１１５にて
触媒温度積算値ＳTempcをカウンタＣＮの値で除するこ
とで、最大酸素吸蔵量Ｃmaxを求めるために酸素吸蔵量
を計測してきた期間（即ち、第２モードと第３モードの
期間）の平均触媒温度Ｔempaveを求めるとともに、続く
ステップ２１２５にて吸入空気流量積算値ＳＧａをカウ
ンタＣＮの値で除することにより同期間における平均吸
入空気流量Ｇａaveを求める。 【０１１０】そして、ＣＰＵ７１はステップ２１３０に
て上記求めた平均触媒温度Ｔempaveと平均吸入空気流量
Ｇａaveの組み合わせ（Ｔempave,ＳＧａave）により特
定されるバックアップＲＡＭ７４内の所定記憶領域に上
記ステップ２１１５にて求めた最大酸素吸蔵量Ｃmaxを
格納する。次いで、ＣＰＵ７１はステップ２１３５にて
酸素吸蔵量ＯＳＡ２，ＯＳＡ３の各々の値を「０」に設
定し、ステップ２１９５に進んで本ルーチンを一旦終了
する。 【０１１１】このようにして、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが
求められると、同最大酸素吸蔵量Ｃmaxは同最大酸素吸
蔵量Ｃmaxを求めるための酸素吸蔵量の積算期間での平
均触媒温度Ｔempaveと平均吸入空気流量Ｇａaveの組み
合わせ（Ｔempave,Ｇａave）に関連付けされてバックア
ップＲＡＭ７４内に記憶・学習されて行く。 【０１１２】また、ＣＰＵ７１は図２２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
２２００から処理を開始してステップ１２０５に進み、
サブフィードバック制御条件が成立しているか否かを判
定し、サブフィードバック制御条件が成立していればス
テップ１２１０に進んで出力偏差量ＤＶoxsを求める。 【０１１３】次に、ＣＰＵ７１はステップ２２０５に進
み、同ステップ２２０５にて触媒温度Ｔempcを上述した
図２０のステップ２０１５と同様にして推定し、ステッ
プ２２１０に進んで現時点の触媒温度Ｔempcと現時点の
吸入空気流量Ｇａとの組合せ（Ｔempc,Ｇａ）に対応す
る（一致する、又は、最も近い）平均触媒温度Ｔempave
と平均吸入空気流量Ｇａaveの組み合わせ（Ｔempave,Ｇ
ａave）に関連付けされてバックアップＲＡＭ７４内に
記憶・学習されている最大酸素吸蔵量Ｃmaxを読み出
す。 【０１１４】そして、ＣＰＵ７１はステップ２２１５に
進んで前記求められた最大酸素吸蔵量Ｃmaxに基いてフ
ィードバック制御ゲイン（比例定数Ｋｐ，積分定数Ｋ
ｉ）を図１２のステップ１２１５及びステップ１２２０
と同様に決定し、続くステップ１２２５にて上記決定し
たフィードバック制御ゲインを用いてサブフィードバッ
ク制御量vafsfbを求める。そして、ＣＰＵ７１は、ステ
ップ１２３０にて出力偏差量ＤＶoxsの積分値ＳＤＶoxs
を求め、その後、ステップ２２９５に進んで本ルーチン
を一旦終了する。 【０１１５】以上、説明したように、本発明による空燃
比制御装置の第２実施形態によれば、最大酸素吸蔵量Ｃ
maxを算出するとともに、同最大酸素吸蔵量Ｃmaxを、同
最大酸素吸蔵量Ｃmaxを算出した期間の第１触媒５３の
温度及び吸入空気流量に関連付けて記憶手段としてのバ
ックアップＲＡＭ７４に記憶しておく。そして、各時点
における第１触媒５３の温度Ｔempc及び吸入空気流量Ｇ
ａに応じて前記記憶手段から対応した最大酸素吸蔵量Ｃ
maxを読み出し、同最大酸素吸蔵量Ｃmaxに応じてフィー
ドバック制御ゲインを設定する。 【０１１６】従って、その時々に応じた最大酸素吸蔵量
Ｃmaxに応じて、換言すると、その時々の制御の無駄時
間に応じて、フィードバック制御ゲインが一層精度良く
決定されるので、内燃機関の空燃比が過補正されて振動
的に変化してしまうことを回避しながら、触媒下流の空
燃比を応答性よく目標空燃比に制御することが可能とな
り、同機関の排気を一層良好に浄化することができる。 【０１１７】以上、説明したように、本発明による内燃
機関の空燃比制御装置の各実施形態によれば、適切なフ
ィードバック制御ゲインによる空燃比のフィードバック
制御が達成され、エミッションを良好に維持することが
可能となる。 【０１１８】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、サブフィードバック制御
は、上記ＰＩ制御でなく、ＰＩＤ制御であってもよい。
更に、下流側空燃比センサ６７は、上流側空燃比センサ
６６と同様な空燃比センサであってもよい。また、下流
側空燃比センサ６７の出力Voxsのみに基づいて機関の空
燃比をフィードバック制御するように構成してもよく、
第１触媒５３の内部の空燃比に応じて空燃比をフィード
バック制御する際のフィードバック制御定数を最大酸素
吸蔵量Ｃmaxに応じて変更するように構成してもよい。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の第１実施形態に係る内燃機関の空燃
比制御装置を適用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流量との関係を示したグラフ（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グラフ（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による空燃比フ
ィードバック制御（サブフィードバック制御）における
下流側空燃比センサの出力波形を示したタイムチャート
である。 【図６】 触媒の最大酸素吸蔵量を触媒劣化程度の関数
として描いたグラフである。 【図７】 触媒の最大酸素吸蔵量を吸入空気流量の関数
として描いたグラフである。 【図８】 触媒の最大酸素吸蔵量を触媒温度の関数とし
て描いたグラフである。 【図９】 空燃比フィードバック制御（サブフィードバ
ック制御）における最適なフィードバック制御ゲインを
最大酸素吸蔵量の関数として描いたグラフである。 【図１０】 図１に示したＣＰＵが実行する燃料噴射量
計算のためのルーチンを示したフローチャートである。 【図１１】 図１に示したＣＰＵが実行する空燃比フィ
ードバック補正量を計算するためのルーチンを示したフ
ローチャートである。 【図１２】 図１に示したＣＰＵが実行するサブフィー
ドバック制御量を計算するためのルーチンを示したフロ
ーチャートである。 【図１３】 図１に示した第１触媒の最大酸素吸蔵量を
求める際に制御される機関の空燃比（第１触媒上流の空
燃比）、下流側空燃比センサの出力、及び第１触媒の酸
素吸蔵量の変化を示したタイムチャートである。 【図１４】 図１に示したＣＰＵが実行する最大酸素吸
蔵量の算出のための制御を開始するか否かを決定するた
めのルーチンを示したフローチャートである。 【図１５】 図１に示したＣＰＵが実行する第１モード
のルーチンを示したフローチャートである。 【図１６】 図１に示したＣＰＵが実行する第２モード
のルーチンを示したフローチャートである。 【図１７】 図１に示したＣＰＵが実行する第３モード
のルーチンを示したフローチャートである。 【図１８】 図１に示したＣＰＵが実行する第１触媒の
酸素吸蔵量を算出するためのルーチンを示したフローチ
ャートである。 【図１９】 図１に示したＣＰＵが最大酸素吸蔵量の算
出及び触媒劣化判定のために実行するルーチンを示した
フローチャートである。 【図２０】 本発明の第２実施形態に係る空燃比制御装
置のＣＰＵが実行する触媒温度・吸入空気流量積算ルー
チンを示したフローチャートである。 【図２１】 本発明の第２実施形態に係る空燃比制御装
置のＣＰＵが実行する最大酸素吸蔵量算出ルーチンを示
したフローチャートである。 【図２２】 本発明の第２実施形態に係る空燃比制御装
置のＣＰＵが実行するサブフィードバック制御量を計算
するためのルーチン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
（第１触媒）、５４…三元触媒（第２触媒）、６６…上
流側空燃比センサ、６７…下流側空燃比センサ、７０…
電気制御装置、７１…ＣＰＵ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井手 宏二 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 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 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） 3G091 AA02 AA17 AA23 AA28 AB03 BA14 BA15 BA19 CB02 CB07 CB08 DA01 DA02 DB04 DB05 DB06 DB11 DB13 DC01 EA01 EA05 EA07 EA16 EA18 EA30 EA34 EA39 FB10 FB11 FB12 HA08 HA36 HA37 HA39 HA42 3G301 HA01 JA03 JA25 LA03 MA01 MA11 NC02 ND05 ND21 NE13 NE23 PA01Z PB03Z PD04A PD04Z PD12Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】排気通路に触媒を配設した内燃機関の空燃
   比制御装置であって、 前記触媒の最大酸素吸蔵量を算出する最大酸素吸蔵量算
   出手段と、 前記触媒下流の空燃比が目標空燃比となるように前記内
   燃機関の空燃比をフィードバック制御する空燃比フィー
   ドバック制御手段と、 前記空燃比のフィードバック制御におけるフィードバッ
   ク制御ゲインを前記算出された最大酸素吸蔵量に応じて
   変更する制御ゲイン変更手段とを備えた内燃機関の空燃
   比制御装置。