JPWO2011048706A1 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

酸化能力を有する触媒（５２）を排気通路に備える。燃焼室（２５）に形成される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が実行された後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される。リーン制御の終了後にリーン制御が実行されるときにはリーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの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触媒の温度に応じて予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される暫定リーン制御が実行される。

Description

本発明は内燃機関の制御装置に関する。

特開昭６３−４５４４４号公報に、排気通路に三元触媒を備えた火花点火式の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、三元触媒の温度が目標温度よりも高くなったときに、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を通常の量よりも多くすること、すなわち、燃料噴射量の増量によって燃焼室から排出される排気ガスの温度が低くされ、これによって、三元触媒の温度が所定の温度を超えて過剰に高くなることが抑制される。
ところで、上記公報では、内燃機関の回転数（以下、内燃機関の回転数を「機関回転数」という）が大きいことから燃焼室から排出される排気ガスの温度が比較的高くなる内燃機関の運転状態（以下、内燃機関の運転状態を「機関運転状態」という）が継続する期間、或いは、内燃機関の負荷（以下、内燃機関の負荷を「機関負荷」という）が大きいことから燃焼室から排出される排気ガスの温度が比較的高くなる機関運転状態が継続する期間が比較的短いうちは、燃料噴射量の増量が実行されなくても燃焼室から排出される排気ガスの温度は上記目標温度（すなわち、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を通常の量よりも多くするか否かを判定する増量判定温度に相当する）よりも低い。また、機関回転数が大きいほど、或いは、機関負荷が大きいほど上記目標温度は高く設定される。これによれば、機関運転状態が機関回転数が大きい状態にあるとき、或いは、機関運転状態が機関負荷が大きい状態にあるとき、燃料噴射量の増量が直ちに行われ難くなる。そして、これによって、三元触媒の温度を低くするために消費される燃料の量を少なく抑えようとしている。

ところで、上述したように、三元触媒の温度を低くするために燃料噴射量の増量が行われることが公知であるが、この燃料噴射量の増量が行われている間、三元触媒には未燃燃料を含んだ排気ガスが流入することになる。したがって、燃料噴射量の増量が行われている間、三元触媒には少なからず未燃燃料が堆積することになる。
ここで、燃料噴射量の増量が終了された直後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる機関運転状態があると、三元触媒に多くの酸素を含んだ排気ガスが流入することになる。そして、この場合、上述したように、三元触媒には少なからず未燃燃料が堆積していることから、三元触媒に流入する酸素によって三元触媒に堆積している未燃燃料が燃焼し、これによって、三元触媒の温度が上昇し、場合によっては、三元触媒の温度が許容可能な温度を超えてしまい、三元触媒の熱劣化を招くおそれがある。
そして、このことは、少なくとも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、燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比とされる内燃機関にも当てはまる。
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、燃焼室に形成される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が実行されると共に、燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される内燃機関において、リッチ制御の終了後にリーン制御が実行されたとしても触媒の熱劣化を抑制することにある。
この目的を達成するために、１番目の発明では、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が実行された後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される内燃機関において、前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行されるときには該リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記触媒の温度に応じて前記予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される暫定リーン制御が実行される。
この１番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が触媒の温度に応じて小さくされる。ここで、触媒に流入する排気ガス中の酸素による触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量は触媒の温度に依存する。また、この発熱量は触媒に流入する排気ガス中の酸素の量にも依存する。本発明によれば、触媒の温度に応じてリーン度合が小さくされ、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が少なくされることから、リッチ制御中に触媒に堆積した未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が小さくなる。このため、触媒の熱劣化が抑制される。
また、２番目の発明では、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が実行された後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される内燃機関の空燃比制御装置において、前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行されるときに前記触媒の温度が予め定められた温度よりも高いときには該リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される暫定リーン制御が実行される。
この２番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が触媒の温度に応じて小さくされる。ここで、触媒に流入する排気ガス中の酸素による触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量は触媒の温度に依存する。また、この発熱量は触媒に流入する排気ガス中の酸素の量にも依存する。本発明によれば、触媒の温度に応じてリーン度合が小さくされ、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が少なくされることから、リッチ制御中に触媒に堆積した未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が小さくなる。このため、触媒の熱劣化が抑制される。
また、３番目の発明では、１または２番目の発明において、前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記触媒の温度が高いほど前記予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。
この３番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が小さくされる程度が触媒の温度が高いほど大きくされる。ここで、触媒に流入する排気ガス中の酸素による触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量は触媒の温度が高いほど大きい。本発明によれば、触媒温度に応じてリーン度合が小さくされる程度が設定されることから、より効率良く触媒の熱劣化が抑制される。
また、４番目の発明では、１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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燃焼室に吸入される空気の量が予め定められた量よりも少ないときには前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。
この４番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が燃焼室に吸入される空気の量に応じて小さくされる。ここで、触媒に流入した排気ガスは触媒から熱を奪って触媒の温度を低下させる。したがって、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないと触媒の温度が高いことになるので、触媒の熱劣化を抑制するためには、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないときにはリーン度合がさらに小さくされなければならない。そして、排気ガスが触媒から奪う熱量は触媒に流入した排気ガスの量、すなわち、燃焼室に吸入される空気の量に依存する。本発明によれば、燃焼室に吸入される空気の量に応じてリーン度合が小さくされることから、より確実に触媒の熱劣化が抑制される。
また、５番目の発明では、４番目の発明において、前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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燃焼室に吸入される空気の量が前記予め定められた量よりも少ないときには該燃焼室に吸入される空気の量が前記予め定められた量よりも少ないほど前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。
この５番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が小さくされる程度が燃焼室に吸入される空気の量が少ないほど大きくされる。ここで、触媒に流入した排気ガスは触媒から熱を奪って触媒の温度を低下させる。したがって、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないほど触媒の温度が高いことになるので、触媒の熱劣化を抑制するためには、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないときにはリーン度合がさらに小さくされなければならない。そして、排気ガスが触媒から奪う熱量は触媒に流入した排気ガスの量、すなわち、燃焼室に吸入される空気の量が少ないほど小さい。本発明によれば、燃焼室に吸入される空気の量に応じてリーン度合が小さくされる程度が設定されることから、より効率良く触媒の熱劣化が抑制される。
また、６番目の発明では、１〜４番目の発明のいずれか１つにおいて、前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記リッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値が予め定められた値よりも小さいときには前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。
この６番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合がリッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値に応じて小さくされる。ここで、触媒に流入した排気ガスは触媒から熱を奪って触媒の温度を低下させる。したがって、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないと触媒の温度が高いことになるので、触媒の熱劣化を抑制するためには、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないときにはリーン度合がさらに小さくされなければならない。そして、排気ガスが触媒から奪う熱量は触媒に流入した排気ガスの量の積算値、すなわち、燃焼室に吸入された空気の量の積算値に依存する。本発明によれば、リッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値に応じてリーン度合が小さくされることから、より確実に触媒の熱劣化が抑制される。
また、７番目の発明では、６番目の発明において、前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記リッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値が前記予め定められた値よりも小さいときには該積算値が前記予め定められた値よりも小さいほど前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。
この７番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が小さくされる程度がリッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値が小さいほど大きくされる。ここで、触媒に流入した排気ガスは触媒から熱を奪って触媒の温度を低下させる。したがって、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないほど触媒の温度が高いことになるので、触媒の熱劣化を抑制するためには、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないほどリーン度合がさらに小さくされなければならない。そして、排気ガスが触媒から奪う熱量は触媒に流入した排気ガスの量の積算値、すなわち、燃焼室に吸入された空気の量の積算値が小さいほど小さくなる。本発明によれば、燃焼室に吸入された空気の量の積算値に応じてリーン度合が小さくされる程度が設定されることから、より効率良く触媒の熱劣化が抑制される。

図１は本発明の空燃比制御装置が適用される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（Ａ）は通常ストイキ制御およびリッチ制御用の減量補正量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３（Ｂ）は通常ストイキ制御およびリッチ制御用の増量補正量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はリッチ制御用の目標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５は暫定ストイキ制御において減量補正量を触媒温度に応じて補正する補正係数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６は暫定ストイキ制御用の減量補正量を説明するための図である。
図７〜図９は第１実施形態に従った空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。
図１０は第１実施形態のリッチ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。
図１１は第１実施形態の暫定ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。
図１２は第１実施形態の通常ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。
図１３（Ａ）は第２実施形態において暫定ストイキ制御用の減量補正量を触媒温度に応じて補正する補正係数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１３（Ｂ）は第２実施形態において暫定ストイキ制御用の減量補正量を吸気量に応じて補正する補正係数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１４は第２実施形態の暫定ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。
図１５（Ａ）は第３実施形態において暫定ストイキ制御用の減量補正量を触媒温度に応じて補正する補正係数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１５（Ｂ）は第３実施形態において暫定ストイキ制御用の減量補正量を吸気量積算値に応じて補正する補正係数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１６は第３実施形態の暫定ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。
図１７は第４実施形態において暫定ストイキ制御用の基準空燃比を補正する補正係数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１８〜図２０は第４実施形態に従って空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。
図２１は第４実施形態の暫定ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。
図２２は第５実施形態の暫定ストイキ制御において目標リッチ期間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２３は第５実施形態の暫定ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。
図２４は第６実施形態に従って空燃比制御を実行するためのフローチャート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実施形態について説明する。図１において、１０は内燃機関を示している。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（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５３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（以下、窒素酸化物を「ＮＯｘ」と表記する）と、一酸化炭素（以下、一酸化炭素を「ＣＯ」と表記する）と、炭化水素（以下、炭化水素を「ＨＣ」と表記する）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、および、スロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａ、空燃比センサ５３、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（以下、燃焼室に形成される混合気の空燃比を単に「混合気の空燃比」という）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、機関運転状態（内燃機関の運転状態）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通常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る。
そして、第１実施形態の通常ストイキ制御では、空燃比センサ５３によって検出される空燃比（以下、空燃比センサによって検出される空燃比を「検出空燃比」という）と目標空燃比である理論空燃比とを比較し、検出空燃比が理論空燃比よりも小さいとき、すなわち、検出空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、上述したように算出された基準燃料噴射量が予め定められた量（以下、この予め定められた量を「減量補正量」という）だけ少なくされ、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。
ここで、減量補正量は混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにすることができる値に設定される必要がある。したがって、減量補正量は検出空燃比と目標空燃比である理論空燃比との差（以下、検出空燃比と目標空燃比との差を「空燃比差」という）が大きいほど大きい。すなわち、減量補正量は空燃比差に依存する値である。第１実施形態では、このことを考慮し、減量補正量が空燃比差毎に予め実験等によって求められ、この減量補正量が図３（Ａ）に示されているように空燃比差ΔＡ／Ｆの関数のマップの形で減量補正量ΔＱｄとしてＥＣＵ７０に記憶されている。そして、通常ストイキ制御中、検出空燃比が理論空燃比よりも小さいときには、空燃比差ΔＡ／Ｆに基づいて図３（Ａ）のマップから減量補正量ΔＱｄが読み込まれる。
そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、理論空燃比よりもリッチであった混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとされる。
一方、第１実施形態の通常ストイキ制御において、検出空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりも大きいとき、すなわち、検出空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、上述したように算出された基準燃料噴射量が予め定められた量（以下、この予め定められた量を「増量補正量」という）だけ多くされ、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。
ここで、増量補正量は混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにすることができる値に設定される必要がある。したがって、増量補正量は空燃比差（検出空燃比と目標空燃比である理論空燃比との差）が大きいほど大きい。すなわち、増量補正量は空燃比差に依存する値である。第１実施形態では、このことを考慮し、増量補正量が空燃比差毎に予め実験等によって求められ、この増量補正量が図３（Ｂ）に示されているように空燃比差ΔＡ／Ｆの関数のマップの形で増量補正量ΔＱｉとしてＥＣＵ７０に記憶されている。そして、通常ストイキ制御中、空燃比差ΔＡ／Ｆに基づいて図３（Ｂ）のマップから増量補正量ΔＱｉが読み込まれる。
そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、理論空燃比よりもリーンであった混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされる。
このように、第１実施形態の通常ストイキ制御によれば、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が理論空燃比よりもリーンとされ、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混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされ、こうした混合気の空燃比の制御が繰り返されることによって混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比を中心として振幅することになる。このため、全体として、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されることになる。
ところで、三元触媒５２はその酸素吸蔵・放出能力が正常に機能している限り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ってもリーンであってもＮＯｘ、ＣＯ、および、ＨＣを同時に高い浄化率でもって浄化する。言い換えれば、三元触媒に吸蔵されている酸素の量が吸蔵可能な限界値に達してしまうと三元触媒の酸素吸蔵・放出能力が正常に機能しなくなり、この場合、三元触媒はそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに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なくなってしまう。そこで、第１実施形態では、三元触媒５２に吸蔵されている酸素の量が吸蔵可能な限界値に達する前に三元触媒に理論空燃比よりもリッチな排気ガスを供給することによって三元触媒に吸蔵されている酸素を該三元触媒から放出させるために混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御するリッチ制御が実行される。
すなわち、第１実施形態では、三元触媒５２に吸蔵されている酸素を該三元触媒から放出させるべきときに実行されるリッチ制御において目標とすべき理論空燃比よりもリッチな空燃比が機関運転状態毎に予め実験等によって求められ、この空燃比が図４（Ａ）に示されているように機関回転数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ＴＡ／ＦｒとしてＥＣＵ７０に記憶されている。そして、リッチ制御中、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに基づいて図４（Ａ）のマップから目標リッチ空燃比ＴＡ／Ｆｒが読み込まれる。
そして、第１実施形態のリッチ制御では、上述したように吸気量が算出される。そして、この算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を目標リッチ空燃比ＴＡ／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として算出される。
そして、第１実施形態のリッチ制御では、検出空燃比（空燃比センサ５３によって検出される空燃比）と図４（Ａ）のマップから読み込まれた目標リッチ空燃比とを比較し、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも小さいとき、すなわち、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりもリッチであるときには、上述したように算出された基準リッチ燃料噴射量が予め定められた量（減量補正量）だけ少なくされ、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に設定される。
ここで、減量補正量は空燃比差（検出空燃比と目標リッチ空燃比との差）が大きいほど大きく、且つ、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ことができる値に設定される。第１実施形態のリッチ制御では、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも小さいときには、第１実施形態の通常ストイキ制御において利用される図３（Ａ）のマップから読み込まれる減量補正量がリッチ制御における減量補正量として利用される。すなわち、リッチ制御中、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも小さいときには、空燃比差ΔＡ／Ｆに基づいて図３（Ａ）のマップから減量補正量ΔＱｄが読み込まれる。
そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、目標リッチ空燃比よりもリッチであった混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリーンとされる。
一方、第１実施形態のリッチ制御において、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも大きいとき、すなわち、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりもリーンであるときには、上述したように算出された基準リッチ燃料噴射量が予め定められた量（増量補正量）だけ多くされ、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に設定される。
ここで、増量補正量は空燃比差が大きいほど大きく、且つ、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ことができる値に設定される。第１実施形態のリッチ制御では、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも大きいときには、第１実施形態の通常ストイキ制御において利用される図３（Ｂ）のマップから読み込まれる増量補正量がリッチ制御における増量補正量として利用される。すなわち、リッチ制御中、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも大きいときには、空燃比差ΔＡ／Ｆに基づいて図３（Ｂ）のマップから増量補正量ΔＱｉが読み込まれる。
そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、目標リッチ空燃比よりもリーンであった混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリッチとされる。
このように、第１実施形態のリッチ制御によれば、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とされ、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とされ、こうした混合気の空燃比の制御が繰り返されることによって混合気の空燃比が目標リッチ空燃比を中心として振幅することになる。このため、全体として、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比に制御されることになる。そして、第１実施形態では、機関運転状態が許す限り、リッチ制御は三元触媒５２の酸素吸蔵・放出能力を十分に回復させることができる期間に亘って実行される。
ところで、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスには未燃燃料が含まれている。ここで、リッチ制御が実行されている間、三元触媒５２には理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが供給されることから、三元触媒には未燃燃料が供給されることになる。このため、リッチ制御が終了したときには、三元触媒に比較的多量の未燃燃料が堆積している。そして、リッチ制御が終了してから或る一定期間が経過すれば三元触媒の浄化作用によって該三元触媒に堆積している未燃燃料が処理されてしまう。しかしながら、言い換えれば、リッチ制御が終了してから或る一定期間が経過するまでの間は、三元触媒に比較的多量の未燃燃料が堆積していることになる。ここで、上述したように、通常ストイキ制御では混合気の空燃比が目標理論空燃比よりもリーンとされたりリッチとされたりすることによって全体として混合気の空燃比が目標理論空燃比に制御されることから、リッチ制御が終了した直後に通常ストイキ制御が実行された場合、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされると、三元触媒には理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流入することになる。ここで、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスには比較的多量の酸素が含まれていることから、リッチ制御が終了した直後に通常ストイキ制御が実行された場合、三元触媒には比較的多量の酸素が供給されることになる。そして、このとき、三元触媒の温度（以下、三元触媒の温度を「触媒温度」という）が比較的高いと、三元触媒に堆積している燃料が一気に燃焼し、触媒温度が過剰に高くなり、三元触媒の熱劣化を招く可能性がある。そこで、第１実施形態では、リッチ制御が終了してから予め定められた期間が経過するまでの間、混合気の空燃比を以下ように理論空燃比に制御する暫定ストイキ制御が実行される。
すなわち、第１実施形態の暫定ストイキ制御では、通常ストイキ制御と同様に、上述したように吸気量が算出される。そして、この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として算出される共に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）のマップから減量補正量および増量補正量が読み込まれる。そして、第１実施形態の暫定ストイキ制御では、通常ストイキ制御と同様に、混合気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となるように基準燃料噴射量が補正されると共に、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となるように基準燃料噴射量が補正される。ここで、三元触媒の熱劣化を抑制するためには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとされたときに、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンである度合（以下、理論空燃比よりもリーンである度合を「リーン度合」という）が三元触媒の熱劣化を招いてしまう量の酸素が排気ガス中に含まれてしまうリーン度合よりも小さくする必要がある。そこで、第１実施形態の暫定ストイキ制御では、図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量が以下のように補正される。
すなわち、三元触媒に流入する排気ガス中の酸素によって三元触媒に堆積している燃料が燃焼する。そして、この燃料の燃焼量は三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が多いほど大きくなり、また、触媒温度（三元触媒５２の温度）が高いほど大きくなる。すなわち、三元触媒の熱劣化を招いてしまう三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量（以下、この量を「触媒熱劣化酸素量」という）は触媒温度に依存する。第１実施形態では、このことを考慮し、暫定ストイキ制御において混合気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混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにするために基準燃料噴射量を減量補正量によって少なくするときに排気ガス中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量になるように図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量を補正する補正係数が触媒温度毎に予め実験等によって求められ、この補正係数が図５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補正係数ＫとしてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、図５から判るように、補正係数Ｋは触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈ以下であるときには、１．０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、１．０よりも小さい値であって触媒温度Ｔｃが高くなるほど小さい値をとる。そして、暫定ストイキ制御中、触媒温度Ｔｃに基づいて図５のマップから補正係数Ｋが読み込まれる。そして、この補正係数Ｋが図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量に乗じられる。これによれば、図６に示されているように触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈよりも高いときには、触媒温度Ｔｃが高いほど図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量は補正係数によって小さくされる。そして、この小さくされた減量補正量によって上記算出された基準燃料噴射量が少なくされる。これによれば、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排気ガス中に含まれている酸素の量が少なくなることから、三元触媒の熱劣化が抑制されることになる。
一方、第１実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気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、図３（Ｂ）のマップから読み込まれた増量補正量だけ上述したように算出された基準燃料噴射量が多くされ、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。
そして、斯くして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の動作が制御される。
ところで、第１実施形態では、例えば、アクセルペダル６７の踏込量が零になったときのように機関負荷が極めて小さくなったときには、燃料噴射弁３９から噴射される燃料の量が零とされるフューエルカット制御が実行される。すなわち、第１実施形態では、機関負荷が予め定められた負荷よりも小さくなったときに吸気量（燃焼室２５に吸入される空気の量）とし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ＥＣＵ７０に基準吸気量として記憶されている。そして、フューエルカット制御中、ＥＣＵ７０から基準吸気量が読み込まれ、この基準吸気量が目標吸気量に設定される。そして、燃料噴射弁３９から燃料を噴射させずに吸気量が目標吸気量となるようにスロットル弁４６の開度が制御される。
ところで、リッチ制御が終了したときにフューエルカット制御が実行される場合、混合気の空燃比が理論空燃比よりも大幅にリーンになり、三元触媒５２には理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比の排気ガスが流入することになる。ここで、理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比の排気ガスには多量の酸素が含まれていることから、リッチ制御が終了した直後にフューエルカット制御が実行された場合、三元触媒には多量の酸素が供給されることになる。そして、このとき、触媒温度（三元触媒５２の温度）が比較的高いと、リッチ制御中に三元触媒に堆積した燃料が一気に燃焼し、触媒温度が過剰に高くなり、三元触媒の熱劣化を招く可能性がある。そこで、第１実施形態では、リッチ制御が終了してから予め定められた期間が経過するまでの間、機関負荷が予め定められた負荷よりも小さく、通常、フューエルカット制御が実行される場合であっても暫定ストイキ制御が実行される。これによれば、三元触媒の熱劣化が抑制される。
次に、第１実施形態に従った空燃比の制御について図７〜図９および図１０〜図１２を参照して説明する。図７〜図９の空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ１００において、燃焼室２５に形成される混合気（以下、燃焼室に形成される空燃比を単に「混合気」という）の空燃比を理論空燃比よりもリッチ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１０１以降のステップに進み、リッチ制御用の目標燃料噴射量の設定が実行され、そして、場合に応じて、暫定ストイキ制御用の目標燃料噴射量の設定が実行される。一方、リッチ制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは図９のステップ１１６以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比に制御する通常ストイキ制御用の目標燃料噴射量の設定が実行されるか、或いは、燃料噴射量を零にするフューエルカット制御用の目標燃料噴射量および目標吸気量の設定が実行される。
図７のステップ１００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、ルーチンが図９のステップ１１６に進むと、フューエルカット制御（ＦＣ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、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１１７以降のステップに進み、フューエルカット制御用の目標燃料噴射量および目標吸気量の設定が実行される。一方、フューエルカット制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンはステップ１２１以降のステップに進み、通常ストイキ制御用の目標燃料噴射量の設定が実行される。
図９のステップ１１６において、フューエルカット制御の実行が要求されていないと判別され、ルーチンがステップ１２１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１２２において、ステップ１２１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Ｑｂｎとして算出される。次いで、ステップ１２３において、図１２の通常ストイキ空燃比制御が実行される。
図１２の通常ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ４００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ４０１において、ステップ４００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比ＴＡ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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＜ＴＡ／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ッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ４０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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４０６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空燃比制御が実行される。
ステップ４０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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４０２に進むと、ステップ４００で読み込まれた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４０３において、ステップ４０２で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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たときに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基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ４０４において、図９のステップ１２２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ４０３で読み込まれた減量補正量ΔＱｄだけ小さくされ（Ｑｂｎ−ΔＱｄ）、この小さ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。この場合、ステップ４０４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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる。
一方、ステップ４０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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４０６に進むと、ステップ４００で読み込まれた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４０７において、ステップ４０６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、すなわち、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目標燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ４０８において、図９のステップ１２２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ４０７で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｎ＋ΔＱｉ）、この大き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。この場合、ステップ４０８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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになる。
一方、図９のステップ１１６において、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１１７に進むと、フューエルカット制御用の基準吸気量Ｇａｂｆｃが読み込まれる。次いで、ステップ１１８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１１９において、ステップ１１７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。この場合、燃料噴射弁３９からは燃料が噴射されず、ステップ１１９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。
ところで、図７のステップ１００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１０１に進むと、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに応じたリッチ制御用の目標リッチ空燃比ＴＡ／Ｆｒが図４（Ａ）のマップから読み込まれる。
そして、ステップ１０１に次いで、ステップ１０２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１０３において、ステップ１０２で算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を上記目標リッチ空燃比ＴＡ／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１０４において、図１０のリッチ空燃比制御が実行される。
図１０のリッチ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ２００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ２０１において、ステップ２００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆがステップ１０１で読み込まれた目標リッチ空燃比ＴＡ／Ｆｒよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／Ｆｒ）か否か、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＜ＴＡ／Ｆｓｔであると判別されたとき、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たときには、ルーチンはステップ２０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／Ｆｒであると判別されたとき、すなわち、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判別されたときには、ルーチンはステップ２０６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空燃比制御が実行される。
ステップ２０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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２０２に進むと、ステップ２００で読み込まれた空燃比に対するステップ１０１で読み込まれた目標リッチ空燃比の差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ２０３において、ステップ２０２で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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基準リッチ燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ２０４において、図７のステップ１０３で算出された基準リッチ燃料噴射量Ｑｂｒがステップ２０３で読み込まれた減量補正量ΔＱｄだけ小さくされ（Ｑｂｒ−ΔＱｄ）、この小さ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、ルーチンが図７のステップ１０５に進む。この場合、ステップ２０４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、その結果、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。
一方、ステップ２０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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ーンであると判別され、ルーチンがステップ２０６に進むと、ステップ２００で読み込まれた空燃比に対する図７のステップ１０１で読み込まれた目標リッチ空燃比の差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ２０７において、ステップ２０６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、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になるように基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ２０８において、図７のステップ１０３で算出された基準リッチ燃料噴射量Ｑｂｒがステップ２０７で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｒ＋ΔＱｉ）、この大き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、ルーチンが図７のステップ１０５に進む。この場合、ステップ２０８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、その結果、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。
図１０のルーチンが実行されてルーチンがステップ１０５に進むと、ステップ１０１〜ステップ１０４のリッチ制御が実行されている時間を表すカウンタＣ１がインクリメントされる。次いで、ステップ１０６において、ステップ１０５でインクリメントされたカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃ１ｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）か否か、すなわち、リッチ制御が開始されてから三元触媒５２の酸素吸蔵・放出能力を回復させるのに十分な時間が経過したか否かが判別される。ここで、Ｃ１＜Ｃ１ｔｈであると判別されたとき、すなわち、三元触媒の酸素吸蔵・放出能力を回復させるのに十分な時間が経過していないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０１に戻り、ステップ１０１〜ステップ１０４が実行される。これによれば、ステップ１０６において、Ｃ１≧Ｃ１ｔｈであると判別されるまで、すなわち、三元触媒の酸素吸蔵・放出能力を回復させるのに十分な時間が経過したと判別されるまで、ステップ１０１〜ステップ１０５が繰り返される。一方、ステップ１０６において、Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ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１１０以降のステップに進み、暫定ストイキ制御が実行される。
図７のステップ１０６において、Ｃ１≧Ｃ１ｔｈであると判別され、すなわち、リッチ制御が開始されてから三元触媒５２の酸素吸蔵・放出能力を回復させるのに十分な時間が経過したと判別され、ルーチンが図８のステップ１１０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１１１において、ステップ１１０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Ｑｂｎとして算出される。次いで、ステップ１１２において、図１１の暫定ストイキ空燃比制御が実行される。
図１１の暫定ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ３００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ３０１において、ステップ３００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比である理論空燃比ＴＡ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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＜ＴＡ／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ッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ３０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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ッチにする空燃比制御が実行される。
ステップ３０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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３０２に進むと、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３０３において、ステップ３０２で推定された触媒温度Ｔｃに応じた補正係数Ｋが図５のマップから読み込まれる。次いで、ステップ３０４において、ステップ３００で読み込まれた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３０５において、ステップ３０４で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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たときに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基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ３０６において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ３０５で読み込まれた減量補正量ΔＱｄにステップ３０３で読み込まれた補正係数Ｋを乗じた値（ΔＱｄ×Ｋ）だけ小さくされ（Ｑｂｎ−ΔＱｄ×Ｋ）、この小さ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。この場合、ステップ３０６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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる。
一方、ステップ３０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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３１０に進むと、ステップ３００で読み込まれた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３１０で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、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基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ３１２において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ３１１で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｎ＋ΔＱｉｇ）、この大き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。この場合、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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになる。
ところで、三元触媒５２は該三元触媒を通過する排気ガスによって冷却される。ここで、この排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果は三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量が少ないほど小さい。したがって、上述した暫定ストイキ制御において、三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量が比較的少なければ、排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果が比較的小さいことから、混合気のリーン度合（理論空燃比よりもリーンな度合）が比較的大きいと、三元触媒に堆積している燃料の燃焼による三元触媒の熱劣化が生じることになる。しかしながら、逆に、排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果は三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量が多いほど大きい。したがって、上述した暫定ストイキ制御において、三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量が比較的多ければ、排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果が比較的大きいことから、混合気のリーン度合が比較的大きくても、三元触媒に堆積している燃料の燃焼による三元触媒の熱劣化が抑制されることになる。そこで、第１実施形態の暫定ストイキ制御に代えて、以下の暫定ストイキ制御が実行されてもよい。
すなわち、本実施形態（以下「第２実施形態」という）では、暫定ストイキ制御において混合気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混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにするために基準燃料噴射量を減量補正量によって少なくするときに触媒温度と三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量に相当する吸気量（燃焼室２５に吸入される空気の量）を同時に考慮したときに排気ガス中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量（三元触媒の熱劣化を招いてしまう酸素の量）になるように図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量を補正する補正係数が触媒温度毎および吸気量毎に予め実験等によって求められ、これら補正係数が図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示されているようにそれぞれ触媒温度Ｔｃの関数のマップおよび吸気量Ｇａの関数のマップの形で補正係数Ｋ１、Ｋ２としてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、図１３（Ａ）から判るように、補正係数Ｋ１は触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈ以下であるときには、１．０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、１．０よりも小さい値であって触媒温度Ｔｃが高くなるほど小さい値をとる。一方、図１３（Ｂ）から判るように、補正係数Ｋ２は吸気量Ｇａが或る吸気量Ｇａｔｈ以上であるときには、１．０の値をとり、吸気量Ｇａが或る吸気量Ｇａｔｈよりも少ないときには、１．０よりも小さい値であって吸気量Ｇａが少なくなるほど小さい値をとる。そして、第２実施形態の暫定ストイキ制御中、触媒温度Ｔｃに基づいて図１３（Ａ）のマップから補正係数Ｋ１が読み込まれ、吸気量Ｇａに基づいて図１３（Ｂ）のマップから補正係数Ｋ２が読み込まれる。
そして、第２実施形態の暫定ストイキ制御では、第１実施形態の暫定ストイキ制御と同様に、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、この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として算出されると共に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）のマップから減量補正量および増量補正量が読み込まれる。
そして、第２実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気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、図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量に図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）のマップから読み込まれた補正係数Ｋ１、Ｋ２を乗じることによって小さくされた減量補正量だけ上記算出された基準燃料噴射量が少なくされ、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。
そして、斯くして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の動作が制御される。
一方、第２実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりもリーンであるときには、図３（Ｂ）のマップから読み込まれた増量補正量だけ上記算出された基準燃料噴射量が多くされ、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。
そして、斯くして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の動作が制御される。
第２実施形態の暫定ストイキ制御によれば、三元触媒の熱劣化に関連する要因である三元触媒の温度に加えて三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量が考慮されている。このため、三元触媒の熱劣化が抑制された形で三元触媒に堆積している燃料がその燃焼によってさらに早期に処理されることになる。
次に、第２実施形態に従って空燃比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実施形態に従った空燃比制御では、図７〜図９、図１０、図１２、および、図１４のフローチャートが利用される。ここで、図７〜図９、図１０、および、図１２のフローチャートについては既に説明されているのでこれらの説明は省略する。したがって、以下では、図１４のフローチャートについて説明する。
第２実施形態では、図７のステップ１０６において、リッチ制御が開始されてからの経過時間を表すカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃ１ｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）と判別され、図８のステップ１１０およびステップ１１１において、吸気量および基準燃料噴射量Ｑｂｎが算出され、ルーチンがステップ１１２に進むと、図１４の暫定ストイキ空燃比制御が実行される。
図１４の暫定ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ５００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ５０１において、ステップ５００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比ＴＡ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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＜ＴＡ／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ッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ５０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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５１０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空燃比制御が実行される。
ステップ５０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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５０２に進むと、三元触媒の温度（触媒温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ５０３において、ステップ５０２で推定された触媒温度Ｔｃに応じた補正係数Ｋ１が図１３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ５０４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５０５において、ステップ５０４で読み込まれた吸気量に応じた補正係数Ｋ２が図１３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ５０６において、ステップ５００で読み込まれた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５０７において、ステップ５０６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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たときに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基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ５０８において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ５０７で読み込まれた減量補正量ΔＱｄにステップ５０３で読み込まれた補正係数Ｋ１とステップ５０５で読み込まれた補正係数Ｋ２とを乗じた値（ΔＱｄ×Ｋ１×Ｋ２）だけ小さくされ（Ｑｂｎ−ΔＱｄ×Ｋ１×Ｋ２）、この小さ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。この場合、ステップ５０８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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる。
一方、ステップ５０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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５１０に進むと、ステップ５００で読み込まれた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５１１において、ステップ５１０で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、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基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ５１２において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ５１１で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｎ＋ΔＱｉ）、この大き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。この場合、ステップ５１２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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになる。
ところで、上述したように、三元触媒５２は該三元触媒を通過する排気ガスによって冷却される。ここで、この排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果は三元触媒を通過した排気ガスの総量が少ないほど小さい。したがって、上述した暫定ストイキ制御において、リッチ制御が終了してから三元触媒を通過した排気ガスの総量が比較的少なければ、リッチ制御が終了してから三元触媒に与えられた排気ガスによる冷却効果が比較的小さいことから、混合気のリーン度合、すなわち、理論空燃比よりもリーンな度合が比較的大きいと、三元触媒に堆積している燃料の燃焼による三元触媒の熱劣化が生じることになる。しかしながら、逆に、排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果は三元触媒を通過した排気ガスの総量が多いほど大きい。したがって、上述した暫定ストイキ制御において、リッチ制御が終了してから三元触媒を通過した排気ガスの総量が比較的多ければ、リッチ制御が終了してから三元触媒に与えられた排気ガスによる冷却効果が比較的大きいことから、混合気のリーン度合が比較的大きくても、三元触媒に堆積している燃料の燃焼による三元触媒の熱劣化が抑制されることになる。そこで、第１実施形態の暫定ストイキ制御に代えて、以下の暫定ストイキ制御が実行されてもよい。
すなわち、本実施形態（以下「第３実施形態」という）では、暫定ストイキ制御において混合気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混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにするために基準燃料噴射量を減量補正量によって少なくするときに触媒温度とリッチ制御の終了後から三元触媒を通過した排気ガスの総量、すなわち、リッチ制御の終了後からの吸気量の総量とを同時に考慮したときに排気ガス中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量（三元触媒の熱劣化を招いてしまう酸素の量）になるように図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量を補正する補正係数が触媒温度毎およびリッチ制御の終了後からの吸気量積算値毎に予め実験等によって求められ、これら補正係数が図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示されているようにそれぞれ触媒温度Ｔｃの関数のマップおよび吸気量積算値ΣＧａの関数のマップの形で補正係数Ｋ１、Ｋ３としてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、図１５（Ａ）から判るように、補正係数Ｋ１は触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈ以下であるときには、１．０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、１．０よりも小さい値であって触媒温度Ｔｃが高くなるほど小さい値をとる。一方、図１５（Ｂ）から判るように、補正係数Ｋ３は吸気量積算値ΣＧａが或る積算値ΣＧａｔｈ以上であるときには、１．０の値をとり、吸気量積算値ΣＧａが或る積算値ΣＧａｔｈよりも小さいときには、１．０よりも小さい値であって吸気量積算値ΣＧａｔｈが小さくなるほど小さい値をとる。そして、第３実施形態の暫定ストイキ制御では、第１実施形態の暫定ストイキ制御と同様に、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、この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として算出される共に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）のマップから減量補正量および増量補正量が読み込まれる。
そして、第３実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気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、図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量に図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）のマップから読み込まれた補正係数Ｋ１、Ｋ３を乗じることによって小さくされた減量補正量だけ上記算出された基準燃料噴射量が少なくされ、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。
そして、斯くして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の動作が制御される。
一方、第３実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりもリーンであるときには、図３（Ｂ）のマップから読み込まれた増量補正量だけ上記算出された基準燃料噴射量が多くされ、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。
そして、斯くして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お動作が制御される。
第３実施形態の暫定ストイキ制御によれば、三元触媒の熱劣化に関連する要因である三元触媒の温度に加えてリッチ制御の終了後から三元触媒を通過した排気ガスの総量が考慮されている。このため、三元触媒の熱劣化が抑制された形で三元触媒に堆積している燃料がその燃焼によってさらに早期に処理される。また、三元触媒を通過する排気ガスの量を考慮している第２実施形態の暫定ストイキ制御では、その時々において排気ガスが三元触媒から奪う熱量が考慮されるのに対し、第３実施形態の暫定ストイキ制御では、リッチ制御の終了後に排気ガスが三元触媒から奪った熱量が考慮される。すなわち、第３実施形態の暫定ストイキ制御によれば、その時々の三元触媒の温度が考慮されることになる。このため、三元触媒の熱劣化がより確実に抑制される。
次に、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について説明する。第３実施形態に従った空燃比制御では、図７〜図９、図１０、図１２、および、図１６のフローチャートが利用される。ここで、図７〜図９、図１０、および、図１２のフローチャートについては既に説明されているのでこれらの説明は省略する。したがって、以下では、図１６のフローチャートについて説明する。
第３実施形態では、図７のステップ１０６において、リッチ制御が開始されてからの経過時間を表すカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃ１ｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）と判別され、図８のステップ１１０およびステップ１１１において、吸気量および基準燃料噴射量Ｑｂｎが算出され、ルーチンがステップ１１２に進むと、図１６の暫定ストイキ空燃比制御が実行される。
図１６の暫定ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ６００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ６０１において、ステップ６００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比ＴＡ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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＜ＴＡ／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ッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ６０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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６１０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空燃比制御が実行される。
ステップ６０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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６０２に進むと、三元触媒の温度（触媒温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ６０３において、ステップ６０２で推定された触媒温度Ｔｃに応じた補正係数Ｋ１が図１５（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ６０４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じて算出される吸気量のリッチ制御終了後からの積算値ΣＧａが算出される。次いで、ステップ６０５において、ステップ６０４で算出された吸気量積算値ΣＧａに応じた補正係数Ｋ３が図１５（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ６０６において、ステップ６００で読み込まれた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６０７において、ステップ６０６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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たときに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基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ６０８において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ６０７で読み込まれた減量補正量ΔＱｄにステップ６０３で読み込まれた補正係数Ｋ１とステップ６０５で読み込まれた補正係数Ｋ３とを乗じた値（ΔＱｄ×Ｋ１×Ｋ３）だけ小さくされ（Ｑｂｎ−ΔＱｄ×Ｋ１×Ｋ３）、この小さ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。この場合、ステップ６０８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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる。
一方、ステップ６０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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６１０に進むと、ステップ６００で読み込まれた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６１１において、ステップ６１０で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、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基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ６１２において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ６１１で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｎ＋ΔＱｉ）、この大き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。この場合、ステップ６１２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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになる。
ところで、上述した実施形態の暫定ストイキ制御では、目標空燃比が理論空燃比に設定される。この場合、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされたりリッチにされたりすること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。もちろん、第１実施形態の暫定ストイキ制御において、目標空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比（以下、理論空燃比よりもリッチな空燃比を「リッチ空燃比」という）に設定されたとしても、混合気の空燃比がリッチ空燃比よりもリーンにされたりリッチにされたりすることによって全体として混合気の空燃比がリッチ空燃比に制御される。ここで、基準燃料噴射量に対する減量補正量として図３（Ａ）のマップから読み込まれる減量補正量がそのまま利用された場合、基準燃料噴射量が減量補正量によって少なくされたときに混合気の空燃比が理論空燃比よりも大幅にリーンにならないように減量補正量と目標空燃比が理論空燃比よりもリッチな度合（以下、理論空燃比よりもリッチな度合を「リッチ度合」という）とが設定されていれば、リッチ制御の終了後に三元触媒に堆積している燃料が一気に燃焼することがないことから、三元触媒の熱劣化が抑制された形で三元触媒に堆積している燃料が処理されることになる。そこで、上述した実施形態の暫定ストイキ制御に代えて、以下の暫定ストイキ制御が実行されてもよい。
すなわち、本実施形態（以下「第４実施形態」という）では、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基準燃料噴射量を少なくするために図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量が利用されて混合気の空燃比が目標空燃比よりもリーンになったとしても三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量（三元触媒の熱劣化を招いてしまう酸素の量）になる理論空燃比よりも若干リッチな空燃比に基準空燃比である理論空燃比を補正する係数が触媒温度（三元触媒５２の温度）毎に予め実験等によって求められ、この係数が図１７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補正係数Ｋ４としてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、図１７から判るように、補正係数Ｋ４は触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈ以下であるときには、１．０の値をとし、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈよりも高いときには、１．０よりも小さい値であって触媒温度Ｔｃが高くなるほど小さい値をとる。そして、暫定ストイキ制御中、触媒温度Ｔｃに基づいて図１７のマップから補正係数Ｋ４が読み込まれる。
そして、暫定ストイキ制御中、図１７のマップから読み込まれた補正係数Ｋ４が基準空燃比である理論空燃比に乗ぜられ、この補正係数Ｋ４が乗ぜられた基準空燃比が目標空燃比（以下、理論空燃比よりも若干リッチな目標空燃比を「目標弱リッチ空燃比」という）として設定される。
そして、第４実施形態の暫定ストイキ制御では、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、この算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を目標弱リッチ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弱リッチ燃料噴射量として算出される。
そして、第４実施形態の暫定ストイキ制御では、検出空燃比（空燃比センサ５３によって検出される空燃比）と目標弱リッチ空燃比とを比較し、検出空燃比が目標弱リッチ空燃比よりも小さいとき、すなわち、検出空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリッチであるときには、上記算出された基準弱リッチ燃料噴射量が図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量ΔＱｄだけ少なくされ、この少なくされた基準弱リッチ燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。
そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、目標弱リッチ空燃比よりもリッチであった混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンとされると共に、理論空燃比よりも若干リーンとされる。このように混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンとされたときに混合気の空燃比が理論空燃比よりも若干リーンとされることによって、三元触媒５２に堆積している燃料の燃焼による三元触媒の熱劣化が抑制された形で三元触媒に堆積している燃料が燃焼によって処理される。
一方、第４実施形態の暫定ストイキ制御において、検出空燃比が目標弱リッチ空燃比よりも大きいとき、すなわち、検出空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンであるときには、上記算出された基準弱リッチ燃料噴射量が図３（Ｂ）のマップから読み込まれた増量補正量だけ多くされ、この多くされた基準弱リッチ燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。
そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、目標弱リッチ空燃比よりもリーンであった混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリッチとされる。
次に、第４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について説明する。第４実施形態に従った空燃比制御では、図１８〜図２０、図１０、図１２、および、図２１のフローチャートが利用される。ここで、図１０および図１２のフローチャートについては既に説明されているのでこれらの説明は省略する。また、図１８のステップ７００〜ステップ７０６は図７のステップ１００〜ステップ１０６に対応し、図１９のステップ７１３〜ステップ７１５は図８のステップ１１３〜ステップ１１５に対応し、図２０のステップ７１６〜ステップ７２３は図９のステップ１１６〜ステップ１２３に対応しているのでこれらの説明も省略する。したがって、以下では、図１８の残りのステップについて説明する。
第４実施形態では、図１８のステップ７０６において、リーン制御が開始されてからの経過時間を表すカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃｔｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）と判別され、ルーチンが図１９のステップ７１０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７１１において、ステップ７１０で算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を目標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弱リッチ燃料噴射量Ｑｂｓｒとして算出される。次いで、ステップ７１２において、図２１の暫定ストイキ空燃比制御が実行される。
図２１の暫定ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ８００において、三元触媒５２の温度（触媒温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ８０１において、ステップ８００で推定された触媒温度Ｔｃに応じた補正係数Ｋ４が図１７のマップから読み込まれる。次いで、ステップ８０２において、理論空燃比Ａ／Ｆｓｔにステップ８０１で読み込まれた補正係数Ｋ４を乗じた値（Ａ／Ｆｓｔ×Ｋ４）が目標空燃比ＴＡ／Ｆに入力される。次いで、ステップ８０３において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ８０４において、ステップ８０２で読み込まれた空燃比がステップ８０２で設定された目標空燃比、すなわち、目標弱リッチ空燃比よりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／Ｆ）か否か、すなわち、混合気の空燃比が目標弱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＜ＴＡ／Ｆであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ８０５以降のステップに進み、混合気の空燃比を目標弱リッチ空燃比よりもリーンにする空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／Ｆであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が目標弱リッチ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８０９以降のステップに進み、混合気の空燃比を目標弱リッチ空燃比よりもリッチにする空燃比制御が実行される。
ステップ８０４において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／Ｆであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が目標弱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８０５に進むと、ステップ８０３で読み込まれた空燃比に対するステップ８０２で設定された目標弱リッチ空燃比の差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ８０６において、ステップ８０５で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、すなわち、混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリッチであると判別されたときに混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンになるように基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ８０７において、図１９のステップ７１１で算出された基準弱リッチ燃料噴射量Ｑｂｓｒがステップ８０６で読み込まれた減量補正量ΔＱｄだけ小さくされ（Ｑｂｓｒ−ΔＱｄ）、この小さくされた基準弱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。この場合、ステップ８０７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、その結果、混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンになる。
一方、ステップ８０４において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／Ｆであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が目標弱リッチ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８０９に進むと、ステップ８０３で読み込まれた空燃比に対するステップ８０２で設定された目標弱リッチ空燃比の差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ８１０において、ステップ８０９で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、すなわち、混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンであると判別されたときに混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンになるように基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ８１１において、図１９のステップ７１１で算出された基準弱リッチ燃料噴射量Ｑｂｓｒがステップ８１０で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｓｒ＋ΔＱｉ）、この大きくされた基準弱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。この場合、ステップ８１１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、その結果、混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリッチになる。
ところで、上述した第１実施形態の暫定ストイキ制御では、目標空燃比が理論空燃比に設定され、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基準燃料噴射量が少なくされ、一方、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基準燃料噴射量が多くされる。このように混合気の空燃比が制御された場合、基本的には、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチである期間と混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンである期間とは等しくなる。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ッチである期間（以下、この期間を「リッチ期間」という）と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期間（以下、この期間を「リーン期間」という）も等しくなる。ここで、上述したように、リッチ制御の終了後の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中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量（三元触媒の熱劣化を抑制することができる酸素の量）よりも少なくする必要がある。ここで、リッチ期間がリーン期間よりも長くなるように混合気の空燃比が制御されれば、リッチ期間が長い分だけリーン期間が短くなるので、全体として、三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が少なくなる。そして、全体として、三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量になるようにリッチ期間が設定されれば、リッチ制御の終了後の三元触媒の熱劣化が抑制される。そこで、上述した第１実施形態の暫定ストイキ制御に代えて、以下の暫定ストイキ制御が実行されてもよい。
すなわち、触媒温度（三元触媒の温度）が高いほど触媒熱劣化酸素量が少なくなり、リッチ期間が長いほど三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が少なくなることを考慮し、本実施形態（以下「第５実施形態」という）では、三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量を触媒熱劣化酸素量に抑制することができるリッチ期間が触媒温度毎に予め実験等によって求められ、このリッチ期間が図２２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リッチ期間ＴｒとしてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、図２２から判るように、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｌと或る温度Ｔｃｈとの間にあるときには、触媒温度Ｔｃが高くなるほど目標リッチ期間Ｔｒが長くなり、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｌよりも低いときには触媒温度Ｔｃに係わらずリッチ期間Ｔｒは短い一定の期間となり、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｈよりも高いときには触媒温度Ｔｃに係わらずリッチ期間Ｔｒは長い一定の期間となる。
そして、第５実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気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となるように上記算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎが図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量だけ少なくされ、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。そして、斯くして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の動作が制御される。
一方、第５実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気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ッチとなるように上記算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎが図３（Ｂ）のマップから読み込まれた増量補正量だけ多くされ、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。そして、斯くして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の動作が制御される。
そして、第５実施形態の暫定ストイキ制御では、触媒温度Ｔｃに応じた目標リッチ期間が図２２のマップから読み込まれる。そして、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになっているとしても図２２のマップから読み込まれた目標リッチ期間が経過するまでは増量補正量によって増量された基準燃料噴射量を目標燃料噴射量とする制御が継続される。これによれば、リッチ期間が長くなる分だけリーン期間が短くなることから、リッチ制御の終了後の三元触媒の熱劣化が抑制される。
次に、第５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について説明する。第５実施形態に従った空燃比制御では、図７〜図９、図１０、図１２、および、図２３のフローチャートが利用される。ここで、図７〜図９、図１０、および、図１２のフローチャートについては既に説明されているのでこれらの説明は省略する。したがって、以下では、図２３のフローチャートについて説明する。
第５実施形態では、図７のステップ１０６において、リッチ制御が開始されてからの経過時間を表すカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃ１ｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）と判別され、図８のステップ１１０およびステップ１１１において、吸気量および基準燃料噴射量Ｑｂｎが算出され、ルーチンがステップ１１２に進むと、図２３の暫定ストイキ空燃比制御が実行される。
図２３の暫定ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ９００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ９０１において、ステップ９００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比ＴＡ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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＜ＴＡ／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ッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ９０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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９０６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空燃比制御が実行される。
ステップ９０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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９０２に進むと、ステップ９００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆ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９０３において、ステップ９０２で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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たときに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基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ９０４において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ９０３で読み込まれた減量補正量ΔＱｄだけ小さくされ（Ｑｂｎ−ΔＱｄ）、この小さ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。この場合、ステップ９０４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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる。
一方、ステップ９０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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９０６に進むと、三元触媒の温度（触媒温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ９０７において、ステップ９０６で推定された触媒温度Ｔｃに応じた目標リッチ期間Ｔｒが図２２のマップから読み込まれる。次いで、ステップ９０８において、ステップ９００で読み込まれた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９０９において、ステップ９０８で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、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基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ９１０において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ９０９で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｎ＋ΔＱｉ）、この大き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、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ステップ９１０で増量補正量ΔＱｉだけ大きくされた基準燃料噴射量Ｑｂｎが目標燃料噴射量ＴＱに入力されてから経過した時間を表すカウンタＣ３がインクリメントされる。次いで、ステップ９１３において、ステップ９１２でインクリメントされたカウンタＣ３がステップ９０７で読み込まれた目標リッチ期間Ｔｒを超えた（Ｃ３≧Ｔｒ）か否かが判別される。ここで、Ｃ３＜Ｔｒであると判別されたときには、ルーチンはステップ９１２に戻り、ステップ９１２が実行される。すなわち、ステップ９１３において、Ｃ３≧Ｔｒであると判別されるまでは、ステップ９１２が繰り返される。そして、ステップ９１３において、Ｃ３≧Ｔｒであると判別されたときには、ルーチンがステップ９１４に進み、カウンタＣ３がリセットされ、ルーチンが終了する。この場合、目標リッチ期間が経過するまでの間、ステップ９１０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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになる。
ところで、上述した実施形態では、リッチ制御の終了後に必ず暫定ストイキ制御が実行される。しかしながら、リッチ制御の終了後に通常ストイキ制御が実行されたとしても三元触媒５２の熱劣化が生じない温度よりも触媒温度（三元触媒の温度）が低いときには暫定ストイキ制御が実行されずに通常ストイキ制御が実行されてもよい。また、リッチ制御の終了後にフューエルカット制御が実行されたとしても三元触媒の熱劣化が生じない温度よりも触媒温度が低いときには暫定ストイキ制御が実行されずにフューエルカット制御が実行されてもよい。そこで、上述した実施形態において、暫定ストイキ制御が以下のように実行されてもよい。
すなわち、本実施形態（以下「第６実施形態」という）では、リッチ制御の終了時に触媒温度（三元触媒の温度）が推定される。そして、機関運転状態が通常であれば通常ストイキ制御を実行する状態にあるときに、触媒温度が通常ストイキ制御が実行された場合に三元触媒の熱劣化を招いてしまう温度（以下、この温度を「第１触媒熱劣化温度」という）よりも低いときには、暫定ストイキ制御が実行されずに通常ストイキ制御が実行される。一方、触媒温度が第１触媒熱劣化温度以上であるときには、暫定ストイキ制御が実行される。また、機関運転状態が通常であればフューエルカット制御を実行する状態にあるときに、触媒温度がフューエルカット制御が実行された場合に三元触媒の熱劣化を招いてしまう温度（以下、この温度を「第２触媒熱劣化温度」という）よりも低いときには、暫定ストイキ制御が実行されずにフューエルカット制御が実行される。一方、触媒温度が第２触媒熱劣化温度以上であるときには、暫定ストイキ制御が実行される。
これによれば、触媒温度が第１触媒熱劣化温度よりも低いときに暫定ストイキ制御が実行されずに通常ストイキ制御が実行されることから、その分だけ三元触媒の浄化機能が早期に最大限に発揮される。また、触媒温度が第２触媒熱劣化温度よりも低いときに暫定ストイキ制御が実行されずにフューエルカット制御が実行されることから、その分だけ燃費が向上する。
なお、フューエルカット制御が実行されたときに三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量は通常ストイキ制御が実行されたときに三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量よりも多いことから、第２触媒熱劣化温度は第１触媒熱劣化温度よりも低く設定される。
次に、第６実施形態に従って空燃比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６実施形態に従った空燃比制御では、図７、図９、図１０〜図１２、および、図２４のフローチャートが利用される。ここで、図７、図９、および、図１０〜図１２のフローチャートについては既に説明されているのでこれらの説明は省略する。したがって、以下では、図２４のフローチャートについて説明する。
第６実施形態では、図７のステップ１０６において、リッチ制御が開始されてからの経過時間を表すカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃ１ｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）と判別され、ルーチンがステップ１００７に進むと、触媒温度（三元触媒の温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ１００８において、フューエルカット制御（ＦＣ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、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１００９以降のステップに進む。一方、フューエルカット制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０１６以降のステップに進む。
ステップ１００８で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１００９に進むと、ステップ１００７で推定された触媒温度Ｔｃが第２触媒熱劣化温度（フューエルカット制御が実行された場合に三元触媒の熱劣化を招いてしまう温度）以上（Ｔｃ≧Ｔｃｔｈ２）か否かが判別される。ここで、Ｔｃ≧Ｔｃｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０１０以降のステップに進み、暫定ストイキ制御が実行される。なお、ステップ１０１０〜ステップ１０１５はそれぞれ図８のステップ１１０〜ステップ１１５に対応するのでこれらステップの説明は省略する。一方、Ｔｃ＜Ｔｃｔｈ２であると判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。この場合、次に図７のルーチンが開始され、ステップ１００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、ルーチンが図９のステップ１１６に進み、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１１７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ことになる。
一方、ステップ１００８において、フューエルカット制御の実行が要求されていないと判別され、ルーチンがステップ１０１６に進むと、ステップ１００７で推定された触媒温度Ｔｃが第１触媒熱劣化温度（通常ストイキ制御が実行された場合に三元触媒の熱劣化を招いてしまう温度）以上（Ｔｃ≧Ｔｃｔｈ１）か否かが判別される。ここで、Ｔｃ≧Ｔｃｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０１０以降のステップに進み、暫定ストイキ制御が実行される。なお、ステップ１０１０〜ステップ１０１５はそれぞれ図８のステップ１１０〜ステップ１１５に対応するのでこれらステップの説明は省略する。一方、Ｔｃ＜Ｔｃｔｈ１であると判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。この場合、次に図７のルーチンが開始され、ステップ１００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、ルーチンが図９のステップ１１６に進み、フューエルカット制御の実行が要求されていないと判別され、ルーチンがステップ１２１以降のステップに進み、通常ストイキ制御が実行されることになる。
なお、上述した各実施形態の暫定ストイキ制御による三元触媒の熱劣化の抑制は不整合のない範囲で適宜組み合わせられてもよい。
また、上述した各実施形態の暫定ストイキ制御では、触媒温度が高いほど減量補正量が小さく設定される。しかしながら、減量補正量を小さくする程度が触媒温度に応じて段階的に設定されてもよい。すなわち、触媒温度の領域が複数の領域に分割され、各領域において減量補正量を小さくする係数として一定値の係数が用意され、触媒温度に応じていずれかの領域に用意されている係数が減量補正量を小さくする係数として利用されてもよい。
また、上述した実施形態は三元触媒を有する内燃機関に本発明の空燃比制御装置を適用したものである。しかしながら、本発明の空燃比制御装置は少なくとも酸化能力を備えた触媒を有する内燃機関に適用可能である。
また、上述した実施形態では、リッチ制御の終了後に通常ストイキ制御またはフューエルカット制御が実行される場合に触媒温度に応じて三元触媒の熱劣化を抑制するために減量補正量が通常ストイキ制御における減量補正量よりも小さくする暫定ストイキ制御が実行される。しかしながら、本発明はリッチ制御の終了後に混合気の空燃比が理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御され或いは混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される場合に適用可能であり、この場合、リーン制御の代わりに上述した実施形態の暫定ストイキ制御に対応する暫定リーン制御が実行されることになる。

【０００２】
量が行われることが公知であるが、この燃料噴射量の増量が行われている間、三元触媒には未燃燃料を含んだ排気ガスが流入することになる。したがって、燃料噴射量の増量が行われている間、三元触媒には少なからず未燃燃料が堆積することになる。
ここで、燃料噴射量の増量が終了された直後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる機関運転状態があると、三元触媒に多くの酸素を含んだ排気ガスが流入することになる。そして、この場合、上述したように、三元触媒には少なからず未燃燃料が堆積していることから、三元触媒に流入する酸素によって三元触媒に堆積している未燃燃料が燃焼し、これによって、三元触媒の温度が上昇し、場合によっては、三元触媒の温度が許容可能な温度を超えてしまい、三元触媒の熱劣化を招くおそれがある。
そして、このことは、少なくとも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、燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比とされる内燃機関にも当てはまる。
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、燃焼室に形成される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が実行されると共に、燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される内燃機関において、リッチ制御の終了後にリーン制御が実行されたとしても触媒の熱劣化を抑制することにある。
この目的を達成するために、１番目の発明では、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が実行された後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される内燃機関であって、前記リッチ制御中に前記触媒に未燃燃料が堆積し、前記リッチ制御の終了時点で前記触媒に堆積している未燃燃料の量が前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行された場合に前記触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって前記触媒に熱劣化が生じる量となる期間に亘って前記リッチ制御が実行される内燃機関において、前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行されるときには該リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に

【０００３】
制御されるときの該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前記触媒の温度に応じて前記予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される暫定リーン制御が実行される。
この１番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が触媒の温度に応じて小さくされる。ここで、触媒に流入する排気ガス中の酸素による触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量は触媒の温度に依存する。また、この発熱量は触媒に流入する排気ガス中の酸素の量にも依存する。本発明によれば、触媒の温度に応じてリーン度合が小さくされ、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が少なくされることから、リッチ制御中に触媒に堆積した未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が小さくなる。このため、触媒の熱劣化が抑制される。
また、２番目の発明では、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が実行された後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される内燃機関の空燃比制御装置であって、前記リッチ制御中に前記触媒に未燃燃料が堆積し、前記リッチ制御の終了時点で前記触媒に堆積している未燃燃料の量が前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行された場合に前記触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって前記触媒に熱劣化が生じる量となる期間に亘って前記リッチ制御が実行される内燃機関の空燃比制御装置において、前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行されるときに前記触媒の温度が予め定められた温度よりも高いときには該リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される暫定リーン制御が実行される。
この２番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が触媒の温度に応じて小さくされる。ここで、触媒に流入する排気ガス中の酸素による触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量は触媒の温度に依存する。また、この発熱量は触媒に流入する排気ガス中の酸素の量にも依存する。本発明によれば、触媒の温度に応じてリーン度合が小さくされ、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が少

本発明は内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１に、排気通路に三元触媒を備えた火花点火式の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、三元触媒の温度が目標温度よりも高くなったときに、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を通常の量よりも多くすること、すなわち、燃料噴射量の増量によって燃焼室から排出される排気ガスの温度が低くされ、これによって、三元触媒の温度が所定の温度を超えて過剰に高くなることが抑制される。

ところで、上記公報では、内燃機関の回転数（以下、内燃機関の回転数を「機関回転数」という）が大きいことから燃焼室から排出される排気ガスの温度が比較的高くなる内燃機関の運転状態（以下、内燃機関の運転状態を「機関運転状態」という）が継続する期間、或いは、内燃機関の負荷（以下、内燃機関の負荷を「機関負荷」という）が大きいことから燃焼室から排出される排気ガスの温度が比較的高くなる機関運転状態が継続する期間が比較的短いうちは、燃料噴射量の増量が実行されなくても燃焼室から排出される排気ガスの温度は上記目標温度（すなわち、燃料噴射弁から噴射される燃料の量を通常の量よりも多くするか否かを判定する増量判定温度に相当する）よりも低い。また、機関回転数が大きいほど、或いは、機関負荷が大きいほど上記目標温度は高く設定される。これによれば、機関運転状態が機関回転数が大きい状態にあるとき、或いは、機関運転状態が機関負荷が大きい状態にあるとき、燃料噴射量の増量が直ちに行われ難くなる。そして、これによって、三元触媒の温度を低くするために消費される燃料の量を少なく抑えようとしている。

特開昭６３−４５４４４号公報

ところで、上述したように、三元触媒の温度を低くするために燃料噴射量の増量が行われることが公知であるが、この燃料噴射量の増量が行われている間、三元触媒には未燃燃料を含んだ排気ガスが流入することになる。したがって、燃料噴射量の増量が行われている間、三元触媒には少なからず未燃燃料が堆積することになる。

ここで、燃料噴射量の増量が終了された直後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる機関運転状態があると、三元触媒に多くの酸素を含んだ排気ガスが流入することになる。そして、この場合、上述したように、三元触媒には少なからず未燃燃料が堆積していることから、三元触媒に流入する酸素によって三元触媒に堆積している未燃燃料が燃焼し、これによって、三元触媒の温度が上昇し、場合によっては、三元触媒の温度が許容可能な温度を超えてしまい、三元触媒の熱劣化を招くおそれがある。

そして、このことは、少なくとも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、燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比とされる内燃機関にも当てはまる。

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、燃焼室に形成される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が実行されると共に、燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される内燃機関において、リッチ制御の終了後にリーン制御が実行されたとしても触媒の熱劣化を抑制することにある。

この目的を達成するために、１番目の発明では、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が実行された後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される内燃機関であって、前記リッチ制御中に前記触媒に未燃燃料が堆積し、前記リッチ制御の終了時点で前記触媒に堆積している未燃燃料の量が前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行された場合に前記触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって前記触媒に熱劣化が生じる量となる期間に亘って前記リッチ制御が実行される内燃機関において、前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行されるときには該リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記触媒の温度に応じて前記予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される暫定リーン制御が実行される。

この１番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が触媒の温度に応じて小さくされる。ここで、触媒に流入する排気ガス中の酸素による触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量は触媒の温度に依存する。また、この発熱量は触媒に流入する排気ガス中の酸素の量にも依存する。本発明によれば、触媒の温度に応じてリーン度合が小さくされ、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が少なくされることから、リッチ制御中に触媒に堆積した未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が小さくなる。このため、触媒の熱劣化が抑制される。

また、２番目の発明では、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が実行された後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される内燃機関の空燃比制御装置であって、前記リッチ制御中に前記触媒に未燃燃料が堆積し、前記リッチ制御の終了時点で前記触媒に堆積している未燃燃料の量が前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行された場合に前記触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって前記触媒に熱劣化が生じる量となる期間に亘って前記リッチ制御が実行される内燃機関の空燃比制御装置において、前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行されるときに前記触媒の温度が予め定められた温度よりも高いときには該リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される暫定リーン制御が実行される。

この２番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が触媒の温度に応じて小さくされる。ここで、触媒に流入する排気ガス中の酸素による触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量は触媒の温度に依存する。また、この発熱量は触媒に流入する排気ガス中の酸素の量にも依存する。本発明によれば、触媒の温度に応じてリーン度合が小さくされ、触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が少なくされることから、リッチ制御中に触媒に堆積した未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量が小さくなる。このため、触媒の熱劣化が抑制される。

また、３番目の発明では、１または２番目の発明において、前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記触媒の温度が高いほど前記予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。

この３番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が小さくされる程度が触媒の温度が高いほど大きくされる。ここで、触媒に流入する排気ガス中の酸素による触媒に堆積している未燃燃料の燃焼によって発生する発熱量は触媒の温度が高いほど大きい。本発明によれば、触媒温度に応じてリーン度合が小さくされる程度が設定されることから、より効率良く触媒の熱劣化が抑制される。

また、４番目の発明では、１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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燃焼室に吸入される空気の量が予め定められた量よりも少ないときには前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。

この４番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が燃焼室に吸入される空気の量に応じて小さくされる。ここで、触媒に流入した排気ガスは触媒から熱を奪って触媒の温度を低下させる。したがって、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないと触媒の温度が高いことになるので、触媒の熱劣化を抑制するためには、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないときにはリーン度合がさらに小さくされなければならない。そして、排気ガスが触媒から奪う熱量は触媒に流入した排気ガスの量、すなわち、燃焼室に吸入される空気の量に依存する。本発明によれば、燃焼室に吸入される空気の量に応じてリーン度合が小さくされることから、より確実に触媒の熱劣化が抑制される。

また、５番目の発明では、４番目の発明において、前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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燃焼室に吸入される空気の量が前記予め定められた量よりも少ないときには該燃焼室に吸入される空気の量が前記予め定められた量よりも少ないほど前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。

この５番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が小さくされる程度が燃焼室に吸入される空気の量が少ないほど大きくされる。ここで、触媒に流入した排気ガスは触媒から熱を奪って触媒の温度を低下させる。したがって、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないほど触媒の温度が高いことになるので、触媒の熱劣化を抑制するためには、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないときにはリーン度合がさらに小さくされなければならない。そして、排気ガスが触媒から奪う熱量は触媒に流入した排気ガスの量、すなわち、燃焼室に吸入される空気の量が少ないほど小さい。本発明によれば、燃焼室に吸入される空気の量に応じてリーン度合が小さくされる程度が設定されることから、より効率良く触媒の熱劣化が抑制される。

また、６番目の発明では、１〜４番目の発明のいずれか１つにおいて、前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記リッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値が予め定められた値よりも小さいときには前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。

この６番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合がリッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値に応じて小さくされる。ここで、触媒に流入した排気ガスは触媒から熱を奪って触媒の温度を低下させる。したがって、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないと触媒の温度が高いことになるので、触媒の熱劣化を抑制するためには、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないときにはリーン度合がさらに小さくされなければならない。そして、排気ガスが触媒から奪う熱量は触媒に流入した排気ガスの量の積算値、すなわち、燃焼室に吸入された空気の量の積算値に依存する。本発明によれば、リッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値に応じてリーン度合が小さくされることから、より確実に触媒の熱劣化が抑制される。

また、７番目の発明では、６番目の発明において、前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記リッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値が前記予め定められた値よりも小さいときには該積算値が前記予め定められた値よりも小さいほど前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される。

この７番目の発明によれば、リッチ制御の終了後、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されるときのリーン度合が小さくされる程度がリッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値が小さいほど大きくされる。ここで、触媒に流入した排気ガスは触媒から熱を奪って触媒の温度を低下させる。したがって、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないほど触媒の温度が高いことになるので、触媒の熱劣化を抑制するためには、排気ガスが触媒から奪う熱量が少ないほどリーン度合がさらに小さくされなければならない。そして、排気ガスが触媒から奪う熱量は触媒に流入した排気ガスの量の積算値、すなわち、燃焼室に吸入された空気の量の積算値が小さいほど小さくなる。本発明によれば、燃焼室に吸入された空気の量の積算値に応じてリーン度合が小さくされる程度が設定されることから、より効率良く触媒の熱劣化が抑制される。

図１は本発明の空燃比制御装置が適用される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（Ａ）は通常ストイキ制御およびリッチ制御用の減量補正量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３（Ｂ）は通常ストイキ制御およびリッチ制御用の増量補正量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はリッチ制御用の目標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５は暫定ストイキ制御において減量補正量を触媒温度に応じて補正する補正係数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６は暫定ストイキ制御用の減量補正量を説明するための図である。 図７は第１実施形態に従った空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図８は第１実施形態に従った空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図９は第１実施形態に従った空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図１０は第１実施形態のリッチ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図１１は第１実施形態の暫定ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図１２は第１実施形態の通常ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図１３（Ａ）は第２実施形態において暫定ストイキ制御用の減量補正量を触媒温度に応じて補正する補正係数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１３（Ｂ）は第２実施形態において暫定ストイキ制御用の減量補正量を吸気量に応じて補正する補正係数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１４は第２実施形態の暫定ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図１５（Ａ）は第３実施形態において暫定ストイキ制御用の減量補正量を触媒温度に応じて補正する補正係数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１５（Ｂ）は第３実施形態において暫定ストイキ制御用の減量補正量を吸気量積算値に応じて補正する補正係数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１６は第３実施形態の暫定ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図１７は第４実施形態において暫定ストイキ制御用の基準空燃比を補正する補正係数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１８は第４実施形態に従って空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図１９は第４実施形態に従って空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図２０は第４実施形態に従って空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図２１は第４実施形態の暫定ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図２２は第５実施形態の暫定ストイキ制御において目標リッチ期間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２３は第５実施形態の暫定ストイキ空燃比制御を実行するためのフローチャートの一例を示した図である。 図２４は第６実施形態に従って空燃比制御を実行するためのフローチャート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実施形態について説明する。図１において、１０は内燃機関を示している。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（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５３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（以下、窒素酸化物を「ＮＯｘ」と表記する）と、一酸化炭素（以下、一酸化炭素を「ＣＯ」と表記する）と、炭化水素（以下、炭化水素を「ＨＣ」と表記する）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、および、スロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａ、空燃比センサ５３、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（以下、燃焼室に形成される混合気の空燃比を単に「混合気の空燃比」という）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、機関運転状態（内燃機関の運転状態）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通常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る。

そして、第１実施形態の通常ストイキ制御では、空燃比センサ５３によって検出される空燃比（以下、空燃比センサによって検出される空燃比を「検出空燃比」という）と目標空燃比である理論空燃比とを比較し、検出空燃比が理論空燃比よりも小さいとき、すなわち、検出空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、上述したように算出された基準燃料噴射量が予め定められた量（以下、この予め定められた量を「減量補正量」という）だけ少なくされ、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。

ここで、減量補正量は混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにすることができる値に設定される必要がある。したがって、減量補正量は検出空燃比と目標空燃比である理論空燃比との差（以下、検出空燃比と目標空燃比との差を「空燃比差」という）が大きいほど大きい。すなわち、減量補正量は空燃比差に依存する値である。第１実施形態では、このことを考慮し、減量補正量が空燃比差毎に予め実験等によって求められ、この減量補正量が図３（Ａ）に示されているように空燃比差ΔＡ／Ｆの関数のマップの形で減量補正量ΔＱｄとしてＥＣＵ７０に記憶されている。そして、通常ストイキ制御中、検出空燃比が理論空燃比よりも小さいときには、空燃比差ΔＡ／Ｆに基づいて図３（Ａ）のマップから減量補正量ΔＱｄが読み込まれる。

そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、理論空燃比よりもリッチであった混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとされる。

一方、第１実施形態の通常ストイキ制御において、検出空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりも大きいとき、すなわち、検出空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、上述したように算出された基準燃料噴射量が予め定められた量（以下、この予め定められた量を「増量補正量」という）だけ多くされ、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。

ここで、増量補正量は混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにすることができる値に設定される必要がある。したがって、増量補正量は空燃比差（検出空燃比と目標空燃比である理論空燃比との差）が大きいほど大きい。すなわち、増量補正量は空燃比差に依存する値である。第１実施形態では、このことを考慮し、増量補正量が空燃比差毎に予め実験等によって求められ、この増量補正量が図３（Ｂ）に示されているように空燃比差ΔＡ／Ｆの関数のマップの形で増量補正量ΔＱｉとしてＥＣＵ７０に記憶されている。そして、通常ストイキ制御中、空燃比差ΔＡ／Ｆに基づいて図３（Ｂ）のマップから増量補正量ΔＱｉが読み込まれる。

そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、理論空燃比よりもリーンであった混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされる。

このように、第１実施形態の通常ストイキ制御によれば、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が理論空燃比よりもリーンとされ、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混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチとされ、こうした混合気の空燃比の制御が繰り返されることによって混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比を中心として振幅することになる。このため、全体として、混合気の空燃比が理論空燃比に制御されることになる。

ところで、三元触媒５２はその酸素吸蔵・放出能力が正常に機能している限り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ってもリーンであってもＮＯｘ、ＣＯ、および、ＨＣを同時に高い浄化率でもって浄化する。言い換えれば、三元触媒に吸蔵されている酸素の量が吸蔵可能な限界値に達してしまうと三元触媒の酸素吸蔵・放出能力が正常に機能しなくなり、この場合、三元触媒はそこに流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときに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なくなってしまう。そこで、第１実施形態では、三元触媒５２に吸蔵されている酸素の量が吸蔵可能な限界値に達する前に三元触媒に理論空燃比よりもリッチな排気ガスを供給することによって三元触媒に吸蔵されている酸素を該三元触媒から放出させるために混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御するリッチ制御が実行される。

すなわち、第１実施形態では、三元触媒５２に吸蔵されている酸素を該三元触媒から放出させるべきときに実行されるリッチ制御において目標とすべき理論空燃比よりもリッチな空燃比が機関運転状態毎に予め実験等によって求められ、この空燃比が図４（Ａ）に示されているように機関回転数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ＴＡ／ＦｒとしてＥＣＵ７０に記憶されている。そして、リッチ制御中、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに基づいて図４（Ａ）のマップから目標リッチ空燃比ＴＡ／Ｆｒが読み込まれる。

そして、第１実施形態のリッチ制御では、上述したように吸気量が算出される。そして、この算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を目標リッチ空燃比ＴＡ／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として算出される。

そして、第１実施形態のリッチ制御では、検出空燃比（空燃比センサ５３によって検出される空燃比）と図４（Ａ）のマップから読み込まれた目標リッチ空燃比とを比較し、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも小さいとき、すなわち、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりもリッチであるときには、上述したように算出された基準リッチ燃料噴射量が予め定められた量（減量補正量）だけ少なくされ、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に設定される。

ここで、減量補正量は空燃比差（検出空燃比と目標リッチ空燃比との差）が大きいほど大きく、且つ、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ことができる値に設定される。第１実施形態のリッチ制御では、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも小さいときには、第１実施形態の通常ストイキ制御において利用される図３（Ａ）のマップから読み込まれる減量補正量がリッチ制御における減量補正量として利用される。すなわち、リッチ制御中、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも小さいときには、空燃比差ΔＡ／Ｆに基づいて図３（Ａ）のマップから減量補正量ΔＱｄが読み込まれる。

そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、目標リッチ空燃比よりもリッチであった混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリーンとされる。

一方、第１実施形態のリッチ制御において、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも大きいとき、すなわち、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりもリーンであるときには、上述したように算出された基準リッチ燃料噴射量が予め定められた量（増量補正量）だけ多くされ、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に設定される。

ここで、増量補正量は空燃比差が大きいほど大きく、且つ、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ことができる値に設定される。第１実施形態のリッチ制御では、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも大きいときには、第１実施形態の通常ストイキ制御において利用される図３（Ｂ）のマップから読み込まれる増量補正量がリッチ制御における増量補正量として利用される。すなわち、リッチ制御中、検出空燃比が目標リッチ空燃比よりも大きいときには、空燃比差ΔＡ／Ｆに基づいて図３（Ｂ）のマップから増量補正量ΔＱｉが読み込まれる。

そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、目標リッチ空燃比よりもリーンであった混合気の空燃比が目標リッチ空燃比よりもリッチとされる。

このように、第１実施形態のリッチ制御によれば、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とされ、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とされ、こうした混合気の空燃比の制御が繰り返されることによって混合気の空燃比が目標リッチ空燃比を中心として振幅することになる。このため、全体として、混合気の空燃比が目標リッチ空燃比に制御されることになる。そして、第１実施形態では、機関運転状態が許す限り、リッチ制御は三元触媒５２の酸素吸蔵・放出能力を十分に回復させることができる期間に亘って実行される。

ところで、理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスには未燃燃料が含まれている。ここで、リッチ制御が実行されている間、三元触媒５２には理論空燃比よりもリッチな空燃比の排気ガスが供給されることから、三元触媒には未燃燃料が供給されることになる。このため、リッチ制御が終了したときには、三元触媒に比較的多量の未燃燃料が堆積している。そして、リッチ制御が終了してから或る一定期間が経過すれば三元触媒の浄化作用によって該三元触媒に堆積している未燃燃料が処理されてしまう。しかしながら、言い換えれば、リッチ制御が終了してから或る一定期間が経過するまでの間は、三元触媒に比較的多量の未燃燃料が堆積していることになる。ここで、上述したように、通常ストイキ制御では混合気の空燃比が目標理論空燃比よりもリーンとされたりリッチとされたりすることによって全体として混合気の空燃比が目標理論空燃比に制御されることから、リッチ制御が終了した直後に通常ストイキ制御が実行された場合、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされると、三元触媒には理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスが流入することになる。ここで、理論空燃比よりもリーンな空燃比の排気ガスには比較的多量の酸素が含まれていることから、リッチ制御が終了した直後に通常ストイキ制御が実行された場合、三元触媒には比較的多量の酸素が供給されることになる。そして、このとき、三元触媒の温度（以下、三元触媒の温度を「触媒温度」という）が比較的高いと、三元触媒に堆積している燃料が一気に燃焼し、触媒温度が過剰に高くなり、三元触媒の熱劣化を招く可能性がある。そこで、第１実施形態では、リッチ制御が終了してから予め定められた期間が経過するまでの間、混合気の空燃比を以下ように理論空燃比に制御する暫定ストイキ制御が実行される。

すなわち、第１実施形態の暫定ストイキ制御では、通常ストイキ制御と同様に、上述したように吸気量が算出される。そして、この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として算出される共に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）のマップから減量補正量および増量補正量が読み込まれる。そして、第１実施形態の暫定ストイキ制御では、通常ストイキ制御と同様に、混合気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となるように基準燃料噴射量が補正されると共に、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となるように基準燃料噴射量が補正される。ここで、三元触媒の熱劣化を抑制するためには、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとされたときに、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンである度合（以下、理論空燃比よりもリーンである度合を「リーン度合」という）が三元触媒の熱劣化を招いてしまう量の酸素が排気ガス中に含まれてしまうリーン度合よりも小さくする必要がある。そこで、第１実施形態の暫定ストイキ制御では、図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量が以下のように補正される。

すなわち、三元触媒に流入する排気ガス中の酸素によって三元触媒に堆積している燃料が燃焼する。そして、この燃料の燃焼量は三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が多いほど大きくなり、また、触媒温度（三元触媒５２の温度）が高いほど大きくなる。すなわち、三元触媒の熱劣化を招いてしまう三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量（以下、この量を「触媒熱劣化酸素量」という）は触媒温度に依存する。第１実施形態では、このことを考慮し、暫定ストイキ制御において混合気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混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにするために基準燃料噴射量を減量補正量によって少なくするときに排気ガス中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量になるように図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量を補正する補正係数が触媒温度毎に予め実験等によって求められ、この補正係数が図５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補正係数ＫとしてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、図５から判るように、補正係数Ｋは触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈ以下であるときには、１．０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、１．０よりも小さい値であって触媒温度Ｔｃが高くなるほど小さい値をとる。そして、暫定ストイキ制御中、触媒温度Ｔｃに基づいて図５のマップから補正係数Ｋが読み込まれる。そして、この補正係数Ｋが図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量に乗じられる。これによれば、図６に示されているように触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈよりも高いときには、触媒温度Ｔｃが高いほど図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量は補正係数によって小さくされる。そして、この小さくされた減量補正量によって上記算出された基準燃料噴射量が少なくされる。これによれば、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排気ガス中に含まれている酸素の量が少なくなることから、三元触媒の熱劣化が抑制されることになる。

一方、第１実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気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、図３（Ｂ）のマップから読み込まれた増量補正量だけ上述したように算出された基準燃料噴射量が多くされ、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。

そして、斯くして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の動作が制御される。

ところで、第１実施形態では、例えば、アクセルペダル６７の踏込量が零になったときのように機関負荷が極めて小さくなったときには、燃料噴射弁３９から噴射される燃料の量が零とされるフューエルカット制御が実行される。すなわち、第１実施形態では、機関負荷が予め定められた負荷よりも小さくなったときに吸気量（燃焼室２５に吸入される空気の量）とし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ＥＣＵ７０に基準吸気量として記憶されている。そして、フューエルカット制御中、ＥＣＵ７０から基準吸気量が読み込まれ、この基準吸気量が目標吸気量に設定される。そして、燃料噴射弁３９から燃料を噴射させずに吸気量が目標吸気量となるようにスロットル弁４６の開度が制御される。

ところで、リッチ制御が終了したときにフューエルカット制御が実行される場合、混合気の空燃比が理論空燃比よりも大幅にリーンになり、三元触媒５２には理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比の排気ガスが流入することになる。ここで、理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比の排気ガスには多量の酸素が含まれていることから、リッチ制御が終了した直後にフューエルカット制御が実行された場合、三元触媒には多量の酸素が供給されることになる。そして、このとき、触媒温度（三元触媒５２の温度）が比較的高いと、リッチ制御中に三元触媒に堆積した燃料が一気に燃焼し、触媒温度が過剰に高くなり、三元触媒の熱劣化を招く可能性がある。そこで、第１実施形態では、リッチ制御が終了してから予め定められた期間が経過するまでの間、機関負荷が予め定められた負荷よりも小さく、通常、フューエルカット制御が実行される場合であっても暫定ストイキ制御が実行される。これによれば、三元触媒の熱劣化が抑制される。

次に、第１実施形態に従った空燃比の制御について図７〜図９および図１０〜図１２を参照して説明する。図７〜図９の空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ１００において、燃焼室２５に形成される混合気（以下、燃焼室に形成される空燃比を単に「混合気」という）の空燃比を理論空燃比よりもリッチ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１０１以降のステップに進み、リッチ制御用の目標燃料噴射量の設定が実行され、そして、場合に応じて、暫定ストイキ制御用の目標燃料噴射量の設定が実行される。一方、リッチ制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは図９のステップ１１６以降のステップに進み、混合気の空燃比を理論空燃比に制御する通常ストイキ制御用の目標燃料噴射量の設定が実行されるか、或いは、燃料噴射量を零にするフューエルカット制御用の目標燃料噴射量および目標吸気量の設定が実行される。

図７のステップ１００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、ルーチンが図９のステップ１１６に進むと、フューエルカット制御（ＦＣ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、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１１７以降のステップに進み、フューエルカット制御用の目標燃料噴射量および目標吸気量の設定が実行される。一方、フューエルカット制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンはステップ１２１以降のステップに進み、通常ストイキ制御用の目標燃料噴射量の設定が実行される。

図９のステップ１１６において、フューエルカット制御の実行が要求されていないと判別され、ルーチンがステップ１２１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１２２において、ステップ１２１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Ｑｂｎとして算出される。次いで、ステップ１２３において、図１２の通常ストイキ空燃比制御が実行される。

図１２の通常ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ４００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ４０１において、ステップ４００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比ＴＡ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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＜ＴＡ／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ッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ４０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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４０６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空燃比制御が実行される。

ステップ４０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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４０２に進むと、ステップ４００で読み込まれた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４０３において、ステップ４０２で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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たときに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基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ４０４において、図９のステップ１２２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ４０３で読み込まれた減量補正量ΔＱｄだけ小さくされ（Ｑｂｎ−ΔＱｄ）、この小さ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。この場合、ステップ４０４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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる。

一方、ステップ４０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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４０６に進むと、ステップ４００で読み込まれた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４０７において、ステップ４０６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、すなわち、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目標燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ４０８において、図９のステップ１２２で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ４０７で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｎ＋ΔＱｉ）、この大き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。この場合、ステップ４０８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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになる。

一方、図９のステップ１１６において、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１１７に進むと、フューエルカット制御用の基準吸気量Ｇａｂｆｃが読み込まれる。次いで、ステップ１１８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１１９において、ステップ１１７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。この場合、燃料噴射弁３９からは燃料が噴射されず、ステップ１１９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。

ところで、図７のステップ１００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１０１に進むと、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとに応じたリッチ制御用の目標リッチ空燃比ＴＡ／Ｆｒが図４（Ａ）のマップから読み込まれる。

そして、ステップ１０１に次いで、ステップ１０２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１０３において、ステップ１０２で算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を上記目標リッチ空燃比ＴＡ／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１０４において、図１０のリッチ空燃比制御が実行される。

図１０のリッチ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ２００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ２０１において、ステップ２００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆがステップ１０１で読み込まれた目標リッチ空燃比ＴＡ／Ｆｒよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／Ｆｒ）か否か、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＜ＴＡ／Ｆｓｔであると判別されたとき、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たときには、ルーチンはステップ２０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／Ｆｒであると判別されたとき、すなわち、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判別されたときには、ルーチンはステップ２０６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空燃比制御が実行される。

ステップ２０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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２０２に進むと、ステップ２００で読み込まれた空燃比に対するステップ１０１で読み込まれた目標リッチ空燃比の差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ２０３において、ステップ２０２で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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基準リッチ燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ２０４において、図７のステップ１０３で算出された基準リッチ燃料噴射量Ｑｂｒがステップ２０３で読み込まれた減量補正量ΔＱｄだけ小さくされ（Ｑｂｒ−ΔＱｄ）、この小さ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、ルーチンが図７のステップ１０５に進む。この場合、ステップ２０４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、その結果、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。

一方、ステップ２０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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ーンであると判別され、ルーチンがステップ２０６に進むと、ステップ２００で読み込まれた空燃比に対する図７のステップ１０１で読み込まれた目標リッチ空燃比の差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ２０７において、ステップ２０６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、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になるように基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ２０８において、図７のステップ１０３で算出された基準リッチ燃料噴射量Ｑｂｒがステップ２０７で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｒ＋ΔＱｉ）、この大き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、ルーチンが図７のステップ１０５に進む。この場合、ステップ２０８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、その結果、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。

図１０のルーチンが実行されてルーチンがステップ１０５に進むと、ステップ１０１〜ステップ１０４のリッチ制御が実行されている時間を表すカウンタＣ１がインクリメントされる。次いで、ステップ１０６において、ステップ１０５でインクリメントされたカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃ１ｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）か否か、すなわち、リッチ制御が開始されてから三元触媒５２の酸素吸蔵・放出能力を回復させるのに十分な時間が経過したか否かが判別される。ここで、Ｃ１＜Ｃ１ｔｈであると判別されたとき、すなわち、三元触媒の酸素吸蔵・放出能力を回復させるのに十分な時間が経過していないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０１に戻り、ステップ１０１〜ステップ１０４が実行される。これによれば、ステップ１０６において、Ｃ１≧Ｃ１ｔｈであると判別されるまで、すなわち、三元触媒の酸素吸蔵・放出能力を回復させるのに十分な時間が経過したと判別されるまで、ステップ１０１〜ステップ１０５が繰り返される。一方、ステップ１０６において、Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ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１１０以降のステップに進み、暫定ストイキ制御が実行される。

図７のステップ１０６において、Ｃ１≧Ｃ１ｔｈであると判別され、すなわち、リッチ制御が開始されてから三元触媒５２の酸素吸蔵・放出能力を回復させるのに十分な時間が経過したと判別され、ルーチンが図８のステップ１１０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１１１において、ステップ１１０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Ｑｂｎとして算出される。次いで、ステップ１１２において、図１１の暫定ストイキ空燃比制御が実行される。

図１１の暫定ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ３００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ３０１において、ステップ３００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比である理論空燃比ＴＡ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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＜ＴＡ／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ッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ３０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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ッチにする空燃比制御が実行される。

ステップ３０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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３０２に進むと、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３０３において、ステップ３０２で推定された触媒温度Ｔｃに応じた補正係数Ｋが図５のマップから読み込まれる。次いで、ステップ３０４において、ステップ３００で読み込まれた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３０５において、ステップ３０４で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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たときに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基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ３０６において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ３０５で読み込まれた減量補正量ΔＱｄにステップ３０３で読み込まれた補正係数Ｋを乗じた値（ΔＱｄ×Ｋ）だけ小さくされ（Ｑｂｎ−ΔＱｄ×Ｋ）、この小さ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。この場合、ステップ３０６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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる。

一方、ステップ３０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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３１０に進むと、ステップ３００で読み込まれた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３１０で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、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基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ３１２において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ３１１で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｎ＋ΔＱｉｇ）、この大き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。この場合、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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになる。

ところで、三元触媒５２は該三元触媒を通過する排気ガスによって冷却される。ここで、この排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果は三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量が少ないほど小さい。したがって、上述した暫定ストイキ制御において、三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量が比較的少なければ、排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果が比較的小さいことから、混合気のリーン度合（理論空燃比よりもリーンな度合）が比較的大きいと、三元触媒に堆積している燃料の燃焼による三元触媒の熱劣化が生じることになる。しかしながら、逆に、排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果は三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量が多いほど大きい。したがって、上述した暫定ストイキ制御において、三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量が比較的多ければ、排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果が比較的大きいことから、混合気のリーン度合が比較的大きくても、三元触媒に堆積している燃料の燃焼による三元触媒の熱劣化が抑制されることになる。そこで、第１実施形態の暫定ストイキ制御に代えて、以下の暫定ストイキ制御が実行されてもよい。

すなわち、本実施形態（以下「第２実施形態」という）では、暫定ストイキ制御において混合気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混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにするために基準燃料噴射量を減量補正量によって少なくするときに触媒温度と三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量に相当する吸気量（燃焼室２５に吸入される空気の量）を同時に考慮したときに排気ガス中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量（三元触媒の熱劣化を招いてしまう酸素の量）になるように図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量を補正する補正係数が触媒温度毎および吸気量毎に予め実験等によって求められ、これら補正係数が図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示されているようにそれぞれ触媒温度Ｔｃの関数のマップおよび吸気量Ｇａの関数のマップの形で補正係数Ｋ１、Ｋ２としてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、図１３（Ａ）から判るように、補正係数Ｋ１は触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈ以下であるときには、１．０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、１．０よりも小さい値であって触媒温度Ｔｃが高くなるほど小さい値をとる。一方、図１３（Ｂ）から判るように、補正係数Ｋ２は吸気量Ｇａが或る吸気量Ｇａｔｈ以上であるときには、１．０の値をとり、吸気量Ｇａが或る吸気量Ｇａｔｈよりも少ないときには、１．０よりも小さい値であって吸気量Ｇａが少なくなるほど小さい値をとる。そして、第２実施形態の暫定ストイキ制御中、触媒温度Ｔｃに基づいて図１３（Ａ）のマップから補正係数Ｋ１が読み込まれ、吸気量Ｇａに基づいて図１３（Ｂ）のマップから補正係数Ｋ２が読み込まれる。

そして、第２実施形態の暫定ストイキ制御では、第１実施形態の暫定ストイキ制御と同様に、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、この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として算出されると共に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）のマップから減量補正量および増量補正量が読み込まれる。

そして、第２実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気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、図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量に図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）のマップから読み込まれた補正係数Ｋ１、Ｋ２を乗じることによって小さくされた減量補正量だけ上記算出された基準燃料噴射量が少なくされ、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。

そして、斯くして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の動作が制御される。

一方、第２実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりもリーンであるときには、図３（Ｂ）のマップから読み込まれた増量補正量だけ上記算出された基準燃料噴射量が多くされ、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。

そして、斯くして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の動作が制御される。

第２実施形態の暫定ストイキ制御によれば、三元触媒の熱劣化に関連する要因である三元触媒の温度に加えて三元触媒を単位時間当たりに通過する排気ガスの量が考慮されている。このため、三元触媒の熱劣化が抑制された形で三元触媒に堆積している燃料がその燃焼によってさらに早期に処理されることになる。

次に、第２実施形態に従って空燃比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実施形態に従った空燃比制御では、図７〜図９、図１０、図１２、および、図１４のフローチャートが利用される。ここで、図７〜図９、図１０、および、図１２のフローチャートについては既に説明されているのでこれらの説明は省略する。したがって、以下では、図１４のフローチャートについて説明する。

第２実施形態では、図７のステップ１０６において、リッチ制御が開始されてからの経過時間を表すカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃ１ｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）と判別され、図８のステップ１１０およびステップ１１１において、吸気量および基準燃料噴射量Ｑｂｎが算出され、ルーチンがステップ１１２に進むと、図１４の暫定ストイキ空燃比制御が実行される。

図１４の暫定ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ５００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ５０１において、ステップ５００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比ＴＡ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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＜ＴＡ／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ッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ５０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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５１０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空燃比制御が実行される。

ステップ５０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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５０２に進むと、三元触媒の温度（触媒温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ５０３において、ステップ５０２で推定された触媒温度Ｔｃに応じた補正係数Ｋ１が図１３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ５０４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５０５において、ステップ５０４で読み込まれた吸気量に応じた補正係数Ｋ２が図１３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ５０６において、ステップ５００で読み込まれた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５０７において、ステップ５０６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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たときに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基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ５０８において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ５０７で読み込まれた減量補正量ΔＱｄにステップ５０３で読み込まれた補正係数Ｋ１とステップ５０５で読み込まれた補正係数Ｋ２とを乗じた値（ΔＱｄ×Ｋ１×Ｋ２）だけ小さくされ（Ｑｂｎ−ΔＱｄ×Ｋ１×Ｋ２）、この小さ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。この場合、ステップ５０８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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる。

一方、ステップ５０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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５１０に進むと、ステップ５００で読み込まれた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５１１において、ステップ５１０で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、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基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ５１２において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ５１１で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｎ＋ΔＱｉ）、この大き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。この場合、ステップ５１２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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになる。

ところで、上述したように、三元触媒５２は該三元触媒を通過する排気ガスによって冷却される。ここで、この排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果は三元触媒を通過した排気ガスの総量が少ないほど小さい。したがって、上述した暫定ストイキ制御において、リッチ制御が終了してから三元触媒を通過した排気ガスの総量が比較的少なければ、リッチ制御が終了してから三元触媒に与えられた排気ガスによる冷却効果が比較的小さいことから、混合気のリーン度合、すなわち、理論空燃比よりもリーンな度合が比較的大きいと、三元触媒に堆積している燃料の燃焼による三元触媒の熱劣化が生じることになる。しかしながら、逆に、排気ガスによる三元触媒に対する冷却効果は三元触媒を通過した排気ガスの総量が多いほど大きい。したがって、上述した暫定ストイキ制御において、リッチ制御が終了してから三元触媒を通過した排気ガスの総量が比較的多ければ、リッチ制御が終了してから三元触媒に与えられた排気ガスによる冷却効果が比較的大きいことから、混合気のリーン度合が比較的大きくても、三元触媒に堆積している燃料の燃焼による三元触媒の熱劣化が抑制されることになる。そこで、第１実施形態の暫定ストイキ制御に代えて、以下の暫定ストイキ制御が実行されてもよい。

すなわち、本実施形態（以下「第３実施形態」という）では、暫定ストイキ制御において混合気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混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにするために基準燃料噴射量を減量補正量によって少なくするときに触媒温度とリッチ制御の終了後から三元触媒を通過した排気ガスの総量、すなわち、リッチ制御の終了後からの吸気量の総量とを同時に考慮したときに排気ガス中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量（三元触媒の熱劣化を招いてしまう酸素の量）になるように図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量を補正する補正係数が触媒温度毎およびリッチ制御の終了後からの吸気量積算値毎に予め実験等によって求められ、これら補正係数が図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示されているようにそれぞれ触媒温度Ｔｃの関数のマップおよび吸気量積算値ΣＧａの関数のマップの形で補正係数Ｋ１、Ｋ３としてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、図１５（Ａ）から判るように、補正係数Ｋ１は触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈ以下であるときには、１．０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、１．０よりも小さい値であって触媒温度Ｔｃが高くなるほど小さい値をとる。一方、図１５（Ｂ）から判るように、補正係数Ｋ３は吸気量積算値ΣＧａが或る積算値ΣＧａｔｈ以上であるときには、１．０の値をとり、吸気量積算値ΣＧａが或る積算値ΣＧａｔｈよりも小さいときには、１．０よりも小さい値であって吸気量積算値ΣＧａｔｈが小さくなるほど小さい値をとる。そして、第３実施形態の暫定ストイキ制御では、第１実施形態の暫定ストイキ制御と同様に、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、この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として算出される共に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）のマップから減量補正量および増量補正量が読み込まれる。

そして、第３実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気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、図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量に図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）のマップから読み込まれた補正係数Ｋ１、Ｋ３を乗じることによって小さくされた減量補正量だけ上記算出された基準燃料噴射量が少なくされ、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。

そして、斯くして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の動作が制御される。

一方、第３実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気の空燃比が目標空燃比である理論空燃比よりもリーンであるときには、図３（Ｂ）のマップから読み込まれた増量補正量だけ上記算出された基準燃料噴射量が多くされ、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。

そして、斯くして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お動作が制御される。

第３実施形態の暫定ストイキ制御によれば、三元触媒の熱劣化に関連する要因である三元触媒の温度に加えてリッチ制御の終了後から三元触媒を通過した排気ガスの総量が考慮されている。このため、三元触媒の熱劣化が抑制された形で三元触媒に堆積している燃料がその燃焼によってさらに早期に処理される。また、三元触媒を通過する排気ガスの量を考慮している第２実施形態の暫定ストイキ制御では、その時々において排気ガスが三元触媒から奪う熱量が考慮されるのに対し、第３実施形態の暫定ストイキ制御では、リッチ制御の終了後に排気ガスが三元触媒から奪った熱量が考慮される。すなわち、第３実施形態の暫定ストイキ制御によれば、その時々の三元触媒の温度が考慮されることになる。このため、三元触媒の熱劣化がより確実に抑制される。

次に、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について説明する。第３実施形態に従った空燃比制御では、図７〜図９、図１０、図１２、および、図１６のフローチャートが利用される。ここで、図７〜図９、図１０、および、図１２のフローチャートについては既に説明されているのでこれらの説明は省略する。したがって、以下では、図１６のフローチャートについて説明する。

第３実施形態では、図７のステップ１０６において、リッチ制御が開始されてからの経過時間を表すカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃ１ｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）と判別され、図８のステップ１１０およびステップ１１１において、吸気量および基準燃料噴射量Ｑｂｎが算出され、ルーチンがステップ１１２に進むと、図１６の暫定ストイキ空燃比制御が実行される。

図１６の暫定ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ６００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ６０１において、ステップ６００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比ＴＡ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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＜ＴＡ／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ッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ６０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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６１０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空燃比制御が実行される。

ステップ６０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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６０２に進むと、三元触媒の温度（触媒温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ６０３において、ステップ６０２で推定された触媒温度Ｔｃに応じた補正係数Ｋ１が図１５（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ６０４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じて算出される吸気量のリッチ制御終了後からの積算値ΣＧａが算出される。次いで、ステップ６０５において、ステップ６０４で算出された吸気量積算値ΣＧａに応じた補正係数Ｋ３が図１５（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ６０６において、ステップ６００で読み込まれた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６０７において、ステップ６０６で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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たときに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基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ６０８において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ６０７で読み込まれた減量補正量ΔＱｄにステップ６０３で読み込まれた補正係数Ｋ１とステップ６０５で読み込まれた補正係数Ｋ３とを乗じた値（ΔＱｄ×Ｋ１×Ｋ３）だけ小さくされ（Ｑｂｎ−ΔＱｄ×Ｋ１×Ｋ３）、この小さ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。この場合、ステップ６０８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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる。

一方、ステップ６０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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６１０に進むと、ステップ６００で読み込まれた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６１１において、ステップ６１０で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、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基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ６１２において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ６１１で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｎ＋ΔＱｉ）、この大き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。この場合、ステップ６１２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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになる。

ところで、上述した実施形態の暫定ストイキ制御では、目標空燃比が理論空燃比に設定される。この場合、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンにされたりリッチにされたりすること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。もちろん、第１実施形態の暫定ストイキ制御において、目標空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比（以下、理論空燃比よりもリッチな空燃比を「リッチ空燃比」という）に設定されたとしても、混合気の空燃比がリッチ空燃比よりもリーンにされたりリッチにされたりすることによって全体として混合気の空燃比がリッチ空燃比に制御される。ここで、基準燃料噴射量に対する減量補正量として図３（Ａ）のマップから読み込まれる減量補正量がそのまま利用された場合、基準燃料噴射量が減量補正量によって少なくされたときに混合気の空燃比が理論空燃比よりも大幅にリーンにならないように減量補正量と目標空燃比が理論空燃比よりもリッチな度合（以下、理論空燃比よりもリッチな度合を「リッチ度合」という）とが設定されていれば、リッチ制御の終了後に三元触媒に堆積している燃料が一気に燃焼することがないことから、三元触媒の熱劣化が抑制された形で三元触媒に堆積している燃料が処理されることになる。そこで、上述した実施形態の暫定ストイキ制御に代えて、以下の暫定ストイキ制御が実行されてもよい。

すなわち、本実施形態（以下「第４実施形態」という）では、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基準燃料噴射量を少なくするために図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量が利用されて混合気の空燃比が目標空燃比よりもリーンになったとしても三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量（三元触媒の熱劣化を招いてしまう酸素の量）になる理論空燃比よりも若干リッチな空燃比に基準空燃比である理論空燃比を補正する係数が触媒温度（三元触媒５２の温度）毎に予め実験等によって求められ、この係数が図１７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補正係数Ｋ４としてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、図１７から判るように、補正係数Ｋ４は触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈ以下であるときには、１．０の値をとし、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｔｈよりも高いときには、１．０よりも小さい値であって触媒温度Ｔｃが高くなるほど小さい値をとる。そして、暫定ストイキ制御中、触媒温度Ｔｃに基づいて図１７のマップから補正係数Ｋ４が読み込まれる。

そして、暫定ストイキ制御中、図１７のマップから読み込まれた補正係数Ｋ４が基準空燃比である理論空燃比に乗ぜられ、この補正係数Ｋ４が乗ぜられた基準空燃比が目標空燃比（以下、理論空燃比よりも若干リッチな目標空燃比を「目標弱リッチ空燃比」という）として設定される。

そして、第４実施形態の暫定ストイキ制御では、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、この算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を目標弱リッチ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弱リッチ燃料噴射量として算出される。

そして、第４実施形態の暫定ストイキ制御では、検出空燃比（空燃比センサ５３によって検出される空燃比）と目標弱リッチ空燃比とを比較し、検出空燃比が目標弱リッチ空燃比よりも小さいとき、すなわち、検出空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリッチであるときには、上記算出された基準弱リッチ燃料噴射量が図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量ΔＱｄだけ少なくされ、この少なくされた基準弱リッチ燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。

そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、目標弱リッチ空燃比よりもリッチであった混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンとされると共に、理論空燃比よりも若干リーンとされる。このように混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンとされたときに混合気の空燃比が理論空燃比よりも若干リーンとされることによって、三元触媒５２に堆積している燃料の燃焼による三元触媒の熱劣化が抑制された形で三元触媒に堆積している燃料が燃焼によって処理される。

一方、第４実施形態の暫定ストイキ制御において、検出空燃比が目標弱リッチ空燃比よりも大きいとき、すなわち、検出空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンであるときには、上記算出された基準弱リッチ燃料噴射量が図３（Ｂ）のマップから読み込まれた増量補正量だけ多くされ、この多くされた基準弱リッチ燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。

そして、斯くして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の動作が制御される。これによれば、目標弱リッチ空燃比よりもリーンであった混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリッチとされる。

次に、第４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について説明する。第４実施形態に従った空燃比制御では、図１８〜図２０、図１０、図１２、および、図２１のフローチャートが利用される。ここで、図１０および図１２のフローチャートについては既に説明されているのでこれらの説明は省略する。また、図１８のステップ７００〜ステップ７０６は図７のステップ１００〜ステップ１０６に対応し、図１９のステップ７１３〜ステップ７１５は図８のステップ１１３〜ステップ１１５に対応し、図２０のステップ７１６〜ステップ７２３は図９のステップ１１６〜ステップ１２３に対応しているのでこれらの説明も省略する。したがって、以下では、図１８の残りのステップについて説明する。

第４実施形態では、図１８のステップ７０６において、リーン制御が開始されてからの経過時間を表すカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃｔｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）と判別され、ルーチンが図１９のステップ７１０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７１１において、ステップ７１０で算出された吸気量に基づいて混合気の空燃比を目標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弱リッチ燃料噴射量Ｑｂｓｒとして算出される。次いで、ステップ７１２において、図２１の暫定ストイキ空燃比制御が実行される。

図２１の暫定ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ８００において、三元触媒５２の温度（触媒温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ８０１において、ステップ８００で推定された触媒温度Ｔｃに応じた補正係数Ｋ４が図１７のマップから読み込まれる。次いで、ステップ８０２において、理論空燃比Ａ／Ｆｓｔにステップ８０１で読み込まれた補正係数Ｋ４を乗じた値（Ａ／Ｆｓｔ×Ｋ４）が目標空燃比ＴＡ／Ｆに入力される。次いで、ステップ８０３において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ８０４において、ステップ８０２で読み込まれた空燃比がステップ８０２で設定された目標空燃比、すなわち、目標弱リッチ空燃比よりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／Ｆ）か否か、すなわち、混合気の空燃比が目標弱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＜ＴＡ／Ｆであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ８０５以降のステップに進み、混合気の空燃比を目標弱リッチ空燃比よりもリーンにする空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／Ｆであると判別されたとき、すなわち、混合気の空燃比が目標弱リッチ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８０９以降のステップに進み、混合気の空燃比を目標弱リッチ空燃比よりもリッチにする空燃比制御が実行される。

ステップ８０４において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／Ｆであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が目標弱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８０５に進むと、ステップ８０３で読み込まれた空燃比に対するステップ８０２で設定された目標弱リッチ空燃比の差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ８０６において、ステップ８０５で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、すなわち、混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリッチであると判別されたときに混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンになるように基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ８０７において、図１９のステップ７１１で算出された基準弱リッチ燃料噴射量Ｑｂｓｒがステップ８０６で読み込まれた減量補正量ΔＱｄだけ小さくされ（Ｑｂｓｒ−ΔＱｄ）、この小さくされた基準弱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。この場合、ステップ８０７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、その結果、混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンになる。

一方、ステップ８０４において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／Ｆであると判別され、すなわち、混合気の空燃比が目標弱リッチ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８０９に進むと、ステップ８０３で読み込まれた空燃比に対するステップ８０２で設定された目標弱リッチ空燃比の差（空燃比差）ΔＡ／Ｆが算出される。次いで、ステップ８１０において、ステップ８０９で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、すなわち、混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンであると判別されたときに混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリーンになるように基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ８１１において、図１９のステップ７１１で算出された基準弱リッチ燃料噴射量Ｑｂｓｒがステップ８１０で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｓｒ＋ΔＱｉ）、この大きくされた基準弱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。この場合、ステップ８１１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、その結果、混合気の空燃比が目標弱リッチ空燃比よりもリッチになる。

ところで、上述した第１実施形態の暫定ストイキ制御では、目標空燃比が理論空燃比に設定され、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基準燃料噴射量が少なくされ、一方、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基準燃料噴射量が多くされる。このように混合気の空燃比が制御された場合、基本的には、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチである期間と混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンである期間とは等しくなる。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ッチである期間（以下、この期間を「リッチ期間」という）と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期間（以下、この期間を「リーン期間」という）も等しくなる。ここで、上述したように、リッチ制御の終了後の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中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量（三元触媒の熱劣化を抑制することができる酸素の量）よりも少なくする必要がある。ここで、リッチ期間がリーン期間よりも長くなるように混合気の空燃比が制御されれば、リッチ期間が長い分だけリーン期間が短くなるので、全体として、三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が少なくなる。そして、全体として、三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が触媒熱劣化酸素量になるようにリッチ期間が設定されれば、リッチ制御の終了後の三元触媒の熱劣化が抑制される。そこで、上述した第１実施形態の暫定ストイキ制御に代えて、以下の暫定ストイキ制御が実行されてもよい。

すなわち、触媒温度（三元触媒の温度）が高いほど触媒熱劣化酸素量が少なくなり、リッチ期間が長いほど三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量が少なくなることを考慮し、本実施形態（以下「第５実施形態」という）では、三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量を触媒熱劣化酸素量に抑制することができるリッチ期間が触媒温度毎に予め実験等によって求められ、このリッチ期間が図２２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リッチ期間ＴｒとしてＥＣＵ７０に記憶されている。ここで、図２２から判るように、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｌと或る温度Ｔｃｈとの間にあるときには、触媒温度Ｔｃが高くなるほど目標リッチ期間Ｔｒが長くなり、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｌよりも低いときには触媒温度Ｔｃに係わらずリッチ期間Ｔｒは短い一定の期間となり、触媒温度Ｔｃが或る温度Ｔｃｈよりも高いときには触媒温度Ｔｃに係わらずリッチ期間Ｔｒは長い一定の期間となる。

そして、第５実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気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となるように上記算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎが図３（Ａ）のマップから読み込まれた減量補正量だけ少なくされ、この少なくされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。そして、斯くして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の動作が制御される。

一方、第５実施形態の暫定ストイキ制御では、混合気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ッチとなるように上記算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎが図３（Ｂ）のマップから読み込まれた増量補正量だけ多くされ、この多くされた基準燃料噴射量が目標燃料噴射量に設定される。そして、斯くして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の動作が制御される。

そして、第５実施形態の暫定ストイキ制御では、触媒温度Ｔｃに応じた目標リッチ期間が図２２のマップから読み込まれる。そして、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになっているとしても図２２のマップから読み込まれた目標リッチ期間が経過するまでは増量補正量によって増量された基準燃料噴射量を目標燃料噴射量とする制御が継続される。これによれば、リッチ期間が長くなる分だけリーン期間が短くなることから、リッチ制御の終了後の三元触媒の熱劣化が抑制される。

次に、第５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について説明する。第５実施形態に従った空燃比制御では、図７〜図９、図１０、図１２、および、図２３のフローチャートが利用される。ここで、図７〜図９、図１０、および、図１２のフローチャートについては既に説明されているのでこれらの説明は省略する。したがって、以下では、図２３のフローチャートについて説明する。

第５実施形態では、図７のステップ１０６において、リッチ制御が開始されて
からの経過時間を表すカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃ１ｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）と判別され、図８のステップ１１０およびステップ１１１において、吸気量および基準燃料噴射量Ｑｂｎが算出され、ルーチンがステップ１１２に進むと、図２３の暫定ストイキ空燃比制御が実行される。

図２３の暫定ストイキ空燃比制御が開始されると、始めに、ステップ９００において、空燃比センサ５３によって検出される空燃比Ａ／Ｆが読み込まれる。次いで、ステップ９０１において、ステップ９００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比ＴＡ／Ｆｓｔよりも小さい（Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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＜ＴＡ／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ッチであると判別されたときには、ルーチンはステップ９０２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空燃比制御が実行される。一方、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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９０６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空燃比制御が実行される。

ステップ９０１において、Ａ／Ｆ＜ＴＡ／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９０２に進むと、ステップ９００で読み込まれた空燃比Ａ／Ｆ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９０３において、ステップ９０２で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた減量補正量ΔＱｄ、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たときに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基準燃料噴射量を減量させる補正量ΔＱｄが図３（Ａ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ９０４において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ９０３で読み込まれた減量補正量ΔＱｄだけ小さくされ（Ｑｂｎ−ΔＱｄ）、この小さ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。この場合、ステップ９０４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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンになる。

一方、ステップ９０１において、Ａ／Ｆ≧ＴＡ／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９０６に進むと、三元触媒の温度（触媒温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ９０７において、ステップ９０６で推定された触媒温度Ｔｃに応じた目標リッチ期間Ｔｒが図２２のマップから読み込まれる。次いで、ステップ９０８において、ステップ９００で読み込まれた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９０９において、ステップ９０８で算出された空燃比差ΔＡ／Ｆに応じた増量補正量ΔＱｉ、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基準燃料噴射量を増量させる補正量ΔＱｉが図３（Ｂ）のマップから読み込まれる。次いで、ステップ９１０において、図８のステップ１１１で算出された基準燃料噴射量Ｑｂｎがステップ９０９で読み込まれた増量補正量ΔＱｉだけ大きくされ（Ｑｂｎ＋ΔＱｉ）、この大き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、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ステップ９１０で増量補正量ΔＱｉだけ大きくされた基準燃料噴射量Ｑｂｎが目標燃料噴射量ＴＱに入力されてから経過した時間を表すカウンタＣ３がインクリメントされる。次いで、ステップ９１３において、ステップ９１２でインクリメントされたカウンタＣ３がステップ９０７で読み込まれた目標リッチ期間Ｔｒを超えた（Ｃ３≧Ｔｒ）か否かが判別される。ここで、Ｃ３＜Ｔｒであると判別されたときには、ルーチンはステップ９１２に戻り、ステップ９１２が実行される。すなわち、ステップ９１３において、Ｃ３≧Ｔｒであると判別されるまでは、ステップ９１２が繰り返される。そして、ステップ９１３において、Ｃ３≧Ｔｒであると判別されたときには、ルーチンがステップ９１４に進み、カウンタＣ３がリセットされ、ルーチンが終了する。この場合、目標リッチ期間が経過するまでの間、ステップ９１０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、その結果、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリッチになる。

ところで、上述した実施形態では、リッチ制御の終了後に必ず暫定ストイキ制御が実行される。しかしながら、リッチ制御の終了後に通常ストイキ制御が実行されたとしても三元触媒５２の熱劣化が生じない温度よりも触媒温度（三元触媒の温度）が低いときには暫定ストイキ制御が実行されずに通常ストイキ制御が実行されてもよい。また、リッチ制御の終了後にフューエルカット制御が実行されたとしても三元触媒の熱劣化が生じない温度よりも触媒温度が低いときには暫定ストイキ制御が実行されずにフューエルカット制御が実行されてもよい。そこで、上述した実施形態において、暫定ストイキ制御が以下のように実行されてもよい。

すなわち、本実施形態（以下「第６実施形態」という）では、リッチ制御の終了時に触媒温度（三元触媒の温度）が推定される。そして、機関運転状態が通常であれば通常ストイキ制御を実行する状態にあるときに、触媒温度が通常ストイキ制御が実行された場合に三元触媒の熱劣化を招いてしまう温度（以下、この温度を「第１触媒熱劣化温度」という）よりも低いときには、暫定ストイキ制御が実行されずに通常ストイキ制御が実行される。一方、触媒温度が第１触媒熱劣化温度以上であるときには、暫定ストイキ制御が実行される。また、機関運転状態が通常であればフューエルカット制御を実行する状態にあるときに、触媒温度がフューエルカット制御が実行された場合に三元触媒の熱劣化を招いてしまう温度（以下、この温度を「第２触媒熱劣化温度」という）よりも低いときには、暫定ストイキ制御が実行されずにフューエルカット制御が実行される。一方、触媒温度が第２触媒熱劣化温度以上であるときには、暫定ストイキ制御が実行される。

これによれば、触媒温度が第１触媒熱劣化温度よりも低いときに暫定ストイキ制御が実行されずに通常ストイキ制御が実行されることから、その分だけ三元触媒の浄化機能が早期に最大限に発揮される。また、触媒温度が第２触媒熱劣化温度よりも低いときに暫定ストイキ制御が実行されずにフューエルカット制御が実行されることから、その分だけ燃費が向上する。

なお、フューエルカット制御が実行されたときに三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量は通常ストイキ制御が実行されたときに三元触媒に流入する排気ガス中の酸素の量よりも多いことから、第２触媒熱劣化温度は第１触媒熱劣化温度よりも低く設定される。

次に、第６実施形態に従って空燃比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６実施形態に従った空燃比制御では、図７、図９、図１０〜図１２、および、図２４のフローチャートが利用される。ここで、図７、図９、および、図１０〜図１２のフローチャートについては既に説明されているのでこれらの説明は省略する。したがって、以下では、図２４のフローチャートについて説明する。

第６実施形態では、図７のステップ１０６において、リッチ制御が開始されてからの経過時間を表すカウンタＣ１が予め定められた時間Ｃ１ｔｈを超えた（Ｃ１≧Ｃ１ｔｈ）と判別され、ルーチンがステップ１００７に進むと、触媒温度（三元触媒の温度）Ｔｃが推定される。次いで、ステップ１００８において、フューエルカット制御（ＦＣ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、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１００９以降のステップに進む。一方、フューエルカット制御の実行が要求されていないと判別されたときには、ルーチンはステップ１０１６以降のステップに進む。

ステップ１００８で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１００９に進むと、ステップ１００７で推定された触媒温度Ｔｃが第２触媒熱劣化温度（フューエルカット制御が実行された場合に三元触媒の熱劣化を招いてしまう温度）以上（Ｔｃ≧Ｔｃｔｈ２）か否かが判別される。ここで、Ｔｃ≧Ｔｃｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０１０以降のステップに進み、暫定ストイキ制御が実行される。なお、ステップ１０１０〜ステップ１０１５はそれぞれ図８のステップ１１０〜ステップ１１５に対応するのでこれらステップの説明は省略する。一方、Ｔｃ＜Ｔｃｔｈ２であると判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。この場合、次に図７のルーチンが開始され、ステップ１００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、ルーチンが図９のステップ１１６に進み、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１１７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ことになる。

一方、ステップ１００８において、フューエルカット制御の実行が要求されていないと判別され、ルーチンがステップ１０１６に進むと、ステップ１００７で推定された触媒温度Ｔｃが第１触媒熱劣化温度（通常ストイキ制御が実行された場合に三元触媒の熱劣化を招いてしまう温度）以上（Ｔｃ≧Ｔｃｔｈ１）か否かが判別される。ここで、Ｔｃ≧Ｔｃｔｈであると判別されたときには、ルーチンはステップ１０１０以降のステップに進み、暫定ストイキ制御が実行される。なお、ステップ１０１０〜ステップ１０１５はそれぞれ図８のステップ１１０〜ステップ１１５に対応するのでこれらステップの説明は省略する。一方、Ｔｃ＜Ｔｃｔｈ１であると判別されたときには、ルーチンはそのまま終了する。この場合、次に図７のルーチンが開始され、ステップ１００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、ルーチンが図９のステップ１１６に進み、フューエルカット制御の実行が要求されていないと判別され、ルーチンがステップ１２１以降のステップに進み、通常ストイキ制御が実行されることになる。

なお、上述した各実施形態の暫定ストイキ制御による三元触媒の熱劣化の抑制は不整合のない範囲で適宜組み合わせられてもよい。

また、上述した各実施形態の暫定ストイキ制御では、触媒温度が高いほど減量補正量が小さく設定される。しかしながら、減量補正量を小さくする程度が触媒温度に応じて段階的に設定されてもよい。すなわち、触媒温度の領域が複数の領域に分割され、各領域において減量補正量を小さくする係数として一定値の係数が用意され、触媒温度に応じていずれかの領域に用意されている係数が減量補正量を小さくする係数として利用されてもよい。

また、上述した実施形態は三元触媒を有する内燃機関に本発明の空燃比制御装置を適用したものである。しかしながら、本発明の空燃比制御装置は少なくとも酸化能力を備えた触媒を有する内燃機関に適用可能である。

また、上述した実施形態では、リッチ制御の終了後に通常ストイキ制御またはフューエルカット制御が実行される場合に触媒温度に応じて三元触媒の熱劣化を抑制するために減量補正量が通常ストイキ制御における減量補正量よりも小さくする暫定ストイキ制御が実行される。しかしながら、本発明はリッチ制御の終了後に混合気の空燃比が理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御され或いは混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される場合に適用可能であり、この場合、リーン制御の代わりに上述した実施形態の暫定ストイキ制御に対応する暫定リーン制御が実行されることになる。

Claims (7)

1. 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が実行された後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される内燃機関において、前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行されるときには該リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記触媒の温度に応じて前記予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される暫定リーン制御が実行されることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 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が実行された後に燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御され或いは燃焼室に形成される混合気の空燃比が一時的に理論空燃比よりも予め定められた度合だけリーンな空燃比に制御されるリーン制御が実行される内燃機関の空燃比制御装置において、前記リッチ制御の終了後に前記リーン制御が実行されるときに前記触媒の温度が予め定められた温度よりも高いときには該リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御される暫定リーン制御が実行されることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
3. 前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記触媒の温度が高いほど前記予め定められた度合よりも小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御されることを特徴とする請求の範囲１または２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. 前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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燃焼室に吸入される空気の量が予め定められた量よりも少ないときには前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御されることを特徴とする請求の範囲１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
5. 前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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燃焼室に吸入される空気の量が前記予め定められた量よりも少ないときには該燃焼室に吸入される空気の量が前記予め定められた量よりも少ないほど前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御されることを特徴とする請求の範囲４に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
6. 前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記リッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値が予め定められた値よりも小さいときには前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御されることを特徴とする請求の範囲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。
7. 前記暫定リーン制御において燃焼室に形成される混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御されるときの該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前記リッチ制御の終了後に燃焼室に吸入された空気の量の積算値が前記予め定められた値よりも小さいときには該積算値が前記予め定められた値よりも小さいほど前記予め定められた度合よりもさらに小さくなるように燃焼室に形成される混合気の空燃比が制御されることを特徴とする請求の範囲６に記載の内燃機関の空燃比制御装置。

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