(57)【要約】【課題】燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータの空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制できる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】この発明の内燃機関の制御装置は、燃料供給遮断手段によって燃料供給遮断が開始されると、下流側制御手段における比例演算の比例ゲインを、通常時の比例ゲインから通常時の比例ゲインよりも所定値だけ大きい比例ゲインに設定される燃料供給遮断後の比例ゲインに所定期間にわたって切り替る比例ゲイン切り替え手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に配設され、排気ガスを浄化する触媒コンバータの上流側における空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記触媒コンバータの下流側における排気ガス中の空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、
前記内燃機関への燃料供給量を調節し、空燃比を調整する空燃比調整手段と、
前記触媒コンバータの下流側における空燃比の目標値を記憶保持する下流側目標空燃比記憶手段と、
前記下流側空燃比検出手段によって検出される下流側空燃比と、下流側目標空燃比記憶手段に記憶保持された下流側目標空燃比とを一致させるように、比例演算を用いて上流側目標空燃比を演算する下流側制御手段と、
前記上流側空燃比検出手段によって検出される上流側空燃比と、前記下流側制御手段によって演算される上流側目標空燃比とを一致させるように、前記空燃比調整手段を制御する上流側制御手段と、
前記空燃比調整手段による燃料供給を停止させる燃料供給遮断手段と、
前記燃料供給遮断手段によって燃料供給遮断が開始されると、前記下流側制御手段における比例演算の比例ゲインを、通常時の比例ゲインから通常時の比例ゲインよりも所定値だけ大きい比例ゲインに設定される燃料供給遮断後の比例ゲインに所定期間にわたって切り替る比例ゲイン切り替え手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
吸入空気量を検出する空気量検出センサをさらに備え、前記比例ゲイン切り替え手段は、内燃機関が吸入する空気量の積算値を演算すると共に、前記燃料供給遮断手段による燃料供給遮断が終了してから、前記内燃機関に吸入される積算空気量が所定の判定空気量に到達すると、前記下流側制御手段における比例ゲインを燃料供給遮断後の比例ゲインから通常時の比例ゲインに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記触媒コンバータの劣化度を算出する触媒劣化度算出手段をさらに備え、この触媒劣化度算出手段によって算出される触媒劣化度に応じて、前記内燃機関に吸入される積算空気量の所定量を減少させることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記空燃比調整手段は、前記比例ゲイン切り替え手段によって比例ゲインが燃料供給遮断後の比例ゲインに切り替えられている間は、前記下流側制御手段により演算される上流側目標空燃比に基づいて燃料供給量を調節することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料供給遮断後の比例ゲインは、所定空燃比よりリーン側において通常時の比例ゲインより所定値だけ大きく設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記所定空燃比は、前記下流側目標空燃比であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日の自動車は、内燃機関の排気通路に三元触媒を設置して排ガスを浄化している。三元触媒は理論空燃比付近でＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘのいずれの浄化率も高くなるため、触媒の雰囲気を理論空燃比付近に維持するように、触媒の上下流に酸素濃度センサを配置し空燃比を制御することは周知である。
【０００３】
触媒コンバータの上流の酸素濃度センサを用いて触媒コンバータの上流の空燃比を理論空燃比付近に制御しているが、この触媒コンバータの上流の酸素濃度センサは高い排気温度に晒され出力変動が生じるため、触媒コンバータの下流の酸素濃度センサにより誤差補正を行っている。
触媒コンバータの下流の酸素濃度センサは、雰囲気の排気温度が低いため出力変動が小さく、また触媒の下流では排ガスが十分混合されており空燃比は平衡状態に近くなっているため、触媒の浄化状態を精度良くまた安定的に検出できる。
このため、触媒コンバータの下流の空燃比を理論空燃比付近に維持している限り、触媒の浄化状態を良好に保つことができる。
【０００４】
このように、触媒コンバータの下流の空燃比を理論空燃比付近に維持するために制御系を備え、触媒コンバータの下流の空燃比の理論空燃比からの偏差に応じた比例演算および積分演算により、触媒コンバータの上流の空燃比を調整する方法がすでに知られている。
【０００５】
積分演算は、偏差を積分していき、出力を生成するため応答が比較的ゆっくりしており、上流酸素濃度センサの出力変動に起因する触媒コンバータの下流空燃比の定常的な偏差を解消することができる。
また、比例演算は、偏差に比例して出力を生成するため早い応答性を示し、触媒コンバータの上流の空燃比の乱れに起因する触媒コンバータの下流の空燃比の一時的な偏差を早急に復帰させる効果があり、ゲイン設定を大きくすればするほど、復帰速度が早くなる。
【０００６】
内燃機関は、加速、減速を繰り返しており触媒コンバータの上流の空燃比は一時的に変動する。この理論空燃比からの一時的な空燃比のズレを吸収するために触媒に酸素ストレージ能力を持たせている。酸素ストレージ能力は、触媒に酸素ストレージ能力を有する物質を添加することにより生じており、その物質量の設計により触媒の酸素ストレージ量の上限値が決まる。
【０００７】
理論空燃比よりもリーン側では、触媒は排気中の酸素を取り込み、この酸素ストレージ量が上限量に飽和するまでは触媒コンバータ内の雰囲気を理論空燃比付近に維持する。
また、理論空燃比よりもリッチ側では、触媒が保持している酸素は放出され、酸素ストレージ量が消費されなくなるまで、触媒コンバータ内の雰囲気を理論空燃比付近に維持する。
【０００８】
触媒の酸素ストレージ量が半分程度であるとき、触媒コンバータの上流の空燃比のリーン／リッチへの乱れを吸収できる能力は最も高くなり、触媒の排ガス浄化率の悪化は最大限抑制される。
この触媒の酸素ストレージ量は、触媒コンバータの下流空燃比の理論空燃比付近での微小変化により検出できるため、触媒コンバータの下流酸素濃度センサ出力に基づく空燃比制御により、酸素ストレージ量が半分程度の適切な状態に保たれるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−４２３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の発明は上述のように構成されていたため、次のような課題があった。燃料カットにより触媒コンバータの上流の空燃比が著しくリーンになり、混合気が大気と同等まで薄くなると、酸素ストレージ量は上限値まで上昇して飽和し、リーン外乱の吸収能力が極限まで低下する。このため、燃料カット後は、酸素ストレージ量を半分程度の適切な状態にできるだけ速やかに復帰させ、空燃比外乱の吸収能力を回復することが求められる。
このとき、ＰＩ（Proportion、Integral）制御における触媒コンバータの下流の酸素濃度センサの空燃比出力に基づく空燃比制御の比例ゲインを大きく設定すると、復帰速度を速めることができる。
【００１１】
しかし、大きな比例ゲインを設定すると、燃料カット時以外の通常運転時において触媒コンバータの下流酸素濃度センサ出力の変化により、内燃機関に供給される燃料量が大きく変化し、過度のトルク変動を生じさせて、制御対象である内燃機関の商品性を低下させてしまうため、大きな比例ゲインを設定できないという課題があった。
【００１２】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、通常のゲインより大きく設定された燃料カット後の比例ゲインと、通常時の比例ゲインとを切り替えることにより、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止することにより、トルク変動を抑制した内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気系に配設され、排気ガスを浄化する触媒コンバータの上流側における空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、触媒コンバータの下流側における排気ガス中の空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、内燃機関への燃料供給量を調節し、空燃比を調整する空燃比調整手段と、触媒コンバータの下流側における空燃比の目標値を記憶保持する下流側目標空燃比記憶手段と、下流側空燃比検出手段によって検出される下流側空燃比と、下流側目標空燃比記憶手段に記憶保持された下流側目標空燃比とを一致させるように、比例演算を用いて上流側目標空燃比を演算する下流側制御手段と、上流側空燃比検出手段によって検出される上流側空燃比と、下流側制御手段によって演算される上流側目標空燃比とを一致させるように、空燃比調整手段を制御する上流側制御手段と、空燃比調整手段による燃料供給を停止させる燃料供給遮断手段と、燃料供給遮断手段によって燃料供給遮断が開始されると、下流側制御手段における比例演算の比例ゲインを、通常時の比例ゲインから通常時の比例ゲインよりも所定値だけ大きい比例ゲインに設定される燃料供給遮断後の比例ゲインに所定期間にわたって切り替る比例ゲイン切り替え手段とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気系に配設され、排気ガスを浄化する触媒コンバータの上流側における空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、触媒コンバータの下流側における排気ガス中の空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、内燃機関への燃料供給量を調節し、空燃比を調整する空燃比調整手段と、触媒コンバータの下流側における空燃比の目標値を記憶保持する下流側目標空燃比記憶手段と、下流側空燃比検出手段によって検出される下流側空燃比と、下流側目標空燃比記憶手段に記憶保持された下流側目標空燃比とを一致させるように、比例演算を用いて上流側目標空燃比を演算する下流側制御手段と、上流側空燃比検出手段によって検出される上流側空燃比と、下流側制御手段によって演算される上流側目標空燃比とを一致させるように、空燃比調整手段を制御する上流側制御手段と、空燃比調整手段による燃料供給を停止させる燃料供給遮断手段と、燃料供給遮断手段によって燃料供給遮断が開始されると、下流側制御手段における比例演算の比例ゲインを、通常時の比例ゲインから通常時の比例ゲインよりも所定値だけ大きい比例ゲインに設定される燃料供給遮断後の比例ゲインに所定期間にわたって切り替る比例ゲイン切り替え手段とを備えるので、通常のゲインより大きく設定された燃料供給遮断後の比例ゲインと、通常時の比例ゲインとを切り替えることにより、燃料供給遮断により飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置について図面を用いて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の構成を示す図である。
図１に示すように、内燃機関の制御装置は、内燃機関であるエンジン１に供給される燃料と空気との比率（空気／燃料）である空燃比を制御する装置である。
エンジン１の排気管２には、エンジン１から排出される排気ガス中の有害成分ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを同時に浄化する触媒コンバータ３が配設される。
【００１６】
上流酸素濃度センサ４および下流酸素濃度センサ５は、触媒コンバータ３の上流側及び下流側において排気ガス中の特定成分である酸素の濃度をそれぞれ検出するＯ２センサである。
これら上流酸素濃度センサ４および下流酸素濃度センサ５は、触媒上流及び下流それぞれの排気ガス中の酸素濃度に応じた電気信号を発生する。すなわち、排気ガス中の空燃比が理論空燃比に対してリーン側かリッチ側かに応じて異なる出力電圧を発生する。
検出された酸素濃度は、排気管２内における空燃比を特定するための情報として用いられる。すなわち、内燃機関の制御装置は、エンジン１に供給する燃料の空燃比を制御するコントローラ６を備え、このコントローラ６は、上流酸素濃度センサ４および下流酸素濃度センサ５で検出された酸素濃度に基づいてエンジン１に供給する燃料の空燃比を制御する。
【００１７】
ここで、上流酸素濃度センサ４および下流酸素濃度センサ５の出力は、検出した酸素濃度に応じた電圧値である。
コントローラ６は、後述する図２または図３に示す電圧値と空燃比の出力特性を記憶保持しており、上流酸素濃度センサ４または下流酸素濃度センサ５が出力する電圧値を前述の出力特性で変換して空燃比の制御を行う場合と、このような出力特性を備えずに、電圧値を直接用いて空燃比を制御する場合がある。
【００１８】
コントローラ６は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等で構成される。
このコントローラ６は、空燃比調整手段７、上流側制御手段８、下流側制御手段９、下流側目標空燃比記憶手段１０、燃料カット手段１１、及び、比例ゲイン切り替え手段１３を備える。
空燃比調整手段７は、エンジン１に供給する燃料を調節し空燃比を制御する。
上流側制御手段８は、上流酸素濃度センサ４により検出される上流側空燃比出力と上流側目標空燃比とが一致するように空燃比調整手段７への出力を比例演算及び積分演算により制御するＰＩ（Proportion、Integral）制御器を有する。
【００１９】
下流側制御手段９は、下流酸素濃度センサ５により検出される下流側空燃比出力と、理論空燃比に対応する下流側目標空燃比とが一致するように上流側目標空燃比を比例演算及び積分演算により演算・制御するＰＩ制御器を有する。
下流側目標空燃比記憶手段１０は、ＲＯＭで構成され、触媒コンバータ３の下流側における排気ガス中の空燃比の目標値を記憶保持する。
【００２０】
燃料カット手段１１は、空燃比調整手段７による燃料供給を遮断する。
比例ゲイン切り替え手段１３は、燃料カット手段１１により燃料カット（燃料供給遮断）が開始された時点で下流側制御手段の比例演算の比例ゲインを通常の比例ゲインから通常の比例ゲインより所定値だけ大きい比例ゲインに設定されている燃料カット後の比例ゲインに切り替え、燃料カットが解除された時点から空気量センサ１４により検出される内燃機関に吸入される空気量の積算空気量が所定判定空気量へ到達したことに応答して燃料カット後のゲインから通常のゲインに切り替える。
なお、通常の比例ゲインから通常の比例ゲインより所定値だけ大きい比例ゲインに設定されている燃料カット後のゲインとは、燃料供給遮断により飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒の空燃比外乱の吸収能力を回復するが、通常運転時の過度の空燃比補正を行い、トルク変動を生じてしまう、通常の比例ゲインより十分に大きい比例ゲインをいう。
【００２１】
次に動作について説明する。
図２は、空燃比に対してλ型の出力特性を有する酸素濃度センサの出力特性を示す図である。この特性は理論空燃比に対応した特性である。
下流酸素濃度センサ５の空燃比出力はコントローラ６に伝送される。この下流酸素濃度センサ５には、図２に示すセンサ雰囲気の空燃比の変化に対して理論空燃比付近において出力電圧が急激に変化し２値的な特性を有するλ型を用いる。
理論空燃比付近における検出分解能が非常に高いため、制御精度が向上する。
【００２２】
下流酸素濃度センサ５の出力は、下流側空燃比出力として下流側制御手段９に伝送される。
なお、上述したように、コントローラ６は、図２に示す下流酸素濃度センサ５の出力電圧に対する空燃比の特性を有する場合と、このような特性を有しない場合があるが、以下では、電圧値をそのまま用いて制御処理を行う場合について説明する。従って、以下では、下流側の空燃比出力と記す場合は電圧値を指す。
【００２３】
ここで、図２に示す出力特性において、下流側目標空燃比に対応する電圧値が０．４５（Ｖ）であるとする。
下流側目標空燃比は、理論空燃比に対応したλ型酸素濃度センサの所定出力値、０．４５（Ｖ）付近に設定され、下流側制御手段９に伝送される。
下流側制御手段９では、下流側目標空燃比と下流側空燃比出力の偏差ΔＶｒを下記（１）式の通りに演算する。偏差ΔＶｒに応じて比例演算（以下、Ｐと称す）及び積分演算（以下、Ｉと称す）を行うＰＩ制御器により、偏差ΔＶｒを無くすように出力が制御される。この出力は、上流側目標空燃比として上流側制御手段８に伝送される。
ΔＶｒ＝下流側目標空燃比−下流側空燃比出力    （１）
【００２４】
上流側目標空燃比ＡＦＯＢＪＦは、下流側制御手段９内の一般的なＰＩ制御器により式（２）のように演算される。
ＡＦＯＢＪＦ＝中心値−Σ（Ｋｉｒ×ΔＶｒ）−Ｋｐｒ×ΔＶｒ    （２）
ここで、Ｋｉｒは積分ゲイン、Ｋｐｒは比例ゲインである。中心値は、理論空燃比に相当する値であり、ここでは１４．７に設定されている。
【００２５】
上述したように、積分演算は、偏差を積分していき出力を生成するため比較的ゆっくり動作し、上流酸素濃度センサ４の出力変動に起因する触媒コンバータ３の下流側の空燃比の定常的な偏差をゆっくり解消する効果がある。つまり、上流酸素濃度センサ４の出力変動により生じた中心値のズレを積分演算により補償する。式（２）中の「中心値−Σ（Ｋｉｒ×ΔＶｒ）」なる項は、補償後の理論空燃比に相当する。
【００２６】
一方、比例演算は、偏差に比例して出力を生成するため早い応答性を示し、偏差を早急に復帰させる効果がある。このため、比例ゲインＫｐｒを大きくすればするほど操作量「Ｋｐｒ×ΔＶｒ」は大きくなり復帰速度が早くなる。
例えば、図２に示す特性において、下流側空燃比出力が下流側目標空燃比（０．４５（Ｖ））より小さい（リーン側）時、上流側目標空燃比は理論空燃比よりリッチ側に設定され、下流側目標空燃比に復帰させるように作用する。
【００２７】
また、この実施の形態１に係る内燃機関の制御装置では、燃料カット前後の比較的短時間での挙動に注目しており、その短時間の間では積分値は比例演算値に比べてあまり大きく変化しない。このため、以下では積分ゲインを用いた積分演算値の挙動は省略し、比例ゲインを用いた比例演算値の挙動について説明する。
【００２８】
図３は、酸素濃度に対するリニア型の上流酸素濃度センサの出力特性を示す特性図である。
上流酸素濃度センサ４の出力（空燃比出力）はコントローラ６に伝送される。
この上流酸素濃度センサ４は、図３に示すように、センサ雰囲気の空燃比の変化に対してリニアな出力特性を有する。この上流酸素濃度センサ４の出力は、上流側空燃比出力として上流側制御手段８に伝送される。
【００２９】
下流酸素濃度センサ５の出力と同様に、電圧のままの出力をコントローラ６に伝送して制御処理してもよいし、コントローラ６に図３のようなセンサ特性を予め記憶しておき、出力電圧から空燃比に変換して制御処理してもよい。
ここでは、空燃比に変換して処理する場合について説明する。従って、上流側の空燃比出力と記す場合には、電圧値ではなく変換後の上流側の空燃比を指す。
【００３０】
上流側制御手段８において、上流側目標空燃比と上流側空燃比出力の偏差ΔＡＦｆが式（３）のように演算され、偏差ΔＡＦｆに応じて比例演算、積分演算を行うＰＩ制御器により、式（４）のように演算され、偏差ΔＡＦｆを無くすように作用する出力が設定される。この出力は、燃料補正係数Ｃｆｂとして空燃比調整手段７に伝送される。
【００３１】
ΔＡＦｆ＝上流側目標空燃比−上流側空燃比出力    （３）
Ｃｆｂ＝１．０＋Σ（Ｋｉｆ×ΔＡＦｆ）＋Ｋｐｆ×ΔＡＦｆ（４）
ここで、Ｋｉｆは積分ゲイン、Ｋｐｆは比例ゲインである。
【００３２】
空燃比調整手段７において、燃料補正係数Ｃｆｂに応じて、式（５）のようにエンジン１に供給する燃料供給量Ｑｆｕｅｌが調整され、エンジン１の空燃比が制御される。
Ｑｆｕｅｌ＝Ｑｆｕｅｌ０×Ｃｆｂ    （５）
ここで、Ｑｆｕｅｌ０は基本燃料供給量であり、式（６）のように演算される。
Ｑｆｕｅｌ０＝Ｑａｃｙｌ／理論空燃比    （６）
ここで、Ｑａｃｙｌは、空気量検出センサ１４により検出される吸入空気量ｑａに基づき演算されるエンジン１に供給される空気量である。
【００３３】
また、基本燃料供給量Ｑｆｕｅｌ０は、式（７）のように、上流側目標空燃比を用いてフィードフォワード的に反映させて求めてもよい。
Ｑｆｕｅｌ０＝Ｑａｃｙｌ／上流側目標空燃比    （７）
【００３４】
＜酸素ストレージ挙動と切り替えタイミング＞
比例ゲインの切り替えは、酸素ストレージ量が半分程度の適切な状態に復帰した時点で行なうのが最も適切で、酸素ストレージ量の復帰挙動に適合する必要がある。
【００３５】
酸素ストレージ量の挙動は、式（８）、（９）から求めることができる。
ＯＳＣ=Σ（ΔＡ／Ｆ×ＫＯ２×ｑａ×ΔＴ）    （８）
０≦ＯＳＣ≦上限値    （９）
酸素ストレージ量、ＯＳＣは、触媒コンバータ３の上流側の空燃比の理論空燃比からの偏差ΔＡ／Ｆと、空燃比から酸素濃度に換算する所定係数ＫＯ２と、内燃機関に吸入される吸入空気量ｑａと、演算周期ΔＴとの乗算した値を積算することで比較的精度良く演算できる。ΔＴと、ＫＯ２は所定値に設定するため、ＯＳＣの挙動はΔＡ／Ｆとｑａの変化に依存する。
また、上述したように酸素ストレージ量には上限があるため、式（９）のように酸素ストレージ量を上限値と、最小値”０”で制限する。
【００３６】
式（８）中の偏差ΔＡ／Ｆは、式（２）中の理論空燃比からの操作量「Ｋｐｒ×ΔＶｒ」に相当し、比例ゲインＫｐｒを大きく設定するほど、偏差ΔＡ／Ｆが大きくなり、酸素ストレージ量の復帰速度が速くなる。
【００３７】
また、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量が復帰していく途中の、式（１）の下流側空燃比出力の偏差ΔＶｒがある所定値の時、式（２）の偏差ΔＶｒに応じた操作量「Ｋｐｒ×ΔＶｒ」もしくは式（８）中のΔＡ／Ｆも所定値となる。
【００３８】
式（８）から、ΔＡ／Ｆが同じであっても、吸入空気量ｑａの大きさに比例して、酸素ストレージ量の変化速度が変化することがわかる。復帰していく速度は、吸入空気量に比例し、復帰量は吸入空気量の積算値に比例する。
従って、飽和した酸素ストレージ量が復帰するまでの期間は、吸入空気量の積算値が所定値になるまでの期間と同じになる。
【００３９】
また、吸入空気量ｑａは、絞り弁開度の変化により４ｇ／ｓから７０ｇ／ｓ程度まで１０倍以上大きく変化する。この吸入空気量の変化により吸入空気量の積算値が所定値に到達する期間は大きく変化するため、比例ゲインの切り替えタイミングのズレは無視できないほど大きくなる。
【００４０】
＜酸素ストレージ能力を考慮した空燃比制御の動作＞
燃料カット手段１１は、絞り弁１５を最小開度まで閉じる減速時など所定の運転条件が成立した場合に、空燃比調整手段７において設定される燃料量Ｑｆｕｅｌを”０”に設定し燃料供給を停止する。
燃料カットの実施状況は、比例ゲイン切り替え手段１３に伝送される。
【００４１】
図４及び図５は、比例ゲイン切り替え手段における制御処理の内容を示すフローチャートである。
図４に示すように、比例ゲイン切り替え手段１３は、ステップＳ１０１において燃料カット手段１１が燃料カットを実施しているか判定する。
燃料カット実施中の場合は、フローはステップＳ１０２に進み、積算空気量Ｑａｆｃを”０”にリセットする。
【００４２】
一方、ステップＳ１０１において燃料カット実施中でないと判定した場合は、フローはステップＳ１０３に進行し、積算空気量Ｑａｆｃを空気量センサ１４により検出される吸入空気量ｑａと演算周期ΔＴとの乗算値だけ増加させる。
なお、吸入空気量は、空気量センサ１４の検出値を用いなくても、絞り弁１５の開度情報、絞り弁１５下流の吸気管内に配置された圧力センサ（不図示）からの信号情報、または、エンジン１の回転数の情報のいずれかを用いることによって検出することもできる。
このような構成によると、燃料カットの時は積算空気量を”０”にリセットし、燃料カットから復帰した時点から空気量の積算を”０”から開始し、燃料カット後の積算空気量を演算する。
【００４３】
次に、図５に示す制御処理について説明する。
図５において、比例ゲイン切り替え手段１３は、ステップＳ２０１において燃料カット手段１１が燃料カットを実施しているか判定する。
燃料カット実施中であると判定した場合は、フローはステップＳ２０２に進行する。
【００４４】
ステップＳ２０２では、下流側制御手段９の比例ゲインＫｐｒを燃料カット後のゲインに設定するために切り替えフラグＲＦＢＰを１に設定する。
一方、ステップＳ２０１において、燃料カット実施中でないと判定した場合は、フローはステップＳ２０３に進行し、燃料カット後の積算空気量Ｑａｆｃが所定判定空気量Ｘｑａを上回っているかどうか判定する。
ステップＳ２０３において、燃料カット後の積算空気量Ｑａｆｃが所定判定空気量Ｘｑａを上回っていないと判定した場合は、フローはステップＳ２０２に進行する。
【００４５】
ステップＳ２０２では、比例ゲインを燃料カット後のゲインに設定するために切り替えフラグＲＦＢＰを１に設定する。
一方、ステップＳ２０３において、燃料カット後の積算空気量Ｑａｆｃが所定判定空気量Ｘｑａを上回っていると判定した場合は、フローはステップＳ２０４に進行する。
【００４６】
ステップＳ２０４では、比例ゲインを通常のゲインに設定するために切り替えフラグＲＦＢＰを”０”に設定する。
この切り替えフラグＲＦＢＰの情報は、比例ゲインの切り替えを指示する情報として下流側制御手段９に伝送される。
【００４７】
所定判定空気量Ｘｑａは、燃料カットから復帰した後に触媒コンバータ３の下流側の空燃比が目標空燃比付近に安定するまでの積算空気量の値に設定する。
また、エンジン１から下流側酸素濃度センサまでの排気ガスの移送遅れの度合い、もしくは下流側酸素濃度センサの応答遅れの度合い、もしくは比例ゲインの設定値の大きさ等によっては、フィードバック制御の一般的な挙動である目標値に対するオーバシュート、アンダシュートを生じることがある。
【００４８】
このため、比例ゲインを切り替える時期を、オーバシュート、アンダシュートが落ち着いて目標値付近にほぼ安定した時点としても良いし、オーバシュート、アンダシュートを生じている途中の目標値付近に近づいた時点としても良い。以下では、説明の単純化のためオーバシュート、アンダシュートが生じない制御装置の場合について説明する。
【００４９】
所定判定空気量Ｘｑａは、以下のように実験的に設定できる。
燃料カットを実施し、触媒コンバータ３の酸素ストレージ量を上限値まで変化させる。燃料カットから復帰後、下流側制御手段の比例演算により触媒コンバータ３の下流側の空燃比が目標値付近に安定するまでの積算空気量を演算し設定値とする。このとき比例ゲインは、燃料カット後のゲインに設定する。また、運転条件によるバラツキなどを考慮して、設定値を予め増減させておいても良い。
【００５０】
比例ゲイン切り替え手段１３からの比例ゲイン切り替えの指令出力により、下流側制御手段９の比例ゲインＫｐｒは、燃料カット後のゲインＫｐｒ＿ｆｃ、もしくは通常のゲインＫｐｒ＿ｎｒに切り替えられる。
切り替えフラグＲＦＢＰが通常のゲインへの切り替えを示す”０”の場合は、比例ゲインに通常のゲインＫｐｒ＿ｎｒが設定される。
一方、切り替えフラグＲＦＢＩが燃料カット後のゲインへの切り替えを示す１の場合は、比例ゲインに燃料カット後のゲインＫｐｒ＿ｆｃが設定される。
【００５１】
燃料カット後のゲインＫｐｒ＿ｆｃは、通常のゲインＫｐｒ＿ｎｒよりも大きい値に設定されており、燃料カット後の飽和酸素ストレージ量から適切な量への復帰速度が十分早くなるように設定されている。
また、通常のゲインは、下流酸素濃度センサの空燃比出力が変化したときに、上流側目標空燃比が過補正されてトルク変動が大きくならないように十分小さく設定されている。
また、センサの特性上、もしくは演算式の数式上、比例ゲインに負の値が設定されているような場合は、本発明で説明するゲインの大小は、設定ゲインの絶対値の大小となる。
【００５２】
ここで、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置による発明の効果について説明する。
図６及び図７は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置による空燃比制御動作を表すタイムチャートである。
図６及び図７では、それぞれ、上から順に、燃料供給量、吸入空気量ｑａ、積算空気量Ｑａｆｃ、切り替えフラグ（ＲＦＢＰ）、比例ゲインＫｐｒ、酸素ストレージ量（ＯＳＣ）、下流側空燃比出力、上流側目標空燃比について、燃料カット前後における各値の変化を実線で示す。
【００５３】
図６は、燃料カット前後の吸入空気量ｑａが比較的少ない場合の動作を示し、図７は、燃料カット前よりも燃料カット後の吸入空気量ｑａが比較的多い場合の動作を示す。
なお、一点鎖線で示す特性は、比例ゲインの切り替え時期を酸素ストレージ量の挙動を考慮せず、燃料カット時点から所定期間（Ｔ０）経過後に切り替えるように仮定した場合（以下「比較例」とも称する）における各値の変化を比較例として示すものである
【００５４】
まず、図６に示す比較例における各値の変化（一点鎖線）について説明する。
燃料供給量が燃料カットによって一旦”０”となり（時刻ｔ１）、時刻ｔ２に燃料カット状態から復帰して、予め設定された所定時間Ｔ０が経過するまで（時刻ｔ２〜ｔ３）は、比例ゲインＫｐｒに燃料カット後のゲインＫｐｒ＿ｆｃが設定される。そして、時刻ｔ３において、所定時間Ｔ０が経過すると、比例ゲインＫｐｒはより小さい通常のゲインＫｐｒ＿ｎｒに切り替えられる。
【００５５】
上流側目標空燃比は、式（２）に従い設定されており、下流側空燃比出力の目標値との偏差ΔＶｒと比例ゲインＫｐｒとの乗算により設定され、偏差ΔＶｒに比例して増減する。
なお、積分演算値の変化は比較的ゆっくりとしているため、この表示期間内では変化量は小さく表していない。
【００５６】
時刻ｔ１からｔ３までは比例ゲインＫｐｒに大きい燃料カット後のゲインＫｐｒ＿ｆｃが設定されているため、上流側目標空燃比の操作量、酸素ストレージ量の挙動を示す式（８）中の理論空燃比からの偏差ΔＡ／Ｆは大きく、酸素ストレージ量（ＯＳＣ）の復帰も早い。
【００５７】
しかし、比例ゲインを切り替える時刻ｔ３のとき、酸素ストレージ量（ＯＳＣ）は適正量である上限値の約半分まで復帰していない。比例ゲインＫｐｒは小さい通常のゲインＫｐｒ＿ｎｒに切り替えられ、酸素ストレージ量を復帰させる上流側目標空燃比の操作量ΔＡ／Ｆも小さくなるため、酸素ストレージ量の復帰は大幅に遅くなってしまう。
【００５８】
次に図６における実線の動作について説明する。
この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置は、図６の実線で示すように、時刻ｔ２に燃料カット状態から復帰した後の積算空気量Ｑａｆｃが所定判定空気量Ｘｑａに到達するまで、比例ゲインＫｐｒに燃料カット後のゲインＫｐｒ＿ｆｃが設定される（時刻ｔ２からｔ４）。
【００５９】
そして、時刻ｔ４では、酸素ストレージ量は適正量である上限の半分まで復帰しており、下流側空燃比出力値は理論空燃比に対応する下流側目標空燃比となる。
したがって、時刻ｔ４において、比例ゲインＫｐｒを小さい通常のゲインＫｐｒ＿ｎｒに切り替えても、酸素ストレージ量の復帰に支障を生じない。
【００６０】
時刻ｔａからｔｂの間に、上流側空燃比出力に一時的な外乱が生じる場合を示す。
外乱はさまざまな要因で生じ、例えば、変速機のギアチェンジによるエンジンの回転数の変化、排気ガスを吸気管に再還流させるバルブの開度の変化、絞り弁開度の変化などがある。
【００６１】
上流側空燃比は、上流側制御手段により上流側目標空燃比を中心に微小変動をしながらフィードバックされているが、外乱時はその空燃比の変動量が大きくなり、酸素ストレージ量の変動量も大きくなる。
比較例の場合は、酸素ストレージ量は外乱吸収能力が最も高くなる値の半分まで十分に復帰していないため、上流側空燃比の一時的な外乱に対して酸素ストレージ量は上限値まで到達してしまう。これにより触媒コンバータ３内の雰囲気が理論空燃比付近を逸脱してしまい排ガス浄化率が大きく悪化する。
一方、実線で示す本発明の場合は、酸素ストレージ量は外乱吸収能力が最も高くなる値の半分まで復帰しており、外乱に対して上限値、及び”０”の容量内に吸収できる。したがって、触媒コンバータ３内の雰囲気を理論空燃比付近に保つことができ、浄化率悪化を防げる。
【００６２】
次に、図７に示す燃料カット前よりも燃料カット後の吸入空気量ｑａが比較的多い場合について説明する。
比較例（一点鎖線）において、燃料供給量は燃料カットにより一旦”０”になり（時刻ｔ１１）、時刻ｔ１２に燃料カット状態から復帰して、予め設定された所定時間Ｔ０が経過するまで（時刻ｔ１２〜ｔ１４）は、比例ゲインＫｐｒに燃料カット後のゲインＫｐｒ＿ｆｃが設定される。
そして、時刻ｔ１４において、所定時間Ｔ０が経過すると、比例ゲインＫｐｒはより小さい通常のゲインＫｐｒ＿ｎｒに切り替えられる。
【００６３】
燃料カットから復帰したあとの吸入空気量ｑａは図６の場合より大幅に増加しており、酸素ストレージ量（ＯＳＣ）の復帰は大幅に早くなっている。
そのため、図６の場合とは異なり、所定時間Ｔ０が経過する前の時刻ｔ１３のとき、酸素ストレージ量（ＯＳＣ）は適正量である上限値の約半分まで復帰しており、復帰した後の時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の長い期間、燃料カット後の大きいゲインＫｐｒ＿ｆｃに設定されている。
【００６４】
これに対し、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置では、図７の実線で示すように、吸入空気量の増加により積算空気量Ｑａｆｃが所定判定空気量Ｘｑａに到達するまで期間が短くなっており、比例ゲインＫｐｒに燃料カット後のゲインＫｐｒ＿ｆｃが設定される期間（時刻ｔ１２からｔ１３）は短くなっている。時刻ｔ１３では、酸素ストレージ量は適正量である上限値の半分まで復帰しており、通常のゲインＫｐｒ＿ｎｃに切り替えても支障はない。
吸入空気量ｑａの増加による、酸素ストレージ量復帰の早期化に適応し、ゲインの切り替え時期が早期化する。
【００６５】
時刻ｔ１ａからｔ１ｂの間に、図６の場合と同様に上流側空燃比に一時的な外乱が生じる場合を示す。
比較例の場合は、比例ゲインに燃料カットの大きいゲインＫｐｒ＿ｆｃが設定されており、下流側空燃比出力の変動により上流側目標空燃比が大きく変動し、エンジンに供給される燃料供給量が大きく変動する。したがって、エンジンのトルクが大きく変動し、動力を安定的に供給するエンジンの商品性が低下してしまう。
【００６６】
一方、本発明の場合は、比例ゲインに通常の小さいゲインＫｐｒ＿ｎｒが設定されており、下流側空燃比出力が変動しても上流側目標空燃比、燃料供給量の変動は小さく、トルク変動は許容できるレベルに抑えられる。
また、比較例、本発明ともに、酸素ストレージ量は半分まで復帰しており、外乱に対して排ガス浄化率の悪化を防止できる。
【００６７】
次に、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の有利な効果について説明する。
図６及び図７に示したように、酸素ストレージ量が上限の半分に復帰する時期は、積算空気量ＱａｆｃがＸｑａに到達する時期と一致するが、同時に下流側空燃比出力が下流側目標空燃比に到達する時期とも一致する。
【００６８】
このため、下流側空燃比出力が下流側目標空燃比に一致した時点で比例ゲインを切り替えることも考えられるが、次の２つの場合は誤判定が生じる恐れがあるため、積算空気量で切り替える方がよい。
１）上流側酸素濃度センサに出力変動が生じた場合
２）下流側空燃比出力に目標値に対しオーバシュート、アンダシュートするような制御装置の場合
【００６９】
図８は、上流側酸素濃度センサに出力変動が生じた場合における、燃料カット前後の下流側空燃比出力の挙動を示す図である。
実線は、出力変動がない場合の燃料カット前後の下流側空燃比出力の挙動を示しており、図６及び図７の場合に相当する。
【００７０】
図９は、酸素濃度センサの出力に対する空燃比の特性であって、空燃比がリッチ側またはリーン側に変動した場合の特性の変化の様子を示す図である。
二点鎖線は、図９に示すように、同じ目標値に制御した時に空燃比がリッチ方向にシフトするような変動が生じた場合を示し、一点鎖線は、リーン方向にシフトするような変動が生じた場合を示す。
【００７１】
出力変動が生じた場合は、出力変動のない場合が目標に一致した時刻（ｔ２４）以降において定常偏差を生じており、二点鎖線は目標値より大きいリッチ側であり、一点鎖線は目標値より小さいリーン側の定常偏差である。
下流側空燃比出力により比例ゲインを切り替える方法を用いると、出力変動のない実線の場合は時刻ｔ２４であるが、リッチ変動の一点鎖線の場合は時刻ｔ２４より早い時刻ｔ２３にずれ、リーン変動の二点鎖線の場合は目標値に到達しないため比例ゲインの切り替えは行わない。長期的には、下流側制御手段の積分演算により出力変動は解消されるが、出力変動が生じた後しばらくは同様の挙動が生じる。
【００７２】
このように、下流側空燃比出力により比例ゲインを切り替える方法を用いると、上流側酸素濃度センサの出力変動により切り替え時期に誤差を生じ、変動方向によっては、比例ゲインの切り替えが行なわれない危険がある。一方、本発明では、変動に関わらず時刻ｔ２４で切り替えられ、安定した動作を提供することができる。
【００７３】
図１０は、上述した要因により、下流側空燃比出力が目標値に対しオーバシュート、アンダシュートを生じる制御装置の場合における、燃料カット前後の下流側空燃比出力の挙動を示す図である。
実線は、オーバシュート、アンダシュートがない場合における燃料カット前後の下流側空燃比出力の挙動で、図６及び図７の場合に相当する。一点鎖線は、オーバシュート、アンダシュートが生じる制御装置の場合を示す。
【００７４】
下流側空燃比出力により比例ゲインを切り替える方法を用いると、オーバシュートもアンダシュートもない装置の場合（実線）は、判定時期は適切な時刻ｔ３３であるが、オーバシュートまたはアンダシュートを生じる装置の場合（一点鎖線）は、空燃比出力が目標値付近に安定する適切な時刻ｔ３４より早い時刻ｔ３３にずれてしまう。
【００７５】
一方、本発明の積算空気量による方法を用いると、予め上述した実験的方法により、所定判定空気量Ｘｑａをオーバシュートまたはアンダシュートを見越した値に設定することができる。オーバシュートまたはアンダシュートが生じない過渡応答を示す制御装置の場合は、図１０中のＸｑａ１のように所定判定空気量Ｘｑａを設定し、オーバシュートまたはアンダシュートが生じる制御装置の場合は、Ｘｑａ２のように所定判定空気量Ｘｑａを設定することにより、予め制御装置の過渡応答に適した切り替え時期に設定することができる。
【００７６】
従って、本発明によると、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量の復帰挙動と比例関係にある燃料カット後の積算空気量に基づいて、通常時の比例ゲインより大きく設定された燃料カット後の比例ゲインと、通常時の比例ゲインとの切り替えを実施することにより、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータ３の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止してトルク変動を抑制することができる。
以上、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置について説明したが、この発明は上記説明した内容に限定されるものではない。
【００７７】
実施の形態２．
実施の形態１では、上流側目標空燃比と触媒コンバータ３の上流側の空燃比を一致させるために、上流酸素濃度センサ４により検出される上流側空燃比出力を上流側制御手段８に伝送して燃料供給量をフィードバック的に操作していたが、燃料供給量の制御はこのような方法に限られるものではない。
【００７８】
すなわち、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置では、例えば、比例ゲインが燃料カット後のゲインに設定されている間は、飽和酸素ストレージ量の早急な復帰が必要なため、上流側空燃比出力と上流側制御手段８を用いず、上流側目標空燃比に基づき空燃比調整手段７によりフィードフォワード的に燃料供給量を操作してもよい。
【００７９】
このような制御により、応答良く空燃比を操作することが可能であるため、実施の形態１の場合と同様に、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータ３の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制することができる。
【００８０】
なお、このように燃料供給量を制御する場合、空燃比調整手段７は次のような構成となる。
比例ゲイン切り替え手段１３の切り替え判定結果が、燃料カット後のゲインである場合（ＲＦＢＰ＝１）は、燃料供給量Ｑｆｕｅｌは、次の式（１０）のように演算される。
Ｑｆｕｅｌ０＝Ｑａｃｙｌ／上流側目標空燃比    （１０）
一方、通常のゲインの場合（ＲＦＢＰ＝０）は、上述した実施の形態の式（５）から式（７）までと同じように演算される。
【００８１】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置における理論空燃比に対する比例ゲインと特性を示す図である。
実施の形態２では、燃料カット後の比例ゲインＫｐｒ＿ｆｃを一定値に設定していたが、燃料供給量の制御はこのような方法に限られるものではない。
すなわち、この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置では、例えば、図１１に示すように、下流側目標空燃比よりリーン側（式（１）中の下流側目標空燃比と下流側空燃比出力の偏差ΔＶｒがプラス側の領域）において、通常のゲインＫｐｒ＿ｎｒより大きくなるように設定してもよい。
【００８２】
このような制御により、燃料カット後の飽和酸素ストレージ量を復帰させる操作量は同じであるため、実施の形態１の場合と同様に、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータ３の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制することができる。
【００８３】
実施の形態４．
図１２は、この発明の実施の形態４に係る内燃機関の制御装置における理論空燃比に対する比例ゲインと特性を示す図である。
実施の形態３では、燃料カット後のゲインＫｐｒ＿ｆｃを一定値に設定していたが、燃料供給量の制御はこのような方法に限られるものではない。
すなわち、この発明の実施の形態４に係る内燃機関の制御装置では、例えば、図１２に示すように、所定空燃比よりリーン側において、通常のゲインＫｐｒ＿ｎｒより所定値だけ大きくなるように設定してもよい。
【００８４】
このような制御により、燃料カット後の飽和酸素ストレージ量の復帰挙動を早くすることが可能であるため、実施の形態１の場合と同様に、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータ３の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制することができる。
【００８５】
実施の形態５．
実施の形態４では、積算空気量Ｑａｆｃと比較される所定判定空気量Ｘｑａは経時的に不変である場合について説明したが、燃料供給量の制御はこのような方法に限られるものではない。
すなわち、この発明の実施の形態５に係る内燃機関の制御装置では、例えば、触媒コンバータ３に添加され酸素ストレージ作用を生じる物質の経時劣化による酸素ストレージ量の上限値の減少を検出する触媒劣化度算出手段（図示せず）により算出される触媒劣化度の増加にしたがい所定判定空気量Ｘｑａを減少させるように設定してもよい。この触媒劣化度算出手段は、触媒コンバータ３に添加され酸素ストレージ作用を生じる物質の経時劣化の特性を予め記憶保持しており、使用開始からの経過時間に従って、触媒劣化度を算出する。
【００８６】
このような制御により、ゲインの切り替え時期を触媒コンバータ３の劣化に適応することが可能であるため、実施の形態１の場合と同様に、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータ３の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制することができる。
【００８７】
なお、以上の説明では、下流酸素濃度センサ５として、前述の図２に示すような空燃比の変化に対して２値的な出力を示すλ型酸素濃度センサを用いる内燃機関の制御装置について説明したが、前述の図３に示すような空燃比の変化に対してリニアな出力を示すリニア型酸素濃度センサを下流酸素濃度センサ５として用いても理論空燃比付近の変化を検出できる。このため、上述の実施の形態の場合と同様に、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータ３の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制することができる。
【００８８】
また、以上の説明では、上流酸素濃度センサ４として、前述の図３に示すような空燃比の変化に対してリニアな出力を示すリニア型酸素濃度センサを用いる内燃機関の制御装置について説明したが、前述の図２に示すような空燃比の変化に対して２値的な出力を示すλ型酸素濃度センサを用いても空燃比制御が可能である。このため、上述の各実施の形態の場合と同様に、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータ３の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制することができる。
【００８９】
また、このλ型酸素濃度センサを用いる場合は、上流側制御手段８を特許文献（特開昭６３−１９５３５１号公報）のように、下流側制御手段９により設定される上流側目標空燃比の指令に従い、上流側空燃比の平均値を操作できるように、以下１）から３）のような上流側制御器の制御パラメータを変化させる構成としても良い。
【００９０】
例えば、１）スキップ量（比例ゲインに相当）、２）積分ゲイン、３）リッチ／リーン判定の遅延時間、などの設定値をリッチ方向へ空燃比を操作する場合と、リーン方向へ操作する場合とで個別に変化させることにより、触媒コンバータ３の上流側の空燃比の平均値をリッチもしくはリーン方向に制御する。
また、触媒コンバータ３の上流側の空燃比は、触媒コンバータ３内および排気管内での混合、もしくは触媒コンバータ３の酸素ストレージ効果により、平均化され触媒コンバータ３の下流側に伝わるため、触媒コンバータ３の上流側の空燃比の平均値を制御するような構成としてもよい。このような制御によっても、上述の各実施の形態の場合と同様に、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータ３の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制することができる。
【００９１】
上述した実施の形態では、上流側制御手段８としては、比例演算及び積分演算を行うＰＩ制御器を用いる場合について説明したが、比例演算の単独、または比例演算と微分演算、または比例演算と積分演算と微分演算のいずれかの組み合わせで構成しても、触媒コンバータ３の上流側の空燃比を制御できるため、上述の各実施の形態の場合と同様に、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータ３の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制することができる。
【００９２】
また、上述した実施の形態では、下流側制御手段９は比例演算、積分演算を行うＰＩ制御器を用いるように構成したが、比例演算の単独、または比例演算と微分演算、または比例演算と積分演算と微分演算のいずれかの組み合わせで構成しても、触媒コンバータ３の下流側の空燃比を制御できるため、上述の各実施の形態の場合と同様に、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータ３の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制することができる。
【００９３】
また、上述した実施の形態では、下流側制御手段９における比例演算の比例ゲインに一定の定数Ｋｐｒを用いるように構成したが、図１３に示すように、下流側目標空燃比と下流側空燃比出力の偏差ΔＶｒの動作点に応じて比例ゲインＫｐｒを変化させる、ごく一般的な可変ゲインの構成としても、触媒コンバータ３の下流側の空燃比を制御できるため、上述の各実施の形態の場合と同様に、燃料カットにより飽和した酸素ストレージ量を速やかに復帰させ、触媒コンバータ３の空燃比外乱の吸収能力を回復すると共に、通常運転時の過度の空燃比補正を防止しトルク変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の構成を示す図である。
【図２】空燃比に対してλ型の出力特性を有する酸素濃度センサの出力特性を示す図である。この特性は理論空燃比に対応した特性である。
【図３】酸素濃度に対するリニア型の上流酸素濃度センサの出力特性を示す特性図である。
【図４】比例ゲイン切り替え手段における制御処理の内容を示すフローチャートである。
【図５】比例ゲイン切り替え手段における制御処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置による空燃比制御動作を表すタイムチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置による空燃比制御動作を表すタイムチャートである。
【図８】上流側酸素濃度センサに出力変動が生じた場合における、燃料カット前後の下流側空燃比出力の挙動を示す図である。
【図９】酸素濃度センサの出力に対する空燃比の特性であって、空燃比がリッチ側またはリーン側に変動した場合の特性の変化の様子を示す図である。
【図１０】下流側空燃比出力が目標値に対しオーバシュートまたはアンダシュートを生じる制御装置の場合における、燃料カット前後の下流側空燃比出力の挙動を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置における理論空燃比に対する比例ゲインと特性を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係る内燃機関の制御装置における理論空燃比に対する比例ゲインと特性を示す図である。
【図１３】下流側制御手段の比例ゲインの特性を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１  エンジン、２  排気管、３  触媒コンバータ、４  上流酸素濃度センサ、５  下流酸素濃度センサ、６  コントローラ、７  空燃比調整手段、８  上流側制御手段、９  下流側制御手段、１０  下流側目標空燃比、１１  燃料カット手段、１３  比例ゲイン切り替え手段、１４  空気量検出センサ、１５  絞り弁。
【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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