JP2013064384A - Air-fuel ratio control system of internal combustion engine - Google Patents

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和久 松田
Koji Morita
晃司 森田
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純一 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air-fuel ratio control system capable of further improving emission, even when responsiveness of a downstream side air-fuel ratio sensor is not excellent.SOLUTION: When an output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor arranged downstream of a catalyst reduces and the size |ΔVoxs| of a variation ΔVoxs per predetermined time of the output value Voxs becomes a lean determining threshold value ΔVLeanth or more, the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich. When the output value Voxs increases and the size |ΔVoxs| of the variation ΔVoxs becomes a rich determining threshold value ΔVRichth or more, the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean. As responsiveness of a change in the output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 to a change in the air-fuel ratio of catalyst outflow gas becomes not excellent, the lean determining threshold value is changed so that the size of the lean determining threshold value becomes small, and the rich determining threshold value is changed so that the size of the rich determining threshold value becomes small.

Description

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に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine having a three-way catalyst in an exhaust passage.

従来より、内燃機関から排出される排ガスを浄化するために同機関の排気通路に「酸素吸蔵機能を備える三元触媒」が配設されている。この三元触媒は、周知のように、その三元触媒に流入するガス(触媒流入ガス)に過剰の酸素が含まれているとき、その酸素を吸蔵するとともにNOxを浄化する。三元触媒は、触媒流入ガスに過剰な未燃物が含まれているとき、吸蔵している酸素を放出してその未燃物を浄化する。以下、三元触媒は単に「触媒」とも称呼される。   Conventionally, in order to purify exhaust gas discharged from an internal combustion engine, a “three-way catalyst having an oxygen storage function” is disposed in an exhaust passage of the engine. As is well known, when a gas flowing into the three-way catalyst (catalyst inflow gas) contains excessive oxygen, the three-way catalyst occludes the oxygen and purifies NOx. When the catalyst inflow gas contains excessive unburned substances, the three-way catalyst releases the stored oxygen and purifies the unburned substances. Hereinafter, the three-way catalyst is also simply referred to as “catalyst”.

従来の空燃比制御装置(従来装置)は、機関の排気通路であって触媒の下流に配設された下流側空燃比センサを備える。従来装置は、その下流側空燃比センサの出力値に基づいて触媒の状態(酸素吸蔵状態)を実質的に判定し、その判定した触媒の状態に基づいて機関に供給される混合気の空燃比(即ち、触媒流入ガスの空燃比)を変更する。機関に供給される混合気の空燃比は、「機関の空燃比」とも称呼される。   A conventional air-fuel ratio control device (conventional device) includes a downstream air-fuel ratio sensor disposed in the engine exhaust passage and downstream of the catalyst. The conventional device substantially determines the state of the catalyst (oxygen storage state) based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine based on the determined state of the catalyst (That is, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas) is changed. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is also referred to as “engine air-fuel ratio”.

より具体的に述べると、下流側空燃比センサは図2に示した出力値Voxsを出力する。この下流側空燃比センサは濃淡電池型の酸素濃度センサとも称呼される。   More specifically, the downstream air-fuel ratio sensor outputs the output value Voxs shown in FIG. This downstream air-fuel ratio sensor is also called a concentration cell type oxygen concentration sensor.

下流側空燃比センサの出力値Voxsは、図2に示したように、触媒から流出するガス(触媒流出ガス)の空燃比が理論空燃比よりも小さい場合(理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である場合)、即ち、触媒流出ガスに過剰な酸素が含まれていない場合、最大値Vmax(例えば、1V)又は最大値Vmax近傍の値となる。この場合、触媒の状態は、一般に、酸素不足状態である(触媒内に酸素が殆ど吸蔵されていない)と判断され得る。   As shown in FIG. 2, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor is obtained when the air-fuel ratio of the gas flowing out from the catalyst (catalyst outflow gas) is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (the air side richer than the stoichiometric air-fuel ratio). In the case of the fuel ratio), that is, when the catalyst outflow gas does not contain excessive oxygen, the maximum value Vmax (for example, 1 V) or a value near the maximum value Vmax is obtained. In this case, the state of the catalyst can generally be determined to be an oxygen-deficient state (almost no oxygen is stored in the catalyst).

下流側空燃比センサの出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい場合(理論空燃比よりもリーン側の空燃比である場合)、即ち、触媒流出ガスに過剰の酸素が含まれている場合、最小値Vmin(例えば、0V)又は最小値Vmin近傍の値となる。この場合、触媒の状態は、一般に、酸素過剰状態である(触媒内に吸蔵されている酸素の量が、最大酸素吸蔵量Cmaxに近い)と判断され得る。   The output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor is obtained when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio (when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio), that is, excess oxygen in the catalyst outflow gas. Is included, it becomes a minimum value Vmin (for example, 0 V) or a value in the vicinity of the minimum value Vmin. In this case, it can be determined that the state of the catalyst is generally an oxygen-excess state (the amount of oxygen stored in the catalyst is close to the maximum oxygen storage amount Cmax).

そこで、従来装置は、出力値Voxsと、「最大値Vmaxと最小値Vminとの平均値(中央の値)である中央値Vmid=(Vmax+Vmin)/2」に設定された判定値Vth(目標値)と、に基づいて触媒の状態を実質的に判定し、その判定結果に実質的に基づいて機関の空燃比を制御している。   Therefore, the conventional device has an output value Voxs and a determination value Vth (target value) set to “median value Vmid = (Vmax + Vmin) / 2 which is an average value (central value) of maximum value Vmax and minimum value Vmin”. ) And the catalyst state is substantially determined, and the air-fuel ratio of the engine is controlled substantially based on the determination result.

即ち、従来装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい場合、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比(リーン空燃比)となるように(触媒に過剰な酸素が流入するように)、機関の空燃比を制御する。更に、従来装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsが判定値Vthよりも小さい場合、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比(リッチ空燃比)となるように(触媒に過剰な未燃物が流入するように)、機関の空燃比を制御する(例えば、特許文献1を参照。)。   That is, in the conventional apparatus, when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor is larger than the determination value Vth, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes an air-fuel ratio (lean air-fuel ratio) larger than the stoichiometric air-fuel ratio (catalyst). The air / fuel ratio of the engine is controlled so that excess oxygen flows into the engine. Further, when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor is smaller than the determination value Vth, the conventional device is configured so that the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes an air-fuel ratio (rich air-fuel ratio) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (catalyst). The air-fuel ratio of the engine is controlled so that excessive unburned material flows into the engine (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−171982号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-171982

しかしながら、実際には、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比である場合に下流側空燃比センサの出力値Voxsが明らかな減少を始めた時点においては、触媒流出ガスには過剰の酸素が多量に含まれている。よって、触媒の酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量Cmaxに近い値にあり、この場合に触媒流入ガスの空燃比をリーン空燃比に維持することは、たとえ出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい場合であっても、多量のNOxが排出される可能性が高まる点において好ましくない。   However, in practice, when the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is a lean air-fuel ratio, when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor starts to decrease clearly, the catalyst outflow gas contains a large amount of excess oxygen. Included. Therefore, the oxygen storage amount of the catalyst is close to the maximum oxygen storage amount Cmax, and maintaining the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas at the lean air-fuel ratio in this case is when the output value Voxs is larger than the determination value Vth. However, it is not preferable in that the possibility that a large amount of NOx is discharged increases.

同様に、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比である場合に下流側空燃比センサの出力値Voxsが明らかな増大を始めた時点においては、触媒流出ガスには過剰の未燃物が多量に含まれている。よって、触媒の酸素吸蔵量は「0」に近い値にあり、この場合に触媒流入ガスの空燃比をリッチ空燃比に維持することは、たとえ出力値Voxsが判定値Vthよりも小さい場合であっても、多量の未燃物が排出される可能性が高まる点において好ましくない。   Similarly, when the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is a rich air-fuel ratio, when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor starts to increase obviously, the catalyst outflow gas contains a large amount of excess unburned matter. include. Therefore, the oxygen storage amount of the catalyst is close to “0”. In this case, maintaining the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas at the rich air-fuel ratio is even when the output value Voxs is smaller than the determination value Vth. However, it is not preferable in that the possibility that a large amount of unburned material is discharged increases.

係る知見に基き、本発明による空燃比制御装置(以下、「本発明装置」と称呼する。)は、次に述べる空燃比制御を行う。
(1)本発明装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsの所定時間あたりの変化量(以下、「出力変化量ΔVoxs」とも称呼する。)を求める。
(2)本発明装置は、目標空燃比が目標リーン空燃比に設定されているとき(即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比であるとき)、出力値Voxsが減少していて且つ出力変化量ΔVoxsの大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき、触媒の状態が酸素過剰状態に近づいていると判定し、目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定する。即ち、触媒流入ガスの空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に設定する。
(3)本発明装置は、目標空燃比が目標リッチ空燃比に設定されているとき(即ち、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比であるとき)、出力値Voxsが増大していて且つ出力変化量ΔVoxsの大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき、触媒の状態が酸素不足状態に近づいていると判定し、目標空燃比を目標リーン空燃比に設定する。即ち、触媒流入ガスの空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に設定する。
Based on such knowledge, the air-fuel ratio control apparatus according to the present invention (hereinafter referred to as “the present invention apparatus”) performs the air-fuel ratio control described below.
(1) The device of the present invention obtains a change amount per predetermined time of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor (hereinafter also referred to as “output change amount ΔVoxs”).
(2) When the target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio (that is, when the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is the lean air-fuel ratio), the device according to the present invention reduces the output value Voxs and outputs When the magnitude of the change amount ΔVoxs becomes equal to or greater than a predetermined lean determination threshold, it is determined that the state of the catalyst is approaching the oxygen excess state, and the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio. That is, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is set to a rich air-fuel ratio that is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio.
(3) When the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio (that is, when the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is the rich air-fuel ratio), the device of the present invention increases the output value Voxs and outputs When the magnitude of the change amount ΔVoxs becomes equal to or greater than a predetermined rich determination threshold, it is determined that the state of the catalyst is approaching an oxygen-deficient state, and the target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio. That is, the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is set to a lean air-fuel ratio that is larger than the stoichiometric air-fuel ratio.

しかしながら、下流側空燃比センサの製造上のばらつき(センサの個体差)等により、下流側空燃比センサに到達している排ガスの空燃比の変化に対する出力値Voxsの変化は個々のセンサ間で相違する。即ち、下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する出力値Voxsの応答性(「下流側空燃比センサの出力値の応答性」又は「下流側空燃比センサの応答性」とも称呼する。)はセンサ間で一定ではない。この応答性の差は、下流側空燃比センサが備える多孔質の保護層(排ガスが最初に到達する層)の厚さ及び空孔率等がセンサ間において一定ではないこと等に起因すると考えられる。   However, changes in the output value Voxs with respect to changes in the air-fuel ratio of exhaust gas reaching the downstream air-fuel ratio sensor are different among the individual sensors due to manufacturing variations (individual differences between sensors) of the downstream air-fuel ratio sensor. To do. That is, the response of the output value Voxs to the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas that reaches the downstream air-fuel ratio sensor (also referred to as “responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor” or “responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor”). Is not constant between sensors. This difference in responsiveness is thought to be due to the fact that the thickness, porosity, etc. of the porous protective layer (layer where the exhaust gas reaches first) provided in the downstream air-fuel ratio sensor are not constant among the sensors. .

図4は、(A)下流側空燃比センサの出力値Voxs、(B)出力値Voxsの所定時間あたりの変化量である出力変化量ΔVoxs(出力値Voxsの傾き、出力値Voxsの時間微分値d(Voxs)/dtに相当する値)、(C)上記目標空燃比に相当する上流側目標空燃比abyfr、及び、(D)窒素酸化物(NOx)排出量、を示したタイムチャートである。図4において、実線は応答性が基準の応答性である下流側空燃比センサについての各値、破線は応答性が基準の応答性よりも良好な下流側空燃比センサについての各値、一点鎖線は応答性が基準の応答性よりも良好でない下流側空燃比センサについての各値を示している。   FIG. 4 shows (A) the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor, (B) the output change amount ΔVoxs (the slope of the output value Voxs, the time differential value of the output value Voxs) that is the change amount per predetermined time of the output value Voxs. d (Voxs) / dt)), (C) upstream target air-fuel ratio abyfr corresponding to the target air-fuel ratio, and (D) nitrogen oxide (NOx) emission amount. . In FIG. 4, the solid line represents each value for the downstream air-fuel ratio sensor whose responsiveness is the reference responsiveness, the broken line represents each value for the downstream air-fuel ratio sensor whose responsiveness is better than the standard responsiveness, and the alternate long and short dash line Indicates each value for the downstream air-fuel ratio sensor whose responsiveness is not better than the standard responsiveness.

図4に示した例において、時刻t0以前の目標空燃比は目標リーン空燃比afLeanであり、時刻t0の近傍にて触媒から酸素が流出し始めたために、図4の(A)に示したように、出力値Voxsは時刻t0から減少し始めている。しかしながら、破線により示した応答性の良好な下流側空燃比センサの出力値Voxsは相対的に速やかに減少するのに対し、一点鎖線により示した応答性の良好でない下流側空燃比センサの出力値Voxsは相対的に緩やかに減少する。   In the example shown in FIG. 4, the target air-fuel ratio before the time t0 is the target lean air-fuel ratio afLean, and oxygen starts to flow out from the catalyst in the vicinity of the time t0, so as shown in FIG. In addition, the output value Voxs starts to decrease from time t0. However, the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor with good responsiveness indicated by the broken line decreases relatively quickly, whereas the output value of the downstream air-fuel ratio sensor with poor responsiveness indicated by the one-dot chain line Voxs decrease relatively slowly.

従って、図4の(B)に示したように、下流側空燃比センサの応答性が良好な場合には出力変化量ΔVoxsは時刻t1にてリーン判定閾値(図4における第1リーン判定閾値)に達するのに対し、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合には出力変化量ΔVoxsは「時刻t1以降の時刻t3」にてリーン判定閾値に達する。このため、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、目標空燃比を目標リッチ空燃比afRichに設定する時点が遅れる(図4の(C)における時刻t1に対する時刻t3を参照。)。   Therefore, as shown in FIG. 4B, when the responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor is good, the output change amount ΔVoxs is the lean determination threshold value (the first lean determination threshold value in FIG. 4) at time t1. On the other hand, when the responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor is not good, the output change amount ΔVoxs reaches the lean determination threshold at “time t3 after time t1”. For this reason, when the responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor is not good, the time when the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio afRich is delayed (see time t3 with respect to time t1 in FIG. 4C).

即ち、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、排ガスの空燃比の変化に対して出力値Voxsの変化が遅れるので、出力変化量ΔVoxsの変化も遅れる。よって、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、触媒の状態が酸素過剰状態に近づいているとの判定が遅れ、目標空燃比が目標リーン空燃比に設定されている時間が長くなる。この場合、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比である時間が必要以上に長くなるので、NOxの排出量が増大する(図4の(D)における破線及び実線に対する一点鎖線を参照。)。   That is, when the responsiveness of the downstream side air-fuel ratio sensor is not good, the change in the output value ΔVoxs is also delayed because the change in the output value Voxs is delayed with respect to the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas. Therefore, when the response of the downstream air-fuel ratio sensor is not good, the determination that the state of the catalyst is approaching the oxygen excess state is delayed, and the time during which the target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio becomes longer. In this case, since the time during which the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas is the lean air-fuel ratio becomes longer than necessary, the amount of NOx emission increases (see the dashed line and the dashed line in FIG. 4D).

本発明は係る問題に対処するためになされたものであり、その目的は、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合においても、エミッションをより一層改善することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to cope with such a problem, and an object of the present invention is to control the air-fuel ratio of the internal combustion engine that can further improve the emission even when the response of the downstream air-fuel ratio sensor is not good. To provide an apparatus.

より具体的に述べると、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の一態様は、
内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
空燃比制御手段と、
目標空燃比設定手段と、
応答性指標値取得手段と、
閾値変更手段と、
を備える。
More specifically, one aspect of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is:
A three-way catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A downstream air-fuel ratio sensor that is a concentration cell type oxygen concentration sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
Air-fuel ratio control means;
Target air-fuel ratio setting means;
Responsiveness index value acquisition means;
Threshold changing means;
Is provided.

前記空燃比制御手段は、機関の空燃比の目標値(即ち、目標空燃比)が所定の目標リーン空燃比(理論空燃比よりも大きい空燃比)に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リーン空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する。更に、空燃比制御手段は、目標空燃比が所定の目標リッチ空燃比(理論空燃比よりも小さい空燃比)に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する。   The air-fuel ratio control means has the same air-fuel ratio when the target value of the air-fuel ratio of the engine (that is, the target air-fuel ratio) is set to a predetermined target lean air-fuel ratio (an air-fuel ratio larger than the theoretical air-fuel ratio). The air-fuel ratio of the engine is controlled to match the target lean air-fuel ratio. Further, the air-fuel ratio control means is configured so that the air-fuel ratio of the engine matches the target rich air-fuel ratio when the target air-fuel ratio is set to a predetermined target rich air-fuel ratio (an air-fuel ratio smaller than the theoretical air-fuel ratio). Control the air / fuel ratio of the engine.

前記目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定する。更に、目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する。   When the target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is decreasing, the target air-fuel ratio setting means is a change amount per predetermined time of the output value. The target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio when the magnitude of a certain output change amount exceeds a predetermined lean determination threshold value. Further, the target air-fuel ratio setting means is configured such that when the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio and the output value increases, the magnitude of the output change amount is equal to or greater than a predetermined rich determination threshold value. The target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio.

前記応答性指標値取得手段は、「前記下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサの出力値の応答性」を表す「応答性指標値」を下流側空燃比センサの出力値に基いて取得する。応答性指標値は、後述するように、種々の方法により取得することができる。   The responsiveness index value acquisition means displays a “responsiveness index value” indicating “responsiveness of the output value of the downstream air / fuel ratio sensor to a change in the air / fuel ratio of exhaust gas reaching the downstream air / fuel ratio sensor” on the downstream side Acquired based on the output value of the air-fuel ratio sensor. The responsiveness index value can be obtained by various methods as will be described later.

前記閾値変更手段は、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リーン判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リーン判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更する。   The threshold value changing means sets the lean determination threshold value based on the acquired responsiveness index value so that the lean determination threshold value becomes smaller as the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is not good. And change.

これによれば、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、リーン判定閾値の大きさが小さくなる(図4の(B)の第2リーン判定閾値、矢印を参照。)。よって、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、出力変化量ΔVoxsの大きさは、リーン判定閾値が一定である場合に比べ、大きさが小さく変更されたリーン判定閾値に「より短い時間」にて到達する。従って、本発明装置は、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合であっても、目標空燃比が目標リーン空燃比に設定されていて下流側空燃比センサの出力値が減少しているとき、触媒の状態が酸素過剰状態に近づいていることを遅滞なく検出することができる。よって、目標空燃比を目標リッチ空燃比へと遅滞なく変更することができる。その結果、多量のNOxを含むリーン空燃比のガスが触媒に過剰に流入することを回避できるので、NOxの排出量を低減することができる。   According to this, when the responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor is not good, the magnitude of the lean determination threshold value becomes small (see the second lean determination threshold value, arrow in FIG. 4B). Therefore, when the responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor is not good, the magnitude of the output change amount ΔVoxs is set to “a shorter time than the lean judgment threshold whose magnitude is changed smaller than when the lean judgment threshold is constant. To reach. Therefore, even when the response of the downstream air-fuel ratio sensor is not good, the device according to the present invention sets the target air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor decreases. At this time, it can be detected without delay that the state of the catalyst is approaching the oxygen-excess state. Therefore, the target air-fuel ratio can be changed to the target rich air-fuel ratio without delay. As a result, the lean air-fuel ratio gas containing a large amount of NOx can be prevented from excessively flowing into the catalyst, so that the amount of NOx emission can be reduced.

本発明装置の一態様においては、
前記閾値変更手段が、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リッチ判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リッチ判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成される(図5の(B)の第2リッチ判定閾値、矢印を参照。)。
In one aspect of the device of the present invention,
Based on the acquired responsiveness index value, the threshold value changing unit is configured so that the richness determination threshold value decreases as the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is not good. (Refer to the second rich determination threshold value and arrow in FIG. 5B).

これによれば、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、リッチ判定閾値の大きさが小さくなる。よって、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、出力変化量ΔVoxsの大きさは、リッチ判定閾値が一定である場合に比べ、大きさが小さく変更されたリッチ判定閾値に「より短い時間」にて到達する。従って、本発明装置は、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合であっても、目標空燃比が目標リッチ空燃比に設定されていて下流側空燃比センサの出力値が増大しているとき、触媒の状態が酸素不足状態に近づいていることを遅滞なく検出することができる。よって、目標空燃比を目標リーン空燃比へと遅滞なく変更することができる。その結果、多量の未燃物(HC及びCO等)を含むリッチ空燃比のガスが触媒に過剰に流入することを回避できるので、未燃物の排出量を低減することができる。   According to this, when the responsiveness of the downstream side air-fuel ratio sensor is not good, the rich determination threshold value becomes small. Therefore, when the responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor is not good, the magnitude of the output change amount ΔVoxs is set to “the shorter time than the rich judgment threshold whose magnitude is changed smaller than when the rich judgment threshold is constant. To reach. Therefore, even when the downstream air-fuel ratio sensor is not responsive, the device according to the present invention sets the target air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor increases. At this time, it can be detected without delay that the state of the catalyst is approaching an oxygen-deficient state. Therefore, the target air-fuel ratio can be changed to the target lean air-fuel ratio without delay. As a result, it is possible to avoid a rich air-fuel ratio gas containing a large amount of unburned substances (HC, CO, etc.) from flowing excessively into the catalyst, so that the amount of unburned substances discharged can be reduced.

更に、本発明装置の一態様において、前記閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リーン判定閾値を第1リーン判定閾値に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リーン判定閾値を前記第1リーン判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第2リーン判定閾値に設定する、
ように構成される(図4を参照。)。
Furthermore, in one aspect of the apparatus of the present invention, the threshold value changing means is
It is determined whether or not the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold based on the acquired responsiveness index value,
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the responsiveness threshold, the lean determination threshold is set to a first lean determination threshold;
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold, the lean determination threshold is set to a second lean having a magnitude smaller than the first lean determination threshold. Set to the judgment threshold
(See FIG. 4).

同様に、本発明装置の態様において、前記閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を第1リッチ判定閾値に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を前記第1リッチ判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第2リッチ判定閾値に設定する、
ように構成される。
Similarly, in the aspect of the apparatus of the present invention, the threshold value changing means includes:
It is determined whether or not the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold based on the acquired responsiveness index value,
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the responsiveness threshold, the rich determination threshold is set to a first rich determination threshold;
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold, the rich determination threshold is set to a second rich having a size smaller than the first rich determination threshold. Set to the judgment threshold
Configured as follows.

更に、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の他の態様は、リーン判定閾値及び/又はリッチ判定閾値を応答性指標値に基いて変更する代わりに(又はその変更に加えて)、目標リッチ空燃比及び/又は目標リーン空燃比を応答性指標値に基いて変更する。   Furthermore, in another aspect of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, instead of (or in addition to) changing the lean determination threshold and / or the rich determination threshold based on the responsiveness index value, the target rich The air-fuel ratio and / or the target lean air-fuel ratio is changed based on the response index value.

より具体的に述べると、前記他の態様は、上記三元触媒と、上記下流側空燃比センサと、上記空燃比制御手段と、上記応答性指標値取得手段と、を備える。更に、前記他の態様は、以下に述べる目標空燃比設定手段を備える。   More specifically, the other aspect includes the three-way catalyst, the downstream air-fuel ratio sensor, the air-fuel ratio control means, and the responsiveness index value acquisition means. Further, the other aspect includes a target air-fuel ratio setting means described below.

前記目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定する。更に、目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する。   When the target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is decreasing, the target air-fuel ratio setting means is a change amount per predetermined time of the output value. The target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio when the magnitude of a certain output change amount exceeds a predetermined lean determination threshold value. Further, the target air-fuel ratio setting means is configured such that when the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio and the output value increases, the magnitude of the output change amount is equal to or greater than a predetermined rich determination threshold value. The target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio.

更に、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リッチ空燃比が小さくなるように、前記目標リッチ空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成される。
Further, the target air-fuel ratio setting means includes:
The target rich air-fuel ratio is changed based on the acquired responsiveness index value so that the target rich air-fuel ratio becomes smaller as the responsiveness of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor is not good. The

これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好である場合の触媒流入ガスの空燃比」よりも「よりリッチな(小さい)空燃比」となる。その結果、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でない場合であって目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、触媒の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができる。即ち、触媒の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、NOxの排出量を低減することができる。   According to this, even if the timing of setting the target air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio is delayed due to the poor response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, the air-fuel ratio of the subsequent catalyst inflow gas is delayed. Becomes “richer (smaller) air-fuel ratio” than “the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas when the response value of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is good”. As a result, even if the response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is not good and the timing for setting the target air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio is delayed, the oxygen storage amount of the catalyst can be quickly reduced. Can do. That is, the period in which the catalyst state is close to the oxygen excess state can be shortened. As a result, the amount of NOx emission can be reduced.

更に、本発明の他の態様における前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リーン空燃比が大きくなるように、前記目標リーン空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成される。
Furthermore, the target air-fuel ratio setting means in another aspect of the present invention includes:
The target lean air-fuel ratio is configured to be changed based on the acquired responsiveness index value so that the target lean air-fuel ratio increases as the responsiveness of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor is not good. The

これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好である場合の触媒流入ガスの空燃比」よりも「よりリーンな(大きい)空燃比」となる。その結果、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でない場合であって目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、触媒の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができる。即ち、触媒の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。   According to this, even if the timing for setting the target air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio is delayed due to the poor response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, the air-fuel ratio of the subsequent catalyst inflow gas is delayed. Is “a leaner (larger) air-fuel ratio” than “the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas when the response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is good”. As a result, even if the response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is not good and the timing for setting the target air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio is delayed, the oxygen storage amount of the catalyst can be increased quickly. Can do. That is, it is possible to shorten a period in which the state of the catalyst is close to an oxygen-deficient state. As a result, the amount of unburned material discharged can be reduced.

更に、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を所定の第1目標リッチ空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第1目標リッチ空燃比よりも小さい第2目標リッチ空燃比に設定するように構成される。
Further, the target air-fuel ratio setting means includes:
It is determined whether or not the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold based on the acquired responsiveness index value,
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the responsiveness threshold, the target rich air-fuel ratio is set to a predetermined first target rich air-fuel ratio,
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold, the target rich air-fuel ratio is changed to a second target rich air-fuel ratio that is smaller than the first target rich air-fuel ratio. Configured to set.

これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第2目標リッチ空燃比に対応した、よりリッチな(小さい)空燃比」に設定することができる。その結果、触媒の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができるので、触媒の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、NOxの排出量を低減することができる。   According to this, even if the timing of setting the target air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio is delayed due to the poor response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, the air-fuel ratio of the subsequent catalyst inflow gas is delayed. Can be set to “a richer (smaller) air-fuel ratio corresponding to the second target rich air-fuel ratio”. As a result, the amount of oxygen stored in the catalyst can be quickly reduced, so that the period in which the state of the catalyst is close to the oxygen excess state can be shortened. As a result, the amount of NOx emission can be reduced.

この場合、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第2目標リッチ空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第2目標リッチ空燃比よりは大きく且つ理論空燃比よりは小さい第3目標リッチ空燃比に設定するように構成され得る。前記所定の時間は、「前記目標空燃比が前記第2目標リッチ空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|が極大値となるまでの時間(出力変化量ΔVoxsが極小値になるまでの時間)」、或いは、「前記目標空燃比が前記第2目標リッチ空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsが極小値となり、その後に出力変化量ΔVoxsが所定値以上となるまでの時間」であってもよい。また、第3目標リッチ空燃比は第1目標リッチ空燃比と同じであっても、相違していてもよい。
In this case, the target air-fuel ratio setting means is
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold, when the target air-fuel ratio is switched from the target lean air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio, the target The air-fuel ratio is set to the second target rich air-fuel ratio, and after a predetermined time has elapsed, the target air-fuel ratio is larger than the second target rich air-fuel ratio and smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. It can be configured to set the air-fuel ratio. The predetermined time is “a time from when the target air-fuel ratio is set to the second target rich air-fuel ratio until the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs becomes a maximum value (the output change amount ΔVoxs is a minimum value). Or “until the output change amount ΔVoxs becomes a minimum value after the target air-fuel ratio is set to the second target rich air-fuel ratio, and then the output change amount ΔVoxs becomes a predetermined value or more. Time ". Further, the third target rich air-fuel ratio may be the same as or different from the first target rich air-fuel ratio.

これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れた場合、目標リッチ空燃比は当初「第2目標リッチ空燃比」に設定され、その後に「第3目標リッチ空燃比」に設定される。よって、目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れることにより触媒の状態が酸素過剰状態に近づいたとしても、触媒の状態を直ちに酸素過剰状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素過剰状態から遠ざかった後には目標空燃比が第3目標リッチ空燃比に設定されるので、逆に、過剰の未燃物が触媒に流入すること(即ち、触媒の状態が一気に酸素不足状態に近づいてしまうこと)を回避することができる。よって、未燃物の排出量が増大することを未然に回避することができる。   According to this, when the timing for setting the target air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio is delayed due to the poor response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, the target rich air-fuel ratio is initially set to “second”. “Target rich air-fuel ratio” is set, and then “third target rich air-fuel ratio” is set. Therefore, even if the timing of setting the target rich air-fuel ratio is delayed and the catalyst state approaches the oxygen excess state, the catalyst state can be immediately moved away from the oxygen excess state. Further, once the target air-fuel ratio is set to the third target rich air-fuel ratio after moving away from the excessive oxygen state, conversely, excess unburned material flows into the catalyst (that is, the catalyst state is suddenly changed). Approaching an oxygen-deficient state). Therefore, it is possible to avoid an increase in the amount of unburned material discharged.

同様に、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の前記応答性閾値よりも高いか否かを前記応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リーン空燃比を所定の第1目標リーン空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第1目標リーン空燃比よりも大きい第2目標リーン空燃比に設定するように構成される。
Similarly, the target air-fuel ratio setting means includes
It is determined based on the responsiveness index value whether the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the predetermined responsiveness threshold,
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the responsiveness threshold, the target lean air-fuel ratio is set to a predetermined first target lean air-fuel ratio,
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold, the target rich air-fuel ratio is changed to a second target lean air-fuel ratio that is larger than the first target lean air-fuel ratio. Configured to set.

これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第2目標リーン空燃比に対応した、よりリーンな(大きい)空燃比」に設定することができる。その結果、触媒の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができるので、触媒の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。   According to this, even if the timing for setting the target air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio is delayed due to the poor response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, the air-fuel ratio of the subsequent catalyst inflow gas is delayed. Can be set to “a leaner (larger) air-fuel ratio corresponding to the second target lean air-fuel ratio”. As a result, the oxygen storage amount of the catalyst can be increased rapidly, so that the period in which the state of the catalyst is close to the oxygen-deficient state can be shortened. As a result, the amount of unburned material discharged can be reduced.

この場合においても、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第2目標リーン空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第2目標リーン空燃比よりは小さく且つ理論空燃比よりは大きい第3目標リーン空燃比に設定するように構成され得る。前記所定の時間は、「前記目標空燃比が前記第2目標リーン空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|が極大値となるまでの時間(出力変化量ΔVoxsが極大値になるまでの時間)」、或いは、「前記目標空燃比が前記第2目標リッチ空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsが極大値となり、その後に出力変化量ΔVoxsが所定値以下となるまでの時間」であってもよい。また、第3目標リーン空燃比は第1目標リーン空燃比と同じであっても、相違していてもよい。
Even in this case, the target air-fuel ratio setting means is
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold, when the target air-fuel ratio is switched from the target rich air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio, the target The air-fuel ratio is set to the second target lean air-fuel ratio, and after a predetermined time has elapsed, the target air-fuel ratio is smaller than the second target lean air-fuel ratio and larger than the stoichiometric air-fuel ratio. It can be configured to set the air-fuel ratio. The predetermined time is “a time until the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs becomes a maximum value after the target air-fuel ratio is set to the second target lean air-fuel ratio (the output change amount ΔVoxs is a maximum value). Until the target air-fuel ratio is set to the second target rich air-fuel ratio, the output change amount ΔVoxs becomes a maximum value, and then the output change amount ΔVoxs becomes a predetermined value or less. Time ". Further, the third target lean air-fuel ratio may be the same as or different from the first target lean air-fuel ratio.

これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れた場合、目標リーン空燃比は当初「第2目標リーン空燃比」に設定され、その後に「第3目標リーン空燃比」に設定される。よって、目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れることにより触媒の状態が酸素不足状態に近づいたとしても、触媒の状態を直ちに酸素不足状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素不足状態から遠ざかった後には目標空燃比が第3目標リーン空燃比に設定されるので、逆に、過剰の酸素が触媒に流入すること(即ち、触媒の状態が一気に酸素過剰状態に近づいてしまうこと)を回避することができる。よって、NOxの排出量が増大することを未然に回避することができる。   According to this, when the timing for setting the target air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio is delayed due to poor response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, the target lean air-fuel ratio is initially set to “second”. The “target lean air-fuel ratio” is set, and then the “third target lean air-fuel ratio” is set. Therefore, even if the timing of setting the target lean air-fuel ratio is delayed, even if the state of the catalyst approaches an oxygen-deficient state, the state of the catalyst can be immediately moved away from the oxygen-deficient state. Furthermore, once the target air-fuel ratio is set to the third target lean air-fuel ratio after moving away from the oxygen-deficient state, on the contrary, excess oxygen flows into the catalyst (that is, the catalyst is in excess of oxygen all at once). Can be avoided. Therefore, it is possible to avoid an increase in the NOx emission amount.

ところで、目標空燃比が目標リーン空燃比から目標リッチ空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極小値は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど小さくなる(図4のq4、q5及びq6を参照。)。よって、この極小値は応答性指標値として採用することができる。   Incidentally, the minimum value of the output value that first appears after the target air-fuel ratio is changed from the target lean air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio becomes so small that the responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor is not good (see FIG. 4). (See q4, q5, and q6.) Therefore, this local minimum value can be adopted as the responsiveness index value.

同様に、目標空燃比が目標リッチ空燃比から目標リーン空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極大値は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる(図5のq4、q5及びq6を参照。)。よって、この極大値は応答性指標値として採用することができる。   Similarly, the maximum value of the output value that first appears after the target air-fuel ratio is changed from the target rich air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio becomes so large that the response of the downstream air-fuel ratio sensor is not good (FIG. 5). (See q4, q5 and q6.) Therefore, this maximum value can be adopted as the responsiveness index value.

そこで、前記応答性指標値取得手段は、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値、又は、
前記機関の目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値、
を前記応答性指標値として取得するように構成され得る。
Therefore, the responsiveness index value acquisition means is
The minimum value of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor that appears first after the target air-fuel ratio is changed from the target lean air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio, or
A maximum value of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor that appears first after the target air-fuel ratio of the engine is changed from the target rich air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio;
As the responsiveness index value.

これによれば、簡単な構成にて、しかも、下流側空燃比センサの出力値に基く(出力変化量に基く)空燃比のフィードバック中に応答性指標値を取得することができる。   According to this, the responsiveness index value can be acquired with a simple configuration and during feedback of the air-fuel ratio based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor (based on the output change amount).

更に、目標空燃比が目標リーン空燃比から目標リッチ空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極小値(図4のq4、q5及びq6を参照。)と、その目標空燃比の目標リッチ空燃比への切替直前に現れていた出力値の極大値(図4のq1、q2及びq3を参照。)と、の差(図4のq1とq4との出力値差、q2とq5との出力値差、及び、q3とq6との出力値差)は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。よって、この差(差の大きさ)は応答性指標値として採用することができる。   Further, the minimum value of the output value that first appears after the target air-fuel ratio is changed from the target lean air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio (see q4, q5, and q6 in FIG. 4), and the target air-fuel ratio The difference between the maximum output values (see q1, q2, and q3 in FIG. 4) that appeared immediately before switching to the target rich air-fuel ratio (the output value difference between q1 and q4 in FIG. 4, q2 and q5) Output value difference and q3 and q6 output value difference) become so large that the responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor is not good. Therefore, this difference (the magnitude of the difference) can be adopted as the responsiveness index value.

同様に、目標空燃比が目標リッチ空燃比から目標リーン空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極大値(図5のq4、q5及びq6を参照。)と、その目標空燃比の目標リーン空燃比への切替直前に現れていた出力値の極小値(図5のq1、q2及びq3を参照。)と、の差(図5のq1とq4との出力値差、q2とq5との出力値差、及び、q3とq6との出力値差)は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。よって、この差(差の大きさ)は応答性指標値として採用することができる。   Similarly, the maximum value of the output value that first appears after the target air-fuel ratio is changed from the target rich air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio (see q4, q5, and q6 in FIG. 5), and the target air-fuel ratio. (See q1, q2, and q3 in FIG. 5) and the difference between the minimum output values (see q1, q2, and q3 in FIG. 5), q2 and the output value difference between q1 and q4 in FIG. The difference in output value from q5 and the difference in output value from q3 and q6) become so large that the responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor is not good. Therefore, this difference (the magnitude of the difference) can be adopted as the responsiveness index value.

そこで、前記応答性指標値取得手段は、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極大値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値と、の差の大きさ、又は、
前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極小値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値と、の差の大きさ、
を前記応答性指標値として取得するように構成され得る。
Therefore, the responsiveness index value acquisition means is
The maximum value of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor when the target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio, and then the target air-fuel ratio changes from the target lean air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio. The magnitude of the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor first appearing after being changed, or
The minimum value of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor when the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio, and then the target air-fuel ratio changes from the target rich air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio. The maximum value of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor that appears first after being changed,
As the responsiveness index value.

これによれば、簡単な構成にて、しかも、下流側空燃比センサの出力値に基く(出力変化量に基く)空燃比のフィードバック中に応答性指標値を取得することができる。   According to this, the responsiveness index value can be acquired with a simple configuration and during feedback of the air-fuel ratio based on the output value of the downstream air-fuel ratio sensor (based on the output change amount).

なお、前記応答性指標値取得手段は、
前記機関の運転状態が前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転状態から、同フューエルカット運転状態が終了して前記目標空燃比が所定の目標リッチ空燃比へと変更された後に前記下流側空燃比センサの出力値が所定値に達する(増大する)までの時間、又は、
前記機関の運転状態が前記目標空燃比を前記下流側空燃比センサの出力値に関らず理論空燃比よりも小さい増量リッチ空燃比に設定する増量運転状態から、同増量運転状態が終了して前記目標空燃比が所定の目標リーン空燃比へと変更された後に前記下流側空燃比センサの出力値が所定値に達する(減少する)までの時間、
を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。
これらの時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
The responsiveness index value acquisition means includes
After the fuel cut operation state is completed and the target air-fuel ratio is changed to a predetermined target rich air-fuel ratio after the fuel cut operation state where the engine operation state stops the fuel supply to the engine, the downstream side Time until the output value of the air-fuel ratio sensor reaches a predetermined value (increases), or
When the engine operating state is set to an increased rich air / fuel ratio that is smaller than the stoichiometric air / fuel ratio regardless of the output value of the downstream air / fuel ratio sensor, the increased operating state is terminated. A time until the output value of the downstream air-fuel ratio sensor reaches a predetermined value (decreases) after the target air-fuel ratio is changed to a predetermined target lean air-fuel ratio;
May be acquired as the responsiveness index value.
These times become shorter as the responsiveness of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor is higher, and become longer as it is lower.

更に、この場合に取得される時間は、別途算出される触媒の最大酸素吸蔵量Cmaxに応じて補正され、その補正された値が応答性指標値として採用されてもよい。   Furthermore, the time acquired in this case may be corrected according to the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst calculated separately, and the corrected value may be adopted as the responsiveness index value.

更に、前記応答性指標値取得手段は、
下流側空燃比センサの出力値に関らず、目標空燃比を一定の目標リッチ空燃比に維持して出力値が最大値Vmaxに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リッチ空燃比から一定の目標リーン空燃比へと変更した場合において、その目標リッチ空燃比と目標リーン空燃比との中間の空燃比(又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比)に相当する値又はその目標リーン空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。
Furthermore, the responsiveness index value acquisition means includes:
Regardless of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, after maintaining the target air-fuel ratio at a constant target rich air-fuel ratio and confirming that the output value has reached the maximum value Vmax, the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio. Is equivalent to an intermediate air-fuel ratio between the target rich air-fuel ratio and the target lean air-fuel ratio (or an air-fuel ratio obtained by internally dividing them by a predetermined ratio). The time until the value or the value corresponding to the target lean air-fuel ratio is reached may be acquired as the responsiveness index value.

同様に、前記応答性指標値取得手段は、
下流側空燃比センサの出力値に関らず、目標空燃比を一定の目標リーン空燃比に維持して出力値が最小値Vminに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リーン空燃比から一定の目標リッチ空燃比へと変更した場合において、その目標リーン空燃比と目標リッチ空燃比との中間の空燃比(又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比)に相当する値又はその目標リッチ空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。
Similarly, the responsiveness index value acquisition means includes
Regardless of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor, after maintaining the target air-fuel ratio at a constant target lean air-fuel ratio and confirming that the output value has reached the minimum value Vmin, the target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio. Corresponds to an intermediate air-fuel ratio between the target lean air-fuel ratio and the target rich air-fuel ratio (or an air-fuel ratio obtained by internally dividing the air-fuel ratio by a predetermined ratio). The time until the value or the value corresponding to the target rich air-fuel ratio is reached may be acquired as the responsiveness index value.

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(第1制御装置)を適用した内燃機関の概略図である。1 is a schematic diagram of an internal combustion engine to which an air-fuel ratio control apparatus (first control apparatus) for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention is applied. 図1に示した下流側空燃比センサの出力値(出力電圧)と空燃比との関係を示したグラフである。2 is a graph showing the relationship between the output value (output voltage) of the downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and the air-fuel ratio. 図3の(A)は図1に示した下流側空燃比センサの素子部の概略断面図であり、図3の(B)は素子部の拡大概略断面図である。3A is a schematic cross-sectional view of the element portion of the downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1, and FIG. 3B is an enlarged schematic cross-sectional view of the element portion. 第1制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of a 1st control apparatus. 第1制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of a 1st control apparatus. 第1制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of a 1st control apparatus performs. 第1制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of a 1st control apparatus performs. 第1制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of a 1st control apparatus performs. 第1制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of a 1st control apparatus performs. 第1制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of a 1st control apparatus performs. 第1制御装置の変形例に係るCPUが参照するテーブルである。It is a table which CPU which concerns on the modification of a 1st control apparatus refers. 第1制御装置の変形例に係るCPUが参照するテーブルである。It is a table which CPU which concerns on the modification of a 1st control apparatus refers. 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(第2制御装置)の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of the air fuel ratio control apparatus (2nd control apparatus) of the internal combustion engine which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of a 2nd control apparatus. 第2制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of a 2nd control apparatus performs. 第2制御装置の変形例に係るCPUが参照するテーブルである。It is a table which CPU which concerns on the modification of a 2nd control apparatus refers. 本発明の第3実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置(第3制御装置)の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of the air fuel ratio control apparatus (3rd control apparatus) of the internal combustion engine which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 第3制御装置の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of the modification of a 3rd control apparatus. 本発明の第4実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置(第4制御装置)の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of the air fuel ratio control apparatus (4th control apparatus) of the internal combustion engine which concerns on 4th Embodiment of this invention. 第4制御装置の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of the modification of a 4th control apparatus. 第3制御装置の別の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of another modification of a 3rd control apparatus. 第4制御装置の別の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the action | operation of another modification of a 4th control apparatus.

以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
(構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る空燃比制御装置(以下、「第1制御装置」とも称呼する。)が適用される内燃機関10の概略構成を示している。機関10は、4サイクル・火花点火式・多気筒(本例において4気筒)・ガソリン燃料機関である。機関10は、本体部20、吸気系統30及び排気系統40を備えている。
<First Embodiment>
(Constitution)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine 10 to which an air-fuel ratio control apparatus (hereinafter also referred to as “first control apparatus”) according to a first embodiment of the present invention is applied. The engine 10 is a four-cycle / spark ignition type / multi-cylinder (four cylinders in this example) / gasoline fuel engine. The engine 10 includes a main body 20, an intake system 30, and an exhaust system 40.

本体部20は、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とを備えている。本体部20は、ピストン頂面、シリンダ壁面及びシリンダヘッド部の下面からなる複数(4個)の燃焼室(第1気筒#1乃至第4気筒#4)21を備えている。   The main body portion 20 includes a cylinder block portion and a cylinder head portion. The main body portion 20 includes a plurality (four) of combustion chambers (first cylinder # 1 to fourth cylinder # 4) 21 including a piston top surface, a cylinder wall surface, and a lower surface of the cylinder head portion.

シリンダヘッド部には、各燃焼室(各気筒)21に「空気及び燃料からなる混合気」を供給するための吸気ポート22と、各燃焼室21から排ガス(既燃ガス)を排出するための排気ポート23と、が形成されている。吸気ポート22は図示しない吸気弁により開閉され、排気ポート23は図示しない排気弁により開閉されるようになっている。   In the cylinder head portion, an intake port 22 for supplying “a mixture of air and fuel” to each combustion chamber (each cylinder) 21, and an exhaust gas (burned gas) from each combustion chamber 21 are discharged. An exhaust port 23 is formed. The intake port 22 is opened and closed by an unillustrated intake valve, and the exhaust port 23 is opened and closed by an unillustrated exhaust valve.

シリンダヘッド部には複数(4個)の点火プラグ24が固定されている。各点火プラグ24は、その火花発生部が各燃焼室21の中央部であってシリンダヘッド部の下面近傍位置に露呈するように配設されている。各点火プラグ24は、点火信号に応答して火花発生部から点火用火花を発生するようになっている。   A plurality (four) of spark plugs 24 are fixed to the cylinder head portion. Each spark plug 24 is disposed such that its spark generating part is exposed at the center of each combustion chamber 21 and in the vicinity of the lower surface of the cylinder head part. Each spark plug 24 generates an ignition spark from the spark generating portion in response to the ignition signal.

シリンダヘッド部には更に複数(4個)の燃料噴射弁(インジェクタ)25が固定されている。燃料噴射弁25は、各吸気ポート22に一つずつ(即ち、一つの気筒に対して一つ)設けられている。燃料噴射弁25は、噴射指示信号に応答し、「その噴射指示信号に含まれる指示噴射量の燃料」を対応する吸気ポート22内に噴射するようになっている。   A plurality (four) of fuel injection valves (injectors) 25 are further fixed to the cylinder head portion. One fuel injection valve 25 is provided for each intake port 22 (that is, one for each cylinder). In response to the injection instruction signal, the fuel injection valve 25 injects “the fuel of the indicated injection amount included in the injection instruction signal” into the corresponding intake port 22.

更に、シリンダヘッド部には、吸気弁制御装置26が設けられている。この吸気弁制御装置26は、インテークカムシャフト(図示せず)とインテークカム(図示せず)との相対回転角度(位相角度)を油圧により調整・制御する周知の構成を備えている。吸気弁制御装置26は、指示信号(駆動信号)に基いて作動し、吸気弁の開弁タイミング(吸気弁開弁タイミング)を変更することができるようになっている。   Further, an intake valve control device 26 is provided in the cylinder head portion. The intake valve control device 26 has a known configuration that adjusts and controls the relative rotation angle (phase angle) between an intake camshaft (not shown) and an intake cam (not shown) by hydraulic pressure. The intake valve control device 26 operates based on an instruction signal (drive signal), and can change the valve opening timing (intake valve opening timing) of the intake valve.

吸気系統30は、インテークマニホールド31、吸気管32、エアフィルタ33、スロットル弁34及びスロットル弁アクチュエータ34aを備えている。   The intake system 30 includes an intake manifold 31, an intake pipe 32, an air filter 33, a throttle valve 34, and a throttle valve actuator 34a.

インテークマニホールド31は、各吸気ポート22に接続された複数の枝部と、それらの枝部が集合したサージタンク部と、を備えている。吸気管32はサージタンク部に接続されている。インテークマニホールド31、吸気管32及び複数の吸気ポート22は、吸気通路を構成している。エアフィルタ33は吸気管32の端部に設けられている。スロットル弁34はエアフィルタ33とインテークマニホールド31との間の位置において吸気管32に回動可能に取り付けられている。スロットル弁34は、回動することにより吸気管32が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ34aは、DCモータからなり、指示信号(駆動信号)に応答してスロットル弁34を回動させるようになっている。   The intake manifold 31 includes a plurality of branch portions connected to each intake port 22 and a surge tank portion in which the branch portions are gathered. The intake pipe 32 is connected to the surge tank portion. The intake manifold 31, the intake pipe 32, and the plurality of intake ports 22 constitute an intake passage. The air filter 33 is provided at the end of the intake pipe 32. The throttle valve 34 is rotatably attached to the intake pipe 32 at a position between the air filter 33 and the intake manifold 31. The throttle valve 34 changes the opening cross-sectional area of the intake passage formed by the intake pipe 32 by rotating. The throttle valve actuator 34a is formed of a DC motor, and rotates the throttle valve 34 in response to an instruction signal (drive signal).

排気系統40は、エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ(排気管)42、上流側触媒43及び下流側触媒44を備えている。   The exhaust system 40 includes an exhaust manifold 41, an exhaust pipe (exhaust pipe) 42, an upstream catalyst 43, and a downstream catalyst 44.

エキゾーストマニホールド41は、各排気ポート23に接続された複数の枝部41aと、それらの枝部41aが集合した集合部(排気集合部)41bと、からなっている。エキゾーストパイプ42は、エキゾーストマニホールド41の集合部41bに接続されている。エキゾーストマニホールド41、エキゾーストパイプ42及び複数の排気ポート23は、排ガスが通過する通路を構成している。なお、本明細書において、エキゾーストマニホールド41の集合部41b及びエキゾーストパイプ42により形成される通路を、便宜上、「排気通路」と称呼する。   The exhaust manifold 41 includes a plurality of branch portions 41a connected to each exhaust port 23, and a collection portion (exhaust collection portion) 41b in which the branch portions 41a are gathered. The exhaust pipe 42 is connected to a collective portion 41 b of the exhaust manifold 41. The exhaust manifold 41, the exhaust pipe 42, and the plurality of exhaust ports 23 constitute a passage through which exhaust gas passes. In the present specification, a passage formed by the collecting portion 41b of the exhaust manifold 41 and the exhaust pipe 42 is referred to as an “exhaust passage” for convenience.

上流側触媒43は、セラミックからなる担持体に「触媒物質である貴金属(パラジウムPd及び白金Pt、ロジウムRd等の一種類以上)」及び「酸素吸蔵材であるセリア(CeO2)」を担持していて、酸素吸蔵・放出機能(酸素吸蔵機能)を有する三元触媒である。上流側触媒43はエキゾーストパイプ42に配設(介装)されている。上流側触媒43は所定の活性温度に到達すると、「未燃物(HC、CO及びH等)と窒素酸化物(NOx)とを同時に浄化する触媒機能」及び「酸素吸蔵機能」を発揮する。上流側触媒43は、スタート・キャタリティック・コンバータ(SC)又は第1触媒とも称呼される。 The upstream catalyst 43 supports “a noble metal (one or more kinds of palladium Pd, platinum Pt, rhodium Rd, etc.)” and “ceria (CeO2) as an oxygen storage material” on a support made of ceramic. Thus, it is a three-way catalyst having an oxygen storage / release function (oxygen storage function). The upstream catalyst 43 is disposed (intervened) in the exhaust pipe 42. When the upstream catalyst 43 reaches a predetermined activation temperature, it exhibits a “catalytic function for simultaneously purifying unburned substances (HC, CO, H 2, etc.) and nitrogen oxides (NOx)” and “oxygen storage function”. . The upstream catalyst 43 is also referred to as a start catalytic converter (SC) or a first catalyst.

下流側触媒44は、上流側触媒43と同様の三元触媒である。下流側触媒44は、上流側触媒43よりも下流においてエキゾーストパイプ42に配設(介装)されている。下流側触媒44は、車両のフロア下方に配設されているため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータ(UFC)又は第2触媒とも称呼される。なお、本明細書において、単に「触媒」と言うとき、その「触媒」は上流側触媒43を意味する。   The downstream catalyst 44 is a three-way catalyst similar to the upstream catalyst 43. The downstream catalyst 44 is disposed (intervened) in the exhaust pipe 42 downstream of the upstream catalyst 43. Since the downstream side catalyst 44 is disposed below the floor of the vehicle, it is also referred to as an under-floor catalytic converter (UFC) or a second catalyst. In the present specification, when the term “catalyst” is simply used, the “catalyst” means the upstream catalyst 43.

本制御装置は、熱線式エアフローメータ51、スロットルポジションセンサ52、機関回転速度センサ53、水温センサ54、上流側空燃比センサ55、下流側空燃比センサ56及びアクセル開度センサ57を備えている。   The present control device includes a hot-wire air flow meter 51, a throttle position sensor 52, an engine speed sensor 53, a water temperature sensor 54, an upstream air-fuel ratio sensor 55, a downstream air-fuel ratio sensor 56, and an accelerator opening sensor 57.

熱線式エアフローメータ51は、吸気管32内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量(機関10の単位時間あたりの吸入空気量)Gaを表す信号を出力するようになっている。   The hot-wire air flow meter 51 detects the mass flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 32 and outputs a signal representing the mass flow rate (intake air amount per unit time of the engine 10) Ga.

スロットルポジションセンサ52は、スロットル弁34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。   The throttle position sensor 52 detects the opening degree of the throttle valve 34 and outputs a signal representing the throttle valve opening degree TA.

機関回転速度センサ53は、インテークカムシャフトが5°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにインテークカムシャフトが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。機関回転速度センサ53から出力される信号は後述する電気制御装置60により機関回転速度NEを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置60は、機関回転速度センサ53及び図示しないクランク角センサからの信号に基いて、機関10のクランク角度(絶対クランク角)を取得するようになっている。   The engine rotational speed sensor 53 outputs a signal having a narrow pulse every time the intake camshaft rotates 5 ° and a wide pulse every time the intake camshaft rotates 360 °. A signal output from the engine rotational speed sensor 53 is converted into a signal representing the engine rotational speed NE by an electric control device 60 described later. Further, the electric control device 60 acquires the crank angle (absolute crank angle) of the engine 10 based on signals from the engine rotation speed sensor 53 and a crank angle sensor (not shown).

水温センサ54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。   The water temperature sensor 54 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW.

上流側空燃比センサ55は、エキゾーストマニホールド41の集合部41bと上流側触媒43との間の位置においてエキゾーストマニホールド41及びエキゾーストパイプ42の何れか(即ち、排気通路)に配設されている。上流側空燃比センサ55は、例えば、特開平11−72473号公報、特開2000−65782号公報及び特開2004−69547号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。   The upstream air-fuel ratio sensor 55 is disposed in either the exhaust manifold 41 or the exhaust pipe 42 (that is, the exhaust passage) at a position between the collecting portion 41 b of the exhaust manifold 41 and the upstream catalyst 43. The upstream air-fuel ratio sensor 55 is disclosed in, for example, “limit current type wide area air-fuel ratio including a diffusion resistance layer” disclosed in JP-A-11-72473, JP-A-2000-65782, JP-A-2004-69547, and the like. Sensor ".

上流側空燃比センサ55は、上流側空燃比センサ55の配設位置を流れる排ガスの空燃比(触媒43に流入するガスである「触媒流入ガス」の空燃比、上流側空燃比abyfs)に応じた出力値Vabyfsを出力する。出力値Vabyfsは触媒流入ガスの空燃比が大きくなるほど(即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン側の空燃比になるほど)増大する。   The upstream air-fuel ratio sensor 55 corresponds to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the position where the upstream air-fuel ratio sensor 55 is disposed (the air-fuel ratio of the “catalyst inflow gas” that is the gas flowing into the catalyst 43, the upstream air-fuel ratio abyfs). Output the output value Vabyfs. The output value Vabyfs increases as the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas increases (that is, as the air-fuel ratio of the catalyst inflow gas becomes leaner).

電気制御装置60は、出力値Vabyfsと上流側空燃比abyfsとの関係を規定した空燃比変換テーブル(マップ)Mapabyfsを記憶している。電気制御装置60は、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する(検出上流側空燃比abyfsを取得する)ようになっている。   The electric control device 60 stores an air-fuel ratio conversion table (map) Mapabyfs that defines the relationship between the output value Vabyfs and the upstream air-fuel ratio abyfs. The electric control device 60 detects the actual upstream air-fuel ratio abyfs (obtains the detected upstream air-fuel ratio abyfs) by applying the output value Vabyfs to the air-fuel ratio conversion table Mapabyfs.

下流側空燃比センサ56は、上流側触媒43と下流側触媒44との間の位置においてエキゾーストパイプ42(即ち、排気通路)に配設されている。下流側空燃比センサ56は、周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ(Oセンサ)である。下流側空燃比センサ56は図2に示した出力値Voxsを出力する。 The downstream air-fuel ratio sensor 56 is disposed in the exhaust pipe 42 (that is, the exhaust passage) at a position between the upstream catalyst 43 and the downstream catalyst 44. The downstream air-fuel ratio sensor 56 is a well-known concentration cell type oxygen concentration sensor (O 2 sensor). The downstream air-fuel ratio sensor 56 outputs the output value Voxs shown in FIG.

下流側空燃比センサ56は、図3の(A)に示した試験管状の素子部を備える。素子部は、図3の(B)に示したように、固体電解質層56aと、固体電解質層56aの外側に形成された排ガス側電極層56bと、大気室AR(固体電解質層56aの内側)に露呈し且つ固体電解質層56aを挟んで排ガス側電極層(外側電極)56bと対向するように固体電解質層56aの内側に形成された大気側電極層(内側電極)56cと、排ガス側電極層56bを覆うコーティング層56dと、そのコーティング層56dを覆う触媒層56eと、触媒層56eを覆うとともに排ガスExが接触する(図示しない保護カバーの貫通孔を通過して保護カバー内に流入した排ガスEx中に晒されるように配置される)保護層(トラップ層)56fを備える。   The downstream air-fuel ratio sensor 56 includes a test tubular element portion shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the element portion includes a solid electrolyte layer 56a, an exhaust gas side electrode layer 56b formed outside the solid electrolyte layer 56a, and an air chamber AR (inside the solid electrolyte layer 56a). An atmosphere-side electrode layer (inner electrode) 56c formed inside the solid electrolyte layer 56a so as to face the exhaust gas-side electrode layer (outer electrode) 56b across the solid electrolyte layer 56a, and an exhaust gas-side electrode layer The coating layer 56d covering 56b, the catalyst layer 56e covering the coating layer 56d, and the exhaust gas Ex covering the catalyst layer 56e and contacting with the exhaust gas Ex (exhaust gas Ex flowing into the protective cover through a through hole of a protective cover not shown) A protective layer (trap layer) 56f (disposed to be exposed therein).

なお、固体電解質層56a等は板状であってもよい。触媒43から流出するガス(触媒流出ガス)は、保護カバーの貫通孔を通過して保護カバー内に流入し、次いで、保護層56f、触媒層56e及びコーティング層56dを通過して、排ガス側電極層56bに到達する。   The solid electrolyte layer 56a and the like may be plate-shaped. Gas flowing out from the catalyst 43 (catalyst outflow gas) passes through the through hole of the protective cover and flows into the protective cover, and then passes through the protective layer 56f, the catalyst layer 56e, and the coating layer 56d to form the exhaust gas side electrode. Reach layer 56b.

下流側空燃比センサ56の出力値Voxsは、「排ガス側電極層(外側電極)56bにおける酸素分圧と、大気側電極層(内側電極)56cにおける酸素分圧と、の差」に応じた起電力であって、固体電解質層56aに酸素イオンの移動を生じさせる起電力である。   The output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 is determined in accordance with “the difference between the oxygen partial pressure in the exhaust gas side electrode layer (outer electrode) 56b and the oxygen partial pressure in the atmosphere side electrode layer (inner electrode) 56c”. It is an electromotive force that causes the migration of oxygen ions in the solid electrolyte layer 56a.

より具体的に述べると、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい場合(理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である場合)、即ち、触媒流出ガスに過剰な酸素が含まれていない場合、最大値Vmax又は最大値Vmax近傍の値(例えば、約0.9〜1.0V)となる。この場合、触媒43の状態は、一般に、酸素不足状態である(触媒内に酸素が殆ど吸蔵されていない)と判断され得る。   More specifically, the output value Voxs is excessive when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio). When oxygen is not included, the maximum value Vmax or a value near the maximum value Vmax (for example, about 0.9 to 1.0 V) is obtained. In this case, it can be determined that the state of the catalyst 43 is generally an oxygen-deficient state (almost no oxygen is stored in the catalyst).

一方、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい場合(理論空燃比よりもリーン側の空燃比である場合)、即ち、触媒流出ガスに過剰の酸素が含まれている場合、最小値Vmin又は最小値Vmin近傍の値(例えば、約0〜0.1V)となる。この場合、触媒43の状態は、一般に、酸素過剰状態である(触媒内に吸蔵されている酸素の量が、最大酸素吸蔵量Cmaxに近い)と判断され得る。   On the other hand, when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas is larger than the stoichiometric air-fuel ratio (when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio), that is, the catalyst outflow gas contains excessive oxygen. If it is, the minimum value Vmin or a value in the vicinity of the minimum value Vmin (for example, about 0 to 0.1 V) is obtained. In this case, it can be determined that the state of the catalyst 43 is generally an oxygen-excess state (the amount of oxygen stored in the catalyst is close to the maximum oxygen storage amount Cmax).

更に、この出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比からリーン側の空燃比へと変化する際に最大値Vmaxから最小値Vminへと急激に減少する。逆に、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比からリッチ側の空燃比へと変化する際に最小値Vminから最大値Vmaxへと急激に増大する。なお、最小値Vminと最大値Vmaxとの平均値は中央値Vmid(=(Vmax+Vmin)/2)又は理論空燃比相当電圧Vstと称呼される。   Further, the output value Voxs rapidly decreases from the maximum value Vmax to the minimum value Vmin when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. . Conversely, the output value Voxs rapidly increases from the minimum value Vmin to the maximum value Vmax when the air-fuel ratio of the catalyst outflow gas changes from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. . The average value of the minimum value Vmin and the maximum value Vmax is referred to as a median value Vmid (= (Vmax + Vmin) / 2) or a stoichiometric air-fuel ratio equivalent voltage Vst.

ところで、前述したように、触媒流出ガスは、保護層56f、触媒層56e及びコーティング層56dを通過して、排ガス側電極層56bに到達する。よって、これらの層(特に、保護層56fの厚さ及び空孔率等)が製造上ばらつくと、触媒流出ガスの空燃比(酸素分圧)の変化に対する出力値Voxsの変化の応答性が個々の下流側空燃比センサ56間で相違する。   Incidentally, as described above, the catalyst outflow gas passes through the protective layer 56f, the catalyst layer 56e, and the coating layer 56d, and reaches the exhaust gas side electrode layer 56b. Therefore, when these layers (particularly, the thickness and porosity of the protective layer 56f) vary in production, the responsiveness of the change in the output value Voxs to the change in the air-fuel ratio (oxygen partial pressure) of the catalyst effluent gas varies. The downstream air-fuel ratio sensor 56 is different.

再び、図1を参照すると、アクセル開度センサ57は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量を検出し、アクセルペダルAPの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。   Referring to FIG. 1 again, the accelerator opening sensor 57 detects the operation amount of the accelerator pedal AP operated by the driver, and outputs a signal representing the operation amount Accp of the accelerator pedal AP.

電気制御装置60は、「CPU、ROM、RAM、バックアップRAM、並びに、ADコンバータを含むインターフェース等」からなる「周知のマイクロコンピュータ」を含む電子回路である。   The electric control device 60 is an electronic circuit including a “well-known microcomputer” including “an interface including a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, and an AD converter”.

電気制御装置60が備えるバックアップRAMは、機関10を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置(オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか)に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップRAMは、バッテリから電力の供給を受けている場合、CPUの指示に応じてデータを格納する(データが書き込まれる)とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持(記憶)する。バックアップRAMは、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。即ち、それまでに保持していたデータが消失(破壊)される。   The backup RAM included in the electric control device 60 is a battery mounted on the vehicle regardless of the position of an ignition key switch (not shown) of the vehicle on which the engine 10 is mounted (any one of an off position, a start position, an on position, etc.). It is supposed to receive power supply from. When receiving power from the battery, the backup RAM stores data according to an instruction from the CPU (data is written) and holds (stores) the data so that the data can be read. The backup RAM cannot retain data when the power supply from the battery is interrupted, for example, when the battery is removed from the vehicle. In other words, the data held so far is lost (destroyed).

電気制御装置60のインターフェースは、前記センサ51〜57と接続され、CPUにセンサ51〜57からの信号を供給するようになっている。更に、そのインターフェースは、CPUの指示に応じて、各気筒の点火プラグ24、各気筒の燃料噴射弁25、吸気弁制御装置26及びスロットル弁アクチュエータ34a等に指示信号(駆動信号)等を送出するようになっている。なお、電気制御装置60は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度TAが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータ34aに指示信号を送出するようになっている。   The interface of the electric control device 60 is connected to the sensors 51 to 57 so as to supply signals from the sensors 51 to 57 to the CPU. Further, the interface sends an instruction signal (drive signal) or the like to the ignition plug 24 of each cylinder, the fuel injection valve 25 of each cylinder, the intake valve control device 26, the throttle valve actuator 34a, etc. in accordance with an instruction from the CPU. It is like that. The electric control device 60 sends an instruction signal to the throttle valve actuator 34a so that the throttle valve opening TA increases as the acquired accelerator pedal operation amount Accp increases.

(第1制御装置による空燃比フィードバック制御の概要)
第1制御装置は、以下に述べるように触媒43の状態(酸素吸蔵状態、触媒状態)を判定する。触媒43は、触媒43が酸素をその最大酸素吸蔵量に近い値まで吸蔵している状態(即ち、酸素過剰状態、リーン状態)、及び、触媒43が酸素を殆ど吸蔵していない状態(即ち、酸素不足状態、還元状態、リッチ状態)の何れかの状態にあると判定される。第1制御装置は、この触媒43の状態の判定のために、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの所定時間(単位時間)あたりの変化量である出力変化量ΔVoxsを用いる。出力変化量ΔVoxsは、微分値dVoxs/dtに相当する値であり、出力値Voxsの傾きでもある。
(Outline of air-fuel ratio feedback control by the first controller)
The first controller determines the state of the catalyst 43 (oxygen storage state, catalyst state) as described below. The catalyst 43 is in a state where the catalyst 43 stores oxygen to a value close to its maximum oxygen storage amount (that is, an oxygen excess state, a lean state), and a state where the catalyst 43 hardly stores oxygen (ie, It is determined that the state is any one of an oxygen deficient state, a reduced state, and a rich state. In order to determine the state of the catalyst 43, the first controller uses an output change amount ΔVoxs that is a change amount per predetermined time (unit time) of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56. The output change amount ΔVoxs is a value corresponding to the differential value dVoxs / dt, and is also the slope of the output value Voxs.

更に、第1制御装置は、判定された触媒43の状態に基づいて「触媒43に流入する排ガス(触媒流入ガス)の空燃比(従って、機関10に供給される混合気の空燃比)」をフィードバック制御する。より具体的には、第1制御装置は、触媒43の状態に応じて「機関の空燃比の目標値である目標空燃比(上流側目標空燃比abyfr)」を目標リッチ空燃比afRichと目標リーン空燃比afLeanとの何れかに設定する。例えば、目標リッチ空燃比afRichは14.2、理論空燃比stoichは14.5、目標リーン空燃比afLeanは14.7である。   Further, the first control device calculates “the air-fuel ratio of the exhaust gas (catalyst inflow gas) flowing into the catalyst 43 (and hence the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 10)” based on the determined state of the catalyst 43. Feedback control. More specifically, according to the state of the catalyst 43, the first control device sets the “target air-fuel ratio (upstream target air-fuel ratio abyfr) that is the target value of the air-fuel ratio of the engine” to the target rich air-fuel ratio afRich and the target lean. Set to any one of air-fuel ratio afLean. For example, the target rich air-fuel ratio afRich is 14.2, the theoretical air-fuel ratio stoich is 14.5, and the target lean air-fuel ratio afLean is 14.7.

<目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている場合>
図4に示した例において、時刻t0以前の目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanである。よって、触媒流入ガスには過剰の酸素が含まれているので、触媒43の状態は酸素過剰状態へと近づき、その結果、時刻t0又はその直前にて触媒43から酸素が急激に流出し始める。
<When the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean>
In the example shown in FIG. 4, the target air-fuel ratio abyfr before time t0 is the target lean air-fuel ratio afLean. Therefore, since excess oxygen is contained in the catalyst inflow gas, the state of the catalyst 43 approaches the oxygen excess state, and as a result, oxygen begins to flow out of the catalyst 43 abruptly at or immediately before time t0.

いま、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が基準の応答性(設計値の応答性)であると仮定する。この場合、図4の(A)に実線により示したように、出力値Voxsは時刻t0にて減少を開始する。この場合、減少の程度は中程度である。   Now, it is assumed that the response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is the reference response (design value response). In this case, as indicated by the solid line in FIG. 4A, the output value Voxs starts decreasing at time t0. In this case, the degree of reduction is moderate.

第1制御装置は、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていて且つ出力値Voxsが減少している場合、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|が「正の所定値であるリーン判定閾値ΔVLeanth」より大きくなったとき、触媒43の状態が酸素過剰状態に近づいていると判定し、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。なお、リーン判定閾値ΔVLeanthは、当初、第1リーン判定閾値ΔVthL1に設定されている。図4の(B)に実線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|は時刻t2にてリーン判定閾値ΔVLeanthに到達する。これにより、図4の(C)に実線により示したように、第1制御装置は、時刻t2にて目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。   In the first control device, when the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean and the output value Voxs is decreasing, the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs is “a positive predetermined value” When it becomes larger than the “lean determination threshold value ΔVLeanth”, it is determined that the state of the catalyst 43 is approaching the oxygen excess state, and the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich. Note that the lean determination threshold value ΔVLeanth is initially set to the first lean determination threshold value ΔVthL1. As indicated by the solid line in FIG. 4B, the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs reaches the lean determination threshold value ΔVLeanth at time t2. Thereby, as indicated by a solid line in FIG. 4C, the first control device sets the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich at time t2.

また、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好(高い応答性)であると仮定する。この場合にも、図4の(A)に破線により示したように、出力値Voxsは時刻t0にて減少を開始する。但し、出力値Voxsの減少の程度は大きい。即ち、出力値Voxsは迅速に減少する。よって、この場合、図4の(B)に破線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|は「時刻t2よりも前の時刻t1」にてリーン判定閾値ΔVLeanthに到達する。その結果、第1制御装置は、図4の(C)に破線により示したように、時刻t1にて目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。   Further, it is assumed that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is better (higher responsiveness) than the reference responsiveness. Also in this case, as indicated by a broken line in FIG. 4A, the output value Voxs starts to decrease at time t0. However, the degree of decrease in the output value Voxs is large. That is, the output value Voxs decreases rapidly. Therefore, in this case, as indicated by a broken line in FIG. 4B, the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs reaches the lean determination threshold value ΔVLeanth at “time t1 before time t2”. As a result, the first control device sets the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich at time t1, as indicated by a broken line in FIG.

これに対し、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好でない(低い応答性)であると仮定する。この場合にも、図4の(A)に一点鎖線により示したように、出力値Voxsは時刻t0にて減少を開始する。但し、減少の程度は小さい。即ち、出力値Voxsは穏やかに減少する。よって、この場合、図4の(B)に一点鎖線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|は「時刻t2よりも後の時刻t3」にてリーン判定閾値ΔVLeanthに到達する。その結果、第1制御装置は、図4の(C)に一点鎖線により示したように、時刻t3にて目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。その結果、触媒43にはリーン空燃比の排ガスが過剰に流入するので、図4の(D)に一点鎖線により示したように、NOxの排出量が増大する。   In contrast, it is assumed that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not better (lower responsiveness) than the reference responsiveness. Also in this case, the output value Voxs starts to decrease at time t0, as indicated by the one-dot chain line in FIG. However, the degree of decrease is small. That is, the output value Voxs decreases gently. Therefore, in this case, as indicated by a one-dot chain line in FIG. 4B, the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs reaches the lean determination threshold value ΔVLeanth at “time t3 after time t2”. . As a result, the first controller sets the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich at time t3, as indicated by the alternate long and short dash line in FIG. As a result, since the exhaust gas having a lean air-fuel ratio excessively flows into the catalyst 43, the NOx emission amount increases as shown by the one-dot chain line in FIG.

その後、出力値Voxsは減少を続け、次いで、増大しはじめる。即ち、出力値Voxsは極小値Voxsminをとる。この極小値Voxsminは、下流側空燃比センサ56の応答性が良好でないほど小さくなる(図4の(A)のq4、q5及びq6を参照。)。これは、下流側空燃比センサ56の応答性が良好でないほど、過剰な酸素が触媒43に流入するためであり、換言すると、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れるためである。更に、触媒43から未燃物が流出し始めたとしても、応答性の良好でない下流側空燃比センサ56の出力値Voxsはその検出が遅れるためである。   Thereafter, the output value Voxs continues to decrease and then begins to increase. That is, the output value Voxs takes the minimum value Voxsmin. The minimum value Voxsmin becomes so small that the responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not good (see q4, q5, and q6 in FIG. 4A). This is because excessive oxygen flows into the catalyst 43 as the responsiveness of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 is not good. In other words, the timing for setting the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich is delayed. It is. Furthermore, even if unburned substances start to flow out from the catalyst 43, the detection of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 with poor responsiveness is delayed.

加えて、その極小値Voxsminの前に現れた極大値Voxsmax(図4の(A)のq1、q2及びq3を参照。)と、その極小値Voxsmin(図4の(A)のq4、q5及びq6を参照。)との差の大きさ、即ち、図4のq1とq4との出力値差の大きさ、q2とq5との出力値差の大きさ、及び、q3とq6との出力値差の大きさは、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。従って、第1制御装置は、この出力値差の大きさDV(=第1応答性指標値DV1)を「下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性指標値」として取得する。   In addition, the maximum value Voxsmax (see q1, q2, and q3 in FIG. 4A) that appears before the minimum value Voxsmin, and the minimum value Voxsmin (q4, q5, and 4), that is, the output value difference between q1 and q4 in FIG. 4, the output value difference between q2 and q5, and the output value between q3 and q6. The magnitude of the difference becomes so great that the response of the downstream air-fuel ratio sensor is not good. Therefore, the first control device acquires the magnitude DV (= first responsiveness index value DV1) of the output value difference as the “responsiveness index value of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56”.

更に、第1制御装置は、出力値差の大きさDVに基づいて、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを判定する。より具体的に述べると、第1制御装置は、出力値差の大きさDVが「応答性閾値に対応する第1の閾値出力値差DV1th」以上であるか否かを判定し、出力値差の大きさDVが第1の閾値出力値差DV1thよりも小さいとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定し、出力値差の大きさDVが第1の閾値出力値差DV1th以上であるとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定する。   Furthermore, the first control device determines whether or not the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold based on the magnitude DV of the output value difference. More specifically, the first control device determines whether or not the magnitude DV of the output value difference is equal to or greater than “first threshold output value difference DV1th corresponding to the responsiveness threshold value”, and the output value difference. Is smaller than the first threshold output value difference DV1th, it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold, and the output value difference magnitude DV is the first threshold value DV. When the threshold output value difference DV1th is 1 or more, it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than a predetermined responsiveness threshold.

そして、第1制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定した場合、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性は許容範囲と見做し、リーン判定閾値ΔVLeanthを第1リーン判定閾値ΔVthL1に維持する。これに対し、第1制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定した場合、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性は想定以上に良好でないと判定し、リーン判定閾値ΔVLeanthを「第1リーン判定閾値ΔVthL1の大きさよりも小さい大きさを有する第2リーン判定閾値ΔVthL2」に変更する。例えば、第2リーン判定閾値ΔVthL2は、第1リーン判定閾値ΔVthL1から正の所定値αを減じた値である。但し、第2リーン判定閾値ΔVthL2も正の値である。   When the first control device determines that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the predetermined responsiveness threshold, the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is within an allowable range. As a result, the lean determination threshold value ΔVLeanth is maintained at the first lean determination threshold value ΔVthL1. On the other hand, when the first control apparatus determines that the response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the predetermined response threshold, the response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is assumed. The lean determination threshold value ΔVLeanth is changed to “second lean determination threshold value ΔVthL2 having a size smaller than the first lean determination threshold value ΔVthL1”. For example, the second lean determination threshold value ΔVthL2 is a value obtained by subtracting a predetermined positive value α from the first lean determination threshold value ΔVthL1. However, the second lean determination threshold value ΔVthL2 is also a positive value.

これにより、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が想定以上に良好でない場合、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていて出力値Voxsが減少しているとき、より早いタイミングにて出力変化量ΔVoxsがリーン判定閾値ΔVLeanth(=第2リーン判定閾値ΔVthL2)に到達する。よって、「過剰な酸素が触媒43に流入し、且つ、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れる事態」の発生を回避することができる。その結果、NOxの排出量を低減することができる。   Thereby, when the response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not better than expected, the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean and the output value Voxs is decreased. The output change amount ΔVoxs reaches the lean determination threshold value ΔVLeanth (= second lean determination threshold value ΔVthL2) at an early timing. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of “a situation where excessive oxygen flows into the catalyst 43 and the timing for setting the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich is delayed”. As a result, the amount of NOx emission can be reduced.

<目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている場合>
第1制御装置は、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている場合にも、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている場合と同様な作動を行う。
<When the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich>
Even when the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich, the first control device performs the same operation as when the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean.

図5に示した例において、時刻t0以前の目標空燃比は目標リッチ空燃比afRichである。よって、触媒流入ガスには過剰の未燃物が含まれているので、触媒43の状態は酸素不足状態へと近づき、その結果、時刻t0又はその直前にて触媒43から未燃物が急激に流出し始める。なお、図5において、図4と同様、実線は応答性が基準の応答性である下流側空燃比センサについての各値、破線は応答性が基準の応答性よりも良好な下流側空燃比センサについての各値、一点鎖線は応答性が基準の応答性よりも良好でない下流側空燃比センサについての各値を示している。   In the example shown in FIG. 5, the target air-fuel ratio before time t0 is the target rich air-fuel ratio afRich. Therefore, since the catalyst inflow gas contains excessive unburned substances, the state of the catalyst 43 approaches an oxygen-deficient state, and as a result, unburned substances suddenly move from the catalyst 43 at time t0 or immediately before. It begins to flow out. In FIG. 5, as in FIG. 4, the solid line represents each value for the downstream air-fuel ratio sensor whose response is the standard response, and the broken line represents the downstream air-fuel ratio sensor whose response is better than the standard response. Each of the values and the one-dot chain line indicate the values of the downstream air-fuel ratio sensor whose responsiveness is not better than the standard responsiveness.

いま、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が基準の応答性(設計値の応答性)であると仮定する。この場合、図5の(A)に実線により示したように、出力値Voxsは時刻t0にて増大を開始する。この場合、増大の程度は中程度である。   Now, it is assumed that the response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is the reference response (design value response). In this case, as indicated by a solid line in FIG. 5A, the output value Voxs starts increasing at time t0. In this case, the degree of increase is moderate.

第1制御装置は、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていて且つ出力値Voxsが増大している場合、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|が「正の所定値であるリッチ判定閾値ΔVRichth」より大きくなったとき、触媒43の状態が酸素不足状態に近づいていると判定し、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。なお、リッチ判定閾値ΔVRichthは、当初、第1リッチ判定閾値ΔVthR1に設定されている。従って、図5の(B)に実線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|は時刻t2にてリッチ判定閾値ΔVRichthに到達する。よって、第1制御装置は、図5の(C)に実線により示したように、時刻t2にて目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。   In the first control device, when the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich and the output value Voxs increases, the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs is “a positive predetermined value”. When it becomes larger than the “rich determination threshold ΔVRichth”, it is determined that the state of the catalyst 43 is approaching an oxygen-deficient state, and the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean. Note that the rich determination threshold value ΔVRichth is initially set to the first rich determination threshold value ΔVthR1. Therefore, as indicated by a solid line in FIG. 5B, the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs reaches the rich determination threshold value ΔVRichth at time t2. Therefore, the first control device sets the target air-fuel ratio abyfr to the target lean air-fuel ratio afLean at time t2, as indicated by the solid line in FIG.

また、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好(高い応答性)であると仮定する。この場合にも、図5の(A)に破線により示したように、出力値Voxsは時刻t0にて増大を開始する。但し、出力値Voxsの増大の程度は大きい。即ち、出力値Voxsは迅速に増大する。よって、この場合、図5の(B)に破線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|は「時刻t2よりも前の時刻t1」にてリッチ判定閾値ΔVRichthに到達する。その結果、第1制御装置は、図5の(C)に破線により示したように、時刻t1にて目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。   Further, it is assumed that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is better (higher responsiveness) than the reference responsiveness. Also in this case, as indicated by the broken line in FIG. 5A, the output value Voxs starts increasing at time t0. However, the degree of increase in the output value Voxs is large. That is, the output value Voxs increases rapidly. Therefore, in this case, as indicated by the broken line in FIG. 5B, the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs reaches the rich determination threshold value ΔVRichth at “time t1 before time t2.” As a result, the first control apparatus sets the target air-fuel ratio abyfr to the target lean air-fuel ratio afLean at time t1, as indicated by a broken line in FIG.

これに対し、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好でない(低い応答性)であると仮定する。この場合にも、図5の(A)に一点鎖線により示したように、出力値Voxsは時刻t0にて増大を開始する。但し、増大の程度は小さい。即ち、出力値Voxsは穏やかに増大する。よって、この場合、図5の(B)に一点鎖線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|は「時刻t2よりも後の時刻t3」にてリッチ判定閾値ΔVRichthに到達する。その結果、第1制御装置は、図5の(C)に一点鎖線により示したように、時刻t3にて目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。その結果、触媒43にはリッチ空燃比の排ガスが過剰に流入するので、図5の(D)に一点鎖線により示したように、未燃物(例えは、HC)の排出量が増大する。   In contrast, it is assumed that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not better (lower responsiveness) than the reference responsiveness. Also in this case, as indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 5A, the output value Voxs starts increasing at time t0. However, the degree of increase is small. That is, the output value Voxs increases gently. Therefore, in this case, as indicated by a one-dot chain line in FIG. 5B, the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs reaches the rich determination threshold value ΔVRichth at “time t3 after time t2.” . As a result, the first control device sets the target air-fuel ratio abyfr to the target lean air-fuel ratio afLean at time t3, as indicated by the alternate long and short dash line in FIG. As a result, the rich air-fuel ratio exhaust gas excessively flows into the catalyst 43, so that the amount of unburned substances (for example, HC) increases as indicated by the one-dot chain line in FIG.

その後、出力値Voxsは増大を続け、次いで、減少しはじめる。即ち、出力値Voxsは極大値Voxsmaxをとる。この極大値Voxsmaxは、下流側空燃比センサ56の応答性が良好でないほど大きくなる(図5の(A)のq4、q5及びq6を参照。)。これは、下流側空燃比センサ56の応答性が良好でないほど、過剰な未燃物が触媒43に流入するためであり、換言すると、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れるためである。更に、触媒43から酸素が流出し始めたとしても、応答性の良好でない下流側空燃比センサ56の出力値Voxsはその検出が遅れるためである。   Thereafter, the output value Voxs continues to increase and then begins to decrease. That is, the output value Voxs takes the maximum value Voxsmax. This maximum value Voxsmax increases as the response of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not good (see q4, q5, and q6 in FIG. 5A). This is because excessive unburned matter flows into the catalyst 43 as the response of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not good. In other words, the timing at which the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean. This is to delay. Furthermore, even if oxygen begins to flow out from the catalyst 43, the detection of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 with poor responsiveness is delayed.

更に、その極大値Voxsmaxの前に現れた極小値Voxsmin(図5の(A)のq1、q2及びq3を参照。)と、その極大値Voxsmax(図5の(A)のq4、q5及びq6を参照。)との差の大きさ、即ち、図5のq1とq4との出力値差の大きさ、q2とq5との出力値差の大きさ、及び、q3とq6との出力値差の大きさは、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。従って、第1制御装置は、この出力値差の大きさDV(=第2応答性指標値DV2)を「下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性指標値」として取得する。   Further, the minimum value Voxsmin (see q1, q2, and q3 in FIG. 5A) that appears before the maximum value Voxsmax and the maximum value Voxsmax (q4, q5, and q6 in FIG. 5A). 5), that is, the output value difference between q1 and q4 in FIG. 5, the output value difference between q2 and q5, and the output value difference between q3 and q6. Is so large that the responsiveness of the downstream air-fuel ratio sensor is not good. Therefore, the first control device acquires the magnitude DV (= second responsiveness index value DV2) of the output value difference as the “responsiveness index value of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56”.

更に、第1制御装置は、出力値差の大きさDVに基づいて、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを判定する。より具体的に述べると、第1制御装置は、出力値差の大きさDVが「応答性閾値に対応する第2の閾値出力値差DV2th」以上であるか否かを判定し、出力値差の大きさDVが第2の閾値出力値差DV2thよりも小さいとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定し、出力値差の大きさDVが第2の閾値出力値差DV2th以上であるとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定する。   Furthermore, the first control device determines whether or not the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold based on the magnitude DV of the output value difference. More specifically, the first control device determines whether or not the magnitude DV of the output value difference is equal to or greater than the “second threshold output value difference DV2th corresponding to the responsiveness threshold”, and the output value difference Is smaller than the second threshold output value difference DV2th, it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold, and the output value difference DV is the first threshold value DV. When the threshold output value difference DV2th is equal to or greater than 2, it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than a predetermined responsiveness threshold.

そして、第1制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定した場合、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性は許容範囲と見做し、リッチ判定閾値ΔVRichthを第1リッチ判定閾値ΔVthR1に維持する。これに対し、第1制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定した場合、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性は想定以上に良好でないと判定し、リッチ判定閾値ΔVRichthを「第1リッチ判定閾値ΔVthR1の大きさよりも小さい大きさを有する第2リッチ判定閾値ΔVthR2」に変更する。例えば、第2リッチ判定閾値ΔVthR2は、第1リッチ判定閾値ΔVthR1から正の所定値βを減じた値である。但し、第2リッチ判定閾値ΔVthR2も正の値である。   When the first control device determines that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the predetermined responsiveness threshold, the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is within an allowable range. As a result, the rich determination threshold value ΔVRichth is maintained at the first rich determination threshold value ΔVthR1. On the other hand, when the first control apparatus determines that the response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the predetermined response threshold, the response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is assumed. The rich determination threshold value ΔVRichth is changed to “second rich determination threshold value ΔVthR2 having a size smaller than the first rich determination threshold value ΔVthR1”. For example, the second rich determination threshold value ΔVthR2 is a value obtained by subtracting a predetermined positive value β from the first rich determination threshold value ΔVthR1. However, the second rich determination threshold value ΔVthR2 is also a positive value.

なお、第1リッチ判定閾値ΔVthR1は第1リーン判定閾値ΔVthL1と同一であってもよく、相違していてもよい。更に、所定値βは所定値αと同一であってもよく、相違していてもよい。   The first rich determination threshold value ΔVthR1 may be the same as or different from the first lean determination threshold value ΔVthL1. Furthermore, the predetermined value β may be the same as or different from the predetermined value α.

これにより、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が想定以上に良好でない場合、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていて出力値Voxsが増大しているとき、より早いタイミングにて出力変化量ΔVoxsがリッチ判定閾値ΔVRichth(=第2リッチ判定閾値ΔVthR2)に到達する。よって、「過剰な未燃物が触媒43に流入し、且つ、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れる事態」の発生を回避することができる。その結果、未燃物の排出量を低減することができる。   Thus, when the response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not better than expected, the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich and the output value Voxs is increased. The output change amount ΔVoxs reaches the rich determination threshold value ΔVRichth (= second rich determination threshold value ΔVthR2) at an early timing. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of “a situation in which excessive unburned matter flows into the catalyst 43 and the timing for setting the target air-fuel ratio abyfr to the target lean air-fuel ratio afLean is delayed”. As a result, the amount of unburned material discharged can be reduced.

(作動)
次に、第1制御装置の実際の作動について説明する。
(Operation)
Next, the actual operation of the first control device will be described.

<燃料噴射制御>
第1制御装置のCPUは、図6に示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度となる毎に、その気筒に対して繰り返し実行するようになっている。前記所定クランク角度は、例えば、BTDC90°CA(吸気上死点前90°クランク角度)である。クランク角度が前記所定クランク角度に一致した気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。CPUは、この燃料噴射制御ルーチンにより、指示燃料噴射量(最終燃料噴射量)Fiの計算及び燃料噴射の指示を行う。
<Fuel injection control>
The CPU of the first control device repeatedly executes the fuel injection control routine shown in FIG. 6 for each cylinder every time the crank angle of any cylinder reaches a predetermined crank angle before the intake top dead center. It has become. The predetermined crank angle is, for example, BTDC 90 ° CA (90 ° crank angle before intake top dead center). A cylinder whose crank angle coincides with the predetermined crank angle is also referred to as a “fuel injection cylinder”. The CPU calculates the commanded fuel injection amount (final fuel injection amount) Fi and instructs fuel injection by this fuel injection control routine.

任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度と一致すると、CPUはステップ600から処理を開始し、ステップ605にてフューエルカットフラグXFCの値が「0」であるか否かを判定する。フューエルカットフラグXFCの値は、フューエルカット開始条件が成立したときに「1」に設定され、フューエルカットフラグXFCの値が「1」であるときにフューエルカット終了条件が成立したときに「0」に設定される。フューエルカットフラグXFCの値は更にイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。イニシャルルーチンは、機関10が搭載された車両のイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときにCPUにより実行されるルーチンである。   When the crank angle of an arbitrary cylinder matches the predetermined crank angle before the intake top dead center, the CPU starts the process from step 600, and in step 605, determines whether or not the value of the fuel cut flag XFC is “0”. judge. The value of the fuel cut flag XFC is set to “1” when the fuel cut start condition is satisfied, and is “0” when the fuel cut end condition is satisfied when the value of the fuel cut flag XFC is “1”. Set to The value of the fuel cut flag XFC is further set to “0” in the initial routine. The initial routine is a routine executed by the CPU when the ignition key switch of the vehicle on which the engine 10 is mounted is changed from OFF to ON.

フューエルカット開始条件は、スロットル弁開度TAが「0」であり且つ機関回転速度NEがフューエルカット回転閾値速度NEFC以上であるとき成立する。フューエルカット終了条件は、スロットル弁開度TAが「0」でなくなるか、又は、機関回転速度NEがフューエルカット終了回転閾値速度NERT以下となったとき、成立する。フューエルカット終了回転閾値速度NERTはフューエルカット回転閾値速度NEFCよりも小さい。   The fuel cut start condition is satisfied when the throttle valve opening degree TA is “0” and the engine rotational speed NE is equal to or higher than the fuel cut rotational threshold speed NEFC. The fuel cut end condition is satisfied when the throttle valve opening degree TA is not “0” or when the engine speed NE is equal to or lower than the fuel cut end rotation threshold speed NERT. The fuel cut end rotation threshold speed NERT is smaller than the fuel cut rotation threshold speed NEFC.

いま、フューエルカットフラグXFCの値が「0」であると仮定する。この場合、CPUは、ステップ605にて「Yes」と判定してステップ610に進み、「エアフローメータ51により計測された吸入空気量Ga、機関回転速度センサ53の信号に基いて取得された機関回転速度NE、及び、ルックアップテーブルMapMc(Ga,NE)」に基いて「燃料噴射気筒に吸入される空気量(即ち、筒内吸入空気量)Mc)」を取得する。筒内吸入空気量Mcは、周知の空気モデル(吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル)により算出されてもよい。   Assume that the value of the fuel cut flag XFC is “0”. In this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 605 to proceed to step 610, where “the engine rotation speed obtained by the intake air amount Ga measured by the air flow meter 51 and the signal of the engine rotation speed sensor 53 is acquired. Based on the speed NE and the look-up table MapMc (Ga, NE), “the amount of air taken into the fuel injection cylinder (ie, the in-cylinder intake air amount) Mc)” is acquired. The in-cylinder intake air amount Mc may be calculated by a well-known air model (a model constructed according to a physical law simulating the behavior of air in the intake passage).

次に、CPUはステップ615に進み、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」であるか否かを判定する。このフィードバック制御フラグXFBの値は、フィードバック制御条件が成立しているときに「1」に設定され、フィードバック制御条件が成立していないときに「0」に設定される。フィードバック制御条件は、例えば、以下の総ての条件が成立したときに成立する。
(A1)上流側空燃比センサ55が活性化している。
(A2)下流側空燃比センサ56が活性化している。
(A3)機関の負荷KLが閾値KLth以下である。
(A4)フューエルカットフラグXFCの値が「0」である。
Next, the CPU proceeds to step 615 to determine whether or not the value of the feedback control flag XFB is “1”. The value of the feedback control flag XFB is set to “1” when the feedback control condition is satisfied, and is set to “0” when the feedback control condition is not satisfied. The feedback control condition is satisfied when, for example, all the following conditions are satisfied.
(A1) The upstream air-fuel ratio sensor 55 is activated.
(A2) The downstream air-fuel ratio sensor 56 is activated.
(A3) The engine load KL is less than or equal to the threshold KLth.
(A4) The value of the fuel cut flag XFC is “0”.

このとき、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」でなければ、CPUはステップ615にて「No」と判定してステップ620に進み、目標空燃比abyfr(上流側目標空燃比abyfr)を理論空燃比stoich(例えば、14.5)に設定する。   At this time, if the value of the feedback control flag XFB is not “1”, the CPU makes a “No” determination at step 615 to proceed to step 620 to set the target air-fuel ratio abyfr (upstream target air-fuel ratio abyfr) to the theoretical sky. The fuel ratio is set to stoich (for example, 14.5).

次に、CPUは以下に述べるステップ625乃至ステップ640の処理を順に行い、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU sequentially performs the processing from step 625 to step 640 described below, and proceeds to step 695 to end the present routine tentatively.

ステップ625:CPUは、筒内吸入空気量Mcを目標空燃比abyfrで除することによって基本燃料噴射量Fbaseを算出する。基本燃料噴射量Fbaseは、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な燃料噴射量のフィードフォワード量である。   Step 625: The CPU calculates the basic fuel injection amount Fbase by dividing the in-cylinder intake air amount Mc by the target air-fuel ratio abyfr. The basic fuel injection amount Fbase is a feed-forward amount of the fuel injection amount necessary for making the air-fuel ratio of the engine coincide with the target air-fuel ratio abyfr.

ステップ630:CPUは、図示しないルーチンにより別途計算されているメインフィードバック量KFmainを読み込む。メインフィードバック量KFmainは、上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrに一致するように周知のPID制御に基づいて算出される。即ち、簡単に述べると、メインフィードバック量DFmainは、上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrよりも大きい(リーンである)とき増大され、上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrよりも小さい(リッチである)とき減少される。なお、メインフィードバック量KFmainは、フィードバック制御フラグXFBの値が「0」であるとき「1」に設定される。更に、メインフィードバック量KFmainは常に「1」に設定されてもよい。即ち、メインフィードバック量KFmainを用いたフィードバック制御は本実施形態において必須ではない。   Step 630: The CPU reads the main feedback amount KFmain separately calculated by a routine not shown. The main feedback amount KFmain is calculated based on known PID control so that the upstream air-fuel ratio abyfs matches the target air-fuel ratio abyfr. Specifically, the main feedback amount DFmain is increased when the upstream air-fuel ratio abyfs is larger (lean) than the target air-fuel ratio abyfr, and the upstream air-fuel ratio abyfs is smaller than the target air-fuel ratio abyfr (rich). Is reduced). The main feedback amount KFmain is set to “1” when the value of the feedback control flag XFB is “0”. Further, the main feedback amount KFmain may always be set to “1”. That is, feedback control using the main feedback amount KFmain is not essential in this embodiment.

ステップ635:CPUは、基本燃料噴射量Fbaseをメインフィードバック量KFmainにより補正することによって指示燃料噴射量Fiを算出する。より具体的に述べると、CPUは、基本燃料噴射量Fbaseにメインフィードバック量KFmainを乗じることによって指示燃料噴射量Fiを算出する。   Step 635: The CPU calculates the command fuel injection amount Fi by correcting the basic fuel injection amount Fbase with the main feedback amount KFmain. More specifically, the CPU calculates the command fuel injection amount Fi by multiplying the basic fuel injection amount Fbase by the main feedback amount KFmain.

ステップ640:CPUは、「指示燃料噴射量Fiの燃料」を「燃料噴射気筒に対応して設けられている燃料噴射弁25」から噴射させるための噴射指示信号を、その燃料噴射弁25に送出する。   Step 640: The CPU sends an injection instruction signal for injecting “the fuel of the indicated fuel injection amount Fi” from the “fuel injection valve 25 provided corresponding to the fuel injection cylinder” to the fuel injection valve 25. To do.

この結果、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な量の燃料が燃料噴射気筒の燃料噴射弁25から噴射させられる。即ち、ステップ625乃至ステップ640は、「機関の空燃比が目標空燃比abyfrに一致するように指示燃料噴射量Fiを制御する」指示燃料噴射量制御手段及び空燃比制御手段を構成している。   As a result, an amount of fuel required to make the air-fuel ratio of the engine coincide with the target air-fuel ratio abyfr is injected from the fuel injection valve 25 of the fuel injection cylinder. That is, Step 625 to Step 640 constitute the command fuel injection amount control means and the air fuel ratio control means that “control the command fuel injection amount Fi so that the air fuel ratio of the engine matches the target air fuel ratio abyfr”.

一方、CPUがステップ615の処理を行う時点において、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」であると、CPUはそのステップ615にて「Yes」と判定してステップ645に進み、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」であるか否かを判定する。後述するように、触媒43の状態が酸素不足状態(触媒リッチ状態)であると判定されると、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は「1」に設定される。また、触媒43の状態は酸素過剰状態(触媒リーン状態)であると判定されると、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は「0」に設定される。触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は後述するルーチンにより設定される。   On the other hand, if the value of the feedback control flag XFB is “1” at the time when the CPU performs the process of step 615, the CPU determines “Yes” in step 615 and proceeds to step 645 to display the catalyst rich state display. It is determined whether or not the value of the flag XCCRORich is “1”. As will be described later, when it is determined that the state of the catalyst 43 is an oxygen-deficient state (catalyst rich state), the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is set to “1”. Further, when it is determined that the state of the catalyst 43 is an oxygen excess state (catalyst lean state), the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is set to “0”. The value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is set by a routine described later.

このとき、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」であると、CPUはステップ645にて「Yes」と判定してステップ650に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リーン空燃比afLean」に設定する。目標リーン空燃比afLeanは理論空燃比stoichよりも大きい所定の空燃比(リーン空燃比)である。この場合、目標リーン空燃比afLeanは第1目標リーン空燃比afLean1であり、例えば、14.7である。その後、CPUはステップ625以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リーン空燃比afLeanに一致させられる。   At this time, if the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “1”, the CPU makes a “Yes” determination at step 645 to proceed to step 650 to set the target air-fuel ratio abyfr to “a predetermined target lean air-fuel ratio afLean. To "". The target lean air-fuel ratio afLean is a predetermined air-fuel ratio (lean air-fuel ratio) that is larger than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. In this case, the target lean air-fuel ratio afLean is the first target lean air-fuel ratio afLean1, for example, 14.7. Thereafter, the CPU proceeds to step 625 and subsequent steps. Accordingly, the air-fuel ratio of the engine is made to coincide with the target lean air-fuel ratio afLean.

これに対し、CPUがステップ645の処理を実行する時点において、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」であると、CPUはステップ645にて「No」と判定してステップ655に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リッチ空燃比afRich」に設定する。目標リッチ空燃比afRichは理論空燃比stoichよりも小さい所定の空燃比(リッチ空燃比)である。この場合、目標リッチ空燃比afRichは第1目標リッチ空燃比afRich1であり、例えば、14.2である。その後、CPUはステップ625以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リッチ空燃比afRichに一致させられる。   On the other hand, if the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “0” at the time when the CPU executes the process of step 645, the CPU makes a “No” determination at step 645 to proceed to step 655, The target air-fuel ratio abyfr is set to “predetermined target rich air-fuel ratio afRich”. The target rich air-fuel ratio afRich is a predetermined air-fuel ratio (rich air-fuel ratio) that is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. In this case, the target rich air-fuel ratio afRich is the first target rich air-fuel ratio afRich1, for example, 14.2. Thereafter, the CPU proceeds to step 625 and subsequent steps. Accordingly, the air-fuel ratio of the engine is made to coincide with the target rich air-fuel ratio afRich.

一方、CPUがステップ605の処理を実行する時点において、フューエルカットフラグXFCの値が「1」であると、CPUはそのステップ605にて「No」と判定してステップ695に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。この場合、ステップ640の処理による燃料噴射が実行されないので、フューエルカット制御(燃料供給停止制御)が実行される。即ち、機関10の運転状態はフューエルカット運転状態となる。   On the other hand, if the value of the fuel cut flag XFC is “1” at the time when the CPU executes the process of step 605, the CPU makes a “No” determination at step 605 to directly proceed to step 695, and this routine Is temporarily terminated. In this case, since fuel injection by the process of step 640 is not executed, fuel cut control (fuel supply stop control) is executed. That is, the operating state of the engine 10 is a fuel cut operating state.

<触媒状態(触媒43の酸素吸蔵状態)判定>
CPUは図7にフローチャートにより示した「触媒状態判定ルーチン」を所定時間ts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、CPUはステップ700から処理を開始してステップ705に進み、「現時点の下流側空燃比センサ56の出力値Voxs」から「前回の下流側空燃比センサ56の出力値Voxsold」を減じることにより、所定時間ts(単位時間)あたりの出力値Voxsの変化量ΔVoxs(単に、「出力変化量ΔVoxs」とも称呼する。)を算出する。
<Catalyst State (Oxygen Storage State of Catalyst 43) Determination>
The CPU repeatedly executes the “catalyst state determination routine” shown in the flowchart of FIG. 7 every elapse of a predetermined time ts. Therefore, when the predetermined timing is reached, the CPU starts the process from step 700 and proceeds to step 705. From the “current output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56” to the “previous output value of the downstream air-fuel ratio sensor 56”. By subtracting “Voxsold”, a change amount ΔVoxs of the output value Voxs per predetermined time ts (unit time) (also simply referred to as “output change amount ΔVoxs”) is calculated.

次に、CPUはステップ710に進み、現時点の出力値Voxsを「前回の出力値Voxsold」として記憶する。このように前回の下流側空燃比センサ56の出力値Voxsoldは、現時点から所定時間tsだけ前の時点の出力値Voxs(本ルーチンが前回実行されたときの出力値Voxs)である。   Next, the CPU proceeds to step 710 to store the current output value Voxs as “previous output value Voxsold”. Thus, the previous output value Voxsold of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is the output value Voxs at the time point a predetermined time ts before the current time (the output value Voxs when this routine was executed last time).

次に、CPUはステップ715に進み、出力値Voxsが、「最小値Vminに微小な正の値γを加えた値(Vmin+γ)」よりも大きく、且つ、「最大値Vmaxから微小な正の値γを減じた値(Vmax−γ)」よりも小さいか否かを判定する。即ち、CPUは、「触媒43の状態が、明らかな酸素過剰状態(Voxs<Vmin+γ)でもなく且つ明らかな酸素不足状態(Voxs>Vmax−γ)でもない」か否かを判定する。値(Vmin+γ)は最小値Vminに極めて近い値であり、従って、中央値Vmidよりも小さい。値(Vmax−γ)は最大値Vmaxに極めて近い値であり、従って、中央値Vmidよりも大きい。   Next, the CPU proceeds to step 715, where the output value Voxs is larger than “a value obtained by adding a minute positive value γ to the minimum value Vmin (Vmin + γ)” and “a minute positive value from the maximum value Vmax”. It is determined whether or not it is smaller than a value obtained by subtracting γ (Vmax−γ). That is, the CPU determines whether or not “the state of the catalyst 43 is neither an obvious oxygen excess state (Voxs <Vmin + γ) nor an obvious oxygen deficiency state (Voxs> Vmax−γ)”. The value (Vmin + γ) is very close to the minimum value Vmin and is therefore smaller than the median value Vmid. The value (Vmax−γ) is very close to the maximum value Vmax and is therefore larger than the median value Vmid.

いま、下記の条件が総て成立していると仮定する。
(条件1)出力値Voxsが値(Vmin+γ)と値(Vmax−γ)の間である。
(条件2)目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている。
(条件3)出力変化量ΔVoxsが負である(出力値Voxsが減少している。)。
(条件4)出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値ΔVLeanth以上となった直後である。
Assume that the following conditions are all satisfied.
(Condition 1) The output value Voxs is between the value (Vmin + γ) and the value (Vmax−γ).
(Condition 2) The target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean.
(Condition 3) The output change amount ΔVoxs is negative (the output value Voxs is decreasing).
(Condition 4) Immediately after the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs becomes equal to or greater than the lean determination threshold value ΔVLeanth.

この場合、CPUはステップ715にて「Yes」と判定してステップ720に進み、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであるか否かを判定する。上記仮定によれば、CPUはステップ720にて「Yes」と判定してステップ725に進み、出力変化量ΔVoxsが負である(「0」より小さい)か否かを判定する。即ち、CPUはステップ725にて出力値Voxsが減少しているか否かを判定する。   In this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 715 to proceed to step 720 to determine whether or not the target air-fuel ratio abyfr is the target lean air-fuel ratio afLean. According to the above assumption, the CPU makes a “Yes” determination at step 720 to proceed to step 725 to determine whether or not the output change amount ΔVoxs is negative (less than “0”). That is, the CPU determines in step 725 whether or not the output value Voxs is decreasing.

上記仮定によれば、CPUはステップ725にて「Yes」と判定してステップ730に進み、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|(出力変化量ΔVoxsの絶対値)がリーン判定閾値ΔVLeanth以上であるか否かを判定する。   Based on the above assumption, the CPU makes a “Yes” determination at step 725 to proceed to step 730, where the magnitude | ΔVoxs | (the absolute value of the output change amount ΔVoxs) of the output change amount ΔVoxs is greater than or equal to the lean determination threshold value ΔVLeanth. It is determined whether or not there is.

上記仮定によれば、CPUはステップ730にて「Yes」と判定してステップ735に進み、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値を「0」に設定する。即ち、CPUは、触媒43の状態が、「酸素過剰状態(触媒リーン状態)である、又は、酸素過剰状態に近づいている。」と判定する。その後、CPUはステップ740に進む。   Based on the above assumption, the CPU makes a “Yes” determination at step 730 to proceed to step 735 to set the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich to “0”. That is, the CPU determines that the state of the catalyst 43 is “oxygen-excess state (catalyst lean state) or approaching an oxygen-excess state”. Thereafter, the CPU proceeds to step 740.

CPUは、ステップ740にて、出力値Voxsが「最小値Vminに微小な正の値γを加えた値(Vmin+γ)」以下であるか否かを判定する。上記仮定によれば、CPUはステップ740にて「No」と判定してステップ745に進み、出力値Voxsが「最大値Vmaxから微小な正の値γを減じた値(Vmax−γ)」以上であるか否かを判定する。上記仮定によれば、CPUはステップ745にて「No」と判定し、ステップ795に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   In step 740, the CPU determines whether or not the output value Voxs is equal to or less than “a value obtained by adding a minute positive value γ to the minimum value Vmin (Vmin + γ)”. According to the above assumption, the CPU makes a “No” determination at step 740 to proceed to step 745, where the output value Voxs is equal to or greater than “a value obtained by subtracting a minute positive value γ from the maximum value Vmax (Vmax−γ)”. It is determined whether or not. Based on the above assumption, the CPU makes a “No” determination at step 745 to directly proceed to step 795 to end the present routine tentatively.

このように、上記条件1〜4が総て成立すると、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は「0」に設定される。よって、CPUは図6のステップ645にて「No」と判定してステップ655に進むので、目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichに設定される。   As described above, when all of the above conditions 1 to 4 are satisfied, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is set to “0”. Therefore, the CPU makes a “No” determination at step 645 of FIG. 6 to proceed to step 655, and thus the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich.

一方、上記条件1〜4のうち、条件2が成立していないと(即ち、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていないと)、CPUはステップ720にて「No」と判定してステップ750に進む。後述するように、この場合、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」に変更されることはない(ステップ735を参照。)。   On the other hand, if the condition 2 is not satisfied among the above conditions 1 to 4 (that is, the target air-fuel ratio abyfr is not set to the target lean air-fuel ratio afLean), the CPU makes a “No” determination at step 720. Then, the process proceeds to step 750. As will be described later, in this case, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is not changed to “0” (see step 735).

更に、上記条件1〜4のうち、条件3が成立していないと(即ち、出力変化量ΔVoxsが「0」以上であって、換言すると、出力値Voxsが増大していると)、CPUはステップ725にて「No」と判定してステップ740、ステップ745、及びステップ795へと進む。よって、この場合、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は変更されない(「1」に維持される)。   Further, if the condition 3 is not satisfied among the conditions 1 to 4 (that is, the output change amount ΔVoxs is “0” or more, in other words, the output value Voxs is increased), the CPU In Step 725, it is determined as “No”, and the process proceeds to Step 740, Step 745, and Step 795. Therefore, in this case, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is not changed (maintained to “1”).

更に、上記条件1〜4のうち、条件4が成立していないと(即ち、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値ΔVLeanth未満であると)、CPUはステップ730にて「No」と判定してステップ740、ステップ745、及びステップ795へと進む。よって、この場合にも、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は変更されない(「1」に維持される)。   Further, if the condition 4 is not satisfied among the above conditions 1 to 4 (that is, the magnitude of the output change amount ΔVoxs | ΔVoxs | is less than the lean determination threshold value ΔVLeanth), the CPU determines “No And go to Step 740, Step 745, and Step 795. Therefore, also in this case, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is not changed (maintained to “1”).

次に、下記の条件が総て成立していると仮定する。
(条件1)出力値Voxsが値(Vmin+γ)と値(Vmax−γ)の間である。
(条件5)目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている。
(条件6)出力変化量ΔVoxsが正である(出力値Voxsが増大している。)。
(条件7)出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値ΔVRichth以上となった直後である。
Next, it is assumed that the following conditions are all satisfied.
(Condition 1) The output value Voxs is between the value (Vmin + γ) and the value (Vmax−γ).
(Condition 5) The target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich.
(Condition 6) The output change amount ΔVoxs is positive (the output value Voxs is increasing).
(Condition 7) Immediately after the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs becomes equal to or greater than the rich determination threshold value ΔVRichth.

この場合、CPUはステップ705及びステップ710に続くステップ715にて「Yes」と判定してステップ720に進み、そのステップ720にて「No」と判定してステップ750に進む。CPUは、そのステップ750にて目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであるか否かを判定する。   In this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 715 following step 705 and step 710 to proceed to step 720, determines “No” at step 720, and proceeds to step 750. In step 750, the CPU determines whether the target air-fuel ratio abyfr is the target rich air-fuel ratio afRich.

上記仮定によれば、CPUはステップ750にて「Yes」と判定してステップ755に進み、出力変化量ΔVoxsが正である(「0」より大きい)か否かを判定する。即ち、CPUはステップ755にて出力値Voxsが増大しているか否かを判定する。   According to the above assumption, the CPU makes a “Yes” determination at step 750 to proceed to step 755 to determine whether or not the output change amount ΔVoxs is positive (greater than “0”). That is, the CPU determines in step 755 whether or not the output value Voxs has increased.

上記仮定によれば、CPUはステップ755にて「Yes」と判定してステップ760に進み、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値ΔVRichth以上であるか否かを判定する。   Based on the above assumption, the CPU makes a “Yes” determination at step 755 to proceed to step 760 to determine whether or not the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs is equal to or greater than the rich determination threshold value ΔVRichth.

上記仮定によれば、CPUはステップ760にて「Yes」と判定してステップ765に進み、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値を「1」に設定する。即ち、CPUは、触媒43の状態が、「酸素不足状態(触媒リッチ状態)である、又は、酸素不足状態に近づいている。」と判定する。その後、CPUはステップ740に進む。更に、上記仮定によれば、CPUはステップ740及びステップ745の両ステップにて「No」と判定し、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Based on the above assumption, the CPU makes a “Yes” determination at step 760 to proceed to step 765 to set the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich to “1”. That is, the CPU determines that the state of the catalyst 43 is “oxygen-deficient state (catalyst-rich state) or approaching an oxygen-deficient state”. Thereafter, the CPU proceeds to step 740. Further, according to the above assumption, the CPU makes a “No” determination at both steps 740 and 745 to proceed to step 795 to end the present routine tentatively.

このように、上記条件1及び上記条件5〜7が総て成立すると、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は「1」に設定される。よって、CPUは図6のステップ645にて「Yes」と判定してステップ650に進むので、目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanに設定される。   As described above, when all of the condition 1 and the conditions 5 to 7 are satisfied, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is set to “1”. Accordingly, the CPU makes a “Yes” determination at step 645 of FIG. 6 to proceed to step 650, so that the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean.

一方、上記条件1及び上記条件5〜7のうち、条件5が成立していないと(即ち、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていないと)、CPUはステップ750にて「No」と判定してステップ740、ステップ745、及びステップ795へと進む。よって、この場合、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は変更されない(「0」に維持される)。   On the other hand, if the condition 5 is not satisfied among the condition 1 and the conditions 5 to 7 (that is, the target air-fuel ratio abyfr is not set to the target rich air-fuel ratio afRich), the CPU “ It is determined as “No”, and the process proceeds to Step 740, Step 745, and Step 795. Therefore, in this case, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is not changed (maintained to “0”).

更に、上記条件1及び上記条件5〜7のうち、条件6が成立していないと(即ち、出力変化量ΔVoxsが「0」未満あって、換言すると、出力値Voxsが減少していると)、CPUはステップ755にて「No」と判定してステップ740、ステップ745、及びステップ795へと進む。よって、この場合も、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は変更されない(「0」に維持される)。   Furthermore, if the condition 6 is not satisfied among the condition 1 and the conditions 5 to 7 (that is, the output change amount ΔVoxs is less than “0”, in other words, the output value Voxs is decreased). The CPU makes a “No” determination at step 755 to proceed to step 740, step 745, and step 795. Therefore, also in this case, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is not changed (maintained to “0”).

更に、上記条件1及び上記条件5〜7のうち、条件7が成立していないと(即ち、出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値ΔVRichth未満であると)、CPUはステップ760にて「No」と判定してステップ740、ステップ745、及びステップ795へと進む。よって、この場合にも、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は変更されない(「0」に維持される)。   Further, if the condition 7 is not satisfied among the condition 1 and the conditions 5 to 7 (that is, if the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs is less than the rich determination threshold ΔVRichth), the CPU performs step 760. At step 740, step 745 and step 795 are executed. Therefore, also in this case, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is not changed (maintained to “0”).

次に、下記の条件が成立していると仮定する。
(条件8)出力値Voxsが値(Vmin+γ)以下である。
Next, it is assumed that the following conditions are satisfied.
(Condition 8) The output value Voxs is equal to or less than the value (Vmin + γ).

この場合、CPUはステップ705及びステップ710に続くステップ715にて「No」と判定してステップ740に直接進む。この場合、触媒43の状態は明らかに酸素過剰状態である。よって、CPUは、ステップ740にて「Yes」と判定し、ステップ770に進んで触媒リッチ状態表示フラグXCCRORich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。   In this case, the CPU makes a “No” determination at step 715 following step 705 and step 710 to directly proceed to step 740. In this case, the state of the catalyst 43 is clearly an oxygen excess state. Therefore, the CPU makes a “Yes” determination at step 740, proceeds to step 770, sets the catalyst rich state display flag XCCRORich to “0”, proceeds to step 795, and ends this routine once.

この結果、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は「0」に設定されるので、CPUは図6のステップ645にて「No」と判定してステップ655に進むので、目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichに設定される。   As a result, since the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is set to “0”, the CPU makes a “No” determination at step 645 in FIG. 6 to proceed to step 655, so that the target air-fuel ratio abyfr is the target rich The air-fuel ratio is set to afRich.

次に、下記の条件が成立していると仮定する。
(条件9)出力値Voxsが値(Vmax−γ)以上である。
Next, it is assumed that the following conditions are satisfied.
(Condition 9) The output value Voxs is greater than or equal to the value (Vmax−γ).

この場合、CPUはステップ705及びステップ710に続くステップ715にて「No」と判定してステップ740に直接進み、そのステップ740にて「No」と判定してステップ745に進む。この場合、触媒43の状態は明らかに酸素不足状態である。よって、CPUは、ステップ745にて「Yes」と判定し、ステップ775に進んで触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichを「1」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。   In this case, the CPU makes a “No” determination at step 715 following step 705 and step 710 to directly proceed to step 740, determines “No” at step 740, and proceeds to step 745. In this case, the state of the catalyst 43 is clearly an oxygen-deficient state. Therefore, the CPU makes a “Yes” determination at step 745, proceeds to step 775, sets the catalyst rich state display flag XCCRORich to “1”, proceeds to step 795, and ends this routine once.

この結果、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値は「1」に設定されるので、CPUは図6のステップ645にて「Yes」と判定してステップ650に進むので、目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanに設定される。   As a result, since the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is set to “1”, the CPU makes a “Yes” determination at step 645 of FIG. 6 to proceed to step 650, so that the target air-fuel ratio abyfr is the target lean. The air-fuel ratio is set to afLean.

なお、CPUは、フィードバック制御フラグXFBの値が「0」であるとき、図7に示したルーチンを実行しないように構成されることができる。また、ステップ715、ステップ740、ステップ745、ステップ770及びステップ775は省略され得る。   The CPU can be configured not to execute the routine shown in FIG. 7 when the value of the feedback control flag XFB is “0”. Also, step 715, step 740, step 745, step 770, and step 775 can be omitted.

<極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの取得>
CPUは図8にフローチャートにより示した「極大値・極小値取得ルーチン」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、CPUはステップ800から処理を開始してステップ810に進み、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」であるか否かを判定する。このとき、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」でなければ、CPUはステップ810からステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
<Acquisition of maximum value Voxsmax and minimum value Voxsmin>
The CPU repeatedly executes the “maximum value / minimum value acquisition routine” shown in the flowchart of FIG. 8 every elapse of a predetermined time. Therefore, when the predetermined timing comes, the CPU starts the process from step 800 and proceeds to step 810 to determine whether or not the value of the feedback control flag XFB is “1”. At this time, if the value of the feedback control flag XFB is not “1”, the CPU directly proceeds from step 810 to step 895 to end the present routine tentatively.

一方、フィードバック制御フラグXFBの値が「1」であると、CPUはステップ810にて「Yes」と判定してステップ820に進み、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているか否かを判定する。   On the other hand, if the value of the feedback control flag XFB is “1”, the CPU makes a “Yes” determination at step 810 to proceed to step 820 to determine whether the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich. Determine whether.

いま、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていると仮定する。この場合、CPUはステップ820にて「Yes」と判定してステップ830に進み、「現時点が、出力変化量ΔVoxsの符号が負から正へと変化した直後であるか否か」を判定することにより、出力値Voxsが極小値を通過したか否かを判定する。出力値Voxsが極小値を通過していなければ、CPUはステップ830からステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   Assume that the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich. In this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 820 to proceed to step 830 to determine “whether or not the current time point is immediately after the sign of the output change amount ΔVoxs changes from negative to positive”. Thus, it is determined whether or not the output value Voxs has passed the minimum value. If the output value Voxs does not pass the minimum value, the CPU proceeds directly from step 830 to step 895 to end the present routine tentatively.

これに対し、現時点が「出力値Voxsが極小値を通過した直後」であると、CPUはステップ830にて「Yes」と判定してステップ840に進み、前回の出力値Voxsoldを極小値Voxsminとして取得する。その後、CPUはステップ895に進んで、本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the current time is “immediately after the output value Voxs passes the minimum value”, the CPU makes a “Yes” determination at step 830 to proceed to step 840 to set the previous output value Voxsold as the minimum value Voxsmin. get. Thereafter, the CPU proceeds to step 895 to end the present routine tentatively.

これに対し、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されてい場合、CPUはステップ820にて「No」と判定してステップ850に進み、「現時点が、出力変化量ΔVoxsの符号が正から負へと変化した直後であるか否か」を判定することにより、出力値Voxsが極大値を通過したか否かを判定する。出力値Voxsが極大値を通過していなければ、CPUはステップ850からステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, when the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean, the CPU makes a “No” determination at step 820 to proceed to step 850, “The current change sign ΔVoxs is correct. Whether or not the output value Voxs has passed the maximum value is determined by determining whether or not it is immediately after changing from negative to negative. If the output value Voxs does not pass the maximum value, the CPU directly proceeds from step 850 to step 895 to end the present routine tentatively.

これに対し、現時点が「出力値Voxsが極大値を通過した直後」であると、CPUはステップ850にて「Yes」と判定してステップ860に進み、前回の出力値Voxsoldを極大値Voxsmaxとして取得する。その後、CPUはステップ895に進んで、本ルーチンを一旦終了する。以上により、極大値Voxsmaxと極小値Voxsminが更新される。   On the other hand, if the current time is “immediately after the output value Voxs passes the maximum value”, the CPU makes a “Yes” determination at step 850 to proceed to step 860 to set the previous output value Voxsold as the maximum value Voxsmax. get. Thereafter, the CPU proceeds to step 895 to end the present routine tentatively. As described above, the maximum value Voxsmax and the minimum value Voxsmin are updated.

<リーン判定閾値ΔVLeanthの変更>
CPUは図9にフローチャートにより示した「リーン判定閾値変更ルーチン」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、CPUはステップ900から処理を開始してステップ910に進み、現時点が「極小値Voxsminが更新された直後の時点」であるか否かを判定する。このとき、現時点が「極小値Voxsminが更新された直後の時点」でなければ、CPUはステップ910にて「No」と判定してステップ995に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
<Change of lean determination threshold value ΔVLeanth>
The CPU repeatedly executes the “lean determination threshold value changing routine” shown in the flowchart of FIG. 9 every elapse of a predetermined time. Therefore, at a predetermined timing, the CPU starts the process from step 900 and proceeds to step 910 to determine whether or not the current time is “a time immediately after the minimum value Voxsmin is updated”. At this time, if the current time is not “the time immediately after the minimum value Voxsmin is updated”, the CPU makes a “No” determination at step 910 to directly proceed to step 995 to end the present routine tentatively.

一方、現時点が「極小値Voxsminが更新された直後の時点」であると、CPUはステップ910にて「Yes」と判定してステップ920に進み、最新の極大値Voxsmaxから最新の極小値Voxsminを減じた値を出力値差の大きさDVとして取得する。   On the other hand, if the current time is “the time immediately after the minimum value Voxsmin is updated”, the CPU makes a “Yes” determination at step 910 to proceed to step 920 to obtain the latest minimum value Voxsmin from the latest maximum value Voxsmax. The reduced value is acquired as the output value difference DV.

次に、CPUはステップ930に進み、出力値差の大きさDVが第1の閾値出力値差DV1th以上であるか否かを判定する。前述したように、出力値差の大きさDVは、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好であるほど小さくなり、良好でないほど大きくなる。従って、出力値差の大きさDVは下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性指標値である。換言すると、CPUは、ステップ930にて下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いか否かを実質的に判定する。   Next, the CPU proceeds to step 930 to determine whether or not the output value difference magnitude DV is greater than or equal to the first threshold output value difference DV1th. As described above, the magnitude DV of the output value difference decreases as the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is better, and increases as it is not better. Therefore, the magnitude DV of the output value difference is a response index value of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56. In other words, the CPU substantially determines in step 930 whether or not the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the predetermined responsiveness threshold value.

このとき、出力値差の大きさDVが第1の閾値出力値差DV1th未満であると(即ち、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いと)、CPUはステップ930にて「No」と判定してステップ940に進み、リーン判定閾値ΔVLeanthを「所定の正の値である第1リーン判定閾値ΔVthL1」に設定する。その後、CPUはステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。   At this time, if the magnitude DV of the output value difference is less than the first threshold output value difference DV1th (that is, the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is higher than a predetermined responsiveness threshold). The CPU makes a “No” determination at step 930 to proceed to step 940 to set the lean determination threshold value ΔVLeanth to “the first lean determination threshold value ΔVthL1 that is a predetermined positive value”. Thereafter, the CPU proceeds to step 995 to end the present routine tentatively.

これに対し、出力値差の大きさDVが第1の閾値出力値差DV1th以上であると(即ち、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いと)、CPUはステップ930にて「Yes」と判定してステップ950に進み、リーン判定閾値ΔVLeanthを「所定の正の値である第2リーン判定閾値ΔVthL2」に設定する。その後、CPUはステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。第2リーン判定閾値ΔVthL2は、第1リーン判定閾値ΔVthL1から所定の正の値αを減じた値でもあり、第1リーン判定閾値ΔVthL1の大きさよりも小さい大きさを有する正の値である。このように、リーン判定閾値ΔVLeanthは、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性を示す応答性指標値(出力値差の大きさDV)に基いて変更される。   On the other hand, if the output value difference magnitude DV is equal to or greater than the first threshold output value difference DV1th (ie, if the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than a predetermined responsiveness threshold). ), The CPU makes a “Yes” determination at step 930 to proceed to step 950, and sets the lean determination threshold value ΔVLeanth to “a second predetermined lean determination threshold value ΔVthL2”. Thereafter, the CPU proceeds to step 995 to end the present routine tentatively. The second lean determination threshold value ΔVthL2 is also a value obtained by subtracting a predetermined positive value α from the first lean determination threshold value ΔVthL1, and is a positive value having a magnitude smaller than the magnitude of the first lean determination threshold value ΔVthL1. As described above, the lean determination threshold value ΔVLeanth is changed based on the responsiveness index value (the magnitude of the output value difference DV) indicating the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56.

なお、CPUは、図11に示したように、出力値差の大きさDV(第1の出力値差の大きさDV1)が大きくなるほど(即ち、出力値Voxsの応答性が低下するほど)、リーン判定閾値ΔVLeanthの大きさがより小さくなるように、リーン判定閾値ΔVLeanthを連続的に変更してもよい。   As shown in FIG. 11, the CPU increases the output value difference magnitude DV (first output value difference magnitude DV1) (that is, the responsiveness of the output value Voxs decreases). The lean determination threshold value ΔVLeanth may be continuously changed so that the lean determination threshold value ΔVLeanth becomes smaller.

<リッチ判定閾値ΔVRichthの変更>
CPUは図10にフローチャートにより示した「リッチ判定閾値変更ルーチン」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、CPUはステップ1000から処理を開始してステップ1010に進み、現時点が「極大値Voxsmaxが更新された直後の時点」であるか否かを判定する。このとき、現時点が「極大値Voxsmaxが更新された直後の時点」でなければ、CPUはステップ1010にて「No」と判定してステップ1095に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
<Change of rich determination threshold value ΔVRichth>
The CPU repeatedly executes the “rich determination threshold change routine” shown in the flowchart of FIG. 10 every elapse of a predetermined time. Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU starts processing from step 1000 and proceeds to step 1010 to determine whether or not the current time is “a time immediately after the maximum value Voxsmax is updated”. At this time, if the current time is not “the time immediately after the maximum value Voxsmax is updated”, the CPU makes a “No” determination at step 1010 to directly proceed to step 1095 to end the present routine tentatively.

一方、現時点が「極大値Voxsmaxが更新された直後の時点」であると、CPUはステップ1010にて「Yes」と判定してステップ1020に進み、最新の極大値Voxsmaxから最新の極小値Voxsminを減じた値を出力値差の大きさDVとして取得する。   On the other hand, if the current time is “the time immediately after the maximum value Voxsmax is updated”, the CPU makes a “Yes” determination at step 1010 to proceed to step 1020 to calculate the latest minimum value Voxsmin from the latest maximum value Voxsmax. The reduced value is acquired as the output value difference DV.

次に、CPUはステップ1030に進み、出力値差の大きさDVが第2の閾値出力値差DV2th以上であるか否かを判定する。前述したように、出力値差の大きさDVは、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好であるほど小さくなり、良好でないほど大きくなる。従って、出力値差の大きさDVは下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性指標値である。換言すると、CPUは、ステップ1030にて下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いか否かを実質的に判定する。   Next, the CPU proceeds to step 1030 to determine whether or not the output value difference magnitude DV is equal to or greater than the second threshold output value difference DV2th. As described above, the magnitude DV of the output value difference decreases as the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is better, and increases as it is not better. Therefore, the magnitude DV of the output value difference is a response index value of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56. In other words, the CPU substantially determines in step 1030 whether or not the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the predetermined responsiveness threshold value.

このとき、出力値差の大きさDVが第2の閾値出力値差DV2th未満であると(即ち、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いと)、CPUはステップ1030にて「No」と判定してステップ1040に進み、リッチ判定閾値ΔVRichthを「所定の正の値である第1リッチ判定閾値ΔVthR1」に設定する。その後、CPUはステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。   At this time, if the magnitude DV of the output value difference is less than the second threshold output value difference DV2th (that is, the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is higher than a predetermined responsiveness threshold). The CPU makes a “No” determination at step 1030 to proceed to step 1040 to set the rich determination threshold value ΔVRichth to “a first rich determination threshold value ΔVthR1 that is a predetermined positive value”. Thereafter, the CPU proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively.

これに対し、出力値差の大きさDVが第2の閾値出力値差DV2th以上であると(即ち、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いと)、CPUはステップ1030にて「Yes」と判定してステップ1050に進み、リッチ判定閾値ΔVRichthを「所定の正の値である第2リッチ判定閾値ΔVthR2」に設定する。その後、CPUはステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。第2リッチ判定閾値ΔVthR2は、第1リッチ判定閾値ΔVthR1から所定の正の値βを減じた値でもあり、第1リッチ判定閾値ΔVthR1の大きさよりも小さい大きさを有する正の値である。   On the other hand, when the magnitude DV of the output value difference is greater than or equal to the second threshold output value difference DV2th (that is, when the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the predetermined responsiveness threshold). ), The CPU makes a “Yes” determination at step 1030 to proceed to step 1050, and sets the rich determination threshold value ΔVRichth to “a second rich determination threshold value ΔVthR2 that is a predetermined positive value”. Thereafter, the CPU proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively. The second rich determination threshold value ΔVthR2 is also a value obtained by subtracting a predetermined positive value β from the first rich determination threshold value ΔVthR1, and is a positive value having a magnitude smaller than the magnitude of the first rich determination threshold value ΔVthR1.

なお、CPUは、図12に示したように、出力値差の大きさDV(第2の出力値差の大きさDV2)が大きくなるほど(即ち、出力値Voxsの応答性が低下するほど)、リッチ判定閾値ΔVRichthの大きさがより小さくなるように、リッチ判定閾値ΔVRichthを連続的に変更してもよい。   As shown in FIG. 12, the CPU increases as the output value difference magnitude DV (second output value difference magnitude DV2) increases (that is, as the responsiveness of the output value Voxs decreases). The rich determination threshold value ΔVRichth may be continuously changed so that the rich determination threshold value ΔVRichth becomes smaller.

以上、説明したように、第1制御装置は、
目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されたとき機関の空燃比が同目標リーン空燃比afLeanに一致するように同機関の空燃比を制御し、且つ、前記目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比afRichに一致するように同機関の空燃比を制御する空燃比制御手段(図6のルーチンを参照。)と、
目標空燃比abyfrが前記目標リーン空燃比afLeanに設定されていて下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが減少している(出力変化量ΔVoxs<0)場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|が所定のリーン判定閾値ΔVLeanth以上となったとき目標空燃比abyfrを前記目標リッチ空燃比afRichに設定し、且つ、前記目標空燃比abyfrが前記目標リッチ空燃比afRichに設定されていて出力値Voxsが増大している(出力変化量ΔVoxs>0)場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|所定のリッチ判定閾値ΔVRichth以上となったとき前記目標空燃比abyfrを前記目標リーン空燃比afLeanに設定する目標空燃比設定手段(図7のルーチンを参照。)と、
前記下流側空燃比センサ56に到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性を表す応答性指標値(出力値差の大きさDV)を出力値Voxsに基いて取得する応答性指標値取得手段(図8のルーチン、図9のステップ920、図10のステップ1020を参照。)と、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リーン判定閾値ΔVLeanthの大きさが小さくなるように、前記リーン判定閾値ΔVLeanthを前記取得された応答性指標値に基いて変更する閾値変更手段(図9のステップ930乃至ステップ950及び、図11を参照。)と、
を備える。
As described above, the first control device
When the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean, the air-fuel ratio of the engine is controlled so that the engine air-fuel ratio matches the target lean air-fuel ratio afLean, and the target air-fuel ratio abyfr is the target rich Air-fuel ratio control means (see the routine of FIG. 6) for controlling the air-fuel ratio of the engine so that the air-fuel ratio of the engine matches the target rich air-fuel ratio afRich when the air-fuel ratio is set to afRich;
When the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean and the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is decreased (output change amount ΔVoxs <0), the magnitude of the output change amount ΔVoxs | ΔVoxs When | is equal to or greater than a predetermined lean determination threshold ΔVLeanth, the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich, and the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich and the output value Voxs Is increased (output change amount ΔVoxs> 0), the magnitude of the output change amount ΔVoxs | ΔVoxs | the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean when the value exceeds a predetermined rich determination threshold ΔVRichth Target air-fuel ratio setting means (see the routine of FIG. 7),
A responsiveness index value (output value difference magnitude DV) representing the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 to the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the downstream air-fuel ratio sensor 56 is output as Voxs. Responsiveness index value acquisition means (see the routine of FIG. 8, step 920 of FIG. 9, step 1020 of FIG. 10) acquired based on
Threshold value for changing the lean determination threshold value ΔVLeanth based on the acquired responsiveness index value so that the lean determination threshold value ΔVLeanth becomes smaller as the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is not good. Changing means (see step 930 to step 950 in FIG. 9 and FIG. 11);
Is provided.

更に、前記閾値変更手段は、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リッチ判定閾値ΔVRichthの大きさが小さくなるように、前記リッチ判定閾値ΔVRichthを前記取得された応答性指標値に基いて変更する(図10のステップ1030乃至ステップ1050及び図11を参照。)。   Further, the threshold value changing means sets the rich determination threshold value ΔVRichth so that the rich determination threshold value ΔVRichth becomes smaller as the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is not good. It changes based on the index value (see step 1030 to step 1050 in FIG. 10 and FIG. 11).

更に、第1制御装置の閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リーン判定閾値ΔVLeanthを第1リーン判定閾値ΔVthL1に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リーン判定閾値を前記第1リーン判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第2リーン判定閾値ΔVthL2に設定するように構成されている(図9のルーチンを参照。)。
Furthermore, the threshold value changing means of the first control device is:
It is determined whether or not the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold value, and the response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is determined. When it is determined that the responsiveness is higher than the responsiveness threshold, the lean determination threshold ΔVLeanth is set to the first lean determination threshold ΔVthL1, and the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the responsiveness threshold. Is determined to be lower, the lean determination threshold value is set to a second lean determination threshold value ΔVthL2 having a size smaller than the first lean determination threshold value (the routine of FIG. 9 is set). reference.).

更に、第1制御装置の閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リッチ判定閾値ΔVRichthを第1リッチ判定閾値ΔVthR1に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リッチ判定閾値ΔVRichthを前記第1リッチ判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第2リッチ判定閾値ΔVthR2に設定するように構成されている(図10のルーチンを参照。)。
Furthermore, the threshold value changing means of the first control device is:
It is determined whether or not the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold value, and the response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is determined. When it is determined that the response is higher than the responsiveness threshold, the rich determination threshold ΔVRichth is set to the first rich determination threshold ΔVthR1, and the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the responsiveness threshold. 10 is configured to set the rich determination threshold ΔVRichth to a second rich determination threshold ΔVthR2 having a size smaller than the first rich determination threshold (the routine of FIG. 10). See).

従って、第1制御装置は、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が低い場合であっても、触媒43の状態を遅滞なく判定し、目標空燃比abyfrを適切な空燃比に遅滞なく設定することができる。よって、NOxの排出量及び未燃物の排出量を低減することができる。   Therefore, even when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is low, the first control device determines the state of the catalyst 43 without delay and delays the target air-fuel ratio abyfr to an appropriate air-fuel ratio. It can be set without. Therefore, the NOx emission amount and the unburned matter emission amount can be reduced.

なお、第1制御装置は、リーン判定閾値ΔVLeanth及びリッチ判定閾値ΔVRichthの何れか一方のみを下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性に基いて変更してもよい。   Note that the first control device may change only one of the lean determination threshold value ΔVLeanth and the rich determination threshold value ΔVRichth based on the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る空燃比制御装置(以下、「第2制御装置」とも称呼する。)について説明する。
Second Embodiment
Next, an air-fuel ratio control apparatus (hereinafter also referred to as “second control apparatus”) according to a second embodiment of the present invention will be described.

第2制御装置は、リーン判定閾値ΔVLeanth及び/又はリッチ判定閾値ΔVRichthを応答性指標値に基いて変更する代わりに、目標リッチ空燃比afRich及び/又は目標リーン空燃比afLeanを応答性指標値に基いて変更する点においてのみ、第1制御装置と相違している。以下、この相違点を中心に説明する。   Instead of changing the lean determination threshold value ΔVLeanth and / or the rich determination threshold value ΔVRichth based on the responsiveness index value, the second control device uses the target rich air / fuel ratio afRich and / or the target lean air / fuel ratio afLean based on the responsiveness index value. However, it is different from the first control device only in that it is changed. Hereinafter, this difference will be mainly described.

(第2制御装置による空燃比フィードバック制御の概要)
図13に示したように、第2制御装置は、第1制御装置と同様、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている場合、出力変化量ΔVoxsが負であり且つ出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリーン判定閾値ΔVLeanth以上となると、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに変更する。
(Outline of air-fuel ratio feedback control by the second controller)
As shown in FIG. 13, the second control device, like the first control device, has an output change amount ΔVoxs that is negative and an output change amount when the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean. When the magnitude | ΔVoxs | of ΔVoxs becomes equal to or greater than the lean determination threshold ΔVLeanth, the target air-fuel ratio abyfr is changed to the target rich air-fuel ratio afRich.

第2制御装置は、この目標リッチ空燃比afRichを、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないほど、より小さい(よりリッチな)空燃比に設定する。より具体的に述べると、図13の破線及び実線に示したように、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好である場合(応答性が応答性指標値よりも高い場合)、第2制御装置は第1制御装置と同様に目標リッチ空燃比afRichを第1目標リッチ空燃比afRich1に設定する。   The second control device sets the target rich air-fuel ratio afRich to a smaller (richer) air-fuel ratio so that the response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not good. More specifically, as shown by the broken line and the solid line in FIG. 13, when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 has good response (when the response is higher than the response index value). The second control device sets the target rich air-fuel ratio afRich to the first target rich air-fuel ratio afRich1 as in the first control device.

これに対し、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が図13の(A)及び(B)に一点鎖線により示したように良好でない場合(応答性が応答性指標値よりも低い場合)、第2制御装置は、図13の(C)に二点鎖線により示したように、目標リッチ空燃比afRichを「第1目標リッチ空燃比afRich1よりも小さい(リッチな)第2目標リッチ空燃比afRich2」に設定する。   On the other hand, when the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not good as shown by the one-dot chain line in FIGS. 13A and 13B (the responsiveness is lower than the responsiveness index value). ), The second control device sets the target rich air-fuel ratio afRich to “the second target rich that is smaller (rich) than the first target rich air-fuel ratio afRich1” as indicated by a two-dot chain line in FIG. Set to “air-fuel ratio afRich2”.

これによれば、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好である場合の空燃比(第1目標リッチ空燃比afRich1に対応する空燃比)」よりも「よりリッチな(小さい)空燃比(第2目標リッチ空燃比afRich2に対応する空燃比)」となる。その結果、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れたとしても、触媒43の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができる。即ち、触媒43の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、NOxの排出量を低減することができる。   According to this, even if the timing of setting the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich is delayed due to the poor response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56, the subsequent catalyst inflow The air-fuel ratio of the gas is “richer (smaller) than“ the air-fuel ratio when the response value of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is good (the air-fuel ratio corresponding to the first target rich air-fuel ratio afRich1) ”. ) Air-fuel ratio (the air-fuel ratio corresponding to the second target rich air-fuel ratio afRich2) ”. As a result, even if the timing of setting the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich is delayed due to the poor response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56, the oxygen storage amount of the catalyst 43 Can be quickly reduced. That is, the period in which the state of the catalyst 43 is close to the oxygen excess state can be shortened. As a result, the amount of NOx emission can be reduced.

更に、図14に示したように、第2制御装置は、第1制御装置と同様、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている場合、出力変化量ΔVoxsが正であり且つ出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|がリッチ判定閾値ΔVRichth以上となると、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに変更する。   Further, as shown in FIG. 14, the second control device, like the first control device, has the output change amount ΔVoxs positive and the output when the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich. When the magnitude | ΔVoxs | of the change amount ΔVoxs becomes equal to or larger than the rich determination threshold ΔVRichth, the target air-fuel ratio abyfr is changed to the target lean air-fuel ratio afLean.

第2制御装置は、この目標リーン空燃比afLeanを、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないほど、より大きい(よりリーンな)空燃比に設定する。より具体的に述べると、図14に破線及び実線により示したように、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好である場合(応答性が応答性指標値よりも高い場合)、第2制御装置は第1制御装置と同様に目標リーン空燃比afLeanを第1目標リーン空燃比afLean1に設定する。   The second control device sets the target lean air-fuel ratio afLean to a larger (more lean) air-fuel ratio so that the response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not good. More specifically, when the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is good as shown by the broken line and the solid line in FIG. 14 (when the responsiveness is higher than the responsiveness index value). The second control device sets the target lean air-fuel ratio afLean to the first target lean air-fuel ratio afLean1 as in the first control device.

これに対し、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が図14の(A)及び(B)に一点鎖線により示したように良好でない場合(応答性が応答性指標値よりも低い場合)、第2制御装置は、図14の(C)に二点鎖線により示したように、目標リーン空燃比afLeanを「第1目標リーン空燃比afLean1よりも大きい(リーンな)第2目標リーン空燃比afLean2」に設定する。   On the other hand, when the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not good as shown by the one-dot chain line in FIGS. 14A and 14B (the responsiveness is lower than the responsiveness index value). The second control device sets the target lean air-fuel ratio afLean to “a second target lean that is larger (lean) than the first target lean air-fuel ratio afLean1”, as indicated by a two-dot chain line in FIG. Air-fuel ratio afLean2 ”is set.

これによれば、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好である場合の空燃比(第1目標リーン空燃比afLean1に対応する空燃比)」よりも「よりリーンな(大きい)空燃比(第2目標リーン空燃比afLean2に対応する空燃比)」となる。その結果、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れたとしても、触媒43の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができる。即ち、触媒43の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。   According to this, even if the timing for setting the target air-fuel ratio abyfr to the target lean air-fuel ratio afLean is delayed due to the poor response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56, the subsequent catalyst inflow The air-fuel ratio of the gas is “lean (larger) than“ the air-fuel ratio when the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is good (the air-fuel ratio corresponding to the first target lean air-fuel ratio afLean1) ”. ) Air-fuel ratio (the air-fuel ratio corresponding to the second target lean air-fuel ratio afLean2) ". As a result, even if the timing of setting the target air-fuel ratio abyfr to the target lean air-fuel ratio afLean is delayed due to the poor response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56, the oxygen storage amount of the catalyst 43 Can be quickly increased. That is, the period when the state of the catalyst 43 is close to the oxygen-deficient state can be shortened. As a result, the amount of unburned material discharged can be reduced.

(作動)
次に、第2制御装置の実際の作動について説明する。第2制御装置のCPUは、第1制御装置のCPUと同様、図6乃至図8に示したルーチンを実行する。更に、第2制御装置のCPUは、図15に示した「目標リッチ空燃比・目標リーン空燃比設定ルーチン」を実行する。以下、図15に示したルーチンについて説明する。なお、第2制御装置において、リッチ判定閾値ΔVRichthは第1リッチ判定閾値ΔVRichth1に設定(固定)され、リーン判定閾値ΔVLeanthは第1リーン判定閾値ΔVLeanth1に設定(固定)されている。
(Operation)
Next, the actual operation of the second control device will be described. Similar to the CPU of the first control device, the CPU of the second control device executes the routines shown in FIGS. Further, the CPU of the second control device executes a “target rich air-fuel ratio / target lean air-fuel ratio setting routine” shown in FIG. Hereinafter, the routine shown in FIG. 15 will be described. In the second control device, the rich determination threshold value ΔVRichth is set (fixed) to the first rich determination threshold value ΔVRichth1, and the lean determination threshold value ΔVLeanth is set (fixed) to the first lean determination threshold value ΔVLeanth1.

<目標リッチ空燃比afRich及び目標リーン空燃比afLeanの設定>
CPUは図15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、CPUはステップ1500から処理を開始してステップ1505に進み、設定完了後フラグXafCNG(以下、「完了後フラグXafCNG」と称呼する。)の値が「0」であるか否かを判定する。
<Setting of target rich air-fuel ratio afRich and target lean air-fuel ratio afLean>
The CPU repeatedly executes the routine shown by the flowchart in FIG. 15 every elapse of a predetermined time. Therefore, at the predetermined timing, the CPU starts processing from step 1500 and proceeds to step 1505, where the value of the post-setting completion flag XafCNG (hereinafter referred to as “post-completion flag XafCNG”) is “0”. It is determined whether or not.

この完了後フラグXafCNGは、上述したイニシャルルーチンにおいて「0」に設定されるようになっている。更に、完了後フラグXafCNGの値は、後述するステップ1545にて「1」に設定される。   The post-completion flag XafCNG is set to “0” in the above-described initial routine. Further, the value of the post-completion flag XafCNG is set to “1” in step 1545 described later.

いま、機関10の今回の運転開始後であって完了後フラグXafCNGの値が「0」であると仮定する。この場合、CPUはステップ1505にて「Yes」と判定してステップ1510に進み、目標リッチ空燃比afRichを第1目標リッチ空燃比afRich1(例えば、14.2)に設定する。次に、CPUはステップ1515に進み、目標リーン空燃比afLeanを第1目標リーン空燃比afLean1(例えば、14.7)に設定する。   Now, it is assumed that the value of the post-completion flag XafCNG is “0” after the current operation of the engine 10 is started. In this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 1505 to proceed to step 1510 to set the target rich air-fuel ratio afRich to the first target rich air-fuel ratio afRich1 (eg, 14.2). Next, the CPU proceeds to step 1515 to set the target lean air-fuel ratio afLean to the first target lean air-fuel ratio afLean1 (for example, 14.7).

次いで、CPUはステップ1520に進み、今回の機関10の始動後にフィードバック制御フラグXFBの値が「1」の状態において極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの両者が図8のルーチンにより取得されたか否かを判定する。このとき、未だ、少なくとも極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの一方が取得されていなければ、CPUはステップ1520にて「No」と判定し、ステップ1595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU proceeds to step 1520 to determine whether both the maximum value Voxsmax and the minimum value Voxsmin have been acquired by the routine of FIG. 8 when the value of the feedback control flag XFB is “1” after the engine 10 is started this time. judge. At this time, if at least one of the maximum value Voxsmax and the minimum value Voxsmin has not been acquired, the CPU makes a “No” determination at step 1520 to directly proceed to step 1595 to end the present routine tentatively.

これに対し、極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの両者が取得されていると、CPUはステップ1520にて「Yes」と判定してステップ1525に進み、極大値Voxsmaxから極小値Voxsminを減じた出力値差の大きさDV(応答性指標値)を取得する。   On the other hand, if both the local maximum value Voxsmax and the local minimum value Voxsmin are acquired, the CPU makes a “Yes” determination at step 1520 to proceed to step 1525 where the output value obtained by subtracting the local minimum value Voxsmin from the local maximum value Voxsmax. The difference DV (responsiveness index value) is acquired.

次いで、CPUはステップ1530に進み、出力値差の大きさDVが閾値出力値差DVthよりも大きいか否かを判定する。前述したように、出力値差の大きさDVは、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好であるほど小さくなり、良好でないほど大きくなる。よって、CPUは、ステップ1530にて下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いか否かを実質的に判定する。   Next, the CPU proceeds to step 1530 to determine whether or not the output value difference magnitude DV is larger than the threshold output value difference DVth. As described above, the magnitude DV of the output value difference decreases as the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is better, and increases as it is not better. Therefore, in step 1530, the CPU substantially determines whether or not the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than a predetermined responsiveness threshold value.

このとき、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好であって、それ故に出力値差の大きさDVが閾値出力値差DVth以下である場合、CPUはステップ1530にて「No」と判定してステップ1535に進み、目標リッチ空燃比afRichを確認的に第1目標リッチ空燃比afRich1に設定する。更に、CPUはステップ1540に進み、目標リーン空燃比afLeanを確認的に第1目標リーン空燃比afLean1に設定する。   At this time, if the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is good, and therefore the magnitude DV of the output value difference is equal to or less than the threshold output value difference DVth, the CPU determines “No” in step 1530. The process proceeds to step 1535, where the target rich air-fuel ratio afRich is confirmed and set to the first target rich air-fuel ratio afRich1. Further, the CPU proceeds to step 1540 to confirmly set the target lean air-fuel ratio afLean to the first target lean air-fuel ratio afLean1.

次いで、CPUはステップ1545に進んで完了後フラグXafCNGの値を「1」に設定し、ステップ1595に進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、機関10の今回の運転開始後において、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好である(応答性閾値よりも高い)と判定されると、目標リッチ空燃比afRichは第1目標リッチ空燃比afRich1に設定され続け、目標リーン空燃比afLeanは第1目標リーン空燃比afLean1に設定され続ける。   Next, the CPU proceeds to step 1545 to set the value of the post-completion flag XafCNG to “1”, and proceeds to step 1595 to end the present routine tentatively. As a result, if it is determined that the response value of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is good (higher than the response threshold value) after the current operation of the engine 10 is started, the target rich air-fuel ratio afRich is The first target rich air-fuel ratio afRich1 continues to be set, and the target lean air-fuel ratio afLean continues to be set to the first target lean air-fuel ratio afLean1.

これに対し、CPUがステップ1530の処理を実行する時点において、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好ではなく、それ故に出力値差の大きさDVが閾値出力値差DVthよりも大きい場合、CPUはステップ1530にて「Yes」と判定してステップ1550に進み、目標リッチ空燃比afRichを「第1目標リッチ空燃比afRich1よりも小さい(よりリッチな)第2目標リッチ空燃比afRich2」に設定する。第2目標リッチ空燃比afRich2は、第1目標リッチ空燃比afRich1から正の値dafrを減じた値でもあり、例えば、13.9である。   On the other hand, at the time when the CPU executes the processing of step 1530, the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not good, and therefore the magnitude DV of the output value difference is greater than the threshold output value difference DVth. If YES, the CPU makes a “Yes” determination at step 1530 to proceed to step 1550 to set the target rich air-fuel ratio afRich to “the second target rich air-fuel ratio smaller (richer) than the first target rich air-fuel ratio afRich1. afRich2 ”. The second target rich air-fuel ratio afRich2 is also a value obtained by subtracting the positive value dafr from the first target rich air-fuel ratio afRich1, and is 13.9, for example.

なお、CPUは、図16に示したように、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が悪化するほど(良好でないほど)、即ち、出力値差の大きさDVが大きくなるほど、目標リッチ空燃比afRichを連続的に小さくしてもよい。   Note that, as shown in FIG. 16, the CPU increases the target value as the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 deteriorates (ie, as the output value difference DV increases). The rich air-fuel ratio afRich may be continuously reduced.

次に、CPUはステップ1555に進み、目標リーン空燃比afLeanを「第1目標リーン空燃比afLean1よりも大きい(よりリーンな)第2目標リーン空燃比afLean2」に設定する。第2目標リーン空燃比afLean2は、第1目標リーン空燃比afLean1に正の値daflを加えた値であり、例えば、15.0である。   Next, the CPU proceeds to step 1555 to set the target lean air-fuel ratio afLean to “a second target lean air-fuel ratio afLean2 that is larger (more lean) than the first target lean air-fuel ratio afLean1”. The second target lean air-fuel ratio afLean2 is a value obtained by adding a positive value dafl to the first target lean air-fuel ratio afLean1, for example, 15.0.

なお、CPUは、図16に示したように、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が悪化するほど(良好でないほど)、即ち、出力値差の大きさDVが大きくなるほど、目標リーン空燃比afLeanを連続的に大きくしてもよい。   Note that, as shown in FIG. 16, the CPU increases the target value as the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 deteriorates (ie, as the output value difference DV increases). The lean air-fuel ratio afLean may be continuously increased.

次いで、CPUはステップ1545にて完了後フラグXafCNGの値を「1」に設定し、ステップ1595に進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、機関10の今回の運転開始後において、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でない(応答性閾値よりも低い)と判定されると、目標リッチ空燃比afRichは第2目標リッチ空燃比afRich1に設定され、且つ、目標リーン空燃比afLeanは第2目標リーン空燃比afLean2に設定される。   Next, the CPU sets the value of the post-completion flag XafCNG to “1” in step 1545, proceeds to step 1595, and once ends this routine. As a result, if it is determined that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not good (lower than the responsiveness threshold) after the start of the current operation of the engine 10, the target rich air-fuel ratio afRich is The target rich air-fuel ratio afRich1 is set, and the target lean air-fuel ratio afLean is set to the second target lean air-fuel ratio afLean2.

なお、ステップ1545の処理により、完了後フラグXafCNGの値が「1」に設定されると、次に、CPUがステップ1505の処理を実行する時点において、CPUは「No」と判定し、ステップ1595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、目標リッチ空燃比afRich及び目標リーン空燃比afLeanの変更(設定)は、機関10の始動後から運転終了までに1度だけ実行される。換言すると、応答性指標値である出力値差の大きさDVは、目標リッチ空燃比afRichが第1目標リッチ空燃比afRich1であり、目標リーン空燃比afLeanが第1目標リーン空燃比afLeanである場合に限り取得される。   When the value of the post-completion flag XafCNG is set to “1” by the process of step 1545, the CPU determines “No” at the time when the CPU executes the process of step 1505, and step 1595. Go directly to, and end this routine once. Therefore, the change (setting) of the target rich air-fuel ratio afRich and the target lean air-fuel ratio afLean is executed only once after the engine 10 is started until the operation is completed. In other words, the output value difference magnitude DV, which is a responsiveness index value, is obtained when the target rich air-fuel ratio afRich is the first target rich air-fuel ratio afRich1 and the target lean air-fuel ratio afLean is the first target lean air-fuel ratio afLean. Get as long as.

以上、説明したように、第2制御装置は、第1制御装置と同様な空燃比制御手段を備える。更に、第2制御装置は、
目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていて下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが減少している(出力変化量ΔVoxs<0)場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|が所定のリーン判定閾値ΔVLeanth以上となったとき目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定し、且つ、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていて出力値Voxsが増大している(出力変化量ΔVoxs>0)場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|所定のリッチ判定閾値ΔVRichth以上となったとき目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する目標空燃比設定手段(図7のルーチンを参照。)と、
下流側空燃比センサ56の出力値Voxsに到達する排ガスの空燃比の変化に対する下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの出力値の応答性を表す応答性指標値(出力値差の大きさDV)を出力値Voxsに基いて取得する応答性指標値取得手段(図8のルーチン、及び、図15のステップ1520及びステップ1525を参照。)と、
を備える。
As described above, the second control device includes the same air-fuel ratio control means as the first control device. Furthermore, the second control device
When the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean and the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is decreased (output change amount ΔVoxs <0), the magnitude of the output change amount ΔVoxs | ΔVoxs | When the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich and the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich, the output value Voxs increases. If the output change amount ΔVoxs> 0, the magnitude of the output change amount ΔVoxs | ΔVoxs | the target air-fuel ratio setting means for setting the target air-fuel ratio abyfr to the target lean air-fuel ratio afLean when the value becomes equal to or greater than the predetermined rich determination threshold ΔVRichth (See routine in FIG. 7);
A responsiveness index value indicating the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 to the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas reaching the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 (the magnitude of the output value difference DV ) Based on the output value Voxs (refer to the routine of FIG. 8 and steps 1520 and 1525 of FIG. 15);
Is provided.

加えて、第2制御装置の目標空燃比設定手段は、
下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないほど(出力値差の大きさDVが小さいほど)前記目標リッチ空燃比afRichが小さくなるように、前記目標リッチ空燃比afRichを前記取得された応答性指標値(出力値差の大きさDV)に基いて変更するように構成されている(図15のステップ1530、ステップ1535、ステップ1550及び図16を参照。)。
In addition, the target air-fuel ratio setting means of the second controller is
The target rich air-fuel ratio afRich is acquired so that the target rich air-fuel ratio afRich becomes smaller as the responsiveness of the output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 becomes less favorable (the smaller the output value difference DV). The response index value (the magnitude DV of the output value difference DV) is changed (see Step 1530, Step 1535, Step 1550 and FIG. 16 in FIG. 15).

より具体的には、その目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値(出力値差の大きさDV)に基いて判定し(図15のステップ1530)、
前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比afRichを所定の第1目標リッチ空燃比afRich1に設定し(図15のステップ1535)、
前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比afRichを前記第1目標リッチ空燃比afRichよりも小さい第2目標リッチ空燃比afRich2に設定する(図15のステップ1550)ように構成されている。
More specifically, the target air-fuel ratio setting means is
It is determined based on the acquired responsiveness index value (output value difference magnitude DV) whether or not the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is higher than a predetermined responsiveness threshold value ( Step 1530 in FIG.
When it is determined that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 is higher than the responsiveness threshold, the target rich air-fuel ratio afRich is set to a predetermined first target rich air-fuel ratio afRich1 (FIG. 15 steps 1535),
When it is determined that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold, the target rich air-fuel ratio afRich is set to a second target that is smaller than the first target rich air-fuel ratio afRich. The rich air-fuel ratio is set to afRich2 (step 1550 in FIG. 15).

これによれば、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第2目標リッチ空燃比afRich2に対応した、よりリッチな(小さい)空燃比」に設定することができる。その結果、触媒43の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができるので、触媒43の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、NOxの排出量を低減することができる。   According to this, even if the timing of setting the target air-fuel ratio abyfr to the target rich air-fuel ratio afRich is delayed due to the poor response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56, the subsequent catalyst inflow The air-fuel ratio of the gas can be set to “a richer (smaller) air-fuel ratio corresponding to the second target rich air-fuel ratio afRich2”. As a result, the oxygen storage amount of the catalyst 43 can be quickly reduced, so that the period in which the state of the catalyst 43 is close to the oxygen excess state can be shortened. As a result, the amount of NOx emission can be reduced.

更に、その目標空燃比設定手段は、
下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないほど(出力値差の大きさDVが小さいほど)前記目標リーン空燃比afLeanが大きくなるように、前記目標リーン空燃比afLeanを前記取得された応答性指標値(出力値差の大きさDV)に基いて変更するように構成されている(図15のステップ1530、ステップ1540、ステップ1555及び図16を参照。)。
Further, the target air-fuel ratio setting means is
The target lean air-fuel ratio afLean is acquired so that the target lean air-fuel ratio afLean increases as the response of the output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 becomes less favorable (the smaller the output value difference DV). The response index value (the magnitude DV of the output value difference DV) is changed (see step 1530, step 1540, step 1555 and FIG. 16 in FIG. 15).

より具体的には、その目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値(出力値差の大きさDV)に基いて判定し(図15のステップ1530)、
前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リーン空燃比afLeanを所定の第1目標リーン空燃比afLean1に設定し(図15のステップ1540)、
前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リーン空燃比afLeanを前記第1目標リーン空燃比afLeanよりも小さい第2目標リーン空燃比afLean2に設定する(図15のステップ1555)ように構成されている。
More specifically, the target air-fuel ratio setting means is
It is determined based on the acquired responsiveness index value (output value difference magnitude DV) whether or not the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is higher than a predetermined responsiveness threshold value ( Step 1530 in FIG.
When it is determined that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is higher than the responsiveness threshold, the target lean air-fuel ratio afLean is set to a predetermined first target lean air-fuel ratio afLean1 (FIG. 15 steps 1540),
When it is determined that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold, the target lean air-fuel ratio afLean is set to a second target that is smaller than the first target lean air-fuel ratio afLean. The lean air-fuel ratio is set to afLean2 (step 1555 in FIG. 15).

これによれば、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第2目標リーン空燃比afLean2に対応した、よりリーンな(大きい)空燃比」に設定することができる。その結果、触媒43の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができるので、触媒43の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。   According to this, even if the timing for setting the target air-fuel ratio abyfr to the target lean air-fuel ratio afLean is delayed due to the poor response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56, the subsequent catalyst inflow The air-fuel ratio of the gas can be set to “a leaner (larger) air-fuel ratio corresponding to the second target lean air-fuel ratio afLean2.” As a result, the oxygen storage amount of the catalyst 43 can be quickly increased, so that the period in which the state of the catalyst 43 is close to an oxygen-deficient state can be shortened. As a result, the amount of unburned material discharged can be reduced.

なお、第2制御装置は、目標リッチ空燃比afRichを応答性指標値に関わらず常に第1目標リッチ空燃比afRich1に維持し、目標リーン空燃比afLeanのみを応答性指標値に応じて変更してもよい。更に、第2制御装置は、目標リーン空燃比afLeanを応答性指標値に関わらず常に第1目標リーン空燃比afLean1に維持し、目標リッチ空燃比afRichのみを応答性指標値に応じて変更してもよい。   The second control device always maintains the target rich air-fuel ratio afRich at the first target rich air-fuel ratio afRich1 regardless of the responsiveness index value, and changes only the target lean air-fuel ratio afLean according to the responsiveness index value. Also good. Further, the second control device always maintains the target lean air-fuel ratio afLean at the first target lean air-fuel ratio afLean1 regardless of the responsiveness index value, and changes only the target rich air-fuel ratio afRich according to the responsiveness index value. Also good.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る空燃比制御装置(以下、「第3制御装置」とも称呼する。)について説明する。
<Third Embodiment>
Next, an air-fuel ratio control apparatus (hereinafter also referred to as “third control apparatus”) according to a third embodiment of the present invention will be described.

第3制御装置は、リーン判定閾値ΔVLeanth及び/又はリッチ判定閾値ΔVRichthを応答性指標値に基いて変更する代わりに、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でない場合、目標リッチ空燃比afRichを第2制御装置とは相違した態様にて制御する。以下、第2制御装置と第3制御装置との相違点を中心に説明する。   Instead of changing the lean determination threshold value ΔVLeanth and / or the rich determination threshold value ΔVRichth based on the responsiveness index value, the third control device does not change the target rich if the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not good. The air-fuel ratio afRich is controlled in a manner different from that of the second control device. Hereinafter, the difference between the second control device and the third control device will be mainly described.

第3制御装置は、図17に実線により示したように、前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合(即ち、出力値差の大きさDVが閾値出力値差DVthよりも小さい場合)、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」から「0」へと変化したとき(図17の時刻t1を参照。)、目標空燃比abyfrを前記第1目標リッチ空燃比afRich1(例えば、14.2)に設定する。そして、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」である限り、目標空燃比abyfrは前記第1目標リッチ空燃比afRich1に維持される。なお、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」である場合、目標空燃比abyfrは前記第1目標リーン空燃比afLean1(例えば、14.7)に設定される。   As shown by a solid line in FIG. 17, the third control device determines that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is higher than the responsiveness threshold (that is, the output value difference). When the magnitude DV is smaller than the threshold output value difference DVth), the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich changes from “1” to “0” (see time t1 in FIG. 17). abyfr is set to the first target rich air-fuel ratio afRich1 (for example, 14.2). As long as the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “0”, the target air-fuel ratio abyfr is maintained at the first target rich air-fuel ratio afRich1. When the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “1”, the target air-fuel ratio abyfr is set to the first target lean air-fuel ratio afLean1 (for example, 14.7).

更に、第3制御装置は、図17に二点差線により示したように、前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合(即ち、出力値差の大きさDVが閾値出力値差DVth以上である場合)、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」から「0」へと変化したとき(図17の時刻t1を参照。)、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第1目標リッチ空燃比afRich1よりも小さい前記第2目標リッチ空燃比afRich2(例えば、13.9)」に設定する。   Furthermore, as shown by the two-dot chain line in FIG. 17, the third control device determines that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold (that is, When the output value difference magnitude DV is equal to or greater than the threshold output value difference DVth), the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich changes from “1” to “0” (see time t1 in FIG. 17). First, the target air-fuel ratio abyfr is set to “the second target rich air-fuel ratio afRich2 (for example, 13.9) smaller than the first target rich air-fuel ratio afRich1”.

加えて、第3制御装置は、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」から「0」へと変化した時点から所定の時間が経過した時刻t2にて、実際には、出力変化量ΔVoxsが極小値になった時点にて(図17のp1を参照。)、目標空燃比abyfrを「前記第2目標リッチ空燃比afRich2よりも大きいリッチ空燃比である第3目標リッチ空燃比afRich3」に設定する。第3目標リッチ空燃比afRich3は、第2目標リッチ空燃比afRich2と理論空燃比stoichとの間の空燃比であればよい(例えば、14.1)。従って、第3目標リッチ空燃比afRich3は、第1目標リッチ空燃比afRich1と一致していてもよく、相違していてもよい。   In addition, the third control device actually outputs the output change amount ΔVoxs at time t2 when a predetermined time has elapsed from the time when the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich changes from “1” to “0”. (See p1 in FIG. 17), the target air-fuel ratio abyfr is set to “the third target rich air-fuel ratio afRich3 that is a rich air-fuel ratio larger than the second target rich air-fuel ratio afRich2”. Set. The third target rich air-fuel ratio afRich3 may be an air-fuel ratio between the second target rich air-fuel ratio afRich2 and the stoichiometric air-fuel ratio stoich (for example, 14.1). Therefore, the third target rich air-fuel ratio afRich3 may be the same as or different from the first target rich air-fuel ratio afRich1.

なお、第3制御装置(第3制御装置の変形例)は、図18に示したように、前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合(即ち、出力値差の大きさDVが閾値出力値差DVth以上である場合)、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」から「0」へと変化したとき(図18の時刻t1を参照。)、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第1目標リッチ空燃比afRichよりも小さい前記第2目標リッチ空燃比afRich2(例えば、13.9)」に設定する。   Note that, as shown in FIG. 18, the third control device (modified example of the third control device) determines that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold. When the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich changes from “1” to “0” (that is, when the output value difference magnitude DV is equal to or greater than the threshold output value difference DVth) (time in FIG. 18). First, the target air-fuel ratio abyfr is set to “the second target rich air-fuel ratio afRich2 (eg, 13.9) smaller than the first target rich air-fuel ratio afRich”.

更に、第3制御装置の変形例は、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」から「0」へと変化した時点(時刻t1)から所定の時間が経過した時刻t2’にて(実際には、出力変化量ΔVoxsが極小値(p1)を通過した後に出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|が所定値ΔVthLcになった時点にて(図18のp2を参照。))、目標空燃比abyfrを「前記第2目標リッチ空燃比afRich2よりも大きいリッチ空燃比である第3目標リッチ空燃比afRich3」に設定する。   Further, a modified example of the third control device is a time t2 ′ at which a predetermined time has elapsed from the time (time t1) when the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich changes from “1” to “0” (actually). At the time when the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs becomes the predetermined value ΔVthLc after the output change amount ΔVoxs passes the minimum value (p1) (see p2 in FIG. 18)). The fuel ratio abyfr is set to “a third target rich air-fuel ratio afRich3 that is a rich air-fuel ratio larger than the second target rich air-fuel ratio afRich2.”

この第3制御装置及び第3制御装置の変形例によれば、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れた場合、目標空燃比abyfrは当初「第2目標リッチ空燃比afRich2」に設定され、その後に「第3目標リッチ空燃比afRich3」に設定される。よって、目標リーン空燃比afLeanから目標リッチ空燃比afRichに変更するタイミングが遅れることにより触媒43の状態が酸素過剰状態に近づいたとしても、触媒43にリッチの程度が大きいガスを流入させることができるので、触媒43の状態を直ちに酸素過剰状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素過剰状態から遠ざかった後には目標空燃比abyfrが第3目標リッチ空燃比afRich3に設定されるので、逆に、過剰の未燃物が触媒43に流入すること(即ち、触媒43の状態が一気に酸素不足状態に近づいてしまうこと)を回避することができる。よって、未燃物の排出量が増大することを未然に回避することができる。   According to the third control device and the modification of the third control device, the target air-fuel ratio abyfr is set to the target rich air-fuel ratio afRich due to the poor response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56. When the timing to perform is delayed, the target air-fuel ratio abyfr is initially set to “second target rich air-fuel ratio afRich2”, and then set to “third target rich air-fuel ratio afRich3”. Therefore, even if the timing of changing from the target lean air-fuel ratio afLean to the target rich air-fuel ratio afRich is delayed and the state of the catalyst 43 approaches an oxygen-excess state, a gas with a high richness can be caused to flow into the catalyst 43. Therefore, the state of the catalyst 43 can be immediately moved away from the oxygen excess state. Furthermore, once the target air-fuel ratio abyfr is set to the third target rich air-fuel ratio afRich3 once it has moved away from the oxygen excess state, conversely, excess unburned material flows into the catalyst 43 (that is, the catalyst 43 Can be prevented from approaching an oxygen-deficient state at once. Therefore, it is possible to avoid an increase in the amount of unburned material discharged.

なお、第3制御装置は、触媒43の最大酸素吸蔵量Cmax(触媒劣化の程度)を周知の手法に基いて別途取得しておき、最大酸素吸蔵量Cmaxが閾値最大酸素吸蔵量Cmaxth以上の場合には第3制御装置の変形例のように目標リッチ空燃比afRichを設定し、最大酸素吸蔵量Cmaxが閾値最大酸素吸蔵量Cmaxth未満の場合には第3制御装置のように目標リッチ空燃比afRichを設定してもよい。これによれば、最大酸素吸蔵量Cmaxが小さい場合に、過剰な未燃物が触媒43に流入することを回避することができる。   Note that the third controller separately acquires the maximum oxygen storage amount Cmax (the degree of catalyst deterioration) of the catalyst 43 based on a well-known method, and the maximum oxygen storage amount Cmax is equal to or greater than the threshold maximum oxygen storage amount Cmaxth. Is set to the target rich air-fuel ratio afRich as in the modification of the third control device, and when the maximum oxygen storage amount Cmax is less than the threshold maximum oxygen storage amount Cmaxth, the target rich air-fuel ratio afRich is set as in the third control device. May be set. According to this, when the maximum oxygen storage amount Cmax is small, it is possible to avoid an excessive unburned material from flowing into the catalyst 43.

<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る空燃比制御装置(以下、「第4制御装置」とも称呼する。)について説明する。
<Fourth embodiment>
Next, an air-fuel ratio control apparatus (hereinafter also referred to as “fourth control apparatus”) according to a fourth embodiment of the present invention will be described.

第4制御装置は、リーン判定閾値ΔVLeanth及び/又はリッチ判定閾値ΔVRichthを応答性指標値に基いて変更する代わりに、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でない場合、目標リーン空燃比afLeanを第2制御装置とは相違した態様にて制御する。以下、第2制御装置と第4制御装置との相違点を中心に説明する。   Instead of changing the lean determination threshold value ΔVLeanth and / or the rich determination threshold value ΔVRichth based on the responsiveness index value, the fourth control device, when the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is not good, The air-fuel ratio afLean is controlled in a manner different from that of the second control device. Hereinafter, the difference between the second control device and the fourth control device will be mainly described.

第4制御装置は、図19に実線により示したように、前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合(即ち、出力値差の大きさDVが閾値出力値差DVthよりも小さい場合)、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」から「1」へと変化したとき(図19の時刻t1を参照。)、目標空燃比abyfrを前記第1目標リーン空燃比afLean1(例えば、14.7)に設定する。そして、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」である限り、目標空燃比abyfrは前記第1目標リーン空燃比afLean1に維持される。なお、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」である場合、目標空燃比abyfrは前記第1目標リッチ空燃比afRich1(例えば、14.2)に設定される。   As shown by a solid line in FIG. 19, the fourth control device determines that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is higher than the responsiveness threshold (that is, the output value difference). When the magnitude DV is smaller than the threshold output value difference DVth), the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich changes from “0” to “1” (see time t1 in FIG. 19). abyfr is set to the first target lean air-fuel ratio afLean1 (for example, 14.7). As long as the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “1”, the target air-fuel ratio abyfr is maintained at the first target lean air-fuel ratio afLean1. When the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is “0”, the target air-fuel ratio abyfr is set to the first target rich air-fuel ratio afRich1 (for example, 14.2).

更に、第4制御装置は、図19に二点差線により示したように、前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合(即ち、出力値差の大きさDVが閾値出力値差DVth以上である場合)、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」から「1」へと変化したとき(図19の時刻t1を参照。)、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第1目標リーン空燃比afLean1よりも大きい前記第2目標リーン空燃比afLean2(例えば、15.1)」に設定する。   Furthermore, as shown by the two-dot chain line in FIG. 19, the fourth control device determines that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold (that is, When the value of the output value difference DV is equal to or greater than the threshold output value difference DVth), the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich changes from “0” to “1” (see time t1 in FIG. 19). First, the target air-fuel ratio abyfr is set to “the second target lean air-fuel ratio afLean2 (for example, 15.1) larger than the first target lean air-fuel ratio afLean1”.

加えて、第4制御装置は、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」から「1」へと変化した時点から所定の時間が経過した時刻t2にて、実際には、出力変化量ΔVoxsが極大値になった時点にて(図19のp1を参照。)、目標空燃比abyfrを「前記第2目標リーン空燃比afLean2よりも小さいリーン空燃比である第3目標リーン空燃比afLean3」に設定する。第3目標リーン空燃比afLean3は、第2目標リーン空燃比afLean2と理論空燃比stoichとの間の空燃比であればよい(例えば、14.8)。従って、第3目標リーン空燃比afLean3は、第1目標リーン空燃比afLean1と一致していてもよく、相違していてもよい。   In addition, the fourth control device actually outputs the output change amount ΔVoxs at a time t2 when a predetermined time has elapsed since the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich changed from “0” to “1”. (See p1 in FIG. 19), the target air-fuel ratio abyfr is set to “a third target lean air-fuel ratio afLean3 that is a lean air-fuel ratio smaller than the second target lean air-fuel ratio afLean2.” Set. The third target lean air-fuel ratio afLean3 may be an air-fuel ratio between the second target lean air-fuel ratio afLean2 and the stoichiometric air-fuel ratio stoich (for example, 14.8). Therefore, the third target lean air-fuel ratio afLean3 may be the same as or different from the first target lean air-fuel ratio afLean1.

なお、第4制御装置(第4制御装置の変形例)は、図20に示したように、前記下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合(即ち、出力値差の大きさDVが閾値出力値差DVth以上である場合)、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」から「1」へと変化したとき(図20の時刻t1を参照。)、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第1目標リーン空燃比afLeanよりも小さい前記第2目標リーン空燃比afLean2(例えば、15.1)」に設定する。   Note that, as shown in FIG. 20, the fourth control device (modified example of the fourth control device) determines that the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold. When the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich changes from “0” to “1” (that is, when the output value difference magnitude DV is equal to or greater than the threshold output value difference DVth) (time in FIG. 20) First, the target air-fuel ratio abyfr is set to “the second target lean air-fuel ratio afLean2 (eg, 15.1) smaller than the first target lean air-fuel ratio afLean”).

更に、第4制御装置の変形例は、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」から「1」へと変化した時点(時刻t1)から所定の時間が経過した時刻t2’にて(実際には、出力変化量ΔVoxsが極大値(p1)を通過した後に出力変化量ΔVoxsの大きさ|ΔVoxs|が所定値ΔVthRcになった時点(図20のp2を参照。)、目標空燃比abyfrを「前記第2目標リーン空燃比afLean2よりも小さいリーン空燃比である第3目標リーン空燃比afLean3」に設定する。   Further, a modified example of the fourth control device is a time t2 ′ at which a predetermined time has passed since the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich changed from “0” to “1” (time t1) (actual When the output change amount ΔVoxs passes through the maximum value (p1) and the magnitude | ΔVoxs | of the output change amount ΔVoxs becomes a predetermined value ΔVthRc (see p2 in FIG. 20), the target air-fuel ratio abyfr is set. The third target lean air-fuel ratio afLean3, which is a lean air-fuel ratio smaller than the second target lean air-fuel ratio afLean2, is set.

この第4制御装置及び第4制御装置の変形例によれば、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れた場合、目標空燃比abyfrは当初「第2目標リーン空燃比afLean2」に設定され、その後に「第3目標リーン空燃比afLean3」に設定される。よって、目標リッチ空燃比afRichから目標リーン空燃比afLeanに変更するタイミングが遅れることにより触媒43の状態が酸素不足状態に近づいたとしても、触媒43にリーンの程度が大きいガスを流入させることができるので、触媒43の状態を直ちに酸素不足状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素不足状態から遠ざかった後には目標空燃比abyfrが第3目標リーン空燃比afLean3に設定されるので、逆に、過剰の酸素が触媒43に流入すること(即ち、触媒43の状態が一気に酸素過剰状態に近づいてしまうこと)を回避することができる。よって、NOxの排出量が増大することを未然に回避することができる。   According to the fourth control device and the modification of the fourth control device, the target air-fuel ratio abyfr is set to the target lean air-fuel ratio afLean due to the poor response of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56. When the timing to perform is delayed, the target air-fuel ratio abyfr is initially set to “second target lean air-fuel ratio afLean2”, and then set to “third target lean air-fuel ratio afLean3”. Therefore, even if the timing of changing from the target rich air-fuel ratio afRich to the target lean air-fuel ratio afLean is delayed and the state of the catalyst 43 approaches an oxygen-deficient state, a gas with a large lean degree can be caused to flow into the catalyst 43. Therefore, the state of the catalyst 43 can be immediately moved away from the oxygen-deficient state. Further, once the target air-fuel ratio abyfr is set to the third target lean air-fuel ratio afLean3 after having moved away from the oxygen-deficient state, conversely, excess oxygen flows into the catalyst 43 (that is, the state of the catalyst 43 ) Can be avoided. Therefore, it is possible to avoid an increase in the NOx emission amount.

なお、第4制御装置は、触媒43の最大酸素吸蔵量Cmax(触媒劣化の程度)を周知の手法に基いて別途取得しておき、最大酸素吸蔵量Cmaxが閾値最大酸素吸蔵量Cmaxth以上の場合には第4制御装置の変形例のように目標リーン空燃比afLeanを設定し、最大酸素吸蔵量Cmaxが閾値最大酸素吸蔵量Cmaxth未満の場合には第4制御装置のように目標リーン空燃比afLeanを設定してもよい。これによれば、最大酸素吸蔵量Cmaxが小さい場合に、過剰な酸素及びNOxが触媒43に流入することを回避することができる。   The fourth control device separately acquires the maximum oxygen storage amount Cmax (the degree of catalyst deterioration) of the catalyst 43 based on a known method, and the maximum oxygen storage amount Cmax is equal to or greater than the threshold maximum oxygen storage amount Cmaxth. Is set to the target lean air-fuel ratio afLean as in the modification of the fourth control device, and when the maximum oxygen storage amount Cmax is less than the threshold maximum oxygen storage amount Cmaxth, the target lean air-fuel ratio afLean is set as in the fourth control device. May be set. According to this, when the maximum oxygen storage amount Cmax is small, excess oxygen and NOx can be prevented from flowing into the catalyst 43.

なお、第4制御装置は、第3制御装置及び/又は第3制御装置の変形例と組み合わせて用いることができる。同様に、第4制御装置の変形例は、第3制御装置及び/又は第3制御装置の変形例と組み合わせて用いることができる。   The fourth control device can be used in combination with the third control device and / or a modification of the third control device. Similarly, the modification example of the fourth control device can be used in combination with the modification example of the third control device and / or the third control device.

以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る空燃比制御装置は、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性に関わらず、NOx及び/又は未燃物の排出量を低減することができる。   As described above, the air-fuel ratio control apparatus according to each embodiment of the present invention reduces the amount of NOx and / or unburned matter regardless of the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56. can do.

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。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention.

例えば、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、目標リッチ空燃比afRichは図21に示したように変更されてもよい。即ち、図21に一点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」から「0」へと変化した直後において目標リッチ空燃比afRichは第2目標リッチ空燃比afRich2に設定され、その後、所定の時間が経過した時点以降において徐々に増大されてもよい。なお、目標リッチ空燃比afRichが徐々に増大されて「理論空燃比stoichよりも一定値だけ小さい値(第4目標リッチ空燃比afRich4)」に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」から「1」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第4目標リッチ空燃比afRich4に維持される。   For example, when the responsiveness of the output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold, the target rich air-fuel ratio afRich may be changed as shown in FIG. That is, as indicated by the one-dot chain line in FIG. 21, when the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is changed from “1” to “0”. The target rich air-fuel ratio afRich may be set to the second target rich air-fuel ratio afRich2 immediately after the change to "," and then gradually increased after a predetermined time has elapsed. Note that when the target rich air-fuel ratio afRich is gradually increased to reach “a value smaller than the stoichiometric air-fuel ratio stoich by a certain value (fourth target rich air-fuel ratio afRich4)”, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is If the value does not change from “0” to “1”, the target air-fuel ratio abyfr is maintained at the fourth target rich air-fuel ratio afRich4.

或いは、図21に二点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」から「0」へと変化した直後において目標リッチ空燃比afRichは第2目標リッチ空燃比afRich2に設定され、その後、直ちに徐々に増大されてもよい。この場合においても、目標リッチ空燃比afRichが徐々に増大されて「理論空燃比stoichよりも一定値だけ小さい値(第4目標リッチ空燃比afRich4)」に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」から「1」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第4目標リッチ空燃比afRich4に維持される。   Alternatively, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 21, when the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is changed from “1” to “1”. The target rich air-fuel ratio afRich may be set to the second target rich air-fuel ratio afRich2 immediately after changing to “0” and then gradually increased. Also in this case, when the target rich air-fuel ratio afRich is gradually increased to reach “a value smaller than the stoichiometric air-fuel ratio stoich by a certain value (fourth target rich air-fuel ratio afRich4)”, the catalyst rich state display flag XCCRORich Is not changed from “0” to “1”, the target air-fuel ratio abyfr is maintained at the fourth target rich air-fuel ratio afRich4.

同様に、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、目標リッチ空燃比afRichは図22に示したように変更されてもよい。即ち、図22に一点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」から「1」へと変化した直後において目標リーン空燃比afLeanは第2目標リーン空燃比afLean2に設定され、その後、所定の時間が経過した時点以降において徐々に減少されてもよい。なお、目標リーン空燃比afLeanが徐々に減少されて「理論空燃比stoichよりも一定値だけ大きい値(第4目標リーン空燃比afLean4)」に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」から「0」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第4目標リーン空燃比afLean4に維持される。   Similarly, when the responsiveness of the output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold, the target rich air-fuel ratio afRich may be changed as shown in FIG. That is, as indicated by the one-dot chain line in FIG. 22, when the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is changed from “0” to “1”. The target lean air-fuel ratio afLean may be set to the second target lean air-fuel ratio afLean2 immediately after the change to “,” and thereafter gradually decreased after a predetermined time has elapsed. Note that when the target lean air-fuel ratio afLean is gradually decreased and reaches a value that is larger than the stoichiometric air-fuel ratio stoich by a certain value (fourth target lean air-fuel ratio afLean4), the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is If it has not changed from “1” to “0”, the target air-fuel ratio abyfr is maintained at the fourth target lean air-fuel ratio afLean4.

或いは、図22に二点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「0」から「1」へと変化した直後において目標リッチ空燃比afRichは第2目標リーン空燃比afLean2に設定され、その後、直ちに徐々に減少されてもよい。この場合においても、目標リーン空燃比afLeanが徐々に減少されて理論空燃比stoichよりも一定値だけ大きい値(第4目標リーン空燃比afLean4)に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグXCCRORichの値が「1」から「0」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第4目標リーン空燃比afLean4に維持される。   Alternatively, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 22, when the responsiveness of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is lower than the responsiveness threshold, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is changed from “0” to “ Immediately after changing to “1”, the target rich air-fuel ratio afRich may be set to the second target lean air-fuel ratio afLean2, and thereafter may be gradually decreased. Even in this case, the value of the catalyst rich state display flag XCCRORich is reached when the target lean air-fuel ratio afLean is gradually decreased and reaches a value larger than the stoichiometric air-fuel ratio stoich by a certain value (fourth target lean air-fuel ratio afLean4). Is not changed from “1” to “0”, the target air-fuel ratio abyfr is maintained at the fourth target lean air-fuel ratio afLean4.

更に、各制御装置は、機関暖機促進のため及び触媒の過熱防止等のために下流側空燃比センサ56の出力値Voxsに基く空燃比のフィードバック制御を中止し、且つ、目標空燃比abyfrを一定の目標リッチ空燃比に維持する制御(増量制御)を実行してもよい。この場合、各制御装置は、そのような増量制御の終了後において、目標空燃比abyfrを一定の目標リーン空燃比afLeanに設定し、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが最大値Vmaxから所定の値(例えば、中央値Vmid又は中央値Vmidの半分)に到達(減少)するまでの時間を下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性指標値として取得してもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。   Further, each control device stops the air-fuel ratio feedback control based on the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 in order to promote engine warm-up, prevent overheating of the catalyst, etc., and set the target air-fuel ratio abyfr. Control for maintaining a constant target rich air-fuel ratio (increase control) may be executed. In this case, after the completion of such increase control, each control device sets the target air-fuel ratio abyfr to a constant target lean air-fuel ratio afLean, and the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is predetermined from the maximum value Vmax. May be acquired as the response index value of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 (eg, the median value Vmid or half of the median value Vmid). This time becomes shorter as the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes higher, and becomes longer as the response value becomes lower.

更に、各制御装置は、燃料噴射を停止するフューエルカット運転の終了後に目標空燃比abyfrを一定の目標リッチ空燃比afRichに設定し、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsが最小値Vminから所定の値(例えば、中央値Vmid又は最大値Vmaxの2/3)に到達(増大)するまでの時間を下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの応答性指標値として取得してもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。   Further, each control device sets the target air-fuel ratio abyfr to a constant target rich air-fuel ratio afRich after completion of the fuel cut operation for stopping fuel injection, and the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 is predetermined from the minimum value Vmin. May be acquired as the responsiveness index value of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 (e.g., the median value Vmid or 2/3 of the maximum value Vmax). This time becomes shorter as the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes higher, and becomes longer as the response value becomes lower.

更に、各制御装置は、下流側空燃比センサ56の出力値Voxsの暖機状態(温度)を排ガス温度から推定し、その推定されたセンサ温度に基いて応答性指標値を補正し、補正された応答性指標値に基いて「リーン判定閾値ΔVLeanth、リッチ判定閾値ΔVRichth、第2目標リッチ空燃比afRich、第2目標リーン空燃比afLean等」を変更してもよい。   Further, each control device estimates the warm-up state (temperature) of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56 from the exhaust gas temperature, corrects the responsiveness index value based on the estimated sensor temperature, and is corrected. The “lean determination threshold value ΔVLeanth, rich determination threshold value ΔVRichth, second target rich air-fuel ratio afRich, second target lean air-fuel ratio afLean, etc.” may be changed based on the responsiveness index value.

加えて、第3制御装置は、目標空燃比abyfrを第2目標リッチ空燃比afRich2に維持する時間を、周知の手法により別途求められている触媒43の最大酸素吸蔵量Cmaxが大きいほど、或いは、周知の手法により排ガス温度等に基いて推定される触媒43の温度が高くなるほど、長くなるように設定してもよい。   In addition, the third control device increases the time during which the target air-fuel ratio abyfr is maintained at the second target rich air-fuel ratio afRich2 as the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 43 separately obtained by a well-known method increases, or You may set so that it may become long, so that the temperature of the catalyst 43 estimated based on exhaust gas temperature etc. by the well-known method becomes high.

同様に、第4制御装置は、目標空燃比abyfrを第2目標リーン空燃比afLean2に維持する時間を、触媒43の最大酸素吸蔵量Cmaxが大きいほど、或いは、触媒43の温度が高くなるほど、長くなるように設定してもよい。   Similarly, the fourth control device increases the time during which the target air-fuel ratio abyfr is maintained at the second target lean air-fuel ratio afLean2 as the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 43 increases or the temperature of the catalyst 43 increases. You may set so that.

更に、各空燃比制御装置は、
下流側空燃比センサ56の出力値Voxsに関らず、目標空燃比を一定の目標リッチ空燃比に維持して出力値Voxsが最大値Vmaxに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リッチ空燃比から一定の目標リーン空燃比へと変更した場合において、その目標リッチ空燃比と目標リーン空燃比との中間の空燃比(又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比)に相当する値(例えば、中央値Vmid)又はその目標リーン空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
Furthermore, each air-fuel ratio control device
Regardless of the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 56, the target air-fuel ratio is maintained at a constant target rich air-fuel ratio, and after confirming that the output value Voxs has reached the maximum value Vmax, the target air-fuel ratio is set to the target value. When changing from a rich air-fuel ratio to a constant target lean air-fuel ratio, an intermediate air-fuel ratio between the target rich air-fuel ratio and the target lean air-fuel ratio (or an air-fuel ratio obtained by dividing the air-fuel ratio by a predetermined ratio) May be acquired as the responsiveness index value. The time until reaching a value corresponding to (for example, the median value Vmid) or a value corresponding to the target lean air-fuel ratio may be obtained. This time becomes shorter as the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes higher, and becomes longer as the response value becomes lower.

同様に、各空燃比制御装置は、
下流側空燃比センサ56の出力値Voxsに関らず、目標空燃比を一定の目標リーン空燃比に維持して出力値Voxsが最小値Vminに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リーン空燃比から一定の目標リッチ空燃比へと変更した場合において、その目標リーン空燃比と目標リッチ空燃比との中間の空燃比(又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比、)に相当する値(例えば、中央値Vmid)又はその目標リッチ空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
Similarly, each air-fuel ratio control device
Regardless of the output value Voxs of the downstream side air-fuel ratio sensor 56, the target air-fuel ratio is maintained at a constant target lean air-fuel ratio, and after confirming that the output value Voxs has reached the minimum value Vmin, the target air-fuel ratio is set to the target value. When changing from a lean air-fuel ratio to a constant target rich air-fuel ratio, an intermediate air-fuel ratio between the target lean air-fuel ratio and the target rich air-fuel ratio (or an air-fuel ratio obtained by internally dividing them by a predetermined ratio, ) (For example, the median value Vmid) or a time required to reach a value corresponding to the target rich air-fuel ratio may be acquired as the responsiveness index value. This time becomes shorter as the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor becomes higher, and becomes longer as the response value becomes lower.

10…内燃機関、22…吸気ポート、23…排気ポート、25…燃料噴射弁、41…エキゾーストマニホールド、41b…集合部(排気集合部)、42…エキゾーストパイプ、43…上流側触媒(触媒)、44…下流側触媒、55…上流側空燃比センサ、56…下流側空燃比センサ、60…電気制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 22 ... Intake port, 23 ... Exhaust port, 25 ... Fuel injection valve, 41 ... Exhaust manifold, 41b ... Collecting part (exhaust collecting part), 42 ... Exhaust pipe, 43 ... Upstream catalyst (catalyst), 44 ... downstream catalyst, 55 ... upstream air-fuel ratio sensor, 56 ... downstream air-fuel ratio sensor, 60 ... electric control device.

Claims (12)

内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
前記機関に供給される混合気の空燃比である機関の空燃比の目標空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比である所定の目標リーン空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リーン空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御し、且つ、前記目標空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比である所定の目標リッチ空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサの出力値の応答性を表す応答性指標値を同出力値に基いて取得する応答性指標値取得手段と、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リーン判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リーン判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更する閾値変更手段と、
を備えた空燃比制御装置。
A three-way catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A downstream air-fuel ratio sensor that is a concentration cell type oxygen concentration sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
When the target air-fuel ratio of the engine that is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is set to a predetermined target lean air-fuel ratio that is an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the engine is the same. When the air-fuel ratio of the engine is controlled so as to match the target lean air-fuel ratio, and the target air-fuel ratio is set to a predetermined target rich air-fuel ratio that is an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the engine Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine so that the fuel ratio matches the target rich air-fuel ratio;
When the target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is decreasing, the magnitude of the output change amount that is the change amount per predetermined time of the output value is When the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio when the predetermined lean determination threshold value is exceeded, and the output value increases when the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio A target air-fuel ratio setting means for setting the target air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio when the magnitude of the output change amount is equal to or greater than a predetermined rich determination threshold value;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
Responsiveness index value acquisition means for acquiring a responsiveness index value representing the responsiveness of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor to the change in the air-fuel ratio of exhaust gas reaching the downstream side air-fuel ratio sensor, based on the output value; ,
Threshold change means for changing the lean determination threshold based on the acquired responsiveness index value so that the lean determination threshold becomes smaller as the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is not good. When,
An air-fuel ratio control device.
請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記閾値変更手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リッチ判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リッチ判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The threshold value changing means is
The rich determination threshold value is changed based on the acquired responsiveness index value so that the rich determination threshold value becomes smaller as the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is not good. Air-fuel ratio control device.
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、
前記閾値変更手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リーン判定閾値を第1リーン判定閾値に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リーン判定閾値を前記第1リーン判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第2リーン判定閾値に設定するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The threshold value changing means is
It is determined whether or not the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold value, and the response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is determined. When it is determined that the responsiveness is higher than the responsiveness threshold, the lean determination threshold is set to the first lean determination threshold, and the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold. An air-fuel ratio control device configured to set the lean determination threshold value to a second lean determination threshold value having a magnitude smaller than the first lean determination threshold value.
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、
前記閾値変更手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を第1リッチ判定閾値に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を前記第1リッチ判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第2リッチ判定閾値に設定するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The threshold value changing means is
It is determined whether or not the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold value, and the response of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is determined. When the response is determined to be higher than the responsiveness threshold, the rich determination threshold is set to the first rich determination threshold, and the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold. The air-fuel ratio control apparatus is configured to set the rich determination threshold value to a second rich determination threshold value that is smaller than the first rich determination threshold value.
内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
前記機関に供給される混合気の空燃比である機関の空燃比の目標空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比である所定の目標リーン空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リーン空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御し、且つ、前記目標空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比である所定の目標リッチ空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサの出力値の応答性を表す応答性指標値を同出力値に基いて取得する応答性指標値取得手段を備え、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リッチ空燃比が小さくなるように、前記目標リッチ空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成された空燃比制御装置。
A three-way catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A downstream air-fuel ratio sensor that is a concentration cell type oxygen concentration sensor disposed downstream of the catalyst in the exhaust passage;
When the target air-fuel ratio of the engine that is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is set to a predetermined target lean air-fuel ratio that is an air-fuel ratio larger than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the engine is the same. When the air-fuel ratio of the engine is controlled so as to match the target lean air-fuel ratio, and the target air-fuel ratio is set to a predetermined target rich air-fuel ratio that is an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the engine Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the engine so that the fuel ratio matches the target rich air-fuel ratio;
When the target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio and the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is decreasing, the magnitude of the output change amount that is the change amount per predetermined time of the output value is When the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio when the predetermined lean determination threshold value is exceeded, and the output value increases when the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio A target air-fuel ratio setting means for setting the target air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio when the magnitude of the output change amount is equal to or greater than a predetermined rich determination threshold value;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising:
Responsiveness index value acquisition means for acquiring a responsiveness index value representing the responsiveness of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor to the change in the air-fuel ratio of exhaust gas reaching the downstream side air-fuel ratio sensor based on the output value Prepared,
The target air-fuel ratio setting means is
The target rich air-fuel ratio is changed based on the acquired responsiveness index value so that the target rich air-fuel ratio becomes smaller as the responsiveness of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor is not good. Air-fuel ratio control device.
請求項5に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リーン空燃比が大きくなるように、前記目標リーン空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5,
The target air-fuel ratio setting means is
The target lean air-fuel ratio is configured to be changed based on the acquired responsiveness index value so that the target lean air-fuel ratio increases as the responsiveness of the output value of the downstream side air-fuel ratio sensor is not good. Air-fuel ratio control device.
請求項5に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を所定の第1目標リッチ空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第1目標リッチ空燃比よりも小さい第2目標リッチ空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5,
The target air-fuel ratio setting means is
It is determined whether or not the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than a predetermined responsiveness threshold based on the acquired responsiveness index value,
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the responsiveness threshold, the target rich air-fuel ratio is set to a predetermined first target rich air-fuel ratio,
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold, the target rich air-fuel ratio is changed to a second target rich air-fuel ratio that is smaller than the first target rich air-fuel ratio. An air-fuel ratio control device configured to set.
請求項7に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第2目標リッチ空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第2目標リッチ空燃比よりは大きく且つ理論空燃比よりは小さい第3目標リッチ空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 7,
The target air-fuel ratio setting means is
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold, when the target air-fuel ratio is switched from the target lean air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio, the target The air-fuel ratio is set to the second target rich air-fuel ratio, and after a predetermined time has elapsed, the target air-fuel ratio is larger than the second target rich air-fuel ratio and smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. An air-fuel ratio control device configured to set an air-fuel ratio.
請求項6に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の前記応答性閾値よりも高いか否かを前記応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リーン空燃比を所定の第1目標リーン空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第1目標リーン空燃比よりも大きい第2目標リーン空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 6,
The target air-fuel ratio setting means is
It is determined based on the responsiveness index value whether the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the predetermined responsiveness threshold,
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is higher than the responsiveness threshold, the target lean air-fuel ratio is set to a predetermined first target lean air-fuel ratio,
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold, the target rich air-fuel ratio is changed to a second target lean air-fuel ratio that is larger than the first target lean air-fuel ratio. An air-fuel ratio control device configured to set.
請求項9に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第2目標リーン空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第2目標リーン空燃比よりは小さく且つ理論空燃比よりは大きい第3目標リーン空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 9,
The target air-fuel ratio setting means is
When it is determined that the responsiveness of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor is lower than the responsiveness threshold, when the target air-fuel ratio is switched from the target rich air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio, the target The air-fuel ratio is set to the second target lean air-fuel ratio, and after a predetermined time has elapsed, the target air-fuel ratio is smaller than the second target lean air-fuel ratio and larger than the stoichiometric air-fuel ratio. An air-fuel ratio control device configured to set an air-fuel ratio.
請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記応答性指標値取得手段が、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値、又は、
前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値、
を前記応答性指標値として取得するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10,
The responsiveness index value acquisition means
The minimum value of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor that appears first after the target air-fuel ratio is changed from the target lean air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio, or
A maximum value of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor that appears first after the target air-fuel ratio is changed from the target rich air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio;
Is an air-fuel ratio control device configured to obtain the responsiveness index value.
請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記応答性指標値取得手段が、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極大値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値と、の差の大きさ、又は、
前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極小値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値と、の差の大きさ、
を前記応答性指標値として取得するように構成された空燃比制御装置。
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10,
The responsiveness index value acquisition means
The maximum value of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor when the target air-fuel ratio is set to the target lean air-fuel ratio, and then the target air-fuel ratio changes from the target lean air-fuel ratio to the target rich air-fuel ratio. The magnitude of the difference between the output value of the downstream air-fuel ratio sensor first appearing after being changed, or
The minimum value of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor when the target air-fuel ratio is set to the target rich air-fuel ratio, and then the target air-fuel ratio changes from the target rich air-fuel ratio to the target lean air-fuel ratio. The maximum value of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor that appears first after being changed,
Is an air-fuel ratio control device configured to obtain the responsiveness index value.
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