(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）の排気浄化装置において、
前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、
前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、
コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記エンジン（１）が所定のリーン空燃比で運転した後は前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御する、コントローラ（６）と、
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
エンジン（１）の排気浄化装置において、
前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、
前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、
コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記エンジン（１）の燃料カットを行った後は前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御する、コントローラ（６）と、
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項３】
エンジン（１）の排気浄化装置において、
前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、
前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、
前記触媒（３）から流出する排気の空燃比を検出する第２のセンサ（５）と、
コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記触媒（３）から流出する排気が所定のリーン判定しきい値よりもリーンになったときに前記リーン空燃比での運転後と判断して前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御する、コントローラ（６）と、
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項４】
エンジン（１）の排気浄化装置において、
前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、
前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、
前記触媒（３）から流出する排気の空燃比を検出する第２のセンサ（５）と、
コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記触媒（３）から流出する排気が所定のリーン判定しきい値よりもリーンになったときに前記リーン空燃比での運転後と判断して前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御し、前記触媒（３）から流出する排気が所定のリッチ判定しきい値よりもリッチになったときに、前記リッチ側に変更された下限リミッタを元に戻す、コントローラ（６）と、
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項５】
エンジン（１）の排気浄化装置において、
前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、
前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、
前記触媒（３）から流出する排気の空燃比を検出する第２のセンサ（５）と、
コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記触媒（３）から流出する排気が所定のリーン判定しきい値よりもリーンになったときに前記リーン空燃比での運転後と判断して前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御する、コントローラ（６）と、
を備え、
前記触媒（３）の容量を前記エンジン（１）のシリンダの総排気量の１．１倍以上に設定したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項６】
エンジン（１）の排気浄化装置において、
前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、
前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、
コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記エンジン（１）が所定のリーン空燃比で運転した後は前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御し、前記触媒（３）の酸素ストレージ量が目標量となったときに前記リッチ側に変更された下限リミッタを元に戻す、コントローラ（６）と、
を備えたことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項７】
前記コントローラ（６）は、前記演算された低速成分が多いほど前記下限リミッタをリッチ側の値に設定することを特徴とする請求項１から６のいずれかひとつに記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は触媒を備えたエンジン排気浄化装置に関し、詳しくは、触媒の持つ特殊な酸素吸着／放出特性を用いて触媒コンバータ内の空燃比をストイキに維持する排気浄化装置の制御装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
日本国特許庁が１９９７年に発行したＪＰ−Ａ−Ｈ９−２２８８７３は、三元触媒に貯蔵されている酸素の量（以下、「酸素ストレージ量」という）をエンジンの吸入空気量と触媒に流入する排気の空燃比とに基づき演算し、触媒の酸素ストレージ量が実質的に一定となるようにエンジンの空燃比を制御する技術を開示している。
【０００３】
三元触媒のＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ、ＨＣ（炭化水素）の転換効率を最大に維持するためには、触媒雰囲気を理論空燃比に維持する必要がある。触媒の酸素ストレージ量を一定に保っておくことにより、触媒に流入する排気の空燃比がリーンにずれても排気中の酸素が触媒に貯蔵され、触媒に流入する排気の空燃比がリッチにずれても触媒に貯蔵されている酸素が放出され、触媒雰囲気を確実に理論空燃比に保つことができる。
【０００４】
この制御を行うエンジン排気浄化装置においては、触媒の転換効率は触媒の酸素ストレージ量に依存する。したがって、酸素ストレージ量を所望の一定レベルに制御し、触媒転換効率を最大、最適に保つためには、酸素ストレージ量は正確に演算されなければならない。
【０００５】
しかしながら、このシステムは、これまでに開発された演算方法では触媒の酸素ストレージ量を正確に演算するのが難しいという欠点を有していた。
【０００６】
【発明の概要】
この欠点は、酸素は触媒に含まれている貴金属（例えば白金Ｐｔ）に高速で貯蔵、放出されるのに対し、酸化セリウム等の酸素ストレージ材には低速で貯蔵、放出され、従来技術では貯蔵された酸素ストレージ量がこの点を考慮に入れた方法で演算されていなかったという事実によるものと考えられる。
【０００７】
したがって、この問題を解決する一つのアプローチとして、酸素ストレージ量を高速成分／量と低速成分／量とを別々に演算することで酸素ストレージ量を決定することで精度を高め、これによって実際の吸着放出特性に正確に合わせることが提案される。さらに、触媒空燃比を主に高速成分に基づき触媒転換効率が高いレベルに保たれるように触媒雰囲気を保つことが提案される。これは高速成分が実質的に目標レベルに保たれるようにエンジンの空燃比を制御することで達成される。
【０００８】
しかしながら、高速成分の貯蔵量が事実上ゼロであるときにエンジンから放出され触媒に供給される排気の空燃比が強くリーン領域に変更されると、あるいは、高速成分の貯蔵量がその最大容量に達しているときにエンジンの空燃比が大きくリッチに変更されると、すなわち、高速成分を一定に保つために無制限に空燃比が変更されると、運転性や燃費が低下する。一方、触媒の酸素ストレージ量が最大になっているときは、ＮＯｘ放出量が増加しやすいので、このようなときは酸素ストレージ量を速やかに適正量まで減少させなければならない。
【０００９】
この発明は、したがって、空燃比の過大な変動による運転性や燃費の低下を防止しつつ空燃比が触媒の酸素ストレージ量が実質的に一定となる度合いに制御されるよう、触媒に貯蔵される酸素量を応答よく適正量に制御することを目的とする。
【００１０】
本発明によれば、エンジン（１）の排気浄化装置において、前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記エンジン（１）が所定のリーン空燃比で運転した後は前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御する、コントローラ（６）と、を備える。
第２の発明によれば、エンジン（１）の排気浄化装置において、前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記エンジン（１）の燃料カットを行った後は前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御する、コントローラ（６）と、を備える。
第３の発明によれば、エンジン（１）の排気浄化装置において、前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、前記触媒（３）から流出する排気の空燃比を検出する第２のセンサ（５）と、コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記触媒（３）から流出する排気が所定のリーン判定しきい値よりもリーンになったときに前記リーン空燃比での運転後と判断して前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御する、コントローラ（６）と、を備える。
第４の発明によれば、エンジン（１）の排気浄化装置において、前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、前記触媒（３）から流出する排気の空燃比を検出する第２のセンサ（５）と、コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記触媒（３）から流出する排気が所定のリーン判定しきい値よりもリーンになったときに前記リーン空燃比での運転後と判断して前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御し、前記触媒（３）から流出する排気が所定のリッチ判定しきい値よりもリッチになったときに、前記リッチ側に変更された下限リミッタを元に戻す、コントローラ（６）と、を備える。
第５の発明によれば、エンジン（１）の排気浄化装置において、前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、前記触媒（３）から流出する排気の空燃比を検出する第２のセンサ（５）と、コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記触媒（３）から流出する排気が所定のリーン判定しきい値よりもリーンになったときに前記リーン空燃比での運転後と判断して前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御する、コントローラ（６）と、を備え、前記触媒（３）の容量を前記エンジン（１）のシリンダの総排気量の１．１倍以上に設定する。
第６の発明によれば、エンジン（１）の排気浄化装置において、前記エンジン（１）の排気通路（２）に設けられた触媒（３）と、前記触媒（３）に流入する排気の空燃比を検出する第１のセンサ（４）と、コントローラ（６）であって、前記第１のセンサ（４）によって検出された排気空燃比に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量を貯蔵放出速度が速い高速成分と、貯蔵放出速度が前記高速成分よりも遅い低速成分とに分けて演算し、前記演算された酸素ストレージ量に基づき前記触媒（３）の酸素ストレージ量が所定の目標値となるように前記エンジン（１）の目標空燃比を演算し、前記演算された目標空燃比が上限リミッタを超えている場合は前記目標空燃比を前記上限リミッタに制限し、下限リミッタを下回っている場合は前記目標空燃比を前記下限リミッタに制限し、前記エンジン（１）が所定のリーン空燃比で運転した後は前記下限リミッタをリッチ側に変更し、前記制限後の目標空燃比に基づき前記エンジン（１）の空燃比を制御し、前記触媒（３）の酸素ストレージ量が目標量となったときに前記リッチ側に変更された下限リミッタを元に戻す、コントローラ（６）と、を備える。
第７の発明によれば、第１から第６の発明において、前記コントローラ（６）が、前記演算された低速成分が多いほど前記下限リミッタをリッチ側の値に設定する。
【００１５】
本発明の詳細は他の特徴や利点とともに以降の明細書の残りの部分や添付図面に示される。
【００１６】
さらに詳しくは、貴金属は酸素を分子状態で吸着し、酸素ストレージ材は酸素を化合物として吸収するが、以下の説明では、吸着と吸収を包括的に貯蔵と表現する。さらに、「排気空燃比がリッチ」という表現は、明細書を通して排気中の酸素濃度がエンジンを理論空燃比で運転させたときの排気中の酸素濃度よりも低い状態を表すために用いられる。「排気空燃比がリーン」という表現は、排気中の酸素濃度がエンジンを理論空燃比で運転させたときの排気中の酸素濃度よりも高い状態を示すために用いられる。「排気空燃比がストイキ」という表現は、排気中の酸素濃度がエンジンを理論空燃比で運転させたときの排気中の酸素濃度と等しいこと示すために用いられる。
【００１７】
【好ましい実施形態の説明】
図面の図１を参照すると、エンジン１の排気通路２には、触媒３を含む触媒コンバータと、フロント広域空燃比センサ４（以後、フロントＡ／Ｆセンサという）と、リア酸素センサ５と、コントローラ６とが設けられている。
【００１８】
エンジン１の吸気通路７には、スロットル８と、スロットル８によって調節された吸入空気量を検出するエアフローメータ９が設けられている。さらに、エンジン１のエンジン回転速度を検出するクランク角センサ１２が設けられている。
【００１９】
触媒コンバータに含まれている触媒３は、触媒雰囲気が理論空燃比のときにＮＯｘ、ＨＣ及びＣＯを最大効率で浄化する、いわゆる「三元」触媒機能を有するタイプである。触媒が保持される単体は酸化セリウム等の酸素ストレージ材で被覆されており、触媒材料自体が流入する排気の空燃比によって制御される酸素貯蔵放出機能を有している（以後、酸素ストレージ機能という）。触媒３の容量は排気通路２が接続するエンジンシリンダの総排気量の少なくとも１．１倍以上に設定される。コンバータ３内の触媒の容量をこのように選択するのは、これによって図１３に示すように要求されるＮＯｘ浄化性能を確保することができるからである。リア酸素センサ５の上流に１以上の触媒が設けられるときは、触媒容量の合計がエンジンシリンダの総排気量の１．１倍となるように決定される。
【００２０】
触媒３の酸素ストレージ量は触媒３内の貴金属（Ｐｔ、Ｐｈ、Ｐｄ）に貯蔵、放出される高速成分ＨＯ２と、触媒３の酸素ストレージ材に貯蔵、放出される低速成分ＬＯ２に分けることができる。低速成分ＬＯ２は高速成分ＨＯ２よりも多くの酸素量を貯蔵、放出することができるが、その吸収放出速度は高速成分よりも遅い。
【００２１】
さらに、高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２は以下の特性を有する：
−  酸素貯蔵時は、高速成分として優先的に貯蔵され、高速成分ＨＯ２がその最大容量ＨＯ２ＭＡＸに達し貯蔵できなくなったときにのみ低速成分ＬＯ２として貯蔵され始める。
【００２２】
−  酸素放出時であって低速成分ＬＯ２の高速成分ＨＯ２に対する比が所定値よりも小さいとき、すなわち高速成分が比較的多いときは、酸素は高速成分ＨＯ２から優先的に放出され、低速成分ＬＯ２の高速成分に対する比が所定値よりも大きいときは、低速成分ＬＯ２の高速成分に対する比が実質的に一定となり変化しないように酸素は高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２の両方から放出される。
【００２３】
図２は触媒の酸素貯蔵放出特性を示している。縦軸は高速成分ＨＯ２（貴金属に貯蔵される酸素量）、横軸は低速成分ＬＯ２（酸素ストレージ材に貯蔵される酸素量）を示している。
【００２４】
通常運転条件では、低速成分ＬＯ２は略ゼロであり、図２に矢印Ａ1で示すように触媒２流入する排気の空燃比に応じて高速成分ＨＯ２だけが変化する。高速成分ＨＯ２は通常、例えばその最大容量の半分に制御される。
【００２５】
しかしながら、エンジンの「燃料カット」が行われたとき、あるいはエンジンが暖機状態から再始動するとき（すなわちホットリスタート）、高速成分ＨＯ２は最大値に達し、酸素は低速成分ＬＯ２として貯蔵される（図２の矢印Ａ2）。酸素ストレージ量は点Ｘ1から点Ｘ2に変化する。
【００２６】
点Ｘ2から酸素が放出されるとき、高速成分ＨＯ２から優先的に酸素が放出される。低速成分ＬＯ２の高速成分ＨＯ２の比（すなわちＬＯ２／ＨＯ２）が所定値に達すると（図１１の点Ｘ3）、酸素は高速低速成分ＬＯ２、ＨＯ２の形態で低速成分の高速成分に対する比が変化しないように貴金属及び酸素ストレージ材の両方から放出される。つまり、酸素は直線Ｌにしたがって放出される。この例では、線Ｌは低速成分の高速成分に対する比が５〜１５（好ましくは１０）：１の状況を表している。
【００２７】
図１に戻り、触媒３の上流に設けられたフロントＡ／Ｆセンサ４は触媒３に流入する排気の空燃比を検出し、排気空燃比に比例する電圧を出力する。触媒３下流に設けられたリア酸素センサ５は触媒３下流の排気空燃比が理論空燃比よりもリッチかリーンかを検出する。この例では、空燃比センサ４に比べ比較的安価な酸素センサを触媒３下流に設けている。しかし、必要に応じてより効果で感度の良い空燃比センサを代わりに設けても良い。
【００２８】
さらに、エンジン１には冷却水の温度を検出する冷却水温センサ１０も取り付けられている。検出された冷却水温はエンジンの運転状態を判断したり、触媒３の温度を推定するのにも用いられる。
【００２９】
コントローラ６は、少なくとも１つのマイクロプロセッサ、主としてＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを含んでいる。コントローラ６はエアフローメータ９、フロントＡ／Ｆセンサ４及び冷却水温センサ１０の出力に基づき触媒３の酸素ストレージ量（高速成分ＨＯ２及び低速成分ＬＯ２）を演算する。
【００３０】
演算された酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２が所定量（例えば、高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸの半分）より大きいときは、コントローラ６はエンジン１の空燃比をリッチにする。逆に、貯蔵された高速酸素（ＨＯ２）の量が所定量よりも少ないと判断されたときは、コントローラ６はエンジン１の空燃比を理論空燃比よりもリーン側に調整し、これによって高速酸素成分ＨＯ２の量を増大させる。このような制御により高速成分ＨＯ２を実質的に一定に保つことができる。
【００３１】
しかしながら、演算が長い期間に渡って継続すると、演算値はずれ、演算された貯蔵酸素量と実際に貯蔵される量との間にはずれが生じる。この誤差を補償、補正するために、コントローラ６は検出された触媒３下流の排気空燃比に基づき所定の時間間隔で酸素ストレージ量の演算値をリセットし、この実酸素ストレージ量とのずれを補正する。
【００３２】
さらに具体的には、リア酸素センサ５により触媒３から流出する排気の空燃比がリーンであると判定された場合は、少なくとも高速成分ＨＯ２は最大であると考えられ、高速成分ＨＯ２が最大容量に合うようにリセットされる。リア酸素センサ５により触媒３から流出する排気の空燃比がリッチであると判定された場合は、高速成分ＨＯ２からだけでなく低速成分ＬＯ２からも酸素が放出されていないと考えられるので、高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２が最小容量状態に合うようにリセットされる。
【００３３】
次に、コントローラ６により実行される制御を説明する。
【００３４】
まず、酸素ストレージ量の演算について説明する。その後で酸素ストレージ量の演算値のリセット、酸素ストレージ量に基づくエンジン１の空燃比制御について説明する。
【００３５】
図３は触媒３に貯蔵される酸素ストレージ量を演算するためのルーチンを示す。このルーチンはコントローラ６において所定の間隔で実行される。
【００３６】
まず、ステップＳ１では、冷却水温センサ１０、クランク角センサ１２、エアフローメータ９の出力がエンジン１の運転パラメータとして読み込まれる。ステップＳ２では、触媒３の温度ＴＣＡＴがそれらパラメータの１または２以上に基づき推定される。ステップＳ３では、推定された触媒温度ＴＣＡＴと触媒活性温度ＴＡＣＴｏ（例えば３００℃）とを比較することにより、触媒３が活性化したか否かが判断される。
【００３７】
触媒活性温度ＴＡＣＴｏに達したと判断される場合は、ルーチンはステップＳ４に進み、触媒３の酸素ストレージ量が演算される。触媒活性温度ＴＡＣＴｏに達していないと判断されたときは、触媒３は酸素を貯蔵も放出もしないと考えられ、処理は終了される。
【００３８】
ステップＳ４では、酸素過不足量Ｏ２ＩＮを演算するためのサブルーチン（図４）が実行され、触媒３に流入する排気の酸素過不足量が演算される。ステップＳ５では、酸素ストレージ量の高速成分の酸素放出率Ａを演算するためのサブルーチン（図５）が実行され、高速成分の酸素放出率Ａが演算される。
【００３９】
さらに、ステップＳ６では、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２を演算するためのサブルーチン（図６）が実行され、高速成分ＨＯ２と高速成分ＨＯ２として貯蔵されずに低速成分ＬＯ２に溢れる酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが酸素過不足量Ｏ２ＩＮと高速成分の酸素放出率Ａに基づき演算される。
【００４０】
ステップＳ７では、オーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき触媒３に流入する酸素過不足量Ｏ２ＩＮの全てが高速成分ＨＯ２として貯蔵されたか否かが判断される。過不足酸素量Ｏ２ＩＮの全てが高速成分として貯蔵された場合、すなわちＯＶＥＲＦＬＯＷがゼロのときは処理は終了される。しかしながら、他の場合はルーチンはステップＳ８に進み、低速成分ＬＯ２を演算するためのサブルーチン（図７）が実行され、高速成分ＨＯ２から溢れるオーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき低速成分ＬＯ２が演算される。
【００４１】
この例では、触媒温度ＴＣＡＴをエンジン１の冷却水温度、エンジン負荷及びエンジン回転速度から推定している。しかしながら、この発明はそのように限定されず、図１に示すように触媒３に温度センサ１１を設け、触媒３の温度が直接に測定されるようにすることも可能である。
【００４２】
触媒温度ＴＣＡＴが活性温度ＴＡＣＴｏよりも低いときは、酸素ストレージ量は演算されず、ステップＳ４−Ｓ８を飛ばし、触媒温度ＴＣＡＴの影響を後述するように高速成分の酸素放出率Ａや低速成分の酸素貯蔵放出率Ｂに反映させるようにしても良い。
【００４３】
次に、ステップＳ４からＳ６とステップＳ８で実行されるサブルーチンについて説明する。
【００４４】
図４は触媒３に流入する排気の酸素過不足量を演算するためのサブルーチンを示す。このサブルーチンでは、触媒３上流の排気の空燃比とエンジン１の吸入空気量とに基づき触媒３に流入する排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮが演算される。
【００４５】
まず、ステップＳ１１ではフロントＡ／Ｆセンサ４の出力とエアフローメータ９の出力が読み込まれる。
【００４６】
次に、ステップＳ１２では、所定の変換テーブルを用いてフロントＡ／Ｆセンサ４の出力が触媒３に流入する排気の過不足酸素濃度ＦＯ２に変換される。ここで、過不足酸素濃度ＦＯ２とは理論空燃比における酸素濃度に基づく相対的な濃度である。排気空燃比が理論空燃比のときはゼロであり、理論空燃比よりもリッチのときは負の値をとり、理論空燃比よりもリーンのときは正の値をとる
ステップＳ１３では、所定の変換テーブルを用いてエアフローメータ９の出力が吸入空気量Ｑ×ｔに変換される。ここで、Ｑ＝吸入空気流量で代用される排気流量、ｔ＝サイクルタイムである。ステップＳ１４では、ステップＳ１３で演算された吸入空気量Ｑ×ｔにステップＳ１２で演算された過不足酸素濃度ＦＯ２を乗じて触媒３に流入する排気の過不足酸素量Ｏ２ＩＮが演算される。過不足酸素濃度ＦＯ２が上記特性を有することから、触媒３に流入する排気が理論空燃比であるとき過不足酸素量Ｏ２ＩＮはゼロとなり、リッチのときに負となり、リーンのときに正となる。
【００４７】
図５は酸素ストレージ量の高速成分の酸素放出率Ａを演算するためのサブルーチンを示す。このサブルーチンでは、高速成分ＨＯ２の酸素放出率が低速成分ＬＯ２の影響を受けることから、高速成分の酸素放出率Ａが低速成分ＬＯ２に応じて演算される。
【００４８】
まず、ステップＳ２１では、低速成分の高速成分に対する比ＬＯ２／ＨＯ２が所定値ＡＲ（例えばＡＲ＝１０）よりも小さいか否かが判断される。比ＬＯ２／ＨＯ２が所定値ＡＲよりも小さいと判断されたとき、すなわち、高速成分ＨＯ２が低速成分ＬＯ２に対して比較的多いときは、ルーチンはステップＳ２２に進み、高速成分の酸素放出率Ａが、酸素がまず高速成分ＨＯ２から放出されることを示す１．０に設定される。
【００４９】
これに対し、比ＬＯ２／ＨＯ２が所定値ＡＲよりも小さいと判断されるときは、低速成分ＬＯ２の高速成分ＨＯ２に対する比が変化しないように酸素が高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２から放出される。そしてルーチンはステップＳ２３に進み、比ＬＯ２／ＨＯ２が変化しないということに基づき高速成分の酸素放出率Ａの値が演算される。
【００５０】
図６は酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２を演算するためのサブルーチンを示す。このサブルーチンでは、触媒３に流入する排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮと高速成分の酸素放出率Ａとに基づき高速成分ＨＯ２が演算される。
【００５１】
まず、ステップＳ３１では酸素過不足量Ｏ２ＩＮに基づき高速成分ＨＯ２には酸素が貯蔵されるのか放出されるのかが判断される。触媒３に流入する排気の空燃比がリーンで酸素過不足量Ｏ２ＩＮがゼロよりも大きいときは、高速成分ＨＯ２には酸素が貯蔵されると判断され、ルーチンはステップＳ３２に進み、高速成分ＨＯ２が次式（１）：
ＨＯ２＝ＨＯ２ｚ＋Ｏ２ＩＮ  ・・・  （１）
Ｏ２ＩＮ＝ＦＯ２×Ｑ×ｔ
ＨＯ２ｚ＝前回実行時に決定された高速成分ＨＯ２の値
により演算される。
【００５２】
これに対し、酸素過不足量Ｏ２ＩＮがゼロよりも小さく高速成分から酸素が放出されると判断されたときは、ルーチンはステップＳ３３に進み、高速成分ＨＯ２が次式（２）：
ＨＯ２＝ＨＯ２ｚ＋Ｏ２ＩＮ×Ａ  ・・・  （２）
Ａ＝高速成分ＨＯ２の酸素放出率
により演算される。
【００５３】
ステップＳ３４、Ｓ３５では、高速成分ＨＯ２が高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸを超えていないか否かが判断され、高速成分ＨＯ２として貯蔵されず溢れるオーバーフロー酸素量（過剰量）ＯＶＥＲＦＬＯＷが次式（３）：
ＯＶＥＲＦＬＯＷ＝ＨＯ２−ＨＯ２ＭＡＸ  ・・・  （３）
により演算される。
【００５４】
ここで、高奥成分は最大容量ＨＯ２ＭＡＸに制限される。
【００５５】
高速成分ＨＯ２が最小容量ＨＯ２ＭＩＮよりも少ないときは、ルーチンはステップＳ３７に進み、高速成分ＨＯ２として貯蔵されなかったオーバーフロー酸素量（不足量）ＯＶＥＲＦＬＯＷが次式（４）：
ＯＶＥＲＦＬＯＷ＝ＨＯ２−ＨＯ２ＭＩＮ  ・・・  （４）
により演算される。
【００５６】
また、高速成分ＨＯ２は最小容量ＨＯ２ＭＩＮに制限される。
【００５７】
高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸと最小容量ＨＯ２ＭＩＮの間にあるときは、触媒３に流入する排気の酸素過不足量Ｏ２ＩＮは全て高速成分ＨＯ２として貯蔵され、ルーチンはステップＳ３８に進み、オーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷにはゼロが設定される。
【００５８】
高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸよりも大きいときあるいは最小容量ＨＯ２ＭＩＮよりも小さいとき、高速成分ＨＯ２から溢れたオーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷは低速成分ＬＯ２として貯蔵される。
【００５９】
図７は酸素ストレージ量の低速成分ＬＯ２を演算するためのサブルーチンを示す。このサブルーチンでは、高速成分ＨＯ２から溢れるオーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷに基づき低速成分ＬＯ２が演算される。
【００６０】
これによると、ステップＳ４１ｄｅｈａ、低速成分ＬＯ２が次式（５）：
ＬＯ２＝ＬＯ２ｚ＋ＯＶＥＲＦＬＯＷ×Ｂ  ・・・  （５）
ＬＯ２ｚ＝低速成分ＬＯ２の前回値
Ｂ＝低速成分の酸素貯蔵放出率
ここでは低速成分の酸素貯蔵放出率Ｂは１よりも小さい正の値に設定されるが、実際の貯蔵放出率は触媒温度ＴＣＡＴや低速成分ＬＯ２の影響を受けるので、貯蔵率と放出率を別々に設定するようにしてもよい。この場合、オーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが正のときは、酸素が過剰であり、このときの酸素貯蔵率は、例えば触媒温度ＴＣＡＴの上昇に応じて、あるいは低速成分ＬＯ２が小さいほど大きくなる値に設定される。また、オーバーフロー酸素量ＯＶＥＲＦＬＯＷが負のときは、酸素が不足しており、このときの酸素放出率は例えば、触媒温度ＴＣＡＴが高くなるほど増大、あるいは低速成分ＬＯ２が増大するほど増大する値に設定される。
【００６１】
ステップＳ４２、Ｓ４３では、高速成分ＨＯ２が演算されるときと同じように、演算された低速成分ＬＯ２が最大容量ＬＯ２を超えているか、あるいは最小容量より小さくなっているかが判断される。ここでは、最小容量ＬＯ２ＭＩＮはゼロに設定される。
【００６２】
最大容量ＬＯ２ＭＡＸを超えているときは、ルーチンはステップＳ４４に進み、低速成分ＬＯ２から溢れた酸素過不足量Ｏ２ＯＵＴが次式（６）：
Ｏ２ＯＵＴ＝ＬＯ２−ＬＯ２ＭＡＸ  ・・・  （６）
により演算され、低速成分ＬＯ２が最大容量ＬＯ２ＭＡＸに制限される。酸素過不足量Ｏ２ＯＵＴは触媒３の下流に流出する。
【００６３】
これに対し、低速成分が最小容量よりも小さい場合は、ルーチンはステップＳ４５に進み、低速成分ＬＯ２が最小容量ＬＯ２ＭＩＮに制限される。
【００６４】
次に、コントローラ６によって実行される酸素ストレージ量の演算値のリセットについて説明する。酸素ストレージ量の演算値のリセットを行うことにより、積算された演算誤差が取り除かれ、酸素ストレージ量の演算精度を向上させることができる。
【００６５】
図８は、リセットに適した条件が存在するかを判断するためのルーチンを示す。さらに詳しくは、このルーチンは、触媒３下流の酸素濃度から酸素ストレージ量（高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２）をリセットする条件が成立したか否かを判断し、フラグＦｒｉｃｈとフラグＦｌｅａｎを設定する。
【００６６】
まず、ステップＳ５１では、触媒下流の酸素濃度を検出するリア酸素センサ５の出力が読み込まれる。次に、ステップＳ５２、Ｓ５３では、リア酸素センサ出力ＲＯ２がリーン判定しきい値ＬＤＴ、リッチ判定しきい値ＲＤＴと比較される。
【００６７】
リア酸素センサ出力ＲＯ２がリーン判定しきい値ＬＤＴよりも小さいときは、ルーチンはステップＳ５４に進み、フラグＦｌｅａｎが酸素ストレージ量のリーンリセット条件が成立したことを示す「１」に設定される。リア酸素センサ出力ＲＯ２がリッチ判定しきい値ＲＤＴを超えている場合は、ルーチンはステップＳ５５に進み、フラグＦｒｉｃｈが酸素ストレージ量のリッチリセット条件が成立したことを示す「１」に設定される。
【００６８】
リア酸素センサ出力ＲＯ２がリーン判定しきい値ＬＤＴとリッチ判定しきい値ＲＤＴの間にあるときは、ルーチンはステップＳ５６に進み、フラグＦｌｅａｎとＦｒｉｃｈがリーンリセット条件、リッチリセット条件が不成立であることを示す「０」が設定される。
【００６９】
図９は酸素ストレージ量をリセットするためのルーチンを示す。
【００７０】
このルーチンによると、ステップＳ６１、Ｓ６２は、フラグＦｌｅａｎ、Ｆｒｉｃｈの値の変化に基づきリーンリセット条件あるいはリッチリセット条件が成立したか否かを判断する。
【００７１】
フラグＦｌｅａｎが「０」から「１」に変化すると、リーンリセット条件が成立したと判断され、ルーチンはステップＳ６３に進み、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２が最大容量ＨＯ２ＭＡＸにリセットされる。このとき、低速成分ＬＯ２のリセットは行われない。これに対し、フラグＦｒｉｃｈが「０」から「１」に変化すると、リッチリセット条件が成立したと判断され、ルーチンはステップＳ６４に進み、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２とがそれぞれ最小容量ＨＯ２ＭＩＮ、ＬＯ２ＭＩＮにリセットされる。
【００７２】
このような条件下でリセットを行うのは、低速成分ＬＯ２の酸素貯蔵速度が遅く、たとえ低速成分ＬＯ２が最大容量に達していなくても高速成分ＨＯ２が最大容量に達していれば触媒３下流に酸素が溢れるので、触媒下流の排気空燃比がリーンになったときは、少なくとも高速成分ＨＯ２は最大容量に足していると考えられるからである。
【００７３】
触媒下流の排気空燃比がリッチになったときは、ゆっくりと酸素を放出する低速成分から酸素が放出されていないので、高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２が両方ともそれぞれの最小値になっていると考えられる。
【００７４】
次に、コントローラ６によって実行される空燃比制御（酸素ストレージ量一定制御）について説明する。
【００７５】
図１０は酸素ストレージ量に基づき目標空燃比を演算するためのルーチンを示す。
【００７６】
まず、ステップＳ７１では、現在の酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２が読み込まれる。ステップＳ７２では、現在の酸素ストレージ量ＨＯ２と高速成分の目標値ＴＧＨＯ２との差ＤＨＯ２（＝触媒３が要求する酸素過不足量）が演算される。高速成分の目標値ＴＧＨＯ２は、例えば、高速成分の最大容量ＨＯ２ＭＡＸの半分に設定される。
【００７７】
ステップＳ７３では、演算された差ＤＨＯ２が空燃比相当値に変換され、エンジン１の目標空燃比Ｔ−Ａ／Ｆが設定される。ステップＳ７４では、運転条件に従い、低速成分ＬＯ２に応じた目標空燃比Ｔ−Ａ／Ｆの下限リミッタＬＯＬＭＴを設定するサブルーチンが実行される。これについては後述する。
【００７８】
ステップＳ７５、Ｓ７６では、目標空燃比Ｔ−Ａ／Ｆが上限リミッタＵＰＬＭＴと下限リミッタＬＯＬＭＴと比較される。目標空燃比Ｔ−Ａ／Ｆが上限リミッタＵＰＬＭＴ（例えば１５．０）を超えているときは、ルーチンはステップＳ７７に進んで目標空燃比Ｔ−Ａ／Ｆが上限リミッタＵＰＬＭＴに制限される。下限リミッタＬＯＬＭＴよりも低いときは、目標空燃比Ｔ−Ａ／Ｆは下限リミッタＬＯＬＭＴに制限される。
【００７９】
したがって、このルーチンによれば、高速成分ＨＯ２が目標値ＴＧＨＯ２よりも小さいときはエンジン１の目標空燃比がリーンに設定され、高速成分ＨＯ２が増やされ、目標値ＴＧＨＯ２を超えているときはエンジン１の目標空燃比はリッチに設定され、高速成分ＨＯ２は減らされるが、目標空燃比は上限リミッタＵＰＬＭＴ、下限リミッタＬＯＬＭＴを超えないように制限される。このようにして、運転性と燃費の悪化が回避される。
【００８０】
このときの目標空燃比の下側リミッタＬＯＬＭＴはエンジン運転状態と低速成分ＬＯ２に応じて設定される。この点を図１１を参照しながら説明する。図１１に示すルーチンは図１０のサブルーチン（ステップＳ７４）として実行される。
【００８１】
まず、ステップＳ８１では、減速等によるエンジン１の燃料カットが行われ、燃料カットからの復帰があったかどうかが判断される。燃料カットがあったかどうかは燃料制御系からの信号を監視すること、あるいは燃料カット条件を検出することによって判断される。例えば、減速による燃料カットは、例えば、エンジン回転速度が参照値よりも高く、アクセルペダルが踏まれておらず、かつ変速機のギヤポジションがニュートラルでないときに行われる。そのような条件で開始された燃料カットはエンジン回転速度が下限参照値よりも低くなったとき、アクセルペダルが踏まれたときに終了する。したがって、これらの条件を監視することにより、減速中の燃料カットからの復帰を判断できる。
【００８２】
ステップＳ８１で燃料カットからの復帰があったと判断されると、ルーチンはステップＳ８２に進む。ステップＳ８２では、よりリッチ側のリミッタ値ＬＯＬＭＴ１が新たな下限リミッタＬＯＬＭＴとして設定され、フラグＦＨｉに下側リミッタＬＯＬＭＴの修正により利用可能な空燃比がリッチ方向に拡大されたことを示す「１」が設定される。初期状態ではフラグＦＨｉは「０」である。下側リミッタＬＯＬＭＴは例えば通常１４．４あたりに設定されるのに対し、リミッタ値ＬＯＬＭＴ１は１４．０あたりに設定される。
【００８３】
これに対し、ステップＳ８１で燃料カットからの復帰がなかったと判断されると、ルーチンはステップＳ８３に進み、フラグＦＨｉが「１」か否かが判断される。フラグＦＨｉが、利用可能な空燃比が上述したように拡大されていることを示す「１」であるときは、ルーチンはステップＳ８４に進む。
【００８４】
ステップＳ８４では、リア酸素センサ出力ＲＯ２がリッチ判定しきい値ＲＤＴ２よりも小さいか判断される。リッチ判定しきい値ＲＤＴ２よりも小さいときは、ルーチンは終了し、ステップＳ８２で設定された下限リミッタＬＯＬＭＴ（＝ＬＯＬＭＴ１）が維持され、利用可能な空燃比の拡大が継続される。これに対し、リア酸素センサ出力ＲＯ２がリッチ判定しきい値ＲＤＴ２よりも大きいときは、触媒３の酸素ストレージ量が実質的に目標値まで戻ったと判断され、ステップＳ８５で利用可能な空燃比の拡大処理を終了させるようフラグＦＨｉに「０」が設定される。なお、演算された触媒３の酸素ストレージ量が所定の目標値に達したときに、下限リミッタを後述する低速成分ＬＯ２に応じた元の値に戻すようにしてもよい。
【００８５】
エンジン１の運転状態が燃料カットでないとき（すなわち、「燃料カット無し」）あるいは上記利用可能な空燃比の拡大処理が終了したとき、フラグＦＨｉは「０」となる。この場合、ルーチンはステップＳ８３からステップ８６に進み、目標空燃比の下限リミッタＬＯＬＭＴが酸素ストレージ量の低速成分ＬＯ２に応じて設定される。具体的には、下限リミッタＬＯＬＭＴは、例えば、所定のテーブルを参照して設定される。低速成分ＬＯ２がゼロから所定量の範囲のときは、理論空燃比よりも少しだけ小さな値（例えば１４．４）に設定され、低速成分が所定量よりも多いときはさらに小さな値（例えば１２．０）に設定される。このようにして、低速成分ＬＯ２が多く高速成分ＨＯ２の放出速度が低下するときは、高速成分ＨＯ２が目標値ＴＧＨＯ２に速やかに収束するように下限リミッタＬＯＬＭＴがリッチ側に変更される。
【００８６】
ここで、燃料カットからの復帰が検出されたときに（ステップＳ８１）に下限リミッタＬＯＬＭＴがリッチ側に変更される。しかしながら、このリッチ側への変更はリア酸素センサ出力ＲＯ２がリーン判定敷地ＬＤＴ２よりも小さくなったとき、すなわち、触媒から流出する排気の空燃比が所定値よりもリーンになり、エンジン１がリーン空燃比で運転されていると考えられるときに行うようにしても良い。
【００８７】
次に、上記制御を行うことによる全体的な作用を説明する。
【００８８】
本発明に係る排気浄化装置では、エンジン１がスタートしたら触媒３の酸素ストレージ量の演算が開始され、触媒３の転換効率を最大に維持する観点から触媒３の酸素ストレージ量が一定となるようにエンジン１の空燃比が制御される。
【００８９】
触媒３の酸素ストレージ量は触媒３に流入する排気の空燃比とエンジン１の吸入空気量とに基づき推定され、酸素ストレージ量の演算は実際の特性に合わせて高速成分ＨＯ２と低速成分ＬＯ２とで分けられる。具体的には、酸素が貯蔵されるときは、酸素は高速成分ＨＯ２として優先的に貯蔵され、もはや高速成分ＨＯ２として酸素を貯蔵できなくなったときに低速成分ＬＯ２として酸素が貯蔵されるとして演算が行われる。また、酸素放出時であって、低速成分ＬＯ２と高速成分ＨＯ２の比（ＬＯ２／ＨＯ２）が所定の比よりも低いときは、酸素は高速成分ＨＯ２から優先的に酸素が放出され、比ＬＯ２／ＨＯ２が所定の比に達すると、酸素がこの比ＬＯ２／ＨＯ２を維持するように低速成分ＬＯ２と高速成分ＨＯ２の両方から酸素が放出されるとして演算が行われる。
【００９０】
演算された酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２が目標値よりも大きい場合は、コントローラ６はエンジン１の空燃比がリッチになるように制御することによって高速成分を減少させ、目標値よりも少ない場合は、空燃比をリーンになるように変更し高速成分ＨＯ２を増加させて高速成分を目標値ＴＧＨＯ２に収束させる。
【００９１】
このとき、目標空燃比が上限リミッタＵＰＬＭＴと下限リミッタＬＯＬＭＴに制限されているので、高速成分ＨＯ２を目標値ＴＧＨＯ２に収束させるための空燃比の過大な変更が防止され、運転性や燃費性能の悪化が防止される。しかしながら、上述したような減速中の燃料カット制御により酸素ストレージ量が急増した場合は、これを速やかに適切な値に戻さなければＮＯｘ放出量が増大してしまうので、それらリーン運転状態の後は下限リミッタＬＯＬＭＴが通常よりもリッチな値に変更される。これにより、酸素ストレージ量の高速成分ＨＯ２をすみやかに目標値ＴＧＨＯ２に戻すことができ、リーン状態を含む燃料カット等のあとのＮＯｘ放出を最小限に抑えることができる。
【００９２】
図１２は燃料カット後に下限リミッタＬＯＬＭＴが修正される状況を示す。低速成分ＬＯ２が多いと、酸素は低速成分ＬＯ２からも放出され、高速成分ＨＯ２からの酸素の放出はより難しくなる。この結果、空燃比を下限リミッタよりもかなりリッチな値に変更することができないと、高速成分ＨＯ２を目標値ＴＧＨＯ２に収束させるのに時間がかかってしまう。しかしながら、この発明によれば、低速成分ＬＯ２が多いときは、目標空燃比の下限リミッタがリッチ側に変更され、空燃比を必要に応じてリッチ設定に大幅に変更することができ、高速成分ＨＯ２を目標値ＴＧＨＯ２に速やかに収束させることができる。
【００９３】
本願が優先権を主張する日本国特許出願Ｐ２０００−４９１７８（２０００年２月２５日出願）の全内容はここに引用例として包含される。
【００９４】
限られた数の実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明はそれらに限定されず、上記教示に基づく上記実施形態の改変は当業者にとって自明ことである。本発明の範囲はこの後のクレームにより定められる。
【００９５】
【産業上の利用可能性】
上述の通り、本発明の排気浄化装置は酸素を貯蔵する触媒を備えたエンジンシステムの排気浄化装置に有用である。目標値に速やかに制御される触媒の貯蔵量、成分は制御上信頼できるので、エンジン空燃比の過大な変化を防止すると共に排気触媒の浄化性能を所望の高レベルに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る排気浄化装置の概略構成図である。
【図２】  触媒の酸素放出特性を示す図である。
【図３】  触媒の酸素ストレージ量を演算するためのルーチンを示すフローチャートである。
【図４】  触媒に流入する排気のオーバーフロー酸素量を演算するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】  高速成分の酸素放出率を演算するためのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】  酸素ストレージ量の高速成分を演算するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】  酸素ストレージ量の低速成分を演算するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】  リセット条件の判断ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】  酸素ストレージ量の演算値のリセットを行うためのルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】  酸素ストレージ量に基づき目標空燃比を演算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】  目標空燃比の下限リミッタを演算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１２】  燃料カット後に下限リミッタが修正される状況を示した図である。
【図１３】  触媒容量とエンジン排気量の比がＮＯｘ浄化性能に及ぼす影響を示した図である。
【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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