DE102020103441B4

DE102020103441B4 - Vorrichtung, System und Verfahren zum Überwachen eines Katalysator-Aufwärmprozesses für einen Verbrennungsmotor, Datenanalysevorrichtung, Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor und Empfänger

Info

Publication number: DE102020103441B4
Application number: DE102020103441.5A
Authority: DE
Inventors: Harufumi Muto; Akihiro Katayama; Yuki Ikejiri; Yosuke Hashimoto
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: DE102020103441A1; JP2020133513A; CN111594335A; CN111594335B; JP6593561B1; US11143083B2; US20200263592A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses für einen Verbrennungsmotor umfasst eine Speichervorrichtung (76), die Abbildungsdaten (76a) und Verknüpfungsdaten speichert. Die Abbildungsdaten definieren eine Abbildung, die einen geschätzten Wert der Temperatur (Tcat) eines Katalysators (36) ausgibt, unter Verwendung einer Aufwärm-Betriebsbetragvariable (aigave, aave) und des vorherigen Wertes des geschätzten Wertes als eine Eingabe. Die Verknüpfungsdaten verknüpfen den integrierten Wert (InGa) der Ansaugluftmenge (Ga) der Motors (10) ab dem Start der Motors und der Temperatur des Katalysators. Die Ausführungsvorrichtung (72, 74) berechnet wiederholt den geschätzten Wert der Temperatur auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung. Wenn sich die Korrespondenzbeziehung zwischen dem integrierten Wert und dem geschätzten Wert von der Korrespondenzbeziehung zwischen dem integrierten Wert und der Temperatur des Katalysators in den Verknüpfungsdaten unterscheidet, so wird bestimmt, dass der Aufwärmprozess eine Anomalie aufweist.

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Die folgende Beschreibung betrifft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum Überwachen eines Katalysator-Aufwärmprozesses für einen Verbrennungsmotor. Die folgende Beschreibung betrifft des Weiteren eine Datenanalysevorrichtung, eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, und einen Empfänger.
Beschreibung des Standes der Technik
Die JP 2007 - 32 316 A beschreibt ein Beispiel einer Vorrichtung, die einen Katalysator-Aufwärmprozess durch Verzögern des Zündzeitpunkts ausführt. Bei dieser Vorrichtung wird die Bedingung für das Beenden des Aufwärmprozesses auf der Grundlage des Detektionswertes eines auf der Abströmseite des Katalysators angeordneten Sauerstoffsensors, der Temperatur des Kühlmittels des Verbrennungsmotors und dergleichen eingestellt.
Aus der DE 11 2015 002 547 T5 ist eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt. Die Vorrichtung weist eine Katalysatoreinheit und eine Steuerung auf, die programmiert ist, um den Verbrennungsmotor zu steuern. Die Steuerung ist dazu programmiert, einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Pendelbetrieb auszuführen, bei dem eine magere Verbrennung in mindestens einem Zylinder und eine fette Verbrennung in mindestens einem anderen Zylinder erfolgt, einen Frühschließbetrieb auszuführen, bei dem ein Ventilschließzeitpunkt eines Auslassventils auf einen früheren Zeitpunkt vorverlegt wird, als es dem oberen Ansaugtotpunkt entspricht, und einen Zündverzögerungswinkelbetrieb auszuführen, bei dem eine Zündzeitpunkt verzögert wird. Bei instabiler Verbrennung wird im Vergleich zu einer stabilen Verbrennung der Zündzeitpunkt durch die Steuerung zeitlich vorverlegt und eine Amplitude eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses beim Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Pendelbetrieb vergrößert.
Ferner ist aus der DE 699 22 122 T2 eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors bekannt, umfassend: ein Ansaugluftmengen-Steuermittel zum Erzeugen eines Befehlswerts für die Öffnung eines Strömungssteuerventils, das in einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors angeordnet ist, der Abgase durch einen katalytischen Wandler abgibt, um eine in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors eingeführte Ansaugluftmenge um eine vorbestimmte Menge zu vergrößern, die größer ist, wenn der Verbrennungsmotor in einem Leerlaufmodus läuft, nachdem der Verbrennungsmotor zu laufen begonnen hat, als dann, wenn der Verbrennungsmotor in einem normalen Leerlaufmodus läuft, und Steuern/Regeln der Öffnung des Strömungssteuerventils auf der Basis des erzeugten Befehlswerts; und ein Zündzeit-Steuermittel zum Steuern/Regeln der Zündzeit des Verbrennungsmotors gemäß einem Rückkopplungsregelprozess, um die Zündzeit zur Verzögerung zu korrigieren, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf eine vorbestimmte Solldrehzahl zu konvergieren, während die Ansaugluftmenge durch das Ansaugluftmengen-Steuermittel vergrößert wird; wobei das Ansaugluftmengen-Steuermittel umfasst: ein Mittel zum sukzessiven Erfassen von Wärmemengendaten, welche die Wärmeenergiemenge repräsentieren, die durch in den katalytischen Wandler fließende Abgase tatsächlich zu dem katalytischen Wandler gegeben wird, während die Ansaugluftmenge vergrößert wird; und ein Mittel zum Korrigieren des Befehlswerts für die Öffnung des Strömungssteuerventils gemäß einem Rückkopplungsregelprozess, um die erfassten Wärmemengendaten auf einen vorbestimmten Sollwert zu konvergieren, der eine an den katalytischen Wandler zu gebende Wärmeenergiemenge repräsentiert.
Selbst wenn eine Steuerlogik zum Ausführen des Aufwärmprozesses in der Steuervorrichtung installiert ist, kann der Katalysator nicht innerhalb des geplanten Zeitraums aufgewärmt werden, wenn eine Anomalie in der Steuerlogik oder dergleichen auftritt. In einem solchen Fall kann das Abgas nach dem Kaltstart des Verbrennungsmotors möglicherweise nicht in der vorgesehenen Weise verarbeitet werden.
KURZDARSTELLUNG
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Beispiel 1. Eine Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses für einen Verbrennungsmotor umfasst eine Ausführungsvorrichtung und eine Speichervorrichtung. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses wird auf einen Verbrennungsmotor angewendet, bei dem ein Katalysator in einem Abgasdurchgang angeordnet ist. Die Speichervorrichtung ist dafür eingerichtet, Abbildungsdaten und Verknüpfungsdaten zu speichern. Die Abbildungsdaten definieren eine Abbildung, die einen geschätzten Wert einer Temperatur des Katalysators ausgibt, unter Verwendung einer Aufwärm-Betriebsbetragvariable und eines vorherigen Wertes eines geschätzten Wertes einer Temperatur des Katalysators als eine Eingabe. Die Aufwärm-Betriebsbetragvariable ist eine Variable, die sich auf einen Betriebsbetrag einer Betriebseinheit des Verbrennungsmotors bezieht, die für einen Aufwärmprozess des Katalysators verwendet wird. Die Verknüpfungsdaten verknüpfen einen integrierten Wert einer Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors ab dem Start des Verbrennungsmotors und die Temperatur des Katalysators miteinander. Die Ausführungsvorrichtung ist dafür eingerichtet, Folgendes auszuführen: einen Aufwärmprozess, einen Integrationsprozess zum Berechnen des integrierten Wertes, einen Erfassungsprozess zum Erfassen der Aufwärm-Betriebsbetragvariable und des vorherigen Wertes des geschätzten Wertes der Temperatur des Katalysators, einen Temperaturberechnungsprozess zum wiederholten Berechnen des geschätzten Wertes der Temperatur des Katalysators auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung, wobei die durch den Erfassungsprozess erfasste Aufwärm-Betriebsbetragvariable und der vorherige Wert die Eingabe in die Abbildung sind, einen Bestimmungsprozess zum Bestimmen, dass der Aufwärmprozess eine Anomalie aufweist, wenn sich eine Korrespondenzbeziehung zwischen dem integrierten Wert und dem geschätzten Wert von einer Korrespondenzbeziehung zwischen dem integrierten Wert und der Temperatur des Katalysators in den Verknüpfungsdaten unterscheidet, und einen Bewältigungsprozess zum Bewältigen der Anomalie durch Betreiben einer zuvor festgelegten Hardware, wenn bestimmt wird, dass die Anomalie aufgetreten ist.
Der integrierte Wert hat eine Korrelation mit dem Gesamtbetrag der Verbrennungsenergie in dem Verbrennungsmotor. Somit kann die Temperatur des Katalysators anhand des integrierten Wertes erkannt werden. Da die Aufwärmsteuerung des Katalysators durch die Aufwärm-Betriebsbetragvariable bestimmt wird, kann des Weiteren die Temperatur des Katalysators auch anhand der Aufwärm-Betriebsbetragvariable erkannt werden. Aus diesen Gründen wird in der obigen Ausgestaltung, wenn der geschätzte Wert der Katalysatortemperatur, der auf der Grundlage der Aufwärm-Betriebsbetragvariable berechnet wird, nicht mit den Verknüpfungsdaten übereinstimmt, die den integrierten Wert und die Temperatur des Katalysators miteinander verknüpfen, die Bestimmung getroffen, dass eine Anomalie im Aufwärmprozess vorliegt. Somit kann im Fall des Auftretens einer Anomalie im Aufwärmprozess bestimmt werden, dass die Abgascharakteristik nach dem Kaltstart des Verbrennungsmotors niedriger ist als die angenommene Charakteristik, und des Weiteren kann, wenn die Abgascharakteristik nach dem Kaltstart des Verbrennungsmotors unter die angenommene Charakteristik fällt, dieses Problem behandelt werden.
Beispiel 2. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß Beispiel 1, wobei der Verbrennungsmotor eine Ventilcharakteristik-Verstellvorrichtung umfasst, die dafür eingerichtet ist, die Ventilcharakteristik eines Einlassventils zu verstellen. Die Eingabe in die Abbildung umfasst eine Ventilcharakteristikvariable, die eine mit der Ventilcharakteristik verbundene Variable ist. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess zum Erfassen der Ventilcharakteristikvariable. Der Temperaturberechnungsprozess ist ein Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung, wobei die Ventilcharakteristik des Weiteren in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist.
Die Verbrennungstemperatur des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Brennraum wird durch die Ventilcharakteristikvariable geändert. Des Weiteren ändert sich die Temperatur des in den Abgasdurchgang ausgestoßenen Abgases. Somit kann gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung der Schätzwert der Temperatur des Katalysators mit höherer Genauigkeit berechnet werden, indem die Ventilcharakteristikvariable als eine Eingabe in die Abbildung verwendet wird.
Beispiel 3. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß Beispiel 1 oder 2, wobei die Aufwärm-Betriebsbetragvariable eine Zündvariable umfasst, die eine mit dem Zündzeitpunkt verbundene Variable ist.
In der oben beschriebenen Ausgestaltung kann die Temperatur des Abgases durch Ändern des Zündzeitpunkts erhöht werden, und außerdem kann der Katalysator aufgewärmt werden. Darüber hinaus kann in der oben beschriebenen Ausgestaltung der geschätzte Wert der Temperatur des Katalysators berechnet werden, während der Grad des Temperaturanstiegs des Abgases durch Verschieben des Zündzeitpunkts aus der Zündvariable erfasst werden kann.
Beispiel 4. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß Beispiel 3, wobei die Eingabe in die Abbildung eine Einspritzmengenvariable umfasst, die eine mit einer Kraftstoffeinspritzmenge verbundene Variable ist. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess zum Erfassen der Einspritzmengenvariable. Der Temperaturberechnungsprozess ist ein Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung, wobei die Einspritzmengenvariable des Weiteren in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist.
Beim Kaltstart des Verbrennungsmotors und dergleichen besteht die Tendenz, die tatsächliche Einspritzmenge relativ zu der Kraftstoffmenge zu erhöhen, bei der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum normalen Zeitpunkt ist, um Fehlzündungen und dergleichen zu vermeiden. In diesem Fall ist das Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht nur fetter als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zum normalen Zeitpunkt, sondern der Anreicherungsgrad ist möglicherweise auch nicht konstant. Daher kann sich die Verbrennungstemperatur ändern, und außerdem kann sich die Temperatur des Katalysators ändern, wenn ein vorgegebenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis angenommen wird. Daher ist in der obigen Ausgestaltung die Einspritzmengenvariable in der Eingabe der Abbildung enthalten. Somit kann die Temperatur des Katalysators selbst im Fall eines Erhöhens der Kraftstoffmenge durch Berücksichtigen des Einflusses des Falles geschätzt werden.
Beispiel 5. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei der Aufwärmprozess einen Dithersteuerungsprozess zum Betätigen eines als die Betriebseinheit dienenden Kraftstoffeinspritzventils umfasst, so dass einige von mehreren Zylindern des Verbrennungsmotors als fett verbrennende Zylinder eingestellt werden und Zylinder, die sich von den einigen von mehreren Zylindern unterscheiden, als mager verbrennende Zylinder eingestellt werden. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem fett verbrennenden Zylinder ist fetter als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den mager verbrennenden Zylindern ist magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Die Aufwärm-Betriebsbetragvariable, welche die Eingabe in die Abbildung ist, umfasst eine Amplitudenwertvariable. Die Amplitudenwertvariable ist eine Variable, die mit einem Anreicherungsgrad des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des fett verbrennenden Zylinders in Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem Abmagerungsgrad des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des mager verbrennenden Zylinders in Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbunden ist.
In der obigen Ausgestaltung kann der Katalysator durch die Oxidationsreaktion zwischen dem aus dem mager verbrennenden Zylinder ausgestoßenen Sauerstoff und dem aus dem fett verbrennenden Zylinder ausgestoßenen Kraftstoff erwärmt werden. Zu diesem Zeitpunkt hängt der Temperaturanstieg des Katalysators von der Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des fett verbrennenden Zylinders und dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des mager verbrennenden Zylinders ab. Daher kann in der obigen Ausgestaltung die Temperatur des Katalysators mit hoher Genauigkeit berechnet werden, indem die Amplitudenwertvariable als die Aufwärm-Betriebsbetragvariable und die Amplitudenwertvariable als eine Eingabe in die Abbildung verwendet werden.
Beispiel 6. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei der Verbrennungsmotor ein Porteinspritzventil, das Kraftstoff in einen Ansaugkanal einspritzt, und ein zylinderinternes Einspritzventil, das Kraftstoff in einen Brennraum des Verbrennungsmotors einspritzt, umfasst. Die Eingabe in die Abbildung umfasst eine Einspritzaufteilungsvariable, die eine Variable ist, die mit einem Einspritzaufteilungsverhältnis verbunden ist. Das Einspritzaufteilungsverhältnis ist ein Verhältnis der Menge an Kraftstoff, die von dem Porteinspritzventil eingespritzt wird, zur Summe der Menge an Kraftstoff, die von dem Porteinspritzventil und der Menge an Kraftstoff, die von dem zylinderinternen Einspritzventil eingespritzt wird. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess zum Erfassen der Einspritzaufteilungsvariable. Der Temperaturberechnungsprozess ist ein Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung, wobei die Einspritzaufteilungsvariable des Weiteren in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist.
In der obigen Ausgestaltung ist die Einspritzaufteilungsvariable in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Somit kann der geschätzte Wert berechnet werden, der die Differenz bei der Verbrennung zwischen dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung von dem Porteinspritzventil und dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung von dem zylinderinternen Einspritzventil widerspiegelt.
Beispiel 7. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß einem der Beispiele 1 bis 6, wobei der Verbrennungsmotor einen AGR-Durchgang umfasst, der dafür eingerichtet ist, ein Fluid, das aus dem Brennraum des Verbrennungsmotors in den Abgasdurchgang eintritt, zu veranlassen, in den Ansaugkanal zu strömen, und ein AGR-Ventil umfasst, das dafür eingerichtet ist, eine Strömungspfad-Querschnittsfläche des AGR-Durchgangs einzustellen. Die Eingabe in die Abbildung umfasst eine AGR-Variable, die eine Variable ist, die ein AGR-Verhältnis anzeigt. Das AGR-Verhältnis ist ein Verhältnis der Menge des Fluids, das durch den AGR-Durchgang in den Ansaugkanal eintritt, zur Summe der in den Ansaugkanal gesaugten Luftmenge und der Menge des durch den AGR-Durchgang in den Ansaugkanal eintretenden Fluids. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess zum Erfassen der AGR-Variable. Der Temperaturberechnungsprozess ist ein Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung, wobei die AGR-Variable des Weiteren in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist.
In der obigen Ausgestaltung ist die AGR-Variable in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Somit kann der geschätzte Wert berechnet werden, der die Differenz bei der Temperatur des in den Abgasdurchgang ausgestoßenen Abgases widerspiegelt, da die Verbrennung bei unterschiedlichem AGR-Verhältnissen unterschiedlich ist.
Beispiel 8. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß einem der Beispiele 1 bis 7, wobei die Eingabe in die Abbildung eine Atmosphärendruckvariable umfasst, die eine mit dem atmosphärischen Druck verbundene Variable ist. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess zum Erfassen der Atmosphärendruckvariable. Der Temperaturberechnungsprozess ist ein Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung, wobei die Atmosphärendruckvariable des Weiteren in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist.
In der obigen Ausgestaltung ist die Atmosphärendruckvariable in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Auf diese Weise kann der geschätzte Wert berechnet werden, der die Differenz bei der Verbrennung in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck widerspiegelt.
Beispiel 9. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei Flüssigkeit, deren Strömungsrate s durch eine Einstellvorrichtung eingestellt wird, zu dem Verbrennungsmotor fließt. Die Eingabe in die Abbildung umfasst eine Strömungsratenvariable, die eine Variable ist, die mit der Strömungsrate der Flüssigkeit verbunden ist. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess zum Erfassen der Strömungsratenvariable. Der Temperaturberechnungsprozess ist ein Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung, wobei die Strömungsratenvariable des Weiteren in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist.
In der obigen Ausgestaltung ist eine Strömungsratenvariable in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Auf diese Weise kann ein geschätzter Wert berechnet werden, der die Änderung der Temperatur jedes Teils des Verbrennungsmotors aufgrund des Wärmetauschs zwischen der Flüssigkeit und dem Verbrennungsmotor widerspiegelt.
Beispiel 10. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß einem der Beispiele 1 bis 9, wobei der Katalysator in N Teilregionen unterteilt ist, die in einer Strömungsrichtung des in den Katalysator strömenden Fluids angeordnet sind. Die N Teilregionen umfassen eine erste Teilregion bis N-te Teilregion der Reihe nach von einer Anströmseite des Katalysators aus. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess zum Erfassen eines vorherigen Wertes eines geschätzten Wertes jeder Temperatur von der ersten Teilregion bis zur N-ten Teilregion als den vorherigen Wert des geschätzten Wertes. Die Abbildung umfasst eine erste Abbildung und eine i-te Abbildung als eine Abbildung, die den geschätzten Wert der Temperatur der ersten Teilregion ausgibt. Unter den durch den Erfassungsprozess erfassten Variablen verwendet die erste Abbildung eine andere Variable als einen geschätzte Wert einer Temperatur der Teilregion, die sich abströmseitig der ersten Teilregion befindet, mindestens als die Eingabe, wobei „i“ eine ganze Zahl von mindestens 2 und maximal N ist. Die i-te Abbildung ist eine Abbildung, die den geschätzte Wert der Temperatur der i-ten Teilregion ausgibt, und mindestens der geschätzte Wert einer Temperatur einer „i-1“-ten Teilregion und ein vorheriger Wert eines geschätzten Wertes der Temperatur der i-ten Teilregion werden als die Eingaben verwendet. Der Temperaturberechnungsprozess umfasst einen Prozess zum Berechnen eines geschätzten Wertes jeder Temperatur von der ersten Teilregion bis zur N-ten Teilregion, der durch einen Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes der Temperatur der ersten Teilregion ausgeführt wird, indem in mindestens die erste Abbildung eine andere Variable als der geschätzte Wert der Temperatur der Teilregion, die sich abströmseitig der ersten Teilregion befindet, unter den durch den Erfassungsprozess erfassten Variablen eingegeben wird, und einen Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes der Temperatur der i-ten Teilregion, indem mindestens der geschätzte Wert der Temperatur der „i-1“-ten Teilregion und der vorherige Wert des geschätzten Wertes der Temperatur der i-ten Teilregion als die Eingabe in die i-te Abbildung verwendet wird.
In der obigen Ausgestaltung wird die Temperatur der i-ten Teilregion auf der Grundlage des geschätzten Wertes der Temperatur der „i-1“-ten Teilregion geschätzt. Somit kann die Temperatur der i-ten Teilregion unter Berücksichtigung des Wärmetauschs zwischen der i-ten Teilregion und der „i-1“-ten Teilregion geschätzt werden. Daher kann zum Beispiel der Wärmetausch zwischen Teilregionen des Katalysators im Vergleich zu dem Fall, dass eine Abbildung zum Berechnen der Temperatur eines einzelnen Katalysators durch ein einziges Abbildung gebildet wird, ohne Weiteres widergespiegelt werden. Somit kann die Schätzungsgenauigkeit der Temperatur verbessert und gleichzeitig die Struktur jeder Abbildung vereinfacht werden.
Beispiel 11. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß einem der Beispiele 1 bis 9, wobei die Abbildung eine stabile Abbildung und eine Zeitkonstanten-Abbildung umfasst. Die stabile Abbildung verwendet die Aufwärm-Betriebsbetragvariable als die Eingabe und gibt eine stabile Temperatur aus, die ein Wert ist, bei dem die Temperatur des Katalysators konvergiert, wenn der Verbrennungsmotor einen stabilen Betrieb ausführt. Die Zeitkonstanten-Abbildung verwendet eine Luftmengenvariable, die stabile Temperatur und den vorherigen Wert des geschätzten Wertes als eine Eingabe und gibt eine Zeitkonstantenvariable aus. Die Luftmengenvariable ist eine Variable, die sich auf die Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors bezieht, und die Zeitkonstantenvariable ist eine Variable, die eine Zeitkonstante für das Konvergieren der momentanen Temperatur zu der stabilen Temperatur definiert. Der Erfassungsprozess umfasst einen Prozess zum Erfassen der Luftmengenvariable. Der Temperaturberechnungsprozess umfasst einen stabilen Berechnungsprozess, der die Aufwärm-Betriebsbetragvariable als die Eingabe verwendet und die stabile Temperatur auf der Grundlage der Ausgabe der stabilen Abbildung berechnet, einen Zeitkonstanten-Berechnungsprozess, der die Luftmengenvariable, die stabile Temperatur und den vorherigen Wert des geschätzten Wertes als die Eingabe verwendet und die Zeitkonstantenvariable auf der Grundlage der Ausgabe der Zeitkonstantenabbildung berechnet, und einen Prozess, der den geschätzten Wert durch Annäherung des geschätzten Wertes der Temperatur des Katalysators an die stabile Temperatur entsprechend der durch den Zeitkonstanten-Berechnungsprozess berechneten Zeitkonstantenvariable berechnet.
In der obigen Ausgestaltung kann das transiente Verhalten der Temperatur des Katalysators auch aus der stabilen Temperatur und der Zeitkonstantenvariable geschätzt werden.
Beispiel 12. Die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß einem der Beispiele 1 bis 11, wobei der Bewältigungsprozess einen Benachrichtigungsprozess zum Ausgeben einer Benachrichtigung umfasst, dass der Aufwärmprozess eine Anomalie aufweist, indem eine Benachrichtigungsvorrichtung als die vorgegebene Hardware betrieben wird.
In der obigen Ausgestaltung ist es möglich, den Benutzer durch den Benachrichtigungsprozess zu aufzufordern, die Anomalie in dem Aufwärmprozess zu beheben.
Beispiel 13. Ein System zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses für einen Verbrennungsmotor umfasst die Ausführungsvorrichtung und die Speichervorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 12. Die Ausführungsvorrichtung umfasst eine erste Ausführungsvorrichtung und eine zweite Ausführungsvorrichtung. Die erste Ausführungsvorrichtung ist in einem Fahrzeug montiert und dafür eingerichtet, den Erfassungsprozess, einen fahrzeugseitigen Sendeprozess zum Senden der durch den Erfassungsprozess erfassten Daten nach außerhalb des Fahrzeugs, einen fahrzeugseitigen Empfangsprozess zum Empfangen eines Signals auf der Grundlage eines durch den Temperaturberechnungsprozess berechneten geschätzten Wertes und den Bewältigungsprozess auszuführen. Die zweite Ausführungsvorrichtung ist außerhalb des Fahrzeugs angeordnet und dafür eingerichtet, einen außenseitigen Empfangsprozess zum Empfangen der durch den fahrzeugseitigen Sendeprozess gesendeten Daten, den Temperaturberechnungsprozess, und einen außenseitigen Sendeprozess zum Senden eines Signals auf der Grundlage der durch den Temperaturberechnungsprozess berechneten geschätzten Wertes an das Fahrzeug auszuführen.
In der obigen Ausgestaltung kann der Berechnungsaufwand der fahrzeuginternen Vorrichtung reduziert werden, indem der Temperaturberechnungsprozess außerhalb des Fahrzeugs ausgeführt wird.
Beispiel 14. Eine Datenanalysevorrichtung umfasst die zweite Ausführungsvorrichtung und die Speichervorrichtung, wie in Beispiel 13 erwähnt.
Beispiel 15. Eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor umfasst die erste Ausführungsvorrichtung, wie in Beispiel 13 erwähnt.
Beispiel 16. Ein Empfänger, der Hardware ist, die einen Teil des Systems zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß Beispiel 13 eingerichtet. Der Empfänger ist dafür eingerichtet, den fahrzeugseitigen Empfangsprozess auszuführen.
Beispiel 17. Ein Verfahren zum Überwachen eines Katalysator-Aufwärmprozesses für einen Verbrennungsmotor wird durch die in einem der Beispiele 1 bis 16 angeführten Prozesse ausgeführt.
Beispiel 18. Die in einem der Beispiele 1 bis 16 aufgeführten Prozesse sind als ein nicht-transitorisches, computerlesbares Aufzeichnungsmedium verkörpert, das ein durch einen Prozessor ausgeführtes Programm speichert.
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 einen Teil eines durch die Steuervorrichtung ausgeführten Prozesses gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist ein Diagramm, das eine Teilregion des Katalysators gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Überwachen der Katalysatoraufwärmung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ist ein Schaubild, das ein System zum Generieren von Abbildungsdaten gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Abbildungsdaten-Lernprozess gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ist ein Blockdiagramm, das einen Teil eines durch die Steuervorrichtung ausgeführten Prozesses gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
12 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Schätzen der Katalysatortemperatur gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt; und
13 ist ein Flussdiagramm, das Sektion (a) und Sektion (b) umfasst und einen Prozess zeigt, der durch das System zum Schätzen der Katalysatortemperatur von 12 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 nun eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses für einen Verbrennungsmotor anhand der 1 bis 7 beschrieben.
Eine Drosselklappe 14 und ein Porteinspritzventil 16 sind der Reihe nach von einer Anströmseite in einem Ansaugkanal 12 des in 1 gezeigten Verbrennungsmotors 10 angeordnet. Die in den Ansaugkanal 12 gesaugte Luft und der von dem Porteinspritzventil 16 eingespritzte Kraftstoff strömen beim Öffnen eines Einlassventils 18 in einen Brennraum 24, der durch einen Zylinder 20 und einen Kolben 22 definiert wird. Ein zylinderinternes Einspritzventil 26 spritzt Kraftstoff in die Brennraum 24. In dem Brennraum 24 wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch eine Funkenentladung einer Zündvorrichtung 28 verbrannt. Der Kolben 22 wandelt die durch die Verbrennung generierte Verbrennungsenergie in Rotationsenergie einer Kurbelwelle 30 um. Das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch wird beim Öffnen eines Auslassventils 32 als Abgas in einen Abgasdurchgang 34 ausgestoßen. Der Abgasdurchgang 34 umfasst einen Katalysator 36, wie zum Beispiel einen Dreiwegekatalysator, der Sauerstoffspeicherkapazität besitzt.
Die Drehkraft bzw. das Drehmoment der Kurbelwelle 30 wird über eine Steuerkette 38 zu einer einlassseitigen Nockenwelle 40 und einer auslassseitigen Nockenwelle 42 übertragen. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Kraft der Steuerkette 38 durch eine variable Ventilsteuervorrichtung 44 zu der einlassseitigen Nockenwelle 40 übertragen. Die variable Ventilsteuervorrichtung 44 ist ein Aktuator, der den Ventilöffnungszeitpunkt des Einlassventils 18 durch Einstellen der Drehphasendifferenz zwischen der Kurbelwelle 30 und der einlassseitigen Nockenwelle 40 einstellt.
Darüber hinaus ist ein abströmseitiger Abschnitt der Drosselklappe 14 in dem Ansaugkanal 12 über einen AGR-Durchgang 46 mit dem Abgasdurchgang 34 verbunden. Der AGR-Durchgang 46 umfasst ein AGR-Ventil 48 zum Einstellen der Strömungspfad-Querschnittsfläche.
Darüber hinaus sendet die Leistung der Pumpe 50 das Kühlmittel in dem Verbrennungsmotor 10 durch einen Kühlmittelzirkulationspfad 52 zum Beispiel zu einer Vorrichtung zum Einstellen der Temperatur des Hydraulikfluids eines Getriebes 62, einer Temperatureinstellvorrichtung 54 wie zum Beispiel einer Heizung, und dergleichen. Nach dem Wärmetausch fließt das Kühlmittel wieder in den Verbrennungsmotor 10. Die Zirkulationsmenge des Kühlmittels in dem Kühlmittelzirkulationspfad 52 wird durch ein Strömungsratensteuerventil 56 eingestellt, das die Strömungspfad-Querschnittsfläche des Kühlmittelzirkulationspfades 52 eingestellt.
Antriebsräder 64 sind über einen Drehmomentwandler 60 und das Getriebe 62 mechanisch mit der Kurbelwelle 30 verbunden.
Die Steuervorrichtung 70 steuert den Verbrennungsmotor 10 und betreibt Betriebseinheiten des Verbrennungsmotors 10 wie zum Beispiel die Drosselklappe 14, das Porteinspritzventil 16, das zylinderinterne Einspritzventil 26, die Zündvorrichtung 28, die verstellbare Ventilsteuervorrichtung 44, das AGR-Ventil 48 und das StrömungsratenSteuerventil 56, um das Drehmoment, das Abgaskomponentenverhältnis und dergleichen, die Steuerungsbeträge sind, des Verbrennungsmotors 10 zu steuern. 1 zeigt Betriebssignale MS1 bis MS7 eines jeden der Drosselklappe 14, des Porteinspritzventils 16, des zylinderinternen Einspritzventils 26, der Zündvorrichtung 28, der verstellbaren Ventilsteuervorrichtung 44, des AGR-Ventils 48 und des Strömungsraten-Steuerventils 56.
Bei der Steuerung des Steuerungsbetrages bezieht sich die Steuervorrichtung 70 auf eine durch einen Luftströmungsmesser 80 detektierte Ansaugluftmenge Ga, ein Ausgangssignal Scr eines Kurbelwinkelsensors 82, ein Ausgangssignal Sca eines einlassseitigen Nockenwinkelsensors 84 und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis Af, das durch einen auf der Anströmseite des Katalysators 36 angeordneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 86 detektiert wird. Der Weiteren bezieht sich die Steuervorrichtung 70 auf die durch einen Kühlmitteltemperatursensor 88 detektierte Temperatur des Kühlmittels (Kühlmitteltemperatur THW) des Verbrennungsmotors 10 und einen durch einen Atmosphärendrucksensor 90 detektierten Luftdruck Pa.
Die Steuervorrichtung 70 umfasst eine CPU 72, einen ROM 74, eine Speichervorrichtung 76, die ein elektrisch wiederbeschreibbarer nicht-flüchtiger Speicher ist, und einen Peripherieschaltkreis 77, die über ein lokales Netzwerk 78 miteinander kommunizieren können. Der Peripherieschaltkreis 77 umfasst einen Schaltkreis, die ein Taktsignal generiert, das eine interne Operation definiert, eine Stromversorgungskreis, eine Rücksetzungsschaltkreis und dergleichen.
Die Steuervorrichtung 70 steuert den Steuerungsbetrag durch Ausführen eines in dem ROM 74 gespeicherten Programms mit der CPU 72.
2 zeigt einen Teil des durch die CPU 72 ausgeführten Prozesses, wenn ein in dem ROM 74 gespeichertes Programm ausgeführt wird.
Ein Einlassphasendifferenz-Berechnungsprozess M10 ist ein Prozess zum Berechnen einer Einlassphasendifferenz DIN, die eine Phasendifferenz eines Drehwinkels der einlassseitigen Nockenwelle 40 von dem Drehwinkel der Kurbelwelle 30 ist, auf der Grundlage des Ausgangssignals Scr des Kurbelwinkelsensors 82 und des Ausgangssignals Sca des einlassseitigen Nockenwinkelsensors 84. Ein Soll-Einlassphasendifferenz-Berechnungsprozess M12 ist ein Prozess zum variablen Einstellen einer Soll-Einlassphasendifferenz DIN* auf der Grundlage eines Aktionspunktes des Verbrennungsmotors 10. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Aktionspunkt durch die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η definiert. Die CPU 72 berechnet die Drehzahl NE auf der Grundlage des Ausgangssignals Scr des Kurbelwinkelsensors 82 und berechnet den Füllungsgrad η auf der Grundlage der Drehzahl NE und der Ansaugluftmenge Ga. Der Füllungsgrad η ist ein Parameter, der die in den Brennraum 24 eingefüllte Luftmenge definiert. Wenn die Kühlmitteltemperatur THW niedriger als eine spezifizierte Temperatur ist, so umfasst der Einlassphasendifferenz-Berechnungsprozess M10 einen Prozess zum Ändern der tatsächlichen Soll-Einlassphasendifferenz DIN* von der dem Aktionspunkt entsprechenden Soll-Einlassphasendifferenz DIN*.
Ein Einlassphasendifferenz-Steuerungsprozess M14 ist ein Prozess zum Ausgeben eines Betriebssignals MS5 an die variable Ventilsteuervorrichtung 44, um die variable Ventilsteuervorrichtung 44 so zu betätigen, dass sie die Einlassphasendifferenz DIN auf die Soll-Einlassphasendifferenz DIN* steuert.
Ein Basiseinspritzmengen-Berechnungsprozess M20 ist ein Prozess zum Berechnen einer Basiseinspritzmenge Qb auf der Grundlage des Füllungsgrades η. Die Basiseinspritzmenge Qb ist ein Basiswert einer Kraftstoffmenge, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem Brennraum 24 auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bringen. Genauer gesagt kann, wenn der Füllungsgrad η als ein Prozentsatz ausgedrückt wird, beispielsweise der Basiseinspritzmengen-Berechnungsprozess M20 ein Prozess zum Berechnen der Basiseinspritzmenge Qb sein, indem die Kraftstoffmenge QTH pro 1 % des Füllungsgrades η mit dem Füllungsgrad η multipliziert wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis einzustellen. Die Basiseinspritzmenge Qb ist eine Kraftstoffmenge, die berechnet wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage der in den Brennraum 24 eingefüllten Luftmenge auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu steuern. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis veranschaulicht.
Ein Rückkopplungsprozess M22 ist ein Prozess zum Berechnen und Ausgeben eines Rückkopplungskorrekturkoeffizienten KAF, der durch Addieren von „1“ zu einem Korrekturverhältnis δ der Basiseinspritzmenge Qb erhalten wird. Das Korrekturverhältnis δ der Basiseinspritzmenge Qb ist ein Rückkopplungs-Betriebsbetrag, der ein Betriebsbetrag zur Rückkopplungssteuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Afu auf einen Sollwert Af* ist. Genauer gesagt, stellt der Rückkopplungsprozess M22 eine Summe jedes Ausgabewertes eines Proportionalelements und eines Differenzierungselements, das die Differenz zwischen dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis Af und dem Zielwert Af* als die Eingabe hat, und eines Ausgabewertes eines Integralelements, das einen integrierten Wert eines der Differenz entsprechenden Wertes speichert und ausgibt, als ein Korrekturverhältnis δ ein.
Ein Niedrigtemperatur-Korrekturprozess M24 ist ein Prozess zum Berechnen eines Niedrigtemperaturerhöhungskoeffizienten Kw auf einen Wert größer als „1“, um die Basiseinspritzmenge Qb zu erhöhen, wenn die Kühlmitteltemperatur THW niedriger als eine zuvor festgelegte Temperatur Tth (zum Beispiel 60 °C) ist. Genauer gesagt, wird der Niedrigtemperaturerhöhungskoeffizient Kw auf einen größeren Wert berechnet, wenn die Kühlmitteltemperatur THW niedrig ist, als wenn die Kühlmitteltemperatur THW hoch ist. Wenn die Kühlmitteltemperatur THW mindestens so hoch wie die zuvor festgelegte Temperatur Tth ist, so wird der Niedrigtemperaturerhöhungskoeffizient Kw auf „1“ gesetzt und der Korrekturbetrag der Basiseinspritzmenge Qb, die durch den Niedrigtemperaturerhöhungskoeffizienten Kw erhalten wird, wird auf null gesetzt.
Ein Start-Einspritzmengen-Einstellprozess M28 ist ein Prozess zum Einstellen der Einspritzmenge beim Starten des Verbrennungsmotors 10. Der Start-Einspritzmengen-Einstellprozess M28 ist ein Prozess zum Einstellen der Einspritzmenge, um eine größere Kraftstoffmenge einzuspritzen als die Kraftstoffmenge, die erforderlich ist, damit das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des im Brennraum 24 verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemisches gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Verringerung von Fehlzündungen und dergleichen beim Starten des Verbrennungsmotors 10.
Ein Einspritzventilbetätigungsprozess M30 ist ein Prozess zum Ausgeben eines Betätigungssignals MS2 an das Porteinspritzventil 16 zur Betätigung des Porteinspritzventils 16 oder zum Ausgeben eines Betätigungssignals MS3 an das zylinderinterne Einspritzventil 26 zur Betätigung des zylinderinternen Einspritzventils 26. Genauer gesagt, ist der Einspritzventilbetätigungsprozess M30 ein Prozess zum Einstellen des Einspritzverhältnisses des Porteinspritzventils 16 in Bezug auf die erforderliche Einspritzmenge Qd als das Einspritzaufteilungsverhältnis Kp und zum Betätigen des Porteinspritzventils 16 und des zylinderinternen Einspritzventils 26 gemäß dem Einspritzaufteilungsverhältnis Kp nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10. Darüber hinaus ist der Einspritzventilbetätigungsprozess M30 ein Prozess zum Betätigen des Porteinspritzventils 16, damit das Porteinspritzventil 16 den Kraftstoff beim Starten des Verbrennungsmotors 10 in der durch den Start-Einspritzmengen-Einstellprozess M28 eingestellten Einspritzmenge einspritzt.
Ein AGR-Steuerungsprozess M40 ist im Grunde ein Prozess zum Betätigen des AGR-Ventils 48 zum Steuern des AGR-Verhältnisses Regr auf der Grundlage der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η, die den Aktionspunkt des Verbrennungsmotors 10 definieren. Das AGR-Verhältnis ist ein Verhältnis der durch den AGR-Durchgang 46 in den Ansaugkanal 12 strömenden Luftmenge zur Summe der Strömungsrate der in den Ansaugkanal 12 gesaugten Luft und der durch den AGR-Durchgang 46 in den Ansaugkanal 12 strömenden Fluidmenge. Das AGR-Steuerungsprozess M40 umfasst einen Prozess zum Steuern des AGR-Verhältnisses Regr, so dass es von dem anhand des Aktionspunktes bestimmten AGR-Verhältnis Regr abweicht, wenn die Kühlmitteltemperatur THW niedrig ist und dergleichen.
Ein Aufwärmprozess M42 verzögert den Zündzeitpunkt um einen vorgegebenen Betrag in Bezug auf den normalen Basiszündzeitpunkt, der anhand der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η beim Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 bestimmt wird. Dies erhöht die Wärmemenge, die nicht zu dem aus der Verbrennungsenergie des Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugten Drehmoment beiträgt. Genauer gesagt, ist der Aufwärmprozess M42 ein Prozess zum Verzögern des Zündzeitpunktes während eines Kaltstarts, wenn die Kühlmitteltemperatur THW beim Starten maximal so hoch wie die spezifizierte Temperatur ist.
Beim Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 führt die CPU 72 einen Prozess zum Überwachen aus, ob der Prozess zum Aufwärmen des Katalysators 36 durch den in 2 gezeigten Prozess normal ausgeführt wird. Dies wird unten noch ausführlich beschrieben.
3 zeigt einen Schätzungsprozess für die Temperatur des Katalysators 36. Der in 3 gezeigte Prozess wird dadurch implementiert, dass die CPU 72 das Temperaturschätzungsprogramm 74a, das in dem in 1 gezeigten ROM 74 gespeichert ist, wiederholt in zuvor festgelegten Zyklen, zum Beispiel während des Kaltstarts des Verbrennungsmotors 10, ausführt. Im Folgenden wird die Schrittnummer jedes Prozesses durch ein „S“, gefolgt von einer Zahl, dargestellt.
In der in 3 gezeigten Reihe von Prozessen erfasst die CPU 72 zunächst die Drehzahl NE, den Füllungsgrad η, den Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave, den Ansaugphasendifferenz-Durchschnittswert DINave, die Kühlmitteltemperatur THW, den vorherigen Wert der ersten Temperatur Tcat1, den vorherigen Wert der zweiten Temperatur Tcat2 und den vorherigen Wert der dritten Temperatur Tcat3 (S10). Hier sind der Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave und der Ansaugphasendifferenz-Durchschnittswert DINave der Durchschnittswert des Zündzeitpunktes aig bzw. der Durchschnittswert der Ansaugphasendifferenz DIN in dem Verarbeitungszyklus von S10. Darüber hinaus sind, wie in 4 gezeigt, wenn die Region von der Anströmseite zur Abströmseite des Katalysators 36 in drei Teilregionen unterteilt ist, die erste Temperatur Tcat1, die zweite Temperatur Tcat2 und die dritte Temperatur Tcat3 Temperaturen jeder Teilregion, die - der Reihe nach von der Anströmseite aus - eine erste Teilregion A1, eine zweite Teilregion A2 und eine dritte Teilregion A3 sind. Der vorherige Wert ist ein Wert, der bei der vorherigen Ausführung der in 3 gezeigten Reihe von Prozessen berechnet wird.
Als Nächstes setzt die CPU 72 die Werte anderer Variablen als die zweite Temperatur Tcat2 und die dritte Temperatur Tcat3 unter den in dem Prozess von S10 detektierten Variablen an die Stelle der Eingangsvariable der Abbildung, welche die erste Temperatur Tcat1 ausgibt (S12). Das heißt, die CPU 72 ersetzt die Eingangsvariable x(1) durch die Drehzahl NE, ersetzt die Eingangsvariable x(2) durch den Füllungsgrad η, ersetzt die Eingangsvariable x(3) durch den Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave und ersetzt die Eingangsvariable x(4) durch den Ansaugphasendifferenz-Durchschnittswert DINave. Darüber hinaus ersetzt die CPU 72 die Eingangsvariable x(5) durch die Kühlmitteltemperatur THW und ersetzt die Eingangsvariable x(6) durch den vorherigen Wert der ersten Temperatur Tcat1.
Als Nächstes berechnet die CPU 72 die erste Temperatur Tcat1, indem sie die Eingangsvariablen x(1) bis x(6) in die Abbildung eingibt, welche die erste Temperatur Tcat1 ausgibt (S14). Diese Abbildung wird durch ein neuronales Netz gebildet, das eine Anzahl „αf“ von Zwischenschichten aufweist und in dem die Aktivierungsfunktionen h1 bis hαf jeder Zwischenschicht hyperbolische Tangenten sind und die Aktivierungsfunktion f der Ausgangsschicht ReLU ist. ReLU ist eine Funktion, die entweder die Eingabe oder Null ausgibt, je nachdem, was nicht kleiner ist. Oder anders ausgedrückt: wenn die Eingabe nicht null ist, so ist ReLU eine Funktion, welche die Eingabe oder null ausgibt, je nachdem, was größer ist, und wenn die Eingabe null ist, so ist ReLU eine Funktion, die null ausgibt.
Zum Beispiel wird der Wert jedes Knotens in der Zwischenschicht generiert, indem in die Aktivierungsfunktion h1 die Ausgabe eingegeben wird, wenn die Eingangsvariablen x(1) bis x(6) in die durch die Koeffizienten wF(1)ji (j = 0 bis nf1, i = 0 bis 6) definierte lineare Abbildung eingegeben werden. Das heißt, wenn m = 1, 2, ... αf erfüllt ist, so wird der Wert jedes Knotens der m-ten Zwischenschicht generiert, indem in die Aktivierungsfunktion hm die Ausgabe der durch den Koeffizienten wF(m) definierten linearen Abbildung eingegeben wird. Hier sind nfl, nf2, ... nfα die Anzahl der Knoten in der ersten, zweiten,... αfth Zwischenschicht. Hier sind wF(1)j0 und dergleichen Vorspannparameter, und die Eingangsvariable x(0) ist als „1“ definiert.
Als Nächstes generiert die CPU 72 die Eingangsvariablen x(1) bis x(7) der Abbildung, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt (S16). Hier sind die Eingangsvariablen x(1) bis x(5) die gleichen wie die, die in dem Prozess von S12 generiert werden. Die CPU 72 ersetzt die Eingangsvariable x(6) durch den vorherigen Wert der zweiten Temperatur Tcat2 und ersetzt die Eingangsvariable x(7) durch den ersten Temperatur-Durchschnittswert Tcat1ave. Der erste Temperatur-Durchschnittswert Tcat1ave ist ein Durchschnittswert der letzten mehreren Abtastwerte der ersten Temperatur Tcat1, einschließlich des momentanen Wertes der ersten Temperatur Tcat1, welche die erste Temperatur Tcat1 ist, die durch den momentanen Prozess von S14 berechnet wird.
Als Nächstes berechnet die CPU 72 die zweite Temperatur Tcat2, indem sie die Eingangsvariablen x(1) bis x(7) in die Abbildung eingibt, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt (S18). Diese Abbildung wird durch ein neuronales Netz gebildet, das eine Anzahl „αs“ von Zwischenschichten aufweist, und in dem die Aktivierungsfunktionen h1 bis has jeder Zwischenschicht hyperbolische Tangenten sind, und die Aktivierungsfunktion f der Ausgangsschicht ReLU ist. Zum Beispiel wird der Wert jedes Knotens in der ersten Zwischenschicht generiert, indem in die Aktivierungsfunktion h1 die Ausgabe eingegeben wird, wenn die Eingangsvariablen x(1) bis x(7) in die durch die Koeffizienten wS(1)ji (j = 0 bis ns1, i = 0 bis 7) definierte lineare Abbildung eingegeben werden. Das heißt, wenn m = 1, 2, ... αs erfüllt ist, so wird der Wert jedes Knotens in der m-ten Zwischenschicht generiert, indem in die Aktivierungsfunktion hm die Ausgabe der durch den Koeffizienten wS(m) definierten linearen Abbildung eingegeben wird. Hier sind n1, n2, ... nas die Anzahl der Knoten in der ersten, zweiten, ... αs-ten Zwischenschicht. Hier sind wS(1)j0 und dergleichen Vorspannparameter, und die Eingangsvariable x(0) ist als „1“ definiert.
Als Nächstes generiert die CPU 72 die Eingangsvariablen x(1) bis x(7) der Abbildung, welche die dritte Temperatur Tcat3 ausgibt (S20). Hier sind die Eingangsvariablen x(1) bis x(5) die gleichen wie die, die in dem Prozess von S12 generiert werden. Die CPU 72 ersetzt die Eingangsvariable x(6) durch den vorherigen Wert der dritten Temperatur Tcat3 und ersetzt die Eingangsvariable x(7) durch den zweiten Temperatur-Durchschnittswert Tcat2ave. Der zweite Temperatur-Durchschnittswert Tcat2ave ist ein Durchschnittswert der letzten mehreren Abtastwerte der zweiten Temperatur Tcat2, einschließlich des momentanen Wertes der zweiten Temperatur Tcat2, welche die zweite Temperatur Tcat2 ist, die durch den momentanen Prozess von S18 berechnet wird.
Als Nächstes berechnet die CPU 72 die dritte Temperatur Tcat3, indem sie die Eingangsvariablen x(1) bis x(7) in die Abbildung eingibt, welche die dritte Temperatur Tcat3 ausgibt (S22). Diese Abbildung wird durch ein neuronales Netz gebildet, das eine Anzahl „αt“ von Zwischenschichten aufweist, und in dem die Aktivierungsfunktionen h1 bis hat jeder Zwischenschicht hyperbolische Tangenten sind, und die Aktivierungsfunktion f der Ausgangsschicht ReLU ist. Zum Beispiel wird der Wert jedes Knotens in der ersten Zwischenschicht generiert, indem in die Aktivierungsfunktion h1 die Ausgabe eingegeben wird, wenn die Eingangsvariablen x(1) bis x(7) in die durch die Koeffizienten wT(1)ji (j = 0 bis nt1, i = 0 bis 7) definierte lineare Abbildung eingegeben werden. Das heißt, wenn m = 1, 2, ... αt erfüllt ist, so wird der Wert jedes Knotens in der m-ten Zwischenschicht generiert, indem in die Aktivierungsfunktion hm die Ausgabe der durch den Koeffizienten wT(m) definierten linearen Abbildung eingegeben wird. Hier sind n1, n2, ... nat die Anzahl der Knoten in der ersten, zweiten, ... αt-ten Zwischenschicht. Hier sind wT(1)j0 und dergleichen Vorspannparameter, und die Eingangsvariable x(0) ist als „1“ definiert.
Als Nächstes setzt die CPU 72 die zweite Temperatur Tcat2, die gerade durch den Prozess von S18 berechnet wird, an die Stelle der Katalysatortemperatur Tcat (S24) und beendet dann vorübergehend die Reihe von Prozessen. Wenn der Prozess für 3 anfänglich ausgeführt wird, so können vorab eingestellte Standardwerte als der vorherige Wert der ersten Temperatur Tcat1, der vorherige Wert der zweiten Temperatur Tcat2 und der vorherige Wert der dritten Temperatur Tcat3 verwendet werden. Selbst wenn der Standardwert von der tatsächlichen Temperatur abweicht, konvergieren die erste Temperatur Tcat1, die zweite Temperatur Tcat2 und die dritte Temperatur Tcat3 jeweils zu den richtigen Werten, indem der Prozess für 3 wiederholt wird.
5 zeigt den Prozess zum Überwachen des Aufwärmprozesses für den Katalysator 36 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der in 5 gezeigte Prozess wird dadurch implementiert, dass die CPU 72 das Überwachungsprozessprogramm 74b, das in dem in 1 gezeigten ROM 74 gespeichert ist, wiederholt während des Kaltstarts des Verbrennungsmotors 10 ausführt. Das Überwachungsprozessprogramm 74b wird wiederholt, zum Beispiel in zuvor festgelegten Zyklen, ausgeführt, bis bestimmt wurde, ob eine Anomalie vorliegt.
In der in 5 gezeigten Reihe von Prozessen erfasst die CPU 72 zunächst die Ansaugluftmenge Ga (S30). Dann aktualisiert die CPU 72 den integrierten Wert InGa, indem sie die in dem Prozess von S30 erfasste Ansaugluftmenge Ga zu dem integrierten Wert InGa addiert (S32). Dann bestimmt die CPU 72, ob der integrierte Wert InGa mindestens so groß wie ein vorgegebener Wert Inth ist oder nicht (S34). Hier wird der vorgegebene Wert Inth auf einen zulässigen oberen Grenzwert für die Temperatur des Katalysators 36 gesetzt, um die Referenztemperatur Tcatref zu erreichen, wenn die Aufwärmsteuerung des Katalysators 36 normal ausgeführt wird. Das heißt, wenn die Ansaugluftmenge Ga groß ist, so ist die Kraftstoffeinspritzmenge größer, und die in dem Brennraum 24 generierte Verbrennungsenergie ist ebenfalls größer als im Fall einer kleinen Ansaugluftmenge. Somit erhöht sich auch die Gesamtwärmemenge, die der Katalysator 36 erhält. Daher kann es als die zulässige Obergrenzenzeit für den Katalysator 36 zum Erreichen der Referenztemperatur Tcatref eingestellt werden, dass der integrierte Wert InGa den vorgegebenen Wert Inth erreicht. Die Referenztemperatur Tcatref wird gemäß der Temperatur eingestellt, bei der der Katalysator 36 einen aktivierten Zustand einnimmt.
Wenn bestimmt wird, dass der integrierte Wert InGa mindestens so groß wie der zuvor festgelegte Wert Inth ist (S34: JA), so erfasst die CPU 72 die Katalysatortemperatur Tcat (S36). Dann bestimmt die CPU 72, ob die Katalysatortemperatur Tcat niedriger als die Referenztemperatur Tcatref ist oder nicht (S38). Dieser Prozess dient zum Bestimmen, ob eine Anomalie in dem in 2 gezeigten Prozess aufgetreten ist und eine Anomalie in der Aufwärmsteuerung des Katalysators 36 aufgetreten ist. Eine solche Anomaliebestimmung überwacht den durch die Steuervorrichtung 70 eingestellten Betriebsbetrag der Betriebseinheit, das heißt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie der Befehls selbst von der Steuervorrichtung 70. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Anomalie in der Aufwärmsteuerung des Katalysators 36 wird unter Verwendung des geschätzten Wertes (Tcat) auf der Grundlage des Betriebsbetrages für den Aufwärmprozess bestimmt.
Wenn bestimmt wird, dass die Katalysatortemperatur Tcat mindestens so hoch ist wie Referenztemperatur Tcatref (S38: NEIN), so nimmt die CPU 72 eine normale Bestimmung vor (S40). Wenn bestimmt wird, dass die Katalysatortemperatur Tcat niedriger ist als die Referenztemperatur Tcatref (S38: JA),so bestimmt die CPU 72, dass eine Anomalie in der Aufwärmsteuerung des Katalysators 36 vorliegt (S42). Dann führt die CPU 72 einen Benachrichtigungsprozess für das Einschalten einer in 1 gezeigten Warnlampe 98 aus, um den Benutzer aufzufordern, die Anomalie zu bewältigen (S44).
Wenn die Prozesse von S40 und S44 vollendet sind, oder wenn in dem Prozess von S34 eine negative Bestimmung erfolgt, so beendet die CPU 72 vorübergehend die in 5 gezeigte Reihe von Prozessen.
Es wird nun ein Verfahren zum Generieren der Abbildungsdaten 76a beschrieben.
6 zeigt ein System zum Generieren der Abbildungsdaten 76a.
Wie in 6 gezeigt, ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Dynamometer 100 über einen Drehmomentwandler 60 und ein Getriebe 62 mechanisch mit der Kurbelwelle 30 des Verbrennungsmotors 10 verbunden. Verschiedene Zustandsvariablen, wenn der Verbrennungsmotor 10 in Betrieb ist, werden durch die Sensorgruppe 102 detektiert und die Detektionsergebnisse in eine Anpassungsvorrichtung 104 eingegeben, die ein Computer ist, der Abbildungsdaten 76a generiert. Die Sensorgruppe 102 umfasst einen Luftströmungsmesser 80, der ein Sensor zum Detektieren eines Wertes zum Generieren einer Eingabe in die Abbildung ist, einen Kurbelwinkelsensor 82, einen einlassseitigen Nockenwinkelsensor 84, einen Kühlmitteltemperatursensor 88 und dergleichen. Außerdem umfasst die Sensorgruppe 102 Temperatursensoren, welche die Temperaturen einer jeden der ersten Teilregion A1, der zweiten Teilregion A2 und der dritten Teilregion A3 des Katalysators 36 detektieren.
7 zeigt einen Abbildungsdatengenerierungsprozess. Der in 7 gezeigte Prozess wird durch die Anpassungsvorrichtung 104 ausgeführt. Der in 7 gezeigte Prozess kann zum Beispiel implementiert werden, indem die Anpassungsvorrichtung 104 mit einer CPU und einem ROM versehen wird und ein in dem ROM gespeichertes Programm durch die CPU ausgeführt wird.
In der in 7 gezeigten Reihe von Prozessen erfasst die Anpassungsvorrichtung 104 zunächst als Trainingsdaten die gleichen Daten wie die, die in dem Prozess von S10 erfasst wurden, auf der Grundlage des Detektionsergebnisses der Sensorgruppe 102 und erfasst die erste Temperatur Tcat1t, die zweite Temperatur Tcat2t und die dritte Temperatur Tcat3t, die Detektionswerte der Temperatursensoren sind, als Lehrerdaten des beaufsichtigten Lernens der Trainingsdaten (S50). Der letzte Buchstabe t von Tcatlt stellt die Lehrerdaten des beaufsichtigten Lernens dar.
Als Nächstes führt die Anpassungsvorrichtung 104 die Prozesse von S52 bis S62, die den Prozessen von S12 bis S22 ähnlich sind, unter Verwendung der Trainingsdaten, die nicht die Lehrerdaten des beaufsichtigten Lernens sind, aus.
Dann bestimmt die CPU 72, ob die Anzahl der Abtastwerte der ersten Temperatur Tcat1, der zweiten Temperatur Tcat2 und der dritten Temperatur Tcat3, die in jedem der Prozesse von S54, S58 und S62 berechnet wurden, mindestens so groß wie ein vorgegebener Wert ist (S64). Damit die Anzahl von Abtastungen mindestens so groß wie ein zuvor festgelegter Wert ist, ist es hier erforderlich, dass die erste Temperatur Tcat1, die zweite Temperatur Tcat2 und die dritte Temperatur Tcat3 an verschiedenen Aktionspunkten berechnet werden, die durch die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η definiert sind, indem der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 geändert wird.
Wenn bestimmt wird, dass die Anzahl von Abtastungen nicht mindestens die vorgegebene Anzahl ist (S64: NEIN), so kehrt die Anpassungsvorrichtung 104 zu dem Prozess von S50 zurück. Wenn bestimmt wird, dass die Anzahl von Abtastungen mindestens die vorgegebene Anzahl ist (S64: JA), so aktualisiert die Anpassungsvorrichtung 104 die Koeffizienten wF(1)ji, ... wF(αf)1p, die Koeffizienten wS(1)ji, ... wS(αs)1p und die Koeffizienten wT(1)ji, ... wT(αt)1p (S66). Genauer gesagt, aktualisiert die Anpassungsvorrichtung 104 die Koeffizienten wF(1)ji, ... wF(αf)1p, damit die Summe der Quadrate der Differenz zwischen der ersten Temperatur Tcat1t, die als die Lehrerdaten des beaufsichtigten Lernens dient, und jeder der ersten Temperaturen Tcat1, die durch den Prozess von S54 berechnet werden, minimiert wird. Außerdem aktualisiert die Anpassungsvorrichtung 104 die Koeffizienten wS(1)ji, ... wS(αs)1p, damit die Summe der Quadrate der Differenz zwischen der zweiten Temperatur Tcat2t, die als die Lehrerdaten des beaufsichtigten Lernens dient, und jeder der zweiten Temperaturen Tcat2, die durch den Prozess von S58 berechnet wurden, minimiert wird. Außerdem aktualisiert die Vorrichtung 104 die Koeffizienten wT(1)ji, ... wT(αt)1p, damit die Summe der Quadrate der Differenz zwischen der dritten Temperatur Tcat3t, die als die Lehrerdaten des beaufsichtigten Lernens dient, und jeder der dritten Temperaturen Tcat3, die durch den Prozess von S62 berechnet werden, minimiert wird.
Das Anpassungsvorrichtung 104 speichert die Koeffizienten wF(1)ji, ... wF(αf)1p, die Koeffizienten wS(1)ji, ... wS (αs)1p und die Koeffizienten wT(1)ji, ... wT(αt)1p als erlernte Abbildungsdaten 76a (S68).
Die Funktionsweise und die Vorteile der vorliegenden Ausführungsform werden nun beschrieben.
Die CPU 72 schätzt die Katalysatortemperatur Tcat auf der Grundlage des Zündzeitpunkt-Durchschnittswertes aigave, der eine Variable ist, die mit dem Betriebsbetrag verbunden ist, der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η der Zündvorrichtung 28, welche die Betriebseinheit des Verbrennungsmotors 10 ist, die in dem Aufwärmprozess M42 verwendet wird. Dann bestimmt die CPU 72, dass es eine Anomalie in der Aufwärmsteuerung gibt, wenn die Katalysatortemperatur Tcat in dem Moment, wo der integrierte Wert InGa der Ansaugluftmenge Ga den vorgegebenen Wert Inth erreicht hat, kleiner als die Referenztemperatur Tcatref ist. Hier wird die Strömungsrate des in den Katalysator 36 einströmenden Fluids durch die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η bestimmt, und die Temperatur des in den Katalysator 36 einströmenden Fluids kann anhand des Zündzeitpunktes aig erkannt werden. Somit kann die Katalysatortemperatur Tcat mit hoher Genauigkeit berechnet werden. Daher kann die tatsächliche Temperatur des Katalysators 36 in dem Moment, wo der integrierte Wert InGa den vorgegebenen Wert Inth erreicht hat, mit hoher Genauigkeit durch die Katalysatortemperatur Tcat ausgedrückt werden. Wenn die Katalysatortemperatur Tcat unterhalb der Referenztemperatur Tcatref liegt, kann daher der für die Referenztemperatur Tcatref vorgesehene Spielraum in dem Prozess zur Anomaliebestimmung minimiert werden. Außerdem kann das irrtümliche Erkennen einer Anomalie reduziert werden.
Die oben beschriebene vorliegende Ausführungsform hat darüber hinaus die unten beschriebenen Vorteile.
(1) Die Drehzahl NE und der Füllungsgrad η, welche die Aktionspunktvariable bilden, die den Aktionspunkt des Verbrennungsmotors 10 definiert, sind in der Eingabe der Abbildung enthalten. Der Betriebsbetrag der Betriebseinheit des Verbrennungsmotors 10 ist allgemein entsprechend dem Aktionspunkt variabel. Daher kann die Katalysatortemperatur Tcat berechnet werden, indem die Differenz beim Betriebsbetrag unter Verwendung der Aktionspunktvariable als eine Eingabe der Abbildung widergespiegelt wird.
(2) Der Ansaugphasendifferenz-Durchschnittswert DINave ist in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Durch die Ansaugphasendifferenz DIN ändert sich die Verbrennungstemperatur der Luft-Kraftstoff-Gemisches im Brennraum 24, und folglich ändert sich die Temperatur der in den Abgasdurchgang 34 ausgestoßenen Abgases. Somit kann die Katalysatortemperatur Tcat mit höherer Genauigkeit berechnet werden, indem die Ansaugphasendifferenz DIN als eine Eingabe in die Abbildung verwendet wird. Insbesondere wird während eines Kaltstarts die Soll-Ansaugphasendifferenz DIN* nicht immer eindeutig durch den Aktionspunkt bestimmt. Daher kann die Katalysatortemperatur Tcat mit höherer Genauigkeit berechnet werden, indem die Ansaugphasendifferenz DIN zusätzlich zur Drehzahl NE und dem Füllungsgrad η in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist.
Wenn die Soll-Ansaugphasendifferenz DIN* anhand der Drehzahl NE, des Füllungsgrades η und der Kühlmitteltemperatur THW eindeutig bestimmen werden soll, indem die Drehzahl NE, der Füllungsgrad η und die Kühlmitteltemperatur THW in der Eingabe in die Abbildung enthalten sind, so können Abbildungsdaten zum Berechnen der Katalysatortemperatur Tcat generiert werden, während die Soll-Ansaugphasendifferenz DIN* durch maschinelles Lernen widergespiegelt wird. In diesem Fall wird jedoch die Struktur der Abbildung kompliziert; zum Beispiel erhöht sich die Anzahl der Zwischenschichten der neuronalen Netzes. Durch Einbeziehung der Ansaugphasendifferenz DIN in die Eingabe in die Abbildung, wie in der vorliegenden Ausführungsform, kann die Katalysatortemperatur Tcat, die den Einfluss der Ansaugphasendifferenz DIN widerspiegelt, mit zufriedenstellender Genauigkeit berechnet werden, während die Struktur der Abbildung vereinfacht wird.
(3) Anstatt den Zündzeitpunkt aig und die Ansaugphasendifferenz DIN in die Abbildung einzugeben, werden der Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave und der Ansaugphasendifferenz-Durchschnittswert DINave, die ihre Durchschnittswerte sind, in die Abbildung eingegeben. Somit können die Informationen des Zündzeitpunktes aig und der Ansaugphasendifferenz DIN so weit wie möglich in die Eingabe in die Abbildung aufgenommen werden, ohne den Verarbeitungszyklus von 3 übermäßig zu verkürzen. Des Weiteren kann die Katalysatortemperatur Tcat mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
(4) Verschiedene Variablen des Verbrennungsmotors 10 werden nach dem Zufallsprinzip in großen Mengen eingegeben, und eine Abbildung zum Berechnen der Katalysatortemperatur Tcat wird nicht durch maschinelles Lernen erlernt. Die Variablen, die einen großen Einfluss auf die Änderung der Katalysatortemperatur Tcat haben, wurden sorgfältig ausgewählt. Daher können die Anzahl der Zwischenschichten der neuronalen Netzes und die Dimension der Eingangsvariable im Vergleich zu dem Fall, dass das Wissen der Erfinder nicht einfließt, reduziert werden, und die Struktur der Abbildung zum Berechnen der Katalysatortemperatur Tcat kann ohne großen Aufwand vereinfacht werden.
(5) Anstatt eine einzelne Abbildung zu bilden, welche die Katalysatortemperatur Tcat ausgibt, wurden Abbildung gebildet, welche die erste Temperatur Tcat1, die zweite Temperatur Tcat2 und die dritte Temperatur Tcat3 ausgeben. Dann wird mit „i = 2,3“ die i-te Temperatur Tcati auf der Grundlage des „i-1“-ten Temperatur-Durchschnittswertes Tcat „i-1“ave geschätzt, so dass die i-te Temperatur Tcati im Hinblick auf den Wärmetausch zwischen der i-ten Teilregion Ai und der „i-1“-ten Teilregion A„i-1“ geschätzt werden kann. Daher kann zum Beispiel der Wärmetausch zwischen den Teilregionen des Katalysators 36 im Vergleich zu dem Fall, dass eine Abbildung, welche die Katalysatortemperatur Tcat ausgibt, durch eine einzige Abbildung gebildet wird, ohne Weiteres widergespiegelt werden. Somit kann die Schätzungsgenauigkeit der Temperatur verbessert und gleichzeitig die Struktur jeder Abbildung vereinfacht werden.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden wird nun eine zweite Ausführungsform unter Bezug auf 8 und 9 beschrieben, wobei wir uns auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform konzentrieren.
8 zeigt einen Teil eines durch die Steuervorrichtung 70 ausgeführten Prozesses gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der in 8 gezeigte Prozess wird dadurch implementiert, dass die CPU 72 das in dem ROM 74 gespeicherte Programm ausführt. In 8 werden Prozesse, die den in 2 gezeigten Prozessen entsprechen, der Einfachheit halber mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der folgenden Beschreibung weist der Verbrennungsmotor 10 vier Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 auf.
Ein Amplitudenwertvariablen-Ausgabeprozess M50 stellt das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des gesamten Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4, welches das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch ist, während des Zeitraums ein, in dem sich die Kurbelwelle 30 zweimal dreht. Darüber hinaus ist der Amplitudenwertvariablen-Ausgabeprozess M50 ein Prozess zum Berechnen und Ausgeben des Amplitudenwertes α einer Dithersteuerung, in der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemisches zwischen den Zylindern variiert wird, während ein solches Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird. Hier ist - in der Dithersteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform - einer des ersten Zylinders Nr. 1 bis vierten Zylinders Nr. 4 ein fett verbrennender Zylinder, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Luft-Kraftstoff-Gemisches fetter als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und die restlichen drei Zylinder sind mager verbrennende Zylinder, in denen das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Luft-Kraftstoff-Gemisches magerer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Dann wird die Einspritzmenge in dem fett verbrennenden Zylinder auf „1 + α“ mal die erforderliche Einspritzmenge Qd eingestellt, und die Einspritzmenge in dem mager verbrennenden Zylinder wird auf „1 - (α/3)“ mal die erforderliche Einspritzmenge Qd eingestellt. Wenn also die Luftmenge, die in jeden der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 in einem einzelnen Verbrennungszyklus eingefüllt wird, gleich groß ist, so sind die folgenden beiden Werte (v) und (vi) gleich groß.
Wert (v): Summe (hier „α“ selbst) für die Anzahl des Auftretens (hier einmal) im Verbrennungshub des fett verbrennenden Zylinders in dem Zeitraum, in dem sich die Kurbelwelle um das Zweifache des Erhöhungsverhältnisses (hier „α“) in Bezug auf die erforderliche Einspritzmenge Qd in dem fett verbrennenden Zylinder dreht.
Wert (vi): Summe (hier „α“ selbst) für die Anzahl (hier dreimal) des Verbrennungshubes des mager verbrennenden Zylinders in dem Zeitraum, in dem sich die Kurbelwelle um das Zweifache des Verringerungsverhältnisses (hier „α/3“) in Bezug auf die erforderliche Einspritzmenge Qd in dem mager verbrennenden Zylinder dreht.
Wenn die Luftmenge, mit der jeder der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 gefüllt wird, in einem einzelnen Verbrennungszyklus gleich ist, wenn der Wert (v) und der Wert (vi) gleich sind, so ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis für das gesamte verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylindern Nr. 1 bis Nr. 4 des Verbrennungsmotors 10 das gleiche wie das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Beim Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 wird eine Aufwärmanforderung für den Katalysator 36 ausgegeben. Daher wird der Amplitudenwert α durch den Amplitudenwertvariablen-Ausgabeprozess M50 auf einen Wert größer als Null gesetzt. Genauer gesagt, umfasst der Amplitudenwertvariablen-Ausgabeprozess M50 einen Prozess zum variablen Einstellen des Amplitudenwertes α auf der Grundlage der Drehzahl NE und des Füllungsgrades η. Genauer gesagt, wird der Amplitudenwert α durch die CPU 72 in einem Zustand abbildberechnet, in dem die Abbilddaten, welche die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η als Eingangsvariablen und den Amplitudenwert α als eine Ausgangsvariable haben, vorab in dem ROM 74 gespeichert werden. 8 zeigt, dass der Amplitudenwert α in einer Region, in der die Drehzahl NE und der Füllungsgrad η groß sind, Null ist. Dies liegt daran, dass in einer Hochlastregion oder dergleichen die Energieflussrate des in den Katalysator 36 einströmenden Abgases auch dann zunimmt, wenn die Dithersteuerung nicht ausgeführt wird.
Die Abbilddaten sind Einstelldaten eines diskreten Wertes der Eingangsvariable und eines Wertes der Ausgangsvariable, der jedem Wert der Eingangsvariable entspricht. Die Abbildberechnung kann zum Beispiel ein Prozess sein, bei dem der Wert der Ausgangsvariable der entsprechenden Abbilddaten ein Berechnungsergebnis darstellt, wenn der Wert der Eingangsvariable mit einem der Werte der Eingangsvariablen der Abbilddaten übereinstimmt, und bei dem ein Wert, der durch Interpolation der Werte mehrerer in den Abbilddaten enthaltenen Ausgangsvariablen erhalten wird, ein Berechnungsergebnis darstellt, wenn der Wert der Eingangsvariable mit keinem der Werte der Eingangsvariablen der Abbilddaten übereinstimmt.
Ein Korrekturkoeffizienten-Berechnungsprozess M52 ist ein Prozess zum Berechnen des Korrekturkoeffizienten der erforderlichen Einspritzmenge Qd für den fett verbrennenden Zylinder durch Addieren des Amplitudenwertes α zu „1“. Ein Ditherkorrekturprozess M54 ist ein Prozess zum Berechnen des Einspritzmengen-Befehlswertes Q* des Zylinders Nr. w als dem fett verbrennenden Zylinder durch Multiplizieren der erforderlichen Einspritzmenge Qd mit dem Korrekturkoeffizienten „1 + α“. Hier ist „w“ einer der Werte „1“ bis „4“.
Ein Multiplikationsprozess M56 ist ein Prozess zum Multiplizieren des Amplitudenwertes α mit „-1/3“, und ein Korrekturkoeffizienten-Berechnungsprozess M58 ist ein Prozess zum Berechnen des Korrekturkoeffizienten der erforderlichen Einspritzmenge Qd für den mager verbrennenden Zylinder durch Addieren des Ausgabewertes des Multiplikationsprozesses M56 zu „1“. Ein Ditherkorrekturprozess M60 ist ein Prozess zum Berechnen eines Einspritzmengen-Befehlswertes Q* der Zylinder Nr. x, Nr. y, Nr. z als den mager verbrennenden Zylindern durch Multiplizieren der erforderlichen Einspritzmenge Qd mit dem Korrekturkoeffizienten „1 - (α/3)“. Hier sind „x“, „y“, „z“ eines von „1“ bis „4“, und „w“, „x“, „y“, „z“ unterscheiden sich voneinander.
Ein Einspritzventil-Betätigungsprozess M30 gibt die Betriebssignale MS2, MS3 an das Porteinspritzventil 16 und das zylinderinterne Einspritzventil 26 des Zylinders Nr. w als dem fett verbrennenden Zylinder auf der Grundlage des Einspritzmengen-Befehlswertes Q*, der durch den Ditherkorrekturprozess M54 ausgegeben wird, aus. Somit ist die Gesamtmenge des von dem Porteinspritzventil 16 und dem zylinderinternen Einspritzventil 26 eingespritzten Kraftstoffs eine Menge, die dem Einspritzmengen-Befehlswert Q* entspricht. Darüber hinaus gibt der Einspritzventil-Betätigungsprozess M30 die Betriebssignale MS2, MS3 an das Porteinspritzventil 16 und das zylinderinterne Einspritzventil 26 des Zylinders Nr. x, Nr. y, Nr. z als den mager verbrennenden Zylindern auf der Grundlage des Einspritzmengen-Befehlswertes Q*, der durch den Ditherkorrekturprozess M60 ausgegeben wird aus. Somit ist die Gesamtmenge des von dem Porteinspritzventil 16 und dem zylinderinternen Einspritzventil 26 eingespritzten Kraftstoffs eine Menge, die dem Einspritzmengen-Befehlswert Q* entspricht.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Aufwärmprozess M42 durch den Amplitudenwertvariablen-Ausgabeprozess M50, den Korrekturkoeffizienten-Berechnungsprozess M52, den Ditherkorrekturprozess M54, den Multiplikationsprozess M56, den Korrekturkoeffizienten-Berechnungsprozess M58, den Ditherkorrekturprozess M60 und den Einspritzventil-Betätigungsprozess M30 gebildet.
9 zeigt einen Schätzungsprozess für die Temperatur des Katalysators 36. Der in 9 gezeigte Prozess wird dadurch implementiert, dass die CPU 72 das Temperaturschätzungsprogramm 74a, das in dem in 1 gezeigten ROM 74 gespeichert ist, wiederholt - zum Beispiel in zuvor festgelegten Zyklen - ausführt. In 9 werden Prozesse, die den in 3 gezeigten Prozessen entsprechen, der Einfachheit halber mit den gleichen Schrittnummern bezeichnet.
In der in 9 gezeigten Reihe von Prozessen führt die CPU 72 zunächst einen Prozess aus, bei dem das Erfassen des Zündzeitpunkt-Durchschnittswertes aigave zum Erfassen des Amplitudenwert-Durchschnittswertes aave in Bezug auf den Prozess von S10 geändert wird (S10a). Hier ist der Amplitudenwert-Durchschnittswert aave ein Durchschnittswert des Amplitudenwertes α in dem Verarbeitungszyklus von S10a. Als Nächstes führt die CPU 72 einen Prozess aus, bei dem die Variable, die an die Stelle der Eingangsvariable x(3) zu setzen ist, von dem Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave zu dem Amplitudenwert-Durchschnittswert aave in Bezug auf den Prozess von S 12 geändert wird (S12a). Dann führt die CPU 72 die gleichen Prozesse wie S16 bis S24 in 3 aus, obgleich die Eingangsvariable x(3) geändert wird.
Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform die Dithersteuerung als der Aufwärmprozess M42 ausgeführt. Gemäß der Dithersteuerung wird das Aufwärmen des Katalysators 36 durch die Wärme beschleunigt, die generiert wird, wenn der aus dem mager verbrennenden Zylinder ausgestoßene Sauerstoff in dem Katalysator 36 gespeichert wird, sowie durch die Verbrennungswärme, die generiert wird, wenn der aus dem fett verbrennenden Zylinder ausgestoßene unverbrannte Kraftstoff durch den in dem Katalysator 36 gespeicherten Sauerstoff oxidiert wird. Daher kann die Temperatur des Katalysators 36 mit hoher Genauigkeit berechnet werden, indem der Amplitudenwert-Durchschnittswert aave in der Eingabe der Abbildung enthalten ist.
Dritte Ausführungsform
Eine dritte Ausführungsform wird nun unter Bezug auf 10 beschrieben, wobei wir uns auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform konzentrieren.
10 zeigt einen Schätzungsprozess für die Temperatur des Katalysators 36. Der in 10 gezeigte Prozess wird dadurch implementiert, dass die CPU 72 das Temperaturschätzungsprogramm 74a, das in dem in 1 gezeigten ROM 74 gespeichert ist, wiederholt - zum Beispiel in zuvor festgelegten Zyklen - ausführt. In 10 werden Prozesse, die den in 3 gezeigten Prozessen entsprechen, der Einfachheit halber mit den gleichen Schrittnummern bezeichnet.
In der in 10 gezeigten Verarbeitungsreihe erfasst die CPU 72 zunächst - zusätzlich zu den in dem Prozess von S10 erfassten Variablen - den Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave, den Einspritzaufteilungsverhältnis-Durchschnittswert Kpave, den AGR-Verhältnis-Durchschnittswert Regrave, den Atmosphärendruck Pa und die Strömungsratenvariable QF (S10b). Hier sind der Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave, der Einspritzaufteilungsverhältnis-Durchschnittswert Kpave und der AGR-Verhältnis-Durchschnittswert Regrave die Durchschnittswerte des Erhöhungsbetrages Qi, des Einspritzaufteilungsverhältnisses Kp und des AGR-Verhältnisses Regr in dem Verarbeitungszyklus von S10b. Darüber hinaus zeigt der Erhöhungsbetrag Qi einen Überschuss oder einen Mangel in Bezug auf die Kraftstoffmenge an, die erforderlich ist, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu bringen. Die Strömungsratenvariable QF ist eine Variable, welche die Strömungsrate des Kühlmittels in dem Kühlmittelzirkulationspfad 52 angibt, und wird durch die CPU 72 gemäß dem Öffnungsgrad des Strömungsratensteuerventils 56 berechnet.
Als Nächstes generiert die CPU 72 Eingangsvariablen x(1) bis x(5) auf die gleiche Weise wie der Prozess von S12 und generiert des Weiteren die Eingangsvariablen x(6) bis x(11) (S12b). Das heißt, die CPU 72 ersetzt die Eingangsvariable x(6) durch den Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave, ersetzt die Eingangsvariable x(7) durch den Einspritzaufteilungsverhältnis-Durchschnittswert Kpave und ersetzt die Eingangsvariable x(8) durch den AGR-Verhältnis-Durchschnittswert Regrave. Außerdem ersetzt die CPU 72 die Eingangsvariable x(9) durch den atmosphärischen Druck Pa, ersetzt die Eingangsvariable x(10) durch die Strömungsratenvariable QF und ersetzt die Eingangsvariable x(11) durch den vorherigen Wert der ersten Temperatur Tcat1.
Als Nächstes berechnet die CPU 72 die erste Temperatur Tcat1, indem sie die Eingangsvariablen x(1) bis x(11) in die Abbildung eingibt, welche die erste Temperatur Tcat1 ausgibt (S14b). Die Abbildung ist hier ein neuronales Netz, das dem in dem Prozess von S14 verwendeten Prozess ähnlich ist, aber die Dimensionen der Eingangsvariablen sind andere.
Als Nächstes generiert die CPU 72 die Eingangsvariablen x(1) bis x(12) der Abbildung, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt (S16b). Hier sind die Eingangsvariablen x(1) bis x(10) die gleichen wie die, die in dem Prozess von S12b generiert werden. Die CPU 72 ersetzt die Eingangsvariable x(11) durch den vorherigen Wert der zweiten Temperatur Tcat2 und ersetzt die Eingangsvariable x(12) durch den ersten Temperatur-Durchschnittswert Tcat1ave.
Als Nächstes berechnet die CPU 72 die zweite Temperatur Tcat2, indem sie die Eingangsvariablen x(1) bis x(12) in die Abbildung eingibt, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt (S18b). Die Abbildung ist hier ein neuronales Netz, das dem in dem Prozess von S18 verwendeten Prozess ähnlich ist, aber die Dimensionen der Eingangsvariablen sind andere.
Als Nächstes generiert die CPU 72 die Eingangsvariablen x(1) bis x(12) der Abbildung, welche die dritte Temperatur Tcat3 ausgibt (S20b). Hier sind die Eingangsvariablen x(1) bis x(10) die gleichen wie die, die in dem Prozess von S12b generiert werden. Die CPU 72 ersetzt die Eingangsvariable x(11) durch den vorherigen Wert der dritten Temperatur Tcat3 und ersetzt die Eingangsvariable x(12) durch den zweiten Temperatur-Durchschnittswert Tcat2ave.
Als Nächstes berechnet die CPU 72 die dritte Temperatur Tcat3, indem sie die Eingangsvariablen x(1) bis x(12) in die Abbildung eingibt, welche die dritte Temperatur Tcat3 ausgibt (S22b). Die Abbildung ist hier ein neuronales Netz, das dem in dem Prozess von S22 verwendeten Prozess ähnlich ist, die Dimensionen der Eingangsvariablen sind jedoch andere.
Dann kehrt die CPU 72 zu dem Prozess von S24 zurück.
Die vorliegende Ausführungsform weist die unten beschriebenen Vorteile auf.
(6) Der Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave ist in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Wenn zum Beispiel die Einspritzmenge durch den Start-Einspritzmengen-Einstellprozess M28 eingestellt wird und dergleichen, so wird die Einspritzmenge nicht in Abhängigkeit vom Aktionspunkt des Verbrennungsmotors 10 bestimmt. Somit kann zum Beispiel die Einspritzmenge nicht mit hoher Genauigkeit erkannt werden, wenn nur der Aktionspunkt als eine Eingabe verwendet wird. Außerdem ist während des Kaltstarts der Niedrigtemperaturerhöhungskoeffizient Kw ein Wert größer als „1“, so dass die Einspritzmenge nicht eindeutig in Abhängigkeit vom Aktionspunkt des Verbrennungsmotors 10 bestimmt wird. Daher kann die Einspritzmenge nicht mit hoher Genauigkeit allein durch die Verwendung der Aktionspunkts als eine Eingabe erkannt werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Einspritzmenge mit hoher Genauigkeit erkannt werden, und die Katalysatortemperatur Tcat kann mit hoher Genauigkeit unter Verwendung der Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave berechnet werden.
Grundsätzlich lassen sich in der vorliegenden Ausführungsform Informationen über die Einspritzmenge, die den Einfluss des Niedrigtemperaturerhöhungskoeffizienten Kw berücksichtigt, mit der Drehzahl NE, dem Füllungsgrad η und der Kühlmitteltemperatur THW erhalten. Ungeachtet dessen kann beim Berechnen der Katalysatortemperatur Tcat im Hinblick auf den Einfluss des Niedrigtemperaturerhöhungskoeffizienten Kw die Sorge bestehen, dass die Struktur der Abbildung schnell kompliziert werden kann, wie zum Beispiel durch eine Erhöhung der Anzahl der Zwischenschichten. Die Struktur der Abbildung kann vereinfacht werden, während die Katalysatortemperatur Tcat genau berechnet wird, während der Einfluss des Niedrigtemperaturerhöhungskoeffizienten Kw durch die Verwendung des Erhöhungsbetrag-Durchschnittswertes Qiave erkannt wird.
(7) Der Einspritzaufteilungsverhältnis-Durchschnittswert Kpave ist in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Somit kann die Katalysatortemperatur Tcat berechnet werden, welche die Differenz bei der Verbrennung zwischen dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung von dem Porteinspritzventil 16 und dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung von dem zylinderinternen Einspritzventil 26 widerspiegelt.
(8) Der AGR-Verhältnis-Durchschnittswert Regrave ist in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Wenn also das AGR-Verhältnis Regr verschieden ist, so ist auch die Verbrennung verschieden, und die Katalysatortemperatur Tcat, welche die Differenz bei der Temperatur des in den Abgasdurchgang 34 ausgestoßenen Abgases widerspiegelt, kann berechnet werden.
(9) Der atmosphärische Druck Pa ist in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Somit kann die Katalysatortemperatur Tcat berechnet werden, welche die Differenz bei der Verbrennung in Abhängigkeit vom atmosphärischen Druck Pa widerspiegelt.
(10) Die Strömungsratenvariable QF ist in der Eingabe in die Abbildung enthalten. Somit ändert sich die Temperatur des Kühlmittels gemäß dem Betrag des Wärmetauschs zwischen dem Kühlmittel und der Temperatureinstellvorrichtung 54, und folglich kann die Katalysatortemperatur Tcat berechnet werden, welche die Temperaturänderung jedes Teils des Verbrennungsmotors 10 widerspiegelt.
Vierte Ausführungsform
Im Folgenden wird nun eine vierte Ausführungsform unter Bezug auf 11 beschrieben, wobei wir uns auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform konzentrieren.
11 zeigt einen Schätzungsprozess für die Temperatur des Katalysators 36. Der in 11 gezeigte Prozess wird dadurch implementiert, dass die CPU 72 das Temperaturschätzungsprogramm 74a, das in dem in 1 gezeigten ROM 74 gespeichert ist, wiederholt - zum Beispiel in zuvor festgelegten Zyklen - ausführt.
In der in 11 gezeigten Reihe von Prozessen erfasst die CPU 72 zunächst die Drehzahl NE, den Füllungsgrad η, den Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave, den Ansaugphasendifferenz-Durchschnittswert DINave, die Kühlmitteltemperatur THW, die Ansaugluftmenge Ga und den bisherigen Wert der Katalysatortemperatur Tcat (S70). Dann setzt die CPU 72 andere Variablen als den vorherigen Wert der Katalysatortemperatur Tcat unter den durch den Prozess von S70 detektierten Variablen an die Stelle jeder der Eingangsvariablen x(1) bis x(5) (S72). Hier sind die Eingangsvariablen x(1) bis x(5) die gleichen wie die in dem Prozess von S12.
Als Nächstes berechnet die CPU 72 die stabile Temperatur Tcats, indem sie die Eingangsvariablen x(1) bis x(5) in die Abbildung eingibt, das die stabile Temperatur Tcats ausgibt (S74). Hier ist die stabile Temperatur Tcats eine Temperatur des Katalysators 36 in einem stabilen Zustand, dergestalt, dass der Änderungsbetrag der Aktionspunktvariable des Verbrennungsmotors 10 maximal so groß wie ein bestimmter Wert ist
Diese Abbildung wird durch ein neuronales Netz gebildet, in dem die Zwischenschicht eine einzelne Schicht ist, die Aktivierungsfunktion h1 der Zwischenschicht eine hyperbolische Tangente ist und die Aktivierungsfunktion f der Ausgabeschicht ReLU ist. Zum Beispiel wird der Wert jedes Knotens in der Zwischenschicht generiert, indem in die Aktivierungsfunktion h1 die Ausgabe eingegeben wird, wenn die Eingangsvariablen x(1) bis x(5) in die durch die Koeffizienten w(1)jk (j = 1 bis n1, i = 0 bis 5) definierte lineare Abbildung eingegeben werden. Hier sind wj0 und dergleichen Vorspannparameter, und die Eingangsvariable x(0) ist als „1“ definiert.
Die Abbildungsdaten, welche die Abbildung definieren, können beispielsweise auf der Grundlage von Trainingsdaten generiert werden, wenn der Verbrennungsmotor 10 in jedem der mehreren Betriebspunkte stabil läuft.
Dann berechnet die CPU 72 eine Zeitkonstante β für die Verschiebung der Katalysatortemperatur Tcat zu einer stabilen Temperatur Tcats auf der Grundlage 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 des Verhaltens bis zur Verschiebung der Ist-Temperatur zu der stabilen Temperatur und Lernen des Verhaltens als Lehrerdaten des beaufsichtigten Lernens erhalten werden.
Dann aktualisiert die CPU 72 die Katalysatortemperatur Tcat durch die Summe der Wertes, der durch Multiplizieren der stabilen Temperatur Tcats mit der Zeitkonstante β erhalten wird, und des Wertes, der durch Multiplizieren des vorherigen Zykluswertes der Katalysatortemperatur Tcat mit „1-β“ erhalten wird (S78).
Wenn der Prozess von S78 vollendet ist, so beendet die CPU 72 vorübergehend die in 11 dargestellte Reihe von Prozessen.
Wie oben beschrieben, erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform die Berechnung der Katalysatortemperatur Tcat mit Hilfe der Abbildung zum Berechnen der stabilen Temperatur Tcats und der Abbildung zum Berechnen der Zeitkonstante β. Die Anforderung mit Bezug auf jede Abbildung kann somit reduziert werden. Im Vergleich zu einer einzelnen Abbildung, welche die Katalysatortemperatur Tcat ausgibt, kann daher zum Beispiel die Temperatur mit hoher Genauigkeit berechnet werden, während die Struktur jeder Abbildung vereinfacht wird.
Die vorliegende Ausführungsform weist die unten beschriebenen Vorteile auf.
(11) Anstatt die drei Parameter der Ansaugluftmenge Ga, der stabilen Temperatur Tcats und der Katalysatortemperatur Tcat als die Eingabe in die Abbildung zu haben, welche die Zeitkonstante β ausgibt, werden zwei Parameter der Ansaugluftmenge Ga und der Wert, der durch Subtrahieren der Katalysatortemperatur Tcat von der stabilen Temperatur Tcats erhalten wird, als die Eingabe der Abbildung verwendet. Hier findet das Wissen der Erfinder Verwendung, dass die Zeitkonstante β der Differenz zwischen der stabilen Temperatur Tcats und der Katalysatortemperatur Tcat entspricht. Da also die durch maschinelles Lernen zu erlernenden Elemente reduziert werden können, wird die Abbildung ohne Weiteres vereinfacht.
Fünfte Ausführungsform
Im Folgenden wird nun eine fünfte Ausführungsform unter Bezug auf 12 beschrieben, wobei wir uns auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform konzentrieren.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Prozess zum Berechnen der Katalysatortemperatur Tcat außerhalb des Fahrzeugs ausgeführt.
12 zeigt ein System zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In 12 werden Elemente, die den in 1 gezeigten Elementen entsprechen, der Einfachheit halber mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Steuervorrichtung 70, die in dem in 12 gezeigten Fahrzeug VC installiert ist, umfasst eine Kommunikationsvorrichtung 79. Die Kommunikationsvorrichtung 79 ist eine Vorrichtung zum Kommunizieren mit einer Zentrale 120 über ein Netzwerk 110 außerhalb des Fahrzeugs VC.
Die Zentrale 120 analysiert Daten, die von den mehreren Fahrzeugen VC gesendet werden. Die Zentrale 120 umfasst eine CPU 122, einen ROM 124, eine Speichervorrichtung 126, einen Peripherieschaltkreis 127 und eine Kommunikationsvorrichtung 129, die über ein lokales Netz 128 miteinander kommunizieren können. Der ROM 124 speichert ein Temperaturschätzungs-Hauptprogramm 124a, und die Speichervorrichtung 126 speichert Abbildungsdaten 126a.
13 umfasst eine Sektion (a) und eine Sektion (b) und zeigt Abläufe eines Prozesses, der durch das in 12 gezeigte System ausgeführt wird. Der in Sektion (a) in 13 gezeigte Prozess wird dadurch implementiert, dass die CPU 72 das Temperaturschätzungs-Unterprogramm 74c ausführt, das in dem in 12 gezeigten ROM 74 gespeichert ist. Darüber hinaus wird der in Sektion (b) in 13 gezeigte Prozess dadurch implementiert, dass die CPU 122 das in dem ROM 124 gespeicherte Temperaturschätzungs-Hauptprogramm 124a ausführt. Im Folgenden wird der in den Sektionen (a) und (b) in 13 gezeigte Prozess in zeitlicher Reihenfolge in dem Temperaturschätzungsprozess beschrieben.
Wie in Sektion (a) in 13 gezeigt, erfasst die CPU 72 in dem Fahrzeug VC zunächst mehrere Variablen als Eingaben der Abbildung zusätzlich zu den anderen Variable als dem vorherigen Wert der ersten Temperatur Tcat1, dem vorherigen Wert der zweiten Temperatur Tcat2 und dem vorherigen Wert der dritten Temperatur Tcat3 unter den in dem Prozess von S10b detektierten Variablen (S10d). Das heißt, die CPU 72 erfasst den Maximalwert Cmax der Sauerstoffspeichermenge bei der Referenztemperatur, die Länge Lud von der Anströmseite zur Abströmseite des Katalysators 36 und die gestützte Menge Qpm an Edelmetall des Katalysators 36 als Spezifikationsvariablen, die Variablen sind, welche die Spezifikation unter den Zustandsvariablen des Katalysators 36 angeben. Dies ist eine Einstellung zur Berechnung der Temperatur des Katalysators 36 von unterschiedlichen Spezifikationen mit Daten einer einzelnen Abbildung.
Als Nächstes sendet die CPU 72 die durch den Prozess von S10d erfassten Daten zusammen mit der Fahrzeug-ID, das heißt Daten, welche die Identifizierungsinformationen des Fahrzeugs anzeigen, an die Zentrale 120 (S80).
Die CPU 122 der Zentrale 120 empfängt die gesendeten Daten (S90) und ersetzt die Eingangsvariable x der Abbildung durch die in dem Prozess von S90 erfassten Daten, wie in Sektion (b) in 13 gezeigt (S12d). Hier ersetzt die CPU 122 die Eingangsvariablen x(1) bis x(10) durch die gleichen Variablen wie die in dem Prozess von S12b. Darüber hinaus ersetzt die CPU 122 die Eingangsvariable x(11) durch den vorherigen Wert der Katalysatortemperatur Tcat, ersetzt die Eingangsvariable x(12) durch den Maximalwert Cmax, ersetzt die Eingangsvariable x(13) durch die Länge Lud und ersetzt die Eingangsvariable x(14) durch den gestützten Betrag Qpm.
Dann berechnet die CPU 122 die Katalysatortemperatur Tcat, indem sie die in S12d generierten Eingangsvariablen x(1) bis x(14) in die durch die Abbildungsdaten 126a definierte Abbildung eingibt (S14d). Die Abbildung wird durch ein neuronales Netz gebildet, in dem die Anzahl der Zwischenschichten „α“ ist, die Aktivierungsfunktionen h1 bis hα jeder Zwischenschicht hyperbolische Tangenten sind und die Aktivierungsfunktion f der Ausgabeschicht ReLU ist. Zum Beispiel wird der Wert jedes Knotens in der Zwischenschicht generiert, indem in die Aktivierungsfunktion h1 die Ausgabe eingegeben wird, wenn die Eingangsvariablen x(1) bis x(14) in die durch die Koeffizienten w(1)jk (j = 1 bis n1, i = 0 bis 14) definierte lineare Abbildung eingegeben werden. Das heißt, wenn m = 1, 2, ... α erfüllt ist, so wird der Wert jedes Knotens der m-ten Zwischenschicht generiert, indem in die Aktivierungsfunktion hm die Ausgabe der durch den Koeffizienten w(m) definierten linearen Abbildung eingegeben wird. Hier sind n1, n2, ... nα die Anzahl der Knoten in der ersten, zweiten,... α-ten Zwischenschicht. Hier sind w(1)j0 und dergleichen Vorspannparameter, und die Eingangsvariable x(0) ist als „1“ definiert.
Die CPU 122 betreibt dann die Kommunikationsvorrichtung 129, um ein Signal, das sich auf die Katalysatortemperatur Tcat bezieht, an das Fahrzeug VC zu senden, das die Sendequelle der in dem Prozess von S90 empfangenen Daten ist (S92), und beendet vorübergehend die in Sektion (b) in 13 gezeigte Reihe von Prozessen.. Wie in Sektion (a) in 13 gezeigt, empfängt die CPU 72 die Katalysatortemperatur Tcat (S82) und beendet vorübergehend die in Sektion (a) in 13 gezeigte Reihe von Prozessen.
Somit kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Berechnungsaufwand der Steuervorrichtung 70 durch Berechnen der Katalysatortemperatur Tcat in der Zentrale 120 reduziert werden.
<Korrespondenzbeziehung>
Die Korrespondenzbeziehung zwischen der Problematik in der oben beschriebenen Ausführungsform und der im Abschnitt „Kurzdarstellung der Erfindung“ beschriebenen Problematik ist folgende. Im Folgenden wird die Korrespondenzbeziehung für jede Nummer des im Abschnitt „Kurzdarstellung der Erfindung“ beschriebenen Beispiels gezeigt.
[1], [11] Der Katalysator entspricht dem Katalysator 36. Die Ausführungsvorrichtung entspricht der CPU 72 und dem ROM 74. Die Aufwärm-Betriebsbetragvariable entspricht dem Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave und dem Amplitudenwert-Durchschnittswert aave. Die Verknüpfungsdaten entsprechen den Daten, welche die Prozesse von S30 bis S42 definieren. Der Erfassungsprozess entspricht den Prozessen von S10, S10a, S10b und S70.
Der Temperaturberechnungsprozess entspricht den Prozessen von S12 bis S24, den Prozessen von S12a, S14 bis S24, den Prozessen von S12b bis S22b, S24 und den Prozessen von S72 bis S78. Der Bestimmungsprozess entspricht den Prozessen von S30 bis S42. Der Bewältigungsprozess entspricht dem Prozess von S44. Die zuvor festgelegte Hardware entspricht der Warnlampe 98.
[2] Die Ventilcharakteristik-Verstellvorrichtung entspricht der variablen Ventilsteuerungsvorrichtung 44. Die Ventilcharakteristik entspricht dem Ansaugphasendifferenz-Durchschnittswert DINave.
[3] Die Zündvariable entspricht dem Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave.
[4] Die Einspritzmengenvariable entspricht dem Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave und dem Amplitudenwert-Durchschnittswert aave.
[5] Die Amplitudenwertvariable entspricht dem Amplitudenwert-Durchschnittswert aave.
[6] Die Einspritzaufteilungsvariable entspricht dem Einspritzaufteilungsverhältnis-Durchschnittswert Kpave.
[7] Die AGR-Variable entspricht dem AGR-Verhältnis-Durchschnittswert Regrave.
[8] Die Atmosphärendruckvariable entspricht dem atmosphärischen Druck Pa.
[9] Die Einstellvorrichtung entspricht dem Strömungsratensteuerventil 56, und die Strömungsratenvariable entspricht der Strömungsratenvariable QF.
[10] N entspricht „3“.
[11] Die stabile Abbildung entspricht der Abbildung, die in dem Prozess von S74 verwendet wird. Die Luftmengenvariable entspricht der Einlassluftmenge Ga. Der Zeitkonstanten-Berechnungsprozess entspricht dem Prozess von S76.
[12] Das System zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses 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 dem Prozess von S10d, der fahrzeugseitige Sendeprozess entspricht dem Prozess von S80, und der fahrzeugseitige Empfangsprozess entspricht dem Prozess von S82. Der außenseitige Empfangsprozess entspricht dem Prozess von S90. Der Temperaturberechnungsprozess entspricht den Prozessen von S12d und S14d. Der außenseitige Sendeprozess entspricht dem Prozess von S92.
[13] Die Datenanalysevorrichtung entspricht der Zentrale 120.
[14] Die Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor entspricht der Steuervorrichtung 70.
[15] Der Empfänger kann durch ein tragbares Informationsendgerät, das zum Ausführen einer Anwendungssoftware für den Empfang von Informationen ausgelegt wird, oder durch eine bordeigene Kommunikationsvorrichtung eingerichtet werden. Ein solcher Empfänger ist Hardware, die einen Teil des Systems zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses bildet und dafür eingerichtet ist, den fahrzeugseitigen Empfangsprozess S82 auszuführen.
Andere Ausführungsformen
Die oben beschriebenen Ausführungsformen können wie unten beschrieben abgewandelt und implementiert werden. Die vorliegende Ausführungsform und die unten beschriebenen abgewandelten Beispiele können kombiniert werden, solange die technische Konsistenz gewährleistet ist.
Hinsichtlich der Zündvariable
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave beispielhaft als die Zündvariable genannt, die Zündvariable ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Zündzeitpunkt aigave eine Zündvariable sein.
Hinsichtlich der Ventilcharakteristikvariable
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Ansaugphasendifferenz-Durchschnittswert DINave als die Ventilcharakteristikvariable verwendet, aber dies ist nicht die einzige Möglichkeit; es kann zum Beispiel auch ein Durchschnittswert der Soll-Ansaugphasendifferenz DIN* verwendet werden. Des Weiteren kann zum Beispiel ein einzelner Abtastwert der Ansaugphasendifferenz DIN oder der Soll-Ansaugphasendifferenz DIN* als die Ventilcharakteristikvariable verwendet werden. Zusätzlich wird, wie unten in der Sektion „Ventilcharakteristik-Verstellvorrichtung“ beschrieben, bei Verwendung einer Vorrichtung mit variablem Hubbetrag als Ventilcharakteristik-Verstellvorrichtung der Sollwert oder der Detektionswert des Hubbetrages und dergleichen als die Ventilcharakteristikvariable eingestellt.
Hinsichtlich der Einspritzmengenvariable
Die Überschussbetragvariable, die eine Variable ist, welche die Überschussmenge der tatsächlichen Kraftstoffmenge mit Bezug auf die Kraftstoffmenge angibt, die mit Sauerstoff in dem in den Abgasdurchgang 34 ausgestoßenen Abgas ohne Überschuss oder Mangel reagiert, ist nicht auf den Erhöhungsbetrag-Durchschnittswert Qiave beschränkt und kann zum Beispiel der Erhöhungsbetrag Qi selbst sein. Darüber hinaus kann zum Beispiel die Überschussbetragvariable durch das Erhöhungsverhältnis, das durch Dividieren des Erhöhungsbetrages Qi durch die Basiseinspritzmenge Qd erhalten wird, den Durchschnittswert des Erhöhungsverhältnisses und die Basiseinspritzmenge Qb gebildet werden. Darüber hinaus kann zum Beispiel die Überschussbetragvariable durch das Erhöhungsverhältnis, den Durchschnittswert des Erhöhungsverhältnisses, die Ansaugluftmenge Ga und die Drehzahl NE gebildet werden. Darüber hinaus kann zum Beispiel die Überschussbetragvariable durch das Erhöhungsverhältnis, den Durchschnittswert des Erhöhungsverhältnisses und den Füllungsgrad η gebildet werden.
Die Einspritzmengenvariable ist nicht auf die Überschussbetragvariable beschränkt und kann zum Beispiel die erforderliche Einspritzmenge Qd oder der Durchschnittswert der erforderlichen Einspritzmenge Qd sein.
Hinsichtlich der Einspritzaufteilungsvariable
Die Einspritzaufteilungsvariable ist nicht auf den Einspritzaufteilungsverhältnis-Durchschnittswert Kpave beschränkt, sondern kann zum Beispiel auch das Einspritzverhältnis Kp selbst sein.
Hinsichtlich der AGR-Variable
Die AGR-Variable ist nicht auf den AGR-Verhältnis-Durchschnittswert Regrave beschränkt und kann zum Beispiel das AGR-Verhältnis Regr sein.
Hinsichtlich der Amplitudenwertvariable
Die Amplitudenwertvariable ist nicht auf den Amplitudenwert-Durchschnittswert aave beschränkt, sondern kann zum Beispiel auch der Amplitudenwert α selbst sein. Darüber hinaus kann zum Beispiel die Differenz zwischen dem Einspritzmengen-Befehlswert des fett verbrennenden Zylinders und dem Einspritzmengen-Befehlswert des mager verbrennenden Zylinders oder der Durchschnittswert der Differenz verwendet werden.
Hinsichtlich der Aufwärm-Betriebsbetragvariable
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Aufwärmprozess nur durch die Dithersteuerung gebildet, wenn die Dithersteuerung ausgeführt wird, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Dithersteuerung ausgeführt werden, und der Zündzeitpunkt kann um einen zuvor festgelegten Betrag relativ zur normalen Zeit verzögert werden. In diesem Fall ist der Aufwärm-Betriebsbetrag für den Aufwärmprozess sowohl der Amplitudenwert α als auch der Zündzeitpunkt aig.
Hinsichtlich der Aktionspunktvariable
Die Aktionspunktvariable ist nicht auf die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η beschränkt. Beispielsweise können die Ansaugluftmenge Ga und die Drehzahl NE verwendet werden. Anstatt die Ansaugluftmenge Ga als eine Eingabe in die Abbildung zu verwenden, kann möglicherweise die Aktionspunktvariable nicht als die Eingabe in die Abbildung verwendet werden.
Zum Beispiel kann, anstatt die Ansaugluftmenge Ga als eine Eingabe in die Abbildung zu verwenden, möglicherweise die Aktionspunktvariable nicht als eine Eingabe in die Abbildung verwendet werden. Zum Beispiel braucht, wie unten in der Sektion „Hinsichtlich des Fahrzeugs“ beschrieben, die Aktionspunktvariable nicht als eine Eingabe in die Abbildung verwendet zu werden, selbst wenn der Verbrennungsmotor 10 in einem Reihenhybridfahrzeug montiert ist und der Verbrennungsmotor 10 nur an einem zuvor festgelegten Aktionspunkt betrieben wird.
Hinsichtlich des Zirkulationspfades und der Einstellvorrichtung
Der Zirkulationspfad ist nicht auf den Zirkulationspfad für das Kühlmittel beschränkt. Zum Beispiel kann ein Zirkulationspfad für Schmieröl des Verbrennungsmotors 10 der Zirkulationspfad sein. Darüber hinaus können sowohl der Zirkulationspfad für das Kühlmittel als auch der Zirkulationspfad für das Schmieröl die Zirkulationspfade sein.
Hinsichtlich der Teilregion
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Katalysator, dessen Temperatur geschätzt wird, in drei Teilregionen unterteilt. Stattdessen kann der Katalysator zum Beispiel in zwei Teilregionen oder zum Beispiel in vier oder mehr Teilregionen unterteilt sein.
Hinsichtlich der Eingabe der Abbildung
Hinsichtlich der Eingabe der Abbildung für jede Teilregion
Die Eingabe jeder Abbildung, die jede der ersten Temperatur bis N-ten Temperatur ausgibt, ist nicht darauf beschränkt, alle Variablen zu umfassen, die beispielhaft durch den Prozess von S12 gezeigt werden.
Darüber hinaus wird zum Beispiel in den obigen Ausführungsformen der erste Temperatur-Durchschnittswert Tcatlave, der die Eingabe der Abbildung ist, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt, einschließlich des momentanen Wertes der ersten Temperatur Tcat1 berechnet. Es bestehen jedoch keinerlei Einschränkungen für eine solche Ausgestaltung. Darüber hinaus kann, anstatt den ersten Temperatur-Durchschnittswert Tcat1ave in die Eingabe der Abbildung, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt, aufzunehmen, der momentane Wert, der vorherige Wert und dergleichen der ersten Temperatur Tcat1 enthalten sein. Die Eingabe der Abbildung, welche die dritte Temperatur Tcat3 und dergleichen ausgibt, kann auf die gleiche Weise geändert werden wie die Eingabe der Abbildung, welche die zweite Temperatur Tcat2 ausgibt.
Zum Beispiel kann ein Abgastemperatursensor, der die Abgastemperatur detektiert, auf der Anströmseite des Katalysators 36 angeordnet werden, und der Detektionswert kann in der Eingabe der Abbildung, welche die erste Temperatur Tcat1 ausgibt, enthalten sein. Zum Beispiel können die Zeitreihendaten der „i-1“-ten Temperatur Tcat „i-1“ in der Eingabe in die Abbildung, welche die i-te Temperatur Tcati ausgibt, enthalten sein, wobei „i“ eine ganze Anzahl von 2 oder mehr ist. Außerdem können zum Beispiel der Detektionswert der Abgastemperatur und ihr Durchschnittswert in der Eingabe in die Abbildung, welche die i-te Temperatur Tcati ausgibt, enthalten sein.
Zum Beispiel kann - als „i = 1 bis N-1“ - die „i+1“-te Temperatur Tcat „i+1“ in der Eingabe in die Abbildung, welche die i-te Temperatur Tcati ausgibt, enthalten sein.
Hinsichtlich der Eingabe der Abbildung, die eine stabile Temperatur ausgibt
Die Eingabe der Abbildung, welche die stabile Temperatur ausgibt, ist nicht auf jeden der in dem Prozess von S72 beispielhaft gezeigten Fälle beschränkt.
Hinsichtlich der Eingabe der Abbildung, die durch die Zentrale 120 verwendet wird
In dem Prozess von S12d braucht eine der beispielhaften Eingangsvariablen keine der Eingangsvariablen zu sein. Zum Beispiel kann einer der drei Parameter der Maximalwertes Cmax, der Länge Lud von der Abströmseite zur Abströmseite und der gestützte Betrag Qpm in der Spezifikationsvariable des Katalysators enthalten sein, und diese kann als Eingangsvariable verwendet werden. Die Spezifikationsvariable braucht jedoch nicht die Eingabe der Abbildung zu sein.
Hinsichtlich der Eingabe der Abbildung, die in dem Fahrzeug VC verwendet wird
Die Eingangsvariablen, die beispielhaft in dem Prozess von S12d gezeigt sind und die nicht in der Eingabe der Abbildung, die in dem Fahrzeug VC in den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, enthalten sind, können in der Eingabe der Abbildung, die in dem Fahrzeug VC verwendet wird, enthalten sein.
Sonstiges
Zum Beispiel kann die Fahrzeuggeschwindigkeit SPD in der Eingabe der Abbildung enthalten sein.
Zum Beispiel kann eine Speichermengenvariable, die eine Variable ist, die mit der Sauerstoffspeichermenge in jeder Teilregion von der Anströmseite zur Abströmseite des Katalysators, die geschätzt werden soll, verbunden ist, in der Eingabe der Abbildung enthalten sein. Die Speichermengenvariable kann zum Beispiel berechnet werden, indem ein Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag der Sauerstoffspeichermenge berechnet wird und die Speichermenge um den Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag aktualisiert wird. Der Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag wird zunächst auf der Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Af und der Ansaugluftmenge Ga für die am weitesten anströmseitig liegende Region abbildberechnet. Dann wird der Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag der Sauerstoffspeichermenge in der abströmseitigen Region neben der am weitesten anströmseitig liegenden Region auf der Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Af, des am weitesten anströmseitig liegenden Erhöhungs- oder Verringerungsbetrages und der Ansaugluftmenge Ga abbildberechnet. Der Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag in der abströmseitigen Region neben der am weitesten anströmseitig liegenden Region wird auf der Grundlage des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Af, der Summe der Erhöhungs- oder Verringerungsbeträge in der am weitesten anströmseitig liegenden Region und der daran angrenzenden Region, sowie der Ansaugluftmenge Ga abbildberechnet. Im Folgenden wird in ähnlicher Weise der Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag in der Zielregion auf der Grundlage der Summe aller Erhöhungs- oder Verringerungsbeträge in den weiter anströmseitig liegenden Regionen davon, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses Af und der Ansaugluftmenge Ga abbildberechnet.
Zum Beispiel können, wie unten in der Sektion „Hinsichtlich des Verbrennungsmotors“ beschrieben, wenn der Verbrennungsmotor 10 einen Lader, eine Umgehungsstrecke, durch den Abgas unter Umgehung des Laders zu dem Katalysator 36 strömt, und ein Ventil, das die Strömungspfad-Querschnittsfläche der Umgehungsstrecke einstellt, umfasst, der Öffnungsgrad des Ventils und der Durchschnittswert des Öffnungsgrades in der Eingabe der Abbildung enthalten sein. Aber selbst wenn der Verbrennungsmotor 10 einen Lader umfasst, braucht der Öffnungsgrad oder der Durchschnittswert des Öffnungsgrades nicht enthalten zu sein.
Anstatt zum Beispiel einen einzelnen Abtastwert der Aufwärm-Betriebsbetragvariable, wie zum Beispiel den Zündzeitpunkt-Durchschnittswert aigave und dergleichen, die Drehzahl NE und den Füllungsgrad η als Eingabe in die Abbildung zu haben, können deren Zeitreihendaten als die Eingabe in die Abbildung verwendet werden.
Hinsichtlich der Abbildung von Zeitkonstanten
Die Abbildung, welche die in 11 veranschaulichte Zeitkonstante β ausgibt, ist nicht auf diejenige beschränkt, die durch die lineare Regressionsgleichung bestimmt wird. Zum Beispiel kann die Ausgabe, die durch Eingeben der in 11 veranschaulichten linearen Regressionsgleichung in eine nichtlineare Funktion erhalten wird, als Zeitkonstante β verwendet werden. Dies ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, und es kann zum Beispiel ein neuronales Netz verwendet werden, das eine Zeitkonstante β ausgibt. Hier kann die Eingangsvariable in das neuronale Netz die Differenz zwischen der Ansaugluftmenge Ga und der stabilen Temperatur Tcats und der Katalysatortemperatur Tcat sein, kann aber auch die Ansaugluftmenge Ga, die stabile Temperatur Tcats und die Katalysatortemperatur Tcat umfassen. Darüber hinaus besteht keine Beschränkung darauf, ein erlerntes Modell durch maschinelles Lernen aufzunehmen; zum Beispiel kann eine Abbildung, die eine Zeitkonstante ausgibt, auch durch Abbilddaten gebildet werden.
Hinsichtlich der Abbildungsdaten
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Aktivierungsfunktionen h1, h2, ... hαf, h1, h2, ... hαs, h1, h2, ... hαt, h1, h2, ... hα hyperbolische Tangenten, und die Aktivierungsfunktion f ist ReLU, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können die Aktivierungsfunktionen h1, h2, ... hαf, h1, h2, ... hαs, h1, h2, ... hαt, h1, h2, ... hα ReLU sein. Des Weiteren können zum Beispiel die Aktivierungsfunktionen h1, h2, ... hαf, h1, h2, ... hαs, h1, h2, ... hαt, h1, h2, ... hα logistische Sigmoidfunktionen sein. Darüber hinaus kann zum Beispiel die Aktivierungsfunktion f eine logistische Sigmoidfunktion, eine hyperbolische Tangente, eine Identitätsabbildung und dergleichen sein.
Die Abbildungsdaten sind nicht auf Daten beschränkt, die durch maschinelles Lernen erlernt werden. Dies kann zum Beispiel dadurch realisiert werden, dass die Abbilddaten, welche die Eingangsvariablen x(1) bis x(5) in dem Prozess von S72 als Eingangsvariablen und die stabile Temperatur Tcats als Ausgangsvariable in dem Prozess für 11 aufweisen, angepasst werden. Die Anzahl der Anpassungen lässt sich jedoch durch maschinelles Lernen leichter reduzieren als durch Anpassen der Abbilddaten.
In den 3, 9, 10 und 13 wird die Zwischenschicht der neuronalen Netzes als mit mehr als zwei Schichten beschrieben, jedoch ist das nicht die einzige Möglichkeit, und die Zwischenschicht kann auch eine oder zwei Schichten sein. Insbesondere, wie in den 3, 9 und 10 gezeigt, wird für den Fall, dass die Temperatur für jede Teilregion des Katalysators 36 berechnet wird, die Struktur jedes neuronalen Netzes ohne Weiteres vereinfacht, während die Katalysatortemperatur Tcat genau berechnet wird, und daher ist es bevorzugt, dass zwei oder weniger Schichten vorhanden sind, und besonders bevorzugt ist es, dass eine einzige Schicht vorhanden ist.
Hinsichtlich der Generierung von Abbildungsdaten
In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Daten, wenn der Verbrennungsmotor 10 in einem Zustand betrieben wird, in dem das Dynamometer 100 über den Drehmomentwandler 60 mit der Kurbelwelle 30 und dem Getriebe 62 verbunden ist, als Trainingsdaten verwendet wird, jedoch ist dies nicht die einzige Möglichkeit. Zum Beispiel können Daten, die erhalten werden, wenn der Verbrennungsmotor 10 in einem Zustand betrieben wird, in dem der Verbrennungsmotor 10 in dem Fahrzeug VC montiert ist, als Trainingsdaten verwendet werden.
Hinsichtlich des Temperaturberechnungsprozesses
In dem Prozess von S24 wird die Katalysatortemperatur Tcat beispielhaft als zweite Temperatur Tcat2 gezeigt. Die Katalysatortemperatur Tcat braucht jedoch nicht die Temperatur der mittigen Teilregion der Teilregionen von der Anströmseite zur Abströmseite des Katalysators 36 zu sein. Zum Beispiel kann die Temperatur der Teilregion am Ende auf der anströmseitig Seite des Katalysators 36 die Katalysatortemperatur Tcat sein. Des Weiteren kann zum Beispiel der Durchschnittswert der Temperaturen aller Teilregionen des Katalysators 36 die Katalysatortemperatur Tcat sein. Zum Beispiel kann der Minimalwert der Temperaturen aller Teilregionen die Katalysatortemperatur Tcat sein, oder zum Beispiel kann der Maximalwert der Temperaturen aller Teilregionen die Katalysatortemperatur Tcat sein.
Hinsichtlich des Bewältigungsprozesses
Der Benachrichtigungsprozess ist nicht auf die Betätigung einer Vorrichtung beschränkt, die visuelle Informationen ausgibt, wie zum Beispiel eine Warnlampe 98, und kann zum Beispiel kann auch ein Prozess zum Betätigen einer Vorrichtung, die Audioinformationen ausgibt.
Der Bewältigungsprozess ist nicht auf den Benachrichtigungsprozess beschränkt. Zum Beispiel kann ein Sensor zum Detektieren der Temperatur des in den Katalysator 36 einströmenden Abgases angeordnet werden, und wenn bestimmt wird, dass eine Anomalie vorliegt, so kann eine Rückkopplungssteuerung ausgeführt werden, so dass der Detektionswert des Sensors mindestens so hoch wird wie eine zuvor festgelegte Temperatur.
Hinsichtlich der Datenanalysevorrichtung
Wenn die Katalysatortemperatur Tcat in der Zentrale 120 berechnet wird, so können anstelle der Prozesse von S12d und 14d zum Beispiel Prozesse, die beispielhaft in den Prozessen von S12 bis S24, den Prozessen von S 12a, S 14 bis S24, den Prozessen von S12b bis S22b, S24, den Prozessen von S72 bis S78 und ihren abgewandelten Beispielen gezeigt sind, ausgeführt werden.
Der Prozess in Sektion (b) in 13 kann zum Beispiel durch ein mobiles Endgerät ausgeführt werden, das dem Benutzer gehört.
Hinsichtlich der Ausführungsvorrichtung
Die Ausführungsvorrichtung ist nicht auf eine Vorrichtung beschränkt, welche die CPU 72 (122) und den ROM 74 (124) umfasst und den Softwareprozess ausführt. Zum Beispiel kann ein dedizierter Hardwareschaltkreis (zum Beispiel ASIC usw.) bereitgestellt werden, der mindestens einen Teil des Softwareprozesses, der in der obigen Ausführungsform ausgeführt wird, in Hardware verarbeitet. Oder anders ausgedrückt: die Ausführungsvorrichtung braucht lediglich eine der folgenden Ausgestaltungen (a) bis (c) zu haben. (a) Eine Verarbeitungsvorrichtung, die alle obigen Prozesse gemäß einem Programm ausführt, und eine Programmspeichervorrichtung (einschließlich eines nichttransitorischen computerlesbaren Speichermediums), wie zum Beispiel ein ROM, die das Programm speichert, werden bereitgestellt. (b) Eine Verarbeitungsvorrichtung und eine Programmspeichervorrichtung, die einen Teil der obigen Prozesse gemäß einem Programm ausführen, und ein dedizierter Hardwareschaltkreis, der den übrigen Prozess ausführt, werden bereitgestellt. (c) Ein dedizierter Hardwareschaltkreis, der alle obigen Prozesse ausführt, wird bereitgestellt. Hier kann die Software-Ausführungsvorrichtung, welche die Verarbeitungsvorrichtung und die Programmspeichervorrichtung umfasst, oder der dedizierte Hardwareschaltkreis zu mehreren bereitgestellt werden.
Hinsichtlich der Speichervorrichtung
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Speichervorrichtung, welche die Abbildungsdaten 76a, 126a speichert, eine Speichervorrichtung, die sich von der Speichervorrichtung (ROM 74, 124) unterscheidet, die das Temperaturschätzungsprogramm 74a und das Temperaturschätzungs-Hauptprogramm 124a speichert, jedoch ist dies nicht die einzige Möglichkeit.
Hinsichtlich der Ventilcharakteristik-Verstellvorrichtung
Die Ventilcharakteristik-Verstellvorrichtung, welche die Charakteristik des Ansaugventils 18 ändert, ist nicht auf die variable Ventilsteuerungsvorrichtung 44 beschränkt. Die Vorrichtung kann zum Beispiel den Hubbetrag des Ansaugventils 18 ändern. In diesem Fall ist der Parameter, der die Ventilcharakteristik des Ansaugventils 18 angibt, der Hubbetrag oder dergleichen anstelle der Ansaugphasendifferenz DIN.
Hinsichtlich des Verbrennungsmotors
Der Verbrennungsmotor braucht keinen Lader zu umfassen.
Der Verbrennungsmotor braucht nicht sowohl das Porteinspritzventil 16 als auch das zylinderinterne Einspritzventil 26 zu umfassen und braucht nur eine dieser beiden Arten von Kraftstoffeinspritzventilen zu umfassen.
Der Verbrennungsmotor braucht nicht das Antriebssystem auszubilden. Das Antriebssystem kann zum Beispiel in einem sogenannten Reihenhybridfahrzeug eingerichtet werden, bei dem eine Kurbelwelle mechanisch mit einem bordeigenen Stromgenerator verbunden ist und keine Leistung von dem Motor zu den Antriebsrädern 64 übertragen wird.
Hinsichtlich des Fahrzeugs
Das Fahrzeug ist nicht auf ein Fahrzeug beschränkt, bei dem die Vorrichtung, welche die Antriebskraft des Fahrzeugs generiert, nur ein Verbrennungsmotor ist, und kann zum Beispiel ein Parallelhybridfahrzeug oder ein Reihen/Parallel-Hybridfahrzeug sein, das nicht das in der Sektion „Hinsichtlich des Verbrennungsmotors“ beschriebene Reihenhybridfahrzeug ist.

Claims

Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses für einen Verbrennungsmotor, wobei die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses umfasst: eine Ausführungsvorrichtung (72, 74); und eine Speichervorrichtung (76), wobei die Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses auf einen Verbrennungsmotor (10) angewendet wird, bei dem ein Katalysator (36) in einem Abgasdurchgang (34) angeordnet ist, die Speichervorrichtung (76) dafür eingerichtet ist, Abbildungsdaten (76a) und Verknüpfungsdaten (S30 bis S42) zu speichern, wobei die Abbildungsdaten (76a) eine Abbildung, die einen geschätzten Wert einer Temperatur (Tcat) des Katalysators (36) ausgibt, unter Verwendung einer Aufwärm-Betriebsbetragvariable (aigave, aave) und eines vorherigen Wertes eines geschätzten Wertes einer Temperatur (Tcat) des Katalysators (36) als eine Eingabe (x(3), x(6)) definieren, wobei die Aufwärm-Betriebsbetragvariable (aigave, aave) eine Variable ist, die sich auf einen Betriebsbetrag einer Betriebseinheit (16, 26, 28) des Verbrennungsmotors (10) bezieht, die für einen Aufwärmprozess (M42) des Katalysators (36) verwendet wird, und die Verknüpfungsdaten (S30 bis S42) einen integrierten Wert (InGa) einer Ansaugluftmenge (Ga) des Verbrennungsmotors (10) ab dem Start des Verbrennungsmotors (10) und die Temperatur (Tcat) des Katalysators (36) miteinander verknüpfen, und die Ausführungsvorrichtung (72, 74) dafür eingerichtet ist, Folgendes auszuführen: den Aufwärmprozess (M42); einen Integrationsprozess zum Berechnen des integrierten Wertes (InGa); einen Erfassungsprozess (S10; S10a; S10b; S70) zum Erfassen der Aufwärm-Betriebsbetragvariable (aigave, aave) und des vorherigen Wertes des geschätzten Wertes der Temperatur (Tcat) des Katalysators (36); einen Temperaturberechnungsprozess (S12 bis S24; S12a, S14 bis S24; S12b bis S22b, S24; S72 bis S78) zum wiederholten Berechnen des geschätzten Wertes der Temperatur (Tcat) des Katalysators (36) auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung, wobei die durch das Erfassungsprozess (S10; S10a; S10b; S70) erfasste Aufwärm-Betriebsbetragvariable (aigave, aave) und der vorherige Wert die Eingabe (x(3), x(6)) in die Abbildung sind; einen Bestimmungsprozess (S30 bis S42) zum Bestimmen (S42), dass der Aufwärmprozess (M42) eine Anomalie aufweist, wenn sich eine Korrespondenzbeziehung zwischen dem integrierten Wert (InGa) und dem geschätzten Wert von einer Korrespondenzbeziehung zwischen dem integrierten Wert (InGa) und der Temperatur (Tcat) des Katalysators (36) in den Verknüpfungsdaten (S30 bis S42) unterscheidet (S38: JA); und einen Bewältigungsprozess (S44) zum Bewältigen der Anomalie durch Betreiben einer zuvor festgelegten Hardware (98), wenn bestimmt wird, dass die Anomalie aufgetreten ist (S42).
Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor (10) eine Ventilcharakteristik-Verstellvorrichtung (44) umfasst, die dafür eingerichtet ist, die Ventilcharakteristik eines Ansaugventils (18) zu verändern, die Eingabe (x(4)) in die Abbildung eine Ventilcharakteristikvariable (DINave) umfasst, die eine mit der Ventilcharakteristik verbundene Variable ist, der Erfassungsprozess (S10; S10a; S10b; S70) einen Prozess zum Erfassen der Ventilcharakteristikvariable (DINave) umfasst, und der Temperaturberechnungsprozess (S12 bis S24; S12a, S14 bis S24; S12b bis S22b, S24; S72 bis S78) ein Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung ist, wobei die Ventilcharakteristikvariable (DINave) des Weiteren in der Eingabe (x(4)) in die Abbildung enthalten ist.
Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Aufwärm-Betriebsbetragvariable eine Zündvariable (aigave) umfasst, die eine mit dem Zündzeitpunkt (aig) verbundene Variable ist.
Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach Anspruch 3, wobei die Eingabe (x(6); x(3)) in die Abbildung eine Einspritzmengenvariable (Qiave; aave) umfasst, die eine Variable ist, die mit einer Kraftstoffeinspritzmenge verbunden ist, der Erfassungsprozess (S10b; S70; S10a) einen Prozess zum Erfassen der Einspritzmengenvariable (Qiave; aave) umfasst; und der Temperaturberechnungsprozess (S12b bis S22b, S24; S72 bis S78; S12a, S14 bis S24) ein Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung ist, wobei die Einspritzmengenvariable (Qiave; aave) des Weiteren in der Eingabe in die Abbildung enthalten ist.
Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Aufwärmprozess (M42) einen Dithersteuerungsprozess (M50 bis M60, M30) zum Betätigen eines als die Betriebseinheit dienenden Kraftstoffeinspritzventils (16, 26) umfasst, dergestalt, dass einige von mehreren Zylindern des Verbrennungsmotors (10) als fett verbrennende Zylinder (Nr. w) eingestellt werden und Zylinder, die sich von den einigen von mehreren Zylindern unterscheiden, als mager verbrennende Zylinder (Nr. x, Nr. y, Nr. z) eingestellt werden, wobei ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem fett verbrennenden Zylinder (Nr. w) fetter ist als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in den mager verbrennenden Zylindern (Nr. x, Nr. y, Nr. z) magerer ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, und die Aufwärm-Betriebsbetragvariable, welche die Eingabe (x(3)) in die Abbildung ist, eine Amplitudenwertvariable (aave) umfasst, wobei die Amplitudenwertvariable (aave) eine Variable ist, die mit einem Anreicherungsgrad des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des fett verbrennenden Zylinders (Nr. w) in Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis sowie mit einem Abmagerungsgrad des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des mager verbrennenden Zylinders (Nr. x, Nr. y, Nr. z) in Bezug auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbunden ist.
Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Verbrennungsmotor (10) ein Porteinspritzventil (16) umfasst, das Kraftstoff in einen Ansaugkanal (12) einspritzt, und ein zylinderinternes Einspritzventil (26) umfasst, das Kraftstoff in einen Brennraum (24) des Verbrennungsmotors (10) einspritzt, die Eingabe in die Abbildung (x(7)) eine Einspritzaufteilungsvariable (Kpave) umfasst, die eine Variable ist, die mit einem Einspritzaufteilungsverhältnis verbunden ist, wobei das Einspritzaufteilungsverhältnis ein Verhältnis der von dem Porteinspritzventil (16) eingespritzten Kraftstoffmenge zur Summe der von dem Porteinspritzventil (16) eingespritzten Kraftstoffmenge und der von dem zylinderinternen Einspritzventil (26) eingespritzten Kraftstoffmenge ist, der Erfassungsprozess (S10b) einen Prozess zum Erfassen der Einspritzaufteilungsvariable (Kpave) umfasst, und der Temperaturberechnungsprozess (S12b bis S22b, S24) ein Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung ist, wobei die Einspritzaufteilungsvariable (Kpave) des Weiteren in der Eingabe (x(7)) in die Abbildung enthalten ist.
Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Verbrennungsmotor (10) umfasst: einen AGR-Durchgang (46), der dafür eingerichtet ist zu veranlassen, dass ein Fluid, das aus dem Brennraum (24) des Verbrennungsmotors (10) in den Abgasdurchgang (34) eintritt, in den Ansaugkanal (12) strömt; und ein AGR-Ventil (48), das dafür eingerichtet ist, die Strömungspfad-Querschnittsfläche des AGR-Durchgangs (46) einzustellen, wobei die Eingabe (x(8)) in die Abbildung eine AGR-Variable (Regrave) umfasst, die eine Variable ist, die ein AGR-Verhältnis anzeigt, wobei das AGR-Verhältnis ein Verhältnis der Menge des Fluids, das durch den AGR-Durchgang (46) in den Ansaugkanal (12) eintritt, zur Summe der in den Ansaugkanal (12) gesaugten Luftmenge und der Menge des Fluids, das durch den AGR-Durchgang (46) in den Ansaugkanal (12) eintritt, ist, der Erfassungsprozess (S10b) einen Prozess zum Erfassen der AGR-Variable (Regrave) umfasst, und der Temperaturberechnungsprozess (S12b bis S22b, S24) einen Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung ist, wobei die AGR-Variable (Regrave) des Weiteren in der Eingabe (x(8)) in die Abbildung enthalten ist.
Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Eingabe (x(9)) in die Abbildung eine Atmosphärendruckvariable (Pa) umfasst, die eine Variable ist, die mit dem atmosphärischen Druck (Pa) verbunden ist, der Erfassungsprozess (S10b) einen Prozess zum Erfassen der Atmosphärendruckvariable (Pa) umfasst, und der Temperaturberechnungsprozess (S12b bis S22b, S24) ein Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung ist, wobei die Atmosphärendruckvariable (Pa) des Weiteren in der Eingabe (x(9)) in die Abbildung enthalten ist.
Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Flüssigkeit, deren Strömungsrate durch eine Einstellvorrichtung (56) eingestellt wird, zu dem Verbrennungsmotor (10) strömt, die Eingabe (x(10)) in die Abbildung eine Strömungsratenvariable (QF) umfasst, die eine Variable ist, die mit der Strömungsrate der Flüssigkeit verbunden ist, der Erfassungsprozess (S10b) einen Prozess zum Erfassen der Strömungsratenvariable (QF) umfasst, und der Temperaturberechnungsprozess (S12b bis S22b, S24) ein Prozess zum Berechnen des geschätzten Wertes auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung ist, wobei die Strömungsratenvariable (QF) des Weiteren in der Eingabe (x(10)) in die Abbildung enthalten ist.
Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Katalysator (36) in N Teilregionen (A1 bis A3) unterteilt ist, die in einer Strömungsrichtung des in den Katalysator (36) einströmenden Fluids angeordnet sind, wobei die N Teilregionen (A1 bis A3) eine erste Teilregion (A1) bis N-te Teilregion (A3) der Reihe nach von einer Anströmseite des Katalysators (36) aus umfassen, der Erfassungsprozess (S10; S10a; S10b) einen Prozess zum Erfassen eines vorherigen Wertes eines geschätzten Wertes jeder Temperatur (Tcat1, Tcat2, Tcat3) von der ersten Teilregion (A1) bis N-ten Teilregion (A3) als den vorherigen Wert des geschätzten Wertes umfasst, die Abbildung eine erste Abbildung und eine i-te Abbildung als eine Abbildung umfasst, die den geschätzten Wert der Temperatur (Tcat1) der ersten Teilregion ausgibt, wobei unter den durch den Erfassungsprozess (S10; S10a; S10b) detektierten Variablen die erste Abbildung eine andere Variable als einen geschätzten Wert einer Temperatur (Tcati) der Teilregion (Ai), die sich auf der Abströmseite der ersten Teilregion (A1) befindet, mindestens als die Eingabe (x(1) bis x(6)) verwendet, wobei „i“ eine ganze Zahl von mindestens 2 und maximal N ist, die i-te Abbildung eine Abbildung ist, die den geschätzten Wert der Temperatur (Tcati) der i-ten Teilregion ausgibt, und mindestens der geschätzte Wert einer Temperatur (Tcat „i-1“) einer „i-1“-ten Teilregion und ein vorheriger Wert eines geschätzten Wertes der Temperatur (Tcati) der i-ten Teilregion (Ai) als die Eingaben (x(7), x(6)) in die i-te Abbildung verwendet werden, der Temperaturberechnungsprozess (S12 bis S24; S12a, S14 bis S24; S12b bis S22b, S24) einen Prozess zum Berechnen eines geschätzten Wertes jeder Temperatur (Tcat1, Tcat2, Tcat3) von der ersten Teilregion (A1) bis N-ten Teilregion (A3) umfasst, der ausgeführt wird durch: einen Prozess (S12 bis S14; S12a bis S14; S12b bis S14b) zum Berechnen des geschätzten Wertes der Temperatur (Tcat1) der ersten Teilregion durch Eingeben, in mindestens die erste Abbildung, einer anderen Variable als der geschätzte Wert der Temperatur (Tcati) der Teilregion (Ai), die sich auf der Abströmseite der ersten Teilregion (A1) befindet, unter den durch den Erfassungsprozess (S10; S10a; S10b) erfassten Variablen, und einen Prozess (S16 bis S18, S20 bis S22; S16b bis S18b, S20b bis S22b) zum Berechnen des geschätzten Wertes der Temperatur (Tcati) der i-ten Teilregion (Ai) unter Verwendung mindestens des geschätzten Wertes der Temperatur (Tcat „i-1“) der „i-1“-ten Teilregion und des vorherigen Wertes des geschätzten Wertes der Temperatur (Tcati) der i-ten Teilregion als die Eingabe (x(7), x(6)) in die i-te Abbildung.
Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Abbildung eine stabile Abbildung (Steady Mapping) und eine Zeitkonstantenabbildung (Time Constant Mapping) umfasst, die stabile Abbildung die Aufwärm-Betriebsbetragvariable (aigave) als die Eingabe (x(3)) verwendet und eine stabile Temperatur (Tcats) ausgibt, die ein Wert ist, bei dem die Temperatur (Tcat) des Katalysators (36) konvergiert, wenn der Verbrennungsmotors (10) einen stabilen Betrieb ausführt, die Zeitkonstantenabbildung eine Luftmengenvariable (Ga), die stabile Temperatur (Tcats) und den vorherigen Wert des geschätzten Wertes als eine Eingabe verwendet, und eine Zeitkonstantenvariable ausgibt, wobei die Luftmengenvariable (Ga) eine Variable ist, die mit der Ansaugluftmenge des Verbrennungsmotors (10) verbunden ist, und die Zeitkonstantenvariable eine Variable ist, die eine Zeitkonstante (β) für das Konvergieren der momentanen Temperatur (Tcat) zu der stabilen Temperatur (Tcats) definiert, der Erfassungsprozess (S70) einen Prozess zum Erfassen der Luftmengenvariable (Ga) umfasst, der Temperaturberechnungsprozess (S72 bis S78) umfasst: einen stabilen Berechnungsprozess (S74), der die Aufwärm-Betriebsbetragvariable (aigave) als die Eingabe (x(3)) verwendet und die stabile Temperatur (Tcats) auf der Grundlage der Ausgabe der stabilen Abbildung berechnet; einen Zeitkonstanten-Berechnungsprozess (S76), der die Luftmengenvariable (Ga), die stabile Temperatur (Tcats) und den vorherigen Wert des geschätzten Wertes als die Eingabe verwendet und die Zeitkonstantenvariable auf der Grundlage der Ausgabe der Zeitkonstantenabbildung berechnet; und einen Prozess (S78), der den geschätzten Wert durch Annähern des geschätzten Wertes der Temperatur des Katalysators (36) an die stabile Temperatur (Tcats) entsprechend der durch den Zeitkonstanten-Berechnungsprozess (S76) berechneten Zeitkonstantenvariable berechnet.
Vorrichtung zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Bewältigungsprozess (S44) einen Benachrichtigungsprozess zum Ausgeben einer Benachrichtigung, dass der Aufwärmprozess (M42) eine Anomalie aufweist, durch Betreiben einer Benachrichtigungsvorrichtung als die zuvor festgelegte Hardware (98) umfasst.
System (70, 120) zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses für einen Verbrennungsmotor, wobei das System zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses umfasst: die Ausführungsvorrichtung (72, 74) und die Speichervorrichtung (126) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Ausführungsvorrichtung eine erste Ausführungsvorrichtung (72, 74) und eine zweite Ausführungsvorrichtung (122, 124) umfasst, die erste Ausführungsvorrichtung (72, 74) in einem Fahrzeug (VC) montiert ist und dafür eingerichtet ist, Folgendes auszuführen: den Erfassungsprozess (S10d); einen fahrzeugseitigen Sendeprozess (S80) zum Senden von durch den Erfassungsprozess (S10d) erfassten Daten nach außerhalb des Fahrzeugs (VC); einen fahrzeugseitigen Empfangsprozess (S82) zum Empfangen eines Signals auf der Grundlage des durch den Temperaturberechnungsprozess (S12d, S14d) berechneten geschätzten Wertes; den Bewältigungsprozess (S44), und wobei die zweite Ausführungsvorrichtung (122, 124) außerhalb des Fahrzeugs (VC) angeordnet ist und dafür eingerichtet ist, Folgendes auszuführen: einen außenseitigen Empfangsprozess (S90) zum Empfangen der durch den fahrzeugseitigen Sendeprozess (S80) gesendeten Daten; den Temperaturberechnungsprozess (S12d, S14d); und einen außenseitigen Sendeprozess (S92) zum Senden eines Signals auf der Grundlage des durch den Temperaturberechnungsprozess (S12d, S14d) berechneten geschätzten Wertes an das Fahrzeug (VC).
Datenanalysevorrichtung (120), welche die zweite Ausführungsvorrichtung (122, 124) und die Speichervorrichtung (126) nach Anspruch 13 umfasst.
Steuervorrichtung (70) für einen Verbrennungsmotor, wobei die Steuervorrichtung die erste Ausführungsvorrichtung (72, 74) nach Anspruch 13 umfasst.
Empfänger, der Hardware ist, die für einen Teil des Systems zum Überwachen des Katalysator-Aufwärmprozesses nach Anspruch 13 eingerichtet ist, wobei der Empfänger dafür eingerichtet ist, den fahrzeugseitigen Empfangsprozess auszuführen (S82).
Verfahren zum Überwachen eines Katalysator-Aufwärmprozesses für einen Verbrennungsmotor, der durch eine Ausführungsvorrichtung (72, 74) und eine Speichervorrichtung (76) ausgeführt wird, wobei das Verfahren auf einen Verbrennungsmotor (10) angewendet wird, der einen Katalysator (36) umfasst, der in einem Abgasdurchgang (34) angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst: Speichern von Abbildungsdaten (76a) und Verknüpfungsdaten (S30 bis S42) mit der Speichervorrichtung (76), wobei die Abbildungsdaten (76a) eine Abbildung, die einen geschätzten Wert einer Temperatur (Tcat) des Katalysators (36) ausgibt, unter Verwendung einer Aufwärm-Betriebsbetragvariable (aigave, aave) und eines vorherigen Wertes eines geschätzten Wertes einer Temperatur (Tcat) des Katalysators (36) als Eingaben definieren, wobei die Aufwärm-Betriebsbetragvariable (aigave, aave) eine Variable ist, die sich auf einen Betriebsbetrag einer Betriebseinheit des Verbrennungsmotors (10) bezieht, die für einen Aufwärmprozess (M42) des Katalysators (36) verwendet wird, und die Verknüpfungsdaten (S30 bis S42) einen integrierten Wert (InGa) einer Ansaugluftmenge (Ga) des Verbrennungsmotors (10) ab dem Start des Verbrennungsmotors (10) und die Temperatur (Tcat) des Katalysators (36) miteinander verknüpfen, und Berechnen des integrierten Wertes (InGa) mit der Ausführungsvorrichtung (72, 74); Erfassen (S10; S10a; S10b; S70) der Aufwärm-Betriebsbetragvariable (aigave, aave) und des vorherigen Wertes des geschätzten Wertes der Temperatur (Tcat) des Katalysators (36); wiederholtes Berechnen (S12 bis S24; S12a, S14 bis S24; S12b bis S22b, S24; S72 bis S78) des geschätzten Wertes der Temperatur (Tcat) des Katalysators (36) auf der Grundlage der Ausgabe der Abbildung unter Verwendung der erfassten Aufwärm-Betriebsbetragvariable (aigave, aave) und des vorheriger Wertes als die Eingabe in die Abbildung; Bestimmen (S30 bis S42), dass der Aufwärmprozess (M42) eine Anomalie aufweist, wenn sich eine Korrespondenzbeziehung zwischen dem integrierten Wert (InGa) und dem geschätzten Wert von einer Korrespondenzbeziehung zwischen dem integrierten Wert (InGa) und der Temperatur (Tcat) des Katalysators (36) in den Verknüpfungsdaten (S30 bis S42) unterscheidet (S38: JA); und Bewältigen der Anomalie (S44) durch Betreiben einer zuvor festgelegten Hardware (98), wenn bestimmt wird, dass die Anomalie aufgetreten ist (S42).