JP6251143B2 - 火花点火エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関するものであり、特に、火花点火エンジンに装備されるパティキュレートフィルタの性能劣化を検出するエンジンの制御装置に関する。

本技術分野の背景技術として、「フィルタを過度に昇温させることなく、フィル
タに堆積した粒子状物質の燃焼効率を高めることができる排気浄化装置」が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、「エンジンの排気通路に設けられ、排気中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタよりも下流側の前記排気通路に介装された排気絞り弁と、前記フィルタに流入する排気中の酸素濃度を取得する濃度取得手段と、前記フィルタの担体温度を取得する温度取得手段と、前記フィルタの再生時に、前記濃度取得手段で取得された前記酸素濃度と前記温度取得手段で取得された前記担体温度とに基づいて前記排気絞り弁の開度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする、排気浄化装置。」と記載されている（〔請求項１〕参照）。

また、「排気通路にＰＭフィルタを備えるストイキバーンエンジンにおいて、ＰＭフィルタの過昇温の発生を良好に回避する内燃機関の制御装置」が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２には、「排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタを排気通路に備え、理論空燃比となるように行う制御を空燃比の基本制御としてストイキバーン運転を行う内燃機関の制御装置であって、内燃機関の減速時に燃料カットを実施する燃料カット制御手段と、前記燃料カットを実行することによって前記パティキュレートフィルタが過昇温するか否かを判定するフィルタＯＴ判定手段と、前記パティキュレートフィルタが過昇温すると判定された場合に、減速時に燃料カットを実行するのを禁止する燃料カット禁止手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。」と記載されている（〔請求項１〕参照）。

特開２０１３−１７４１７０号公報 特開２０１１−９９４５１号公報

パティキュレートフィルタに捕集されたすすを燃焼処理するには、酸素と温度が必要である。ディーゼルエンジンに備えられたパティキュレートフィルタにおいては、エンジン排気中の酸素濃度は高い一方で排気温度は低い。そのため、すすを燃焼処理するために、排気温度を強制的に上げる制御を実施している。

火花点火エンジン（ガソリンエンジン）では、エンジン排気温度は高い一方で排気中の酸素濃度は低い。しかし、減速時などに発生する燃料カット時は、酸素濃度が高くなるので、温度と酸素濃度の条件が揃い、パティキュレートフィルタ内に捕集されたすすが燃焼（酸化）する。

ここで、特許文献１及び特許文献２に記載されるような技術では、再生時の過温度を抑制することができる。しかし、再生時の過温度を抑制しても、すすの燃焼によりパティキュレートフィルタの性能劣化は発生する。そのため、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出する要請があった。

本発明の目的は、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出することができるエンジンの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の火花点火エンジンの制御装置は、火花点火エンジンの排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタの内部又は下流における前記排ガスの状態を示す第１の信号を受け付ける入力部と、前記火花点火エンジンへの燃料供給が遮断されている期間に、前記火花点火エンジンが回転することにより、前記パティキュレートフィルタへ空気が流入する場合に、前記第１の信号が示す前記排ガスの状態に基づいて、パティキュレートフィルタが劣化しているか否かを判定する判定部と、を備えるようにしたものである。

本発明によれば、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１〜第１０の実施形態によるコントロールユニットを備えたエンジン９のシステム構成図である。 図１に示すコントロールユニットの内部を示す構成図である。 本発明の第１及び第９の実施形態によるコントロールユニットの機能を示すブロック図である。 本発明の第１、１０、１１の実施形態によるパティキュレートフィルタ異常判定部のブロック図である。 本発明の第２の実施形態によるコントロールユニットの機能を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態によるパティキュレートフィルタ異常判定部のブロック図である。 本発明の第３の実施形態によるコントロールユニットの機能を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態によるパティキュレートフィルタ異常判定部のブロック図である。 本発明の第４及び第７の実施形態によるコントロールユニットの機能を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態によるパティキュレートフィルタ異常判定部のブロック図である。 本発明の第５の実施形態によるコントロールユニットの機能を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態によるパティキュレートフィルタ異常判定部のブロック図である。 本発明の第６の実施形態によるコントロールユニットの機能を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態によるパティキュレートフィルタ異常判定部のブロック図である。 本発明の第７の実施形態によるパティキュレートフィルタ異常判定部のブロック図である。 本発明の第８の実施形態によるコントロールユニットの機能を示すブロック図である。 本発明の第８の実施形態によるパティキュレートフィルタ内すす捕集量推定部のブロック図である。 本発明の第８の実施形態による燃料カット時パティキュレートフィルタ下流温度予測値演算部のブロック図である。 本発明の第８の実施形態によるパティキュレートフィルタ異常判定部のブロック図である。 本発明の第９の実施形態によるパティキュレートフィルタ異常判定部のブロック図である。 本発明の第１０の実施形態によるコントロールユニットの機能を示すブロック図である。 本発明の第１０の実施形態による燃料噴射時期演算部のブロック図である。 本発明の第１１の実施形態によるコントロールユニットを備えたエンジンのシステム構成図である。 本発明の第１１の実施形態によるコントロールユニットの内部を示す構成図である。 本発明の第１１の実施形態によるコントロールユニットの機能を示すブロック図である。 本発明の第１１の実施形態による燃料噴射パルス幅演算部のブロック図である。

以下、図面を用いて本発明の第１〜第１１の実施形態によるエンジンの制御装置の構成及び動作を説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を表す。エンジンの制御装置は、以下で説明するように、エンジンの排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタの性能劣化を診断する。

（エンジンのシステム構成）
最初に、コントロールユニット１６（エンジンの制御装置）を備えたエンジン９のシステム構成を説明する。図１は、本発明の第１〜第１０の実施形態によるコントロールユニット１６を備えたエンジン９のシステム構成図である。

多気筒（ここでは４気筒）で構成されるエンジン９において、外部からの空気はエアクリーナ１を通過し、吸気マニホールド４、コレクタ５を経てシリンダ内に流入する。流入空気量は電子スロットル３により調節される。

エアフロセンサ２では流入空気量が検出される。また、吸気温センサ２９で、吸気温が検出される。クランク角センサ１５では、クランク軸の回転角１０°毎の信号と燃焼周期毎の信号が出力される。水温センサ１４はエンジンの冷却水温度を検出する。またアクセル開度センサ１３は、アクセル６の踏み込み量を検出し、それによって運転者の要求トルクを検出する。

アクセル開度センサ１３、エアフロセンサ２、吸気温センサ２９、電子スロットル３に取り付けられたスロットル開度センサ１７、クランク角センサ１５、水温センサ１４のそれぞれの信号は、後述のコントロールユニット１６に送られる。コントロールユニット１６は、これらセンサ出力からエンジンの運転状態を得て、エンジンの主要な操作量である、空気量、燃料噴射量、点火時期を最適に演算する。

コントロールユニット１６内で演算された目標空気量は、目標スロットル開度から電子スロットル駆動信号に変換され、電子スロットル３に送られる。燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁(インジェクタ)７に送られる。またコントロールユニット１６で演算された点火時期で点火されるよう駆動信号が点火プラグ８に送られる。

噴射された燃料は吸気マニホールドからの空気と混合され、エンジン９のシリンダ内に流入し混合気を形成する。混合気は所定の点火時期で点火プラグ８から発生される火花により爆発し、その燃焼圧によりピストンを押し下げてエンジンの動力となる。爆発後の排気は排気マニホールド１０を経て三元触媒１１、パティキュレートフィルタ３６に送り込まれる。排気還流管１８を通って排気の一部は吸気側に還流される。還流量はＥＧＲ弁１９によって制御される。

排気管集合部に空燃比センサ１２が取り付けられている。パティキュレートフィルタ３６の上流には、温度センサ３１、酸素濃度センサ３２、二酸化炭素濃度センサ３３が取り付けられている。パティキュレートフィルタ３６の下流には、温度センサ２０、酸素濃度センサ３４、二酸化炭素濃度センサ３５が取り付けられている。

（コントロールユニットの構成）
次に、コントロールユニット１６の構成を説明する。図２は、図１に示すコントロールユニット１６の内部を示す構成図である。

コントロールユニット１６内にはエアフロセンサ２、空燃比センサ１２、アクセル開度センサ１３、水温センサ１４、クランク角センサ１５、スロットル弁開度センサ１７、吸気温センサ２９、温度センサ３１、酸素濃度センサ３２、二酸化炭素濃度センサ３３、温度センサ２０、酸素濃度センサ３４、二酸化炭素濃度センサ３５からの各センサ出力値が入力される。

コントロールユニット１６に入力された各センサ出力値は、入力回路２４にてノイズ除去等の信号処理を行った後、入出力ポート２５に送られる。入力ポートの値（入出力ポート２５への入力値）はＲＡＭ２３に保管され、ＣＰＵ２１内で演算処理される。演算処理の内容（手順）を記述した制御プログラムはＲＯＭ２２に予め書き込まれている。制御プログラムに従って演算された各アクチュエータ作動量を表す値はＲＡＭ２３に保管された後、入出力ポート２５に送られる。

点火プラグの作動信号として、点火出力回路内の一次側コイルの通流時にＯＮとなり、非通流時にＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされる。点火時期はＯＮからＯＦＦになる時である。出力ポートにセットされた点火プラグ用の信号（入出力ポート２５からの出力値）は、点火信号出力回路２６で燃焼に必要な十分なエネルギーに増幅され点火プラグに供給される。

また燃料噴射弁の駆動信号として、開弁時ＯＮ、閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされる。燃料噴射弁の駆動信号は、燃料噴射弁駆動回路２７で燃料噴射弁を開くに十分なエネルギーに増幅され燃料噴射弁７に送られる。電子スロットル３の目標開度を実現する駆動信号は、電子スロットル駆動回路２８を経て、電子スロットル３に送られる。ＥＧＲ弁１９の目標開度を実現する駆動信号は、ＥＧＲ弁駆動回路３０を経て、ＥＧＲ弁１９に送られる。

なお、入出力ポートは、排ガスの状態を示す信号を受け付ける入力部として機能する。排ガスの状態は、パティキュレートフィルタ３６で捕集されたすす（粒子状物質）の酸化反応度合いを示す。

（第１の実施形態）
次に、図３及び図４を用いて、コントロールユニット１６の機能について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態によるコントロールユニット１６の機能を示すブロック図である。図４は、図３に示すパティキュレートフィルタ異常判定部１６ａの詳細図である。コントロールユニット１６の機能は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

本実施形態では、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時にパティキュレートフィルタ下流の温度センサ２０の出力値を用いて、パティキュレートフィルタの性能異常を検出する。ここで、性能異常は、パティキュレートフィルタに穴が開くなど、パティキュレートフィルタが物理的に壊れ、すすの捕集性能が劣化した状態を意味する。

図３に示すように、コントロールユニット１６は、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａを備える。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａには、燃料カットフラグfFC及びパティキュレートフィルタ下流の温度センサ２０の出力値Tpf_2が入力される。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、これらの入力値に基づいて、パティキュレートフィルタの異常の有無を示す異常フラグf_MULを演算する。ここに、燃料カットフラグfFCは、燃料カット実施時は１、非実施時は０の値を取る。

詳細には、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、図４に示すように、異常フラグf_MULを設定する。その手順は、以下の通りである。
i) fFC=1のとき、
Tpf_2≦K1_Tpf_2が、
T1_Tpf_2の期間、持続したとき
f_MUL=1とする。
ii) i) 以外のとき、
f_MUL=0とする。

すなわち、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時（fFC=1）にパティキュレートフィルタ下流の温度を示す温度センサ出力値Tpf_2が所定の閾値K1_Tpf_2以下の状態が、所定の期間T1_Tpf_2継続した場合に、異常フラグf_MULをオン（＝１）にする。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、それ以外の場合、異常フラグf_MULをオフ（＝０）にする。

燃料カット時にパティキュレートフィルタ内に捕集されたすすが燃焼（酸化）すると、パティキュレートフィルタ内では、応分の温度上昇が発生する。しかし、パティキュレートフィルタが劣化すると、すす捕集量が低下し、燃料カット時の捕集すすの燃焼に伴うパティキュレートフィルタ内の温度上昇が小さくなる。本実施形態では、この現象を検出することで、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出する。

温度の閾値K1_Tpf_2、期間の閾値T1_Tpf_2は、パティキュレートフィルタの目標性能に応じて決める。なお、温度の閾値K1_Tpf_2、期間の閾値T1_Tpf_2は、運転履歴に応じて設定される。

温度センサ２０は、パティキュレートフィルタ内部に設置して、内部の温度を計測するのも良い。過渡応答を考慮して、燃料カットフラグfFC=1となって所定時間経過後から所定期間の間、本処理を実施しても良い。異常判定の信頼性を向上するため、２回の燃料カットにおいて、パティキュレートフィルタ異常判定の結果がいずれも異常(f_MUL=１)となったときは、以降、異常フラグf_MUL=1を維持しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、パティキュレートフィルタ下流の温度から、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出することができる。

（第２の実施形態）
次に、図５及び図６を用いて、コントロールユニット１６の機能について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態によるコントロールユニット１６の機能を示すブロック図である。図６は、図５に示すパティキュレートフィルタ異常判定部１６ａの詳細図である。コントロールユニット１６の機能は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

本実施形態では、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時にパティキュレートフィルタ下流の酸素濃度センサ３４の出力値を用いて、パティキュレートフィルタの性能劣化（性能異常）を診断する。

図５に示すように、コントロールユニット１６は、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａを備える。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａには、燃料カットフラグfFC及びパティキュレートフィルタ下流の酸素濃度センサ３４の出力値Spf_2が入力される。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、これらの入力値に基づいて、異常フラグf_MULを演算する。なお、前述したように、燃料カットフラグfFCは、燃料カット実施時は１、非実施時は０の値を取る。

詳細には、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、図６に示すように、異常フラグf_MULを設定する。その手順は、以下の通りである。
i) fFC=1のとき、
Spf_2≧K1_Spf_2が、
T1_Spf_2の期間、持続したとき
f_MUL=1とする。
ii) i) 以外のとき、
f_MUL=0とする。

すなわち、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時（fFC=1）パティキュレートフィルタ下流の酸素濃度センサ３４の出力値Spf_2が所定の閾値K1_Spf_2以上の状態が、所定の期間T1_Spf_2継続した場合に、異常フラグf_MULをオン（＝１）にする。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、それ以外の場合、異常フラグf_MULをオフ（＝０）にする。

燃料カット時にパティキュレートフィルタ内に捕集されたすすが燃焼（酸化）すると、パティキュレートフィルタ内では、応分の酸素濃度低下が発生する。しかし、パティキュレートフィルタが劣化すると、すす捕集量が低下し、燃料カット時の捕集すすの燃焼に伴うパティキュレートフィルタ内の酸素濃度低下が小さくなる。本実施形態では、この現象を検出することで、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出する。

酸素濃度の閾値K1_Spf_2、期間の閾値T1_Spf_2は、パティキュレートフィルタの目標性能に応じて決める。

酸素濃度センサ３４は、パティキュレートフィルタ内部に設置して、内部の酸素濃度を計測するのも良い。Ａ／Ｆセンサは、排気中の酸素濃度からＡ／Ｆに変換するので、Ａ／Ｆセンサを用いても良い。過渡応答を考慮して、燃料カットフラグfFC=1となって所定時間経過後から所定期間の間、本処理を実施しても良い。異常判定の信頼性を向上するため、２回の燃料カットにおいて、パティキュレートフィルタ異常判定の結果がいずれも異常(f_MUL=１)となったときは、以降、異常フラグf_MUL=1を維持しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、パティキュレートフィルタ下流の酸素濃度から、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出することができる。

（第３の実施形態）
次に、図７及び図８を用いて、コントロールユニット１６の機能について説明する。図７は、本発明の第３の実施形態によるコントロールユニット１６の機能を示すブロック図である。図８は、図７に示すパティキュレートフィルタ異常判定部１６ａの詳細図である。コントロールユニット１６の機能は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

本実施形態では、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時にパティキュレートフィルタ下流の二酸化炭素濃度センサ３５の出力値を用いて、パティキュレートフィルタの性能劣化を診断する。

図７に示すように、コントロールユニット１６は、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａを備える。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａには、燃料カットフラグfFC及びパティキュレートフィルタ下流の二酸化炭素濃度センサ３５の出力値Cpf_2が入力される。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、これらの入力値に基づいて、異常フラグf_MULを演算する。なお、前述したように、燃料カットフラグfFCは、燃料カット実施時は１、非実施時は０の値を取る。

詳細には、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、図８に示すように、異常フラグf_MULを設定する。その手順は、以下の通りである。
i) fFC=1のとき、
Cpf_2≦K1_Cpf_2が、
T1_Cpf_2の期間、持続したとき
f_MUL=1とする。
ii) i) 以外のとき、
f_MUL=0とする。

すなわち、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時（fFC=1）パティキュレートフィルタ下流の二酸化炭素濃度センサ３５の出力値Cpf_2が所定の閾値K1_Cpf_2以下の状態が、所定の期間T1_Cpf_2継続した場合に、異常フラグf_MULをオン（＝１）にする。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、それ以外の場合、異常フラグf_MULをオフ（＝０）にする。

燃料カット時にパティキュレートフィルタ内に捕集されたすすが燃焼（酸化）すると、パティキュレートフィルタ内では、応分の二酸化炭素濃度増加が発生する。しかし、パティキュレートフィルタが劣化すると、すす捕集量が低下し、燃料カット時の捕集すすの燃焼に伴うパティキュレートフィルタ内の二酸化炭素濃度増加が小さくなる。本実施形態では、この現象を検出することで、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出する。

二酸化炭素濃度の閾値K1_Cpf_2、期間の閾値T1_Cpf_2は、パティキュレートフィルタの目標性能に応じて決める。

二酸化炭素濃度センサ３５は、パティキュレートフィルタ内部に設置して、内部の二酸化炭素濃度を計測するのも良い。過渡応答を考慮して、燃料カットフラグfFC=1となって所定時間経過後から所定期間の間、本処理を実施しても良い。異常判定の信頼性を向上するため、２回の燃料カットにおいて、パティキュレートフィルタ異常判定の結果がいずれも異常(f_MUL=１)となったときは、以降、異常フラグf_MUL=1を維持しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、パティキュレートフィルタ下流の二酸化炭素濃度から、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出することができる。

（第４の実施形態）
次に、図９及び図１０を用いて、コントロールユニット１６の機能について説明する。図９は、本発明の第４の実施形態によるコントロールユニット１６の機能を示すブロック図である。図１０は、図９に示すパティキュレートフィルタ異常判定部１６ａの詳細図である。コントロールユニット１６の機能は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

本実施形態では、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時にパティキュレートフィルタ上流の温度センサ３１と下流の温度センサ２０の出力差を用いて、パティキュレートフィルタの性能劣化を診断する。

図９に示すように、コントロールユニット１６は、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａを備える。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａには、燃料カットフラグfFC、パティキュレートフィルタ上流の温度センサ３１の出力値Tpf_1、及びパティキュレートフィルタ下流の温度センサ２０の出力値Tpf_2が入力される。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、これらの入力値に基づいて、異常フラグf_MULを演算する。なお、前述したように、燃料カットフラグfFCは、燃料カット実施時は１、非実施時は０の値を取る。

詳細には、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、図１０に示すように、異常フラグf_MULを設定する。その手順は、以下の通りである。
i) fFC=1のとき、
Tpf_2-Tpf_1≦K1_dTpfが、
T1_dTpfの期間、持続したとき
f_MUL=1とする。
ii) i) 以外のとき、
f_MUL=0とする。

すなわち、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時（fFC=1）パティキュレートフィルタ下流の温度センサ２０の出力値Tpf_2と上流の温度センサ３１の出力値Tpf_1の出力差（Tpf_2-Tpf_1）が所定の閾値K1_dTpf以下の状態が、所定の期間T1_dTpf継続した場合に、異常フラグf_MULをオン（＝１）にする。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、それ以外の場合、異常フラグf_MULをオフ（＝０）にする。

燃料カット時にパティキュレートフィルタ内に捕集されたすすが燃焼（酸化）すると、パティキュレートフィルタ内では、応分の温度上昇が発生する。これにより、パティキュレートフィルタの下流と上流において温度差が発生する。しかし、パティキュレートフィルタが劣化すると、すす捕集量が低下し、燃料カット時の捕集すすの燃焼に伴うパティキュレートフィルタの下流と上流の温度差が小さくなる。本実施形態では、この現象を検出することで、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出する。

温度の差分の閾値K1_dTpf、期間の閾値T1_dTpfは、パティキュレートフィルタの目標性能に応じて決める。

温度センサ２０は、パティキュレートフィルタ内部に設置して、内部の温度を計測するのも良い。過渡応答を考慮して、燃料カットフラグfFC=1となって所定時間経過後から所定期間の間、本処理を実施しても良い。異常判定の信頼性を向上するため、２回の燃料カットにおいて、パティキュレートフィルタ異常判定の結果がいずれも異常(f_MUL=１)となったときは、以降、異常フラグf_MUL=1を維持しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、パティキュレートフィルタの下流と上流の温度差から、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出することができる。

（第５の実施形態）
次に、図１１及び図１２を用いて、コントロールユニット１６の機能について説明する。図１１は、本発明の第５の実施形態によるコントロールユニット１６の機能を示すブロック図である。図１２は、図１１に示すパティキュレートフィルタ異常判定部１６ａの詳細図である。コントロールユニット１６の機能は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

本実施形態では、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時にパティキュレートフィルタ上流の酸素濃度センサ３２と下流の酸素濃度センサ３４の出力差を用いて、パティキュレートフィルタの性能劣化を診断する。

図１１に示すように、コントロールユニット１６は、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａを備える。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａには、燃料カットフラグfFC、パティキュレートフィルタ上流の酸素濃度センサ３２の出力値Spf_1、下流の酸素濃度センサ３４の出力値Spf_2が入力される。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、これらの入力値に基づいて、異常フラグf_MULを演算する。なお、前述したように、燃料カットフラグfFCは、燃料カット実施時は１、非実施時は０の値を取る。

詳細には、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、図１２に示すように、異常フラグf_MULを設定する。その手順は、以下の通りである。
i) fFC=1のとき、
Spf_1-Spf_2≦K1_dSpfが、
T1_dSpfの期間、持続したとき
f_MUL=1とする。
ii) i) 以外のとき、
f_MUL=0とする。

すなわち、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時（fFC=1）パティキュレートフィルタ上流の酸素濃度センサ３２の出力値Spf_1と下流の酸素濃度センサ３４の出力値Spf_2の出力差（Spf_1-Spf_2）が、所定の閾値K1_dSpf以下の状態が所定の期間T1_dSpf継続した場合に、異常フラグf_MULをオン（＝１）にする。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、それ以外の場合、異常フラグf_MULをオフ（＝０）にする。

燃料カット時にパティキュレートフィルタ内に捕集されたすすが燃焼（酸化）すると、パティキュレートフィルタ内では、応分の酸素濃度低下が発生する。これにより、パティキュレートフィルタの上流と下流において酸素濃度差が発生する。しかし、パティキュレートフィルタが劣化すると、すす捕集量が低下し、燃料カット時の捕集すすの燃焼に伴うパティキュレートフィルタ上流と下流における酸素濃度差が小さくなる。本実施形態では、この現象を検出することで、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出する。

酸素濃度の差分の閾値K1_dSpf、期間の閾値T1_dSpfは、パティキュレートフィルタの目標性能に応じて決める。

酸素濃度センサ３４は、パティキュレートフィルタ内部に設置して、内部の酸素濃度を計測するのも良い。Ａ／Ｆセンサは、排気中の酸素濃度からＡ／Ｆに変換するので、Ａ／Ｆセンサを用いても良い。過渡応答を考慮して、燃料カットフラグfFC=1となって所定時間経過後から所定期間の間、本処理を実施しても良い。異常判定の信頼性を向上するため、２回の燃料カットにおいて、パティキュレートフィルタ異常判定の結果がいずれも異常(f_MUL=１)となったときは、以降、異常フラグf_f_MUL=1を維持しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、パティキュレートフィルタの上流と下流の酸素濃度差から、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出することができる。

（第６の実施形態）
次に、図１３及び図１４を用いて、コントロールユニット１６の機能について説明する。図１３は、本発明の第６の実施形態によるコントロールユニット１６の機能を示すブロック図である。図１４は、図１３に示すパティキュレートフィルタ異常判定部１６ａの詳細図である。コントロールユニット１６の機能は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

本実施形態では、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時にパティキュレートフィルタ上流の二酸化炭素濃度センサ３３と下流の二酸化炭素濃度センサ３５の出力差を用いて、パティキュレートフィルタの性能劣化を診断する。

図１３に示すように、コントロールユニット１６は、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａを備える。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａには、燃料カットフラグfFC、パティキュレートフィルタ上流の二酸化炭素濃度センサ３３の出力値Cpf_1、下流の二酸化炭素濃度センサ３５の出力値Cpf_2が入力される。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、これらの入力値に基づいて、異常フラグf_MULを演算する。なお、前述したように、燃料カットフラグfFCは、燃料カット実施時は１、非実施時は０の値を取る。

詳細には、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、図１４に示すように、異常フラグf_MULを設定する。その手順は、以下の通りである。
i) fFC=1のとき、
Cpf_2-Cpf_1≦K1_dCpfが、
T1_dCpfの期間、持続したとき
f_MUL=1とする。
ii) i) 以外のとき、
f_MUL=0とする。

すなわち、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時（fFC=1）パティキュレートフィルタ下流の二酸化炭素濃度センサ３５の出力値Cpf_2と上流の二酸化炭素濃度センサ３３の出力値Cpf_1の出力差（Cpf_2-Cpf_1）が、所定の閾値K1_dCpf以下の状態が所定の期間T1_dCpf継続した場合に、異常フラグf_MULをオン（＝１）にする。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、それ以外の場合、異常フラグf_MULをオフ（＝０）にする。

燃料カット時にパティキュレートフィルタ内に捕集されたすすが燃焼（酸化）すると、パティキュレートフィルタ内では、応分の二酸化炭素増加が発生する。これにより、パティキュレートフィルタの下流と上流において二酸化炭素濃度差が発生する。しかし、パティキュレートフィルタが劣化すると、すす捕集量が低下し、燃料カット時の捕集すすの燃焼に伴うパティキュレートフィルタ下流と上流における二酸化酸素濃度差が小さくなる。本実施形態では、この現象を検出することで、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出する。

二酸化炭素濃度の差分の閾値K1_dCpf、期間の閾値T1_dCpfは、パティキュレートフィルタの目標性能に応じて決める。

二酸化濃度センサ３５は、パティキュレートフィルタ内部に設置して、内部の二酸化炭素濃度を計測するのも良い。過渡応答を考慮して、燃料カットフラグfFC=1となって所定時間経過後から所定期間の間、本処理を実施しても良い。異常判定の信頼性を向上するため、２回の燃料カットにおいて、パティキュレートフィルタ異常判定の結果がいずれも異常(f_MUL=１)となったときは、以降、異常フラグf_MUL=1を維持しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、パティキュレートフィルタの下流と上流の二酸化炭素濃度差から、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出することができる。

（第７の実施形態）
次に、図１５を用いて、コントロールユニット１６の機能について説明する。図１５は、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａの詳細図である。コントロールユニット１６の機能は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

本実施形態では、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット条件成立時の上下流温度差を初期値として、それに対する上下流温度差との差分を用いて、パティキュレートフィルタの性能劣化を診断する。

図９に示した第４の実施形態と同様に、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａには、燃料カットフラグfFC、パティキュレートフィルタ上流の温度センサ３１の出力値Tpf_1、及びパティキュレートフィルタ下流の温度センサ２０の出力値Tpf_2が入力される。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、これらの入力値に基づいて、異常フラグf_MULを演算する。なお、前述したように、燃料カットフラグfFCは、燃料カット実施時は１、非実施時は０の値を取る。

詳細には、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、図１５に示すように、異常フラグf_MULを設定する。その手順は、以下の通りである。
fFC(前回値)=0かつfFC(今回値)=1のとき、
dTpf0=Tpf_2-Tpf_1
i) fFC=1のとき、
dTpf=Tpf_2-Tpf_1
ddTpf=dTpf0-dTpf
ddTpf≦K1_ddTpfが、
T1_ddTpfの期間、持続したとき
f_MUL=1とする。
ii) i) 以外のとき、
f_MUL=0とする。

すなわち、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カットが開始されたタイミング(fFC:0->1)のパティキュレートフィルタ下流の温度センサ２０の出力値Tpf_2と上流の温度センサ３１の出力値Tpf_1の出力差（Tpf_2-Tpf_1）と、燃料カット中（fFC=1）の所定のタイミングの出力差（Tpf_2-Tpf_1）との差分ddTpfが所定の閾値K1_ddTpf以下の状態が、所定の期間T1_ddTpf継続した場合に、異常フラグf_MULをオン（＝１）にする。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、それ以外の場合、異常フラグf_MULをオフ（＝０）にする。

前述したように、パティキュレートフィルタのすす捕集性能が低下すると、すす捕集量が低下し、燃料カット時の捕集すすの燃焼に伴うパティキュレートフィルタ上流と下流における温度差が小さくなる。この温度差のプロフィールは、燃料カット直前のパティキュレートフィルタの温度差に応じて変化する。

本実施形態では、その影響を小さくするため、燃料カットが開始されたタイミングの温度差dTpf0と燃料カット中の所定のタイミングでの温度差dTpfとの差ddTpfに基づいて、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出する。

ここで、パティキュレートフィルタの性能が劣化するほど（捕集すす量が少なくなるほど）、ddTpfは小さくなる傾向となる。本実施形態では、この現象を検出することで、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出する。

温度の差分についての差分の閾値K1_ddTpf、期間の閾値T1_ddTpfは、パティキュレートフィルタの目標性能に応じて決める。

温度センサ２０は、パティキュレートフィルタ内部に設置して、内部の温度を計測するのも良い。過渡応答を考慮して、燃料カットフラグfFC=1となって所定時間経過後から所定期間の間、本処理を実施しても良い。異常判定の信頼性を向上するため、パティキュレートフィルタ異常判定の結果が２回の燃料カットにおいて、いずれも異常(f_MUL=１)となったときは、以降、異常フラグf_MUL=1を維持しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、パティキュレートフィルタの下流と上流の間の温度差の差分から、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出することができる。また、温度差のプロフィールの影響を小さくすることができる。

（第８の実施形態）
次に、図１６〜図１９を用いて、コントロールユニット１６の機能について説明する。図１６は、本発明の第８の実施形態によるコントロールユニット１６の機能を示すブロック図である。

図１７は、図１６に示すパティキュレートフィルタ内すす捕集量推定部１６ｂの詳細図である。図１８は、図１６に示す燃料カット時パティキュレートフィルタ下流温度予測値演算部１６ｃの詳細図である。図１９は、図１６に示すパティキュレートフィルタ異常判定部１６ａの詳細図である。コントロールユニット１６の機能は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

本実施形態では、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時にパティキュレートフィルタ内部で発生する酸化反応度合いの予測値と実際に発生する酸化反応度合いの検出値に基づいてパティキュレートフィルタの性能劣化を診断する。

ここで、パティキュレートフィルタ内に捕集されるすす量の推定値に基づいて、酸化反応度合いの予測値として、酸化反応時の温度が予測される。酸化反応度合いの検出値として、パティキュレートフィルタ下流の温度センサの出力値が用いられる。

図１６に示すように、コントロールユニット１６は、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａ、パティキュレートフィルタ内すす捕集量推定部１６ｂ、燃料カット時パティキュレートフィルタ下流温度予測値演算部１６ｃを備える。

パティキュレートフィルタ内すす捕集量推定部１６ｂには、燃料カットフラグfFC、空気量Qa、及び回転速度Neが入力される。パティキュレートフィルタ内すす捕集量推定部１６ｂは、これらの入力値に基づいて、すす捕集量指数EsumPMを演算する。

燃料カット時パティキュレートフィルタ下流温度予測値演算部１６ｃには、すす捕集量指数EsumPMが入力される。燃料カット時パティキュレートフィルタ下流温度予測値演算部１６ｃは、この入力値に基づいて、温度予測値P_Tpf_2を演算する。

パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａには、温度予測値P_Tpf_2、燃料カットフラグfFC、及びパティキュレートフィルタ下流の温度センサ２０の出力値Tpf_2が入力される。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、これらの入力値に基づいて、異常フラグf_MULを演算する。なお、前述したように、燃料カットフラグfFCは、燃料カット実施時は１、非実施時は０の値を取る。

図１７に示すように、パティキュレートフィルタ内すす捕集量推定部１６ｂは、下式より空気量Qaと回転速度Neからトルク相当値Tpを求める。

K×Qa/(Ne×Cyl)
ここにKは、トルク相当値に変換するためのキャリブレーション用の係数であり、Cylは、エンジンのシリンダ数である。パティキュレートフィルタ内すす捕集量推定部１６ｂは、マップM_I_PMを参照して、トルク相当値Tpと回転速度Neから第１のすす捕集量指数基本値I_PM1を求める。マップM_I_PMは、エンジンの各運転条件に対する単位空気流量当たりのすすの排出量を表す。設定値は実験等から決めるのが良い。

パティキュレートフィルタ内すす捕集量推定部１６ｂは、第１のすす捕集量指数基本値I_PM1に噴射時期感度係数K_ITを乗じて、第２のすす捕集量指数基本値I_PM2を求める。ここに、噴射時期感度係数K_ITは、燃料カットフラグfFC=0のときは０、燃料カットフラグfFC=1のときは、マップM_K_ITを参照して、噴射時期ITから求めた値である。マップM_K_ITは、噴射時期に対するすす排出量感度を表す。設定値は実験等から決めるのが良い。

パティキュレートフィルタ内すす捕集量推定部１６ｂは、第２のすす捕集量指数基本値I_PM2に空気量Qaと係数K_Qaを乗じて、第３のすす捕集量指数基本値I_PM3を求める。係数K_Qaは、単位空気流量から本処理周期単位の空気流量に変化（変換）する係数である。

パティキュレートフィルタ内すす捕集量推定部１６ｂは、以下に示すように、第３のすす捕集量指数基本値I_PM3からすす捕集量指数EsumPMを演算する。
i) 燃料カットフラグfFC(前回値）=1かつ燃料カットフラグfFC(今回値)=0のとき、
EsumPM(すす捕集量指数)＝I_PM3(第３のすす捕集量指数基本値)
ii) それ以外のとき、
EsumPM(すす捕集量指数)＝EsumPM(前回値)＋I_PM3(第３のすす捕集量指数基本値)
図１８に示すように、燃料カット時パティキュレートフィルタ下流温度予測値演算部１６ｃは、マップM_P_Tpf_2を参照して、すす捕集量指数EsumPMから温度予測値P_Tpf_2を求める。マップM_P_Tpf_2は、実験等から求めるのが良い。

図１９に示すように、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、異常フラグf_MULを設定する。その手順は、以下の通りである。
i) fFC=1のとき、
Tpf_2≦P_Tpf_2が、
T2_Tpf_2の期間、持続したとき
f_MUL=1とする。
ii) i) 以外のとき、
f_MUL=0とする。

すなわち、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時(fFC=1)のパティキュレートフィルタ下流の温度センサ２０の出力値Tpf_2が温度予測値P_Tpf_2以下の状態が、所定の期間T2_Tpf_2継続した場合、異常フラグf_MULをオン（＝１）にする。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、それ以外の場合、異常フラグf_MULをオフ（＝０）にする。

期間の閾値T2_Tpf_2は、パティキュレートフィルタの目標性能に応じて決める。

温度センサ２０は、パティキュレートフィルタ内部に設置して、内部の温度を計測するのも良い。過渡応答を考慮して、燃料カットフラグfFC=1となって所定時間経過後から所定期間の間、本処理を実施しても良い。燃料カットフラグfFC=1のときの処理は、(Tpf_2の最大値)≦P_Tpf_2のとき、異常フラグf_MUL=1とするとしても良い。異常判定の信頼性を向上するため、２回の燃料カットにおいて、パティキュレートフィルタ異常判定の結果がいずれも異常(f_MUL=１)となったときは、以降、異常フラグf_MUL=1を維持しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、パティキュレートフィルタ下流の温度の測定値と予測値から、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出することができる。

なお、本実施形態では、パティキュレートフィルタ下流の温度を予測しているが、二酸化炭素濃度、酸素濃度を予測してもよい。

（第９の実施形態）
次に、図２０を用いて、コントロールユニット１６の機能について説明する。図２０は、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａの詳細図である。コントロールユニット１６の機能は、ＣＰＵ２１がＲＯＭ２２に記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

本実施形態は、第１の実施形態の変形例に相当する。本実施形態では、第１の実施形態と比較して、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、パティキュレートフィルタの温度が、前述した閾値K1_Tpf_2より小さい所定の閾値K2_Tpf_2以下のときは、性能劣化の検出を禁止する。

図２０に示すように、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａには、燃料カットフラグfFC及びパティキュレートフィルタ下流の温度センサ２０の出力値Tpf_2が入力される。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、これらの入力値に基づいて、異常フラグf_MULを演算する。なお、前述したように、燃料カットフラグfFCは、燃料カット実施時は１、非実施時は０の値を取る。

詳細には、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、図２０に示すように、異常フラグf_MULを設定する。その手順は、以下の通りである。
i) fFC=1のとき、
Tpf_2≦K1_Tpf_2が、
T1_Tpf_2の期間、持続したとき
f_MUL=1とする。

ただし、Tpf_2≦K2_Tpf_2
のとき、上記処理を禁止して、
f_MUL=0とする。
ii) i) 以外のとき、
f_MUL=0とする。

すなわち、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、燃料カット時（fFC=1）にパティキュレートフィルタ下流の温度を示す温度センサ出力値Tpf_2が所定の閾値K1_Tpf_2以下であり、かつ、所定の閾値K2_Tpf_2より大きい状態が、所定の期間T1_Tpf_2継続した場合に、異常フラグf_MULをオン（＝１）にする。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、パティキュレートフィルタ下流の温度を示す温度センサ出力値Tpf_2が所定の閾値K2_Tpf_2以下の場合、異常フラグf_MULをオフ（＝０）にする。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、それ以外の場合、異常フラグf_MULをオフ（＝０）にする。

上述したように、パティキュレートフィルタに捕集されたすすを燃焼処理するには、酸素と温度が必要である。火花点火エンジンであっても、運転状態によっては、パディキュレートフィルタの温度が、捕集すすを燃焼するのに必要な温度を下回ることがある。

本実施形態では、パティキュレートフィルタ下流の温度が所定値以下のときは、捕集すすの燃焼（酸化）は、十分に進まないと判断し、燃料カット時であっても、パティキュレートフィルタの性能劣化の検出を禁止する。パティキュレートフィルタが正常であっても、性能が劣化していると誤検出する可能性があるからである。

温度の閾値K1_Tpf_2、期間の閾値T1_Tpf_2は、パティキュレートフィルタの目標性能に応じて決める。温度の閾値K2_Tpf_2は、パティキュレートフィルタ内の捕集すす燃焼可能温度に応じて決める。

温度センサ２０は、パティキュレートフィルタ内部に設置して、内部の酸素濃度を計測するのも良い。過渡応答を考慮して、燃料カットフラグfFC=1となって所定時間経過後から所定期間の間、本処理を実施しても良い。

異常判定の信頼性を向上するため、２回の燃料カットにおいて、パティキュレートフィルタ異常判定の結果がいずれも異常(f_MUL=１)となったときは、以降、異常フラグf_MUL=1を維持しても良い。パティキュレートフィルタの診断の許可を判断する場合の温度は推定値を用いても良い。

捕集されているすす量は、エンジンの運転状態に関するパラメータの履歴（回転速度、トルク、噴射時期、分割噴射回数、燃料噴射圧等）に基づいて、推定するのも良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、パティキュレートフィルタ下流の温度から、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出することができる。また、誤検出を抑制することができる。

（第１０の実施形態）
次に、図２１〜図２２を用いて、本発明の応用例を説明する。図２１は、本発明の第１０の実施形態によるコントロールユニット１６の機能を示すブロック図である。図２２は、図２１に示す燃料噴射時期演算部１６ｄの詳細図である。

本実施形態では、燃料噴射時期演算部１６ｄは、パティキュレートフィルタが異常と判定されたときは、燃料噴射時期を変更する。なお、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、一例として、図４に示す第１の実施形態と同じである。

図２１に示すように、コントロールユニット１６は、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａ、燃料噴射時期演算部１６ｄを備える。

パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａには、燃料カットフラグfFC及びパティキュレートフィルタ下流の温度センサ２０の出力値Tpf_2が入力される。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、これらの入力値に基づいて、異常フラグf_MULを演算する。

燃料噴射時期演算部１６ｄには、異常フラグf_MULが入力される。燃料噴射時期演算部１６ｄは、この入力値に応じて、噴射時期ITを求める。

詳細には、燃料噴射時期演算部１６ｄは、図２２に示すように、噴射時期ITを演算する。その手順は、以下の通りである。
i) f_MUL=1のとき
マップM1_ITを参照して、Tp(トルク相当値)とNe(回転速度)から、ITを求める。
ii) f_MUL=0のとき
マップM0_ITを参照して、Tp(トルク相当値)とNe(回転速度)から、噴射時期ITを求める。

ここで、マップ、M0_ITは、燃費、排気、安定性などの性能を考慮して決めるのが良い。マップM1_ITは、エンジンからのすすの排出量が小さくなる噴射時期に設定するのが望ましい。Tpは、図１７で示したトルク相当値を用いても良い。

パディキュレートフィルタの性能が劣化していると判断したときは、エンジンから排出されるすす排出量を低減すべく、分割燃料噴射回数、燃料噴射圧の少なくとも一つを変更してもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出した場合、エンジンを制御するパラメータとしての燃料噴射時期を変更することができる。すなわち、コントロールユニット１６は、パティキュレートフィルタが劣化していると判定された場合、エンジンを制御するパラメータを変更する変更部として機能する。

（第１１の実施形態）
次に、図２３〜図２６を用いて、本発明の他の応用例を説明する。図２３は、本発明の第１１の実施形態によるコントロールユニット１６を備えたエンジン９のシステム構成図である。本実施形態では、図１で示した構成に、ポート噴射用燃料噴射弁３７が追加されている。

図２４は、図２３に示すコントロールユニット１６の内部を示す構成図である。本実施形態では、図２に示した構成に、ポート噴射用燃料噴射弁駆動回路３８が追加されている。

図２５は、本発明の第１１の実施形態によるコントロールユニット１６の機能を示すブロック図である。図２６は、図２５に示す燃料噴射パルス幅演算部１６ｅの詳細図である。

本実施形態では、燃料噴射パルス幅演算部１６ｅは、パティキュレートフィルタが異常と判定されたときは、ポート噴射と筒内噴射の噴射量割合を変更する。なお、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、一例として、図４に示す第１の実施形態と同じである。

図２５に示すように、コントロールユニット１６は、パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａ、燃料噴射パルス幅演算部１６ｅを備える。

パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａには、燃料カットフラグfFC及びパティキュレートフィルタ下流の温度センサ２０の出力値Tpf_2が入力される。パティキュレートフィルタ異常判定部１６ａは、これらの入力値に基づいて、異常フラグf_MULを演算する。

燃料噴射パルス幅演算部１６ｅには、異常フラグf_MULが入力される。燃料噴射パルス幅演算部１６ｅは、この入力値に応じて、筒内噴射用燃料噴射パルス幅TI_d、及びポート噴射用燃料噴射パルス幅TI_pを求める。ここで、燃料噴射パルス幅演算部１６ｅは、パティキュレートフィルタが異常と判定されたときは、筒内噴射用燃料噴射パルス幅TI_dとポート噴射用燃料噴射パルス幅TI_pの噴射割合を変更する。

詳細には、燃料噴射パルス幅演算部１６ｅは、図２６に示すように、筒内噴射用燃料噴射パルス幅TI_dとポート噴射用燃料噴射パルス幅TI_pを演算する。その手順は、以下の通りである。
i) f_MUL=1のとき
マップM1_rを参照して、Tp(トルク相当値)とNe(回転速度)から、筒内噴射用燃料噴射パルス幅割合R_TI_dを求める。
ii) f_MUL=0のとき
マップM0_rを参照して、Tp(トルク相当値)とNe(回転速度)から、R_TI_dを求める。

ここに、筒内噴射用燃料噴射パルス幅割合R_TI_dは、0≦R_TI_d≦1を満たす値である。

燃料噴射パルス幅演算部１６ｅは、必要燃料噴射パルス幅TIに筒内噴射用燃料噴射パルス幅割合R_TI_dを乗じて、筒内噴射用燃料噴射パルス幅TI_dとする。また、燃料噴射パルス幅演算部１６ｅは、必要燃料噴射パルス幅TIに（１−R_TI_d）を乗じた値をポート噴射用燃料噴射パルス幅TI_pとする。ここで、筒内噴射の割合よりもポート噴射の割合を大きくすることで、排ガスに含まれるすすが減少する。

必要燃料噴射パルス幅TIは、燃焼室に供給すべき燃料量であり、要求トルク、要求空燃比などから決められる。なお、必要燃料噴射パルス幅TIの演算方法は、多くの文献で示されており公知なので、説明を省略する。

ここで、マップM0_rは、燃費、排気、安定性などの性能を考慮して決めるのが良い。M1_rは、エンジンからのすすの排出量が小さくなる噴射時期に設定するのが望ましい。Tpは、図１７で示したトルク相当値を用いても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、パティキュレートフィルタの性能劣化を検出した場合、エンジンを制御するパラメータとしてのポート噴射と筒内噴射の噴射量割合を変更することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

例えば、コントロールユニット１６は、パティキュレートフィルタが劣化していることを報知する報知部を備えても良い。一例として、パティキュレートフィルタの性能が劣化していると判定された場合、報知部は、パティキュレートフィルタが劣化していることを報知するため、エンジンチェックランプを点灯する。

上記実施形態では、燃料噴射が停止され、かつ、エンジンが惰性回転している期間を想定しているが、これに限定されない。例えば、燃料噴射が停止され、かつ、モータなどの駆動力によりエンジンが回転している期間であってもよい。また、燃料噴射が停止され、かつ、路面から伝達される力によりエンジンが回転している期間であってもよい。

つまり、燃料噴射が停止され、かつ、エンジンが回転することにより、パティキュレートフィルタへ空気が流入する期間であればよい。なお、惰性回転は、燃料（ガソリン）の爆発力によらずに、エンジンが回転することを意味する。

１…エアクリーナ
２…エアフロセンサ
３…電子スロットル
４…吸気管
５…コレクタ
６…アクセル
７…筒内噴射用燃料噴射弁
８…点火プラグ
９…エンジン
１０…排気管
１１…三元触媒
１２…Ａ／Ｆセンサ
１３…アクセル開度センサ
１４…水温センサ
１５…エンジン回転数センサ
１６…コントロールユニット
１６ａ…パティキュレートフィルタ異常判定部
１６ｂ…パティキュレートフィルタ内すす捕集量推定部
１６ｃ…燃料カット時パティキュレートフィルタ下流温度予測値演算部
１６ｄ…燃料噴射時期演算部
１６ｅ…燃料噴射パルス幅演算部
１７…スロットル開度センサ
１８…排気還流管
１９…排気還流量調節弁
２０…パティキュレートフィルタ下流温度センサ
２１…コントロールユニット内に実装されるＣＰＵ
２２…コントロールユニット内に実装されるＲＯＭ
２３…コントロールユニット内に実装されるＲＡＭ
２４…コントロールユニット内に実装される各種センサの入力回路
２５…各種センサ信号の入力、アクチュエータ動作信号を出力するポート
２６…点火プラグに適切なタイミングで駆動信号を出力する点火信号出力回路
２７…筒内噴射用燃料噴射弁に適切なパルスを出力する燃料噴射弁駆動回路
２８…電子スロットル駆動回路
２９…吸気温センサ
３０…排気還流量調節弁駆動回路
３１…パティキュレートフィルタ上流温度センサ
３２…パティキュレートフィルタ上流Ｏ２濃度センサ
３３…パティキュレートフィルタ上流ＣＯ２濃度センサ
３４…パティキュレートフィルタ下流Ｏ２濃度センサ
３５…パティキュレートフィルタ下流ＣＯ２濃度センサ
３６…パティキュレートフィルタ
３７…ポート噴射用燃料噴射弁
３８…ポート噴射用燃料噴射弁に適切なパルスを出力する燃料噴射弁駆動回路

Claims (14)

1. 火花点火エンジンの排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタの内部又は下流における前記排ガスの状態を示す第１の信号を受け付ける入力部と、
   前記火花点火エンジンへの燃料供給が遮断されている期間に、前記火花点火エンジンが回転することにより、前記パティキュレートフィルタへ空気が流入する場合に、前記第１の信号が示す前記排ガスの状態に基づいて、パティキュレートフィルタが劣化しているか否かを判定する判定部と、
   を備えることを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
   前記排ガスの状態は、前記パティキュレートフィルタで捕集された前記粒子状物質の酸化反応度合いを示す
   ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
3. 請求項１に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
   前記第１の信号は、
   前記パティキュレートフィルタの内部又は下流における前記排ガスの温度を示し、
   前記判定部は、
   前記温度が第１の閾値以下の状態が、第１の期間継続した場合、前記パティキュレートフィルタが劣化していると判定する
   ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
4. 請求項１に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
   前記第１の信号は、
   前記パティキュレートフィルタの内部又は下流における前記排ガスの酸素濃度を示し、
   前記判定部は、
   前記酸素濃度が第２の閾値以上の状態が、第２の期間継続した場合、前記パティキュレートフィルタが劣化していると判定する
   ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
5. 請求項１に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
   前記第１の信号は、
   前記パティキュレートフィルタの内部又は下流における二酸化炭素濃度を示し、
   前記判定部は、
   前記二酸化炭素濃度が第３の閾値以下の状態が、第３の期間継続した場合、前記パティキュレートフィルタが劣化していると判定する
   ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
6. 請求項１に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
   前記入力部は、さらに、
   前記パティキュレートフィルタの上流における前記排ガスの状態を示す第２の信号を受け付け、
   前記判定部は、
   前記火花点火エンジンへの燃料供給が遮断されている期間に、前記第１の信号が示す前記排ガスの状態と前記第２の信号が示す前記排ガスの状態に基づいて、パティキュレートフィルタが劣化しているか否かを判定する
   ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
7. 請求項６に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
   前記第１の信号は、
   前記パティキュレートフィルタの内部又は下流における前記排ガスの温度を示し、
   前記第２の信号は、
   前記パティキュレートフィルタの上流における前記排ガスの温度を示し、
   前記判定部は、
   前記第１の信号が示す温度と前記第２の信号が示す温度の差分が第４の閾値以下の状態が、第４の期間継続した場合、前記パティキュレートフィルタが劣化していると判定する
   ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
8. 請求項６に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
   前記第１の信号は、
   前記パティキュレートフィルタの内部又は下流における前記排ガスの酸素濃度を示し、
   前記第２の信号は、
   前記パティキュレートフィルタの上流における前記排ガスの酸素濃度を示し、
   前記判定部は、
   前記第２の信号が示す酸素濃度と前記第１の信号が示す酸素濃度の差分が第５の閾値以下の状態が、第５の期間継続した場合、前記パティキュレートフィルタが劣化していると判定する
   ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
9. 請求項６に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
   前記第１の信号は、
   前記パティキュレートフィルタの内部又は下流における前記排ガスの二酸化炭素濃度を示し、
   前記第２の信号は、
   前記パティキュレートフィルタの上流における前記排ガスの二酸化炭素濃度を示し、
   前記判定部は、
   前記第１の信号が示す二酸化炭素濃度と前記第２の信号が示す二酸化炭素濃度の差分が第６の閾値以下の状態が、第６の期間継続した場合、前記パティキュレートフィルタが劣化していると判定する
   ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
10. 請求項６に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
    前記第１の信号は、
    前記パティキュレートフィルタの内部又は下流における前記排ガスの温度を示し、
    前記第２の信号は、
    前記パティキュレートフィルタの上流における前記排ガスの温度を示し、
    前記判定部は、
    前記火花点火エンジンへの燃料供給が遮断されたタイミングにおける、前記第２の信号が示す温度と前記第１の信号が示す温度の第１の差分と、前記火花点火エンジンへの燃料供給が遮断されている期間の所定のタイミングにおける、前記第２の信号が示す温度と前記第１の信号が示す温度の第２の差分と、に対して、
    前記第１の差分と前記第２の差分との差分が第７の閾値以下の状態が、第７の期間継続した場合、前記パティキュレートフィルタが劣化していると判定する
    ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
11. 請求項１に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
    前記パティキュレートフィルタの内部又は下流における前記排ガスの状態を推定する推定部をさらに備え、
    前記判定部は、
    推定された前記パティキュレートフィルタの内部又は下流における前記排ガスの状態と前記第１の信号が示す前記排ガスの状態とに基づいて、パティキュレートフィルタが劣化しているか否かを判定する
    ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
12. 請求項１１に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
    前記推定部は、
    前記パティキュレートフィルタ内部に捕集されているすす量の推定値に基づいて、前記パティキュレートフィルタの内部又は下流における前記排ガスの温度を推定する
    ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
13. 請求項３に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
    前記判定部は、
    前記温度が第１の閾値以下であり、かつ、前記温度が第１の閾値より小さい第８の閾値より大きい状態が第１の期間継続した場合、前記パティキュレートフィルタが劣化していると判定し、
    前記温度が前記第８の閾値以下の場合、前記パティキュレートフィルタが劣化しているか否かを判定することを禁止する
    ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。
14. 請求項１に記載の火花点火エンジンの制御装置であって、
    前記パティキュレートフィルタが劣化していると判定された場合、前記パティキュレートフィルタが劣化していることを報知する報知部、又は、
    前記パティキュレートフィルタが劣化していると判定された場合、前記火花点火エンジンを制御するパラメータを変更する変更部をさらに備える
    ことを特徴とする火花点火エンジンの制御装置。

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