(57)【要約】【課題】触媒が劣化しても空燃比の補正を可能とし、排気を更に浄化可能とすること。【解決手段】排気浄化装置は、排気通路３に直列に設けられる前段触媒コンバータ１６及び後段触媒コンバータ１７と、前段触媒コンバータ１６の上流側に設けられる第１酸素センサ２３と、後段触媒コンバータ１７の上流側かつ前段触媒コンバータ１６の下流側に設けられる第２酸素センサ２４と、後段触媒コンバータ１７の下流側に設けられる第３酸素センサ２５と、電子制御装置（ＥＣＵ）３０とを備える。ＥＣＵ３０は、第１及び第２の酸素センサ２３，２４の検出値に基づき空燃比を理論空燃比にフィードバック制御し、その制御実行中に、第１及び第２の酸素センサ２３，２４の検出値に基づき前段触媒コンバータ１６の劣化を判定し、劣化と判定したときは、第３酸素センサ２５の検出値に基づき上記フィードバック制御を補正する。【選択図】        図１
2006233775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排気通路へ排出される排気を浄化する排気浄化装置であって、
前記排気通路に設けられる前段触媒と、
前記前段触媒の下流側にて前記排気通路に設けられる後段触媒と、
前記前段触媒の上流側にて排気中の酸素濃度を検出するための前段上流側酸素濃度検出手段と、
前記後段触媒の上流側かつ前記前段触媒の下流側にて排気中の酸素濃度を検出するための前段下流側酸素濃度検出手段と、
前記後段触媒の下流側にて排気中の酸素濃度を検出するための後段下流側酸素濃度検出手段と、
前記前段上流側酸素濃度検出手段及び前記前段下流側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて前記内燃機関の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するための空燃比制御手段と、
前記フィードバック制御の実行中に、前記前段上流側酸素濃度検出手段及び前記前段下流側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて前記前段触媒の劣化を判定するための劣化判定手段と、
前記前段触媒が劣化と判定されたとき、前記後段下流側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて前記フィードバック制御を補正するための劣化時補正手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記空燃比制御手段は、前記前段下流側酸素濃度検出手段の検出値に基づいてフィードバック補正量を算出し、そのフィードバック補正量に基づいて前記フィードバック制御を実行し、
前記劣化時補正手段は、前記後段下流側酸素濃度検出手段の検出値が所定範囲の値となるように劣化時補正量を算出し、その劣化時補正量に基づいて前記フィードバック制御を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関から排気通路へ排出される排気を浄化する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、例えば、下記の特許文献１及び２に記載される装置がある。特許文献１に記載される空燃比制御装置は、エンジンの排気通路に設けられる一つの排気浄化触媒と、その触媒の上流側に取り付けられる上流側空燃比センサと、その触媒の下流側に取り付けられる下流側空燃比センサとを備える。そして、この装置は、上流側空燃比センサにより検出される上流側排気空燃比から、排気浄化触媒の酸素吸脱量を推定し、この酸素吸脱量を積算することで排気浄化触媒に吸蔵される酸素吸蔵量を推定する。また、この装置は、排気浄化触媒がその能力限界まで酸素を吸蔵しきっていることを示す最大吸蔵可能酸素量を、下流側空燃比センサの検出結果に基づいて更新する。そして、この装置では、上記推定される酸素吸蔵量に対して上側閾値と下側閾値が設定され、推定される酸素吸蔵量が上側閾値と下側閾値との間にあるときは、空燃比を一定に制御し、推定される酸素吸蔵量が上側閾値より大きいときは、空燃比をリッチに制御し、下側閾値よりも小さいときは、空燃比をリーンに制御するようになっている。これにより、排気浄化触媒の酸素吸蔵量を、上側閾値と下側閾値の間で変動させて排気浄化触媒の活性化を促進し、その浄化性能を高く維持するようにしている。
【０００３】
特許文献２に記載される触媒コンバータ装置の劣化診断装置は、内燃機関の排気通路の上流側に装着される予備触媒コンバータ装置と、排気通路の下流側に装着される主触媒コンバータ装置と、予備触媒コンバータ装置の上流側に装着される第１の空燃比センサと、主触媒コンバータ装置の下流側に装着される第２の空燃比センサとを備える。そして、この装置は、予備触媒コンバータ装置及び主触媒コンバータ装置の劣化診断を行う場合に、第１の空燃比センサの検出信号に基づいて空燃比フィードバック制御を行い、そのときの第２の空燃比センサの検出信号に基づいて劣化診断を行うようになっている。
【特許文献１】特開２００２−１１５５９０号公報
【特許文献２】特開平５−９８９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の装置では、排気浄化触媒の浄化性能をある程度維持できるものの、排気浄化触媒の経時劣化は避けられず、触媒が劣化したときに空燃比の制御が適正になされない懸念があった。図１２に、床温４００℃のときの触媒劣化に伴う浄化性能の変化の一例をグラフに示す。このグラフにおいて、横軸は空燃比（λ）を、縦軸はＮｏｘ浄化率（％）をそれぞれ示す。実線は新品触媒の特性を、破線は劣化触媒の特性をそれぞれ示す。このグラフから明かなように、新品触媒の浄化率のピークは１００％であるのに対し、劣化触媒の浄化率のピークは約６０％にまで低下することが分かる。特許文献１に記載の装置では、このような触媒劣化に対処することができず、排気が悪化する懸念があった。特許文献１には、排気通路に排気浄化触媒が直列的に複数設けられることも示唆されているが、その場合でも同様の問題が起こり得る。
【０００５】
一方、特許文献２に記載の装置では、複数の触媒コンバータ装置についてまとめて劣化診断を行えるものの、劣化と診断されたときに空燃比を補正する手立てがなく、排気が悪化する懸念があった。
【０００６】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、触媒が劣化したときでも空燃比の補正を可能とし、排気を更に浄化することを可能とした内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内燃機関から排気通路へ排出される排気を浄化する排気浄化装置であって、排気通路に設けられる前段触媒と、前段触媒の下流側にて排気通路に設けられる後段触媒と、前段触媒の上流側にて排気中の酸素濃度を検出するための前段上流側酸素濃度検出手段と、後段触媒の上流側かつ前段触媒の下流側にて排気中の酸素濃度を検出するための前段下流側酸素濃度検出手段と、後段触媒の下流側にて排気中の酸素濃度を検出するための後段下流側酸素濃度検出手段と、前段上流側酸素濃度検出手段及び前段下流側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて内燃機関の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するための空燃比制御手段と、フィードバック制御の実行中に、前段上流側酸素濃度検出手段及び前段下流側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて前段触媒の劣化を判定するための劣化判定手段と、前段触媒が劣化と判定されたとき、後段下流側酸素濃度検出手段の検出値に基づいてフィードバック制御を補正するための劣化時補正手段とを備えたことを趣旨とする。
【０００８】
上記発明の構成によれば、前段触媒は排気通路にて後段触媒より上流側に設けられることから、前段触媒は後段触媒よりも内燃機関からの排気の影響を受け易く、後段触媒よりも先に劣化する傾向にある。ここで、空燃比制御手段は、前段上流側酸素濃度検出手段及び前段下流側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて内燃機関の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御し、そのフィードバック制御の実行中に、劣化判定手段は、前段上流側酸素濃度検出手段及び前段下流側酸素濃度検出手段の検出値に基づいて前段触媒の劣化を判定する。そして、前段触媒が劣化と判定されたとき、劣化時補正手段は、後段下流側酸素濃度検出手段の検出値に基づいてフィードバック制御を補正する。従って、前段触媒が劣化したときは、その浄化性能が落ちることから、後段触媒へ流れる排気が悪化するが、その後段触媒を通過した排気中の酸素濃度に基づいてフィードバック制御が補正されるので、後段触媒を通過する排気が浄化される。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、空燃比制御手段は、前段下流側酸素濃度検出手段の検出値に基づいてフィードバック補正量を算出し、そのフィードバック補正量に基づいてフィードバック制御を実行し、劣化時補正手段は、後段下流側酸素濃度検出手段の検出値が所定範囲の値となるように劣化時補正量を算出し、その劣化時補正量に基づいて前記フィードバック制御を補正することを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、フィードバック制御の実行中に、前段触媒が劣化と判定されたときには、前段触媒の下流側における排気中の酸素濃度に基づくフィードバック補正量と、後段触媒の下流側における排気中の酸素濃度に基づく劣化時補正量との協働によりフィードバック制御が補正される。ここで、後段下流側酸素濃度検出手段の検出値が所定範囲の値となるように劣化時補正量が算出されるので、検出値がある一つの所定値となるように劣化時補正量が算出されるよりも、その算出機会が少なくなる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、触媒が劣化したときでも空燃比の補正を可能とし、排気を更に浄化することができ、最終的に排気通路から外部へ排出される排気の悪化を抑えることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、空燃比の補正が必要以上に頻繁に行われることを防いで空燃比の変動を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明における内燃機関の排気浄化装置を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１に、自動車に搭載されたエンジンシステムの概略構成図を示す。内燃機関としてのエンジン１は周知の構造を有する多気筒タイプのものであり、この実施の形態では、１番気筒＃１〜６番気筒＃６の６気筒を有する。エンジン１は、吸気通路２を通じて供給される燃料と空気との可燃混合気を、各気筒＃１〜＃６の燃焼室で爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気を排気通路３を通じて排出させることにより、ピストン（図示しない）を動作させてクランクシャフト４を回転させ、動力を得るようになっている。
【００１５】
吸気通路２に設けられたスロットルバルブ５は、同通路２を流れて各気筒＃１〜＃６に吸入される空気量（吸気量）Ｇａを調節するために開閉される。このバルブ５は、運転席に設けられたアクセルペダル６の操作に連動して作動する。スロットルバルブ５に対して設けられたスロットルセンサ２１は、このバルブ５の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。吸気通路２に設けられた吸気圧センサ２２は、スロットルバルブ５より下流の吸気通路２における吸気圧力ＰＭを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
【００１６】
各気筒＃１〜＃６に対応して設けられた複数の燃料噴射弁（インジェクタ）７は、各気筒＃１〜＃６の吸気ポートに対して燃料を噴射供給する。これらインジェクタ７は、共通する一つのデリバリパイプ８に設けられる。燃料タンク９には、燃料ポンプ１３が内蔵される。燃料ポンプ１３に接続された燃料パイプ１４は、燃料フィルタ１５を介してデリバリパイプ８に接続される。燃料ポンプ１３が作動することにより、燃料タンク９の燃料が同ポンプ１３から燃料パイプ１４へ吐出され、燃料フィルタ１５で異物が除去された後、デリバリパイプ８へ圧送され、各インジェクタ７へ分配される。各インジェクタ７に分配された燃料は、それらが作動することにより、吸気ポートへと噴射さ、可燃混合気として各気筒＃１〜＃６に供給される。
【００１７】
各気筒＃１〜＃６に対応してエンジン１に設けられた複数の点火プラグ１０は、ディストリビュータ１１から分配される点火信号を受けて作動する。ディストリビュータ１１は、イグナイタ１２から出力される高電圧をクランクシャフト４の回転角、即ち「クランク角（°ＣＡ）」の変化に対応して各点火プラグ１０へ分配する。各点火プラグ１０の点火時期は、イグナイタ１２から出力される高電圧の出力タイミングにより決定される。従って、イグナイタ１２が制御されることにより、各気筒＃１〜＃６の各点火プラグ１０の点火時期が制御される。
【００１８】
排気通路３には、前段触媒コンバータ１６と後段触媒コンバータ１７が直列に配置されて設けられる。すなわち、前段触媒コンバータ１６は本発明の前段触媒に相当する。後段触媒コンバータ１７は、前段触媒コンバータ１６の下流側にて排気通路３に設けられ、本発明の後段触媒に相当する。これら触媒コンバータ１６，１７は、エンジン１から排出される排気を浄化するための三元触媒１８を内蔵する。周知のように、三元触媒１８は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を同時に行う。これにより排気中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ、ＮＯｘ）を、無害な二酸化炭素（ＣＯ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び窒素（Ｎ2）に清浄化する。三元触媒１８の持つ排気清浄化特性は、エンジン１の設定空燃比により大きく変わる。即ち、空燃比が薄いときは、燃焼後の酸素（Ｏ2）の量が多くなり、酸化作用が活発に、還元作用が不活発になる。この酸化と還元のバランスがとれたとき（理論空燃比に近付いたとき）、三元触媒１８は最も有効に働くことになる。
【００１９】
排気通路３において、前段触媒コンバータ１６の上流側には、第１酸素センサ２３が、前段触媒コンバータ１６と後段触媒コンバータ１７との間には、第２酸素センサ２４が、後段触媒コンバータ１７の下流側には、第３酸素センサ２５がそれぞれ設けられる。第１酸素センサ２３は、前段触媒コンバータ１６の上流側にてエンジン１から排気通路３へ排出される排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号（出力電圧）ＶＡを出力するものであり、本発明の前段上流側酸素濃度検出手段に相当する。この酸素センサ２３は、比較的リニアな出力特性を有する。第２酸素センサ２４は、後段触媒コンバータ１７の上流側かつ前段触媒コンバータ１６の下流側にて、前段触媒コンバータ１６を通過した排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号（出力電圧）ＶＯＸを出力するものであり、本発明の前段下流側酸素濃度検出手段に相当する。この酸素センサ２４は、いわゆるＺ型の出力特性を有する。第３酸素センサ２５は、後段触媒コンバータ１７の下流側にて、同触媒コンバータ１７を通過した排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号（出力電圧）ＶＵＯを出力するものであり、本発明の後段下流側酸素濃度検出手段に相当する。
【００２０】
ディストリビュータ１１に設けられた回転速度センサ２６は、クランクシャフト４の角速度、即ち、エンジン回転速度ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。ディストリビュータ１１には、クランクシャフト４の回転に連動して回転し外周に複数の歯を有するロータ（図示しない）が内蔵される。回転速度センサ２６は、このロータと、ロータの外周に対向配置された電磁ピックアップ（図示しない）とを備える。このロータの回転に伴い電磁ピックアップが各歯の通過を検出する毎に、回転速度センサ２６から一つのパルス信号が出力される。この実施の形態では、クランク角が３０°ＣＡ進む毎に、回転速度センサ２６から一つのパルス信号が出力される。
【００２１】
同じく、ディストリビュータ１１には、ロータの回転に応じてクランク角の変化を所定の割合で検出するための気筒判別センサ２７が設けられる。この実施の形態では、１番気筒＃１〜６番気筒＃６の全てが順次に燃焼行程を終了するまでにクランクシャフト４が２回転するものとして、７２０°ＣＡ毎の割合で、気筒判別センサ２７から基準位置信号ＧＳとしての一つのパルス信号が出力される。
【００２２】
エンジン１に設けられ水温センサ２８は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１の暖機状態は、この冷却水温ＴＨＷに反映されることになる。自動車に設けられた車速センサ２９は、自動車の走行速度（車速）ＳＰＤを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。
【００２３】
この実施の形態で、前述したスロットルセンサ２１、吸気圧センサ２２、第１酸素センサ２３、第２酸素センサ２４、第３酸素センサ２５、回転速度センサ２６、気筒判別センサ２７、水温センサ２８及び車速センサ２９等は、エンジン１又は自動車の運転状態を検出するための運転状態検出手段に相当する。この実施の形態では、吸気量Ｇａは、吸気圧センサ２２及び回転速度センサ２６からの電気信号により読み込まれる吸気圧ＰＭ及びエンジン回転速度ＮＥの値から換算される。
【００２４】
運転席に設けられた警告ランプ１９は、前段触媒コンバータ１６の三元触媒１８の劣化を運転者に警告するために点灯するものである。
【００２５】
この実施の形態で、電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、スロットルセンサ２１、吸気圧センサ２２、第１酸素センサ２３、第２酸素センサ２４、第３酸素センサ２５、回転速度センサ２６、気筒判別センサ２７、水温センサ２８及び車速センサ２９等から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ３０は、これらの入力信号に基づいて空燃比制御を含む燃料噴射制御及び点火時期制御等を実行し、各インジェクタ７及びイグナイタ１２をそれぞれ制御する。併せて、ＥＣＵ３０は、上記信号に基づいて触媒劣化判定処理を実行する。
【００２６】
ここで、燃料噴射制御とは、エンジン１の運転状態に応じて各インジェクタ７を制御することにより、燃料噴射量及び燃料噴射タイミングを制御することである。空燃比制御とは、第１酸素センサ２３の出力電圧ＶＡ及び第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸに基づいてインジェクタ７を制御することにより、エンジン１の空燃比を理論空燃比等の所定の空燃比にフィードバック制御することである。従って、この実施の形態では、インジェクタ７及びＥＣＵ３０等により、第１及び第２の酸素センサ２３，２４の検出値に基づいてエンジン１の空燃比を理論空燃比にフィードバック制御するための本発明の空燃比制御手段が構成される。
【００２７】
点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応じてイグナイタ１２を制御することにより、各点火プラグ１０による点火時期を制御することである。
【００２８】
触媒劣化判定処理とは、エンジン１の空燃比が所定の理論空燃比にフィードバック制御されるときに行われるものであり、第１及び第２の酸素センサ２３，２４等の検出値に基づいて前段触媒コンバータ１６の三元触媒１８の劣化の有無を判定することである。従って、この実施形態において、ＥＣＵ３０は本発明の劣化判定手段に相当する。また、ＥＣＵ３０は、前段触媒コンバータ１６の三元触媒２８が劣化と判定されたとき、第３酸素センサ２５の出力電圧ＶＵＯに基づいて空燃比のフィードバック制御を補正するようになっている。この意味で、ＥＣＵ３０は、本発明の劣化時補正手段に相当する。
【００２９】
ここで、例えば、前段触媒コンバータ１６において、三元触媒１８は、そこを通過する排気中の酸素濃度Ｏｘが高いとき（排気中の空燃比がリーン傾向となるとき）に排気中の酸素を吸着し、その反対に酸素濃度Ｏｘが低いとき（排気中の空燃比がリッチ傾向となるとき）に吸着した酸素を放出する酸素ストレージ作用を発揮する。このため、三元触媒１８の上流側では、排気中の酸素濃度Ｏｘが比較的短い周期で高濃度と低濃度との間を繰り返し変動し、第１酸素センサ２３の出力電圧ＶＡは、図２のような挙動を示すことになる。このとき、三元触媒１８に劣化がなければ（正常であれば）、三元触媒１８を通過した排気中の酸素濃度Ｏｘの変動は、酸素ストレージ作用により緩和される。従って、三元触媒１８の下流側では、排気中の酸素濃度Ｏｘが理論空燃比に相関した値に維持される。このため、三元触媒１８が正常であれば、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸは、図３に示すように、変動周期が相対的に長くなる。これに対して、三元触媒１８に劣化があれば（異常であれば）、酸素ストレージ作用が低下することから、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸは、図４に示すように、変動周期が短くなり、第１酸素センサ２３の出力電圧ＶＡの周期に近付くことになる。
【００３０】
ＥＣＵ３０は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ（Ｂ−ＲＡＭ）等よりなる周知の構成を備えたものである。ＲＯＭは、前述した各種制御に係る所定の制御プログラムを予め記憶している。ＥＣＵ（ＣＰＵ）３０は、これらの制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。
【００３１】
次に、ＥＣＵ３０が実行する各種処理内容について説明する。図５に「燃料噴射制御ルーチン」をフローチャートに示す。ＥＣＵ３０は、このルーチンを所定間隔毎（例えば、３６０°ＣＡ毎）に周期的に実行する。このルーチンにより、ＥＣＵ３０は、燃料噴射量ＴＡＵ（各インジェクタ７からの燃料噴射時間）を、エンジン１の１回転当たりの吸気量Ｇａと、後述する各種補正量ＡＦＣ，ＡＦＣＲ，ＡＦＣＳ，ＫＡ等とに基づいて算出する。
【００３２】
すなわち、ステップ１００で、ＥＣＵ３０は、吸気圧センサ２２及び回転速度センサ２６の検出値から読み込まれる吸気圧ＰＭ及びエンジン回転速度ＮＥに基づき、エンジン１の１回転当たりの吸気量Ｇａを算出する。
【００３３】
次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ３０は、算出された吸気量Ｇａに基づき、次式に従って基本燃料噴射量ＴＡＵＰを算出する。
ＴＡＵＰ  ←  α＊Ｇａ
ここで、基本燃料噴射量ＴＡＵＰは、各燃焼室に供給される混合気を理論空燃比にするために必要な燃料噴射量であり、「α」は吸気量Ｇａを基本燃料噴射量ＴＡＵＰに換算するための所定定数である。
【００３４】
次に、ステップ１２０で、ＥＣＵ３０は、最終的な燃料噴射量ＴＡＵを、次式に従って算出する。
ＴＡＵ  ←  ＴＡＵＰ＊（ＡＦＣ＋ＡＦＣＲ＋ＡＦＣＳ＋ＫＡ）＊β
ここで、「ＡＦＣ」は、本発明のフィードバック補正量としての第１空燃比補正量であり、「ＡＦＣＲ」は、同じくフィードバック補正量としての第２空燃比補正量であり、［ＡＦＣＳ］は、本発明の劣化時補正量としての第３空燃比補正量であり、「ＫＡ」は、その他の補正量である。「β」は、エンジン１の始動時等に燃料増量を行うために「１．０」より大きい値に設定される係数であり、通常は「１．０」に設定される。
【００３５】
そして、ステップ１３０で、ＥＣＵ３０は、算出された燃料噴射量ＴＡＵに基づき、所定のタイミングで各インジェクタ７を制御することにより、各気筒＃１〜＃６に対する燃料噴射を実行する。
【００３６】
次に、上記した第１空燃比補正量ＡＦＣの算出について説明する。図６に「ＡＦＣ算出ルーチン」をフローチャートに示す。ＥＣＵ３０は、このルーチンを所定間隔毎（例えば「２０ｍｓ」毎）に周期的に実行する。この実施形態で、ＥＣＵ３０は、エンジン１の空燃比を目標空燃比に収束させるために、第１空燃比補正量ＡＦＣ を、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが目標空燃比よりリーン側の値となる場合に増加させ、リッチ側の値となる場合に低減させる。
【００３７】
すなわち、ステップ２０１で、ＥＣＵ３０は、フィードバックフラグＸＦＢが「１」であるか否かを判断する。ここで、このフラグＸＦＢは、別途のルーチンにより設定されるものであり、空燃比フィードバック制御実行条件の成立の是非を示す。このフラグＸＦＢが「１」であることは、空燃比フィードバック制御実行条件が成立していることを意味する。この本実形態で、空燃比フィードバック制御実行条件とは、（１）エンジン１の暖機が完了していること、（２）第１及び第２の酸素センサ２３，２４がともに活性化していること、（３）燃料カットが実行されていないこと、（４）燃料カットからの復帰後等でないことを含む。
【００３８】
ステップ２０１で条件不成立の場合、空燃比フィードバック制御は実行されないことから、ＥＣＵ３０はそのまま処理を終了する。一方、ステップ２０１で条件成立の場合、ステップ２０２で、ＥＣＵ３０は、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸ（ＡＤ変換値）が所定の比較電圧ＶＲより小さいか否かを判断する。この実施形態で、比較電圧ＶＲは、第２酸素センサ２４の理論空燃比相当出力（例えば、ＶＯＸ＝０．４５Ｖ）に設定される。すなわち、ステップ２０２では、前段触媒コンバータ１６の下流側における排気空燃比がリーンであるか否かを判断することになる。
【００３９】
ステップ２０２の判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ２０３で、空燃比フラグＸＯＸを「０」にセットする。ここで、空燃比フラグＸＯＸは、現在の空燃比がリーンかリッチかを表すフラグであり、「０」はリーンを、「１」はリッチを意味する。
【００４０】
次に、ステップ２０４で、ＥＣＵ３０は、反転フラグＸＯＸＯが「１」であるか否かを判断する。この反転フラグＸＯＸＯは、ステップ２０２の条件が最初に成立した直後に（すなわち、空燃比がリッチからリーンに反転した直後に）、以下に説明するステップ２１０，２１１の処理をそれぞれ１回だけ実行するために設けられる。
【００４１】
ステップ２０４の判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ２０９で、反転フラグＸＯＸＯを「０」に設定する。これにより、次回ルーチン実行時にも、ステップ２０２の判断結果が肯定となる場合は、ステップ２０９以降の処理は実行されず、代わりに、ステップ２０５〜２０８の処理が実行されることになる。
【００４２】
次に、ＥＣＵ３０は、ステップ２１０で、第１空燃比補正量ＡＦＣを所定値ΔＡＦＣ１だけ増加させ、ステップ２１１で、カウンタＣＮＴの値を「０」にリセットし、後述するステップ２２０，２２１の処理を実行した後、今回のルーチン実行を終了する。次回ルーチンが実行され、ステップ２０２の判断結果が再度肯定となる場合、反転フラグＸＯＸＯは「０」にリセットされることから、ＥＣＵ３０は、処理をステップ２０４からステップ２０５へ移行し、ステップ２０５〜２０８の処理を実行することになる。
【００４３】
ステップ２０５〜２０８では、ＥＣＵ３０は、カウンタＣＮＴの値が予め定められた所定値ＫＣＮＴに到達する毎に、第１空燃比補正量ＡＦＣを所定値ΔＡＦＣ２だけ増加させる。すなわち、ステップ２０５で、カウンタＣＮＴの値が所定値ＫＣＮＴに到達するまでは、ＥＣＵ３０は、ステップ２０６で、カウンタＣＮＴの値を「１」だけインクリメントさせる。一方、ステップ２０５で、カウンタＣＮＴの値が所定値ＫＣＮＴに到達すると、ＥＣＵ３０は、ステップ２０７で、カウンタＣＮＴの値を「０」にリセットすると共に、ステップ２０８で、第１空燃比補正量ＡＦＣを所定値ΔＡＦＣ２だけ増加させる。
【００４４】
この実施形態では、所定値ΔＡＦＣ１は、所定値ΔＡＦＣ２に較べてかなり大きい値に設定される。これにより、第１空燃比補正量ＡＦＣの値は、空燃比がリッチからリーンに反転した直後に一度だけ比較的大きな所定値ΔＡＦＣ１によりスキップ的に増加され、その後は空燃比がリーンである限り、カウンタＣＮＴの値が所定値ＫＣＮＴに到達する毎に（本ルーチンが所定値ＫＣＮＴの回数実行される毎に）比較的小さな所定値ΔＡＦＣ２ずつ徐々に増加される。
【００４５】
なお、ステップ２０２の判断結果が否定である場合、ステップ２１２〜２１９で、ＥＣＵ３０は、上記したステップ２０３〜２１１，２２０，２２１に準ずる処理を実行する。この場合、第１空燃比補正量ＡＦＣは、空燃比がリーンからリッチに反転する毎にスキップ的に所定値ΔＡＦＣ１だけ低減され、その後は空燃比がリッチである限り、所定値ＫＣＮＴの回数だけルーチンが実行される毎に、所定値ΔＡＦＣ２ずつ徐々に低減される。
【００４６】
そして、ステップ２２０で、ＥＣＵ３０は、上記のように算出される第１空燃比補正量ＡＦＣの値につき、予め定められた上限値と下限値とを用いてガード処理する。すなわち、ＥＣＵ３０は、算出された第１空燃比補正量ＡＦＣが上限値より大きくなった場合は、同補正量ＡＦＣを上限値に設定し、この補正量ＡＦＣが下限値より小さくなった場合は、同補正量ＡＦＣを下限値に設定する。これにより、第１空燃比補正量ＡＦＣが過大又は過小となり、空燃比が過度に補正されることを防止する。また、上記処理終了後、ステップ２２１で、ＥＣＵ３０は、最終的な第１空燃比補正量ＡＦＣの値をＢ−ＲＡＭに格納する。
【００４７】
次に、上記した第２空燃比補正量ＡＦＣＲの算出について説明する。図７に「ＡＦＣＲ算出ルーチン」をフローチャートに示す。ＥＣＵ３０は、このルーチンを所定時間毎（例えば「２０ｍｓ」毎）に実行する。この実施形態では、第２空燃比補正量ＡＦＣＲは、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが比較電圧ＶＲの近傍領域（Ｖ１≦ＶＯＸ≦Ｖ２）にある場合は「０」に設定され、この近傍領域から外れた場合は、第１酸素センサ２３の出力により決まる値だけ増加又は低減されるようになっている。
【００４８】
先ず、ステップ３０１で、ＥＣＵ３０は、フィードバックフラグＸＦＢが「１」であるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、ＥＣＵ３０は、そのままルーチンを終了する。一方、この判断結果が肯定である場合、ステップ３０２で、ＥＣＵ３０は、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが所定値Ｖ1 より小さいか否かを判断する。ここで、所定値Ｖ1 は、第２酸素センサ２４の理論空燃比相当出力より小さい出力（ＶＯＸ＞Ｖ１）、すなわち、理論空燃比よりリーン側に所定値だけ離れた出力電圧である。
【００４９】
ステップ３０２の判断結果が肯定である場合、ステップ３０３で、ＥＣＵ３０は、積分値ＩＣＲを予め定められた所定値ΔＡＦＣＲだけ増加させる。積分値ＩＣＲは、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが所定の範囲内（Ｖ１≦ＶＯＸ≦Ｖ２）にあるときは「０」にリセットされるパラメータであり、ステップ３０２の判断結果が肯定となる間は、このルーチンが実行される毎に所定値ΔＡＦＣＲずつ増加される。すなわち、積分値ＩＣＲは、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが所定値Ｖ１より小さい状態が長く続くほど大きくなる。
【００５０】
次に、ステップ３０４で、ＥＣＵ３０は、実行フラグＦが「０」であるか否かを判断する。この実行フラグＦは、ステップ３０２の判断結果が最初に肯定となった直後に１回だけステップ３０５の処理を実行するために設定される。そして、ステップ３０４の判断結果が肯定である場合、すなわち、今回のルーチン実行が、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが所定値Ｖ１より小さくなってから最初のルーチン実行である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ３０５で、第１酸素センサ２３の出力電圧に基づいて後述するマップから補正係数ＡＦＣＲＰ２の値を決定し、ステップ３０６で、実行フラグＦを「１」に設定した後、処理をステップ３０７へ移行する。一方、今回のルーチン実行が、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが所定値Ｖ１より小さくなってから最初のルーチン実行でない場合、すなわち、ステップ３０４の判断結果が否定である場合、補正係数ＡＦＣＲＰ２の値は既に決定されていることから、ＥＣＵ３０は、処理をステップ３０４からステップ３０７へ移行する。
【００５１】
ステップ３０７で、ＥＣＵ３０は、第２空燃比補正量ＡＦＣＲの値を、次式に従って増加させる。
ＡＦＣＲ  ←  ＡＦＣＲＰ１＋ＩＣＲ＋ＡＦＣＲＰ２
ここで、「ＡＦＣＲＰ１」は、補正係数であり、予め定められた所定値である。図８には、第１酸素センサ２３の出力電圧ＶＡに基づき補正係数ＡＦＣＲＰ２を設定するために使用されるマップの一例を示す。図８において、横軸は、第１酸素センサ２３の出力電圧ＶＡ と、そのセンサ２３の目標空燃比（本実施形態では理論空燃比）相当出力ＶＳＴとの差（ＶＡ−ＶＳＴ）を示し、縦軸は、補正係数ＡＦＣＲＰ２の値を示す。図８に示すように、補正係数ＡＦＣＲＰ２の値は、出力電圧ＶＡ が目標空燃比相当出力ＶＳＴからリーン側（（ＶＡ −ＶＳＴ）≧０）へ離れるほど正の大きな値となり、出力電圧ＶＡが目標空燃比相当出力ＶＳＴからリッチ側（（ＶＡ−ＶＳＴ）＜０）へ離れるほど負の大きな値となる。
【００５２】
すなわち、ステップ３０７で、第２空燃比補正量ＡＦＣＲの値は、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが所定値Ｖ１より小さい状態が長く続くほど（ＩＣＲ）、また前段触媒コンバータ１６の上流側の空燃比が理論空燃比からリッチ側へ離れるほど（ＡＦＣＲＰ２）、正の大きな値となる。
【００５３】
一方、ステップ３０２の判断結果が否定となる場合、ステップ３０８で、ＥＣＵ３０は、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが所定値Ｖ２より大きいか否かを判断する。ここで、所定値Ｖ２は、第２酸素センサ２４の理論空燃比相当出力より大きい出力（ＶＯＸ＜Ｖ１）、すなわち、理論空燃比よりリッチ側に所定値だけ離れた出力電圧である。
【００５４】
ステップ３０８の判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ３０は、ステップ３０９で、積分値ＩＣＲを所定値ΔＡＦＣＲだけ低減させる。一方、ステップ３０８の判断結果が否定となる場合、すなわち、「Ｖ１＜ＶＯＸ＜Ｖ２」の条件が成立する場合は、ＥＣＵ３０は、ステップ３１４で、積分値ＩＣＲを「０」に設定する。このため、ステップ３０９で算出される積分値ＩＣＲは、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが所定値Ｖ２より大きくなる状態が長く続くほど負の大きな値となる。
【００５５】
同様に、ステップ３１１で、ＥＣＵ３０は、第１酸素センサ２３の出力電圧ＶＡに基づいて設定される補正係数ＡＦＣＲＰ２の値を、出力電圧ＶＡが目標空燃比ＶＳＴからリッチ側に離れるほど、負の大きな値に設定する。これにより、ステップ３１３で、ＥＣＵ３０は、ステップ３０７に準ずるよう第２空燃比補正量ＡＦＣＲの値を設定する。しかし、その設定される第２空燃比補正量ＡＦＣＲの値は、出力電圧ＶＯＸが所定値Ｖ２より大きくなる状態が長く続くほど、また前段触媒コンバータ１６の上流側の空燃比が理論空燃比からリッチ側に離れるほど負の大きな値となる。
【００５６】
一方、ステップ３０８の判断結果が否定となる場合、すなわち第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが「Ｖ１≦ＶＯＸ≦Ｖ２」の領域に入った場合、ＥＣＵ３０は、ステップ３１４〜３１６で、積分値ＩＣＲ、第２空燃比補正量ＡＦＣＲ及び実行フラグＦの値を全て「０」に設定する。
【００５７】
そして、ステップ３０７，３１３，３１６から移行して、ステップ３２０で、ＥＣＵ３０は、算出された第２空燃比補正量ＡＦＣＲの値を、予め定められた最大値と最小値を用いてガード処理する。また、ステップ３２１で、ＥＣＵ３０は、第２空燃比補正量ＡＦＣＲの値をＢ−ＲＡＭに格納する。
【００５８】
この実施形態の空燃比制御では、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸが比較的理論空燃比に近い領域（Ｖ１＜ＶＯＸ＜Ｖ２）にある場合は、比較的小さな第１空燃比補正量ＡＦＣのみで空燃比を理論空燃比に近づける操作を行い、出力電圧ＶＯＸが理論空燃比から比較的大きく離れた場合は、第１空燃比補正量ＡＦＣに加えて第２空燃比補正量ＡＦＣＲを用いることにより空燃比を理論空燃比側に大きく近付けるようにする。また、第２空燃比補正量ＡＦＣＲは、第１酸素センサ２３の出力電圧ＶＡに応じて設定されるため、前段触媒コンバータ１６の上流側で、空燃比の理論空燃比からのずれが大きいほど第２空燃比補正量ＡＦＣＲは大きな値となり、理論空燃比からのずれが小さい場合は、第２空燃比補正量ＡＦＣＲは小さな値となる。このため、理論空燃比への収束が早まると共にハンチングの発生が抑えられる。
【００５９】
上記したように、この実施形態では、第２酸素センサ２４の出力を主とし、第１酸素センサ２３の出力を従とすることで空燃比制御を行っている。これは以下の理由による。すなわち、前段触媒コンバータ１６の下流側で、排気が均一に混合しているため安定したセンサ出力が得られること、前段触媒コンバータ１６の下流側で、排気温度も低下しておりセンサの劣化が少ないこと、Ｚ型出力特性を有する第２酸素センサ２４がリニアな出力特性を有する第１酸素センサ２３より空燃比変化に対する応答性が良いこと、等である。
【００６０】
次に、上記した触媒劣化判定処理について説明する。図９に「触媒劣化判定ルーチン」をフローチャートに示す。ＥＣＵ３０は、このルーチンを一定時間毎の割込みにより実行する。
【００６１】
先ず、ステップ４００で、ＥＣＵ３０は、劣化判定条件が成立したか否かを判断する。例えば、エンジン回転速度ＮＥが「１２００ｒｐｍ ＜ＮＥ＜３０００ｒｐｍ」であり、吸気圧ＰＭが「３９９００ｋＰａ＜ＰＭ＜７９８００ｋＰａ」であり、かつスロットル開度ＴＡが変化していないときに劣化判定条件が成立したと判断することができる。ここで、劣化判定条件が不成立の場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ４８０へジャンプする。一方、劣化判定条件が成立している場合、ステップ４１０で、ＥＣＵ３０は、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸの値をＲＡＭに記憶する。
【００６２】
次に、ステップ４２０で、ＥＣＵ３０は、次式に従って累積回転速度ΣＮＥを算出する。
ΣＮＥ  ←  ΣＮＥ＋ＮＥ
【００６３】
次に、ステップ４３０で、ＥＣＵ３０は、第２酸素センサ２４の出力電圧ＶＯＸに関するデータが所定数だけＲＡＭに記憶されたか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、ＥＣＵ３０は、処理を一旦終了する。一方、ステップ４３０の判断結果が肯定である場合、ステップ４４０で、ＥＣＵ３０は、判定周波数ＦＲを算出する。劣化判定に用いる判定周波数ＦＲは、クランクシャフト４が７２０°ＣＡだけ回転するときの周波数である場合は、次式から求められる。
ＦＲ＝（ΣＮＥ／１２８）＊（１／６０）＊（１／２）
ここで、「ΣＮＥ／１２８」は、データ収集期間（４msec×１２８≒０．５sec ）中におけるエンジン回転速度ＮＥの平均値を意味する。
【００６４】
次に、ステップ４５０で、ＥＣＵ３０は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて周波数成分の分析を行う。コンピュータの容量が小さい場合は、この周波数分析に時間を要するので、他の演算の合間をぬって周波数分析に必要な計算を行う。ＥＣＵ３０は、この周波数分析によって、判定周波数ＦＲにおける第２酸素センサ２４の出力信号強度ＭＳを求める。
【００６５】
そして、ステップ４６０で、ＥＣＵ３０は、求められた出力信号強度ＭＳが予め定められた設定値Ｍ０より大きいか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、前段触媒コンバータ１６の三元触媒１８がほとんど劣化していないと判断することができ、ＥＣＵ３０は、処理をステップ４８０へジャンプする。これに対し、ステップ４６０の判断結果が否定である場合、前段触媒コンバータ１６の三元触媒１８がわずかに劣化したと判断することができる。この場合、ＥＣＵ３０は、ステップ４７０で、異常判定処理を実行する。即ち、ＥＣＵ３０は、前段触媒コンバータ１６の三元触媒１８が異常であることを示す所定の異常コードをＢ−ＲＡＭに記憶することと、異常フラグを「１」に設定することと、警告ランプ１９を点灯させることとを異常判定処理として行う。異常コードは、例えば、自動車の定期点検の際に、ダイアグモニタ等を使用して読み取られ、表示されるようになっている。
【００６６】
そして、ステップ４００，４７０から移行して、ステップ４８０で、ＥＣＵ３０は、ＲＡＭに記憶された出力電圧ＶＯＸに関する全てのデータをクリアし、ステップ４９０で、ＥＣＵ３０は、累積回転速度ΣＮＥを零とし、その後の処理を終了する。
【００６７】
次に、上記の劣化判定処理を受けて行われる第３空燃比補正量ＦＡＣＳの算出について説明する。図１０に「ＡＦＣＳ算出ルーチン」をフローチャートに示す。ＥＣＵ３０は、このルーチンを一定時間毎の割込みにより実行する。
【００６８】
先ず、ステップ５００で、ＥＣＵ３０は、触媒劣化の判断を行う。ＥＣＵ３０は、この判断を、上記した「触媒劣化判定ルーチン」で設定される異常フラグの値に基づいて行う。すなわち、異常フラグが「１」である場合は、触媒が劣化したと判断する。この判断結果が否定である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ５１０で、第３空燃比補正量ＦＡＣＳの値を「０」に設定する。
【００６９】
一方、ステップ５００の判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ５２０で、第３酸素センサ２５の出力電圧ＶＵＯが所定値Ｖ１より小さいか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ５３０で、第３空燃比補正量ＦＡＣＳの値を所定値Ａ１に設定する。
【００７０】
一方、ステップ５２０の判断結果が否定である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ５４０で、第３酸素センサ２５の出力電圧ＶＵＯの値が所定値Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）より大きいか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ５５０で、第３空燃比補正量ＦＡＣＳを所定値Ａ１に設定する。この判断結果が否定である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ５６０で、第３空燃比補正量ＦＡＣＳを「０」に設定する。
【００７１】
上記のように、ＥＣＵ３０は、触媒劣化の判定結果と第３酸素センサ２５の検出値に基づいて第３空燃比補正量ＦＡＣＳを算出することになる。
【００７２】
なお、上記したその他の補正量ＫＡには、例えば、特性補正量、デポジット補正量、燃料性状補正量及び壁面付着燃料補正量などが含まれるが、ここではその説明を省略する。
【００７３】
以上説明したこの実施形態の排気浄化装置によれば、排気通路３に前段触媒コンバータ１６と後段触媒コンバータ１７が直列に設けられ、前段触媒コンバータ１６は、排気通路３にて後段触媒コンバータ１７より上流側に設けられる。このため、前段触媒コンバータ１６は後段触媒コンバータ１７よりもエンジン１から排出される排気の影響を受け易く、後段触媒コンバータ１７よりも先に劣化する傾向にあると言える。
【００７４】
ここで、ＥＣＵ３０は、第１及び第２の酸素センサ２３，２４の検出値（出力電圧ＶＡ，ＶＯＸ）に基づいてエンジン１の空燃比を理論空燃比にするフィードバック制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ３０は、出力電圧ＶＡ，ＶＯＸに基づいてフィードバック補正量としての第１空燃比補正量ＦＡＣ及び第２空燃比補正量ＦＡＣＲを算出し、それら補正量ＦＡＣ，ＦＡＣＲに基づいて基本燃料噴射量ＴＡＵＰを補正することにより最終的な燃料噴射量ＴＡＵを算出する。そして、ＥＣＵ３０は、その燃料噴射量ＴＡＵに基づいて燃料噴射制御（空燃比のフィードバック制御）を実行する。このフィードバック制御の実行中に、ＥＣＵ３０は、第１及び第２の酸素センサ２３，２４の検出値（出力電圧ＶＡ，ＶＯＸ）に基づいて前段触媒コンバータ１６の劣化を判定する。そして、前段触媒コンバータ１６が劣化したと判定されたとき、ＥＣＵ３０は、第３酸素センサ２５の検出値（出力電圧ＶＵＯ）に基づいてフィードバック制御を補正する。すなわち、ＥＣＵ３０は、出力電圧ＶＵＯに基づいて劣化時補正量としての第３空燃比補正量ＦＡＣＳを算出する。ここで、ＥＣＵ３０は、第３酸素センサ２５の出力電圧ＶＵＯが所定範囲の値（所定値Ｖ１〜所定値Ｖ２の範囲の値）となるように第３空燃比補正量ＦＡＣＳを算出する。そして、ＥＣＵ３０は、上記した第１空燃比補正量ＦＡＣ及び第２空燃比補正量ＦＡＣＲに加え、第３空燃比補正量ＦＡＣＳを用いて基本燃料ＴＡＵＰを更に補正することで最終的な燃料噴射量ＴＡＵを算出し、その燃料噴射量ＴＡＵに基づいて燃料噴射を実行する。従って、前段触媒コンバータ１６が劣化したときは、その排気浄化性能は落ちることから、後段触媒コンバータ１７へ流れる排気が悪化することになるが、その後段触媒コンバータ１７を通過する排気中の酸素濃度に基づいて空燃比のフィードバック制御が補正されるので、後段触媒コンバータ１７を通過する排気が浄化される。このため、前段触媒コンバータ１６が劣化したときでも後段触媒コンバータ１７による空燃比の補正を可能とし、排気を更に浄化することができ、最終的に排気通路３から外部へ排出される排気の悪化を抑えることができる。
【００７５】
図１１には、各種パラメータの挙動をタイムチャートに示す。このチャートから分かるように、前段触媒コンバータ１６が劣化している場合には、図１１（ｃ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２で、第３酸素センサ２５の出力電圧ＶＵＯが所定値Ｖ１を下回っているとき、あるいは、時刻ｔ３〜ｔ４で、第３酸素センサ２５の出力電圧ＶＵＯが所定値Ｖ２を上回っているときには、それぞれ第３空燃比補正量ＦＡＣＳの値が「０」以外の正の値又は負の値として算出され、その補正量ＦＡＣＳに基づいて基本燃料噴射量ＴＡＵＰが補正される。従って、従来では、図１１（ｅ）に破線で示すように、Ｎｏｘ排出量が増えていたのが、図１１（ｅ）に実線で示すように、Ｎｏｘ排出量が明らかに少なくなった。このようにＮｏｘ排出量を低減できることから、エンジン１の排気を更に浄化できることが分かる。
【００７６】
また、この実施形態では、図１１（ｃ）に示すように、第３酸素センサ２５の出力電圧ＶＵＯが所定値Ｖ１から所定値Ｖ２の範囲を超えたときだけ第３空燃比補正量ＦＡＣＳが算出されるので、出力電圧ＶＵＯがある一つの所定値となるように第３空燃比補正量ＦＡＣＳが算出されるよりも、その算出機会が少なくなる。このため、空燃比の補正が必要以上に頻繁に行われることを防いで空燃比の変動を抑えることができる。
【００７７】
尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
【００７８】
例えば、前記実施形態では、前段触媒として一つの前段触媒コンバータ１６を設けたが、複数の触媒コンバータを前段触媒として設けてもよい。この場合は、複数の触媒コンバータのうち最上流の触媒コンバータの上流側に第１酸素センサが設けられ、最下流の触媒コンバータの下流側に第２酸素センサが設けられることになる。そして、これら複数の触媒を前段触媒としてその劣化が判定されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】エンジンシステムを示す概略構成図。
【図２】第１酸素センサの出力電圧の挙動を示すタイムチャート。
【図３】第２酸素センサの出力電圧の挙動を示すタイムチャート。
【図４】第２酸素センサの出力電圧の挙動を示すタイムチャート。
【図５】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】第１空燃比補正量の算出ルーチンを示すフローチャート。
【図７】第２空燃比補正量の算出ルーチンを示すフローチャート。
【図８】第１酸素センサの出力電圧より補正係数を設定するためのマップ。
【図９】触媒劣化判定ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】第３空燃比補正量の算出ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。
【図１２】触媒劣化に伴う浄化性能の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００８０】
１    エンジン（内燃機関）
３    排気通路
７    インジェクタ
１６    前段触媒コンバータ（前段触媒）
１７    後段触媒コンバータ（後段触媒）
２３    第１酸素センサ（前段上流側酸素濃度検出手段）
２４    第２酸素センサ（前段下流側酸素濃度検出手段）
２５    第３酸素センサ（後段下流側酸素濃度検出手段）
３０    ＥＣＵ（空燃比制御手段、劣化判定手段、劣化時補正手段）
【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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【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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