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技術 酸素吸蔵量推定装置、酸素吸蔵量推定システム、内燃機関の制御装置、データ解析装置、および酸素吸蔵量推定方法

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 武藤晴文片山章弘橋本洋介
出願日 2019年6月19日 (1年8ヶ月経過) 出願番号 2019-113705
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-176624
状態 未査定
技術分野 排気の後処理 内燃機関の複合的制御 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御
主要キーワード 写像データ 流量変数 温度変数 エネルギ消費率 補正比率 プログラム格納装置 マージン量 劣化推定
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

触媒の下流側に設けられた空燃比センサ検出値を必ずしも利用することなく、酸素吸蔵量推定できるようにした酸素吸蔵量推定装置を提供する。

解決手段

CPU72は、下流側検出値Afdや吸入空気量Gaと、GPF38の酸素吸蔵量の前回値とをニューラルネットワーク入力変数とし、ニューラルネットワークの出力変数としてのGPF38の酸素吸蔵量を繰り返し算出する。CPU72は、酸素吸蔵量に基づきGPF38に捕集されたPM量を推定し、PM量が規定量以上となる場合、再生処理を実行する。

概要

背景

たとえば下記特許文献1には、内燃機関の回転速度および負荷に基づき、排気通路に設けられたフィルタ捕集された粒子状物質の量であるPM量推定する装置が記載されている。

概要

触媒の下流側に設けられた空燃比センサ検出値を必ずしも利用することなく、酸素吸蔵量を推定できるようにした酸素吸蔵量推定装置を提供する。CPU72は、下流側検出値Afdや吸入空気量Gaと、GPF38の酸素吸蔵量の前回値とをニューラルネットワーク入力変数とし、ニューラルネットワークの出力変数としてのGPF38の酸素吸蔵量を繰り返し算出する。CPU72は、酸素吸蔵量に基づきGPF38に捕集されたPM量を推定し、PM量が規定量以上となる場合、再生処理を実行する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

内燃機関排気通路に設けられた触媒酸素吸蔵量推定する酸素吸蔵量推定装置であって、記憶装置と、実行装置と、を備え、前記記憶装置は、前記触媒に流入する流体に含まれる酸素と過不足なく反応する燃料量に対する実際の燃料量の過不足量に応じた変数である過不足量変数と、前記触媒の酸素吸蔵量に関する変数である吸蔵量変数の前回値とを一部に含んだ複数の変数を入力とし、前記吸蔵量変数を出力する写像を規定するデータである写像データを記憶しており、前記実行装置は、前記複数の変数を取得する取得処理、該取得処理によって取得された前記複数の変数を入力とする前記写像の出力に基づき前記吸蔵量変数の値を繰り返し算出する吸蔵量変数算出処理、および前記吸蔵量変数算出処理の算出結果に基づき、所定のハードウェアを操作する操作処理を実行し、前記写像データは、機械学習によって学習されたデータを含む酸素吸蔵量推定装置。

請求項2

前記複数の変数には、前記触媒の温度に関する変数である温度変数が含まれる請求項1記載の酸素吸蔵量推定装置。

請求項3

前記複数の変数には、前記触媒に流入する流体の流量に関する変数である流量変数が含まれる請求項1または2記載の酸素吸蔵量推定装置。

請求項4

前記過不足量変数は、前記触媒の上流に設けられた空燃比センサ検出値と前記触媒に流入する流体の流量とに基づき算出される所定期間内の前記過不足量の積算値に関する変数である請求項1〜3のいずれか1項に記載の酸素吸蔵量推定装置。

請求項5

前記触媒は、下流側触媒であり、前記排気通路のうちの前記下流側触媒の上流には、上流側触媒が設けられており、前記空燃比センサは、前記上流側触媒と前記下流側触媒との間に設けられている請求項4記載の酸素吸蔵量推定装置。

請求項6

前記複数の変数には、前記触媒の劣化度合いに関する変数である劣化変数が含まれる請求項1〜5のいずれか1項に記載の酸素吸蔵量推定装置。

請求項7

前記触媒は、排気中の粒子状物質捕集するフィルタ担持されたものであり、前記複数の変数には、前記フィルタに捕集されている粒子状物質の酸化量に関する変数である酸化量変数が含まれる請求項1〜6のいずれか1項に記載の酸素吸蔵量推定装置。

請求項8

前記触媒は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに担持されたものであり、前記実行装置は、前記吸蔵量変数算出処理によって算出された前記吸蔵量変数の値に基づき、前記フィルタに捕集されている前記粒子状物質の量であるPM堆積量を算出する処理を実行し、前記操作処理は、前記フィルタに捕集された前記粒子状物質を燃焼させるために、前記所定のハードウェアとしての前記内燃機関の操作部のうちの排気の温度を上昇させる操作部を操作する再生処理を含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の酸素吸蔵量推定装置。

請求項9

前記触媒は、下流側触媒であり、前記排気通路のうちの前記下流側触媒の上流には、上流側触媒が設けられており、前記操作処理は、前記酸素吸蔵量が所定量以下となる場合、前記所定量よりも大きい場合と比較して前記内燃機関の燃焼室内における混合気空燃比の、理論空燃比に対するリーン化度合いを大きくすべく前記所定のハードウェアとしての前記内燃機関の燃料噴射弁を操作する処理を含む請求項1〜8のいずれか1項に記載の酸素吸蔵量推定装置。

請求項10

請求項1〜9のいずれか1項に記載の前記実行装置および前記記憶装置を備え、前記実行装置は、第1実行装置および第2実行装置を含み、前記第1実行装置は、車両に搭載されて且つ、前記取得処理と、前記取得処理によって取得されたデータを車両の外部に送信する車両側送信処理と、前記吸蔵量変数算出処理によって算出された前記吸蔵量変数の値に基づく信号を受信する車両側受信処理と、前記操作処理と、を実行し、前記第2実行装置は、前記車両の外部に配置されて且つ、前記車両側送信処理によって送信されたデータを受信する外部側受信処理と、前記吸蔵量変数算出処理と、前記吸蔵量変数算出処理によって算出された前記吸蔵量変数の値に基づく信号を前記車両に送信する外部側送信処理と、を実行する酸素吸蔵量推定システム

請求項11

請求項10記載の前記第2実行装置および前記記憶装置を備えるデータ解析装置

請求項12

請求項10記載の前記第1実行装置を備える内燃機関の制御装置

請求項13

請求項1〜9のいずれか1項に記載の前記取得処理、前記吸蔵量変数算出処理、および前記操作処理をコンピュータによって実行させる酸素吸蔵量推定方法

技術分野

0001

本発明は、酸素吸蔵量推定装置、酸素吸蔵量推定システム内燃機関制御装置データ解析装置、および酸素吸蔵量推定方法に関する。

背景技術

0002

たとえば下記特許文献1には、内燃機関の回転速度および負荷に基づき、排気通路に設けられたフィルタ捕集された粒子状物質の量であるPM量推定する装置が記載されている。

先行技術

0003

特開2006−316726号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、フィルタには、酸素吸蔵能力を有した触媒担持されているものがある。その場合、触媒に吸蔵されている酸素によって粒子状物質が酸化されることから、PM量が酸素吸蔵量に依存する。したがって、酸素吸蔵量によらずにPM量を推定する場合には、その推定精度が低下する。このように、酸素吸蔵能力を有した触媒を備えた内燃機関にあっては、一般に、内燃機関の制御量の制御のために酸素吸蔵量を把握することが望まれる。

課題を解決するための手段

0005

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
1.内燃機関の排気通路に設けられた触媒の酸素吸蔵量を推定する酸素吸蔵量推定装置であって、記憶装置と、実行装置と、を備え、前記記憶装置は、前記触媒に流入する流体に含まれる酸素と過不足なく反応する燃料量に対する実際の燃料量の過不足量に応じた変数である過不足量変数と、前記触媒の酸素吸蔵量に関する変数である吸蔵量変数の前回値とを一部に含んだ複数の変数を入力とし、前記吸蔵量変数を出力する写像を規定するデータである写像データを記憶しており、前記実行装置は、前記複数の変数を取得する取得処理、該取得処理によって取得された前記複数の変数を入力とする前記写像の出力に基づき前記吸蔵量変数の値を繰り返し算出する吸蔵量変数算出処理、および前記吸蔵量変数算出処理の算出結果に基づき、所定のハードウェアを操作する操作処理を実行し、前記写像データは、機械学習によって学習されたデータを含む酸素吸蔵量推定装置である。

0006

上記構成では、過不足量変数に基づき、触媒の酸素吸蔵量の変化量を把握できることから、過不足量変数と吸蔵量変数の前回値とに基づき、吸蔵量変数の値を算出、更新できる。

0007

ところで、過不足量変数と吸蔵量変数の前回値とそれ以外の変数とによって吸蔵量変数の値をマップデータに基づき算出する場合、変数の値毎にマップデータが適合されることから、変数の数が多くなると、マップデータが指数関数的に大きくなり、適合工数過度に大きくなる。これに対し、上記構成では、機械学習を用いて吸蔵量変数の値を算出することにより、機械学習によって学習されたパラメータを用いた過剰量変数と他の変数との結合演算によって吸蔵量変数の値を算出できることから、変数の様々な値に対して共通のパラメータを学習することが可能である。そのため、マップデータを適合する場合と比較して、適合工数を軽減できる。

0008

2.前記複数の変数には、前記触媒の温度に関する変数である温度変数が含まれる上記1記載の酸素吸蔵量推定装置である。
上記構成では、温度変数を写像への入力に含めることにより、触媒の酸素吸蔵量の最大値が触媒の温度に依存することや、触媒中の酸素の消費量が触媒の温度に依存することを反映したうえで、吸蔵量変数の値を算出できる。

0009

3.前記複数の変数には、前記触媒に流入する流体の流量に関する変数である流量変数が含まれる上記1または2記載の酸素吸蔵量推定装置である。
上記構成では、写像への入力に流量変数を含めることにより、触媒内の流体の流量に応じて、吸蔵されている酸素と未燃燃料との反応率が変化することを反映しつつ、吸蔵量変数の値を算出できる。

0010

4.前記過不足量変数は、前記触媒の上流に設けられた空燃比センサ検出値と前記触媒に流入する流体の流量とに基づき算出される所定期間内の前記過不足量の積算値に関する変数である上記1〜3のいずれか1つに記載の酸素吸蔵量推定装置である。

0011

上記構成では、過不足量の積算値に関する変数として過不足量変数を構成することにより、過不足量自体を写像の入力とする場合と比較して、吸蔵量変数の値を高精度に算出しつつも、吸蔵量変数の算出周期を長くすることができる。

0012

5.前記触媒は、下流側触媒であり、前記排気通路のうちの前記下流側触媒の上流には、上流側触媒が設けられており、前記空燃比センサは、前記上流側触媒と前記下流側触媒との間に設けられている上記4記載の酸素吸蔵量推定装置である。

0013

上記構成では、上流側触媒と下流側触媒との間に設けられた空燃比センサの検出値を用いることにより、上流側触媒の上流に設けられた空燃比センサの検出値を用いる場合と比較して、過不足量変数の値を高精度に算出することができる。

0014

6.前記複数の変数には、前記触媒の劣化度合いに関する変数である劣化変数が含まれる上記1〜5のいずれか1つに記載の酸素吸蔵量推定装置である。
上記構成では、劣化変数を写像への入力に含めることにより、触媒の酸素吸蔵量の最大値が劣化度合いに応じて異なることを反映しつつ、吸蔵量変数の値を算出できる。

0015

7.前記触媒は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに担持されたものであり、前記複数の変数には、前記フィルタに捕集されている粒子状物質の酸化量に関する変数である酸化量変数が含まれる上記1〜6のいずれか1つに記載の酸素吸蔵量推定装置である。

0016

上記構成では、触媒の酸素吸蔵量が触媒における粒子状物質の酸化量に応じて減少することに鑑み、吸蔵量変数の値を算出できる。
8.前記触媒は、排気中の粒子状物質を捕集するフィルタに担持されたものであり、前記実行装置は、前記吸蔵量変数算出処理によって算出された前記吸蔵量変数の値に基づき、前記フィルタに捕集されている前記粒子状物質の量であるPM堆積量を算出する処理を実行し、前記操作処理は、前記フィルタに捕集された前記粒子状物質を燃焼させるために、前記所定のハードウェアとしての前記内燃機関の操作部のうちの排気の温度を上昇させる操作部を操作する再生処理を含む上記1〜7のいずれか1つに記載の酸素吸蔵量推定装置である。

0017

上記構成では、吸蔵量変数算出処理によって吸蔵量変数の前回値に基づき更新された吸蔵量変数の値に基づきPM堆積量を算出することにより、触媒の下流側の空燃比センサの検出値を必須とすることなくPM堆積量を算出できる。また、吸蔵量変数の前回値を用いることにより、これを用いることなくPM堆積量を算出する場合と比較して、PM堆積量の算出精度を高めることができることから、再生処理の実行頻度を低くしたり、実行時間を短くしたりすることができる。

0018

9.前記触媒は、下流側触媒であり、前記排気通路のうちの前記下流側触媒の上流には、上流側触媒が設けられており、前記操作処理は、前記酸素吸蔵量が所定量以下となる場合、前記所定量よりも大きい場合と比較して前記内燃機関の燃焼室内における混合気空燃比の、理論空燃比に対するリーン化度合いを大きくすべく前記所定のハードウェアとしての前記内燃機関の燃料噴射弁を操作する処理を含む上記1〜8のいずれか1つに記載の酸素吸蔵量推定装置である。

0019

下流側触媒の酸素吸蔵量が少なくなる場合、下流側触媒の下流へと未燃燃料が流出することが懸念される。そこで上記構成では、酸素吸蔵量が所定量以下の場合に混合気の空燃比をよりリーンとすることにより、下流側触媒の酸素吸蔵量を増加させることができる。

0020

10.上記1〜9のいずれか1項に記載の前記実行装置および前記記憶装置を備え、前記実行装置は、第1実行装置および第2実行装置を含み、前記第1実行装置は、車両に搭載されて且つ、前記取得処理と、前記取得処理によって取得されたデータを車両の外部に送信する車両側送信処理と、前記吸蔵量変数算出処理によって算出された前記吸蔵量変数の値に基づく信号を受信する車両側受信処理と、前記操作処理と、を実行し、前記第2実行装置は、前記車両の外部に配置されて且つ、前記車両側送信処理によって送信されたデータを受信する外部側受信処理と、前記吸蔵量変数算出処理と、前記吸蔵量変数算出処理によって算出された前記吸蔵量変数の値に基づく信号を前記車両に送信する外部側送信処理と、を実行する酸素吸蔵量推定システムである。

0021

上記構成では、吸蔵量変数算出処理を車両の外部で実行することにより、車両側の演算負荷を軽減できる。
11.上記10記載の前記第2実行装置および前記記憶装置を備えるデータ解析装置である。

0022

12.上記10記載の前記第1実行装置を備える内燃機関の制御装置である。
13.上記1〜9のいずれか1つに記載の前記取得処理、前記吸蔵量変数算出処理、および前記操作処理をコンピュータによって実行させる酸素吸蔵量推定方法である。

0023

上記方法では、上記1〜9の構成と同様の作用効果を奏することができる。

図面の簡単な説明

0024

第1の実施形態にかかる制御装置および車両の駆動系の構成を示す図。
同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の一部を示すブロック図。
同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の手順を示す流れ図。
第2の実施形態にかかる酸素吸蔵量推定システムの構成を示す図。
(a)および(b)は、酸素吸蔵量推定システムが実行する処理の手順を示す流れ図。

実施例

0025

<第1の実施形態>
以下、酸素吸蔵量推定装置にかかる第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

0026

図1に示す内燃機関10は、車両に搭載される。内燃機関10の吸気通路12には、スロットルバルブ14が設けられている。吸気通路12に吸入された空気は、吸気バルブ18の開弁に伴って、シリンダ20およびピストン22によって区画された燃焼室24に流入する。燃焼室24には、燃料噴射弁26が燃料噴射可能となっている。燃焼室24において、燃料と空気との混合気は、点火装置28の火花放電によって燃焼に供される。そして、燃焼によって生成される燃焼エネルギは、ピストン22を介してクランク軸30の回転エネルギに変換される。燃焼に供された混合気は、排気バルブ32の開弁に伴って、排気として排気通路34に排出される。排気通路34には、上流側から順に、酸素吸蔵能力を有する三元触媒(触媒36)と、粒子状物質(PM)を捕集するフィルタであって且つ酸素吸蔵能力を有する三元触媒が担持されたフィルタ(GPF38)と、が設けられている。

0027

クランク軸30の回転動力は、タイミングチェーン40を介して、吸気側カム軸42および排気側カム軸44に伝達される。また、クランク軸30には、トルクコンバータ50および変速装置52を介して駆動輪60が機械的に連結されている。

0028

制御装置70は、内燃機関10を制御対象とし、その制御量であるトルク排気成分比率等を制御するために、スロットルバルブ14や、燃料噴射弁26、点火装置28等の内燃機関10の操作部を操作する。なお、図1には、スロットルバルブ14、燃料噴射弁26、および点火装置28のそれぞれの操作信号MS1〜MS3を記載している。

0029

制御装置70は、制御量の制御に際し、エアフローメータ80によって検出される吸入空気量Gaや、クランク角センサ82の出力信号Scrを参照する。また、制御装置70は、触媒36の上流側に設けられた上流側空燃比センサ84の検出値である上流側検出値Afuや、触媒36とGPF38との間に設けられた下流側空燃比センサ86の検出値である下流側検出値Afd、車速センサ88によって検出される車速SPDを参照する。

0030

制御装置70は、CPU72、ROM74、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリである記憶装置76、および周辺回路77を備え、それらがローカルネットワーク78によって通信可能とされたものである。なお、周辺回路77は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路や、電源回路リセット回路等を含む。

0031

制御装置70は、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72が実行することによって、上記制御量の制御を実行する。
図2に、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72が実行することによって実現される処理の一部を示す。

0032

ベース噴射量算出処理M10は、充填効率ηに基づき、燃焼室24内の混合気の空燃比を目標空燃比とするための燃料量のベース値であるベース噴射量Qbを算出する処理である。詳しくは、ベース噴射量算出処理M10は、たとえば充填効率ηが百分率表現される場合、空燃比を目標空燃比とするための充填効率ηの1%当たりの燃料量QTHに、充填効率ηを乗算することによりベース噴射量Qbを算出する処理とすればよい。ベース噴射量Qbは、燃焼室24内に充填される空気量に基づき、空燃比を目標空燃比に制御するために算出された燃料量である。ちなみに、本実施形態では、目標空燃比として、理論空燃比を例示する。なお、充填効率ηは、燃焼室24内に充填される空気量を定めるパラメータであり、CPU72により、回転速度NEおよび吸入空気量Gaに基づき算出される。また、回転速度NEは、CPU72により、クランク角センサ82の出力信号Scrに基づき算出される。

0033

フィードバック処理M12は、上流側検出値Afuを目標値Af*にフィードバック制御するための操作量であるフィードバック操作量としてのベース噴射量Qbの補正比率δに「1」を加算したフィードバック補正係数AFを算出して出力する処理である。詳しくは、フィードバック処理M12は、上流側検出値Afuと目標値Af*との差を入力とする比例要素および微分要素各出力値と、同差に応じた値の積算値を保持し出力する積分要素出力値との和を補正比率δとする。

0034

要求噴射量算出処理M14は、ベース噴射量Qbに、フィードバック補正係数KAFを乗算することによって、要求噴射量Qdを算出する処理である。
噴射弁操作処理M16は、1燃焼サイクルにおいて燃焼室24に要求噴射量Qdに応じた燃料を噴射するために燃料噴射弁26を操作すべく、燃料噴射弁26に操作信号MS2を出力する処理である。

0035

目標値設定処理M18は、下流側検出値Afdが理論空燃比よりもわずかにリーンとなることにより目標値Af*を理論空燃比よりもわずかにリッチとし、下流側検出値Afdが理論空燃比よりもわずかにリッチとなることにより目標値Af*を理論空燃比よりもわずかにリーンとする処理である。詳しくは、目標値設定処理M18は、フィードバック補正係数KAFの値に基づき、燃料中のアルコール濃度Daを推定し、これに応じて理論空燃比を把握することによって、目標値Af*を設定する。

0036

温度推定処理M20は、回転速度NE、充填効率η、車速SPDおよび点火時期aigに基づき、GPF38の温度の推定値であるフィルタ温度Tgpfを算出する処理である。詳しくは、温度推定処理M20は、回転速度NEおよび充填効率ηを入力変数とし、GPF38の温度のベース値を出力変数とするマップデータに基づき、CPU72によりベース値をマップ演算する処理を含む。また温度推定処理M20は、車速SPDが高い場合に低い場合よりもフィルタ温度Tgpfが低くなるようにベース値を補正する処理を含む。これは、車速SPDを入力変数としベース値を補正するための第1補正量を出力変数とするマップデータに基づき、CPU72により第1補正量をマップ演算することによって実現できる。また、温度推定処理M20は、点火時期aigが遅角側である場合に進角側である場合よりもフィルタ温度が高くなるようにベース値を補正する処理を含む。これは、点火時期aigを入力変数とし、ベース値を補正するための第2補正量を出力変数とするマップデータに基づき、CPU72により第2補正量をマップ演算することによって実現できる。

0037

なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とするのに対し、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。

0038

酸化量推定処理M22は、吸入空気量Ga、下流側検出値Afd、フィルタ温度Tgpf、PM堆積量DPMおよびGPF38の酸素吸蔵量Coxに基づき、GPF38におけるPMの酸化量Qoxを推定する処理である。詳しくは、酸化量推定処理M22は、フィルタ温度Tgpfが高い場合に低い場合よりも酸化量Qoxを大きい値に算出する処理である。また、酸化量推定処理M22は、フィルタ温度Tgpfが規定温度以上であることを条件に、PM堆積量DPMが大きい場合に小さい場合よりも酸化量Qoxを大きい値に算出し、酸素吸蔵量Coxが大きい場合に小さい場合よりも酸化量Qoxを大きい値に算出する処理である。また、酸化量推定処理M22は、フィルタ温度Tgpfが規定温度以上であることを条件に、下流側検出値Afdの理論空燃比に対するリーン化度合いが大きい場合に小さい場合よりも酸化量Qoxを大きい値に算出する処理である。また、酸化量推定処理M22は、フィルタ温度Tgpfが規定温度以上であって且つ下流側検出値Afdが理論空燃比よりもリーンであることを条件に、吸入空気量Gaが大きい場合に小さい場合よりも酸化量Qoxを大きい値に算出する処理である。

0039

具体的には、たとえば吸入空気量Gaと下流側検出値Afdとから、GPF38に流入する酸素の流量を算出し、酸素の流量と酸素吸蔵量Coxと、フィルタ温度Tgpfと、PM堆積量DPMとを入力変数とし、酸化量Qoxを出力変数とするマップデータに基づきCPU72により酸化量Qoxをマップ演算すればよい。

0040

吸蔵量推定処理M24は、GPF38に担持されている触媒の酸素吸蔵量Coxを推定する処理である。これについては、後に詳述する。
PM堆積量推定処理M26は、回転速度NE、充填効率η、上流側検出値Afu、酸化量Qoxに基づき、GPF38によって捕集された粒子状物質の量(PM堆積量DPM)を推定する処理である。詳しくは、PM堆積量推定処理M26は、回転速度NE、充填効率ηおよび上流側検出値Afuに基づき、PM堆積量DPMの増加量を算出し、この増加量をPM堆積量DPMに加算して且つ酸化量Qoxを減算することによってPM堆積量DPMを更新する処理である。ここで、PM堆積量DPMの増加量は、回転速度NE、充填効率ηおよび上流側検出値Afuを入力変数とし、増加量を出力変数とするマップデータに基づき、CPU72によりマップ演算すればよい。

0041

劣化推定処理M28は、GPF38に担持された三元触媒の劣化度合いRdを推定する処理である。詳しくは、劣化推定処理M28は、フィルタ温度Tgpfが高温状態にあった時間が長いほど劣化度合いRdを大きい値に推定する処理である。

0042

触媒内流量算出処理M30は、回転速度NEおよび充填効率ηに基づき、GPF38を流動する流体の体積流量である触媒内流量CFを算出する処理である。詳しくは、この処理は、次のようにして実現される。すなわち、CPU72は、GPF38に流入する流体の質量流量を、充填効率ηと回転速度NEとに基づき算出する。また、CPU72は、回転速度NEおよび充填効率ηに基づき、GPF38に流入する流体の圧力および温度を推定し、これに基づき質量流量を体積流量に変換する。そしてCPU72は、GPF38の流路断面積とその上流の排気通路34の流路断面積との比に基づき、変換された体積流量をGPF38内の体積流量に換算することによって、触媒内流量CFを算出する。

0043

再生処理M32は、PM堆積量DPMが第1規定値以上となる場合、GPF38が捕集したPMを酸化除去すべく、点火装置28を操作する処理である。すなわち、点火装置28による点火時期を遅角側とすることによって、排気の温度を上昇させ、GPF38内のPMをGPF38内の触媒に吸蔵されている酸素と酸化反応させる。なお、この際、燃焼室24内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとして、GPF38に酸素を供給することが望ましい。ちなみに、再生処理M32は、PM堆積量DPMが第1規定値よりも小さい第2規定値以下となる場合、停止される。

0044

図3に、吸蔵量推定処理M24の手順を示す。図3に示す処理は、ROM74に記憶された吸蔵量推定プログラム74aをCPU72がたとえば所定周期で実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「S」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。

0045

図3に示す一連の処理において、CPU72は、まず、下流側検出値Afd、吸入空気量Ga、アルコール濃度Da、酸化量Qox、フィルタ温度Tgpf、触媒内流量CFのそれぞれについての、所定期間における時系列データと、同期間における劣化度合いRdと、酸素吸蔵量Coxの前回値と、を取得する(S10)。以下では、サンプリングタイミングが古い順に、「1,2,…,sn」として、たとえば下流側検出値Afdの時系列データを「Afd(1)〜Afd(sn)」と記載する。ここで、「sn」は、各変数の時系列データに含まれるデータ数である。すなわち、上記所定期間は、上記各変数を、「sn」個サンプリングする期間に設定されており、サンプリング周期およびデータ数「sn」から定まるものである。なお、酸素吸蔵量Coxの前回値とは、図3の一連の処理の前回実行タイミングにおいて算出された値のことであり、図3においては、「Cox(n−1)」と記載した。ちなみに、図3の処理を最初に実行する場合、酸素吸蔵量Coxは、デフォルト値とすればよい。ここでデフォルト値は、内燃機関10が長時間停止していたときの想定値とすればよい。

0046

次に、CPU72は、m=1〜snとして、アルコール濃度Da(m)の燃料の理論空燃比Afs(m)を算出する(S12)。ここでCPU72は、アルコール濃度Da(m)が大きい場合に小さい場合よりも、理論空燃比Afs(m)を小さい値に算出する。

0047

次に、CPU72は、燃焼室24内の混合気の空燃比を理論空燃比とする上で必要な燃料量に対する実際の燃料の過不足量(燃料過不足量Qi)の積算値である燃料過不足量積算値InQiを算出する(S14)。本実施形態にかかる燃料過不足量Qiは、正の値の場合に、燃焼室24内の混合気の空燃比を理論空燃比とする上で必要な燃料量に対する実際の燃料の過剰量を示す。詳しくは、CPU72は、まず、m=1〜snとして、燃料過不足量Qi(m)を、「Ga(m)・[{1/Afd(m)}−{1/Afs(m)}]」として算出する。そして、CPU72は、燃料過不足量Qi(1)〜Qi(sn)を合計することによって、燃料過不足量積算値InQiを算出する。

0048

次にCPU72は、酸化量積算値InQox、フィルタ温度平均値Tgpfaveおよび触媒内流量平均値CFaveを算出する(S16)。すなわち、CPU72は、酸化量Qox(1)〜Qox(sn)を合計することによって、酸化量積算値InQoxを算出する。また、CPU72は、フィルタ温度Tgpf(1)〜Tgpf(sn)の合計値を「sn」で除算することによって、フィルタ温度平均値Tgpfaveを算出する。また、CPU72は、触媒内流量CF(1)〜CF(sn)の合計値を「sn」で除算することによって、触媒内流量平均値CFaveを算出する。

0049

次にCPU72は、酸素吸蔵量Coxを出力する写像の入力変数x(1)〜x(6)に、S14,S16の処理によって算出した値や、劣化度合いRd、前回値Cox(n−1)を代入する(S18)。すなわちCPU72は、入力変数x(1)に燃料過不足量積算値InQiを代入し、入力変数x(2)に酸化量積算値InQoxを代入し、入力変数x(3)にフィルタ温度平均値Tgpfaveを代入する。またCPU72は、入力変数x(4)に触媒内流量平均値CFaveを代入し、入力変数x(5)に劣化度合いRdを代入し、入力変数x(6)に前回値Cox(n−1)を代入する。

0050

そして、CPU72は、図1に示す写像データ76aによって規定される写像に入力変数x(1)〜x(6)を代入することによって、酸素吸蔵量Coxを算出する(S20)。

0051

本実施形態において、この写像は、中間層が1個であって且つ、中間層の活性化関数hが、ハイパボリックタンジェントであり、出力層の活性化関数fがReLUであるニューラルネットワークによって構成されている。なお、ReLUは、入力とゼロとのうちの小さくない方を出力する関数である。ここで、中間層の「n1」個の各ノードの値は、係数w(1)ji(j=0〜n1,i=0〜6)によって規定される線形写像に上記入力変数x(1)〜x(6)を入力した際のn1個の出力値のそれぞれを活性化関数hに入力することによって生成される。ちなみに、w(1)j0等は、バイアスパラメータであり、入力変数x(0)は、「1」と定義されている。

0052

なお、CPU72は、S20の処理が完了する場合、図3に示す一連の処理を一旦終了する。
ちなみに、上記写像データ76aは、次のようにして学習すればよい。すなわち、GPF38の上流側と下流側とに空燃比センサを備え、内燃機関10を稼働させる。そして、上流側の空燃比センサの検出値である上述の下流側検出値Afdがリーンである場合、下流側検出値Afdと吸入空気量GaからGPF38への酸素流量を算出する一方、GPF38の下流側の空燃比センサの検出値と吸入空気量GaからGPF38から流出する酸素流量を算出する。これにより、下流側検出値Afdがリーンである場合におけるGPF38の酸素吸蔵量Coxの増加量を算出する。一方、下流側検出値Afdがリッチである場合、下流側検出値Afdと吸入空気量GaからGPF38への未燃燃料の流量を算出する一方、GPF38の下流側の空燃比センサの検出値と吸入空気量GaからGPF38から流出する未燃燃料の流量を算出する。これにより、下流側検出値Afdがリッチである場合におけるGPF38の酸素吸蔵量Coxの減少量を算出する。そしてそれら酸素吸蔵量Coxの増加量や減少量に基づき酸素吸蔵量Coxの教師データを算出する一方、図3の処理と同様の処理によって、酸素吸蔵量Coxを算出し、それらの誤差の2乗和を小さくするように、係数w(1)ji,w(2)1jを更新する。

0053

酸素吸蔵量Coxが算出されると、酸化量推定処理M22において、酸素吸蔵量Coxに基づき、酸化量Qoxが算出される。また、目標値設定処理M18では、酸素吸蔵量Coxが所定値以下となる場合、目標値Af*を理論空燃比よりもリーンとする期間において、目標値Af*を通常時よりもよりリーンとする。

0054

ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
CPU72は、酸素吸蔵量Coxに基づき酸化量Qoxを算出し、酸化量Qoxに基づきPM堆積量DPMを算出する。CPU72は、酸素吸蔵量Coxの前回値Cox(n−1)や、燃料過不足量積算値InQi等に基づき、酸素吸蔵量Coxを更新する。ここで、燃料過不足量積算値InQiは、酸素吸蔵量Coxの変化量を把握するための変数である。そのため、燃料過不足量積算値InQiに加えて、前回値Cox(n−1)を用いることによって、酸素吸蔵量Coxを算出できる。

0055

特に、機械学習を用いて酸素吸蔵量Coxを算出することにより、酸素吸蔵量Coxに影響しそうなパラメータを複数用いる場合であっても、たとえば酸素吸蔵量Coxをマップ演算する場合のマップデータの適合と比較して、適合工数を軽減できる。これは、上記において例示したように機械学習の学習工程では、内燃機関10を比較的自由に稼働させて状態で図3に示す処理を繰り返して酸素吸蔵量Coxを複数回算出することにより、周知の手法にて写像データ76aを学習できるためである。すなわち、燃料過不足量積算値InQiと、フィルタ温度Tgpf等との、機械学習によって学習されたパラメータである係数w(1)ji等を用いた結合演算によって酸素吸蔵量Coxが算出されることから、機械学習の学習工程によって、フィルタ温度Tgpf等が様々な値である場合同士で共通の係数w(1)ji等を学習するのみでよい。これに対し、マップデータを用いる場合、フィルタ温度Tgpf等の値に応じて、各別のデータを適合する必要がある。

0056

以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用効果が得られる。
(1)酸素吸蔵量Coxを出力する写像への入力に、フィルタ温度平均値Tgpfaveを含めた。これにより、酸素吸蔵量Coxの最大値がGPF38内の触媒の温度に依存することや、触媒中の酸素の消費量が触媒の温度に依存することを反映したうえで、酸素吸蔵量Coxを算出できる。

0057

また、フィルタ温度平均値Tgpfaveを写像への入力とすることにより、フィルタ温度Tgpf自体を写像への入力とする場合と比較して、酸素吸蔵量Coxを高精度に算出しつつも、酸素吸蔵量Coxの算出周期を長くすることができる。

0058

(2)酸素吸蔵量Coxを出力する写像への入力に、触媒内流量平均値CFaveを含めた。これにより、GPF38内の流体の流量に応じて、吸蔵されている酸素と未燃燃料との反応率が変化することを反映しつつ、酸素吸蔵量Coxを算出できる。

0059

また、触媒内流量平均値CFaveを写像への入力とすることにより、触媒内流量CF自体を写像への入力とする場合と比較して、酸素吸蔵量Coxを高精度に算出しつつも、酸素吸蔵量Coxの算出周期を長くすることができる。

0060

(3)燃料過不足量積算値InQiを写像への入力とした。これにより、燃料過不足量Qi自体を写像への入力とする場合と比較して、酸素吸蔵量Coxを高精度に算出しつつも、酸素吸蔵量Coxの算出周期を長くすることができる。

0061

(4)下流側検出値Afdを用いて燃料過不足量Qiを算出することにより、上流側検出値Afuを用いる場合と比較して、燃料過不足量Qiを高精度に算出することができる。

0062

(5)写像への入力に、GPF38内の触媒の劣化度合いRdを含めた。これにより、GPF38内の触媒の酸素吸蔵量Coxの最大値が劣化度合いRdに応じて異なることを反映しつつ、酸素吸蔵量Coxを算出できる。

0063

(6)写像への入力に、酸化量積算値InQoxを含めた。これにより、酸素吸蔵量Coxが触媒における粒子状物質の酸化量に応じて減少することに鑑み、酸素吸蔵量Coxを算出できる。

0064

また、酸化量積算値InQoxを写像への入力とすることにより、酸化量Qox自体を写像への入力とする場合と比較して、酸素吸蔵量Coxを高精度に算出しつつも、酸素吸蔵量Coxの算出周期を長くすることができる。

0065

(7)上記の機械学習によって算出された酸素吸蔵量Coxに基づき酸化量Qoxを算出することにより、マップデータを用いる場合と比較して適合工数の増大を抑制しつつも多くの変数に基づき酸化量Qoxを算出でき、ひいては酸素吸蔵量Coxを高精度に算出できる。これにより、PM堆積量DPMを高精度に算出できることから、再生処理M32を実行するためのPM堆積量DPMの閾値である第1規定値に設けるマージン量を低減できる。したがって、不必要に再生処理M32が実行されることを抑制できることから、エネルギ消費率を低減できる。また、再生処理M32を停止するためのPM堆積量DPMの閾値である第2規定値に設けるマージン量についてもこれを低減できる。したがって、再生処理M32の実行期間が過度に長くなることを抑制できることから、エネルギ消費率を低減できる。

0066

(8)酸素吸蔵量Coxが所定量以下となる場合、所定量よりも大きい場合と比較して内燃機関10の燃焼室24内における混合気の空燃比の理論空燃比に対するリーン化度合いを大きくすべく、目標値Af*を変更した。これにより、GPF38内の触媒に吸蔵されている酸素量を増加させることができることから、GPF38に流入した未燃燃料の浄化率を高く維持できる。

0067

特に上記の機械学習によって酸素吸蔵量Coxを算出することにより、マップデータを用いる場合と比較して適合工数の増大を抑制しつつも多くの変数に基づき酸素吸蔵量Coxを算出できることから、酸素吸蔵量Coxを高精度に算出できる。そのため、酸素吸蔵量Coxに応じて目標値Af*をリーンとする制御によって、GPF38に担持されている触媒中の酸素量が過度に少なくなることを抑制できる。そのため、GPF38に担持される触媒中の貴金属量を極力少量としつつも、GPF38の下流に未燃燃料が流出することを抑制できる。

0068

<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

0069

本実施形態では、酸素吸蔵量Coxの算出処理を車両の外部で行う。
図4に本実施形態にかかる異常検出ステムを示す。なお、図4において、図1に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。

0070

図4に示す車両VC内の制御装置70は、通信機79を備えている。通信機79は車両VCの外部のネットワーク110を介してセンター120と通信するための機器である。
センター120は、複数の車両VCから送信されるデータを解析する。センター120は、CPU122、ROM124、記憶装置126、周辺回路127および通信機129を備えており、それらがローカルネットワーク128によって通信可能とされるものである。記憶装置126には、写像データ126aが記憶されている。

0071

図5に、図4に示したシステムが実行する処理の手順を示す。図5(a)に示す処理は、図4に示すROM74に記憶されている吸蔵量推定サブプログラム74bをCPU72が実行することにより実現される。また、図5(b)に示す処理は、図4に示すROM124に記憶されている吸蔵量推定メインプログラム124aをCPU122が実行することにより実現される。なお、図5において図3に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。以下では、酸素吸蔵量Coxの算出処理の時系列に沿って、図5に示す処理を説明する。

0072

図5(a)に示すように、CPU72は、S10の処理を完了する場合、通信機79を操作することによって、S10の処理において取得したデータを、車両VCの識別情報である車両IDとともにセンター120に送信する(S30)。

0073

これに対し、センター120のCPU122は、図5(b)に示すように、送信されたデータを受信し(S40)、図4のROM124に記憶されている写像データ126aによって規定された写像の入力変数x(1)〜x(6sn+2)にS40の処理によって取得した値等を代入する(S42)。すなわち、CPU72は、m=1〜snとして、入力変数x(m)に下流側検出値Afd(m)を代入し、入力変数x(sn+m)に吸入空気量Ga(m)を代入し、入力変数x(2sn+m)にアルコール濃度Da(m)を代入し、入力変数x(3sn+m)に酸化量Qox(m)を代入する。また、CPU72は、入力変数x(4sn+m)にフィルタ温度Tgpf(m)を代入し、入力変数x(5sn+m)に触媒内流量CF(m)を代入し、入力変数x(6sn+1)に劣化度合いRdを代入し、入力変数x(6sn+2)に前回値Cox(n−1)を代入する。

0074

次にCPU72は、図4に示す記憶装置126に記憶された写像データ126aによって規定される写像に入力変数x(1)〜x(6sn+2)を入力することによって、写像の出力値である酸素吸蔵量Coxを算出する(S44)。

0075

本実施形態において、この写像は、中間層が「α」個であって且つ、各中間層の活性化関数h1〜hαが、ハイパボリックタンジェントであり、出力層の活性化関数fがReLUであるニューラルネットワークによって構成されている。詳しくは、m=1,2,…,αとすると、第mの中間層の各ノードの値は、係数w(m)によって規定される線形写像の出力を活性化関数hmに入力することによって生成される。図5において、n1,n2,…,nαは、それぞれ、第1、第2、…、第αの中間層のノード数である。詳しくは、たとえば、第1の中間層のn1個のノードの値のそれぞれは、係数w(1)ji(j=0〜n1,i=0〜6sn+2)によって規定される線形写像に上記入力変数x(1)〜x(6sn+2)を入力した際のn1個の出力値のそれぞれを活性化関数h1に入力することによって生成される。ちなみに、w(1)j0等は、バイアスパラメータであり、入力変数x(0)は、「1」と定義されている。

0076

そしてCPU122は、通信機129を操作することによって、S40の処理によって受信したデータが送信された車両VCに、酸素吸蔵量Coxに関する信号を送信し(S46)、図5(b)に示す一連の処理を一旦終了する。これに対し、図5(a)に示すように、CPU72は、酸素吸蔵量Coxを受信し(S32)、図5(a)に示す一連の処理を一旦終了する。

0077

このように、本実施形態では、センター120においてS44の処理を実行するため、CPU72の演算負荷を軽減できる。
対応関係
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1,4,9]触媒は、GPF38に対応する。実行装置は、CPU72およびROM74に対応する。過不足量変数は、燃料過不足量積算値InQiに対応する。取得処理は、S10〜S16の処理に対応する。吸蔵量算出処理は、S18,S20の処理に対応する。操作処理は、再生処理M32や、酸素吸蔵量Coxが所定値以下の場合における目標値設定処理M18、フィードバック処理M12、要求噴射量算出処理M14、および噴射弁操作処理M16に対応する。[2]温度変数は、フィルタ温度平均値Tgpfaveに対応する。[3]流量変数は、触媒内流量平均値CFaveに対応する。[5]上流側触媒は、触媒36に対応する。[6]劣化変数は、劣化度合いRdに対応する。[7]酸化量変数は、酸化量積算値InQoxに対応する。[8]排気の温度を上昇させる操作部は、点火装置28に対応する。[10]酸素吸蔵量推定システムは、制御装置70およびセンター120に対応する。第1実行装置は、CPU72およびROM74に対応する。第2実行装置は、CPU122およびROM124に対応する。過不足量変数は、下流側検出値Afd(1)〜Afd(sn)、吸入空気量Ga(1)〜Ga(sn)、およびアルコール濃度Da(1)〜Da(sn)に対応する。取得処理は、S10の処理に対応し、車両側送信処理は、S30の処理に対応し、車両側受信処理は、S32の処理に対応する。外部側受信処理は、S40の処理に対応する。吸蔵量算出処理は、S42,S44の処理に対応する。車両側送信処理は、S46の処理に対応する。[11]データ解析装置は、センター120に対応する。[12]内燃機関の制御装置は、制御装置70に対応する。[13]コンピュータは、CPU72およびROM74や、CPU72,122およびROM74,124に対応する。

0078

<その他の実施形態>
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

0079

・「過不足量変数について」
上記燃料過不足量Qiの算出周期の間に下流側検出値Afdを複数回サンプリングし、それら複数個の下流側検出値Afdの平均値に基づき、燃料過不足量Qiを算出してもよい。

0080

図3の処理では、理論空燃比Afsを、アルコール濃度に応じて可変設定したが、これに限らず、理論空燃比Afsを固定値としてもよい。その場合、S10の処理においてアルコール濃度Daを取得せず、S12の処理を削除してよい。

0081

図5の処理では、下流側検出値Afd、吸入空気量Gaおよびアルコール濃度Daによって、過不足量変数を構成したが、これに限らない。たとえば、燃料過不足量Qi(1)〜Qi(sn)を写像への入力としてもよい。

0082

過不足量変数を、燃料過不足量積算値InQiとする代わりに、たとえば、燃料過不足量Qiの平均値としてもよい。
たとえば下流側検出値Afdのサンプリング周期を図3の処理の実行周期とし、燃料過不足量Qiを写像への入力としてもよい。

0083

上記実施形態では、燃料過不足量Qiによって過不足量変数を構成したが、これに限らない。たとえば、酸素の過不足量によって過不足量変数を構成してもよい。これは、たとえば、単位量の燃料と過不足なく反応する酸素量Koxを用いて、酸素の過不足量を、「Kox・Ga・{(1/Afs)−(1/Afu)}」とすればよい。

0084

なお、過不足量変数としては、燃料の過剰量を正として正および負の値をとりうる変数としたり、酸素の過剰量を正として、正および負の値をとりうる変数としたりすることは必須ではない。たとえば、燃料の過剰量を示すゼロ以上の変数と、酸素の過剰量を示すゼロ以上の変数との2つによって過不足量変数を構成してもよい。

0085

・「温度変数について」
上記構成では、フィルタ温度Tgpfをマップデータを用いて推定したが、これに限らない。たとえば温度推定処理M20の入力変数を入力としフィルタ温度Tgpfを出力変数とするニューラルネットワークによって、フィルタ温度Tgpfを推定してもよい。

0086

また、たとえば温度推定処理M20の入力変数を全て、酸素吸蔵量Coxを出力するニューラルネットワーク等の写像の入力とすることによって、温度推定処理M20の入力変数の組によって、温度変数を構成してもよい。

0087

たとえばフィルタ温度Tgpfのサンプリング周期を図3の処理の実行周期とし、フィルタ温度Tgpfを写像への入力としてもよい。
なお、フィルタ温度Tgpfが推定値であることも必須ではない。たとえば、GPF38にサーミスタ等の温度センサを備え、その検出値を写像への入力としてもよい。

0088

・「流量変数について」
たとえば触媒内流量CFのサンプリング周期を図3の処理の実行周期とし、触媒内流量CFを写像への入力としてもよい。

0089

上記実施形態では、回転速度NEおよび充填効率ηから触媒内流量CFを算出したが、これに限らない。たとえば、排気通路34のうちのGPF38の上流側であって触媒36の直近に、圧力センサおよび温度センサを備え、それらの値と、吸入空気量Gaとに基づき、触媒内流量CFを算出してもよい。

0090

・「酸化量変数について」
たとえば酸化量Qoxのサンプリング周期を図3の処理の実行周期とし、酸化量Qoxを写像への入力としてもよい。

0091

酸化量変数を、酸化量積算値InQoxとする代わりに、酸化量Qoxの平均値としてもよい。
上記実施形態では、マップデータを用いて酸化量Qoxを算出したが、これに限らない。たとえば、吸入空気量Gaと下流側検出値AfdとからGPF38に流入する酸素の流量を算出し、酸素の流量と酸素吸蔵量Coxと、フィルタ温度Tgpfと、PM堆積量DPMとを入力変数とし、酸化量Qoxを出力変数とするニューラルネットワークに基づき酸化量Qoxを算出してもよい。

0092

・「劣化変数について」
単一の劣化度合いRdを写像への入力とする代わりに、たとえば図3の処理の周期の間に劣化度合いRdを複数回サンプリングし、それらの時系列データを写像への入力としたり、それらの平均値を写像への入力としたり、してもよい。

0093

・「写像への入力について」
たとえば、酸化量積算値InQox等の酸化量変数に代えて、酸化量推定処理M22の入力変数の全てを酸素吸蔵量Coxを出力する写像への入力としてもよい。またたとえば、フィルタ温度平均値Tgpfave等の温度変数に代えて、温度推定処理M20の入力変数の全てを酸素吸蔵量Coxを出力する写像への入力としてもよい。

0094

ニューラルネットワークへの入力や、下記「機械学習のアルゴリズムについて」の欄に記載した回帰式への入力としては、各次元が単一の物理量からなるものに限らない。たとえば上記実施形態等において写像への入力とした複数種類の物理量の一部については、ニューラルネットワークや回帰式への直接の入力とする代わりに、それらの主成分分析によるいくつかの主成分を、ニューラルネットワークや回帰式への直接の入力としてもよい。もっとも、主成分をニューラルネットワークや回帰式の入力とする場合に、ニューラルネットワークや回帰式への入力の一部のみが主成分となることは必須ではなく、全部を主成分としてもよい。なお、主成分を写像への入力とする場合、写像データ76a,126aには、主成分を定める写像を規定するデータが含まれることとなる。

0095

なお、写像への入力に酸素吸蔵量Coxの算出対象となる触媒の下流の空燃比センサの検出値を含めないことは必須ではない。酸素吸蔵量Coxの前回値に基づき酸素吸蔵量Coxを更新する写像において、下流側の空燃比センサの検出値をさらに含めるなら、過不足量変数に基づく酸素吸蔵量の変化量を修正しつつ酸素吸蔵量Coxを更新することができることから、酸素吸蔵量Coxをより高精度に算出できる。

0096

・「写像データについて」
図5の記載によれば、ニューラルネットワークの中間層の層数は、2層よりも多い表現となっているが、これに限らない。

0097

上記実施形態では、活性化関数h,h1,h2,…hαを、ハイパボリックタンジェントとしたが、これに限らない。たとえば活性化関数h,h1,h2,…hαを、ReLUとしてもよい。またとえば、活性化関数h,h1,h2,…hαをロジスティックジグモイド関数としてもよい。

0098

・「写像について」
酸素吸蔵量Coxを直接出力する写像に限らない。たとえば、酸素吸蔵量Coxの変化量を出力する写像を含んでもよい。その場合、変化量と、酸素吸蔵量Coxの前回値との和によって、酸素吸蔵量Coxを更新すればよい。

0099

・「機械学習のアルゴリズムについて」
機械学習のアルゴリズムとしては、ニューラルネットワークを用いるものに限らない。たとえば、回帰式を用いてもよい。これは、上記ニューラルネットワークにおいて中間層を備えないものに相当する。

0100

・「再生処理について」
上記構成では、点火装置28を、排気の温度を上昇させるための内燃機関10の操作部として、点火装置28を操作対象としたが、これに限らない。たとえば、燃料噴射弁26を操作対象としてもよい。

0101

・「データ解析装置について」
たとえば図3に例示するS18,S20の処理等をセンター120によって実行してもよい。

0102

図5(b)の処理を、たとえばユーザが所持する携帯端末によって実行してもよい。これは、携帯端末に図5(b)の処理を実行するアプリケーションプログラムインストールしておくことにより実現できる。なお、この際、たとえば、S46の処理におけるデータの送信が有効な距離が車両の長さ程度である設定とするなら、車両IDの送受信処理を削除してもよい。

0103

・「実行装置について」
実行装置としては、CPU72(122)とROM74(124)とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。すなわち、実行装置は、以下の(a)〜(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。

0104

・「記憶装置について」
上記実施形態では、写像データ76a,126aが記憶される記憶装置と、吸蔵量推定プログラム74aや吸蔵量推定メインプログラム124aが記憶される記憶装置(ROM74,124)とを別の記憶装置としたが、これに限らない。

0105

・「コンピュータについて」
コンピュータとしては、車両に搭載されたCPU72およびROM74等の実行装置と、センター120が備えるCPU122およびROM124等の実行装置とから構成されるものに限らない。たとえば、車両に搭載された実行装置とセンター120が備える実行装置と、ユーザの携帯端末内のCPUおよびROM等の実行装置とによって、構成してもよい。これは、たとえば「写像について」の欄に記載したように、写像の出力が酸素吸蔵量Coxの変化量である場合において、S46の処理において、酸素吸蔵量Coxの変化量を携帯端末に送信することとし、携帯端末において、酸素吸蔵量Coxを算出することで実現できる。この場合、携帯端末が車両に酸素吸蔵量Coxを送信する。

0106

・「酸素吸蔵量の推定対象となる触媒について」
上記実施形態では、酸素吸蔵量の推定対象となる触媒を、GPF38としたが、これに限らず、触媒36としてもよい。また、酸素吸蔵量の推定対象となる触媒をGPF38としつつも、GPF38と触媒36との配置を逆としてもよい。なお、こうした場合には、上流側検出値Afuに基づき過不足量変数を算出、または構成する。

0107

・「内燃機関について」
上記実施形態では、燃料噴射弁として、燃焼室24内に燃料を噴射する筒内噴射弁を例示したがこれに限らない。たとえば吸気通路12に燃料を噴射するポート噴射弁であってもよい。またたとえば、ポート噴射弁と筒内噴射弁との双方を備えてもよい。

0108

内燃機関としては、火花点火式内燃機関に限らず、たとえば燃料として軽油などを用いる圧縮着火式内燃機関等であってもよい。
・「そのほか」
車両としては、車両の推力を生成する装置が内燃機関のみの車両に限らない。たとえば、パラレルハイブリッド車シリーズハイブリッド車シリーズ・パラレルハイブリッド車であってもよい。

0109

10…内燃機関、12…吸気通路、14…スロットルバルブ、18…吸気バルブ、20…シリンダ、22…ピストン、24…燃焼室、26…燃料噴射弁、28…点火装置、30…クランク軸、32…排気バルブ、34…排気通路、36…触媒、38…GPF、40…タイミングチェーン、42…吸気側カム軸、44…排気側カム軸、50…トルクコンバータ、52…変速装置、60…駆動輪、70…制御装置、72…CPU、74…ROM、74a…吸蔵量推定プログラム、74b…吸蔵量推定サブプログラム、76…記憶装置、76a…写像データ、77…周辺回路、78…ローカルネットワーク、79…通信機、80…エアフローメータ、82…クランク角センサ、84…上流側空燃比センサ、86…下流側空燃比センサ、88…車速センサ、110…ネットワーク、120…センター、122…CPU、124…ROM、124a…吸蔵量推定メインプログラム、126…記憶装置126a…写像データ、127…周辺回路、128…ローカルネットワーク、129…通信機。

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