JP4292909B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

この発明は内燃機関の空燃比制御装置に係り、特に、排気通路に配置される触媒の上下に排気ガスセンサを備える内燃機関の空燃比を制御する装置として好適な空燃比制御装置に関する。

従来、例えば特開平７−１９７８３９号公報に開示されているように、内燃機関の排気通路に２つの排気ガスセンサを備える内燃機関が知られている。この内燃機関は、排気通路に配置された触媒の上流に空燃比センサ（空燃比に対してリニアな特性を示すセンサ）を備え、その触媒の下流に酸素センサ（空燃比に対していわゆるZ特性を示すセンサ）を備えている。

上記従来の内燃機関では、上流側の空燃比センサの出力に基づいてメインのフィードバック制御が実行され、一方、下流側の酸素センサの出力に基づいてサブのフィードバック制御が実行される。メインのフィードバック制御では、触媒に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように燃料噴射量の制御が行われる。触媒には、流入してくる排気ガスを効率的に浄化することのできる触媒ウィンドウが存在する。換言すると、触媒は、流入してくる排気ガスの空燃比が、その触媒ウィンドウに収まっている場合に良好な浄化特性を発揮する。上記の制御目標空燃比は、その触媒ウィンドウに属するものとして設定された値である。このため、メインのフィードバック制御が理想的に機能すれば、内燃機関から排出される排気ガスは、触媒により効率的に浄化され、触媒の下流に未浄化の成分が吹き抜けることはない。

ところが、空燃比センサの出力など、メインのフィードバック制御に関わる種々の要素には、ある程度の誤差が重畳している。このため、メインのフィードバック制御が上記の如く実行されていても、触媒に流入する排気ガスの空燃比が現実にはリッチ側に、或いはリーン側にシフトして、触媒の下流に未浄化の成分が流出することがある。上記従来の内燃機関において、サブのフィードバック制御は、このようにして触媒の下流に未浄化の成分が流出してきた場合に、その流出の原因である空燃比ずれが解消されるように、燃料噴射量の演算手法を修正するための制御である。このようなサブフィードバック制御が実行されると、種々の誤差の影響を修正することができ、現実の空燃比を精度良く制御目標空燃比近傍に維持することが可能となる。

特開平７−１９７８３７号公報 特開平９−６０５４４号公報 特開平６−１０１５３６号公報

しかしながら、上述した触媒ウィンドウは、内燃機関の運転状態に応じて変化することがある。メインおよびサブのフィードバック制御が、ある触媒ウィンドウにおいて、触媒の下流に未燃成分を流出させない空燃比制御を実現していた場合に、触媒ウィンドウが変化すれば、同じフィードバック制御が継続されていても、触媒の下流に未燃成分が流出する事態が生じ得る。このため、上記従来の内燃機関においては、内燃機関の運転状態が変化し、その影響で触媒ウィンドウが変化する毎に、変化後の状況に追従するためにサブのフィードバック制御の内容を修正する必要が生ずる。そして、内燃機関の運転状態が頻繁に変化する状況下では、サブのフィードバック制御による修正がその変化に追従できず、その結果、エミッション特性が悪化するという事態が生じ得る。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の運転状態が頻繁に変化する状況下でも、常に安定したエミッション特性を維持することのできる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の空燃比制御装置であって、
内燃機関の排気通路に配置される触媒と、
前記触媒の上流に配置される上流側排気ガスセンサと、
前記触媒の下流に配置される下流側排気ガスセンサと、
前記触媒に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように、前記上流側排気ガスセンサの出力を燃料噴射量にフィードバックするメインフィードバック手段と、
前記触媒から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、当該下流側排気ガスセンサの出力を燃料噴射量にフィードバックするサブフィードバック手段と、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記触媒が排気ガスの未浄化成分を浄化することのできるウィンドウである触媒ウィンドウが前記吸入空気量に対して示す依存性と同様の依存性を、前記吸入空気量に対して示す空燃比リッチ化規則を記憶する記憶手段と、
前記吸入空気量が多量であるほど、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ化するように、前記空燃比リッチ化規則に従って燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記空燃比リッチ化規則は、前記吸入空気量に対して、前記触媒ウィンドウと同様の依存性を示すように、触媒特性補正量を定めた補正量マップであり、
前記噴射量補正手段は、前記上流側排気ガスセンサの出力に前記触媒特性補正量を加算することにより、前記吸入空気量が多量であるほど前記上流側排気ガスセンサの出力に対してリーン側にシフトする補正後空燃比出力を算出する手段を含み、
前記メインフィードバック手段は、前記補正後空燃比出力が制御目標空燃比に対応する値となるように燃料噴射量を演算する手段を含むことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記空燃比リッチ化規則は、前記吸入空気量に対して、前記触媒ウィンドウと同様の依存性を示すように、前記制御目標空燃比を定めた目標空燃比マップであり、
前記噴射量補正手段は、前記目標空燃比マップに基づいて、前記吸入空気量が多量であるほど前記制御目標空燃比をリッチな値に設定する手段を含むことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１の発明において、
前記メインフィードバック手段は、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比よりリーンとなった場合にその空燃比差を所定のリッチ側ゲインで燃料噴射量に反映させる手段と、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比よりリッチとなった場合にその空燃比差を所定のリーン側ゲインで燃料噴射量に反映させる手段とを含み、
前記空燃比リッチ化規則は、前記リッチ側ゲインと前記リーン側ゲインとの比（リッチ側ゲイン／リーン側ゲイン）が、前記吸入空気量に対して、前記触媒ウィンドウと同様の依存性を示すように、前記リッチ側ゲイン及び前記リーン側ゲインを定めたゲインマップであり、
前記噴射量補正手段は、前記ゲインマップに基づいて、吸入空気量が多量であるほど、前記リッチ側ゲインと前記リーン側ゲインとの比（リッチ側ゲイン／リーン側ゲイン）が大きくなるように、それらのゲインを設定する手段を含むことを特徴とする。

また、第５の発明は、第１の発明において、
前記サブフィードバック手段は、前記触媒から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンとなった場合にその空燃比差を所定のリッチ側ゲインで燃料噴射量に反映させる手段と、前記触媒から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリッチとなった場合にその空燃比差を所定のリーン側ゲインで燃料噴射量に反映させる手段とを含み、
前記空燃比リッチ化規則は、前記リッチ側ゲインと前記リーン側ゲインとの比（リッチ側ゲイン／リーン側ゲイン）が、前記吸入空気量に対して、前記触媒ウィンドウと同様の依存性を示すように、前記リッチ側ゲイン及び前記リーン側ゲインを定めたゲインマップであり、
前記噴射量補正手段は、前記ゲインマップに基づいて、吸入空気量が多量であるほど、前記リッチ側ゲインと前記リーン側ゲインとの比（リッチ側ゲイン／リーン側ゲイン）が大きくなるように、それらのゲインを設定する手段を含むことを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、前記触媒の劣化状態を検出する触媒劣化状態検出手段を備え、
前記噴射量補正手段は、前記触媒の劣化が激しいほど、前記吸入空気量の変化に対する、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比の変化の割合を緩やかにする手段を含むことを特徴とする。

また、第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を備え、
前記噴射量補正手段は、前記触媒の温度が高いほど、前記吸入空気量の変化に対する、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比の変化の割合を急にする手段を含むことを特徴とする。

また、第８の発明は、第１乃至第７の発明において、前記サブフィードバック手段は、前記下流側排気ガスセンサの出力がリッチ化するほど燃料噴射量を減少させ、また、前記下流側排気ガスセンサの出力がリーン化するほど燃料噴射量を増量させるためのサブフィードバック補正係数を算出する手段と、前記サブフィードバック補正係数の平均的な値をサブフィードバック学習係数として学習する手段と、前記サブフィードバック学習係数を燃料噴射量に反映させる手段とを含み、
燃料噴射量の増量補正の影響が、前記触媒から流出する排気ガスの空燃比から消滅したか否かを判断する影響有無判断手段と、
前記影響が及んでいると判断される期間中は、前記サブフィードバック学習係数の更新を禁止する学習禁止手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第９の発明は、第８の発明において、前記影響有無判断手段は、燃料噴射量の増量補正が終了した後の積算吸入空気量を算出する手段と、前記積算吸入空気量が所定のサブ学習許可量に達した場合に前記影響が消滅したと判定する手段とを含むことを特徴とする。

また、第１０の発明は、第９の発明において、前記影響有無判断手段は、燃料噴射量の増量補正が行われていない環境下で前記下流側排気ガスセンサがリーン出力を発している場合に前記影響が消滅したと判定する手段と、前記積算吸入空気量が所定の判断許可量に達するまでは、前記下流側排気ガスセンサの出力に基づく上記の判定を禁止する手段とを含むことを特徴とする。

また、第１１の発明は、第９または第１０の発明において、燃料噴射量の増量補正が行われている間に前記触媒を流通した排気ガス中の酸素不足量の積算値を求める酸素不足量積算値算出手段と、
前記酸素不足量の積算値に基づいて前記サブ学習許可量を設定するサブ学習許可量設定手段と、
を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、メインのフィードバック制御とサブのフィードバック制御とで空燃比を精度良く制御しつつ、吸入空気量が多量であるほど、触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチ化させることができる。触媒ウィンドウは、吸入空気量が増えるに連れてリッチ化する傾向を示す。このため、本発明によれば、内燃機関の運転状態に関わらず、常に良好なエミッション特性を実現することができる。

第２の発明によれば、吸入空気量が多量であるほど補正後空燃比出力をリーン側に補正することができる。補正後空燃比出力がリーン側に補正されると、現実の空燃比は、リッチ側にシフトする。このため、本発明によれば、吸入空気量が多いほど現実の空燃比をリッチ側にシフトさせることができ、その結果、現実の空燃比を触媒ウィンドウに合わせることができる。

第３の発明によれば、吸入空気量が多量であるほど制御目標空燃比をリッチ化させることにより、現実の空燃比を触媒ウィンドウに合わせることができる。

第４の発明によれば、吸入空気量が多量であるほど、メインのフィードバック制御に用いられるリッチ側ゲインとリーン側ゲインとの比（リッチ側ゲイン／リーン側ゲイン）を大きくすることができる。メインのフィードバック制御は、その比が大きいほど、空燃比をリッチ化させ易いものとなる。このため、本発明によれば、吸入空気量の多少に応じて現実の空燃比を触媒ウィンドウに合わせることができる。

第５の発明によれば、吸入空気量が多量であるほど、サブのフィードバック制御に用いられるリッチ側ゲインとリーン側ゲインとの比（リッチ側ゲイン／リーン側ゲイン）を大きくすることができる。サブのフィードバック制御は、その比が大きいほど、空燃比をリッチ化させ易いものとなる。このため、本発明によれば、吸入空気量の多少に応じて現実の空燃比を触媒ウィンドウに合わせることができる。

第６の発明によれば、触媒の劣化が激しいほど、吸入空気量の変化に対する、触媒に流入する排気ガスの空燃比の変化の割合を緩やかにすることができる。触媒ウィンドウは、触媒の劣化が進むに連れて、吸入空気量に対する依存性を減少させる。本発明によれば、そのような特性の変化に合わせて燃料噴射量の演算手法を変化させることにより、高精度な空燃比制御を実現することができる。

第７の発明によれば、触媒の温度が高いほど、吸入空気量の変化に対する、触媒に流入する排気ガスの空燃比の変化の割合を急にすることができる。触媒ウィンドウは、触媒の温度が高いほど吸入空気量の変化に対する依存性を増大させる。本発明によれば、そのような特性の変化に合わせて燃料噴射量の演算手法を変化させることにより、高精度な空燃比制御を実現することができる。

第８の発明によれば、燃料噴射量の増量補正が終了した後、その影響が消滅するまではサブフィードバック学習係数の更新を禁止することができる。このため、本発明によれば、噴射燃料の増量補正に伴うサブフィードバック学習係数の誤学習を有効に防止することができる。

第９の発明によれば、燃料噴射量の増量補正が終了した後、積算吸入空気量が所定のサブ学習許可量に達するのを待って増量補正の影響の消滅を判定することで、その影響が消滅する以前に誤ってその消滅が判定されるのを確実に防ぐことができる。

第１０の発明によれば、下流側排気ガスセンサの出力に基づいて増量補正の影響の有無を判定しているため、その影響が現実に消滅した後に、速やかにその消滅を判定することができる。更に、本発明によれば、増量補正の終了後、積算吸入空気量が所定の判断許可量に達するまでは下流側排気ガスセンサの出力に基づく上記の判定を禁止することで、短期間の増量補正の後、遅延を伴って空燃比が変化するような状況下で、サブフィードバック学習係数が誤学習されるのを確実に防ぐことができる。

第１１の発明によれば、燃料噴射量の増量補正中に触媒を流通した排気ガス中の酸素不足量の積算値に基づいてサブ学習許可量を設定することができる。この場合、下流側排気ガスセンサの出力に頼ることなく、積算吸入空気量がサブ学習許可量に達したか否かを見ることにより、増量補正の影響が消滅したか否かを精度良く判断することができる。

実施の形態１．
［実施の形態１の装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の空燃比制御装置の構成を説明するための図である。図１に示す通り、本実施形態の装置は、内燃機関の排気通路１０に配置された上流触媒（S/C）１２および下流触媒（U/F）１４を備えている。上流触媒１２および下流触媒１４は、何れも、CO、HCおよびNoxを同時に浄化することのできる三元触媒である。

上流触媒１２の上流および下流には、それぞれメイン空燃比センサ１６、およびサブ酸素センサ１８が配置されている。メイン空燃比センサ１６は、上流触媒１２に流入する排気ガスの空燃比A/Fに対してほぼリニアな出力を発するセンサである。一方、サブ酸素センサ１８は、上流触媒１２から流出してくる排気ガスが理論空燃比に対してリッチであるか、或いはリーンであるかに応じて出力を急変させるセンサである。

メイン空燃比センサ１６の出力、およびサブ酸素センサ１８の出力は、それぞれECU(Electronic Control Unit)２０に供給されている。ECU２０には、更に、エアフロメータ２２、回転数センサ２４、および燃料噴射弁２６などが接続されている。エアフロメータ２２は、内燃機関の吸入空気量Gaを検出するセンサである。回転数センサ２４は機関回転数Neに応じた出力を発するセンサである。また、燃料噴射弁２６は、内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するための電磁弁である。

［実施の形態１の装置の基本動作］
本実施形態の装置は、メイン空燃比センサ１６の出力やサブ酸素センサ１８の出力などに基づいて空燃比フィードバック制御を実行する。この空燃比フィードバック制御では、より具体的には、(a)メイン空燃比センサ１６の出力evafbseを基礎として補正後A/F出力evabyfを算出する処理と、(b)補正後A/F出力evabyfに基づいて、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比A/F（以下、「制御A/F」と称す）が制御目標A/F現実に一致するように燃料噴射量を制御する処理（以下、この処理を「メインフィードバック制御」と称す）とが行われる。

メイン空燃比センサ１６は、既述した通り、制御A/Fに対してほぼリニアな出力を発するものとして製造される。このセンサが理想的な特性を示す場合は、その出力evafbseと制御A/Fとの間に一義的な関係（図２に示す補正後A/F出力evabyfと制御A/Fとの関係）が成立する。この場合、メイン空燃比センサ１６の出力evabyfは、制御A/Fの代用値として用いることが可能である。

しかしながら、メイン空燃比センサ１６の出力evafbseには、センサ自身のばらつきや、ワイヤーハーネス等の信号伝送系のばらつきなどに起因する影響が重畳する。このため、ECU２０により検知されるメイン空燃比センサ１６の出力evafbseと制御A/Fとの間には、必ずしも一義的な関係は成立しない。そこで、ECU２０は、サブ酸素センサ１８の出力などに基づいて、メイン空燃比センサ１６の出力evafbseに適当な補正を施し、メイン空燃比センサ１６が発するべき理想的な出力としての意味を有する補正後A/F出力evabyfを生成する（上記処理(a)；生成手法の詳細は後述する）。

図２は、補正後A/F出力evabyfと制御A/Fとの関係を示す図である。補正後A/F出力evabyfが、メイン空燃比センサ１６が発するべき理想的な出力であるとすれば、補正後A/F出力evabyfと制御A/Fとの間には、図２に示すような一義的な関係が成立する。この場合、補正後A/F出力evabyfは、制御A/Fの代用値として取り扱うことができる。

図２中に破線で示す制御目標A/Fは、内燃機関において実現するべき制御A/Fの目標値である。補正後A/F出力evabyfに基づいて推定される制御A/Fが制御目標A/Fより大きい場合は、その制御A/Fがリーンであると判断できる。ECU２０が実行するメインフィードバック制御では、この場合、原理的には、制御A/Fと制御目標A/Fとの差に所定のリッチ側ゲインを乗ずることにより得られる制御量分だけ燃料噴射量が増量される。その結果、制御A/Fがリッチ側に変化して制御目標A/Fに近づけられる。一方、補正後A/F出力evabyfに基づいて推定される制御A/Fが制御目標A/Fより小さい場合は、その制御A/Fがリッチであると判断できる。この場合、ECU２０の実行するメインフィードバック制御では、原理的には、制御A/Fと制御目標A/Fとの差に所定のリーン側ゲインを乗ずることにより算出される制御量分だけ燃料噴射量が減量される。その結果、制御A/Fがリッチ側に変化して制御目標A/Fに近づけられる。ECU２０は、このようにして制御A/Fを制御目標A/Fの近傍に制御する（上記処理(b)）。

補正後A/F出力evabyfを算出するに当たっては、メイン空燃比センサ１６の出力evafbseに対して、(i)ストイキ点学習に基づく補正、(ii)サブフィードバック制御による補正、(iii)サブフィードバック学習に基づく補正などが施される。

(i)ストイキ点学習は、ワイヤーハーネスのバラツキなどがメイン空燃比センサ１６の出力に与える影響を補正するために行われる。ここでは、具体的には、ECU２０が認識するメイン空燃比センサ１６の出力evafbseに重畳している恒常的な誤差分が、ストイキ学習量evafofsとして学習される。ECU２０は、補正後A/F出力evabyfを算出するにあたり、メイン空燃比センサ１６の出力evafbseにストイキ学習量evafofsを加算する。このような処理によれば、補正後A/F出力evabyfから、ワイヤーハーネス等のバラツキに起因する恒常的な誤差を排除することが可能である。尚、ストイキ学習量evafofsの算出手法は、本発明の主要部ではないため、ここではその詳細な説明は省略する。

(ii)サブフィードバック制御は、メインフィードバック制御を補完して、内燃機関のエミッション特性を向上させるための制御である。メインフィードバック制御において用いられる制御目標A/Fは、三元触媒（上流触媒１２および下流触媒１４）が、最も効率的に排気ガスを浄化することのできる空燃比A/Fに設定されている。このような設定の下、メインフィードバック制御により制御A/Fが制御目標A/Fを挟んで均等にリッチ側およびリーン側に振れているような場合には、上流触媒１２により十分な浄化がなされるため、その下流、つまり、サブ酸素センサ１８の周囲に、未浄化の成分が吹き抜けてくることはない。

しかしながら、内燃機関においては、種々のバラツキの影響により、メインフィードバック制御が実行されている状況下で、制御A/Fが、制御目標A/Fを挟んでリッチ側、或いはリーン側に偏ることがある。制御A/Fがリッチ側に偏る傾向が継続すれば、やがて上流触媒１２がHCやCOを浄化できない状態となり、その下流にそれらの成分を含む排気ガスが流出する。反対に、制御A/Fがリーン側に偏る傾向が続けば、やがて上流触媒１２の下流にNoxを含む排気ガスが流出する。

上流触媒１２の下流にHCやCOを含む排気ガスが流出すると、サブ酸素センサ１８の出力はリッチ出力となる。一方、その下流にNoxを含む排気ガスが流出すると、サブ酸素センサ１８の出力はリーン出力となる。このため、ECU２０は、サブ酸素センサ１８の出力がリッチ出力に反転したら、制御A/Fがリッチ側に偏る傾向が生じていると判断することができ、一方、サブ酸素センサ１８の出力がリーン出力に反転したら、制御A/Fがリーン側に偏る傾向が生じていると判断することができる。

サブフィードバック制御では、補正後A/F出力evabyfを算出するにあたり、メイン空燃比センサ１６の出力evafbseに加算するサブフィードバック補正量evafsfbが算出される。サブフィードバック補正量evafsfbは、制御A/Fがリッチ側に偏っていると判断されると負方向（補正後A/F出力evabyfをリッチ化させる方向）に更新され、反対に、制御A/Fがリーン側に偏っていると判断されると正方向（補正後A/F出力evabyfをリーン化させる方向）に更新される。このようなサブフィードバック補正によれば、補正後A/F出力evabyfを、現実の制御A/Fに近づけることが可能であり、メインフィードバック制御による空燃比の制御精度を高めることができる。

(iii)サブフィードバック学習では、メインフィードバック制御の実行に関わる種々の要素に重畳している恒常的な誤差分が、サブフィードバック学習量evafsfbgとして学習される。ここでは、より具体的には、適当なタイミングで、サブフィードバック補正量evafsfbの平均的な値をサブフィードバック学習量evafsfbgに移し替える処理が行われる。サブフィードバック学習量evafsfbgは、サブフィードバック補正量evafsfbと同様に、補正後A/F出力evabyfの算出過程において、メイン空燃比センサの出力evafbseに加算される値である。サブフィードバック補正量evafsfbに恒常的な誤差をも含めることとすると、その値が適正値に更新されるまでに長い期間が必要となる。サブフィードバック学習量evafsfbgを導入して、その恒常的誤差分をここに移し替えると、サブフィードバック補正量evafsfbの更新に要する時間を短縮することができ、空燃比の制御精度を高めることができる。

［実施の形態１の装置の特徴的動作］
以上説明した通り、本実施形態の装置は、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とを組み合わせた処理を行うことで、高精度な空燃比制御を実現している。本実施形態の装置は、これらの処理に加えて、以下に説明する触媒特性補正を実行することにより、空燃比の制御精度を更に高めることとしている。

図３は、内燃機関の吸入空気量Gaと三元触媒の触媒ウィンドウとの関係を示す。図３に示すように、三元触媒には、排気ガス中の未浄化成分（HC、CO、Nox）を効率的に浄化することのできる触媒ウィンドウが存在する。つまり、三元触媒は、排気ガスの空燃比が図３に示すような触媒ウィンドウに収まっている場合に、最も効率良く排気ガスを浄化することができる。この触媒ウィンドウは、図３に示すように、吸入空気量Gaに対して依存性を有している。このため、本実施形態の装置において良好なエミッション特性を得るためには、吸入空気量Gaの変化に合わせて制御A/Fを適宜変化させることが必要である。

既述したメインフィードバック制御とサブフィードバック制御の組み合わせによっても、最終的には上記の機能を実現することができる。以下、メインフィードバック制御で用いられる制御目標A/Fが１４．６であるものとして、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御の組み合わせのみにより、上記の機能が実現される様子について説明する。

本実施形態の装置は、制御目標A/Fが１４．６であれば、メインフィードバック制御の機能により、常に、補正後A/F出力evabyfが１４．６に対応する値となるように燃料噴射量が演算される。図３に示す例によれば、吸入空気量Gaが１０g/secである場合は、１４．６が触媒ウィンドウに含まれる。従って、この場合は、現実の制御A/Fが制御目標A/F（１４．６）に制御され、その結果、メイン空燃比センサ１６が１４．６に対応する出力evafbseを出力していれば、サブフィードバック補正量evafsfb、或いはサブフィードバック学習量evafsfbgに大きな更新が要求されることはない。

このような状況下で、吸入空気量Gaが１０g/secから２０g/secに変化すると、現在の制御A/F（１４．６）が触媒ウィンドウのリーン側に外れる事態が生ずる。この事態が継続すると、上流触媒１２の下流に空燃比のリーンな排気ガスが流出して、サブフィードバック補正量evafsfbが（或いは、サブフィードバック学習量evafsfbgが）正方向に更新され始める。その結果、補正後A/F出力evabyfは、制御目標A/Fに対応する値（図２に示す例では３．３V）より大きな値となる。補正後A/F出力evabyfがこのように変化すると、ECU２０は、メインフィードバック制御の機能により、補正後A/F出力evabyfが小さな値となるように燃料噴射量を補正する。具体的には、ECU２０は、この場合、メイン空燃比センサ１６の出力evafbseが小さな値となるように燃料噴射量を増量させる。その結果、現実の制御A/Fが制御目標A/F（１４．６）より小さな値となり（リッチ化し）、最終的には、その制御A/Fが触媒ウィンドウに収められる。

以上説明した通り、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とが組み合わせて実行されている場合、吸入空気量Gaの変化に伴って触媒ウィンドウに変化が生ずると、その変化に追従する変化がサブフィードバック補正量evafsfb（或いはサブフィードバック学習量evafsfbg）に発生し、最終的には現実の制御A/Fが変化後の触媒ウィンドウに納められる。このため、このような制御によっても、ある程度のエミッション特性は確保することが可能である。

しかしながら、上記の制御によれば、触媒ウィンドウが変化した後、そのウィンドウに制御A/Fが収まるまでの間は、上流触媒１２の下流に未浄化の成分を含む排気ガスが流出する。内燃機関のエミッション特性を常に良好に維持するためには、このような未燃成分の流出は最小限に抑えることが望ましい。そして、その流出を最小限に抑えるうえでは、触媒ウィンドウの変化に追従するように、現実の制御A/Fを速やかに変化させることが有効である。

図４は、上記の機能を実現するために本実施形態において導入された触媒特性補正量evafcatの内容を説明するための図である。触媒特性補正量evafcatは、サブフィードバック補正量evafsfb等と同様に、補正後A/F出力evabyfに加算される補正項である。図４と図３とを比較することで判るように、触媒特性補正量evafcatは、吸入空気量Gaに対して、触媒ウィンドウと同様の依存性を示すように設定されている。

触媒特性補正量evafcatは、例えば、吸入空気量Gaが１０g/secから２０g/secに変化した場合には、約０．０１Vから約０．０２Vに変化する。触媒特性補正量evafcatにこのような変化が生ずると、補正後A/F出力evabyfには約０．０１Vの増加が生ずる。補正後A/F出力evabyfに０．０１Vの増加が生ずると、ECU２０は、０．０１V分だけ制御A/Fが制御目標A/Fに対してリーンであると判断し（図２参照）、０．０１V分だけ制御A/Fをリッチ化させる。図３に示す例によれば、触媒ウィンドウは、吸入空気量Gaが１０g/secから２０g/secに増える過程で、メイン空燃比センサ１６の出力に換算して約０．０１V分だけリッチ化している。このため、吸入空気量Gaが１０g/secの時に制御A/Fが触媒ウィンドウに属しており、かつ、Gaが２０g/secに増える過程で制御A/Fが０．０１V分だけリッチ化すれば、その変化の直後において、制御A/Fは当然に触媒ウィンドウに収まっていることになる。

このように、補正後A/F出力evabyfを算出する過程において、メイン空燃比センサ１６の出力evafbseに図４に示す触媒特性補正量evafcatを加算することによれば、吸入空気量Gaの変化に伴う触媒ウィンドウの変化分だけ、フィードフォワード的に現実の制御A/Fを変化させることができる。このため、本実施形態の装置によれば、吸入空気量Gaに対する触媒ウィンドウの依存性に関わらず、Gaが激しく変化するような状況下においても、極めて良好なエミッション特性を実現することができる。

［ECUが実行する具体的処理］
図５は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU２０が実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。図５に示すルーチンでは、先ず、メイン空燃比センサ１６の出力evafbseを取り込む処理が行われる（ステップ１００）。次に、ストイキ点学習量evafofsに関する処理が実行される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、ストイキ点学習条件が成立していることを条件にストイキ点学習量evafofsを更新する処理が行われる。

次に、サブフィードバック補正量evafsfbの算出処理が実行される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、サブフィードバックの実行条件が成立していることを条件に、サブ酸素センサ１８の出力がリッチ出力に反転した場合に、所定のゲイン（リーン側ゲイン）でサブフィードバック補正量evafofsを負方向に更新する処理、或いは、サブ酸素センサ１８の出力がリーン出力に反転した場合に、所定のゲイン（リッチ側ゲイン）でサブフィードバック補正量evafofsを正方向に更新する処理が行われる。

次に、サブフィードバック学流量evafsfbgに関する処理が実行される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、所定のタイミングで、サブフィードバック補正量evafsfbの平均値をサブフィードバック学習量evafsfbgに移し替える処理、つまり、その平均値分だけサブフィードバック学習量evafsfbを増加または減少させ、かつ、その平均値分だけサブフィードバック補正量evafsfbを減少または増加させる処理が行われる。

次に、触媒特性補正量evafcatに関する処理が実行される（ステップ１０８）。ECU２０は、図４に示すように、吸入空気量Gaとの関係で定めた触媒特性補正量evafcatのマップを記憶している。ここでは、そのマップを参照して、現在の吸入空気量Gaに対応する触媒特性補正量evafcatを算出する処理が行われる。

図５に示すルーチンでは、次に、以下に示す演算式に従って補正後A/F出力evabyfが算出される（ステップ１１０）。
evabyf＝evafbse＋evafofs＋evafsfb＋evafsfbg＋evafcat ・・・（１）
次いで、空燃比フィードバックを実行することで達成すべき制御目標A/F（本実施形態では、一定値１４．６）が取り込まれる（ステップ１１２）。

最後に、メインフィードバックの処理、つまり、補正後A/F出力evabyfを、制御目標A/Fに対応する値に一致させるように燃料噴射量を制御する処理が実行される（ステップ１１４）。ここでは、原理的には、補正後A/F出力evabyfを空燃比に換算した値が制御目標A/Fより大きい場合には、両者の差ΔA/Fに所定のリッチ側ゲインを乗じた値分だけ燃料噴射量を増量する処理が実行される。また、補正後A/F出力evabyfを空燃比に換算した値が制御目標A/Fより小さい場合には、両者の差ΔA/Fに所定のリーン側ゲインを乗じた値分だけ燃料噴射量に減量補正を施す処理が実行される。

以上説明したように、図５に示すルーチンによれば、メインフィードバック制御とサブフィードバック制御とを組み合わせて実行しつつ、触媒特性補正量evafcatを用いた処理、つまり、触媒ウィンドウの変化に追従するべく、制御A/Fをフィードフォワード的に変化させる処理を実現することができる。このため、本実施形態の空燃比制御装置によれば、吸入空気量Gaが激しく変動する状況下でも、安定したエミッション特性を実現することができる。

尚、上述した実施の形態１においては、上流触媒１２が前記第１の発明における「触媒」に、メイン空燃比センサ１６が前記第１の発明における「上流側排気ガスセンサ」に、サブ酸素センサ１８が前記第１の発明における「下流側排気ガスセンサ」に、エアフロメータ２２が前記第１の発明における「吸入空気量検出手段」に、それぞれ相当している。また、ここでは、ECU２０が、上記ステップ１１４の処理を実行することにより前記第１の発明における「メインフィードバック手段」が、上記ステップ１０４および１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「サブフィードバック手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「噴射量補正手段」が、それぞれ実現されている。更に、実施の形態１においては、上記ステップ１１０において算出される補正後A/F出力evabyfが前記第２の発明における「補正後空燃比出力」に、上記ステップ１１２において設定される制御目標A/Fが前記第２の発明における「制御目標空燃比」に、それぞれ対応している。

実施の形態２．
次に、図６および図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態の装置は、上述した実施の形態１の装置において、ECU２０に、図５に示すルーチンに代えて、後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述した実施の形態１の装置は、制御目標A/Fを固定値としつつ、吸入空気量Gaに応じて補正後A/F出力evabyfを変化させることにより、制御A/Fを触媒ウィンドウの変化に追従させることとしている。これに対して、本実施形態の装置は、補正後A/F出力evabyfに吸入空気量Gaに対する依存性を持たせるのではなく、吸入空気量Gaに応じて制御目標A/Fを変化させることにより、同様の機能を実現する点に特徴を有している。

図６は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU２０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１０８〜１１２の処理が、ステップ１２０および１２２の処理に置き換えられている点を除き、図５に示すルーチンと同様である。以下、図６において、図５に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図６に示すルーチンでは、ステップ１０６の処理が終了すると、次に、以下に示す演算式に従って補正後A/F出力evabyfが算出される（ステップ１２０）。尚、ここで算出される補正後A/F出力evabyfは、触媒特性補正量evafcatが加算されていない点を除き、実施の形態１のステップ１１０で算出される値と同じである。
evabyf＝evafbse＋evafofs＋evafsfb＋evafsfbg ・・・（２）

図６に示すルーチンでは、次に、図７に示すマップを参照して、制御目標A/Fが設定される（ステップ１２２）。本実施形態において、ECU２０は、図７に示すように、吸入空気量Gaとの関係で定められた制御目標A/Fのマップを記憶している。このマップは、実施の形態１で用いられた触媒特性補正量evafcatのマップと同様に、制御目標A/Fが、吸入空気量Gaに対して、触媒ウィンドウと同様の依存性を示すように設定されている。更に詳細には、図７に示すマップは、そこに定められた制御目標A/Fが、吸入空気量Gaが如何なる値であっても、図３に示す触媒ウィンドウに収まるように定められている。

図６に示すルーチンでは、次に、ステップ１１４において、メインフィードバックの処理が実行される。メインフィードバックでは、制御A/Fが制御目標A/Fと一致するように燃料噴射量が制御される。その結果、制御A/Fは、吸入空気量Gaの変化に追従して、常に触媒ウィンドウの内部に納められることとなる。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態１の装置と同様に、吸入空気量Gaが激しく変化する状況下において、極めて良好なエミッション特性を実現することができる。

尚、上述した実施の形態２においては、ECU２０が、上記ステップ１２２の処理を実行することにより、前記第３の発明における「制御目標空燃比をリッチ化させる手段」が実現されている。

実施の形態３．
次に、図８および図９を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態の装置は、上述した実施の形態１の装置において、ECU２０に、図５に示すルーチンに代えて、後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

本実施形態の装置は、実施の形態１または２の装置と同様に、補正後A/F出力evabyfが制御目標A/Fに対応する値となるようにメインフィードバック制御を行う。この場合、現実の制御A/Fは、補正後A/F出力evabyfや制御目標A/Fを変えることで変化させ得ると同様に、メインフィードバック制御において用いられるリッチ側ゲインGRとリーン側ゲインGLの比GR／GLを変えることによってもリッチ化或いはリーン化させることができる。具体的には、上記の比GR／GLを大きな値とすれば、制御A/Fをリッチ側へシフトさせることができ、一方、その比GR／GLを小さな値とすれば、制御A/Fをリーン側へシフトさせることができる。そこで、本実施形態では、上記の比GR／GLを吸入空気量Gaに応じて変化させることにより、制御A/Fを触媒ウィンドウの変化に追従させることとした。

図８は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU２０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１０８（触媒特性補正量evafcatの算出）が削除され、それに伴ってステップ１１２が既述したステップ１２０（図６参照）に置き換えられている点、およびステップ１１４（メインフィードバック処理）がステップ１３０および１３２に置き換えられている点を除き、図５に示すルーチンと同様である。以下、図８において、図５または図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図８に示すルーチンでは、ステップ１１２の処理により制御目標A/Fが設定されると、次に、メインフィードバック制御で用いられるリッチ側ゲインGRおよびリーン側ゲインGLの算出処理が行われる（ステップ１３０）。ECU２０は、図９に示すように、吸入空気量Gaとの関係で定められたリッチ側ゲインGRおよびリーン側ゲインGLのマップを記憶している。このマップは、吸入空気量Gaが増えるに連れてリッチ側ゲインGRとリーン側ゲインの比GR／GLが大きな値となるように設定されている。本ステップ１３０では、そのマップを参照して吸入空気量Gaに対応したGRおよびGLが設定される。

次に、図８に示すルーチンでは、上記ステップ１３０において設定されたリッチ側ゲインGRおよびリーン側ゲインGLを用いて、メインフィードバックの処理が実行される（ステップ１３２）。リッチ側ゲインGRおよびリーン側ゲインGLが図９に示すマップに従って設定される場合、制御A/Fは、上述した原理により、吸入空気量Gaが多いほどリッチ化する傾向を示す。ここで、図９に示すマップは、より詳細には、その制御A/Fのリッチ化の傾向が、触媒ウィンドウの変化傾向と合致するように設定されている。この場合、制御A/Fは、図５または図６に示すルーチンが実行される場合と同様に、吸入空気量Gaが如何なる値であっても、触媒ウィンドウに収められることとなる。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態１または２の装置と同様に、吸入空気量Gaが激しく変化する状況下において、極めて良好なエミッション特性を実現することができる。

ところで、上述した実施の形態３においては、吸入空気量Gaに応じて変化させる対象をメインフィードバックで用いられるリッチ側ゲインGRおよびリーン側ゲインGLとしているが、その変化の対象は、それらに限定されるものではない。つまり、本実施形態では、メインフィードバックで用いられるリッチ側ゲインGRおよびリーン側ゲインGLに代えて、或いはそれらに加えて、サブフィードバックで用いられるリッチ側ゲインおよびリーン側ゲインを変化の対象としてもよい。

尚、上述した実施の形態３においては、ECU２０が、上記ステップ１３２の処理を実行することにより前記第４の発明における「メインフィードバック手段」が、上記ステップ１３０の処理を実行することにより前記第４の発明における「噴射量補正手段」が、それぞれ実現されている。また、ここでは、ECU２０に、吸入空気量Gaに応じて、サブフィードバックで用いられるリッチ側ゲインとリーン側ゲインを適宜設定させることにより前記第５の発明における「噴射量補正手段」を実現することができ、また、そのような設定の下でECU２０にサブフィードバック補正量evafsfbを算出させることにより、前記第５の発明における「噴射量補正手段」を実現することができる。

実施の形態４．
次に、図１０乃至図１２を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態の装置は、上述した実施の形態１の装置において、ECU２０に、上記ステップ１０８（図５参照）の処理に代えて、図１１に示すステップ１４０および１４２の処理を実行させることにより実現することができる。

上流触媒１２および下流触媒１４を構成する三元触媒は、排気ガス中の酸素を十分に吸蔵することができ、かつ、排気ガス中に十分に酸素を供給することができる状態において、優れた浄化能力を発揮する。この状態を継続的に維持するためには、三元触媒の内部で、酸素の吸蔵量と放出量とが平衡していることが必要である。触媒ウィンドウは、その平衡の得られる空燃比の範囲であり、それ故に、三元触媒は排気A/Fが触媒ウィンドウに収まっている場合に優れた浄化能力を発揮する。

図１０は、三元触媒の内部における酸素の吸脱反応を説明するためのイメージ図である。三元触媒は、CeO_２からなる担体と、その表面に配されたPt等の貴金属を有している。図１０に示すように、三元触媒は、排気ガス中の酸素を直接的にCeO_２に取り込むことができる一方、吸蔵酸素を放出する際には、Pt等を触媒とする反応を必要とする。このため、三元触媒の内部では、酸素の取り込みが速やかに行われ、酸素の放出がゆっくりと行われる現象が生じている。

酸素の取り込みに要する時間が短く、酸素の放出に要する時間が長い状況下で、酸素の吸脱量を平衡させるためには、酸素の放出に有利な状況を提供する必要がある。そして、その要求は、単位時間に要求される酸素の吸脱量が増えるほど、つまり、吸入空気量Gaが増えるほど顕著となる。このため、三元触媒の内部で酸素の吸脱量を平衡させておくためには、吸入空気量Gaが多量であるほど、より酸素の放出に有利な状況を作り出すこと、すなわち、触媒に流入してくる排気ガスをよりリッチ化させることが必要となる。触媒ウィンドウが、図３に示す如く吸入空気量Gaに対して依存性を示すのは、このような理由によると考えられる。

ところで、三元触媒の最大酸素吸蔵量Cmaxは、その劣化が進むに連れて減少する。そして、最大酸素吸蔵量Cmaxが減少すると、排気ガス中の酸素が三元触媒に取り込まれ難くなり、結果的に、酸素の取り込みに要する時間とその放出に要する時間との差が縮小される。このため、触媒ウィンドウの吸入空気量Gaに対する依存性は、三元触媒の劣化が進むに連れて緩やかになる。

上述した実施の形態１では、触媒ウィンドウの吸入空気量Gaに対する依存性と合致するように触媒特性補正量evafcatにも吸入空気量Gaに対する依存性を与えている。しかしながら、ここでは、触媒特性補正量evafcatのGa依存性が常に一定であるため、触媒の劣化が進むと、触媒ウィンドウの変化の傾向と触媒特性補正量evafcatの変化の傾向とが合致しない事態が生ずる。そこで、本実施形態では、上流触媒１２の劣化程度を検知して、その劣化の程度に応じて触媒特性補正量evafcatを適正値に設定することとした。

図１１は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU２０が実行する一連の処理のフローチャートを示す。尚、本実施形態において、ECU２０は、ここに示されたステップ１４０および１４２を、図５に示すルーチン中で、ステップ１０８と置き換えて実行するものとする。

すなわち、本実施形態において、ECU２０は、サブフィードバック学習量evafsfbgの算出処理を終えた後（図５；ステップ１０６）、上流触媒１２の最大酸素吸蔵量Cmaxを検出する（ステップ１４０）。最大酸素吸蔵量Cmaxは、例えば、上流触媒１２の下流にリッチ雰囲気のガスが流出してくるまで制御A/Fを強制的にリッチとし、その後、制御A/Fをリーンに反転させて、上流触媒１２の下流にリーン雰囲気のガスが流出してくるまでの間に上流触媒１２に流入した酸素量を積算することにより求めることができる。尚、最大酸素吸蔵量Cmaxを求める手法は、既に公知であるため、ここではその詳細な説明は省略する。

上流触媒１２の最大酸素吸蔵量Cmaxが検知されると、次に、図１２に示すマップを参照して、触媒特性補正量evafcatが設定される（ステップ１４２）。本実施形態において、ECU２０は、図１２に示すように、最大酸素吸蔵量Cmaxをパラメータとする触媒特性補正量evafcatのマップを記憶している。このマップは、Cmaxが少量となるほど、つまり、上流触媒１２の劣化が進むほど、触媒特性補正量evafcatのGaに対する依存性が緩やかになるように設定されている。より詳細には、このマップは、触媒特性補正量evafcatのGa依存性が、Cmaxに対応して、常に触媒ウィンドウのGa依存性と一致するように設定されている。

ECU２０は、以後、上記ステップ１４２で設定した触媒特性補正量evafcatを用いて補正後A/F出力evabyfを算出し（図５；ステップ１１０）、その補正後A/F出力evabyfと制御目標A/Fとが合致するようにメインフィードバックを行う（図５；ステップ１１２，１１４）。この場合、触媒ウィンドウのGa依存性が、上流触媒１２の劣化の程度に応じて変化するにも関わらず、制御A/Fを、常に確実に触媒ウィンドウに収めることができる。このため、本発明によれば、実施の形態１乃至３の装置に比して、更に優れたエミッション特性を実現することができる。

ところで、上述した実施の形態４では、実施の形態１の場合と同様に触媒特性補正量evafcatを用いて触媒ウィンドウのGa依存性に対処することとし、そのうえで、触媒特性補正量evafcatに触媒の劣化程度を反映させることとしているが、触媒ウィンドウのGa依存性に対処するための手法はこれに限定されるものではない。すなわち、実施の形態２の場合と同様に、制御目標A/FにGa依存性を与えることにより、或いは、実施の形態３の場合と同様にフィードバックゲインにGa依存性を与えることにより、触媒ウィンドウのGa依存性に対処することとしてもよい。前者の場合には、図１３に示すマップ、つまり、Cmaxをパラメータとする制御目標A/Fのマップを準備することにより実施の形態４の装置と同様の効果を達成することができる。また、後者の場合には、図１４に示すマップ、すなわち、Cmaxをパラメータとするリッチ側ゲインGaおよびリーン側ゲインGaのマップを準備することにより実施の形態４の装置と同様の効果を達成することができる。

尚、上述した実施の形態４においては、ECU２０が、上記ステップ１４０の処理を実行することにより前記第６の発明における「触媒劣化状態検出手段」が、上記ステップ１４２の処理を実行することにより前記第６の発明における「空燃比の変化の割合を緩やかにする手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態５．
次に、図１５乃至図１７を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態の装置は、上述した実施の形態１の装置において、ECU２０に、上記ステップ１０８（図５参照）の処理に代えて、図１６に示すステップ１５０および１５２の処理を実行させることにより実現することができる。

触媒ウィンドウのGa依存性は、既述した通り（実施の形態４の説明参照）、三元触媒の最大酸素吸蔵量Cmaxに応じて変化する。ここで、三元触媒の最大酸素吸蔵量Cmaxは、触媒の劣化の程度に応じて変化する他、触媒の温度THCによっても変化する。図１５は、触媒温度THCと最大酸素吸蔵量Cmaxとの関係を示した図である。この図に示すように、三元触媒の最大酸素吸蔵量Cmaxは、触媒温度THCが高いほど大きな値となる。このため、触媒ウィンドウは、触媒温度THCが高いほどGaに対して大きな依存性を示し、また、触媒温度THCが低いほどGaに対して小さな依存性を示す。そこで、本実施形態では、上流触媒１２の触媒温度THCを検知して、その劣化の程度に応じて触媒特性補正量evafcatを適正値に設定することとした。

図１６は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU２０が実行する一連の処理のフローチャートを示す。尚、本実施形態において、ECU２０は、ここに示されたステップ１５０および１５２を、図５に示すルーチン中で、ステップ１０８と置き換えて実行するものとする。

すなわち、本実施形態において、ECU２０は、サブフィードバック学習量evafsfbgの算出処理を終えた後（図５；ステップ１０６）、上流触媒１２の触媒温度THCを検出する（ステップ１５０）。触媒温度THCは、例えば、吸入空気量Gaや機関回転数Neなどに基づいて推定することができる。また、触媒温度THCは温度センサを用いて実測することとしてもよい。尚、ここでは、触媒温度THCを検出する手法は新規な事項でないため、その詳細な説明は省略する。

上流触媒１２の触媒温度THCが検知されると、次に、図１７に示すマップを参照して、触媒特性補正量evafcatが設定される（ステップ１５２）。本実施形態において、ECU２０は、図１７に示すように、触媒温度THCをパラメータとする触媒特性補正量evafcatのマップを記憶している。このマップは、THCが高温となるほど触媒特性補正量evafcatのGaに対する依存性が顕著になるように設定されている。より詳細には、このマップは、触媒特性補正量evafcatのGa依存性が、THCに対応して、常に触媒ウィンドウのGa依存性と一致するように設定されている。

ECU２０は、以後、上記ステップ１５２で設定した触媒特性補正量evafcatを用いて補正後A/F出力evabyfを算出し（図５；ステップ１１０）、その補正後A/F出力evabyfと制御目標A/Fとが合致するようにメインフィードバックを行う（図５；ステップ１１２，１１４）。この場合、触媒ウィンドウのGa依存性が触媒温度THCに応じて変化するにも関わらず、制御A/Fを、常に確実に触媒ウィンドウに収めることができる。このため、本発明によれば、実施の形態１乃至３の装置に比して、更に優れたエミッション特性を実現することができる。

ところで、上述した実施の形態５では、実施の形態１の場合と同様に触媒特性補正量evafcatを用いて触媒ウィンドウのGa依存性に対処することとし、そのうえで、触媒特性補正量evafcatに触媒温度THCの影響を反映させることとしているが、触媒ウィンドウのGa依存性に対処するための手法はこれに限定されるものではない。すなわち、実施の形態２の場合と同様に、制御目標A/FにGa依存性を与えることにより、或いは、実施の形態３の場合と同様にフィードバックゲインにGa依存性を与えることにより、触媒ウィンドウのGa依存性に対処することとしてもよい。前者の場合には、図１８に示すマップ、つまり、THCをパラメータとする制御目標A/Fのマップを準備することにより実施の形態５の装置と同様の効果を達成することができる。また、後者の場合には、図１９に示すマップ、すなわち、THCをパラメータとするリッチ側ゲインGaおよびリーン側ゲインGaのマップを準備することにより実施の形態５の装置と同様の効果を達成することができる。

また、上述した実施の形態５においては、触媒特性補正量evafcatに、触媒温度THCの影響のみを反映させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、触媒特性補正量evafcatには、触媒温度THCの影響に加えて、実施の形態４の場合と同様に、触媒の劣化状態の影響を反映させることとしてもよい。このような変形は、制御目標A/FにGa依存性を与える場合、および、フィードバックゲインにGa依存性を与える場合も同様に適用することが可能である。

尚、上述した実施の形態５においては、ECU２０が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第７の発明における「触媒温度検出手段」が、上記ステップ１５２の処理を実行することにより前記第７の発明における「空燃比の変化の割合を急にする手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態６．
次に、図２０乃至図２３を参照して本発明の実施の形態６について説明する。本実施形態の装置は、上述した実施の形態１乃至５の何れかの装置において、ECU２０に、図５、図６または図８に示すステップ１０４および１０６の処理に代えて、図２２に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

内燃機関においては、加速時における出力向上を目的としたパワー増量や、触媒の過熱を防ぐためのOTP増量など、意図的な燃料増量が行われることがある。図２０（Ａ）は、そのような燃料増量の実行時に目標とされる空燃比（「目標A/F」と称す）の波形を示す。また、図２０（Ｂ）は、燃料増量の実行に伴って上流触媒１２の下流に排出される排気ガスの空燃比（「下流A/F」と称す）の波形を示す。

図２０（Ａ）に示すように、燃料増量の実行期間中は目標A/Fがリッチな値とされる。これに対して、下流A/Fは、図２０（Ｂ）に示すように、目標A/Fの変化に対して所定のディレイを伴ってリッチな値となる。このため、下流A/Fは、燃料増量が終了した後、そのディレイが経過するまでは必然的にリッチな値に維持される。

本実施形態の装置は、実施の形態１乃至５の装置と同様に、メインフィードバックとサブフィードバックとを組み合わせた空燃比制御を実行する。この空燃比制御は、目標A/Fが意図的にリッチな値とされる燃料増量期間中は停止される。従って、燃料増量の実行中は、下流A/Fがリッチな値となっても、その値がサブフィードバック学習量evafsfbgに反映されることはない。

しかしながら、燃料増量の終了と共に上記の空燃比制御が再開され、これと同時にサブフィードバック学習量evafsfbgの更新が再開されるとすれば、燃料増量の影響が下流A/Fに残存している期間中に、サブフィードバック学習量evafsfbgが不当に更新される事態が生ずる。このような不当な更新を防ぐためには、燃料増量が終了した後、少なくともその増量の影響が下流A/Fから消えるまでは、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新を禁止することが必要である。

燃料増量が終了した後、十分な空気量が流通すれば、増量の影響は下流A/Fから消滅する。このため、下流A/Fから増量の影響が消えているか否かは、例えば、燃料増量の終了後、吸入空気量の積算値gasumが所定の判定値（例えば２０g）に達したか否かにより判断することが可能である。

また、下流A/Fから燃料増量の影響が消えているか否かは、例えば、サブ酸素センサ１８により下流A/Fがリッチであるか否かを実測することによっても判断することが可能である。つまり、燃料増量が終了した後、サブ酸素センサ１８の出力がリッチ出力でなければ、通常は、燃料増量の影響が下流A/Fから消えていると判断することができる。

図２１は、上記の手法で誤った判断が下される場合を説明するためのタイミングチャートである。具体的には、図２１（Ａ）は、短時間だけ燃料増量が実行された場合の目標A/Fの変化を示す。また、図２１（Ｂ）は、そのような場合に下流A/Fに表れる変化を示す。これらの図に示すように、燃料増量が短時間で終了したような場合には、その増量が終了した後、ある程度のディレイを経て下流A/Fにその増量の影響が表れる場合がある。この場合、燃料増量の終了直後は下流A/Fがリッチな値となっていないため、上記の判断手法によれば、その時点において、燃料増量の影響が消滅したとの誤まった判定が下される。

燃料増量が短時間で終わった場合に、その終了の時点から下流A/Fに燃料増量の影響が表れるまでの期間は、予め適合作業等により把握することが可能である。このため、上記の誤判定は、燃料増量の終了後、その期間が経過するまではサブ酸素センサ１８の出力に基づく判定を禁止することで確実に防ぐことができる。そこで、本実施形態では、第１に、燃料増量の終了後に十分な積算吸入空気量gasumが生じたか否かにより、また、第２に、上記の禁止期間の後にサブ酸素センサがリッチでない出力を発しているか否かにより、下流A/Fから燃料増量の影響が消滅しているか否かを判断することとした。そして、何れかの手法により燃料増量の影響が消滅していると判断されるまでは、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新再開を禁止することとした。

図２２は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU２０が実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。このルーチンでは、先ず、内燃機関において燃料増量が実行されていないかが判別される（ステップ１６０）。その結果、燃料増量が実行されている（判定No）と判別された場合は、積算吸入空気量gasumが０とされ（ステップ１６２）、次いで、サブフィードバック学習実行フラグxsfbgexがOFFとされる（ステップ１６４）。ECU２０は、後述の如く、サブフィードバック学習実行フラグxsfbgexがONであることを条件に、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新処理を行う。このため、上記の処理によれば、燃料増量の実行中は、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新を禁止することができる。

上記ステップ１６０において、燃料増量が実行中でない（判定Yes）と判定された場合は、積算吸入空気量gasumがサブ学習許可量α（例えば２０g）より少ないか否かが判別される（ステップ１６６）。ここで、積算吸入空気量gasumは、本ステップ１６６の処理が実行される毎に、前回の処理サイクル時に算出されたgasumに、前回の処理サイクル時から今回の処理サイクル時にかけて流通した吸入空気量Gaを加えた値であるものとする。

上記のサブ学習許可量αは、燃料増量の影響が下流A/Fから確実に消滅するのに要する値として設定された値である。このため、gasum＜αの不成立が認められる場合は、下流A/Fから燃料増量の影響が確実に消滅していると判断できる。この場合、以後、ステップ１６８および１７０の処理がジャンプされ、速やかにステップ１７２の処理が実行される。

一方、上記ステップ１６６において、gasum＜αの成立が認められると判別された場合は、積算吸入空気量gasumを基礎データとする限り、燃料増量の影響が下流A/Fから消滅しているか否かが判らないと判断できる。この場合は、更にその消滅の判定を進めるべく、先ず、積算吸入空気量gasumが、判断許可量β（例えば５g）以上であるかが判別される（ステップ１６８）。

判断許可量βは、短時間で燃料増量が終了されたような場合に、燃料増量の終了後、その増量の影響が下流A/Fに表れるまでに生ずることのある積算吸入空気量gasumの最大値である。上記ステップ１６８の処理により、gasum≧βの成立が認められない場合は、燃料増量の影響が未だに下流A/Fに表れていない可能性があると判断できる。この場合は、現在のサブ酸素センサ１８の出力からは、下流A/Fから燃料増量の影響が消えているか否かが判断できないため、その判断の実行を禁止すべく、以後ステップ１７０および１７２の処理がジャンプされる。

一方、上記ステップ１６８の処理により、gasum≧βの成立が認められる場合は、現在のサブ酸素センサ１８の出力が、下流A/Fに燃料増量の影響が残存しているか否かに対応していると判断できる。そして、この場合は、次に、サブ酸素センサ１８がリッチでない出力を発しているか、具体的には、その出力voxsが０．５Vより小さいか否かが判別される（ステップ１７０）。

上記ステップ１７０の処理により、voxs＜０．５Vの成立が認められない場合、つまり、サブ酸素センサ１８がリッチ出力を発していると判断できる場合は、燃料増量の影響が未だに下流A/Fに残存していると判断できる。この場合は、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新を許可するべきではないと判断され、以後ステップ１７２の処理がジャンプされる。

これに対して、上記ステップ１７０において、voxs＜０．５Vの成立が認められる場合は、燃料増量の影響が既に下流A/Fから消えていると判断できる。この場合、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新を許可するべく、サブフィードバック学習実行フラグxsfbgexがONとされる（ステップ１７２）。

図２２に示すルーチンでは、次に、サブフィードバックの実行条件が整っているか否かが判別される（ステップ１７４）。その結果、上記の実行条件が成立していないと判別された場合は、以後速やかに今回の処理サイクルが終了される。一方、上記ステップ１７４において、サブフィードバックの実行条件が成立していると判別された場合は、次に、サブフィードバックの実現に必要な処理が実行される（ステップ１７６）。具体的には、ここでは、実施の形態１の場合と同様の手法により、サブフィードバック補正量evafsfbが算出される。

図２２に示すルーチンでは、次に、サブフィードバック学習実行フラグxsfbgexがONであるか否かが判別される（ステップ１７８）。その結果、xsfbgex＝ONの成立が認められない場合は、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新処理を行うことなく、今回の処理サイクルが終了される。一方、上記ステップ１７８において、xsfbgex＝ONの成立が認められる場合は、その他の実行条件が成立していることを条件として（ステップ１８０）、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新処理が実行される（ステップ１８２）。以上説明した一連の処理によれば、燃料増量の終了後、その影響が下流A/Fに残存している可能性のある期間中は、確実にサブフィードバック学習量evafsfbgの更新を禁止し、その影響が消滅した後に限り、その更新を許可することができる。

図２３は、そのような禁止が実行されることにより得られる効果を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図２３（Ａ）は、燃料増量が適当に実行される環境下で生成されるサブ酸素センサ１８の出力voxsの波形である。また、図２３（Ｂ）は、そのような環境下で生成されるサブフィードバック学習量evafsfbgの波形を、上記の禁止が行われる場合と、その禁止が行われない場合とで対比して表した図である。そして、図２３（Ｃ）および図２３（Ｄ）は、それぞれ、吸入空気量Gaの波形と車速の波形とを表した図である。

図２３（Ｂ）に示す波形から明らかなように、増量補正の影響が下流A/Fに表れる期間において、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新が禁止されない場合は、フィードバック学習量evafsfbgに不当に大きな変動が生ずる。これに対して、その禁止が行われる場合には、サブフィードバック学習量evafsfbgの変動を抑えて、その値を安定的に推移させることができる。このように、本実施形態の装置において、燃料増量の終了後、その影響が下流A/Fに残存している可能性のある期間中にサブフィードバック学習量evafsfbgの更新を禁止することとすると、その学習量evafsfbgが不当な値に更新されるのを有効に防ぐことができる。このため、本実施形態の装置によれば、実施の形態１乃至５の装置に比して、更に良好なエミッション特性を実現することができる。

尚、上述した実施の形態６においては、ECU２０が、上記ステップ１７６および１８２の処理を実行することにより前記第８の発明における「サブフィードバック手段」が、上記ステップ１６０〜１７２の処理を実行することにより前記第８の発明における「影響有無判断手段」が、上記ステップ１７８の処理を実行することにより前記第８の発明における「学習禁止手段」が、それぞれ実現されている。

また、上述した実施の形態６においては、ECU２０が、積算吸入空気量gasumを算出することにより前記第９の発明における「積算吸入空気量を算出する手段」が、上記ステップ１６６の処理を実行することにより前記第９の発明における「影響が消滅したと判定する手段」が、それぞれ実現されている。

更に、上述した実施の形態６においては、ECU２０が、上記ステップ１７０の処理を実行することにより前記第１０の発明における「影響が消滅したと判定する手段」が、上記ステップ１６８の処理を実行することにより前記第１０の発明における「判定を禁止する手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態７．
次に、図２４を参照して本発明の実施の形態７について説明する。本実施形態の装置は、上述した実施の形態６の装置において、ECU２０に、上記ステップ１６０〜１７２（図２２参照）の処理に代えて、図２４に示す処理を実行させることにより実現することができる。

上述した実施の形態６の装置は、サブ学習許可量αを十分に大きな固定値（例えば２０g）としたうえで、サブ酸素センサ１８の出力を見ることにより、燃料増量の影響が短期間で消滅した場合に対処することとしている。ところで、下流A/Fから燃料増量の影響が消滅するのに要する期間は、燃料増量の実行中に生じた不足酸素量の積算値doscと相関を有している。そこで、本実施形態の装置は、燃料増量の実行中に不足酸素量の積算値doscを求め、燃料増量の終了後に、その積算値doscに対応するサブ学習許可量αを設定し、積算吸入空気量gasumがそのサブ学習許可量αに達したか否かを見ることにより、下流A/Fから燃料増量の影響が消滅したか否かを判断することとした。

図２４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU２０が実行する一連の処理のフローチャートを示す。尚、本実施形態において、ECU２０は、ここに示された一連の処理を、図２２に示すルーチン中で、ステップ１６０〜１７２の処理と置き換えて実行するものとする。また、図２４において、図２２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略するものとする。

すなわち、図２４に示すルーチンでは、ステップ１６０の処理により、燃料増量の実行が認められる場合に（判定Noの場合）、ステップ１６２の処理に次いで、不足酸素量積算値doscが算出される（ステップ１９０）。本実施形態において、燃料噴射量は、燃料噴射弁２６を開弁させる時間、つまり、燃料噴射時間TAUにより決定される。燃料増量の実行中は、基本の燃料噴射時間TPに、増量係数K（＞１．０）を掛け合わせることにより燃料噴射時間TAUが算出される。ここで、基本の燃料噴射時間TPは、理論空燃比を実現するための噴射時間、つまり、酸素に過不足のない排気ガスを生成するための燃料噴射時間である。この場合、燃料増量に伴って生ずる排気ガス中の酸素不足量は、「Ga×（増量係数K−１）」として求めることができる。本ステップ１９０では、このようにして算出される不足量の積算値Σ｛Ga×（増量係数K−１）｝が、不足酸素量積算値doscとして算出される。

上記ステップ１９０の処理が終了すると、以後、ステップ１６４の処理を経て、図２２に示すステップ１７４以降の処理が実行される。この場合、ステップ１６４の処理によりサブフィードバック学習実行フラグxsfbgexがOFFとされるため、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新は禁止されることになる。

図２４に示すルーチンでは、ステップ１６０において燃料増量が実行中でないと判別された場合、次に、サブ学習許可量α＝ｆ(dosc)の算出処理が行われる（ステップ１９２）。ECU２０は、図２４中に示すように、不足酸素量積算値doscとの関係で定めたサブ学習許可量αのマップを記憶しており、ここでは、そのマップを参照して、doscに対応するサブ学習許可量αが算出される。このマップは、所定の上限値を上限として、doscが多量であるほどαが大きな値となるように設定されている。このため、本ステップ１９２の処理によれば、燃料増量の実行中に多量の酸素不足が生じた場合ほど、サブ学習許可量αは大きな値に設定されることになる。

図２４に示すルーチンでは、次に、積算吸入空気量gasumが、サブ学習許可量α以上となったか否かが判別される（ステップ１９４）。その結果、gasum≧αの成立が未だ認められないと判別された場合は、燃料増量の終了後、下流A/Fから燃料増量の影響を排除するに足る十分な吸入空気量Gaが流通していないと判断され、以後、ステップ１６４以降の処理が実行される。この場合、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新は禁止されたままとなる。

これに対して、上記ステップ１９４の処理により、gasum≧αの成立が認められた場合は、既に下流A/Fから燃料増量の影響が消えていると判断できる。図２４に示すルーチンでは、この場合、以後、ステップ１７２の処理によりサブフィードバック学習実行フラグxsfbgexがONとされ、更に、不足酸素積算量doscが０にリセットされた後（ステップ１９６）、図２２に示すステップ１７４以降の処理が実行される。ステップ１７４以降の処理がこのようにして行われる場合は、サブフィードバック学習実行フラグxsfbgexがONとされているため、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新が許可される。

以上説明した処理によれば、不足酸素積算量doscに応じて、実状に適合したサブ学習許可量αを算出し、燃料増量の終了後に、積算吸入空気量gasumがそのサブ学習許可量αに達したか否かにより燃料増量の影響が下流A/Fから消えているか否かを判断することができる。この場合、燃料増量の終了後に、サブ酸素センサ１８の出力に頼ることなく、現実に燃料増量の影響が消えた時点の近傍において、サブフィードバック学習量evafsfbgの更新再開を許可することができる。このため、本実施形態の装置によれば、より簡単な制御により、実施の形態６の場合と同等のエミッション特性を実現することができる。

尚、上述した実施の形態７においては、ECU２０が、上記ステップ１９０の処理を実行することにより前記第１１の発明の「酸素不足量積算値算出手段」が、上記ステップ１９２の処理を実行することにより前記第１１の発明における「サブ学習許可量設定手段」が、それぞれ実現されている。

本発明の実施の形態１の空燃比制御装置の構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態１で用いられる補正後A/F出力evabyfと制御A/Fとの関係を示す図である。 内燃機関の吸入空気量Gaと三元触媒の触媒ウィンドウとの関係を示す。 本発明の実施の形態１において用いられる触媒特性補正量の内容を説明するための図である。 本発明の実施の形態１において実行される制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２において実行される制御ルーチンのフローチャートである。 図６に示すステップ１２２において参照される制御目標A/Fのマップの一例である。 本発明の実施の形態３において実行される制御ルーチンのフローチャートである。 図８に示すステップ１３０において参照されるフィードバックゲインのマップの一例である。 三元触媒の内部における酸素の吸脱反応を説明するためのイメージ図である。 本発明の実施の形態４において、図５に示すステップ１０８の代わりに実行される一連の処理のフローチャートである。 図１１に示すステップ１４２において参照される触媒特性補正量のマップの一例である。 本発明の実施の形態４の第１変形例において参照される制御目標A/Fのマップの一例である。 本発明の実施の形態４の第２変形例において参照されるフィードバックゲインのマップの一例である。 三元触媒の触媒温度THCと最大酸素吸蔵量Cmaxとの関係を示した図である。 本発明の実施の形態５において、図５に示すステップ１０８の代わりに実行される一連の処理のフローチャートである。 図１６に示すステップ１５２において参照される触媒特性補正量のマップの一例である。 本発明の実施の形態５の第１変形例において参照される制御目標A/Fのマップの一例である。 本発明の実施の形態５の第２変形例において参照されるフィードバックゲインのマップの一例である。 図２０（Ａ）は燃料増量の実行時に目標とされる目標A/Fの波形を示す。図２０（Ｂ）は燃料増量の実行に伴って上流触媒の下流に表れる下流A/Fの波形を示す。 図２１（Ａ）は燃料増量が短時間だけ実行された場合の目標A/Fの波形を示す。図２０（Ｂ）は燃料増量が短時間だけ実行された場合の下流A/Fの波形を示す。 本発明の実施の形態６において実行される制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態６の装置により達成される効果を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態７において、図２２に示すステップ１６０〜１７２の代わりに実行される一連の処理のフローチャートである。

符号の説明

１２ 上流触媒
１６ メイン空燃比センサ
１８ サブ酸素センサ
２０ ECU(Electronic Control Unit)
Ga 吸入空気量
evafbse メイン空燃比センサの出力
evafsfb サブフィードバック補正量
evafsfbg サブフィードバック学習量
evafcat 触媒特性補正量
evabyf 補正後A/F出力
Cmax 上流触媒の最大酸素吸蔵量
THC 上流触媒の触媒温度
gasum 積算吸入空気量
xsfbgex サブフィードバック学習実行フラグ
voxs サブ酸素センサの出力
α サブ学習許可量
β 判断許可量
dosc 不足酸素量積算値

Claims (11)

1. 内燃機関の排気通路に配置される触媒と、
   前記触媒の上流に配置される上流側排気ガスセンサと、
   前記触媒の下流に配置される下流側排気ガスセンサと、
   前記触媒に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比と一致するように、前記上流側排気ガスセンサの出力を燃料噴射量にフィードバックするメインフィードバック手段と、
   前記触媒から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比となるように、当該下流側排気ガスセンサの出力を燃料噴射量にフィードバックするサブフィードバック手段と、
   内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
   前記触媒が排気ガスの未浄化成分を浄化することのできるウィンドウである触媒ウィンドウが前記吸入空気量に対して示す依存性と同様の依存性を、前記吸入空気量に対して示す空燃比リッチ化規則を記憶する記憶手段と、
   前記吸入空気量が多量であるほど、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ化するように、前記空燃比リッチ化規則に従って燃料噴射量を補正する噴射量補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 前記空燃比リッチ化規則は、前記吸入空気量に対して、前記触媒ウィンドウと同様の依存性を示すように、触媒特性補正量を定めた補正量マップであり、
   前記噴射量補正手段は、前記上流側排気ガスセンサの出力に前記触媒特性補正量を加算することにより、前記吸入空気量が多量であるほど前記上流側排気ガスセンサの出力に対してリーン側にシフトする補正後空燃比出力を算出する手段を含み、
   前記メインフィードバック手段は、前記補正後空燃比出力が制御目標空燃比に対応する値となるように燃料噴射量を演算する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
3. 前記空燃比リッチ化規則は、前記吸入空気量に対して、前記触媒ウィンドウと同様の依存性を示すように、前記制御目標空燃比を定めた目標空燃比マップであり、
   前記噴射量補正手段は、前記目標空燃比マップに基づいて、前記吸入空気量が多量であるほど前記制御目標空燃比をリッチな値に設定する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. 前記メインフィードバック手段は、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比よりリーンとなった場合にその空燃比差を所定のリッチ側ゲインで燃料噴射量に反映させる手段と、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比が制御目標空燃比よりリッチとなった場合にその空燃比差を所定のリーン側ゲインで燃料噴射量に反映させる手段とを含み、
   前記空燃比リッチ化規則は、前記リッチ側ゲインと前記リーン側ゲインとの比（リッチ側ゲイン／リーン側ゲイン）が、前記吸入空気量に対して、前記触媒ウィンドウと同様の依存性を示すように、前記リッチ側ゲイン及び前記リーン側ゲインを定めたゲインマップであり、
   前記噴射量補正手段は、前記ゲインマップに基づいて、吸入空気量が多量であるほど、前記リッチ側ゲインと前記リーン側ゲインとの比（リッチ側ゲイン／リーン側ゲイン）が大きくなるように、それらのゲインを設定する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
5. 前記サブフィードバック手段は、前記触媒から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリーンとなった場合にその空燃比差を所定のリッチ側ゲインで燃料噴射量に反映させる手段と、前記触媒から流出する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりリッチとなった場合にその空燃比差を所定のリーン側ゲインで燃料噴射量に反映させる手段とを含み、
   前記空燃比リッチ化規則は、前記リッチ側ゲインと前記リーン側ゲインとの比（リッチ側ゲイン／リーン側ゲイン）が、前記吸入空気量に対して、前記触媒ウィンドウと同様の依存性を示すように、前記リッチ側ゲイン及び前記リーン側ゲインを定めたゲインマップであり、
   前記噴射量補正手段は、前記ゲインマップに基づいて、吸入空気量が多量であるほど、前記リッチ側ゲインと前記リーン側ゲインとの比（リッチ側ゲイン／リーン側ゲイン）が大きくなるように、それらのゲインを設定する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の空燃比制御装置。
6. 前記触媒の劣化状態を検出する触媒劣化状態検出手段を備え、
   前記噴射量補正手段は、前記触媒の劣化が激しいほど、前記吸入空気量の変化に対する、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比の変化の割合を緩やかにする手段を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
7. 前記触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を備え、
   前記噴射量補正手段は、前記触媒の温度が高いほど、前記吸入空気量の変化に対する、前記触媒に流入する排気ガスの空燃比の変化の割合を急にする手段を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
8. 前記サブフィードバック手段は、前記下流側排気ガスセンサの出力がリッチ化するほど燃料噴射量を減少させ、また、前記下流側排気ガスセンサの出力がリーン化するほど燃料噴射量を増量させるためのサブフィードバック補正係数を算出する手段と、前記サブフィードバック補正係数の平均的な値をサブフィードバック学習係数として学習する手段と、前記サブフィードバック学習係数を燃料噴射量に反映させる手段とを含み、
   燃料噴射量の増量補正の影響が、前記触媒から流出する排気ガスの空燃比から消滅したか否かを判断する影響有無判断手段と、
   前記影響が及んでいると判断される期間中は、前記サブフィードバック学習係数の更新を禁止する学習禁止手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の内燃機関の空燃比制御装置。
9. 前記影響有無判断手段は、燃料噴射量の増量補正が終了した後の積算吸入空気量を算出する手段と、前記積算吸入空気量が所定のサブ学習許可量に達した場合に前記影響が消滅したと判定する手段とを含むことを特徴とする請求項８記載の内燃機関の空燃比制御装置。
10. 前記影響有無判断手段は、燃料噴射量の増量補正が行われていない環境下で前記下流側排気ガスセンサがリーン出力を発している場合に前記影響が消滅したと判定する手段と、前記積算吸入空気量が所定の判断許可量に達するまでは、前記下流側排気ガスセンサの出力に基づく上記の判定を禁止する手段とを含むことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の空燃比制御装置。
11. 燃料噴射量の増量補正が行われている間に前記触媒を流通した排気ガス中の酸素不足量の積算値を求める酸素不足量積算値算出手段と、
    前記酸素不足量の積算値に基づいて前記サブ学習許可量を設定するサブ学習許可量設定手段と、
    を備えることを特徴とする請求項９または１０記載の内燃機関の空燃比制御装置。

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