(57)【要約】【課題】空燃比フィードバック制御におけるリーン側への制御異常の発生が疑われる状態においても空燃比リッチ制御を適正に実行させ、エミッションと燃料消費を良好に制御することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ２４は、燃料カット制御の終了時点から開始する空燃比リッチ制御において、空燃比フィードバック制御にて算出されるアイドル運転時の空燃比学習値に基づき、空燃比フィードバック制御におけるリーン側への制御異常の発生見込みの程度を推定する。そして、ＥＣＵ２４は、推定された制御異常の発生見込みの程度が小さいときには、第１実行期間の終了時点で空燃比リッチ制御の実行を終了する。一方、推定された制御異常の発生見込みの程度が大きいときには、第１実行期間よりも短い第２実行期間の終了時点で空燃比リッチ制御の実行を終了する。【選択図】図１
2010209830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料カット制御の実行終了時点から空燃比リッチ制御を実行するとともに、内燃機関の運転状態に応じて設定された実行期間の終了後に空燃比リッチ制御を終了する内燃機関の制御装置において、
空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比学習値に基づいて同空燃比フィードバック制御におけるリーン側への制御異常の発生見込みの程度を推定するリーン異常推定手段と、
前記制御異常の発生見込みの程度が大きいほど空燃比リッチ制御の前記実行期間を短くする実行期間設定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記空燃比学習値は、内燃機関のアイドル運転時に算出された値であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記実行期間設定手段は、前記空燃比学習値が予め設定された判定値未満のときには、前記空燃比リッチ制御の前記実行期間として第１実行期間を設定し、前記空燃比学習値が前記判定値以上のときには、前記実行期間として前記第１実行期間よりも短い第２実行期間を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記空燃比リッチ制御中の排気空燃比がリッチであるか否かを判断する排気空燃比判断手段を備え、
前記実行期間設定手段は、前記空燃比学習値が前記判定値以上であり、さらに前記排気空燃比がリッチであると判断されるときに、前記実行期間として前記第２実行期間を設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関における燃料カット制御の終了時点から、内燃機関の運転状態に応じて設定された期間だけ空燃比リッチ制御を実行するようにした内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空燃比リッチ制御は、燃料カット制御によって三元触媒中に吸蔵された過剰な酸素を放出させるために、燃料カット制御の終了時点から所定期間だけ排気空燃比をリッチ化するものである。従来、この種の技術としては、例えば特許文献１〜３に開示されるものがある。特許文献１の構成においては、燃料カット制御の終了時点から開始される空燃比リッチ制御の実行期間がエンジン回転速度及び吸気圧に応じて設定される。この構成により、エンジンの運転状態に応じて空燃比リッチ制御の実行期間が制限され、燃料カット制御の実行に基づくエミッションの悪化が適切に抑制されるとしている。
【０００３】
また、特許文献２の構成においては、触媒下流側の空燃比センサの検出値がリッチとなり、かつ、燃料カット制御の終了時点からの経過時間が所定時間に達した時点で空燃比リッチ制御が終了される。この構成により、触媒中の吸蔵酸素が十分に放出された時点で空燃比リッチ制御が終了され、エミッションの悪化が抑制されるとしている。
【０００４】
また、特許文献３の構成においては、燃料カット制御の終了時点から開始される空燃比リッチ制御の実行期間が、触媒の劣化度に応じて設定される。この構成により、触媒中の余分な吸蔵酸素を放出させるために必要な期間だけ空燃比リッチ制御が実行され、無駄な燃料消費が抑制されるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１８９３９７号公報（公報第５〜７頁、第５図）
【特許文献２】特開２００５−６９１８７号公報（公報第８，９頁、第４図）
【特許文献３】特開２００５−２３３１１５号公報（公報第９頁、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、空燃比フィードバック制御において空燃比がリーン側へずれてしまう制御異常が発生すると、燃料カット制御の実行終了後に開始される空燃比リッチ制御によっても排気空燃比がリッチとならず、三元触媒中の吸蔵酸素が放出されない状態となる。空燃比がリーン側へずれてしまう制御異常とは、空燃比フィードバック制御における空燃比の目標値に対して、実際の空燃比の値がリーン側にずれた状態にあることをいう。この制御異常は、例えば燃料噴射弁に詰まりが生じた場合や、燃料噴射弁に燃料を圧送する燃料ポンプの供給圧低下により実際の燃料噴射量が目標値未満となっている場合、あるいは、エアフロメータの誤差により実際の吸気量が検出された吸気量を上回っている場合等に発生する。このような場合には、空燃比リッチ制御が無駄な燃料消費に繋がるため、空燃比リッチ制御の実行は好ましくない。
【０００７】
しかも、空燃比フィードバック制御におけるリーン側への制御異常が発生している状態では、三元触媒の上流側で検出される排気空燃比や、三元触媒の下流側で検出される酸素濃度がリッチ側の値とならず、これらの検出値や、これらの検出値から推定される三元触媒の酸素吸蔵量に基づいて空燃比リッチ制御を終了することもできなくなる。
【０００８】
そこで、空燃比フィードバック制御において空燃比がリーン側へずれてしまう制御異常が発生したときには、空燃比リッチ制御の実行を禁止することが考えられる。しかしながら、この制御異常の発生を確実に判断することは容易でない。例えば、そうした制御異常の判断方法の一つとしては次のようなものがある。すなわち、空燃比フィードバック制御では、恒常的な空燃比のずれを空燃比学習値として算出するようにしている。この空燃比学習値のリーン側へのずれが異常に大きければ、空燃比の目標値に対して検出値がリーン側へ定常的に大きくずれていることになり、空燃比フィードバック制御において空燃比がリーン側へずれてしまう制御異常の発生見込み（発生の可能性）は大きいと推定することができる。
【０００９】
しかし、上記制御異常の発生見込みが大きいにも拘らず実際には排気空燃比がリッチとなっており、空燃比リッチ制御を適正に実行することができる場合があることが判明している。このような場合に空燃比リッチ制御を禁止すると、放出可能な吸蔵酸素を三元触媒から放出させることができないためにエミッションの悪化を招く。従って、リーン側への空燃比フィードバック制御異常の発生見込みについてその程度がある程度高いと推定される状況であっても、そのような制御異常が実際には発生していないときには空燃比リッチ制御を実行して三元触媒の吸蔵酸素を放出させることが好ましい。
【００１０】
以上のように、リーン側への空燃比フィードバック制御異常の発生を確実に推定し、この結果に基づいて空燃比リッチ制御を適正に実行させることが好ましいが、そのような技術の提案は従来なされていない。
【００１１】
この発明の目的は、空燃比フィードバック制御におけるリーン側への制御異常の発生が疑われる状態においても空燃比リッチ制御を適正に実行させ、エミッションと燃料消費を良好に制御することができる内燃機関の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】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、燃料カット制御の実行終了時点から空燃比リッチ制御を実行するとともに、内燃機関の運転状態に応じて設定された実行期間の終了後に空燃比リッチ制御を終了する内燃機関の制御装置において、空燃比フィードバック制御にて算出される空燃比学習値に基づいて同空燃比フィードバック制御におけるリーン側への制御異常の発生見込みの程度を推定するリーン異常推定手段と、前記制御異常の発生見込みの程度が大きいほど空燃比リッチ制御の前記実行期間を短くする実行期間設定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記空燃比学習値は、内燃機関のアイドル運転時に算出された値であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、前記実行期間設定手段は、前記空燃比学習値が予め設定された判定値未満のときには、前記空燃比リッチ制御の前記実行期間として第１実行期間を設定し、前記空燃比学習値が前記判定値以上のときには、前記実行期間として前記第１実行期間よりも短い第２実行期間を設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記空燃比リッチ制御中の排気空燃比がリッチであるか否かを判断する排気空燃比判断手段を備え、前記実行期間設定手段は、前記空燃比学習値が前記判定値以上であり、さらに前記排気空燃比がリッチであると判断されるときに、前記実行期間として前記第２実行期間を設定することを特徴とする。
【００１５】
（作用）
この発明によれば、リーン側への空燃比フィードバック制御異常の発生見込みについてその程度が大きいほど、空燃比リッチ制御が適正に実行される可能性が小さいと判断されて、空燃比リッチ制御の実行期間が短くされるため、燃料消費の増大が抑制される。逆に、リーン側への制御異常の発生見込みについてその程度が小さいと推定されるときには、実際に空燃比リッチ制御が適正に実行される可能性が大きいと判断して、空燃比リッチ制御の実行期間が長くされ、これにより三元触媒の回復が図られる。このように同構成によれば、空燃比フィードバック制御におけるリーン側への制御異常の発生見込みの程度に応じて、空燃比リッチ制御の実行期間が可変設定されるため、空燃比リッチ制御を適正に実行させることが可能となり、もってエミッションと燃料消費とを良好に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の内燃機関の制御装置を示す構成図。
【図２】空燃比リッチ制御のフローチャート。
【図３】空燃比リッチ制御のフローチャート。
【図４】空燃比リッチ制御のフローチャート。
【図５】空燃比リッチ制御のタイムチャート。
【図６】第２実施形態における空燃比リッチ制御についてその一部を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、この発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、内燃機関としてのエンジン１０には、クランクシャフト１１のクランク角を検出するクランク角センサ１２が設けられている。また、エンジン１０の吸気通路１３には、エアクリーナ１４、スロットルバルブ１５、及び燃料噴射弁１８が上流側から順に設けられるとともに、エアクリーナ１４の近傍にはエアフロメータ１６が、スロットルバルブ１５にはスロットル開度センサ１７がそれぞれ設けられている。エアフロメータ１６は、吸気通路１３に吸入されるエアの吸気量を検出し、スロットル開度センサ１７は、スロットルバルブ１５のスロットル開度を検出する。また、エンジン１０の排気通路１９には、三元触媒２０が設けられるとともに、空燃比センサ２２及び酸素センサ２３が順に設けられている。空燃比センサ２２は、三元触媒２０の上流側における排気ガスの排気空燃比を検出し、酸素センサ２３は、三元触媒２０の下流側における排気ガスの酸素濃度に基づき、排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであるかリーンであるかを判断することのできる値を出力する。
【００１８】
上記各センサが出力する信号は、電子制御装置（以下、ＥＣＵ（Electric Control Unit）という）２４に入力され、このＥＣＵ２４によって燃料噴射弁１８の動作が制御される。ＥＣＵ２４はコンピュータよりなり、その記憶部２４ａに格納されている制御プログラムに基づいて燃料噴射制御を実行する。ＥＣＵ２４は、燃料噴射制御として、エンジン１０の運転中の空燃比フィードバック制御、減速時の燃料カット制御、及び燃料カット制御終了後の空燃比リッチ制御を実行する。この実施形態では、空燃比センサ２２及びＥＣＵ２４が排気空燃比判断手段を構成し、ＥＣＵ２４がリーン異常推定手段及び実行期間設定手段を構成している。
【００１９】
ＥＣＵ２４は、上記空燃比フィードバック制御は、周知の制御であり、機関運転状態に基づいて設定される目標空燃比ＡＦｐと空燃比センサ２２にて検出される実際の排気空燃比ＡＦｒとが一致するように、燃料噴射弁１８から噴射される燃料噴射量の補正量を算出する制御である。この空燃比フィードバック制御では、目標空燃比ＡＦｐと排気空燃比ＡＦｒとの偏差に応じてフィードバック補正量ＦＨが算出される。また、フィードバック補正量ＦＨが所定値以上になると空燃比学習値Ｇが更新され、この空燃比学習値Ｇには、恒常的な空燃比のずれが反映される。また、酸素センサ２３にて検出される信号に基づいてサブフィードバック補正量ＳＦＨが算出される。そして、フィードバック補正量ＦＨ、空燃比学習値Ｇ、及びサブフィードバック補正量ＳＦＨに基づいて空燃比補正量ＡＨが算出され、この空燃比補正量ＡＨに相当する分の燃料量が、空燃比フィードバック制御における燃料噴射量の補正量として設定される。なお、空燃比学習値Ｇは、エンジン１０の運転領域に対応させて複数の値が算出される。例えば高負荷高回転領域に対応した空燃比学習値Ｇや、低負荷低回転領域に対応した空燃比学習値Ｇ、あるいはアイドル運転領域に対応した空燃比学習値Ｇ等が算出され、それらの値はＥＣＵ２４内の記憶部２４ａに保存される。
【００２０】
また、ＥＣＵ２４は、燃料カット制御として、スロットル開度と、クランク角の加速度から取得されるエンジン回転速度とに基づいて、エンジン１０の燃料供給が不要な運転状態を判定し、この運転状態のときに燃料噴射弁１８からの燃料噴射を停止する。この燃料カット制御は、車両走行中におけるアクセルオフ時、すなわち減速時や、エンジン回転速度の最大許容回転速度への到達時等に実行される。
【００２１】
また、ＥＣＵ２４は、空燃比リッチ制御として、燃料カット制御の実行が終了した時点から所定期間だけ、三元触媒２０に吸蔵された酸素量に基づいて空燃比フィードバック制御における目標空燃比ＡＦｐを理論空燃比よりもリッチ側に設定し、この制御により三元触媒２０中の吸蔵酸素を放出させてその浄化性能を回復させる処理を行う。すなわち、燃料カット制御中は、燃料を含まない空気が三元触媒２０に流れ込むため、三元触媒２０は、過剰な酸素を吸蔵して窒素酸化物（ＮＯｘ）に対する還元作用が低下した状態となる。そこで、燃料カット制御の終了後には上記空燃比リッチ制御を行って燃料噴射量を増量することにより空燃比のリッチ化を図り、未燃焼燃料を含む（リッチな）排気ガスを三元触媒２０に送りこむ。そして、この排気ガス中の未燃焼燃料によって三元触媒２０から吸蔵酸素を放出させ、その還元作用を回復させる。
【００２２】
次に、上記空燃比リッチ制御について、図２、図３、及び図４に示すフローチャートと、図５に示すタイムチャートとを参照して説明する。この空燃比リッチ制御は、所定時間毎の割り込み処理として繰り返し実行される。
【００２３】
（燃料カット制御中）
図２に示すように、空燃比リッチ制御においては、先ずステップ（以下、Ｓと略記する）１００において、燃料カット制御が実行中であるか否かが判断される。そして、燃料カット制御の実行中であればＳ１００において肯定判定がなされ、次に図３に示すＳ１０２において、エアフロメータ１６により検出された吸気量から次式（１）を用いて、燃料カット制御中に三元触媒２０に吸蔵される酸素の量である酸素吸蔵量ＯＳＡが算出・積算される。
【００２４】
ＯＳＡ＝Σ０．２３×Ｇａ    …  （１）
ここで、
０．２３  …  空気中の酸素の割合
Ｇａ    …  吸気量（ｇ／ｓ）
すなわち、燃料カット制御中にこのＳ１０２の処理が繰り返し実行される毎に、燃料カット制御により三元触媒２０に吸蔵されていく酸素の積算量が算出・更新される。
【００２５】
Ｓ１０２の実行後、次にＳ１０３において、積算された酸素吸蔵量ＯＳＡが、予め設定されている酸素吸蔵量判定値αを越えたか否かが判定される。この酸素吸蔵量判定値αは、三元触媒２０における最大酸素吸蔵量の例えば約半分の量であり、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の全てを三元触媒２０が最も効率良く浄化できるときの酸素吸蔵量である。
【００２６】
Ｓ１０３において否定判定されたときには、今回の燃料カット制御中に三元触媒２０に吸蔵された酸素量は酸素吸蔵量判定値αを越えておらず、空燃比リッチ制御の実行による三元触媒２０の浄化性能の回復は不要であると判断され、この処理はそのまま終了される。
【００２７】
一方、Ｓ１０３において肯定判定されたときには、次にＳ１０４において、後述のＳ１０７において空燃比リッチ制御による空燃比のリッチ化を実行するためのリッチ実行フラグがオフからオンに切り替えられた後、この処理は終了される。空燃比リッチ制御による空燃比のリッチ化は、燃料カット制御の終了後において上記リッチ実行フラグがオンに設定されている場合に開始される。そして、このＳ１０４以降に実行される後述のＳ１０５〜Ｓ１１０，Ｓ２０１〜Ｓ２０７の処理は、開始された空燃比リッチ制御を終了させるための処理である。
【００２８】
（燃料カット制御終了後）
図２のフローチャートにおいて燃料カット制御の終了後には、前記Ｓ１００において否定判定がなされ、次に、Ｓ１０１において、現在、空燃比のリッチ化が実行されているか否かが判定される。ここでの判定は、上記リッチ実行フラグがオンに設定されている場合に肯定判定され、同リッチ実行フラグがオフに設定されている場合には否定判定される。そして、リッチ実行フラグがオフに設定されている場合には、本処理は一旦終了される。
【００２９】
一方、リッチ実行フラグがオンに設定されている場合には、次にＳ１０５の処理が実行される。このＳ１０５では、エアフロメータ１６による吸気量Ｇａの検出値から、次式（２）を用いて三元触媒２０における酸素吸蔵量ＯＳＡの酸素減算量ΔＯＳＡが求められる。すなわち、燃料カット制御の終了後に空燃比リッチ制御が実行されると、三元触媒２０から吸蔵酸素が徐々に放出される。そこで、Ｓ１０５では、吸蔵酸素の放出による単位時間当たりの酸素減算量ΔＯＳＡが求められる。
【００３０】
ΔＯＳＡ= Ｇａ ×(ＡＦｒ - ＡＦｓ)／（ＡＦｒ ×Ka）  …  （２）
ここで、
Ｇａ  …  吸気量
ＡＦｒ …  実際の排気空燃比
ＡＦｓ  …  理論空燃比
Ka  …  換算係数
Ｓ１０５の実行後、次にＳ１０６において、前回処理時点の酸素吸蔵量ＯＳＡと、上記酸素減算量ΔＯＳＡとから次式（３）を用いて、三元触媒２０の現時点の酸素吸蔵量ＯＳＡが求められる。
【００３１】
今回のＯＳＡ  ← 前回のＯＳＡ + ΔＯＳＡ  …  （３）
次に、Ｓ１０７において、リッチ実行フラグがオンであるか否かが判定される。そして、Ｓ１０７で否定判定され、空燃比リッチ制御の実行要求がないと判断される場合にはこの処理は終了される。一方、Ｓ１０７での肯定判定により、空燃比リッチ制御の実行要求があると判断される場合には、次にＳ１０８が実行される。
【００３２】
Ｓ１０８においては、Ｓ１０６にて求められた現時点の酸素吸蔵量ＯＳＡが、前記酸素吸蔵量判定値α以下であるか否かが判定される。そして、Ｓ１０８での肯定判定により、空燃比リッチ制御の実行により三元触媒２０から吸蔵酸素の一部が放出され、その酸素吸蔵量ＯＳＡが酸素吸蔵量判定値αまで減少したと判断される。この場合、次にＳ１０９において、リッチ実行フラグがオンからオフに切り替えられ、さらに、Ｓ１１０において、空燃比フィードバック制御における目標空燃比ＡＦｐが理論空燃比に設定された後、この処理は終了される。このＳ１０９，Ｓ１１０の実行により、空燃比のリッチ化が終了される。
【００３３】
一方、前記Ｓ１０８で否定判定されたときには、次にＳ１１１において、酸素センサ２３の出力値が、排気ガスがリッチであるか否かを判定するために予め設定されているリッチ判定値β以上であるか否かが判定される。このＳ１１１で肯定判定される場合には、空燃比リッチ制御の実行により三元触媒２０から十分な量の吸蔵酸素が放出されたため、吸蔵酸素の放出が緩慢になったことで、酸素センサ２３の出力値はリッチ判定値β以上になったと判断される。そして、この場合は、Ｓ１０８における肯定判定時と同様に、Ｓ１０９，Ｓ１１０が実行され、空燃比のリッチ化が終了される。
【００３４】
上記Ｓ１１１で否定判定されるときには、次に、図４のフローチャートに示すＳ２０１において、空燃比フィードバック制御において算出されたアイドル運転時の空燃比学習値Ｇが、予め設定されている判定値γ以上であるか否かが判定される。このＳ２０１以降の処理は、空燃比リッチ制御が実行されているにも拘らず、空燃比センサ２２や酸素センサ２３により排気空燃比のリッチ化が検出できない場合に、空燃比リッチ制御を終了するために実行される処理である。
【００３５】
すなわち、空燃比フィードバック制御において、空燃比が理論空燃比よりもリーン側にずれる制御異常が発生したときには、空燃比リッチ制御において空燃比センサ２２や酸素センサ２３による排気空燃比の検出値がリッチ側の値とならず、Ｓ１０５における酸素減算量ΔＯＳＡの算出や、Ｓ１１１におけるリッチ状態の検出が不可能となる。このため、それらの検出結果に基づいて空燃比リッチ制御を終了することができなくなる。また、リーン側への空燃比フィードバック制御異常が発生していなくても、空燃比センサ２２や酸素センサ２３の検出誤差により排気空燃比のリッチ化が検出できない場合がある。このような場合にも、空燃比センサ２２や酸素センサ２３の検出結果に基づいて空燃比リッチ制御を終了することができなくなる。そこで、Ｓ２０１以降の処理では、空燃比センサ２２や酸素センサ２３の検出値によらずに空燃比リッチ制御を終了させる処理が実行される。
【００３６】
このＳ２０１において否定判定される、すなわち空燃比学習値Ｇが判定値γ未満であると判定される場合には、空燃比学習値Ｇがリーン側の値になっていないと判断することができ、これにより、空燃比フィードバック制御においてリーン側への制御異常が生じている見込みの程度は小さいと判断される。この場合、次にＳ２０２において、仮想吸気量ＧＡｖとして第１仮想吸気量ＧＡｖ１（例えば１．０ｇ／ｓなど）が設定される。
【００３７】
一方、Ｓ２０１において肯定判定される、すなわち空燃比学習値Ｇが判定値γ以上であると判定される場合には、空燃比学習値Ｇがリーン側の値になっていると判断することができ、これにより空燃比フィードバック制御においてリーン側への制御異常が発生している見込みの程度が大きいと判断される。この場合、次のＳ２０３において、実際の排気空燃比ＡＦｒが理論空燃比よりもリッチ側の値であるか否かが判定される。Ｓ２０３において肯定判定されたとき、すなわち排気空燃比ＡＦｒがリッチであったときには、リーン側への空燃比フィードバック制御異常の見込みの程度は大きいと判断されたものの、実際の空燃比はリッチ化されていると判断される。そして、上記Ｓ２０２が実行され、仮想吸気量ＧＡｖとして上記第１仮想吸気量ＧＡｖ１が設定される。
【００３８】
一方、Ｓ２０３において否定判定されたとき、すなわち排気空燃比がリーンであったときには、次にＳ２０４において、仮想吸気量ＧＡｖとして第２仮想吸気量ＧＡｖ２が設定される。この第２仮想吸気量ＧＡｖ２としては、前記第１仮想吸気量ＧＡｖ１よりも大きな値（例えば２．０ｇ／ｓなど）が設定される。
【００３９】
こうしてＳ２０２、またはＳ２０４にて仮想吸気量ＧＡｖが設定されると、次にＳ２０５において、次式（４）により酸素吸蔵量の仮想減算量ΔＯＳＡｖが算出される。なお、この式（４）は、前記式（２）において、吸気量Ｇａを仮想吸気量ＧＡｖに、酸素減算量ΔＯＳＡを仮想減算量ΔＯＳＡvに、実際の排気空燃比ＡＦｒを仮想リッチ空燃比ＡＦｒｖに、換算係数Ｋａを換算係数Ｋｂにそれぞれ変更した式になっている。
【００４０】
ΔＯＳＡv= ＧＡｖ ×(ＡＦｒｖ - ＡＦｓ)／（ＡＦｒｖ ×Kｂ）  …  （４）
ここで、
ＧＡｖ  …  仮想吸気量
ＡＦｒｖ …  仮想リッチ空燃比
ＡＦｓ  …  理論空燃比
Kｂ  …  換算係数
上記仮想リッチ空燃比ＡＦｒｖは、空燃比リッチ制御の実行により排気空燃比がリッチになっていると仮定した値であり、例えば、「１３．５」といった値などが設定されている。また、仮想吸気量ＧＡｖとしては、Ｓ２０２またはＳ２０４にて設定される第１仮想吸気量ＧＡｖ１または第２仮想吸気量ＧＡｖ２のいずれかが設定される。
【００４１】
こうして仮想減算量ΔＯＳＡｖが算出されると、Ｓ２０６では、次式（５）により仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｖが算出される。なお、この式（５）は、前記式（３）において、酸素吸蔵量ＯＳＡを仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｖに、酸素減算量ΔＯＳＡを仮想減算量ΔＯＳＡｖにそれぞれ変更した式になっている。
【００４２】
今回のＯＳＡｖ  ← 前回のＯＳＡｖ + ΔＯＳＡｖ  …  （５）
ちなみに、最初にＳ２０５が実行されるときの前回の仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｖとしては、適宜設定された初期固定値（例えば６００ｍｇ）が設定される。
【００４３】
次に、Ｓ２０７において、Ｓ２０６で求められた現時点の仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｖが、前記酸素吸蔵量判定値α以下であるか否かが判定される。そして、Ｓ２０７における否定判定時には、次にＳ２０８（図２に図示）が実行されることにより、空燃比のリッチ化が継続されて、本処理は一旦終了される。
【００４４】
一方、Ｓ２０７において、仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｖが酸素吸蔵量判定値α以下であり、肯定判定されると、次に前記Ｓ１０９，Ｓ１１０の処理が実行され、空燃比のリッチ化が終了される。
【００４５】
以上説明したように、上記空燃比リッチ制御によれば、空燃比のリッチ化により酸素吸蔵量ＯＳＡが酸素吸蔵量判定値α以下となった場合、または酸素センサ２３の出力値がリッチ判定値β以上となった場合に空燃比リッチ制御による空燃比のリッチ化が終了される。
【００４６】
また、上記空燃比リッチ制御によれば、仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｒが酸素吸蔵量判定値α以下となった場合にも空燃比リッチ制御による空燃比のリッチ化が終了される。そのため、空燃比フィードバック制御において、空燃比が理論空燃比よりもリーン側にずれる制御異常が発生したと見込まれる場合であっても、空燃比リッチ制御を適正に実行させることが可能となり、もってエミッションと燃料消費とを良好に制御することができる。
【００４７】
仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｒが酸素吸蔵量判定値α以下となった場合に、空燃比リッチ制御による空燃比のリッチ化を終了させるようにした作用効果について、図５を併せ参照して説明する。
【００４８】
なお、図５では、上記Ｓ２０１以降の処理が行われるときの仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｒの変化態様を示している。また、同図５において実線に示す空燃比リッチ制御の実行態様は、式（４）における仮想吸気量ＧＡｖとして上記第１仮想吸気量ＧＡｖ１が設定された場合の変化態様を示す。そして、同図５において二点鎖線に示す空燃比リッチ制御の実行態様は、式（４）における仮想吸気量ＧＡｖとして上記第２仮想吸気量ＧＡｖ２が設定された場合の変化態様を示す。
【００４９】
この図５に示すように、時刻ｔ１において、それまで実行されていた燃料カット制御が中止されると、空燃比リッチ制御が開始される。そしてこの時刻ｔ１においては、仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｒとして初期固定値が設定される。そして、上記式（４）から求められる仮想減算量ΔＯＳＡｖに基づき、時間経過とともに仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｒが減少されていき、酸素吸蔵量判定値α以下になると空燃比リッチ制御は終了される。
【００５０】
ここで、リーン側への空燃比フィードバック制御異常が発生したとする見込みの程度が小さく（Ｓ２０１での否定判定）、空燃比リッチ制御が有効に実行される見込みが大きいと判断されたとき、または実際の排気空燃比ＡＦｒがリッチであるとき（Ｓ２０３での肯定判定）には、式（４）における仮想吸気量ＧＡｖとして上記第１仮想吸気量ＧＡｖ１が設定される。この第１仮想吸気量ＧＡｖ１は上記第２仮想吸気量ＧＡｖ２よりも小さい値であるため、式（４）における仮想吸気量ＧＡｖとして第２仮想吸気量ＧＡｖ２が設定されるときよりも仮想減算量ΔＯＳＡｖは小さい値になる。従って、上記式（５）にて算出される仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｒが酸素吸蔵量判定値α以下になるまでの期間も長くなる。そのため、空燃比リッチ制御が実行される期間（図５に示す第１実行期間Ｔ１：時刻ｔ１から時刻ｔ３の期間）は長くなり、三元触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡの減少を図ることができる。
【００５１】
一方、リーン側への空燃比フィードバック制御異常が発生したとする見込みの程度が大きく（Ｓ２０１での肯定判定）、空燃比リッチ制御が有効に実行される見込みが小さいと判断されるときであって、実際の排気空燃比ＡＦｒがリッチでないとき（Ｓ２０３での否定判定）には、式（４）における仮想吸気量ＧＡｖとして、上記第１仮想吸気量ＧＡｖ１よりも大きい値が設定されている第２仮想吸気量ＧＡｖ２が設定される。そのため、式（４）における仮想吸気量ＧＡｖとして第１仮想吸気量ＧＡｖ１が設定されるときよりも仮想減算量ΔＯＳＡｖは大きい値になる。従って、上記式（５）にて算出される仮想酸素吸蔵量ＯＳＡｒが酸素吸蔵量判定値α以下になるまでの期間は短くなり、空燃比リッチ制御が実行される期間（図５に示す第２実行期間Ｔ２：時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間）は、上記第１実行期間Ｔ１に比して短くなる。このように空燃比リッチ制御の実行期間が短くなることにより、燃料消費の増大が抑えられる。また、仮に制御異常ではなく空燃比センサ２２や酸素センサ２３に検出誤差があった場合でも、少なくとも空燃比リッチ制御が実行されるため、同空燃比リッチ制御の実行を禁止してしまう場合と比較して三元触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡの減少を図ることができる。
【００５２】
以上詳述したこの実施形態は、以下の各効果を有する。
（１）ＥＣＵ２４は、燃料カット制御の終了時点から開始する空燃比リッチ制御において、空燃比フィードバック制御にて算出された空燃比学習値Ｇに基づいて、リーン側への空燃比フィードバック制御異常の発生見込みの程度を推定する。そして、ＥＣＵ２４は、その推定された発生見込みの程度が大きいほど、空燃比リッチ制御が適正に実行される可能性が小さいと判断し、上記仮想吸気量ＧＡｖとして第２仮想吸気量ＧＡｖ２を設定する。これにより空燃比リッチ制御の実行期間が短くされるため（上記第２実行期間Ｔ２）、燃料消費の増大が抑制される。逆に、リーン側への制御異常の発生見込みについてその程度が小さいと推定されるときには、実際に空燃比リッチ制御が適正に実行される可能性が大きいと判断し、上記仮想吸気量ＧＡｖとして第１仮想吸気量ＧＡｖ１を設定する。これにより空燃比リッチ制御の実行期間が長くされるため（上記第１実行期間Ｔ１）、三元触媒の回復が十分に図られる。このように空燃比フィードバック制御におけるリーン側への制御異常の発生見込みの程度に応じて、空燃比リッチ制御の実行期間が可変設定されるため、空燃比リッチ制御を適正に実行させることが可能となり、もって燃料カット制御終了後のエミッションと燃料消費とを良好に制御することができる。
【００５３】
（２）空燃比リッチ制御は、主に減速時の燃料カット制御が終了した後に行われることが多く、この燃料カットの復帰以降は、機関運転状態がアイドル運転状態になることが多い。そこで、上記実施形態では、空燃比リッチ制御の実行に際して、アイドル運転時に算出された空燃比学習値Ｇに基づき、リーン側への空燃比フィードバック制御異常の発生見込みの程度を推定するようにしており、これによりリーン側への空燃比フィードバック制御異常の発生の有無を精度良く推定することができる。
【００５４】
（３）ＥＣＵ２４は、空燃比学習値Ｇが予め設定された判定値γ未満のときには、仮想吸気量ＧＡｖとして第１仮想吸気量ＧＡｖ１を設定することにより、空燃比リッチ制御の実行期間が上記第１実行期間Ｔ１となるようにする。一方、空燃比学習値Ｇが判定値γ以上のときには、仮想吸気量ＧＡｖとして第２仮想吸気量ＧＡｖ２を設定することにより、空燃比リッチ制御の実行期間が第１実行期間Ｔ１よりも短い第２実行期間Ｔ２となるようにする。従って、簡単なロジックにより、空燃比リッチ制御の実行期間を適切に設定することができるため、ＥＣＵ２４における処理負荷の増大を抑制することができる。
【００５５】
（４）ＥＣＵ２４は、空燃比センサ２２の検出値に基づいて空燃比リッチ制御中の排気空燃比がリッチであるか否かを判断する。そして、ＥＣＵ２４は、空燃比学習値Ｇが所定の判定値γ以上であり、かつ、酸素センサ２３の出力値がリッチを示すときには、仮想吸気量ＧＡｖとして第１仮想吸気量ＧＡｖ１を設定することにより、空燃比リッチ制御の実行期間は第２実行期間Ｔ２よりも長い第１実行期間Ｔ１にされる。従って、リーン側への空燃比フィードバック制御異常の発生についてその見込みの程度が高いと判定される場合であっても、実際の排気空燃比がリッチになっているのであれば、空燃比リッチ制御の実行期間は長くされる。このため、三元触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡの減少を十分に図ることができ、もって三元触媒２０の浄化性能を十分に回復させることができる。
【００５６】
（第２実施形態）
次に、この発明を具体化した第２実施形態について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。この実施形態については、前記第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５７】
前記第１実施形態では、仮想吸気量ＧＡｖを可変設定することにより、空燃比リッチ制御の実行期間を変更するようにしたが、本実施形態では、空燃比学習値Ｇに基づいてカウント値を可変設定することにより、空燃比リッチ制御の実行期間を変更するようにしている。
【００５８】
この実施形態においては、第１実施形態の空燃比リッチ制御におけるＳ２０１〜Ｓ２０７の処理に代えて、図６のフローチャートに示すＳ３０１〜Ｓ３０５の処理を行う。
まず、Ｓ１１１における否定判定の次に実行するＳ３０１において、この後に実行するＳ３０３で設定されるカウントフラグがオンであるか否かを判定する。このＳ３０１で否定判定されたときには、次にＳ３０２において、アイドル運転時に算出された空燃比学習値Ｇに応じて、空燃比リッチ制御の実行期間を決定するためのカウント値Ｋが設定される。このカウント値Ｋの設定は、ＥＣＵ２４の記憶部２４ａに記憶されたマップを用いて行われ、このマップは、空燃比学習値Ｇが大きいほど、すなわち、空燃比フィードバック制御におけるリーン側への制御異常の発生見込みの程度が大きいほど大きなカウント値Ｋを設定するようになっている。
【００５９】
次に、Ｓ３０３にて上記カウントフラグがオフからオンに変更され、次に上述したＳ２０８が実行されることにより、空燃比のリッチ化が継続される。
一方、前記Ｓ３０１において肯定判定されたときには、次に実行されるＳ３０４において、前回でのカウント値Ｋから１だけ差し引いた値が今回の新たなカウント値Ｋとして算出される。なお、このＳ３０４が初回に実行されるときの前回でのカウント値Ｋは、上記Ｓ３０２で設定されたカウント値Ｋである。そして、次に実行されるＳ３０５においては、Ｓ３０４で減算された今回のカウント値Ｋが０となったか否かが判定される。Ｓ３０５において否定判定されたときには、空燃比リッチ制御の実行期間がカウント値Ｋに対応した期間に達していないと判断される。この場合には、上述したＳ２０８が実行され、空燃比のリッチ化が継続される。
【００６０】
一方、Ｓ３０５において肯定判定されたときには、空燃比リッチ制御の実行期間がカウント値Ｋに対応した期間に達したと判断される。この場合、上述したＳ１０９，Ｓ１１０が実行され、空燃比のリッチ化が終了される。
【００６１】
以上詳述したこの実施形態は、前記第１実施形態における（１），（２）に記載の各効果と下記の効果とを有する。
（５）ＥＣＵ２４は、空燃比学習値Ｇに基づいてカウント値Ｋを設定し、このカウント値Ｋの大小により空燃比リッチ制御の実行期間を制御する。従って、第１実施形態とは異なり、リーン側への空燃比フィードバック制御異常の発生見込みの程度に応じて、空燃比リッチ制御の実行期間を細かく設定することができる。このため、空燃比リッチ制御をさらに適正に実行させることができ、燃料カット制御終了後のエンジン１０のエミッションと燃料消費をより一層適切に設定することができる。
【００６２】
（他の実施形態）
・第１実施形態において、Ｓ２０３の処理を省略し、Ｓ２０１の処理のみに基づいて仮想吸気量ＧＡｖの設定を行う、すなわち空燃比リッチ制御の実行期間を設定することもできる。
【００６３】
・上述した酸素吸蔵量ＯＳＡの算出態様は一例であり、他の態様にて算出するようにしてもよい。また、上述した酸素減算量ΔＯＳＡの算出態様も一例であり、他の態様にて算出するようにしてもよい。
【００６４】
・空燃比リッチ制御では、アイドル運転時に算出された空燃比学習値Ｇを用いるようにしたが、この他の運転領域において算出された空燃比学習値Ｇを用いるようにしてもよい。
【００６５】
・上記仮想吸気量ＧＡｖを機関負荷に応じて可変設定するようにしてもよい。例えば機関負荷に基づいて排気の流量が多いと判断することができるときほど、仮想吸気量ＧＡｖを大きくするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０…内燃機関としてのエンジン１０、１８…燃料噴射弁、２２…排気空燃比判断手段を構成する空燃比センサ、２４…排気空燃比判断手段を構成するリーン異常推定手段及び実行期間設定手段としての電子制御装置、ＡＦｒ…排気空燃比、Ｇ…空燃比学習値、Ｔ１…第１実行期間、Ｔ２…第２実行期間。
【図１】
2010209830.tif 000003
【図２】
2010209830.tif 000004
【図３】
2010209830.tif 000005
【図４】
2010209830.tif 000006
【図５】
2010209830.tif 000007
【図６】
2010209830.tif 000008