(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路の触媒の上流側に設けられ、前記内燃機関から排出された排気ガスの空燃比を検出する上流側空燃比検出手段と、
前記触媒の下流側に設けられ、前記触媒を通過した排気ガスの空燃比を検出する下流側空燃比検出手段と、
前記下流側空燃比検出手段の検出信号に応じて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段と、
前記目標空燃比設定手段で設定された目標空燃比に対し、リッチ側への変動期間がリーン側への変動期間より長い周期で、その平均空燃比が前記目標空燃比設定手段により設定された目標空燃比となるように、前記目標空燃比設定手段で設定された目標空燃比を強制的に変動させる目標空燃比変動手段と、
前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比と前記目標空燃比変動手段で変動された目標空燃比との偏差に基づき、所定の更新速度で燃料噴射弁の燃料噴射量を算出する噴射量演算手段と
を具備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２】
前記目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比の変動期間は、リッチ側への変動期間のリーン側への変動期間に対する比を２〜４に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
更に、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を具備し、
前記運転状態検出手段で前記内燃機関が過渡状態にあると検出され、且つ前記下流側空燃比検出手段の検出信号がリーン側であるときには、前記目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比のリッチ側への変動期間をリーン側への変動期間より長い周期に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比の周期は、排気ガスの流量が多いほど短く設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
更に、前記触媒の温度を検出する温度検出手段を具備し、前記目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比の周期は、前記温度検出手段で検出された前記触媒の温度が高いほど長く設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
更に、前記触媒の劣化状態を検出する触媒劣化検出手段を具備し、前記目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比の周期は、前記触媒劣化検出手段で検出された前記触媒の劣化状態が進行しているほど長く設定することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関するもので、特に、触媒の上流側と下流側とに排気ガスの空燃比を検出する各センサを設け、上流側のセンサの検出値に基づく空燃比フィードバック制御に加えて、下流側のセンサの検出値に基づく空燃比フィードバック制御を行う内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の空燃比制御装置に関連する先行技術文献としては、特開平３−１８５２４４号公報にて開示されたものが知られている。図１９は、この空燃比制御において、Ｏ2 センサの出力と目標空燃比λTGとを示すタイムチャートである。
【０００３】
このものでは、触媒の上流側に内燃機関から排出される排気ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力するＡ／Ｆセンサが設けられ、触媒の下流側に排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチかリーンかに応じた電圧信号を出力するＯ2 センサが設けられている。このＯ2 センサの出力に基づき排気ガスの空燃比が理論空燃比を境界としてリッチ側またはリーン側のいずれに変動しているかを判別し、目標空燃比中央値λTGC を変動方向の反対側に設定し、これに目標空燃比変動を加えて目標空燃比λTGを設定している。そして、この補正後の目標空燃比λTGとＡ／Ｆセンサにて検出された実際の空燃比との偏差に基づき空燃比補正係数を算出し、実際の空燃比を理論空燃比に収束させるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の空燃比制御では、排気ガスの空燃比が完全に理論空燃比であっても、排気ガス成分中のリッチ成分（空燃比がリッチ側のときの排出ガス成分）であるＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）とリーン成分（空燃比がリーン側のときの排出ガス成分）であるＮＯx （窒素酸化物）やＯ2 （酸素）との触媒表面への吸着速度と脱離速度とが異なることから、触媒表面にはリーン成分のＮＯx （窒素酸化物）やＯ2 （酸素）が少量吸着している。このため、図２０に示すように、内燃機関における負荷変動により生じる瞬間的な空燃比変動（以下、単に『スパイク』と記す）により触媒の反応挙動に相違がある。即ち、リッチスパイク（リッチ側のスパイク）は比較的吸収し易いため、図２０（ａ）に示すように、触媒の下流側のＯ2 センサの出力にリッチスパイクの影響は現れ難く、排出ガス濃度にも乱れが現れない。これに対し、リーンスパイク（リーン側のスパイク）は吸収し難いため、図２０（ｂ）に示すように、触媒の下流側のＯ2 センサの出力にリーンスパイクの影響は現れ易く、その結果、排出ガス濃度にリーン成分であるＮＯx が比較的排出され易いのである。
【０００５】
そこで、このような排気ガス中のＮＯx の排出量を抑える内燃機関の空燃比制御装置として、特開平６−２６４７９８号公報にて開示されたものが知られている。図２１は、この空燃比制御において、運転状態に応じた酸素濃度を検出するＯ2 センサの出力と制御目標値ＶＯＸ２ＴＧの設定状態を示すタイムチャートである。
【０００６】
このものでは、前述の構成と同様に、触媒の上流側にＡ／Ｆセンサ、下流側にＯ2 センサを設け、Ｏ2 センサの出力に基づき排気ガスの空燃比が理論空燃比を境界としてリッチ側またはリーン側のいずれに変動しているかを判別し、目標空燃比を変動方向の反対側に設定している。そして、この補正後の目標空燃比とＡ／Ｆセンサにて検出された実際の空燃比との偏差に基づき空燃比補正係数を算出し、実際の空燃比を理論空燃比に収束させるように構成されている。更に、リーン成分の排出量を抑えるため運転状態に応じてＯ2 センサの制御目標値ＶＯＸ２ＴＧを変動させている。
【０００７】
ところが、図２２に示すように、触媒の下流側に設けられているＯ2 センサ出力の感度は、空気過剰率λA が１．０である理論空燃比の近傍で高いが、理論空燃比から少し遠ざかるだけで感度が鈍くなる。したがって、制御目標値ＶＯＸ２ＴＧを理論空燃比から変動させることで制御の応答性が悪化してしまう。
【０００８】
更に、触媒の浄化効率を高め、排気ガス中の有害成分の排出量を抑える内燃機関の空燃比制御装置として、特公平７−３３７９３号公報にて開示されたものが知られている。図２３は、この空燃比制御において、空燃比を強制的に変動させたときの空燃比中央値（ＫFB）c の設定状態を示すタイムチャートである。
【０００９】
このものでは、触媒の下流側に設けられたＯ2 センサの出力から空燃比強制変動制御におけるリッチ側の時間ＴKRとリーン側の時間ＴKLとの割合（比）を制御し、即ち、空燃比中央値（ＫFB）c を変動させ、触媒の最も浄化効率の高い領域で空燃比制御させている。ところが、前述したようにＯ2 センサの感度は理論空燃比の近傍で高いが、理論空燃比から少し遠ざかるだけで感度が鈍くなる。したがって、空燃比強制変動制御で空燃比中央値を変動させＮＯx の最も浄化率の高い空燃比に設定すると、制御の応答性が悪化するという不具合があった。
【００１０】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、リッチ成分の排出量を増加させることなくリーン成分の排出量を減少させると共に、空燃比制御における応答性を損なうことのない内燃機関の空燃比制御装置の提供を課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の空燃比制御装置によれば、目標空燃比設定手段で下流側空燃比検出手段による触媒を通過した排気ガスの空燃比の検出信号に応じた目標空燃比が設定され、その目標空燃比が目標空燃比変動手段によってリッチ側への空燃比変動期間がリーン側への空燃比変動期間より長い周期でその平均空燃比が排気ガスの空燃比を理論空燃比に維持するように空燃比強制変動制御が実行され、噴射量演算手段で上流側空燃比検出手段による内燃機関から排出された排気ガスの空燃比と変動後の目標空燃比との偏差に基づき燃料噴射量が算出される。これにより、排気ガス成分の触媒表面への吸着・脱離速度が最適化され触媒表面が中立化され、リッチ成分の排出量を増加させることなくリーン成分の排出量を減少させることができると共に、排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように空燃比強制変動制御における目標空燃比中央値が設定されることで空燃比制御の応答性を損なうことがないという効果が得られる。
【００１２】
請求項２の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１の目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比のリッチ側への変動期間のリーン側への変動期間に対する比が２〜４となるようにされる。これにより、空燃比強制変動制御における制御性を損なうことなく、また、リッチ成分の排出量を増加させることなくリーン成分の排出量を減少させることができるという効果が得られる。
【００１３】
請求項３の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項１の構成に加えて、運転状態検出手段で内燃機関が過渡状態であると検出され、且つ下流側空燃比検出手段でリーン側であると検出されると目標空燃比変動手段による目標空燃比のリッチ側への変動期間がリーン側への変動期間に対して長い周期となるように設定される。これにより、内燃機関の過渡状態における排気ガス成分の触媒表面への吸着・脱離速度が最適化され触媒表面が中立化され、リッチ成分の排出量を増加させることなくリーン成分の排出量を減少させることができるという効果が得られる。
【００１４】
請求項４の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項３の目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比の周期が、排気ガスの流量が多いほど短くされる。これにより、排気ガスの流量の多少に応じた排気ガス成分の触媒表面への吸着・脱離速度が最適化され触媒表面が中立化され、リッチ成分の排出量を増加させることなくリーン成分の排出量を減少させることができるという効果が得られる。
【００１５】
請求項５の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項３の構成に加えて、温度検出手段で検出された触媒の温度が高いほど目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比の周期が長くされる。これにより、触媒の温度の高低に応じた排気ガス成分の触媒表面への吸着・脱離速度が最適化され触媒表面が中立化され、リッチ成分の排出量を増加させることなくリーン成分の排出量を減少させることができるという効果が得られる。
【００１６】
請求項６の内燃機関の空燃比制御装置では、請求項３乃至請求項５のいずれか１つの構成に加えて、触媒劣化検出手段で検出された触媒の劣化状態が進行しているほど目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比の周期が長くされる。これにより、触媒の劣化状態に応じた排気ガス成分の触媒表面への吸着・脱離速度が最適化され触媒表面が中立化され、リッチ成分の排出量を増加させることなくリーン成分の排出量を減少させることができるという効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施の形態に基づいて説明する。
【００１８】
〈実施の形態１〉
図１は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置を用いた内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１９】
図１において、内燃機関１は４気筒４サイクルの火花点火式として構成され、その吸入空気は上流側からエアクリーナ２、吸気管３、スロットルバルブ４、サージタンク５及びインテークマニホルド６を通過して、インテークマニホルド６内で各燃料噴射弁７から噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気として各気筒に分配供給される。また、内燃機関１の各気筒に設けられた点火プラグ８には、点火回路９から供給される高電圧がディストリビュータ１０にて分配供給され、各気筒の混合気を所定タイミングで点火する。そして、燃焼後の排気ガスはエキゾーストマニホルド１１及び排気管１２を通過し、排気管１２に設けられ、白金やロジウム等の触媒成分とセリウムやランタン等の添加物を担持した三元触媒１３にて有害成分であるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯx （窒素酸化物）等が浄化されて大気に排出される。
【００２０】
吸気管３には吸気温センサ２１と吸気圧センサ２２が設けられ、吸気温センサ２１は吸入空気の温度Ｔamを、吸気圧センサ２２はスロットルバルブ４の下流側の吸気圧Ｐm をそれぞれ検出する。スロットルバルブ４にはスロットル開度ＴＨを検出するスロットルセンサ２３が設けられ、このスロットルセンサ２３はスロットル開度ＴＨに応じたアナログ信号と共に、スロットルバルブ４がほぼ全閉であることを検出する図示しないアイドルスイッチからのオン・オフ信号を出力する。また、内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２４が設けられ、この水温センサ２４は内燃機関１内の冷却水温Ｔhwを検出する。ディストリビュータ１０には内燃機関１の機関回転数Ｎe を検出する回転数センサ２５が設けられ、この回転数センサ２５は内燃機関１の２回転、即ち、７２０°ＣＡ（クランクアングル）毎にパルス信号を２４回出力する。更に、排気管１２の三元触媒１３の上流側には、内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比λに応じたリニアな空燃比信号ＶＯＸ１を出力するＡ／Ｆセンサ２６が設けられ、三元触媒１３の下流側には、排気ガスの空燃比λが理論空燃比λ＝１に対してリッチかリーンかに応じた電圧信号ＶＯＸ２を出力するＯ2 センサ２７及び三元触媒１３を通過した排気ガスの温度Ｔhxを検出する温度センサ２８が設けられている。
【００２１】
内燃機関１の運転状態を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御装置）３１は、周知の中央処理装置としてのＣＰＵ３２、制御プログラムを格納したＲＯＭ３３、各種データを格納するＲＡＭ３４、バックアップＲＡＭ３５等を中心に論理演算回路として構成され、各センサの検出信号を入力する入力ポート３６及び各アクチュエータに制御信号を出力する出力ポート３７等に対しバス３８を介して接続されている。そして、ＥＣＵ３１は入力ポート３６を介して各センサから吸気温Ｔam、吸気圧Ｐm 、スロットル開度ＴＨ、冷却水温Ｔhw、機関回転数Ｎe 、空燃比信号ＶＯＸ１、電圧信号ＶＯＸ２等を入力し、それらの各値に基づいて燃料噴射量ＴＡＵ、点火時期Ｉg を算出して、出力ポート３７を介して燃料噴射弁７及び点火回路９にそれぞれ制御信号を出力する。
【００２２】
次に、上記のように構成された本実施の形態の内燃機関の空燃比制御装置の動作を説明する。
【００２３】
〈燃料噴射量ＴＡＵ設定ルーチン：図２参照〉
図２は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２における燃料噴射量設定ルーチンを示すフローチャートである。なお、この燃料噴射量算出ルーチンは内燃機関１の回転に同期して３６０°ＣＡ毎に実行される。
【００２４】
まず、ステップＳ１０１で、吸気圧Ｐm 、機関回転数Ｎe 等に基づいて基本燃料噴射量ＴP が算出される。次にステップＳ１０２に移行して、空燃比λのフィードバック条件が成立しているかが判定される。ここで、周知のようにフィードバック条件は、冷却水温Ｔhwが所定値以上で、且つ高回転・高負荷状態でないときに成立する。ステップＳ１０２で空燃比λのフィードバック条件が成立するときには、ステップＳ１０３に移行し、目標空燃比λTGが設定される（詳細は後述）。次にステップＳ１０４に移行して、空燃比λを目標空燃比λTGとすべく空燃比補正係数ＦＡＦが設定されたのち、ステップＳ１０５に移行する。即ち、ステップＳ１０４では目標空燃比λTGとＡ／Ｆセンサ２６で検出された空燃比信号ＶＯＸ１に応じて空燃比補正係数ＦＡＦが設定される。一方、ステップＳ１０２で、空燃比λのフィードバック条件が成立しないときには、ステップＳ１０６に移行し、空燃比補正係数ＦＡＦが１．０に設定され、ステップＳ１０５に移行する。ステップＳ１０５では、次式（１）に示すように、基本燃料噴射量ＴP 、空燃比補正係数ＦＡＦ及び他の補正係数ＦＡＬＬから燃料噴射量ＴＡＵが設定され、本ルーチンを終了する。
【００２５】
【数１】
ＴＡＵ＝ＴP ×ＦＡＦ×ＦＡＬＬ                          ・・・（１）
このようにして設定された燃料噴射量ＴＡＵに基づく制御信号が燃料噴射弁７に出力されて開弁時間、即ち、実際の燃料噴射量が制御され、その結果、混合気が目標空燃比λTGに調整される。
【００２６】
次に、目標空燃比λTGの設定処理（図２のステップＳ１０３）について詳述する。
【００２７】
まず、Ｏ2 センサ２７の電圧信号ＶＯＸ２に基づき実際の空燃比とＡ／Ｆセンサ２６の空燃比信号ＶＯＸ１とのずれを補正するように目標空燃比中央値λTGC が設定される。詳しくは、Ｏ2 センサ２７の電圧信号ＶＯＸ２がリッチ側であるときは、目標空燃比中央値λTGC を所定値λM だけリーン側に設定する。ここで、三元触媒１３の浄化率ηの空燃比λに対する特性を図３に示すように、触媒ウインドウＷ（図３の斜線部）の範囲内で制御される。この触媒ウインドウＷはＡ／Ｆで０．２（０．２Ａ／Ｆ）程度であり、所定値λM はこの範囲より小さく設定される。
【００２８】
ここで、三元触媒１３の表面には、排気ガスがリッチのときにはリッチ成分（ＣＯ，ＨＣ）が吸着され、排気ガスがリーンのときにはリーン成分（ＮＯx,Ｏ2 ）が吸着される。このように、三元触媒１３の表面ではリッチ成分とリーン成分とが交互に吸着・脱離が繰返されている。物性的な観点から、通常、三元触媒１３の使用温度域ではリッチ成分の吸着速度とリーン成分の吸着速度はほとんど差がないが、脱離速度はリッチ成分の方がリーン成分に比べ約１．５倍程度速い。このため、三元触媒１３の表面は吸着・脱離を繰返す毎に見かけ上、リーン成分の吸着が増加してしまうのである。
【００２９】
本実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置では、このリーン成分の吸着の増加を抑えるため、以下に述べるような、目標空燃比λTGを強制的に変動させるような制御を実行したのである。
【００３０】
設定された目標空燃比中央値λTGC に対して、図４に示すように、触媒ウインドウＷの範囲内で、所定の空燃比振幅（リッチ側空燃比強制変動振幅λDZR 、リーン側空燃比強制変動振幅λDZL ）で所定の周期（リッチ側空燃比変動期間ＴDZR 、リーン側空燃比変動期間ＴDZL ）で目標空燃比λTGを変化させる。この時、空燃比強制変動の中心（平均空燃比）がλTGC となる条件式（２）が成立するように、リッチ側空燃比強制変動振幅λDZR 、リーン側空燃比強制変動振幅λDZL 、リッチ側空燃比変動期間ＴDZR 、リーン側空燃比変動期間ＴDZL が設定される。
【００３１】
【数２】
λDZR ×ＴDZR ＝λDZL ×ＴDZL                           ・・・（２）
ここで、リッチ側空燃比変動期間ＴDZR とリーン側空燃比変動期間ＴDZL とには、図５に示すような関係がある。即ち、リッチ側空燃比変動期間ＴDZR をリーン側空燃比変動期間ＴDZL に対して長くするに連れて、触媒表面のリーン成分吸着量は減少してゆくが、（リッチ側空燃比変動期間ＴDZR ／リーン側空燃比変動期間ＴDZL ）＝４を越えたところぐらいから制御性が悪化し、逆に触媒表面のリーン成分吸着量が増加に転じている。したがって、（リッチ側空燃比変動期間ＴDZR ／リーン側空燃比変動期間ＴDZL ）＝２〜４とするのが望ましい。
【００３２】
本実施の形態においては、リッチ側空燃比強制変動振幅λDZR を０．０５Ａ／Ｆ、リーン側空燃比強制変動振幅λDZL を０．１Ａ／Ｆ、リッチ側空燃比変動期間ＴDZR を０．５秒、リーン側空燃比変動期間ＴDZL を０．２５秒で行った。
【００３３】
また、本実施の形態では、空燃比強制変動の変動波形として矩形波を用いたが、制御中心を理論空燃比に維持し、空燃比を強制変動する手法としては、変動波形が三角波や正弦波等においても適用できることは言うまでもない。
【００３４】
次に、目標空燃比の設定処理について説明する。
【００３５】
〈目標空燃比λTG設定ルーチン：図６参照〉
図６は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２における目標空燃比設定ルーチンを示すフローチャートである。
【００３６】
ステップＳ２０１で、Ｏ2 センサ２７からの電圧信号ＶＯＸ２がリッチ側であるかが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立するときには、ステップＳ２０２に移行し、目標空燃比中央値λTGC に所定値λM が加算され、即ち、目標空燃比中央値λTGC がリーン側に設定される。一方、ステップＳ２０１の判定条件が成立しないときには、ステップＳ２０３に移行し、目標空燃比中央値λTGC から所定値λM が減算され、即ち、目標空燃比中央値λTGC がリッチ側に設定される。
【００３７】
ステップＳ２０２またはステップＳ２０３の処理ののち、ステップＳ２０４に移行し、リッチ側空燃比強制変動フラグＸＤＺＲ＝１とセットされているかが判定される。ステップＳ２０４の判定条件が成立するときには、目標空燃比λTGが目標空燃比中央値λTGC に対してリッチ側に設定されており、ステップＳ２０５に移行し、空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡがリッチ側空燃比変動期間ＴDZR 以上であるかが判定される。なお、この場合の空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡはリッチ側空燃比変動期間をカウントするものである。ステップＳ２０５の判定条件が成立せず、空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡがリッチ側空燃比変動期間ＴDZR 未満であるときには、ステップＳ２０６に移行し、空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡが「１」インクリメントされる。
【００３８】
ここで、ステップＳ２０５の判定条件が成立し、空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡがリッチ側空燃比変動期間ＴDZR 以上であるときには、ステップＳ２０７に移行し、空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡ＝０とリセットされる。次にステップＳ２０８に移行して、リッチ側空燃比強制変動フラグＸＤＺＲ＝０とリセットされる。次にステップＳ２０９に移行して、リーン側空燃比強制変動振幅λDZL が設定され、ステップＳ２１０でリーン側空燃比変動期間ＴDZL が設定される。
【００３９】
一方、ステップＳ２０４の判定条件が成立せず、リッチ側空燃比強制変動フラグＸＤＺＲ＝０であるときには、ステップＳ２１１に移行し、空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡがリーン側空燃比変動期間ＴDZL 以上であるかが判定される。なお、この場合の空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡはリーン側空燃比変動期間をカウントするものである。ステップＳ２１１の判定条件が成立し、空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡがリーン側空燃比変動期間ＴDZL 以上であるときには、ステップＳ２１２に移行し、空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡ＝０とリセットされる。次にステップＳ２１３に移行して、リッチ側空燃比強制変動フラグＸＤＺＲ＝１とセットされる。次にステップＳ２１４に移行して、リッチ側空燃比強制変動振幅λDZR が設定され、ステップＳ２１５でリッチ側空燃比変動期間ＴDZR が設定される。一方、ステップＳ２１１の判定条件が成立せず、空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡがリーン側空燃比変動期間ＴDZL 未満であるときには、ステップＳ２１６に移行し、空燃比変動期間カウンタＣＤＺＡが「１」インクリメントされる。
【００４０】
次に、ステップＳ２０６、ステップＳ２１０、ステップＳ２１５またはステップＳ２１６の処理ののちステップＳ２１７に移行し、目標空燃比λTGを目標空燃比中央値λTGC に対してリーン側に強制的に変動させる場合には、次式（３）に示すように、目標空燃比中央値λTGC にリーン側空燃比強制変動振幅λDZL が加算され目標空燃比λTGが設定され、本ルーチンを終了する。
【００４１】
【数３】
λTG＝λTGC ＋λDZL                                     ・・・（３）
また、ステップＳ２１７で、目標空燃比λTGを目標空燃比中央値λTGC に対してリッチ側に強制的に変動させる場合には、次式（４）に示すように、目標空燃比中央値λTGC からリッチ側空燃比強制変動振幅λDZR が減算され目標空燃比λTGが設定され、本ルーチンを終了する。
【００４２】
【数４】
λTG＝λTGC −λDZR                                     ・・・（４）
図７は上述のルーチンにより設定される目標空燃比中央値λTGC の遷移状態を示すタイムチャートである。Ｏ2 センサ２７からの電圧信号ＶＯＸ２がリーン側である間は、所定値λM ずつ目標空燃比中央値λTGC がリッチ側へと設定され、逆に、Ｏ2 センサ２７からの電圧信号ＶＯＸ２がリッチ側である間は、所定値λM ずつ目標空燃比中央値λTGC がリーン側へと設定される。これにより、目標空燃比中央値λTGC はＡ／Ｆセンサ２６が示す理論空燃比とされる。したがって、実際の空燃比とＡ／Ｆセンサ２６の空燃比信号とのずれを補正することができる。
【００４３】
図８は上述のルーチンの空燃比強制変動制御による目標空燃比λTGの遷移状態を示すタイムチャートである。目標空燃比λTGを目標空燃比中央値λTGC に対して、リッチ側へはリッチ側空燃比変動期間ＴDZR の間、リッチ側空燃比強制変動振幅λDZR だけ変動させ、リーン側へはリーン側空燃比変動期間ＴDZL の間、リーン側空燃比強制変動振幅λDZL だけ変動させる。このようにして、三元触媒１３の触媒表面のリーン成分の吸着量を低減させることでＮＯx の排出量を抑えることができる。
【００４４】
ここで、Ｏ2 センサ２７の出力特性について図９を参照して述べる。なお、図９（ｂ）は本実施の形態のようにＯ2 センサ２７を三元触媒１３の下流側に配設したときの電圧信号ＶＯＸ２を示す特性図であり、図９（ａ）は比較のためＯ2 センサ２７を三元触媒１３の上流側に配設したときの電圧信号ＶＯＸ２を示す特性図である。
【００４５】
図９（ａ）及び図９（ｂ）の特性図から明らかなように、Ｏ2 センサ２７を三元触媒１３の下流側に配設したときの特性（図９（ｂ））では、Ｏ2 センサ２７を三元触媒１３の上流側に配設したときの特性（図９（ａ））に比べリッチ／リーンの反転周期が長くなっている。これは、排気ガス中の有害成分が三元触媒１３の酸化還元反応により浄化が実行されるためである。
【００４６】
このことは、三元触媒１３の触媒表面のリーン成分の吸着量を低減するため、例え、三元触媒１３の上流側で空燃比λがリッチ／リーンの短い周期で繰返すように制御されても、その下流側ではその影響を受けることがない。また、三元触媒１３の下流側では排気ガスが十分に混合されるため、その検出信号は特定の気筒の空燃比λに依存されることなく、全気筒の平均的な空燃比λであると言える。したがって、Ｏ2 センサ２７により空燃比λを精度良く適切に補正することができる。
【００４７】
このように、本実施の形態の内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関１の排気管１２の三元触媒１３の上流側に設けられ、内燃機関１から排出された排気ガスの空燃比λに応じた空燃比信号ＶＯＸ１を検出するＡ／Ｆセンサ２６からなる上流側空燃比検出手段と、三元触媒１３の下流側に設けられ、三元触媒１３を通過した排気ガスの空燃比λがリッチかリーンかの電圧信号ＶＯＸ２を検出するＯ2 センサ２７からなる下流側空燃比検出手段と、前記下流側空燃比検出手段の電圧信号ＶＯＸ２に応じて目標空燃比λTGを設定するＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２にて達成される目標空燃比設定手段と、前記目標空燃比設定手段で設定された目標空燃比中央値λTGC に対し、リッチ側空燃比変動期間ＴDZR がリーン側空燃比変動期間ＴDZL より長い周期で、その平均空燃比が前記目標空燃比設定手段により設定された目標空燃比λTGとなるように、前記目標空燃比設定手段で設定された目標空燃比中央値λTGC を強制的に変動させるＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２にて達成される目標空燃比変動手段と、前記上流側空燃比検出手段で検出された空燃比信号ＶＯＸ１と前記目標空燃比変動手段で変動された目標空燃比λTGとの偏差に基づき、内燃機関１が３６０°ＣＡ毎の更新速度で燃料噴射弁７の燃料噴射量ＴＡＵを算出するＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２にて達成される噴射量演算手段とを具備するものである。
【００４８】
したがって、目標空燃比設定手段としてのＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２で下流側空燃比検出手段としてのＯ2 センサ２７による三元触媒１３を通過した排気ガスの空燃比λの電圧信号ＶＯＸ２に応じた目標空燃比λTGが設定され、その目標空燃比λTGが目標空燃比変動手段としてのＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２によってリッチ側空燃比変動期間ＴDZR がリーン側空燃比変動期間ＴDZL より長い周期でその平均空燃比により排気ガスの空燃比が理論空燃比λ＝１を維持するように空燃比強制変動制御が実行され、噴射量演算手段としてのＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２で上流側空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ２６による内燃機関１から排出された排気ガスの空燃比信号ＶＯＸ１と変動後の目標空燃比λTGとの偏差に基づき燃料噴射量ＴＡＵが算出される。
【００４９】
故に、排気ガス成分の触媒表面への吸着・脱離速度が最適化され触媒表面が中立化され、リッチ成分（ＣＯ，ＨＣ）の排出量を増加させることなくリーン成分（ＮＯx,Ｏ2 ）の排出量を減少させることができると共に、空燃比強制変動制御における目標空燃比中央値λTGC により排気ガスの空燃比が理論空燃比λ＝１に設定されることで制御の応答性を損なうことがない。
【００５０】
また、本実施の形態の内燃機関の空燃比制御装置は、ＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２にて達成される目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比λTGの変動期間を、リッチ側空燃比変動期間ＴDZR のリーン側空燃比変動期間ＴDZL に対する比を２〜４に設定するものである。
【００５１】
したがって、目標空燃比変動手段としてのＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２で変動される目標空燃比λTGのリッチ側空燃比変動期間ＴDZR のリーン側空燃比変動期間ＴDZL に対する比が２〜４となるようにされる。このため、空燃比強制変動制御における制御性を損なうことなく、また、リッチ成分（ＣＯ，ＨＣ）の排出量を増加させることなくリーン成分（ＮＯx,Ｏ2 ）の排出量を減少させることができる。
【００５２】
〈実施の形態２〉
本発明の第二の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置を用いた内燃機関とその周辺機器については、上述の第一の実施の形態の概略構成を示す図１と同様でありその詳細な説明を省略する。
【００５３】
ここでは、第一の実施の形態との相違点のみについて述べる。
【００５４】
第二の実施の形態において、第一の実施の形態との相違点は、空燃比強制変動制御におけるリッチ側空燃比変動期間ＴDZR 及びリーン側空燃比変動期間ＴDZL を固定せずに、運転状態検出手段によって検出された内燃機関１の運転状態に基づいて切換えることである。
【００５５】
本実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置では、内燃機関１の定常運転時（例えば、車両が定速走行中で機関回転数Ｎe や吸気圧Ｐm 等がほぼ一定に保持されている状態）の場合と、過渡運転時（例えば、車両が加速中で機関回転数Ｎe や吸気圧Ｐm 等が変動している状態）で、且つ空燃比λが理論空燃比λ＝１からある程度外れて乱れている場合とでは、リッチ側空燃比強制変動振幅λDZR 、リーン側空燃比強制変動振幅λDZL 、リッチ側空燃比変動期間ＴDZR 及びリーン側空燃比変動期間ＴDZL が異なる値とされる。このため、図１０のマップに示すように、Ａ／Ｆセンサ出力値に基づき空燃比強制変動制御における形状変更係数ＫLDが設定される。なお、図１０に示すリッチ側許容量λRL、リーン側許容量λLL及び空燃比強制変動制御における形状変更係数ＫLDについては後述する。
【００５６】
まず、定常運転時と過渡運転時との判定処理について説明する。
【００５７】
〈定常・過渡判定ルーチン：図１１参照〉
図１１は本発明の第二の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２における定常・過渡判定ルーチンを示すフローチャートである。
【００５８】
ステップＳ３０１で、Ａ／Ｆセンサ２６で検出された空燃比λに応じたリニアな空燃比信号ＶＯＸ１が予め設定されたリッチ側許容量λRLとリーン側許容量λLLとの範囲内に収束しているかが判定される。ステップＳ３０１の判定条件が成立し、内燃機関１が定常運転にあるときには、ステップＳ３０２に移行し、空燃比強制変動制御における形状変更係数ＫLDが１とされる。
【００５９】
一方、ステップＳ３０１の判定条件が成立しないときには、ステップＳ３０３に移行し、Ａ／Ｆセンサ２６にて検出された実際の空燃比信号ＶＯＸ１がリーン側であるかが判定される。ここで、ステップＳ３０３の判定条件が成立するときには、排気ガスの空燃比はリーンであるため、リーン成分の排出量が増大する。このため、三元触媒１３の触媒表面のリーン成分吸着の抑制効果を大きくし、三元触媒１３の触媒表面状態を中立化することで、排気ガス中のリーン成分が効率的に浄化される。即ち、ステップＳ３０３の判定条件が成立するときには、ステップＳ３０４に移行し、空燃比強制変動制御における形状変更係数ＫLDが１．２とされる。このように、空燃比強制変動制御の効果を高めるため、形状変更係数ＫLDが所定値に設定される（１＜ＫLD＜１．５が好ましい）。
【００６０】
一方、ステップＳ３０３の判定条件が成立しないときには、排気ガスの空燃比はリッチであるため、リッチ成分の排出量が増大する。このため、排気ガス中のリッチ成分を三元触媒１３で効率良く浄化するため、リーン成分を三元触媒１３の触媒表面に吸着させる。したがって、空燃比強制変動制御による三元触媒１３の触媒表面のリーン成分吸着を増大させるため、ステップＳ３０５に移行し、空燃比強制変動制御における形状変更係数ＫLDが０．８３３とされる。このように、空燃比強制変動制御の効果を高めるため、形状変更係数ＫLDが所定値に設定される（０．６６７＜ＫLD＜１が好ましい）。
【００６１】
次に、ステップＳ３０２、ステップＳ３０４またはステップＳ３０５で形状変更係数ＫLDが設定されたのち、ステップＳ３０６に移行し、ＲＯＭ３３から読出されたリッチ側空燃比変動期間ＴDZR に形状変更係数ＫLDが乗算されリッチ側空燃比変動期間ＴDZR とされる（ＴDZR ←ＴDZR ×ＫLD）。次にステップＳ３０７に移行して、ＲＯＭ３３から読出されたリーン側空燃比変動期間ＴDZL が形状変更係数ＫLDで除算されリーン側空燃比変動期間ＴDZL とされる（ＴDZL ←ＴDZL ÷ＫLD）。次にステップＳ３０８に移行して、ＲＯＭ３３から読出されたリッチ側空燃比強制変動振幅λDZR が形状変更係数ＫLDで除算されリッチ側空燃比強制変動振幅λDZR とされる（λDZR ←λDZR ÷ＫLD）。次にステップＳ３０９に移行して、ＲＯＭ３３から読出されたリーン側空燃比強制変動振幅λDZL に形状変更係数ＫLDが乗算されリーン側空燃比強制変動振幅λDZL とされ（λDZL ←λDZL ×ＫLD）、本ルーチンを終了する。
【００６２】
このようにして設定されたリッチ側空燃比変動期間ＴDZR 、リーン側空燃比変動期間ＴDZL 、リッチ側空燃比強制変動振幅λDZR 及びリーン側空燃比強制変動振幅λDZL に基づき、第一の実施の形態と同様に、図６に示す処理ルーチンで目標空燃比λTGが設定され、適切な空燃比強制変動制御が実行され、ＮＯx 排出量が低減される。
【００６３】
このように、本実施の形態の内燃機関の空燃比制御装置は、更に、内燃機関１の運転状態を検出するＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２にて達成される運転状態検出手段を具備し、前記運転状態検出手段で内燃機関１が過渡状態にあると検出され、且つＯ2 センサ２７からなる下流側空燃比検出手段の電圧信号ＶＯＸ２がリーン側であるときには、ＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２にて達成される目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比λTGのリッチ側空燃比変動期間ＴDZR をリーン側空燃比変動期間ＴDZL より長い周期に設定するものである。
【００６４】
したがって、運転状態検出手段としてのＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２で内燃機関１が過渡状態であると検出され、且つ下流側空燃比検出手段としてのＯ2 センサでリーン側であると検出されると目標空燃比変動手段としてのＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２による目標空燃比λTGのリッチ側空燃比変動期間ＴDZR がリーン側空燃比変動期間ＴDZL に対して長い周期となるように設定される。このため、内燃機関１の過渡状態における排気ガス成分の触媒表面への吸着・脱離速度が最適化され触媒表面が中立化され、リッチ成分（ＣＯ，ＨＣ）の排出量を増加させることなくリーン成分（ＮＯx,Ｏ2 ）の排出量を減少させることができる。
【００６５】
〈実施の形態３〉
本発明の第三の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置を用いた内燃機関とその周辺機器については、上述の第一の実施の形態の概略構成を示す図１と同様でありその詳細な説明を省略する。
【００６６】
ここでは、第一の実施の形態との相違点のみについて述べる。
【００６７】
第三の実施の形態において、第一の実施の形態との相違点は、空燃比強制変動制御におけるリッチ側空燃比変動期間ＴDZR 及びリーン側空燃比変動期間ＴDZL を固定せずに、排気ガスの流量に応じて切換えることである。
【００６８】
本実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置では、排気ガスの流量が増大すると、排気ガス成分が触媒表面へ拡散する拡散距離が短くなり、触媒表面のガスの吸着・脱離が促進され、更に、三元触媒１３を通過する排気ガスの総モル数が増加される。このように、排気ガスの流量に基づき触媒表面のリーン成分の吸着量が変動されるため、排気ガスの流量を検出して空燃比強制変動制御を実行することが必要である。
【００６９】
ここで、図１２に示すように、空燃比強制変動制御における周期（リッチ側空燃比変動期間ＴDZR ＋リーン側空燃比変動期間ＴDZL ）の変動に伴い、リーン成分吸着量減少能力が変化される。したがって、図１３に示すような、機関回転数Ｎe と吸気圧Ｐm との二次元マップから算出される排気ガス流量に対して、空燃比強制変動制御における適切な周期となるように空燃比周期補正係数ＫFBが図１４に示すように設定される。
【００７０】
〈空燃比変動期間設定ルーチン：図１５参照〉
図１５は本発明の第三の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２における空燃比変動期間設定ルーチンを示すフローチャートである。
【００７１】
まず、ステップＳ４０１で、図１４のマップに基づき、排気ガス流量から空燃比周期補正係数ＫFBが設定される。次にステップＳ４０２に移行して、三元触媒１３の劣化を示す触媒劣化補正係数ＫAGが設定される。本実施の形態においては、触媒劣化度を考慮しないためＫAG＝１とされる。次にステップＳ４０３に移行して、ステップＳ４０１で設定された空燃比周期補正係数ＫFBにステップＳ４０２で設定された触媒劣化補正係数ＫAGが乗算され空燃比周期補正係数ＫFBとされる（ＫFB←ＫFB×ＫAG）。
【００７２】
次にステップＳ４０４に移行して、ＲＯＭ３３から読出されたリッチ側空燃比変動期間ＴDZR に空燃比周期補正係数ＫFBが乗算されリッチ側空燃比変動期間ＴDZR とされる（ＴDZR ←ＴDZR ×ＫFB）。そして、ステップＳ４０５に移行し、ＲＯＭ３３から読出されたリーン側空燃比変動期間ＴDZL に空燃比周期補正係数ＫFBが乗算されリーン側空燃比変動期間ＴDZL とされ（ＴDZL ←ＴDZL ×ＫFB）、本ルーチンを終了する。
【００７３】
上述のように補正されたリッチ側空燃比変動期間ＴDZR 及びリーン側空燃比変動期間ＴDZL に基づき、第一の実施の形態と同様に、図６に示す処理ルーチンで目標空燃比λTGが設定され、適切な空燃比強制変動制御が実行され、ＮＯx 排出量が低減される。
【００７４】
このように、本実施の形態の内燃機関の空燃比制御装置は、ＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２で達成される目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比λTGの周期は、排気ガスの流量が多いほど短く設定するものである。
【００７５】
したがって、目標空燃比変動手段としてのＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２で変動される目標空燃比λTGの周期が、排気ガスの流量が多いほど短くされる。このため、排気ガスの流量の多少に応じた排気ガス成分の触媒表面への吸着・脱離速度が最適化され触媒表面が中立化され、リッチ成分（ＣＯ，ＨＣ）の排出量を増加させることなくリーン成分（ＮＯx,Ｏ2 ）の排出量を減少させることができる。
【００７６】
〈実施の形態４〉
本発明の第四の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置を用いた内燃機関とその周辺機器については、上述の第一の実施の形態の概略構成を示す図１と同様でありその詳細な説明を省略する。
【００７７】
ここでは、第一の実施の形態との相違点のみについて述べる。
【００７８】
第四の実施の形態において、第一の実施の形態との相違点は、空燃比強制変動制御におけるリッチ側空燃比変動期間ＴDZR 及びリーン側空燃比変動期間ＴDZL を固定せずに、三元触媒１３の触媒温度に応じて切換えることである。
【００７９】
図１６に示すように、三元触媒１３の表面に吸着するリーン成分の吸着量は三元触媒１３の触媒温度の変化に伴って変動するため、そのときの触媒表面のリーン成分吸着量に見合った空燃比強制変動制御を実行することがＮＯx 排出量の低減に有効である。
【００８０】
ここで、図１２に示すように、空燃比強制変動制御における周期（リッチ側空燃比変動期間ＴDZR ＋リーン側空燃比変動期間ＴDZL ）の変動に伴い、リーン成分の吸着量を減少させる能力が変動される。したがって、三元触媒１３を通過し温度センサ２８によって測定された排気ガスの温度をそのときの触媒温度に等しいと見做し、その触媒温度に対する空燃比周期補正係数ＫFBが図１７に示すように設定される。
【００８１】
〈空燃比変動期間設定ルーチン：図１５参照〉
図１５は本発明の第四の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２における空燃比変動期間設定ルーチンを示すフローチャートである。
【００８２】
まず、ステップＳ４０１で、図１７のマップに基づき、触媒温度から空燃比周期補正係数ＫFBが設定される。次にステップＳ４０２に移行して、三元触媒１３の劣化を示す触媒劣化補正係数ＫAGが設定される。本実施の形態においては、触媒劣化度を考慮しないためＫAG＝１とされる。次にステップＳ４０３に移行して、ステップＳ４０１で設定された空燃比周期補正係数ＫFBにステップＳ４０２で設定された触媒劣化補正係数ＫAGが乗算され空燃比周期補正係数ＫFBとされる（ＫFB←ＫFB×ＫAG）。
【００８３】
次にステップＳ４０４に移行して、ＲＯＭ３３から読出されたリッチ側空燃比変動期間ＴDZR に空燃比周期補正係数ＫFBが乗算されリッチ側空燃比変動期間ＴDZR とされる（ＴDZR ←ＴDZR ×ＫFB）。そして、ステップＳ４０５に移行し、ＲＯＭ３３から読出されたリーン側空燃比変動期間ＴDZL に空燃比周期補正係数ＫFBが乗算されリーン側空燃比変動期間ＴDZL とされ（ＴDZL ←ＴDZL ×ＫFB）、本ルーチンを終了する。
【００８４】
上述のように補正されたリッチ側空燃比変動期間ＴDZR 及びリーン側空燃比変動期間ＴDZL に基づき、上述の第一の実施の形態と同様に、図６に示す処理ルーチンで目標空燃比λTGが設定され、適切な空燃比強制変動制御が実行され、ＮＯx 排出量が低減される。
【００８５】
このように、本実施の形態の内燃機関の空燃比制御装置は、更に、三元触媒１３の触媒温度に相当する排気ガスの温度Ｔhxを検出する温度センサ２８からなる温度検出手段を具備し、ＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２にて達成される目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比λTGの周期は、前記温度検出手段で検出された三元触媒１３の触媒温度と見做す排気ガスの温度Ｔhxが高いほど長く設定するものである。
【００８６】
したがって、温度検出手段としての温度センサ２８で検出された触媒の温度に相当する排気ガスの温度Ｔhxが高いほど目標空燃比変動手段としてのＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２で変動される目標空燃比λTGの周期が長くされる。このため、触媒の温度と見做す排気ガスの温度Ｔhxの高低に応じた排気ガス成分の触媒表面への吸着・脱離速度が最適化され触媒表面が中立化され、リッチ成分（ＣＯ，ＨＣ）の排出量を増加させることなくリーン成分（ＮＯx,Ｏ2 ）の排出量を減少させることができる。
【００８７】
〈実施の形態５〉
本発明の第五の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置を用いた内燃機関とその周辺機器については、上述の第一の実施の形態の概略構成を示す図１と同様でありその詳細な説明を省略する。
【００８８】
ここでは、第一の実施の形態との相違点のみについて述べる。
【００８９】
第五の実施の形態において、第一の実施の形態との相違点は、空燃比強制変動制御におけるリッチ側空燃比変動期間ＴDZR 及びリーン側空燃比変動期間ＴDZL を固定せずに、三元触媒１３の触媒劣化度に応じて切換えることである。
【００９０】
三元触媒１３が劣化すると触媒の吸着点が減少するため、触媒表面の排気ガスの吸着量が減少する。したがって、劣化した触媒へのリーン成分の吸着量は減少することとなり、触媒の劣化度に見合った空燃比強制変動制御を実行することがＮＯx 排出量の低減に有効である。
【００９１】
三元触媒１３の劣化判定の一例を以下に挙げる。上述したように、触媒が劣化すると、触媒表面の排気ガスの吸着量が減少し、触媒の下流側のＯ2 センサ２７の応答速度が速くなる。したがって、例えば、三元触媒１３の上流側に新たに触媒劣化判定用のＯ2 センサを設けることで、この三元触媒１３の上流側の触媒劣化判定用のＯ2 センサと三元触媒１３の下流側のＯ2 センサとの応答性の違いに基づき三元触媒１３の触媒劣化度が判定できる。
【００９２】
ここで、図１２に示すように、空燃比強制変動制御における周期（リッチ側空燃比変動期間ＴDZR ＋リーン側空燃比変動期間ＴDZL ）の変動に伴い、リーン成分の吸着量を減少させる能力が変動される。したがって、三元触媒１３の触媒劣化度に対して、触媒劣化補正係数ＫAG（１≦ＫAG）が図１８に示すように設定される。
【００９３】
〈空燃比変動期間設定ルーチン：図１５参照〉
図１５は本発明の第五の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２における空燃比変動期間設定ルーチンを示すフローチャートである。
【００９４】
まず、ステップＳ４０１で、空燃比周期補正係数ＫFBがＫFB＝１または第三の実施の形態で設定された空燃比周期補正係数ＫFBまたは第四の実施の形態で設定された空燃比周期補正係数ＫFBに設定される。次にステップＳ４０２に移行して、三元触媒１３の劣化を示す触媒劣化補正係数ＫAGが図１８に示すように設定される。次にステップＳ４０３に移行して、ステップＳ４０１で設定された空燃比周期補正係数ＫFBにステップＳ４０２で設定された触媒劣化補正係数ＫAGが乗算され空燃比周期補正係数ＫFBとされる（ＫFB←ＫFB×ＫAG）。
【００９５】
次にステップＳ４０４に移行して、ＲＯＭ３３から読出されたリッチ側空燃比変動期間ＴDZR に空燃比周期補正係数ＫFBが乗算されリッチ側空燃比変動期間ＴDZR とされる（ＴDZR ←ＴDZR ×ＫFB）。そして、ステップＳ４０５に移行し、ＲＯＭ３３から読出されたリーン側空燃比変動期間ＴDZL に空燃比周期補正係数ＫFBが乗算されリーン側空燃比変動期間ＴDZL とされ（ＴDZL ←ＴDZL ×ＫFB）、本ルーチンを終了する。
【００９６】
上述のように補正されたリッチ側空燃比変動期間ＴDZR 及びリーン側空燃比変動期間ＴDZL に基づき、上述の第二の実施の形態または第三の実施の形態または第四の実施の形態と同様に、図６に示す処理ルーチンで目標空燃比λTGが設定され、適切な空燃比強制変動制御が実行され、ＮＯx 排出量が低減される。
【００９７】
このように、本実施の形態の内燃機関の空燃比制御装置は、更に、三元触媒１３の劣化状態を検出するＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２にて達成される触媒劣化検出手段を具備し、ＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２にて達成される目標空燃比変動手段で変動される目標空燃比λTGの周期は、前記触媒劣化検出手段で検出された三元触媒１３の劣化状態が進行しているほど長く設定するものである。
【００９８】
したがって、触媒劣化検出手段としてのＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２で検出された三元触媒１３の劣化状態が進行しているほど目標空燃比変動手段としてのＥＣＵ３１内のＣＰＵ３２で変動される目標空燃比λTGの周期が長くされる。このため、三元触媒１３の劣化状態に応じた排気ガス成分の触媒表面への吸着・脱離速度が最適化され触媒表面が中立化され、リッチ成分（ＣＯ，ＨＣ）の排出量を増加させることなくリーン成分（ＮＯx,Ｏ2 ）の排出量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置を用いた内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】  図２は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける燃料噴射量設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】  図３は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置における空燃比と三元触媒の浄化率ηとの関係を示す特性図である。
【図４】  図４は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置における空燃比強制変動制御を示すタイムチャートである。
【図５】  図５は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置におけるリッチ側空燃比変動期間のリーン側空燃比変動期間に対する比と触媒表面のリーン成分吸着量との関係を示す特性図である。
【図６】  図６は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける目標空燃比設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】  図７は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置の空燃比強制変動制御におけるＯ2 センサ出力と目標空燃比中央値との遷移状態を示すタイムチャートである。
【図８】  図８は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置の空燃比強制変動制御におけるＯ2 センサ出力と目標空燃比との遷移状態を示すタイムチャートである。
【図９】  図９は本発明の第一の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で用いられるＯ2 センサの特性を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】  図１０は本発明の第二の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で用いられるＡ／Ｆセンサ出力値から形状変更係数を求めるマップである。
【図１１】  図１１は本発明の第二の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける定常・過渡判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】  図１２は本発明の第三の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置の空燃比強制変動制御における周期とリーン成分吸着量減少能力との関係を示す特性図である。
【図１３】  図１３は本発明の第三の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で用いられる機関回転数と吸気圧とをパラメータとして排気ガス流量を求めるマップである。
【図１４】  図１４は本発明の第三の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で用いられる排気ガス流量から空燃比周期補正係数を求めるマップである。
【図１５】  図１５は本発明の第三の実施の形態または第四の実施の形態または第五の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける空燃比変動期間設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】  図１６は本発明の第四の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で用いられる触媒温度とリーン成分吸着量との関係を示す特性図である。
【図１７】  図１７は本発明の第四の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で用いられる触媒温度から空燃比周期補正係数を求めるマップである。
【図１８】  図１８は本発明の第五の実施の形態にかかる内燃機関の空燃比制御装置で用いられる触媒劣化度から触媒劣化補正係数を求めるマップである。
【図１９】  図１９は従来の内燃機関の空燃比制御装置の空燃比制御におけるＯ2 センサ出力と目標空燃比との遷移状態を示すタイムチャートである。
【図２０】  図２０は従来の内燃機関の空燃比制御装置の空燃比制御におけるスパイク発生時の触媒下流のＯ2 センサの挙動と排出ガス濃度との関係を示すタイムチャートである。
【図２１】  図２１は従来の他の内燃機関の空燃比制御装置の空燃比制御における制御目標値の設定を説明するタイムチャートである。
【図２２】  図２２は従来の空気過剰率とＯ2 センサ出力との関係を示す特性図である。
【図２３】  図２３は従来の内燃機関の空燃比制御装置の空燃比制御を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１  内燃機関
７  燃料噴射弁
１３  三元触媒
２６  Ａ／Ｆセンサ（上流側空燃比検出手段）
２７  Ｏ2 センサ（下流側空燃比検出手段）
３１  ＥＣＵ（電子制御装置）
３２  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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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