JP2020070789A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カット後のリッチ制御の解除タイミングを触媒後センサの出力に基づき判断する燃料噴射制御装置において、触媒後センサの応答速度が変化したときの排気性能の低下を抑止する。【解決手段】本発明に係る燃料噴射制御装置は、燃料カットの終了から触媒後センサの出力が解除判定値に達するまでの期間において内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ目標空燃比に制御する際に、酸素センサの劣化度合いＤＥが大きいほど、換言すれば、酸素センサの応答速度が遅くなっているほど、リッチ目標空燃比を基準のリッチ目標空燃比よりも理論空燃比に近づける。【選択図】図１１

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、燃料カット終了後の空燃比を制御する技術に関する。

特許文献１が開示する内燃機関の排出ガス浄化制御装置は、上流側触媒の上流側及び下流側と、下流側触媒の下流側に、それぞれ排出ガスの空燃比又はリッチ／リーンを検出する第１〜第３センサを備えた内燃機関において、燃料カット終了後にリッチ制御を実施し、第２センサの出力（上流側触媒下流側の空燃比）に応じて上流側触媒の上流側の目標空燃比（第１センサの目標出力）を変化させて空燃比のリッチ度合を変化させ、その後、第３センサの出力（下流側触媒の下流側の空燃比）が判定値よりリッチになったときに、リッチ制御を終了して通常の空燃比Ｆ／Ｂ制御に復帰する。

特開２００２−２７６４３３号公報

ところで、燃料噴射制御装置が、燃料カット後のリッチ制御の解除タイミングを、触媒下流の排気空燃比を検出する触媒後センサの出力に基づき判断する場合、劣化などによって触媒後センサの応答速度が変化すると（換言すれば、触媒後センサの出力変化の経時的変化が生じると）、リッチ制御の期間が最適値からずれて排気性能が低下する可能性があった。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料カット後のリッチ制御の解除タイミングを触媒後センサの出力に基づき判断する燃料噴射制御装置において、触媒後センサの応答速度が変化したときの排気性能の低下を抑止することにある。

本発明によれば、その１つの態様において、内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料カットの終了から触媒後センサの出力が解除判定値に達するまでの期間において内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ空燃比に制御するリッチ制御部と、前記触媒後センサの応答速度に基づき前記リッチ空燃比を変更するリッチ空燃比変更部と、を有する。

本発明によれば、触媒後センサの応答速度の変化によるリッチ制御期間の変動に応じてリッチ空燃比を変更するので、排気性能の低下を抑止できる。

車両用内燃機関のシステム構成図である。 燃料カット後のリッチ制御を示すタイムチャートである。 酸素センサの劣化によるリッチ制御期間の変化を示すタイムチャートである。 劣化度合いＤＥに応じたリッチ目標空燃比の変更処理の手順を示すフローチャートである。 燃料カット開始時における酸素センサの出力波形を示すタイムチャートである。 酸素センサの劣化による出力変化速度の変化を示すタイムチャートである。 最大値ΔＭＡＸ、基準値、及び、吸入空気流量ＱＡの相関を示す線図である。 最大値ΔＭＡＸ、基準値、及び、吸入空気流量ＱＡの相関を示す線図である。 酸素センサの応答速度の低下に因る閾値到達時間の延びを示すタイムチャートである。 酸素センサのむだ時間の延びに因る閾値到達時間の延びを示すタイムチャートである。 劣化度合いＤＥとリッチ目標空燃比との相関を示す線図である。 劣化度合いＤＥの算出タイミング及び劣化度合いＤＥに基づくリッチ目標空燃比の変更タイミングを示すタイムチャートである。 燃料カット後のリッチ制御の手順を示すフローチャートである。 燃料カット後のリッチ制御のタイミング及びリッチ目標空燃比の変更を示すタイムチャートである。 劣化度合いＤＥの算出タイミング及び劣化度合いＤＥに基づくリッチ目標空燃比の変更タイミングを示すタイムチャートである。 劣化度合いＤＥに応じたリッチ目標空燃比の変更処理の手順を示すフローチャートである。 燃料噴射再開時における酸素センサの出力波形を示すタイムチャートである。

以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る燃料噴射制御装置を適用する内燃機関１１の一態様を示す図であり、内燃機関１１は、車両用のガソリン機関である。
図１において、内燃機関１１の吸気は、空気流量計１２、電制スロットル弁１３、コレクタ１４の順に通過し、その後、各気筒に備わる吸気管１５、吸気弁１６を介して燃焼室１７に吸引される。

燃料噴射弁２１は、各気筒の吸気管１５にそれぞれ設置され、吸気管１５内に燃料を噴射する。
また、内燃機関１１は、点火コイル２２、点火プラグ２３を有する点火装置２４を各気筒にそれぞれ備える。

そして、燃焼室１７内の混合気は、点火プラグ２３が発生する火花により着火燃焼し、燃焼により燃焼室１７内にて生じた排ガスは、排気弁２５を介して各気筒に備わる排気管２６に排出される。
内燃機関１１は、排気管２６の集合部の直下に配置され、排ガス浄化触媒としての三元触媒を内蔵した第１触媒装置３１と、第１触媒装置３１の下流の排気ダクト３２に配置され、排ガス浄化触媒としての三元触媒を内蔵した第２触媒装置３３とを有する。
なお、三元触媒は、排ガス中に含まれる炭化水素（HC）、一酸化炭素（CO）、窒素酸化物（NOx）を酸化・還元によって同時に浄化する装置であり、酸素ストレージ能力を有する。

また、内燃機関１１は、第１触媒装置３１の上流に配置され、第１触媒装置３１上流における排ガスの酸素濃度に基づき排気空燃比に応じた検出信号ＲＡＢＦを出力する空燃比センサ３４と、第１触媒装置３１の下流に配置され、第１触媒装置３１下流における排ガスの酸素濃度に基づき排気空燃比の理論空燃比に対するリッチ・リーンを示す検出信号ＶＯ２Ｒを出力する酸素センサ３５とを備える。
つまり、空燃比センサ３４は、第１触媒装置３１の排ガス浄化触媒に流入する排ガスの空燃比（排気空燃比）を検出する触媒前センサであり、酸素センサ３５は、第１触媒装置３１の排ガス浄化触媒から流出する排ガスの空燃比（排気空燃比）を検出する触媒後センサである。

なお、酸素センサ３５が出力する検出信号ＶＯ２Ｒは電圧信号であり、酸素センサ３５は、第１触媒装置３１下流の排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときにハイレベルの電圧信号を出力し、第１触媒装置３１下流の排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときにローレベルの電圧信号を出力する。
また、内燃機関１１は、排気管２６とコレクタ１４とを連通させる排気還流管４１と、排気還流管４１の開口面積を調整する排気還流制御弁４２とを有する排気還流装置４３を備える。

上記内燃機関１１に適用される制御装置５１は、マイクロプロセッサやメモリを有するコンピュータを備え、各種センサからの検出信号を演算処理して、燃料噴射弁２１による燃料噴射、電制スロットル弁１３の開度、点火プラグ２３による点火、排気還流制御弁４２の開度などを制御する機能をソフトウェアとして備える。
なお、制御装置５１は、メモリとして、ＥＥＰＲＯＭなどのデータの消去や書き換えが可能な不揮発性メモリを備える。

制御装置５１は、空燃比センサ３４が出力する検出信号ＲＡＢＦ、及び、酸素センサ３５が出力する検出信号ＶＯ２Ｒを取得するとともに、空気流量計１２が出力する内燃機関１１の吸入空気流量ＱＡを示す信号、クランク角センサ５２が出力するクランクシャフト５３の回転角位置ＰＯＳを示す信号、水温センサ５４が出力する内燃機関１１の冷却水温度ＴＷに示す信号、アクセル開度センサ５５が出力するアクセルペダル５６の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣ）を示す信号などを取得する。

制御装置５１は、クランクシャフト５３の回転角位置ＰＯＳの情報に基づき機関回転速度ＮＥを算出し、吸入空気流量ＱＡ及び機関回転速度ＮＥに基づき機関負荷を求める。
そして、制御装置５１は、機関負荷、機関回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＷ（機関温度）などの機関運転条件に基づき点火時期及び目標ＥＧＲ量を算出し、点火時期に基づき点火コイル２２に点火信号を出力し、目標ＥＧＲ量に基づき排気還流制御弁４２に開度制御信号を出力する。

また、制御装置５１は、アクセル開度ＡＣＣなどから電制スロットル弁１３の目標開度を算出し、この目標開度に基づき電制スロットル弁１３のスロットルモータを駆動制御する。
更に、制御装置５１は、１燃焼サイクルで燃料噴射弁２１から噴射させる燃料量に比例する燃料噴射パルス幅ＴＩ（ms）、及び、噴射タイミングを演算し、噴射タイミングにおいて燃料噴射パルス幅ＴＩの噴射パルス信号（空燃比制御信号）を燃料噴射弁２１に出力して、内燃機関１１の空燃比を制御する。
このように、制御装置５１は、空燃比制御信号を生成して燃料噴射弁２１（燃料噴射装置）に出力し、燃料噴射弁２１による燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置である。

制御装置５１は、燃料噴射量の制御において、空燃比センサ３４が検出する実空燃比と目標空燃比との偏差に基づき燃料噴射パルス幅ＴＩ（燃料噴射量）を制御する空燃比フィードバック制御を実施する。
また、制御装置５１は、例えば、内燃機関１１のアクセル開度ＡＣＣが全閉でかつ機関回転速度ＮＥがカット回転速度よりも高い減速運転状態であるときに燃料噴射弁２１による燃料噴射を停止させ、機関回転速度ＮＥがリカバー回転速度より低下するかアクセルペダルが踏み込まれると、燃料噴射弁２１による燃料噴射を再開（復帰）させる、燃料カット（減速燃料カット）を実施する。

第１触媒装置３１の排ガス浄化触媒（三元触媒）は、理論空燃比付近での酸素ストレージ量のときにリッチ成分（ＨＣ、ＣＯ）とリーン成分（ＮＯｘ）の両方を効率良く浄化できる。
しかし、燃料カット中は筒内に吸引された酸素がそのまま排気系に排出されるため、燃料カット中に第１触媒装置３１の酸素ストレージ量が過剰に増えて飽和状態になり、燃料カット終了後の還元性能が低下する。

そこで、制御装置５１は、燃料カットを終了して燃料噴射を再開するときに、空燃比を一時的に理論空燃比よりリッチであるリッチ空燃比に制御して、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量を速やかに減少させるリッチ制御を実施する。
つまり、制御装置５１は、燃料カットの終了から酸素センサ３５（触媒後センサ）の出力が解除判定値に達するまでの期間において、内燃機関１１の空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ空燃比に制御するリッチ制御部としての機能をソフトウェアとして備える。

図２は、リッチ制御部の制御特性を示すタイムチャートである。
図２において、時刻ｔ１にて燃料カット条件が成立すると、制御装置５１は、燃料噴射弁２１による燃料噴射を停止させる燃料カットを開始し、時刻ｔ２にて燃料噴射を再開させる条件（リカバー条件）が成立すると燃料噴射弁２１による燃料噴射を再開する。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの燃料カット中は、筒内に吸引された酸素がそのまま排気系に排出されるため、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量が増え、酸素センサ３５の出力はリーンに反転する。
制御装置５１は、時刻ｔ２からの燃料噴射を再開させるとき、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量を速やかに減少させるために、空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ空燃比に制御するリッチ制御を実施する。

リッチ制御は、フィードフォワード制御によって空燃比をリッチ化する第１段階と、フィードバック制御によって空燃比をリッチ化する第２段階とに分かれる。
制御装置５１は、第１段階では、基本燃料噴射パルス幅ＴＰの補正項である噴射率（目標当量比）ＴＦＢＹＡをデフォルト値である1.0から1.0より高い所定値に切り替え、係る噴射率ＴＦＢＹＡ（ＴＦＢＹＡ＞1.0）を所定期間（図２の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間）だけ継続させる。

制御装置５１は、基本燃料噴射パルス幅ＴＰを、理論空燃比の混合気生成に要する燃料量に相当する噴射パルス幅として演算し、この基本燃料噴射パルス幅ＴＰを噴射率ＴＦＢＹＡ（ＴＦＢＹＡ＞1.0）で増量補正するリッチスパイクを実施することで、空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ空燃比にフィードフォワード制御する。
制御装置５１は、係る第１段階のリッチ制御が時刻ｔ３にて終了すると、つまり、燃料カット終了から所定期間だけ噴射率ＴＦＢＹＡを1.0よりも高くして噴射量を増量補正した後は、第２段階のリッチ制御に移行する。

第２段階のリッチ制御において、制御装置５１は、噴射率ＴＦＢＹＡを1.0に戻した上で、空燃比フィードバック制御における目標空燃比を理論空燃比（空気過剰率λ＝１）よりリッチであるリッチ目標空燃比に設定し、空燃比センサ３４が検出する空燃比がリッチ目標空燃比に近づくように燃料噴射パルス幅ＴＩを補正する空燃比フィードバック制御を実施する。
そして、リッチ目標空燃比に基づく空燃比フィードバック制御中の時刻ｔ４にて、酸素センサ３５の出力がリッチ制御の解除条件として定めた解除判定値に達すると、制御装置５１は、リッチ制御（第２段階）を解除し、理論空燃比を目標空燃比とする空燃比フィードバック制御に移行する。

ここで、酸素センサ３５が劣化して応答速度が遅くなると、リッチ制御中に酸素センサ３５の出力が解除判定値に達するのが初期状態のときよりも遅れ、リッチ制御が過剰に長く実施されることになる。
なお、本願における劣化とは、酸素センサ３５の応答速度（出力変化、過渡特性）が初期状態から経時的に変化した状態であり、正常範囲内（許容範囲内）の経時的変化を含む。
図３は、酸素センサ３５が初期状態（非劣化状態）であるときのリッチ制御の解除タイミングと、酸素センサ３５が経時的変化（劣化）によって応答速度が遅くなったときのリッチ制御の解除タイミングとを示す。

酸素センサ３５が劣化すると、第１触媒装置３１の下流における排気空燃比が燃料カットの開始に伴ってリッチ→リーン反転したときの酸素センサ３５の出力変化が遅れるとともに、リッチ制御によって第１触媒装置３１の酸素ストレージ量を減少し、排気空燃比がリーン→リッチ反転したときの酸素センサ３５の出力変化が遅れる。
このため、酸素センサ３５が劣化すると、リッチ制御中に酸素センサ３５の出力が解除判定値に達するのが初期状態（非劣化状態）のときよりも遅れ、リッチ制御（第２段階）の実施期間が過剰に長くなる。

リッチ制御の期間が過剰に長くなると、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量が過剰に減ることになるため、第１触媒装置３１におけるリッチ成分（ＨＣ、ＣＯ）の酸化性能が低下し、リッチ成分の排出量が増加する。
そこで、制御装置５１は、酸素センサ３５が劣化して排気空燃比の変化に対する出力変化の応答速度が遅くなったときに、燃料カット後のリッチ制御で第１触媒装置３１の酸素ストレージ量が過剰に減ることを抑止するため、応答速度の低下に応じてリッチ制御（第２段階）のリッチ目標空燃比を理論空燃比に近づける変更を実施する。
つまり、制御装置５１は、酸素センサ３５（触媒後センサ）の応答速度に基づき、燃料カット後のリッチ制御におけるリッチ空燃比（リッチ目標空燃比）を変更するリッチ空燃比変更部としての機能をソフトウェアとして備える。

なお、制御装置５１は、燃料カット終了後のリッチ制御を、フィードフォワード制御による第１段階とフィードバック制御による第２段階とに分けて実施することができ、また、リッチ制御として、フィードフォワード制御とフィードバック制御とのいずれか一方のみを行うこともできる。
そして、制御装置５１は、リッチ制御をフィードフォワード制御で実施する場合も、フィードフォワード制御におけるリッチ目標空燃比を、酸素センサ３５の応答速度の低下に応じて理論空燃比に近づける変更を実施することができる。

図４は、燃料カット終了後のリッチ制御におけるリッチ目標空燃比の補正処理の手順を示すフローチャートである。
制御装置５１は、内燃機関１１が始動すると、ステップＳ１０１で、酸素センサ３５が活性しているか否かを、例えば、酸素センサ３５の出力がリッチ判定閾値を超えたか否かに基づき判断する。

そして、酸素センサ３５が活性するまでの間、制御装置５１は、ステップＳ１０８に進み、酸素センサ３５の劣化（経時的変化）による応答速度の低下度合いの指標とするパラメータ（応答速度に相関するパラメータ）である劣化度合いＤＥを更新せずに、内燃機関１１の前回運転時に求めた劣化度合いＤＥのデータを保持する。
なお、制御装置５１は、後述するように、内燃機関１１が停止するときに、停止前の運転状態で求めた劣化度合いＤＥを不揮発性メモリに書き込んで記憶保持し、起動時に、不揮発性メモリから前回運転時に求めた劣化度合いＤＥとして読み出す。

そして、制御装置５１は、ステップＳ１０８で、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを保持し、リッチ制御におけるリッチ目標空燃比の設定に用いるようにする。
制御装置５１は、酸素センサ３５が活性していない状態では応答速度を正しく求めることができず劣化度合いＤＥを更新できないので、劣化度合いＤＥを新たに求めるまでは前回の運転時に求めた劣化度合いＤＥでリッチ制御におけるリッチ目標空燃比を設定することで、実際の劣化状態（応答速度）に略見合ったリッチ目標空燃比に設定できるようにする。

制御装置５１は、ステップＳ１０１で酸素センサ３５が活性したと判断すると、ステップＳ１０２に進み、今回の内燃機関１１の運転中に劣化度合いＤＥの算出を既に実施しているか否かを判断する。
ここで、劣化度合いＤＥを算出済みであれば、制御装置５１は、ステップＳ１０９（リッチ空燃比変更部）に進み、内燃機関１１の始動後（酸素センサ３５の活性後）に新たに求めた劣化度合いＤＥに基づきリッチ制御におけるリッチ目標空燃比を設定する。

一方、内燃機関１１の始動後（酸素センサ３５の活性後）から現時点までに劣化度合いＤＥの算出を行っていない場合、制御装置５１は、ステップＳ１０３に進み、燃料カットを開始したか否かを判断する。
燃料カットを開始していない場合、制御装置５１は、ステップＳ１０８に進んで、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを保持する。

制御装置５１は、後述するように、燃料カットを開始した後の酸素センサ３５の出力変化に基づき劣化度合いＤＥを算出するので、燃料カットを開始しないと劣化度合いＤＥを更新できない。このため、制御装置５１は、燃料カットを開始するまで、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを保持する。
そして、燃料カットが開始されると、制御装置５１は、ステップＳ１０４に進み、燃料カットの継続時間が所定時間を超え、かつ、燃料カット開始後に酸素センサ３５の出力が閾値ＴＨＡを跨いでリーン方向に変化したか否か、換言すれば、劣化度合いＤＥを算出する条件が成立したか否かを判断する。

燃料カットの継続時間が所定時間を超えているという第１条件と、燃料カット開始後に酸素センサ３５の出力が閾値ＴＨＡを跨いでリーン方向に変化したという第２条件とのうちの少なくとも一方が成立していない場合、制御装置５１は、ステップＳ１０７に進み、燃料カットが終了したか否かを判断する。
制御装置５１は、燃料カットが継続していればステップＳ１０４に戻る。
一方、酸素センサ３５の劣化度合いＤＥの算出（更新）を行なえないまま燃料カットが終了した場合、制御装置５１は、ステップＳ１０８に進んで、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを保持する。

また、制御装置５１は、ステップＳ１０４で、燃料カットの継続時間が所定時間を超え、かつ、燃料カット開始後に酸素センサ３５の出力が閾値ＴＨＡを跨いでリーン方向に変化したと判断すると、劣化度合いＤＥの算出条件が成立しているとして、ステップＳ１０５（応答検出部）に進む。
制御装置５１は、ステップＳ１０５で、今回の燃料カットを開始した時点から酸素センサ３５の出力が閾値ＴＨＡを跨いでリーン方向に変化するまでのモニタ区間における酸素センサ３５の出力変化に基づき、酸素センサ３５の劣化度合いＤＥを算出する。

以下では、ステップＳ１０５における劣化度合いＤＥの算出処理を詳細に説明する。
図５は、燃料カット開始時における酸素センサ３５の出力波形を示す図であって、酸素センサ３５の初期状態（新品状態、非劣化状態）での出力波形、及び、酸素センサ３５の劣化状態での出力波形を示す。

燃料カットが開始すると、空気がそのまま第１触媒装置３１に流入するようになるが、第１触媒装置３１の排ガス浄化触媒である三元触媒は酸素を吸着するため、酸素ストレージ量が飽和するまでの間、第１触媒装置３１下流の酸素センサ３５の出力は燃料カット開始前のレベルを略保持する。
そして、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量が飽和に達すると、酸素が第１触媒装置３１の下流に流出するようになり、酸素センサ３５の出力はリーン方向に変化し始める。

ここで、酸素センサ３５が初期状態である場合、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量が飽和に達した後、酸素センサ３５の出力はリーン方向に向けて急変する。
これに対し、酸素センサ３５が劣化すると、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量が飽和に達した後におけるリーン方向への出力変化が初期状態であるときより遅くなる。
そこで、制御装置５１は、ステップＳ１０５で、燃料カットの開始に伴って酸素センサ３５の出力がリーン方向へ変化するときの波形に基づき、酸素センサ３５の劣化度合いＤＥを算出する。

図６は、劣化度合いＤＥの算出処理の一態様を示すタイムチャートである。
制御装置５１は、燃料カット開始後から酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒを一定周期毎にサンプリングし、サンプリング毎に酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒの前回値と今回値との偏差ΔＶＯ２Ｒ、つまり、単位時間当たりの電圧変化量を算出する。

更に、制御装置５１は、偏差ΔＶＯ２Ｒを算出する毎に、偏差ΔＶＯ２Ｒの絶対値と、それまでの最大値ΔＭＡＸとを比較して、より大きい方の値に基づき最大値ΔＭＡＸを更新する処理を繰り返す。これにより、制御装置５１は、燃料カット開始から酸素センサ３５の出力が閾値ＴＨＡに達するまでのモニタ区間における偏差ΔＶＯ２Ｒの絶対値の最大値ΔＭＡＸを求める。
前記最大値ΔＭＡＸは、燃料カット開始から酸素センサ３５の出力が閾値ＴＨＡに達するまでのモニタ区間における、検出信号ＶＯ２Ｒの最大傾き、或いは、検出信号ＶＯ２Ｒの最大変化速度に相当する。

ここで、酸素センサ３５が劣化すると、図６に示したように、燃料カット開始後における酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒの変化が緩やかになるから、劣化の進行に伴って最大値ΔＭＡＸはより小さい値になる。
制御装置５１は、酸素センサ３５の初期状態における最大値ΔＭＡＸを基準値ΔＭＡＸＳＴ（応答判定閾値）として不揮発性メモリに記憶し、求めた最大値ΔＭＡＸと基準値ΔＭＡＸＳＴとの偏差の絶対値を、劣化度合いＤＥにセットする。

最大値ΔＭＡＸは、酸素センサ３５の応答速度に相関するパラメータであって、最大値ΔＭＡＸと基準値ΔＭＡＸＳＴとの偏差は、初期状態からの応答速度の低下度合い（経時変化度合い）を示すパラメータであり、劣化度合いＤＥは、その値が大きいほど酸素センサ３５の劣化が進行していることを示す。
なお、制御装置５１は、最大値ΔＭＡＸと基準値ΔＭＡＸＳＴとの偏差を劣化度合いＤＥとするが、最大値ΔＭＡＸと基準値ΔＭＡＸＳＴとの比率を劣化度合いＤＥとすることができる。

また、制御装置５１は、基準値ΔＭＡＸＳＴを１点定数とすることができるが、酸素センサ３５の応答速度に影響する内燃機関１１の運転条件に応じて可変に設定することができる。
燃料カットに伴って酸素センサ３５の出力がリーン方向に変化するとき、内燃機関１１の吸入空気流量ＱＡが多いほど単位時間当たりに第１触媒装置３１に流入する酸素量が多くなって、酸素センサ３５の出力のリーン方向への変化速度が速くなる。
そこで、制御装置５１は、酸素センサ３５の初期状態での吸入空気流量ＱＡの条件毎の最大値ΔＭＡＸを基準値ΔＭＡＸＳＴとしてメモリに記憶し、最大値ΔＭＡＸを求めたときの吸入空気流量ＱＡに基づき基準値ΔＭＡＸＳＴを定め、係る基準値ΔＭＡＸＳＴと最大値ΔＭＡＸとの偏差の絶対値を劣化度合いＤＥとすることができる。

図７は、吸入空気流量ＱＡと基準値ΔＭＡＸＳＴとの相関を例示する。
酸素センサ３５が初期状態であるとき、燃料カットに伴う酸素センサ３５の出力のリーン方向への変化は吸入空気流量ＱＡが多いほど速くなる。

そこで、吸入空気流量ＱＡが多くなるほど最大値ΔＭＡＸの基準値ΔＭＡＸＳＴをより大きく変更するように、吸入空気流量ＱＡを基準値ΔＭＡＸＳＴに変換する変換テーブル、又は、吸入空気流量ＱＡを変数として基準値ΔＭＡＸＳＴを算出する関数を設定し、係る変換テーブル又は関数を制御装置５１のメモリに記憶させる。
そして、制御装置５１は、変換テーブル又は関数を用いて、最大値ΔＭＡＸを求めたときの吸入空気流量ＱＡに基づき基準値ΔＭＡＸＳＴを定め、係る基準値ΔＭＡＸＳＴと最大値ΔＭＡＸとの偏差の絶対値を劣化度合いＤＥとする。

係る構成であれば、吸入空気流量ＱＡの条件が異なっても、劣化度合いＤＥを精度良く求めることができる。
一方、基準値ΔＭＡＸＳＴを１点定数とする場合、制御装置５１は、図８に示すように、酸素センサ３５が初期状態であって基準とする吸入空気流量ＱＡのときの最大値ΔＭＡＸを基準値ΔＭＡＸＳＴに定める。

例えば、内燃機関１１の完暖でかつノーロードでの吸入空気流量ＱＡである最低吸入空気流量を、基準とする吸入空気流量ＱＡとすることができる。
基準値ΔＭＡＸＳＴを１点定数とすれば、制御装置５１の演算負荷を軽減し、また、メモリ容量を節約した簡易な空燃比制御システムになる。

尚、劣化度合いＤＥの算出処理は、酸素センサ３５の出力の最大変化速度を示す最大値ΔＭＡＸに基づく算出に限定されない。
例えば、制御装置５１は、燃料カットの開始から酸素センサ３５の出力が閾値ＴＨＡに達するまでの時間に基づき劣化度合いＤＥを設定できる。

酸素センサ３５が劣化して応答速度が落ちると、燃料カットの開始から酸素センサ３５の出力が判定閾値ＴＨＡ（設定値）に達するまでの時間ＴＬが長くなる。
このため、制御装置５１は、初期状態での時間ＴＬを基準時間ＴＬＳＴとし、係る基準時間ＴＬＳＴよりも実際に求めた時間ＴＬが長くなるほど酸素センサ３５がより劣化していると推定することができる。

そこで、制御装置５１は、基準時間ＴＬＳＴと実測の時間ＴＬとの偏差の絶対値又は比率を、劣化度合いＤＥとすることができる。
なお、制御装置５１は、基準時間ＴＬＳＴとして、１点定数、或いは、吸入空気流量ＱＡに応じた値を用いることができ、吸入空気流量ＱＡに応じて基準時間ＴＬＳＴを変更する場合は、吸入空気流量ＱＡが多いほど基準時間ＴＬＳＴを短く変更する。

図９は、酸素センサ３５の劣化によって時間ＴＬが長くなることを示すタイムチャートである。
酸素センサ３５が劣化している場合は出力の変化速度が遅いから、燃料カットの開始から酸素センサ３５の出力が閾値ＴＨＡに達するまでの時間ＴＬは、出力の変化速度が速い初期状態に比べて長くなる。

また、図１０は、燃料カットの開始から酸素センサ３５の出力がリーン方向に変化し始めるまでのむだ時間が酸素センサ３５の劣化によって長くなった場合における酸素センサ３５の出力波形を示す。
劣化によってむだ時間が長くなった場合も時間ＴＬが延びるから、時間ＴＬに基づく劣化度合いＤＥの算出処理は、出力変化速度（傾き）が小さくなる劣化パターンと、むだ時間が長くなる劣化パターンとの双方で、実態に見合った劣化度合いＤＥを設定できる。

これに対し、最大値ΔＭＡＸに基づき劣化度合いＤＥを算出する場合、むだ時間が経過した後のリーン方向への出力変化速度が初期状態と同等であると、むだ時間が延びた劣化状態であっても最大値ΔＭＡＸが初期状態と変わらず、劣化度合いＤＥに誤差を生じる。
したがって、最大値ΔＭＡＸに基づく劣化度合いＤＥの算出は、むだ時間が長くなるが最大値ΔＭＡＸが大きく変化しない劣化パターンには適さない。

また、制御装置５１は、最大値ΔＭＡＸ及び時間ＴＬから劣化度合いＤＥを設定することができる。
例えば、制御装置５１は、“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＬ”を応答速度に相関するパラメータとして演算し、演算した“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＬ”と、初期状態での“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＬ”の値に相当する基準値との偏差の絶対値又は比率を劣化度合いＤＥとすることができる。

酸素センサ３５の初期状態では、劣化状態に比べて最大値ΔＭＡＸが大きく時間ＴＬが短くなり、酸素センサ３５の劣化状態（経時的変化状態）では、初期状態に比べて最大値ΔＭＡＸが小さく時間ＴＬが長くなる。
したがって、“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＬ”は、酸素センサ３５の劣化が進行するほど小さい値になり、制御装置５１は、初期状態における“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＬ”と実測した“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＬ”との偏差の絶対値又は比率を劣化度合いＤＥとして設定することができる。

制御装置５１が、“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＬ”に基づき劣化度合いＤＥを算出する場合、出力変化速度が遅くなる劣化パターンと、むだ時間が長くなる劣化パターンとの双方で、実態に見合った劣化度合いＤＥを設定できる。
更に、出力変化速度及びむだ時間の双方が劣化で変化する場合、出力変化速度のみ若しくはむだ時間のみから劣化度合いＤＥを算出する場合よりも、高い感度で劣化度合いを算出することができる。

なお、制御装置５１は、“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＬ”の基準値として、１点定数、或いは、吸入空気流量ＱＡに応じた値を用いることができ、吸入空気流量ＱＡに応じて“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＬ”の基準値を変更する場合は、吸入空気流量ＱＡが多いほど基準値を大きく変更する。

制御装置５１は、ステップＳ１０５で、上記のようにして酸素センサ３５の劣化度合いＤＥを算出すると、ステップＳ１０６に進み、燃料カット後のリッチ制御におけるリッチ目標空燃比の設定に用いる劣化度合いＤＥを、前回の内燃機関１１の運転状態で求めた値から、今回の内燃機関１１の運転状態においてステップＳ１０５で算出した値に更新する。
そして、制御装置５１は、ステップＳ１０６若しくはステップＳ１０８の後は、ステップＳ１０９に進み、燃料カット後のリッチ制御におけるリッチ目標空燃比を劣化度合いＤＥに応じて設定する処理を実施する。

制御装置５１は、ステップＳ１０９で、図１１に示すように、劣化度合いＤＥが大きいほど、換言すれば、酸素センサ３５の応答速度が遅くなっているほど、リッチ目標空燃比を基準のリッチ目標空燃比よりも理論空燃比に近づける。
したがって、制御装置５１は、内燃機関１１の始動からステップＳ１０５で新たに劣化度合いＤＥを算出するまでは、前回の運転状態で求めた劣化度合いＤＥを保持し、燃料カット後のリッチ制御を実施する場合は、前回の運転状態で求めた劣化度合いＤＥに基づきリッチ目標空燃比を変更する。

そして、制御装置５１は、劣化度合いＤＥを新たに求めた後のリッチ制御においては、今回の運転において求めた劣化度合いＤＥに基づきリッチ目標空燃比を設定する。
次いで、制御装置５１は、ステップＳ１１０で、内燃機関１１の運転停止指令が発生しているか否かを、イグニッションスイッチ、エンジンスイッチ、キースイッチなどの内燃機関１１の運転／停止スイッチの信号に基づき判断する。

運転／停止スイッチの信号がオンで内燃機関１１の運転を継続する場合、制御装置５１はステップＳ１０２に戻る。
一方、運転／停止スイッチの信号がオフで内燃機関１１の運転を停止する場合、制御装置５１は、ステップＳ１１１に進み、今回の運転においてステップＳ１０５で求めた劣化度合いＤＥを不揮発性メモリに記憶し、次回の運転における初回のリッチ制御でのリッチ目標空燃比の設定に用いるようにする。

なお、制御装置５１は、燃料カットの実施毎に、劣化度合いＤＥの更新演算を実施することができるが、通常、内燃機関１１の運転中における酸素センサ３５の劣化進行は十分に小さいので、上記実施形態では、内燃機関１１の運転中に１回だけ劣化度合いＤＥの更新演算を行う構成とした。

図１２は、劣化度合いＤＥの算出タイミング、及び、劣化度合いＤＥに基づくリッチ目標空燃比の設定タイミングを説明するためのタイムチャートである。
内燃機関１１がオフライン後に初めて始動したときは前回運転時に求めた劣化度合いＤＥがメモリ上に存在しないので、制御装置５１は、燃料カットにおいて劣化度合いＤＥを算出してメモリに記憶する。

そして、その後の燃料カット後のリッチ制御において、制御装置５１は、メモリに記憶する劣化度合いＤＥに応じてリッチ目標空燃比を設定する。
制御装置５１は、劣化度合いＤＥを求めた後に内燃機関１１を停止すると、停止期間において劣化度合いＤＥのデータを記憶保持し、再始動後の初回（１回目）のリッチ制御においては、保存した前回運転時に求めた劣化度合いＤＥに基づきリッチ目標空燃比を設定する。

また、制御装置５１は、初回（１回目）の燃料カットにおいて劣化度合いＤＥを算出し、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥに代えて新たに算出した劣化度合いＤＥを保存する。
そして、制御装置５１は、２回目以降のリッチ制御において、初回の燃料カットにおいて求めた劣化度合いＤＥに基づきリッチ目標空燃比を設定する。

また、制御装置５１は、今回の運転で新たに求めた劣化度合いＤＥを、次回の運転における初回のリッチ制御で用いることができるように、内燃機関１１の停止中に記憶保持する。
なお、制御装置５１は、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥに基づくリッチ目標空燃比の設定を、再始動後の初回のリッチ制御に限定して実施する。これにより、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥに誤差があった場合に、係る劣化度合いＤＥを継続してリッチ目標空燃比の設定に使用し、排ガス性能が低下することを抑止する。

図１３は、燃料カット後のリッチ制御の手順を示すフローチャートである。
また、図１４は、燃料カット及びリッチ制御に伴う酸素センサ３５の出力変化、及び、酸素センサ３５の応答劣化によるリッチ目標空燃比の変更を示すタイムチャートである。
なお、図１４では、リッチ制御の第１段階としてのフィードフォワード制御によるリッチスパイクの記載を省略してある。

以下では、図１４を参照しつつ、制御装置５１によるリッチ制御の手順を説明する。
制御装置５１は、ステップＳ２０１で、燃料カットを開始したか否かを判断し、燃料カットを開始すると、ステップＳ２０２に進む。
制御装置５１は、ステップＳ２０２で、燃料カットを終了したか否かを判断し、燃料カットを終了して燃料噴射を再開させるとともにリッチ制御を開始するときに、ステップＳ２０３に進む。

制御装置５１は、ステップＳ２０３で、リッチ制御の第１段階として、燃料噴射量の制御における噴射率（目標当量比）ＴＦＢＹＡを1.0から1.0より高い所定値、つまり、フィードフォワード制御における目標空燃比を理論空燃比よりもリッチにする値に切り替えることで、瞬間的に過剰な燃料を供給するリッチスパイクを実施する。
そして、次のステップＳ２０４で、制御装置５１は、第１段階の継続期間が所定期間に達したか否か、換言すれば、第１段階の終了タイミングを判断し、第１段階のリッチ制御を所定期間だけ継続すると、ステップＳ２０５に進む。

制御装置５１は、ステップＳ２０５で、酸素センサ３５の劣化度合いＤＥに応じて設定したリッチ目標空燃比（ステップＳ１０９での算出結果）を読み込む。
そして、制御装置５１は、次のステップＳ２０６で、ステップＳ２０５で読み込んだリッチ目標空燃比と空燃比センサ３４の出力から求めた実空燃比との偏差に基づき燃料噴射パルス幅ＴＩ（燃料噴射量）を補正する空燃比フィードバック制御を、第２段階のリッチ制御として実施する。

また、制御装置５１は、次のステップＳ２０７で、酸素センサ３５の出力とリッチ制御の解除判定値とを比較し、酸素センサ３５の出力がリッチ制御の解除判定値に達していない場合、ステップＳ２０６に戻ってリッチ制御の第２段階、つまり、リッチ目標空燃比に基づくフィードバック制御を継続する。
一方、リッチ制御に伴って第１触媒装置３１からの酸素の脱離が進み、酸素センサ３５の出力がリーン出力からリッチ方向に変化して解除判定値に達すると、制御装置５１は、ステップＳ２０８に進む。

そして、制御装置５１は、ステップＳ２０８で、燃料カット後のリッチ制御（第２段階）を解除し、通常の空燃比フィードバック制御、例えば、理論空燃比若しくは理論空燃比よりもリーンを目標空燃比とする空燃比フィードバック制御に移行する。
上記のように、燃料カット後のリッチ制御におけるリッチ目標空燃比を、酸素センサ３５の劣化度合いＤＥに応じて変更すれば、酸素センサ３５の出力に基づくリッチ制御（第２段階）の終了判断（解除判断）が、酸素センサ３５の劣化による応答速度の低下によって初期状態よりも遅くなったときに、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量を過度に減らす過剰なリッチ制御となることを抑止でき、燃料カット後の排ガス性能を維持できる。
つまり、制御装置５１は、酸素センサ３５の応答劣化によってリッチ制御が過剰に長く実施される分だけリッチ制御におけるリッチ目標空燃比を理論空燃比に近づけ、リッチ制御が過剰になって第１触媒装置３１の酸素ストレージ量が過度に減らないようにする。

ところで、制御装置５１は、内燃機関１１の停止期間中に前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを記憶保持せずに、初回のリッチ制御ではリッチ目標空燃比を基準のリッチ目標空燃比とする一方、初回の燃料カット時に劣化度合いＤＥを算出し、２回目以降の燃料カット後のリッチ制御において初回に求めた劣化度合いＤＥに基づきリッチ目標空燃比を変更することができる。
図１５は、制御装置５１が、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを次回の運転に持ち越すことなく、初回のリッチ制御ではリッチ目標空燃比を基準のリッチ目標空燃比とする場合における、劣化度合いＤＥの算出タイミング、及び、劣化度合いＤＥに基づくリッチ目標空燃比の設定タイミング（劣化度合いＤＥの反映タイミング）を説明するためのタイムチャートである。

内燃機関１１の始動後の初回燃料カットにおいては、酸素センサ３５の劣化度合いＤＥの算出履歴がないので、制御装置５１は、燃料カット後のリッチ制御におけるリッチ目標空燃比として基準のリッチ目標空燃比を設定する。
なお、基準のリッチ目標空燃比とは、例えば、酸素センサ３５が初期状態であるときに適合するリッチ目標空燃比である。
そして、制御装置５１は、初回燃料カットにおける酸素センサ３５の出力変化から劣化度合いＤＥを算出し、算出した劣化度合いＤＥに基づき設定したリッチ目標空燃比を、２回目以降の燃料カット後のリッチ制御に適用する。

また、制御装置５１は、燃料カット終了後の燃料噴射の再開時における酸素センサ３５のリーン→リッチ出力変化に基づき酸素センサ３５の劣化度合いＤＥを算出することができる。
更に、制御装置５１は、燃料カットからの燃料噴射再開時における酸素センサ３５の出力変化に基づき劣化度合いＤＥを算出する場合に、燃料カット（減速燃料カット）をアクセルペダルの踏み込みによって解除して、燃料カット後の燃料噴射の再開状態が内燃機関１１の加速状態であるときに、劣化度合いＤＥの算出をキャンセルし、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを保持することができる。

これは、内燃機関１１の加速運転によって空燃比、吸入空気量などが変動して、酸素センサ３５の出力変化に影響を及ぼし、劣化度合いＤＥの算出精度が低下する可能性があるためである。
そこで、制御装置５１は、燃料カット状態での機関回転速度の低下に基づき燃料噴射を再開し、内燃機関１１が燃料カット後にアイドル運転状態に移行するときの酸素センサ３５の出力変化に基づき劣化度合いＤＥを算出する。

図１６は、燃料カット終了後の燃料噴射再開時における酸素センサ３５の出力変化に基づき酸素センサ３５の劣化度合いＤＥを算出し、アクセルオンで燃料カットを解除したときは前回運転時の劣化度合いＤＥを保持するようにした、リッチ目標空燃比の補正処理の手順を示すフローチャートである。
制御装置５１は、内燃機関１１が始動すると、ステップＳ３０１で、酸素センサ３５が活性しているか否かを判断する。

そして、酸素センサ３５が活性するまでの間、制御装置５１は、ステップＳ３０７に進み、内燃機関１１の前回運転時に求めた劣化度合いＤＥのデータを保持する。
制御装置５１は、ステップＳ３０１で酸素センサ３５が活性したと判断すると、ステップＳ３０２に進み、今回の内燃機関１１の運転中に劣化度合いＤＥの算出を実施したか否か、換言すれば、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを今回新たに求めた劣化度合いＤＥに更新したか否かを判断する。

ここで、劣化度合いＤＥの算出を実施済みであれば、制御装置５１は、ステップＳ３１０に進み、今回新たに求めた劣化度合いＤＥに基づきリッチ制御におけるリッチ目標空燃比を設定する。
つまり、制御装置５１は、内燃機関１１が始動された後に劣化度合いＤＥの算出を１回行うと、その後は、劣化度合いＤＥの算出を繰り返さず、内燃機関１１の運転中は、最初に求めた劣化度合いＤＥに基づくリッチ目標空燃比にしたがって、燃料カットを実施する毎にリッチ制御を実行する。

一方、内燃機関１１の始動後から現時点までに劣化度合いＤＥの算出を実施していない場合、制御装置５１は、ステップＳ３０３に進み、燃料カットを開始したか否かを判断する。
燃料カットを開始していない場合、制御装置５１は、ステップＳ３０７に進んで、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを保持する。

そして、燃料カットを開始すると、制御装置５１は、ステップＳ３０４に進み、燃料カットを終了させて燃料噴射を再開させたか否かを判断する。
ここで、燃料カットの継続中であれば、制御装置５１は、ステップＳ３０７に進んで、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを保持する。

一方、燃料噴射を再開させると、制御装置５１は、ステップＳ３０５に進み、燃料噴射を再開させてからの時間が所定時間を超え、かつ、燃料噴射再開後に酸素センサ３５の出力が閾値ＴＨＢを跨いでリッチ方向に変化したか否かを判断する。
つまり、制御装置５１は、ステップＳ３０５で、劣化度合いＤＥを求めるために必要な酸素センサ３５の出力変化をモニタできたか否かを判断する。

制御装置５１は、ステップＳ３０５で、燃料噴射を再開させてからの時間が所定時間を超え、かつ、燃料噴射再開後に酸素センサ３５の出力が閾値ＴＨＢを跨いでリッチ方向に変化したという条件を満たしていないと判断すると、ステップＳ３０６に進む。
ステップＳ３０６で、制御装置５１は、アクセルペダルが踏み込まれたか否か、換言すれば、アクセル開度（スロットル開度）が増大変化したか否か、若しくは、アクセルオン状態であるかアクセルオフ状態であるかを判断する。

アクセルペダルが踏み込まれていないアクセルオフ状態である場合、制御装置５１は、ステップＳ３０５に戻って、劣化度合いＤＥの算出条件が成立しているか否かを判断する。
また、アクセルペダルが踏み込まれていてアクセルオン状態であると、内燃機関１１の加速運転に伴う空燃比、吸入空気流量ＱＡの変動によって酸素センサ３５の出力変化から劣化度合いＤＥを正しく算出することは難しいので、制御装置５１は、ステップＳ３０７に進んで、前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを保持する。

つまり、制御装置５１は、アクセルペダルの踏み込み（アクセルオン）で燃料カットを解除した場合、劣化度合いＤＥの算出を見送り、劣化度合いＤＥの算出を次回以降の燃料カット時に先送りする。
そして、制御装置５１は、燃料カットを機関回転速度の低下に基づき解除し内燃機関１１がアイドル運転に移行するときの酸素センサ３５の出力変化に基づき、劣化度合いＤＥを算出することで、劣化度合いＤＥを高い精度で算出する。

一方、制御装置５１は、ステップＳ３０５で、燃料噴射を再開させてからの時間が所定時間を超え、かつ、燃料噴射再開後に酸素センサ３５の出力が閾値ＴＨＢを跨いでリッチ方向に変化したという条件（劣化度合いＤＥの算出条件）を満たしていると判断すると、ステップＳ３０８に進む。
そして、制御装置５１は、燃料噴射を再開させてからの酸素センサ３５の出力変化をモニタし、モニタした出力変化に基づき劣化度合いＤＥを算出する。
燃料噴射の再開に伴い、酸素センサ３５の出力は、リーン出力からリッチ出力に変化するが、劣化による応答速度の低下によってリッチ出力に達するまでに遅れが生じる。

図１７は、燃料カット終了後の燃料噴射再開時における酸素センサ３５の出力波形を示す図であって、酸素センサ３５の初期状態（新品状態、非劣化状態）での出力波形、及び、酸素センサ３５の応答劣化状態での出力波形を示す。
燃料カットが終了して燃料噴射が再開すると、リッチ排ガスが第１触媒装置３１に流入することで、第１触媒装置３１から酸素が脱離するようになるが、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量が飽和状態であるため、燃料噴射開始から第１触媒装置３１の下流がリッチに反転するまでにむだ時間が生じ、むだ時間が経過した後に酸素センサ３５の出力はリッチ方向に変化し始める。

ここで、酸素センサ３５が初期状態であれば、むだ時間が経過した後に、酸素センサ３５の出力はリッチ方向に向けて急変するが、酸素センサ３５が劣化（経時的変化）すると、初期状態であるときに比べてリッチ方向への出力変化が遅くなる。
そこで、制御装置５１は、燃料カット開始時の出力変化から劣化度合いＤＥを求める場合と同様に、燃料噴射再開後から酸素センサ３５の出力がリッチ側の閾値に達するまでのモニタ間における、単位時間当たりの出力変化量の最大値ΔＭＡＸ（最大傾き、或いは、最大変化速度）を求め、係る最大値ΔＭＡＸと基準値との偏差の絶対値又は比率を劣化度合いＤＥにセットする。

また、制御装置５１は、燃料噴射の再開から酸素センサ３５の出力がリーン→リッチ反転の閾値に達するまでの時間ＴＲと基準との偏差の絶対値又は比率を劣化度合いＤＥにセットする。
更に、制御装置５１は、燃料噴射の再開後における単位時間当たりの出力変化量の最大である最大値ΔＭＡＸ、及び、燃料噴射の再開からリーン→リッチ反転までの時間ＴＲから、劣化度合いＤＥを設定することができる。

例えば、制御装置５１は、“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＲ”を酸素センサ３５の応答速度に相関するパラメータとして演算し、演算した“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＲ”と基準値との偏差の絶対値又は比率を劣化度合いＤＥとすることができる。
なお、上記の最大値ΔＭＡＸ、時間ＴＲ若しくは“最大値ΔＭＡＸ／時間ＴＲ”の基準値は、一点定数若しくは吸入空気流量ＱＡに応じた値である。

制御装置５１は、ステップＳ３０８で劣化度合いＤＥを算出すると、次いでステップＳ３０９に進み、ステップＳ３０８で算出した劣化度合いＤＥを、燃料カット後のリッチ制御におけるリッチ目標空燃比の設定に用いる劣化度合いＤＥとして更新する。
ステップＳ３０７で前回運転時に求めた劣化度合いＤＥを保持した後、又は、ステップＳ３０９で新たに求めた劣化度合いＤＥに更新した後、制御装置５１は、ステップＳ３１０に進み、劣化度合いＤＥに基づき燃料カット後のリッチ制御におけるリッチ目標空燃比を設定する。

ここで、制御装置５１は、図１１に示すように、劣化度合いＤＥが大きいほど、換言すれば、酸素センサ３５の応答速度が遅くなっているほど、リッチ目標空燃比を基準のリッチ目標空燃比よりも理論空燃比に近づける。
制御装置５１は、次いでステップＳ３１１に進み、内燃機関１１の停止指令が発生しているか否かを、イグニッションスイッチ、エンジンスイッチ、キースイッチなどの内燃機関１１の運転／停止スイッチの信号に基づき判断する。

そして、制御装置５１は、運転／停止スイッチがオンで内燃機関１１の運転を継続する場合はステップＳ３０２に戻り、運転／停止スイッチがオフで内燃機関１１の運転を停止する場合はステップＳ３１２に進む。
制御装置５１は、ステップＳ３１２で、今回の運転においてステップＳ３０８で求めた劣化度合いＤＥを不揮発性メモリに記憶し、次回の運転における初回のリッチ制御でのリッチ目標空燃比の設定に用いる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

例えば、制御装置５１は、燃料カット開始後の酸素センサ３５の出力波形と燃料カット終了後（燃料噴射再開後）の酸素センサ３５の出力波形との一方をモニタし、モニタした出力波形における単位時間当たりの電圧変化量及び／又はモニタ開始からセンサ出力が閾値に達するまでの時間に基づき劣化度合いＤＥを算出し、算出した劣化度合いＤＥを次回運転時の初回リッチ制御で用いるため記憶保持するか又は初回リッチ制御ではリッチ空燃比をデフォルトとして２回目以降から今回の運転で求めた劣化度合いＤＥに基づきリッチ空燃比を変更することができる。

また、制御装置５１は、劣化度合いＤＥが故障判定閾値を超えたときに酸素センサ３５の劣化故障の発生を判断することができる。
そして、酸素センサ３５の劣化故障の発生を判断したとき、制御装置５１は、酸素センサ３５の劣化故障を診断したことをメモリに診断履歴として保存したり、リッチ制御の解除などの酸素センサ３５を用いる制御を停止させるフェイルセーフ処理を実施したり、酸素センサ３５（内燃機関１１）の異常を車両の運転者に警告する警告装置を作動させたりすることができる。

また、制御装置５１は、燃料カット開始後における酸素センサ３５の出力変化と、及び、燃料カット終了後（燃料噴射再開後）における酸素センサ３５の出力変化との双方をモニタし、両出力変化に基づき劣化度合いＤＥを算出することができる。
また、制御装置５１は、リッチ制御の全期間にわたってフィードフォワード制御で空燃比をリッチ化することができ、フィードフォワード制御でのリッチ目標空燃比（リッチ空燃比）を劣化度合いＤＥ（酸素センサ３５の応答速度）に基づき設定することができる。

また、制御装置５１は、酸素センサ３５の応答速度の低下によってリッチ制御の解除が遅れてリッチ制御期間が延びることを見込んでリッチ制御期間全体でのリッチ制御量を減らせばよい。
したがって、劣化度合いＤＥによるリッチ目標空燃比の変更は、リッチ制御中のリッチ目標空燃比の一律シフトに限定されず、例えば、制御装置５１は、リッチ制御の途中からリッチ目標空燃比を理論空燃比に徐々に近づけ始めるタイミングを劣化度合いＤＥの増加に応じてより早めたり、リッチ制御の途中からリッチ目標空燃比を理論空燃比に徐々に近づけるときのリッチ目標空燃比の変化速度を劣化度合いＤＥの増加に応じてより速めたりすることができる。

また、制御装置５１は、燃料カット開始時及び／又は解除時における酸素センサ３５の出力変化に基づく劣化度合いＤＥの算出を複数回繰り返し、複数の劣化度合いＤＥのデータを平均処理した結果を、リッチ目標空燃比の設定に用いることができる。
また、制御装置５１は、燃料カット開始後及び／又は燃料噴射の再開後における単位時間当たりの出力変化量をセンサ出力のサンプリング毎に求め、例えば、閾値以上である出力変化量のサンプル数に基づき劣化度合いＤＥを求めることができる。
この場合、閾値以上である出力変化量のサンプル数が酸素センサ３５の劣化に因って減少するように前記閾値を適合し、制御装置５１は、閾値以上である出力変化量のサンプル数が初期状態から減った数の増大に応じて劣化度合いＤＥを増大させる。

また、制御装置５１は、燃料カット開始後の酸素センサ３５の出力波形をモニタし、モニタした出力波形に基づき劣化度合いＤＥ（応答速度に相関するパラメータ）を算出し、算出した劣化度合いに基づき当該燃料カット終了後のリッチ制御におけるリッチ空燃比を変更することができる。
また、触媒後センサは、排ガスの酸素濃度に基づき排気空燃比の理論空燃比に対するリッチ・リーンを示す検出信号（電圧信号）を出力する酸素センサに限定されず、排ガスの酸素濃度に基づき排気空燃比に応じた検出信号を出力する空燃比センサであってもよい。

１１…内燃機関、２１…燃料噴射弁、３１…第１触媒装置（排ガス浄化触媒）、３４…空燃比センサ、３５…酸素センサ（触媒後センサ）、５１…制御装置（燃料噴射制御装置）

Claims (8)

1. 排ガス浄化触媒の下流における排気空燃比を検出する触媒後センサを備えた内燃機関に適用される燃料噴射制御装置であって、
   燃料カットの終了から前記触媒後センサの出力が解除判定値に達するまでの期間において前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ空燃比に制御するリッチ制御部と、
   前記触媒後センサの応答速度に基づき前記リッチ空燃比を変更するリッチ空燃比変更部と、
   を有する、内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記リッチ空燃比変更部は、前記触媒後センサの応答速度の低下に応じて前記リッチ空燃比を理論空燃比に近づける、
   請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記リッチ空燃比変更部は、前記燃料カットの開始後又は前記燃料カットの終了後における前記触媒後センサの出力変化に基づき応答速度を検出する応答検出部を含む、
   請求項１又は請求項２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記応答検出部は、前記触媒後センサの出力の単位時間当たりの変化量、又は、前記触媒後センサの出力が設定値に達するまでの時間を、前記応答速度に相関するパラメータとして検出する、請求項３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記リッチ空燃比変更部は、前記応答速度に相関するパラメータと前記パラメータを検出したときの前記内燃機関の吸入空気量に基づく応答判定閾値との比較に基づき、前記リッチ空燃比を変更する、
   請求項４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記応答検出部は、前記触媒後センサの活性後の初回の燃料カットにおいて前記応答速度を検出し、
   前記リッチ空燃比変更部は、２回目以降の燃料カットにおいて、前記初回の燃料カットにおいて検出された前記応答速度に基づき前記リッチ空燃比を変更する、
   請求項３から請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 前記リッチ空燃比変更部は、前記触媒後センサの活性後の初回の燃料カットにおける前記リッチ空燃比を、前記応答検出部によって前記内燃機関の前回運転時に検出され記憶保持された応答速度に基づき変更する、
   請求項６記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
8. 排ガス浄化触媒の下流における排気空燃比を検出する触媒後センサを備えた内燃機関に適用される燃料噴射制御装置であって、
   燃料カットの終了から前記触媒後センサの出力が解除判定値に達するまでの期間において前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ空燃比に制御するリッチ制御部と、
   前記触媒後センサの出力変化の経時的変化に基づき前記リッチ空燃比を変更するリッチ空燃比変更部と、
   を有する、内燃機関の燃料噴射制御装置。