(57)【要約】【課題】  燃料噴射停止からの復帰時に、触媒の酸素吸蔵量を速やかに適量化するとともに、ドライバビリティの悪化をより有効に防止し得る内燃機関の燃料噴射制御装置を提供すること。【解決手段】  この燃料噴射制御装置は、スロットル弁開度TAが０となった際、エンジン回転速度NEが噴射停止回転速度NEFCthより大きい場合、インジェクタ３９からの燃料噴射を停止させる。本装置は、燃料噴射停止中にスロットル弁開度TAが０より大きくなった場合（強制復帰時）、機関の空燃比が理論空燃比よりリッチな空燃比となるように燃料噴射を復帰させるとともに、燃料噴射停止中に上記弁開度TAが０のまま上記回転速度NEが噴射復帰回転速度NEREthより小さくなった場合（時刻t4の自然復帰時）、空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射を復帰させる。【選択図】  図５
2007239700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に触媒を備えた内燃機関に適用され、
インジェクタからの燃料噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記機関のスロットル弁の開度に応じた値を取得するスロットル弁開度取得手段と、
前記機関の回転速度を取得する回転速度取得手段と、
前記取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が最小のスロットル弁開度であることが検出され、且つ前記取得された機関の回転速度が所定の噴射停止回転速度より大きい場合、前記インジェクタからの燃料噴射を停止させる噴射停止指示手段と、
前記燃料噴射の停止中、前記取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が前記最小開度より大きくなったことが検出された場合、前記触媒に流入するガスの空燃比が理論空燃比よりリッチな空燃比となるように、同燃料噴射を復帰させる第１復帰指示手段と、
前記燃料噴射の停止中、前記取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が前記最小開度であることが検出され、且つ前記取得された機関の回転速度が所定の噴射復帰回転速度より小さくなった場合、前記ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリーンな空燃比となるように、同燃料噴射を復帰させる第２復帰指示手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記第２復帰指示手段により燃料噴射が復帰した後の所定期間内に、前記取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が前記最小開度より大きくなったことが検出された場合、前記ガスの空燃比が理論空燃比よりリッチな空燃比となるように、同燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段を更に備えた内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記第１復帰指示手段又は前記燃料噴射制御手段は、前記取得されたスロットル弁の開度に応じた値が大きいほど前記ガスの空燃比がよりリッチな空燃比になるように、前記燃料噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に触媒を備える内燃機関に適用され、燃料噴射の停止後に、同噴射を復帰させる際の燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両等に搭載されるこの種の内燃機関（以下、単に「機関」ということもある。）の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献１に開示された技術が知られている。この燃料噴射制御においては、アイドルスイッチがＯＮとなり（即ち、スロットル弁開度が最小スロットル弁開度となり）、且つエンジン回転速度が所定値（噴射停止回転速度）以上である場合、燃料噴射が停止される。
【０００３】
この燃料噴射の停止（「Ｆ／Ｃ」ということがある。）中に、アイドルスイッチがＯＦＦとなった場合には、燃料噴射が強制復帰する（燃料噴射停止が強制的に解除される。）。また、Ｆ／Ｃ中において、アイドルスイッチのＯＮが継続されたまま、エンジン回転速度が所定値（噴射復帰回転速度）より小さくなった場合、燃料噴射が自然復帰する（噴射停止が自然解除される。）。
【特許文献１】特開平１１−２８０４５７号公報
【０００４】
ところで、この燃料噴射制御装置が適用される内燃機関の排気通路には、排気浄化のための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（酸素吸蔵量）は、０から同触媒の最大酸素吸蔵量（触媒が貯蔵し得る最大の酸素量）までの間で変化する。排気浄化を効果的に行うためには、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）を示す値に維持することが必要である。
【０００５】
そこで、従来の燃料噴射制御装置は、酸素吸蔵量を推定し、燃料噴射停止後の燃料噴射復帰時（強制復帰時及び自然復帰時）に酸素吸蔵量が所定値以上であるとき、機関の空燃比を理論空燃比よりリッチな空燃比に設定する（単に「空燃比をリッチ化する」ということもある。）ようになっている。これにより、燃料噴射停止中に大量の酸素が触媒に流入することによって増大した酸素吸蔵量を減少させることができる。
【０００６】
ところが、従来の燃料噴射制御装置によれば、自然復帰時には機関の空燃比の減少分（即ち、リッチ化の程度）が制限されているものの、機関の空燃比が理論空燃比よりリッチな空燃比に設定される。そのため、Ｆ／Ｃからの自然復帰時において、運転者がアクセルペダルを操作していないにもかかわらず、空燃比のリッチ化によって増大されたトルクが体感され、これにより、ドライバビリティが悪化するという問題が発生する。
【発明の開示】
【０００７】
従って、本発明の目的は、燃料噴射の自然復帰時において、触媒に流入するガスの空燃比（機関の空燃比）を、強制復帰時のようにリッチ化することなく、理論空燃比又は理論空燃比よりリーンな空燃比とするように、同燃料噴射を制御することによって、自然復帰時におけるドライバビリティの悪化を防止し得る内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００８】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、排気通路に触媒を備えた内燃機関に適用され、インジェクタからの燃料噴射を制御する。本燃料噴射制御装置の特徴は、スロットル弁開度取得手段と、回転速度取得手段と、噴射停止指示手段と、第１復帰指示手段と、第２復帰指示手段とを備えることにある。
【０００９】
スロットル弁開度取得手段は、前記機関のスロットル弁の開度に応じた値を取得し、回転速度取得手段は、前記機関の回転速度を取得する。噴射停止指示手段は、前記取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が最小のスロットル弁開度であることが検出され、且つ前記取得された機関の回転速度が所定の噴射停止回転速度より大きい場合、前記インジェクタからの燃料噴射を停止させる。
【００１０】
第１復帰指示手段は、前記燃料噴射の停止中、運転者によって加速操作がなされることにより、前記取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が前記最小開度より大きくなったことが検出された場合（燃料噴射が強制復帰される場合）、前記触媒に流入するガスの空燃比が理論空燃比よりリッチな空燃比となるように、同燃料噴射を復帰させる。
【００１１】
第２復帰指示手段は、前記燃料噴射の停止中、運転者による加速操作がなされることがなく機関が減速した場合、具体的には、前記取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が前記最小開度であることが検出され、且つ前記取得された機関の回転速度が所定の噴射復帰回転速度より小さくなった場合（燃料噴射が自然復帰される場合）、前記ガスの空燃比が理論空燃比又は理論空燃比よりリーンな空燃比となるように、同燃料噴射を復帰させる。
【００１２】
これによれば、燃料噴射の自然復帰時において、機関の空燃比は、強制復帰時のようにリッチ化されることなく、理論空燃比又は理論空燃比よりリーンな空燃比となるように調整される。また、通常、運転者がアクセルペダルを操作していない際、スロットル弁開度は最小に保持されたままである。即ち、上述の自然復帰時における空燃比制御によって、アクセルペダルを操作していない運転者が、増大されたトルクを体感することを防止することができる。つまり、自然復帰時において、従来の燃料噴射制御による空燃比のリッチ化に比較して、より有効に、ドライバビリティの悪化が抑制されることになる。
【００１３】
また、本発明の燃料噴射制御装置は、前記第２復帰指示手段により燃料噴射が復帰した後の所定期間内に、前記取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が前記最小開度より大きくなったことが検出された場合、前記ガスの空燃比が理論空燃比よりリッチな空燃比となるように、同燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段を更に備えることが好適である。
【００１４】
ここにおいて、上記所定期間は、例えば、前記触媒から流出するガスの空燃比が、自然復帰後初めて理論空燃比よりリッチ化するまでの期間、又は、自然復帰後所定時間が経過するまでの期間であるが、これらに限定されない。
【００１５】
これによれば、燃料噴射の自然復帰時に、空燃比はリッチ化されず理論空燃比又は理論空燃比よりリーンな空燃比になるよう制御され、その後の上記所定期間内に、アクセルペダルの操作によって、スロットル弁開度が大きくなった場合、空燃比がリッチ化されるよう制御される。このため、自然復帰時には、上述したように、空燃比を理論空燃比に抑えておくことによって、運転者による増大トルクの体感を防止することができる。これに加えて、その後のアクセルペダル操作時に、空燃比をリッチ化することによって、Ｆ／Ｃ中に増大した触媒の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができる。
【００１６】
即ち、燃料噴射が自然復帰される際に、ドライバビリティの悪化を抑制しながら、触媒の酸素吸蔵量の増大に伴う窒素酸化物の排出を防止することによりエミッションの悪化を回避することが可能となる。ここでの空燃比のリッチ化は、運転者によるアクセルペダルの操作に基づくから、空燃比がリッチ化されることによりトルクが増大しても、運転者は違和感を覚えない。
【００１７】
更に、前記第１復帰指示手段又は前記燃料噴射制御手段は、前記取得されたスロットル弁の開度に応じた値が大きいほど前記ガスの空燃比がよりリッチな空燃比になるように、前記燃料噴射を制御することが好適である。
【００１８】
これによれば、燃料噴射の強制復帰時に、又は、燃料噴射の自然復帰後におけるアクセルペダル操作時に、スロットル弁の開度（アクセルペダルの操作量に対応）がより大きいほど、より速やかに触媒内の酸素吸蔵量を減少させて、迅速に酸素吸蔵量を適正化することができる。即ち、より迅速且つ確実にエミッションの悪化が回避されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明による内燃機関の燃料噴射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。
ａ．第１実施形態
【００２０】
図１は、第１実施形態に係る燃料噴射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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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・コンバータともいうが、以下「第１触媒５３」という。）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・コンバータともいうが、以下「第２触媒５４」という。）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。
【００２６】
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」という。）、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」という。）及びアクセル操作量センサ６８を備えている。
【００２７】
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、質量流量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。
【００２８】
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２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Vstoichになる。図２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を精度よく検出することができる。
【００２９】
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３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なときは略０．１（Ｖ）、空燃比が理論空燃比よりもリッチなときは略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。アクセル操作量センサ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、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。
【００３０】
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、上記センサ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、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】
（通常時における燃料噴射制御の概要）  次に、上記のように構成された燃料噴射制御装置が通常時に行う空燃比のフィードバック制御（及びサブフィードバック制御）について、その概要を説明する。
【００３２】
第１触媒５３（第２触媒５４も同様である。）は、機関の空燃比が理論空燃比の近傍の値となっているときに高い浄化能力を示す。更に、この第１触媒５３は酸素吸蔵機能を有しており、この酸素吸蔵機能により、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、未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化することができる。
【００３３】
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、三元触媒は内部に吸蔵している酸素分子をこれらのＨＣ，ＣＯに与えて酸化し、これにより同ＨＣ，ＣＯを浄化する。
【００３４】
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。つまり、第１触媒５３の酸素吸蔵量は、その最大酸素吸蔵量の半分程度に維持することが好ましい。そして、機関の空燃比を略理論空燃比に維持しておけば、触媒の酸素吸蔵量は、この最大酸素吸蔵量の半分前後の値に保たれると考えられる。
【００３５】
以上のことから、エミッションを良好に維持するためには、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ことがわかる。
【００３６】
そこで、本燃料噴射制御装置は、機関１０の排気に関する状態量の一つである下流側空燃比センサ６７の出力値が理論空燃比に略相当する目標値Voxsrefとなるように、下流側空燃比センサ６７の出力Voxs（即ち、第１触媒５３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）をフィードバック制御する。
【００３７】
より具体的には、本燃料噴射制御装置は、下流側空燃比センサ６７の出力が理論空燃比よりリーンな空燃比を表す値になると、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsと理論空燃比に略相当する目標値Voxsrefとの偏差を比例・積分処理（ＰＩ処理）してサブフィードバック制御量vafsfbを求め、同サブフィードバック制御量vafsfb分だけ上流側空燃比センサ６６の出力Vabyfsを補正する。これにより、機関の実際の空燃比が、同上流側空燃比センサ６６の検出空燃比よりも見かけ上リーン側であるように設定される。
【００３８】
そして、その補正した見かけ上の空燃比が、理論空燃比である目標空燃比abyfrと等しくなるように、機関１０に供給する燃料量（燃料噴射量）を調整するためのフィードバック補正量FDiを算出する。このフィードバック補正量FDiにより、機関１０の一吸気行程における筒内吸入空気量に相当する値Mcを理論空燃比で除した値に応じて決定される基本噴射量Fbaseを補正することによって、機関の空燃比のフィードバック制御を実行する。
【００３９】
同様に、本装置は、下流側空燃比センサ６７の出力が理論空燃比よりリッチな空燃比を表す値となると、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsと目標値Voxsrefとの偏差をＰＩ処理してサブフィードバック制御量vafsfbを求め、同サブフィードバック制御量vafsfb分だけ上流側空燃比センサ６６の出力Vabyfsを補正する。これにより、機関の実際の空燃比が、同上流側空燃比センサ６６の検出空燃比よりも見かけ上リッチ側であるように設定される。その補正した見かけ上の空燃比が、理論空燃比である目標空燃比abyfrとなるように燃料噴射量をフィードバック制御する。以上により、第１触媒５３の上流の平均空燃比が理論空燃比と一致するようにフィードバック制御される。
【００４０】
（Ｆ／Ｃ解除時における燃料噴射制御）  ところで、本実施形態に係る燃料噴射制御装置は、従来の燃料噴射制御装置と同様、触媒の過熱防止と燃料の節約のためにＦ／Ｃ制御を行う。本燃料噴射制御装置の特徴の一つは、Ｆ／Ｃ後の自然復帰時に、機関の空燃比のリッチ化を禁止することである。
【００４１】
即ち、燃料噴射の強制復帰時には、Ｆ／Ｃにより酸素過剰状態となっている三元触媒（ここでは、第１触媒５３とするが、第２触媒５４とすることもできる。）の酸素吸蔵量を適正化するために、機関の空燃比をリッチ化する。これに対し、燃料噴射の自然復帰時には、機関の空燃比をリッチ化することなく、その直後の好ましいタイミングで空燃比をリッチ化する。このような自然復帰後のリッチ化によっても、触媒における酸素吸蔵量の適正化を図ることができる。
【００４２】
以下、図４及び図５のタイムチャートを参照しながら説明する。先ず、強制復帰時における燃料噴射制御について説明する。本燃料噴射制御装置は、図４に示したように、時刻t1までは、前述した空燃比フィードバック制御を伴う燃料噴射制御を行う。時刻t1にてＦ／Ｃ開始条件が成立すると、本装置は、次に時刻t2にて強制復帰条件が成立するまで、燃料噴射を停止する。
【００４３】
ここでのＦ／Ｃ開始条件は、スロットル弁開度TAが、全閉の「０」（又は「０」以外の最小スロットル弁開度）となり（図４（Ｂ）の時刻t1）、且つエンジン回転速度NEが、噴射停止回転速度NEFCth以上となっている（図４（Ａ）における時刻t1）ときに成立する。強制復帰条件は、Ｆ／Ｃ中に、運転者によりアクセルペダル８１が操作され、これによってスロットル弁開度TAが「０」（最小スロットル弁開度）ではなくなったとき（図４（Ａ）の時刻t2）に成立する。
【００４４】
本装置は、図４（Ｃ）に示したように、時刻t2における燃料噴射の強制復帰時に、機関の空燃比のリッチ化を開始し、その後、このリッチ化を所定のリッチ化継続時間Δtm継続させる。この噴射復帰後の空燃比のリッチ化によって、触媒の酸素過剰状態が解消されることになる。
【００４５】
次に、自然復帰時における燃料噴射制御について説明する。上述した強制復帰時と同様、本燃料噴射制御装置は、図５に示したように、時刻t3にて上述のＦ／Ｃ開始条件が成立するまで、空燃比フィードバック制御を伴う燃料噴射制御を行う。時刻t3にてＦ／Ｃ開始条件が成立すると、本装置は、次に時刻t4にて自然復帰条件が成立するまで、燃料噴射を停止する。
【００４６】
自然復帰条件は、アクセルペダル８１が操作されず、これによりスロットル弁開度TAが「０」のまま（図５（Ｂ）における時刻t3〜時刻t4）、エンジン回転速度NEが、噴射停止回転速度NEFCthより小さい噴射復帰回転速度NEREth以下となったとき（図５（Ａ）の時刻t4）に成立する。
【００４７】
本装置は、図５（Ｃ）に示したように、時刻t4における燃料噴射の自然復帰時に、機関の空燃比のリッチ化を行わない。この点は強制復帰時と異なる。更に、本装置は、自然復帰後の所定期間内にアクセルペダル８１が操作されてスロットル弁開度TAが「０」でなくなる（図５（Ｂ）の時刻t5）と、空燃比のリッチ化を開始し（図５（Ｃ）の時刻t5）、これをリッチ化継続時間Δtm継続させる。この自然復帰後の加速時における空燃比のリッチ化によっても、強制復帰時と同様、触媒の酸素過剰状態が解消される。
【００４８】
このような燃料噴射の自然復帰時における燃料噴射制御（空燃比制御）によると、自然復帰時点での機関の空燃比は理論空燃比に抑えられているから、トルクの増分は空燃比をリッチ化した場合よりも小さい。この結果、運転者によって増大トルクが体感されることがない。即ち、従来の燃料噴射制御による空燃比のリッチ化に比較して、より有効に、ドライバビリティの悪化が抑制されることになる。
【００４９】
更に、自然復帰後のアクセルペダル操作時に、空燃比がリッチ化されるから、上述したドライバビリティの改善に加え、エミッションの悪化を回避することが可能である。ここでの空燃比のリッチ化は、従来の燃料噴射制御とは異なって、アクセルペダルの操作に基づくものであるから、空燃比をリッチ化することによってトルクが増大しても、運転者は違和感を覚えない。
【００５０】
（実際の作動）  次に、本燃料噴射制御装置の実際の作動について説明する。上述のように、本装置は、機関１０における、Ｆ／Ｃを伴う燃料噴射を制御する。更に、本装置は、三元触媒の酸素吸蔵量OSAを推定しており、この推定された吸蔵酸素量OSAに基づいて、復帰時に、空燃比のリッチ化の要否を判定する。
【００５１】
＜機関における燃料噴射制御＞  ＣＰＵ７１は、図６にフローチャートにより示した燃料噴射を指示するルーチンを、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上記所定クランク角度になると、ＣＰＵ７１は、ステップ６００から処理を開始してステップ６０５に進んで噴射停止中フラグXFCが「０」であるか否かを判定する。この噴射停止中フラグXFCは、その値が「０」のとき、機関１０が通常の燃料噴射中でＦ／Ｃ中でないことを示し、その値が「１」のとき、機関１０がＦ／Ｃ中であることを示す。
【００５２】
いま、通常の燃料噴射中（図４の時刻t1以前又は図５の時刻t3以前）でＦ／Ｃが行われていないものとして説明を続ける。Ｆ／Ｃ中でない場合、噴射停止中フラグXFCは「０」となっているから、ＣＰＵ７１はステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１０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。
【００５３】
次に、ＣＰＵ７１はステップ６１５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（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（最終燃料供給量）Fiとして設定する。この空燃比設定係数Kは、通常は「１．００」である。空燃比をリッチ化する場合、後述するように、空燃比設定係数Kは、「１．００」より大きい所定値に設定される。
【００５４】
そして、ＣＰＵ７１はステップ６２０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インジェクタ３９に対して行う。その後、ＣＰＵ７１はステップ６２５に進み、その時点での燃料噴射量積算値mfrに最終燃料噴射量Fiを加えた値を、新たな燃料噴射量積算値mfrに設定する。この燃料噴射量積算値mfrは、後述のように、酸素吸蔵量OSAを算出する際に用いられる。
【００５５】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ６９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。以上により、フィードバック補正された最終燃料噴射量Fiの燃料が吸気行程を迎える気筒に対して噴射される。
【００５６】
一方、ステップ６０５の判定時において、Ｆ／Ｃ中である場合、噴射停止中フラグXFCは「１」となっているから、ＣＰＵ７１はステップ６０５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。これにより、燃料噴射の指示がなされないので、Ｆ／Ｃが行われることになる。
【００５７】
より詳細には、上記ステップ６１５にて用いたメインフィードバック補正量DFiは、筒内燃料供給量FcのＰＩ制御に係るものである。このメインフィードバック補正量DFiは、メインフィードバック制御条件が成立している場合に限って算出される。つまり、メインフィードバック制御条件が不成立である場合、メインフィードバック補正量DFiが「０」に設定され、その結果、空燃比（フィードフォワード燃料供給量＝K・Fbase）のフィードバック補正は行われない。
【００５８】
このメインフィードバック制御条件は、所定の運転条件が成立した場合に成立し、この場合、第１触媒５３に流入するガスの空燃比が理論空燃比となるように、インジェクタ３９からの燃料噴射が制御される。例えば、メインフィードバック制御条件は、機関の冷却水温THWが第１所定温度以上であり、機関の一回転当たりの吸入空気量（負荷、筒内吸入空気量Mc）が所定値以下であり、上流側空燃比センサ６６が正常（活性状態となっていることを含む）であり、且つ空燃比設定係数Kが「１．０」に設定されている場合に成立する。
【００５９】
メインフィードバック制御条件成立時のメインフィードバック補正量DFiの算出に際して、先ず、現時点の上流側空燃比センサ６６の出力Vabyfsと、次に示すサブフィードバック制御量vafsfbとの和（Vabyfs＋vafsfb)を、図２に示したマップに基づいて変換することによって、現時点におけるメインフィードバック制御用空燃比abyfsが求められる。この図２のマップはＲＯＭ７２内に格納されている。
【００６０】
上記サブフィードバック制御量vafsfbは、下流側空燃比センサ６７の出力VoxsのＰＩ制御に係るものである。このサブフィードバック制御量vafsfbは、サブフィードバック制御条件が成立している場合に限って算出される。つまり、サブフィードバック制御条件が不成立である場合、サブフィードバック制御量vafsfbが「０」に設定され、その結果、下流側空燃比センサ６７の出力Voxsに基づくサブフィードバック制御は行われない。
【００６１】
ここにいうサブフィードバック制御条件は、例えば、上述したメインフィードバック制御条件に加えて、機関１０の冷却水温THWが上記第１所定温度よりも高い第２所定温度以上であり、且つ下流側空燃比センサ６７が正常である場合に成立する。
【００６２】
更に、サブフィードバック制御条件成立時のサブフィードバック制御量vafsfbの算出に際して、先ず、所定の目標値Voxsrefから現時点の下流側空燃比センサ６７の出力Voxsを減じることにより、出力偏差量DVoxsが求められる。この目標値Voxsrefは、略理論空燃比に対応した値に設定されている。次いで、求められた出力偏差量DVoxsを下記数１に代入することによって、サブフィードバック制御量vafsfbが求められる。
【数１】
2007239700.tif 000003
【００６３】
上記数１において、Kpは予め設定された比例ゲイン、Kiは予め設定された積分ゲインである。また、SDFVoxsは、出力偏差量DVoxsの積分値である。ここで得られたサブフィードバック制御量vafsfbが、上流側空燃比センサ６６の実際の出力Vabyfsに加えられ、その和（Vabyfs＋vafsfb）が、図２に示したマップに基づきメインフィードバック制御用空燃比abyfsに変換される。
【００６４】
即ち、メインフィードバック制御用空燃比abyfsは、上流側空燃比センサ６６が実際に検出している空燃比Vabyfsに対して、サブフィードバック制御量vafsfbに相当する分だけ異なる空燃比として求められる。
【００６５】
その結果、後述する筒内燃料供給量Fc(k-N)が下流側空燃比センサ６７の出力Voxsに応じて変化するので、メインフィードバック補正量DFiが同下流側空燃比センサ６７の出力Voxsに応じて変更せしめられる。これにより、第１触媒５３の下流側の空燃比が目標値Voxsrefで表された空燃比に一致するように、機関の空燃比が制御せしめられる。
【００６６】
そして、上記求めたメインフィードバック制御用空燃比abyfsで、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。また、現時点からNストローク前の筒内吸入空気量Mc(k-N)を、現時点からNストローク前の目標空燃比abyfr(k-N)（ここでは、理論空燃比）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。
【００６７】
このように求めた目標筒内燃料供給量Fcr(k-N)から筒内燃料供給量Fc(k-N)を減じることにより、筒内燃料供給量偏差DFcが求められる。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。
【００６８】
更に、この筒内燃料供給量偏差DFcを下記数２に代入することによって、メインフィードバック補正量DFiが求められる。
【数２】
2007239700.tif 000004
【００６９】
上記数２において、Gpは予め設定された比例ゲイン、Giは予め設定された積分ゲインである。また、値SDFcは筒内燃料供給量偏差DFcの積分値である。ここで得られたメインフィードバック補正量DFiを燃料噴射量に反映させることによって、Nストローク前の燃料供給量の過不足が補償され、機関の空燃比が目標空燃比abyfrと略一致せしめられるようにフィードバック制御が行われる。
【００７０】
以上により、メインフィードバック制御条件が成立している場合に、機関の空燃比が理論空燃比（目標空燃比abyfr）となるように、インジェクタ３９からの燃料噴射が制御される。また、空燃比設定係数Kが「所定の１よりも大きな値」に設定されている場合、メインフィードバック制御条件は不成立であるからメインフィードバック補正量DFiは「０」に設定され、空燃比が理論空燃比よりもリッチ化される。
【００７１】
なお、概要を上述した空燃比に係るフィードバック制御及びサブフィードバック制御については、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、より詳細が記載されている。必要に応じて当該文献を参照されたい。
【００７２】
＜酸素吸蔵量OSAの算出＞  ＣＰＵ７１は、図７にフローチャートにより示した酸素吸蔵量OSAを算出するルーチンを、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、ＣＰＵ７１は図７のステップ７００から処理を開始し、ステップ７０５に進んで噴射停止中フラグXFCが「０」であるか否かを判定する。そして、この判定結果に応じて、次に示す数３及び数４の何れかに基づき、酸素吸蔵量変化量ΔO2を算出する。
【００７３】
即ち、通常の燃料噴射中であって、Ｆ／Ｃ中でない場合、噴射停止中フラグXFCは「０」となっているから、ＣＰＵ７１はステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１０に進み、下記数３により酸素吸蔵量変化量ΔO2を求める。
【数３】
2007239700.tif 000005
【００７４】
上記数３において、値「０．２３」は大気中に含まれる酸素の重量割合である。燃料噴射量積算値mfrは、図６に示した燃料噴射指示ルーチンのステップ６２５にて、最終燃料噴射量Fiの積算により算出されている。また、メインフィードバック制御用空燃比abyfsは、上述のように、ステップ６１５でのメインフィードバック補正量DFiの算出に際して求められている。stoichは、理論空燃比（例えば、１４．７）である。これらの値は、適宜ＲＡＭ７３内に格納されている。
【００７５】
なお、上記数３には、メインフィードバック制御用空燃比abyfsに代えて、上流側空燃比センサ６６の出力値Vabyfsと図２に示したマップとから求めた実空燃比を適用してもよい。
【００７６】
一方、ステップ７０５の判定時において、Ｆ／Ｃ中である場合、噴射停止中フラグXFCは「１」となっているから、ＣＰＵ７１はステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７１５に進み、下記数４により酸素吸蔵量変化量ΔO2を求める。
【数４】
2007239700.tif 000006
【００７７】
上記数４において、質量流量Gaは、エアフローメータ６１により検出されている。また、βは、本ルーチンの呼出間隔に対応する定数である。
【００７８】
このように、ＣＰＵ７１は、ステップ７１０における数３、及び、ステップ７１５における数４の何れかによって酸素吸蔵量変化量ΔO2を算出した後、ステップ７２０に進む。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ７２０にて、その時点の酸素吸蔵量OSAに上記酸素吸蔵量変化量ΔO2を加えた値を新たな酸素吸蔵量OSAとして設定し、続くステップ７２５にて、燃料噴射量Fiの合計量mfrを「０」にリセットする。
【００７９】
これらの処理により、本ルーチンが呼び出される毎に酸素吸蔵量OSAが更新されていく。本ルーチン終了時、ＲＡＭ７３内には、ステップ７２０において算出された酸素吸蔵量OSAが記憶されるようになっている。
【００８０】
更に、本ルーチンの後半において、ＣＰＵ７１は、次に示すようにして酸素吸蔵量OSAの算出値を修正する。即ち、先ず、ＣＰＵ７１は、ステップ７２５の後、ステップ７３０に進んで、第１触媒５３下流の空燃比を示す下流側空燃比センサ６７からの電圧値Voxsが、０．５（Ｖ）より小さいか否かを判定する。
【００８１】
この出力値Voxsが０．５（Ｖ）より小さく、つまり、第１触媒５３から流出するガスの空燃比がリーンであるとき、ＣＰＵ７１はステップ７３０にて「Ｙｅｓ」と判定して、そのままステップ７４０に進み、上述のように算出された第１触媒５３の酸素吸蔵量OSAが最大酸素吸蔵量Cmaxより小さいか否かを判定する。ここでは、この最大酸素吸蔵量Cmaxは、一定値とするが、下流側空燃比センサ６７による空燃比の計測等に基づいた値を可変に設定してもよい。
【００８２】
ステップ７３０の判定時において、出力値Voxsが０．５（Ｖ）以上で、つまり、第１触媒５３から流出するガスの空燃比がリッチであるとき、触媒には酸素が吸蔵されていないから、ＣＰＵ７１は「Ｎｏ」と判定してステップ７３５に進み、酸素吸蔵量OSAを最小値「０」にリセットする。そして、ＣＰＵ７１は、この酸素吸蔵量OSAのリセット後にステップ７４０に進む。即ち、ステップ７３０での判定に基づいて、酸素吸蔵量OSAの算出値が「０」に修正されることになる。
【００８３】
ステップ７４０における酸素吸蔵量OSAの判定において、酸素吸蔵量OSAが最大酸素吸蔵量Cmaxより小さいとき、ＣＰＵ７１は、「Ｙｅｓ」と判定して、そのままステップ７９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。また、酸素吸蔵量OSAが最大酸素吸蔵量Cmax以上であるとき、ＣＰＵ７１は、「Ｎｏ」と判定してステップ７４５に進み、酸素吸蔵量OSAの値を最大酸素吸蔵量Cmaxと設定する。そして、ＣＰＵ７１は、この酸素吸蔵量OSAのCmax化の後に、続くステップ７９５にて、本ルーチンを一旦終了する。即ち、ステップ７４０での判定に基づいて、酸素吸蔵量OSAの算出値が最大酸素吸蔵量Cmaxに修正されることになる。
【００８４】
以上のように、本ルーチンでは、呼び出されて実行される毎に、酸素吸蔵量OSAが積算されていく。そして、第１触媒５３下流におけるガスの空燃比がリッチとなった時点で、酸素吸蔵量OSAはリセットされるとともに、最大酸素吸蔵量Cmaxの算出値が最大酸素吸蔵量Cmaxを超えないように制限される。
【００８５】
＜Ｆ／Ｃの開始＞  ＣＰＵ７１は、図８にフローチャートにより示したＦ／Ｃ開始を指示するルーチンを、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、ＣＰＵ７１は図８のステップ８００から処理を開始し、ステップ８０５に進み、噴射停止中フラグXFCが「０」であるか否かを判定する。
【００８６】
いま、Ｆ／Ｃ中でないものとして説明を続ける。また、Ｆ／Ｃ開始条件（エンジン回転速度NEが噴射停止回転速度NEFCth以上であって、且つスロットル弁開度TAが「０」であること）が成立してＦ／Ｃの開始が指示される状態にある（図４の時刻t1又は図５の時刻t3）と仮定する。Ｆ／Ｃ中でない場合、噴射停止中フラグXFCは「０」となっているから、ＣＰＵ７１はステップ８０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１０に進む。また、前述の仮定によれば、エンジン回転速度NEが噴射停止回転速度NEFCth以上となっているから、ＣＰＵ７１はステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１５に進む。
【００８７】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ８１５にて、スロットル弁開度TAが「０」であるか否かを判定する。再び前述の仮定によれば、スロットル弁開度TAは「０」であるから、ＣＰＵ７１はステップ８１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０に進む。そして、ＣＰＵ７１はステップ８２０にて噴射停止中フラグXFCの値を「１」に設定する。
【００８８】
このように、噴射停止中フラグXFCを「１」に設定することによって、他のルーチンでＦ／Ｃが開始されたことが識別される。特に、図６に示した燃料噴射指示ルーチンにおいては、インジェクタ３９からの燃料噴射が停止されることになる。
【００８９】
なお、ステップ８１０の判定時において、エンジン回転速度NEが噴射停止回転速度NEFCthより小さいとき、ＣＰＵ７１はステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定する。また、ステップ８１５の判定時において、スロットル弁開度TAが「０」でないとき、ＣＰＵ７１はステップ８１５にて「Ｎｏ」と判定する。これらのときには、Ｆ／Ｃ開始条件が成立していないため、ＣＰＵ７１はステップ８９５に進んで、Ｆ／Ｃ開始の指示を行わないまま、本ルーチンを一旦終了する。
【００９０】
更に、ステップ８０５の判定時において、Ｆ／Ｃ中である場合、噴射停止中フラグXFCは「１」となっているから、ＣＰＵ７１はステップ８０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００９１】
以上により、本ルーチンでは、エンジン回転速度NEと、スロットル弁開度TAとに基づいて、Ｆ／Ｃ開始条件が成立していると判定された場合、他のルーチンでＦ／Ｃ中における処理を行うために、噴射停止中フラグXFCの値に「１」が設定される。
【００９２】
＜Ｆ／Ｃの終了＞  ＣＰＵ７１は、図９にフローチャートにより示したＦ／Ｃ終了を指示するルーチンを、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、ＣＰＵ７１は図９のステップ９００から処理を開始し、ステップ９０５に進んで噴射停止中フラグXFCが「１」であるか否かを判定する。
【００９３】
いま、Ｆ／Ｃが行われているものとして説明を続ける。Ｆ／Ｃ中である場合、噴射停止中フラグXFCは「１」となっているから、ＣＰＵ７１はステップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１０に進んで、スロットル弁開度TAが「０」（全閉状態）から「０でない値」（全閉でない状態）に変化したか否かを判定する。
【００９４】
更に、ここで、先ず、強制復帰条件が成立する（図４の時刻t2）ことを仮定する。即ち、スロットル弁開度TAが「０」から「０でない値」に変化したとき、ＣＰＵ７１はステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１５に進み、下流側空燃比センサ６７からの出力値Voxsが０．５（Ｖ）より小さいか否かを判定する。
【００９５】
そして、この出力値Voxsが０．５（Ｖ）より小さく、即ち、第１触媒５３から流出するガスの空燃比がリーンであるとき、ＣＰＵ７１はステップ９１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０に進み、更に酸素吸蔵量OSAが所定値αより大きいか否かを判定する。酸素吸蔵量OSAは、図７の酸素吸蔵量算出ルーチンにおいて算出されており、また、所定値αには、第１触媒５３における酸素吸蔵量OSAが過剰状態であることを示す最小の値が用いられる。
【００９６】
ステップ９１５における出力値Voxsの判定は、ステップ９２０における、推定された酸素吸蔵量OSAについての判定を保証するために行われる。即ち、ステップ９２０にて、酸素吸蔵量OSAがαより大きくても、下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsが０．５（Ｖ）以上となる場合、酸素吸蔵量OSAの計算が正しくない可能性が高い。そのため、この場合には、Ｆ／Ｃ復帰時のリッチ化を行わない。
【００９７】
酸素吸蔵量OSAが所定値αより大きいとき、ＣＰＵ７１はステップ９２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ９２５に進む。ＣＰＵ７１は、このステップ９２５にて、空燃比設定係数Kの値を、例えば「１．２」（空燃比のリッチ化を指示する１より大きな任意の値）に設定し、ステップ９３０に進む。
【００９８】
次いで、ＣＰＵ７１は、このステップ９３０にて、噴射停止中フラグXFCの値を「０」に設定する。噴射停止中フラグXFCを「０」に設定することによって、他のルーチンでＦ／Ｃから復帰したことが識別される。特に、図６に示した燃料噴射指示ルーチンの実行によって、燃料噴射が再開（復帰）されることになる。強制復帰時においては、ステップ９２５にて設定された空燃比設定係数Kにより、空燃比がリッチ化されることになる。この結果、Ｆ／Ｃ中に増大した酸素吸蔵量OSAが急減せしめられ、酸素吸蔵量OSAが適量化される。その後に、ＣＰＵ７１はステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００９９】
一方、ステップ９１５の判定時において、出力値Voxsが０．５（Ｖ）以上のとき、ＣＰＵ７１はステップ９１５にて「Ｎｏ」と判定する。また、ステップ９２０の判定時において、酸素吸蔵量OSAが所定値α以下のとき、ＣＰＵ７１はステップ９２０にて「Ｎｏ」と判定する。これら何れかのときには、空燃比のリッチ化を行う必要がないから、ＣＰＵ７１はステップ９３５に進んで、空燃比設定係数Kの値を「１．０」（空燃比のリッチ化を伴わない通常の燃料噴射を指示する値）に設定する。
【０１００】
その後、ＣＰＵ７１はステップ９３０に進み、以下、上記と同様に、噴射停止中フラグXFCの値を「０」に設定して、続くステップ９９５にて、本ルーチンを一旦終了する。
【０１０１】
次に、Ｆ／Ｃ中に自然復帰条件が成立する（図５の時刻t4）ことを仮定する。この場合、スロットル弁開度TAが「０」から「０でない値」に変化しない。従って、ＣＰＵ１７はステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９４０に進み、更に、エンジン回転速度NEが噴射復帰回転速度NEREth以下となっているか否かを判定する。
【０１０２】
そして、（スロットル弁開度TAが全閉状態のまま、）エンジン回転速度NEが噴射復帰回転速度NEREth以下となったとき、ＣＰＵ７１はステップ９４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９４５に進み、自然復帰中フラグXSFの値を「１」に設定する。
【０１０３】
この自然復帰中フラグXSFは、その値が「１」のとき、機関１０が自然復帰を行ったことを示し、また、その値が「０」のとき、機関１０が自然復帰を行わなかったことを示す。自然復帰中フラグXSFは、後述する図１０に示す処理によって、自然復帰後の加速により空燃比をリッチ化する際に用いるものである。
【０１０４】
その後、ＣＰＵ７１はステップ９３５に進み、上記と同様に、空燃比設定係数Kの値を「１．０」に設定し、ステップ９３０にて噴射停止中フラグXFCを「０」に設定して、続くステップ９９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【０１０５】
以上により、Ｆ／Ｃ中、スロットル弁開度TAが「０でない値」に変化し、これに基づき燃料噴射を強制復帰させる場合、空燃比設定係数Kが「１」より大きい所定の値に設定される。これによって、機関の空燃比が理論空燃比よりリッチな空燃比となるように制御される。
【０１０６】
また、Ｆ／Ｃ中、スロットル弁開度TAが「０」のまま、エンジン回転速度NEが噴射復帰回転速度NEREthより小さくなり、これに基づき燃料噴射を自然復帰させる場合、空燃比設定係数Kが「１」に設定される。これによって、機関の空燃比が理論空燃比となるように制御される。
【０１０７】
＜自然復帰後加速でのリッチ化＞  ＣＰＵ７１は、図１０にフローチャートにより示した自然復帰後の加速時における空燃比のリッチ化を指示するルーチンを、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、ＣＰＵ７１は図１０のステップ１０００から処理を開始し、ステップ１００５に進んで、自然復帰中フラグXSFが「１」であるか否かを判定する。
【０１０８】
いま、自然復帰後の所定時間が経過するまでの間に加速が行われる（図５の時刻t5）ものとして説明を続ける。即ち、自然復帰がなされた場合、自然復帰中フラグXSFは「１」となっているから、ＣＰＵ７１はステップ１００５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０１０に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ１０１０にて、自然復帰中フラグXSFが「０」から「１」に変化した後（自然復帰が開始された後）、第１触媒５３下流側のガスの空燃比がリッチとなったことがないか否かを判定する。この判定は、下流側空燃比センサ６７による空燃比の検出に基づく。
【０１０９】
自然復帰後に、下流側空燃比（第１触媒５３から流出するガスの空燃比）が理論空燃比よりもリッチであることが検出されていないとき、ＣＰＵ７１はステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０１５に進み、スロットル弁開度が「０」から「０でない値」に変化したか否かを判定する。
【０１１０】
いま、運転者によって加速が行われたと仮定すると、スロットル弁開度TAが「０」から「０でない値」に変化する。従って、ＣＰＵ７１はステップ１０１５にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ１０２０に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ１０２０において、下流側空燃比センサ６７からの出力値Voxsが０．５（Ｖ）より小さいか否かを判定し、続いて、ステップ１０２５において、酸素吸蔵量OSAが所定値αより大きいか否かを判定する。
【０１１１】
ステップ１０２０における判定及びステップ１０２５における判定は、それぞれ、上述した図９のＦ／Ｃ終了指示ルーチンのステップ９１５における判定及びステップ９２０における判定と同様である。
【０１１２】
下流側空燃比センサ６７の出力値Voxsが０．５（Ｖ）より小さく、且つ酸素吸蔵量OSAが所定値αより大きいとき、ＣＰＵ７１はステップ１０２０にて「Ｙｅｓ」と判定し、続くステップ１０２５にて「Ｙｅｓ」と判定する。このとき、ＣＰＵ７１は、ステップ１０３０及びステップ１０３５を実行する。
【０１１３】
即ち、ステップ１０３０にて、ＣＰＵ７１は空燃比設定係数Kを「１．２」に設定する。これにより、機関の空燃比がリッチ化される。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ１０３５にて自然復帰中フラグXSFの値を「０」にリセットする。これにより、自然復帰状態が解除される。そして、ＣＰＵ７１はステップ１０９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１１４】
ステップ１０２０の判定時に、出力値Voxsが０．５（Ｖ）以上のとき、ＣＰＵ７１は「Ｎｏ」と判定する。また、ステップ１０２５の判定時に、酸素吸蔵量OSAが所定値α以下のとき、ＣＰＵ７１は「Ｎｏ」と判定する。これら何れかのときには、空燃比のリッチ化を行う必要がないから、ＣＰＵ７１はそのままステップ１０９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。
【０１１５】
また、ステップ１０１５の判定時において、スロットル弁開度TAが「０」から「０でない値」に変化することなく、つまり、運転者による加速要求が検出されなかったとき、このときもＣＰＵ７１は「Ｎｏ」と判定して、そのままステップ１０９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１１６】
一方、ステップ１０１０の判定時において、自然復帰後に下流側空燃比がリッチであることが検出されたとき、ＣＰＵ７１は「Ｎｏ」と判定してステップ１０４０に進み、自然復帰中フラグXSFの値を「０」に設定する。つまり、下流側空燃比がリッチとなったということは、酸素吸蔵量OSAが小さくなっているから、もはや自然復帰後の空燃比のリッチ化は不要となる。よって、自然復帰中フラグXSFをリセットしておく。そして、ＣＰＵ７１はステップ１０９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１１７】
なお、自然復帰中でない場合、自然復帰中フラグXSFは「０」となっているから、ＣＰＵ７１は、ステップ１００５にて「Ｎｏ」と判定して、ステップ１０９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。
【０１１８】
以上により、自然復帰後に下流側空燃比のリッチ化が検出されていない間に、スロットル弁開度TAが「０」でない値に変化し、これによって、運転者による加速要求が検出された場合、機関の空燃比をリッチ化するように燃料噴射が制御される。
【０１１９】
＜空燃比設定係数Kの復帰＞  ＣＰＵ７１は図１１にフローチャートにより示した空燃比設定係数Kを復帰させるルーチンを、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、ＣＰＵ７１は、図１１のステップ１１００から処理を開始し、ステップ１１０５に進んで、空燃比設定係数Kが「１．０」から「１．２」に変更された後、リッチ化継続時間Δtm経過したか否かを判定する。
【０１２０】
即ち、燃料噴射の強制復帰時、又は、燃料噴射の自然復帰後のアクセルペダル操作時に、空燃比設定係数Kが「１．０」から「１．２」に変更される。この後に、この機関の空燃比のリッチ化を伴う燃料噴射が、リッチ化継続時間Δtm継続したか否かが判定される。
【０１２１】
リッチ化継続時間Δtm経過したとき、ＣＰＵ７１はステップ１１０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１１０に進み、空燃比設定係数Kの値を「１．０」に設定する。つまり、リッチ化継続時間Δtmの空燃比のリッチ化により、第１触媒５３の酸素過剰状態が解消されたものとして、空燃比設定係数Kを復帰させる。そして、ＣＰＵ７１はステップ１１９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。
【０１２２】
一方、リッチ化継続時間Δtmが経過していないとき、ＣＰＵ７１はステップ１１０５にて「Ｎｏ」と判定して、そのままステップ１１９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。
【０１２３】
以上により、強制復帰時、又は、自然復帰後アクセルペダル操作時に、機関の空燃比は、リッチ化継続時間Δtmリッチ化され、その後理論空燃比化される。
【０１２４】
これらのように、本燃料噴射制御装置によると、燃料噴射の自然復帰時において、機関の空燃比は、強制復帰時のようにリッチ化されることなく、理論空燃比となるように調整される。また、通常、運転者がアクセルペダルを操作していない際、スロットル弁開度TAは「０」に保持されたままである。
【０１２５】
即ち、上記の自然復帰時における空燃比制御によって、アクセルペダルを操作していない運転者が、空燃比のリッチ化によって増大されたトルクを体感することを防止することができる。つまり、自然復帰時に、従来の燃料噴射制御における空燃比のリッチ化に比較して、より有効に、ドライバビリティの悪化が抑制されることになる。また、自然復帰時に、機関の空燃比の無用なリッチ化が防止されるため、燃費の改善を図ることができる。
【０１２６】
更に、本燃料噴射制御装置によると、燃料噴射の自然復帰後、第１触媒５３の下流側空燃比が理論空燃比よりもリッチとなったことが検出されるまでの間に、スロットル弁開度が「０」より大きくなった場合、機関の空燃比が理論空燃比よりリッチ化されるように、燃料噴射が制御される。つまり、自然復帰後のアクセルペダル操作時における空燃比のリッチ化によって、増大した触媒の酸素吸蔵量を減少させることができる。
【０１２７】
即ち、燃料噴射が自然復帰される際に、ドライバビリティの悪化を抑制しながら、触媒の酸素吸蔵量の増大に伴う窒素酸化物の排出を防止することにより、エミッションの悪化を回避することが可能となる。ここでの空燃比のリッチ化は、運転者によるアクセルペダルの操作に基づくから、空燃比がリッチ化されることによりトルクが増大しても、運転者は違和感を覚えない。
【０１２８】
なお、ここでは、スロットルポジションセンサ６２は、機関１０のスロットル弁４３の開度に応じた値を取得するスロットル弁開度取得手段に相当し、クランクポジションセンサ６４は、機関１０の回転速度を取得する回転速度取得手段にする。また、図８のＦ／Ｃ開始指示ルーチンが、取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が最小のスロットル弁開度であることが検出され、且つ取得された機関１０の回転速度が所定の噴射停止回転速度NEFCthより大きい場合、インジェクタ３９からの燃料噴射を停止させる噴射停止指示手段に相当する。
【０１２９】
そして、図９のＦ／Ｃ終了指示ルーチンにおけるステップ９２５、及び、図６の燃料噴射指示ルーチンが、燃料噴射停止中、取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が最小開度より大きくなったことが検出された場合、機関１０の空燃比が理論空燃比よりリッチな空燃比となるように、同燃料噴射を復帰させる第１復帰指示手段に相当する。
【０１３０】
更に、図９のＦ／Ｃ終了指示ルーチンにおけるステップ９３５、及び、図６の燃料噴射指示ルーチンが、燃料噴射停止中、取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が上記最小開度であることが検出され、且つ取得された機関１０の回転速度が噴射復帰回転速度NEREthよりも小さくなったことが検出された場合、機関１０の空燃比が理論空燃比となるように、同燃料噴射を復帰させる第２復帰指示手段に相当する。
【０１３１】
また、図１０の自然復帰後加速でのリッチ化指示ルーチンにおけるステップ１０３０、及び、図６の燃料噴射指示ルーチンが、上記第２復帰指示手段により燃料噴射が復帰した後の所定期間内に、取得されたスロットル弁の開度に応じた値に基づいて同スロットル弁の開度が上記最小開度より大きくなったことが検出された場合、機関１０の空燃比が理論空燃比よりリッチな空燃比となるように、上記燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段に相当する。
ｂ．第２実施形態
【０１３２】
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置について説明する。この第２実施形態においては、そのＣＰＵが、第１実施形態のＣＰＵ７１が実行する図９及び図１０にそれぞれ代わる図１２及び図１３に示したルーチンを実行するようになっている。これにより、第２実施形態は、スロットル弁開度TAが大きいほど、Ｆ／Ｃ復帰時の機関の空燃比がよりリッチになるように、燃料噴射を制御するように構成されている点で、第１実施形態と異なる。以下、これらの相違点を中心として説明する。
【０１３３】
図１２に示すＦ／Ｃ終了指示ルーチンにおいては、図９に示したルーチンに、ステップ１２０５及びステップ１２１０の処理が挿入されている。即ち、ステップ９２０の判定時において、ＣＰＵ７１が「Ｙｅｓ」と判定し、これにより、燃料噴射の強制復帰が行われる際、ＣＰＵ７１は先ずステップ１２０５に進んで、スロットル弁開度TAが所定の閾値TAthより大きいか否かを判定する。
【０１３４】
そして、スロットル弁開度TAが閾値TAthより大きいときには、ＣＰＵ７１はステップ１２０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２５に進み、空燃比設定係数Kの値を「１．２」に設定する。その一方、スロットル弁開度TAがTAth以下のとき、ＣＰＵ７１はステップ１２０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１２１０に進み、空燃比設定係数Kを「１．１」（理論空燃比「１．０」よりも大きい値であって、スロットル弁開度TAが閾値TAthよりも大きい場合に設定される「１．２」よりも小さな値）に設定する。
【０１３５】
また、図１３に示す、自然復帰後加速でのリッチ化指示ルーチンにおいては、図１０に示したルーチンに、ステップ１３０５及びステップ１３１０の処理が挿入されている。即ち、ステップ１０２０の判定時において、ＣＰＵ７１が「Ｙｅｓ」と判定し、これにより、自然復帰後の加速における空燃比のリッチ化が行われる際、ＣＰＵ７１は先ずステップ１３０５に進んで、スロットル弁開度TAが閾値TAthより大きいか否かを判定する。
【０１３６】
スロットル弁開度TAが閾値TAthより大きいときには、ＣＰＵ７１はステップ１３０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２５に進み、空燃比設定係数Kを「１．２」に設定する。一方、スロットル弁開度TAがTAth以下のとき、ＣＰＵ７１はステップ１３０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１３１０に進み、空燃比設定係数Kを「１．１」に設定する。
【０１３７】
以上により、燃料噴射の強制復帰時、及び、燃料噴射の自然復帰後のアクセルペダルの操作時に、スロットル弁開度（アクセルペダルの操作量に対応）がより大きいほど、リッチ化の程度がより強められる。この結果、より速やかに触媒内の酸素吸蔵量OSAを減少させて、迅速に酸素吸蔵量OSAを適正化することができる。
【０１３８】
つまり、スロットル弁開度TAが閾値TAthよりも大きい場合には、スロットル弁開度TAが閾値TAth以下の場合より第１触媒５３に流入するガスの量が多いから、排気の絶対量も多くなる。そこで、このようにリッチ化の程度を強めることによって、エミッションの悪化を回避している。
【０１３９】
なお、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、燃料噴射が自然復帰した後の所定期間として、第１触媒５３の下流側に設けられた空燃比センサ６７によって、第１触媒５３から流出するガスの空燃比がリッチとなったことが検出されない期間を用いた。これに代えて、この所定期間を、自然復帰後に所定時間が経過するまでの期間とすることも可能である。
【０１４０】
スロットル弁の開度に応じた値（運転者による加速要求に対応する値）としては、スロットル弁開度TAを用いたが、他に、このスロットル弁の開度（加速要求）に応じた値として、空気流量Ga、又は、機関１０における負荷等を用いてもよい。また、スロットル弁開度TAとして、スロットルポジションセンサ６２により測定した値を用いたが、スロットル開度を決定するアクセル操作量センサ６８による値を用いてもよい。
【０１４１】
更に、機関の空燃比（燃料噴射量）のフィードバック制御は、所定運転条件が成立している場合に第１触媒５３に流入するガスの空燃比が理論空燃比となるように、空燃比センサによる値に基づくものとした。これに代えて、このフィードバック制御は、酸素吸蔵量の推定値に基づくものとしてもよい。即ち、第１触媒５３の酸素吸蔵量OSAを推定（算出）し、この推定された酸素吸蔵量OSAが所定の目標酸素吸蔵量となるように、機関の空燃比（燃料噴射）をフィードバック制御してもよい。
【０１４２】
また、自然復帰時には、機関の空燃比が理論空燃比となるように、燃料噴射を制御したが、自然復帰時に、機関の空燃比が、理論空燃比よりリーンな所定の空燃比となるように、燃料噴射を制御することも可能である。
【０１４３】
加えて、自然復帰後に所定時間が経過した後は、スロットル弁４３の開度が最小開度から最小開度より大きくなったことが検出されても、機関に供給されるガスの空燃比を理論空燃比よりリッチにすることを禁止しておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射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の出力電圧と空燃比との関係を示したグラフ（マップ）である。
【図３】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４】燃料噴射を強制復帰させる際の空燃比のリッチ化を説明するタイムチャートである
【図５】燃料噴射を自然復帰させる際の空燃比のリッチ化を説明するタイムチャートである。
【図６】図１に示したＣＰＵが実行する燃料噴射を指示するための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が実行する酸素吸蔵量を算出する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Ｆ／Ｃ開始を指示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Ｆ／Ｃ終了を指示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】図１に示したＣＰＵが実行する自然復帰後の加速時における空燃比のリッチ化を指示するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】図１に示したＣＰＵが実行する空燃比設定係数の復帰を指示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】図９に示したＦ／Ｃ終了指示ルーチンの変形例を示すフローチャートである。
【図１３】図１０に示した自然復帰後加速でのリッチ化指示ルーチンの変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…内燃機関、３９…インジェクタ、５２…エキゾーストパイプ、５３…三元触媒（第１触媒）、６７…下流側空燃比センサ、７０…電気制御装置、７１…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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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