JP7062986B2 - 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。

三元触媒を利用して、エンジンなどの内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する技術が知られている。三元触媒によりＮＯｘを浄化する場合、三元触媒に流入する排気の空燃比をストイキ（理論空燃比）近傍の所定範囲とすることが好ましい。この点、例えば、特許文献１には、内燃機関の排気浄化システムにおいて、ＮＯｘ排出量が増加する内燃機関の高負荷運転時に、空燃比をリーンからストイキへと切り替えることで、三元触媒によるＮＯｘ浄化率を向上させることが記載されている。例えば、特許文献２には、ディーゼルエンジンに関し、出力トルクが所定値以上となる高負荷領域において、空燃比が三元触媒の有効範囲内となるように燃料噴射量及び吸入空気量を制御することが記載されている。

国際公開第２０１４／０１３５５２号パンフレット 特開２０１２－１６７５６２号公報

しかし、特許文献１及び２に記載の技術では、三元触媒によるＮＯｘ浄化のために筒内空燃比をストイキへと移行させるため、燃料噴射量が増加し、燃費が悪化するという課題があった。

ところで、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を除去する粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）を利用して、内燃機関の排気を浄化することが知られている。特許文献１及び２に記載の技術では、上述の通り、筒内空燃比をストイキへと移行させる。このため、特許文献１及び２に記載の技術においてＤＰＦを利用した場合、筒内空燃比がリーンに維持される構成の場合と比較して、ＤＰＦへ流入する排気中の酸素（Ｏ₂）の割合が低下し、ＤＰＦにおける粒子状物質の燃焼除去が進行しづらくなる。この結果、ＤＰＦに粒子状物質が堆積し、内燃機関の圧力損失が高い状態が維持されるという課題があった。

なお、このような課題は、三元触媒、ＤＰＦ、選択還元触媒（ＳＣＲ触媒：Selective Catalytic Reduction catalyst）、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒：NOx Storage Reduction catalyst）、酸化触媒（ＤＯＣ触媒：Diesel Oxidation Catalyst）等、機能が異なる様々な触媒を組み合わせて内燃機関の排気を浄化する技術の全般に共通する課題であった。

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、内燃機関の排気を浄化する技術において、三元触媒による窒素酸化物（ＮＯｘ）の浄化を可能としつつ、燃費悪化を抑制することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。内燃機関の排気浄化装置であって、前記内燃機関からの排気が流通する主流路において最上流に設けられ、前記排気中の粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタと、前記主流路において、前記粒子状物質除去フィルタよりも下流側に設けられた三元触媒と、前記主流路において、前記粒子状物質除去フィルタよりも下流側に設けられ、前記排気中の窒素酸化物を浄化するＮＯｘ触媒と、前記内燃機関の筒内空燃比をリーン、ストイキ、リッチの各状態へと制御する燃焼状態制御部から、前記筒内空燃比をリーンからストイキへと切り替える信号を受信した際に、前記粒子状物質除去フィルタの状態が、前記粒子状物質除去フィルタにおける前記粒子状物質の燃焼除去が進行可能な状態である場合に、前記燃焼状態制御部により制御される前記筒内空燃比をストイキよりもリーン寄りであって、前記粒子状物質除去フィルタから排出されて前記三元触媒に流入する前記排気の空燃比を、前記三元触媒による窒素酸化物の浄化が可能な範囲内とするための第１空燃比とさせる制御部と、を備える、排気浄化装置。そのほか、本発明は、以下の形態としても実現可能である。

（１）本発明の一形態によれば、内燃機関の排気浄化装置が提供される。この排気浄化装置は、前記内燃機関からの排気が流通する主流路に設けられ、前記排気中の粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタと、前記主流路において、前記粒子状物質除去フィルタよりも下流側に設けられた三元触媒と、前記主流路に設けられ、前記排気中の窒素酸化物を浄化するＮＯｘ触媒と、前記内燃機関の筒内空燃比をリーン、ストイキ、リッチの各状態へと制御する燃焼状態制御部から、前記筒内空燃比をリーンからストイキへと切り替える信号を受信した際に、前記粒子状物質除去フィルタの状態に応じて、前記燃焼状態制御部により制御される前記筒内空燃比をストイキよりもリーン寄りの第１空燃比とさせる制御部と、を備える。

この構成によれば、制御部は、燃焼状態制御部から筒内空燃比をリーンからストイキへと切り替える信号を受信した際に、粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ）の状態に応じて、燃焼状態制御部により制御される筒内空燃比をストイキよりもリーン寄りの第１空燃比とさせる。ここで、内燃機関からの排気が流通する主流路において、三元触媒の上流にはＤＰＦが設けられており、ＤＰＦでは、粒子状物質（ＰＭ）の燃焼除去に伴って排気中の酸素（Ｏ₂）が消費される。このため、筒内空燃比をストイキよりも低燃費なリーン寄りの第１空燃比とした場合であっても、主流路の上流側に位置するＤＰＦにおいて排気中の酸素が消費されるため、ＤＰＦよりも下流側に位置する三元触媒へ流入する排気を、ストイキ近傍の所定範囲内とすることができる。この結果、本構成によれば、三元触媒によるＮＯｘの浄化を可能としつつ、燃費悪化を抑制できる。また、本構成によれば、ＤＰＦには、ストイキと比較して酸素の割合が高い、リーン寄りの排気が流入する。このため、ＤＰＦにおけるＰＭの燃焼除去を速やかに進行させることができ、ＤＰＦへのＰＭの堆積を抑制できると共に、内燃機関の圧力損失が高い状態が維持されることを抑制できる。

（２）上記形態の排気浄化装置において、前記制御部は、前記粒子状物質除去フィルタの状態が、前記粒子状物質除去フィルタにおける前記粒子状物質の燃焼除去が進行可能な状態である場合に、前記燃焼状態制御部により制御される前記筒内空燃比を前記第１空燃比とさせてもよい。この構成によれば、制御部は、粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ）における粒子状物質（ＰＭ）の燃焼除去が進行可能な状態である場合に、燃焼状態制御部により制御される筒内空燃比をストイキよりもリーン寄りの第１空燃比とさせる。換言すれば、制御部は、例えばＤＰＦが高温でない場合等、ＤＰＦにおけるＰＭの燃焼除去が進行せず、ＤＰＦにおいて酸素が消費されない場合は、通常通り、燃焼状態制御部により制御される筒内空燃比をストイキとさせて、三元触媒によるＮＯｘの浄化を可能とできる。

（３）上記形態の排気浄化装置では、さらに、前記粒子状物質除去フィルタの温度を取得する温度取得部と、前記内燃機関からの前記排気の流量を取得する流量取得部と、前記主流路のうち、前記粒子状物質除去フィルタの上流側と下流側とにおける前記排気の差圧を取得する差圧取得部と、を備え、前記制御部は、前記温度取得部により取得された前記温度と、前記流量取得部により取得された前記排気の流量と、前記差圧取得部により取得された前記差圧とから求めた前記粒子状物質除去フィルタに捕集されている前記粒子状物質の量と、を用いて前記粒子状物質除去フィルタの状態を判定してもよい。この構成によれば、制御部は、温度取得部、流量取得部、及び差圧取得部から得た各値（ＤＰＦの温度、ＤＰＦに捕集されているＰＭの量）を用いて、現在のＤＰＦの状態が、粒子状物質（ＰＭ）の燃焼除去が進行可能な状態、すなわち、ＤＰＦにおいて酸素が消費される状態であるか否かを判定できる。

（４）上記形態の排気浄化装置では、さらに、前記主流路のうち、前記粒子状物質除去フィルタの下流側かつ前記三元触媒の上流側における前記排気の空燃比を取得する空燃比取得部を備え、前記制御部は、さらに、前記温度取得部により取得された前記温度と、前記粒子状物質除去フィルタに捕集されている前記粒子状物質の量と、前記流量取得部により取得された前記排気の流量と、を用いて前記粒子状物質除去フィルタにおいて前記粒子状物質の燃焼除去に起因して消費される酸素消費量を求め、求めた前記酸素消費量と、前記空燃比取得部により取得された前記排気の空燃比と、を用いて前記三元触媒に流入する前記排気の空燃比をストイキ近傍の所定範囲内とするための前記筒内空燃比の目標値を求めて前記第１空燃比としてもよい。この構成によれば、制御部は、温度取得部、差圧取得部、流量取得部、及び空燃比取得部から得た各値を用いて、現在のＤＰＦでの酸素消費量と、現在の排気の空燃比とに基づき、三元触媒に流入する排気の空燃比をストイキ近傍の所定範囲内とするための筒内空燃比の最適値（目標値）を求め、第１空燃比とすることができる。

（５）上記形態の排気浄化装置において、前記制御部は、前記燃焼状態制御部により制御される前記筒内空燃比を前記第１空燃比とさせた後、定期的に、前記温度取得部、前記差圧取得部、前記流量取得部、及び前記空燃比取得部から取得した最新の各取得値を用いて前記第１空燃比を求め、前記燃焼状態制御部により制御される前記筒内空燃比を最新の前記第１空燃比とするフィードバック制御を行ってもよい。この構成によれば、制御部は、温度取得部、差圧取得部、流量取得部、及び空燃比取得部から取得した最新の各取得値から逐次計算された第１空燃比を用いたフィードバック制御を行うため、筒内空燃比を常に最適な状態に維持することができる。

（６）上記形態の排気浄化装置において、前記粒子状物質除去フィルタは、前記三元触媒及び前記ＮＯｘ触媒よりも上流に設けられていてもよい。粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ）において粒子状物質（ＰＭ）を燃焼除去するためには、ＤＰＦに酸素が存在していることに加えて、ＤＰＦを高温環境下に置くことが好ましい。この構成によれば、ＤＰＦは、三元触媒及びＮＯｘ触媒よりも上流、すなわち内燃機関に最も近い側に設けられるため、内燃機関からの排気がＤＰＦに到達するまでの間に冷却されることを抑制し、ＤＰＦを高温環境下に置くことができる。

（７）本発明の一形態によれば、内燃機関の筒内空燃比の目標値を算出する空燃比算出装置が提供される。この空燃比算出装置は、前記内燃機関からの排気が流通する主流路に設けられ、前記排気中の粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタにおいて、前記粒子状物質の燃焼除去に起因して消費される酸素消費量と、前記主流路において前記粒子状物質除去フィルタよりも下流側に設けられた三元触媒の上流側、かつ、前記粒子状物質除去フィルタの下流側における前記排気の空燃比と、を用いて、前記三元触媒に流入する前記排気の空燃比をストイキ近傍の所定範囲内とするための前記筒内空燃比の目標値を求める算出部を備える。この構成によれば、粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ）において消費される酸素消費量と、三元触媒の上流側の排気の空燃比と、を用いて、三元触媒に流入する排気の空燃比をストイキ近傍の所定範囲内とするための筒内空燃比の最適値（目標値）を求め、第１空燃比として算出することができる。

（８）本発明の一形態によれば、内燃機関の筒内空燃比の目標値を算出する方法が提供される。この方法は、前記内燃機関からの排気が流通する主流路に設けられ、前記排気中の粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタにおいて、前記粒子状物質の燃焼除去に起因して消費される酸素消費量を求める工程と、前記主流路において前記粒子状物質除去フィルタよりも下流側に設けられた三元触媒の上流側、かつ、前記粒子状物質除去フィルタの下流側における前記排気の空燃比を取得する工程と、求めた前記酸素消費量と、取得した前記排気の空燃比と、を用いて、前記三元触媒に流入する前記排気の空燃比をストイキ近傍の所定範囲内とするための前記筒内空燃比の目標値を求める工程と、を備える。この構成によれば、粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ）において消費される酸素消費量と、三元触媒の上流側の排気の空燃比と、を用いて、三元触媒に流入する排気の空燃比をストイキ近傍の所定範囲内とするための筒内空燃比の最適値（目標値）を求め、第１空燃比として算出することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、内燃機関の排気浄化装置及びシステム、内燃機関の筒内空燃比の目標値を算出する空燃比算出装置及びシステム、これら装置及びシステムの制御方法、これら装置及びシステムにおいて実行されるコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置のブロック図である。 制御部における制御の手順を示すフローチャートである。 ステップＳ１０について説明する図である。 ステップＳ２８の酸素消費量の算出について説明する図である。 ステップＳ２８の筒内空燃比の目標値の算出について説明する図である。 第２実施形態における内燃機関の排気浄化装置のブロック図である。 第３実施形態における内燃機関の排気浄化装置のブロック図である。 第４実施形態における空燃比算出装置のブロック図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態としての内燃機関の排気浄化装置１のブロック図である。内燃機関の排気浄化装置１は、例えば、内燃機関２０と共に車両に搭載されて、内燃機関２０の排気中における有害物質、例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）等を浄化する装置である。なお、ＰＭには、スート（すす）、有機溶剤可溶性成分（ＳＯＦ）、サルフェート（ＳＯ₄）等が含まれる。

内燃機関２０は、例えば、ディーゼルエンジンや、リーンバーン運転方式のガソリンエンジンである。燃焼状態制御部１２は、内燃機関２０に対する空気や燃料の噴射を制御することで、内燃機関２０内の空燃比をリーン、ストイキ、リッチの各状態へと制御する。燃焼状態制御部１２は、例えば、電子制御ユニット（ＥＣＵ、Electronic Control Unit）により実装される。

本実施形態の排気浄化装置１は、粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）と、三元触媒（Three-Way Catalyst）と、ＮＯｘ触媒とを備え、三元触媒によるＮＯｘの浄化を可能としつつ、低消費燃料を実現できる。以下の説明では、ＮＯｘ触媒として選択還元触媒（ＳＣＲ触媒：Selective Catalytic Reduction catalyst）を例示し、選択還元触媒において使用される還元剤として尿素水を例示する。しかし、ＮＯｘ触媒としてはＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ触媒：NOx Storage Reduction catalyst）を使用することもできる。また、以下の説明では、排気浄化装置１のうち、内燃機関２０に近い側を「上流側」と呼び、内燃機関２０に遠い側を「下流側」と呼ぶ。図１の場合、左側が上流側に相当し、右側が下流側に相当する。

排気浄化装置１は、排気浄化装置１の各部を制御する制御部１０と、内燃機関２０から伸びる排気管３０と、排気管３０上にそれぞれ設けられたＤＰＦ４０と、三元触媒５０と、ＳＣＲ触媒６０と、第１空燃比取得部７２と、流量取得部７４と、差圧取得部７６と、第２空燃比取得部７８と、第１温度取得部８２と、第２温度取得部８４と、尿素ポンプユニット９２と、尿素ノズル９４とを備える。

制御部１０は、第１空燃比取得部７２、流量取得部７４、差圧取得部７６、第２空燃比取得部７８、第１温度取得部８２、及び第２温度取得部８４から取得された各取得値を表す信号を受信する。制御部１０は、受信した各取得値を用いて後述する制御を実行し、内燃機関２０の筒内空燃比をリーンからストイキへと切り替える信号を受信した際に、ＤＰＦ４０の状態に応じて、ストイキよりもリーン寄りの第１空燃比へと筒内空燃比を制御する。そのほか制御部１０は、ＳＣＲ触媒６０への尿素ポンプユニット９２及び尿素ノズル９４による尿素水の供給などを制御する。制御部１０は、例えば、ＥＣＵにより実装される。

排気管３０は、内燃機関２０からの排気が流通する主流路を形成する。内燃機関２０からの排気は、排気管３０内の主流路を通って、ＤＰＦ４０と、三元触媒５０と、ＳＣＲ触媒６０とを通過して外気に放出される。

第１空燃比取得部７２は、ＤＰＦ４０より上流側における、内燃機関２０からの排気（排出ガス）の酸素（Ｏ₂）濃度（空燃比）を取得する。第１空燃比取得部７２は、例えば、排気管３０に設けられたＡ／Ｆセンサによって測定された測定信号を取得することで実現してもよく、酸素センサによって測定された測定信号を取得することで実現してもよい。また、第１空燃比取得部７２は、内燃機関２０への吸入空気量信号や、燃料噴射量信号から排気の酸素濃度（空燃比）を推定してもよい。流量取得部７４は、内燃機関２０からの排気の流量を取得する。流量取得部７４は、例えば、排気管３０に設けられたピトー管式流量計によって測定された測定信号を取得することで実現してもよい。また、流量取得部７４は、内燃機関２０への吸入空気量信号や、燃料噴射量信号から排気の流量を推定してもよい。流量取得部７４は、「流量取得部」に相当する。

ＤＰＦ４０は、ＤＰＦ４０、三元触媒５０、ＳＣＲ触媒６０のうち、主流路において最上流側（すなわち、最も内燃機関２０に近い側）に配置されている。ＤＰＦ４０は、排気を濾過することで排気中のＰＭを捕集し、除去するフィルタを備える。フィルタに捕集されたＰＭは、ＤＰＦ４０が高温環境下（例えば、約６００℃）に置かれることによって燃焼、除去（酸化）される。

差圧取得部７６は、主流路のうち、ＤＰＦ４０の上流側における排気の圧力（入口圧力）と、ＤＰＦ４０の下流側における排気の圧力（出口圧力）との間の差圧を測定する差圧センサである。差圧取得部７６は、「差圧取得部」に相当する。第１温度取得部８２は、ＤＰＦ４０の温度を測定するセンサであり、本実施形態では、ＤＰＦ４０のフィルタ中の温度（いわゆる床温）を測定する。なお、第１温度取得部８２は、ＤＰＦ４０の床温に代えてＤＰＦ４０の出口近傍における温度を測定してもよい。第１温度取得部８２は、「温度取得部」に相当する。

三元触媒５０は、ＤＰＦ４０、三元触媒５０、ＳＣＲ触媒６０のうち、主流路においてＤＰＦ４０よりも下流側、かつ、ＳＣＲ触媒６０よりも上流側に配置されている。三元触媒５０は、排気中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣを浄化することができるものの、空燃比がストイキ近傍の所定範囲から外れた場合には、これらの浄化性能が低下するという特性を持つ。

第２空燃比取得部７８は、主流路のうち、ＤＰＦ４０より下流側、かつ、三元触媒５０の上流側における、内燃機関２０の排気の酸素濃度（空燃比）を取得する。第２空燃比取得部７８は、第１空燃比取得部７２と同様に、例えば、排気管３０に設けられたＡ／Ｆセンサによって測定された測定信号を取得することで実現してもよく、酸素センサによって測定された測定信号を取得することで実現してもよい。また、第２空燃比取得部７８は、内燃機関２０への吸入空気量信号や、燃料噴射量信号から排気の酸素濃度（空燃比）を推定してもよい。第２空燃比取得部７８は、「空燃比取得部」に相当する。

ＳＣＲ触媒６０は、ＤＰＦ４０、三元触媒５０、ＳＣＲ触媒６０のうち、主流路において最下流側（すなわち、最も内燃機関２０から遠い側）に配置されている。ＳＣＲ触媒６０は、還元剤の供給を受けて、排気中のＮＯｘを浄化することができる。ＳＣＲ触媒６０は、「ＮＯｘ触媒」に相当する。

尿素ポンプユニット９２は、内部に還元剤としての尿素水を貯蔵すると共に、尿素ノズル９４へと尿素水を送出するポンプを内蔵している。尿素ノズル９４は、尿素水の噴射口であり、ＳＣＲ触媒６０の上流側に設けられてＳＣＲ触媒６０に対して尿素水を供給する。第２温度取得部８４は、ＳＣＲ触媒６０の温度を測定するセンサであり、本実施形態では、ＳＣＲ触媒６０の触媒ベッド中の温度（いわゆる床温）を測定する。なお、第２温度取得部８４は、ＳＣＲ触媒６０の床温に代えてＳＣＲ触媒６０の出口近傍における温度を測定してもよい。

図２は、制御部１０における制御の手順を示すフローチャートである。図２に示す制御は、例えば、ＳＣＲ触媒６０に代えて（またはＳＣＲ触媒６０と共に）三元触媒５０を用いてＮＯｘを浄化する場合に実行される。三元触媒５０を用いてＮＯｘを浄化する場合とは、例えば、第２温度取得部８４により取得されたＳＣＲ触媒６０の温度が、ＳＣＲ触媒６０の活性温度範囲外にある場合や、尿素ポンプユニット９２内の尿素水が枯渇した場合等を挙げることができる。

図３は、ステップＳ１０について説明する図である。ステップＳ１０において制御部１０は、燃焼状態制御部１２から、内燃機関２０の筒内空燃比をリーンからストイキへと切り替える指示信号を受信したか否かを判定する。ここで、内燃機関２０の始動後、時間の経過と共に、排気により暖められＳＣＲ触媒６０の温度は上昇する（図３：上段）。そして、ＳＣＲ触媒６０の温度が所定の上限閾値Ｔ_Hを超えると、ＳＣＲ触媒６０におけるＮＯｘの浄化率［％］は徐々に低下していく（図３：下段）。本実施形態の燃焼状態制御部１２は、第２温度取得部８４により取得されたＳＣＲ触媒６０の温度を監視し、ＳＣＲ触媒６０の温度が上限閾値Ｔ_Hを超えた際（図３：時刻ｔ_x）、制御部１０に対して、内燃機関２０の筒内空燃比をリーンからストイキへと切り替える指示信号を送信する。これは、ＳＣＲ触媒６０におけるＮＯｘ浄化率が低下するため、ＳＣＲ触媒６０に代えて（またはＳＣＲ触媒６０と共に）三元触媒５０でＮＯｘを浄化するためである。

図２のステップＳ１０において指示信号を受信していない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、制御部１０は、何もせずに処理を終了させる。このため、燃焼状態制御部１２は、内燃機関２０の筒内空燃比をリーンからストイキへと切り替える。この結果、三元触媒５０へ流入する排気の空燃比はストイキ状態となり、三元触媒５０においてＮＯｘが浄化される。

一方、ステップＳ１０において指示信号を受信した場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２において制御部１０は、流量取得部７４から、排気管３０内部の流量Ｑを取得する。ステップＳ１４において制御部１０は、第１温度取得部８２から、ＤＰＦ４０の温度Ｔ_DPFを取得する。

ステップＳ２０において制御部１０は、ステップＳ１４で取得したＤＰＦ４０の温度Ｔ_DPFが第１の閾値以上であるか否かを判定する。ここで、第１の閾値は、ＰＭの燃焼除去が進行可能なＤＰＦ４０の温度であり、予め実験等により求められ、制御部１０内の図示しない記憶部に記憶されている。ＤＰＦ４０の温度Ｔ_DPFが第１の閾値未満である場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、制御部１０は処理をステップＳ４０へ遷移させる。

一方、ＤＰＦ４０の温度Ｔ_DPFが第１の閾値以上である場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ステップＳ２２において制御部１０は、ＤＰＦ４０に蓄積したＰＭの量Ｍ_PMを算出する。制御部１０は、例えば、排気管３０内部の流量と、ＤＰＦ４０の入口及び出口における差圧と、ＤＰＦ４０におけるＰＭ堆積量（ＰＭの量Ｍ_PM）との関係式を用いて、ＰＭの量Ｍ_PMを算出できる。この関係式は予め実験等によって求められ、制御部１０内の図示しない記憶部に記憶されている。制御部１０は、ステップＳ１２において取得した流量Ｑと、差圧取得部７６によって取得された差圧とを関係式に代入することによって、ＰＭの量Ｍ_PMを算出する。

ステップＳ２４において制御部１０は、ステップＳ２２で算出したＰＭの量Ｍ_PMが第２の閾値以上であるか否かを判定する。ここで、第２の閾値は、燃焼によって空燃比をストイキ近傍にできる程度の酸素消費量を生み出すＰＭの量を表し、予め実験等により求められ、制御部１０内の図示しない記憶部に記憶されている。ＰＭの量Ｍ_PMが第２の閾値未満である場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、制御部１０は処理をステップＳ４０へ遷移させる。

一方、ＰＭの量Ｍ_PMが第２の閾値以上である場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２６において制御部１０は、第２空燃比取得部７８から、ＤＰＦ４０の下流側かつ三元触媒５０の上流側における排気の空燃比Ａ／Ｆ_3way,inを取得する。

図４は、ステップＳ２８の酸素消費量の算出について説明する図である。図５は、ステップＳ２８の筒内空燃比の目標値の算出について説明する図である。ステップＳ２８において制御部１０は、内燃機関２０の筒内空燃比Ａ／Ｆの目標値Ａ／Ｆ_targetを算出する。例えば、制御部１０は、次の手順ａ１，ａ２によって目標値Ａ／Ｆ_targetを算出できる。

（ａ１）ＤＰＦ４０においてＰＭの燃焼除去に起因して消費される酸素の量（酸素消費量）を求める。ＰＭの主成分は炭素（Ｃ）である。このため図４に示すように、ＤＰＦ４０では、炭素と酸素とが結合（酸化）して二酸化炭素（ＣＯ₂）が発生する。このときの酸素消費量は、ＤＰＦ４０の温度と、ＰＭの量（炭素の量）と、排気の流量とから、アレニウスの式を用いて求めることができる。なお、アレニウスの式のうち、頻度因子（Ａ）、活性化エネルギー（Ｅ）については予め実験等により求めた値を使用する。制御部１０は、ステップＳ１４で取得したＤＰＦ４０の温度Ｔ_DPFと、ステップＳ２２で算出したＤＰＦ４０に蓄積したＰＭの量Ｍ_PMと、ステップＳ１２で取得した排気管３０内部の流量Ｑをアレニウスの式に代入して、酸素消費量を求める。

（ａ２）内燃機関２０の筒内空燃比Ａ／Ｆの目標値Ａ／Ｆ_targetを求める。上述の通り、ＤＰＦ４０ではＰＭの燃焼除去によって酸素が消費される。このため図５に示すように、ＤＰＦ４０の入口３０１（図４）における排気の空燃比ＡＲ１（図５：破線）と、ＤＰＦ４０の出口３０２（図４）における排気の空燃比ＡＲ２（図５：実線）とを比較した場合、空燃比ＡＲ２の方がＡＲ１に比較してストイキ寄り、すなわち酸素の割合が少ない状態となる。なお、ＤＰＦ４０の出口３０２は三元触媒５０の入口と同義である。このように、制御部１０は、ステップＳ２６で取得された現在の出口３０２の排気の空燃比Ａ／Ｆ_3way,inと、手順ａ１で求めたＤＰＦ４０での酸素消費量と、を用いて、出口３０２における排気の空燃比ＡＲ２をストイキＴ_S近傍の所定範囲（Ｔ_SL～Ｔ_SH）とするための、筒内空燃比Ａ／Ｆの目標値Ａ／Ｆ_targetを求めることができる。なお、範囲Ｔ_SL～Ｔ_SHは、三元触媒５０においてＮＯｘが浄化可能な空燃比の範囲とすればよい。ステップＳ２８で求めた目標値Ａ／Ｆ_targetは、「第１空燃比」に相当する。以上の説明から明らかなように、目標値Ａ／Ｆ_target（第１空燃比）は、ストイキよりもリーン寄り（酸素の割合が高い状態）となる。

図２に戻り説明を続ける。ステップＳ３０において制御部１０は、内燃機関２０の筒内空燃比Ａ／Ｆを、ステップＳ２８で算出した目標値Ａ／Ｆ_target（第１空燃比）へ移行させる旨の指示を燃焼状態制御部１２へ送信する。燃焼状態制御部１２は、内燃機関２０の筒内空燃比をリーンから（ストイキではなく）目標値Ａ／Ｆ_targetへと切り替える。その後、制御部１０は、処理をステップＳ１２へ遷移させ、上述の処理を繰り返す。これにより、制御部１０は、第１温度取得部８２（温度取得部）、差圧取得部７６（差圧取得部）、流量取得部７４（流量取得部）、及び第２空燃比取得部７８（空燃比取得部）から取得した最新の各取得値から逐次計算された目標値Ａ／Ｆ_target（第１空燃比）を用いたフィードバック制御を行うことができるため、内燃機関２０の筒内空燃比を常に最適な状態に維持することができる。

一方、ステップＳ４０は、ＤＰＦ４０が低温である場合（ステップＳ２０：ＮＯ）や、ＤＰＦ４０にＰＭが堆積していない場合（ステップＳ２４：ＮＯ）といった、ＤＰＦ４０においてＰＭの燃焼除去が進行しない場合、換言すれば、ＤＰＦ４０において酸素が消費されない、または、ＤＰＦ４０における酸素消費量が少ない場合に実行される。ステップＳ４０において制御部１０は、内燃機関２０の筒内空燃比Ａ／Ｆを、ストイキへ移行させる旨の指示を燃焼状態制御部１２へ送信する。燃焼状態制御部１２は、内燃機関２０の筒内空燃比をリーンからストイキへと切り替える。ステップＳ４２において制御部１０は、燃焼状態制御部１２に、筒内空燃比Ａ／Ｆをストイキに維持させて処理を終了する。この結果、三元触媒５０へ流入する排気の空燃比はストイキ状態となり、三元触媒５０においてＮＯｘが浄化される。

以上説明した通り、第１実施形態によれば、制御部１０は、燃焼状態制御部１２から内燃機関２０の筒内空燃比をリーンからストイキへと切り替える信号を受信した際（ステップＳ１０：ＹＥＳ）に、ＤＰＦ４０（粒子状物質除去フィルタ）の状態に応じて、燃焼状態制御部１２により制御される内燃機関２０の筒内空燃比をストイキよりもリーン寄りの目標値Ａ／Ｆ_target（第１空燃比）とさせる。ここで、内燃機関２０からの排気が流通する排気管３０（主流路）において、三元触媒５０の上流にはＤＰＦ４０が設けられており、ＤＰＦ４０では、ＰＭ（粒子状物質）の燃焼除去に伴って排気中の酸素（Ｏ₂）が消費される。このため、図５で説明した通り、筒内空燃比をストイキよりも低燃費なリーン寄りの目標値Ａ／Ｆ_target（第１空燃比）とした場合であっても、排気管３０の上流側に位置するＤＰＦ４０において排気中の酸素が消費されるため、ＤＰＦ４０よりも下流側に位置する三元触媒５０へ流入する排気を、ストイキ近傍の所定範囲Ｔ_SL～Ｔ_SH内とすることができる。この結果、第１実施形態によれば、三元触媒５０によるＮＯｘの浄化を可能としつつ、燃費悪化を抑制できる。また、第１実施形態によれば、ＤＰＦ４０には、ストイキと比較して酸素の割合が高い、リーン寄りの排気が流入する。このため、ＤＰＦ４０におけるＰＭの燃焼除去を速やかに進行させることができ、ＤＰＦ４０へのＰＭの堆積を抑制できると共に、内燃機関２０の圧力損失が高い状態が維持されることを抑制できる。

また、第１実施形態によれば、制御部１０は、ＤＰＦ４０（粒子状物質除去フィルタ）におけるＰＭ（粒子状物質）の燃焼除去が進行可能な状態である場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ、ステップＳ２４：ＹＥＳ）に、燃焼状態制御部１２により制御される内燃機関２０の筒内空燃比をストイキよりもリーン寄りの目標値Ａ／Ｆ_target（第１空燃比）とさせる。換言すれば、制御部１０は、例えばＤＰＦ４０が高温でない場合等、ＤＰＦ４０におけるＰＭの燃焼除去が進行せず、ＤＰＦ４０において酸素が消費されない場合は、通常通り、燃焼状態制御部１２により制御される内燃機関２０筒内空燃比をストイキとさせて、三元触媒によるＮＯｘの浄化を可能とできる（ステップＳ４０、Ｓ４２）。

さらに、第１実施形態によれば、制御部１０は、第１温度取得部８２（温度取得部）、流量取得部７４（流量取得部）、及び差圧取得部７６（差圧取得部）から得た各値（ＤＰＦ４０の温度Ｔ_DPF、ＤＰＦ４０に捕集されているＰＭの量Ｍ_PM）を用いて、現在のＤＰＦ４０の状態が、ＰＭ（粒子状物質）の燃焼除去が進行可能な状態、すなわち、ＤＰＦ４０において酸素が消費される状態であるか否かを判定できる（ステップＳ２０、Ｓ２４）。

さらに、第１実施形態によれば、制御部１０は、第１温度取得部８２（温度取得部）、差圧取得部７６（差圧取得部）、流量取得部７４（流量取得部）、及び第２空燃比取得部７８（空燃比取得部）から得た各値を用いて、現在のＤＰＦ４０での酸素消費量と、現在のＤＰＦ４０の下流側かつ三元触媒５０の上流側（出口３０２）における排気の空燃比Ａ／Ｆ_3way,inと、に基づき、三元触媒５０に流入する排気の空燃比をストイキ近傍の所定範囲Ｔ_SL～Ｔ_SH内とするための、内燃機関２０の筒内空燃比の最適値（目標値Ａ／Ｆ_target）を求め、第１空燃比とすることができる（ステップＳ２８）。

さらに、ＤＰＦ４０（粒子状物質除去フィルタ）においてＰＭ（粒子状物質）を燃焼除去するためには、ＤＰＦ４０に酸素が存在していることに加えて、ＤＰＦ４０を高温環境下に置くことが好ましい。第１実施形態によれば、ＤＰＦ４０は、三元触媒５０及びＳＣＲ触媒６０（ＮＯｘ触媒）よりも上流、すなわち内燃機関２０に最も近い側に設けられる（図１）。このため、内燃機関２０からの排気がＤＰＦ４０に到達するまでの間に冷却されることを抑制し、ＤＰＦ４０を高温環境下に置くことができる。

さらに、第１実施形態によれば、現在のＤＰＦ４０での酸素消費量を考慮した上で、内燃機関２０の筒内空燃比の最適値（目標値Ａ／Ｆ_target、第１空燃比）を求め、この第１空燃比へと筒内空燃比を制御する。このため、従来のように、三元触媒５０でＮＯｘを浄化するために筒内空燃比をストイキとしたものの、意図せずＤＰＦ４０においてＰＭが燃焼除去されて酸素が消費され、三元触媒５０へ流入する（三元触媒５０の上流側の）排気の空燃比がストイキ近傍の所定範囲Ｔ_SL～Ｔ_SHから外れてしまう、という事象の発生を抑制できる。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態における内燃機関の排気浄化装置１ａのブロック図である。第２実施形態では、主流路における三元触媒５０及びＳＣＲ触媒６０の配置が、第１実施形態と相違する。第２実施形態の排気浄化装置１ａでは、ＳＣＲ触媒６０は、主流路においてＤＰＦ４０よりも下流側、かつ、三元触媒５０よりも上流側に配置されている。また、尿素ポンプユニット９２、尿素ノズル９４、及び第２温度取得部８４についても、ＳＣＲ触媒６０の位置に合わせて上流側へと移動されている。三元触媒５０は、主流路において最下流側に配置されている。また、第２空燃比取得部７８は、ＤＰＦ４０及びＳＣＲ触媒６０より下流側、かつ、三元触媒５０の上流側に配置されている。このような構成の排気浄化装置１ａにおいても、制御部１０が図２で説明した制御を行うことによって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態における内燃機関の排気浄化装置１ｂのブロック図である。第３実施形態では、主流路におけるＤＰＦ４０、三元触媒５０、及びＳＣＲ触媒６０の配置が、第１実施形態と相違する。第３実施形態の排気浄化装置１ｂでは、ＳＣＲ触媒６０は、主流路において最上流側に配置されている。また、尿素ポンプユニット９２、尿素ノズル９４、及び第２温度取得部８４についても、ＳＣＲ触媒６０の位置に合わせて上流側へと移動されている。ＤＰＦ４０は、主流路においてＳＣＲ触媒６０よりも下流側、かつ、三元触媒５０よりも上流側に配置されている。また、差圧取得部７６及び第１温度取得部８２についても、ＤＰＦ４０の位置に合わせて下流側へと移動されている。三元触媒５０は、主流路において最下流側に配置されている。また、第２空燃比取得部７８は、ＤＰＦ４０より下流側、かつ、三元触媒５０の上流側に配置されている。このような構成の排気浄化装置１ｂにおいても、制御部１０が図２で説明した制御を行うことによって、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

以上、第２及び第３実施形態で説明した通り、主流路においてＤＰＦ４０が三元触媒５０よりも上流側に配置されている限り、各部の配置は任意に変更することができる。また、複数のＤＰＦ４０、複数の三元触媒５０、複数のＳＣＲ触媒６０等を備える場合や、例えば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒、酸化触媒（ＤＯＣ触媒：Diesel Oxidation Catalyst）等の他の触媒を備える場合であっても、主流路においてＤＰＦ４０が三元触媒５０よりも上流側に配置され、制御部１０が図２で説明した制御を行う限りにおいて、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態における空燃比算出装置２のブロック図である。第４実施形態では、第１～３実施形態において制御部１０が算出していた内燃機関２０の筒内空燃比の目標値Ａ／Ｆ_target（第１空燃比）を、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置を用いて算出する構成について説明する。空燃比算出装置２は、情報処理部２１０と、記憶部２２０と、入出力部２３０と、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ及び通信部を備え、各部は図示しないバスにより相互に接続されている。

情報処理部２１０は、ＲＯＭに格納されているコンピュータプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、空燃比算出装置２の各部を制御する。そのほか情報処理部２１０は、算出部２１１として機能し、図２のステップＳ２８を実行する。詳細は後述する。記憶部２２０は、ハードディスク、フラッシュメモリ、メモリカードなどで構成される。入出力部２３０は、空燃比算出装置２と操作者との間の情報の入出力に使用される種々のインターフェースである。入出力部２３０としては、例えば、入力部としてのタッチパネル、キーボード、センサ、マイク等、出力部としてのタッチパネル、液晶パネル、フラッシュメモリ、メモリカード等が利用できる。

まず、算出部２１１は、入出力部２３０から酸素消費量２３１を取得する。酸素消費量２３１は、例えば図１に示した構成の排気浄化装置１において、内燃機関２０からの排気が流通する主流路（排気管３０）に設けられたＤＰＦ４０において、ＰＭの燃焼除去に起因して消費される酸素の量である。酸素消費量２３１は、例えばキーボード等を介して入力される論理値であってもよく、例えば通信部を介して排気浄化装置１（図１）より入力される実測値であってもよい。次に、算出部２１１は、入出力部２３０から空燃比Ａ／Ｆ_3way,in２３２を取得する。空燃比Ａ／Ｆ_3way,in２３２は、例えば図１に示した構成の排気浄化装置１において、三元触媒５０の上流側、かつ、ＤＰＦ４０の下流側における排気の空燃比である。空燃比Ａ／Ｆ_3way,in２３２は、酸素消費量２３１と同様に、例えばキーボード等を介して入力される論理値であってもよく、通信部を介して排気浄化装置１（図１）より入力される実測値であってもよい。

算出部２１１は、図２のステップＳ２８で説明した手順ａ２を実行して、内燃機関２０の筒内空燃比Ａ／Ｆの目標値Ａ／Ｆ_targetを算出する。算出に必要なＤＰＦ４０の温度と、ＤＰＦ４０に堆積したＰＭの量（炭素の量）と、排気の流量とは、酸素消費量２３１と同様に、例えばキーボード等を介して入力される論理値であってもよく、例えば通信部を介して排気浄化装置１（図１）より入力される実測値であってもよい。算出部２１１は、図２のステップＳ２８を実行して算出した目標値Ａ／Ｆ_targetを、入出力部２３０へと出力する（目標値Ａ／Ｆ_target２３３）。出力された目標値Ａ／Ｆ_target２３３は、例えばタッチパネルや液晶パネル等の表示手段に表示されてもよく、フラッシュメモリやメモリカード等の記憶手段に記憶されてもよい。

以上説明した通り、第４実施形態によれば、空燃比算出装置２は、ＤＰＦ４０（粒子状物質除去フィルタ）において消費される酸素消費量２３１と、三元触媒５０の上流側の排気の空燃比Ａ／Ｆ_3way,in２３２と、を用いて、三元触媒５０に流入する排気の空燃比をストイキ近傍の所定範囲Ｔ_SL～Ｔ_SH内とするための、内燃機関２０の筒内空燃比の最適値（目標値Ａ／Ｆ_target２３３）を求め、第１空燃比として算出することができる。

なお、上記第４実施形態において、算出部２１１は、排気浄化装置１（図１）の第１空燃比取得部７２、流量取得部７４、差圧取得部７６、第２空燃比取得部７８、第１温度取得部８２、及び第２温度取得部８４から取得された各取得値を、通信部を介して取得し、これら各値から酸素消費量２３１と空燃比Ａ／Ｆ_3way,in２３２とを求めてもよい。また、算出部２１１は、上述の各値の入力を入出力部２３０から取得して、酸素消費量２３１と空燃比Ａ／Ｆ_3way,in２３２とを求めてもよい。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
上記実施形態では、内燃機関の排気浄化装置の構成の一例を示した。しかし、排気浄化装置の構成は種々の変形が可能である。例えば、排気浄化装置は、ＮＯｘ触媒として、ＳＣＲ触媒と、ＮＳＲ触媒との両方を備えていてもよい。例えば、ＳＣＲ触媒で使用される還元剤として、尿素水に代えて、アンモニアガス、アンモニア水、有機溶媒等の非水系溶媒を用いた尿素溶液又はアンモニア溶液等を利用してもよい。例えば、三元触媒は、酸素吸蔵能（ＯＳＣ：Oxygen Storage Capacity）を有していてもよい。

例えば、ＤＰＦが備えるフィルタには、例えば白金系の貴金属等が塗布されていてもよい。そうすれば、ＤＰＦにおけるＰＭの燃焼温度を低下させることができるため、制御部による制御（図２）のステップＳ２０における第１の閾値を低くすることができる。この結果、より一層の低燃費を実現できる。

例えば、排気浄化装置は、制御部に代えてまたは制御部と共に、第４実施形態の空燃比算出装置を備え、この空燃比算出装置から目標値Ａ／Ｆ_target（第１空燃比）を取得してもよい。例えば、排気浄化装置は、制御部に代えてまたは制御部と共に、第４実施形態の空燃比算出装置とネットワークを介して接続され、この空燃比算出装置から目標値Ａ／Ｆ_target（第１空燃比）を受信してもよい。

［変形例２］
上記実施形態では、制御部における制御の一例を示した（図２）。しかし、制御部における制御内容は種々の変形が可能である。例えば、ステップＳ２６，Ｓ２８は省略してもよい。この場合、制御部は、予め実験等で求められて図示しない記憶部に記憶されている目標値Ａ／Ｆ_target（ストイキよりもリーン寄りの空燃比）を、第１空燃比として使用できる。例えば、ステップＳ２８の手順ａ１における酸素消費量の算出は、省略してもよい。この場合、制御部は、予め実験等で求められて図示しない記憶部に記憶されている酸素消費量を使用して、処理を行ってもよい。例えば、ステップＳ２８において制御部は、ＤＰＦでのＰＭの燃焼除去に起因して損失する燃料の量を考慮して、目標値Ａ／Ｆ_targetを算出してもよい。

例えば、制御部は、ＤＰＦの温度（ステップＳ２０）と、ＤＰＦに堆積したＰＭの量（ステップＳ２４）以外の他の要素を利用して、ＤＰＦの状態を判定してもよい。具体的には、例えば、制御部は、ＤＰＦの劣化状態、内燃機関の運転状態、外気温等、種々の条件を考慮してＤＰＦの状態を判定することができる。例えば、制御部は、ステップＳ３０が終了したあと、フィードバック制御を行わずに処理を終了させてもよい。

例えば、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ２２，Ｓ２６で取得するとした各値のうちの少なくとも一部、及び、ステップＳ２２，Ｓ２８で算出するとした各値のうちの少なくとも一部は、図示しない通信部や入力部を介して、制御部に対して入力される信号によって代用されてもよい。

例えば、三元触媒に酸素吸蔵能（ＯＳＣ）を付加した場合、ステップＳ１０において、制御部は、燃焼状態制御部から筒内空燃比をリーンからストイキへと切り替える指示信号を受信した後、一旦、内燃機関の筒内空燃比をリッチ状態とさせて燃焼させたあと、ステップＳ１２以降の処理を継続してもよい。このようにすれば、排気の空燃比がリッチ（酸素の割合がより一層少ない状態）となるため、三元触媒における酸素吸蔵量が飽和吸蔵量より減少する。換言すれば、三元触媒においてＮＯｘを浄化する前に、三元触媒における酸素吸蔵量の飽和状態を緩和することができる。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１，１ａ，１ｂ…排気浄化装置
２…空燃比算出装置
１０…制御部
１２…燃焼状態制御部
２０…内燃機関
３０…排気管
５０…三元触媒
６０…ＳＣＲ触媒
７２…第１空燃比取得部
７４…流量取得部
７６…差圧取得部
７８…第２空燃比取得部
８２…第１温度取得部
８４…第２温度取得部
９２…尿素ポンプユニット
９４…尿素ノズル
２１０…情報処理部
２１１…算出部
２２０…記憶部
２３０…入出力部

Claims (4)

1. 内燃機関の排気浄化装置であって、
   前記内燃機関からの排気が流通する主流路において最上流に設けられ、前記排気中の粒子状物質を除去する粒子状物質除去フィルタと、
   前記主流路において、前記粒子状物質除去フィルタよりも下流側に設けられた三元触媒と、
   前記主流路において、前記粒子状物質除去フィルタよりも下流側に設けられ、前記排気中の窒素酸化物を浄化するＮＯｘ触媒と、
   前記内燃機関の筒内空燃比をリーン、ストイキ、リッチの各状態へと制御する燃焼状態制御部から、前記筒内空燃比をリーンからストイキへと切り替える信号を受信した際に、前記粒子状物質除去フィルタの状態が、前記粒子状物質除去フィルタにおける前記粒子状物質の燃焼除去が進行可能な状態である場合に、前記燃焼状態制御部により制御される前記筒内空燃比をストイキよりもリーン寄りであって、前記粒子状物質除去フィルタから排出されて前記三元触媒に流入する前記排気の空燃比を、前記三元触媒による窒素酸化物の浄化が可能な範囲内とするための第１空燃比とさせる制御部と、
   を備える、排気浄化装置。
2. 請求項１に記載の排気浄化装置であって、さらに、
   前記粒子状物質除去フィルタの温度を取得する温度取得部と、
   前記内燃機関からの前記排気の流量を取得する流量取得部と、
   前記主流路のうち、前記粒子状物質除去フィルタの上流側と下流側とにおける前記排気の差圧を取得する差圧取得部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記流量取得部により取得された前記排気の流量と、前記差圧取得部により取得された前記差圧と、を用いて前記粒子状物質除去フィルタに捕集されている前記粒子状物質の量を求め、
   求めた前記粒子状物質の量と、前記温度取得部により取得された前記温度と、を用いて前記粒子状物質除去フィルタの状態を判定する、排気浄化装置。
3. 請求項２に記載の排気浄化装置であって、さらに、
   前記主流路のうち、前記粒子状物質除去フィルタの下流側かつ前記三元触媒の上流側における前記排気の空燃比を取得する空燃比取得部を備え、
   前記制御部は、さらに、
   求めた前記粒子状物質の量と、前記温度取得部により取得された前記温度と、前記流量取得部により取得された前記排気の流量と、を用いて前記粒子状物質除去フィルタにおいて前記粒子状物質の燃焼除去に起因して消費される酸素消費量を求め、
   求めた前記酸素消費量と、前記空燃比取得部により取得された前記排気の空燃比と、を用いて前記三元触媒に流入する前記排気の空燃比をストイキ近傍の所定範囲内とするための前記筒内空燃比の目標値を求め、
   求めた前記筒内空燃比の目標値を前記第１空燃比とする、排気浄化装置。
4. 請求項３に記載の排気浄化装置であって、
   前記制御部は、
   前記燃焼状態制御部により制御される前記筒内空燃比を前記第１空燃比とさせた後、定期的に、前記温度取得部、前記差圧取得部、前記流量取得部、及び前記空燃比取得部から取得した最新の各取得値を用いて前記第１空燃比を求め、
   前記燃焼状態制御部により制御される前記筒内空燃比を最新の前記第１空燃比とするフィードバック制御を行う、排気浄化装置。

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