CN106471232A - 用于内燃机的过滤器故障诊断装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种能够对被构造为能够使用气体燃料和液体燃料两者的内燃机的过滤器执行准确故障诊断的装置。本发明的装置包括判定单元，所述单元适于通过比较PM量检测传感器检测到的过滤器下游的废气中包含的微粒物质(PM)在预定时段内的累积量和PM量推定单元基于预定参数以及气体燃料的燃料喷射量和液体燃料的燃料喷射量中的仅液体燃料的燃料喷射量推定的废气中包含的PM在预定时间内的累积量来判定过滤器的故障。

Description

用于内燃机的过滤器故障诊断装置

技术领域

本发明涉及用于诊断收集从内燃机排放的微粒物质的过滤器的故障或问题的过滤器故障诊断装置。

背景技术

传统上提供一种在某些情况下允许废气通过，以净化从内燃机排放的微粒物质(PM)的过滤器。对于过滤器而言，可以通过升高温度来氧化和去除过滤器中累积的微粒物质，从而再次产生收集微粒物质的能力。但是，过滤器在某些情况下会发生故障或问题，例如，由于出现碎裂和/或断裂，以及/或者由于执行上述再生处理时温度过分增大而导致出现腐蚀或溶解损耗。

当过滤器出现故障时(过滤器失效)，出现以下可能。也就是说，通过过滤器而未被过滤器收集的微粒物质量可能增大，并且被释放到车辆外部的微粒物质量可能增大。与之相关地，近几年作为由车载计算机执行的自我故障诊断(OBD)之一，以下过滤器故障诊断是众所周知的。也就是说，检测过滤器的上游与下游之间的压力差，如果压力差异常地小，则判定出现故障。但是，在上述过滤器故障诊断的情况下，例如，出现以下不便。也就是说，在过滤器中累积的微粒物质例如因为温度和NO₂的影响而发生氧化，微粒物质的累积量发生变化，并且难以借助过滤器的上游与下游之间的压力差掌握过滤器的异常。

已提出另一种利用检测被允许通过过滤器的微粒物质量的PM传感器的故障诊断作为另一种用于执行过滤器故障诊断的方法。与之相关地，下面的技术是公知的。也就是说，提供了：过滤器，该过滤器被设置用于内燃机的废气通路，并且收集从内燃机排放的废气中包含的微粒物质；以及PM传感器，该传感器被设置在过滤器的下游侧，并且检测废气中包含的微粒物质量，其中基于过滤器下游存在的由PM传感器检测到的微粒物质量判定过滤器故障。进一步地，在此程序中，考虑了过滤器的收集效率(例如，请参阅专利文档1)。

引用列表

专利文献

[PTL 1]：日本特开2007-315275号公报

发明内容

技术问题

在基于上述PM传感器的使用的故障诊断中，被设置在过滤器下游侧的PM传感器是在累积了预定量的微粒物质的时刻产生输出的传感器。与过滤器正常时相比，当过滤器出现故障时较早地产生输出。该诊断依赖于这样的技术：该技术推定产生PM传感器输出的时机，并且根据此时PM传感器输出的有无来判定过滤器的故障。

但是，在上述内燃机可以使用气体燃料和液体燃料两者的情况下，假设在执行过滤器故障诊断的中间使用气体燃料。当使用气体燃料时，不会从内燃机排放微粒物质。因此，在这种情况下，PM传感器检测到的位于过滤器下游侧的微粒量相对地减少，并且产生PM传感器输出的时机相对地延迟。因此，可能会降低过滤器故障诊断的准确性。

本发明在考虑上述情况下做出，本发明的一个目标是提供一种即使在被构造为能够使用气体燃料和液体燃料两者的内燃机中，也能够更准确地执行过滤器故障诊断的技术。

问题的解决方案

为了实现上述目标，本发明提供一种用于针对能够使用气体燃料和液体燃料的内燃机的过滤器执行故障诊断的过滤器故障诊断装置，所述过滤器故障诊断装置的特征在于：基于由传感器实际检测到的废气中包含的微粒物质在预定时段内的推定累积量以及废气中包含的微粒物质的在该预定时段内的累积量来判定过滤器的故障，并且基于当推定废气中包含的微粒物质的累积量时从气体燃料的燃料喷射量和液体燃料的燃料喷射量中选择的仅液体燃料的燃料喷射量而推定废气中包含的微粒物质的累积量。

更具体地说，提供一种用于内燃机的过滤器故障诊断装置，所述过滤器故障诊断装置用于针对收集能够使用气体燃料和液体燃料的内燃机的废气中包含的微粒物质的过滤器执行故障诊断，所述用于内燃机的过滤器故障诊断装置包括：PM量检测传感器，其被设置在所述内燃机的废气通路中的所述过滤器的下游侧，并且检测被允许通过所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质的累积量；PM量推定单元，其基于燃料喷射量和预定参数来推定被允许通过所述废气通路中的所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质的累积量；以及判定单元，其根据所述PM量检测传感器检测到的被允许通过所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质在预定时段内的累积量以及所述PM量推定单元推定的被允许通过所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质在所述预定时段内的累积量来判定所述过滤器的故障，其中：所述PM量推定单元基于所述预定参数以及所述气体燃料的燃料喷射量和所述液体燃料的燃料喷射量中仅所述液体燃料的燃料喷射量来推定被允许通过所述废气通路中的所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质的累积量。

在根据本发明的内燃机过滤器的故障诊断中，PM量检测传感器被设置在废气通路中的过滤器的下游侧，并且根据PM量检测传感器的输出而检测被允许通过过滤器下游部的废气中包含的微粒物质的累积量。进一步地，由PM量推定单元基于燃料喷射量和预定参数推定废气中包含的微粒物质的累积量。然后，根据PM量检测传感器在预定时段内检测到的废气中包含的微粒物质的累积量以及PM量推定单元在该预定时段内推定的废气中包含的微粒物质的累积量来判定过滤器的故障。该特征基于使用以下事实：即，通过过滤器的微粒物质的量在过滤器遇到故障时增大(如果过滤器出现问题或发生故障)。

另一方面，对于能够使用液体燃料和气体燃料两者的内燃机而言，以下事实是公知的。也就是说，当使用气体燃料时，内燃机基本不产生微粒物质。因此，如果在内燃机过滤器的故障诊断执行的中途(执行的中间)将所用燃料从仅由液体燃料构成的燃料切换到至少部分地包含气体燃料的燃料(在下文中也简称为“将液体燃料切换到气体燃料”)，则微粒物质基本不通过过滤器的下游侧，或者被允许通过过滤器下游侧的微粒物质量在使用气体燃料的时段内减少。因此，PM量检测传感器检测到的微粒物质量在使用气体燃料的时段内减少。这样，如果PM量推定单元借助用于仅使用液体燃料的时段的相同方法推定在使用气体燃料的时段内废气中包含的微粒物质的累积量，则过滤器故障诊断的准确性在某些情况下降低。

为了避免出现上述不便，在本发明中，PM量推定单元基于预定参数以及气体燃料的燃料喷射量和液体燃料的燃料喷射量中仅液体燃料的燃料喷射量来推定被允许通过废气通路中的过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质的累积量。因此，废气中包含的微粒物质的累积量在假设燃料喷射量为零的情况下被推定，因为当内燃机仅使用气体燃料时，液体燃料的喷射量为零。否则，当内燃机使用包括气体燃料和液体燃料的任何混合燃料(调和燃料)时，废气中包含的微粒物质的累积量基于仅液体燃料的燃料喷射量而被推定。因此，能够在考虑由使用气体燃料导致的微粒物质的减少量的同时推定废气中包含的微粒物质的累积量。因此，能够抑制由在过滤器故障诊断期间使用气体燃料导致的过滤器故障诊断的准确性下降。

需要指出，在本发明中，液体燃料指当从燃料喷射阀喷射燃料时，燃料形式为液体的燃料。例如，汽油和柴油(轻油)与之对应。另一方面，在本发明中，气体燃料指当从燃料喷射阀喷射燃料时，燃料形式为气体的燃料。例如，CNC(压缩天然气)和氢气与之对应。

进一步地，在本发明中，所述预定时段可以是从所述PM量推定单元开始推定被允许通过所述过滤器的下游侧的所述废气通路的微粒物质的累积量的时刻起直到所述累积量达到规定值的时段；以及所述判定单元可以在所述PM量检测传感器检测到的被允许通过所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质在所述预定时段内的累积量大于预定阈值的情况下，判定所述过滤器发生故障。

在这种情况下，如上所述，在根据本发明的内燃机的过滤器故障诊断中，PM量检测传感器被设置在废气通路中的过滤器的下游侧，并且根据在开始故障诊断起经过该预定时段之后的PM量检测传感器的输出，检测该时段内被允许通过过滤器下游部的废气中包含的微粒物质的累积量。然后，基于下面的原因，根据以此方式获得的检测值是否大于预定阈值来判定过滤器的故障。也就是说，认为如果过滤器出现故障，则被允许通过过滤器的微粒物质量增大，并且被允许通过过滤器下游部的废气中包含的微粒物质的累积量在该预定时段内增大。

进一步地，在本发明中，设置PM量推定单元，其基于燃料喷射量和预定参数推定被允许通过废气通路中的过滤器下游部的废气中包含的微粒物质的累积量。当开始过滤器的故障诊断时，PM量推定单元开始推定被允许通过过滤器下游侧的废气通路的微粒物质的累积量。本发明中所指的预定时段是从PM量推定单元开始推定被允许通过位于过滤器下游侧的废气通路的微粒物质的累积量的时刻起直到累积量达到规定值的时段。该规定值可以是PM量检测传感器的输出理论上开始增大时的微粒物质累积量的值。备选地，该规定值可以是PM量检测传感器的输出理论上具有正确值时的微粒物质累积量的值。

当在上述情况下使用气体燃料时，微粒物质基本不通过过滤器的下游侧，或者被允许通过过滤器下游侧的微粒物质的量减少。因此，与不使用气体燃料的情况相比，当经过预定时段时，PM量检测传感器中累积的微粒物质的量减少。与阈值的比较结果未被正确提供，并且过滤器的故障诊断的准确性在某些情况下降低。

为了避免上述不便，在本发明中，即使在内燃机使用气体燃料时，也推定仅基于液体燃料的废气中包含的微粒物质的累积量。因此，当内燃机仅使用气体燃料时，废气中包含的微粒物质的累积量在假设燃料喷射量为零的情况下被推定。进一步地，当内燃机使用气体燃料和液体燃料的混合燃料时，基于仅液体燃料的燃料喷射量而推定废气中包含的微粒物质的累积量。因此，能够减少使用气体燃料对PM量推定单元所推定的被允许通过位于过滤器下游侧的废气通路的微粒物质的累积量的影响。这样，能够获得更正确的预定时段，并且能够抑制过滤器的故障诊断的准确性下降。

进一步地，在本发明中，所述装置可以进一步包括过渡时段PM量推定单元，其推定在当所述液体燃料的燃料喷射量相对于所述气体燃料的燃料喷射量的比率被切换时出现并直到被允许通过所述过滤器的下游侧的所述废气通路的微粒物质的量的变化收敛为止的过渡时段内的被允许通过所述过滤器的下游侧的所述废气通路的微粒物质的累积量，其中如果在所述预定时段内所述液体燃料的燃料喷射量相对于所述气体燃料的燃料喷射量的比率被切换，则可以通过推定在所述过渡时段内由所述过渡时段PM量推定单元推定的微粒物质的累积量以代替由所述PM量推定单元推定的微粒物质的累积量，推定被允许通过所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质在所述预定时段内的累积量。

在本发明中，当液体燃料的燃料喷射量相对于气体燃料的燃料喷射量的比率在预定时段内被切换时，考虑过渡现象，此现象例如在所用燃料被从液体燃料切换到气体燃料之后立即出现，或者在所用燃料被从气体燃料切换到液体燃料之后立即出现。因此，提高了过滤器的故障诊断的准确性。

现在考虑在从内燃机的所有在用燃料为液体燃料的状态切换到内燃机的所有在用燃料为气体燃料的状态之后立即设置的过渡时段。在过渡时段内，从内燃机排放的微粒物质消失。但是，当时粘附在排气系统(包括内燃机的过滤器和位于过滤器上游的废气通路)上的微粒物质的一部分通过过滤器的下游部。然后，随着时间的推移，微粒物质的量减少，并且在过渡时段结束时，该量近似为零。

进一步地，例如考虑在从内燃机的所有在用燃料为气体燃料的状态切换到内燃机的所有在用燃料为液体燃料的状态之后立即设置的过渡时段。确认该过渡时段是所设置的上升时段，直到通过过滤器下游部的微粒物质从零增大到在常规操作中提供的量。也就是说，在该过渡时段内，微粒物质开始被从内燃机排放。但是，粘附到包括废气通路和过滤器的废气系统的微粒物质的量在初始阶段相对较大。因此，通过过滤器下游部的微粒物质的量不会立刻增大，但是该量会逐渐增大。然后，该状态在过渡时段结束时返回到与其中长时间使用液体燃料的状态等同的状态。

上述解释的做出涉及所用燃料在气体燃料与液体燃料之间完全切换的情况。但是，当液体燃料的燃料喷射量相对于气体燃料的燃料喷射量的比率被切换时，基本会或多或少地出现相同的或等同的现象。

在本发明中，除了PM量推定单元之外，所述装置还包括过渡时段PM量推定单元，该过渡时段PM量推定单元推定在液体燃料的燃料喷射量相对于气体燃料的燃料喷射量的比率被切换时在过渡时段内被允许通过位于过滤器的下游侧的废气通路的微粒物质的累积量。然后，当在预定时段内液体燃料的燃料喷射量相对于气体燃料的燃料喷射量的比率被切换时，在过渡时段内累积过渡时段PM量推定单元所推定的微粒物质的累积量，以代替PM量推定单元所推定的微粒物质的累积量。然后，根据PM量推定单元在预定时段内除了过渡时段之外的时段内推定的被允许通过过滤器下游部的废气中包含的微粒物质的累积量以及过渡时段PM量推定单元在过渡时段内推定的累积量，推定预定时段内被允许通过过滤器下游部的废气中包含的微粒物质的累积量。

因此，能够在考虑当液体燃料的燃料喷射量相对于气体燃料的燃料喷射量的比率被切换时出现的过渡时段的情况下推定被允许通过位于过滤器下游侧的废气通路的微粒物质的累积量。因此，能够更准确地确定预定时段，并且能够进一步提高过滤器的故障诊断的准确性。

进一步地，在本发明中，在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断可以开始；并且如果在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机被从所述内燃机仅使用所述液体燃料的状态切换到所述内燃机仅使用所述气体燃料的状态，则在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内所述过滤器的故障诊断可以被中断，并且当所述内燃机后续开始仅使用所述液体燃料时，所述过滤器的故障诊断可以从所述中断的状态重新开始。

因此，在使用气体燃料之前执行的过滤器故障诊断的处理在过滤器故障诊断期间并非无用。过滤器故障诊断可以在内燃机接下来将所用燃料切换到液体燃料之后完成。

需要指出，在本发明中，短语“过滤器的故障诊断开始”包括在故障诊断中用作基准或基础的时间计数的开始、PM量推定单元所执行的被允许通过位于过滤器下游侧的废气通路的微粒物质的累积量的推定的开始、以及PM量检测传感器执行的被允许通过过滤器下游部的废气中包含的微粒物质的累积量的检测的开始。另一方面，在本发明中，短语“过滤器的故障诊断被中断”可以包括时间计数的中断、以及PM量推定单元所执行的被允许通过位于过滤器下游侧的废气通路的微粒物质的累积量的推定的中断。

进一步地，在本发明中，所述PM量检测传感器能够借助被施加电压而通过静电收集所述微粒物质；所述PM量检测传感器的用于收集所述微粒物质的静电收集力可以随着所施加电压的增大而增大；在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断可以开始；并且如果在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机被从所述内燃机仅使用所述液体燃料的状态切换到所述内燃机仅使用所述气体燃料的状态，则在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内，被施加到所述PM量检测传感器的所施加电压可以被升高。因此，能够增大用于在内燃机使用气体燃料的时段内收集微粒物质的PM量检测传感器的电极所导致的静电收集力。能够抑制微粒物质从PM量检测传感器脱落或剥离。因此，能够抑制在内燃机仅使用气体燃料并且由于形成微粒物质不通过过滤器下游侧的状态而使PM量检测传感器不新收集微粒物质的时段内由PM量检测传感器检测的微粒物质的累积量发生任何变化。

进一步地，在本发明中，在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断可以开始；并且在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机被从所述内燃机仅使用所述液体燃料的状态切换到所述内燃机仅使用所述气体燃料的状态时，如果在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内所述PM量检测传感器的输出信号的变化不小于预定量，则所述过滤器的故障诊断可以被中途终止。因此，能够避免这样的情况：尽管在其中内燃机仅使用气体燃料并且由于形成微粒物质不通过过滤器下游侧的状态而使PM量检测传感器不新收集微粒物质的时段内PM量检测传感器检测到的微粒物质的累积量发生变化，但是仍基于PM量检测传感器的输出照常执行过滤器故障诊断。

因此，能够提高针对过滤器的故障诊断的准确性。在这种情况下，PM量检测传感器的输出信号在内燃机使用气体燃料并且PM量检测传感器不新收集微粒物质的时段内的变化不小于预定量，不新收集微粒物质的原因例如包括从PM量检测传感器的上游侧飞来的任何灰尘或任何异物粘附到PM量检测传感器上，并且累积在PM量检测传感器上的微粒物质发生脱落。

进一步地，在本发明中，在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断可以开始；并且在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机被从所述内燃机仅使用所述液体燃料的状态切换到所述内燃机仅使用所述气体燃料的状态时，如果在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内所述内燃机的废气温度不小于预定温度或者所述内燃机的废气流量不小于预定流量，则所述过滤器的故障诊断可以被中途终止。在这种情况下，术语“预定温度”是作为阈值的废气温度，如果内燃机的废气温度不小于预定温度，则认为在PM量检测传感器上累积的微粒物质很可能被氧化并去除。

进一步地，术语“预定流量”是作为阈值的废气流量，如果废气流量不小于预定流量，则认为在PM量检测传感器上累积的PM很可能脱落或剥离。也就是说，如果内燃机的废气温度不小于预定温度，在PM量检测传感器上累积的微粒物质很可能被氧化并去除。进一步地，如果内燃机的废气流量不小于预定流量，则在PM量检测传感器上累积的PM很可能脱落或剥离。

因此，在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机被从所述内燃机仅使用所述液体燃料的状态切换到所述内燃机仅使用所述气体燃料的状态时，如果在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内所述内燃机的废气温度不小于预定温度或者所述内燃机的废气流量不小于预定流量，则所述过滤器的故障诊断被中途终止。因此，能够避免这样的情况：尽管在其中内燃机仅使用气体燃料并且由于形成微粒物质不通过过滤器下游侧的状态而使PM量检测传感器不新收集微粒物质的时段内PM量检测传感器检测到的微粒物质的累积量发生变化，但是仍基于PM量检测传感器的输出照常执行过滤器故障诊断。因此，能够提高过滤器的故障诊断的准确性。

进一步地，在本发明中，在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断可以开始；并且在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机被从所述内燃机仅使用所述液体燃料的状态切换到所述内燃机仅使用所述气体燃料的状态时，如果在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内，所述内燃机的工作状态属于被包括在即使所述内燃机使用气体燃料也可能产生微粒物质的转速和负荷的范围内的预定工作状态，则所述过滤器的故障诊断可以被中途终止。

在这种情况下，即使内燃机使用气体燃料，也可能从内燃机排放PM，具体取决于引擎转速和引擎负荷。在此类情况下，即使其中内燃机仅使用气体燃料并且PM量检测传感器不新收集微粒物质的时段继续，微粒物质也会在PM量检测传感器上累积。因此，PM量检测传感器上的微粒物质的累积量发生变化。如果不考虑上述事实而基于PM量检测传感器的输出照常执行过滤器的故障诊断，则会降低过滤器的故障诊断的准确性。

相反地，在本发明中，通过使内燃机从内燃机仅使用液体燃料的状态切换到内燃机仅使用气体燃料的状态，如果在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内，所述内燃机的工作状态属于被包括在即使所述内燃机使用气体燃料也可能产生微粒物质的转速和负荷的范围内的预定工作状态，则所述过滤器的故障诊断被中途终止。因此，能够避免这样的情况：尽管在其中内燃机仅使用气体燃料并且由于形成微粒物质不通过过滤器下游侧的状态而使PM量检测传感器不应新收集微粒物质的时段内PM量检测传感器检测到的微粒物质的累积量发生变化，但是仍基于PM量检测传感器在内燃机开始仅使用液体燃料后的输出照常执行过滤器的故障诊断。因此能够提高过滤器的故障诊断的准确性。

进一步地，在本发明中，在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断可以开始；并且如果在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机使用所述气体燃料，则所述过滤器的故障诊断可以被中途终止。相应地，所述过滤器的故障诊断能够在仅使用所述液体燃料的状态下被执行。因此，如果由于形成微粒物质不通过过滤器下游侧或者被允许通过过滤器下游侧的微粒物质的量减少的状态而可能导致故障诊断的准确性降低，则可以设置过滤器的故障诊断本身不被执行的情况。因此能够抑制过滤器的故障诊断本身的准确性的降低。

需要指出，用于解决本发明任务的手段可以尽可能地被组合和使用。

本发明的有益效果

根据本发明，即使在被构造为能够使用气体燃料和液体燃料两者的内燃机的情况下，也能够更准确地执行过滤器的故障诊断。

附图说明

图1示出根据本发明的一个实施例的内燃机、进气/排气系统、燃料供给系统及其控制系统的示意性布置；

图2示出根据本发明的该实施例的过滤器的故障诊断的控制；

图3示出当根据本发明的该实施例的过滤器的故障诊断中途所用燃料被从液体燃料切换到气体燃料时产生的影响；

图4示出有关根据本发明的第一实施例的过滤器故障诊断例程的流程图；

图5示出有关根据本发明的第二实施例的过滤器故障诊断例程2的流程图；

图6A示出有关根据本发明的第三实施例的过滤器故障诊断例程3的流程图；

图6B示出有关根据本发明的第三实施例的过滤器故障诊断例程3的流程图；

图7示出本发明的第四实施例中的第一过渡时段和第二过渡时段；

图8A示出有关根据本发明的第四实施例的过滤器故障诊断例程4的流程图；

图8B示出有关根据本发明的第四实施例的过滤器故障诊断例程4的流程图；

图9A示出有关根据本发明的第五实施例的过滤器故障诊断例程5的流程图；

图9B示出有关根据本发明的第五实施例的过滤器故障诊断例程5的流程图；

图10A示出有关根据本发明的第六实施例的过滤器故障诊断例程6的流程图；

图10B示出有关根据本发明的第六实施例的过滤器故障诊断例程6的流程图；

图11A示出有关根据本发明的第七实施例的过滤器故障诊断例程7的流程图；

图11B示出有关根据本发明的第七实施例的过滤器故障诊断例程7的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图借助实例详细解释执行本发明的最佳模式。

实施例1

图1示出根据本实施例的内燃机1、进气/排气系统、燃料供给系统及其控制系统的示意性布置。需要指出，下面所有实施例中的内燃机和进气/排气系统、燃料供给系统以及控制系统的示意性布置都与本实施例相同，除非特别指出。内燃机1通过重复进气行程、压缩行程、爆发行程(膨胀行程)和排气行程这四个行程来获取输出。内燃机1具有被设置于内部的气缸(燃烧室)2。在活塞3和连杆4的帮助下，在气缸2中产生的燃料爆发力被变换为曲柄轴(未示出)的旋转力。

气缸2配备形成进气管(吸入管)5的最下游部的进气端口11，以及形成排气管6的最上游部的排气端口8。进气端口11与气缸2之间的边界通过进气阀12打开/关闭。进一步地，排气端口8与气缸2之间的边界通过排气阀9打开/关闭。进一步地，用于点燃被供给到气缸2的燃料的火花塞(点火塞)15被设置在内燃机1的气缸2中。

进气管5配备检测引入的进气的量(进气量)的气流计13、能够控制进气量的节流阀14，以及用作消除任何进气波动的罐的稳压罐16。

需要指出，内燃机1能够将作为气体燃料的CNG和作为液体燃料的汽油用作燃料，并且内燃机1配备CNG供给装置17和汽油供给装置18。CNG供给装置17配备CNG喷射阀17a，该喷射阀被设置在进气端口11处。CNG喷射阀17a经由CNG供气管17b与CNG高压贮罐17c连接。未示出的燃料截止阀和调节器被设置在CNG供气管17b中。

类似地，汽油供给装置18配备汽油喷射阀18a，该喷射阀被设置在进气端口11处。汽油喷射阀18a经由供油管18b与油箱18c连接。需要指出，未示出的燃料泵被设置在供油管18b中。针对CNG供气管17b设置CNG量传感器40，该传感器产生与CNG高压贮罐17c中的剩余CNG量成比例的输出电压。针对油箱18c设置汽油量传感器41，该传感器产生与油箱18c中的剩余汽油量成比例的输出电压。

进一步地，排气管6配备过滤器10，该过滤器收集废气中包含的微粒物质(在下文中也称为“PM”)。需要指出，过滤器10可以具有仅收集废气中包含的PM的功能。备选地，例如，过滤器10可以携带任何用于净化废气的催化剂，其中例如包括DPNR(具有结合吸藏还原NOx催化剂的功能)和SCRF(具有结合选择性催化还原催化剂的功能)。

在过滤器10的下游侧设置废气温度传感器24，该传感器检测从过滤器10排放的废气的温度。进一步地，在废气温度传感器24的下游侧设置PM传感器25，该传感器用作检测被允许通过过滤器10的PM的PM量检测传感器。

现在解释PM传感器25的结构。PM传感器25是电极型PM传感器，并且PM传感器25以至少一对电极被设置在PM传感器25中包括的传感器元件内的形式进行构造。可以针对传感器元件设置仅一对电极，也可以针对传感器元件设置多个电极。例如，还允许设置其中多个电极对齐的所谓的梳状电极。通过使用PM传感器25，在传感器元件的电极之间施加电压。

废气中包含的PM粘附在PM传感器25的传感器元件的电极之间。PM由碳粒子构成，并且PM具有导电性。因此，当PM的粘附量增大时，电流在电极之间流动(发生导电)。电流值是与PM的粘附量对应的值，即，与废气中包含的PM量对应的值。因此，当读取在预定时间处提供的电流值(与电流值相关的电极之间的电阻值)时，能够检测被允许从过滤器10泄露的PM量。

需要指出，针对PM传感器25，执行传感器再生控制以去除在PM传感器25的传感器元件的电极(为了简单起见，也称为“PM传感器的电极”)之间累积的PM。在传感器再生控制中，当不小于预定量的PM在PM传感器25的电极之间累积时，借助加热器(未示出)将电极之间的部分加热到大约650℃到800℃以氧化并去除累积的PM，从而再生检测PM的能力。通过执行传感器再生控制，使得状态返回到其中PM传感器25的电极之间没有PM的状态。因此，PM传感器25的输出也降到近似为零。

内燃机1集成有电子控制单元(ECU)20以控制内燃机1及其进气/排气系统和其燃料供给系统。ECU 20是例如根据内燃机1的工作状况和/或驾驶员的请求控制内燃机1的工作状态的单元，并且ECU 20还是执行有关包括过滤器10的排气系统的控制的单元。ECU 20例如配备CPU、ROM和RAM。ROM存储程序和映射(映射中存储数据)，这些程序被提供以执行与内燃机1及其废气系统相关的各种类型的控制。

上述气流计13、CNG量传感器40、汽油量传感器41、废气温度传感器24、PM传感器25以及用于检测内燃机1的引擎转速的曲柄位置传感器21、加速器位置传感器22等被电连接到ECU 20。这些传感器的输出信号被输入到ECU 20。另一方面，例如包括节流阀14、火花塞15、CNG喷射阀17a和汽油喷射阀18a的元件被电连接到ECU 20。基于来自ECU 20的输出信号而控制这些元件。

接下来，将做出有关针对根据本实施例的内燃机1执行的自我故障诊断(OBD)的解释。参考图2，水平轴表示开始过滤器10的故障诊断(下文也简称为“故障诊断”)之后经过的时间，垂直轴表示PM传感器25的输出。参考图2，开始故障诊断的时机是PM传感器25的电极温度被冷却到在上述传感器再生控制终止之后PM能够被累积的程度的时刻。如图2中的实线所示，在正常过滤器的情况下，通过过滤器10的PM量本身较小。因此，在PM传感器25的电极之间累积的PM量较小。因此，在正常过滤器的情况下，在故障诊断开始之后直到PM传感器25的输出开始增大的时间较长。

另一方面，在图2中的虚线所示的有问题的过滤器(故障过滤器)的情况下，被允许通过过滤器10的PM量与正常过滤器的情况相比较大。因此，PM在相对早的时间处在PM传感器25的电极之间累积，并且电流易于在电极之间流动。因此，与正常过滤器的情况相比，PM传感器25的输出在较早的时间开始增大，并且输出随着时间的推移继续增大。因此，例如，如果故障诊断开始之后所经过的时间到达判定时间T1时提供的PM传感器25的输出大于阈值A1，则能够判定过滤器10出现故障(过滤器出问题)。如果故障诊断开始之后所经过的时间到达判定时间T1的时刻提供的PM传感器25的输出不大于阈值A1，则能够判定过滤器10正常。

需要指出，在开始诊断之后，基于燃料喷射量和预定参数(例如包括内燃机1的工作状态、废气流量、过滤器10的假设通过率，以及过滤器10中的PM累积量)，在每经过一段时间时推定被允许通过过滤器10的下游部的PM量及其累积值。然后，累积值达到PM传感器250的输出开始增大或者PM传感器25的输出具有预设值时的量之前所需的时间被设定为判定时间T1。然后，对于用于过滤器10的故障判定的阈值A1而言，将理论上推导的或者通过任何试验或仿真推导的该值设定为这样的值：如果判定时间T1处的PM传感器25的输出不小于该值，则可以判断过滤器10出现故障。

接下来，将做出有关能够使用多种类型的燃料(作为气体燃料的CNG和作为液体燃料的汽油)的内燃机1的过滤器10的故障诊断问题的解释。

图3示出这样的图：其中水平轴表示故障诊断开始之后经过的时间，并且垂直轴表示从内燃机1实际排放的PM量、ECU 20计算的被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值、以及PM传感器25的输出(输出电流)。需要指出，在图3中，假设过滤器10的故障诊断在其中汽油被用作内燃机1的燃料的时段内开始。ECU 20执行的被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值的计算与被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值的推定相对应。这同样适用于下面的实施例中描述的内容。

首先，考虑其中在过滤器10的故障诊断处理期间仅使用汽油作为燃料的情况。在这种情况下，如图3中的实线所示，PM根据工作状态被连续地从内燃机1排出。进一步地，在ECU 20中，被允许通过过滤器10的下游部的PM量及其累积量被连续地计算。然后，如参考图2所述，在判定时间T1(在该时间处，ECU 20计算的被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值变为规定值P1)处检测PM传感器25的输出。然后，根据PM传感器25的输出大于阈值A1还是不大于A1来判定过滤器10正常还是异常。需要指出，在图3中，从过滤器10的故障诊断开始到判定时间T1的时段与预定时段对应。

接下来，将考虑其中在过滤器10的故障诊断的中途(中间)所用燃料被从汽油切换到CNG的情况(如图3中的阴影线所示)。需要指出，在本实施例中，短语“所用燃料被从汽油切换到CNG”表示状态从其中仅使用汽油作为燃料的状态转换为或更改为其中仅使用CNG作为燃料的状态的事实。除非特别指出，该事实同样与下面的实施例描述的对应内容相同或等效。在这种情况下，如图3的上部的虚线所示，在其中使用CNG的时段内，基本上不从内燃机1排放PM。因此，在PM传感器25上累积的PM量同样在使用CNG的时段内不增大。因此，如图3的下部的虚线所示，在PM传感器25的输出中观察到增大的时机被延迟。

因此，当在过滤器10的故障诊断的中途所用燃料被从汽油切换到CNG时，如果通过使用与仅使用汽油时相同的判定时间T1和相同的阈值A1来执行过滤器10的故障诊断，则担心PM传感器25的输出值可能减小，并且过滤器10的故障诊断的准确性可能降低。

相反，在本实施例中，当所用燃料在过滤器10的故障诊断处理期间被从汽油切换到CNG时，被允许通过过滤器10的下游部的PM量为零，并且在计算被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值时，其累积值不增大。然后，当所用燃料接着被从CNG切换到汽油时，重新开始通常执行的被允许通过过滤器10的下游部的PM量及其累积值的计算。

相应地，如图3的中部所示，被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值在CNG被用作燃料并且内燃机1不产生PM的时段内同样不变。当重新开始汽油的使用，并且内燃机1重新开始产生PM时，被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值的增大也重新开始。因此，能够抑制使用CNG作为燃料否则将导致的过滤器10的故障诊断的准确性下降。

图4示出根据本实施例的过滤器故障诊断例程的流程图。该例程由ECU 20的ROM中存储的程序实现，该程序由ECU 20在内燃机1的工作期间每次经过预定时间时执行。需要指出，对于本实施例的过滤器故障诊断例程，假设内燃机1可以选择和使用气体燃料和液体燃料中的任一者，但是内燃机1不使用气体燃料和液体燃料的混合燃料。

当执行该例程时，首先，在S101判定是否正在执行过滤器的故障诊断。具体而言，读取过滤器故障诊断标志的值(当过滤器10的故障诊断开始时，该标志被启用)，并且根据该值为1或0来做出判断。备选地，可以通过检测用于过滤器故障诊断的元件(例如包括PM传感器25的传感器元件)的状态来做出判断。如果在S101判断正在执行过滤器10的故障诊断，则例程继续到S102。另一方面，如果判断未正在执行过滤器10的故障诊断，则例程继续到S103。

在S102，判定是否建立了继续过滤器10的故障诊断的条件。更具体地说，判定除了气流计13之外，废气温度传感器24、PM传感器25等是否正常工作。如果在该步骤判定建立了上述继续过滤器故障诊断的条件，则例程继续到S104。另一方面，如果判定未建立继续过滤器故障诊断的条件，则例程继续到S114。

在S103，判定是否建立了开始过滤器10的故障诊断的条件。更具体地说，以与S102相同的方式，判定除了气流计13之外，废气温度传感器24、PM传感器25等是否正常工作。进一步地，判定是否给出了这样的状态：PM传感器25的传感器再生处理完成，并且出于下面的原因，PM传感器25的电极的温度降低。也就是说，过滤器10的故障诊断应该在如下所述的PM传感器25的电极之间不累积PM并且PM能够被累积的状态下开始。如果在该步骤判定建立了上述开始过滤器故障诊断的条件，则例程继续到S105。另一方面，如果判定未建立开始过滤器故障诊断的条件，则该例程照常终止。

在S104，过滤器10的故障诊断继续。在该步骤，继续下面描述的将电压施加到PM传感器25的传感器元件以及输出的测量、继续时间测量、以及继续被允许通过过滤器10的下游部的PM量的计算。如果S104的处理终止，则例程继续到S106。

接着，在S105，开始过滤器10的故障诊断。具体而言，开始将电压施加到PM传感器25的传感器元件以及输出的测量、开始时间计数、以及开始被允许通过过滤器10的下游部的PM量的计算。如果S105的处理终止，则例程继续到S106。

在S106，判定是否正在使用气体燃料。也就是说，在该步骤判定所用燃料是否为CNG。如果在该步骤判定所用燃料不是CNG而是汽油，则例程继续到S107。另一方面，如果判定所用燃料为CNG，则例程继续到S108。

在S107，由ECU 20计算在从上次执行过滤器故障诊断例程的时刻到此次执行过滤器故障例程的时刻的时段内通过过滤器10的下游部的PM量。对于该值，可以基于任何公知的计算公式(计算表达式)，通过使用过滤器的假设通过率之外的内燃机1的工作状态、废气流量、废气温度和在过滤器中累积的PM量等参数中的至少一者，计算在从上次执行过滤器故障诊断例程的时刻到此次执行过滤器故障例程的时刻的时段内通过过滤器10的下游部的PM量。

备选地，可以实质上执行计算，以使得与当时的每个参数对应的被允许通过过滤器10的下游部的PM量的值可以从映射中读取，其中该映射存储过滤器10的假设通过率之外的内燃机1的工作状态、废气流量、废气温度和在过滤器10中的累积的PM量的推定值中的至少一者与被允许通过过滤器10的下游部的PM量的计算值之间的关系。需要指出，过滤器10的假设通过率在此是假定值，当过滤器10的PM通过率不小于先前确定的特定程度时，可以通过该值认为过滤器10出现故障。过滤器10的假设通过率的定义对于本说明书中的所有描述都是通用的。如果S107的处理终止，则例程继续到S109。进一步地，在本实施例中，过滤器的假设通过率之外的内燃机1的工作状态、废气流量、废气温度和在过滤器10中的PM累积量的推定值中的至少一者构成预定参数。

另一方面，在S108，在从上次执行过滤器故障诊断例程的时刻到此次执行过滤器故障例程的时刻的时段内被允许通过过滤器10的下游部的PM量的值被设定为零。如果S108的处理终止，则例程继续到S109。

在S109，计算被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值(在此次开始过滤器10的故障诊断之后提供)。具体而言，在S109，此次通过执行S107或S108获取并且在从上次执行过滤器故障诊断例程的时刻到此次执行过滤器故障例程的时刻的时段内被允许通过过滤器10的下游部的PM量被与上次计算的被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值相加。如果S109的处理终止，则例程继续到S110。

在S110，判定在S109计算的被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值是否不小于规定值P1。如果在该步骤判定被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值小于规定值P1，则判断将判定过滤器10正常还是异常的时机尚未到来。因此，该例程照常终止。另一方面，如果判定被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值不小于规定值P1，则判断将判定过滤器10正常还是异常的时机到来。因此，例程继续到S111。需要指出，在本实施例中，当在S110判定被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值不小于规定值P1的时刻，预定时段结束。

在S111，读取PM传感器25的输出的值作为在预定时段内被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值，并且将该值与阈值A1相比较。然后，如果PM传感器25的输出的值不大于阈值A1，则判断被允许通过10的PM量足够小。因此，例程继续到S112。另一方面，如果PM传感器25的输出的值大于阈值A1，则判断被允许通过10的PM量异常大。因此，例程继续到S113。在本程序中，阈值A1是理论上推导的或者通过任何试验或仿真推导的值，如果在上述预定时段结束时，PM传感器25的输出不小于阈值A1，可以通过该值判断过滤器10出现故障。更具体地说，阈值A1可以是假想的在开始过滤器10的故障诊断之后，作为在S109计算的被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值为规定值P1时的PM传感器25的输出的值。

在S112，判定过滤器10正常。进一步地，在S113，判定过滤器10出现故障。如果S112或S113的处理终止，则例程继续到S114。需要指出，如果在S113判定过滤器10出现故障，则借助例如包括显示器上的指示、语音指示和亮灯的任何方法通知驾驶员这一情况。

在S114，过滤器的故障诊断终止。更具体地说，重置被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值和时间计数值，并且终止时间计数。如果S114的处理终止，则该例程终止。

如上所述，在本实施例中，当在过滤器10的故障诊断期间使用作为气体燃料的CNG时，执行计数，前提是被允许通过过滤器下游部的PM量在过滤器10的故障诊断中为零。因此，被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值在其中由于使用气体燃料而使从内燃机1排放的PM量消失的时段内不增大。因此，能够抑制被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值不同于实际值，并且过滤器10的故障诊断的准确性降低的情况，这是因为当使用气体燃料时，内燃机不产生PM这一事实。

需要指出，用于执行过滤器故障诊断例程的S110到S113的处理的ECU 20和程序与本实施例中的判定单元相对应。进一步地，用于执行过滤器故障诊断例程的S107到S109的处理的ECU 20和程序与本实施例中的PM量推定单元相对应。

实施例2

接下来，将解释本发明的第二实施例。在第一实施例中，已经解释了控制，其中过滤器10的故障诊断继续，前提是在作为气体燃料的CNG用于过滤器10的故障诊断期间，被允许通过过滤器10的下游部的PM量被设定为零。相反，在本实施例中，将解释这样的控制：其中在使用作为液体燃料的汽油期间开始过滤器10的故障诊断，并且如果在过滤器10的故障诊断期间使用作为气体燃料的CNG，则过滤器10的故障诊断被中途终止。需要指出，同样在本实施例中，假设内燃机1能够选择和使用气体燃料和液体燃料中的任一者，但是内燃机1不使用气体燃料和液体燃料的任何混合燃料。

图5示出根据本实施例的过滤器故障诊断例程2的流程图。图5所示的流程图与在第一实施例中解释的过滤器故障诊断例程的流程图之间的差别在于：在过滤器故障诊断例程2中，在S103的处理之后的S201判定是否正在仅使用液体燃料，以及如果在步骤S106判定使用作为气体燃料的CNG，则过滤器的故障诊断终止。

更具体地说，在过滤器故障诊断例程2中，如果在S101判定过滤器的故障诊断未被执行，则在S103判定是否建立了开始过滤器的故障诊断的条件，然后在S201进一步判定是否正在仅使用作为液体燃料的汽油。然后，如果判定并非正在仅使用液体燃料，即，如果判定使用作为气体燃料的CNG，则该例程终止且不会开始过滤器10的故障诊断。因此，仅在使用作为液体燃料的汽油时才执行过滤器10的故障诊断。

进一步地，如果在S106判定使用作为气体燃料的CNG，则例程继续到S114，并且过滤器10的故障诊断被中途终止。因此，如果在执行过滤器10的故障诊断期间使用作为气体燃料的CNG，则不可能执行过滤器10的故障诊断。因此，能够更可靠地避免由于在执行过滤器10的故障诊断期间使用作为气体燃料的CNG而降低过滤器10的故障诊断准确性的情况。

用于执行过滤器故障诊断例程2的S110到S113的处理的ECU 20和程序与本实施例中的判定单元相对应。进一步地，用于执行过滤器故障诊断例程的S107到S109的处理的ECU20和程序与本实施例中的PM量推定单元相对应。

实施例3

接下来，将解释本发明的第三实施例。在本实施例中，将解释这样的控制：其中在使用作为液体燃料的汽油期间开始过滤器10的故障诊断，其中过滤器10的故障诊断在使用CNG(如果在过滤器10的故障诊断期间使用作为气体燃料的CNG)的时段内中断，并且当内燃机1后续开始仅使用汽油时，从中断的状态重新开始过滤器10的故障诊断。需要指出，同样在本实施例中，假设内燃机1能够选择和使用气体燃料和液体燃料中的任一者，但是内燃机1不使用气体燃料和液体燃料的任何混合燃料。

图6A和6B示出根据本实施例的过滤器故障诊断例程3的流程图。图6A和6B所示的流程图与在第二实施例中解释的过滤器故障诊断例程2的流程图之间的差别在于：如果在S106判定作为气体燃料的CNG用于过滤器故障诊断例程3，则时间计数和被允许通过过滤器下游部的PM量及其累积值的计算被中断，而不是继续到S114以终止过滤器10的故障诊断。

更具体地说，如果在过滤器故障诊断例程3的S106中判定使用作为气体燃料的CNG，则例程继续到S202，并且过滤器10的故障诊断中的时间计数被中断，并且该例程终止。然后，如果在随后执行该例程时重新开始使用汽油，即，如果在S106判定未正在使用气体燃料，则例程继续到S203，并且判定时间计数是否正被中断。接着，如果时间计数正被中断，即，如果过滤器10的故障诊断正被中断，则例程继续到S204，并且重新开始时间计数。之后，例程继续到S107和S108，并且重新开始被允许通过过滤器10的下游部的PM量的计算以及其累积值的计算。

因此，过滤器10的故障诊断的处理(自开始过滤器10的故障诊断起已经执行，直到使用作为气体燃料的CNG为止)并非无用。能够在内燃机后续开始使用作为液体燃料的汽油时完成过滤器10的故障诊断。

用于执行本实施例的过滤器故障诊断例程3的S110到S113的处理的ECU 20和程序与本实施例中的判定单元相对应。进一步地，用于执行过滤器故障诊断例程的S107到S109的处理的ECU 20和程序与本实施例中的PM量推定单元相对应。

实施例4

接下来，将解释本发明的第四实施例。在根据本实施例的过滤器10的故障诊断中，考虑以下事实：即，在过滤器10的故障诊断期间，在紧随所用燃料被从作为液体燃料的汽油切换到作为气体燃料的CNG之后剩余在废气系统中的PM随后也会通过过滤器10的下游部，因此，被允许通过过滤器10的下游部的PM量不会立即变为零。进一步地，考虑以下事实：即，在紧随所用燃料再次从作为气体燃料的CNG切换到作为液体燃料的汽油之后从内燃机1排放的PM不会开始通过过滤器10的下游部，但是PM粘附在例如包括排气管和过滤器10的废气系统中，并且因此被允许通过过滤器10的下游部的PM量不会立即返回到原始量。需要指出，同样在本实施例中，假设内燃机1能够选择和使用气体燃料和液体燃料中的任一者，但是内燃机1不使用气体燃料和液体燃料的任何混合燃料。

图7示出当考虑以下两个事实时，从内燃机1排放的PM量和被允许通过过滤器10的下游部的PM量的变化：第一事实是，当所用燃料在过滤器10的故障诊断期间被从汽油切换到CNG时，在例如包括排气管6和过滤器10的废气系统中剩余的PM通过滤器10的下游部，第二事实是，在紧随所用燃料被再次从CNG切换到汽油之后从内燃机1排放的PM不会开始通过过滤器10的下游部，但是PM粘附到排气管6和过滤器10。

在图中，阴影线指示的部分是其中CNG被用作燃料的时段(与图3的方式相同)。如图7的下部所示，从内燃机1排放的PM在紧随所用燃料被从汽油切换到CNG之后设置的第一过渡时段内基本消失，但是此时粘附到排气管6和过滤器10的一部分PM脱落或剥离，并且被允许通过过滤器10的下游部。然后，随着时间推移，PM量减少，并且在第一过渡时段结束时，该量近似为零。

进一步地，在紧随所用燃料被再次从CNG切换到汽油之后设置的第二过渡时段内，开始从内燃机1排放PM。但是，粘附到排气管6和过滤器10的PM量初始相对较大。因此，被允许通过过滤器10的下游部的PM量不会立即返回到原始量，但是PM量逐渐增大。然后，在第二过渡时段结束时被允许通过过滤器10的下游部的PM量等同于当连续使用汽油作为燃料时提供的量。在本实施例中，在过滤器的故障诊断中考虑了在第一过渡时段和第二过渡时段中提供的被允许通过过滤器10的下游部的PM量的变化。

图8A和8B示出根据本实施例的过滤器故障诊断例程4的流程图。该例程与图4所示的过滤器故障诊断例程之间的差别在于：在S106的处理之后添加了S301到S304的处理。

在该例程中，如果在S106判定使用作为气体燃料的CNG，则例程继续到S301。在S301，判定该时段是否位于第一过渡时段的中间。在本程序中，如上所述，第一过渡时段是指在所用燃料被从汽油切换到CNG之后，直到被允许通过过滤器10的下游部的PM量近似为零之前设置的过渡时段。其长度可以在理论上或者通过任何试验或仿真确定。如果在S301判定该时段不是第一过渡时段，即，该时段是被允许通过过滤器10的下游部的PM量近似为零的时段，则例程继续到S108。S108及其下面步骤的处理与第一实施例中解释的对应处理的内容相同，在本节中省略其所有解释。

另一方面，如果在S301判定设置了第一过渡时段，则例程继续到S302。在S302，计算第一过渡排放PM量，该PM量是指：在所用燃料被从汽油切换到CNG之后，从上次执行S302到此次执行S302的时段内，由剩余在排气系统中的PM的经过带来的被允许通过过滤器10的下游部的PM量。具体而言，可以基于任何公知的计算公式(计算表达式)，通过使用过滤器的假设通过率之外的内燃机的工作状态(在将所用燃料从汽油切换到CNG之前和之后提供的工作状态)、废气流量、废气温度，以及过滤器10中的PM累积量的推定值等参数中的至少一者而执行该计算。

备选地，可以以从映射读取与该时刻处的每个所述参数对应的第一过渡排放PM量的值的方式大致执行该计算，所述映射存储过滤器的假设通过率之外的内燃机1的工作状态(在将所用燃料从汽油切换到CNG之前和之后提供的工作状态)、废气流量、废气温度、以及过滤器10中的PM累积量的推定值中的至少一者与第一过渡排放PM量的计算值之间的关系。

如果S302的处理终止，则例程继续到S109，并且计算被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值。更具体地说，在该例程中，此次在S302计算的在过滤器10的下游提供的第一过渡排放PM量被加到在上次执行S109的处理时计算的PM量的累积值上。如果S109的处理终止，则执行S110的处理。S110及其下面步骤的处理与第一实施例中解释的对应处理的内容相同，在本节中省略其所有解释。

接下来，如果在S106判定未正在使用气体燃料，则例程继续到S303。在S303，判定该时段是否在第二过渡时段的中间。在本节中，如上所述，第二过渡时段是指在所用燃料被从CNG切换到汽油之后，直到被允许通过过滤器10的下游部的PM量逐渐从零增大以提供正常操作执行状态之前提供的时段。其长度可以在理论上或者通过任何试验或任何仿真提前确定。如果在S303判定该时段不是第二过渡时段，即，不是继续使用汽油作为燃料的时段，并且被允许通过过滤器10的下游部的PM量未处于过渡状态，而是处于正常操作执行状态，则例程继续到S107。S107及其下面步骤的处理与第一实施例中解释的对应处理的内容相同，在本节中省略其所有解释。

另一方面，如果在S303判定设置了第二过渡时段，则例程继续到S304。在S304，计算第二过渡排放PM量，该PM量是指：在所用燃料被CNG切换到汽油之后，从上次执行S304到此次执行S304的时段内，被允许通过过滤器10的下游部的PM量。

具体而言，可以基于任何公知的计算公式(计算表达式)，通过使用过滤器的假设通过率之外的内燃机1的工作状态(在将所用燃料从CNG切换到汽油之前和之后提供的工作状态)、废气流量、废气温度、以及过滤器10中的PM累积量的推定值等参数中的至少一者而执行该计算。备选地，可以以从映射读取与该时刻的每个所述参数对应的第二过渡排放PM量的值的方式大致执行该计算，所述映射存储过滤器的假设通过率之外的内燃机1的工作状态(在将所用燃料从CNG切换到汽油之前和之后提供的工作状态)、废气流量、废气温度、以及过滤器10中的PM累积量的推定值中的至少一者与第二过渡排放PM量的计算值之间的关系。

如果S304的处理终止，则例程继续到S109，并且计算被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值。更具体地说，在该例程中，此次在S304计算的在过滤器10的下游提供的第二过渡排放PM量被加到在上次执行S109的处理时计算的PM量的累积值上。如果S104的处理终止，则执行S110的处理。S110及其下面步骤的处理与第一实施例中解释的对应处理的内容相同，在本节中省略其所有解释。

如上所述，在本实施例中，在作为紧随切换所用燃料之后设置的过渡时段的第一过渡时段和第二过渡时段中，借助与在切换所用燃料之后经过足够时间的状态下用于被允许通过过滤器10的下游部的PM量的计算方法不同的方法，计算在该时段内被允许通过过滤器10的下游部的PM量。所获取的PM量被用于计算被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值。因此，能够在考虑切换所用燃料期间提供的过渡现象的条件下计算被允许通过过滤器10的下游部的PM量的累积值。能够更准确地执行过滤器10的故障诊断。

在这种情况下，考虑提供下面的趋势。也就是说，当内燃机1的工作状态是负荷更高、转速更高、废气流量更大、废气温度更高、根据过滤器的假设通过率确定的PM通过量更大、以及过滤器中的PM累积量更大的状态时，第一过渡排放PM量和第二过渡排放PM量增大。废气流量越大，第一过渡排放PM量和第二过渡排放PM量越大，因为考虑到粘附在排气管壁面上的PM量更多地减少，并且被允许通过过滤器的PM量更多地增大。进一步地，废气温度越高，第一过渡排放PM量和第二过渡排放PM量越大，因为考虑到在更高废气温度下，分子运动变得更活跃，并且因此，粘附在排气管壁面上的PM量更多地减少。

需要指出，用于执行过滤器故障诊断例程4的S107到S109的处理的程序或用于执行这些处理的ECU 20与PM量推定单元相对应。进一步地，用于执行S302、S304和S109的处理的程序或用于执行这些处理的ECU 20与过渡时段PM量推定单元相对应。

进一步地，在本实施例中，已经描述了这样的情况：在此情况下，执行从仅使用作为液体燃料的汽油的状态到仅使用作为气体燃料的CNG的状态的切换。但是，本发明的应用不限于上述情况。例如，本发明也能够应用于其中使用任何混合燃料(调和燃料)的情况，在此情况下，作为液体燃料的汽油的燃料喷射量相对于作为气体燃料的CNG的燃料喷射量的比率被切换。

实施例5

接下来，将解释第五实施例。在本实施例中，将解释其中执行计数的实例，在该实例中，假设当在过滤器10的故障诊断期间使用作为气体燃料的CNG时，在过滤器10的故障诊断中将被允许通过过滤器下游部的PM量设定为零，但是如果在过滤器10的故障诊断被中断的时段内建立了预定条件，则过滤器10的故障诊断被中途终止。需要指出，同样在本实施例中，假设内燃机1能够选择和使用气体燃料和液体燃料中的任一者，但是内燃机1不使用气体燃料和液体燃料的任何混合燃料。

图9A和9B示出根据本实施例的过滤器故障诊断例程5的流程图。该例程与图4所示的过滤器故障诊断例程之间的差别在于：在S106的处理之后添加了S401到S404的处理。

在该例程中，如果在S106判定使用作为气体燃料的CNG，则例程继续到S401。在S401，升高被施加到PM传感器25的所施加电压。备选地，如果所施加电压已经被升高，则保持该状态。据此，当被允许通过过滤器10的下游部的PM量如S108所示被设定为零时，PM传感器25的电极之间的电压被升高，并且静电收集力被升高。因此，能够抑制在PM传感器25的电极之间累积的PM的脱落。如果S401的处理终止，则例程继续到S402。

在S402，判定PM传感器25的输出的变化是否不小于特定值。更具体地说，判定在上次的S402中提供的PM传感器25的输出值与在此次提供的PM传感器25的输出值之间的差值是否不小于特定值。在本程序中，如果判定PM传感器25的输出的变化不小于特定值，则认为在被允许通过过滤器10的下游部的PM量被强制设定为零的时段内发生状态变化，例如以使得所有包含在废气中的异物粘附在PM传感器25上和/或使得在PM传感器25的电极之间累积的PM脱落。因此，在这种情况下，判断难以准确地执行过滤器10的故障诊断。因此，过滤器10的故障诊断中途终止。

另一方面，如果在S402判定PM传感器25的输出变化小于特定值，则认为在被允许通过过滤器10的下游部的PM量被强制设定为零的时段内未出现任何显著状态变化。因此，例程继续到S403。需要指出，S402中的特定值是大于PM传感器25的输出的自然变化(自然波动)范围的值，并且是这样的阈值：即，如果PM传感器25的输出变化不小于特定值，则认为出现状态变化，例如使得异物粘附在PM传感器25上和/或使得在PM传感器25的电极之间累积的PM脱落。可以在理论上或者通过任何试验或任何仿真提前确定特定值的值。

在S403，判定内燃机1的废气流量是否不小于特定流量，或者废气温度是否不小于特定温度。在本程序中，如果判定废气流量不小于特定流量，则认为在PM传感器25的电极之间累积的PM很可能脱落。进一步地，如果判定废气温度不小于特定温度，则认为在PM传感器25的电极之间累积的PM很可能被氧化并去除。因此，在上述情况下，过滤器10的故障诊断被中途终止。另一方面，如果判定废气流量小于特定流量，并且废气温度小于特定温度，则能够判断在PM传感器25上累积的PM几乎不可能脱落和/或被氧化并去除，并且即使在过滤器10的故障诊断的中断状态原样继续时，也能够保持过滤器10的故障诊断的高准确性。因此，例程继续到S404。

需要指出，在S403提供的特定流量是这样的阈值，通过该阈值，判断如果废气流量不小于该特定流量，则在PM传感器25的电极之间累积的PM很可能脱落。进一步地，在S403提供的特定温度是这样的阈值，通过该阈值，判断如果废气温度不小于该特定温度，则在PM传感器25的电极之间累积的PM很可能被氧化并去除。可以在理论上或者通过任何试验或任何仿真提前确定所述特定流量和所述特定温度。

接下来，在S404，判定基于内燃机1的引擎转速和引擎负荷的工作状态(在其中被允许通过过滤器10的下游部的PM量被强制设定为零的时段内提供)是否位于即使所用燃料为CNG也从内燃机1排放PM的特定范围内。在本程序中，如果判定引擎转速和引擎负荷位于特定范围内，则在燃烧室2中形成局部富点，或者燃烧不稳定容易升高。判断即使在使用CNG燃料的时段内，也很可能从内燃机1排放PM。因此，在这种情况下，过滤器10的故障诊断终止。另一方面，如果在S404判定基于引擎转速和引擎负荷的工作状态不在特定范围内，则难以在气缸中形成局部富点，并且燃烧不稳定难以升高。判断在使用CNG燃料的时段内，几乎不可能从内燃机1排放PM。因此，例程继续到S108的处理。

需要指出，在S404提供的特定范围是这样的工作状态范围：其中如果基于引擎转速和引擎负荷的工作状态位于该特定范围内，则在燃烧室中形成局部富点或者燃烧不稳定容易升高，并且判断即使在使用CNG燃料的时段内，也很可能从内燃机1排放PM。可以在理论上或者通过任何试验或任何仿真提前确定该特定范围。

该例程的S108到S114的处理与第一实施例中解释的对应处理的内容相同，在本节中省略其所有解释。

如上所述，根据本实施例，能够提供这样的情况：即，在被允许通过过滤器10的下游部的PM量被强制为零的时段内，PM传感器25上累积的PM的状态几乎不变。进一步地，如果在PM传感器25上累积的PM的状态很可能变化，则过滤器10的故障诊断被中途终止。因此，能够进一步提高过滤器10的故障诊断的可能性。

需要指出，在本实施例中，已经描述其中在S106做出肯定判定的情况下，执行S401到S404的所有处理的流程。但是，允许仅执行S401到S404的处理中的一部分。需要指出，用于执行过滤器故障诊断例程5的S110到S113的处理的ECU 20和程序与本实施例中的判定单元相对应。进一步地，用于执行过滤器故障诊断例程的S107到S109的处理的ECU 20和程序与本实施例中的PM量推定单元相对应。

实施例6

接下来，将解释第六实施例。本实施例包含在第三实施例所示的以下控制中。也就是说，在使用作为液体燃料的汽油期间开始过滤器10的故障诊断。如果在过滤器10的故障诊断期间使用作为气体燃料的CNG，则过滤器10的故障诊断被中断。当内燃机1后续开始仅使用汽油时，过滤器10的故障诊断从中断的状态重新开始。

进一步地，在本实施例中，除此之外，当在过滤器10的故障诊断期间使用作为气体燃料的CNG时，如果在过滤器10的故障诊断被中断的时段内建立了预定条件，则过滤器10的故障诊断被中途终止。需要指出，同样在本实施例中，假设内燃机1能够选择和使用气体燃料和液体燃料中的任一者，但是内燃机1不使用气体燃料和液体燃料的任何混合燃料。

图10A和10B示出根据本实施例的过滤器故障诊断例程6的流程图。该例程与图6A和6B所示的过滤器故障诊断例程3之间的差别在于：在S106的处理之后添加了S401到S404的处理。

在该例程中，如果在S106判定使用作为气体燃料的CNG，则例程按照第三实施例中解释的相同方式首先继续到S202，并且中断时间计数。然后，如果S202的处理终止，则例程继续到S401。S401到S404的处理与第一实施例中解释的对应处理的内容相同，在本节中省略其所有解释。

需要指出，如果在S404判定引擎转速和引擎负荷位于特定范围内，则例程继续到S114，并且过滤器10的故障诊断被中途终止。另一方面，如果在S404判定基于引擎转速和引擎负荷的工作状态不在特定范围内，则该例程按原样终止。

如上所述，根据本实施例，能够提供这样的情况：即，在过滤器10的故障诊断由于在过滤器10的故障诊断期间使用作为气体燃料的CNG而被中断的时段内，PM传感器25上累积的PM的状态几乎不变。进一步地，如果PM传感器25上累积的PM的状态很可能发生变化，则过滤器10的故障诊断中途终止。因此，能够进一步提高过滤器10的故障诊断的准确性。

需要指出，同样在本实施例中，已经描述其中在S106做出肯定判定的情况下，执行S401到S404的所有处理的流程。但是，也允许仅执行S401到S404的处理中的一部分。

用于执行过滤器故障诊断例程6的S110到S113的处理的ECU 20和程序与本实施例中的判定单元相对应。进一步地，用于执行过滤器故障诊断例程的S107到S109的处理的ECU20和程序与本实施例中的PM量推定单元相对应。

实施例7

接下来，将解释第七实施例。在上述第一到第六实施例中，已经解释了在过滤器故障诊断执行期间执行从仅使用作为液体燃料的汽油的状态切换到仅使用作为气体燃料的CNG的状态的情况。相反，在本实施例中，将解释针对在过滤器故障诊断执行期间，状态从仅使用作为液体燃料的汽油的状态更改为使用作为液体燃料的汽油和作为气体燃料的CNG的混合燃料的状态的情况的控制。

其中出现在过滤器故障诊断执行期间使用汽油和CNG的混合燃料的状态的情况与上述第一到第六实施例的对应情况的不同之处在于：同样在使用气体燃料期间，与混合燃料中的汽油含量比对应的PM被从内燃机1排出，并且PM通过过滤器10的下游部。与此相关，在本实施例中，当使用混合燃料时，即使在使用气体燃料期间，也根据组合中使用的液体燃料量计算并累积被允许通过过滤器10的下游部的PM量。

图11A和11B示出根据本实施例的过滤器故障诊断例程7的流程图。该例程的S101到S106的处理与第一实施例中解释的过滤器故障诊断例程的处理的内容相同，本节中省略其所有解释。如果在本例程的S106判定正在使用气体燃料，则例程继续到S501。

在S501，判定所用燃料是否为其中作为液体燃料的汽油和作为气体燃料的CNG被混合的混合燃料。如果在S501判定正在使用混合燃料，则例程继续到S502。另一方面，如果判定未使用混合燃料，即，如果判定所有燃料为CNG，则例程继续到S108。

在S502，根据混合燃料中包含的汽油量计算被允许通过过滤器10的下游部的PM量。更具体地说，ECU 20计算因为在从上次执行过滤器故障诊断例程7的时刻到此次执行过滤器故障诊断例程5的时刻的时段内使用汽油而被允许通过过滤器10的下游部的PM量。对于该值，可以基于任何公知的计算公式(计算表达式)，通过使用混合燃料中包含的汽油的比率(例如，重量百分比)以及过滤器10的假设通过率之外的内燃机1的工作状态、废气流量、废气温度和在过滤器中累积的PM量等参数中的至少一者，计算在从上次执行过滤器故障诊断例程的时刻到此次执行过滤器故障诊断例程的时刻的时段内允许通过过滤器10的下游部的PM量。

备选地，可以以从映射读取与该时刻的每个所述参数对应的被允许通过过滤器10的下游部的PM量的值的方式大致执行该计算，所述映射存储过滤器10的假设通过率之外的内燃机1的工作状态、废气流量、废气温度、以及过滤器10中累积的PM累积量的推定值、混合燃料中包含的汽油的比率(例如，重量百分比)中的至少一者与被允许通过过滤器10的下游部的PM量的计算值之间的关系。如果S502的处理终止，则例程继续到S109。S109及其下面步骤的处理与第一实施例中解释的过滤器故障诊断例程的处理的内容相同，在本节中省略其所有解释。

如上所述，在本实施例中，当使用气体燃料和液体燃料的混合燃料时，基于混合燃料中包含的液体燃料量而计算被允许通过过滤器10的下游部的PM量。因此，即使在使用气体燃料期间使用的燃料是液体燃料和气体燃料的混合燃料时，也能够按照与其中仅使用气体燃料的情况相同的方式来抑制过滤器10的故障诊断的准确性的下降。

需要指出，在上述实施例中，已经解释了其中使用汽油作为液体燃料并且使用CNG作为气体燃料的实例。但是，本发明也能够应用于除汽油和CNG的组合之外的液体燃料和气体燃料的任何组合。

用于执行过滤器故障诊断例程的S110到S113的处理的ECU 20和程序与本实施例中的判定单元相对应。进一步地，用于执行过滤器故障诊断例程7的S107到S109的处理的ECU 20和程序与本实施例中的PM量推定单元相对应。

参考标号列表

1：内燃机，2：燃烧室，6：排气管，8：排气端口，10：过滤器，17：CNG供给装置，17aCNG喷射阀，17b：CNG供气管，17c：CNG高压贮罐，18：汽油供给装置，18a：汽油喷射阀，18b：供油管，18c：油箱，20：ECU，21：曲柄位置传感器，22：加速器位置传感器，24：废气温度传感器，25：PM传感器。

Claims (9)

1.一种用于内燃机的过滤器故障诊断装置，所述过滤器故障诊断装置用于针对收集能够使用气体燃料和液体燃料的内燃机的废气中包含的微粒物质的过滤器执行故障诊断，所述用于内燃机的过滤器故障诊断装置包括：

PM量检测传感器，其被设置在所述内燃机的废气通路中的所述过滤器的下游侧，并且检测被允许通过所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质的累积量；

PM量推定单元，其基于燃料喷射量和预定参数来推定被允许通过所述废气通路中的所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质的累积量；以及

判定单元，其根据所述PM量检测传感器检测到的被允许通过所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质在预定时段内的累积量以及所述PM量推定单元推定的被允许通过所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质在所述预定时段内的累积量来判定所述过滤器的故障，其中：

所述PM量推定单元基于所述预定参数以及所述气体燃料的燃料喷射量和所述液体燃料的燃料喷射量中仅所述液体燃料的燃料喷射量来推定被允许通过所述废气通路中的所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质的累积量。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的过滤器故障诊断装置，其中：

所述预定时段是从所述PM量推定单元开始推定被允许通过所述过滤器的下游侧的所述废气通路的微粒物质的累积量的时刻起直到所述累积量达到规定值的时段；以及

所述判定单元在所述PM量检测传感器检测到的被允许通过所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质在所述预定时段内的累积量大于预定阈值的情况下，判定所述过滤器发生故障。

3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的过滤器故障诊断装置，进一步包括：

过渡时段PM量推定单元，其推定在当所述液体燃料的燃料喷射量相对于所述气体燃料的燃料喷射量的比率被切换时出现并直到被允许通过所述过滤器的下游侧的所述废气通路的微粒物质的量的变化收敛为止的过渡时段内的被允许通过所述过滤器的下游侧的所述废气通路的微粒物质的累积量，其中

如果在所述预定时段内所述液体燃料的燃料喷射量相对于所述气体燃料的燃料喷射量的比率被切换，则通过推定在所述过渡时段内由所述过渡时段PM量推定单元推定的微粒物质的累积量以代替由所述PM量推定单元推定的微粒物质的累积量，推定被允许通过所述过滤器的下游部的废气中包含的微粒物质在所述预定时段内的累积量。

4.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的过滤器故障诊断装置，其中：

在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断开始；并且

如果在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机被从所述内燃机仅使用所述液体燃料的状态切换到所述内燃机仅使用所述气体燃料的状态，则在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内所述过滤器的故障诊断被中断，并且当所述内燃机后续开始仅使用所述液体燃料时，所述过滤器的故障诊断从所述中断的状态重新开始。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的过滤器故障诊断装置，其中：

所述PM量检测传感器能够借助被施加电压而通过静电收集所述微粒物质；

所述PM量检测传感器的用于收集所述微粒物质的静电收集力随着所施加电压的增大而增大；

在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断开始；并且

如果在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机被从所述内燃机仅使用所述液体燃料的状态切换到所述内燃机仅使用所述气体燃料的状态，则在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内，被施加到所述PM量检测传感器的所施加电压被升高。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于内燃机的过滤器故障诊断装置，其中：

在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断开始；并且

在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机被从所述内燃机仅使用所述液体燃料的状态切换到所述内燃机仅使用所述气体燃料的状态时，如果在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内所述PM量检测传感器的输出信号的变化不小于预定量，则所述过滤器的故障诊断被中途终止。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于内燃机的过滤器故障诊断装置，其中：

在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断开始；并且

在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机被从所述内燃机仅使用所述液体燃料的状态切换到所述内燃机仅使用所述气体燃料的状态时，如果在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内所述内燃机的废气温度不小于预定温度或者所述内燃机的废气流量不小于预定流量，则所述过滤器的故障诊断被中途终止。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于内燃机的过滤器故障诊断装置，其中：

在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断开始；并且

在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机被从所述内燃机仅使用所述液体燃料的状态切换到所述内燃机仅使用所述气体燃料的状态时，如果在所述内燃机仅使用所述气体燃料的时段内，所述内燃机的工作状态属于被包括在即使所述内燃机使用气体燃料也可能产生微粒物质的转速和负荷的范围内的预定工作状态，则所述过滤器的故障诊断被中途终止。

9.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的过滤器故障诊断装置，其中：

在所述内燃机仅使用所述液体燃料的时段内，所述过滤器的故障诊断开始；并且

如果在所述过滤器的故障诊断的中途所述内燃机使用所述气体燃料，则所述过滤器的故障诊断被中途终止。