内燃機関の空燃比制御装置
【課題】下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合においても、エミッションをよりいっそう改善できる空燃比制御装置を提供する。
【解決手段】触媒下流に配置された下流側空燃比センサの出力値Voxsが減少し且つその出力値Voxsの所定時間あたりの変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値ΔＶLeanth以上となったとき目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。出力値Voxsが増大し且つ前記変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値ΔＶRichth以上となったとき目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。触媒流出ガスの空燃比の変化に対する下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの変化の応答性が良好でないほど、リーン判定閾値の大きさが小さくなるようにリーン判定閾値を変更し、リッチ判定閾値の大きさが小さくなるようにリッチ判定閾値を変更する。
【解決手段】触媒下流に配置された下流側空燃比センサの出力値Voxsが減少し且つその出力値Voxsの所定時間あたりの変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値ΔＶLeanth以上となったとき目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。出力値Voxsが増大し且つ前記変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値ΔＶRichth以上となったとき目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。触媒流出ガスの空燃比の変化に対する下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの変化の応答性が良好でないほど、リーン判定閾値の大きさが小さくなるようにリーン判定閾値を変更し、リッチ判定閾値の大きさが小さくなるようにリッチ判定閾値を変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に三元触媒を備えた内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関から排出される排ガスを浄化するために同機関の排気通路に「酸素吸蔵機能を備える三元触媒」が配設されている。この三元触媒は、周知のように、その三元触媒に流入するガス（触媒流入ガス）に過剰の酸素が含まれているとき、その酸素を吸蔵するとともにＮＯｘを浄化する。三元触媒は、触媒流入ガスに過剰な未燃物が含まれているとき、吸蔵している酸素を放出してその未燃物を浄化する。以下、三元触媒は単に「触媒」とも称呼される。
【０００３】
従来の空燃比制御装置（従来装置）は、機関の排気通路であって触媒の下流に配設された下流側空燃比センサを備える。従来装置は、その下流側空燃比センサの出力値に基づいて触媒の状態（酸素吸蔵状態）を実質的に判定し、その判定した触媒の状態に基づいて機関に供給される混合気の空燃比（即ち、触媒流入ガスの空燃比）を変更する。機関に供給される混合気の空燃比は、「機関の空燃比」とも称呼される。
【０００４】
より具体的に述べると、下流側空燃比センサは図２に示した出力値Voxsを出力する。この下流側空燃比センサは濃淡電池型の酸素濃度センサとも称呼される。
【０００５】
下流側空燃比センサの出力値Voxsは、図２に示したように、触媒から流出するガス（触媒流出ガス）の空燃比が理論空燃比よりも小さい場合（理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である場合）、即ち、触媒流出ガスに過剰な酸素が含まれていない場合、最大値Vmax（例えば、１Ｖ）又は最大値Vmax近傍の値となる。この場合、触媒の状態は、一般に、酸素不足状態である（触媒内に酸素が殆ど吸蔵されていない）と判断され得る。
【０００６】
下流側空燃比センサの出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい場合（理論空燃比よりもリーン側の空燃比である場合）、即ち、触媒流出ガスに過剰の酸素が含まれている場合、最小値Vmin（例えば、０Ｖ）又は最小値Vmin近傍の値となる。この場合、触媒の状態は、一般に、酸素過剰状態である（触媒内に吸蔵されている酸素の量が、最大酸素吸蔵量Ｃmaxに近い）と判断され得る。
【０００７】
そこで、従来装置は、出力値Voxsと、「最大値Vmaxと最小値Vminとの平均値（中央の値）である中央値Vmid＝（Vmax＋Vmin）／２」に設定された判定値Vth（目標値）と、に基づいて触媒の状態を実質的に判定し、その判定結果に実質的に基づいて機関の空燃比を制御している。
【０００８】
即ち、従来装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい場合、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比（リーン空燃比）となるように（触媒に過剰な酸素が流入するように）、機関の空燃比を制御する。更に、従来装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsが判定値Vthよりも小さい場合、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比（リッチ空燃比）となるように（触媒に過剰な未燃物が流入するように）、機関の空燃比を制御する（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１７１９８２号公報
【発明の概要】
【００１０】
しかしながら、実際には、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比である場合に下流側空燃比センサの出力値Voxsが明らかな減少を始めた時点においては、触媒流出ガスには過剰の酸素が多量に含まれている。よって、触媒の酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量Ｃmaxに近い値にあり、この場合に触媒流入ガスの空燃比をリーン空燃比に維持することは、たとえ出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい場合であっても、多量のＮＯｘが排出される可能性が高まる点において好ましくない。
【００１１】
同様に、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比である場合に下流側空燃比センサの出力値Voxsが明らかな増大を始めた時点においては、触媒流出ガスには過剰の未燃物が多量に含まれている。よって、触媒の酸素吸蔵量は「０」に近い値にあり、この場合に触媒流入ガスの空燃比をリッチ空燃比に維持することは、たとえ出力値Voxsが判定値Vthよりも小さい場合であっても、多量の未燃物が排出される可能性が高まる点において好ましくない。
【００１２】
係る知見に基き、本発明による空燃比制御装置（以下、「本発明装置」と称呼する。）は、次に述べる空燃比制御を行う。
（１）本発明装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsの所定時間あたりの変化量（以下、「出力変化量ΔVoxs」とも称呼する。）を求める。
（２）本発明装置は、目標空燃比が目標リーン空燃比に設定されているとき（即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比であるとき）、出力値Voxsが減少していて且つ出力変化量ΔVoxsの大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき、触媒の状態が酸素過剰状態に近づいていると判定し、目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定する。即ち、触媒流入ガスの空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に設定する。
（３）本発明装置は、目標空燃比が目標リッチ空燃比に設定されているとき（即ち、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比であるとき）、出力値Voxsが増大していて且つ出力変化量ΔVoxsの大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき、触媒の状態が酸素不足状態に近づいていると判定し、目標空燃比を目標リーン空燃比に設定する。即ち、触媒流入ガスの空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に設定する。
【００１３】
しかしながら、下流側空燃比センサの製造上のばらつき（センサの個体差）等により、下流側空燃比センサに到達している排ガスの空燃比の変化に対する出力値Voxsの変化は個々のセンサ間で相違する。即ち、下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する出力値Voxsの応答性（「下流側空燃比センサの出力値の応答性」又は「下流側空燃比センサの応答性」とも称呼する。）はセンサ間で一定ではない。この応答性の差は、下流側空燃比センサが備える多孔質の保護層（排ガスが最初に到達する層）の厚さ及び空孔率等がセンサ間において一定ではないこと等に起因すると考えられる。
【００１４】
図４は、（Ａ）下流側空燃比センサの出力値Voxs、（Ｂ）出力値Voxsの所定時間あたりの変化量である出力変化量ΔVoxs（出力値Voxsの傾き、出力値Voxsの時間微分値d(Voxs)/dtに相当する値）、（Ｃ）上記目標空燃比に相当する上流側目標空燃比abyfr、及び、（Ｄ）窒素酸化物（ＮＯｘ）排出量、を示したタイムチャートである。図４において、実線は応答性が基準の応答性である下流側空燃比センサについての各値、破線は応答性が基準の応答性よりも良好な下流側空燃比センサについての各値、一点鎖線は応答性が基準の応答性よりも良好でない下流側空燃比センサについての各値を示している。
【００１５】
図４に示した例において、時刻ｔ０以前の目標空燃比は目標リーン空燃比afLeanであり、時刻ｔ０の近傍にて触媒から酸素が流出し始めたために、図４の（Ａ）に示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０から減少し始めている。しかしながら、破線により示した応答性の良好な下流側空燃比センサの出力値Voxsは相対的に速やかに減少するのに対し、一点鎖線により示した応答性の良好でない下流側空燃比センサの出力値Voxsは相対的に緩やかに減少する。
【００１６】
従って、図４の（Ｂ）に示したように、下流側空燃比センサの応答性が良好な場合には出力変化量ΔVoxsは時刻ｔ１にてリーン判定閾値（図４における第１リーン判定閾値）に達するのに対し、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合には出力変化量ΔVoxsは「時刻ｔ１以降の時刻ｔ３」にてリーン判定閾値に達する。このため、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、目標空燃比を目標リッチ空燃比afRichに設定する時点が遅れる（図４の（Ｃ）における時刻ｔ１に対する時刻ｔ３を参照。）。
【００１７】
即ち、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、排ガスの空燃比の変化に対して出力値Voxsの変化が遅れるので、出力変化量ΔVoxsの変化も遅れる。よって、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、触媒の状態が酸素過剰状態に近づいているとの判定が遅れ、目標空燃比が目標リーン空燃比に設定されている時間が長くなる。この場合、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比である時間が必要以上に長くなるので、ＮＯｘの排出量が増大する（図４の（Ｄ）における破線及び実線に対する一点鎖線を参照。）。
【００１８】
本発明は係る問題に対処するためになされたものであり、その目的は、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合においても、エミッションをより一層改善することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【００１９】
より具体的に述べると、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の一態様は、
内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
空燃比制御手段と、
目標空燃比設定手段と、
応答性指標値取得手段と、
閾値変更手段と、
を備える。
【００２０】
前記空燃比制御手段は、機関の空燃比の目標値（即ち、目標空燃比）が所定の目標リーン空燃比（理論空燃比よりも大きい空燃比）に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リーン空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する。更に、空燃比制御手段は、目標空燃比が所定の目標リッチ空燃比（理論空燃比よりも小さい空燃比）に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する。
【００２１】
前記目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定する。更に、目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する。
【００２２】
前記応答性指標値取得手段は、「前記下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサの出力値の応答性」を表す「応答性指標値」を下流側空燃比センサの出力値に基いて取得する。応答性指標値は、後述するように、種々の方法により取得することができる。
【００２３】
前記閾値変更手段は、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リーン判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リーン判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更する。
【００２４】
これによれば、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、リーン判定閾値の大きさが小さくなる（図４の（Ｂ）の第２リーン判定閾値、矢印を参照。）。よって、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、出力変化量ΔVoxsの大きさは、リーン判定閾値が一定である場合に比べ、大きさが小さく変更されたリーン判定閾値に「より短い時間」にて到達する。従って、本発明装置は、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合であっても、目標空燃比が目標リーン空燃比に設定されていて下流側空燃比センサの出力値が減少しているとき、触媒の状態が酸素過剰状態に近づいていることを遅滞なく検出することができる。よって、目標空燃比を目標リッチ空燃比へと遅滞なく変更することができる。その結果、多量のＮＯｘを含むリーン空燃比のガスが触媒に過剰に流入することを回避できるので、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００２５】
本発明装置の一態様においては、
前記閾値変更手段が、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リッチ判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リッチ判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成される（図５の（Ｂ）の第２リッチ判定閾値、矢印を参照。）。
【００２６】
これによれば、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、リッチ判定閾値の大きさが小さくなる。よって、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、出力変化量ΔVoxsの大きさは、リッチ判定閾値が一定である場合に比べ、大きさが小さく変更されたリッチ判定閾値に「より短い時間」にて到達する。従って、本発明装置は、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合であっても、目標空燃比が目標リッチ空燃比に設定されていて下流側空燃比センサの出力値が増大しているとき、触媒の状態が酸素不足状態に近づいていることを遅滞なく検出することができる。よって、目標空燃比を目標リーン空燃比へと遅滞なく変更することができる。その結果、多量の未燃物（ＨＣ及びＣＯ等）を含むリッチ空燃比のガスが触媒に過剰に流入することを回避できるので、未燃物の排出量を低減することができる。
【００２７】
更に、本発明装置の一態様において、前記閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リーン判定閾値を第１リーン判定閾値に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リーン判定閾値を前記第１リーン判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リーン判定閾値に設定する、
ように構成される（図４を参照。）。
【００２８】
同様に、本発明装置の態様において、前記閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を第１リッチ判定閾値に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を前記第１リッチ判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リッチ判定閾値に設定する、
ように構成される。
【００２９】
更に、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の他の態様は、リーン判定閾値及び／又はリッチ判定閾値を応答性指標値に基いて変更する代わりに（又はその変更に加えて）、目標リッチ空燃比及び／又は目標リーン空燃比を応答性指標値に基いて変更する。
【００３０】
より具体的に述べると、前記他の態様は、上記三元触媒と、上記下流側空燃比センサと、上記空燃比制御手段と、上記応答性指標値取得手段と、を備える。更に、前記他の態様は、以下に述べる目標空燃比設定手段を備える。
【００３１】
前記目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定する。更に、目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する。
【００３２】
更に、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リッチ空燃比が小さくなるように、前記目標リッチ空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成される。
【００３３】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好である場合の触媒流入ガスの空燃比」よりも「よりリッチな（小さい）空燃比」となる。その結果、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でない場合であって目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、触媒の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができる。即ち、触媒の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００３４】
更に、本発明の他の態様における前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リーン空燃比が大きくなるように、前記目標リーン空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成される。
【００３５】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好である場合の触媒流入ガスの空燃比」よりも「よりリーンな（大きい）空燃比」となる。その結果、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でない場合であって目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、触媒の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができる。即ち、触媒の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。
【００３６】
更に、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を所定の第１目標リッチ空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第１目標リッチ空燃比よりも小さい第２目標リッチ空燃比に設定するように構成される。
【００３７】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第２目標リッチ空燃比に対応した、よりリッチな（小さい）空燃比」に設定することができる。その結果、触媒の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができるので、触媒の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００３８】
この場合、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第２目標リッチ空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第２目標リッチ空燃比よりは大きく且つ理論空燃比よりは小さい第３目標リッチ空燃比に設定するように構成され得る。前記所定の時間は、「前記目標空燃比が前記第２目標リッチ空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が極大値となるまでの時間（出力変化量ΔVoxsが極小値になるまでの時間）」、或いは、「前記目標空燃比が前記第２目標リッチ空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsが極小値となり、その後に出力変化量ΔVoxsが所定値以上となるまでの時間」であってもよい。また、第３目標リッチ空燃比は第１目標リッチ空燃比と同じであっても、相違していてもよい。
【００３９】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れた場合、目標リッチ空燃比は当初「第２目標リッチ空燃比」に設定され、その後に「第３目標リッチ空燃比」に設定される。よって、目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れることにより触媒の状態が酸素過剰状態に近づいたとしても、触媒の状態を直ちに酸素過剰状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素過剰状態から遠ざかった後には目標空燃比が第３目標リッチ空燃比に設定されるので、逆に、過剰の未燃物が触媒に流入すること（即ち、触媒の状態が一気に酸素不足状態に近づいてしまうこと）を回避することができる。よって、未燃物の排出量が増大することを未然に回避することができる。
【００４０】
同様に、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の前記応答性閾値よりも高いか否かを前記応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リーン空燃比を所定の第１目標リーン空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第１目標リーン空燃比よりも大きい第２目標リーン空燃比に設定するように構成される。
【００４１】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第２目標リーン空燃比に対応した、よりリーンな（大きい）空燃比」に設定することができる。その結果、触媒の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができるので、触媒の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。
【００４２】
この場合においても、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第２目標リーン空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第２目標リーン空燃比よりは小さく且つ理論空燃比よりは大きい第３目標リーン空燃比に設定するように構成され得る。前記所定の時間は、「前記目標空燃比が前記第２目標リーン空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が極大値となるまでの時間（出力変化量ΔVoxsが極大値になるまでの時間）」、或いは、「前記目標空燃比が前記第２目標リッチ空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsが極大値となり、その後に出力変化量ΔVoxsが所定値以下となるまでの時間」であってもよい。また、第３目標リーン空燃比は第１目標リーン空燃比と同じであっても、相違していてもよい。
【００４３】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れた場合、目標リーン空燃比は当初「第２目標リーン空燃比」に設定され、その後に「第３目標リーン空燃比」に設定される。よって、目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れることにより触媒の状態が酸素不足状態に近づいたとしても、触媒の状態を直ちに酸素不足状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素不足状態から遠ざかった後には目標空燃比が第３目標リーン空燃比に設定されるので、逆に、過剰の酸素が触媒に流入すること（即ち、触媒の状態が一気に酸素過剰状態に近づいてしまうこと）を回避することができる。よって、ＮＯｘの排出量が増大することを未然に回避することができる。
【００４４】
ところで、目標空燃比が目標リーン空燃比から目標リッチ空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極小値は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど小さくなる（図４のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）。よって、この極小値は応答性指標値として採用することができる。
【００４５】
同様に、目標空燃比が目標リッチ空燃比から目標リーン空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極大値は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる（図５のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）。よって、この極大値は応答性指標値として採用することができる。
【００４６】
そこで、前記応答性指標値取得手段は、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値、又は、
前記機関の目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値、
を前記応答性指標値として取得するように構成され得る。
【００４７】
これによれば、簡単な構成にて、しかも、下流側空燃比センサの出力値に基く（出力変化量に基く）空燃比のフィードバック中に応答性指標値を取得することができる。
【００４８】
更に、目標空燃比が目標リーン空燃比から目標リッチ空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極小値（図４のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）と、その目標空燃比の目標リッチ空燃比への切替直前に現れていた出力値の極大値（図４のｑ１、ｑ２及びｑ３を参照。）と、の差（図４のｑ１とｑ４との出力値差、ｑ２とｑ５との出力値差、及び、ｑ３とｑ６との出力値差）は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。よって、この差（差の大きさ）は応答性指標値として採用することができる。
【００４９】
同様に、目標空燃比が目標リッチ空燃比から目標リーン空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極大値（図５のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）と、その目標空燃比の目標リーン空燃比への切替直前に現れていた出力値の極小値（図５のｑ１、ｑ２及びｑ３を参照。）と、の差（図５のｑ１とｑ４との出力値差、ｑ２とｑ５との出力値差、及び、ｑ３とｑ６との出力値差）は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。よって、この差（差の大きさ）は応答性指標値として採用することができる。
【００５０】
そこで、前記応答性指標値取得手段は、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極大値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値と、の差の大きさ、又は、
前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極小値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値と、の差の大きさ、
を前記応答性指標値として取得するように構成され得る。
【００５１】
これによれば、簡単な構成にて、しかも、下流側空燃比センサの出力値に基く（出力変化量に基く）空燃比のフィードバック中に応答性指標値を取得することができる。
【００５２】
なお、前記応答性指標値取得手段は、
前記機関の運転状態が前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転状態から、同フューエルカット運転状態が終了して前記目標空燃比が所定の目標リッチ空燃比へと変更された後に前記下流側空燃比センサの出力値が所定値に達する（増大する）までの時間、又は、
前記機関の運転状態が前記目標空燃比を前記下流側空燃比センサの出力値に関らず理論空燃比よりも小さい増量リッチ空燃比に設定する増量運転状態から、同増量運転状態が終了して前記目標空燃比が所定の目標リーン空燃比へと変更された後に前記下流側空燃比センサの出力値が所定値に達する（減少する）までの時間、
を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。
これらの時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
【００５３】
更に、この場合に取得される時間は、別途算出される触媒の最大酸素吸蔵量Ｃmaxに応じて補正され、その補正された値が応答性指標値として採用されてもよい。
【００５４】
更に、前記応答性指標値取得手段は、
下流側空燃比センサの出力値に関らず、目標空燃比を一定の目標リッチ空燃比に維持して出力値が最大値Vmaxに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リッチ空燃比から一定の目標リーン空燃比へと変更した場合において、その目標リッチ空燃比と目標リーン空燃比との中間の空燃比（又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比）に相当する値又はその目標リーン空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。
【００５５】
同様に、前記応答性指標値取得手段は、
下流側空燃比センサの出力値に関らず、目標空燃比を一定の目標リーン空燃比に維持して出力値が最小値Vminに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リーン空燃比から一定の目標リッチ空燃比へと変更した場合において、その目標リーン空燃比と目標リッチ空燃比との中間の空燃比（又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比）に相当する値又はその目標リッチ空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置（第１制御装置）を適用した内燃機関の概略図である。
【図２】図１に示した下流側空燃比センサの出力値（出力電圧）と空燃比との関係を示したグラフである。
【図３】図３の（Ａ）は図１に示した下流側空燃比センサの素子部の概略断面図であり、図３の（Ｂ）は素子部の拡大概略断面図である。
【図４】第１制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図５】第１制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図６】第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図７】第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図８】第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図９】第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】第１制御装置の変形例に係るＣＰＵが参照するテーブルである。
【図１２】第１制御装置の変形例に係るＣＰＵが参照するテーブルである。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置（第２制御装置）の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１４】第２制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１５】第２制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１６】第２制御装置の変形例に係るＣＰＵが参照するテーブルである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置（第３制御装置）の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１８】第３制御装置の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１９】本発明の第４実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置（第４制御装置）の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図２０】第４制御装置の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図２１】第３制御装置の別の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図２２】第４制御装置の別の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置について図面を参照しながら説明する。
【００５８】
＜第１実施形態＞
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る空燃比制御装置（以下、「第１制御装置」とも称呼する。）が適用される内燃機関１０の概略構成を示している。機関１０は、４サイクル・火花点火式・多気筒（本例において４気筒）・ガソリン燃料機関である。機関１０は、本体部２０、吸気系統３０及び排気系統４０を備えている。
【００５９】
本体部２０は、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とを備えている。本体部２０は、ピストン頂面、シリンダ壁面及びシリンダヘッド部の下面からなる複数（４個）の燃焼室（第１気筒＃１乃至第４気筒＃４）２１を備えている。
【００６０】
シリンダヘッド部には、各燃焼室（各気筒）２１に「空気及び燃料からなる混合気」を供給するための吸気ポート２２と、各燃焼室２１から排ガス（既燃ガス）を排出するための排気ポート２３と、が形成されている。吸気ポート２２は図示しない吸気弁により開閉され、排気ポート２３は図示しない排気弁により開閉されるようになっている。
【００６１】
シリンダヘッド部には複数（４個）の点火プラグ２４が固定されている。各点火プラグ２４は、その火花発生部が各燃焼室２１の中央部であってシリンダヘッド部の下面近傍位置に露呈するように配設されている。各点火プラグ２４は、点火信号に応答して火花発生部から点火用火花を発生するようになっている。
【００６２】
シリンダヘッド部には更に複数（４個）の燃料噴射弁（インジェクタ）２５が固定されている。燃料噴射弁２５は、各吸気ポート２２に一つずつ（即ち、一つの気筒に対して一つ）設けられている。燃料噴射弁２５は、噴射指示信号に応答し、「その噴射指示信号に含まれる指示噴射量の燃料」を対応する吸気ポート２２内に噴射するようになっている。
【００６３】
更に、シリンダヘッド部には、吸気弁制御装置２６が設けられている。この吸気弁制御装置２６は、インテークカムシャフト（図示せず）とインテークカム（図示せず）との相対回転角度（位相角度）を油圧により調整・制御する周知の構成を備えている。吸気弁制御装置２６は、指示信号（駆動信号）に基いて作動し、吸気弁の開弁タイミング（吸気弁開弁タイミング）を変更することができるようになっている。
【００６４】
吸気系統３０は、インテークマニホールド３１、吸気管３２、エアフィルタ３３、スロットル弁３４及びスロットル弁アクチュエータ３４ａを備えている。
【００６５】
インテークマニホールド３１は、各吸気ポート２２に接続された複数の枝部と、それらの枝部が集合したサージタンク部と、を備えている。吸気管３２はサージタンク部に接続されている。インテークマニホールド３１、吸気管３２及び複数の吸気ポート２２は、吸気通路を構成している。エアフィルタ３３は吸気管３２の端部に設けられている。スロットル弁３４はエアフィルタ３３とインテークマニホールド３１との間の位置において吸気管３２に回動可能に取り付けられている。スロットル弁３４は、回動することにより吸気管３２が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ３４ａは、ＤＣモータからなり、指示信号（駆動信号）に応答してスロットル弁３４を回動させるようになっている。
【００６６】
排気系統４０は、エキゾーストマニホールド４１、エキゾーストパイプ（排気管）４２、上流側触媒４３及び下流側触媒４４を備えている。
【００６７】
エキゾーストマニホールド４１は、各排気ポート２３に接続された複数の枝部４１ａと、それらの枝部４１ａが集合した集合部（排気集合部）４１ｂと、からなっている。エキゾーストパイプ４２は、エキゾーストマニホールド４１の集合部４１ｂに接続されている。エキゾーストマニホールド４１、エキゾーストパイプ４２及び複数の排気ポート２３は、排ガスが通過する通路を構成している。なお、本明細書において、エキゾーストマニホールド４１の集合部４１ｂ及びエキゾーストパイプ４２により形成される通路を、便宜上、「排気通路」と称呼する。
【００６８】
上流側触媒４３は、セラミックからなる担持体に「触媒物質である貴金属（パラジウムＰｄ及び白金Ｐｔ、ロジウムＲｄ等の一種類以上）」及び「酸素吸蔵材であるセリア（CeO2)」を担持していて、酸素吸蔵・放出機能（酸素吸蔵機能）を有する三元触媒である。上流側触媒４３はエキゾーストパイプ４２に配設（介装）されている。上流側触媒４３は所定の活性温度に到達すると、「未燃物（ＨＣ、ＣＯ及びＨ２等）と窒素酸化物（ＮＯｘ）とを同時に浄化する触媒機能」及び「酸素吸蔵機能」を発揮する。上流側触媒４３は、スタート・キャタリティック・コンバータ（ＳＣ）又は第１触媒とも称呼される。
【００６９】
下流側触媒４４は、上流側触媒４３と同様の三元触媒である。下流側触媒４４は、上流側触媒４３よりも下流においてエキゾーストパイプ４２に配設（介装）されている。下流側触媒４４は、車両のフロア下方に配設されているため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータ（ＵＦＣ）又は第２触媒とも称呼される。なお、本明細書において、単に「触媒」と言うとき、その「触媒」は上流側触媒４３を意味する。
【００７０】
本制御装置は、熱線式エアフローメータ５１、スロットルポジションセンサ５２、機関回転速度センサ５３、水温センサ５４、上流側空燃比センサ５５、下流側空燃比センサ５６及びアクセル開度センサ５７を備えている。
【００７１】
熱線式エアフローメータ５１は、吸気管３２内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量（機関１０の単位時間あたりの吸入空気量）Ｇａを表す信号を出力するようになっている。
【００７２】
スロットルポジションセンサ５２は、スロットル弁３４の開度を検出し、スロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力するようになっている。
【００７３】
機関回転速度センサ５３は、インテークカムシャフトが５°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにインテークカムシャフトが３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。機関回転速度センサ５３から出力される信号は後述する電気制御装置６０により機関回転速度ＮＥを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置６０は、機関回転速度センサ５３及び図示しないクランク角センサからの信号に基いて、機関１０のクランク角度（絶対クランク角）を取得するようになっている。
【００７４】
水温センサ５４は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力するようになっている。
【００７５】
上流側空燃比センサ５５は、エキゾーストマニホールド４１の集合部４１ｂと上流側触媒４３との間の位置においてエキゾーストマニホールド４１及びエキゾーストパイプ４２の何れか（即ち、排気通路）に配設されている。上流側空燃比センサ５５は、例えば、特開平１１−７２４７３号公報、特開２０００−６５７８２号公報及び特開２００４−６９５４７号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。
【００７６】
上流側空燃比センサ５５は、上流側空燃比センサ５５の配設位置を流れる排ガスの空燃比（触媒４３に流入するガスである「触媒流入ガス」の空燃比、上流側空燃比abyfs）に応じた出力値Vabyfsを出力する。出力値Vabyfsは触媒流入ガスの空燃比が大きくなるほど（即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン側の空燃比になるほど）増大する。
【００７７】
電気制御装置６０は、出力値Vabyfsと上流側空燃比abyfsとの関係を規定した空燃比変換テーブル（マップ）Mapabyfsを記憶している。電気制御装置６０は、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する（検出上流側空燃比abyfsを取得する）ようになっている。
【００７８】
下流側空燃比センサ５６は、上流側触媒４３と下流側触媒４４との間の位置においてエキゾーストパイプ４２（即ち、排気通路）に配設されている。下流側空燃比センサ５６は、周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）である。下流側空燃比センサ５６は図２に示した出力値Voxsを出力する。
【００７９】
下流側空燃比センサ５６は、図３の（Ａ）に示した試験管状の素子部を備える。素子部は、図３の（Ｂ）に示したように、固体電解質層５６ａと、固体電解質層５６ａの外側に形成された排ガス側電極層５６ｂと、大気室ＡＲ（固体電解質層５６ａの内側）に露呈し且つ固体電解質層５６ａを挟んで排ガス側電極層（外側電極）５６ｂと対向するように固体電解質層５６ａの内側に形成された大気側電極層（内側電極）５６ｃと、排ガス側電極層５６ｂを覆うコーティング層５６ｄと、そのコーティング層５６ｄを覆う触媒層５６ｅと、触媒層５６ｅを覆うとともに排ガスＥｘが接触する（図示しない保護カバーの貫通孔を通過して保護カバー内に流入した排ガスＥｘ中に晒されるように配置される）保護層（トラップ層）５６ｆを備える。
【００８０】
なお、固体電解質層５６ａ等は板状であってもよい。触媒４３から流出するガス（触媒流出ガス）は、保護カバーの貫通孔を通過して保護カバー内に流入し、次いで、保護層５６ｆ、触媒層５６ｅ及びコーティング層５６ｄを通過して、排ガス側電極層５６ｂに到達する。
【００８１】
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsは、「排ガス側電極層（外側電極）５６ｂにおける酸素分圧と、大気側電極層（内側電極）５６ｃにおける酸素分圧と、の差」に応じた起電力であって、固体電解質層５６ａに酸素イオンの移動を生じさせる起電力である。
【００８２】
より具体的に述べると、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい場合（理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である場合）、即ち、触媒流出ガスに過剰な酸素が含まれていない場合、最大値Vmax又は最大値Vmax近傍の値（例えば、約０．９〜１．０Ｖ）となる。この場合、触媒４３の状態は、一般に、酸素不足状態である（触媒内に酸素が殆ど吸蔵されていない）と判断され得る。
【００８３】
一方、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい場合（理論空燃比よりもリーン側の空燃比である場合）、即ち、触媒流出ガスに過剰の酸素が含まれている場合、最小値Vmin又は最小値Vmin近傍の値（例えば、約０〜０．１Ｖ）となる。この場合、触媒４３の状態は、一般に、酸素過剰状態である（触媒内に吸蔵されている酸素の量が、最大酸素吸蔵量Ｃmaxに近い）と判断され得る。
【００８４】
更に、この出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比からリーン側の空燃比へと変化する際に最大値Vmaxから最小値Vminへと急激に減少する。逆に、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比からリッチ側の空燃比へと変化する際に最小値Vminから最大値Vmaxへと急激に増大する。なお、最小値Vminと最大値Vmaxとの平均値は中央値Vmid（＝（Vmax＋Vmin）／２）又は理論空燃比相当電圧Ｖstと称呼される。
【００８５】
ところで、前述したように、触媒流出ガスは、保護層５６ｆ、触媒層５６ｅ及びコーティング層５６ｄを通過して、排ガス側電極層５６ｂに到達する。よって、これらの層（特に、保護層５６ｆの厚さ及び空孔率等）が製造上ばらつくと、触媒流出ガスの空燃比（酸素分圧）の変化に対する出力値Voxsの変化の応答性が個々の下流側空燃比センサ５６間で相違する。
【００８６】
再び、図１を参照すると、アクセル開度センサ５７は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡＰの操作量を検出し、アクセルペダルＡＰの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００８７】
電気制御装置６０は、「ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース等」からなる「周知のマイクロコンピュータ」を含む電子回路である。
【００８８】
電気制御装置６０が備えるバックアップＲＡＭは、機関１０を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置（オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか）に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップＲＡＭは、バッテリから電力の供給を受けている場合、ＣＰＵの指示に応じてデータを格納する（データが書き込まれる）とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持（記憶）する。バックアップＲＡＭは、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。即ち、それまでに保持していたデータが消失（破壊）される。
【００８９】
電気制御装置６０のインターフェースは、前記センサ５１〜５７と接続され、ＣＰＵにセンサ５１〜５７からの信号を供給するようになっている。更に、そのインターフェースは、ＣＰＵの指示に応じて、各気筒の点火プラグ２４、各気筒の燃料噴射弁２５、吸気弁制御装置２６及びスロットル弁アクチュエータ３４ａ等に指示信号（駆動信号）等を送出するようになっている。なお、電気制御装置６０は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度ＴＡが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータ３４ａに指示信号を送出するようになっている。
【００９０】
（第１制御装置による空燃比フィードバック制御の概要）
第１制御装置は、以下に述べるように触媒４３の状態（酸素吸蔵状態、触媒状態）を判定する。触媒４３は、触媒４３が酸素をその最大酸素吸蔵量に近い値まで吸蔵している状態（即ち、酸素過剰状態、リーン状態）、及び、触媒４３が酸素を殆ど吸蔵していない状態（即ち、酸素不足状態、還元状態、リッチ状態）の何れかの状態にあると判定される。第１制御装置は、この触媒４３の状態の判定のために、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの所定時間（単位時間）あたりの変化量である出力変化量ΔVoxsを用いる。出力変化量ΔVoxsは、微分値dVoxs/dtに相当する値であり、出力値Voxsの傾きでもある。
【００９１】
更に、第１制御装置は、判定された触媒４３の状態に基づいて「触媒４３に流入する排ガス（触媒流入ガス）の空燃比（従って、機関１０に供給される混合気の空燃比）」をフィードバック制御する。より具体的には、第１制御装置は、触媒４３の状態に応じて「機関の空燃比の目標値である目標空燃比（上流側目標空燃比abyfr）」を目標リッチ空燃比afRichと目標リーン空燃比afLeanとの何れかに設定する。例えば、目標リッチ空燃比afRichは１４．２、理論空燃比stoichは１４．５、目標リーン空燃比afLeanは１４．７である。
【００９２】
＜目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている場合＞
図４に示した例において、時刻ｔ０以前の目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanである。よって、触媒流入ガスには過剰の酸素が含まれているので、触媒４３の状態は酸素過剰状態へと近づき、その結果、時刻ｔ０又はその直前にて触媒４３から酸素が急激に流出し始める。
【００９３】
いま、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性（設計値の応答性）であると仮定する。この場合、図４の（Ａ）に実線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて減少を開始する。この場合、減少の程度は中程度である。
【００９４】
第１制御装置は、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていて且つ出力値Voxsが減少している場合、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が「正の所定値であるリーン判定閾値ΔＶLeanth」より大きくなったとき、触媒４３の状態が酸素過剰状態に近づいていると判定し、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。なお、リーン判定閾値ΔＶLeanthは、当初、第１リーン判定閾値ΔＶthL1に設定されている。図４の（Ｂ）に実線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は時刻ｔ２にてリーン判定閾値ΔＶLeanthに到達する。これにより、図４の（Ｃ）に実線により示したように、第１制御装置は、時刻ｔ２にて目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。
【００９５】
また、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好（高い応答性）であると仮定する。この場合にも、図４の（Ａ）に破線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて減少を開始する。但し、出力値Voxsの減少の程度は大きい。即ち、出力値Voxsは迅速に減少する。よって、この場合、図４の（Ｂ）に破線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は「時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ１」にてリーン判定閾値ΔＶLeanthに到達する。その結果、第１制御装置は、図４の（Ｃ）に破線により示したように、時刻ｔ１にて目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。
【００９６】
これに対し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好でない（低い応答性）であると仮定する。この場合にも、図４の（Ａ）に一点鎖線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて減少を開始する。但し、減少の程度は小さい。即ち、出力値Voxsは穏やかに減少する。よって、この場合、図４の（Ｂ）に一点鎖線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は「時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３」にてリーン判定閾値ΔＶLeanthに到達する。その結果、第１制御装置は、図４の（Ｃ）に一点鎖線により示したように、時刻ｔ３にて目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。その結果、触媒４３にはリーン空燃比の排ガスが過剰に流入するので、図４の（Ｄ）に一点鎖線により示したように、ＮＯｘの排出量が増大する。
【００９７】
その後、出力値Voxsは減少を続け、次いで、増大しはじめる。即ち、出力値Voxsは極小値Voxsminをとる。この極小値Voxsminは、下流側空燃比センサ５６の応答性が良好でないほど小さくなる（図４の（Ａ）のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）。これは、下流側空燃比センサ５６の応答性が良好でないほど、過剰な酸素が触媒４３に流入するためであり、換言すると、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れるためである。更に、触媒４３から未燃物が流出し始めたとしても、応答性の良好でない下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsはその検出が遅れるためである。
【００９８】
加えて、その極小値Voxsminの前に現れた極大値Voxsmax（図４の（Ａ）のｑ１、ｑ２及びｑ３を参照。）と、その極小値Voxsmin（図４の（Ａ）のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）との差の大きさ、即ち、図４のｑ１とｑ４との出力値差の大きさ、ｑ２とｑ５との出力値差の大きさ、及び、ｑ３とｑ６との出力値差の大きさは、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。従って、第１制御装置は、この出力値差の大きさＤＶ（＝第１応答性指標値ＤＶ１）を「下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値」として取得する。
【００９９】
更に、第１制御装置は、出力値差の大きさＤＶに基づいて、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを判定する。より具体的に述べると、第１制御装置は、出力値差の大きさＤＶが「応答性閾値に対応する第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈ」以上であるか否かを判定し、出力値差の大きさＤＶが第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈよりも小さいとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定し、出力値差の大きさＤＶが第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈ以上であるとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定する。
【０１００】
そして、第１制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定した場合、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性は許容範囲と見做し、リーン判定閾値ΔＶLeanthを第１リーン判定閾値ΔＶthL1に維持する。これに対し、第１制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定した場合、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性は想定以上に良好でないと判定し、リーン判定閾値ΔＶLeanthを「第１リーン判定閾値ΔＶthL1の大きさよりも小さい大きさを有する第２リーン判定閾値ΔＶthL2」に変更する。例えば、第２リーン判定閾値ΔＶthL2は、第１リーン判定閾値ΔＶthL1から正の所定値αを減じた値である。但し、第２リーン判定閾値ΔＶthL2も正の値である。
【０１０１】
これにより、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が想定以上に良好でない場合、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていて出力値Voxsが減少しているとき、より早いタイミングにて出力変化量ΔVoxsがリーン判定閾値ΔＶLeanth（＝第２リーン判定閾値ΔＶthL2）に到達する。よって、「過剰な酸素が触媒４３に流入し、且つ、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れる事態」の発生を回避することができる。その結果、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【０１０２】
＜目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている場合＞
第１制御装置は、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている場合にも、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている場合と同様な作動を行う。
【０１０３】
図５に示した例において、時刻ｔ０以前の目標空燃比は目標リッチ空燃比afRichである。よって、触媒流入ガスには過剰の未燃物が含まれているので、触媒４３の状態は酸素不足状態へと近づき、その結果、時刻ｔ０又はその直前にて触媒４３から未燃物が急激に流出し始める。なお、図５において、図４と同様、実線は応答性が基準の応答性である下流側空燃比センサについての各値、破線は応答性が基準の応答性よりも良好な下流側空燃比センサについての各値、一点鎖線は応答性が基準の応答性よりも良好でない下流側空燃比センサについての各値を示している。
【０１０４】
いま、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性（設計値の応答性）であると仮定する。この場合、図５の（Ａ）に実線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて増大を開始する。この場合、増大の程度は中程度である。
【０１０５】
第１制御装置は、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていて且つ出力値Voxsが増大している場合、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が「正の所定値であるリッチ判定閾値ΔＶRichth」より大きくなったとき、触媒４３の状態が酸素不足状態に近づいていると判定し、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。なお、リッチ判定閾値ΔＶRichthは、当初、第１リッチ判定閾値ΔＶthR1に設定されている。従って、図５の（Ｂ）に実線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は時刻ｔ２にてリッチ判定閾値ΔＶRichthに到達する。よって、第１制御装置は、図５の（Ｃ）に実線により示したように、時刻ｔ２にて目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。
【０１０６】
また、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好（高い応答性）であると仮定する。この場合にも、図５の（Ａ）に破線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて増大を開始する。但し、出力値Voxsの増大の程度は大きい。即ち、出力値Voxsは迅速に増大する。よって、この場合、図５の（Ｂ）に破線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は「時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ１」にてリッチ判定閾値ΔＶRichthに到達する。その結果、第１制御装置は、図５の（Ｃ）に破線により示したように、時刻ｔ１にて目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。
【０１０７】
これに対し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好でない（低い応答性）であると仮定する。この場合にも、図５の（Ａ）に一点鎖線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて増大を開始する。但し、増大の程度は小さい。即ち、出力値Voxsは穏やかに増大する。よって、この場合、図５の（Ｂ）に一点鎖線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は「時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３」にてリッチ判定閾値ΔＶRichthに到達する。その結果、第１制御装置は、図５の（Ｃ）に一点鎖線により示したように、時刻ｔ３にて目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。その結果、触媒４３にはリッチ空燃比の排ガスが過剰に流入するので、図５の（Ｄ）に一点鎖線により示したように、未燃物（例えは、ＨＣ）の排出量が増大する。
【０１０８】
その後、出力値Voxsは増大を続け、次いで、減少しはじめる。即ち、出力値Voxsは極大値Voxsmaxをとる。この極大値Voxsmaxは、下流側空燃比センサ５６の応答性が良好でないほど大きくなる（図５の（Ａ）のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）。これは、下流側空燃比センサ５６の応答性が良好でないほど、過剰な未燃物が触媒４３に流入するためであり、換言すると、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れるためである。更に、触媒４３から酸素が流出し始めたとしても、応答性の良好でない下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsはその検出が遅れるためである。
【０１０９】
更に、その極大値Voxsmaxの前に現れた極小値Voxsmin（図５の（Ａ）のｑ１、ｑ２及びｑ３を参照。）と、その極大値Voxsmax（図５の（Ａ）のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）との差の大きさ、即ち、図５のｑ１とｑ４との出力値差の大きさ、ｑ２とｑ５との出力値差の大きさ、及び、ｑ３とｑ６との出力値差の大きさは、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。従って、第１制御装置は、この出力値差の大きさＤＶ（＝第２応答性指標値ＤＶ２）を「下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値」として取得する。
【０１１０】
更に、第１制御装置は、出力値差の大きさＤＶに基づいて、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを判定する。より具体的に述べると、第１制御装置は、出力値差の大きさＤＶが「応答性閾値に対応する第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈ」以上であるか否かを判定し、出力値差の大きさＤＶが第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈよりも小さいとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定し、出力値差の大きさＤＶが第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈ以上であるとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定する。
【０１１１】
そして、第１制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定した場合、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性は許容範囲と見做し、リッチ判定閾値ΔＶRichthを第１リッチ判定閾値ΔＶthR1に維持する。これに対し、第１制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定した場合、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性は想定以上に良好でないと判定し、リッチ判定閾値ΔＶRichthを「第１リッチ判定閾値ΔＶthR1の大きさよりも小さい大きさを有する第２リッチ判定閾値ΔＶthR2」に変更する。例えば、第２リッチ判定閾値ΔＶthR2は、第１リッチ判定閾値ΔＶthR1から正の所定値βを減じた値である。但し、第２リッチ判定閾値ΔＶthR2も正の値である。
【０１１２】
なお、第１リッチ判定閾値ΔＶthR1は第１リーン判定閾値ΔＶthL1と同一であってもよく、相違していてもよい。更に、所定値βは所定値αと同一であってもよく、相違していてもよい。
【０１１３】
これにより、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が想定以上に良好でない場合、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていて出力値Voxsが増大しているとき、より早いタイミングにて出力変化量ΔVoxsがリッチ判定閾値ΔＶRichth（＝第２リッチ判定閾値ΔＶthR2）に到達する。よって、「過剰な未燃物が触媒４３に流入し、且つ、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れる事態」の発生を回避することができる。その結果、未燃物の排出量を低減することができる。
【０１１４】
（作動）
次に、第１制御装置の実際の作動について説明する。
【０１１５】
＜燃料噴射制御＞
第１制御装置のＣＰＵは、図６に示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度となる毎に、その気筒に対して繰り返し実行するようになっている。前記所定クランク角度は、例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ（吸気上死点前９０°クランク角度）である。クランク角度が前記所定クランク角度に一致した気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。ＣＰＵは、この燃料噴射制御ルーチンにより、指示燃料噴射量（最終燃料噴射量）Ｆｉの計算及び燃料噴射の指示を行う。
【０１１６】
任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度と一致すると、ＣＰＵはステップ６００から処理を開始し、ステップ６０５にてフューエルカットフラグＸＦＣの値が「０」であるか否かを判定する。フューエルカットフラグＸＦＣの値は、フューエルカット開始条件が成立したときに「１」に設定され、フューエルカットフラグＸＦＣの値が「１」であるときにフューエルカット終了条件が成立したときに「０」に設定される。フューエルカットフラグＸＦＣの値は更にイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。イニシャルルーチンは、機関１０が搭載された車両のイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときにＣＰＵにより実行されるルーチンである。
【０１１７】
フューエルカット開始条件は、スロットル弁開度ＴＡが「０」であり且つ機関回転速度ＮＥがフューエルカット回転閾値速度ＮＥＦＣ以上であるとき成立する。フューエルカット終了条件は、スロットル弁開度ＴＡが「０」でなくなるか、又は、機関回転速度ＮＥがフューエルカット終了回転閾値速度ＮＥＲＴ以下となったとき、成立する。フューエルカット終了回転閾値速度ＮＥＲＴはフューエルカット回転閾値速度ＮＥＦＣよりも小さい。
【０１１８】
いま、フューエルカットフラグＸＦＣの値が「０」であると仮定する。この場合、ＣＰＵは、ステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１０に進み、「エアフローメータ５１により計測された吸入空気量Ｇａ、機関回転速度センサ５３の信号に基いて取得された機関回転速度ＮＥ、及び、ルックアップテーブルMapMc（Ｇａ，ＮＥ）」に基いて「燃料噴射気筒に吸入される空気量（即ち、筒内吸入空気量）Ｍｃ）」を取得する。筒内吸入空気量Ｍｃは、周知の空気モデル（吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル）により算出されてもよい。
【０１１９】
次に、ＣＰＵはステップ６１５に進み、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」であるか否かを判定する。このフィードバック制御フラグＸＦＢの値は、フィードバック制御条件が成立しているときに「１」に設定され、フィードバック制御条件が成立していないときに「０」に設定される。フィードバック制御条件は、例えば、以下の総ての条件が成立したときに成立する。
（Ａ１）上流側空燃比センサ５５が活性化している。
（Ａ２）下流側空燃比センサ５６が活性化している。
（Ａ３）機関の負荷ＫＬが閾値ＫＬｔｈ以下である。
（Ａ４）フューエルカットフラグＸＦＣの値が「０」である。
【０１２０】
このとき、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」でなければ、ＣＰＵはステップ６１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６２０に進み、目標空燃比abyfr（上流側目標空燃比abyfr）を理論空燃比stoich（例えば、１４．５）に設定する。
【０１２１】
次に、ＣＰＵは以下に述べるステップ６２５乃至ステップ６４０の処理を順に行い、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１２２】
ステップ６２５：ＣＰＵは、筒内吸入空気量Ｍｃを目標空燃比abyfrで除することによって基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅを算出する。基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅは、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な燃料噴射量のフィードフォワード量である。
【０１２３】
ステップ６３０：ＣＰＵは、図示しないルーチンにより別途計算されているメインフィードバック量ＫＦmainを読み込む。メインフィードバック量ＫＦmainは、上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrに一致するように周知のＰＩＤ制御に基づいて算出される。即ち、簡単に述べると、メインフィードバック量ＤＦmainは、上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrよりも大きい（リーンである）とき増大され、上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrよりも小さい（リッチである）とき減少される。なお、メインフィードバック量ＫＦmainは、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「０」であるとき「１」に設定される。更に、メインフィードバック量ＫＦmainは常に「１」に設定されてもよい。即ち、メインフィードバック量ＫＦmainを用いたフィードバック制御は本実施形態において必須ではない。
【０１２４】
ステップ６３５：ＣＰＵは、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅをメインフィードバック量ＫＦmainにより補正することによって指示燃料噴射量Ｆｉを算出する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅにメインフィードバック量ＫＦmainを乗じることによって指示燃料噴射量Ｆｉを算出する。
【０１２５】
ステップ６４０：ＣＰＵは、「指示燃料噴射量Ｆｉの燃料」を「燃料噴射気筒に対応して設けられている燃料噴射弁２５」から噴射させるための噴射指示信号を、その燃料噴射弁２５に送出する。
【０１２６】
この結果、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な量の燃料が燃料噴射気筒の燃料噴射弁２５から噴射させられる。即ち、ステップ６２５乃至ステップ６４０は、「機関の空燃比が目標空燃比abyfrに一致するように指示燃料噴射量Ｆｉを制御する」指示燃料噴射量制御手段及び空燃比制御手段を構成している。
【０１２７】
一方、ＣＰＵがステップ６１５の処理を行う時点において、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」であると、ＣＰＵはそのステップ６１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６４５に進み、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」であるか否かを判定する。後述するように、触媒４３の状態が酸素不足状態（触媒リッチ状態）であると判定されると、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「１」に設定される。また、触媒４３の状態は酸素過剰状態（触媒リーン状態）であると判定されると、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「０」に設定される。触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は後述するルーチンにより設定される。
【０１２８】
このとき、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」であると、ＣＰＵはステップ６４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６５０に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リーン空燃比afLean」に設定する。目標リーン空燃比afLeanは理論空燃比stoichよりも大きい所定の空燃比（リーン空燃比）である。この場合、目標リーン空燃比afLeanは第１目標リーン空燃比afLean１であり、例えば、１４．７である。その後、ＣＰＵはステップ６２５以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リーン空燃比afLeanに一致させられる。
【０１２９】
これに対し、ＣＰＵがステップ６４５の処理を実行する時点において、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」であると、ＣＰＵはステップ６４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６５５に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リッチ空燃比afRich」に設定する。目標リッチ空燃比afRichは理論空燃比stoichよりも小さい所定の空燃比（リッチ空燃比）である。この場合、目標リッチ空燃比afRichは第１目標リッチ空燃比afRich１であり、例えば、１４．２である。その後、ＣＰＵはステップ６２５以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リッチ空燃比afRichに一致させられる。
【０１３０】
一方、ＣＰＵがステップ６０５の処理を実行する時点において、フューエルカットフラグＸＦＣの値が「１」であると、ＣＰＵはそのステップ６０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６９５に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。この場合、ステップ６４０の処理による燃料噴射が実行されないので、フューエルカット制御（燃料供給停止制御）が実行される。即ち、機関１０の運転状態はフューエルカット運転状態となる。
【０１３１】
＜触媒状態（触媒４３の酸素吸蔵状態）判定＞
ＣＰＵは図７にフローチャートにより示した「触媒状態判定ルーチン」を所定時間ｔｓの経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、「現時点の下流側空燃比センサ５６の出力値Voxs」から「前回の下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsold」を減じることにより、所定時間ｔｓ（単位時間）あたりの出力値Voxsの変化量ΔVoxs（単に、「出力変化量ΔVoxs」とも称呼する。）を算出する。
【０１３２】
次に、ＣＰＵはステップ７１０に進み、現時点の出力値Voxsを「前回の出力値Voxsold」として記憶する。このように前回の下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsoldは、現時点から所定時間ｔｓだけ前の時点の出力値Voxs（本ルーチンが前回実行されたときの出力値Voxs）である。
【０１３３】
次に、ＣＰＵはステップ７１５に進み、出力値Voxsが、「最小値Vminに微小な正の値γを加えた値（Vmin＋γ）」よりも大きく、且つ、「最大値Vmaxから微小な正の値γを減じた値（Vmax−γ）」よりも小さいか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、「触媒４３の状態が、明らかな酸素過剰状態（Voxs＜Vmin＋γ）でもなく且つ明らかな酸素不足状態（Voxs＞Vmax−γ）でもない」か否かを判定する。値（Vmin＋γ）は最小値Vminに極めて近い値であり、従って、中央値Vmidよりも小さい。値（Vmax−γ）は最大値Vmaxに極めて近い値であり、従って、中央値Vmidよりも大きい。
【０１３４】
いま、下記の条件が総て成立していると仮定する。
（条件１）出力値Voxsが値（Vmin＋γ）と値（Vmax−γ）の間である。
（条件２）目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている。
（条件３）出力変化量ΔVoxsが負である（出力値Voxsが減少している。）。
（条件４）出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値ΔＶLeanth以上となった直後である。
【０１３５】
この場合、ＣＰＵはステップ７１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進み、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであるか否かを判定する。上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２５に進み、出力変化量ΔVoxsが負である（「０」より小さい）か否かを判定する。即ち、ＣＰＵはステップ７２５にて出力値Voxsが減少しているか否かを判定する。
【０１３６】
上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７３０に進み、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜（出力変化量ΔVoxsの絶対値）がリーン判定閾値ΔＶLeanth以上であるか否かを判定する。
【０１３７】
上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７３５に進み、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値を「０」に設定する。即ち、ＣＰＵは、触媒４３の状態が、「酸素過剰状態（触媒リーン状態）である、又は、酸素過剰状態に近づいている。」と判定する。その後、ＣＰＵはステップ７４０に進む。
【０１３８】
ＣＰＵは、ステップ７４０にて、出力値Voxsが「最小値Vminに微小な正の値γを加えた値（Vmin＋γ）」以下であるか否かを判定する。上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４５に進み、出力値Voxsが「最大値Vmaxから微小な正の値γを減じた値（Vmax−γ）」以上であるか否かを判定する。上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７４５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１３９】
このように、上記条件１〜４が総て成立すると、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「０」に設定される。よって、ＣＰＵは図６のステップ６４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６５５に進むので、目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichに設定される。
【０１４０】
一方、上記条件１〜４のうち、条件２が成立していないと（即ち、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていないと）、ＣＰＵはステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７５０に進む。後述するように、この場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」に変更されることはない（ステップ７３５を参照。）。
【０１４１】
更に、上記条件１〜４のうち、条件３が成立していないと（即ち、出力変化量ΔVoxsが「０」以上であって、換言すると、出力値Voxsが増大していると）、ＣＰＵはステップ７２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０、ステップ７４５、及びステップ７９５へと進む。よって、この場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は変更されない（「１」に維持される）。
【０１４２】
更に、上記条件１〜４のうち、条件４が成立していないと（即ち、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値ΔＶLeanth未満であると）、ＣＰＵはステップ７３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０、ステップ７４５、及びステップ７９５へと進む。よって、この場合にも、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は変更されない（「１」に維持される）。
【０１４３】
次に、下記の条件が総て成立していると仮定する。
（条件１）出力値Voxsが値（Vmin＋γ）と値（Vmax−γ）の間である。
（条件５）目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている。
（条件６）出力変化量ΔVoxsが正である（出力値Voxsが増大している。）。
（条件７）出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値ΔＶRichth以上となった直後である。
【０１４４】
この場合、ＣＰＵはステップ７０５及びステップ７１０に続くステップ７１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進み、そのステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７５０に進む。ＣＰＵは、そのステップ７５０にて目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであるか否かを判定する。
【０１４５】
上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７５５に進み、出力変化量ΔVoxsが正である（「０」より大きい）か否かを判定する。即ち、ＣＰＵはステップ７５５にて出力値Voxsが増大しているか否かを判定する。
【０１４６】
上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７５５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７６０に進み、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値ΔＶRichth以上であるか否かを判定する。
【０１４７】
上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７６０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７６５に進み、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値を「１」に設定する。即ち、ＣＰＵは、触媒４３の状態が、「酸素不足状態（触媒リッチ状態）である、又は、酸素不足状態に近づいている。」と判定する。その後、ＣＰＵはステップ７４０に進む。更に、上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７４０及びステップ７４５の両ステップにて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１４８】
このように、上記条件１及び上記条件５〜７が総て成立すると、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「１」に設定される。よって、ＣＰＵは図６のステップ６４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６５０に進むので、目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanに設定される。
【０１４９】
一方、上記条件１及び上記条件５〜７のうち、条件５が成立していないと（即ち、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていないと）、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０、ステップ７４５、及びステップ７９５へと進む。よって、この場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は変更されない（「０」に維持される）。
【０１５０】
更に、上記条件１及び上記条件５〜７のうち、条件６が成立していないと（即ち、出力変化量ΔVoxsが「０」未満あって、換言すると、出力値Voxsが減少していると）、ＣＰＵはステップ７５５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０、ステップ７４５、及びステップ７９５へと進む。よって、この場合も、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は変更されない（「０」に維持される）。
【０１５１】
更に、上記条件１及び上記条件５〜７のうち、条件７が成立していないと（即ち、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値ΔＶRichth未満であると）、ＣＰＵはステップ７６０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０、ステップ７４５、及びステップ７９５へと進む。よって、この場合にも、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は変更されない（「０」に維持される）。
【０１５２】
次に、下記の条件が成立していると仮定する。
（条件８）出力値Voxsが値（Vmin＋γ）以下である。
【０１５３】
この場合、ＣＰＵはステップ７０５及びステップ７１０に続くステップ７１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０に直接進む。この場合、触媒４３の状態は明らかに酸素過剰状態である。よって、ＣＰＵは、ステップ７４０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ７７０に進んで触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichを「０」に設定し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１５４】
この結果、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「０」に設定されるので、ＣＰＵは図６のステップ６４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６５５に進むので、目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichに設定される。
【０１５５】
次に、下記の条件が成立していると仮定する。
（条件９）出力値Voxsが値（Vmax−γ）以上である。
【０１５６】
この場合、ＣＰＵはステップ７０５及びステップ７１０に続くステップ７１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０に直接進み、そのステップ７４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４５に進む。この場合、触媒４３の状態は明らかに酸素不足状態である。よって、ＣＰＵは、ステップ７４５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ７７５に進んで触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichを「１」に設定し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１５７】
この結果、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「１」に設定されるので、ＣＰＵは図６のステップ６４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６５０に進むので、目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanに設定される。
【０１５８】
なお、ＣＰＵは、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「０」であるとき、図７に示したルーチンを実行しないように構成されることができる。また、ステップ７１５、ステップ７４０、ステップ７４５、ステップ７７０及びステップ７７５は省略され得る。
【０１５９】
＜極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの取得＞
ＣＰＵは図８にフローチャートにより示した「極大値・極小値取得ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ８００から処理を開始してステップ８１０に進み、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」であるか否かを判定する。このとき、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」でなければ、ＣＰＵはステップ８１０からステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１６０】
一方、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」であると、ＣＰＵはステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０に進み、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているか否かを判定する。
【０１６１】
いま、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていると仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８３０に進み、「現時点が、出力変化量ΔVoxsの符号が負から正へと変化した直後であるか否か」を判定することにより、出力値Voxsが極小値を通過したか否かを判定する。出力値Voxsが極小値を通過していなければ、ＣＰＵはステップ８３０からステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１６２】
これに対し、現時点が「出力値Voxsが極小値を通過した直後」であると、ＣＰＵはステップ８３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８４０に進み、前回の出力値Voxsoldを極小値Voxsminとして取得する。その後、ＣＰＵはステップ８９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。
【０１６３】
これに対し、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されてい場合、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８５０に進み、「現時点が、出力変化量ΔVoxsの符号が正から負へと変化した直後であるか否か」を判定することにより、出力値Voxsが極大値を通過したか否かを判定する。出力値Voxsが極大値を通過していなければ、ＣＰＵはステップ８５０からステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１６４】
これに対し、現時点が「出力値Voxsが極大値を通過した直後」であると、ＣＰＵはステップ８５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８６０に進み、前回の出力値Voxsoldを極大値Voxsmaxとして取得する。その後、ＣＰＵはステップ８９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。以上により、極大値Voxsmaxと極小値Voxsminが更新される。
【０１６５】
＜リーン判定閾値ΔＶLeanthの変更＞
ＣＰＵは図９にフローチャートにより示した「リーン判定閾値変更ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ９００から処理を開始してステップ９１０に進み、現時点が「極小値Voxsminが更新された直後の時点」であるか否かを判定する。このとき、現時点が「極小値Voxsminが更新された直後の時点」でなければ、ＣＰＵはステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１６６】
一方、現時点が「極小値Voxsminが更新された直後の時点」であると、ＣＰＵはステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０に進み、最新の極大値Voxsmaxから最新の極小値Voxsminを減じた値を出力値差の大きさＤＶとして取得する。
【０１６７】
次に、ＣＰＵはステップ９３０に進み、出力値差の大きさＤＶが第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈ以上であるか否かを判定する。前述したように、出力値差の大きさＤＶは、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好であるほど小さくなり、良好でないほど大きくなる。従って、出力値差の大きさＤＶは下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値である。換言すると、ＣＰＵは、ステップ９３０にて下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いか否かを実質的に判定する。
【０１６８】
このとき、出力値差の大きさＤＶが第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈ未満であると（即ち、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いと）、ＣＰＵはステップ９３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９４０に進み、リーン判定閾値ΔＶLeanthを「所定の正の値である第１リーン判定閾値ΔＶthL1」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１６９】
これに対し、出力値差の大きさＤＶが第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈ以上であると（即ち、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いと）、ＣＰＵはステップ９３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９５０に進み、リーン判定閾値ΔＶLeanthを「所定の正の値である第２リーン判定閾値ΔＶthL2」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。第２リーン判定閾値ΔＶthL2は、第１リーン判定閾値ΔＶthL1から所定の正の値αを減じた値でもあり、第１リーン判定閾値ΔＶthL1の大きさよりも小さい大きさを有する正の値である。このように、リーン判定閾値ΔＶLeanthは、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性を示す応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）に基いて変更される。
【０１７０】
なお、ＣＰＵは、図１１に示したように、出力値差の大きさＤＶ（第１の出力値差の大きさＤＶ１）が大きくなるほど（即ち、出力値Voxsの応答性が低下するほど）、リーン判定閾値ΔＶLeanthの大きさがより小さくなるように、リーン判定閾値ΔＶLeanthを連続的に変更してもよい。
【０１７１】
＜リッチ判定閾値ΔＶRichthの変更＞
ＣＰＵは図１０にフローチャートにより示した「リッチ判定閾値変更ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ１０００から処理を開始してステップ１０１０に進み、現時点が「極大値Voxsmaxが更新された直後の時点」であるか否かを判定する。このとき、現時点が「極大値Voxsmaxが更新された直後の時点」でなければ、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１７２】
一方、現時点が「極大値Voxsmaxが更新された直後の時点」であると、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２０に進み、最新の極大値Voxsmaxから最新の極小値Voxsminを減じた値を出力値差の大きさＤＶとして取得する。
【０１７３】
次に、ＣＰＵはステップ１０３０に進み、出力値差の大きさＤＶが第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈ以上であるか否かを判定する。前述したように、出力値差の大きさＤＶは、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好であるほど小さくなり、良好でないほど大きくなる。従って、出力値差の大きさＤＶは下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値である。換言すると、ＣＰＵは、ステップ１０３０にて下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いか否かを実質的に判定する。
【０１７４】
このとき、出力値差の大きさＤＶが第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈ未満であると（即ち、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いと）、ＣＰＵはステップ１０３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０４０に進み、リッチ判定閾値ΔＶRichthを「所定の正の値である第１リッチ判定閾値ΔＶthR1」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１７５】
これに対し、出力値差の大きさＤＶが第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈ以上であると（即ち、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いと）、ＣＰＵはステップ１０３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０５０に進み、リッチ判定閾値ΔＶRichthを「所定の正の値である第２リッチ判定閾値ΔＶthR2」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。第２リッチ判定閾値ΔＶthR2は、第１リッチ判定閾値ΔＶthR1から所定の正の値βを減じた値でもあり、第１リッチ判定閾値ΔＶthR1の大きさよりも小さい大きさを有する正の値である。
【０１７６】
なお、ＣＰＵは、図１２に示したように、出力値差の大きさＤＶ（第２の出力値差の大きさＤＶ２）が大きくなるほど（即ち、出力値Voxsの応答性が低下するほど）、リッチ判定閾値ΔＶRichthの大きさがより小さくなるように、リッチ判定閾値ΔＶRichthを連続的に変更してもよい。
【０１７７】
以上、説明したように、第１制御装置は、
目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されたとき機関の空燃比が同目標リーン空燃比afLeanに一致するように同機関の空燃比を制御し、且つ、前記目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比afRichに一致するように同機関の空燃比を制御する空燃比制御手段（図６のルーチンを参照。）と、
目標空燃比abyfrが前記目標リーン空燃比afLeanに設定されていて下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが減少している（出力変化量ΔVoxs＜０）場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が所定のリーン判定閾値ΔＶLeanth以上となったとき目標空燃比abyfrを前記目標リッチ空燃比afRichに設定し、且つ、前記目標空燃比abyfrが前記目標リッチ空燃比afRichに設定されていて出力値Voxsが増大している（出力変化量ΔVoxs＞０）場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜所定のリッチ判定閾値ΔＶRichth以上となったとき前記目標空燃比abyfrを前記目標リーン空燃比afLeanに設定する目標空燃比設定手段（図７のルーチンを参照。）と、
前記下流側空燃比センサ５６に到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性を表す応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）を出力値Voxsに基いて取得する応答性指標値取得手段（図８のルーチン、図９のステップ９２０、図１０のステップ１０２０を参照。）と、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リーン判定閾値ΔＶLeanthの大きさが小さくなるように、前記リーン判定閾値ΔＶLeanthを前記取得された応答性指標値に基いて変更する閾値変更手段（図９のステップ９３０乃至ステップ９５０及び、図１１を参照。）と、
を備える。
【０１７８】
更に、前記閾値変更手段は、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リッチ判定閾値ΔＶRichthの大きさが小さくなるように、前記リッチ判定閾値ΔＶRichthを前記取得された応答性指標値に基いて変更する（図１０のステップ１０３０乃至ステップ１０５０及び図１１を参照。）。
【０１７９】
更に、第１制御装置の閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リーン判定閾値ΔＶLeanthを第１リーン判定閾値ΔＶthL1に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リーン判定閾値を前記第１リーン判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リーン判定閾値ΔＶthL2に設定するように構成されている（図９のルーチンを参照。）。
【０１８０】
更に、第１制御装置の閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リッチ判定閾値ΔＶRichthを第１リッチ判定閾値ΔＶthR1に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リッチ判定閾値ΔＶRichthを前記第１リッチ判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リッチ判定閾値ΔＶthR2に設定するように構成されている（図１０のルーチンを参照。）。
【０１８１】
従って、第１制御装置は、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が低い場合であっても、触媒４３の状態を遅滞なく判定し、目標空燃比abyfrを適切な空燃比に遅滞なく設定することができる。よって、ＮＯｘの排出量及び未燃物の排出量を低減することができる。
【０１８２】
なお、第１制御装置は、リーン判定閾値ΔＶLeanth及びリッチ判定閾値ΔＶRichthの何れか一方のみを下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性に基いて変更してもよい。
【０１８３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る空燃比制御装置（以下、「第２制御装置」とも称呼する。）について説明する。
【０１８４】
第２制御装置は、リーン判定閾値ΔＶLeanth及び／又はリッチ判定閾値ΔＶRichthを応答性指標値に基いて変更する代わりに、目標リッチ空燃比afRich及び／又は目標リーン空燃比afLeanを応答性指標値に基いて変更する点においてのみ、第１制御装置と相違している。以下、この相違点を中心に説明する。
【０１８５】
（第２制御装置による空燃比フィードバック制御の概要）
図１３に示したように、第２制御装置は、第１制御装置と同様、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている場合、出力変化量ΔVoxsが負であり且つ出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値ΔＶLeanth以上となると、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに変更する。
【０１８６】
第２制御装置は、この目標リッチ空燃比afRichを、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないほど、より小さい（よりリッチな）空燃比に設定する。より具体的に述べると、図１３の破線及び実線に示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好である場合（応答性が応答性指標値よりも高い場合）、第２制御装置は第１制御装置と同様に目標リッチ空燃比afRichを第１目標リッチ空燃比afRich１に設定する。
【０１８７】
これに対し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に一点鎖線により示したように良好でない場合（応答性が応答性指標値よりも低い場合）、第２制御装置は、図１３の（Ｃ）に二点鎖線により示したように、目標リッチ空燃比afRichを「第１目標リッチ空燃比afRich１よりも小さい（リッチな）第２目標リッチ空燃比afRich２」に設定する。
【０１８８】
これによれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好である場合の空燃比（第１目標リッチ空燃比afRich１に対応する空燃比）」よりも「よりリッチな（小さい）空燃比（第２目標リッチ空燃比afRich２に対応する空燃比）」となる。その結果、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れたとしても、触媒４３の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができる。即ち、触媒４３の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【０１８９】
更に、図１４に示したように、第２制御装置は、第１制御装置と同様、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている場合、出力変化量ΔVoxsが正であり且つ出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値ΔＶRichth以上となると、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに変更する。
【０１９０】
第２制御装置は、この目標リーン空燃比afLeanを、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないほど、より大きい（よりリーンな）空燃比に設定する。より具体的に述べると、図１４に破線及び実線により示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好である場合（応答性が応答性指標値よりも高い場合）、第２制御装置は第１制御装置と同様に目標リーン空燃比afLeanを第１目標リーン空燃比afLean１に設定する。
【０１９１】
これに対し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が図１４の（Ａ）及び（Ｂ）に一点鎖線により示したように良好でない場合（応答性が応答性指標値よりも低い場合）、第２制御装置は、図１４の（Ｃ）に二点鎖線により示したように、目標リーン空燃比afLeanを「第１目標リーン空燃比afLean１よりも大きい（リーンな）第２目標リーン空燃比afLean２」に設定する。
【０１９２】
これによれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好である場合の空燃比（第１目標リーン空燃比afLean１に対応する空燃比）」よりも「よりリーンな（大きい）空燃比（第２目標リーン空燃比afLean２に対応する空燃比）」となる。その結果、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れたとしても、触媒４３の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができる。即ち、触媒４３の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。
【０１９３】
（作動）
次に、第２制御装置の実際の作動について説明する。第２制御装置のＣＰＵは、第１制御装置のＣＰＵと同様、図６乃至図８に示したルーチンを実行する。更に、第２制御装置のＣＰＵは、図１５に示した「目標リッチ空燃比・目標リーン空燃比設定ルーチン」を実行する。以下、図１５に示したルーチンについて説明する。なお、第２制御装置において、リッチ判定閾値ΔＶRichthは第１リッチ判定閾値ΔＶRichth１に設定（固定）され、リーン判定閾値ΔＶLeanthは第１リーン判定閾値ΔＶLeanth１に設定（固定）されている。
【０１９４】
＜目標リッチ空燃比afRich及び目標リーン空燃比afLeanの設定＞
ＣＰＵは図１５にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ１５００から処理を開始してステップ１５０５に進み、設定完了後フラグＸafCNG（以下、「完了後フラグＸafCNG」と称呼する。）の値が「０」であるか否かを判定する。
【０１９５】
この完了後フラグＸafCNGは、上述したイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。更に、完了後フラグＸafCNGの値は、後述するステップ１５４５にて「１」に設定される。
【０１９６】
いま、機関１０の今回の運転開始後であって完了後フラグＸafCNGの値が「０」であると仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ１５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５１０に進み、目標リッチ空燃比afRichを第１目標リッチ空燃比afRich１（例えば、１４．２）に設定する。次に、ＣＰＵはステップ１５１５に進み、目標リーン空燃比afLeanを第１目標リーン空燃比afLean１（例えば、１４．７）に設定する。
【０１９７】
次いで、ＣＰＵはステップ１５２０に進み、今回の機関１０の始動後にフィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」の状態において極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの両者が図８のルーチンにより取得されたか否かを判定する。このとき、未だ、少なくとも極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの一方が取得されていなければ、ＣＰＵはステップ１５２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１５９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１９８】
これに対し、極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの両者が取得されていると、ＣＰＵはステップ１５２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５２５に進み、極大値Voxsmaxから極小値Voxsminを減じた出力値差の大きさＤＶ（応答性指標値）を取得する。
【０１９９】
次いで、ＣＰＵはステップ１５３０に進み、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈよりも大きいか否かを判定する。前述したように、出力値差の大きさＤＶは、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好であるほど小さくなり、良好でないほど大きくなる。よって、ＣＰＵは、ステップ１５３０にて下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いか否かを実質的に判定する。
【０２００】
このとき、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好であって、それ故に出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈ以下である場合、ＣＰＵはステップ１５３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１５３５に進み、目標リッチ空燃比afRichを確認的に第１目標リッチ空燃比afRich１に設定する。更に、ＣＰＵはステップ１５４０に進み、目標リーン空燃比afLeanを確認的に第１目標リーン空燃比afLean１に設定する。
【０２０１】
次いで、ＣＰＵはステップ１５４５に進んで完了後フラグＸafCNGの値を「１」に設定し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、機関１０の今回の運転開始後において、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好である（応答性閾値よりも高い）と判定されると、目標リッチ空燃比afRichは第１目標リッチ空燃比afRich１に設定され続け、目標リーン空燃比afLeanは第１目標リーン空燃比afLean１に設定され続ける。
【０２０２】
これに対し、ＣＰＵがステップ１５３０の処理を実行する時点において、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好ではなく、それ故に出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈよりも大きい場合、ＣＰＵはステップ１５３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５５０に進み、目標リッチ空燃比afRichを「第１目標リッチ空燃比afRich１よりも小さい（よりリッチな）第２目標リッチ空燃比afRich２」に設定する。第２目標リッチ空燃比afRich２は、第１目標リッチ空燃比afRich１から正の値dafrを減じた値でもあり、例えば、１３．９である。
【０２０３】
なお、ＣＰＵは、図１６に示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が悪化するほど（良好でないほど）、即ち、出力値差の大きさＤＶが大きくなるほど、目標リッチ空燃比afRichを連続的に小さくしてもよい。
【０２０４】
次に、ＣＰＵはステップ１５５５に進み、目標リーン空燃比afLeanを「第１目標リーン空燃比afLean１よりも大きい（よりリーンな）第２目標リーン空燃比afLean２」に設定する。第２目標リーン空燃比afLean２は、第１目標リーン空燃比afLean１に正の値daflを加えた値であり、例えば、１５．０である。
【０２０５】
なお、ＣＰＵは、図１６に示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が悪化するほど（良好でないほど）、即ち、出力値差の大きさＤＶが大きくなるほど、目標リーン空燃比afLeanを連続的に大きくしてもよい。
【０２０６】
次いで、ＣＰＵはステップ１５４５にて完了後フラグＸafCNGの値を「１」に設定し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、機関１０の今回の運転開始後において、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でない（応答性閾値よりも低い）と判定されると、目標リッチ空燃比afRichは第２目標リッチ空燃比afRich１に設定され、且つ、目標リーン空燃比afLeanは第２目標リーン空燃比afLean２に設定される。
【０２０７】
なお、ステップ１５４５の処理により、完了後フラグＸafCNGの値が「１」に設定されると、次に、ＣＰＵがステップ１５０５の処理を実行する時点において、ＣＰＵは「Ｎｏ」と判定し、ステップ１５９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、目標リッチ空燃比afRich及び目標リーン空燃比afLeanの変更（設定）は、機関１０の始動後から運転終了までに１度だけ実行される。換言すると、応答性指標値である出力値差の大きさＤＶは、目標リッチ空燃比afRichが第１目標リッチ空燃比afRich１であり、目標リーン空燃比afLeanが第１目標リーン空燃比afLeanである場合に限り取得される。
【０２０８】
以上、説明したように、第２制御装置は、第１制御装置と同様な空燃比制御手段を備える。更に、第２制御装置は、
目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていて下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが減少している（出力変化量ΔVoxs＜０）場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が所定のリーン判定閾値ΔＶLeanth以上となったとき目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定し、且つ、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていて出力値Voxsが増大している（出力変化量ΔVoxs＞０）場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜所定のリッチ判定閾値ΔＶRichth以上となったとき目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する目標空燃比設定手段（図７のルーチンを参照。）と、
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsに到達する排ガスの空燃比の変化に対する下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの出力値の応答性を表す応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）を出力値Voxsに基いて取得する応答性指標値取得手段（図８のルーチン、及び、図１５のステップ１５２０及びステップ１５２５を参照。）と、
を備える。
【０２０９】
加えて、第２制御装置の目標空燃比設定手段は、
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないほど（出力値差の大きさＤＶが小さいほど）前記目標リッチ空燃比afRichが小さくなるように、前記目標リッチ空燃比afRichを前記取得された応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）に基いて変更するように構成されている（図１５のステップ１５３０、ステップ１５３５、ステップ１５５０及び図１６を参照。）。
【０２１０】
より具体的には、その目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）に基いて判定し（図１５のステップ１５３０）、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比afRichを所定の第１目標リッチ空燃比afRich１に設定し（図１５のステップ１５３５）、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比afRichを前記第１目標リッチ空燃比afRichよりも小さい第２目標リッチ空燃比afRich２に設定する（図１５のステップ１５５０）ように構成されている。
【０２１１】
これによれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第２目標リッチ空燃比afRich２に対応した、よりリッチな（小さい）空燃比」に設定することができる。その結果、触媒４３の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができるので、触媒４３の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【０２１２】
更に、その目標空燃比設定手段は、
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないほど（出力値差の大きさＤＶが小さいほど）前記目標リーン空燃比afLeanが大きくなるように、前記目標リーン空燃比afLeanを前記取得された応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）に基いて変更するように構成されている（図１５のステップ１５３０、ステップ１５４０、ステップ１５５５及び図１６を参照。）。
【０２１３】
より具体的には、その目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）に基いて判定し（図１５のステップ１５３０）、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リーン空燃比afLeanを所定の第１目標リーン空燃比afLean１に設定し（図１５のステップ１５４０）、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リーン空燃比afLeanを前記第１目標リーン空燃比afLeanよりも小さい第２目標リーン空燃比afLean２に設定する（図１５のステップ１５５５）ように構成されている。
【０２１４】
これによれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第２目標リーン空燃比afLean２に対応した、よりリーンな（大きい）空燃比」に設定することができる。その結果、触媒４３の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができるので、触媒４３の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。
【０２１５】
なお、第２制御装置は、目標リッチ空燃比afRichを応答性指標値に関わらず常に第１目標リッチ空燃比afRich１に維持し、目標リーン空燃比afLeanのみを応答性指標値に応じて変更してもよい。更に、第２制御装置は、目標リーン空燃比afLeanを応答性指標値に関わらず常に第１目標リーン空燃比afLean１に維持し、目標リッチ空燃比afRichのみを応答性指標値に応じて変更してもよい。
【０２１６】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る空燃比制御装置（以下、「第３制御装置」とも称呼する。）について説明する。
【０２１７】
第３制御装置は、リーン判定閾値ΔＶLeanth及び／又はリッチ判定閾値ΔＶRichthを応答性指標値に基いて変更する代わりに、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でない場合、目標リッチ空燃比afRichを第２制御装置とは相違した態様にて制御する。以下、第２制御装置と第３制御装置との相違点を中心に説明する。
【０２１８】
第３制御装置は、図１７に実線により示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈよりも小さい場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化したとき（図１７の時刻ｔ１を参照。）、目標空燃比abyfrを前記第１目標リッチ空燃比afRich１(例えば、１４．２）に設定する。そして、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」である限り、目標空燃比abyfrは前記第１目標リッチ空燃比afRich１に維持される。なお、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」である場合、目標空燃比abyfrは前記第１目標リーン空燃比afLean１(例えば、１４．７）に設定される。
【０２１９】
更に、第３制御装置は、図１７に二点差線により示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈ以上である場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化したとき（図１７の時刻ｔ１を参照。）、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第１目標リッチ空燃比afRich１よりも小さい前記第２目標リッチ空燃比afRich２（例えば、１３．９）」に設定する。
【０２２０】
加えて、第３制御装置は、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化した時点から所定の時間が経過した時刻ｔ２にて、実際には、出力変化量ΔVoxsが極小値になった時点にて（図１７のｐ１を参照。）、目標空燃比abyfrを「前記第２目標リッチ空燃比afRich２よりも大きいリッチ空燃比である第３目標リッチ空燃比afRich３」に設定する。第３目標リッチ空燃比afRich３は、第２目標リッチ空燃比afRich２と理論空燃比stoichとの間の空燃比であればよい（例えば、１４．１）。従って、第３目標リッチ空燃比afRich３は、第１目標リッチ空燃比afRich１と一致していてもよく、相違していてもよい。
【０２２１】
なお、第３制御装置（第３制御装置の変形例）は、図１８に示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈ以上である場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化したとき（図１８の時刻ｔ１を参照。）、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第１目標リッチ空燃比afRichよりも小さい前記第２目標リッチ空燃比afRich２（例えば、１３．９）」に設定する。
【０２２２】
更に、第３制御装置の変形例は、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化した時点（時刻ｔ１）から所定の時間が経過した時刻ｔ２’にて（実際には、出力変化量ΔVoxsが極小値（ｐ１）を通過した後に出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が所定値ΔＶthLcになった時点にて（図１８のｐ２を参照。））、目標空燃比abyfrを「前記第２目標リッチ空燃比afRich２よりも大きいリッチ空燃比である第３目標リッチ空燃比afRich３」に設定する。
【０２２３】
この第３制御装置及び第３制御装置の変形例によれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れた場合、目標空燃比abyfrは当初「第２目標リッチ空燃比afRich２」に設定され、その後に「第３目標リッチ空燃比afRich３」に設定される。よって、目標リーン空燃比afLeanから目標リッチ空燃比afRichに変更するタイミングが遅れることにより触媒４３の状態が酸素過剰状態に近づいたとしても、触媒４３にリッチの程度が大きいガスを流入させることができるので、触媒４３の状態を直ちに酸素過剰状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素過剰状態から遠ざかった後には目標空燃比abyfrが第３目標リッチ空燃比afRich３に設定されるので、逆に、過剰の未燃物が触媒４３に流入すること（即ち、触媒４３の状態が一気に酸素不足状態に近づいてしまうこと）を回避することができる。よって、未燃物の排出量が増大することを未然に回避することができる。
【０２２４】
なお、第３制御装置は、触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmax（触媒劣化の程度）を周知の手法に基いて別途取得しておき、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが閾値最大酸素吸蔵量Ｃmaxth以上の場合には第３制御装置の変形例のように目標リッチ空燃比afRichを設定し、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが閾値最大酸素吸蔵量Ｃmaxth未満の場合には第３制御装置のように目標リッチ空燃比afRichを設定してもよい。これによれば、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが小さい場合に、過剰な未燃物が触媒４３に流入することを回避することができる。
【０２２５】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る空燃比制御装置（以下、「第４制御装置」とも称呼する。）について説明する。
【０２２６】
第４制御装置は、リーン判定閾値ΔＶLeanth及び／又はリッチ判定閾値ΔＶRichthを応答性指標値に基いて変更する代わりに、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でない場合、目標リーン空燃比afLeanを第２制御装置とは相違した態様にて制御する。以下、第２制御装置と第４制御装置との相違点を中心に説明する。
【０２２７】
第４制御装置は、図１９に実線により示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈよりも小さい場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化したとき（図１９の時刻ｔ１を参照。）、目標空燃比abyfrを前記第１目標リーン空燃比afLean１（例えば、１４．７）に設定する。そして、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」である限り、目標空燃比abyfrは前記第１目標リーン空燃比afLean１に維持される。なお、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」である場合、目標空燃比abyfrは前記第１目標リッチ空燃比afRich１（例えば、１４．２）に設定される。
【０２２８】
更に、第４制御装置は、図１９に二点差線により示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈ以上である場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化したとき（図１９の時刻ｔ１を参照。）、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第１目標リーン空燃比afLean１よりも大きい前記第２目標リーン空燃比afLean２（例えば、１５．１）」に設定する。
【０２２９】
加えて、第４制御装置は、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化した時点から所定の時間が経過した時刻ｔ２にて、実際には、出力変化量ΔVoxsが極大値になった時点にて（図１９のｐ１を参照。）、目標空燃比abyfrを「前記第２目標リーン空燃比afLean２よりも小さいリーン空燃比である第３目標リーン空燃比afLean３」に設定する。第３目標リーン空燃比afLean３は、第２目標リーン空燃比afLean２と理論空燃比stoichとの間の空燃比であればよい（例えば、１４．８）。従って、第３目標リーン空燃比afLean３は、第１目標リーン空燃比afLean１と一致していてもよく、相違していてもよい。
【０２３０】
なお、第４制御装置（第４制御装置の変形例）は、図２０に示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈ以上である場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化したとき（図２０の時刻ｔ１を参照。）、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第１目標リーン空燃比afLeanよりも小さい前記第２目標リーン空燃比afLean２（例えば、１５．１）」に設定する。
【０２３１】
更に、第４制御装置の変形例は、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化した時点（時刻ｔ１）から所定の時間が経過した時刻ｔ２’にて（実際には、出力変化量ΔVoxsが極大値（ｐ１）を通過した後に出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が所定値ΔＶthRcになった時点（図２０のｐ２を参照。）、目標空燃比abyfrを「前記第２目標リーン空燃比afLean２よりも小さいリーン空燃比である第３目標リーン空燃比afLean３」に設定する。
【０２３２】
この第４制御装置及び第４制御装置の変形例によれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れた場合、目標空燃比abyfrは当初「第２目標リーン空燃比afLean２」に設定され、その後に「第３目標リーン空燃比afLean３」に設定される。よって、目標リッチ空燃比afRichから目標リーン空燃比afLeanに変更するタイミングが遅れることにより触媒４３の状態が酸素不足状態に近づいたとしても、触媒４３にリーンの程度が大きいガスを流入させることができるので、触媒４３の状態を直ちに酸素不足状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素不足状態から遠ざかった後には目標空燃比abyfrが第３目標リーン空燃比afLean３に設定されるので、逆に、過剰の酸素が触媒４３に流入すること（即ち、触媒４３の状態が一気に酸素過剰状態に近づいてしまうこと）を回避することができる。よって、ＮＯｘの排出量が増大することを未然に回避することができる。
【０２３３】
なお、第４制御装置は、触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmax（触媒劣化の程度）を周知の手法に基いて別途取得しておき、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが閾値最大酸素吸蔵量Ｃmaxth以上の場合には第４制御装置の変形例のように目標リーン空燃比afLeanを設定し、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが閾値最大酸素吸蔵量Ｃmaxth未満の場合には第４制御装置のように目標リーン空燃比afLeanを設定してもよい。これによれば、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが小さい場合に、過剰な酸素及びＮＯｘが触媒４３に流入することを回避することができる。
【０２３４】
なお、第４制御装置は、第３制御装置及び／又は第３制御装置の変形例と組み合わせて用いることができる。同様に、第４制御装置の変形例は、第３制御装置及び／又は第３制御装置の変形例と組み合わせて用いることができる。
【０２３５】
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る空燃比制御装置は、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性に関わらず、ＮＯｘ及び／又は未燃物の排出量を低減することができる。
【０２３６】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【０２３７】
例えば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、目標リッチ空燃比afRichは図２１に示したように変更されてもよい。即ち、図２１に一点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化した直後において目標リッチ空燃比afRichは第２目標リッチ空燃比afRich２に設定され、その後、所定の時間が経過した時点以降において徐々に増大されてもよい。なお、目標リッチ空燃比afRichが徐々に増大されて「理論空燃比stoichよりも一定値だけ小さい値（第４目標リッチ空燃比afRich４）」に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第４目標リッチ空燃比afRich４に維持される。
【０２３８】
或いは、図２１に二点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化した直後において目標リッチ空燃比afRichは第２目標リッチ空燃比afRich２に設定され、その後、直ちに徐々に増大されてもよい。この場合においても、目標リッチ空燃比afRichが徐々に増大されて「理論空燃比stoichよりも一定値だけ小さい値（第４目標リッチ空燃比afRich４）」に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第４目標リッチ空燃比afRich４に維持される。
【０２３９】
同様に、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、目標リッチ空燃比afRichは図２２に示したように変更されてもよい。即ち、図２２に一点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化した直後において目標リーン空燃比afLeanは第２目標リーン空燃比afLean２に設定され、その後、所定の時間が経過した時点以降において徐々に減少されてもよい。なお、目標リーン空燃比afLeanが徐々に減少されて「理論空燃比stoichよりも一定値だけ大きい値（第４目標リーン空燃比afLean４）」に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第４目標リーン空燃比afLean４に維持される。
【０２４０】
或いは、図２２に二点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化した直後において目標リッチ空燃比afRichは第２目標リーン空燃比afLean２に設定され、その後、直ちに徐々に減少されてもよい。この場合においても、目標リーン空燃比afLeanが徐々に減少されて理論空燃比stoichよりも一定値だけ大きい値（第４目標リーン空燃比afLean４）に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第４目標リーン空燃比afLean４に維持される。
【０２４１】
更に、各制御装置は、機関暖機促進のため及び触媒の過熱防止等のために下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsに基く空燃比のフィードバック制御を中止し、且つ、目標空燃比abyfrを一定の目標リッチ空燃比に維持する制御（増量制御）を実行してもよい。この場合、各制御装置は、そのような増量制御の終了後において、目標空燃比abyfrを一定の目標リーン空燃比afLeanに設定し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが最大値Vmaxから所定の値（例えば、中央値Vmid又は中央値Vmidの半分）に到達（減少）するまでの時間を下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値として取得してもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
【０２４２】
更に、各制御装置は、燃料噴射を停止するフューエルカット運転の終了後に目標空燃比abyfrを一定の目標リッチ空燃比afRichに設定し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが最小値Vminから所定の値（例えば、中央値Vmid又は最大値Vmaxの２／３）に到達（増大）するまでの時間を下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値として取得してもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
【０２４３】
更に、各制御装置は、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの暖機状態（温度）を排ガス温度から推定し、その推定されたセンサ温度に基いて応答性指標値を補正し、補正された応答性指標値に基いて「リーン判定閾値ΔＶLeanth、リッチ判定閾値ΔＶRichth、第２目標リッチ空燃比afRich、第２目標リーン空燃比afLean等」を変更してもよい。
【０２４４】
加えて、第３制御装置は、目標空燃比abyfrを第２目標リッチ空燃比afRich２に維持する時間を、周知の手法により別途求められている触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxが大きいほど、或いは、周知の手法により排ガス温度等に基いて推定される触媒４３の温度が高くなるほど、長くなるように設定してもよい。
【０２４５】
同様に、第４制御装置は、目標空燃比abyfrを第２目標リーン空燃比afLean２に維持する時間を、触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxが大きいほど、或いは、触媒４３の温度が高くなるほど、長くなるように設定してもよい。
【０２４６】
更に、各空燃比制御装置は、
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsに関らず、目標空燃比を一定の目標リッチ空燃比に維持して出力値Voxsが最大値Vmaxに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リッチ空燃比から一定の目標リーン空燃比へと変更した場合において、その目標リッチ空燃比と目標リーン空燃比との中間の空燃比（又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比）に相当する値（例えば、中央値Vmid）又はその目標リーン空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
【０２４７】
同様に、各空燃比制御装置は、
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsに関らず、目標空燃比を一定の目標リーン空燃比に維持して出力値Voxsが最小値Vminに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リーン空燃比から一定の目標リッチ空燃比へと変更した場合において、その目標リーン空燃比と目標リッチ空燃比との中間の空燃比（又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比、）に相当する値（例えば、中央値Vmid）又はその目標リッチ空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
【０２４８】
【符号の説明】
【０２４９】
１０…内燃機関、２２…吸気ポート、２３…排気ポート、２５…燃料噴射弁、４１…エキゾーストマニホールド、４１ｂ…集合部（排気集合部）、４２…エキゾーストパイプ、４３…上流側触媒（触媒）、４４…下流側触媒、５５…上流側空燃比センサ、５６…下流側空燃比センサ、６０…電気制御装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に三元触媒を備えた内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関から排出される排ガスを浄化するために同機関の排気通路に「酸素吸蔵機能を備える三元触媒」が配設されている。この三元触媒は、周知のように、その三元触媒に流入するガス（触媒流入ガス）に過剰の酸素が含まれているとき、その酸素を吸蔵するとともにＮＯｘを浄化する。三元触媒は、触媒流入ガスに過剰な未燃物が含まれているとき、吸蔵している酸素を放出してその未燃物を浄化する。以下、三元触媒は単に「触媒」とも称呼される。
【０００３】
従来の空燃比制御装置（従来装置）は、機関の排気通路であって触媒の下流に配設された下流側空燃比センサを備える。従来装置は、その下流側空燃比センサの出力値に基づいて触媒の状態（酸素吸蔵状態）を実質的に判定し、その判定した触媒の状態に基づいて機関に供給される混合気の空燃比（即ち、触媒流入ガスの空燃比）を変更する。機関に供給される混合気の空燃比は、「機関の空燃比」とも称呼される。
【０００４】
より具体的に述べると、下流側空燃比センサは図２に示した出力値Voxsを出力する。この下流側空燃比センサは濃淡電池型の酸素濃度センサとも称呼される。
【０００５】
下流側空燃比センサの出力値Voxsは、図２に示したように、触媒から流出するガス（触媒流出ガス）の空燃比が理論空燃比よりも小さい場合（理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である場合）、即ち、触媒流出ガスに過剰な酸素が含まれていない場合、最大値Vmax（例えば、１Ｖ）又は最大値Vmax近傍の値となる。この場合、触媒の状態は、一般に、酸素不足状態である（触媒内に酸素が殆ど吸蔵されていない）と判断され得る。
【０００６】
下流側空燃比センサの出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい場合（理論空燃比よりもリーン側の空燃比である場合）、即ち、触媒流出ガスに過剰の酸素が含まれている場合、最小値Vmin（例えば、０Ｖ）又は最小値Vmin近傍の値となる。この場合、触媒の状態は、一般に、酸素過剰状態である（触媒内に吸蔵されている酸素の量が、最大酸素吸蔵量Ｃmaxに近い）と判断され得る。
【０００７】
そこで、従来装置は、出力値Voxsと、「最大値Vmaxと最小値Vminとの平均値（中央の値）である中央値Vmid＝（Vmax＋Vmin）／２」に設定された判定値Vth（目標値）と、に基づいて触媒の状態を実質的に判定し、その判定結果に実質的に基づいて機関の空燃比を制御している。
【０００８】
即ち、従来装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい場合、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比（リーン空燃比）となるように（触媒に過剰な酸素が流入するように）、機関の空燃比を制御する。更に、従来装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsが判定値Vthよりも小さい場合、触媒流入ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比（リッチ空燃比）となるように（触媒に過剰な未燃物が流入するように）、機関の空燃比を制御する（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１７１９８２号公報
【発明の概要】
【００１０】
しかしながら、実際には、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比である場合に下流側空燃比センサの出力値Voxsが明らかな減少を始めた時点においては、触媒流出ガスには過剰の酸素が多量に含まれている。よって、触媒の酸素吸蔵量は最大酸素吸蔵量Ｃmaxに近い値にあり、この場合に触媒流入ガスの空燃比をリーン空燃比に維持することは、たとえ出力値Voxsが判定値Vthよりも大きい場合であっても、多量のＮＯｘが排出される可能性が高まる点において好ましくない。
【００１１】
同様に、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比である場合に下流側空燃比センサの出力値Voxsが明らかな増大を始めた時点においては、触媒流出ガスには過剰の未燃物が多量に含まれている。よって、触媒の酸素吸蔵量は「０」に近い値にあり、この場合に触媒流入ガスの空燃比をリッチ空燃比に維持することは、たとえ出力値Voxsが判定値Vthよりも小さい場合であっても、多量の未燃物が排出される可能性が高まる点において好ましくない。
【００１２】
係る知見に基き、本発明による空燃比制御装置（以下、「本発明装置」と称呼する。）は、次に述べる空燃比制御を行う。
（１）本発明装置は、下流側空燃比センサの出力値Voxsの所定時間あたりの変化量（以下、「出力変化量ΔVoxs」とも称呼する。）を求める。
（２）本発明装置は、目標空燃比が目標リーン空燃比に設定されているとき（即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比であるとき）、出力値Voxsが減少していて且つ出力変化量ΔVoxsの大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき、触媒の状態が酸素過剰状態に近づいていると判定し、目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定する。即ち、触媒流入ガスの空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に設定する。
（３）本発明装置は、目標空燃比が目標リッチ空燃比に設定されているとき（即ち、触媒流入ガスの空燃比がリッチ空燃比であるとき）、出力値Voxsが増大していて且つ出力変化量ΔVoxsの大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき、触媒の状態が酸素不足状態に近づいていると判定し、目標空燃比を目標リーン空燃比に設定する。即ち、触媒流入ガスの空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に設定する。
【００１３】
しかしながら、下流側空燃比センサの製造上のばらつき（センサの個体差）等により、下流側空燃比センサに到達している排ガスの空燃比の変化に対する出力値Voxsの変化は個々のセンサ間で相違する。即ち、下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する出力値Voxsの応答性（「下流側空燃比センサの出力値の応答性」又は「下流側空燃比センサの応答性」とも称呼する。）はセンサ間で一定ではない。この応答性の差は、下流側空燃比センサが備える多孔質の保護層（排ガスが最初に到達する層）の厚さ及び空孔率等がセンサ間において一定ではないこと等に起因すると考えられる。
【００１４】
図４は、（Ａ）下流側空燃比センサの出力値Voxs、（Ｂ）出力値Voxsの所定時間あたりの変化量である出力変化量ΔVoxs（出力値Voxsの傾き、出力値Voxsの時間微分値d(Voxs)/dtに相当する値）、（Ｃ）上記目標空燃比に相当する上流側目標空燃比abyfr、及び、（Ｄ）窒素酸化物（ＮＯｘ）排出量、を示したタイムチャートである。図４において、実線は応答性が基準の応答性である下流側空燃比センサについての各値、破線は応答性が基準の応答性よりも良好な下流側空燃比センサについての各値、一点鎖線は応答性が基準の応答性よりも良好でない下流側空燃比センサについての各値を示している。
【００１５】
図４に示した例において、時刻ｔ０以前の目標空燃比は目標リーン空燃比afLeanであり、時刻ｔ０の近傍にて触媒から酸素が流出し始めたために、図４の（Ａ）に示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０から減少し始めている。しかしながら、破線により示した応答性の良好な下流側空燃比センサの出力値Voxsは相対的に速やかに減少するのに対し、一点鎖線により示した応答性の良好でない下流側空燃比センサの出力値Voxsは相対的に緩やかに減少する。
【００１６】
従って、図４の（Ｂ）に示したように、下流側空燃比センサの応答性が良好な場合には出力変化量ΔVoxsは時刻ｔ１にてリーン判定閾値（図４における第１リーン判定閾値）に達するのに対し、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合には出力変化量ΔVoxsは「時刻ｔ１以降の時刻ｔ３」にてリーン判定閾値に達する。このため、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、目標空燃比を目標リッチ空燃比afRichに設定する時点が遅れる（図４の（Ｃ）における時刻ｔ１に対する時刻ｔ３を参照。）。
【００１７】
即ち、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、排ガスの空燃比の変化に対して出力値Voxsの変化が遅れるので、出力変化量ΔVoxsの変化も遅れる。よって、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、触媒の状態が酸素過剰状態に近づいているとの判定が遅れ、目標空燃比が目標リーン空燃比に設定されている時間が長くなる。この場合、触媒流入ガスの空燃比がリーン空燃比である時間が必要以上に長くなるので、ＮＯｘの排出量が増大する（図４の（Ｄ）における破線及び実線に対する一点鎖線を参照。）。
【００１８】
本発明は係る問題に対処するためになされたものであり、その目的は、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合においても、エミッションをより一層改善することができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することにある。
【００１９】
より具体的に述べると、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の一態様は、
内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
空燃比制御手段と、
目標空燃比設定手段と、
応答性指標値取得手段と、
閾値変更手段と、
を備える。
【００２０】
前記空燃比制御手段は、機関の空燃比の目標値（即ち、目標空燃比）が所定の目標リーン空燃比（理論空燃比よりも大きい空燃比）に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リーン空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する。更に、空燃比制御手段は、目標空燃比が所定の目標リッチ空燃比（理論空燃比よりも小さい空燃比）に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する。
【００２１】
前記目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定する。更に、目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する。
【００２２】
前記応答性指標値取得手段は、「前記下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサの出力値の応答性」を表す「応答性指標値」を下流側空燃比センサの出力値に基いて取得する。応答性指標値は、後述するように、種々の方法により取得することができる。
【００２３】
前記閾値変更手段は、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リーン判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リーン判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更する。
【００２４】
これによれば、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、リーン判定閾値の大きさが小さくなる（図４の（Ｂ）の第２リーン判定閾値、矢印を参照。）。よって、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、出力変化量ΔVoxsの大きさは、リーン判定閾値が一定である場合に比べ、大きさが小さく変更されたリーン判定閾値に「より短い時間」にて到達する。従って、本発明装置は、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合であっても、目標空燃比が目標リーン空燃比に設定されていて下流側空燃比センサの出力値が減少しているとき、触媒の状態が酸素過剰状態に近づいていることを遅滞なく検出することができる。よって、目標空燃比を目標リッチ空燃比へと遅滞なく変更することができる。その結果、多量のＮＯｘを含むリーン空燃比のガスが触媒に過剰に流入することを回避できるので、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００２５】
本発明装置の一態様においては、
前記閾値変更手段が、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リッチ判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リッチ判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成される（図５の（Ｂ）の第２リッチ判定閾値、矢印を参照。）。
【００２６】
これによれば、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、リッチ判定閾値の大きさが小さくなる。よって、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合、出力変化量ΔVoxsの大きさは、リッチ判定閾値が一定である場合に比べ、大きさが小さく変更されたリッチ判定閾値に「より短い時間」にて到達する。従って、本発明装置は、下流側空燃比センサの応答性が良好でない場合であっても、目標空燃比が目標リッチ空燃比に設定されていて下流側空燃比センサの出力値が増大しているとき、触媒の状態が酸素不足状態に近づいていることを遅滞なく検出することができる。よって、目標空燃比を目標リーン空燃比へと遅滞なく変更することができる。その結果、多量の未燃物（ＨＣ及びＣＯ等）を含むリッチ空燃比のガスが触媒に過剰に流入することを回避できるので、未燃物の排出量を低減することができる。
【００２７】
更に、本発明装置の一態様において、前記閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リーン判定閾値を第１リーン判定閾値に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リーン判定閾値を前記第１リーン判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リーン判定閾値に設定する、
ように構成される（図４を参照。）。
【００２８】
同様に、本発明装置の態様において、前記閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を第１リッチ判定閾値に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を前記第１リッチ判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リッチ判定閾値に設定する、
ように構成される。
【００２９】
更に、本発明による内燃機関の空燃比制御装置の他の態様は、リーン判定閾値及び／又はリッチ判定閾値を応答性指標値に基いて変更する代わりに（又はその変更に加えて）、目標リッチ空燃比及び／又は目標リーン空燃比を応答性指標値に基いて変更する。
【００３０】
より具体的に述べると、前記他の態様は、上記三元触媒と、上記下流側空燃比センサと、上記空燃比制御手段と、上記応答性指標値取得手段と、を備える。更に、前記他の態様は、以下に述べる目標空燃比設定手段を備える。
【００３１】
前記目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定する。更に、目標空燃比設定手段は、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する。
【００３２】
更に、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リッチ空燃比が小さくなるように、前記目標リッチ空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成される。
【００３３】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好である場合の触媒流入ガスの空燃比」よりも「よりリッチな（小さい）空燃比」となる。その結果、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でない場合であって目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、触媒の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができる。即ち、触媒の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００３４】
更に、本発明の他の態様における前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リーン空燃比が大きくなるように、前記目標リーン空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成される。
【００３５】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好である場合の触媒流入ガスの空燃比」よりも「よりリーンな（大きい）空燃比」となる。その結果、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でない場合であって目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、触媒の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができる。即ち、触媒の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。
【００３６】
更に、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を所定の第１目標リッチ空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第１目標リッチ空燃比よりも小さい第２目標リッチ空燃比に設定するように構成される。
【００３７】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第２目標リッチ空燃比に対応した、よりリッチな（小さい）空燃比」に設定することができる。その結果、触媒の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができるので、触媒の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００３８】
この場合、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第２目標リッチ空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第２目標リッチ空燃比よりは大きく且つ理論空燃比よりは小さい第３目標リッチ空燃比に設定するように構成され得る。前記所定の時間は、「前記目標空燃比が前記第２目標リッチ空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が極大値となるまでの時間（出力変化量ΔVoxsが極小値になるまでの時間）」、或いは、「前記目標空燃比が前記第２目標リッチ空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsが極小値となり、その後に出力変化量ΔVoxsが所定値以上となるまでの時間」であってもよい。また、第３目標リッチ空燃比は第１目標リッチ空燃比と同じであっても、相違していてもよい。
【００３９】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れた場合、目標リッチ空燃比は当初「第２目標リッチ空燃比」に設定され、その後に「第３目標リッチ空燃比」に設定される。よって、目標リッチ空燃比に設定するタイミングが遅れることにより触媒の状態が酸素過剰状態に近づいたとしても、触媒の状態を直ちに酸素過剰状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素過剰状態から遠ざかった後には目標空燃比が第３目標リッチ空燃比に設定されるので、逆に、過剰の未燃物が触媒に流入すること（即ち、触媒の状態が一気に酸素不足状態に近づいてしまうこと）を回避することができる。よって、未燃物の排出量が増大することを未然に回避することができる。
【００４０】
同様に、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の前記応答性閾値よりも高いか否かを前記応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リーン空燃比を所定の第１目標リーン空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第１目標リーン空燃比よりも大きい第２目標リーン空燃比に設定するように構成される。
【００４１】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第２目標リーン空燃比に対応した、よりリーンな（大きい）空燃比」に設定することができる。その結果、触媒の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができるので、触媒の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。
【００４２】
この場合においても、前記目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第２目標リーン空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第２目標リーン空燃比よりは小さく且つ理論空燃比よりは大きい第３目標リーン空燃比に設定するように構成され得る。前記所定の時間は、「前記目標空燃比が前記第２目標リーン空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が極大値となるまでの時間（出力変化量ΔVoxsが極大値になるまでの時間）」、或いは、「前記目標空燃比が前記第２目標リッチ空燃比に設定された後に出力変化量ΔVoxsが極大値となり、その後に出力変化量ΔVoxsが所定値以下となるまでの時間」であってもよい。また、第３目標リーン空燃比は第１目標リーン空燃比と同じであっても、相違していてもよい。
【００４３】
これによれば、下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないことに起因して目標空燃比を目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れた場合、目標リーン空燃比は当初「第２目標リーン空燃比」に設定され、その後に「第３目標リーン空燃比」に設定される。よって、目標リーン空燃比に設定するタイミングが遅れることにより触媒の状態が酸素不足状態に近づいたとしても、触媒の状態を直ちに酸素不足状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素不足状態から遠ざかった後には目標空燃比が第３目標リーン空燃比に設定されるので、逆に、過剰の酸素が触媒に流入すること（即ち、触媒の状態が一気に酸素過剰状態に近づいてしまうこと）を回避することができる。よって、ＮＯｘの排出量が増大することを未然に回避することができる。
【００４４】
ところで、目標空燃比が目標リーン空燃比から目標リッチ空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極小値は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど小さくなる（図４のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）。よって、この極小値は応答性指標値として採用することができる。
【００４５】
同様に、目標空燃比が目標リッチ空燃比から目標リーン空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極大値は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる（図５のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）。よって、この極大値は応答性指標値として採用することができる。
【００４６】
そこで、前記応答性指標値取得手段は、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値、又は、
前記機関の目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値、
を前記応答性指標値として取得するように構成され得る。
【００４７】
これによれば、簡単な構成にて、しかも、下流側空燃比センサの出力値に基く（出力変化量に基く）空燃比のフィードバック中に応答性指標値を取得することができる。
【００４８】
更に、目標空燃比が目標リーン空燃比から目標リッチ空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極小値（図４のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）と、その目標空燃比の目標リッチ空燃比への切替直前に現れていた出力値の極大値（図４のｑ１、ｑ２及びｑ３を参照。）と、の差（図４のｑ１とｑ４との出力値差、ｑ２とｑ５との出力値差、及び、ｑ３とｑ６との出力値差）は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。よって、この差（差の大きさ）は応答性指標値として採用することができる。
【００４９】
同様に、目標空燃比が目標リッチ空燃比から目標リーン空燃比へと変更された時点後に最初に現れる出力値の極大値（図５のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）と、その目標空燃比の目標リーン空燃比への切替直前に現れていた出力値の極小値（図５のｑ１、ｑ２及びｑ３を参照。）と、の差（図５のｑ１とｑ４との出力値差、ｑ２とｑ５との出力値差、及び、ｑ３とｑ６との出力値差）は、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。よって、この差（差の大きさ）は応答性指標値として採用することができる。
【００５０】
そこで、前記応答性指標値取得手段は、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極大値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値と、の差の大きさ、又は、
前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極小値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値と、の差の大きさ、
を前記応答性指標値として取得するように構成され得る。
【００５１】
これによれば、簡単な構成にて、しかも、下流側空燃比センサの出力値に基く（出力変化量に基く）空燃比のフィードバック中に応答性指標値を取得することができる。
【００５２】
なお、前記応答性指標値取得手段は、
前記機関の運転状態が前記機関への燃料供給を停止するフューエルカット運転状態から、同フューエルカット運転状態が終了して前記目標空燃比が所定の目標リッチ空燃比へと変更された後に前記下流側空燃比センサの出力値が所定値に達する（増大する）までの時間、又は、
前記機関の運転状態が前記目標空燃比を前記下流側空燃比センサの出力値に関らず理論空燃比よりも小さい増量リッチ空燃比に設定する増量運転状態から、同増量運転状態が終了して前記目標空燃比が所定の目標リーン空燃比へと変更された後に前記下流側空燃比センサの出力値が所定値に達する（減少する）までの時間、
を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。
これらの時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
【００５３】
更に、この場合に取得される時間は、別途算出される触媒の最大酸素吸蔵量Ｃmaxに応じて補正され、その補正された値が応答性指標値として採用されてもよい。
【００５４】
更に、前記応答性指標値取得手段は、
下流側空燃比センサの出力値に関らず、目標空燃比を一定の目標リッチ空燃比に維持して出力値が最大値Vmaxに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リッチ空燃比から一定の目標リーン空燃比へと変更した場合において、その目標リッチ空燃比と目標リーン空燃比との中間の空燃比（又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比）に相当する値又はその目標リーン空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。
【００５５】
同様に、前記応答性指標値取得手段は、
下流側空燃比センサの出力値に関らず、目標空燃比を一定の目標リーン空燃比に維持して出力値が最小値Vminに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リーン空燃比から一定の目標リッチ空燃比へと変更した場合において、その目標リーン空燃比と目標リッチ空燃比との中間の空燃比（又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比）に相当する値又はその目標リッチ空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置（第１制御装置）を適用した内燃機関の概略図である。
【図２】図１に示した下流側空燃比センサの出力値（出力電圧）と空燃比との関係を示したグラフである。
【図３】図３の（Ａ）は図１に示した下流側空燃比センサの素子部の概略断面図であり、図３の（Ｂ）は素子部の拡大概略断面図である。
【図４】第１制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図５】第１制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図６】第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図７】第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図８】第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図９】第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】第１制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】第１制御装置の変形例に係るＣＰＵが参照するテーブルである。
【図１２】第１制御装置の変形例に係るＣＰＵが参照するテーブルである。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置（第２制御装置）の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１４】第２制御装置の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１５】第２制御装置のＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１６】第２制御装置の変形例に係るＣＰＵが参照するテーブルである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置（第３制御装置）の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１８】第３制御装置の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図１９】本発明の第４実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置（第４制御装置）の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図２０】第４制御装置の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図２１】第３制御装置の別の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。
【図２２】第４制御装置の別の変形例の作動を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置について図面を参照しながら説明する。
【００５８】
＜第１実施形態＞
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る空燃比制御装置（以下、「第１制御装置」とも称呼する。）が適用される内燃機関１０の概略構成を示している。機関１０は、４サイクル・火花点火式・多気筒（本例において４気筒）・ガソリン燃料機関である。機関１０は、本体部２０、吸気系統３０及び排気系統４０を備えている。
【００５９】
本体部２０は、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とを備えている。本体部２０は、ピストン頂面、シリンダ壁面及びシリンダヘッド部の下面からなる複数（４個）の燃焼室（第１気筒＃１乃至第４気筒＃４）２１を備えている。
【００６０】
シリンダヘッド部には、各燃焼室（各気筒）２１に「空気及び燃料からなる混合気」を供給するための吸気ポート２２と、各燃焼室２１から排ガス（既燃ガス）を排出するための排気ポート２３と、が形成されている。吸気ポート２２は図示しない吸気弁により開閉され、排気ポート２３は図示しない排気弁により開閉されるようになっている。
【００６１】
シリンダヘッド部には複数（４個）の点火プラグ２４が固定されている。各点火プラグ２４は、その火花発生部が各燃焼室２１の中央部であってシリンダヘッド部の下面近傍位置に露呈するように配設されている。各点火プラグ２４は、点火信号に応答して火花発生部から点火用火花を発生するようになっている。
【００６２】
シリンダヘッド部には更に複数（４個）の燃料噴射弁（インジェクタ）２５が固定されている。燃料噴射弁２５は、各吸気ポート２２に一つずつ（即ち、一つの気筒に対して一つ）設けられている。燃料噴射弁２５は、噴射指示信号に応答し、「その噴射指示信号に含まれる指示噴射量の燃料」を対応する吸気ポート２２内に噴射するようになっている。
【００６３】
更に、シリンダヘッド部には、吸気弁制御装置２６が設けられている。この吸気弁制御装置２６は、インテークカムシャフト（図示せず）とインテークカム（図示せず）との相対回転角度（位相角度）を油圧により調整・制御する周知の構成を備えている。吸気弁制御装置２６は、指示信号（駆動信号）に基いて作動し、吸気弁の開弁タイミング（吸気弁開弁タイミング）を変更することができるようになっている。
【００６４】
吸気系統３０は、インテークマニホールド３１、吸気管３２、エアフィルタ３３、スロットル弁３４及びスロットル弁アクチュエータ３４ａを備えている。
【００６５】
インテークマニホールド３１は、各吸気ポート２２に接続された複数の枝部と、それらの枝部が集合したサージタンク部と、を備えている。吸気管３２はサージタンク部に接続されている。インテークマニホールド３１、吸気管３２及び複数の吸気ポート２２は、吸気通路を構成している。エアフィルタ３３は吸気管３２の端部に設けられている。スロットル弁３４はエアフィルタ３３とインテークマニホールド３１との間の位置において吸気管３２に回動可能に取り付けられている。スロットル弁３４は、回動することにより吸気管３２が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ３４ａは、ＤＣモータからなり、指示信号（駆動信号）に応答してスロットル弁３４を回動させるようになっている。
【００６６】
排気系統４０は、エキゾーストマニホールド４１、エキゾーストパイプ（排気管）４２、上流側触媒４３及び下流側触媒４４を備えている。
【００６７】
エキゾーストマニホールド４１は、各排気ポート２３に接続された複数の枝部４１ａと、それらの枝部４１ａが集合した集合部（排気集合部）４１ｂと、からなっている。エキゾーストパイプ４２は、エキゾーストマニホールド４１の集合部４１ｂに接続されている。エキゾーストマニホールド４１、エキゾーストパイプ４２及び複数の排気ポート２３は、排ガスが通過する通路を構成している。なお、本明細書において、エキゾーストマニホールド４１の集合部４１ｂ及びエキゾーストパイプ４２により形成される通路を、便宜上、「排気通路」と称呼する。
【００６８】
上流側触媒４３は、セラミックからなる担持体に「触媒物質である貴金属（パラジウムＰｄ及び白金Ｐｔ、ロジウムＲｄ等の一種類以上）」及び「酸素吸蔵材であるセリア（CeO2)」を担持していて、酸素吸蔵・放出機能（酸素吸蔵機能）を有する三元触媒である。上流側触媒４３はエキゾーストパイプ４２に配設（介装）されている。上流側触媒４３は所定の活性温度に到達すると、「未燃物（ＨＣ、ＣＯ及びＨ２等）と窒素酸化物（ＮＯｘ）とを同時に浄化する触媒機能」及び「酸素吸蔵機能」を発揮する。上流側触媒４３は、スタート・キャタリティック・コンバータ（ＳＣ）又は第１触媒とも称呼される。
【００６９】
下流側触媒４４は、上流側触媒４３と同様の三元触媒である。下流側触媒４４は、上流側触媒４３よりも下流においてエキゾーストパイプ４２に配設（介装）されている。下流側触媒４４は、車両のフロア下方に配設されているため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータ（ＵＦＣ）又は第２触媒とも称呼される。なお、本明細書において、単に「触媒」と言うとき、その「触媒」は上流側触媒４３を意味する。
【００７０】
本制御装置は、熱線式エアフローメータ５１、スロットルポジションセンサ５２、機関回転速度センサ５３、水温センサ５４、上流側空燃比センサ５５、下流側空燃比センサ５６及びアクセル開度センサ５７を備えている。
【００７１】
熱線式エアフローメータ５１は、吸気管３２内を流れる吸入空気の質量流量を検出し、その質量流量（機関１０の単位時間あたりの吸入空気量）Ｇａを表す信号を出力するようになっている。
【００７２】
スロットルポジションセンサ５２は、スロットル弁３４の開度を検出し、スロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力するようになっている。
【００７３】
機関回転速度センサ５３は、インテークカムシャフトが５°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともにインテークカムシャフトが３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。機関回転速度センサ５３から出力される信号は後述する電気制御装置６０により機関回転速度ＮＥを表す信号に変換されるようになっている。更に、電気制御装置６０は、機関回転速度センサ５３及び図示しないクランク角センサからの信号に基いて、機関１０のクランク角度（絶対クランク角）を取得するようになっている。
【００７４】
水温センサ５４は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力するようになっている。
【００７５】
上流側空燃比センサ５５は、エキゾーストマニホールド４１の集合部４１ｂと上流側触媒４３との間の位置においてエキゾーストマニホールド４１及びエキゾーストパイプ４２の何れか（即ち、排気通路）に配設されている。上流側空燃比センサ５５は、例えば、特開平１１−７２４７３号公報、特開２０００−６５７８２号公報及び特開２００４−６９５４７号公報等に開示された「拡散抵抗層を備える限界電流式広域空燃比センサ」である。
【００７６】
上流側空燃比センサ５５は、上流側空燃比センサ５５の配設位置を流れる排ガスの空燃比（触媒４３に流入するガスである「触媒流入ガス」の空燃比、上流側空燃比abyfs）に応じた出力値Vabyfsを出力する。出力値Vabyfsは触媒流入ガスの空燃比が大きくなるほど（即ち、触媒流入ガスの空燃比がリーン側の空燃比になるほど）増大する。
【００７７】
電気制御装置６０は、出力値Vabyfsと上流側空燃比abyfsとの関係を規定した空燃比変換テーブル（マップ）Mapabyfsを記憶している。電気制御装置６０は、出力値Vabyfsを空燃比変換テーブルMapabyfsに適用することにより、実際の上流側空燃比abyfsを検出する（検出上流側空燃比abyfsを取得する）ようになっている。
【００７８】
下流側空燃比センサ５６は、上流側触媒４３と下流側触媒４４との間の位置においてエキゾーストパイプ４２（即ち、排気通路）に配設されている。下流側空燃比センサ５６は、周知の濃淡電池型の酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）である。下流側空燃比センサ５６は図２に示した出力値Voxsを出力する。
【００７９】
下流側空燃比センサ５６は、図３の（Ａ）に示した試験管状の素子部を備える。素子部は、図３の（Ｂ）に示したように、固体電解質層５６ａと、固体電解質層５６ａの外側に形成された排ガス側電極層５６ｂと、大気室ＡＲ（固体電解質層５６ａの内側）に露呈し且つ固体電解質層５６ａを挟んで排ガス側電極層（外側電極）５６ｂと対向するように固体電解質層５６ａの内側に形成された大気側電極層（内側電極）５６ｃと、排ガス側電極層５６ｂを覆うコーティング層５６ｄと、そのコーティング層５６ｄを覆う触媒層５６ｅと、触媒層５６ｅを覆うとともに排ガスＥｘが接触する（図示しない保護カバーの貫通孔を通過して保護カバー内に流入した排ガスＥｘ中に晒されるように配置される）保護層（トラップ層）５６ｆを備える。
【００８０】
なお、固体電解質層５６ａ等は板状であってもよい。触媒４３から流出するガス（触媒流出ガス）は、保護カバーの貫通孔を通過して保護カバー内に流入し、次いで、保護層５６ｆ、触媒層５６ｅ及びコーティング層５６ｄを通過して、排ガス側電極層５６ｂに到達する。
【００８１】
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsは、「排ガス側電極層（外側電極）５６ｂにおける酸素分圧と、大気側電極層（内側電極）５６ｃにおける酸素分圧と、の差」に応じた起電力であって、固体電解質層５６ａに酸素イオンの移動を生じさせる起電力である。
【００８２】
より具体的に述べると、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも小さい場合（理論空燃比よりもリッチ側の空燃比である場合）、即ち、触媒流出ガスに過剰な酸素が含まれていない場合、最大値Vmax又は最大値Vmax近傍の値（例えば、約０．９〜１．０Ｖ）となる。この場合、触媒４３の状態は、一般に、酸素不足状態である（触媒内に酸素が殆ど吸蔵されていない）と判断され得る。
【００８３】
一方、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりも大きい場合（理論空燃比よりもリーン側の空燃比である場合）、即ち、触媒流出ガスに過剰の酸素が含まれている場合、最小値Vmin又は最小値Vmin近傍の値（例えば、約０〜０．１Ｖ）となる。この場合、触媒４３の状態は、一般に、酸素過剰状態である（触媒内に吸蔵されている酸素の量が、最大酸素吸蔵量Ｃmaxに近い）と判断され得る。
【００８４】
更に、この出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比からリーン側の空燃比へと変化する際に最大値Vmaxから最小値Vminへと急激に減少する。逆に、出力値Voxsは、触媒流出ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーン側の空燃比からリッチ側の空燃比へと変化する際に最小値Vminから最大値Vmaxへと急激に増大する。なお、最小値Vminと最大値Vmaxとの平均値は中央値Vmid（＝（Vmax＋Vmin）／２）又は理論空燃比相当電圧Ｖstと称呼される。
【００８５】
ところで、前述したように、触媒流出ガスは、保護層５６ｆ、触媒層５６ｅ及びコーティング層５６ｄを通過して、排ガス側電極層５６ｂに到達する。よって、これらの層（特に、保護層５６ｆの厚さ及び空孔率等）が製造上ばらつくと、触媒流出ガスの空燃比（酸素分圧）の変化に対する出力値Voxsの変化の応答性が個々の下流側空燃比センサ５６間で相違する。
【００８６】
再び、図１を参照すると、アクセル開度センサ５７は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡＰの操作量を検出し、アクセルペダルＡＰの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００８７】
電気制御装置６０は、「ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース等」からなる「周知のマイクロコンピュータ」を含む電子回路である。
【００８８】
電気制御装置６０が備えるバックアップＲＡＭは、機関１０を搭載した車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチの位置（オフ位置、始動位置及びオン位置等の何れか）に関わらず、車両に搭載されたバッテリから電力の供給を受けるようになっている。バックアップＲＡＭは、バッテリから電力の供給を受けている場合、ＣＰＵの指示に応じてデータを格納する（データが書き込まれる）とともに、そのデータを読み出し可能となるように保持（記憶）する。バックアップＲＡＭは、バッテリが車両から取り外される等によりバッテリからの電力供給が遮断されると、データを保持することができない。即ち、それまでに保持していたデータが消失（破壊）される。
【００８９】
電気制御装置６０のインターフェースは、前記センサ５１〜５７と接続され、ＣＰＵにセンサ５１〜５７からの信号を供給するようになっている。更に、そのインターフェースは、ＣＰＵの指示に応じて、各気筒の点火プラグ２４、各気筒の燃料噴射弁２５、吸気弁制御装置２６及びスロットル弁アクチュエータ３４ａ等に指示信号（駆動信号）等を送出するようになっている。なお、電気制御装置６０は、取得されたアクセルペダルの操作量Accpが大きくなるほどスロットル弁開度ＴＡが大きくなるように、スロットル弁アクチュエータ３４ａに指示信号を送出するようになっている。
【００９０】
（第１制御装置による空燃比フィードバック制御の概要）
第１制御装置は、以下に述べるように触媒４３の状態（酸素吸蔵状態、触媒状態）を判定する。触媒４３は、触媒４３が酸素をその最大酸素吸蔵量に近い値まで吸蔵している状態（即ち、酸素過剰状態、リーン状態）、及び、触媒４３が酸素を殆ど吸蔵していない状態（即ち、酸素不足状態、還元状態、リッチ状態）の何れかの状態にあると判定される。第１制御装置は、この触媒４３の状態の判定のために、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの所定時間（単位時間）あたりの変化量である出力変化量ΔVoxsを用いる。出力変化量ΔVoxsは、微分値dVoxs/dtに相当する値であり、出力値Voxsの傾きでもある。
【００９１】
更に、第１制御装置は、判定された触媒４３の状態に基づいて「触媒４３に流入する排ガス（触媒流入ガス）の空燃比（従って、機関１０に供給される混合気の空燃比）」をフィードバック制御する。より具体的には、第１制御装置は、触媒４３の状態に応じて「機関の空燃比の目標値である目標空燃比（上流側目標空燃比abyfr）」を目標リッチ空燃比afRichと目標リーン空燃比afLeanとの何れかに設定する。例えば、目標リッチ空燃比afRichは１４．２、理論空燃比stoichは１４．５、目標リーン空燃比afLeanは１４．７である。
【００９２】
＜目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている場合＞
図４に示した例において、時刻ｔ０以前の目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanである。よって、触媒流入ガスには過剰の酸素が含まれているので、触媒４３の状態は酸素過剰状態へと近づき、その結果、時刻ｔ０又はその直前にて触媒４３から酸素が急激に流出し始める。
【００９３】
いま、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性（設計値の応答性）であると仮定する。この場合、図４の（Ａ）に実線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて減少を開始する。この場合、減少の程度は中程度である。
【００９４】
第１制御装置は、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていて且つ出力値Voxsが減少している場合、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が「正の所定値であるリーン判定閾値ΔＶLeanth」より大きくなったとき、触媒４３の状態が酸素過剰状態に近づいていると判定し、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。なお、リーン判定閾値ΔＶLeanthは、当初、第１リーン判定閾値ΔＶthL1に設定されている。図４の（Ｂ）に実線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は時刻ｔ２にてリーン判定閾値ΔＶLeanthに到達する。これにより、図４の（Ｃ）に実線により示したように、第１制御装置は、時刻ｔ２にて目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。
【００９５】
また、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好（高い応答性）であると仮定する。この場合にも、図４の（Ａ）に破線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて減少を開始する。但し、出力値Voxsの減少の程度は大きい。即ち、出力値Voxsは迅速に減少する。よって、この場合、図４の（Ｂ）に破線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は「時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ１」にてリーン判定閾値ΔＶLeanthに到達する。その結果、第１制御装置は、図４の（Ｃ）に破線により示したように、時刻ｔ１にて目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。
【００９６】
これに対し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好でない（低い応答性）であると仮定する。この場合にも、図４の（Ａ）に一点鎖線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて減少を開始する。但し、減少の程度は小さい。即ち、出力値Voxsは穏やかに減少する。よって、この場合、図４の（Ｂ）に一点鎖線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は「時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３」にてリーン判定閾値ΔＶLeanthに到達する。その結果、第１制御装置は、図４の（Ｃ）に一点鎖線により示したように、時刻ｔ３にて目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定する。その結果、触媒４３にはリーン空燃比の排ガスが過剰に流入するので、図４の（Ｄ）に一点鎖線により示したように、ＮＯｘの排出量が増大する。
【００９７】
その後、出力値Voxsは減少を続け、次いで、増大しはじめる。即ち、出力値Voxsは極小値Voxsminをとる。この極小値Voxsminは、下流側空燃比センサ５６の応答性が良好でないほど小さくなる（図４の（Ａ）のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）。これは、下流側空燃比センサ５６の応答性が良好でないほど、過剰な酸素が触媒４３に流入するためであり、換言すると、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れるためである。更に、触媒４３から未燃物が流出し始めたとしても、応答性の良好でない下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsはその検出が遅れるためである。
【００９８】
加えて、その極小値Voxsminの前に現れた極大値Voxsmax（図４の（Ａ）のｑ１、ｑ２及びｑ３を参照。）と、その極小値Voxsmin（図４の（Ａ）のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）との差の大きさ、即ち、図４のｑ１とｑ４との出力値差の大きさ、ｑ２とｑ５との出力値差の大きさ、及び、ｑ３とｑ６との出力値差の大きさは、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。従って、第１制御装置は、この出力値差の大きさＤＶ（＝第１応答性指標値ＤＶ１）を「下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値」として取得する。
【００９９】
更に、第１制御装置は、出力値差の大きさＤＶに基づいて、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを判定する。より具体的に述べると、第１制御装置は、出力値差の大きさＤＶが「応答性閾値に対応する第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈ」以上であるか否かを判定し、出力値差の大きさＤＶが第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈよりも小さいとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定し、出力値差の大きさＤＶが第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈ以上であるとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定する。
【０１００】
そして、第１制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定した場合、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性は許容範囲と見做し、リーン判定閾値ΔＶLeanthを第１リーン判定閾値ΔＶthL1に維持する。これに対し、第１制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定した場合、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性は想定以上に良好でないと判定し、リーン判定閾値ΔＶLeanthを「第１リーン判定閾値ΔＶthL1の大きさよりも小さい大きさを有する第２リーン判定閾値ΔＶthL2」に変更する。例えば、第２リーン判定閾値ΔＶthL2は、第１リーン判定閾値ΔＶthL1から正の所定値αを減じた値である。但し、第２リーン判定閾値ΔＶthL2も正の値である。
【０１０１】
これにより、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が想定以上に良好でない場合、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていて出力値Voxsが減少しているとき、より早いタイミングにて出力変化量ΔVoxsがリーン判定閾値ΔＶLeanth（＝第２リーン判定閾値ΔＶthL2）に到達する。よって、「過剰な酸素が触媒４３に流入し、且つ、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れる事態」の発生を回避することができる。その結果、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【０１０２】
＜目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている場合＞
第１制御装置は、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている場合にも、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている場合と同様な作動を行う。
【０１０３】
図５に示した例において、時刻ｔ０以前の目標空燃比は目標リッチ空燃比afRichである。よって、触媒流入ガスには過剰の未燃物が含まれているので、触媒４３の状態は酸素不足状態へと近づき、その結果、時刻ｔ０又はその直前にて触媒４３から未燃物が急激に流出し始める。なお、図５において、図４と同様、実線は応答性が基準の応答性である下流側空燃比センサについての各値、破線は応答性が基準の応答性よりも良好な下流側空燃比センサについての各値、一点鎖線は応答性が基準の応答性よりも良好でない下流側空燃比センサについての各値を示している。
【０１０４】
いま、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性（設計値の応答性）であると仮定する。この場合、図５の（Ａ）に実線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて増大を開始する。この場合、増大の程度は中程度である。
【０１０５】
第１制御装置は、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていて且つ出力値Voxsが増大している場合、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が「正の所定値であるリッチ判定閾値ΔＶRichth」より大きくなったとき、触媒４３の状態が酸素不足状態に近づいていると判定し、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。なお、リッチ判定閾値ΔＶRichthは、当初、第１リッチ判定閾値ΔＶthR1に設定されている。従って、図５の（Ｂ）に実線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は時刻ｔ２にてリッチ判定閾値ΔＶRichthに到達する。よって、第１制御装置は、図５の（Ｃ）に実線により示したように、時刻ｔ２にて目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。
【０１０６】
また、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好（高い応答性）であると仮定する。この場合にも、図５の（Ａ）に破線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて増大を開始する。但し、出力値Voxsの増大の程度は大きい。即ち、出力値Voxsは迅速に増大する。よって、この場合、図５の（Ｂ）に破線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は「時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ１」にてリッチ判定閾値ΔＶRichthに到達する。その結果、第１制御装置は、図５の（Ｃ）に破線により示したように、時刻ｔ１にて目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。
【０１０７】
これに対し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が基準の応答性よりも良好でない（低い応答性）であると仮定する。この場合にも、図５の（Ａ）に一点鎖線により示したように、出力値Voxsは時刻ｔ０にて増大を開始する。但し、増大の程度は小さい。即ち、出力値Voxsは穏やかに増大する。よって、この場合、図５の（Ｂ）に一点鎖線により示したように、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜は「時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３」にてリッチ判定閾値ΔＶRichthに到達する。その結果、第１制御装置は、図５の（Ｃ）に一点鎖線により示したように、時刻ｔ３にて目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する。その結果、触媒４３にはリッチ空燃比の排ガスが過剰に流入するので、図５の（Ｄ）に一点鎖線により示したように、未燃物（例えは、ＨＣ）の排出量が増大する。
【０１０８】
その後、出力値Voxsは増大を続け、次いで、減少しはじめる。即ち、出力値Voxsは極大値Voxsmaxをとる。この極大値Voxsmaxは、下流側空燃比センサ５６の応答性が良好でないほど大きくなる（図５の（Ａ）のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）。これは、下流側空燃比センサ５６の応答性が良好でないほど、過剰な未燃物が触媒４３に流入するためであり、換言すると、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れるためである。更に、触媒４３から酸素が流出し始めたとしても、応答性の良好でない下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsはその検出が遅れるためである。
【０１０９】
更に、その極大値Voxsmaxの前に現れた極小値Voxsmin（図５の（Ａ）のｑ１、ｑ２及びｑ３を参照。）と、その極大値Voxsmax（図５の（Ａ）のｑ４、ｑ５及びｑ６を参照。）との差の大きさ、即ち、図５のｑ１とｑ４との出力値差の大きさ、ｑ２とｑ５との出力値差の大きさ、及び、ｑ３とｑ６との出力値差の大きさは、下流側空燃比センサの応答性が良好でないほど大きくなる。従って、第１制御装置は、この出力値差の大きさＤＶ（＝第２応答性指標値ＤＶ２）を「下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値」として取得する。
【０１１０】
更に、第１制御装置は、出力値差の大きさＤＶに基づいて、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを判定する。より具体的に述べると、第１制御装置は、出力値差の大きさＤＶが「応答性閾値に対応する第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈ」以上であるか否かを判定し、出力値差の大きさＤＶが第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈよりも小さいとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定し、出力値差の大きさＤＶが第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈ以上であるとき下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定する。
【０１１１】
そして、第１制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いと判定した場合、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性は許容範囲と見做し、リッチ判定閾値ΔＶRichthを第１リッチ判定閾値ΔＶthR1に維持する。これに対し、第１制御装置は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも低いと判定した場合、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性は想定以上に良好でないと判定し、リッチ判定閾値ΔＶRichthを「第１リッチ判定閾値ΔＶthR1の大きさよりも小さい大きさを有する第２リッチ判定閾値ΔＶthR2」に変更する。例えば、第２リッチ判定閾値ΔＶthR2は、第１リッチ判定閾値ΔＶthR1から正の所定値βを減じた値である。但し、第２リッチ判定閾値ΔＶthR2も正の値である。
【０１１２】
なお、第１リッチ判定閾値ΔＶthR1は第１リーン判定閾値ΔＶthL1と同一であってもよく、相違していてもよい。更に、所定値βは所定値αと同一であってもよく、相違していてもよい。
【０１１３】
これにより、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が想定以上に良好でない場合、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていて出力値Voxsが増大しているとき、より早いタイミングにて出力変化量ΔVoxsがリッチ判定閾値ΔＶRichth（＝第２リッチ判定閾値ΔＶthR2）に到達する。よって、「過剰な未燃物が触媒４３に流入し、且つ、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れる事態」の発生を回避することができる。その結果、未燃物の排出量を低減することができる。
【０１１４】
（作動）
次に、第１制御装置の実際の作動について説明する。
【０１１５】
＜燃料噴射制御＞
第１制御装置のＣＰＵは、図６に示した燃料噴射制御ルーチンを、任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度となる毎に、その気筒に対して繰り返し実行するようになっている。前記所定クランク角度は、例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ（吸気上死点前９０°クランク角度）である。クランク角度が前記所定クランク角度に一致した気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。ＣＰＵは、この燃料噴射制御ルーチンにより、指示燃料噴射量（最終燃料噴射量）Ｆｉの計算及び燃料噴射の指示を行う。
【０１１６】
任意の気筒のクランク角度が吸気上死点前の所定クランク角度と一致すると、ＣＰＵはステップ６００から処理を開始し、ステップ６０５にてフューエルカットフラグＸＦＣの値が「０」であるか否かを判定する。フューエルカットフラグＸＦＣの値は、フューエルカット開始条件が成立したときに「１」に設定され、フューエルカットフラグＸＦＣの値が「１」であるときにフューエルカット終了条件が成立したときに「０」に設定される。フューエルカットフラグＸＦＣの値は更にイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。イニシャルルーチンは、機関１０が搭載された車両のイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときにＣＰＵにより実行されるルーチンである。
【０１１７】
フューエルカット開始条件は、スロットル弁開度ＴＡが「０」であり且つ機関回転速度ＮＥがフューエルカット回転閾値速度ＮＥＦＣ以上であるとき成立する。フューエルカット終了条件は、スロットル弁開度ＴＡが「０」でなくなるか、又は、機関回転速度ＮＥがフューエルカット終了回転閾値速度ＮＥＲＴ以下となったとき、成立する。フューエルカット終了回転閾値速度ＮＥＲＴはフューエルカット回転閾値速度ＮＥＦＣよりも小さい。
【０１１８】
いま、フューエルカットフラグＸＦＣの値が「０」であると仮定する。この場合、ＣＰＵは、ステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１０に進み、「エアフローメータ５１により計測された吸入空気量Ｇａ、機関回転速度センサ５３の信号に基いて取得された機関回転速度ＮＥ、及び、ルックアップテーブルMapMc（Ｇａ，ＮＥ）」に基いて「燃料噴射気筒に吸入される空気量（即ち、筒内吸入空気量）Ｍｃ）」を取得する。筒内吸入空気量Ｍｃは、周知の空気モデル（吸気通路における空気の挙動を模した物理法則に従って構築されたモデル）により算出されてもよい。
【０１１９】
次に、ＣＰＵはステップ６１５に進み、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」であるか否かを判定する。このフィードバック制御フラグＸＦＢの値は、フィードバック制御条件が成立しているときに「１」に設定され、フィードバック制御条件が成立していないときに「０」に設定される。フィードバック制御条件は、例えば、以下の総ての条件が成立したときに成立する。
（Ａ１）上流側空燃比センサ５５が活性化している。
（Ａ２）下流側空燃比センサ５６が活性化している。
（Ａ３）機関の負荷ＫＬが閾値ＫＬｔｈ以下である。
（Ａ４）フューエルカットフラグＸＦＣの値が「０」である。
【０１２０】
このとき、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」でなければ、ＣＰＵはステップ６１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６２０に進み、目標空燃比abyfr（上流側目標空燃比abyfr）を理論空燃比stoich（例えば、１４．５）に設定する。
【０１２１】
次に、ＣＰＵは以下に述べるステップ６２５乃至ステップ６４０の処理を順に行い、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１２２】
ステップ６２５：ＣＰＵは、筒内吸入空気量Ｍｃを目標空燃比abyfrで除することによって基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅを算出する。基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅは、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な燃料噴射量のフィードフォワード量である。
【０１２３】
ステップ６３０：ＣＰＵは、図示しないルーチンにより別途計算されているメインフィードバック量ＫＦmainを読み込む。メインフィードバック量ＫＦmainは、上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrに一致するように周知のＰＩＤ制御に基づいて算出される。即ち、簡単に述べると、メインフィードバック量ＤＦmainは、上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrよりも大きい（リーンである）とき増大され、上流側空燃比abyfsが目標空燃比abyfrよりも小さい（リッチである）とき減少される。なお、メインフィードバック量ＫＦmainは、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「０」であるとき「１」に設定される。更に、メインフィードバック量ＫＦmainは常に「１」に設定されてもよい。即ち、メインフィードバック量ＫＦmainを用いたフィードバック制御は本実施形態において必須ではない。
【０１２４】
ステップ６３５：ＣＰＵは、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅをメインフィードバック量ＫＦmainにより補正することによって指示燃料噴射量Ｆｉを算出する。より具体的に述べると、ＣＰＵは、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅにメインフィードバック量ＫＦmainを乗じることによって指示燃料噴射量Ｆｉを算出する。
【０１２５】
ステップ６４０：ＣＰＵは、「指示燃料噴射量Ｆｉの燃料」を「燃料噴射気筒に対応して設けられている燃料噴射弁２５」から噴射させるための噴射指示信号を、その燃料噴射弁２５に送出する。
【０１２６】
この結果、機関の空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるために必要な量の燃料が燃料噴射気筒の燃料噴射弁２５から噴射させられる。即ち、ステップ６２５乃至ステップ６４０は、「機関の空燃比が目標空燃比abyfrに一致するように指示燃料噴射量Ｆｉを制御する」指示燃料噴射量制御手段及び空燃比制御手段を構成している。
【０１２７】
一方、ＣＰＵがステップ６１５の処理を行う時点において、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」であると、ＣＰＵはそのステップ６１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６４５に進み、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」であるか否かを判定する。後述するように、触媒４３の状態が酸素不足状態（触媒リッチ状態）であると判定されると、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「１」に設定される。また、触媒４３の状態は酸素過剰状態（触媒リーン状態）であると判定されると、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「０」に設定される。触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は後述するルーチンにより設定される。
【０１２８】
このとき、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」であると、ＣＰＵはステップ６４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６５０に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リーン空燃比afLean」に設定する。目標リーン空燃比afLeanは理論空燃比stoichよりも大きい所定の空燃比（リーン空燃比）である。この場合、目標リーン空燃比afLeanは第１目標リーン空燃比afLean１であり、例えば、１４．７である。その後、ＣＰＵはステップ６２５以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リーン空燃比afLeanに一致させられる。
【０１２９】
これに対し、ＣＰＵがステップ６４５の処理を実行する時点において、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」であると、ＣＰＵはステップ６４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６５５に進み、目標空燃比abyfrを「所定の目標リッチ空燃比afRich」に設定する。目標リッチ空燃比afRichは理論空燃比stoichよりも小さい所定の空燃比（リッチ空燃比）である。この場合、目標リッチ空燃比afRichは第１目標リッチ空燃比afRich１であり、例えば、１４．２である。その後、ＣＰＵはステップ６２５以降に進む。従って、機関の空燃比は目標リッチ空燃比afRichに一致させられる。
【０１３０】
一方、ＣＰＵがステップ６０５の処理を実行する時点において、フューエルカットフラグＸＦＣの値が「１」であると、ＣＰＵはそのステップ６０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６９５に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。この場合、ステップ６４０の処理による燃料噴射が実行されないので、フューエルカット制御（燃料供給停止制御）が実行される。即ち、機関１０の運転状態はフューエルカット運転状態となる。
【０１３１】
＜触媒状態（触媒４３の酸素吸蔵状態）判定＞
ＣＰＵは図７にフローチャートにより示した「触媒状態判定ルーチン」を所定時間ｔｓの経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、「現時点の下流側空燃比センサ５６の出力値Voxs」から「前回の下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsold」を減じることにより、所定時間ｔｓ（単位時間）あたりの出力値Voxsの変化量ΔVoxs（単に、「出力変化量ΔVoxs」とも称呼する。）を算出する。
【０１３２】
次に、ＣＰＵはステップ７１０に進み、現時点の出力値Voxsを「前回の出力値Voxsold」として記憶する。このように前回の下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsoldは、現時点から所定時間ｔｓだけ前の時点の出力値Voxs（本ルーチンが前回実行されたときの出力値Voxs）である。
【０１３３】
次に、ＣＰＵはステップ７１５に進み、出力値Voxsが、「最小値Vminに微小な正の値γを加えた値（Vmin＋γ）」よりも大きく、且つ、「最大値Vmaxから微小な正の値γを減じた値（Vmax−γ）」よりも小さいか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、「触媒４３の状態が、明らかな酸素過剰状態（Voxs＜Vmin＋γ）でもなく且つ明らかな酸素不足状態（Voxs＞Vmax−γ）でもない」か否かを判定する。値（Vmin＋γ）は最小値Vminに極めて近い値であり、従って、中央値Vmidよりも小さい。値（Vmax−γ）は最大値Vmaxに極めて近い値であり、従って、中央値Vmidよりも大きい。
【０１３４】
いま、下記の条件が総て成立していると仮定する。
（条件１）出力値Voxsが値（Vmin＋γ）と値（Vmax−γ）の間である。
（条件２）目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている。
（条件３）出力変化量ΔVoxsが負である（出力値Voxsが減少している。）。
（条件４）出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値ΔＶLeanth以上となった直後である。
【０１３５】
この場合、ＣＰＵはステップ７１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進み、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanであるか否かを判定する。上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２５に進み、出力変化量ΔVoxsが負である（「０」より小さい）か否かを判定する。即ち、ＣＰＵはステップ７２５にて出力値Voxsが減少しているか否かを判定する。
【０１３６】
上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７３０に進み、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜（出力変化量ΔVoxsの絶対値）がリーン判定閾値ΔＶLeanth以上であるか否かを判定する。
【０１３７】
上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７３５に進み、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値を「０」に設定する。即ち、ＣＰＵは、触媒４３の状態が、「酸素過剰状態（触媒リーン状態）である、又は、酸素過剰状態に近づいている。」と判定する。その後、ＣＰＵはステップ７４０に進む。
【０１３８】
ＣＰＵは、ステップ７４０にて、出力値Voxsが「最小値Vminに微小な正の値γを加えた値（Vmin＋γ）」以下であるか否かを判定する。上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４５に進み、出力値Voxsが「最大値Vmaxから微小な正の値γを減じた値（Vmax−γ）」以上であるか否かを判定する。上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７４５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１３９】
このように、上記条件１〜４が総て成立すると、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「０」に設定される。よって、ＣＰＵは図６のステップ６４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６５５に進むので、目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichに設定される。
【０１４０】
一方、上記条件１〜４のうち、条件２が成立していないと（即ち、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていないと）、ＣＰＵはステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７５０に進む。後述するように、この場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」に変更されることはない（ステップ７３５を参照。）。
【０１４１】
更に、上記条件１〜４のうち、条件３が成立していないと（即ち、出力変化量ΔVoxsが「０」以上であって、換言すると、出力値Voxsが増大していると）、ＣＰＵはステップ７２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０、ステップ７４５、及びステップ７９５へと進む。よって、この場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は変更されない（「１」に維持される）。
【０１４２】
更に、上記条件１〜４のうち、条件４が成立していないと（即ち、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値ΔＶLeanth未満であると）、ＣＰＵはステップ７３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０、ステップ７４５、及びステップ７９５へと進む。よって、この場合にも、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は変更されない（「１」に維持される）。
【０１４３】
次に、下記の条件が総て成立していると仮定する。
（条件１）出力値Voxsが値（Vmin＋γ）と値（Vmax−γ）の間である。
（条件５）目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている。
（条件６）出力変化量ΔVoxsが正である（出力値Voxsが増大している。）。
（条件７）出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値ΔＶRichth以上となった直後である。
【０１４４】
この場合、ＣＰＵはステップ７０５及びステップ７１０に続くステップ７１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進み、そのステップ７２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７５０に進む。ＣＰＵは、そのステップ７５０にて目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichであるか否かを判定する。
【０１４５】
上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７５５に進み、出力変化量ΔVoxsが正である（「０」より大きい）か否かを判定する。即ち、ＣＰＵはステップ７５５にて出力値Voxsが増大しているか否かを判定する。
【０１４６】
上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７５５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７６０に進み、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値ΔＶRichth以上であるか否かを判定する。
【０１４７】
上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７６０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７６５に進み、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値を「１」に設定する。即ち、ＣＰＵは、触媒４３の状態が、「酸素不足状態（触媒リッチ状態）である、又は、酸素不足状態に近づいている。」と判定する。その後、ＣＰＵはステップ７４０に進む。更に、上記仮定によれば、ＣＰＵはステップ７４０及びステップ７４５の両ステップにて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１４８】
このように、上記条件１及び上記条件５〜７が総て成立すると、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「１」に設定される。よって、ＣＰＵは図６のステップ６４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６５０に進むので、目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanに設定される。
【０１４９】
一方、上記条件１及び上記条件５〜７のうち、条件５が成立していないと（即ち、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていないと）、ＣＰＵはステップ７５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０、ステップ７４５、及びステップ７９５へと進む。よって、この場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は変更されない（「０」に維持される）。
【０１５０】
更に、上記条件１及び上記条件５〜７のうち、条件６が成立していないと（即ち、出力変化量ΔVoxsが「０」未満あって、換言すると、出力値Voxsが減少していると）、ＣＰＵはステップ７５５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０、ステップ７４５、及びステップ７９５へと進む。よって、この場合も、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は変更されない（「０」に維持される）。
【０１５１】
更に、上記条件１及び上記条件５〜７のうち、条件７が成立していないと（即ち、出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値ΔＶRichth未満であると）、ＣＰＵはステップ７６０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０、ステップ７４５、及びステップ７９５へと進む。よって、この場合にも、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は変更されない（「０」に維持される）。
【０１５２】
次に、下記の条件が成立していると仮定する。
（条件８）出力値Voxsが値（Vmin＋γ）以下である。
【０１５３】
この場合、ＣＰＵはステップ７０５及びステップ７１０に続くステップ７１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０に直接進む。この場合、触媒４３の状態は明らかに酸素過剰状態である。よって、ＣＰＵは、ステップ７４０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ７７０に進んで触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichを「０」に設定し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１５４】
この結果、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「０」に設定されるので、ＣＰＵは図６のステップ６４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６５５に進むので、目標空燃比abyfrは目標リッチ空燃比afRichに設定される。
【０１５５】
次に、下記の条件が成立していると仮定する。
（条件９）出力値Voxsが値（Vmax−γ）以上である。
【０１５６】
この場合、ＣＰＵはステップ７０５及びステップ７１０に続くステップ７１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０に直接進み、そのステップ７４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４５に進む。この場合、触媒４３の状態は明らかに酸素不足状態である。よって、ＣＰＵは、ステップ７４５にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ７７５に進んで触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichを「１」に設定し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１５７】
この結果、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値は「１」に設定されるので、ＣＰＵは図６のステップ６４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６５０に進むので、目標空燃比abyfrは目標リーン空燃比afLeanに設定される。
【０１５８】
なお、ＣＰＵは、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「０」であるとき、図７に示したルーチンを実行しないように構成されることができる。また、ステップ７１５、ステップ７４０、ステップ７４５、ステップ７７０及びステップ７７５は省略され得る。
【０１５９】
＜極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの取得＞
ＣＰＵは図８にフローチャートにより示した「極大値・極小値取得ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ８００から処理を開始してステップ８１０に進み、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」であるか否かを判定する。このとき、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」でなければ、ＣＰＵはステップ８１０からステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１６０】
一方、フィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」であると、ＣＰＵはステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０に進み、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されているか否かを判定する。
【０１６１】
いま、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていると仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８３０に進み、「現時点が、出力変化量ΔVoxsの符号が負から正へと変化した直後であるか否か」を判定することにより、出力値Voxsが極小値を通過したか否かを判定する。出力値Voxsが極小値を通過していなければ、ＣＰＵはステップ８３０からステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１６２】
これに対し、現時点が「出力値Voxsが極小値を通過した直後」であると、ＣＰＵはステップ８３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８４０に進み、前回の出力値Voxsoldを極小値Voxsminとして取得する。その後、ＣＰＵはステップ８９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。
【０１６３】
これに対し、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されてい場合、ＣＰＵはステップ８２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８５０に進み、「現時点が、出力変化量ΔVoxsの符号が正から負へと変化した直後であるか否か」を判定することにより、出力値Voxsが極大値を通過したか否かを判定する。出力値Voxsが極大値を通過していなければ、ＣＰＵはステップ８５０からステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１６４】
これに対し、現時点が「出力値Voxsが極大値を通過した直後」であると、ＣＰＵはステップ８５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８６０に進み、前回の出力値Voxsoldを極大値Voxsmaxとして取得する。その後、ＣＰＵはステップ８９５に進んで、本ルーチンを一旦終了する。以上により、極大値Voxsmaxと極小値Voxsminが更新される。
【０１６５】
＜リーン判定閾値ΔＶLeanthの変更＞
ＣＰＵは図９にフローチャートにより示した「リーン判定閾値変更ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ９００から処理を開始してステップ９１０に進み、現時点が「極小値Voxsminが更新された直後の時点」であるか否かを判定する。このとき、現時点が「極小値Voxsminが更新された直後の時点」でなければ、ＣＰＵはステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１６６】
一方、現時点が「極小値Voxsminが更新された直後の時点」であると、ＣＰＵはステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０に進み、最新の極大値Voxsmaxから最新の極小値Voxsminを減じた値を出力値差の大きさＤＶとして取得する。
【０１６７】
次に、ＣＰＵはステップ９３０に進み、出力値差の大きさＤＶが第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈ以上であるか否かを判定する。前述したように、出力値差の大きさＤＶは、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好であるほど小さくなり、良好でないほど大きくなる。従って、出力値差の大きさＤＶは下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値である。換言すると、ＣＰＵは、ステップ９３０にて下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いか否かを実質的に判定する。
【０１６８】
このとき、出力値差の大きさＤＶが第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈ未満であると（即ち、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いと）、ＣＰＵはステップ９３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ９４０に進み、リーン判定閾値ΔＶLeanthを「所定の正の値である第１リーン判定閾値ΔＶthL1」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１６９】
これに対し、出力値差の大きさＤＶが第１の閾値出力値差ＤＶ１ｔｈ以上であると（即ち、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いと）、ＣＰＵはステップ９３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９５０に進み、リーン判定閾値ΔＶLeanthを「所定の正の値である第２リーン判定閾値ΔＶthL2」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。第２リーン判定閾値ΔＶthL2は、第１リーン判定閾値ΔＶthL1から所定の正の値αを減じた値でもあり、第１リーン判定閾値ΔＶthL1の大きさよりも小さい大きさを有する正の値である。このように、リーン判定閾値ΔＶLeanthは、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性を示す応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）に基いて変更される。
【０１７０】
なお、ＣＰＵは、図１１に示したように、出力値差の大きさＤＶ（第１の出力値差の大きさＤＶ１）が大きくなるほど（即ち、出力値Voxsの応答性が低下するほど）、リーン判定閾値ΔＶLeanthの大きさがより小さくなるように、リーン判定閾値ΔＶLeanthを連続的に変更してもよい。
【０１７１】
＜リッチ判定閾値ΔＶRichthの変更＞
ＣＰＵは図１０にフローチャートにより示した「リッチ判定閾値変更ルーチン」を所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ１０００から処理を開始してステップ１０１０に進み、現時点が「極大値Voxsmaxが更新された直後の時点」であるか否かを判定する。このとき、現時点が「極大値Voxsmaxが更新された直後の時点」でなければ、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１７２】
一方、現時点が「極大値Voxsmaxが更新された直後の時点」であると、ＣＰＵはステップ１０１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０２０に進み、最新の極大値Voxsmaxから最新の極小値Voxsminを減じた値を出力値差の大きさＤＶとして取得する。
【０１７３】
次に、ＣＰＵはステップ１０３０に進み、出力値差の大きさＤＶが第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈ以上であるか否かを判定する。前述したように、出力値差の大きさＤＶは、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好であるほど小さくなり、良好でないほど大きくなる。従って、出力値差の大きさＤＶは下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値である。換言すると、ＣＰＵは、ステップ１０３０にて下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いか否かを実質的に判定する。
【０１７４】
このとき、出力値差の大きさＤＶが第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈ未満であると（即ち、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いと）、ＣＰＵはステップ１０３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０４０に進み、リッチ判定閾値ΔＶRichthを「所定の正の値である第１リッチ判定閾値ΔＶthR1」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１７５】
これに対し、出力値差の大きさＤＶが第２の閾値出力値差ＤＶ２ｔｈ以上であると（即ち、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いと）、ＣＰＵはステップ１０３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０５０に進み、リッチ判定閾値ΔＶRichthを「所定の正の値である第２リッチ判定閾値ΔＶthR2」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ１０９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。第２リッチ判定閾値ΔＶthR2は、第１リッチ判定閾値ΔＶthR1から所定の正の値βを減じた値でもあり、第１リッチ判定閾値ΔＶthR1の大きさよりも小さい大きさを有する正の値である。
【０１７６】
なお、ＣＰＵは、図１２に示したように、出力値差の大きさＤＶ（第２の出力値差の大きさＤＶ２）が大きくなるほど（即ち、出力値Voxsの応答性が低下するほど）、リッチ判定閾値ΔＶRichthの大きさがより小さくなるように、リッチ判定閾値ΔＶRichthを連続的に変更してもよい。
【０１７７】
以上、説明したように、第１制御装置は、
目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されたとき機関の空燃比が同目標リーン空燃比afLeanに一致するように同機関の空燃比を制御し、且つ、前記目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比afRichに一致するように同機関の空燃比を制御する空燃比制御手段（図６のルーチンを参照。）と、
目標空燃比abyfrが前記目標リーン空燃比afLeanに設定されていて下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが減少している（出力変化量ΔVoxs＜０）場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が所定のリーン判定閾値ΔＶLeanth以上となったとき目標空燃比abyfrを前記目標リッチ空燃比afRichに設定し、且つ、前記目標空燃比abyfrが前記目標リッチ空燃比afRichに設定されていて出力値Voxsが増大している（出力変化量ΔVoxs＞０）場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜所定のリッチ判定閾値ΔＶRichth以上となったとき前記目標空燃比abyfrを前記目標リーン空燃比afLeanに設定する目標空燃比設定手段（図７のルーチンを参照。）と、
前記下流側空燃比センサ５６に到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性を表す応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）を出力値Voxsに基いて取得する応答性指標値取得手段（図８のルーチン、図９のステップ９２０、図１０のステップ１０２０を参照。）と、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リーン判定閾値ΔＶLeanthの大きさが小さくなるように、前記リーン判定閾値ΔＶLeanthを前記取得された応答性指標値に基いて変更する閾値変更手段（図９のステップ９３０乃至ステップ９５０及び、図１１を参照。）と、
を備える。
【０１７８】
更に、前記閾値変更手段は、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リッチ判定閾値ΔＶRichthの大きさが小さくなるように、前記リッチ判定閾値ΔＶRichthを前記取得された応答性指標値に基いて変更する（図１０のステップ１０３０乃至ステップ１０５０及び図１１を参照。）。
【０１７９】
更に、第１制御装置の閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リーン判定閾値ΔＶLeanthを第１リーン判定閾値ΔＶthL1に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リーン判定閾値を前記第１リーン判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リーン判定閾値ΔＶthL2に設定するように構成されている（図９のルーチンを参照。）。
【０１８０】
更に、第１制御装置の閾値変更手段は、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リッチ判定閾値ΔＶRichthを第１リッチ判定閾値ΔＶthR1に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リッチ判定閾値ΔＶRichthを前記第１リッチ判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リッチ判定閾値ΔＶthR2に設定するように構成されている（図１０のルーチンを参照。）。
【０１８１】
従って、第１制御装置は、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が低い場合であっても、触媒４３の状態を遅滞なく判定し、目標空燃比abyfrを適切な空燃比に遅滞なく設定することができる。よって、ＮＯｘの排出量及び未燃物の排出量を低減することができる。
【０１８２】
なお、第１制御装置は、リーン判定閾値ΔＶLeanth及びリッチ判定閾値ΔＶRichthの何れか一方のみを下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性に基いて変更してもよい。
【０１８３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る空燃比制御装置（以下、「第２制御装置」とも称呼する。）について説明する。
【０１８４】
第２制御装置は、リーン判定閾値ΔＶLeanth及び／又はリッチ判定閾値ΔＶRichthを応答性指標値に基いて変更する代わりに、目標リッチ空燃比afRich及び／又は目標リーン空燃比afLeanを応答性指標値に基いて変更する点においてのみ、第１制御装置と相違している。以下、この相違点を中心に説明する。
【０１８５】
（第２制御装置による空燃比フィードバック制御の概要）
図１３に示したように、第２制御装置は、第１制御装置と同様、目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されている場合、出力変化量ΔVoxsが負であり且つ出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリーン判定閾値ΔＶLeanth以上となると、目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに変更する。
【０１８６】
第２制御装置は、この目標リッチ空燃比afRichを、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないほど、より小さい（よりリッチな）空燃比に設定する。より具体的に述べると、図１３の破線及び実線に示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好である場合（応答性が応答性指標値よりも高い場合）、第２制御装置は第１制御装置と同様に目標リッチ空燃比afRichを第１目標リッチ空燃比afRich１に設定する。
【０１８７】
これに対し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が図１３の（Ａ）及び（Ｂ）に一点鎖線により示したように良好でない場合（応答性が応答性指標値よりも低い場合）、第２制御装置は、図１３の（Ｃ）に二点鎖線により示したように、目標リッチ空燃比afRichを「第１目標リッチ空燃比afRich１よりも小さい（リッチな）第２目標リッチ空燃比afRich２」に設定する。
【０１８８】
これによれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好である場合の空燃比（第１目標リッチ空燃比afRich１に対応する空燃比）」よりも「よりリッチな（小さい）空燃比（第２目標リッチ空燃比afRich２に対応する空燃比）」となる。その結果、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れたとしても、触媒４３の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができる。即ち、触媒４３の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【０１８９】
更に、図１４に示したように、第２制御装置は、第１制御装置と同様、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されている場合、出力変化量ΔVoxsが正であり且つ出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜がリッチ判定閾値ΔＶRichth以上となると、目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに変更する。
【０１９０】
第２制御装置は、この目標リーン空燃比afLeanを、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないほど、より大きい（よりリーンな）空燃比に設定する。より具体的に述べると、図１４に破線及び実線により示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好である場合（応答性が応答性指標値よりも高い場合）、第２制御装置は第１制御装置と同様に目標リーン空燃比afLeanを第１目標リーン空燃比afLean１に設定する。
【０１９１】
これに対し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が図１４の（Ａ）及び（Ｂ）に一点鎖線により示したように良好でない場合（応答性が応答性指標値よりも低い場合）、第２制御装置は、図１４の（Ｃ）に二点鎖線により示したように、目標リーン空燃比afLeanを「第１目標リーン空燃比afLean１よりも大きい（リーンな）第２目標リーン空燃比afLean２」に設定する。
【０１９２】
これによれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比は「下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好である場合の空燃比（第１目標リーン空燃比afLean１に対応する空燃比）」よりも「よりリーンな（大きい）空燃比（第２目標リーン空燃比afLean２に対応する空燃比）」となる。その結果、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れたとしても、触媒４３の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができる。即ち、触媒４３の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。
【０１９３】
（作動）
次に、第２制御装置の実際の作動について説明する。第２制御装置のＣＰＵは、第１制御装置のＣＰＵと同様、図６乃至図８に示したルーチンを実行する。更に、第２制御装置のＣＰＵは、図１５に示した「目標リッチ空燃比・目標リーン空燃比設定ルーチン」を実行する。以下、図１５に示したルーチンについて説明する。なお、第２制御装置において、リッチ判定閾値ΔＶRichthは第１リッチ判定閾値ΔＶRichth１に設定（固定）され、リーン判定閾値ΔＶLeanthは第１リーン判定閾値ΔＶLeanth１に設定（固定）されている。
【０１９４】
＜目標リッチ空燃比afRich及び目標リーン空燃比afLeanの設定＞
ＣＰＵは図１５にフローチャートにより示したルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ１５００から処理を開始してステップ１５０５に進み、設定完了後フラグＸafCNG（以下、「完了後フラグＸafCNG」と称呼する。）の値が「０」であるか否かを判定する。
【０１９５】
この完了後フラグＸafCNGは、上述したイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。更に、完了後フラグＸafCNGの値は、後述するステップ１５４５にて「１」に設定される。
【０１９６】
いま、機関１０の今回の運転開始後であって完了後フラグＸafCNGの値が「０」であると仮定する。この場合、ＣＰＵはステップ１５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５１０に進み、目標リッチ空燃比afRichを第１目標リッチ空燃比afRich１（例えば、１４．２）に設定する。次に、ＣＰＵはステップ１５１５に進み、目標リーン空燃比afLeanを第１目標リーン空燃比afLean１（例えば、１４．７）に設定する。
【０１９７】
次いで、ＣＰＵはステップ１５２０に進み、今回の機関１０の始動後にフィードバック制御フラグＸＦＢの値が「１」の状態において極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの両者が図８のルーチンにより取得されたか否かを判定する。このとき、未だ、少なくとも極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの一方が取得されていなければ、ＣＰＵはステップ１５２０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１５９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１９８】
これに対し、極大値Voxsmax及び極小値Voxsminの両者が取得されていると、ＣＰＵはステップ１５２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５２５に進み、極大値Voxsmaxから極小値Voxsminを減じた出力値差の大きさＤＶ（応答性指標値）を取得する。
【０１９９】
次いで、ＣＰＵはステップ１５３０に進み、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈよりも大きいか否かを判定する。前述したように、出力値差の大きさＤＶは、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好であるほど小さくなり、良好でないほど大きくなる。よって、ＣＰＵは、ステップ１５３０にて下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも低いか否かを実質的に判定する。
【０２００】
このとき、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好であって、それ故に出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈ以下である場合、ＣＰＵはステップ１５３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１５３５に進み、目標リッチ空燃比afRichを確認的に第１目標リッチ空燃比afRich１に設定する。更に、ＣＰＵはステップ１５４０に進み、目標リーン空燃比afLeanを確認的に第１目標リーン空燃比afLean１に設定する。
【０２０１】
次いで、ＣＰＵはステップ１５４５に進んで完了後フラグＸafCNGの値を「１」に設定し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、機関１０の今回の運転開始後において、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好である（応答性閾値よりも高い）と判定されると、目標リッチ空燃比afRichは第１目標リッチ空燃比afRich１に設定され続け、目標リーン空燃比afLeanは第１目標リーン空燃比afLean１に設定され続ける。
【０２０２】
これに対し、ＣＰＵがステップ１５３０の処理を実行する時点において、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好ではなく、それ故に出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈよりも大きい場合、ＣＰＵはステップ１５３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１５５０に進み、目標リッチ空燃比afRichを「第１目標リッチ空燃比afRich１よりも小さい（よりリッチな）第２目標リッチ空燃比afRich２」に設定する。第２目標リッチ空燃比afRich２は、第１目標リッチ空燃比afRich１から正の値dafrを減じた値でもあり、例えば、１３．９である。
【０２０３】
なお、ＣＰＵは、図１６に示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が悪化するほど（良好でないほど）、即ち、出力値差の大きさＤＶが大きくなるほど、目標リッチ空燃比afRichを連続的に小さくしてもよい。
【０２０４】
次に、ＣＰＵはステップ１５５５に進み、目標リーン空燃比afLeanを「第１目標リーン空燃比afLean１よりも大きい（よりリーンな）第２目標リーン空燃比afLean２」に設定する。第２目標リーン空燃比afLean２は、第１目標リーン空燃比afLean１に正の値daflを加えた値であり、例えば、１５．０である。
【０２０５】
なお、ＣＰＵは、図１６に示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が悪化するほど（良好でないほど）、即ち、出力値差の大きさＤＶが大きくなるほど、目標リーン空燃比afLeanを連続的に大きくしてもよい。
【０２０６】
次いで、ＣＰＵはステップ１５４５にて完了後フラグＸafCNGの値を「１」に設定し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、機関１０の今回の運転開始後において、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でない（応答性閾値よりも低い）と判定されると、目標リッチ空燃比afRichは第２目標リッチ空燃比afRich１に設定され、且つ、目標リーン空燃比afLeanは第２目標リーン空燃比afLean２に設定される。
【０２０７】
なお、ステップ１５４５の処理により、完了後フラグＸafCNGの値が「１」に設定されると、次に、ＣＰＵがステップ１５０５の処理を実行する時点において、ＣＰＵは「Ｎｏ」と判定し、ステップ１５９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、目標リッチ空燃比afRich及び目標リーン空燃比afLeanの変更（設定）は、機関１０の始動後から運転終了までに１度だけ実行される。換言すると、応答性指標値である出力値差の大きさＤＶは、目標リッチ空燃比afRichが第１目標リッチ空燃比afRich１であり、目標リーン空燃比afLeanが第１目標リーン空燃比afLeanである場合に限り取得される。
【０２０８】
以上、説明したように、第２制御装置は、第１制御装置と同様な空燃比制御手段を備える。更に、第２制御装置は、
目標空燃比abyfrが目標リーン空燃比afLeanに設定されていて下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが減少している（出力変化量ΔVoxs＜０）場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が所定のリーン判定閾値ΔＶLeanth以上となったとき目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定し、且つ、目標空燃比abyfrが目標リッチ空燃比afRichに設定されていて出力値Voxsが増大している（出力変化量ΔVoxs＞０）場合において出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜所定のリッチ判定閾値ΔＶRichth以上となったとき目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定する目標空燃比設定手段（図７のルーチンを参照。）と、
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsに到達する排ガスの空燃比の変化に対する下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの出力値の応答性を表す応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）を出力値Voxsに基いて取得する応答性指標値取得手段（図８のルーチン、及び、図１５のステップ１５２０及びステップ１５２５を参照。）と、
を備える。
【０２０９】
加えて、第２制御装置の目標空燃比設定手段は、
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないほど（出力値差の大きさＤＶが小さいほど）前記目標リッチ空燃比afRichが小さくなるように、前記目標リッチ空燃比afRichを前記取得された応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）に基いて変更するように構成されている（図１５のステップ１５３０、ステップ１５３５、ステップ１５５０及び図１６を参照。）。
【０２１０】
より具体的には、その目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）に基いて判定し（図１５のステップ１５３０）、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比afRichを所定の第１目標リッチ空燃比afRich１に設定し（図１５のステップ１５３５）、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比afRichを前記第１目標リッチ空燃比afRichよりも小さい第２目標リッチ空燃比afRich２に設定する（図１５のステップ１５５０）ように構成されている。
【０２１１】
これによれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第２目標リッチ空燃比afRich２に対応した、よりリッチな（小さい）空燃比」に設定することができる。その結果、触媒４３の酸素吸蔵量を速やかに減少させることができるので、触媒４３の状態が酸素過剰状態に近い期間を短縮することができる。この結果、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【０２１２】
更に、その目標空燃比設定手段は、
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないほど（出力値差の大きさＤＶが小さいほど）前記目標リーン空燃比afLeanが大きくなるように、前記目標リーン空燃比afLeanを前記取得された応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）に基いて変更するように構成されている（図１５のステップ１５３０、ステップ１５４０、ステップ１５５５及び図１６を参照。）。
【０２１３】
より具体的には、その目標空燃比設定手段は、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値（出力値差の大きさＤＶ）に基いて判定し（図１５のステップ１５３０）、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リーン空燃比afLeanを所定の第１目標リーン空燃比afLean１に設定し（図１５のステップ１５４０）、
前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リーン空燃比afLeanを前記第１目標リーン空燃比afLeanよりも小さい第２目標リーン空燃比afLean２に設定する（図１５のステップ１５５５）ように構成されている。
【０２１４】
これによれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れたとしても、その後の触媒流入ガスの空燃比を「第２目標リーン空燃比afLean２に対応した、よりリーンな（大きい）空燃比」に設定することができる。その結果、触媒４３の酸素吸蔵量を速やかに増大させることができるので、触媒４３の状態が酸素不足状態に近い期間を短縮することができる。この結果、未燃物の排出量を低減することができる。
【０２１５】
なお、第２制御装置は、目標リッチ空燃比afRichを応答性指標値に関わらず常に第１目標リッチ空燃比afRich１に維持し、目標リーン空燃比afLeanのみを応答性指標値に応じて変更してもよい。更に、第２制御装置は、目標リーン空燃比afLeanを応答性指標値に関わらず常に第１目標リーン空燃比afLean１に維持し、目標リッチ空燃比afRichのみを応答性指標値に応じて変更してもよい。
【０２１６】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る空燃比制御装置（以下、「第３制御装置」とも称呼する。）について説明する。
【０２１７】
第３制御装置は、リーン判定閾値ΔＶLeanth及び／又はリッチ判定閾値ΔＶRichthを応答性指標値に基いて変更する代わりに、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でない場合、目標リッチ空燃比afRichを第２制御装置とは相違した態様にて制御する。以下、第２制御装置と第３制御装置との相違点を中心に説明する。
【０２１８】
第３制御装置は、図１７に実線により示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈよりも小さい場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化したとき（図１７の時刻ｔ１を参照。）、目標空燃比abyfrを前記第１目標リッチ空燃比afRich１(例えば、１４．２）に設定する。そして、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」である限り、目標空燃比abyfrは前記第１目標リッチ空燃比afRich１に維持される。なお、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」である場合、目標空燃比abyfrは前記第１目標リーン空燃比afLean１(例えば、１４．７）に設定される。
【０２１９】
更に、第３制御装置は、図１７に二点差線により示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈ以上である場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化したとき（図１７の時刻ｔ１を参照。）、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第１目標リッチ空燃比afRich１よりも小さい前記第２目標リッチ空燃比afRich２（例えば、１３．９）」に設定する。
【０２２０】
加えて、第３制御装置は、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化した時点から所定の時間が経過した時刻ｔ２にて、実際には、出力変化量ΔVoxsが極小値になった時点にて（図１７のｐ１を参照。）、目標空燃比abyfrを「前記第２目標リッチ空燃比afRich２よりも大きいリッチ空燃比である第３目標リッチ空燃比afRich３」に設定する。第３目標リッチ空燃比afRich３は、第２目標リッチ空燃比afRich２と理論空燃比stoichとの間の空燃比であればよい（例えば、１４．１）。従って、第３目標リッチ空燃比afRich３は、第１目標リッチ空燃比afRich１と一致していてもよく、相違していてもよい。
【０２２１】
なお、第３制御装置（第３制御装置の変形例）は、図１８に示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈ以上である場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化したとき（図１８の時刻ｔ１を参照。）、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第１目標リッチ空燃比afRichよりも小さい前記第２目標リッチ空燃比afRich２（例えば、１３．９）」に設定する。
【０２２２】
更に、第３制御装置の変形例は、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化した時点（時刻ｔ１）から所定の時間が経過した時刻ｔ２’にて（実際には、出力変化量ΔVoxsが極小値（ｐ１）を通過した後に出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が所定値ΔＶthLcになった時点にて（図１８のｐ２を参照。））、目標空燃比abyfrを「前記第２目標リッチ空燃比afRich２よりも大きいリッチ空燃比である第３目標リッチ空燃比afRich３」に設定する。
【０２２３】
この第３制御装置及び第３制御装置の変形例によれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リッチ空燃比afRichに設定するタイミングが遅れた場合、目標空燃比abyfrは当初「第２目標リッチ空燃比afRich２」に設定され、その後に「第３目標リッチ空燃比afRich３」に設定される。よって、目標リーン空燃比afLeanから目標リッチ空燃比afRichに変更するタイミングが遅れることにより触媒４３の状態が酸素過剰状態に近づいたとしても、触媒４３にリッチの程度が大きいガスを流入させることができるので、触媒４３の状態を直ちに酸素過剰状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素過剰状態から遠ざかった後には目標空燃比abyfrが第３目標リッチ空燃比afRich３に設定されるので、逆に、過剰の未燃物が触媒４３に流入すること（即ち、触媒４３の状態が一気に酸素不足状態に近づいてしまうこと）を回避することができる。よって、未燃物の排出量が増大することを未然に回避することができる。
【０２２４】
なお、第３制御装置は、触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmax（触媒劣化の程度）を周知の手法に基いて別途取得しておき、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが閾値最大酸素吸蔵量Ｃmaxth以上の場合には第３制御装置の変形例のように目標リッチ空燃比afRichを設定し、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが閾値最大酸素吸蔵量Ｃmaxth未満の場合には第３制御装置のように目標リッチ空燃比afRichを設定してもよい。これによれば、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが小さい場合に、過剰な未燃物が触媒４３に流入することを回避することができる。
【０２２５】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る空燃比制御装置（以下、「第４制御装置」とも称呼する。）について説明する。
【０２２６】
第４制御装置は、リーン判定閾値ΔＶLeanth及び／又はリッチ判定閾値ΔＶRichthを応答性指標値に基いて変更する代わりに、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でない場合、目標リーン空燃比afLeanを第２制御装置とは相違した態様にて制御する。以下、第２制御装置と第４制御装置との相違点を中心に説明する。
【０２２７】
第４制御装置は、図１９に実線により示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈよりも小さい場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化したとき（図１９の時刻ｔ１を参照。）、目標空燃比abyfrを前記第１目標リーン空燃比afLean１（例えば、１４．７）に設定する。そして、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」である限り、目標空燃比abyfrは前記第１目標リーン空燃比afLean１に維持される。なお、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」である場合、目標空燃比abyfrは前記第１目標リッチ空燃比afRich１（例えば、１４．２）に設定される。
【０２２８】
更に、第４制御装置は、図１９に二点差線により示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈ以上である場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化したとき（図１９の時刻ｔ１を参照。）、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第１目標リーン空燃比afLean１よりも大きい前記第２目標リーン空燃比afLean２（例えば、１５．１）」に設定する。
【０２２９】
加えて、第４制御装置は、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化した時点から所定の時間が経過した時刻ｔ２にて、実際には、出力変化量ΔVoxsが極大値になった時点にて（図１９のｐ１を参照。）、目標空燃比abyfrを「前記第２目標リーン空燃比afLean２よりも小さいリーン空燃比である第３目標リーン空燃比afLean３」に設定する。第３目標リーン空燃比afLean３は、第２目標リーン空燃比afLean２と理論空燃比stoichとの間の空燃比であればよい（例えば、１４．８）。従って、第３目標リーン空燃比afLean３は、第１目標リーン空燃比afLean１と一致していてもよく、相違していてもよい。
【０２３０】
なお、第４制御装置（第４制御装置の変形例）は、図２０に示したように、前記下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合（即ち、出力値差の大きさＤＶが閾値出力値差ＤＶｔｈ以上である場合）、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化したとき（図２０の時刻ｔ１を参照。）、先ず、目標空燃比abyfrを「前記第１目標リーン空燃比afLeanよりも小さい前記第２目標リーン空燃比afLean２（例えば、１５．１）」に設定する。
【０２３１】
更に、第４制御装置の変形例は、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化した時点（時刻ｔ１）から所定の時間が経過した時刻ｔ２’にて（実際には、出力変化量ΔVoxsが極大値（ｐ１）を通過した後に出力変化量ΔVoxsの大きさ｜ΔVoxs｜が所定値ΔＶthRcになった時点（図２０のｐ２を参照。）、目標空燃比abyfrを「前記第２目標リーン空燃比afLean２よりも小さいリーン空燃比である第３目標リーン空燃比afLean３」に設定する。
【０２３２】
この第４制御装置及び第４制御装置の変形例によれば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が良好でないことに起因して目標空燃比abyfrを目標リーン空燃比afLeanに設定するタイミングが遅れた場合、目標空燃比abyfrは当初「第２目標リーン空燃比afLean２」に設定され、その後に「第３目標リーン空燃比afLean３」に設定される。よって、目標リッチ空燃比afRichから目標リーン空燃比afLeanに変更するタイミングが遅れることにより触媒４３の状態が酸素不足状態に近づいたとしても、触媒４３にリーンの程度が大きいガスを流入させることができるので、触媒４３の状態を直ちに酸素不足状態から遠ざけることができる。更に、一旦、酸素不足状態から遠ざかった後には目標空燃比abyfrが第３目標リーン空燃比afLean３に設定されるので、逆に、過剰の酸素が触媒４３に流入すること（即ち、触媒４３の状態が一気に酸素過剰状態に近づいてしまうこと）を回避することができる。よって、ＮＯｘの排出量が増大することを未然に回避することができる。
【０２３３】
なお、第４制御装置は、触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmax（触媒劣化の程度）を周知の手法に基いて別途取得しておき、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが閾値最大酸素吸蔵量Ｃmaxth以上の場合には第４制御装置の変形例のように目標リーン空燃比afLeanを設定し、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが閾値最大酸素吸蔵量Ｃmaxth未満の場合には第４制御装置のように目標リーン空燃比afLeanを設定してもよい。これによれば、最大酸素吸蔵量Ｃmaxが小さい場合に、過剰な酸素及びＮＯｘが触媒４３に流入することを回避することができる。
【０２３４】
なお、第４制御装置は、第３制御装置及び／又は第３制御装置の変形例と組み合わせて用いることができる。同様に、第４制御装置の変形例は、第３制御装置及び／又は第３制御装置の変形例と組み合わせて用いることができる。
【０２３５】
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る空燃比制御装置は、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性に関わらず、ＮＯｘ及び／又は未燃物の排出量を低減することができる。
【０２３６】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【０２３７】
例えば、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、目標リッチ空燃比afRichは図２１に示したように変更されてもよい。即ち、図２１に一点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化した直後において目標リッチ空燃比afRichは第２目標リッチ空燃比afRich２に設定され、その後、所定の時間が経過した時点以降において徐々に増大されてもよい。なお、目標リッチ空燃比afRichが徐々に増大されて「理論空燃比stoichよりも一定値だけ小さい値（第４目標リッチ空燃比afRich４）」に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第４目標リッチ空燃比afRich４に維持される。
【０２３８】
或いは、図２１に二点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化した直後において目標リッチ空燃比afRichは第２目標リッチ空燃比afRich２に設定され、その後、直ちに徐々に増大されてもよい。この場合においても、目標リッチ空燃比afRichが徐々に増大されて「理論空燃比stoichよりも一定値だけ小さい値（第４目標リッチ空燃比afRich４）」に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第４目標リッチ空燃比afRich４に維持される。
【０２３９】
同様に、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、目標リッチ空燃比afRichは図２２に示したように変更されてもよい。即ち、図２２に一点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化した直後において目標リーン空燃比afLeanは第２目標リーン空燃比afLean２に設定され、その後、所定の時間が経過した時点以降において徐々に減少されてもよい。なお、目標リーン空燃比afLeanが徐々に減少されて「理論空燃比stoichよりも一定値だけ大きい値（第４目標リーン空燃比afLean４）」に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第４目標リーン空燃比afLean４に維持される。
【０２４０】
或いは、図２２に二点鎖線により示したように、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性が応答性閾値よりも低い場合、触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「０」から「１」へと変化した直後において目標リッチ空燃比afRichは第２目標リーン空燃比afLean２に設定され、その後、直ちに徐々に減少されてもよい。この場合においても、目標リーン空燃比afLeanが徐々に減少されて理論空燃比stoichよりも一定値だけ大きい値（第４目標リーン空燃比afLean４）に到達した時点にて触媒リッチ状態表示フラグＸCCRORichの値が「１」から「０」へと変化していなければ、目標空燃比abyfrはその第４目標リーン空燃比afLean４に維持される。
【０２４１】
更に、各制御装置は、機関暖機促進のため及び触媒の過熱防止等のために下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsに基く空燃比のフィードバック制御を中止し、且つ、目標空燃比abyfrを一定の目標リッチ空燃比に維持する制御（増量制御）を実行してもよい。この場合、各制御装置は、そのような増量制御の終了後において、目標空燃比abyfrを一定の目標リーン空燃比afLeanに設定し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが最大値Vmaxから所定の値（例えば、中央値Vmid又は中央値Vmidの半分）に到達（減少）するまでの時間を下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値として取得してもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
【０２４２】
更に、各制御装置は、燃料噴射を停止するフューエルカット運転の終了後に目標空燃比abyfrを一定の目標リッチ空燃比afRichに設定し、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsが最小値Vminから所定の値（例えば、中央値Vmid又は最大値Vmaxの２／３）に到達（増大）するまでの時間を下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの応答性指標値として取得してもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
【０２４３】
更に、各制御装置は、下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsの暖機状態（温度）を排ガス温度から推定し、その推定されたセンサ温度に基いて応答性指標値を補正し、補正された応答性指標値に基いて「リーン判定閾値ΔＶLeanth、リッチ判定閾値ΔＶRichth、第２目標リッチ空燃比afRich、第２目標リーン空燃比afLean等」を変更してもよい。
【０２４４】
加えて、第３制御装置は、目標空燃比abyfrを第２目標リッチ空燃比afRich２に維持する時間を、周知の手法により別途求められている触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxが大きいほど、或いは、周知の手法により排ガス温度等に基いて推定される触媒４３の温度が高くなるほど、長くなるように設定してもよい。
【０２４５】
同様に、第４制御装置は、目標空燃比abyfrを第２目標リーン空燃比afLean２に維持する時間を、触媒４３の最大酸素吸蔵量Ｃmaxが大きいほど、或いは、触媒４３の温度が高くなるほど、長くなるように設定してもよい。
【０２４６】
更に、各空燃比制御装置は、
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsに関らず、目標空燃比を一定の目標リッチ空燃比に維持して出力値Voxsが最大値Vmaxに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リッチ空燃比から一定の目標リーン空燃比へと変更した場合において、その目標リッチ空燃比と目標リーン空燃比との中間の空燃比（又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比）に相当する値（例えば、中央値Vmid）又はその目標リーン空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
【０２４７】
同様に、各空燃比制御装置は、
下流側空燃比センサ５６の出力値Voxsに関らず、目標空燃比を一定の目標リーン空燃比に維持して出力値Voxsが最小値Vminに到達したことを確認した後に、目標空燃比を目標リーン空燃比から一定の目標リッチ空燃比へと変更した場合において、その目標リーン空燃比と目標リッチ空燃比との中間の空燃比（又は、それらの間を所定の比率で内分した空燃比、）に相当する値（例えば、中央値Vmid）又はその目標リッチ空燃比に相当する値に到達するまでの時間を前記応答性指標値として取得するように構成されてもよい。この時間は、下流側空燃比センサの出力値の応答性が高いほど短くなり、低いほど長くなる。
【０２４８】
【符号の説明】
【０２４９】
１０…内燃機関、２２…吸気ポート、２３…排気ポート、２５…燃料噴射弁、４１…エキゾーストマニホールド、４１ｂ…集合部（排気集合部）、４２…エキゾーストパイプ、４３…上流側触媒（触媒）、４４…下流側触媒、５５…上流側空燃比センサ、５６…下流側空燃比センサ、６０…電気制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
前記機関に供給される混合気の空燃比である機関の空燃比の目標空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比である所定の目標リーン空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リーン空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御し、且つ、前記目標空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比である所定の目標リッチ空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサの出力値の応答性を表す応答性指標値を同出力値に基いて取得する応答性指標値取得手段と、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リーン判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リーン判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更する閾値変更手段と、
を備えた空燃比制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記閾値変更手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リッチ判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リッチ判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成された空燃比制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記閾値変更手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リーン判定閾値を第１リーン判定閾値に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リーン判定閾値を前記第１リーン判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リーン判定閾値に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記閾値変更手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を第１リッチ判定閾値に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を前記第１リッチ判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リッチ判定閾値に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
前記機関に供給される混合気の空燃比である機関の空燃比の目標空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比である所定の目標リーン空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リーン空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御し、且つ、前記目標空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比である所定の目標リッチ空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサの出力値の応答性を表す応答性指標値を同出力値に基いて取得する応答性指標値取得手段を備え、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リッチ空燃比が小さくなるように、前記目標リッチ空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成された空燃比制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リーン空燃比が大きくなるように、前記目標リーン空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成された空燃比制御装置。
【請求項７】
請求項５に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を所定の第１目標リッチ空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第１目標リッチ空燃比よりも小さい第２目標リッチ空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第２目標リッチ空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第２目標リッチ空燃比よりは大きく且つ理論空燃比よりは小さい第３目標リッチ空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項９】
請求項６に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の前記応答性閾値よりも高いか否かを前記応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リーン空燃比を所定の第１目標リーン空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第１目標リーン空燃比よりも大きい第２目標リーン空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第２目標リーン空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第２目標リーン空燃比よりは小さく且つ理論空燃比よりは大きい第３目標リーン空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記応答性指標値取得手段が、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値、又は、
前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値、
を前記応答性指標値として取得するように構成された空燃比制御装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記応答性指標値取得手段が、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極大値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値と、の差の大きさ、又は、
前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極小値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値と、の差の大きさ、
を前記応答性指標値として取得するように構成された空燃比制御装置。
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
前記機関に供給される混合気の空燃比である機関の空燃比の目標空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比である所定の目標リーン空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リーン空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御し、且つ、前記目標空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比である所定の目標リッチ空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサの出力値の応答性を表す応答性指標値を同出力値に基いて取得する応答性指標値取得手段と、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リーン判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リーン判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更する閾値変更手段と、
を備えた空燃比制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記閾値変更手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記リッチ判定閾値の大きさが小さくなるように、前記リッチ判定閾値を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成された空燃比制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記閾値変更手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リーン判定閾値を第１リーン判定閾値に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リーン判定閾値を前記第１リーン判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リーン判定閾値に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記閾値変更手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を第１リッチ判定閾値に設定し、前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記リッチ判定閾値を前記第１リッチ判定閾値の大きさよりも小さい大きさを有する第２リッチ判定閾値に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項５】
内燃機関の排気通路に配設された三元触媒と、
前記排気通路の前記触媒よりも下流に配設された濃淡電池型の酸素濃度センサである下流側空燃比センサと、
前記機関に供給される混合気の空燃比である機関の空燃比の目標空燃比が理論空燃比よりも大きい空燃比である所定の目標リーン空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リーン空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御し、且つ、前記目標空燃比が理論空燃比よりも小さい空燃比である所定の目標リッチ空燃比に設定されたとき同機関の空燃比が同目標リッチ空燃比に一致するように同機関の空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されていて前記下流側空燃比センサの出力値が減少している場合において同出力値の所定時間あたりの変化量である出力変化量の大きさが所定のリーン判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比に設定し、且つ、前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されていて前記出力値が増大している場合において前記出力変化量の大きさが所定のリッチ判定閾値以上となったとき前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比に設定する目標空燃比設定手段と、
を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記下流側空燃比センサに到達する排ガスの空燃比の変化に対する前記下流側空燃比センサの出力値の応答性を表す応答性指標値を同出力値に基いて取得する応答性指標値取得手段を備え、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リッチ空燃比が小さくなるように、前記目標リッチ空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成された空燃比制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が良好でないほど前記目標リーン空燃比が大きくなるように、前記目標リーン空燃比を前記取得された応答性指標値に基いて変更するように構成された空燃比制御装置。
【請求項７】
請求項５に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の応答性閾値よりも高いか否かを前記取得された応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を所定の第１目標リッチ空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第１目標リッチ空燃比よりも小さい第２目標リッチ空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第２目標リッチ空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第２目標リッチ空燃比よりは大きく且つ理論空燃比よりは小さい第３目標リッチ空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項９】
請求項６に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が所定の前記応答性閾値よりも高いか否かを前記応答性指標値に基いて判定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも高いと判定された場合には前記目標リーン空燃比を所定の第１目標リーン空燃比に設定し、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合には前記目標リッチ空燃比を前記第１目標リーン空燃比よりも大きい第２目標リーン空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記目標空燃比設定手段が、
前記下流側空燃比センサの出力値の応答性が前記応答性閾値よりも低いと判定された場合、前記目標空燃比を前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと切り替えたとき、前記目標空燃比を前記第２目標リーン空燃比に設定し、その後所定の時間が経過した時点にて前記目標空燃比を前記第２目標リーン空燃比よりは小さく且つ理論空燃比よりは大きい第３目標リーン空燃比に設定するように構成された空燃比制御装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記応答性指標値取得手段が、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値、又は、
前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値、
を前記応答性指標値として取得するように構成された空燃比制御装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、
前記応答性指標値取得手段が、
前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極大値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リーン空燃比から前記目標リッチ空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極小値と、の差の大きさ、又は、
前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比に設定されている場合の下流側空燃比センサの出力値の極小値と、その後に前記目標空燃比が前記目標リッチ空燃比から前記目標リーン空燃比へと変更された後に最初に現れる前記下流側空燃比センサの出力値の極大値と、の差の大きさ、
を前記応答性指標値として取得するように構成された空燃比制御装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−６４３８４（Ｐ２０１３−６４３８４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４５１２（Ｐ２０１１−２０４５１２）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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