(57)【要約】【課題】内燃機関がインバランス状態になった場合にも燃料カット制御の実行停止後に好適な排気浄化機能を得ることのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、多気筒の内燃機関に適用されて、内燃機関における燃料噴射を一時的に停止する燃料カット制御（図［ａ］）と、燃料カット制御の実行停止後に混合気の空燃比を一時的にリッチ比率に変更して三元触媒の酸素吸蔵量を減少させるリッチ化制御（図［ｄ］）とを実行する。制御装置は、内燃機関の気筒間における空燃比のインバランスの度合い（インバランス率ＩＭ）を算出し、同インバランス率ＩＭが大きいほど、リッチ化制御による酸素吸蔵量（図［ｃ］）の減少の度合いを大きくする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有して排気通路に三元触媒が設けられた内燃機関に適用されて、前記内燃機関における燃料噴射を一時的に停止する燃料カット制御と、前記燃料カット制御の実行停止後に混合気の空燃比を一時的にリッチ比率に変更して前記三元触媒の酸素吸蔵量を減少させるリッチ化制御と、を実行する制御部を備える内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の気筒間における空燃比のインバランスの度合いを算出するインバランス算出部を備え、
前記制御部は、前記インバランス算出部により算出されるインバランスの度合いが大きいほど、前記リッチ化制御による前記酸素吸蔵量の減少の度合いを大きくする
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記三元触媒の酸素吸蔵量を算出する酸素吸蔵量算出部を備え、
前記制御部は、前記インバランス算出部により算出されるインバランスの度合いが大きいときほど少なくなる量を前記三元触媒の酸素吸蔵量の制御目標値として定めて、前記酸素吸蔵量算出部により算出される酸素吸蔵量が前記制御目標値以下になると前記リッチ化制御を停止する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記三元触媒は、上流触媒と同上流触媒よりも排気下流側に配置された下流触媒とを有してなり、
前記制御装置は、前記上流触媒の酸素吸蔵量を算出する第１酸素吸蔵量算出部と、前記下流触媒の酸素吸蔵量を算出する第２酸素吸蔵量算出部と、を備え、
前記制御部は、
前記インバランス算出部により算出されるインバランスの度合いが大きい時ほど少なくなるように、前記上流触媒の酸素吸蔵量の第１制御目標値、および前記下流触媒の酸素吸蔵量の第２制御目標値を定め、
前記第１酸素吸蔵量算出部により算出される前記上流触媒の酸素吸蔵量が前記第１制御目標値以下になったこと、および前記第２酸素吸蔵量算出部により算出される前記下流触媒の酸素吸蔵量が前記第２制御目標値以下になったこと、の論理和条件が満たされるときに前記リッチ化制御を停止する
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記インバランス算出部は、予め定められた実行条件が満たされるときに前記インバランスの度合いを算出するものであり、
前記制御部は、前記インバランス算出部によって前記インバランスの度合いが算出される度に、前記制御目標値を定める
請求項２または３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】
本発明は、燃料カット制御を実行する内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路に排気を浄化するための三元触媒を設けることが多用されている。また、内燃機関の運転制御において、減速運転時等に、燃料噴射を一時的に停止させる制御（いわゆる燃料カット制御）を実行することも多用されている。
【０００３】
燃料カット制御が実行されると、三元触媒を空気が通過するようになるため、同三元触媒の酸素吸蔵量が非常に多い状態になる。この状態は、三元触媒による窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化が見込めない状態である。そのため、燃料カット制御の実行終了後には、内燃機関の排気の通過に伴って三元触媒の酸素吸蔵量が適切な量まで減少するまでの間、三元触媒のＮＯｘ浄化率がごく低くなってしまう。
【０００４】
従来、特許文献１には、燃料カット制御の終了直後に、混合気の空燃比を一時的にリッチにするリッチ化制御を実行することが提案されている。これにより、三元触媒の酸素吸蔵量を適切な量まで早期に減少させて、ＮＯｘの浄化機能の低下を抑えることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１１９８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、多気筒の内燃機関では、燃料噴射系の劣化などによって、気筒間で混合気の空燃比が不均衡（インバランス）な状態になることがある。そして、内燃機関がインバランス状態になると、各気筒の混合気の空燃比の平均値が所望の比率（例えば理論空燃比）よりもリーン側にずれる傾向がある。このことから、上述したリッチ化制御を実行する装置であっても、内燃機関がインバランス状態であると、燃料カット制御の実行停止後における混合気の空燃比の平均値がリーン側にずれてしまうため、三元触媒によるＮＯｘ浄化機能が低くなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関がインバランス状態になった場合にも燃料カット制御の実行停止後に好適な排気浄化機能を得ることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するための内燃機関の制御装置は、複数の気筒を有して排気通路に三元触媒が設けられた内燃機関に適用される。前記内燃機関における燃料噴射を一時的に停止する燃料カット制御と、前記燃料カット制御の実行停止後に混合気の空燃比を一時的にリッチ比率に変更して前記三元触媒の酸素吸蔵量を減少させるリッチ化制御と、を実行する制御部を備える。また、内燃機関の気筒間における空燃比のインバランスの度合いを算出するインバランス算出部を備える。そして前記制御部は、前記インバランス算出部により算出されるインバランスの度合いが大きいほど、前記リッチ化制御による前記酸素吸蔵量の減少の度合いを大きくする。
【０００９】
上記装置では、内燃機関の気筒間における空燃比のインバランスの度合いが大きいときほど、各気筒の混合気の空燃比の平均値がリーン比率になり易いため、燃料カット制御の実行停止後の三元触媒によるＮＯｘ浄化率の低下を招き易い。
【００１０】
上記装置によれば、上記インバランスの度合いが大きく、三元触媒によるＮＯｘ浄化率の低下を招き易いときほど、リッチ化制御による三元触媒の酸素吸蔵量の減少の度合いを大きくして、ＮＯｘ浄化率が高くなるように三元触媒の酸素吸蔵量を少なくすることができる。そのため、内燃機関がインバランス状態になった場合であっても、これに起因するＮＯｘ浄化率の低下分の少なくとも一部を補うように、リッチ化制御を通じて三元触媒の酸素吸蔵量を減少させることによってＮＯｘ浄化率を高くすることができる。したがって、内燃機関がインバランス状態になった場合にも、燃料カット制御の実行停止後における三元触媒による好適なＮＯｘ浄化効果を得ることができる。
【００１１】
上記制御装置において、前記三元触媒の酸素吸蔵量を算出する酸素吸蔵量算出部を備えて、前記制御部は、前記インバランス算出部により算出されるインバランスの度合いが大きいときほど少なくなる量を前記三元触媒の酸素吸蔵量の制御目標値として定めて、前記酸素吸蔵量算出部により算出される酸素吸蔵量が前記制御目標値以下になると前記リッチ化制御を停止することができる。
【００１２】
上記装置によれば、上記インバランスの度合いに応じて三元触媒の酸素吸蔵量の制御目標値を定めるとともに同制御目標値に基づきリッチ化制御を停止させるといった制御構造を採用することにより、インバランス状態になることによるＮＯｘ浄化率の低下分の少なくとも一部を補うようにリッチ化制御を通じて三元触媒の酸素吸蔵量を減少させてＮＯｘ浄化率を高くするといった構成を実現することができる。
【００１３】
上記制御装置において、前記三元触媒を、上流触媒と同上流触媒よりも排気下流側に配置された下流触媒とを有するものとすることができる。また制御装置を、前記上流触媒の酸素吸蔵量を算出する第１酸素吸蔵量算出部と、前記下流触媒の酸素吸蔵量を算出する第２酸素吸蔵量算出部と、を備えるものとすることができる。そして、前記制御部は、前記インバランス算出部により算出されるインバランスの度合いが大きい時ほど少なくなるように、前記上流触媒の酸素吸蔵量の第１制御目標値、および前記下流触媒の酸素吸蔵量の第２制御目標値を定め、前記第１酸素吸蔵量算出部により算出される前記上流触媒の酸素吸蔵量が前記第１制御目標値以下になったこと、および前記第２酸素吸蔵量算出部により算出される前記下流触媒の酸素吸蔵量が前記第２制御目標値以下になったこと、の論理和条件が満たされるときに前記リッチ化制御を停止することが好ましい。
【００１４】
上記装置では、燃料カット制御の実行停止直後に混合気の空燃比をリッチ比率にすると、先ずは上流触媒の酸素吸蔵量が減少する。そして、上流触媒の酸素吸蔵量の減少が飽和すると、その後において下流触媒の酸素吸蔵量が減少するようになる。
【００１５】
上記装置によれば、リッチ化制御の実行時に、上流触媒の酸素吸蔵量を適度に減少させることが可能な場合には、同酸素吸蔵量が第１制御目標値以下まで減少したタイミングでリッチ化制御を停止させることができる。この場合には、リッチ化制御により酸素吸蔵量が減少した上流触媒によって適度のＮＯｘ浄化効果を得ることができる。しかも、リッチ化制御の実行時に、上流触媒の劣化などに起因して上記第１酸素吸蔵量算出部により算出される上流触媒の酸素吸蔵量が第１制御目標値以下になる前に実際の上流触媒の酸素吸蔵量が飽和してしまう場合には、下流触媒の酸素吸蔵量が第２制御目標値以下まで減少したタイミングでリッチ化制御を停止させることができる。この場合には、リッチ化制御によって、上流触媒の酸素吸蔵量を減少させるだけでなく、下流触媒の酸素吸蔵量を適度に減少させることができるため、それら上流触媒および下流触媒によって適度のＮＯｘ浄化効果を得ることができる。
【００１６】
上記制御装置において、前記インバランス算出部を、予め定められた実行条件が満たされるときに前記インバランスの度合いを算出するものとし、前記制御部を、前記インバランス算出部によって前記インバランスの度合いが算出される度に、前記制御目標値を定めるものとすることが好ましい。
【００１７】
上記装置によれば、実行条件が満たされてインバランスの度合いが算出されたときに限って、すなわちインバランスの度合いの算出値が変化した可能性があるために三元触媒の酸素吸蔵量の制御目標値を見直す必要があるときに限って、同制御目標値を定めることができる。そのため、制御目標値の算出に要する制御負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態の内燃機関の制御装置の概略構成を示す略図。
【図２】インバランスの度合に応じた空燃比変動の変化を示すタイムチャート。
【図３】目標値算出処理の実行手順を示すフローチャート。
【図４】停止処理の実行手順を示すフローチャート。
【図５】リッチ化制御の実行態様の一例を示すタイミングチャート。
【図６】リッチ化制御の実行態様の他の例を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、内燃機関の制御装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１１にはスロットルバルブ１２が設けられている。スロットルバルブ１２には、スロットルモータ１３が連結されている。そして、このスロットルモータ１３の駆動制御を通じてスロットルバルブ１２の開度（スロットル開度ＴＡ）が調節され、これにより吸気通路１１を通じて燃焼室１４内に吸入される空気の量が調節される。また、上記吸気通路１１には燃料噴射弁１５が設けられている。この燃料噴射弁１５は吸気通路１１内に燃料を噴射する。さらに、内燃機関１０の排気通路１６には排気を浄化するための２つの三元触媒（上流触媒１７、および下流触媒１８）が設けられている。下流触媒１８は、排気通路１６における上流触媒１７よりも排気下流側に配置されている。
【００２０】
内燃機関１０の燃焼室１４では、吸入空気と噴射燃料とからなる混合気に対して点火プラグ１９による点火が行われる。この点火動作によって混合気が燃焼してピストン（図示略）が往復移動し、クランクシャフト２０が回転する。なお、内燃機関１０は直列４気筒型のものであり、上記燃料噴射弁１５および点火プラグ１９は気筒毎に設けられている。
【００２１】
内燃機関１０では、燃焼後の混合気が排気として燃焼室１４から排気通路１６に送り出される。内燃機関１０の排気は、上流触媒１７および下流触媒１８を通じて浄化された後に排気通路１６外へと放出される。なお上流触媒１７および下流触媒１８は、理論空燃比近傍での燃焼が行われる状態において、排気中の燃料成分（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化するとともに同排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元して排気を浄化する作用を有している。また上流触媒１７および下流触媒１８は共に、これを通過する排気の性状が空燃比をリーンにした状態での機関運転時における性状（リーン性状）であるときには排気中の酸素を吸蔵する一方、同性状が空燃比をリッチにした状態での機関運転時における性状（リッチ性状）であるときには酸素を放出するといった酸素ストレージ機能を有している。
【００２２】
本実施形態の装置は、内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサを備えている。そうした各種センサとしては、例えばクランクシャフト２０の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクセンサ３１や、内燃機関１０の燃焼室１４内に吸入される空気の量（吸入空気量ＧＡ）を検出するための吸気量センサ３２が設けられている。また、アクセル操作部材２１の操作量（アクセル操作量ＡＣ）を検出するためのアクセルセンサ３３や、スロットル開度ＴＡを検出するためのスロットルセンサ３４が設けられている。その他、排気通路１６における上流触媒１７よりも排気上流側の部分（詳しくは、排気マニホールド）には、混合気の空燃比（実空燃比ＡＦ）を検出するための空燃比センサ３５が設けられている。また、排気通路１６における上流触媒１７と下流触媒１８との間の部分には、上流触媒１７から流出して下流触媒１８に流入する排気がリーンに対応する性状およびリッチに対応する性状のいずれであるかを検出するための酸素センサ３６が設けられている。
【００２３】
本実施形態の装置は、例えばマイクロコンピュータを有して構成される電子制御装置３０を備えている。この電子制御装置３０は、各種センサの検出信号を取り込むとともに各種の演算を行い、その演算結果に基づいてスロットルモータ１３の駆動制御（スロットル制御）や燃料噴射弁１５の駆動制御（燃料噴射制御）等といった各種制御を実行する。
【００２４】
本実施形態では、内燃機関１０の吸入空気量ＧＡが次のように調節される。すなわち先ず、アクセル操作量ＡＣや機関回転速度ＮＥに基づいて吸入空気量ＧＡについての制御目標値（目標吸入空気量Ｔｇａ）が算出される。そして、この目標吸入空気量Ｔｇａと実際の吸入空気量ＧＡとが一致するようになるスロットル開度ＴＡに相当する値が同スロットル開度ＴＡについての制御目標値（目標スロットル開度Ｔｔａ）として算出され、同目標スロットル開度Ｔｔａと実際のスロットル開度ＴＡとが一致するようにスロットル制御が実行される。
【００２５】
本実施形態の燃料噴射制御では、吸入空気量ＧＡに基づいて混合気の空燃比が目標空燃比（基本的に、理論空燃比）になる燃料量（目標燃料噴射量ＴＱ）が求められ、実際の燃料噴射量Ｑが目標燃料噴射量ＴＱと一致するように燃料噴射弁１５の駆動が制御される。
【００２６】
また本実施形態の燃料噴射制御では、上記空燃比センサ３５によって検出される実空燃比ＡＦと目標空燃比との乖離度合に基づいてフィードバック補正量を算出するとともに同補正量に基づいて目標燃料噴射量ＴＱを補正する制御、いわゆる空燃比フィードバック制御が実行される。
【００２７】
さらに本実施形態の燃料噴射制御では、上記酸素センサ３６の出力に基づいてサブフィードバック補正量を算出するとともに同補正量によって目標燃料噴射量ＴＱを補正するといった制御、いわゆるサブ空燃比フィードバック制御が実行される。具体的には、酸素センサ３６の出力信号がリッチを示す値（リッチ出力）であるときには、燃料噴射量Ｑが少しずつ減量されるように、すなわち混合気の空燃比が少しずつリーン側に近づいていくように、サブフィードバック補正量が変更される。一方、酸素センサ３６の出力信号がリーンを示す値（リーン出力）であるときには、燃料噴射量Ｑが少しずつ増量されるように、すなわち混合気の空燃比が少しずつリッチ側に近づいていくように、サブフィードバック補正量が変更される。こうしたサブ空燃比フィードバック制御を実行することにより、上流触媒１７の排気浄化作用が有効に発揮されるようになる。なお本実施形態では、サブ空燃比フィードバック制御を通じて、混合気の空燃比が理論空燃比よりも若干リッチ側の比率（例えば、１４．５）になるように調節されている。
【００２８】
また本実施形態の燃料噴射制御では、減速運転時などにおいて、トルクを発生させるための燃料噴射弁１５からの燃料噴射を一時的に停止する制御、いわゆる燃料カット制御が実行される。この燃料カット制御は、アクセル操作部材２１が操作されていない状態（アクセル操作量ＡＣ＝「０」）で機関回転速度ＮＥが低下していることなどといった条件が満たされるときに実行される。
【００２９】
さらに本実施形態の燃料噴射制御では、混合気の空燃比を一時的に所定のリッチ比率（本実施形態では、１３．０）に変更するリッチ化制御が実行される。このリッチ化制御は、燃料カット制御の実行が停止されたタイミングで開始され、後述する停止処理において所定の条件が成立すると停止される。
【００３０】
上流触媒１７や下流触媒１８に十分な排気浄化作用を発揮させるためには、それら上流触媒１７や下流触媒１８の酸素吸蔵量が所定の範囲に収まっていることが好ましい。燃料カット制御が実行されると、吸入空気がそのまま排気通路１６に流入して上流触媒１７や下流触媒１８を通過するようになるため、それら上流触媒１７や下流触媒１８に多量の酸素が吸蔵されてしまう。そのため、燃料カット制御の実行停止時、すなわち燃料噴射弁１５からの燃料噴射の再開時には、上流触媒１７や下流触媒１８の酸素吸蔵量が非常に多い状態（例えば、吸蔵可能な酸素量の最大値［最大吸蔵量］）になってしまう。本実施形態では、燃料カット制御の実行停止直後にリッチ化制御を実行して、混合気の空燃比を一時的に所定のリッチ比率にすることにより、上流触媒１７や下流触媒１８の吸蔵酸素を放出（減少）させて、上流触媒１７や下流触媒１８の酸素吸蔵量を適切な量に早期に調整するようにしている。
【００３１】
ここで、内燃機関１０では、燃料噴射弁１５の劣化などによって、気筒間で混合気の空燃比が不均衡（インバランス）な状態になることがある。そして、内燃機関１０がインバランス状態になると、空燃比センサ３５の特性上、同空燃比センサ３５による検出値が実際の空燃比よりもリッチな比率になる傾向がある。そのため、空燃比センサ３５の検出信号に基づく空燃比フィードバック制御では、実際の空燃比が目標空燃比よりもリーン側にずれてしまう。このことから、燃料カット制御の実行停止直後にリッチ化制御を実行しても、内燃機関１０がインバランス状態であると、燃料カット制御の実行停止後における混合気の空燃比の平均値がリーン側にずれてしまうため、ＮＯｘ浄化機能が低くなるおそれがある。
【００３２】
この点をふまえて本実施形態では、内燃機関１０の気筒間における空燃比のインバランスの度合い（インバランス率ＩＭ）を算出し、そのインバランス率ＩＭに応じてリッチ化制御を実行するようにしている。具体的には、以下に記載する各処理が、所定周期毎の割り込み処理として電子制御装置３０によって実行される。
【００３３】
すなわち、インバランス率ＩＭを算出するインバランス率算出処理や、同インバランス率ＩＭに基づいて上流触媒１７の酸素吸蔵量の制御目標値（目標上流酸素量ＴＯＵ）と下流触媒１８の酸素吸蔵量の制御目標値（目標下流酸素量ＴＯＢ）とを算出する目標値算出処理が実行される。また、上流触媒１７の酸素吸蔵量（上流触媒酸素量ＲＯＵ）を算出する上流酸素量算出処理や、下流触媒１８の酸素吸蔵量（下流触媒酸素量ＲＯＢ）を算出する下流酸素量算出処理が実行される。そして、目標上流酸素量ＴＯＵと上流触媒酸素量ＲＯＵとの関係や目標下流酸素量ＴＯＢと下流触媒酸素量ＲＯＢとの関係に基づいてリッチ化制御を停止させる停止処理が実行される。なお本実施形態では、電子制御装置３０が、制御部、インバランス算出部、第１酸素吸蔵量算出部、および第２酸素吸蔵量算出部に相当し、目標上流酸素量ＴＯＵが第１制御目標値に相当し、目標下流酸素量ＴＯＢが第２制御目標値に相当する。
【００３４】
以下、これら処理について各別に詳しく説明する。
（インバランス率算出処理）
ここでは先ず、インバランス率算出処理について説明する。
【００３５】
本実施形態では、インバランス率ＩＭが以下のような考えのもとに算出される。
図２は、４気筒エンジンの全気筒において燃焼が一巡する１サイクル（７２０°ＣＡ）毎の空燃比の変動を示しており、特に、ある気筒の燃料噴射量を意図的にずらして、気筒間において混合気の空燃比を不均衡にした場合に、空燃比センサ３５によって検出される実空燃比ＡＦの変動態様を示している。なお、図２の実線Ｌ１は、気筒間における空燃比の不均衡が発生していないときの実空燃比ＡＦの変動を示している。また図２の一点鎖線Ｌ２は、ある気筒の燃料噴射量を所定量Ａ１だけずらして気筒間で空燃比を不均衡にしたときの実空燃比ＡＦの変動を示している。さらに図２の二点鎖線Ｌ３は、ある気筒の燃料噴射量を、上記所定量Ａ１よりも多い所定量Ａ２だけずらして気筒間で空燃比を不均衡にしたときの実空燃比ＡＦの変動を示している。
【００３６】
図２の実線Ｌ１に示すように、実空燃比ＡＦは、内燃機関１０の１サイクルを１周期として、周期的な変動を繰り返す。そして、一点鎖線Ｌ２に示すように、燃料噴射量の気筒間ばらつきが発生して気筒間の空燃比に違いが生じると、１サイクル内での実空燃比ＡＦの変動量は大きくなる。そして、図２の一点鎖線Ｌ２および二点鎖線Ｌ３に示すように、気筒間における空燃比のずれが大きいほど、実空燃比ＡＦの変動量は大きくなる。
【００３７】
この点をふまえて、インバランス率算出処理では、実空燃比ＡＦの変動量に相関する値（例えば、空燃比センサ３５の出力信号の傾きの大きさや、実空燃比ＡＦの変化速度、あるいは所定期間内での実空燃比ＡＦの変化量など）に基づいて、上記気筒間における空燃比のインバランスの度合いを示すインバランス率ＩＭを算出するようにしている。具体的には、上述したような実空燃比ＡＦの変動量に関する値を検出し、その検出された値に基づき、同変動量が大きいときほどインバランス率ＩＭの値が大きくなるようにしている。
【００３８】
なおインバランス率算出処理では、以下の実行条件が設定されており、これら実行条件が全て満たされるときにインバランス率ＩＭの算出が実行される。
・空燃比センサ３５が活性化していること。
【００３９】
・燃料カット制御の実行が停止されてから所定時間以上経過していること。
・機関回転速度ＮＥが所定範囲内であること。
・機関負荷が所定範囲内であること。
【００４０】
（目標値算出処理）
次に、目標値算出処理について説明する。
図３に示すように、目標値算出処理では先ず、本処理の前回実行時から今回実行時までの間に、インバランス率算出処理を通じてインバランス率ＩＭが算出されたか否かが判断される（ステップＳ１１）。そして、インバランス率ＩＭが算出されていないと判断される場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、以下の処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。
【００４１】
その後、本処理が繰り返し実行されて、本処理の前回実行時から今回実行時までの間にインバランス率ＩＭが算出されたと判断されると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、同インバランス率ＩＭに基づいて、目標上流酸素量ＴＯＵが算出されるとともに（ステップＳ１２）、目標下流酸素量ＴＯＢが算出される（ステップＳ１３）。この後、本処理は一旦終了される。
【００４２】
なお、目標上流酸素量ＴＯＵとしては、リッチ化制御の実行停止直後に、上流触媒１７のみによって適度のＮＯｘ浄化効果が得られるようになる酸素吸蔵量が算出される。本実施形態では、そうした上流触媒１７の酸素吸蔵量（目標上流酸素量ＴＯＵ）とインバランス率ＩＭとの関係が各種の実験結果やシミュレーションの結果をもとに予め求められ、同関係が演算マップＭ１として電子制御装置３０に記憶されている。この演算マップＭ１には、具体的には、インバランス率ＩＭが大きいときほど目標上流酸素量ＴＯＵが少ない量になる関係が記憶されている。そして、ステップＳ１２の処理では、インバランス率ＩＭに基づいて演算マップＭ１から目標上流酸素量ＴＯＵが算出される。
【００４３】
また、目標下流酸素量ＴＯＢとしては、上流触媒１７が劣化してＮＯｘ浄化機能が低下している場合であっても、リッチ化制御の実行停止直後に、同上流触媒１７および下流触媒１８によって適度のＮＯｘ浄化効果が得られるようになる下流触媒１８の酸素吸蔵量が算出される。本実施形態では、そうした下流触媒１８の酸素吸蔵量（目標下流酸素量ＴＯＢ）とインバランス率ＩＭとの関係が各種の実験結果やシミュレーションの結果をもとに予め求められ、同関係が演算マップＭ２として電子制御装置３０に記憶されている。この演算マップＭ２には、具体的には、インバランス率ＩＭが大きいときほど目標下流酸素量ＴＯＢが少ない量になる関係が記憶されている。そして、ステップＳ１３の処理では、インバランス率ＩＭに基づいて演算マップＭ２から目標下流酸素量ＴＯＢが算出される。
【００４４】
目標値算出処理では、インバランス率算出処理によってインバランス率ＩＭが算出される度に、目標上流酸素量ＴＯＵおよび目標下流酸素量ＴＯＢが算出される。これにより、インバランス率ＩＭが変化した可能性があるとき、言い換えれば目標上流酸素量ＴＯＵおよび目標下流酸素量ＴＯＢを見直す必要があるときに限って、それら目標上流酸素量ＴＯＵおよび目標下流酸素量ＴＯＢを算出することができる。そのため、目標上流酸素量ＴＯＵおよび目標下流酸素量ＴＯＢの算出が無駄に実行されることを抑えて、その算出に要する制御負荷を低減することができる。
【００４５】
（上流酸素量算出処理）
次に、上流酸素量算出処理について説明する。
この処理では先ず、上流触媒１７の酸素吸蔵量の変化量ΔＯＵが算出される。この変化量ΔＯＵの算出は、燃料カット制御の非実行時と実行時とで異なる態様で実行される。
【００４６】
燃料カット制御が実行されていないときには、以下の関係式に基づいて、上流触媒１７の酸素吸蔵量の変化量ΔＯＵが算出される。
ΔＯＵ＝「０．２３」×「ΔＡ／Ｆ」×「燃料噴射量Ｑ」
なお、上記関係式における「０．２３」は空気中に含まれる酸素の割合であり、「ΔＡ／Ｆ」は所望の比率（本実施形態では、理論空燃比）から実空燃比ＡＦを減じた値である。また、「燃料噴射量Ｑ」は本処理の実行時に内燃機関１０に供給された燃料量である。そして、上記関係式を通じて算出される変化量ΔＯＵの絶対値は、目標空燃比としてリーン側の比率が設定されているときには本処理の実行周期の間に上流触媒１７に吸蔵される酸素の量になる一方、目標空燃比としてリッチ側の比率が設定されているときには本処理の実行周期の間に上流触媒１７から放出される酸素の量になる。
【００４７】
一方、燃料カット制御が実行されているときには、以下の関係式に基づいて、上流触媒１７の酸素吸蔵量の変化量ΔＯＵが算出される。
ΔＯＵ＝「０．２３」×「吸入空気量ＧＡ」
上記関係式を通じて算出される変化量ΔＯＵは、本処理の実行周期の間に上流触媒１７に吸蔵される酸素の量になる。
【００４８】
上流酸素量算出処理では、このようにして変化量ΔＯＵが算出された後、同変化量ΔＯＵを電子制御装置３０に記憶されている上流触媒酸素量ＲＯＵに加算した値（＝ＲＯＵ＋ΔＯＵ）を新たな上流触媒酸素量ＲＯＵとして記憶するといったように、同上流触媒酸素量ＲＯＵが更新される。なお、こうした上流触媒酸素量ＲＯＵの更新は、上流触媒１７の最大酸素吸蔵量を上限値とし、且つ最小酸素吸蔵量（＝「０」）を下限値として行われる。
【００４９】
（下流酸素量算出処理）
次に、下流酸素量算出処理について説明する。
この処理では先ず、下流触媒１８の酸素吸蔵量の変化量ΔＯＢが算出される。この変化量ΔＯＢの算出は、空燃比センサ３５の出力信号と酸素センサ３６の出力信号との関係によって定められた４つの算出態様のいずれかで実行される。
【００５０】
空燃比センサ３５と酸素センサ３６とが共にリッチ出力、あるいは共にリーン出力であるときには、以下の関係式に基づいて、下流触媒１８の酸素吸蔵量の変化量ΔＯＢが算出される。
【００５１】
ΔＯＢ＝「０．２３」×「ΔＡ／Ｆ」×「燃料噴射量Ｑ」
この場合には、上流触媒１７の酸素吸蔵量が飽和しており、上流触媒１７に流入した排気がそのまま流出して下流触媒１８に流入しているとして、上流触媒１７に流入する排気の空燃比（実空燃比ＡＦ）に基づいて変化量ΔＯＢが算出される。上記関係式を通じて算出される変化量ΔＯＢの絶対値は、目標空燃比としてリーン側の比率が設定されているときには本処理の実行周期の間に下流触媒１８に吸蔵される酸素の量になる一方、目標空燃比としてリッチ側の比率が設定されているときには本処理の実行周期の間に下流触媒１８から放出される酸素の量になる。
【００５２】
空燃比センサ３５および酸素センサ３６の一方がリッチ出力であって他方がリーン出力であり、且つ酸素センサ３６がリッチ出力（あるいはリーン出力）で継続されている時間が所定時間以上である場合には、下流触媒１８の酸素吸蔵量の変化量ΔＯＢとして「０」が算出される。この場合には、酸素センサ３６がリッチ出力（あるいはリーン出力）で継続されている時間が長いために下流触媒１８の酸素吸蔵量が飽和している可能性が高く、下流触媒１８の酸素吸蔵量は変化しないとして、上記変化量ΔＯＢが「０」になる。なお本実施形態では、下流触媒１８の酸素吸蔵量が飽和するようになる酸素センサ３６の同一出力での継続時間が各種の実験やシミュレーションの結果をもとに予め求められており、同時間が上記所定時間として電子制御装置３０に記憶されている。
【００５３】
空燃比センサ３５がリッチ出力であり、且つ酸素センサ３６がリーン出力であり、且つ酸素センサ３６のリーン出力での継続時間が所定時間未満である場合には、下流触媒１８の酸素吸蔵量の変化量ΔＯＢとして所定値α（ただし、α＞０）が算出される。この場合には、上流触媒１７からの酸素放出によって下流触媒１８に流入する排気がリーンに対応する性状になっており、同下流触媒１８の酸素吸蔵量が増加する状況であるとして、変化量ΔＯＢとして一定の正の値（上記所定値α）が算出される。なお本実施形態では、こうした場合における下流触媒１８の酸素吸蔵量の変化量が各種の実験やシミュレーションの結果をもとに予め求められており、同変化量の標準的な値が上記所定値αとして電子制御装置３０に記憶されている。
【００５４】
空燃比センサ３５がリーン出力であり、且つ酸素センサ３６がリッチ出力であり、且つ酸素センサ３６のリッチ出力での継続時間が所定時間未満である場合には、下流触媒１８の酸素吸蔵量の変化量ΔＯＢとして「−所定値α」が算出される。この場合には、上流触媒１７への酸素吸蔵によって下流触媒１８に流入する排気がリッチに対応する性状になっており、同下流触媒１８の酸素吸蔵量が減少する状況であるとして、変化量ΔＯＢとして一定の負の値（−所定値α）が算出される。
【００５５】
下流酸素量算出処理では、このようにして変化量ΔＯＢが算出された後、同変化量ΔＯＢを電子制御装置３０に記憶されている下流触媒酸素量ＲＯＢに加算した値（＝ＲＯＢ＋ΔＯＢ）を新たな下流触媒酸素量ＲＯＢとして記憶するといったように、同下流触媒酸素量ＲＯＢが更新される。
【００５６】
（停止処理）
次に、停止処理について説明する。
図４は、上記停止処理の実行手順を示している。同図のフローチャートに示される一連の処理は、リッチ化制御の実行中であることを条件に実行される処理である。
【００５７】
図４に示すように、この処理では先ず、リッチ化制御の実行が開始された後に下流触媒酸素量ＲＯＢが更新されたか否かが判断される（ステップＳ２１）。
そして、リッチ化制御の実行が開始された後に下流触媒酸素量ＲＯＢが一度も更新されていない場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、リッチ化制御によって上流触媒１７の酸素吸蔵量が減少している状況であるとして、上流触媒１７の酸素吸蔵量が適度に少なくなったか否かが判断される。詳しくは、目標値算出処理を通じて算出および記憶されている目標上流酸素量ＴＯＵと上流酸素量算出処理を通じて算出および記憶されている上流触媒酸素量ＲＯＵとが読み込まれるとともに（ステップＳ２２）、上流触媒酸素量ＲＯＵが目標上流酸素量ＴＯＵ以下であるか否かが判断される（ステップＳ２３）。
【００５８】
そして、上流触媒酸素量ＲＯＵが目標上流酸素量ＴＯＵよりも多い場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、上流触媒１７の酸素吸蔵量が十分に減少していないとして、リッチ化制御の実行が継続される（ステップＳ２４の処理がジャンプされる）。一方、上流触媒酸素量ＲＯＵが目標上流酸素量ＴＯＵ以下である場合には（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、上流触媒１７の酸素吸蔵量が適度に少なくなっているとして、リッチ化制御の実行が停止される（ステップＳ２４）。
【００５９】
なお、リッチ化制御の実行が開始された後に下流触媒酸素量ＲＯＢが更新されると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、上流触媒酸素量ＲＯＵが適度に少なくなる前に上流触媒１７の酸素吸蔵量が飽和したために下流触媒１８の酸素吸蔵量が減少している状況であるとして、下流触媒１８の酸素吸蔵量が適度に少なくなったか否かが判断される。詳しくは、目標値算出処理を通じて算出および記憶されている目標下流酸素量ＴＯＢと下流酸素量算出処理を通じて算出および記憶されている下流触媒酸素量ＲＯＢとが読み込まれるとともに（ステップＳ２５）、下流触媒酸素量ＲＯＢが目標下流酸素量ＴＯＢ以下であるか否かが判断される（ステップＳ２６）。
【００６０】
そして、下流触媒酸素量ＲＯＢが目標下流酸素量ＴＯＢよりも多い場合には（ステップＳ２６：ＮＯ）、下流触媒１８の酸素吸蔵量が十分に減少していないとして、リッチ化制御の実行が継続される（ステップＳ２４の処理がジャンプされる）。一方、下流触媒酸素量ＲＯＢが目標下流酸素量ＴＯＢ以下である場合には（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、下流触媒１８の酸素吸蔵量が適度に少なくなっているとして、リッチ化制御の実行が停止される（ステップＳ２４）。
【００６１】
このように停止処理では、上流触媒酸素量ＲＯＵが目標上流酸素量ＴＯＵ以下になったこと、および、下流触媒酸素量ＲＯＢが目標下流酸素量ＴＯＢ以下になったことの論理和条件が満たされるときに、リッチ化制御が停止される。
【００６２】
（作用）
以下、上述したリッチ化制御を実行することによる作用について説明する。
図５におよび図６はリッチ化制御の実行態様の一例を示すタイミングチャートである。なお、図５は上流触媒酸素量ＲＯＵが目標上流酸素量ＴＯＵ以下になってリッチ化制御が停止される場合におけるリッチ化制御の実行態様を示しており、図６は下流触媒酸素量ＲＯＢが目標下流酸素量ＴＯＢ以下になってリッチ化制御が停止される場合におけるリッチ化制御の実行態様を示している。
【００６３】
図５に示す例では、時刻ｔ１１以前において、燃料カット制御（図５［ａ］）が実行されており、上流触媒１７の酸素吸蔵量（上流触媒酸素量ＲＯＵ（図５［ｂ］））および下流触媒１８の酸素吸蔵量（下流触媒酸素量ＲＯＢ（図５［ｃ］））が共に最大吸蔵量になっている。
【００６４】
そして、時刻ｔ１１において燃料カット制御が停止されると、リッチ化制御（図５［ｄ］）の実行が開始されて、混合気の空燃比が所定のリッチ比率になる。なお、このとき上流触媒１７の酸素吸蔵量が多くその減少が飽和しないために、同上流触媒１７から流出して下流触媒１８に流入する排気（図５［ｅ］）はリーンに対応する性状のままである。
【００６５】
本実施形態の装置では、燃料カット制御の実行停止直後に混合気の空燃比を所定のリッチ比率にすると、先ずは上流触媒１７の酸素吸蔵量が減少する。そして、上流触媒１７の酸素吸蔵量の減少が飽和すると、その後において下流触媒１８の酸素吸蔵量が減少するようになる。したがって、時刻ｔ１１以降においては、下流触媒酸素量ＲＯＢが最大吸蔵量のままで維持された状態で、上流触媒酸素量ＲＯＵが減少するようになる。
【００６６】
その後の時刻ｔ１２において、インバランス率ＩＭに基づき定められた目標上流酸素量ＴＯＵまで上流触媒酸素量ＲＯＵが少なくなると、リッチ化制御が停止される。
このように本例では、上流触媒酸素量ＲＯＵが目標上流酸素量ＴＯＵ以下まで減少したタイミング、すなわち上流触媒１７の酸素吸蔵量が十分に減少したタイミングでリッチ化制御が停止されるため、同リッチ化制御の停止後に、上流触媒１７によって適度のＮＯｘ浄化機能が得られる。
【００６７】
なお図５中の一点鎖線は、実線で示す例と比較してインバランス率ＩＭが大きい場合のリッチ化制御の実行態様を示している。図５中に一点鎖線で示す例では、実線で示す例と比較して、インバランス率ＩＭが大きい分だけ目標上流酸素量ＴＯＵが少ない量になるため、リッチ化制御が停止された時点（時刻ｔ１３）での上流触媒１７の酸素吸蔵量（上流触媒酸素量ＲＯＵ）が少なくなる。
【００６８】
ここで本実施形態の装置では、気筒間における空燃比のインバランスの度合いが大きいときほど、混合気の空燃比がリーン比率になり易いため、燃料カット制御の実行停止後の上流触媒１７によるＮＯｘ浄化率の低下を招き易い。
【００６９】
本実施形態では、インバランス率ＩＭが大きいとき、すなわち上流触媒１７によるＮＯｘ浄化率の低下を招き易いときほど、目標上流酸素量ＴＯＵが少ない量になるため、リッチ化制御による上流触媒１７の酸素吸蔵量の減少の度合いを大きくして、ＮＯｘ浄化率が高くなるように上流触媒１７の酸素吸蔵量を少なくすることができる。そのため、内燃機関１０がインバランス状態になった場合であっても、これに起因する上流触媒１７のＮＯｘ浄化率の低下分の少なくとも一部を補うように、リッチ化制御を通じて上流触媒１７の酸素吸蔵量を減少させることによってＮＯｘ浄化率を高くすることができる。したがって、内燃機関１０がインバランス状態になった場合にも、燃料カット制御の実行停止後に、上流触媒１７による好適なＮＯｘ浄化効果を得ることができる。
【００７０】
図６に示す例では、時刻ｔ２１以前において、燃料カット制御（図６［ａ］）が実行されており、上流触媒酸素量ＲＯＵ（図６［ｂ］）および下流触媒酸素量ＲＯＢ（図６［ｃ］）が共に最大吸蔵量になっている。
【００７１】
そして、時刻ｔ２１において燃料カット制御が停止されると、リッチ化制御（図６［ｄ］）の実行が開始されて混合気の空燃比が所定のリッチ比率になり、以後において上流触媒１７の酸素吸蔵量が減少するようになる。なお、このとき上流触媒１７の酸素吸蔵量が多くその減少が飽和しないため、同上流触媒１７から流出して下流触媒１８に流入する排気（図６［ｅ］）はリーンに対応する性状のままである。
【００７２】
本例では、時刻ｔ２２において、上流触媒酸素量ＲＯＵが目標上流酸素量ＴＯＵ以下になる前に上流触媒１７の酸素吸蔵量が飽和して、同上流触媒１７から流出して下流触媒１８に流入する排気がリッチに対応する性状になる。そのため時刻ｔ２２以降においては、下流触媒１８の酸素吸蔵量が減少するようになる。
【００７３】
そして、その後の時刻ｔ２３において、インバランス率ＩＭに基づき定められた目標下流酸素量ＴＯＢまで下流触媒酸素量ＲＯＢが少なくなると、リッチ化制御が停止される。
このように本例では、上流触媒１７の劣化などに起因して上流触媒酸素量ＲＯＵが目標上流酸素量ＴＯＵ以下になる前に上流触媒１７の酸素吸蔵量が飽和してしまう場合には、下流触媒酸素量ＲＯＢが目標下流酸素量ＴＯＢ以下まで減少したタイミングでリッチ化制御を停止させることができる。この場合には、リッチ化制御によって、上流触媒１７の酸素吸蔵量を減少させるだけでなく、下流触媒１８の酸素吸蔵量を適度に減少させることができるため、それら上流触媒１７および下流触媒１８によって適度のＮＯｘ浄化機能を得ることができる。
【００７４】
なお図６中の一点鎖線は、実線で示す例と比較してインバランス率ＩＭが大きい場合のリッチ化制御の実行態様を示している。図６中に一点鎖線で示す例では、実線で示す例と比較して、インバランス率ＩＭが大きい分だけ目標下流酸素量ＴＯＢが少ない量になるため、リッチ化制御が停止された時点（時刻ｔ２４）での下流触媒１８の酸素吸蔵量（下流触媒酸素量ＲＯＢ）が少なくなる。
【００７５】
本例では、燃料カット制御の実行停止直後におけるＮＯｘ浄化に、上流触媒１７を利用することに加えて、下流触媒１８も利用される。そして本実施形態の装置では、気筒間における空燃比のインバランスの度合いが大きいときほど、混合気の空燃比がリーン比率になり易いため、燃料カット制御の実行停止後の下流触媒１８によるＮＯｘ浄化率の低下を招き易い。
【００７６】
本実施形態によれば、インバランス率ＩＭが大きいとき、すなわち下流触媒１８によるＮＯｘ浄化率の低下を招き易いときほど、目標下流酸素量ＴＯＢが少ない量になるため、リッチ化制御による下流触媒１８の酸素吸蔵量の減少の度合いを大きくして、ＮＯｘ浄化率が高くなるように下流触媒１８の酸素吸蔵量を少なくすることができる。そのため、内燃機関１０がインバランス状態になった場合であっても、これに起因する下流触媒１８のＮＯｘ浄化率の低下分の少なくとも一部を補うように、リッチ化制御を通じて下流触媒１８の酸素吸蔵量を減少させることによってＮＯｘ浄化率を高くすることができる。したがって、内燃機関１０がインバランス状態になった場合にも、燃料カット制御の実行停止後における上流触媒１７および下流触媒１８による好適なＮＯｘ浄化効果を得ることができる。
【００７７】
なお、リッチ化制御の実行停止時において上流触媒１７や下流触媒１８の酸素吸蔵量が十分に少なくなっていないと、リッチ化制御の停止に伴ってリーンに対応する性状の排気が流入した場合に、上流触媒１７や下流触媒１８の酸素吸蔵量が増加して適正な範囲から外れてしまい、直ぐにＮＯｘ浄化作用が得られなくなるおそれがある。この点、本実施形態によれば、リッチ化制御の実行が停止されるときに、インバランス率ＩＭに応じて、上流触媒１７の酸素吸蔵量や下流触媒１８の酸素吸蔵量を適度に少なくしておくことができる。そのため、リッチ化制御が停止して直ぐに上流触媒１７や下流触媒１８によるＮＯｘ浄化作用が得られなくなるといった不都合の発生を抑えることができる。そして、その後の内燃機関１０の通常運転では、酸素センサ３６の検出信号に基づくサブ空燃比フィードバック制御を通じて、上流触媒１７や下流触媒１８の酸素吸蔵量が適正な範囲内で維持されるようになる。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）インバランス率ＩＭが大きいほど、目標上流酸素量ＴＯＵおよび目標下流酸素量ＴＯＢを少ない量にした。そのため、内燃機関１０がインバランス状態になった場合にも、燃料カット制御の実行停止後における上流触媒１７や下流触媒１８による好適なＮＯｘ浄化効果を得ることができる。
【００７９】
（２）リッチ化制御の実行時に、上流触媒１７の酸素吸蔵量を適度に減少させることが可能な場合には、上流触媒酸素量ＲＯＵが目標上流酸素量ＴＯＵ以下まで減少したタイミングでリッチ化制御を停止させることができる。この場合には、リッチ化制御により酸素吸蔵量が減少した上流触媒１７によって適度のＮＯｘ浄化効果を得ることができる。しかも、リッチ化制御の実行時に、上流触媒１７の劣化などに起因して上流触媒酸素量ＲＯＵが目標上流酸素量ＴＯＵ以下になる前に上流触媒１７の酸素吸蔵量が飽和してしまう場合には、下流触媒酸素量ＲＯＢが目標下流酸素量ＴＯＢ以下まで減少したタイミングでリッチ化制御を停止させることができる。この場合には、リッチ化制御によって、上流触媒１７の酸素吸蔵量を減少させるだけでなく、下流触媒１８の酸素吸蔵量を適度に減少させることができるため、それら上流触媒１７および下流触媒１８によって適度のＮＯｘ浄化効果を得ることができる。
【００８０】
（３）実行条件が満たされるときにインバランス率ＩＭを算出するようにし、同インバランス率ＩＭが算出される度に、目標上流酸素量ＴＯＵおよび目標下流酸素量ＴＯＢを算出するようにした。そのため、目標上流酸素量ＴＯＵおよび目標下流酸素量ＴＯＢの算出に要する制御負荷を低減することができる。
【００８１】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・インバランス率ＩＭは、機関回転速度ＮＥの変動量に相関する値（例えば、クランクセンサ３１の出力信号の傾きの大きさや、機関回転速度ＮＥの変化速度、あるいは所定期間内での機関回転速度ＮＥの変化量など）に基づき算出することもできる。具体的には、上述したような機関回転速度ＮＥの変動量に関する値を検出し、その検出された値に基づき、同変動量が大きいときほどインバランス率ＩＭの値が大きくなるようにすればよい。
【００８２】
・目標上流酸素量ＴＯＵおよび目標下流酸素量ＴＯＢを算出するタイミングは、リッチ化制御の実行開始時など、任意に変更することができる。要は、リッチ化制御の実行開始に際して、電子制御装置３０に記憶されているインバランス率ＩＭに見合う目標上流酸素量ＴＯＵおよび目標下流酸素量ＴＯＢが定められていればよい。
【００８３】
・リッチ化制御によって変更される混合気の空燃比（所定のリッチ比率）は、理論空燃比よりもリッチ側の比率であれば、任意の比率にすることができる。また、リッチ化制御の実行時における混合気の空燃比を、所定のリッチ比率で一定に維持することに限らず、徐々に大きい比率になるように制御したり、徐々に小さい比率になるように制御したり、断続的にリッチ比率になるように制御したりしてもよい。
【００８４】
・インバランス率ＩＭが大きいときほどリッチ化制御による酸素吸蔵量の減少の度合いを大きくするといった構成を、インバランス率ＩＭに基づいて目標上流酸素量ＴＯＵおよび目標下流酸素量ＴＯＢを算出するといった実施形態の構成以外の構成によっても実現することができる。そうした構成としては次の構成が挙げられる。すなわち、リッチ化制御の実行中における排気量の積算値を算出するとともに同積算値が目標量以上になるとリッチ化制御を停止させるようにする。そして、上記目標量を、インバランス率ＩＭが大きいときほど多い量になるように設定する。こうした構成によれば、インバランス率ＩＭが大きいときほど、リッチに対応する性状の排気の上流触媒１７や下流触媒１８への流入量が多くなるため、上流触媒１７や下流触媒１８の酸素吸蔵量の減少の度合いが大きくなる。
【００８５】
・上流触媒１７の酸素吸蔵量を算出する方法は、その酸素吸蔵量を精度良く算出することの可能な方法であれば、任意の算出方法を採用することができる。また、下流触媒１８の酸素吸蔵量を算出する方法は、その酸素吸蔵量を精度良く算出することの可能な方法であれば、任意の算出方法を採用することができる。さらに、排気通路１６における上流触媒１７と下流触媒１８との間の部分に、酸素センサ３６に代えて、空燃比センサを設けるようにしてもよい。この装置によれば、空燃比センサによって下流触媒１８に流入する排気の性状を精度良く検出することができるため、同空燃比センサの出力信号に基づいて下流触媒１８の酸素吸蔵量を精度良く算出することができるようになる。
【００８６】
・排気通路１６における下流触媒１８よりも排気下流側の部分に酸素センサを設けるようにしてもよい。この装置によれば、リッチ化制御によって下流触媒１８の酸素吸蔵量が過度に少なくなるといった不都合が生じた場合に、これを検出することができる。そのため、このときリッチ化制御を直ちに停止したり、下流触媒１８の酸素吸蔵量を増加させる処理を実行したりするといったように、上記不都合に対処することができるようになる。
【００８７】
・上記実施形態の制御装置は、下流触媒１８が設けられない内燃機関にも適用することができる。この場合、目標値算出処理（図３）のステップＳ１３の処理、および停止処理（図４）のステップＳ２１，Ｓ２５，Ｓ２６の処理を省略すればよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…スロットルバルブ、１３…スロットルモータ、１４…燃焼室、１５…燃料噴射弁、１６…排気通路、１７…上流触媒、１８…下流触媒、１９…点火プラグ、２０…クランクシャフト、２１…アクセル操作部材、３０…電子制御装置、３１…クランクセンサ、３２…吸気量センサ、３３…アクセルセンサ、３４…スロットルセンサ、３５…空燃比センサ、３６…酸素センサ。
【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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