(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の複数触媒コンバータの機能を十分に発現させる。【解決手段】ＥＣＵは、前段の触媒前空燃比がリーンで（Ｓ１００ＹＥＳ）、制御切換え判定値Ｋｓに１４．９の代入ステップＳ１０２と、前段の触媒前空燃比がリーンでない（Ｓ１００ＮＯ）、制御切換え判定値Ｋｓに１４．３の代入ステップＳ１０６と、リーン側酸素ストレージ量算出ステップＳ１０４と、リッチ側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）算出ステップＳ１０８と、前段の触媒後の空燃比が制御切換え判定値よりも小さいと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、前段の触媒前制御空燃比に１５．１の代入ステップＳ１１２と、触媒後空燃比が制御切換え判定値以上であって（Ｓ１１０ＮＯ）、リッチ側酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）がリーン側酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｌ）以上になると（Ｓ１１４ＹＥＳ）、前段の触媒前制御空燃比に１４．１を代入するステップＳ１１６とを含むプログラムを実行する。【選択図】図２
2005264751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系に少なくとも２つの三元触媒が配設された内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記三元触媒における上流側の三元触媒の後の空燃比を検知するための検知手段と、
前記検知された空燃比がリッチであると前記上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリーン側になるように前記内燃機関を制御するとともに、前記検知された空燃比がリーンであると前記上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリッチ側になるように前記内燃機関を制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記検知された空燃比がリーンであるとリッチ側になるように制御している期間において前記上流側の三元触媒から排出されたリッチガスと同量のリーンガスが前記上流側の三元触媒から下流側の三元触媒に流れた時に、前記上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリッチ側になるように前記内燃機関を制御するための手段を含む、内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
排気系に少なくとも２つの三元触媒が配設された内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記三元触媒における上流側の三元触媒の後の空燃比を検知するための検知手段と、
前記検知された空燃比がリッチであると前記上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリーン側になるように前記内燃機関を制御するとともに、前記検知された空燃比がリーンであると前記上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリッチ側になるように前記内燃機関を制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、フューエルカットによって前記三元触媒の酸素ストレージが最大となった時は、前記上流側の三元触媒へ導入されるガスのリッチからリーンへの切換え時間を遅らせるように前記内燃機関を制御するための手段を含む、内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
排気系に少なくとも２つの三元触媒が配設された内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記三元触媒における上流側の三元触媒の後の空燃比を検知するための検知手段と、
前記検知された空燃比がリッチであると前記上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリーン側になるように前記内燃機関を制御するとともに、前記検知された空燃比がリーンであると前記上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリッチ側になるように前記内燃機関を制御するための制御手段と、
前記三元触媒の劣化に伴う酸素ストレージ量の変化を考慮して、前記上流側の三元触媒の酸素ストレージ量に基づいて下流側の三元触媒の酸素ストレージ量を推定するための推定手段とを含み、
前記制御手段は、前記推定された下流側の三元触媒の酸素ストレージ量に基づいて、前記上流側の三元触媒へ導入されるガスのリーンからリッチへの切換え時間を決定するように前記内燃機関を制御するための手段を含む、内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記上流側の三元触媒の酸素ストレージ量が、前記推定された下流側の三元触媒の酸素ストレージ量の半分になるように、前記上流側の三元触媒へ導入されるガスのリーンからリッチへの切換え時間を決定するように前記内燃機関を制御するための手段を含む、請求項３に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、内線機関に設けられた排気系における空燃比を制御する装置に関し、特に、三元触媒コンバータを最適に機能させるように空燃比を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に内燃機関の排気系には、排気ガス中の有害成分を浄化するための触媒コンバータが設けられている。この触媒コンバータとして、三元触媒コンバータが広く使用されており、これは排気ガス中の有害三成分である一酸化炭素（ＣＯ）および未燃焼の炭化水素（ＨＣ）を酸化するとともに酸化窒素（ＮＯｘ）を還元して、無害な二酸化炭素（ＣＯ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、および窒素（Ｎ2）に変換させるものである。
【０００３】
この三元触媒コンバータによる浄化特性は、燃焼室内に形成される混合気の空燃比に依存し、それが理論空燃比近傍である時に三元触媒コンバータは最も有効に機能する。これは、空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多いと、酸化作用が活発となるが還元作用が不活発となり、また空燃比がリッチであり排気ガス中の酸素量が少ないと、逆に還元作用が活発となるが酸化作用が不活発となり、前述の有害三成分を全て良好に浄化させることができないためである。したがって、三元触媒コンバータを有する内燃機関には、その排気通路に出力リニア型酸素センサが設けられ、それにより測定される酸素濃度を使用して燃焼室内の混合気を理論空燃比にフィードバック制御されている。
【０００４】
混合気空燃比が、一時的にリーン状態やリッチ状態になっても、三元触媒コンバータの排気ガスの浄化性能が低下させないように、三元触媒コンバータに酸素を貯蔵する能力（酸素ストレージ）を持たせることが一般的に知られている。これにより、空燃比がリーン状態の時に余分な酸素を貯蔵し、またリッチ状態の時に貯蔵された酸素を使用することにより、排気ガスの浄化性能を維持することができる。
【０００５】
すなわち、三元触媒コンバータは、空燃比がリーンのときに排気ガス中の過剰酸素を取込んで貯蔵する機能を有し、この機能によってＮＯｘを還元させる。一方、空燃比がリッチになると排気ガス中の未燃焼のＨＣ，ＣＯが三元触媒コンバータ内に貯蔵されている酸素を奪い、それによって未燃焼のＨＣ，ＣＯを酸化させる。したがって、空燃比が理論空燃比からずれたときにＮＯｘを還元させるためには三元触媒コンバータが酸素を貯蔵しえる状態になければならず（すなわち、三元触媒コンバータの酸素貯蔵量が最大酸素吸蔵量に対して余裕がなければならず）、一方、このとき未燃焼のＨＣ，ＣＯを酸化させるためには三元触媒コンバータがある程度の酸素を貯蔵していなければならないことになる。
【０００６】
このように、空燃比が理論空燃比からリーン側にずれたときにＮＯｘを還元でき、空燃比が理論空燃比に対してリッチ側にずれたときに未燃焼のＨＣ，ＣＯを酸化できるようにするためには、三元触媒コンバータの酸素吸蔵量を最大酸素吸蔵量の半分程度に維持しておくことが好ましいとされている。このような三元触媒コンバータに関する技術が以下の公報に開示されている。
【０００７】
特開平１０−１８４４２５号公報（特許文献１）は、三元触媒コンバータの貯蔵酸素脱離量が目標脱離量からずれたときに短時間のうちに戻すことができる内燃機関の空燃比制御装置を開示する。この内燃機関の空燃比制御装置は、三元触媒コンバータ上流の機関排気通路内に空燃比センサを配置した内燃機関において、吸入空気量と空燃比センサにより検出された空燃比とから三元触媒コンバータに貯蔵された酸素の脱離量を示す貯蔵酸素脱離量を算出する算出手段と、貯蔵酸素脱離量が目標脱離量からずれたときに貯蔵酸素脱離量を目標脱離量に戻すべく機関の空燃比を補正する補正手段と、貯蔵酸素脱離量が目標脱離量からずれたときの機関の空燃比の補正量を三元触媒コンバータに流入する排気ガス量が多いときには小さな値とし、排気ガス量が少ないときには大きな値とする補正量制御手段とを含む。
【０００８】
この内燃機関の空燃比制御装置によると、貯蔵酸素脱離量が目標脱離量からずれたときに貯蔵酸素脱離量が目標脱離量を大幅に越えることがないようにしつつ貯蔵酸素脱離量を目標脱離量に短時間のうちに戻すことができる。
【０００９】
特開平５−２６０７３号公報（特許文献２）は、フューエルカットに起因して、触媒コンバータ内に酸素がストレージされた場合に生じる空燃比フィードバック制御への悪影響を可及的に緩和する内燃機関の空燃比制御方法を開示する。
【００１０】
この内燃機関の空燃比制御方法は、排気系の触媒コンバータ上流側に酸素センサを設けておき、この酸素センサからの信号に基づいて混合気の空燃比をフィードバック制御するステップと、フューエルカットが解除されたことを条件として、その空燃比フィードバック制御の制御定数を一時的にリッチ側にオフセットするステップとを含む。
【００１１】
この内燃機関の空燃比制御方法によると、フューエルカットが解除されると、空燃比フィードバック制御の制御定数が一時的にリッチ側にオフセットされる。その結果、空燃比フィードバック制御の制御中心がリッチ側にオフセットされることになり、空燃比がリッチになる。そのため、触媒コンバータ内にストレージされている酸素の消化を早めて、ＮＯｘの排出量が増加するのを効果的に抑制することが可能となる。制御中心のリッチ側へのオフセットは一時的に行なうものであるため、触媒コンバータ内の酸素が適切に消費された後も空燃比がリッチ側に保たれてＨＣやＣＯの排出量が増加するという不具合も生じない。すなわち、この空燃比制御方法によれば、定常運転時の制御中心を無理に要求値よりもリッチ側に設定しておく必要が無くなるので、前述した三成分の浄化率を良好なものにすることができる。
【００１２】
特開２００１−２３４７８８号公報（特許文献３）は、触媒コンバータを装備したエンジンにおいて、酸素ストレージ量を触媒コンバータの劣化状態に応じて適切に制御するエンジンの排気浄化装置を開示する。このエンジンの排気浄化装置は、エンジン排気管に設けられた触媒コンバータと、触媒コンバータに流入する排気の特性を検出する第１の排気特性検出手段と、触媒コンバータから流出する排気の特性を検出する第２の排気特性検出手段と、検出された排気特性を用いて、触媒コンバータの酸素ストレージ量と最大酸素ストレージ量を演算する酸素ストレージ量演算手段と、演算された酸素ストレージ量に基づき、触媒コンバータの酸素ストレージ量が最大酸素ストレージ量に応じて定めた目標量となるようにエンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段とを含む。
【００１３】
触媒コンバータの酸素ストレージ機能を有効利用するためには、たとえば空燃比の制御特性が理論空燃比を中心としてリーン側とリッチ側とに均しく偏りを生じうるものとすれば、目標酸素ストレージ量は触媒コンバータの最大酸素ストレージ量の１／２に設定して制御することが適当である。しかしながら、目標量を固定しておくと触媒コンバータの劣化による最大酸素ストレージ量の減少に伴い、実酸素ストレージ量は過剰側にずれてゆき、この結果として触媒コンバータ内がリーン傾向となってＮＯｘの排出量が増大するおそれを生じる。このエンジンの排気浄化装置によると、触媒コンバータの最大酸素ストレージ量を演算し、その結果に基づいて酸素ストレージ量の目標量を設定するようにしたので、触媒コンバータの劣化により最大酸素ストレージ量が減少したとしても、常にこれに対応して適正な目標酸素ストレージ量を設定することができ、すなわち排気浄化性能を触媒コンバータの劣化状態にかかわらず最大限に発揮させることができる。
【特許文献１】特開平１０−１８４４２５号公報
【特許文献２】特開平５−２６０７３号公報
【特許文献３】特開２００１−２３４７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
内燃機関の排気系に設けられる触媒コンバータは、ある程度まで温度が上昇しないと排気ガスの浄化機能を発現しない。そのため、冷間時の排気エミッションを良好にするために内燃機関のエキゾーストマニホールドと一体化して三元触媒コンバータが形成されるとともに、たとえば成層燃焼時の希薄空燃比運転時のＮＯｘ浄化性能を向上させるために下流側にＮＯｘ吸蔵還元型の三元触媒コンバータが形成される。上流側の三元触媒コンバータは、内燃機関の直下流に配置することにより三元触媒コンバータの昇温を早めて内燃機関始動直後の排気エミッション性能の向上を図ることができる。このような２つの三元触媒コンバータは、基本的には同じ物が用いられており、上述したように、理論空燃比近傍の酸素濃度になるように制御されている。
【００１５】
しかしながら、上述した特許文献１および特許文献２においては、三元触媒コンバータが１つの場合におけるそれぞれの目的を達成するようにしたものにすぎない。すなわち、上流側の三元触媒コンバータのみに着目して良好な制御を実行することができても、そのときに下流側の三元触媒コンバータに流れる排気ガスの空燃比や下流側の三元触媒コンバータの酸素ストレージ量が制御されないので、２つの三元触媒コンバータをともに最適な状態になるように制御することができない。
【００１６】
特許文献３に開示されたエンジンの排気浄化装置においては、２つの三元触媒コンバータを直列に接続している。この特許文献３においては、フューエルカット後のリカバリー後の過渡的なリッチ空燃比制御により上流側の触媒コンバータの酸素ストレージ量がその最大量の１／２程度に維持され、安定した排気浄化性能を発揮するとともに、この間、下流側の触媒コンバータは、上流からの排気の空燃比が理論空燃比付近に安定していることからその酸素ストレージ量が大きな過不足を生じるようなことはないと記載されている。また、リカバリー後においては、上流側の触媒コンバータと下流側の触媒コンバータのそれぞれの最大酸素ストレージ量の和の１／２を目標酸素ストレージ量として設定して、空燃比制御が行ない、フューエルカットによるリーン雰囲気中で酸素ストレージ量過大となっていた各触媒コンバータの酸素ストレージ量が適正量に速やかに復帰して所望の排気浄化性能を回復すると記載されている。
【００１７】
しかしながら、下流側の三元触媒コンバータに流れる排気ガスに含まれる酸素濃度は、上流側の三元触媒コンバータの酸素ストレージ状態により異なる。すなわち、上流側の三元触媒コンバータの酸素ストレージ量が最大酸素ストレージ量を上回ると、下流側の三元触媒コンバータにリーン雰囲気の排気ガスが流れ始めて下流側の三元触媒コンバータの酸素ストレージに酸素を貯蔵し始める。したがって、特許文献３のように制御しただけでは、下流側の三元触媒コンバータの酸素ストレージ量を適切な量に制御することができない。
【００１８】
たとえば、上流側の三元触媒コンバータの前に第１の空燃比センサ、上流側の三元触媒コンバータの後（下流側の三元触媒コンバータの前）に第２の空燃比センサを設けて、まずリーン雰囲気の排気ガスを第１の三元触媒コンバータに流す。このような状態が続いて、上流側の三元触媒コンバータの酸素ストレージが最大量になると、第２の空燃比センサにより検知される酸素濃度が上昇するので、排気ガスの雰囲気をリーンからリッチに変更して、リッチな雰囲気の排気ガスを第１の三元触媒コンバータに流す。リッチな雰囲気の排気ガスに含まれる未燃焼のＨＣがストレージされた酸素により酸化され、第１の三元触媒コンバータの酸素ストレージ量が減少する。第１の三元触媒コンバータの酸素ストレージ量がなくなると酸化作用を発現できなくなり、第２の三元触媒コンバータにリッチ雰囲気の排気ガスがそのまま流れる。これにより、第２の空燃比センサにより検知される酸素濃度が下降するので、排気ガスの雰囲気をリッチからリーンに変更して、リーンな雰囲気の排気ガスを第１の三元触媒コンバータに流す。このときに、第１の三元触媒コンバータに酸素ストレージがないので、第２の三元触媒コンバータにストレージされた酸素を用いてリッチな雰囲気の排気ガスに含まれるＨＣがストレージされた酸素により酸化される。これにより第２の三元触媒コンバータの酸素ストレージ量が減少する。
【００１９】
このような状態が繰り返されると、第２の三元触媒コンバータの酸素ストレージ量はいずれなくなり、第１の三元触媒コンバータから第２の三元触媒コンバータにリッチな雰囲気の排気ガスが流れた時に、未燃焼のＨ，Ｃを浄化できなくなり、排気エミッションが悪化する。
【００２０】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の触媒コンバータを有する内燃機関の排気系において、各触媒コンバータの機能を十分に発現させるように空燃比を制御する、内燃機関の空燃比制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
第１の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、排気系に少なくとも２つの三元触媒が配設された内燃機関の空燃比制御装置である。この内燃機関の空燃比制御装置は、三元触媒における上流側の三元触媒の後の空燃比を検知するための検知手段と、検知された空燃比がリッチであると上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリーン側になるように内燃機関を制御するとともに、検知された空燃比がリーンであると上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリッチ側になるように内燃機関を制御するための制御手段とを含む。制御手段は、検知された空燃比がリーンであるとリッチ側になるように制御している期間において上流側の三元触媒から排出されたリッチガスと同量のリーンガスが上流側の三元触媒から下流側の三元触媒に流れた時に、上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリッチ側になるように内燃機関を制御するための手段を含む。
【００２２】
第１の発明によると、制御手段は、検知手段により検知された上流側の三元触媒の後の空燃比がリーンであるとリッチ側になるように制御する。このようなリッチ側で制御が行なわれている期間において上流側の三元触媒から排出されたリッチガスを算出する。この算出されたリッチガスと同量のリーンガスが上流側の三元触媒から下流側の三元触媒に流れると、上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリッチ側になるように内燃機関を制御する。これにより、リッチ側で制御が行なわれているときには、上流側の三元触媒における酸素ストレージにストレージされた酸素を用いて未燃焼のＨＣが酸化されて浄化される。上流側の三元触媒の酸素ストレージが零になると下流側の三元触媒にリッチガスが流れる。このとき、下流側の三元触媒にストレージされた酸素を用いて未燃焼のＨＣが酸化されて浄化される。この後、リーン側で制御が行なわれるが、このリッチガスの量と同じ量のリーンガスが流れるまでリーン側の制御が継続される。このため、上流側の三元触媒からあふれて下流側の三元触媒に流れた未浄化のリッチガスを浄化するために消費した酸素量と同じ量を下流側の三元触媒にストレージすることができる。すなわち、下流側の三元触媒の酸素ストレージ量を適切に保持することができる。その結果、複数の三元触媒を有する内燃機関の排気系において、各三元触媒の機能を十分に発現させるように空燃比を制御する、内燃機関の空燃比制御装置を提供することができる。
【００２３】
第２の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、排気系に少なくとも２つの三元触媒が配設された内燃機関の空燃比制御装置である。この内燃機関の空燃比制御装置は、三元触媒における上流側の三元触媒の後の空燃比を検知するための検知手段と、検知された空燃比がリッチであると上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリーン側になるように内燃機関を制御するとともに、検知された空燃比がリーンであると上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリッチ側になるように内燃機関を制御するための制御手段とを含む。制御手段は、フューエルカットによって三元触媒の酸素ストレージが最大となった時は、上流側の三元触媒へ導入されるガスのリッチからリーンへの切換え時間を遅らせるように内燃機関を制御するための手段を含む。
【００２４】
第２の発明によると、フューエルカットが実行されると極めてリーンなガスが上流側の三元触媒に導入される。このため、上流側の三元触媒および下流側の三元触媒の酸素ストレージが最大となる。通常であれば、空燃比センサが空燃比がリッチであると検知すると直ちにリーン側での制御に切り換える。これでは、下流側の酸素ストレージが最大のままになってしまい、未浄化のリーンガスが流れてきたときに（酸素をストレージできないので）還元作用を発現できない。しかしながら、本発明においては、リッチ側での制御を継続させてリッチガスを下流側の三元触媒により多く流して未燃焼のＨＣを酸化して酸素ストレージ量を中間程度まで減らしておく。これにより、酸素ストレージに空ができるので、未浄化のリーンガスが流れてきたときに還元作用を発現できる。その結果、複数の三元触媒を有する内燃機関の排気系において、各三元触媒の機能を十分に発現させるように空燃比を制御する、内燃機関の空燃比制御装置を提供することができる。
【００２５】
第３の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、排気系に少なくとも２つの三元触媒が配設された内燃機関の空燃比制御装置である。この内燃機関の空燃比制御装置は、三元触媒における上流側の三元触媒の後の空燃比を検知するための検知手段と、検知された空燃比がリッチであると上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリーン側になるように内燃機関を制御するとともに、検知された空燃比がリーンであると上流側の三元触媒へ導入されるガスの空燃比をリッチ側になるように内燃機関を制御するための制御手段と、三元触媒の劣化に伴う酸素ストレージ量の変化を考慮して、上流側の三元触媒の酸素ストレージ量に基づいて下流側の三元触媒の酸素ストレージ量を推定するための推定手段とを含む。制御手段は、推定された下流側の三元触媒の酸素ストレージ量に基づいて、上流側の三元触媒へ導入されるガスのリーンからリッチへの切換え時間を決定するように内燃機関を制御するための手段を含む。
【００２６】
第３の発明によると、三元触媒は経時的な変化に起因して酸素ストレージできる最大量が変化する。推定手段は、このような変化を考慮して、上流側の三元触媒がストレージできる酸素ストレージ量に基づいて、下流側の三元触媒がストレージできる酸素ストレージ量を推定する。この推定された下流側の三元触媒がストレージできる酸素ストレージ量に基づいて、たとえば半分のストレージ量になるように、上流側の三元触媒へ導入されるガスのリーンからリッチへの切換え時間を決定する。これにより、三元触媒の劣化を考慮して、上流側の三元触媒にストレージされる酸素量と下流側の三元触媒にストレージされる酸素量とが同じ程度になるように制御することができる。その結果、複数の三元触媒を有する内燃機関の排気系において、各三元触媒の機能を十分に発現させるように空燃比を制御する、内燃機関の空燃比制御装置を提供することができる。
【００２７】
第４の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置においては、第３の発明の構成に加えて、制御手段は、上流側の三元触媒の酸素ストレージ量が、推定された下流側の三元触媒の酸素ストレージ量の半分になるように、上流側の三元触媒へ導入されるガスのリーンからリッチへの切換え時間を決定するように内燃機関を制御するための手段を含む。
【００２８】
第４の発明によると、制御手段は、この推定された下流側の三元触媒がストレージできる酸素ストレージ量の半分のストレージ量になるように、上流側の三元触媒へ導入されるガスのリーンからリッチへの切換え時間を決定する。三元触媒の劣化を考慮して、上流側の三元触媒にストレージされる酸素量と下流側の三元触媒にストレージされる酸素量とが同じ程度になるように制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３０】
＜第１の実施の形態＞
図１に示すように、本実施の形態に係る内燃機関の空燃比制御装置が搭載された車両は、エンジン１５０と、吸気系１５２と、排気系１５４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。
【００３１】
吸気系１５２は、吸気通路１１０と、エアクリーナ１１８と、吸気温センサ１０４と、スロットルモータ１１４と、スロットル弁１１２と、スロットルポジションセンサ１１６とを含む。
【００３２】
エアクリーナ１１８から吸気された空気は、吸気通路１１０を通り、エンジン１５０に流通する。吸気通路１１０の途中には、スロットル弁１１２が設けられる。スロットル弁１１２は、スロットルモータ１１４が作動することにより開閉される。このとき、スロットル弁１１２の開度は、スロットルポジションセンサ１１６により検知することが可能となる。エアクリーナ１１８とスロットル弁１１２との間における吸気通路には、吸気温センサ１０４が設けられており、吸気された空気の温度を検知する。吸気温センサ１０４は、検知した吸気温を、吸気温検知信号としてＥＣＵ１００に送信する。
【００３３】
エンジン１５０は、冷却水通路１２２と、シリンダブロック１２４と、インジェクタ１２６と、ピストン１２８と、クランクシャフト１３０と、水温センサ１０６とを含む。
【００３４】
シリンダブロック１２４の気筒数に対応した数のシリンダ内には、それぞれピストン１２８が設けられる。ピストン１２８上部の燃焼室において、インジェクタ１２６から噴射された燃料と吸気通路１１０を通って吸気された空気との混合気が点火プラグ（図示せず）の点火により燃焼する。燃焼が生じると、ピストン１２８が押し下げられる。このとき、ピストン１２８の上下運動は、クランク機構を介して、クランクシャフト１３０の回転運動に変換される。
【００３５】
シリンダブロック１２４内には、冷却水通路１２２が設けられており、ウォータポンプ（図示せず）の作動により、冷却水が循環する。この冷却水通路１２２内の冷却水は、冷却水通路１２２に接続されたラジエータ（図示せず）へと流通して冷却ファン（図示せず）により放熱される。冷却水通路１２２の通路上には水温センサ１０６が設けられており、冷却水通路１２２内の冷却水の温度を検知する。水温センサ１０６は、検知した水温を、水温検知信号としてＥＣＵ１００に送信する。
【００３６】
排気系１５４は、排気通路１０８と、第１の空燃比センサ１０２Ａと、第２の空燃比センサ１０２Ｂと、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａと、第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂとを含む。第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの上流側に第１の空燃比センサ１０２Ａが設けられ、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの下流側（第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの上流側）に第２の空燃比センサ１０２Ｂが設けられる。
【００３７】
エンジン１５０の排気側に接続された排気通路１０８は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂに接続される。すなわち、エンジン１５０において燃焼室内の混合気の燃焼により生じる排気ガスは、まず、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａに流入する。第１の三元触媒コンバータ１２０Ａに流入した排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯは、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａにおいて酸化される。また、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａに流入した排気ガス中に含まれるＮＯｘは、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａにおいて、還元される。この第１の三元触媒コンバータ１２０Ａは、エンジン１５０の近くに設置され、エンジン１５０の冷間始動時においても速やかに昇温されて触媒機能を発現する。
【００３８】
さらに、排気ガスは、ＮＯｘの浄化を目的として、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａから第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂに送られる。この第１の三元触媒コンバータ１２０Ａと第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂとは、基本的には同じ構造および機能を有するものである。
【００３９】
第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの上流側に設けられた第１の酸素センサ１０２Ａ、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの下流側であって第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの上流側に設けられた第２の酸素センサ１０２Ｂは、三元触媒コンバータ１２０Ａまたは三元触媒コンバータ１２０Ｂを通過した排気ガス中に含まれる酸素の濃度を検知する。酸素の濃度を検知することにより、排気ガス中に含まれる燃料と空気との比、いわゆる空燃比を検知することができる。
【００４０】
第１の空燃比センサ１０２Ａおよび第２の空燃比センサ１０２Ｂは、排気ガス中の酸素濃度に応じた電流を発生させる。この電流は、たとえば電圧に変換されてＥＣＵ１００に入力される。したがって、第１の空燃比センサ１０２Ａの出力信号から第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの上流における排気ガスの空燃比を検知することができ、第２の空燃比センサ１０２Ｂの出力信号から第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの上流における排気ガスの空燃比を検知することができる。これらの第１の空燃比センサ１０２Ａおよび第２の空燃比センサ１０２Ｂは、空燃比がリーンのときには、たとえば０．１Ｖ程度の電圧を発生し、空燃比がリッチのときには０．９Ｖ程度の電圧を発生するものである。これらの値に基づいて空燃比に換算した値と、空燃比のしきい値とを比較して、ＥＣＵ１００による空燃比制御が行なわれる。
【００４１】
第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂは、空燃比がほぼ理論空燃比のときにＨＣ，ＣＯを酸化しつつＮＯｘを還元する機能、すなわちＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを同時に浄化する機能を有する。上述したように、これらの第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂは、ともに酸素ストレージ機能、すなわち、その内部に酸素をストレージする機能を有し、この酸素ストレージ機能によって、たとえ空燃比が理論空燃比から乖離したしても第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０ＢによってＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを浄化することができる。この酸素のストレージ作用は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂ内に含まれるセリウムＣｅによって行なわれる。
【００４２】
セリウムＣｅは金属単体の状態であると不安定であり、酸素が結合するとセリアＣｅＯ2となって安定する。したがってセリウムＣｅの周囲に酸素が存在すれば、すなわち空燃比がリーンであれば直ちに酸素を奪ってセリアＣｅＯ2となる。一方、空燃比がリッチになると、すなわち排気ガス中に多量の未燃焼のＨＣ，ＣＯが存在するとこれら未燃焼のＨＣ，ＣＯはセリアＣｅＯ2から酸素を奪い、したがってセリアＣｅＯ2は再び不安定なセリウムＣｅとなる。この場合、セリウムＣｅが周囲から酸素を奪うのに要する時間は極めて短かく、すなわち酸素の吸着速度は極めて速く、これに対して未燃焼のＨＣ，ＣＯがセリアＣｅＯ2から酸素を奪うのに要する時間は若干長いこと、すなわち酸素の脱離速度は吸着速度に比べて遅いことが判明している。
【００４３】
このように空燃比がリーンになると排気ガス中から酸素が奪われるので排気ガス中に含まれるＮＯｘが還元せしめられ、空燃比がリッチになると排気ガスの未燃焼のＨＣ，ＣＯがセリアＣｅＯ2から酸素を奪うので未燃焼のＨＣ，ＣＯが酸化せしめられる。したがって空燃比が理論空燃比からずれたとしてもＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを浄化することができる。ただし、この場合、ＨＣ，ＣＯおよびＮＯｘを浄化することができるのは、空燃比がリーンになったときに第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂが酸素をストレージしうる状態になければならず、空燃比がリッチになったときに第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂがある程度の酸素をストレージしていなければならないことになる。
【００４４】
第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂがストレージしうる酸素量には限度があり、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂはストレージしうる酸素量以上の酸素はストレージすることができない。一方、空燃比が理論空燃比からずれた場合にリーン側にずれるかリッチ側にずれるかはわからず、したがってどちら側にずれても排気ガス中の有害成分を浄化しなければならない。
【００４５】
第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂにストレージされている酸素量は直接計測することはできず、したがってこの酸素量は通常計算することによって求められる。この場合、通常は酸素のストレージ量が零のときを基準として酸素のストレージ量を算出するようにしている。
【００４６】
酸素のストレージ量が最大であるということは、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂにストレージされている酸素が全く脱離していないことを意味している。このような酸素のストレージ量は、ＯＳＣ（Oxygen Storage Capacity）として表される。したがってＯＳＣが零であるということは脱離可能な酸素が全部脱離しているときを示している。ＯＳＣが最大のときということは、ストレージできる可能な限りの酸素をストレージしているときを示している。
【００４７】
このような酸素ストレージ機能を有する、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの酸素ストレージ量が最適な状態となり双方の触媒機能を発現できるように、ＥＣＵ１００はエンジン１５０の燃焼室内の空燃比を制御する。
【００４８】
図２を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００４９】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＥＣＵ１００は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の空燃比がリーンな状態であるか否かを判断する。この判断は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの上流側に取付けられた空燃比センサ１０２ＡからＥＣＵ１００へ入力された信号に基づいて行なわれる。第１の触媒コンバータ１２０Ａの前の空燃比がリーンであると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０６へ移される。
【００５０】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１００は、制御切換え判定値Ｋｓに１４．９（リーン側）を代入する。Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１００は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａについて、リーン側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｌ）を算出する。
【００５１】
Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１００は、制御切換え判定値Ｋｓに１４．３（リッチ側）を代入する。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１００は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａについて、リッチ側における酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）を算出する。
【００５２】
Ｓ１０４におけるリーン側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｌ）およびＳ１０８におけるリッチ側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）の算出について説明する。いずれの場合においても、酸素ストレージ量は、ＯＳＣ＝ΣΔＡ／Ｆ×吸入空気量×０．２２で算出される。なお、０．２２は、空気に含まれる酸素の比率を示す。
【００５３】
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１００は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの後の空燃比が制御切換え判定値Ｋｓよりも小さいか否かを判断する。この判断は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａと第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂとの間に取付けられた第２の空燃比センサ１０２ＢからＥＣＵ１００に入力された信号に基づいて行なわれる。第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの後の空燃比が制御切換え判定値Ｋｓよりも小さいと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１４へ移される。
【００５４】
Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１００は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の制御空燃比Ｋｆに１５．１（リーン側）を代入する。
【００５５】
Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１００は、リッチ側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）がリーン側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｌ）以上であるか否かを判断する。リッチ側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）≧リーン側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｌ）であると（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１４にてＮＯ）、処理はＳ１１２へ移される。
【００５６】
Ｓ１１６にて、ＥＣＵ１００は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の制御空燃比Ｋｆに１４．１（リッチ側）を代入する。
【００５７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る空燃比制御装置を実現するＥＣＵ１００の動作について説明する。
【００５８】
エンジン１５０が作動中において、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａおよび第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂにより、排気ガスが浄化される。第１の三元触媒コンバータ１２Ａの上流側に取付けられた空燃比センサ１０２ＡからＥＣＵ１００に入力された信号に基づいて、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の空燃比がリーンである場合には（Ｓ１００にてＹＥＳ）、制御切換え判定値Ｋｓに１４．９（リーン側）が代入され（Ｓ１０２）、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａについてリーン側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｌ）が算出される（Ｓ１０４）。
【００５９】
一方、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の空燃比がリーンでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、制御切換え判定値Ｋｓに１４．３（リッチ側）が代入され（Ｓ１０６）、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａについてリッチ側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）が算出される（Ｓ１０８）。
【００６０】
酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｌ）およびＯＳＣ（Ｒ）は、前述の説明のとおり、ΣΔＡ／Ｆ×吸入空気量×０．２２により算出される。これは、理論空燃比（１４．６）との差分を時間積分した値に、吸入空気量および０．２２を乗算したものである。
【００６１】
第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの後の空燃比が、制御切換え判定値Ｋｓより小さいと（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の制御空燃比Ｋｆに１５．１（リーン側）が代入される（Ｓ１１２）。
【００６２】
第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの後の空燃比が制御切換え判定値Ｋｓよりも小さくないと（Ｓ１１０にてＮＯ）、リッチ側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）がリーン側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｌ）以上になるまでは（Ｓ１１４にてＮＯ）、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の制御空燃比Ｋｆが１５．１に維持される（Ｓ１１２）。一方、リッチ側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）がリーン側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｌ）以上になると（Ｓ１１４にてＹＥＳ）、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の制御空燃比Ｋｆが１４．１に変更される（Ｓ１１６）。
【００６３】
このような状態を、図３を用いて説明する。第１の空燃比センサ１０２Ａが、図３の空燃比センサ（Ａ）であって、第２の空燃比センサ１０２Ｂが図３の空燃比センサ（Ｂ）である。いずれの空燃比センサも同じ構造を有し、リーン状態、ストイキ状態、リッチ状態でそれぞれ異なる電圧値を出力し、その電圧値に対応する空燃比がＥＣＵ１００にて演算される。
【００６４】
図３に示すように、時刻Ｔ（１）においては、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の空燃比がリーンな状態であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、制御切換え判定値Ｋｓに１４．９が代入されている（Ｓ１０２）。図３の空燃比センサ（Ｂ）に示すように、この時刻Ｔ（１）においては、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの後の空燃比が制御切換え判定値Ｋｓ（＝１４．９）以上になると（Ｓ１１０にてＮＯ）、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の制御空燃比Ｋｆに１４．１が代入される（Ｓ１１６）。この状態が、時刻Ｔ（１）〜Ｔ（２）の状態である。
【００６５】
時刻Ｔ（１）〜時刻Ｔ（２）の間においては、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の空燃比がリーンではないため（Ｓ１００にてＮＯ）、制御切換え判定値Ｋｓに１４．３が代入される（Ｓ１０６）。このときの状態が、時刻Ｔ（２）の状態である。
【００６６】
図３における空燃比センサ（Ｂ）の下側の斜線部分がリッチ側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）に、上側の斜線部分がリーン側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｌ）に対応する。時刻Ｔ（２）〜時刻Ｔ（３）の状態においては、リッチ側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）が算出される（Ｓ１０８）。
【００６７】
時刻Ｔ（３）において、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの後の空燃比が制御切換え判定値Ｋｓ（＝１４．９）以上になり（Ｓ１１０にてＮＯ）、リッチ側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｒ）がリーン側の酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｌ）以上になると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の制御空燃比Ｋｆが１４．１に変更される。
【００６８】
すなわち、時刻Ｔ（３）を経過した後、図３に示すリッチ側の酸素ストレージ量（時刻Ｔ（２）〜時刻Ｔ（３）における斜線部分）とリーン側の酸素ストレージ量（時刻Ｔ（３）以降の斜線部分）とが同じ酸素ストレージ量になるまで、時刻Ｔ（３）以降のリーン制御状態が点線のように延長される。
【００６９】
以上のようにして、リッチ側で制御が行なわれている期間において上流側の三元触媒コンバータから排出されたリッチガスを算出し、算出されたリッチガスと同量のリーンガスが上流側の三元触媒コンバータから下流側の三元触媒コンバータに流れると、上流側の三元触媒コンバータで導入されるガスの空燃比をリッチ側になるようにエンジンを制御する。これにより、リッチ側で制御が行なわれているときには、上流側の三元触媒コンバータにおける酸素ストレージにストレージされた酸素を用いて未燃焼のＨＣが酸化されて浄化される。上流側の三元触媒コンバータの酸素ストレージが０になると下流側の三元触媒コンバータにリッチガスが流れ、下流側の三元触媒コンバータにストレージされた酸素を用いて未燃焼のＨＣが酸化されて浄化される。この後、リーン側での制御が行なわれ、このリッチガスの量と同じ量のリーンガスが流れるまでリーン側での制御が延長される。このため、上流側の三元触媒コンバータから溢れて下流側の三元触媒コンバータに流れた未浄化のリッチガスを浄化するために使用した酸素量と同じ量を下流側の三元触媒コンバータにストレージすることができる。
【００７０】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の空燃比制御装置について説明する。なお、本実施の形態に係る内燃機関の空燃比制御装置も、前述の第１の実施の形態と同様、ＥＣＵ１００により実行されるプログラムにより実現される。ＥＣＵ１００を含む内燃機関およびその周辺の構造は、前述の第１の実施の形態の図１と同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００７１】
図４を参照して、ＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００７２】
Ｓ２００にて、ＥＣＵ１００は、フューエルカットが所定時間以上継続しているか否かを判断する。フューエルカットが所定時間以上継続していると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ２０２へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ２０４へ移される。
【００７３】
Ｓ２０２にて、ＥＣＵ１００は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の制御空燃比Ｋｆに１４．１（リッチ側）を代入する。
【００７４】
Ｓ２０４にて、前段の触媒コンバータである第１の三元触媒コンバータ１２０ＡのＯＳＣを算出する。この算出された酸素ストレージ量をＯＳＣ（Ｓ）とする。Ｓ２０６にて、後段の触媒コンバータである第２の三元触媒コンバータ１２０ＢのＯＳＣを算出する。この算出された酸素ストレージ量をＯＳＣ（Ｕ）とする。
【００７５】
なお、Ｓ２０４における第１の三元触媒コンバータ１２０Ａにおける酸素ストレージ量（ＯＳＣ（Ｓ））の算出については、前述の第１の実施の形態におけるＳ１０４およびＳ１０８における算出方法と同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００７６】
Ｓ２０６において算出される第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの酸素ストレージ量（ＯＳＣ（Ｕ））は、ＯＳＣ（Ｕ）＝ＯＳＣ（ＵＩ）×ＯＳＣ（Ｓ）／ＯＳＣ（ＳＩ）により算出される。ここで、ＯＳＣ（ＵＩ）は、第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの初期状態における酸素ストレージ量を表わし、ＯＳＣ（ＳＩ）は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの初期状態における酸素ストレージ量を表わす。したがって、Ｓ２０６における式により、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの劣化状態に対応させて、第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの劣化された酸素ストレージ量を算出することができる。
【００７７】
Ｓ２０８にて、ＥＣＵ１００は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの酸素ストレージ量ＯＳＣが第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｕ）／２以上であるか否か判断する。第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの酸素ストレージ量ＯＳＣが第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの劣化分を考慮した酸素ストレージ量ＯＳＣ（Ｕ）の１／２以上になると（Ｓ２０８にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２０８にてＮＯ）、処理はＳ２１２へ移される。
【００７８】
Ｓ２１０にて、ＥＣＵ１００は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の制御空燃比Ｋｆに１５．１（リーン側）を代入する。Ｓ２１２にて、ＥＣＵ１００は、第１の三元触媒コンバータ１２０Ａの前の制御空燃比Ｋｆに１４．１（リッチ側）を代入する。
【００７９】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る空燃比制御装置を実現するＥＣＵ１００の動作について説明する。図５に、前述の第１の実施の形態の図３に対応する図を示す。
【００８０】
フューエルカットが所定時間以上継続した場合には（Ｓ２００にてＹＥＳ）、図５に示すように、第１の空燃比センサ１０２Ａも、第２の空燃比センサ１０２Ｂもリーンな状態となっている。フューエルカットが所定時間以上経過した後、リッチ側（Ｋｆ＝１４．１）で制御が行なわれる。時刻Ｔ（５）を超えると、通常であれば、リッチ側制御からリーン側制御に切換わるが、時刻Ｔ（５）を経過して時刻Ｔ（６）を経過するまでの間、リッチ側制御（Ｋｆ＝１４．１）が延長して行なわれる。このとき、第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂにリッチガスが導入され、最大量までストレージされた酸素を用いて未燃焼のＨＣが酸化されて酸素ストレージに空ができる。このとき、第２の三元触媒コンバータ１２０Ｂの酸素ストレージ量の半分の量（ＯＳＣ（Ｕ）／２）のリッチガスが流れるまで（時刻Ｔ（６）まで）リッチ側制御が継続される。
【００８１】
このようにして、フューエルカットが実行されると極めてリーンなガスが上流側の三元触媒コンバータに導入され、上流側の三元触媒コンバータおよび下流側の三元触媒コンバータの酸素ストレージが最大となる。通常であれば、空燃比センサが空燃比がリッチであると検知すると直ちにリーン側での制御に切換えるが、これでは下流側の酸素ストレージが最大のままになってしまい、未浄化のリーンガスが流れてきたときに（酸素をストレージできないので）還元作用を発現できない。しかしながら、本実施の形態のように、リッチ側での制御を継続させてリッチガスを下流側の三元触媒コンバータにより多く流して未燃焼のＨＣを酸化して酸化ストレージ量を中間程度まで減らしておく。これにより、下流側の三元触媒コンバータの酸素ストレージに約半分の空ができるので、未浄化のリーンガスが流れてきたときに還元作用を発現できる。
【００８２】
さらに、三元触媒コンバータは経時的な変化に起因して酸素ストレージできる最大量が変化する。このような変化を考慮して、上流側の三元触媒コンバータがストレージできる酸素ストレージ良に基づいて、下流側の三元触媒コンバータがストレージできる酸素ストレージ量を推定する。この推定された下流側の三元触媒コンバータがストレージできる酸素ストレージ量に基づいて、たとえばその半分の量のストレージ量に上流側の三元触媒コンバータのストレージ量になると、上流側の三元触媒コンバータに導入されるガスの制御がリーン側からリッチ側へ切換えられる。これにより、三元触媒コンバータの劣化を考慮して、上流側の三元触媒コンバータにストレージされる酸素量と下流側の三元触媒コンバータにストレージされる酸素量とを同じ程度にすることができる。
【００８３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る空燃比センサの制御装置が搭載される車両のエンジンの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る空燃比センサの制御装置で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る空燃比センサの時間的変化を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る空燃比センサの制御装置で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る空燃比センサの時間的変化を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１００  ＥＣＵ、１０２Ａ  第１の空燃比センサ、１０２Ｂ  第２の空燃比センサ、１０４  吸気温センサ、１０６  水温センサ、１０８  排気通路、１１０  吸気通路、１１２  スロットル弁、１１４  スロットルモータ、１１６  スロットルポジションセンサ、１１８  エアクリーナ、１２０Ａ  第１の三元触媒コンバータ、１２０Ｂ  第２の三元触媒コンバータ、１２２  冷却水通路、１２４  シリンダブロック、１２６  インジェクタ、１２８  ピストン、１３０  クランクシャフト、１５０  エンジン、１５２  吸気系、１５４  排気系。
【図１】
2005264751.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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