(57)【要約】【課題】排気経路における触媒よりも下流側に設けられた下流側空燃比検出手段により検出される空燃比に基づいて燃料の噴射量を制御する場合に、排気ガス中のメタンの影響により下流側空燃比検出手段の出力値が実際の空燃比に対応する真の値からずれた場合においても空燃比が精度良く制御できること。【解決手段】排気経路１１における触媒１２よりも下流側における排気ガス中のメタンの濃度を検出または推定するメタン濃度検出推定手段（１３、２０）と、排気経路における触媒よりも下流側における空燃比を検出する下流側空燃比検出手段１４と、下流側空燃比検出手段により検出された空燃比に基づいて、内燃機関１に供給される燃料の供給量の目標値を補正する燃料補正量を出力する燃料供給量補正手段２０とを備え、メタン濃度検出推定手段により検出または推定されたメタンの濃度に基づいて燃料補正量が補正される。【選択図】        図１
2008128011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気経路における触媒の設置位置よりも下流側における排気ガス中のメタンの濃度を検出または推定するメタン濃度検出推定手段と、
前記排気経路における前記触媒の設置位置よりも下流側における排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、
前記下流側空燃比検出手段により検出された前記下流側における排気ガスの空燃比に基づいて、内燃機関に供給される燃料の供給量の目標値をリッチ側またはリーン側に補正する燃料補正量を出力する燃料供給量補正手段とを備え、
前記メタン濃度検出推定手段により検出または推定された前記メタンの濃度に基づいて前記燃料補正量が補正される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
前記メタン濃度検出推定手段は、
前記排気経路における前記触媒の設置位置よりも上流側における排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記触媒の劣化の程度を検出または推定する触媒劣化検出推定手段とを含み、
前記触媒劣化検出推定手段により検出または推定された前記触媒の劣化の程度及び前記上流側空燃比検出手段により検出された前記上流側における排気ガスの空燃比に基づいて前記メタンの濃度を推定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
排気経路における触媒の設置位置よりも下流側における排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、
前記排気経路における前記触媒の設置位置よりも上流側における排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記触媒の劣化の程度を検出または推定する触媒劣化検出推定手段と、
前記下流側空燃比検出手段により検出された前記下流側における排気ガスの空燃比に基づいて、内燃機関に供給される燃料の供給量の目標値をリッチ側またはリーン側に補正する燃料補正量を出力する燃料供給量補正手段とを備え、
前記触媒劣化検出推定手段により検出または推定された前記触媒の劣化の程度及び前記上流側空燃比検出手段により検出された前記上流側における排気ガスの空燃比に基づいて、前記燃料補正量が補正される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
排気経路における触媒の設置位置よりも上流側における排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記上流側における排気ガスの空燃比と、前記触媒の劣化が実質的にない場合の前記排気経路における前記触媒の設置位置よりも下流側における排気ガスの空燃比に応じて内燃機関に供給される燃料の供給量をリッチ側またはリーン側に補正する燃料補正量との対応関係を示すデータを記憶する記憶手段とを備え、
前記上流側空燃比検出手段により検出された前記上流側における排気ガスの空燃比に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記データが参照されて、前記燃料補正量が求められる
ことを特徴とする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し、特に、排気経路における触媒の設置位置よりも下流側に設けられた下流側空燃比検出手段により検出される空燃比に基づいて燃料の噴射量を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気経路における触媒の設置位置よりも下流側に空燃比を検出する下流側空燃比検出手段（センサ）が設けられて、上記センサの検出結果に基づいて空燃比（燃料噴射量）が制御される場合に、触媒下流側の排気ガス中のメタンの影響により、上記センサの出力値が実際の空燃比に対応する真の値よりもリッチ側にずれる（リッチずれする）ことがある。この場合、空燃比が実際よりもリッチであると誤って認識されてしまうこととなる。
【０００３】
上記空燃比を検出するセンサとしては、例えば排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサが用いられる。図９は、酸素センサの出力特性の一例を示す図である。図１０は、触媒下流側の排気ガス中のメタンの影響により上記酸素センサの出力値がリッチずれした場合の出力特性を示す図である。
【０００４】
図９において、符号３０１は、酸素センサの出力特性を示す。酸素センサの出力特性３０１に示すように、酸素センサの出力値は、理論空燃比を境にして、空燃比がリッチ側であるかリーン側であるかで大きく値が変化する。このような酸素センサの特性を利用して、空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかの検出が行われる。
【０００５】
図１０において、符号４０１は、リッチずれした場合の酸素センサの出力特性を示す。符号３０１は、上記酸素センサの本来の出力特性（実際の空燃比に対応する真の値）を示す。
【０００６】
図１０の例では、符号３０１及び４０１に示すように、符号４０２で示す矢印の空燃比の範囲において、リッチずれした場合の酸素センサの出力値は、実際の空燃比に対応する真の値よりもリッチ側の（大きな）値となっている。
【０００７】
上記のように下流側空燃比検出手段（例えば酸素センサ）の出力値がリッチずれした場合には、空燃比が実際よりもリッチであると誤って認識される。この場合、燃料噴射量の制御指令値は、空燃比が正しく検出された場合に比べてリーン側の値に設定されてしまう。その結果、空燃比を正しく制御することができなくなるので、触媒の浄化効率が低下して、排気エミッションが悪化する（有害物質の排出量が増加する）虞がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３１４３４４号公報
【特許文献２】特開平１０−８２３３５号公報
【特許文献３】特開平８−４５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
排気経路における触媒の設置位置よりも下流側に設けられた下流側空燃比検出手段により検出される排気ガスの空燃比に基づいて燃料の噴射量を制御する場合に、検出対象の排気ガス中のメタンの影響により上記下流側空燃比検出手段の出力値が実際の空燃比に対応する真の値からずれた場合においても空燃比が精度良く制御できることが望まれている。
【００１０】
本発明の目的は、排気経路における触媒の設置位置よりも下流側に設けられた下流側空燃比検出手段により検出される排気ガスの空燃比に基づいて燃料の噴射量を制御する場合に、検出対象の排気ガス中のメタンの影響により上記下流側空燃比検出手段の出力値が実際の空燃比に対応する真の値からずれた場合においても空燃比が精度良く制御できる内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の内燃機関の制御装置は、排気経路における触媒の設置位置よりも下流側における排気ガス中のメタンの濃度を検出または推定するメタン濃度検出推定手段と、前記排気経路における前記触媒の設置位置よりも下流側における排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、前記下流側空燃比検出手段により検出された前記下流側における排気ガスの空燃比に基づいて、内燃機関に供給される燃料の供給量の目標値をリッチ側またはリーン側に補正する燃料補正量を出力する燃料供給量補正手段とを備え、前記メタン濃度検出推定手段により検出または推定された前記メタンの濃度に基づいて前記燃料補正量が補正されることを特徴としている。
【００１２】
本発明の内燃機関の制御装置において、前記メタン濃度検出推定手段は、前記排気経路における前記触媒の設置位置よりも上流側における排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、前記触媒の劣化の程度を検出または推定する触媒劣化検出推定手段とを含み、前記触媒劣化検出推定手段により検出または推定された前記触媒の劣化の程度及び前記上流側空燃比検出手段により検出された前記上流側における排気ガスの空燃比に基づいて前記メタンの濃度を推定することを特徴としている。
【００１３】
本発明の内燃機関の制御装置は、排気経路における触媒の設置位置よりも下流側における排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、前記排気経路における前記触媒の設置位置よりも上流側における排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、前記触媒の劣化の程度を検出または推定する触媒劣化検出推定手段と、前記下流側空燃比検出手段により検出された前記下流側における排気ガスの空燃比に基づいて、内燃機関に供給される燃料の供給量の目標値をリッチ側またはリーン側に補正する燃料補正量を出力する燃料供給量補正手段とを備え、前記触媒劣化検出推定手段により検出または推定された前記触媒の劣化の程度及び前記上流側空燃比検出手段により検出された前記上流側における排気ガスの空燃比に基づいて、前記燃料補正量が補正されることを特徴としている。
【００１４】
本発明の内燃機関の制御装置は、排気経路における触媒の設置位置よりも上流側における排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、前記上流側における排気ガスの空燃比と、前記触媒の劣化が実質的にない場合の前記排気経路における前記触媒の設置位置よりも下流側における排気ガスの空燃比に応じて内燃機関に供給される燃料の供給量をリッチ側またはリーン側に補正する燃料補正量との対応関係を示すデータを記憶する記憶手段とを備え、前記上流側空燃比検出手段により検出された前記上流側における排気ガスの空燃比に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記データが参照されて、前記燃料補正量が求められることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、排気経路における触媒の設置位置よりも下流側に設けられた下流側空燃比検出手段により検出される排気ガスの空燃比に基づいて燃料の噴射量を制御する場合に、検出対象の排気ガス中のメタンの影響により上記下流側空燃比検出手段の出力値が実際の空燃比に対応する真の値からずれた場合においても空燃比が精度良く制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１から図６、及び図９から図１２−５を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、排気経路における触媒の設置位置よりも下流側に設けられた下流側空燃比検出手段により検出される空燃比に基づいて燃料の噴射量をフィードバック制御する内燃機関の制御装置に関する。
【００１８】
第１実施形態では、排気経路における触媒の設置位置よりも上流側に設けられた上流側空燃比検出手段（Ａ／Ｆセンサ）によって検出される排気ガスの空燃比（以下、上流側空燃比とする）に基づいて、上流側空燃比が目標値（以下、目標空燃比とする）となるように燃料の噴射量がフィードバック制御（排気ガスコントロール制御）される。排気ガスコントロール制御（メインフィードバック制御）では、上流側空燃比の目標空燃比からの偏差に基づいて燃料の噴射量に対する補正量（排気ガスコントロール燃料補正量）が設定される。
【００１９】
さらに、上記排気ガスコントロール制御と共に、上記排気経路における触媒の設置位置よりも下流側に設けられた下流側空燃比検出手段（Ｏ2センサ）によって検出される空燃比（以下、下流側空燃比とする）に基づいて、上記燃料の噴射量がフィードバック制御（触媒コントロール制御）される。触媒コントロール制御（サブフィードバック制御）では、下流側空燃比の理論空燃比からの偏差に基づいて燃料の噴射量に対する補正量（触媒コントロール燃料補正量）が設定される。触媒コントロール制御は、触媒が排気ガスの浄化能力を十分に発揮して、効率的に排気ガスを浄化できるようにするために行われる。
【００２０】
上記触媒コントロール制御において、触媒下流側の排気ガス中のメタンの影響により上記Ｏ2センサの出力値が実際の空燃比に対応する真の値よりもリッチ側の値にずれることがある。この場合、触媒コントロール燃料補正量は、実際の空燃比が正しく検出された場合に設定される値よりもリーン側の値に設定される。このため、燃料の噴射量の制御指令値は、空燃比が正しく検出された場合に比べてリーン側の値に設定されることとなる。その結果、空燃比の制御が正しく行われなくなり、排気エミッションが悪化（有害物質の排出量が増加）することがある。
【００２１】
これに対して、本実施形態では、触媒コントロール燃料補正量が、触媒下流側の排気ガス中のメタンの濃度に応じて補正される。これにより、以下に詳しく説明するように、燃料の噴射量の制御指令値が、空燃比が正しく検出された場合の値からずれることが抑制される。その結果、排気エミッションが悪化することが抑制される。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。図１において、符号１は、エンジン（内燃機関）を示す。エンジン１には、吸気マニホルド２が接続されている。吸気マニホルド２には、吸気管３が接続されている。吸気管３には、エアクリーナ４が設けられている。吸気管３におけるエアクリーナ４の設置位置よりも下流側には、スロットル弁５が設けられている。吸気管３には、スロットル弁５の開度を検出するスロットルセンサ６が設けられている。また、吸気管３には、エンジン１に供給される空気量を検出するエアフローメータ７が設けられている。
【００２３】
エンジン１には、排気マニホルド１０が接続されている。排気マニホルド１０には、排気管（排気経路）１１が接続されている。排気管１１には、排気ガスを浄化する触媒１２が設けられている。触媒１２は、炭化水素（ＨＣ）と、一酸化炭素（ＣＯ）と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の３つの物質を酸化・還元反応によって同時に除去するいわゆる三元触媒であることができる。
【００２４】
排気管１１における触媒１２の設置位置よりも排気ガスの流れの上流側には、酸素センサ（Ａ／Ｆセンサ）１３が設けられている。Ａ／Ｆセンサ１３は、空燃比に対してリニアな出力特性を示す酸素センサである。Ａ／Ｆセンサ１３により、上流側空燃比が検出される。
【００２５】
排気管１１における触媒１２の設置位置よりも排気ガスの流れの下流側には、酸素センサ（Ｏ2センサ）１４が設けられている。Ｏ2センサ１４により、下流側空燃比が検出される。本実施形態のＯ2センサ１４の出力特性の一例としては、上記従来技術として図９を参照して説明した内容と同様であることができる。
【００２６】
図９において、符号Ｆ４に示す空燃比よりもリーン側の領域においては、Ｏ2センサ１４の出力値は、リーン側の所定の値（例えば０Ｖ）となる。一方、符号Ｆ６に示す空燃比よりもリッチ側の領域においては、Ｏ2センサ１４の出力値は、リッチ側の所定の値（例えば１Ｖ）となる。また、符号Ｆ４に示す空燃比から符号Ｆ６に示す空燃比までの間の領域においては、空燃比がリッチ側へ向かうに連れて、Ｏ2センサ１４の出力値はリーン側の所定の値からリッチ側の所定の値へ向けて増加する。符号Ｖ0は、検出対象の空燃比が理論空燃比である場合のＯ2センサ１４の出力値を示す。
【００２７】
エンジン１が搭載される車両（図示せず）には、車両各部を制御するＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）を有する車両制御部２０が設けられている。スロットルセンサ６、エアフローメータ７、Ａ／Ｆセンサ１３及びＯ2センサ１４は、車両制御部２０に接続されており、それぞれの検出結果が車両制御部２０に入力される。エンジン１は、車両制御部２０に接続されている。車両制御部２０により、燃料噴射量、点火時期等のエンジン１の動作が制御される。
【００２８】
車両制御部２０は、Ａ／Ｆセンサ１３及びＯ2センサ１４のそれぞれから入力される情報に基づいて、エンジン１に供給される混合気の空燃比を制御する。具体的には、Ａ／Ｆセンサ１３により検出される上流側空燃比に基づいて、燃料の噴射量がフィードバック制御（排気ガスコントロール制御）される。Ａ／Ｆセンサ１３により検出される上流側空燃比の目標空燃比からの偏差に基づいて、混合気の空燃比を目標空燃比とするような排気ガスコントロール燃料補正量が設定される。
【００２９】
また、排気ガスコントロール制御と合わせて、Ｏ2センサ１４により検出される下流側空燃比に基づいて、上記燃料の噴射量に対するフィードバック制御（触媒コントロール制御）が行われる。Ｏ2センサ１４により検出される下流側空燃比に基づいて、下流側空燃比を理論空燃比に近づけるような触媒コントロール燃料補正量が設定される。
【００３０】
触媒コントロール制御は、触媒１２において排気ガスがより効率的に浄化されるために行われる。触媒１２は、触媒１２に吸蔵される酸素の量（以下、酸素吸蔵量とする）が中立に近い状態の場合に効率的に排気ガスを浄化できる。即ち、触媒１２の酸素吸蔵量が枯渇状態（リッチ側に大きく偏った状態）と飽和状態（リーン側に大きく偏った状態）との間の中立の状態である場合に、触媒１２の浄化能力が十分に発揮される。
【００３１】
下流側空燃比は、触媒１２の酸素吸蔵量に対応している。触媒１２の酸素吸蔵量が中立に近い場合には、下流側空燃比が概ね理論空燃比となる。触媒１２の酸素吸蔵量が中立の状態よりもリーン側に偏った場合には、下流側空燃比がリーンとなる。一方、触媒１２の酸素吸蔵量が中立の状態よりもリッチ側に偏った場合には、下流側空燃比がリッチとなる。触媒コントロール制御では、触媒１２の酸素吸蔵量が中立に近い状態とされるために、下流側空燃比を理論空燃比に近づけるような触媒コントロール燃料補正量が設定される。
【００３２】
図１１は、触媒コントロール燃料補正量の一例を示す図である。図１１において、符号６００は、触媒コントロール燃料補正量を示す。触媒コントロール燃料補正量６００は、Ｏ2センサ１４の出力特性３０１（図９）に対応した値となっている。
【００３３】
Ｏ2センサ１４の出力値が上記リーン側の所定の値（０Ｖ）となる空燃比の範囲（図９において符号Ｆ４で示す空燃比よりもリーン側の空燃比の範囲）においては、触媒コントロール燃料補正量６００は、予め定められたプラスの所定の補正量Ｒ１に設定される。これにより、燃料の噴射量が上記所定の補正量Ｒ１に対応する分だけ増量される。
【００３４】
一方、Ｏ2センサ１４の出力値が上記リッチ側の所定の値（１Ｖ）となる空燃比の範囲（図９において符号Ｆ６で示す空燃比よりもリッチ側の空燃比の範囲）においては、触媒コントロール燃料補正量６００は、予め定められたマイナスの所定の補正量Ｒ２に設定される。これにより、燃料の噴射量が上記所定の補正量Ｒ２に対応する分だけ減量される。
【００３５】
また、Ｏ2センサ１４の出力値が上記リーン側の所定の値と上記リッチ側の所定の値との間の値となる空燃比の範囲（図９において符号Ｆ４で示す空燃比とＦ６で示す空燃比との間の空燃比の範囲）においては、触媒コントロール燃料補正量６００は、上記プラスの所定の補正量Ｒ１と上記マイナスの所定の補正量Ｒ２との間の値に設定される。
【００３６】
この場合、理論空燃比を境にして、符号Ｆ６で示す空燃比へ向けてＯ2センサ１４の出力値が大きくなるに連れて触媒コントロール燃料補正量６００は小さな値に設定される。一方、理論空燃比を境にして、符号Ｆ４で示す空燃比へ向けてＯ2センサ１４の出力値が小さくなるに連れて触媒コントロール燃料補正量６００は大きな値に設定される。Ｏ2センサ１４の出力値が、理論空燃比に対応する出力値Ｖ0である場合には、触媒コントロール燃料補正量６００はゼロに設定される。
【００３７】
上記のように行われる触媒コントロール制御において、上記従来技術において図１０を参照して説明したように、触媒１２の下流側の排気ガスに含まれるメタンの影響により、Ｏ2センサ１４の出力値（符号４０１）が、実際の空燃比に対応する真の値（符号３０１）よりもリッチ側にずれる（リッチずれする）ことがある。この場合、Ｏ2センサ１４の出力値に基づいて設定される触媒コントロール燃料補正量６００は、空燃比が正しく検出された場合の値からずれてしまう。その結果、空燃比の制御を正しく行うことができなくなり、排気エミッションが悪化する。Ｏ2センサ１４においてリッチずれが生じるのは、以下のような理由によると考えられる。
【００３８】
高温の排気ガスに接触することでＯ2センサ１４の温度が上昇して、Ｏ2センサ１４の検出部の温度がメタンと酸素とが反応し始める温度よりも高温となった場合には、Ｏ2センサ１４の検出部付近においてメタンが酸素と反応して酸素が消費される。この場合、Ｏ2センサ１４の検出部付近の酸素濃度が低下するので、Ｏ2センサ１４において検出される酸素濃度は、実際の排気ガス中の酸素濃度よりも小さくなる。その結果、Ｏ2センサ１４の出力値は、実際の空燃比に対応する真の値よりもリッチ側の値となる。
【００３９】
上記のように生じるＯ2センサ１４の出力値におけるリッチずれにより、実際の空燃比がリーンであるにもかかわらず、Ｏ2センサ１４の出力値がリッチとなる状況が生じる。例えば、実際の空燃比が図１０において符号Ｆ４で示す空燃比である場合を例に説明すると、符号Ｆ４で示す空燃比は理論空燃比よりもリーンであるから、符号３０１に示すように、実際の空燃比に対応する真の値は、リーン側の所定の値（０Ｖ）である。しかしながら、リッチずれが生じた場合には、符号４０１に示すように、リッチ側の所定の値（１Ｖ）が出力されてしまう。この場合、リッチとなったＯ2センサ１４の出力値に基づいて、空燃比をリーンとするような触媒コントロール燃料補正量６００が生成される。その結果、燃料の噴射量の制御指令値は、空燃比が正しく検出された場合に比べてリーン側の値に設定される。これにより、空燃比の制御が正しく行われなくなるので排気エミッションが悪化する。
【００４０】
Ｏ2センサ１４の出力値におけるリッチずれは、触媒１２の下流側における排気ガス中のメタンの濃度（以下、下流側メタン濃度とする）が高くなるほど顕著となる。即ち、下流側メタン濃度が高いほど、Ｏ2センサ１４の出力値における実際の空燃比に対応する真の値からのずれは大きくなる。
【００４１】
以下に図１２−１から図１２−５を参照して詳しく説明するように、上流側空燃比が同じであっても、触媒１２の劣化の程度が大きいほど下流側メタン濃度が高くなる。このため、触媒１２の劣化の程度が大きいほど、Ｏ2センサ１４の出力値における真の値からのずれは大きくなる。また、触媒１２の劣化の程度が大きいほど、理論空燃比に対してよりリーン側の空燃比の領域においてもメタンの濃度が高まることでＯ2センサ１４の出力値のリッチずれが生じる。即ち、触媒１２の劣化の程度が大きいほど、図１０に符号４０２で示す空燃比の範囲がリーン側へ広がる。これにより、触媒１２の劣化の程度が大きいほど、より広い空燃比の領域においてＯ2センサ１４の出力値のリッチずれが生じて排気エミッションが悪化する。
【００４２】
図１２−１は、上流側空燃比とＡ／Ｆセンサ１３の出力値との関係を示す図である。図１２−２は、上流側空燃比及び触媒１２の劣化の程度と下流側メタン濃度との関係を示す図である。図１２−３は、下流側メタン濃度に対応するＯ2センサ１４の出力特性を示す図である。図１２−４は、Ｏ2センサ１４の出力特性の変化に対応した触媒コントロール燃料補正量を示す図である。図１２−５は、触媒コントロール燃料補正量に対応した窒素酸化物の排出量を示す図である。
【００４３】
図１２−１において、符号５０１は、上流側空燃比、即ち触媒１２に流入する排気ガスの空燃比に対応するＡ／Ｆセンサ１３の出力値を示す。図１２−２において、符号５０２及び符号５０３は、下流側メタン濃度を示す。符号５０２は、触媒１２の劣化の程度が大きい場合の下流側メタン濃度を示す。符号５０３は、触媒１２の劣化の程度が小さい場合の下流側メタン濃度を示す。
【００４４】
符号５０２及び５０３に示すように、下流側メタン濃度は、上流側空燃比がリッチであるほど、大きな値となる。これは、次の理由による。
【００４５】
炭化水素は、触媒１２により浄化されてＣＯ2とＨ2Ｏに変化する際に、酸素を必要とする。上流側空燃比がリッチであるほど、排気ガス中の炭化水素が増えると共に酸素が少なくなるため、触媒１２において炭化水素が浄化されにくくなる。炭化水素が浄化されにくいために、炭化水素が浄化される際の途中生成物であるメタンが触媒１２から流出しやすくなる。この結果、上流側空燃比がリッチであるほど下流側メタン濃度は高くなる。
【００４６】
また、符号５０２及び５０３に示すように、下流側メタン濃度は、触媒１２の劣化の程度が大きい方が、大きな値となる。
【００４７】
これは、触媒１２の劣化の程度が大きいほど、触媒１２が炭化水素を浄化する能力が低下するので、炭化水素が浄化される際の途中生成物であるメタンが触媒１２から流出しやすくなるためである。
【００４８】
次に、下流側メタン濃度とＯ2センサ１４の出力特性との関係について説明する。図１２−３において、符号５０４及び符号５０５は、それぞれリッチずれが生じた場合のＯ2センサ１４の出力特性（出力値）を示す。符号５０４は、触媒１２の劣化の程度が大きい場合のＯ2センサ１４の出力特性（出力値）を示す。符号５０５は、触媒１２の劣化の程度が小さい場合のＯ2センサ１４の出力特性（出力値）を示す。また、符号３０１は、Ｏ2センサ１４の本来の出力特性（実際の空燃比に対応する真の値）を示す。実際の空燃比に対応する真の値３０１は、例えば、触媒１２の劣化が実質的にない条件下におけるＯ2センサ１４の検出結果（出力値）として、実験により求められることができる。図１２−３において、横軸は、図１２−１及び図１２−２と同様に上流側空燃比を示す。
【００４９】
まず、触媒１２の劣化の程度が大きい場合を例に、下流側メタン濃度５０２（図１２−２）とＯ2センサ１４の出力特性５０４との関係について説明する。図１２−２において、下流側メタン濃度５０２は、上流側空燃比がリッチになるほど大きな値となる。
【００５０】
これにより、図１２−３に示すように、符号Ｆ１で示す空燃比においてＯ2センサ１４の出力値５０４は実際の空燃比に対応する真の値３０１に比べてリッチ側にずれ始める。符号Ｆ１で示す空燃比よりもリッチとなるに連れて、触媒１２の劣化の程度が大きい場合のＯ2センサ１４の出力値５０４は、実際の空燃比に対応する真の値３０１に比べて徐々に大きな値に（リッチ側の値に）ずれていく。
【００５１】
符号Ｆ３で示す空燃比において、触媒１２の劣化の程度が大きい場合のＯ2センサ１４の出力値５０４は、Ｏ2センサ１４のリッチ側を示す値の上限値（１Ｖ）に達する。符号Ｆ３で示す空燃比よりもリッチ側の空燃比においては、触媒１２の劣化の程度が大きい場合のＯ2センサ１４の出力値５０４は、上記リッチ側を示す値の上限値となる。
【００５２】
次に、触媒１２の劣化の程度が小さい場合について説明する。触媒１２の劣化の程度が小さい場合は、触媒１２の劣化の程度が大きい場合に比べて、Ｏ2センサ１４の出力値５０５は、相対的にリッチ側の空燃比において真の値３０１からずれ始める。即ち、図１２−３に示すように、触媒１２の劣化の程度が小さい場合には、触媒１２の劣化の程度が大きい場合のずれ初め点（Ｆ１点）よりもリッチ側のＦ２点においてＯ2センサ１４の出力値５０５が真の値３０１からずれ始める。Ｆ２点よりもリッチ側へ向かうに連れて、触媒１２の劣化の程度が小さい場合のＯ2センサ１４の出力値５０５は、実際の空燃比に対応する真の値３０１に比べて徐々に大きな値に（リッチ側の値に）ずれていき、符号Ｆ５で示す空燃比において上記リッチ側を示す値の上限値に達する。
【００５３】
なお、図１２−３に示すように、符号Ｆ６で示す点よりもリッチ側の空燃比の領域５１０においては、リッチずれした場合のＯ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）は、それぞれ実際の空燃比に対応する真の値３０１と同様の値となる。従って、符号Ｆ６で示す点よりもリッチ側の空燃比の領域５１０においては、Ｏ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）に対する補正は行われる必要がない。
【００５４】
上記のように、触媒１２の下流側の排気ガスに含まれるメタンの影響により、Ｏ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）が、実際の空燃比に対応する真の値３０１よりもリッチ側にずれる。このため、Ｏ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）に基づいて設定される触媒コントロール燃料補正量は、以下に図１２−４を参照して説明するように、実際の空燃比が正しく検出された場合に比べてリーン側の値に設定されることとなる。
【００５５】
図１２−４は、上記のようにＯ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）にリッチずれが生じた場合の触媒コントロール燃料補正量を説明するための図である。図１２−４において、符号６００は、Ｏ2センサ１４の本来の出力特性３０１（図１２−３）に対応する触媒コントロール燃料補正量（以下、真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量とする）を示す。符号５０８は、触媒１２の劣化の程度が大きい場合のＯ2センサ１４の出力特性５０４（図１２−３）に対応する触媒コントロール燃料補正量を示す。符号５０９は、触媒１２の劣化の程度が小さい場合のＯ2センサ１４の出力特性５０５（図１２−３）に対応する触媒コントロール燃料補正量を示す。
【００５６】
ここでは、触媒１２の劣化の程度が大きい場合を例に、触媒コントロール燃料補正量５０８における、真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００からのずれについて説明する。図１２−４に示すように、触媒１２の劣化の程度が大きい場合の触媒コントロール燃料補正量５０８は、符号Ｆ１で示す空燃比から符号Ｆ６で示す空燃比までの間の空燃比の領域において、真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００に比べてリーン側の（小さな）値に設定される。これは、図１２−３に示すように、上記空燃比の領域において、触媒１２の劣化の程度が大きい場合のＯ2センサ１４の出力値５０４が、実際の空燃比に対応する真の値３０１に比べてリッチ側の値にずれているためである。
【００５７】
例えば、実際の空燃比が理論空燃比である場合について説明すると、図１２−３に示すように、理論空燃比に対応する真の値３０１は、Ｖ0である。これに対して、触媒１２の劣化の程度が大きい場合にはＯ2センサ１４の出力値５０４は上記リッチ側を示す値の上限値（１Ｖ）となる。このため、図１２−４に示すように、理論空燃比における真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００の値がゼロであるのに対し、触媒１２の劣化の程度が大きい場合の触媒コントロール燃料補正量５０８は、上記マイナスの所定の補正量Ｒ２に設定されてしまう。
【００５８】
このように、触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）が、真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００に比べてリーン側の（マイナス側の）値に設定されるため、空燃比が正しく制御されることができなくなる。その結果、以下に説明するように排気エミッションが悪化する。
【００５９】
図１２−５は、触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９、６００）に対応する窒素酸化物の排出量を説明するための図である。図１２−５において、符号５２０は、真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００に対応する窒素酸化物の排出量（以下、基準排出量とする）を示す。符号５２１は、触媒１２の劣化の程度が大きい場合の触媒コントロール燃料補正量５０８に対応する窒素酸化物の排出量を示す。符号５２２は、触媒１２の劣化の程度が小さい場合の触媒コントロール燃料補正量５０９に対応する窒素酸化物の排出量を示す。
【００６０】
まず、触媒１２の劣化の程度が大きい場合を例に、窒素酸化物の排出量の増加について説明する。図１２−４に示すように、符号Ｆ１で示す空燃比から符号Ｆ６で示す空燃比の間の空燃比の領域において、触媒１２の劣化の程度が大きい場合の触媒コントロール燃料補正量５０８は、真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００よりもリーン側の値に設定される。このため、制御の結果実現される空燃比は、目標空燃比よりもリーン側の値となる。これにより、触媒１２の酸素吸蔵量が過剰となるため、触媒１２における窒素酸化物の浄化能力が低下する。その結果、図１２−５に示すように、触媒１２の劣化の程度が大きい場合の窒素酸化物の排出量５２１は、基準排出量５２０よりも増加する。
【００６１】
同様に、触媒１２の劣化の程度が小さい場合には、符号Ｆ２で示す空燃比から符号Ｆ６で示す空燃比の間の空燃比の領域において、触媒１２の劣化の程度が小さい場合の窒素酸化物の排出量５２２は、基準排出量５２０よりも増加する。
【００６２】
窒素酸化物の排出量が増加する空燃比の範囲は、触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）において真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００からのずれが生じる空燃比の範囲に対応している。このため、触媒１２の劣化の程度が大きいほど、窒素酸化物の排出量が増加する空燃比の範囲は広くなる。また、触媒１２の劣化の程度が大きい場合は、劣化の程度が小さい場合に比べて、基準排出量５２０に対する窒素酸化物の排出量が大きな値となる。このように、触媒１２の劣化の程度が大きい場合には、劣化の程度が小さい場合に比べて、より排気エミッションが悪化する。
【００６３】
これに対して、本実施形態では、触媒コントロール燃料補正量（図１２−４の５０８、５０９）に対する補正が行われる。上記のように、触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）において真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００からのずれが生じる。この場合に、そのずれの大きさ及びずれが生じる空燃比の範囲は、下流側メタン濃度（図１２−２の５０２、５０３）に応じて変化する。本実施形態では、まず下流側メタン濃度（５０２、５０３）が推定され、推定された下流側メタン濃度（５０２、５０３）に基づいて触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）が補正される。上記のように下流側メタン濃度（５０２、５０３）は、上流側空燃比及び触媒１２の劣化の程度により変化する。このため、下流側メタン濃度（５０２、５０３）は、上流側空燃比及び触媒１２の劣化の程度に基づいて推定される。以下にその方法について説明する。
【００６４】
図２は、図１２−４のように触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）に真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００からのずれが生じた場合における、触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）に対する補正値を説明するための図である。図２において、図１２−４と同様の部分には、図１２−４と同じ符号が付してある。図２において、符号５３０は、触媒コントロール燃料補正量に対する補正値を示す。図２の例では、触媒１２の劣化の程度が大きい場合の触媒コントロール燃料補正量５０８に対する補正値５３０が示されている。
【００６５】
触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０は、触媒１２の劣化の程度及び上流側空燃比に基づいて以下に説明するように決定されることができる。ここでは、触媒１２の劣化の程度が大きい場合を例に説明する。
【００６６】
触媒１２の劣化の程度と下流側メタン濃度（５０２、５０３）との間には、図１２−２に示すような対応関係がある。このため、触媒１２の劣化の程度及び上流側空燃比に基づいて、下流側メタン濃度（５０２、５０３）の値が推定されることができる。本例では触媒１２の劣化の程度が大きい場合を想定しているので、符号５０２で示す関係が参照されて下流側メタン濃度の値が推定される。
【００６７】
下流側メタン濃度（図１２−２の５０２、５０３）とＯ2センサ１４の出力特性（図１２−３の５０４、５０５）との間には、図１２−２及び図１２−３に示すような対応関係がある。このため、推定された下流側メタン濃度の値５０２に基づいて、触媒１２の劣化の程度が大きい場合のＯ2センサ１４の出力値５０４が推定されることができる。
【００６８】
Ｏ2センサ１４の出力特性（５０４、５０５）と触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）との間には、図１２−３及び図１２−４に示す対応関係がある。これにより、上記において推定されたリッチずれした場合のＯ2センサ１４の出力値５０４に基づいて、触媒１２の劣化の程度が大きい場合の触媒コントロール燃料補正量５０８において、真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００からのずれがどの程度生じているかが推定される。触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０は上記のずれを補正する値に設定される。
【００６９】
エンジン１の運転時に、実際のＯ2センサ１４の出力値５０４に基づいて求められた触媒コントロール燃料補正量５０８に対して、触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０だけ補正が行われることで、メタンの影響による値のずれが補正される。
【００７０】
図３は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。
【００７１】
ステップＳ１０においてエンジン１が始動されると、次に、ステップＳ２０において、触媒１２の劣化の程度が取り込まれる。
【００７２】
触媒１２の劣化の程度は、エンジン１の始動後に、触媒１２の劣化の程度を検出するための周知の方法によって予め検出される。ステップＳ２０では、予め検出された触媒１２の劣化の程度を示す値が取り込まれる。本例では、触媒１２の劣化の程度が大きい場合を例に以下の動作を説明する。
【００７３】
次に、ステップＳ３０において、Ａ／Ｆセンサ１３により検出された上流側空燃比が、予め定められた所定の空燃比よりも大きい値である（リーン側である）か否かが判定される。
【００７４】
ステップＳ３０における判定は、触媒コントロール燃料補正量５０８を補正する必要があるか否かを判定するために行われる。
【００７５】
上記所定の空燃比は、例えば、図２及び図１２−３から図１２−５において符号Ｆ６で示される空燃比に設定される。図１２−３に示すように、Ｆ６点よりもリッチ側の空燃比の領域５１０においては、Ｏ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）は、下流側メタン濃度に係らず実際の空燃比に対応する真の値３０１と同様の値となる。従って、上流側空燃比が符号Ｆ６で示す空燃比以下（リッチ側）である場合には、触媒コントロール燃料補正量５０８（図１２−４）を補正する必要がないので、触媒コントロール燃料補正量５０８を補正する手順（後述のステップＳ４０、Ｓ５０）は省略される。
【００７６】
ステップＳ３０の判定の結果、上流側空燃比が上記所定の空燃比よりも大きい値であると判定された（ステップＳ３０肯定）場合には、ステップＳ４０において、上流側空燃比及び触媒１２の劣化の程度に基づいて、下流側メタン濃度（図１２−２の符号５０２）が推定される。
【００７７】
下流側メタン濃度が推定される際には、例えば図４に示すマップが参照される。図４は、触媒１２の劣化の程度及び上流側空燃比の組合せと下流側メタン濃度との対応関係を示すものである。図４に示すように、下流側メタン濃度は、触媒１２の劣化の程度が大きいほど、かつ上流側空燃比がリッチであるほど大きい値となる。上記マップは、例えば、実験の結果に基づいて設定される。
【００７８】
次に、ステップＳ５０において、上流側空燃比及びステップＳ４０で推定された下流側メタン濃度５０２の値に基づいて、触媒コントロール燃料補正量５０８が補正される。触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０（図２）が決定される際には、例えば、図５に示すマップが参照される。図５に示すように、触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０は、下流側メタン濃度が大きいほど、値が大きく設定される。図５に示すマップは、上流側空燃比の値に応じてそれぞれ個別のマップとして設定されている。図５に示すマップは、例えば、実験の結果に基づいて設定される。
【００７９】
なお、ステップＳ３０の判定の結果、上流側空燃比が上記所定の空燃比以下であると判定された（ステップＳ３０否定）場合には、本制御フローは終了される。
【００８０】
本実施形態によれば、下流側メタン濃度の推定値（ステップＳ４０）に基づいて、触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）が補正される（ステップＳ５０）。これにより、Ｏ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）が触媒１２の下流側の排気ガス中のメタンの影響によりリッチ側にずれた場合であっても、燃料の噴射量の制御指令値は、実際の空燃比が正しく検出された場合の値よりもリーンとなることが抑制される。その結果、実際の空燃比が目標空燃比となるように正しく燃料の噴射量のフィードバック制御が行われるので、触媒１２の浄化能力が低下することが抑制されて、排気エミッションの悪化が抑制される。
【００８１】
上記のように、実際の空燃比が目標空燃比よりもリーン側にずれることが抑制される。このため、触媒１２において窒素酸化物を浄化する能力が低下することが抑制されるので、特に窒素酸化物の排出量が増加することが効果的に抑制される。
【００８２】
本実施形態では、まず上流側空燃比及び触媒１２の劣化の程度に基づいて下流側メタン濃度（図１２−２の５０２、５０３）が推定され、次に推定された下流側メタン濃度（５０２、５０３）に基づいて触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０が決定されたが、これに代えて、下流側メタン濃度（５０２、５０３）の推定を行うことなく、上流側空燃比及び触媒１２の劣化の程度に基づいて直接触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０が決定されることができる。
【００８３】
図１２−４に示すように、触媒１２の劣化の程度及び上流側空燃比に基づいて、触媒コントロール燃料補正量（符号５０８、５０９）において、真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００からのずれの大きさが推定されることができる。よって、上記ずれの大きさに基づいて触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０が決定されることができる。なお、触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０が決定される際には、例えば、図６に示すマップが参照される。図６には、上流側空燃比（横軸）及び触媒１２の劣化の程度（縦軸）の組合せと触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０の値との対応関係が示されている。
【００８４】
図６に示すように、触媒１２の劣化の程度が大きくなる（図中下方）ほど、広い空燃比の範囲で触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）に対する補正が行われる。これは、図１２−３に示すように、触媒１２の劣化の程度が大きいほど、より広い空燃比の範囲でＯ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）のリッチずれが生じるのに対応している。
【００８５】
また、図６における所定の空燃比において、触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０の値は、ゼロに設定されている。ここで、上記所定の空燃比は、例えば、図２及び図１２−３から図１２−５に符号Ｆ６で示す空燃比であることができる。上述したように、符号Ｆ６で示す空燃比よりもリッチ側の空燃比の領域５１０においては、Ｏ2センサ１４により概ね実際の空燃比に対応する真の値３０１が出力される。このため、触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０の値は、上記所定の空燃比においてゼロに設定される。
【００８６】
本実施形態では、上流側空燃比及び触媒１２の劣化の程度に基づいて触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０（図２参照）が求められ、求められた触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０に基づいて触媒コントロール燃料補正量（符号５０８、５０９）が補正されたが、これに代えて、触媒コントロール燃料補正量に対する補正値５３０を求めることなく、上流側空燃比に基づいて、触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）の値が、予め定められた設定値６００に設定されることができる。上記設定値６００は、Ｏ2センサ１４においてメタンの影響によるリッチずれが実質的に生じていない場合に設定されるべき値であり、真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量６００に相当する。
【００８７】
Ｏ2センサ１４においてメタンの影響によるリッチずれが実質的に生じていない場合とは、例えば、触媒１２の劣化が実質的にない場合である。上流側空燃比と上記設定値６００との対応関係は、例えば、以下の手順により予め求められる。まず、実質的に劣化していない触媒１２の上流側における空燃比（上流側空燃比）と下流側における空燃比（下流側空燃比）との対応関係が予め実験等により求められる。この場合、上流側空燃比の値が様々に振られ、それぞれの上流側空燃比の設定値と実際に得られた下流側空燃比との対応関係が求められる。上記実際に得られた下流側空燃比が、実際の空燃比に対応する真の値３０１（図１２−３参照）に相当する。次に、求められた上記対応関係に基づいて、上流側空燃比と上記設定値６００との対応関係が定められる。
【００８８】
上流側空燃比と上記設定値６００との対応関係は、マップとして予め車両制御部（記憶手段）２０に記憶されることができる。触媒コントロール制御が行われる際には、上流側空燃比に基づいて、例えば、上記マップが参照されて、触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）の値が上記設定値６００に設定される。以上に説明した方法によれば、触媒１２の劣化の程度を検出することなく、触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）が設定されることが可能となる。
【００８９】
第１実施形態においては、図９に示すような、空燃比がリーンであるかリッチであるかで出力値が大きく変化する出力特性を有するＯ2センサ１４の出力値が補正されたが、Ｏ2センサ１４の出力特性はこれには限定されない。空燃比に対してリニアな出力特性を示す空燃比センサが使用された場合であっても、メタンの濃度の推定値に基づいて触媒コントロール燃料補正量（５０８、５０９）が補正されることができる。
【００９０】
本実施形態では触媒１２の設置位置よりも下流側における排気ガス中のメタンの濃度が推定されたが、これに代えて、触媒１２の設置位置よりも下流側における排気ガス中のメタンの濃度がセンサ等により検出されることができる。
【００９１】
（第２実施形態）
図７−１から図８及び図１３を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００９２】
上記第１実施形態では、下流側メタン濃度に応じて触媒コントロール燃料補正量が補正された。これに代えて、本実施形態では、触媒コントロール制御において学習が行われる場合に、メタンの影響により誤って学習が行われることを抑制する制御が行われる。
【００９３】
上記学習は、実際の空燃比の目標空燃比からの比較的定常的なずれを減少させて、精度良く空燃比をコントロールするために行われる。Ａ／Ｆセンサ１３の出力値には、例えばＡ／Ｆセンサ１３の製品ばらつき又は経年劣化等による比較的定常的な誤差が含まれることがある。この場合、排気ガスコントロール燃料補正量には上記比較的定常的な誤差が反映されてしまう。その結果、実際の空燃比に目標空燃比からの比較的定常的なずれが生じることとなる。上記学習は、排気ガスコントロール燃料補正量における上記誤差に対応する誤差分を補償するために行われる。上記誤差分を補償するための補正項である学習値が、Ｏ2センサ１４の出力値に基づいて計算される。学習値は、例えば以下に説明するように計算される。
【００９４】
図１３は、学習値の一例を示した図である。本例では、何らかの原因により符号６０４で示す期間において下流側空燃比がリッチ側に偏り、その後反対に符号６０５の期間においてリーン側に偏った場合の学習値６０１の時間的推移が示されている。学習値６０１は、所定の条件が成立した場合に、更新される。学習値６０１が更新されるのは、例えば、触媒コントロール制御が複数回（複数サイクル）実行されたときに、各回ごとに行なわれたＯ2センサ１４による下流側空燃比の検出結果が所定回数連続して（又は所定の比率以上で）リッチ及びリーンのいずれか一方となった場合である。
【００９５】
所定回数連続して（又は所定の比率以上で）下流側空燃比がリッチと検出された場合には、学習値６０１は、リーン側（負の方向）に所定の量だけ更新される。符号６０２は、学習値６０１がリーン側に更新される際に学習値６０１から減算される所定の量（リーン側学習更新量）を示す。
【００９６】
上記期間６０４に示すように、所定回数連続して（又は所定の比率以上で）下流側空燃比がリッチと検出され続けている間は、更新ごとに学習値６０１からリーン側学習更新量６０２が減算され続ける。
【００９７】
一方、所定回数連続して（又は所定の比率以上で）下流側空燃比がリーンと検出された場合には、学習値６０１は、リッチ側（正の方向）に所定の量だけ更新される。符号６０３は、学習値６０１がリッチ側に更新される際に学習値６０１に加算される所定の量（リッチ側学習更新量）を示す。
【００９８】
上記期間６０５に示すように、所定回数連続して（又は所定の比率以上で）下流側空燃比がリーンと検出され続けている間は、更新ごとに学習値６０１にリッチ側学習更新量６０３が加算され続ける。
【００９９】
このように更新される学習値６０１が、触媒コントロール燃料補正量に反映（例えば加算）される。これにより、例えばＡ／Ｆセンサ１３の出力値に比較的定常的な誤差が含まれている場合に、排気ガスコントロール燃料補正量における上記誤差分が精度良く補償されることができる。
【０１００】
上記のような学習が行われる場合に、メタンの影響によりＯ2センサ１４の出力値がリッチずれした場合には、学習値６０１の更新が正しく行われなくなる。Ｏ2センサ１４の出力値がリッチずれすることにより、リッチとなったＯ2センサ１４の出力値に基づいて学習値６０１はリーン側に誤って更新される。これにより、学習値６０１は、空燃比が正しく検出された場合よりもリーン側に更新されていくこととなる。このため、空燃比の制御が正しく行われなくなり、排気エミッションが悪化する。
【０１０１】
そこで、本実施形態では、Ｏ2センサ１４の出力値がリッチずれする空燃比の領域において、学習値６０１のリーン側への更新の大きさが制限される。Ｏ2センサ１４の出力値がリッチずれする空燃比の領域においては、リーン側学習更新量６０２がリッチ側学習更新量６０３に対して小さな値に設定される。
【０１０２】
図７−１は、本実施形態のリーン側学習更新量を示す図である。図７−２は、本実施形態のリッチ側学習更新量を示す図である。
【０１０３】
図７−１において、符号６１０は、触媒１２の劣化の程度が大きい場合のリーン側学習更新量を示す。符号６１１は、触媒１２の劣化の程度が小さい場合のリーン側学習更新量を示す。図７−２において、符号６１２は、リッチ側学習更新量を示す。リッチ側学習更新量６１２は、空燃比によらず一律な値（Ｋ１）に設定されている。リーン側学習更新量（図７−１の６１０、６１１）は、Ｏ2センサ１４の出力値がリッチずれする空燃比の領域において、リッチ側学習更新量６１２（Ｋ１）よりも小さな値（Ｋ２）に設定されている。触媒１２の劣化の程度が大きい場合を例に、リーン側学習更新量６１０の設定内容について説明する。
【０１０４】
図１２−３に示すように、触媒１２の劣化の程度が大きい場合のＯ2センサ１４の出力値５０４は、符号Ｆ１で示す空燃比から符号Ｆ６で示す空燃比までの空燃比の領域において、実際の空燃比に対応する真の値３０１に対してリッチ側の値となる。これに対応して、図７−１に示すように、符号Ｆ１から符号Ｆ６までの空燃比の領域において、触媒１２の劣化の程度が大きい場合のリーン側学習更新量６１０は、リッチ側学習更新量６１２（Ｋ１）よりも小さな値（Ｋ２）に設定されている。
【０１０５】
これにより、符号Ｆ１から符号Ｆ６までの空燃比の領域において、学習値６０１はリッチ側に比べてリーン側に進みにくくされる。よって、Ｏ2センサ１４の出力値５０４が真の値３０１に比べてリッチ側の値となった場合に、学習値６０１が誤ってリーン側に更新されても、学習値６０１が大きくリーン側に偏ることが抑制される。その結果、実際の空燃比が目標空燃比からずれることが抑制され、排気エミッションの悪化が抑制される。
【０１０６】
図８は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。
【０１０７】
ステップＳ１１０においてエンジン１が始動されると、次にステップＳ１２０において触媒１２の劣化の程度が取り込まれる。
【０１０８】
次に、ステップＳ１３０において、Ａ／Ｆセンサ１３により検出された上流側空燃比が上記所定の空燃比よりも大きい値である（リーン側である）か否かが判定される。
【０１０９】
ステップＳ１３０の判定の結果、上流側空燃比が上記所定の空燃比よりも大きい値であると判定された（ステップＳ１３０肯定）場合には、ステップＳ１４０において、上流側空燃比及び触媒１２の劣化の程度に基づいて、下流側メタン濃度（図１２−２の５０２、５０３）が推定される。
【０１１０】
次に、ステップＳ１５０においてＯ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）にリッチずれが生じているか否かが判定される。
【０１１１】
Ｏ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）にリッチずれが生じているか否かは、下流側メタン濃度に基づいて判定される。以下、触媒１２の劣化の程度が大きい場合を例に説明すると、推定された下流側メタン濃度５０２（図１２−２参照）に基づいて、どの空燃比の範囲でリッチずれが生じるかが判定される。図１２−３を参照して説明したように、触媒１２の劣化の程度が大きい場合には、上流側空燃比が符号Ｆ１で示す空燃比よりもリッチ側である場合にリッチずれが生じる。このため、上流側空燃比が符号Ｆ１よりもリッチ側の空燃比である場合に、Ｏ2センサ１４の出力値５０４にリッチずれが生じていると判定される。
【０１１２】
ステップＳ１５０の判定の結果、Ｏ2センサ１４の出力値５０４にリッチずれが生じていると判定された（ステップＳ１５０肯定）場合には、ステップＳ１６０において、リーン側学習更新量６１０がリッチ側学習更新量６１２の値（Ｋ１）よりも小さな値（Ｋ２）に設定される。
【０１１３】
一方、ステップＳ１５０の判定の結果、Ｏ2センサ１４の出力値５０４にリッチずれが生じていないと判定された（ステップＳ１５０否定）場合には、ステップＳ１７０へ移行する。ステップＳ１７０においては、リーン側学習更新量６１０は、リッチ側学習更新量６０３と等しい値（Ｋ１）に設定される。
【０１１４】
なお、ステップＳ１３０の判定の結果、上流側空燃比が上記所定の空燃比以下であると判定された（ステップＳ１３０否定）場合には、ステップＳ１７０へ移行する。
【０１１５】
本実施形態によれば、Ｏ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）にリッチずれが生じている（ステップＳ１５０肯定）場合に、リーン側学習更新量（図７−１の６１０、６１１）がリッチ側学習更新量（図７−２の６１２）に比べて小さな値に設定される（ステップＳ１６０）。これにより、Ｏ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）にリッチずれが生じる空燃比の領域において、学習値６０１は、リッチ側に比べてリーン側に進みにくくされる。このため、学習値６０１が大きくリーン側に偏ることが抑制される。その結果、実際の空燃比が目標空燃比からずれることが抑制されるので、排気エミッションの悪化が抑制される。
【０１１６】
本実施形態では、Ｏ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）にリッチずれが生じている（ステップＳ１５０肯定）場合に、リーン側学習更新量（図７−１の６１０、６１１）がリッチ側学習更新量（図７−２の６１２）に比べて小さな値に設定された（ステップＳ１６０）が、これに代えて、ステップＳ１６０において、リーン側学習更新量（図７−１の６１０、６１１）の値がゼロに設定されることができる。この場合、Ｏ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）にリッチずれが生じても、学習値６０１がリーン側に更新されないため、排気エミッションの悪化が抑制される。
【０１１７】
本実施形態では、まず上流側空燃比及び触媒１２の劣化の程度に基づいて下流側メタン濃度（図１２−２の５０２、５０３）が推定され（ステップＳ１４０）、次に推定された下流側メタン濃度（５０２、５０３）に基づいてＯ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）にリッチずれが生じているか否かが判定された（ステップＳ１５０）が、これに代えて、下流側メタン濃度（５０２、５０３）の推定を行うことなく、上流側空燃比及び触媒１２の劣化の程度に基づいて直接Ｏ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）にリッチずれが生じているか否かが判定されることができる。図１２−３に示すように、触媒１２の劣化の程度に応じて、Ｏ2センサ１４の出力特性（符号５０４、５０５）がそれぞれ推定されることができる。このため、上流側空燃比及び触媒１２の劣化の程度に基づいてＯ2センサ１４の出力値（５０４、５０５）にリッチずれが生じているか否かが判定されることができる。
【０１１８】
なお、本実施形態では触媒１２の設置位置よりも下流側における排気ガス中のメタンの濃度が推定されたが、これに代えて、触媒１２の設置位置よりも下流側における排気ガス中のメタンの濃度がセンサ等により検出されることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態に係る装置の概略構成図である。
【図２】本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態における触媒コントロール燃料補正量の補正方法を説明するための図である。
【図３】本発明の内燃機関の制御装置の第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】上流側空燃比及び触媒の劣化の程度と下流側メタン濃度との対応関係を示すマップである。
【図５】下流側メタン濃度と触媒コントロール燃料補正量に対する補正値との対応関係を示すマップである。
【図６】上流側空燃比及び触媒の劣化の程度と触媒コントロール燃料補正量に対する補正値との対応関係を示すマップである。
【図７−１】本発明の内燃機関の制御装置の第２実施形態におけるリーン側学習更新量の図である。
【図７−２】本発明の内燃機関の制御装置の第２実施形態におけるリッチ側学習更新量の図である。
【図８】本発明の内燃機関の制御装置の第２実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図９】酸素センサの出力特性の図である。
【図１０】酸素センサの出力値のリッチずれを説明するための図である。
【図１１】触媒コントロール燃料補正量の一例を示す図である。
【図１２−１】空燃比に対する酸素センサの出力値を示す図である。
【図１２−２】空燃比及び触媒の劣化の程度とメタンの濃度の関係を示す図である。
【図１２−３】メタンの濃度と酸素センサの出力値のリッチずれの関係を説明するための図である。
【図１２−４】メタンの濃度と触媒コントロール燃料補正量の誤差の関係を説明するための図である。
【図１２−５】メタンの濃度と窒素酸化物の発生量の関係を説明するための図である。
【図１３】触媒コントロール制御における学習の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  エンジン
２  吸気マニホルド
３  吸気管
４  エアクリーナ
５  スロットル弁
６  スロットルセンサ
７  エアフローメータ
１０  排気マニホルド
１１  排気管
１２  触媒
１３  Ａ／Ｆセンサ
１４  Ｏ2センサ
２０  車両制御部
３０１  酸素センサの正しい出力特性（真の値）
４０１  リッチずれした場合の酸素センサの出力特性
４０２  空燃比の範囲
５０１  酸素センサの出力値
５０２  触媒の劣化の程度が大きい場合のメタン濃度
５０３  触媒の劣化の程度が小さい場合のメタン濃度
５０４  触媒の劣化の程度が大きい場合の酸素センサの出力特性
５０５  触媒の劣化の程度が小さい場合の酸素センサの出力特性
５１０  空燃比の領域
５０８  触媒の劣化の程度が大きい場合の触媒コントロール燃料補正量
５０９  触媒の劣化の程度が小さい場合の触媒コントロール燃料補正量
５２０  窒素酸化物の排出量
５２１  触媒の劣化の程度が大きい場合の窒素酸化物の排出量
５２２  触媒の劣化の程度が小さい場合の窒素酸化物の排出量
５３０  触媒コントロール燃料補正量に対する補正値
６００  真の値に対応する触媒コントロール燃料補正量
６０１  学習値
６０２  リーン側学習更新量
６０３  リッチ側学習更新量
６０４  空燃比がリッチとなる期間
６０５  空燃比がリーンとなる期間
６１０  リーン側学習更新量
６１１  リーン側学習更新量
６１２  リッチ側学習更新量
Ｋ１  学習更新量
Ｋ２  学習更新量
Ｒ１  プラスの所定の補正量
Ｒ２  マイナスの所定の補正量
Ｖ0  理論空燃比に対応するＯ2センサの出力値
【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７−１】
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【図７−２】
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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１２−１】
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【図１２−２】
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【図１２−３】
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【図１２−４】
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【図１２−５】
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【図１３】
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