CN103619439A

CN103619439A - 用于内燃机的排气净化系统

Info

Publication number: CN103619439A
Application number: CN201280031454.4A
Authority: CN
Inventors: 大月宽; 中山茂树; 西冈宽真; 押川克彦; 塚本佳久; 松尾润一; 祖父江优一; 今井大地; 菅原康
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: CN103619441B; US20140116033A1; CN103635245A; EP2726172B1; EP2726176A2; US9057298B2; EP2726175B1; CN103619440A; EP2726177B1; US20140116034A1; CN103619438A; WO2013005850A3; WO2013005853A2; EP2726175A1; US9080480B2; EP2726173A2; WO2013005850A2; CN103635245B; CN103619440B; US20140216016A1

Abstract

本发明涉及一种壁流型颗粒过滤器（24），其布置于内燃机的排气通道的内部，其中，在所述内燃机中在过氧下执行燃烧。所述颗粒过滤器承载固体酸。所述固体酸在标准状态下具有小于-0.83且大于-12的哈米特酸度函数。为了从所述颗粒过滤器中去除灰分，临时执行灰分粒子化处理，所述灰分粒子化处理用于使所述颗粒过滤器的状态呈现如下状态：流入所述颗粒过滤器的所述排气的氧浓度降低并且所述颗粒过滤器的温度升高。

Description

用于内燃机的排气净化系统

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的排气净化系统。

背景技术

现有技术中已知压燃式内燃机，其布置有用于捕集排气通道中的排气内的颗粒物质的颗粒过滤器。通过这样做，可以抑制排放到大气中的颗粒物质的量。

在这点上，随着发动机运转时间变长，颗粒过滤器上的颗粒物质的量逐渐变大，并且颗粒过滤器的压力损失逐渐变大。结果，发动机输出功率容易下降。

因此，通常，燃烧捕集的颗粒物质以从颗粒过滤器中将其去除的PM（颗粒物质）去除处理是临时执行的。在该PM去除处理中，所述颗粒过滤器在保持在氧化气氛中，同时所述颗粒过滤器的温度被升至PM去除温度，例如600℃。

为了有效地执行PM去除处理，已经提出了多种改进。例如，为了降低所述PM去除温度，已知一种在其表面上承载有催化剂的颗粒过滤器，所述催化剂由承载了活性金属的固体超强酸组成（见PLT1）。此外，为了从所述颗粒过滤器中有效地去除颗粒物质，已知一种在其表面上保持具有贵金属和固体超强酸的催化剂的颗粒过滤器（见PLT2）。而且，本领域已知这样一种颗粒过滤器：在其上承载了催化剂用以去除颗粒物质的壁流型颗粒过滤器的下游，裂化催化剂被布置以用于裂化排气中未燃烧的碳氢化合物以生成碳原子数较小的碳氢化合物，并且所述裂化催化剂的载体由哈米特酸度函数H₀为-0.56至-12的固体酸形成（见PLT3）。应该注意，所述超强酸的酸强度高于硫酸的酸强度，而所述超强酸的哈米特酸度函数H₀为-12以下。

引用列表

专利文献

PLT1:日本专利公开第2006-289175A1号

PLT2:日本专利公开第10-033985A1号

PLT3:日本专利公开第11-123306A1号

发明内容

技术问题

在这点上，排气包含称为“灰分”的不燃成分。这种灰分通过所述颗粒过滤器随同颗粒物质一起被捕集。在这点上，即使执行PM去除处理，所述灰分也将不会燃烧或者蒸发，而是保留在所述颗粒过滤器中。由于这个原因，随着发动机运转时间变长，所述颗粒过滤器上的灰分的量将逐渐增大，并且所述颗粒过滤器的压力损失将逐渐变大。结果，即使PM去除处理重复执行，发动机输出功率也容易下降。

在上述PLT1、2和3中，根本未考虑这个问题。所以，更没有公开任何解决方案。特别是，在PLT3中，灰分通过壁流型颗粒过滤器捕集，因此布置在所述颗粒过滤器下游的裂化催化剂根本不会接触到灰分。

解决问题的技术方案

根据本发明，提供了一种用于内燃机的排气净化系统，在所述内燃机中燃料在过氧下燃烧，其中用于捕集排气中的颗粒物质的壁流型颗粒过滤器布置于排气通道的内部，并且其中灰分与所述颗粒物质一起被所述颗粒过滤器捕集，所述排气净化系统的特征在于，所述颗粒过滤器承载固体酸，所述固体酸在标准状态（25℃,1个大气压（10⁵Pa））下具有小于-0.83且大于-12的哈米特酸度函数，并且所述排气净化系统设置有灰分粒子化装置，所述灰分粒子化装置临时执行灰分粒子化处理，所述灰分粒子化处理使所述颗粒过滤器的状态呈现如下状态：流入所述颗粒过滤器的所述排气的氧浓度降低并且所述颗粒过滤器的温度升高，从而使灰分从所述颗粒过滤器中去除。

优选地，所述固体酸由选自二氧化硅-氧化铝、二氧化硅-二氧化钛、二氧化钛-氧化锆、二氧化硅-氧化锆、二氧化硅-氧化镓、二氧化钛-氧化铝、二氧化硅-氧化钇、氧化铝-氧化锆、二氧化硅-氧化镧、二氧化钛-氧化镉、二氧化钛-氧化亚锡、二氧化钛-氧化锌、氧化锌-二氧化硅和氧化锌-氧化镉中的一种或多种复合氧化物形成。更优选地，所述固体酸由二氧化硅-氧化铝形成。

优选地，所述灰分粒子化装置使流入所述颗粒过滤器的所述排气基本为化学计量空燃比或浓的空燃比。

优选地，所述灰分粒子化装置使所述颗粒过滤器的所述温度在所述灰分粒子化处理中为大约600℃。

优选地，所述排气净化系统还设置有PM去除装置，所述PM去除装置用于临时执行PM去除处理，所述PM去除处理使所述颗粒过滤器的状态呈现如下状态：所述颗粒过滤器的所述温度在氧化气氛下升高以去除由所述颗粒过滤器捕集的所述颗粒物质，并且在所述PM去除处理之后，所述灰分粒子化装置执行所述灰分粒子化处理。更优选地，所述灰分粒子化装置判断是否应当执行所述灰分粒子化处理，并且在判断出应当执行灰分粒子化处理之后，首先执行PM去除处理，在PM去除处理之后，执行灰分粒子化处理。更优选地，所述灰分粒子化装置基于所述颗粒过滤器上未粒子化的灰分的量，判断是否应当执行灰分粒子化处理。更优选地，在所述排气通道中布置NO_X存储还原催化剂，所述NO_X存储还原催化剂在当流入的排气的空燃比稀薄时，存储包含在排气中的NO_X，且如果流入的排气变为化学计量空燃比或浓的空燃比则释放所存储的NOx，所述排气净化系统设置有SOx增加装置，所述SOx增加装置用于临时执行SOx增加处理，所述SOx增加处理使NOx存储还原催化剂的状态呈如下状态：流入NOx存储还原催化剂中的排气的空燃比浓，且使NOx存储还原催化剂的温度升高至SOx释放温度以使NOx存储还原催化剂释放SOx，并且所述SOx增加装置在PM去除处理之后执行SOx释放处理。更优选地，当应该执行所述灰分粒子化处理和SOx释放处理时，所述SOx增加装置在所述PM去除处理之后执行所述SOx释放处理且所述灰分粒子化装置省略了所述灰分粒子化处理。

优选地，所述PM去除装置结束PM去除处理以使颗粒过滤器上剩余有预定的设定残留量的颗粒物质。更优选地，所述灰分粒子化装置判断是否应该执行所述灰分粒子化处理，并且在判断出应当执行灰分粒子化处理之后，首先执行PM去除处理，在PM去除处理之后，执行灰分粒子化处理。更优选地，所述灰分粒子化装置基于所述颗粒过滤器上未粒子化的灰分的量，判断是否应该执行灰分粒子化处理。此外，更优选地，所述颗粒过滤器承载具有氧存储能力的催化剂，并且所述设定残留量被设定为至少用于消耗在灰分粒子化处理开始时存储在催化剂中的基本上所有氧所需的量。更优选地，所述设定残留量被设定为不大于使灰分去除效率为允许下限效率所需的量。

优选地，所述灰分粒子化装置以预定的设定间隔重复执行灰分粒子化处理，得到由所述灰分粒子化处理所处理的灰分量，并且基于所得到的处理的灰分量来更新所述设定间隔。更优选地，所述灰分粒子化装置以多个相互不同的间隔执行所述灰分粒子化处理，得到由各灰分粒子化处理所处理的灰分量，并且基于所得到的处理的灰分量来更新所述设定间隔。此外，更优选地，所述排气净化系统设置有PM去除装置，所述PM去除装置用于临时执行PM去除处理，所述PM去除处理使所述颗粒过滤器的状态呈现如下状态：所述颗粒过滤器的所述温度在氧化气氛下升高以去除由所述颗粒过滤器捕集的所述颗粒物质，并且在所述PM去除处理之后，所述灰分粒子化装置执行所述灰分粒子化处理。更优选地，所述灰分粒子化装置判断是否应该执行所述灰分粒子化处理，并且在判断出应当执行灰分粒子化处理之后，首先执行PM去除处理，在PM去除处理之后，执行灰分粒子化处理。更优选地，所述灰分去除装置基于所述颗粒过滤器上未粒子化的灰分的量，判断是否应该执行灰分粒子化处理。

优选地，在排气通道中颗粒过滤器的上游布置SOx存储剂，所述SOx存储剂具有这样的性质：当SOx存储剂处于低温或者流入SOx存储剂的排气的氧浓度高时，存储流入的排气中的SOx，且如果SOx存储剂的温度变高或者如果流入SOx存储剂的排气的氧浓度变低，释放所存储的SOx；所述排气净化系统还设置有PM去除装置，所述PM去除装置用于临时执行PM去除处理，所述PM去除处理使所述颗粒过滤器的状态呈现如下状态：所述颗粒过滤器的所述温度在氧化气氛下升高以去除由所述颗粒过滤器捕集的所述颗粒物质，并且当所述PM去除处理被执行时，所述SOx存储剂释放SOx。更优选地，所述排气净化系统还设置有SOx增加装置，所述SOx增加装置用于临时执行SOx增加处理，所述SOx增加处理增加从SOx存储剂释放并供给至固体酸的SOx的量，并且所述SOx增加装置在PM去除处理之前执行SOx增加处理。更优选地，所述SOx增加处理为SOx升温处理，所述SOx升温处理使SOx存储剂的温度升高以使所述SOx存储剂释放SOx。更优选地，在所述SOx升温处理中，使所述SOx存储剂的温度升高至SOx释放温度，在所述PM去除处理中，使所述颗粒过滤器的温度升高至PM去除温度，并且将所述SOx释放温度设定为低于PM去除温度。更优选地，在所述SOx升温处理中，使所述SOx存储剂的温度为SOx释放温度，SOx释放处理在SOx释放时间内执行，并且设定SOx释放温度和SOx释放时间中的一者或两者以便从SOx升温处理开始时至PM去除处理结束时的SOx存储剂的SOx释放速度基本保持在允许范围内。更优选地，所述排气净化系统还设置有SOx增加装置，所述SOx增加装置用于临时执行SOx增加处理，所述SOx增加处理增加从SOx存储剂释放并供给至固体酸的SOx的量，并且所述SOx增加装置判断流入所述颗粒过滤器的排气的量是否大于预定的设定量并且当判断出流入所述颗粒过滤器的排气的量大于设定量时执行应该执行SOx增加处理。更优选地，所述SOx增加装置判断流入所述颗粒过滤器的排气的量是否大于执行发动机加速运转时的设定量。更优选地，所述SOx增加处理为SOx增大氧浓度处理，所述SOx增大氧浓度处理使颗粒过滤器保持氧化气氛同时使流入SOx存储剂的排气中的氧浓度降低从而使所述SOx存储剂释放SOx。

优选地，所述灰分粒子化装置在执行灰分粒子化处理之后得到固体酸的灰分粒子化能力，并且基于所得到的灰分粒子化能力来判断是否执行下一次灰分粒子化处理。更优选地，当所述固体酸的灰分粒子化能力高于预定的设定能力时，所述灰分粒子化装置执行下一次灰分粒子化处理。更优选地，所述固体酸的灰分粒子化能力由所述固体酸的活性酸点的数量表示。更优选地，在还原气氛下向所述固体酸临时供给氨，得到保持在所述固体酸上的氨的量，并且基于得到的氨的量来得到灰分粒子化能力。更优选地，氨制备催化剂布置在排气通道中颗粒过滤器的上游，所述氨制备催化剂由当流入的排气的空燃比浓时流入的排气中的NOx制备氨，并且为了制备氨，流入氨制备催化剂的排气临时切换成浓的空燃比。更优选地，在排气通道内部的颗粒过滤器的下游，附接NOx传感器用于检测排气中的NOx的量，并且基于在将氨供给到固体酸之后在氧化气氛下从颗粒过滤器流出的NOx的量，来得到所保持的氨的量。

优选地，在颗粒过滤器的下游侧部位处颗粒过滤器每单位体积内承载的固体酸的量大于在颗粒过滤器的上游侧部位处颗粒过滤器每单位体积内承载的固体酸的量。更优选地，颗粒过滤器每单位体积内承载的固体酸的量进一步从颗粒过滤器的上游端朝颗粒过滤器的下游端不断增大。

优选地，所述颗粒过滤器进一步承载具有氧化功能的催化剂，并且所述催化剂由二氧化铈和银形成。

优选地，所述颗粒过滤器具有通过多孔分隔壁交替布置的排气流入通道和排气流出通道。

发明的有益效果

能够充分地抑制所述颗粒过滤器的压力损失。

附图说明

图1为内燃机的概况图。

图2A为颗粒过滤器的正视图。

图2B为颗粒过滤器的侧剖视图。

图3A为分隔壁的局部放大剖视图。

图3B为显示所述颗粒过滤器的表面的颗粒过滤器的局部放大剖视图。

图4A为解释灰分粒子化试剂的灰分去除作用的图。

图4B为解释灰分粒子化试剂的灰分去除作用的图。

图4C为解释灰分粒子化试剂的灰分去除作用的图。

图5A为解释灰分粒子化试剂的灰分去除作用的图。

图5B为解释灰分粒子化试剂的灰分去除作用的图。

图6A为解释灰分去除作用的机理的图。

图6B为解释灰分去除作用的机理的图。

图6C为解释灰分去除作用的机理的图。

图6D为解释灰分去除作用的机理的图。

图7A为显示测试结果的时间图。

图7B为显示测试结果的图。

图7C为显示测试结果的图。

图8为显示酸强度的图。

图9为解释根据本发明的第一实施方式的排气净化控制的时间图。

图10为显示50%去除温度TPM50的图。

图11为显示根据本发明的第一实施方式的用于执行排气净化控制的例程的流程图。

图12A为颗粒过滤器的局部放大图。

图12B为颗粒过滤器的局部放大图。

图13为解释根据本发明的第二实施方式的排气净化控制的时间图。

图14为显示根据本发明的第二实施方式的用于执行排气净化控制的例程的流程图。

图15为根据本发明的第三实施方式的内燃机的总体图。

图16为解释根据本发明的第三实施方式的排气净化控制的时间图。

图17为解释根据本发明的第三实施方式的排气净化控制的另一个时间图。

图18为根据本发明的第三实施方式的用于执行排气净化控制的例程的流程图。

图19为解释根据本发明的第四实施方式的时间图。

图20为解释根据本发明的第四实施方式的颗粒过滤器的局部放大图。

图21为显示根据本发明的第四实施方式的执行PM去除处理的例程的流程图。

图22A为显示颗粒物质的量增加的设定表。

图22B为显示颗粒物质的量减少的设定表。

图23为显示颗粒物质残留量和灰分去除效率之间的关系的图。

图24为解释根据本发明的第五实施方式的时间图。

图25为解释根据本发明的第五实施方式的颗粒过滤器的局部放大图。

图26为解释根据本发明的第六实施方式的时间图。

图27为显示颗粒过滤器的压力损失的变化的图。

图28为解释根据本发明的第七实施方式的时间图。

图29为显示压力损失及其变化率的图。

图30为显示根据本发明的第七实施方式的执行用于更新设定间隔的控制的例程的流程图。

图31为显示根据本发明的第七实施方式的执行用于更新设定间隔的控制的例程的流程图。

图32为显示用于更新间隔的例程的流程图。

图33为显示根据本发明的第八实施方式的内燃机的总体图。

图34为显示SOx存储剂的SOx释放速度的图。

图35为解释根据本发明的第八实施方式的排气净化控制的时间图。

图36为解释根据本发明的第九实施方式的排气净化控制的时间图。

图37为显示根据本发明的第九实施方式的SOx存储剂的SOx释放速度的变化的时间图。

图38为执行根据本发明的第九实施方式的排气净化控制的例程的执行的流程图。

图39为解释根据本发明的第十实施方式的排气净化控制的时间图。

图40为根据本发明的第十实施方式的执行排气净化控制的例程的执行的流程图。

图41为解释根据本发明的第十一实施方式的排气净化控制的时间图。

图42为根据本发明的第十一实施方式的执行排气净化控制的流程图。

图43为根据本发明的第十二实施方式的内燃机的总体图。

图44为解释根据本发明的第十二实施方式的排气净化控制的时间图。

图45为解释用于得到灰分粒子化试剂的酸的量的方式的时间图。

图46A为解释用于得到灰分粒子化试剂的酸的量的方式的图。

图46B为解释用于得到灰分粒子化试剂的酸的量的方式的图。

图47为显示用于执行根据本发明的第十二实施方式的排气净化控制的例程的流程图。

图48为显示灰分粒子化试剂的承载量的图。

图49为显示未处理的灰分的分布的图。

图50A为显示灰分粒子化试剂的承载量的另一实施例的图。

图50B为显示灰分粒子化试剂的承载量的另一实施例的图。

图50C为显示灰分粒子化试剂的承载量的另一实施例的图。

具体实施方式

图1显示了本发明的第一实施方式。参照图1，1表示压燃式内燃机的主体；2表示各气缸的燃烧室；3表示电子控制式燃料喷射器，其将燃料喷射进入燃烧室2；4表示进气歧管；并且5表示排气歧管。所述进气歧管4通过进气管道6连接至排气涡轮增压器7的压缩机7c的出口，而压缩机7c的进口通过空气流量计8连接至空气滤清器9。在所述进气管道6内部，布置电子控制式节流阀10。而且，在所述进气管道6的周围布置有冷却装置11用以冷却流经所述进气管道6的内部的进气。另一方面，所述排气歧管5连接至排气涡轮增压器7的排气涡轮7t的进口，而所述排气涡轮7t的出口连接至排气后处理装置20。

所述排气歧管5和所述进气歧管4通过排气再循环（下文称为“EGR”）通路12彼此连接。在所述EGR通路12内部，布置有电子控制式EGR控制阀13。而且，在所述EGR通路12周围布置有冷却装置14用以冷却流经所述EGR通路12内部的EGR气体。另一方面，各个燃料喷射器3通过燃料流道（fuel runner）15连接至共轨（common rail）16。这种共轨16的内部被供给有来自电子控制式可变排量燃料泵17的燃料。供给至所述共轨16内部的燃料通过各个燃料流道15供给至燃料喷射器3。在根据本发明的第一实施方式中，这种燃料为柴油。在另一实施方式中，所述内燃机由火花点火式内燃机构成。在这种情况下，燃料由汽油构成。

排气后处理装置20设置有连接至排气涡轮7t的出口的排气管21、连接至排气管21的催化转换器22、以及连接至催化转换器22的排气管23。在催化转换器22的内部布置有壁流型颗粒过滤器24。

催化转换器22设置有温度传感器25用以检测颗粒过滤器24的温度。在另一实施方式中，温度传感器布置在排气管21中以检测流入到颗粒过滤器24中的排气的温度。而且，在另一实施方式中，用于检测从颗粒过滤器24中流出的排气的温度的温度传感器布置在排气管23中。排气的温度表示颗粒过滤器24的温度。

催化转换器22进一步设置有压力损失传感器26用以检测颗粒过滤器24的压力损失。在根据本发明的第一实施方式中，压力损失传感器26由用于检测颗粒过滤器24的上游和下游压力差的压力差传感器构成。在另一个实施方式中，压力损失传感器26由连接至排气管21且检测发动机排气压力的传感器构成。

另一方面，排气歧管5设置有燃料添加阀27。这种燃料添加阀27被供给有来自共轨16的燃料。从燃料添加阀27将燃料添加到排气歧管5的内部。在另一实施方式中，燃料添加阀27布置在排气管21中。

电子控制单元30由数字计算机构成，数字计算机设置有通过双向总线31彼此连接的组件，诸如ROM（只读存储器）32、RAM（随机存取存储器）33、CPU（微处理器）34、输入端口35和输出端口36。空气流量计8、温度传感器25和压力差传感器26的输出信号通过各自对应的模数（AD）转换器37输入至输入端口35。进一步地，加速踏板39连接至负载传感器40，负载传感器40产生与加速踏板39的下压量L成比例的输出电压。负载传感器40的输出电压通过相应的AD转换器37输入至输入端口35。而且，输入端口35连接至曲轴转角传感器41，曲轴转角传感器41在每当曲轴旋转例如15°时产生输出脉冲。在CPU34中，基于来自曲轴转角传感器41的输出脉冲来计算发动机转速Ne。另一方面，输出端口36通过相应的驱动电路38连接至燃料喷射器3、节流阀10驱动装置、EGR控制阀13、燃料泵17和燃料添加阀27。

图2A和图2B显示了壁流型颗粒过滤器24的结构。值得注意的是，图2A显示了颗粒过滤器24的正视图，而图2B显示了颗粒过滤器24的侧剖视图。如图2A和图2B显示的，颗粒过滤器24形成蜂窝结构，其设置有彼此平行延伸的多个排气流动通道70、71。这些排气流动通道70、71由排气流入通道70和排气流出通道71构成，排气流入通道70具有打开的上游端且具有通过塞子72关闭的下游端，排气流出通道71具有通过塞子73关闭的上游端且具有打开的下游端。需要注意的是，在图2A中，阴影部分表示塞子73。因此，排气流入通道70和排气流出通道71通过薄的分隔壁74交替布置。换句话说，排气流入通道70和排气流出通道71包括：排气流入通道70，每个排气流入通道70都被四个排气流出通道71包围；以及排气流出通道71，每个排气流出通道71都被四个排气流入通道70包围。在另一实施方式中，排气流动通道包括：排气流入通道，其具有上游端和下游端，上游端和下游端都打开；以及排气流出通道，其具有通过塞子关闭的上游端和打开的下游端。

颗粒过滤器24例如由多孔材料（如，堇青石）形成。因此，如图2B中箭头所示，流入排气流入通道70的排气通过周围的分隔壁74的内部流出到邻接的排气流出通道71的内部。

图3A显示了分隔壁74的放大剖视图。如图3A所示，分隔壁74具有多个孔隙75，孔隙75从排气流入通道70延伸至排气流出通道71。在根据本发明的第一实施方式中，颗粒过滤器24的平均孔径为从10μm至25μm。

而且，如图3A所示，颗粒过滤器24的表面，即分隔壁74的两侧表面和孔隙75的内壁表面，承载灰分粒子化试剂78和具有氧化作用的催化剂77。也就是说，如图3B中所示，形成分隔壁74的基料76形成有催化剂77和灰分粒子化试剂78的涂层。

具有氧化作用的催化剂77例如由载体和承载在这种载体上的铂Pt、钯Pd、银Ag或者其它这类贵金属形成，载体由以下材料形成：氧化铝Al₂O₃、二氧化铈CeO₂、氧化镨Pr₆O₁₁、氧化钕Nd₂O₃、氧化镧La₂O₃、或者其它这类贱金属氧化物。在一个实施方式中，催化剂77由载体和承载在该载体上的银Ag形成，载体由二氧化铈CeO₂形成。在另一实施方式中，催化剂77由载体和承载在该载体上的铂Pt形成，载体由氧化铝Al₂O₃形成。

另一方面，灰分粒子化试剂78由固体酸形成，固体酸的酸强度高于亚硫酸H₂SO₃的酸强度且低于硫酸H₂SO₄的酸强度。在一个实施方式中，灰分粒子化试剂78由无定形二氧化硅（SiO₂）-氧化铝（Al₂O₃）形成。

如图3B所示，灰分粒子化试剂78和固体酸具有多个酸点79。这些酸点79彼此分散开。

在燃烧室2中，燃料在过氧下燃烧。因此，就燃料不会从燃料喷射器3和燃料添加阀27中二次供给而言，颗粒过滤器24处于氧化气氛下。换句话说，馈给到发动机进气通道、燃烧室2和催化转换器22上游的排气通道中的空气与燃料（碳氢化合物）的比率（即，流入催化转换器22的排气的空燃比）通常保持稀薄。

排气包含主要由固体碳组成的颗粒物质。这种颗粒物质被捕集在颗粒过滤器24上。而且，颗粒过滤器24处于氧化气氛中。颗粒过滤器24设置有具有氧化作用的催化剂77，因此被捕集在颗粒过滤器24上的颗粒物质被相继氧化。但是，如果捕集的颗粒物质的量变得比待氧化的颗粒物质物质的量大，则颗粒物质逐渐堆积在颗粒过滤器24上。如果颗粒物质堆积的量增大，将会导致发动机输出功率的下降。因此，当颗粒物质堆积量增大时，堆积的颗粒物质必须被去除。在这种情况下，如果在氧气气氛下升高颗粒过滤器24的温度，则堆积的颗粒物质被氧化并被去除。

因此，在根据本发明的第一实施方式中，当已经堆积在颗粒过滤器24上的颗粒物质的量超过允许上限量时，临时执行PM去除处理，PM去除处理使颗粒过滤器24的状态呈如下状态：在氧化气氛下颗粒过滤器24的温度升高至PM去除温度以通过氧化去除颗粒过滤器24上的颗粒物质。结果，在颗粒过滤器24上的颗粒物质被去除，并且颗粒过滤器24的压力损失减小。

在这点上，排气还包含灰分。这种灰分也连同颗粒物质一起被颗粒过滤器24捕集。在这种情况下，灰分的粒径为大约0.1μm至0.5μm，或者相当地小于颗粒过滤器24的平均孔径（10μm至25μm）。但是，灰分撞击颗粒过滤器24的表面或孔隙的内壁表面或者撞击被捕集在颗粒过滤器24处的颗粒物质或灰分，并且因此被捕集。发明人已经证实如下事实：这种灰分主要由硫酸钙CaSO₄、磷酸钙锌Ca₁₉Zn₂（PO₄）₁₄或者其它这类钙盐组成。钙Ca、锌Zn和磷P来源于发动机润滑油，而硫S来源于燃料。也就是说，如果以硫酸钙CaSO₄为例进行解释，发动机润滑油流入燃烧室2，在燃烧室中发动机润滑油被燃烧。在润滑油中的钙Ca与燃料中的硫S结合从而生成硫酸钙CaSO₄。

即使执行PM去除处理，灰分也不会燃烧或蒸发。而且，每当执行PM去除处理时，存在于灰分颗粒之间的颗粒物质被去除并且灰分颗粒暴露在高温下，因此灰分颗粒容易聚集。因此，在颗粒过滤器24中的灰分的粒径变得更大，因而灰分难以通过颗粒过滤器24的孔隙。这样，灰分残留在颗粒过滤器24上。结果，随着发动机运转时间变长，颗粒过滤器24中的灰分的量逐渐增大并且颗粒过滤器24的压力损失逐渐变大。由于这样原因，即使PM去除处理重复执行，发动机输出功率也容易下降。

因此，在根据本发明的第一实施方式中，颗粒过滤器24承载灰分粒子化试剂78。这种灰分粒子化试剂具有如下性能：在流入颗粒过滤器24的排气中的氧浓度降低且颗粒过滤器24的温度升高的状态下，使得灰分粒子化且使灰分保持在颗粒过滤器24上；以及在流入颗粒过滤器24的排气于氧化气氛包含SOx的状态下，释放所保持的粒子化的灰分。

除此之外，临时执行灰分粒子化处理，灰分粒子化处理使颗粒过滤器24的状态呈如下状态：流入颗粒过滤器24的排气的氧浓度降低且颗粒过滤器24的温度升高，以从颗粒过滤器24中去除灰分。

结果，从颗粒过滤器24中去除颗粒过滤器24上的灰分。因此，抑制了由于灰分导致的颗粒过滤器24的压力损失增大。参照图4A至图5B进一步对此进行解释。

图4A显示了颗粒过滤器24捕集灰分80的情况。

接下来，如果执行灰分粒子化处理，如图4B所示，灰分被粒子化并且粒子化的灰分81通过灰分粒子化试剂78保持在分散状态。更详细地，如图5A所示，粒子化的灰分81由大粒径灰分80形成。粒子化的灰分81保持在灰分粒子化试剂78的酸点79处。

接下来，灰分粒子化处理完成，并且发动机恢复至正常运转。也就是说，流入颗粒过滤器24的排气恢复至稀薄空燃比。而且，此时，排气包含SOx。因此，使得颗粒过滤器24的状态呈如下状态：在氧化气氛下流入颗粒过滤器24的排气包含SOx。结果，粒子化的灰分81从灰分粒子化试剂78中释放。更具体地，如图5B所示，粒子化的灰分81从灰分粒子化试剂78的酸点释放。如图4C所示，从灰分粒子化试剂78中释放的粒子化的灰分81随排气流（EGF）通过颗粒过滤器24的孔隙流出到排气流出通道71。

因此，如果颗粒过滤器24承载灰分粒子化试剂78并且临时执行灰分粒子化处理，则可以从颗粒过滤器24中去除灰分。以这种方式粒子化灰分以将其从颗粒过滤器中去除的构思在此之前从未存在。

由于灰分粒子化试剂78对灰分的去除作用被认为是由于如下这样的机理。在下文，将对由硫酸钙CaSO₄形成灰分的情况作为示例进行解释。但是，同样适用于灰分由其它物质形成的情况。

如果执行灰分粒子化处理，即，如果颗粒过滤器24的状态呈如下状态：流入颗粒过滤器24的排气的氧浓度降低且颗粒过滤器24的温度升高，如图6A所示，则在形成灰分的硫酸钙CaSO₄和例如亚硫酸钙CaSO₃之间的平衡在生成亚硫酸钙CaSO₃的方向（CaSO₄→CaSO₃）上倾斜。换句话说，使硫酸钙CaSO₄失稳。值得注意的是，此时，灰分粒子化试剂78的酸点79保持氢离子H⁺。

如上所解释，灰分粒子化试剂78的酸强度高于亚硫酸H₂SO₃的酸强度。酸强度高的事实意味着氢离子H⁺能够容易地释放。由于这个原因，如图6B所示，灰分粒子化试剂78在酸点79处释放氢离子H⁺并且接收来自亚硫酸钙CaSO₃的钙离子Ca²⁺。这样，灰分被粒子化成钙离子Ca²⁺形式并且保持在灰分粒子化试剂78中。在另一方面，亚硫酸钙CaSO₃接收来自灰分粒子化试剂78的氢离子H⁺并且释放钙离子Ca²⁺，因此形成亚硫酸H₂SO₃。这种亚硫酸H₂SO₃随后分解为水H₂O和二氧化硫SO₂，水H₂O和二氧化硫SO₂从颗粒过滤器24中流出。

接着，如果完成灰分粒子化处理，也就是说，颗粒过滤器24的状态恢复至如下状态：在氧化气氛中流入颗粒过滤器24的排气包含SOx，如图6C所示，由包含在排气中的SOx和水H₂O生成硫酸H₂SO₄（SOx+H₂O→H₂SO₄）。如上所解释，灰分粒子化试剂78的酸强度低于硫酸H₂SO₄的酸强度。由于这个原因，如图6D所示，硫酸H₂SO₄释放氢离子H⁺，并且接收来自灰分粒子化试剂78的钙离子Ca²⁺。因此，形成硫酸钙CaSO₄（Ca²⁺+SO₄ ^2-→CaSO₄）。另一方面，灰分粒子化试剂78在酸点79处接收氢离子H⁺并且释放钙离子Ca²⁺。这样，灰分从酸点79分离并且从灰分粒子化试剂78中释放。换句话说，酸点79再生或再活化。

在此应该注意的是，一个酸点79保持一个钙离子Ca²⁺，并且一个硫酸钙CaSO₄分子由一个钙离子Ca²⁺生成。这意味着，灰分被粒子化成单个分子的尺寸。这样，粒子化的灰分81的粒径为1nm以下。因此，灰分可以容易地通过颗粒过滤器24的孔隙。而且，即使在粒子化的灰分81保持在灰分粒子化试剂78上的状态下，颗粒过滤器24的压力损失也能够充分降低。

值得注意的是，粒子化的灰分容易在颗粒过滤器24的孔隙中再次聚集。但是，粒子化的灰分极小，所以即使再次聚集，其也能容易地通过颗粒过滤器24。

上述机理被如下试验结果支持。

混合硫酸钙颗粒和固体酸颗粒以制备第一样品。作为固体酸颗粒，使用使用二氧化硅-氧化铝（由JGC C&C制备的N633HN（氧化铝含量:25wt%，Si/Al比：2.3，比表面积：380m²/g）。将第一样品置于反应管中，并向反应管提供氮气，同时加热反应管以使反应管的温度TR升高至大约600℃并且保持在该温度。此时，测定从反应管中流出的气体中SOx的量QSOx。而且，单独的由硫酸钙颗粒和固体酸颗粒组成的对比样品置于反应管中，进行相似的处理，并且测定SOx流出物的量QSOx。

测定结果示于图7A中。在图7A中，TR表示反应管温度。正如将从图7A中理解的，如果在无氧气氛下加热直到大约600℃，如由实线S显示的，SOx从第一样品中释放。由此，可以得知，硫酸钙CaSO₄分解为钙和SOx。与之相反，如由虚线R所示，SOx没有从对比样品中释放。

而且，测定上述处理之前和之后第一样品的酸量QACD，也就是，未保持钙的酸点（即，活性酸点）的数量。

测定结果示于图7B中。正如将从在图7B中理解的，与由S1B显示的处理之前的酸量QACD相比，由Ｓ1A显示的处理之后的酸量QACD降低。由此，可以得知，钙被保持在固体酸的酸点处。

而且，制备由承载钙的固体酸形成的第二样品。固体酸颗粒与第一样品相似。第二样品布置在反应管内部。将包含过氧且包含SOx的气体供给到反应管，同时加热反应管的温度至大约350℃且将其保持一段时间。测定在处理之前和之后第二样品的酸量。

测定结果显示在图7C中。正如将从在图7C中理解的，与在S2A中显示的处理之前的酸量QACD相比，在S2B中显示的处理之后的酸量QACD增大。由此，可以得知，钙从固体酸的酸点释放。

在这种方式中，如果颗粒过滤器24承载灰分粒子化试剂78且临时执行灰分粒子化处理，则能够从颗粒过滤器24中去除灰分。由于这种原因，颗粒过滤器24的压力损失的增大被抑制，并且发动机输出功率的下降被抑制。而且，在燃料消耗率的下降被抑制。

接着，进一步解释灰分粒子化试剂78。如上所解释，灰分粒子化试剂78由酸强度高于亚硫酸H₂SO₃的酸强度且低于硫酸H₂SO₄的酸强度的固体酸形成。

酸强度例如由哈米特酸度函数、氢离子指数、酸解离常数和通过使用氨由程序升温脱附法（NH₃-TPD）获得的测定值中的一个或多个表达。

当酸强度由哈米特酸度函数H₀表达时，哈米特酸度函数H₀越小，酸强度越高。在标准状态（25℃,1个大气压（10⁵Pa））下，100%亚硫酸H₂SO₃的哈米特酸度函数H₀为-0.83，而100%硫酸H₂SO₄的哈米特酸度函数H₀为-12。

由此，也存在如下观点：在标准状态下灰分粒子化试剂78的哈米特酸度函数H₀小于-0.83且大于-12。

具体地，灰分粒子化试剂78由选自二氧化硅（SiO₂）-氧化铝（Al₂O₃）（H₀=-8.2）、二氧化硅（SiO₂）-二氧化钛（TiO₂）（H₀=-8.2）、二氧化钛（TiO₂）-氧化锆（ZrO₂）（H₀=-8.2）、二氧化硅（SiO₂）-氧化锆（ZrO₂）（H₀=-8.2）、二氧化硅（SiO₂）-氧化镓（Ga₂O₃）（H₀=-7.9）、二氧化钛（TiO₂）-氧化铝（Al₂O₃）（H₀=-5.8）、二氧化硅（SiO₂）-氧化钇（Y₂O₃）（H₀=-5.8）、氧化铝（Al₂O₃）-氧化锆（ZrO₂）（H₀=-5.8）、二氧化硅（SiO₂）-氧化镧（La₂O₃）（H₀=-4.6）、二氧化钛（TiO₂）-氧化镉（CdO）（H₀=-3.0）、二氧化钛（TiO₂）-氧化锡（SnO₂）（H₀=-3.0）、二氧化钛（TiO₂）-氧化锌（ZnO）（H₀=-3.0）、氧化锌（ZnO）-二氧化硅（SiO₂）（H₀=-3.0）和氧化锌（ZnO）-氧化镉（CdO）（H₀=-3.0）中的一种或多种复合氧化物形成。值得注意的是，在复合材料命名之后的哈米特酸度函数（H₀）显示了在金属的摩尔比为1:1的情况下的哈米特酸度函数（H₀）。

这种灰分粒子化试剂，例如，如下面参考文献1中所述，可以参照通常已知的电负性进行选择。参考文献1的图4附于本说明书作为图8：KatsueShibata,Tadamitsu Kiyoura,Jun Kitagawa,Takashi Sumiyoshi,Kozo Tanabe,"Acidic Properties of Binary Metal Oxides",Bulletin of the Chemical Society ofJapan,Vol.46（1973）No.10P2985-2988。

根据另一方案，酸强度高于亚硫酸H₂SO₃的酸强度且低于硫酸H₂SO₄的酸强度的固体酸承载在颗粒过滤器24上。

而且，根据另一方案，在标准状态下哈米特酸度函数H₀小于-0.83且大于-12的固体酸承载在颗粒过滤器24上。这种酸度函数H₀的上限为例如-1、-2、-3、-4、-5、-6或者-7。而且，这种酸度函数H₀的下限为例如-12、-11、-10或者-9。在另一个实施方式中，在标准状态下哈米特酸度函数H₀满足例如-2<H₀<-11，或-4<H₀<-10，或-6<H₀<-9的条件的固体酸承载在颗粒过滤器24上。

值得注意的是，100%亚硫酸H₂SO₃的哈米特酸度函数H₀定义如下。也就是说，假设100%亚硫酸H₂SO₃的离子化程度等于0.1摩尔/升的亚硫酸H₂SO₃的离子化程度，而100%亚硫酸H₂SO₃的密度等于100%硫酸H₂SO₄。在标准状态下0.1摩尔/升的亚硫酸H₂SO₃水溶液中氢离子的浓度为3.1x10^-2摩尔/升，而在标准状态下100%硫酸H₂SO₄的密度为1840（克/升）。由此，亚硫酸H₂SO₃的分子量为82，因此100%亚硫酸H₂SO₃的浓度可以被认为是22摩尔/升（=1840/82）。因此，在标准状态下100%亚硫酸H₂SO₃的哈米特酸度函数H₀由下面公式表达。

H₀=-log（0.031/0.1·22）=-0.83

图9显示了根据本发明的第一实施方式的排气净化控制。如果参照图9，在时刻ta1处，如果捕集在颗粒过滤器24中的颗粒物质的量QPM超过允许上限量UPM，则PM去除处理开始。也就是说，流入颗粒过滤器24的排气的空燃比AFE保持为稀薄，而颗粒过滤器24的温度TF升高至PM去除温度TPM。结果，颗粒物质的量QPM逐渐降低。接着，在时刻ta2处，如果颗粒物质的量QPM降低至允许下限量，则PM去除处理结束。在图9显示的实例中，允许下限量LPM设定为基本是零。

接着，在时刻ta3处，如果捕集在颗粒过滤器24中且未被粒子化的灰分的量，即未处理的灰分的量QUA，超过允许上限量UUA，则灰分粒子化处理开始。也就是说，流入颗粒过滤器24的排气的空燃比为例如降低至化学计量空燃比AFS，且颗粒过滤器24的温度TF升高至灰分粒子化温度TAA。结果，在颗粒过滤器24中的灰分被粒子化且未处理的灰分的量QUA逐渐减小。而且，经粒子化的且保持在颗粒过滤器24中的灰分的量QAA逐渐增大。接着，在时刻ta4处，如果灰分粒子化处理在预先确定的设定时间内执行，则灰分粒子化处理结束。在图9所示的实例中，设定所述设定时间以使未处理的灰分的量QUA通过灰分粒子化处理降低至允许下限量LUA，而允许下限量LUA设定为基本是零。

如果灰分粒子化处理结束，则颗粒过滤器24的状态呈现如下状态：在氧化气氛中流入颗粒过滤器24的排气包含SOx。结果，粒子化的灰分从颗粒过滤器24中释放，因而粒子化的灰分的量QAA逐渐减小。

接下来，如果在时刻ta5处，颗粒物质的量QPM超过允许上限值UPM，则再次执行PM去除处理。

值得注意的是，在未执行PM去除处理和灰分粒子化处理的正常运行的时候，颗粒过滤器24的温度TF为大约150℃至350℃。PM去除温度和灰分粒子化温度TAA被设定为高于在正常运行时的颗粒过滤过滤器24的温度TF。

为了使流入颗粒过滤器24的排气的氧浓度下降，在一个实施方式中，燃料从燃料添加阀27添加至排气歧管5中。在另一实施方式中，在燃烧室2中燃烧的空气燃料混合物的空燃比降低。而且，在另一实施方式中，燃料在膨胀冲程或排气冲程中从燃料喷射器3中二次喷射。

另一方面，为了使颗粒过滤器24的温度升高，在一个实施方式中，从燃料添加阀27中添加的燃料在排气通道或者颗粒过滤器24中燃烧。在另一个实施方式中，从燃料喷射器3中二次喷射的燃料在燃烧室2、排气通道或者颗粒过滤器24中燃烧。

在根据本发明的第一实施方式中，基于颗粒物质的量QPM来判断是否应该执行PM去除处理。在一个实施方式中，颗粒物质的量QPM由通过如下方式获得的计数值表达：得到基于发动机运转状态的每单位时间增加的颗粒物质的量dQPMi和每单位时间减少的颗粒物质的量dQPMd，并且累加增量dQPMi和减量dQPMd的总和。在另一实施方式中，由压力损失传感器26（图1）检测到的颗粒过滤器24的压力损失用于表达颗粒物质的量QPM。而且，在另一个实施方式中，当执行PM去除处理时，颗粒物质的量QPM被重新设定为零。

此外，在根据本发明的第一实施方式中，基于未处理的灰分的量QUA，判断是否应该执行灰分粒子化处理。在一个实施方式中，未处理的灰分的量QUA由通过以下方式获得的计数值表达：得到基于发动机运转状态的每单位时间增加的未处理灰分的量dQUAi和每单位时间减少的未处理灰分的量dQUAd，并且累加增量dQUAi和减量dQUAd的总和。在另一个实施方式中，当PM去除处理完成时颗粒过滤器24的压力损失用于表示未处理灰分的量QUA。如果这样做，则不存在由于颗粒物质引起的效果。而且，在另一个实施方式中，车辆行驶距离用于表示未处理灰分的量QUA。而且，在另一个实施方式中，在执行灰分粒子化处理时，未处理灰分的量QUA重新设定为零。

根据灰分粒子化试剂78的类型确定灰分粒子化温度TAA。当灰分粒子化试剂78由二氧化硅-氧化铝形成时，灰分粒子化温度TAA为大约600℃。

根据具有氧化作用的催化剂77的类型来确定PM去除温度TPM。当催化剂77由二氧化铈CeO₂和银Ag形成时，PM去除温度为大约300至500℃。当催化剂77由氧化铝Al₂O₃和铂Pt形成时，PM去除温度为大约600℃。

就此而论，如果去除50%的颗粒过滤器24中捕集的颗粒物质所需的颗粒过滤器24的温度称为“50%去除温度TPM50”，则图10显示了当执行PM去除处理时未处理灰分的量QUA与50%去除温度TPM50之间的关系的试验结果。正如将从图10中理解的，随着未处理灰分的量QUA变得越小，50%去除温度TPM50就变得越低。

正如将从至此的解释中理解的，如果使颗粒过滤器承载灰分粒子化试剂并且重复执行灰分粒子化处理，则可以维持在颗粒过滤器中未处理灰分的量低。因此，在根据本发明的第一实施方式中，可以在低温下设定PM去除温度TPM。换句话说，可以使用低的PM去除温度来执行PM去除处理。结果，PM去除处理所需的能量能够减少。具体地，当催化剂77由二氧化铈CeO₂和银Ag形成时，可以证实，PM去除温度TPM可以设定为大约300℃至500℃。在这种情况下PM去除温度TPM低于灰分粒子化温度TAA。

图11显示了根据本发明第一实施方式的用于执行排气净化控制的例程。参照图11，在步骤101，判断是否应当执行PM去除处理。在根据本发明的第一实施方式中，当颗粒物质的量QPM超过允许上限量UPM时，判断出应当执行PM去除处理，否则判断出不应当执行PM去除处理。当判断出应当执行PM去除处理时，例程接着继续到步骤102，其中临时执行PM去除处理。接着，例程继续到步骤103。当在步骤101中判断出不应当执行PM去除处理时，例程跳转至步骤103。在步骤103，判断是否应当执行灰分粒子化处理。在根据本发明的第一实施方式中，当未处理灰分的量超过允许上限量UUA时，判断出应当执行灰分粒子化处理，否则判断出不应当执行灰分粒子化处理。当判断出应当执行灰分粒子化处理时，例程接着继续到步骤104，其中临时执行灰分粒子化处理。接着，处理循环结束。当在步骤103中判断出不应当执行灰分粒子化处理时，处理循环结束。注意，电子控制单元30（图1）被编程以执行PM去除处理。而且，电子控制单元30被编程以执行灰分去除处理。

根据另一方案，提供了一种用于内燃机的排气净化系统，其在用于内燃机的排气系统中布置了颗粒过滤器，在所述用于内燃机的排气净化系统中，颗粒过滤器为在其表面上涂有固体酸的颗粒过滤器，并且固体酸的酸强度高于亚硫酸H₂SO₃的酸强度且低于硫酸H₂SO₄的酸强度。而且，这种排气净化系统设有用于去除沉积在颗粒过滤器中的灰分的灰分去除操作的控制，用于灰分去除操作的控制设有用于升高颗粒过滤器的温度的控制和对于颗粒过滤器内的气氛的空燃比的控制，并且对于颗粒过滤器内的气氛的空燃比的控制为如下控制：首先使气氛为化学计量空燃比或者空燃比浓的气氛，然后在用于升高颗粒过滤器的温度的控制的期间，将其改变成空燃比稀薄的气氛。

仍然根据另一个方案，提供了一种壁流型颗粒过滤器，其适于布置在内燃机的排气通道中以捕集排气中的颗粒物质，在内燃机中在过氧下执行燃烧，颗粒过滤器捕集灰分和颗粒物质，颗粒过滤器的特征在于，颗粒过滤器承载固体酸，并且固体酸的酸强度高于亚硫酸的酸强度且低于硫酸的酸强度。

仍然根据另一个方案，提供了一种通过使用承载在颗粒过滤器上的固体酸从壁流型颗粒过滤器去除灰分的方法，壁流型颗粒过滤器布置于内燃机的排气通道中以捕集排气中的颗粒物质，在内燃机中在过氧下执行燃烧，该方法的特征在于，该方法使颗粒过滤器的状态呈现如下状态：流入颗粒过滤器的排气的氧浓度降低，并且颗粒过滤器的温度升高，从而使灰分粒子化且使粒子化的灰分以分散状态保持在固体酸中，而后，使颗粒过滤器的状态呈现如下状态：在氧化气氛下流入颗粒过滤器的排气包含SOx，从而使保持在固体酸上的粒子化的灰分从固体酸中释放，并且使其从颗粒过滤器中释放。

在这点上，在过去，即使灰分堆积在颗粒过滤器上，颗粒过滤器的容量也被设成得较大以便颗粒过滤器的压力损失不大幅增加。但是，在根据本发明的第一实施方式中，从颗粒过滤器中去除灰分，因此颗粒过滤器的体积可以设定得较小。结果，能够降低颗粒过滤器的制造成本，并且能够减少PM去除处理所需的能量。而且，能够减小安装颗粒过滤器所需的空间，并且可以减轻车辆重量。

接着，将解释根据本发明的第二实施方式。在下文中，将主要解释第二实施方式和第一实施方式之间的差异点。

在根据本发明的第一个实施方式中，灰分粒子化处理的执行独立于PM去除处理或者与颗粒过滤器24中颗粒物质的量QPM无关。由于这个原因，当执行灰分粒子化处理时，有时颗粒过滤器24上存在有颗粒物质。在这点上，在这种情况下，如图12A所示，灰分粒子化试剂78的酸点79或者灰分80容易被颗粒物质82所覆盖。结果，灰分80不易于到达酸点79并且即使执行灰分粒子化处理，也不易于使灰分80粒子化。

此外，在根据本发明的第二实施方式中，在PM去除处理之后，执行灰分粒子化处理。结果，如图12B所示，当灰分粒子化处理应当开始时，在酸点79和灰分80之间不再存在颗粒物质。因此，能够可靠地使灰分80粒子化。

而且，当灰分粒子化处理应当开始时，颗粒过滤器24的温度TF升高至PM去除温度TPM。因此，颗粒过滤器24的温度TF仅需要从PM去除温度TPM升高至灰分粒子化温度TAA。或者，当灰分粒子化温度TAA与PM去除温度TPM基本相同时，基本保持颗粒过滤器24的温度TF。结果，能够减少执行灰分粒子化处理所需的能量。换句话说，可以高效地执行灰分粒子化处理。

也就是说，在图13的时刻tb1处，即使未处理灰分的量QUA超过允许上限量UUA，也不开始灰分粒子化处理。接着，在时刻tb2处，如果颗粒物质的量QPM超过允许上限量UPM，则开始PM去除处理。接着，在时刻tb3处，如果颗粒物质的量QPM减少至允许下限量，则结束PM去除处理，并且在PM去除处理之后开始灰分粒子化处理。也就是说，在判断出应当执行灰分粒子化处理之后，首先执行PM去除处理，在PM去除处理之后，执行灰分粒子化处理。接着，在时刻tb4处，如果执行灰分粒子化处理执行经过了预定的设定时间段，则结束灰分粒子化处理。

值得注意的是，执行PM去除处理的频率被考虑为高于执行灰分粒子化处理的频率。因此，即使当判断出应当执行灰分粒子化处理时不立即执行灰分粒子化处理，颗粒过滤器24中未处理灰分的量QUA也不会变得过大。

图13显示了具有氧化功能的催化剂77由二氧化铈CeO₂和银Ag形成的情况。在这种情况下，如上所解释，PM去除温度TPM为大约450℃至500℃，并且灰分粒子化温度TAA为大约600℃。当具有氧化功能的催化剂77由氧化铝Al₂O₃和铂Pt形成时，PM去除温度TPM和灰分粒子化温度TAA均为大约600℃。因此，在这种情况下，从PM去除处理开始时至灰分粒子化处理结束时，颗粒过滤器24的温度保持在大约600℃。

图14显示了根据本发明的第二实施方式的用于排气净化控制的例程。参照图14，在步骤111，判断是否应当执行PM去除处理。当判断出应当执行PM去除处理时，接着例程继续到步骤112，在步骤112中执行PM去除处理。在随后的步骤113，判断是否应当执行灰分粒子化处理。当判断出应当执行灰分粒子化处理时，接着例程继续到步骤114，在步骤114中执行灰分粒子化处理。接着，处理循环结束。当在步骤111判断出不应当执行PM去除处理，以及在步骤113判断出不应当执行灰分粒子化处理时，处理循环结束。

接着，将解释根据本发明的第三实施方式。下面，将主要解释在第三实施方式和第二实施方式之间的不同点。

参照图15，催化转换器22包含在颗粒过滤器24上游的NOx存储还原催化剂28。在另一个实施方式中，NOx存储还原催化剂28设置在颗粒过滤器24的下游。

NOx存储还原催化剂28形成蜂窝结构，蜂窝结构设置有通过薄的分隔壁彼此分隔开的多个排气流动通道。这些排气流动通道在其上游端和下游端交替开口。在分隔壁的两个侧表面上承载由例如氧化铝Al₂O₃组成的催化剂载体，同时在催化剂载体的表面上，形成贵金属催化剂和NO_X吸收剂。在根据本发明的第三实施方式中，使用铂Pt作为贵金属催化剂。作为形成NO_X吸收剂的组分，例如，使用选自钾K、钠Na、铯Cs和其它这类碱金属；钡Ba、钙Ca和其它这类碱土元素；以及镧La、钇Y和其它这类稀土元素中的至少一种元素。

当流入NO_X存储还原催化剂28的排气的空燃比稀薄时，NO_X吸收剂吸收NO_X，而当流入的排气的氧浓度下降时，NO_X吸收剂释放吸收的NO_X，也就是说，执行NOX吸收和释放作用。

也就是说，解释使用钡Ba作为形成NO_X吸收剂的成分的实例，当排气的空燃比稀薄时，即，当排气的氧浓度高时，包含在排气中的NO在铂Pt上氧化并且变成NO₂，接着其被吸收在NO_X吸收剂中，并且在与氧化钡BaO结合的同时，以硝酸根离子NO₃ ^-的形式分散在NO_X吸收剂内。这样，NO_X被存储在NO_X吸收剂中。只要流入的排气的氧浓度高，就在铂Pt的表面上生成NO₂。只要NO_X吸收剂的NO_X吸收能力未饱和，就在NO_X吸收剂中吸收NO₂，并且就会生成硝酸根离子NO₃ ^-。

与此相反，如果使流入的排气的空燃比浓或者为化学计量空燃比，则排气中的氧浓度下降，因而反应以相反方向进行（NO₃ ^-→NO₂），并且因此在NO_X吸收剂中的硝酸根离子NO₃ ^-以NO₂形式从NO_X吸收剂中释放。接着，释放的NO_X被包含在排气中的未燃烧的HC和CO还原。

同样在根据本发明的第三实施方式中，以与根据本发明的第一实施方式和第二实施方式相同的方式，在过氧下于内燃机中执行燃烧。因此，只要燃料不从燃料喷射器3和燃料添加阀27二次供给，流入NOx存储还原催化剂28中的排气保持稀薄的空燃比。此时流入的排气中的NOx被存储在NOx存储还原催化剂28中。但是，如果发动机运转时间段变长，则存储在NOx存储还原催化剂28中的NOx的量变得更大，并且最终导致NOx存储还原催化剂28变得不能存储NOx。

这样，在根据本发明的第三实施方式中，为使NOx存储还原催化剂28释放和还原NOx，临时执行使流入的排气的空燃比浓或者为化学计量空燃比的NOx释放和还原处理。结果，存储在NOx存储还原催化剂28内的NOx的量减少。

在这点上，排气包含SOx形式的硫成分。NOx存储还原催化剂28在其内部不仅吸收NOx而且吸收SOx。NOx存储还原催化剂28将SOx吸收至其内部的机理被认为与吸收NOx的机理相同。也就是说，通过将使用钡Ba作为形成NOx吸收剂的成分的情况作为实例对此进行简要解释，当流入的排气的空燃比稀薄时，如上解释的，氧气O₂以O₂ ^-或O^2-的形式沉积在铂Pt的表面上。排气中的SO₂沉积在铂Pt的表面上，并且与铂Pt的表面上的O₂ ^-或O^2-反应以生成SO₃。接着，所生成的SO₃进一步氧化在铂Pt上同时被吸收在NOx存储还原催化剂28上，并且与氧化钡BaO结合同时以硫酸根离子SO₄ ^2-的形式分散在NOx存储还原催化剂28内部。接着，硫酸根离子SO₄ ^2-与钡离子Ba²⁺结合以生成硫酸盐BaSO₄。在这点上，硫酸盐BaSO₄难以分解。即使只是使排气的空燃比浓，在NOx存储还原催化剂28内部的硫酸盐BaSO₄的量也不会减少。由于这一原因，随着时间的流逝，在NOx吸收剂内部的硫酸盐BaSO₄的量将增大，并且，结果，NOx存储还原催化剂28能够吸收的NOx的量将减少。

在另一方面，如果将NOx存储还原催化剂28的温度保持在SOx释放温度（例如，600℃）以上，同时使排气的平均空燃比为化学计量空燃比或更浓，在NOx存储还原催化剂28内部的硫酸盐BaSO₄分解并且以SO₃的形式从NOx存储还原催化剂28中释放。使这种释放的SO₃与排气中的HC和CO反应以还原为SO₂。这样，在NOx存储还原催化剂28内部以硫酸盐BaSO₄的形式吸收的SOx的量减少。

这样，在根据本发明的第三实施方式中，为使NOx存储还原催化剂28释放SOx，临时执行SOx释放处理，SOx释放处理使NOx存储还原催化剂28的状态呈如下状态：流入NOx存储还原催化剂28中的排气的空燃比浓，且使NOx存储还原催化剂28的温度升高至SOx释放温度。结果，存储在NOx存储还原催化剂28内部的SOx的量减少。

图16显示了根据本发明的第三实施方式的排气净化控制的实例。参照图16，在时刻tc1处，即使在颗粒过滤器24中的未处理的灰分的量QUA超过允许上限量UUA，也不开始灰分粒子化处理。接着，在时刻tc2处，如果颗粒物质的量QPM超过允许上限量UPM，则开始PM去除处理。接着，在时刻tc3处，如果颗粒物质的量QPM减少到允许下限量，则结束PM去除处理，然后在PM去除处理之后开始灰分粒子化处理。结果，未处理灰分的量QUA减少。

NOx存储还原催化剂28的温度可以认为基本等于颗粒过滤器24的温度，并且流入NOx存储还原催化剂28中的排气的空燃比可以认为等于流入颗粒过滤器24的排气的空燃比AFE。因此，如果执行灰分粒子化处理，则存储在NOx存储还原催化剂28中的SOx的量QNSS减少。接着，在时刻tc4处，如果灰分粒子化处理执行了预定的设定时间段，则灰分粒子化处理结束。

接着，在时刻tc5处，即使NOx存储还原催化剂28的SOx存储的量QNSS超过允许上限量UNSS，也不开始SOx释放处理。接着，在时刻tc6处，如果颗粒物质的量QPM超过允许上限量UPM，则开始PM去除处理。接着，在时刻tc7处，PM去除处理结束，然后在PM去除处理之后开始SOx释放处理。也就是说，使流入NOx存储还原催化剂28中的排气为浓的空燃比AFR，并且使NOx存储还原催化剂28的温度升高至SOx释放温度TNSS。结果，SOx存储的量QNSS减少。而且，此时，颗粒过滤器24的未处理灰分的量QUA减少。接着，在时刻tc8处，如果SOx释放处理执行了预定的设定时间段，则SOx释放处理结束。在图16所示的实例中，设定时间段被设定成使得SOx释放处理使SOx存储的量QNSS减少至允许下限量LNSS，而允许下限量LNSS设定成基本为零。

这样，PM去除处理之后进行SOx释放处理和灰分粒子化处理。结果，能够减少执行SOx释放处理和灰分粒子化处理所需的能量。

图17显示了根据本发明的第三实施方式的排气净化控制的另一个实例。参照图17，在时刻td1处，即使未处理灰分的量QUA超过允许上限量UUA，灰分粒子化处理也不开始。接着，在时刻td2处，即使SOx存储的量QNSS超过允许上限量UNSS，SOx释放处理也不开始。接着，在时刻td3处，如果颗粒物质的量QPM超过允许上限量UPM，则PM去除处理开始。接着，在时刻td4处，如果颗粒物质的量QPM减少至允许下限量，则PM去除处理结束，然后在PM去除处理之后，SOx释放处理开始。也就是说，在判断出应当执行SOx释放处理和灰分粒子化处理之后，当PM去除处理首先完成时，在这一PM去除处理之后执行SOx释放处理。不执行灰分粒子化处理。如果执行SOx释放处理，则SOx存储的量QNSS减少。

而且，在根据本发明的第三实施方式中，SOx释放温度TNSS与灰分粒子化温度TAA基本相同。因此，如果执行SOx释放处理，则颗粒过滤器24的状态呈如下状态：流入颗粒过滤器24中的排气为化学计量空燃比或浓的空燃比，并且颗粒过滤器24的温度为灰分粒子化温度TAA。结果，未处理灰分的量QUA也减少。接着，在时刻td5处，如果灰分粒子化处理执行了预定的设定时间段，则SOx释放处理结束。在图17中显示的实例中，SOx存储的量QNSS减少至允许下限量LNSS，并且未处理灰分的量QUA减少至允许下限量LUA。

这样，当SOx释放处理和灰分粒子化处理应当同时执行时，执行SOx释放处理并且省略灰分粒子化处理。结果，能够减少执行灰分去除作用所需的能量。

在根据本发明的第三实施方式中，基于SOx存储的量QNSS来判断是否应当执行SOx释放处理。在一个实施方式中，SOx存储的量QNSS通过如下方式获得的计数值表达：基于发动机运转状态得到每单位时间增加的SOx存储量dQNSSi和每单位时间减少的SOx存储量dQNSSd，并且累加增量dQNSSi和减量dQNSSd的总和。在另一个实施方式中，使用车辆行驶距离来表达SOx存储量QNSS。在另一个实施方式中，当执行SOx释放处理时，SOx存储量QNSS和未处理灰分的量QUA分别重新设定为零。

值得注意的是，当执行NOx释放和还原处理时，使排气临时处于浓的空燃比AFE。在图16和图17中，省略了由于这一NOx释放和还原处理引起的排气的空燃比AFE的变化的图示。

图18显示了执行根据本发明的第三实施方式的排气净化控制的例程。参照图18，在步骤121中，判断是否应当执行PM去除处理。当判断出应当执行PM去除处理时，接着例程继续到步骤122，在步骤122中执行PM去除处理。接着，例程继续到步骤123。当在步骤121中判断出不应当执行PM去除处理时，处理循环结束。在步骤123中，判断是否应当执行SOx释放处理。在根据本发明的第三实施方式中，当SOx存储的量QNSS超过允许上限量UNSS时，判断出应当执行SOx释放处理，否则，判断出不应当执行SOx释放处理。当判断出应当执行SOx释放处理时，接着例程继续到步骤124，在步骤124中执行SOx释放处理。当在步骤123中判断出不应当执行SOx释放处理时，例程继续到步骤125，在步骤125中判断是否应当执行灰分粒子化处理。在根据本发明的第三实施方式中，当未处理灰分的量QUA超过允许上限量UUA时，判断出应当执行灰分粒子化处理，否则判断出不应当执行灰分粒子化处理。当判断出应当执行灰分粒子化处理时，接着例程继续到步骤126，在步骤126中执行灰分粒子化处理。接着，处理循环结束。即使当在步骤125中判断出不应当执行灰分粒子化处理时，也结束处理循环。值得注意的是，电子控制单元30被编程以执行NOx释放和还原处理。而且，电子控制单元30被编程以执行SOx释放处理。

接着，将解释根据本发明的第四实施方式。下面，将主要解释第四实施方式和第二实施方式之间的不同点。

在根据本发明的第四实施方式中，具有氧化功能的催化剂77由二氧化铈CeO₂和银Ag组成。二氧化铈CeO₂在氧化气氛中存储氧O₂并且如果流入的排气中的氧浓度降低，则释放所存储的氧O₂，也就是说，其具有氧存储能力。因此，根据本发明的第四实施方式，颗粒过滤器24承载具有氧存储能力的催化剂或者具有氧化能够和氧存储能力的催化剂77。

在这一情况下，如果灰分粒子化处理开始并且流入颗粒过滤器24中的排气的氧浓度降低，则具有氧存储能力的催化剂77释放氧O₂。结果，在颗粒过滤器24的表面上，氧浓度局部保持为高。由于这个原因，即使灰分粒子化处理开始，未处理灰分的粒子化作用也不易于开始。因此，如果灰分粒子化处理执行一段时间，则不易于使充足量的灰分粒子化，并且充足量的灰分不易于从颗粒过滤器24中去除。由于这一原因，颗粒过滤器24的压力损失不易于充分降低。

在另一方面，如果在灰分粒子化处理开始时，颗粒过滤器24在其上具有颗粒物质，则具有氧存储能力的催化剂77释放的氧O₂使得颗粒物质被氧化。也就是说，从催化剂77中释放的氧O₂被颗粒物质所消耗。

在另一方面，同样在根据本发明的第四实施方式中，以根据本发明的第二实施方式相同的方式，如果颗粒物质的量QPM变为允许下限量LPM，则PM去除处理结束，而后在PM去除处理之后执行灰分粒子化处理。允许下限量LPM表示在PM去除处理结束时保持在颗粒过滤器24中的颗粒物质的量。

这样，在根据本发明的第四实施方式中，允许下限量LPM设定为至少量QPMOX（>0），量QPMOX是消耗在灰分粒子化处理开始时存储在催化剂77中的基本所有氧所需的。结果，如果灰分粒子化处理开始并且催化剂77释放氧O₂，则基本所有这种氧O₂被保持在颗粒过滤器24中的颗粒物质所消耗。由于这个原因，在颗粒过滤器24的表面上的氧浓度快速下降并且灰分粒子化作用快速开始。而且，与当允许下限量LPM设定为基本是零时相比，PM去除处理所需的时间段变得更短。因此，能够减少PM去除处理所需的能量。

也就是说，如图19所示，在时刻te1处，如果在颗粒过滤器24中的颗粒物质的量QPM超过允许上限量UPM，则PM去除处理开始。结果，颗粒物质的量QPM逐渐减少。接着，在时刻te2处，如果颗粒物质的量QPM减少至允许下限量LPM，则PM去除处理结束，而后在PM去除处理之后，灰分粒子化处理开始。在图19所示的实例中，允许下限量LPM设定为上述量QPMOX。因此，在灰分粒子化处理开始时，颗粒过滤器24上剩余有量为QPMOX的颗粒物质。

如果灰分粒子化处理开始，则流入颗粒过滤器24中的排气的空燃比降至例如化学计量空燃比。结果，具有氧存储能力的催化剂77释放氧O₂，因此存储在催化剂77中的氧的量QOX减少。另一方面，剩余在颗粒过滤器24中的颗粒物质由这种氧O₂所氧化，因此颗粒物质的量QPM也会减少。

接着，在时刻te3处，氧存储的量QOX变得基本为零。结果，在颗粒过滤器24的表面上的氧浓度充分下降。此外，在图19中所示的实例中，在此时，颗粒物质的量QPM基本变成为零。

在正在执行灰分粒子化处理的同时，流入颗粒过滤器24的排气具有基本为化学计量空燃比的空燃比，因此氧存储量QOX保持基本为零。另一方面，在此时，流入颗粒过滤器24中的排气包含颗粒物质，因此颗粒物质的量QPM逐渐增大。接着，在时刻te4处，灰分粒子化处理结束。结果，流入颗粒过滤器24的排气返回稀薄空燃比，因此氧存储的量QOX逐渐增大。

图20显示了在PM去除处理结束时颗粒过滤器24的表面。如在图20中所示，在颗粒过滤器24中未处理的灰分80被颗粒物质82所覆盖。结果，阻止了未处理的灰分聚集。

图21显示了根据本发明的第四实施方式的用于执行PM去除处理的例程。这一例程例如在图14的步骤112中执行。参照图21，在步骤131中，目标过滤器温度TTF设定为PM去除温度TPM。在随后的步骤132中，使颗粒过滤器24的温度通过升温控制而升高至目标过滤器温度TTF。在随后的步骤133中，更新颗粒物质的量QPM。在随后的步骤134中，判断颗粒物质的量QPM是否小于允许下限量LPM。当QPM>LPM时，例程返回至步骤131。当QPM≤LPM时，接着，例程继续到步骤135，在步骤135中升温控制结束。换句话说，PM去除处理结束。

如上所解释的，在一个实施方式中，颗粒物质的量QPM由通过累加增量dQPMi和减量dQPMd的总和所获得的计数值表达。例如，通过实验预先得到增量dQPMi作为燃料喷射量QF和发动机转速Ne的函数，并且将其以在图22A中显示的设定表的形式存储在ROM32（图1）中。此外，例如通过实验预先得到减量dQPMd作为进气量Ga和颗粒过滤器24的温度TF的函数，并且将其以显示在图22B中的设定表的形式存储在ROM32中。在这点上，燃料喷射量QF表示发动机负载，而进气量Ga表示流入颗粒过滤器24的排气的量。

接着，将解释根据本发明的第五实施方式。下面，将主要解释第五实施方式和第四实施方式之间的不同点。

在根据本发明的第二实施方式中，允许下限LPM设定为基本是零。因此，在PM去除处理结束时，颗粒过滤器24中几乎不存在颗粒物质（见图12B）。

但是，如果从灰分去除的角度看，如果未处理的灰分能够到达灰分粒子化试剂78的酸点79，就足够了。不需要去除颗粒过滤器24中的基本上所有的颗粒物质。

图23显示了在PM去除处理结束时，也就是，在灰分粒子化处理开始时，剩余在颗粒过滤器24中的颗粒物质的量QPMR与灰分去除效率EFFR之间的关系。灰分去除效率EFFR由从颗粒过滤器24中去除的灰分的量与流入颗粒过滤器24的灰分的量的比率表达。正如将从图23中理解的，当残留颗粒物质的量QPMR大时，未处理的灰分很难到达灰分粒子化试剂78的酸点，因此灰分去除效率EFFR变得更低。如果残留颗粒物质的量QPMR变得更小，则介于未处理的灰分和酸点之间的颗粒物质的量变得更小，因此，灰分去除效率EFFR变得更高。在图23所示的实例中，当残留颗粒物质的量QPMR为QPMEL时，灰分去除效率EFFR变为允许下限效率LEFFR，而当残留颗粒物质的量QPMR小于QPMEL时，灰分去除效率EFFR变得高于允许下限效率LEFFR。

这样，在根据本发明的第五实施方式中，允许下限量LPM设定为不大于使灰分去除效率EFFR为允许下限效率LEFFR所需的量QPMEL。结果，灰分去除效率EFFR保持在允许下限效率LEFFR以上。

这样，正如在图24所示，在时刻tf1处，如果PM去除处理开始，则颗粒物质的量QPM逐渐减小。接着，在时刻tf2处，如果颗粒物质的量QPM减小至允许下限量LPM，则PM去除处理结束，并且在PM去除处理之后，开始灰分粒子化处理。在图24所示的实例中，允许下限量LPM设定为上述量QPMEL。换句话说，在灰分粒子化处理开始时，颗粒过滤器24上剩余有量为QPMEL的颗粒物质。

在这种情况下，正如图25所示的，颗粒过滤器24上剩余有颗粒物质82，但是几乎不存在介于未处理的灰分80与灰分粒子化试剂78的酸点79之间的颗粒物质82。换句话说，未处理的灰分80和酸点79未被颗粒物质82所覆盖。因此，能够可靠地使未处理的灰分80粒子化。

再参照图24，甚至在灰分粒子化处理的过程中，流入颗粒过滤器24的排气包含颗粒物质，因此颗粒物质的量QPM逐渐增加。接着，在时刻tf3处，灰分粒子化处理结束。值得注意的是，在图24中显示的实例中，催化剂77不具有氧存储能力。

接着，将解释根据本发明的第六实施方式。下面，将主要解释第六实施方式与第四实施方式之间的不同点。

在根据本发明的第六实施方式中，颗粒过滤器24承载具有氧存储能力的催化剂77。而且，允许下限量LPM设定为上述量QPMOX和量QPMEL的总和（LPM=QPMMOX+QPMEL）。

正如在图26中显示的，在时刻tg1处，如果PM去除处理开始，则颗粒物质的量QPM逐渐减小。接着，在时刻tg2处，如果颗粒物质的量QPM减小至允许下限量LPM，则PM去除处理结束，并且在PM去除处理之后开始灰分粒子化处理。在灰分粒子化处理开始时，颗粒过滤器24上剩余有量为QPMEL+QPMEL的颗粒物质。如果灰分粒子化处理开始，则具有氧存储能力的催化剂77释放氧O₂，并且剩余在颗粒过滤器24中的颗粒物质被这种氧O₂所氧化，因此颗粒物质的量QPM减小。

接着，当达到时刻tg3时，氧存储量QOX变得基本为零，并且颗粒物质的量QPM减小至量QPMEL。也就是说，颗粒物质的量QPM减小了QPMOX。在这个时间点上，颗粒过滤器24上剩余有量为QPMEL的颗粒物质。在这一情况下，几乎不存在介于未处理的灰分80和灰分粒子化试剂78的酸点79之间的颗粒物质82。因此，能够可靠地使未处理的灰分80粒子化。

甚至在灰分粒子化处理的过程中，流入颗粒过滤器24中的排气也包含颗粒物质，因此颗粒物质的量QPM逐渐增大。接着，在时刻tg4处，灰分粒子化处理结束。

值得注意的是，在当PM去除处理结束时的时间点，有时有微量的颗粒物质剩余在颗粒过滤器24中。即使延长PM去除处理的持续时间或者升高PM去除温度TPM，该残留部分也不燃烧且不能从颗粒过滤器24中去除。因此，可以将该残留部分视为颗粒物质的不燃性物质。另一方面，如上所解释，如果执行PM去除处理，有意留在颗粒过滤器24中的颗粒物质被从颗粒过滤器24中去除。因此，剩余在颗粒过滤器24上的颗粒物质在性质上与颗粒物质的不燃性物质不同。

总结根据本发明的第四实施方式至第六实施方式，临时执行PM去除处理，PM去除处理使颗粒过滤器的状态呈如下状态：颗粒过滤器的温度在氧化气氛下升高以去除在颗粒过滤器24中捕集的颗粒物质。PM去除处理结束以使预定的设定残留量的颗粒物质剩余在颗粒过滤器24中，并且在PM去除处理之后执行灰分粒子化处理。

在此基础上，在根据本发明的第四实施方式和第六实施方式中，设定残留量被设定为至少量QPMOX，量QPMOX是用于消耗在灰分粒子化处理开始时存储在催化剂77中的基本上所有氧所需的。此外，在根据本发明的第五实施方式和第六实施方式中，设定残留量被设定为不大于量QPMEL，量QPMEL是使灰分去除效率为允许下限效率所需的。量QPMOX和QPMEL可以例如通过实验事先得到。

接着，将解释根据本发明的第七实施方式。下面，将主要解释第七实施方式和第二实施方式之间的不同点。

图27示出了根据本发明第二实施方式在PM去除处理之后执行灰分粒子化处理的情况下颗粒过滤器24的压力损失PL的变化。如上所解释，颗粒过滤器24的压力损失PL由例如颗粒过滤器24的上游和下游的压力差表达。值得注意的是，在图27中，VD表示车辆行驶距离。

参照图27，随着发动机运转开始且车辆行驶距离VD变长，颗粒过滤器24中的颗粒物质的量增大，因此，如X所示，压力损失PL增大。接着，如果执行PM去除处理，如Y所示，压力损失PL减小。接着，如果返回至正常运转，则压力损失PL再次增大。接着，如果再次执行PM去除处理，则压力损失PL再次减小。这样，压力损失PL反复地增大和减小。

如上所述，在PM去除处理被执行之后，颗粒过滤器24上剩余有颗粒物质的不燃性物质和灰分。由于这个原因，如图27所示，存在由于颗粒物质的不燃性物质而引起的压力损失部分PLPMX，以及由于灰分而引起的压力损失部分PLUA。也就是，压力损失PL不返回至零。随着车辆行驶距离VD变长，由于灰分引起的压力损失部分PLUA增大。另一方面，当车辆行驶距离VD短时，车辆行驶距离VD变得越长，由于颗粒物质的不燃性物质而引起的压力损失部分PLPMX变得越大。当车辆行驶距离VD变长了某种程度时，压力损失部分PLPMX收敛于一个基本上恒定的值。

接着，如果在PM去除处理之后执行灰分粒子化处理，则如图27中Z所示，由于灰分导致的压力损失部分PLUA变成基本为零。因此，压力损失PL进一步减小。

在根据本发明的在此已经解释的实施方式中，概括来讲，每当未处理的灰分的量QUA变为允许上限量UUA，就执行灰分粒子化处理。因此，也可以将这看作以根据允许上限量UUA确定的设定间隔INTS为分隔重复地执行的灰分粒子化处理。在根据本发明的已经在此解释的实施方式中，允许上限量UUA或者设定间隔INTS例如设定为恒定值。

如上所解释，如果灰分粒子化处理结束，也就是，颗粒过滤器24的状态呈现如下状态：在氧化气氛中流入颗粒过滤器24的排气包含SOx，则保持在灰分粒子化试剂78上的粒子化的灰分逐渐从灰分粒子化试剂78中释放。结果，灰分粒子化试剂78的酸点再生。再生的酸点79（也就是活性酸点79）能够在下一次灰分粒子化处理时用于将未处理的灰分粒子化。换句话说，如果酸点79未充分再生，则即使执行灰分粒子化处理，未处理的灰分也不能充分粒子化。

如果考虑将由于未处理的灰分导致的颗粒过滤器24的压力损失保持为小，则优选的是将允许上限量UUA设定为小，也就是将设定间隔INTS设定为短。

但是，如果将允许上限量UUA设定为小，也就是，如果将设定间隔INTS设定为短，在当后续的灰分粒子化处理应当开始时的时间点上，灰分粒子化试剂78可以保持大量的粒子化的灰分并且灰分粒子化试剂78的酸点79的再生可能不充分。在这种情况下，即使执行灰分粒子化处理，充分量的未处理灰分也难以粒子化。而且，如果将设定间隔INTS设定为短，则频繁地执行灰分粒子化处理，因此灰分粒子化处理所需的能量增加。

因此，允许上限量UUA或者设定间隔INTS必须设定为保持颗粒过滤器24压力损失小同时使得未处理灰分充分粒子化的最优值。

另一方面，粒子化的灰分的释放速度根据流入的排气中SOx的量而波动，同时流入的排气中SOx的量根据发动机运转状态、燃料中硫的浓度等而波动。也就是说，当流入的排气中的SOx的量大时，粒子化的灰分在短时间段内释放，而当流入的排气中的SOx的量小时，需要长时间段来释放粒子化的灰分。由于这个原因，即使预先通过实验等得到和设定允许上限量UUA或设定间隔INTS的最优值，如果发动机运转时间变长，则允许上限量UUA或者所设定的设定间隔INTS倾向于不再最优化。

这样，在根据本发明的第七实施方式中，通过灰分粒子化处理所处理的未处理灰分的量被得到，并且允许上限量UUA或者设定间隔INTS在所得到的灰分量的基础上被更新。

接着，参照图28，将对在PM去除处理之后执行灰分粒子化处理的情况（类似于根据本发明的第二实施方式）下，更新允许上限量UUA或者设定间隔INTS的作用进行解释。这同样适用于在独立于PM去除处理而执行灰分粒子化处理的情况（类似于根据本发明的第一实施方式）下，更新允许上限量UUA或者设定间隔INTS的作用。

参照图28，从在先的灰分粒子化处理至随后的灰分粒子化处理的间隔INT被设定为多个相互不同的间隔I1、I2（>I1）、I3（>I2）、I4（>I3）和I5（>I4），并且重复执行恢复粒子化处理。在图28中所示的实例中，间隔I1、I2、I3、I4和I5分别对应PM去除处理的一个循环、两个循环、三个循环、四个循环和五个循环的价值。

基于以上所述，得到各灰分粒子化处理所处理的未处理灰分的量。这种灰分的处理量由通过灰分粒子化处理降低的颗粒过滤器24的压力损失表示（图27中的Z）。这一降低的压力损失DPL通过在灰分粒子化处理开始时的压力损失PLS与在灰分粒子化处理结束时的压力损失PLE之间的差（PLS-PLE）来求得。在图28中显示的DPL1、DPL2、DPL3、DP4和DPL5分别表示在间隔INT设定为I1、I2、I3、I4和I5时所得到的压力损失差DPL。

如果将压力损失差DPL表达为间隔INT的函数，则该结果变成类似于图29。图29进一步显示了压力损失差DPL的变化率R。变化率R通过压力损失差DPL的变化量DDPL与间隔INT的变化量DINT的比率表示（R=DDPL/DINT）。也就是说，变化率R1为压力损失差DPL的变化量（DPL2-DPL1）与间隔INT的变化量（I2-I1）的比率（=（DPL2-DPL1）/（I2-I1））。相似地，R2=（DPL3-DPL2）/（I3-I2）、R3=（DPL4-DPL3）/（I4-I3）和R4=（DPL5-DPL4）/（I5-I4）。

正如从图29所理解的，当间隔INT短于I4时，随间隔INT变长，压力损失差DPL变大。如果间隔INT变得长于I4，则压力损失差DPL收敛于一个恒定值。换句话说，当间隔INT短于I4时，压力损失差DPL的变化率R为相对大的正值，而当间隔INT变得长于I4时，变化率R变为基本为零。因此，如果将间隔INT设定为短于I4，则灰分粒子化处理将在酸点79未充分再生的状态下执行。结果，不能将未处理的灰分充分粒子化。另一方面，即使设定间隔INT长于I4，压力损失差DPL也不会增大，也就是说，通过灰分粒子化处理粒子化的灰分的量将不会增大。而是，在颗粒过滤器24上未处理的灰分的量最后变成增加。

此外，在根据本发明的第七实施方式中，新的设定间隔INTS被设定为间隔I4。也就是说。当从I1增大间隔INT时，自变化率R变得小于上限值UR的间隔I5设定为一个在先间隔I4。这样，设定间隔INTS被更新。结果，允许上限量UUA或者设定间隔INTS能够保持最优化。换句话说，可以继续充分且有效地去除灰分。

图30和图31显示了用于执行更新设定间隔INTS的控制的例程。参照图30和图31，在步骤141，判断用于更新设定间隔INTS的条件是否成立。例如，当车辆行驶距离VD从更新设定间隔INTS时起增大了预定恒定值时，判断出更新条件成立，而并非如此时判断出更新条件不成立。当判断出更新条件不成立时，结束处理循环。当判断出更新条件成立时，例程继续到步骤142，在步骤142中在先前的处理循环中压力损失差DPL0和间隔INT0分别设定为零。在下一步骤143中，间隔INT的目标值INTT被设定为初始值INTT0。在图28和图29中显示的实例中，INTT0等于I1。

在下一步骤144中，判断是否应当执行PM去除处理。当判断出不应当执行PM去除处理时，例程返回至步骤144。当判断出应当执行PM去除处理时，接着，例程继续到步骤145，在步骤145中执行PM去除处理。在下一步骤146中，判断来自在先灰分粒子化处理的间隔INT是否为目标间隔INTT以上。间隔INT通过示于图32的例程来更新。当INT<INTT时，例程返回至步骤144。当INT≥INTT时，接着，例程继续到步骤147，在步骤147中在此时间点（即在开始灰分粒子化处理时）的间隔INT被存储为INTA。在下一步骤148中，间隔INT重新设定为零。

在下一步骤149中，在此时间点（即在开始灰分粒子化处理时）的颗粒过滤器24的压力损失DL被存储为PLS。在下一步骤150，执行灰分粒子化处理。在下一步骤151，在此时间点（即在结束灰分粒子化处理时）的压力损失DL被存储为PLE。在下一步骤152，计算压力损失差DPL（DPL=PLS-PLE）。在下一步骤153，计算压力损失差DPL的变化量DDPL（DDPL=DPL-DPL0）。在下一步骤154，在当前处理循环的压力损失差DPL被存储为在先处理循环的压力损失差DPL0。在下一步骤155中，计算间隔INT的变化量DINT（DINT=INTA-INT0）。在下一步骤156中，在当前处理循环中的间隔INTA被存储为在先处理循环的间隔INT0。在下一步骤157中，计算压力损失差DPL的变化率R（R=DDPL/DINT）。

在下一步骤158中，判断变化率R是否小于上限值UR。当R≥UR时，接着，例程继续到步骤159，在步骤159中改变目标间隔INTT。在图28和图29所示的实例中，目标间隔INTT例如从I1延伸至I2。接着，例程返回至步骤144。当R<UR时，例程继续到步骤160，在步骤160中在先处理循环的间隔INT0被设定为设定间隔INTS。这样，设定间隔INTS被更新。

图32显示了用于更新间隔INT的例程。参照图32，在步骤171中，计算从在先处理循环至当前处理循环的车辆行驶距离。在下一步骤172中，将车辆行驶距离dVD加入到间隔INT中。也就是说，在图32显示的实例中，使用车辆行驶距离表达间隔INT。

接着，将解释根据本发明的第八实施方式。下面，将主要解释在第八实施方式与第一实施方式之间的不同点。

参照图33，在颗粒过滤器24上游的催化转换器22的内部，包含SOx存储剂29。值得注意的是，SOx存储剂29的温度可以被认为基本上等于颗粒过滤器24的温度，并且流入SOx存储剂29的排气的空燃比可以被认为等于流入颗粒过滤器24的排气的空燃比AFE。

SOx存储剂29形成蜂窝结构，蜂窝结构设置有通过薄的分隔壁彼此分隔的多个排气流动通道。这些排气流动通道在它们的上游端和下游端交替打开。在分隔壁的两个侧表面上承载例如氧化铝Al₂O₃、二氧化铈CeO₂、氧化镨Pr₆O₁₁、氧化钕Nd₂O₃、氧化镧La₂O₃、或者其它这类贱金属氧化物以及铂Pt、钯Pd、银Ag或者其它这类贵金属。

SOx存储剂29具有这样的性质：当SOx存储剂29处于低温或者流至SOx存储剂29的排气的氧浓度高时，存储流入的排气中的SOx（例如SO₂）；当SOx存储剂29的温度变高或者流至SOx存储剂29的排气的氧浓度变低时，释放所存储的SOx。在根据本发明的第八实施方式中，当SOx存储剂29或者颗粒过滤器24的温度为大约200℃至250℃时，SOx存储在SOx存储剂29中。在另一方面，当SOx存储剂29或者颗粒过滤器24的温度例如变为300℃以上时，SOx存储剂29释放所存储的SOx。SOx存储剂29的SOx存储作用被认为是由于在载体或贵金属颗粒上吸附了SOx。

图34显示了每单位时间从SOx存储剂29释放的SOx的量，也就是，SOx释放速度qSR。正如将从图34中理解的，颗粒过滤器24的温度TF越高则SOx释放速度qSR变得越大，并且，流入的排气的空燃比越小（也就是说越小越稀薄）则SOx释放速度qSR变得越大。

在上述第一实施方式中，如果灰分粒子化处理结束并且返回至正常运转，则在氧化气氛下向颗粒过滤器24供给SOx。结果，所保持的粒子化的灰分从灰分粒子化试剂78中释放，并且从颗粒过滤器24中去除。在这种情况下，根据流入颗粒过滤器24的排气中的SOx的浓度来确定粒子化的灰分的释放速度。也就是说，当流入颗粒过滤器24的排气中的SOx的浓度高时，粒子化的灰分的释放速度变高，而当SOx的浓度低时，粒子化的灰分的释放速度变低。

这样，在正常运转中，从发动机排出的排气中SOx的浓度不总是高的。结果，在灰分粒子化处理结束之后的正常运转中，粒子化的灰分不易于快速地从灰分粒子化试剂78中释放。换句话说，在灰分粒子化试剂78的酸点充分再生之前趋向于需要长的时间段。如果灰分粒子化试剂78的酸点未充分再生，即使执行灰分粒子化处理，未处理的灰分也不能充分粒子化。结果，在颗粒过滤器24中的未处理的灰分的量将增大，并且颗粒过滤器24的压力损失将趋于增大。

此外，在根据本发明的第八实施方式中，SOx存储剂29布置在颗粒过滤器24的上游，并且流入颗粒过滤器24的排气中的SOx的浓度临时升高。这将参照图35进行解释。

在图35中，时刻th1显示灰分粒子化处理结束时的时间点。在PM去除处理和灰分粒子化处理不执行的正常运转时，SOx存储剂29的温度相对较低，并且流至SOx存储剂29的排气的氧浓度相对较高。结果，此时流至SOx存储剂29的排气中的SOx被存储在SOx存储剂29中。

接着，在时刻th2处，如果PM去除处理被执行，则颗粒过滤器24或者SOx存储剂29的温度TF在氧化气氛中升高至PM去除温度TPM。如上所解释，当催化剂77由二氧化铈CeO₂和银Ag形成时，PM去除温度TPM大约为300至500℃，而当催化剂77由氧化铝Al₂O₃和铂Pt形成时，PM去除温度TPM大约为600℃。结果，SOx存储剂29的SOx释放速度qSR极大地提高。也就是说，流入颗粒过滤器24的排气的SOx浓度升高，并且供给至灰分粒子化试剂78的SOx的量增大。结果，在灰分粒子化试剂78上的粒子化灰分的量QAA减少。也就是说，灰分粒子化试剂78释放粒子化的灰分。接着，在时刻th3处，PM去除处理结束。结果，SOx存储剂29几乎不再释放任何SOx。

接着，在时刻th4处，如果再次执行PM去除处理，则SOx存储剂29再次释放SOx，并且在灰分粒子化试剂78上的粒子化灰分的量QAA进一步减少。在图35中显示的实例中，粒子化灰分的量QAA减少至基本为零。

结果，能够使粒子化的灰分从颗粒过滤器24中快速释放。换句话说，从颗粒过滤器24中去除粒子化灰分的作用被促进。因此，从在先灰分粒子化处理执行时至下一次灰分粒子化处理执行时的间隔可以设定得短。这意味着可以保持在颗粒过滤器24上的未处理灰分的量小。

接着，将解释根据本发明的第九实施方式。下面，将主要解释第九实施方式与第八实施方式之间的不同点。

正如参照图35所解释的，如果PM去除处理被执行，则SOx存储剂29释放SOx。这样，在此情况下，使得SOx存储剂29或者颗粒过滤器24的温度TF被极大地升高至PM去除温度TPM。结果，正如将从图34中所理解的，大量SOx可以在短时间段内从SOx存储剂29中释放。在此情况下，SOx变得对于应当从颗粒过滤器24中释放的粒子化灰分的量是过量的，并且该过量的SOx易于从颗粒过滤器24中流出。

这样，在根据本发明的第九实施方式中，在PM去除处理之前，临时执行SOx增加处理，该处理使SOx存储剂29释放SOx以增加供给至灰分粒子化试剂78的SOx的量。特别是，在根据本发明的第九实施方式中，在PM去除处理之前，临时执行SOx升温处理，该处理通过升高SOx存储剂29的温度TF而使SOx存储剂29释放SOx。换句话说，当应该执行PM去除处理时，首先，执行SOx升温处理，然后在SOx升温处理之后执行PM去除处理。这将参照图36进行解释。

在图36中，时刻ti1显示了当灰分粒子化处理结束的时间点。接着，在时刻ti2处，开始SOx升温处理。特别是，SOx存储剂29或者颗粒过滤器24的温度TF在氧化气氛下升高至SOx释放温度TSR。结果，SOx存储剂29释放SOx并且供应至颗粒过滤器24的SOx的量增大。因此，从颗粒过滤器24中释放粒子化的灰分被促进。SOx释放温度TSR被设定为低于PM去除温度TPM的温度，例如300℃至450℃。在另一个实施方式中，SOx释放温度TSR设定为基本上与PM去除温度TPM相同或者高于PM去除温度TPM。

接着，在达到时刻ti3时，即，如果SOx升温处理执行了一段时间tSR，则结束SOx升温处理，然后开始PM去除处理。也就是说，SOx存储剂29或者颗粒过滤器24的温度TF在氧化气氛下升高至PM去除温度TPM。结果，继续从SOx存储剂29释放SOx。

接着，在时刻ti4处，PM去除处理结束。结果，用于升高SOx存储剂29或者颗粒过滤器24的温度TF的控制结束，并且从SOx存储剂29中释放SOx结束。在图36所示的实例中，在此时，保持在颗粒过滤器24上的粒子化灰分的量QAA变得基本为零。

接着，在时刻ti5处，SOx升温处理再次开始，并且，在时刻ti6处，PM去除处理再次开始。这样，即使在颗粒过滤器24上的粒子化灰分的量QAA基本为零，根据本发明的第九实施方式也执行SOx升温处理。在另一实施方式中，当在颗粒过滤器24上的粒子化灰分的量QAA变得基本为零时，不执行SOx升温处理。

图37详细显示了根据本发明的第九实施方式中SOx存储剂29的SOx释放速度的变化。参照图37，在时刻tj1中，如果SOx升温处理开始，则SOx存储剂29或者颗粒过滤器24的温度TF升高至SOx释放温度TSR。结果，SOx存储剂29的SOx释放速度qSR快速升高。接着，如果SOx存储剂29或者颗粒过滤器24的温度TF保持在SOx释放温度TSR，则SOx释放速度qSR随着时间的流逝而降低。

接着，在时刻tj2处，如果SOx升温处理执行了SOx释放时间tSR，则SOx升温处理结束，随后PM去除处理开始。也就是说，SOx存储剂29或者颗粒过滤器24的温度TF升高至PM去除温度TPM。结果，SOx释放速度qSR再次升高。接着，如果SOx存储剂29或者颗粒过滤器24的温度TF保持在PM去除温度TPM，则SOx释放速度qSR随着时间的流逝而降低。接着，在时刻td3处，PM去除处理结束。

SOx释放速度qSR的表现通过SOx释放温度TSR和SOx释放时间tSR确定。在根据本发明的第九实施方式中，设定SOx释放温度TSR和SOx释放时间tSR中的一者或者两者以便从SOx升温处理开始时至PM去除处理结束时的SOx存储剂29的SOx释放速度qSR基本保持在允许范围内，该允许范围由允许下限值LSR和允许上限值USR限定。

如果SOx释放速度qSR高于允许上限值USR，则SOx变得对于颗粒过滤器24上的粒子化灰分是过量的。如果SOx释放速度qSR低于允许下限值LSR，则不能将粒子化灰分从颗粒过滤器24中快速地释放。结果，如图37中所示，从颗粒过滤器24中释放的粒子化灰分的量QAR能够以高水平保持基本恒定，而从颗粒过滤器24中流出的SOx的量QSR能够保持在基本为零。此外，因为SOx升温处理之后进行PM去除处理，所以能够减少PM去除处理所需的能量。

图38显示了根据本发明的第九实施方式的用于执行排气净化控制的例程。参照图38，在步骤101中，判断是否应当执行PM去除处理。当判断出应当执行PM去除处理时，随后例程继续到步骤101a，在步骤101a中执行SOx增加处理（例如SOx升温处理）。接着，例程继续到步骤102，在步骤102中执行PM去除处理。接着，例程继续到步骤103。当在步骤101中判断出不应当执行PM去除处理时，例程跳转至步骤103。在步骤103中，判断是否应当执行灰分粒子化处理。当判断出应当执行灰分粒子化处理时，随后例程继续到步骤104，在步骤104中执行灰分粒子化处理。接着，处理循环结束。当在步骤103中判断出不应当执行灰分粒子化处理时，则处理循环结束。值得注意的是，电子控制单元被编程以执行SOx增加处理或者SOx升温处理。

接着，将解释根据本发明的第十实施方式。下面，将主要解释第十实施方式和第九实施方式之间的不同点。

即使假设从灰分粒子化试剂78中释放粒子化的灰分，粒子化的灰分也可能剩余在颗粒过滤器24中。如果剩余在颗粒过滤器24中的粒子化灰分以此方式再次聚集，则不趋向于不再能够从颗粒过滤器24中去除。

在另一方面，当流入颗粒过滤器24中的排气的量大时，粒子化的灰分载于排气流中，并因此容易进入颗粒过滤器24的孔隙的内部，也就是说，容易从颗粒过滤器24中去除。

这样，在根据本发明的第十实施方式中，判断流入颗粒过滤器24中的排气的量QEX是否大于预定的设定量QEXS。当判断出流入的排气的量QEX大于设定量QEXS时，执行SOx增加处理。特别是，在根据本发明的第十实施方式中，当判断出流入的排气的量QEX大于设定量QEXS时，执行SOx增大氧浓度处理以使SOx存储剂29通过使颗粒过滤器24保持氧化气氛同时降低流至SOx存储剂29的排气中的氧浓度来释放SOx。结果，增加了从SOx存储剂29至灰分粒子化试剂78的SOx供给，因此粒子化灰分容易从灰分粒子化试剂78中释放。此时，流入颗粒过滤器24中的排气的量QEX为大，因此从灰分粒子化试剂78中释放的粒子化灰分快速从颗粒过滤器24中去除。

这样，在图39中的时刻tk1处，如果流入颗粒过滤器24中的排气的量QEX超过设定量QEXS，则流入SOx存储剂29或者颗粒过滤器24中的排气的空燃比AFE减小至稍稀薄的空燃比AFLS并保持于此。结果，SOx存储剂29的SOx释放速度qSR提高，也就是说，SOx存储剂29释放SOx。接着，在时刻tk2处，如果流入的排气的量QEX变得小于设定量QEXS，则流入的排气恢复至初始空燃比AFE。

值得注意的是，在灰分粒子化处理中，流入的排气必须保持在化学计量空燃比AFS或者浓的空燃比AFE。因此，在灰分粒子化处理中，禁止执行上述SOx增加处理。

流入的排气的量QEX由发动机加速程度表示。在根据本发明的第十实施方式中，当发动机加速运转已经执行时，判断流入的排气的量QEX是否大于设定量QEXS。在这一情况下，当加速踏板39的下压量超过相应的阈值时，判断出发动机加速运转已经执行。在另一实施方式中，当燃料喷射量超过相应阈值时，判断出发动机加速运转已经执行。而且，在另一实施方式中，当进气量超过相应的阈值时，判断出发动机加速运转已经执行。

图40显示了根据本发明的第十实施方式的用于执行排气净化控制的例程。参照图40，在步骤181中，判断是否未正在执行灰分粒子化处理。当未正在执行灰分粒子化处理时，接着，例程继续到步骤182，在步骤182中判断流入的排气的量QEX是否大于设定量QEXS。当QEX>QEXS时，接着，例程继续到步骤183，在步骤183中执行SOx增加处理，例如SOx增大氧浓度处理。也就是说，流入的排气的空燃比AFE被切换到稍稀薄的空燃比AFLS。当QEX≤QEXS时，处理循环结束。当在步骤121正在执行灰分粒子化处理时，处理循环结束。也就是说，在灰分粒子化处理中，不执行SOx增加处理。值得注意的是，电子控制单元被编程以执行SOx增加处理或者SOx增大氧浓度处理。

值得注意的是，在另一实施方式中，执行SOx增大氧浓度处理代替根据本发明的第九实施方式的SOx升温处理。

而且，在另一实施方式中，执行SOx升温处理代替根据本发明的第十实施方式的SOx增大氧浓度处理。但是，使SOx存储剂的温度升高至SOx释放的温度需要一定时间段。与此相反，流入的排气的空燃比AFE能够快速地切换。因此，如果执行SOx增大氧浓度处理，则能够使SOx存储剂29快速释放SOx。结果，粒子化的灰分能够快速且可靠地从颗粒过滤器24中去除。

接着，将解释根据本发明的第十一实施方式。下面，将主要解释第十一实施方式和第十实施方式之间的不同点。

在根据本发明的第十一实施方式中，判断当正在执行PM去除处理时流入的排气的量QEX是否大于设定量QEXS。当判断出当正在执行PM去除处理时流入的排气的量QEX大于设定量QEXS时，执行SOx增加处理，例如SOx增大氧浓度处理。

也就是说，如在图41中所示，在时刻tm1处，如果PM去除处理开始，则颗粒过滤器24或者SOx存储剂29的温度TF升高。结果，SOx存储剂29的SOx释放速度qSR增大。也就是说，SOx存储剂29释放SOx。这一SOx随后供给至灰分粒子化试剂78，因此灰分粒子化试剂78释放粒子化的灰分。

接着，在时刻tm2处，如果流入的排气的量QEX超过设定量QEXS，则执行SOx增大氧浓度处理。也就是说，流入SOx存储剂29或者颗粒过滤器24中的排气的空燃比AFL降低至恰好稍稀薄的空燃比AFLS。结果，SOx存储剂29的SOx释放速度qSR再次提高。也就是说，自PM去除处理开始起所经过的时间越长，降低的SOx释放速度qSR再次增大得越多。结果，灰分粒子化试剂78进一步释放粒子化的灰分并且灰分进一步从颗粒过滤器24中去除。

接着，在时刻tm3处，如果流入的排气的量QEX变得小于设定量QEXS，则流入的排气恢复至初始空燃比AFE。接着，在时刻tm4处，结束PM去除处理。

图42显示了根据本发明的第十一实施方式的用于排气净化控制的例程。参照图42，在步骤191，判断是否执行PM去除处理。当执行PM去除处理时，接着，例程继续到步骤192，在步骤192中判断流入的排气的量QEX是否大于设定量QEXS。当QEX>QEXS时，接着，例程继续到步骤193，在步骤193中执行SOx增加处理，例如，SOx增大氧浓度处理。当QEX≤QEXS时，处理循环结束。当在步骤191不执行PM去除处理时，处理循环结束。

在另一实施方式中，当正在执行PM去除处理且判断出流入的排气的量QEX大于设定量QEXS时，执行SOx升温处理。在这种情况下，SOx存储剂29或者颗粒过滤器24的温度TF升高而高于PM去除温度TPM。

接着，将解释根据本发明的第十二实施方式。下面，将主要解释第12实施方式和第一实施方式之间的不同点。

参照图43，催化转换器22在颗粒过滤器24上游的内部保持氨制备催化剂50。值得注意的是，氨制备催化剂50的温度可以被认为基本等于颗粒过滤器24的温度，并且流入氨制备催化剂50的排气的空燃比可以被认为等于流入颗粒过滤器24的排气的空燃比AFE。而且，在排气管23中颗粒过滤器24的下游，附接有NOx传感器51用于检测从颗粒过滤器24中流出的排气中的NOx的量。

氨制备催化剂50形成蜂窝结构，蜂窝结构设置有通过薄的分隔壁彼此分隔开的多个排气流动通道。这些排气流动通道在其上游端和下游端交替地打开。而且，氨制备催化剂50提供有载体和贵金属催化剂，载体承载在分隔壁两侧表面上并且例如由贱金属氧化物如氧化铝Al₂O₃形成，贵金属如铂Pt和钯Pd承载在载体上。

氨制备催化剂50由当流入的排气的空燃比AFE浓时流入的排气中的NOx制备氨NH₃。也就是说，当流入的排气的空燃比AFE浓时，此时，由包含在流入的排气中一氧化碳氢CO制备H₂（CO+H₂O→CO₂+H₂）。接着，氢H₂与流入的排气中NOx反应，从而制备氨NH₃（2NO+5H₂→2NH₃+2H₂O）。另一方面，如果流入的排气的空燃比AFE稀薄或者为化学计量空燃比，则氨制备催化剂50不会由NOx制备氨NH₃。

如上所解释，如果执行灰分粒子化处理，则灰分粒子化试剂78的酸点保持粒子化的灰分。接着，如果灰分粒子化处理结束且恢复至正常运转，则粒子化的灰分逐渐从灰分粒子化试剂78的酸点释放。因此，酸点78逐渐再生。在这点上，如果集中于未保持粒子化灰分的酸点，即活性酸点的数量，也就是灰分粒子化试剂78的酸量QACD，则执行灰分粒子化处理导致酸的量QACD减少。接着，如果恢复至正常运转，则酸量QACD逐渐增加。

另一方面，通过未处理的灰分到达灰分粒子化试剂78的活性酸点来执行灰分的粒子化作用。因此，在执行灰分粒子化处理之后，当灰分粒子化试剂78的活性酸点的数量（也就是，酸量QACD）小时，即使执行下一次灰分粒子化处理，未处理的灰分也趋于不能充分粒子化。

这样，在根据本发明的第十二实施方式中，在执行灰分粒子化处理之后，得到灰分粒子化试剂78的酸量QACD。当酸量QACD大于预定的设定量QACDS时，执行下一次灰分粒子化处理。

也就是说，如图44所示，在时刻tn1处，如果灰分粒子化处理开始，则灰分粒子化试剂78的酸量QACD降低。接着，在时刻tn2处，如果灰分粒子化处理结束且恢复至正常运转，则酸量QACD逐渐增大。接着，在时刻tn3处，如果酸量QACD超过设定量QACDS，则再次执行灰分粒子化处理。

结果，能够在最佳时刻执行下一次灰分粒子化处理。因此，灰分粒子化处理能够用于充分且有效地处理未处理的灰分。

灰分粒子化试剂78的酸量QACD表示灰分粒子化试剂78的灰分粒子化能力。因此，在执行灰分粒子化处理之后，得到灰分粒子化试剂78的灰分粒子化能力，并且基于所得到的灰分粒子化能力来判断是否执行下一次灰分粒子化处理。具体地，当灰分粒子化试剂78的灰分粒子化能力高于预定的设定能力时，执行下一次灰分粒子化处理。

参照图45，将解释用于得到灰分粒子化试剂78的灰分粒子化能力，即酸量QACD的方法。参照图45，在时刻tp1处，流入氨制备催化剂50或者颗粒过滤器24中的排气被切换成浓空燃比AFE。结果，在氨制备催化剂50处，通过流入的排气中NOx制备氨气NH₃，氨气NH₃供给灰分粒子化试剂78。由于这个原因，从颗粒过滤器24流出的排气中的NOx的量QN从在氨NH₃供给之前NOx的流出量（即初始量QN0）大幅地减少。

此时，灰分粒子化试剂78处于还原气氛中。结果，如图46A所示，灰分粒子化试剂78的活性酸点79通过例如吸收保持氨NH₃。保持钙离子Ca²⁺的酸点79不保持氨NH₃。

接着，当达到时刻tp2，也就是，氨NH₃生成且在预定的设定时间tAM内供给时，结束氨NH₃的制备和供给。也就是说，流入的排气恢复至稀薄空燃比AFE。设定时间tAM为使灰分粒子化试剂78的基本上所有酸点79充分保持氨NH₃所需的时间段，且该时间段例如通过实验预先得到。

如果流入的排气的空燃比恢复至稀薄空燃比AFE，则灰分粒子化试剂78处于氧化气氛中且流入的排气包含NOx。结果，如图46B所示，在灰分粒子化试剂78处保持的氨NH₃与NOx反应（4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O）。换句话说，在灰分粒子化试剂78处保持的氨NH₃通过流入的排气中NOx去除。由于这个原因，如图45所示，恰好在流入的排气恢复至稀薄空燃比AFE之后，流出的NOx的量QN变得较小。但是，随着时间的流逝，通过灰分粒子化试剂78保持的氨的量逐渐减少，因此流出的NOx的量QN逐渐增大。

接着，当达到时刻tp3时，流出的NOx的量QN变得基本等于初始量QN0。这意味着，在灰分粒子化试剂78处保持的基本所有的氨NH₃通过NOx去除。

在流出的NOx的量QN和初始量QN0之间的差dQN（=QN0-QN）表示与氨NH₃反应的NOx的量，因此表示被灰分粒子化试剂78的活性酸点保持的氨的量。因此，时刻tp2与时刻tp3的差dQN的累积值精确地表示灰分粒子化试剂78的活性酸点的数量，也就是酸量。值得注意的是，差dQN的累积值对应图45中阴影区域W。

因此，氨在还原气氛下临时供给到灰分粒子化试剂78，得到由灰分粒子化试剂78保持的氨的量，并且基于所得到的氨的量来得到灰分粒子化能力。而且，基于在将氨供给到灰分粒子化试剂之后在氧化气氛下从颗粒过滤器24流出的NOx的量，来得到保持在灰分粒子化试剂78处的氨的量。

图47显示了根据本发明的第十二实施方式的用于执行排气净化控制的例程。图47的例程在执行灰分粒子化处理之后执行。参照图47，在步骤201，灰分粒子化试剂78的酸量QACD被重新设定为零。在下一步骤202，读取在供给氨NH₃之前流出的排气中NOx的量QN0。在下一步骤203，临时向灰分粒子化试剂78供给氨NH₃。在下一步骤204，读取在供给氨NH₃之后流出的排气中NOx的量QN。

在下一步骤205，更新酸量QACD（QACD=QACD+（QN0-QN））。在下一步骤206，判断流出的排气中的NOx的量QN是否基本等于在供给氨NH₃之前的NOx的量QN0。重复步骤204和步骤205直到QN≈QN0。当QN≈QN0时，接着，例程继续到步骤207。在此时，酸量QACD可靠地表示灰分粒子化试剂78的酸量。在步骤207，判断酸量QACD是否大于设定量QACDS。当QACD>QACDS时，接着，例程继续到步骤208，在步骤208中执行灰分粒子化处理。如此相反，当QACD≤QACDS时，处理循环结束。也就是说，在这种情况下，不执行灰分粒子化处理。

在根据本发明的第十二实施方式中，在氨制备催化剂50中，制备氨NH₃且将氨NH₃供给至灰分粒子化试剂78。在另一实施方式中，氨气由尿素或者固体氨制备并且供给至灰分粒子化试剂78。

图48显示了根据本发明的实施方式中每颗粒过滤器单位体积内承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA的一个实例。也就是说，在图48显示的实例中，遍及从颗粒过滤器24的流入端24i至流出端24o的整个长方向位置LPF，承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA被设定为基本恒定。

在这点上，在颗粒过滤器24上的未处理的灰分的分布在颗粒过滤器24的长方向上是不一致的。也就是说，如从显示每颗粒过滤器单位体积内未处理的灰分的量qAU的图49中理解的，与在颗粒过滤器24的上游侧部位的未处理的灰分的量aAU相比，在颗粒过滤器24的下游侧部位的未处理的灰分的量aAU更大。换句话说，未处理的灰分的量aAU在颗粒过滤器24的流入端24i附近较小，而在排气的流动的更下游处未处理的灰分的量aAU变得越大，并且在颗粒过滤器24的流出端24o附近变得更大。

由于这个原因，在颗粒过滤器24的下游端24o周围，未处理的灰分未被充分执行灰分粒子化处理，并且趋于剩余在颗粒过滤器24中。因此，承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA必须根据未处理的灰分的量aAU来设定。

这样，在图50A、图50B和图50C中显示的实例中，设定承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA以使得：与在颗粒过滤器24的上游侧部位上承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA相比，在颗粒过滤器24的下游侧部位上承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA变得较大。结果，未处理的灰分能够从颗粒过滤器24可靠地且有效地去除。

进一步对此进行解释，在图50A显示的实例中，承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA从颗粒过滤器24的上游端24i朝颗粒过滤器24的下游端24o不断增大。

在图50B所示的实例中，与从流入端24i至中间位置24x所承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA相比，从中间位置24x至流出端24o所承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA被设定得较大。

在图50C所示的实例中，与从流入端24i至中间位置24x所承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA相比，从中间位置24x至流出端24o所承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA被设定得较大。此外，从流入端24i至中间位置24x所承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA被设定为基本是零。

关于在图50A、图50B和图50C中所示的实例，可以考虑使在颗粒过滤器24的上游侧部处所承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA较小。根据这一观点，使在颗粒过滤器24的上游侧部处颗粒过滤器24的压力损失较小。

此外，关于在图48、图50A、图50B和图50C中所示的实例，可以考虑设定承载的粒子化试剂78的量qAAA以便在颗粒过滤器24的下游侧部处所承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA变得基本上与在颗粒过滤器24的上游侧部处承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA相同，或者大于在颗粒过滤器24的上游侧部处承载的灰分粒子化试剂78的量qAAA。

在另一个实施方式中，在此所说明的根据本发明的实施方式适当地彼此结合。例如，SOx存储剂布置在颗粒过滤器24的上游，在SOx增加处理之后执行PM去除处理，以及在PM去除处理之后执行灰分粒子化处理。

本申请要求了国际申请第PCT/JP2011/065632、PCT/JP2011/065633、PCT/JP2011/065635、PCT/JP2011/065636、PCT/JP2011/065637、PCT/JP2011/065638、PCT/JP2011/065639、PCT/JP2011/065642和PCT/JP2011/065648号的权益，它们的全部公开内容通过引用并入本文中。

附图标记列表

1 发动机主体

21 排气管

22 催化转换器

24 颗粒过滤器

74 分隔壁

78 灰分粒子化试剂

79 酸点

80 灰分

Claims

1.一种用于内燃机的排气净化系统，在所述内燃机中燃料在过氧下燃烧，其中用于捕集排气中的颗粒物质的壁流型颗粒过滤器布置于排气通道的内部，并且其中灰分与所述颗粒物质一起被所述颗粒过滤器捕集，

所述排气净化系统的特征在于，

所述颗粒过滤器承载固体酸，所述固体酸在标准状态（25℃,1个大气压（10⁵Pa））下具有小于-0.83且大于-12的哈米特酸度函数，并且

所述排气净化系统设置有灰分粒子化装置，所述灰分粒子化装置临时执行灰分粒子化处理，所述灰分粒子化处理使所述颗粒过滤器的状态呈现如下状态：流入所述颗粒过滤器的所述排气的氧浓度降低并且所述颗粒过滤器的温度升高，从而使灰分从所述颗粒过滤器中去除。

2.如权利要求1所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述固体酸由选自二氧化硅-氧化铝、二氧化硅-二氧化钛、二氧化钛-氧化锆、二氧化硅-氧化锆、二氧化硅-氧化镓、二氧化钛-氧化铝、二氧化硅-氧化钇、氧化铝-氧化锆、二氧化硅-氧化镧、二氧化钛-氧化镉、二氧化钛-氧化亚锡、二氧化钛-氧化锌、氧化锌-二氧化硅和氧化锌-氧化镉中的一种或多种复合氧化物形成。

3.如权利要求2所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述固体酸由二氧化硅-氧化铝形成。

4.如权利要求1至3中任一项所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述灰分粒子化装置使流入所述颗粒过滤器的所述排气基本为化学计量空燃比或浓的空燃比。

5.如权利要求1至4中任一项所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述灰分粒子化装置使所述颗粒过滤器的所述温度在所述灰分粒子化处理中为大约600℃。

6.如权利要求1至5中任一项所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述排气净化系统还设置有PM去除装置，所述PM去除装置用于临时执行PM去除处理，所述PM去除处理使所述颗粒过滤器的状态呈现如下状态：所述颗粒过滤器的所述温度在氧化气氛下升高以去除由所述颗粒过滤器捕集的所述颗粒物质，并且在所述PM去除处理之后，所述灰分粒子化装置执行所述灰分粒子化处理。

7.如权利要求6所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述PM去除装置结束所述PM去除处理以使所述颗粒过滤器上剩余有预定的设定残留量的所述颗粒物质。

8.如权利要求1至7中任一项所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述灰分粒子化装置以预定的设定间隔重复地执行所述灰分粒子化处理，得到由所述灰分粒子化处理所处理的灰分量，并且基于所得到的处理的灰分量来更新所述设定间隔。

9.如权利要求1至8中任一项所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，在所述排气通道中所述颗粒过滤器的上游布置有SOx存储剂，所述SOx存储剂具有如下特性：当所述SOx存储剂的温度低或者流入所述SOx存储剂的所述排气的氧浓度高时，存储流入的所述排气中的SOx；以及如果所述SOx存储剂的温度变高或者如果流入所述SOx存储剂的所述排气的氧浓度变低，则释放所存储的SOx；所述排气净化系统还设置有PM去除装置，所述PM去除装置用于临时执行PM去除处理，所述PM去除处理使所述颗粒过滤器的状态呈现如下状态：所述颗粒过滤器的所述温度在氧化气氛下升高以去除由所述颗粒过滤器捕集的所述颗粒物质，并且当所述PM去除处理被执行时，所述SOx存储剂释放SOx。

10.如权利要求9所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述排气净化系统还设置有SOx增加装置，所述SOx增加装置用于临时执行SOx增加处理，所述SOx增加处理增加从所述SOx存储剂中释放并且被供给至所述固体酸的SOx的量，并且所述SOx增加装置在所述PM去除处理之前执行所述SOx增加处理。

11.如权利要求9或10所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述排气净化系统还设置有SOx增加装置，所述SOx增加装置用于临时执行SOx增加处理，所述SOx增加处理增加从所述SOx存储剂中释放并且被供给至所述固体酸的SOx的量，并且所述SOx增加装置判断流入所述颗粒过滤器的排气的量是否大于预定的设定量，并且当判断出流入所述颗粒过滤器的排气的量大于所述设定量时，所述SOx增加装置执行SOx增加处理。

12.如权利要求1至11中任一项所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述灰分粒子化装置在执行所述灰分粒子化处理之后得到所述固体酸的灰分粒子化能力，并且基于所得到的灰分粒子化能力来判断是否执行下一次灰分粒子化处理。

13.如权利要求1至12中任一项所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，在所述颗粒过滤器的下游侧部分处所述颗粒过滤器的每单位体积所承载的所述固体酸的量大于在所述颗粒过滤器的上游侧部分处所述颗粒过滤器的每单位体积所承载的所述固体酸的量。

14.如权利要求1至13中任一项所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述颗粒过滤器还承载具有氧化功能的催化剂，并且所述催化剂由二氧化铈和银形成。

15.如权利要求1至14中任一项所述的用于内燃系统的排气净化系统，其特征在于，所述颗粒过滤器具有通过多孔分隔壁交替布置的排气流入通道和排气流出通道。