(57)【要約】【課題】本発明は、上流触媒と下流触媒の浄化率を最適に制御することで、予期せぬ空燃比の乱れに対してもエミッションの悪化を抑制できる内燃機関の排出ガス浄化装置を提供することを目的とする。【解決手段】図５（ｂ），（ｄ）に示した第２センサの出力電圧と、第３センサの出力電圧とに応じて、図５（ｃ）に示す下流触媒上流側の第２センサの目標電圧Ｖｔｇを設定する。このように目標電圧Ｖｔｇを第２センサの出力電圧と第３センサの出力電圧とにより設定することで、例えば、第２センサの出力電圧がストイキを示し、第３センサの出力電圧がリッチを示す場合であっても、目標電圧Ｖｔｇを不要に補正することが抑制され、下流触媒の浄化率を最適化できる。従って、予期せぬ空燃比の乱れに対してもエミッションの悪化を抑制できる。【選択図】　　　　図５
2004019568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに複数の触媒を直列に配設した内燃機関において、
内燃機関に供給される燃料噴射量を前記複数の触媒のうちいずれかの触媒（以下、「上流触媒」と称する）の上流側の空燃比（以下、「第１空燃比」と称する）に基づいて補正する第１フィードバック制御手段と、
前記上流触媒の下流側の空燃比（以下、「第２空燃比」と称する）に基づいて前記第１フィードバック制御手段の制御パラメータ（以下、「第１制御パラメータ」と称する）を補正する第２フィードバック制御手段と、
前記第２空燃比と、前記上流触媒より下流側に配設される触媒（以下、「下流触媒」と称する）の下流側の空燃比（以下、「第３空燃比」と称する）とに基づいて前記第２フィードバック制御手段の制御パラメータ（以下、「第２制御パラメータ」と称する）を補正する第３フィードバック制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項２】
前記第１制御パラメータは、前記上流触媒上流側の目標空燃比（以下、「第１目標空燃比」と称する）であり、前記第２制御パラメータは、前記上流触媒下流側の目標空燃比（以下、「第２目標空燃比」と称する）であり、
前記第３フィードバック制御手段は、前記第２空燃比と前記第３空燃比とに基づいて前記第２目標空燃比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出ガス浄化装置。
【請求項３】
エンジンに複数の触媒を直列に配設した内燃機関において、
前記複数の触媒のうちいずれかの触媒（以下、「上流触媒」と称する）の上流側の空燃比（以下、「第１空燃比」と称する）と、前記上流触媒上流側の目標空燃比（以下、「第１目標空燃比」と称する）とに基づいて内燃機関に供給される燃料噴射量を補正する第１フィードバック制御手段と、
前記上流触媒下流側の空燃比（以下、「第２空燃比」と称する）と、前記上流触媒下流側の目標空燃比（以下、「第２目標空燃比」と称する）とに基づいて前記第１目標空燃比を補正する第２フィードバック制御手段と、
前記第２空燃比と、前記上流触媒より下流側に配設される触媒（以下、「下流触媒」と称する）の下流側の空燃比（以下、「第３空燃比」と称する）とに基づいて前記第２目標空燃比を補正する第３フィードバック制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項４】
内燃機関の運転状態を検出又は推定する運転状態検出手段を備え、
前記第３フィードバック制御手段は、前記運転状態検出手段により検出される運転状態と前記第２空燃比と前記第３空燃比とに基づいて第２目標空燃比を補正することを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれか一方に記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項５】
前記運転状態検出手段は、前記排気通路中の排出ガス流量を検出又は推定する流量検出手段を含んで構成され、
前記第３フィードバック制御手段は、前記流量検出手段により検出される排出ガス流量に基づいて、第２空燃比検出手段により検出又は推定される第２空燃比と、第３空燃比検出手段により検出又は推定される第３空燃比とに重み付けをし、前記重み付けされた第２空燃比と第３空燃比とに基づいて第２目標空燃比を補正することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項６】
内燃機関に供給される吸入空気量を検出又は推定する吸入空気量検出手段を備え、
前記流量検出手段は、前記吸入空気量検出手段により検出又は推定される吸入空気量に基づいて前記排出ガス流量を検出又は推定することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項７】
内燃機関の回転速度を検出又は推定する回転速度検出手段を備え、
前記流量検出手段は、前記回転速度検出手段により検出又は推定される回転速度に基づいて前記排出ガス流量を検出又は推定することを特徴とする請求項５又は請求項６のいずれか一方に記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項８】
前記運転状態検出手段は、前記排気通路中の温度を検出又は推定する温度検出手段を含んで構成され、
前記第３フィードバック制御手段は、前記温度検出手段により検出される前記排気通路中の温度と前記第２空燃比と前記第３空燃比とに基づいて前記第２目標空燃比を補正することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一つに記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項９】
前記温度検出手段は、排気通路中に設けられる前記上流触媒又は前記下流触媒の少なくともいずれか一方の温度を検出又は推定することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【請求項１０】
前記第１空燃比検出手段は、前記上流触媒上流側に設けられる空燃比センサにより前記第１空燃比をリニアに検出し、
前記第２空燃比検出手段は、前記上流触媒下流側に設けられて所定の空燃比で出力電圧が急激に変化する酸素センサにより前記第２空燃比のリッチ／リーンを検出し、
前記第３空燃比検出手段は、前記下流触媒下流側に設けられて所定の空燃比で出力電圧が急激に変化する酸素センサにより前記第３空燃比のリッチ／リーンを検出することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のフィードバック制御する技術に関し、特に、排気系に排出ガスを浄化するための２つの触媒が設けられる内燃機関において、これらの触媒における最良の浄化効率を発揮させるための空燃比制御に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より、内燃機関の排気系に触媒コンバータを２つ（以下、排気系の上流側に配設される触媒コンバータを上流触媒、その下流側に配設される触媒コンバータを下流触媒と称する）、直列に配設したシステムが知られている。このシステムでは、上流触媒の上流側にリニアに空燃比を検出するためのＡ／Ｆセンサを備え、更に、下流触媒の上下流の空燃比を検出するための酸素センサが配設されるものが知られている。このようなシステムにおけるフィードバック制御として、特許第２８６９９２５号や特許第２９４６３７９号に開示される技術がある。
【０００３】
上記２つの公報に開示される技術では、Ａ／Ｆセンサにより検出される空燃比を目標空燃比に制御するメインフィードバック制御を行う。また、上流触媒下流側に配設される酸素センサ（以下、「第２センサ」と称する）により検出される出力電圧（以下、「第２出力電圧」と称する）を第２目標電圧に制御する第２フィードバック制御を行う。更に、下流触媒下流側に配設される酸素センサ（以下、「第３センサ」と称する）により検出される出力電圧（以下、「第３出力電圧」と称する）を基準電圧に制御する第３フィードバック制御を行う。
【０００４】
この第３フィードバック制御において、第３出力電圧は下流触媒の浄化率を最適に保つための基準電圧に制御される。そして、第３フィードバック制御では、下流触媒の浄化率を最適にするために、第３センサの出力電圧に基づいて第２目標電圧を設定する。更に、第２フィードバック制御においては、上記のようにして設定された第２目標電圧に第２出力電圧を追従させるために上流触媒上流側の目標空燃比を設定する。このように、第２フィードバック制御と第３フィードバック制御を用いて下流触媒の浄化率を最適に維持することで下流触媒から排出される排出ガスの空燃比を最適に制御するようにしている。
【０００５】
ところで、上記２つの公報に開示される技術では、下流触媒の浄化率を最適に制御するために第３出力電圧のみに基づいて第２目標電圧を設定している。このため、上流触媒の浄化率を低下させても、下流触媒に供給される排出ガスは下流触媒で浄化させるので、最終的に排出される排出ガスの有害成分は極めて少ないとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、排気系において第３センサが配設される位置はエンジンから最も下流側である。このため、第３センサの出力電圧に基づいて実行する第３フィードバック制御は、３つのフィードバック制御のなかで最も応答遅れが大きい。従って、上流触媒の浄化率を低下させて下流触媒の浄化率を最適に維持しようとしても、予期せぬ空燃比の乱れに対し下流触媒を適切な浄化率に制御することが困難となり、排出エミッションが悪化してしまう可能性がある。
【０００７】
例えば、第２センサの出力電圧がストイキ、第３センサの出力電圧がリッチの場合、上流触媒の浄化率は最適に維持されている。つまり、上流触媒によって排出ガスに含まれる有害成分を大きく浄化できる。このため、下流触媒の浄化率を最適化する重要性は低い。上記２つの公報に開示される技術では、このような状態において、第３出力電圧に基づく第３フィードバック制御により第２目標電圧を変更する。この結果、第２出力電圧が第２フィードバック制御により目標電圧に制御されることで、上流触媒の浄化率を低下させてしまい、その結果下流触媒を最適な浄化率に維持することが困難になる可能性がある。
【０００８】
従って、本発明の目的とするところは、上流触媒と下流触媒を最適な浄化率に制御することで、予期せぬ空燃比の乱れに対しても対応することができる空燃比制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ところで、上流触媒が極めて高い浄化率を示している場合には、内燃機関から排出ガスに含まれる有害ガス成分が上流触媒で十分に浄化されているために下流触媒の空燃比を最適化する重要性は低い。一方、上流触媒で高い浄化率を示していない場合には、下流触媒の空燃比を最適化することが重要となる。
【００１０】
従って、請求項１の発明によれば、エンジンに複数の触媒を直列に配設した内燃機関において、内燃機関に供給される燃料噴射量を前記複数の触媒のうちいずれかの触媒（以下、「上流触媒」と称する）の上流側の空燃比（以下、「第１空燃比」と称する）に基づいて補正する第１フィードバック制御手段と、前記上流触媒の下流側の空燃比（以下、「第２空燃比」と称する）に基づいて前記第１フィードバック制御手段の制御パラメータ（以下、「第１制御パラメータ」と称する）を補正する第２フィードバック制御手段と、前記第２空燃比と、前記上流触媒より下流側に配設される触媒（以下、「下流触媒」と称する）の下流側の空燃比（以下、「第３空燃比」と称する）とに基づいて前記第２フィードバック制御手段の制御パラメータ（以下、「第２制御パラメータ」と称する）を補正する第３フィードバック制御手段とを備える。
【００１１】
これにより、例えば、第２空燃比がストイキ、第３空燃比がリッチの場合であっても、第２空燃比と第３空燃比とに基づいて第２フィードバック制御の第２制御パラメータを補正するので、第２フィードバック制御の第２制御パラメータを不要に補正することが抑制され、下流触媒の浄化率を最適化できる。
【００１２】
尚、請求項２の発明によれば、前記第１制御パラメータは、前記下流触媒上流側の第１目標空燃比であり、前記第２制御パラメータは、前記上流触媒下流側の第２目標空燃比であり、前記第３フィードバック制御手段は、前記第２空燃比と前記第３空燃比とに基づいて前記第２目標空燃比を補正する。
【００１３】
これにより、第２空燃比と第３空燃比とに基づいて第２フィードバック制御における第２目標空燃比を補正する。
【００１４】
また、請求項３の発明によれば、エンジンに複数の触媒を直列に配設した内燃機関において、前記複数の触媒のうちいずれかの触媒（以下、「上流触媒」と称する）の上流側の空燃比（以下、「第１空燃比」と称する）と、前記上流触媒上流側の目標空燃比（以下、「第１目標空燃比」と称する）とに基づいて内燃機関に供給される燃料噴射量を補正する第１フィードバック制御手段と、前記上流触媒下流側の空燃比（以下、「第２空燃比」と称する）と、前記上流触媒下流側の目標空燃比（以下、「第２目標空燃比」と称する）とに基づいて前記第１目標空燃比を補正する第２フィードバック制御手段と、前記第２空燃比と、前記上流触媒より下流側に配設される触媒（以下、「下流触媒」と称する）の下流側の空燃比（以下、「第３空燃比」と称する）とに基づいて前記第２目標空燃比を補正する第３フィードバック制御手段とを備える。
【００１５】
これにより、例えば、第２空燃比がストイキ、第３空燃比がリッチの場合であっても、第２空燃比と第３空燃比とに基づいて第２フィードバック制御の第２目標空燃比を補正するので、第２フィードバック制御の第２目標空燃比を不要に補正することが抑制され、下流触媒の浄化率を最適化できる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、内燃機関の運転状態を検出又は推定する運転状態検出手段を備え、前記第３フィードバック制御手段は、前記運転状態検出手段により検出される運転状態と前記第２空燃比と前記第３空燃比とに基づいて第２目標空燃比を補正する。
【００１７】
これにより、内燃機関の運転状態によって変化する触媒の浄化率特性や応答遅れを考慮して最適な第１乃至第３フィードバック制御を実行することができる。
【００１８】
ところで、排出ガスの流量が小さいときには、第３フィードバック制御の応答遅れが大きくなる。従って、流量が小さいときの第３フィードバック制御による第２目標空燃比の補正は、応答遅れにより信頼性の低いものとなる。このため、請求項５の発明によれば、この運転状態検出手段は、前記排気通路中の排出ガス流量を検出又は推定する流量検出手段を含んで構成され、前記第３フィードバック制御手段は、前記流量検出手段により検出される排出ガス流量に基づいて、第２空燃比検出手段により検出又は推定される第２空燃比と、第３空燃比検出手段により検出又は推定される第３空燃比とに重み付けをし、前記重み付けされた第２空燃比と第３空燃比とに基づいて第２目標空燃比を補正する。
【００１９】
これにより、流量によって変化する第３フィードバック制御の応答遅れを考慮して、第２空燃比と第３空燃比とに重み付けをするので、排出ガスの流量特性に応じて上流触媒と下流触媒との浄化率特性の配分を最適化できる。故に、排出ガスの流量が変化し、かつ、空燃比が突然乱れても第２目標空燃比を適切に補正するので、排出エミッションが悪化することを抑制することができる。
【００２０】
尚、この流量を推定する手段として、請求項６の発明によれば、内燃機関に供給される吸入空気量を検出又は推定する吸入空気量検出手段を備え、前記流量検出手段は、前記吸入空気量検出手段により検出又は推定される吸入空気量に基づいて前記排出ガス流量を検出又は推定する。
【００２１】
排出ガスの流量は、吸入空気量に依存する。従って、少なくとも吸入空気量に基づいて精度良く排出ガスの流量を推定できる。
【００２２】
また、同様に、この流量を推定する手段として、請求項７の発明によれば、内燃機関の回転速度を検出又は推定する回転速度検出手段を備え、前記流量検出手段は、前記回転速度検出手段により検出又は推定される回転速度に基づいて前記排出ガス流量を検出又は推定する。
【００２３】
排出ガスの流量は、吸入空気量に依存する。従って、少なくとも回転速度に基づいて排出ガスの流量を推定できる。
【００２４】
また、一般的に触媒の浄化特性は、前記排気通路中の温度によって変化する。このため、請求項８の発明では、前記運転状態検出手段は、前記排気通路中の温度を検出又は推定する温度検出手段を含んで構成され、前記第３フィードバック制御手段は、前記温度検出手段により検出される前記排気通路中の温度と前記第２空燃比と前記第３空燃比とに基づいて前記第２目標空燃比を補正する。
【００２５】
これにより、温度によって変化する触媒の浄化特性に応じて精度良く第１乃至第３のフィードバック制御を実行することができる。
【００２６】
尚、この温度検出手段は、請求項９の発明によれば、排気通路中に設けられる前記上流触媒又は前記下流触媒の少なくともいずれか一方の温度を検出又は推定すると良い。
【００２７】
請求項１０の発明によれば、前記第１空燃比検出手段は、前記上流触媒上流側に設けられる空燃比センサにより前記第１空燃比をリニアに検出し、前記第２空燃比検出手段は、前記上流触媒下流側に設けられて所定の空燃比で出力電圧が急激に変化する酸素センサにより前記第２空燃比のリッチ／リーンを検出し、前記第３空燃比検出手段は、前記下流触媒下流側に設けられて所定の空燃比で出力電圧が急激に変化する酸素センサにより前記第３空燃比のリッチ／リーンを検出すると良い。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成図を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、スロットルバルブ１５とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。
【００２９】
更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。
【００３０】
一方、エンジン１１の排気管２１（排気通路）の途中には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を低減する三元触媒の上流触媒２２と下流触媒２３が直列に設置されている。更に、上流触媒２２の上流側及び下流側と、下流触媒２３の下流側には、それぞれ第１センサ２４、第２センサ２５、第３センサ２６が設置されている。この場合、第１センサ２４は、上流触媒２２に流入する排出ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ（リニアＡ／Ｆセンサ）が用いられ、第２センサ２６と第３センサ２６は、各触媒２２，２３から流出する排出ガスのリッチ／リーンに応じて出力電圧が反転する酸素センサが用いられている。
【００３１】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２７や、エンジン回転速度ＮＥを検出するクランク角センサ２８が取り付けられている。
【００３２】
これら各種のセンサ出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２９に入力される。このＥＣＵ２９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された図２乃至図４の各プログラムを実行することで、空燃比をフィードバック制御する。
【００３３】
本実施形態では、ＥＣＵ２９は、後述する図３及び図４のプログラムを実行することで、下流触媒２３の上流側の第２センサ２５と下流触媒２３の下流側の第３センサ２６との出力に基づいて、下流触媒２３の上流側の第２センサ２５の目標出力Ｖｔｇ（下流触媒２３の上流側の目標空燃比）を設定する。この機能が特許請求の範囲でいう第３フィードバック制御手段に相当する。
【００３４】
これと共に、下流触媒２３の上流側の第２センサ２５の出力とその目標出力Ｖｔｇとの偏差に基づいて上流触媒２２の上流側の第１センサ２４の目標出力（上流触媒２２の上流側の目標空燃比λＴＧ）を設定するフィードバック制御を実施する。この機能が特許請求の範囲でいう第２フィードバック制御手段に相当する。
【００３５】
更に、上流触媒２２の上流側の第１センサ２４の出力とその目標出力（目標空燃比λＴＧ）との偏差に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦを算出する（後述する図２のステップ１０４）。尚、この空燃比補正係数は後述する基本噴射量を補正する係数であり、燃料噴射量を補正するための補正係数としての役割を果たす。この機能が特許請求の範囲でいう第１フィードバック制御手段に相当する。
【００３６】
以下、これらの制御を実行する各プログラムの処理内容を説明する。
【００３７】
［燃料噴射量算出］
図２の燃料噴射算出プログラムは、空燃比の閉ループ制御を通じて要求燃料噴射量ＴＡＵを設定するプログラムであり、所定クランク角度毎に実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、現在の吸気管圧力、エンジン回転速度ＮＥ等の運転状態パラメータに基づいてマップ等から基本燃料噴射量ＴＰを算出し、次のステップ１０２で、空燃比閉ループ条件が成立しているか否かを判定する。ここで、空燃比閉ループ制御条件は、エンジン冷却水温が所定温度以上であること、エンジン運転状態が、高回転・高負荷領域ではないこと等である。これらの条件を全て満たしたときに空燃比閉ループ制御条件が成立する。
【００３８】
上記ステップ１０２で、空燃比閉ループ制御条件が不成立と判定された場合にはステップ１０６に進む。ステップ１０６では、空燃比補正係数ＦＡＦを「１．０」に設定して、ステップ１０５へ進む。この場合は、空燃比閉ループ補正は行われない。
【００３９】
一方、上記ステップ１０２で、空燃比閉ループ制御条件が成立していると判定された場合は、ステップ１０３に進み、後述する図３の目標空燃比設定プログラムを実行して目標空燃比λＴＧを設定する。そして、ステップ１０４に進み、上流触媒２２の上流側の第１センサ２４の出力（排出ガスの空燃比）と目標空燃比λＴＧとの偏差に応じて空燃比補正係数ＦＡＦを算出する。
【００４０】
この後、ステップ１０５で、基本燃料噴射量ＴＰ、空燃比補正係数ＦＡＦ及び他の補正係数ＦＡＬＬを用いて、次式により燃料噴射量ＴＡＵを算出し、本プログラムを終了する。
【００４１】
ＴＡＵ＝ＴＰ×ＦＡＦ×ＦＡＬＬ
［目標空燃比設定］
次に、図２のステップ１０３で実行される図３の目標空燃比設定プログラムの処理内容を説明する。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、図４の目標電圧設定プログラムを実行し、第２センサ２５の出力電圧（下流触媒２４上流側の空燃比）と第３センサ２６の出力電圧（下流触媒２３下流側の空燃比）とに応じてマップにより第２センサ２５の目標電圧Ｖｔｇを設定する。
【００４２】
この目標電圧Ｖｔｇのマップでは、第３センサ２６の出力電圧が基準電圧で、第２センサ２５の出力電圧がリッチな場合には、目標電圧Ｖｔｇがリーンに設定され、第２センサ２５の出力電圧がリーンな場合には、目標電圧Ｖｔｇがリッチに設定される。同様に、第２センサ２５の出力電圧が目標電圧Ｖｔｇで、第３センサ２６の出力電圧がリッチな場合には、目標電圧Ｖｔｇがリーンに設定され、第３センサ２６の出力電圧がリーンな場合には、目標電圧Ｖｔｇがリッチに設定される。
【００４３】
このように、本実施の形態では、特に、第２センサ２５と第３センサ２６との２つの出力電圧に基づいて第２センサ２５の目標電圧Ｖｔｇを設定することに特徴を有する。更に、目標電圧Ｖｔｇを設定する際に、第２センサ２５の出力電圧と第３センサ２６の出力電圧とに重み付けをする。重み付けをする理由を以下に述べる。排気通路中の排出ガス流速が遅いときは、排出ガスの空燃比変化の影響が第２センサ２５から第３センサ２６に現れるまでに時間を要する。
【００４４】
つまり、応答遅れが大きいために第３フィードバック制御の応答遅れが大きくなるので、流速が低いときの第３フィードバック制御による第２目標空燃比の補正は、応答遅れにより信頼性の低いものとなる。従って、第３センサ２６の出力電圧のみに基づいて第２センサ２５の目標電圧Ｖｔｇを設定しても、適切な目標電圧Ｖｔｇの設定が困難であり、排出エミッションを悪化させてしまう虞がある。そこで、本実施形態では、吸気流速が遅くなるほど第２センサ２５の出力電圧に重み付けし、第３センサ２６の影響を小さくして目標電圧Ｖｔｇを設定する。目標電圧Ｖｔｇの設定後、図３のステップ２０２に進み、上流触媒２２下流側に配置された第２センサ２５の出力電圧が目標電圧Ｖｔｇより高いか低いかによって、上流触媒２２の状態がリッチかリーンかを判定する。このときリーンであると判定された場合には、ステップ２０３に進み、前回もリーンであったか否かを判定する。前回も今回もリーンである場合には、ステップ２０４に進み、リッチ積分量λＩＲを、現在の吸入空気量に応じてマップ等から算出する。この際、吸入空気量が多くなるほど、リッチ積分量λＩＲが大きくなるように設定される。リッチ積分量λＩＲの算出後、ステップ２０５に進み、目標空燃比λＴＧをλＩＲだけリッチ側に補正し、そのときリッチ／リーンを記憶して（ステップ２１３）、本プログラムを終了する。
【００４５】
また、前回リッチで今回リーンに反転した場合には、ステップ２０６に進み、リッチ側へのスキップ量λＳＫＲを、現在の吸入空気量に応じてマップ等から算出する。この際、吸入空気量が多くなるほど、リッチスキップ量λＳＫＲが大きくなるように設定される。リッチスキップ量λＳＫＲの算出後、ステップ２０７に進み、目標空燃比λＴＧをλＩＲ＋λＳＫＲだけリッチ側に補正し、そのときのリッチ／リーンを記憶して（ステップ２１３）、本プログラムを終了する。
【００４６】
一方、前記ステップ２０２で、第２センサ２５の出力電圧が目標電圧Ｖｔｇより高い（上流触媒２２の状態がリッチ）と判定された場合には、ステップ２０８に進み、前回もリッチであったか否かを判定する。前回も今回もリッチである場合には、ステップ２０９に進む。ステップ２０９では、リーン積分量λＩＬを現在の吸入空気量に応じてマップ等から算出する。この際、吸入空気量が多くなるほど、リーン積分量λＩＬが大きくなるように設定される。リーン積分量λＩＬの算出後、ステップ２１０に進み、目標空燃比λＴＧをλＩＬだけリーン側に補正し、そのときのリッチ／リーンを記憶して（ステップ２１３）、本プログラムを終了する。
【００４７】
また、前回はリーン側で今回リッチに反転した場合には、ステップ２１１に進み、リーン側へのスキップ量λＳＫＬを、現在の吸入空気量に応じてマップ等から算出する。この後、ステップ２１２に進み、目標空燃比λＴＧをλＩＬ＋λＳＫＬだけリーン側に補正し、そのときのリッチ／リーンを記憶して（ステップ２１３）、本プログラムを終了する。
【００４８】
以上説明した本実施形態の空燃比制御の挙動を図５のタイムチャートに基づいて説明する。図５（ｂ）の実線は、第２センサ２５の出力電圧を示している。また、同様に図５（ｄ）は、第３センサ２５の出力電圧を示している。本実施の形態では、図５（ｂ），（ｄ）に示した第２センサ２５の出力電圧と、第３センサ２６の出力電圧とに応じて、図５（ｃ）に示す下流触媒２３上流側の第２センサ２５の目標電圧Ｖｔｇを設定する。そして、図５（ｂ）に示すように、この目標電圧Ｖｔｇと第２センサ２５の出力電圧とを比較し、第２センサ２５の出力電圧が目標電圧Ｖｔｇを横切る毎に、図５（ａ）に示すように上流触媒２２上流側の目標空燃比λＴＧがリッチ側又はリーン側にスキップする。
【００４９】
このように目標電圧Ｖｔｇを第２センサの出力電圧と第３センサの出力電圧とにより設定することで、例えば、第２センサ２５の出力電圧がストイキを示し、第３センサ２６の出力電圧がリッチを示す場合であっても、目標電圧Ｖｔｇを不要に補正することが抑制され、下流触媒の浄化率を最適化できる。また、例えば、第２センサ２５の出力電圧がリッチを示し、第３センサ２６の出力電圧がストイキを示す場合であっても、第３センサ２６の出力電圧に加えて第２センサ２５の出力電圧に基づいて目標電圧Ｖｔｇを補正するので、速やかに上流触媒の浄化率を最適化できる。故に、予期せぬ空燃比の乱れに対しても適切な補償ができ、排出エミッションが悪化することを抑制することができる。
【００５０】
更に、本実施の形態では、排出ガスの流量（吸入空気量）により第３センサ２６の出力電圧に基づくフィードバック制御の応答遅れが変化することに着眼し、吸入空気量に基づいて第２センサ２５の出力電圧と第３センサ２６の出力電圧とに重み付けを行った。つまり、応答遅れが大きい場合には第３センサ２６の出力電圧に基づくフィードバック制御の重要性は低いため、第２センサ２５の出力電圧を大きくすることで、応答遅れに応じて最適に上流触媒２２と下流触媒２３との浄化特性を設定できる。
【００５１】
図６のタイムチャートには、従来技術と本実施の形態において、第２センサ２５の出力電圧がリッチで第３センサ２６の出力電圧がストイキの場合の、それぞれの第２センサ２５の出力電圧、目標電圧Ｖｔｇ、第３センサ２６の出力電圧の挙動を示している。
【００５２】
図６（ｂ）は、第２センサ２５の出力であり、実線が本実施の形態、点線が従来技術である。この図では本実施の形態、従来技術共に、第２センサ２５の出力電圧がリッチになる。このとき、図６（ｃ）に示す第３センサ２６の出力は、本実施の形態、従来技術共にストイキを示している。このとき、目標電圧Ｖｔｇは、図６（ａ）に示すように設定される。具体的には、点線で示す従来技術の目標電圧Ｖｔｇは第３センサ２６の出力電圧に基づいて設定されるため第３センサ２６に出力変化が現れるまで目標電圧Ｖｔｇは補正されない。これに対して、実線で示す本実施の形態では、第３センサ２６の出力電圧に加えて第２センサ２５の出力電圧に基づいて目標電圧を設定するので、速やかに目標電圧Ｖｔｇが変更されている。
【００５３】
これにより、図６（ｃ）に示すように第３センサ２６により検出される空燃比が突然の空燃比の乱れに対して速やかに補償されるので、エミッションが悪化することを抑制できる。
【００５４】
本実施の形態において、第１空燃比検出手段は第１センサ２４の出力に基づいて上流触媒２２上流側の空燃比を検出する手段に、第２空燃比検出手段は第２センサ２５の出力電圧に基づいて上流触媒２２下流側の空燃比を検出する手段に、第３空燃比検出手段は第３センサ２６の出力電圧に基づいて下流触媒２３下流側の空燃比を検出する手段に、運転状態検出手段と流量検出手段と吸入空気量検出手段とは吸入空気量を検出する手段に、それぞれ相当し、機能する。
【００５５】
（その他の実施例１）
尚、本実施の形態では、第２センサ２５と第３センサ２６の出力電圧に重み付けをする際に吸入空気量を用いた。しかしながら、吸気流速を代用するパラメータは、吸入空気に限定されず、例えば、回転速度ＮＥを考慮しても良い。また、吸気管圧力を検出するシステムにあっては、吸気管圧力に基づいて重み付を行っても良い。更に、吸入空気量、回転速度ＮＥ、吸気管圧力を組み合わせて用いても良い。
【００５６】
（その他の実施例２）
尚、本実施の形態では、第２センサ２５と第３センサ２６の出力電圧に基づいて第２センサ２５の出力電圧に基づくフィードバック制御の目標電圧Ｖｔｇを設定した。本実施例では、これに代えて、第２センサ２５の出力電圧に基づくフィードバック制御の制御ゲインを変更しても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
（その他の実施例３）
尚、本実施の形態では、第２センサ２５と第３センサ２６とに所定の空燃比で出力が急激に変化する酸素センサを用いたが、これに限られるものではない。空燃比をリニアに出力するリニアＡ／Ｆセンサを用いても良い。
【００５８】
（その他の実施例４）
尚、本実施の形態では、それぞれのセンサに基づいて行う制御をフィードバック制御としたがＰＩＤ制御であれば現代制御等でも良い。
【００５９】
（その他の実施例５）
尚、本実施の形態に加えて、上流触媒２２と下流触媒２３の温度を検出又は推定し、この検出した触媒の温度によって触媒の浄化特性に応じたフィードバック制御を実行しても良い。触媒の温度を検出する場合には、触媒温度検出センサを備えれば良く、推定する場合には運転状態に応じて排出ガス温度を推定し、この推定した排出ガス温度に基づいてそれぞれの触媒の温度を推定すると良い。この触媒の温度を検出する構成が特許請求の範囲でいう温度検出手段に相当し、機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】燃料噴射量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図３】目標空燃比設定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図４】目標電圧設定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図５】目標空燃比、第２センサの出力電圧、目標電圧、第３センサの出力電圧の挙動を示すタイムチャート
【図６】本発明の実施の形態と従来技術との挙動を示すタイムチャート
【符号の説明】
１１…エンジン、
１２…吸気管、
１４…エアフロメータ、
２０…燃料噴射弁、
２１…排気管、
２２…上流触媒、
２３…下流触媒、
２４…第１センサ、
２５…第２センサ、
２６…第３センサ、
２９…ＥＣＵ。
【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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