(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられる排ガス浄化装置であって、
排ガスが流れる排気管に配置される１又は２以上の触媒部を備えており、
前記触媒部のうちの少なくとも１つの触媒部は、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材を含む担体と、該担体に担持された貴金属触媒とを有するとともに、
該触媒部よりも前記排気管の上流側に配置されたエアインジェクション（ＡＩ）と、
該触媒部よりも前記排気管の下流側に配置され、該触媒部の下流側の排ガスの空燃比もしくは酸素濃度を測定するガスセンサと、を備えており、
ここで、前記ガスセンサにより測定された排ガスの空燃比もしくは酸素濃度に基づいて前記触媒部内の排ガスが還元雰囲気であることが判定され、かつ該還元雰囲気の継続時間が所定の基準値を上回った場合に、前記ＡＩから酸素含有ガスを噴射させるように構成されており、
走行中に前記内燃機関に対する燃料の供給が停止されているフューエルカット制御実行期間において、前記ＡＩから酸素含有ガスを噴射させる処理を常に行わないように構成されている、排ガス浄化装置。
【請求項２】
前記還元雰囲気の継続時間に対する基準値は、２０秒〜６０秒の範囲内に設定された値である、請求項１に記載の排ガス浄化装置。
【請求項３】
前記排気管の上流側に配置された上流触媒部と、
前記上流触媒部よりも前記排気管の下流側に配置された下流触媒部と
を備えており、
前記下流触媒部として、前記ＯＳＣ材を含む前記触媒部が設けられている、請求項１または２に記載の排ガス浄化装置。
【請求項４】
前記上流触媒部よりも前記排気管の上流側に配置され、前記上流触媒部の上流側の排ガスの空燃比を測定する上流空燃比センサを備えており、
前記上流空燃比センサにより測定された前記排ガスの空燃比に基づいて、前記内燃機関に供給される燃料供給量をフィードバック制御するように構成されている、請求項３に記載の排ガス浄化装置。
【請求項５】
前記触媒部に含まれるＯＳＣ材は、セリウム酸化物である、請求項１〜４の何れか一つに記載の排ガス浄化装置。
【請求項６】
前記排気管の上流側に配置された上流触媒部と、
前記上流触媒部よりも前記排気管の下流側に配置された下流触媒部と、
前記上流触媒部よりも前記排気管の上流側に配置され、前記上流触媒部の上流側の排ガスの空燃比を測定する上流空燃比センサ
を備えており、
前記上流空燃比センサにより測定された前記排ガスの空燃比に基づいて、前記内燃機関に供給される燃料供給量をフィードバック制御するように構成されており、
前記下流触媒部として、前記ＯＳＣ材を含む前記触媒部が設けられており、
前記エアインジェクション（ＡＩ）は、前記下流触媒部よりも前記排気管の上流側に配置され、
前記ガスセンサは、前記下流触媒部よりも前記排気管の下流側に配置され、該下流触媒部の下流側の排ガスの空燃比もしくは酸素濃度を測定するように構成され、
前記ガスセンサにより測定された排ガスの空燃比もしくは酸素濃度に基づいて前記下流触媒部内の排ガスが還元雰囲気であることが判定され、かつ該還元雰囲気の継続時間が所定の基準値を上回った場合に、前記ＡＩから酸素含有ガスを噴射させるように構成されている、請求項１〜５に記載の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化装置に関する。詳しくは、担体として酸素吸蔵能を有する無機材料（すなわちＯＳＣ材）を含む排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの内燃機関から排出される排ガスには、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害成分が含まれている。これらの有害成分を排ガスから除去するために、排ガス浄化触媒を備えた排ガス浄化装置が内燃機関の排気通路に配置されている。この排ガス浄化触媒には、上記ＣＯ、ＨＣの酸化とＮＯｘの還元とを同時に行う三元触媒が好ましく用いられる。かかる三元触媒としては、一般的にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の金属酸化物からなる多孔質担体に、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒を担持させたものが広く知られており、理論空燃比（ストイキ：Ａ／Ｆ＝１４．７）近傍の混合気が内燃機関に供給された際に生じる排ガスに対して特に高い触媒機能を発揮できる。
【０００３】
しかしながら、実際に内燃機関に供給される混合気の空燃比をストイキ近傍に維持し続けることは難しく、自動車の走行条件などによって混合気の空燃比が燃料過剰（リッチ：Ａ／Ｆ＜１４．７）になったり、酸素過剰（リーン：Ａ／Ｆ＞１４．７）になったりする。そこで、近年では、酸素吸蔵能（ＯＳＣ：Oxygen Storage Capacity）を有する無機材料であるＯＳＣ材を担体に含ませている。このＯＳＣ材は、上記混合気がリッチになった際の排ガス（以下「リッチ排ガス」という。）が供給された際には、ＯＳＣ材が吸蔵している酸素を放出し、排ガスを酸化雰囲気にすることで排ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化されやすくする。一方、混合気がリーンになった際の排ガス（以下「リーン排ガス」という。）中の酸素を吸蔵し、排ガスを還元雰囲気にすることで排ガス中のＮＯｘを還元されやすくする。上記混合気がリーンになる場合の典型例として、内燃機関への燃料の供給を停止するフューエルカット制御が挙げられる。フューエルカット制御実行期間においてはリーン排ガスが排出されるため、該リーン排ガス中の酸素を吸蔵しておくことで、リッチ排ガス（酸素欠乏ガス）が供給された際にＯＳＣ材から放出された酸素によって還元ガス成分を好適に浄化することができる。この種のＯＳＣ材に関する従来技術としては、特許文献１〜３が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２７５６７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７１８２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４２６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記ＯＳＣ材を備えた排ガス浄化装置において、走行中に長期にわたりフューエルカット制御が入らないような走行条件が生じた場合、ＯＳＣ材に過剰なリッチ排ガス（酸素欠乏ガス）が供給され続ける。そのため、ＯＳＣ材が長時間リッチ排ガスに曝され、吸蔵している酸素を放出し切ってしまい、酸素が枯渇した状態となる。このように触媒内の酸素が枯渇すると、ＨＣやＣＯ等の還元ガス成分が貴金属活性点を埋め尽くし、触媒活性が失われ、触媒としての要求性能を満足できなくなる虞がある。本発明は、上記課題を解決するために創出されたものであり、その主な目的は、還元ガス成分による触媒の活性低下、すなわち被毒を防止して、触媒の浄化機能を安定して発揮し得る排ガス浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を実現するべく、本発明に係る排ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられる排ガス浄化装置であって、排ガスが流れる排気管に配置される１又は２以上の触媒部を備えている。上記触媒部のうちの少なくとも１つの触媒部は、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材を含む担体と、該担体に担持された貴金属触媒とを有するとともに、該触媒部よりも上記排気管の上流側に配置されたエアインジェクション（ＡＩ）と、該触媒部よりも上記排気管の下流側に配置され、該触媒部の下流側の排ガスの空燃比もしくは酸素濃度を測定するガスセンサと、を備えている。ここで、上記排ガス浄化装置は、上記ガスセンサにより測定された排ガスの空燃比もしくは酸素濃度に基づいて前記触媒部内の排ガスが還元雰囲気であることが判定され、かつ該還元雰囲気の継続時間が所定の基準値を上回った場合に、上記ＡＩから酸素含有ガスを噴射させるように構成されている。
【０００７】
なお、本明細書において「還元雰囲気の排ガス」とは、触媒部において還元雰囲気を形成可能な排ガスをいう。典型的には、空燃比がストイキよりもリッチ（Ａ／Ｆ＜１４．７）の混合気を燃焼する際に排出される排ガス（リッチ排ガス）をいう。他方、本明細書において、「酸化雰囲気の排ガス」とは、触媒部において酸化雰囲気を形成可能な排ガスをいう。典型的には、空燃比がリーンの混合気を燃焼する際に排出される排ガス（リーン排ガス）をいう。
【０００８】
ここで開示される排ガス浄化装置では、ガスセンサにより測定された排ガスの空燃比もしくは酸素濃度に基づいて触媒部内の雰囲気が還元雰囲気（典型的には排ガスの空燃比がストイキよりもリッチ）であることが判定され、かつ該還元雰囲気の継続時間が所定の基準値を上回った場合に、上記ＡＩから酸素含有ガスを噴射させるように構成されている。そのため、走行中に長期にわたりフューエルカット制御が入らないような走行条件が生じた場合に、触媒部にリッチ排ガス（酸素欠乏ガス）が供給され続けてＯＳＣ材の貯蔵酸素量が少なくなっても、適切なタイミングでＡＩから酸素含有ガスを噴射させ、該酸素含有ガスを含む排ガスを触媒部に供給することで、ＯＳＣ材の貯蔵酸素量を迅速に回復することができる。これによって、触媒部が過度な還元雰囲気に長時間曝されなくなるので、還元ガス成分による被毒を好適に防止することができる。したがって、本発明によると、還元ガス成分による被毒が有効に抑えられ、高い触媒活性を安定して発揮し得る排ガス浄化装置を提供することができる。
【０００９】
ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、上記還元雰囲気の継続時間に対する基準値は、２０秒〜６０秒の範囲内に設定された値である。上記基準値が６０秒よりも長すぎると、ＯＳＣ材の酸素が枯渇してしまい、所望の効果が十分に発揮されない場合があり得る。一方、上記基準値が２０秒よりも短すぎると、触媒部への酸素の供給頻度が多くなり、下流触媒部内が過剰な酸化雰囲気になるため、触媒浄化効率が悪くなる場合がある。
【００１０】
ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、上記排気管の上流側に配置された上流触媒部と、上記上流触媒部よりも上記排気管の下流側に配置された下流触媒部と
を備えている。そして、上記下流触媒部として、上記ＯＳＣ材を含む上記触媒部が設けられている。下流触媒部は、上流触媒部に比べて酸素が欠乏した状態になりやすい。したがって、上記酸素の欠乏を有効に防止できる本発明の排ガス浄化装置は、上記のようなＯＳＣ材を含む下流触媒部が上流触媒部の後段（下流側）に配置されている内燃機関に対して、特に好適に適用され得る。
【００１１】
ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、上記上流触媒部よりも上記排気管の上流側に配置され、上記上流触媒部の上流側の排ガスの空燃比を測定する上流空燃比センサを備えている。そして、上記排ガス浄化装置は、上記上流空燃比センサにより測定された排ガスの空燃比に基づいて、上記内燃機関に供給される燃料供給量をフィードバック制御するように構成されている。上流触媒部がフィードバック制御されている場合、上流触媒部から排出された排ガスにはリーン排ガス（酸素過剰ガス）がほとんど含まれず、下流触媒部は常に酸素が欠乏した状態になりやすい。したがって、上記酸素の欠乏を有効に防止できる本発明の排ガス浄化装置は、上記のようなＯＳＣ材を含む下流触媒部が上流触媒部の後段（下流側）に配置され、かつ上流触媒部がフィードバック制御されている内燃機関に対して、特に好適に適用され得る。
【００１２】
ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、上記排ガス浄化装置は、走行中に上記内燃機関に対する燃料の供給が停止されているフューエルカット制御実行期間において、上記ＡＩから酸素含有ガスを噴射させる処理を行わないように構成されている。フューエルカット制御実行期間においてＡＩの噴射を行うと、触媒部に過剰なリーン排ガス（酸素過剰ガス）が供給されるため、触媒の浄化性能が低下する場合があり得るが、ここで開示される排ガス浄化装置では、上記フューエルカット制御を実行している間、ＡＩから酸素含有ガスを噴射させる処理を行わないので、過度なリーン排ガスが触媒部に供給されるのを防止することができる。そのため、触媒部の浄化性能を良好に維持することができる。
【００１３】
ここで開示される排ガス浄化装置の好ましい一態様では、上記触媒部に含まれるＯＳＣ材は、セリウム酸化物である。セリウム酸化物は高いＯＳＣ能を有しており、ここで開示される排ガス浄化装置に用いられるＯＳＣ材として好適である。ＯＳＣ材としてセリウム酸化物を用いることにより、酸素の枯渇をより有効に防止することができる。
【００１４】
上記構成の排ガス浄化装置は、ＯＳＣ材の酸素の枯渇を好適に防止して、高い触媒活性を長期にわたって発揮することができる。すなわち、上記構成の排ガス浄化装置は、高い触媒活性を長期にわたって発揮し、有害成分のエミッションを大幅に減らすことができるので、走行中に排ガスが排出される車両（例えば自動車）に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置を模式的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置の下流触媒部の構成を模式的に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置の制御部の構成を模式的に示したブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置の制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態に係る排ガス浄化装置の制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の一試験例に係るリッチ継続時間とＮＯｘ浄化率との関係を示すグラフである（ＡＩ作動なし）。
【図７】本発明の一試験例に係るリッチ継続時間とＮＯｘ浄化率との関係を示すグラフである（ＡＩ作動あり）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適ないくつかの実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術知識とに基づいて実施することができる。
【００１７】
＜第１実施形態＞
ここでは、先ず、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化装置の構成について説明する。ここで開示される排ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられている。以下、図１を参照しながら内燃機関および排ガス浄化装置を説明する。図１は、内燃機関１と、該内燃機関１の排気系に設けられた排ガス浄化装置１００を模式的に示す図である。
【００１８】
＜内燃機関＞
内燃機関（エンジン）には、酸素と燃料ガスとを含む混合気が供給される。内燃機関は、この混合気を燃焼させ、燃焼エネルギーを力学的エネルギーに変換する。このときに燃焼された混合気は排ガスとなって後述の排気系に排出される。図１に示す構成の内燃機関１は、自動車のガソリンエンジンを主体として構成されているが、ガソリンエンジン以外のエンジン（例えばディーゼルエンジン等）を用いることもできる。
【００１９】
図１に示す構成の内燃機関１は、シリンダブロック１２上にシリンダヘッド１３が連結されている。シリンダブロック１２には、複数のシリンダボア１４が形成されている。シリンダボア１４には、ピストン１５がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。シリンダブロック１２の下部には、クランクシャフト（図示せず）が回転自在に支持されている。各ピストン１５はコネクティングロッド１６を介してクランクシャフトにそれぞれ連結されている。以下では、一つの気筒についてのみ説明する。
【００２０】
燃焼室１７は、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１３とピストン１５により構成されている。燃焼室１７には、それぞれ吸気ポート１８および排気ポート１９が連通している。吸気ポート１８と燃焼室１７との間には、吸気バルブ２０の下端部が位置している。かかる吸気バルブ２０の上下移動により、吸気ポート１８が開閉される。排気ポート１９と燃焼室１７との間には、排気バルブ２１の下端部が位置している。かかる排気バルブ２１の上下移動により、排気ポート１９が開閉される。以下の説明では、吸気ポート１８よりも上流側に設けられ、内燃機関１に空気（酸素）を供給する系を「吸気系」と称し、排気ポート１９よりも下流側に設けられ、内燃機関１で生じた排ガスを外部に排出する系を「排気系」と称する。
【００２１】
上記内燃機関１の吸気系について説明する。上記内燃機関１を吸気系に連通させる吸気ポート１８にはインテークマニホールド２２が接続されている。当該インテークマニホールド２２は吸気管２３に接続されており、吸気管２３にはエアクリーナ２４が接続されている。エアクリーナ２４の下流側（内燃機関１側）には、エアフロメータ（図示せず）が配置されている。エアフロメータは、吸気管２３へ供給される吸入空気量を検出するセンサである。吸気管２３におけるエアフロメータのさらに下流側には、スロットル弁２５が設けられている。このスロットル弁２５を開閉することで内燃機関１に供給される空気の量を調整できる。また、スロットル弁２５の近傍には、スロットル弁２５の開度を検出するスロットルセンサ（図示省略）が配置されてもよい。
【００２２】
次に、内燃機関１の排気系について説明する。上記内燃機関１を排気系に連通させる排気ポート１９は、エキゾーストマニホールド２８が接続されている。エキゾーストマニホールド２８は、排ガスが流通する排気管２９に接続されている。
【００２３】
＜排ガス浄化装置＞
ここで開示される排ガス浄化装置は、上記内燃機関１の排気系に設けられている。この排ガス浄化装置は、上流触媒部４０と下流触媒部６０と制御部３０とを備え、上記排出される排ガスに含まれる有害成分（例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ））を浄化する。燃焼室１７から排気された排ガスは、排気ポート１９からエキゾーストマニホールド２８を介して上流触媒部４０に導かれる。さらには、排気管２９を通じて下流触媒部６０に導かれる。
【００２４】
＜上流触媒部＞
まず、上流触媒部４０について説明する。上流触媒部４０は、エキゾーストマニホールド２８と下流触媒部６０との間に配置されている。上流触媒部４０は、排ガス温度が比較的高くなるエンジン近くに配置することによって、触媒の活性化が早まり、エンジン始動直後から排ガスを浄化する。上流触媒部４０の種類は特に限定されない。上流触媒部４０は、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｄ）等の貴金属が担持されたモノリス触媒であってもよい。ここで開示される上流触媒部４０は、基材、該基材上に担持されている担体および該担体に担持される貴金属触媒（典型的には、白金族に属する金属触媒）とから構成されている。基材としては、従来のこの種の用途に用いられる種々の素材および形態のものが使用可能である。例えば、高耐熱性を有するコージェライト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックスまたは合金（ステンレス等）から形成されたハニカム構造を備えるハニカム基材などを好適に採用することができる。基材の形状はハニカム形状の他にフォーム形状、ペレット形状などとすることができる。また、基材全体の外形は円筒形状の他に楕円筒形状、多角形筒形状を採用することができる。
【００２５】
また、担体には、ＯＳＣ材が含まれている。ＯＳＣ材は、酸素吸蔵能を有した無機材料であり、リーン排ガスが供給された際に酸素を吸蔵し、リッチ排ガスが供給された際に該吸蔵した酸素を放出する。ＯＳＣ材としては、例えば、酸化セリウム（セリア：ＣｅＯ２）や該セリアを含む複合酸化物（例えば、セリア−ジルコニア複合酸化物（ＣＺ複合酸化物））などが挙げられる。上記担体に担持される貴金属触媒としては、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、銀（Ａｇ）などの金属触媒粒子や、該金属触媒粒子を含んだ複合粒子などを好適に用いることができる。
【００２６】
＜上流空燃比センサ＞
上流触媒部４０よりも上流側の排気管２９には、上流空燃比センサ５０ａが配置されている。上流空燃比センサ５０ａは、上流触媒部４０よりも上流側の排気管２９に流れる排ガスの空燃比を検出するセンサである。上流空燃比センサ５０ａの配置位置は、上記排ガスの空燃比を測定できれば図１に図示される位置に限定されるものではない。かかる上流空燃比センサ５０ａは、少なくとも空燃比がリッチ側またはリーン側にあることを検出できるセンサであればよい。例えば、上流空燃比センサ５０ａは、排ガスの空燃比に応じてリニアに空燃比を検出するセンサ（例えば、限界電流式酸素センサ）を用いることができる。
【００２７】
＜サブ酸素センサ＞
また、上流触媒部４０よりも下流側の排気管２９には、サブ酸素センサ５０ｂが配置されている。サブ酸素センサ５０ｂは、上流触媒部４０よりも下流側の排気管２９に流れる排ガスの酸素濃度を測定して、上流触媒部４０内の酸素濃度を推定するためのものである。サブ酸素センサ５０ｂの配置位置は、上流触媒部４０内の酸素濃度を推定できるのであれば、図示される位置に限定するものではない。また、かかるサブ酸素センサ５０ｂは、排気管２９の酸素濃度を検出できればよく、その具体的構成は特に限定されない。例えば、サブ酸素センサ５０ｂは、通常の自動車の排ガス系に使われるジルコニア酸素センサを用いることができる。
【００２８】
＜上流触媒部のフィードバック制御＞
次に、上流触媒部４０の制御について説明する。上流触媒部４０を制御する制御部（ＥＣＵ）３０は、主としてデジタルコンピュータから構成されており、排ガス浄化装置１００の稼働における制御装置として機能する。制御部３０は、例えば、読み込み専用の記憶装置であるＲＯＭ、読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭ、任意の演算や判別を行うＣＰＵ、入力ポートおよび出力ポートを有している。制御部３０は、エンジン１、上流空燃比センサ５０ａ、サブ酸素センサ５０ｂと電気的に接続されている。
【００２９】
上流空燃比センサ５０ａおよびサブ酸素センサ５０ｂからの出力信号は、それぞれ対応するＡＤ変換器（図示せず）を介して制御部３０の入力ポートに入力される。制御部３０は、上流空燃比センサ５０ａにより測定された排ガスの空燃比に基づいて、エンジン１に供給される燃料供給量をフィードバック制御するように構成されている。
【００３０】
この実施形態では、まず、上流触媒部４０よりも上流の排ガスの空燃比（上流空燃比）を検出する。そして、該検出された上流空燃比と、所定の目標空燃比とを対比し、エンジン１に供給される混合気の空燃比が目標空燃比に近づくように第１制御目標値を設定する（メインＦ／Ｂ制御）。次いで、上流触媒部４０よりも下流の酸素濃度（下流Ｏ２濃度）を検出し、該下流Ｏ２濃度に基づいて、上記メインＦ／Ｂ制御にて設定された第１制御目標値を補正することで第２制御目標値を設定する（サブＦ／Ｂ制御）。具体的には、サブＦ／Ｂ制御では、エンジン１における燃料の燃焼効率等を考慮して設定された第１制御目標値に対して、上流空燃比センサ５０ａの誤差、機器駆動のバラツキ、上流触媒部４０の酸素吸蔵能を考慮した第２制御目標値を設定するために、下流Ｏ２濃度に基づいた補正を行う。
【００３１】
そして、この第２制御目標値に基づいて混合気の空燃比を調整することによって、現在の混合気の空燃比と、上流触媒部４０の状態を反映した混合気をエンジン１に供給する。この実施形態では、制御部３０の出力ポートは、対応する駆動回路を介してインジェクタ２６、スロットル弁２５の駆動用ステップモータおよび点火プラグ２７等に接続されている。制御部３０は、サブＦ／Ｂ制御で設定した第２制御目標値に基づいて制御信号を作成し、当該制御信号を混合気の空燃比調整を司るエンジン１の各機器（例えば、インジェクタ２６、スロットル弁２５、点火プラグ２７など）に送信する。これによって、混合気の空燃比が第２制御目標値になるように各機器が稼働し、現在の空燃比や排ガス浄化触媒の酸素吸蔵能などを反映した混合気がエンジン１に供給される。
【００３２】
なお、上述した上流触媒部４０を制御する制御部３０自体の構成は本発明を特徴付けるものではなく、従来この種の内燃機関（自動車エンジン）で採用されるものでよく、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００３３】
＜下流触媒部＞
次に、下流触媒部６０について説明する。下流触媒部６０は、基材上に触媒層が形成されることによって構成されている。下流触媒部６０の触媒層には、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材を含む担体と、該担体に担持された貴金属触媒とが含まれており、この触媒層の触媒機能によって排ガスに含まれる有害成分が浄化される。
【００３４】
下流触媒部６０について図２を参照しながら説明する。図２は下流触媒部６０を模式的に示した斜視図である。排ガス浄化触媒の基材には、従来公知の排ガス浄化触媒用基材を用いることができる。例えば、基材は、多孔質構造を有した耐熱性素材で構成されていると好ましい。かかる耐熱性素材としては、コージェライト、炭化ケイ素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素、ステンレス鋼などの耐熱性金属やその合金などが挙げられる。また、基材は、ハニカム構造、フォーム形状、ペレット形状などを有していると好ましい。なお、基材全体の外形は、円筒形状、楕円筒形状、多角筒形状などを採用することができる。図２に示す構成の下流触媒部６０では、基材６２としてハニカム構造を有した筒状部材が採用されている。このハニカム構造の基材６２は、排ガスが流れる方向である筒軸方向（図２における矢印の方向）に沿って複数の流路６８を有している。基材６２の容量（流路６８の体積）としては、例えば０．１Ｌ以上（好ましくは０．５Ｌ以上）であり、５Ｌ以下（好ましくは３Ｌ以下、より好ましくは２Ｌ以下）であるとよい。
【００３５】
下流触媒部６０の触媒層は、上述の基材上に形成されている。この触媒層は、酸素吸蔵能を有するＯＳＣ材を含む担体と、該担体に担持された貴金属触媒とを含んでいる。下流触媒部６０に供給された排ガスは、上記基材６２の流路６８内を流動している間に、触媒層に接触することによって有害成分が浄化される。例えば、排ガスに含まれるＣＯやＨＣは触媒層の触媒機能によって酸化されて水（Ｈ２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ２）などに変換（浄化）され、ＮＯｘは触媒層の触媒機能によって還元されて窒素（Ｎ２）に変換（浄化）される。
【００３６】
上記触媒層に含まれる担体には、ＯＳＣ材が含まれている。ＯＳＣ材は、酸素吸蔵能を有した無機材料であり、リーン排ガスが供給された際に酸素を吸蔵し、リッチ排ガスが供給された際に該吸蔵した酸素を放出する。ＯＳＣ材としては、例えば、酸化セリウム（セリア：ＣｅＯ２）や該セリアを含む複合酸化物（例えば、セリア−ジルコニア複合酸化物（ＣＺ複合酸化物））などが挙げられる。中でも、ＣＺ複合酸化物は、高い酸素吸蔵能を有しており、且つ、比較的安価であるため特に好ましく用いることができる。ＣＺ複合酸化物におけるセリアとジルコニアとの混合割合は、ＣｅＯ２／ＺｒＯ２＝０．２５〜０．７５（好ましくは０．３〜０．６、より好ましくは０．５程度）であることが好ましい。
【００３７】
下流触媒部６０に含まれるＯＳＣ材の含有量は特に制限されないが、例えば、ハニカム基材６２の容量１リットル当たり、概ね１０ｇ〜５０ｇ（好ましくは２０ｇ〜４０ｇ、特に好ましくは２５ｇ〜３５ｇ）であることが好ましい。
【００３８】
なお、上記触媒層に含まれる担体は、上記ＯＳＣ材以外の担体材料を含んでいてもよい。ＯＳＣ材以外の担体材料としては、多孔質であり、且つ、耐熱性に優れた金属酸化物が好ましく用いられる。例えば、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ジルコニア：ＺｒＯ２）、酸化ケイ素（シリカ：ＳｉＯ２）、或いはこれらの金属酸化物を主成分とした複合酸化物などが好ましい。中でも、アルミナ、ジルコニアは、上述の担体材料として好ましい条件を満たしており、且つ、安価であるため特に好ましく用いることができる。
【００３９】
上述した担体には貴金属触媒が担持されている。貴金属触媒としては、排ガス浄化触媒用の従来公知の触媒金属を用いることができる。貴金属触媒は、排ガスに含まれる有害成分に対する触媒機能を有していればよく、種々の貴金属元素からなる貴金属粒子を用いることができる。貴金属触媒に用いられ得る金属としては、例えば、白金族に含まれる何れかの金属、或いは該白金族に含まれる何れかの金属を主体とする合金などを好ましく用いることができる。上記白金族に含まれる金属としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）が挙げられる。例えば、内燃機関１がガソリンエンジンの場合、貴金属触媒として、少なくともパラジウムとロジウムとを含む三元触媒を用いることが好ましい。三元触媒は、ストイキ排ガスが供給された際に、排ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを同時に浄化することができる。さらに、このような三元触媒は、高い酸素吸蔵能を有する排ガス浄化触媒において高い触媒効果を発揮することができる。なお、上記三元触媒は、パラジウムとロジウムの他の触媒金属（例えば白金）を含んでいてもよい。
【００４０】
上記触媒層には、副成分として他の材料（典型的には無機酸化物）が添加されていてもよい。該触媒層に添加し得る物質としては、例えば、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）等の希土類元素、カルシウムなどのアルカリ土類元素、その他遷移金属元素などが挙げられる。上記の中でも、ランタン、イットリウム等の希土類元素は、触媒機能を阻害せずに高温における比表面積を向上できるため、安定化剤として好適に用いられる。また、これら副成分の含有割合は、ＯＳＣ材１００質量部に対して１０質量部〜２０質量部（例えば、ランタンおよびイットリウムをそれぞれ５質量部ずつ）に設定するとより好ましい。
【００４１】
＜ガスセンサ＞
下流触媒部６０よりも下流側の排気管２９には、ガスセンサ７０が配置されている。ガスセンサ７０は、下流触媒部６０よりも下流側の排気管２９に流れる排ガスの空燃比もしくは酸素濃度を測定するためのものである。ガスセンサ７０の配置箇所は、上記排ガスの空燃比もしくは酸素濃度を測定可能な位置であればよく、図１の位置に限定されるものではない。かかるガスセンサ７０は、下流触媒部６０下流にて排ガス空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力できるものであればよく、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、ガスセンサ７０は、通常の自動車の排ガス系に使われるジルコニアＯ２センサであってもよく、空燃比をリニアに検出する空燃比センサ（例えば、限界電流式酸素センサ）であってもよい。図１に示す構成のガスセンサ７０はＯ２センサであり、信号線を介して制御部３０に接続されている。
【００４２】
＜ＡＩ＞
下流触媒部６０よりも上流側の排気管２９には、エアインジェクション（ＡＩ）７２が配置されている。ＡＩ７２は、下流触媒部６０よりも上流側の排気管２９内に酸素含有ガス（典型的にはエアー）を噴射し、該酸素含有ガスを含む排ガスを下流触媒部６０に供給するためのものである。ＡＩ７２の配置箇所は、下流触媒部６０内に酸素含有ガスを供給し得る位置であればよく、図１の位置に限定されるものではない。
【００４３】
＜下流触媒部の制御＞
次に、図３を参照して、下流触媒部６０の制御の制御について説明する。図３に示すように、下流触媒部６０を制御する制御部（ＥＣＵ）３０は、エンジン１、ガスセンサ７０およびＡＩ７２の間の制御を行うユニットであり、エンジン１、ガスセンサ７０およびＡＩ７２とは電気的に接続されている。ガスセンサ７０からの出力信号は、それぞれ対応するＡＤ変換器（図示せず）を介して制御部３０の入力ポートに入力される。一方、制御部３０の出力ポートは、対応する駆動回路を介してＡＩ７２に接続されている。これにより、制御部３０は、ＡＩ７２からの酸素含有ガスの噴射タイミングを制御することが可能である。
【００４４】
図１及び図３に示す構成の排ガス浄化装置１００では、制御部３０は、ガスセンサ７０で検知された下流触媒部６０の下流の排ガスの酸素濃度に基づいて、下流触媒部６０内の排ガスが酸化雰囲気であるか還元雰囲気であるかを判定する。そして、制御部３０は、下流触媒部６０内の排ガスが還元雰囲気（典型的には排ガスの空燃比がストイキよりもリッチ側）であることが判定され、かつ該還元雰囲気の継続時間が所定の基準値を上回った場合に、ＡＩ７２から酸素含有ガスを噴射させるように構成されている。
【００４５】
上記還元雰囲気の継続時間に対する基準値は、下流触媒部６０のＯＳＣ材に吸蔵されている酸素が枯渇していない状態のときに、ＡＩ７２から酸素含有ガスを噴射させるように設定することが好ましい。具体的には、図６に示すように、ＯＳＣ材にリッチ排ガスが供給され続け、ＯＳＣ材が長時間リッチ排ガス（還元雰囲気）に曝されると、吸蔵している酸素を放出し切ってしまう。このようにＯＳＣ材の酸素が枯渇すると、還元ガス成分により貴金属触媒が被毒されるので、触媒機能が大きく低下する。したがって、上記還元雰囲気の継続時間に対する基準値は、下流触媒部６０のＯＳＣ材に吸蔵されている酸素が枯渇状態になるよりも前の時間に設定することが好ましい。例えば、図６のグラフに基づくと、還元雰囲気の継続時間に対する基準値は、６０秒以下、好ましくは５０秒以下、特に好ましくは４０秒以下（例えば３０秒）に設定することが望ましい。
【００４６】
また、上記還元雰囲気の継続時間に対する基準値は、下流触媒部６０のＯＳＣ材に吸蔵されている酸素が多い場合に、ＡＩ７２から酸素含有ガスを噴射させないように設定することが好ましい。図６の例では、リッチ出力継続時間が２０秒未満の場合は、ＯＳＣ材の貯蔵酸素量が多いと想定される。したがって、このようなときにＡＩ７２から酸素含有ガスを噴射させると、下流触媒部６０に過剰なリーン排ガス（酸素過剰ガス）が供給され、下流触媒部６０内が過剰な酸化雰囲気になるため、触媒浄化効率が悪くなる場合がある。例えば、図６のグラフに基づくと、還元雰囲気の継続時間に対する基準値は、２０秒以上、好ましくは２５秒以上に設定することが望ましい。
【００４７】
なお、ここでは、便宜上、図６のグラフに基づいて、還元雰囲気の継続時間に対する基準値を説明したが、かかる図６のグラフによって得られる基準値は本発明を限定するものではない。例えば、ＯＳＣ材の貯蔵酸素量は、該ＯＳＣ材の種類や添加量によって変化し得る。このため、還元雰囲気の継続時間に対する基準値は、予備試験を実施してその結果に基づいて定めるとよい。
【００４８】
上記ＡＩ作動時の酸素供給量としては、一定量であってもよく可変量であってもよいが、ＯＳＣ材に吸蔵できる酸素量を超えない程度の量（すなわち供給された酸素がＯＳＣ材に入りきらずに溢れ出てくることがないような量）に調整することが好ましい。この実施形態では、制御部３０は、エンジンの吸入空気量と、上流空燃比センサ５０ａにより測定された空燃比と、ガスセンサ７０により測定された下流触媒部６０の下流側の排ガスの酸素濃度とから下流触媒部６０の貯蔵酸素量を算出する。そして、該算出された下流触媒部６０の貯蔵酸素量と、下流触媒部６０に貯蔵しておくべき目標貯蔵酸素量とを対比し、下流触媒部６０の貯蔵酸素量が目標貯蔵酸素量に近づくように制御目標値を設定する。制御部３０は、上記設定された制御目標値に基づいて制御信号を作成し、当該制御信号をＡＩ７２に送信する。これによって、下流触媒部６０の貯蔵酸素量が目標貯蔵酸素量になるようにＡＩ７２の酸素供給量が調整され、現在の下流触媒部６０の貯蔵酸素量を反映した酸素含有ガスが下流触媒部６０に供給され得る。
【００４９】
このように構成された排ガス浄化装置１００の動作について説明する。図４は、本実施形態に係る排ガス浄化装置１００により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００５０】
図４に示すように、先ず、ステップＳ１０では、下流触媒部６０内の雰囲気が還元雰囲気であるかまたは酸化雰囲気であるかを判定するために、制御部３０はガスセンサ７０により下流触媒部６０の下流側の排ガスの酸素濃度を測定し、下流触媒部６０内の酸素濃度を決定する。例えば、ガスセンサ７０として、ジルコニア酸素センサを用いるときは、上記酸素濃度は電圧値で表される。
【００５１】
ステップＳ１１では、上記ステップＳ１０により得られた下流触媒部６０の酸素濃度に基づいて、下流触媒部６０内の雰囲気が酸化雰囲気であるか、または、還元雰囲気であるかを判定する。具体的には、下流触媒部６０内の雰囲気に対する所定値があらかじめ設定されており、上記酸素濃度（電圧値）が上記所定値を上回ったか否かを判定する。例えば、上記ガスセンサ７０として、ジルコニア酸素センサを用いるとき、還元雰囲気である場合は、該酸素センサの測定値（出力電圧値）は高くなる。一方、酸化雰囲気である場合は、該酸素センサの測定値（出力電圧値）は低くなる。この場合、上記ガスセンサ７０の測定値が上記所定値を上回った場合には（ＹＥＳ）、下流触媒部６０内の雰囲気は還元雰囲気であると判定し、次にステップＳ１２を実行する。一方、上記ガスセンサ７０の測定値が上記所定値を下回った場合には（ＮＯ）、下流触媒部６０内の雰囲気は酸化雰囲気であると判定し、還元雰囲気になるまで監視を続ける。上記還元雰囲気の判定の所定値は、例えば理論空燃比（ストイキ）のときの出力電圧値またはそれ以上の値に設定するとよい。
【００５２】
上記触媒の雰囲気判定の判定結果がＹＥＳになると、制御部３０は、内部タイマーをスタートさせて、還元雰囲気の継続時間（Ｔ）の測定を開始する。次に、制御部３０は、上記測定した還元雰囲気の継続時間（Ｔ）が所定の基準値ｔ１を上回っているか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここでの判定結果がＮＯの場合、制御部３０は還元雰囲気の継続時間（Ｔ）が基準値を上回るまで監視を続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、制御部３０は、ＡＩ７２を作動させるタイミングであると判断し、次のステップＳ１３に進む。
【００５３】
ステップＳ１３では、制御部３０は、ガスセンサ７０から入力した排ガスの酸素濃度に基づいて噴射信号を作成し、該噴射信号をＡＩ７２に出力する。噴射信号を受信したＡＩ７２は、排気管２９内に酸素含有ガス（典型的にはエア）を噴射する。これによって、下流触媒部６０に供給される排ガス中の酸素量が増加し、該酸素をＯＳＣ材が吸蔵することで、リッチ雰囲気下で減少したＯＳＣ材の貯蔵酸素量を速やかに回復することができる。
【００５４】
ここで開示される排ガス浄化装置１００では、ガスセンサ７０により測定された排ガスの空燃比もしくは酸素濃度に基づいて下流触媒部６０内の排ガスが還元雰囲気であることが判定され、かつ該還元雰囲気の継続時間（Ｔ）が所定の基準値ｔ１を上回った場合に、ＡＩ７２から酸素含有ガスを噴射させるように構成されている。そのため、走行中に長期にわたりフューエルカット制御が入らないような走行条件が生じた場合に、下流触媒部６０にリッチ排ガスが供給され続けてＯＳＣ材の貯蔵酸素量が少なくなっても、適切なタイミングでＡＩ７２から酸素含有ガスを噴射させ、該酸素含有ガスを含む排ガスを下流触媒部６０に供給することで、ＯＳＣ材の貯蔵酸素量を迅速に回復することができる。これによって、下流触媒部６０が過度な還元雰囲気に長時間曝されにくくなるので、還元ガス成分による被毒を好適に防止することができる。したがって、上記排ガス浄化装置１００によれば、還元成分によるＨＣ被毒が有効に抑えられ、高い触媒活性を長期にわたって発揮することができる。
【００５５】
この実施形態では、上記ＯＳＣ材を含む下流触媒部６０が上流触媒部４０の後段（下流側）に配置されており、また、上流触媒部４０はフィードバック制御されている。そのため、上流触媒部４０から排出された排ガスにはリーン排ガス（酸素過剰ガス）がほとんど含まれず、下流触媒部６０は常に酸素が欠乏した状態になりやすい。したがって、上記酸素の欠乏を有効に防止できる本実施形態の排ガス浄化装置１００は、上記のようなＯＳＣ材を含む下流触媒部６０が上流触媒部４０の後段に配置され、かつ上流触媒部４０がフィードバック制御されている内燃機関１に対して、特に好適に適用され得る。
【００５６】
＜第２実施形態＞
以上、本発明の一実施形態にかかる排ガス浄化装置１００において実行される制御について説明した。次に、本発明の他の一実施形態にかかる排ガス浄化装置１００によって実行可能な制御について説明する。
【００５７】
この実施形態では、制御部３０は、内燃機関１で消費する燃料を削減するために、走行中に内燃機関１に対する燃料の供給を一時的に停止するフューエルカット制御を行うように構成されている。より具体的には、制御部３０は、走行中に所定の条件が成立した場合に、フューエルカット制御を実行することを判断し、その判断に基づく停止信号をインジェクタ２６に出力する。インジェクタ２６は、上記停止信号によって該インジェクタ２６からの燃料の供給を停止する。上記フューエルカット制御の実行の判断は、例えば、冷却水の水温、エンジン回転数およびスロットル開度（アクセル開度）等の情報に基づいて行うとよい。例えば、冷却水温が所定温度以上であり、かつエンジン回転数が所定回転数以上の状態で、スロットル開度がゼロになることを条件として行うことができる。燃料供給の再開は、例えば、車速の低下に伴ってエンジン回転数が所定回転数以下となることを条件として行うことができる。かかるフューエルカット制御を実行可能な内燃機関１において、排ガス浄化装置１００は、上記フューエルカット制御実行期間において、ＡＩ７２から酸素含有ガスを噴射させる処理を行わないように構成されている。
【００５８】
このように構成された排ガス浄化装置１００の動作について説明する。図５は、この実施形態に係る排ガス浄化装置１００により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００５９】
図５に示すように、先ず、ステップＳ２０では、下流触媒部６０内の雰囲気が還元雰囲気であるかまたは酸化雰囲気であるかを判定するために、制御部３０はガスセンサ７０により下流触媒部６０の下流側の排ガスの酸素濃度を測定し、下流触媒部６０内の酸素濃度を決定する。
【００６０】
ステップＳ２１では、上記ステップＳ２０により得られた下流触媒部６０の酸素濃度に基づいて、下流触媒部６０内の雰囲気が酸化雰囲気であるか、または、還元雰囲気であるかを判定する。下流触媒部６０内の排ガスが還元雰囲気であると判定した場合（ＹＥＳ）、次にステップＳ２２を実行する。一方、下流触媒部６０内の排ガスが酸化雰囲気であると判定した場合（ＮＯ）、還元雰囲気になるまで監視を続ける。
【００６１】
上記触媒の雰囲気判定の判定結果がＹＥＳになると、制御部３０は、内部タイマーをスタートさせて、還元雰囲気の継続時間（Ｔ）の測定を開始する。次に、制御部３０は、上記測定した還元雰囲気の継続時間（Ｔ）が所定の基準値ｔ１を上回っているか否かを判定する（ステップＳ２２）。ここでの判定結果がＮＯの場合、制御部３０は還元雰囲気の継続時間（Ｔ）が基準値を上回るまで監視を続ける。一方、判定結果がＹＥＳの場合、次のステップＳ２３に進む。
【００６２】
ステップＳ２３では、制御部３０は、フューエルカット制御を実行中であるか否かを判断する。フューエルカット制御を実行中の場合（ＹＥＳ）、ＡＩ７２を作動させるタイミングでないと判断し、この処理フローを終了する。一方、フューエルカット制御を実行中でない場合（ＮＯ）、ＡＩ７２を作動させるタイミングであると判断し、次のステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、制御部３０は、ガスセンサ７０から入力した排ガスの酸素濃度に基づいて噴射信号を作成し、該噴射信号をＡＩ７２に出力する。噴射信号を受信したＡＩ７２は、排気管２９内に酸素含有ガス（典型的にはエア）を噴射する。これによって、下流触媒部６０に供給される排ガス中の酸素量が増加し、該酸素をＯＳＣ材が吸蔵することで、リッチ雰囲気下で減少したＯＳＣ材の貯蔵酸素量を速やかに回復することができる。
【００６３】
この実施形態では、制御部３０は、走行中に内燃機関１に対する燃料の供給が停止されているフューエルカット制御実行期間において、ＡＩ７２から酸素含有ガスを噴射させる処理を行わないように構成されている。フューエルカット制御実行機関においてＡＩ７２の噴射を行うと、下流触媒部６０に過剰なリーン排ガス（酸素過剰ガス）が供給されるため、触媒の浄化性能が低下することがあり得るが、ここで開示される排ガス浄化装置１００では、上記フューエルカット制御を実行している間、ＡＩ７２から酸素含有ガスを噴射させる処理を行わないので、過度なリーン排ガスが触媒部に供給されるのを防止することができる。そのため、下流触媒部６０の浄化性能を良好に維持することができる。
【００６４】
以上、本発明の好適ないくつかの実施形態について説明した。次に、本発明に関する実施例を説明するが、以下で説明する実施例は本発明を限定することを意図したものではない。
【００６５】
（１）上流触媒部の形成
ＯＳＣ材としてのＣＺ複合酸化物担体に貴金属触媒としてのＲｈを担持してなる粉末を含むスラリーを調製した。このスラリーを用いて、コージェライト基材（図２に示すハニカム基材）にウォッシュコートを施し、乾燥することにより、基材表面に触媒層が形成された上流触媒部を得た。上流触媒部中のＯＳＣ材の量は、基材の容積１Ｌ当たり（ここではハニカム基材の純体積にセル通路の容積も含めた全体の嵩容積１Ｌ当たりをいう。以下、同じ。）３０ｇ／Ｌとした。ハニカム基材は、長さ１０５ｍｍ、容積０．８７５Ｌの円筒体である。
【００６６】
（２）下流触媒部の形成
ＯＳＣ材としてのＣＺ複合酸化物担体に貴金属触媒としてのＰｔを担持してなる粉末を含むスラリーを調製した。このスラリーを用いて、コージェライト基材（図２に示すハニカム基材）にウォッシュコートを施し、乾燥することにより、基材表面に触媒層が形成された下流触媒部を得た。下流触媒部中のＯＳＣ材の量は、基材の容積１Ｌ当たり３０ｇ／Ｌとした。ハニカム基材は、長さ１０５ｍｍ、容積０．８７５Ｌの円筒体である。
【００６７】
（３）耐久試験
上記得られた上流触媒部を４．６Ｌガソリンエンジンの排気系の前段に配置し、下流触媒部を上記排気系の後段に配置して、耐久試験を行った。耐久試験は、上記エンジンを稼働させ、上流触媒部の触媒床温度を１０００℃、下流触媒部の触媒床温度を９５０℃に調整し、リッチ雰囲気の排ガスとリーン雰囲気の排ガスとを交互に流通させながら５０時間保持することにより行った。
【００６８】
（４）ＮＯｘ浄化試験（ＡＩ作動なし）
上記耐久試験後、図１に示す排ガス浄化装置１００において、上流触媒部４０を２．４Ｌガソリンエンジン１の排気系の前段に配置し、下流触媒部６０を上記排気系の後段に配置して、ＮＯｘ浄化試験を行った。ＮＯｘ浄化試験は、上記エンジン１を稼働させ、エンジン回転数３０００ｒｐｍ、ストイキ雰囲気で上流触媒部４０に対し入りガス温度が５００℃となるように調整し、Ａ／Ｆ＝１５．０のリーン雰囲気の排ガスと、Ａ／Ｆ＝１４．０のリッチ雰囲気の排ガスとを１２０秒ずつ交互に流通させ、下流触媒部６０から排出されるＮＯｘの浄化率を測定した。その際、下流触媒部６０の下流側にＯ２センサ７０を配置し、該Ｏ２センサ７０がリッチ出力（ここでは０．５５Ｖ以上）を示してからのリッチ継続時間を測定した。結果を図６に示す。図６は、Ｏ２センサのリッチ継続時間とＮＯｘ浄化率との関係を示すグラフである。
【００６９】
図６に示すように、リッチ雰囲気が３０秒以上継続すると（すなわちＯ２センサ７０がリッチ出力を示してから３０秒以上が経過すると）、ＮＯｘ浄化率が次第に下がり始め、６０秒の経過時には概ね４０％以下となり、８０秒の経過時には概ね３０％以下となることが分かった。これは、下流触媒部６０のＯＳＣ材が長時間リッチ雰囲気の排ガスに曝されることで、ＯＳＣ材の酸素が欠乏し、還元ガス成分によって貴金属触媒が被毒されためと解される。
【００７０】
（５）ＮＯｘ浄化試験（ＡＩ作動あり）
上記（４）のＮＯｘ浄化試験と同様の手順で、ただし、下流触媒部６０の上流側にＡＩ７２を配置し、Ｏ２センサ７０がリッチ出力を示してから３０秒ごとにＡＩ７２から所定量のエアを噴射する処理を行いつつ、下流触媒部６０から排出されるＮＯｘの浄化率を測定した。結果を図７に示す。図７は、Ｏ２センサのリッチ継続時間とＮＯｘ浄化率との関係を示すグラフである。
【００７１】
図７に示すように、Ｏ２センサ７０がリッチ出力を示してから３０秒ごとにＡＩからエアを噴射した本試験では、リッチ雰囲気が継続中であるにもかかわらず、ＮＯｘ浄化率が概ね１００％に維持されていた。これは、下流触媒部６０にリッチ雰囲気の排ガスが供給され続けてＯＳＣ材の貯蔵酸素量が少なくなっても、上記ＡＩの作動によりＯＳＣ材の貯蔵酸素量が回復して、還元ガス成分によるＨＣ被毒を好適に防止することができたためと解される。このことから、上記ＡＩ作動によりＨＣ被毒を解消し、ＮＯｘ浄化率の低下を抑制できることが確認された。
【００７２】
以上、本発明を好適な実施形態及び実施例により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上述した実施形態では、下流触媒部６０として、ＡＩ作動触媒部が設けられている場合を例示したがこれに限定されず、上流触媒部４０として、上記ＡＩ作動触媒部が設けられてもよい。また、上流触媒部４０および下流触媒部６０の双方に、上記ＡＩ作動触媒部を設けることもできる。また、触媒部の数は２つに限らず、さらに多くてもよい（例えば３つまたはそれ以上）。そのうちの少なくとも１つの触媒部として、上記ＡＩ作動触媒部が設けられているとよい。
【符号の説明】
【００７３】
１      内燃機関（エンジン）
１２    シリンダブロック
１３    シリンダヘッド
１４    シリンダボア
１５    ピストン
１６    コネクティングロッド
１７    燃焼室
１８    吸気ポート
１９    排気ポート
２０    吸気バルブ
２１    排気バルブ
２２    インテークマニホールド
２３    吸気管
２４    エアクリーナ
２５    スロットル弁
２６    インジェクタ
２７    点火プラグ
２８    エキゾーストマニホールド
２９    排気管
３０    制御部
４０    上流触媒部
５０ａ  上流空燃比センサ
５０ｂ  サブ酸素センサ
６０    下流触媒部
６２    基材
６８    流路
７０    ガスセンサ
７２    ＡＩ
１００  排ガス浄化装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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