JP5459521B2

JP5459521B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

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Publication number: JP5459521B2
Application number: JP2011537097A
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Inventors: 衛 ▲吉▼岡
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Priority date: 2009-10-23
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Description

本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。

特許文献１に内燃機関の空燃比制御装置が開示されている。この空燃比制御装置では、内燃機関の状態が高負荷域にあるときに燃料噴射弁から噴射される燃料の量を増量することによって燃焼室から排出される排気ガスの温度を低下させ、排気通路に配置されている触媒の熱劣化を抑制するようにしている。このように排気通路に触媒が配置されている内燃機関では、触媒の熱劣化を抑制するという要請がある。

ところで、内燃機関の分野において、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときに、排気ガス中の窒素酸化物（以下これを「ＮＯｘ」と表記する）と、一酸化炭素（以下これを「ＣＯ」と表記する）と、炭化水素（以下これを「ＨＣ」と表記する）を同時に高い浄化率でもって浄化することができる三元触媒が知られている。そして、この三元触媒として、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中の酸素を吸蔵すると共に、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに吸蔵している酸素を放出する酸素吸蔵・放出能力を有する三元触媒も知られている。

さらに、こうした三元触媒を排気通路に備えた内燃機関であって、燃焼室に形成される混合気（以下、燃焼室に形成される混合気を単に「混合気」という）の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりもリッチであるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように混合気の空燃比を制御すると共に、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように混合気の空燃比を制御する内燃機関、すなわち、理論空燃比よりもリーンな空燃比の混合気と理論空燃比よりもリッチな空燃比の混合気とを交互に燃焼室に形成することによって全体として混合気の空燃比を理論空燃比に制御し、理論空燃比よりもリーンな混合気の排気ガスと理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスとを交互に三元触媒に流入させる内燃機関も知られている。この内燃機関では、混合気の空燃比を目標空燃比である理論空燃比に制御する共に、三元触媒の酸素吸蔵・放出能力を発揮させて三元触媒の浄化性能を向上させるために、このような空燃比制御が行われる。

また、三元触媒を排気通路に備え、該三元触媒から全ての酸素が放出されている酸素放出状態にあるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように混合気の空燃比を制御すると共に、三元触媒が酸素を十分に吸蔵している酸素吸蔵状態にあるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように混合気の空燃比を制御する内燃機関、すなわち、理論空燃比よりもリーンな空燃比の混合気と理論空燃比よりも理論空燃比な空燃比の混合気とを交互に燃焼室に形成し、理論空燃比よりもリーンな混合気の排気ガスと理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスとを交互に三元触媒に流入させる内燃機関も知られている。この内燃機関では、三元触媒の酸素吸蔵・放出能力を発揮させて三元触媒の浄化性能を向上させるために、このような空燃比制御が行われる。

特開平９−１２６０１５

ところで、上述した内燃機関、すなわち、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスと理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスとを交互に三元触媒に流入させる内燃機関では、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるとき、三元触媒に比較的多量の炭化水素が流入し、三元触媒の流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき、三元触媒に比較的多量の酸素が流入することになる。ここで、三元触媒に比較的多量の炭化水素が流入したとき、一部の炭化水素が三元触媒に堆積し、三元触媒に比較的多量の酸素が流入したとき、三元触媒に堆積している炭化水素が一気に燃焼し、三元触媒の温度が上昇する。ここで、この三元触媒の温度上昇が非常に大きいと、三元触媒が熱劣化する可能性がある。

また、理論空燃比よりもリッチな空燃比または理論空燃比よりもリーンな空燃比を目標空燃比とする内燃機関において、目標空燃比よりもリーンな空燃比であって理論空燃比よりもリーンな空燃比の混合気と目標空燃比よりもリッチな空燃比であって理論空燃比よりもリッチな空燃比の混合気とを交互に燃料室に形成することによって混合気の空燃比を目標空燃比に制御する場合にも、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスと理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスとが交互に三元触媒に流入することから、上述した内燃機関と同様に、三元触媒が熱劣化する可能性がある。

また、これら内燃機関では、三元触媒の酸素吸蔵・放出能力を発揮させるために理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスと理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスとを交互に三元触媒に流入させているが、酸化能力を有する触媒を排気通路に備えた内燃機関において、別の目的で、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスと理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスとを交互に触媒に流入させる場合にも、上述した内燃機関と同様に、触媒が熱劣化する可能性がある。

そこで、本発明の目的は、酸化能力を有する触媒を排気通路に備え、目標空燃比よりもリーンな空燃比であって理論空燃比よりもリーンな空燃比の混合気と目標空燃比よりもリッチな空燃比であって理論空燃比よりもリッチな空燃比の混合気とを燃焼室に形成することによって全体として混合気の空燃比を目標空燃比に制御する内燃機関において、触媒の熱劣化を抑制することにある。

上記目的に鑑み、本発明では、酸化能力を有する触媒を排気通路に備え、燃焼室に形成される混合気の空燃比が目標空燃比よりもリッチであるときには混合気の空燃比が目標空燃比よりも予め定められた度合だけリーンになり且つ理論空燃比よりもリーンになるように混合気の空燃比を制御すると共に混合気の空燃比が目標空燃比よりもリーンであるときには混合気の空燃比が目標空燃比よりも前記予め定められた度合だけリッチになり且つ理論空燃比よりもリッチになるように混合気の空燃比を制御することによって目標空燃比を中心として混合気の空燃比を予め定められた振幅でもって交互に理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とに制御する内燃機関の空燃比制御装置において、燃焼室に吸入される空気の量を吸気量と称し、前記触媒の温度を触媒温度と称したとき、吸気量または触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量が予め定められた量よりも多いときに吸気量に関連して設定される振幅が吸気量が前記予め定められた量よりも少ないときに吸気量に関連して設定される振幅よりも小さく、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときに触媒温度に関連して設定される振幅が触媒温度が前記予め定められた温度よりも低いときに触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さく、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さいときには吸気量に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも大きいときには触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用される。

この発明によれば、目標空燃比を中心として混合気の空燃比を交互に目標空燃比よりもリーンにしたり目標空燃比よりもリッチにしたりするときの混合気の空燃比の振幅として、吸気量に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅よりも大きいときには、触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が採用される。別の云い方をすれば、吸気量に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅よりも大きいときには、吸気量に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅にガードされる。これによれば、触媒の熱劣化が抑制される。すなわち、本発明の触媒は酸化能力を有する。このため、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量および未燃燃料の量が同じであれば、触媒の温度が高いほど触媒における未燃燃料の燃焼量が大きく、したがって、触媒における未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が大きい。別の云い方をすれば、触媒の温度が高いときに、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量および未燃燃料の量が多いと、触媒における未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が大きく、触媒が熱劣化する可能性がある。これに対し、本発明によれば、吸気量に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅、すなわち、触媒の熱劣化に関係する触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅よりも大きいときには、混合気の空燃比の振幅が触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅にガードされ、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量および未燃燃料の量が少なくなるので、触媒の熱劣化が抑制されることになる。

また、さらに別の発明では、酸化能力を有する触媒を排気通路に備え、燃焼室に形成される混合気の空燃比が目標空燃比よりもリッチであるときには混合気の空燃比が目標空燃比よりも予め定められた度合だけリーンになり且つ理論空燃比よりもリーンになるように混合気の空燃比を制御すると共に混合気の空燃比が目標空燃比よりもリーンであるときには混合気の空燃比が目標空燃比よりも前記予め定められた度合だけリッチになり且つ理論空燃比よりもリッチになるように混合気の空燃比を制御することによって目標空燃比を中心として混合気の空燃比を予め定められた振幅でもって交互に理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とに制御する内燃機関の空燃比制御装置において、燃焼室に吸入される空気の量を吸気量と称し、前記触媒の温度を触媒温度と称したとき、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときには吸気量または触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量が予め定められた量よりも多いときに吸気量に関連して設定される振幅が吸気量が前記予め定められた量よりも少ないときに吸気量に関連して設定される振幅よりも小さく、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときに触媒温度に関連して設定される振幅が触媒温度が前記予め定められた温度よりも低いときに触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さく、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さいときには吸気量に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも大きいときには触媒温度に応じて設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用される。

また、この発明によれば、吸気量に関連して設定される振幅を実際の空燃比制御用の振幅として採用するか、触媒温度に関連して設定される振幅を実際の空燃比制御用の振幅として採用するかの決定が触媒温度が所定の温度よりも高いとき、すなわち、触媒が熱劣化する可能性がより高いときにのみ行われる。このため、触媒の熱劣化がより効率良く抑制されることになる。

また、さらに別の発明では、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中の酸素を吸蔵すると共に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに吸蔵している酸素を放出する酸素吸蔵・放出能力と酸化能力とを有する触媒を排気通路に備え、該触媒がそこに吸蔵されている酸素の量が予め定められた第１の酸素量よりも少ない酸素放出状態にあるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように混合気の空燃比を制御すると共に該触媒がそこに吸蔵されている酸素の量が予め定められた第２の酸素量よりも多い酸素吸蔵状態にあるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように混合気の空燃比を制御することによって理論空燃比を中心として混合気の空燃比を予め定められた振幅でもって交互に理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とに制御する内燃機関の空燃比制御装置において、燃焼室に吸入される空気の量を吸気量と称し、前記触媒の温度を触媒温度と称したとき、吸気量または触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量が予め定められた量よりも多いときに吸気量に関連して設定される振幅が吸気量が前記予め定められた量よりも少ないときに吸気量に関連して設定される振幅よりも小さく、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときに触媒温度に関連して設定される振幅が触媒温度が前記予め定められた温度よりも低いときに触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さく、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さいときには吸気量に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも大きいときには触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用される。

この発明によれば、理論空燃比を中心として混合気の空燃比を交互に理論空燃比よりもリーンにしたり理論空燃比よりもリッチにしたりするときの混合気の空燃比の振幅として、吸気量に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅よりも大きいときには、触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が採用される。別の云い方をすれば、吸気量に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅よりも大きいときには、吸気量に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅にガードされる。これによれば、触媒の熱劣化が抑制される。すなわち、本発明の触媒は酸化能力を有する。このため、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量および未燃燃料の量が同じであれば、触媒の温度が高いほど触媒における未燃燃料の燃焼量が大きく、したがって、触媒における未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が大きい。別の云い方をすれば、触媒の温度が高いときに、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量および未燃燃料の量が多いと、触媒における未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が大きく、触媒が熱劣化する可能性がある。これに対し、本発明によれば、吸気量に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅、すなわち、触媒の熱劣化に関係する触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅よりも大きいときには、混合気の空燃比の振幅が触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅にガードされ、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量および未燃燃料の量が少なくなるので、触媒の熱劣化が抑制されることになる。

また、さらに別の発明では、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中の酸素を吸蔵すると共に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに吸蔵している酸素を放出する酸素吸蔵・放出能力と酸化能力とを有する触媒を排気通路に備え、該触媒がそこに吸蔵されている酸素の量が予め定められた第１の酸素量よりも少ない酸素放出状態にあるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように混合気の空燃比を制御すると共に該触媒がそこに吸蔵されている酸素の量が予め定められた第２の酸素量よりも多い酸素吸蔵状態にあるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように混合気の空燃比を制御することによって理論空燃比を中心として混合気の空燃比を予め定められた振幅でもって交互に理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とに制御する内燃機関の空燃比制御装置において、燃焼室に吸入される空気の量を吸気量と称し、前記触媒の温度を触媒温度と称したとき、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときには吸気量または触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量が予め定められた量よりも多いときに吸気量に関連して設定される振幅が吸気量が前記予め定められた量よりも少ないときに吸気量に関連して設定される振幅よりも小さく、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときに触媒温度に関連して設定される振幅が触媒温度が前記予め定められた温度よりも低いときに触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さく、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さいときには吸気量に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも大きいときには触媒温度に応じて設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用される。

また、さらに別の発明では、上記発明において、吸気量が多いほど吸気量に関連して設定される振幅が小さい。

この発明によれば、吸気量が多いほど吸気量に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が小さい値に設定される。すなわち、吸気量に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が吸気量に応じて設定される。したがって、この吸気量に応じて設定される振幅が実際の空燃比制御用の振幅として採用されたとき、触媒の熱劣化がより確実に抑制される。すなわち、混合気の空燃比の振幅が同じであれば、吸気量が多いほど触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が多くなる。そして、触媒に流入する酸素の量が多ければ、触媒における未燃燃料の燃焼量も多くなり、その結果、触媒の温度上昇も大きくなり、触媒が熱劣化する可能性が高くなる。ここで、本発明によれば、吸気量が多く、触媒に流入する酸素の量が多いほど、混合気の空燃比の振幅が小さい値に設定され、触媒に流入する酸素の量が少なくされることから、この吸気量に関連して設定される振幅が採用されたとき、触媒の熱劣化がより確実に抑制されることになる。

また、さらに別の発明では、上記発明おいて、触媒温度が高いほど触媒温度に関連して設定される振幅が小さい。

この発明によれば、触媒温度が高いほど触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比が小さい値に設定される。すなわち、触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が触媒温度に応じて設定される。したがって、この触媒温度に応じて設定される振幅が実際の空燃比制御用の振幅として採用されたとき、触媒の熱劣化がより確実に抑制される。すなわち、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量および未燃燃料の量が同じであれば、触媒温度が高いほど触媒における未燃燃料の燃焼量が大きく、したがって、触媒における未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が大きい。別の云い方をすれば、触媒温度が高いときに、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量および未燃燃料の量が多いと、触媒における未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が大きく、触媒が熱劣化する可能性がある。これに対し、本発明によれば、触媒温度が高いほど、触媒温度に関連して設定される混合気の空燃比の振幅が小さい値に設定され、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量および未燃燃料の量が少なくされることから、この触媒温度に関連して設定される振幅が実際の空燃比制御用の振幅に採用されたとき、触媒の熱劣化がより確実に抑制されることになる。

また、さらに別の発明では、上記発明において、前記触媒がそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍の空燃比であるときに窒素酸化物と一酸化炭素と炭化水素とを予め定められた浄化率でもって同時に浄化する三元触媒であって、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中の酸素を吸蔵すると共に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに吸蔵している酸素を放出する酸素吸蔵・放出能力を有する三元触媒である。

また、さらに別の発明では、上記発明において、前記目標空燃比が理論空燃比である。

図１は本発明の空燃比制御装置が適用された火花点火式内燃機関の全体図である。図２は三元触媒の浄化特性を示した図である。図３はストイキ制御用の目標振幅を決定するために利用されるマップを示した図である。図４は第１実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一例を示した図である。図５は第１実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一例を示した図である。図６は第１実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの別の一例の一部を示した図である。図７は第１実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの別の一例の一部を示した図である。図８は第１実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの別の一例の一部を示した図である。図９リッチ制御用の目標リッチ空燃比を決定するために利用されるマップを示した図である。図１０（Ａ）は吸気量に応じてストイキ制御用の基準振幅を決定するために利用されるマップを示した図であり、図１０（Ｂ）は触媒温度に応じてストイキ制御用の基準振幅を決定するために利用されるマップを示した図である。図１１は第２実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一例の一部を示した図である。図１２は第２実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一例の一部を示した図である。図１３は第２実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの別の一例の一部を示した図である。図１４は第２実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの別の一例の一部を示した図である。図１５は第２実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの別の一例の一部を示した図である。図１６は第３実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一例の一部を示した図である。図１７は第３実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一例の一部を示した図である。図１８は第３実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの一例の一部を示した図である。図１９は第３実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの別の一例の一部を示した図である。図２０は第３実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの別の一例の一部を示した図である。図２１は第３実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの別の一例の一部を示した図である。図２２は第３実施形態に従った空燃比制御を実行するフローチャートの別の一例の一部を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の空燃比制御装置の実施形態について説明する。図１に、本発明の空燃比制御装置が適用された火花点火式内燃機関が示されている。内燃機関１０はシリンダブロック、シリンダブロックロワケース、および、オイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、該シリンダブロック部２０上に固定されたシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に燃料と空気とからなる混合気を供給するための吸気通路４０と、シリンダブロック部２０からの排気ガスを外部に排出するための排気通路５０とを具備する。

シリンダブロック部２０はシリンダ２１と、ピストン２２と、コンロッド２３と、クランクシャフト２４とを有する。ピストン２２はシリンダ２１内で往復動し、該ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランクシャフト２４に伝達され、これによってクランクシャフト２４が回転せしめられる。また、シリンダ２１の内壁面と、ピストン２２の上壁面と、シリンダヘッド部３０の下壁面とによって燃焼室２５が形成されている。

シリンダヘッド部３０は燃焼室２５に連通する吸気ポート３１と、該吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２と、燃焼室２５に連通する排気ポート３４と、該排気ポート３４を開閉する排気弁２５とを有する。さらに、シリンダヘッド部３０は燃焼室２５内の燃料に点火する点火栓３７と、該点火栓３７に高電圧を付与するイグニッションコイルを備えたイグナイタ３８と、燃料を吸気ポート３１内に噴射する燃料噴射弁３９とを有する。

吸気通路４０は吸気ポート３１に接続された吸気枝管４１と、該吸気枝管４１に接続されたサージタンク４２と、該サージタンク４２に接続された吸気ダクト４３とを有する。さらに、吸気ダクト４３には、吸気ダクト４３の上流端から下流に向かって（すなわち、サージタンク４２に向かって）順にエアフィルタ４４と、スロットル弁４６と、該スロットル弁４６を駆動するスロットル弁駆動要アクチュエータ４６ａとが配置されている。また、吸気ダクト４３には、該吸気ダクト４３内を流れる空気の量を検出するエアフローメータ６１が配置されている。

スロットル弁４６は吸気ダクト４３に回転可能に取り付けられており、スロットル弁駆動要アクチュエータ４６ａによって駆動されることによってその開度が調節されるようになっている。

また、排気通路５０は、排気ポート３４に接続された排気枝管を含む排気管５１と、該排気管５１に配置された三元触媒５２とを有する。三元触媒５２の上流の排気管５１には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ（以下この空燃比センサを「上流側空燃比センサ」という）５３が取り付けられている。一方、三元触媒５２の下流の排気管５１にも、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ（以下この空燃比センサを「下流側空燃比センサ」という）５４が取り付けられている。

図２に示されているように、三元触媒５２はその温度が或る温度（いわゆる、活性温度）よりも高く且つそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍の領域Ｘ内にあるときに排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）と、一酸化炭素（ＣＯと表記する）と、炭化水素（ＨＣ）とを同時に高い浄化率でもって浄化することができる。一方、三元触媒５２はそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中の酸素を吸蔵し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときにそこに吸蔵されている酸素を放出する酸素吸蔵・放出能力を有する。したがって、この酸素吸蔵・放出能力が正常に機能している限り、三元触媒５２に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであっても理論空燃比よりもリッチであっても三元触媒５２の内部雰囲気が略理論空燃比近傍に維持されることから、三元触媒５２において排気ガス中のＮＯｘ、ＣＯ、および、ＨＣが同時に高い浄化率で浄化される。

また、内燃機関１０はクランクシャフト２４の位相角を検出するクランクポジションセンサ６５と、アクセルペダル６７の踏込量を検出するアクセル開度センサ６６と、電気制御装置（ＥＣＵ）７０とを具備する。クランクポジションセンサ６５はクランクシャフト２４が１０°回転する毎に幅狭のパルス信号を発生すると共にクランクシャフト２４が３６０°回転する毎に幅広のパルス信号を発生する。クランクポジションセンサ６５が発生するパルス信号に基づいて機関回転数（内燃機関の回転数）が算出可能である。

電気制御装置（ＥＣＵ）７０はマイクロコンピュータからなり、双方向性バスによって互いに接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）７１と、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）７２と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）７３と、バックアップＲＡＭ５４と、ＡＤ変換器を含むインターフェース７５とを有する。インターフェース７５はイグナイタ３８、燃料噴射弁３９、スロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａ、上流側空燃比センサ５３、下流側空燃比センサ５４、および、エアフローメータ６１に接続されている。

なお、スロットル弁４６の開度は、基本的には、アクセル開度センサ６６によって検出されるアクセルペダル６７の踏込量に応じて制御される。すなわち、アクセルペダル６７の踏込量が大きいほどスロットル弁４６の開度が大きくなるように、すなわち、該スロットル弁４６を通過して燃焼室２５に吸入される空気の量（以下この空気の量を「吸気量」という）が多くなるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａが作動せしめられ、アクセルペダル６７の踏込量が小さいほどスロットル弁４６の開度が小さくなるように、すなわち、吸気量が少なくなるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａが作動せしめられる。

ところで、上述したように、三元触媒５２はそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍にあるときにＮＯｘ、ＣＯ、および、ＨＣを同時に高い浄化率でもって浄化することができる。したがって、三元触媒において高い浄化率を確保するという観点では、燃焼室２５に形成される混合気の空燃比が理論空燃比に制御されることが好ましい。そこで、本実施形態（以下「第１実施形態」という）では、内燃機関の運転状態（以下これを「機関運転状態」という）が通常の状態にあるときには、混合気の空燃比を以下のように理論空燃比に制御するストイキ制御が実行される。

すなわち、第１実施形態の通常ストイキ制御では、燃焼室２５に吸入される空気の量、すなわち、吸気量が算出される。ここで、吸気量は、基本的には、エアフローメータ６１によって検出される吸気ダクト４３内を流れる空気の量に一致する。しかしながら、エアフローメータ６１を通過した空気が実際に燃焼室２５に吸入されるまでには、該空気が一定の長さの空気通路４０内を流れることになる。このため、エアフローメータ６１によって検出される空気の量が吸気量に一致しないこともある。そこで、第１実施形態では、このことを考慮し、エアフローメータ６１によって検出される空気の量を吸気量に一致させるための係数（以下この係数を「吸気量算出係数」という）が別途算出され、この吸気量算出係数をエアフローメータ６１によって検出される空気の量に乗ずることによって吸気量が算出される。

なお、上記吸気量算出係数を「ＫＧ」とし、エアフローメータ６１によって検出される空気の量を「ＧＡ」、目標燃料噴射量を「ＴＱ」、および、空燃比センサ５３によって検出される空燃比を「Ａ／Ｆ」としたとき、上記吸気量算出係数ＫＧは、次式１によって順次算出され、学習値としてＥＣＵ７０に記憶される係数である。

ＫＧ＝（ＧＡ／ＴＱ）／Ａ／Ｆ …（１）

次いで、上述したように算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比にするために燃料噴射弁３９から噴射させるべき燃料の量（以下、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を「燃料噴射量」という）が基準燃料噴射量として算出され、基本的には、この算出された基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定され、この設定された目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁３９の動作が制御される。

そして、ストイキ制御中、上流側空燃比センサ５３によって検出される空燃比（以下この空燃比を「検出空燃比」という）と目標空燃比、すなわち、理論空燃比とが比較され、検出空燃比が理論空燃比よりもリッチであるとき、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように燃料噴射弁３９から噴射させる燃料の量（以下、燃料噴射弁から噴射させる燃料の量を「燃料噴射量」という）が少なくされる。一方、検出空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように燃料噴射量が多くされる。したがって、第１実施形態のストイキ制御によれば、理論空燃比よりもリーンな空燃比の混合気と理論空燃比よりもリッチな空燃比の混合気とが交互に燃焼室２５に形成され、これによって、全体として、混合気の空燃比が理論空燃比に制御される。

また、このように、理論空燃比よりもリーンな混合気と理論空燃比よりもリッチな空燃比とが交互に燃焼室２５に形成されることによって、理論空燃比よりもリーンな排気ガスと理論空燃比よりもリッチな排気ガスとが交互に三元触媒５２に流入すると、三元触媒への酸素の吸蔵と三元触媒からの酸素の放出とが常時行われることになり、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比に係わらず、三元触媒の内部の空燃比が理論空燃比近傍に維持される。このため、三元触媒の浄化性能が高く維持されることになる。

ところで、上述したように、三元触媒５２は酸素吸蔵・放出能力を有する。そして、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるとき、三元触媒が吸蔵している酸素を放出することによって三元触媒の内部の排気ガスの空燃比が理論空燃比とされ、一方、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき、三元触媒が排気ガス中の酸素を吸蔵することによって三元触媒の内部の排気ガスの空燃比が理論空燃比とされる。このように、三元触媒がそこに流入する排気ガスの空燃比に応じて酸素を放出したり酸素を吸蔵したりすることによって、三元触媒の内部の排気ガスの空燃比が理論空燃比に維持されるのである。云い換えれば、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに、三元触媒が酸素を放出することができなければならないし、一方、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき、三元触媒が酸素を吸蔵することができなければならない。さもなければ、三元触媒の内部の排気ガスの空燃比が確実に理論空燃比に維持されなくなってしまう。

したがって、三元触媒の内部の排気ガスの空燃比を確実に理論空燃比に維持し、三元触媒の浄化性能を高く維持するためには、常に、三元触媒が酸素を放出することができると共に、三元触媒が酸素を吸蔵することができなければならない。

ここで、三元触媒５２が酸素を放出することができないとき、或いは、三元触媒が放出することができる酸素の量が極めて少ないとき、すなわち、三元触媒の酸素放出能力が予定通りに機能していないとき、三元触媒から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチになっている傾向にある。したがって、このとき、下流側空燃比センサ５４は理論空燃比よりもリッチな空燃比を検出することになる。一方、三元触媒が酸素を吸蔵することができないとき、或いは、三元触媒が吸蔵することができる酸素の量が極めて少ないとき、すなわち、三元触媒の酸素吸蔵能力が予定通りに機能していないとき、三元触媒から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリーンになっている傾向にある。したがって、このとき、下流側空燃比センサは理論空燃比よりもリーンな空燃比を検出することになる。

一方、三元触媒５２が吸蔵している酸素の量が零であるとき、或いは、極めて少ないとき、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであったとしても、三元触媒が酸素を放出することができず、或いは、三元触媒が放出することができる酸素の量が極めて少なくなる。この場合、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが三元触媒に供給されれば、三元触媒は十分な量の酸素を吸蔵することができる。そして、その後は、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチになったとしても、三元触媒はその内部の排気ガスの空燃比を理論空燃比にするのに十分な量の酸素を放出することができる。一方、三元触媒が吸蔵している酸素の量が吸蔵可能な限界の量であるとき、或いは、極めて多いとき、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであったとしても、三元触媒が酸素を吸蔵することができず、或いは、三元触媒が吸蔵することができる酸素の量が極めて少なくなる。この場合、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが三元触媒に供給されれば、三元触媒は十分な量の酸素を放出することができる。そして、その後は、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンになったとしても、三元触媒はその内部の排気ガスの空燃比を理論空燃比にするのに十分な量の酸素を吸蔵することができる。

すなわち、下流側空燃比センサ５４が理論空燃比よりもリッチな空燃比を検出している期間が比較的長いとき、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが三元触媒５２に供給され、一方、下流側空燃比センサが理論空燃比よりもリーンな空燃比を検出している期間が比較的長いとき、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが三元触媒に供給されれば、三元触媒の酸素吸蔵・放出能力を予定通りに機能させることができる。

そこで、第１実施形態において、混合気の空燃比を理論空燃比に制御するときに、基本的には、上述したように、上流側空燃比センサ５３によって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチであるとき、燃料噴射量を少なくし、一方、上流側空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき、燃料噴射量を多くするが、下流側空燃比センサ５４によって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチである期間が比較的長いときには、上流側空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであったとしても、燃料噴射量を多くせず、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンに維持し、一方、下流側空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリーンである期間が比較的長いときには、上流側空燃比センサによって検出される排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであったとしても、燃料噴射量を少なくせず、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチに維持するようにしてもよい。すなわち、第１実施形態において、混合気の空燃比を理論空燃比に制御するときに、下流側空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチである期間が比較的長いときには、一定期間、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンに維持し、これによって、三元触媒に流入する排気ガスの平均の空燃比を理論空燃比よりもリーンに維持し、一方、下流側空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリーンである期間が比較的長いときには、一定期間、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチに維持し、これによって、三元触媒に流入する排気ガスの平均の空燃比を理論空燃比よりもリッチに維持するようにしてもよい。

ところで、上述したように、第１実施形態のストイキ制御では、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように燃料噴射量が少なくされ、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように燃料噴射量が多くされる。ここで、第１実施形態のストイキ制御では、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする度合と、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする度合とが等しくなるようにする。

すなわち、第１実施形態のストイキ制御では、目標空燃比である理論空燃比を基準として一定の度合だけ混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされ或いは理論空燃比よりもリッチにされる。すなわち、混合気の空燃比は理論空燃比を中心として理論空燃比よりも一定の度合だけリーンな空燃比と理論空燃比よりも一定の度合だけリッチな空燃比とを交互に繰り返すように制御される。別の云い方をすれば、混合気の空燃比は理論空燃比を中心として一定の振幅でもって理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とを交互に繰り返すように制御される。

ところで、上述したように、第１実施形態のストイキ制御では、混合気の空燃比は理論空燃比を中心として一定の振幅でもって理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とを交互に繰り返すように制御される。ここで、混合気の空燃比が理論空燃比を中心として理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とを交互に繰り返すときの空燃比の振幅（以下この振幅を単に「空燃比の振幅」という）が大きいほど、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされたときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンである度合が大きくなる。したがって、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされたときに三元触媒５２に流入する排気ガス中の酸素の量は空燃比の振幅が大きいほど多いことになる。一方、空燃比の振幅が大きいほど、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチにされたときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであると度合が大きくなる。したがって、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチにされたときに三元触媒に流入する排気ガス中の未燃燃料の量は混合気の振幅が大きいほど多いことになる。このように空燃比の振幅が大きいほど三元触媒に流入する酸素の量および未燃燃料の量が多くなり、三元触媒における未燃燃料の燃焼量が多くなることから、三元触媒における未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量は空燃比の振幅が大きいほど大きくなる。ここで、三元触媒における未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が大きく、且つ、三元触媒の温度（以下この温度を「触媒温度」という）が高いと、三元触媒の熱劣化を招く可能性がある。また、触媒温度が高いほど三元触媒において未燃燃料が一気に燃焼することから、触媒温度が高いほど三元触媒の熱劣化を招く可能性が高くなる。したがって、三元触媒の熱劣化を抑制するためには、触媒温度が高いときには、三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量、および、三元触媒に流入する排気ガス中の未燃燃料の量が少なくされるべきである。そこで、第１実施形態のストイキ制御では、空燃比の振幅が以下のように設定される。

すなわち、上述したように、三元触媒に流入する酸素の量および未燃燃料の量が同じである場合、触媒温度（三元触媒５２の温度）が高いほど三元触媒の熱劣化を招く可能性が高くなる。そこで、第１実施形態では、三元触媒に流入させたとしても三元触媒の熱劣化を招くことのない酸素の量および未燃燃料の量、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされたときの混合気の空燃比と混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチにされたときの混合気の空燃比との間の幅、すなわち、混合気の空燃比の振幅が触媒温度に応じて予め実験等によって求められ、この振幅が図３に示されているように触媒温度Ｔｃの関数のマップの形で目標振幅ＴΔＡ／ＦｓｔとしてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、斯くして記憶されている目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔは、図３から判るように、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈよりも低いときには比較的大きい一定の値をとり、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈよりも高いときには触媒温度Ｔｃが高くなるほど小さい値をとる。

そして、第１実施形態では、ストイキ制御中、図３のマップから触媒温度Ｔｃに応じた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが読み込まれ、この読み込まれた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、上述したように算出される基準燃料噴射量が補正される。詳細には、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、上述したように算出される基準燃料噴射量が少なくされ、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、上述したように算出される基準燃料噴射量が多くされる。

そして、第１実施形態のストイキ制御では、斯くして補正された基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定され、この目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。

このように、触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて燃料噴射弁３９から噴射される燃料の量が制御されることによって、三元触媒の熱劣化が抑制される。

なお、斯くして目標振幅が達成されるように基準燃料噴射量を補正するという考え方は、上述したように、第１実施形態において、下流側空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりリッチである期間が比較的長いときに、一定期間、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンに維持し、一方、下流側空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリーンである期間が比較的長いときに、一定期間、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチに維持する場合にも適用可能である。

次に、第１実施形態に従った混合気の空燃比の制御を実行するフローチャートの一例について説明する。第１実施形態の混合気の空燃比制御では、図４および図５のフローチャートが利用される。

図４のルーチンが開始されると、始めに、ステップ１００において、ストイキ制御の実行が要求されているか否かが判別される。ここで、ストイキ制御の実行が要求されていると判別されたときには、ルーチンはステップ１０１以降のステップに進み、ストイキ制御が実行される。一方、ストイキ制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは図５のステップ１１１以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する制御（以下この制御を「リッチ制御」という）が実行されるか、或いは、燃料噴射弁３９からの燃料の噴射を停止する制御、すなわち、燃料噴射量を零にする制御（以下この制御を「フューエルカット制御」という）が実行される。

図４のステップ１００においてストイキ制御の実行が要求されていると判別され、ルーチンがステップ１０１に進むと、エアフローメータ６１によって検出される空気の量に上記吸気量算出係数を乗じることによって吸気量が算出される。次いで、ステップ１０２において、ステップ１０１で算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比にするために燃料噴射弁３９から噴射させるべき燃料の量が基準燃料噴射量Ｑｂｓｔとして算出される。次いで、ステップ１０３において、触媒温度（三元触媒５２の温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ１０４において、ステップ１０３で推定された触媒温度Ｔｃに応じた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが図３のマップから読み込まれる。次いで、ステップ１０５において、検出空燃比（上流側空燃比センサ５３によって検出される空燃比）、すなわち、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりも小さい（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔ）か否か、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０６以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする処理が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０９以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする処理が実行される。

図４のステップ１０５においてＡ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判別され、ルーチンがステップ１０６に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（以下この差を「空燃比差」という）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ１０７において、ステップ１０４で読み込まれた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ１０６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つステップ１０４で読み込まれた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、ステップ１０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（以下この量を「減量補正量」という）ΔＱｄｓｔが算出される。次いで、ステップ１０８において、ステップ１０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ１０７で算出された減量補正量ΔＱｄｓｔだけ少なくされ（Ｑｂｓｔ−ΔＱｄｓｔ）、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図４のステップ１０８で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の酸素しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図４のステップ１０５においてＡ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別され、ルーチンがステップ１１０に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ１１１において、ステップ１０４で読み込まれた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ１１０で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになり且つステップ１０４で読み込まれた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、ステップ１０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（以下この量を「増量補正量」という）ΔＱｉｓｔが算出される。次いで、ステップ１１２において、ステップ１０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ１１１で算出された増量補正量ΔＱｉｓｔだけ多くされ（Ｑｂｓｔ＋ΔＱｉｓｔ）、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図４のステップ１１２で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の未燃燃料しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図４のステップ１００においてストイキ制御の実行が要求されていないと判別され、ルーチンが図５のステップ１１３に進むと、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御するリッチ制御の実行が要求されているか否かが判別される。ここで、リッチ制御の実行が要求されていると判別されたときには、ルーチンはステップ１１３Ａ以降のステップに進み、リッチ制御が実行される。一方、リッチ制御の実行が要求されていない、すなわち、燃料噴射量を零にするフューエルカット制御の実行が要求されていると判別されたときには、ルーチンはステップ１２２以降のステップに進み、フューエルカット制御が実行される。

図５のステップ１１３においてリッチ制御の実行が要求されていると判別され、ルーチンがステップ１１３Ａに進むと、図９のマップから機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに応じた目標とすべきリッチな空燃比（以下、この空燃比を「目標リッチ空燃比」）という）Ａ／Ｆｒが読み込まれる。ここで、図９のマップは、リッチ制御において機関運転状態に応じて最適なリッチな空燃比が予め実験等によって求められ、このリッチな空燃比が機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとの関数のマップの形で目標リッチ空燃比Ａ／ＦｒとしてＥＣＵ７０に記憶されたものである。ステップ１１３Ａに次いで、ステップ１１４において、エアフローメータ６１によって検出される空気の量に上記吸気量算出係数を乗ずることによって吸気量が算出される。次いで、ステップ１１５において、ステップ１１４で算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比をステップ１１３Ａで読み込まれた目標リッチ空燃比Ａ／Ｆｒにするために燃料噴射弁３９から噴射させるべき燃料の量が基準リッチ燃料噴射量Ｑｂｒとして算出される。次いで、ステップ１１６において、検出空燃比（上流側空燃比センサ５３によって検出される空燃比）、すなわち、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比Ａ／Ｆｒよりも小さい（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｒ）、すなわち、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリッチであるか否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｒであると判別されたときには、ルーチンはステップ１１７以降のステップに進み、混合気の空燃比を目標リッチ空燃比よりもリーンにする処理が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧Ａ／Ｆｒであると判別されたときには、ルーチンはステップ１２１以降のステップに進み、混合気の空燃比を目標リッチ空燃比よりもリッチにする処理が実行される。

図５のステップ１１６においてＡ／Ｆ＜Ａ／Ｆｒであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリッチであると判別され、ルーチンがステップ１１７に進むと、混合気の空燃比と目標リッチ空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ１１８において、ステップ１１７で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆを考慮したときに混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリーンになるように、ステップ１１５で算出された基準リッチ燃料噴射量Ｑｂｒを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｒが算出される。次いで、ステップ１１９において、ステップ１１５で算出された基準リッチ燃料噴射量Ｑｂｒがステップ１１８で算出された減量補正量ΔＱｄｒだけ少なくされ（Ｑｂｒ−ΔＱｄｒ）、この少なくされた基準リッチ燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図５のステップ１１９で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。

一方、図５のステップ１１６においてＡ／Ｆ≧Ａ／Ｆｒであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別され、ルーチンがステップ１２１に進むと、混合気の空燃比と目標リッチ空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ１２２において、ステップ１２１で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆを考慮したときに混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリッチになるように、ステップ１１５で算出された基準リッチ燃料噴射量Ｑｂｒを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｒが算出される。次いで、ステップ１２３において、ステップ１１５で算出された基準リッチ燃料噴射量Ｑｂｒがステップ１２２で算出された増量補正量ΔＱｉｒだけ多くされ（Ｑｂｒ＋ΔＱｉｒ）、この多くされた基準リッチ燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図５のステップ１２３で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。

一方、図５のステップ１１３においてリッチ制御の実行が要求されていないと判別され、すなわち、フューエルカット制御の実行が要求されていると判別され、ルーチンがステップ１２４に進むと、フューエルカット制御において最適な吸気量がＥＣＵ７０から基準吸気量Ｇａｂｆｃとして読み込まれる。ここで、この基準吸気量Ｇａｂｆｃは、フューエルカット制御において最適な吸気量が予め実験等によって求められ、この吸気量が基準吸気量としてＥＣＵ７０に記憶されたものである。ステップ１２４に次いで、ステップ１２５において、目標燃料噴射量ＴＱに零が入力される。次いで、ステップ１２６において、ステップ１２４で読み込まれた基準吸気量Ｇａｂｆｃが目標吸気量ＴＧａに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図５のステップ１２５で目標燃料噴射量ＴＱが零に設定されていることから、燃料噴射弁３９からは燃料が噴射されず、ステップ１２６で設定された目標吸気量ＴＧａの空気が燃焼室２５に吸入されるようにスロットル弁４６の開度が制御される。

次に、第１実施形態に従った混合気の空燃比の制御を実行するフローチャートの別の一例について説明する。この例では、図６〜図８、および、図５のフローチャートが利用される。なお、図５のフローチャートは既に説明されているので、その詳細な説明は省略する。

図６のルーチンが開始されると、始めに、ステップ２００において、ストイキ制御の実行が要求されているか否かが判別される。ここで、ストイキ制御の実行が要求されていると判別されたときには、ルーチンはステップ２０１以降のステップに進む。一方、ストイキ制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは図５のステップ１１３以降のステップに進み、リッチ制御が実行されるか、或いは、フューエルカット制御が実行される。

図６のステップ２００においてストイキ制御の実行が要求されていると判別され、ルーチンがステップ２０１に進むと、エアフローメータ６１によって検出される空気の量に上記吸気量算出係数を乗ずることによって吸気量が算出される。次いで、ステップ２０２において、ステップ２０１で算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比にするために燃料噴射弁３９から噴射させるべき燃料の量が基準燃料噴射量Ｑｂｓｔとして算出される。次いで、ステップ２０３において、触媒温度（三元触媒５２の温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ２０４において、ステップ２０３で推定された触媒温度Ｔｃに応じた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが図３のマップから読み込まれる。次いで、ステップ２０５において、下流側空燃比センサ５４が理論空燃比よりもリーンな空燃比を検出し続けている期間（以下この期間を「リーン継続期間」という）Ｔｌｅａｎが算出される。次いで、ステップ２０６において、下流側空燃比センサが理論空燃比よりもリッチな空燃比を検出し続けている期間（以下この期間を「リッチ継続期間」という）Ｔｒｉｃｈが算出される。次いで、ステップ２０７において、ステップ２０５で算出されたリーン継続期間Ｔｌｅａｎが予め定められた期間Ｔｔｈよりも短い（Ｔｌｅａｎ＜Ｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ２０８に進む。一方、Ｔｌｅａｎ≧Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンは図８のステップ２２３に進む。

図６のステップ２０７においてＴｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間が予め定められた期間よりも短いと判別され、ルーチンがステップ２０８に進むと、ステップ２０６で算出されたリッチ継続期間Ｔｒｉｃｈが予め定められた期間Ｔｔｈよりも短い（Ｔｒｉｃｈ＜Ｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｒｉｃｈ＜Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンは図７のステップ２０９に進む。一方、Ｔｒｉｃｈ≧Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンは図８のステップ２１７に進む。

図６のステップ２０７においてＴｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別され、且つ、図６のステップ２０８においてＴｒｉｃｈ＜Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間もリッチ継続期間も予め定められた期間よりも短いと判別され、ルーチンが図７のステップ２０９に進むと、検出空燃比（上流側空燃比センサ５３によって検出される空燃比）、すなわち、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりも小さい（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔ）か否か、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ２１０以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする処理が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別されたときには、ルーチンはステップ２１４以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする処理が実行される。

図７のステップ２０９においてＡ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判別され、ルーチンがステップ２１０に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ２１１において、図６のステップ２０４で読み込まれた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ２１０で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つステップ２０４で読み込まれた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図６のステップ２０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｓｔが算出される。次いで、ステップ２１２において、ステップ２０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ２１１で算出された減量補正量ΔＱｄｓｔだけ少なくされ（Ｑｂｓｔ−ΔＱｄｓｔ）、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図７のステップ２１２で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の酸素しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図７のステップ２０９においてＡ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別され、ルーチンがステップ２１４に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ２１５において、図６のステップ２０４で読み込まれた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ２１４で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになり且つステップ２０４で読み込まれた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図６のステップ２０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｓｔが算出される。次いで、ステップ２１６において、ステップ２０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ２１５で算出された増量補正量ΔＱｉｓｔだけ多くされ（Ｑｂｓｔ＋ΔＱｉｓｔ）、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図７のステップ２１６で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の未燃燃料しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図６のステップ２０７においてＴｌｅａｎ≧Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間が予め定められた期間以上であると判別され、ルーチンが図８のステップ２２３に進むと、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり且つ図６のステップ２０４で読み込まれた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図６のステップ２０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｒｉｃｈが算出される。次いで、ステップ２２４において、ステップ２０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ２２３で算出された増量補正量ΔＱｉｒｉｃｈだけ多くされ（Ｑｂｓｔ＋ΔＱｉｒｉｃｈ）、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力される。次いで、ステップ２２６において、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチに継続的に維持されている期間を示すカウンタＣｒｉｃｈがインクリメントされる。次いで、ステップ２２７において、ステップ２２６でインクリメントされたカウンタＣｒｉｃｈが予め定められた値Ｃｒｉｃｈｔｈ以上になった（Ｃｒｉｃｈ≧Ｃｒｉｃｈｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｃｒｉｃｈ＜Ｃｒｉｃｈｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ２２６に戻り、カウンタＣｒｉｃｈがさらにインクリメントされる。一方、Ｃｒｉｃｈ≧Ｃｒｉｃｈｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ２２８に進み、カウンタＣｒｉｃｈがクリアされ、ルーチンが終了する。

すなわち、このとき、ステップ２２７において、カウンタＣｒｉｃｈが予め定められた値Ｃｒｉｃｈｔｈ以上になるまで、ステップ２２４で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御され続ける。これによれば、三元触媒５２が必要以上に吸蔵してしまっている酸素を放出し、三元触媒の酸素吸蔵能力が回復されると共に、触媒温度（三元触媒の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の未燃燃料しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図６のステップ２０８においてＴｒｉｃｈ≧Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リッチ継続期間が予め定められた期間以上であると判別され、ルーチンが図８のステップ２１７に進むと、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つ図６のステップ２０４で読み込まれた目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図６のステップ２０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｌｅａｎが算出される。次いで、ステップ２１８において、ステップ２０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ２１７で算出された減量補正量ΔＱｄｌｅａｎだけ少なくされ（Ｑｂｓｔ−ΔＱｄｌｅａｎ）、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力される。次いで、ステップ２２０において、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに継続的に維持されている期間を示すカウンタＣｌｅａｎがインクリメントされる。次いで、ステップ２２１において、ステップ２２０でインクリメントされたカウンタＣｌｅａｎが予め定められた値Ｃｌｅａｎｔｈ以上になった（Ｃｌｅａｎ≧Ｃｌｅａｎｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｃｌｅａｎ＜Ｃｌｅａｎｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ２２０に戻り、カウンタＣｌｅａｎがさらにインクリメントされる。一方、Ｃｌｅａｎ≧Ｃｌｅａｎｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ２２２に進み、カウンタＣｌｅａｎがクリアされ、ルーチンが終了する。

すなわち、このとき、ステップ２２１において、カウンタＣｌｅａｎが予め定められた値Ｃｌｅａｎｔｈ以上になるまで、ステップ２１８で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御され続ける。これによれば、三元触媒５２が十分な量の酸素を吸蔵し、三元触媒の酸素放出能力が回復されると共に、触媒温度（三元触媒の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の酸素しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

ところで、上述した第１実施形態のストイキ制御では、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする度合（目標リーン度合）と、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする度合（目標リッチ度合）とを達成するために目標とすべき混合気の空燃比の振幅、すなわち、目標振幅が触媒温度（三元触媒５２の温度）にのみ応じて設定される。しかしながら、この目標振幅が以下のように設定されてもよい。

すなわち、上述したように、三元触媒５２はそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中の酸素を吸蔵すると共にそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに吸蔵している酸素を放出する酸素吸蔵・放出能力を有する。したがって、三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、三元触媒は排気ガス中の酸素を吸蔵する。しかしながら、三元触媒が単位時間当たりに吸蔵することができる酸素の量には限界がある。このため、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであったとしても、流入する排気ガスの量が多いと、三元触媒は排気ガス中の酸素全てを吸蔵することができない可能性がある。したがって、上述したように、三元触媒の浄化性能を高く維持するためには理論空燃比を中心として理論空燃比よりもリーンな混合気と理論空燃比よりもリッチな混合気とを交互に燃焼室２５に形成されることが好ましいが、このときの混合気の空燃比の振幅が過剰に大きくても、三元触媒の浄化性能は一定の浄化率よりも高くはならない。一方、混合気の空燃比の振幅が過剰に大きく、三元触媒に吸蔵されない酸素があると、この酸素によって三元触媒に堆積している未燃燃料が燃焼する。ここで、三元触媒５２に吸蔵されない酸素が多いと、三元触媒に堆積している未燃燃料が一気に燃焼する可能性がある。そして、未燃燃料が一気に燃焼した場合、三元触媒が熱劣化する可能性がある。したがって、三元触媒の熱劣化を抑制するためには、三元触媒に流入する排気ガスの量が多いとき、すなわち、燃焼室２５に吸入される空気の量（吸気量）が多いときには、三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が少なくされるべきであると言える。そこで、本実施形態（以下「第２実施形態」という）のストイキ制御では、空燃比の振幅、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比を中心として理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とを交互に繰り返す振幅が以下のように設定される。

すなわち、上述したように、三元触媒５２に流入する排気ガスの量、すなわち、燃焼室２５に吸入される空気の量（吸気量）が多いほど三元触媒の熱劣化を招く可能性が高くなる。そこで、第２実施形態では、三元触媒に流入させたとしても三元触媒の熱劣化を招くことのない酸素の量および未燃燃料の量、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされたときの混合気の空燃比と混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチにされたときの混合気の空燃比との間の幅、すなわち、混合気の空燃比の振幅が吸気量に応じて予め実験等によって求められ、この振幅が図１０（Ａ）に示されているように吸気量Ｇａの関数のマップの形で基準振幅ΔＡ／ＦｓｔとしてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、斯くして記憶されている基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔは、図１０（Ａ）から判るように、吸気量Ｇａが或る量Ｇａｔｈよりも少ないときには比較的大きい一定の値をとり、吸気量Ｇａが或る量Ｇａｔｈよりも多いときには吸気量Ｇａが多いほど小さい値をとる。

ところで、第１実施形態に関連して説明したように、三元触媒５２の熱劣化を抑制するためには、触媒温度（三元触媒の温度）も考慮すべきである。すなわち、触媒温度が高いほど三元触媒において未燃燃料が一気に燃焼することから、触媒温度が高いほど三元触媒の熱劣化を招く可能性が高くなる。したがって、図１０（Ａ）のマップから吸気量Ｇａに応じて読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔでもって混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにしたり理論空燃比よりもリッチにしたりしたときに、触媒温度によっては三元触媒が熱劣化する可能性がある。そこで、第２実施形態では、触媒温度を考慮したときに三元触媒の熱劣化を招くことのない空燃比の振幅の上限値が触媒温度に応じて予め実験等によって求められ、この上限値が図１０（Ｂ）に示されているように触媒温度Ｔｃの関数のマップの形で目標振幅上限値ΔＡ／ＦｓｔｇとしてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、斯くして記憶されている目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇは、図１０（Ｂ）から判るように、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈよりも低いときには比較的大きい一定の値をとり、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈよりも高いときには触媒温度Ｔｃが高いほど小さい値をとる。

そして、第２実施形態のストイキ制御では、図１０（Ａ）のマップから吸気量Ｇａに応じた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが読み込まれ、さらに、図１０（Ｂ）のマップから触媒温度Ｔｃに応じた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇが読み込まれる。そして、これら基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔと目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇとが比較され、基準振幅が目標振幅上限値よりも小さいときには、図１０（Ａ）のマップから読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔがそのまま目標振幅に設定され、この設定された目標振幅が達成されるように、上述したように算出される基準燃料噴射量Ｑｂｓｔが補正される。詳細には、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、上述したように算出される基準燃料噴射量Ｑｂｓｔが少なくされ、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、上述したように算出される基準燃料噴射量Ｑｂｓｔが多くされる。そして、斯くして補正された基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定され、この目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。

一方、図１０（Ａ）のマップから読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが図１０（Ｂ）のマップから読み込まれた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇよりも大きいときには、図１０（Ｂ）のマップから読み込まれた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇが目標振幅に設定され、この設定された目標振幅が達成されるように、上述したように算出される基準燃料噴射量Ｇｂｓｔが補正される。詳細には、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔｇが達成されるように、上述したように算出される基準燃料噴射量Ｑｂｓｔが少なくされ、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔｇが達成されるように、上述したように算出される基準燃料噴射量Ｑｂｓｔが多くされる。そして、斯くして補正された基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定され、この目標燃料噴射量の燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。

このように、吸気量および触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて燃料噴射弁３９から噴射される燃料の量が制御されることによって、三元触媒の熱劣化が抑制される。

なお、斯くして目標振幅が達成されるように基準燃料噴射量を補正するという考え方は、第１実施形態に関連して説明したように、下流側空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチである期間が比較的長いときに、一定期間、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンに維持し、一方、下流側空燃比センサによって検出される空燃比が理論空燃比よりもリッチである期間が比較的長いときに、一定期間、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンに維持する場合にも適用可能である。

次に、第２実施形態に従った混合気の空燃比の制御を実行するフローチャートの一例について説明する。第２実施形態の混合気の空燃比制御では、図１１、図１２、および、図５のフローチャートが利用される。なお、図５のフローチャートについては既に説明されているので、その説明は省略する。

図１１のルーチンが開始されると、始めに、ステップ３００において、ストイキ制御の実行が要求されているか否かが判別される。ここで、ストイキ制御の実行が要求されていると判別されたときには、ルーチンはステップ３０１以降のステップに進み、ストイキ制御が実行される。一方、ストイキ制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは図５のステップ１１３以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する制御（リッチ制御）が実行されるか、或いは、燃料噴射弁３９からの燃料の噴射を停止する制御、すなわち、燃料噴射量を零にする制御（フューエルカット制御）が実行される。

図１１のステップ３００においてストイキ制御の実行が要求されていると判別され、ルーチンがステップ３０１に進むと、エアフローメータ６１によって検出される空気の量に上記吸気量算出係数を乗ずることによって吸気量が算出される。次いで、ステップ３０２において、ステップ３０１で算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比にするために燃料噴射弁３９から噴射させるべき燃料の量が基準燃料噴射量Ｑｂｓｔとして算出される。次いで、ステップ３０４において、ステップ３０１で算出された吸気量Ｇａに応じた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが図１０（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ３０５において、触媒温度（三元触媒５２の温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ３０６において、ステップ３０５で推定された触媒温度Ｔｃに応じた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇが図１０（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、図１２のステップ３０７において、図１１のステップ３０４で読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが図１１のステップ３０６で読み込まれた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇよりも小さい（ΔＡ／Ｆｓｔ＜ΔＡ／Ｆｓｔｇ）か否かが判別される。ここで、ΔＡ／Ｆｓｔ＜ΔＡ／Ｆｓｔｇであると判別されたときには、ルーチンはステップ３０８に進み、図１１のステップ３０４で読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔに入力され、ルーチンがステップ３０９に進む。一方、ΔＡ／Ｆｓｔ≧ΔＡ／Ｆｓｔｇであると判別されたときには、ルーチンはステップ３１４に進み、図１１のステップ３０６で読み込まれた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇが目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔに入力され、ルーチンがステップ３０９に進む。

図１２のステップ３０８またはステップ３１４が実行され、ルーチンがステップ３０９に進むと、検出空燃比（上流側空燃比センサ５３によって検出される空燃比）、すなわち、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりも小さい（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔ）か否か、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ３１０以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする処理が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別されたときには、ルーチンはステップ３１５以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする処理が実行される。

図１２のステップ３０９においてＡ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判別され、ルーチンがステップ３１０に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ３１１において、ステップ３０８またはステップ３１４で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ３１０で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つステップ３０８またはステップ３１４で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１１のステップ３０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｓｔが算出される。次いで、ステップ３１２において、図１１のステップ３０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ３１１で算出された減量補正量ΔＱｄｓｔだけ少なくされ（Ｑｂｓｔ−ΔＱｄｓｔ）、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図１２のステップ３１２で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、吸気量および触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の酸素しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図１２のステップ３０９においてＡ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別され、ルーチンがステップ３１５に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ３１６において、ステップ３０８またはステップ３１４で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ３１５で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになり且つステップ３０８またはステップ３１４で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１１のステップ３０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｓｔが算出される。次いで、ステップ３１７において、図１１のステップ３０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ３１６で算出された増量補正量ΔＱｉｓｔだけ多くされ（Ｑｂｓｔ＋ΔＱｉｓｔ）、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図１２のステップ３１７で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、吸気量および触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の未燃燃料しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

次に、第２実施形態に従った混合気の空燃比の制御を実行するフローチャートの別の一例について説明する。この例では、図１３〜図１５、および、図５のフローチャートが利用される。なお、図５のフローチャートは既に説明されているので、その説明は省略する。

図１３のルーチンが開始されると、始めに、ステップ４００において、ストイキ制御の実行が要求されているか否かが判別される。ここで、ストイキ制御の実行が要求されていると判別されたときには、ルーチンはステップ４０１以降のステップに進む。一方、ストイキ制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは図５のステップ１１３以降のステップに進み、リッチ制御が実行されるか、或いは、フューエルカット制御が実行される。

図１３のステップ４００においてストイキ制御の実行が要求されていると判別され、ルーチンがステップ４０１に進むと、エアフローメータ６１によって検出される空気の量に上記吸気量算出係数を乗ずることによって吸気量が算出される。次いで、ステップ４０２において、ステップ４０１で算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比にするために燃料噴射弁３９から噴射させるべき燃料の量が基準燃料噴射量Ｑｂｓｔとして算出される。次いで、ステップ４０４において、ステップ４０１で算出された吸気量Ｇａに応じた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが図１０（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ４０５において、触媒温度（三元触媒５２の温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ４０６において、ステップ４０５で推定された触媒温度Ｔｃに応じた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇが図１０（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ４０７において、ステップ４０４で読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔがステップ４０６で読み込まれた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇよりも小さい（ΔＡ／Ｆｓｔ＜ΔＡ／Ｆｓｔｇ）か否かが判別される。ここで、ΔＡ／Ｆｓｔ＜ΔＡ／Ｆｓｔｇであると判別されたときには、ルーチンはステップ４０８に進み、ステップ４０４で読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔに入力され、ルーチンがステップ４０９に進む。一方、ΔＡ／Ｆｓｔ≧ΔＡ／Ｆｓｔｇであると判別されたときには、ルーチンはステップ４１１に進み、ステップ４０６で読み込まれた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇが目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔに入力され、ルーチンがステップ４０９に進む。

図１３のステップ４０８またはステップ４１１が実行され、ルーチンがステップ４０９に進むと、下流側空燃比センサ５４が理論空燃比よりもリーンな空燃比を検出し続けている期間（リーン継続期間）Ｔｌｅａｎが算出される。次いで、ステップ４１０において、下流側空燃比センサが理論空燃比よりもリッチな空燃比を検出し続けている期間（リッチ継続期間）Ｔｒｉｃｈが算出される。次いで、図１４のステップ４１２において、図１３のステップ４０９で算出されたリーン継続期間Ｔｌｅａｎが予め定められた期間Ｔｔｈよりも短い（Ｔｌｅａｎ＜Ｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ４１３に進む。一方、Ｔｌｅａｎ≧Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンは図１５のステップ４２８に進む。

図１４のステップ４１２においてＴｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間が予め定められた期間よりも短いと判別され、ルーチンがステップ４１３に進むと、図１３のステップ４１０で算出されたリッチ継続期間Ｔｒｉｃｈが予め定められた期間Ｔｔｈよりも短い（Ｔｒｉｃｈ＜Ｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｒｉｃｈ＜Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンは図１５のステップ４２２に進む。一方、Ｔｒｉｃｈ≧Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ４１４に進む。

図１４のステップ４１２においてＴｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別され、且つ、図１４のステップ４１３においてＴｒｉｃｈ＜Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間もリッチ継続期間も予め定められた期間よりも短いと判別され、ルーチンがステップ４１４に進むと、検出空燃比（上流側空燃比センサ５３によって検出される空燃比）、すなわち、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりも小さい（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔ）か否か、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ４１５以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする処理が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別されたときには、ルーチンはステップ４１９以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする処理が実行される。

図１４のステップ４１４においてＡ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判別され、ルーチンがステップ４１５に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ４１６において、図１３のステップ４０８またはステップ４１１で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ４１５で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つステップ４０８またはステップ４１１で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１３のステップ４０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｓｔが算出される。次いで、ステップ４１７において、図１３のステップ４０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ４１６で算出された減量補正量ΔＱｄｓｔだけ少なくされ（Ｑｂｓｔ−ΔＱｄｓｔ）、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図１４のステップ４１７で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、吸気量および触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の酸素しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図１４のステップ４１４においてＡ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別され、ルーチンがステップ４１９に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ４２０において、ステップ４０８またはステップ４１１で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ４１９で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになり且つステップ４０８またはステップ４１１で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１３のステップ４０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｓｔが算出される。次いで、ステップ４２１において、図１３のステップ４０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ４２０で算出された増量補正量ΔＱｉｓｔだけ多くされ（Ｑｂｓｔ＋ΔＱｉｓｔ）、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図１４のステップ４２１で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、吸気量および触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の未燃燃料しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図１４のステップ４１２においてＴｌｅａｎ≧Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間が予め定められた期間以上であると判別され、ルーチンが図１５のステップ４２８に進むと、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり且つ図１３のステップ４０８またはステップ４１１で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１３のステップ４０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｒｉｃｈが算出される。次いで、ステップ４２９において、ステップ４０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ４２８で算出された増量補正量ΔＱｉｒｉｃｈだけ多くされ（Ｑｂｓｔ＋ΔＱｉｒｉｃｈ）、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力される。次いで、ステップ４３１において、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチに継続的に維持されている期間を示すカウンタＣｒｉｃｈがインクリメントされる。次いで、ステップ４３２において、ステップ４３１でインクリメントされたカウンタＣｒｉｃｈが予め定められた値Ｃｒｉｃｈｔｈ以上になった（Ｃｒｉｃｈ≧Ｃｒｉｃｈｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｃｒｉｃｈ＜Ｃｒｉｃｈｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ４３１に戻り、カウンタＣｒｉｃｈがさらにインクリメントされる。一方、Ｃｒｉｃｈ≧Ｃｒｉｃｈｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ４３３に進み、カウンタＣｒｉｃｈがクリアされ、ルーチンが終了する。

すなわち、このとき、ステップ４３２において、カウンタＣｒｉｃｈが予め定められた値Ｃｒｉｃｈｔｈ以上になるまで、ステップ４２９で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御され続ける。これによれば、三元触媒５２が必要以上に吸蔵してしまっている酸素を放出し、三元触媒の酸素吸蔵能力が回復されると共に、触媒温度（三元触媒の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の未燃燃料しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図１４のステップ４１３においてＴｒｉｃｈ≧Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リッチ継続期間が予め定められた期間以上であると判別され、ルーチンが図１５のステップ４２２に進むと、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つ図１３のステップ４０８またはステップ４１１で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１３のステップ４０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｌｅａｎが算出される。次いで、ステップ４２３において、ステップ４０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ４２２で算出された減量補正量ΔＱｄｌｅａｎだけ少なくされ（Ｑｂｓｔ−ΔＱｄｌｅａｎ）、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力される。次いで、ステップ４２５において、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに継続的に維持されている期間を示すカウンタＣｌｅａｎがインクリメントされる。次いで、ステップ４２６において、ステップ４２５でインクリメントされたカウンタＣｌｅａｎが予め定められた値Ｃｌｅａｎｔｈ以上になった（Ｃｌｅａｎ≧Ｃｌｅａｎｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｃｌｅａｎ＜Ｃｌｅａｎｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ４２５に戻り、カウンタＣｌｅａｎがさらにインクリメントされる。一方、Ｃｌｅａｎ≧Ｃｌｅａｎｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ４２７に進み、カウンタＣｌｅａｎがクリアされ、ルーチンが終了する。

すなわち、このとき、ステップ４２６において、カウンタＣｌｅａｎが予め定められた値Ｃｌｅａｎｔｈ以上になるまで、ステップ４２３で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御され続ける。これによれば、三元触媒５２が十分な量の酸素を吸蔵し、三元触媒の酸素放出能力が回復されると共に、触媒温度（三元触媒の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の酸素しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

なお、第１実施形態に関連して説明したように、理論空燃比よりもリーンな排気ガスと理論空燃比よりもリッチな排気ガスとが交互に三元触媒５２に流入するように、理論空燃比よりもリーンな混合気と理論空燃比よりもリッチな空燃比とが交互に燃焼室２５に形成されると、三元触媒の浄化性能が高く維持される。ここで、一般的には、空燃比の振幅、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比を中心として理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とを交互に繰り返す振幅が大きいほど、三元触媒の浄化性能が高く維持される。したがって、この観点を考慮すると、第１実施形態および第２実施形態のストイキ制御では、触媒温度に応じて空燃比の振幅が小さくされることから、その分だけ三元触媒の浄化性能が低くなるとも言える。しかしながら、一般的には、三元触媒の浄化性能は触媒温度が高いほど高くなる。そして、上述した第１実施形態および第２実施形態のストイキ制御では、触媒温度が高くなるほど空燃比の振幅が小さくされる。したがって、第１実施形態および第２実施形態では、触媒温度が高く、三元触媒の浄化性能が高いときに、空燃比の振幅が小さくされることから、三元触媒の浄化性能が十分に高く維持される。

また、上述した第１実施形態は混合気の空燃比を理論空燃比に制御するストイキ制御において混合気の空燃比の振幅を触媒温度に応じて制御し、上述した第２実施形態は混合気の空燃比を理論空燃比に制御するストイキ制御において混合気の空燃比の振幅を吸気量および触媒温度に応じて制御するものである。しかしながら、第１実施形態または第２実施形態のストイキ制御における空燃比の振幅の設定に関する考え方は、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する制御にも適用可能である。すなわち、目標とする空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比（以下この空燃比を「目標リッチ空燃比」という）とされ、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリッチであるときに混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリーンになり且つ理論空燃比よりもリーンになるように制御されると共に、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリーンであるときに混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリッチになり且つ理論空燃比よりもリッチになるように制御される制御において、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比を中心として目標リッチ空燃比よりも一定の度合だけリーンな空燃比と目標リッチ空燃比よりも一定の度合だけリッチな空燃比とを交互に繰り返す振幅の設定にも、第１実施形態または第２実施形態のストイキ制御における振幅の設定に関する考え方は適用可能である。

また、第１実施形態または第２実施形態のストイキ制御における混合気の空燃比の振幅の設定に関する考え方は、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御する制御にも適用可能である。すなわち、目標とする空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比（以下この空燃比を「目標リーン空燃比」という）とされ、混合気の空燃比が目標リーン空燃比よりもリッチであるときに混合気の空燃比が目標リーン空燃比よりもリーンになり且つ理論空燃比よりもリーンになるように制御されると共に、混合気の空燃比が目標リーン空燃比よりもリーンであるときに混合気の空燃比が目標リーン空燃比よりもリッチになり且つ理論空燃比よりもリッチになるように制御される制御において、混合気の空燃比が目標リーン空燃比を中心として目標リーン空燃比よりも一定の度合だけリーンな空燃比と目標リーン空燃比よりも一定の度合だけリッチな空燃比とを交互に繰り返す振幅の設定にも、第１実施形態または第２実施形態のストイキ制御における混合気の空燃比の振幅の設定に関する考え方は適用可能である。

また、上述した第１実施形態および第２実施形態は、三元触媒の酸素吸蔵・放出能力を発揮させて三元触媒の浄化性能を高く維持するために理論空燃比よりもリーンな混合気と理論空燃比よりもリッチな混合気とが交互に燃焼室に形成されるストイキ制御における混合気の空燃比の振幅の設定に関する。しかしながら、特定の目的で理論空燃比よりもリーンな混合気と理論空燃比よりもリッチな混合気とが交互に燃焼室に形成される場合にも、第１実施形態および第２実施形態の混合気の空燃比の振幅の設定に関する考え方は適用可能である。

また、上述した第１実施形態のストイキ制御では、触媒温度（三元触媒の温度）に関係なく常に触媒温度に応じて設定される混合気の空燃比の振幅を目標振幅として利用している。しかしながら、触媒温度が或る温度よりも高いときにのみ触媒温度に応じて設定される混合気の空燃比の振幅を利用し、触媒温度が或る温度よりも低いときには触媒温度以外のパラメータによって設定される混合気の空燃比の振幅を利用するようにしてもよい。

また、上述した第１実施形態のストイキ制御において、触媒温度（三元触媒の温度）に応じて設定される混合気の空燃比の振幅は、触媒温度が比較的低い或る温度よりも低いときを除いて、触媒温度が高くなるほど小さい値に設定される。しかしながら、触媒温度が上記比較的低い或る温度よりも高いが比較的高い或る温度よりも低いときには混合気の空燃比の振幅が比較的大きい一定の振幅に設定され、触媒温度が上記比較的高い或る温度よりも高いときには混合気の空燃比の振幅が比較的小さい一定の振幅に設定されてもよい。

また、上述した第２実施形態のストイキ制御において、吸気量に応じて設定される混合気の空燃比の振幅は、吸気量が比較的少ない或る量よりも少ないときを除いて、吸気量が多くなるほど小さい値に設定される。しかしながら、吸気量が上記比較的少ない或る量よりも多いが比較的多い或る量よりも少ないときには混合気の空燃比の振幅が比較的大きい一定の振幅に設定され、吸気量が上記比較的多い或る量よりも多いときには混合気の空燃比の振幅が比較的小さい一定の振幅に設定されてもよい。

また、上述した第１実施形態では、触媒温度（三元触媒の温度）に関係なく、ストイキ制御中、常に触媒温度に応じて設定される空燃比の振幅（混合気の空燃比が理論空燃比を中心として理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とを交互に繰り返すときの空燃比の振幅）が目標振幅に設定される。しかしながら、ストイキ制御中、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときのみ、第１実施形態に従って目標振幅が設定され、触媒温度が予め定められた温度よりも低いときには、触媒温度に関係なく一定値の振幅が目標振幅に設定されてもよい。

また、上述した第２実施形態でも、触媒温度に関係なく、ストイキ制御中、常に吸気量に応じて空燃比の振幅が設定されると共に触媒温度に応じて空燃比の振幅が設定され、これらいずれかの振幅が目標振幅に設定される。しかしながら、ストイキ制御中、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときにのみ、第２実施形態に従って目標振幅が設定され、触媒温度が予め定められた温度よりも低いときには、触媒温度に関係なく一定値の振幅が目標振幅に設定されてもよい。

最後に、この実施形態（以下「第３実施形態」という）に従った混合気の空燃比の制御を実行するフローチャートの一例について説明する。第３実施形態の混合気の空燃比制御では、例えば、図５、および、図１６〜図１８のフローチャートが利用される。なお、図５のフローチャートについて既に説明されているのでその説明は省略する。

図１６のルーチンが開始されると、始めに、ステップ５００において、ストイキ制御の実行が要求されているか否かが判別される。ここで、ストイキ制御の実行が要求されていると判別されたときには、ルーチンはステップ５０１以降のステップに進み、ストイキ制御が実行される。一方、ストイキ制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは図５のステップ１１３以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御する制御（リッチ制御）が実行されるか、或いは、燃料噴射弁３９からの燃料の噴射を停止する制御、すなわち、燃料噴射量を零にする制御（フューエルカット制御）が実行される。

図１６のステップ５００においてストイキ制御の実行が要求されていると判別され、ルーチンがステップ５０１に進むと、エアフローメータ６１によって検出される空気の量に上記吸気量算出係数を乗算することによって吸気量が算出される。次いで、ステップ５０２において、ステップ５０１で算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比にするために燃料噴射弁３９から噴射させるべき燃料の量が基準燃料噴射量Ｑｂｓｔとして算出される。次いで、ステップ５０３において、触媒温度（三元触媒５２の温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ５０４において、ステップ５０３で推定された触媒温度Ｔｃが予め定められた温度Ｔｃｂよりも高い（Ｔｃ＞Ｔｃｂ）か否かが判別される。ここで、Ｔｃ＞Ｔｃｂであると判別されたときには、ルーチンがステップ５０６以降のステップに進む。一方、Ｔｃ≦Ｔｃｂであると判別されたときには、ルーチンが図１８のステップ５１９に進む。

図１６のステップ５０４においてＴｃ＞Ｔｃｂであると判別され、ルーチンがステップ５０６に進むと、ステップ５０１で算出された吸気量Ｇａに応じた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが図１０（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ５０７において、ステップ５０３で推定された触媒温度Ｔｃに応じた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇが図１０（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、図１７のステップ５０８において、図１６のステップ５０６で読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが図１６のステップ５０７で読み込まれた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇよりも小さい（ΔＡ／Ｆｓｔ＜ΔＡ／Ｆｓｔｇ）か否かが判別される。ここで、ΔＡ／Ｆｓｔ＜ΔＡ／Ｆｓｔｇであると判別されたときには、ルーチンはステップ５０９に進み、図１６のステップ５０６で読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔに入力され、ルーチンがステップ５１０に進む。一方、ΔＡ／Ｆｓｔ≧ΔＡ／Ｆｓｔｇであると判別されたときには、ルーチンはステップ５１５に進み、図１６のステップ５０７で読み込まれた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇが目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔに入力され、ルーチンがステップ５１０に進む。

図１７のステップ５０９またはステップ５１５が実行され、ルーチンがステップ５１０に進むと、検出空燃比（上流側空燃比センサ５３によって検出される空燃比）、すなわち、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりも小さい（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔ）か否か、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ５１１以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする処理が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別されたときには、ルーチンはステップ５１６以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする処理が実行される。

図１７のステップ５１０においてＡ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判別され、ルーチンがステップ５１１に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ５１２において、ステップ５０９またはステップ５１５で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ５１１で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つステップ５０９またはステップ５１５で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１６のステップ５０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｓｔが算出される。次いで、ステップ５１３において、図１６のステップ５０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ５１２で算出された減量補正量ΔＱｄｓｔだけ少なくされ（Ｑｂｓｔ−ΔＱｄｓｔ）、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図１７のステップ５１３で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、吸気量および触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことない量の酸素しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図１７のステップ５１０においてＡ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別され、ルーチンがステップ５１６に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ５１７において、ステップ５０９またはステップ５１５で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ５１６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになり且つステップ５０９またはステップ５１５で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１６のステップ５０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｓｔが算出される。次いで、ステップ５１８において、図１６のステップ５０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ５１７で算出された増量補正量ΔＱｉｓｔだけ多くされ（Ｑｂｓｔ＋ΔＱｉｓｔ）、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図１７のステップ５１８で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、吸気量および触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の未燃燃料しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図１６のステップ５０４においてＴｃ≦Ｔｃｂであると判別され、ルーチンが図１８のステップ５１９に進むと、触媒温度Ｔｃが上記予め定められた温度Ｔｃｂ以下であるときのストイキ制御に最適な混合気の空燃比の振幅がＥＣＵ７０から基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔｂとして読み込まれる。ここで、この基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔｂは、触媒温度が上記予め定められた温度以下であるときのストイキ制御において最適な混合気の空燃比の振幅が予め実験等によって求められ、この振幅が基準振幅としてＥＣＵ７０に記憶されたものである。ステップ５１９に次いで、ステップ５２０において、ステップ５１９で読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔｂが目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔに入力される。次いで、ステップ５２１において、検出空燃比（上流側空燃比センサ５３によって検出される空燃比）、すなわち、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりも小さい（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔ）か否か、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ５２２以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする処理が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別されたときには、ルーチンはステップ５２６以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする処理が実行される。

図１８のステップ５２１においてＡ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判別され、ルーチンがステップ５２２に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ５２３において、ステップ５２０で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ５２２で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つステップ５２０で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１６のステップ５０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｓｔが算出される。次いで、ステップ５２４において、図１６のステップ５０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ５２３で算出された減量補正量ΔＱｄｓｔだけ少なくされ（Ｑｂｓｔ−ΔＱｄｓｔ）、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、ステップ５２４で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。

一方、図１８のステップ５２１においてＡ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別され、ルーチンがステップ５２６に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比さ）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ５２７において、ステップ５２０で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ５２６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになり且つステップ５２０で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１６のステップ５０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｓｔが算出される。次いで、ステップ５２８において、図１６のステップ５０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ５２７で算出された増量補正量ΔＱｉｓｔだけ多くされ（Ｑｂｓｔ＋ΔＱｉｓｔ）、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図１８のステップ５２８で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。

次に、第３実施形態に従った混合気の空燃比の制御を実行するフローチャートの別の一例について説明する。この例では、図１９〜図２２、および、図５のフローチャートが利用される。なお、図５のフローチャートは既に説明されているので、その説明は省略する。

図１９のルーチンが開始されると、始めに、ステップ６００において、ストイキ制御の実行が要求されているか否かが判別される。ここで、ストイキ制御の実行が要求されていると判別されたときには、ルーチンはステップ６０１以降のステップに進む。一方、ストイキ制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは図５のステップ１１３以降のステップに進み、リッチ制御が実行されるか、或いは、フューエルカット制御が実行される。

図１９のステップ６００においてストイキ制御の実行が要求されていると判別され、ルーチンがステップ６０１に進むと、エアフローメータ６１によって検出される空気の量に上記吸気量算出係数を乗ずることによって吸気量が算出される。次いで、ステップ６０２において、ステップ６０１で算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を理論空燃比にするために燃料噴射弁３９から噴射させるべき燃料の量が基準燃料噴射量Ｑｂｓｔとして算出される。次いで、ステップ６０３において、触媒温度（三元触媒５２の温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ６０４において、ステップ６０３で推定された触媒温度Ｔｃが予め定められた温度Ｔｃｂよりも高い（Ｔｃ＞Ｔｃｂ）か否かが判別される。ここで、Ｔｃ＞Ｔｃｂであると判別されたときには、ルーチンがステップ６０６以降のステップに進む。一方、Ｔｃ≦Ｔｃｂであると判別されたときには、ルーチンが図２１のステップ６２３に進む。

図１９のステップ６０４においてＴｃ＞Ｔｃｂであると判別され、ルーチンがステップ６０６に進むと、ステップ６０１で算出された吸気量Ｇａに応じた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが図１０（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ６０７において、ステップ６０３で推定された触媒温度Ｔｃに応じた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇが図１０（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ６０８において、ステップ６０６で読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔがステップ６０７で読み込まれた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇよりも小さい（ΔＡ／Ｆｓｔ＜ΔＡ／Ｆｓｔｇ）か否かが判別される。ここで、ΔＡ／Ｆｓｔ＜ΔＡ／Ｆｓｔｇであると判別されたときには、ルーチンはステップ６０９に進み、ステップ６０６で読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔが目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔに入力され、ルーチンが図２０のステップ６１１に進む。一方、ΔＡ／Ｆｓｔ≧ΔＡ／Ｆｓｔｇであると判別されたときには、ルーチンはステップ６１０に進み、ステップ６０７で読み込まれた目標振幅上限値ΔＡ／Ｆｓｔｇが目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔに入力され、ルーチンが図２０のステップ６１１に進む。

図１９のステップ６０９またはステップ６１０が実行され、ルーチンが図２０のステップ６１１に進むと、下流側空燃比センサ５４が理論空燃比よりもリーンな空燃比を検出し続けている期間（リーン継続期間）Ｔｌｅａｎが算出される。次いで、ステップ６１２において、下流側空燃比センサが理論空燃比よりもリッチな空燃比を検出し続けている期間（リッチ継続期間）Ｔｒｉｃｈが算出される。次いで、ステップ６１３において、ステップ６１１で算出されたリーン継続期間Ｔｌｅａｎが予め定められた期間Ｔｔｈよりも短い（Ｔｌｅａｎ＜Ｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ６１４に進む。一方、Ｔｌｅａｎ≧Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンは図２２のステップ６４３に進む。

図２０のステップ６１３においてＴｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間が予め定められた期間よりも短いと判別され、ルーチンがステップ６１４に進むと、ステップ６１２で算出されたリッチ継続期間Ｔｒｉｃｈが予め定められた期間Ｔｔｈよりも短い（Ｔｒｉｃｈ＜Ｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｒｉｃｈ＜Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ６１５に進む。一方、Ｔｒｉｃｈ≧Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンは図２２のステップ６３７に進む。

図２０のステップ６１３においてＴｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別され、且つ、図２０のステップ６１４においてＴｒｉｃｈ＜Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間もリッチ継続期間も予め定められた期間よりも短いと判別され、ルーチンがステップ６１５に進むと、検出空燃比（上流側空燃比センサ５３によって検出される空燃比）、すなわち、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりも小さい（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔ）か否か、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ６１６以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする処理が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別されたときには、ルーチンはステップ６２０以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする処理が実行される。

図２０のステップ６１５においてＡ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判別され、ルーチンがステップ６１６に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ６１７において、図１９のステップ６０９またはステップ６１０で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ６１６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つステップ６０９またはステップ６１０で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｓｔが算出される。次いで、ステップ６１８において、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ６１７で算出された減量補正量ΔＱｄｓｔだけ少なくされ（Ｑｂｓｔ−ΔＱｄｓｔ）、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図２０のステップ６１８で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、吸気量および触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことない量の酸素しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図２０のステップ６１５においてＡ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別され、ルーチンがステップ６２０に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ６２１において、ステップ６０９またはステップ６１０で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ６２０で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになり且つステップ６０９またはステップ６１０で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｓｔが算出される。次いで、ステップ６２２において、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ６２１で算出された増量補正量ΔＱｉｓｔだけ多くされ（Ｑｂｓｔ＋ΔＱｉｓｔ）、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図２０のステップ６２２で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。これによれば、吸気量および触媒温度（三元触媒５２の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の未燃燃料しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図１９のステップ６０４においてＴｃ≦Ｔｃｂであると判別され、ルーチンが図２１のステップ６２３に進むと、触媒温度Ｔｃが上記予め定められた温度Ｔｃｂ以下であるときのストイキ制御に最適な混合気の空燃比の振幅がＥＣＵ７０から基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔｂとして読み込まれる。ここで、この基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔｂは、触媒温度が上記予め定められた温度以下であるときのストイキ制御において最適な混合気の空燃比の振幅が予め実験等によって求められ、この振幅が基準振幅としてＥＣＵ７０に記憶されたものである。ステップ６２３に次いで、ステップ６２４において、ステップ６２３で読み込まれた基準振幅ΔＡ／Ｆｓｔｂが目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔに入力される。次いで、ステップ６２５において、下流側空燃比センサ５４が理論空燃比よりもリーンな空燃比を検出し続けている期間（リーン継続期間）Ｔｌｅａｎが算出される。次いで、ステップ６２６において、下流側空燃比センサが理論空燃比よりもリッチな空燃比を検出し続けている期間（リッチ継続期間）Ｔｒｉｃｈが算出される。次いで、ステップ６２７において、ステップ６２５で算出されたリーン継続期間Ｔｌｅａｎが予め定められた期間Ｔｔｈよりも短い（Ｔｌｅａｎ＜Ｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ６２８に進む。一方、Ｔｌｅａｎ≧Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンは図２２のステップ６４３に進む。

図２１のステップ６２７においてＴｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間が予め定められた期間よりも短いと判別され、ルーチンがステップ６２８に進むと、ステップ６２６で算出されたリッチ継続期間Ｔｒｉｃｈが予め定められた期間Ｔｔｈよりも短い（Ｔｒｉｃｈ＜Ｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔｒｉｃｈ＜Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ６２９に進む。一方、Ｔｒｉｃｈ≧Ｔｔｈであると判別されたときには、ルーチンは図２２のステップ６３７に進む。

図２１のステップ６２７においてＴｌｅａｎ＜Ｔｔｈであると判別され、且つ、図２１のステップ６２８においてＴｒｉｃｈ＜Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間もリッチ継続期間も予め定められた期間よりも短いと判別され、ルーチンがステップ６２９に進むと、検出空燃比（上流側空燃比センサ５３によって検出される空燃比）、すなわち、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりも小さい（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔ）か否か、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるか否かが判別される。ここで、Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別されたときには、ルーチンはステップ６３０以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする処理が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別されたときには、ルーチンはステップ６３４以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする処理が実行される。

図２１のステップ６２９においてＡ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであると判別され、ルーチンがステップ６３０に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ６３１において、ステップ６２４で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ６３０で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つステップ６２４で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｓｔが算出される。次いで、ステップ６３２において、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ６３１で算出された減量補正量ΔＱｄｓｔだけ少なくされ（Ｑｂｓｔ−ΔＱｄｓｔ）、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、ステップ６３２で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。

一方、図２１のステップ６２９においてＡ／Ｆ≧Ａ／Ｆｓｔであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンであると判別され、ルーチンがステップ６３４に進むと、混合気の空燃比と理論空燃比との差（空燃比さ）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ６３５において、ステップ６２４で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔとステップ６３４で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆとを考慮したときに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになり且つステップ６２４で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｓｔが算出される。次いで、ステップ６３６において、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ６３５で算出された増量補正量ΔＱｉｓｔだけ多くされ（Ｑｂｓｔ＋ΔＱｉｓｔ）、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力され、ルーチンが終了する。

そして、この場合、図２１のステップ６３６で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御される。

一方、図２０のステップ６１３においてＴｌｅａｎ≧Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間が予め定められた期間以上であると判別され、ルーチンが図２２のステップ６４３に進むと、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり且つ図１９のステップ６０９またはステップ６１０で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｒｉｃｈが算出される。次いで、ステップ６４４において、ステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ６４３で算出された増量補正量ΔＱｉｒｉｃｈだけ多くされ（Ｑｂｓｔ＋ΔＱｉｒｉｃｈ）、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力される。次いで、ステップ６４６において、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチに継続的に維持されている期間を示すカウンタＣｒｉｃｈがインクリメントされる。次いで、ステップ６４７において、ステップ６４６でインクリメントされたカウンタＣｒｉｃｈが予め定められた値Ｃｒｉｃｈｔｈ以上になった（Ｃｒｉｃｈ≧Ｃｒｉｃｈｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｃｒｉｃｈ＜Ｃｒｉｃｈｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ６４６に戻り、カウンタＣｒｉｃｈがさらにインクリメントされる。一方、Ｃｒｉｃｈ≧Ｃｒｉｃｈｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ６４８に進み、カウンタＣｒｉｃｈがクリアされ、ルーチンが終了する。

すなわち、このとき、ステップ６４７において、カウンタＣｒｉｃｈが予め定められた値Ｃｒｉｃｈｔｈ以上になるまで、ステップ６４４で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御され続ける。これによれば、三元触媒５２が必要以上に吸蔵してしまっている酸素を放出し、三元触媒の酸素吸蔵能力が回復されると共に、触媒温度（三元触媒の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の未燃燃料しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図２０のステップ６１４においてＴｒｉｃｈ≧Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リッチ継続期間が予め定められた期間以上であると判別され、ルーチンが図２２のステップ６３７に進むと、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つ図１９のステップ６０９またはステップ６１０で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｌｅａｎが算出される。次いで、ステップ６３８において、ステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔがステップ６３７で算出された減量補正量ΔＱｄｌｅａｎだけ少なくされ（Ｑｂｓｔ−ΔＱｄｌｅａｎ）、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量ＴＱに入力される。次いで、ステップ６４０において、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに継続的に維持されている期間を示すカウンタＣｌｅａｎがインクリメントされる。次いで、ステップ６４１において、ステップ６４０でインクリメントされたカウンタＣｌｅａｎが予め定められた値Ｃｌｅａｎｔｈ以上になった（Ｃｌｅａｎ≧Ｃｌｅａｎｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｃｌｅａｎ＜Ｃｌｅａｎｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ６４０に戻り、カウンタＣｌｅａｎがさらにインクリメントされる。一方、Ｃｌｅａｎ≧Ｃｌｅａｎｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ６４２に進み、カウンタＣｌｅａｎがクリアされ、ルーチンが終了する。

すなわち、このとき、ステップ６４１において、カウンタＣｌｅａｎが予め定められた値Ｃｌｅａｎｔｈ以上になるまで、ステップ６３８で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御され続ける。これによれば、三元触媒５２が十分な量の酸素を吸蔵し、三元触媒の酸素放出能力が回復されると共に、触媒温度（三元触媒の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の酸素しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図２１のステップ６２７においてＴｌｅａｎ≧Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リーン継続期間が予め定められた期間以上であると判別され、ルーチンが図２２のステップ６４３に進むと、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとなり且つ図２１のステップ６２４で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを増量する量（増量補正量）ΔＱｉｒｉｃｈが算出される。そして、これ以降、上述したように、ステップ６４４〜ステップ６４８が実行される。

このときにも、ステップ６４７において、カウンタＣｒｉｃｈが予め定められた値Ｃｒｉｃｈｔｈ以上になるまで、ステップ６４４で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御され続ける。これによれば、三元触媒５２が必要以上に吸蔵してしまっている酸素を放出し、三元触媒の酸素吸蔵能力が回復されると共に、触媒温度（三元触媒の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の未燃燃料しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

一方、図２１のステップ６２８においてＴｒｉｃｈ≧Ｔｔｈであると判別され、すなわち、リッチ継続期間が予め定められた期間以上であると判別され、ルーチンが図２２のステップ６３７に進むと、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなり且つ図２１のステップ６２４で設定された目標振幅ＴΔＡ／Ｆｓｔが達成されるように、図１９のステップ６０２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｓｔを減量する量（減量補正量）ΔＱｄｌｅａｎが算出される。そして、これ以降、上述したように、ステップ６３８〜ステップ６４２が実行される。

このときにも、ステップ６４１において、カウンタＣｌｅａｎが予め定められた値Ｃｌｅａｎｔｈ以上になるまで、ステップ６３８で設定された目標燃料噴射量ＴＱの燃料が燃料噴射弁３９から噴射されるように燃料噴射弁の動作が制御され続ける。これによれば、三元触媒５２が十分な量の酸素を吸蔵し、三元触媒の酸素放出能力が回復されると共に、触媒温度（三元触媒の温度）に応じて三元触媒の熱劣化を招くことのない量の酸素しか三元触媒に流入しないことから、三元触媒の熱劣化が抑制される。

Claims

酸化能力を有する触媒を排気通路に備え、燃焼室に形成される混合気の空燃比が目標空燃比よりもリッチであるときには混合気の空燃比が目標空燃比よりも予め定められた度合だけリーンになり且つ理論空燃比よりもリーンになるように混合気の空燃比を制御すると共に混合気の空燃比が目標空燃比よりもリーンであるときには混合気の空燃比が目標空燃比よりも前記予め定められた度合だけリッチになり且つ理論空燃比よりもリッチになるように混合気の空燃比を制御することによって目標空燃比を中心として混合気の空燃比を予め定められた振幅でもって交互に理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とに制御する内燃機関の空燃比制御装置において、燃焼室に吸入される空気の量を吸気量と称し、前記触媒の温度を触媒温度と称したとき、吸気量または触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量が予め定められた量よりも多いときに吸気量に関連して設定される振幅が吸気量が前記予め定められた量よりも少ないときに吸気量に関連して設定される振幅よりも小さく、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときに触媒温度に関連して設定される振幅が触媒温度が前記予め定められた温度よりも低いときに触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さく、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さいときには吸気量に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも大きいときには触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用される内燃機関の空燃比制御装置。
酸化能力を有する触媒を排気通路に備え、燃焼室に形成される混合気の空燃比が目標空燃比よりもリッチであるときには混合気の空燃比が目標空燃比よりも予め定められた度合だけリーンになり且つ理論空燃比よりもリーンになるように混合気の空燃比を制御すると共に混合気の空燃比が目標空燃比よりもリーンであるときには混合気の空燃比が目標空燃比よりも前記予め定められた度合だけリッチになり且つ理論空燃比よりもリッチになるように混合気の空燃比を制御することによって目標空燃比を中心として混合気の空燃比を予め定められた振幅でもって交互に理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とに制御する内燃機関の空燃比制御装置において、燃焼室に吸入される空気の量を吸気量と称し、前記触媒の温度を触媒温度と称したとき、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときには吸気量または触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量が予め定められた量よりも多いときに吸気量に関連して設定される振幅が吸気量が前記予め定められた量よりも少ないときに吸気量に関連して設定される振幅よりも小さく、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときに触媒温度に関連して設定される振幅が触媒温度が前記予め定められた温度よりも低いときに触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さく、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さいときには吸気量に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも大きいときには触媒温度に応じて設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用される内燃機関の空燃比制御装置。
流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中の酸素を吸蔵すると共に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに吸蔵している酸素を放出する酸素吸蔵・放出能力と酸化能力とを有する触媒を排気通路に備え、該触媒がそこに吸蔵されている酸素の量が予め定められた第１の酸素量よりも少ない酸素放出状態にあるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように混合気の空燃比を制御すると共に該触媒がそこに吸蔵されている酸素の量が予め定められた第２の酸素量よりも多い酸素吸蔵状態にあるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように混合気の空燃比を制御することによって理論空燃比を中心として混合気の空燃比を予め定められた振幅でもって交互に理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とに制御する内燃機関の空燃比制御装置において、燃焼室に吸入される空気の量を吸気量と称し、前記触媒の温度を触媒温度と称したとき、吸気量または触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量が予め定められた量よりも多いときに吸気量に関連して設定される振幅が吸気量が前記予め定められた量よりも少ないときに吸気量に関連して設定される振幅よりも小さく、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときに触媒温度に関連して設定される振幅が触媒温度が前記予め定められた温度よりも低いときに触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さく、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さいときには吸気量に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも大きいときには触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用される内燃機関の空燃比制御装置。
流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中の酸素を吸蔵すると共に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに吸蔵している酸素を放出する酸素吸蔵・放出能力と酸化能力とを有する触媒を排気通路に備え、該触媒がそこに吸蔵されている酸素の量が予め定められた第１の酸素量よりも少ない酸素放出状態にあるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように混合気の空燃比を制御すると共に該触媒がそこに吸蔵されている酸素の量が予め定められた第２の酸素量よりも多い酸素吸蔵状態にあるときには混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように混合気の空燃比を制御することによって理論空燃比を中心として混合気の空燃比を予め定められた振幅でもって交互に理論空燃比よりもリーンな空燃比と理論空燃比よりもリッチな空燃比とに制御する内燃機関の空燃比制御装置において、燃焼室に吸入される空気の量を吸気量と称し、前記触媒の温度を触媒温度と称したとき、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときには吸気量または触媒温度に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量が予め定められた量よりも多いときに吸気量に関連して設定される振幅が吸気量が前記予め定められた量よりも少ないときに吸気量に関連して設定される振幅よりも小さく、触媒温度が予め定められた温度よりも高いときに触媒温度に関連して設定される振幅が触媒温度が前記予め定められた温度よりも低いときに触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さく、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも小さいときには吸気量に関連して設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用され、吸気量に関連して設定される振幅が触媒温度に関連して設定される振幅よりも大きいときには触媒温度に応じて設定される振幅が前記予め定められた振幅として採用される内燃機関の空燃比制御装置。
吸気量が多いほど吸気量に関連して設定される振幅が小さい請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
触媒温度が高いほど触媒温度に関連して設定される振幅が小さい請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
前記触媒がそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍の空燃比であるときに窒素酸化物と一酸化炭素と炭化水素とを予め定められた浄化率でもって同時に浄化する三元触媒であって、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中の酸素を吸蔵すると共に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときに吸蔵している酸素を放出する酸素吸蔵・放出能力を有する三元触媒である請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
前記目標空燃比が理論空燃比である請求項１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。