(57)【要約】【課題】燃料カット復帰直後に空燃比リッチ運転をすることに起因して排気エミッションが悪化することを抑制する技術を提供する。【解決手段】燃料カットから復帰した時に目標空燃比を所定のリッチ空燃比にする燃料カット後復帰リッチ制御を開始し、上流側触媒の下流側であって下流側触媒の上流側に備えられた酸素濃度センサの出力値が閾値以上になったときに燃料カット後復帰リッチ制御を終了する燃料カット後復帰リッチ制御手段と、燃料カット後復帰リッチ制御終了後に下流側触媒に流入する所定のリッチ空燃比での燃焼ガス中に存在する還元成分量を推定し、当該推定した還元成分量に応じて閾値を変更する閾値変更手段とを備える。【選択図】  図３
2006233943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路の上流側に位置する上流側触媒および下流側に位置する下流側触媒と、
前記上流側触媒の下流側であって前記下流側触媒の上流側に備えられた酸素濃度センサと、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
燃料カットから復帰した時に目標空燃比を所定のリッチ空燃比にする燃料カット後復帰リッチ制御を開始し、前記酸素濃度センサの出力値が閾値以上になったときに当該燃料カット後復帰リッチ制御を終了する燃料カット後復帰リッチ制御手段と、
前記燃料カット後復帰リッチ制御終了後に前記下流側触媒に流入する前記所定のリッチ空燃比での燃焼ガス中に存在する還元成分量を推定し、当該推定した還元成分量に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段と、
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】
前記燃料カット後復帰リッチ制御終了後の目標空燃比を理論空燃比とし、
前記燃料カット後復帰リッチ制御終了後の前記所定のリッチ空燃比から理論空燃比への変化速度を前記推定した還元成分量に応じて変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
排気通路の上流側に位置する上流側触媒および下流側に位置する下流側触媒を備える内燃機関の空燃比制御装置であって、
燃料カットから復帰した時に目標空燃比を所定のリッチ空燃比にする燃料カット後復帰リッチ制御を実行する燃料カット後復帰リッチ制御手段と、
前記燃料カット後復帰リッチ制御終了後に前記下流側触媒に流入する前記所定のリッチ空燃比での燃焼ガス中に存在する還元成分量を推定する還元成分量推定手段と、
を有し、
前記燃料カット後復帰リッチ制御終了後の前記所定のリッチ空燃比から当該制御終了後の目標空燃比である理論空燃比への変化速度を前記還元成分量推定手段にて推定した還元成分量に応じて変更することを特徴とする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する。
【背景技術】
【０００２】
通常、内燃機関の燃料カット復帰直後において、排気系に設けられた三元触媒などの酸素吸蔵可能な排気浄化触媒（以下、単に「触媒」という場合もある。）は酸素吸蔵量が飽和状態あるいは飽和に近い状態となっている。このような状態のときに燃焼が開始してＮＯｘが排出されると、触媒にて十分にＮＯｘを還元できなくなるおそれがある。
【０００３】
このようなＮＯｘの浄化不足を防止するため、燃料カットからの復帰直後に気筒内に供給する混合気の空燃比をリッチにし、その排気ガスで触媒を還元してＮＯｘ浄化能力を復活させる技術が提案されている。そして、空燃比をリッチにする期間を、機関回転数、吸気管内絶対圧などの吸入空気量に相関のあるパラメータに応じて設定される期間とする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、この特許文献１に記載された内燃機関の排気系のように、触媒の上流側および下流側にそれぞれ酸素濃度センサを備えている場合には、下流側の酸素濃度センサ出力値がリーンを示す値からリッチを示す値に変わるまで、燃料カット復帰直後の空燃比をリッチにすることも考えられる。
【特許文献１】特開平８−１８９３９７号公報
【特許文献２】特開平２００３−１７２１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、触媒の下流側の酸素濃度センサ出力値がリーンを示す値からリッチを示す値に変わるまで、燃料カット復帰直後の空燃比をリッチにする場合においても、その触媒の下流側に、さらに三元触媒などの触媒（下流側触媒）が設けられている場合には、当該下流側触媒で、上流側触媒で浄化されなかった排気ガスを浄化することができる。
【０００６】
しかしながら、このように、上流側触媒の下流側の酸素濃度センサ出力値がリーンを示す値からリッチを示す値に変わった時に、燃料カット復帰直後の空燃比リッチ化を終了する場合においては、以下のような不具合が生じるおそれがある。
【０００７】
下流側の酸素濃度センサの出力値がリッチを示す値に変わった時には、当該センサまでの排気通路には、還元成分を有する排気ガスが残存している。そして、燃料カット後復帰リッチ制御を終了した後に、この排気ガスが下流側触媒に至り、当該排気ガス中に存在する還元成分量の分だけ下流側触媒に吸蔵されていた酸素を減少させる。特に、燃料カット後復帰リッチ制御実行中の吸入空気量が多く、空燃比が低い場合には、この還元成分量が多いことから、下流側触媒内の酸素吸蔵量が零あるいは零に近い状態となる。
【０００８】
かかる場合には、上流側触媒および下流側触媒がリッチ状態であることから、燃料カット復帰直後の空燃比リッチ運転終了後の排気ガスがこれらの触媒を通過すると、排気ガス中のＨＣ、ＣＯを十分に酸化できなくなる。
【０００９】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料カット復帰直後に空燃比リッチ運転をすることに起因して排気エミッションが悪化することを抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置にあっては、排気通路の上流側に位置する上流側触媒および下流側に位置する下流側触媒と、前記上流側触媒の下流側であって前記下流側触媒の上流側に備えられた酸素濃度センサと、を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、燃料カットから復帰した時に目標空燃比を所定のリッチ空燃比にする燃料カット後復帰リッチ制御を開始し、前記酸素濃度センサの出力値が閾値以上になったときに当該燃料カット後復帰リッチ制御を終了する燃料カット後復帰リッチ制御手段と、前記燃料カット後復帰リッチ制御終了後に前記下流側触媒に流入する前記所定のリッチ空燃比での燃焼ガス中に存在する還元成分量を推定し、当該推定した還元成分量に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
そして、推定した還元成分量が多いほど閾値を小さくすることで、閾値を変更しない場合よりも早めに燃料カット後復帰リッチ制御が終了するので、燃料カット後復帰リッチ制御終了後に下流側触媒に流入する、所定のリッチ空燃比での燃焼ガス中に存在する還元成分量が減少する。それゆえ、下流側触媒の酸素吸蔵量の減少を抑制することができる。これにより、その後の燃焼による排気ガスを十分に浄化することができる。
【００１２】
なお、上流側触媒の下流側であって下流側触媒の上流側に、酸素濃度センサではなく、空燃比に比例した出力特性を持つ空燃比センサを備えていてもよい。酸素濃度センサは、理論空燃比を境にリーンあるいはリッチ信号を出力するセンサであり、リーンの場合にはその出力値が低く、リッチの場合にはその出力値が高くなる特性を持つが、空燃比センサは、空燃比が高くなるほど（リーンになるほど）その出力値が高くなる特性を持つ。
【００１３】
ゆえに、酸素濃度センサの代わりに空燃比センサを備えている場合には、燃料カット後復帰リッチ制御手段は、空燃比センサの出力値が閾値以下になったときに燃料カット後復帰リッチ制御を終了し、閾値変更手段は、推定した還元成分量が多いほど閾値を大きくすることが好ましい。
【００１４】
また、前記燃料カット後復帰リッチ制御終了後の目標空燃比を理論空燃比とし、前記燃料カット後復帰リッチ制御終了後の前記所定のリッチ空燃比から理論空燃比への変化速度を前記推定した還元成分量に応じて変更することが好適である。
【００１５】
燃料カット後復帰リッチ制御終了後に所定のリッチ空燃比から理論空燃比へ変化させる過程においても、リッチ空燃比の混合気が燃焼し、還元成分を有する排気ガスが下流側触媒に流入する。ゆえに、所定のリッチ空燃比から理論空燃比へ変化している間の排気ガス中の還元成分量の分、さらに下流側触媒の酸素吸蔵量が減少してしまう。
【００１６】
それゆえ、燃料カット後復帰リッチ制御終了後に所定のリッチ空燃比から理論空燃比への変化速度を速くすると、その分下流側触媒の酸素吸蔵量の減少を抑制することができる。ただし、その変化速度を速くし過ぎると空燃比が急激に変化し、ドライバビリティが悪化してしまう。
【００１７】
したがって、このように、推定した還元成分量に応じて空燃比の変化速度を変更することにより、燃料カット後復帰リッチ制御を実行することに起因してエミッションが低下することを抑制することができるとともに、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００１８】
また、本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置にあっては、排気通路の上流側に位置する上流側触媒および下流側に位置する下流側触媒を備える内燃機関の空燃比制御装置であ
って、燃料カットから復帰した時に目標空燃比を所定のリッチ空燃比にする燃料カット後復帰リッチ制御を実行する燃料カット後復帰リッチ制御手段と、前記燃料カット後復帰リッチ制御終了後に前記下流側触媒に流入する前記所定のリッチ空燃比での燃焼ガス中に存在する還元成分量を推定する還元成分量推定手段と、を有し、前記燃料カット後復帰リッチ制御終了後の前記所定のリッチ空燃比から当該制御終了後の目標空燃比である理論空燃比への変化速度を前記還元成分量推定手段にて推定した還元成分量に応じて変更することを特徴とする。
【００１９】
これにより、上述したように、燃料カット後復帰リッチ制御を実行することに起因してエミッションが低下することを抑制することができるとともに、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、燃料カット復帰直後に空燃比リッチ運転をすることに起因して排気エミッションが悪化することを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００２２】
本発明の実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置の構成について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関１の排気浄化装置の概略構成を示す図である。
【００２３】
内燃機関１は、ガソリンを燃料とする火花点火式の内燃機関（ガソリン機関）であり、自動車等に搭載される機関である。そして、内燃機関１の排気通路２には、２つの触媒、すなわち排気通路２の上流側に設けられた上流側触媒３と下流側に設けられた下流側触媒４が直列に設置されている。
【００２４】
触媒３、４は、その内部に適量の酸素を吸蔵することができ、排気ガスにＮＯｘが含まれているときは、酸素を吸蔵することでそのＮＯｘを還元し、また、排気ガスにＨＣやＣＯが含まれているときは、酸素を放出することでそれらを酸化することができる三元触媒である。
【００２５】
これらの触媒の酸素吸蔵能力は有限なものである。従って、酸素吸蔵能力を効果的に利用するためには、排気ガスの空燃比が、次にリッチ又はリーンのいずれとなってもいいように、触媒中に吸蔵されている酸素の量（酸素吸蔵量）を所定量（例えば、最大酸素吸蔵量の半分）に維持することが肝要である。これは、そのように維持されていれば、常に一定の酸素吸蔵・放出作用が可能となり、結果として触媒による一定の酸化・還元能力が常に得られるからである。
【００２６】
例えば、内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比がリッチとなる運転状態が続くと、両触媒３，４が共に触媒内の酸素吸蔵量が前記所定量より少ない状態であるリッチ状態となる。一方、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリーンとなる運転状態が続くと、両触媒３，４が共に触媒内の酸素吸蔵量が前記所定量より多い状態であるリーン状態となる。
【００２７】
そして、両触媒３、４が共にリッチ状態である時に排気ガスがこれらの触媒を通過すると、触媒内の酸素吸蔵量が少ないために排気ガス中の還元成分（ＨＣ、ＣＯ）を十分に酸化できなくなる。また、両触媒３、４が共にリーン状態である時に排気ガスがこれらの触媒を通過すると、触媒内の酸素吸蔵量が多いために排気ガス中のＮＯｘを十分に還元できなくなる。
【００２８】
また、上流側触媒３の上流の排気通路２には、内燃機関１から排出された後の排気ガスの空燃比にほぼ比例する出力特性を有するメインＡ／Ｆセンサ５が設けられている。
【００２９】
また、上流側触媒３の下流であって下流側触媒４の上流には、サブＯ２センサ（酸素濃度センサ）６が、下流側触媒４の下流には、下流側触媒下流Ｏ２センサ（酸素濃度センサ）７設けられている。これらＯ２センサ６，７は、排気ガス中の酸素濃度に応じて起電力を発生するものであり、理論空燃比に相当する電圧（比較電圧）よりも出力が高いときはリッチと判定し、逆に比較電圧よりも出力が低いときはリーンと判定する。
【００３０】
一方、吸気系においては、吸気通路８を流通する空気の流量を調節するスロットルバルブ９が設けられおり、アクチュエータを介して、その開度が後述するＥＣＵ１４により制御される。そして、エアクリーナ１０を通過して吸気通路８に流入してきた空気がスロットルバルブ９でその流量が調節されて気筒内に吸入される。また、スロットルバルブ９の下流の吸気通路８に、吸入空気量（ＧＡ）を検出するためのエアフローメータ１１が取り付けられている。
【００３１】
また、内燃機関１の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁１２を備えており、当該燃料噴射弁１２に駆動電流が印加されると、燃料噴射弁１２が開弁し、図示しない燃料タンクから供給される燃料が吸気ポートへ噴射されるようになっている。
【００３２】
さらに、内燃機関１には出力軸（クランク軸）の回転位相を検出するクランクポジションセンサ１３が設けられている。このクランクポジションセンサ１３から発生されるパルスは後述するＥＣＵ１４に入力され、ＥＣＵ１４は、一定時間毎にクランク軸の回転数（以下、「機関回転数」という。）を算出する。
【００３３】
このように構成された排気浄化装置を備えた内燃機関には、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１４が併設されている。このＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭなどからなる算術論理演算回路である。
【００３４】
ＥＣＵ１４には、上述したメインＡ／Ｆセンサ５、Ｏ２センサ６，７、エアフローメータ１１、クランクポジションセンサ１３、内燃機関１を搭載した車両に取り付けられたアクセルポジションセンサ１５等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ１４に入力されるようになっている。
【００３５】
そして、ＥＣＵ１４は、一定時間毎に実行すべき基本ルーチンにおいて、各種センサの出力信号の入力、吸入空気量の演算、機関回転数の演算、アクセル開度の演算、燃料噴射量（燃料噴射時間）の演算、燃料噴射時期の演算などを実行する。基本ルーチンにおいてＥＣＵ１４が入力した各種信号やＥＣＵ１４が演算して得られた各種制御値は、ＥＣＵ１４のＲＡＭに一時的に記憶される。
【００３６】
更に、ＥＣＵ１４は、各種のセンサからの信号の入力、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガーとした割り込み処理において、ＲＡＭから各種制御値を読み出し、それら制御値に従って燃料噴射弁１２等を制御する。
【００３７】
ここで、燃料噴射時間ＴＡＵは、以下の式（１）に基づいて算出する。
ＴＡＵ＝ＴＰ×ＦＷＬ×（ＦＡＦ＋ＦＧ）×Ａ＋ＴＡＵＶ……（１）
ＴＰは基本噴射時間、ＦＷＬは暖機増量補正係数、ＦＡＦは空燃比フィードバック補正係数、ＦＧは空燃比学習係数、Ａは加速増量係数，始動後増量係数などからなる増量係数、ＴＡＵＶは無効噴射時間であり、これらは周知であるのでその詳細な説明は省略する。なお、式（１）を用いて燃料噴射量（燃料噴射時間）を演算して行う空燃比制御を、後述する燃料カットあるいは燃料カット後復帰リッチ制御と区別するために、通常空燃比制御という。
【００３８】
そして、ＥＣＵ１４は、所定の燃料カット開始条件が成立したときには、燃料噴射弁１２からの燃料噴射を停止する処理である燃料カットを行う。この燃料カット開始条件としては、例えばアクセルポジションセンサ１５にて検出されるアクセル開度が０％（全閉状態）を示している場合や、機関回転数ＮＥが燃料カットを実行するための燃料カット基準回転数より高くなっていた場合であることを例示することができる。
【００３９】
そして、この燃料カットが継続されると、基本的には排気通路２には空気が通過するのみであることから、燃料カットから復帰した直後においては、両触媒３，４の酸素吸蔵量が飽和状態あるいは飽和に近い状態となっている場合がある。そして、このような状態で燃焼が再開されＮＯｘが排出されると、触媒にて十分にＮＯｘを浄化できなくなる。
【００４０】
本実施例においては、このようなＮＯｘの浄化不足を防止するため、ＥＣＵ１４は、燃料カットからの復帰直後に、気筒に供給する混合気の空燃比をリッチにする、燃料カット後復帰リッチ制御を実行する。なお、この燃料カット後復帰リッチ制御における空燃比は、機関回転数、アクセル開度などの運転状態に基づいて定められるものであり、当該空燃比と吸入空気量より燃料噴射量（燃料噴射時間）が演算される。
【００４１】
また、この燃料カット後復帰リッチ制御は、燃料カット中に燃料カット復帰条件が成立した時に実行開始するものである。この燃料カット復帰条件としては、アクセル開度が全閉でなくなったとき、あるいは機関回転数が復帰回転数以下になったときであることを例示することができる。そして、燃料カット後復帰リッチ制御は、サブＯ２センサ６の出力値が、以下のようにして定められた閾値以上となるまで実行される。
【００４２】
燃料カット後復帰リッチ制御実行開始直後においては、上流側触媒３の酸素吸蔵量は飽和状態あるいは飽和に近い状態となっていることから、サブＯ２センサ６の出力値はほぼ零である。その後、上流側触媒３の酸素吸蔵量が減少すると、サブＯ２センサ６の出力値はやや高くなるが、酸素吸蔵量が前記所定量になるまで、上流側触媒３はリーン状態であることからサブＯ２センサ６の出力値は前記比較電圧より小さい。
【００４３】
そして、サブＯ２センサ６の出力値が、前記比較電圧以上になったときに、燃料カット後復帰リッチ制御の実行を終了し、目標空燃比を理論空燃比とする通常空燃比制御を実行した場合には、以下のような不具合が生じるおそれがある。
【００４４】
つまり、サブＯ２センサ６の出力値が比較電圧以上になった時には、それまでの燃料カット後復帰リッチ制御実行時のリッチ空燃比での排気ガスが、当該センサまでの排気通路２に残存している。そして、燃料カット後復帰リッチ制御を終了した後に、この排気ガスが下流側触媒４に至り、当該排気ガス中に存在する還元成分量（以下、「余剰供給還元成分量」という。）の分だけ下流側触媒４に吸蔵されていた酸素を減少させる。特に、燃料カット後復帰リッチ制御実行中の吸入空気量が多く、空燃比のリッチ度合いが高い場合には、前記余剰供給還元成分量が多いことから、下流側触媒４内の酸素吸蔵量が零あるいは
零に近い状態になる。
【００４５】
そして、上流側触媒３および下流側触媒４が共にリッチ状態である場合に、還元成分を有する排気ガスがこれらの触媒を通過すると、還元成分を十分に酸化できなくなる。
【００４６】
そこで、本実施例においては、燃料カット後復帰リッチ制御中に、逐一、吸入空気量および空燃比に基づいて前記余剰供給還元成分量を算出し、当該余剰供給還元成分量に応じて前記閾値を変更するようにする。より具体的には、余剰供給還元成分量が多いほど下流側触媒４の酸素吸蔵量が減少することから、図２に示すように、余剰供給還元成分量が多いほど閾値を減少させる。
【００４７】
以下に、具体的に、本実施例に係る燃料カット後復帰リッチ制御終了時制御について、その制御ルーチンのフローチャートを示す図３に即して説明する。本制御ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されており、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサ１３からのパルス信号の入力などをトリガーとした割り込み処理としてＥＣＵ１４が実行するようにするものである。
【００４８】
本ルーチンにおいて、先ずＥＣＵ１４は、ステップ（以下、「Ｓ」という。）１０１において、燃料カット後復帰リッチ制御実行中であるか否かを判別する。そして、肯定判定された場合にはＳ１０２へ進み、否定判定された場合には本ルーチンの実行を終了する。
【００４９】
Ｓ１０２においては、吸入空気量、空燃比に基づいて前記余剰供給還元成分量を推定する。これは、予め実験等の経験則に基づいて吸入空気量、空燃比および余剰供給還元成分量の相関関係を示す、図４のようなマップを作成してＲＯＭに記憶しておき、現時点の吸入空気量、空燃比を当該マップに代入することにより算出して推定するものである。
【００５０】
その後Ｓ１０３へ進み、上述したようにＳ１０２で推定した余剰供給還元成分量および予め作成された図２のようなマップに基づいて当該燃料カット後復帰リッチ制御を終了するか否かを判別する指標となるサブＯ２センサ６の出力値の閾値を算出する。
【００５１】
その後Ｓ１０４へ進み、サブＯ２センサ６の出力電圧がＳ１０３で算出した閾値以上であるか否かを判別する。そして、肯定判定された場合にはＳ１０５へ進み、当該燃料カット後復帰リッチ制御を終了する。一方、否定判定された場合にはＳ１０６へ進む。
【００５２】
Ｓ１０６においては、その他の燃料カット後復帰リッチ制御終了条件が成立しているか否かを判別する。このその他の燃料カット後復帰リッチ制御終了条件としては、前記燃料カット開始条件が成立したこと、アクセル開度が所定開度以上である高度の加速要求があったことなどを例示することができる。そして、肯定判定された場合にはＳ１０５へ進み、燃料カット後復帰リッチ制御を終了する。一方、否定判定された場合には本ルーチンの実行を終了する。
【００５３】
そして、図５に、通常空燃比制御→燃料カット→燃料カット後復帰リッチ制御→通常空燃比制御と変化する際の様子を時系列に示した。本図にも示すように、本実施例に係る燃料カット後復帰リッチ制御終了時制御を実行することにより、燃料カット後復帰リッチ制御を実行することに起因して両触媒３，４が共にリッチ状態となり排気ガスが十分に浄化されなくなることを防止することができる。
【実施例２】
【００５４】
本実施例においては、燃料カット後復帰リッチ制御終了時のリッチ空燃比から通常空燃比制御時の目標空燃比である理論空燃比（ストイキ）への戻し速度を前記余剰供給還元成
分量に応じて変更し、燃料カット後復帰リッチ制御を実行することに起因して両触媒３，４の酸素吸蔵量が共にリッチ状態になることを防止するものである。
【００５５】
上述した式（１）の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦは、燃料カット後復帰リッチ制御終了時のリッチ空燃比から理論空燃比以上となるまで、徐々に燃料噴射量を減少させるように設定される。つまり、積分処理により、前回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦから積分定数ＫＩＬを減算した値が今回の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとして用いられる。
【００５６】
上述したように、燃料カット後復帰リッチ制御を終了した後に、余剰供給還元成分量の分、下流側触媒４内の酸素吸蔵量が減少していく。また、上述したように燃料カット後復帰リッチ制御終了時のリッチ空燃比から徐々に空燃比が高められるので、燃料カット後復帰リッチ制御終了後しばらくはリッチ空燃比の排気ガスが排気通路２に排出され、下流側触媒４に流入する。その結果、両触媒３，４の酸素吸蔵量が共にリッチ状態になるおそれがある。
【００５７】
かかる不具合を回避するためには、燃料カット後復帰リッチ制御終了時のリッチ空燃比から理論空燃比への戻し速度を速めること、つまり積分定数ＫＩＬを大きくすることが好適である。ただし、戻し速度があまりに速いと、空燃比が急激に変化してドライバビリティが悪化してしまう。
【００５８】
そこで、本実施例においては、余剰供給還元成分量が多いほど、リッチ空燃比から理論空燃比への戻し速度を速くする。そのために、燃料カット後復帰リッチ制御終了後に最初に理論空燃比以上となるまで、上記積分定数ＫＩＬに燃料減量促進係数Ｄを加算し新たな積分定数ＫＩＬとするようにし（ＫＩＬ←ＫＩＬ＋Ｄ）、当該燃料減量促進係数Ｄを、図６に示したマップのように余剰供給還元成分量に応じて変化させるようにする。なお、図５において、余剰供給還元成分量が所定値より多いときに燃料減量促進係数Ｄが一定となっているのは、戻し速度が速くなり過ぎることに起因してドライバビリティが悪化することを防止するためである。
【００５９】
以下に、具体的に、本実施例に係る燃料カット後復帰リッチ制御終了時制御について、その制御ルーチンのフローチャートを示す図７に即して説明する。本制御ルーチンは、予めＥＣＵ１４のＲＯＭに記憶されており、一定時間の経過、あるいはクランクポジションセンサ１３からのパルス信号の入力などをトリガーとした割り込み処理としてＥＣＵ１４が実行するようにするものである。
【００６０】
本ルーチンにおいて、先ずＥＣＵ１４は、Ｓ２０１において、燃料カット後復帰リッチ制御実行中であるか否かを判別する。そして、肯定判定された場合にはＳ２０２へ進み、否定判定された場合には本ルーチンの実行を終了する。
【００６１】
Ｓ２０２においては、サブＯ２センサ６の出力電圧が、燃料カット後復帰リッチ制御を終了するか否かを判別する指標となる閾値以上であるか否かを判別する。そして、本ステップで否定判定された場合にはＳ２０３へ進み、その他の燃料カット後復帰リッチ制御終了条件が成立しているか否かを判別する。この処理は図３におけるＳ１０６の処理と同一であるのでその詳細な説明は省略する。
【００６２】
Ｓ２０２およびＳ２０３で肯定判定された場合にはＳ２０４へ進み、余剰供給還元成分量を推定する。この処理は図３におけるＳ１０２の処理と同一であるのでその詳細な説明は省略する。その後Ｓ２０５へ進み、Ｓ２０４で推定した余剰供給還元成分量および予め作成された図６のようなマップに基づいて燃料減量促進係数Ｄを算出する。
【００６３】
その後Ｓ２０６へ進み、予め定められた積分定数ＫＩＬにＳ２０５で算出した燃料減量促進係数Ｄを加算した値を新たな積分定数ＫＩＬとする（ＫＩＬ←ＫＩＬ＋Ｄ）。その後Ｓ２０７へ進み、燃料カット後復帰リッチ制御を終了して、本ルーチンの実行を終了する。
【００６４】
図８に、通常空燃比制御→燃料カット→燃料カット後復帰リッチ制御→通常空燃比制御と変化する際の様子を時系列に示した。本図にも示すように、本実施例に係る燃料カット後復帰リッチ制御終了時制御を実行することにより、余剰供給還元成分量に応じて、燃料カット後復帰リッチ制御終了後の通常空燃比制御における目標空燃比である理論空燃比への戻し速度が速められるので、両触媒３，４が共にリッチ状態となり、排気ガスが十分に浄化されなくなることを防止することができる。
【００６５】
なお、本実施例に係る燃料カット後復帰リッチ制御終了時制御においても、実施例１と同様に、燃料カット後復帰リッチ制御を終了するか否かを判別する指標となる閾値を、余剰供給還元成分量に応じて変更させることが好適であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】余剰供給還元成分量と、燃料カット後復帰リッチ制御を終了させるか否かを判断する指標となるサブＯ２センサの出力電圧の閾値との相関関係を示す図である。
【図３】実施例１に係る燃料カット後復帰リッチ制御終了時制御の制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】吸入空気量、空燃比および余剰供給還元成分量の相関関係を示す図である。
【図５】実施例１に係る燃料カット後復帰リッチ制御終了時制御を実行した場合の変化を時系列に示す図である。
【図６】余剰供給還元成分量と燃料減量促進係数の相関関係を示す図である。
【図７】実施例２に係る燃料カット後復帰リッチ制御終了時制御の制御ルーチンのフローチャートである。
【図８】実施例２に係る燃料カット後復帰リッチ制御終了時制御を実行した場合の変化を時系列に示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  内燃機関
２  排気通路
３  上流側触媒
４  下流側触媒
５  メインＡ／Ｆセンサ
６  サブＯ２センサ
７  下流側触媒下流Ｏ２センサ
８  吸気通路
９  スロットルバルブ
１０  エアクリーナ
１１  エアフローメータ
１２  燃料噴射弁
１３  クランクポジションセンサ
１４  ＥＣＵ
１５  アクセルポジションセンサ
【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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