(57)【要約】【課題】  触媒の上流側及び下流側の各々の空燃比センサ出力に基づいて機関の空燃比のフィードバック制御を行う排気浄化装置において、各フィードバック制御定数の適合を容易に行うことができるものを提供すること。【解決手段】  この排気浄化装置は、上流側目標空燃比abyfrに基づく目標筒内燃料供給量Fcrと上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsに基づく実際の筒内燃料供給量Fcとの偏差をハイパスフィルタ処理した後の値DFchiに基づいてメインフィードバック制御量DFiを求め、下流側目標値Voxsrefと下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsとの偏差をローパスフィルタ処理した後の値DVoxslowに基づいてサブフィードバック制御係数KFiを求める。そして、メインフィードバック制御量DFiとサブフィードバック制御係数KFiとにより基本燃料噴射量Fbaseをそれぞれ独立に補正して最終燃料噴射量Fiを決定する。【選択図】  図５
2004257377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射量の燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関に適用される排気浄化装置であって、
前記内燃機関の排気通路に配設された触媒と、
前記触媒よりも上流の前記排気通路に配設された上流側空燃比センサと、
前記触媒よりも下流の前記排気通路に配設された下流側空燃比センサと、
前記上流側空燃比センサの出力値と所定の上流側目標値とに基づいてメインフィードバック制御量を算出し、同メインフィードバック制御量に基づいて前記燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで前記機関の空燃比をフィードバック制御するメインフィードバック制御手段と、
前記下流側空燃比センサの出力値と所定の下流側目標値とに基づいてサブフィードバック制御量を算出し、前記メインフィードバック制御手段による燃料噴射量の補正とは独立に同サブフィードバック制御量に基づいて前記燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで前記機関の空燃比をフィードバック制御するサブフィードバック制御手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記メインフィードバック制御手段は、前記上流側空燃比センサの出力値と前記所定の上流側目標値との偏差に基づく値をハイパスフィルタ処理した後の値に基づいて前記メインフィードバック制御量を算出するように構成された内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射量の燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関に適用される排気浄化装置であって、
前記内燃機関の排気通路に配設された触媒と、
前記触媒よりも上流の前記排気通路に配設された上流側空燃比センサと、
前記触媒よりも下流の前記排気通路に配設された下流側空燃比センサと、
前記上流側空燃比センサの出力値をハイパスフィルタ処理した後の値に基づいてメインフィードバック制御量を算出し、同メインフィードバック制御量に基づいて前記燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで前記機関の空燃比をフィードバック制御するメインフィードバック制御手段と、
前記下流側空燃比センサの出力値と所定の下流側目標値とに基づいてサブフィードバック制御量を算出し、前記メインフィードバック制御手段による燃料噴射量の補正とは独立に同サブフィードバック制御量に基づいて前記燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで前記機関の空燃比をフィードバック制御するサブフィードバック制御手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記サブフィードバック制御手段は、前記下流側空燃比センサの出力値と前記所定の下流側目標値との偏差に基づく値をローパスフィルタ処理した後の値、又は前記下流側空燃比センサの出力値をローパスフィルタ処理した後の値と前記所定の下流側目標値との偏差に基づく値、に基づいて前記サブフィードバック制御量を算出するように構成された内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記排気通路内を流れる排ガスの流量に影響を与える因子を取得する因子取得手段を更に備え、
前記メインフィードバック制御手段は、前記取得された因子の値に応じて前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更するように構成された内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
請求項２、請求項３、及び請求項５の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記触媒の劣化の程度を示す劣化指標値を取得する劣化指標値取得手段を更に備え、
前記メインフィードバック制御手段は、前記取得された劣化指標値に応じて前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更するように構成された内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記排気通路内を流れる排ガスの流量に影響を与える因子を取得する因子取得手段を更に備え、
前記メインフィードバック制御手段、及び前記サブフィードバック制御手段は、前記取得された因子の値に応じて、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数、及び前記ローパスフィルタのカットオフ周波数をそれぞれ変更するように構成された内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
請求項４又は請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置であって、
前記触媒の劣化の程度を示す劣化指標値を取得する劣化指標値取得手段を更に備え、
前記メインフィードバック制御手段、及び前記サブフィードバック制御手段は、前記取得された劣化指標値に応じて、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数、及び前記ローパスフィルタのカットオフ周波数をそれぞれ変更するように構成された内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記サブフィードバック制御手段は、少なくとも前記下流側空燃比センサの出力値と前記所定の下流側目標値との偏差に基づく値の時間積分値に基づいてサブフィードバック制御量を算出するように構成され、
前記メインフィードバック制御手段は、入力値がゼロを含む所定の範囲内であるとき出力値をゼロに設定するとともに同入力値が同所定の範囲外であるとき同出力値を同入力値に応じた値に設定する不感帯設定手段を備え、前記上流側空燃比センサの出力値と前記所定の上流側目標値との偏差に基づく値を前記不感帯設定手段の入力値としたときの同不感帯設定手段の出力値の時間積分値に基づいて積分処理メインフィードバック制御量を算出するとともに、同積分処理メインフィードバック制御量を前記メインフィードバック制御量に加えることにより得られる正規メインフィードバック制御量に基づいて前記燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで前記機関の空燃比をフィードバック制御するように構成された内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置において、
前記メインフィードバック制御手段は、前記サブフィードバック制御手段により算出される前記サブフィードバック制御量に応じて前記所定の上流側目標値を変更するように構成された内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に配設された触媒の上流側及び下流側の排気通路にそれぞれ空燃比センサを備え、各空燃比センサの出力値に基づいて機関の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の排気浄化装置として、例えば特許文献１に開示された技術が知られている。この内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に配設された触媒よりも上流側及び下流側の排気通路にそれぞれ上流側空燃比センサ、及び下流側空燃比センサを介装していて、下流側空燃比センサの出力値と所定の下流側目標値との偏差に基づいて（偏差を比例・積分・微分処理（ＰＩＤ処理）して）サブフィードバック制御量を算出し、上流側空燃比センサの出力値を同サブフィードバック制御量で補正した値と所定の上流側目標値との偏差に基づいて（偏差を比例・積分処理（ＰＩ処理）して）メインフィードバック制御量を算出するとともに、同メインフィードバック制御量に基づいて燃料噴射量を補正することで機関の空燃比をフィードバック制御するようになっている。
【特許文献１】特開平７−１９７８３７号公報
【０００３】
上記開示された装置は、サブフィードバック制御量の値に応じてメインフィードバック制御量を算出するための上記偏差の値が直接変更せしめられるように構成されている。換言すれば、メインフィードバック制御を行う（メインフィードバック制御量を算出する）メインフィードバックコントローラとサブフィードバック制御を行う（サブフィードバック制御量を算出する）サブフィードバックコントローラとが直列に配置されている。
【０００４】
従って、メインフィードバックコントローラが使用するメインフィードバック制御定数（比例ゲイン、及び積分ゲイン）とサブフィードバックコントローラが使用するサブフィードバック制御定数（比例ゲイン、積分ゲイン、及び微分ゲイン）のいずれか一方の適合を行う際には他方の値が強く影響する。換言すれば、フィードバック制御ループ（閉ループ）毎にそれぞれのフィードバック制御定数の適合を互いに独立に実行することができない。従って、各フィードバック制御定数の適合が困難であって同適合を行う際の労力が多大であるという問題があった。
【発明の開示】
【０００５】
従って、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の排気通路に配設された触媒の上流側及び下流側の排気通路にそれぞれ上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサを備え、各空燃比センサの出力値に基いて機関の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の排気浄化装置において、各フィードバック制御定数の適合を容易に行うことができるものを提供することにある。
【０００６】
本発明の特徴は、内燃機関の運転状態に応じた燃料噴射量の燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関に適用される排気浄化装置が、前記内燃機関の排気通路に配設された触媒と、前記触媒よりも上流の前記排気通路に配設された上流側空燃比センサと、前記触媒よりも下流の前記排気通路に配設された下流側空燃比センサと、前記上流側空燃比センサの出力値と所定の上流側目標値とに基づいてメインフィードバック制御量を算出し、同メインフィードバック制御量に基づいて前記燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで前記機関の空燃比をフィードバック制御するメインフィードバック制御手段と、前記下流側空燃比センサの出力値と所定の下流側目標値とに基づいてサブフィードバック制御量を算出し、前記メインフィードバック制御手段による燃料噴射量の補正とは独立に同サブフィードバック制御量に基づいて前記燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで前記機関の空燃比をフィードバック制御するサブフィードバック制御手段とを備えたことにある。
【０００７】
ここにおいて、前記所定の上流側目標値と前記所定の下流側目標値は理論空燃比に相当する値に設定されることが好適であり、また、これらの各値は同各値に相当する各空燃比が互いに等しくなるように設定されることが好適である。また、前記メインフィードバック制御手段は、前記上流側空燃比センサの出力値と前記所定の上流側目標値との偏差に基づく値に基づいてメインフィードバック制御量を算出するように構成されることが好適である。同様に、前記サブフィードバック制御手段は、前記下流側空燃比センサの出力値と前記所定の下流側目標値との偏差に基づく値に基づいてサブフィードバック制御量を算出するように構成されることが好適である。
【０００８】
ここで、「センサの出力値と目標値との偏差に基づく値」は、例えば、センサの出力値と目標値との偏差、センサの出力値に相当する検出空燃比（実空燃比）と目標値に相当する目標空燃比との偏差、筒内吸入空気量をセンサの出力値に相当する検出空燃比で除した値である実際の筒内燃料供給量と同筒内吸入空気量を目標値に相当する目標空燃比で除した値である目標筒内燃料供給量との偏差であって、これらに限定されない。
【０００９】
これによれば、内燃機関の運転状態（例えば、内燃機関の回転速度、スロットル弁開度）に応じて決定される（基本）燃料噴射量をメインフィードバック制御量に基づく補正量、及びサブフィードバック制御量に基づく補正量に基づいて補正した後の（最終）燃料噴射量の燃料が燃料噴射手段により噴射され、この結果、機関の空燃比がメインフィードバック制御されるとともにサブフィードバック制御される。
【００１０】
上記排気浄化装置によれば、サブフィードバック制御手段はメインフィードバック制御手段による燃料噴射量の補正とは独立にサブフィードバック制御量に基づいて、メインフィードバック制御手段と同様に同燃料噴射量を直接補正する。換言すれば、メインフィードバック制御を行う（メインフィードバック制御量を算出する）メインフィードバックコントローラとサブフィードバック制御を行う（サブフィードバック制御量を算出する）サブフィードバックコントローラとが内燃機関に対して並列に配置されている。従って、前述の従来の装置のようにサブフィードバック制御量の値とメインフィードバック制御量の値の何れか一方の値が他方の値に直接影響を与えることはない。
【００１１】
この結果、メインフィードバックコントローラが使用するメインフィードバック制御定数（例えば、比例ゲイン、積分ゲイン）とサブフィードバックコントローラが使用するサブフィードバック制御定数（例えば、比例ゲイン、積分ゲイン、及び微分ゲイン）のいずれか一方の適合を行うとき他方の値が同いずれか一方の適合に与える影響の程度は少ないので、各フィードバック制御定数の適合を行う際の労力を少なくすることができる。
【００１２】
ところで、上述したように、上記開示された従来の装置は、メインフィードバックコントローラとサブフィードバックコントローラとが直列に配置されているので、サブフィードバック制御において実行される比例・積分・微分処理（ＰＩＤ処理）のうちの積分処理とメインフィードバック制御において実行される比例・積分処理（ＰＩ処理）のうちの積分処理とにより所謂２重積分処理が実行される構成となっている。従って、フィードバック制御の遅れが過大となり易く制御の安定性が低いという問題もあった。
【００１３】
これに対し、上記排気浄化装置によれば、上述したように、メインフィードバックコントローラとサブフィードバックコントローラとが内燃機関に対して並列に配置されている。従って、サブフィードバック制御（サブフィードバックコントローラ）とメインフィードバック制御（メインフィードバックコントローラ）とが共に積分処理（Ｉ処理）を行う場合においても、前記２重積分処理が実行されることはなく、この結果、制御の安定性を良好に維持することができる。
【００１４】
ところで、触媒（触媒コンバータ）は、通常、流入する排ガスの空燃比がリーン空燃比のとき同排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して同窒素酸化物から奪った酸素を内部に貯蔵するとともに同流入する排ガスの空燃比がリッチ空燃比のとき同貯蔵している酸素により同排ガス中のＨＣ，ＣＯ等の未燃成分を酸化する所謂酸素吸蔵機能を有している。従って、触媒上流の排ガスの空燃比の変動における比較的周波数の高い高周波成分、及び比較的周波数が低くて振幅（理論空燃比からの偏移量）が比較的小さい低周波成分は触媒が有する酸素吸蔵機能により完全に吸収されることにより触媒下流の排ガスの空燃比の変動として現れることはない。
【００１５】
一方、触媒上流の排ガスの空燃比の変動における比較的周波数が低くて振幅が比較的大きい低周波数成分は前記触媒の酸素吸蔵機能では完全には吸収されず、少し遅れて触媒下流の排ガスの空燃比の変動として現れる。この結果、上流側空燃比センサの出力値と下流側空燃比センサの出力値とが理論空燃比に対して互いに逆方向に偏移した空燃比を示す値となる場合が存在する。この場合、メインフィードバック制御（従って、メインフィードバック制御量）に基づく機関の空燃比制御とサブフィードバック制御（従って、サブフィードバック制御量）に基づく機関の空燃比制御とが互いに干渉することになるので良好な機関の空燃比制御を行うことができない。
【００１６】
以上のことから、上流側空燃比センサの出力値の変動における各周波数成分のうち触媒下流の空燃比の変動として現れ得る程度の周波数成分である所定の周波数以下の低周波数成分をカットした後の同上流側空燃比センサの出力値をメインフィードバック制御に使用すれば、前記機関の空燃比制御の干渉が発生することを回避することができる。
【００１７】
このような知見に基づき、上記排気浄化装置においては、前記メインフィードバック制御手段は、前記上流側空燃比センサの出力値と前記所定の上流側目標値との偏差に基づく値を（前記所定の周波数以下の低周波数成分が通過することを実質的に禁止する（換言すれば、カットオフ周波数が前記所定の周波数である））ハイパスフィルタ処理した後の値に基づいて前記メインフィードバック制御量を算出するように構成されることが好適である。
【００１８】
これによれば、前述した機関の空燃比制御の干渉が発生することを回避できるとともに、触媒下流の空燃比の変動として現れ得る程度の所定の周波数以下の空燃比の変動に対する空燃比制御（実質的な空燃比制御）はサブフィードバック制御手段により確実に行われ得る。また、上流側空燃比センサの出力値の変動における前記所定の周波数以上の高周波数成分は前記ハイパスフィルタを通過するから前記ハイパスフィルタ処理した後の値として現れる。従って、内燃機関が過渡運転状態にあって排ガスの空燃比が前記所定の周波数以上の高周波数で大きく変動するような場合、同所定の周波数以上の空燃比の変動に対する空燃比制御（過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償）はメインフィードバック制御手段により迅速、且つ確実に行われ得る。
【００１９】
この場合、前記メインフィードバック制御手段は、前記上流側空燃比センサの出力値をハイパスフィルタ処理した後の値に基づいてメインフィードバック制御量を算出するように構成してもよい。このように、上流側空燃比センサの出力値と所定の上流側目標値との偏差を計算することを省略し、前記上流側空燃比センサの出力値そのものを直接ハイパスフィルタ処理した後の値をメインフィードバック制御に使用しても、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【００２０】
また、上記排気浄化装置において上記のようにハイパスフィルタ処理した後の値をメインフィードバック制御に使用する場合、前記サブフィードバック制御手段は、前記下流側空燃比センサの出力値と前記所定の下流側目標値との偏差に基づく値を（前記所定の周波数以上の高周波数成分が通過することを実質的に禁止する（換言すれば、カットオフ周波数が前記所定の周波数である））ローパスフィルタ処理した後の値、又は前記下流側空燃比センサの出力値をローパスフィルタ処理した後の値と前記所定の下流側目標値との偏差に基づく値、に基づいて前記サブフィードバック制御量を算出するように構成されることが好適である。ここにおいて、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、ハイパスフィルタのカットオフ周波数と同一であっても異なってもよい。
【００２１】
これによれば、ノイズ等に代表される前記所定の周波数以上の高周波数成分が下流側空燃比センサの出力値の変動として現れるような場合であっても、かかる高周波数成分をカットした後の同下流側空燃比センサの出力値がサブフィードバック制御に使用される。従って、前述の実質的な空燃比制御がより確実、且つ正確に行われ得る。
【００２２】
上記ハイパスフィルタ処理を伴う本発明に係る排気浄化装置においては、前記排気通路内を流れる排ガスの（単位時間あたりの）流量に影響を与える因子を取得する因子取得手段を更に備え、前記メインフィードバック制御手段は、前記取得された因子の値に応じて前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更するように構成されることが好適である。ここにおいて、前記排ガスの流量に影響を与える因子は、例えば、機関の回転速度、機関の負荷（一吸気行程あたりの吸入空気量に応じた値）等であって、これらに限定されない。
【００２３】
一般に、下流側空燃比センサとしては、比較的安価な濃淡電池式（起電力式）酸素濃度センサが使用されることが多い。かかる下流側空燃比センサ（濃淡電池式酸素濃度センサ）の出力は、一旦リーンを示す値となると、触媒から比較的多量の未燃ＨＣ，ＣＯが流出してこない限りにおいて同リーンを示す値に維持されるとともに触媒から比較的多量の未燃ＨＣ，ＣＯが流出してきた時点で同リーンを示す値からリッチを示す値に急変し、逆に、一旦リッチを示す値となると、触媒から比較的多量のＮＯｘが流出してこない限りにおいて同リッチを示す値に維持されるとともに触媒から比較的多量のＮＯｘが流出してきた時点で同リッチを示す値からリーンを示す値に急変するという特性を有する。
【００２４】
従って、例えば、前記サブフィードバック制御手段により触媒下流側の空燃比が理論空燃比になるように機関の空燃比をフィードバック制御する場合、下流側空燃比センサ出力が一旦リーンを示す値となると、機関の空燃比はリッチ空燃比に制御され、この結果、触媒が吸蔵する酸素量（以下、「酸素吸蔵量」と称呼する。）は次第に減少していく。この状態は、触媒の酸素吸蔵量が略「０」に到達することで同触媒から比較的多量の未燃ＨＣ，ＣＯが流出開始するまで継続される。
【００２５】
そして、触媒から比較的多量の未燃ＨＣ，ＣＯが流出開始すると、下流側空燃比センサ出力がリーンを示す値からリッチを示す値に急変し、以降、機関の空燃比はリーン空燃比に制御され、この結果、略「０」となっていた触媒の酸素吸蔵量は次第に増加していく。この状態は、触媒の酸素吸蔵量が貯蔵され得る最大の酸素量（以下、「最大酸素吸蔵量」と称呼する。）近傍に到達することで同触媒から比較的多量のＮＯｘが流出開始するまで継続される。そして、触媒から比較的多量のＮＯｘが流出開始すると、下流側空燃比センサ出力が再びリーンを示す値となり、この結果、上述したように、機関の空燃比が再びリッチ空燃比に制御されることで最大酸素吸蔵量となっていた触媒の酸素吸蔵量は再び減少していく。
【００２６】
以上のことから、触媒下流側に現れる空燃比変動の周波数は、触媒の酸素吸蔵量が「０」から最大酸素吸蔵量までの範囲内で周期的に変動する際の周波数（以下、「酸素吸蔵量の変動周波数」と称呼する。）に一致する傾向があるということができる。
【００２７】
一方、「酸素吸蔵量の変動周波数」は、触媒に流入する排ガス中における単位時間あたりの酸素の過不足量（従って、酸素吸蔵量の変化速度）に応じて変化する。更に、触媒に流入する排ガス中における単位時間あたりの酸素の過不足量は、排気通路内を流れる排ガスの流速（即ち、排ガスの単位時間あたりの流量）に応じて変化する。従って、触媒下流側に現れる空燃比変動の周波数は、排気通路内を流れる排ガスの単位時間あたりの流量に応じて変化し得ることになる。
【００２８】
以上のことから、前述した機関の空燃比制御の干渉の発生をより確実に防止するためには、上流側空燃比センサの出力値の変動における触媒下流側に現れ得る程度の空燃比変動の周波数以下の低周波数成分をカットするための上記ハイパスフィルタのカットオフ周波数（前記所定の周波数）も、排気通路内を流れる排ガスの単位時間あたりの流量に応じて変化するように設定されることが好ましいと考えられる。
【００２９】
よって、上記のように、排気通路内を流れる排ガスの（単位時間あたりの）流量に影響を与える因子の値に応じて前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更するように構成すれば、例えば、同因子の値がより大きい排ガス流量に対応する値になるほど、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を高くすることができ、この結果、前述した機関の空燃比制御の干渉の発生をより確実に防止することができる。
【００３０】
また、上記ハイパスフィルタ処理を伴う本発明に係る排気浄化装置においては、前記触媒の劣化の程度を示す劣化指標値を取得する劣化指標値取得手段を更に備え、前記メインフィードバック制御手段は、前記取得された劣化指標値に応じて前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更するように構成されることが好適である。ここにおいて、前記劣化指標値は、例えば、触媒の最大酸素吸蔵量、上流側空燃比センサの出力が描く軌跡長と下流側空燃比センサの出力が描く軌跡長との比（軌跡比）であり、これらに限定されない。
【００３１】
上述した触媒下流側に現れる空燃比変動の周波数、即ち、「酸素吸蔵量の変動周波数」は、触媒の酸素吸蔵量の変動可能幅である同触媒の最大酸素吸蔵量にも応じて変化する。即ち、「酸素吸蔵量の変動周波数」は、上記排気通路内を流れる排ガスの単位時間あたりの流量が同一であっても、触媒の最大酸素吸蔵量が小さくなるほど増加する。また、触媒の最大酸素吸蔵量は、同触媒の劣化の進行に応じて小さくなる。以上のことから、触媒下流側に現れる空燃比変動の周波数は、触媒の劣化の程度（例えば、触媒の最大酸素吸蔵量）に応じて変化し得ることになる。
【００３２】
以上のことから、上記のように、触媒の劣化の程度を示す劣化指標値に応じて前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更するように構成しても、例えば、同劣化指標値がより大きい触媒の劣化の程度に対応する値になるほど、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を高くすることができ、これによっても、前述した機関の空燃比制御の干渉の発生をより確実に防止することができる。
【００３３】
また、上記ハイパスフィルタ処理に加えて上記ローパスフィルタ処理を伴う本発明に係る排気浄化装置においては、上記ハイパスフィルタのカットオフ周波数と同様、前記排気通路内を流れる排ガスの（単位時間あたりの）流量に影響を与える因子の値、又は、前記触媒の劣化の程度を示す劣化指標値に応じて前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を変更するように構成されることが好適である。
【００３４】
前述のごとく、触媒下流側に現れる空燃比変動の周波数は、排気通路内を流れる排ガスの（単位時間あたりの）流量に影響を与える因子の値、又は、前記触媒の劣化の程度を示す劣化指標値に応じて変化する。従って、前記サブフィードバック制御手段により制御される下流側空燃比センサ出力における変動周波数も、これら値に応じて変化し得る。以上のことから、ローパスフィルタのカットオフ周波数も、これらの値に応じて変化するように設定することが好ましいと考えられる。よって、上記のように構成すれば、さらに一層確実に前述した機関の空燃比制御の干渉の発生を防止することができる。
【００３５】
また、上記排気浄化装置において上記のようにハイパスフィルタ処理した後の値をメインフィードバック制御に使用する場合、前記サブフィードバック制御手段は、少なくとも前記下流側空燃比センサの出力値と前記所定の下流側目標値との偏差に基づく値の時間積分値に基づいてサブフィードバック制御量を算出するように構成され、前記メインフィードバック制御手段は、入力値がゼロを含む所定の範囲内であるとき出力値をゼロに設定するとともに同入力値が同所定の範囲外であるとき同出力値を同入力値に応じた値に設定する不感帯設定手段を備え、（前記ハイパスフィルタ通過前の）前記上流側空燃比センサの出力値と前記所定の上流側目標値との偏差に基づく値を前記不感帯設定手段の入力値としたときの同不感帯設定手段の出力値の時間積分値に基づいて積分処理メインフィードバック制御量を算出するとともに、同積分処理メインフィードバック制御量を前記メインフィードバック制御量に加えることにより得られる正規メインフィードバック制御量に基づいて前記燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで前記機関の空燃比をフィードバック制御するように構成されることが好適である。
【００３６】
上記排気浄化装置において、燃料噴射手段（例えば、インジェクタ）の誤差（指示燃料噴射量と実際の燃料噴射量の差）、（指示）燃料噴射量を計算するために使用される吸入空気流量センサ（例えば、エアフローメータ）の誤差（吸入空気流量計測値と実際の吸入空気流量の差）を補償しつつ機関の空燃比を目標空燃比に収束させるためには、前記メインフィードバック制御及び前記サブフィードバック制御の少なくとも一方において、空燃比センサの出力値と前記所定の目標値との偏差の時間積分値に基づいてフィードバック制御量を算出する処理である積分処理（Ｉ処理）が実行される必要がある。
【００３７】
しかしながら、ハイパスフィルタ処理は微分処理（Ｄ処理）と同等の機能を達成する処理であるから、メインフィードバックコントローラが前記積分処理を含んだ処理（例えば、比例・積分処理（ＰＩ処理））を実行するものであっても、ハイパスフィルタ通過後の値が同メインフィードバックコントローラの入力値とされる場合、メインフィードバック制御においては実質的に前記積分処理が実行され得ない。従って、サブフィードバック制御において、少なくとも下流側空燃比センサの出力値と前記所定の下流側目標値との偏差の時間積分値に基づいてサブフィードバック制御量が算出される必要がある。
【００３８】
しかしながら、上述した触媒の酸素吸蔵機能の影響により機関の空燃比の変化は少し遅れて触媒下流の排ガスの空燃比の変化として現れるから、前記燃料噴射手段の誤差等が急に増大する場合等においては、サブフィードバック制御のみでは同燃料噴射手段の誤差等を直ちに補償することができず、その結果、一時的にエミッションの排出量が増大する場合が発生するという問題がある。
【００３９】
従って、メインフィードバック制御回路において、メインフィードバックコントローラ（例えば、ＰＩコントローラ）と並列に、ハイパスフィルタ通過前の上流側空燃比センサの出力値と前記所定の上流側目標値との偏差の値を入力値とする積分処理専用の積分コントローラ（Ｉコントローラ）を配置することが考えられる。ところが、前記偏差の値そのものを前記積分コントローラに入力するように構成すると、前述した機関の空燃比制御の干渉の問題が再び発生する。
【００４０】
しかし、機関の空燃比が理論空燃比から大きく偏移するような前記偏差の値が比較的大きい場合には上流側空燃比センサの出力値と下流側空燃比センサの出力値とが共に理論空燃比に対して同一方向に偏移した空燃比を示す値となる可能性が高いことから、このような場合、前記機関の空燃比制御の干渉の問題は発生する可能性が低い。
【００４１】
以上のことから、上記のように構成すれば、メインフィードバック制御においては、ハイパスフィルタ通過前の上流側空燃比センサの出力値と前記所定の上流側目標値との偏差に基づく値が前記不感帯設定手段により設定される前記所定の範囲外である場合（即ち、前記機関の空燃比制御の干渉の問題が発生する可能性が低い場合）にのみ、同偏差に基づく値が積分処理されて直ちに正規メインフィードバック制御量に反映されていく。従って、前記燃料噴射手段の誤差等が急に大きく増大する場合等においてはメインフィードバック制御において同燃料噴射手段の誤差等が直ちに補償され得る。
【００４２】
一方、サブフィードバック制御においては、下流側空燃比センサの出力値と前記所定の下流側目標値との偏差に基づく値が常に積分処理されてサブフィードバック制御量に確実に反映されていく。従って、前記上流側空燃比センサの出力値と所定の上流側目標値との偏差に基づく値が前記所定の範囲内である場合（即ち、前記機関の空燃比制御の干渉の問題が発生する可能性が高い場合）には、前記機関の空燃比制御の干渉の問題を発生させることなくサブフィードバック制御のみにおいて確実に前記燃料噴射手段の誤差等が補償され得る。
【００４３】
また、上記排気浄化装置においては、前記メインフィードバック制御手段は、前記サブフィードバック制御手段により算出される前記サブフィードバック制御量に応じて前記所定の上流側目標値を変更するように構成されることが好適である。これによれば、目標空燃比を変更する場合等において前記下流側目標値のみを同目標空燃比の値に応じて変更すればよく、前記上流側目標値まで変更する必要がない。従って、目標空燃比を変更する場合等における処理を簡易なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明による内燃機関の排気浄化装置を含む空燃比制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００４５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による空燃比制御装置を火花点火式多気筒（４気筒）内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排気ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。
【００４６】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。
【００４７】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。
【００４８】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し同吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁４３、スロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４３ａ、スワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣＶ」と称呼する。）４４、及びＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ４４ａを備えている。
【００４９】
排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１（実際には、各排気ポート３４に連通した各々のエキゾーストマニホールド５１が集合した集合部）に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）５２、エキゾーストパイプ５２に配設（介装）された上流側の三元触媒５３（上流側触媒コンバータ、又はスタート・キャタリティック・コンバータとも云うが、以下「第１触媒５３」と称呼する。）、及びこの第１触媒５３の下流のエキゾーストパイプ５２に配設（介装）された下流側の三元触媒５４（車両のフロア下方に配設されるため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータとも云うが、以下「第２触媒５４」と称呼する。）を備えている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１、及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。
【００５０】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、スロットルポジションセンサ６２、カムポジションセンサ６３、クランクポジションセンサ６４、水温センサ６５、第１触媒５３の上流の排気通路（本例では、上記各々のエキゾーストマニホールド５１が集合した集合部）に配設された空燃比センサ６６（以下、「上流側空燃比センサ６６」と称呼する。）、第１触媒５３の下流であって第２触媒５４の上流の排気通路に配設された空燃比センサ６７（以下、「下流側空燃比センサ６７」と称呼する。）、及びアクセル開度センサ６８を備えている。
【００５１】
熱線式エアフローメータ６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた電圧Vgを出力するようになっている。かかるエアフローメータ６１の出力Vgと、計測された吸入空気量（流量）Ｇａとの関係は、図２に示したとおりである。スロットルポジションセンサ６２は、スロットル弁４３の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ６３は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）を発生するようになっている。クランクポジションセンサ６４は、クランク軸２４が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。水温センサ６５は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。
【００５２】
上流側空燃比センサ６６は、限界電流式の酸素濃度センサであり、図３に示したように、空燃比Ａ／Ｆに応じた電流を出力し、この電流に応じた電圧である出力値vabyfsを出力するようになっていて、特に、空燃比が理論空燃比であるときには出力値vabyfsは上流側目標値vstoichになる。図３から明らかなように、上流側空燃比センサ６６によれば、広範囲にわたる空燃比Ａ／Ｆを精度良く検出することができる。
【００５３】
下流側空燃比センサ６７は、起電力式（濃淡電池式）の酸素濃度センサであり、図４に示したように、理論空燃比近傍において急変する電圧である出力値Voxsを出力するようになっている。より具体的に述べると、下流側空燃比センサ６７は、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときは略０．１（Ｖ）、空燃比が理論空燃比よりもリッチのときは略０．９（Ｖ）、及び空燃比が理論空燃比のときは０．５（Ｖ）の電圧を出力するようになっている。アクセル開度センサ６８は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出し、同アクセルペダル８１の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００５４】
電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及び定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４、並びにＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６８と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６８からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じて可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ３８、インジェクタ３９、スロットル弁アクチュエータ４３ａ、及びＳＣＶアクチュエータ４４ａに駆動信号を送出するようになっている。
【００５５】
（空燃比フィードバック制御の概要）
次に、上記のように構成された排気浄化装置を含んだ空燃比制御装置が行う機関の空燃比のフィードバック制御の概要について説明する。
【００５６】
第１触媒５３（第２触媒５４も同様である。）は、同第１触媒５３に流入するガスの空燃比が理論空燃比であるときに、ＨＣ,ＣＯを酸化するとともにＮＯｘを還元し、これらの有害成分を高い効率で浄化する。また、第１触媒５３は、酸素を吸蔵・放出する機能（酸素吸蔵機能、酸素吸蔵・放出機能）を有し、この酸素吸蔵・放出機能により、空燃比が理論空燃比からある程度まで偏移したとしても、ＨＣ,ＣＯ、及びＮＯｘを浄化することができる。即ち、機関の空燃比がリーンとなって第１触媒５３に流入するガスにＮＯｘが多量に含まれると、第１触媒５３はＮＯｘから酸素分子を奪って同酸素分子を吸蔵するとともに同ＮＯｘを還元し、これによりＮＯｘを浄化する。また、機関の空燃比がリッチになって第１触媒５３に流入するガスにＨＣ,ＣＯが多量に含まれると、三元触媒はこれらに吸蔵している酸素分子を与えて（放出して）酸化し、これによりＨＣ,ＣＯを浄化する。
【００５７】
従って、第１触媒５３が連続的に流入する多量のＨＣ,ＣＯを効率的に浄化するためには、同第１触媒５３が酸素を多量に貯蔵していなければならず、逆に連続的に流入する多量のＮＯｘを効率的に浄化するためには、同第１触媒５３が酸素を十分に貯蔵し得る状態になければならないことになる。以上のことから、第１触媒５３の浄化能力は、同第１触媒５３が貯蔵し得る最大の酸素量（最大酸素吸蔵量）に依存する。
【００５８】
一方、第１触媒５３のような三元触媒は燃料中に含まれる鉛や硫黄等による被毒、或いは触媒に加わる熱により劣化し、これに伴い最大酸素吸蔵量が次第に低下してくる。このように最大酸素吸蔵量が低下した場合であっても、エミッションの排出量を継続的に抑制するには、第１触媒５３から排出されるガスの空燃比（従って、第１触媒５３に流入するガスの平均空燃比）が、理論空燃比に極めて近い状態となるように制御する必要がある。
【００５９】
そこで、本実施形態の空燃比制御装置は、下流側空燃比センサ６７の出力値が下流側目標空燃比としての理論空燃比に対応する下流側目標値Voxsref（０．５（Ｖ））となるように、下流側空燃比センサ６７の出力値Voxs（即ち、第１触媒下流の空燃比）に応じて機関１０に供給される混合気の空燃比（即ち、機関の空燃比）を制御する。
【００６０】
より具体的に述べると、この空燃比制御装置（以下、「本装置」と云うこともある。）は、機能ブロック図である図５に示したように、（Ａ１〜Ａ１９の各手段等の一部である）Ａ１〜Ａ９の各手段等を含んで構成されている。以下、図５を参照しながら各手段について説明していく。
【００６１】
<基本燃料噴射量の算出>
先ず、筒内吸入空気量算出手段Ａ１は、エアフローメータ６１が計測している吸入空気流量Ｇａと、クランクポジションセンサ６４の出力に基づいて得られるエンジン回転速度NEと、ＲＯＭ７２が記憶しているテーブルMAPMcとに基づき今回の吸気行程を迎える気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量Mc(k)を求める。ここで、添え字の（k）は、今回の吸気行程に対する値であることを示している（以下、他の物理量についても同様。）。筒内吸入空気量Mcは、各気筒の吸気行程に対応されながらＲＡＭ７３に記憶されていく。
【００６２】
上流側目標空燃比設定手段Ａ２は、内燃機関１０の運転状態であるエンジン回転速度NE、及びスロットル弁開度TA等に基づいて所定の上流側目標値に相当する上流側目標空燃比abyfr(k)を決定する。この上流側目標空燃比abyfr(k)は、例えば、内燃機関１０の暖機終了後においては、特殊な場合を除き理論空燃比に設定されている。また、上流側目標空燃比abyfrは、各気筒の吸気行程に対応されながらＲＡＭ７３に記憶されていく。
【００６３】
基本燃料噴射量算出手段Ａ３は、筒内吸入空気量算出手段Ａ１により求められた筒内吸入空気量Mc(k)を上流側目標空燃比設定手段Ａ２により設定された上流側目標空燃比abyfr(k)で除することにより、機関の空燃比を同上流側目標空燃比abyfr(k)とするための今回の吸気行程に対する目標筒内燃料供給量Fcr(k)（即ち、基本燃料噴射量Fbase）を求める。目標筒内燃料供給量Fcrは、各気筒の吸気行程に対応されながらＲＡＭ７３に記憶されていく。
【００６４】
このように、本装置は、筒内吸入空気量算出手段Ａ１、上流側目標空燃比設定手段Ａ２、及び基本燃料噴射量算出手段Ａ３を利用して、基本燃料噴射量Fbaseを求める。
【００６５】
<燃料噴射量の算出>
先ず、サブフィードバック制御用燃料噴射量算出手段Ａ４は、基本燃料噴射量算出手段Ａ３により求められた基本燃料噴射量Fbaseに後述するＰＩＤコントローラＡ９により求められるサブフィードバック制御係数（サブフィードバック制御量）KFiを乗算することでサブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesbを求める。
【００６６】
燃料噴射量算出手段Ａ５は、前記サブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesbに後述する正規メインフィードバック制御量DFiを加えることで、下記(1)式に基いて（最終）燃料噴射量Fiを求める。本装置は、このようにして、サブフィードバック制御用燃料噴射量算出手段Ａ４、及び燃料噴射量算出手段Ａ５により基本燃料噴射量Fbaseを正規メインフィードバック制御量DFiとサブフィードバック制御係数KFiとに基づいて補正することにより得られる燃料噴射量Fiの燃料を今回の吸気行程を迎える気筒に対してインジェクタ３９により噴射する。
【００６７】
Fi＝Fbasesb＋DFi  ・・・(1)
【００６８】
<サブフィードバック制御量の算出>
先ず、下流側目標値設定手段Ａ６は、上述した上流側目標空燃比設定手段Ａ２と同様、内燃機関１０の運転状態であるエンジン回転速度NE、及びスロットル弁開度TA等に基いて下流側目標空燃比に対応する下流側目標値（所定の下流側目標値）Voxsrefを決定する。この下流側目標値Voxsrefは、例えば、内燃機関１０の暖機終了後においては、特殊な場合を除き理論空燃比に対応する値である０．５（Ｖ）に設定されている（図４を参照。）。また、本例では、下流側目標値Voxsrefは、同下流側目標値Voxsrefに対応する下流側目標空燃比が上述した上流側目標空燃比abyfr(k)と常時一致するように設定される。
【００６９】
出力偏差量算出手段Ａ７は、下記(2)式に基いて、下流側目標値設定手段Ａ６により設定されている現時点での下流側目標値Voxsrefから現時点での下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsを減じることにより、出力偏差量DVoxsを求める。
【００７０】
DVoxs＝Voxsref-Voxs  ・・・(2)
【００７１】
ローパスフィルタＡ８は、その特性をラプラス演算子sを用いて表した下記(3)式に示すように、一次のフィルタである。下記(3)式において、τは時定数である。このローパスフィルタＡ８に入力される信号に含まれる各周波数成分の周波数ωと、同周波数ωの成分が同ローパスフィルタＡ８を通過する際のゲインとの関係は図６に示したとおりである。図６に示したように、ローパスフィルタＡ８は、カットオフ周波数（１／τ）＝ωcut
以上の高周波数成分が通過することを実質的に禁止する。
【００７２】
１／（１+τ・s）  ・・・(3)
【００７３】
ローパスフィルタＡ８は、前記出力偏差量算出手段Ａ７により求められた前記出力偏差量DVoxsの値を入力するとともに、上記(3)式に従って同出力偏差量DVoxsの値をローパスフィルタ処理した後の値であるローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを出力する。従って、ローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowは、下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsと所定の下流側目標値Voxsrefとの偏差をローパスフィルタ処理した後の値である。
【００７４】
ＰＩＤコントローラＡ９は、ローパスフィルタＡ８の出力値であるローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを比例・積分・微分処理（ＰＩＤ処理）することで、下記(4)式に基いてサブフィードバック制御量としてのサブフィードバック制御係数KFi（＞０）を求める。
【００７５】
KFi＝(Kp・DVoxslow+Ki・SDVoxslow＋Kd・DDVoxslow)+1  ・・・(4)
【００７６】
上記(4)式において、Kpは予め設定された比例ゲイン（比例定数）、Kiは予め設定された積分ゲイン（積分定数）、Kdは予め設定された微分ゲイン（微分定数）である。また、SDVoxslowはローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの時間積分値であり、DDVoxslowはローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの時間微分値である。
【００７７】
このようにして、本装置は、下流側目標値Voxsrefと下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsとの偏差である出力偏差量DVoxs（実際には、ローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslow）に基づいて、サブフィードバック制御係数KFiを求め、前記基本燃料噴射量Fbaseに同サブフィードバック制御係数KFiを乗算することで、後述するメインフィードバック制御による(前記正規メインフィードバック制御量DFiによる)基本燃料噴射量Fbaseの補正とは独立に同基本燃料噴射量Fbaseを補正する。
【００７８】
例えば、機関の平均的な空燃比がリーンであるために下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsが理論空燃比よりもリーンである空燃比に対応した値を示すと、出力偏差量算出手段Ａ７により求められる出力偏差量DVoxsが正の値となるので（図４を参照。）、ＰＩＤコントローラＡ９にて求められるサブフィードバック制御係数KFiは「１」より大きい値となる。これにより、サブフィードバック制御用燃料噴射量算出手段Ａ４にて求められるサブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesb、従って、燃料噴射量算出手段Ａ５にて求められる（最終）燃料噴射量Fiは基本燃料噴射量Fbaseよりも大きくなって、機関の空燃比がリッチとなるように制御される。
【００７９】
反対に、機関の平均的な空燃比がリッチであるために下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsが理論空燃比よりもリッチである空燃比に対応した値を示すと、出力偏差量算出手段Ａ７により求められる出力偏差量DVoxsが負の値となるので、ＰＩＤコントローラＡ９にて求められるサブフィードバック制御係数KFiは「１」より小さい値（、且つ「０」より大きい値）となる。これにより、サブフィードバック制御用燃料噴射量算出手段Ａ４にて求められるサブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesb、従って、燃料噴射量算出手段Ａ５にて求められる（最終）燃料噴射量Fiは基本燃料噴射量Fbaseよりも小さくなって、機関の空燃比がリーンとなるように制御される。
【００８０】
また、ＰＩＤコントローラＡ９は積分項Ki・SDVoxslowを含んでいるので、定常状態では出力偏差量DVoxsがゼロになることが保証される。換言すれば、下流側目標値Voxsrefと下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsとの定常偏差がゼロになる。また、定常状態では、出力偏差量DVoxsがゼロになることで比例項Kp・DVoxslow、微分項Kd・DDVoxslowが共にゼロとなるから、サブフィードバック制御係数KFiは積分項Ki・SDVoxslowの値に「１」を加えた値となる。この値は、下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの偏差の時間積分値に基づく値である。ＰＩＤコントローラＡ９においてかかる積分処理が実行されることにより、前記インジェクタ３９の誤差（指示燃料噴射量である燃料噴射量Fiと実際の燃料噴射量の差）、エアフローメータ６１の誤差（吸入空気流量計測値Ｇａと実際の吸入空気流量の差）が補償され、且つ、定常状態において第１触媒５３の下流の空燃比（従って、機関の空燃比）が前記下流側目標値Voxsrefに対応する下流側目標空燃比（即ち、理論空燃比）に収束する。以上、サブフィードバック制御用燃料噴射量算出手段Ａ４、下流側目標値設定手段Ａ６、出力偏差量算出手段Ａ７、ローパスフィルタＡ８、及びＰＩＤコントローラＡ９がサブフィードバック制御手段に相当する。
【００８１】
<メインフィードバック制御>
先に説明したように、第１触媒５３は上記酸素吸蔵機能を有している。従って、第１触媒５３の上流の排ガスの空燃比の変動における比較的周波数の高い（例えば、前記カットオフ周波数ωcut以上の）高周波数成分、及び比較的周波数が低くて（例えば、前記カットオフ周波数ωcut以下であって）振幅（理論空燃比からの偏移量）が比較的小さい低周波数成分は第１触媒５３が有する酸素吸蔵機能により完全に吸収されることにより第１触媒５３の下流の排ガスの空燃比の変動として現れることはない。従って、例えば、内燃機関１０が過渡運転状態にあって排ガスの空燃比が前記カットオフ周波数ωcut以上の高周波数で大きく変動するような場合、同空燃比の変動が下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsに現れないから、同カットオフ周波数ωcut以上の空燃比の変動に対する空燃比制御（即ち、過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償）はサブフィードバック制御手段により実行することができない。従って、過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償を確実に行うためには、上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsに基づいた空燃比制御であるメインフィードバック制御を行う必要がある。
【００８２】
一方、第１触媒５３の上流の排ガスの空燃比の変動における比較的周波数が低くて（例えば、前記カットオフ周波数ωcut以下であって）振幅が比較的大きい低周波数成分は第１触媒５３の酸素吸蔵機能では完全には吸収されず、少し遅れて第１触媒５３の下流の排ガスの空燃比の変動として現れる。この結果、上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsと下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsとが理論空燃比に対して互いに逆方向に偏移した空燃比を示す値となる場合が存在する。従って、この場合、メインフィードバック制御（後述する正規メインフィードバック制御量DFi）に基づく機関の空燃比制御とサブフィードバック制御（従って、前記サブフィードバック制御係数KFi）に基づく機関の空燃比制御とを同時に行うと、２つの空燃比制御が互いに干渉することになるので良好な機関の空燃比制御を行うことができない。
【００８３】
以上のことから、上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsの変動における各周波数成分のうち第１触媒５３の下流の空燃比の変動として現れ得る程度の周波数成分である所定の周波数（本例では、カットオフ周波数ωcut）以下の低周波数成分をカットした後の同上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsをメインフィードバック制御に使用すれば、前記機関の空燃比制御の干渉が発生することを回避することができるとともに、過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償を確実に行うことができる。
【００８４】
そこで、本装置は、前述の図５に示したように、Ａ１０〜Ａ１７の各手段等を含んで構成されている。以下、図５を参照しながら各手段について説明していく。
【００８５】
<メインフィードバック制御量の算出>
先ず、テーブル変換手段Ａ１０は、上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsと、先に説明した図３に示した上流側空燃比センサ出力値vabyfsと空燃比Ａ／Ｆとの関係を規定したテーブルとに基づいて、上流側空燃比センサ６６が検出する現時点における検出空燃比abyfsを求める。
【００８６】
筒内吸入空気量遅延手段Ａ１１は、筒内吸入空気量算出手段Ａ１により吸気行程毎に求められＲＡＭ７３に記憶されている筒内吸入空気量Mcのうち、現時点からＮストローク（Ｎ回の吸気行程）前に吸気行程を迎えた気筒の筒内吸入空気量McをＲＡＭ７３から読み出し、これを筒内吸入空気量Mc(k-N)として設定する。
【００８７】
筒内燃料供給量算出手段Ａ１２は、筒内吸入空気量遅延手段Ａ１１により求められた現時点からＮストローク前の筒内吸入空気量Mc(k-N)をテーブル変換手段Ａ１０により求められた現時点における検出空燃比abyfsで除することで、現時点からＮストローク前の実際の筒内燃料供給量Fc(k-N)を求める。ここで、前記値Ｎは、内燃機関１０の排気量、及び燃料室２５から上流側空燃比センサ６６までの距離等により異なる値である。
【００８８】
このように、現時点からＮストローク前の実際の筒内燃料供給量Fc(k-N)を求めるために、現時点からＮストローク前の筒内吸入吸気量Mc(k-N)を現時点における検出空燃比abyfsで除するのは、燃焼室２５内で燃料された混合気が上流側空燃比センサ６６に到達するまでには、Ｎストロークに相当する時間Ｌを要しているからである。
【００８９】
目標筒内燃料供給量遅延手段Ａ１３は、基本燃料噴射量算出手段Ａ３により吸気行程毎に求められＲＡＭ７３に記憶されている目標筒内燃料供給量Fcrのうち、現時点からＮストローク前の目標筒内燃料供給量FcrをＲＡＭ７３から読み出し、これを目標筒内燃料供給量Fcr(k-N)として設定する。
【００９０】
筒内燃料供給量偏差算出手段Ａ１４は、下記(5)式に基づいて、目標筒内燃料供給量遅延手段Ａ１３により設定された現時点からＮストローク前の目標筒内燃料供給量Fcr(k-N)から筒内燃料供給量算出手段Ａ１２により求められた現時点からＮストローク前の実際の筒内燃料供給量Fc(k-N)を減じることにより、筒内燃料供給量偏差DFcを求める。この筒内燃料供給量偏差DFcは、Ｎストローク前の時点で筒内に供給された燃料の過不足分を表す量であって、上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsと上流側目標値（上流側目標空燃比abyfrが理論空燃比のときは図３に示すvstoich）との偏差に基づく値である。
【００９１】
DFc＝Fcr(k-N)-Fc(k-N)  ・・・(5)
【００９２】
ハイパスフィルタＡ１５は、その特性をラプラス演算子sを用いて表した下記(6)式に示すように、一次のフィルタである。下記(6)式において、τは上記ローパスフィルタＡ８の時定数τと同一の時定数である。このハイパスフィルタＡ１５に入力される信号に含まれる各周波数成分の周波数ωと、同周波数ωの成分が同ハイパスフィルタＡ１５を通過する際のゲインとの関係は図６に示したとおりである。図６に示したように、ハイパスフィルタＡ１５は、カットオフ周波数（１／τ）＝ωcut
以下の低周波数成分が通過することを実質的に禁止する。
【００９３】
１−１／（１+τ・s）  ・・・(6)
【００９４】
ハイパスフィルタＡ１５は、前記筒内燃料供給量偏差算出手段Ａ１４により求められた前記筒内燃料供給量偏差DFcの値を入力するとともに、上記(6)式に従って同前記筒内燃料供給量偏差DFcの値をハイパスフィルタ処理した後の値であるハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差DFchiを出力する。従って、ハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差DFchiは、上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsと上流側目標値との偏差に基づく値をハイパスフィルタ処理した後の値である。
【００９５】
ＰＩコントローラＡ１６は、ハイパスフィルタＡ１５の出力値であるハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差DFchiを比例・積分処理（ＰＩ処理）することで、下記(7)式に基いてＮストローク前の燃料供給量の過不足（におけるカットオフ周波数ωcut以上の高周波数成分のみの過不足）を補償するための（正負の値を採り得る）メインフィードバック制御量DFihiを求める。
【００９６】
DFihi＝(Gphi・DFchi+Gihi・SDFchi)・KFB  ・・・(7)
【００９７】
上記(7)式において、Gphiは予め設定された比例ゲイン（比例定数）、Gihiは予め設定された積分ゲイン（積分定数）である。SDFchiはハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差DFchiの時間積分値である。また、係数KFBは、エンジン回転速度NE、及び筒内吸入空気量Mc等により可変とすることが好適であるが、本例では「１」としている。
【００９８】
正規メインフィードバック制御量算出手段Ａ１７は、前記メインフィードバック制御量DFihiに後述する積分処理メインフィードバック制御量DFidzを加えることで、下記(8)式に基づいて正規メインフィードバック制御量DFiを求める。この正規メインフィードバック制御量DFiは、先に述べたように燃料噴射量算出手段Ａ５により最終燃料噴射量Fiを求める際に使用される。
【００９９】
DFi＝DFihi＋DFidz  ・・・(8)
【０１００】
このようにして、本装置は、メインフィードバック制御回路とサブフィードバック制御回路とを内燃機関１０に対して並列に接続している。そして、本装置は、上流側目標空燃比abyfrに対応する上流側目標値と上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsとの偏差に基づく値をハイパスフィルタ処理した後の値であるハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差DFchiに基づいて、正規メインフィードバック制御量DFiを求め、前記サブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesbに正規メインフィードバック制御量DFiを加えることで、上述したサブフィードバック制御による(前記サブフィードバック制御係数KFiによる)基本燃料噴射量Fbaseの補正とは独立に同基本燃料噴射量Fbaseを補正する。
【０１０１】
例えば、機関の空燃比が急変してリーンとなると、テーブル変換手段Ａ１０にて求められる検出空燃比abyfsは上流側目標空燃比設定手段Ａ２により設定されている上流側目標空燃比abyfrよりもリーンな値（より大きな値）として求められる。このため、筒内燃料供給量算出手段Ａ１２にて求められる実際の筒内燃料供給量Fc(k-N)は目標筒内燃料供給量遅延手段Ａ１３にて求められる目標筒内燃料供給量Fcr(k-N)よりも小さい値となり、筒内燃料供給量偏差DFcは大きい正の値として求められる。また、機関の空燃比の急変によりこの筒内燃料供給量偏差DFcを示す信号には前記カットオフ周波数ωcut以上の高周波数成分が存在するから、ハイパスフィルタＡ１５を通過した後のハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差DFchiも大きい正の値となる。従って、メインフィードバック制御量DFihi、従って、正規メインフィードバック制御量DFiが大きい正の値となる。これにより、燃料噴射量算出手段Ａ５にて求められる燃料噴射量Fiは、基本燃料噴射量Fbaseよりも大きくなって、機関の空燃比がリッチとなるように制御される。
【０１０２】
反対に、機関の空燃比が急変してリッチとなると、検出空燃比abyfsは上流側目標空燃比abyfrよりもリッチな値（より小さな値）として求められる。このため、実際の筒内燃料供給量Fc(k-N)は目標筒内燃料供給量Fcr(k-N)よりも大きい値となり、筒内燃料供給量偏差DFcは負の値として求められる。また、機関の空燃比の急変によりこの筒内燃料供給量偏差DFcを示す信号には前記カットオフ周波数ωcut以上の高周波数成分が存在するから、ハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差DFchiも負の値となる。従って、メインフィードバック制御量DFihi、従って、正規メインフィードバック制御量DFiが負の値となる。これにより、燃料噴射量Fiは、基本燃料噴射量Fbaseよりも小さくなって、機関の空燃比がリーンとなるように制御される。以上、燃料噴射量算出手段Ａ５、テーブル変換手段Ａ１０、筒内吸入空気量遅延手段Ａ１１、筒内燃料供給量算出手段Ａ１２、目標筒内燃料供給量遅延手段Ａ１３、筒内燃料供給量偏差算出手段Ａ１４、ハイパスフィルタＡ１５、ＰＩコントローラＡ１６、及び正規メインフィードバック制御量算出手段Ａ１７はメインフィードバック制御手段の一部に相当する。
【０１０３】
このようにして、第１触媒５３の下流の空燃比の変動として現れ得る程度のカットオフ周波数ωcut以下の空燃比の変動に対する実質的な空燃比制御はサブフィードバック制御手段により確実に行われ得るとともに、同カットオフ周波数ωcut以下の低周波数成分はハイパスフィルタＡ１５を通過し得ずＰＩコントローラＡ１６に入力されないから前述した機関の空燃比制御の干渉が発生することを回避できる。また、機関の空燃比の変動（従って、上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsの変動）における前記カットオフ周波数ωcut以上の高周波数成分はハイパスフィルタＡ１５を通過するから、過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償はメインフィードバック制御手段により迅速、且つ確実に行われ得る。
【０１０４】
<Ｉコントローラの追加>
先に説明したように、前記ＰＩＤコントローラＡ９において積分処理が実行されることにより、サブフィードバック制御において前記インジェクタ３９の誤差、エアフローメータ６１の誤差等が補償され得る。しかしながら、上述した第１触媒５３の酸素吸蔵機能の影響により機関の空燃比の変化は少し遅れて同第１触媒５３の下流の排ガスの空燃比の変化として現れるから、前記インジェクタ３９の誤差等が急に増大する場合等においては、サブフィードバック制御のみでは同インジェクタ３９の誤差等を直ちに補償することができず、その結果、一時的にエミッションの排出量が増大する場合が発生するという問題がある。
【０１０５】
従って、前記酸素吸蔵機能による遅れの影響がないメインフィードバック制御においても前記インジェクタ３９の誤差等を直ちに補償できるように構成することが必要である。しかしながら、ハイパスフィルタ処理は微分処理（Ｄ処理）と同等の機能を達成する処理であるから、ハイパスフィルタＡ１５通過後の値がＰＩコントローラＡ１６の入力値とされている前記メインフィードバック制御回路においては、実質的に積分処理が実行され得ない。
【０１０６】
よって、前記メインフィードバック制御回路において、ＰＩコントローラＡ１６と並列に、ハイパスフィルタＡ１５通過前の値である前記筒内燃料供給量偏差DFcの値を入力値とする積分処理専用のＩコントローラを配置することが考えられる。ところが、前記筒内燃料供給量偏差DFcの値そのものを前記Ｉコントローラに入力するように構成すると、前述した機関の空燃比制御の干渉の問題が再び発生する。
【０１０７】
しかしながら、機関の空燃比が理論空燃比から大きく偏移する場合のような前記筒内燃料供給量偏差DFcの値が比較的大きい場合には上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsと下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsとが共に理論空燃比に対して同一方向に偏移した空燃比を示す値となる可能性が高いことから、このような場合、前記機関の空燃比制御の干渉の問題は発生する可能性が低い。
【０１０８】
以上の知見に基づき、本装置は、先の図５に示したように、Ａ１８、及びＡ１９の各手段を含んで構成されている。以下、図５を参照しながら各手段について説明していく。
【０１０９】
先ず、不感帯設定手段Ａ１８は、前記筒内燃料供給量偏差DFcの値を入力し、図５に示したように、同筒内燃料供給量偏差DFcの値の絶対値が正の所定値ｄ以下のとき（「０」を含む所定の範囲内のとき）、出力値である不感帯処理後筒内燃料供給量偏差DFcdzの値を「０」とする。他方、不感帯設定手段Ａ１８は、前記筒内燃料供給量偏差DFcの値が前記値ｄ以上のとき（前記所定の範囲外のとき）、同筒内燃料供給量偏差DFcの値が同値ｄから増大するにつれて前記不感帯処理後筒内燃料供給量偏差DFcdzの値を「０」から増大する値に設定するとともに、同筒内燃料供給量偏差DFcの値が値(-ｄ)以下のとき（前記所定の範囲外のとき）、同筒内燃料供給量偏差DFcの値が同値(-ｄ)から減少するにつれて前記不感帯処理後筒内燃料供給量偏差DFcdzの値を「０」から減少する値に設定する。
【０１１０】
ＩコントローラＡ１９は、不感帯設定手段Ａ１８の出力値である不感帯処理後筒内燃料供給量偏差DFcdzの値を積分処理（Ｉ処理）することで、下記(9)式に基いて積分処理メインフィードバック制御量DFidzを求める。下記(9)式において、Gidzは予め設定された積分ゲイン（積分定数）である。SDFcdzは不感帯処理後筒内燃料供給量偏差DFcdzの時間積分値である。
【０１１１】
DFidz＝Gidz・SDFcdz  ・・・(9)
【０１１２】
そして、本装置は、先に説明したように、正規メインフィードバック制御量算出手段Ａ１７により、前記メインフィードバック制御量DFihiに前記積分処理メインフィードバック制御量DFidzを加えることで、前記正規メインフィードバック制御量DFiを求める。以上、不感帯設定手段Ａ１８、及びＩコントローラＡ１９はメインフィードバック制御手段の残りの一部に相当する。即ち、燃料噴射量算出手段Ａ５、テーブル変換手段Ａ１０、筒内吸入空気量遅延手段Ａ１１、筒内燃料供給量算出手段Ａ１２、目標筒内燃料供給量遅延手段Ａ１３、筒内燃料供給量偏差算出手段Ａ１４、ハイパスフィルタＡ１５、ＰＩコントローラＡ１６、正規メインフィードバック制御量算出手段Ａ１７、不感帯設定手段Ａ１８、及びＩコントローラＡ１９は、メインフィードバック制御手段に相当する。
【０１１３】
これにより、メインフィードバック制御においては、前記機関の空燃比制御の干渉の問題が発生する可能性が低い場合（筒内燃料供給量偏差DFcの絶対値が所定値ｄ以上のとき）にのみ、同筒内燃料供給量偏差DFcの値が積分処理され、その処理後の値である積分処理メインフィードバック制御量DFidzの値が直ちに正規メインフィードバック制御量DFiに反映されていく。従って、前記インジェクタ３９の誤差等が急に大きく増大する場合等においてはメインフィードバック制御において同インジェクタ３９の誤差等が直ちに補償され得る。
【０１１４】
一方、サブフィードバック制御においては、前記ローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowが常に積分処理されてサブフィードバック制御係数KFiに確実に反映されていく。従って、前記機関の空燃比制御の干渉の問題が発生する可能性が高い場合（筒内燃料供給量偏差DFcの絶対値が所定値ｄ以下のとき）には、前記機関の空燃比制御の干渉の問題を発生させることなくサブフィードバック制御のみにおいて確実に前記インジェクタ３９の誤差等が補償され得る。以上が、上記のように構成された排気浄化装置を含んだ空燃比制御装置が行う機関の空燃比のフィードバック制御の概要である。
【０１１５】
（実際の作動）
次に、上記空燃比制御装置の実際の作動について説明する。
<空燃比フィードバック制御>
ＣＰＵ７１は、図７にフローチャートにより示した燃料噴射量Fiの計算、及び燃料噴射の指示を行うルーチンを、各気筒のクランク角が各吸気上死点前の所定クランク角度（例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）となる毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、任意の気筒のクランク角度が前記所定クランク角度になると、ＣＰＵ７１はステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、エアフローメータ６１により計測された吸入空気流量Ｇａ、エンジン回転速度NE、及び上流側目標空燃比abyfr(k)に基づいて、機関の空燃比を同上流側目標空燃比abyfr(k)とするための基本燃料噴射量Fbaseを求める。
【０１１６】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ７１０に進み、前記基本燃料噴射量Fbaseに後述するサブフィードバック制御係数KFiを乗じた値であるサブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesbを求め、続くステップ７１５にて、上記(1)式に基づくステップ７１５内に示した式に従って、サブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesbに後述する正規メインフィードバック制御量DFiを加えた値を（最終）燃料噴射量Fiとして設定する。
【０１１７】
次に、ＣＰＵ７１はステップ７２０に進み、同ステップ７２０にて燃料噴射量Fiの燃料を噴射するための指示をインジェクタ３９に対して行った後、ステップ７９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。以上により、メインフィードバック補正、及びサブフィードバック補正された後の燃料噴射量Fiの燃料が吸気行程を迎える気筒に対して噴射される。
【０１１８】
（正規メインフィードバック制御量の計算）
次に、上記メインフィードバック制御において上記正規メインフィードバック制御量DFiを算出する際の作動について説明すると、ＣＰＵ７１は図８にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ８００から処理を開始し、ステップ８０５に進んでメインフィードバック制御条件が成立しているか否かを判定する。このメインフィードバック制御条件は、例えば、機関の冷却水温THWが第１所定温度以上であって、機関の一回転当りの吸入空気量（負荷）が所定値以下であるときに成立する。
【０１１９】
いま、メインフィードバック制御条件が成立しているものとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はステップ８０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１０に進み、現時点の上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsを図３に示したテーブルに基いて変換することにより、現時点における検出空燃比abyfsを求める。
【０１２０】
次に、ＣＰＵ７１はステップ８１５に進み、現時点からＮストローク（Ｎ回の吸気行程）前に吸気行程を迎えた気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量Mc(k-N)を前記求めた検出空燃比abyfsで除することにより、現時点からＮストローク前の実際の筒内燃料供給量Fc(k-N)を求める。
【０１２１】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ８２０に進み、現時点からＮストローク前の筒内吸入空気量Mc(k-N)を現時点からＮストローク前の目標空燃比abyfr(k-N)で除することにより、現時点からＮストローク前の目標筒内燃料供給量Fcr(k-N)を求める。
【０１２２】
そして、ＣＰＵ７１はステップ８２５に進んで、上記(5)式に従って、目標筒内燃料供給量Fcr(k-N)から筒内燃料供給量Fc(k-N)を減じた値を筒内燃料供給量偏差DFcとして設定する。つまり、筒内燃料供給量偏差DFcは、Ｎストローク前の時点で筒内に供給された燃料の過不足分を表す量となる。次に、ＣＰＵ７１はステップ８３０に進み、前記筒内燃料供給量偏差DFcをハイパスフィルタＡ１５によりハイパスフィルタ処理してハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差DFchiを取得する。
【０１２３】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ８３５に進んで、上記(7)式に基づくステップ８３５内に示した式に従ってメインフィードバック制御量DFihiを求め、続くステップ８４０にてその時点におけるハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差DFchiの積分値SDFchiに前記ステップ８３０にて求めたハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差DFchiを加えて、新たなハイパスフィルタ通過後筒内燃料供給量偏差の積分値SDFchiを求める。
【０１２４】
次に、ＣＰＵ７１はステップ８４５に進んで、前記求めた筒内燃料供給量偏差DFcと、不感帯設定手段Ａ１８とに基づいて不感帯処理後筒内燃料供給量偏差DFcdzを取得し、続くステップ８５０にて、上記(9)式に基づくステップ８５０内に示した式に従って積分処理メインフィードバック制御量DFidzを求める。次いで、ＣＰＵ７１はステップ８５５に進んで、その時点における不感帯処理後筒内燃料供給量偏差DFcdzの積分値SDFcdzに前記ステップ８４５にて求めた不感帯処理後筒内燃料供給量偏差DFcdzを加えて、新たな不感帯処理後筒内燃料供給量偏差DFcdzの積分値SDFcdzを求める。
【０１２５】
そして、ＣＰＵ７１はステップ８６０に進んで、ステップ８３５にて求めたメインフィードバック制御量DFihiと、ステップ８５０にて求めた積分処理メインフィードバック制御量DFidzと、上記(8)式に基づくステップ８６０内に示した式とに従って正規メインフィードバック制御量DFiを求め、続くステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１２６】
以上により、正規メインフィードバック制御量DFiが求められ、この正規メインフィードバック制御量DFiが前述した図７のステップ７１５により燃料噴射量Fiに反映されることで上述したメインフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御が実行される。
【０１２７】
一方、ステップ８０５の判定時において、メインフィードバック制御条件が不成立であると、ＣＰＵ７１は同ステップ８０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８６５に進んで正規メインフィードバック制御量DFiの値を「０」に設定し、その後ステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、メインフィードバック制御条件が不成立であるときは、正規メインフィードバック制御量DFiを「０」としてメインフィードバック制御に基づく機関の空燃比の補正を行わない。
【０１２８】
（サブフィードバック制御係数の計算）
次に、上記サブフィードバック制御において上記サブフィードバック制御係数KFiを算出する際の作動について説明すると、ＣＰＵ７１は図９にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ９００から処理を開始し、ステップ９０５に進んでサブフィードバック制御条件が成立しているか否かを判定する。サブフィードバック制御条件は、例えば、前述したステップ８０５でのメインフィードバック制御条件に加え、機関の冷却水温THWが前記第１所定温度よりも高い第２所定温度以上のときに成立する。
【０１２９】
いま、サブフィードバック制御条件が成立しているものとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はステップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１０に進み、上記(2)式に従って、下流側目標値Voxsrefから現時点の下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsを減じることにより、出力偏差量DVoxsを求める。
【０１３０】
次に、ＣＰＵ７１はステップ９１５に進んで、前記出力偏差量DVoxsをローパスフィルタＡ８によりローパスフィルタ処理してローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを取得し、続くステップ９２０にて、下記(10)式に基づきローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの微分値DDVoxslowを求める。
【０１３１】
DDVoxslow＝(DVoxslow-DVoxslow1)/Δt  ・・・(10)
【０１３２】
上記(10)式において、DVoxslow1は前回の本ルーチン実行時において後述するステップ９３５にて設定（更新）されたローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの前回値である。また、Δtは本ルーチンの計算周期（前記所定時間）である。
【０１３３】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ９２５に進み、上記(4)式に従って、サブフィードバック制御係数KFiを求めた後、ステップ９３０に進んで、その時点におけるローパスフィルタ通過後出力偏差量の積分値SDVoxslowに上記ステップ９１５にて求めたローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowを加えて、新たなローパスフィルタ通過後出力偏差量の積分値SDVoxslowを求め、続くステップ９３５にて、上記ステップ９１５にて求めたローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowをローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowの前回値DVoxslow1として設定した後、ステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１３４】
以上により、サブフィードバック制御係KFiが求められ、このサブフィードバック制御係数KFiが前述した図７のステップ７１０により燃料噴射量Fiに反映されることで上述したサブフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御が実行される。
【０１３５】
一方、ステップ９０５の判定時において、サブフィードバック制御条件が不成立であると、ＣＰＵ７１は同ステップ９０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９４０に進んでサブフィードバック制御係数KFiの値を「０」に設定し、その後ステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。このように、サブフィードバック制御条件が不成立であるときは、サブフィードバック制御係数KFiを「０」としてサブフィードバック制御に基づく機関の空燃比の補正を行わない。
【０１３６】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の排気浄化装置の第１実施形態によれば、メインフィードバック制御回路（従って、メインフィードバックコントローラ（ＰＩコントローラＡ１６））とサブフィードバック制御回路（従って、サブフィードバックコントローラ（ＰＩＤコントローラＡ９））とが内燃機関１０に対して並列に接続されている。従って、ＰＩコントローラＡ１６が使用するメインフィードバック制御定数（比例ゲインGphi、及び積分ゲインGihi）とＰＩＤコントローラＡ９が使用するサブフィードバック制御定数（比例ゲインKp、積分ゲインKi、及び微分ゲインKd）のいずれか一方の適合を行うとき他方の値が同いずれか一方の適合に与える影響の程度は少ない。この結果、各フィードバック制御定数の適合を行う際の労力を少なくすることができた。
【０１３７】
また、それぞれが積分処理（Ｉ処理）を行うＰＩコントローラＡ１６とＰＩＤコントローラＡ９とが内燃機関１０に対して並列に配置されている。従って、従来の装置のように所謂２重積分処理が実行されることはなく、この結果、制御の安定性を良好に維持することができた。
【０１３８】
また、メインフィードバック制御においては時定数τのハイパスフィルタＡ１５通過後の信号をＰＩコントローラＡ１６に入力するとともに、サブフィードバック制御においては同ハイパスフィルタＡ１５と同一の時定数τを有するローパスフィルタＡ８通過後の信号をＰＩＤコントローラＡ９に入力している。従って、第１触媒５３の下流の空燃比の変動として現れ得る程度のカットオフ周波数ωcut以下の空燃比の変動に対する実質的な空燃比制御はサブフィードバック制御により確実に行われ、同カットオフ周波数ωcut以上の空燃比の変動に対する空燃比制御（過渡運転状態における空燃比の急変に対する補償）はメインフィードバック制御により迅速、且つ確実に行われ得る。即ち、メインフィードバック制御が対象とする空燃比の変動における周波数帯域とサブフィードバック制御が対象とする空燃比の変動における周波数帯域とが前記カットオフ周波数ωcutを境界として分けられている。この結果、メインフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御とサブフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御とが互いに干渉することを回避することができた。
【０１３９】
また、メインフィードバック制御回路において、ＰＩコントローラＡ１６と並列にＩコントローラＡ１９が配置され、同ＩコントローラＡ１９にはハイパスフィルタＡ１５通過前の筒内燃料供給量偏差DFcを示す信号が不感帯設定手段Ａ１８を介して入力されている。従って、メインフィードバック制御においては、機関の空燃比が理論空燃比から大きく偏移するような場合（即ち、前記機関の空燃比制御の干渉の問題が発生する可能性が低い場合）にのみＩコントローラＡ１９による積分処理が実行されて、その処理後の積分値である積分処理メインフィードバック制御量DFidzが直ちに正規メインフィードバック制御量DFiに反映されていく。従って、前記インジェクタ３９の誤差等が急に大きく増大する場合等においてはメインフィードバック制御において前記インジェクタ３９の誤差等が直ちに補償できた。
【０１４０】
一方、サブフィードバック制御においては、ローパスフィルタ通過後出力偏差量DVoxslowが常に積分処理されてサブフィードバック制御係数KFiに確実に反映されていく。従って、機関の空燃比が理論空燃比近傍で推移するような場合（前記機関の空燃比制御の干渉の問題が発生する可能性が高い場合）には、前記機関の空燃比制御の干渉の問題を発生させることなくサブフィードバック制御のみにおいて確実に前記インジェクタ３９の誤差等が補償できた。
【０１４１】
（第１実施形態の変形例）
次に、上記第１実施形態の変形例に係る排気浄化装置について説明する。この変形例は、機能ブロック図である図１０に示すように、前記筒内燃料供給量偏差DFcの代わりに上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsを直接ハイパスフィルタＡ１５に入力する点においてのみ、上記第１実施形態と異なる。即ち、上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsをそのままハイパスフィルタ処理した後の値に基づいて正規メインフィードバック制御量DFiが算出される。以下、係る相違点を中心として説明する。
【０１４２】
この相違点に基づき、この変形例のＣＰＵ７１は図８に示したルーチンに代えて正規メインフィードバック制御量DFiを算出するための図１１にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に実行する。図１１において、図８に示したステップと同一のステップには同一の符号を付している。即ち、図１１のルーチンは、ステップ１１３０において前記筒内燃料供給量偏差DFcを上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsに変更した点においてのみ、図８のルーチンと異なる。また、ＰＩコントローラＡ１６に入力される信号の物理量（次元）の相違に基づき、実際には、図１１のステップ８３５における比例ゲインGphi及び積分ゲインGihiと、図８のステップ８３５における比例ゲインGphi及び積分ゲインGihiとはそれぞれ異なる値となっている。図１１のルーチンのその他のステップについての詳細な説明は省略する。
【０１４３】
上記第１実施形態においてハイパスフィルタＡ１５に入力される筒内燃料供給量偏差DFcは、上流側目標空燃比abyfrを筒内燃料量に換算した値である目標筒内燃料供給量Fcr(k-N)から、上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsを図３に示すテーブルにより変換した結果得られる検出空燃比abyfsを筒内燃料量に換算した値である実際の筒内燃料供給量Fc(k-N)を減じた値である。従って、筒内燃料供給量偏差DFcを示す信号は、上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsを示す信号と、変動の中心値及び振幅が異なる一方で同じタイミングで増減する波形を有する信号となる。
【０１４４】
よって、ハイパスフィルタＡ１５を通過した後の前記カットオフ周波数ωcut以上の高周波数成分からなる筒内燃料供給量偏差DFcを示す信号も、ハイパスフィルタＡ１５を通過した後の同カットオフ周波数ωcut以上の高周波数成分からなる上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsを示す信号と、振幅のみが異なる同じタイミングで増減する波形を有する信号となる。この結果、ＰＩコントローラＡ１６における比例ゲインGphi及び積分ゲインGihiを前記振幅の相違量に応じて調整することにより、かかる第１実施形態の変形例においても、上記第１実施形態と全く同一の作用・効果が得られる。
【０１４５】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る排気浄化装置について説明する。この第２実施形態は、機能ブロック図である図１２に示すように、ハイパスフィルタＡ１５及びローパスフィルタＡ８を備えていない点、不感帯設定手段Ａ１８及びＩコントローラＡ１９を備えていない点（従って、正規メインフィードバック制御量算出手段Ａ１７が存在せず、ＰＩコントローラＡ１６の出力がそのまま正規メインフィードバック制御量DFiとなる点）、筒内燃料供給量偏差DFcを算出する際に目標筒内燃料供給量Fcrの代わりにサブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesbを使用する点においてのみ、上記第１実施形態と異なる。以下、係る相違点を中心として説明する。
【０１４６】
この相違点に基づき、この第２実施形態のＣＰＵ７１は図８、及び図９に示したルーチンに代えて、正規メインフィードバック制御量DFiを算出するための図１３にフローチャートにより示したルーチン、及びサブフィードバック制御係数KFiを算出するための図１４にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎にそれぞれ実行する。
【０１４７】
従って、第２実施形態のＣＰＵ７１は、所定のタイミングになると、図１３のルーチンのステップ１３００から処理を開始し、ステップ１３０５に進んで図８のステップ８０５のものと同一のメインフィードバック制御条件が成立しているか否かを判定し、同メインフィードバック制御条件が成立しているものとすると、続くステップ１３１０にて、ステップ８１０と同様に現時点における検出空燃比abyfsを求め、続くステップ１３１５にて、ステップ８１５と同様に現時点からＮストローク前の実際の筒内燃料供給量Fc(k-N)を求める。
【０１４８】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１３２０に進み、図７のステップ７１０にて計算されて各気筒の吸気行程に対応されながらＲＡＭ７３に逐次記憶されているサブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesbにおける現時点から前記Ｎストローク前のサブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesb(k-N)を選択し、同サブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesb(k-N)から筒内燃料供給量Fc(k-N)を減じた値を筒内燃料供給量偏差DFcとして設定する。
【０１４９】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１３２５に進んで、上記(7)式に類似するステップ１３２５内に示した式に従ってメインフィードバック制御量DFiを求め、続くステップ１３３０にてその時点における筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFcに前記ステップ１３２０にて求めた筒内燃料供給量偏差DFcを加えて、新たな筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcを求めた後、ステップ１３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。なお、ステップ１３２５におけるGpは予め設定された比例ゲイン（比例定数）、Giは予め設定された積分ゲイン（積分定数）である。
【０１５０】
以上により、正規メインフィードバック制御量DFiが求められ、この正規メインフィードバック制御量DFiが前述した図７のステップ７１５により燃料噴射量Fiに反映されることで上述したメインフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御が実行される。
【０１５１】
また、第２実施形態のＣＰＵ７１は、所定のタイミングになると、図１４のルーチンのステップ１４００から処理を開始し、ステップ１４０５に進んで図９のステップ９０５のものと同一のサブフィードバック制御条件が成立しているか否かを判定し、同サブフィードバック制御条件が成立しているものとすると、続くステップ１４１０に進み、ステップ９１０と同様に出力偏差量DVoxsを求める。
【０１５２】
次に、ＣＰＵ７１はステップ１４１５に進んで、下記(11)式に基づき前記出力偏差量DVoxsの微分値DDVoxsを求める。
【０１５３】
DDVoxs＝(DVoxs-DVoxs1)/Δt  ・・・(11)
【０１５４】
上記(11)式において、DVoxs1は前回の本ルーチン実行時において後述するステップ１４３０にて設定（更新）された出力偏差量DVoxsの前回値である。また、Δtは本ルーチンの計算周期（前記所定時間）である。
【０１５５】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１４２０に進み、上記(4)式に類似するステップ１４２０内に示した式に従って、サブフィードバック制御係数KFiを求めた後、ステップ１４２５に進んで、その時点における出力偏差量の積分値SDVoxsに上記ステップ１４１０にて求めた出力偏差量DVoxsを加えて、新たな出力偏差量の積分値SDVoxsを求め、続くステップ１４３０にて、上記ステップ１４１０にて求めた出力偏差量DVoxsを出力偏差量DVoxsの前回値DVoxs1として設定した後、ステップ１４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１５６】
以上により、サブフィードバック制御係KFiが求められ、このサブフィードバック制御係数KFiが前述した図７のステップ７１０により燃料噴射量Fiに反映されることで上述したサブフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御が実行される。
【０１５７】
以上、説明した第２実施形態においては、筒内燃料供給量偏差DFcを算出する際、筒内吸入空気量Mcを上流側目標空燃比abyfrで除した値である目標筒内燃料供給量Fcrの代わりに、同目標筒内燃料供給量Fcr（＝Fbase）にサブフィードバック制御係数KFiを乗じた値であるサブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesbが使用されている。これは、上流側目標空燃比abyfr（従って、上流側目標値（上流側空燃比センサ６６の出力の目標値））がサブフィードバック制御係数KFiに応じて変更されていることを実質的に意味している。また、この結果、メインフィードバックコントローラ（ＰＩコントローラ）Ａ１６とサブフィードバックコントローラ（ＰＩＤコントローラ）Ａ９とが、並列のみならず直列に接続されることになる。
【０１５８】
しかしながら、この第２実施形態においては、メインフィードバック制御において筒内燃料供給量偏差DFcを算出する際に使用されるサブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesbと実際の筒内燃料供給量Fcとは、サブフィードバック制御係数KFiが「１」よりも大きいとき（即ち、燃料噴射量Fiが増量される制御が行われるとき）、共に大きくなるように制御される一方で、サブフィードバック制御係数KFiが「１」よりも小さい（且つ、「０」よりも大きい）とき（即ち、燃料噴射量Fiが減量される制御が行われるとき）、共に小さくなるように制御される。換言すれば、筒内燃料供給量偏差DFcを算出する際、サブフィードバック制御用燃料噴射量Fbasesbから実際の筒内燃料供給量Fcを減じることでサブフィードバック制御係数KFiによる効果が相殺される。
【０１５９】
以上のことから、第２実施形態は、ＰＩコントローラＡ１６とＰＩＤコントローラＡ９とが互いに直列に接続されているにも係わらず、所謂２重積分処理が実行される構成とはなっていない。従って、制御の安定性を良好に維持することができた。
【０１６０】
また、前述のごとく、筒内燃料供給量偏差DFcを算出する際にサブフィードバック制御係数KFiによる効果が相殺されるから、第２実施形態は、サブフィードバック制御係数KFiの値に応じてメインフィードバック制御量DFiが直接変更せしめられる構成とはなっていない。従って、ＰＩコントローラＡ１６が使用するメインフィードバック制御定数（比例ゲインGp、及び積分ゲインGi）とＰＩＤコントローラＡ９が使用するサブフィードバック制御定数（比例ゲインKp、積分ゲインKi、及び微分ゲインKd）のいずれか一方の適合を行うとき他方の値が同いずれか一方の適合に与える影響の程度は少ない。この結果、各フィードバック制御定数の適合を行う際の労力を少なくすることができた。
【０１６１】
また、上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsと下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsとが理論空燃比に対して互いに逆方向に偏移した空燃比を示す値となっている場合においても、前述のごとく、上流側目標空燃比abyfr（従って、上流側目標値（上流側空燃比センサ６６の出力の目標値））がサブフィードバック制御係数KFiに応じて変更されるので、サブフィードバック制御係数KFiに基づく燃料噴射量Fiの補正の方向とメインフィードバック制御量DFiに基づく同燃料噴射量Fiの補正の方向とが互いに逆になる可能性が低くなる。換言すれば、メインフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御とサブフィードバック制御に基づく機関の空燃比制御とが互いに干渉することを、ハイパスフィルタ、ローパスフィードバック等のフィルタを用いることなく防止することができた。
【０１６２】
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態においては、筒内燃料供給量偏差DFcを目標筒内燃料供給量Fcrと実際の筒内燃料供給量Fcとの偏差に基づいて計算しているが、上流側目標空燃比abyfrと上流側空燃比センサ６６による検出空燃比abyfsとの偏差に基づいて計算してもよい。また、上流側空燃比センサ６６の出力の目標値である上流側目標値を設定することにより、同上流側目標値と同上流側空燃比センサ６６の出力値vabyfsとの偏差に基づいて筒内燃料供給量偏差DFcを計算してもよい。
【０１６３】
また、上記各実施形態においては、正負の値を採りえる正規メインフィードバック制御量DFiを基本燃料噴射量Fbaseに加算することによりメインフィードバック制御を実行しているが、同正規メインフィードバック制御量DFiに相当するメインフィードバック制御係数（＞０）を設定し、同基本燃料噴射量Fbaseに同メインフィードバック制御係数を乗算することによりメインフィードバック制御を実行してもよい。同様に、上記各実施形態においては、サブフィードバック制御係数KFiを基本燃料噴射量Fbaseに乗算することによりサブフィードバック制御を実行しているが、同サブフィードバック制御係数KFiに相当する正負の値を採りえるサブフィードバック制御量を設定し、同基本燃料噴射量Fbaseに同サブフィードバック制御量を加算することによりサブフィードバック制御を実行してもよい。
【０１６４】
また、上記第１実施形態及びその変形例においては、下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsと下流側目標値Voxsrefとの偏差DVoxsをローパスフィルタ処理した後の値DVoxslowに基づいてサブフィードバック制御係数KFiを算出しているが、同下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsをローパスフィルタ処理した後の値と同下流側目標値Voxsrefとの偏差に基づく値に基づいて同サブフィードバック制御係数KFiを算出するように構成してもよい。
【０１６５】
また、上記第１実施形態及びその変形例においては、ハイパスフィルタＡ１５及びローパスフィルタＡ８として、共に１次フィルタを使用しているが、メインフィードバック制御が対象とする空燃比の変動における周波数帯域とサブフィードバック制御が対象とする空燃比の変動における周波数帯域とをさらに明白に分ける必要がある場合、これらのフィルタとして２次以上のフィルタを使用してもよい。
【０１６６】
また、上記第１実施形態及びその変形例においては、ハイパスフィルタＡ１５、及びローパスフィルタＡ８の少なくとも一つを省略してもよい。ハイパスフィルタＡ１５を省略する場合、ＰＩコントローラＡ１６により筒内燃料供給量偏差DFcの値の積分処理が行われることになるので、不感帯設定手段Ａ１８、及びＩコントローラＡ１９を共に省略する必要がある。
【０１６７】
また、上記第１実施形態及びその変形例においては、ハイパスフィルタＡ１５、及びローパスフィルタＡ８のカットオフ周波数ωcutは予め与えられた一定値であったが、図１５に示すように、同カットオフ周波数ωcutを排ガスの単位時間あたりの流量mex（排ガスの流速）に応じて変更するように構成することが好ましい。先に説明したように、第１触媒５３の下流側に現れる空燃比変動の周波数は、排気通路内を流れる排ガスの単位時間あたりの流量mexが大きくなるほど高くなり得るからである。
【０１６８】
この排ガス流量mexは、エンジン回転速度NE、及び機関の負荷KL（前記一吸気行程あたりの筒内吸入空気量Mc(k)に応じた値）と相関があり、エンジン回転速度NE、及び機関の負荷KLの何れが増大しても増大する。従って、この場合、例えば、エンジン回転速度NE、及び機関の負荷KLと、設定すべき最適なカットオフ周波数ωcutとの関係を規定する図１６に示すテーブル（マップ）を予め実験等により求めておく。そして、図８のステップ８３０にて前記筒内燃料供給量偏差DFcをハイパスフィルタ処理する際、図９のステップ９１５にて前記出力偏差量DVoxsをローパスフィルタ処理する際、或いは、図１１のステップ１１３０にて上流側空燃比センサの出力値vabyfsをハイパスフィルタ処理する際、現時点でのエンジン回転速度NEと、現時点での最新の機関の負荷KLと、上記テーブルとに基づいて上記最適なカットオフ周波数ωcutを逐次求め、ハイパスフィルタＡ１５、及びローパスフィルタＡ８のカットオフ周波数ωcutを同求めた最適なカットオフ周波数ωcutに逐次変更するように構成するとよい。また、この場合、ハイパスフィルタＡ１５のカットオフ周波数とローパスフィルタＡ８のカットオフ周波数とは同一の値となっているが、互いに異なる値としてもよい。
【０１６９】
また、上記第１実施形態及びその変形例においては、ハイパスフィルタＡ１５、及びローパスフィルタＡ８のカットオフ周波数ωcutを第１触媒５３の劣化の程度に応じて変更するように構成することが好ましい。先に説明したように、第１触媒５３の下流側に現れる空燃比変動の周波数は、第１触媒５３の劣化の程度が大きくなるほど（例えば、第１触媒５３の最大酸素吸蔵量が小さくなるほど）高くなり得るからである。
【０１７０】
この第１触媒５３の劣化の程度は、例えば、第１触媒５３の最大酸素吸蔵量Cmaxにより表すことができる。従って、この場合、例えば、第１触媒５３の最大酸素吸蔵量Cmaxと、設定すべき最適なカットオフ周波数ωcutとの関係を規定する図１７に示すテーブル（マップ）を予め実験等により求めておく。そして、第１触媒５３の最大酸素吸蔵量Cmaxを所定の周知の手法により所定のタイミングが到来する毎に取得し、図８のステップ８３０にて前記筒内燃料供給量偏差DFcをハイパスフィルタ処理する際、図９のステップ９１５にて前記出力偏差量DVoxsをローパスフィルタ処理する際、或いは、図１１のステップ１１３０にて上流側空燃比センサの出力値vabyfsをハイパスフィルタ処理する際、現時点で取得されている最新の第１触媒５３の最大酸素吸蔵量Cmaxと、上記テーブルとに基づいて上記最適なカットオフ周波数ωcutを逐次求め、ハイパスフィルタＡ１５、及びローパスフィルタＡ８のカットオフ周波数ωcutを同求めた最適なカットオフ周波数ωcutに逐次変更するように構成するとよい。また、この場合、ハイパスフィルタＡ１５のカットオフ周波数とローパスフィルタＡ８のカットオフ周波数とは同一の値となっているが、互いに異なる値としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１】本発明の実施形態に係る空燃比制御装置（排気浄化装置）を適用した内燃機関の概略図である。
【図２】図１に示したエアフローメータの出力電圧と計測された吸入空気流量との関係を示したグラフである。
【図３】図１に示した上流側空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示したグラフである。
【図４】図１に示した下流側空燃比センサの出力電圧と空燃比との関係を示したグラフである。
【図５】図１に示した空燃比制御装置が空燃比フィードバック制御を実行する際の機能ブロック図である。
【図６】図１に示したハイパスフィルタとローパスフィルタの各フィルタに入力される信号に含まれる各周波数成分の周波数と、同周波数の成分がフィルタを通過する際のゲインとの関係を示した図である。
【図７】図１に示したＣＰＵが実行する燃料噴射量計算のためのルーチンを示したフローチャートである。
【図８】図１に示したＣＰＵが実行するメインフィードバック制御量を計算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図９】図１に示したＣＰＵが実行するサブフィードバック制御係数を計算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】本発明の第１実施形態の変形例に係る空燃比制御装置（排気浄化装置）が空燃比フィードバック制御を実行する際の機能ブロック図である。
【図１１】本発明の第１実施形態の変形例に係る排気浄化装置のＣＰＵが実行するメインフィードバック制御量を計算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る空燃比制御装置（排気浄化装置）が空燃比フィードバック制御を実行する際の機能ブロック図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る排気浄化装置のＣＰＵが実行するメインフィードバック制御量を計算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る排気浄化装置のＣＰＵが実行するサブフィードバック制御係数を計算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１５】図６に示したハイパスフィルタとローパスフィルタの周波数―ゲイン特性におけるカットオフ周波数を排ガス流量に応じて変更する際の、各フィルタの周波数−ゲイン特性の変化の様子を示した図である。
【図１６】エンジン回転速度、及び機関の負荷と、設定すべき最適なカットオフ周波数との関係を規定するテーブルをグラフにより表した図である。
【図１７】第１触媒の最大酸素吸蔵量と、設定すべき最適なカットオフ周波数との関係を規定するテーブルをグラフにより表した図である。
【符号の説明】
【０１７２】
１０…内燃機関、２５…燃焼室、３９…インジェクタ、５２…エキゾーストパイプ（排気管）、５３…三元触媒（第１触媒）、５４…三元触媒（第２触媒）、６６…上流側空燃比センサ、６７…下流側空燃比センサ、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ
【図１】
2004257377.tif 000003
【図２】
2004257377.tif 000004
【図３】
2004257377.tif 000005
【図４】
2004257377.tif 000006
【図５】
2004257377.tif 000007
【図６】
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【図７】
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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】
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【図１３】
2004257377.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2004257377.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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