(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気空燃比に応じて排気中の酸素を取り込み、あるいは放出する酸素ストレージ能力のある触媒と、
この酸素ストレージ量が目標値になるように空燃比を制御する装置において、
触媒の上流側と下流側にそれぞれ設置した空燃比センサと、
触媒の上流側の空燃比センサの出力に基づいて酸素ストレージ量を推定し、この酸素ストレージ量が目標値と一致するように空燃比を制御する手段と、
リッチ側、リーン側への変化量の大きさに応じた値を出力する下流側の空燃比センサの出力が一定時間以上、出力変化量の小さい予め設定されたストイキ領域よりもリーン側、またはストイキ領域よりもリッチ側になったかどうか判断する手段と、
下流側空燃比が一定時間以上リーン側またはリッチ側のときは下流側空燃比センサの出力に基づいて上流側空燃比センサの出力を補正する更正手段を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記更正手段は、上流側空燃比センサの出力の補正値として、下流側空燃比センサがリーン側のときはリーン側に一定量だけシフトする正の値、リッチ側のときはリッチ側に一定量だけシフトする負の値となるようにする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記更正手段は、上流側空燃比センサの出力の補正値として、下流側空燃比センサがリーン側のときはリーン側へセンサ出力値に応じてシフトする正の値、リッチ側のときはリッチ側へセンサ出力に応じてシフトする負の値となるようにする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記更正手段は、上流側空燃比センサの出力の補正値として、下流側空燃比センサがリーン側のときは所定の範囲までは一定量、それ以上ではリーン側へセンサ出力値に応じてシフトする正の値、リッチ側のときは所定の範囲までは一定量、それ以上ではリッチ側へセンサ出力に応じてシフトする負の値となるようにする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記更正手段は、前記補正値を積算した絶対値が所定値以上のときに上流側空燃比センサの異常を判定する請求項２〜４のいずれか一つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記酸素ストレージ量を吸収速度の速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算することにより推定する請求項１〜５のいずれか一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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを三元触媒によって同時に浄化するには触媒雰囲気を理論空燃比（以下ストイキという）にする必要があり、ストイキから少しでもずれたときの浄化効率が低下することないように、触媒に酸素ストレージ能力を持たせている。
【０００３】
ストイキよりもリーンな排気を与えると、触媒が排気中の酸素を取り込み、この酸素ストレージ量が飽和するまでは、触媒雰囲気をストイキに維持できる。また、ストイキよりもリッチな排気を与えると、触媒が保持している酸素が放出され、保持酸素のすべてを放出するまでは、触媒雰囲気をストイキに維持する。このようにして一時的な空燃比のずれから生じる酸素の過不足を触媒が補い、触媒雰囲気を実質的にストイキに保つことが可能となる。
【０００４】
この場合、触媒の酸素ストレージ量が常に目標値、例えば最大ストレージ量の半分程度となるように空燃比を制御してやると、触媒の取り込みと放出の容量が均等化し、空燃比のストイキからのリッチ、リーンのいずれ側の変動に対しても吸収能力が高まり、排気の浄化効率を最良に保てる。
【０００５】
このため、空燃比センサの出力に基づいて触媒に流入する排気の酸素過不足量（空燃比から換算する）を積算して触媒の酸素ストレージ量を求め、この酸素ストレージ量が目標値と一致するように空燃比をフィードバック制御する提案が、特開平５−１９５８４２号公報や特開平７−２５９６０２号公報によってなされている。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】
触媒の上流側に設置される空燃比センサは、高い排気温度に晒されることなどから経時的に劣化しやすく、またセンサ製造時の品質のバラツキもあって空燃比の検出に誤差（リッチ側またはリーン側へのシフト）を生じることがある。
【０００７】
検出される空燃比に誤差を生じると、空燃比センサの出力に基づいて触媒の酸素ストレージ量を正確に演算することができなくなり、結果として触媒の酸素ストレージ量を目標値に制御させられなくなり、排気の浄化効率が低下してしまう。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するために、触媒上流側の空燃比センサの劣化による出力変動を修正し、酸素ストレージ量を常に正確に目標値に制御することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、排気空燃比に応じて排気中の酸素を取り込み、あるいは放出する酸素ストレージ能力のある触媒と、この酸素ストレージ量が目標値になるように空燃比を制御する装置において、触媒の上流側と下流側にそれぞれ設置した空燃比センサと、触媒の上流側の空燃比センサの出力に基づいて酸素ストレージ量を推定し、この酸素ストレージ量が目標値と一致するように空燃比を制御する手段と、リッチ側、リーン側への変化量の大きさに応じた値を出力する下流側の空燃比センサの出力が一定時間以上、出力変化量の小さい予め設定されたストイキ領域よりもリーン側、またはストイキ領域よりもリッチ側になったかどうか判断する手段と、下流側空燃比が一定時間以上リーン側またはリッチ側のときは下流側空燃比センサの出力に基づいて上流側空燃比センサの出力を補正する更正手段を備える。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記更正手段は、上流側空燃比センサの出力の補正値として、下流側空燃比センサがリーン側のときはリーン側に一定量だけシフトする正の値、リッチ側のときはリッチ側に一定量だけシフトする負の値となるようにする。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明において、前記更正手段は、上流側空燃比センサの出力の補正値として、下流側空燃比センサがリーン側のときはリーン側へセンサ出力値に応じてシフトする正の値、リッチ側のときはリッチ側へセンサ出力に応じてシフトする負の値となるようにする。
【００１２】
第４の発明は、第１の発明において、前記更正手段は、上流側空燃比センサの出力の補正値として、下流側空燃比センサがリーン側のときは所定の範囲までは一定量、それ以上ではリーン側へセンサ出力値に応じてシフトする正の値、リッチ側のときは所定の範囲までは一定量、それ以上ではリッチ側へセンサ出力に応じてシフトする負の値となるようにする。
【００１３】
第５の発明は、第２〜第４の発明において、前記更正手段は、前記補正値を積算した絶対値が所定値以上のときに上流側空燃比センサの異常を判定する。
【００１４】
第６の発明は、第１〜第５の発明において、前記酸素ストレージ量を吸収速度の速い高速成分と吸収速度が高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算することにより推定する。
【００１５】
【作用、効果】
第１の発明において、触媒の酸素ストレージ量は常に目標値になるように制御されるため、触媒上流側の空燃比に多少の変動があっても、触媒の酸素ストレージ能力により、触媒下流側の空燃比はストイキに維持される。しかし、上流側の空燃比センサの出力に誤差があると、触媒の酸素ストレージ量は目標値からずれてくる。例えば、上流側の空燃比センサの出力が、正規の状態よりも見かけ上はリッチ側にシフトしていると、酸素ストレージ量が不足していると判断され、空燃比がリーン側に制御される。この状態が継続していくうちに、触媒の酸素ストレージ量が飽和し、下流側の空燃比がストイキからリーン側となる。このような状態が一定時間以上継続したときに、上流側空燃比センサの出力に変動（出力シフト）があるものと見なされ、リッチ側またはリーン側に対応して上流側空燃比センサの出力の補正が行われ、この補正出力が空燃比制御にフィードバックされる。これにより触媒の酸素ストレージ量が目標値に向けて修正される。したがって上流側空燃比センサの劣化などによる出力変動があっても、触媒酸素ストレージ量を正確に目標値に制御可能となる。
【００１６】
第２の発明では、上流側空燃比センサの出力を下流側空燃比に基づいて一定量だけ補正するので、補正の前後における空燃比の急激な変動を回避できる。
【００１７】
第３の発明では、上流側空燃比センサの出力を、下流側空燃比センサの出力値の大きさに応じて補正するので、早期に酸素ストレージ量を目標値に収束制御させることができる。
【００１８】
第４の発明では、上流側空燃比センサの特性に応じて適切な補正を行うことができ、つまり、センサ出力が実質的にシフトしていないときの不必要な補正は避け、かつシフト量の大きいときには正常な酸素ストレージ量まで早急に復帰させることも可能となる。
【００１９】
第５の発明では、上流側空燃比センサの出力に対する補正が多く、その積算値が所定値に達したときには、制御の正確性、安定性の維持が難しくなり、排気性能に悪影響を及ぼす可能性もあるので、このときにはセンサ異常を判定して報知することにより、修理や交換などを促すことができる。
【００２０】
第６の発明において、触媒に対する酸素ストレージ特性は、触媒の貴金属に高速で吸収／放出される特性と、触媒のセリアなどの酸素ストレージ材に低速で吸収／放出される特性に分かれることから、酸素ストレージ量をこの特性に合わせて高速と低速成分に分けて演算することにより、触媒の特性に応じた実際のストレージ量を正確に演算でき、したがって実酸素ストレージ量を精度よく目標値に制御することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明が適用される排気浄化装置の概略構成を示し、エンジン１の排気管２には触媒３が設けられ、その上流にはリニア空燃比センサ４、下流には空燃比センサ（酸素センサ）５が設置され、これらセンサ出力に基づいてエンジン１に供給する燃料の空燃比を制御するコントローラ６が備えられる。
【００２３】
エンジン１の吸気管７にはスロットル弁８と、スロットル弁８により調整された吸入空気量を測定するエアフローメータ９が設けられる。
【００２４】
触媒３はいわゆる三元触媒であって、触媒雰囲気が理論空燃比のときにＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを最大効率で浄化する。触媒３は触媒担体がセリア等の酸素ストレージ材で被覆されており、流入する排気の空燃比に応じて酸素を保持したり、放出する機能（酸素ストレージ機能）を有している。
【００２５】
触媒３の上流に設けた空燃比センサ４は排気の空燃比に応じたリニアな出力特性をもち、下流側の空燃比センサ５は排気の酸素濃度を検出する。
【００２６】
また、エンジン１には冷却水の温度を検出する温度センサ１０が取付けられ、エンジン１の運転状態と共に触媒３の活性化状態などを判定するため等に用いられる。
【００２７】
コントローラ６はマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＡＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェイスなどで構成され、エアフローメータ９と、上流側空燃比センサ４の出力に基づいて触媒３の酸素ストレージ量を演算し、このストレージ量が目標値にとなるように空燃比をフィードバック制御する。演算した酸素ストレージ量が目標値よりも少ないときは、目標空燃比をリーン側にして保持量を増やし、逆に目標値よりも多いときはリッチ側にして酸素ストレージ量を減らし、これらにより目標値に一致させる。また、演算誤差により演算された酸素ストレージ量と実際の酸素ストレージ量との間にずれを生じるが、下流側空燃比センサ５の検出する酸素濃度に基づいて、例えばエンジンの燃料カット時などに、燃料カットに移行してから所定のタイミングで演算した酸素ストレージ量のリセットを行い、ずれを修正する。
【００２８】
なお、触媒３の酸素ストレージ量の演算方法については後述するが、本出願人よる特願平１０−２９５１１０号等にも詳しく記載されており、ここでは原理のみ簡単に述べる。
【００２９】
触媒上流の排気空燃比から換算して排気中の酸素の過剰または不足する割合である酸素過剰率が分かる。酸素過剰率はストイキのときをゼロとして、リーン側で正、リッチ側で負の値となる。
【００３０】
酸素過剰率とそのときの吸入空気量とから触媒３に吸収される酸素量または放出される酸素量が分かり、これを積算していくことで触媒３の酸素ストレージ量を推定できる。下流側の空燃比がリーン側のときは、触媒３の酸素ストレージ量が飽和保持量に達しているときで、それ以上の酸素量の保持はできず、そのまま下流に流れ出る。この状態から空燃比がストイキよりもリッチ側になると、酸素の不足量に応じて保持酸素量は最大値から減っていく。下流側の空燃比がリッチのときは、酸素ストレージ量がゼロのときであり、その状態から空燃比がリーン側になると、そのときの酸素過剰量に応じて触媒３の酸素ストレージ量が増加していく。このようにしてある運転状態を基準として、触媒３の酸素ストレージ量を演算により求めることが可能で、これを積算していくことで、現在の酸素ストレージ量とすることができる。予め触媒３の最大酸素ストレージ量を実験等により確認しておき、例えばその半分の保持量を目標値として設定し、酸素ストレージ量がこの目標値と一致するように空燃比を制御するのである。
【００３１】
ただし、エンジンの空燃比は運転条件による要求値があり、触媒３を三元触媒として機能させるときは、ストイキ近傍に制御する必要があり、この運転状態で酸素ストレージ量を目標値に一致させるには、空燃比をストイキとするための公知のλ制御に対して、酸素ストレージ量の目標値からの偏差分に対応した値を補正値として付与することで、エンジン１の要求燃焼特性を満たしつつ、酸素ストレージ量を目標値に収束させられる。
【００３２】
そして本発明では、コントローラ６は、さらに酸素ストレージ量を演算するための上流側の空燃比センサ４の出力が正常かどうか判断し、もしもセンサ劣化などにより出力にシフト（変動）を生じているときは、これに応じて空燃比センサ４の出力を補正し、酸素ストレージ量の目標値からの変動を防いでいる。触媒３の酸素ストレージ量は常に目標値になるように制御されるため、触媒上流側の空燃比に多少の変動があっても、触媒の酸素ストレージ能力により、触媒下流側の空燃比はストイキに維持される。しかし、上流側の空燃比センサ４の出力に誤差があると、触媒の酸素ストレージ量は目標値からずれてくる。例えば、上流側の空燃比センサの出力が、正規の状態よりも見かけ上はリッチ側にシフトしていると、酸素ストレージ量が不足していると判断され、空燃比がリーン側に制御される。この状態が継続していくうちに、触媒の酸素ストレージ量が飽和し、下流側の空燃比がストイキからリーン側となる。このような状態が一定時間以上継続したときに、上流側空燃比センサ４の出力に変動（出力シフト）があるものと見なして、そのときのリッチまたはリーンに対応して上流側空燃比センサ４の出力の補正を行うようになっている。
【００３３】
この制御内容を図２のフローチャートにしたがって詳しく説明する。
【００３４】
このフローは基本空燃比がストイキとなる運転状態において、コントローラ６において一定の時間毎に繰り返し実行される。
【００３５】
ステップＳ１では、触媒上流側の空燃比センサ４の出力に基づいて触媒３の酸素ストレージ量が目標値となるように空燃比の制御が行われる。目標空燃比が酸素ストレージ量の演算値と目標値との比較に基づいて決定され、この目標空燃比となるようにエンジン１への燃料供給量が制御される。
【００３６】
次いで、ステップＳ２で下流側の空燃比センサ５の出力から空燃比がストイキかどうか判断され、ストイキのときは制御動作を終了する。通常は触媒３の酸素ストレージ能力により、触媒下流の排気空燃比はストイキになるが、触媒３の酸素ストレージ量が飽和状態になったり、あるいは全部の酸素が放出されたときなど、下流側空燃比がストイキから変動する。
【００３７】
ストイキでないと判断されたときは、ステップＳ３に進み、リッチまたはリーンになってからの時間を計測する。ステップＳ４でこの計測時間が一定の時間（例えば３０秒）に達したかどうかの判断を行い、一定時間経過したときはステップＳ５で上流側空燃比センサ４の出力にずれが生じているものと判断し、ステップＳ５において上流側空燃比センサ４の出力に対するシフト量を演算し、これを空燃比制御にフィードバックする。
【００３８】
このシフト量の演算は次のようにして行う。
【００３９】
上流側の空燃比センサ４の出力が実際の空燃比よりも見かけ上、リッチ側にシフト（正規値からのずれ）していると、このセンサ出力に基づいて目標値となるようにフィードバック制御しても、実際の酸素ストレージ量は目標値よりも多くなる。これを継続することにより、やがて触媒３の酸素ストレージ量が飽和し、下流側の空燃比がストイキからリーン側となってしまう。したがってこの場合には、上流側の空燃比センサ４の出力に対して一定量だけリーン側への補正を行い、これを空燃比の制御にフィードバックする。
【００４０】
逆に上流側の空燃比センサ４の出力が実際の空燃比よりも見かけ上、リーン側にシフトしていると、実際の酸素ストレージ量が目標値よりも少なくなり、やがてゼロとなり、下流側の空燃比がストイキからリッチ側になる。この場合には上流側の空燃比センサ４の出力がリーン側にシフトしていることが考えられ、これを補正するために上流側空燃比センサ４の出力に対して一定量だけリッチ側への補正を行う。なお、補正結果は空燃比制御の学習値として記憶されていき、何度かの補正があるときは、順次加算されていく。
【００４１】
また、この補正量については、一定値とするのではなく、下流側空燃比センサ５の出力の絶対値の大きさに応じて変化させることもできる。この場合には酸素ストレージ量を補正後短時間のうちに目標値に収束させられる。
【００４２】
一方、ステップＳ６では、このセンサ出力に対するシフト量の積算値から上流側空燃比センサ４の異常判定を行う。
【００４３】
これは、上流側の空燃比センサ４の補正量を積算していき、その積算量の絶対値が所定の制限値に達したときに、空燃比センサ４の異常であると判断するもので、空燃比センサ４の劣化が進んで、そのセンサ出力の積算補正量がある限度に達したときは、安定した空燃比制御が難しくなり、排気性能に悪影響を及ぼす可能性があるので、異常を判定し、報知することにより早期の修理、交換を促すのである。
【００４４】
なお、出力のシフト量は下流側空燃比センサ５がリーン側を示しているときは正の固定値、リッチ側を示しているときは負の固定値として算出され、これらを積算した補正量の絶対値が、予め設定した限界値に達したときに異常であると判定する。
【００４５】
次に全体的な作用について説明する。
【００４６】
触媒３の酸素ストレージ量は目標値である、例えば最大ストレージ量の半分程度に制御されることで、触媒３はＮＯｘとＨＣ、ＣＯの浄化を効率よく行える。酸素ストレージ量は上流側空燃比センサ４の出力に基づいて演算され、これが目標値よりも減ると空燃比がリーン側に制御され、ストレージ量を増やし、反対に目標値よりも増えるとリッチ側に制御され、ストレージ量を減らす。
【００４７】
このため触媒３が適正に機能する正常状態では、触媒３の下流側の空燃比はストイキとなり、リーンやリッチとなることはない。
【００４８】
しかし、上流側空燃比センサ４が経時的に劣化し、センサ出力が正規の状態からシフトすると、空燃比を実際によりもリーン側に検出したり、リッチ側に検出したりする。すると、この空燃比センサ４の出力に基づいて酸素ストレージ量を演算しても、正確な保持量が求められず、触媒３の酸素ストレージ量が飽和したり、全て放出されたりする可能性がある。
【００４９】
この場合には、触媒下流側の空燃比がストイキからリッチまたはリーンに変動する。このような空燃比の変動があり、いま下流側空燃比がリーン側になったとする。
【００５０】
この状態では、上流側空燃比センサ４が見かけ上、実際よりもリッチ側にシフトされていることを意味し、したがって補正により、センサ出力が一定量だけリーン側にシフトされる。補正により空燃比センサ４の出力が相対的にリーン側にシフトすると、これをフィードバックすることにより、実際の空燃比が適正にリッチ側に修正されていき、目標通りの空燃比となる。
【００５１】
以上のことは、空燃比センサ４の出力がこれとは逆の方向にシフトしているときでも、同じようにして行われ、このときは補正の方向が逆になる。
【００５２】
このような制御を行うことで、上流側空燃比センサ４の出力にシフトがあっても、酸素ストレージ量を目標値に収束させることが可能となる。
【００５３】
図３（Ａ）（Ｂ）のように、上流側の空燃比センサ４の出力が大幅にずれているときは、空燃比センサ出力を一回補正しても、下流側空燃比がストイキにならなず、ストイキになるまでは、数回の補正が必要となる。
【００５４】
このように、同一方向の補正が何度も繰り返されるときには、センサ劣化が大幅に進んでいる可能性が高いので、センサ出力の補正量の絶対値が限界値に達したならば、空燃比センサ４の異常を判定し、補正を継続するよりも新品と交換すること等を促すようになっている。
【００５５】
上流側の空燃比センサ４の出力の一回の補正量を一定量としたので、補正による空燃比の大幅な変動が避けられ、エンジン１の燃焼状態を安定させられる。これに対して、空燃比センサ４の出力の補正量を、そのときの下流側空燃比センサ５の出力に応じた大きさにすると、補正による酸素ストレージ量の目標値への復帰が早まり、早期に触媒３の浄化効率を正常化できる。
【００５６】
また、図４にも示すように、上流側空燃比センサ４の補正量については、一定量とするのではなく、下流側の空燃比センサ５の出力の大きさに応じた値、つまりリッチ側あるいはリーン側への変化量が大きいときは、これに応じて補正量が大きくなるように設定することもできる。
【００５７】
このようにすると、上流側の空燃比センサ４のシフト量が大きいときには、補正量を大きくして早期に触媒酸素ストレージ量を正常状態に復帰させられる。
【００５８】
さらにまた、図５に示すように、上流側空燃比センサ４の出力特性として、必ずしもセンサ出力のシフトが無くても、下流側空燃比がリッチ側またはリーン側に振れることがあり、しかもリッチ側に比較してリーン側での振れ範囲は大きい。このため、下流側空燃比がリッチ側またはリーン側に振れたとしても、それぞれ所定の範囲までは一定量の補正を行い、その範囲を超えたら下流側空燃比に応じて補正量を大きくするようにしてもよい。
【００５９】
このようにすると、上流側の空燃比センサ４の特性に応じて適切な補正を行うことができ、つまり、センサシフトしていないときの不必要な補正は避け、かつシフト量の大きいときには正常な酸素ストレージ量まで早急に復帰させることも可能となる。
【００６０】
次に、図６、図７により、上流側空燃比センサ４の出力に基づいて触媒３の酸素ストレージ量を演算する具体例を説明する。触媒３に対する酸素ストレージ特性は、触媒の貴金属に高速で吸収／放出される特性と、触媒のセリアなどの酸素ストレージ材に低速で吸収／放出される特性に分かれる。したがって酸素ストレージ量をこの特性に合わせて高速と低速成分に分けて演算することにより、触媒の特性に応じた実際のストレージ量を正確に演算できる。
【００６１】
図６は高速成分の酸素ストレージ量を演算するフローチャート、図７は同じく低速成分を演算するフローチャートである。
【００６２】
図６において、このサブルーチンでは触媒３に流入する排気の酸素酸素過不足量O2INと高速成分の酸素放出率Aに基づき高速成分HO2の演算が行われる。
【００６３】
これによると、まず、ステップＳ３１では酸素過不足量O2INの値に基づき高速成分HO2が酸素を吸収する状態にあるか、あるいは酸素を放出する状態にあるかが判断される。
【００６４】
その結果、触媒３に流入する排気の空燃比がリーンであって、酸素過不足量O2INがゼロより大きい場合、高速成分HO2が酸素を吸収する状態にあると判断して、ステップＳ３２に進み、次式（１）、
HO2 ＝ HO2z ＋ O2IN  …  （１）
HO2z：高速成分HO2の前回値
により高速成分HO2が演算される。
【００６５】
一方、酸素過不足量O2INがゼロ以下の値で、高速成分が酸素を放出する状態にあると判断された場合はステップＳ３３に進み、次式（２）、
HO2 ＝ HO2z ＋ O2IN × A  …  （２）
A：高速成分HO2の酸素放出率
により高速成分HO2が演算される。
【００６６】
このようにして高速成分HO2が演算されたら、ステップＳ３４、Ｓ３５でその値が高速成分の最大量HO2MAXを超えていないか、あるいは最小量HO2MIN（＝０）以下になっていないかが判断される。
【００６７】
そして、高速成分HO2が最大量HO2MAX以上になっている場合はステップＳ３６に進み、高速成分HO2に吸収されずに溢れ出るオーバフロー分（過剰量）OVERFLOWが次式（３）、
OVERFLOW ＝ HO2 - HO2MAX  …  （３）
により演算され、さらに、高速成分HO2が最大量HO2MAXに制限される。
【００６８】
また、高速成分HO2が最小量HO2MIN以下になっている場合はステップＳ３７に進み、高速成分HO2に吸収されずに溢れ出るオーバフロー分（不足量）OVERFLOWが次式（４）、
OVERFLOW ＝ HO2 − HO2MIN  …  （４）
により演算され、さらに、高速成分HO2が最小量HO2MINに制限される。なお、ここでは最小量HO2MINとして０を与えているから、高速成分HO2をすべて放出した状態で不足する酸素量が負のオーバフロー分として算出されることになる。
【００６９】
また、高速成分HO2が最大量HO2MAXと最小量HO2MINの間にあるときは、触媒３に流入した排気の酸素過不足量O2INは全て高速成分HO2に吸収されるので、オーバフロー分OVERFLOWにはゼロが設定される。
【００７０】
ここで、高速成分HO2が最大量HO2MAX以上あるいは最小量HO2MIN以下となって高速成分HO2から溢れ出たオーバフロー分OVERFLOWは、低速成分LO2で吸収あるいは放出される。
【００７１】
また、図７は酸素ストレージ量の低速成分LO2を演算するためのサブルーチンの内容を示す。このサブルーチンでは高速成分HO2から溢れ出たオーバフロー分OVERFLOWに基づき低速成分LO2が演算される。
【００７２】
これによると、ステップＳ４１では低速成分LO2が次式（５）、
LO2 ＝ LO2z ＋ OVERFLOW × B  …  （５）
LO2z：低速成分LO2の前回値
B：低速成分の酸素吸収放出率
により演算される。ここで低速成分の酸素吸収放出率Bは１以下の正の値に設定されるが、実際には吸収と放出とで異なる特性を有し、また実際の吸収放出率は触媒温度TCAT、低速成分LO2等の影響を受けるので、吸収率と放出率とをそれぞれ分離して設定するようにしても良い。その場合、オーバフロー分OVERFLOWが正であるとき、酸素が過剰であり、このときの酸素吸収Bは、例えば触媒温度TCATが高いほど、また低速成分LO2が小さいほど大きな値に設定される。また、オーバフロー分OVERFLOWが負であるとき、酸素が不足しており、このときの酸素放出率Ｂは、例えば触媒温度TCATが高いほど、また低速成分LO2が大きいほど大きな設定される。
【００７３】
ステップＳ４２、Ｓ４３では、高速成分HO2の演算時と同様に、演算された低速成分LO2がその最大量LO2MAXを超えていないか、あるいは最小量LO2MIN（＝０）以下になっていないかが判断される。
【００７４】
その結果、最大量LO2MAXを超えている場合はステップＳ４４に進み、低速成分LO2から溢れる酸素過不足量O2OUTが次式（６）、
O2OUT ＝ LO2 − LO2MAX  …  （６）
により演算されて低速成分LO2が最大量LO2MAXに制限される。酸素過不足量O2OUTはそのまま触媒３の下流に流出する。
【００７５】
一方、最小量以下になっている場合はステップＳ４５へ進み、低速成分LO2が最小量LO2MINに制限される。
【００７６】
このようにして触媒３に対する酸素ストレージ量が演算され、この酸素ストレージ量が目標値と一致するように、空燃比が制御されるのである。
【００７７】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略構成図である。
【図２】制御動作を示すフローチャートである。
【図３】触媒下流側の空燃比と上流側空燃比センサの補正量との関係を示す説明図で、（Ａ）は下流側の空燃比がリーンの場合、（Ｂ）は同じくリッチの場合を示す。
【図４】触媒下流側の空燃比と上流側空燃比センサの補正量との関係を示す説明図である。
【図５】触媒下流側の空燃比と上流側空燃比センサの補正量の関係を示す補正量割り付け説明図である。
【図６】酸素ストレージ量（高速成分ストレージ量）を演算するためのフローチャートである。
【図７】酸素ストレージ量（低速成分ストレージ量）を演算するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１  エンジン
３  触媒
４  上流側空燃比センサ
５  下流側空燃比センサ
６  コントローラ
【図１】
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【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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