内燃機関の空燃比制御装置
【課題】燃料カットからの復帰直後に、排気浄化触媒の酸素ストレージ量を適正量にまで低下させるためのリッチ化を過不足なく行わせ、復帰直後における排気エミッションを低減する。
【解決手段】燃料カット中の吸入空気量の積算値から、燃料カット中の酸素ストレージ量ＯＳ２を求め、該酸素ストレージ量ＯＳ２に応じてリッチスパイク量ＲＳを設定する。そして、燃料噴射を再開させるときに、前記リッチシフト量ＲＳに応じて空燃比をリッチ化させ、かつ、前記リッチシフト量ＲＳを吸入空気量Ｑに応じた速度ΔＲＳで０にまで変化させる。
【解決手段】燃料カット中の吸入空気量の積算値から、燃料カット中の酸素ストレージ量ＯＳ２を求め、該酸素ストレージ量ＯＳ２に応じてリッチスパイク量ＲＳを設定する。そして、燃料噴射を再開させるときに、前記リッチシフト量ＲＳに応じて空燃比をリッチ化させ、かつ、前記リッチシフト量ＲＳを吸入空気量Ｑに応じた速度ΔＲＳで０にまで変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、燃料カット状態から燃料噴射を再開させた直後における空燃比の補正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関において、排気管に三元触媒を配置し、該三元触媒で排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を転換して浄化することが行われている。
ところで、減速運転時において燃料噴射を一時的に停止する所謂燃料カットが行われると、三元触媒に空気がそのまま流れ込み、酸素ストレージ能力によって三元触媒に吸蔵される酸素量が過大となり、燃料カット状態から燃料噴射を再開させたときに、触媒の浄化作用（ＮＯｘの還元能力）が低下する。
【０００３】
そのため、特許文献１のものでは、燃料カット状態から燃料噴射を再開するときに、目標空燃比をリッチ側に設定し、再開後における吸入空気量の積算値に応じて目標空燃比をストイキ（理論空燃比）にまで戻すようにした燃料噴射制御装置が開示されている。
上記のように、燃料カットからの復帰直後に空燃比をリッチ化すれば、早期にＮＯｘの還元能力を回復させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０６９１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記特許文献１のものでは、燃料カットからの復帰直後に空燃比をリッチ化させるときの目標が一定であるため、燃料カット状態における酸素ストレージ量の増大変化の違いによって、リッチシフト量に過不足を生じるという問題があった。
例えば、燃料カット状態での酸素ストレージ量の増大が比較的少ない状態で、過大にリッチ化してしまうと、リッチ化によって三元触媒の酸素ストレージ量が過少になり、加速に伴って燃料カットから復帰させた場合には、ＨＣの転換率が低下してしまう。
【０００６】
逆に、燃料カット状態での酸素ストレージ量の増大が比較的多い状態で、リッチ化が過小であると、三元触媒の酸素ストレージ量を速やかに減少させることができず、結果、ＮＯｘの還元能力の復活が遅れ、ＮＯｘの排出量が増大してしまう。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃料カットからの復帰直後のリッチ化を過不足なく行わせることができるようにして、復帰直後における排気エミッションを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのため請求項１記載の発明では、燃料カット中における内燃機関の吸入空気量の検出値を積算し、該吸入空気量の積算値に基づいて燃料カット状態から燃料供給を再開させるときの空燃比のリッチシフト量を設定し、燃料カット状態から燃料供給が再開されるときに、前記リッチシフト量に基づいて空燃比をリッチ化するようにした。
上記発明によると、燃料カット中は、吸入空気量がそのまま排気浄化触媒に流入し、排気浄化触媒における酸素ストレージ量（酸素吸蔵量）が、流入する空気量に応じて増大することになるので、吸入空気量の積算値に基づいてリッチシフト量を決定し、燃料供給が再開されるときに、前記リッチシフト量に応じて空燃比をリッチ化させることで、過大になった酸素ストレージ量を速やかに減少させる。
【０００８】
従って、燃料カットに伴う酸素ストレージ量の増加分に見合ったリッチシフト量を設定でき、リッチシフト量の不足によって酸素ストレージ量の減少が遅れ、ＮＯｘ排出量が増えることを防止できると共に、リッチシフト量が過剰となることで、ＨＣ排出量が増えることを防止できる。
請求項２記載の発明では、吸入空気量の積算値に基づいて設定したリッチシフト量を初期値として、リッチシフト量をそのときの吸入空気量に応じた速度でリッチ化が小さくなる方向に変化させるようにした。
【０００９】
上記発明によると、燃料カット状態から燃料供給を再開させるときには、燃料カット中に積算した吸入空気量に応じたリッチシフト量で空燃比をリッチ化し、その後は、そのときの吸入空気量に応じた速度でリッチシフト量をリッチ化が縮小する方向に変化させて、最終的には、リッチ化制御を終息させる。
従って、例えば、加速に伴って燃料供給が再開される場合には、加速によって吸入空気量が増大することで、リッチシフト量の変化速度が変更され、運転状態の変化に対して適切なリッチシフト量を設定できる。
【００１０】
請求項３記載の発明では、吸入空気量が多いほど前記リッチシフト量の変化速度を速くするようにした。
上記発明によると、リッチシフト量をリッチ化が縮小する方向に変化させるときの変化速度が、吸入空気量が多いほどより速く変更される。
従って、例えば、リッチ化しているときに、加速によって吸入空気量が増大すると、リッチシフトがより速い速度で変化して、リッチシフトと加速に伴う増量分とが重なることで、オーバーリッチになることを防止することができる。
【００１１】
請求項４記載の発明では、燃料カット中における吸入空気量の積算値に基づいて、燃料カット中に排気浄化触媒に吸蔵された酸素量を推定し、該酸素吸蔵量に基づいて前記リッチシフト量を設定するようにした。
上記発明によると、燃料カット中における吸入空気量の積算値から、酸素吸蔵量（酸素ストレージ量）を推定し、排気浄化触媒における酸素吸蔵量（酸素ストレージ量）を適正値に戻すために要求されるリッチシフト量を、前記推定した酸素吸蔵量に基づいて設定する。
【００１２】
従って、排気浄化触媒における酸素吸蔵量を適正値に戻すためのリッチシフト量を、燃料カットによって増大した酸素吸蔵量を基準に精度良く設定できる。
請求項５記載の発明では、前記酸素吸蔵量を、予め設定された最小量付近の値を初期値として推定するようにした。
上記発明によると、燃料カットが行われると、酸素吸蔵量が、最小量付近の初期値から、吸入空気量の積算値に応じて増大するものとして、燃料カット中の酸素吸蔵量が推定される。
【００１３】
従って、排気空燃比に基づく酸素吸蔵量の推定精度を確保することが困難な場合や、燃料供給状態での酸素吸蔵量を推定できない場合であっても、燃料カットに伴う酸素吸蔵量の変化を安定して推定でき、以って、過大となった酸素吸蔵量を戻すためのリッチ化による効果を安定的に得ることができる。
請求項６記載の発明では、酸素吸蔵量の推定値を、所定の上限値以下に制限するようにした。
【００１４】
上記発明によると、吸入空気量の積算値に基づき推定される酸素吸蔵量が、上限値を超えないように制限される。
従って、酸素吸蔵量が実際にはありえない値に推定されてしまうことや、リッチシフト量の要求として変化のない領域にまで酸素吸蔵量が更新されることを回避できる。
請求項７記載の発明では、排気浄化触媒の上流側の排気管に配置される空燃比検出手段で検出される空燃比と目標空燃比とに基づいて内燃機関における空燃比操作量をフィードバック制御する構成において、燃料カットから状態から燃料供給を再開させた後、燃料カット中の吸入空気量の積算値に応じたリッチ化が停止されたことを条件に、前記フィードバック制御を開始させるようにした。
【００１５】
上記発明によると、燃料カット中の吸入空気量の積算値を求め、該積算値に基づくリッチシフト量で燃料供給再開後の空燃比をリッチ化させ、該リッチ化が停止してから、実際の空燃比の検出結果に基づく空燃比のフィードバック制御を開始させる。
従って、排気浄化触媒の酸素吸蔵量を減少させるためのリッチ化が行われている途中で、空燃比フィードバック制御が開始され、リッチ状態を解消すべくフィードバック制御されることで、空燃比が大きくハンチングすることを防止できる。
【００１６】
請求項８記載の発明では、排気浄化触媒の上流側の排気管に配置される空燃比検出手段で検出される空燃比と目標空燃比とに基づいて内燃機関における空燃比操作量をフィードバック制御する構成において、前記空燃比検出手段で検出される空燃比が、判定値未満であることを条件に、前記フィードバック制御を行わせるようにした。
上記発明によると、燃料カット状態から燃料供給が再開され、空燃比検出手段の雰囲気が超オーバーリーンの状態から目標空燃比付近にまで徐々に戻るときに、空燃比が所定値未満にまで変化した時点で、空燃比フィードバック制御が開始されることになる。
【００１７】
従って、空燃比検出手段が燃焼混合気の空燃比を検出するようになる前に、空燃比フィードバック制御が開始されてしまうことで、空燃比が大きくハンチングすることを防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
上記発明によると、燃料カットからの復帰直後のリッチ化を過不足なく行わせることができ、復帰直後における排気エミッションを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態における内燃機関を示すシステム図。
【図２】実施形態における燃料カット後のリッチスパイク制御のメインルーチンを示すフローチャート。
【図３】実施形態における燃料カット中の酸素ストレージ量の推定処理を示すフローチャート。
【図４】実施形態におけるリッチスパイク量の演算処理を示すフローチャート。
【図５】実施形態における燃料増量フラグの設定処理を示すフローチャート。
【図６】実施形態における燃料増量係数の算出処理を示すフローチャート。
【図７】実施形態における中心空燃比（目標空燃比）の算出処理を示すフローチャート。
【図８】実施形態における空燃比制御の切り換え設定処理を示すフローチャート。
【図９】実施形態における燃料噴射制御を示すフローチャート。
【図１０】実施形態のリッチスパイク制御における各データの特性を示すタイムチャート。
【図１１】空燃比制御の切り換え設定処理の第２実施形態を示すフローチャート。
【図１２】前記第２実施形態における空燃比制御の切り換えタイミングを示すタイムチャート。
【図１３】空燃比制御の切り換え設定処理の第３実施形態を示すフローチャート。
【図１４】前記第３実施形態における空燃比制御の切り換えタイミングを示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本願発明に係る空燃比制御装置を含む車両用内燃機関のシステム図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでバタフライ式のスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装される。
【００２１】
そして、前記電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
各気筒の吸気バルブ１０５上流の吸気ポート１３０には、燃料噴射弁１３１がそれぞれ設けられている。尚、燃料噴射弁１３１が燃焼室１０６内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関であってもよい。
【００２２】
前記燃料噴射弁１３１は、コントロールユニット１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。
前記燃焼室１０６内に空気と混合して吸引された燃料は、点火プラグ１５１による火花点火によって着火燃焼する。
前記点火プラグ１５１には、それぞれパワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル１５２が直付けされており、前記コントロールユニット１１４から前記パワートランジスタのオン・オフを制御する点火制御信号を出力することで、各気筒の点火時期が制御される。
【００２３】
前記燃焼室１０６内の燃焼排気は、排気バルブ１０７を介して排気管１１２に排出され、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９で浄化された後、大気中に放出される。
尚、上記のように、触媒コンバータを上下流に２つ備える機関に限定されるものではなく、触媒コンバータを１つだけ備える機関であっても良い。
【００２４】
前記フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９は、三元触媒方式の排気浄化触媒であり、酸素のストレージ能力を有する。
前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ吸気側カムシャフト１１１，排気側カムシャフト１１０に設けられたカムによって開閉駆動される。
燃料タンク１３５には、電動式の燃料ポンプ１３６が内蔵され、この燃料ポンプ１３６を駆動することで燃料タンク１３５内の燃料が前記燃料噴射弁１３１に向けて圧送される。
【００２５】
前記コントロールユニット１１４はマイクロコンピュータを内蔵し、予め記憶されたプログラムに従って各種センサからの検出信号を演算処理することによって、前記電子制御スロットル１０４，燃料噴射弁１３１，パワートランジスタ等を制御する。
前記各種センサとしては、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１１６、機関１０１の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ１１５（吸入空気量検出手段）、クランクシャフト１２０の回転位置を検出するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、前記フロント触媒１０８の上流側の排気管１１２に配置され排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を広域に検出する広域空燃比センサ１２１（空燃比検出手段）、前記リア触媒１０９の下流側の排気管１１２に配置され排気中の酸素濃度に基づいて理論空燃比に対するリッチ・リーン（酸素の有無）を検出する酸素センサ１２２などが設けられている。
【００２６】
尚、前記酸素センサ１２２は、排気中の酸素濃度が低いリッチ条件で最大電圧（例えば１Ｖ）付近の起電力を発生し、排気中の酸素濃度が高いリーン条件で最小電圧（例えば０Ｖ）付近の出力を示す公知のストイキセンサである。
また、前記広域空燃比センサ１２１は、理論空燃比よりもリッチ領域及びリーン領域の空燃比を広く検出できる公知の空燃比センサである。
【００２７】
前記コントロールユニット１１４は、前記各種センサからの検出信号に基づいて目標吸入空気量（目標スロットル開度）を演算し、前記電子制御スロットル１０４を制御し、燃料噴射量を演算して、該燃料噴射量に対応するパルス幅の噴射パルス信号を前記燃料噴射弁１３１に出力し、また、点火時期を演算して前記パワートランジスタのオン・オフを制御する。
【００２８】
前記燃料噴射量の演算においては、目標空燃比の混合気を生成すべく、そのときのシリンダ吸入空気量に対して基本燃料噴射量を演算する一方、前記広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づき、実際の空燃比を前記目標空燃比に近づけるためのフィードバック補正係数を演算し、前記基本燃料噴射量を前記フィードバック補正係数で補正することで、最終的な燃料噴射量を演算する。
【００２９】
前記フィードバック補正係数（空燃比操作量）は、広域空燃比センサ１２１で検出される空燃比が、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９において酸化・還元の転化率が同時に高い値を示す空燃比である中心空燃比（目標空燃比）に近づくように、例えば、広域空燃比センサ１２１で検出される空燃比と前記中心空燃比（目標空燃比）との偏差に基づく比例・積分・微分制御によって算出される（フィードバック制御手段）。
【００３０】
尚、前記中心空燃比（目標空燃比）は、理論空燃比近傍の値である。
また、触媒コンバータ１０８，１０９において酸化・還元の転化率が同時に高い値を示す実際の中心空燃比を、前記酸素センサ１２２の検出結果に基づき判断し、前記広域空燃比センサ１２１で検出された実際の空燃比と比較する中心空燃比（目標空燃比）を補正する。
【００３１】
上記の中心空燃比（目標空燃比）の補正制御においては、前記広域空燃比センサ１２１で検出される実空燃比、前記中心空燃比及び吸入空気量から、吸入空気量×（実空燃比−中心空燃比）なる演算を所定周期毎に行ってその結果を積算することで、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９に吸蔵される酸素量（酸素ストレージ量）を推定し、該酸素ストレージ量と酸素センサ１２２の出力とに基づいて、前記中心空燃比（目標空燃比）を修正する。
【００３２】
具体的には、酸素センサ１２２の出力がリッチ判定電圧よりも大きく空燃比がリッチで、かつ、酸素ストレージ量が下限判定レベルよりも多い場合には、前記中心空燃比（目標空燃比）をよりリーン側に修正し、酸素センサ１２２の出力がリーン判定電圧（＜リッチ判定電圧）よりも小さく空燃比がリーンで、かつ、酸素ストレージ量が上限判定レベル（＞下限判定レベル）よりも少ない場合には、前記中心空燃比（目標空燃比）をよりリッチ側に修正する。
【００３３】
前記広域空燃比センサ１２１のバラツキや劣化が殆どない状態であれば、理論空燃比を目標空燃比に制御している場合、酸素ストレージ量は上下限の範囲内に収まるが、加速時等で空燃比のリッチ状態が継続すると、触媒の吸着酸素が未燃焼成分の酸化に消費されるため、酸素ストレージ量が減り、やがて下限値を下回って０となり、また、燃料カット等の非燃焼状態が継続すると、酸素ストレージ量が上限値を越えて増え、やがて飽和することになる。
【００３４】
一方、前記広域空燃比センサ１２１のバラツキや経時劣化などにより、空燃比に対する出力特性（電圧特性）が規定値（設計値）からズレている場合に、前記広域空燃比センサ１２１の出力に基づくフィードバック制御によって理論空燃比に収束させていても、実際の空燃比は理論空燃比に対してリッチ又はリーンにずれることになる。
そして、前記フィードバック制御点のずれによるリッチ状態が継続すれば、触媒の酸素ストレージ量が０にまで減り、リーン状態が継続すれば触媒の酸素ストレージ量が飽和し、酸素センサ１２２はリッチ又はリーンを検出するようになる。
【００３５】
また、酸素ストレージ量は、前記広域空燃比センサ１２１の検出空燃比と中心空燃比との差に基づいて計算されるため、前記広域空燃比センサ１２１のバラツキや経時劣化が生じると、算出される酸素ストレージ量が実際の酸素ストレージ量に対してズレることになる。
例えば、前記広域空燃比センサ１２１が実際よりもリーンに検出することで、フィードバック制御の結果として得られる実際の空燃比がリッチとなる場合には、触媒の吸着酸素が消費されて実際の酸素ストレージ量が最終的に０となり、酸素センサ１２２がリッチ判定をするようになるが、酸素ストレージ量の演算値は、広域空燃比センサ１２１の出力がリーン側にずれている分だけ実際よりも多く計算される。
【００３６】
即ち、酸素センサ１２２がリッチ判定をしているのに、酸素ストレージ量が０にまで低下していない場合には、広域空燃比センサ１２１が実際よりもリーンに検出していて、フィードバック制御点としては理論空燃比よりもリッチになっていると判断できるので、フィードバック制御点を理論空燃比に戻すべく、前記中心空燃比（目標空燃比）をよりリーン側に修正する。
【００３７】
尚、広域空燃比センサ１２１が実際よりもリーンに検出する傾向がより大きくなると、酸素ストレージ量が上限判定レベルを上回る可能性があるが、この場合、前記中心空燃比（目標空燃比）を、より大きくリーン側に修正すべくリーン側への修正量を大きくしても良い。即ち、リーン側への修正量として、酸素ストレージ量の上限判定レベルを境に大小の２つの修正量を予め設定しておき、下限判定レベルよりも多いか、上限判定レベルよりも多いかによって、前記中心空燃比（目標空燃比）のリーン側への修正量を切り換えることができる。
【００３８】
一方、前記広域空燃比センサ１２１が実際よりもリッチに検出することで、フィードバック制御の結果として得られる実際の空燃比がリーンとなる場合には、触媒の吸着酸素が増えるため実際の酸素ストレージ量が最終的に飽和することになり、酸素センサ１２２がリーン判定をするようになるが、酸素ストレージ量の演算値は、広域空燃比センサ１２１の出力がリッチ側にずれている分だけ実際よりも少なく計算される。
【００３９】
即ち、酸素センサ１２２がリーン判定をしているのに、酸素ストレージ量が飽和していない場合には、広域空燃比センサ１２１が実際よりもリッチに検出していて、フィードバック制御点としては理論空燃比よりもリーンになっていると判断できるので、フィードバック制御点を理論空燃比に戻すべく、前記中心空燃比（目標空燃比）をよりリッチ側に修正する。
【００４０】
尚、広域空燃比センサ１２１が実際よりもリッチに検出する傾向がより大きくなると、酸素ストレージ量が下限判定レベルを下回る可能性があるが、この場合、前記中心空燃比（目標空燃比）を、より大きくリッチ側に修正すべくリッチ側への修正量を大きくしても良い。即ち、リッチ側への修正量として、酸素ストレージ量の下限判定レベルを境に大小の２つの修正量を予め設定しておき、上限判定レベルよりも少ないか、下限判定レベルよりも少ないかによって、前記中心空燃比（目標空燃比）のリッチ側への修正量を切り換えることができる。
【００４１】
更に、コントロールユニット１１４は、内燃機関１０１の減速運転時に前記燃料噴射弁１３１による燃料噴射を停止させる燃料カット制御を行う。
具体的には、アクセル（スロットル）全閉でかつ機関回転速度がカット開始回転速度を超える場合に燃料カットを開始し、アクセル（スロットル）が開かれるか又は機関回転速度がリカバー回転速度を下回るようになると、燃料噴射を再開させる。
【００４２】
尚、上記減速時の燃料カットの他、コントロールユニット１１４は、高回転、高車速時にも燃料カットを実行する。
ここで、前記コントロールユニット１１４は、燃料カット状態から燃料噴射を再開させるときに、酸素ストレージ量を早期に適正値（最大量の半分程度）にまで低下させるために、空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイク制御を行う。
【００４３】
以下では、本願発明の特徴である前記リッチスパイク制御を詳細に説明する。
図２のフローチャートは、前記リッチ制御のメインルーチンを示す。尚、前記メインルーチンは、所定微小時間毎に実行されるものとする。
まず、ステップＳ１００では、前記中心空燃比（目標空燃比）の補正制御に用いる酸素ストレージ量（酸素吸蔵量）ＯＳ１を算出する。
【００４４】
前記中心空燃比（目標空燃比）の補正制御に用いる酸素ストレージ量ＯＳ１は、前述のように、吸入空気量×（触媒上流側実空燃比−中心空燃比）なる演算を所定周期毎に行ってその結果を積算することで求められる。
前記吸入空気量×（触媒上流側実空燃比−中心空燃比）なる演算では、触媒上流側実空燃比が中心空燃比よりもリッチになると、（触媒上流側実空燃比−中心空燃比）がマイナスの値になって酸素ストレージ量ＯＳ１を減少変化させることになるのに対し、触媒上流側実空燃比が中心空燃比よりもリーンになると、（触媒上流側実空燃比−中心空燃比）がプラスの値になって酸素ストレージ量ＯＳ１を増大変化させることになる。
【００４５】
前記酸素ストレージ量ＯＳ１の算出を、燃料カット中も継続させることができ、この場合、燃料カット中は、本ルーチンの実行周期当たりの酸素ストレージ量の変化量ＯＳ１を、ＯＳ１＝Ｑ＊Ｇａｉｎ（Ｑ＝吸入空気量、Ｇａｉｎ＝定数）として算出させることができる。
また、前記酸素ストレージ量ＯＳ１を、酸素センサ１２２の出力が反転する毎に初期値（例えば最大酸素ストレージ量の半分）にリセットさせることができる。前記リセット処理によって、酸素ストレージ量の演算誤差（積算による演算誤差の増大）による演算値と実際の酸素ストレージ量のズレを防止できる。
【００４６】
また、酸素センサ１２２の出力が反転した時点は、実質的に理論空燃比状態であるとみなすことができ、酸素ストレージ量は最大量の半分とみなすことが出来るから、初期値を最大酸素ストレージ量の半分とすれば、実際の酸素ストレージ量に見合ったリセット処理が可能となり、酸素ストレージ量の演算値の精度を向上させることが出来る。
尚、本実施形態では、フロント触媒コンバータ１０８とリア触媒コンバータ１０９とを一体と見なし、各触媒での酸素ストレージ量の総和を推定させるものとする。
【００４７】
ステップＳ２００（積算手段）では、燃料カットが行われているときの酸素ストレージ量ＯＳ２を推定し、ステップＳ３００では、前記酸素ストレージ量ＯＳ２に基づいて、燃料噴射を再開させるときのリッチシフト量ＲＳを算出する（リッチシフト量設定手段）。
ステップＳ４００では、燃料噴射を再開させるときに実際にリッチスパイク制御を行わせるか否かを示すフラグの設定を行い、ステップＳ５００では、リッチスパイク制御（リッチ化）を実現するための燃料増量係数ＫＲＳを算出する。
【００４８】
ステップＳ６００では、前記中心空燃比（目標空燃比）の設定を行い、ステップＳ７００では、前記フラグに応じて空燃比制御をオープン制御とフィードバック制御とに切り換え、ステップＳ８００（リッチ化手段）では、燃料噴射制御を行う。
次に前記ステップＳ２００〜ステップＳ８００の各ステップにおける処理内容を、図３〜図９のフローチャートに従って詳細に説明する。
【００４９】
尚、図３〜図９のフローチャートに示される各ルーチンも所定微小時間毎に実行されるものとする。
図３のフローチャートは、ステップＳ２００における、燃料カット状態での酸素ストレージ量ＯＳ２の推定処理を示す。
ステップＳ２０１では、燃料カット状態であるか否かを判断する。
【００５０】
燃料カット状態でない場合には、ステップＳ２０２へ進み、燃料カット時の酸素ストレージ量ＯＳ２に初期値をセットする。
前記初期値は、例えば、酸素ストレージ量ＯＳ２の最小値に近い固定値とする。
但し、ステップＳ１００における酸素ストレージ量ＯＳ１の推定が正確である場合には、燃料カットの開始時にこの推定値ＯＳ１を初期値として、燃料カット後の酸素ストレージ量ＯＳ２の増大変化を推定させることができる。
【００５１】
一方、燃料カットが行われるようになると、ステップＳ２０３へ進む。
ステップＳ２０３では、本ルーチンの実行周期の間に内燃機関１０１に吸引された吸入空気量Ｑに、予め記憶したゲインＧainを乗算して、本ルーチンの実行周期当たりの酸素ストレージ量の増大量を求め、これを燃料カット時の酸素ストレージ量ＯＳ２の前回値に加算し（積算手段）、該加算結果を酸素ストレージ量ＯＳ２に設定する。
【００５２】
従って、燃料噴射状態から燃料カットが開始されると、前記初期値から吸入空気量の積算値に比例する分だけ酸素ストレージ量ＯＳ２が増加するものとして、その時点での酸素ストレージ量ＯＳ２が求められることになる。
尚、前記ゲインＧainは、吸入空気量に対する触媒の酸素吸着能力に基づくものであり、実験結果などに基づき予め設定される。
【００５３】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で更新した酸素ストレージ量ＯＳが予め記憶された最大値（上限値）を超えているか否かを判断し、最大値を超えている場合にはステップＳ２０５へ進んで、酸素ストレージ量ＯＳ２を前記最大値にリセットする。
前記最大値は、必ずしも実際に吸蔵できる酸素量の最大値とする必要はなく、リッチシフトの要求から適宜設定することができ、フロント触媒コンバータ１０８の最大酸素ストレージ量とリア触媒コンバータ１０９の最大酸素ストレージ量との合計値を前記最大値とすることができると共に、例えば、フロント触媒コンバータ１０８の最大酸素ストレージ量と、リア触媒コンバータ１０９の最大酸素ストレージ量の半分程度の量との合計値を前記最大値とすることができる。
【００５４】
また、フロント触媒コンバータ１０８のみを備える内燃機関１０１では、フロント触媒コンバータ１０８の最大酸素ストレージ量若しくは最大量の半分程度を、前記最大値とすることができる。
更に、触媒コンバータ１０８，１０９の劣化状態（酸素ストレージ能力の劣化）を、例えば前記広域空燃比センサ１２１及び酸素センサ１２２の検出結果から判断し、触媒コンバータ１０８，１０９の劣化状態からそのときの最大ストレージ量を推定し、この最大ストレージ量を前記最大値とすることができる。
【００５５】
このように、燃料カットによってどれだけ酸素ストレージ量ＯＳ２が増えたかを判断すれば、過剰な酸素ストレージ量を適正値にまで低下させるためのリッチスパイク制御において、リッチシフトの目標を適切に設定させることができ、リッチシフト量の過不足によって排気エミッションを悪化させてしまうことを防止できる。
図４のフローチャートは、前記ステップＳ３００におけるリッチシフト量の算出を詳細に示すものである。
【００５６】
ステップＳ３０１では、燃料カット中であるか否かを判断する。
そして、燃料カット中であれば、ステップＳ３０２へ進み、前記燃料カット時の酸素ストレージ量ＯＳ２から、リッチシフト量ＲＳを設定する（リッチシフト量設定手段）。
ここで、燃料カット時の酸素ストレージ量ＯＳ２が多いほど、前記リッチシフト量ＲＳの絶対値をより大きく設定し、よりリッチ化（空燃比を低下）させるようにする。
【００５７】
本実施形態では、リッチシフト量ＲＳは、目標空燃比（中心空燃比）に加算される補正分として設定され、リッチシフト量ＲＳが０であれば、実質的にリッチ制御は行われず、リッチシフト量ＲＳが０よりも小さいほど（マイナスの絶対値が大きいほど）より大きくリッチ化されるようになっている。
ステップＳ３０１で燃料カット中でないと判断されると、ステップＳ３０３へ進み、リッチシフト量ＲＳの前回値が０よりも小さいか否か、換言すれば、燃料カットからの燃料噴射再開直後であるか否かを判断する。
【００５８】
リッチシフト量ＲＳの前回値が０よりも小さい場合には、リッチシフト量ＲＳがまだ０にまで収束していないことになり、この場合には、ステップＳ３０４へ進み、そのときの吸入空気量Ｑに応じて設定される補正値ΔＲＳ（＞０）をリッチシフト量ＲＳの前回値に加算することで、リッチシフト量ＲＳを０に徐々に近づけ（リッチ化度合いを徐々に小さくし）、目標空燃比を本来の中心空燃比に徐々に近づけるようにする。
【００５９】
尚、補正値ΔＲＳは、吸入空気量が多いほど大きな値に設定され、リッチシフト量ＲＳは吸入空気量が多いときほど速い速度で増大変化し、０に近づくようになっている（図１０参照）。
上記のように、燃料カット状態では吸入空気流量Ｑの積算値に応じて逐次燃料カット時の酸素ストレージ量ＯＳ２を更新すると共に、該酸素ストレージ量ＯＳ２に応じてリッチシフト量ＲＳを逐次更新する。
【００６０】
そして、燃料噴射が再開されると、燃料カット状態の最後に設定されたリッチシフト量ＲＳ、換言すれば、燃料カットによって最終的に触媒コンバータ１０８，１０９に吸蔵された酸素量に見合うリッチシフト量ＲＳを初期値としてリッチスパイク制御が開始され、その後、リッチシフト量ＲＳをそのときの吸入空気量Ｑに応じた速度で０に近づけることで、リッチシフトを徐々に縮小させ、本来の中心空燃比に戻すようにする。
【００６１】
上記のように、燃料カットから噴射を再開させた直後のリッチスパイク制御においては、燃料カット中に吸蔵された酸素量に応じてリッチシフト量ＲＳが決定されるから、触媒コンバータ１０８，１０９の酸素過剰状態を早期に解消させるためのリッチシフト量として過不足ない値を設定させることができる。
従って、酸素過剰状態を速やかに解消することで還元能力が回復し、燃料噴射再開直後にＮＯｘ排出量が増大することを回避でき、また、過剰なリッチ化によってＨＣ排出量を増大させてしまうことを防止できる。
【００６２】
更に、リッチシフト量ＲＳを吸入空気量Ｑに応じた速度で徐々に０に近づけ、また、後述するように、リッチシフト量ＲＳが０まで変化してから空燃比フィードバック制御を再開させるので、空燃比が滑らかに変化して空燃比の変動が少なく、空燃比変動に伴う排気エミッションの悪化も回避できる。
また、例えば、リッチ化しているときに、加速によって吸入空気量が増大すると、リッチシフト量ＲＳがより速い速度で０に近づくから、リッチシフトと加速に伴う増量分とが重なることで、オーバーリッチになることを防止することができ、これによってもＨＣの排出量を抑制できる。
【００６３】
尚、リッチシフト量ＲＳの設定には、酸素センサ１２２の出力を用いないので、リア触媒コンバータ１０９下流側に酸素センサ又は広域空燃比センサを備えない内燃機関にも、本願のリッチシフト制御を適用できる。
ステップＳ３０３で、リッチシフト量ＲＳの前回値が０以上であると判断された場合には、ステップＳ３０５へ進み、リッチシフト量ＲＳを０にリセットして、リッチシフト量ＲＳによって逆にリーン補正されてしまうことを防止すると共に、リッチスパイク制御を停止させる。
【００６４】
図５のフローチャートは、前記ステップＳ４００におけるフラグの設定処理を詳細に示す。
ステップＳ４０１では、燃料カット中であるか否かを判断し、燃料カット中でなく燃料噴射が行われている通常状態であれば、ステップＳ４０２へ進む。
ステップＳ４０２では、前回燃料カット状態であったか否かを判断し、前回燃料カットを行っていて今回燃料カット中でないと判断されると、ステップＳ４０３へ進み、前記リッチシフト量ＲＳが０よりも小さいリッチスパイク制御要求状態であるか否かを判断する。
【００６５】
ステップＳ４０３で前記リッチシフト量ＲＳが０よりも小さいと判断された場合には、リッチシフト量ＲＳに基づいて実際に空燃比をリッチ化させるべく、ステップＳ４０４へ進んで、燃料増量フラグに１をセットする（図１０参照）。
一方、ステップＳ４０１で燃料カット中であると判断された場合、ステップＳ４０２で前回も燃料カット中でなかったと判断された場合、ステップＳ４０３でリッチシフト量ＲＳが０以上であると判断された場合には、ステップＳ４０５へ進む。
【００６６】
ステップＳ４０５では、前記燃料増量フラグに１がセットされているか否かを判断する。
燃料増量フラグ＝０であれば、そのまま本ルーチンを終了させることで、燃料増量フラグ＝０の状態を保持させる。
一方、燃料増量フラグ＝１であれば、ステップＳ４０６へ進み、リッチシフト量ＲＳが０であるか否かを判断する。
【００６７】
燃料増量フラグ＝１であって、かつ、リッチシフト量ＲＳが０でない場合には、リッチ制御を継続させるべく、そのまま本ルーチンを終了させることで、燃料増量フラグ＝１の状態を保持させる。
一方、燃料増量フラグ＝１であるが、リッチシフト量ＲＳが０である場合には、リッチスパイク制御を開始させてから、リッチシフト量ＲＳを酸素ストレージ量ＯＳ２に応じたマイナス値から吸入空気量に応じた速度で０に近づけた結果、リッチシフト量ＲＳが０にまで戻り（リッチ化が停止し）、もはやリッチスパイク制御の必要性は無くなったものと判断し、ステップＳ４０７へ進んで、前記燃料増量フラグを０にリセットする（図１０参照）。
【００６８】
図６のフローチャートは、ステップＳ５００における燃料増量係数ＫＲＳの算出処理を詳細に示す。
ステップＳ５０１では、前記燃料増量フラグに１がセットされているか否かを判断する。
そして、前記燃料増量フラグ＝０であれば、リッチスパイク制御の必要はないので、ステップＳ５０３へ進んで、燃料増量係数ＫＲＳに０をセットすることで、燃料増量係数ＫＲＳを用いて燃料噴射量を演算しても、燃料増量係数ＫＲＳによって増量（リッチシフト）が行われないようにする。
【００６９】
一方、前記燃料増量フラグ＝１であれば、リッチスパイク制御を実行すべく、ステップＳ５０２へ進んで、燃料増量係数ＫＲＳを、ＫＲＳ＝中心空燃比／（中心空燃比＋リッチシフト量ＲＳ）−１として算出する。
前記中心空燃比は、前述のように、三元触媒式のフロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９において、酸化・還元の転化率が同時に高い値を示す空燃比であって、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御の目標空燃比であり、かつ、酸素ストレージ量ＯＳ１の推定に用いられる値であり、前述のように、酸素センサ１２２の出力と酸素ストレージ量ＯＳ１との相関から修正される値である。
【００７０】
前記リッチシフト量ＲＳはリッチスパイク制御時にはマイナスの値であり、その結果、燃料増量係数ＫＲＳはリッチスパイク量ＲＳの絶対値が大きいほど大きな値として算出され（図１０参照）、該係数ＫＲＳに基づいて燃料噴射量を増量補正することで、中心空燃比よりもリッチに制御されることになる。
図７のフローチャートは、ステップＳ６００における中心空燃比（目標空燃比）の設定処理を詳細に示す。
【００７１】
ステップＳ６０１では、リッチシフト量ＲＳが０であるか否かを判断し、リッチシフトＲＳ＝０であれば、ステップＳ６０２へ進み、前述のように、酸素ストレージ量ＯＳ１と酸素センサ１２２の出力とに基づく、中心空燃比（目標空燃比）の補正を行う。
一方、リッチシフト量ＲＳが０でない場合には、ステップＳ６０３へ進み、中心空燃比にリッチシフト量ＲＳを加算して、中心空燃比（目標空燃比）をリッチ補正する（図１０参照）。
【００７２】
従って、リッチシフト量ＲＳが０になる前に空燃比フィードバック制御が開始される場合には、前記リッチシフト量ＲＳによって補正された中心空燃比を目標として制御されることになる。
図８のフローチャートは、ステップＳ７００におけるオープン制御とフィードバック制御との切り換えを詳細に示す。
【００７３】
ステップＳ７０１では、燃料カット中であるか否かを判断し、燃料カット中でない場合には、ステップＳ７０２へ進む。
ステップＳ７０２では、燃料増量フラグの判別を行い、燃料増量フラグ＝１であれば、ステップＳ７０３へ進んで、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
【００７４】
また、ステップＳ７０１で燃料カット中であると判断されたときにも、ステップＳ７０３へ進み、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
一方、燃料カット中ではなく、かつ、燃料増量フラグ＝０であってリッチ化が停止されていれば、図１０に示すように、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させる（フィードバック開始手段）。
【００７５】
図９のフローチャートは、ステップＳ８００における燃料噴射制御を詳細に示す。
ステップＳ８０１では、基本燃料噴射量に前記燃料増量係数ＫＲＳを乗算して求めた増量補正分を燃料噴射量に加算することで、前記燃料増量係数ＫＲＳがＫＲＳ＞０であれば、燃料噴射量が増量補正され、リッチスパイクが実行されるようにする。
図１０は、上記実施形態における燃料カットの有無、酸素ストレージ量、空燃比、リッチシフト量ＲＳ、増量係数ＫＲＳなどの相関を示すタイミングチャートである。
【００７６】
この図１０に示すように、燃料カットが開始されると、それまでの広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づくフィードバック制御状態から、空燃比のオープン制御状態に移行する一方、燃料カット状態での酸素ストレージ量の増大分ＯＳ２が、そのときの吸入空気量Ｑに基づいて算出される。
そして、前記酸素ストレージ量ＯＳ２が大きくなるほど、リッチシフト量ＲＳの絶対値をより大きくし、燃料カットが終了されて燃料噴射を再開させるときに、そのときのリッチシフト量ＲＳに応じた増量係数ＫＲＳで燃料噴射量を増量補正することで、燃料カット中に過大になった酸素ストレージ量を適切な量に速やかに戻すことができる。
【００７７】
前記リッチシフト量ＲＳは、燃料噴射が再開されると、吸入空気量Ｑに応じて設定される補正値ΔＲＳに基づく補正によってその絶対値が徐々に０に近づき、リッチシフト量ＲＳの絶対値が小さくなることに対応して増量係数ＫＲＳによる増量分も徐々に０に収束する。
そして、リッチシフト量ＲＳが０に戻ると、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づくフィードバック制御が再開され、広域空燃比センサ１２１で検出される空燃比が中心空燃比（目標空燃比）に近づくように、燃料噴射量が補正される。
【００７８】
前記空燃比フィードバックに用いる中心空燃比（目標空燃比）は、酸素センサ１２２によるリッチ・リーン検出と酸素ストレージ量ＯＳ１とから修正されることで、広域空燃比センサ１２１のばらつきや劣化による検出空燃比のずれが補償される。
尚、酸素センサ１２２の上流側には、酸素ストレージ能力を有するフロント触媒コンバータ１０８とリア触媒コンバータ１０９とが存在するため、酸素センサ１２２は、燃料カットの開始に対して遅れてリーン状態を検出し、燃料噴射の再開直後の期間は、引き続きリーン状態を検出することになる。
【００７９】
ところで、上記実施形態では、燃料増量フラグが１から０に切り替わってから（リッチシフト量ＲＳが０にまで変化してから）、空燃比フィードバック制御を再開させるようにしたが、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での空燃比が、燃料噴射を再開させた後に、所定空燃比未満にまで低下した時点で、空燃比フィードバック制御を再開させることができる。
【００８０】
図１１のフローチャートは、ステップＳ７００におけるオープン制御とフィードバック制御との切り換え処理の第２実施形態を示す。
ステップＳ７１１では、燃料カット中であるか否かを判断し、燃料カット中でない場合に、ステップＳ７１２へ進む。
ステップＳ７１２では、燃料増量フラグの判別を行い、燃料増量フラグ＝１でリッチシフト量ＲＳに応じたリッチスパイク制御中であれば、ステップＳ７１３へ進む。
【００８１】
ステップＳ７１３では、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比が判定値未満であるか否かを判断し、実空燃比が前記判定値以上のリーン状態であれば、ステップＳ７１４へ進んで、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
【００８２】
また、ステップＳ７１１で燃料カット中であると判断されたときにも、ステップＳ７１４へ進み、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
一方、ステップＳ７１２で燃料増量フラグ＝０でリッチシフト量ＲＳが０にまで収束された後（リッチ化停止後）であると判断されると、ステップＳ７１５へ進み、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させる（フィードバック開始手段）。
【００８３】
また、リッチスパイク制御中（リッチシフト量ＲＳ＜０）であっても、ステップＳ７１３で、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比が判定値未満であると判断された場合には（図１２参照）、ステップＳ７１５へ進み、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させる（フィードバック開始手段）。
【００８４】
前記判定値は、広域空燃比センサ１２１の燃料噴射再開後の燃焼混合気の空燃比を検出するようになったと判断させるための値であって、中心空燃比よりもリーン側の値に設定される。
上記のように、広域空燃比センサ１２１の検出空燃比が判定値未満にまで低下してから空燃比フィードバック制御を再開させるようにすれば、広域空燃比センサ１２１の雰囲気に燃料カット中の影響が残っている状態で空燃比フィードバック制御が開始されることを回避できる。
【００８５】
従って、空燃比フィードバック制御の再開によって空燃比が大きく変動することがなく、空燃比の変動による排気エミッションの悪化を回避しつつ、空燃比フィードバック制御を早期に再開させることができる。
ここで、リッチシフト量ＲＳが０になる前に空燃比フィードバック制御が開始されることになるが、ステップＳ６０３で中心空燃比がリッチシフト量ＲＳで補正されることで、リッチシフト要求に対応する中心空燃比（目標空燃比）に向けてフィードバック制御が行われることになり、触媒コンバータ１０８，１０９の酸素ストレージ量を速やかに低下させるためのリッチ化は継続されることになる。
【００８６】
図１２のタイミングチャートは、燃料カットから燃料噴射を再開した後に、空燃比フィードバック制御を再開させるタイミングのみが図１０のタイミングチャートと異なり、その他の部分は図１０のタイミングチャートと同じであり、既述した図１０の説明は、空燃比フィードバック制御を再開させるタイミングを除いて、図１２のタイミングチャートにも適用される。
【００８７】
図１２のタイミングチャートは、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比が判定値未満であると判断されるか、リッチシフト量ＲＳが０にまで収束されたと判断されると、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させることを示している。
尚、図１１のフローチャートに示すオープン制御・フィードバック制御の切り替えでは、燃料増量フラグと、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比との双方を判断したが、図１３のフローチャートに示す第３実施形態のように、燃料増量フラグの判断を省略することができる。
【００８８】
図１３のフローチャートにおいて、ステップＳ７２１では、燃料カット中であるか否かを判断し、燃料カット中でない場合には、ステップＳ７２２へ進んで、広域空燃比センサ１２１の検出空燃比が判定値未満であるか否かを判断する。
そして、広域空燃比センサ１２１の検出空燃比が判定値未満であれば、ステップＳ７２３（フィードバック開始手段）へ進んで、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させる（図１４参照）。
【００８９】
一方、広域空燃比センサ１２１の検出空燃比が判定値以上であれば、ステップＳ７２４へ進んで、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
また、燃料カット中であるときにも、ステップＳ７２４へ進んで、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
【００９０】
更に、前記図１１のフローチャートのステップＳ７１３の判断内容を、燃料噴射の再開後から所定時間が経過したか否かという判断に置き換えることができる。
前記所定時間は、燃料噴射の再開後、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比が判定値未満にまで低下するものと推定される所定時間であり、換言すれば、広域空燃比センサ１２１の雰囲気が燃料カット中の超リーン状態から燃料噴射開始後の燃焼排気雰囲気に入れ替わるまでの時間である。
【００９１】
上記構成によると、リッチシフト量ＲＳが０になる前であっても、燃料カットから燃料噴射を再開させてからの時間が所定時間に達すると、空燃比フィードバック制御が開始されることになるが、前述のように、前記所定時間の経過は、広域空燃比センサ１２１の雰囲気が燃料カット中の超リーン状態から燃料噴射開始後の燃焼排気雰囲気に入れ替わっていることを示すから、フィードバック制御の開始によって空燃比が大きくハンチングすることを防止できる。
【００９２】
図１４のタイミングチャートは、燃料カットから燃料噴射を再開した後に、空燃比フィードバック制御を再開させるタイミングのみが図１０のタイミングチャートと異なり、その他の部分は図１０のタイミングチャートと同じであり、既述した図１０の説明は、空燃比フィードバック制御を再開させるタイミングを除いて、図１４のタイミングチャートにも適用される。
【００９３】
図１４のタイミングチャートは、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比が判定値未満であると判断されると、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させることを示している。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）前記リッチ化手段が、前記リッチシフト量に基づいて目標空燃比を補正し、該補正された目標空燃比に基づいて前記フローチャート制御手段によるフローチャート制御を行わせることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【００９４】
上記発明によると、リッチ化要求が無くなる前に空燃比フィードバック制御が開始されることになるが、フィードバック制御における目標空燃比がリッチシフト量で補正されることで、リッチシフト要求に対応する目標空燃比に向けてフィードバック制御が行われることになり、排気浄化触媒の酸素吸蔵量を速やかに低下させるためのリッチ化は継続されることになる。
（ロ）前記排気浄化触媒の上流側の排気管に配置される空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段で検出される空燃比と目標空燃比とに基づいて内燃機関における空燃比操作量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記燃料カット状態から燃料供給を再開させた後、所定時間が経過したことを条件に、前記フィードバック制御手段によるフィードバック制御を開始させるフィードバック開始手段と、
を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【００９５】
上記発明によると、空燃比検出手段の雰囲気が燃料カット中の超リーン状態から燃料供給再開後の燃焼排気雰囲気に入れ替わるまでの時間が経過してから、フィードバック制御を開始させることで、空燃比検出手段の雰囲気に燃料カット中の影響が残っている状態で空燃比フィードバック制御が開始されることを回避できる。
従って、空燃比フィードバック制御の再開によって空燃比が大きく変動することがなく、空燃比の変動による排気エミッションの悪化を回避しつつ、空燃比フィードバック制御を早期に再開させることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０８…フロント触媒コンバータ、１０９…リア触媒コンバータ、１１４…コントロールユニット、１１５…エアフローメータ、１２１…広域空燃比センサ、１２２…酸素センサ、１３１…燃料噴射弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しくは、燃料カット状態から燃料噴射を再開させた直後における空燃比の補正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関において、排気管に三元触媒を配置し、該三元触媒で排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を転換して浄化することが行われている。
ところで、減速運転時において燃料噴射を一時的に停止する所謂燃料カットが行われると、三元触媒に空気がそのまま流れ込み、酸素ストレージ能力によって三元触媒に吸蔵される酸素量が過大となり、燃料カット状態から燃料噴射を再開させたときに、触媒の浄化作用（ＮＯｘの還元能力）が低下する。
【０００３】
そのため、特許文献１のものでは、燃料カット状態から燃料噴射を再開するときに、目標空燃比をリッチ側に設定し、再開後における吸入空気量の積算値に応じて目標空燃比をストイキ（理論空燃比）にまで戻すようにした燃料噴射制御装置が開示されている。
上記のように、燃料カットからの復帰直後に空燃比をリッチ化すれば、早期にＮＯｘの還元能力を回復させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０６９１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記特許文献１のものでは、燃料カットからの復帰直後に空燃比をリッチ化させるときの目標が一定であるため、燃料カット状態における酸素ストレージ量の増大変化の違いによって、リッチシフト量に過不足を生じるという問題があった。
例えば、燃料カット状態での酸素ストレージ量の増大が比較的少ない状態で、過大にリッチ化してしまうと、リッチ化によって三元触媒の酸素ストレージ量が過少になり、加速に伴って燃料カットから復帰させた場合には、ＨＣの転換率が低下してしまう。
【０００６】
逆に、燃料カット状態での酸素ストレージ量の増大が比較的多い状態で、リッチ化が過小であると、三元触媒の酸素ストレージ量を速やかに減少させることができず、結果、ＮＯｘの還元能力の復活が遅れ、ＮＯｘの排出量が増大してしまう。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃料カットからの復帰直後のリッチ化を過不足なく行わせることができるようにして、復帰直後における排気エミッションを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのため請求項１記載の発明では、燃料カット中における内燃機関の吸入空気量の検出値を積算し、該吸入空気量の積算値に基づいて燃料カット状態から燃料供給を再開させるときの空燃比のリッチシフト量を設定し、燃料カット状態から燃料供給が再開されるときに、前記リッチシフト量に基づいて空燃比をリッチ化するようにした。
上記発明によると、燃料カット中は、吸入空気量がそのまま排気浄化触媒に流入し、排気浄化触媒における酸素ストレージ量（酸素吸蔵量）が、流入する空気量に応じて増大することになるので、吸入空気量の積算値に基づいてリッチシフト量を決定し、燃料供給が再開されるときに、前記リッチシフト量に応じて空燃比をリッチ化させることで、過大になった酸素ストレージ量を速やかに減少させる。
【０００８】
従って、燃料カットに伴う酸素ストレージ量の増加分に見合ったリッチシフト量を設定でき、リッチシフト量の不足によって酸素ストレージ量の減少が遅れ、ＮＯｘ排出量が増えることを防止できると共に、リッチシフト量が過剰となることで、ＨＣ排出量が増えることを防止できる。
請求項２記載の発明では、吸入空気量の積算値に基づいて設定したリッチシフト量を初期値として、リッチシフト量をそのときの吸入空気量に応じた速度でリッチ化が小さくなる方向に変化させるようにした。
【０００９】
上記発明によると、燃料カット状態から燃料供給を再開させるときには、燃料カット中に積算した吸入空気量に応じたリッチシフト量で空燃比をリッチ化し、その後は、そのときの吸入空気量に応じた速度でリッチシフト量をリッチ化が縮小する方向に変化させて、最終的には、リッチ化制御を終息させる。
従って、例えば、加速に伴って燃料供給が再開される場合には、加速によって吸入空気量が増大することで、リッチシフト量の変化速度が変更され、運転状態の変化に対して適切なリッチシフト量を設定できる。
【００１０】
請求項３記載の発明では、吸入空気量が多いほど前記リッチシフト量の変化速度を速くするようにした。
上記発明によると、リッチシフト量をリッチ化が縮小する方向に変化させるときの変化速度が、吸入空気量が多いほどより速く変更される。
従って、例えば、リッチ化しているときに、加速によって吸入空気量が増大すると、リッチシフトがより速い速度で変化して、リッチシフトと加速に伴う増量分とが重なることで、オーバーリッチになることを防止することができる。
【００１１】
請求項４記載の発明では、燃料カット中における吸入空気量の積算値に基づいて、燃料カット中に排気浄化触媒に吸蔵された酸素量を推定し、該酸素吸蔵量に基づいて前記リッチシフト量を設定するようにした。
上記発明によると、燃料カット中における吸入空気量の積算値から、酸素吸蔵量（酸素ストレージ量）を推定し、排気浄化触媒における酸素吸蔵量（酸素ストレージ量）を適正値に戻すために要求されるリッチシフト量を、前記推定した酸素吸蔵量に基づいて設定する。
【００１２】
従って、排気浄化触媒における酸素吸蔵量を適正値に戻すためのリッチシフト量を、燃料カットによって増大した酸素吸蔵量を基準に精度良く設定できる。
請求項５記載の発明では、前記酸素吸蔵量を、予め設定された最小量付近の値を初期値として推定するようにした。
上記発明によると、燃料カットが行われると、酸素吸蔵量が、最小量付近の初期値から、吸入空気量の積算値に応じて増大するものとして、燃料カット中の酸素吸蔵量が推定される。
【００１３】
従って、排気空燃比に基づく酸素吸蔵量の推定精度を確保することが困難な場合や、燃料供給状態での酸素吸蔵量を推定できない場合であっても、燃料カットに伴う酸素吸蔵量の変化を安定して推定でき、以って、過大となった酸素吸蔵量を戻すためのリッチ化による効果を安定的に得ることができる。
請求項６記載の発明では、酸素吸蔵量の推定値を、所定の上限値以下に制限するようにした。
【００１４】
上記発明によると、吸入空気量の積算値に基づき推定される酸素吸蔵量が、上限値を超えないように制限される。
従って、酸素吸蔵量が実際にはありえない値に推定されてしまうことや、リッチシフト量の要求として変化のない領域にまで酸素吸蔵量が更新されることを回避できる。
請求項７記載の発明では、排気浄化触媒の上流側の排気管に配置される空燃比検出手段で検出される空燃比と目標空燃比とに基づいて内燃機関における空燃比操作量をフィードバック制御する構成において、燃料カットから状態から燃料供給を再開させた後、燃料カット中の吸入空気量の積算値に応じたリッチ化が停止されたことを条件に、前記フィードバック制御を開始させるようにした。
【００１５】
上記発明によると、燃料カット中の吸入空気量の積算値を求め、該積算値に基づくリッチシフト量で燃料供給再開後の空燃比をリッチ化させ、該リッチ化が停止してから、実際の空燃比の検出結果に基づく空燃比のフィードバック制御を開始させる。
従って、排気浄化触媒の酸素吸蔵量を減少させるためのリッチ化が行われている途中で、空燃比フィードバック制御が開始され、リッチ状態を解消すべくフィードバック制御されることで、空燃比が大きくハンチングすることを防止できる。
【００１６】
請求項８記載の発明では、排気浄化触媒の上流側の排気管に配置される空燃比検出手段で検出される空燃比と目標空燃比とに基づいて内燃機関における空燃比操作量をフィードバック制御する構成において、前記空燃比検出手段で検出される空燃比が、判定値未満であることを条件に、前記フィードバック制御を行わせるようにした。
上記発明によると、燃料カット状態から燃料供給が再開され、空燃比検出手段の雰囲気が超オーバーリーンの状態から目標空燃比付近にまで徐々に戻るときに、空燃比が所定値未満にまで変化した時点で、空燃比フィードバック制御が開始されることになる。
【００１７】
従って、空燃比検出手段が燃焼混合気の空燃比を検出するようになる前に、空燃比フィードバック制御が開始されてしまうことで、空燃比が大きくハンチングすることを防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
上記発明によると、燃料カットからの復帰直後のリッチ化を過不足なく行わせることができ、復帰直後における排気エミッションを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態における内燃機関を示すシステム図。
【図２】実施形態における燃料カット後のリッチスパイク制御のメインルーチンを示すフローチャート。
【図３】実施形態における燃料カット中の酸素ストレージ量の推定処理を示すフローチャート。
【図４】実施形態におけるリッチスパイク量の演算処理を示すフローチャート。
【図５】実施形態における燃料増量フラグの設定処理を示すフローチャート。
【図６】実施形態における燃料増量係数の算出処理を示すフローチャート。
【図７】実施形態における中心空燃比（目標空燃比）の算出処理を示すフローチャート。
【図８】実施形態における空燃比制御の切り換え設定処理を示すフローチャート。
【図９】実施形態における燃料噴射制御を示すフローチャート。
【図１０】実施形態のリッチスパイク制御における各データの特性を示すタイムチャート。
【図１１】空燃比制御の切り換え設定処理の第２実施形態を示すフローチャート。
【図１２】前記第２実施形態における空燃比制御の切り換えタイミングを示すタイムチャート。
【図１３】空燃比制御の切り換え設定処理の第３実施形態を示すフローチャート。
【図１４】前記第３実施形態における空燃比制御の切り換えタイミングを示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本願発明に係る空燃比制御装置を含む車両用内燃機関のシステム図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでバタフライ式のスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装される。
【００２１】
そして、前記電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
各気筒の吸気バルブ１０５上流の吸気ポート１３０には、燃料噴射弁１３１がそれぞれ設けられている。尚、燃料噴射弁１３１が燃焼室１０６内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関であってもよい。
【００２２】
前記燃料噴射弁１３１は、コントロールユニット１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動されると、燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。
前記燃焼室１０６内に空気と混合して吸引された燃料は、点火プラグ１５１による火花点火によって着火燃焼する。
前記点火プラグ１５１には、それぞれパワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル１５２が直付けされており、前記コントロールユニット１１４から前記パワートランジスタのオン・オフを制御する点火制御信号を出力することで、各気筒の点火時期が制御される。
【００２３】
前記燃焼室１０６内の燃焼排気は、排気バルブ１０７を介して排気管１１２に排出され、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９で浄化された後、大気中に放出される。
尚、上記のように、触媒コンバータを上下流に２つ備える機関に限定されるものではなく、触媒コンバータを１つだけ備える機関であっても良い。
【００２４】
前記フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９は、三元触媒方式の排気浄化触媒であり、酸素のストレージ能力を有する。
前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ吸気側カムシャフト１１１，排気側カムシャフト１１０に設けられたカムによって開閉駆動される。
燃料タンク１３５には、電動式の燃料ポンプ１３６が内蔵され、この燃料ポンプ１３６を駆動することで燃料タンク１３５内の燃料が前記燃料噴射弁１３１に向けて圧送される。
【００２５】
前記コントロールユニット１１４はマイクロコンピュータを内蔵し、予め記憶されたプログラムに従って各種センサからの検出信号を演算処理することによって、前記電子制御スロットル１０４，燃料噴射弁１３１，パワートランジスタ等を制御する。
前記各種センサとしては、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１１６、機関１０１の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ１１５（吸入空気量検出手段）、クランクシャフト１２０の回転位置を検出するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、機関１０１の冷却水温度を検出する水温センサ１１９、前記フロント触媒１０８の上流側の排気管１１２に配置され排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を広域に検出する広域空燃比センサ１２１（空燃比検出手段）、前記リア触媒１０９の下流側の排気管１１２に配置され排気中の酸素濃度に基づいて理論空燃比に対するリッチ・リーン（酸素の有無）を検出する酸素センサ１２２などが設けられている。
【００２６】
尚、前記酸素センサ１２２は、排気中の酸素濃度が低いリッチ条件で最大電圧（例えば１Ｖ）付近の起電力を発生し、排気中の酸素濃度が高いリーン条件で最小電圧（例えば０Ｖ）付近の出力を示す公知のストイキセンサである。
また、前記広域空燃比センサ１２１は、理論空燃比よりもリッチ領域及びリーン領域の空燃比を広く検出できる公知の空燃比センサである。
【００２７】
前記コントロールユニット１１４は、前記各種センサからの検出信号に基づいて目標吸入空気量（目標スロットル開度）を演算し、前記電子制御スロットル１０４を制御し、燃料噴射量を演算して、該燃料噴射量に対応するパルス幅の噴射パルス信号を前記燃料噴射弁１３１に出力し、また、点火時期を演算して前記パワートランジスタのオン・オフを制御する。
【００２８】
前記燃料噴射量の演算においては、目標空燃比の混合気を生成すべく、そのときのシリンダ吸入空気量に対して基本燃料噴射量を演算する一方、前記広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づき、実際の空燃比を前記目標空燃比に近づけるためのフィードバック補正係数を演算し、前記基本燃料噴射量を前記フィードバック補正係数で補正することで、最終的な燃料噴射量を演算する。
【００２９】
前記フィードバック補正係数（空燃比操作量）は、広域空燃比センサ１２１で検出される空燃比が、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９において酸化・還元の転化率が同時に高い値を示す空燃比である中心空燃比（目標空燃比）に近づくように、例えば、広域空燃比センサ１２１で検出される空燃比と前記中心空燃比（目標空燃比）との偏差に基づく比例・積分・微分制御によって算出される（フィードバック制御手段）。
【００３０】
尚、前記中心空燃比（目標空燃比）は、理論空燃比近傍の値である。
また、触媒コンバータ１０８，１０９において酸化・還元の転化率が同時に高い値を示す実際の中心空燃比を、前記酸素センサ１２２の検出結果に基づき判断し、前記広域空燃比センサ１２１で検出された実際の空燃比と比較する中心空燃比（目標空燃比）を補正する。
【００３１】
上記の中心空燃比（目標空燃比）の補正制御においては、前記広域空燃比センサ１２１で検出される実空燃比、前記中心空燃比及び吸入空気量から、吸入空気量×（実空燃比−中心空燃比）なる演算を所定周期毎に行ってその結果を積算することで、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９に吸蔵される酸素量（酸素ストレージ量）を推定し、該酸素ストレージ量と酸素センサ１２２の出力とに基づいて、前記中心空燃比（目標空燃比）を修正する。
【００３２】
具体的には、酸素センサ１２２の出力がリッチ判定電圧よりも大きく空燃比がリッチで、かつ、酸素ストレージ量が下限判定レベルよりも多い場合には、前記中心空燃比（目標空燃比）をよりリーン側に修正し、酸素センサ１２２の出力がリーン判定電圧（＜リッチ判定電圧）よりも小さく空燃比がリーンで、かつ、酸素ストレージ量が上限判定レベル（＞下限判定レベル）よりも少ない場合には、前記中心空燃比（目標空燃比）をよりリッチ側に修正する。
【００３３】
前記広域空燃比センサ１２１のバラツキや劣化が殆どない状態であれば、理論空燃比を目標空燃比に制御している場合、酸素ストレージ量は上下限の範囲内に収まるが、加速時等で空燃比のリッチ状態が継続すると、触媒の吸着酸素が未燃焼成分の酸化に消費されるため、酸素ストレージ量が減り、やがて下限値を下回って０となり、また、燃料カット等の非燃焼状態が継続すると、酸素ストレージ量が上限値を越えて増え、やがて飽和することになる。
【００３４】
一方、前記広域空燃比センサ１２１のバラツキや経時劣化などにより、空燃比に対する出力特性（電圧特性）が規定値（設計値）からズレている場合に、前記広域空燃比センサ１２１の出力に基づくフィードバック制御によって理論空燃比に収束させていても、実際の空燃比は理論空燃比に対してリッチ又はリーンにずれることになる。
そして、前記フィードバック制御点のずれによるリッチ状態が継続すれば、触媒の酸素ストレージ量が０にまで減り、リーン状態が継続すれば触媒の酸素ストレージ量が飽和し、酸素センサ１２２はリッチ又はリーンを検出するようになる。
【００３５】
また、酸素ストレージ量は、前記広域空燃比センサ１２１の検出空燃比と中心空燃比との差に基づいて計算されるため、前記広域空燃比センサ１２１のバラツキや経時劣化が生じると、算出される酸素ストレージ量が実際の酸素ストレージ量に対してズレることになる。
例えば、前記広域空燃比センサ１２１が実際よりもリーンに検出することで、フィードバック制御の結果として得られる実際の空燃比がリッチとなる場合には、触媒の吸着酸素が消費されて実際の酸素ストレージ量が最終的に０となり、酸素センサ１２２がリッチ判定をするようになるが、酸素ストレージ量の演算値は、広域空燃比センサ１２１の出力がリーン側にずれている分だけ実際よりも多く計算される。
【００３６】
即ち、酸素センサ１２２がリッチ判定をしているのに、酸素ストレージ量が０にまで低下していない場合には、広域空燃比センサ１２１が実際よりもリーンに検出していて、フィードバック制御点としては理論空燃比よりもリッチになっていると判断できるので、フィードバック制御点を理論空燃比に戻すべく、前記中心空燃比（目標空燃比）をよりリーン側に修正する。
【００３７】
尚、広域空燃比センサ１２１が実際よりもリーンに検出する傾向がより大きくなると、酸素ストレージ量が上限判定レベルを上回る可能性があるが、この場合、前記中心空燃比（目標空燃比）を、より大きくリーン側に修正すべくリーン側への修正量を大きくしても良い。即ち、リーン側への修正量として、酸素ストレージ量の上限判定レベルを境に大小の２つの修正量を予め設定しておき、下限判定レベルよりも多いか、上限判定レベルよりも多いかによって、前記中心空燃比（目標空燃比）のリーン側への修正量を切り換えることができる。
【００３８】
一方、前記広域空燃比センサ１２１が実際よりもリッチに検出することで、フィードバック制御の結果として得られる実際の空燃比がリーンとなる場合には、触媒の吸着酸素が増えるため実際の酸素ストレージ量が最終的に飽和することになり、酸素センサ１２２がリーン判定をするようになるが、酸素ストレージ量の演算値は、広域空燃比センサ１２１の出力がリッチ側にずれている分だけ実際よりも少なく計算される。
【００３９】
即ち、酸素センサ１２２がリーン判定をしているのに、酸素ストレージ量が飽和していない場合には、広域空燃比センサ１２１が実際よりもリッチに検出していて、フィードバック制御点としては理論空燃比よりもリーンになっていると判断できるので、フィードバック制御点を理論空燃比に戻すべく、前記中心空燃比（目標空燃比）をよりリッチ側に修正する。
【００４０】
尚、広域空燃比センサ１２１が実際よりもリッチに検出する傾向がより大きくなると、酸素ストレージ量が下限判定レベルを下回る可能性があるが、この場合、前記中心空燃比（目標空燃比）を、より大きくリッチ側に修正すべくリッチ側への修正量を大きくしても良い。即ち、リッチ側への修正量として、酸素ストレージ量の下限判定レベルを境に大小の２つの修正量を予め設定しておき、上限判定レベルよりも少ないか、下限判定レベルよりも少ないかによって、前記中心空燃比（目標空燃比）のリッチ側への修正量を切り換えることができる。
【００４１】
更に、コントロールユニット１１４は、内燃機関１０１の減速運転時に前記燃料噴射弁１３１による燃料噴射を停止させる燃料カット制御を行う。
具体的には、アクセル（スロットル）全閉でかつ機関回転速度がカット開始回転速度を超える場合に燃料カットを開始し、アクセル（スロットル）が開かれるか又は機関回転速度がリカバー回転速度を下回るようになると、燃料噴射を再開させる。
【００４２】
尚、上記減速時の燃料カットの他、コントロールユニット１１４は、高回転、高車速時にも燃料カットを実行する。
ここで、前記コントロールユニット１１４は、燃料カット状態から燃料噴射を再開させるときに、酸素ストレージ量を早期に適正値（最大量の半分程度）にまで低下させるために、空燃比を一時的にリッチ化するリッチスパイク制御を行う。
【００４３】
以下では、本願発明の特徴である前記リッチスパイク制御を詳細に説明する。
図２のフローチャートは、前記リッチ制御のメインルーチンを示す。尚、前記メインルーチンは、所定微小時間毎に実行されるものとする。
まず、ステップＳ１００では、前記中心空燃比（目標空燃比）の補正制御に用いる酸素ストレージ量（酸素吸蔵量）ＯＳ１を算出する。
【００４４】
前記中心空燃比（目標空燃比）の補正制御に用いる酸素ストレージ量ＯＳ１は、前述のように、吸入空気量×（触媒上流側実空燃比−中心空燃比）なる演算を所定周期毎に行ってその結果を積算することで求められる。
前記吸入空気量×（触媒上流側実空燃比−中心空燃比）なる演算では、触媒上流側実空燃比が中心空燃比よりもリッチになると、（触媒上流側実空燃比−中心空燃比）がマイナスの値になって酸素ストレージ量ＯＳ１を減少変化させることになるのに対し、触媒上流側実空燃比が中心空燃比よりもリーンになると、（触媒上流側実空燃比−中心空燃比）がプラスの値になって酸素ストレージ量ＯＳ１を増大変化させることになる。
【００４５】
前記酸素ストレージ量ＯＳ１の算出を、燃料カット中も継続させることができ、この場合、燃料カット中は、本ルーチンの実行周期当たりの酸素ストレージ量の変化量ＯＳ１を、ＯＳ１＝Ｑ＊Ｇａｉｎ（Ｑ＝吸入空気量、Ｇａｉｎ＝定数）として算出させることができる。
また、前記酸素ストレージ量ＯＳ１を、酸素センサ１２２の出力が反転する毎に初期値（例えば最大酸素ストレージ量の半分）にリセットさせることができる。前記リセット処理によって、酸素ストレージ量の演算誤差（積算による演算誤差の増大）による演算値と実際の酸素ストレージ量のズレを防止できる。
【００４６】
また、酸素センサ１２２の出力が反転した時点は、実質的に理論空燃比状態であるとみなすことができ、酸素ストレージ量は最大量の半分とみなすことが出来るから、初期値を最大酸素ストレージ量の半分とすれば、実際の酸素ストレージ量に見合ったリセット処理が可能となり、酸素ストレージ量の演算値の精度を向上させることが出来る。
尚、本実施形態では、フロント触媒コンバータ１０８とリア触媒コンバータ１０９とを一体と見なし、各触媒での酸素ストレージ量の総和を推定させるものとする。
【００４７】
ステップＳ２００（積算手段）では、燃料カットが行われているときの酸素ストレージ量ＯＳ２を推定し、ステップＳ３００では、前記酸素ストレージ量ＯＳ２に基づいて、燃料噴射を再開させるときのリッチシフト量ＲＳを算出する（リッチシフト量設定手段）。
ステップＳ４００では、燃料噴射を再開させるときに実際にリッチスパイク制御を行わせるか否かを示すフラグの設定を行い、ステップＳ５００では、リッチスパイク制御（リッチ化）を実現するための燃料増量係数ＫＲＳを算出する。
【００４８】
ステップＳ６００では、前記中心空燃比（目標空燃比）の設定を行い、ステップＳ７００では、前記フラグに応じて空燃比制御をオープン制御とフィードバック制御とに切り換え、ステップＳ８００（リッチ化手段）では、燃料噴射制御を行う。
次に前記ステップＳ２００〜ステップＳ８００の各ステップにおける処理内容を、図３〜図９のフローチャートに従って詳細に説明する。
【００４９】
尚、図３〜図９のフローチャートに示される各ルーチンも所定微小時間毎に実行されるものとする。
図３のフローチャートは、ステップＳ２００における、燃料カット状態での酸素ストレージ量ＯＳ２の推定処理を示す。
ステップＳ２０１では、燃料カット状態であるか否かを判断する。
【００５０】
燃料カット状態でない場合には、ステップＳ２０２へ進み、燃料カット時の酸素ストレージ量ＯＳ２に初期値をセットする。
前記初期値は、例えば、酸素ストレージ量ＯＳ２の最小値に近い固定値とする。
但し、ステップＳ１００における酸素ストレージ量ＯＳ１の推定が正確である場合には、燃料カットの開始時にこの推定値ＯＳ１を初期値として、燃料カット後の酸素ストレージ量ＯＳ２の増大変化を推定させることができる。
【００５１】
一方、燃料カットが行われるようになると、ステップＳ２０３へ進む。
ステップＳ２０３では、本ルーチンの実行周期の間に内燃機関１０１に吸引された吸入空気量Ｑに、予め記憶したゲインＧainを乗算して、本ルーチンの実行周期当たりの酸素ストレージ量の増大量を求め、これを燃料カット時の酸素ストレージ量ＯＳ２の前回値に加算し（積算手段）、該加算結果を酸素ストレージ量ＯＳ２に設定する。
【００５２】
従って、燃料噴射状態から燃料カットが開始されると、前記初期値から吸入空気量の積算値に比例する分だけ酸素ストレージ量ＯＳ２が増加するものとして、その時点での酸素ストレージ量ＯＳ２が求められることになる。
尚、前記ゲインＧainは、吸入空気量に対する触媒の酸素吸着能力に基づくものであり、実験結果などに基づき予め設定される。
【００５３】
ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で更新した酸素ストレージ量ＯＳが予め記憶された最大値（上限値）を超えているか否かを判断し、最大値を超えている場合にはステップＳ２０５へ進んで、酸素ストレージ量ＯＳ２を前記最大値にリセットする。
前記最大値は、必ずしも実際に吸蔵できる酸素量の最大値とする必要はなく、リッチシフトの要求から適宜設定することができ、フロント触媒コンバータ１０８の最大酸素ストレージ量とリア触媒コンバータ１０９の最大酸素ストレージ量との合計値を前記最大値とすることができると共に、例えば、フロント触媒コンバータ１０８の最大酸素ストレージ量と、リア触媒コンバータ１０９の最大酸素ストレージ量の半分程度の量との合計値を前記最大値とすることができる。
【００５４】
また、フロント触媒コンバータ１０８のみを備える内燃機関１０１では、フロント触媒コンバータ１０８の最大酸素ストレージ量若しくは最大量の半分程度を、前記最大値とすることができる。
更に、触媒コンバータ１０８，１０９の劣化状態（酸素ストレージ能力の劣化）を、例えば前記広域空燃比センサ１２１及び酸素センサ１２２の検出結果から判断し、触媒コンバータ１０８，１０９の劣化状態からそのときの最大ストレージ量を推定し、この最大ストレージ量を前記最大値とすることができる。
【００５５】
このように、燃料カットによってどれだけ酸素ストレージ量ＯＳ２が増えたかを判断すれば、過剰な酸素ストレージ量を適正値にまで低下させるためのリッチスパイク制御において、リッチシフトの目標を適切に設定させることができ、リッチシフト量の過不足によって排気エミッションを悪化させてしまうことを防止できる。
図４のフローチャートは、前記ステップＳ３００におけるリッチシフト量の算出を詳細に示すものである。
【００５６】
ステップＳ３０１では、燃料カット中であるか否かを判断する。
そして、燃料カット中であれば、ステップＳ３０２へ進み、前記燃料カット時の酸素ストレージ量ＯＳ２から、リッチシフト量ＲＳを設定する（リッチシフト量設定手段）。
ここで、燃料カット時の酸素ストレージ量ＯＳ２が多いほど、前記リッチシフト量ＲＳの絶対値をより大きく設定し、よりリッチ化（空燃比を低下）させるようにする。
【００５７】
本実施形態では、リッチシフト量ＲＳは、目標空燃比（中心空燃比）に加算される補正分として設定され、リッチシフト量ＲＳが０であれば、実質的にリッチ制御は行われず、リッチシフト量ＲＳが０よりも小さいほど（マイナスの絶対値が大きいほど）より大きくリッチ化されるようになっている。
ステップＳ３０１で燃料カット中でないと判断されると、ステップＳ３０３へ進み、リッチシフト量ＲＳの前回値が０よりも小さいか否か、換言すれば、燃料カットからの燃料噴射再開直後であるか否かを判断する。
【００５８】
リッチシフト量ＲＳの前回値が０よりも小さい場合には、リッチシフト量ＲＳがまだ０にまで収束していないことになり、この場合には、ステップＳ３０４へ進み、そのときの吸入空気量Ｑに応じて設定される補正値ΔＲＳ（＞０）をリッチシフト量ＲＳの前回値に加算することで、リッチシフト量ＲＳを０に徐々に近づけ（リッチ化度合いを徐々に小さくし）、目標空燃比を本来の中心空燃比に徐々に近づけるようにする。
【００５９】
尚、補正値ΔＲＳは、吸入空気量が多いほど大きな値に設定され、リッチシフト量ＲＳは吸入空気量が多いときほど速い速度で増大変化し、０に近づくようになっている（図１０参照）。
上記のように、燃料カット状態では吸入空気流量Ｑの積算値に応じて逐次燃料カット時の酸素ストレージ量ＯＳ２を更新すると共に、該酸素ストレージ量ＯＳ２に応じてリッチシフト量ＲＳを逐次更新する。
【００６０】
そして、燃料噴射が再開されると、燃料カット状態の最後に設定されたリッチシフト量ＲＳ、換言すれば、燃料カットによって最終的に触媒コンバータ１０８，１０９に吸蔵された酸素量に見合うリッチシフト量ＲＳを初期値としてリッチスパイク制御が開始され、その後、リッチシフト量ＲＳをそのときの吸入空気量Ｑに応じた速度で０に近づけることで、リッチシフトを徐々に縮小させ、本来の中心空燃比に戻すようにする。
【００６１】
上記のように、燃料カットから噴射を再開させた直後のリッチスパイク制御においては、燃料カット中に吸蔵された酸素量に応じてリッチシフト量ＲＳが決定されるから、触媒コンバータ１０８，１０９の酸素過剰状態を早期に解消させるためのリッチシフト量として過不足ない値を設定させることができる。
従って、酸素過剰状態を速やかに解消することで還元能力が回復し、燃料噴射再開直後にＮＯｘ排出量が増大することを回避でき、また、過剰なリッチ化によってＨＣ排出量を増大させてしまうことを防止できる。
【００６２】
更に、リッチシフト量ＲＳを吸入空気量Ｑに応じた速度で徐々に０に近づけ、また、後述するように、リッチシフト量ＲＳが０まで変化してから空燃比フィードバック制御を再開させるので、空燃比が滑らかに変化して空燃比の変動が少なく、空燃比変動に伴う排気エミッションの悪化も回避できる。
また、例えば、リッチ化しているときに、加速によって吸入空気量が増大すると、リッチシフト量ＲＳがより速い速度で０に近づくから、リッチシフトと加速に伴う増量分とが重なることで、オーバーリッチになることを防止することができ、これによってもＨＣの排出量を抑制できる。
【００６３】
尚、リッチシフト量ＲＳの設定には、酸素センサ１２２の出力を用いないので、リア触媒コンバータ１０９下流側に酸素センサ又は広域空燃比センサを備えない内燃機関にも、本願のリッチシフト制御を適用できる。
ステップＳ３０３で、リッチシフト量ＲＳの前回値が０以上であると判断された場合には、ステップＳ３０５へ進み、リッチシフト量ＲＳを０にリセットして、リッチシフト量ＲＳによって逆にリーン補正されてしまうことを防止すると共に、リッチスパイク制御を停止させる。
【００６４】
図５のフローチャートは、前記ステップＳ４００におけるフラグの設定処理を詳細に示す。
ステップＳ４０１では、燃料カット中であるか否かを判断し、燃料カット中でなく燃料噴射が行われている通常状態であれば、ステップＳ４０２へ進む。
ステップＳ４０２では、前回燃料カット状態であったか否かを判断し、前回燃料カットを行っていて今回燃料カット中でないと判断されると、ステップＳ４０３へ進み、前記リッチシフト量ＲＳが０よりも小さいリッチスパイク制御要求状態であるか否かを判断する。
【００６５】
ステップＳ４０３で前記リッチシフト量ＲＳが０よりも小さいと判断された場合には、リッチシフト量ＲＳに基づいて実際に空燃比をリッチ化させるべく、ステップＳ４０４へ進んで、燃料増量フラグに１をセットする（図１０参照）。
一方、ステップＳ４０１で燃料カット中であると判断された場合、ステップＳ４０２で前回も燃料カット中でなかったと判断された場合、ステップＳ４０３でリッチシフト量ＲＳが０以上であると判断された場合には、ステップＳ４０５へ進む。
【００６６】
ステップＳ４０５では、前記燃料増量フラグに１がセットされているか否かを判断する。
燃料増量フラグ＝０であれば、そのまま本ルーチンを終了させることで、燃料増量フラグ＝０の状態を保持させる。
一方、燃料増量フラグ＝１であれば、ステップＳ４０６へ進み、リッチシフト量ＲＳが０であるか否かを判断する。
【００６７】
燃料増量フラグ＝１であって、かつ、リッチシフト量ＲＳが０でない場合には、リッチ制御を継続させるべく、そのまま本ルーチンを終了させることで、燃料増量フラグ＝１の状態を保持させる。
一方、燃料増量フラグ＝１であるが、リッチシフト量ＲＳが０である場合には、リッチスパイク制御を開始させてから、リッチシフト量ＲＳを酸素ストレージ量ＯＳ２に応じたマイナス値から吸入空気量に応じた速度で０に近づけた結果、リッチシフト量ＲＳが０にまで戻り（リッチ化が停止し）、もはやリッチスパイク制御の必要性は無くなったものと判断し、ステップＳ４０７へ進んで、前記燃料増量フラグを０にリセットする（図１０参照）。
【００６８】
図６のフローチャートは、ステップＳ５００における燃料増量係数ＫＲＳの算出処理を詳細に示す。
ステップＳ５０１では、前記燃料増量フラグに１がセットされているか否かを判断する。
そして、前記燃料増量フラグ＝０であれば、リッチスパイク制御の必要はないので、ステップＳ５０３へ進んで、燃料増量係数ＫＲＳに０をセットすることで、燃料増量係数ＫＲＳを用いて燃料噴射量を演算しても、燃料増量係数ＫＲＳによって増量（リッチシフト）が行われないようにする。
【００６９】
一方、前記燃料増量フラグ＝１であれば、リッチスパイク制御を実行すべく、ステップＳ５０２へ進んで、燃料増量係数ＫＲＳを、ＫＲＳ＝中心空燃比／（中心空燃比＋リッチシフト量ＲＳ）−１として算出する。
前記中心空燃比は、前述のように、三元触媒式のフロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９において、酸化・還元の転化率が同時に高い値を示す空燃比であって、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御の目標空燃比であり、かつ、酸素ストレージ量ＯＳ１の推定に用いられる値であり、前述のように、酸素センサ１２２の出力と酸素ストレージ量ＯＳ１との相関から修正される値である。
【００７０】
前記リッチシフト量ＲＳはリッチスパイク制御時にはマイナスの値であり、その結果、燃料増量係数ＫＲＳはリッチスパイク量ＲＳの絶対値が大きいほど大きな値として算出され（図１０参照）、該係数ＫＲＳに基づいて燃料噴射量を増量補正することで、中心空燃比よりもリッチに制御されることになる。
図７のフローチャートは、ステップＳ６００における中心空燃比（目標空燃比）の設定処理を詳細に示す。
【００７１】
ステップＳ６０１では、リッチシフト量ＲＳが０であるか否かを判断し、リッチシフトＲＳ＝０であれば、ステップＳ６０２へ進み、前述のように、酸素ストレージ量ＯＳ１と酸素センサ１２２の出力とに基づく、中心空燃比（目標空燃比）の補正を行う。
一方、リッチシフト量ＲＳが０でない場合には、ステップＳ６０３へ進み、中心空燃比にリッチシフト量ＲＳを加算して、中心空燃比（目標空燃比）をリッチ補正する（図１０参照）。
【００７２】
従って、リッチシフト量ＲＳが０になる前に空燃比フィードバック制御が開始される場合には、前記リッチシフト量ＲＳによって補正された中心空燃比を目標として制御されることになる。
図８のフローチャートは、ステップＳ７００におけるオープン制御とフィードバック制御との切り換えを詳細に示す。
【００７３】
ステップＳ７０１では、燃料カット中であるか否かを判断し、燃料カット中でない場合には、ステップＳ７０２へ進む。
ステップＳ７０２では、燃料増量フラグの判別を行い、燃料増量フラグ＝１であれば、ステップＳ７０３へ進んで、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
【００７４】
また、ステップＳ７０１で燃料カット中であると判断されたときにも、ステップＳ７０３へ進み、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
一方、燃料カット中ではなく、かつ、燃料増量フラグ＝０であってリッチ化が停止されていれば、図１０に示すように、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させる（フィードバック開始手段）。
【００７５】
図９のフローチャートは、ステップＳ８００における燃料噴射制御を詳細に示す。
ステップＳ８０１では、基本燃料噴射量に前記燃料増量係数ＫＲＳを乗算して求めた増量補正分を燃料噴射量に加算することで、前記燃料増量係数ＫＲＳがＫＲＳ＞０であれば、燃料噴射量が増量補正され、リッチスパイクが実行されるようにする。
図１０は、上記実施形態における燃料カットの有無、酸素ストレージ量、空燃比、リッチシフト量ＲＳ、増量係数ＫＲＳなどの相関を示すタイミングチャートである。
【００７６】
この図１０に示すように、燃料カットが開始されると、それまでの広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づくフィードバック制御状態から、空燃比のオープン制御状態に移行する一方、燃料カット状態での酸素ストレージ量の増大分ＯＳ２が、そのときの吸入空気量Ｑに基づいて算出される。
そして、前記酸素ストレージ量ＯＳ２が大きくなるほど、リッチシフト量ＲＳの絶対値をより大きくし、燃料カットが終了されて燃料噴射を再開させるときに、そのときのリッチシフト量ＲＳに応じた増量係数ＫＲＳで燃料噴射量を増量補正することで、燃料カット中に過大になった酸素ストレージ量を適切な量に速やかに戻すことができる。
【００７７】
前記リッチシフト量ＲＳは、燃料噴射が再開されると、吸入空気量Ｑに応じて設定される補正値ΔＲＳに基づく補正によってその絶対値が徐々に０に近づき、リッチシフト量ＲＳの絶対値が小さくなることに対応して増量係数ＫＲＳによる増量分も徐々に０に収束する。
そして、リッチシフト量ＲＳが０に戻ると、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づくフィードバック制御が再開され、広域空燃比センサ１２１で検出される空燃比が中心空燃比（目標空燃比）に近づくように、燃料噴射量が補正される。
【００７８】
前記空燃比フィードバックに用いる中心空燃比（目標空燃比）は、酸素センサ１２２によるリッチ・リーン検出と酸素ストレージ量ＯＳ１とから修正されることで、広域空燃比センサ１２１のばらつきや劣化による検出空燃比のずれが補償される。
尚、酸素センサ１２２の上流側には、酸素ストレージ能力を有するフロント触媒コンバータ１０８とリア触媒コンバータ１０９とが存在するため、酸素センサ１２２は、燃料カットの開始に対して遅れてリーン状態を検出し、燃料噴射の再開直後の期間は、引き続きリーン状態を検出することになる。
【００７９】
ところで、上記実施形態では、燃料増量フラグが１から０に切り替わってから（リッチシフト量ＲＳが０にまで変化してから）、空燃比フィードバック制御を再開させるようにしたが、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での空燃比が、燃料噴射を再開させた後に、所定空燃比未満にまで低下した時点で、空燃比フィードバック制御を再開させることができる。
【００８０】
図１１のフローチャートは、ステップＳ７００におけるオープン制御とフィードバック制御との切り換え処理の第２実施形態を示す。
ステップＳ７１１では、燃料カット中であるか否かを判断し、燃料カット中でない場合に、ステップＳ７１２へ進む。
ステップＳ７１２では、燃料増量フラグの判別を行い、燃料増量フラグ＝１でリッチシフト量ＲＳに応じたリッチスパイク制御中であれば、ステップＳ７１３へ進む。
【００８１】
ステップＳ７１３では、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比が判定値未満であるか否かを判断し、実空燃比が前記判定値以上のリーン状態であれば、ステップＳ７１４へ進んで、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
【００８２】
また、ステップＳ７１１で燃料カット中であると判断されたときにも、ステップＳ７１４へ進み、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
一方、ステップＳ７１２で燃料増量フラグ＝０でリッチシフト量ＲＳが０にまで収束された後（リッチ化停止後）であると判断されると、ステップＳ７１５へ進み、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させる（フィードバック開始手段）。
【００８３】
また、リッチスパイク制御中（リッチシフト量ＲＳ＜０）であっても、ステップＳ７１３で、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比が判定値未満であると判断された場合には（図１２参照）、ステップＳ７１５へ進み、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させる（フィードバック開始手段）。
【００８４】
前記判定値は、広域空燃比センサ１２１の燃料噴射再開後の燃焼混合気の空燃比を検出するようになったと判断させるための値であって、中心空燃比よりもリーン側の値に設定される。
上記のように、広域空燃比センサ１２１の検出空燃比が判定値未満にまで低下してから空燃比フィードバック制御を再開させるようにすれば、広域空燃比センサ１２１の雰囲気に燃料カット中の影響が残っている状態で空燃比フィードバック制御が開始されることを回避できる。
【００８５】
従って、空燃比フィードバック制御の再開によって空燃比が大きく変動することがなく、空燃比の変動による排気エミッションの悪化を回避しつつ、空燃比フィードバック制御を早期に再開させることができる。
ここで、リッチシフト量ＲＳが０になる前に空燃比フィードバック制御が開始されることになるが、ステップＳ６０３で中心空燃比がリッチシフト量ＲＳで補正されることで、リッチシフト要求に対応する中心空燃比（目標空燃比）に向けてフィードバック制御が行われることになり、触媒コンバータ１０８，１０９の酸素ストレージ量を速やかに低下させるためのリッチ化は継続されることになる。
【００８６】
図１２のタイミングチャートは、燃料カットから燃料噴射を再開した後に、空燃比フィードバック制御を再開させるタイミングのみが図１０のタイミングチャートと異なり、その他の部分は図１０のタイミングチャートと同じであり、既述した図１０の説明は、空燃比フィードバック制御を再開させるタイミングを除いて、図１２のタイミングチャートにも適用される。
【００８７】
図１２のタイミングチャートは、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比が判定値未満であると判断されるか、リッチシフト量ＲＳが０にまで収束されたと判断されると、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させることを示している。
尚、図１１のフローチャートに示すオープン制御・フィードバック制御の切り替えでは、燃料増量フラグと、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比との双方を判断したが、図１３のフローチャートに示す第３実施形態のように、燃料増量フラグの判断を省略することができる。
【００８８】
図１３のフローチャートにおいて、ステップＳ７２１では、燃料カット中であるか否かを判断し、燃料カット中でない場合には、ステップＳ７２２へ進んで、広域空燃比センサ１２１の検出空燃比が判定値未満であるか否かを判断する。
そして、広域空燃比センサ１２１の検出空燃比が判定値未満であれば、ステップＳ７２３（フィードバック開始手段）へ進んで、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させる（図１４参照）。
【００８９】
一方、広域空燃比センサ１２１の検出空燃比が判定値以上であれば、ステップＳ７２４へ進んで、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
また、燃料カット中であるときにも、ステップＳ７２４へ進んで、空燃比制御をオープン制御（フィードホワード制御）とし、広域空燃比センサ１２１の検出結果に基づく空燃比フィードバック制御を停止させ、空燃比フィードバック補正係数をクランプする。
【００９０】
更に、前記図１１のフローチャートのステップＳ７１３の判断内容を、燃料噴射の再開後から所定時間が経過したか否かという判断に置き換えることができる。
前記所定時間は、燃料噴射の再開後、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比が判定値未満にまで低下するものと推定される所定時間であり、換言すれば、広域空燃比センサ１２１の雰囲気が燃料カット中の超リーン状態から燃料噴射開始後の燃焼排気雰囲気に入れ替わるまでの時間である。
【００９１】
上記構成によると、リッチシフト量ＲＳが０になる前であっても、燃料カットから燃料噴射を再開させてからの時間が所定時間に達すると、空燃比フィードバック制御が開始されることになるが、前述のように、前記所定時間の経過は、広域空燃比センサ１２１の雰囲気が燃料カット中の超リーン状態から燃料噴射開始後の燃焼排気雰囲気に入れ替わっていることを示すから、フィードバック制御の開始によって空燃比が大きくハンチングすることを防止できる。
【００９２】
図１４のタイミングチャートは、燃料カットから燃料噴射を再開した後に、空燃比フィードバック制御を再開させるタイミングのみが図１０のタイミングチャートと異なり、その他の部分は図１０のタイミングチャートと同じであり、既述した図１０の説明は、空燃比フィードバック制御を再開させるタイミングを除いて、図１４のタイミングチャートにも適用される。
【００９３】
図１４のタイミングチャートは、広域空燃比センサ１２１で検出される触媒上流側での実空燃比が判定値未満であると判断されると、広域空燃比センサ１２１の検出結果を中心空燃比に近づける空燃比フィードバック制御を実行させることを示している。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）前記リッチ化手段が、前記リッチシフト量に基づいて目標空燃比を補正し、該補正された目標空燃比に基づいて前記フローチャート制御手段によるフローチャート制御を行わせることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【００９４】
上記発明によると、リッチ化要求が無くなる前に空燃比フィードバック制御が開始されることになるが、フィードバック制御における目標空燃比がリッチシフト量で補正されることで、リッチシフト要求に対応する目標空燃比に向けてフィードバック制御が行われることになり、排気浄化触媒の酸素吸蔵量を速やかに低下させるためのリッチ化は継続されることになる。
（ロ）前記排気浄化触媒の上流側の排気管に配置される空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段で検出される空燃比と目標空燃比とに基づいて内燃機関における空燃比操作量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記燃料カット状態から燃料供給を再開させた後、所定時間が経過したことを条件に、前記フィードバック制御手段によるフィードバック制御を開始させるフィードバック開始手段と、
を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【００９５】
上記発明によると、空燃比検出手段の雰囲気が燃料カット中の超リーン状態から燃料供給再開後の燃焼排気雰囲気に入れ替わるまでの時間が経過してから、フィードバック制御を開始させることで、空燃比検出手段の雰囲気に燃料カット中の影響が残っている状態で空燃比フィードバック制御が開始されることを回避できる。
従って、空燃比フィードバック制御の再開によって空燃比が大きく変動することがなく、空燃比の変動による排気エミッションの悪化を回避しつつ、空燃比フィードバック制御を早期に再開させることができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０１…エンジン、１０４…電子制御スロットル、１０８…フロント触媒コンバータ、１０９…リア触媒コンバータ、１１４…コントロールユニット、１１５…エアフローメータ、１２１…広域空燃比センサ、１２２…酸素センサ、１３１…燃料噴射弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管に排気浄化触媒を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
燃料カット中における内燃機関の吸入空気量の検出値を積算する積算手段と、
前記積算手段で積算された吸入空気量に基づいて燃料カット状態から燃料供給を再開させるときの空燃比のリッチシフト量を設定するリッチシフト量設定手段と、
燃料カット状態から燃料供給が再開されるときに、前記リッチシフト量に基づいて空燃比をリッチ化するリッチ化手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記リッチ化手段が、リッチシフト量設定手段で設定されたリッチシフト量を初期値として、前記リッチシフト量をそのときの吸入空気量に応じた速度でリッチ化が小さくなる方向に変化させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記リッチ化手段が、吸入空気量が多いほど前記速度を速くすることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記リッチシフト量設定手段が、前記吸入空気量の積算値に基づいて、燃料カット中に前記排気浄化触媒に吸蔵された酸素量を推定し、該酸素吸蔵量に基づいて前記リッチシフト量を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記リッチシフト量設定手段が、前記酸素吸蔵量を、予め設定された最小量付近の値を初期値として推定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記リッチシフト量設定手段が、前記酸素吸蔵量の推定値を、所定の上限値以下に制限することを特徴とする請求項４又は５記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記排気浄化触媒の上流側の排気管に配置される空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段で検出される空燃比と目標空燃比とに基づいて内燃機関における空燃比操作量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
燃料カット状態から燃料供給を再開させた後、前記リッチ化手段によるリッチ化が停止されたことを条件に、前記フィードバック制御手段によるフィードバック制御を開始させるフィードバック開始手段と、
を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記排気浄化触媒の上流側の排気管に配置される空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段で検出される空燃比と目標空燃比とに基づいて内燃機関における空燃比操作量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記空燃比検出手段で検出される空燃比が、判定値未満であることを条件に、前記フィードバック制御手段によるフィードバック制御を行わせるフィードバック開始手段と、
を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項１】
排気管に排気浄化触媒を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
燃料カット中における内燃機関の吸入空気量の検出値を積算する積算手段と、
前記積算手段で積算された吸入空気量に基づいて燃料カット状態から燃料供給を再開させるときの空燃比のリッチシフト量を設定するリッチシフト量設定手段と、
燃料カット状態から燃料供給が再開されるときに、前記リッチシフト量に基づいて空燃比をリッチ化するリッチ化手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項２】
前記リッチ化手段が、リッチシフト量設定手段で設定されたリッチシフト量を初期値として、前記リッチシフト量をそのときの吸入空気量に応じた速度でリッチ化が小さくなる方向に変化させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項３】
前記リッチ化手段が、吸入空気量が多いほど前記速度を速くすることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項４】
前記リッチシフト量設定手段が、前記吸入空気量の積算値に基づいて、燃料カット中に前記排気浄化触媒に吸蔵された酸素量を推定し、該酸素吸蔵量に基づいて前記リッチシフト量を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項５】
前記リッチシフト量設定手段が、前記酸素吸蔵量を、予め設定された最小量付近の値を初期値として推定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項６】
前記リッチシフト量設定手段が、前記酸素吸蔵量の推定値を、所定の上限値以下に制限することを特徴とする請求項４又は５記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項７】
前記排気浄化触媒の上流側の排気管に配置される空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段で検出される空燃比と目標空燃比とに基づいて内燃機関における空燃比操作量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
燃料カット状態から燃料供給を再開させた後、前記リッチ化手段によるリッチ化が停止されたことを条件に、前記フィードバック制御手段によるフィードバック制御を開始させるフィードバック開始手段と、
を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【請求項８】
前記排気浄化触媒の上流側の排気管に配置される空燃比検出手段と、
前記空燃比検出手段で検出される空燃比と目標空燃比とに基づいて内燃機関における空燃比操作量をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
前記空燃比検出手段で検出される空燃比が、判定値未満であることを条件に、前記フィードバック制御手段によるフィードバック制御を行わせるフィードバック開始手段と、
を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１１２８４（Ｐ２０１３−１１２８４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２２８６４７（Ｐ２０１２−２２８６４７）
【出願日】平成２４年１０月１６日（２０１２．１０．１６）
【分割の表示】特願２０１１−１７７４６２（Ｐ２０１１−１７７４６２）の分割
【原出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１６日（２０１２．１０．１６）
【分割の表示】特願２０１１−１７７４６２（Ｐ２０１１−１７７４６２）の分割
【原出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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