(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続された触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を推定する方法において、
触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、前記第１の量は前記酸素ストレージ量の一部を表しており第１の速度で変化すると推定される、を推定し、
触媒に貯蔵されている酸素の第２の量、前記第２の量は前記酸素ストレージ量の別の部分を表している、を推定し、
前記第１の速度が前記第１の量と前記第２の量の関係に基づき推定される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第２の量が第２の速度で変化すると推定され、前記第１の速度が前記第２の速度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の速度がさらに前記触媒に入る酸素の酸素濃度に基づき推定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量より多いと推定されたときは、前記酸素の第１の量を第１の量の最大容量にセットすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記酸素の第２の量が第２の量の最大容量より多いと推定されたときは、前記酸素の第２の量を第２の量の最大容量にセットすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記酸素の第１の量が前記第１の量の最大容量より多いと推定されたときは、前記第２の量に流入する酸素オーバーフロー量を推定し、
前記第２の量が前記酸素オーバーフロー量に基づき推定される、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記触媒の下流の排気の空燃比を測定し、
前記測定された空燃比がリッチ判定しきい値を超えたときは前記第１の量と第２の量をそれぞれの最小容量にリセットする、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記それぞれの最小容量がゼロであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記触媒の下流の排気の空燃比を測定し、
前記測定された空燃比がリーン判定しきい値よりも低いときは前記第１の量を第１の量の最大容量にリセットする、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の量が貴金属に貯蔵されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の量が酸素ストレージ材に貯蔵されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
エンジンに接続された触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を推定する方法において、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、前記第１の量は前記酸素ストレージ量の一部を表しており、前記第１の量は第１の速度で貯蔵されると推定される、を推定し、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第２の量、前記第２の量は前記酸素ストレージ量の別の部分を表している、を推定し、
前記第１の速度が前記第１の量と前記第２の量との関係に基づき推定される、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記第２の量が第２の速度で貯蔵されると推定され、前記第１の速度が前記第２の速度よりも大きいことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の速度が、前記第２の量の最大容量と前記第２の量の前回推定値の差と、前記第２の量の前回推定値との比に比例することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の速度がさらに前記触媒に入る酸素の過剰酸素濃度に基づき推定されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の速度が前記第１の量の前記第２の量に対する比に基づき推定されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の速度が前記比に比例することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも多いと推定されたときは、前記第１の量を第１の量の最大容量にセットすることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記酸素の第２の量が第２の速度で貯蔵されると推定し、
前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも少ないと推定されたときは前記第２の速度がゼロと推定され、前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも多いと推定されたときは前記第２の速度がゼロでないと推定される、
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
エンジンに接続される触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を推定する方法において、
前記触媒に貯蔵される酸素の第１の量、前記第１の量は前記酸素ストレージ量の一部を表しており、前記第１の量は第１の速度で放出されると推定される、を推定し、
前記触媒に貯蔵される酸素の第２の量、前記第２の量は前記酸素ストレージ量の別の部分を表している、を推定し、
前記第１の速度が前記第１の量と前記第２の量の関係に基づき推定される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記第２の量が第２の速度で放出されると推定され、前記第１の速度が前記第２の速度よりも大きいことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の速度がさらに前記触媒に入る酸素の不足酸素濃度に基づき推定されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の速度が、前記第２の量の前記第１の量に対する比がしきい値よりも上のときはその比が一定に保たれるような値を有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記比が５から１５の範囲にあることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記比が略１０であることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記比が前記しきい値よりも下のときは、前記第１の速度は前記触媒に流入する不足酸素濃度に比例すると推定されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の速度が前記第１の量の前記第２の量に対する比に基づき推定されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
１を前記比で割った値がしきい値よりも上のときは、前記第１の速度が前記比に比例すると推定されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
１を前記比で割った値が前記しきい値よりも下のときは、前記第１の速度が前記触媒に流入する不足酸素濃度に比例すると推定されることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
エンジンに接続された触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を制御する方法において、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、前記第１の量は前記酸素ストレージ量の一部を表しており、前記第１の量は第１の速度で変化すると推定される、を推定し、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第２の量、前記第２の量は前記酸素ストレージ量の別の部分を表している、を推定し、
前記第１の速度が前記第１の量と前記第２の量の関係に基づき推定され、
前記推定された第１の量に基づき前記エンジンの空燃比を制御する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３１】
前記第１の量が第１の量の目標値に制御されるように前記空燃比が制御されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の量の目標値が第１の量の最大容量の略半分であることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記第２の量が第２の速度で変化すると推定され、前記第１の速度が前記第２の速度よりも大きいことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１の速度がさらに前記触媒に入る酸素の酸素濃度に基づき推定されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも多いと推定されたときは、前記酸素の第１の量を第１の量の最大容量にセットすることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
前記酸素の第２の量が第２の量の最大容量よりも多いと推定されたときは、前記酸素の第２の量を第２の量の最大容量にセットすることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３７】
前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも多いと推定されたときは、前記第２の量に流入する酸素オーバーフロー量を推定し、
前記第２の量が前記酸素オーバーフロー量に基づき推定される、
ことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記触媒の下流の排気の空燃比を測定し、
前記測定された空燃比がリッチ判定しきい値を超えたときは、前記第１の量と第２の量をそれぞれの最小容量にリセットする、
ことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３９】
前記それぞれの最小容量がゼロであることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記触媒の下流の排気の空燃比を測定し、
前記測定された空燃比がリーン判定しきい値よりも低いときは、前記第１の量を第１の量の最大容量にリセットする、
ことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１の量が貴金属に貯蔵されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項４２】
前記第２の量が酸素ストレージ材に貯蔵されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項４３】
エンジンに接続された触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を制御する方法において、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、前記第１の量は前記酸素ストレージ量の一部を表しており、前記第１の量は第１の速度で貯蔵されると推定される、を推定し、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第２の量、前記第２の量は前記酸素ストレージ量の別の部分を表している、を推定し、
前記第１の速度が前記第１の量と前記第２の量の関係に基づき推定され、
前記推定された第１の量に基づき前記エンジンの空燃比を制御する、
ことを特徴とする方法。
【請求項４４】
前記第１の量が第１の量の目標値に制御されるように前記空燃比が制御されることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１の量の目標値が第１の量の最大容量の略半分に等しいことを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
記第２の量が第２の速度で貯蔵されると推定され、前記第１の速度が前記第２の速度よりも大きいことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記第２の速度が、前記第２の量の最大容量と前記第２の量の前回推定値の差と、前記第２の量の前回推定値との比に比例することを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記第１の速度がさらに前記触媒に入る酸素の過剰酸素濃度に基づき推定されることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記第１の速度が前記第１の量の前記第２の量に対する比に基づき推定されることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】
前記第１の速度が前記比に比例することを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも多いと推定されたときは前記酸素の第１の量を第１の量の最大容量にセットすることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５２】
前記酸素の第２の量が第２の速度で貯蔵されると推定し、
前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも少ないと推定されたときは前記第２の速度がゼロと推定され、前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも多いと推定されたときは前記第２の速度がゼロでないと推定される、
ことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５３】
エンジンに接続された触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を制御する方法において、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、前記第１の量は前記酸素ストレージ量の一部を表しており、前記第１の量は第１の速度で放出されると推定される、を推定し、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第２の量、前記第２の量は前記酸素ストレージ量の別の部分を表している、を推定し、
前記第１の速度が前記第１の量と前記第２の量の関係に基づき推定され、
前記推定された第１の量に基づき前記エンジンの空燃比を制御する、
ことを特徴とする方法。
【請求項５４】
前記第１の量が第１の量の目標値に制御されるように前記空燃比を制御することを特徴とする請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記第１の量の目標値が第１の量の最大容量の略半分に等しいことを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記第２の量は第２の速度で放出されると推定され、前記第１の速度が前記第２の速度よりも大きいことを特徴とする請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
前記第１の速度がさらに前記触媒に入る酸素の不足酸素濃度に基づき推定されることを特徴とする請求項５３に記載の方法。
【請求項５８】
前記第１の速度が、前記第２の量の前記第１の量に対する比がしきい値よりも上のときはその比が一定に保たれるような値を有することを特徴とする請求項５３に記載の方法。
【請求項５９】
前記比が５から１５の範囲にあることを特徴とする請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記比が略１０であることを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記比が前記しきい値よりも下のときは、前記第１の速度が前記触媒に流入する不足酸素濃度に比例すると推定されることを特徴とする請求項５８に記載の方法。
【請求項６２】
前記第１の速度が前記第１の量の前記第２の量に対する比に基づき推定されることを特徴とする請求項５３に記載の方法。
【請求項６３】
１を前記比で割った値がしきい値よりも上のときは前記第１の速度が前記比に比例すると推定されることを特徴とする請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
１を前記比で割ったときの値が前記しきい値よりも下のときは前記第１の速度が前記触媒に流入する不足酸素濃度に比例すると推定されることを特徴とする請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
エンジンの排気浄化装置において、
前記エンジンの排気通路に設けられる触媒と、
前記触媒に流入する酸素の酸素濃度を検出するフロントセンサと、
次のようにプログラムされたマイクロプロセッサ、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、前記第１の量は第１の速度で変化すると推定される、を推定し、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第２の量を推定し、
前記第１の速度が前記酸素濃度と、前記第１の量と前記第２の量の関係とに基づき推定され、
前記推定された第１の量に基づき前記エンジンの空燃比を制御する、
とを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項６６】
前記マイクロプロセッサは前記第２の量が第２の速度で変化すると推定し、前記第１の速度が前記第２の速度よりも大きいことを特徴とする請求項６５に記載の排気浄化装置。
【請求項６７】
前記マイクロプロセッサは、前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも多いと推定されたときは前記酸素の第１の量を第１の量の最大容量にセットすることを特徴とする請求項６５に記載の排気浄化装置。
【請求項６８】
前記マイクロプロセッサは、前記酸素の第２の量が第２の量の最大容量よりも多いと推定されたときは前記酸素の第２の量を第２の量の最大容量にセットすることを特徴とする請求項６５に記載の排気浄化装置。
【請求項６９】
前記マイクロプロセッサは、前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも多いと推定されたときは前記第２の量に流入する酸素オーバーフロー量を推定し、
前記第２の量が前記酸素オーバーフロー量に基づき推定される、
ことを特徴とする請求項６７に記載の排気浄化装置。
【請求項７０】
前記触媒から流出する排気の酸素濃度を検出するリアセンサをさらに備え、
前記マイクロプロセッサは、前記触媒の下流の排気の空燃比がリッチ判定しきい値を超えたときに前記第１の量及び第２の量をそれぞれの最小容量にリセットする、
ことを特徴とする請求項６５に記載の排気浄化装置。
【請求項７１】
前記それぞれの最小容量はゼロであることを特徴とする請求項７０に記載の排気浄化装置。
【請求項７２】
前記触媒から流出する排気の酸素濃度を検出するリアセンサをさらに備え、
前記マイクロプロセッサは、前記触媒の下流の排気の空燃比がリーン判定しきい値よりも低くなったときに前記第１の量を第１の量の最大容量にリセットする、
ことを特徴とする請求項６５に記載の排気浄化装置。
【請求項７３】
前記第１の量が貴金属に貯蔵されることを特徴とする請求項６５に記載の排気浄化装置。
【請求項７４】
前記第２の量が酸素ストレージ材に貯蔵されることを特徴とする請求項６５に記載の排気浄化装置。
【請求項７５】
エンジンの排気浄化装置において、
前記エンジンの排気通路に設けられる触媒と、
前記触媒に流入する酸素の過剰酸素濃度を検出するセンサと、
次のようにプログラムされたマイクロプロセッサ、
前記触媒に貯蔵される酸素の第１の量、前記第１の量は第１の速度で貯蔵される、を推定し、
前記触媒に貯蔵される酸素の第２の量を推定し、
前記第１の速度が前記過剰酸素濃度と、前記第１の量と前記第２の量の関係とに基づき推定され、
前記推定された第１の量に基づき前記エンジンの空燃比を制御する、
とを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項７６】
前記マイクロプロセッサは、前記第２の量が第２の速度で貯蔵されると推定し、前記第１の速度が前記第２の速度よりも大きいことを特徴とする請求項７５に記載の排気浄化装置。
【請求項７７】
前記マイクロプロセッサは、前記第２の速度が、前記第２の量の最大容量と前記第２の量の前回推定値の差と、前記第２の量の前回推定値との比に比例すると推定することを特徴とする請求項７６に記載の排気浄化装置。
【請求項７８】
前記マイクロプロセッサは、前記第１の量の前記第２の量に対する比に基づき前記第１の速度を推定することを特徴とする請求項７５に記載の排気浄化装置。
【請求項７９】
前記マイクロプロセッサは、前記第１の速度が前記比に比例すると推定することを特徴とする請求項７８に記載の排気浄化装置。
【請求項８０】
前記マイクロプロセッサは、前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも多いと推定されたときは前記酸素の第１の量を第１の量の最大容量にセットすることを特徴とする請求項７６に記載の排気浄化装置。
【請求項８１】
前記マイクロプロセッサは、前記酸素の第２の量は第２の速度で貯蔵されると推定し、
前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも少ないと推定されたときは前記第２の速度はゼロと推定され、前記酸素の第１の量が第１の量の最大容量よりも多いと推定されたときは前記第２の速度はゼロでないと推定される、
ことを特徴とする請求項７６に記載の排気浄化装置。
【請求項８２】
エンジンの排気浄化装置において、
前記エンジンの排気通路に設けられる触媒と、
前記触媒に流入する酸素の不足酸素濃度を検出するフロントセンサと、
次のようにプログラムされたマイクロプロセッサ、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、前記第１の量は第１の速度で放出されると推定される、を推定し、
前記触媒に貯蔵されている酸素の第２の量を推定し、
前記第１の量が前記不足酸素量と、前記第１の量と前記第２の量の関係とに基づき推定され、
前記推定された第１の量の基づき前記エンジンの空燃比を制御する、
とを備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項８３】
前記マイクロプロセッサは、前記第２の量が第２の速度で放出されると推定し、前記第１の速度が前記第２の速度よりも大きいことを特徴とする請求項８２に記載の排気浄化装置。
【請求項８４】
前記第１の速度が、前記第２の量の前記第１の量に対する比がしきい値よりも上のときはその比が一定に保たれるような値を有することを特徴とする請求項８２に記載の排気浄化装置。
【請求項８５】
前記比が５から１５の範囲にあることを特徴とする請求項８４に記載の排気浄化装置。
【請求項８６】
前記比が略１０であることを特徴とする請求項８５に記載の排気浄化装置。
【請求項８７】
前記マイクロプロセッサは、前記比が前記しきい値よりも下のときは前記第１の速度が前記不足酸素濃度に比例すると推定することを特徴とする請求項８５に記載の排気浄化装置。
【請求項８８】
前記マイクロプロセッサは、前記第１の量の前記第２の量に対する比に基づき前記第１の速度を推定することを特徴とする請求項８２に記載の排気浄化装置。
【請求項８９】
前記マイクロプロセッサは、１を前記比で割った値がしきい値より上のときは前記第１の速度が前記比に比例すると推定することを特徴とする請求項８８に記載の排気浄化装置。
【請求項９０】
前記マイクロプロセッサは、１を前記比で割った値が前記しきい値よりも下のときは前記第１の速度が不足酸素濃度に比例すると推定することを特徴とする請求項８９に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の所属分野】
本発明は、触媒を備えたエンジンの排気浄化装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
日本国特許庁が1997年に発行したJP-A-H9-228873は、三元触媒に貯蔵されている酸素量（以下、「酸素ストレージ量」という）をエンジンの吸入空気量と触媒に流入する排気の空燃比に基づき推定し、触媒の酸素ストレージ量が一定となるようにエンジンの空燃比制御を行う技術を開示している。
【０００３】
三元触媒のＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ、ＨＣ（炭化水素）の転換効率を最大に維持するためには触媒雰囲気を理論空燃比に保持する必要がある。触媒の酸素ストレージ量を一定に保っておけば、触媒に流入する排気の空燃比が一時的にリーンになっても排気中の酸素が触媒に貯蔵され、逆に、触媒に流入する排気の空燃比が一時的にリッチになっても触媒に貯蔵されている酸素が放出されるので、触媒雰囲気を理論空燃比に保つことができる。
【０００４】
このような制御を行う排気浄化装置においては、触媒の転換効率が触媒の酸素ストレージ量に依存する。したがって、酸素ストレージ量を一定に保ち触媒の転換効率を高いレベルに維持するには酸素ストレージ量を正確に演算する必要がある。
【０００５】
【発明の概要】
酸素量を一定に保ち、触媒の転換効率を高いレベルに維持するには、三元触媒を備えたエンジンの空燃比を制御するための排気浄化装置内の酸素ストレージ量を正確に演算することが有利である。
【０００６】
ある実施形態によれば、エンジンの排気浄化装置が提供され、その装置は、エンジンの排気通路に設けられた触媒と、触媒に流入する排気の酸素濃度を検出するフロントセンサと、酸素放出時、低速成分の高速成分に対する比が所定値よりも小さい場合は低速成分よりも高速成分から優先して酸素が放出されるとして、排気ガスの酸素濃度に基づき、触媒の酸素ストレージ量を酸素貯蔵速度の速い高速成分と高速成分よりも貯蔵速度の遅い低速成分とに分けて演算し、触媒の酸素ストレージ量が所定量となるように演算された酸素ストレージ量に基づきエンジンの空燃比を制御するマイクロプロセッサとを備える。
【０００７】
別の実施形態によれば、エンジンに接続される触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を推定する方法が提供される。その方法は、触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、その第１の量は酸素ストレージ量の一部を表し第１の量は第１の速度で変化すると推定される、を推定することと、触媒に貯蔵されている酸素の第２の量、その第２の量は酸素ストレージ量の他の部分を表している、を推定することより構成され、第１の速度は第１の量と第２の量の関係に基づき推定される。
【０００８】
また、別の実施形態によれば、エンジンに接続される触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を推定する方法が提供される。その方法は、触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、その第１の量は酸素ストレージ量の一部を表し第１の量は第１の速度で貯蔵されると推定される、を推定することと、触媒に貯蔵されている酸素の第２の量、その第２の量は酸素ストレージ量の他の部分を表している、を推定することより構成され、第１の速度は第１の量と第２の量の関係に基づき推定される。
【０００９】
また、別の実施形態によれば、エンジンの接続される触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を推定する方法が提供される。その方法は、触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、その第１の量は酸素ストレージ量の一部を表し第１の量は第１の速度で放出されると推定される、を推定することと、触媒に貯蔵されている酸素の第２の量、その第２の量は酸素ストレージ量の他の部分を表している、を推定することより構成され、第１の速度は第１の速度は第１の量と第２の量の関係に基づき推定される。
【００１０】
また、別の実施形態によれば、エンジンに接続される触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を制御する方法が提供される。その方法は、触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、その第１の量は酸素ストレージ量の一部を表し第１の量は第１の速度で変化すると推定される、を推定することと、触媒に貯蔵されている酸素の第２の量、その第２の量は酸素ストレージ量の他の部分を表している、を推定することより構成され、第１の速度は第１の量と第２の量の関係に基づき推定され、推定された第１の量に基づきエンジンの空燃比を制御する。
【００１１】
また、別の実施形態によれば、エンジンに接続される触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を制御する方法が提供される。その方法は、触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、その第１の量は酸素ストレージ量の一部を表し第１の量は第１の速度で貯蔵されると推定される、を推定することと、触媒に貯蔵されている酸素の第２の量、その第２の量は酸素ストレージ量の他の部分を表している、を推定することより構成され、第１の速度は第１の量と第２の量の関係に基づき推定され、推定された第１の量に基づきエンジンの空燃比を制御する。
【００１２】
また、別の実施形態によれば、エンジンに接続される触媒コンバータ内の触媒の酸素ストレージ量を制御する方法が提供される。その方法は、触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、その第１の量は酸素ストレージ量の一部を表し第１の量は第１の速度で放出されると推定される、を推定することと、触媒に貯蔵されている酸素の第２の量、その第２の量は酸素ストレージ量の他の部分を表している、を推定することより構成され、第１の速度は第１の量と第２の量の関係に基づき推定され、推定された第１の量に基づきエンジンの空燃比を制御する。
【００１３】
また、別の実施形態によれば、エンジンの排気浄化装置が提供される。その装置は、エンジンの排気通路に設けられた触媒と、触媒に流入する酸素の酸素濃度を検出するフロントセンサと、触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、その第１の量は第１の速度で変化すると推定される、を推定し、触媒に貯蔵されている酸素の第２の量を推定し、第１の速度は酸素濃度と第１の量と第２の量の関係とに基づき推定され、エンジンの空燃比を推定された第１の量に基づき制御するようにプログラムされたマイクロプロセッサとを備える。
【００１４】
また、別の実施形態によれば、エンジンの排気浄化装置が提供される。その装置は、エンジンの排気通路に設けられた触媒と、触媒に流入する酸素の過剰酸素濃度を検出するフロントセンサと、触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、その第１の量は第１の速度で貯蔵されると推定される、を推定し、触媒に貯蔵されている酸素の第２の量を推定し、第１の速度は過剰酸素濃度と第１の量と第２の量の関係とに基づき推定され、エンジンの空燃比を推定された第１の量に基づき制御するようにプログラムされたマイクロプロセッサとを備える。
【００１５】
また、別の実施形態によれば、エンジンの排気浄化装置が提供される。その装置は、エンジンの排気通路に設けられた触媒と、触媒に流入する酸素の不足酸素濃度を検出するフロントセンサと、触媒に貯蔵されている酸素の第１の量、その第１の量は第１の速度で放出されると推定される、を推定し、触媒に貯蔵されている酸素の第２の量を推定し、第１の量は不足酸素濃度と第１の量と第２の量の関係とに基づき推定され、エンジンの空燃比を推定された第１の量に基づき制御するようにプログラムされたマイクロプロセッサとを備える。
【００１６】
本発明の詳細は他の特徴や利点とともに以降の明細書の残りの部分や添付図面に示される。
【００１７】
【好ましい実施形態の説明】
従来技術の演算方法では触媒の酸素ストレージ量を正確に演算するのは難しい。
【００１８】
これは酸素ストレージ量が実際には、触媒の貴金属に高速で貯蔵、放出される酸素と、触媒の酸化セリウムなどの酸素ストレージ材に低速で貯蔵、放出される酸素との２つの異なる特性に依存するのにもかかわらず、従来技術ではこの２つ速度メカニズムを考慮せず酸素ストレージ量を推定、演算していたからである。
【００１９】
図１は触媒に流入する排気の空燃比を１３から１６に切り換えたときの触媒前後の排気空燃比の測定結果を示す。
【００２０】
区間Ａでは、酸素は触媒に高速で貯蔵され、たとえ触媒に流入する排気の空燃比（Ｆ−Ａ／Ｆ）がリーンでも。触媒に流入する酸素が触媒に貯蔵され、触媒雰囲気（Ｒ−Ａ／Ｆ）は理論空燃比となる。
【００２１】
その後の区間Ｂでは、触媒に流入する酸素のすべては触媒に貯蔵されず、触媒雰囲気（Ｒ−Ａ／Ｆ）はリーンになる。しかし、この区間Ｂにおいても、触媒への酸素の貯蔵は遅い速度で行われる。
【００２２】
このような二段階の貯蔵が行われるのは、白金やロジウムなどの貴金属に加え触媒が酸化セリウム、バリウム、卑金属などの酸素ストレージ材を備えているからである。貴金属は酸素を分子状態で吸着するのに対し、酸化セリウムなどの酸素ストレージ材は化学結合により酸素を化合物として吸収するからである。すなわち、貴金属と酸素ストレージ材に貯蔵される方法の違いにより酸素貯蔵速度に違いが生じる。なお、酸素が放出されるときは、この逆の作用が行われる。
【００２３】
厳密に言えば、上述の通り、貴金属は酸素を分子状態で吸着し、酸素ストレージ材は酸素を化合物として吸収すると考えられるが、以下の説明では、吸着と吸収を包括的に貯蔵と表現する。
【００２４】
さらに、本出願において、「排気空燃比がリッチ」という表現は、排気中の酸素濃度がエンジンを理論空燃比で運転させたときの排気中の酸素濃度よりも低いことを意味する。「排気空燃比がリーン」という表現は、排気中の酸素濃度がエンジンを理論空燃比で運転させたときの排気中の酸素濃度よりも高いことを意味する。「排気空燃比がストイキ」という表現は、排気中の酸素濃度がエンジンを理論空燃比で運転させたときの排気中の酸素濃度と等しいことを意味する。
【００２５】
図面の図２を参照すると、エンジン１の吸気通路７にはスロットル８の下流に燃料噴射弁１３が設けられている。燃料噴射弁１３は運転条件に応じてコントローラ６からの噴射信号に基づき所定の空燃比が実現されるように吸気中に燃料を噴射する。
【００２６】
コントローラ６には、クランク角センサ１２からの回転速度信号、エアフローメータ９からの吸入空気量信号、水温センサ１０からの冷却水温信号、スロットル開度センサ１４からのスロットル開度信号が入力される。コントローラ６はこれらの信号に基づき運転状態を判断し、基本空燃比が得られる燃料噴射量Ｔｐを決定し、Ｔｐに各種補正を行って燃料噴射量Ｔｉを演算し、Ｔｉを噴射信号に変換することで燃料噴射制御を行う。
【００２７】
排気通路２には触媒３が設けられる。触媒３は触媒雰囲気が理論空燃比であるときに最大の転換効率をもって排気中のＮＯｘの還元とＨＣ、ＣＯの酸化を行う。このとき、触媒３内では、排気空燃比の一時的な変動から生じる酸素の過不足を補正することにより、触媒雰囲気が理論空燃比に保たれる。
【００２８】
ここで、触媒３の酸素ストレージ量は、触媒の貴金属（Ｐｔ。Ｒｈ、Ｐｄ）に貯蔵、放出されると考えられる高速成分（量）ＨＯ２と、触媒３の酸素ストレージ材に貯蔵、放出されると考えられる低速成分（量）ＬＯ２とに分けることができる。低速成分ＬＯ２は高速成分ＨＯ２に比べて多くの酸素を貯蔵、放出することができるが、その貯蔵、放出速度は高速成分ＨＯ２に比べて遅い。
【００２９】
さらに、この高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２は次のようにモデル化される特徴を有している。
【００３０】
− 酸素が貯蔵されるときは、酸素は高速成分ＨＯ２として優先的に貯蔵され、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸに達し、もはや高速成分ＨＯ２として酸素を貯蔵することができなくなったときにのみ低速成分ＬＯ２として貯蔵され始める。
【００３１】
− 酸素が放出されるときであって低速成分ＬＯ２の高速成分ＨＯ２に対する比（ＬＯ２／ＨＯ２）が所定値よりも小さいとき、すなわち高速成分が比較的多いときは酸素は高速成分ＨＯ２から優先的に放出される。低速成分ＬＯ２の高速成分ＨＯ２に対する比が所定値よりも大きいときは、酸素は低速成分ＬＯ２の高速成分ＨＯ２に対する比が変化しないように高速成分ＨＯ２、低速成分ＬＯ２の両方から酸素が放出される。
【００３２】
図３は触媒の酸素貯蔵放出特性を示した図である。縦軸は高速成分ＨＯ２（貴金属に貯蔵された酸素量）を示し、横軸は低速成分ＬＯ２（酸素ストレージ材に貯蔵された酸素量）を示している。
【００３３】
通常運転条件では、低速成分ＬＯ２は殆どゼロであり、高速成分ＨＯ２だけが触媒に流入する排気の空燃比に応じて図３中矢印Ａ1で示すように変化する。高速成分ＨＯ２は例えばその最大容量の半分に制御される。
【００３４】
しかしながら、エンジンの燃料カットが行われたとき、暖機状態からエンジンが再始動されるとき（ホットリスタート）は、高速成分ＨＯ２はその最大容量に達し、酸素が図３中矢印Ａ2に示すように低速成分ＬＯ２として貯蔵される。この場合、酸素ストレージ量は点Ｘ1から点Ｘ2に変化する。
【００３５】
点Ｘ2から酸素が放出されるとき、酸素は高速成分ＨＯ２から優先的に放出される。図３中点Ｘ3で低速成分ＬＯ２の高速成分ＨＯ２に対する比が所定値に達すると、低速成分ＬＯ２の高速成分ＨＯ２に対する比が変化しないように酸素が高速成分ＨＯ２とＬＯ２の両方から放出される、すなわち、図３中直線Ｌ上を移動しながら酸素が放出される。ここで、線Ｌ上では、低速成分の高速成分対する一定比率は高速成分１に対して５から１５、好ましくは１０となる。
【００３６】
図２に戻り、触媒３上流に設けられたフロント広域空燃比センサ４（以下、フロントＡ／Ｆセンサという）は触媒３に流入する排気の空燃比に応じた電圧を出力する。触媒３の下流に設けられたリア酸素センサ５は理論空燃比をしきい値として触媒下流の排気空燃比がリッチかリーンかを検出する。ここで、安価な酸素センサを触媒３の下流に設けたが、空燃比を連続的に検出することができるＡ／Ｆセンサを酸素センサの代わりに設けても良い。
【００３７】
冷却水の温度を検出する冷却水温センサ１０がエンジン１に取り付けられている。検出された冷却水温はエンジン１の運転状態を判断するのに用いられ、また、触媒３の触媒温度を推定するのにも用いられる。
【００３８】
コントローラ６はマイクロプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等で構成される。コントローラ６はエアフローメータ９、フロントＡ／Ｆセンサ４及び冷却水温センサ１０の出力に基づき触媒３の酸素ストレージ量（高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２）を演算する。
【００３９】
演算された酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２が所定量、例えば、高速成分の最大容量の半分よりも大きいときは、コントローラ６はエンジン１の空燃比をリッチにし、これによって触媒３に流入する排気の空燃比をリッチにし、高速成分ＨＯ２を減少させる。逆に、高速成分ＨＯ２が所定量よりも少ないときは、コントローラ６はエンジン１の空燃比をリーンにし、これによって触媒３に流入する排気の空燃比をリーンにし、高速成分ＨＯ２を増大させる。
【００４０】
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の間にはずれが生じうる。この場合、コントローラ６は触媒３下流の排気の空燃比に基づき所定のタイミングで酸素ストレージ量の演算をリセットし、この実際の酸素ストレージ量からのずれを修正する。
【００４１】
具体的には、リア酸素センサ５の出力に基づき触媒３の下流の空燃比がリーンであると判定されたときは、少なくとも高速成分ＨＯ２は最大に達したと判断される。この場合、高速成分は最大容量にリセットされる。リア酸素センサ５により触媒３下流の空燃比がリッチと判定されたときは、もはや高速成分ＨＯ２、低速成分ＬＯ２いずれからも酸素が放出されていない。この場合高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２は最小容量にリセットされる。
【００４２】
次に、コントローラ６が行う制御について説明する。
【００４３】
まず、酸素ストレージ量の推定、演算について説明し、その後で、酸素ストレージ量の演算値のリセット、最後に酸素ストレージ量に基づくエンジン１の空燃比制御について説明する。
【００４４】
図４は触媒３の酸素ストレージ量を演算あるいは推定するためのメインルーチンを示す。この演算はコントローラ６により所定間隔で実行される。
【００４５】
このルーチンによると、まず、ステップＳ１では、エンジン１の運転パラメータとして冷却水温センサ１０、クランク角センサ１２及びエアフローメータ９の出力が読み込まれる。ステップＳ２では、これらのパラメータに基づき触媒３の温度ＴＣＡＴが推定される。ステップＳ３では推定された触媒温度ＴＣＡＴと例えば３００℃といった触媒活性温度ＴＡＣＴｏとを比較することにより、触媒３が活性化したかが判断される。
【００４６】
触媒活性温度ＴＡＣＴｏに達したと判断された場合は触媒３の酸素ストレージ量を演算するためにステップＳ４に進む。触媒活性温度ＴＡＣＴｏに達していないと判断された場合は、この場合は触媒３が酸素を貯蔵あるいは放出しないとして処理を終了する。
【００４７】
ステップＳ４では、酸素過不足量Ｏ２ＩＮを演算するためのサブルーチン（図５）が実行され、触媒３に流入する排気の酸素過不足量が演算される。ステップＳ５では、酸素ストレージ量の高速成分の酸素放出率Ａを演算するためのサブルーチン（図６）が実行され、高速成分の酸素放出率Ａが演算される。
【００４８】
さらに、ステップＳ６では、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２を演算するためのサブルーチン（図７）が実行される。このステップでは、酸素過不足量Ｏ２ＩＮと高速成分の酸素放出率Ａとに基づき高速成分ＨＯ２と高速成分ＨＯ２として貯蔵されずに低速成分ＬＯ２に溢れる酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが演算される。
【００４９】
ステップＳ７では、オーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき触媒３に流入する酸素過不足量Ｏ２ＩＮの全てが高速成分ＨＯ２として貯蔵されたかどうかが判断される。酸素過不足量Ｏ２ＩＮが全て高速成分として貯蔵された場合（ＯＶＥＲＦＬＯＷ＝０）は処理を終了する。そうでない場合は、ルーチンはステップＳ８に進み、サブルーチン（図８）が低速成分ＬＯ２を演算するために実行され、高速成分ＨＯ２からあふれ出たオーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき低速成分ＬＯ２が演算される。
【００５０】
ここで、触媒温度ＴＣＡＴはエンジン１の冷却水温、エンジン負荷及びエンジン回転速度から推定している。これに代え、図２に示すように温度センサ１１を触媒３に取り付け、触媒３の温度を直接測定するようにしても良い。
【００５１】
図４では触媒温度ＴＣＡＴが活性温度ＴＣＡＴｏよりも低い場合は酸素ストレージ量は演算されない。これに代え、ステップＳ３を無くし、触媒温度ＴＣＡＴの影響を高速成分の酸素放出率Ａや後述する低速成分の酸素貯蔵放出率Ｂに反映するようにしても良い。
【００５２】
次に、ステップＳ４からＳ６及びステップＳ８で実行されるサブルーチンについて説明する。
【００５３】
図５は触媒３に流入する排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮを演算するためのサブルーチンを示している。このサブルーチンでは、触媒３に流入する排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮが触媒３上流の排気の空燃比とエンジン１の吸入空気量とに基づき演算される。
【００５４】
まず、ステップＳ１１では、フロントＡ／Ｆセンサ４とエアフローメータ９の出力が読み込まれる。
【００５５】
次に、ステップＳ１２では、フロントＡ／Ｆセンサ４の出力が所定の変換テーブルを用いて触媒３に流入する排気の過不足酸素濃度ＦＯ２に変換される。ここで、過不足酸素濃度ＦＯ２は理論空燃比における酸素濃度に対する相対的な酸素濃度である。もし排気空燃比が理論空燃比に等しければそれはゼロであり、理論空燃比よりもリッチなときは負の値をとり、理論空燃比よりもリーンのときは正の値をとる。
【００５６】
ステップＳ１３では、エアフローメータ９の出力が所定のテーブルを用いて吸入空気量（Ｑ×ｔ）に変換される。Ｑは吸入空気量で代用される排気流量であり、ｔはサイクル時間である。ステップＳ１４では吸入空気量（Ｑ×ｔ）に過剰酸素濃度ＦＯ２を乗じて触媒３に流入する排気の過不足酸素量Ｏ２ＩＮが演算される。
【００５７】
過不足酸素濃度ＦＯ２が上記特性を有するので、過不足酸素量Ｏ２ＩＮは触媒３に流入する排気が理論空燃比のときにゼロとなり、リッチのときに負の値、リーンのときに正の値となる。
【００５８】
図６は酸素ストレージ量の高速成分の酸素放出率Ａを演算するためのサブルーチンを示す。このサブルーチンでは、高速成分ＨＯ２の酸素放出率が低速成分ＬＯ２の影響を受けるとされ、低速成分ＬＯ２を考慮に入れて高速成分の酸素放出率Ａが演算される。
【００５９】
まず、ステップＳ２１では、低速成分の高速成分に対する比ＬＯ２／ＨＯ２が所定のしきい値ＡＲ、例えばＡＲ＝１０よりも小さいかどうかが判断される。比ＬＯ２／ＨＯ２が所定値ＡＲより小さいと判断されたとき、すなわち高速成分ＨＯ２が低速成分ＬＯ２に比べて比較的大きいときは、ルーチンはステップＳ２２に進み、高速成分の酸素放出率Ａは酸素が高速成分ＨＯ２からのみ放出されることを表す１．０に設定される。
【００６０】
これに対し、比ＬＯ２／ＨＯ２が所定のしきい値よりも小さくないと判断されたときは、低速成分ＬＯ２の高速成分ＨＯ２に対する比が変化しないように高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２とから酸素が放出される。そしてルーチンはステップＳ２３に進み、比ＬＯ２／ＨＯ２を変化させない高速成分の酸素放出率Ａの値が演算される。
【００６１】
図７は酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２を演算するためのサブルーチンを示している。このサブルーチンでは、触媒３に流入する排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮと高速成分の酸素放出率Ａとに基づき高速成分ＨＯ２が演算される。
【００６２】
まず、ステップＳ３１では酸素過不足量Ｏ２ＩＮに基づき高速成分ＨＯ２は貯蔵されるのかあるいは放出されるのかが判断される。
【００６３】
触媒３に流入する排気の空燃比がリーンであり、これによって酸素過不足量Ｏ２ＩＮがゼロよりも大きいときは、高速成分ＨＯ２は貯蔵されると判断される。ルーチンはステップＳ３２に進み、高速成分ＨＯ２が次式（１）、
ＨＯ２＝ＨＯ２ｚ＋Ｏ２ＩＮ  ・・・  （１）
Ｏ２ＩＮ＝ＦＯ２×Ｑ×ｔ
ＨＯ２＝高速成分ＨＯ２の前回値
により演算あるいは推定される。したがって、この場合は酸素過不足量Ｏ２ＩＮにより高速成分ＨＯ２が増大する。
【００６４】
これに対し、酸素過不足量Ｏ２ＩＮがゼロよりも小さく、高速成分は放出されると判断されたときは、ルーチンはステップＳ３３に進み、高速成分ＨＯ２が次式（２）、
ＨＯ２＝ＨＯ２ｚ＋Ｏ２ＩＮ×Ａ  ・・・  （２）
Ａ＝高速成分ＨＯ２の酸素放出率
により演算される。
【００６５】
ステップＳ３４、Ｓ３５では、演算されたＨＯ２が高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸを超えていないかどうか、最小容量ＨＯ２ＭＩＮ、例えばＨＯ２ＭＩＮ＝０よりも小さくなっていないかどうかが判断される。
【００６６】
高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸを超えているときは、ルーチンはステップＳ３６に進み、高速成分ＨＯ２として貯蔵されず触媒に流入するオーバーフロー酸素量（過剰量）ＯＶＥＲＦＬＯＷが次式（３）、
ＯＶＥＲＦＬＯＷ＝ＨＯ２−ＨＯ２ＭＡＸ  ・・・  （３）
により演算される。この場合、高速成分ＨＯ２は最大容量ＨＯ２ＭＡＸに制限される。
【００６７】
高速成分ＨＯ２が最小容量ＨＯ２ＭＩＮよりも小さいときは、ルーチンはステップＳ３７に進み、高速成分ＨＯ２の一部として貯蔵されなかったオーバーフロー酸素量（不足量）ＯＶＥＲＦＬＯＷが次式（４）、
ＯＶＥＲＦＬＯＷ＝ＨＯ２−ＨＯ２ＭＩＮ  ・・・  （４）
により演算される。この場合、高速成分ＨＯ２は最小容量ＨＯ２ＭＩＮに制限される。ここでは最小容量ＨＯ２ＭＩＮとしてゼロを与えているので、全ての高速成分ＨＯ２が放出されたときに不足する酸素量が負のオーバーフロー酸素量として演算される。
【００６８】
高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸと最小容量ＨＯ２ＭＩＮの間にあるときは、触媒３に流入する排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮはすべて高速成分ＨＯ２として貯蔵され、オーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷにはゼロがセットされる。
【００６９】
高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸよりも大きい、あるいは最小容量ＨＯ２ＭＩＮよりも大きいとき、高速成分ＨＯ２から溢れたオーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷは低速成分ＬＯ２として貯蔵される。
【００７０】
図８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を示す。このサブルーチンでは、高速成分ＨＯ２から溢れたオーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき低速成分ＬＯ２が演算される。
【００７１】
このサブーチンによると、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＝低速成分の酸素貯蔵放出率
により演算される。ただし、
ここで、低速成分の酸素貯蔵放出率Ｂは１よりも小さい正の値にセットされるが、実際は貯蔵と放出で異なる特性を有する。さらに、実際の貯蔵放出率は触媒温度ＴＣＡＴ及び低速成分ＬＯ２の影響を受けるので、貯蔵率と放出率をそれぞれ可変に設定しても良い。この場合、オーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが正のときは酸素が過剰であり、このときの酸素貯蔵率は例えば触媒温度が高くなるほどまた低速成分ＬＯ２が小さいほど大きな値に設定される。また、オーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが負のときは、酸素が不足しており、このときの酸素放出率は例えば触媒温度ＴＣＡＴが高くなるほどまた低速成分ＬＯ２が大きくなるほど大きな値に設定される。
【００７２】
ステップＳ４２、Ｓ４３では、高速成分ＨＯ２が演算されるときと同様に、演算された低速成分ＬＯ２が最大容量ＬＯ２ＭＡＸを超えているかどうか、あるいは最低容量ＬＯ２ＭＩＮ、例えばゼロよりも小さいかどうかが判断される。
【００７３】
最大容量ＬＯ２ＭＡＸを超えている場合は、ルーチンはステップＳ４４に進み、低速成分ＬＯから溢れる酸素過不足量Ｏ２ＯＵＴが次式（６）、
ＬＯ２ＯＵＴ＝ＬＯ２−ＬＯ２ＭＡＸ  ・・・  （６）
により演算され、低速成分ＬＯ２が最大容量ＬＯ２ＭＡＸに制限される。酸素過不足量Ｏ２ＯＵＴは触媒３の下流に流出する。
【００７４】
低速成分ＬＯ２が最小容量ＬＯ２ＭＩＮよりも小さい場合は、ルーチンはステップＳ４５に進み、低速成分ＬＯ２が最小容量ＬＯ２ＭＩＮに制限される。
【００７５】
次に、コントローラ６により実行される酸素ストレージ量の演算値のリセットについて説明する。所定の条件で酸素ストレージ量の演算値あるいは推定値をリセットすることにより、それまでに蓄積された演算誤差が除去され、酸素ストレージ量の演算精度を向上させることができる。
【００７６】
図９はリセット条件の判断ルーチンの詳細を示す。このルーチンは酸素ストレージ量（高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２）のリセットするための条件が成立したかどうかを触媒３下流で測定された排気空燃比から判断し、これに応じてフラグＦｒｉｃｈ、フラグＦｌｅａｎをセットする。
【００７７】
まず、ステップＳ５１では、触媒３下流の排気空燃比を検出するリア酸素センサ５の出力が読み込まれる。次に、ステップＳ５２では、リア酸素センサ出力ＲＯ２がリーン判定しきい値ＬＤＴと比較され、ステップＳ５３ではリア酸素センサ出力ＲＯ２がリッチ判定しきい値ＲＤＴと比較される。
【００７８】
これら比較の結果、リア酸素センサＲＯ２がリーン判定しきい値ＬＤＴよりも小さいときは、ルーチンはステップＳ５４に進み、フラグＦｌｅａｎに酸素ストレージ量のリーンリセット条件が成立したことを示す「１」がセットされる。これに対し、リア酸素センサ出力ＲＯ２がリッチ判定しきい値ＲＤＴを超えているときは、ルーチンはステップＳ５５に進み、フラグＦｒｉｃｈに酸素ストレージ量のリッチリセット条件が成立したことを示す「１」がセットされる。
【００７９】
リア酸素センサ出力ＲＯ２がリーン判定しきい値ＬＤＴとリッチ判定しきい値ＲＤＴの間にあるときは、ルーチンはステップＳ５６に進み、フラグＦｌｅａｎとＦｒｉｃｈにはリーンリセット条件及びリッチリセット条件が不成立であることを示す「０」がセットされる。
【００８０】
図１０は酸素ストレージ量のリセットを行うためのルーチンを示す。
【００８１】
図１０によれば、ステップＳ６１、Ｓ６２では、フラグＦｌｅａｎ、Ｆｒｉｃｈの値の変化に基づきリーンリセット条件あるいはリッチリセット条件が成立したかどうかが判断される。
【００８２】
フラグＦｌｅａｎが「０」から「１」に変化し、リーンリセット条件が成立したと判断されたときは、ルーチンはステップＳ６３に進み、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２は最大容量ＨＯ２ＭＡＸにリセットされる。このとき、低速成分ＬＯ２のリセットは行われない。これに対し、フラグＦｒｉｃｈが「０」から「１」に変化し、リッチリセット条件が成立したと判断されたときは、ルーチンはステップＳ６４に進み、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２はそれぞれ最小容量ＨＯ２ＭＩＮ、ＬＯ２ＭＩＮにリセットされる。
【００８３】
リーンリセット条件のリセットが上述のように行われるのは、低速成分ＬＯ２の酸素貯蔵速度が遅く、たとえ低速成分ＬＯ２が最大容量に達していなくても高速成分ＨＯ２が最大容量に達していれば触媒下流に酸素が溢れるからである。この場合、触媒下流の排気空燃比はリーンになり、少なくとも高速成分ＨＯ２は最大容量に達していると考えられる。
【００８４】
触媒下流の排気空燃比がリッチになったときは、酸素は低速成分ＬＯ２から放出されていない。したがって、この場合、酸素が放出されていないことから、高速成分ＨＯ２、低速成分ＬＯ２ともに最小容量になっていると考えられる。
【００８５】
次に、コントローラ６が行う空燃比制御（酸素ストレージ量一定制御）について説明する。
【００８６】
図１１は推定あるいは演算された酸素ストレージ量に基づき目標空燃比を演算するためのルーチンを示す。
【００８７】
これによると、ステップＳ７１では、現在の酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２が読み込まれる。ステップＳ７２では、現在の高速成分ＨＯ２と高速成分の目標値ＴＧＨＯ２との偏差ＤＨＯ２（＝触媒３が必要とする酸素過不足量）が演算される。高速成分の目標値ＴＧＨＯ２は例えば高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸの半分に設定される。
【００８８】
ステップＳ７３では、演算された偏差ＤＨＯ２が空燃比相当値に変換され、エンジン１の目標空燃比Ｔ−Ａ／Ｆがセットされる。
【００８９】
したがって、このルーチンによれば、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２が目標値よりも少ないときは、エンジン１の目標空燃比はリーンに設定され、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２が増大される。これに対し、高速成分ＨＯ２が目標値を超えている場合は、エンジン１の目標空燃比はリッチに設定され、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２が減らされる。このように目標空燃比を制御することによって高速成分が制御される。
【００９０】
次に、上記制御により行われる全体的な作用を説明する。
【００９１】
本発明に係る排気浄化装置においては、エンジン１が始動されると触媒３の酸素ストレージ量の演算が開始され、触媒が最大の転換効率を維持することを目的として触媒３の酸素ストレージ量が一定となるようにエンジン１の空燃比が制御される。
【００９２】
触媒３の酸素ストレージ量は計測された触媒３に流入する排気の空燃比と[吸入空気量に基づき推定され、酸素ストレージ量の演算は、高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２の特性に合わせ、高速成分ＨＯ２の演算と低速成分ＬＯ２に分けられる。
【００９３】
演算は高速成分と低速成分の特徴の特定のモデルに応じて行われる。具体的には、酸素貯蔵時は、高速成分ＨＯ２が優先して貯蔵され、高速成分ＨＯ２としてもはや酸素を貯蔵できなくなったときにのみ低速成分ＬＯ２が貯蔵され始めるとして演算が行われる。また、演算では、酸素放出時は、低速成分ＬＯ２と高速成分ＨＯ２の比（ＬＯ２／ＨＯ２）が所定のしきい値ＡＲよりも小さいときは酸素が高速成分から優先的に放出されるとされる。比ＬＯ２／ＨＯ２が所定値ＡＲに達したら、酸素はこの比ＬＯ２／ＨＯ２を一定に保つように低速成分ＬＯ２、高速成分ＨＯ２の両方から放出されるとされる。
【００９４】
演算された酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２が目標値よりも大きいときは、コントローラ６はエンジン１の空燃比をリッチに制御し高速成分を減少させる、目標値よりも小さいときは空燃比をリーンに制御し高速成分ＨＯ２を増大させる。
【００９５】
この結果、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２は目標値に制御される。これにより、たとえ触媒３に流入する排気の空燃比が理論空燃比からずれたとしても、酸素が直ちに高い応答性を有する高速成分ＨＯ２の一部として貯蔵あるいは高速成分ＨＯ２から放出される。このようにして触媒雰囲気は理論空燃比に修正され、触媒３の転換効率は最大に維持される。
【００９６】
演算誤差が蓄積されると、演算される酸素ストレージ量が実際の酸素ストレージ量からずれる。しかし、触媒下流の排気がリッチあるいはリーンになったときに酸素ストレージ量（高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２）をリセットすることができ、演算値あるいは推定値と実際の酸素ストレージ量とのずれは修正される。
【００９７】
図１２は上記酸素ストレージ一定制御が行われたときに高速成分ＨＯ２がどのように変化するかを示したものである。
【００９８】
この場合、時刻ｔ１では、リア酸素センサ５の出力がリーン判定しきい値よりも小さくなり、リーンリセット条件が成立するので、高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸにリセットされる。しかしながら、この時点では低速成分ＬＯ２は必ずしも最大になっていないので、低速成分のリセットは実行されない。図１２には低速成分ＬＯ２は示されていない。
【００９９】
時刻ｔ２、ｔ３では、リア酸素センサ５がリッチ判定しきい値よりも大きくなり、リッチリセット条件が成立するので、酸素ストレージ量の高速成分が最小容量、例えばゼロにリセットされる。このとき低速成分ＬＯ２も最小容量にリセットされる。
【０１００】
このように、触媒３の下流の排気の空燃比がリッチあるいはリーンになったときに酸素ストレージ量の演算値または推定値のリセットが行われる。実際の酸素ストレージ量からのずれが修正されるので、触媒の酸素ストレージ量の演算精度が向上し、酸素ストレージ量を一定に保つための空燃比制御の精度が向上し、触媒の転換効率が高いレベルに保たれる。
【０１０１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【０１０２】
第２の実施形態に係る排気浄化装置の構成は図２に示した構成と同じであるが、コントローラ６により実行される処理が異なる。特に、酸素ストレージ量の演算あるいは推定方法に関して違いがある。この第２の実施形態では、触媒３における酸素の貯蔵速度が酸素ストレージ量の高速成分の低速成分に対する比に応じて決定される。具体的には、先の実施形態では高速成分の貯蔵速度は固定値であったが、第２の実施形態では、高速成分の貯蔵速度が高速成分の低速成分に対する比に応じて決定される。
【０１０３】
コントローラ６により実行される制御を図１３のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１０４】
コントローラ６は、ラムダコントロール条件（所定の空燃比制御条件）が成立したときに、触媒３上流のフロントＡ／Ｆセンサ４からの信号に基づき、ラムダコントロールを行う。ラムダコントロールとは、触媒３上流の排気空燃比の平均が理論空燃比となるように空燃比フィードバック補正係数αが演算され、基本燃料噴射量Ｔｐがこの補正係数αにより補正されることを意味する。
【０１０５】
ここで、触媒３上流のセンサ４がＡ／Ｆセンサであるので、比例分と積分分は、
比例分＝比例ゲイン×Δ（Ａ／Ｆ）
積分分＝積分ゲイン×ΣΔ（Ａ／Ｆ）
Δ（Ａ／Ｆ）＝空燃比偏差（＝実排気空燃比−理論空燃比）
により演算され、比例積分制御はそれらの合計をα（＝比例分＋積分分）として行われる。
【０１０６】
図１３に示す制御はラムダコントロールに関係なく所定間隔（例えば、１０ミリ秒）で実行される。
【０１０７】
まず、ステップＳ１０１で、冷却水温など条件から触媒３が活性化しているかどうか判断される。触媒３が活性化していない場合は、触媒３の酸素ストレージ能力が有効でないので、処理を終了する。
【０１０８】
触媒３が活性化している場合は、ルーチンはステップＳ１０２に進み、フロントＡ／Ｆセンサ４の出力に基づき図１５に示す参照テーブルから排気の過不足酸素濃度ＦＯ２が読み込まれる。
【０１０９】
ここで、排気の過不足酸素濃度ＦＯ２は図１４に示すように空燃比がストイキのときの酸素濃度に対する相対的な酸素濃度である。このため、空燃比がストイキのときにＦＯ２はゼロとなる。排気空燃比がリーンのときは、酸素濃度が理論空燃比での酸素濃度よりも高くなるので、ＦＯ２は正となる。逆に、排気空燃比がリッチのときは、酸素濃度は理論空燃比での酸素濃度よりも低くなるので、ＦＯ２は負となる。
【０１１０】
ここで、フロント空燃比センサが測定可能な範囲は図１４に示すように限られている。したがって、燃料カット中は燃比が空燃比測定可能範囲の外側になるほどリーンになるため、燃料カット中の空燃比、したがって燃料カット中の過不足酸素濃度をフロントＡ／Ｆセンサ出力に基づき演算することができない。
【０１１１】
しかしながら、空気と燃料の混合気を燃焼させるときに要求される空燃比は所定範囲にあり、要求空燃比をカバーするＡ／Ｆセンサを用いれば、測定範囲の外側のリーン空燃比は燃料カット中にのみ生じる。したがって、少なくとも要求空燃比をカバーするのに十分なＡ／Ｆセンサが設けられ、空燃比が測定範囲外のリーンであるときは、図１４に示すように大気に対応する値（＝２０．９％）が過剰酸素濃度ＦＯ２として用いられる。これにより、過剰酸素濃度は燃料カット中であっても演算することができる。
【０１１２】
図１３に戻り、ステップＳ１０３では、触媒下流のリア酸素センサ５の出力（ＲＯ２）がリッチ判定しきい値ＲＤＴと比較される。リア酸素センサ出力ＲＯ２がリッチ判定しきい値ＲＤＴよりも大きいとき、即ち、排気空燃比がリッチのときは、触媒３の酸素ストレージ量はゼロであるとされる。この場合、触媒３はもはや触媒下流の空燃比を理論空燃比に維持していないので、ルーチンはステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、高速成分ＨＯ２、低速成分ＬＯ２双方ともゼロにリセットされる。
【０１１３】
これに対し、リア酸素センサ出力ＲＯ２がリッチ判定しきい値ＲＤＴよりも大きくないときは、ルーチンはステップＳ１０５に進み、リア酸素センサ出力ＲＯ２がリーン判定しきい値ＬＤＴよりも小さいか、すなわち排気空燃比がリーンか判断される。リーンでないとき、すなわち触媒３下流の排気空燃比が理論空燃比に等しいときは、触媒３上流の排気空燃比の変動による酸素は触媒３により吸収されているとし、ルーチンはステップＳ１０６、Ｓ１０７に進む。
【０１１４】
ここではラムダコントロールが行われているか否かに関係なくルーチンはステップＳ１０６、Ｓ１０７に進むが、いずれの場合であっても、触媒３の下流の排気空燃比は理論空燃比である。
【０１１５】
ステップＳ１０６では、高速成分ＨＯ２が次式（７）、
ＨＯ２＝ＨＯ２ｚ＋Ａ２×ＦＯ２×Ｑ×ｔ
ＨＯ２ｚ＝高速成分の前回の計算値、
ＦＯ２＝過不足酸素濃度、
Ｑ＝排気流量（吸入空気流量で代用）
ｔ＝サイクル時間（１０ミリ秒）
により演算される。
【０１１６】
式（７）の右辺第２項のＦＯ２×Ｑ×ｔは単位サイクル時間における過不足酸素量（すなわちＯ２ＩＮ）である。サイクル時間あたりの高速成分として貯蔵あるいは放出される酸素の量は酸素貯蔵速度あるいは放出速度を示す係数Ａ２を掛けることで演算される。そして酸素ストレージ量の高速成分はこれを高速成分の前回値ＨＯ２ｚに加算することにより演算される。
【０１１７】
式（７）の右辺は単位サイクル時間における過不足酸素量、ＦＯ２×Ｑ×ｔを含んでいる。過不足酸素量は理論空燃比における酸素量を中心とする。言い換えれば、酸素が過剰のときは、式（７）の右辺第２項は単位サイクル時間に高速成分として貯蔵される酸素の量を表しており、酸素が不足するときは、式（７）の右辺第２項は単位サイクル時間に高速成分から放出される酸素の量を表している。第２項の係数Ａ２は酸素が過剰なときの酸素貯蔵速度あるいは酸素が不足するときの酸素放出速度を決定する。
【０１１８】
ステップＳ１０７では、酸素ストレージ量の低速成分ＬＯ２が酸素貯蔵の反応速度に基づき演算される。
【０１１９】
ここで、酸素ストレージ材における酸素貯蔵の反応を、
Ｒ＋Ｏ2→ＲＯ2
Ｒ＝化学結合により酸素を吸収する物質（例えばセリウム）
とすると、反応係数ｋは、
ｋ＝［Ｒ］×［Ｏ2］／［ＲＯ2］
［Ｒ］＝物質Ｒの量
［Ｏ2］＝過剰酸素濃度
［ＲＯ2］＝酸素ストレージ量の低速成分
となる。
【０１２０】
酸素吸収反応の速度は過剰酸素濃度（［Ｏ2］）に比例する。速度はまた酸素を貯蔵する物資の量（［Ｒ］）、すなわち低速成分の最大容量ＬＯ２ＭＡＸと酸素ストレージ量の低速成分ＬＯ２ｚの差にも比例する。速度は現在の酸素ストレージ量の低速成分（［ＲＯ2］）に反比例する。したがって、反応速度ｋは次式（８）、
0003690347.tif 000002
ｄ＝反応速度係数
により表すことができる。
【０１２１】
この反応速度ｋ（ｋ≦１）を用いて、酸素ストレージ量の低速成分ＬＯ２は次式（９）、
0003690347.tif 000003
ＬＯ２ｚ＝低速成分の前回の演算値
ｃ＝定数
Ｑ＝排気流量（吸入空気流量で代用）
ｔ＝サイクル時間（１０ミリ秒）
により演算される。上記反応係数ｋは簡単に一定値としてもよい。
【０１２２】
ここで、式（９）の右辺第２項のＦＯ２×Ｑ×ｔ−Ａ２×ＦＯ２×Ｑ×ｔは単位サイクル時間に低速成分に溢れる過不足酸素量である。このため、式（９）のＦＯ２×Ｑ×ｔ−Ａ２×ＦＯ２×Ｑ×ｔの項は式（７）の第２項のＦＯ２×Ｑ×ｔの項に類似している。これに酸素貯蔵あるいは酸素放出の速度を決定する定数ｃ×ｋを掛けることにより、単位サイクル時間に酸素ストレージ材に貯蔵あるいは酸素ストレージ材から放出される酸素量が演算される。第２項を前回値ＬＯ２ｚに加えることにより酸素ストレージ量の低速成分が求まる。
【０１２３】
Ａ２×ＦＯ２×Ｑ×ｔは単位サイクル時間に高速成分から放出される酸素量である。ＦＯ２×Ｑ×ｔは単位サイクル時間の過不足酸素量である。なぜ単位サイクル時間における低速成分として貯蔵、放出される酸素量が式（９）においてＡ２×ＦＯ２×Ｑ×ｔとＦＯ２×Ｑ×ｔとの差に基づき演算されるかというと、貴金属と酸素ストレージ材による酸素の貯蔵は別々に行われると考えられるが、貴金属による酸素の貯蔵は酸素ストレージ材による酸素の貯蔵よりも優先して起こると考えられるからである。
【０１２４】
ステップＳ１０５で触媒下流の排気がリーンになると、ステップＳ１０６、Ｓ１０７が飛ばされ、ルーチンはステップＳ１０８に進む。
【０１２５】
ステップＳ１０８では、ラムダコントロールが行われているかどうかが判断される。既に知られているとおり、ラムダコントロールは触媒上流のフロントＡ／Ｆセンサ４が活性化したときに開始される。また、ラムダコントロールは燃料カット中やエンジン高負荷時に停止される。
【０１２６】
ラムダコントロールが行われていれば、ステップＳ１０９及びその後に続くステップのＰＩＤ制御に進み、ラムダコントロールが行われていなければステップＳ１０９及びその後に続くステップは実行されない。一旦触媒が活性化すると高速成分ＨＯ２の演算は常に行う。しかし、高速成分を目標値に一致させるフィードバック制御、すなわち高速成分が所定の目標値に一致するように行われる空燃比制御は、ラムダコントロールが行われている場合に限定される。
【０１２７】
ステップＳ１０９では、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２と、その目標値、例えば高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸの１／２との差（偏差ＤＨＯ２）が式（１０）、
ＤＨＯ２＝ＨＯ２−ＨＯ２ＭＡＸ／２  ・・・  （１０）
により演算される。
【０１２８】
ステップＳ１１０、Ｓ１１１、Ｓ１１２では、フィードバック量Ｈの比例分Ｈｐ、積分分Ｈｉ及び微分分Ｈｄがそれぞれ式、
Ｈｐ＝比例ゲイン×ＤＨＯ２
Ｈｉ＝積分ゲイン×ΣＤＨＯ２
Ｈｄ＝微分ゲイン×（ＤＨＯ２−ＤＨＯ２ｚ）／ｔ
ｔ＝サイクル時間（１０ミリ秒）
により演算される。
【０１２９】
ステップＳ１１３ではＨｐ、Ｈｉ及びＨｄを足して得られる値を燃料補正量Ｈ（フィードバック量）にセットされ、図１３の処理を終了する。
【０１３０】
上記高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸは実験により求められる固定値である。
【０１３１】
このようにして得られた燃料補正量Ｈを用い、シーケンシャル噴射時の燃料噴射パルス幅Ｔｉが、例えば、式（１１）、
Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＹＦＢＹＡ×α×Ｈ×２＋Ｔｓ  ・・・  （１１）
Ｔｐ＝基本噴射パルス幅
ＴＦＢＹＡ＝目標当量比
α＝空燃比フィードバック補正係数
Ｔｓ＝噴射パルス幅補正分
により演算される。
【０１３２】
図２における燃料噴射バルブ１３は、気筒ごとにエンジン２回転につき１回、所定の噴射タイミングで時間Ｔｉだけ開かれ、吸気通路７に燃料が噴射される。
【０１３３】
ここで式（１１）の右辺のＴｐ、ＴＦＢＹＡ、α及びＴｓは従来と同じであり、例えば、燃料カット中αは１．０に、ラムダコントロール時にＴＦＢＹＡは１．０となる。Ｔｓはバッテリ電圧に応じた噴射パルス幅補正分である。
【０１３４】
次に、図１６のフローチャートを参照しながら上記係数Ａ２の設定について説明する。このフローチャートは所定間隔、例えば１０ミリ秒で実行される。
【０１３５】
図１６において、ステップＳ１２１では、触媒３上流の過不足酸素濃度ＦＯ２、高速成分の前回値ＨＯ２及び低速成分の前回値ＬＯ２ｚが読み込まれる。図１３の処理を始めて実行した後にＨＯ２、ＬＯ２の値がそれぞれＨＯ２ｚ、ＬＯ２ｚに２回目の処理の準備としてセットされる。したがって、図１６のステップＳ１２３やＳ１２４は図１３の処理が始めて実行される前には実行することができない。図１３の処理が始めて実行されるときは、所定の初期値がＨＯ２ｚ、ＬＯ２ｚの代わりに用いられる。
【０１３６】
ステップＳ１２２では、過不足酸素濃度ＦＯ２がゼロと比較される。ＦＯ２がゼロよりも大きいときは、酸素が放出されると判断し、ステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３では、酸素ストレージ量の低速成分の高速成分に対する比であるＬＯ２ｚ／ＨＯ２ｚが所定値（しきい値）ＡＲと比較される。比ＬＯ２ｚ／ＨＯ２ｚが所定値ＡＲを超えている場合は、ルーチンはステップＳ１２４に進み、ＨＯ２ｚ／ＬＯ２ｚが高速成分からの酸素放出速度であるとして定数Ａ２に代入される。
【０１３７】
ここで、ＨＯ２ｚ／ＬＯ２ｚを高速成分からの酸素放出速度として用いるのは次の理由による。
【０１３８】
貴金属や酸素ストレージ材が単独で用いられるとき、酸素放出速度は過不足酸素濃度ＦＯ２と貴金属あるいは酸素ストレージ材に貯蔵されている酸素の分圧に依存する。酸素ストレージ量、そして貴金属と酸素ストレージ材の両方が存在するときの各成分（貴金属及び酸素ストレージ材）の最終的な酸素放出速度は両成分の比により決まる。言い換えれば、高速成分からの酸素放出速度はＨＯ２ｚ／ＬＯ２ｚに比例する。
【０１３９】
低速成分の最大容量は高速成分の最大容量よりも略１０倍大きいので、ステップＳ１２４におけるＨＯ２ｚ／ＬＯ２ｚは１／１０（１．０よりも小さい値）に略等しい値となる。
【０１４０】
ステップＳ１２３でＨＯ２ｚ／ＬＯ２ｚではなくＬＯ２ｚ／ＨＯ２ｚを所定値と比較しているのは、この値は大きく比較しやすいからである。勿論ＨＯ２ｚ／ＬＯ２ｚを用いてもよいことはわかる。
【０１４１】
ＬＯ２ｚ／ＨＯ２ｚが所定値ＡＲよりも小さいときは、ルーチンはステップＳ１２３からステップＳ１２５に進み、係数Ａ２は１．０にセットされる。ここで、ＬＯ２ｚ／ＨＯ２ｚが所定値ＡＲよりも小さいときは、それは単位サイクル時間における貴金属及び酸素ストレージ材からの酸素放出量の合計（演算値）が触媒から実際に放出される酸素の量よりも大きく、実際の状態を表していない。この場合、ＨＯ２ｚ／ＬＯ２ｚはもはや高速成分からの酸素放出速度として用いることができない。代わりに、高速成分としてのみ酸素が放出されるとみなし、このときの高速成分の酸素放出速度（即ち１．０）を係数Ａ２に代入する。このとき高速成分の酸素放出速度は最大となる。
【０１４２】
図１７（Ａ）は触媒３に流入する排気の空燃比がリーンからリッチに変更された場合に触媒３前後の排気空燃比がどのように変化するかを示す。図１７（Ｂ）及び１７（Ｃ）は触媒３に流入する排気の空燃比がリッチからリーンに変更された場合に酸素ストレージ量がどのように変化するかを示す。
【０１４３】
この場合、コントローラ６においては、図１７（Ｂ）に示すように単位サイクル時間に酸素量Ａ２×ＦＯ２×Ｑ×ｔが高速成分から放出され、図１７（Ｃ）に示すように単位サイクル時間に酸素量ｃ×ｋ×（ＦＯ２×Ｑ×ｔ−Ａ２×ＦＯ２×Ｑ×ｔ）が低速成分から放出されるとして演算が実行される。燃料カットからの復帰時等、二つの演算値の合計が、図１７（Ａ）に示す空燃比偏差Ｃから演算される実際に触媒から放出される酸素量よりも大きくなる場合がある。この場合、低速成分から放出される酸素量を無視して高速成分の酸素放出速度が設定される。
【０１４４】
図１６に戻り、ＦＯ２がゼロよりも小さいときは、酸素が貯蔵されると判断し、ルーチンはステップＳ１２６に進む。ステップＳ１２６では、ステップＳ１２４と同様に、ＨＯ２ｚ／ＬＯ２ｚが高速成分の酸素貯蔵速度として係数Ａ２に代入される。
【０１４５】
第１の実施形態では、貯蔵時、高速成分が最大容量に達するまでは全ての酸素が高速成分として貯蔵されるとしていた。しかしながら、実際には、高速成分がまだ最大容量に達していなくても触媒に流入する酸素の全ては高速成分として貯蔵されない。
【０１４６】
このように、本実施形態のように酸素放出時だけでなく酸素貯蔵時も高速成分の低速成分に対する比に基づき酸素放出速度を演算すれば、高速成分をさらに高い精度で演算することができる。高速成分として貯蔵されなかった酸素の一部は低速成分として貯蔵され、残りは触媒の下流に放出される。
【０１４７】
このように、本実施形態では、高速で貯蔵放出される触媒の酸素ストレージ量の高速成分と、低速で貯蔵放出される触媒の酸素ストレージ量の低速成分とで演算を分けて行うようにしたことにより、高速成分の低速成分に対する比ＨＯ２ｚ／ＬＯ２ｚに基づき高速成分の酸素放出速度を正確に演算することができる。したがって、酸素ストレージ量の高速成分の演算精度を向上させることができる。
【０１４８】
触媒から酸素が放出されるときで酸素ストレージ量の低速成分と高速成分の比ＬＯ２ｚ／ＨＯ２ｚが所定値（しきい値）よりも小さいときは、演算された両成分の酸素放出量の合計が実際に触媒から放出される酸素量よりも大きくなることが起こりうる。この場合、実際の状態を表していない。この場合は、高速成分の酸素放出速度が低速成分を無視して設定され、実際の状態を良く近似することができる。
【０１４９】
酸素が貯蔵されるとき、酸素は貴金属と酸素ストレージ材に別々に貯蔵されるが、まず貴金属によって排気から酸素が取り除かれ、次に酸素ストレージ材によって残りの酸素が取り除かれるとする演算が実際の状態に合うと考えられる。このことは酸素の放出にも当てはまる。したがって、この実施形態では、所定時間ｔにおける過不足酸素量（ＦＯ２×Ｑ×ｔ）に基づき所定時間ｔにおける貴金属の酸素貯蔵量あるいは酸素放出量（Ａ２×ＦＯ２×Ｑ×ｔ）が推定される。そして、残りの値（ＦＯ２×Ｑ×ｔ−Ａ２×ＦＯ２×Ｑ×ｔ）に基づき、所定時間における酸素ストレージ材の酸素貯蔵量あるいは酸素放出量が演算あるいは推定される。残りの値は所定時間における過不足酸素量から所定時間におけるこの高速成分の酸素貯蔵放出量を減じることで得ることができる。このようにして、各成分の正確な推定を行うことができる。
【０１５０】
高速成分ＨＯ２が演算され、ＨＯ２が所定の目標値、例えばＨＯ２ＭＡＸの１／２となるように空燃比が制御される。これにより目標値への収束が速まり、したがって短時間の排気性能には寄与しない低速成分の影響を排除できる。
【０１５１】
所定時間における低速成分の酸素貯蔵量あるいは酸素放出量は、所定時間における過不足酸素量から所定時間における高速成分の酸素貯蔵放出量を減じて得られる値（ＦＯ２×Ｑ×ｔ−Ａ２×ＦＯ２×Ｑ×ｔ）に基づき演算あるいは推定される。しかしながら、所定時間における低速成分の酸素貯蔵量あるいは酸素放出量は、所定時間における過不足酸素量（ＦＯ２×Ｑ×ｔ）に基づき演算するようにしても良い。
【０１５２】
本願が優先権を主張する日本国特許出願Ｐ２０００−３４０４６（２０００年２月１０日出願）及びＰ２０００−２６２８４（２０００年２月３日出願）の全内容はここに引用例として包含される。
【０１５３】
本発明の具体的な実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。上記教示に基づく上記実施形態の改変は当業者であれば想到しうることであろう。本発明の範囲はこの後のクレームにより定められる。
【０１５４】
【産業上の利用可能性】
上述の通り、排気通路に酸素を貯蔵する触媒を備えたエンジンの排気浄化装置に有用である。触媒の酸素貯蔵量が正確に演算されるので、酸素ストレージ量を一定に保つ制御精度を向上させることができ、排気触媒の浄化性能を高いレベルに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  排気空燃比をリッチからリーンに切り換えたときの触媒前後の排気空燃比の測定結果を示す。
【図２】  本発明の実施形態に係る排気浄化装置の概略図である。
【図３】  触媒の酸素放出特性を示す図である。
【図４】  触媒の酸素ストレージ量を演算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図５】  触媒に流入する排気の酸素過不足量を演算するためのサブルーチンを示したフローチャートである。
【図６】  高速成分の酸素放出率を演算するためのサブルーチンを示したフローチャートである。
【図７】  酸素ストレージ量の高速成分を演算するためのサブルーチンを示したフローチャートである。
【図８】  酸素ストレージ量の低速成分を演算するためのサブルーチンを示したフローチャートである。
【図９】  リセット条件を判断するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】  演算された酸素ストレージ量にリセットを行うためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】  酸素ストレージ量に基づき目標空燃比を演算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１２】  酸素ストレージ量が一定に制御されたときにリア酸素センサ出力、高速成分がどのように変化するかを示した図である。
【図１３】  酸素ストレージ量の演算を行う本発明の第２の実施形態を示し、酸素ストレージ量に基づく燃料補正制御を示す。
【図１４】  広域空燃比センサの出力と過不足酸素濃度との関係を示す特性図である。
【図１５】  過不足酸素濃度の参照テーブルである。
【図１６】  係数Ａ２の設定を説明するためのフローチャートである。
【図１７】  （Ａ）は触媒前後の空燃比の変化を示す図、（Ｂ）と（Ｃ）は排気空燃比がリーンからリッチに切り換えられたときの酸素ストレージ量を示す図である。
【図１】
0003690347.tif 000004
【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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