(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に配設された三元触媒である上流側触媒と、前記排気通路であって前記上流側触媒よりも下流位置に配設された三元触媒である下流側触媒と、を有する内燃機関の混合気制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態が第１運転条件を満足しているときに前記内燃機関の燃焼室において燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比に一致するように同燃焼室に供給される燃料の量を同燃焼室に吸入される空気の量に基いて制御する通常運転時混合気制御手段と、
前記内燃機関の運転状態が第２運転条件を満足しているときに前記燃焼室への燃料の供給を停止することによりフューエルカット運転を行うフューエルカット手段と、
前記上流側触媒の触媒床温を取得する上流側触媒床温取得手段と、
前記内燃機関の運転状態が前記第２運転条件を満足している状態から前記第１運転条件を満足する状態へと変化することにより前記燃焼室への燃料の供給を再開する時点から所定期間が経過する時点までのフューエルカット復帰後期間、前記上流側触媒によって浄化され得る未燃ガスの最大の流量である未燃ガス浄化可能最大流量を前記取得された上流側触媒の触媒床温に基づいて推定するとともに、同推定された未燃ガス浄化可能最大流量より多い流量の未燃ガスが同上流側触媒に流入するように前記混合気を制御するフューエルカット復帰時混合気制御手段と、
を備えた内燃機関の混合気制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の混合気制御装置において、
前記フューエルカット復帰時混合気制御手段は、
前記推定された未燃ガス浄化可能最大流量に基いて同未燃ガス浄化可能最大流量より多い流量の未燃ガスを前記上流側触媒に流入させるために必要な混合気を形成する空気の流量及び同混合気に含まれる燃料の量を決定する混合気成分量決定手段と、
前記決定された流量の空気及び前記決定された燃料量の燃料が前記燃焼室に供給されるように前記内燃機関を制御するフューエルカット復帰時内燃機関制御手段と、
を含む内燃機関の混合気制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の混合気制御装置において、
前記フューエルカット復帰時混合気制御手段は、
前記下流側触媒の酸素吸蔵量を推定する下流側触媒酸素吸蔵量推定手段を備え、前記燃料の供給を再開した時点から同推定される下流側触媒酸素吸蔵量が減少して所定値に到達する時点までの期間を前記フューエルカット復帰後期間として設定するように構成された内燃機関の混合気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に配設された上流側触媒と、前記排気通路であって前記上流側触媒よりも下流位置に配設された下流側触媒と、を有する内燃機関の燃焼室に供給される混合気を制御する内燃機関の混合気制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気通路には排気浄化のための触媒（三元触媒）が配設されている。この触媒は、酸素を貯蔵（吸蔵）する酸素吸蔵機能を有する。触媒に吸蔵される酸素量である酸素吸蔵量は、０から最大酸素吸蔵量（触媒が貯蔵し得る最大の酸素量）までの間で変化する。触媒は、酸素を吸蔵する余裕がある場合（酸素吸蔵量が最大酸素吸蔵量となっていない場合）、触媒に流入するＮＯｘを還元して酸素を取り込むことにより同ＮＯｘを浄化する。更に、触媒は、酸素を吸蔵している場合（酸素吸蔵量が０となっていない場合）、触媒に流入する例えばＣＯ等の未燃成分を吸蔵している酸素によって酸化することにより浄化する。このようなことから、触媒に排気浄化を効果的に行わせるためには、酸素吸蔵量を０と最大酸素吸蔵量との間の適切な量（例えば、最大酸素吸蔵量の略半分）に維持しておくことが望ましい。
【０００３】
一方、内燃機関が減速運転状態にて運転される場合等において、燃料の供給を停止するフューエルカット運転が行われる。このとき、触媒には大量の酸素が短時間内に流入するので、酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量に到達する場合が多い。このため、フューエルカット運転を終了して燃料の供給を再開する時点（フューエルカット復帰時点）から暫くの期間、酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量近傍の値となる。従って、そのような期間において触媒に多量のＮＯｘが流入すると、ＮＯｘを十分に浄化することができない。
【０００４】
そこで、従来の内燃機関の制御装置は、フューエルカット復帰後の所定期間において機関に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に維持する。これにより、フューエルカット復帰後に触媒に未燃成分が流入するので、触媒の酸素吸蔵量は迅速に減少する。この結果、フューエルカット復帰後において、酸素吸蔵量が過大となっている期間を短くすることができるので、ＮＯｘを高い効率にて浄化することができる（特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平８−１９３５３７号公報
【０００５】
ところで、内燃機関の排気通路には上流側触媒と下流側触媒との二つの触媒が直列に配設される場合がある。上流側触媒は、排気通路の上流側に配設されていることから高温の排ガスが流入する。更に、排ガスは、先ず、上流側触媒に流入して浄化されることにより熱を発生する。これに対し、下流側触媒に流入する排ガスの温度は上流側触媒に流入する排ガスの温度より低い。加えて、上流側触媒において浄化された成分は下流側触媒において反応せず、発熱しない。従って、機関始動後において、上流側触媒の触媒床温は下流側触媒の触媒床温よりも早く活性化温度に到達する。これにより、上流側触媒は機関始動後から短期間内に排ガスを浄化し始めるので、機関始動直後に発生する排ガスを効果的に浄化することができる。
【０００６】
この上流側触媒の機関始動後における排ガス浄化機能をより有効に発揮させるため、一般に、上流側触媒の熱容量は下流側触媒の熱容量より小さく設定される。このため、上流側触媒による触媒物質の担持量は下流側触媒の担持量よりも少ない。従って、浄化すべき排ガス成分が多量に上流側触媒に流入すると、上流側触媒のみでは排ガスを十分に浄化できない。一方、下流側触媒には多くの触媒物質を担持させておくことができる。従って、下流側触媒は、活性化すれば、上流側触媒により浄化できなかった多量の排ガス成分を浄化することができる。
【発明の開示】
【０００７】
このような内燃機関に上記従来の制御装置を適用した場合、フューエルカット復帰後の所定期間において排ガスに含まれる未燃成分は上流側触媒により浄化されてしまう。このため、フューエルカット復帰後において、下流側触媒の酸素吸蔵量が同下流側触媒の最大酸素吸蔵量近傍の値になっている期間が長くなる。この結果、フューエルカット復帰後において、機関から多量のＮＯｘが排出されると、そのＮＯｘを上流側触媒及び下流側触媒により十分に浄化することができないという問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、フューエルカット復帰後に混合気を適切に制御することにより、下流側触媒の酸素吸蔵量を適当な量へと迅速に変化させ、以って、フューエルカット復帰後におけるＮＯｘの排出量を減少させることが可能な内燃機関の混合気制御装置を提供することにある。
【０００９】
本発明に係る内燃機関の混合気制御装置は、排気通路に配設された三元触媒である上流側触媒と、前記排気通路であって前記上流側触媒よりも下流位置に配設された三元触媒である下流側触媒と、を有する内燃機関に適用され、同内燃機関の燃焼室に供給され同燃焼室にて燃焼される混合気（例えば、混合気量及び空燃比）を制御する装置である。
【００１０】
この混合気制御装置は、前記内燃機関の運転状態が第１運転条件を満足しているときに前記内燃機関の燃焼室において燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比に一致するように同燃焼室に供給される燃料の量を同燃焼室に吸入される空気の量に基いて制御する通常運転時混合気制御手段と、
前記内燃機関の運転状態が第２運転条件を満足しているときに前記燃焼室への燃料の供給を停止することによりフューエルカット運転を行うフューエルカット手段と、
を備えている。
【００１１】
更に、この混合気制御装置は、
前記上流側触媒の触媒床温を取得する上流側触媒床温取得手段と、
前記内燃機関の運転状態が前記第２運転条件を満足している状態から前記第１運転条件を満足する状態へと変化することにより前記燃焼室への燃料の供給を再開する時点から所定期間が経過する時点までのフューエルカット復帰後期間、前記上流側触媒によって浄化され得る未燃ガスの最大の流量である未燃ガス浄化可能最大流量を前記取得された上流側触媒の触媒床温に基づいて推定するとともに、同推定された未燃ガス浄化可能最大流量より多い流量の未燃ガスが同上流側触媒に流入するように前記混合気を制御するフューエルカット復帰時混合気制御手段と、
を備えている。
【００１２】
これによれば、フューエルカット復帰後期間において、上流側触媒床温に強く依存する上流側触媒の未燃ガス浄化可能最大流量が前記取得された上流側触媒の触媒床温に基づいて推定され、その推定された未燃ガス浄化可能最大流量より多い流量の未燃ガスが同上流側触媒に流入する。従って、排ガス中に含まれる未燃成分の一部は上流側触媒に吸蔵されている酸素を消費し、残りは下流側触媒へと流入し、下流側触媒に吸蔵されている酸素を消費する。この結果、上流側触媒の酸素吸蔵量と下流側触媒の酸素吸蔵量とが同時に比較的速やかに減少し、それぞれがフューエルカット復帰後から短時間内に適量となる。従って、フューエルカット復帰後においても排ガスを効果的に浄化することが可能となる。
【００１３】
この場合、
前記フューエルカット復帰時混合気制御手段は、
前記推定された未燃ガス浄化可能最大流量に基いて同未燃ガス浄化可能最大流量より多い流量の未燃ガスを前記上流側触媒に流入させるために必要な混合気を形成する空気の流量及び同混合気に含まれる燃料の量を決定する混合気成分量決定手段と、
前記決定された流量の空気及び前記決定された燃料量の燃料が前記燃焼室に供給されるように前記内燃機関を制御するフューエルカット復帰時内燃機関制御手段と、
を含むことができる。
【００１４】
決定された流量の空気及び決定された燃料量の燃料が燃焼室に供給されるように内燃機関を制御することには、例えば、以下の制御が含まれ得る。
（１）内燃機関の吸気通路に配設されたスロットル弁の開度を運転者によるアクセルペダル操作量により決定される通常運転時（第１運転条件成立時であってフューエルカット復帰後期間でない期間）の開度よりも増大させることによって燃焼室に吸入される空気流量を増大するとともに、この空気流量の増大に伴って燃料の量を増大すること。このとき、空燃比は理論空燃比よりもリッチな空燃比に設定される。
（２）内燃機関の吸気通路に配設されたスロットル弁の開度を運転者によるアクセルペダル操作量により決定される通常運転時の開度に維持し、且つ、燃料量を増大して空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に設定すること。
なお、空気流量は、吸気弁の開弁及び／又は閉弁タイミング、或いは、排気弁の開弁及び／又は閉弁タイミング（以下、「バルブタイミング」と総称する。）を通常運転時と相違させることにより制御してもよい。
【００１５】
更に、前記フューエルカット復帰時混合気制御手段は、
前記下流側触媒の酸素吸蔵量を推定する下流側触媒酸素吸蔵量推定手段を備え、前記燃料の供給を再開した時点から同推定された下流側触媒酸素吸蔵量が減少して所定値（例えば、下流側触媒の最大酸素吸蔵量の半分の量）に到達する時点までの期間を前記フューエルカット復帰後期間として設定するように構成されることが好適である。
【００１６】
これによれば、下流側触媒の酸素吸蔵量が適量となった時点にて、フューエルカット復帰後の混合気制御を終了することができる。従って、下流側触媒の酸素吸蔵量が過大となっている期間を短くすることができるとともに、同酸素吸蔵量が過小とならないようにすることができるので、排ガスを効果的に浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による内燃機関の混合気制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、第１実施形態に係る混合気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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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３９を備えている。
【００２１】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し吸気ポート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、スロットル弁を駆動するＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４３ａを備えている。
【００２２】
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及びこの上流側触媒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。上流側の触媒５３は、上流側触媒コンバータ又はスタート・キャタリティック・コンバータともいうが、以下「上流側触媒５３」という。下流側の触媒５４は、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・コンバータともいうが、以下「下流側触媒５４」という。
【００２３】
上流側触媒５３及び下流側触媒５４は、いずれも白金等の貴金属からなる触媒物質と、酸素を吸蔵する機能を有する例えばセリア（CeO2）等の酸素吸蔵物質を担持している。上流側触媒５３の熱容量は下流側触媒５４の熱容量より小さく設定される。このため、上流側触媒５３による触媒物質の担持量は下流側触媒５４の担持量よりも少ない。
【００２４】
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、上流側空燃比センサ６６、上流側触媒床温センサ６７、下流側空燃比センサ６８、一酸化炭素濃度センサ６９、排ガス流量センサ７０、下流側触媒床温センサ７１及びアクセル操作量センサ７２を備えている。
【００２５】
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当たりの質量流量を検出し、吸入空気流量Gaを表す信号を出力するようになっている。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。
【００２６】
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、上流側触媒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）に配設されている。上流側空燃比センサ６６の出力Vmainは、図２に示したように、上流側空燃比センサ６６が配設されている部位を流れるガス（即ち、上流側触媒５３に流入するガス）の空燃比Ａ／Ｆに応じて変化するようになっている。出力Vmainは、上流側触媒５３に流入するガスの空燃比が理論空燃比であるときに値Vstoichになる。
上流側触媒床温センサ６７は、上流側触媒５３の触媒床温を検出し、上流側触媒床温Tupを出力するようになっている。
【００２７】
下流側空燃比センサ６８は、上流側空燃比センサ６６と同じ限界電流式の酸素濃度センサである。下流側空燃比センサ６８は、上流側触媒５３の下流であって下流側触媒５４の上流の排気通路に配設されている。下流側空燃比センサ６８の出力Vsubは、図２に示したように、下流側空燃比センサ６８が配設されている部位を流れるガス（即ち、下流側触媒５４に流入するガス）の空燃比Ａ／Ｆに応じて変化するようになっている。出力Vsubは、下流側触媒５４に流入するガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき、同ガスの酸素濃度に応じた値となる。
【００２８】
一酸化炭素濃度センサ６９は、上流側触媒５３の下流であって下流側触媒５４の上流の排気通路に配設されている。一酸化炭素濃度センサ６９は、下流側触媒５４に流入するガスの一酸化炭素の濃度を測定し、測定した一酸化炭素濃度に応じた出力Vcoを出力するようになっている。なお、一酸化炭素濃度センサ自体は、たとえは、特開２００４−１５０８１１号公報、特開２０００−３４６８２５号公報、特開２０００−８９２０号公報及び特開２０００−１１０５５号公報等により周知である。
【００２９】
排ガス流量センサ７０は、上流側触媒５３の下流であって下流側触媒５４の上流の排気通路に配設されている。排ガス流量センサ７０は、下流側触媒５４に流入するガスの単位時間当たりの体積流量を検出し、排ガス体積流量Gexを表す信号を出力するようになっている。
下流側触媒床温センサ７１は、下流側触媒５４の触媒床温を検出し、下流側触媒床温Tdnを出力するようになっている。
アクセル操作量センサ７２は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡｐの操作量を検出し、アクセルペダルＡｐの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００３０】
電気制御装置８０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ８１、ＣＰＵ８１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ＲＯＭ８２、ＣＰＵ８１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ８３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに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ＲＡＭ８４、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース８５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８５は、上記センサ６１〜７２と接続され、ＣＰＵ８１にセンサ６１〜７２からの信号を供給するとともに、ＣＰＵ８１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及びスロットル弁アクチュエータ４３ａに駆動信号を送出するようになっている。
【００３１】
次に、上記のように構成された混合気制御装置の作動の概要について図３を参照しながら説明する。図３は、内燃機関１０の運転状態が以下に述べるように通常運転状態から減速運転状態へと変化した場合における、
（Ａ）機関１０の燃焼室２５に供給される混合気の空燃比；
（Ｂ）スロットル弁４３の開度（スロットル弁開度）ＴＡ；及び
（Ｃ）下流側触媒５４の酸素吸蔵量（下流側触媒酸素吸蔵量）ＯＳＡdn
を示したタイムチャートである。
【００３２】
図３における機関１０の運転状態は、以下の通りである。
・時刻ｔ１以前：通常の運転状態（第１運転条件が満足された状態）。但し、エンジン回転速度NEはフューエルカット回転速度NEFCthより高い。
・時刻ｔ１−ｔ２：フューエルカット運転状態（第２運転条件が満足された状態）。但し、時刻ｔ２にてエンジン回転速度NEはフューエルカット復帰回転速度NEFCenまで低下する。
・時刻ｔ２以降：通常の運転状態（第１運転条件が再び満足された状態）
【００３３】
時刻ｔ１以前においては、機関１０の運転状態は通常の運転状態（第１運転条件が満足された状態）にある。従って、機関１０に供給される混合気の空燃比は理論空燃比に維持される。スロットル弁の開度ＴＡはアクセルペダル操作量Accpに応じた開度となるように制御される。時刻ｔ１の直前から運転者は減速運転を開始するためにアクセルペダルＡｐの操作量を減少させる。これにより、スロットル弁開度ＴＡは減少され、時刻ｔ１において０（スロットル弁全閉）となる。これにより、フューエルカット運転条件（第２運転条件、即ち、スロットル弁開度ＴＡが０であり、且つ、エンジン回転速度NEがフューエルカット回転速度NEFCth以上）が満足される。この結果、機関１０の燃焼室２５への燃料の供給が停止され、フューエルカット運転状態となる。
【００３４】
フューエルカット運転状態においては、燃料が燃焼室２５にて燃焼されないから、機関１０からは多量の酸素が排出される。従って、時刻ｔ１直後から上流側触媒５３及び下流側触媒５４には多量の酸素が流入する。この結果、下流側触媒５４の酸素吸蔵量ＯＳＡdnは急激に増大し、時刻ｔ１から僅かな時間が経過すると下流側触媒５４の最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnに到達する。
【００３５】
一方、時刻ｔ１にて開始されたフューエルカット運転により、エンジン回転速度NEは次第に低下し、時刻ｔ２にてフューエルカット復帰回転速度NEFCenに到達する。この結果、フューエルカット運転条件（第２運転条件）は満たされなくなり、再び、第１運転条件が満足される。
【００３６】
このとき、本実施形態に係る混合気制御装置は、上流側触媒床温Tupに基いて、上流側触媒５３によって浄化され得る未燃ガスの最大の流量である未燃ガス浄化可能最大流量（（上流側触媒５３に流入する酸素の流量に対して過剰な未燃ガスの流量であって上流側触媒５３により浄化され得る最大の流量）を推定する。そして、混合気制御装置は、未燃ガス浄化可能最大流量より多い流量の未燃ガスが上流側触媒５３に流入するように、アクセルペダルＡｐが操作されていなくとも、スロットル弁開度ＴＡを増大するとともに、燃焼室２５に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に設定する。
【００３７】
これにより、上流側触媒５３に多量の未燃ガスが流入する。その未燃ガスの一部は上流側触媒内において浄化（酸化）される。従って、上流側触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡupは低下する。同時に、上流側触媒５３に流入した未燃ガスのうち上流側触媒５３により浄化しきれない未燃ガスは、下流側触媒５４に流入し、下流側触媒５４内において浄化（酸化）される。この結果、図３の（Ｃ）の時刻ｔ２以降に示したように、下流側触媒５４の酸素吸蔵量ＯＳＡdnは比較的速い速度にて減少する。
【００３８】
一方、混合気制御装置は下流側触媒５４の酸素吸蔵量ＯＳＡdnを推定するようになっている。そして、混合気制御装置は、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnが所定値（例えば、下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnの半分の量（Ｃmaxdn／２））に到達した時刻ｔ３にて、スロットル弁ＴＡの開度をアクセルペダル操作量Accpに応じた開度（ここでは、０）に戻すとともに、燃焼室２５に供給される混合気の空燃比を理論空燃比へと戻す。この結果、時刻ｔ３以降において、時刻ｔ１以前と同様の混合気制御が行われる。なお、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間はフューエルカット復帰後期間と称呼される。
【００３９】
このように、フューエルカット復帰後期間（時刻ｔ２−ｔ３）において、上流側触媒５３には上流側触媒５３が浄化することができる流量以上の流量の未燃成分（酸素に対して過剰な未燃成分）が流入させられるので、下流側触媒５４にも上流側触媒５３から流出した未燃成分が流入する。この結果、フューエルカット復帰時点（燃料供給再開時点）から短時間の内に上流側触媒５３及び下流側触媒５４の酸素吸蔵量を適切な量に減少させることが可能となる。
【００４０】
なお、従来の装置は、フューエルカット復帰後に燃焼室２５に供給される混合気の空燃比を理論空燃比よりリッチとなるように燃料量を制御する。しかしながら、上流側触媒５３に単位時間当たりに流入する未燃成分の流量が小さいので、その未燃成分は上流側触媒５３において浄化されてしまう。従って、下流側触媒５４に未燃成分を流入させて下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnを減少させようとするためには、先ず、上流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡupを０としなければならない。このため、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnを適量にしようとすると、上流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡupは０になってしまう。これに対し、本実施形態に係る混合気制御装置は、フューエルカット復帰後において、このような事態（上流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡupが０となってしまう事態）を回避しながら下流側触媒５４の酸素吸蔵量ＯＳＡdnを速やかに適量に変更することができる。
【００４１】
次に、本実施形態に係る混合気制御装置の実際の作動について説明する。
（燃料噴射制御）
この混合気制御装置のＣＰＵ８１は、図４にフローチャートにより示した燃料噴射制御ルーチンを各気筒のクランク角が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上記所定クランク角度になると、ＣＰＵ８１は、ステップ４００から処理を開始してステップ４０５に進み、フューエルカットフラグXFCが「０」であるか否かを判定する。このフューエルカットフラグXFCは、その値が「０」のとき、機関１０の運転状態が通常運転状態にあってフューエルカット運転状態でないことを示す。通常運転状態とは、機関１０の運転条件が第１運転条件（通常運転条件）を満足している状態であることをいう。更に、フューエルカットフラグXFCは、その値が「１」のとき、機関１０の運転状態がフューエルカット運転状態であることを示す。フューエルカット運転状態とは、機関１０の運転条件が第２運転条件（フューエルカット運転条件）を満足している状態であることをいう。
【００４２】
いま、機関１０の運転状態が通常運転状態にあると仮定すると、フューエルカットフラグXFCは「０」となっている。従って、ＣＰＵ８１はステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１０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（空気質量流量）Gaと、クランクポジションセンサ６４からの出力信号により得られるエンジン回転速度NEと、関数ｆ（マップ）と、に基づいて、機関の空燃比を理論空燃比とするための基本燃料噴射量Fbaseを求める。
【００４３】
次に、ＣＰＵ８１はステップ４１５に進み、基本燃料噴射量Fbaseに空燃比設定係数Ｋを乗じた値（フィードフォワード燃料供給量＝K・Fbase）に、後述する空燃比フィードバック補正量DFiを加えた値を最終燃料噴射量（最終燃料供給量）Fiとして設定する。空燃比設定係数Ｋは、空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比に制御する場合に「１．０」より大きい所定値（例えば、１．２）に設定され、空燃比を理論空燃比に制御する場合に「１．０」に設定される。
【００４４】
空燃比フィードバック補正量DFiは、上流側空燃比センサ６６の出力Vmainにより求められる空燃比及び下流側空燃比センサ６８の出力Vsubにより求められる空燃比の両者が理論空燃比となるように求められる量である。この空燃比フィードバック補正量DFiを求めるための制御は、例えば、特開２００３−３３６５３５号公報、特開２００３−２３２２４７号公報又は特開２００５−１２０８７０号公報に詳細が記載されている。空燃比フィードバック補正量DFiは、空燃比設定係数Ｋが「１．０」以外の値であるとき、「０」に設定される。
【００４５】
なお、上記公報に開示されたフィードバック制御において使用される下流側空燃比センサは、測定する空燃比が理論空燃比であるとき略０．５Ｖ、理論空燃比よりもリッチな空燃比であるとき略０．９Ｖ〜１．０Ｖ、理論空燃比よりもリーンな空燃比であるとき略０Ｖ〜０．１Ｖを出力する濃淡電池型の酸素濃度センサである。従って、これらの公報に開示されたフィードバック制御を行うためには、下流側空燃比センサ６８の出力Vsubを、同出力Vsubに基いて得られる空燃比に応じてそのような濃淡電池型の酸素濃度センサの出力に変換しておく。
【００４６】
次いで、ＣＰＵ８１はステップ４２０に進み、最終燃料噴射量Fiの燃料を噴射するための指示をクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度となっている気筒のインジェクタ３９に対して行う。次いで、ＣＰＵ８１はステップ４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００４７】
このように、空燃比設定係数の値が１．０であるときのステップ４０５〜ステップ４２０は、機関の運転状態が通常運転条件である第１運転条件を満足しているときに機関の燃焼室２５において燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比に一致するように燃焼室２５に供給される燃料の量Fiを同燃焼室２５に吸入される空気の量Gaに基いて制御する通常運転時混合気制御手段を構成している。
【００４８】
一方、ステップ４０５の判定時において、機関１０の運転状態がフューエルカット運転状態にあると、フューエルカットフラグXFCは「１」となっている。従って、ＣＰＵ８１はステップ４０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。これにより、燃料噴射の指示がなされないので、フューエルカットが行われることになる。このように、ステップ４０５からステップ４９５へ直接進む処理は、機関の運転状態がフューエルカット運転条件である第２運転条件を満足しているときに、燃焼室２５への燃料の供給を停止することによりフューエルカット運転を行うフューエルカット手段の機能を実現している。
【００４９】
（フューエルカット運転条件判定）
ＣＰＵ８１は、図５にフローチャートにより示したフューエルカット運転条件（第２運転条件）が満足されているか否かを判定するためのルーチンを、所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ８１は図５のステップ５００から処理を開始し、ステップ５０５に進んでフューエルカットフラグXFCが「０」であるか否かを判定する。
【００５０】
いま、フューエルカットフラグXFCが「０」であるとして説明を続けると、ＣＰＵ８１はステップ５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進み、スロットル弁開度ＴＡが「０」であるか否かを判定する。このとき、スロットル弁開度ＴＡが「０」でなければ、ＣＰＵ８１はステップ５１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５９５に進み本ルーチンを一旦終了する。一方、スロットル弁開度ＴＡが「０」であると、ＣＰＵ８１はステップ５１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１５に進み、エンジン回転速度NEがフューエルカット回転速度NEFCth以上であるか否かを判定する。
【００５１】
このとき、エンジン回転速度NEがフューエルカット回転速度NEFCth以上でなければ、ＣＰＵ８１はステップ５１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５９５に進み本ルーチンを一旦終了する。一方、エンジン回転速度NEがフューエルカット回転速度NEFCth以上であると、ＣＰＵ８１はステップ５１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５２０に進み、フューエルカットフラグXFCの値を「１」に設定し、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００５２】
フューエルカットフラグXFCが「１」に設定された場合、ＣＰＵ８１が本ルーチンを実行すると、ＣＰＵ８１はステップ５０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５２５に進み、スロットル弁開度ＴＡが「０」より大きくなっているか否かを判定する。このとき、スロットル弁開度ＴＡが「０」より大きくなっていれば、ＣＰＵ８１はステップ５２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５３０に進み、フューエルカットフラグXFCの値を「０」に設定した後、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。一方、スロットル弁開度ＴＡが「０」より大きくなっていない場合、ＣＰＵ８１はステップ５２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５３５に進み、エンジン回転速度NEがフューエルカット復帰回転速度NEFCenより小さいか否かを判定する。
【００５３】
このとき、エンジン回転速度NEがフューエルカット復帰回転速度NEFCenより小さくなっていると、ＣＰＵ８１はステップ５３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５３０に進み、フューエルカットフラグXFCの値を「０」に設定した後、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。一方、エンジン回転速度NEがフューエルカット復帰回転速度NEFCenより小さくなっていない場合、ＣＰＵ８１はステップ５３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００５４】
以上、説明したように、ＣＰＵ８１は、フューエルカットフラグXFCの値が「０」である場合、スロットル弁開度ＴＡが「０」であり、且つ、エンジン回転速度NEがフューエルカット回転速度NEFCth以上であるとき、フューエルカットフラグXFCの値を「１」に設定する。更に、ＣＰＵ８１は、フューエルカットフラグXFCの値が「１」である場合、スロットル弁開度ＴＡが「０」より大きくなるか、又は、エンジン回転速度NEがフューエルカット復帰回転速度NEFCenより小さくなったとき、フューエルカットフラグXFCの値を「０」に戻す。
【００５５】
（フューエルカット復帰後リッチ制御）
更に、ＣＰＵ８１は、図６にフローチャートにより示したフューエルカット復帰後リッチ化制御を実行するためのルーチンを、所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ８１は図６のステップ６００から処理を開始し、ステップ６０５に進んでフューエルカットフラグXFCが「１」から「０」に変化した直後であるか否かを判定する。
【００５６】
いま、機関１０の運転状態がフューエルカット運転状態から通常運転状態へと変化し、フューエルカットフラグXFCが「１」から「０」に変化した直後であると仮定する。このとき、ＣＰＵ８１はステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ６１０〜ステップ６３５までの処理を順に実行する。
【００５７】
ステップ６１０；ＣＰＵ８１は、上流側触媒床温センサ６７から上流側触媒床温Tupを取得する。
ステップ６１５；ＣＰＵ８１は、取得された上流側触媒の触媒床温Tupに基づいて上流側触媒５３によって浄化され得る未燃ガスの最大の流量（未燃ガス浄化可能最大流量）を推定する。本例においては、未燃ガスとして排ガス中に多く含まれる一酸化炭素（ＣＯ）に着目する。即ち、ＣＰＵ８１は、ステップ６１５において、上流側触媒５３によって浄化され得る未燃ガスであるＣＯの最大の流量（ＣＯ浄化可能最大流量）ＳＣＯを、取得された上流側触媒の触媒床温TupをルックアップテーブルMapSCOに適用することにより推定する。ルックアップテーブルMapSCOは、上流側触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡupが最大酸素吸蔵量Ｃmaxupであるときに、上流側触媒５３が浄化することができるＣＯの最大流量と上流側触媒床温Tupとの関係を実験により求めることにより作成され、ＲＯＭ８２内に格納されている。
【００５８】
ステップ６２０；ＣＰＵ８１は、取得したＣＯ浄化可能最大流量ＳＣＯに基いて、そのＣＯ浄化可能最大流量ＳＣＯの一酸化炭素（ＣＯ）を上流側触媒５３に流入させる（機関１０の燃焼室２５から排出させる）ために必要な混合気を形成する空気の流量（基本空気流量Ｑbse）をルックアップテーブルMapQbseに基いて求める。このとき、ＣＰＵ８１はその混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチな所定値（空燃比設定係数Ｋ＝１．２としたときの空燃比）であると仮定する。ルックアップテーブルMapQbseは、実験により予め定められ、ＲＯＭ８２内に格納されている。
【００５９】
ステップ６２５；ＣＰＵ８１は、空燃比設定係数Ｋの値を１．２に設定する。本明細書において、空燃比設定係数Ｋの値が１．２であることは、フューエルカット復帰後増量（フューエルカット復帰後リッチ化制御）が行われていることを意味する。
ステップ６３０；ＣＰＵ８１は、基本空気流量Ｑbseにマージン流量αを加えた値を目標空気流量Ｑtgtとして設定する。
ステップ６３５；ＣＰＵ８１は、目標空気流量Ｑtgtの空気を機関１０（燃焼室２５）に流入させるために必要なフューエルカット復帰時目標スロットル弁開度TAFtgtを、ルックアップテーブルMapTAFtgtと、目標空気流量Ｑtgtと、エンジン回転速度NEと、に基いて決定する。
【００６０】
これにより、後述する図７に示したスロットル弁開度制御ルーチンの処理が実行されることにより、目標空気流量Ｑtgtの空気を含む混合気が燃焼室２５に吸入される。また、空燃比設定係数Ｋの値はステップ６２５にて１．２に設定されているから、燃焼室２５に供給される混合気の空燃比は理論空燃比よりもリッチな空燃比となる。以上により、ＣＯ浄化可能最大流量ＳＣＯを超える量の一酸化炭素（ＣＯ）が上流側触媒５３に流入する。この結果、上流側触媒５３において浄化できなかった一酸化炭素が下流側触媒５４に流入するので、フューエルカット中に増大した（下流側触媒５４の最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnに到達した）下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnは比較的大きな速度で減少を開始する。
【００６１】
次いで、ＣＰＵはステップ６４０に進み、後述する図９に示したルーチンにより別途計算されている下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnが下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnの半分（Ｃmaxdn／２）以下となったか否かを判定する。現時点では、フューエルカット復帰後の増量が開始された直後であるから、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnは下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnの半分（Ｃmaxdn／２）よりも大きい。従って、ＣＰＵ８１はステップ６４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００６２】
所定時間が経過すると、ＣＰＵ８１は再び本ルーチンの処理をステップ６００から開始する。この場合、フューエルカットフラグXFCは「１」から「０」に変化した直後ではない。従って、ＣＰＵ８１はステップ６０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６４５に進み、空燃比設定係数Ｋの値が１．２であるか否かを判定する。この場合、先のステップ６２５にて空燃比設定係数Ｋの値は１．２に設定されている。従って、ＣＰＵ８１はステップ６４５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ６４０へと進む。そして、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnが下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnの半分（Ｃmaxdn／２）よりも大きければ、ＣＰＵ８１はステップ６４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００６３】
この処理が繰り返されている間、下流側触媒５４には未燃成分（ＣＯ）が流入する。従って、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnは比較的大きな速度で減少し、所定の時点にて下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnの半分（Ｃmaxdn／２）に到達する。このとき、ＣＰＵ８１がステップ６００、ステップ６０５、ステップ６４５に続くステップ６４０の処理を行うと、ＣＰＵ８１はステップ６４０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ６５０に進んで空燃比設定係数Ｋの値を１．０に設定し、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００６４】
一方、ＣＰＵ８１は図７にフローチャートにより示したスロットル弁開度制御ルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ８１は図７のステップ７００から処理を開始し、ステップ７０５に進んでアクセルペダル操作量Accpとエンジン回転速度NEとルックアップテーブルMapTANtgtとに基いて通常時目標スロットル弁開度TANtgtを求める。ルックアップテーブルMapTANtgtは、機関１０の運転状態が通常運転状態にあるときのアクセルペダル操作量Accpと通常時目標スロットル弁開度TANtgtとの関係を定めたマップである。
【００６５】
次いで、ＣＰＵ８１はステップ７１０に進み、フューエルカット復帰後増量が行われていて空燃比設定係数Ｋの値が１．２となっているか否かを判定する。いま、Ｋの値が１．２であるとして説明を続けると、ＣＰＵ８１はステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１５に進み、図６に示したステップ６３５にて求められたフューエルカット復帰時目標スロットル弁開度TAFtgtが通常時目標スロットル弁開度TANtgt以上であるか否かを判定する。このとき、フューエルカット復帰時目標スロットル弁開度TAFtgtが通常時目標スロットル弁開度TANtgt以上であれば、ＣＰＵ８１はステップ７１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進み、最終的な目標スロットル弁開度TAtgtにフューエルカット復帰時目標スロットル弁開度TAFtgtを代入する。これに対し、フューエルカット復帰時目標スロットル弁開度TAFtgtが通常時目標スロットル弁開度TANtgtより小さければ、ＣＰＵ８１はステップ７１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７２５に進み、最終的な目標スロットル弁開度TAtgtに通常時目標スロットル弁開度TANtgtを代入する。
【００６６】
そして、ＣＰＵ８１はステップ７２０又はステップ７２５からステップ７３０へと進み、スロットル弁開度ＴＡが目標スロットル弁開度TAtgtに一致するように、スロットル弁アクチュエータ４３ａに駆動信号を出力し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、空燃比設定係数Ｋの値が１．２である場合（フューエルカット復帰後増量中である場合）、スロットル弁開度ＴＡはフューエルカット復帰時目標スロットル弁開度TAFtgt以上の開度に設定される。従って、燃焼室２５には、目標空気流量Ｑtgt以上の空気を含み理論空燃比よりもリッチな空燃比（空燃比設定係数Ｋが１．２であるときの空燃比）の混合気が供給される。換言すると、上流側触媒５３により浄化できる未燃成分の最大流量よりも多くの未燃成分を含む排ガスが燃焼室２５から排出され、その排ガスが上流側触媒５３に流入する。
【００６７】
なお、ＣＰＵ８１がステップ７１０に進んだとき、空燃比設定係数Ｋの値が１．２でなければ、ＣＰＵ８１はステップ７１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７２５へと進む。この結果、通常運転時においてスロットル弁開度ＴＡは通常時目標スロットル弁開度TANtgtとなるように制御される。
【００６８】
（下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnの算出）
更に、ＣＰＵ８１は図９にフローチャートにより示した下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnを算出するためのルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ８１は図９のステップ９００から処理を開始し、ステップ９０５に進んで（１）式に従い下流側触媒５４に所定の時間内に流入する酸素過不足量ΔＯ２を算出する。
ΔＯ２＝（ｇ(Vsub)−ｈ(Vco)/2)・Gex    …（１）
【００６９】
（１）式において、関数ｇは下流側空燃比センサ６８の出力Vsubを酸素濃度に変換するための関数である。但し、ｇ（Vsub）は、上流側触媒５３から流出したガスに含まれる酸素が同ガスに含まれる未燃成分（ＣＯ）の総てを燃焼するために必要な量以上であるとき正の値をとり、そうでない場合は「０」の値をとる。即ち、ｇ（Vsub）は下流側触媒５４に流入するガスに含まれる過剰な酸素の濃度を表す。関数ｈは一酸化炭素濃度センサ６９の出力Vcoを一酸化炭素（ＣＯ）濃度に変換するための関数である。但し、ｈ(Vco)は、上流側触媒５３から流出したガスに含まれる一酸化炭素が同ガスに含まれる酸素の総てを消費するのに必要な量以上に含まれているとき正の値をとり、そうでない場合は「０」の値をとる。即ち、ｈ(Vco)は下流側触媒５４に流入するガスに含まれる過剰なＣＯ（未燃成分）の濃度を表す。なお、Gexは下流側触媒５４に流入する排ガスの体積流量であり、排ガス流量センサ７０により測定される。（１）式において、ｇ(Vsub)からｈ(Vco)の半分の値を減じているのは、一酸化炭素２モルに対して酸素１モルが消費されるからである。
【００７０】
次に、ＣＰＵ８１はステップ９１０に進み、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnに酸素過不足量ΔＯ２を加えることにより、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnを更新する。次いで、ＣＰＵ８１はステップ９１５に進み、下流側触媒床温センサ７１によって検出される下流側触媒床温Tdnと、図１０に示したルックアップテーブルMapCmaxdn(Tdn）と、に基いて、下流側触媒５４の最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnを求める。そして、以下に述べるステップ９２０乃至ステップ９３５のうちの所定のステップの処理を実行することにより、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnを０から下流側触媒５４の最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnまでの間の値に規制する。
【００７１】
ステップ９２０：ＣＰＵ８１は下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnが下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnより小さいか否かを判定する。そして、ＣＰＵ８１は、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnが下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdn以上の場合、ステップ９２５へと進み、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnが下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnより小さい場合、ステップ９３０へと直接進む。
ステップ９２５：下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnに下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnを代入し、ステップ９３０へと進む。
【００７２】
ステップ９３０：ＣＰＵ８１は下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnが０より大きいか否かを判定する。そして、ＣＰＵ８１は、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnが０以下の場合、ステップ９３５へと進み、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnが０より大きい場合、直接ステップ９９５へと進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ９３５：下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnに０を代入し、ステップ９９５へと進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７３】
以上説明したように、機関１０の運転状態が第２運転条件（フューエルカット運転条件）を満足している状態から第１運転条件（通常運転条件）を満足する状態へと変化することにより燃焼室２５への燃料の供給を再開する時点、即ち、フューエルカットフラグXFCの値が「１」から「０」へと変化したフューエルカット復帰時点、から、下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnが下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnの半分に到達する時点までの所定期間（フューエルカット復帰後期間）、空燃比設定係数Ｋは「１．２」に設定され、且つ、スロットル弁開度TAtgtはTAFtgt以上の開度に設定される。
【００７４】
これにより、フューエルカット運転終了後から短期間内に上流側触媒５３のみならず下流側触媒５４に未燃成分（ＣＯ）が流入するので、上流側触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡup及び下流側触媒５４の酸素吸蔵量ＯＳＡdnが速やかに減少し、適量に近い値となる。従って、フューエルカット運転終了後から僅かな期間が経過すると、上流側触媒５３及び下流側触媒５４によりＮＯｘ又は未燃成分（ＣＯ、ＨＣ）が高い効率をもって浄化される。
【００７５】
なお、図６に示したルーチンは、前記内燃機関の運転状態が前記第２運転条件を満足している状態から前記第１運転条件を満足する状態へと変化することにより燃焼室２５への燃料の供給を再開する時点から所定期間が経過する時点までのフューエルカット復帰後期間、上流側触媒５３によって浄化され得る未燃ガスの最大の流量である未燃ガス浄化可能最大流量（ＳＣＯ）より多い流量の未燃ガス（ＣＯ）が上流側触媒５３に流入するように取得された上流側触媒の触媒床温Tupに基づいて燃焼室２５に供給される混合気（混合気を形成する空気の流量及び同混合気に含まれる燃料量）を制御するフューエルカット復帰時混合気制御手段を構成している。
【００７６】
また、ステップ６１５は、取得された上流側触媒の触媒床温Tupに基づいて未燃ガス浄化可能最大流量ＳＣＯを推定する未燃ガス浄化可能最大流量推定手段に相当し、ステップ６２０〜ステップ６３５は、その推定された未燃ガス浄化可能最大流量ＳＣＯに基いて同未燃ガス浄化可能最大流量ＳＣＯより多い流量の未燃ガスを上流側触媒５３に流入するために必要な混合気を形成する空気の流量Qtgt及び同混合気に含まれる燃料の量を決定する混合気成分量決定手段の一部に相当している。この燃料の量は、実際には、更に図４のステップ４１０及びステップ４１５にて決定される。
【００７７】
また、上記実施形態の混合気制御装置は、図７のルーチンを実行することにより、
フューエルカット復帰後期間以外の期間であって第１運転条件又は第２運転条件が満足している場合において、予め定められたアクセルペダル操作量Accpと目標スロットル弁開度との関係と、実際のアクセルペダル操作量Accpと、に基いて通常運転時の目標スロットル弁開度TANtgtを決定するとともに、フューエルカット復帰後期間において同通常運転時の目標スロットル弁開度よりも大きいスロットル弁開度（TAFtgt）を目標スロットル弁開度として設定する目標スロットル弁開度設定手段と、
実際のスロットル弁開度が前記決定された目標スロットル弁開度となるようにスロットル弁アクチュエータを制御するスロットル弁開度制御手段と、
を備えるように構成されているということもできる。
【００７８】
本発明は上記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、周知の方法により上流側触媒５３の酸素吸蔵量ＯＳＡupを推定し、その上流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡupと上流側触媒５３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxupとの差異、及び、上流側触媒５３の触媒床温Tup、に基いて上流側触媒５３の未燃ガス浄化可能最大流量を求めてもよい。この場合、最大酸素吸蔵量Ｃmaxupは、上流側触媒５３の触媒床温Tupと予め定めたルックアップテーブルとに基いて求めてもよい。
【００７９】
更に、フューエルカット復帰後期間中において、空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比に設定されること及び空気量が増大されることに伴うトルクの増大分を、点火時期を遅角することにより吸収するように構成してもよい。加えて、この混合気制御装置が適用される内燃機関１０が車両の駆動力を発生するモータとともに同車両に搭載されるハイブリッド車に搭載される場合、フューエルカット復帰後期間中において増大するトルクによって発電及びバッテリの充電を行うように構成してもよい。
【００８０】
加えて、上記実施形態は、燃料の供給を再開する時点から、推定される下流側触媒酸素吸蔵量ＯＳＡdnが減少して所定値（Ｃmaxdn／２）に到達する時点までの期間を前記フューエルカット復帰後期間として設定しているが、燃料の供給を再開する時点から、所定の時間（固定の時間であってもよく、下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdn及び／又は下流側触媒５４の触媒床温Tdnに応じて変化する時間であってもよい。）が経過する時点までの期間を前記フューエルカット復帰後期間として設定してもよい。
【００８１】
また、フューエルカット復帰後期間において、吸気弁及び／又は排気弁のバルブタイミングを、フューエルカット復帰後期間以外の第１運転条件が満足している期間におけるバルブタイミングと相違させることにより、燃焼室２５に供給される混合気の流量（空気流量）を制御してもよい。更に、上流側触媒５３の触媒床温Tupは、上流側触媒５３に流入するガスの空燃比及び流量から推定してもよい。また、制御の対象とする未燃成分として、ＣＯだけでなくＨＣを含ませてもよい。更に、下流側触媒最大酸素吸蔵量Ｃmaxdnは、触媒モデルによって推定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施形態に係る混合気制御装置を適用した内燃機関の概略図である。
【図２】図１に示した上流側空燃比センサ及び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３】図１に示した混合気制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図４】図１に示したＣＰＵ実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図５】図１に示したＣＰＵ実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図６】図１に示したＣＰＵ実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図７】図１に示したＣＰＵ実行する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実行する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実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】図１に示したＣＰＵが参照する下流側触媒床温と下流側触媒の最大酸素吸蔵量との関係を示したルックアップテーブルである。
【符号の説明】
【００８３】
１０…内燃機関、３９…インジェクタ、５２…エキゾーストパイプ、５３…上流側触媒５３、５４…下流側触媒、６６…上流側空燃比センサ、６７…上流側触媒床温センサ、６８…下流側空燃比センサ、６９…一酸化炭素濃度センサ、７０…排ガス流量センサ、８０…電気制御装置、８１…ＣＰＵ。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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