(57)【要約】【課題】排ガス浄化触媒における酸素の反応速度によって排ガスの性能が低下することを抑止できる、内燃機関の空燃比制御装置を提供する。【解決手段】本発明に係る空燃比制御装置は、触媒後センサの出力のリッチ／リーン反転に応じて目標空燃比をリーン目標空燃比とリッチ目標空燃比とに切り換える目標空燃比設定部と、触媒前センサの出力に基づき酸素ストレージ量を推定する酸素ストレージ量推定部と、触媒後センサの出力が反転したときの酸素ストレージ量の推定量と酸素ストレージ量の目標量との偏差に基づき目標空燃比を補正する目標空燃比補正部とを有する。【選択図】図１０
2020045815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排ガスを浄化する排ガス浄化触媒と、
前記排ガス浄化触媒に流入する排ガスの空燃比を検出する触媒前センサと、
前記排ガス浄化触媒から流出する排ガスの空燃比を検出する触媒後センサと、
を備えた前記内燃機関に適用される空燃比制御装置であって、
前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリーンであるリーン目標空燃比に設定し、前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ目標空燃比に設定する目標空燃比設定部と、
前記触媒後センサの出力が反転したときに前記排ガス浄化触媒における酸素ストレージ量の推定量を既定量とし、その後、前記触媒前センサの出力に基づき前記推定量を更新する酸素ストレージ量推定部と、
前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときの前記推定量と前記酸素ストレージ量の目標量との偏差に基づき前記リッチ目標空燃比を補正し、前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときの前記推定量と前記目標量との偏差に基づき前記リーン目標空燃比を補正する目標空燃比補正部と、
前記触媒前センサによる空燃比の検出値と前記目標空燃比とに基づき空燃比制御信号を生成する空燃比制御部と、
を有する、内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記目標空燃比補正部は、
前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときの前記推定量が前記目標量より多いときに前記リッチ目標空燃比のリッチレベルを減少させ、
前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときの前記推定量が前記目標量より少ないときに前記リーン目標空燃比のリーンレベルを減少させる、
請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記目標空燃比設定部は、
前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときに前記目標空燃比を理論空燃比よりリーンにシフトさせ、その後、前記目標空燃比を徐々に理論空燃比に近づけ、
前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときに前記目標空燃比を理論空燃比よりリッチにシフトさせ、その後、前記目標空燃比を徐々に理論空燃比に近づけ、
前記目標空燃比補正部は、
前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときの前記推定量が前記目標量より多いときに、前記目標空燃比のリッチシフト量を小さくするとともにリッチシフト後に前記目標空燃比を理論空燃比に近づける速度を遅くし、
前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときの前記推定量が前記目標量より少ないときに、前記目標空燃比のリーンシフト量を小さくするとともにリーンシフト後に前記目標空燃比を理論空燃比に近づける速度を遅くする、
請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記リッチ目標空燃比の補正度合いが第１閾値より大きく、かつ、前記リーン目標空燃比の補正度合いが第２閾値より大きいときに、前記目標量を減少させる目標量変更部を更に有する、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときの前記推定量と前記目標量との偏差が第１異常判定値より大きく、かつ、前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときの前記推定量と前記目標量との偏差が第２異常判定値より大きいときに、前記排ガス浄化触媒の故障の発生を判定する触媒診断部を更に有する、請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記リッチ目標空燃比の補正度合いと前記リーン目標空燃比の補正度合いとのいずれか一方が故障判定閾値を超え、他方が前記故障判定閾値より小さい正常判定閾値を下回るときに、前記触媒前センサの故障発生を判定する触媒前センサ診断部を更に有する、請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
燃料カットの終了後の前記内燃機関の空燃比を理論空燃比よりリッチである復帰時リッチ目標空燃比に制御する復帰時リッチ制御部と、
前記復帰時リッチ目標空燃比を、前記リーン目標空燃比の補正度合いと、前記目標量の変更度合いとのいずれか一方に基づき変更する復帰時リッチ目標空燃比変更部と、
を更に有する、請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、排ガス浄化触媒の酸素ストレージ量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、触媒下流の酸素濃度センサの出力がリーン出力に反転した際に触媒上流の目標空燃比をリッチ目標値とし、その出力がリッチ出力に反転した際に上記の目標空燃比をリッチ目標値とし、リッチ目標値と理論空燃比との差に基づいて算出される酸素脱離推定値の積算値と、リーン目標値と理論空燃比との差に基づいて算出される酸素吸蔵推定値の積算値とを等しくする理論空燃比を、真の理論空燃比として算出する、内燃機関の空燃比制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０９８２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、排ガス浄化触媒の下流での排気空燃比がリーンに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ目標空燃比とし、排ガス浄化触媒の下流での排気空燃比がリッチに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリーンであるリーン目標空燃比とする空燃比制御装置では、排ガス浄化触媒における酸素の反応速度（吸着／脱離速度）が目標空燃比制御の適合レベルよりも遅いと、酸素ストレージ量が所期量に達する前に排ガス浄化触媒の下流での排気空燃比が反転して、酸素ストレージ量が目標量からずれ、排気性能が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排ガス浄化触媒における酸素の反応速度によって排ガスの性能が低下することを抑止できる、内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、その１つの態様において、内燃機関の空燃比制御装置は、触媒後センサの出力がリッチに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリーンであるリーン目標空燃比に設定し、前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときに目標空燃比を理論空燃比よりリッチであるリッチ目標空燃比に設定する目標空燃比設定部と、前記触媒後センサの出力が反転したときに排ガス浄化触媒における酸素ストレージ量の推定量を既定量とし、その後、触媒前センサの出力に基づき前記推定量を更新する酸素ストレージ量推定部と、前記触媒後センサの出力がリッチに反転したときの前記推定量と酸素ストレージ量の目標量との偏差に基づき前記リッチ目標空燃比を補正し、前記触媒後センサの出力がリーンに反転したときの前記推定量と前記目標量との偏差に基づき前記リーン目標空燃比を補正する目標空燃比補正部と、前記触媒前センサによる空燃比の検出値と前記目標空燃比とに基づき空燃比制御信号を生成する空燃比制御部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、排ガス浄化触媒における酸素の反応速度による酸素ストレージ量のずれを補正して、排ガス性能の低下を抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両用内燃機関のシステム構成図である。
【図２】三元触媒の転換率と空燃比との相関を示す線図である。
【図３】目標空燃比の設定制御の基本特性を示すタイムチャートである。
【図４】排ガス浄化触媒の吸着速度が遅くなったときの酸素ストレージ量の挙動を示すタイムチャートである。
【図５】空燃比フィードバック制御における目標空燃比の設定処理を示すフローチャートである。
【図６】空燃比フィードバック制御における目標空燃比の設定処理を示すフローチャートである。
【図７】空燃比フィードバック制御における目標空燃比の設定処理を示すフローチャートである。
【図８】吸着時推定誤差量ＡＤＥ及び脱離時推定誤差量ＤＥＥを説明するためのタイムチャートである。
【図９】吸着時推定誤差量ＡＤＥと吸着速度補正値ＡＤＨとの相関を示す線図である。
【図１０】吸着速度が遅い場合における目標空燃比ＴＡＦの補正処理を示すタイムチャートである。
【図１１】脱離時推定誤差量ＤＥＥと脱離速度補正値ＤＥＨとの相関を示す線図である。
【図１２】目標量ＴＳＴの変更処理、触媒劣化診断、空燃比センサの応答劣化診断を示すフローチャートである。
【図１３】目標量ＴＳＴの変更処理、触媒劣化診断、空燃比センサの応答劣化診断を示すフローチャートである。
【図１４】目標量ＴＳＴの変更処理、触媒劣化診断、空燃比センサの応答劣化診断を示すフローチャートである。
【図１５】吸着速度補正値ＡＤＨ及び脱離速度補正値ＤＥＨに基づく診断特性を示す線図である。
【図１６】吸着時推定誤差量ＡＤＥ及び脱離時推定誤差量ＤＥＥに基づく触媒劣化診断を説明するための線図である。
【図１７】吸着速度及び脱離速度が遅い場合における目標量ＴＳＴの変更を説明するためのタイムチャートである。
【図１８】吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav、吸着時推定誤差量ＡＤＥの平均値ＡＤＥavの演算処理を説明するためのタイムチャートである。
【図１９】燃料カット後のリッチ化制御における目標空燃比の設定処理を示すフローチャートである。
【図２０】燃料カット後のリッチ化制御の実施タイミングを示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、車両用の内燃機関１１の一態様を示す図であり、内燃機関１１は、ガソリン機関である。
図１において、内燃機関１１の吸気は、空気流量計１２、電制スロットル弁１３、コレクタ１４の順に通過し、その後、各気筒に備わる吸気管１５、吸気弁１６を介して燃焼室１７に吸引される。
【００１０】
燃料噴射弁２１（燃料噴射装置）は、各気筒の吸気管１５にそれぞれ設置され、吸気管１５内に燃料を噴射する。
また、内燃機関１１は、点火コイル２２、点火プラグ２３を有する点火装置２４を各気筒にそれぞれ備える。
【００１１】
そして、燃焼室１７内の混合気は、点火プラグ２３が発生する火花により着火燃焼し、燃焼により燃焼室１７内で生じた排ガスは、排気弁２５を介して各気筒に備わる排気管２６に排出される。
内燃機関１１は、排気管２６の集合部の直下に配置され、排ガス浄化触媒としての三元触媒を内蔵した第１触媒装置３１と、第１触媒装置３１の下流の排気ダクト３２に配置され、排ガス浄化触媒としての三元触媒を内蔵した第２触媒装置３３とを有する。
【００１２】
なお、三元触媒は、排ガス中の炭化水素（HC）、一酸化炭素（CO）、窒素酸化物（NOx）を酸化・還元によって同時に浄化する装置であり、酸素ストレージ能力を有する。
図２は、三元触媒の転換率と空燃比との相関を示す図であり、三元触媒は、空燃比が理論空燃比（空気過剰率λ＝１）を含むウィンドウ内であるときに、炭化水素（HC）、一酸化炭素（CO）、窒素酸化物（NOx）を同時に浄化できる触媒である。
【００１３】
また、内燃機関１１は、第１触媒装置３１の上流に配置され、第１触媒装置３１上流における排ガスの酸素濃度に基づき排気空燃比に応じた検出信号ＲＡＢＦを出力する空燃比センサ３４と、第１触媒装置３１の下流に配置され、第１触媒装置３１下流における排ガスの酸素濃度に基づき排気空燃比の理論空燃比に対するリッチ・リーンを示す検出信号ＶＯ２Ｒを出力する酸素センサ３５とを備える。
つまり、空燃比センサ３４は、第１触媒装置３１の排ガス浄化触媒に流入する排ガスの空燃比を検出する触媒前センサであり、酸素センサ３５は、第１触媒装置３１の排ガス浄化触媒から流出する排ガスの空燃比を検出する触媒後センサである。
【００１４】
なお、酸素センサ３５が出力する検出信号ＶＯ２Ｒは電圧信号であり、酸素センサ３５は、第１触媒装置３１下流の排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときにハイレベルの電圧信号を出力し、第１触媒装置３１下流の排気空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときにローレベルの電圧信号を出力する。
また、内燃機関１１は、排気管２６とコレクタ１４とを連通させる排気還流管４１と、排気還流管４１の開口面積を調整する排気還流制御弁４２とを有する排気還流装置４３を備える。
【００１５】
上記内燃機関１１に適用される制御装置５１は、マイクロプロセッサやメモリを有するコンピュータを備え、各種センサからの検出信号を演算処理して、燃料噴射弁２１による燃料噴射、電制スロットル弁１３の開度、点火プラグ２３による点火、排気還流制御弁４２の開度などを制御する機能をソフトウェアとして備える。
制御装置５１は、空燃比センサ３４が出力する検出信号ＲＡＢＦ、及び、酸素センサ３５が出力する検出信号ＶＯ２Ｒを取得するとともに、空気流量計１２が出力する内燃機関１１の吸入空気流量ＱＡを示す信号、クランク角センサ５２が出力するクランクシャフト５３の回転角位置ＰＯＳを示す信号、水温センサ５４が出力する内燃機関１１の冷却水温度ＴＷに示す信号、アクセル開度センサ５５が出力するアクセルペダル５６の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣ）を示す信号などを取得する。
【００１６】
制御装置５１は、クランクシャフト５３の回転角位置ＰＯＳの情報に基づき機関回転速度ＮＥを算出し、吸入空気流量ＱＡ及び機関回転速度ＮＥに基づき機関負荷を求める。
そして、制御装置５１は、機関負荷、機関回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＷ（機関温度）などの機関運転条件に基づき点火時期及び目標ＥＧＲ量を算出し、点火時期に基づき点火コイル２２に点火信号を出力し、目標ＥＧＲ量に基づき排気還流制御弁４２に開度制御信号を出力する。
【００１７】
また、制御装置５１は、アクセル開度ＡＣＣなどから電制スロットル弁１３の目標開度を算出し、この目標開度に基づき電制スロットル弁１３のスロットルモータを駆動制御する。
更に、制御装置５１は、１燃焼サイクルで燃料噴射弁２１から噴射させる燃料量に比例する燃料噴射パルス幅ＴＩ（ms）、及び、噴射タイミングを演算し、噴射タイミングにおいて燃料噴射パルス幅ＴＩの噴射パルス信号（空燃比制御信号）を燃料噴射弁２１に出力して、内燃機関１１の空燃比を制御する。
このように、制御装置５１は、空燃比制御信号を生成して燃料噴射弁２１に出力する空燃比制御部としての機能を備える。
【００１８】
制御装置５１は、燃料噴射量（空燃比）の制御において、空燃比センサ３４が検出する実空燃比と目標空燃比との偏差に基づき燃料噴射パルス幅ＴＩ（燃料噴射量）を制御する空燃比フィードバック制御を実施する。つまり、制御装置５１は、内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御装置である。
係る空燃比フィードバック制御において、制御装置５１は、酸素センサ３５の出力が反転したときに目標空燃比ＴＡＦを比例動作によって理論空燃比よりもリッチ乃至リーンにシフトさせ、その後、積分動作及び微分動作によって目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比に近づけて再度酸素センサ３５の出力を反転させるようにし、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量ＳＴを最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸ（飽和状態での酸素ストレージ量）の略半分である目標量ＴＳＴに制御する。
【００１９】
図３は、制御装置５１が実施する目標空燃比ＴＡＦの設定処理の基本特性を説明するためのタイムチャートであり、目標空燃比ＴＡＦ、酸素ストレージ量ＳＴ（制御上の狙い値）、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒの相関を示す。
制御装置５１は、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリッチ判定閾値ＲＴＨを横切ってリッチ方向に変化したとき、目標空燃比ＴＡＦを、機関回転速度ＮＥ、吸入空気流量ＱＡ、酸素ストレージ量ＳＴの目標量ＴＳＴから求めたリーン制御Ｐ分（比例分）だけリーン方向にシフトさせ、目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比よりリーンであるリーン目標空燃比に設定する。
【００２０】
その後、制御装置５１は、機関回転速度ＮＥ、吸入空気流量ＱＡ、目標量ＴＳＴ、空燃比センサ３４による検出空燃比から求めたリーン制御Ｉ分（積分分）及びリーン制御Ｄ分（微分分）によって、目標空燃比ＴＡＦを徐々にリッチ化させて理論空燃比に戻す。
なお、制御装置５１は、目標空燃比ＴＡＦがリーン目標空燃比から理論空燃比に戻った後は、酸素センサ３５の出力がリーンに反転するまで目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比に維持する。
【００２１】
ここで、制御装置５１は、酸素センサ３５の出力がリッチに反転したときに、酸素ストレージ量ＳＴが空状態に相当する既定量である最小酸素ストレージ量ＳＴＭＩＮになっているものとし、最小酸素ストレージ量ＳＴＭＩＮから目標量ＴＳＴにまで速やかに収束させることができるように、リーン制御Ｐ分、リーン制御Ｉ分、リーン制御Ｄ分を、機関運転条件や目標量ＴＳＴに基づく制御モデル計算によって設定する。
そして、目標空燃比ＴＡＦがリーン目標空燃比であることで、第１触媒装置３１における酸素ストレージ量ＳＴの増大（酸素吸着）が進み、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒはリーン判定閾値ＬＴＨを横切ってリーン方向に変化する（換言すれば、酸素センサ３５の出力はリーンに反転する）ようになる。
【００２２】
そして、酸素センサ３５の出力がリーンに反転すると、制御装置５１は、目標空燃比ＴＡＦを、機関回転速度ＮＥ、吸入空気流量ＱＡ、酸素ストレージ量ＳＴの目標量ＴＳＴから求めたリッチ制御Ｐ分だけリッチ方向にシフトさせ、目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比よりリッチであるリッチ目標空燃比に設定する。
その後、制御装置５１は、機関回転速度ＮＥ、吸入空気流量ＱＡ、酸素ストレージ量ＳＴの目標量ＴＳＴ、空燃比センサ３４による検出空燃比から求めたリッチ制御Ｉ分及びリッチ制御Ｄ分によって、目標空燃比ＴＡＦを徐々にリーン化させて理論空燃比に戻す。
【００２３】
なお、制御装置５１は、目標空燃比ＴＡＦがリッチ目標空燃比から理論空燃比に戻った後は、酸素センサ３５の出力がリッチに反転するまで目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比に維持する。
ここで、制御装置５１は、酸素センサ３５の出力がリーンに反転したときに、酸素ストレージ量ＳＴが飽和状態に相当する既定量である最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸになっているものとし、最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸから目標量ＴＳＴにまで速やかに収束させることができるように、リッチ制御Ｐ分、リッチ制御Ｉ分、リッチ制御Ｄ分を、機関運転条件や目標量ＴＳＴに基づく制御モデル計算によって設定する。
【００２４】
目標空燃比ＴＡＦとして理論空燃比よりリッチであるリッチ目標空燃比を設定することで、第１触媒装置３１における酸素ストレージ量ＳＴの減少（酸素脱離）が進み、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリッチ判定閾値ＲＴＨを横切ってリッチ方向に変化する（換言すれば、酸素センサ３５の出力はリッチに反転する）ようになり、制御装置５１は、目標空燃比ＴＡＦを再度リーン目標空燃比に設定する。
制御装置５１は、係る目標空燃比ＴＡＦの制御を繰り返すことで、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量ＳＴを目標量ＴＳＴに制御し、第１触媒装置３１が炭化水素（HC）、一酸化炭素（CO）、窒素酸化物（NOx）を高い転換率で浄化できるようにする。
【００２５】
ここで、上記の目標空燃比ＴＡＦのＰＩＤ制御量（リーン制御Ｐ分、リーン制御Ｉ分、リーン制御Ｄ分、リッチ制御Ｐ分、リッチ制御Ｉ分、リッチ制御Ｄ分）を制御モデル計算によって求める特性を決定するときに基準とした第１触媒装置３１における酸素の反応速度（吸着速度、脱離速度）と実際の反応速度とが異なると、酸素ストレージ量ＳＴが目標量ＴＳＴからシフトし、排ガス性能が低下する。
図４は、第１触媒装置３１における酸素の吸着速度が基準よりも遅い場合における目標空燃比ＴＡＦ、酸素ストレージ量ＳＴ、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒの相関を示すタイムチャートである。
【００２６】
第１触媒装置３１における酸素の吸着速度がＰＩＤ制御量の適合レベルよりも遅いと、酸素ストレージ量ＳＴが飽和する前に若しくは酸素ストレージ量ＳＴが目標量ＴＳＴに達する前に、流入酸素を第１触媒装置３１が吸着しきれずに排出するようになり、これによって酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリーンに反転する。
これにより、制御装置５１は、目標空燃比ＴＡＦをリッチ目標空燃比にシフトさせ、第１触媒装置３１から酸素を脱離させるため、結果的に、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量ＳＴが目標量ＴＳＴより少なくなって、排ガス性能を低下させることになってしまう。
【００２７】
一方、第１触媒装置３１における酸素の脱離速度がＰＩＤ制御量の適合レベルよりも遅いと、酸素ストレージ量ＳＴが空に若しくは酸素ストレージ量ＳＴが目標量ＴＳＴに達する前に酸素センサ３５の出力がリッチに反転し、目標空燃比がリーン目標空燃比に切り換えられ、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量ＳＴが目標量ＴＳＴより多くなって、排ガス性能を低下させることになってしまう。
そこで、制御装置５１は、第１触媒装置３１における酸素の反応速度が基準より遅いときに酸素ストレージ量ＳＴが目標量ＴＳＴからシフトすることを抑止するために、目標空燃比ＴＡＦを補正する機能（目標空燃比補正部）を備える。
【００２８】
図５−図７は、制御装置５１による目標空燃比ＴＡＦの設定手順を示すフローチャートであり、エンジンスイッチによる制御装置５１への電源投入で起動される。
制御装置５１は、まず、ステップＳ１０１で、空燃比センサ３４の出力に基づく空燃比フィードバック制御を開始できるか否かを判断し、空燃比フィードバック制御の開始条件が成立していれば、ステップＳ１０２に進む。
例えば、内燃機関１１の負荷及び回転速度が、空燃比を理論空燃比よりもリッチにする高出力領域であるとき、制御装置５１は、ステップＳ１０１で待機する。
【００２９】
制御装置５１は、ステップＳ１０２で、酸素センサ３５が活性しているか否かを、例えば検出信号ＶＯ２Ｒがリーン出力からリッチ出力に反転したか否かに基づき判断する。
酸素センサ３５が活性している場合、制御装置５１は、ステップＳ１０３に進み、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量ＳＴを制御するための目標空燃比ＴＡＦを設定する条件であるか否かを判断する。
【００３０】
例えば、燃料カット中及び燃料カット後の空燃比をリッチ化させる所定期間内であるとき、制御装置５１は、酸素ストレージ量ＳＴの制御条件が成立していないと判断してステップＳ１０３で待機する。
なお、制御装置５１は、後述するように、燃料カット後の所定期間において、内燃機関１１の空燃比を理論空燃比よりもリッチに制御することで、燃料カット中に第１触媒装置３１が吸着した酸素を速やかに脱離させる処理（復帰時リッチ制御部）を実施する。
【００３１】
そして、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量ＳＴを制御する場合、制御装置５１は、ステップＳ１０４に進み、前回の内燃機関１１の運転状態においてメモリに記憶した、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨav、目標量ＴＳＴ、最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸを読み出す。
次いで、制御装置５１は、ステップＳ１０５に進み、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリッチ判定閾値ＲＴＨ以下の状態からリッチ判定閾値ＲＴＨを超えたか否か、つまり、酸素センサ３５の出力がリッチに反転したか否かを判定する。
【００３２】
そして、制御装置５１は、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリッチ判定閾値ＲＴＨ以下の状態からリッチ判定閾値ＲＴＨを超えると、ステップＳ１０７に進み、推定酸素ストレージ量ＥＳＴ（酸素ストレージ量ＳＴの推定量）を最小酸素ストレージ量ＳＴＭＩＮにリセットする。
次のステップＳ１０８（酸素ストレージ量推定部）で、制御装置５１は、最小酸素ストレージ量ＳＴＭＩＮを初期値として、吸入空気流量ＱＡ（空気量、排気流量）、及び、空燃比センサ３４が検出した触媒上流の排気空燃比に基づく推定酸素ストレージ量ＥＳＴの更新演算を開始する。
【００３３】
また、ステップＳ１０９で、制御装置５１は、機関回転速度ＮＥ、吸入空気流量ＱＡ、目標量ＴＳＴに基づく制御モデル計算で、目標空燃比ＴＡＦの制御で用いる基本リーン制御Ｐ分を算出する。
そして、次のステップＳ１１０（目標空燃比設定部、目標空燃比補正部）で、制御装置５１は、ステップＳ１０９で求めた基本リーン制御Ｐ分を吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav（ＡＤＨav≧1.0）で除算して得たリーン制御Ｐ分に基づき、目標空燃比ＴＡＦをリーン方向にシフトさせることで、目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比よりもリーンであるリーン目標空燃比に切り換える。
【００３４】
制御装置５１は、リーン目標空燃比を設定することによって、第１触媒装置３１に酸素濃度が高いリーン排ガスを流入させて、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量ＳＴを増大させる。
なお、吸着速度補正値ＡＤＨ及び平均値ＡＤＨavの演算については、後で詳細に説明する。
【００３５】
次いで、制御装置５１は、ステップＳ１１１に進み、機関回転速度ＮＥ、吸入空気流量ＱＡ、目標量ＴＳＴ、及び、空燃比センサ３４が検出した触媒上流の排気空燃比に基づく制御モデル計算で、目標空燃比ＴＡＦの制御で用いる基本リーン制御Ｉ分及び基本リーン制御Ｄ分を算出する。
そして、次のステップＳ１１２（目標空燃比設定部、目標空燃比補正部）で、制御装置５１は、ステップＳ１１１で求めた基本リーン制御Ｉ分及び基本リーン制御Ｄ分を吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavで除算してリーン制御Ｉ分及びリーン制御Ｄ分を求め、このリーン制御Ｉ分及びリーン制御Ｄ分にしたがって目標空燃比ＴＡＦをリッチ方向に変化させ、目標空燃比ＴＡＦ（リーン目標空燃比）を理論空燃比に近づける。
【００３６】
なお、吸着速度補正値ＡＤＨは吸着速度が基準よりも遅い場合にリーン目標空燃比を補正するための補正項である。
吸着速度補正値ＡＤＨは1.0以上の値であり、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavが1.0である場合、制御装置５１は、基本リーン制御Ｐ分、基本リーン制御Ｉ分、基本リーン制御Ｄ分をそのまま目標空燃比ＴＡＦの制御に用いるリーン制御Ｐ分、リーン制御Ｉ分、リーン制御Ｄ分に設定する。
【００３７】
一方、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavが1.0より大きくなるほど、制御装置５１は、リーン制御Ｐ分、リーン制御Ｉ分、リーン制御Ｄ分を基本値よりも小さい値に変更し、リーン目標空燃比のリーンレベルを減少させる。
つまり、制御装置５１は、吸着速度が基準よりも遅い場合、リーン制御Ｐ分を縮小補正して目標空燃比ＴＡＦのリーン方向へのシフト量を小さくしたうえで、リーン制御Ｉ分及びリーン制御Ｄ分を縮小補正して目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比に戻す速度を遅くし、第１触媒装置３１に流入させる酸素量の総量を確保しつつ、第１触媒装置３１が吸着しきれない酸素が第１触媒装置３１に流入することを抑止する。
【００３８】
制御装置５１は、ステップＳ１１３で、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒが、再度、リッチ判定閾値ＲＴＨ以下の状態からリッチ判定閾値ＲＴＨを超えたか否かを判断する。
そして、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒが、再度、リッチ判定閾値ＲＴＨ以下の状態からリッチ判定閾値ＲＴＨを超えた場合、制御装置５１はステップＳ１０７に戻る。
【００３９】
一方、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒが、リッチ判定閾値ＲＴＨ以下の状態からリッチ判定閾値ＲＴＨを超えていない場合、制御装置５１は、ステップＳ１１４に進む。
制御装置５１は、ステップＳ１１４で、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリーン判定閾値ＬＴＨを下回ったか否か、つまり、酸素センサ３５の出力がリーンに反転したか否かを判定する。
【００４０】
酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリーン判定閾値ＬＴＨ以上であれば、制御装置５１は、ステップＳ１１１に戻ってステップＳ１１１及びステップＳ１１２の処理を実施することで、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavに基づき補正したリーン制御Ｉ分及びリーン制御Ｄ分によって、目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比に近づける。
このように、制御装置５１は、リーン制御Ｐ分によってリーンシフトさせた目標空燃比ＴＡＦを、ステップＳ１１１及びステップＳ１１２の処理を繰り返して徐々に理論空燃比に近づける。
【００４１】
一方、制御装置５１は、ステップＳ１１４で、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリーン判定閾値ＬＴＨを下回ったと判断すると、ステップＳ１１５に進む。
制御装置５１は、ステップＳ１１５で、酸素センサ３５の出力がリーンに反転したときの推定酸素ストレージ量ＥＳＴを、リーン反転時酸素ストレージ量ＥＳＴＬにセットする。
【００４２】
そして、制御装置５１は、次のステップＳ１１６で、ステップＳ１１５で求めたリーン反転時酸素ストレージ量ＥＳＴＬと目標量ＴＳＴとの偏差を、吸着時推定誤差量ＡＤＥとして求めてメモリに記憶する。
なお、制御装置５１は、ステップＳ１１６で求めた吸着時推定誤差量ＡＤＥについて、過去複数回分を記憶する。
【００４３】
制御装置５１は、吸着時推定誤差量ＡＤＥを求めると、ステップＳ１１７に進み、今回ステップＳ１１６で求めた吸着時推定誤差量ＡＤＥに基づき、吸着速度補正値ＡＤＨを算出してメモリに記憶する。
なお、制御装置５１は、ステップＳ１１７で求めた吸着速度補正値ＡＤＨについて、過去複数回分を記憶する。
【００４４】
図８は、吸着時推定誤差量ＡＤＥが表す誤差、及び、演算タイミングを示すタイムチャートである。
酸素センサ３５の出力がリッチ判定閾値ＲＴＨを上回って（時刻ｔ１）、目標空燃比ＴＡＦがリーン目標空燃比に設定されると、第１触媒装置３１における酸素吸着が進み、推定酸素ストレージ量ＥＳＴは増大変化する。
【００４５】
そして、酸素センサ３５の出力がリーン判定閾値ＬＴＨを下回るようになると（時刻ｔ２）、制御装置５１は、そのときの推定酸素ストレージ量ＥＳＴと目標量ＴＳＴとの偏差を吸着時推定誤差量ＡＤＥとして求める。
ここで、第１触媒装置３１における酸素の吸着速度が遅いと、第１触媒装置３１が流入する酸素を吸着しきれずに、酸素センサ３５の出力がリーンに反転するタイミングが早まる。したがって、第１触媒装置３１における酸素の吸着速度が遅いほど、吸着時推定誤差量ＡＤＥは大きな値になる。
【００４６】
図９は、吸着時推定誤差量ＡＤＥと吸着速度補正値ＡＤＨとの相関を示す線図である。
吸着時推定誤差量ＡＤＥが零であるとき、吸着速度補正値ＡＤＨ（ＡＤＨ≧1.0）は、ＰＩＤ制御量を実質的に補正しない1.0に設定され、吸着時推定誤差量ＡＤＥが大きくなるほど吸着速度補正値ＡＤＨはより大きな値、つまり、ＰＩＤ制御量をより小さく補正する値に設定される。
【００４７】
つまり、制御装置５１は、第１触媒装置３１における酸素の吸着速度が遅いほどＰＩＤ制御量をより小さく補正することで、リーン制御Ｐ分による目標空燃比ＴＡＦのリーン方向へシフト量を小さくし、かつ、リーン制御Ｉ分及びリーン制御Ｄ分によって目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比に戻す速度を遅くする。
これにより、吸着速度に対して排気空燃比が過剰にリーンに設定されることで第１触媒装置３１が吸着しきれない酸素が第１触媒装置３１に流入することを抑止し、また、実際の吸着速度で酸素ストレージ量ＳＴが所期量に対するまでの間リーン目標空燃比を継続させて、第１触媒装置３１に所期量の酸素を吸着させる。
【００４８】
制御装置５１は、ステップＳ１１７で吸着速度補正値ＡＤＨを求めると、次いで、ステップＳ１１８に進み、吸着速度補正値ＡＤＨの算出回数カウンタをカウントアップする。
後述するように、制御装置５１は、吸着速度補正値ＡＤＨの移動平均を、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavとして求め、前述したステップＳ１１０及びステップＳ１１２におけるＰＩＤ制御量（リーン制御Ｐ分、リーン制御Ｉ分、リーン制御Ｄ分）の補正に用いる。
【００４９】
図１０は、第１触媒装置３１における酸素の吸着速度が基準よりも遅く、吸着時推定誤差量ＡＤＥが発生し、吸着速度補正値ＡＤＨ（平均値ＡＤＨav）によってＰＩＤ制御量を補正したときの酸素センサ３５の出力、推定酸素ストレージ量ＥＳＴ、目標空燃比ＴＡＦの挙動を示すタイムチャートである。
図１０の時刻ｔ１では、基本リーン制御Ｐ分によって目標空燃比ＴＡＦがリーンシフトされ、その後、基本リーン制御Ｉ分及び基本リーン制御Ｄ分によって目標空燃比ＴＡＦを徐々に理論空燃比に戻す制御が行わる。
【００５０】
ここで、第１触媒装置３１における酸素の吸着速度が基準より遅いため、時刻ｔ２の酸素センサ３５の出力がリーンに反転したタイミングで、吸着時推定誤差量ＡＤＥが発生する。
時刻ｔ３の酸素センサ３５の出力がリッチに反転したタイミングでは、基本リーン制御Ｐ分が吸着時推定誤差量ＡＤＥに基づく吸着速度補正値ＡＤＨで補正され、リーン制御Ｐ分による目標空燃比ＴＡＦのリーン化が小さく制限される。
【００５１】
また、時刻ｔ３以降における目標空燃比ＴＡＦ（リーン目標空燃比）を理論空燃比に戻す処理で用いられるリーン制御Ｉ分及びリーン制御Ｄ分も、吸着速度補正値ＡＤＨによって基本値よりも小さく補正されるため、目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比に戻す速度は、基本よりも遅く修正される。
これにより、第１触媒装置３１に酸素を吸着させるときに、目標空燃比ＴＡＦのリーンレベルの抑制によって第１触媒装置３１が吸着しきれない酸素が第１触媒装置３１に流入することを抑止でき、また、酸素を吸着させる期間を確保して第１触媒装置３１に所期量の酸素を吸着させることができるので、吸着時推定誤差量ＡＤＥが減る。
したがって、第１触媒装置３１における酸素の吸着速度が基準よりも遅い場合であっても、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量ＳＴが目標量ＴＳＴより減ることが抑止され、排ガス性能が低下することを抑制できる。
【００５２】
制御装置５１は、ステップＳ１３１で、目標量判定フラグＦｔが１であるか否かを判定する。目標量判定フラグＦｔは、後述するように、ステップＳ１１８でカウントアップされる吸着速度補正値ＡＤＨの算出回数カウンタが所定値に達したときに１に設定され、吸着速度補正値ＡＤＨに基づく目標量ＴＳＴの変更処理や診断処理が終了すると、０に設定されるフラグである。
制御装置５１は、目標量判定フラグＦｔが１である間、つまり、吸着速度補正値ＡＤＨのデータに基づく各種処理が終了するまで待機し、目標量判定フラグＦｔが０にリセットされると、ステップＳ１３１からステップＳ１１９に進む。
【００５３】
一方、制御装置５１は、ステップＳ１０５で、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリッチ判定閾値ＲＴＨを横切ってリッチ方向に変化していないと判断すると、ステップＳ１０６に進む。
制御装置５１は、ステップＳ１０６で、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリーン判定閾値ＬＴＨ（リーン判定閾値ＬＴＨ＜リッチ判定閾値ＲＴＨ）以上の状態からリーン判定閾値ＬＴＨを下回るようになったか否か、つまり、酸素センサ３５の出力がリーンに反転したか否かを判定する。
ここで、制御装置５１は、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリーン判定閾値ＬＴＨを横切ってリーン方向に変化していないと判断すると、ステップＳ１０５に戻る。
【００５４】
一方、制御装置５１は、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリーン判定閾値ＬＴＨを横切ってリーン方向に変化したと判断すると、ステップＳ１１９に進む。
なお、制御装置５１が、ステップＳ１３１からステップＳ１１９に進んだときも、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリーン判定閾値ＬＴＨ以上の状態からリーン判定閾値ＬＴＨを下回るようになったときである。
【００５５】
制御装置５１は、ステップＳ１１９で、推定酸素ストレージ量ＥＳＴを、飽和状態での酸素ストレージ量ＳＴである最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸにリセットする。
次のステップＳ１２０で、制御装置５１は、最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸを初期値として、吸入空気流量ＱＡ（空気量）、及び、空燃比センサ３４が検出した触媒上流の排気空燃比に基づく推定酸素ストレージ量ＥＳＴの更新演算を開始する。
【００５６】
また、ステップＳ１２１で、制御装置５１は、機関回転速度ＮＥ、吸入空気流量ＱＡ、目標量ＴＳＴに基づく制御モデル計算によって、目標空燃比ＴＡＦの制御で用いる基本リッチ制御Ｐ分を算出する。
そして、次のステップＳ１２２で、制御装置５１は、ステップＳ１２１で求めた基本リッチ制御Ｐ分を脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨav（ＤＥＨav≧1.0）で除算して得たリッチ制御Ｐ分によって、目標空燃比ＴＡＦをリッチ方向にシフトさせることで、目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比よりもリッチであるリッチ目標空燃比に切り換える。
【００５７】
制御装置５１は、リッチ目標空燃比を設定することによって、第１触媒装置３１に酸素濃度が低くＣＯ，ＨＣの濃度が高いリッチ排ガスを流入させて酸素を脱離させ、酸素ストレージ量ＳＴを減少させる。
上記の脱離速度補正値ＤＥＨは、第１触媒装置３１における酸素の脱離速度が基準よりも遅いときに基本リッチ制御Ｐ分を縮小補正し、第１触媒装置３１から酸素を脱離させるときのリッチ目標空燃比のリッチレベルを減少させる補正値である。
なお、脱離速度補正値ＤＥＨ及び平均値ＤＥＨavの演算については、後で詳細に説明する。
【００５８】
次いで、制御装置５１は、ステップＳ１２３に進み、機関回転速度ＮＥ、吸入空気流量ＱＡ、目標量ＴＳＴ、及び、空燃比センサ３４が検出した触媒上流の排気空燃比に基づく制御モデル計算によって、目標空燃比ＴＡＦの制御で用いる基本リッチ制御Ｉ分及び基本リッチ制御Ｄ分を算出する。
そして、次のステップＳ１２４で、制御装置５１は、ステップＳ１２３で求めた基本リッチ制御Ｉ分及び基本リッチ制御Ｄ分を脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨav（ＤＥＨav≧1.0）で除算してリッチ制御Ｉ分及びリッチ制御Ｄ分を求め、このリッチ制御Ｉ分及びリッチ制御Ｄ分にしたがって目標空燃比ＴＡＦをリーン方向に変化させ、目標空燃比ＴＡＦ（リッチ目標空燃比）を理論空燃比に近づける。
【００５９】
ここで、脱離速度補正値ＤＥＨは、第１触媒装置３１の酸素の脱離速度が所期値よりも遅いときに基本リッチ制御Ｉ分及び基本リッチ制御Ｄ分を縮小補正し、第１触媒装置３１から酸素を脱離させるときのリッチ目標空燃比が理論空燃比に近づく速度を遅くする。
つまり、制御装置５１は、基本リッチ制御Ｐ分を縮小補正して目標空燃比ＴＡＦのリッチ方向へのシフト量を小さくしたうえで、基本リッチ制御Ｉ分及び基本リッチ制御Ｄ分を縮小補正して目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比に戻す速度を遅くする。
これにより、遅い脱離速度に合わせて第１触媒装置３１に流入させる排ガスのリッチレベルを抑制しつつ脱離期間を確保し、脱離が充分に進んでいない状態で酸素センサ３５の出力がリッチに反転してしまうことを抑制する。
【００６０】
制御装置５１は、ステップＳ１２５で、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒが、再度、リーン判定閾値ＬＴＨ以上の状態からリーン判定閾値ＬＴＨを下回ったか否かを判断する。
そして、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒが、再度、リーン判定閾値ＬＴＨ以上の状態からリーン判定閾値ＬＴＨを下回った場合、制御装置５１はステップＳ１１９に戻る。
【００６１】
一方、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒが、リーン判定閾値ＬＴＨ以上の状態からリーン判定閾値ＬＴＨを下回る変化が発生していない場合、制御装置５１は、ステップＳ１２６に進む。
制御装置５１は、ステップＳ１２６で、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリッチ判定閾値ＲＴＨを上回ったか否か、つまり、酸素センサ３５の出力がリッチに反転したか否かを判定する。
【００６２】
酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリッチ判定閾値ＲＴＨ以下であれば、制御装置５１は、ステップＳ１２３に戻ってステップＳ１２３及びステップＳ１２４の処理を実施することで、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavに基づき補正したリッチ制御Ｉ分及びリッチ制御Ｄ分によって、目標空燃比ＴＡＦを理論空燃比に近づける。
このように、制御装置５１は、ステップＳ１２３及びステップＳ１２４の処理を繰り返すことで、目標空燃比ＴＡＦ（リッチ目標空燃比）を徐々に理論空燃比に近づける。
【００６３】
一方、制御装置５１は、ステップＳ１２６で、酸素センサ３５の検出信号ＶＯ２Ｒがリッチ判定閾値ＲＴＨを上回ったと判断すると、ステップＳ１２７に進む。
制御装置５１は、ステップＳ１２７で、酸素センサ３５の出力がリッチに反転したときの推定酸素ストレージ量ＥＳＴを、リッチ反転時酸素ストレージ量ＥＳＴＲにセットする。
【００６４】
そして、制御装置５１は、次のステップＳ１２８で、ステップＳ１２７で求めたリッチ反転時酸素ストレージ量ＥＳＴＲと目標量ＴＳＴとの偏差を、脱離時推定誤差量ＤＥＥとして求めてメモリに記憶する。
なお、制御装置５１は、ステップＳ１２８で求めた脱離時推定誤差量ＤＥＥについて、過去複数回分を記憶する。
【００６５】
制御装置５１は、脱離時推定誤差量ＤＥＥを求めると、ステップＳ１２９に進み、今回ステップＳ１２８で求めた脱離時推定誤差量ＤＥＥに基づき、脱離速度補正値ＤＥＨ（ＤＥＨ≧1.0）を算出してメモリに記憶する。
図１１は、脱離時推定誤差量ＤＥＥと脱離速度補正値ＤＥＨとの相関を示す線図である。
【００６６】
脱離時推定誤差量ＤＥＥが零であるとき、脱離速度補正値ＤＥＨ（ＤＥＨ≧1.0）は、ＰＩＤ制御量を実質的に補正しない1.0に設定され、脱離時推定誤差量ＤＥＥが大きくなるほど脱離速度補正値ＤＥＨはより大きな値、つまり、ＰＩＤ制御量をより小さく補正する値に設定される。
上記脱離速度補正値ＤＥＨの特性は、吸着速度補正値ＡＤＨと同様である。
なお、制御装置５１は、ステップＳ１２９で求めた脱離速度補正値ＤＥＨについて、過去複数回分を記憶する。
【００６７】
制御装置５１は、ステップＳ１２９で脱離速度補正値ＤＥＨを求めると、次いで、ステップＳ１３０に進み、脱離速度補正値ＤＥＨの算出回数カウンタをカウントアップする。
後述するように、制御装置５１は、脱離速度補正値ＤＥＨの移動平均を、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavとして求め、前述したステップＳ１２２及びステップＳ１２４におけるＰＩＤ制御量（リッチ制御Ｐ分、リッチ制御Ｉ分、リッチ制御Ｄ分）の補正に用いる。
【００６８】
制御装置５１は、ステップＳ１３２で、ステップＳ１３１と同様に、目標量判定フラグＦｔが１であるか否かを判定する。
そして、制御装置５１は、目標量判定フラグＦｔが１である間、つまり、脱離速度補正値ＤＥＨのデータに基づく各種処理が終了するまで待機し、目標量判定フラグＦｔが０にリセットされると、ステップＳ１３２からステップＳ１０７に進む。
【００６９】
図１２−図１４は、制御装置５１による目標量ＴＳＴの変更処理、第１触媒装置３１及び空燃比センサ３４の診断処理の手順を示すフローチャートであり、エンジンスイッチによる制御装置５１への電源投入で起動される。
制御装置５１は、まずステップＳ２０１で、ＥＥＰＲＯＭなどのメモリに保存されている、吸着速度補正値ＡＤＨ、脱離速度補正値ＤＥＨ、吸着速度補正値ＡＤＨの算出回数カウンタ、脱離速度補正値ＤＥＨの算出回数カウンタ、吸着時推定誤差量ＡＤＥ、脱離時推定誤差量ＤＥＥを全てクリアするイニシャル処理を実施する。
【００７０】
次いで、制御装置５１は、ステップＳ２０２で、空燃比センサ３４の出力に基づく空燃比フィードバック制御を開始できるか否かを判断し、空燃比フィードバック制御の開始条件が成立していれば、ステップＳ２０３に進む。
制御装置５１は、ステップＳ２０３で、酸素センサ３５が活性しているか否かを、例えば検出信号ＶＯ２Ｒがリーン出力からリッチ出力に判定したか否かに基づき判断する。
そして、制御装置５１は、酸素センサ３５が活性している場合、ステップＳ２０４に進み、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量ＳＴを制御するための目標空燃比ＴＡＦを設定する条件であるか否かを判断し、条件成立を判断するとステップＳ２０５に進む。
【００７１】
制御装置５１は、ステップＳ２０５で、吸着速度補正値ＡＤＨの算出回数カウンタが所定値に達したか否かを判断し、所定値に達していない場合は、ステップＳ２０９に進み、脱離速度補正値ＤＥＨの算出回数カウンタが所定値に達したか否かを判断する。
ここで、脱離速度補正値ＤＥＨの算出回数カウンタも所定値に達していない場合、制御装置５１は、ステップＳ２３３に進み、エンジンスイッチ（キースイッチ、イグニッションスイッチ）がオフされたか否かを判断し、エンジンスイッチがオン状態を保持していれば、ステップＳ２３３からステップＳ２０４に戻る。
【００７２】
そして、制御装置５１は、ステップＳ２０５で、吸着速度補正値ＡＤＨの算出回数カウンタが所定値に達したと判断すると、ステップＳ２０６に進み、目標量判定フラグＦｔを０から１にセットする。
なお、ステップＳ２０６で１に設定される目標量判定フラグＦｔは、図６、図７のフローチャートのステップＳ１３１、ステップＳ１３２で判定されるフラグである。
【００７３】
次いで、制御装置５１は、ステップＳ２０７に進み、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavを更新する。
詳細には、制御装置５１は、記憶している全ての吸着速度補正値ＡＤＨの合計を算出回数（サンプル数）で除算して平均を求め、当該サンプル平均値とそれまでの平均値ＡＤＨavとの平均値を平均値ＡＤＨavの最新値とする。
・ＡＤＨav（最新値）＝｛ＡＤＨav（現在値）＋（吸着速度補正値ＡＤＨの総和／サンプル数）｝／２
【００７４】
次いで、制御装置５１は、ステップＳ２０８に進み、吸着時推定誤差量ＡＤＥの平均値ＡＤＥavを算出して記憶する。制御装置５１は、記憶している全ての吸着時推定誤差量ＡＤＥの合計をサンプル数で除算して平均値ＡＤＥavを求め、求めた平均値ＡＤＥavをメモリに記憶する。
・ＡＤＥav＝吸着時推定誤差量ＡＤＥの総和／サンプル数
【００７５】
一方、制御装置５１は、ステップＳ２０９で、脱離速度補正値ＤＥＨの算出回数カウンタが所定値に達したと判断すると、ステップＳ２１０に進み、目標量判定フラグＦｔを０から１にセットする。
次いで、制御装置５１は、ステップＳ２１１に進み、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavを更新する。
【００７６】
詳細には、制御装置５１は、記憶している全ての脱離速度補正値ＤＥＨの合計を算出回数（サンプル数）で除算して平均を求め、当該サンプル平均値とそれまでの平均値ＤＥＨavとの平均値を平均値ＤＥＨavの最新値とする。
・ＤＥＨav（最新値）＝｛ＤＥＨav（現在値）＋（吸着速度補正値ＤＥＨの総和／サンプル数）｝／２
【００７７】
次いで、制御装置５１は、ステップＳ２１２に進み、脱離時推定誤差量ＤＥＥの平均値ＤＥＥavを算出して記憶する。制御装置５１は、記憶している全ての脱離時推定誤差量ＤＥＥの合計をサンプル数で除算して平均値ＤＥＥavを求め、求めた平均値ＤＥＥavをメモリに記憶する。
・ＤＥＥav＝吸着時推定誤差量ＤＥＥの総和／サンプル数
【００７８】
ステップＳ２０８で平均値ＡＤＥavを求めた後、又は、ステップＳ２１２で平均値ＤＥＥavを求めた後、制御装置５１は、ステップＳ２１３に進む。
制御装置５１は、ステップＳ２１３で、吸着速度補正値ＡＤＨの算出回数カウンタ及び脱離速度補正値ＤＥＨの算出回数カウンタが共に所定値に達したか否かを判断する。
【００７９】
そして、少なくとも一方の算出回数カウンタが所定値に達していない場合、制御装置５１は、ステップＳ２３２に進み、目標量判定フラグＦｔを０にリセットする。
一方、吸着速度補正値ＡＤＨの算出回数カウンタ、及び、脱離速度補正値ＤＥＨの算出回数カウンタが共に所定値に達している場合、制御装置５１は、ステップＳ２１３からステップＳ２１４に進む。
【００８０】
制御装置５１は、ステップＳ２１４で、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav・脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavの算出回数カウンタ（以後、平均補正値算出回数カウンタという。）をカウントアップする。
次いで、制御装置５１は、ステップＳ２１５で、吸着速度補正値ＡＤＨの算出回数カウンタ、及び、脱離速度補正値ＤＥＨの算出回数カウンタをクリアし、次のステップＳ２１６で、記憶している吸着速度補正値ＡＤＨ及び脱離速度補正値ＤＥＨのデータを全てクリアする。
更に、制御装置５１は、ステップＳ２１７で、記憶している吸着時推定誤差量ＡＤＥ及び脱離時推定誤差量ＤＥＥのデータを全てクリアする。
【００８１】
次いで、制御装置５１は、ステップＳ２１８で、平均補正値算出回数カウンタが所定値に達したか否かを判断し、所定値に達していない場合、ステップＳ２３２に進んで、目標量判定フラグＦｔを０にリセットする。
一方、平均補正値算出回数カウンタが所定値に達している場合、制御装置５１は、ステップＳ２１９に進み、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavが第１閾値ＴＨ１以上で、かつ、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavが第２閾値ＴＨ２以上であるか否かを判断する。
【００８２】
図１５は、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavと、第１閾値ＴＨ１、第２閾値ＴＨ２との相関を示す図である。
平均値ＡＤＨavが第１閾値ＴＨ１以上で、かつ、平均値ＤＥＨavが第２閾値ＴＨ２以上である領域Ｂは、目標量ＴＳＴの変更が必要になるほど脱離速度・吸着速度が共に遅くなった状態である。
【００８３】
制御装置５１は、平均値ＡＤＨavが第１閾値ＴＨ１以上で、かつ、平均値ＤＥＨavが第２閾値ＴＨ２以上である場合、ステップＳ２２０（触媒診断部）に進み、吸着時推定誤差量ＡＤＥの平均値ＡＤＥavの記憶データのうちの最小値、及び、脱離時推定誤差量ＤＥＥの平均値ＤＥＥavの記憶データのうちの最小値が共に第３閾値ＴＨ３以上であるか否かを判断する。
換言すれば、制御装置５１は、ステップＳ２２０で、吸着時推定誤差量ＡＤＥの平均値ＡＤＥavが第１異常判定値より大きく、かつ、脱離時推定誤差量ＤＥＥの平均値ＤＥＥavが第２異常判定値より大きい状態であるか否かを判断する。
図１６は、平均値ＡＤＥav及び平均値ＤＥＥavの記憶値と、第３閾値ＴＨ３との相関を示す。
【００８４】
第３閾値ＴＨ３は、第１触媒装置３１の劣化故障を判定するための閾値であり、過去複数回求めた平均値ＡＤＥavのうちの最小値、及び、過去複数回求めた平均値ＤＥＥavの最小値が共に第３閾値ＴＨ３以上である場合、つまり、記憶してある複数の平均値ＡＤＥav、ＤＥＥavの中の最小値であっても第３閾値ＴＨ３以上である場合、第１触媒装置３１の劣化故障を推定できるように適合されている。
そこで、制御装置５１は、ステップＳ２２０で、平均値ＡＤＥavの最小値、及び、平均値ＤＥＥavの最小値が共に第３閾値ＴＨ３以上であると判断した場合、ステップＳ２２１に進んで、第１触媒装置３１の劣化故障の発生を判定し、劣化故障の診断結果を記憶した後、ステップＳ２２２に進む。
【００８５】
一方、平均値ＡＤＥavの最小値及び平均値ＤＥＥavの最小値が共に第３閾値ＴＨ３以上であるという劣化故障条件を満たしていない場合、制御装置５１は、ステップＳ２２１を迂回して、ステップＳ２２２に進む。
制御装置５１は、ステップＳ２２２（目標量変更部）で、酸素ストレージ量ＳＴの目標量ＴＳＴ、及び、最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸを更新する。
【００８６】
制御装置５１は、目標量ＴＳＴを以下の式にしたがって更新する。
・目標量ＴＳＴ（更新値）＝目標量ＴＳＴ（現在値）−|吸着時推定誤差量ＡＤＥ及び脱離時推定誤差量ＤＥＥの記憶値の最大値|
また、制御装置５１は、最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸを下式にしたがって更新する。
・最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸ（更新値）＝目標量ＴＳＴ（更新値）×２
【００８７】
つまり、第１触媒装置３１の劣化によって最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸが低下すると共に吸着速度、脱離速度が低下し、吸着時推定誤差量ＡＤＥ及び脱離時推定誤差量ＤＥＥが大きくなるので、吸着時推定誤差量ＡＤＥ及び脱離時推定誤差量ＤＥＥに基づき目標量ＴＳＴ及び最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸを下げ、劣化状態に見合った目標量ＴＳＴ及び最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸに更新する。
【００８８】
図１７は、第１触媒装置３１の劣化によって吸着速度と脱離速度との双方が基準よりも遅くなった場合での酸素センサ３５の出力、推定酸素ストレージ量ＥＳＴ、目標空燃比ＴＡＦの挙動を示す。
第１触媒装置３１の劣化によって吸着速度と脱離速度との双方が基準よりも遅くなると、第１触媒装置３１が吸着しきれない酸素が発生することでリーン反転が早まり吸着時推定誤差量ＡＤＥが発生すると共に、酸素センサ３５の出力がリーンに反転したときに実際よりも多い最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸに推定酸素ストレージ量ＥＳＴがリセットされるため、リッチ反転時に推定酸素ストレージ量ＥＳＴと目標量ＴＳＴとに乖離が生じて脱離時推定誤差量ＤＥＥが発生することになる。
【００８９】
そして、制御装置５１は、吸着時推定誤差量ＡＤＥ及び脱離時推定誤差量ＤＥＥを小さくするように、吸着速度補正値ＡＤＨ及び脱離速度補正値ＤＥＨを更新するが、目標量ＴＳＴにまで到達させることができない状態になる。
そこで、制御装置５１は、吸着速度補正値ＡＤＨ及び脱離速度補正値ＤＥＨが共に所定よりも大きくなった場合は、第１触媒装置３１の劣化によって吸着速度及び脱離速度が遅くなっていると推定し、最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸを下げると共に目標量ＴＳＴを下げ、目標量ＴＳＴにまで到達できるようにする。
【００９０】
次いで、制御装置５１は、ステップＳ２２３に進み、ステップＳ２２２における目標量ＴＳＴの更新処理における更新前の目標量ＴＳＴと更新後の目標量ＴＳＴとの偏差ΔＴＳＴ（目標量ＴＳＴの変更度合い）に基づき、燃料カット後の空燃比リッチ化制御におけるリッチ目標空燃比（以下、第１復帰時リッチ目標空燃比という。）を求めてメモリに記憶する。
第１触媒装置３１（排ガス浄化触媒）の劣化によって最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸ（目標量ＴＳＴ）が低下すると、燃料カットから燃料噴射を再開させるときに酸素ストレージ量ＳＴが少なくなり、酸素ストレージ量ＳＴを速やかに減らすために要求されるリッチ目標空燃比のリッチレベルを小さくできる。そこで、制御装置５１は、目標量ＴＳＴの減少量が多いほど、復帰時リッチ目標空燃比のリッチレベルを縮小させる。
【００９１】
また、制御装置５１は、次のステップＳ２２４で、記憶している吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav及び脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavを全てクリアする。
つまり、制御装置５１がステップＳ２２４に進むのは目標量ＴＳＴを更新した場合であり、目標量ＴＳＴの更新によって吸着時推定誤差量ＡＤＥ及び脱離時推定誤差量ＤＥＥは縮小し、目標量ＴＳＴの更新前に求めた吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav及び脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavは適合しなくなるので、制御装置５１は、記憶している吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav及び脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavを全てクリアする。
【００９２】
一方、制御装置５１は、ステップＳ２１９で、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavが第１閾値ＴＨ１以上で、かつ、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavが第２閾値ＴＨ２以上の条件を満たしていないと判断した場合、ステップＳ２２５に進む。
制御装置５１は、ステップＳ２２５で、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav（リーン目標空燃比の補正度合い）が第１故障判定閾値ＴＨＭ１（第１故障判定閾値ＴＨＭ１＞第１閾値ＴＨ１）以上で、かつ、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨav（リッチ目標空燃比の補正度合い）が第２正常判定閾値ＴＨＮ２（第２正常判定閾値ＴＨＮ２＜第２閾値ＴＨ２）未満であるか否か、つまり、図１５のＤ領域に該当しているか否かを判定する。
【００９３】
そして、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavが第１故障判定閾値ＴＨＭ１以上で、かつ、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavが第２正常判定閾値ＴＨＮ２未満である場合、制御装置５１は、ステップＳ２２６に進んで、空燃比センサ３４のリーン→リッチの応答故障を判定し、係る空燃比センサ３４についての応答故障の判定結果をメモリに記憶した後、ステップＳ２２７に進む。
一方、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavが第１故障判定閾値ＴＨＭ１以上で、かつ、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavが第２正常判定閾値ＴＨＮ２未満の条件を満たしていない場合、制御装置５１は、ステップＳ２２６を迂回してステップＳ２２７に進む。
【００９４】
制御装置５１は、ステップＳ２２７で、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavが第１正常判定閾値ＴＨＮ１（第１故障判定閾値ＴＨＭ１＜第１閾値ＴＨ１）未満で、かつ、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavが第２故障判定閾値ＴＨＭ２（第２故障判定閾値ＴＨＭ２＞第２閾値ＴＨ２）以上であるか否か、つまり、図１５の領域Ｃに該当していないか否かを判定する。
そして、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavが第１正常判定閾値ＴＨＮ１未満で、かつ、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavが第２故障判定閾値ＴＨＭ２以上である場合、制御装置５１は、ステップＳ２２８に進んで、空燃比センサ３４のリッチ→リーンの応答故障を判定し、係る空燃比センサ３４についての応答故障の判定結果をメモリに記憶する。
制御装置５１におけるステップＳ２２５−ステップＳ２２８の機能が、触媒前センサ診断部に相当する。
【００９５】
一方、制御装置５１は、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavが第１正常判定閾値ＴＨＮ１未満で、かつ、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavが第２故障判定閾値ＴＨＭ２以上の条件を満たしていない場合、ステップＳ２２９に進む。
例えば、空燃比センサ３４のリッチ→リーンの応答が正常でリーン→リッチの応答が遅くなる故障が発生すると、目標空燃比ＴＡＦをリッチ方向に変化させて理論空燃比に近づけているときに、空燃比センサ３４の出力変化が遅れることで、空燃比センサ３４の出力に基づく推定酸素ストレージ量ＥＳＴの応答が遅れ、吸着時推定誤差量ＡＤＥが増大する一方、脱離時推定誤差量ＤＥＥは増大しない。
したがって、吸着速度補正値ＡＤＨと脱離速度補正値ＤＥＨとの一方が正常レベルで他方が故障レベルであるときに、制御装置５１は、空燃比センサ３４における応答故障を診断できる。
【００９６】
制御装置５１は、ステップＳ２２９で、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav（リーン目標空燃比の補正どあい）に基づき、燃料カット後の空燃比リッチ化制御におけるリッチ目標空燃比（以下、第２復帰時リッチ目標空燃比という。）を求めてメモリに記憶する。
つまり、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavが大きいほど、吸着速度が遅くなっていることを示し、吸着速度が遅くなった場合、燃料カット中における酸素ストレージ量ＳＴの増大は抑制されることになるから、燃料カット後に酸素ストレージ量ＳＴの目標量ＴＳＴ付近に速やかに戻すための空燃比リッチ化制御におけるリッチレベルを縮小できることになる。
したがって、制御装置５１は、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavが大きいほど、第２復帰時リッチ目標空燃比のリッチレベルを小さくして理論空燃比に近づける。
【００９７】
制御装置５１は、ステップＳ２２４、ステップＳ２２８、ステップＳ２２９での処理後は、ステップＳ２３０に進み、平均補正値算出回数カウンタをクリアする。
更に、制御装置５１は、ステップＳ２３１で、吸着時推定誤差量ＡＤＥの平均値ＡＤＥav、及び、脱離時推定誤差量ＤＥＥの平均値ＤＥＥavをクリアした後、ステップＳ２３２に進んで、目標量判定フラグＦｔを０にリセットする。
【００９８】
次いで、制御装置５１は、ステップＳ２３３でエンジンスイッチがオフされたか否かを判断し、エンジンスイッチがオン状態であればステップＳ２０４に戻り、エンジンスイッチがオフ後のセルフシャットオフ期間であればステップＳ２３４に進む。
制御装置５１は、ステップＳ２３４で、次回の内燃機関１１の運転に備えて、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨav、目標量ＴＳＴ、最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸをメモリに記憶する。
【００９９】
制御装置５１は、ステップＳ２３４で保存した吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨav、目標量ＴＳＴ、最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸを、次回の内燃機関１１の運転時にステップＳ１０４で読み出し、目標空燃比ＴＡＦの制御に用いる。
【０１００】
図１８は、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav、吸着時推定誤差量ＡＤＥの平均値ＡＤＥavの演算処理を説明するためのタイムチャートである。
なお、脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨav、脱離時推定誤差量ＤＥＥの平均値ＤＥＥavの演算処理は、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav、吸着時推定誤差量ＡＤＥの平均値ＡＤＥavの演算処理と同様に実施されるため、詳細な説明を省略する。
【０１０１】
図１８に示した例では、酸素センサ３５の出力がリーン反転したタイミングである時刻ｔ１で、吸着時推定誤差量ＡＤＥは１６、リーン反転時酸素ストレージ量ＥＳＴＬは３４であり、制御装置５１は、吸着時推定誤差量ＡＤＥ＝１６に基づき吸着速度補正値ＡＤＨを1.20に設定し、吸着速度補正値ＡＤＨの算出回数を１回にアップする。
その後のリーン反転タイミングである時刻ｔ２及び時刻ｔ３においても、制御装置５１は、吸着時推定誤差量ＡＤＥ及びリーン反転時酸素ストレージ量ＥＳＴＬを求め、更に、吸着時推定誤差量ＡＤＥに基づき吸着速度補正値ＡＤＨを求める。
【０１０２】
そして、吸着時推定誤差量ＡＤＥの算出回数及び吸着速度補正値ＡＤＨの算出回数が規定回数である３回に達した時刻ｔ３で、制御装置５１は、最新値を含む３個の吸着時推定誤差量ＡＤＥの平均値ＡＤＥav、及び、最新値を含む３個の吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavを演算する。
ここで、制御装置５１は、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨav、及び、別途求めた脱離速度補正値ＤＥＨの平均値ＤＥＨavが領域Ｂ（図１５参照）に含まれる場合、平均値ＡＤＥav若しくは平均値ＤＥＥavに基づき目標量ＴＳＴを更新し、更に、目標量ＴＳＴに基づき最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸを更新する。
【０１０３】
図１９のフローチャートは、燃料カット後の空燃比のリッチ化制御（復帰時リッチ制御部）におけるリッチ目標空燃比の設定処理（復帰時リッチ目標空燃比変更部）を示す。
制御装置５１は、電源投入されて起動すると、ステップＳ３０１で、目標量ＴＳＴの更新量に基づく第１復帰時リッチ目標空燃比、及び、吸着速度補正値ＡＤＨの平均値ＡＤＨavに基づく第２復帰時リッチ目標空燃比を初期値である零にリセットし、また、最終的な復帰時リッチ目標空燃比に基準リッチ空燃比をセットする。
【０１０４】
次いで、制御装置５１は、ステップＳ３０２に進み、空燃比フィードバック制御の開始条件が成立しているか否かを判断する。
そして、空燃比フィードバック制御の開始条件が成立すると、制御装置５１は、ステップＳ３０３で、酸素センサ３５が活性化しているか否かを判断し、酸素センサ３５が活性化すると、ステップＳ３０４に進む。
【０１０５】
制御装置５１は、ステップＳ３０４で、燃料噴射弁２１による燃料噴射を一時的に停止させる燃料カット、例えば減速運転時の燃料カットを実施しているか否かを判断する。
制御装置５１は、燃料カットを実施するまで待機し、燃料カットの実施を判断すると、ステップＳ３０５に進む。
【０１０６】
制御装置５１は、ステップＳ３０５で、燃料カット後のリッチ化制御を実施する条件が成立しているか否かを判断する。
そして、燃料カット後のリッチ化制御を実施する条件が成立している場合、制御装置５１は、ステップＳ３０６（復帰時リッチ制御部、復帰時リッチ目標空燃比変更部）に進み、最終的な復帰時リッチ目標空燃比の設定処理を実施する。
【０１０７】
具体的には、制御装置５１は、第１復帰時リッチ目標空燃比、第２復帰時リッチ目標空燃比、基準リッチ空燃比のうちで、最も理論空燃比に近い空燃比、換言すればリッチレベルが最も小さい空燃比を、最終的な復帰時リッチ目標空燃比に設定する。
制御装置５１は、燃料カットの終了時点（燃料噴射の再開時点）から所定期間だけ、内燃機関１１の空燃比を最終的な復帰時リッチ目標空燃比に制御する。
これにより、燃料カット中の酸素ストレージ量ＳＴの増大に見合ったリッチ化制御を実施でき、過剰なリッチ化による燃費、排ガス性能の低下を抑止できる。
【０１０８】
次いで、制御装置５１は、ステップＳ３０７で、燃料カット後のリッチ化制御を開始しているか否かを判断し、燃料カット後のリッチ化制御を開始していれば、ステップＳ３０８に進む。
制御装置５１は、ステップＳ３０８で、酸素センサ３５の出力が、リッチ化制御の解除を判断するための閾値を超えてリッチ方向に変化したか否かを判断し、解除条件を満たしていない場合、ステップＳ３１０に進む。
【０１０９】
制御装置５１は、ステップＳ３０７で燃料カット後のリッチ化制御を開始していないと判断した場合も、ステップＳ３１０に進む。
制御装置５１は、ステップＳ３１０で、燃料カットに再突入したか否かを判断し、再突入が無ければステップＳ３０７に戻り、燃料カットに再突入するとステップＳ３０５に戻る。
制御装置５１は、ステップＳ３０８で、酸素センサ３５の出力が、リッチ化制御の解除を判断するための閾値を超えてリッチ方向に変化したと判断すると、ステップＳ３０９に進み、燃料カット後のリッチ化制御（復帰時リッチ制御部）を解除する。
【０１１０】
図２０のタイムチャートは、燃料カット後のリッチ化制御が実施されるときの酸素センサ３５の出力、目標空燃比、燃料カットフラグの挙動を示す。
燃料カット条件が成立すると、燃料カットフラグが１に立ち上げられ、燃料カットが実施される（時刻ｔ１）。
燃料カットが実施されることで、空気（最大リーン排ガス）が第１触媒装置３１に流入するようになって、酸素ストレージ量ＳＴが増大するとともに酸素センサ３５の出力がリーン方向に変化する。
【０１１１】
燃料供給の再開条件が成立すると、燃料カットフラグが０に立ち下げられ（時刻ｔ２）、第１触媒装置３１の酸素ストレージ量ＳＴを速やかに目標量ＴＳＴ付近にまで戻すためのリッチ化制御が開始される。
このリッチ化制御におけるリッチ目標空燃比は、前述したステップＳ３０６で設定され、第１触媒装置３１が劣化していればより理論空燃比に近い空燃比に変更される。
リッチ化制御によって脱離が進んで酸素ストレージ量ＳＴが減ると、酸素センサ３５の出力がリッチ化制御の解除を判断するための閾値を超えてリッチ方向に変化し（時刻ｔ３）、燃料カット後のリッチ化制御は解除される。
制御装置５１は、上記のようにしてリッチ化制御におけるリッチ目標空燃比を変更することで、過剰に空燃比をリッチ化させることを抑止しつつ、燃料カット後に酸素ストレージ量ＳＴを速やかに目標量ＴＳＴ付近に戻すことができる。
【０１１２】
上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【０１１３】
上記実施形態では、制御装置５１は、吸着速度又は脱離速度が遅くなったときに、ＰＩＤ制御量の全てを変更するが、Ｐ分、Ｉ分、Ｄ分のうちの一部を変更することができる。
また、制御装置５１は、例えば、吸着速度が遅くなったときに、酸素センサ３５の出力がリッチに反転した時点からリーン制御Ｉ分及びリーン制御Ｄ分で目標空燃比ＴＡＦを徐々にリッチ化させ、その後、リーン制御Ｉ分及びリーン制御Ｄ分で目標空燃比ＴＡＦを徐々に理論空燃比に戻すことで、リーン目標空燃比を山型に変化させる構成とすることができる。つまり、目標空燃比ＴＡＦの制御は、酸素センサ３５の出力が反転したときにリッチ又はリーンにシフトさせ、その後、徐々に理論空燃比に戻す制御パターンに限定されるものではない。
【０１１４】
また、制御装置５１は、吸着時推定誤差量ＡＤＥと吸着速度補正値ＡＤＨとの相関、及び、脱離時推定誤差量ＤＥＥと脱離速度補正値ＤＥＨとの相関を、吸着速度補正値ＡＤＨ、脱離速度補正値ＤＥＨによる補正結果に基づき学習することができる。
また、制御装置５１は、第１触媒装置３１の劣化故障を診断したときや、空燃比センサ３４の応答劣化を診断したときに、異常（故障）の発生を車両の運転者に警告する警告装置を作動させることができる。
【０１１５】
また、制御装置５１は、空燃比センサ３４の応答劣化を診断したときに、空燃比フィードバック制御を停止し、フィードフォワード制御に切り換えることができる。
また、目標量ＴＳＴは、最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸの半分に限定されず、最大酸素ストレージ量ＳＴＭＡＸと目標量ＴＳＴとの比率は任意に設定することができる。
【０１１６】
また、図９の吸着時推定誤差量ＡＤＥと吸着速度補正値ＡＤＨとの相関、及び、図１１の脱離時推定誤差量ＤＥＥと脱離速度補正値ＤＥＨとの相関では、推定誤差量ＡＤＥ，ＤＥＥの増大に対して補正値ＡＤＨ，ＤＥＨは比例的に増大するが、推定誤差量ＡＤＥ，ＤＥＥと補正値ＡＤＨ，ＤＥＨとの相関は適宜設定でき、比例関係に限定されるものではない。
また、制御装置５１は、吸着速度補正値ＡＤＨ及び脱離速度補正値ＤＥＨを、上限値以下に制限することができる。
【０１１７】
また、制御装置５１は、各種パラメータの平均値を演算するときのサンプルデータ中の最大値及び／又は最小値を除くデータに基づき平均値演算を行うことができる。
また、制御装置５１は、吸着速度補正値ＡＤＨ及び脱離速度補正値ＤＥＨが閾値を超えたときに、第１触媒装置３１（排ガス浄化触媒）の劣化故障を判定することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１１…内燃機関、２１…燃料噴射弁、３１…第１触媒装置（排ガス浄化触媒）、３４…空燃比センサ（触媒前センサ）、３５…酸素センサ（触媒後センサ）、５１…制御装置（空燃比制御装置） 
【図１】
2020045815.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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