(57)【要約】【課題】  触媒の劣化により下流側空燃比検出手段の出力特性が変化してもエミッションの悪化を防止する。【解決手段】  排気浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ配置され、排気空燃比に応じた出力を発生する空燃比検出手段の出力に基づいて機関の空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置において、前記触媒の劣化状態に応じて、下流側空燃比検出手段の出力ＶＤに対する所定の基準値ＶＤＲＥＦを変更する変更手段を備えたことを特徴とする。触媒の新品時から劣化時に至るまで、常に所定空燃比相当の基準値ＶＤＲＥＦを用いて空燃比制御を行うことができ、制御を適切に行うことが可能になる。そして触媒の劣化により下流側空燃比検出手段の出力特性が変化してもエミッションの悪化を防止することができる。【選択図】  図３
2007032438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ配置され、排気空燃比に応じた出力を発生する空燃比検出手段の出力に基づいて機関の空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置において、
前記触媒の劣化状態に応じて、前記下流側空燃比検出手段の出力に対する所定の基準値を変更する変更手段を備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記触媒が劣化するにつれ前記変更手段が前記基準値をリッチ側の値に変更することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記触媒が酸素吸蔵能を有する触媒であり、前記変更手段が、前記触媒の劣化状態に対応する前記触媒の酸素吸蔵容量を算出すると共に、この算出された酸素吸蔵容量に応じて前記基準値を変更することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記変更手段が、所定時期に算出した前記酸素吸蔵容量と、その所定時期より前の時期に算出した前記酸素吸蔵容量とを用いてなまし処理を実行し、このなまし処理後の酸素吸蔵容量に応じて前記基準値を変更することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に、排気浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ配置され、排気空燃比に応じた出力を発生する空燃比検出手段の出力に基づいて機関の空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関排気通路内に触媒を配置し、触媒上流の排気通路内に上流側空燃比センサを配置すると共に触媒下流の排気通路内に下流側空燃比センサを配置し、上流側空燃比センサの出力に基づいて空燃比を制御するためのパラメータを算出し、下流側空燃比センサの出力に基づいて算出された補正係数により上記パラメータを補正し、補正されたパラメータにより空燃比が目標空燃比となるように空燃比を制御するようにした内燃機関の空燃比制御装置が公知である。例えば特許文献１に開示された空燃比制御装置では、ＰＩＤ制御により、すなわち下流側空燃比センサの出力値と目標空燃比相当値との偏差（比例項）と、この偏差の積分値（積分項）と、この偏差の微分値（微分項）とに基づいて、上記補正係数を算出するようにしている。また特許文献２に開示された空燃比制御装置では、下流側空燃比センサの出力に基づいて下流側空燃比センサの出力値よりも小さい変化率でもって変化する平滑化値を算出し、この平滑化値と下流側空燃比センサの出力値との偏差に基づいて上記補正係数を算出するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９７８３７号公報
【特許文献２】特開平１０−３０６７４２号公報
【特許文献３】特開２００３−３１４３３４号公報
【特許文献４】特開平６−２８８２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の如き空燃比制御装置では、下流側空燃比センサの出力値も空燃比制御に用いられることから、下流側空燃比センサの出力特性（空燃比対出力値の特性、いわゆるλ特性）の変化がエミッションに影響を与える。一方、触媒が劣化してくると、下流側空燃比センサの出力特性が変化することが判明してきており、これによってエミッションが悪化するという問題がある。特に、エミッション規制が強化される中、このような触媒の劣化に起因するエミッション悪化の問題に対し何等かの対策を施すことが重要である。
【０００５】
そこで本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、触媒の劣化により下流側空燃比検出手段の出力特性が変化してもエミッションの悪化を防止することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態は、排気浄化触媒の上流側と下流側とにそれぞれ配置され、排気空燃比に応じた出力を発生する空燃比検出手段の出力に基づいて機関の空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置において、前記触媒の劣化状態に応じて、前記下流側空燃比検出手段の出力に対する所定の基準値を変更する変更手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この本発明の一形態によれば、触媒の劣化状態に応じて下流側空燃比検出手段の出力に対する所定の基準値が変更されるので、触媒の新品時から劣化時に至るまで、常に所定空燃比相当の基準値を用いて空燃比制御を行うことができ、制御を適切に行うことが可能になる。そして、触媒の劣化により下流側空燃比検出手段の出力特性が変化してもエミッションの悪化を防止することができる。
【０００８】
ここで、前記触媒が劣化するにつれ前記変更手段が前記基準値をリッチ側の値に変更するのが好ましい。
【０００９】
本発明者の鋭意研究によれば、触媒が新品状態から劣化するとき、下流側空燃比検出手段の出力特性が全体的にリーン側にシフトし、所定空燃比相当の下流側空燃比検出手段の出力値が、触媒新品時の値から、よりリッチ側の値にシフトすることが判明した。従って、このように触媒が劣化するにつれ基準値をリッチ側の値に変更することで、触媒の新品時から劣化時に至るまで、常に基準値を所定空燃比相当とすることができる。
【００１０】
また、前記触媒が酸素吸蔵能を有する触媒であり、前記変更手段が、前記触媒の劣化状態に対応する前記触媒の酸素吸蔵容量を算出すると共に、この算出された酸素吸蔵容量に応じて前記基準値を変更するのが好ましい。
【００１１】
酸素吸蔵能を有する触媒においては、触媒が劣化するほど、触媒が吸蔵できる酸素量は少なくなる。よって触媒の酸素吸蔵容量を算出することにより、触媒の劣化状態を検出することができる。この好適な形態によれば、酸素吸蔵容量に応じて基準値が変更されるので、触媒の劣化状態に応じた基準値の変更が可能となる。
【００１２】
この場合、前記変更手段が、所定時期に算出した前記酸素吸蔵容量と、その所定時期より前の時期に算出した前記酸素吸蔵容量とを用いてなまし処理を実行し、このなまし処理後の酸素吸蔵容量に応じて前記基準値を変更してもよい。
【００１３】
これにより、基準値の変更時ごとの変化が緩慢となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、触媒の劣化により下流側空燃比検出手段の出力値特性が変化してもエミッションの悪化を防止することができるという優れた効果が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置を示す。内燃機関１０は火花点火式内燃機関であり、本実施形態では多気筒ガソリンエンジンである（１気筒のみ図示）。内燃機関１０には、吸気通路１２および排気通路１４が設けられている。吸気通路１２は、上流側の端部にエアフィルタ１６を備えている。エアフィルタ１６には、吸気温ＴＨＡ（すなわち外気温）を検出する吸気温センサ１８が組み付けられている。
【００１７】
エアフィルタ１６の下流には、エアフロメータ２０が配置されている。エアフロメータ２０は、吸気通路１２を流れる空気の流量を検出するセンサである。エアフロメータ２０の下流には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度ＯＤＴを検出するスロットルセンサ２４と、スロットルバルブ２２が全閉となることでオンとなるアイドルスイッチ２６とが配置されている。
【００１８】
スロットルバルブ２２の下流には、サージタンク２８が設けられている。また、サージタンクの更に下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁３０が配置されている。
【００１９】
排気通路１４には触媒３２が配置されている。この触媒３２は、三元触媒であると共に、酸素を吸蔵可能な触媒であり、排気ガス中にＨＣやＣＯなどの未燃成分が含まれている場合は、自身に吸蔵している酸素を放出してそれらを酸化し、また、排気ガス中にＮＯｘなどの酸化成分が含まれている場合は、それらを還元し、酸化成分から放出された酸素を吸蔵することができる。こうして内燃機関１０から排出された排気ガスは触媒３２の内部で処理されて浄化される。
【００２０】
排気通路１４には、また、触媒３２の上流側に上流側空燃比検出手段としての上流側空燃比センサ３６が、触媒３２の下流側に下流側空燃比検出手段としての下流側Ｏ２センサ３８が配置されている。上流側空燃比センサ３６は、広い空燃比領域にわたってリニアに出力電圧を発生するいわゆる全域空燃比センサから形成される。この上流側空燃比センサ３６の出力特性が図２に示され、上流側空燃比センサ３６は、検出する排気空燃比が高くなるほど（リーン側になるほど）高い出力電圧ＶＵを発生するようになっている。このように、広い空燃比領域にわたってリニアに出力を発生するセンサはリニア出力型センサと称される。
【００２１】
一方、目標空燃比をどのように定めてもよいが、本実施形態では目標空燃比は理論空燃比とされる。目標空燃比が理論空燃比である場合、下流側Ｏ２センサ３８は、排気中の酸素濃度に応じ理論空燃比付近で出力値がステップ状に急激に変化するいわゆるＺ特性酸素濃度センサから形成される。下流側Ｏ２センサ３８は図３に実線で示すように、検出する排気空燃比が理論空燃比のときにＶＤＲＥＦ（ＶＤ０）という出力電圧を発生する。排気空燃比が理論空燃比からリッチ側に外れたとき、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤはＶＤＲＥＦから急激に大きくなり、排気空燃比が理論空燃比からリーン側に外れたとき、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤはＶＤＲＥＦから急激に小さくなる。このように、所定空燃比を境に出力が急変するセンサはスイッチング出力型センサと称される。本発明にいう空燃比検出手段には、リニア出力型センサとスイッチング出力型センサとの両方が含まれる。空燃比が目標空燃比（理論空燃比）のときの出力電圧ＶＤＲＥＦが、下流側Ｏ２センサ３８の出力に対する基準値（以下、「基準電圧」ともいう）となる。この基準値ＶＤＲＥＦは以下に述べる空燃比制御において目標空燃比に相当する制御目標値となる。
【００２２】
なお、詳しくは後述するが、下流側Ｏ２センサ３８の出力特性は触媒３２の劣化状態に応じて変化する。図３の実線は触媒３２が新品である場合の特性を示し、このとき基準電圧ＶＤＲＥＦはＶＤ０という値を持つ。以下、触媒３２が新品であるという仮定の下で説明を進める。
【００２３】
本実施形態においては、制御手段としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）という）４２が備えられている。ＥＣＵ４２には、上述した各種センサおよび燃料噴射弁３０に加えて、内燃機関１０の冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ４４などが接続されている。
【００２４】
次に、この内燃機関における空燃比制御方法について説明する。まず、次式に基づいて燃料噴射量ＱＦが算出される。
ＱＦ＝ＱＦＴＧＴ・Ｃ１＋ＦＢＭ＋Ｃ２
【００２５】
ここで、ＱＦＴＧＴは目標燃料噴射量、ＦＢＭは第１のフィードバック補正係数、Ｃ１およびＣ２は運転状態に応じて定まる補正係数をそれぞれ表している。なお、Ｃ１は例えば機関冷却水温または吸気温に応じて定められ、Ｃ２は吸気通路壁面に付着した燃料量を考慮して定められる。
【００２６】
目標燃料噴射量ＱＦＴＧＴは燃焼室４内に供給される混合気の空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴射量であり、次式に基づいて算出される。
ＱＦＴＧＴ＝ＱＡ／ＡＦＳ
【００２７】
ここでＱＡは実際の吸入空気量、ＡＦＳは理論空燃比をそれぞれ表している。吸入空気量ＱＡはエアフローメータ２０の検出値に基づいて算出される。
【００２８】
第１のフィードバック補正係数ＦＢＭは、上流側空燃比センサ３６の出力に基づいて、燃焼室４内に実際に供給される燃料量が目標燃料量ＱＦＴＧＴとなるようにするためのものであり、次式に基づいて算出される。
ＦＢＭ＝ＫＭＰ・ＦＢＭＰ＋ＫＭＩ・ＦＢＭＩ
【００２９】
ここでＦＢＭＰは燃焼室４内に実際に供給された燃料量と目標燃料量ＱＦＴＧＴとの偏差、ＦＢＭＩはＦＢＭＰの積分値、ＫＭＰは比例項ゲイン、ＫＭＩは積分項ゲインをそれぞれ表している。燃焼室４内に実際に供給された混合気の空燃比をＡＦＡＣＴで表すと燃焼室４内に実際に供給された燃料量はＱＡ／ＡＦＡＣＴで表される。したがってＦＢＭＰはＱＡ／ＡＦＡＣＴ−ＱＦＴＧＴで表されることになる。
【００３０】
実際の空燃比ＡＦＡＣＴは上流側空燃比センサ３６の出力電圧ＶＵに応じて定まるＶＵＣに基づいて図２により求められる。このＶＵＣは次式に基づいて算出される。
ＶＵＣ＝ＶＵ＋ＦＢＳ
【００３１】
ここでＦＢＳは下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧に基づいて算出される第２のフィードバック補正係数を表している。第２のフィードバック補正係数ＦＢＳは、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤが理論空燃比に相当する基準電圧ＶＤＲＥＦとなるようにするためのものであり、次式に基づいて算出される。
ＦＢＳ＝ＫＳＰ・ＦＢＳＰ＋ＫＳＩ・ＦＢＳＩ＋ＫＳＲ・ＦＢＳＲ
【００３２】
ここでＦＢＳＰは下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤと基準電圧ＶＤＲＥＦとの偏差、ＦＢＳＩはＦＢＳＰの積分値、ＦＢＳＲは下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤと後述する基準電圧との偏差、ＫＳＰは比例項ゲイン、ＫＳＩは積分項ゲイン、ＫＳＲはＦＢＳＲのゲインをそれぞれ表している。
【００３３】
ところで、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤが例えばリーン側に急激に変化したときには触媒３２から多量のＮＯｘ が排出されている。この場合、第２のフィードバック補正係数ＦＢＳを比例項および積分項により求めるようにすると、すなわちＫＳＰ・ＦＢＳＰ＋ＫＳＩ・ＦＢＳＩにより求めるようにすると、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤの急激な変化を良好に補償することができない。
【００３４】
そこで本実施形態では、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤに基づいて、その出力電圧ＶＤよりも小さい変化率で変化する徐変電圧を算出し、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤがリーン側に変化したときに、すなわち出力電圧ＶＤが低下したときに、この徐変電圧と出力電圧ＶＤとの偏差ＦＢＳＲに基づいて第２のフィードバック補正係数ＦＢＳを算出するようにしている。このようにすると下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤが徐変電圧に向かうよう空燃比が制御される。その結果、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤが急激に低下するのを阻止することができる。また、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤが急激に低下したとき程徐変電圧との偏差が大きくなり、すなわち出力電圧ＶＤの低下率が大きいとき程補正量が大きくなる。したがって、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤの急激な低下を速やかに補償することができ、斯くして触媒３２から多量のＮＯｘ が排出されるのを阻止することができる。なお、本実施形態では下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤが増大し始めて徐変電圧よりも大きくなるとＦＢＳＲに基づく補正が停止される。
【００３５】
徐変電圧はその変化率（絶対値）が下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤの変化率よりも小さい限りどのように定めてもよいが、本実施形態では徐変電圧を、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤを平滑化して得られる平滑化値ＶＤＳＭとしている。図４は下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤと平滑化値ＶＤＳＭとの関係を示している。同図に示されるように、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤが急激に低下すると平滑化値ＶＤＳＭとの間に偏差ＦＢＳＲが生ずる。この偏差ＦＢＳＲに基づいて第２のフィードバック補正係数ＦＢＳが算出される。
【００３６】
一方、偏差ＦＢＳＲのゲインＫＳＲもどのように定めてもよい。しかしながら、機関負荷が高くなる程単位時間当たり機関から排出されるＮＯｘ 量が増大する。すなわち、機関負荷が高いとき程補正量を大きくする必要がある。そこで、本実施形態では図５に示すようにゲインＫＳＲを、機関負荷を代表するスロットル開度ＯＤＴが大きくなる程大きくなるように定めている。
【００３７】
図６は実際の吸入空気量ＱＡおよび目標燃料噴射量ＱＦＴＧＴの算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。図６を参照すると、まずステップ５０では実際の吸入空気量ＱＡi が更新される。すなわち一般的にいうと、ｉ回前のルーチンにおいて算出された吸入空気量ＱＡi がＱＡi+1 とされる（ｉ＝０，１，…ｎ）。続くステップ５１では目標燃料噴射量ＱＦＴＧＴi が更新される。すなわち一般的にいうと、ｉ回前のルーチンにおいて算出された目標燃料噴射量ＱＦＴＧＴi がＱＦＴＧＴi+1 とされる。上述したように本実施形態では、吸気通路内における吸入空気量ＱＡと、排気通路内において検出された空燃比ＡＦＡＣＴとに基づいて燃焼室４内に実際に供給された燃料量（ＱＡ／ＡＦＡＣＴ）が算出される。この場合、吸入空気または混合気が、吸入空気量が算出されてから上流側空燃比センサ３６に到るまでに或る程度の時間を要する。したがって、燃焼室４内に実際に供給された燃料量を正確に求めるためには、上流側空燃比センサ３６が空燃比を検出したときよりもこの所要時間だけ前に算出された吸入空気量を用いる必要がある。そこで、本実施形態ではこの所要時間に相当する数ｎを導入し、今回のルーチンにおいて上流側空燃比センサ３６により検出された空燃比と、ｎ回前のルーチンにおいて算出された吸入空気量とに基づいて燃焼室４内に実際に供給された燃料量を求めるようにしている（後述のステップ６４、図７参照）。そこで、過去ｎ回分の吸入空気量および目標燃料噴射量をＱＡi ，ＱＦＴＧＴi の形でＥＣＵ４２に記憶するようにしている。
【００３８】
続くステップ５２では、今回のルーチンにおける吸入空気量ＱＡ0 が算出される。続くステップ５３では次式に基づいて今回のルーチンにおける目標燃料噴射量ＱＦＴＧＴ０ が算出される。
ＱＦＴＧＴ０ ＝ＱＡ0 ／ＡＦＳ
【００３９】
図７は、上流側空燃比センサ３６の出力に基づいて行われる第１のフィードバック制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは図６のルーチンと同一の設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
【００４０】
図７を参照すると、まずステップ６０では第１のフィードバック制御を実行する条件が成立しているか否かが判別される。本実施形態では、上流側空燃比センサ３６が活性化しており、かつ機関暖機運転が完了しており、かつ燃料増量制御または燃料カットが完了してから設定時間だけ経過しているときに条件が成立していると判断される。条件が成立していないと判断されたときには次いでステップ６１に進み、第１のフィードバック補正係数ＦＢＭを零にして処理サイクルを終了する。すなわち、この場合には第１のフィードバック補正係数ＦＢＭによる補正は行われない。
【００４１】
これに対しステップ６０において条件が成立していると判断されたときにはステップ６２に進み、上流側空燃比センサ３６の出力電圧ＶＵに、図８のルーチンにおいて算出される第２のフィードバック補正係数ＦＢＳを加算することによりＶＵＣが算出される。続くステップ６３では図２を用いてＶＣＵに対応する空燃比ＡＦＡＣＴが算出される。続くステップ６４では、ｎ回前のルーチンにおいて算出された吸入空気量ＱＡn および目標燃料噴射量ＱＦＴＧＴn と、ステップ６３において算出された空燃比ＡＦＡＣＴとにより、次式に基づいて、実際の供給燃料量と目標燃料量ＱＦＴＧＴとの偏差ＦＢＭＰが算出される。
ＦＢＭＰ＝ＱＡn ／ＡＦＡＣＴ−ＱＦＴＧＴn
【００４２】
続くステップ６５では次式に基づいて、偏差ＦＢＭＰの積分値ＦＢＭＩが算出される。
ＦＢＭＩ＝ＦＢＭＩ＋ＦＢＭＰ
【００４３】
続くステップ６６では次式に基づいて第１のフィードバック補正係数ＦＭＢが算出される。
ＦＢＭ＝ＫＭＰ・ＦＢＭＰ＋ＫＭＩ・ＦＢＭＩ
【００４４】
図８は、下流側Ｏ２センサ３８の出力に基づいて行われる第２のフィードバック制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【００４５】
図８を参照すると、まずステップ７０では下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤが平滑化値ＶＤＳＭよりも小さいか否かが判別される。ＶＤ＜ＶＤＳＭのときには次いでステップ７１に進み、次式に基づいて平滑化値ＶＤＳＭが算出され、次いでステップ７３に進む。
ＶＤＳＭ＝ＶＤＳＭ＋（ＶＤ−ＶＤＳＭ）／１２８
【００４６】
これに対しＶＤ≧ＶＤＳＭのときにはステップ７２に進み、出力電圧ＶＤが平滑化値ＶＤＳＭとされる。次いでステップ７３に進む。ステップ７３では、第２のフィードバック制御を実行する条件が成立しているか否かが判別される。本実施形態では、下流側Ｏ２センサ３８が活性化しており、かつ機関暖機運転が完了しており、かつ燃料増量制御または燃料カットが完了してから設定時間だけ経過しており、かつ第１のフィードバック制御が実行されているときに条件が成立していると判断される。条件が成立していないと判断されたときには次いでステップ７４に進み、第２のフィードバック補正係数ＦＢＳを零にして処理サイクルを終了する。すなわち、この場合には第２のフィードバック補正係数ＦＢＳによる補正は行われない。
【００４７】
これに対しステップ７３において条件が成立していると判断されたときには次いでステップ７５に進み、次式に基づいて、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤと基準電圧ＶＤＲＥＦとの偏差ＦＢＳＰが算出される。
ＦＢＳＰ＝ＶＤＲＥＦ−ＶＤ
【００４８】
続くステップ７６では次式に基づいて、下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤと平滑化値ＶＤＳＭとの偏差ＦＢＳＲが算出される。
ＦＢＳＲ＝ＶＤＳＭ−ＶＤ
【００４９】
この場合、平滑化値ＶＤＳＭがステップ７２において出力電圧ＶＤとされているときには、偏差ＦＢＳＲは零となり、偏差ＦＢＳＲに基づく補正は行われない。続くステップ７７では次式に基づいて、偏差ＦＢＳＰの積分値ＦＢＳＩが算出される。
ＦＢＳＩ＝ＦＢＳＩ＋ＦＢＳＰ
【００５０】
続くステップ７８では次式に基づいて、第２のフィードバック補正係数ＦＢＳが算出される。
ＦＢＳ＝ＫＳＰ・ＦＢＳＰ＋ＫＳＩ・ＦＢＳＩ＋ＫＳＲ・ＦＢＳＲ
【００５１】
図９は、燃料噴射量を算出するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
【００５２】
図９を参照すると、まずステップ８０では補正係数Ｃ１，Ｃ２が算出される。続くステップ８１では次式に基づいて燃料噴射量ＱＦが算出される。
ＱＦ＝ＱＦＴＧＴ・Ｃ１＋ＦＢＭ＋Ｃ２
【００５３】
各燃料噴射弁３０では燃料噴射量ＱＦに相当する時間だけ燃料噴射が行われる。
【００５４】
このように、本実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置は、上流側空燃比センサ（３６）の出力（ＶＵ）に基づいて空燃比を制御するためのパラメータ（例えば第１のフィードバック補正係数ＦＢＭ）を算出するパラメータ算出手段と、下流側空燃比センサ（下流側Ｏ２センサ３８）の出力（ＶＤ）に基づいて所定の補正係数（第２のフィードバック補正係数ＦＢＳ）を算出し、この補正係数により前記パラメータを補正するパラメータ補正手段と、この補正されたパラメータにより空燃比を所定の目標空燃比となるように制御する空燃比制御手段とを備える。これら手段は本実施形態ではＥＣＵ４２により構成される。そして、下流側空燃比センサの出力が目標空燃比（理論空燃比）に相当する基準値（基準電圧ＶＤＲＥＦ）となるように、下流側空燃比センサの出力に応じて機関の空燃比がフィードバック制御される。なお、機関の空燃比は上流側空燃比センサの出力にも応じてフィードバック制御される。
【００５５】
ところで、この空燃比制御装置には前述したような以下の問題がある。即ち、この空燃比制御装置においては、下流側Ｏ２センサ３８の出力値ＶＤも空燃比制御に用いられることから、下流側Ｏ２センサ３８の出力特性が変化すると、この変化がエミッションに影響する。一方、触媒３２が劣化してくると、下流側Ｏ２センサ３８の出力特性が変化することが判明してきており、これによってエミッションが悪化するという問題がある。特に、エミッション規制が強化されつつある現在においては、このような触媒３２の劣化に起因した下流側Ｏ２センサ３８の出力値特性の変化、さらにはこれに起因するエミッションの悪化に対し、何等かの対策を施すことが重要である。
【００５６】
これをより詳しく説明する。触媒３２は、その使用を通じて排気ガスの熱により経時劣化し、触媒３２に担持されている貴金属は排気ガスにより被毒されていく。本発明者の鋭意研究によれば、触媒３２が新品状態から劣化してくると、図３に示すように下流側Ｏ２センサ３８の出力特性は、実線で示す触媒新品時のものに比べ、一点鎖線で示すように全体がリーン側にシフトすることが判明している。この結果、理論空燃比（目標空燃比）に相当する下流側Ｏ２センサ３８の出力値、即ち基準値ＶＤＲＥＦも、触媒新品時の値ＶＤ０からよりリッチ側の高い値ＶＤｈにシフトする。
【００５７】
この理由は次のように考えられる。即ち、新品触媒では、最適な浄化率を示す空燃比範囲（最適浄化ウィンドウという）が広く、触媒の浄化率も高い。従って触媒を通過した後の排気ガス（触媒下流ガスという）における有害成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）の濃度は低い。逆に、劣化触媒では、最適浄化ウィンドウが狭く、触媒の浄化率も低くなる。そのため、同一の運転条件下でも、劣化触媒の場合は新品触媒の場合に比べ、触媒下流ガスにおける有害成分の濃度が高くなる。
【００５８】
ここで、劣化触媒の場合、これを通過する排気ガスが理論空燃比付近にある場合においても、下流側Ｏ２センサ３８が排気ガス中の水素（Ｈ２）やメタン（ＣＨ４）といったリッチガスに多分に反応し、触媒新品時よりリッチ側の出力を出しやすくなることが判明した。つまり、これら水素やメタンは酸素（Ｏ２）に比べて分子量が小さく拡散速度が高い。従って排気ガスが理論空燃比付近であっても、この拡散速度差がＯ２センサの出力特性に影響し、Ｏ２センサはリッチ側の出力を出しやすくなる。触媒が劣化すると、排気ガス自体が理論空燃比付近でも、排気ガス中の有害成分が全体的に増え、水素及びメタンといったリッチガスがセンサの電極上に多く乗ってきてセンサ出力はリッチ傾向となる。触媒新品時は、その浄化性能が高く排気ガス中の有害成分が少ないのでこのことは問題とならない。しかし、触媒劣化時には排気ガス中の有害成分が多く、Ｏ２センサは水素及びメタンといったリッチガスの影響を強く受けるようになる。この結果、前述したように、Ｏ２センサ３８の理論空燃比相当の出力値が、触媒新品時よりリッチ側にズレるようになる。
【００５９】
この触媒劣化時にも触媒新品時と同じ基準値ＶＤ０を用いて空燃比制御を行うと、当然ながら、予定していた空燃比と異なる空燃比（具体的には理論空燃比よりもリーン側の空燃比）を基準として、空燃比制御を行うことになり、好ましくない。
【００６０】
特に、エミッション規制が厳しくなっている現状においては、有害成分濃度が比較的低い範囲で空燃比制御を行っており、この場合、上述したようなＯ２センサ出力のズレが、エミッション悪化に大きく影響するようになる。
【００６１】
特許文献２に開示されているように、また本実施形態でも採用されているように、下流側Ｏ２センサの出力をなます方法もあるが、これでは最適な制御点で制御ができないのは明らかである。また、特許文献３には、触媒の最大酸素吸蔵量に応じて空燃比フィードバック制御における制御ゲインを変更することが開示されているが、このような制御ゲインの変更ではＯ２センサ出力のズレを補償することはできない。さらに、特許文献４には、温度及び空燃比に対するＯ２センサの出力特性を補正することが開示されているが、センサ素子温度に基づく目標値補正では触媒の新品から劣化品までを考慮した最適な浄化ウィンドウでの制御を行うことができない。
【００６２】
そこで、上述の問題を解決するために、本実施形態に係る空燃比制御装置においては、触媒３２の劣化状態に応じて、下流側Ｏ２センサ３８の出力に対する基準値を変更するようにしている。即ち、図３に示すように、触媒新品時にＶＤ０であった基準値を、触媒劣化時にはＶＤｈというように、よりリッチ側の値に変更する。これにより、触媒の新品時から劣化時に至るまで、常に目標空燃比（理論空燃比）相当の基準値を用いて、空燃比制御を行うことができ、制御を適切に行うことが可能になる。そして、触媒の劣化により下流側Ｏ２センサの出力特性が変化してもエミッションの悪化を防止することができる。
【００６３】
以下、これについて詳しく説明する。図１０には、下流側Ｏ２センサ出力基準値の変更のためのルーチンが示されている。このルーチンはＥＣＵ４２により予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
【００６４】
まずステップ９０では、基準値を変更する条件が成立しているか否かが判別される。本実施形態では、下流側Ｏ２センサ３８が活性化しており、かつ機関暖機運転が完了しているときに条件が成立していると判断される。条件が成立していないと判断されたときにはルーチンを終了する。すなわち、この場合には基準値の変更は行われない。
【００６５】
これに対しステップ９０において条件が成立していると判断されたときにはステップ９１に進み、触媒３２の酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出指令が生じているか否かが判別される。ここで、触媒３２の酸素吸蔵容量ＯＳＣを算出するのは、触媒３２の劣化状態を検出するためである。即ち、触媒３２が劣化するほど、触媒３２が吸蔵できる酸素量は少なくなる。よって触媒３２の酸素吸蔵容量ＯＳＣを算出することにより触媒３２の劣化状態を検出することができる。なお、触媒３２の酸素吸蔵容量ＯＳＣとは、触媒３２が吸蔵できる最大の酸素量をいう。触媒３２の酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出指令はＥＣＵ４２の内部で別ルーチンにより発生される。この発生周期としては例えば機関の１運転毎などとすることができる。
【００６６】
酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出指令が生じていないと判別された場合はルーチンを終了する。これに対し、酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出指令が生じていると判別された場合は、ステップ９２に進み、酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出が実行される。この算出は図１２及び図１４に示す別ルーチンにより行われる。この点については後に詳細に説明する。
【００６７】
酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出が終了したならば、次に、ステップ９３に進み、算出された酸素吸蔵容量ＯＳＣに基づいて、基準値ＶＤＲＥＦを算出する。この算出にはＥＣＵ４２に記憶された図１１に示すマップが用いられる。このマップには、酸素吸蔵容量ＯＳＣと基準値ＶＤＲＥＦとの関係が入力されており、言い換えれば、酸素吸蔵容量ＯＳＣと、この酸素吸蔵容量ＯＳＣを持つ触媒の劣化状態に対応した、理論空燃比相当の下流側Ｏ２センサ３８の出力電圧ＶＤとの関係が入力されている。示されるように、新品触媒のときは酸素吸蔵容量ＯＳＣ０、出力電圧ＶＤ０であり、これから触媒が劣化するにつれ、酸素吸蔵容量はＯＳＣ１，ＯＳＣ２，ＯＳＣ３というようにより少なくなっていき、出力電圧はＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ３というようにより高い値、即ちリッチ側の値となっていく。
【００６８】
こうして基準値の算出を終えたら、次にステップ９４において、この算出された基準値を用いてなまし処理を実行し、最終的な基準値を決定する。ここでは、今回サイクルのステップ９３で算出された基準値ＶＤＲＥＦと、前回サイクルで算出された最終的な基準値ＶＤＲＥＦｎ―１とを用いて、次式によりなまし処理が実行され、今回サイクルの最終的な基準値ＶＤＲＥＦｎが算出される。
ＶＤＲＥＦｎ＝（ｍ×ＶＤＲＥＦｎ―１＋ＶＤＲＥＦ）／（ｍ＋１）
【００６９】
ｍは、前回サイクルの最終的な基準値ＶＤＲＥＦｎ―１の影響をどの程度今回値に反映させるかを定める定数で、本実施形態では３である。この定数ｍが大きいほど、基準値の各変更（更新）時ごとの変化は緩慢となる。こうして決定された最終的な基準値ＶＤＲＥＦｎはＥＣＵ４２に学習され、次回再学習が行われるまで空燃比制御に使用される。なお前回サイクルより前のサイクルの最終的な基準値を用いてなまし処理を実行してもよい。以上で本ルーチンが終了される。
【００７０】
次に、ステップ９２に関する酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出を図１２〜１４に基づいて説明する。ここで概略を述べると、この酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出に際しては、空燃比を理論空燃比に近づけるフィードバック制御が一時的に中止されると共に、空燃比が強制的にリッチ、リーンというように振動するように制御される。空燃比がリッチに制御されると、排気ガス中にＨＣやＣＯなどの未燃成分が含まれ、この未燃成分が、触媒に吸蔵されている酸素により酸化され、触媒からは酸素が放出される。触媒から実質的に全ての酸素が放出されると、そのときの触媒における吸蔵酸素量が最小吸蔵酸素量O2SUMminとなる。一方、空燃比がリーンに制御されると、排気ガス中にＮＯｘなどの酸化成分が含まれ、この酸化成分から放出された酸素が、触媒に吸蔵されていく。触媒に酸素が吸蔵され尽くすと、そのときの触媒における吸蔵酸素量が最大吸蔵酸素量O2SUMmaxとなる。この最大吸蔵酸素量O2SUMmaxから最小吸蔵酸素量O2SUMminを差し引くことにより、酸素吸蔵容量ＯＳＣが算出されることになる。
【００７１】
図１２は、空燃比の強制振動を起こさせるための制御ルーチンを示す。このルーチンはＥＣＵ４２により予め定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行される。
【００７２】
まずステップ８０では、リーンフラグXleanがＯＦＦからＯＮに切り替わったか否かが判別される。リーンフラグXleanとは、下流側Ｏ２センサ３８が、所定のリーン判定値Ｖｌを下回る出力（以下、「リーン出力」と称す）を発生している間ＯＮとなるフラグである（図１３参照）。従ってこのステップ８０の条件は、今回の処理サイクルにおいて、下流側Ｏ２センサ３８の出力が、リーン判定値以上の値からその判定値を下回る値に変化した場合に成立する。この条件が成立すると、次にステップ８１において、混合気の空燃比をリッチ側の所定値に固定する制御が行われる。
【００７３】
一方、ステップ８０においてリーンフラグXleanがＯＦＦからＯＮに切り替わっていないと判別された場合は、次にステップ８２において、リッチフラグXrichがＯＦＦからＯＮに切り替わったか否かが判別される。リッチフラグXrichとは、下流側Ｏ２センサ３８が、所定のリッチ判定値Ｖｒを上回る出力（以下、「リッチ出力」と称す）を発生している間ＯＮとなるフラグである（図１３参照）。従ってこのステップ８２の条件は、今回の処理サイクルにおいて、下流側Ｏ２センサ３８の出力が、リッチ判定値以下の値からその判定値を上回る値に変化した場合に成立する。この条件が成立すると、次にステップ８３において、混合気の空燃比をリーン側の所定値に固定する制御が行われる。
【００７４】
一方、ステップ８２においてリッチフラグXrichがＯＦＦからＯＮに切り替わっていないと判別された場合は、前回サイクル同様のリッチ固定制御、或いはリーン固定制御が維持される。
【００７５】
図１３は、図１２のルーチンを実行することで実現される動作を説明するためのタイミングチャートである。同図（ａ）は下流側Ｏ２センサ３８の出力変化を示し、同図（ｂ）は上流側空燃比センサ３６の出力変化を示す。
【００７６】
図１２のルーチンによれば、酸素吸蔵容量ＯＳＣの算出開始と同時に、ステップ８４の処理により、混合気の空燃比がリッチ側或いはリーン側の所定値に固定される。図１３は、時刻ｔ０まで、混合気の空燃比がリッチ側の所定値に固定される場合を示している。混合気の空燃比がリッチに固定されている間、上流側空燃比センサ３６の出力は（ｂ）図に示すようにリッチ側に偏った値となる。この間、触媒３２は、吸蔵している酸素を排気ガス中に放出して、ＨＣやＣＯなどの未燃成分を酸化している。
【００７７】
触媒３２に吸蔵されていた全ての酸素が放出されると、触媒３２の内部で排気ガスが浄化されなくなり、その下流側に、ＨＣやＣＯを含む酸素不足の排気ガスが流出し始める。触媒３２の下流に酸素不足の排気ガスが流出し始めると、下流側Ｏ２センサ３８の出力は、（ａ）図に示されるように、排気ガスが燃料リッチであることを表すリッチ判定値Ｖｒより大きな値となる。このため、下流側Ｏ２センサ３８の出力を監視すれば、触媒３２の下流に酸素不足の排気ガスが流出し始める時期、すなわち、触媒３２中の酸素が使い果たされた時期を検知することができる。図１３においては、時刻ｔ０がその時期に相当している。
【００７８】
下流側Ｏ２センサ３８の出力がリッチ判定値Ｖｒより大きくなると、その時点でリッチフラグXrichがＯＮとなり、図１２に示すステップ８３の処理が実行される。その結果、混合気の空燃比は、強制的にリーン側の所定値に固定される。混合気の空燃比がリーン側の所定値に固定されると、上流側空燃比センサ３６の出力は、やがてリーン側に偏った値となる。図１３（ｂ）に示す波形は、時刻ｔ１にその出力がリーン側に偏った値に反転した状態を示している。
【００７９】
空燃比センサ３６の出力が燃料リーン側に偏っている間、すなわち、触媒３２に、ＮＯｘなどの酸化成分が含まれる酸素過多の排気ガスが流入している間、触媒３２は、排気ガス中の過剰な酸素を吸蔵することでその浄化を図る。この状態が継続すると、やがて触媒３２に酸素吸蔵容量ＯＳＣ一杯の酸素が吸蔵され、触媒３２が排気ガスを浄化できない事態が生ずる。
【００８０】
この事態が生ずると、以後、触媒３２の下流側にはＮＯｘを含む酸素過多の排気ガスが流出し始める。触媒３２の下流に酸素過多の排気ガスが流出し始めると、下流側Ｏ２センサ３８の出力は、排気ガスが燃料リーンであることを表すリーン判定値Ｖｌより小さな値となる。このため、下流側Ｏ２センサ３８の出力を監視すれば、触媒３２の下流に酸素過多な排気ガスが流出し始める時期、すなわち、触媒３２に酸素吸蔵容量ＯＳＣ一杯の酸素が吸蔵された時期を検知することができる。図１３（ａ）においては、時刻ｔ２がその時期に相当している。
【００８１】
下流側Ｏ２センサ３８の出力がリーン判定値Ｖｌより小さくなると、その時点でリーンフラグXleanがＯＮとなり、図１２に示すステップ８１の処理が実行される。その結果、混合気の空燃比は、強制的にリッチ側の所定値に固定される。混合気の空燃比がリッチ側の所定値に固定されると、上流側空燃比センサ３６の出力は、その後やがてリッチ側に偏った値となる。図１３（ｂ）に示す波形は、時刻ｔ３にその出力がリーン側に偏った値に反転した状態を示している。
【００８２】
以後、下流側Ｏ２センサ３８の出力が再びリッチ判定値Ｖｒより大きくなるまで、混合気の空燃比は燃料リッチに維持される。そして、下流側Ｏ２センサ３８の出力がＶｒより大きくなると（時刻ｔ４）、上述した時刻ｔ０以降の処理が繰り返し実行される。その結果、触媒３２が酸素を放出し切った状態（最小酸素吸蔵状態）と、触媒３２が酸素吸蔵容量ＯＳＣ一杯に酸素を吸蔵した状態（最大酸素吸蔵状態）とが繰り返し実現される。
【００８３】
触媒３２が単位時間当たりに吸蔵する酸素量、或いは触媒３２が単位時間当たりに放出する酸素量は、排気ガスの空燃比と吸入空気量とに基づいて求めることができる。以下、酸素が吸蔵される場合を正、酸素が放出される場合を負として、それらの量をいずれも酸素吸蔵量Ｏ２ＡＤと称する。本実施形態では、最小酸素吸蔵状態から最大酸素吸蔵状態に移行する過程、或いはその逆の過程において、酸素吸蔵量Ｏ２ＡＤを積算することで酸素吸蔵容量ＯＳＣを算出する。
【００８４】
図１４は、酸素吸蔵容量ＯＳＣを求めるためのルーチンを示す。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される定時割り込みルーチンである。
【００８５】
このルーチンでは、まずステップ１００において、空燃比ずれ量ΔＡ／Ｆが算出される。空燃比ずれ量ΔＡ／Ｆは、上流側空燃比センサ３６により検出される空燃比、すなわち、上流側空燃比センサ３６の出力電圧ＶＵと図２のマップとから算出される空燃比ＡＦＵと、理論空燃比ＡＦＳとの差であり、次式により算出される。
ΔＡ／Ｆ＝ＡＦＵ−ＡＦＳ
【００８６】
次に、ステップ１０２において、エアフロメータ２０の出力に基づいて、吸入空気量ＱＡが算出される。
【００８７】
次いで、ステップ１０４において、空燃比ずれ量ΔＡ／Ｆと吸入空気量ＱＡとに基づいて、単位時間当たりに触媒３２に吸蔵される、または触媒３２から放出される酸素の量、すなわち、酸素吸蔵量Ｏ２ＡＤが求められる。酸素吸蔵量Ｏ２ＡＤは、ＥＣＵ４２に記憶されているマップ、或いは演算式に従って算出される。酸素吸蔵量Ｏ２ＡＤの値は、触媒３２に流入する排気ガスの空燃比がリーンである場合（ＡＦＵ＞ＡＦＳの場合、すなわち、ΔＡ／Ｆ＞０の場合）は正の値となり、一方、触媒３２に流入する排気ガスの空燃比がリッチである場合（ＡＦＵ＜ＡＦＳの場合、すなわち、ΔＡ／Ｆ＜０の場合）は負の値となる。
【００８８】
次に、ステップ１０６において、リーンフラグXlean＝ＯＮ、かつ、空燃比ずれ量ΔＡ／Ｆ＞０なる条件が成立するか否かが判別される。リーンフラグXleanは、上記の如く、下流側Ｏ２センサ３８がリーン出力を発する場合にＯＮである。従って、本ステップ１０６では、触媒３２の上流および下流の双方で排気ガスがリーン（酸素過多）になっているか、が判別されている。
【００８９】
上記ステップ１０６の条件は、例えば、図１３に示す時刻ｔ２〜ｔ３の間に成立する。すなわち、その条件は、触媒３２に酸素吸蔵容量ＯＳＣ一杯の酸素が吸蔵されており、その吸蔵量に変化が生じない状況下で成立する条件である。この条件が成立する場合、ステップ１１２以降の処理が実行される。
【００９０】
一方、上記ステップ１０６の条件が成立しないと判別された場合は、次にステップ１０８において、リッチフラグXrich＝ＯＮ、かつ、空燃比ずれ量ΔＡ／Ｆ＜０なる条件が成立するか否かが判別される。リッチフラグXrichは、上述した通り、下流側Ｏ２センサ３８がリッチ出力を発する場合にＯＮである。従って、本ステップ１０８では、触媒３２の上流および下流の双方で排気ガスがリッチになっているか、が判別されている。
【００９１】
上記ステップ１０８の条件は、例えば、図１３に示す時刻ｔ０〜ｔ１の間に成立する。すなわち、上記の条件は、触媒３２が酸素を放出し切っており、その吸蔵量に変化が生じない状況下で成立する条件である。この条件が成立する場合、ステップ１１２以降の処理が実行される。
【００９２】
上記ステップ１０８が成立しないと判別された場合は、触媒３２が現に酸素を吸蔵し、または放出している過程にあり、触媒３２に吸蔵されている酸素の量が時々刻々変化していると判断できる。この場合、ステップ１１０において、前回の処理サイクルで演算された酸素吸蔵積算量O2SUMに、今回の処理サイクルで算出された酸素吸蔵量Ｏ２ＡＤを加えることで、酸素吸蔵積算量O2SUMを更新する処理が行われる。この後ステップ１１２に移行する。
【００９３】
ステップ１１２では、触媒３２の下流に空燃比リーンな排気ガスが流出しているか、より具体的には、下流側Ｏ２センサ３８がリーン出力を発しているかが判別される。下流側Ｏ２センサ３８がリーン出力を発するのは、上流側触媒３２が最大酸素吸蔵状態にあり、かつ、内燃機関１０に対して燃料リーンな混合気が供給されている場合に限られる。
【００９４】
このステップ１１２において、下流側Ｏ２センサ３８がリーン出力を発していると判別された場合、ステップ１１４において、現時点の酸素吸蔵積算量O2SUMを最大吸蔵酸素量O2SUMmaxとして記憶し、更に、リーンフラグXleanをＯＮ、リッチフラグXrichをＯＦＦとする処理が実行される。
【００９５】
他方、このステップ１１２において、触媒３２の下流側に空燃比リーンな排気ガスが流出していないと判別された場合は、次にステップ１１６に移行し、触媒３２の下流に空燃比のリッチな排気ガスが流出しているか、つまり、下流側Ｏ２センサ３８がリッチ出力を発しているかが判別される。下流側Ｏ２センサ３８がリッチ出力を発するのは、触媒３２が最小酸素吸蔵状態にあり、かつ、内燃機関１０に対して燃料リッチな混合気が供給されている場合に限られる。
【００９６】
このステップ１１６で下流側Ｏ２センサ３８がリッチ出力を発していると判別された場合、ステップ１１８において、現時点の酸素吸蔵積算量O2SUMを最小吸蔵酸素量O2SUMminとして記憶し、更に、リーンフラグXleanをＯＦＦ、リッチフラグXrichをＯＮとする処理が実行される。
【００９７】
他方、このステップ１１６において、触媒３２の下流側に空燃比のリッチな排気ガスは流出していないと判別された場合は、触媒３２が排気ガスを適正に浄化している、つまり、触媒３２は、最大酸素吸蔵状態でも最小酸素吸蔵状態でもないと判断できる。この場合、ステップ１２０において、リーンフラグXleanおよびリッチフラグXrichがいずれもＯＦＦとされる。
【００９８】
こうして本ルーチンは終了されるが、このようにして最大吸蔵酸素量O2SUMmaxと最小吸蔵酸素量O2SUMminとが求まったならば、ＥＣＵ４２は、最大吸蔵酸素量O2SUMmaxから最小吸蔵酸素量O2SUMminを減ずることで、触媒３２の酸素吸蔵容量ＯＳＣを算出する。そしてこの酸素吸蔵容量ＯＳＣを、図１０に示したステップ９３で用いて、基準値ＶＤＲＥＦを算出する。
【００９９】
以上の説明から分かるように、本実施形態ではＥＣＵ４２が変更手段及び算出手段を構成する。
【０１００】
なお、本発明の実施形態は前述の実施形態に限定されない。例えば、上流側空燃比センサが下流側Ｏ２センサ３８と同様のＯ２センサであるようなシステムにも本発明は適用可能である。また下流側空燃比センサが上流側空燃比センサ３６と同様の全域空燃比センサであるようなシステムにも本発明は適用可能である。
【０１０１】
本発明において、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置のシステム図である。
【図２】上流側空燃比センサの出力特性を示すグラフである。
【図３】下流側Ｏ２センサの出力特性を示すグラフである。
【図４】下流側Ｏ２センサの出力電圧と平滑化値との関係を示すタイムチャートである。
【図５】偏差ＦＢＳＲのゲインＫＳＲとスロットル開度ＯＤＴとの関係を示すグラフである。
【図６】吸入空気量および目標燃料噴射量を算出するためのフローチャートである。
【図７】第１のフィードバック制御を実行するためのフローチャートである。
【図８】第２のフィードバック制御を実行するためのフローチャートである。
【図９】燃料噴射量を算出するためのフローチャートである。
【図１０】基準値変更ルーチンのフローチャートである。
【図１１】基準値の算出マップである。
【図１２】空燃比の強制振動を起こさせるための制御ルーチンのフローチャートである。
【図１３】図１２のルーチンに関連した動作説明のためのタイミングチャートである。
【図１４】吸蔵酸素量算出ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  内燃機関
１４  排気通路
３２  触媒
３６  上流側空燃比センサ
３８  下流側Ｏ２センサ
４２  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
ＶＤ  下流側Ｏ２センサの出力電圧
ＶＤＲＥＦ  基準値（基準電圧）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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