JP4404073B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

特許文献１に、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸収するＮＯｘ吸収剤を排気通路に備えた内燃機関の排気浄化装置が記載されている。ここで、排気ガス中には、ＳＯｘも含まれており、特許文献１に記載のＮＯｘ吸収剤は、ＮＯｘに加えてＳＯｘをも吸収し、ＳＯｘを吸収した分だけ該ＮＯｘ吸収剤が吸収することができるＮＯｘの量が少なくなってしまう。そこで、特許文献１に記載の排気浄化装置では、排気ガス中のＳＯｘを吸収するＳＯｘ吸収剤をＮＯｘ吸収剤の上流に配置し、該ＳＯｘ吸収剤によって排気ガス中のＳＯｘを吸収し、ＮＯｘ吸収剤にＳＯｘが流入しないようにしている。

特開平６−１７３６５２号公報 特開２００３−６５０３９号公報 特開２００５−１３３６１０号公報

ところで、一般的に、ＳＯｘ吸収剤は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であってその該ＳＯｘ吸収剤の温度がいわゆる活性温度よりも高いときに排気ガス中のＳＯｘを吸収する。一方、ＳＯｘ吸収剤は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比またはそれよりもリッチな空燃比となり且つ該ＳＯｘ吸収剤の温度が活性温度よりも高い或る温度（以下「ＳＯｘ放出温度」という）よりも高くなると吸収しているＳＯｘを放出する。ここで、ＳＯｘ吸収剤は、排気ガス中のＳＯｘを吸収することをその本来の機能としているので、ＳＯｘ吸収剤にＳＯｘを吸収させるべきときにＳＯｘ吸収剤がＳＯｘを放出してしまうことは好ましくない。そして、このことは、排気ガス中のＳＯｘを吸収することを目的としたＳＯｘ吸収剤を備えた排気浄化装置に対してだけでなく、広くは、排気ガス中のＳＯｘを捕獲することを目的としたＳＯｘ捕獲材を備えた排気浄化装置に対しても当てはまることである。

本発明の目的は、排気ガス中のＳＯｘを捕獲するＳＯｘ捕獲材を備えた内燃機関において、ＳＯｘ捕獲材にＳＯｘを捕獲させるべきときにＳＯｘ捕獲材がＳＯｘを放出してしまうことを確実に防止することにある。

上記課題を解決するために、１番目の発明では、排気ガス中のＳＯｘを捕獲するためのＳＯｘ捕獲材を排気通路内に備え、該ＳＯｘ捕獲材が該ＳＯｘ捕獲材に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であり且つ該ＳＯｘ捕獲材の温度が予め定められた温度よりも低いときに排気ガス中のＳＯｘを捕獲し、該ＳＯｘ捕獲材に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比またはそれよりもリッチな空燃比であり且つ該ＳＯｘ捕獲材の温度が上記予め定められた温度よりも高いときに捕獲しているＳＯｘを放出し、予め定められた条件が成立したときにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣを供給するＨＣ供給制御を実行するようになっている内燃機関の排気浄化装置において、ＳＯｘ捕獲材が捕獲しているＳＯｘの量が予め定められた量よりも少ないときには、上記ＨＣ供給制御として、予め定められたパターンでＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣを供給する第１のＨＣ供給制御を実行し、ＳＯｘ捕獲材が捕獲しているＳＯｘの量が上記予め定められた量よりも多いときには、上記ＨＣ供給制御として、上記予め定められたパターンとは異なるパターンであって、ＳＯｘ捕獲材の温度が局所的に上記予め定められた温度よりも高くなることを抑制し或いはＳＯｘ捕獲材に流入する排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることを抑制するパターンでＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣを供給する第２のＨＣ供給制御を実行する。

２番目の発明では、１番目の発明において、上記第１のＨＣ供給制御では、単位時間当たりに予め定められた量のＨＣがＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中に供給され、上記第２のＨＣ供給制御では、単位時間当たりに上記予め定められた量よりも少ない量のＨＣがＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中に供給される。

３番目の発明では、１番目の発明において、上記第２のＨＣ供給制御では、上記第１のＨＣ供給制御においてＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中に供給されるＨＣよりも排気ガス中への拡散性の高いＨＣがＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中に供給される。

４番目の発明では、２または３番目の発明において、上記第２のＨＣ供給制御では、ＳＯｘ捕獲材に流入する排気ガスの空燃比のリーン度合が予め定められたリーン度合よりも大きく維持されるようにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給される。

５番目の発明では、４番目の発明において、上記予め定められたリーン度合がＳＯｘ捕獲材の温度が低いほど大きく設定される。

６番目の発明では、１〜５番目の発明のいずれか１つにおいて、上記第２のＨＣ供給制御では、単位時間当たりのＳＯｘ捕獲材の局所的な温度上昇量が上記第１のＨＣ供給制御において許容される単位時間当たりのＳＯｘ捕獲材の局所的な温度上昇量よりも小さく維持されるようにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給される。

７番目の発明では、６番目の発明において、上記第２のＨＣ供給制御では、単位時間当たりのＳＯｘ捕獲材全体の温度上昇量が上記第１のＨＣ供給制御において許容される単位時間当たりのＳＯｘ捕獲材全体の温度上昇量よりも小さく維持されるようにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給される。

８番目の発明では、６番目の発明において、上記ＳＯｘ捕獲材下流の排気通路内に排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタが配置されており、上記予め定められた条件の１つが該パティキュレートフィルタの温度を予め定められた目標温度にまで上昇させて該パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させて除去するべきであると判断される燃料除去条件であり、該燃焼除去条件が成立したときに上記第２のＨＣ供給制御が実行される場合、該第２のＨＣ供給制御では、前記燃焼除去条件が成立したときに上記第１のＨＣ供給制御が実行される場合における該第１のＨＣ供給制御における上記目標温度よりも低い温度を目標温度としてＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給される。

９番目の発明では、７または８番目の発明において、上記第２のＨＣ供給制御では、ＳＯｘ捕獲材の温度振幅が上記第１のＨＣ供給制御において許容されるＳＯｘ捕獲材の温度振幅よりも小さく維持されるようにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給される。

１０番目の発明では、６〜９番目の発明のいずれか１つにおいて、上記ＳＯｘ捕獲材下流の排気通路内に排気ガス中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤が配置されており、上記予め定められた条件の１つが該ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきであると判断されるＮＯｘ放出条件であり、該ＮＯｘ放出条件が成立したときに上記第２のＨＣ供給制御が実行される場合、該第２のＨＣ供給制御では、ＳＯｘ捕獲材の温度振幅が前記ＮＯｘ放出条件が成立したときに上記第１のＨＣ供給制御が実行される場合における該第１のＨＣ供給制御において許容されるＳＯｘ捕獲材の温度振幅よりも小さく維持されるようにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給される。

１１番目の発明では、１〜１０番目の発明のいずれか１つにおいて、上記ＳＯｘ捕獲材上流の排気通路内に該ＳＯｘ捕獲材の酸化能力よりも高い酸化能力を備えた酸化触媒が配置されている。

本発明によれば、ＳＯｘ捕獲材が捕獲しているＳＯｘの量が予め定められた量よりも多いときには、ＳＯｘ捕獲材の温度が局所的に該ＳＯｘ捕獲材からＳＯｘが放出される温度よりも高くなることを抑制するパターンでＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給される。これによれば、ＳＯｘ捕獲材の温度が局所的に該ＳＯｘ捕獲材からＳＯｘが放出される温度よりも高くなることでさえも抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

また、本発明によれば、ＳＯｘ捕獲材が捕獲しているＳＯｘの量が予め定められた量よりも多いときには、ＳＯｘ捕獲材に流入する排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることを抑制するパターンでＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給される。これによれば、ＳＯｘ捕獲材に流入する排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることでさえも抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の排気浄化装置を備えた圧縮着火式の内燃機関を示している。図１において、１は機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドをそれぞれ示している。吸気マニホルド４は、吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結されており、コンプレッサ７ａの入口は、エアクリーナ８に連結されている。吸気ダクト６内には、ステップモータによって駆動されるスロットル弁９が配置され、さらに、吸気ダクト６周りには、吸気ダクト６内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置１０が配置されている。図１に示した実施形態では、機関冷却水が冷却装置１０内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気マニホルド５は、排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結されており、排気タービン７ｂの出口は、排気管１３を介してＳＯｘ捕獲材１１の入口に連結されている。排気管１３には、排気管１３内を流れる排気ガス中に、例えば、ＨＣ（炭化水素）を供給するためのＨＣ供給弁１４が取り付けられている。また、ＳＯｘ捕獲材１１の出口は、ＮＯｘ触媒１２に連結されている。

排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは、排気ガス再循環（以下「ＥＧＲ」という）通路１５を介して互いに連結されており、ＥＧＲ通路１５内には、電子制御式のＥＧＲ制御弁１６が配置されている。また、ＥＧＲ通路１５周りには、ＥＧＲ通路１５内を流れるＥＧＲガスを冷却するための冷却装置１７が配置されている。図１に示した実施形態では、機関冷却水が冷却装置１７内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁３は、燃料供給管１８を介してコモンレール１９に連結されている。コモンレール１９内へは、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２０から燃料が供給され、コモンレール１９内に供給された燃料は、各燃料供給管１８を介して燃料噴射弁３に供給される。

電子制御ユニット３０は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５、および、出力ポート３６を有する。ＳＯｘ捕獲材１１には、ＳＯｘ捕獲材１１の温度を検出するための温度センサ２１が取り付けられており、ＮＯｘ触媒１２には、ＮＯｘ触媒１２の温度を検出するための温度センサ２２が取り付けられている。これら温度センサ２１，２２の出力信号は、それぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、ＮＯｘ触媒１２には、ＮＯｘ触媒１２の前後差圧を検出するための差圧センサ２３が取り付けられており、差圧センサ２３の出力信号は、対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。

アクセルペダル４０には、アクセルペダル４０の踏込量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続されており、負荷センサ４１の出力電圧は、対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。さらに、入力ポート３５には、クランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続されている。一方、出力ポート３６は、対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁９駆動用ステップモータ、ＨＣ供給弁１４、ＥＧＲ制御弁１６、および、燃料ポンプ２０に接続される。

次に、ＮＯｘ触媒１２について説明する。ＮＯｘ触媒１２は、三次元網目構造のモノリス担体あるいはペレット状担体上に担持されているか、または、ハニカム構造をなすパティキュレートフィルタ（以下「フィルタ」という）上に担持されている。このようにＮＯｘ触媒１２は、種々の担体上に担持させることができるが、以下、ＮＯｘ触媒１２をフィルタ上に担持した場合について説明する。

図２（Ａ）および（Ｂ）は、ＮＯｘ触媒１２を担持したフィルタ１２ａの構造を示している。なお、図４（Ａ）は、フィルタ１２ａの正面図を示しており、図２（Ｂ）は、フィルタ１２ａの側面断面図を示している。図２（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、フィルタ１２ａは、ハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路６０，６１を有する。これら排気流通路は、下流端が栓６２によって閉塞された排気ガス流入通路６０と、上流端が栓６３によって閉塞された排気ガス流出通路６１とによって構成される。なお、図２（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓６３を示している。したがって、排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は、薄肉の隔壁６４を介して交互に配置されている。云い換えると、排気ガス流入通路６０および排気ガス流出通路６１は、各排気ガス流入通路６０が４つの排気ガス流出通路６１によって包囲され、各排気ガス流出通路６１が４つの排気ガス流入通路６０によって包囲されるように配置されている。

フィルタ１２ａは、例えば、コージェライトのような多孔質材料から形成されており、したがって、排気ガス流入通路６０内に流入した排気ガスは、図２（Ｂ）において矢印で示されるように、周囲の隔壁６４内を通って隣接する排気ガス流出通路６１内に流出する。このようにＮＯｘ触媒１２をフィルタ１２ａ上に担持させた場合、各排気ガス流入通路６０および各排気ガス流出通路６１の周壁面、すなわち、各隔壁６４の両側表面上および隔壁６４内の細孔内壁面上には、例えば、アルミナからなる触媒担体が担持されており、図３は、この触媒担体４５の表面部分の断面を図解的に示している。図３に示されるように、触媒担体４５の表面上には、貴金属触媒４６が分散して担持されており、さらに、触媒担体４５の表面上には、ＮＯｘ吸収剤４７の層が形成されている。

本発明の実施形態では、貴金属触媒４６として白金（Ｐｔ）が用いられており、ＮＯｘ吸収剤４７を構成する成分としては、例えば、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。

機関吸気通路、燃焼室２、および、ＮＯｘ触媒１２上流の排気通路内に供給された空気および燃料（炭化水素）の比を排気ガスの空燃比と称すると、ＮＯｘ吸収剤４７は、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンのときには、ＮＯｘを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸放出作用を行う。

すなわち、ＮＯｘ吸収剤４７を構成する成分としてバリウム（Ｂａ）を用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、すなわち、排気ガス中の酸素濃度が高いときには、排気ガス中に含まれているＮＯは、図３に示されるように、白金４６上において酸化されてＮＯ₂となり、次いで、ＮＯｘ吸収剤４７内に吸収されて酸化バリウム（ＢａＯ）と結合しながら、硝酸イオン（ＮＯ₃ ^-）の形でＮＯｘ吸収剤４７内に拡散する。このようにしてＮＯｘがＮＯｘ吸収剤４７内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り、白金４６の表面でＮＯ₂が生成され、ＮＯｘ吸収剤４７のＮＯｘ吸収能力が飽和しない限り、ＮＯ₂がＮＯｘ吸収剤４７内に吸収されて硝酸イオン（ＮＯ₃ ^-）が生成される。

これに対し、ＨＣ供給弁１４からＨＣを供給することによって排気ガスの空燃比を理論空燃比またはそれよりもリッチにすると、排気ガス中の酸化濃度が低下するために、反応が逆方向（ＮＯ₃ ^-→ＮＯ₂）に進み、斯くして、ＮＯｘ吸収剤４７内の硝酸イオン（ＮＯ₃ ^-）がＮＯ₂の形でＮＯｘ吸収剤４７から放出される。次いで、放出されたＮＯｘは、排気ガス中に含まれている未燃ＨＣやＣＯによって還元される。

このように排気ガスの空燃比がリーンであるとき、すなわち、リーン空燃比のもとで燃焼が行われているときには、排気ガス中のＮＯｘがＮＯｘ吸収剤４７内に吸収される。しかしながら、リーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われると、その間に、ＮＯｘ吸収剤４７のＮＯｘ吸収能力が飽和してしまい、斯くして、ＮＯｘ吸収剤４７によってＮＯｘを吸収できなくなってしまう。そこで、本発明の実施形態では、ＮＯｘ吸収剤４７のＮＯｘ吸収能力が飽和する前に、ＨＣ供給弁１４からＨＣを供給することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによって、ＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させるようにしている。

ところで、排気ガス中にはＳＯｘ（硫黄酸化物）、すなわち、ＳＯ₂が含まれており、このＳＯ₂がＮＯｘ触媒１２に流入すると、このＳＯ₂は、白金４６において酸化されてＳＯ₃となる。次いで、このＳＯ₃は、ＮＯｘ吸収剤４７内に吸収されて酸化バリウム（ＢａＯ）と結合しながら、硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）の形でＮＯｘ吸収剤４７内に拡散し、安定した硫酸塩（ＢａＳＯ₄）を生成する。しかしながら、ＮＯｘ吸収剤４７が強い塩基性を有するために、この硫酸塩（ＢａＳＯ₄）は安定していて分解されづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは、硫酸塩（ＢａＳＯ₄）は分解されずにそのまま残る。したがって、ＮＯｘ吸収剤４７内には、時間が経過するにつれて硫酸塩（ＢａＳＯ₄）が増大することになり、斯くして、時間が経過するにつれてＮＯｘ吸収剤４７が吸収しうるＮＯｘ量が低下することになる。

ところで、この場合、冒頭で述べたように、ＮＯｘ触媒１１の温度を６００℃以上のＳＯｘ放出温度まで上昇させた状態でＮＯｘ触媒１１に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると、ＮＯｘ吸収剤４７からＳＯｘが放出される。ただし、この場合、ＮＯｘ吸収剤４７からは少しずつしかＳＯｘが放出されない。したがって、ＮＯｘ吸収剤４７から全てのＳＯｘを放出させるには、長時間に亘って排気ガスの空燃比をリッチにしなければならず、斯くして、多量の燃料または還元剤が必要になるという問題がある。また、ＳＯｘ吸収剤４７から放出されたＳＯｘは、大気中に排出されることになり、このことも好ましいことではない。

そこで、本発明の実施形態では、ＮＯｘ触媒１２上流にＳＯｘ捕獲材１１を配置し、このＳＯｘ捕獲材１１によって排気ガス中に含まれているＳＯｘを捕獲し、それによって、ＮＯｘ触媒１２にＳＯｘが流入しないようにしている。次に、このＳＯｘ捕獲材１１について説明する。

ＳＯｘ捕獲材１１は、例えば、ハニカム構造のモノリス触媒からなり、ＳＯｘ捕獲材１１の軸線方向にまっすぐに延びる多数の排気ガス流通孔を有する。このようにＳＯｘ捕獲材１１をハニカム構造のモノリス触媒から形成した場合、各排気ガス流通孔の内周壁面上に、例えば、アルミナからなる触媒担体が担持されており、図４は、この触媒担体５０の表面部分の断面を図解的に示している。図４に示されるように、触媒担体５０の表面上には、コート層５１が形成されており、このコート層５１の表面上には、貴金属触媒５２が分散して担持されている。

本発明の実施形態では、貴金属触媒５２として白金（Ｐｔ）が用いられており、コート層５１を構成する成分としては、例えば、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、セシウム（Ｃｓ）のようなアルカリ金属、バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）のようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。すなわち、ＳＯｘ捕獲材１１のコート層５１は、強塩基性を呈している。

そして、排気ガス中に含まれているＳＯｘ、主に、ＳＯ₂は、図４に示されるように、白金５２において酸化され、次いで、コート層５１内に捕獲される。すなわち、ＳＯ₂は、硫酸イオン（ＳＯ₄ ^2-）の形でコート層５１内に拡散し、硫酸塩を形成する。なお、上述したように、コート層５１は、強塩基性を呈しており、したがって、図４に示されるように、排気ガス中に含まれているＳＯ₂の一部は、コート層５１内に直接捕獲される。

また、排気ガス中には、粒子状物質も含まれている。排気ガス中に含まれている粒子状物質は、ＮＯｘ触媒１２を担持しているフィルタ１２ａ上に捕集され、順次酸化される。しかしながら、捕集される粒子状物質の量が酸化される粒子状物質の量よりも多くなると粒子状物質がフィルタ１２ａ上に次第に堆積し、この場合、粒子状物質の堆積量が増大すると、機関出力の低下を招いてしまう。したがって、粒子状物質の堆積量が増大したときには、堆積した粒子状物質を除去しなければならない。この場合、空気過剰のもとでフィルタ１２ａの温度を６００℃程度まで上昇させると、堆積した粒子状物質が酸化され、除去される。

そこで、本発明の実施形態では、フィルタ１２ａ上に堆積した粒子状物質の量が許容量を越えたときには、排気ガスの空燃比がリーンのもとでフィルタ１２ａの温度を上昇させ、それによって、堆積した粒子状物質を酸化除去するようにしている。具体的に言うと、本発明の実施形態では、差圧センサ２３により検出されたフィルタ１２ａの前後差圧が許容値を越えたときに堆積粒子状物質の量が許容量を越えたと判断され、このとき、フィルタ１２ａに流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつフィルタ１２ａの温度を上昇させる昇温制御が行われる。

ところで、上述したＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲作用は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であって且つ該ＳＯｘ捕獲材１１の温度が或る一定の温度（以下「活性温度」という）よりも高いときに行われる。一方、ＳＯｘ捕獲材１１は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比またはそれよりもリッチとなり且つその温度が上記活性温度よりも高い或る一定の温度（以下「ＳＯｘ放出温度」という）よりも高くなると、捕獲しているＳＯｘを放出してしまう。したがって、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されないようにするためには、少なくとも、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比またはそれよりもリッチとならないようにしておくと共にＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも高くならないようにしておくことが必要である。

ところが、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が全体としてはＳＯｘ放出温度よりも低くなっていたとしても局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることもある。このとき、ＳＯｘ捕獲材１１に捕獲されているＳＯｘの量（以下「ＳＯｘ捕獲量」という）が比較的多くなっており且つ理論空燃比またはそれよりもリッチな空燃比の排気ガスがＳＯｘ捕獲材１１に流入すると、温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなったＳＯｘ捕獲材１１の部分からＳＯｘが放出される可能性がある。また、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガスの空燃比が全体としてはリーンになっていたとしても局所的にはリッチとなっていることもある。このとき、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が比較的多くなっており且つＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも高くなっていると、ＳＯｘ捕獲材１１の一部からＳＯｘが放出される可能性がある。すなわち、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることを確実に防止するためには、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が比較的多なっており、且つ、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比またはそれよりもリッチになっているとき或いは理論空燃比またはそれよりもリッチになっていると推定されるときに、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的であってもＳＯｘ放出温度よりも高くならないようにする必要がある。同様に、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることを確実に防止するためには、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が比較的多くなっており、且つ、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも高くなっているとき或いは高くなっていると推定されるときに、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガスの空燃比が局所的であっても理論空燃比またはそれよりもリッチにならないようにする必要がある。

ここで、上述したように、ＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させようとしたときには、ＮＯｘ触媒１２に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはそれよりもリッチにするためにＨＣ供給弁１４から排気ガス中にＨＣが供給される。したがって、このとき、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガスの空燃比も理論空燃比またはそれよりもリッチになる。したがって、このとき、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が比較的多いのであれば、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることを確実に防止するためには、ＳＯｘ捕獲材１１の温度を局所的であってもＳＯｘ放出温度よりも高くならないようにする必要がある。

そこで、本発明の実施形態では、ＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させるＮＯｘ放出制御として、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が予め定められた量（以下「所定量」という）よりも少ないときには、単にＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させるＮＯｘ放出制御（以下「通常ＮＯｘ放出制御」という）を実行し、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が上記所定量よりも多いときには、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることを抑制しつつＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させるＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御を実行する。

次に、第１実施形態の排気浄化装置のＮＯｘ放出制御として採用される通常ＮＯｘ放出制御およびＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御について説明する。なお、以下の説明において、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中へＨＣを供給することを「ＨＣ供給」と称し、各ＨＣ供給において単位時間当たりにＨＣ供給弁１４から排気ガス中に供給されるＨＣの量を「ＨＣ供給率」と称し、１回のＨＣ供給においてＨＣ供給弁１４から排気ガス中にＨＣが供給される時間を「ＨＣ供給時間」と称し、各ＨＣ供給が行われる時間間隔を「ＨＣ供給間隔」と称し、１回の通常ＮＯｘ放出制御またはＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御においてＨＣ供給が行われる回数を「ＨＣ供給回数」と称する。

第１実施形態の通常ＮＯｘ放出制御は、ＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させるべきであると判断されたときであって、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が上記所定量よりも少ないときに行われる。この通常ＮＯｘ放出制御では、図５（Ａ）に示されているように、ＨＣ供給率が予め定められたＨＣ供給率（以下「通常ＨＣ供給率」という）ＱａであってＨＣ供給時間が予め定められたＨＣ供給時間（以下「通常ＨＣ供給時間」という）ＴａであるＨＣ供給を、予め定められたＨＣ供給間隔（以下「通常ＨＣ供給間隔」という）Ｉａでもって予め定められたＨＣ供給回数（以下「通常ＨＣ供給回数」といい、図５（Ａ）に示した例では、３回）行う。

なお、第１実施形態の通常ＮＯｘ放出制御では、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数は、全てのＨＣ供給が完了したときにＮＯｘ触媒１２に供給されたトータルのＨＣ量がＮＯｘ吸収剤４７から予め定められた量のＮＯｘを放出させるのに十分なＨＣ量（以下「所定ＨＣ量」という）となるように設定される。したがって、第１実施形態の通常ＮＯｘ放出制御によれば、ＮＯｘ吸収剤４７から予め定められた量のＮＯｘを放出させることができる。

一方、第１実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御は、ＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させるべきであると判断されたときであって、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が上記所定量よりも多いときに行われる。このＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御では、図５（Ｂ）に示されているように、ＨＣ供給率が上記通常ＨＣ供給率Ｑａよりも小さいＨＣ供給率ＱｂであってＨＣ供給時間が上記通常ＨＣ供給時間Ｔａと等しい時間ＴａであるＨＣ供給を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉａよりも短い間隔Ｉｂでもって上記通常ＨＣ供給回数よりも多い回数行う。これによれば、１回のＨＣ供給においてＨＣ供給弁１４から排気ガス中に供給されるＨＣ量が少ないことから、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣが排気ガス中に拡散しやすい。このため、排気ガス中に空燃比が局所的に大きくリッチになっている領域が生じることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制される。したがって、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

すなわち、排気ガス中に空燃比が局所的に大きくリッチになっている領域、すなわち、排気ガス中に局所的にＨＣが非常に多く含まれている領域があると、これらＨＣは、排気ガスがＳＯｘ捕獲材１１に流入したときにＳＯｘ捕獲材１１の一部領域に付着するのであるが、これら付着したＨＣがＳＯｘ捕獲材１１の一部領域で一気に燃焼すると、その一部領域の温度がＳＯｘ放出温度よりも高くなる可能性がある。しかしながら、第１実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御によれば、排気ガス中に空燃比が局所的に大きくリッチになっている領域が生じることが抑制されているので、ＳＯｘ捕獲材１１の一部領域の温度がＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制される。したがって、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制され、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制されるのである。

なお、第１実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御において、図５（Ｃ）に示されているように、ＨＣ供給率が上記通常ＨＣ供給率Ｑａよりも小さいＨＣ供給率ＱｂであってＨＣ供給時間が上記通常ＨＣ供給時間よりも長い時間ＴｃであるＨＣ供給を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉａよりも長い間隔Ｉｃでもって上記通常ＨＣ供給回数と同じ回数行うようにしてもよい。これによれば、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率が小さいことから、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣが排気ガス中に拡散しやすい。このため、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第１実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御において、全てのＨＣ供給が完了したときにＮＯｘ触媒１２に供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数を設定することが好ましい。そこで、図５（Ｂ）に示した例では、ＨＣ供給率を上記通常ＨＣ供給率Ｑａの半分のＨＣ供給率Ｑｂとし、ＨＣ供給時間を上記通常ＨＣ供給時間Ｔａと等しい時間Ｔａとし、ＨＣ供給回数を上記通常ＨＣ供給回数の２倍の回数としている。なお、図５（Ｂ）に示した例では、ＨＣ供給間隔は、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉａの半分の間隔Ｉｂとされている。

また、図５（Ｃ）に示した例では、ＨＣ供給率を上記通常ＨＣ供給率Ｑａの半分のＨＣ供給率Ｑｂとし、ＨＣ供給時間を上記通常ＨＣ供給時間Ｔａの２倍の時間Ｔｃとし、ＨＣ供給回数を上記通常ＨＣ供給回数と同じ回数としている。

次に、第２実施形態の排気浄化装置のＮＯｘ放出制御について図６を参照して説明する。なお、図６（Ａ）〜（Ｃ）において、上側のラインは、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中へのＨＣの供給を示しており、下側のラインは、特定の気筒での膨張行程後半または排気行程中における燃料噴射弁３からの燃料の噴射を示している。また、以下の説明において、特定の気筒での膨張行程後半または排気行程中における燃料噴射弁２からの燃料の噴射を「ポスト燃料噴射」と称し、各ポスト燃料噴射において単位時間当たりに燃料噴射弁２から噴射される燃料の量を「ポスト燃料噴射率」と称し、１回のポスト燃料噴射において燃料噴射弁２から燃料が噴射される時間を「ポスト燃料噴射時間」と称し、各ポスト燃料噴射が行われる時間間隔を「ポスト燃料噴射間隔」と称し、１回のポスト燃料噴射が行われる回数を「ポスト燃料噴射回数」と称する。

第２実施形態のＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させるべきであると判断されたとき（すなわち、ＮＯｘ放出条件が成立したとき）であって、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が上記所定量よりも少ないとき（すなわち、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないとき）に、通常ＮＯｘ放出制御が実行される。この通常ＮＯｘ放出制御では、図６（Ａ）の上側のラインで示されているように、ＨＣ供給率が上記通常ＨＣ供給率Ｑａに等しいＨＣ供給率ＱａであってＨＣ供給時間が上記通常ＨＣ供給時間Ｔａに等しい時間ＴａであるＨＣ供給を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉａと等しい間隔Ｉａでもって上記通常回数と同じ回数行う。そして、このとき、図６（Ａ）の下側のラインで示されているように、いずれの気筒においてもポスト燃料噴射は行わない。もちろん、第２実施形態のＮＯｘ放出制御でも、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数は、全てのＨＣ供給が完了したときにＮＯｘ触媒１２に供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように設定される。

一方、第２実施形態のＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ放出条件が成立し、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が上記所定量よりも多いとき（すなわち、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したとき）に、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御では、図６（Ｂ）の上側のラインで示されているように、ＨＣ供給率が上記通常ＨＣ供給率Ｑａよりも小さいＨＣ供給率ＱｂであってＨＣ供給時間が上記通常供給時間と等しい時間ＴａであるＨＣ供給を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉａと等しい間隔Ｉａでもって上記通常回数と同じ回数行うと共に、図６（Ｂ）の下側のラインで示されているように、ポスト燃料噴射率が上記通常ＨＣ供給率Ｑａよりも小さいポスト燃料噴射率Ｑｂｐであってポスト燃料噴射時間が上記通常ＨＣ供給時間Ｔａと等しい時間Ｔａｐであるポスト燃料噴射を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉａと等しい間隔Ｉａｐでもって上記通常ＨＣ供給回数と同じ回数行う。これによれば、１回のＨＣ供給においてＨＣ供給弁１４から排気ガス中に供給されるＨＣ量が少ないことから、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣが排気ガス中に拡散しやすい。このため、ＨＣ供給弁１４から噴射されたＨＣによってＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制される。さらに、特定の気筒で膨張行程後半または排気行程中に燃料噴射弁３から噴射された燃料は、気筒内の熱によって改質されて軽質化される。斯くして軽質化された燃料は、ＳＯｘ捕獲材１１を通過してＮＯｘ触媒１２に供給されることになるのであるが、この軽質化された燃料は、排気ガス中へ拡散しやすい。このため、特定の気筒で膨張行程後半または排気行程中に燃料噴射弁３から噴射された燃料によってＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制される。したがって、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第２実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御において、図６（Ｃ）に示されているように、ポスト燃料噴射のみによってＮＯｘ触媒１２にＨＣ（燃料）を供給するようにしてもよい。すなわち、図６（Ｃ）の下側のラインで示されているように、ポスト燃料噴射率が上記通常ＨＣ供給率Ｑａと等しいポスト燃料噴射率Ｑａｐであってポスト燃料噴射時間が上記通常ＨＣ供給時間Ｔａと等しい時間Ｔａｐであるポスト燃料噴射を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉａと等しい間隔Ｉａｐでもって上記通常ＨＣ供給回数と同じ回数行うようにしてもよい。もちろん、このとき、図６（Ｃ）の上側のラインで示されているように、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中へのＨＣの供給は行われない。これによれば、ＳＯｘ捕獲材１１を通過してＮＯｘ触媒１２に供給される燃料（ＨＣ）は、軽質化された燃料であるので排気ガス中に拡散しやすい。このため、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制される。したがって、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第２実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御において、全てのＨＣ供給および全てのポスト燃料噴射が完了したときにＮＯｘ触媒１２に供給されたトータルのＨＣ（燃料）量が上記所定ＨＣ（燃料）量となるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数、ならびに、各ポスト燃料噴射におけるポスト燃料噴射率、各ポスト燃料噴射におけるポスト燃料噴射時間、および、ポスト燃料噴射回数を設定することが好ましい。そこで、図６（Ｂ）に示した例では、ＨＣ供給率を上記通常ＨＣ供給率Ｑａの半分のＨＣ供給率Ｑｂとし、ＨＣ供給時間を上記通常ＨＣ供給時間Ｔａと等しい時間Ｔａとし、ＨＣ供給回数を上記通常ＨＣ供給回数と等しい回数とし、ポスト燃料噴射率を上記通常ＨＣ供給率Ｑａの半分のポスト燃料噴射率Ｑｂｐとし、ポスト噴射時間を上記通常ＨＣ供給時間Ｔａと等しい時間Ｔａｐとし、ポスト燃料噴射回数を上記通常ＨＣ供給回数と等しい回数としている。なお、図６（Ｂ）に示した例では、ＨＣ供給間隔もポスト燃料噴射間隔も、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉａと等しい間隔Ｉａ、Ｉａｐとされている。

また、図６（Ｃ）に示した例では、ポスト燃料噴射率を上記通常ＨＣ供給率Ｑａと等しいポスト燃料噴射率Ｑａｐとし、ポスト燃料噴射時間を上記通常ＨＣ供給時間Ｔａと等しい時間Ｔａｐとし、ポスト燃料噴射回数を上記通常ＨＣ供給回数と等しい回数としている。なお、図６（Ｃ）に示した例では、ポスト燃料噴射間隔は、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉａと等しい間隔Ｉａｐとされている。

なお、図６に示した例では、ポスト燃料噴射がＨＣ供給と同じタイミングで実行されるように示されているが、ポスト燃料噴射タイミングは、内燃機関のクランク角度に基づいて制御されるので、厳密には、多くの場合、ポスト燃料噴射タイミングがＨＣ供給タイミングと同じタイミングにならず、若干ずれることになる。また、図６に示した例では、ポスト燃料噴射間隔が通常ＨＣ供給間隔と等しいと説明したが、同じ理由で、厳密には、多くの場合、ポスト燃料噴射間隔は、通常ＨＣ供給間隔と等しくならず、若干ずれることになる。

なお、ポスト燃料噴射を行ってＮＯｘ触媒１２にＨＣを供給する場合において、ポスト燃料噴射を膨張行程後半に行った場合にＮＯｘ触媒１２に供給されるＨＣのほうが、ポスト燃料噴射を排気行程中に行った場合にＮＯｘ触媒１２に供給されるＨＣよりも排気ガス中への拡散性が高い。そこで、上述した実施形態において、ＮＯｘ放出制御として、ＮＯｘ触媒１２にＨＣを供給する方法として、ポスト燃料噴射のみを採用し、通常ＮＯｘ放出制御では、ポスト燃料噴射を排気行程中に行うことによってＮＯｘ触媒１２にＨＣを供給し、一方、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御では、ポスト燃料噴射を膨張行程後半に行うことによってＮＯｘ触媒１２にＨＣを供給するようにしてもよい。これによっても、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

次に、第３実施形態の排気浄化装置のＮＯｘ放出制御について説明する。第３実施形態のＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ放出条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときに、上述した第１実施形態の通常ＮＯｘ放出制御と同じ制御が実行される。

一方、第３実施形態のＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ放出条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したときに、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御では、上述した第１実施形態の通常ＮＯｘ放出制御と同様に通常ＨＣ供給率、通常ＨＣ供給時間、および、通常ＨＣ供給間隔でもって各ＨＣ供給を通常ＨＣ供給回数行うが、分留によって軽質化されたＨＣを予め用意しておき、各ＨＣ供給においてＨＣ供給弁１４から排気ガス中に供給するＨＣの一部をこの軽質化されたＨＣとする。上述したように、軽質化されたＨＣは排気ガス中に拡散しやすい。このため、第３実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御によれば、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制される。したがって、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

次に、第４実施形態の排気浄化装置のＮＯｘ放出制御について説明する。第４実施形態のＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ放出条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときに、上述した第１実施形態の通常ＮＯｘ放出制御と同じ制御が実行される。

一方、第４実施形態のＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ放出条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したときに、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御では、ＳＯｘ捕獲材１１において排気ガス中のＨＣが一気に燃焼してしまうＳＯｘ捕獲材１１の温度に対応するＮＯｘ触媒１２の温度（以下「最大ＮＯｘ触媒温度」という）よりもＮＯｘ触媒１２の温度が低く維持されるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給間隔を制御する。すなわち、ＮＯｘ触媒１２の温度が上記最大ＮＯｘ触媒温度よりも高いと、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がそこに流入するＨＣを一気に燃焼させてしまう温度よりも高くなっている。この場合、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣがＳＯｘ捕獲材１１を通過するときに一気に燃焼してＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなり、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出される可能性がある。一方、第４実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御によれば、ＮＯｘ触媒１２の温度が上記最大ＮＯｘ触媒温度よりも低く維持されるので、ＳＯｘ捕獲材１１に流入したＨＣが一気に燃焼することが抑制される。このため、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制される。したがって、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第４実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御において、全てのＨＣ供給が完了したときにＮＯｘ触媒１２に供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数を設定することが好ましい。

次に、第５実施形態の排気浄化装置のＮＯｘ放出制御について説明する。第５実施形態のＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ放出条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときに、第１実施形態の通常ＮＯｘ放出制御と同じ制御が実行される。

一方、第５実施形態のＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ放出条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したときに、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ触媒１２の温度の上昇・下降の幅（以下「温度振幅」という）が通常ＮＯｘ放出制御において許容されるＮＯｘ触媒１２の温度振幅よりも小さく維持されるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給間隔を制御する。すなわち、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御では、ＨＣ供給が断続的に行われるので、ＮＯｘ触媒１２には、断続的にＨＣが供給されることになる。そして、ＮＯｘ触媒１２にＨＣが流入すると、ＮＯｘ触媒１２におけるＨＣの反応熱によってＮＯｘ触媒１２の温度が上昇し、その後、下降する。ここで、ＮＯｘ触媒１２の温度振幅が大きいことは、ＳＯｘ捕獲材１１の温度の上昇・下降の幅も大きいと言える。そして、この場合、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が少なくとも局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなる可能性があり、ここで、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が上記所定量よりも多いと、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出される可能性がある。そこで、第５実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ触媒１２の温度振幅が通常ＮＯｘ放出制御において許容されるＮＯｘ触媒１２の温度振幅よりも小さく維持されるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給間隔を制御するのである。これによれば、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制される。したがって、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第５実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御において、全てのＨＣ供給が完了したときにＮＯｘ触媒１２に供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数を設定することが好ましい。

次に、第６実施形態の排気浄化装置のＮＯｘ放出制御について説明する。第６実施形態のＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ放出条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときに、上述した第１実施形態の通常ＮＯｘ放出制御と同じ制御が実行される。

一方、第６実施形態のＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ放出条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したときに、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御では、ＮＯｘ触媒１２に供給される排気ガスの空燃比のリッチ度合が通常ＮＯｘ放出制御での目標リッチ度合よりも小さく維持されるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給間隔を制御する。すなわち、ＮＯｘ触媒１２に流入する排気ガスの空燃比のリッチ度合が大きいときには、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガスの空燃比のリッチ度合も大きいことになる。そして、この場合、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガス中に空燃比が局所的に大きくリッチな領域が生じている可能性がある。しかしながら、第６実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御によれば、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガス中に空燃比が局所的に大きくリッチな領域が生じることが抑制される。このため、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制される。したがって、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第６実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御において、ＮＯｘ触媒１２に供給される排気ガスの空燃比のリッチ度合は、例えば、ＮＯｘ触媒１２下流の排気管に取り付けられた空燃比センサの出力から推定される。

また、上述したように、ＳＯｘ捕獲材１１に流入したＨＣは、ＳＯｘ捕獲材１１の一部領域に付着する。ここで、ＨＣが付着したＳＯｘ捕獲材１１の領域の温度が低いと、付着したＨＣは燃焼せず、そこに付着したままとなる。ここで、ＨＣが付着したＳＯｘ捕獲材１１の領域の温度がＨＣの燃焼温度にまで上昇すると、付着しているＨＣが一気に燃焼する可能性がある。すなわち、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が低いほど、該ＳＯｘ捕獲材１１に付着したＨＣが一気に燃焼する可能性がある。そこで、上述した第６実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御において、ＮＯｘ触媒１２に供給される排気ガスの空燃比のリッチ度合を通常ＮＯｘ放出制御での目標リッチ度合よりも小さく維持する場合に、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が低いほど、ＮＯｘ触媒１２に供給される排気ガスの空燃比のリッチ度合をより小さく維持するようにしてもよい。

図７は、本発明の実施形態のＮＯｘ放出制御を実行するルーチンの一例を示している。図７のルーチンでは、始めに、ステップ１０において、ＮＯｘ吸収剤４７に吸収されているＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値αよりも多い（ΣＮＯＸ＞α）か否か（すなわち、ＮＯｘ放出条件が成立しているか否か）が判別される。ここで、ΣＮＯＸ≦αであると判別されたときには、そのままルーチンを終了する。一方、ΣＮＯＸ＞αであると判別されたときには、ステップ１１に進んで、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量ΣＳＯＸが所定量βよりも多い（ΣＳＯＸ＞β）か否か（すなわち、ＳＯｘ放出抑制条件が成立しているか否か）が判別される。

ステップ１１において、ΣＳＯＸ＞βであると判別されたときには、ステップ１２に進んで、上述した第１実施形態〜第６実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御のいずれかを実行する。一方、ステップ１１において、ΣＳＯＸ≦βであると判別されたときには、ステップ１３に進んで、上述した第１実施形態〜第６実施形態の通常ＮＯｘ放出制御のいずれかを実行する。

ところで、上述したように、フィルタ１２ａ上に堆積した粒子状物質の量が許容値を越えたとき（すなわち、ＰＭ除去条件が成立したとき）には、フィルタ１２ａに流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつフィルタ１２ａの温度を粒子状物質が燃焼する温度（以下「ＰＭ燃焼温度」という）以上の温度にまで上昇させ、フィルタ１２ａに堆積した粒子状物質を燃焼させて除去する制御（以下「ＰＭ除去制御」という）を実行する。このＰＭ除去制御では、フィルタ１２ａに流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しつつフィルタ１２ａの温度を上昇させるために、フィルタ１２ａに流入する排気ガスの空燃比がリーンに維持される範囲でＨＣ供給弁１４から排気ガス中にＨＣが供給される。すなわち、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中にＨＣが供給されると、フィルタ１２ａにＨＣが供給されることになる。このとき、フィルタ１２ａに流入する排気ガスの空燃比がリーンに維持されていると、ＨＣがフィルタ１２ａにおいて燃焼し、そのときに発生する燃焼熱によってフィルタ１２ａの温度が上昇するのである。このように、基本的には、ＰＭ除去制御が実行されているときには、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中にＨＣが供給されたとしても、フィルタ１２ａに流入する排気ガスの空燃比がリーンに維持されているので、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガスの空燃比もリーンに維持されている。したがって、このとき、基本的には、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることはない。

ところが、ＰＭ除去制御の実行中、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガスの空燃比がリーンに維持されていたとしても、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が比較的多くなっている場合、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が存在し且つＳＯｘ捕獲材１１に温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高い部分が存在すると、ＳＯｘ捕獲材１１の一部からＳＯｘが放出される可能性がある。また、ＰＭ除去制御では、フィルタ１２ａの温度を比較的高い温度であるＰＭ燃焼温度以上の温度にまで上昇させるようにＨＣ供給弁１４からＨＣが供給されるのであるが、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣの一部がＳＯｘ捕獲材１１において燃焼する。したがって、ＰＭ除去制御の実行中、ＳＯｘ捕獲材１１の温度も比較的高い温度になっており、このため、ＰＭ除去制御の実行中は、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなりやすいとも言える。いずれにしても、ＰＭ除去制御の実行中にＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることを確実に抑制するためには、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が比較的多くなっているときに、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることを抑制し、或いは、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることを抑制する必要がある。

そこで、本発明の実施形態では、フィルタ１２ａに堆積した粒子状物質を除去するＰＭ除去制御として、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が上記所定量よりも少ないときには、単にフィルタ１２ａに堆積した粒子状物質を燃焼させて除去するＰＭ除去制御（以下「通常ＰＭ除去制御」という）を実行し、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が上記所定量よりも多いときには、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることを抑制しつつフィルタ１２ａに堆積した粒子状物質を燃焼させて除去するＰＭ除去制御（以下「ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御」という）を実行する。

次に、第７実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御について説明する。第７実施形態のＰＭ除去制御では、フィルタ１２ａ上に堆積した粒子状物質の量が許容量を越えたとき（すなわち、ＰＭ除去条件が成立したとき）であって、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が上記所定量よりも少ないとき（すなわち、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないとき）に、通常ＰＭ除去制御が実行される。この通常ＰＭ除去制御では、図８（Ａ）に示されているように、ＨＣ供給率が予め定められたＨＣ供給率（以下「通常ＨＣ供給率」という）ＱｄであってＨＣ供給時間が予め定められたＨＣ供給時間（以下「通常ＨＣ供給時間」という）ＴｄであるＨＣ供給を、予め定められたＨＣ供給間隔（以下「通常ＨＣ供給間隔」という）Ｉｄでもって予め定められたＨＣ供給回数（以下「通常ＨＣ供給回数」といい、図８（Ａ）に示した例では、３回）行う。

なお、第７実施形態の通常ＰＭ除去制御では、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数は、フィルタ１２ａの温度をＰＭ燃焼温度にまで上昇させると共に、全てのＨＣ供給が完了したときにフィルタ１２ａに供給されたトータルのＨＣ量がフィルタ１２ａ上に堆積した粒子状物質を予め定められた量だけ燃焼させて除去するのに十分なＨＣ量（以下「所定ＨＣ量」という）となるように設定される。したがって、第７実施形態の通常ＰＭ除去制御によれば、フィルタ１２ａ上に堆積した粒子状物質を予め定められた量だけ燃焼させて除去することができる。

一方、第７実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立したときであって、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量が上記所定量よりも多いとき（すなわち、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したとき）に、ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、図８（Ｂ）に示されているように、ＨＣ供給率が上記通常ＨＣ供給率Ｑｄよりも小さいＨＣ供給率ＱｅであってＨＣ供給時間が上記通常ＨＣ供給時間Ｔｄと等しい時間ＴｄであるＨＣ供給を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉｄよりも短い間隔Ｉｅでもって上記通常ＨＣ供給回数よりも多い回数行う。これによれば、１回のＨＣ供給においてＨＣ供給弁１４から排気ガス中に供給されるＨＣ量が少ないことから、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣが排気ガス中に拡散しやすい。このため、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第７実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御において、図８（Ｃ）に示されているように、ＨＣ供給率が上記通常ＨＣ供給率Ｑｄよりも小さいＨＣ供給率ＱｅであってＨＣ供給時間が上記通常ＨＣ供給時間よりも長い時間ＴｆであるＨＣ供給を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉｄよりも長い間隔Ｉｆでもって上記通常ＨＣ供給回数と同じ回数行うようにしてもよい。これによれば、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率が小さいことから、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣが排気ガス中に拡散しやすい。このため、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第７実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、ＨＣ供給間隔、および、ＨＣ供給回数は、少なくとも、フィルタ１２ａの温度をＰＭ燃焼温度にまで上昇させることができるように設定される。

また、第７実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御においても、全てのＨＣ供給が完了したときにフィルタ１２ａに供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数を設定することが好ましい。そこで、図８（Ｂ）に示した例では、ＨＣ供給率を上記通常ＨＣ供給率Ｑｄの半分のＨＣ供給率Ｑｅとし、ＨＣ供給時間を上記通常ＨＣ供給時間Ｔｄと等しい時間Ｔｄとし、ＨＣ供給回数を上記通常ＨＣ供給回数の２倍の回数としている。なお、図８（Ｂｓ）に示した例では、ＨＣ供給間隔は、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉｄの半分の間隔Ｉｅとされている。

また、図８（Ｃ）に示した例では、全てのＨＣ供給が完了したときにフィルタ１２ａに供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように、ＨＣ供給率を上記通常ＨＣ供給率Ｑｄの半分のＨＣ供給率Ｑｅとし、ＨＣ供給時間を上記通常ＨＣ供給時間Ｔｄの２倍の時間Ｔｆとし、ＨＣ供給回数を上記通常ＨＣ供給回数と同じ回数としている。なお、図８（Ｃ）に示した例では、ＨＣ供給間隔は、上記通常ＨＣ供給間隔の１．５倍程度の間隔とされている。

次に、第８実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御について図９を参照して説明する。なお、図９（Ａ）〜（Ｃ）において、上側のラインは、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中へのＨＣの供給を示しており、下側のラインは、特定の気筒での膨張行程後半または排気行程中における燃料噴射弁３からの燃料の噴射を示している。

第８実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときに、通常ＰＭ除去制御が実行される。この通常ＰＭ除去制御では、図９（Ａ）の上側のラインで示されているように、ＨＣ供給率が上記通常ＨＣ供給率Ｑｄに等しいＨＣ供給率ＱｄであってＨＣ供給時間が上記通常ＨＣ供給時間Ｔｄに等しい時間ＴｄであるＨＣ供給を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉｄと等しい間隔Ｉｄでもって通常回数と同じ回数行う。そして、このとき、図９（Ａ）の下側のラインで示されているように、いずれの気筒においてもポスト燃料噴射は行わない。もちろん、第８実施形態の通常ＰＭ除去制御でも、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数は、フィルタ１２ａの温度をＰＭ燃焼温度にまで上昇させると共に、全てのＨＣ供給が完了したときにフィルタ１２ａに供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように設定される。

一方、第８実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したときに、ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、図９（Ｂ）の上側のラインで示されているように、ＨＣ供給率が上記通常ＨＣ供給率Ｑｄよりも小さいＨＣ供給率ＱｅであってＨＣ供給時間が上記通常供給時間と等しい時間ＴｄであるＨＣ供給を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉｄと等しい間隔Ｉｄでもって上記通常回数と同じ回数行うと共に、図９（Ｂ）の下側のラインで示されているように、ポスト燃料噴射率が上記通常ＨＣ供給率Ｑｄよりも小さいポスト燃料噴射率Ｑｅｐであってポスト燃料噴射時間が上記通常ＨＣ供給時間Ｔｄと等しい時間Ｔｄｐであるポスト燃料噴射を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉｄと等しい間隔Ｉｄｐでもって上記通常ＨＣ供給回数と同じ回数行う。これによれば、１回のＨＣ供給においてＨＣ供給弁１４から排気ガス中に供給されるＨＣ量が少ないことから、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣが排気ガス中に拡散しやすい。このため、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣによって排気ガス中に空燃比が局所的に大きくリッチな領域が生じることが抑制される。さらに、特定の気筒で膨張行程後半または排気行程中に燃料噴射弁３から噴射された燃料は、気筒内の熱によって改質されて軽質化される。そして、この軽質化された燃料は、排気ガス中へ拡散しやすい。このため、特定の気筒で膨張行程後半または排気行程中に燃料噴射弁３から噴射された燃料によって排気ガス中に空燃比が局所的に大きくリッチな領域が生じることが抑制される。したがって、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第８実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御において、図９（Ｃ）に示されているように、ポスト燃料噴射のみによってフィルタ１２ａにＨＣ（燃料）を供給するようにしてもよい。すなわち、図９（Ｃ）の下側のラインで示されているように、ポスト燃料噴射率が上記通常ＨＣ供給率Ｑｄと等しいポスト燃料噴射率Ｑｄｐであってポスト燃料噴射時間が上記通常ＨＣ供給時間Ｔｄと等しい時間Ｔｄｐであるポスト燃料噴射を、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉｄと等しい間隔Ｉｄｐでもって上記通常ＨＣ供給回数と同じ回数行うようにしてもよい。もちろん、このとき、図９（Ｃ）の上側のラインで示されているように、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中へのＨＣの供給は行われない。これによれば、ＳＯｘ捕獲材１１を通過してフィルタ１２ａに供給される燃料（ＨＣ）は、軽質化された燃料であるので排気ガス中に拡散しやすい。このため、排気ガス中に空燃比が局所的に大きくリッチな領域が生じることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第８実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御では、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、ＨＣ供給間隔、および、ＨＣ供給回数は、少なくとも、フィルタ１２ａの温度をＰＭ燃焼温度にまで上昇させることができるように設定される。

また、第８実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御においても、全てのＨＣ供給および全てのポスト燃料噴射が完了したときにフィルタ１２ａに供給されたトータルのＨＣ（燃料）量が上記所定ＨＣ（燃料）量となるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数、ならびに、各ポスト燃料噴射におけるポスト燃料噴射率、各ポスト燃料噴射におけるポスト燃料噴射時間、および、ポスト燃料噴射回数を設定することが好ましい。そこで、図９（Ｂ）に示した例では、ＨＣ供給率を上記通常ＨＣ供給率Ｑｄの半分のＨＣ供給率Ｑｅとし、ＨＣ供給時間を上記通常ＨＣ供給時間Ｔｄと等しい時間Ｔｄとし、ＨＣ供給回数を上記通常ＨＣ供給回数と等しい回数とし、ポスト燃料噴射率を上記通常ＨＣ供給率Ｑｄの半分のポスト燃料噴射率Ｑｄｐとし、ポスト噴射時間を上記通常ＨＣ供給時間Ｔｄと等しい時間Ｔｄｐとし、ポスト燃料噴射回数を上記通常ＨＣ供給回数と等しい回数としている。なお、図９（Ｂ）に示した例では、ＨＣ供給間隔もポスト燃料噴射間隔も、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉｄと等しい間隔Ｉｄ、Ｉｄｐとされている。

また、図９（Ｃ）に示した例では、全てのＨＣ供給および全てのポスト燃料噴射が完了したときにフィルタ１２ａに供給されたトータルのＨＣ（燃料）量が上記所定ＨＣ（燃料）量となるように、ポスト燃料噴射率を上記通常ＨＣ供給率Ｑｄと等しいポスト燃料噴射率Ｑｄｐとし、ポスト燃料噴射時間を上記通常ＨＣ供給時間Ｔｄと等しい時間Ｔｄｐとし、ポスト燃料噴射回数を上記通常ＨＣ供給回数と等しい回数としている。なお、図９（Ｃ）に示した例では、ポスト燃料噴射間隔は、上記通常ＨＣ供給間隔Ｉｄと等しい間隔Ｉｄｐとされている。

なお、図９に示した例では、ポスト燃料噴射がＨＣ供給と同じタイミングで実行されるように示されているが、ポスト燃料噴射タイミングは、内燃機関のクランク角度に基づいて制御されるので、厳密には、多くの場合、ポスト燃料噴射タイミングがＨＣ供給タイミングと同じタイミングにならず、若干ずれることになる。また、図９に示した例では、ポスト燃料噴射間隔が通常ＨＣ供給間隔と等しいと説明したが、同じ理由で、厳密には、多くの場合、ポスト燃料噴射間隔は、通常ＨＣ供給間隔と等しくならず、若干ずれることになる。

次に、第９実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御について説明する。第９実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときに、第７実施形態の通常ＰＭ除去制御と同じ制御が実行される。

一方、第９実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したときに、ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、第７実施形態の通常ＮＯｘ放出制御と同様に通常ＨＣ供給率、通常ＨＣ供給時間、および、通常ＨＣ供給間隔でもって各ＨＣ供給を通常ＨＣ供給回数行うが、分留によって軽質化されたＨＣを予め用意しておき、各ＨＣ供給においてＨＣ供給弁１４から排気ガス中に供給するＨＣの一部をこの軽質化されたＨＣとする。上述したように、軽質化されたＨＣは排気ガス中に拡散しやすい。このため、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が生じることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

次に、第１０実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御について説明する。第１０実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときに、第７実施形態の通常ＰＭ除去制御と同じ制御が実行される。

一方、第１０実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したときに、ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ捕獲材１１において排気ガス中のＨＣが一気に燃焼してしまう温度よりも低く維持されるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給間隔を制御する。これによれば、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されていたとしても、ＨＣがＳＯｘ捕獲材１１において一気に燃焼することが抑制される。このため、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第１０実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、ＨＣ供給間隔、および、ＨＣ供給回数は、少なくとも、フィルタ１２ａの温度をＰＭ燃焼温度にまで上昇させることができるように設定される。

また、第１０実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御においても、全てのＨＣ供給が完了したときにフィルタ１２ａに供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数を設定することが好ましい。

次に、第１１実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御について説明する。第１１実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときに、第７実施形態の通常ＰＭ除去制御と同じ制御が実行される。

一方、第１１実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したときに、ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、フィルタ１２ａの温度をＰＭ燃焼温度に可能な限り近い温度に維持するように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給間隔を制御する。これによれば、１回のＨＣ供給におけるＨＣ供給率が小さく設定され、或いは、１回のＨＣ供給におけるＨＣ供給時間が短く設定され、或いは、ＨＣ供給間隔が長く設定されることになる。したがって、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣが排気ガス中に拡散しやすくなる。このため、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第１１実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、ＨＣ供給間隔、および、ＨＣ供給回数は、少なくとも、フィルタ１２ａの温度をＰＭ燃焼温度にまで上昇させることができるように設定される。

また、第１１実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御においても、全てのＨＣ供給が完了したときにフィルタ１２ａに供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数を設定することが好ましい。この場合、ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御が実行される時間は、通常ＰＭ除去制御が実行される時間よりも長くなる。

次に、第１２実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御について説明する。第１２実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときに、第７実施形態の通常ＰＭ除去制御と同じ制御が実行される。

一方、第１２実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したときに、ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が上昇したり下降したりする幅（以下「温度振幅」という）が通常ＰＭ除去制御において許容されるＳＯｘ捕獲材１１の温度振幅よりも小さく維持されるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給間隔を制御する。これによれば、通常ＰＭ除去制御の実行中に比べて、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率が小さく設定され、或いは、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間が短く設定され、或いは、ＨＣ供給間隔が長く設定される。このため、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣが排気ガス中に拡散しやすい。したがって、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第１２実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、ＨＣ供給間隔、および、ＨＣ供給回数は、少なくとも、フィルタ１２ａの温度をＰＭ燃焼温度にまで上昇させることができるように設定される。

また、第１２実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御においても、全てのＨＣ供給が完了したときにフィルタ１２ａに供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数を設定することが好ましい。

次に、第１３実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御について説明する。第１３実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときに、第７実施形態の通常ＰＭ除去制御と同じ制御が実行される。

一方、第１３実施形態のＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したときに、ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、フィルタ１２ａに供給される排気ガスの空燃比のリーン度合が通常ＰＭ除去制御での目標リーン度合よりも大きく維持されるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給間隔を制御する。すなわち、フィルタ１２ａに流入する排気ガスの空燃比のリーン度合が小さいときには、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガスの空燃比のリーン度合も小さいことになる。そして、この場合、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成される可能性がある。しかしながら、第１３実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御によれば、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第１３実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、ＨＣ供給間隔、および、ＨＣ供給回数は、少なくとも、フィルタ１２ａの温度をＰＭ燃焼温度にまで上昇させることができるように設定される。

また、第１３実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御においても、全てのＨＣ供給が完了したときにフィルタ１２ａに供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数を設定することが好ましい。

また、第１３実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御において、フィルタ１２ａに供給される排気ガスの空燃比のリーン度合は、例えば、フィルタ１２ａ下流の排気管に取り付けられた空燃比センサの出力から推定される。

次に、第１４実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御について説明する。第１４実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときに、第７実施形態の通常ＰＭ除去制御と同じ制御が実行される。

一方、第１４実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立したときに、ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御が実行される。このＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、フィルタ１２ａの温度を上昇させるときの温度上昇率が通常ＰＭ除去制御での目標温度上昇率よりも小さく維持されるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給間隔を制御する。これによれば、１回のＨＣ供給におけるＨＣ供給率が小さく設定され、或いは、１回のＨＣ供給におけるＨＣ供給時間が短く設定され、或いは、ＨＣ供給間隔が長く設定される。したがって、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣが排気ガス中に拡散しやすくなる。このため、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が生じることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

なお、第１４実施例のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御では、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、ＨＣ供給間隔、および、ＨＣ供給回数は、少なくとも、フィルタ１２ａの温度をＰＭ燃焼温度にまで上昇させることができるように設定される。

また、第１４実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御においても、全てのＨＣ供給が完了したときにフィルタ１２ａに供給されたトータルのＨＣ量が上記所定ＨＣ量となるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給回数を設定することが好ましい。

図１０は、本発明の実施形態のＰＭ除去制御を実行するルーチンの一例を示している。図１０のルーチンでは、始めに、ステップ２０において、フィルタ１２ａ上に堆積している粒子状物質の量ΣＰＭが許容値γよりも多い（ΣＰＭ＞γ）か否か（すなわち、ＰＭ除去条件が成立しているか否か）が判別される。ここで、ΣＰＭ≦γであると判別されたときには、そのままルーチンを終了する。一方、ΣＰＭ＞γであると判別されたときには、ステップ２１に進んで、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量ΣＳＯＸが所定量βよりも多い（ΣＳＯＸ＞β）か否か（すなわち、ＳＯｘ放出抑制条件が成立しているか否か）が判別される。

ステップ２１において、ΣＳＯＸ＞βであると判別されたときには、ステップ２２に進んで、上述した第７実施形態〜第１４実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御のいずれかを実行する。一方、ステップ２１において、ΣＳＯＸ≦βであると判別されたときには、ステップ２３に進んで、上述した第７実施形態〜第１４実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御のいずれかを実行する。

ところで、ＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させようとしたときに、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも高くなっている場合には、ＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させるべくＨＣ供給弁１４から排気ガス中にＨＣを供給すると、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されてしまう。そこで、第１５実施形態の排気浄化装置のＮＯｘ放出制御として、ＮＯｘ吸収剤４７からＮＯｘを放出させようとしたとき（すなわち、ＮＯｘ放出条件が成立しているとき）に、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも高くなっている場合、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中へのＨＣの供給（すなわち、上述した実施形態におけるＮＯｘ放出制御の実行）を禁止するようにしてもよい。これによれば、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

図１１は、第１５実施形態のＮＯｘ放出制御を実行するルーチンの一例を示している。図１１のルーチンでは、始めに、ステップ３０において、ＮＯｘ吸収剤４７に吸収されているＮＯｘ量ΣＮＯＸが許容値αよりも多い（ΣＮＯＸ＞α）か否か（すなわち、ＮＯｘ放出条件が成立しているか否か）が判別される。ここで、ΣＮＯＸ≦αであると判別されたときには、そのままルーチンを終了する。一方、ΣＮＯＸ＞αであると判別されたときには、ステップ３１に進んで、ＳＯｘ捕獲材１１の温度ＴｓｏｘがＳＯｘ放出温度Ｔｔｈ以上である（Ｔｓｏｘ≧Ｔｔｈ）か否かが判別される。

ステップ３１において、Ｔｓｏｘ≧Ｔｔｈであると判別されたときには、ステップ３２に進んで、ＮＯｘ放出制御の実行を禁止する。すなわち、この場合、ＮＯｘ放出制御は実行されない。一方、ステップ３１において、Ｔｓｏｘ＜Ｔｔｈであると判別されたときには、ステップ３３に進んで、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量ΣＳＯＸが所定量βよりも多い（ΣＳＯＸ＞β）か否か（すなわち、ＳＯｘ放出抑制条件が成立しているか否か）が判別される。

ステップ３３において、ΣＳＯＸ＞βであると判別されたときには、ステップ３４に進んで、上述した第１実施形態〜第６実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御のいずれかを実行する。一方、ステップ３３において、ΣＳＯＸ≦βであると判別されたときには、ステップ３５に進んで、上述した第１実施形態〜第６実施形態の通常ＮＯｘ放出制御のいずれかを実行する。

ところで、第１６実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御として、以下の制御を採用してもよい。すなわち、上述したように、ＰＭ除去制御の実行中は、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が比較的高くなるのであるが、ここで、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも高いときには、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも低いときに比べて、より確実に、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることを抑制すべきである。そこで、第１６実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立していないときには、上述した第７実施形態〜第１４実施形態の通常ＰＭ除去制御のいずれかを実行する。

一方、第１６実施形態のＰＭ除去制御では、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立しているときには、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも高いか否かを判断する。ここで、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも低い場合には、上述した第７実施形態〜第１４実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御のいずれかを実行する。一方、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも高い場合には、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも低い場合に行われるＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御と同様の制御を実行するが、このときのＨＣ供給率を、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも低いときに行われるＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御におけるＨＣ供給率よりも小さくする。これによれば、１回のＨＣ供給においてＨＣ供給弁１４から供給されるＨＣの量が少ないことから、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣが排気ガス中に拡散しやすい。このため、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが抑制される。

或いは、上述した第１６実施形態のＰＭ除去制御において、ＰＭ除去条件が成立し、ＳＯｘ放出抑制条件が成立しているときであって、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも高いときに、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が上昇したり下降したりする幅（温度振幅）が、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも低いときに行われるＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御において許容されるＳＯｘ捕獲材１１の温度振幅よりも小さく維持されるように、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間、および、ＨＣ供給間隔を制御するようにしてもよい。これによれば、ＳＯｘ捕獲材１１の温度がＳＯｘ放出温度よりも低いときに行われるＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御の実行中に比べて、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給率が小さく設定され、或いは、各ＨＣ供給におけるＨＣ供給時間が短く設定され、或いは、ＨＣ供給間隔が長く設定される。このため、ＨＣ供給弁１４から供給されたＨＣが排気ガス中に拡散しやすい。したがって、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることが抑制されるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

図１２は、第１６実施形態のＰＭ除去制御を実行するルーチンの一例を示している。図１２のルーチンでは、始めに、ステップ４０において、フィルタ１２ａ上に堆積している粒子状物質の量ΣＰＭが許容値γよりも多い（ΣＰＭ＞γ）か否か（すなわち、ＰＭ除去条件が成立しているか否か）が判別される。ここで、ΣＰＭ≦γであると判別されたときには、そのままルーチンを終了する。一方、ΣＰＭ＞γであると判別されたときには、ステップ４１に進んで、ＳＯｘ捕獲材１１のＳＯｘ捕獲量ΣＳＯＸが所定量βよりも多い（ΣＳＯＸ＞β）か否か（すなわち、ＳＯｘ放出抑制条件が成立しているか否か）が判別される。

ステップ４１において、ΣＳＯＸ≦βであると判別されたときには、ステップ４５に進んで、第７実施形態〜第１４実施形態の通常ＰＭ除去制御のいずれかを実行する。一方、ステップ４１において、ΣＳＯＸ＞βであると判別されたときには、ステップ４２に進んで、ＳＯｘ捕獲材１１の温度ＴｓｏｘがＳＯｘ放出温度Ｔｔｈ以上である（Ｔｓｏｘ≧Ｔｔｈ）か否かが判別される。

ステップ４２において、Ｔｓｏｘ＜Ｔｔｈであると判別されたときには、ステップ４４に進んで、ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御ＩＩを実行する。このＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御ＩＩでは、第７実施形態〜第１４実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御のいずれかが実行される。一方、ステップ４２において、Ｔｓｏｘ≧Ｔｔｈであると判別されたときには、ステップ４５に進んで、ＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御Ｉを実行する。このＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御Ｉでは、ステップ４４のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御ＩＩと同様の制御が実行されるが、ここでは、ＨＣ供給率がステップ４４のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御ＩＩでのＨＣ供給率よりも小さくされている。

ところで、第１７実施形態の排気浄化装置のＮＯｘ放出制御として、以下の制御を採用してもよい。すなわち、第１７実施形態のＮＯｘ放出制御では、各気筒から排出される排気ガスの空燃比のリーン度合が予め定められたリーン度合（以下「所定リーン度合」という）よりも大きいときにＮＯｘ放出条件が成立したときには、第１実施形態〜第６実施形態の通常ＮＯｘ放出制御のいずれかを実行する。一方、各気筒から排出される排気ガスの空燃比のリーン度合が所定リーン度合よりも小さいときにＮＯｘ放出条件が成立したときには、第１実施形態〜第６実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御のいずれかを実行する。これによれば、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

すなわち、各気筒から排出される排気ガスの空燃比のリーン度合が所定リーン度合よりも小さいときには、排気ガスの空燃比がリッチ空燃比に近くなっている。このとき、ＮＯｘ放出制御が実行されると、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガス中に空燃比が局所的に大きくリッチな領域が形成される可能性が高く、したがって、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなる可能性が高い。したがって、ＮＯｘ放出制御を実行するときに各気筒から排出される排気ガスの空燃比のリーン度合が所定リーン度合よりも小さい場合にＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることを確実に抑制するためには、排気ガス中に空燃比が局所的に大きくリッチな領域が形成されることを抑制し、したがって、ＳＯｘ捕獲材１１の温度が局所的にＳＯｘ放出温度よりも高くなることを抑制する必要がある。そこで、第１７実施形態のＮＯｘ放出制御では、各気筒から排出される排気ガスの空燃比のリーン度合が所定リーン度合よりも小さいときには、第１実施形態〜第６実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御のいずれかを実行するのである。

ところで、第１８実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御として、以下の制御を採用してもよい。すなわち、第１８実施形態のＰＭ除去制御では、各気筒から排出される排気ガスの空燃比のリーン度合が予め定められたリーン度合（以下「所定リーン度合」という）よりも大きいときにＰＭ除去条件が成立したときには、第７実施形態〜第１４実施形態の通常ＰＭ除去制御のいずれかを実行する。一方、各気筒から排出される排気ガスの空燃比のリーン度合が所定リーン度合よりも小さいときにＰＭ除去条件が成立したときには、第７実施形態〜第１４実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御のいずれかを実行する。これによれば、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

すなわち、各気筒から排出される排気ガスの空燃比のリーン度合が所定リーン度合よりも小さいときには、排気ガスの空燃比がリッチ空燃比に近くなっている。このとき、ＰＭ除去制御が実行されると、ＳＯｘ捕獲材１１に流入する排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成される可能性が高い。したがって、ＰＭ除去制御を実行するときに各気筒から排出される排気ガスの空燃比のリーン度合が所定リーン度合よりも小さい場合にＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることを確実に抑制するためには、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることを抑制する必要がある。そこで、第１８実施形態のＰＭ除去制御では、各気筒から排出される排気ガスの空燃比のリーン度合が所定リーン度合よりも小さいときには、第７実施形態〜第１４実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御のいずれかを実行するのである。

なお、第１８実施形態のＰＭ除去制御において、各気筒から排出される排気ガスの空燃比のリーン度合が所定リーン度合よりも小さいときに、ＰＭ除去制御の実行を禁止するようにしてもよい。これによっても、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが確実に抑制される。

また、上述した実施形態のＮＯｘ放出制御およびＰＭ除去制御は、図１３に示した圧縮着火式の内燃機関にも適用可能である。図１３に示した内燃機関は、図１に示した内燃機関と同様であるが、図１３に示した内燃機関では、ＳＯｘ捕獲材１１の下流に、フィルタ１２ａに担持されたＮＯｘ触媒１２の代わりに、単に粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ１２ａが配置されていると共に、該パティキュレートフィルタ１２ａの下流にＮＯｘ触媒１２が配置されている。そして、図１３に示した内燃機関において、ＮＯｘ触媒１２のＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させようとしたときに、上述した実施形態のＮＯｘ放出制御が採用される。また、図１３に示した内燃機関において、パティキュレートフィルタ１２ａ上に堆積した粒子状物質を燃焼させて除去しようとしたときに、上述した実施形態のＰＭ除去制御が採用される。

なお、図１３に示した内燃機関では、パティキュレートフィルタ１２ａには、該パティキュレートフィルタ１２ａの温度を検出するための温度センサ２２と、該パティキュレートフィルタ１２ａの前後差圧を検出するための差圧センサ２３とが取り付けられている。また、ＮＯｘ触媒１２には、該ＮＯｘ触媒１２の温度を検出するための温度センサ２４が取り付けられている。

また、上述した実施形態のＮＯｘ放出制御およびＰＭ除去制御は、図１４に示した圧縮着火式の内燃機関にも適用可能である。図１４に示した内燃機関は、図１に示した内燃機関と同様であるが、図１４に示した内燃機関では、ＳＯｘ捕獲材１１の下流に、フィルタ１２ａに担持されたＮＯｘ触媒１２の代わりに、ＮＯｘ触媒１２が配置されていると共に、該ＮＯｘ触媒１２の下流に単に粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ１２ａが配置されている。そして、図１４に示した内燃機関において、ＮＯｘ触媒１２のＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させようとしたときに、上述した実施形態のＮＯｘ放出制御が採用される。また、図１４に示した内燃機関において、パティキュレートフィルタ１２ａ上に堆積した粒子状物質を燃焼させて除去しようとしたときに、上述した実施形態のＰＭ除去制御が採用される。

また、図１に示した内燃機関において、図１５に示したように、ＳＯｘ捕獲材１１の上流にＨＣ供給弁１４から排気ガス中に供給されたＨＣを酸化する酸化触媒２６であって、ＳＯｘ捕獲材１１の酸化能力よりも高い酸化能力を備えた酸化触媒２６を配置してもよい。この場合、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中に供給されたＨＣが酸化触媒２６によって酸化されることから、排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることが確実に抑制される。

また、上述した実施形態の排気浄化装置において、ＨＣ供給弁１４に該ＨＣ供給弁１４を加熱するヒータを取り付け、通常ＮＯｘ放出制御または通常ＰＭ除去制御において、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中にＨＣを供給するときには、上記ヒータによってＨＣ供給弁１４を加熱しないが、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御またはＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御において、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中にＨＣを供給するときに、ＨＣ供給弁１４をヒータによって加熱するようにしてもよい。これによれば、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御またはＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御において、ＨＣ供給弁１４から供給されるＨＣが排気ガス中に拡散しやすくなるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが抑制される。

また、上述した実施形態のＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御またはＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御において、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中にＨＣを供給する圧力を、通常ＮＯｘ放出制御または通常ＰＭ除去制御においてＨＣ供給弁１４から排気ガス中にＨＣを供給する圧力よりも高くするようにしてもよい。これによっても、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御またはＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御において、ＨＣ供給弁１４から供給されるＨＣが排気ガス中に拡散しやすくなるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが抑制される。

また、上述した実施形態の排気浄化装置において、ＨＣ供給弁１４として、ＨＣを供給する供給孔を複数備え、ＨＣを供給する供給孔の数を適宜変更することができるＨＣ供給弁を採用し、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御またはＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御において、ＨＣ供給弁から排気ガス中にＨＣを供給するときに、ＨＣを供給する供給孔の数を通常ＮＯｘ放出制御または通常ＰＭ除去制御においてＨＣを供給する供給孔の数よりも多くしてもよい。これによっても、ＳＯｘ放出抑制・ＮＯｘ放出制御またはＳＯｘ放出抑制・ＰＭ除去制御において、ＨＣ供給弁１４から供給されるＨＣが排気ガス中に拡散しやすくなるので、ＳＯｘ捕獲材１１からＳＯｘが放出されることが抑制される。

また、上述した複数の実施形態のＮＯｘ放出制御の幾つかを矛盾の生じない範囲で組み合わせてもよいし、上述した複数の実施形態のＰＭ除去制御の幾つかを矛盾の生じない範囲で組み合わせてもよい。

また、上述した第２実施形態、第３実施形態、第８実施形態、および、第９実施形態以外の実施形態のＮＯｘ放出制御またはＰＭ除去制御は、ＨＣ供給として、ＨＣ供給弁１４から排気ガス中にＨＣを供給するのではなく、特定の気筒の膨張行程後半または排気行程中に燃料噴射弁３から燃料を噴射する内燃機関にも適用可能である。

本発明の排気浄化装置を備えた圧縮着火式の内燃機関を示した図である。 パティキュレートフィルタの構造を示した図である。 ＮＯｘ触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。 ＳＯｘ捕獲材の触媒担体の表面部分の断面図である。 第１実施形態の排気浄化装置のＮＯｘ放出制御を説明するための図である。 第２実施形態の排気浄化装置のＮＯｘ放出制御を説明するための図である。 本発明の実施形態のＮＯｘ放出制御を実行するルーチンの一例を示した図である。 第７実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御を説明するための図である。 第８実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御を説明するための図である。 本発明の実施形態のＰＭ除去制御を実行するルーチンの一例を示した図である。 第１５実施形態の排気浄化装置のＮＯｘ放出制御を実行するルーチンの一例を示した図である。 第１６実施形態の排気浄化装置のＰＭ除去制御を実行するルーチンの一例を示した図である。 本発明を適用可能な圧縮着火式の内燃機関の１つを示した図である。 本発明を適用可能な圧縮着火式の内燃機関の別の１つを示した図である。 本発明を適用可能な圧縮着火式の内燃機関のさらに別の１つを示した図である。

符号の説明

１１ ＳＯｘ捕獲材
１２ ＮＯｘ触媒
１２ａ パティキュレートフィルタ
１４ ＨＣ供給弁

Claims (11)

1. 排気ガス中のＳＯｘを捕獲するためのＳＯｘ捕獲材を排気通路内に備え、該ＳＯｘ捕獲材が該ＳＯｘ捕獲材に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンな空燃比であり且つ該ＳＯｘ捕獲材の温度が予め定められた温度よりも低いときに排気ガス中のＳＯｘを捕獲し、該ＳＯｘ捕獲材に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比またはそれよりもリッチな空燃比であり且つ該ＳＯｘ捕獲材の温度が上記予め定められた温度よりも高いときに捕獲しているＳＯｘを放出し、予め定められた条件が成立したときにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣを供給するＨＣ供給制御を実行するようになっている内燃機関の排気浄化装置において、ＳＯｘ捕獲材が捕獲しているＳＯｘの量が予め定められた量よりも少ないときには、上記ＨＣ供給制御として、予め定められたパターンでＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣを供給する第１のＨＣ供給制御を実行し、ＳＯｘ捕獲材が捕獲しているＳＯｘの量が上記予め定められた量よりも多いときには、上記ＨＣ供給制御として、上記予め定められたパターンとは異なるパターンであって、ＳＯｘ捕獲材の温度が局所的に上記予め定められた温度よりも高くなることを抑制し或いはＳＯｘ捕獲材に流入する排気ガス中に空燃比が局所的にリッチな領域が形成されることを抑制するパターンでＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣを供給する第２のＨＣ供給制御を実行することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 上記第１のＨＣ供給制御では、単位時間当たりに予め定められた量のＨＣがＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中に供給され、上記第２のＨＣ供給制御では、単位時間当たりに上記予め定められた量よりも少ない量のＨＣがＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中に供給されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 上記第２のＨＣ供給制御では、上記第１のＨＣ供給制御においてＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中に供給されるＨＣよりも排気ガス中への拡散性の高いＨＣがＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中に供給されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 上記第２のＨＣ供給制御では、ＳＯｘ捕獲材に流入する排気ガスの空燃比のリーン度合が予め定められたリーン度合よりも大きく維持されるようにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給されることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 上記予め定められたリーン度合がＳＯｘ捕獲材の温度が低いほど大きく設定されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 上記第２のＨＣ供給制御では、単位時間当たりのＳＯｘ捕獲材の局所的な温度上昇量が上記第１のＨＣ供給制御において許容される単位時間当たりのＳＯｘ捕獲材の局所的な温度上昇量よりも小さく維持されるようにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 上記第２のＨＣ供給制御では、単位時間当たりのＳＯｘ捕獲材全体の温度上昇量が上記第１のＨＣ供給制御において許容される単位時間当たりのＳＯｘ捕獲材全体の温度上昇量よりも小さく維持されるようにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 上記ＳＯｘ捕獲材下流の排気通路内に排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタが配置されており、上記予め定められた条件の１つが該パティキュレートフィルタの温度を予め定められた目標温度にまで上昇させて該パティキュレートフィルタに捕集された粒子状物質を燃焼させて除去するべきであると判断される燃料除去条件であり、該燃焼除去条件が成立したときに上記第２のＨＣ供給制御が実行される場合、該第２のＨＣ供給制御では、前記燃焼除去条件が成立したときに上記第１のＨＣ供給制御が実行される場合における該第１のＨＣ供給制御における上記目標温度よりも低い温度を目標温度としてＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 上記第２のＨＣ供給制御では、ＳＯｘ捕獲材の温度振幅が上記第１のＨＣ供給制御において許容されるＳＯｘ捕獲材の温度振幅よりも小さく維持されるようにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給されることを特徴とする請求項７または８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. 上記ＳＯｘ捕獲材下流の排気通路内に排気ガス中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤が配置されており、上記予め定められた条件の１つが該ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきであると判断されるＮＯｘ放出条件であり、該ＮＯｘ放出条件が成立したときに上記第２のＨＣ供給制御が実行される場合、該第２のＨＣ供給制御では、ＳＯｘ捕獲材の温度振幅が前記ＮＯｘ放出条件が成立したときに上記第１のＨＣ供給制御が実行される場合における該第１のＨＣ供給制御において許容されるＳＯｘ捕獲材の温度振幅よりも小さく維持されるようにＳＯｘ捕獲材上流において排気ガス中にＨＣが供給されることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
11. 上記ＳＯｘ捕獲材上流の排気通路内に該ＳＯｘ捕獲材の酸化能力よりも高い酸化能力を備えた酸化触媒が配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。

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