(57)【要約】【課題】  内燃機関の減筒運転時における空燃比制御をより適切に行う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。【解決手段】  内燃機関が減筒運転により作動しているとき（ステップ１００５にて「Ｙｅｓ」）、ステップ１０１０にて休止気筒数を確認する。続いて、ステップ１０１５にて前記確認した休止気筒数と検出された吸入空気流量とに対応する排気圧力の増加量を算出し、ステップ１０２０にて前記算出した排気圧力の増加量に対応する下流側空燃比センサの応答性の向上量を算出する。そして、ステップ１０２５にて、前記算出した応答性の向上量に対応する下流側空燃比センサの検出時間の短縮量を算出する。このように、内燃機関の減筒運転時における空燃比センサの応答性の向上を考慮することにより、フィードバック制御の応答性を改善し、空燃比制御をより適切に行うようにすることができる。【選択図】  図９
2012102615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の運転中において常時稼働される気筒である少なくとも一つの常時稼働気筒と、同内燃機関の運転中において休止され得る気筒である少なくとも一つの休止対象気筒と、からなる複数の気筒を備えるとともに、
前記内燃機関の運転状態に応じて、前記複数の気筒の全てが稼働する全気筒稼働状態と前記休止対象気筒が休止する一部気筒休止状態との何れかを選択するとともに同複数の気筒の状態を同選択された状態に設定する気筒休止機構と、
少なくとも一つの前記常時稼働気筒から排出される排ガスが通過する排気通路に配設された触媒と、
前記触媒よりも上流の前記排気通路に配設されて、前記排気通路を通過する排ガスの空燃比に応じた出力値を発生する上流側空燃比センサと、
前記触媒よりも下流の前記排気通路に配設されて、前記排気通路を通過する排ガスの空燃比に応じた出力値を発生する下流側空燃比センサと、
前記内燃機関の運転状態に応じた量の燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて上流側フィードバック補正量を算出するとともに前記下流側空燃比センサの出力値に基づいて下流側フィードバック補正量を算出し、前記算出された上流側フィードバック補正量及び前記算出された下流側フィードバック補正量により前記燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
を備えた内燃機関に適用される内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記気筒休止機構によって前記内燃機関の運転状態が前記一部気筒休止状態に設定されたとき、前記下流側空燃比センサが前記排気通路を通過する排ガスの空燃比を検出するための検出時間を前記内燃機関の運転状態が前記全気筒稼働状態に設定されるときに比して短い検出時間に変更する下流側空燃比センサ検出時間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】
請求項１に記載した内燃機関の空燃比制御装置において、
前記内燃機関に供給される混合気の空燃比の目標値である目標空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に切り替えて設定する目標空燃比設定手段を備え、
前記目標空燃比設定手段は、前記下流側空燃比センサ検出時間変更手段により変更された前記検出時間における前記下流側空燃比センサの出力値の変化量に基づいて、前記目標空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に切り替えて設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載した内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段は、
前記触媒内部が、同触媒に流入する排ガスを還元する還元雰囲気から同触媒に流入する排ガスを酸化する酸化雰囲気になること、又は、前記触媒内部が前記酸化雰囲気から前記還元雰囲気になることに対応する、前記下流側空燃比センサ検出時間変更手段により変更された前記検出時間における前記下流側空燃比センサの出力値の変化量に基づいて、前記目標空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に切り替えて設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一つに記載した内燃機関の空燃比制御装置において、
前記常時稼働気筒から排出される排ガスが通過する排気通路に配設された下流側空燃比センサは、
前記常時稼働気筒から排出される排ガスが通過する排気通路と、少なくとも一つの前記休止対象気筒から排出される排ガスが通過する排気通路とが集合する集合部よりも上流で前記触媒よりも下流に配設されることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか一つに記載した内燃機関の空燃比制御装置において、
前記常時稼働気筒から排出される排ガスが通過する排気通路に配設された下流側空燃比センサは、
濃淡電池型の酸素濃度センサであることを特徴とする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、内燃機関の排気通路に三元触媒（以下、単に「触媒」とも称呼することもある。）の上流側及び下流側の排気通路にそれぞれ配設された上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサの各出力値に基づいて機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。なお、以下、内燃機関を、単に「機関」と称呼することもある。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関のさらなる低燃費化を達成するため、内燃機関の運転中において常時稼働される気筒（以下、「常時稼働気筒」と称呼する。）と、同運転中において休止され得る気筒（以下、「休止対象気筒」と称呼する。）とからなる複数の気筒を備え、運転状態に応じて休止対象気筒を休止させる気筒休止機構を備えた内燃機関が開発されている。そして、このような機関において、例えば、下記特許文献１〜３に示すように、触媒の上流側及び下流側の排気通路にそれぞれ配設された上流側空燃比センサ及び下流側空燃比センサが排気通路を通過する排ガスの空燃比に応じて発生する各出力値に基づいて、機関の空燃比をフィードバック制御する制御装置が広く知られている。
【０００３】
これらの制御装置では、例えば、下流側空燃比センサの出力値と同センサの出力の目標値である下流側目標値との差に基づいて下流側フィードバック補正量を算出する。また、これらの制御装置では、例えば、上流側空燃比センサの出力値を下流側フィードバック補正量で補正した値と同センサの出力の目標値である上流側目標値との差に基づいて上流側フィードバック補正量を算出する。そして、これらの装置では、上記算出した上流側フィードバック補正量により燃料噴射量を補正することで機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９７５２１号公報
【特許文献２】特開平５−３３２１７２号公報
【特許文献３】特開平７−１３３７１６号公報
【発明の概要】
【０００５】
一般に、気筒休止機構を備えた内燃機関において、休止対象気筒を休止させて一部気筒休止状態により機関を運転する場合（以下、「減筒運転時」と称呼する。）、常時稼働気筒から排気通路に排出される排ガスの排出量（排気圧力）は、全ての気筒を稼働させる全気筒稼働状態により機関を運転する場合（以下、「全筒運転時」と称呼する。）に比して増大する。このように、排気通路を通過する排ガスの排出量（排気圧力）が増大する状況においては、排気通路に配設された空燃比センサの応答性が向上する。したがって、上述したように、燃料噴射量を補正することで機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御する場合において、特に減筒運転時における空燃比センサの応答性の向上を考慮することにより、フィードバック制御の応答性を改善し、空燃比制御をより適切に行うようにすることが必要となる。
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の減筒運転時における空燃比制御をより適切に行う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。
【０００７】
本発明に係る空燃比制御装置は、内燃機関の運転状態に応じて複数の気筒の全てが稼働する全気筒稼働状態と休止対象気筒が休止する一部気筒休止状態との何れかを選択するとともに同複数の気筒の状態を同選択された状態に設定する気筒休止機構と、少なくとも一つの常時稼働気筒から排出される排ガスが通過する排気通路に配設された触媒と、前記触媒よりも上流の排気通路に配設された上流側空燃比センサと、前記触媒よりも下流の排気通路に配設された下流側空燃比センサと、前記内燃機関の運転状態に応じた量の燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記上流側空燃比センサ及び前記下流側空燃比センサの各出力値に基づいて上流側及び下流側フィードバック補正量を算出し、同補正量により前記燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで前記内燃機関に供給される混合気の空燃比をフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えた内燃機関に適用される。
【０００８】
ここで、常時稼働気筒から排出される排ガスが通過する排気通路に配設された下流側空燃比センサは、常時稼働気筒から排出される排ガスが通過する排気通路と、少なくとも一つの休止対象気筒から排出される排ガスが通過する排気通路とが集合する集合部よりも上流で前記触媒よりも下流に配設されていて、例えば、濃淡電池型の酸素濃度センサであることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る空燃比制御装置の特徴の１つは、下流側空燃比センサ検出時間変更手段を備えることにある。前記下流側空燃比センサ検出時間変更手段は、前記気筒休止機構によって前記内燃機関の運転状態が前記一部気筒休止状態に設定されたとき、前記下流側空燃比センサが前記排気通路を通過する排ガスの空燃比を検出するための検出時間を前記内燃機関の運転状態が前記全気筒稼働状態に設定されるときに比して短い検出時間に変更する。
【００１０】
これによれば、内燃機関の運転状態が一部気筒休止状態に設定されることにより、すなわち、減筒運転時においては、常時稼働気筒から排出されて排気通路を通過する排ガスの排出量（排出圧力）が増大し、その結果、触媒よりも下流で排気通路に配設された下流側空燃比センサの応答性（空燃比検出速度）が向上する。このため、下流側空燃比センサにおいては、内燃機関の運転状態として全ての気筒を稼働させる全気筒稼働状態に設定された場合、すなわち、全筒運転時に比して、減筒運転時における出力信号のＳ／Ｎ比を増大させることができ、触媒を通過した排ガスがリッチな空燃比であるかリーンな空燃比であるかの検出能力が向上する。
【００１１】
したがって、下流側空燃比センサの検出能力が向上する減筒運転時においては、下流側空燃比センサ検出時間変更手段が下流側空燃比センサの検出時間を全筒運転時に比して短い時間に変更しても、触媒を通過した排ガスの空燃比を精度よく検出することができることに加え、フィードバック制御手段が下流側空燃比センサから早期に出力される出力値に基づいて早期に下流側フィードバック補正量を算出することができる。これにより、排ガスの空燃比変化、より具体的には、触媒を通過した排ガスの空燃比変化を速やかに検出することができて、早期に上流側フィードバック補正量を算出することができ、その結果、燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで内燃機関に供給される混合気の空燃比を速やかに（より応答性の高い）フィードバック制御することができる。
【００１２】
本発明に係る空燃比制御装置の特徴の他の１つは、目標空燃比設定手段を備えることにある。前記目標空燃比設定手段は、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比の目標値である目標空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に切り替えて設定する。
【００１３】
この場合、前記目標空燃比設定手段は、前記下流側空燃比センサ検出時間変更手段により変更された前記検出時間における前記下流側空燃比センサの出力値の変化量に基づいて、前記目標空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に切り替えて設定する。さらに、具体的には、前記目標空燃比設定手段は、例えば、前記触媒内部が、同触媒に流入する排ガスを還元する還元雰囲気から同触媒に流入する排ガスを酸化する酸化雰囲気になること、又は、前記触媒内部が前記酸化雰囲気から前記還元雰囲気になることに対応する、前記下流側空燃比センサ検出時間変更手段により変更された前記検出時間における前記下流側空燃比センサの出力値の変化量に基づいて、前記目標空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に切り替えて設定する。
【００１４】
これによれば、下流側空燃比センサの検出能力が向上する減筒運転時においては、目標空燃比設定手段が下流側空燃比センサ検出時間変更手段により変更された短い検出時間における下流側空燃比センサの出力値の変化量、すなわち、下流側空燃比センサから出力される出力値の時間変化（傾き）に基づいて、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比（以下、リッチ側の空燃比とも称呼する。）又は理論空燃比よりもリーンな空燃比（以下、リーン側の空燃比とも称呼する。）に切り替えて設定することができる。したがって、下流側空燃比センサにおける検出能力の向上を加味することにより、より速やかにかつ確実に目標空燃比をリッチ側の空燃比又はリーン側の空燃比に変更することができる。
【００１５】
そして、目標空燃比設定手段が、触媒内部の雰囲気（酸化雰囲気又は還元雰囲気）に応じて目標空燃比を理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に切り替えることにより、触媒のエミッション浄化能力を適切に発揮させることができる。すなわち、触媒に流入する排ガスの空燃比を速やかにリッチ側の空燃比とすることにより、酸化雰囲気となった触媒によって未燃物であるＨＣ，ＣＯ等を高い浄化率で酸化することができ、触媒に流入する排ガスの空燃比を速やかにリーン側の空燃比とすることにより、還元雰囲気となった触媒によって窒素酸化物（ＮＯｘ）を高い浄化率で還元することができる。
【００１６】
本空燃比制御装置は、気筒休止機構によって一部気筒休止状態が設定されると、下流側空燃比センサの応答性及び検出精度が向上されることに基づき、下流側空燃比センサ検出時間変更手段が下流側空燃比センサの検出時間を全気筒稼働状態の場合に比して短い検出時間に変更することができる。これにより、燃料噴射手段により噴射される燃料噴射量を補正することで内燃機関に供給される混合気の空燃比を速やかに（より応答性の高い）フィードバック制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る空燃比制御装置が適用される内燃機関の概略構成を示した図である。
【図２】図１に示した触媒、上流側空燃比センサ、及び下流側空燃比センサが常時稼働気筒及び休止対象気筒のそれぞれの排気通路に配設された様子を示した図である。
【図３】図１に示した上流側空燃比センサの出力と空燃比の関係を示したグラフである。
【図４】図１に示した下流側空燃比センサの出力と空燃比の関係を示したグラフである。
【図５】基本空燃比制御における上流側空燃比と下流側空燃比の関係を説明するための図である。
【図６】図１の下流側空燃比センサの出力値の時間変化（検出時間における出力値の変化量の大きさにより決定される傾き）を説明するための図である。
【図７】エンジン回転速度と筒内吸入空気量との関係により全筒運転又は減筒運転を決定するためのテーブルである。
【図８】下流側空燃比センサの出力値の変化を全筒運転時と減筒運転時とで比較して示したタイムチャートである。
【図９】図１に示したＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】減筒運転時における休止気筒数及び吸入空気流量に対する排気圧力の増加量の関係を示したグラフである。
【図１１】排気圧力の増加量と下流側空燃比センサ応答性の向上量との関係を示したグラフである。
【図１２】下流側空燃比センサの応答性の向上量と下流側空燃比センサによる検出時間の短縮量との関係を示したグラフである。
【図１３】減筒運転時における休止気筒数及び吸入空気流量に対する下流側空燃比センサによる検出時間の関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置（以下、単に「本装置」とも称呼する。）について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（構成）
図１は、本装置を、火花点火式Ｖ型８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。この内燃機関１０は、Ｖ字型を構成する２つのバンク（バンクＡ及びバンクＢ）を有していて、各バンクには部分気筒群としての４つの気筒が（図１において紙面垂直方向に）それぞれ１列に配置されている。
【００２０】
なお、図１は、各バンクにおける特定の気筒の概略構成をそれぞれ示しているが、他の気筒の概略構成も同様である。以下、バンクＡ側に関連する構成・処理等については符号・変数の末尾等に「Ａ」又は「(A)」の符号を付し、バンクＢ側に関連する構成・処理等については符号・変数の末尾等に「Ｂ」又は「(B)」の符号を付して説明する。また、本実施形態においては、内燃機関としてＶ型８気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではない。
【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筒４０と、シリンダブロック部２０から排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２１Ａ，２１Ｂ、ピストン２２Ａ，２２Ｂ、コンロッド２３Ａ，２３Ｂ及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２Ａ，２２Ｂはシリンダ２１Ａ，２１Ｂ内をそれぞれ往復動し、ピストン２２Ａ，２２Ｂの往復動がそれぞれコンロッド２３Ａ，２３Ｂ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２１Ａ，２１Ｂとピストン２２Ａ，２２Ｂのヘッドは、シリンダヘッド部３０とともにそれぞれ燃焼室２５Ａ，２５Ｂを形成している。
【００２３】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５Ａ，２５Ｂにそれぞれ連通した吸気ポート３１Ａ，３１Ｂ、吸気ポート３１Ａ，３１Ｂをそれぞれ開閉する吸気弁３２Ａ，３２Ｂ、吸気弁３２Ａ，３２Ｂをそれぞれ駆動する吸気弁駆動装置３３Ａ，３３Ｂ、燃焼室２５Ａ，２５Ｂにそれぞれ連通した排気ポート３４Ａ，３４Ｂ、排気ポート３４Ａ，３４Ｂをそれぞれ開閉する排気弁３５Ａ，３５Ｂ、排気弁３５Ａ，３５Ｂをそれぞれ駆動する排気弁駆動装置３６Ａ，３６Ｂ、点火プラグ３７Ａ，３７Ｂ、及び、燃料を吸気ポート３１Ａ，３１Ｂ内にそれぞれ噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）３８Ａ，３８Ｂを備えている。点火プラグ３７Ａ，３７Ｂ、及び、インジェクタ３８Ａ、３８Ｂは、それぞれ、後述する電気空燃比制御装置７０からの指示により駆動されるようになっている。
【００２４】
ここで、本実施形態においては、インジェクタ（燃料噴射手段）として吸気ポート３１Ａ，３１Ｂ内に燃料を噴射する、所謂、ポートインジェクタを採用して実施するが、このポートインジェクタに代えて又は加えて、インジェクタ（燃焼噴射手段）として燃焼室２５Ａ，２５Ｂ内に燃焼を噴射する、所謂、筒内インジェクタを採用して実施することも可能である。この場合においても、ポートインジェクタ及び筒内インジェクタは、それぞれ、後述する電気空燃比制御装置７０からの指示により駆動されるようになっている。
【００２５】
吸気弁駆動装置３３Ａ，３３Ｂ（排気弁駆動装置３６Ａ，３６Ｂについても同様である。）は、気筒ごとに、吸気弁（排気弁）を中立位置に付勢する図示しない２つのスプリングと、同吸気弁（排気弁）を開弁方向又は閉弁方向に付勢する電磁力をそれぞれ発生する図示しない２つの電磁石への通電を制御することで吸気弁３２Ａ，３２Ｂ（排気弁３５Ａ，３５Ｂ）のリフト量をそれぞれ制御できるようになっている。
【００２６】
また、吸気弁駆動装置３３Ａ，３３Ｂ（排気弁駆動装置３６Ａ，３６Ｂについても同様である。）は、対応するバンク側の４つの気筒の状態を、機関１０の運転状態に応じた電気空燃比制御装置７０からの指示に応じて選択される全気筒稼働状態及び一部気筒休止状態の何れかの状態に設定できるようになっている。
【００２７】
一部気筒休止状態が選択されている場合（すなわち、減筒運転時）では、例えば、各バンクにつき２つ（合計４つ）の所定の気筒（すなわち、休止対象気筒）についての吸気弁、及び、排気弁が閉弁状態に維持されるとともに他の４つの気筒（すなわち、常時稼働気筒）についての吸気弁、及び、排気弁に対してはクランク軸２４の回転に応じた所定のリフト量制御が実行されるようになっている。一方、全気筒稼働状態が選択されている場合（すなわち、全筒運転時）では、８つの気筒（すなわち、４つの休止対象気筒と４つの常時稼働気筒）についての吸気弁、及び、排気弁の全てに対して上記所定のリフト量制御が実行されるようになっている。
【００２８】
さらに、減筒運転時においては、電気制御装置７０からの指示により、休止対象気筒についての点火プラグ３７Ａ，３７Ｂ、及び、インジェクタ３８Ａ，３８Ｂは非駆動状態に維持されるようになっている。このように、機関１０の運転状態に応じて、８つの気筒の全てが稼働する全気筒稼働状態と、各バンクにつき２つ（合計４つ）の休止対象気筒が休止する一部気筒休止状態との何れかを選択し、８つの気筒の状態を同選択された状態にする機構（手段）が気筒休止機構に相当する。なお、本実施形態においては、各バンクにつき２つ（合計４つ）の気筒を休止対象気筒として実施するが、休止対象気筒の数については、これに限定されるものではない。
【００２９】
吸気系統４０は、バンクＡ側の４つの吸気ポート３１Ａ、バンクＢ側の４つの吸気ポート３１Ｂにそれぞれ連通し同吸気ポート３１Ａ，３１Ｂ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、及び、スロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４４を備えている。
【００３０】
排気系統５０は、図１及び図２に示すように、バンクＡ側（バンクＢ側）の４つの排気ポート３３Ａ（３３Ｂ）にそれぞれ連通した４本のエキゾーストマニホールド５１Ａ（５１Ｂ），２つの常時稼働気筒からの２本のエキゾーストマニホールド５１Ａ（５１Ｂ）の下流側端部にそれぞれ接続されるとともに同下流側端部を集合させたエキゾーストパイプ（排気管）５２Ａ（５２Ｂ）及び２つの休止対象気筒からの２本のエキゾーストマニホールド５１Ａ（５１Ｂ）の下流側端部にそれぞれ接続されるとともに同下流側端部を集合させたエキゾーストパイプ（排気管）５２Ａ（５２Ｂ）、エキゾーストパイプ５２Ａ（５２Ｂ）にそれぞれ配設（介装）された触媒５３Ａ（５３Ｂ）（三元触媒、又は、スタート・コンバータともいう。）、エキゾーストパイプ５２Ａ（５２Ｂ）の下流側端部にそれぞれ接続されるとともに同下流側端部を集合させた下流側エキゾーストパイプ５４、及び、下流側エキゾーストパイプ５４に配設（介装）された下流側触媒（三元触媒、又は、車両のフロア下方に配設されるため、アンダ・フロア・コンバータともいう。）５５を備えている。
【００３１】
すなわち、触媒５３Ａ（５３Ｂ）は、図２に示すように、バンクＡ側（バンクＢ側）の２つの常時稼働気筒及び２つの休止対象気筒からそれぞれ排出される排ガスが通過する排気通路としてのエキゾーストパイプ５２Ａ（５２Ｂ）に配設されている。なお、以下、排気通路内を通過する排ガスを「混合排ガス」とも称呼する。混合排ガスは、各気筒から排出された排ガスが混合されて得られる排ガスである。
【００３２】
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、クランクポジションセンサ６３、触媒５３Ａ（５３Ｂ）の上流のエキゾーストパイプ５２Ａ（５２Ｂ）（すなわち、排気通路）に配設された空燃比センサ６４Ａ（６４Ｂ）（以下、「上流側空燃比センサ６４Ａ」（「上流側空燃比センサ６４Ｂ」）と称呼する。）、触媒５３Ａ（５３Ｂ）の下流のエキゾーストパイプ５２Ａ（５２Ｂ）（すなわち、集合排気通路）に配設された空燃比センサ６５Ａ（６５Ｂ）（以下、「下流側空燃比センサ６５Ａ」（「下流側空燃比センサ６５Ｂ」）と称呼する。）、及び、アクセル開度センサ６６を備えている。
【００３３】
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質量流量（吸入空気流量）Gaに応じた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。クランクポジションセンサ６３は、クランク軸２４が１０°回転するごとに幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転するごと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。
【００３４】
上流側空燃比センサ６４Ａ，６４Ｂは、例えば、特開平１１−７２４７２号公報、特開２０００−６５７８２号公報、及び、特開２００４−６９５４７号公報等に開示された、「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。上流側空燃比センサ６４Ａ，６４Ｂは、触媒５３Ａ（５３Ｂ）に流入する混合排ガスの空燃比（したがって、機関に供給される混合気の空燃比、より具体的には、各気筒の燃焼室２５内における混合気の空燃比）に応じた出力値Vabyfs(A)，Vabyfs(B)を発生する。この出力値Vabyfs(A)，Vabyfs(B)は、図３に示した空燃比変換テーブル（マップ）Mapabyfsを利用して、出力値Vabyfs(A)，Vabyfs(B)により表される空燃比（以下、「検出空燃比」と呼ぶ。）abyfs(A)，abyfs(B)に変換される。
【００３５】
下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂは、周知の起電力式の酸素濃度センサ（安定化ジルコニアを用いた周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ）である。下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂは、触媒５３Ａ（５３Ｂ）から流出する混合排ガスの空燃比（したがって、機関に供給される混合気の空燃比（より具体的には、各気筒の燃焼室２５内における混合気の空燃比）の時間的平均値）に応じた出力値Voxs(A)，Voxs(B)を発生する。
【００３６】
この出力値Voxs(A)，Voxs(B)は、図４に示すように、空燃比が理論空燃比よりもリッチのとき最大出力値max（例えば、約０．９Ｖ）となり、空燃比が理論空燃比よりもリーンのとき最小出力値min（例えば、約０．１Ｖ）となり、空燃比が理論空燃比であるとき最大出力値maxと最小出力値minの略中間の電圧Vst（例えば、約０．５Ｖ）となる。さらに、この出力値Voxs(A)，Voxs(B)は、混合排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比からリーンな空燃比へと変化する際に最大出力値maxから最小出力値minへと急変し、混合排ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比からリッチな空燃比へと変化する際に最小出力値minから最大出力値maxへと急変する。
【００３７】
アクセル開度センサ６６は、運転者によって操作されるアクセルペダル６７の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００３８】
さらに、このシステムは電気空燃比制御装置７０を備えている。電気空燃比制御装置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（マップ、関数）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同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、及び、ＡＤコンバータを含むインターフェース７５からなるマイクロコンピュータである。
【００３９】
インターフェー７５は、前記センサ６１〜６６と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６６からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じて吸気弁駆動装置３３Ａ，３３Ｂ、排気弁駆動装置３６Ａ，３６Ｂ、点火プラグ３７Ａ，３７Ｂ、インジェクタ３８Ａ，３８Ｂ、及び、スロットル弁アクチュエータ４４に駆動信号を送出するようになっている。
【００４０】
（空燃比フィードバック制御の概要）
次に、上記のように構成された本装置が行う機関に供給される混合気の空燃比、すなわち、各気筒の燃焼室２５内における空燃比（以下、単に「機関の空燃比」と称呼することもある。）のフィードバック制御の概要について説明する。
【００４１】
＜触媒の浄化能力＞
触媒５３Ａ，５３Ｂのような三元触媒（以下、単に「触媒」と称呼する。）は、触媒に流入する混合排ガスの空燃比（以下、上流側空燃比と称する。）、すなわち、機関の空燃比が理論空燃比であるときに、混合排ガス中の未燃物（ＨＣ，ＣＯ等）を酸化するとともに窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元し、これらの有害成分を高い効率で浄化する。また、触媒は、通常、上流側空燃比（機関の空燃比）がリーンな空燃比のときに混合排ガス中のＮＯｘを還元してＮＯｘから奪った酸素を内部に貯蔵するとともに、上流側空燃比がリッチな空燃比のときに貯蔵している酸素により混合排ガス中のＨＣ，ＣＯ等を酸化する機能（以下、酸素貯蔵機能と称呼する。）を有している。このため、酸素を吸蔵・放出する酸素吸蔵機能により、上流側空燃比（機関の空燃比）が理論空燃比からある程度まで偏移したとしても、ＨＣ，ＣＯ、及びＮＯｘを浄化することができる。すなわち、機関の空燃比がリーン（すなわち、上流側空燃比がリーン）となって触媒に流入する混合排ガスにＮＯｘが多量に含まれると、触媒はＮＯｘから酸素分子を奪って還元するとともに同酸素分子を吸蔵し、これによりＮＯｘを浄化する。また、機関の空燃比がリッチ（すなわち、上流側空燃比がリッチ）になって触媒に流入する混合排ガスにＨＣ，ＣＯ等が多量に含まれると、触媒はこれらに吸蔵している酸素分子を与えて（放出して）酸化し、これによりＨＣ，ＣＯ等を浄化する。
【００４２】
したがって、触媒が連続的に流入する多量のＨＣ，ＣＯ等を効率的に浄化（酸化）するためには、同触媒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（還元）するためには、同触媒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。以上のことから、触媒の浄化能力は、同触媒が貯蔵し得る最大の酸素量（最大酸素吸蔵量）に依存する。
【００４３】
一方で、触媒５３Ａ，５３Ｂのような三元触媒は燃料中に含まれる鉛や硫黄等による被毒、あるいは触媒に加わる熱により劣化し、これに伴い最大酸素吸蔵量が次第に低下してくる。また、触媒が多量のＨＣ，ＣＯ等を連続的に浄化（酸化）し続けると貯蔵した酸素が不足して浄化能力が低下し、また、触媒が多量のＮＯｘを連続的に浄化（還元）し続けると酸素を貯蔵しきれずに浄化能力が低下してくる。このような最大酸素吸蔵量の低下及び浄化能力の低下を抑制するためには、上流側空燃比（機関の空燃比）を理論空燃比よりもリッチな空燃比とリーンな空燃比となるように制御して、触媒における酸素分子の吸蔵及び放出を繰り返すことが必要である。
【００４４】
＜触媒内部雰囲気の判定＞
上述したように、最大酸素吸蔵量の低下及び浄化能力の低下を抑制するためには、上流側空燃比が理論空燃比よりもリッチな空燃比とリーンな空燃比となるように繰り返し変更することが有効である。ところで、触媒５３Ａ，５３Ｂが最大酸素吸蔵量の近傍まで酸素を吸蔵し同触媒５３Ａ，５３Ｂの内部が酸化雰囲気となっているか、又は、触媒５３Ａ，５３Ｂが「０」近傍となる酸素吸蔵量まで酸素を放出して同触媒５３Ａ，５３Ｂの内部が還元雰囲気となっているかは、下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)に基づいて判定することができる。
【００４５】
今、上流側空燃比がリーンな空燃比であれば、酸素分子が貯蔵されることによって触媒５３Ａ，５３Ｂ内部に流入するＮＯｘが浄化（還元）される。このため、下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)は電圧Vstよりも大きく最大出力値max以下となり、触媒５３Ａ，５３Ｂから流出する混合排ガスの空燃比（以下、下流側空燃比と称呼する。）はリッチな空燃比となる。そして、連続して触媒５３Ａ，５３Ｂ内部に流入するＮＯｘを浄化（還元）し続けると、触媒５３Ａ，５３Ｂの吸蔵される酸素分子が最大酸素吸蔵量となり、それ以上のＮＯｘの浄化能力が低下する。このため、最大酸素吸蔵量まで酸素分子を吸蔵した触媒５３Ａ，５３Ｂにおいてはその内部が酸化雰囲気となり、流出するＮＯｘによって下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)は最大出力値maxから最小出力値minへと急変する。すなわち、下流側空燃比がリッチな空燃比からリーンな空燃比に変化すると、下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)が最大出力値maxから最小出力値minへと急変するため、触媒５３Ａ，５３Ｂ内部が還元雰囲気から酸化雰囲気に変化したか否かを判定することができる。
【００４６】
一方、上流側空燃比がリッチな空燃比であれば、貯蔵された酸素分子が放出されることによって触媒５３Ａ，５３Ｂ内部に流入するＨＣ，ＣＯ等が浄化（酸化）される。このため、下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)は電圧Vstよりも小さく最小出力値min以上となり、下流側空燃比はリーンな空燃比となる。そして、連続して触媒５３Ａ，５３Ｂ内部に流入するＨＣ，ＣＯ等が浄化（酸化）し続けると、触媒５３Ａ，５３Ｂの酸素吸蔵量が略「０」となり、それ以上のＨＣ，ＣＯ等を浄化能力が低下する。このため、酸素吸蔵量の少ない触媒５３Ａ，５３Ｂにおいてはその内部が還元雰囲気となり、流出するＨＣ，ＣＯ等によって下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)は最小出力値minから最大出力値maxへと急変する。すなわち、下流側空燃比がリッチな空燃比からリーンな空燃比に変化すると、下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)が最小出力値minから最大出力値maxへと急変するため、触媒５３Ａ，５３Ｂ内部が酸化雰囲気から還元雰囲気に変化したか否かを判定することができる。
【００４７】
＜基本空燃比制御＞
次に、本装置による基本空燃比制御の概要について説明する。本装置においては、機関が定常運転状態にあるときに、下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)が急変することに応じて、すなわち、触媒５３Ａ，５３Ｂ内部が酸化雰囲気であるか還元雰囲気であるかに応じて、上流側空燃比（機関の空燃比）を理論空燃比よりも強制的にリーンな空燃比又は強制的にリッチな空燃比となるように制御する。具体的に図５に示すように、下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)に基づいて下流側空燃比がリッチな空燃比であるときには上流側空燃比（すなわち、機関の空燃比）がリーンな空燃比となるように制御し、下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)に基づいて下流側空燃比がリーンな空燃比であるときには上流側空燃比（すなわち、機関の空燃比）がリッチな空燃比となるように制御する。また、下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)が最大出力値maxから最小出力値minに急変したときには上流側空燃比（すなわち、機関の空燃比）をリーンな空燃比からリッチな空燃比に変更して（大きく振幅させて）制御し、下流側空燃比６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)が最小出力値minから最大出力値maxに急変したときには上流側空燃比（すなわち、機関の空燃比）をリッチな空燃比からリーンな空燃比に変更して（大きく振幅させて）制御する。
【００４８】
そこで、本装置は、バンクごとに、上流側空燃比センサ６４Ａ，６４Ｂ及び下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値が対応するセンサ目標値（具体的に下流側空燃比センサ６５Ａ，６５Ｂの出力値Voxs(A)，Voxs(B)に応じて理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に対応する値）にそれぞれ一致するように、インジェクタ３８Ａ，３８Ｂによる燃料噴射量を制御して機関の空燃比をフィードバック制御する。なお、フィードバック制御については、それぞれのバンクについて同一の制御が実行される。したがって、以下の説明においては、名称・変数の末尾等に本来付されるべきバンクの別を示すための「Ａ」又は「Ｂ」等の符号を付すことを省略する。
【００４９】
＜基本燃料噴射量の決定＞
まず、基本燃料噴射量Fbaseの決定について、一例を説明する。基本燃料噴射量Fbaseを決定するにあたっては、内燃機関１０の運転状態であるエンジン回転速度NE及びスロットルバルブ開度TA等に基づいて上流側空燃比センサ６４の出力目標値（上流側目標値）に対応する上流側目標空燃比abyfr（すなわち、機関の目標空燃比）を決定する。この上流側目標空燃比abyfrは、上述したように下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsに応じて理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比に対応する値に変更可能に予め設定されている。また、上流側目標空燃比abyfrは、各気筒の吸気行程に対応されながらＲＡＭ７３に記憶されていく。このように上流側目標空燃比abyfrを決定すると、エアフローメータ６１が計測している吸入空気流量Gaと、クランクポジションセンサ６３の出力に基づいて得られるエンジン回転速度NEとを引数とする所定のテーブルに基づいて求められる今回の吸気行程を迎える気筒の吸入空気量である筒内吸入空気量Mcを上記決定された上流側目標空燃比abyfrで除することにより、基本燃料噴射量Fbaseを求める。
【００５０】
＜燃料噴射量の算出＞
次に、燃料噴射量Fiの算出について説明する。燃料噴射量Fiは、上述した基本燃料噴射量Fbaseに対して下流側フィードバック補正量及び上流側フィードバック補正量を乗算することにより求められる。なお、下流側フィードバック補正量については、一例として、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsと、内燃機関１０の運転状態であるエンジン回転速度NE及びスロットルバルブ開度TA等に基づいて下流側空燃比センサ出力の目標値である下流側目標値Voxsrefとの偏差についてＰＩＤ処理することによって求められる。ここで、下流側目標値Voxsrefは、同下流側目標値Voxsrefに対応する下流側目標空燃比が上述した上流側目標空燃比abyfrと常時一致するように設定される。また、上流側フィードバック補正量については、一例として、上流側空燃比センサ６４の出力値Vabyfsと図３に示した空燃比変換テーブルMapabyfsとに基づいて上流側空燃比センサ６４による現時点における検出空燃比abyfsを求めるとともに、この検出空燃比abyfsと上記上流側目標空燃比abyfrとの偏差についてＰＩＤ処理することによって求められる。
【００５１】
本装置は、このようにして、基本燃料噴射量Fbaseを下流側フィードバック補正量及び上流側フィードバック補正量とにより補正することによって得られる燃料噴射量Fiの燃料を今回の吸気行程を迎える気筒に対してインジェクタ３８により噴射する。これにより、本装置は、理論空燃比よりもリッチな空燃比又は理論空燃比よりもリーンな空燃比になるように、機関の空燃比をフィードバック制御することができる。
【００５２】
＜上流側空燃比の強制的な変更＞
上述したように、上流側空燃比がリーンな空燃比であるときには、触媒５３内部に流入するＮＯｘを浄化（還元）することにより触媒５３内部に貯蔵される酸素量が最大酸素吸蔵量まで増加して酸化雰囲気になる。このように触媒５３内部が酸化雰囲気になると、ＮＯｘの浄化能力（還元能力）が低下してＮＯｘが流出する恐れがある。この場合、速やかに上流側空燃比をリーンな空燃比からリッチな空燃比に変更して、触媒５３内部にＨＣ，ＣＯ等を流入させ、同流入したＨＣ，ＣＯ等を浄化（酸化）することにより貯蔵された酸素分子を放出（消費）させて貯蔵している酸素量を減少させる必要がある。
【００５３】
一方、上述したように、上流側空燃比がリッチな空燃比であるときには、触媒５３内部に流入するＨＣ，ＣＯ等を浄化（酸化）することにより触媒５３内部に貯蔵されている酸素量が「０」近傍まで減少して還元雰囲気になる。このように触媒５３内部が還元雰囲気になると、ＨＣ，ＣＯ等の浄化能力（酸化能力）が低下して未燃物であるＨＣ，ＣＯ等が流出する恐れがある。この場合、速やかに上流側空燃比をリッチな空燃比からリーンな空燃比に変更して触媒５３内部にＮＯｘを流入させ、同流入したＮＯｘを浄化（還元）することにより、貯蔵している酸素量を増加させる必要がある。
【００５４】
このように上流側空燃比の強制的な変更については、上述したように、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsに基づいて、より詳しくは、出力値Voxsが最大出力値maxから最小出力値minに急変したとき、又は、最小出力値minから最大出力値maxに急変したときに行われる。より具体的に上流側空燃比の強制的な変更については、図６に示すように、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsの時間変化、言い換えれば、所定の短い検出時間Δtにおける出力値Voxsの変化量Δsの大きさにより決定される傾き（すなわち、Δs／Δt）が予め設定された所定値以上であるときに行われる。この場合、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsに変化が生じたことを判定するために必要な変化量Δsの大きさを一定とすると、検出時間Δtを小さくすることによって、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsの急変を速やかにかつ適切に判定することができる。したがって、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsの変化を速やかにかつ適切に判定することにより、上流側空燃比を速やかに変更することができ、その結果、触媒５３による浄化効果を適切に発揮させることができる。
【００５５】
ここで、触媒５３による混合排ガスの浄化効果を維持する観点からは、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsの変化（急変）を早期に検出する必要があるため、検出時間Δtを小さくすることが望ましい。一方では、より精度よく下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsの変化（急変）を検出するためには、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsにおけるノイズの影響を小さくする、すなわち、下流側空燃比センサ６５から出力される信号のＳ／Ｎ比を大きくする必要があり、したがって検出時間Δtを小さくすることには限界が存在する。
【００５６】
（気筒休止制御）
ところで、本実施形態においては、気筒休止制御によって、内燃機関１０を全気筒稼働状態（全筒運転）と一部気筒休止状態（減筒運転）とにより作動させることができる。なお、気筒休止制御については、周知の制御を採用することができるため、以下に簡単に説明しておく。
【００５７】
気筒休止制御においては、例えば、クランクポジションセンサ６３の出力に基づいて取得されるエンジン回転速度NEと、吸気行程を迎える気筒における筒内吸入空気量Mcと、図７に示す所定のテーブルとに基づいて全筒運転により全気筒を稼働させるか、減筒運転により一部気筒を休止させるかを設定する。そして、全筒運転であれば、対応するバンク側の４つの気筒全てが稼働状態となるように４つの気筒全てについての吸気弁駆動装置３３、排気弁駆動装置３６及び点火プラグ３７に所定の駆動指示を付与する。また、減筒運転であれば、対応するバンク側の例えば２つの休止対象気筒が休止状態となるように同２つの休止対象気筒についての吸気弁駆動装置３３及び排気弁駆動装置３６に吸気弁３２及び排気弁３５を共に閉弁状態に維持するための駆動指示を付与するとともに、同２つの休止対象気筒に打ち手の点火プラグ３７及びインジェクタ３８を非駆動状態に維持する。一方、対応するバンク側において２つの休止対象気筒を除いた残り２つの気筒（すなわち、常時稼働気筒）についての吸気弁駆動装置３３、排気弁駆動装置３６及び点火プラグ３７には全筒運転と同様に所定の駆動指示を付与する。これにより、内燃機関１０の運転状態に応じて、内燃機関１０（吸気弁駆動装置３３及び排気弁駆動装置３６）が全気筒稼働状態（全筒運転時）、又は、休止対象気筒が休止気筒となる一部気筒休止状態（減筒運転時）のいずれか一方になるように制御される。
【００５８】
上記例では、４つの常時稼働気筒のみが稼働する減筒運転時において、８つの気筒全てが稼働する全筒運転時に比して、常時稼働気筒の排気弁３５から排ガスがエキゾーストパイプ５２（集合排気通路）へ向けて実際に排出される周期（排気周期）が２倍になるとともに、同排出される排ガスの１回あたりの排出量（排気圧力）が２倍になる。
【００５９】
この結果、減筒運転時においては、全筒運転時に比して、常時稼働気筒からエキゾーストパイプ５２を通過する混合排ガス中の酸素濃度の変動周期が２倍になるとともに、その変動幅も大きくなる。また、所謂濃淡電池型の下流側空燃比センサ６５の出力Voxsは、混合排ガス中の酸素濃度と大気中の酸素濃度の差に基づく値である。したがって、図８に示すように、減筒運転時においては、全筒運転時に比して、常時稼働気筒からの混合排ガスを通過させるエキゾーストパイプ５２に設けられた下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsの変動周期が２倍になるとともに、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsにおける変動周期（すなわち、排気周期）に相当する周波数成分の変動幅が大きくなる。なお、図８において、Tallは全筒運転時における排気周期であり、Thlfは減筒運転時における排気周期である。
【００６０】
このように、減筒運転時においては、爆発回数が減少し、等吸入空気流量Gaであっても１爆発あたりの排気圧力が増加するため、常時稼働気筒からの混合排ガスを通過させるエキゾーストパイプ５２に設けられた下流側空燃比センサ６５の検出応答性が向上する。このため、出力値Voxsの変化量Δsが大きくなり、下流側空燃比センサ６５から出力される信号のＳ／Ｎ比を大きくすることができる。したがって、減筒運転時においては、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsの時間変化、すなわち、傾きΔs／Δtにおける検出時間Δtを小さくすることが可能となり、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsの変化を速やかにかつ適切に判定することができる。これにより、上流側空燃比を速やかに変更することができ、その結果、触媒５３による浄化効果を適切に発揮させることができる。
【００６１】
（実際の作動）
次に、本実施形態に係る空燃比制御装置の実際の作動について説明する。図９は、本装置のＣＰＵ７１により実行される、「減筒運転時における下流側空燃比センサの検出時間を変更」する処理ルーチンの流れの一例を示すフローチャートである。この例では、まず、ステップ１００５にて、現在、内燃機関１０が減筒運転しているか否かを判定し、減筒運転していれば（ステップ１００５にて「Ｙｅｓ」）、ステップ１０１０にて休止気筒数を確認する。一方、現在、内燃機関１０が減筒運転していない、すなわち、全筒運転していれば（ステップ１００５にて「Ｎｏ」）、処理ルーチンの実行を終了する。
【００６２】
ステップ１０１０にて休止気筒数を確認すると、ステップ１０１５にて全筒運転時に比して減筒運転時における排気圧力の増加量α（例えば、割合（％））を算出する。具体的には、減筒運転時における休止気筒数及び吸入空気流量Gaに対する排気圧力の増加量の関係を定めた図１０のマップを参照し、前記ステップ１０１０にて確認した休止気筒数及び熱線式エアフローメータ６１からの信号により取得される吸入空気流量Gaとに対応する排気圧力の増加量α（％）を算出する。ここで、排気圧力の増加量αは、休止気筒数が多くなるほど増加量は大きくなり、また、吸入空気流量Gaが増大するほど増加量は大きくなる。排気圧力の増加量αを算出すると、ステップ１０２０を実行する。
【００６３】
ステップ１０２０においては、排気圧力の増加量と下流側空燃比センサ６５の応答性の向上量との関係を定めた図１１のマップを参照して、前記ステップ１０１５にて算出した排気圧力の増加量αに対応する下流側空燃比センサ６５の応答性の向上量β（例えば、割合（％））を算出する。ここで、向上量βは、排気圧力の増加量αが大きくなるほど、下流側空燃比センサ６５の応答性が良好（早くなる）値に算出される。このように応答性の向上量βが算出されると、ステップ１０２５にて下流側空燃比センサ６５の応答性の向上量と下流側空燃比センサ６５による検出時間Δtの短縮量との関係を定めた図１２のマップを参照して、前記ステップ１０２０にて算出した応答性の向上量βに対応する検出時間Δtの短縮量γを算出する。ここで、短縮量γは、応答性の向上量βが大きくなるほど、すなわち、下流側空燃比センサ６５の検出応答性が良好となる（早くなる）ほど、大きな値に設定される。言い換えれば、下流側空燃比センサ６５の応答性が良好になればなるほど、短縮量γが大きな値に算出されるため、下流側空燃比センサ６５による検出時間Δtは短縮量γが減じられて小さな値となる。
【００６４】
以上のように、本発明に係る実施形態（具体的には、図９に示した処理）によれば、内燃機関１０の減筒運転時において（ステップ１００５にて「Ｙｅｓ」）、休止気筒数及び吸入空気流量Gaに対応して増加する排気圧力の増加量αが算出され（ステップ１０１０，１０１５）、排気圧力の増加量αに対応して下流側空燃比センサ６５の応答性の向上を表す向上量βが算出され（ステップ１０２０）、下流側空燃比センサ６５の応答性の向上に対応して（すなわち、算出された向上量βに対応して）増加する下流側空燃比センサ６５による検出時間Δtの短縮量γが算出される（ステップ１０２５）。したがって、図１３に示すように、減筒運転時において、休止気筒数が多くかつ吸入空気流量Gaが多いほど、下流側空燃比センサ６５の応答性の向上するため、全筒運転時に比して下流側空燃比センサ６５による検出時間Δtを短縮することができる。これにより、減筒運転時においては、下流側空燃比センサ６５は、例えば、触媒５３内部の雰囲気（具体的には、酸素吸蔵量に基づく酸化雰囲気又は還元雰囲気）の変化すなわち傾きΔs／Δtが所定値以上となる変化であるか否かを極めて速やかに検出することができ、その結果、上流側目標空燃比abyfrを速やかにリーンからリッチ又はリッチからリーンに強制的に変更することができる。したがって、触媒５３による浄化効果を適切に発揮させることができて、エミッションが外部に放出されることを効果的に防止することができる。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、下流側空燃比センサ６５の出力値Voxsの時間変化、より詳しくは、傾きΔs／Δtが所定値以上となる変化であって、上流側目標空燃比abyfr（すなわち、機関の空燃比）をリーン側の空燃比からリッチ側の空燃比に強制的に変更する際に、インジェクタ３８（ポートインジェクタ）が吸気通路内に燃料を噴射するように実施した。この場合、インジェクタ３８が筒内インジェクタを備えている場合には、この筒内インジェクタによって燃料を気筒の燃焼室２５内に直接的に噴射（筒内噴射）することでより速やかに上流側空燃比をリッチ側の空燃比に変更することができる。したがって、この場合には、減筒運転時において、下流側空燃比センサ６５は、例えば、触媒５３内部の雰囲気（具体的には、酸素吸蔵量に基づく酸化雰囲気又は還元雰囲気）の変化すなわち傾きΔs／Δtが所定値以上となる変化であるか否かを極めて速やかに検出することができ、その結果、上流側目標空燃比abyfrを速やかにリーンからリッチに強制的に変更することができる。さらに、筒内噴射することによって、上流側空燃比をリッチ側に設定された上流側目標空燃比abyfrに速やかに一致させることができ、例えば、触媒５３による浄化効果を適切に発揮させることができて、エミッションが外部に放出されることを効果的に防止することができる。
【００６６】
また、上記実施形態においては、上流側目標空燃比abyfr（すなわち、機関の空燃比）を理想空燃比に対してリッチ側の空燃比又は理想空燃比に対してリーン側の空燃比に設定するように実施した。しかし、減筒運転においては、上述したように、下流側空燃比センサ６５の検出応答性及び検出精度が向上するため、上流側目標空燃比abyfr（すなわち、機関の空燃比）を理想空燃比に設定して実施可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６７】
１０…内燃機関、２５…燃焼室、３８…インジェクタ、５２…エキゾーストパイプ、５３…三元触媒、６４…上流側空燃比センサ、６５…下流側空燃比センサ、７０…電気空燃比制御装置、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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