(57)【要約】【課題】内燃機関の空燃比制御装置に関し、触媒の酸素吸蔵能力が低下する状況でのエミッションの排出を抑制できるようにする。【解決手段】触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比を挟んで振動するように燃料噴射量を制御する。触媒の酸素吸蔵能力が所定の基準能力よりも低下していると推定されるときは、燃料噴射量の制御によって空燃比の振幅を縮小させる。触媒の酸素吸蔵能力の程度は、触媒下流に配置された酸素センサの出力信号の振幅から推定することができる。【選択図】図３
2008063994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素吸蔵能力を有する触媒を排気通路に備える内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比を挟んで振動するように燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
前記触媒の酸素吸蔵能力の程度を推定する酸素吸蔵能力推定手段と、
前記触媒の酸素吸蔵能力が所定の基準能力よりも低下していると推定されるときに前記燃料噴射量制御手段による空燃比の振幅を縮小させる振幅縮小手段と、
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】
前記触媒を通過した排気ガスの酸素濃度に応じた信号を出力する酸素センサを含み、
前記酸素吸蔵能力推定手段は、前記酸素センサの出力信号の振幅が所定の基準値よりも小さくなったら、前記触媒の酸素吸蔵能力が前記基準能力よりも低下したと推定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサを含み、
前記酸素吸蔵能力推定手段は、前記空燃比センサの出力信号の振幅が所定の基準値よりも小さくなった状態が所定の基準期間を超えて継続したら、前記触媒の酸素吸蔵能力が前記基準能力よりも低下したと推定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサを含み、
前記燃料噴射量制御手段は、前記空燃比センサの出力信号と理論空燃比との偏差に基づくフィードバック制御によって燃料噴射量を制御するように構成され、
前記振幅縮小手段は、前記フィードバック制御において前記空燃比センサの出力信号と理論空燃比との偏差を燃料噴射量に反映させる際のゲインの縮小、或いは、反映量の制限によって空燃比の振幅を縮小させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサと、
前記触媒を通過した排気ガスの酸素濃度に応じた信号を出力する酸素センサとを含み、
前記燃料噴射量制御手段は、前記空燃比センサの出力信号と理論空燃比との偏差に基づくフィードバック制御によって燃料噴射量を制御するとともに、前記酸素センサの出力信号と理論空燃比に対応する基準値との偏差を燃料噴射量に反映させるように構成され、
前記振幅縮小手段は、前記酸素センサの出力信号と理論空燃比に対応する基準値との偏差を燃料噴射量に反映させる際のゲインの縮小、或いは、反映量の制限によって空燃比の振幅を縮小させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
燃料カット或いは燃料増量が実行されたときに前記振幅縮小手段による空燃比の振幅の縮小を解除する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記振幅縮小手段による空燃比の振幅の縮小が所定の基準期間を超えて継続されるときに燃料カット或いは燃料増量の実行頻度を増大させる手段をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記振幅縮小手段による空燃比の振幅の縮小が開始されてからの吸入空気量の積算値が所定の基準値を超えたときに燃料カット或いは燃料増量の実行頻度を増大させる手段をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の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し、特に、酸素吸蔵能力を有する触媒を排気通路に備える内燃機関において、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比になるように燃料噴射量を制御する空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されているように、触媒の上流側に全域空燃比センサを配置し、触媒の下流側に酸素センサを配置し、これら２つのセンサの信号に基づいて空燃比を制御する空燃比制御装置が知られている。全域空燃比センサは空燃比に対してリニアな出力特性を示すセンサである。酸素センサはガス中の酸素濃度に応じた信号を出力するセンサであり、空燃比に対し理論空燃比を基準にして出力信号が反転する出力特性を有している。空燃比制御装置では、全域空燃比センサが出力する信号に基づき、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比になるよう燃料噴射量をフィードバック制御することが行われている。
【０００３】
また、全域空燃比センサの出力信号に基づくフィードバック制御（これをメインフィードバック制御という）と併せて、酸素センサが出力する信号を燃料噴射量に反映させる制御（これをサブフィードバック制御という）も行われている。サブフィードバック制御では、酸素センサが出力する信号と理論空燃比に対応する基準信号との偏差に基づき補正値が算出され、その補正値が全域空燃比センサの出力信号に反映される。この補正値は、触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーン／リッチの何れの側にずれているかを示している。これによれば、全域空燃比センサの出力信号にずれがある場合でも、そのずれを補正して現実の空燃比が理論空燃比に近付くように燃料噴射量を制御することができる。
【特許文献１】特開平５−３２１７２１号公報
【特許文献２】特開平１０−２４６１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、触媒は、その周囲雰囲気が理論空燃比近傍にあるときに最も効率的に排気ガスを浄化することができる。触媒にはその内部に酸素を吸蔵しておく酸素吸蔵能力（Oxygen Storage Capacity：OSC）がある。触媒に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには、触媒は気相中の酸素を取り込んで吸蔵し、逆に触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチのときには、触媒は自身が吸蔵している酸素を気相に放出する。流入する排気ガスの空燃比に応じて酸素を吸蔵或いは放出することにより、触媒は自身の周囲雰囲気を理論空燃比近傍に維持している。
【０００５】
触媒の酸素吸蔵能力は、排気ガスの浄化効率に大きく影響する。すなわち、酸素吸蔵能力が高ければ、排気ガスの空燃比が理論空燃比から大きくずれている場合や、大きな振幅で振動しているような場合でも酸素の吸蔵或いは放出が可能であり、触媒の周囲雰囲気を理論空燃比近傍に維持して排気ガスを浄化することができる。触媒の酸素吸蔵能力は、酸素の吸蔵／放出の繰り返しにより触媒貴金属を活性化させることで高く維持することができることが知られている。前述の燃料噴射量のフィードバック制御によれば、排気ガスの空燃比が理論空燃比を挟んで振動することにより、触媒に酸素の吸蔵／放出を繰り返させることができる。
【０００６】
しかし、最近の研究の結果、触媒の酸素吸蔵能力の低下は、触媒自体の劣化の他、触媒に流入する排気ガスの空燃比が影響していることが判明した。具体的には、排気ガスの空燃比が理論空燃比を挟んで振動していたとしても、その振幅が小さい場合には触媒の酸素吸蔵能力は低下してしまうのである。
【０００７】
図１は、触媒に流入する排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）と、触媒の吸蔵酸素量或いは放出酸素量との関係を示すグラフである。この図に示すように、空燃比が理論空燃比（ストイキ）よりもリッチ側に偏っているほど触媒の吸蔵酸素量は大きくなり、リーン側に偏っているほど触媒の放出酸素量は大きくなる。逆に言えば、空燃比が理論空燃比に近いほど触媒の吸蔵酸素量も放出酸素量も低下することになる。このため、空燃比の理論空燃比を挟んだ振動の振幅が小さい状態が続くと、酸素の吸蔵／放出が僅かな量でしか繰り返されなくなり、酸素吸蔵能力が低い状態で触媒が安定してしまう。
【０００８】
上記の酸素吸蔵能力の低下は一時的なものであり、空燃比の振幅が再び大きくなることで触媒の酸素吸蔵能力も回復する。しかし、酸素吸蔵能力が十分に回復するまでには時間を要し、それまでの間は、触媒の浄化能力を超える分のエミッションが大気中に排出されてしまう。前述の全域空燃比センサと酸素センサとを用いた燃料噴射量のフィードバック制御によれば、排気ガスの空燃比を理論空燃比の近傍に維持することができる。しかし、その反面、触媒の酸素吸蔵能力は低下しているため、多少の空燃比の変動でも触媒からエミッションが排出されてしまう可能性がある。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、触媒の酸素吸蔵能力が低下する状況でのエミッションの排出を抑制できるようにした内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、酸素吸蔵能力を有する触媒を排気通路に備える内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比を挟んで振動するように燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
前記触媒の酸素吸蔵能力の程度を推定する酸素吸蔵能力推定手段と、
前記触媒の酸素吸蔵能力が所定の基準能力よりも低下していると推定されるときに前記燃料噴射量制御手段による空燃比の振幅を縮小させる振幅縮小手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、
前記触媒を通過した排気ガスの酸素濃度に応じた信号を出力する酸素センサを含み、
前記酸素吸蔵能力推定手段は、前記酸素センサの出力信号の振幅が所定の基準値よりも小さくなったら、前記触媒の酸素吸蔵能力が前記基準能力よりも低下したと推定することを特徴としている。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明において、
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサを含み、
前記酸素吸蔵能力推定手段は、前記空燃比センサの出力信号の振幅が所定の基準値よりも小さくなった状態が所定の基準期間を超えて継続したら、前記触媒の酸素吸蔵能力が前記基準能力よりも低下したと推定することを特徴としている。
【００１３】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサを含み、
前記燃料噴射量制御手段は、前記空燃比センサの出力信号と理論空燃比との偏差に基づくフィードバック制御によって燃料噴射量を制御するように構成され、
前記振幅縮小手段は、前記フィードバック制御において前記空燃比センサの出力信号と理論空燃比との偏差を燃料噴射量に反映させる際のゲインの縮小、或いは、反映量の制限によって空燃比の振幅を縮小させるように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサと、
前記触媒を通過した排気ガスの酸素濃度に応じた信号を出力する酸素センサとを含み、
前記燃料噴射量制御手段は、前記空燃比センサの出力信号と理論空燃比との偏差に基づくフィードバック制御によって燃料噴射量を制御するとともに、前記酸素センサの出力信号と理論空燃比に対応する基準値との偏差を燃料噴射量に反映させるように構成され、
前記振幅縮小手段は、前記酸素センサの出力信号と理論空燃比に対応する基準値との偏差を燃料噴射量に反映させる際のゲインの縮小、或いは、反映量の制限によって空燃比の振幅を縮小させるように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
燃料カット或いは燃料増量が実行されたときに前記振幅縮小手段による空燃比の振幅の縮小を解除する手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１６】
第７の発明は、第６の発明において、
前記振幅縮小手段による空燃比の振幅の縮小が所定の基準期間を超えて継続されるときに燃料カット或いは燃料増量の実行頻度を増大させる手段をさらに備えることを特徴としている。
【００１７】
第８の発明は、第６の発明において、
前記振幅縮小手段による空燃比の振幅の縮小が開始されてからの吸入空気量の積算値が所定の基準値を超えたときに燃料カット或いは燃料増量の実行頻度を増大させる手段をさらに備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、触媒の酸素吸蔵能力が低下しているときには理論空燃比を挟んで振動する空燃比の振幅が縮小されるので、触媒に流入するガスの空燃比が触媒の放出可能な酸素量の範囲を超えてリッチ側にずれたり、或いは、触媒の吸蔵可能な酸素量の範囲を超えてリーン側にずれたりすることを防止でき、触媒からエミッションが排出されるのを抑制することができる。
【００１９】
第２の発明によれば、触媒の酸素吸蔵能力の程度を推定するのに触媒下流の酸素センサの出力信号を用いることで、触媒の酸素吸蔵能力の低下を正確に検出することができる。触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に近付き、その振動の振幅が小さい状態が継続すると、やがて触媒の酸素吸蔵能力は低下し、その結果、触媒の下流に配置される酸素センサの出力信号の振幅も低下するからである。
【００２０】
また、第３の発明によれば、触媒に流入する排気ガスの空燃比を空燃比センサで計測し、その出力信号に基づいて触媒の酸素吸蔵能力の程度を推定することで、触媒の酸素吸蔵能力の低下を正確に検出することができる。
【００２１】
第４の発明によれば、触媒上流の空燃比センサの出力信号と理論空燃比との偏差を燃料噴射量に反映させる際のゲインを縮小し、或いは、その反映量を制限することによって、触媒に流入する排気ガスの空燃比の振幅を効率良く縮小させることができる。
【００２２】
第５の発明によれば、触媒下流の酸素センサの出力信号と理論空燃比に対応する基準値との偏差を燃料噴射量に反映させる際のゲインを縮小し、或いは、その反映量を制限することによって、触媒に流入する排気ガスの空燃比の振幅を効率良く縮小させることができる。
【００２３】
第６の発明によれば、燃料カット或いは燃料増量の実行によって触媒の酸素吸蔵能力が回復されたときには、空燃比の振幅の縮小を解除することで、通常の空燃比制御に速やかに戻して触媒の酸素吸蔵能力を最大限に利用することができるようになる。
【００２４】
第７及び第８の発明によれば、燃料カット或いは燃料増量の実行頻度を増大させることで、触媒の酸素吸蔵能力を最大限に利用可能な通常の空燃比制御に早期に戻すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図２は本発明の実施の形態にかかる空燃比制御装置が組み込まれた内燃機関システムの全体構成を説明するための図である。図に示すように、内燃機関２には排気通路４が接続されている。排気通路４には排気ガス中の有害成分（ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ）を浄化するための触媒６、８が２段に配置されている。少なくとも上流側の触媒６は、酸素吸蔵能力を有する触媒である。上流側の触媒６は排気マニホールドに接近して配置され、下流側の触媒８は車両の床下に配置されている。触媒６の上流には全域空燃比センサ１２が取り付けれ、触媒６の下流には酸素センサ１４が取り付けられている。全域空燃比センサ１２は空燃比に対してリニアな出力特性を示すセンサである。酸素センサ１４はガス中の酸素濃度に応じた信号を出力するセンサであり、空燃比に対し理論空燃比を基準にして出力信号が反転する出力特性を有している。
【００２６】
内燃機関システムには、システム全体の運転を総合制御する制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０が設けられている。前述の全域空燃比センサ１２と酸素センサ１４はＥＣＵ１０に接続されている。ＥＣＵ１０は、全域空燃比センサ１２及び酸素センサ１４の出力信号に基づき、触媒６に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比になるよう燃料噴射量をフィードバック制御している。以下、このフィードバック制御を空燃比フィードバック制御という。
【００２７】
ＥＣＵ１０により実行される空燃比フィードバック制御は、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とからなる。メインフィードバック制御では、全域空燃比センサ１２の出力信号と理論空燃比との偏差が燃料噴射量に反映される。サブフィードバック制御では、酸素センサ１４の出力信号と理論空燃比に対応する基準値との偏差が燃料噴射量に反映される。全域空燃比センサ１２と酸素センサ１４とを用いた空燃比フィードバック制御は公知の手法であるので、本明細書ではその詳細な内容についての説明は省略する。
【００２８】
空燃比フィードバック制御によれば、排気ガスの空燃比を理論空燃比の近傍に維持することができる。しかし、その反面、酸素の吸蔵／放出量が減少することで触媒６の酸素吸蔵能力が低下し、多少の空燃比の変動でも触媒６からエミッションが排出されてしまうという課題がある。そこで、ＥＣＵ１０は、空燃比フィードバック制御を実行中の所定条件下において、空燃比の振幅を積極的に縮小させるための制御（以下、振幅縮小制御という）を実行する。振幅縮小制御によって空燃比の振幅を積極的に縮小させることで、触媒６が吸蔵／放出可能な酸素量の範囲を超えて空燃比が変動することは防止される。
【００２９】
以下、本実施の形態においてＥＣＵ１０により実行される振幅縮小制御の内容について説明する。振幅縮小制御は、図３のフローチャートに示す空燃比制御のルーチンの中で行われる。図３に示すルーチンの最初のステップＳ２では、空燃比フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御の実行中か否か判定される。空燃比フィードバック制御の実行中でなければ、振幅縮小制御を実行することなく本ルーチンは終了となる。
【００３０】
空燃比フィードバック制御の実行中であれば、ステップＳ４の判定が行なわれる。ステップＳ４では、酸素センサ１４の出力信号の振幅が所定の基準値以下か否か判定される。空燃比フィードバック制御によって触媒６に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に近付き、その振動の振幅が小さい状態が継続すると、触媒６の放出可能な酸素量や吸蔵可能な酸素量は減少していく。その結果、触媒６を通過した排気ガス中の酸素濃度の変化は小さくなり、触媒６の下流に配置される酸素センサ１４の出力信号の振幅は低下することになる。したがって、酸素センサ１４の出力信号の振幅からは触媒６の酸素吸蔵能力の程度を推定することができ、前記の振幅を基準値と比較することで、触媒６の酸素吸蔵能力の低下を正確に検出することができる。
【００３１】
ステップＳ４の判定の結果、酸素センサ１４の出力信号の振幅が基準値以下となった場合には、触媒６の酸素吸蔵能力が低下していると判断することができる。その場合、ステップＳ６において振幅縮小制御が実行される。なお、酸素センサ１４の出力信号の振幅が基準値よりも大きい場合は、ステップＳ２の条件が不成立となるまで、或いは、ステップＳ４の条件が成立するまで、ステップＳ２及びＳ４の判定が繰り返し行われる。
【００３２】
ステップＳ６の振幅縮小制御では、メインフィードバック制御において全域空燃比センサ１２の出力信号と理論空燃比との偏差を燃料噴射量に反映させる際のゲイン（以下、メインＦ／Ｂ補正ゲインという）が縮小される。メインＦ／Ｂ補正ゲインは固定値であり、振幅縮小制御では１よりも小さい補正係数がメインＦ／Ｂ補正ゲインに乗算される。メインＦ／Ｂ補正ゲインを縮小することで、触媒６に流入する排気ガスの空燃比の振幅を効率良く縮小させることができる。
【００３３】
ステップＳ８では、空燃比フィードバック制御の継続中か否か判定される。空燃比フィードバック制御が中断されたときには、ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１４の処理はスキップされてステップＳ１６の処理が実行される。ステップＳ１６では、振幅縮小制御が中止され、ステップＳ６で縮小されたメインＦ／Ｂ補正ゲインは通常値に戻される。
【００３４】
空燃比フィードバック制御が継続中の場合は、ステップＳ１６の処理は燃料カット（Ｆ／Ｃ）が実行されることを条件として行なわれる。燃料カットが実行されることで、触媒６には酸素を多く含んだリーンガスが流入し、触媒６の酸素吸蔵能力は回復していく。触媒６の酸素吸蔵能力が回復すれば、多少の空燃比の変動は触媒６の酸素吸蔵能力によって吸収することができる。したがって、その場合には、触媒６の酸素吸蔵能力を最大限に利用することができるよう、振幅縮小制御は中止されてメインＦ／Ｂ補正ゲインは通常値に戻される。燃料カットが実行されたか否かは、ステップＳ１４で判定される。ステップＳ１４では、より詳しくは、燃料カットが所定時間連続して実行されたか否か判定される。前記の所定時間は、リーンガスの流入によって触媒６の酸素吸蔵能力が回復するのに十分な時間である。
【００３５】
なお、空燃比フィードバック制御が継続中の場合、ステップＳ１４の判定に先立ってステップＳ１０の判定が行われる。ステップＳ１０では、振幅縮小制御によってメインＦ／Ｂ補正ゲインが縮小されてからの経過時間が計測される。そして、前記の経過時間が所定の基準時間に達しているか否か判定される。
【００３６】
メインＦ／Ｂ補正ゲインが縮小されてからの経過時間が基準時間に達している場合は、ステップＳ１２の処理が実行される。ステップＳ１２では、燃料カットの実行条件が緩和され、また、燃料カットからの復帰条件が厳しくされることで、燃料カットの実行頻度や実行期間が増大される。燃料カットの実行頻度及び実行期間を増大させることにより、ステップＳ１４の条件を早期に成立させることができる。ステップＳ１４の条件を早期に成立させれば、その分、触媒６の酸素吸蔵能力を最大限に利用可能な通常の空燃比フィードバック制御に早期に戻すことができる。前記の経過時間が基準時間に達していない場合には、ステップＳ１２の処理はスキップされてステップＳ１４の判定が行なわれる。
【００３７】
本実施の形態では、空燃比フィードバック制御とともに上記のルーチンによる空燃比制御が実行される。上記ルーチンによる空燃比制御によれば、触媒６の酸素吸蔵能力が低下しているときには、理論空燃比を挟んで振動する空燃比の振幅を積極的に縮小させることができる。これによれば、触媒６に流入するガスの空燃比が触媒の放出可能な酸素量の範囲を超えてリッチ側にずれたり、或いは、触媒６の吸蔵可能な酸素量の範囲を超えてリーン側にずれたりすることを防止でき、空燃比フィードバック制御時における触媒６からのエミッションの排出を抑制することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、ＥＣＵ１０が空燃比フィードバック制御を実行することにより、第１の発明にかかる「燃料噴射量制御手段」が実現されている。また、ＥＣＵ１０が図３に示すルーチンのステップＳ４の処理を実行することにより、第１及び第２の発明にかかる「酸素吸蔵能力推定手段」が実現されている。また、ＥＣＵ１０がステップＳ６の処理を実行することにより、第１及び第４の発明にかかる「振幅縮小手段」が実現されている。
【００３９】
また、本実施の形態では、ＥＣＵ１０がステップＳ１４及びＳ１６の処理を実行することにより、第６の発明にかかる「空燃比の振幅の縮小を解除する手段」が実現されている。また、ＥＣＵ１０がステップＳ１０及びＳ１２の処理を実行することにより、第７の発明にかかる「燃料カット或いは燃料増量の実行頻度を増大させる手段」が実現されている。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００４１】
振幅縮小制御では、サブフィードバック制御において酸素センサ１４の出力信号と理論空燃比に対応する基準値との偏差を燃料噴射量に反映させる際のゲイン（以下、サブＦ／Ｂ補正ゲインという）を縮小してもよい。これによれば、第１及び第５の発明にかかる「振幅縮小手段」が実現される。或いは、メインＦ／Ｂ補正ゲインとサブＦ／Ｂ補正ゲインをともに縮小してもよい。
【００４２】
また、振幅縮小制御では、メインフィードバック制御において全域空燃比センサ１２の出力信号と理論空燃比との偏差を燃料噴射量に反映させる際の反映量に制限を設けるようにしてもよい。或いは、サブフィードバック制御において酸素センサ１４の出力信号と理論空燃比に対応する基準値との偏差を燃料噴射量に反映させる際の反映量に制限を設けるようにしてもよい。
【００４３】
振幅縮小制御を中止する条件として、燃料カットが実行されたときの他、加速時等において燃料増量が実行されたときをＯＲ条件として加えてもよい。燃料増量の実行時には、触媒６に流入する排気ガスの空燃比はリッチ化する。リッチな排気ガスが流入することで触媒６からの酸素の放出が促され、それにより触媒６の酸素吸蔵能力の回復が見込まれるからである。振幅縮小制御の開始から時間が経過した場合、燃料カットの実行頻度と併せて燃料増量の実行頻度も増大させるようにしてもよい。
【００４４】
燃料カットや燃料増量の実行頻度を増大させるか否かは、振幅縮小制御が開始されてからの吸入空気量の積算値から判断してもよい。具体的には、吸入空気量の積算値が所定の基準値を超えたら、燃料カットや燃料増量の実行頻度を増大させるようにしてもよい。これによれば、第８の発明にかかる「燃料カット或いは燃料増量の実行頻度を増大させる手段」が実現される。
【００４５】
また、触媒６の酸素吸蔵能力の程度は、全域空燃比センサ１２の出力信号から推定することもできる。全域空燃比センサ１２の出力信号は、触媒６に流入する排気ガスの空燃比を示している。したがって、その出力信号の振幅が小さくなった状態が継続している場合には、触媒６において酸素の吸蔵／放出が僅かな量でしか繰り返されておらず、触媒６の酸素吸蔵能力は低下していると予想することができる。この場合、全域空燃比センサ１２の出力信号の振幅が所定の基準値よりも小さくなった状態が所定の基準期間を超えて継続したら、振幅縮小制御を実行して空燃比の振幅を積極的に縮小させればよい。これによれば、第１及び第３の発明にかかる「酸素吸蔵能力推定手段」が実現される。
【００４６】
なお、触媒の上流に配置するセンサは、触媒に流入する排気ガスの空燃比に応じた信号を出力するセンサ（空燃比センサ）であればよく、全域空燃比センサには限定されない。上記実施の形態において触媒の下流に配置しているような酸素センサを空燃比センサとして用いることもできる。
【００４７】
また、本発明は、触媒上流にのみ空燃比センサを備え触媒の下流には酸素センサを備えない内燃機関システム、つまり、メインフィードバック制御のみによる空燃比フィードバック制御を行う内燃機関システムにも適用することができる。その場合、触媒の酸素吸蔵能力の程度は、触媒上流に配置された空燃比センサの出力信号に基づいて推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】触媒に流入する排気ガスの空燃比と、触媒の吸蔵酸素量或いは放出酸素量との関係を示すグラフである。
【図２】本発明の実施の形態としての空燃比制御装置が適用された内燃機関システムの構成を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態において実行される空燃比制御のルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
２  内燃機関
４  排気通路
６、８  触媒
１０  ＥＣＵ
１２  全域空燃比センサ
１４  酸素センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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