JP2018119463A

JP2018119463A - 内燃機関の排気ガス浄化装置

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Publication number: JP2018119463A
Application number: JP2017011308A
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Inventors: 大地今井; Daichi Imai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2018-08-02
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Abstract

【課題】パティキュレートフィルタに堆積したアッシュを除去する。【解決手段】ＳＯｘ吸放出触媒（３）と、ＳＯｘ吸放出触媒（３）のの下流に配置されたパティキュレートフィルタ（４）とを具備する。ＳＯｘ吸放出触媒（３）に吸蔵されたＳＯｘを放出させるためのＳＯｘ放出処理が行われ、ＳＯｘ放出処理によって放出されたＳＯｘが、パティキュレートフィルタ（４）に供給される。ＳＯｘ放出処理が行われたときからのパティキュレートフィルタ（４）の温度とその温度に維持されている時間との積の和を示す時間積分値が大きいほど、又はフィルタ再生処理の回数が大きいほど、ＳＯｘ放出処理によって放出されるＳＯｘの濃度が増大される。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。

排気ガス中には、燃料の燃焼時に生成される煤と、燃焼室内に浸入したオイルの燃焼時に生成されるアッシュとが含まれており、パティキュレートフィルタを備えた内燃機関においては、パティキュレートフィルタにこれらの煤及びアッシュが捕集される。このようなパティキュレートフィルタとして、煤の燃焼時における煤の酸化作用を促進するために酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタが公知である。
ところで、パティキュレートフィルタに捕集された煤を除去するためのパティキュレートフィルタ再生処理が行われると、煤は燃焼して除去されるが、アッシュは燃焼して除去されることなくパティキュレートフィルタ上に残存する。この場合、酸化触媒を担持したパティキュレートフィルタでは、この残存アッシュが、パティキュレートフィルタ上の酸化触媒を覆い、その結果、酸化触媒による煤の酸化作用が阻害されることになる。従って、パティキュレートフィルタに捕集されたアッシュは除去する必要がある。
一方、パティキュレートフィルタの上流にＳＯ_ｘ吸放出触媒を配置し、パティキュレートフィルタに捕集されたアッシュを除去するときには、ＳＯ_ｘ吸放出触媒の温度を上昇させてＳＯ_ｘ吸放出触媒からＳＯ_ｘを放出させ、アッシュの量に比例した量のＳＯ_ｘをパティキュレートフィルタに供給するようにした排気浄化装置が公知である（特許文献１）。この排気浄化装置では、パティキュレートフィルタには酸化触媒が担持されておらず、パティキュレートフィルタ上には、酸強度がＳＯ_３よりも大きくＳＯ_４よりも小さい固体酸がコーティングされており、この固体酸によりアッシュがサブミクロンのオーダーからナノミクロンのオーダーまで細粒径化されて大気中に排出される。

国際公開第２０１３／００５３４１号

ところで、本発明者等がパティキュレートフィルタに捕集されたアッシュについて研究を重ねた結果、パティキュレートフィルタの温度が高いほど、また、その温度に維持されている時間が長いほど、パティキュレートフィルタに対するアッシュの固着力が増大することが判明したのである。更に、アッシュの固着力が増大したときには、パティキュレートフィルタに供給されるＳＯ_ｘの濃度を高くすると、パティキュレートフィルタからアッシュを除去し得ることが判明したのである。しかしながら、上述の特許文献１に記載の排気浄化装置では、アッシュの固着力の増大については、何ら考慮が払われておらず、ましてや、アッシュの固着力が増大したときのアッシュの除去方法については、全く示唆されていない。

本発明における内燃機関の浄化装置は、内燃機関から排出される排気ガス中のＳＯ_ｘを吸蔵及び放出可能なＳＯ_ｘ吸放出触媒と、燃料が燃焼したときに生成される煤と、エンジンオイルが燃焼したときに生成されるアッシュとを捕集するために、ＳＯ_ｘ吸放出触媒の排気ガス流通方向の下流に配置され、酸化触媒が担持されたパティキュレートフィルタとを具備しており、パティキュレートフィルタに捕集された煤及びアッシュが、予め定められた量に達したときに、パティキュレートフィルタに捕集された煤を燃焼し除去するためのフィルタ再生処理が行われ、ＳＯ_ｘ吸放出触媒に吸蔵されたＳＯ_ｘを放出させるためのＳＯ_ｘ放出処理が行われ、ＳＯ_ｘ放出処理によって放出されたＳＯ_ｘが、パティキュレートフィルタに供給される排気ガス浄化装置であって、パティキュレートフィルタの温度とその温度に維持されている時間との積の和を示す時間積分値、又はフィルタ再生処理の回数が算出され、前回のＳＯ_ｘ放出処理が行われたときから今回のＳＯ_ｘ放出処理が行われるまでの間における時間積分値が大きいほど、又はフィルタ再生処理の回数が大きいほど、ＳＯ_ｘ放出処理によってＳＯ_ｘ吸放出触媒から放出されるＳＯ_ｘの濃度を増大させることを特徴とする。

パティキュレートフィルタに捕集されたアッシュは、パティキュレートフィルタが加熱される時間が長くなるほど、または、加熱される温度が高くなるほど、パティキュレートフィルタに強固に固着される。即ち、パティキュレートフィルタの温度とその温度に維持されている時間との積の和を示す時間積分値が大きくなるほどアッシュはパティキュレートフィルタに強固に固着される。この場合、アッシュの固着力が増大したときに、パティキュレートフィルタに供給されるＳＯ_ｘの濃度を高くすると、パティキュレートフィルタからアッシュを除去し得ることが判明している。従って、パティキュレートフィルタの温度とその温度に維持されている時間との積の和を示す時間積分値が大きいほど、またはフィルタ再生処理の回数が大きいほど、ＳＯ_ｘ放出処理によってＳＯ_ｘ吸放出触媒から放出されるＳＯ_ｘの濃度を増大させることによって、パティキュレートフィルタからアッシュを除去することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施例における内燃機関の排気ガス浄化装置の概略図である。図２Ａ、図２Ｂは、それぞれパティキュレートフィルタを排気ガス流入端側から見た正面図及びパティキュレートフィルタの側面断面図である。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄは、アッシュがパティキュレートフィルタの隔壁の表面に固着する作用を図解的に表した図である。図４は、パティキュレートフィルタの加熱条件と固着比との関係を表した図である。図５は、パティキュレートフィルタの隔壁の表面に形成されたコート層を図解的に表した図である。図６Ａ、図６Ｂは、ＳＯ_ｘによるアッシュの融解作用を図解的に表した図である。図７は、ディーゼルエンジンの運転時間と、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒から放出されたＳＯ_ｘの放出濃度との関係を表した図である。図８は、ＳＯ_ｘ放出濃度とアッシュの厚み低減量との関係を表した図である。図９は、本発明の第１の実施例のＳＯ_ｘ放出処理のタイミングチャートである。図１０Ａ、図１０Ｂは、本発明の第１の実施例のタイミングチャートである。図１１Ａ、図１１Ｂは、本発明の第２の実施例のタイミングチャートである。図１２は、本発明の第２の実施例のＳＯ_ｘ放出処理のタイミングチャートである。図１３は、本発明の第４の実施例における内燃機関の排気ガス浄化装置の概略図である。図１４は、本発明の第５の実施例における内燃機関の排気ガス浄化装置の概略図である。図１５は、本発明の第１の実施例におけるＳＯ_ｘ放出処理の実行を判別するためのフローチャートである。図１６は、本発明の第１の実施例における、ＳＯ_ｘ放出処理のフローチャートである。図１７は、本発明の第２の実施例における、ＳＯ_ｘ放出処理の実行を判別するためのフローチャートである。図１８は、本発明の第３の実施例における、ＳＯ_ｘ放出処理のフローチャートである。図１９は、本発明の第４の実施例における、ＳＯ_ｘ放出処理のフローチャートである。図２０は、本発明の第５の実施例における、ＳＯ_ｘ放出処理のフローチャートである。

図１は、本発明の第１の実施例における内燃機関の排気ガス浄化装置の概略図を示している。図１を参照すると、１はディーゼルエンジン、２は酸化触媒、３１はＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒、４はパティキュレートフィルタ、５は燃料添加弁、６は差圧センサ、７ａ，７ｂは温度センサ、２０は制御ユニットをそれぞれ示す。この制御ユニット２０は、デジタルコンピュータからなり、双方向バス２１によって互いに接続されたＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＣＰＵ２４、入力ポート２５及び出力ポート２６を備える。差圧センサ６はパティキュレートフィルタ４の上流と下流との差圧値を取得するための一対の圧力センサからなり、各圧力センサから出力されたアナログ信号は、対応するＡＤコンバータ２７を介して入力ポート２５に入力される。温度センサ７ａはパティキュレートフィルタ４の入り口付近の排気ガス温度に比例した出力電圧を発生し、温度センサ７ｂはＳＯ_ｘ吸収触媒３１の入り口付近の排気ガス温度に比例した出力電圧を発生する。温度センサ７ａ及び温度センサ７ｂからの出力電圧は対応するＡＤコンバータ２７を介して入力ポート２５に入力される。一方、出力ポート２６はディーゼルエンジン１の燃料噴射弁、燃料添加弁５等に接続される。

パティキュレートフィルタ４には、煤に加え、アッシュが捕集される。この場合、捕集されたアッシュがパティキュレートフィルタ４上に捕集された煤の燃焼に大きな影響を与える。そこで、最初に、アッシュの捕集作用について説明する。ディーゼルエンジン１では、通常ディーゼルエンジン１のピストンを潤滑するエンジンオイルが、ピストン及びシリンダの間から燃焼室に浸入する。このように燃焼室に浸入したエンジンオイルは、燃焼室において燃料とともに燃焼され、アッシュが生成される。このアッシュは、炭酸カルシウムまたは硫化カルシウムを主成分とする微粒子からなる。
燃焼室において生成されたアッシュは、排気ガス流に乗って、酸化触媒２内を通ってＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１に到達する。これら酸化触媒２およびＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１は、微粒子を捕集する機能をほとんど有さないため、大半のアッシュは酸化触媒２およびＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１に捕集されることなく、酸化触媒２およびＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１をすり抜ける。

次に、アッシュはＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の排気ガス流通方向下流に配置された、パティキュレートフィルタ４に到達する。ここで、図２Ａ、図２Ｂを参照しつつ、パティキュレートフィルタ４の構造を説明する。図２Ａはパティキュレートフィルタ４を排気ガス流入端側から見た正面図であり、図２Ｂはパティキュレートフィルタ４を排気ガス流通方向に沿って切断した側面断面図である。パティキュレートフィルタ４は、全長にわたって一様な断面を有しかつ排気ガス流通方向（図２Ｂの矢印Ｗ方向）に延びる円筒状をなしている。この円筒の内部には、隔壁４１によって囲まれた複数の排気ガス流通路が形成されている。この排気ガス流通路の排気ガス流通方向の一端、すなわち排気ガス流入側の端若しくは排気ガス流出側の端のいずれか一方が、栓４２によって互い違いに塞がれている。例えば、排気ガス流出側の端に栓４２が設けられた排気ガス流通路を上流フィルタ通路４３、排気ガス流入側の端に栓４２が設けられた排気ガス流通路を下流フィルタ通路４４と称すると、上流フィルタ通路４３と、下流フィルタ通路４４は互いに隣り合うように配置される。なお、上流フィルタ通路４３の内壁面上には、酸化触媒が担持されている。

このようなパティキュレートフィルタ４に排気ガスが供給されると、排気ガスは最初に上流フィルタ通路４３内に流入する。一方、上流フィルタ通路４３と下流フィルタ通路４４とを隔てる隔壁４１は、多孔質材料によって形成されている。従って、上流フィルタ通路４３内に流入した排気ガスは、隔壁４１に形成されている孔を通って下流フィルタ通路４４内へ流出する。この場合、隔壁４１に形成されている孔の大きさよりも粒径が大きい煤およびアッシュは、隔壁４１を通過できないためにパティキュレートフィルタ４に捕集される。このようにして排気ガス中の微粒子が取り除かれ、排気ガスが浄化される。

ところで、このようにパティキュレートフィルタ４に捕集されたアッシュは、パティキュレートフィルタ４が加熱される時間が長くなるほど、または加熱されるときの温度が高くなるほど、より強固に固着される。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄは、アッシュがパティキュレートフィルタ４の隔壁４１の表面に固着される様子を図解的に表した図である。図３Ａに表されているように、パティキュレートフィルタ４の温度が室温に近いときは、アッシュＡと隔壁４１の表面との間に排気ガス中に含まれる水が介在し、水の表面張力により、アッシュＡは隔壁４１の表面に保持される。この状態で排気ガスが流れると、図３Ｂのように、アッシュＡと隔壁４１との間に保持された水が、アッシュＡよりもさらに粒径が小さいアッシュＡ’を捕集し、その結果、水にアッシュＡ’が混入する。このように水にアッシュＡ’が混入した状態で、パティキュレートフィルタ４が加熱されると、図３Ｃのように、水は蒸発して、アッシュＡ’を介して、アッシュＡと隔壁４１とが付着された状態となる。パティキュレートフィルタ４が更に加熱されると、図３Ｄのように、アッシュＡ’は溶融して、隔壁４１表面の微細な凹所内に入り込む。そのような状態でアッシュＡ’が更に溶融し、アッシュＡ’の粒径が大きくなると、隔壁４１表面とアッシュＡとが強固に結びつけられる。即ち、パティキュレートフィルタ４への加熱時間が長くなるほど、または、パティキュレートフィルタ４の加熱温度が高くなるほど、隔壁４１に対するアッシュＡの固着力が増大する。従って、アッシュの固着力は、パティキュレートフィルタ４の温度と、その温度に維持される時間との積である時間積分値でもって表すことができることになる。

次に、パティキュレートフィルタ４に対するアッシュの固着力について行った確認試験について説明する。この確認試験の条件と結果を図４に示す。まず、アッシュが捕集されたパティキュレートフィルタ４を用意し、温度条件を変えてパティキュレートフィルタ４を加熱した。図４において、条件Ａは、温度１５℃、湿度５０％でもって１２時間、パティキュレートフィルタ４を加熱した場合を示しており、条件Ｂは、温度３００℃で１時間、パティキュレートフィルタ４を加熱した場合を示しており、条件Ｃは、温度６５０℃で１時間、パティキュレートフィルタ４を加熱した場合を示している。
一方、上記の各条件に従ってパティキュレートフィルタ４を加熱した後、隔壁４１からアッシュを剥すのに必要な荷重を測定し、この測定荷重をアッシュの固着力とした。
このようにして測定された、条件Ａにおけるアッシュの固着力を１とするとき、条件Ｂにおけるアッシュの固着力は４．７であり、条件Ｃにおけるアッシュの固着力は１０．４であった。このように、パティキュレートフィルタ４の温度が高くなるほど、またはパティキュレートフィルタ４の加熱時間が長くなるほど、アッシュの固着力が高まることがわかる。

さて、パティキュレートフィルタ４に、煤に加え、アッシュが捕集されると、パティキュレートフィルタ４の再生処理が行われたとき、アッシュは燃焼除去されることなくパティキュレートフィルタ４上に残存する。このアッシュはパティキュレートフィルタ４上の酸化触媒を覆うために、酸化触媒による煤の酸化作用が阻害されてしまう、従って、パティキュレートフィルタ４上に捕集されたアッシュを除去する必要がある。このことについて、本発明者等が実験研究を重ねた結果、このアッシュは、硫酸、亜硫酸などの酸によって融解できることが判明したのである。
即ち、アッシュの主成分は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）または、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）であり、アッシュに硫酸または亜硫酸が作用すると、図３Ｂ〜Ｄに示されるアッシュＡ’の一部が融解される。その結果、アッシュＡ’の粒径が小さくなるため、アッシュＡ’が隔壁表面から外れ、その結果、図３Ｂ〜Ｄに示されるアッシュＡと隔壁表面との間の固着力が失われる。アッシュに対して、硫酸または亜硫酸を作用させると、このようにしてアッシュが隔壁４１から剥離されるものと考えられる。
この場合、アッシュの隔壁４１に対する固着力が高まるほど、パティキュレートフィルタ４に供給される硫酸または亜硫酸の濃度を高くすると、アッシュをより効率よく融解できることが判明している。

一方、排気ガス中には水分が含まれており、従って、排気ガス中にＳＯ_ｘが存在すると、硫酸または亜硫酸が生成される。この場合、排気ガス中に含まれるＳＯ_ｘの濃度を高めると、パティキュレートフィルタ４に供給される硫酸または亜硫酸の濃度を増大することができる。
そこで、本発明による一実施例では、パティキュレートフィルタ４に対してＳＯ_ｘを供給するために、パティキュレートフィルタ４の排気ガス流通方向上流側には、ＳＯ_ｘを吸収及び放出するためのＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１が配置されている。このＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１は、排気ガス中のＳＯ_ｘを吸収可能であり、ＳＯ_ｘを放出するためのＳＯ_ｘ放出処理を行うことによって、排気ガス中にＳＯ_ｘを放出可能である。

このＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１は、全長にわたって一様な断面を有しかつ排気ガス流通方向に延びる円筒状をなしている。この円筒の内部には、隔壁によって囲まれた複数の排気ガス流通路が形成されている。さらに、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の隔壁の表面にはコート層が形成されている。
図５は隔壁の表面に形成されたコート層を図解的に表している。図５に示されるように、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる触媒担体３１１上には、貴金属触媒３１２及び、ＳＯ_ｘを吸着するためのＳＯ_ｘ吸収剤３３が担持されている。
この貴金属触媒３１２は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）のうち、少なくとも一つから選ばれる。一方、ＳＯ_ｘ吸収剤３１３は、貴金属触媒３１２によって酸化されたＳＯ_ｘを硫酸イオンの形で吸収する機能を有する。このＳＯ_ｘ吸収剤３１３としてはアルカリ金属、または、アルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の金属を用いることができ、図５に示される例では、ＳＯ_ｘ吸収剤３３としてバリウム（Ｂａ）が用いられている。

図６Ａ、図６Ｂは、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されたＳＯ_ｘにより、パティキュレートフィルタ４の隔壁４１上に捕集されたアッシュの融解作用を図解的に表している。なお、図６Ａは、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の触媒表面を図解的に表しており、図６Ｂは、パティキュレートフィルタ４の隔壁４１の表面を図解的に表している。ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘの放出処理が行われると、図６Ａに示されるように、ＳＯ_ｘはＳＯ_２の形でＳＯ_ｘ吸収剤３１３から放出される。このＳＯ_２の一部は、排気ガス中の酸素と反応して、ＳＯ_３となる。排気ガス中のＳＯ_２またはＳＯ_３は、更に排気ガス中のＨ_２Ｏと反応し、亜硫酸（Ｈ_２ＳＯ_３）または、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）となる。次いで、図６Ｂに示されるように、亜硫酸または、硫酸がアッシュＡ’に作用する。

このように、本発明による実施例においては、アッシュとパティキュレートフィルタ４との間の固着力の増大するほど、ＳＯ_ｘ吸放出触媒３から放出されるＳＯ_ｘの濃度を増大させ、それによりパティキュレートフィルタ４に供給される硫酸または亜硫酸の濃度を増大させるようにしている。このようにすることにより、アッシュをパティキュレートフィルタ４から、効果的に剥離することができる。

次に、このことを確認するために行った確認試験について図７および図８を参照しつつ説明する。図７は、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１へのＳＯ_ｘ吸収時間と、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘ放出濃度との関係を示している。即ち、この確認試験では、最初に、ＳＯ_２濃度１００ｐｐｍ、酸素濃度７％、および残余が窒素に調製されたガスを、ガス温度３５０℃、流速６００００ＳＶ／ｈの条件で、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１に３０分（図７における条件１）、６０分（図７における条件２）、および９０分（図７における条件３）導入し、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１にＳＯ_ｘを吸収させた。次いで、プロパン１０００ｐｐｍ、一酸化炭素２００００ｐｐｍ、二酸化炭素濃度７％、水１５％に調製されたガスを、ガスの温度が７００℃、流速が３５０００ＳＶ／ｈの条件でＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１に導入した。このガスをＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１に導入することによりＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒からＳＯ_ｘを放出させた。図７は、このときのＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘ放出濃度を示している。なお、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘ放出濃度は、ＳＯ_ｘ放出処理が開始された後、徐々に増大して最大濃度となり、次いで徐々に減少する。図７に示されるＳＯ_ｘの濃度は、このとき最大ＳＯ_ｘ放出濃度を示している。

一方、図８の黒丸は、図４における条件Ａに従って加熱されたＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１、即ち、アッシュの固着力が弱いＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１を用い、図７に示される各条件１，３について上述の確認試験方法でもってこのＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒からＳＯ_ｘを放出させたときのアッシュの厚み低減量を示している。一方、図８の四角形は、図４における条件Ｃに従って加熱されたＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１、即ち、アッシュの固着力が強いＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１を用い、図７に示される各条件１，２，３について上述の確認試験方法でもってこのＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒からＳＯ_ｘを放出させたときのアッシュの厚み低減量を示している。なお、図８の横軸は、図７に示されるＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘ放出濃度と同じＳＯ_ｘ放出濃度を示しており、図８の縦軸は、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されたＳＯ_ｘにより変化した、パティキュレートフィルタ４上におけるアッシュの厚みの減少量の実測値を示している。

図８の黒丸に示されるように、アッシュの固着力が弱いときには、ＳＯ_ｘ放出濃度が１０５００ｐｐｍであっても、アッシュの厚み低減量が極めて大きい。一方、図８の四角形で示されるように、アッシュの固着力が強いときには、ＳＯ_ｘ放出濃度が１０５００ｐｐｍではアッシュの厚みがほとんど低減しておらず、アッシュを剥離する効果が見られなかった。しかしながら、このようにアッシュの固着力が強いときでも、ＳＯ_ｘ放出濃度を１４５００ｐｐｍにすると、アッシュの厚みは大きく低減し、アッシュを剥離する効果が顕著に見られた。このことから、アッシュの固着力の増大に応じて、ＳＯ_ｘ放出濃度を高めることは、アッシュをパティキュレートフィルタから剥離することに対して特に有効であることが確認できる。
なお、図８の四角形で示される場合と同様に、図４における条件Ｃでもって加熱されたパティキュレートフィルタを用い、ガス中にＨ_２Ｏが含まれないようにして、図７に示される条件３についての上述の確認試験方法と同様な方法でもってＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒からＳＯ_ｘを放出させたときのアッシュの厚み低減量を、図８に三角形で示している。
図８における三角形から、排気ガス中に水分が存在していない状態においては、アッシュをパティキュレートフィルタから剥離させることができないことがわかる。その理由は、排気ガス中に水分が存在しないと、亜硫酸または硫酸が生成されず、従って、アッシュを融解することができなかったためであると考えられる。

次に、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１のＳＯ_ｘの吸収機能及び放出機能について簡単に説明する。ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１では、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには、図５に示されるように、排気ガス中に含まれるＳＯ_２は貴金属触媒３２の表面において更に酸化されて硫酸イオン（ＳＯ₄ ^２−）となり、次いでＳＯ_ｘ吸収剤と反応して、硫酸塩の形でＳＯ_ｘ吸収剤３３内に吸収される。一方、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１に流入する排気ガスの空燃比がリッチにされ、かつＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度が、６００℃程度のＳＯ_ｘ放出温度になると、反応が逆方向に進み、硫酸塩として吸収されたＳＯ_４ ^２−は、ＳＯ_２として再び放出される。

このように、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１を高温に維持しながら、排気ガスの空燃比をリッチにするために、以下のような制御が行われる。図９は、ＳＯ_ｘ放出処理を実施するときのタイミングチャートを示している。
ところで、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_ｘを放出させるには、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度をＳＯ_ｘ放出温度まで上昇させる必要がある。そこで、本発明による実施例では、ＳＯ_ｘ放出処理が開始されると、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１を加熱するために、燃料添加弁５から排気管内に燃料が供給される。燃料添加弁５から燃料が供給されると、この燃料は酸化触媒２およびＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１上において酸化され、このときの酸化反応熱によってＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１が加熱される。

ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１が加熱されてＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度がＳＯ_ｘ放出温度を越えると、排気ガスの空燃比をリッチにする噴射制御が実行される。このとき、本発明による実施例においては、ディーゼルエンジン１の燃料噴射において、車両を駆動させるための噴射（メイン噴射）に加えて、メイン噴射よりも遅角されたタイミングにおいて、噴射（ポスト噴射）を行うことによって、排気ガスの空燃比がリッチにされる。このとき、ＳＯ_ｘの吸収時とは逆の反応がおこり、図６Ａに示されるように、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_ｘが排気ガスに放出される。なお、ポスト噴射を行うことによって、排気ガスの空燃比がリッチにされると、ポスト噴射された燃料、即ち、炭化水素は、燃焼室においてクラッキングされ、炭化水素は、分子量が小さくなった状態で、排気管に供給される。その結果、炭化水素の反応性が高くなり、従って、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_ｘが良好に放出される。一方、排気ガスの空燃比がリッチにされているときには、噴射燃料の酸化反応が生じないために、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度が低下する。この場合、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度がＳＯ_ｘ放出温度よりも低くなったときには、排気ガスの空燃比をリーンにした状態で、燃料噴射弁５から燃料を噴射し、燃料の酸化反応熱によって、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度をＳＯ_ｘ放出温度よりも高くされる。従って、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度がＳＯ_ｘ放出温度を越えたときには、図９に示されるように、排気ガスの空燃比がリッチとリーンに交互に切換えられ、排気ガスの空燃比がリッチになったときに、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_ｘが放出される。このとき図９に示される例では、排気ガスの空燃比がリッチにされるときにリッチの度合いは予め定められた一定値とされている。

次に、本発明の第１の実施例について説明する。
この第１の実施例は、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_ｘを放出すべく排気ガスの空燃比がリッチにされるときに、図９に示されるように、リッチの度合いが予め定められた一定値とされる場合を示している。この場合には、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_ｘを放出すべく排気ガスの空燃比がリッチにされたときには、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１に吸蔵されているＳＯ_ｘ吸蔵量が多いほど、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されるＳＯ_ｘの濃度が高くなる。従って、本発明の第１の実施例では、アッシュの固着力が強いほど、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１に吸蔵されているＳＯ_ｘ吸蔵量が多くなったときに、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘの放出作用が行われる。具体的に言うと、本発明の第１の実施例では、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１に吸蔵されているＳＯ_ｘ吸蔵量が目標ＳＯ_ｘ吸蔵量に達したときに、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘの放出作用が行われ、この目標ＳＯ_ｘ吸蔵量が、アッシュの固着力が強くなるほど大きくされる。図１０Ａは、第１の実施例におけるＳＯ_ｘ吸蔵量の変化のタイミングチャートを示している。
次に、図１０Ａを参照しながら、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１のＳＯ_ｘ吸蔵量の変化について説明する。なお、図１０Ａにおいて、実線はＳＯ_ｘ吸蔵量の変化を示しており、破線は目標ＳＯ_ｘ吸蔵量の変化を示している。
図１０Ａは、時刻ｔ０において、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘ放出作用が行われ、次いで時刻ｔ１において、再度、ＳＯ_ｘ放出作用が行われ、次いで時刻ｔ２において、再度、ＳＯ_ｘ放出作用が行われた場合を示している。なお、燃料中には一定の割合で硫黄が含まれている。従って、機関から排出されるＳＯ_ｘ量は、燃料消費量から算出でき、従って、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１に吸蔵されるＳＯ_ｘ吸蔵量も燃料消費量から算出できる。図１０Ａに示されるＳＯ_ｘ吸蔵量は、この算出されたＳＯ_ｘ吸蔵量を示している。ＳＯ_ｘ吸蔵量は、図１０Ａに示されるように、ＳＯ_ｘ放出作用が行われると零となる。一方、ＳＯ_ｘ放出作用が完了すると、時間経過に伴いＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１にはＳＯ_ｘが吸蔵されるので、ＳＯ_ｘ吸蔵量は徐々に増大する。

図１０Ｂは、パティキュレートフィルタ４の温度と、その温度に維持される時間との積である時間積分値Ｑの変化を示している。前述したように、アッシュの固着力は、この時間積分値Ｑが増大するほど強くなる。一方、パティキュレートフィルタ４上に堆積したアッシュを除去するためには、アッシュの固着力が強くなるほど、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されるＳＯ_ｘの濃度を高くする必要がある。この場合、第１の実施例では、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されるＳＯ_ｘの濃度を高くするには、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_ｘの放出作用が行われるときのＳＯ_ｘ吸蔵量、即ち、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量を増大させる必要がある。即ち、第１の実施例では、時間積分値Ｑが増大するほど、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量を増大させる必要がある。

一方、パティキュレートフィルタ４に堆積したアッシュを融解させるには、一定濃度以上の希硫酸、或いは硫酸を生成させる必要がある。図１０Ａにおける鎖線は、アッシュを融解させるのに必要な最低濃度の希硫酸、或いは硫酸を生成することのできる最小のＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｒ０を示している。従って、図１０Ａに示されるように、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量は、時間積分値Ｑが増大するにつれて、この最小のＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｒ０を初期値として増大せしめられる。この場合、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量は、次式に基づいて算出される。
目標ＳＯ_ｘ吸蔵量＝ＳＯ_ｘ吸蔵量の初期値Ｓｒ０＋ｌ・時間積分値Ｑ（ｌは定数）
なお、図１０Ａおいて図１０Ｂにおいて、時刻ｔ１からｔ２の間は、時刻ｔ０からｔ１の間に比べて、パティキュレートフィルタ４の温度が高い場合を示しており、従って、時刻ｔ１からｔ２までの間のパティキュレートフィルタ４の温度の時間積分値Ｑの増加割合は、時刻ｔ０からｔ１までの間におけるパティキュレートフィルタ４の温度の時間積分値の増加割合よりも大きくなっている。その結果、時刻ｔ１における目標ＳＯ_ｘ吸蔵量よりも、時刻ｔ２における目標ＳＯ_ｘ吸蔵量の方が大きくなる。なお、上述したように、ＳＯ_ｘ吸蔵量が目標ＳＯ_ｘ吸蔵量に達すると、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘの放出作用が行われ、このとき、時間積分値Ｑは零とされる。

以上のように本発明の第１の実施例によれば、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１のＳＯ_ｘ吸蔵量が、予め定められた目標ＳＯ_ｘ吸蔵量に達したときに、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_ｘを放出させるためのＳＯ_ｘ放出処理を行い、ＳＯ_ｘ放出処理が完了したときから積算されるパティキュレートフィルタ４の温度の時間積分値Ｑが大きいほど、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量が大きくされる。
この第１の実施例では、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量を大きくすることにより、短時間で大量のＳＯ_ｘを放出させることができ、その結果、パティキュレートフィルタ４に供給されるＳＯ_ｘの濃度を高めることができる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。この第２の実施例は、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量が一定とされており、ＳＯ_ｘ吸蔵量が一定の目標ＳＯ_ｘ吸蔵量に達したときにＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘ放出作用が行われる。この場合には、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_ｘを放出すべく排気ガスの空燃比がリッチにされたときのリッチの度合いが高いほど、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されるＳＯ_ｘの濃度が高くなる。従って、本発明の第２の実施例では、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘの放出作用が行われるときに、アッシュの固着力が強いほど、排気ガスの空燃比のリッチの度合いが高くされる。図１１Ａは、この第２の実施例におけるＳＯ_ｘ吸蔵量の変化のタイミングチャートを示している。なお、図１１Ａにおいて、実線はＳＯ_ｘ吸蔵量の変化を、破線は目標ＳＯ_ｘ吸蔵量を示す。
図１１Ａを参照すると、図１０Ａに示される場合と同様に、時刻ｔ０において、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘ放出作用が行われ、次いで時刻ｔ１において、再度、ＳＯ_ｘ放出作用が行われ、次いで時刻ｔ２において、再度、ＳＯ_ｘ放出作用が行われた場合を示している。なお、図１１Ａに示されるＳＯ_ｘ吸蔵量も、図１０Ａと同様に、算出されたＳＯ_ｘ吸蔵量を示している。また、ＳＯ_ｘ吸蔵量は、ＳＯ_ｘ放出作用が行われると零となり、ＳＯ_ｘ放出作用が完了すると、時間経過に伴いＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１にはＳＯ_ｘが吸蔵されるので、ＳＯ_ｘ吸蔵量は徐々に増大する。

図１１Ｂは、パティキュレートフィルタ４の温度と、その温度に維持される時間との積である時間積分値Ｑの変化を示している。前述したように、アッシュの固着力は、この時間積分値Ｑが増大するほど強くなる。一方、パティキュレートフィルタ４上に堆積したアッシュを除去するためには、アッシュの固着力が強くなるほど、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されるＳＯ_ｘの濃度を高くする必要がある。この場合、第２の実施例では、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されるＳＯ_ｘの濃度を高くするには、排気ガスの空燃比のリッチの度合いを高くする必要がある。
一方、図１２Ａは、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘの放出作用が行われるときの排気ガスの空燃比の変化を示しており、図１２Ｂは、このときＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されるＳＯ_ｘの濃度の変化を示している。また、図１２Ａおよび図１２Ｂにおいて実線は、図１１Ｂの時刻ｔ１におけるようにＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘの放出作用が行われるときの時間積分値Ｑが小さい場合を示しており、図１２Ａおよび図１２Ｂにおいて破線は、図１１Ｂの時刻ｔ２におけるようにＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘの放出作用が行われるときの時間積分値Ｑが大きい場合を示している。図１２Ａおよび図１２Ｂからわかるように、この第２の実施例では、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘの放出作用が行われるときの時間積分値Ｑが大きいほど、排気ガスの空燃比のリッチの度合いが高くされる。それにより、時間積分値Ｑが大きいほど、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されるＳＯ_ｘの放出濃度が高くなり、その結果、パティキュレートフィルタ４から効率よくアッシュを剥離できることになる。

以上のように、本発明の第２実施例では、ＳＯ_ｘ吸放出触媒３は、ＳＯ_ｘを吸収するＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からなり、ＳＯ_ｘを放出させるためのＳＯ_ｘ放出処理は、排気ガスの空燃比をリッチにすることにより行われ、パティキュレートフィルタ４の温度の時間積分値が大きいほど、ＳＯ_ｘ放出処理における排気ガスの空燃比のリッチの度合いが大きくされる。それにより、アッシュの固着力が強くなるほど、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されるＳＯ_ｘの濃度を高めることができる。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。この第３の実施例では、アッシュの固着力を推定する方法が第１の実施例と相違する。この第３の実施例の説明のために、最初にパティキュレートフィルタ４の制御について説明する。前述したように、パティキュレートフィルタ４は、燃料の燃え残りである煤に加え、排気ガス中のアッシュも捕集する。この煤およびアッシュの捕集量が増大すると、パティキュレートフィルタ４は目詰まりをおこし、ディーゼルエンジン１の背圧を高め、ディーゼルエンジン１の出力の低下を招く。このため、パティキュレートフィルタ４に予め定めた量以上の煤およびアッシュが捕集されるときには、煤を燃焼して除去するために、パティキュレートフィルタ４の加熱作用が行われる。このようにパティキュレートフィルタ４の煤を加熱によって除去する処理を、フィルタ再生処理と称する。

このようなフィルタ再生処理が行われるたびに、パティキュレートフィルタ４は高温にさらされるため、アッシュの固着力が増大する。従って、本発明の第３実施例においては、フィルタ再生処理の回数が増大するほど、アッシュの固着力が増大したと推定される。
従って、第３の実施例では、フィルタ再生処理の回数が算出され、フィルタ再生処理の回数が大きいほど、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘの放出作用が行われるときのＳＯ_ｘの濃度が高くされる。この場合、第１の実施例のように、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量を増大させることによって、ＳＯ_ｘの放出作用が行われるときのＳＯ_ｘの濃度を高くすることもできるし、第２の実施例のように、ＳＯ_ｘ放出処理時の空燃比のリッチの度合いを大きくすることによっても、ＳＯ_ｘの放出作用が行われるときのＳＯ_ｘの濃度を高くすることができる。
なお、一般にフィルタ再生処理の頻度はＳＯ_ｘ放出処理の頻度よりも高く、例えば、フィルタ再生処理の頻度は車両が２００〜４００ｋｍ走行するたびに１回行われるのに対し、ＳＯ_ｘ放出処理は車両が１０００〜１５００ｋｍ走行するたびに１回行われる。

以上のように、本発明の第３の実施例によれば、パティキュレートフィルタ４に捕集された煤及びアッシュが、予め定められた量に達したときには、パティキュレートフィルタ４を加熱することにより、パティキュレートフィルタ４に捕集された煤を燃焼し、除去するためのフィルタ再生処理が行われ、このフィルタ再生処理が行われた回数が増大するほど、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からのＳＯ_ｘの放出作用が行われるときの目標ＳＯ_ｘ吸蔵量が増大される。その結果、アッシュの固着力が強くなるほど、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されるＳＯ_ｘの濃度を高めることができ、その結果、パティキュレートフィルタ４に固着したアッシュを効率よく除去することができる。

次に、本発明における第４の実施例について説明する。この第４の実施例は、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の下流に、酸素の吸収、放出を行うための酸素吸放出触媒８に設ける点、及び、酸素吸放出触媒８の下流にＨ_２Ｏを供給するためのＨ_２Ｏ供給弁９を備える点で、第１の実施例と相違する。図１３は本発明における第４の実施例を実行するための内燃機関の排気ガス浄化装置を表す概略図である。
酸素吸放出触媒８は、排気ガスの空燃比がリッチのときは酸素を放出し、排気ガスの空燃比がリーンのときは酸素を吸収する性質を有する。酸素吸放出触媒８は、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒と同様に、円筒の内部を隔てる隔壁の表面にコート層が形成されている。このコート層には、酸素を吸収、放出する酸素吸放出剤として、セリア（ＣｅＯ_２）が含まれる。
次に、ＳＯ_ｘ放出処理が行われているときの、酸素吸放出触媒８の作用について説明する。上述のとおり、ＳＯ_ｘ放出処理が行われているときは、排気ガスの空燃比がリッチとリーンとで繰り返される。この場合、排気ガスの空燃比がリッチのときには、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_２が放出される。次いで、排気ガスの空燃比がリーンなると、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されたＳＯ_２の一部が酸化されて、ＳＯ_３になる。次いで、排気ガスの空燃比が再びリッチになると、一部のＳＯ_３は還元されてＳＯ_２に戻る。
このような場合、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の下流に酸素吸放出触媒８が配置されていると、酸素吸放出触媒８は、排気ガスの空燃比がリーンの間に吸着した酸素を、リッチの間に放出する。このため、排気ガスの空燃比がリッチになっても、暫くの間、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の排気下流における空燃比はリーンに維持される。従って、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の排気下流においては、ＳＯ_３がＳＯ_２に還元される期間が短くなり、その結果、排気中のＳＯ_３濃度を高められる。
このように、排気中のＳＯ_３濃度が高められると、ＳＯ_３とＨ_２Ｏから生成される硫酸の濃度が高められる。このように硫酸濃度が高められると、ＳＯ_２とＨ_２Ｏから生成される亜硫酸に比べて硫酸の反応性は高いため、アッシュの融解を効率的に行うことができ、パティキュレートフィルタ４から効率的にアッシュを剥離することができる。

以上のように、本発明における第４の実施例では、ＳＯ_ｘ放出処理は、排気ガスの空燃比をリッチにすることにより、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_ｘを放出させる処理であり、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１とパティキュレートフィルタ４との間に、排気ガスの空燃比がリーンのときは酸素を吸収し、排気ガスの空燃比がリッチのときは酸素を放出するための酸素吸放出触媒８が備えられている。その結果、酸素吸放出触媒８により、排気ガス中のＳＯ_３の濃度が高まり、硫酸の濃度が高まるので、アッシュを効率よく融解でき、パティキュレートフィルタ４からアッシュを効率よく剥離することができる。

本発明における第４の実施例においては、更に、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１とパティキュレートフィルタ４との間に、Ｈ_２Ｏ供給弁９が備えられ、Ｈ_２Ｏ供給弁９は、ＳＯ_ｘ放出処理が行われるときには、パティキュレートフィルタ４にＨ_２Ｏを供給する。
その結果、排気ガス中のＳＯ_２またはＳＯ_３は、供給されたＨ_２Ｏと反応することにより、それぞれ亜硫酸または硫酸になる。このように生成された亜硫酸又は硫酸はアッシュを効率よく融解でき、パティキュレートフィルタからアッシュを剥離することができる。

次に、本発明における第５の実施例について説明する。この第５の実施例は、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１として、排気ガス中のＳＯ_ｘを触媒表面に吸着可能なＳＯ_ｘ吸着触媒３２を用いた点で、第１の実施例と相違する。このＳＯ_ｘ吸着触媒３２は、例えば、ＮＯ_ｘ吸着触媒（ＰａｓｓｉｖｅＮＯ_ｘＡｄｓｏｒｂｅｒ：ＰＮＡ）からなる。
図１４は、第５の実施例を実行するための内燃機関の排気ガス浄化装置の概略図である。第２の実施例における排気ガス浄化装置との違いは、排気ガスを加熱するために燃料添加弁５の代わりにヒーター１０を用いた点、およびＳＯ_ｘを吸着、放出するために、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の代わりにＳＯ_ｘ吸着触媒３２を用いた点である。ここで、ＳＯ_ｘの吸収作用と吸着作用とを総称してＳＯ_ｘの吸蔵作用と称する。また、このようなＳＯ_ｘの吸蔵作用を有する触媒を総称して、ＳＯ_ｘ吸放出触媒３と呼ぶ。換言すると、ＳＯ_ｘ吸放出触媒３は、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１およびＳＯ_ｘ吸着触媒３２のいずれも含む。

次に、ＳＯ_ｘ吸着触媒３２について説明すると、このＳＯ_ｘ吸着触媒３２は、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１と同様に、円筒の内部を隔てる隔壁の表面にコート層が形成されている。このコート層には、ＳＯ_ｘを吸着する機能を有するＳＯ_ｘ吸着剤として、少なくとも１種の希土類酸化物が含まれる。この第５の実施例において、希土類酸化物はセリア（ＣｅＯ_２）からなる。
セリアは、セリアの表面に排気ガス中のＳＯ_２が吸着すると、ＳＯ_２を化学結合力によりセリアの表面に保持しておくことができる。このような吸着によるＳＯ_２の保持は、前述した吸収によるＳＯ_２の保持に比べるとＳＯ_２を保持する力が弱い。
このため、排気ガスがリーンであったとしても、排気ガスの温度が高くなると、ＳＯ_２の熱運動がセリアによるＳＯ_２の保持力を上回り、その結果、ＳＯ_２が排気ガスに放出される。
即ち、ＳＯ_ｘ吸着触媒３２は、低温においてはＳＯ_ｘを吸着し、高温においてはＳＯ_ｘを放出する機能を有する。

このように第５の実施例においては、ＳＯ_ｘ吸着触媒３２を加熱するだけでＳＯ_２を空気中に放出させることができる。換言すると、この第５の実施例では、排気ガスの空燃比がリーンに維持された状態であっても、加熱装置９によって排気ガスを加熱することにより、ＳＯ_ｘ吸着触媒３２からＳＯ_２が放出される。
排気ガスの空燃比がリーンのとき、すなわち排気ガス中の酸素含有量が多いときは、排気ガス中に放出されたＳＯ_２が更に酸化されて、ＳＯ_３が形成されやすくなる。その結果、硫酸が生成されやすくなり、従って、パティキュレートフィルタ４に供給される硫酸の量が増加する。従って、効率的にアッシュをパティキュレートフィルタ４から剥離することができる。なお、第５の実施例においては、第４の実施例のようにＨ_２Ｏ供給弁９を設けてもよい。このようにすることで、アッシュに対する反応性が高い、硫酸の生成を促進でき、より効率よくアッシュを剥離することができる。

このように、本発明における第５の実施例では、ＳＯ_ｘ吸放出触媒３は、ＳＯ_ｘを吸着するＳＯ_ｘ吸着剤を含むＳＯ_ｘ吸着触媒３２からなり、排気ガスの空燃比をリーンに維持した状態で、ＳＯ_ｘ吸着触媒３２を加熱することにより、ＳＯ_ｘがＳＯ_ｘ吸着触媒３２から放出される。
このようにリーン雰囲気のままＳＯ_ｘが放出されることにより、ＳＯ_２が酸化されやすくなり、排気ガス中のＳＯ_３濃度が増大する。その結果ＳＯ_３濃度が高まり、硫酸の濃度が増大するので、効率的にアッシュを剥離することができる。

以上のように本発明の第１〜５の実施例における排気ガス浄化装置では、内燃機関から排出される排気ガス中のＳＯ_ｘを吸蔵及び放出可能なＳＯ_ｘ吸放出触媒３が設けられている。更に、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒の排気ガス流通方向の下流には、燃料が燃焼したときに生成される煤と、エンジンオイルが燃焼したときに生成されるアッシュとを捕集するためのパティキュレートフィルタ４が備えられている。このパティキュレートフィルタ４には酸化触媒２が担持されている。更に、パティキュレートフィルタ４に捕集された煤及びアッシュが、予め定められた量に達したときには、パティキュレートフィルタ４に捕集された煤を燃焼し除去するためのフィルタ再生処理が行われる。また、ＳＯ_ｘ吸放出触媒３により吸蔵されたＳＯ_ｘを放出させるためのＳＯ_ｘ放出処理が行なわれ、ＳＯ_ｘ放出処理によって放出されたＳＯ_ｘは、パティキュレートフィルタ４に供給される。パティキュレートフィルタの温度とその温度に維持されている時間との積の和を示す時間積分値、又はフィルタ再生処理の回数が算出され、前回のＳＯ_ｘ放出処理が行われたときから今回のＳＯ_ｘ放出処理が行われるまでの間における時間積分値が大きいほど、またはフィルタ再生処理の回数が大きいほど、ＳＯ_ｘ放出処理によって放出されるＳＯ_ｘの濃度が増大される。
この排気ガス浄化装置では、フィルタ温度の時間積分値が大きいほど、またはフィルタの再生回数が多いほど、すなわちアッシュが強固に固着されているほど、パティキュレートフィルタ４へ供給されるＳＯ_ｘの濃度が増大される。それにより、強固に固着されたアッシュであっても確実にパティキュレートフィルタ４から剥離することができる。

なお、上述した第１〜第５の実施例において、アッシュの固着の状態を走行距離によって推定することもできる。即ち、走行距離が増加するほどパティキュレートフィルタ４に捕集される煤及びアッシュの量が増加し、それだけパティキュレートフィルタ４の再生処理回数は増加する。フィルタ再生処理の回数が増加するほど、パティキュレートフィルタ４は加熱され、アッシュはより強固に固着される。このように、車両の走行距離からアッシュの固着の状態を推定することができる。
従って、前回のＳＯ_ｘ放出処理が行われたときから今回のＳＯ_ｘ放出処理が行われるまでの車両の走行距離が増大するほど、ＳＯ_ｘ吸放出触媒３から放出されるＳＯ_ｘの濃度を増大させることもできる。
このように、車両の走行距離が増大する、すなわち、パティキュレートフィルタ４の加熱回数が増大し、パティキュレートフィルタ４へのアッシュの固着力が増大するほど、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１から放出されるＳＯ_ｘの濃度を増大させることもできる。その結果、効率よくアッシュをパティキュレートフィルタ４から剥離できる。

次に第１実施例から第５の実施例の各実施例を実行するための制御について、各フローチャートを参照しながら説明する。第１の実施例は２つのルーチンから構成されている。図１５に示される第１のルーチンは、ＳＯ_ｘ吸放出触媒３に吸蔵されているＳＯ_ｘ吸蔵量に基づいてＳＯ_ｘを放出させるか否かを判別すると共に、パティキュレートフィルタ４の加熱時間または加熱温度に基づいて、放出させるＳＯ_ｘの量を制御する。
第１のルーチンによって、ＳＯ_ｘを放出させると判別された場合には、図１６に示される第２のルーチンによって、ＳＯ_ｘを放出するためのＳＯ_ｘ放出処理が行われる。第２のルーチンでは、パティキュレートフィルタ４の温度に基づいて、燃料噴射及び燃料添加弁５による燃料の添加が制御される。
なお、第１の実施例においては、第１のルーチンによってＳＯ_ｘを放出させるか否かを判別するための目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが、パティキュレートフィルタ４の温度の時間積分値Ｑに応じて定められ、パティキュレートフィルタ４に供給されるＳＯ_ｘの濃度が制御される。

図１５は、本発明の第１の実施例における、ＳＯ_ｘ放出処理の実行を判別するためのルーチンを表している。このルーチンは、一定時間Δｔごとの割り込みによって実行される。
図１５を参照すると、ステップＳ１０１では、ＳＯ_ｘ放出処理中である場合にセットされるＳＯ_ｘ放出フラグが、セットされているか否かが判別される。ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされている場合は、ステップＳ１０９に進み、ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされていない場合はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、図１に示される温度センサ７ａによりパティキュレートフィルタ４の入り口の排気ガス温度が計測され、この排気ガス温度がパティキュレートフィルタ４の温度Ｔとみなされる。
次にステップＳ１０３では、パティキュレートフィルタ４の温度Ｔにルーチンの割り込み時間間隔Δｔを積算し、その積算結果を時間積分値Ｑに加算することによって、フィルタ温度の時間積分値Ｑが算出される。

次にステップＳ１０４では、ルーチンの割り込み時間Δｔの間に消費された燃料消費量Δｆが取得される。燃料消費量Δｆは、燃料噴射量や空燃比から算出される。
次にステップＳ１０５では、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１に吸蔵されたＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが算出される。このＳＯ_ｘ吸蔵量ＳはＳＯ_ｘの発生量に比例し、ＳＯ_ｘの発生量は燃料消費量に比例するので、ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓは燃料消費量Δｆに比例することになる。従って、ステップＳ１０５ではＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓに、燃料消費量Δｆに比例定数ｋを積算した値を加算することにより、ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが算出される。

次にステップＳ１０６では、ＳＯ_ｘ放出処理を行うための目標ＳＯ_ｘ吸蔵量が算出される。目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔは、フィルタ温度の時間積分値Ｑが大きいほど大きくなる。ステップＳ１０６では、図１０に示されるＳＯ_ｘ吸蔵量の初期値Ｓｒ０に、フィルタ温度の時間積分値Ｑに係数ｌを積算した値を加算することによって、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔが算出される。

次に、ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６において算出されたＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔより大きいか否かが判別される。
ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔよりも大きい場合はステップＳ１０８に進み、ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔ以下の場合は、ＳＯ_ｘ放出処理は不要と判別され、処理ルーチンを終了する。

ステップＳ１０８では、ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされる。ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされると、ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされている間は、ＳＯ_ｘ放出処理が許可される。このようにフィルタ温度の時間積分値Ｑが大きいほど、ステップＳ１０６において、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔが大きく設定されるため、フィルタ温度の時間積分値Ｑが大きいほど、ＳＯ_ｘ放出処理が開始されたときのＳＯ_ｘの濃度が増大する。

ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされると、ステップＳ１０１からステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、ＳＯ_ｘ放出処理中におけるＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが算出される。ＳＯ_ｘ放出処理中は、目標空燃比Ｒｔや温度、ＳＯ_ｘ放出処理が始まってからの経過時間に応じて、ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが減少する。この場合、目標空燃比Ｒｔや温度、ＳＯ_ｘ放出処理が始まってからの経過時間に応じた単位時間当りのＳＯ_ｘ吸蔵量の減少量は予め実験により求められて記憶されており、この記憶されたＳＯ_ｘ吸蔵量の減少量に基づいてＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが算出される。

次に、ステップＳ１１０において、ＳＯ_ｘ放出処理を終了させるための放出目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｒｅｌと、ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓとが比較される。ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが放出目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｒｅｌよりも小さいときは、ＳＯ_ｘの放出が十分行われたと判別し、ステップＳ１１１へ進む。他方、ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが放出目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｒｅｌ以上であるときは、ＳＯ_ｘの放出が不十分と判別し、処理サイクルを終了する。このときは、ＳＯ_ｘ放出処理フラグはセットされたままであるため、ＳＯ_ｘ放出処理は継続される。

ステップＳ１１１では、ＳＯ_ｘ放出フラグがリセットされる。ＳＯ_ｘ放出フラグがリセットされることにより、図１６に示されるルーチンにおいて実行されているＳＯ_ｘ放出処理が停止される。
次いで、ステップＳ１１２では、フィルタ温度の時間積分値Ｑ及びＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓに放出目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｒｅｌが代入され、処理サイクルが終了される。

図１６は、本発明の第１の実施例における、ＳＯ_ｘ放出処理を実行するための第２のルーチンを表している。このルーチンは、一定時間Δｔごとの割り込みによって実行され、図１５に示されるＳＯ_ｘ放出処理の実行を判別するためのルーチンと並行して実行される。
本発明の第１の実施例においては、ＳＯ_ｘ放出量は図１５に示される第１のルーチンによって制御されているため、第２のルーチンではＳＯ_ｘ放出量を制御せず、ＳＯ_ｘ放出の制御だけが行われる。

図１６を参照すると、ステップＳ１１３では、ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされているときは、ＳＯ_ｘ放出処理を実行するため、ステップＳ１１４に進む。これに対し、ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされていないときは、ステップＳ１１９に進んで、通常の噴射制御が行われ、次いで処理サイクルを終了する。
一方、ステップＳ１１４では、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の入り口付近に設置されている温度センサ７ｂによって、排気ガスの温度Ｔ’が計測され、この温度Ｔ’が、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度とみなされる。
次にステップＳ１１５では、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度Ｔ’が、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１のＳＯ_ｘ放出温度Ｔ’ｔｇｔより高いか否かが判別される。ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度Ｔ’がＳＯ_ｘ放出温度Ｔ’ｔｇｔよりも高いときは、ＳＯ_ｘの放出が可能と判別し、排気ガスの空燃比をリッチにするための制御を行うため、ステップＳ１１６に進む。これに対し、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度Ｔ’がＳＯ_ｘ放出温度Ｔ’ｔｇｔよりも低いときは、ステップＳ１１７に進む。
なお、ステップＳ１１５における温度の判定閾値をＳＯ_ｘ放出温度Ｔ’ｔｇｔよりも低い温度（例えば４００℃）に下げても良い。例えば、ＮＯ_ｘの放出とＳＯ_ｘの放出を同時に行う場合には、ＮＯ_ｘを放出させるためにＳＯ_ｘ放出温度Ｔ’ｔｇｔよりも低温でリッチ制御とリーン制御とを繰り返してもよい。このような場合は、リッチ制御とリーン制御とを繰り返すうちに排気ガスの温度が高くなり、排気ガスの温度がＳＯ_ｘ放出温度Ｔ’ｔｇｔを超えるまで制御することが必要である。

ステップＳ１１６では、図９に示されるように、排気ガスの空燃比を交互にリッチとリーンにするための空燃比制御が行われる。このときは、リッチ空燃比が目標空燃比Ｒｔとなるように、ポスト噴射の燃料噴射量が設定される。排気ガスの空燃比が交互にリッチとリーンにされると、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１からＳＯ_ｘが放出される。

一方、ステップＳ１１５からステップＳ１１７に進んだときは、ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度が不十分であるので、ステップＳ１１７において燃焼室内には通常噴射制御が行われ、このとき排気ガスの空燃比はリーンとなる。
次にステップＳ１１８では、燃料添加弁５から排気ガス中に燃料が添加される。このときには、空燃比がリーンに維持された状態で燃料添加弁５から燃料が添加されるため、添加された燃料は酸化触媒２およびＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１上で酸素と反応し、このときの酸化反応熱によりＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒３１の温度が上昇せしめられる。
なお、Ｓ１１６において排気ガスの空燃比を交互にリッチとリーンにするための空燃比制御を行った後に、Ｓ１１５において排気ガスの温度を測定しても良い。この場合は、Ｓ１１５において排気ガスの温度がＳＯ_ｘ放出温度Ｔ’ｔｇｔにより高い場合には、本ルーチンは終了され、排気ガスの温度がＳＯ_ｘ放出温度Ｔ’ｔｇｔ以下の場合には、ステップＳ１１７に進み、通常噴射制御が行われて、排気ガスの温度が高められる。

次に、本発明の第２の実施例の制御について説明する。本発明の第２の実施例も、本発明の第１の実施例と同様に、ＳＯ_ｘの放出を行うか否かを判別するための第１のルーチンと、ＳＯ_ｘの放出処理を行うための第２のルーチンから構成される。
第１の実施例と第２の実施例との相違点は、第１の実施例は第１のルーチンにおいて目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔをフィルタ温度の時間積分値Ｑに応じて設定していたのに対し、第２の実施例は、第１のルーチンにおいてＳＯ_ｘ放出処理時における目標リッチ空燃比をフィルタ温度の時間積分値Ｑに応じて設定している点である。従って、以下、第１のルーチンについては、図１５に示される、第１の実施例における第１のルーチンとの相違点について説明し、第２のルーチンについては第１の実施例と同一であるので説明を省略する。

図１７は、本発明の第２の実施例における、ＳＯ_ｘ放出処理の実行を判別するための第１のルーチンを表している。このルーチンは、一定時間Δｔごとの割り込みによって実行される。
図１７を参照すると、ＳＯ_ｘ放出処理が行われていないときには、ステップＳ１０１からステップＳ１０２に進み、次いで、ステップＳ１０３にてフィルタ温度の時間積分値Ｑが算出される。その後、ステップＳ１０４にて燃料消費量ΔＦ、ステップＳ１０５にてＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓがそれぞれ算出されたのち、ステップＳ１０７に進む。

次に、ステップＳ１０７では、ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが、ＳＯ_ｘ放出処理をするか判別するための目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔを越えているか判別される。この場合、第２の実施例では、図１１Ａに示されるように、この目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔは一定値である。ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔを越えている場合は、ＳＯ_ｘ放出処理が必要であると判別され、ステップＳ２０１へ進む。これに対し、ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔ以下である場合は、ＳＯ_ｘ放出処理は必要でないと判別され、処理サイクルを終了する。

ステップＳ２０１では、ＳＯ_ｘ放出処理における空燃比のリッチの度合いを示す目標リッチ空燃比Ｒｔが設定される。この第２の実施例においては、目標空燃比Ｒｔは、フィルタ温度の時間積分値Ｑが大きいほど、リッチの度合いが大きくなるように、即ち、空燃比が小さくなるように設定される。例えば、目標リッチ空燃比Ｒｔは、理論空燃比Ｒｓから、フィルタ温度の時間積分値Ｑに比例定数ｊを積算した値を減算することにより得られる。即ち、フィルタ温度の時間積分値Ｑが大きいほど、目標リッチ空燃比Ｒｔが低く設定され、ＳＯ_ｘ放出時に放出されるＳＯ_ｘの濃度が増大せしめられる。ステップＳ２０１の処理が終了すると、ステップＳ１０８に進み、ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされて、本ルーチンの処理が終了する。

以上のように、本発明の第２の実施例では、第１のルーチンによって、フィルタ温度の時間積分値Ｑが大きくなるほど、目標リッチ空燃比Ｒｔが低く設定される。その後、第２のルーチンにおいて、第１のルーチンにより定められた目標リッチ空燃比Ｒｔを用いて、ＳＯ_ｘ放出処理が行われる。このとき、フィルタ温度の時間積分値Ｑが大きくなるほど、ＳＯ_ｘ放出時におけるＳＯ_ｘの放出濃度が増大せしめられる。

次に、本発明の第３の実施例の制御について説明する。本発明の第３の実施例も、本発明の第１の実施例と同様に、ＳＯ_ｘの放出を行うか否かを判別するための第１のルーチンと、ＳＯ_ｘの放出処理を行うための第２のルーチンから構成される。第１の実施例と、第３の実施例との相違点は、第１の実施例は、第１のルーチンにおいてパティキュレートフィルタ４の温度の時間積分値Ｑにより、アッシュの固着が進行したことを推定していたのに対し、第３の実施例は、第１のルーチンにおいてフィルタ再生処理の回数が増大するほど、アッシュの固着が進行したことを推定している点である。なお、第２のルーチンについては第１の実施例と同一であるので説明を省略する。

図１８は、本発明の第３の実施例における、ＳＯ_ｘ放出処理の実行を判別するための第１のルーチンを表している。このルーチンは、一定時間Δｔごとの割り込みによって実行される。
図１８を参照すると、ＳＯ_ｘ放出処理が行われていないときには、ステップＳ１０１からステップＳ３０１に進み、ステップＳ３０１において、フィルタ再生処理の回数Ｎｆが計測される。フィルタ再生処理の回数Ｎｆは、フィルタ再生処理が行われるたびにインクリメントされ、フィルタ再生処理を扱う別のルーチンにおいて算出されている。
次に、ステップＳ３０２では、ＳＯ_ｘ放出のために定められる目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔが、フィルタ再生処理の回数Ｎｆに基づいて算出される。即ち、ステップＳ３０２においては、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量の初期値Ｓｒ０に、フィルタ再生処理の回数Ｎｆに係数ｌ’を積算した値を加算することにより、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔが算出される。
次いで、その後、ステップＳ１０４にて燃料消費量ΔＦ、ステップＳ１０５にてＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓがそれぞれ算出されたのち、ステップＳ１０７において、ＳＯ_ｘ吸蔵量が目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔに到達したと判別されたときは、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、ＳＯ_ｘ放出処理時の目標リッチ空燃比Ｒｔが、フィルタ再生処理回数Ｎｆが大きいほど小さくされる。例えば、ステップＳ３０３では、目標リッチ空燃比Ｒｔは、理論空燃比Ｒｓから、フィルタ再生処理回数Ｎｆに比例定数ｊ’を積算した値を減算することにより得られる。ステップＳ３０３の処理が終わると、ステップＳ１０８においてＳＯ_ｘ放出フラグがセットされ、処理サイクルが終了する。

ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされると、ステップＳ１０１からステップＳ１０９に進み、ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが算出される。その後、ステップＳ１１０においてＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが、放出目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｒｅｌより小さくなったと判別されたときには、ステップＳ１１１に進んで、ＳＯ_ｘ放出フラグがリセットされ、次いで、ステップＳ３０４において、フィルタ再生処理回数Ｎｆがクリアされ、ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓに放出目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｒｅｌが代入される。これに対し、ステップＳ１１０において、ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓが放出目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｒｅｌ以上である時には、ＳＯ_ｘ放出処理が継続される。
以上のように、この第３の実施例では、ステップＳ３０２において目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔをフィルタ再生処理回数Ｎｆに基づいて補正し、ステップＳ３０３において目標空燃比Ｒｔをフィルタ再生処理回数Ｎｆに基づいて補正することによって、フィルタ再生処理回数Ｎｆが増加するほど、ＳＯ_ｘ放出時に放出されるＳＯ_ｘの濃度を増大することができる。なお、図１８に示される例では、ステップＳ３０２において目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔをフィルタ再生処理回数Ｎｆに基づいて補正し、ステップＳ３０３において目標リッチ空燃比Ｒｔをフィルタ再生処理回数Ｎｆに基づいて補正しているが、目標ＳＯ_ｘ吸蔵量Ｓｔｇｔと目標リッチ空燃比Ｒｔのいずれか一方をフィルタ再生処理回数Ｎｆに基づいて補正することもできる。

次に本発明の第４の実施例における制御について説明する。本発明の第４の実施例は、本発明の第１の実施例と同様に、ＳＯ_ｘの放出を行うか否かを判別するための第１のルーチンと、ＳＯ_ｘの放出処理を行うための第２のルーチンから構成される。なお、第４の実施例において、ＳＯ_ｘ放出処理を行うか否かを判定する第１のルーチンは第１の実施例と同様であるので説明を省略する。
図１９は、本発明の第４の実施例における、ＳＯ_ｘ放出処理を実行するための第２のルーチンを表している。このルーチンは、一定時間Δｔごとの割り込みによって実行される。
この第４の実施例では、第１の実施例と異なり、ステップＳ１１６におけるリッチ噴射制御の後に、Ｓ４０１において、Ｈ_２Ｏ供給弁９からＨ_２Ｏが供給される。このようにＨ_２Ｏが供給されることにより、排気ガス中のＳＯ_２またはＳＯ_３がＨ_２Ｏと反応し、亜硫酸または硫酸となって、パティキュレートフィルタ４に供給される。その結果、パティキュレートフィルタ４に固着されたアッシュがり効率よく剥がされることになる。

最後に本発明の第５の実施例を実行するための制御について説明する。この第５の実施例も、本発明の第１の実施例と同様に、ＳＯ_ｘの放出を行うか否かを判別するための第１のルーチンと、ＳＯ_ｘの放出処理を行うための第２のルーチンから構成される。
図２０は、この第５の実施例におけるＳＯ_ｘ放出処理を実行するためのルーチンを表している。このルーチンは、一定時間Δｔごとの割り込みによって実行される。この第５の実施例では、第１の実施例と異なり、ＳＯ_ｘ吸着触媒３２が用いられており、ＳＯ_ｘ放出時には、排気ガスの空燃比をリーンに維持した状態で排気ガスの温度が高められる。なお、ＳＯ_ｘ放出処理を行うか否かを判定するルーチンは第１の実施例と同様であるので説明を省略する。

図２０を参照すると、まず初めに、ステップＳ１１３において、ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされているか否かが判別される。ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされているときは、ステップＳ１１４に進み、ＳＯ_ｘ放出フラグがセットされていないときは、処理サイクルを終了する。
ステップＳ１１４では、温度センサ７ｂにより排気ガスの温度Ｔ’が計測され、次いで、ステップＳ１１５では、排気ガスの温度Ｔ’が目標温度Ｔ’ｔｇｔよりも高いか否かが判定される。排気ガスの温度Ｔ’が目標温度Ｔ’ｔｇｔよりも高いときは、ＳＯ_ｘが放出されている状態が維持されていると判別され処理サイクルを終了する。これに対し、排気ガスの温度Ｔ’が目標温度Ｔ’ｔｇｔよりも低いときは、加熱が必要と判別され、ステップＳ５０１に進む。
ステップＳ５０１では、排気ガスが加熱される。この場合、第５の実施例では、ＳＯ_ｘ吸着触媒３２の排気ガス流通方向上流に設けられたヒーター１０を作動させることによって排気ガスが加熱される。

３ＳＯ_ｘ吸放出触媒
３１ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒
３２ＳＯ_ｘ吸着触媒
４パティキュレートフィルタ
５燃料添加弁
８酸素吸放出触媒
９Ｈ_２Ｏ供給弁

Claims

内燃機関から排出される排気ガス中のＳＯ_ｘを吸蔵及び放出可能なＳＯ_ｘ吸放出触媒と、
燃料が燃焼したときに生成される煤と、エンジンオイルが燃焼したときに生成されるアッシュとを捕集するために、前記ＳＯ_ｘ吸放出触媒の排気ガス流通方向の下流に配置され、酸化触媒が担持されたパティキュレートフィルタとを具備しており、
前記パティキュレートフィルタに捕集された煤及びアッシュが、予め定められた量に達したときに、前記パティキュレートフィルタに捕集された煤を燃焼し除去するためのフィルタ再生処理が行われ、
前記ＳＯ_ｘ吸放出触媒に吸蔵されたＳＯ_ｘを放出させるためのＳＯ_ｘ放出処理が行われ、前記ＳＯ_ｘ放出処理によって放出されたＳＯ_ｘが、前記パティキュレートフィルタに供給される排気ガス浄化装置であって、
前記パティキュレートフィルタの温度とその温度に維持されている時間との積の和を示す時間積分値、又はフィルタ再生処理の回数が算出され、前回のＳＯ_ｘ放出処理が行われたときから今回のＳＯ_ｘ放出処理が行われるまでの間における前記時間積分値が大きいほど、又は前記フィルタ再生処理の回数が大きいほど、今回のＳＯ_ｘ放出処理時に前記ＳＯ_ｘ吸放出触媒から放出されるＳＯ_ｘの濃度を増大させる内燃機関の排気ガス浄化装置。
前記ＳＯ_ｘ吸放出触媒に吸蔵されたＳＯ_ｘ吸蔵量が、予め定められた目標ＳＯ_ｘ吸蔵量に達したときに、前記ＳＯ_ｘ放出処理が行われ、
前記時間積分値が大きいほど、前記目標ＳＯ_ｘ吸蔵量を大きくする請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
前記ＳＯ_ｘ吸放出触媒は、ＳＯ_ｘを吸収可能なＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒からなり、
前記ＳＯ_ｘ放出処理は、排気ガスの空燃比をリッチにすることにより、前記ＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒からＳＯ_ｘを放出させる処理であり、
前記時間積分値が大きいほど、または前記フィルタ再生処理の回数が大きいほど、前記ＳＯ_ｘ放出処理によりＳＯ_ｘを放出させるときの排気ガスの空燃比のリッチの度合を大きくする請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
前記ＳＯ_ｘ吸放出触媒は、ＳＯ_ｘを吸収可能なＳＯ_ｘ吸蔵還元型触媒からなり、
前記ＳＯ_ｘ放出処理は、排気ガスの空燃比をリッチにすることにより、前記ＳＯ_ｘ吸放出触媒からＳＯ_ｘを放出させる処理であり、
前記ＳＯ_ｘ吸放出触媒と前記パティキュレートフィルタとの間に、排気ガスの空燃比がリーンのときは酸素を吸収し、排気ガスの空燃比がリッチのときは酸素を放出するための酸素吸放出触媒を備える
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
前記ＳＯ_ｘ吸放出触媒と前記パティキュレートフィルタとの間に、Ｈ_２Ｏ供給装置が備えられ、前記Ｈ_２Ｏ供給装置は、前記ＳＯ_ｘ放出処理が行われるときに、前記パティキュレートフィルタにＨ_２Ｏを供給する
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
前記ＳＯ_ｘ吸放出触媒は、ＳＯ_ｘを吸着するＳＯ_ｘ吸着剤を含むＳＯ_ｘ吸着触媒からなり、
前記ＳＯ_ｘ放出処理は、排気ガスの空燃比をリーンに維持した状態で、前記ＳＯ_ｘ吸着触媒を加熱することにより、ＳＯ_ｘを前記ＳＯ_ｘ吸着触媒から放出させる処理である
請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
前回のＳＯ_ｘ放出処理が行われてから今回のＳＯ_ｘ放出処理が行われるまでの車両の走行距離が増大するほど、前記ＳＯ_ｘ吸放出触媒から放出されるＳＯ_ｘの濃度を増大させる
請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。