DE102020103440B4

DE102020103440B4 - Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur, System zum Schätzen der Katalysatortemperatur, Vorrichtung zur Datenanalyse und Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102020103440B4
Application number: DE102020103440.7A
Authority: DE
Inventors: Harufumi Muto; Atsushi Nagai; Yosuke Hashimoto; Masakazu Aoki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2040-02-12
Also published as: JP2020133512A; CN111594299A; DE102020103440A1; JP6547991B1; US20200263581A1; US10941687B2; CN111594299B

Abstract

Eine Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur, die eine Temperatur eines Katalysators schätzt, der in einem Abgasdurchgang eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, umfasst eine Speichervorrichtung und eine Verarbeitungsschaltung. Die Speichervorrichtung speichert Abbildungsdaten, die eine Abbildung (Mapping) spezifizieren, die mehrere Eingangsvariablen verwendet, um einen Schätzwert der Temperatur des Katalysators auszugeben. Die mehreren Eingangsvariablen umfassen mindestens eine Variable einer Umgebungstemperaturvariable und eine Überschussbetragsvariable. Die mehreren Eingangsvariablen umfassen des Weiteren eine Fluidenergievariable, die eine Zustandsvariable ist, die mit einer Energie des in den Katalysator einströmenden Fluids in Beziehung steht, und einen vorherigen Zykluswert des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators. Die Verarbeitungsschaltung ist dafür eingerichtet, einen Erfassungsprozess, einen Temperaturberechnungsprozess und einen Betriebsprozess auszuführen. Die Abbildungsdaten umfassen Daten, die durch maschinelles Lernen erlernt werden.

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Die folgende Beschreibung betrifft eine Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur, ein System zum Schätzen der Katalysatortemperatur, eine Vorrichtung zur Datenanalyse und eine Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors.
Beschreibung des Standes der Technik
Die JP 2015 - 117 621 A offenbart ein Beispiel für eine Vorrichtung, welche die Temperatur eines Katalysators schätzt, der in einem Abgasdurchgang eines Verbrennungsmotors angeordnet ist. Die Vorrichtung verwendet einen großen Betrag an Kennfelddaten bzw. Abbildungsdaten (Mapping Data), um die Temperatur des Katalysators in einem Übergangszustand zu schätzen.
Aus der DE 11 2008 000 314 B4 ist eine Abgasreinigungssteuervorrichtung zum Steuern einer Betttemperatur eines in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgasreinigungskatalysators auf eine Sollbetttemperatur bekannt. Die Abgasreinigungssteuervorrichtung umfasst: eine Steuereinheit, welche beim Steuern der Betttemperatur des Abgasreinigungskatalysators eine Kraftstoffzufuhrmenge lernt, welche eine Korrektur einer Differenz zwischen der Katalysatorbetttemperatur und der Sollbetttemperatur im momentanen Zustand erlaubt und einen Lernwert, der durch das Lernen der Kraftstoffzufuhrmenge ermittelt wird, widerspiegelt; eine Übergangszustandserfassungseinheit, welche einen Übergangszustand eines Abgasstroms zum Abgasreinigungskatalysator erfasst, wobei die Steuereinheit das Lernen beschränkt, wenn der Übergangszustand der Abgasströmung erfasst wird; und wobei die Übergangszustandserfassungseinheit auf der Basis einer Temperatur und einer Strömungsmenge des Abgases zum Abgasreinigungskatalysator eine durchschnittliche Abgasenergie, welche ein Durchschnittswert einer Abgasenergie ist, eine momentane Abgasenergie, welche ein momentaner Wert einer Abgasenergie ist, und einen kumulierten Wert der Abweichung der durchschnittlichen Abgasenergie und der momentanen Abgasenergie ermittelt; und die Übergangszustandserfassungseinheit einen Übergangszustand des Abgasstroms erfasst, wenn der kumulierte Wert der Abweichung größer oder gleich einem vorbestimmten Bestimmungswert wird.
Aus der DE 10 2019 202 829 A1 ist ein Regelverfahren der Abgastemperatur bekannt, bei dem durch eine Nacheinspritzung durch Einspritzen von unverbranntem Kraftstoff die gewünschte Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung geregelt wird.
Die DE 10 2018 217 646 A1 offenbart schließlich ein Verfahren zur Vorhersage einer Temperatur an einer ersten Position in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, wobei ein Temperaturmodell für ein Temperaturverhalten des Abgasstranges an der ersten Position verwendet wird, wobei mithilfe des Temperaturmodells unter Verwendung einer stromaufwärts zu der ersten Position an einer ersten Messstelle am Abgasstrang gemessenen Temperatur und unter Verwendung wenigstens eines Parameters einer in Fahrtrichtung des Fahrzeuges vorausliegenden Fahrroute, der eine Temperaturänderung im Abgasstrang bewirkt, die Temperatur an der ersten Position für einen zukünftigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.
Wenn ein großer Betrag an Abbildungsdaten zum Schätzen einer Übergangstemperatur verwendet wird, so erhöht sich die Anzahl der Mannstunden für die Anpassung (das heißt Berechnung) der Abbildungsdaten.
KURZDARSTELLUNG
Diese Kurzdarstellung dient dazu, eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die unten in der Detaillierten Beschreibung eingehender ausgeführt werden. Diese Kurzdarstellung ist weder dafür gedacht, Hauptmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes herauszustellen, noch soll sie dafür herangezogen werden, den Schutzumfang des beanspruchten Gegenstandes zu bestimmen.
Im Folgenden werden mehrere Aspekte und Auswirkungen der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Aspekt 1. Es wird eine Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur bereitgestellt, die dafür eingerichtet ist, die Temperatur eines in einem Abgasdurchgang eines Verbrennungsmotors angeordneten Katalysators zu schätzen. Die Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur umfasst eine Speichervorrichtung und eine Verarbeitungsschaltung. Die Speichervorrichtung speichert Kennfelddaten bzw. Abbildungsdaten, die ein Kennfeld bzw. eine Abbildung (Mapping) spezifizieren, die mehrere Eingangsvariablen verwendet, um einen Schätzwert der Temperatur des Katalysators auszugeben. Die mehreren Eingangsvariablen umfassen mindestens eine Variable einer Umgebungstemperaturvariable und eine Überschussbetragsvariable. Die Umgebungstemperaturvariable ist eine Variable, die sich auf eine Umgebungstemperatur um den Verbrennungsmotor herum bezieht. Eine Kraftstoffmenge, die mit Sauerstoff, der in einem in den Katalysator einströmenden Fluid enthalten ist, ohne Überschuss oder Mangel reagiert, ist eine ideale Kraftstoffmenge. Die Überschussbetragsvariable ist eine Variable, die einem Überschussbetrag eines tatsächlich in den Katalysator einströmenden Kraftstoffs im Verhältnis zur idealen Kraftstoffmenge entspricht. Die mehreren Eingangsvariablen umfassen des Weiteren eine Fluidenergievariable, die eine Zustandsvariable ist, die mit einer Energie des in den Katalysator einströmenden Fluids in Beziehung steht, und einen vorherigen Zykluswert des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators. Die Verarbeitungsschaltung ist dafür eingerichtet, Folgendes auszuführen: einen Erfassungsprozess, der die mindestens eine Variable, die Fluidenergievariable und den vorherigen Zykluswert des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators erfasst; einen Temperaturberechnungsprozess, der wiederholt den Schätzwert der Temperatur des Katalysators auf der Grundlage einer Ausgabe der Abbildung berechnet, die durch den Erfassungsprozess erfasste Daten als eine Eingabe verwendet; und einen Betriebsprozess, der eine Betriebseinheit des Verbrennungsmotors auf der Grundlage des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators betreibt. Die Betriebseinheit ist dafür eingerichtet, die Temperatur des Katalysators einzustellen. Die Abbildungsdaten umfassen Daten, die durch maschinelles Lernen erlernt werden.
Da der Schätzwert der Temperatur des Katalysators auf der Grundlage des vorherigen Zykluswertes des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators berechnet wird, wird mit dieser Ausgestaltung eine Temperatur des Katalysators, die Änderungen der Temperatur im vorherigen Zyklus widerspiegelt, anstelle einer Temperatur des Katalysators in einem stabilen Zustand (Steady State) berechnet. Oder anders ausgedrückt: mit dieser Ausgestaltung wird die Temperatur des Katalysators auf der Grundlage des vorherigen Zykluswertes des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators und der Änderungen der Temperatur des Katalysators im vorherigen Zyklus berechnet. Mit dieser Ausgestaltung kann die Umgebungstemperaturvariable in die Eingabe in die Abbildung einbezogen werden. Wenn die Umgebungstemperaturvariable in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist, wird der Schätzwert der Temperatur des Katalysators berechnet, wobei berücksichtigt wird, dass sich die Geschwindigkeit der von dem Katalysator abgegebenen Wärme in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ändert. Wenn also die Umgebungstemperaturvariable in der Eingabe in die Abbildung enthalten wird, wird die Genauigkeit des Schätzwertes im Vergleich zu dem Fall erhöht, dass die Umgebungstemperaturvariable nicht in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist. Darüber hinaus kann mit dieser Ausgestaltung die Überschussbetragsvariable in die Eingabe in die Abbildung einbezogen werden. Wenn die Überschussbetragsvariable in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist, wird der Schätzwert der Temperatur des Katalysators berechnet, während der Betrag der Wärme, die bei der Speicherung von Sauerstoff in dem Katalysator erzeugt wird, und die Oxidationswärme, die entsteht, wenn der Kraftstoff mit in dem Katalysator gespeicherten Sauerstoff oxidiert wird, erkannt wird. Wenn also die Überschussbetragsvariable in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist, wird die Genauigkeit des Schätzwertes im Vergleich zu einer Ausgestaltung erhöht, in der die Überschussbetragsvariable nicht in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist. Wenn der Schätzwert der Temperatur des Katalysators unter Verwendung der Abbildungsdaten berechnet wird, welche die Umgebungstemperaturvariable oder die Überschussbetragsvariable als eine Eingabe verwenden, erhöht sich außerdem die Anzahl der Mannstunden für die Anpassung (das heißt die Berechnung der Abbildungsdaten) im Vergleich zu einer Ausgestaltung, in der die Umgebungstemperaturvariable oder die Überschussbetragsvariable nicht als die Eingabe verwendet wird. In dieser Hinsicht wird bei oben beschriebenen Ausgestaltung mindestens ein Teil der Abbildungsdaten durch maschinelles Lernen erzeugt, so dass die Anzahl der Mannstunden für die Anpassung reduziert wird.
Aspekt 2. In der Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß Aspekt 1 umfasst der Verbrennungsmotor einen Turbolader, der auf der Anströmseite des Katalysators in dem Abgasdurchgang angeordnet ist. Der Abgasdurchgang umfasst einen Umgehungsdurchgang, der den Turbolader umgeht. Der Umgehungsdurchgang hat eine Strömungspfadquerschnittsfläche, die durch ein Wastegate-Ventil eingestellt werden kann. Die Eingabe in die Abbildung umfasst eine Strömungspfadvariable, die sich von der Fluidenergievariable unterscheidet. Die Strömungspfadvariable ist eine Variable, die sich auf die Strömungspfadquerschnittsfläche des Umgehungsdurchgangs bezieht. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess, der die Strömungspfadvariable erfasst. Der Temperaturberechnungsprozess umfasst einen Prozess, der den Schätzwert auf der Grundlage einer Ausgabe der Abbildung berechnet, wobei des Weiteren die Strömungspfadvariable als die Eingabe in die Abbildung verwendet wird.
Da die spezifische Wärme eines Turboladers groß ist, neigt die Temperatur des in den Katalysator einströmenden Abgases dazu, je nach dem Verhältnis der den Turbolader durchquerenden und in den Katalysator einströmenden Fluidmenge zu der in den Katalysator einströmenden Fluidmenge zu variieren. In dieser Hinsicht wird bei der oben beschriebenen Ausgestaltung der Schätzwert der Temperatur des Katalysators auf der Grundlage der Strömungspfadvariable berechnet. Dies erhöht die Genauigkeit des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators im Vergleich zu einer Ausgestaltung, welche die Strömungspfadvariable nicht verwendet.
Aspekt 3. In der Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß Aspekt 1 oder 2 umfasst die Fluidenergievariable eine Temperaturvariable, die eine Variable ist, die mit einer Temperatur des in den Katalysator einströmenden Fluids in Beziehung steht. Die Eingabe in die Abbildung umfasst eine Zündvariable, die sich von der Fluidenergievariable unterscheidet. Die Zündvariable ist eine Variable, die mit einem Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors in Beziehung steht. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess, der die Zündvariable erfasst. Der Temperaturberechnungsprozess umfasst einen Prozess, der den Schätzwert auf der Grundlage einer Ausgabe der Abbildung berechnet, wobei des Weiteren die Zündvariable als die Eingabe in die Abbildung verwendet wird.
Da der Zündzeitpunkt verzögert wird, tritt ein Nachverbrennungsvorgang stärker in den Vordergrund. Der Nachverbrennungsvorgang ist ein Vorgang, bei dem Kraftstoff nicht in einem Brennraum verbrannt wird, sondern erst verbrannt wird, nachdem der Kraftstoff aus dem Brennraum in den Abgasdurchgang ausgestoßen wurde. Der durch den Katalysator erhaltene Wärmebetrag ändert sich je nach dem Grad des Nachverbrennungsvorgangs. In diesem Zusammenhang wird bei der oben beschriebenen Ausgestaltung der Schätzwert der Temperatur des Katalysators auf der Grundlage der Zündvariable berechnet. Dies erhöht die Genauigkeit des Schätzwertes im Vergleich zu einer Ausgestaltung, bei der die Zündvariable nicht verwendet wird.
Aspekt 4. In der Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß einem der Aspekte 1 bis 3 wird der Katalysator durch einen Filter gestützt, der dafür eingerichtet ist, Feststoffpartikel (Particulate Matter, PM) in einem in den Filter einströmenden Fluid aufzufangen. Die Eingabe in die Abbildung umfasst eine Akkumulationsbetragsvariable, die eine Variable ist, die mit einem in dem Filter akkumulierten PM-Betrag in Beziehung steht. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess, der die Akkumulationsbetragsvariable erfasst. Der Temperaturberechnungsprozess umfasst einen Prozess, der den Schätzwert auf der Grundlage einer Ausgabe der Abbildung berechnet, wobei die Akkumulationsbetragsvariable als die Eingabe in die Abbildung verwendet wird.
Wenn Sauerstoff in den Filter strömt, auf dem Feststoffpartikel (PM) aufgefangen werden, so werden die PM oxidiert, um die Oxidationswärme zu erzeugen. Die Oxidationswärme führt zu einer Erhöhung der Temperaturen von Filter und Katalysator. In diesem Zusammenhang wird bei der oben beschriebenen Ausgestaltung der Schätzwert der Temperatur des Katalysators auf der Grundlage der Akkumulationsbetragsvariable berechnet. Dies erhöht die Genauigkeit des Schätzwertes im Vergleich zu einer Ausgestaltung, bei der die Akkumulationsbetragsvariable nicht verwendet wird.
Aspekt 5. In der Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur nach einem der Aspekte 1 bis 4 wird der Katalysator in N Teilregionen unterteilt, die in einer Strömungsrichtung des Fluids angeordnet sind. Die N Teilregionen sind der Reihe nach von einer ersten Teilregion bis zu einer N-ten Teilregion von der Aufströmseite her angeordnet. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess, der einen vorherigen Zykluswert eines Schätzwertes einer Temperatur jeder Region von der ersten Teilregion bis zur N-ten Teilregion als den vorherigen Zykluswert des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators erfasst. Die Abbildung ist eine von mehreren Abbildungen. Die mehreren Abbildungen umfassen eine erste Abbildung, die eine Abbildung ist, die den Schätzwert der Temperatur der ersten Teilregion ausgibt, und eine i-te Abbildung, die eine Abbildung ist, die einen Schätzwert einer Temperatur einer i-ten Teilregion ausgibt, wobei „i“ eine ganze Zahl ist, die mindestens zwei und nicht größer als N ist. Die i-te Abbildung verwendet mindestens einen Schätzwert einer Temperatur einer „i-1“-ten Teilregion und einen vorherigen Zykluswert des Schätzwertes in der i-ten Teilregion als Eingaben. Der Temperaturberechnungsprozess umfasst einen Prozess, der den Schätzwert der Temperatur jeder Region von der ersten Teilregion bis zur N-ten Teilregion durch Prozesse berechnet, die einen Prozess umfassen, der mindestens eine durch den Erfassungsprozess erfasste Variable verwendet, wobei die Variable die vorherigen Zykluswerte der Schätzwerte der Teilregionen, die auf der Abströmseite der ersten Teilregion angeordnet sind, als eine Eingabe in die erste Abbildung ausschließt, um den Schätzwert der Temperatur der ersten Teilregion zu berechnen, und einen Prozess, der mindestens den Schätzwert der Temperatur der „i-1“-ten Teilregion und den vorherigen Zykluswert des Schätzwertes der i-ten Teilregion als Eingaben für die i-te Abbildung verwendet, um den Schätzwert der Temperatur der i-ten Teilregion zu berechnen.
Mit dieser Ausgestaltung wird die Temperatur der i-ten Teilregion auf der Grundlage des Schätzwertes der Temperatur der „i-1“-ten Teilregion geschätzt. Daher wird die Temperatur der i-ten Teilregion unter Berücksichtigung des Wärmetauschs zwischen der i-ten Teilregion und der i-1-ten Teilregion geschätzt. Daher wird bei der oben beschriebenen Ausgestaltung der Wärmetausch zwischen Teilregionen des Katalysators in der Schätzung der Temperatur im Vergleich zu dem Fall, dass die Abbildung, die eine einzige Temperatur des Katalysators berechnet, durch eine einzige Abbildung gebildet wird, sehr gut widergespiegelt. Daher wird bei der oben beschriebenen Ausgestaltung die Genauigkeit der Temperaturschätzung erhöht, während die Struktur jeder Abbildung vereinfacht wird.
Aspekt 6. Bei der Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß einem der Aspekte 1 bis 5 ist die Abbildung eine von mehreren Abbildungen. Die mehreren Abbildungen umfassen eine stabile Abbildung (Steady Mapping) und eine Zeitkonstantenabbildung (Time Constant Mapping). Die stabile Abbildung verwendet die Fluidenergievariable und mindestens eine der Umgebungstemperaturvariable und der Überschussbetragsvariable als Eingaben, um eine stabile Temperatur auszugeben, die ein Wert ist, dem sich die Temperatur des Katalysators nähert, wenn der Verbrennungsmotor stabil läuft. Die Zeitkonstantenabbildung verwendet die stabile Temperatur, den vorherigen Zykluswert des Schätzwertes, und eine Luftmengenvariable, die eine Variable ist, die sich auf eine Einlassluftmenge des Verbrennungsmotors bezieht, als Eingaben zum Ausgeben einer Zeitkonstantenvariable, die eine Variable ist, die eine Zeitkonstante bestimmt, bei der die Temperatur des Katalysators sich der stabilen Temperatur nähert. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess, der die Luftmengenvariable erfasst. Der Temperaturberechnungsprozess umfasst: einen stabilen Berechnungsprozess, der die stabile Temperatur auf der Grundlage einer Ausgabe der stabilen Abbildung unter Verwendung der Fluidenergievariable und mindestens einer der Umgebungstemperaturvariable und der Überschussbetragsvariable als Eingaben berechnet; einen Zeitkonstantenberechnungsprozess, der die Zeitkonstantenvariable durch die Zeitkonstantenabbildung unter Verwendung der Luftmengenvariable, der stabilen Temperatur und des vorherigen Zykluswertes des Schätzwertes als Eingaben berechnet; und einen Prozess, der den Schätzwert berechnet, indem er veranlasst, dass sich der Schätzwert der Temperatur des Katalysators der stabilen Temperatur gemäß der durch den Zeitkonstantenberechnungsprozess berechneten Zeitkonstantenvariable annähert. Abbildungsdaten, welche die stabile Abbildung spezifizieren, werden durch das maschinelle Lernen erlernt.
Mit dieser Ausgestaltung wird auch ein transientes Verhalten der Temperatur des Katalysators unter Verwendung einer Temperatur im stabilen Zustand und der Zeitkonstantenvariable geschätzt. Wenn die stabile Temperatur unter Verwendung von Abbildungsdaten berechnet wird, welche die Umgebungstemperaturvariable oder die Überschussbetragsvariable als eine Eingabe verwenden, so erhöht sich die Anzahl der Mannstunden für die Anpassung im Vergleich zu einer Ausgestaltung, welche die Umgebungstemperaturvariable und die Überschussbetragsvariable nicht als Eingaben verwendet. In dieser Hinsicht werden bei der oben beschriebenen Ausgestaltung die Abbildungsdaten durch maschinelles Lernen erzeugt, so dass die Anzahl der Mannstunden für die Anpassung reduziert wird.
Aspekt 7. In der Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß Aspekt 1 verwendet die Abbildung Zeitreihendaten der Fluidenergievariable als eine Eingabe zusätzlich zu dem vorherigen Zykluswert des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators, um den Schätzwert der Temperatur des Katalysators auszugeben. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess, der die Zeitreihendaten der Fluidenergievariable als Fluidenergievariable erfasst. Ein Berechnungsprozess des Schätzwertes, der durch den Temperaturberechnungsprozess unter Verwendung der Fluidenergievariable als die Eingabe in die Abbildung berechnet wird, ist ein Berechnungsprozess des Schätzwertes unter Verwendung der Zeitreihendaten der Fluidenergievariable als die Eingabe in die Abbildung.
Mit dieser Ausgestaltung wird die Temperatur des Katalysators auf der Grundlage der Zeitreihendaten der Fluidenergievariable geschätzt. Dies gestattet die Verwendung genauerer Informationen bezüglich der Energie des Fluids in einem Zeitintervall der Berechnung des Schätzwertes im Vergleich zu einer Ausgestaltung, die einen einzigen Abtastwert der Fluidenergievariable verwendet. Letztendlich wird die Genauigkeit der Temperaturschätzung erhöht.
Aspekt 8. In der Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß Aspekt 7 umfassen die Zeitreihendaten der Fluidenergievariable Zeitreihendaten einer Temperaturvariable, die eine Variable ist, die mit der Temperatur des Fluids in Beziehung steht, das in einem zuvor festgelegten Zeitraum von der Aufströmseite des Katalysators in dem Auslassdurchgang in den Katalysator strömt.
Mit dieser Ausgestaltung wird die Fluidenergievariable durch die Zeitreihendaten der Temperaturvariable des auf der Anströmseite des Katalysators strömenden Fluids gebildet. Dadurch kann die Energieflussrate des in den Katalysator einströmenden Fluids mit hoher Genauigkeit ausgedrückt werden.
Aspekt 9. In der Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß Aspekt 8 sind die Zeitreihendaten der Fluidenergievariable dafür eingerichtet, die Zeitreihendaten der Temperaturvariable in dem zuvor festgelegten Zeitraum und eine Luftmengenvariable, die eine Variable ist, die mit einer Einlassluftmenge des Verbrennungsmotors in dem zuvor festgelegten Zeitraum in Beziehung steht, zu umfassen. Die Luftmengenvariable in dem zuvor festgelegten Zeitraum weist weniger Abtastungen auf als die Zeitreihendaten der Temperaturvariable.
Die Strömungsrate der thermischen Energie eines Fluids wird durch die Temperatur des Fluids und die Luftmenge bestimmt. Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung kann die Fluidenergievariable eine Variable sein, welche die Strömungsrate der thermischen Energie des Fluids mit hoher Genauigkeit ausdrückt. Außerdem entspricht bei der oben beschriebenen Ausgestaltung ein einzelner Abtastwert der Luftmengenvariable zwei oder mehr Abtastwerten der Temperaturvariable. Dadurch wird die Dimension die Eingangsvariable der Abbildung reduziert.
Aspekt 10. In der Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß einem der Aspekte 1 bis 9 sind die Abbildungsdaten eine von verschiedenen Arten von Abbildungsdaten; die Speichervorrichtung speichert die verschiedenen Arten von Abbildungsdaten, und der Temperaturberechnungsprozess umfasst einen Auswahlprozess, der eine der verschiedenen Arten von Abbildungsdaten als Abbildungsdaten auswählt, die zur Berechnung des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators verwendet werden.
In einer Ausgestaltung, in der eine einzelne Abbildung in der Lage ist, einen Schätzwert der Temperatur des Katalysators in jeder Situation mit hoher Genauigkeit auszugeben, kann die Struktur der Abbildung komplizierter werden. In dieser Hinsicht werden in der oben beschriebenen Ausgestaltung verschiedene Arten von Abbildungsdaten bereitgestellt. Dies erlaubt die Auswahl einer zweckmäßigen Abbildung gemäß verschiedenen Situationen. Wenn verschiedene Arten von Abbildungsdaten bereitgestellt werden, so wird die Struktur jeder Abbildung im Vergleich zu einer Ausgestaltung, in der nur eine einzelne Abbildung bereitgestellt wird, vereinfacht.
Aspekt 11. In der Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß Aspekt 10 speichert die Speichervorrichtung verschiedene Arten von Abbildungsdaten, die separate Abbildungen spezifizieren, entsprechend mindestens einem von Folgendem: ob ein Kraftstoff in einen Brennraum des Verbrennungsmotors eingeleitet wird, ob ein Aufwärmprozess des Katalysators ausgeführt wird, oder ob ein Heizprozess des Katalysators ausgeführt wird. Der Auswahlprozess umfasst einen Prozess, der eine der verschiedenen Arten von Abbildungsdaten als Abbildungsdaten auswählt, die zur Berechnung des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators verwendet werden.
Der durch den Katalysator empfangene Wärmebetrag unterscheidet sich je nachdem, ob der Kraftstoff zugeführt wird oder nicht, ob ein Aufwärmprozess des Katalysators ausgeführt wird oder nicht, oder ob ein Heizprozess ausgeführt wird oder nicht. Wird darauf unter Verwendung einer einzelnen Abbildung reagiert, so wird die Struktur der Abbildung komplizierter. In dieser Hinsicht wird bei der oben beschriebenen Ausgestaltung eine Abbildung zur Berechnung des Schätzwertes der Temperatur in Abhängigkeit davon ausgewählt, ob der Kraftstoff zugeführt wird oder nicht, ob der Aufwärmprozess des Katalysators ausgeführt wird oder nicht, oder ob der Heizprozess ausgeführt wird oder nicht. Somit ist jede Abbildung dafür spezifisch, ob der Kraftstoff zugeführt wird oder nicht, ob der Aufwärmprozess des Katalysators ausgeführt wird oder nicht, oder ob der Heizprozess ausgeführt wird oder nicht. Letztendlich wird die Struktur jeder der verschiedenen Arten von Abbildung vereinfacht.
Aspekt 12. In der Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß einem der Aspekte 1 bis 11 umfasst der Betriebsprozess einen Prozess, der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Gemisches, das in einem Brennraum des Verbrennungsmotors verbrannt wird, so einstellt, dass es fetter ist, wenn die Temperatur des Katalysators mindestens so hoch wie eine zuvor festgelegte Temperatur ist, als wenn die Temperatur des Katalysators niedriger als die zuvor festgelegte Temperatur ist.
Mit dieser Ausgestaltung wird, basierend auf dem oben beschriebenen Schätzwert, der Prozess, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis so steuert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf fett eingestellt wird, ausgeführt, um die Temperatur des in den Katalysator einströmenden Fluids zu senken, damit die Temperatur des Katalysators nicht übermäßig erhöht wird. Auf der Grundlage genauer Temperaturinformationen wird bestimmt, ob der Prozess, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis so steuert, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf fett eingestellt wird, ausgeführt wird oder nicht. Dadurch wird die unnötige Ausführung der Steuerung, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf fett einstellt, begrenzt.
Aspekt 13. Es wird ein System zum Schätzen der Temperatur des Katalysators bereitgestellt, das die Verarbeitungsschaltung und die Speichervorrichtung gemäß einem der Aspekte 1 bis 12 umfasst. Die Verarbeitungsschaltung umfasst eine erste Ausführungsvorrichtung und eine zweite Ausführungsvorrichtung. Die erste Ausführungsvorrichtung wird in einem Fahrzeug installiert und ist dafür eingerichtet, den Erfassungsprozess, einen fahrzeugseitigen Sendeprozess, der durch den Erfassungsprozess erfasste Daten nach außerhalb des Fahrzeugs sendet, einen fahrzeugseitigen Empfangsprozess, der ein Signal auf der Grundlage des durch den Temperaturberechnungsprozess berechneten Schätzwertes empfängt, und den Betriebsprozess auszuführen. Die zweite Ausführungsvorrichtung ist außerhalb des Fahrzeugs angeordnet und ist dafür eingerichtet, einen außenseitigen Empfangsprozess, der Daten empfängt, die durch den fahrzeugseitigen Sendeprozess gesendet werden, den Temperaturberechnungsprozess, und einen außenseitigen Sendeprozess, der ein Signal auf der Grundlage des durch den Temperaturberechnungsprozess berechneten Schätzwertes an das Fahrzeug sendet, auszuführen.
Mit dieser Ausgestaltung wird der Temperaturberechnungsprozess außerhalb des Fahrzeugs ausgeführt. Dies reduziert den Rechenaufwand, der einem Bordgerät auferlegt wird.
Aspekt 14. Es wird eine Datenanalysevorrichtung bereitgestellt, welche die zweite Ausführungsvorrichtung und die Speichervorrichtung gemäß Aspekt 13 umfasst.
Aspekt 15. Es wird eine Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, welche die erste Ausführungsvorrichtung gemäß Aspekt 13 umfasst.
Weitere Merkmale und Aspekte ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen.
Figurenliste

1 ist ein Schaubild, das die Ausgestaltung einer Steuervorrichtung und eines Antriebssystems eines Fahrzeuges gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist ein Blockdiagramm, das einige der durch die Steuervorrichtung ausgeführten Prozesse gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist ein Flussdiagramm, das die Abläufe eines Prozesses zum Schätzen der Temperatur des Katalysators gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist ein Schaubild, das ein System veranschaulicht, das Abbildungsdaten gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Abläufe eines Abbildungsdatenlernprozesses gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist ein Flussdiagramm, das die Abläufe eines Prozesses zum Schätzen der Temperatur des Katalysators gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist ein Flussdiagramm, das die Abläufe eines Auswahlverfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist ein Schaubild, das Teilregionen eines Katalysators gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist ein Flussdiagramm, das die Abläufe eines Prozesses zum Schätzen der Temperatur des Katalysators gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist ein Flussdiagramm, das die Abläufe eines Prozesses zum Schätzen der Temperatur des Katalysators gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht.
11 ist ein Blockdiagramm, das die Ausgestaltung eines Systems zum Schätzen der Temperatur des Katalysators gemäß einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist ein Flussdiagramm, das die Abläufe eines Prozesses veranschaulicht, der durch das System zum Schätzen der Temperatur des Katalysators gemäß der sechsten Ausführungsform ausgeführt wird.

In den Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung beziehen sich die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen Elemente. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, und die relative Größe, die Proportionen und die Darstellung von Elementen in den Zeichnungen können zum Zweck der Klarheit, der Veranschaulichung und der besseren Übersichtlichkeit vergrößert gezeigt sein.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Beschreibung ermöglicht ein umfassendes Verständnis der beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und/oder Systeme. Dem Durchschnittsfachmann fallen ohne Weiteres Abwandlungen und Äquivalente der beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und/oder Systeme ein. Die Operationssequenzen sind beispielhaft und können, wie dem Durchschnittsfachmann einleuchtet, geändert werden, mit Ausnahme von Operationen, die notwendigerweise in einer bestimmten Reihenfolge ablaufen. Beschreibungen von Funktionen und Konstruktionen, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, können weggelassen werden.
Beispielhafte Ausführungsformen können unterschiedliche Formen haben und sind nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Die beschriebenen Beispiele werden jedoch gründlich und vollständig dargelegt und vermitteln dem Durchschnittsfachmann diese Offenbarung in ihrem vollen Umfang.
Erste Ausführungsform
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Schätzen der Katalysatortemperatur mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 veranschaulicht ein Fahrzeug VC, in dem ein Verbrennungsmotor 10 installiert ist. Aus einem Einlassdurchgang 12 in den Verbrennungsmotor 10 gesaugte Luft strömt auf der Abströmseite durch einen Turbolader 14. Wenn sich die Einlassventile 16 öffnen, so strömt die Luft in die Brennräume 18. Der Verbrennungsmotor 10 ist mit in die Zylinder integrierten Einspritzventilen 20, die Kraftstoff direkt in die Brennräume 18 einspritzen, sowie mit Zündvorrichtungen 22, die Funkenentladungen erzeugen, versehen. In dem Brennraum 18 wird ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Verbrennung bereitgestellt, und die durch die Verbrennung erzeugte Energie wird als Rotationsenergie einer Kurbelwelle 24 abgegeben. Wenn die Auslassventile 26 geöffnet werden, so wird das für die Verbrennung bereitgestellte Gemisch als Abgas in einen Auslassdurchgang 30 ausgelassen. Ein Benzinpartikelfilter (Gasoline Particulate Filter, GPF) 34 ist auf der Abströmseite des Turboladers 14 in dem Auslassdurchgang 30 angeordnet. Der GPF 34 ist ein Filter, der dafür eingerichtet ist, die in dem Abgas enthaltenen Partikel aufzufangen und einen Dreiwegekatalysator zu stützen, der Sauerstoff speichern kann. Ein Katalysator 36 ist ein Dreiwegekatalysator, der Sauerstoff speichern kann und auf der Abströmseite des GPF 34 angeordnet ist. Der Abgasdurchgang 30 umfasst einen Umgehungsdurchgang 40, durch den das Abgas unter Umgehung des Turboladers 14 zu dem GPF 34 strömt. Der Umgehungsdurchgang 40 ist mit einem Wastegate-Ventil 42 (im Folgenden als WGV 42 bezeichnet) versehen, das die Querschnittsfläche des Strömungspfades des Umgehungsdurchgangs 40 regelt.
Antriebsräder 60 sind mechanisch über einen Drehmomentwandler 50 und eine Getriebevorrichtung 52 mit der Kurbelwelle 24 gekoppelt.
Der Verbrennungsmotor 10 wird durch eine Steuervorrichtung 70 gesteuert. Die Steuervorrichtung 70 betreibt Betriebseinheiten wie zum Beispiel das zylinderinterne Einspritzventil 20, die Zündvorrichtung 22 und das WGV 42 des Verbrennungsmotors 10, um die Steuervariablen des Verbrennungsmotors 10, wie zum Beispiel das Drehmoment und das Abgaszusammensetzungsverhältnis, zu steuern. 1 veranschaulicht die Betriebssignale MS 1 bis MS 3 des zylinderinternen Einspritzventils 20, der Zündeinrichtung 22 bzw. des WGV 42.
Wenn die Steuervorrichtung 70 die Steuervariablen steuert, so bezieht sich die Steuervorrichtung 70 auf eine Einlassluftmenge Ga, die durch einen Luftmengenmesser 80 detektiert wird, eine Abgastemperatur Texu, die durch einen auf der Anströmseite des GPF 34 angeordneten Abgastemperatursensor 82 detektiert wird, und einen anströmseitigen Detektionswert Afu, der ein Detektionswert eines anströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 84 ist, der auf der Anströmseite des GPF 34 angeordnet ist. Zusätzlich bezieht sich die Steuervorrichtung 70 auf einen abströmseitigen Detektionswert Afd, der ein Detektionswert eines abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 86 ist, der zwischen dem GPF 34 und dem Katalysator 36 angeordnet ist, ein Ausgangssignal Scr eines Kurbelwinkelsensors 88, eine Fahrzeuggeschwindigkeit SPD, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 90 detektiert wird, und eine Umgebungstemperatur TO, die durch eine Umgebungstemperatursensor 92 detektiert wird.
Die Steuervorrichtung 70 umfasst eine CPU 72, einen ROM 74, eine Speichervorrichtung 76, die ein elektrisch wiederbeschreibbarer, nicht-flüchtiger Speicher ist, und eine periphere Schaltung 77. Diese Komponenten sind dafür eingerichtet, über ein lokales Netzwerk 78 miteinander zu kommunizieren. Die Peripherieschaltung 77 umfasst beispielsweise einen Schaltkreis, der ein Taktsignal zum Spezifizieren einer internen Operation erzeugt, einen Stromversorgungskreis und einen Rücksetzungskreis.
Die Steuervorrichtung 70 steuert die oben beschriebenen Steuervariablen, indem sie die CPU 72 veranlasst, ein in dem ROM 74 gespeichertes Programm auszuführen.
2 veranschaulicht einige der Prozesse, die implementiert werden, wenn die CPU 72 das in dem ROM 74 gespeicherte Programm ausführt.
Ein Basiseinspritzbetrag-Berechnungsverfahren M10 berechnet einen Basiseinspritzbetrag Qb, der ein Basiswert der Kraftstoffmenge ist, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches in dem Brennraum 18 auf der Basis des Füllungsgrades η auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einstellt. Genauer gesagt, kann zum Beispiel für den Fall, dass der Füllungsgrad η in einem Prozentsatz ausgedrückt wird, das Basiseinspritzbetrag-Berechnungsverfahren M10 den Basiseinspritzbetrag Qb berechnen, indem der Füllungsgrad η mit einer Kraftstoffmenge QTH pro 1 % des Füllungsgrades η multipliziert wird, wodurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Der Basiseinspritzbetrag Qb ist eine Kraftstoffmenge, die auf der Grundlage einer den Brennraum 18 füllenden Luftmenge berechnet wird, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis verwendet. Der Füllungsgrad η ist ein Parameter, der die Menge der den Brennraum 18 füllenden Luft bestimmt und durch die CPU 72 auf der Grundlage einer Drehzahl NE und der Einlassluftmenge Ga berechnet wird. Die Drehzahl NE wird durch die CPU 72 auf der Grundlage des Ausgangssignals Scr des Kurbelwinkelsensors 88 berechnet.
Ein Rückkopplungsprozess M12 berechnet einen Rückkopplungskorrekturfaktor KAF und gibt ihn aus, indem er zu einem Korrekturverhältnis δ des Basiseinspritzbetrages Qb eins addiert, was ein Rückkopplungsoperationsbetrag ist, das heißt ein Operationsbetrag, der veranlasst, dass der anströmseitige Detektionswert Afu durch Rückkopplungssteuerung zu einem Sollwert Afu* wird. Genauer gesagt, stellt der Rückkopplungsprozess M12 das Korrekturverhältnis δ auf die Summe der Ausgangswerte eines Proportionalsteuerelements und eines Ableitungssteuerelements ein, welche die Differenz zwischen dem anströmseitigen Detektionswert Afu und dem Sollwert Afu* als eine Eingabe verwenden, und einem Ausgangswert eines integralen Steuerelements, das einen integrierten Wert des der Differenz entsprechenden Werts behält und ausgibt.
Wenn eine Katalysatortemperatur Tcat, das heißt die Temperatur des GPF 34, mindestens so hoch wie eine zuvor festgelegte Temperatur ist, berechnet ein Katalysatortemperatur-Regelungsprozess M14 einen Erhöhungsfaktor Kot so, dass er größer als eins ist, damit der GPF 34 geschützt wird. Wenn die Katalysatortemperatur Tcat niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, so stellt der Katalysatortemperatur-Regelungsprozess M14 den Erhöhungsfaktor Kot auf eins ein.
Ein Bedarfs-Einspritzbetrag-Berechnungsprozess M16 multipliziert den Basiseinspritzbetrag Qb mit dem Rückkopplungskorrekturfaktor KAF und dem Erhöhungsfaktor Kot, um einen Bedarfs-Einspritzbetrag Qd zu berechnen. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der Erhöhungsfaktor Kot größer als eins ist, der Rückkopplungsprozess M12 gestoppt, so dass der Rückkopplungskorrekturfaktor KAF fix ist.
Ein Einspritzventilbetätigungsprozess M18 gibt das Betätigungssignal MS1 an das zylinderinterne Einspritzventil 20 auf der Grundlage des Bedarfs-Einspritzbetrages Qd aus, um das zylinderinterne Einspritzventil 20 zu betätigen.
Ein Verfahren M20 zum Schätzen der Katalysatortemperatur schätzt die Katalysatortemperatur Tcat. Das Verfahren M20 zum Schätzen der Katalysatortemperatur wird später im Detail beschrieben.
Ein Feststoffpartikel (PM)-Akkumulationsbetrag-Berechnungsprozess M22 berechnet einen PM-Akkumulationsbetrag DPM zum Beispiel auf der Grundlage der Drehzahl NE, des Füllungsgrades η, des anströmseitigen Detektionswertes Afu und der Katalysatortemperatur Tcat. Der PM-Akkumulationsbetrag DPM ist die in dem GPF 34 akkumulierte Menge an PM (Particulate Matter, das heißt Feststoffpartikeln). Genauer gesagt, umfasst der PM-Akkumulationsbetrag-Berechnungsprozess M22 einen Prozess, der einen PM-Betrag, der ausgestoßen wird, auf der Grundlage von Abbildungsdaten abbildberechnet, welche die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η als Eingangsvariablen verwenden und den PM-Betrag, der in den Abgasdurchgang 30 ausgestoßen wird, als eine Ausgangsvariable verwenden. Der PM-Akkumulationsbetrag-Berechnungsprozess M22 umfasst des Weiteren einen Prozess, der das Verhältnis der ausgestoßenen PM, die durch den GPF 34 erfasst werden, zu den gesamten ausgestoßenen PM so berechnet, dass es ein größerer Wert ist, wenn der PM-Akkumulationsbetrag DPM klein ist, als wenn der PM-Akkumulationsbetrag DPM groß ist. Der PM-Akkumulationsbetrag-Berechnungsprozess M22 umfasst des Weiteren einen Prozess, der den Betrag an PM, die durch den GPF 34 oxidiert werden, als einen größeren Wert berechnet, wenn die Katalysatortemperatur Tcat hoch ist, als wenn die Katalysatortemperatur Tcat niedrig ist, falls der anströmseitige Detektionswert Afu magerer ist als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Die Abbildungsdaten sind ein Datensatz aus diskreten Werten einer Eingangsvariable und Werten einer Ausgangsvariable, die jedem Wert der Eingangsvariable entsprechen. Wenn beispielsweise der Wert einer Eingangsvariable mit einem der Werte der Eingangsvariable in den Abbildungsdaten übereinstimmt, so kann die Abbildungsberechnung den entsprechenden Wert der Ausgangsvariable in den Abbildungsdaten als das Berechnungsergebnis verwenden. Wenn der Wert der Eingangsvariable mit keinem der Werte der Eingangsvariable in den Abbildungsdaten übereinstimmt, so kann die Abbildungsberechnung einen Wert durch Interpolation mehrerer Werte der Ausgangsvariable in den Abbildungsdaten erhalten und den Wert als das Berechnungsergebnis verwenden.
Wenn der PM-Akkumulationsbetrag DPM mindestens so hoch wie ein zuvor festgelegter Betrag ist, so führt ein Regenerationsprozess M24 eine Heizungssteuerung aus, um die Temperatur des GPF 34 zu erhöhen und die durch den GPF 34 aufgefangenen PM zu oxidieren und zu entfernen, indem die Betriebseinheiten des Verbrennungsmotors 10, welche die Abgastemperatur erhöhen, wie zum Beispiel das zylinderinterne Einspritzventil 20 und die Zündvorrichtung 22, betrieben werden. Genauer gesagt, umfasst der Regenerationsprozess M24 einen Prozess, der die Katalysatortemperatur Tcat über die Heizungssteuerung so steuert, dass die Katalysatortemperatur Tcat innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
Ein abströmseitiger Energiebeaufschlagungsprozess M26 beginnt den abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 86 auf der Grundlage der Katalysatortemperatur Tcat nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10 mit Energie zu beaufschlagen. In der vorliegenden Ausführungsform betrachtet der abströmseitige Energiebeaufschlagungsprozess M26 die Katalysatortemperatur Tcat als die Temperatur des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 86. Wenn die Katalysatortemperatur Tcat mindestens so groß wie ein spezifizierter Wert ist, so beginnt der abströmseitige Energiebeaufschlagungsprozess M26 den abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 86 mit Energie zu beaufschlagen.
3 veranschaulicht den Ablauf des Katalysatortemperatur-Schätzungsprozesses M20. Der in 3 veranschaulichte Prozess wird beispielsweise dadurch implementiert, dass die CPU 72 veranlasst wird, ein Temperaturschätzungsprogramm 74a, das in dem in 1 veranschaulichten ROM 74 gespeichert ist, in vorgegebenen Zeitintervallen wiederholt auszuführen. Im Folgenden wird die Nummer jedes Schrittes durch den Buchstaben S, gefolgt von einer Zahl, dargestellt.
In der in 3 veranschaulichten Schrittfolge erfasst die CPU 72 Zeitreihendaten über einen Abgastemperaturdurchschnittswert Texuave, einen anströmseitigen Durchschnittswert Afuave, die Einlassluftmenge Ga, die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η in einem vorgegebenen Zeitraum, und die CPU 72 erfasst auch den vorherigen Zykluswert der Katalysatortemperatur Tcat, das heißt die Katalysatortemperatur Tcat, die in dem vorherigen Zyklus des in 3 veranschaulichten Prozesses berechnet wurde (S10). Im Folgenden werden Zeitpunkte der Abtastung mit „1, 2, ... und sn“ in der Reihenfolge ab dem frühesten Zeitpunkt bezeichnet. Zum Beispiel werden die Zeitreihendaten der Drehzahl NE als „NE (1) bis NE (sn)“ ausgedrückt. Der Begriff „sn“ betrifft die Anzahl der Datenelemente, die in den Zeitreihendaten jeder Variable enthalten sind.
Der Abgastemperaturdurchschnittswert Texuave ist ein Durchschnittswert der Abgastemperaturen Texu in einem Intervall der oben beschriebenen Zeitreihendatenabtastung. Genauer gesagt, tastet die CPU 72 die Abgastemperatur Texu mehrmals in dem Zeitreihendatenabtastungsintervall ab, berechnet einen Durchschnittswert der Abgastemperaturen Texu und stellt den Abgastemperaturdurchschnittswert Texuave auf den Durchschnittswert ein. Auf die gleiche Weise ist der anströmseitige Durchschnittswert Afuave ein Durchschnittswert der anströmseitigen Detektionswerte Afu in einem Intervall der oben beschriebenen Zeitreihendatenabtastung.
Anschließend weist die CPU 72 die durch Schritt S10 erfassten Werte den Eingangsvariablen x (1) bis x (5sn+1) einer Abbildung zu, welche die Katalysatortemperatur Tcat ausgibt (S12). Genauer gesagt, wenn m = 1 bis sn, substituiert die CPU 72 den Abgastemperaturdurchschnittswert Texuave zu einer Eingangsvariable x (m), weist den anströmseitigen Durchschnittswert Afuave (m) einer Eingangsvariable x (sn+m) zu, weist die Einlassluftmenge Ga (m) einer Eingangsvariable x (2sn+m) zu und weist die Drehzahl NE (m) einer Eingangsvariable x (3sn+m) zu. Zusätzlich weist die CPU 72 den Füllungsgrad η (m) einer Eingangsvariable x (4sn+m) zu und weist den vorherigen Zykluswert der Katalysatortemperatur Tcat einer Eingangsvariable x (5sn+1) zu.
Anschließend berechnet die CPU 72 die Katalysatortemperatur Tcat durch Eingeben der Eingangsvariablen x (1) bis x (5sn+1) in eine Abbildung, die durch Abbildungsdaten 76a spezifiziert wird, die in der in 1 gespeicherten Speichervorrichtung 76a veranschaulicht sind (S14).
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Abbildung durch ein neuronales Netz gebildet, in dem die Anzahl der Zwischenschichten „α“ ist, Aktivierungsfunktionen h1 bis hα der Zwischenschichten hyperbolische Tangenten sind, und eine Aktivierungsfunktion f einer Ausgabeschicht eine gleichgerichtete lineare Einheit (Rectified Linear Unit, ReLU) ist. Hier ist ReLU eine Funktion, welche die Eingabe oder Null ausgibt, je nachdem, was nicht kleiner ist. Zum Beispiel werden die Knotenwerte einer ersten Zwischenschicht erzeugt, indem die Eingangsvariablen x (1) bis x (5sn+1) in eine lineare Abbildung eingegeben werden, die durch einen Faktor w(1)ji (j = 0 bis n1 und i = 0 bis 5sn+1) spezifiziert ist, um Ausgaben zu erhalten, und die Ausgaben in die Aktivierungsfunktion h1 eingegeben werden. Genauer gesagt, wenn m = 1, 2, ... und α, so werden die Knotenwerte einer m-ten Zwischenschicht durch Eingeben von Ausgaben einer linearen Abbildung, die durch einen Faktor w(m) spezifiziert wird, in eine Aktivierungsfunktion hm erzeugt. Die in 3 veranschaulichten Werte n1, n2, ... und nα sind die Nummern von Knoten in der ersten, einer zweiten, ... und einer α-ten Zwischenschicht. Außerdem ist w(1)j0 einer von Vorspannparametern, und eine Eingangsvariable x (0) ist als eins definiert.
Wenn Schritt S14 vollendet ist, so beendet die CPU 72 vorübergehend die in 3 veranschaulichte Schrittfolge. Wenn der in 3 veranschaulichte Prozess zum ersten Mal ausgeführt wird, so kann der vorherige Zykluswert der Katalysatortemperatur Tcat auf einen in dem Voraus festgelegten Standardwert eingestellt werden. Selbst wenn der Standardwert von der Ist-Temperatur abweicht, nähert sich die Katalysatortemperatur Tcat dem richtigen Wert, wenn der in 3 veranschaulichte Prozess wiederholt wird.
Der Prozess, der die Abbildungsdaten 76a erzeugt, wird nun beschrieben.
4 veranschaulicht ein System, das die Abbildungsdaten 76a erzeugt.
Wie in 4 veranschaulicht, ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Dynamometer 100 über den Drehmomentwandler 50 und die Getriebevorrichtung 52 mechanisch mit der Kurbelwelle 24 des Verbrennungsmotors 10 gekoppelt. Wenn der Verbrennungsmotor 10 läuft, detektiert eine Sensorgruppe 102 verschiedene Zustandsvariablen des Verbrennungsmotors 10. Die Detektionsergebnisse werden in eine Anpassungsvorrichtung 104 eingegeben, die ein Computer ist, der die Abbildungsdaten 76a erzeugt. Die Sensorgruppe 102 umfasst Sensoren, die Werte detektieren, die zur Erzeugung von Eingaben in die Abbildung verwendet werden, wie zum Beispiel der Luftmengenmesser 80, der Abgastemperatursensor 82 und der anströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 84. Die Sensorgruppe 102 umfasst einen Katalysatortemperatursensor, der die Temperatur des GPF 34 detektiert.
5 veranschaulicht die Abläufe eines Prozesses, der die Abbildungsdaten erzeugt. Der in 5 veranschaulichte Prozess wird durch die Anpassungsvorrichtung 104 ausgeführt. Der in 5 veranschaulichte Prozess kann zum Beispiel durch die Bereitstellung einer CPU und eines ROM in der Anpassungsvorrichtung 104 implementiert werden und die CPU veranlassen, ein in dem ROM gespeichertes Programm auszuführen.
In der in 5 veranschaulichten Schrittfolge erfasst die Anpassungsvorrichtung 104 die gleichen Daten wie die, die in Schritt S10 erfasst werden, als Trainingsdaten auf der Basis der Detektionsergebnisse der Sensorgruppe 102 (S20). Zusätzlich wird - synchron mit dem Zeitpunkt des Erfassens - ein Detektionswert des Katalysatortemperatursensors als Lehrerdaten unter den Trainingsdaten erfasst.
Gemäß dem Ablauf von Schritt S12 weist die Anpassungsvorrichtung 104 die Ausbildungsdaten, die keine Lehrerdaten sind, den Eingangsvariablen x (1) bis x (5sn+1) (S22) zu. Dann verwendet die Anpassungsvorrichtung 104 gemäß dem Ablauf von Schritt S14 die durch den Schritt S22 erhaltenen Eingangsvariablen x (1) bis x (5sn+1) zur Berechnung der Katalysatortemperatur Tcat (S24). Dann bestimmt die CPU 72, ob die Anzahl von Abtastungen der Katalysatortemperatur Tcat, die in Schritt S24 berechnet wurde, mindestens so hoch wie eine zuvor festgelegte Anzahl ist oder nicht (S26). Um mindestens die vorgegebene Anzahl von Abtastungen zu erhalten, muss die Katalysatortemperatur Tcat hier an verschiedenen Betriebspunkten berechnet werden, die durch die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η gemäß Änderungen des Betriebsmodus des Verbrennungsmotors 10 spezifiziert werden.
Wenn bestimmt wird, dass die Anzahl von Abtastungen nicht mindestens die vorgegebene Anzahl ist (S26: NEIN), so kehrt die Anpassungsvorrichtung 104 zu Schritt S20 zurück. Wenn bestimmt wird, dass die Anzahl von Abtastungen mindestens die vorgegebene Anzahl ist (S26: JA), so aktualisiert die CPU 72 die Faktoren w(1)ji, w(2)kj, ... und w(α)1p (S28), um die Summe der Quadrate der Differenzen zwischen dem Detektionswert des Katalysatortemperatursensors als die Lehrerdaten und der durch Schritt S24 berechneten Katalysatortemperatur Tcat zu minimieren. Dann speichert die Anpassungsvorrichtung 104 die Faktoren w(1)ji, w(2)kj, ... und w(α)1p als die erlernten Abbildungsdaten 76a (S30).
Die Funktionsweise und die Vorteile der vorliegenden Ausführungsform werden beschrieben.
Die Abbildungsdaten 76a werden erlernt, um eine Abbildung zu spezifizieren, die als Eingaben die Zeitreihendaten eines jeden des Abgastemperaturdurchschnittswertes Texuave, des anströmseitigen Durchschnittswertes Afuave, der Einlassluftmenge Ga, der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η sowie den vorherigen Zykluswert der Katalysatortemperatur Tcat verwendet und die Katalysatortemperatur Tcat ausgibt. Die Einlassluftmenge Ga und der Abgastemperaturdurchschnittswert Texuave bilden eine Fluidenergievariable, das heißt eine Zustandsvariable, die mit der Energie eines in den GPF 34 einströmenden Fluids in Beziehung steht. Die Einlassluftmenge Ga und der anströmseitige Durchschnittswert Afuave bilden eine Überschussbetragsvariable, das heißt eine Variable, die dem Überschussbetrag des tatsächlichen Kraftstoffs im Verhältnis zu der Kraftstoffmenge entspricht, die mit dem Sauerstoff, der in dem in den GPF 34 einströmenden Fluid enthalten ist, ohne Überschuss oder Mangel reagiert. Die Kraftstoffmenge, die mit dem Sauerstoff, der in dem in den GPF 34 einströmenden Fluid enthalten ist, ohne Überschuss oder Mangel reagiert, wird als das ideale Kraftstoffmenge bezeichnet. Der Überschussbetrag kann ein negativer Wert sein. Genauer gesagt, wenn der Betrag des tatsächlichen Kraftstoffs im Verhältnis zu dem Betrag des Kraftstoffs, der mit dem Sauerstoff, das in dem in den GPF 34 einströmenden Fluid enthalten ist, ohne Überschuss oder Mangel reagiert, einen Mangel aufweist, so weist der Überschussbetrag einen negativen Wert auf.
Zusätzlich zu dem Wärmetausch mit dem in den GPF 34 einströmenden Fluid erzeugt der GPF 34 Wärme, wenn der GPF 34 den in dem Fluid enthaltenen Sauerstoff speichert und aufgrund einer Oxidationsreaktion zwischen dem in dem Fluid enthaltenen Kraftstoff und dem gespeicherten Sauerstoff Wärme erzeugt. Der Betrag der Änderung der Katalysatortemperatur Tcat gegenüber dem vorherigen Zykluswert der Katalysatortemperatur Tcat, der durch den Wärmetausch und die Wärmeerzeugung verursacht wird, wird anhand einer Abgasenergievariable und der Überschussbetragsvariable erkannt. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Katalysatortemperatur Tcat auf der Grundlage der Abgasenergievariable und der Überschussbetragsvariable berechnet wird.
Wenn eine Abbildung, die diese Variablen zum Ausgeben der Katalysatortemperatur Tcat verwendet, durch die Anpassung (das heißt Berechnung) von Abbildungsdaten ausgeführt wird, so erhöht sich die Anzahl der Mannstunden für die Anpassung. In dieser Hinsicht wird in der vorliegenden Ausführungsform maschinelles Lernen verwendet, so dass die Erhöhungen der Anzahl der Mannstunden für die Anpassung begrenzt sind.
Die vorliegende Ausführungsform realisiert darüber hinaus noch die folgenden Vorteile.

(1) Die Zeitreihendaten werden als die Eingabe in die Abbildung verwendet, anstatt einen einzelnen Abtastwert eines jeden des Abgastemperaturdurchschnittswertes Texuave, des anströmseitigen Durchschnittswertes Afuave, der Einlassluftmenge Ga, der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η zu verwenden. Dies erlaubt die Verwendung von Wellenforminformationen der Variablen, welche die Katalysatortemperatur Tcat beeinflussen, zum Berechnen der Katalysatortemperatur Tcat. Mit dieser Ausgestaltung wird die Genauigkeit für den Zyklus der Berechnung der Katalysatortemperatur Tcat im Vergleich zu einer Ausgestaltung, die einen einzelnen Abtastwert verwendet, sofort erhöht. Abbildungsdaten, welche die Zeitreihendaten als die Eingangsvariable verwenden und die Katalysatortemperatur Tcat als die Ausgangsvariable verwenden, sind nicht realistisch, da die Anzahl der Mannstunden für die Anpassung enorm zunimmt. In der vorliegenden Ausführungsform werden keine Abbildungsdaten verwendet, sondern es wird ein durch maschinelles Lernen erlerntes Modell verwendet, so dass die Katalysatortemperatur Tcat auf der Grundlage der Zeitreihendaten berechnet wird.
(2) Anstatt eine Abbildung zu erlernen, die nach dem Zufallsprinzip eine große Anzahl verschiedener Variablen des Verbrennungsmotors 10 eingibt, um die Katalysatortemperatur Tcat durch maschinelles Lernen zu berechnen, werden die Variablen, die in eine Abbildung eingegeben werden, auf der Grundlage der Steuerung des Verbrennungsmotors 10 sorgfältig ausgewählt. Somit werden die Anzahl von Zwischenschichten in dem neuronalen Netz und die Anzahl sn von Datenelementen in den Zeitreihendaten reduziert, und die Struktur der Abbildung, welche die Katalysatortemperatur Tcat berechnet, wird im Vergleich zu dem Fall vereinfacht, dass die Variablen, die in die Abbildung eingegeben werden, nicht sorgfältig ausgewählt werden.
(3) Die Eingabe in die Abbildung umfasst die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η, die eine Betriebspunktvariable bilden, welche die Betriebspunkte des Verbrennungsmotors 10 spezifiziert. Die Operationsbeträge der Betriebseinheiten des Verbrennungsmotors 10, wie zum Beispiel der Zündeinrichtung 22 und des WGV 42, sind tendenziell gemäß dem Betriebspunkt variabel. Wenn die Betriebspunktvariable als die Eingabe in die Abbildung verwendet wird, so wird die Katalysatortemperatur Tcat, die Schwankungen beim Betriebsbetrag widerspiegelt, berechnet.
(4) Wenn die Katalysatortemperatur Tcat, die mit hoher Genauigkeit berechnet wird, mindestens so hoch ist wie die vorgegebene Temperatur, so stellt der Katalysatortemperatur-Regelungsprozess M14 den Erhöhungsfaktor Kot auf größer als eins ein, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs fetter wird. Mit dieser Ausgestaltung wird nur dann, wenn die Temperatur des GPF 34 übermäßig hoch ist, der Erhöhungsfaktor Kot auf einen Wert von größer als eins eingestellt - anders als bei einer Ausgestaltung, die den Erhöhungsfaktor Kot zum Beispiel anhand des Betriebspunktes des Verbrennungsmotors 10 auf einen Wert von größer als eins einstellt.
(5) Das PM-Akkumulationsbetrag-Berechnungsverfahren M22 berechnet den PM-Akkumulationsbetrag DPM auf der Grundlage der Katalysatortemperatur Tcat, die mit hoher Genauigkeit berechnet wird. Somit wird der PM-Akkumulationsbetrag DPM mit hoher Genauigkeit berechnet. Dies erlaubt zusätzlich eine hochgenaue Bestimmung, wann der PM-Akkumulationsbetrag DPM auf einen Betrag reduziert wird, der es erlaubt, den Regenerationsprozess durch den Regenerationsprozess M24 zu stoppen.
(6) Die Ausführung und Beendigung der Heizungssteuerung, die durch den Regenerationsprozess M24 ausgeführt wird, wird auf der Grundlage der Katalysatortemperatur Tcat bestimmt, die mit hoher Genauigkeit berechnet wird. Dies erlaubt die Steuerung der Temperatur des GPF 34 mit hoher Genauigkeit.
(7) Die Bestimmung, mit der Energiebeaufschlagung des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 86 zu beginnen, wird getroffen, wenn die Katalysatortemperatur Tcat, die mit hoher Genauigkeit berechnet wird, den spezifizierten Wert erreicht. Mit dieser Ausgestaltung beginnt die Energiebeaufschlagung des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 86 zu einem Zeitpunkt, der so nahe wie möglich bei dem Zeitpunkt liegt, an dem der abströmseitige Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 86 eine Temperatur erreicht, bei der die Energiebeaufschlagung des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 86 praktisch zugelassen wird.

Zweite Ausführungsform
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die Konzentration den Unterschieden zur ersten Ausführungsform gilt.
In der vorliegenden Ausführungsform werden Durchschnittswerte der Zeitreihendaten eines jeden der Einlassluftmenge Ga, der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η berechnet und als Eingaben in die Abbildung verwendet. Im Folgenden wird in 6 zu Beschreibungszwecken in der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass die Anzahl sn der Datenelemente in den Zeitreihendaten jeder durch Schritt S10 erfassten Variable ein Vielfaches von „fünf“ ist.
6 veranschaulicht die Abläufe eines durch die Steuervorrichtung 70 ausgeführten Prozesses in der vorliegenden Ausführungsform. Der in 6 veranschaulichte Prozess wird beispielsweise dadurch implementiert, dass die CPU 72 veranlasst wird, das Temperaturschätzungsprogramm 74a, das in dem in 1 veranschaulichten ROM 74 gespeichert ist, in vorgegebenen Zeitintervallen wiederholt auszuführen. Der Einfachheit halber werden bei dem in 6 veranschaulichten Prozess den Schritten, die den in 3 veranschaulichten Schritten entsprechen, die gleichen Schrittnummern gegeben.
In einer Reihe der in 6 veranschaulichten Schritte berechnet die CPU 72, wenn Schritt S10 vollendet ist, einen Durchschnittswert jedes Satzes von „sn/5“ Elementen der Reihe nach ab dem frühesten in jedem der Einlassluftmenge Ga, der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η (S40). Genauer gesagt, ist beispielsweise der Durchschnittswert von Einlassluftmengen Ga (1), Ga (2), ... und Ga (sn/5) ein Einlassluftmengen-Durchschnittswert Gaave (1). Der Durchschnittswert der Einlassluftmengen Ga ((sn/5)+1), Ga ((sn/5)+2), ... und Ga (2-(sn/5)) ist ein Einlassluftmengen-Durchschnittswert Gaave (2). Auf diese Weise werden Zeitreihendaten, die fünf Sätze von Einlassluftmengen-Durchschnittswerten Gaave umfassen, die Zeitreihendaten, die fünf Sätze von Drehzahl-Durchschnittswerten NEave umfassen, und die Zeitreihendaten, die fünf Sätze von Füllungsgrad-Durchschnittswerten ηave umfassen, erstellt.
Anschließend weist die CPU 72 die durch Schritt S40 erzeugten Zeitreihendaten, die Zeitreihendaten eines jeden des Abgastemperaturdurchschnittswertes Texuave und des anströmseitigen Durchschnittswertes Afuave, die in Schritt S10 erfasst wurden, sowie den vorherigen Zykluswert der Katalysatortemperatur Tcat der Eingangsvariable x der Abbildung zu (S12a). Genauer gesagt, wenn m = 1 bis sn, so weist die CPU 72 den Abgastemperaturdurchschnittswert Texuave (m) der Eingangsvariable x (m) zu und weist den anströmseitigen Durchschnittswert Afuave (m) der Eingangsvariable x (sn+m) zu. Wenn m = 1 bis 5, so weist die CPU 72 einen Einlassluftmengen-Durchschnittswert Gaave (m) der Eingangsvariable x (2sn+m) zu und weist einen Drehzahl-Durchschnittswert NEave (m) einer Eingangsvariable x (2sn+5+m) zu. Zusätzlich weist die CPU 72 einen Füllungsgrad-Durchschnittswert ηave (m) einer Eingangsvariable x (2sn+10+m) zu und weist den vorherigen Zykluswert der Katalysatortemperatur Tcat einer Eingangsvariable x (2sn+16) zu.
Dann berechnet die CPU 72 die Katalysatortemperatur Tcat durch ein neuronales Netzwerk, das die durch S12a erzeugten Eingangsvariablen x (1) bis x (2sn+16) als Eingaben verwendet, um die Katalysatortemperatur Tcat auszugeben (S14a). Das neuronale Netzwerk ähnelt dem, das als ein Beispiel in Schritt S14 beschrieben wurde, und unterscheidet sich hinsichtlich des Faktors w(m). Insbesondere ist der Faktor w(1)ji, wo „i = 0 bis 2sn+16“.
Wenn Schritt S14a vollendet ist, so beendet die CPU 72 vorübergehend die in 6 veranschaulichte Schrittfolge.
Wie oben beschrieben, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Einlassluftmengen-Durchschnittswert Gaave, der Drehzahl-Durchschnittswert NEave und der Füllungsgrad-Durchschnittswert ηave als die Eingabe in die Abbildung verwendet. Dadurch werden die Dimensionen der Eingabe in die Abbildung reduziert. In der vorliegenden Ausführungsform wirken die Zeitreihendaten des Abgastemperatur-Durchschnittswertes Texuave und die Zeitreihendaten des Einlassluftmengen-Durchschnittswertes Gaave zusammen, um die Fluidenergievariable zu bilden. Der Einlassluftmengen-Durchschnittswert Gaave stellt eine Einlassluftmenge dar, die einem Zeitraum entspricht, in dem „sn/5“ Elemente von Auslasstemperatur-Durchschnittswerten Texuave abgetastet werden. Die Zeitreihendaten des anströmseitigen Durchschnittswertes Afuave und die Zeitreihendaten des Einlassluftmengen-Durchschnittswertes Gaave wirken zusammen, um die Überschussbetragsvariable zu bilden. Der Einlassluftmengen-Durchschnittswert Gaave stellt eine Einlassluftmenge dar, die einem Zeitraum entspricht, in dem „sn/5“ Elemente der anströmseitigen Durchschnittswerte Afuave abgetastet werden.
Dritte Ausführungsform
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die Konzentration den Unterschieden zur ersten Ausführungsform gilt.
In der vorliegenden Ausführungsform speichert die Speichervorrichtung 76 vier Arten von Abbildungsdaten als die Abbildungsdaten 76a.
7 veranschaulicht die Abläufe eines Prozesses, der eine der vier Arten von Abbildungsdaten auswählt, um die Katalysatortemperatur Tcat zu berechnen. Der in 7 veranschaulichte Prozess wird beispielsweise dadurch implementiert, dass die CPU 72 veranlasst wird, das Temperaturschätzungsprogramm 74a, das in dem in 1 veranschaulichten ROM 74 gespeichert ist, in vorgegebenen Zeitintervallen wiederholt auszuführen.
In der in 7 veranschaulichten Schrittfolge bestimmt zunächst die CPU 72, ob ein Katalysator-Aufwärmprozess ausgeführt wird oder nicht (S42). Dann, wenn bestimmt wird, dass der Katalysator-Aufwärmprozess ausgeführt wird (S42: JA), so wählt die CPU 72 Aufwärmabbildungsdaten aus (S44). Die Aufwärmabbildungsdaten sind Abbildungsdaten, die unter Verwendung von Daten des Katalysator-Aufwärmprozesses als Trainingsdaten erlernt werden und zur Verwendung vorgesehen werden, wenn der Katalysator-Aufwärmprozesses ausgeführt wird.
Wenn bestimmt wird, dass der Katalysator-Aufwärmprozess nicht ausgeführt wird (S42: NEIN), so bestimmt die CPU 72, ob sich der Verbrennungsmotor 10 in einem Nichteinspritzzustand befindet, in dem kein Kraftstoff aus den zylinderinternen Einspritzventilen 20 eingespritzt wird, wie zum Beispiel, wenn der Kraftstoffabschaltprozess ausgeführt wird, oder nicht (S46). Wenn bestimmt wird, dass sich der Verbrennungsmotor 10 in einem Nichteinspritzzustand befindet (S46: JA), so wählt die CPU 72 Nichteinspritz-Abbildungsdaten aus (S48). Die Nichteinspritz-Abbildungsdaten werden unter Verwendung von Zeitreihendaten erlernt, die im Nichteinspritzzustand als Trainingsdaten abgetastet werden.
Wenn bestimmt wird, dass sich der Verbrennungsmotor 10 nicht im Nichteinspritzzustand befindet (S46: NEIN), so bestimmt die CPU 72, ob die Heizungssteuerung durch den Regenerationsprozess M24 ausgeführt wird oder nicht (S50). Wenn bestimmt wird, dass die Heizungssteuerung ausgeführt wird (S50: JA), so wählt die CPU 72 Heizungsabbildungsdaten aus (S52). Die Heizungsabbildungsdaten werden anhand von Zeitreihendaten erlernt, die während der Heizungssteuerung als Trainingsdaten abgetastet werden.
Wenn bestimmt wird, dass die Heizungssteuerung nicht ausgeführt wird (S50: NEIN), so wählt die CPU 72 normale Abbildungsdaten aus (S54). Die normalen Abbildungsdaten werden unter Verwendung von Zeitreihendaten erlernt, die in einer Region abgetastet werden, welche die Ausführung des Katalysator-Aufwärmprozesses, den Nichteinspritzzustand und die Ausführung der Heizungssteuerung als Trainingsdaten ausschließt.
Wenn Schritt S44, S48, S52 oder S54 vollendet ist, so beendet die CPU 72 vorübergehend die in 7 veranschaulichte Schrittfolge. Wenn die Abbildungsdaten, die bei der Berechnung der Katalysatortemperatur Tcat verwendet werden, in Schritt S10, der unmittelbar nach der Änderung ausgeführt wird, geändert werden, so erfasst die CPU 72 die Katalysatortemperatur Tcat, die unmittelbar vor der Änderung berechnet wurde, als den vorherigen Zykluswert der Katalysatortemperatur Tcat.
Wie oben beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Katalysatortemperatur Tcat unter Verwendung verschiedener Abbildungsdatenelemente für die Zeit während der Ausführung des Katalysator-Aufwärmprozesses, den Nichteinspritzzustand, die Zeit während der Ausführung der Heizungssteuerung, und den Zeitraum außerhalb dieser spezifisch beschriebenen Zeiträume berechnet. Die Energiebeträge, die dem GPF 34 zugeführt werden, variieren stark zwischen der Zeit während der Ausführung des Katalysator-Aufwärmprozesses, dem Nichteinspritzzustand, der Zeit während der Ausführung der Heizungssteuerung und dem Zustand außerhalb dieser Zustände. Wenn in diesen unterschiedlichen Situationen dieselben Abbildungsdaten verwendet werden, so wird die Anzahl von Zwischenschichten erhöht und die Anzahl sn von Datenelementen wird erhöht, um auf die stark variierenden Situationen zu reagieren. Dadurch kann die Struktur der Abbildung komplizierter werden. In dieser Hinsicht werden in der vorliegenden Ausführungsform in jeder der vier Situationen unterschiedliche Abbildungsdatenelemente verwendet. Die Struktur der Abbildung wird im Vergleich zu einer Ausgestaltung, die in allen Situationen die Daten einer einzelnen Abbildung verwendet, vereinfacht.
Vierte Ausführungsform
Im Folgenden wird eine vierte Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die Konzentration den Unterschieden zur ersten Ausführungsform gilt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 8 veranschaulicht, die Region des GPF 34 von der Aufströmseite zur Abströmseite in drei Teilregionen unterteilt, wobei die drei Teilregionen der Reihe nach von der Aufströmseite her als eine erste Teilregion A1, eine zweite Teilregion A2 und eine dritte Teilregion A3 bezeichnet werden. Die Temperaturen der Teilregionen werden als eine erste Temperatur Tcat1, eine zweite Temperatur Tcat2 und eine dritte Temperatur Tcat3 bezeichnet.
9 veranschaulicht die Abläufe eines durch die Steuervorrichtung 70 ausgeführten Prozesses in der vorliegenden Ausführungsform. Der in 9 veranschaulichte Prozess wird beispielsweise dadurch implementiert, dass die CPU 72 veranlasst wird, das Temperaturschätzungsprogramm 74a, das in dem in 1 veranschaulichten ROM 74 gespeichert ist, in vorgegebenen Zeitintervallen wiederholt auszuführen.
In der in 9 veranschaulichten Schrittfolge erfasst die CPU 72 einen einzelnen Abtastwert einer jeden der folgenden Variablen (S10b). Genauer gesagt, erfasst die CPU 72 den Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave, den anströmseitigen Durchschnittswert Afuave, die Einlassluftmenge Ga, die Drehzahl NE, den Füllungsgrad η, einen Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave, einen Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave, einen Öffnungswinkel-Durchschnittswert θwave, die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD, den PM-Akkumulationsbetrag DPM, die Umgebungstemperatur TO, die erste Temperatur Tcat1, die zweite Temperatur Tcat2 und die dritte Temperatur Tcat3 (S10b). Der Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave, der anströmseitige Durchschnittswert Afuave, der Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave, der Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave und der Öffnungswinkel-Durchschnittswert θwave sind ein Durchschnittswert der Abgastemperaturen Texu, ein Durchschnittswert der anströmseitigen Detektionswerte Afu, ein Durchschnittswert von Zündzeitpunkten aig, ein Durchschnittswert von Erhöhungsbeträgen Qi bzw. ein Durchschnittswert von Öffnungswinkeln θw, die in dem Zeitintervall von Schritt S10b erhalten werden. Der Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave ist ein Durchschnittswert der Erhöhungsbeträge Qi des Bedarfs-Einspritzbetrages Qd, der „Qb KAF“ entspricht. Der Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave kann ein negativer Wert sein. Der Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave ist ein Überschuss- oder Defizitbetrag des tatsächlichen Kraftstoffs im Verhältnis zu der Kraftstoffmenge, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis einstellt. Der Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave bildet die Überschussbetragsvariable. Der Öffnungswinkel θw ist der Winkel, bei dem das WGV 42 geöffnet ist. Sowohl die erste Temperatur Tcat1, die zweite Temperatur Tcat2 als auch die dritte Temperatur Tcat3, die in Schritt S10b erfasst wurden, sind die Werte des vorherigen Zyklus.
Die CPU 72 weist die Werte der in Schritt S10b erfassten Variablen, mit Ausnahme der zweiten Temperatur Tcat2 und der dritten Temperatur Tcat3, den Eingangsvariablen einer Abbildung zu, welche die erste Temperatur Tcat1 (S60) ausgibt. Genauer gesagt, weist die CPU 72 den Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave der Eingangsvariable x (1) zu, weist den anströmseitigen Durchschnittswert Afuave der Eingangsvariable x (2) zu, weist die Einlassluftmenge Ga der Eingangsvariable x (3) zu, weist die Drehzahl NE der Eingangsvariable x (4) zu, weist den Füllungsgrad η der Eingangsvariable x (5) zu und weist den Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave der Eingangsvariable x (6) zu. Die CPU 72 weist den Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave der Eingangsvariable x (7) zu, weist den Öffnungswinkel-Durchschnittswert θwave der Eingangsvariable x (8) zu und weist die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD der Eingangsvariable x (9) zu. Die CPU 72 weist die Umgebungstemperatur TO der Eingangsvariable x (10) zu, weist den PM-Akkumulationsbetrag DPM der Eingangsvariable x (11) zu und weist den vorherigen Zykluswert der ersten Temperatur Tcat1 der Eingangsvariable x (12) zu.
Anschließend gibt die CPU 72 die Eingangsvariablen x (1) bis x (12) in eine Abbildung ein, welche die erste Temperatur Tcat1 ausgibt, um die erste Temperatur Tcat1 zu berechnen (S62). Die Abbildung wird durch ein neuronales Netzwerk gebildet, in dem die Anzahl von Zwischenschichten „αf“ ist, die Aktivierungsfunktionen h1 bis haf der Zwischenschichten hyperbolische Tangenten sind und die Aktivierungsfunktion feiner Ausgabeschicht ReLU ist. Zum Beispiel werden die Knotenwerte einer ersten Zwischenschicht erzeugt, indem die Eingangsvariablen x (1) bis x (12) in eine lineare Abbildung eingegeben werden, die durch einen Faktor wF(1)ji (j = 0 bis nf1 und i = 0 bis 12) spezifiziert ist, um Ausgaben zu erhalten, und die Ausgaben in die Aktivierungsfunktion h1 eingegeben werden. Genauer gesagt, wenn m = 1, 2, ... und α1, so werden die Knotenwerte einer m-ten Zwischenschicht durch Eingeben einer Ausgabe einer linearen Abbildung, die durch einen Faktor wF(m) spezifiziert wird, in eine Aktivierungsfunktion hm erzeugt. Die in 9 veranschaulichten Werte nfl, nf2, ... und nfα sind die Nummern von Knoten in der ersten, einer zweiten, ... und einer αf-ten Zwischenschicht. Außerdem ist wF(1)j0 einer von Vorspannparametern, und die Eingangsvariable x (0) ist als eins definiert.
Anschließend erzeugt die CPU 72 die Eingangsvariablen x (1) bis x (12) einer Abbildung, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt (S64). Die Eingangsvariablen x (2) bis x (11) sind die gleichen wie die, die in S60 erzeugt wurden. Die CPU 72 weist einen ersten Temperatur-Durchschnittswert Tcat1 ave der Eingangsvariable x (1) zu, und weist den vorherigen Zykluswert der zweiten Temperatur Tcat2 der Eingangsvariable x (12) zu. Der erste Temperatur-Durchschnittswert Tcat1ave ist ein Durchschnittswert der letzten Abtastwerte der ersten Temperatur Tcat1, einschließlich des momentanen Zykluswertes der ersten Temperatur Tcat1, welche die erste Temperatur Tcat1 ist, die in dem momentanen Zyklus von Schritt S62 berechnet wurde.
Anschließend gibt die CPU 72 die Eingangsvariablen x (1) bis x (12) in die Abbildung ein, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt, um die zweite Temperatur Tcat2 (S66) zu berechnen. Die Abbildung wird durch ein neuronales Netzwerk gebildet, in dem die Anzahl von Zwischenschichten „αs“ ist, die Aktivierungsfunktionen h1 bis has der Zwischenschichten hyperbolische Tangenten sind und die Aktivierungsfunktion f einer Ausgabeschicht ReLU ist. Zum Beispiel werden die Knotenwerte einer ersten Zwischenschicht erzeugt, indem die Eingangsvariablen x (1) bis x (12) in eine lineare Abbildung eingegeben werden, die durch einen Faktor wS(1)ji (j = 0 bis ns1 und i = 0 bis 12) spezifiziert ist, um Ausgaben zu erhalten, und die Ausgaben in die Aktivierungsfunktion h1 eingegeben werden. Genauer gesagt, wenn m = 1, 2, ... und αs, so werden die Knotenwerte einer m-ten Zwischenschicht durch Eingeben der Ausgaben einer linearen Abbildung, die durch einen Faktor wS(m) spezifiziert wird, in eine Aktivierungsfunktion hm erzeugt. Die in 9 veranschaulichten Werte ns1, ns2, ... und nsα sind die Nummern von Knoten in der ersten, einer zweiten, ... und einer αs-ten Zwischenschicht. Außerdem ist wS(1)j0 einer von Vorspannparametern, und die Eingangsvariable x (0) ist als eins definiert.
Anschließend erzeugt die CPU 72 die Eingangsvariablen x (1) bis x (12) einer Abbildung, welche die dritte Temperatur Tcat3 ausgibt (S68). Die Eingangsvariablen x (2) bis x (11) sind die gleichen wie die, die in S60 erzeugt wurden. Die CPU 72 weist einen zweiten Temperatur-Durchschnittswert Tcat2ave der Eingangsvariable x (1) zu und weist den vorherigen Zykluswert der dritten Temperatur Tcat3 der Eingangsvariable x (12) zu. Der zweite Temperatur-Durchschnittswert Tcat2ave ist ein Durchschnittswert der letzten Abtastwerte der zweiten Temperatur Tcat2, einschließlich des momentanen Zykluswertes der zweiten Temperatur Tcat2, welche die zweite Temperatur Tcat2 ist, die in dem momentanen Zyklus von Schritt S66 berechnet wurde.
Anschließend gibt die CPU 72 die Eingangsvariablen x (1) bis x (12) in die Abbildung ein, welche die dritte Temperatur Tcat3 ausgibt, um die dritte Temperatur Tcat3 zu berechnen (S70). Die Abbildung wird durch ein neuronales Netzwerk gebildet, in dem die Anzahl von Zwischenschichten „αt“ ist, die Aktivierungsfunktionen h1 bis hat der Zwischenschichten hyperbolische Tangenten sind und die Aktivierungsfunktion f einer Ausgabeschicht ReLU ist. Zum Beispiel werden die Knotenwerte einer ersten Zwischenschicht erzeugt, indem die Eingangsvariablen x (1) bis x (12) in eine lineare Abbildung eingegeben werden, die durch einen Faktor wT(1)ji (j = 0 bis nt1 und i = 0 bis 12) spezifiziert ist, um Ausgaben zu erhalten, und die Ausgaben in die Aktivierungsfunktion h1 eingegeben werden. Genauer gesagt, wenn m = 1, 2, ... und αt, so werden die Knotenwerte einer m-ten Zwischenschicht durch Eingeben der Ausgaben einer linearen Abbildung, die durch einen Faktor wT(m) spezifiziert wird, in eine Aktivierungsfunktion hm erzeugt. Die in 9 veranschaulichten Werte nt1, nt2, ... und ntα sind die Nummern von Knoten in der ersten, einer zweiten, ... und einer αt-ten Zwischenschicht. Außerdem ist wT(1)j0 einer von Vorspannparametern, und die Eingangsvariable x (0) ist als eins definiert.
Wenn Schritt S70 vollendet ist, so beendet die CPU 72 vorübergehend die in 9 veranschaulichte Schrittfolge. Abbildungsdaten, welche die Abbildungen spezifizieren, die jede der ersten Temperatur Tcat1, der zweiten Temperatur Tcat2 und der dritten Temperatur Tcat3 berechnen, können unter Verwendung eines Detektionswertes eines Temperatursensors, der die Temperatur der entsprechenden Teilregion des GPF 34 als Lehrerdaten erfasst, erzeugt werden.
Der in 2 veranschaulichte Katalysatortemperatur-Regelungsprozess M14 ist dafür eingerichtet, den Einspritzbetrag zu erhöhen, wenn die größte der ersten Temperatur Tcat1, der zweiten Temperatur Tcat2 und der dritten Temperatur Tcat3 mindestens so hoch wie die vorgegebene Temperatur ist. Der PM-Akkumulationsbetrag-Berechnungsprozess M22 ist dafür eingerichtet, den PM-Oxidationsbetrag des GPF 34 beispielsweise auf der Grundlage des Durchschnittswertes der ersten Temperatur Tcat1, der zweiten Temperatur Tcat2 und der dritten Temperatur Tcat3 zu berechnen. Der Regenerationsprozess M24 ist dafür eingerichtet, die erste Temperatur Tcat1, die zweite Temperatur Tcat2 und die dritte Temperatur Tcat3 so zu steuern, dass alle Temperaturen innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegen. Der abströmseitige Energiebeaufschlagungsprozess M26 ist dafür eingerichtet, die Energiebeaufschlagung des abströmseitigen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 86 zu beginnen, wenn die dritte Temperatur Tcat3 mindestens so hoch wie die zuvor festgelegte Temperatur ist.
Wie oben beschrieben, wird der GPF 34 in der vorliegenden Ausführungsform in die Teilregionen unterteilt und die Temperatur jeder Region wird geschätzt. Der erste Temperatur-Durchschnittswert Tcat1ave wird in die Abbildung eingegeben, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt, so dass der Wärmetausch zwischen der ersten Teilregion und der zweiten Teilregion in der Berechnung der zweiten Temperatur Tcat2 widergespiegelt wird. Der zweite Temperatur-Durchschnittswert Tcat2ave wird in die Abbildung eingegeben, welche die dritte Temperatur Tcat3 ausgibt, so dass der Wärmetausch zwischen der zweiten Teilregion und der dritten Teilregion in der Berechnung der dritten Temperatur Tcat3 widergespiegelt wird. Somit wird der Wärmetausch in dem GPF 34 einfach in der Berechnung widergespiegelt. Während die Struktur der Abbildung, welche die Temperatur jeder Teilregion ausgibt, vereinfacht wird, werden die Temperaturen im Vergleich zu einer Abbildung, die eine einzelne Temperatur des GPF 34 ausgibt, mit hoher Genauigkeit berechnet.
Die vorliegende Ausführungsform realisiert darüber hinaus noch die folgenden Vorteile.
(8) Der Öffnungswinkel-Durchschnittswert θwave ist in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Da die spezifische Wärme des Turboladers 14 groß ist, wird, wenn Abgas durch den Turbolader strömt, Wärme rasch aus dem Abgas abgeführt - im Gegensatz zu der Situation, wo das Abgas durch den Umgehungsdurchgang 40 strömt. Aus diesem Grund unterscheidet sich die Temperatur des GPF 34 gemäß dem Anteil des Abgases, der durch den Umgehungsdurchgang 40 in den GPF 34 einströmt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Temperatur des GPF 34 auf der Grundlage des Öffnungswinkel-Durchschnittswertes θwave berechnet, so dass die Temperatur mit hoher Genauigkeit im Vergleich zu einer Ausgestaltung berechnet wird, bei der die Eingabe nicht den Öffnungswinkel-Durchschnittswert θwave umfasst.
(9) Die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD ist in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD hoch ist, so wird der während der Fahrt erzeugte Luftstrom erhöht und erleichtert die Wärmedissipation von dem GPF 34 im Vergleich zu dem Fall einer niedrigen Geschwindigkeit SPD des Fahrzeugs. Aus diesem Grund ist die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD eine Variable, die mit der Temperatur des GPF 34 korreliert ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Temperatur des GPF 34 auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD berechnet, so dass die Temperatur mit hoher Genauigkeit berechnet wird - im Gegensatz zu einer Ausgestaltung, bei der die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD nicht in der Eingabe enthalten ist.
(10) Der PM-Akkumulationsbetrag DPM ist in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Wenn die PM in dem GPF 34 akkumuliert werden und Sauerstoff in den GPF 34 einströmt, so findet eine Oxidationsreaktion zwischen PM und Sauerstoff statt. Infolge dessen wird die Temperatur des GPF 34 erhöht. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Temperatur des GPF 34 auf der Grundlage des PM-Akkumulationsbetrages DPM berechnet, so dass die Temperatur mit hoher Genauigkeit berechnet wird - im Gegensatz zu einer Ausgestaltung, bei der der PM-Akkumulationsbetrag DPM nicht in der Eingabe enthalten ist.
Fünfte Ausführungsform
Im Folgenden wird eine fünfte Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die Konzentration den Unterschieden zur ersten Ausführungsform gilt.
In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich eine Abbildung, die zum Schätzen der Temperatur im stabilen Zustand verwendet wird, von einer Abbildung, die zum Schätzen der Ist-Temperatur auf der Grundlage der Temperatur im stabilen Zustand verwendet wird.
10 veranschaulicht die Abläufe eines durch die Steuervorrichtung 70 ausgeführten Prozesses in der vorliegenden Ausführungsform. Der in 10 veranschaulichte Prozess wird beispielsweise dadurch implementiert, dass die CPU 72 veranlasst wird, das Temperaturschätzungsprogramm 74a, das in dem in 1 veranschaulichten ROM 74 gespeichert ist, in vorgegebenen Zeitintervallen wiederholt auszuführen.
In der in 10 veranschaulichten Schrittfolge erfasst die CPU 72 den Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave, den anströmseitigen Durchschnittswert Afuave, die Einlassluftmenge Ga, die Drehzahl NE, den Füllungsgrad η, den Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave, den Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave, den Öffnungswinkel-Durchschnittswert θwave, die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD, die Umgebungstemperatur TO und den vorherigen Zykluswert der Katalysatortemperatur Tcat (S10c). Dann weist die CPU 72 die durch Schritt S10c erfasste Variable, mit Ausnahme des vorherigen Zykluswertes der Katalysatortemperatur Tcat, den Eingangsvariablen x (1) bis x (10) zu (S72). Die Eingangsvariablen x (1) bis x (10) sind die gleichen wie die in Schritt S60.
Die CPU 72 gibt die Eingangsvariablen x (1) bis x (10) in eine Abbildung ein, welche die stabile Temperatur Tcats ausgibt, um eine stabile Temperatur Tcats (S74) zu berechnen. Die stabile Temperatur Tcats ist die Temperatur des GPF 34 in einem stabilen Zustand, das heißt, wenn zum Beispiel der Betrag der Änderung der Betriebspunktvariable des Verbrennungsmotors 10 nicht größer als ein spezifizierter Wert ist.
Die oben beschriebene Abbildung wird durch ein neuronales Netzwerk gebildet, in dem die Anzahl von Zwischenschichten „α“ ist, die Aktivierungsfunktionen h1 bis hα der Zwischenschichten hyperbolische Tangenten sind, und die Aktivierungsfunktion feiner Ausgabeschicht eine ReLU ist. Zum Beispiel werden die Knotenwerte einer ersten Zwischenschicht erzeugt, indem die Eingangsvariablen x (1) bis x (10) in eine lineare Abbildung eingegeben werden, die durch einen Faktor w(1)ji (j = 0 bis nf1 und i = 0 bis 10) spezifiziert ist, um Ausgaben zu erhalten, und die Ausgaben in die Aktivierungsfunktion h1 eingegeben werden. Genauer gesagt, wenn m = 1, 2, ... und α, so werden die Knotenwerte einer m-ten Zwischenschicht durch Eingeben von Ausgaben einer linearen Abbildung, die durch einen Faktor w(m) spezifiziert wird, in eine Aktivierungsfunktion hm erzeugt. Die in 10 veranschaulichten Werte n1, n2, ... und nα sind die Nummern von Knoten in der ersten, der zweiten, ... und der α-ten Zwischenschicht. Außerdem ist w(1)j0 einer von Vorspannparametern, und eine Eingangsvariable x (0) ist als eins definiert.
Abbildungsdaten, die diese Abbildung spezifizieren, können beispielsweise auf der Grundlage von Lehrerdaten erzeugt werden, wenn der Verbrennungsmotor 10 in jedem der verschiedenen Betriebspunkte stabil läuft.
Die CPU 72 berechnet eine Zeitkonstante β, wenn die Katalysatortemperatur Tcat zu der stabilen Temperatur Tcats geändert wird, auf der Basis einer Abbildung, die durch eine lineare Regressionsgleichung gebildet wird, welche die Einlassluftmenge Ga und einen Wert, der durch Subtrahieren der Katalysatortemperatur Tcat von der stabilen Temperatur Tcats erhalten wird, als Eingaben verwendet (S76). Die lineare Regressionsgleichung kann zum Beispiel durch Messen eines Verhaltens bis zur Änderung der Ist-Temperatur zu der stabilen Temperatur und Lernen des Verhaltens als Lehrerdaten erhalten werden.
Dann aktualisiert die CPU 72 die Katalysatortemperatur Tcat zu der Summe aus einem Wert, der durch Multiplizieren der stabilen Temperatur Tcats mit der Zeitkonstante β erhalten wird, und einem Wert, der durch Multiplizieren des vorherigen Zykluswertes der Katalysatortemperatur Tcat mit „1-β“ erhalten wird (S78).
Wenn Schritt S78 vollendet ist, so beendet die CPU 72 vorübergehend die in 10 veranschaulichte Schrittfolge.
Wie oben beschrieben, erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform die Berechnung der Katalysatortemperatur Tcat mit Hilfe der Abbildung, welche die stabile Temperatur Tcats berechnet, und der Abbildung, welche die Zeitkonstante β berechnet. Dies verringert den Aufwand für jedes Abbilden. Während die Strukturen der Abbildungen vereinfacht werden, wird die Temperatur mit hoher Genauigkeit berechnet - im Gegensatz zu einer Ausgestaltung, die eine einzelne Abbildung verwendet, welche die Katalysatortemperatur Tcat ausgibt.
Sechste Ausführungsform
Im Folgenden wird eine sechste Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die Konzentration den Unterschieden zur ersten Ausführungsform gilt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Prozess zum Berechnen der Katalysatortemperatur Tcat außerhalb des Fahrzeugs ausgeführt.
11 veranschaulicht ein Temperaturschätzungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Einfachheit halber werden in 11 die gleichen Bezugszeichen für die Elemente vergeben, die den in 1 veranschaulichten Elementen entsprechen.
Die Steuervorrichtung 70, die in dem in 11 veranschaulichten Fahrzeug VC installiert ist, umfasst eine Kommunikationsvorrichtung 79. Die Kommunikationsvorrichtung 79 ist eine Vorrichtung, die mit einer Zentrale 120 über ein Netzwerk 110 außerhalb des Fahrzeugs VC kommuniziert.
Das Zentrale 120 analysiert Daten, die von mehreren Fahrzeugen VC empfangen werden. Die Zentrale 120 umfasst eine CPU 122, einen ROM 124, eine Speichervorrichtung 126, eine Peripherieschaltung 127 und eine Kommunikationsvorrichtung 129. Diese Vorrichtungen sind dafür eingerichtet, über ein lokales Netzwerk 128 miteinander zu kommunizieren. Das ROM 124 speichert ein Temperaturschätzungs-Hauptprogramm 124a. Die Speichervorrichtung 126 speichert Abbildungsdaten 126a.
12 veranschaulicht die Abläufe eines Prozesses, der durch das in 11 veranschaulichte System ausgeführt wird. Der in (a) in 12 veranschaulichte Prozess wird realisiert, indem die CPU 72 veranlasst wird, ein Temperaturschätzungs-Unterprogramm 74c auszuführen, das in dem in 11 veranschaulichten ROM 74 gespeichert ist. Der in (b) in 12 veranschaulichte Prozess wird realisiert, indem die CPU 122 veranlasst wird, das in dem ROM 124 gespeicherte Temperaturschätzungs-Hauptprogramm 124a auszuführen. Im Folgenden werden die in 12 veranschaulichten Prozesse entlang der Zeitreihe des Temperaturschätzungsprozesses beschrieben.
Wie in (a) in 12 veranschaulicht, erfasst die CPU 72 in dem Fahrzeug VC zusätzlich zu den in Schritt S10 erfassten Zeitreihendaten Variablen als die Eingabe in die Abbildung (S10d). Genauer gesagt, erfasst die CPU 72 die Zeitreihendaten eines jeden des Zündzeitpunkt-Durchschnittswertes aigave, des Erhöhungsbetrag-Durchschnittswertes Qiave, des Öffnungswinkel-Durchschnittswertes θwave, der Fahrzeuggeschwindigkeit SPD und der Umgebungstemperatur TO. Die CPU 72 erfasst einen Maximalwert Cmax eines Sauerstoffspeicherbetrages bei einer Bezugstemperatur, eine Länge Lud von einer Aufströmseite zu einer Abströmseite und eine Stützbetrag Qpm eines Edelmetalls als Spezifikationsvariablen, das heißt Variablen, welche die Spezifikationen unter den Zustandsvariablen des GPF 34 angeben. Dies ist eine Einstellung zur Berechnung der Temperatur des GPF 34, die verschiedene Spezifikationen mit Daten einer einzelnen Abbildung hat.
Die CPU 72 sendet die in Schritt S10d erfassten Daten zusammen mit einer Fahrzeug-ID, das heißt Daten, welche die Identifizierungsinformationen des Fahrzeugs anzeigen, an die Zentrale 120 (S80).
Wie in (b) in 12 veranschaulicht, empfängt die CPU 122 der Zentrale 120 die gesendeten Daten (S90) und weist die durch Schritt S90 erfassten Daten der Eingangsvariable x einer Abbildung zu (S92). Die CPU 122 weist den Eingangsvariablen x (1) bis x (5sn) die gleichen Werte wie in Schritt S12 zu. Wenn m = 1 bis sn, weist die CPU 122 außerdem einen Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave (m) einer Eingangsvariable x (5sn+m) zu, weist einen Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave (m) einer Eingangsvariable x (6sn+m) zu und weist einen Öffnungswinkel-Durchschnittswert θwave (m) einer Eingangsvariable x (7sn+m) zu. Zusätzlich weist die CPU 122 eine Fahrzeuggeschwindigkeit SPD(m) einer Eingangsvariable x (8sn+m) zu und weist eine Umgebungstemperatur TO(m) einer Eingangsvariable x (9sn+m) zu. Die CPU 122 weist den Maximalwert Cmax einer Eingangsvariable x (10sn+1) zu, weist die Länge Lud einer Eingangsvariable x (10sn+2) zu, weist den Stützbetrag Qpm einer Eingangsvariable x (10sn+3) zu und weist den vorherigen Zykluswert der Katalysatortemperatur Tcat einer Eingangsvariable x (10sn+4) zu.
Die CPU 122 gibt die durch S92 erzeugten Eingangsvariablen x (1) bis x (10sn+4) in eine Abbildung ein, die durch die Abbildungsdaten 126a spezifiziert wird, um die Katalysatortemperatur Tcat zu berechnen (S94). Die durch die Abbildungsdaten 126a spezifizierte Abbildung ähnelt der in Schritt S14 verwendeten und unterscheidet sich hinsichtlich des Faktors w(m). Insbesondere ist die Variable i, die den Faktor w(1)ji spezifiziert, „von 0 bis 10sn+4“.
Die CPU 122 betreibt die Kommunikationsvorrichtung 129, um ein Signal, das sich auf die Katalysatortemperatur Tcat bezieht, an das Fahrzeug VC zu senden, von dem die Daten in Schritt S90 empfangen werden (S96). Dann beendet die CPU 122 vorübergehend eine Reihe der in (b) in 12 veranschaulichten Schritte. Wie in (a) in 12 veranschaulicht, empfängt die CPU 72 die Katalysatortemperatur Tcat (S82) und beendet vorübergehend eine Reihe der in (a) in 12 veranschaulichten Schritte.
Wie oben beschrieben, verringert sich in der vorliegenden Ausführungsform die der CPU 72 auferlegte Rechenlast, da die Katalysatortemperatur Tcat in der Zentrale 120 berechnet wird.
Korrespondenzbeziehung
Die Korrespondenzbeziehungen zwischen den Elementen in den oben beschriebenen Ausführungsformen und den im Abschnitt „Kurzdarstellung“ beschriebenen Elementen sind folgende. Im Folgenden wird die Korrespondenzbeziehung mit der Zahl jedes im Abschnitt „Kurzdarstellung“ beschriebenen Aspekts veranschaulicht.

[1 und 12] Der Katalysator entspricht dem GPF 34. Die Ausführungsvorrichtung, die heißt die Verarbeitungsschaltung, entspricht der CPU 72 und dem ROM 74. Die Fluidenergievariable entspricht einem Datensatz des Abgastemperatur-Durchschnittswertes Texuave und der Einlassluftmenge Ga oder dergleichen. Die Umgebungstemperaturvariable entspricht der Umgebungstemperatur TO. Die Überschussbetragsvariable entspricht zum Beispiel einem Datensatz des anströmseitigen Durchschnittswertes Afuave und der Einlassluftmenge Ga und dem Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave. Der Erfassungsprozess entspricht den Schritten S10, S10b und S10c. Der Temperaturberechnungsprozess entspricht den Schritten S12 und S14, den Schritten S12a und S14a, den Schritten S60 bis S70 und den Schritten S72 bis S78. Der Betriebsprozess entspricht dem Katalysatortemperatur-Regelungsprozess M14, dem Regenerationsprozess M24 und dem abströmseitigen Energiebeaufschlagungsprozess M26.
[2] Die Strömungspfadvariable entspricht dem Öffnungswinkel-Durchschnittswert θwave.
[3] Die Fluidtemperaturvariable entspricht dem Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave. Die Zündvariable entspricht dem Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave.
[4] Die Akkumulationsbetragsvariable entspricht dem PM-Akkumulationsbetrag DPM.
[5] entspricht dem in 9 veranschaulichten Prozess. Insbesondere entspricht N „drei“ .
[6] Die stabile Abbildung entspricht der Abbildung, die in Schritt S74 verwendet wird. Die Luftmengenvariable entspricht der Einlassluftmenge Ga. Der ZeitkonstantenBerechnungsprozess entspricht Schritt S76.
[7] Die Zeitreihendaten der Fluidenergievariable entsprechen den Zeitreihendaten des Abgastemperatur-Durchschnittswertes Texuave und der Einlassluftmenge Ga und den Zeitreihendaten des Abgastemperatur-Durchschnittswertes Texuave und des Einlassluftmengen-Durchschnittswertes Gaave.
[8 und 9] Die Temperaturvariable entspricht dem Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave.
[10 und 11] Der Auswahlprozess entspricht dem in 7 veranschaulichten Prozess.
[13] Das System zum Schätzen der Katalysatortemperatur entspricht der Steuervorrichtung 70 und der Zentrale 120. Die erste Ausführungsvorrichtung entspricht der CPU 72 und dem ROM 74. Die zweite Ausführungsvorrichtung entspricht der CPU 122 und dem ROM 124. Der Erfassungsprozess entspricht Schritt S10d. Der fahrzeugseitige Sendeprozess entspricht Schritt S80. Der fahrzeugseitige Empfangsprozess entspricht Schritt S82. Der außenseitige Empfangsprozess entspricht Schritt S90. Der Temperaturberechnungsprozess entspricht Schritt S92 und S94. Der fahrzeugseitige Sendeprozess entspricht Schritt S96.
[14] Die Datenanalysevorrichtung entspricht der Zentrale 120.
[15] Die Steuervorrichtung des Verbrennungsmotors entspricht der Steuervorrichtung 70.

Andere Ausführungsformen
Die Ausführungsformen können mit den folgenden Abwandlungen implementiert werden. Die Kombinationen dieser Ausführungsformen und die folgenden modifizierten Beispiele können vorgenommen und implementiert werden, ohne den technischen Schutzumfang zu verlassen.
Verschiedene Arten von Abbildungsdaten
In dem in 7 veranschaulichten Prozess werden die Aufwärmabbildungsdaten, die Nichteinspritzabbildungsdaten, die Heizungsabbildungsdaten und die normalen Abbildungsdaten bereitgestellt. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. In einem Beispiel können die normalen Abbildungsdaten bereitgestellt werden und braucht nur eines der Aufwärmabbildungsdaten, der Nichteinspritzabbildungsdaten und der Abbildungsdaten für das Heizen bereitgestellt zu werden. In einem anderen Beispiel können die normalen Abbildungsdaten bereitgestellt werden und brauchen nur zwei der Aufwärmabbildungsdaten, der Nichtinjektionsabbildungsdaten und der Heizungsabbildungsdaten bereitgestellt zu werden.
Beispielsweise können verschiedene Abbildungsdatenelemente, die eine Abbildung spezifizieren, welche die Katalysatortemperatur Tcat ausgibt, für jede Region bereitgestellt werden, die auf der Grundlage der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η unterteilt wird. Beispielsweise können verschiedene Arten von Abbildungsdaten, die eine Abbildung spezifizieren, welche die Katalysatortemperatur Tcat ausgibt, für jede Region bereitgestellt werden, die auf der Grundlage der Einlassluftmenge Ga unterteilt wird. In diesen Fällen braucht die Eingabe in die Abbildung nicht sowohl die Drehzahl NE als auch den Füllungsgrad und die Einlassluftmenge Ga zu umfassen.
Fluidtemperaturvariable
Die Fluidtemperaturvariable, welche die Fluidenergievariable bildet, ist nicht auf den Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave beschränkt und kann auch die Abgastemperatur Texu sein. Die Fluidtemperaturvariable ist nicht auf diejenige beschränkt, die auf der Grundlage des durch den Abgastemperatursensor 82 erhaltenen Detektionswertes der Abgastemperatur bestimmt wird. Die Fluidtemperaturvariable kann zum Beispiel auf der Grundlage eines Schätzwertes bestimmt werden.
Fluidenergievariable
Zum Beispiel brauchen bei den Prozessen, die in den 3, 9, 10 und 12 veranschaulicht sind, die Eingangsvariablen nicht die Einlassluftmenge Ga zu umfassen. Da bei diesen Prozessen die Drehzahl NE und der Füllungsgrad η als die Eingangsvariablen verwendet werden, wird des Weiteren mit dieser Ausgestaltung die Fluidenergievariable durch die drei Variablen gebildet, nämlich den Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave, die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η.
Zum Beispiel brauchen bei dem in 6 veranschaulichten Prozess die Eingangsvariablen nicht den Einlassluftmengen-Durchschnittswert Gaave zu umfassen. Da mit dieser Ausgestaltung der Drehzahl-Durchschnittswert NEave und der Füllungsgrad-Durchschnittswert ηave als die Eingangsvariablen verwendet werden, wird des Weiteren die Fluidenergievariable mit dieser Ausgestaltung durch den Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave, den Drehzahl-Durchschnittswert NEave und die Füllungsgrad-Durchschnittswert ηave gebildet.
Die Zeitreihendaten der Fluidenergievariable können durch die Zeitreihendaten des Auslasstemperatur-Durchschnittswertes Texuave und einen einzelnen Wert der Einlassluftmenge Ga gebildet werden. Die Zeitreihendaten der Fluidenergievariable können durch die Zeitreihendaten des Auslasstemperatur-Durchschnittswertes Texuave und einen einzelnen Wert des Einlassluftmengen-Durchschnittswertes gebildet werden. Die Zeitreihendaten der Fluidenergievariable können durch die Zeitreihendaten des Abgastemperatur-Durchschnittswertes Texuave und einzelne Abtastwerte der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η gebildet werden. Die Zeitreihendaten der Fluidenergievariable können durch die Zeitreihendaten des Abgastemperatur-Durchschnittswertes Texuave und einzelne Abtastwerte des Drehzahl-Durchschnittswertes NEave und des Füllungsgrad-Durchschnittswertes ηave gebildet werden.
Wie in dem Abschnitt „Verschiedene Arten von Abbildungsdaten“ beschrieben, kann zum Beispiel für den Fall, dass verschiedene Arten von Abbildungsdaten, die eine Abbildung spezifizieren, welche die Katalysatortemperatur Tcat ausgibt, für jede Region bereitgestellt werden, die auf der Grundlage der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η unterteilt ist, die Fluidenergievariable auch allein durch die Abgastemperatur Texu oder den Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave gebildet werden. Wie unten in dem Abschnitt „Fahrzeug“ beschrieben, kann zum Beispiel für den Fall, dass der Verbrennungsmotor 10 in einem Reihenhybridfahrzeug installiert ist und der Verbrennungsmotor 10 nur an zuvor festgelegten Betriebspunkten betrieben wird, die Fluidenergievariable auch allein durch die Abgastemperatur Texu oder den Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave gebildet werden.
Die Fluidenergievariable ist nicht auf diejenige beschränkt, die durch die Temperaturvariable gebildet wird, wie zum Beispiel die Abgastemperatur Texu oder den Abgastemperatur-Durchschnittswert Texuave. Wenn man zum Beispiel davon ausgeht, dass die Abgastemperatur auf der Grundlage der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η bestimmt wird, kann die Fluidenergievariable durch die Betriebspunktvariablen wie zum Beispiel die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η des Verbrennungsmotors 10 gebildet werden.
Überschussbetragsvariable
Zum Beispiel brauchen bei den Prozessen, die in den 3, 9, 10 und 12 veranschaulicht sind, die Eingangsvariablen nicht die Einlassluftmenge Ga zu umfassen. Da bei diesen Prozessen die Drehzahl NE und der Füllungsgrad η als die Eingangsvariablen verwendet werden, wird des Weiteren mit dieser Ausgestaltung welche die Überschussbetragsvariable durch drei Variablen bildet, nämlich den anströmseitigen Durchschnittswert Afuave, die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η. Für den Fall, dass der Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave als die Eingangsvariable verwendet wird, wird die Überschussbetragsvariable ebenfalls durch den Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave gebildet. Zum Beispiel brauchen bei dem in 6 veranschaulichten Prozess die Eingangsvariablen nicht den Einlassluftmengen-Durchschnittswert Gaave zu umfassen. Auch in diesem Fall wird die Überschussbetragsvariable durch den anströmseitigen Durchschnittswert Afuave, den Drehzahl-Durchschnittswert NEave und den Füllungsgrad-Durchschnittswert ηave gebildet.
In der obigen Beschreibung kann anstelle des anströmseitigen Durchschnittswertes Afuave der anströmseitige Detektionswert Afu verwendet werden. Anstelle des Erhöhungsbetrag-Durchschnittswerts Qiave kann der Erhöhungsbetrag Qi verwendet werden.
Die Zeitreihendaten der Überschussbetragsvariable können durch die Zeitreihendaten des anströmseitigen Durchschnittswertes Afuave und einen einzelnen Wert der Einlassluftmenge Ga gebildet werden. Die Zeitreihendaten der Überschussbetragsvariable können durch die Zeitreihendaten des anströmseitigen Durchschnittswertes Afuave und einen einzelnen Wert des Einlassluftmengen-Durchschnittswertes gebildet werden. Die Zeitreihendaten der Überschussbetragsvariable können durch die Zeitreihendaten des anströmseitigen Durchschnittswertes Afuave und einzelne Abtastwerte der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η gebildet werden. Die Zeitreihendaten der Überschussbetragsvariable können durch die Zeitreihendaten des anströmseitigen Durchschnittswertes Afuave und einzelne Abtastwerte des Drehzahl-Durchschnittswertes NEave und des Füllungsgrad-Durchschnittswertes ηave gebildet werden.
Wie unten in dem Abschnitt „Eingabe in die Abbildung“ beschrieben, wird für den Fall, dass der GPF 34 auf der Abströmseite des Katalysators 36 angeordnet ist und die Temperatur des GPF 34 geschätzt wird, die Überschussbetragsvariable durch den abströmseitigen Detektionswert Afd oder einen Durchschnittswert der abströmseitigen Detektionswerte Afd gebildet, anstatt den anströmseitigen Detektionswert Afu zu verwenden.
Alternativ kann anstelle des Erhöhungsbetrages Qi die Überschussbetragsvariable durch ein Erhöhungsverhältnis gebildet werden, das durch Dividieren des Erhöhungsbetrags Qi durch „Qb · KAF“ oder einen Durchschnittswert des Erhöhungsverhältnisses und „Qb · KAF“ erhalten wird. Die Überschussbetragsvariable kann durch das Erhöhungsverhältnis oder einen Durchschnittswert der Erhöhungsverhältnisse, die Einlassluftmenge Ga und die Drehzahl NE gebildet werden. Die Überschussbetragsvariable kann durch das Erhöhungsverhältnis oder einen Durchschnittswert der Erhöhungsverhältnisse und des Füllungsgrades η gebildet werden. Die Definitionen des Erhöhungsbetrages Qi und des Erhöhungsverhältnisses sind nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. Zum Beispiel wird für den Fall, dass der Sollwert Afu* auf ein geringfügig abgemagerteres oder fetteres als das das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis geändert wird, der Basiseinspritzbetrag Qb als die Kraftstoffmenge angesehen, die mit dem Sauerstoff in dem Gemisch, das verbrannt werden soll, ohne Überschuss oder Mangel reagiert; der Erhöhungsbetrag Qi kann „Qd-qb“ sein; und das Erhöhungsverhältnis kann ein Wert sein, der durch Dividieren des Erhöhungsbetrages Qi durch den Basiseinspritzbetrag Qb erhalten wird.
Die Überschussbetragsvariable braucht nicht unbedingt als eine Eingangsvariable verwendet zu werden. Des Weiteren wird bei einer solchen Ausgestaltung die Katalysatortemperatur Tcat genau berechnet, zum Beispiel für den Fall, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches in dem Brennraum 18 fortwährend auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder dergleichen geregelt wird.
Wie in dem Abschnitt „Verschiedene Arten von Abbildungsdaten“ beschrieben, kann zum Beispiel für den Fall, dass verschiedene Arten von Abbildungsdaten, die eine Abbildung spezifizieren, welche die Katalysatortemperatur Tcat ausgibt, für jede Region bereitgestellt werden, die auf der Grundlage der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η unterteilt ist, die Überschussbetragsvariable auch allein durch den anströmseitigen Durchschnittswert Afuave, den anströmseitigen Detektionswert Afu oder das Erhöhungsverhältnis gebildet werden. Wie unten in dem Abschnitt „Fahrzeug“ beschrieben, kann zum Beispiel für den Fall, dass der Verbrennungsmotor 10 in einem Reihenhybridfahrzeug installiert ist und der Verbrennungsmotor 10 nur an zuvor festgelegten Betriebspunkten betrieben wird, die Überschussbetragsvariable auch allein durch den anströmseitigen Durchschnittswert Afuave, den anströmseitigen Detektionswert Afu oder das Erhöhungsverhältnis gebildet werden.
Strömungspfadvariable
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Öffnungswinkel-Durchschnittswert θwave als ein Beispiel für die Strömungspfadvariable genannt. Die Strömungspfadvariable ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt und kann zum Beispiel auch der Öffnungswinkel θw sein.
Zündvariable
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave als ein Beispiel für die Zündvariable genannt. Die Zündvariable ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt. Die Zündvariable kann zum Beispiel der Zündzeitpunkt aig sein.
Betriebspunktvariable
Die Betriebspunktvariable ist nicht auf die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η beschränkt. Die Betriebspunktvariable kann zum Beispiel die Einlassluftmenge Ga und die Drehzahl NE sein. Wie unten in dem Abschnitt „Verbrennungsmotor“ beschrieben, für den Fall, dass ein Selbstzündungsverbrennungsmotor verwendet wird, die Betriebspunktvariable der Einspritzbetrag und die Drehzahl NE sein. Die Betriebspunktvariable braucht nicht unbedingt als die Eingabe in die Abbildung verwendet zu werden.
Teilregion
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Katalysator, dessen Temperatur geschätzt wird, in drei Teilregionen unterteilt. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann der Katalysator in zwei Teilregionen oder in vier oder mehr Teilregionen unterteilt sein.
Eingabe in die Abbildung bzw. in das Kennfeld
Eingabe in die Abbildung für jede Teilregion
Die Eingaben in die Abbildungen, die eine erste Temperatur bis zu einer N-ten Temperatur ausgeben, sind nicht auf diejenigen beschränkt, die alle in 9 veranschaulichten Variablen umfassen. Zum Beispiel kann für den Fall, dass der Katalysator, dessen Temperatur geschätzt wird, der Katalysator 36 ist, der PM-Akkumulationsbetrag DPM gelöscht werden. Selbst für den Fall, dass die Temperatur des GPF 34 geschätzt wird, braucht der PM-Akkumulationsbetrag DPM nicht unbedingt in der Eingabe in die Abbildung enthalten zu sein.
In dem in 9 veranschaulichten Prozess wird der momentane Zykluswert der ersten Temperatur Tcat1 in die Berechnung des ersten Temperatur-Durchschnittswertes Tcatlave aufgenommen, der eine Eingabe in die Abbildung ist, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. Zusätzlich kann anstelle der Aufnahme des ersten Temperatur-Durchschnittswertes Tcatlave in die Eingabe in die Abbildung, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt, der momentane Zykluswert oder der vorherige Zykluswert der ersten Temperatur Tcat1 in die Eingabe in die Abbildung, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt, aufgenommen werden. Auf die gleiche Weise wie die Eingabe in die Abbildung, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt, kann die Eingabe in die Abbildung, welche die dritte Temperatur Tcat3 ausgibt, geändert werden.
Zum Beispiel können die Zeitreihendaten der Abgastemperatur Texu oder des Abgastemperatur-Durchschnittswertes Texuave in die Eingabe der Abbildung, welche die erste Temperatur Tcat1 ausgibt, aufgenommen werden. Wenn zum Beispiel „i“ eine ganze Zahl von mindestens zwei ist, so können Zeitreihendaten der „i-1“-ten Temperatur Tcati-1 in die Eingabe in eine Abbildung, welche die i-te Temperatur Tcati ausgibt, aufgenommen werden. Zum Beispiel können die Abgastemperatur Texu, ein Durchschnittswert der Abgastemperaturen Texu oder Zeitreihendaten der Abgastemperatur Texu und des Durchschnittswertes in die Eingabe in die Abbildung, welche die i-te Temperatur Tcati ausgibt, aufgenommen werden.
Eingabe in die Abbildung, welche die stabile Temperatur ausgibt
Die Eingabe in die Abbildung, welche die stabile Temperatur ausgibt, ist nicht auf alle in 10 veranschaulichten Elemente beschränkt. Zum Beispiel braucht, wie unten in dem Abschnitt „Verbrennungsmotor“ beschrieben, für den Fall, dass der Verbrennungsmotor 10 nicht den Turbolader 14 umfasst, der Öffnungswinkel-Durchschnittswert θwave nicht in die Eingabe in die Abbildung aufgenommen zu werden. Selbst für den Fall, dass der Verbrennungsmotor 10 den Turbolader 14 umfasst, braucht der Öffnungswinkel-Durchschnittswert θwave nicht unbedingt in die Eingabe der Abbildung, welche die stabile Temperatur ausgibt, aufgenommen zu werden.
Eingabe in die Abbildung, die durch die Zentrale 120 verwendet wird
In den in 12 veranschaulichten Prozessen brauchen nicht unbedingt alle veranschaulichten Eingangsvariablen als Eingangsvariablen verwendet zu werden. Zum Beispiel braucht die Spezifikationsvariable des Katalysators nur durch eines oder zwei des Maximalwertes Cmax, der Länge Lud von der Aufströmseite zur Abströmseite und des Stützbetrages Qpm gebildet zu werden und kann als eine Eingangsvariable verwendet werden. Die Spezifikationsvariable braucht nicht unbedingt als die Eingabe in die Abbildung verwendet zu werden.
Eingabe in die Abbildung, die in dem Fahrzeug VC verwendet wird
Die Eingangsvariablen, die in den Prozessen von 12 veranschaulicht sind und die nicht in der Eingabe in die Abbildung, die in dem Fahrzeug VC in den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, enthalten sind, können in der Eingabe in die Abbildung, die in dem Fahrzeug VC verwendet wird, enthalten sein.
Sonstiges
Zum Beispiel kann für den Fall, dass die Zeitreihendaten der Abgasenergievariable eingegeben werden, eine einzelne Variable als eine Eingangsvariable für die anderen Variable verwendet werden.
Zum Beispiel kann die Eingabe in die Abbildung eine Speicherbetragsvariable umfassen, das heißt eine Variable, die sich auf den Sauerstoffspeicherbetrag in jeder Teilregion des Katalysators bezieht, die von der Aufströmseite zur Abströmseite geschätzt wird. Die Speicherbetragsvariable kann zum Beispiel berechnet werden, indem eine Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag des Sauerstoffspeicherbetrages berechnet wird und der Speicherbetrag gemäß dem Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag aktualisiert wird. Zunächst wird für die am weitesten anströmseitige Region der Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag durch Abbildungsberechnung auf der Grundlage des anströmseitigen Detektionswertes Afu und der Einlassluftmenge Ga erhalten. Anschließend wird für die angrenzende abströmseitige Region der Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag des Sauerstoffspeicherbetrages durch Abbildungsberechnung auf der Grundlage des anströmseitigen Detektionswertes Afu, des Erhöhungs- oder Verringerungsbetrages in der am weitesten anströmseitigen Region und der Einlassluftmenge Ga erhalten. Dann wird für die weiter abströmseitige Region der Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag durch Abbildungsberechnung auf der Grundlage des anströmseitigen Detektionswertes Afu, der Summe der Erhöhungs- oder Verringerungsbeträge in der am weitesten anströmseitigen Region und der angrenzenden Region und der Einlassluftmenge Ga erhalten. Auf diese Weise wird der Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag in einer Zielregion durch Abbildungsberechnung auf der Grundlage der Summe der Erhöhungs- oder Verringerungsbeträge in allen Regionen auf der Anströmseite der Zielregion, des anströmseitigen Detektionswertes Afu und der Einlassluftmenge Ga erhalten.
Zum Beispiel werden, wie unten in dem Abschnitt „Filter“ beschrieben, für den Fall, dass der GPF 34 auf der Abströmseite des Katalysators 36 angeordnet ist und die Temperatur des GPF 34 geschätzt wird, anstelle der Verwendung des anströmseitigen Detektionswertes Afu und des Durchschnittswertes der anströmseitigen Detektionswerte Afu der abströmseitige Detektionswert Afd und der Durchschnittswert der abströmseitigen Detektionswerte Afd als die Eingabe in die Abbildung verwendet. Für den Fall, dass die Detektionswerte der Abgastemperatur und der Durchschnittswert der Detektionswerte als die Eingabe in die Abbildung verwendet werden, werden die Detektionswerte eines zwischen dem GPF 34 und dem Katalysator 36 angeordneten Sensors verwendet.
Die Eingabe in das neuronale Netz und die Eingabe in die Regressionsgleichung sind nicht auf diejenigen beschränkt, die durch physikalische Quantitäten gebildet werden, die jeweils einer einzige Dimension haben. Zum Beispiel werden in den oben beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Arten der physikalischen Quantitäten in die Abbildung eingegeben und werden direkt in das neuronale Netz oder die Regressionsgleichung eingegeben. Stattdessen können eine oder mehrere der verschiedenen Arten der physikalischen Quantitäten auf ihre Hauptkomponenten analysiert werden, und die Hauptkomponenten können direkt in das neuronale Netz oder die Regressionsgleichung eingegeben werden. Jedoch brauchen für den Fall, dass die Hauptkomponenten in das neuronale Netz oder die Regressionsgleichung eingegeben werden, die Hauptkomponenten nicht unbedingt nur ein Teil der Eingabe in das neuronale Netz oder die Regressionsgleichung zu sein. Die Gesamtheit der Eingabe können die Hauptkomponenten sein. Für den Fall, dass die Hauptkomponenten in den Eingaben enthalten sind, umfassen die Abbildungsdaten 76a und 126a Daten, die eine Abbildung spezifizieren, welche die Hauptkomponenten bestimmt.
Zeitkonstantenabbildung
Die Abbildung, welche die in 10 gezeigte Zeitkonstante β ausgibt, ist nicht auf diejenige beschränkt, die durch die lineare Regressionsgleichung bestimmt wird. Die Zeitkonstante β kann zum Beispiel eine Ausgabe sein, die durch Eingeben der Ausgabe der in 10 gezeigten linearen Regressionsgleichung in eine nichtlineare Funktion erhalten wird. Die Zeitkonstante β ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel kann ein neuronales Netzwerk verwendet werden, das die Zeitkonstante β ausgibt. Eingangsvariablen des neuronalen Netzes können die Einlassluftmenge Ga und eine Differenz zwischen der stabilen Temperatur Tcats und der Katalysatortemperatur Tcat sein. Die Eingangsvariablen können jedoch drei Variablen umfassen, nämlich die Einlassluftmenge Ga, die stabile Temperatur Tcats und die Katalysatortemperatur Tcat. Darüber hinaus ist die Abbildung nicht auf diejenige beschränkt, die ein Modell umfasst, das durch maschinelles Lernen erlernt wurde. Zum Beispiel kann die Abbildung dafür gebildet werden, eine Zeitkonstante unter Verwendung von Abbildungsdaten auszugeben.
Abbildungsdaten bzw. Kennfelddaten
In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Aktivierungsfunktionen h1, h2, ... und hα in den Schritten S14, 14a, S74 und S94 hyperbolische Tangenten. Die Aktivierungsfunktionen h1, h2, ... und haf; die Aktivierungsfunktionen h1, h2, ... und has; und die Aktivierungsfunktionen h1, h2, ... und hat in dem in 8 veranschaulichten Prozess sind hyperbolische Tangenten. Die Aktivierungsfunktion f ist eine ReLU. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel können die Aktivierungsfunktionen h1, h2, ... und hα in den Schritten S14, 14a, S74 und S94 eine ReLU oder eine logistische Sigmoidfunktion sein. Die Aktivierungsfunktionen h1, h2, ... und haf; die Aktivierungsfunktionen h1, h2, ... und has; und die Aktivierungsfunktionen h1, h2, ... und hat in dem in 8 veranschaulichten Prozess können eine ReLU oder eine logistische Sigmoidfunktion sein. Darüber hinaus kann zum Beispiel die Aktivierungsfunktion f eine logistische Sigmoidfunktion sein.
Bei den in den Zeichnungen veranschaulichten neuronalen Netzen beträgt die Anzahl der Zwischenschichten mehr als zwei. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. Die Anzahl der Zwischenschichten kann eine oder zwei betragen. Insbesondere in den Prozessen, die in den und veranschaulicht sind, oder für den Fall, dass verschiedene Arten von Abbildungsdaten verwendet werden, kann die Anzahl der Zwischenschichten maximal zwei sein oder kann eins sein.
Betriebsprozess
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der PM-Oxidationsprozess als ein Beispiel für den Regenerationsprozess genannt. Der Regenerationsprozess ist jedoch nicht auf diesen Prozess beschränkt und kann zum Beispiel ein Wiederherstellungsprozess nach einer Schwefelvergiftung sein.
Der Betriebsprozess der Betriebseinheiten des Verbrennungsmotors 10, der die Katalysatortemperatur Tcat verwendet, ist nicht auf die beschränkt, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen als Beispiele angeführt sind, und kann zum Beispiel ein Prozess sein, der den Aufwärmprozess des Katalysators stoppt, wenn die Katalysatortemperatur Tcat eine vorgegebene Temperatur erreicht.
Erzeugung von Abbildungsdaten bzw. Kennfelddaten
In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Trainingsdaten die Daten, die beim Betrieb des Verbrennungsmotors 10 in einem Zustand erfasst werden, in dem das Dynamometer 100 über den Drehmomentwandler 50 und die Getriebevorrichtung 52 mit der Kurbelwelle 24 verbunden ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel können die Trainingsdaten Daten sein, die erfasst werden, wenn der Verbrennungsmotor 10 in einem Zustand betrieben wird, in dem der Verbrennungsmotor 10 in dem Fahrzeug VC installiert ist.
Datenanalysevorrichtung
Daten, die eine Abbildung spezifizieren, welche die Temperatur für jede Teilregion ausgibt, können in der Zentrale 120 enthalten sein, und die Temperatur kann durch die Zentrale 120 berechnet werden. Der in 10 veranschaulichte Prozess kann durch die Zentrale 120 ausgeführt werden.
Der in (b) in 12 veranschaulichte Prozess kann zum Beispiel mit Hilfe eines tragbaren Endgerätes, das durch den Benutzer mitgeführt wird, ausgeführt werden.
Ausführungsvorrichtung
Die Ausführungsvorrichtung ist nicht auf diejenige beschränkt, welche die CPU 72 (CPU 122) und das ROM 74 (ROM 124) umfasst und Softwareprozesse unter Verwendung der CPU 72 (CPU 122) und des ROM 74 (ROM 124) ausführt. Zum Beispiel kann die Ausführungsvorrichtung einen dedizierten Hardwareschaltkreis (zum Beispiel ASIC) umfassen, der mindestens einige der Softwareprozesse verarbeitet, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt werden. Genauer gesagt, kann die Ausführungsvorrichtung eine der folgenden Ausgestaltungen (a) bis (c) aufweisen. Ausgestaltung (a) umfasst eine Verarbeitungsvorrichtung, die alle oben beschriebenen Prozesse gemäß Programmen ausführt, und eine Programmspeichervorrichtung, wie zum Beispiel einen ROM, welche die Programme speichert. Ausgestaltung (b) umfasst eine Verarbeitungsvorrichtung, die einige der oben beschriebenen Prozesse gemäß Programmen ausführt, eine Programmspeichervorrichtung und einen dedizierten Hardwareschaltkreis, der die übrigen Prozesse ausführt. Ausgestaltung (c) umfasst einen dedizierten Hardwareschaltkreis, der alle oben beschriebenen Prozesse ausführt. Mehrere Software-Ausführungsvorrichtungen, von denen jede die Verarbeitungsvorrichtung und die Programmspeichervorrichtung umfasst, können bereitgestellt werden. Es können mehrere dedizierte Hardwareschaltkreise bereitgestellt werden. Genauer gesagt, können die oben beschriebenen Prozesse durch eine Verarbeitungsschaltung ausgeführt werden, die eine oder mehrere Software-Ausführungsvorrichtungen und/oder einen oder mehrere dedizierte Hardwareschaltkreise umfasst. Die Programmspeichervorrichtung, das heißt, ein computerlesbares Medium, schließt jedes verfügbare Medium, auf das ein Allzweck- oder Spezialcomputer zugreifen kann.
Speichervorrichtung
In den oben beschriebenen Ausführungsformen unterscheiden sich die Speichervorrichtungen, welche die Abbildungsdaten 76a und 126a speichern, und die Speichervorrichtungen (ROM 74 und ROM 124) von den Speichervorrichtungen, die das Temperaturschätzungsprogramm 74a und das Temperaturschätzungs-Hauptprogramm 124a speichern. Die Speichervorrichtungen sind jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt.
Temperaturschätzungsgegenstand
Der Gegenstand, dessen Temperatur geschätzt wird, ist nicht auf den GPF 34 beschränkt und kann zum Beispiel auch ein Dreiwegekatalysator sein.
Filter
Der GPF 34 und der Katalysator 36 können umgekehrt angeordnet werden. Darüber hinaus ist der Filter nicht auf jenen beschränkt, der einen Dreiwegekatalysator stützt. Zum Beispiel kann ein Dreiwegekatalysator auf der Anströmseite eines einzelnen katalytischen Konverters angeordnet sein, und ein Filter, der keinen Dreiwegekatalysator stützt, kann auf der Abströmseite des katalytischen Konverters angeordnet sein.
Verbrennungsmotor
Der Verbrennungsmotor braucht nicht unbedingt den Turbolader zu umfassen.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das zylinderinterne Einspritzventil, das Kraftstoff in den Brennraum 18 einspritzt, als ein Beispiel für ein Kraftstoffeinspritzventil genannt. Das Kraftstoffeinspritzventil ist jedoch nicht auf diesen Typ beschränkt. Das Kraftstoffeinspritzventil kann zum Beispiel ein Porteinspritzventil sein, das Kraftstoff in den Einlassdurchgang 12 einspritzt. Sowohl das Porteinspritzventil als auch das zylinderinterne Einspritzventil können vorhanden sein.
Der Verbrennungsmotor ist nicht auf einen Ottomotor beschränkt und kann zum Beispiel auch ein Selbstzündungsverbrennungsmotor sein, der Diesel als Kraftstoff verwendet.
Der Verbrennungsmotor braucht nicht unbedingt ein Antriebssystem zu bilden. Der Verbrennungsmotor kann zum Beispiel in ein Reihenhybridfahrzeug installiert werden, bei dem die Kurbelwelle mechanisch mit einem Bordgenerator gekoppelt ist und die Kraftübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Antriebsrad 60 unterbrochen wird.
Fahrzeug
Das Fahrzeug ist nicht auf ein Fahrzeug beschränkt, das nur den Verbrennungsmotor als eine Vorrichtung zur Erzeugung von Antriebsleistung des Fahrzeugs umfasst. Das Fahrzeug kann zum Beispiel zusätzlich zu dem im Abschnitt „Verbrennungsmotor“ beschriebenen Reihenhybridfahrzeug ein Parallelhybridfahrzeug oder ein Reihen- und Parallelhybridfahrzeug sein.

Claims

Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung, die dafür eingerichtet ist, eine Temperatur eines in einem Abgasdurchgang eines Verbrennungsmotors angeordneten Katalysators zu schätzen, und die umfasst: eine Speichervorrichtung; und eine Verarbeitungsschaltung, wobei die Speichervorrichtung Abbildungsdaten speichert, die eine Abbildung (Mapping) spezifizieren, die mehrere Eingangsvariablen verwendet, um einen Schätzwert der Temperatur des Katalysators auszugeben, die mehreren Eingangsvariablen mindestens eine Variable einer Umgebungstemperaturvariable und einer Überschussbetragsvariable umfassen, die Umgebungstemperaturvariable eine Variable ist, die mit einer Umgebungstemperatur um den Verbrennungsmotor herum in Beziehung steht, eine Kraftstoffmenge, die mit Sauerstoff, der in einem Fluid enthalten ist, das in den Katalysator einströmt, ohne Überschuss oder Mangel reagiert, eine ideale Kraftstoffmenge ist, und die Überschussbetragsvariable eine Variable ist, die einem Überschussbetrag eines tatsächlichen Kraftstoffs, der in den Katalysator einströmt, in Bezug auf die ideale Kraftstoffmenge entspricht, die mehreren Eingangsvariablen des Weiteren eine Fluidenergievariable, die eine Zustandsvariable ist, die mit einer Energie des in den Katalysator einströmenden Fluids in Beziehung steht, und einen vorherigen Zykluswert des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators umfassen, die Verarbeitungsschaltung dafür eingerichtet ist, Folgendes auszuführen: einen Erfassungsprozess, der die mindestens eine Variable, die Fluidenergievariable und den vorherigen Zykluswert des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators erfasst, einen Temperaturberechnungsprozess, der wiederholt den Schätzwert der Temperatur des Katalysators auf der Grundlage einer Ausgabe der Abbildung berechnet, die durch den Erfassungsprozess erfasste Daten als eine Eingabe verwendet, und einen Betriebsprozess, der eine Betriebseinheit des Verbrennungsmotors auf der Grundlage des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators betreibt, wobei die Betriebseinheit dafür eingerichtet ist, die Temperatur des Katalysators einzustellen, und die Abbildungsdaten Daten umfassen, die durch maschinelles Lernen erlernt werden.
Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor einen Turbolader umfasst, der auf der Anströmseite des Katalysators in dem Abgasdurchgang angeordnet ist, der Abgasdurchgang einen Umgehungsdurchgang umfasst, der den Turbolader umgeht, und der Umgehungsdurchgang eine Strömungspfadquerschnittsfläche aufweist, die durch ein Wastegate-Ventil eingestellt werden kann, die Eingabe in die Abbildung eine Strömungspfadvariable umfasst, die sich von der Fluidenergievariable unterscheidet, wobei die Strömungspfadvariable eine Variable ist, die zu der Strömungspfadquerschnittsfläche des Umgehungsdurchgangs in Beziehung steht, der Erfassungsprozess einen Prozess umfasst, der die Strömungspfadvariable erfasst, und der Temperaturberechnungsprozess einen Prozess umfasst, der den Schätzwert auf der Grundlage einer Ausgabe der Abbildung berechnet, wobei des Weiteren die Strömungspfadvariable als die Eingabe in die Abbildung verwendet wird.
Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fluidenergievariable eine Temperaturvariable umfasst, die eine Variable ist, die mit einer Temperatur des in den Katalysator einströmenden Fluids in Beziehung steht, die Eingabe in die Abbildung eine Zündvariable umfasst, die sich von der Fluidenergievariable unterscheidet, wobei die Zündvariable eine Variable ist, die mit einem Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors in Beziehung steht, der Erfassungsprozess einen Prozess umfasst, der die Zündvariable erfasst, und der Temperaturberechnungsprozess einen Prozess umfasst, der den Schätzwert auf der Grundlage einer Ausgabe der Abbildung berechnet, wobei des Weiteren die Zündvariable als die Eingabe in die Abbildung verwendet wird.
Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Katalysator durch einen Filter gestützt wird, der dafür eingerichtet ist, Feststoffpartikel (Particulate Matter, PM) in einem in den Filter einströmenden Fluid aufzufangen, die Eingabe in die Abbildung eine Akkumulationsbetragsvariable umfasst, die eine Variable ist, die mit einem in dem Filter akkumulierten PM-Betrag in Beziehung steht, der Erfassungsprozess einen Prozess umfasst, der die Akkumulationsbetragsvariable erfasst, und der Temperaturberechnungsprozess einen Prozess umfasst, der den Schätzwert auf der Grundlage einer Ausgabe der Abbildung berechnet, wobei die Akkumulationsbetragsvariable als die Eingabe in die Abbildung verwendet wird.
Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Katalysator in N Teilregionen unterteilt ist, die in einer Strömungsrichtung des Fluids angeordnet sind, die N Teilregionen von einer ersten Teilregion zu einer N-ten Teilregion der Reihe nach von der Aufströmseite her angeordnet sind, und der Erfassungsprozess einen Prozess umfasst, der einen vorherigen Zykluswert eines Schätzwertes einer Temperatur jeder Region von der ersten Teilregion zu der N-ten Teilregion als den vorherigen Zykluswert des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators erfasst, die Abbildung eine von mehreren Abbildungen ist, wobei die mehreren Abbildungen eine erste Abbildung umfassen, die eine Abbildung ist, die den Schätzwert der Temperatur der ersten Teilregion ausgibt, und eine i-te Abbildung umfassen, die eine Abbildung ist, die einen Schätzwert einer Temperatur einer i-ten Teilregion ausgibt, wobei „i“ eine ganze Zahl ist, die mindestens zwei beträgt und nicht größer als N ist, die erste Abbildung mindestens eine durch den Erfassungsprozess erfasste Variable verwendet, wobei die Variable die vorhergehenden Zykluswerte der Schätzwerte der auf der Abströmseite der ersten Teilregion angeordneten Teilregionen ausschließt, und die i-te Abbildung mindestens einen Schätzwert einer Temperatur einer „i-1 “ten Teilregion und einen vorhergehenden Zykluswert des Schätzwertes in der i-ten Teilregion als Eingaben verwendet, und der Temperaturberechnungsprozess einen Prozess umfasst, der den Schätzwert der Temperatur jeder Region von der ersten Teilregion bis zur N-ten Teilregion durch Prozesse berechnet, wobei die Prozesse umfassen: einen Prozess, der mindestens eine durch den Erfassungsprozess erfasste Variable, wobei die Variable die vorherigen Zykluswerte der Schätzwerte der auf der Abströmseite der ersten Teilregion angeordneten Teilregionen ausschließt, als eine Eingabe in die erste Abbildung verwendet, um den Schätzwert der Temperatur der ersten Teilregion zu berechnen, und einen Prozess, der mindestens den Schätzwert der Temperatur der „i-1“-ten Teilregion und den vorherigen Zykluswert des Schätzwertes der i-ten Teilregion als Eingaben in die i-te Abbildung verwendet, um den Schätzwert der Temperatur der i-ten Teilregion zu berechnen.
Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Abbildung eine von mehreren Abbildungen ist, die mehreren Abbildungen eine stabile Abbildung (Steady Mapping) und eine Zeitkonstantenabbildung (Time Constant Mapping) umfassen, die stabile Abbildung die Fluidenergievariable und mindestens eine der Umgebungstemperaturvariable und der Überschussbetragsvariable als Eingaben verwendet, um eine stabile Temperatur auszugeben, die ein Wert ist, der sich der Temperatur des Katalysators nähert, wenn der Verbrennungsmotor stabil läuft, die Zeitkonstantenabbildung die stabile Temperatur, den vorherigen Zykluswert des Schätzwertes und eine Luftmengenvariable, die eine Variable ist, die sich auf eine Einlassluftmenge des Verbrennungsmotors bezieht, als Eingaben zum Ausgeben einer Zeitkonstantenvariable, die eine Variable ist, die eine Zeitkonstante bestimmt, bei der die Temperatur des Katalysators sich der stabilen Temperatur nähert, verwendet der Erfassungsprozess einen Prozess umfasst, der die Luftmengenvariable erfasst, der Temperaturberechnungsprozess umfasst: einen stabilen Berechnungsprozess, der die stabile Temperatur auf der Grundlage einer Ausgabe der stabilen Abbildung unter Verwendung der Fluidenergievariable und mindestens einer der Umgebungstemperaturvariable und der Überschussbetragsvariable als Eingaben berechnet, einen Zeitkonstantenberechnungsprozess, der die Zeitkonstantenvariable durch die Zeitkonstantenabbildung unter Verwendung der Luftmengenvariable, der stabilen Temperatur und des vorherigen Zykluswertes des Schätzwertes als Eingaben berechnet, und einen Prozess, der den Schätzwert berechnet, indem er veranlasst, dass sich der Schätzwert der Temperatur des Katalysators der stabilen Temperatur gemäß der durch den Zeitkonstantenberechnungsprozess berechneten Zeitkonstantenvariable annähert, und Abbildungsdaten, welche die stabile Abbildung spezifizieren, durch das maschinelle Lernen erlernt werden.
Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abbildung Zeitreihendaten der Fluidenergievariable als eine Eingabe zusätzlich zu dem vorherigen Zykluswert des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators verwendet, um den Schätzwert der Temperatur des Katalysators auszugeben, der Erfassungsprozess einen Prozess umfasst, der die Zeitreihendaten der Fluidenergievariable als die Fluidenergievariable erfasst, und ein Berechnungsprozess des Schätzwertes, der durch den Temperaturberechnungsprozess unter Verwendung der Fluidenergievariable als die Eingabe in die Abbildung berechnet wird, ein Berechnungsprozess des Schätzwertes unter Verwendung der Zeitreihendaten der Fluidenergievariable als die Eingabe in die Abbildung ist.
Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Zeitreihendaten der Fluidenergievariable Zeitreihendaten einer Temperaturvariable umfassen, die eine Variable ist, die mit der Temperatur des Fluids in Beziehung steht, das in einem zuvor festgelegten Zeitraum von der Aufströmseite des Katalysators in dem Auslassdurchgang in den Katalysator strömt.
Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Zeitreihendaten der Fluidenergievariable dafür eingerichtet sind, die Zeitreihendaten der Temperaturvariable in dem zuvor festgelegten Zeitraum und eine Luftmengenvariable, die eine Variable ist, die sich auf eine Einlassluftmenge des Verbrennungsmotors in dem zuvor festgelegten Zeitraum bezieht, zu umfassen, und die Luftmengenvariable in dem zuvor festgelegten Zeitraum weniger Abtastungen aufweist als die Zeitreihendaten der Temperaturvariable.
Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Abbildungsdaten eine von verschiedenen Arten von Abbildungsdaten sind, die Speichervorrichtung die verschiedenen Arten von Abbildungsdaten speichert und der Temperaturberechnungsprozess einen Auswahlprozess umfasst, der eine der verschiedenen Arten von Abbildungsdaten als Abbildungsdaten, die zur Berechnung des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators verwendet werden, auswählt.
Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Speichervorrichtung verschiedene Arten von Abbildungsdaten speichert, die separate Abbildungen spezifizieren, die mindestens einem von Folgendem entsprechen: ob ein Kraftstoff in einen Brennraum des Verbrennungsmotors eingeleitet wird, ob ein Aufwärmprozess des Katalysators ausgeführt wird, oder ob ein Heizprozess des Katalysators ausgeführt wird, und der Auswahlprozess einen Prozess umfasst, der eine der verschiedenen Arten von Abbildungsdaten als Abbildungsdaten auswählt, die zur Berechnung des Schätzwertes der Temperatur des Katalysators verwendet werden.
Katalysatortemperatur-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Betriebsprozess einen Prozess umfasst, der ein Luft-KraftstoffVerhältnis eines Gemisches, das in einem Brennraum des Verbrennungsmotors verbrannt wird, so einstellt, dass es fetter ist, wenn die Temperatur des Katalysators mindestens so hoch wie eine zuvor festgelegte Temperatur ist, als wenn die Temperatur des Katalysators niedriger als die zuvor festgelegte Temperatur ist.
Katalysatortemperatur-Schätzsystem, das umfasst: die Verarbeitungsschaltung und die Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Verarbeitungsschaltung eine erste Ausführungsvorrichtung und eine zweite Ausführungsvorrichtung umfasst, die erste Ausführungsvorrichtung in einem Fahrzeug installiert ist und dafür eingerichtet ist, den Erfassungsprozess, einen fahrzeugseitigen Sendeprozess, der durch den Erfassungsprozess erfasste Daten nach außerhalb des Fahrzeugs sendet, einen fahrzeugseitigen Empfangsprozess, der ein Signal auf der Grundlage des durch den Temperaturberechnungsprozess berechneten Schätzwertes empfängt, und den Betriebsprozess auszuführen, und die zweite Ausführungsvorrichtung außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist und dafür eingerichtet ist, einen außenseitigen Empfangsprozess, der Daten empfängt, die durch den fahrzeugseitigen Sendeprozess gesendet werden, den Temperaturberechnungsprozess, und einen außenseitigen Sendeprozess, der ein Signal auf der Grundlage des durch den Temperaturberechnungsprozess berechneten Schätzwertes an das Fahrzeug sendet, auszuführen.
Datenanalysevorrichtung, umfassend: die zweite Ausführungsvorrichtung und die Speichervorrichtung nach Anspruch 13.
Steuervorrichtung eines Verbrennungsmotors, wobei die Steuervorrichtung umfasst: die erste Ausführungsvorrichtung nach Anspruch 13.