发动机的控制装置的制作方法

本发明涉及发动机的控制装置，特别涉及检测火花点火式发动机中装备的颗粒过滤器的性能劣化的发动机的控制装置。

背景技术：

作为本技术领域的背景技术，已知“不使过滤器过度升温就能够提高过滤器中堆积的颗粒物的燃烧效率的排气净化装置”(例如参考专利文献1)。

专利文献1中，记载了“一种排气净化装置，其特征在于，包括：过滤器，其设置在发动机的排气通路中，收集排气中含有的颗粒物；排气节流阀，其安装在所述过滤器的下游侧的所述排气通路中；浓度取得单元，其取得对所述过滤器流入的排气中的氧浓度；温度取得单元，其取得所述过滤器的载体温度；和控制单元，其在所述过滤器工作时，基于由所述浓度取得单元取得的所述氧浓度和由所述温度取得单元取得的所述载体温度控制所述排气节流阀的开度”(参考权利要求1)。

另外，已知“在排气通路中具有PM过滤器的化学计量燃烧式发动机中，良好地避免PM过滤器过度升温的发生的内燃机的控制装置”(例如参考专利文献2)。

专利文献2中，记载了“一种内燃机的控制装置，其在排气通路中具有收集排气中含有的颗粒物的颗粒过滤器，将按理论空燃比进行的控制作为空燃比的基本控制进行化学计量燃烧运转，其特征在于，包括：燃料切断控制单元，其在内燃机减速时实施燃料切断；过滤器OT判断单元，其判断所述颗粒过滤器是否因执行所述燃料切断而过度升温；和燃料切断禁止单元，其在判断所述颗粒过滤器过度升温的情况下，禁止在减速时执行燃料切断”(参考权利要求1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-174170号公报

专利文献2：日本特开2011-99451号公报

发明要解决的技术问题

为了对颗粒过滤器收集的炭黑进行燃烧处理，需要氧和温度。柴油发动机中具有的颗粒过滤器中，发动机排气中的氧浓度高但排气温度低。因此，为了对炭黑进行燃烧处理，而实施强制提高排气温度的控制。

火花点火式发动机(汽油发动机)中，发动机排气温度高但排气中的氧浓度低。但是，在减速时等发生的燃料切断时，氧浓度变高，所以温度和氧浓度的条件同时满足，使颗粒过滤器内收集的炭黑燃烧(氧化)。

此处，如专利文献1和专利文献2中记载的技术中，能够抑制工作时的过热。但是，即使抑制了工作时的过热，也因为炭黑燃烧而发生颗粒过滤器的性能劣化。因此，存在对颗粒过滤器的性能劣化进行检测的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够检测颗粒过滤器的性能劣化的发动机的控制装置。

用于解决问题的技术方案

为了达成上述目的，本发明的发动机的控制装置包括：输入部，其接收表示收集发动机的排气中含有的颗粒物的颗粒过滤器的内部或下游的上述排气的状态的第一信号；和判断部，其在对上述发动机的燃料供给被切断的期间，基于上述第一信号表示的上述排气的状态，判断颗粒过滤器是否已劣化。

发明效果

根据本发明，能够检测颗粒过滤器的性能劣化。上述以外的问题、结构和效果，将通过以下实施方式的说明而变得明了。

附图说明

图1是具有本发明的第一～第十实施方式的控制单元的发动机9的系统结构图。

图2是表示图1所示的控制单元的内部的结构图。

图3是表示本发明的第一和第九实施方式的控制单元的功能的框图。

图4是本发明的第一、十、十一实施方式的颗粒过滤器异常判断部的框图。

图5是表示本发明的第二实施方式的控制单元的功能的框图。

图6是本发明的第二实施方式的颗粒过滤器异常判断部的框图。

图7是表示本发明的第三实施方式的控制单元的功能的框图。

图8是本发明的第三实施方式的颗粒过滤器异常判断部的框图。

图9是表示本发明的第四和第七实施方式的控制单元的功能的框图。

图10是本发明的第四实施方式的颗粒过滤器异常判断部的框图。

图11是表示本发明的第五实施方式的控制单元的功能的框图。

图12是本发明的第五实施方式的颗粒过滤器异常判断部的框图。

图13是表示本发明的第六实施方式的控制单元的功能的框图。

图14是本发明的第六实施方式的颗粒过滤器异常判断部的框图。

图15是本发明的第七实施方式的颗粒过滤器异常判断部的框图。

图16是表示本发明的第八实施方式的控制单元的功能的框图。

图17是本发明的第八实施方式的颗粒过滤器内炭黑收集量推测部的框图。

图18是本发明的第八实施方式的燃料切断时颗粒过滤器下游温度预测值运算部的框图。

图19是本发明的第八实施方式的颗粒过滤器异常判断部的框图。

图20是本发明的第九实施方式的颗粒过滤器异常判断部的框图。

图21是表示本发明的第十实施方式的控制单元的功能的框图。

图22是本发明的第十实施方式的燃料喷射时期运算部的框图。

图23是具有本发明的第十一实施方式的控制单元的发动机的系统结构图。

图24是表示本发明的第十一实施方式的控制单元的内部的结构图。

图25是表示本发明的第十一实施方式的控制单元的功能的框图。

图26是本发明的第十一实施方式的燃料喷射脉冲宽度运算部的框图。

具体实施方式

以下用附图说明本发明的第一～第十一实施方式的发动机的控制装置的结构和动作。其中，在各图中，相同符号表示相同部分。发动机的控制装置如以下说明所述，对收集发动机的排气中含有的颗粒物的颗粒过滤器的性能劣化进行诊断。

(发动机的系统结构)

首先，说明具有控制单元16(发动机的控制装置)的发动机9的系统结构。图1是具有本发明的第一～第十实施方式的控制单元16的发动机9的系统结构图。

在由多缸(此处为4缸)构成的发动机9中，来自外部的空气通过空气过滤器1，经过进气歧管4、集气室5流入缸内。流入空气量由电子节流阀3进行调节。

空气流量传感器2检测流入空气量。另外，进气温度传感器29检测进气温度。曲柄角传感器15输出曲轴的每10°旋转角度的信号和每个燃烧周期的信号。水温传感器14检测发动机的冷却水温度。另外，加速开度传感器13检测加速踏板6的踩踏量，由此检测驾驶员的要求转矩。

加速开度传感器13、空气流量传感器2、进气温度传感器29、安装于电子节流阀3的节流阀开度传感器17、曲柄角传感器15、水温传感器14各自的信号，被发送到后述的控制单元16。控制单元16根据这些传感器输出取得发动机的运转状态，最优地运算作为发动机的主要操作量的空气量、燃料喷射量、点火时期。

在控制单元16内运算得到的目标空气量，从目标节流阀开度变换为电子节流阀驱动信号，被发送到电子节流阀3。燃料喷射量被变换为开阀脉冲信号，被发送到燃料喷射阀(喷射器)7。另外，对火花塞8发送驱动信号使得在由控制单元16运算得到的点火时期点火。

喷射的燃料与来自进气歧管的空气混合，流入发动机9的缸内形成混合气体。混合气体在规定的点火时期因火花塞8发生的火花而爆炸，用其燃烧压力压下活塞成为发动机的动力。爆炸后的排气经过排气歧管10被送入到三效催化剂11、颗粒过滤器36。排气的一部分通过排气回流管18回流至进气侧。回流量由EGR阀19控制。

在排气管集合部安装有空燃比传感器12。在颗粒过滤器36的上游安装有温度传感器31、氧浓度传感器32、二氧化碳浓度传感器33。在颗粒过滤器36的下游安装有温度传感器20、氧浓度传感器34、二氧化碳浓度传感器35。

(控制单元的结构)

接着，说明控制单元16的结构。图2是表示图1所示的控制单元16的内部的结构图。

对控制单元16内输入来自空气流量传感器2、空燃比传感器12、加速开度传感器13、水温传感器14、曲柄角传感器15、节流阀开度传感器17、进气温度传感器29、温度传感器31、氧浓度传感器32、二氧化碳浓度传感器33、温度传感器20、氧浓度传感器34、二氧化碳浓度传感器35的各传感器输出值。

对控制单元16输入的各传感器输出值，在由输入电路24进行除噪声等信号处理之后，被发送到输入输出端口25。输入端口的值(对输入输出端口25的输入值)被存储在RAM23中，在CPU21内进行运算处理。描述运算处理的内容(流程)的控制程序被预先写入ROM22中。按照控制程序运算得到的表示各致动器操作量的值被存储在RAM23中之后，被发送到输入输出端口25。

作为火花塞的操作信号，设置点火输出电路的一次侧线圈接通时为ON、非接通时为OFF的ON/OFF信号。点火时期是从ON变为OFF的时期。对输出端口设置的火花塞用的信号(来自输入输出端口25的输出值)，被点火信号输出电路26放大至对于燃烧必要充分的能量并被供给到火花塞。

另外，作为燃料喷射阀的驱动信号，设置开阀时为ON、闭阀时为OFF的ON/OFF信号。燃料喷射阀的驱动信号被燃料喷射阀驱动电路27放大至对于打开燃料喷射阀充分的能量并被发送到燃料喷射阀7。实现电子节流阀3的目标开度的驱动信号，经电子节流阀驱动电路28，被发送到电子节流阀3。实现EGR阀19的目标开度的驱动信号，经过EGR阀驱动电路30，被发送到EGR阀19。

另外，输入输出端口起到接收表示排气的状态的信号的输入部的作用。排气的状态表示由颗粒过滤器36收集的炭黑(颗粒物)的氧化反应程度。

(第一实施方式)

接着，用图3和图4说明控制单元16的功能。图3是表示本发明的第一实施方式的控制单元16的功能的框图。图4是图3所示的颗粒过滤器异常判断部16a的详细图。控制单元16的功能通过CPU21运行ROM22中存储的控制程序而实现。

本实施方式中，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时使用颗粒过滤器下游的温度传感器20的输出值，检测颗粒过滤器的性能异常。此处，性能异常指的是颗粒过滤器上有孔等颗粒过滤器物理损坏、炭黑的收集性能劣化的状态。

如图3所示，控制单元16具有颗粒过滤器异常判断部16a。对颗粒过滤器异常判断部16a，输入燃料切断标志fFC和颗粒过滤器下游的温度传感器20的输出值Tpf_2。颗粒过滤器异常判断部16a基于这些输入值，运算表示颗粒过滤器有无异常的异常标志f_MUL。此处，燃料切断标志fFC在实施燃料切断时值为1，不实施时值为0。

详细而言，颗粒过滤器异常判断部16a如图4所示地设定异常标志f_MUL。其流程如下所述。

i)fFC＝1时，

Tpf_2≤K1_Tpf_2

持续了T1_Tpf_2的期间时，

使f_MUL＝1。

ii)i)以外时，

使f_MUL＝0。

即，颗粒过滤器异常判断部16a，在燃料切断时(fFC＝1)表示颗粒过滤器下游温度的温度传感器输出值Tpf_2为规定阈值K1_Tpf_2以下的状态持续了规定期间T1_Tpf_2的情况下，使异常标志f_MUL成为ON(＝1)。颗粒过滤器异常判断部16a在除此以外的情况下，使异常标志f_MUL成为OFF(＝0)。

燃料切断时颗粒过滤器内收集的炭黑燃烧(氧化)时，在颗粒过滤器内，发生相应的温度上升。但是，当颗粒过滤器劣化时，炭黑收集量降低，燃料切断时的收集炭黑的燃烧引起的颗粒过滤器内的温度上升减小。本实施方式中，通过检测该现象来检测颗粒过滤器的性能劣化。

温度阈值K1_Tpf_2、期间阈值T1_Tpf_2根据颗粒过滤器的目标性能来决定。另外，温度阈值K1_Tpf_2、期间阈值T1_Tpf_2根据运转历史来决定。

温度传感器20也可以设置在颗粒过滤器内部，计测内部的温度。也可以考虑过渡响应，在燃料切断标志成为fFC＝1经过规定时间后的规定期间中实施本处理。为了提高异常判断的可靠性，也可以在2次燃料切断时颗粒过滤器异常判断的结果都是异常(f_MUL＝1)之后，维持异常标志f_MUL＝1。

如以上所说明，根据本实施方式，能够根据颗粒过滤器下游的温度，检测颗粒过滤器的性能劣化。

(第二实施方式)

接着，用图5和图6说明控制单元16的功能。图5是表示本发明的第二实施方式的控制单元16的功能的框图。图6是图5所示的颗粒过滤器异常判断部16a的详细图。控制单元16的功能通过CPU21运行ROM22中存储的控制程序而实现。

本实施方式中，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时使用颗粒过滤器下游的氧浓度传感器34的输出值，诊断颗粒过滤器的性能劣化(性能异常)。

如图5所示，控制单元16具有颗粒过滤器异常判断部16a。对颗粒过滤器异常判断部16a，输入燃料切断标志fFC和颗粒过滤器下游的氧浓度传感器34的输出值Spf_2。颗粒过滤器异常判断部16a基于这些输入值，运算异常标志f_MUL。其中，如上所述，燃料切断标志fFC在实施燃料切断时值为1，不实施时值为0。

详细而言，颗粒过滤器异常判断部16a如图6所示地设定异常标志f_MUL。其流程如下所述。

i)fFC＝1时，

Spf_2≥K1_Spf_2

持续了T1_Spf_2的期间时，

使f_MUL＝1。

ii)i)以外时，

使f_MUL＝0。

即，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时(fFC＝1)颗粒过滤器下游的氧浓度传感器34的输出值Spf_2为规定阈值K1_Spf_2以上的状态持续了规定期间T1_Spf_2的情况下，使异常标志f_MUL成为ON(＝1)。颗粒过滤器异常判断部16a在除此以外的情况下，使异常标志f_MUL成为OFF(＝0)。

燃料切断时颗粒过滤器内收集的炭黑燃烧(氧化)时，在颗粒过滤器内，发生相应的氧浓度降低。但是，当颗粒过滤器劣化时，炭黑收集量降低，燃料切断时的收集炭黑的燃烧引起的颗粒过滤器内的氧浓度降低减小。本实施方式中，通过检测该现象来检测颗粒过滤器的性能劣化。

氧浓度阈值K1_Spf_2、期间阈值T1_Spf_2根据颗粒过滤器的目标性能来决定。

氧浓度传感器34也可以设置在颗粒过滤器内部，计测内部的氧浓度。A/F传感器将排气中的氧浓度变换为A/F，所以也可以使用A/F传感器。也可以考虑过渡响应，在燃料切断标志成为fFC＝1经过规定时间后的规定期间中实施本处理。为了提高异常判断的可靠性，也可以在2次燃料切断时颗粒过滤器异常判断的结果都是异常(f_MUL＝1)之后，维持异常标志f_MUL＝1。

如以上所说明，根据本实施方式，能够根据颗粒过滤器下游的氧浓度，检测颗粒过滤器的性能劣化。

(第三实施方式)

接着，用图7和图8说明控制单元16的功能。图7是表示本发明的第三实施方式的控制单元16的功能的框图。图8是图7所示的颗粒过滤器异常判断部16a的详细图。控制单元16的功能通过CPU21运行ROM22中存储的控制程序而实现。

本实施方式中，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时使用颗粒过滤器下游的二氧化碳浓度传感器35的输出值，诊断颗粒过滤器的性能劣化。

如图7所示，控制单元16具有颗粒过滤器异常判断部16a。对颗粒过滤器异常判断部16a，输入燃料切断标志fFC和颗粒过滤器下游的二氧化碳浓度传感器35的输出值Cpf_2。颗粒过滤器异常判断部16a基于这些输入值，运算异常标志f_MUL。其中，如上所述，燃料切断标志fFC在实施燃料切断时值为1，不实施时值为0。

详细而言，颗粒过滤器异常判断部16a如图8所示地设定异常标志f_MUL。其流程如下所述。

i)fFC＝1时，

Cpf_2≤K1_Cpf_2

持续了T1_Cpf_2的期间时，

使f_MUL＝1。

ii)i)以外时，

使f_MUL＝0。

即，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时(fFC＝1)颗粒过滤器下游的二氧化碳浓度传感器35的输出值Cpf_2为规定阈值K1_Cpf_2以下的状态持续了规定期间T1_Cpf_2的情况下，使异常标志f_MUL成为ON(＝1)。颗粒过滤器异常判断部16a在除此以外的情况下，使异常标志f_MUL成为OFF(＝0)。

燃料切断时颗粒过滤器内收集的炭黑燃烧(氧化)时，在颗粒过滤器内，发生相应的二氧化碳浓度增加。但是，当颗粒过滤器劣化时，炭黑收集量降低，燃料切断时的收集炭黑的燃烧引起的颗粒过滤器内的二氧化碳浓度增加减小。本实施方式中，通过检测该现象来检测颗粒过滤器的性能劣化。

二氧化碳浓度阈值K1_Cpf_2、期间阈值T1_Cpf_2根据颗粒过滤器的目标性能来决定。

二氧化碳浓度传感器35也可以设置在颗粒过滤器内部，计测内部的二氧化碳浓度。也可以考虑过渡响应，在燃料切断标志成为fFC＝1经过规定时间后的规定期间中实施本处理。为了提高异常判断的可靠性，也可以在2次燃料切断时颗粒过滤器异常判断的结果都是异常(f_MUL＝1)之后，维持异常标志f_MUL＝1。

如以上所说明，根据本实施方式，能够根据颗粒过滤器下游的二氧化碳浓度，检测颗粒过滤器的性能劣化。

(第四实施方式)

接着，用图9和图10说明控制单元16的功能。图9是表示本发明的第四实施方式的控制单元16的功能的框图。图10是图9所示的颗粒过滤器异常判断部16a的详细图。控制单元16的功能通过CPU21运行ROM22中存储的控制程序而实现。

本实施方式中，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时使用颗粒过滤器上游的温度传感器31和下游的温度传感器20的输出差，诊断颗粒过滤器的性能劣化。

如图9所示，控制单元16具有颗粒过滤器异常判断部16a。对颗粒过滤器异常判断部16a，输入燃料切断标志fFC、颗粒过滤器上游的温度传感器31的输出值Tpf_1、和颗粒过滤器下游的温度传感器20的输出值Tpf_2。颗粒过滤器异常判断部16a基于这些输入值，运算异常标志f_MUL。其中，如上所述，燃料切断标志fFC在实施燃料切断时值为1，不实施时值为0。

详细而言，颗粒过滤器异常判断部16a如图10所示地设定异常标志f_MUL。其流程如下所述。

i)fFC＝1时，

Tpf_2-Tpf_1≤K1_dTpf

持续了T1_dTpf的期间时，

使f_MUL＝1。

ii)i)以外时，

使f_MUL＝0。

即，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时(fFC＝1)颗粒过滤器下游的温度传感器20的输出值Tpf_2与上游的温度传感器31的输出值Tpf_1的输出差(Tpf_2-Tpf_1)为规定阈值K1_dTpf以下的状态持续了规定期间T1_dTpf的情况下，使异常标志f_MUL成为ON(＝1)。颗粒过滤器异常判断部16a在除此以外的情况下，使异常标志f_MUL成为OFF(＝0)。

燃料切断时颗粒过滤器内收集的炭黑燃烧(氧化)时，在颗粒过滤器内，发生相应的温度上升。由此，在颗粒过滤器的下游和上游产生温度差。但是，当颗粒过滤器劣化时，炭黑收集量降低，燃料切断时的收集炭黑的燃烧引起的颗粒过滤器的下游与上游的温度差减小。本实施方式中，通过检测该现象来检测颗粒过滤器的性能劣化。

温度差阈值K1_dTpf、期间阈值T1_dTpf根据颗粒过滤器的目标性能来决定。

温度传感器20也可以设置在颗粒过滤器内部，计测内部的温度。也可以考虑过渡响应，在燃料切断标志成为fFC＝1经过规定时间后的规定期间中实施本处理。为了提高异常判断的可靠性，也可以在2次燃料切断时颗粒过滤器异常判断的结果都是异常(f_MUL＝1)之后，维持异常标志f_MUL＝1。

如以上所说明，根据本实施方式，能够根据颗粒过滤器的下游与上游的温度差，检测颗粒过滤器的性能劣化。

(第五实施方式)

接着，用图11和图12说明控制单元16的功能。图11是表示本发明的第五实施方式的控制单元16的功能的框图。图12是图11所示的颗粒过滤器异常判断部16a的详细图。控制单元16的功能通过CPU21运行ROM22中存储的控制程序而实现。

本实施方式中，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时使用颗粒过滤器上游的氧浓度传感器32和下游的氧浓度传感器34的输出差，诊断颗粒过滤器的性能劣化。

如图11所示，控制单元16具有颗粒过滤器异常判断部16a。对颗粒过滤器异常判断部16a，输入燃料切断标志fFC、颗粒过滤器上游的氧浓度传感器32的输出值Spf_1、下游的氧浓度传感器34的输出值Spf_2。颗粒过滤器异常判断部16a基于这些输入值，运算异常标志f_MUL。其中，如上所述，燃料切断标志fFC在实施燃料切断时值为1，不实施时值为0。

详细而言，颗粒过滤器异常判断部16a如图12所示地设定异常标志f_MUL。其流程如下所述。

i)fFC＝1时，

Spf_1-Spf_2≤K1_dSpf

持续了T1_dSpf的期间时，

使f_MUL＝1。

ii)i)以外时，

使f_MUL＝0。

即，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时(fFC＝1)颗粒过滤器上游的氧浓度传感器32的输出值Spf_1与下游的氧浓度传感器34的输出值Spf_2的输出差(Spf_1-Spf_2)为规定阈值K1_dSpf以下的状态持续了规定期间T1_dSpf的情况下，使异常标志f_MUL成为ON(＝1)。颗粒过滤器异常判断部16a在除此以外的情况下，使异常标志f_MUL成为OFF(＝0)。

燃料切断时颗粒过滤器内收集的炭黑燃烧(氧化)时，在颗粒过滤器内，发生相应的氧浓度降低。由此，在颗粒过滤器的上游和下游发生氧浓度差。但是，当颗粒过滤器劣化时，炭黑收集量降低，燃料切断时的收集炭黑的燃烧引起的颗粒过滤器上游与下游的氧浓度差减小。本实施方式中，通过检测该现象来检测颗粒过滤器的性能劣化。

氧浓度差阈值K1_dSpf、期间阈值T1_dSpf根据颗粒过滤器的目标性能来决定。

氧浓度传感器34也可以设置在颗粒过滤器内部，计测内部的氧浓度。A/F传感器将排气中的氧浓度变换为A/F，所以也可以使用A/F传感器。也可以考虑过渡响应，在燃料切断标志成为fFC＝1经过规定时间后的规定期间中实施本处理。为了提高异常判断的可靠性，也可以在2次燃料切断时颗粒过滤器异常判断的结果都是异常(f_MUL＝1)之后，维持异常标志f_MUL＝1。

如以上所说明，根据本实施方式，能够根据颗粒过滤器的上游与下游的氧浓度差，检测颗粒过滤器的性能劣化。

(第六实施方式)

接着，用图13和图14说明控制单元16的功能。图13是表示本发明的第六实施方式的控制单元16的功能的框图。图14是图13所示的颗粒过滤器异常判断部16a的详细图。控制单元16的功能通过CPU21运行ROM22中存储的控制程序而实现。

本实施方式中，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时使用颗粒过滤器上游的二氧化碳浓度传感器33和下游的二氧化碳浓度传感器35的输出差，诊断颗粒过滤器的性能劣化。

如图13所示，控制单元16具有颗粒过滤器异常判断部16a。对颗粒过滤器异常判断部16a输入燃料切断标志fFC、颗粒过滤器上游的二氧化碳浓度传感器33的输出值Cpf_1、下游的二氧化碳浓度传感器35的输出值Cpf_2。颗粒过滤器异常判断部16a基于这些输入值，运算异常标志f_MUL。其中，如上所述，燃料切断标志fFC在实施燃料切断时值为1，不实施时值为0。

详细而言，颗粒过滤器异常判断部16a如图14所示地设定异常标志f_MUL。其流程如下所述。

i)fFC＝1时，

Cpf_2-Cpf_1≤K1_dCpf

持续了T1_dCpf的期间时，

使f_MUL＝1。

ii)i)以外时，

使f_MUL＝0。

即，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时(fFC＝1)颗粒过滤器下游的二氧化碳浓度传感器35的输出值Cpf_2与上游的二氧化碳浓度传感器33的输出值Cpf_1的输出差(Cpf_2-Cpf_1)为规定阈值K1_dCpf以下的状态持续了规定期间T1_dCpf的情况下，使异常标志f_MUL成为ON(＝1)。颗粒过滤器异常判断部16a在除此以外的情况下，使异常标志f_MUL成为OFF(＝0)。

燃料切断时颗粒过滤器内收集的炭黑燃烧(氧化)时，在颗粒过滤器内，发生相应的二氧化碳增加。由此，在颗粒过滤器的下游和上游发生二氧化碳浓度差。但是，当颗粒过滤器劣化时，炭黑收集量降低，燃料切断时的收集炭黑的燃烧引起的颗粒过滤器下游与上游的二氧化碳浓度差减小。本实施方式中，通过检测该现象来检测颗粒过滤器的性能劣化。

二氧化碳浓度差阈值K1_dCpf、期间阈值T1_dCpf根据颗粒过滤器的目标性能来决定。

二氧化碳浓度传感器35也可以设置在颗粒过滤器内部，计测内部的二氧化碳浓度。也可以考虑过渡响应，在燃料切断标志成为fFC＝1经过规定时间后的规定期间中实施本处理。为了提高异常判断的可靠性，也可以在2次燃料切断时颗粒过滤器异常判断的结果都是异常(f_MUL＝1)之后，维持异常标志f_MUL＝1。

如以上所说明，根据本实施方式，能够根据颗粒过滤器的下游与上游的二氧化碳浓度差，检测颗粒过滤器的性能劣化。

(第七实施方式)

接着，用图15说明控制单元16的功能。图15是颗粒过滤器异常判断部16a的详细图。控制单元16的功能通过CPU21运行ROM22中存储的控制程序而实现。

本实施方式中，颗粒过滤器异常判断部16a用燃料切断条件成立时的上下游温度差作为初始值，使用相对于其的上下游温度差之差，诊断颗粒过滤器的性能劣化。

与图9所示的第四实施方式同样，对颗粒过滤器异常判断部16a，输入燃料切断标志fFC、颗粒过滤器上游的温度传感器31的输出值Tpf_1、和颗粒过滤器下游的温度传感器20的输出值Tpf_2。颗粒过滤器异常判断部16a基于这些输入值，运算异常标志f_MUL。其中，如上所述，燃料切断标志fFC在实施燃料切断时值为1，不实施时值为0。

详细而言，颗粒过滤器异常判断部16a如图15所示地设定异常标志f_MUL。其流程如下所述。

fFC(上次值)＝0并且fFC(本次值)＝1时

dTpf0＝Tpf_2-Tpf_1

i)fFC＝1时，

dTpf＝Tpf_2-Tpf_1

ddTpf＝dTpf0-dTpf

ddTpf≤K1_ddTpf

持续了T1_ddTpf的期间时，

使f_MUL＝1。

ii)i)以外时，

使f_MUL＝0。

即，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断开始时刻(fFC:0→1)的颗粒过滤器下游的温度传感器20的输出值Tpf_2与上游的温度传感器31的输出值Tpf_1的输出差(Tpf_2-Tpf_1)、和燃料切断中(fFC＝1)的规定时刻的输出差(Tpf_2-Tpf_1)的差ddTpf为规定阈值K1_ddTpf以下的状态持续了规定期间T1_ddTpf的情况下，使异常标志f_MUL成为ON(＝1)。颗粒过滤器异常判断部16a在除此以外的情况下，使异常标志f_MUL成为OFF(＝0)。

如上所述，颗粒过滤器的炭黑收集性能降低时，炭黑收集量降低，燃料切断时的收集炭黑的燃烧引起的颗粒过滤器上游与下游的温度差减小。该温度差的曲线与燃料刚切断前的颗粒过滤器的温度差相应地变化。

本实施方式中，为了减小其影响，基于燃料切断开始时刻的温度差dTpf0与燃料切断中的规定时刻的温度差dTpf的差ddTpf，检测颗粒过滤器的性能劣化。

此处，存在颗粒过滤器的性能越劣化(收集炭黑量越少)、ddTpf越小的倾向。本实施方式中，通过检测该现象来检测颗粒过滤器的性能劣化。

温度差的差阈值K1_ddTpf、期间阈值T1_ddTpf根据颗粒过滤器的目标性能来决定。

温度传感器20也可以设置在颗粒过滤器内部，计测内部的温度。也可以考虑过渡响应，在燃料切断标志成为fFC＝1经过规定时间后的规定期间中实施本处理。为了提高异常判断的可靠性，也可以在颗粒过滤器异常判断的结果在2次燃料切断时都是异常(f_MUL＝1)之后，维持异常标志f_MUL＝1。

如以上所说明，根据本实施方式，能够根据颗粒过滤器的下游与上游之间的温度差的差，检测颗粒过滤器的性能劣化。另外，能够减小温度差的曲线的影响。

(第八实施方式)

接着，用图16～图19说明控制单元16的功能。图16是表示本发明的第八实施方式的控制单元16的功能的框图。

图17是图16所示的颗粒过滤器内炭黑收集量推测部16b的详细图。图18是图16所示的燃料切断时颗粒过滤器下游温度预测值运算部16c的详细图。图19是图16所示的颗粒过滤器异常判断部16a的详细图。控制单元16的功能通过CPU21运行ROM22中存储的控制程序而实现。

本实施方式中，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时基于颗粒过滤器内部发生的氧化反应程度的预测值和实际发生的氧化反应程度的检测值诊断颗粒过滤器的性能劣化。

此处，基于颗粒过滤器内收集的炭黑量的推测值，预测氧化反应时的温度作为氧化反应程度的预测值。使用颗粒过滤器下游的温度传感器的输出值作为氧化反应程度的检测值。

如图16所示，控制单元16具有颗粒过滤器异常判断部16a、颗粒过滤器内炭黑收集量推测部16b、燃料切断时颗粒过滤器下游温度预测值运算部16c。

对颗粒过滤器内炭黑收集量推测部16b，输入燃料切断标志fFC、空气量Qa、和转速Ne。颗粒过滤器内炭黑收集量推测部16b基于这些输入值，运算炭黑收集量指数EsumPM。

对燃料切断时颗粒过滤器下游温度预测值运算部16c，输入炭黑收集量指数EsumPM。燃料切断时颗粒过滤器下游温度预测值运算部16c基于该输入值，运算温度预测值P_Tpf2。

对颗粒过滤器异常判断部16a输入温度预测值P_Tpf_2、燃料切断标志fFC、和颗粒过滤器下游的温度传感器20的输出值Tpf_2。颗粒过滤器异常判断部16a基于这些输入值，运算异常标志f_MUL。其中，如上所述，燃料切断标志fFC在实施燃料切断时值为1，不实施时值为0。

如图17所示，颗粒过滤器内炭黑收集量推测部16b按下式根据空气量Qa和转速Ne求出转矩相当值Tp。

K×Qa/(Ne×Cyl)

此处，K是用于变换为转矩相当值Tp的校准用的系数，Cyl是发动机的缸数。颗粒过滤器内炭黑收集量推测部16b参考映射M_I_PM，根据转矩相当值Tp和转速Ne求出第一炭黑收集量指数基本值I_PM1。映射M_I_PM表示与发动机的各运转条件对应的单位空气流量的炭黑排出量。设定值可以根据实验等决定。

颗粒过滤器内炭黑收集量推测部16b对第一炭黑收集量指数基本值I_PM1乘以喷射时期灵敏度系数K_IT，求出第二炭黑收集量指数基本值I_PM2。此处，喷射时期灵敏度系数K_IT在燃料切断标志fFC＝0时为0，在燃料切断标志fFC＝1时是参考映射M_K_IT根据喷射时期IT求出的值。映射M_K_IT表示与喷射时期对应的炭黑排出量灵敏度。设定值可以根据实验等决定。

颗粒过滤器内炭黑收集量推测部16b对第二炭黑收集量指数基本值I_PM2乘以空气量Qa和系数K_Qa，求出第三炭黑收集量指数基本值I_PM3。系数K_Qa是将单位空气流量变化(变换)为本处理周期单位的空气流量的系数。

颗粒过滤器内炭黑收集量推测部16b如下所示地根据第三炭黑收集量指数基本值I_PM3运算炭黑收集量指数EsumPM。

i)燃料切断标志fFC(上次值)＝1并且燃料切断标志fFC(本次值)＝0时，

EsumPM(炭黑收集量指数)＝I_PM3(第三炭黑收集量指数基本值)

ii)除此以外时，

EsumPM(炭黑收集量指数)＝EsumPM(上次值)+I_PM3(第三炭黑收集量指数基本值)

如图18所示，燃料切断时颗粒过滤器下游温度预测值运算部16c参考映射M_P_Tpf_2，根据炭黑收集量指数EsumPM求出温度预测值P_Tpf_2。映射M_P_Tpf_2可以根据实验等求出。

如图19所示，颗粒过滤器异常判断部16a设定异常标志f_MUL。其流程如下所述。

i)fFC＝1时，

Tpf_2≤P_Tpf_2

持续了T2_Tpf_2的期间时，

使f_MUL＝1。

ii)i)以外时，

使f_MUL＝0。

即，颗粒过滤器异常判断部16a在燃料切断时(fFC＝1)的颗粒过滤器下游的温度传感器20的输出值Tpf_2为温度预测值P_Tpf_2以下的状态持续了规定期间T2_Tpf_2的情况下，使异常标志f_MUL成为ON(＝1)。颗粒过滤器异常判断部16a在除此以外的情况下，使异常标志f_MUL成为OFF(＝0)。

期间阈值T2_Tpf_2根据颗粒过滤器的目标性能来决定。

温度传感器20也可以设置在颗粒过滤器内部，计测内部的温度。也可以考虑过渡响应，在燃料切断标志成为fFC＝1经过规定时间后的规定期间中实施本处理。燃料切断标志fFC＝1时的处理，也可以是在(Tpf_2的最大值)≤P_Tpf_2时使异常标志成为f_MUL＝1。为了提高异常判断的可靠性，也可以在2次燃料切断时颗粒过滤器异常判断的结果都是异常(f_MUL＝1)之后，维持异常标志f_MUL＝1。

如以上所说明，根据本实施方式，能够根据颗粒过滤器下游温度的测定值和预测值，检测颗粒过滤器的性能劣化。

其中，本实施方式中，预测了颗粒过滤器下游温度，但也可以预测二氧化碳浓度、氧浓度。

(第九实施方式)

接着，用图20说明控制单元16的功能。图20是颗粒过滤器异常判断部16a的详细图。控制单元16的功能通过CPU21运行ROM22中存储的控制程序而实现。

本实施方式相当于第一实施方式的变形例。本实施方式中，与第一实施方式相比，颗粒过滤器异常判断部16a在颗粒过滤器的温度为比上述阈值K1_Tpf_2小的规定阈值K2_Tpf_2以下时，禁止检测性能劣化。

如图20所示，对颗粒过滤器异常判断部16a输入燃料切断标志fFC和颗粒过滤器下游的温度传感器20的输出值Tpf_2。颗粒过滤器异常判断部16a基于这些输入值，运算异常标志f_MUL。其中，如上所述，燃料切断标志fFC在实施燃料切断时值为1，不实施时值为0。

详细而言，颗粒过滤器异常判断部16a如图20所示地设定异常标志f_MUL。其流程如下所述。

i)fFC＝1时，

Tpf_2≤K1_Tpf_2

持续了T1_Tpf_2的期间时，

使f_MUL＝1。

但是，Tpf_2≤K2_Tpf_2时，

禁止上述处理，

使f_MUL＝0。

ii)i)以外时，

使f_MUL＝0。

即，颗粒过滤器异常判断部16a，在燃料切断时(fFC＝1)表示颗粒过滤器下游温度的温度传感器输出值Tpf_2为规定阈值K1_Tpf_2以下、并且大于规定阈值K2_Tpf_2的状态持续了规定期间T1_Tpf_2的情况下，使异常标志f_MUL成为ON(＝1)。颗粒过滤器异常判断部16a在表示颗粒过滤器下游温度的温度传感器输出值Tpf_2为规定阈值K2_Tpf_2以下的情况下，使异常标志f_MUL成为OFF(＝0)。颗粒过滤器异常判断部16a在除此以外的情况下，使异常标志f_MUL成为OFF(＝0)。

如上所述，为了对颗粒过滤器中收集的炭黑进行燃烧处理，需要氧和温度。即使是火花点火式发动机，颗粒过滤器的温度也可以因为运转状态而降至低于使收集炭黑燃烧所需的温度。

本实施方式中，在颗粒过滤器下游温度在规定值以下时，判断收集炭黑的燃烧(氧化)没有充分进行，即使在燃料切断时，也禁止检测颗粒过滤器的性能劣化。这是因为存在即使颗粒过滤器正常、也误检测为性能劣化的可能性。

温度阈值K1_Tpf_2、期间阈值T1_Tpf_2根据颗粒过滤器的目标性能来决定。温度阈值K2_Tpf_2根据颗粒过滤器内的收集炭黑可燃温度来决定。

温度传感器20也可以设置在颗粒过滤器内部，计测内部的氧浓度。也可以考虑过渡响应，在燃料切断标志成为fFC＝1经过规定时间后的规定期间中实施本处理。

为了提高异常判断的可靠性，也可以在2次燃料切断时颗粒过滤器异常判断的结果都是异常(f_MUL＝1)之后，维持异常标志f_MUL＝1。判断允许诊断颗粒过滤器的情况下的温度也可以使用推测值。

收集的炭黑量可以基于与发动机的运转状态相关的参数的历史(转速、转矩、喷射时期、分割喷射次数、燃料喷射压强等)推测。

如以上所说明，根据本实施方式，能够根据颗粒过滤器下游温度，检测颗粒过滤器的性能劣化。另外，能够抑制误检测。

(第十实施方式)

接着，用图21～图22说明本发明的应用例。图21是表示本发明的第十实施方式的控制单元16的功能的框图。图22是图21所示的燃料喷射时期运算部16d的详细图。

本实施方式中，燃料喷射时期运算部16d在判断颗粒过滤器异常时，变更燃料喷射时期。其中，颗粒过滤器异常判断部16a例如与图4所示的第一实施方式相同。

如图21所示，控制单元16具有颗粒过滤器异常判断部16a、燃料喷射时期运算部16d。

对颗粒过滤器异常判断部16a，输入燃料切断标志fFC和颗粒过滤器下游的温度传感器20的输出值Tpf_2。颗粒过滤器异常判断部16a基于这些输入值，运算异常标志f_MUL。

对燃料喷射时期运算部16d，输入异常标志f_MUL。燃料喷射时期运算部16d根据该输入值求出喷射时期IT。

详细而言，燃料喷射时期运算部16d如图22所示地运算喷射时期IT。其流程如下所述。

i)f_MUL＝1时，

参考映射M1_IT，根据Tp(转矩相当值)和Ne(转速)求出IT。

ii)f_MUL＝0时，

参考映射M0_IT，根据Tp(转矩相当值)和Ne(转速)求出喷射时期IT。

此处，映射M0_IT可以考虑燃耗、排气、稳定性等性能决定。映射M1_IT优选设定为来自发动机的炭黑的排出量减小的喷射时期。Tp可以使用图17所示的转矩相当值。

判断颗粒过滤器的性能已劣化时，为了降低从发动机排出的炭黑排出量，也可以变更分割燃料喷射次数、燃料喷射压强中的至少一者。

如以上所说明，根据本实施方式，在检测出颗粒过滤器的性能劣化的情况下，能够变更作为控制发动机的参数的燃料喷射时期。即，控制单元16起到在判断颗粒过滤器已劣化的情况下、变更控制发动机的参数的变更部的作用。

(第十一实施方式)

接着，用图23～图26说明本发明的其他应用例。图23是具有本发明的第十一实施方式的控制单元16的发动机9的系统结构图。本实施方式中，对于图1所示的结构，追加了进气口喷射用燃料喷射阀37。

图24是表示图23所示的控制单元16的内部的结构图。本实施方式中，对于图2所示的结构，追加了进气口喷射用燃料喷射阀驱动电路38。

图25是表示本发明的第十一实施方式的控制单元16的功能的框图。图26是图25所示的燃料喷射脉冲宽度运算部16e的详细图。

本实施方式中，燃料喷射脉冲宽度运算部16e在判断颗粒过滤器异常时，变更进气口喷射和缸内喷射的喷射量比例。其中，颗粒过滤器异常判断部16a例如与图4所示的第一实施方式相同。

如图25所示，控制单元16具有颗粒过滤器异常判断部16a、燃料喷射脉冲宽度运算部16e。

对颗粒过滤器异常判断部16a，输入燃料切断标志fFC和颗粒过滤器下游的温度传感器20的输出值Tpf_2。颗粒过滤器异常判断部16a基于这些输入值，运算异常标志f_MUL。

对燃料喷射脉冲宽度运算部16e输入异常标志f_MUL。燃料喷射脉冲宽度运算部16e根据该输入值，求出缸内喷射用燃料喷射脉冲宽度TI_d、和进气口喷射用燃料喷射脉冲宽度TI_p。此处，燃料喷射脉冲宽度运算部16e在判断颗粒过滤器异常时，变更缸内喷射用燃料喷射脉冲宽度TI_d和进气口喷射用燃料喷射脉冲宽度TI_p的喷射比例。

详细而言，燃料喷射脉冲宽度运算部16e如图26所示地运算缸内喷射用燃料喷射脉冲宽度TI_d和进气口喷射用燃料喷射脉冲宽度TI_p。其流程如下所述。

i)f_MUL＝1时，

参考映射M1_r，根据Tp(转矩相当值)和Ne(转速)求出缸内喷射燃料喷射脉冲宽度比例R_TI_d。

ii)f_MUL＝0时，

参考映射M0_r，根据Tp(转矩相当值)和Ne(转速)求出R_TI_d。

此处，缸内喷射用燃料喷射脉冲宽度比例R_TI_d是满足0≤R_TI_d≤1的值。

燃料喷射脉冲宽度运算部16e对必要燃料喷射脉冲宽度TI乘以缸内喷射用燃料喷射脉冲宽度比例R_TI_d，作为缸内喷射用燃料喷射脉冲宽度TI_d。另外，燃料喷射脉冲宽度运算部16e将对必要燃料喷射脉冲宽度TI乘以(1-R_TI_d)的值作为进气口喷射用燃料喷射脉冲宽度TI_p。此处，通过使进气口喷射的比例大于缸内喷射的比例，而减少排气中含有的炭黑。

必要燃料喷射脉冲宽度TI是应当对燃烧室供给的燃料量，根据要求转矩、要求空燃比等决定。另外，必要燃料喷射脉冲宽度TI的运算方法已由诸多文献示出，是公知的，所以省略说明。

此处，映射M0_r可以考虑燃耗、排气、稳定性等性能决定。M1_r优选设定为来自发动机的炭黑的排出量减小的喷射时期。Tp可以使用图17所示的转矩相当值。

如以上所说明，根据本实施方式，能够在检测出颗粒过滤器的性能劣化的情况下，变更作为控制发动机的参数的进气口喷射和缸内喷射的喷射量比例。

另外，本发明不限定于上述实施方式，包括各种变形例。上述实施方式易于理解地说明了本发明，并不限定于必须具有说明的所有结构。另外，能够将某个实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构，也能够在某个实施方式的结构上添加其他实施方式的结构。另外，对于各实施方式的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。

例如，控制单元16也可以具有通知颗粒过滤器已劣化的通知部。例如，判断颗粒过滤器的性能已劣化的情况下，通知部为了通知颗粒过滤器已劣化，而点亮发动机检查灯。

上述实施方式中，设想了燃料喷射停止、并且发动机惯性旋转的期间，但不限定于此。例如，也可以是燃料喷射停止、并且发动机因电动机等的驱动力而旋转的期间。另外，也可以是燃料喷射停止、并且发动机因从路面传递的力而旋转的期间。

即，只要是燃料喷射停止、并且空气因发动机旋转而流入颗粒过滤器的期间即可。其中，惯性旋转指的是发动机不依赖于燃料(汽油)的爆炸力而旋转。

附图标记的说明

1……空气过滤器

2……空气流量传感器

3……电子节流阀

4……进气管

5……集气室

6……加速踏板

7……缸内喷射用燃料喷射阀

8……火花塞

9……发动机

10……排气管

11……三效催化剂

12……A/F传感器

13……加速开度传感器

14……水温传感器

15……发动机转速传感器

16……控制单元

16a……颗粒过滤器异常判断部

16b……颗粒过滤器内炭黑收集量推测部

16c……燃料切断时颗粒过滤器下游温度预测值运算部

16d……燃料喷射时期运算部

16e……燃料喷射脉冲宽度运算部

17……节流阀开度传感器

18……排气回流管

19……排气回流量调节阀

20……颗粒过滤器下游温度传感器

21……控制单元内安装的CPU

22……控制单元内安装的ROM

23……控制单元内安装的RAM

24……控制单元内安装的各种传感器的输入电路

25……输入各种传感器信号、输出致动器动作信号的端口

26……对火花塞以适当时刻输出驱动信号的点火信号输出电路

27……对缸内喷射用燃料喷射阀输出适当脉冲的燃料喷射阀驱动电路

28……电子节流阀驱动电路

29……进气温度传感器

30……排气回流量调节阀驱动电路

31……颗粒过滤器上游温度传感器

32……颗粒过滤器上游O2浓度传感器

33……颗粒过滤器上游CO2浓度传感器

34……颗粒过滤器下游O2浓度传感器

35……颗粒过滤器下游CO2浓度传感器

36……颗粒过滤器

37……进气口喷射用燃料喷射阀

38……对进气口喷射用燃料喷射阀输出适当脉冲的燃料喷射阀驱动电路。