(57)【要約】【課題】下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量がゼロまで減少してしまうのを効果的に抑制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】内燃機関は、内燃機関の排気通路に設けられた上流側排気浄化触媒２０と、上流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において排気通路に設けられた下流側排気浄化触媒２４とを具備する。制御装置は、下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｌｃを推定する吸蔵量推定手段を具備し、機関回転数ＮＥが最低基準回転数ＮＥｌｏｗ以上であることを含む燃料カット実行条件が成立したときに、内燃機関の作動中に燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行可能である。制御装置は、吸蔵量推定手段によって推定された吸蔵量が所定の限界吸蔵量Ｃｌｉｍ以下になったときには、限界吸蔵量よりも多いときに比べて、燃料カット実行条件における最低基準回転数を低下させる。【選択図】図８
2015209818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられた上流側排気浄化触媒と、該上流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記排気通路に設けられた下流側排気浄化触媒とを具備する、内燃機関の制御装置において、
前記下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量を推定する吸蔵量推定手段を具備し、
機関回転数が最低基準回転数以上であることを含む燃料カット実行条件が成立したときに、内燃機関の作動中に燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行可能であり、
前記吸蔵量推定手段によって推定された吸蔵量が所定の限界吸蔵量以下になったときには、該限界吸蔵量よりも多いときに比べて、前記燃料カット実行条件における最低基準回転数を低下させる、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記上流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側であって前記下流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向上流側に設けられた下流側空燃比センサを具備し、
前記吸蔵量推定手段は、前記下流側空燃比センサの出力に基づいて前記下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量を推定する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記吸蔵量推定手段は、前回燃料カット制御終了時以降の積算吸入空気量が限界空気量以上になったときに前記下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量が前記限界吸蔵量以下になったと推定する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記上流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側であって前記下流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向上流側に設けられた下流側空燃比センサを具備し、
当該制御装置は、前記上流側排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御を行うと共に、前記目標空燃比を理論空燃比よりもリッチなリッチ設定空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン設定空燃比とに交互に設定する目標空燃比の設定制御を行い、
前記目標空燃比の設定制御では、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ判定空燃比以下になったときに前記目標空燃比がリーン設定空燃比に切り替えられる、請求項１又は３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
当該制御装置は、前記上流側排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御を行うと共に、前記目標空燃比を理論空燃比よりもリッチなリッチ設定空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン設定空燃比とに交互に設定する目標空燃比の設定制御を行い、
前記目標空燃比の設定制御では、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ判定空燃比以下になったときに前記目標空燃比がリーン設定空燃比に切り替えられる、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記目標空燃比の設定制御では、前記上流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量が最大吸蔵可能酸素量よりも少ない所定の切替基準吸蔵量以上になったときに前記目標空燃比がリッチ設定空燃比に切り替えられる、請求項４又は５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】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気通路に上流側排気浄化触媒を設けると共に、この上流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において排気通路に下流側排気浄化触媒を設けた内燃機関が広く知られている（例えば、特許文献１）。斯かる内燃機関では、上流側排気浄化触媒によって浄化されなかった未燃ガス（未燃ＨＣやＣＯ等）やＮＯｘ等が下流側排気浄化触媒にて浄化され、その結果、内燃機関から排出される排気ガス中の未燃ガス及びＮＯｘを適切に浄化することができるようになる。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された装置では、下流側の酸素センサの出力電圧が高側閾値以上であって、上流側排気浄化触媒の状態が酸素不足状態であるときには、上流側排気浄化触媒に流入する排気ガスの目標空燃比がリーン空燃比とされる。逆に、下流側の酸素センサの出力電圧が低側閾値以下であって、上流側排気浄化触媒の状態が酸素過剰状態であるときには、目標空燃比がリッチ空燃比とされる。特許文献１によれば、これにより、酸素不足状態又は酸素過剰状態にあるときに、触媒の状態を速やかにこれら両状態の中間の状態（すなわち、触媒に適当な量の酸素が吸蔵されている状態）に戻すことができるとされている。
【０００４】
そして、下流側の酸素センサの出力電圧が低側閾値以下である場合には、上流側排気浄化触媒からは理論空燃比よりもリーンな空燃比（以下、「リーン空燃比」という）の排気ガスが流出している。したがって、この場合、上流側排気浄化触媒からはＮＯｘを含む排気ガスが流出する。一方、下流側の酸素センサの出力電圧が高側閾値以上である場合には、上流側排気浄化触媒からは理論空燃比よりもリッチな空燃比（以下、「リッチ空燃比」という）の排気ガスが流出している。したがって、この場合、上流側排気浄化触媒からは未燃ガスを含む排気ガスが流出する。このように上流側排気浄化触媒からＮＯｘ又は未燃ガスを含む排気ガスが流出した場合には、排気ガス中のこれら成分は下流側排気浄化触媒において浄化されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０６９３３７号公報
【特許文献２】特開２００５−３０７８５３号公報
【特許文献３】特開２００１−１０５９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、下流側排気浄化触媒では、流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比であっても、必ずしも下流側排気浄化触媒に排気ガス中の酸素が吸蔵されるわけではない。このため、上流側排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比をリーン空燃比にして、上流側排気浄化触媒からリーン空燃比の排気ガスを流出させても、下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量を増大させることができない場合がある。
【０００７】
このように、下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量を増大させることができないと、やがて下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量がほぼゼロに到達する。この場合、上流側排気浄化触媒から一時的にリッチ空燃比の排気ガスが流出しても、排気ガス中の未燃ガスを十分に浄化することができない。
【０００８】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量がゼロまで減少してしまうのを効果的に抑制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】
【０００９】
上記課題を解決するために、第１の発明では、内燃機関の排気通路に設けられた上流側排気浄化触媒と、該上流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側において前記排気通路に設けられた下流側排気浄化触媒とを具備する、内燃機関の制御装置において、前記下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量を推定する吸蔵量推定手段を具備し、機関回転数が最低基準回転数以上であることを含む燃料カット実行条件が成立したときに、内燃機関の作動中に燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット制御を実行可能であり、前記吸蔵量推定手段によって推定された吸蔵量が所定の限界吸蔵量以下になったときには、該限界吸蔵量よりも多いときに比べて、前記燃料カット実行条件における最低基準回転数を低下させる。
【００１０】
第２の発明では、第１の発明において、前記上流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側であって前記下流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向上流側に設けられた下流側空燃比センサを具備し、前記吸蔵量推定手段は、前記下流側空燃比センサの出力に基づいて前記下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量を推定する。
【００１１】
第３の発明では、第１の発明において、前記吸蔵量推定手段は、前回燃料カット制御終了時以降の積算吸入空気量が限界空気量以上になったときに前記下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量が前記限界吸蔵量以下になったと推定する。
【００１２】
第４の発明では、第１又は第３の発明において、前記上流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向下流側であって前記下流側排気浄化触媒よりも排気流れ方向上流側に設けられた下流側空燃比センサを具備し、当該制御装置は、前記上流側排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御を行うと共に、前記目標空燃比を理論空燃比よりもリッチなリッチ設定空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン設定空燃比とに交互に設定する目標空燃比の設定制御を行い、前記目標空燃比の設定制御では、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ判定空燃比以下になったときに前記目標空燃比がリーン設定空燃比に切り替えられる。
【００１３】
第５の発明では、第２の発明において、当該制御装置は、前記上流側排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御を行うと共に、前記目標空燃比を理論空燃比よりもリッチなリッチ設定空燃比と理論空燃比よりもリーンなリーン設定空燃比とに交互に設定する目標空燃比の設定制御を行い、前記目標空燃比の設定制御では、前記下流側空燃比センサによって検出された空燃比が理論空燃比よりもリッチなリッチ判定空燃比以下になったときに前記目標空燃比がリーン設定空燃比に切り替えられる。
【００１４】
第６の発明では、第４又は第５の発明において、前記目標空燃比の設定制御では、前記上流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量が最大吸蔵可能酸素量よりも少ない所定の切替基準吸蔵量以上になったときに前記目標空燃比がリッチ設定空燃比に切り替えられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量がゼロまで減少してしまうのを効果的に抑制することができる内燃機関の制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の制御装置が用いられる内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】図２は、排気浄化触媒の酸素吸蔵量と排気浄化触媒から流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度又はＨＣ、ＣＯ濃度との関係を示す図である。
【図３】図３は、各排気空燃比におけるセンサ印加電圧と出力電流との関係を示す図である。
【図４】図４は、センサ印加電圧を一定にしたときの排気空燃比と出力電流との関係を示す図である。
【図５】図５は、空燃比制御を行った際の空燃比補正量等のタイムチャートである。
【図６】図６は、空燃比制御を行った際の空燃比補正量等のタイムチャートである。
【図７】図７は、空燃比制御を行った際の空燃比補正量等のタイムチャートである。
【図８】図８は、下流側排気浄化触媒の酸素吸蔵量に基づいて燃料カット制御の実行条件を変更した場合における、空燃比補正量等のタイムチャートである。
【図９】図９は、本実施形態における最低基準回転数の設定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、内燃機関への積算吸入空気量に基づいて燃料カット制御の実行条件を変更した場合における、空燃比補正量等のタイムチャートである。
【図１１】図１１は、本実施形態における最低基準回転数の設定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１８】
＜内燃機関全体の説明＞
図１は、本発明に係る制御装置が用いられる内燃機関を概略的に示す図である。図１において、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダブロック２内で往復動するピストン、４はシリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド、５はピストン３とシリンダヘッド４との間に形成された燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポートをそれぞれ示す。吸気弁６は吸気ポート７を開閉し、排気弁８は排気ポート９を開閉する。
【００１９】
図１に示したようにシリンダヘッド４の内壁面の中央部には点火プラグ１０が配置され、シリンダヘッド４の内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。点火プラグ１０は、点火信号に応じて火花を発生させるように構成される。また、燃料噴射弁１１は、噴射信号に応じて、所定量の燃料を燃焼室５内に噴射する。なお、燃料噴射弁１１は、吸気ポート７内に燃料を噴射するように配置されてもよい。また、本実施形態では、燃料として理論空燃比が１４．６であるガソリンが用いられる。しかしながら、本実施形態の内燃機関は他の燃料を用いても良い。
【００２０】
各気筒の吸気ポート７はそれぞれ対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結され、サージタンク１４は吸気管１５を介してエアクリーナ１６に連結される。吸気ポート７、吸気枝管１３、サージタンク１４、吸気管１５は吸気通路を形成する。また、吸気管１５内にはスロットル弁駆動アクチュエータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置される。スロットル弁１８は、スロットル弁駆動アクチュエータ１７によって回動せしめられることで、吸気通路の開口面積を変更することができる。
【００２１】
一方、各気筒の排気ポート９は排気マニホルド１９に連結される。排気マニホルド１９は、各排気ポート９に連結される複数の枝部とこれら枝部が集合した集合部とを有する。排気マニホルド１９の集合部は上流側排気浄化触媒２０を内蔵した上流側ケーシング２１に連結される。上流側ケーシング２１は、排気管２２を介して下流側排気浄化触媒２４を内蔵した下流側ケーシング２３に連結される。排気ポート９、排気マニホルド１９、上流側ケーシング２１、排気管２２及び下流側ケーシング２３は、排気通路を形成する。
【００２２】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具備する。吸気管１５には、吸気管１５内を流れる空気流量を検出するためのエアフロメータ３９が配置され、このエアフロメータ３９の出力は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。また、排気マニホルド１９の集合部には排気マニホルド１９内を流れる排気ガス（すなわち、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガス）の空燃比を検出する上流側空燃比センサ（上流側空燃比検出装置）４０が配置される。加えて、排気管２２内には排気管２２内を流れる排気ガス（すなわち、上流側排気浄化触媒２０から流出して下流側排気浄化触媒２４に流入する排気ガス）の空燃比を検出する下流側空燃比センサ（下流側空燃比検出装置）４１が配置される。これら空燃比センサ４０、４１の出力も対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。
【００２３】
また、アクセルペダル４２にはアクセルペダル４２の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４３が接続され、負荷センサ４３の出力電圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。クランク角センサ４４は例えばクランクシャフトが１５度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート３６に入力される。ＣＰＵ３５ではこのクランク角センサ４４の出力パルスから機関回転数が計算される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路４５を介して点火プラグ１０、燃料噴射弁１１及びスロットル弁駆動アクチュエータ１７に接続される。なお、ＥＣＵ３１は、内燃機関の制御を行う制御装置として機能する。
【００２４】
なお、本実施形態に係る内燃機関は、ガソリンを燃料とする無過給内燃機関であるが、本発明に係る内燃機関の構成は、上記構成に限定されるものではない。例えば、本発明に係る内燃機関は、気筒配列、燃料の噴射態様、吸排気系の構成、動弁機構の構成、過給器の有無、及び過給態様等が、上記内燃機関と異なるものであってもよい。
【００２５】
＜排気浄化触媒の説明＞
上流側排気浄化触媒２０及び下流側排気浄化触媒２４は、いずれも同様な構成を有する。排気浄化触媒２０、２４は、酸素吸蔵能力を有する三元触媒である。具体的には、排気浄化触媒２０、２４は、セラミックから成る基材に、触媒作用を有する貴金属（例えば、白金（Ｐｔ））及び酸素吸蔵能力を有する物質（例えば、セリア（ＣｅＯ2））を担持させたものである。排気浄化触媒２０、２４は、所定の活性温度に達すると、未燃ガス（ＨＣやＣＯ等）と窒素酸化物（ＮＯｘ）とを同時に浄化する触媒作用に加えて、酸素吸蔵能力を発揮する。
【００２６】
排気浄化触媒２０、２４の酸素吸蔵能力によれば、排気浄化触媒２０、２４は、排気浄化触媒２０、２４に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン（リーン空燃比）であるときには排気ガス中の酸素を吸蔵する。一方、排気浄化触媒２０、２４は、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ（リッチ空燃比）であるときには、排気浄化触媒２０、２４に吸蔵されている酸素を放出する。
【００２７】
排気浄化触媒２０、２４は、触媒作用及び酸素吸蔵能力を有することにより、酸素吸蔵量に応じてＮＯｘ及び未燃ガスの浄化作用を有する。すなわち、排気浄化触媒２０、２４に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比である場合、図２（Ａ）に示したように、酸素吸蔵量が少ないときには排気浄化触媒２０、２４により排気ガス中の酸素が吸蔵される。また、これに伴って、排気ガス中のＮＯｘが還元浄化される。一方、酸素吸蔵量が多くなると、最大吸蔵可能酸素量Ｃｍａｘ近傍の或る吸蔵量（図中のＣｕｐｌｉｍ）を境に排気浄化触媒２０、２４から流出する排気ガス中の酸素及びＮＯｘの濃度が急激に上昇する。
【００２８】
一方、排気浄化触媒２０、２４に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比である場合、図２（Ｂ）に示したように、酸素吸蔵量が多いときには排気浄化触媒２０、２４に吸蔵されている酸素が放出され、排気ガス中の未燃ガスは酸化浄化される。一方、酸素吸蔵量が少なくなると、ゼロ近傍の或る吸蔵量（図中のＣｌｏｗｌｉｍ）を境に排気浄化触媒２０、２４から流出する排気ガス中の未燃ガスの濃度が急激に上昇する。
【００２９】
以上のように、本実施形態において用いられる排気浄化触媒２０、２４によれば、排気浄化触媒２０、２４に流入する排気ガスの空燃比及び酸素吸蔵量に応じて排気ガス中のＮＯｘ及び未燃ガスの浄化特性が変化する。なお、触媒作用及び酸素吸蔵能力を有していれば、排気浄化触媒２０、２４は三元触媒とは異なる触媒であってもよい。
【００３０】
＜空燃比センサの出力特性＞
次に、図３及び図４を参照して、本実施形態における空燃比センサ４０、４１の出力特性について説明する。図３は、本実施形態における空燃比センサ４０、４１の電圧−電流（Ｖ−Ｉ）特性を示す図であり、図４は、印加電圧を一定に維持したときの、空燃比センサ４０、４１周りを流通する排気ガスの空燃比（以下、「排気空燃比」という）と出力電流Ｉとの関係を示す図である。なお、本実施形態では、両空燃比センサ４０、４１として同一構成の空燃比センサが用いられる。
【００３１】
図３からわかるように、本実施形態の空燃比センサ４０、４１では、出力電流Ｉは、排気空燃比が高くなるほど（リーンになるほど）、大きくなる。また、各排気空燃比におけるＶ−Ｉ線には、Ｖ軸にほぼ平行な領域、すなわちセンサ印加電圧が変化しても出力電流がほとんど変化しない領域が存在する。この電圧領域は限界電流領域と称され、このときの電流は限界電流と称される。図３では、排気空燃比が１８であるときの限界電流領域及び限界電流をそれぞれＷ18、Ｉ18で示している。したがって、空燃比センサ４０、４１は限界電流式の空燃比センサであるということができる。
【００３２】
図４は、印加電圧を０．４５Ｖ程度で一定にしたときの、排気空燃比と出力電流Ｉとの関係を示す図である。図４からわかるように、空燃比センサ４０、４１では、排気空燃比が高くなるほど（すなわち、リーンになるほど）、空燃比センサ４０、４１からの出力電流Ｉが大きくなるように、排気空燃比に対して出力電流がリニアに（比例するように）変化する。加えて、空燃比センサ４０、４１は、排気空燃比が理論空燃比であるときに出力電流Ｉが零になるように構成される。また、排気空燃比が一定以上に大きくなったとき、或いは一定以下に小さくなったときには、排気空燃比の変化に対する出力電流の変化の割合が小さくなる。
【００３３】
なお、上記例では、空燃比センサ４０、４１として限界電流式の空燃比センサを用いている。しかしながら、排気空燃比に対して出力電流がリニアに変化するものであれば、空燃比センサ４０、４１として、限界電流式ではない空燃比センサ等、如何なる空燃比センサを用いてもよい。また、両空燃比センサ４０、４１は互いに異なる構造の空燃比センサであってもよい。
【００３４】
＜基本的な空燃比制御＞
次に、本実施形態の内燃機関の制御装置における基本的な空燃比制御の概要を説明する。本実施形態の空燃比制御では、上流側空燃比センサ４０の出力空燃比に基づいて上流側空燃比センサ４０の出力空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射弁１１からの燃料噴射量を制御するフィードバック制御が行われる。なお、「出力空燃比」は、空燃比センサの出力値に相当する空燃比を意味する。
【００３５】
一方、本実施形態の空燃比制御では、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比等に基づいて目標空燃比を設定する目標空燃比の設定制御が行われる。目標空燃比の設定制御では、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比がリッチ空燃比となったときに、目標空燃比はリーン設定空燃比に設定され、その後、その空燃比に維持される。ここで、リーン設定空燃比は、理論空燃比（制御中心となる空燃比）よりも或る程度リーンである予め定められた空燃比であり、例えば、１４．６５〜２０、好ましくは１４．６５〜１８、より好ましくは１４．６５〜１６程度とされる。また、リーン設定空燃比は、制御中心となる空燃比（本実施形態では、理論空燃比）にリーン補正量を加算した空燃比として表すこともできる。また、本実施形態では、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比が理論空燃比よりも僅かにリッチであるリッチ判定空燃比（例えば、１４．５５）以下になったときに、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比がリッチ空燃比になったと判断される。
【００３６】
目標空燃比がリーン設定空燃比に変更されると、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの酸素過不足量が積算される。酸素過不足量は、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にしようとしたときに過剰となる酸素の量又は不足する酸素の量（過剰な未燃ガス等の量）を意味する。特に、目標空燃比がリーン設定空燃比となっているときには上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガス中の酸素は過剰となり、この過剰な酸素は上流側排気浄化触媒２０に吸蔵される。したがって、酸素過不足量の積算値（以下、「積算酸素過不足量」という）は、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃを表しているといえる。
【００３７】
なお、酸素過不足量の算出は、上流側空燃比センサ４０の出力空燃比、及びエアフロメータ３９の出力等に基づいて算出される燃焼室５内への吸入空気量の推定値又は燃料噴射弁１１からの燃料供給量等に基づいて行われる。具体的には、酸素過不足量ＯＥＤは、例えば、下記式（１）により算出される。
ＯＤＥ＝０．２３・Ｑｉ／（ＡＦｕｐ−ＡＦＲ）      …（１）
ここで、０．２３は空気中の酸素濃度、Ｑｉは燃料噴射量、ＡＦｕｐは上流側空燃比センサ４０の出力空燃比、ＡＦＲは制御中心となる空燃比（本実施形態では、理論空燃比）をそれぞれ表している。
【００３８】
このようにして算出された酸素過不足量を積算した積算酸素過不足量が、予め定められた切替基準値（予め定められた切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆに相当）以上になると、それまでリーン設定空燃比に設定されていた目標空燃比が、リッチ設定空燃比に設定され、その後、その空燃比に維持される。リッチ設定空燃比は、理論空燃比（制御中心となる空燃比）よりも或る程度リッチである予め定められた空燃比であり、例えば、１２〜１４．５８、好ましくは１３〜１４．５７、より好ましくは１４〜１４．５５程度とされる。また、リッチ設定空燃比は、制御中心となる空燃比（本実施形態では、理論空燃比）からリッチ補正量を減算した空燃比として表すこともできる。なお、本実施形態では、リッチ設定空燃比の理論空燃比からの差（リッチ度合い）は、リーン設定空燃比の理論空燃比からの差（リーン度合い）以下とされる。
【００３９】
その後、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比が再びリッチ判定空燃比以下となったときに、目標空燃比が再びリーン設定空燃比とされ、その後、同様な操作が繰り返される。このように本実施形態では、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの目標空燃比がリーン設定空燃比とリッチ設定空燃比とに交互に設定される。
【００４０】
ただし、上述したような制御を行った場合であっても、積算酸素過不足量が切替基準値に到達する前に上流側排気浄化触媒２０の実際の酸素吸蔵量が最大吸蔵可能酸素量に到達する場合がある。その原因としては、例えば、上流側排気浄化触媒２０の最大吸蔵可能酸素量が低下したり、一時的に上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比が急激に変化したりすることが挙げられる。このように酸素吸蔵量が最大吸蔵可能酸素量に到達すると、上流側排気浄化触媒２０からはリーン空燃比の排気ガスが流出することになる。そこで、本実施形態では、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比がリーン空燃比となったときには、目標空燃比はリッチ設定空燃比に切り替えられる。特に、本実施形態では、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比が理論空燃比よりも僅かにリーンであるリーン判定空燃比（例えば、１４．６５）以上になったときに、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比がリーン空燃比になったと判断される。
【００４１】
＜タイムチャートを用いた空燃比制御の説明＞
図５を参照して、上述したような操作について具体的に説明する。図５は、本実施形態の空燃比制御を行った場合における、空燃比補正量ＡＦＣ、上流側空燃比センサ４０の出力空燃比ＡＦｕｐ、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃ、積算酸素過不足量ΣＯＥＤ、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎ及び上流側排気浄化触媒２０から流出する排気ガス中のＮＯｘ濃度のタイムチャートである。
【００４２】
なお、空燃比補正量ＡＦＣは、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの目標空燃比に関する補正量である。空燃比補正量ＡＦＣが０のときには目標空燃比は制御中心となる空燃比（以下、「制御中心空燃比」という）に等しい空燃比（本実施形態では、理論空燃比）とされ、空燃比補正量ＡＦＣが正の値であるときには目標空燃比は制御中心空燃比よりもリーンな空燃比（本実施形態では、リーン空燃比）となり、空燃比補正量ＡＦＣが負の値であるときには目標空燃比は制御中心空燃比よりもリッチな空燃比（本実施形態では、リッチ空燃比）となる。また、「制御中心空燃比」は、機関運転状態に応じて空燃比補正量ＡＦＣを加算する対象となる空燃比、すなわち空燃比補正量ＡＦＣに応じて目標空燃比を変動させる際に基準となる空燃比を意味する。
【００４３】
図示した例では、時刻ｔ1以前の状態では、空燃比補正量ＡＦＣがリッチ設定補正量ＡＦＣｒｉｃｈ（リッチ設定空燃比に相当）とされている。すなわち、目標空燃比はリッチ空燃比とされており、これに伴って上流側空燃比センサ４０の出力空燃比がリッチ空燃比となる。上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガス中に含まれている未燃ガスは、上流側排気浄化触媒２０で浄化され、これに伴って、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃは徐々に減少していく。したがって、積算酸素過不足量ΣＯＥＤも徐々に減少していく。上流側排気浄化触媒２０における浄化により上流側排気浄化触媒２０から流出する排気ガス中には未燃ガスは含まれていないため、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎはほぼ理論空燃比となる。上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比となっているため、上流側排気浄化触媒２０からのＮＯｘ排出量はほぼゼロとなる。
【００４４】
上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが徐々に減少すると、酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃは時刻ｔ1においてゼロに近づき、これに伴って、上流側排気浄化触媒２０に流入した未燃ガスの一部は上流側排気浄化触媒２０で浄化されずに流出し始める。これにより、時刻ｔ1以降、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎが徐々に低下する。その結果、時刻ｔ2において、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎがリッチ判定空燃比ＡＦｒｉｃｈに到達する。
【００４５】
本実施形態では、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎがリッチ判定空燃比ＡＦｒｉｃｈ以下になると、酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃを増大させるべく、空燃比補正量ＡＦＣがリーン設定補正量ＡＦＣｌｅａｎ（リーン設定空燃比に相当）に切り替えられる。したがって、目標空燃比はリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えられる。また、このとき、積算酸素過不足量ΣＯＥＤは０にリセットされる。
【００４６】
なお、本実施形態では、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎがリッチ判定空燃比ＡＦｒｉｃｈに到達してから、空燃比補正量ＡＦＣの切替を行っている。これは、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量が十分であっても、上流側排気浄化触媒２０から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比から極わずかにずれてしまう場合があるためである。逆に言うと、リッチ判定空燃比は、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量が十分であるときには上流側排気浄化触媒２０から流出する排気ガスの空燃比が到達することのないような空燃比とされる。
【００４７】
時刻ｔ2において、目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比からリーン空燃比に変化する。また、これに伴って、上流側空燃比センサ４０の出力空燃比ＡＦｕｐがリーン空燃比となる（実際には、目標空燃比を切り替えてから上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比が変化するまでには遅れが生じるが、図示した例では便宜上同時に変化するものとしている）。時刻ｔ2において上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比に変化すると、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃは増大する。また、これに伴って、積算酸素過不足量ΣＯＥＤも徐々に増大していく。
【００４８】
これにより、上流側排気浄化触媒２０から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比へと変化し、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎも理論空燃比に収束する。このとき、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比はリーン空燃比となっているが、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵能力には十分な余裕があるため、流入する排気ガス中の酸素は上流側排気浄化触媒２０に吸蔵され、ＮＯｘは還元浄化される。このため、上流側排気浄化触媒２０からのＮＯｘの排出はほぼゼロとなる。
【００４９】
その後、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが増大すると、時刻ｔ3において、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆに到達する。このため、積算酸素過不足量ΣＯＥＤが、切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆに相当する切替基準値ＯＥＤｒｅｆに到達する。本実施形態では、積算酸素過不足量ΣＯＥＤが切替基準値ＯＥＤｒｅｆ以上になると、上流側排気浄化触媒２０への酸素の吸蔵を中止すべく、空燃比補正量ＡＦＣがリッチ設定補正量ＡＦＣｒｉｃｈに切り替えられる。したがって、目標空燃比はリッチ空燃比とされる。また、このとき、積算酸素過不足量ΣＯＥＤが０にリセットされる。
【００５０】
ここで、図５に示した例では、時刻ｔ3において目標空燃比を切り替えると同時に酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが低下しているが、実際には目標空燃比を切り替えてから酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが低下するまでには遅れが発生する。また、内燃機関を搭載した車両の加速により機関負荷が高くなって吸入空気量が瞬間的に大きくずれた場合等、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比が意図せずに瞬間的に目標空燃比から大きくずれる場合がある。
【００５１】
これに対して、切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆは上流側排気浄化触媒２０が未使用であるときの最大吸蔵可能酸素量Ｃｍａｘよりも十分に低く設定される。このため、上述したような遅れが生じたり実際の排気ガスの空燃比が意図せずに目標空燃比から瞬間的に大きくずれたりしたときであっても、酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃは最大吸蔵可能酸素量Ｃｍａｘには到達しない。逆に言うと、切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆは、上述したような遅れや意図しない空燃比のずれが生じても、酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが最大吸蔵可能酸素量Ｃｍａｘには到達しないように十分少ない量とされる。例えば、切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆは、上流側排気浄化触媒２０が未使用であるときの最大吸蔵可能酸素量Ｃｍａｘの３／４以下、好ましくは１／２以下、より好ましくは１／５以下とされる。
【００５２】
時刻ｔ3において目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えると、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比はリーン空燃比からリッチ空燃比に変化する。これに伴って、上流側空燃比センサ４０の出力空燃比ＡＦｕｐがリッチ空燃比となる（実際には、目標空燃比を切り替えてから上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比が変化するまでには遅れが生じるが、図示した例では便宜上同時に変化するものとしている）。上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガス中には未燃ガスが含まれることになるため、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃは徐々に減少していき、時刻ｔ4において、時刻ｔ1と同様に、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎが低下し始める。このときも、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比となっているため、上流側排気浄化触媒２０からのＮＯｘの排出はほぼゼロされる。
【００５３】
次いで、時刻ｔ5において、時刻ｔ2と同様に、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎがリッチ判定空燃比ＡＦｒｉｃｈに到達する。これにより、空燃比補正量ＡＦＣがリーン設定空燃比に相当する値ＡＦＣｌｅａｎに切り替えられる。その後、上述した時刻ｔ1〜ｔ5のサイクルが繰り返される。
【００５４】
以上の説明から分かるように本実施形態によれば、上流側排気浄化触媒２０からのＮＯｘ排出量を常に抑制することができる。すなわち、上述した制御を行っている限り、基本的には上流側排気浄化触媒２０からのＮＯｘ排出量をほぼゼロとすることができる。また、積算酸素過不足量ΣＯＥＤを算出する際の積算期間が短いため、長期間に亘って積算する場合に比べて算出誤差が生じにくい。このため、積算酸素過不足量ΣＯＥＤの算出誤差によりＮＯｘが排出されてしまうことが抑制される。
【００５５】
また、一般に、排気浄化触媒の酸素吸蔵量が一定に維持されると、その排気浄化触媒の酸素吸蔵能力が低下する。すなわち、排気浄化触媒の酸素吸蔵能力を高く維持するためには、排気浄化触媒の酸素吸蔵量が変動することが必要になる。これに対して、本実施形態によれば、図５に示したように、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃは常に上下に変動しているため、酸素吸蔵能力が低下することが抑制される。
【００５６】
なお、上記実施形態では、時刻ｔ2〜ｔ3において、空燃比補正量ＡＦＣはリーン設定補正量ＡＦＣｌｅａｎに維持される。しかしながら、斯かる期間において、空燃比補正量ＡＦＣは必ずしも一定に維持されている必要はなく、徐々に減少させる等、変動するように設定されてもよい。或いは、時刻ｔ2〜ｔ3の期間中において、一時的に空燃比補正量ＡＦＣを０よりも小さな値（例えば、リッチ設定補正量等）としてもよい。すなわち、時刻ｔ2〜ｔ3の期間中において、一時的に目標空燃比をリッチ空燃比としてもよい。
【００５７】
同様に、上記実施形態では、時刻ｔ3〜ｔ5において、空燃比補正量ＡＦＣはリッチ設定補正量ＡＦＣｒｉｃｈに維持される。しかしながら、斯かる期間において、空燃比補正量ＡＦＣは必ずしも一定に維持されている必要はなく、徐々に増大させる等、変動するように設定されてもよい。或いは、図６に示したように、時刻ｔ3〜ｔ5の期間中において、一時的に空燃比補正量ＡＦＣを０よりも大きな値（例えば、リーン設定補正量等）としてもよい（図６の時刻ｔ6、ｔ7等）。すなわち、時刻ｔ3〜ｔ5の期間中において、一時的に目標空燃比をリーン空燃比としてもよい。
【００５８】
この場合であっても、時刻ｔ2〜ｔ3における空燃比補正量ＡＦＣは、当該期間における目標空燃比の平均値と理論空燃比との差が、時刻ｔ3〜ｔ5における目標空燃比の平均値と理論空燃比との差よりも大きくなるように設定されるのが好ましい。しかしながら、時刻ｔ2〜ｔ3における空燃比補正量ＡＦＣは、当該期間における目標空燃比の平均値と理論空燃比との差が、時刻ｔ3〜ｔ5における目標空燃比の平均値と理論空燃比との差と同一又はこれよりも小さくなるように設定されてもよい。
【００５９】
なお、このような本実施形態における空燃比補正量ＡＦＣの設定、すなわち目標空燃比の設定は、ＥＣＵ３１によって行われる。したがって、ＥＣＵ３１は、下流側空燃比センサ４１によって検出された排気ガスの空燃比がリッチ判定空燃比以下となったときに、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆとなるまで、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの目標空燃比を継続的又は断続的にリーン空燃比にすると共に、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆ以上となったときに、酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが最大吸蔵可能酸素量Ｃｍａｘに達することなく下流側空燃比センサ４１によって検出された排気ガスの空燃比がリッチ判定空燃比以下となるまで、目標空燃比を継続的又は断続的にリッチ空燃比にしているといえる。
【００６０】
より簡単に言えば、本実施形態では、ＥＣＵ３１は、下流側空燃比センサ４１によって検出された空燃比がリッチ判定空燃比以下になったときに目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると共に、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆ以上になったときに目標空燃比をリッチ空燃比に切り替えているといえる。
【００６１】
また、上記実施形態では、積算酸素過不足量ΣＯＥＤは、上流側空燃比センサ４０の出力空燃比ＡＦｕｐ及び燃焼室５内への吸入空気量の推定値等に基づいて算出されている。しかしながら、酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃはこれらパラメータに加えて他のパラメータに基づいて算出されてもよいし、これらパラメータとは異なるパラメータに基づいて推定されてもよい。また、上記実施形態では、積算酸素過不足量ΣＯＥＤが切替基準値ＯＥＤｒｅｆ以上になると、目標空燃比がリーン設定空燃比からリッチ設定空燃比へと切り替えられる。しかしながら、目標空燃比をリーン設定空燃比からリッチ設定空燃比へと切り替えるタイミングは、例えば目標空燃比をリッチ設定空燃比からリーン設定空燃比へ切り替えてからの機関運転時間や積算吸入空気量等、他のパラメータを基準としてもよい。ただし、この場合であっても、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが最大吸蔵可能酸素量よりも少ないと推定される間に、目標空燃比をリーン設定空燃比からリッチ設定空燃比へと切り替えることが必要となる。
【００６２】
＜下流側排気浄化触媒も用いた通常制御の説明＞
また、本実施形態では、上述したように、上流側排気浄化触媒２０に加えて下流側排気浄化触媒２４も設けられている。下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃは或る程度の期間毎に行われる燃料カット制御によって最大吸蔵可能酸素量Ｃｍａｘ近傍の値とされる。このため、たとえ上流側排気浄化触媒２０から未燃ガスを含んだ排気ガスが流出したとしても、これら未燃ガスは下流側排気浄化触媒２４において酸化浄化される。
【００６３】
なお、燃料カット制御とは、内燃機関を搭載する車両の減速時等において、クランクシャフトやピストン３が運動している状態（すなわち内燃機関の作動中）であっても、燃料噴射弁１１から燃料の噴射を行わない制御である。この制御を行うと、両排気浄化触媒２０、２４には多量の空気が流入することになる。
【００６４】
図７に示した例では、時刻ｔ1以前に燃料カット制御が行われている。このため、時刻ｔ1以前において、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃは最大吸蔵可能酸素量Ｃｍａｘ近傍の値となっている。また、時刻ｔ1以前においては、上流側排気浄化触媒２０から流出する排気ガスの空燃比はほぼ理論空燃比に保たれる。このため、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃは一定に維持される。
【００６５】
その後、時刻ｔ1〜ｔ3において、上流側排気浄化触媒２０から流出する排気ガスの空燃比はリッチ空燃比となっている。このため、下流側排気浄化触媒２４には、未燃ガスを含む排気ガスが流入する。
【００６６】
上述したように、下流側排気浄化触媒２４には多量の酸素が吸蔵されているため、上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガス中に未燃ガスが含まれていると、吸蔵されている酸素により未燃ガスが酸化浄化される。また、これに伴って、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃは減少する。ただし、時刻ｔ1〜ｔ3において上流側排気浄化触媒２０から流出する未燃ガスはそれほど多くないため、この間の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃの減少量はわずかである。このため、時刻ｔ1〜ｔ3において上流側排気浄化触媒２０から流出する未燃ガスは全て下流側排気浄化触媒２４において還元浄化される。
【００６７】
時刻ｔ4以降についても、或る程度の時間間隔毎に時刻ｔ1〜ｔ3における場合と同様に、上流側排気浄化触媒２０から未燃ガスが流出する。このようにして流出した未燃ガスは基本的に下流側排気浄化触媒２４に吸蔵されている酸素により還元浄化される。この結果、図７に示したように、上流側排気浄化触媒２０から排出される排気ガス中のＮＯｘ濃度は常にほぼゼロとされると共に、下流側排気浄化触媒２４から排出される排気ガス中の未燃ガス濃度は常にほぼゼロとされる。この結果、内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯｘ濃度及び未燃ガス濃度は基本的に常にほぼゼロとされる。
【００６８】
＜燃料カット制御と酸素吸蔵量との関係＞
ところで、上述した燃料カット制御は、内燃機関を搭載した車両の減速時等に行われ、具体的には所定の実行条件を満たすときに実行される。斯かる実行条件としては、例えば、以下の二つがあげられる。一つは、アクセルペダル４２の踏込み量がゼロであること、すなわち負荷センサ４３によって検出される機関負荷Ｌがゼロであることである。もう一つは、クランク角センサ４４の出力に基づいて算出される機関回転数が所定の最低基準回転数（例えば、２０００ｒｐｍ）以上であることである。
【００６９】
このように、燃料カット制御は内燃機関を搭載した車両の減速時等に行われることから、必ずしも一定時間間隔等で行われるわけではない。このため、場合によっては、長期間に亘って燃料カット制御が行われない場合もある。このような場合、上流側排気浄化触媒２０からの未燃ガスの流出が繰り返し行われると、ついには下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃがゼロに達する。下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃがゼロに達すると、下流側排気浄化触媒２４によってはそれ以上未燃ガスを浄化することができなくなり、下流側排気浄化触媒２４から未燃ガスが流出することになる。
【００７０】
また、本願の発明者らによれば、このように下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃがほぼゼロになっている状態で、リーン度合いの低いリーン空燃比の排気ガス（例えば、空燃比１５程度）を下流側排気浄化触媒２４に流入させても、下流側排気浄化触媒２４には酸素はほとんど吸蔵されないことがわかった。このような現象が生じる原因は、下流側排気浄化触媒２４では、上流側排気浄化触媒２０から酸素や未燃ガスが流出しない限り、下流側排気浄化触媒２４における酸素の吸放出がほとんど行われないことにあると考えられる。
【００７１】
すなわち、上流側排気浄化触媒２０においては、例えば、流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であっても、燃焼室５内で酸素は全て反応しているわけではないため、酸素が残っている。この結果、上流側排気浄化触媒２０では、実際には、流入する排気ガスの空燃比にかかわらず、酸素の吸放出が行われている。これに対して、下流側排気浄化触媒２４では、残存していた酸素や未燃ガスは上流側排気浄化触媒２０で除去されることから、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍であると、排気ガス中に酸素や未燃ガスはほとんど含まれていない。このため、下流側排気浄化触媒２４では酸素の吸放出は頻繁に行われいない。このように酸素の吸放出の頻度が低下すると、下流側排気浄化触媒２４では酸素が吸蔵されにくくなる。この結果、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃがほぼゼロになっている状態で、リーン度合いの低いリーン空燃比の排気ガスを下流側排気浄化触媒２４に流入させても、下流側排気浄化触媒２４には酸素はほとんど吸蔵されないと考えられる。
【００７２】
一方、本願の発明者らによれば、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃがほぼゼロになっている状態であっても、リーン度合いの高いリーン空燃比（例えば、空燃比１６以上）の排気ガスを下流側排気浄化触媒２４に流入させれば下流側排気浄化触媒２４に酸素が吸蔵されることがわかった。したがって、燃料カット制御等を行うことにより下流側排気浄化触媒２４にリーン度合いの高いリーン空燃比のガスを流入させれば、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量を回復させることができる。
【００７３】
＜燃料カット制御の実行条件の変更＞
そこで、本発明の実施形態では、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃに基づいて、燃料カット制御の実行条件を緩和するようにしている。具体的には、まず、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが算出される。
【００７４】
下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃは、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃと同様に、下流側排気浄化触媒２４に流入する排気ガスの酸素過不足量の積算値に基づいて算出される。下流側排気浄化触媒２４に流入する排気ガスの酸素過不足量は、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比、及び吸入空気量の推定値又は燃料供給量等に基づいて行われる。具体的には、下流側排気浄化触媒２４に流入する排気ガスの酸素過不足量ＯＥＤｕｆｃは、例えば、下記式（２）により算出される。ただし、燃料カット制御中においては、下流側排気浄化触媒２４に流入する排気ガスの酸素過不足量ＯＥＤｕｆｃは、例えば下記式（３）により算出される。なお、下記式（２）、（３）において、ＡＦｄｗｎは下流側空燃比センサの出力空燃比、Ｇｎは吸入空気量をそれぞれ表している。
ＯＤＥｕｆｃ＝０．２３・Ｑｉ／（ＡＦｄｗｎ−ＡＦＲ）      …（２）
ＯＤＥｕｆｃ＝０．２３・Ｇｎ      …（３）
【００７５】
したがって、下流側排気浄化触媒２４に流入する排気ガスにおける積算酸素過不足量ΣＯＤＥは、基本的に下記式（４）により算出され、また、燃料カット制御中には下記式（５）により算出される。なお、式（４）及び（５）中のｉは計算回数を示すものであり、ｉ−１は前回の計算を意味する。
ΣＯＤＥｕｆｃ（ｉ）＝ΣＯＤＥｕｆｃ（ｉ−１）＋０．２３・Ｑｉ／（ＡＦｄｗｎ−ＡＦＲ）      …（４）
ΣＯＤＥｕｆｃ（ｉ）＝ΣＯＤＥｕｆｃ（ｉ−１）＋０．２３・Ｇｎ      …（５）
【００７６】
本実施形態では、このようにして算出された下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃに応じて、燃料カット制御の実行条件を変更するようにしている。具体的には、本実施形態では、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが所定の限界吸蔵量以下になったときには、限界吸蔵量よりも多いときに比べて、燃料カット実行条件のうちの最低基準回転数をそれまでの回転数よりも低下させるようにしている。
【００７７】
なお、このときの限界吸蔵量は、排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比である場合に排気浄化触媒から流出する排気ガス中の未燃ガスの濃度が急激に上昇し始める吸蔵量（図２（Ｂ）のＣｌｏｗｌｉｍ）よりも或る程度多い量とされる。具体的には、下流側排気浄化触媒２４が未使用であるときの最大吸蔵可能酸素量Ｃｍａｘの１／１０以上、好ましくは１／５以上、より好ましくは１／２以上とされる。
【００７８】
＜タイムチャートを用いた燃料カット制御の実行条件の説明＞
以下、図８のタイムチャートを参照して、燃料カット制御の実行条件の変更について説明する。図８は、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃに基づいて燃料カット制御の実行条件を変更した場合における、空燃比補正量ＡＦＣ、上流側空燃比センサ４０の出力空燃比ＡＦｕｐ、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎ、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃ、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃ、機関回転数ＮＥ及び機関負荷Ｌのタイムチャートである。なお、図中のＮＥｌｏｗは、燃料カット制御の実行条件の一つである最低基準回転数を示している。機関回転数ＮＥがこの回転数よりも低い場合には、他の実行条件が満たされていても燃料カット制御は実行されない。また、図中のＮＥｒｅは、燃料カット制御からの復帰回転数である。したがって、燃料カット制御の実行中に機関回転数がこの復帰回転数ＮＥｒｅにまで低下したときには、機関回転数以外の燃料カット制御実行条件が成立している場合であっても、燃料カット制御が中止せしめられ、燃料噴射弁１１からの燃料噴射が再開せしめられる。
【００７９】
図８に示した例では、時刻ｔ1以前から上述した空燃比制御と同様な制御が行われる。このため、時刻ｔ1、ｔ3、ｔ5、ｔ7等において下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎがリッチ判定空燃比ＡＦｒｉｃｈ以下になると、酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃを増大させるべく、空燃比補正量ＡＦＣがリーン設定補正量ＡＦＣｌｅａｎに切り替えられる。これにより、目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えられる。
【００８０】
一方、時刻ｔ2、ｔ4、ｔ6、ｔ8等において、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆに到達すると、すなわち積算酸素過不足量ΣＯＥＤが切替基準値ＯＥＤｒｅｆに到達すると、空燃比補正量ＡＦＣがリッチ設定補正量ＡＦＣｒｉｃｈに切り替えられる。これにより、目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと切り替えられる。
【００８１】
また、時刻ｔ1、ｔ3、ｔ5、ｔ7等においては、上流側排気浄化触媒２０から流出する排気ガスの空燃比が一時的にリッチ空燃比になる。このため、下流側排気浄化触媒２４には未燃ガスを含んだ排気ガスが流入することになり、この未燃ガスが下流側排気浄化触媒２４に吸蔵されていた酸素と反応する。この結果、時刻ｔ1、ｔ3、ｔ5、ｔ7等においては、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量が僅かに減少せしめられる。
【００８２】
ここで、時刻ｔ1〜ｔ10においては、最低基準回転数ＮＥｌｏｗは、比較的高い通常時の回転数ＮＥ１（例えば、２０００ｒｐｍ）とされている。また、図８からわかるように、時刻ｔ1〜ｔ10においては、機関回転数は最低基準回転数ＮＥｌｏｗ（すなわち、ＮＥ１）よりも低い回転数で推移している。上述したように、燃料カット制御の実行条件の一つは機関回転数ＮＥが最低基準回転数ＮＥｌｏｗ以上であることであるため、時刻ｔ1〜ｔ10においては、燃料カット制御の実行条件が成立しない。このため、時刻ｔ1〜ｔ10においては、燃料カット制御が実行されず、その結果、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃは増加することなく減少し続ける。
【００８３】
このように、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが減少し続けると、やがて、時刻ｔ10において、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが限界吸蔵量Ｃｌｉｍに到達する。このように下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが限界吸蔵量Ｃｌｉｍに到達すると、本実施形態では、最低基準回転数ＮＥｌｏｗが、通常時の回転数ＮＥ１よりも低い回転数ＮＥ２（例えば、１５００ｒｐｍ）に低下せしめられる。より正確には、前回燃料カット制御を行ってから下流側排気浄化触媒２４の積算酸素過不足量が、最大吸蔵可能酸素量Ｃｍａｘから限界吸蔵量Ｃｌｉｍを減算した値に相当する量になると、最低基準回転数ＮＥｌｏｗが回転数ＮＥ２に低下せしめられる。
【００８４】
図８に示した例では、時刻ｔ10において最低基準回転数ＮＥｌｏｗをＮＥ２にまで低下させると、そのときの実際の機関回転数ＮＥが最低基準回転数ＮＥｌｏｗ以上となる。このため、時刻ｔ10において、機関回転数ＮＥに関する燃料カット制御の実行条件は成立することになる。しかしながら、図８に示した例では、時刻ｔ10において、機関負荷Ｌはゼロになっていない。このため、燃料カット制御の実行条件はこのときも成立せず、よって時刻ｔ10においては燃料カット制御は開始されない。その後、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが限界吸蔵量Ｃｌｉｍである限り、最低基準回転数ＮＥｌｏｗは低い回転数ＮＥ２に維持される。
【００８５】
図示した例では、その後、時刻ｔ10〜ｔ13までに亘って実際の機関回転数ＮＥは最低基準回転数ＮＥｌｏｗ以上に維持される。加えて、図示した例では、時刻ｔ13において、ドライバーのアクセルペダル４２の踏込み量がゼロになり、よって機関負荷Ｌがゼロになる。これにより、燃料カット制御の実行条件が成立するため、時刻ｔ13に燃料カット制御が開始される。
【００８６】
燃料カット制御が開始されると、機関排気通路には空気が流入することになるため、両排気浄化触媒２０、２４の酸素吸蔵量ＯＳＡは急激に増大する。このため、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃは急激に増大して、限界吸蔵量Ｃｌｉｍ以上となる。このように下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが限界吸蔵量Ｃｌｉｍ以上になると、最低基準回転数ＮＥｌｏｗが、低い回転数ＮＥ２から通常時の回転数ＮＥ１に戻される。
【００８７】
その後、図８に示した例では、時刻ｔ14において機関負荷Ｌが増大したことにより、燃料カット制御が終了せしめられる。これにより、再び図５及び図７を参照して説明した空燃比制御と同様な制御が再開される。したがって、時刻ｔ15において下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎがリッチ判定空燃比ＡＦｒｉｃｈ以下になるまで、空燃比補正量ＡＦＣがリッチ設定補正量ＡＦＣｒｉｃｈに設定され、これにより、目標空燃比がリッチ空燃比とされる。そして、時刻ｔ15において、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎがリッチ判定空燃比ＡＦｒｉｃｈ以下になると、その後は、上述したように空燃比補正量ＡＦＣがリッチ設定補正量ＡＦＣｒｉｃｈとリーン設定補正量ＡＦＣｌｅａｎとに交互に設定される。
【００８８】
上述したように、図８に示した例では、燃料カット制御が開始される時刻ｔ13において、実際の機関回転数ＮＥは、通常時における最低基準回転数ＮＥｌｏｗであるＮＥ１以下となっている。したがって、仮に最低基準回転数ＮＥｌｏｗが通常時の回転数ＮＥ１のまま維持されていたとすると、時刻ｔ13においても燃料カット制御は実行されていない。よって、本実施形態によれば、時刻ｔ10以降に最低基準回転数ＮＥｌｏｗをＮＥ２にまで低下させることにより、燃料カット制御の実行条件を緩和していると共に、これにより燃料カット制御の実行頻度が高くなると言える。
【００８９】
特に、本実施形態では、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが少なくなったときに燃料カット制御の実行条件が緩和される。このため、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが少なくなったときには、燃料カット制御が実行され易くなり、よって下流側排気浄化触媒２４にリーン度合いの高いリーン空燃比の排気ガスが流入されやすくなる。この結果、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃを確実に増大させることができる。これにより、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃがほぼゼロに達してしまうことを抑制することができ、ひいては下流側排気浄化触媒２４から未燃ガスが流出するのを抑制することができる。
【００９０】
なお、上記実施形態では、時刻ｔ10において下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが限界吸蔵量Ｃｌｉｍに達したときに、最低基準回転数ＮＥｌｏｗが通常時の回転数ＮＥ１からステップ的に低い回転数ＮＥ２へ低下せしめられている。しかしながら、他の態様で変更されてもよい。例えば、最低基準回転数ＮＥｌｏｗは、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃに基づいて、段階的に複数回に亘って少しずつ低下せしめられてもよい。或いは、最低基準回転数ＮＥｌｏｗは、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが所定の吸蔵量から減少するにつれて徐々に低下せしめられるように設定されてもよい。ただし、いずれの場合であっても、最低基準回転数ＮＥｌｏｗは、少なくとも下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが所定の限界吸蔵量以下になったときには、限界吸蔵量よりも多いときに比べて低くなるように設定されるといえる。
【００９１】
また、上記実施形態では、前提の空燃比制御として、下流側空燃比センサ４１によって検出された空燃比がリッチ判定空燃比以下になったときに目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると共に、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆ以上になったときに目標空燃比をリッチ空燃比に切り替える制御を行っている。しかしながら、前提の空燃比制御としては、必ずしも斯かる制御に限定されるものではない。例えば、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎがリッチ判定空燃比以下になったときに目標空燃比をリーン空燃比に切り替えると共に、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎがリーン判定空燃比以上になったときに目標空燃比をリッチ空燃比に切り替える制御を行っても良い。
【００９２】
＜フローチャートの説明＞
図９は、本実施形態における最低基準回転数ＮＥｌｏｗの設定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、一定時間間隔の割り込みによって行われる。
【００９３】
まず、ステップＳ１１に示したように、下流側空燃比センサ４１によって出力空燃比ＡＦｄｗｎが検出される。次いで、ステップＳ１２では、ステップＳ１１において下流側空燃比センサ４１によって検出された出力空燃比ＡＦｄｗｎに基づいて、下流側排気浄化触媒２４について、前回の燃料カット制御終了後の積算酸素過不足量ΣＯＥＤｄｗｎが算出される。積算酸素過不足量ΣＯＥＤｄｗｎは、上述した式（４）及び式（５）に基づいて算出される。積算酸素過不足量ΣＯＥＤｄｗｎは、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが少なくなるとその値が小さくなる関係にあり、よって下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃを表す値であるといえる。
【００９４】
次いで、ステップＳ１３において、下流側排気浄化触媒２４の積算酸素過不足量ΣＯＥＤｄｗｎが、予め定められた限界過不足量ＯＥＤｌｉｍ以下であるか否かが判定される。限界過不足量ＯＥＤｌｉｍは、限界吸蔵量Ｃｌｉｍに対応する値であり、積算酸素過不足量ΣＯＥＤｄｗｎが限界過不足量ＯＥＤｌｉｍ以下であると下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが限界吸蔵量Ｃｌｉｍ以上であることを意味する。逆に、積算酸素過不足量ΣＯＥＤｄｗｎが限界過不足量ＯＥＤｌｉｍよりも多いと下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが限界吸蔵量Ｃｌｉｍよりも少ないことを意味する。
【００９５】
ステップＳ１３において、下流側排気浄化触媒２４の積算酸素過不足量ΣＯＥＤｄｗｎが限界過不足量ＯＥＤｌｉｍ以下であると判定された場合、すなわち下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが限界吸蔵量Ｃｌｉｍ以上であると判定された場合には、ステップＳ１４へと進む。ステップＳ１４では、燃料カット制御の実行条件における最低基準回転数ＮＥｌｏｗが通常時の回転数ＮＥ１に設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００９６】
一方、ステップＳ１３において、下流側排気浄化触媒２４の積算酸素過不足量ΣＯＥＤｄｗｎが限界過不足量ＯＥＤｌｉｍよりも多いと判定された場合、すなわち下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが限界吸蔵量Ｃｌｉｍよりも少ないと判定された場合には、ステップＳ１５へと進む。ステップＳ１５では、燃料カット制御の実行条件における最低基準回転数ＮＥｌｏｗが通常時よりも低い回転数ＮＥ２（ＮＥ２＜ＮＥ１）に設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００９７】
＜第二実施形態＞
次に、図１０を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び制御は、基本的に第一実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び制御と同様である。しかしながら、第一実施形態では、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎに基づいて下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃを推定しているのに対して、本実施形態では、内燃機関の燃焼室５内に吸入される空気量の積算値（積算吸入空気量）に基づいて下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃを推定している。
【００９８】
本実施形態においても、空燃比制御として、図５及び図７に示した空燃比制御と同様な制御が行われる。このような空燃比制御を行った場合、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃがほぼゼロから切替基準吸蔵量Ｃｒｅｆになるまで酸素を吸蔵させ、その後、ほぼゼロの状態になるまで酸素を放出させるサイクルが繰り返される。そして、この一つのサイクルにおいて上流側排気浄化触媒２０に流入する排気ガスの総流量はほぼ一定となる。すなわち、一つのサイクルの期間中に内燃機関に供給される吸入空気量の積算値はほぼ一定となる。
【００９９】
一方、上述した一つのサイクル中には、上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵量ＯＳＡｓｃが一時的にほぼゼロとなって上流側排気浄化触媒２０から流出する。このとき上流側排気浄化触媒２０から流出する未燃ガスの量は、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎがリッチ判定空燃比ＡＦｒｉｃｈに到達して目標空燃比をリーン空燃比に切り替えてから、リーン空燃比の排気ガスが上流側排気浄化触媒２０に到達するまでの遅れに依存するものである。このため、上述した一つのサイクル中に上流側排気浄化触媒２０から流出する未燃ガスの量はほぼ一定となる。したがって、一つのサイクルの期間中に内燃機関に供給される吸入空気量の積算値がほぼ一定となることと合わせて考えると、内燃機関への積算吸入空気量に応じて上流側排気浄化触媒２０に流入する未燃ガスの量が変化するといえる。
【０１００】
そこで、本実施形態では、前回の燃料カット制御終了後の内燃機関への積算吸入空気量に基づいて下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃを推定するようにしている。そして、前回の燃料カット制御終了後の内燃機関への積算吸入空気量ΣＧａが、予め定められた限界積算吸入空気量Ｇａｌｉｍ（限界吸蔵量Ｃｌｉｍに相当）に達すると、最低基準回転数ＮＥｌｏｗが通常時の回転数ＮＥ１からステップ的に低い回転数ＮＥ２へ低下せしめられる。
【０１０１】
図１０は、内燃機関への積算吸入空気量ΣＧａに基づいて燃料カット制御の実行条件を変更した場合における、図８と同様なタイムチャートである。図１０に示した例でも、図８に示した例と同様に、時刻ｔ1、ｔ3、ｔ5、ｔ7等において目標空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと切り替えられ、時刻ｔ2、ｔ4、ｔ6、ｔ8等において目標空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと切り替えられている。
【０１０２】
また、図１０においても、時刻ｔ1〜時刻ｔ10においては、最低基準回転数ＮＥｌｏｗは、比較的高い通常時の回転数ＮＥ１（例えば、２０００ｒｐｍ）とされている。加えて、時刻ｔ1〜時刻ｔ10においては、燃料カット制御は行われていないため、前回の燃料カット制御終了後の積算吸入空気量ΣＧａは徐々に増大していく。
【０１０３】
このように、積算吸入空気量ΣＧａが増大し続けると、やがて、時刻ｔ10において、積算吸入空気量ΣＧａが限界積算吸入空気量Ｇａｌｉｍに到達する。このように積算吸入空気量ΣＧａが限界積算吸入空気量Ｇａｌｉｍに到達すると、本実施形態では、最低基準回転数ＮＥｌｏｗが、通常時の回転数ＮＥ１よりも低い回転数ＮＥ２（例えば、１５００ｒｐｍ）に低下せしめられる。
【０１０４】
図１０に示した例では、時刻ｔ10において最低基準回転数ＮＥｌｏｗをＮＥ２にまで低下させると、そのときの実際の機関回転数ＮＥが最低基準回転数ＮＥｌｏｗ以上となっている。しかしながら、時刻ｔ10において機関負荷Ｌはゼロになっておらず、燃料カット制御は開始されない。図１０に示した例では、その後、時刻ｔ13において機関負荷Ｌがゼロとなり、燃料カット制御の実行条件が成立し、よって時刻ｔ13において燃料カット制御が開始される。
【０１０５】
そして、燃料カット制御が開始されると、積算吸入空気量ΣＧａはゼロにリセットされる。その後、図１０に示した例では、時刻ｔ14において機関負荷Ｌが増大したことにより燃料カット制御が終了せしめられる。これにより、積算吸入空気量ΣＧａを算出すべく、吸入空気量の積算が開始せしめられる。
【０１０６】
＜フローチャートの説明＞
図１１は、本実施形態における最低基準回転数ＮＥｌｏｗの設定制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図示した制御ルーチンは、一定時間間隔の割り込みによって行われる。
【０１０７】
まず、ステップＳ２１では、エアフロメータ３９の出力に基づいて、吸入空気量Ｇａが検出される。次いで、ステップＳ２２では、ステップＳ２１において検出された吸入空気量Ｇａを積算することによって、積算吸入空気量ΣＧａが算出される。次いで、ステップＳ２３では、積算吸入空気量ΣＧａが、限界積算吸入空気量Ｇａｌｉｍ以下であるか否かが判定される。ステップＳ２３において、積算吸入空気量ΣＧａが、限界積算吸入空気量Ｇａｌｉｍ以下であると判定された場合、すなわち下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが限界吸蔵量Ｃｌｉｍ以上であると判定された場合には、ステップＳ２４へと進む。ステップＳ２４では、燃料カット制御の実行条件における最低基準回転数ＮＥｌｏｗが通常時の回転数ＮＥ１に設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。
【０１０８】
一方、ステップＳ２３において、積算吸入空気量ΣＧａが、限界積算吸入空気量Ｇａｌｉｍよりも多いと判定された場合、すなわち下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃが限界吸蔵量Ｃｌｉｍよりも少ないと判定された場合には、ステップＳ２５へと進む。ステップＳ２５では、燃料カット制御の実行条件における最低基準回転数ＮＥｌｏｗが通常時よりも低い回転数ＮＥ２（ＮＥ２＜ＮＥ１）に設定され、制御ルーチンが終了せしめられる。
【０１０９】
なお、上記二つの実施形態では、下流側空燃比センサ４１の出力空燃比ＡＦｄｗｎに基づいて算出された酸素過不足量又はエアフロメータ３９の出力に基づいて算出された積算吸入空気量ΣＧａに基づいて、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃを推定している。しかしながら、下流側排気浄化触媒２４の酸素吸蔵量ＯＳＡｕｆｃの推定は、別の方法によって行われても良い。例えば、上述したような上流側排気浄化触媒２０の酸素吸蔵及び放出のサイクルが実行された回数に基づいて推定されてもよい。
【０１１０】
また、上記実施形態では、燃料カット制御の実行条件を緩和させる方法として、最低基準回転数ＮＥｌｏｗを低下させている。しかしながら、燃料カット制御の実行条件を緩和させる方法としては、最低基準回転数ＮＥｌｏｗを低下させることのみならず、別の方法を用いてもよい。
【０１１１】
例えば、燃料カット制御には、たとえ機関回転数及び機関負荷に基づく実行条件を満たしている場合であっても燃料カット制御を実行しないようにする禁止条件が存在する。燃料カット制御の実行条件を緩和させるときには、斯かる燃料カット制御の禁止条件を緩和させるようにしてもよい。例えば、燃料カット制御の禁止条件としては、機関冷却水の温度が所定の限界温度以下の場合には、燃料カット制御を禁止するという条件が挙げられる。燃料カット制御の実行条件を緩和させるときには、この禁止条件における限界温度を低下させて、燃料カット制御が禁止されにくくされるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１    機関本体
５    燃焼室
７    吸気ポート
９    排気ポート
１９    排気マニホルド
２０    上流側排気浄化触媒
２４    下流側排気浄化触媒
３１    ＥＣＵ
４０    上流側空燃比センサ
４１    下流側空燃比センサ
【図１】
2015209818.tif 000003
【図２】
2015209818.tif 000004
【図３】
2015209818.tif 000005
【図４】
2015209818.tif 000006
【図５】
2015209818.tif 000007
【図６】
2015209818.tif 000008
【図７】
2015209818.tif 000009
【図８】
2015209818.tif 000010
【図９】
2015209818.tif 000011
【図１０】
2015209818.tif 000012
【図１１】
2015209818.tif 000013