(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒の劣化判定に際し最大酸素吸蔵量を精度良く取得する。【解決手段】リーン制御期間内の所定の第１期間において過剰な酸素の量を積算して暫定最大吸蔵酸素量を算出し、リッチ制御期間内の所定の第２期間において過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算して暫定最大放出酸素量を算出する。本装置は、暫定最大吸蔵酸素量及び暫定最大放出酸素量に基いて暫定最大酸素吸蔵量を算出し、暫定最大酸素吸蔵量に基いて補正することによって得られる補正後暫定最大酸素吸蔵量を最大酸素吸蔵量として取得する。このとき、本装置は、暫定最大酸素吸蔵量が小さいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように暫定最大酸素吸蔵量を補正する。【選択図】図７
2013002374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点までの触媒リッチ期間において、前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも大きい空燃比である目標リーン空燃比に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値が前記リーン空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が前記リッチ空燃比に相当する値となる時点までの触媒リーン期間において、前記上流側目標空燃比を理論空燃比よりも小さい空燃比である目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている期間内の所定の第１期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な酸素の量を積算することにより前記触媒の吸蔵酸素量を暫定最大吸蔵酸素量として算出し、前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている期間内の所定の第２期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより前記触媒の放出酸素量を暫定最大放出酸素量として算出し、且つ、前記算出された暫定最大吸蔵酸素量及び前記算出された暫定最大放出酸素量に基いて前記触媒が吸蔵することができる酸素の量の暫定的最大値に相当する暫定最大酸素吸蔵量を算出する暫定最大酸素吸蔵量算出手段と、
前記暫定最大酸素吸蔵量を前記暫定最大酸素吸蔵量に基いて補正することによって補正後暫定最大酸素吸蔵量を取得するとともに前記補正後暫定最大酸素吸蔵量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する手段であって、前記暫定最大酸素吸蔵量が小さいほど前記補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように前記暫定最大酸素吸蔵量を補正する最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備えた触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記最大酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な酸素の量を積算している期間内の所定の第３期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリーン制御時平均空燃比として算出し、
前記過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算している期間内の所定の第４期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリッチ制御時平均空燃比として算出し、
前記リーン制御時平均空燃比と前記リッチ制御時平均空燃比との差である空燃比差が大きいほど前記補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように前記補正後暫定最大酸素吸蔵量を算出するように構成された、
触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
【請求項３】
内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点までの触媒リッチ期間において、前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも大きい空燃比である目標リーン空燃比に設定し、且つ、前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている期間内の所定の第１期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な酸素の量を積算することにより前記触媒の吸蔵酸素量を暫定最大吸蔵酸素量として算出する暫定最大吸蔵酸素量算出手段と、
前記暫定最大吸蔵酸素量を前記暫定最大吸蔵酸素量に基いて補正することによって補正後暫定最大吸蔵酸素量を取得するとともに前記補正後暫定最大吸蔵酸素量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する手段であって、前記暫定最大吸蔵酸素量が小さいほど前記補正後暫定最大吸蔵酸素量が小さくなるように前記暫定最大吸蔵酸素量を補正する最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備えた触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の触媒の最大酸素吸蔵量推定装置において、
前記酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な酸素の量を積算している期間内の所定の第３期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリーン制御時平均空燃比として算出し、
前記リーン制御時平均空燃比と理論空燃比との差の大きさが大きいほど前記補正後暫定最大吸蔵酸素量が小さくなるように前記補正後暫定最大吸蔵酸素量を算出するように構成された、
触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となる時点までの触媒リーン期間において、前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも小さい空燃比である目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている期間内の所定の第２期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより前記触媒の放出酸素量を暫定最大放出酸素量として算出する暫定最大放出酸素量算出手段と、
前記暫定最大放出酸素量を前記暫定最大放出酸素量に基いて補正することによって補正後暫定最大放出酸素量を取得するとともに前記補正後暫定最大放出酸素量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する手段であって、前記暫定最大放出酸素量が小さいほど前記補正後暫定最大放出酸素量が小さくなるように前記暫定最大放出酸素量を補正する最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備えた触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の触媒の最大酸素吸蔵量推定装置において、
前記酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算している期間内の所定の第４期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリッチ制御時平均空燃比として算出し、
前記リッチ制御時平均空燃比と理論空燃比との差の大きさが大きいほど前記補正後暫定最大放出酸素量が小さくなるように前記補正後暫定最大放出酸素量を算出するように構成された、
触媒の最大酸素吸蔵量推定装置。
【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配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関から排出される排ガスを浄化するために同機関の排気通路に三元触媒（排ガス浄化用の触媒ユニット、触媒コンバータ）が配設されている。三元触媒は、周知のように、その三元触媒に流入する酸素を吸蔵し且つその吸蔵した酸素を放出する「酸素吸蔵機能」を有する。
【０００３】
以下、三元触媒を単に「触媒」と称呼し、触媒に流入する排ガスを「触媒流入ガス」と称呼し、触媒から流出する排ガスを「触媒流出ガス」とも称呼する。更に、理論空燃比よりも小さい空燃比を「リッチ空燃比」と称呼し、理論空燃比よりも大きい空燃比を「リーン空燃比」と称呼し、機関に供給される混合気の空燃比を「機関の空燃比」とも称呼する。
【０００４】
触媒が劣化すると、触媒が吸蔵することができる酸素の量の最大値（即ち、最大酸素吸蔵量）が小さくなる。そこで、従来の触媒の最大酸素吸蔵量推定装置（以下、「従来装置」と称呼する。）は、最大酸素吸蔵量を推定し、その最大酸素吸蔵量が閾値以下であるとき、触媒が劣化したと判定している。従来装置は、以下に述べる方法により最大酸素吸蔵量を推定する。
【０００５】
従来装置は、触媒の下流に配設された下流側空燃比センサの出力値がリッチ空燃比に相当する値となった時点から同出力値がリーン空燃比に相当する値となるまでの期間（触媒リッチ期間）において、触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも大きい目標リーン空燃比に設定する。この触媒リッチ期間において、従来装置は、触媒の上流に配設された上流側空燃比センサの出力値により表される上流側空燃比に基いて触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量（酸化ガス量）を推定し、その推定された酸素の量を積算することにより触媒の最大吸蔵酸素量（触媒が吸蔵した酸素の総量）を推定する。
【０００６】
更に、従来装置は、触媒の下流に配設された下流側空燃比センサの出力値がリーン空燃比に相当する値となった時点から同出力値がリッチ空燃比に相当する値となるまでの期間（触媒リーン期間）において、上流側目標空燃比を理論空燃比よりも小さい目標リッチ空燃比に設定する。この触媒リーン期間において、従来装置は、上流側空燃比センサの出力値により表される上流側空燃比に基いて触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量（還元ガス量）に対応する酸素の量を推定し、その推定された未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより触媒の最大放出酸素量（触媒が放出した酸素の総量）を推定する。
【０００７】
そして、従来装置は、前記最大吸蔵酸素量と前記最大放出酸素量とに基づいて最大酸素吸蔵量の暫定値を推定する。更に、従来装置は、実際の上流側空燃比が上流側目標空燃比から偏差すると、最大酸素吸蔵量の暫定値がその偏差に応じて変化することに着目し、最大吸蔵酸素量及び最大放出酸素量を算出している時点の実際の上流側空燃比（上流側空燃比センサの出力値により表される空燃比）と上流側目標空燃比との偏差に応じて暫定値を補正し、その補正された暫定値を触媒劣化判定に使用する最大酸素吸蔵量として取得している（例えば、特許文献１を参照。）。なお、最大酸素吸蔵量を求めるために上流側目標空燃比を目標リッチ空燃比及び目標リーン空燃比に交互に設定する制御は、便宜上「アクティブ制御」とも称呼される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１５９７０１号公報
【発明の概要】
【０００９】
しかしながら、発明者は、「上記のように算出された最大酸素吸蔵量（以下、便宜上「暫定最大酸素吸蔵量」と称呼する。）は、暫定最大酸素吸蔵量が所定値よりも小さい場合には、暫定最大酸素吸蔵量が前記所定値よりも大きい場合に比べ、相対的に大きい値（過剰気味の値）として算出される。」という知見を得た。これは、触媒が劣化するほど、所定量の酸素が触媒に流入した場合に触媒が実際に吸蔵できる酸素の量は小さくなり、所定量の未燃物が触媒に流入した場合に触媒が実際に放出できる酸素の量も小さくなるからであると推定される。本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、より精度良く「触媒の最大酸素吸蔵量」を推定することができる「触媒の最大酸素吸蔵量推定装置」を提供することにある。
【００１０】
本発明による触媒の最大酸素吸蔵量推定装置の一つ（以下、「第１発明装置」とも称呼する。）は、内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
空燃比制御手段と、
暫定最大酸素吸蔵量算出手段と、
最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備える。
【００１１】
前記空燃比制御手段は、
「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となった時点」から「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点」までの「触媒リッチ期間」において、「前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガス」の「空燃比の目標値」である上流側目標空燃比を「理論空燃比よりも大きい空燃比である目標リーン空燃比」に設定する。
更に、前記空燃比制御手段は、
「前記下流側空燃比センサの出力値が前記リーン空燃比に相当する値となった時点」から「前記下流側空燃比センサの出力値が前記リッチ空燃比に相当する値となる時点」までの「触媒リーン期間」において、前記上流側目標空燃比を「理論空燃比よりも小さい空燃比である目標リッチ空燃比」に設定する。
加えて、空燃比制御手段は、
前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する。
即ち、空燃比制御手段は、所謂アクティブ制御を実行する。
【００１２】
前記暫定最大酸素吸蔵量算出手段は、
前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている期間内の所定の第１期間において「所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量」を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに、同算出された過剰な酸素の量を積算することにより前記触媒の吸蔵酸素量を暫定最大吸蔵酸素量として算出し、
前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている期間内の所定の第２期間において「所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する酸素の量（即ち、酸素の不足量）」を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに、同算出された過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより前記触媒の放出酸素量を暫定最大放出酸素量として算出し、且つ、
前記算出された暫定最大吸蔵酸素量及び前記算出された暫定最大放出酸素量に基いて前記触媒が吸蔵することができる酸素の量の暫定的最大値に相当する暫定最大酸素吸蔵量を算出する。
【００１３】
前記最大酸素吸蔵量取得手段は、前記暫定最大酸素吸蔵量を前記暫定最大酸素吸蔵量に基いて補正することによって補正後暫定最大酸素吸蔵量を取得するとともに、その補正後暫定最大酸素吸蔵量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する。このとき、前記最大酸素吸蔵量取得手段は、前記暫定最大酸素吸蔵量が小さいほど前記補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように前記暫定最大酸素吸蔵量を補正する。
【００１４】
前記下流側空燃比センサの出力値が前記リッチ空燃比に相当する値となった時点において、触媒の酸素吸蔵量は実質的に「０」になっていると判断することができる。更に、前記下流側空燃比センサの出力値が前記リーン空燃比に相当する値となった時点において、触媒の酸素吸蔵量は実質的に最大酸素吸蔵量に到達していると判断することができる。従って、第１発明装置によれば、触媒が吸蔵することができる酸素の量の暫定値（暫定最大吸蔵酸素量）及び触媒が放出することができる酸素の量の暫定値（暫定最大放出酸素量）を取得することができる。更に、第１発明装置は、暫定最大吸蔵酸素量及び暫定最大放出酸素量に基いて暫定最大酸素吸蔵量を求め、前記暫定最大酸素吸蔵量を前記暫定最大酸素吸蔵量に基いて補正することによって補正後暫定最大酸素吸蔵量を取得するとともに、その補正後暫定最大酸素吸蔵量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する。このとき、第１発明装置は、前記暫定最大酸素吸蔵量が小さいほど前記補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように前記暫定最大酸素吸蔵量を補正する。この結果、触媒の劣化の程度（暫定最大吸蔵酸素量の大小）に関らず、その触媒の劣化の程度を精度良く表す最大酸素吸蔵量を取得することができる。
【００１５】
なお、前記第１期間は、例えば、「上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比から大きい空燃比へと変化した時点」から「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい（図４を参照。）。更に、第１期間は触媒リッチ期間と一致してもよい。
【００１６】
また、前記第２期間は、例えば、「上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比から小さい空燃比へと変化した時点」から「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい（図４を参照。）。更に、第２期間は触媒リーン期間と一致してもよい。
【００１７】
ところで、図５に示したように、一つの触媒であっても、暫定最大吸蔵酸素量を算出している期間における触媒流入ガスの実際の空燃比が大きくなるほど（理論空燃比から遠ざかるほど）、算出される暫定最大吸蔵酸素量は大きくなる。同様に、図５に示したように、暫定最大放出酸素量を算出する期間における触媒流入ガスの実際の空燃比が小さくなるほど（理論空燃比から遠ざかるほど）、算出される暫定最大放出酸素量は大きくなる。更に、触媒流入ガスの実際の空燃比（上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比）は変動し、上流側目標空燃比に常に一致しているわけではない。
【００１８】
そこで、第１発明装置の一態様において、
前記最大酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な酸素の量を積算している期間内の所定の第３期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリーン制御時平均空燃比として算出し、
前記過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算している期間内の所定の第４期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリッチ制御時平均空燃比として算出し、
前記リーン制御時平均空燃比と前記リッチ制御時平均空燃比との差である空燃比差が大きいほど前記補正後暫定最大酸素吸蔵量が小さくなるように前記補正後暫定最大酸素吸蔵量を算出するように構成される。
【００１９】
なお、前記第３期間は、例えば、前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定された時点から「一定時間、又は、吸入空気量及び／又は機関回転速度に応じて可変な時間」が経過した時点から、「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい（図４を参照。）。更に、第３期間は、「前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比が、前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定された時点以降において前記目標リーン空燃比よりも所定値だけ小さい閾値に到達した時点」から、「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい。
【００２０】
更に、前記第４期間は、例えば、前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定された時点から「一定時間、及び、吸入空気量及び／又は機関回転速度に応じて可変な時間」が経過した時点から、「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい（図４を参照。）。更に、第４期間は、「前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比が、前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定された時点以降において前記目標リッチ空燃比よりも所定値だけ大きい閾値に到達した時点」から、「前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となる時点」までの期間であってもよい。
【００２１】
これによれば、リーン制御時平均空燃比及びリッチ制御時平均空燃比が最大酸素吸蔵量に及ぼす影響を小さくすることができるので、触媒の劣化の程度をより精度良く表す最大酸素吸蔵量を取得することができる。
【００２２】
本発明による触媒の最大酸素吸蔵量推定装置の他の一つ（以下、「第２発明装置」とも称呼する。）は、内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
空燃比制御手段と、
暫定最大吸蔵酸素量算出手段と、
最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備える。
【００２３】
前記空燃比制御手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となる時点までの触媒リッチ期間において、前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも大きい空燃比である目標リーン空燃比に設定し、且つ、前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する。
【００２４】
前記暫定最大吸蔵酸素量算出手段は、
前記上流側目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている期間内の所定の第１期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な酸素の量を積算することにより前記触媒の吸蔵酸素量を暫定最大吸蔵酸素量として算出する。
【００２５】
前記最大酸素吸蔵量取得手段は、
前記暫定最大吸蔵酸素量を前記暫定最大吸蔵酸素量に基いて補正することによって補正後暫定最大吸蔵酸素量を取得するとともに前記補正後暫定最大吸蔵酸素量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する手段であって、前記暫定最大吸蔵酸素量が小さいほど前記補正後暫定最大吸蔵酸素量が小さくなるように前記暫定最大吸蔵酸素量を補正する。
【００２６】
前記第１期間は前述したとおりである。従って、この態様によれば、暫定最大吸蔵酸素量が算出され、且つ、その暫定最大吸蔵酸素量が暫定最大吸蔵酸素量に基いて補正される。この結果、触媒の劣化の程度（暫定最大吸蔵酸素量の大小）に依らず、触媒の最大酸素吸蔵量を精度良く推定することができる。
【００２７】
更に、第２発明装置の一態様において、
前記酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な酸素の量を積算している期間内の所定の第３期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリーン制御時平均空燃比として算出し、
前記リーン制御時平均空燃比と理論空燃比との差の大きさが大きいほど前記補正後暫定最大吸蔵酸素量が小さくなるように前記補正後暫定最大吸蔵酸素量を算出するように構成される。
【００２８】
前記第３期間は、前述したとおりである。従って、この態様によれば、リーン制御時平均空燃比が最大酸素吸蔵量に及ぼす影響を小さくすることができるので、触媒の劣化の程度をより精度良く表す最大酸素吸蔵量を取得することができる。
【００２９】
本発明による触媒の最大酸素吸蔵量推定装置の他の一つ（以下、「第３発明装置」とも称呼する。）は、内燃機関の排気通路に配設された触媒が吸蔵することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量を推定する触媒の最大酸素吸蔵量推定装置であって、
前記排気通路であって前記触媒の上流に配設された上流側空燃比センサと、
前記排気通路であって前記触媒の下流に配設された下流側空燃比センサと、
空燃比制御手段と、
暫定最大放出酸素量算出手段と、
最大酸素吸蔵量取得手段と、
を備える。
【００３０】
前記空燃比制御手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となった時点から前記下流側空燃比センサの出力値が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となる時点までの触媒リーン期間において、前記触媒に流入する排ガスである触媒流入ガスの空燃比の目標値である上流側目標空燃比を理論空燃比よりも小さい空燃比である目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記触媒流入ガスの空燃比が前記上流側目標空燃比に一致するように前記機関に供給される混合気の空燃比を制御する。
【００３１】
前記暫定最大放出酸素量算出手段は、
前記上流側目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている期間内の所定の第２期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を少なくとも前記上流側空燃比センサの出力値に基づいて算出するとともに同算出された過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより前記触媒の放出酸素量を暫定最大放出酸素量として算出する。
【００３２】
前記最大酸素吸蔵量取得手段は、
前記暫定最大放出酸素量を前記暫定最大放出酸素量に基いて補正することによって補正後暫定最大放出酸素量を取得するとともに前記補正後暫定最大放出酸素量に基いて前記触媒の最大酸素吸蔵量を取得する手段であって、前記暫定最大放出酸素量が小さいほど前記補正後暫定最大放出酸素量が小さくなるように前記暫定最大放出酸素量を補正する。
【００３３】
前記第２期間は前述したとおりである。従って、この態様によれば、暫定最大放出酸素量が算出され、且つ、その暫定最大放出酸素量が暫定最大放出酸素量に基いて補正される。この結果、触媒の劣化の程度（暫定最大放出酸素量の大小）に依らず、触媒の最大酸素吸蔵量を精度良く推定することができる。
【００３４】
更に、第３発明装置の一態様において、
前記酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算している期間内の所定の第４期間において前記上流側空燃比センサの出力値に基いて取得される実際の上流側空燃比の平均値をリッチ制御時平均空燃比として算出し、
前記リッチ制御時平均空燃比と理論空燃比との差の大きさが大きいほど前記補正後暫定最大放出酸素量が小さくなるように前記補正後暫定最大放出酸素量を算出するように構成される。
【００３５】
前記第４期間は、前述したとおりである。従って、この態様によれば、リッチ制御時平均空燃比が最大酸素吸蔵量に及ぼす影響を小さくすることができるので、触媒の劣化の程度をより精度良く表す最大酸素吸蔵量を取得することができる。
【００３６】
本発明装置の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明装置の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る触媒の最大酸素吸蔵量推定装置（第１推定装置）を適用した内燃機関の概略図である。
【図２】図２は、図１に示した上流側空燃比センサの出力値と空燃比との関係を示したグラフである。
【図３】図３は、図１に示した下流側空燃比センサの出力値と空燃比との関係を示したグラフである。
【図４】図４は、第１推定装置の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図５】図５は、アクティブ制御中の上流側空燃比と「暫定最大吸蔵酸素量及び暫定最大放出酸素量」との関係を示したグラフである。
【図６】図６は、第１推定装置の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７】図７は、第１推定装置の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８】図８は、第１推定装置のＣＰＵが参照する補正係数テーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明による触媒の最大酸素吸蔵量推定装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３９】
＜第１実施形態＞
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る触媒の最大酸素吸蔵量推定装置（以下、「第１推定装置」とも称呼する。）が適用される内燃機関１０の概略構成を示している。機関１０は、４サイクル・火花点火式・多気筒（本例において４気筒）・ガソリン燃料機関である。機関１０は、本体部２０、吸気系統３０及び排気系統４０を備えている。
【００４０】
本体部２０は、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とを備えている。本体部２０は、ピストン頂面、シリンダ壁面及びシリンダヘッド部の下面からなる複数（４個）の燃焼室（第１気筒＃１乃至第４気筒＃４）２１を備えている。
【００４１】
シリンダヘッド部には、複数の吸気ポート２２と複数の排気ポート２３とが形成されている。各吸気ポート２２は、各燃焼室（各気筒）２１に「空気及び燃料からなる混合気」を供給するように各燃焼室２１に接続されている。吸気ポート２２は図示しない吸気弁により開閉される。各排気ポート２３は、各燃焼室２１から排ガス（既燃ガス）を排出するように各燃焼室２１に接続されている。排気ポート２３は図示しない排気弁により開閉される。
【００４２】
シリンダヘッド部には複数（４個）の点火プラグ２４が固定されている。各点火プラグ２４は、その火花発生部が各燃焼室２１の中央部であってシリンダヘッド部の下面近傍位置に露呈するように配設されている。各点火プラグ２４は、点火信号に応答して火花発生部から点火用火花を発生するようになっている。
【００４３】
シリンダヘッド部には更に複数（４個）の燃料噴射弁（インジェクタ）２５が固定されている。燃料噴射弁２５は、各吸気ポート２２に一つずつ（即ち、一つの気筒に対して一つ）設けられている。燃料噴射弁２５は、噴射指示信号に応答し、「その噴射指示信号に含まれる指示燃料噴射量Ｆｉの燃料」を対応する吸気ポート２２内に噴射するようになっている。
【００４４】
更に、シリンダヘッド部には、吸気弁制御装置２６が設けられている。この吸気弁制御装置２６は、インテークカムシャフト（図示せず）とインテークカム（図示せず）との相対回転角度（位相角度）を油圧により調整・制御する周知の構成を備えている。吸気弁制御装置２６は、指示信号（駆動信号）に基いて作動し、吸気弁の開弁タイミング（吸気弁開弁タイミング）を変更することができるようになっている。
【００４５】
吸気系統３０は、インテークマニホールド３１、吸気管３２、エアフィルタ３３、スロットル弁３４及びスロットル弁アクチュエータ３４ａを備えている。
【００４６】
インテークマニホールド３１は、各吸気ポート２２に接続された複数の枝部と、それらの枝部が集合したサージタンク部と、を備えている。吸気管３２はサージタンク部に接続されている。インテークマニホールド３１、吸気管３２及び複数の吸気ポート２２は、吸気通路を構成している。エアフィルタ３３は吸気管３２の端部に設けられている。スロットル弁３４はエアフィルタ３３とインテークマニホールド３１との間の位置において吸気管３２に回動可能に取り付けられている。スロットル弁３４は、回動することにより吸気管３２が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ３４ａは、ＤＣモータからなり、指示信号（駆動信号）に応答してスロットル弁３４を回動させるようになっている。
【００４７】
排気系統４０は、エキゾーストマニホールド４１、エキゾーストパイプ（排気管）４２、上流側触媒４３及び下流側触媒４４を備えている。
【００４８】
エキゾーストマニホールド４１は、各排気ポート２３に接続された複数の枝部４１ａと、それらの枝部４１ａが集合した集合部（排気集合部）４１ｂと、を含む。エキゾーストパイプ４２は、エキゾーストマニホールド４１の集合部４１ｂに接続されている。エキゾーストマニホールド４１、エキゾーストパイプ４２及び複数の排気ポート２３は、排ガスが通過する通路を構成している。なお、本明細書において、エキゾーストマニホールド４１の集合部４１ｂ及びエキゾーストパイプ４２により形成される通路を、便宜上、「排気通路」と称呼する。
【００４９】
上流側触媒（排気浄化用の触媒装置、触媒コンバータ）４３は、セラミックを含む担持体に「触媒物質である貴金属」及び「酸素吸蔵物質であるセリア（CeO2)」を担持していて、酸素吸蔵・放出機能（酸素吸蔵機能）を有する三元触媒である。上流側触媒４３はエキゾーストパイプ４２に配設（介装）されている。上流側触媒４３は所定の活性温度に到達すると、触媒機能及び酸素吸蔵機能を発揮する。上流側触媒４３は、スタート・キャタリティック・コンバータ（ＳＣ）又は第１触媒とも称呼される。
【００５０】
触媒機能は、未燃物（ＨＣ、ＣＯ及びＨ２等）と窒素酸化物（ＮＯｘ）とを同時に浄化する機能である。
酸素吸蔵機能は、触媒流入ガスに過剰な酸素（酸化平衡後のガス中に残存する酸化剤）が含まれている場合にそのガス中の酸素を触媒内部に吸蔵するとともにＮＯｘを浄化（還元）し、触媒流入ガスに過剰な未燃物（酸化平衡後のガス中に残存する還元剤）が含まれている場合に触媒内部に吸蔵している酸素を放出してそのガス中の未燃物を浄化（酸化）させる機能である。この酸素吸蔵機能は触媒が「被毒及び熱劣化等」によって劣化した場合に低下する。その結果、触媒が吸蔵（従って、放出）することができる酸素の最大量に相当する最大酸素吸蔵量は、触媒の劣化が進むほど小さくなる。
【００５１】
下流側触媒４４は、上流側触媒４３と同様の三元触媒である。下流側触媒４４は、上流側触媒４３よりも下流においてエキゾーストパイプ４２に配設（介装）されている。下流側触媒４４は、車両のフロア下方に配設されているため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータ（ＵＦＣ）又は第２触媒とも称呼される。なお、本明細書において、単に「触媒」と言うとき、その「触媒」は上流側触媒４３を意味する。
【００５２】
第１推定装置は、熱線式エアフローメータ５１、スロットルポジションセンサ５２、機関回転速度センサ５３、水温センサ５４、上流側空燃比センサ５５、下流側空燃比センサ５６及びアクセル開度センサ５７を備えている。
【００５３】
熱線式エアフローメータ５１は、吸気管３２内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量（機関１０の単位時間あたりの吸入空気量）Ｇａを表す信号を出力するようになっている。
【００５４】
スロットルポジションセンサ５２は、スロットル弁３４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。
【００５５】
機関回転速度センサ５３は、インテークカムシャフトが５°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにインテークカムシャフトが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。機関回転速度センサ５３から出力される信号は後述する電気制御装置６０により機関回転速度ＮＥを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置６０は、機関回転速度センサ５３及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基いて、機関１０のクランク角度（絶対クランク角）を取得するようになっている。
【００５６】
水温センサ５４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。
【００５７】
上流側空燃比センサ５５は、エキゾーストマニホールド４１の集合部４１ｂと上流側触媒４３との間の位置においてエキゾーストマニホールド４１及びエキゾーストパイプ４２の何れか（即ち、排気通路）に配設されている。上流側空燃比センサ５５は、例えば、特開平１１−７２４７３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。
【００５８】
上流側空燃比センサ５５は、図２に示したように、上流側空燃比センサ５５の配設位置を流れる排ガス（触媒流入ガス）の空燃比に応じた出力値Vabyfsを出力する。触媒流入ガスの空燃比は「上流側空燃比abyfs」とも称呼される。出力値Vabyfsは触媒流入ガスの空燃比が大きくなるほど（即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン側の空燃比になるほど）増大する。
【００５９】
電気制御装置６０は、図２に示した空燃比変換テーブル（マップ）Mapabyfsを記憶している。電気制御装置６０は、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する（上流側空燃比abyfsを取得する）ようになっている。
【００６０】
再び、図１を参照すると、下流側空燃比センサ５６は、上流側触媒４３と下流側触媒４４との間の位置においてエキゾーストパイプ４２（即ち、排気通路）に配設されている。下流側空燃比センサ５６は、排ガス中の酸素分圧と大気中の酸素分圧との差に応じた起電力を出力値として発生する周知の「濃淡電池型酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）」である。
【００６１】
より具体的に述べると、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsは、図３に示したように、下流側空燃比センサ５６に到達しているガス（触媒流出ガス）の空燃比が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比であって、下流側空燃比センサ５６に到達しているガスの酸化平衡（酸素平衡）後のガスの酸素分圧が小さいとき最大出力値Max（例えば、約０．９Ｖ又は１．０Ｖ）近傍の値となる。即ち、下流側空燃比センサ５６は、触媒流出ガスに過剰の酸素が全く含まれていないとき（換言すると、触媒流出ガスに還元剤である未燃物が含まれているとき）最大出力値Maxを出力する。
【００６２】
更に、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsは、下流側空燃比センサ５６に到達しているガス（触媒流出ガス）の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比であって、下流側空燃比センサ５６に到達しているガスの酸化平衡後のガスの酸素分圧が大きいとき最小出力値Min（例えば、約０．１Ｖ又は０Ｖ）近傍の値となる。即ち、下流側空燃比センサ５６は、触媒流出ガスに「過剰の酸素」が含まれているとき（換言すると、触媒流出ガスに酸化剤である酸素が含まれているとき）最小出力値Minを出力する。
【００６３】
この出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へと変化した場合、最大出力値Max近傍値から最小出力値Min近傍値へと急激に減少する。逆に、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へと変化した場合、最小出力値Min近傍値から最大出力値Max近傍値へと急激に増大する。出力値Voxsは、触媒流出ガスの酸素分圧が、「触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比であるときの酸素分圧」であるとき、下流側空燃比センサ５６の最大出力値Maxと最小出力値Minとの中央の値Vmid（中央値Vmid＝（Max＋Min）／２）に実質的に一致する。中央値Vmidは、便宜上、理論空燃比相当電圧Ｖstとも称呼される。
【００６４】
図１に示したアクセル開度センサ５７は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡＰの操作量を検出し、アクセルペダルＡＰの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００６５】
電気制御装置６０は、「ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース等」を含む「周知のマイクロコンピュータ」を備える電気回路である。
【００６６】
電気制御装置６０が備えるバックアップＲＡＭは、機関１０を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置（オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか）に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップＲＡＭは、バッテリから電力の供給を受けている場合、ＣＰＵの指示に応じてデータを格納する（データが書き込まれる）とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持（記憶）する。バックアップＲＡＭは、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。即ち、それまでに保持していたデータが消失（破壊）される。
【００６７】
電気制御装置６０のインターフェースは、前記センサ５１〜５７と接続され、ＣＰＵにセンサ５１〜５７からの信号を供給するようになっている。更に、そのインターフェースは、ＣＰＵの指示に応じて、各気筒の点火プラグ２４、各気筒の燃料噴射弁２５、吸気弁制御装置２６及びスロットル弁アクチュエータ３４ａ等に指示信号（駆動信号）等を送出するようになっている。なお、電気制御装置６０は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度ＴＡが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータ３４ａに指示信号を送出するようになっている。
【００６８】
（第１推定装置の作動の概要）
次に、第１推定装置による最大酸素吸蔵量の推定方法の概要について説明する。第１推定装置は、触媒の最大酸素吸蔵量を「最大吸蔵酸素量及び最大放出酸素量」に基いて求める。最大酸素吸蔵量は、例えば、最大吸蔵酸素量と最大放出酸素量との平均値である。第１推定装置は、触媒の最大酸素吸蔵量を取得する条件が成立した場合、以下のように最大酸素吸蔵量を推定する。なお、最大酸素吸蔵量は、「アクティブ空燃比制御」を利用して取得される。アクティブ空燃比制御自体は、例えば、上記特許文献１及び特開平５−１３３２６４号公報等に記載されている。
【００６９】
ところで、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比である場合、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが所定の閾値Voxsref（例えば、理論空燃比相当電圧Ｖst）よりも小さい値から大きい値へと変化したとき（図４の時刻ｔ１、時刻ｔ３及び時刻ｔ５を参照。）、触媒４３の酸素吸蔵量は実質的に「０」になったと推定される。即ち、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比である場合に下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に相当する値となった時点（以下、「リッチ反転時点」と称呼する。）は、触媒４３が放出し得る酸素（吸蔵していた酸素）を消費しきった時点である。
【００７０】
一方、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン空燃比である場合、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが所定の閾値Voxsrefよりも大きい値から小さい値へと変化したとき（図４の時刻ｔ２及び時刻ｔ４を参照。）、触媒４３の酸素吸蔵量は実質的に最大値（最大酸素吸蔵量）に到達したと推定される。即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比である場合に下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に相当する値となった時点（以下、「リーン反転時点」と称呼する。）は、触媒４３が酸素をその最大限度まで吸蔵しきった時点である。
【００７１】
そこで、第１推定装置は、リッチ反転時からリーン反転時までの期間（以下、「触媒リッチ期間」と称呼する。）、触媒流入ガスの空燃比の目標値（即ち、上流側目標空燃比abyfr）を「理論空燃比よりも大きい空燃比である目標リーン空燃比afLean」に設定する（図４の時刻ｔ１−時刻ｔ２を参照。）。
【００７２】
第１推定装置は、上流側空燃比センサ５５の出力値Vabyfsにより表される上流側空燃比abyfsが上流側目標空燃比abyfrに一致するように、燃料噴射量をフィードバック制御することにより、機関の空燃比をフィードバック制御する。
【００７３】
触媒リッチ期間（上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている期間、以下、「設定空燃比リーン期間」とも称呼する。）において、触媒流入ガスは過剰の酸素を含んでいる。そこで、第１推定装置は、触媒リッチ期間内の第１期間（図４の時刻ｔ１ａ−時刻ｔ２を参照。）において、単位時間（所定時間）Ｔｓあたりに三元触媒４３に吸蔵されるであろう酸素量（即ち、吸蔵酸素変化量ΔOSAkz）を下記の（１）式に従って算出する。（１）式において、ＳＦｉは単位時間Ｔｓあたりの燃料量（燃料噴射量の総量）であり、０．２３は大気における酸素の重量割合である。stoichは理論空燃比（例えば、１４．６）である。第１期間は、上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されて以降、上流側空燃比abyfsが最初に理論空燃比stoichを横切る時点（時刻ｔ１ａ）から、次のリーン反転時（時刻ｔ２）までの期間である。
ΔOSAkz＝ＳＦｉ・０．２３・（abyfs - stoich）  …（１）
【００７４】
更に、第１推定装置は、下記の（２）式に示したように、算出された吸蔵酸素変化量ΔOSAkzを第１期間に亘って積算することにより、暫定吸蔵酸素量ZOSAkzを算出する。（２）式において、ZOSAkz（ｎ）は更新後（現時点）の暫定吸蔵酸素量、ZOSAkz（ｎ−１）は現時点よりも単位時間Ｔｓ前の時点における暫定吸蔵酸素量である。暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXは、リーン反転時（時刻ｔ２）における暫定吸蔵酸素量ZOSAkzである。なお、暫定吸蔵酸素量ZOSAkzは、リーン反転時直後において「０」に設定される。
ZOSAkz（ｎ）＝ZOSAkz（ｎ−１）＋ΔOSAkz        …（２）
【００７５】
これに対し、第１推定装置は、リーン反転時からリッチ反転時までの期間（以下、「触媒リーン期間」と称呼する。）、上流側目標空燃比abyfrを「理論空燃比よりも小さい空燃比である目標リッチ空燃比afRich」に設定する（図４の時刻ｔ２−時刻ｔ３を参照。）。
【００７６】
触媒リーン期間（上流側目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている期間、以下、「設定空燃比リッチ期間」とも称呼する。）において、触媒流入ガスは過剰の未燃物を含んでいる。前述したように、触媒４３は吸蔵している酸素を放出し、この酸素により未燃物を浄化する。
【００７７】
そこで、第１推定装置は、触媒リーン期間内の第２期間（図４の時刻ｔ２ａ−時刻ｔ３を参照。）において、単位時間（所定時間）Ｔｓあたりに三元触媒４３が放出するであろう酸素の量（即ち、触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する（過剰な未燃物を酸化するのに必要な）酸素の量、放出酸素変化量）ΔOSAhsを下記の（３）式に従って算出する。換言すると、放出酸素変化量ΔOSAhsは、第２期間において単位時間Ｔｓあたりに触媒４３に流入する過剰な未燃物の量に対応する酸素の量である。第２期間は、上流側目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されて以降、上流側空燃比abyfsが最初に理論空燃比stoichを横切る時点（時刻ｔ２ａ）から、次のリッチ反転時（時刻ｔ３）までの期間である。
ΔOSAhs＝ＳＦｉ・０．２３・（stoich - abyfs）  …（３）
【００７８】
更に、第１推定装置は、下記の（４）式に示したように、算出された放出酸素変化量ΔOSAhsを第２期間に亘って積算することにより、暫定放出酸素量ZOSAhsを算出する。（４）式において、ZOSAhs（ｎ）は更新後（現時点）の暫定放出酸素量、ZOSAhs（ｎ−１）は現時点よりも単位時間Ｔｓ前の時点における暫定放出酸素量である。暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXは、リッチ反転時（時刻ｔ３）における暫定放出酸素量ZOSAhsである。なお、暫定放出酸素量ZOSAhsは、リッチ反転時直後において「０」に設定される。
ZOSAhs（ｎ）＝ZOSAhs（ｎ−１）＋ΔOSAhs        …（４）
【００７９】
ところで、図５に示したように、一つの触媒であっても、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXを算出する期間における上流側空燃比abyfsの平均値が大きくなるほど（理論空燃比から遠ざかるほど）算出される暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXは大きくなり、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXを算出する期間における上流側空燃比abyfsの平均値が小さくなるほど（理論空燃比から遠ざかるほど）、算出される暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXは大きくなる。
【００８０】
更に、触媒流入ガスの実際の空燃比（上流側空燃比abyfs）は変動するので、上流側目標空燃比abyfrに常に一致しているわけではない。従って、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAX及び暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXに基いて最大酸素吸蔵量Ｃmaxを算出すると、その最大酸素吸蔵量Ｃmaxは触媒の劣化の程度を精度良く表さない場合がある。
【００８１】
そこで、第１推定装置は、触媒リッチ期間（設定空燃比リーン期間）内の第３期間における上流側空燃比abyfsの平均値（以下、「リーン制御時平均空燃比AveLean」とも称呼する。）を取得する。第３期間は、上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定された時点から所定時間Ｔｄが経過した時点（図４の時刻ｔ１ｂ）から、次のリーン反転時（時刻ｔ２）までの期間（PLean）である。所定時間Ｔｄは、ガスの輸送遅れ及び上流側空燃比センサ５５の応答性を考慮した時間であり、一定時間でもよく、吸入空気量Ｇａ及び／又は機関回転速度ＮＥに応じて変化する時間であってもよい。
【００８２】
更に、第１推定装置は、触媒リーン期間（設定空燃比リッチ期間）内の第４期間における上流側空燃比abyfsの平均値（以下、「リッチ制御時平均空燃比AveRich」とも称呼する。）を取得する。第４期間は、上流側目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定された時点から所定時間Ｔｄが経過した時点（図４の時刻ｔ２ｂ）から、次のリッチ反転時（時刻ｔ３）までの期間（PRich）である。
【００８３】
その後、第１推定装置は、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAX及び暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXの平均値を暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxとして取得する。そして、第１推定装置は、リーン制御時平均空燃比AveLeanとリッチ制御時平均空燃比AveRichとの差である空燃比差ΔＡＦに基いて暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを補正することにより、補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈを取得し、その補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈを最大酸素吸蔵量Ｃmaxとして取得する。
【００８４】
より具体的に述べると、第１推定装置は、空燃比差ΔＡＦが大きいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈが小さくなるように、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを補正し、その補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈを最終的な（触媒４３の劣化判定に用いる）最大酸素吸蔵量Ｃmaxとして取得する。
【００８５】
加えて、一つの触媒であり、且つ、空燃比差ΔＡＦが一定であっても（実際には、リーン制御時平均空燃比AveLeanが一定値であり且つリッチ制御時平均空燃比AveRichが一定値であっても）、補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈは、暫定最大酸素吸蔵量が所定値よりも小さい場合において暫定最大酸素吸蔵量が前記所定値よりも大きい場合に比べ、相対的に大きい値（過大傾向にある値）として算出される。
【００８６】
そこで、第１推定装置は、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxが求められたとき、この暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxの大きさにも応じて補正する。即ち、第１推定装置は、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxが小さいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈが小さくなるように暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを補正する。そして、第１推定装置は、この「空燃比差ΔＡＦ及び暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmax」に基いて補正された補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈを最大酸素吸蔵量Ｃmaxとして取得・採用する。
【００８７】
実際には、第１推定装置は、「空燃比差ΔＡＦ及び暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxと、補正係数ｋｈ」との関係を規定する図８に示した補正係数テーブルMapｋｈをＲＯＭに記憶していて、算出されたΔＡＦ及び算出された暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを補正係数テーブルMapｋｈに適用することによって、補正係数ｋｈを決定する。そして、第１推定装置は、下記（５）式に示したように、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxに補正係数ｋｈを乗じた値を補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈ（即ち、最大酸素吸蔵量Ｃmax）として取得する。
Ｃmax＝ＺＣmaxｈ＝ｋｈ・ＺＣmax            …（５）
【００８８】
（実際の作動）
次に、第１推定装置の実際の作動について説明する。以下、説明の便宜上、「MapX(a1,a2,…)」は、「a1,a2,…を引数とするテーブル」であって「値Xを求めるためのテーブル」を表すものとする。
【００８９】
＜燃料噴射制御＞
第１推定装置のＣＰＵは、図６に示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度となる毎に、その気筒に対して繰り返し実行するようになっている。前記所定クランク角度は、例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ（吸気上死点前９０°クランク角度）である。クランク角度が前記所定クランク角度に一致した気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。ＣＰＵは、この燃料噴射制御ルーチンにより、指示燃料噴射量（最終燃料噴射量）Ｆｉの計算及び燃料噴射の指示を行う。
【００９０】
任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度と一致すると、ＣＰＵはステップ６００から処理を開始し、ステップ６１０に進んで「エアフローメータ５１により計測された吸入空気量Ｇａ、機関回転速度センサ５３の信号に基いて取得された機関回転速度ＮＥ、及び、ルックアップテーブルMapMc（Ｇａ，ＮＥ）」に基いて「燃料噴射気筒に吸入される空気量（即ち、筒内吸入空気量）Ｍｃ）」を取得する。筒内吸入空気量Ｍｃは、周知の空気モデル（吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル）により算出されてもよい。
【００９１】
次に、ＣＰＵはステップ６２０に進み、アクティブ制御フラグＸactiveの値が「１」であるか否かを判定する。このアクティブ制御フラグＸactiveの値は、触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxを算出する条件である「アクティブ制御前提条件」が成立しているときに「１」に設定され、その条件が成立していないとき「０」に設定される。アクティブ制御フラグ制御前提条件は、例えば、下の総ての条件が成立したときに成立する。
（Ａ１）上流側空燃比センサ５５が活性化している。
（Ａ２）下流側空燃比センサ５６が活性化している。
（Ａ３）機関の負荷ＫＬが閾値ＫＬｔｈ以下である。
（Ａ４）触媒４３が活性化している（例えば、冷却水温ＴＨＷが閾値冷却水温ＴＨＷｔｈ以上である。）。
（Ａ５）今回の機関１０の運転開始後において、触媒４３の劣化判定が行われていない。
【００９２】
いま、アクティブ制御フラグＸactiveの値が「０」であると仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６３０に進み、上流側目標空燃比abyfrを理論空燃比stoichに設定する。即ち、ＣＰＵは上流側目標空燃比abyfrを通常制御用の値に設定する。
【００９３】
次に、ＣＰＵは以下に述べるステップ６４０乃至ステップ６７０の処理を順に行い、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００９４】
ステップ６４０：ＣＰＵは、筒内吸入空気量Ｍｃを上流側目標空燃比abyfrで除することによって基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅを算出する。基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅは、機関の空燃比を上流側目標空燃比abyfrに一致させるために必要な燃料噴射量のフィードフォワード量である。
【００９５】
ステップ６５０：ＣＰＵは、図示しないルーチンにより別途計算されているメインフィードバック量ＫＦmainを読み込む。メインフィードバック量ＫＦmainは、上流側空燃比abyfsが上流側目標空燃比abyfrに一致するように周知のＰＩＤ制御に基づいて算出される。簡単に述べると、メインフィードバック量ＫＦmainは、上流側空燃比abyfsが上流側目標空燃比abyfrよりも小さいとき減少させられ、上流側空燃比abyfsが上流側目標空燃比abyfrよりも大きいとき増大させられる。
【００９６】
ステップ６６０：ＣＰＵは、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅをメインフィードバック量ＫＦmainにより補正することによって指示燃料噴射量Ｆｉを算出する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅにメインフィードバック量ＫＦmainを乗じることによって指示燃料噴射量Ｆｉを算出する。
【００９７】
ステップ６７０：ＣＰＵは、「指示燃料噴射量Ｆｉの燃料」を「燃料噴射気筒に対応して設けられている燃料噴射弁２５」から噴射させるための噴射指示信号を、その燃料噴射弁２５に送出する。
【００９８】
この結果、機関の空燃比を上流側空燃比abyfsに一致させるために必要な量の燃料が燃料噴射気筒の燃料噴射弁２５から噴射させられる。即ち、ステップ６４０乃至ステップ６７０は、「機関の空燃比が上流側目標空燃比abyfrに一致するように指示燃料噴射量Ｆｉを制御する」指示燃料噴射量制御手段（空燃比制御手段）を構成している。
【００９９】
一方、ＣＰＵがステップ６２０の処理を行う時点において、アクティブ制御フラグＸactiveの値が「１」であると、ＣＰＵはそのステップ６２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６８０に進み、上流側目標空燃比abyfrをアクティブ制御用の値（目標リーン空燃比afLean及び目標リッチ空燃比afRichの何れか）に設定する。その後、ＣＰＵは上述したステップ６４０乃至ステップ６７０の処理を実行する。
【０１００】
ここで、ステップ６８０におけるＣＰＵの処理についてより具体的に述べる。
アクティブ制御フラグＸactiveの値が「０」から「１」へと変化した直後にＣＰＵがステップ６８０に進むと、ＣＰＵは、先ず、上流側目標空燃比abyfrを理論空燃比stoichよりも大きい一定の目標リーン空燃比afLeanに設定する。この状態において、ＣＰＵは出力値Voxsが所定の閾値Voxsref（例えば、理論空燃比相当電圧Ｖst）よりも小さいか否かを監視する。
【０１０１】
この時点において、出力値Voxsが閾値Voxsrefよりも小さい場合（即ち、出力値Voxsがリーン空燃比に相当する値である場合）、ＣＰＵは上流側目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。一方、この時点において、出力値Voxsが閾値Voxsrefよりも大きい場合（即ち、出力値Voxsがリッチ空燃比に相当する値である場合）、ＣＰＵは上流側目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに維持し続ける。そして、出力値Voxsが閾値Voxsrefよりも小さくなったとき、ＣＰＵは上流側目標空燃比abyfrを理論空燃比stoichよりも小さい一定の目標リッチ空燃比afRichに設定する。
【０１０２】
次に、ＣＰＵは上述したリッチ反転時点（第１時点、図４の時刻ｔ１）となったか否かを監視する。そして、ＣＰＵはリッチ反転時点が検出されると、上流側目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。このリッチ反転時点以降において、上流側空燃比abyfsが理論空燃比stoichよりも大きい（リーンな）空燃比になった時点（図４の時刻ｔ１ａ）から次のリーン反転時点（第２時点、図４の時刻ｔ２）まで、暫定吸蔵酸素量ZOSAkzを算出することにより、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXを算出する。
【０１０３】
その後、ＣＰＵは、リーン反転時点（第２時点、図４の時刻ｔ２）を検出すると、上流側目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。ＣＰＵは、このリーン反転時点以降において、上流側空燃比abyfsが理論空燃比stoichよりも小さい（リッチな）空燃比になった時点（図４の時刻ｔ２ａ）から次のリッチ反転時点（第３時点、図４の時刻ｔ３）まで、暫定放出酸素量ZOSAhsを算出することにより、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXを算出する。
【０１０４】
＜触媒劣化判定用データ取得（触媒劣化判定）＞
ＣＰＵは図７にフローチャートにより示した「触媒劣化判定用データ取得ルーチン（最大酸素吸蔵量取得ルーチン）」を所定時間Ｔｓ（単位時間）の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、上述したアクティブ制御前提条件（最大酸素吸蔵量取得制御条件）が成立しているか否かを判定する（上記（Ａ１）乃至（Ａ５）を参照。）。
【０１０５】
アクティブ制御前提条件が成立していない場合、ＣＰＵはステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７１０に進み、アクティブ制御フラグＸactiveの値を「０」に設定するとともに、後述する各種のデータをリセットする（「０」に設定する。）。その後、ＣＰＵは７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、上流側目標空燃比abyfrが理論空燃比stoichに設定される制御（通常制御）が実行される。
【０１０６】
これに対し、アクティブ制御前提条件が成立していると、ＣＰＵはステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１５に進み、アクティブ制御フラグＸactiveの値を「１」に設定する。次いで、ＣＰＵはステップ７２０に進み、以下に述べるの処理を行う。
【０１０７】
・ＣＰＵは、現時点が「上流側空燃比abyfsが理論空燃比stoichよりも大きい空燃比になった時点（図４の時刻ｔ１ａ）から次のリーン反転時点（第２時点、図４の時刻ｔ２）までの第１期間」にあるとき、上記（１）式及び（２）式に従って暫定吸蔵酸素量ZOSAkzを算出する。ＣＰＵは、リーン反転時点にて、暫定吸蔵酸素量ZOSAkzを暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXとして格納する。
・ＣＰＵは、現時点が「上流側空燃比abyfsが理論空燃比stoichよりも小さい空燃比になった時点（図４の時刻ｔ２ａ）から次のリッチ反転時点（第３時点、図４の時刻ｔ３）までの第２期間」にあるとき、上記（３）式及び（４）式に従って暫定放出酸素量ZOSAhsを算出する。ＣＰＵは、リッチ反転時点（第３時点）にて、暫定放出酸素量ZOSAhsを暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXとして格納する。
【０１０８】
・ＣＰＵは、現時点が「上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定された時点から所定時間Ｔｄが経過した時点（図４の時刻ｔ１ｂ）から、次のリーン反転時（時刻ｔ２）までの期間（第３期間）」にあるとき、上流側空燃比abyfsを下記（６）式に従って積算することにより、設定空燃比リーン期間空燃比積算値ＳＬafを算出する。（６）式において、ＳＬaf（ｎ）は更新後の積算値ＳＬaf、ＳＬaf（ｎ−１）は現時点よりも単位時間Ｔｓ前の時点における積算値ＳＬafである。
ＳＬaf（ｎ）＝ＳＬaf（ｎ−１）＋abyfs      …（６）
【０１０９】
・ＣＰＵは、現時点が「第３期間」にあるとき、積算値ＳＬaf積算カウンタＣＬを下記（７）式に従って「１」だけ増大することにより、積算値ＳＬaf積算カウンタＣＬを更新する。（７）式において、ＣＬ（ｎ）は更新後の積算値ＳＬaf積算カウンタＣＬ、ＣＬ（ｎ−１）は現時点よりも単位時間Ｔｓ前の時点における積算値ＳＬaf積算カウンタＣＬである。
ＣＬ（ｎ）＝ＣＬ（ｎ−１）＋１      …（７）
【０１１０】
・ＣＰＵは、現時点が「上流側目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定された時点から所定時間Ｔｄが経過した時点（図４の時刻ｔ２ｂ）から、次のリッチ反転時（時刻ｔ３）までの期間（第４期間）」にあるとき、上流側空燃比abyfsを下記（８）式に従って積算することにより、設定空燃比リッチ期間空燃比積算値ＳＲafを算出する。（８）式において、ＳＲaf（ｎ）は更新後の積算値ＳＲaf、ＳＲaf（ｎ−１）は現時点よりも単位時間Ｔｓ前の時点における積算値ＳＲafである。
ＳＲaf（ｎ）＝ＳＲaf（ｎ−１）＋abyfs      …（８）
【０１１１】
・ＣＰＵは、現時点が「第４期間」にあるとき、積算値ＳＲaf積算カウンタＣＲを下記（９）式に従って「１」だけ増大することにより、積算値ＳＲaf積算カウンタＣＲを更新する。（９）式において、ＣＲ（ｎ）は更新後の積算値ＳＲaf積算カウンタＣＲ、ＣＲ（ｎ−１）は現時点よりも単位時間Ｔｓ前の時点における積算値ＳＲaf積算カウンタＣＲである。
ＣＲ（ｎ）＝ＣＲ（ｎ−１）＋１      …（９）
【０１１２】
次に、ＣＰＵはステップ７２５に進み、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmax算出用データの取得が完了したか否かを判定する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、第１時点から第３時点までの期間が経過したか否かを判定する。このとき、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmax算出用データの取得が完了していなければ、ＣＰＵはステップ７２５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１３】
これに対し、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmax算出用データの取得が完了していると、ＣＰＵはステップ７２５にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ７３０乃至ステップ７５５の処理を順に行い、ステップ７６０に進む。
【０１１４】
ステップ７３０：ＣＰＵはアクティブ制御フラグＸactiveの値を「０」に設定する。
ステップ７３５：ＣＰＵは、設定空燃比リーン期間空燃比積算値ＳＬafを積算値ＳＬaf積算カウンタＣＬにより除することにより、リーン制御時平均空燃比AveLean（＝ＳＬaf／ＣＬ）を算出する。
ステップ７４０：ＣＰＵは、設定空燃比リッチ期間空燃比積算値ＳＲafを積算値ＳＲaf積算カウンタＣＲにより除することにより、リッチ制御時平均空燃比AveRich（＝ＳＲaf／ＣＲ）を算出する。
【０１１５】
ステップ７４５：ＣＰＵは、リーン制御時平均空燃比AveLeanからリッチ制御時平均空燃比AveRichを減じることによって、空燃比差ΔＡＦ（＝AveLean−AveRich）を算出する。
ステップ７５０：ＣＰＵは、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXと暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXとの平均値を暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmax（＝（ZOSAkzMAX＋ZOSAhsMAX）／２）として算出する。
【０１１６】
ステップ７５５：ＣＰＵは、先ず、図８に示した補正係数テーブルMapｋｈ（ΔＡＦ，ＺＣmax）に、ステップ７４５にて算出した空燃比差ΔＡＦ及びステップ７５０にて算出した暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを適用することによって、補正係数（補正量）ｋｈを決定する。次いで、ＣＰＵは、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxに補正係数ｋｈを乗じることにより暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを補正した値（即ち、補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈ）を求める。そして、ＣＰＵは、その補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈを最大酸素吸蔵量Ｃmax（＝ｋｈ・ＺＣmax）として取得する。
【０１１７】
図８に示した補正係数テーブルMapｋｈ（ΔＡＦ，ＺＣmax）によれば、補正係数ｋｈは、空燃比差ΔＡＦが大きいほど小さくなり、且つ、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxが小さいほど小さくなるように決定される。従って、ステップ７４５の処理により、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxが小さいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈが小さくなるように暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxが補正される。
【０１１８】
次に、ＣＰＵは、ステップ７６０に進み、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが異常判定用閾値（劣化判定用閾値）Ｉjoth以上であるか否かを判定する。このとき、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが異常判定用閾値Ｉjoth以上であれば、触媒４３は劣化していないと判定することができる。そこで、この場合、ＣＰＵはステップ７６０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７６５に進み、ダイアグフラグＸijoに「２」を設定する。ダイアグフラグＸijoの値が「２」であることは、触媒４３が劣化しているか否かを判定した結果、触媒４３は劣化していないと判定されたこと（触媒４３は正常であること）を示す。
【０１１９】
これに対し、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが異常判定用閾値Ｉjothよりも小さいと、触媒４３は劣化していると判定することができる。そこで、この場合、ＣＰＵはステップ７６０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７７０に進み、ダイアグフラグＸijoに「１」を設定する。このとき、ＣＰＵは図示しない警告ランプを点灯してもよい。ダイアグフラグＸijoの値が「１」であることは、触媒４３が劣化しているか否かを判定した結果、触媒４３は劣化していると判定されたこと（触媒４３は異常であること）を示す。なお、このダイアグフラグＸijoの値はバックアップＲＡＭに格納される。
【０１２０】
以上、説明したように、第１推定装置は、
触媒リッチ期間において上流側目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定し、触媒リーン期間において上流側目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定し、且つ、触媒流入ガスの空燃比（上流側空燃比abyfs）が上流側目標空燃比abyfrに一致するように機関に供給される混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段（図６のステップ６８０、及び、ステップ６４０乃至ステップ６７０）と、
上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている期間内の所定の第１期間において所定時間あたりに触媒流入ガスに含まれる過剰な酸素の量（吸蔵酸素変化量ΔOSAkz）を少なくとも上流側空燃比abyfsに基づいて算出するとともに、同算出された過剰な酸素の量を積算することにより触媒４３の吸蔵酸素量を暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXとして算出し（図７のステップ７２０、（１）式及び（２）式）、
上流側目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている期間内の所定の第２期間において所定時間あたりに前記触媒流入ガスに含まれる過剰な未燃物の量に対応する酸素の量（即ち、放出酸素変化量ΔOSAhs）を少なくとも上流側空燃比abyfsに基づいて算出するとともに、同算出された過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算することにより触媒４３の放出酸素量を暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXとして算出し（図７のステップ７２０、（３）式及び（４）式）、
且つ、前記算出された暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAX及び前記算出された暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXに基いて「触媒４３が吸蔵できる酸素の量の暫定的最大値」である暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを算出する暫定最大酸素吸蔵量算出手段（ステップ７５０）と、
暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxに基いて補正することによって補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈを取得するとともに補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈに基いて触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxを取得する手段であって、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxが小さいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈが小さくなるように暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを補正する最大酸素吸蔵量取得手段（ステップ７５５及び図８のテーブル）と、
を備える。
【０１２１】
従って、第１推定装置は、触媒の劣化の程度（暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxの大小）に関らず、その触媒の劣化の程度を精度良く表す最大酸素吸蔵量Ｃmaxを取得することができる。
【０１２２】
更に、前記最大酸素吸蔵量取得手段は、
前記過剰な酸素の量を積算している期間内の所定の第３期間において上流側空燃比abyfsの平均値をリーン制御時平均空燃比AveLeanとして算出し（ステップ７２０、ステップ７３５）、
前記過剰な未燃物の量に対応する酸素の量を積算している期間内の所定の第４期間において上流側空燃比abyfsの平均値をリッチ制御時平均空燃比AveRichとして算出し（ステップ７２０、ステップ７４０）、
リーン制御時平均空燃比AveLeanとリッチ制御時平均空燃比AveRichとの差である空燃比差ΔＡＦが大きいほど補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈが小さくなるように補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈを算出するように構成されている（ステップ７５５及び図８のテーブル）。
【０１２３】
これによれば、最大酸素吸蔵量Ｃmax算出の元データとなる暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmax算出時の空燃比差ΔＡＦに関らず、触媒４３の劣化の程度をより精度良く表す最大酸素吸蔵量Ｃmaxを取得することができる。
【０１２４】
なお、第１推定装置は、「上流側目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichと目標リーン空燃比afLeanとに交互に設定する制御」を複数回繰り返すことにより、複数個の暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXと複数個の暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXとを求め、求めた複数個の暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXの平均値を最終的な暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXとして取得するとともに、求めた複数個の暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXの平均値を最終的な暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXとして求めてもよい。
【０１２５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る触媒の最大酸素吸蔵量推定装置（以下、単に「第２推定装置」と称呼する。）について説明する。第２推定装置は、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXを暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXに基いて補正することによって補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXｈを取得するとともに、補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXｈに基いて触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxを取得する。このとき、第２推定装置は、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXが小さいほど補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXｈが小さくなるように、且つ、リーン制御時平均空燃比AveLeanと理論空燃比stoichとの差の大きさが大きいほど補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXｈが小さくなるように暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXを補正する。そして、第２推定装置は、その補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXｈに基いて最大酸素吸蔵量Ｃmaxを取得する。例えば、第２推定装置は、補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXｈを最大酸素吸蔵量Ｃmaxとして採用する。
【０１２６】
従って、第２推定装置のＣＰＵは、図７のステップ７２０における「暫定放出酸素量ZOSAhs及び積算値ＳＲaf積算カウンタＣＲ」の算出を行わない。更に、第２推定装置のＣＰＵは、ステップ７４０の処理を省略することができる。加えて、第２推定装置のＣＰＵは、ステップ７４５において、リーン制御時平均空燃比AveLeanと理論空燃比stoichとの差ΔＬＳを求め、その差ΔＬＳを図８と同様なテーブルに適用することにより補正係数ｋＬを決定する。この補正係数ｋＬは、図８の空燃比差ΔＡＦを差ΔＬＳに置換し且つ図８の暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXに置換した場合に得られる補正係数ｋｈと同様の傾向を有するように求められる。そして、第２推定装置は、暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXに補正係数ｋＬを乗じることにより、補正後暫定最大吸蔵酸素量ZOSAkzMAXｈ（従って、最大酸素吸蔵量Ｃmax）を取得する。
【０１２７】
この第２推定装置によっても、「リーン制御時平均空燃比AveLean及び触媒の劣化の程度が最大酸素吸蔵量Ｃmaxに及ぼす影響」を小さくすることがでるので、精度良く触媒４３の劣化の程度を示す最大酸素吸蔵量Ｃmaxを取得することができる。
【０１２８】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る触媒の最大酸素吸蔵量推定装置（以下、単に「第３推定装置」と称呼する。）について説明する。第３推定装置は、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXを、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXに基いて補正することによって補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXｈを取得するとともに、補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXｈに基いて触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxを取得する。このとき、第３推定装置は、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXが小さいほど補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXｈが小さくなるように、且つ、リッチ制御時平均空燃比AveRichと理論空燃比stoichとの差の大きさが大きいほど補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXｈが小さくなるように暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXを補正する。そして、第３推定装置は、その補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXｈに基いて最大酸素吸蔵量Ｃmaxを取得する。例えば、第３推定装置は、補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXｈを最大酸素吸蔵量Ｃmaxとして採用する。
【０１２９】
従って、第３推定装置のＣＰＵは、図７のステップ７２０における「暫定吸蔵酸素量ZOSAkz及び積算値ＳＬaf積算カウンタＣＬ」の算出を行わない。更に、第３推定装置のＣＰＵは、ステップ７３５の処理を省略することができる。加えて、第３推定装置のＣＰＵは、ステップ７４５において、リッチ制御時平均空燃比AveRichと理論空燃比stoichとの差ΔＲＳを求め、その差ΔＲＳを図８と同様なテーブルに適用することにより補正係数ｋＲを決定する。この補正係数ｋＲは、図８の空燃比差ΔＡＦを差ΔＲＳに置換し且つ図８の暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXに置換した場合に得られる補正係数ｋｈと同様の傾向を有するように求められる。そして、第３推定装置は、暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXに補正係数ｋＲを乗じることにより、補正後暫定最大放出酸素量ZOSAhsMAXｈ（従って、最大酸素吸蔵量Ｃmax）を取得する。
【０１３０】
この第３推定装置によっても、「リッチ制御時平均空燃比AveRich及び触媒の劣化の程度が最大酸素吸蔵量Ｃmaxに及ぼす影響」を小さくすることがでるので、精度良く触媒４３の劣化の程度を示す最大酸素吸蔵量Ｃmaxを取得することができる。
【０１３１】
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る「触媒の最大酸素吸蔵量推定装置」によれば、最大酸素吸蔵量の算出の元となるデータを取得している期間の上流側空燃比abyfsの程度、及び、触媒４３の劣化の程度に関らず、触媒４３の劣化の程度を精度良く表す最大酸素吸蔵量Ｃmaxを取得することができる。
【０１３２】
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、第１期間は触媒リッチ期間と一致してもよい。第２期間は触媒リーン期間と一致してもよい。第３期間は、「上流側空燃比abyfsが、上流側目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定された時点以降において目標リーン空燃比afLeanよりも所定値だけ小さい閾値に到達した時点」から、その後のリーン反転時までの期間であってもよい。、第４期間は、「上流側目標空燃比abyfrが、目標リッチ空燃比afRichに設定された時点以降においても目標リッチ空燃比afRichよりも所定値だけ大きい閾値に到達した時点」から、その後のリッチ反転時点までの期間であってもよい。
【０１３３】
更に、第１推定装置は、補正係数ｋｈを用いることにより「暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxの暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmax及び空燃比差ΔＡＦに基く補正」を同時に行っていたが、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを空燃比差ΔＡＦに基いて補正した後、更に、その補正された暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを補正前又は補正後の暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxに基いて補正してもよい。また、第１推定装置は、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxに基いて補正し、その補正後の暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを空燃比差ΔＡＦに基いて補正して、補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈ（即ち、最大酸素吸蔵量Ｃmax）を求めてもよい。更に、第１推定装置は、暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxを暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxに基いて補正した値を（即ち、空燃比差ΔＡＦに基く補正を行うことなく）補正後暫定最大酸素吸蔵量ＺＣmaxｈ（即ち、最大酸素吸蔵量Ｃmax）として採用してもよい。
【符号の説明】
【０１３４】
１０…内燃機関、２５…燃料噴射弁、４１…エキゾーストマニホールド、４２…エキゾーストパイプ、４３…上流側触媒（触媒）、４４…下流側触媒、５５…上流側空燃比センサ、５６…下流側空燃比センサ。
【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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