(57)【要約】【課題】酸化触媒に堆積した硫黄酸化物からサルフェートが生成されて白煙が発生してしまうことを抑制する。【解決手段】還元処理は焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いときに実行される。焼失処理の実行条件が成立したときには、還元処理を実行し、還元処理の実行により酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるときまで焼失処理の開始時期を遅延させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に酸化触媒と粒子状物質を捕捉するフィルタとが上流側から順に配設され、酸化触媒の上流に燃料を添加することにより、フィルタに捕捉されている粒子状物質を焼失させる焼失処理と酸化触媒に堆積した硫黄酸化物を還元して脱離させる還元処理とを実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記還元処理は前記焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いことをその実行条件として含み、
前記焼失処理の実行条件が成立したときには、前記還元処理の実行により酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるときまで前記焼失処理の開始時期を遅延させる
内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
排気通路に酸化触媒と粒子状物質を捕捉するフィルタとが上流側から順に配設され、酸化触媒の上流に燃料を添加することにより、フィルタに捕捉されている粒子状物質を焼失させる焼失処理と酸化触媒に堆積した硫黄酸化物を還元して脱離させる還元処理とを実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記還元処理は前記焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いことをその実行条件として含み、
酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多いときには前記焼失処理の実行を禁止する
内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
排気通路に酸化触媒と粒子状物質を捕捉するフィルタとが上流側から順に配設され、酸化触媒の上流に燃料を添加することにより、フィルタに捕捉されている粒子状物質を焼失させる焼失処理と酸化触媒に堆積した硫黄酸化物を還元して脱離させる還元処理とを実行する内燃機関の排気浄化装置において、
前記還元処理は前記焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いことをその実行条件として含み、
前記焼失処理の実行条件が成立したときには、前記還元処理の実行期間が所定期間に達するときまで前記焼失処理の開始時期を遅延させる
内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記還元処理は、触媒床温が前記目標温度よりも低く且つ酸化触媒において脱離した二酸化硫黄が再酸化しない上限温度以下であることをその実行条件として含む
請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
フィルタの担体の単位体積当たりにおける白金系金属の担持量は、酸化触媒の担体の単位体積当たりにおける白金系金属の担持量よりも少ない
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
酸化触媒は、その担体がアルミナ系金属であって同担体の１リットル当たりにおける白金系金属の担持量が３．０ｇ以上であり、フィルタは、その担体の１リットル当たりにおける白金系金属の担持量が１．０ｇ以下である
請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、酸化触媒と粒子状物質を捕捉するフィルタとが排気通路に設けられた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気浄化用の酸化触媒とフィルタとを排気通路に配設した排気浄化装置では、排気に含まれる未然成分を酸化触媒により酸化して浄化させるとともに、粒子状物質をフィルタにより捕捉するようにしている。そして、こうした排気浄化装置では、フィルタに捕捉された粒子状物質の堆積量が許容量より多いときに、排気通路に燃料を添加して触媒床温を上昇させ、排気の熱によりフィルタを昇温させて粒子状物質を焼失させるようにしている。
【０００３】
また、内燃機関の排気には、未然成分や粒子状物質の他、硫黄酸化物が含まれている。こうした硫黄酸化物が酸化触媒に吸着されて堆積した状態が継続すると、触媒機能が低下するおそれがある。このため、排気浄化装置では、上述した粒子状物質の焼失処理に加えて、排気通路に燃料を添加し、酸化触媒の床温を上昇させるとともに同酸化触媒を酸素濃度の低い環境下におくことにより、酸化触媒に堆積した硫黄酸化物を添加された燃料により還元して脱離させるようにしている。
【０００４】
例えば特許文献１に記載の排気浄化装置では、粒子状物質の焼失処理における触媒床温の昇温要求が硫黄酸化物の還元処理における昇温要求よりも高いときには、粒子状物質の焼失処理を行うことにより、フィルタで捕捉された粒子状物質を焼失させ、併せて硫黄酸化物の還元脱離を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９１８２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フィルタの上流に酸化触媒が配設される排気浄化装置において、上述したように粒子状物質の焼失処理と併せて硫黄酸化物の還元処理を行うようにした場合には、以下のような問題がある。
【０００７】
すなわち、粒子状物質の焼失処理の実行中は酸化触媒の床温も上昇するため、酸化触媒において還元されて脱離した二酸化硫黄（ＳＯ２）が酸化触媒において再び酸化してしまうことがある。このように二酸化硫黄が酸化すると、サルフェート（三酸化硫黄ＳＯ３）が生成され、このサルフェートがフィルタをすり抜け白煙となって外部に排出されてしまうおそれがある。
【０００８】
また、酸化触媒から脱離した二酸化硫黄がフィルタに流れ込み、同フィルタの熱により二酸化硫黄が再び酸化する場合にも、同様の問題が生じる。なお、燃料の添加量を多くし、フィルタを酸素濃度の低い環境下におくことにより、フィルタにおける二酸化硫黄の再酸化を抑制することはできる。しかし、この場合には燃費が悪化したり、未然燃料が白煙となって排出されたりする等の背反事項が存在するため、上記問題の解決方法としては適当ではない。
【０００９】
また、上述したようなサルフェートの生成に起因する白煙の発生といった問題は、燃料に含まれる硫黄分が多く、還元処理すべき硫黄酸化物の量が多くなる場合に一層顕著になる。
【００１０】
この発明の目的は、酸化触媒に堆積した硫黄酸化物からサルフェートが生成されて白煙が発生してしまうことを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するための排気浄化装置は、排気通路に酸化触媒と粒子状物質を捕捉するフィルタとが上流側から順に配設されている。そして、この排気浄化装置は、酸化触媒の上流に燃料を添加することにより、フィルタに捕捉されている粒子状物質を焼失させる焼失処理や酸化触媒に堆積した硫黄酸化物を還元して脱離させる還元処理を実行する。
【００１２】
ここで、この排気浄化装置では、粒子状物質の焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いことを硫黄酸化物の還元処理の実行条件としている。したがって、粒子状物質の焼失処理と併せて硫黄酸化物の還元処理を行うようにした場合と比較して、硫黄酸化物の還元処理は触媒床温やフィルタの温度が低い環境下で行われることとなる。
【００１３】
このため、二酸化硫黄が酸化触媒で再酸化することに起因するサルフェートの生成を抑制することができるとともに、酸化触媒からフィルタに流れ込んだ二酸化硫黄が同フィルタで再び酸化することに起因するサルフェートの生成についても抑制することができる。
【００１４】
また、この排気浄化装置では、粒子状物質の焼失処理の実行条件が成立したときには、硫黄酸化物の還元処理の実行により酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるまで粒子状物質の焼失処理の開始時期を遅延させるようにしている。このため、酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで粒子状物質の焼失処理が行われることとなり、同焼失処理の実行中に酸化触媒からフィルタに流れ込む二酸化硫黄の量を少なくすることができる。したがって、フィルタで二酸化硫黄の再酸化が生じたとしてもその再酸化量は少なくなり、こうした再酸化に起因するサルフェートの生成も抑制することができる。
【００１５】
このように、上記排気浄化装置によれば、酸化触媒に堆積した硫黄酸化物からサルフェートが生成されて白煙が発生してしまうことを抑制することができるようになる。
また、上記排気浄化装置では、酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるときまで粒子状物質の焼失処理の開始時期を遅延させることとしたが、これに代えて、酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多いときに粒子状物質の焼失処理を禁止するようにしてもよい。あるいは、硫黄酸化物の還元処理の実行期間が所定期間に達するときまで粒子状物質の焼失処理の開始時期を遅延させるようにしてもよい。
【００１６】
これら排気浄化装置によっても、酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで粒子状物質の焼失処理が行われるため、同焼失処理の実行中に酸化触媒からフィルタに流れ込む二酸化硫黄の量を少なくすることができる。したがって、フィルタで二酸化硫黄の再酸化が生じたとしてもその再酸化量は少なくなり、こうした再酸化に起因するサルフェートの生成を抑制することができる。
【００１７】
また、硫黄酸化物の還元処理において、触媒床温が酸化触媒において脱離した二酸化硫黄が再酸化しない上限温度よりも高い場合には、酸化触媒における二酸化硫黄の再酸化が頻繁に生じ、上述したような白煙の要因となるサルフェートの生成が進行しやすい。一方で、触媒床温が上限温度以下である場合には、こうしたサルフェートの生成の点からみて二酸化硫黄の再酸化量は無視できる極めて少ない範囲に抑えられるようになる。このため、硫黄酸化物の還元処理は、触媒床温が酸化触媒において脱離した二酸化硫黄が再酸化しない上限温度以下であるときに実行することが望ましい。こうした構成によれば、硫黄酸化物の還元処理が行われるときのサルフェートの生成を効果的に抑制することができる。
【００１８】
上記排気浄化装置においては、フィルタの担体の単位体積当たりにおける白金系金属の担持量を、酸化触媒の担体の単位体積当たりにおける白金系金属の担持量よりも少なくすることが望ましい。このように白金系金属の各担持量の関係を設定すれば、フィルタの酸化力は相対的に低くなる一方、酸化触媒の酸化力は相対的に高くなる。
【００１９】
このため、酸化触媒では、その担体に吸着される二酸化硫黄の量が多くなり、酸化触媒に吸着されないままフィルタに流れ込む二酸化硫黄の量が少なくなる。したがって、昇温したフィルタに二酸化硫黄が流れ込むことに起因したサルフェートの生成を抑制することができるようになる。一方、フィルタでは、酸化触媒から二酸化硫黄が流れ込んだとしても、その酸化力が低いため、二酸化硫黄の再酸化を抑制することができる。したがって、こうした構成を採用することにより、フィルタから排出されるサルフェートの量を更に少なくすることができる。なお、フィルタについては、白金系金属が担持されていない担体を採用することもできる。
【００２０】
また、上記排気浄化装置では、酸化触媒の担体がアルミナ系金属により形成されることが好ましい。この場合、酸化触媒の担体の１リットル当たりにおける白金系金属の担持量を３．０ｇ以上とし、フィルタの担体の１リットル当たりにおける白金系金属の担持量が１．０ｇ以下とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】内燃機関及びその排気浄化装置の概略構成を示す模式図。
【図２】焼失処理及び還元処理の実行手順を示すフローチャート。
【図３】（ａ）は焼失処理の実行条件、（ｂ）は燃料の添加量、（ｃ）は触媒床温、（ｄ）は酸化触媒からフィルタに流入する二酸化硫黄の量、（ｅ）はフィルタから排出されるサルフェートの量、（ｆ）は酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量、についてそれらの推移を示すタイムチャート。
【図４】還元処理の実行手順を示すフローチャート。
【図５】焼失処理の実行手順を示すフローチャート。
【図６】（ａ）は走行距離、（ｂ）は酸化触媒における硫黄酸化物の堆積量、（ｃ）は還元処理についての実行フラグ、（ｄ）は焼失処理についての禁止フラグ、（ｅ）は焼失処理の実行態様、についてそれらの推移を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１の実施形態］
［排気浄化装置の構成］
以下、排気浄化装置の第１の実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
【００２３】
図１に示すように、内燃機関１０には、その燃焼室１１に燃料を噴射する噴射弁１２が設けられている。排気通路１３には、その上流側から順に、排気通路１３に燃料を添加する添加弁２０、排気に含まれる未然燃料を酸化して浄化する酸化触媒２１、排気に含まれる粒子状物質を捕捉するフィルタ２２が設けられている。
【００２４】
酸化触媒２１は、アルミナ系金属により担体が形成され、その担体には１リットル当たり３．５ｇの白金粒子（Ｐｔ）が担持されている。一方、フィルタ２２は、例えばコージェライトや炭化珪素により担体が形成され、その担体には１リットル当たり０．５ｇの白金粒子が担持されている。
【００２５】
また、酸化触媒２１にはその担体の温度、すなわち触媒床温を検出する床温センサ３０が取り付けられている。フィルタ２２にはその担体の温度を検出するフィルタ温センサ３１が取り付けられている。また、排気通路１３には、フィルタ２２より上流の部位と下流の部位との内圧の差を検出する差圧センサ３２が設けられている。これらセンサ類の検出信号は、排気浄化装置の制御部４０に取り込まれる。制御部４０は、これらセンサ類の検出信号に基づき、噴射弁１２や添加弁２０などのアクチュエータ類を駆動することで排気浄化にかかる各種制御を行っている。
【００２６】
［粒子状物質の焼失処理］
例えば、制御部４０は、フィルタ２２に捕捉されている粒子状物質を燃焼して焼失させることにより、粒子状物質の捕捉能力を回復させる焼失処理を実行する。この焼失処理では、その実行条件が成立したときに、添加弁２０から排気通路１３に燃料を添加して酸化触媒２１の床温をその目標温度にまで上昇させ、排気の熱によってフィルタ２２を昇温させて、同フィルタ２２に堆積した粒子状物質を焼失させるようにしている。
【００２７】
ここで、フィルタ２２における粒子状物質の堆積量（ΣＰＭ）は、例えば以下の式（１）による演算を所定周期で繰り返すことにより求められる。
ΣＰＭ（ｉ）←ΣＰＭ（ｉ−１）＋ＰＭａｄｄ−ＰＭｓｕｂ    …（１）
上式（１）において、「ΣＰＭ（ｉ）」は今回の演算タイミングに求められる堆積量、「ΣＰＭ（ｉ−１）」は前回の演算タイミングで求められた堆積量である。また、「ＰＭａｄｄ」は前回の演算タイミングから今回の演算タイミングまでの期間にフィルタ２２に新たに堆積した粒子状物質の量であり、「ＰＭｓｕｂ」は同じく上記期間にフィルタ２２で燃焼して焼失した粒子状物質の量である。これら新規堆積量ＰＭａｄｄ及び焼失量ＰＭｓｕｂは、機関運転状態と相関するパラメータ、例えば燃料噴射量、回転速度、添加弁２０の燃料添加量、フィルタ２２の温度、触媒床温等々を用いたマップ演算等を通じて求められる。
【００２８】
また、焼失処理は、上式（１）により求められる粒子状物質の堆積量が許容量より多いこと、差圧センサ３２により検出される差圧が所定値以上であること、の少なくとも一方が成立することをその実行条件としている。
【００２９】
そして、実行条件が成立して焼失処理が開始されると、添加弁２０から燃料が添加されて触媒床温が上昇するが、制御部４０は、触媒床温が上記目標温度と一致するように、またフィルタ２２の温度が過度に上昇しないように、触媒床温とフィルタ温を監視しつつ、添加弁２０による燃料の添加態様を制御する。例えば、制御部４０は燃料を間欠的に添加し、その添加期間と休止期間の長さを調節することにより、触媒床温を上記目標温度に一致させる。
【００３０】
［硫黄酸化物の還元処理］
また、内燃機関の運転時には、排気に含まれる二酸化硫黄が酸化され、硫黄酸化物、例えばＡｌ２（ＳＯ４）３等の硫酸アルミニウムのかたちで酸化触媒２１に吸着されて堆積する。このため、制御部４０は、このように酸化触媒２１に堆積した硫黄酸化物を還元して脱離させる還元処理を実行する。
【００３１】
この還元処理では、排気通路１３に燃料を添加し、触媒床温を上昇させるとともに酸化触媒２１を酸素濃度の低い環境下におくことにより、酸化触媒２１に堆積した硫黄酸化物を添加された燃料により還元して脱離させる。
【００３２】
また、この排気浄化装置で行われる還元処理は、触媒床温が上述した焼失処理における触媒床温の目標温度よりも低い温度域で推移しているときに実行される。具体的には、還元処理は、上記目標温度よりも低い温度を上記温度域の上限温度とし、触媒床温がこの上限温度以下であることを条件として実行される。
【００３３】
ここで、この上限温度は、酸化触媒２１から脱離した二酸化硫黄が同酸化触媒２１において再酸化しない温度である。すなわち、触媒床温がこの上限温度よりも高い場合には、酸化触媒２１において二酸化硫黄の再酸化が頻繁に生じ、上述したような白煙の要因となるサルフェートの生成が進行しやすい。これに対して、触媒床温が上限温度以下である場合には、こうしたサルフェートの生成の点からみて二酸化硫黄の再酸化量は無視できる極めて少ない範囲に抑えられるようになる。
【００３４】
また、実行条件が成立して還元処理が開始されると触媒床温が上昇するが、制御部４０は、この触媒床温を監視しつつ、同触媒床温が上記上限温度以下の温度域で推移するように添加弁２０による燃料の添加態様を制御する。例えば、制御部４０は、燃料を間欠的に添加し、その添加期間と休止期間の長さを調節することにより、触媒床温を上記上限温度以下の温度域で推移させる。そして、こうした還元処理が行われることにより、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が減少するようになる。
【００３５】
ここで、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量（ΣＳＯ）は、例えば以下の式（２）による演算を所定周期で繰り返すことにより求められる。
ΣＳＯ（ｉ）←ΣＳＯ（ｉ−１）＋ＳＯａｄｄ−ＳＯｓｕｂ    …（２）
上式（２）において、「ΣＳＯ（ｉ）」は今回の演算タイミングに求められる堆積量、「ΣＳＯ（ｉ−１）」は前回の演算タイミングで求められた堆積量である。また、「ＳＯａｄｄ」は前回の演算タイミングから今回の演算タイミングまでの期間に酸化触媒２１に新たに堆積した硫黄酸化物の量、「ＳＯｓｕｂ」は同じく上記期間に酸化触媒２１で還元されて脱離した硫黄酸化物の量である。これら新規堆積量ＳＯａｄｄ及び脱離量ＳＯｓｕｂは、機関運転状態と相関するパラメータ、例えば燃料噴射量、回転速度、添加弁２０の燃料添加量、フィルタ２２の温度、触媒床温等々に加え、現在使用している燃料の硫黄分の濃度と相関するパラメータとを用いたマップ演算等を通じて求められる。
【００３６】
［焼失処理及び還元処理の実行手順］
次に、上述した焼失処理及び還元処理の詳細な実行手順について、図２を参照して説明する。
【００３７】
図２に示すように、焼失処理の実行条件が成立しているときには（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、次に触媒床温が上述した上限温度以下であるかを判断する（ステップＳ２０２）。
【００３８】
触媒床温が上限温度以下であるときには（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、還元処理を実行する（ステップＳ２０３）。次に、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量を算出する（ステップＳ２０４）。そして、この堆積量が許容量以下である場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、焼失処理を開始する（ステップＳ２０６）。なお、焼失処理は、フィルタ２２における粒子状物質の堆積量が「０」になるまで継続して実行される。
【００３９】
ここで、上述した許容量は、焼失処理が開始されて触媒昇温が上昇し、酸化触媒２１から脱離した二酸化硫黄がフィルタ２２に流れ込んで再酸化されたとしても、それが白煙の発生に影響を及ぼすことがないように、焼失処理の実行中における硫黄酸化物の堆積量を制限するための閾値である。
【００４０】
一方、焼失処理の実行条件が成立していない場合、触媒床温が上限温度よりも高い場合、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多い場合（ステップＳ２０１：ＮＯ、ステップＳ２０２：ＮＯ、ステップＳ２０５：ＮＯ）には、いずれもこの一連の処理を終了する。
【００４１】
［排気浄化装置の作用］
次に、この排気浄化装置の作用について図３を参照して説明する。
図３に示すように、タイミングｔ１において、焼失処理の実行条件が成立すると（図３（ａ））、触媒床温が上限温度を下回っているため、還元処理が開始され、添加弁２０による間欠的な燃料の添加が開始される（図３（ｂ））。このように燃料の添加が行われると、触媒床温が徐々に上昇する（図３（ｃ））。
【００４２】
そして、酸化触媒２１に吸着されている硫黄酸化物が燃料により還元され脱離して二酸化硫黄が発生し、その二酸化硫黄が酸化触媒２１からフィルタ２２に流れ込む（図３（ｄ））。ここで、触媒床温は上限温度を下回っているため、酸化触媒２１における二酸化硫黄の再酸化は抑制される。また、フィルタ２２の温度も低いため、同フィルタ２２に流れ込んだ二酸化硫黄の再酸化についても抑制される。
【００４３】
このように酸化触媒２１から二酸化硫黄が脱離すると、同酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が徐々に減少する（図３（ｆ））。そして、タイミングｔ２において、硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になると、還元処理は終了し、焼失処理が開始される。その結果、触媒床温は更に上昇して焼失処理の目標温度に徐々に収束する（図３（ｃ））。このように焼失処理が行われて触媒昇温が上昇しても、同焼失処理に先立って行われた還元処理により酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量は少なくなっているため、酸化触媒２１から昇温したフィルタ２２に流れ込む二酸化硫黄もごく限られた量になる。したがって、フィルタ２２においてサルフェートが生成されることに起因する白煙の排出が抑制されるようになる（図３（ｅ））。
【００４４】
このように、この排気浄化装置では、焼失処理の実行条件が成立したときには、還元処理の実行により硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるときまで焼失処理の開始時期を遅延させるようにしている。
【００４５】
［排気浄化装置の効果］
以上説明した排気浄化装置は以下の効果を奏することができる。
（１ａ）焼失処理における触媒床温の目標温度よりも触媒床温が低いときに、還元処理を実行することとした。このため、焼失処理と併せて還元処理を行うようにした場合と比較して、還元処理は触媒床温やフィルタ温が低い環境下で行われることとなる。したがって、二酸化硫黄が酸化触媒２１で再酸化することに起因するサルフェートの生成を抑制することができる。さらに、酸化触媒２１からフィルタ２２に流れ込んだ二酸化硫黄が同フィルタ２２で再び酸化することに起因するサルフェートの生成についても抑制することができる。
【００４６】
（１ｂ）また、焼失処理の実行条件が成立したときには、還元処理の実行により酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるまで焼失処理の開始時期を遅延させるようにしている。このため、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで焼失処理が行われることとなり、同焼失処理の実行中に酸化触媒２１からフィルタ２２に流れ込む二酸化硫黄の量を少なくすることができる。このため、フィルタ２２で二酸化硫黄が再び酸化することに起因するサルフェートの生成も抑制することができるようになる。
【００４７】
したがって、本排気浄化装置によれば、酸化触媒に堆積した硫黄酸化物からサルフェートが生成されて白煙が発生してしまうことを抑制することができる。
（２）また、触媒床温が酸化触媒２１から脱離した二酸化硫黄が同酸化触媒２１において再酸化しない上限温度以下であるときに還元処理を実行することとした。このため、酸化触媒２１における二酸化硫黄の再酸化量を無視できる極めて少ない範囲に抑えることができ、還元処理が行われるときのサルフェートの生成を効果的に抑制することができる。
【００４８】
（３）フィルタ２２の担体の単位体積当たりにおける白金粒子の担持量を、酸化触媒２１の担体の単位体積当たりにおける白金粒子の担持量よりも少なくしたため、フィルタ２２の酸化力は相対的に低くなる一方、酸化触媒２１の酸化力は相対的に高くなる。
【００４９】
したがって、酸化触媒２１では、その担体に吸着される二酸化硫黄の量が多くなり、酸化触媒２１に吸着されないままフィルタ２２に流れ込む二酸化硫黄の量が少なくなる。その結果、昇温したフィルタ２２に二酸化硫黄が流れ込むことに起因したサルフェートの生成を抑制することができるようになる。一方、フィルタ２２では、酸化触媒２１から二酸化硫黄が流れ込んだとしても、その酸化力が低いため、二酸化硫黄の再酸化を抑制することができる。したがって、フィルタ２２から排出されるサルフェートの量を更に少なくすることができる。
【００５０】
（４）また、酸化触媒２１の担体をアルミナ系金属により形成するようにしたため、排気に含まれる二酸化硫黄を効率的にその担体に吸着させることができる。したがって、焼失処理の実行中に、昇温したフィルタ２２に酸化触媒２１から二酸化硫黄が流れ込むことを抑制することができ、フィルタ２２においてサルフェートが生成されてしまうことを抑制することができる。
【００５１】
［第２の実施形態］
次に、排気浄化装置の第２の実施形態について図４〜図６を参照して説明する。なお、添加弁２０、酸化触媒２１、フィルタ２２等々の排気浄化装置の構成、粒子状物質の堆積量を算出する際の方法、硫黄酸化物の堆積量を算出する際の方法、並びに焼失処理や還元処理における燃料の添加態様については第１の実施形態と同等であるため、その説明を割愛する。また、この例では、排気浄化装置が適用される内燃機関が車両に搭載されることを前提としている。
【００５２】
第１の実施形態の排気浄化装置では、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が許容量以下になるときまで焼失処理の開始時期を遅延させることとしたが、本実施形態の排気浄化装置では、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多いときに焼失処理を禁止するようにしている。
【００５３】
また、第１の実施形態の排気浄化装置では、焼失処理の実行条件が成立しているときに、所定の状況のもとで還元処理を実行するようにしたが、本実施形態の排気浄化装置では、車両が所定距離走行する毎に、還元処理を実行するようにしている。
【００５４】
以下、図４及び図５を参照して、本実施形態の排気浄化装置により行われる還元処理及び焼失処理を説明する。
［還元処理の実行手順］
まず、還元処理の詳細な実行手順について説明する。
【００５５】
図４に示すように、車両の走行距離が所定距離に達すると（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、走行距離を「０」にリセットする（ステップＳ４０２）。そして、還元処理についての実行フラグを「ＯＮ」に設定し（ステップＳ４０３）、処理をステップＳ４０４に進める。一方、車両の走行距離が所定距離に達していない場合（ステップＳ４０１：ＮＯ）には、同じく処理をステップＳ４０４に進める。
【００５６】
ここで、上記所定距離は、フィルタ２２に堆積する粒子状物質の量が「０」から許容量に達するまでの期間に車両が走行する平均的な距離よりも十分に短い値に設定されている。
【００５７】
ステップＳ４０４では、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量を算出する。そして、この堆積量が許容量より多い場合には（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）、焼失処理についての禁止フラグを「ＯＮ」に設定する（ステップＳ４０６）。次に、実行フラグが「ＯＮ」であるときには（ステップＳ４０７：ＹＥＳ）、さらに触媒床温が上限温度以下であるか否かを判断する（ステップＳ４０８）。そして、触媒床温が上限温度以下であるときには（ステップＳ４０８：ＹＥＳ）、還元処理を実行する（ステップＳ４０９）。
【００５８】
また、実行フラグが「ＯＦＦ」であるとき（ステップＳ４０７：ＮＯ）、触媒床温が上限温度より高いとき（ステップＳ４０８：ＮＯ）には、いずれも処理を終了する。
一方、堆積量が許容量以下であるときには（ステップＳ４０５：ＮＯ）、禁止フラグを「ＯＦＦ」に設定し（ステップＳ４１６）、さらに実行フラグを「ＯＦＦ」に設定してこの処理を終了する（ステップＳ４１７）。
【００５９】
このように、本排気浄化装置において、焼失処理についての禁止フラグは、堆積量が許容量より多いときに「ＯＮ」に設定され、同堆積量が許容量以下であるときに「ＯＦＦ」に設定される。また、還元処理についての実行フラグは、車両の走行距離が所定距離に達したときに「ＯＮ」に設定され、堆積量が許容量以下であるときに「ＯＦＦ」に設定される。
【００６０】
［焼失処理の実行手順］
次に、焼失処理の詳細な実行手順について説明する。
図５に示すように、焼失処理の実行条件が成立しているときには（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）、次に先の還元処理において設定した禁止フラグが「ＯＦＦ」であるか否かを判断する（ステップＳ５０２）。禁止フラグが「ＯＦＦ」であるときには、焼失処理を開始する。第１の実施形態と同様、焼失処理は、フィルタ２２における粒子状物質の堆積量が「０」になるまで継続して実行される。
【００６１】
一方、焼失処理の実行条件が成立していない場合（ステップＳ５０１：ＮＯ）、禁止フラグが「ＯＮ」である場合（ステップＳ５０２：ＮＯ）には、いずれもこの一連の処理を終了する。すなわち、焼失処理の上述した実行条件が成立していても（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）、禁止フラグが「ＯＮ」である場合には（ステップＳ５０２：ＮＯ）、焼失処理は実行されない。すなわち、この排気浄化装置では、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多い場合には焼失処理が禁止される。
【００６２】
［排気浄化装置の作用］
次に、この排気浄化装置の作用について図６を参照して説明する。
図６に示すように、タイミングｔ１において、走行距離が所定距離に達すると（図６（ａ））、還元処理についての実行フラグが「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り替えられる（図６（ｃ））。したがって、還元処理の他の実行条件が成立していれば、還元処理が実行される。
【００６３】
ここで、焼失処理についての禁止フラグは「ＯＮ」であるため（図６（ｄ））、その実行条件が成立していたとしても、焼失処理は実行されない（図６（ｅ））。すなわち、本実施形態においては、上述した粒子状物質の堆積量が許容量より多いこと、差圧センサ３２により検出される差圧が所定値以上であること、の少なくとも一方が成立していることを前提条件とし、その前提条件の成立に加え、禁止フラグが「ＯＦＦ」であることが焼失処理の実質的な実行条件となっている。
【００６４】
そして、還元処理が行われることにより、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が徐々に減少し（図６（ｂ））、タイミングｔ２において、同堆積量が許容量以下になると、実行フラグが「ＯＦＦ」に設定され、還元処理が終了する。一方、タイミングｔ２において、禁止フラグが「ＯＦＦ」に設定される。したがって、上述した焼失処理の前提条件が成立している場合には、焼失処理が開始されるようになる。
【００６５】
［排気浄化装置の効果］
以上説明したように、この排気浄化装置によれば、第１の実施形態における（１ａ）、（２）〜（４）に加え、さらに以下の効果を奏することができる。
【００６６】
（１ｃ）酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が許容量より多いときには、焼失処理の実行を禁止するようにしている。このため、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで焼失処理が行われることとなり、同焼失処理の実行中に酸化触媒２１からフィルタ２２に流れ込む二酸化硫黄の量を少なくすることができる。このため、フィルタ２２で二酸化硫黄が再び酸化することに起因するサルフェートの生成も抑制することができるようになる。
【００６７】
（５）還元処理は触媒床温が上限温度以下であるときに実行されるため、焼失処理の実行条件が成立しているときに還元処理の実行が可能となる第１の実施形態では、還元処理の実行機会を十分に確保できないことが懸念される。
【００６８】
一方、本実施形態では、車両が所定距離走行する毎に還元処理を実行することとし、この所定距離をフィルタ２２に堆積する粒子状物質の量が「０」から許容量に達するまでの期間に車両が走行する平均的な距離よりも十分に短い値に設定した。このため、焼失処理の実行条件が不成立となってから同実行条件が成立するまでの期間に、還元処理の実行機会が複数回到来するようになる。その結果、還元処理の実行機会を増やすことができ、ひいては焼失処理の実行機会を増やすことができるようになる。
【００６９】
［その他の実施形態］
上述した各実施形態は以下のような態様で実施することもできる。また、各実施形態及び以下に示す各変形構成を適宜組み合わせて実施することもできる。
【００７０】
・第１の実施形態では、焼失処理の実行条件が成立したときには、硫黄酸化物の堆積量を監視して同堆積量が許容量以下となるときまで、焼失処理の開始時期を遅延させることとしたが、例えば、還元処理の実行期間が所定期間に達するときまで、焼失処理の開始時期を遅延させることとしてもよい。こうした構成でも、上記所定期間を硫黄酸化物の堆積量が減少するのに十分な期間に設定することにより、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで焼失処理を行うことができる。このため、第１の実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００７１】
・上記変形例において、還元処理が間欠的に実行される場合には、その実行期間の累積値が所定期間に達するときまで焼失処理の開始時期を遅延させるのが望ましい。あるいは、還元処理が継続して実行された期間が所定期間に達するときまで焼失処理の開始時期を遅延させるようにすることもできる。
【００７２】
・また、上記変形例において、還元処理が開始されたときの硫黄酸化物の堆積量に応じて上記所定期間を変更するようにしてもよい。すなわち、堆積量が多いときほど所定期間を長くすることとすれば、硫黄酸化物の堆積量の多少に関わらず、還元処理を通じて堆積量を適切に減少させることができるため、硫黄酸化物の堆積量が少ない状況のもとで焼失処理を行うことができる。
【００７３】
・各実施形態では、酸化触媒２１に堆積する硫黄酸化物の量を監視するようにしたが、例えば酸化触媒２１及びフィルタ２２の双方に堆積する硫黄酸化物の総量を監視することとしてもよい。酸化触媒２１及びフィルタ２２の双方に堆積する硫黄酸化物の総量は、酸化触媒２１に堆積する硫黄酸化物の量と相関を有しているため、同総量に基づいて各実施形態の制御を実行した場合でも、各実施形態の効果を得ることはできる。
【００７４】
・添加弁２０を用いて還元処理や焼失処理における燃料添加を行うようにしたが、この添加弁２０による燃料添加に加え、排気行程に行われる噴射弁１２の噴射（アフター噴射ともいう）により排気通路１３に燃料を添加することもできる。また、添加弁２０を備えていない排気浄化装置であれば、噴射弁１２のアフター噴射により燃料添加を行うことができる。
【００７５】
・還元処理や焼失処理では、燃料の添加を間欠的に行うようにし、添加期間及び休止期間の長さを調節することにより、触媒床温やフィルタ温を制御するようにしたが、燃料の添加態様はこれに限られない。例えば、添加弁２０による燃料の添加量や、アフター噴射であれば噴射弁１２の噴射量を調節することにより触媒床温やフィルタ温を制御するようにしてもよい。
【００７６】
・第２の実施形態では、車両の走行距離が所定距離に達する毎に、還元処理の実行機会が到来するようにしたが、例えば内燃機関１０の累積運転時間が所定時間に達する毎に、還元処理の実行機会を設けるようにしてもよい。あるいは、酸化触媒２１における硫黄酸化物の堆積量が所定量（＞許容量）以上にまで増大したことや、触媒床温が上限温度以下となったことを契機に、還元処理を実行するようにしてもよい。
【００７７】
・酸化触媒において脱離した二酸化硫黄が再酸化しない上限温度以下であることを還元処理の実行条件として含むこととしたが、焼失処理における触媒床温の目標温度よりも低いのであれば、触媒床温が上限温度よりも高いときに還元処理を実行するようにしてもよい。こうした構成であっても、第１の実施形態に示した（２）を除く、各効果を奏することはできる。
【００７８】
・酸化触媒２１では、１リットル当たり３．５ｇの白金粒子（Ｐｔ）が担持された担体を採用したが、この担持量は３．０ｇ以上であれば適宜変更することができる。また、フィルタ２２では、１リットル当たり０．５ｇの白金粒子（Ｐｔ）が担持された担体を採用したが、この担持量は１．０ｇ以下であれば適宜変更することができる。また、フィルタ２２については、白金粒子が全く担持されていない担体を採用することもできる。
【００７９】
・さらに、フィルタ２２の担体における白金粒子の担持量は、酸化触媒２１の担持量と等しい、あるいは多くてもよい。こうした構成であっても、第１の実施形態に示した（３）を除く、各効果を奏することはできる。なお、酸化触媒２１やフィルタ２２の担体に担持される白金粒子は、パラジウム（Ｐｄ）やロジウム（Ｒｈ）等、他の白金系金属の粒子であってもよい。
【００８０】
・酸化触媒２１では、アルミナ系金属の担体を採用したが、例えば酸化チタン等、他の金属からなる担体を採用することもできる。
【符号の説明】
【００８１】
１０…内燃機関、１１…燃焼室、１２…噴射弁、１３…排気通路、２０…添加弁、２１…酸化触媒、２２…フィルタ、３０…床温センサ、３１…フィルタ温センサ、３２…差圧センサ、４０…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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