JP2009299541A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上流側触媒の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒での排気浄化効率が低下することを抑制する。
【解決手段】内燃機関の排気浄化装置は、上流側触媒１５に流入する排気空燃比を理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御と強制的にリーン化させるリーン化制御とを交互に行う。リッチ化制御実行時、酸素センサ２２の出力電圧が低下して所定電圧以下となってから所定期間が経過した後にリッチ化制御を停止してリーン化制御を実行する。また、リッチ化及びリーン化制御の実行中に酸素センサ２２の出力電圧変化に基づき上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量を推定する。また、リッチ化及びリーン化制御の実行にともなう下流側触媒１６の酸素吸蔵量の増減中心量が所定量よりも大きい場合には、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量が少ないときほど上記所定期間でのリッチ化度合を大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化用の上流側触媒及び上流側触媒の下流側に設けられる排気浄化用の下流側触媒を備える内燃機関に適用されて、上流側触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御と強制的にリーン化させるリーン化制御とを交互に行う制御手段を備える内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来、この種の内燃機関の排気浄化装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のものも含め、従来一般の内燃機関の排気浄化装置では、排気通路に設けられた酸素吸蔵機能を有する触媒を通じて排気の浄化を行うようにしている。また、こうした内燃機関の排気浄化装置では、以下のようにして、触媒の劣化判定を行うようにしている。すなわち、酸素吸蔵機能を有する触媒は、これに流入する排気の空燃比が理論空燃比に対してリーンのときには排気に含まれる酸素を吸蔵する一方、同空燃比が理論空燃比に対してリッチのときには吸蔵した酸素を放出する。また、触媒の劣化が進行するほど、触媒が吸蔵することのできる酸素量の最大値（以下、最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘ）が減少する。これらのことから、機関運転状態に基づいて触媒の最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘを推定するとともに、その推定された最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに基づいて触媒の劣化判定を行うようにしている。

具体的には、内燃機関の目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御と強制的にリーン化させるリーン化制御とを交互に行う、いわゆる空燃比アクティブ制御を行う。そして、リッチ化制御を通じて触媒の酸素吸蔵量が「０」となるまで触媒から酸素を放出させ、次に、リーン化制御を通じて触媒の酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘとなるまで触媒に酸素を吸蔵させる。リーン化制御が開始されて酸素の吸蔵が開始されてから酸素の吸蔵が完了するまでに触媒に流入した酸素量の積算値を最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘとして推定する。そして、推定された最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘに基づいて触媒の劣化判定を行う。

また、図８に示すように、内燃機関１には、排気通路１３に設けられる上流側触媒１５と同上流側触媒１５の下流側に設けられる下流側触媒１６とを備えるものがある。内燃機関１において、上流側触媒１５の上流側には空燃比センサ２１が設けられ、上流側触媒１５と下流側触媒１６との間には酸素センサ２２が設けられている。

こうした内燃機関１において、上記空燃比アクティブ制御を行うと、以下のように各種パラメータが推移する。すなわち、図９に示すように、時刻ｔ２１からリッチ化制御が行われると（図９（ａ））、上流側触媒１５では、吸蔵された酸素が放出されて酸素吸蔵量ＣＵが減少するようになる（図９（ｂ））。一方、下流側触媒１６では、上流側触媒１５から放出されて酸素を多く含んだ排気が流入することから、酸素吸蔵量ＣＬが増加するようになる（図９（ｄ））。そして、時刻ｔ２２において上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵが「０」となって上流側触媒１５から流出する排気の酸素濃度が所定濃度以下となると（図９（ｂ））、上流側触媒１５と下流側触媒１６との間に設けられた酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏは低下して所定電圧Ｖｏｔｈ以下となる（図９（ｃ））。このように酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以下となることをもって、リッチ化制御が停止され、次に、時刻ｔ２２からリーン化制御が行われるようになる（図９（ａ））。こうしてリーン化制御が行われると、上流側触媒１５では、排気に含まれる酸素が吸蔵されて酸素吸蔵量ＣＵが増加するようになる（図９（ｂ））。一方、下流側触媒１６では、上流側触媒１５にて酸素が吸蔵された後の酸素をほとんど含まない排気が流入することから、酸素吸蔵量ＣＬが減少するようになる（図９（ｄ））。
特開２００１―３２９８３２号公報

ところで、こうした空燃比アクティブ制御が行われると、下流側触媒１６においては、図９に示すように、所定の酸素吸蔵量ＣＬＡを中心として酸素吸蔵量ＣＬが増減することとなる。ところが、上流側触媒１５では、図１０に示すように、劣化等に起因して最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少なくなると、リッチ化制御及びリーン化制御における制御周期が短くなる。尚、図中に示される最大酸素吸蔵量ＣＵＮｍａｘは、劣化の全く生じていない初期の上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量である。そして、下流側触媒１６に流入する排気の酸素濃度が短い周期で変化するようになり、下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの増減幅が小さくなるとともに、その増減の周期も短くなる。その結果、下流側触媒１６では、酸素吸蔵量ＣＬの多い状態が継続する場合にはＮＯｘの浄化効率が低下し、酸素吸蔵量ＣＬの少ない状態が継続する場合にはＨＣの浄化効率が低下することとなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、上流側触媒の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒での排気の浄化効率が低下することを抑制することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化用の上流側触媒と、同上流側触媒の下流側に設けられる排気浄化用の下流側触媒と、前記上流側触媒から流出する排気の酸素濃度を検出する検出手段と、前記上流側触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御と強制的にリーン化させるリーン化制御とを交互に行う空燃比制御手段と、前記空燃比制御手段により前記リッチ化制御を実行するとき、前記検出手段により検出される前記排気の酸素濃度が低下して所定濃度以下となってから所定期間が経過した後に当該リッチ化制御を停止して前記リーン化制御を実行する切替手段とを備える内燃機関の排気浄化装置であって、前記リッチ化制御及び前記リーン化制御の実行中に前記検出手段により検出される排気の酸素濃度変化に基づいて前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量を推定する推定手段を備え、前記切替手段は、前記リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない前記下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも多い側を中心として増減する場合には、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して前記所定期間でのリッチ化度合を大きくすることをその要旨としている。

上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少なくなるほど、リッチ化制御の実行にともなう上流側触媒からの酸素の放出が早期に完了するようになる。これにより、リッチ化制御が開始されてから停止されるまでに要する時間、すなわちリッチ化制御における制御周期が短くなる。その結果、下流側触媒の酸素吸蔵量の増減幅が小さくなるとともに、その増減の周期も短くなる。従って、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも多い側を中心として増減する場合には、下流側触媒においては、酸素吸蔵量の多い状態が生じ、ＮＯｘの浄化効率が低下することとなる。

これに対して上記構成によれば、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも多い側を中心として増減する場合には、上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して、上流側触媒から流出する排気の酸素濃度が所定濃度以下となってからリッチ化制御が停止されるまでの所定期間におけるリッチ化度合が大きくされる。これにより、下流側触媒からの酸素の放出が促進されるようになり、上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときであっても、下流側触媒の酸素吸蔵量の多い状態に維持されたままになることを抑制することができるようになる。従って、上流側触媒の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒でのＮＯｘの浄化効率が低下することを抑制することができるようになる。

ちなみに、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも多い側を中心として増減するか否かについては、内燃機関の各種構成によって決まる固有値であるため、予め実験等を通じて把握するようにすればよい。

（２）請求項１に記載の発明は、請求項２に記載の発明によるように、前記制御手段は、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して前記所定期間を長くするといった態様をもって具体化することができる。

（３）また、請求項１または請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明によるように、前記制御手段は、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して前記所定期間での目標空燃比をリッチ側に設定するといった態様をもって具体化することもできる。

（４）請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記切替手段は、前記リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない前記下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも多い側を中心として増減する場合には、同下流側触媒の酸素吸蔵量の増減の中心が多い側にあるときほど、当該リッチ化制御の実行に際して前記所定期間でのリッチ化度合を大きくすることをその要旨としている。

リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも多い側を中心として増減する場合には、酸素吸蔵量の増減の中心が多い側にあるときほど、酸素吸蔵量の多い状態が生じやすく、ＮＯｘの浄化効率低下が一層顕著になる。この点、上記構成によれば、酸素吸蔵量の増減の中心が多い側にあるときほど、当該リッチ化制御の実行に際して上記所定期間でのリッチ化度合が大きくされる。これにより、下流側触媒の酸素吸蔵量の多い状態が生じることを的確に抑制することができるようになる。従って、上流側触媒の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒でのＮＯｘの浄化効率が低下することを的確に抑制することができるようになる。

（５）請求項５に記載の発明は、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化用の上流側触媒と、同上流側触媒の下流側に設けられる排気浄化用の下流側触媒と、前記上流側触媒から流出する排気の酸素濃度を検出する検出手段と、前記上流側触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御と強制的にリーン化させるリーン化制御とを交互に行う空燃比制御手段と、前記空燃比制御手段により前記リーン化制御を実行するとき、前記検出手段により検出される前記排気の酸素濃度が上昇して所定濃度以上となってから所定期間が経過した後に当該リーン化制御を停止して前記リッチ化制御を実行する切替手段とを備える内燃機関の排気浄化装置であって、前記リッチ化制御及び前記リーン化制御の実行中に前記検出手段により検出される排気の酸素濃度変化に基づいて前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量を推定する推定手段を備え、前記切替手段は、前記リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない前記下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも少ない側を中心として増減する場合には、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リーン化制御の実行に際して前記所定期間でのリーン化度合を大きくすることをその要旨としている。

上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少なくなるほど、リーン化制御の実行にともなう上流側触媒での酸素の吸蔵が早期に完了するようになる。これにより、リーン化制御が開始されてから停止されるまでに要する時間が短くなり、リーン化制御における制御周期が短くなる。その結果、下流側触媒の酸素吸蔵量の増減幅が小さくなるとともに、その増減の周期も短くなる。従って、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも少ない側を中心として増減する場合には、下流側触媒においては、酸素吸蔵量の少ない状態が生じ、ＨＣの浄化効率が低下することとなる。

これに対して上記構成によれば、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも少ない側を中心として増減する場合には、上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リーン化制御の実行に際して、上流側触媒から流出する排気の酸素濃度が所定濃度以上となってからリーン化制御が停止されるまでの所定期間におけるリーン化度合が大きくされる。これにより、下流側触媒での酸素の吸蔵が促進されるようになり、上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときであっても、下流側触媒の酸素吸蔵量の少ない状態に維持されたままになることを抑制することができるようになる。従って、上流側触媒の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒でのＨＣの浄化効率が低下することを抑制することができるようになる。

ちなみに、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも少ない側を中心として増減するか否かについては、内燃機関の各種構成によって決まる固有値であるため、予め実験等を通じて把握するようにすればよい。

（６）請求項５に記載の発明は、請求項６に記載の発明によるように、前記制御手段は、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リーン化制御の実行に際して前記所定期間を長くするといった態様をもって具体化することができる。

（７）また、請求項５または請求項６に記載の発明は、請求項７に記載の発明によるように、前記制御手段は、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リーン化制御の実行に際して前記所定期間での目標空燃比をリーン側に設定するといった態様をもって具体化することもできる。

（８）請求項８に記載の発明は、請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、前記切替手段は、前記リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない前記下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも少ない側を中心として増減する場合には、前記下流側触媒の酸素吸蔵量の増減の中心が少ない側にあるときほど、当該リーン化制御の実行に際して前記所定期間でのリーン化度合を大きくすることをその要旨としている。

リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも少ない側を中心として増減する場合には、酸素吸蔵量の増減の中心が少ない側にあるときほど、酸素吸蔵量の少ない状態が生じやすく、ＨＣの浄化効率低下が一層顕著になる。この点、上記構成によれば、酸素吸蔵量の増減の中心が少ない側にあるときほど、当該リーン化制御の実行に際して上記所定期間でのリーン化度合が大きくされる。これにより、下流側触媒の酸素吸蔵量の少ない状態が生じることを的確に抑制することができるようになる。従って、上流側触媒の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒でのＨＣの浄化効率が低下することを的確に抑制することができるようになる。

（９）請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の発明は、請求項９に記載の発明によるように、前記所定量は、前記下流側触媒の最大酸素吸蔵量の半分の値であるといった態様をもって具体化することができる。

ちなみに、下流側触媒の経時劣化は極めて小さいため、ここでは劣化の全く生じていない初期の最大酸素吸蔵量の半分の値を上記最大酸素吸蔵量とすることができる。

［第１実施形態］
以下、図１〜図４を参照して、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置を車載ガソリンエンジン（以下、「エンジン１」）の排気浄化装置として具体化した第１実施形態について詳細に説明する。

図１に、エンジン１及びこれを制御する電子制御装置２の概略構成を模式的に示す。
エンジン１は、吸気通路１１、燃焼室１２、及び排気通路１３を備えて構成されている。吸気通路１１には同吸気通路１１に燃料を噴射する燃料噴射弁１４が設けられている。燃料噴射弁１４から噴射された燃料と吸気通路１１を通じて供給される空気とが混合され、こうして混合された混合気が燃焼室１２に供給される。そして、燃焼室１２にて混合気が燃焼されることによりエンジン１の出力が発生する。また、燃焼により発生した排気は、排気通路１３へと排出される。排気通路１３には、その上流側から順に、上流側触媒１５及び下流側触媒１６が設けられている。これら上流側触媒１５及び下流側触媒１６は共に酸素吸蔵機能を有するものである。すなわち、これら触媒１５，１６は、これらに流入する排気の空燃比が理論空燃比に対してリーンのときには排気に含まれる酸素を吸蔵する一方、同空燃比が理論空燃比に対してリッチのときには吸蔵した酸素を放出する。

また、エンジン１には、その運転状態を検出するための各種センサが設けられている。すなわち、排気通路１３において上流側触媒１５の上流側には上流側触媒１５に流入する排気の酸素濃度を検出する空燃比センサ２１が設けられている。また、上流側触媒１５と下流側触媒１６との間には上流側触媒１５から流出する排気の酸素濃度を検出する酸素センサ２２が設けられている。ここで、空燃比センサ２１は、排気の酸素濃度に比例する電圧Ｖａｆを出力するものであり、排気の酸素濃度が高いときほど、すなわち排気の空燃比がリーン側にあるときほど大きな電圧Ｖａｆを出力する。酸素センサ２２は、排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチ側にあるときには約１Ｖの電圧Ｖｏを出力し、排気の空燃比が理論空燃比よりもリーン側にあるときには約０Ｖの電圧Ｖｏを出力するものである。また、排気の空燃比が理論空燃比を挟んでリッチ側からリーン側へ（リーン側からリッチ側へ）変化するときには電圧Ｖｏは急激に変化する。また、エンジン１のクランクシャフトの回転速度から機関回転速度ＮＥを検出する機関回転速度センサ２３が設けられている。また、燃焼室１２に供給される吸気の量（以下、「吸気量ＧＡ」）を検出する吸気量センサ２４が設けられている。尚、これらセンサ以外にも各種のセンサが必要に応じて設けられている。

電子制御装置２は、各種制御を実行するためのプログラム及び演算用マップ、並びに制御の実行に際して算出される各種データ等を記憶するメモリを備えて構成されており、上記各センサ２１〜２４をはじめとする各種センサの出力値により把握される機関運転状態等に基づいて、例えば次の各制御を実行する。すなわち、機関回転速度ＮＥ及び吸気量ＧＡ等に基づいて燃料噴射量Ｑを算出し、同燃料噴射量Ｑに応じて燃料噴射弁１４を制御する燃料噴射制御を実行する。

また、空燃比センサ２１の検出結果に基づいて混合気の空燃比ＡＦを推定し、こうして推定された空燃比が目標空燃比ＴＡＦに一致するように燃料噴射量Ｑに対する空燃比補正値を算出して燃料噴射量を増減補正する空燃比フィードバック制御を実行する。

また、混合気の空燃比ＡＦを制御することにより、上流側触媒１５に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御と強制的にリーン化させるリーン化制御とを交互に行う空燃比アクティブ制御を実行する。

また、電子制御装置２は、空燃比アクティブ制御の実行中に、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏの変化に基づいて上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘを推定する最大酸素吸蔵量推定制御を実行する。具体的には、リッチ化制御を通じて上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵが「０」となるまで同触媒１５から酸素を放出させる。上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵが「０」となって上流側触媒１５から流出する排気の酸素濃度が所定濃度以下になると、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏは低下して所定電圧Ｖｏｔｈ以下となる。このことから、上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵが「０」となったことを酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以下となることをもって把握することができる。ここで、本実施形態では、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以下となってから所定期間ΔｔＲが経過した後に当該リッチ化制御を停止してリーン化制御を実行する切替制御を行うようにしている。次に、リーン化制御を通じて上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵが最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘとなるまで同触媒１５に酸素を吸蔵させる。そして、上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵが最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘとなって上流側触媒１５から流出する排気の酸素濃度が所定濃度以上になると、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏは上昇して所定電圧Ｖｏｔｈ以上となる。このことから、上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵが最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘとなったことを酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以上となることをもって把握することができる。従って、リーン化制御が開始されて酸素の吸蔵が開始されてから酸素の吸蔵が完了するまでに触媒１５に流入した酸素量の積算値を最大酸素吸蔵量Ｃｍａｘとして推定するようにしている。ちなみに、本実施形態では、吸気量センサ２４の検出結果に基づいて排気の流量を推定するとともに、空燃比センサ２１の出力電圧Ｖａｆに基づいて排気の酸素濃度を把握することにより、上流側触媒１５に流入した酸素量を推定するようにしている。

更に、電子制御装置２は、触媒の劣化が進行するほど同触媒の最大酸素吸蔵量が減少することから、最大酸素吸蔵量推定制御を通じて推定された最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘに基づいて上流側触媒１５の劣化判定を行う触媒劣化判定制御を実行する。

ところで、前述したように、空燃比アクティブ制御でのリッチ化制御及びリーン化制御が行われると、下流側触媒１６においては、所定の酸素吸蔵量ＣＬＡを中心として酸素吸蔵量ＣＬが増減することとなる。ところが、上流側触媒１５では、劣化等に起因して最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少なくなるほど、リッチ化制御の実行にともなう上流側触媒１５からの酸素の放出が早期に完了するようになる。これにより、リッチ化制御が開始されてから停止されるまでに要する時間、すなわちリッチ化制御における制御周期が短くなる。その結果、下流側触媒１６の酸素吸蔵量の増減幅が小さくなるとともに、その増減の周期も短くなる。その結果、下流側触媒１６では、酸素吸蔵量ＣＬの多い状態が継続する場合にはＮＯｘの浄化効率が低下することとなる。

そこで、本実施形態では、リッチ化制御の実行に際して、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが低下して所定電圧Ｖｏｔｈ以下となってから、当該リッチ化制御を停止してリーン化制御を実行するまでの所定期間ΔｔＲでのリッチ化度合を以下のように設定することにより、上流側触媒１５の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒１６でのＮＯｘの浄化効率が低下することを抑制するようにしている。すなわち、空燃比アクティブ制御でのリッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも多い側を中心として増減する場合には、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して上記所定期間ΔｔＲを長くすることにより、同所定期間ΔｔＲでのリッチ化度合を大きくするようにしている。尚、本実施形態では、上流側触媒１５から流出する排気の空燃比が理論空燃比に対してリーン側からリッチ側へと変化する途中に酸素センサ２２から出力される電圧Ｖｏ（０＜Ｖｏ＜１）を、上記所定電圧Ｖｏｔｈとして設定している。

また、本実施形態では、下流側触媒１６の初期の最大酸素吸蔵量ＣＬＮｍａｘを予め把握しておき、同最大酸素吸蔵量ＣＬＮｍａｘの半分の値を上記所定量ＣＬＮｍａｘ／２として設定している。これは、下流側触媒１６の経時劣化が極めて小さいため、劣化の全く生じていない初期の最大酸素吸蔵量ＣＬＮｍａｘを現在の最大酸素吸蔵量とみなすことができるためである。

ちなみに、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも多い側を中心として増減するか否かについて、より詳しくは、下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの増減の中心量ＣＬＡの大きさについては、エンジン１の各種構成によって決まる固有値であるため、予め実験等を通じて把握するようにすればよい。

また、空燃比アクティブ制御でのリッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも多い側を中心として増減する場合には、酸素吸蔵量の増減の中心ＣＬＡが多い側にあるときほど、酸素吸蔵量ＣＬの多い状態が生じやすく、ＮＯｘの浄化効率低下が一層顕著になる。

そこで、本実施形態では、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも多い側を中心として増減する場合には、下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの増減の中心ＣＬＡが多い側にあるときほど、当該リッチ化制御の実行に際して上記所定期間ΔｔＲを長くするようにしている。これにより、上流側触媒１５の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒１６でのＮＯｘの浄化効率が低下することを的確に抑制するようにしている。

次に、図２及び図３を参照して、空燃比アクティブ制御においてリッチ化制御からリーン制御への切り替えを行う切替制御について詳細に説明する。尚、図２は、こうした切替制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、空燃比アクティブ制御が実行されているときに電子制御装置２によって繰り返し実行される。また、図３は、切替制御における所定期間ΔｔＲを設定するためのマップである。

この処理では、まず、リッチ化制御が実行されているか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ここで、リッチ化制御が実行されていない場合には（ステップＳ１０１：「ＮＯ」）、リッチ化制御からリーン化制御への切り替えを行うタイミングではないものとして、この一連の処理を一旦終了する。一方、リッチ化制御が実行されている場合には（ステップＳ１０１：「ＹＥＳ」）、次に、切替制御における所定期間ΔｔＲが未設定であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。ここで、リッチ化制御が実行されて最初にこの処理に移行したときには、所定期間ΔｔＲが未設定である旨判断されて（ステップＳ１０２：「ＹＥＳ」）、次に、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘと下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの増減の中心量ＣＬＡとに基づいて上記所定期間ΔｔＲを設定する（ステップＳ１０３）。ここでは、図３に示すように、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが小さいときほど、また下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの増減の中心量ＣＬＡが大きいほど所定期間ΔｔＲが大きな値として設定される。

一方、所定期間ΔｔＲが既に設定されている場合（ステップＳ１０２：「ＮＯ」）には、上記ステップＳ１０３の処理をスキップして、次に、ステップＳ１０４の処理に移行する。

ステップＳ１０４の処理では、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以下であるか否かを判断する。このステップＳ１０４の判断処理を通じて、酸素センサ２２により検出される排気の酸素濃度が低下して所定濃度以下となったか否か、より詳しくは、上流側触媒１５から流出する排気の空燃比が理論空燃比に対してリーン側からリッチ側へと変化したか否かが判断される。そして、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以下である場合には（ステップＳ１０４：「ＹＥＳ」）、次に、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以下となってから上記所定期間ΔｔＲが経過したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。そしてこの結果、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以下となってから上記所定期間ΔｔＲが経過した場合には（ステップＳ１０５：「ＹＥＳ」）、当該リッチ制御を停止するとともにリーン制御を実行して（ステップＳ１０６）、この一連の処理を一旦終了する。尚、このとき、空燃比アクティブ制御の停止条件が成立したときにはリーン制御を実行しないようにすることもできる。

一方、上記ステップＳ１０４の判断処理及び上記ステップＳ１０５の判断処理において否定判断された場合には、この一連の処理を一旦終了する。
次に、図４のタイミングチャートを参照して、空燃比フィードバック制御において、リッチ化制御からリーン制御への切り替えを行う切替制御の実行にともなう（ａ）目標空燃比ＴＡＦの推移、（ｂ）上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵの推移、（ｃ）酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏの推移、及び（ｄ）下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの推移の一例について説明する。尚、図中に示される最大酸素吸蔵量ＣＵＮｍａｘは、劣化の全く生じていない初期の上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量である。

時刻ｔ１からリッチ化制御が実行されると（図４（ａ））、上流側触媒１５では、吸蔵された酸素が放出されて酸素吸蔵量ＣＵが減少するようになる（図４（ｂ））。一方、下流側触媒１６では、上流側触媒１５から放出されて酸素を多く含んだ排気が流入することから、酸素吸蔵量ＣＬが増加するようになる（図４（ｄ））。そして、時刻ｔ２において上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵが「０」となって（図４（ｂ））、上流側触媒１５から流出する排気の空燃比が理論空燃比に対してリーン側からリッチ側へと変化すると、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏは低下して所定電圧Ｖｏｔｈ以下となる（図４（ｃ））。このとき、従来の燃料噴射装置では、図中に二点差線により示すように、リッチ化制御が停止されてリーン化制御を実行されるようになる（図４（ａ））。これに対して、本実施形態では、時刻ｔ２から所定期間ΔｔＲが経過するまではリッチ化制御が継続されるようになる（図４（ａ））。これにより、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの所定期間ΔｔＲにおいては、リッチ化された排気が上流側触媒１５を通過して下流側触媒１６に流入するようになることで、下流側触媒１６では、吸蔵された酸素の放出が促進されるようになる（図４（ｄ））。その後、時刻ｔ３において、リッチ化制御が停止されるとともにリーン化制御が実行されるようになる（図４（ａ））。

次に、時刻ｔ３からリーン化制御が実行されると（図４（ａ））、上流側触媒１５では、排気に含まれる酸素が吸蔵されて酸素吸蔵量ＣＵが増加するようになる（図４（ｂ））。一方、下流側触媒１６では、上流側触媒１５にて酸素が吸蔵された後の酸素をほとんど含まない排気が流入することから、酸素吸蔵量ＣＬが減少するようになる（図４（ｄ））。そして、時刻ｔ５において上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵが最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘとなって（図４（ｂ））、上流側触媒１５から流出する排気の空燃比が理論空燃比に対してリッチ側からリーン側へと変化すると、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏは上昇して所定電圧Ｖｏｔｈ以上となる（図４（ｃ））。このとき、リーン化制御が停止されるとともにリッチ化制御が実行されるようになる（図４（ａ））。尚、時刻ｔ５以降においては、空燃比アクティブ制御の定時条件が成立するまで、時刻ｔ１から時刻ｔ５までと同様にしてリッチ化制御及びリーン化制御が交互に実行されるようになる。

以上説明した実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に列記する作用効果が得られるようになる。
（１）エンジン１の排気浄化装置は、上流側触媒１５に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御と強制的にリーン化させるリーン化制御とを交互に行う空燃比アクティブ制御を行うこととした。また、空燃比アクティブ制御でのリッチ化制御を実行するとき、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが低下して所定電圧Ｖｏｔｈ以下となってから所定期間ΔｔＲが経過した後に当該リッチ化制御を停止してリーン化制御を実行する切替制御を行うこととした。また、リッチ化制御及びリーン化制御の実行中に酸素センサ２２により検出される排気の酸素濃度変化に基づいて上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘを推定することとした。また、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも多い側を中心として増減する場合には、推定される上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して上記所定期間ΔｔＲを長くすることとした。また、上記所定量ＣＬＮｍａｘ／２は、下流側触媒１６の最大酸素吸蔵量の半分の値であることとした。これにより、下流側触媒１６からの酸素の放出が促進されるようになり、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときであっても、下流側触媒１６の酸素吸蔵量の多い状態に維持されたままになることを抑制することができるようになる。従って、上流側触媒１５の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒１６でのＮＯｘの浄化効率が低下することを抑制することができるようになる。

（２）リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも多い側を中心として増減する場合には、下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの増減の中心ＣＬＡが多い側にあるときほど、当該リッチ化制御の実行に際して上記所定期間ΔｔＲを長くすることとした。これにより、下流側触媒１６の酸素吸蔵量の多い状態が生じることを的確に抑制することができるようになる。従って、上流側触媒１５の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒１６でのＮＯｘの浄化効率が低下することを的確に抑制することができるようになる。

［第２実施形態］
以下、図５〜図７を参照して、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第２実施形態について詳細に説明する。尚、エンジン１等の構成は先の第１実施形態のものと同一であるため、ここでは同構成に関する説明を割愛する。

空燃比アクティブ制御でのリッチ化制御及びリーン化制御が行われると、下流側触媒１６においては、所定の酸素吸蔵量ＣＬＡを中心として酸素吸蔵量ＣＬが増減することとなる。ところが、上流側触媒１５では、劣化等に起因して最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少なくなるほど、リッチ化制御の実行にともなう上流側触媒１５からの酸素の放出が早期に完了するようになる。これにより、リッチ化制御が開始されてから停止されるまでに要する時間、すなわちリッチ化制御における制御周期が短くなる。その結果、下流側触媒１６の酸素吸蔵量の増減幅が小さくなるとともに、その増減の周期も短くなる。その結果、下流側触媒１６では、酸素吸蔵量ＣＬの少ない状態が継続する場合にはＨＣの浄化効率が低下することとなる。

そこで、本実施形態では、リーン化制御の実行に際して、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが上昇して所定電圧Ｖｏｔｈ以上となってから、当該リーン化制御を停止してリッチ化制御を実行するまでの所定期間ΔｔＬでのリーン化度合を以下のように設定することにより、上流側触媒１５の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒１６でのＨＣの浄化効率が低下することを抑制するようにしている。すなわち、空燃比アクティブ制御でのリッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも少ない側を中心として増減する場合には、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して上記所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦをリーン側に設定することにより、同所定期間ΔｔＬでのリーン化度合を大きくするようにしている。尚、本実施形態では、所定期間ΔｔＬを固定値としている。また、上流側触媒１５から流出する排気の空燃比が理論空燃比に対してリッチ側からリーン側へと変化する途中に酸素センサ２２から出力される電圧Ｖｏ（０＜Ｖｏ＜１）を、上記所定電圧Ｖｏｔｈとして設定している。

ちなみに、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも少ない側を中心として増減するか否かについて、より詳しくは、下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの増減の中心量ＣＬＡの大きさについては、エンジン１の各種構成によって決まる固有値であるため、予め実験等を通じて把握するようにすればよい。

また、空燃比アクティブ制御でのリッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも少ない側を中心として増減する場合には、酸素吸蔵量の増減の中心ＣＬＡが少ない側にあるときほど、酸素吸蔵量ＣＬの少ない状態が生じやすく、ＨＣの浄化効率低下が一層顕著になる。

そこで、本実施形態では、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも少ない側を中心として増減する場合には、下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの増減の中心ＣＬＡが少ない側にあるときほど、当該リーン化制御の実行に際して上記所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦをリーン側に設定するようにしている。これにより、上流側触媒１５の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒１６でのＨＣの浄化効率が低下することを的確に抑制するようにしている。

次に、図５及び図６を参照して、空燃比アクティブ制御においてリーン化制御からリッチ制御への切り替えを行う切替制御について詳細に説明する。尚、図５は、こうした切替制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の処理は、空燃比アクティブ制御が実行されているときに電子制御装置２によって繰り返し実行される。また、図６は、切替制御における所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦを設定するためのマップである。

この処理では、まず、リーン化制御が実行されているか否かを判断する（ステップＳ２０１）。ここで、リーン化制御が実行されていない場合には（ステップＳ２０１：「ＮＯ」）、リーン化制御からリッチ化制御への切り替えを行うタイミングではないものとして、この一連の処理を一旦終了する。一方、リーン化制御が実行されている場合には（ステップＳ２０１：「ＹＥＳ」）、次に、切替制御における所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦＬが未設定であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。ここで、リーン化制御が実行されて最初にこの処理に移行したときには、所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦＬが未設定である旨判断されて（ステップＳ２０２：「ＹＥＳ」）、次に、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘと下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの増減の中心量ＣＬＡとに基づいて上記所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦＬを設定する（ステップＳ２０３）。ここでは、図６に示すように、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが小さいときほど、また下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの増減の中心量ＣＬＡが小さいほど所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦＬがリーン側に設定される。

一方、所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦＬが既に設定されている場合（ステップＳ２０２：「ＮＯ」）には、次に、ステップＳ２０４の処理に移行する。
ステップＳ２０４の処理では、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以上であるか否かを判断する。このステップＳ２０４の判断処理を通じて、酸素センサ２２により検出される排気の酸素濃度が上昇して所定濃度以上となったか否か、より詳しくは、上流側触媒１５から流出する排気の空燃比が理論空燃比に対してリッチ側からリーン側へと変化したか否かが判断される。そして、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以上である場合には（ステップＳ２０４：「ＹＥＳ」）、次に、目標空燃比ＴＡＦを、上記ステップＳ２０３の処理にて設定された上記目標空燃比ＴＡＦＬに設定する（ステップＳ２０５）。こうして所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦが設定されると、次に、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以上となってから上記所定期間ΔｔＬが経過したか否かを判断する（ステップＳ２０６）。そしてこの結果、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが所定電圧Ｖｏｔｈ以上となってから上記所定期間ΔｔＬが経過した場合には（ステップＳ２０６：「ＹＥＳ」）、当該リーン化制御を停止するとともにリッチ化制御を実行して（ステップＳ２０７）、この一連の処理を一旦終了する。尚、このとき、空燃比アクティブ制御の停止条件が成立したときにはリッチ制御を実行しないようにすることもできる。

一方、上記ステップＳ２０４の判断処理及び上記ステップＳ２０６の判断処理において否定判断された場合には、この一連の処理を一旦終了する。
次に、図７のタイミングチャートを参照して、空燃比フィードバック制御において、リーン化制御からリッチ化制御への切り替えを行う切替制御の実行にともなう（ａ）目標空燃比ＴＡＦの推移、（ｂ）上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵの推移、（ｃ）酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏの推移、及び（ｄ）下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの推移の一例について説明する。尚、図中に示される最大酸素吸蔵量ＣＵＮｍａｘは、劣化の全く生じていない初期の上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量である。

時刻ｔ１１からリッチ化制御が実行されると（図７（ａ））、上流側触媒１５では、吸蔵された酸素が放出されて酸素吸蔵量ＣＵが減少するようになる（図７（ｂ））。一方、下流側触媒１６では、上流側触媒１５から放出されて酸素を多く含んだ排気が流入することから、酸素吸蔵量ＣＬが増加するようになる（図７（ｄ））。そして、時刻ｔ１２において上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵが「０」となって（図７（ｂ））、上流側触媒１５から流出する排気空燃比が理論空燃比に対してリーン側からリッチ側へと変化すると、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏは低下して所定電圧Ｖｏｔｈ以下となり（図７（ｃ））、リッチ化制御が停止されるとともにリーン化制御が実行されるようになる（図４（ａ））。

次に、リーン化制御が実行されると（図４（ａ））、上流側触媒１５では、排気に含まれる酸素が吸蔵されて酸素吸蔵量ＣＵが増加するようになる（図７（ｂ））。一方、下流側触媒１６では、上流側触媒１５にて酸素が吸蔵された後の酸素をほとんど含まない排気が流入することから、酸素吸蔵量ＣＬが減少するようになる（図７（ｄ））。そして、時刻ｔ１３において上流側触媒１５の酸素吸蔵量ＣＵが最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘとなって（図７（ｂ））、上流側触媒１５から流出する排気の空燃比が理論空燃比に対してリッチ側からリーン側へと変化すると、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏは上昇して所定電圧Ｖｏｔｈ以上となる（図７（ｃ））。このとき、従来の燃料噴射装置では、図中に二点差線により示すように、リーン化制御が停止されてリッチ化制御を実行されるようになる（図７（ａ））。これに対して、本実施形態では、時刻ｔ１３から所定期間ΔｔＬが経過するまではリッチ化制御が継続されるようになる（図７（ａ））。更に、上記所定期間ΔｔＬにおいては、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までに比べて目標空燃比ＴＡＦがリーン側に設定される（図７（ａ））。これにより、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間ΔｔＬにおいては、リーン化された排気が上流側触媒１５を通過して下流側触媒１６に流入するようになることで、下流側触媒１６では、酸素の吸蔵が促進されるようになる（図７（ｄ））。そして、時刻ｔ１４において、リーン化制御が停止されるとともにリッチ化制御が実行されるようになる（図７（ａ））。尚、時刻ｔ１４以降においては、空燃比アクティブ制御の定時条件が成立するまで、時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までと同様にしてリッチ化制御及びリーン化制御が交互に実行されるようになる。

以上説明した実施形態にかかる内燃機関の排気浄化装置によれば、以下に列記する作用効果が得られるようになる。
（３）エンジン１の排気浄化装置は、上流側触媒１５に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御と強制的にリーン化させるリーン化制御とを交互に行う空燃比アクティブ制御を行うこととした。また、空燃比アクティブ制御でのリーン化制御を実行するとき、酸素センサ２２の出力電圧Ｖｏが上昇して所定電圧Ｖｏｔｈ以上となってから所定期間ΔｔＬが経過した後に当該リーン化制御を停止してリッチ化制御を実行する切替制御を行うこととした。また、リッチ化制御及びリーン化制御の実行中に酸素センサ２２により検出される排気の酸素濃度変化に基づいて上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘを推定することとした。また、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも少ない側を中心として増減する場合には、推定される上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、当該リーン化制御の実行に際して上記所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦをリーン側に設定することとした。また、上記所定量ＣＬＮｍａｘ／２は、下流側触媒１６の最大酸素吸蔵量の半分の値であることとした。これにより、下流側触媒１６での酸素の吸蔵が促進されるようになり、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときであっても、下流側触媒１６の酸素吸蔵量の少ない状態に維持されたままになることを抑制することができるようになる。従って、上流側触媒１５の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒１６でのＨＣの浄化効率が低下することを抑制することができるようになる。

（４）リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬが所定量ＣＬＮｍａｘ／２よりも少ない側を中心として増減する場合には、下流側触媒１６の酸素吸蔵量ＣＬの増減の中心ＣＬＡが少ない側にあるときほど、当該リーン化制御の実行に際して上記所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦをリーン側に設定することとした。これにより、下流側触媒１６の酸素吸蔵量の少ない状態が生じることを的確に抑制することができるようになる。従って、上流側触媒１５の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒１６でのＨＣの浄化効率が低下することを的確に抑制することができるようになる。

尚、本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置は、上記実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記各実施形態では、下流側触媒１６において、酸素吸蔵量ＣＬの多い状態が継続するか否か、或いは、酸素吸蔵量ＣＬの少ない状態が継続するか否かを判断するための所定量を、下流側触媒１６の最大酸素吸蔵量の半分の値ＣＬＮｍａｘ／２としているが、こうした所定量はこれに限られるものではない。下流側触媒１６の最大酸素吸蔵量の半分の値ＣＬＮｍａｘ／２よりもやや大きい値や、反対にやや小さい値であっても、上記各実施形態に準ずる作用効果を奏することはできる。

・上記第１実施形態によるように、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量が所定量よりも多い側を中心として増減する場合には、下流側触媒１６の酸素吸蔵量の増減の中心が多い側にあるときほど、当該リッチ化制御の実行に際して所定期間ΔｔＲを長くすることが、下流側触媒１６の酸素吸蔵量の多い状態が生じることを的確に抑制する上では望ましい。しかし、こうした制御を行わずとも、上流側触媒１５の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒１６でのＮＯｘの浄化効率が低下することを、ある程度は抑制することができるようになる。

・上記第２実施形態によるように、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量が所定量よりも少ない側を中心として増減する場合には、下流側触媒１６の酸素吸蔵量の増減の中心が少ない側にあるときほど、当該リーン化制御の実行に際して所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦをリーン側に設定することが、下流側触媒１６の酸素吸蔵量の少ない状態が生じることを的確に抑制する上では望ましい。しかし、こうした制御を行わずとも、上流側触媒１５の酸素吸蔵量が少なくなることに起因して下流側触媒１６でのＨＣの浄化効率が低下することを、ある程度は抑制することができるようになる。

・上記第１実施形態では、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して所定期間ΔｔＲを長く設定するようにしている。しかし、本発明にかかる切替制御はこれに限られるものではなく、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘに拘わらず所定期間ΔｔＲを固定値とするとともに、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、所定期間ΔｔＲでの目標空燃比ＴＡＦをリッチ側に設定するようにしてもよい。また、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、所定期間ΔｔＲを長くするとともに、同所定期間ΔｔＲでの目標空燃比ＴＡＦをリッチ側に設定するようにしてもよい。これらの場合であっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

結局のところ、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量が所定量よりも多い側を中心として増減する場合には、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して所定期間ΔｔＲでのリッチ化度合を大きくするものであればよい。

・上記第２実施形態では、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、当該リーン化制御の実行に際してΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦをリーン側に設定するようにしている。しかし、本発明にかかる切替制御はこれに限られるものではなく、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘに拘わらず所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦを固定値とするとともに、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、所定期間ΔｔＬを長くするようにしてもよい。また、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、所定期間ΔｔＬを長くするとともに、同所定期間ΔｔＬでの目標空燃比ＴＡＦをリーン側に設定するようにしてもよい。これらの場合であっても、上記第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

結局のところ、リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない下流側触媒１６の酸素吸蔵量が所定量よりも少ない側を中心として増減する場合には、上流側触媒１５の最大酸素吸蔵量ＣＵｍａｘが少ないときほど、当該リーン化制御の実行に際して所定期間ΔｔＬでのリーン化度合を大きくするものであればよい。

本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第１実施形態について、エンジン及びこれを制御する電子制御装置の概略構成を示す模式図。 同実施形態の切替制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の切替制御における所定期間を設定するためのマップ。 同実施形態の切替制御の実行にともなうタイミングチャートであって、（ａ）目標空燃比の推移、（ｂ）上流側触媒の酸素吸蔵量の推移、（ｃ）酸素センサの出力電圧の推移、及び（ｄ）下流側触媒の酸素吸蔵量の推移を示すタイミングチャート。 本発明にかかる内燃機関の排気浄化装置の第２実施形態について、切替制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の切替制御における所定期間を設定するためのマップ。 同実施形態の切替制御の実行にともなうタイミングチャートであって、（ａ）目標空燃比の推移、（ｂ）上流側触媒の酸素吸蔵量の推移、（ｃ）酸素センサの出力電圧の推移、及び（ｄ）下流側触媒の酸素吸蔵量の推移を示すタイミングチャート。 従来の内燃機関の排気浄化装置について、内燃機関及びこれを制御する電子制御装置の概略構成を示す模式図。 従来の空燃比フィードバック制御の実行にともなうタイミングチャートであって、（ａ）目標空燃比の推移、（ｂ）上流側触媒の酸素吸蔵量の推移、（ｃ）酸素センサの出力電圧の推移、及び（ｄ）下流側触媒の酸素吸蔵量の推移を示すタイミングチャート。 従来の空燃比フィードバック制御の実行にともなうタイミングチャートであって、（ａ）目標空燃比の推移、（ｂ）上流側触媒の酸素吸蔵量の推移、（ｃ）酸素センサの出力電圧の推移、及び（ｄ）下流側触媒の酸素吸蔵量の推移を示すタイミングチャート。

符号の説明

１…エンジン、２…電子制御装置（推定手段、空燃比制御手段、切替手段、）、１１…吸気通路、１２…燃焼室、１３…排気通路、１４…燃料噴射弁、１５…上流側触媒、１６…下流側触媒、２１…空燃比センサ、２２…酸素センサ（検出手段）、２３…機関回転速度センサ、２４…吸気量センサ。

Claims (9)

1. 内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化用の上流側触媒と、同上流側触媒の下流側に設けられる排気浄化用の下流側触媒と、前記上流側触媒から流出する排気の酸素濃度を検出する検出手段と、前記上流側触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御と強制的にリーン化させるリーン化制御とを交互に行う空燃比制御手段と、前記空燃比制御手段により前記リッチ化制御を実行するとき、前記検出手段により検出される前記排気の酸素濃度が低下して所定濃度以下となってから所定期間が経過した後に当該リッチ化制御を停止して前記リーン化制御を実行する切替手段とを備える内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記リッチ化制御及び前記リーン化制御の実行中に前記検出手段により検出される排気の酸素濃度変化に基づいて前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量を推定する推定手段を備え、
   前記切替手段は、前記リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない前記下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも多い側を中心として増減する場合には、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して前記所定期間でのリッチ化度合を大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記切替手段は、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して前記所定期間を長くする
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記切替手段は、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リッチ化制御の実行に際して前記所定期間での目標空燃比をリッチ側に設定する
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記切替手段は、前記リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない前記下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも多い側を中心として増減する場合には、同下流側触媒の酸素吸蔵量の増減の中心が多い側にあるときほど、当該リッチ化制御の実行に際して前記所定期間でのリッチ化度合を大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
5. 内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化用の上流側触媒と、同上流側触媒の下流側に設けられる排気浄化用の下流側触媒と、前記上流側触媒から流出する排気の酸素濃度を検出する検出手段と、前記上流側触媒に流入する排気の空燃比を理論空燃比に対して強制的にリッチ化させるリッチ化制御と強制的にリーン化させるリーン化制御とを交互に行う空燃比制御手段と、前記空燃比制御手段により前記リーン化制御を実行するとき、前記検出手段により検出される前記排気の酸素濃度が上昇して所定濃度以上となってから所定期間が経過した後に当該リーン化制御を停止して前記リッチ化制御を実行する切替手段とを備える内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記リッチ化制御及び前記リーン化制御の実行中に前記検出手段により検出される排気の酸素濃度変化に基づいて前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量を推定する推定手段を備え、
   前記切替手段は、前記リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない前記下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも少ない側を中心として増減する場合には、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リーン化制御の実行に際して前記所定期間でのリーン化度合を大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記切替手段は、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リーン化制御の実行に際して前記所定期間を長くする
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記切替手段は、前記推定手段により推定される前記上流側触媒の最大酸素吸蔵量が少ないときほど、当該リーン化制御の実行に際して前記所定期間での目標空燃比をリーン側に設定する
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
8. 請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記切替手段は、前記リッチ化制御及びリーン化制御の実行にともない前記下流側触媒の酸素吸蔵量が所定量よりも少ない側を中心として増減する場合には、前記下流側触媒の酸素吸蔵量の増減の中心が少ない側にあるときほど、当該リーン化制御の実行に際して前記所定期間でのリーン化度合を大きくする
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
   前記所定量は、前記下流側触媒の最大酸素吸蔵量の半分の値である
   ことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。

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