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特開2024-158869誤差推定装置、後処理システム、誤差推定方法、及びコンピュータプログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024158869
(43)【公開日】2024-11-08
(54)【発明の名称】誤差推定装置、後処理システム、誤差推定方法、及びコンピュータプログラム
(51)【国際特許分類】
F01N 3/18 20060101AFI20241031BHJP
F01N 3/08 20060101ALI20241031BHJP
F01N 3/24 20060101ALI20241031BHJP
F01N 11/00 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
F01N3/18 C
F01N3/08 A
F01N3/24 R
F01N11/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023074464
(22)【出願日】2023-04-28
(71)【出願人】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100160691
【弁理士】
【氏名又は名称】田邊 淳也
(74)【代理人】
【識別番号】100157277
【弁理士】
【氏名又は名称】板倉 幸恵
(72)【発明者】
【氏名】池戸 隆人
(72)【発明者】
【氏名】稲垣 英人
(72)【発明者】
【氏名】上田 松栄
【テーマコード（参考）】
3G091
【Ｆターム（参考）】
3G091AA17
3G091AA18
3G091AB03
3G091AB06
3G091BA14
3G091BA15
3G091BA19
3G091BA26
3G091BA31
3G091CA16
3G091DB13
3G091DB16
3G091DC07
3G091EA05
3G091EA08
3G091EA17
3G091EA18
3G091EA21
3G091EA22
3G091EA33
3G091EA35
3G091EA36
3G091HA08
3G091HA36
3G091HA37
(57)【要約】
【課題】排気中の所定成分についての物理量を取得する取得部における観測誤差を推定する技術の向上を図る。
【解決手段】誤差推定装置は、第１物理量を取得するセンサと、第２物理量を取得する取得部と、センサにより取得される第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定部と、状態推定部により推定された状態量と、センサにより取得された第１物理量とから、状態推定理論を用いて、取得部における観測誤差を推定する誤差推定部とを備える。誤差推定部は、状態推定部により推定された状態量を用いて、状態推定部によって推定された推定値と、センサにより取得された第１物理量と、取得部により取得された第２物理量と、誤差推定部により推定された観測誤差と、から算出された算出値とについて、推定値と算出値とが等しいという拘束条件を用いて、観測誤差を推定する。
【選択図】図１
【解決手段】誤差推定装置は、第１物理量を取得するセンサと、第２物理量を取得する取得部と、センサにより取得される第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定部と、状態推定部により推定された状態量と、センサにより取得された第１物理量とから、状態推定理論を用いて、取得部における観測誤差を推定する誤差推定部とを備える。誤差推定部は、状態推定部により推定された状態量を用いて、状態推定部によって推定された推定値と、センサにより取得された第１物理量と、取得部により取得された第２物理量と、誤差推定部により推定された観測誤差と、から算出された算出値とについて、推定値と算出値とが等しいという拘束条件を用いて、観測誤差を推定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
誤差推定装置であって、
排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得するセンサと、
前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する取得部と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定部と、
前記状態推定部により推定された前記状態量と、前記センサにより取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定部と、
を備え、
前記誤差推定部は、
前記状態推定部により推定された前記状態量を用いて、前記状態推定部によって推定された推定値と、
前記センサにより取得された前記第１物理量と、前記取得部により取得された前記第２物理量と、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、誤差推定装置。
排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得するセンサと、
前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する取得部と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定部と、
前記状態推定部により推定された前記状態量と、前記センサにより取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定部と、
を備え、
前記誤差推定部は、
前記状態推定部により推定された前記状態量を用いて、前記状態推定部によって推定された推定値と、
前記センサにより取得された前記第１物理量と、前記取得部により取得された前記第２物理量と、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、誤差推定装置。
【請求項2】
請求項１に記載の誤差推定装置であって、
前記触媒は、有害物質としてのＮＯｘを浄化するＮＳＲ触媒であり、
前記センサは、前記第１物理量として、前記触媒の下流側における前記排気中のＮＯｘ濃度を取得する出口ＮＯｘセンサであり、
前記取得部は、前記第２物理量として、前記触媒の上流側における前記排気中のＮＯｘ濃度を取得する入口ＮＯｘセンサであり、
前記状態推定部は、前記状態量として、前記触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を推定する、誤差推定装置。
前記触媒は、有害物質としてのＮＯｘを浄化するＮＳＲ触媒であり、
前記センサは、前記第１物理量として、前記触媒の下流側における前記排気中のＮＯｘ濃度を取得する出口ＮＯｘセンサであり、
前記取得部は、前記第２物理量として、前記触媒の上流側における前記排気中のＮＯｘ濃度を取得する入口ＮＯｘセンサであり、
前記状態推定部は、前記状態量として、前記触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を推定する、誤差推定装置。
【請求項3】
請求項２に記載の誤差推定装置であって、
前記拘束条件ｙpは、次式により定義され、
上記式において、
ＲNOx,stは、前記推定値としての、ＮＯｘ吸蔵率推定値であり、
ＮＯobs x,inは、前記取得部により取得された前記第２物理量であり、
ＮＯx,outは、前記センサにより取得された前記第１物理量であり、
θinは、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差である、誤差推定装置。
前記拘束条件ｙpは、次式により定義され、
ＲNOx,stは、前記推定値としての、ＮＯｘ吸蔵率推定値であり、
ＮＯobs x,inは、前記取得部により取得された前記第２物理量であり、
ＮＯx,outは、前記センサにより取得された前記第１物理量であり、
θinは、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差である、誤差推定装置。
【請求項4】
請求項３に記載の誤差推定装置であって、
前記誤差推定部は、前記状態推定理論として、評価関数として平均二乗誤差を用いた場合に、状態量の平均二乗誤差を最小にする推定値を求めるアルゴリズムを使用する、誤差推定装置。
前記誤差推定部は、前記状態推定理論として、評価関数として平均二乗誤差を用いた場合に、状態量の平均二乗誤差を最小にする推定値を求めるアルゴリズムを使用する、誤差推定装置。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の誤差推定装置であって、
前記取得部は、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差を用いて、取得した前記第２物理量を補正する、誤差推定装置。
前記取得部は、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差を用いて、取得した前記第２物理量を補正する、誤差推定装置。
【請求項6】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の誤差推定装置であって、さらに、
前記誤差推定部により推定された前記観測誤差を用いて、前記取得部の異常を検出する制御部を備える、誤差推定装置。
前記誤差推定部により推定された前記観測誤差を用いて、前記取得部の異常を検出する制御部を備える、誤差推定装置。
【請求項7】
後処理システムであって、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の誤差推定装置と、
排気が流通する主流路に設けられ、排気中の有害物質を浄化する触媒と、
前記触媒に対して有害物質を浄化するための添加剤を供給する供給部と、
前記供給部における前記添加剤の供給を制御する供給制御部と、
を備える、後処理システム。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の誤差推定装置と、
排気が流通する主流路に設けられ、排気中の有害物質を浄化する触媒と、
前記触媒に対して有害物質を浄化するための添加剤を供給する供給部と、
前記供給部における前記添加剤の供給を制御する供給制御部と、
を備える、後処理システム。
【請求項8】
誤差推定方法であって、情報処理装置が、
センサを用いて、排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得する工程と、
取得部を用いて、前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する工程と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定工程と、
推定された前記状態量と、取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定工程と、
を実行し、
前記誤差推定工程では、
推定された前記状態量を用いて、前記状態推定工程によって推定された推定値と、
取得された前記第１物理量と、取得された前記第２物理量と、前記誤差推定工程により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、誤差推定方法。
センサを用いて、排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得する工程と、
取得部を用いて、前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する工程と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定工程と、
推定された前記状態量と、取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定工程と、
を実行し、
前記誤差推定工程では、
推定された前記状態量を用いて、前記状態推定工程によって推定された推定値と、
取得された前記第１物理量と、取得された前記第２物理量と、前記誤差推定工程により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、誤差推定方法。
【請求項9】
コンピュータプログラムであって、情報処理装置に、
センサを用いて、排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得する機能と、
取得部を用いて、前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する機能と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定機能と、
推定された前記状態量と、取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定機能と、
を実行させ、
前記誤差推定機能は、
推定された前記状態量を用いて、前記状態推定機能によって推定された推定値と、
取得された前記第１物理量と、取得された前記第２物理量と、前記誤差推定機能により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、コンピュータプログラム。
センサを用いて、排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得する機能と、
取得部を用いて、前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する機能と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定機能と、
推定された前記状態量と、取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定機能と、
を実行させ、
前記誤差推定機能は、
推定された前記状態量を用いて、前記状態推定機能によって推定された推定値と、
取得された前記第１物理量と、取得された前記第２物理量と、前記誤差推定機能により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、後処理システムに設けられた取得部における観測誤差を推定する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃機関等から排出される排気に含まれる有害物質を浄化する技術が知られている。例えば、特許文献１には、添加剤としてＮＨ3（アンモニア）を使用し、有害物質としてのＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＳＣＲ触媒（選択還元触媒：Selective Catalytic Reduction catalyst）を用いた後処理システムについて開示されている。例えば、特許文献２及び特許文献３には、添加剤としてリッチスパイク処理により生じるＣＯ（一酸化炭素），Ｈ2（水素），ＨＣ（炭化水素）を用い、有害物質としてのＮＯｘを浄化するＮＳＲ触媒（吸蔵還元触媒：NOx Storage Reduction catalyst、ＮＯｘ触媒とも呼ばれる）を用いた後処理システムについて開示されている。
【0003】
非特許文献１には、飛翔体の追尾問題において疑似観測量を使用することが開示されている。飛翔体の追尾問題などでは、ターゲットの速度が速いことから通常のカルマンフィルタでは十分な推定精度が得られず、補助的な観測データを生成して推定精度を向上させることが試みられている。例えば、ターゲットが等速直線運動するなどの物理的拘束条件を、ターゲットのダイナミクスとは別に考慮し、その拘束条件が成り立っていることをあたかも観測しているかのように考え、それを擬似的に観測値とみなして本来の観測方程式に付加し、拡張された観測方程式を構成している。このように補助的に生成される観測量は「疑似観測量」と呼ばれる。また、非特許文献２には、船舶のレーダによる追尾問題を対象に、ターゲットの位置、速度、及び加速度の推定精度を高めるために疑似観測量を導入することが開示されている。一方、非特許文献３には、エンジンシステムにおける酸素センサの時間遅れを推定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００８－１９０３８３号公報
【特許文献2】特開２００４－３０８４５５号公報
【特許文献3】特開２００９－１８００８６号公報
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】M. Tahk, J.L. Speyer, Target tracking problems subject to kinematic constraints, IEEE Transactions on Automatic Control, 3 March 1990, vol. 35, No. 3, pp. 324-326.
【非特許文献2】大住晃、安木誠一、平田順士、井尻善久、長山剛久、佐々木啓人、針路と速度を不規則に変更する移動体の拡張カルマンフィルタによるトラッキング、システム制御情報学会論文誌、２００１年、１４巻１０号、pp. 490-498.
【非特許文献3】Michael M. Moser, Christopher H. Onder, Lino Guzzella, Recursive parameter estimation of exhaust gas oxygen sensors with input-dependent time delay and linear parameters, Control Engineering Practice, 28 May 2015, vol. 41, pp. 149-163.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、上述した後処理システムでは、排気が流通する主流路に排気中の所定成分についての物理量を検出する取得部を設け、当該センサの観測値を利用した後処理システムの制御が行われている。例えば、特許文献２に記載の技術では、ＮＳＲ触媒の上流側と下流側とにＮＯｘセンサを設け、これらＮＯｘセンサの観測値の変化から、ＮＳＲ触媒の劣化状態を診断している。例えば、特許文献３に記載の技術では、排気中のＯ2（酸素）濃度を検出する空燃比センサを設け、この空燃比センサの観測値を用いて、ＮＳＲ触媒における還元処理の実行時間を決定している。しかし、これらの取得部では、ハード的なばらつき（例えば、検出素子等の製造誤差）や、経年劣化等に起因して、正確な物理量を検出できない場合がある。
【0007】
この点、特許文献１に記載の技術では、内燃機関から排出されるＮＯｘ流量の基準パターンと、ＮＯｘセンサの観測値によるＮＯｘ濃度の追従パターンと、を比較することでＮＯｘセンサの故障診断を実現している。しかし、特許文献１に記載の技術では、内燃機関の運転状態によっては、長時間、内燃機関から排出されるＮＯｘ流量が基準パターンとならない場合があり、このような場合に、ＮＯｘセンサの故障診断ができないという課題を有する。また、非特許文献１，２では、ＮＯｘセンサや空燃比センサにおける観測誤差の推定や、後処理システムにおける拘束条件について何ら論じられていない。さらに、特許文献２，３、及び、非特許文献３に記載の技術では、ＮＯｘセンサや空燃比センサにおける観測誤差の推定について、何ら考慮されていない。
【0008】
なお、このような課題は、取得部として、特許文献１～３に記載されたＮＯｘセンサや空燃比センサを用いる場合に限らず、排気中の所定成分（任意の成分）についての物理量を検出あるいは演算により取得する「取得部」の全般に共通する。すなわち、「取得部」とは、物理量を直接取得するセンサと、物理量を演算により求める機能部と、の両方を含む。また、物理量としては、ＮＯｘ濃度に限られず、ＮＯｘ以外の所定成分の濃度、流量、温度、圧力等が使用されてもよい。さらに、このような課題は、添加剤としてＮＨ3を用いるＳＣＲ触媒や、添加剤としてリッチスパイク処理により生じるＣＯ，Ｈ2，ＨＣを用いるＮＳＲ触媒に限らず、添加剤として酸化還元反応により生じるＯ2を使用する三元触媒（Three-Way Catalyst）にも共通する。
【0009】
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、排気中の所定成分についての物理量を取得する取得部における観測誤差を推定する技術の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【0011】
（１）本発明の一形態によれば、誤差推定装置が提供される。この誤差推定装置は、排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得するセンサと、前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する取得部と、前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定部と、前記状態推定部により推定された前記状態量と、前記センサにより取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定部と、を備える。前記誤差推定部は、前記状態推定部により推定された前記状態量を用いて、前記状態推定部によって推定された推定値と、前記センサにより取得された前記第１物理量と、前記取得部により取得された前記第２物理量と、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する。
【0012】
この構成によれば、誤差推定部は、状態推定部により推定された状態量と、センサにより取得された第１物理量とから、状態推定理論を用いて取得部における観測誤差を推定する。このため、内燃機関の運転状態や所定成分の流量パターンに左右されずに、取得部における観測誤差を推定することができるため、観測誤差を利用した取得部の異常診断の頻度を向上できる。また、誤差推定部は、状態推定部を利用して推定した推定値Ａと、センサ、取得部、及び誤差推定部による取得及び推定結果から算出された算出値Ｂと、が等しいという拘束条件（Ａ＝Ｂ）を用いて、観測誤差を推定する。ここで一般に、取得部における観測誤差は、状態変数を通してしか観測データに反映されない。しかし、本構成によれば、拘束条件に、（過去に）誤差推定部により推定された観測誤差が含まれることによって、誤差推定部による観測誤差の推定時に考慮される情報として、（過去に）誤差推定部により推定された観測誤差が追加される。このため、観測誤差を未知パラメータとして誤差推定部を構成した場合と比較して、コスト増加なしで、取得部における観測誤差の推定精度を向上できる。これらの結果、本構成の誤差推定装置によれば、排気中の所定成分についての物理量を取得する取得部における観測誤差を推定する技術の向上を図ることができる。
【0013】
（２）上記形態の誤差推定装置において、前記触媒は、有害物質としてのＮＯｘを浄化するＮＳＲ触媒であり、前記センサは、前記第１物理量として、前記触媒の下流側における前記排気中のＮＯｘ濃度を取得する出口ＮＯｘセンサであり、前記取得部は、前記第２物理量として、前記触媒の上流側における前記排気中のＮＯｘ濃度を取得する入口ＮＯｘセンサであり、前記状態推定部は、前記状態量として、前記触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を推定してもよい。
この構成によれば、誤差推定部は、触媒の上流側における排気中のＮＯｘ濃度を取得する入口ＮＯｘセンサの観測誤差を推定することができる。
この構成によれば、誤差推定部は、触媒の上流側における排気中のＮＯｘ濃度を取得する入口ＮＯｘセンサの観測誤差を推定することができる。
【0014】
（３）上記形態の誤差推定装置において、前記拘束条件ｙpは、次式により定義され、
上記式において、ＲNOx,stは、前記推定値としての、ＮＯｘ吸蔵率推定値であり、ＮＯobs
x,inは、前記取得部により取得された前記第２物理量であり、ＮＯx,outは、前記センサにより取得された前記第１物理量であり、θinは、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差であってもよい。
この構成によれば、状態推定部を利用して推定したＮＯｘ吸蔵率推定値Ａ（ＲNOx,st）と、センサ、取得部、及び誤差推定部による取得及び推定結果から算出された算出値Ｂと、が等しいという拘束条件ｙp＝Ａ－Ｂ＝０を定義できる。
この構成によれば、状態推定部を利用して推定したＮＯｘ吸蔵率推定値Ａ（ＲNOx,st）と、センサ、取得部、及び誤差推定部による取得及び推定結果から算出された算出値Ｂと、が等しいという拘束条件ｙp＝Ａ－Ｂ＝０を定義できる。
【0015】
（４）上記形態の誤差推定装置において、前記誤差推定部は、前記状態推定理論として、評価関数として平均二乗誤差を用いた場合に、状態量の平均二乗誤差を最小にする推定値を求めるアルゴリズムを使用してもよい。
この構成によれば、誤差推定部は、状態推定理論として、評価関数として平均二乗誤差を用いた場合に、状態量の平均二乗誤差を最小にする推定値を求めるアルゴリズムを使用することで、実測が困難な状態量（すなわち、取得部における観測誤差）を推定できる。
この構成によれば、誤差推定部は、状態推定理論として、評価関数として平均二乗誤差を用いた場合に、状態量の平均二乗誤差を最小にする推定値を求めるアルゴリズムを使用することで、実測が困難な状態量（すなわち、取得部における観測誤差）を推定できる。
【0016】
（５）上記形態の誤差推定装置において、前記取得部は、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差を用いて、取得した前記第２物理量を補正してもよい。
この構成によれば、取得部は、誤差推定部により推定された観測誤差を用いて、取得した第２物理量を補正するため、第２物理量の精度を向上できる。この結果、補正後の第２物理量を用いて行われる種々の制御（例えば、状態推定部における状態量の推定制御や、触媒における有害物質浄化のための添加剤供給制御）における精度を向上させることができる。
この構成によれば、取得部は、誤差推定部により推定された観測誤差を用いて、取得した第２物理量を補正するため、第２物理量の精度を向上できる。この結果、補正後の第２物理量を用いて行われる種々の制御（例えば、状態推定部における状態量の推定制御や、触媒における有害物質浄化のための添加剤供給制御）における精度を向上させることができる。
【0017】
（６）上記形態の誤差推定装置では、さらに、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差を用いて、前記取得部の異常を検出する制御部を備えてもよい。
この構成によれば、制御部は、誤差推定部により推定された観測誤差を用いて、取得部の異常を検出する。このため、異常検出（故障診断）を目的とした特別な運転モードを要することなく異常検出を実施でき、異常検出の実施頻度を向上させることができる。
この構成によれば、制御部は、誤差推定部により推定された観測誤差を用いて、取得部の異常を検出する。このため、異常検出（故障診断）を目的とした特別な運転モードを要することなく異常検出を実施でき、異常検出の実施頻度を向上させることができる。
【0018】
（７）本発明の一形態によれば、後処理システムが提供される。この後処理システムは、上記形態の誤差推定装置と、排気が流通する主流路に設けられ、排気中の有害物質を浄化する触媒と、前記触媒に対して有害物質を浄化するための添加剤を供給する供給部と、前記供給部における前記添加剤の供給を制御する供給制御部と、を備える。
この構成によれば、取得部における観測誤差を考慮した添加剤の供給が可能な後処理システムを提供できる。このため、後処理システムにおける浄化効率を向上でき、燃費向上にも資する。
この構成によれば、取得部における観測誤差を考慮した添加剤の供給が可能な後処理システムを提供できる。このため、後処理システムにおける浄化効率を向上でき、燃費向上にも資する。
【0019】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、誤差推定装置、センサ状態推定装置、推定された観測誤差を使用して後処理システムを制御する制御装置、これらの装置を含む後処理システム、これら装置及びシステムの制御方法、これら装置及びシステムにおいて実行されるコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の一実施形態としての後処理システムのブロック図である。
【図2】誤差推定装置における各機能について説明する図である。
【図3】第４モデルについて説明する図である。
【図4】誤差推定装置における誤差推定処理の手順を示すフローチャートである。
【図5】入口ＮＯｘ濃度取得部の観測誤差の正解値を＋２０％に設定した際のシミュレーション結果を表す。
【図6】入口ＮＯｘ濃度取得部の観測誤差の正解値を－２０％に設定した際のシミュレーション結果を表す。
【図7】誤差推定装置における異常検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図8】第２実施形態の後処理システムのブロック図である。
【図9】第３実施形態における後処理システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態としての後処理システム１のブロック図である。本実施形態の後処理システム１は、誤差推定装置１０と、排気浄化装置２０とを備える。本実施形態の誤差推定装置１０は、後述する処理によって、排気中の所定成分についての物理量を取得する取得部における観測誤差を推定できる。
図１は、本発明の一実施形態としての後処理システム１のブロック図である。本実施形態の後処理システム１は、誤差推定装置１０と、排気浄化装置２０とを備える。本実施形態の誤差推定装置１０は、後述する処理によって、排気中の所定成分についての物理量を取得する取得部における観測誤差を推定できる。
【0022】
ここで「取得部」とは、排気中の所定成分についての物理量を直接取得するセンサと、物理量を演算により求める機能部と、の両方を含む。所定成分としては、ＮＯｘ（窒素酸化物）のほかにも、ＣＯ（一酸化炭素），Ｈ2（水素），ＨＣ（炭化水素），Ｏ2（酸素），ＮＨ3（アンモニア）等を採用できる。以降の例では、排気中の所定成分として、ＮＯｘを例示する。また、取得部として、触媒の上流側に設けられたセンサであって、排気中のＮＯｘ濃度を、直接取得するセンサ（入口ＮＯｘセンサ）を例示する。
【0023】
排気浄化装置２０は、内燃機関９２の排気中における有害物質としてのＮＯｘを浄化する装置であり、触媒としてＮＳＲ触媒７０（吸蔵還元触媒：NOx Storage Reduction catalyst、ＮＯｘ触媒とも呼ばれる）を備え、添加剤としてリッチスパイク処理により生じるＣＯ，Ｈ2，ＨＣを使用する。
【0024】
内燃機関９２は、例えば、ディーゼルエンジンや、リーンバーン運転方式のガソリンエンジンである。燃焼状態制御部９１は、内燃機関９２に対する空気や燃料の噴射を制御することで、内燃機関９２内の空燃比をリーン、ストイキ、リッチの各状態へと制御する。燃焼状態制御部９１は、例えば、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）により実装される。なお、以下の説明では、排気浄化装置２０のうち、内燃機関９２に近い側を「上流側」と呼び、内燃機関９２に遠い側を「下流側」と呼ぶ。図１の場合、左側が上流側に相当し、右側が下流側に相当する。なお、排気浄化装置２０は、内燃機関９２に代えて、有害物質を含む排気を排出する他の装置（例えば、工場、多種の燃焼装置等）に接続されてもよい。
【0025】
排気浄化装置２０は、内燃機関９２に接続された排気管３０と、排気管３０上に設けられたＮＳＲ触媒７０と、リッチスパイク制御部９３とを備える。排気管３０は、内燃機関９２からの排気が流通する主流路を形成する。内燃機関９２からの排気は、排気管３０内の主流路を通って、ＮＳＲ触媒７０を通過して外気に放出される。ＮＳＲ触媒７０は、排気中のＮＯｘをＮＳＲ触媒７０内に吸蔵して溜め込むことで、排気中のＮＯｘを浄化する。ＮＳＲ触媒７０は「触媒」に相当する。
【0026】
リッチスパイク制御部９３は、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されたＮＯｘを浄化するリッチスパイク制御（「還元制御」とも呼ばれる）を実施する。リッチスパイク制御において、リッチスパイク制御部９３は、内燃機関９２内の空燃比を短時間リッチ状態とすることで、ＣＯ、Ｈ2、及び、ＨＣ等のその他の未燃ガス（以降「ＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等」とも呼ぶ）を内燃機関９２から排出させる。そして、排出されたＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等によって、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘを窒素ガス（Ｎ2）へと還元する。すなわち、ＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等は、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘの還元反応のために用いられる添加剤（より具体的には還元剤）として機能する。本実施形態において、ＣＯ，Ｈ2，ＨＣのうち、少なくともいずれか１つ以上の要素（１つでもよく、複数でもよい）は「添加剤」に相当する。また、リッチスパイク制御部９３は「供給制御部」に相当し、内燃機関９２は「供給部」に相当する。リッチスパイク制御部９３は、燃焼状態制御部９１と同様に、ＥＣＵにより実装できる。
【0027】
誤差推定装置１０は、ＣＰＵ１１と、記憶部１２と、表示部１３と、流量取得部５２と、排気温度取得部５３と、入口ＮＯｘ濃度取得部５４と、温度取得部７８と、出口ＮＯｘセンサ９９とを備える。ＣＰＵ１１及び記憶部１２は、例えば、ＥＣＵにより実装される。表示部１３には、任意の表示装置、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）、液晶パネル、タッチパネル等を採用できる。
【0028】
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭに格納されているコンピュータプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、誤差推定装置１０の各部を制御する。そのほかＣＰＵ１１は、状態推定部１１０、誤差推定部１１１、及び制御部１１２としても機能する。
【0029】
図２は、誤差推定装置１０における各機能について説明する図である。状態推定部１１０は、記憶部１２に記憶された触媒状態推定モデル１２０を用いて、ＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵量を推定する。状態推定部１１０により推定されたＮＯｘ吸蔵量は、排気浄化装置２０の内部の状態を表す状態量である。ＮＯｘ吸蔵量は、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値（以降「第１物理量」とも呼ぶ）に影響を及ぼす。
【0030】
誤差推定部１１１は、図４で後述する誤差推定処理によって、入口ＮＯｘ濃度取得部５４における観測誤差を推定する。ここで「観測誤差」とは、入口ＮＯｘ濃度取得部５４により得られる値が、中央値（真値）からどれだけ離れているか、換言すれば、中央値からの差を表す値である。入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差は、入口ＮＯｘ濃度取得部５４が、排気中の所定成分についての物理量を直接取得するセンサとして構成されている場合は、内蔵された検出素子の製造誤差（ハード的なばらつき）や、検出素子の経年劣化に起因して生じる。また、入口ＮＯｘ濃度取得部５４が、物理量を演算により求める機能部として構成されている場合は、モデル化誤差（モデルと実対象との間に存在する誤差）などに起因して生じる。以降、入口ＮＯｘ濃度取得部５４における観測誤差を、単に「取得部における観測誤差」または「観測誤差」とも呼ぶ。
【0031】
図２に示すように、誤差推定部１１１は、状態推定部１１０により推定された状態量と、出口ＮＯｘセンサ９９により取得された第１物理量とを用いて、状態推定理論を用いて、入口ＮＯｘ濃度取得部５４における観測誤差（取得部における観測誤差）を推定する。このとき、誤差推定部１１１は、記憶部１２に記憶された拘束条件１２１を用いて、観測誤差の推定を行う。詳細は後述する。本実施形態の誤差推定部１１１は、状態推定理論を実現する状態推定器として、アンセンテッドカルマンフィルタ（ＵＫＦ）を使用する場合を例示する。アンセンテッドカルマンフィルタは、評価関数として平均二乗誤差を用いた場合に、状態量の平均二乗誤差を最小にする推定値を求めるアルゴリズムである。なお、誤差推定部１１１は、同様の他のアルゴリズム、例えば、拡張カルマンフィルタ（ＥＫＦ）、シグマポイントカルマンフィルタ、パーティクルフィルタ等を使用してもよい。
【0032】
制御部１１２は、誤差推定部１１１により推定された観測誤差を用いて、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の異常検出を行う。詳細は、図７において説明する。
【0033】
流量取得部５２は、内燃機関９２からの排気の流量を取得する。流量取得部５２は、例えば、排気管３０に設けられたピトー管式流量計によって測定された測定信号を取得することで実現してもよい。また、流量取得部５２は、内燃機関９２への吸入空気量信号や、燃料噴射量信号から排気の流量を推定してもよい。排気温度取得部５３は、内燃機関９２からの排気の温度を測定するセンサである。
【0034】
入口ＮＯｘ濃度取得部５４は、ＮＳＲ触媒７０の上流側における排気中のＮＯｘ濃度、換言すれば、ＮＳＲ触媒７０へ流入する排気中のＮＯｘ濃度を測定するセンサ（入口ＮＯｘセンサ）である。入口ＮＯｘ濃度取得部５４は「取得部」に相当し、入口ＮＯｘ濃度取得部５４により測定されるＮＯｘ濃度は「第２物理量」に相当する。なお、入口ＮＯｘ濃度取得部５４は、センサによる測定に代えて、内燃機関９２の燃焼状態（リーン、ストイキ、リッチ）から排気中のＮＯｘ濃度を、演算により求める機能部として構成されてもよい。
【0035】
前端温度取得部７６は、ＮＳＲ触媒７０の入口近傍（前端）における温度を測定するセンサである。温度取得部７８は、ＮＳＲ触媒７０の床温を測定するセンサである。
【0036】
出口ＮＯｘセンサ９９は、ＮＳＲ触媒７０の下流側における排気中のＮＯｘ濃度、換言すれば、ＮＳＲ触媒７０から排出された排気中のＮＯｘ濃度を測定するセンサ（出口ＮＯｘセンサ）である。出口ＮＯｘセンサ９９は「センサ」に相当し、出口ＮＯｘセンサ９９により測定されるＮＯｘ濃度は「第１物理量」に相当する。なお、出口ＮＯｘセンサ９９は、センサによる測定に代えて、内燃機関９２の燃焼状態（リーン、ストイキ、リッチ）から排気中のＮＯｘ濃度を、演算により求める機能部として構成されてもよい。
【0037】
記憶部１２は、フラッシュメモリ、メモリカード、ハードディスクなどで構成される。記憶部１２には、予め、触媒状態推定モデル１２０と、拘束条件１２１と、が記憶されている。触媒状態推定モデル１２０には、第１モデルと、第２モデルと、第４モデルとが含まれている。
【0038】
第１モデルは、ＮＳＲ触媒７０における「ＮＯｘ浄化率」を推定するためのモデルであり、機械学習モデル、具体的にはＮＮ（ニューラルネットワーク：Neural Network）により構成されている。第１モデルの入力変数には、例えば、以下の項目ａ１，ａ２に示すパラメータのうち、少なくとも１つ以上を採用できる。第１モデルの出力変数は、入力変数が表わす諸条件下における、ＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ浄化率の推定値である。
（ａ１）触媒の情報：ＮＳＲ触媒７０の前端の温度と、ＮＳＲ触媒７０の温度と、１時刻前においてＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘの吸蔵量と、ＮＳＲ触媒７０におけるＮＯｘの飽和吸蔵量に対する吸蔵量（実吸蔵量）の比と、のうちの少なくとも１つ
（ａ２）排気の情報：内燃機関９２からの排気の温度と、排気の流量と、排気に含まれるＮＯｘの量と、のうちの少なくとも１つ
（ａ１）触媒の情報：ＮＳＲ触媒７０の前端の温度と、ＮＳＲ触媒７０の温度と、１時刻前においてＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘの吸蔵量と、ＮＳＲ触媒７０におけるＮＯｘの飽和吸蔵量に対する吸蔵量（実吸蔵量）の比と、のうちの少なくとも１つ
（ａ２）排気の情報：内燃機関９２からの排気の温度と、排気の流量と、排気に含まれるＮＯｘの量と、のうちの少なくとも１つ
【0039】
第２モデルは、ＮＳＲ触媒７０における「ＮＯｘ還元量」を推定するためのモデルであり、機械学習モデル、具体的にはＮＮにより構成されている。第２モデルの入力変数には、例えば、以下の項目ｂ１～ｂ３に示すパラメータのうち、少なくとも１つ以上を採用できる。第２モデルの出力変数は、入力変数が表わす諸条件下における、リッチスパイク制御で還元されるＮＯｘ還元量の推定値である。
（ｂ１）触媒の情報：ＮＳＲ触媒７０の前端の温度と、ＮＳＲ触媒７０の温度と、１時刻前においてＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘの吸蔵量（実吸蔵量）と、のうちの少なくとも１つ
（ｂ２）排気の情報：内燃機関９２からの排気の温度と、排気の流量と、のうちの少なくとも１つ
（ｂ３）添加剤の情報：ＮＳＲ触媒７０に流入する添加剤（ＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等）の量と、後述する第４モデルにより求められたリッチスパイク制御において還元反応に寄与しない添加剤の量と、のうちの少なくとも１つ
（ｂ１）触媒の情報：ＮＳＲ触媒７０の前端の温度と、ＮＳＲ触媒７０の温度と、１時刻前においてＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘの吸蔵量（実吸蔵量）と、のうちの少なくとも１つ
（ｂ２）排気の情報：内燃機関９２からの排気の温度と、排気の流量と、のうちの少なくとも１つ
（ｂ３）添加剤の情報：ＮＳＲ触媒７０に流入する添加剤（ＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等）の量と、後述する第４モデルにより求められたリッチスパイク制御において還元反応に寄与しない添加剤の量と、のうちの少なくとも１つ
【0040】
なお、第１モデルと第２モデルとは、出力変数が推定対象となる物理量と一致するように、入力変数と出力変数との関係をＮＮに学習させ、ＮＮにおける重み定数等が予め決定されている。なお、第１モデルと第２モデルの学習には、内燃機関９２の過渡運転時に取得されたデータを教師データとして用いることが好ましい。
【0041】
図３は、第４モデルについて説明する図である。第４モデルは、上述したリッチスパイク制御において、「還元反応に寄与しない添加剤量（ＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等の量）」を推定するためのモデルであり、物理モデルにより構成されている。内燃機関９２からの排気の温度やＮＳＲ触媒７０の温度によっては、ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘと、添加剤との還元反応が十分に進行しない場合がある。第４モデルでは、このような還元反応に寄与しない添加剤の量を推定する。図３では、第４モデルの一例として、還元反応に寄与しないＣＯの量を推定するアレニウスの式を示す。還元反応に寄与しないＨ2やＨＣの量を推定する場合、図３のＣＯをＨ2またはＨＣと読み替えればよい。アレニウスの式のうち、頻度因子（Ａ）、活性化エネルギー（Ｅ）については予め実験等により求めた値を使用できる。第４モデルの入力変数には、例えば、以下の項目ｃ１～ｃ３に示すパラメータのうち、少なくとも１つ以上を採用できる。第４モデルの出力変数Ｚは、入力変数（ベクトルＵ）が表わす諸条件下において、リッチスパイク制御での還元反応に寄与しない添加剤の量の推定値である。
（ｃ１）触媒の情報：ＮＳＲ触媒７０の前端の温度と、ＮＳＲ触媒７０の温度と、のうちの少なくとも１つ
（ｃ２）排気の情報：内燃機関９２からの排気の温度と、ＮＳＲ触媒７０に流入する排気の空燃比と、のうちの少なくとも１つ
（ｃ３）添加剤の情報：ＮＳＲ触媒７０に流入する添加剤（ＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等）の量
（ｃ１）触媒の情報：ＮＳＲ触媒７０の前端の温度と、ＮＳＲ触媒７０の温度と、のうちの少なくとも１つ
（ｃ２）排気の情報：内燃機関９２からの排気の温度と、ＮＳＲ触媒７０に流入する排気の空燃比と、のうちの少なくとも１つ
（ｃ３）添加剤の情報：ＮＳＲ触媒７０に流入する添加剤（ＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等）の量
【0042】
触媒状態推定モデル１２０は、１時刻後においてＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量の推定値を求めるためのモデルである。触媒状態推定モデル１２０は、以下の数式１により構成されている。
【0043】
【数1】
【0044】
数式１の各値は、以下の項目ｄ１～ｄ５に示す通りである。
（ｄ１）ＮＯｘＳｔ［ｋ＋１］：１時刻後においてＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量の推定値
（ｄ２）ＮＯｘＳｔ［ｋ］：前回の推定処理の結果得られたＮＯｘ吸蔵量（実吸蔵量）
（ｄ３）ＮＯｘ＿ＮＳＲin［ｋ］：ＮＳＲ触媒７０に流入するＮＯｘ量
（ｄ４）ＮＯｘ＿ＮＳＲout［ｋ］：第１モデルによって推定されたＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ浄化率と、ＮＳＲ触媒７０に流入するＮＯｘ量（上記ｄ３）とから算出された流出ＮＯｘ量であって、現在時刻においてＮＳＲ触媒７０から流出する流出ＮＯｘ量
（ｄ５）ＮＯｘ＿ｒｄｃｔ［ｋ］：第２モデルによって推定されたリッチスパイク制御で還元されるＮＯｘの還元量
（ｄ１）ＮＯｘＳｔ［ｋ＋１］：１時刻後においてＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量の推定値
（ｄ２）ＮＯｘＳｔ［ｋ］：前回の推定処理の結果得られたＮＯｘ吸蔵量（実吸蔵量）
（ｄ３）ＮＯｘ＿ＮＳＲin［ｋ］：ＮＳＲ触媒７０に流入するＮＯｘ量
（ｄ４）ＮＯｘ＿ＮＳＲout［ｋ］：第１モデルによって推定されたＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ浄化率と、ＮＳＲ触媒７０に流入するＮＯｘ量（上記ｄ３）とから算出された流出ＮＯｘ量であって、現在時刻においてＮＳＲ触媒７０から流出する流出ＮＯｘ量
（ｄ５）ＮＯｘ＿ｒｄｃｔ［ｋ］：第２モデルによって推定されたリッチスパイク制御で還元されるＮＯｘの還元量
【0045】
なお、数式１において、時刻ｔ＝ｋΔｔは現在時刻を、時刻ｔ＝（ｋ＋１）Δｔは１時刻後（１単位時間後）を、時刻ｔ＝（ｋ－１）Δｔは１時刻前（１単位時間前）を意味する。ｋは整数である。Δｔは誤差推定装置１０における単位時間（例えば、ＣＰＵ１１の演算周期、上述した各取得部５２～７８におけるサンプリング周期）である。これらの点は、図４以降の説明においても同様である。
【0046】
状態推定部１１０は、第１モデルを用いてＮＯｘ浄化率ＮＯｘＣｏｎｖ［ｋ］を、第４モデルを用いて還元反応に寄与しない添加剤量Ａｄ＿ｔｈｒｍｌｙｔｃ［ｋ］を、第２モデルを用いてＮＯｘ還元量ＮＯｘ＿ｒｄｃｔ［ｋ］を、それぞれ推定する。その後、状態推定部１１０は、これらの推定結果と、流量取得部５２等の取得値とを、触媒状態推定モデル１２０（数式１）に入力することで、１時刻後においてＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量の推定値ＮＯｘＳｔ［ｋ＋１］を求めることができる。
【0047】
このように、触媒状態推定モデル１２０は、数理モデルにより構成されている。触媒状態推定モデル１２０は、ＮＮモデル（機械学習モデル）である第１モデル、及び第２モデルによる推定結果（ＮＯｘ浄化率、ＮＯｘ還元量）と、物理モデルである第４モデルによる推定結果（還元反応に寄与しない添加剤量）とを併用し、１時刻後（時刻ｔ＝（ｋ＋１）Δｔ）においてＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘ吸蔵量ＮＯｘＳｔ［ｋ＋１］を推定するモデルである。このため、触媒状態推定モデル１２０を用いることで、状態推定部１１０は、数多くの要因（例えば、項目ａ１～ａ２，ｂ１～ｂ３，ｃ１～ｃ３に列挙した要因）が影響するＮＯｘ吸蔵量ＮＯｘＳｔ［ｋ＋１］の推定を、物理則を満たしつつ、高精度、かつ高速に実施できる。
【0048】
また、ＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵量は、前の時刻の吸蔵量の影響を受けて変動する（換言すれば、時間履歴の影響を受けて変動する）。触媒状態推定モデル１２０によれば、第１，２，４モデルによる現在時刻ｋの推定結果ＮＯｘＳｔ［ｋ］を用いて、次の時刻ｋ＋１におけるＮＯｘ吸蔵量ＮＯｘＳｔ［ｋ＋１］を推定する。このため、状態推定部１１０は、前の時刻のＮＳＲ触媒７０のＮＯｘ吸蔵量を踏まえて、次の時刻におけるＮＯｘ吸蔵量を高精度に推定できる。
【0049】
図４は、誤差推定装置１０における誤差推定処理の手順を示すフローチャートである。誤差推定処理は、排気中の所定成分についての物理量を取得する取得部における観測誤差、具体的には、入口ＮＯｘ濃度取得部５４（入口ＮＯｘセンサ）の観測誤差を推定する処理である。誤差推定処理は任意のタイミングで実行可能であり、例えば、内燃機関９２の始動後に繰り返し実行される。なお、誤差推定処理は、後処理システム１の利用者からの要求によって実行されてもよく、後処理システム１を搭載する車両等における他の制御部からの要求によって実行されてもよい。
【0050】
誤差推定処理の前提条件について説明する。誤差推定処理では、排気浄化装置２０の内部の状態を表す状態量として、数式２に示すベクトルｘを用いる。ここで、数式２のＮＯx,stは、ＮＳＲ触媒７０におけるＮＯｘ吸蔵量を表し、θinは、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差、換言すれば、取得部における観測誤差を表す。また、数式３のｙ［ｋ］は、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値、換言すれば、センサにより取得された第１物理量を表す。
【0051】
【数2】
【数3】
【0052】
誤差推定処理では、図１及び図２で説明した拘束条件１２１として、数式４に示すｙpを用いる。ここで、数式４のＲNOx,stは、ＮＯｘ吸蔵率推定値である。ＲNOx,stは、状態推定部１１０により、触媒状態推定モデル１２０を用いて推定されたＮＯｘ吸蔵量の推定値（状態量）を用いて、状態推定部１１０によって推定できる。ＲNOx,stは「推定値」に相当する。ＮＯobs
x,inは、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測値、換言すれば、取得部により取得された第２物理量である。ＮＯx,outは、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値、換言すれば、センサにより取得された第１物理量である。θinは、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差、換言すれば、取得部における観測誤差である。θinは、誤差推定処理を経て、誤差推定部１１１により推定される。
【0053】
数式４に示す拘束条件ｙpは、次の推定値Ａと、算出値Ｂとが等しい（ｙp＝Ａ－Ｂ＝０）ことを表している。以降の処理では、拘束条件ｙpが成り立っていることをあたかも観測しているかのように考え、それを疑似的な観測値とみなして本来の観測方程式に付加することで、拡張された観測方程式を構成する。このため、拘束条件ｙpを、以降の処理では、疑似観測量ｙpとも呼ぶ。
（Ａ）推定値ＲNOx,st
（Ｂ）ＮＯx,outと、ＮＯobs x,inと、θinと、から数式４に示すように演算された算出値
（Ａ）推定値ＲNOx,st
（Ｂ）ＮＯx,outと、ＮＯobs x,inと、θinと、から数式４に示すように演算された算出値
【0054】
【数4】
【0055】
誤差推定処理では、排気浄化装置２０の内部の状態を表す状態量の離散時間非線形状態空間表現として、数式５を用いる。また、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値（センサにより取得された第１物理量）の離散時間非線形状態空間表現として、数式６を用いる。ここで、ｆ1（・）は、触媒状態推定モデル１２０を表す。ｗ［ｋ］は、平均値０，共分散行列Ｑ［ｋ］の正規性白色雑音を表す。ｖ1［ｋ］は、平均値０，分散Ｒ1［ｋ］の正規性白色雑音を表す。ｖ2［ｋ］は、平均値０，分散Ｒ2［ｋ］の正規性白色雑音を表す。
【0056】
【数5】
【数6】
【0057】
誤差推定処理の処理手順について説明する。ステップＳ１０において誤差推定部１１１は、処理開始条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、例えば、誤差推定部１１１は、温度取得部７８が正常であり、かつ、リッチスパイク制御部９３が正常であり、かつ、入口ＮＯｘ濃度取得部５４及び出口ＮＯｘセンサ９９が活性状態である場合に、処理の開始条件が成立していると判定できる。開始条件が成立している場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、誤差推定部１１１は処理をステップＳ１２へ遷移させる。開始条件が成立していない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、誤差推定部１１１は処理を終了させる。
【0058】
ステップＳ１２において誤差推定部１１１は、流量取得部５２から、現在（時刻ｔ＝ｋΔｔ）の排気管３０内部の流量Ｑ［ｋ］を取得する。
【0059】
ステップＳ１４において誤差推定部１１１は、現在（時刻ｔ＝ｋΔｔ）のＮＳＲ触媒７０に流入するＮＯｘ量ＮＯｘ＿ＮＳＲinを取得する。具体的には、状態推定部１１０は、入口ＮＯｘ濃度取得部５４から、ＮＳＲ触媒７０へと流入する排気中の現在のＮＯｘ濃度［ｋ］を取得する。次に誤差推定部１１１は、取得した排気中のＮＯｘ濃度［ｋ］と、ステップＳ１２で取得した排気の流量Ｑ［ｋ］とから、ＮＯｘ量ＮＯｘ＿ＮＳＲin［ｋ］を算出する。
【0060】
ステップＳ１６において誤差推定部１１１は、温度取得部７８から、現在（時刻ｔ＝ｋΔｔ）のＮＳＲ触媒７０の床温Ｔ［ｋ］を取得する。なお、誤差推定部１１１は、温度取得部７８から床温Ｔ［ｋ］を取得することに代えて、非線形カルマンフィルタなどの状態推定器を用いて床温Ｔ［ｋ］を推定してもよい。
【0061】
ステップＳ１８において誤差推定部１１１は、１時刻前（時刻ｔ＝（ｋ－１）Δｔ）に状態推定部１１０により実行された推定処理における、触媒状態推定モデル１２０の入力変数ｕ［ｋ－１］を取得する。具体的には、誤差推定部１１１は、以下に示す、１時刻前の触媒状態推定モデル１２０の入力変数ｄ２～ｄ５を取得する。
（ｄ２）ＮＯｘＳｔ［ｋ－１］：前回の推定処理の結果得られたＮＯｘ吸蔵量（実吸蔵量）
（ｄ３）ＮＯｘ＿ＮＳＲin［ｋ－１］：ＮＳＲ触媒７０に流入するＮＯｘ量
（ｄ４）ＮＯｘ＿ＮＳＲout［ｋ－１］：ＮＳＲ触媒７０から流出する流出ＮＯｘ量
（ｄ５）ＮＯｘ＿ｒｄｃｔ［ｋ－１］：第２モデルによって推定されたリッチスパイク制御で還元されるＮＯｘの還元量
（ｄ２）ＮＯｘＳｔ［ｋ－１］：前回の推定処理の結果得られたＮＯｘ吸蔵量（実吸蔵量）
（ｄ３）ＮＯｘ＿ＮＳＲin［ｋ－１］：ＮＳＲ触媒７０に流入するＮＯｘ量
（ｄ４）ＮＯｘ＿ＮＳＲout［ｋ－１］：ＮＳＲ触媒７０から流出する流出ＮＯｘ量
（ｄ５）ＮＯｘ＿ｒｄｃｔ［ｋ－１］：第２モデルによって推定されたリッチスパイク制御で還元されるＮＯｘの還元量
【0062】
ステップＳ２０において誤差推定部１１１は、次に示す項目ｅ１とｅ２とを用いて、２ｎ＋１個のシグマポイントを算出する。２ｎ＋１個のシグマポイントは、平均値と標準偏差に対応するサンプル点に相当し、数式７に表される。ここで、（√Ｐ）iは、共分散行列Ｐの平方根行列のｉ番目の列を意味する。
（ｅ１）１時刻前に得られた状態量ｘ［ｋ－１］、すなわち、ＮＳＲ触媒７０におけるＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,st［ｋ－１］と、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差θin［ｋ－１］
（ｅ２）１時刻前に得られた共分散行列Ｐ［ｋ－１］
なお、項目ｅ１，ｅ２について、２回目以降の処理時は１時刻前に得られた値を使用するが、初回処理時は任意の初期値を使用できる。
（ｅ１）１時刻前に得られた状態量ｘ［ｋ－１］、すなわち、ＮＳＲ触媒７０におけるＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,st［ｋ－１］と、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差θin［ｋ－１］
（ｅ２）１時刻前に得られた共分散行列Ｐ［ｋ－１］
なお、項目ｅ１，ｅ２について、２回目以降の処理時は１時刻前に得られた値を使用するが、初回処理時は任意の初期値を使用できる。
【0063】
【数7】
【0064】
ステップＳ２２において誤差推定部１１１は、数式８に示すように、ｆ＝［ｆ1 ｆ2］Tを用いてシグマポイントＸi￣［ｋ］を更新する。なお、ｆ1は、状態量ベクトルｘ（数式２）のうち、ＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,stを求めるための触媒状態推定モデル１２０である。ｆ2は、状態量ベクトルｘ（数式２）のうち、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差に関する時間更新式である。
【0065】
【数8】
【0066】
ステップＳ２４において誤差推定部１１１は、現在の時刻ｋにおける、ＮＯｘ吸蔵量及び観測誤差の事前状態推定値を算出する。具体的には、誤差推定部１１１は、ステップＳ２２で更新したシグマポイントＸi￣［ｋ］を、以下に示す数式９に入力することで、現在（時刻ｔ＝ｋΔｔ）における、ＮＯｘ吸蔵量及びばらつき量の事前状態推定値ｘ＾￣［ｋ］（数式９左項）を取得する。ここで、誤差推定部１１１は、各シグマポイントＸi￣に対して、重み係数ｗiを数式１０によって計算する。
【0067】
【数9】
【数10】
【0068】
ステップＳ２６において誤差推定部１１１は、数式１１を用いて、現在の時刻ｋにおける、ＮＯｘ吸蔵量及びばらつき量の事前誤差共分散行列Ｐ￣［ｋ］を算出する。
【0069】
【数11】
【0070】
ステップＳ２８において誤差推定部１１１は、数式１２と、次に示す項目ｆ１とｆ２とを用いて、現在の時刻ｋにおける２ｎ＋１個のシグマポイントを算出する。
（ｆ１）現在時刻の状態量ｘ［ｋ］、すなわち、ＮＳＲ触媒７０におけるＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,st［ｋ］と、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差θin［ｋ］
（ｆ２）現在時刻の共分散行列Ｐ［ｋ］
（ｆ１）現在時刻の状態量ｘ［ｋ］、すなわち、ＮＳＲ触媒７０におけるＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,st［ｋ］と、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差θin［ｋ］
（ｆ２）現在時刻の共分散行列Ｐ［ｋ］
【0071】
その後、誤差推定部１１１は、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値（センサにより取得された第１物理量）ｙ［ｋ］と、観測方程式ｙ［ｋ］＝ｈ1（ｘ［ｋ］）とを用いて、観測値ｙ［ｋ］に関するシグマポイントＹi￣［ｋ］を算出する（数式１３上段）。ここで、観測方程式ｙ［ｋ］＝ｈ1（ｘ［ｋ］）は、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値と、状態量であるＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,stと、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差θinと、の関係式である。
【0072】
【数12】
【数13】
【0073】
ステップＳ２９において誤差推定部１１１は、数式４に示す疑似観測量ｙp［ｋ］と、観測方程式ｙp［ｋ］＝ｈ2（ｘ［ｋ］）とを用いて、疑似観測量ｙp［ｋ］に関するシグマポイントＹp,i￣［ｋ］を算出する（数式１３下段）。ここで、観測方程式ｙp［ｋ］＝ｈ2（ｘ［ｋ］）は、疑似観測量ｙpと、状態量（ＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,st、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差θin）との関係式である。
【0074】
ステップＳ３０において誤差推定部１１１は、事前出力推定値ｙ＾￣［ｋ］，ｙp＾￣［ｋ］を算出する。事前出力推定値ｙ＾￣［ｋ］は、現在の時刻ｋにおける、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値（センサにより取得された第１物理量）を取得する前段階における、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値の推定値である。同様に、事前出力推定値ｙp＾￣［ｋ］は、疑似観測量の推定値である。具体的には、誤差推定部１１１は、ステップＳ２８で算出したシグマポイントＹi￣［ｋ］を数式１４上段に入力することで、事前出力推定値ｙ＾￣［ｋ］を算出する。また、誤差推定部１１１は、ステップＳ２９で算出したシグマポイントＹp,i￣［ｋ］を数式１４下段に入力することで、事前出力推定値ｙp＾￣［ｋ］を算出する。重み係数ｗiは、数式１０で説明した通りである。
【0075】
【数14】
【0076】
ステップＳ３２において誤差推定部１１１は、事前出力誤差共分散行列Ｐyy￣［ｋ］，Ｐypyp￣［ｋ］を算出する。具体的には、誤差推定部１１１は、ステップＳ２８で算出したシグマポイントＹi￣［ｋ］と、ステップＳ３０で求めた事前出力推定値ｙ＾￣［ｋ］とを、以下に示す数式１５に入力することで、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値の事前出力誤差共分散行列Ｐyy￣［ｋ］を取得する。また、誤差推定部１１１は、ステップＳ２９で算出したシグマポイントＹp,i￣［ｋ］と、ステップＳ３０で求めた事前出力推定値ｙp＾￣［ｋ］とを、以下に示す数式１５に入力することで、疑似観測量の事前出力誤差共分散行列Ｐypyp￣［ｋ］を取得する。重み係数ｗiは、数式１０で説明した通りである。
【0077】
【数15】
【0078】
ステップＳ３４において誤差推定部１１１は、事前状態・出力誤差共分散行列Ｐxy￣［ｋ］，Ｐxyp￣［ｋ］を算出する。具体的には、誤差推定部１１１は、ステップＳ２２で更新したシグマポイントＸi￣［ｋ］と、ステップＳ２４で算出した事前状態推定値ｘ＾￣［ｋ］と、ステップＳ２８で算出したシグマポイントＹi￣［ｋ］と、ステップＳ３０で算出した事前出力推定値ｙ＾￣［ｋ］とを、以下に示す数式１６上段に入力することで、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値と、状態量（ＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,st、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差θin）とに関する事前状態・出力誤差共分散行列Ｐxy￣［ｋ］を算出する。重み係数ｗiは、数式１０で説明した通りである。
【0079】
また、ステップＳ３４において誤差推定部１１１は、ステップＳ２２で更新したシグマポイントＸi￣［ｋ］と、ステップＳ２４で算出した事前状態推定値ｘ＾￣［ｋ］と、ステップＳ２９で算出したシグマポイントＹp,i￣［ｋ］と、ステップＳ３０で算出した事前出力推定値ｙp＾￣［ｋ］とを、以下に示す数式１６下段に入力することで、疑似観測量と、状態量（ＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,st、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差θin）とに関する事前状態・出力誤差共分散行列Ｐxyp￣［ｋ］を算出する。重み係数ｗiは、数式１０で説明した通りである。
【0080】
【数16】
【0081】
ステップＳ３６において誤差推定部１１１は、カルマンゲインを算出する。具体的には、誤差推定部１１１は、ステップＳ３４で求めた事前状態・出力誤差共分散行列Ｐxy￣［ｋ］，Ｐxyp￣［ｋ］と、ステップＳ３２で求めた事前出力誤差共分散行列Ｐyy￣［ｋ］，Ｐypyp￣［ｋ］とを、以下に示す数式１７に入力することで、カルマンゲインＧ［ｋ］を求める。
【0082】
【数17】
【0083】
ステップＳ３８において誤差推定部１１１は、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値ｙ［ｋ］を取得する。換言すれば、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値ｙ［ｋ］は、ＮＳＲ触媒７０の下流側（換言すれば、排気管３０の出口）におけるＮＯｘ濃度の実測定値である。
【0084】
ステップＳ４０において誤差推定部１１１は、状態推定値ｘ1＾［ｋ］，ｘ2＾［ｋ］を算出する。具体的には、誤差推定部１１１は、ステップＳ２４で算出した事前状態推定値ｘ＾￣［ｋ］と、ステップＳ３６で算出したカルマンゲインＧ［ｋ］と、ステップＳ３８で取得した出口ＮＯｘセンサ９９の観測値ｙ［ｋ］と、、数式４に示す疑似観測量ｙpと、ステップＳ３０で算出した事前出力推定値ｙ＾￣［ｋ］，ｙp＾￣［ｋ］とを、以下に示す数式１８にそれぞれ入力することで、状態推定値ｘ1＾［ｋ］，ｘ2＾［ｋ］をそれぞれ求める。
【0085】
【数18】
【0086】
ここで、数式２で説明したように、ｘ＾により表されるベクトルｘは、ＮＳＲ触媒７０におけるＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,stと、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差θinと、を含んでいる。このように、状態推定理論を用いてＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,stを推定するため、誤差推定部１１１は、状態推定部１１０により推定されたＮＯｘ吸蔵量よりも高精度なＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,stを求めることができる。また、誤差推定部１１１は、状態推定部１１０により推定されたＮＯｘ吸蔵量と、出口ＮＯｘセンサ９９の観測値（第１物理量）とから、状態推定理論を用いて、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差θinを推定することができる。すなわち、誤差推定部１１１は、内燃機関９２の運転状態やＮＯｘの流量パターンに左右されずに、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差θinを推定できる。
【0087】
ステップＳ４２において誤差推定部１１１は、数式１９を用いて、事後誤差共分散行列Ｐ［ｋ］を算出し、処理を終了する。事後誤差共分散行列Ｐ［ｋ］は、次回の処理において使用される。
【0088】
【数19】
【0089】
図５は、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差の正解値を＋２０％に設定した際のシミュレーション結果を表す。図５（Ａ）は、誤差推定装置１０による観測誤差θinの推定結果の継時的変化を示す。図５（Ｂ）は、誤差推定装置１０によるＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,stの推定結果の継時的変化を示す。図５（Ａ），（Ｂ）では、上記実施形態で説明した方法（具体的には、拘束条件１２１としての疑似観測量ｙpを用いた方法）により得られた推定結果を破線で表す。一方、疑似観測量ｙpを用いないで得られた推定結果を一点鎖線で表す。図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、観測誤差θin及びＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,stの両方について、疑似観測量ｙpを用いた方法（破線）の方が、疑似観測量ｙpを用いない方法（一点鎖線）よりも、実線で示す正解値に近く高精度であることがわかる。
【0090】
図６は、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差の正解値を－２０％に設定した際のシミュレーション結果を表す。図６（Ａ）は、誤差推定装置１０による観測誤差θinの推定結果の継時的変化を示す。図６（Ｂ）は、誤差推定装置１０によるＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,stの推定結果の継時的変化を示す。観測誤差の正解値をマイナス側にした場合も、プラス側と同様に、観測誤差θin及びＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,stの両方について、疑似観測量ｙpを用いた方法（破線）の方が、疑似観測量ｙpを用いない方法（一点鎖線）よりも、実線で示す正解値に近く高精度であることがわかる。
【0091】
図７は、誤差推定装置１０における異常検出処理の手順を示すフローチャートである。異常検出処理は、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の異常（劣化、故障等）を検出する処理である。異常検出処理は任意のタイミングで実行可能であり、例えば、誤差推定処理（図４）の終了後に自動的に行われる。異常検出処理は、後処理システム１の利用者からの要求によって実行されてもよく、後処理システム１を搭載する車両等における他の制御部からの要求によって実行されてもよい。
【0092】
ステップＳ１００において制御部１１２は、異常検出処理（図４）における状態量ｘの算出が正常に終了したか否かを判定する。正常終了していない場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、制御部１１２は処理を終了させる。正常終了した場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、制御部１１２は処理をステップＳ１０２に遷移させる。
【0093】
ステップＳ１０２において制御部１１２は、状態量ｘのうちの観測誤差θinを取得する。ステップＳ１０４において制御部１１２は、観測誤差θinが、所定閾値以下であるか否かを判定する。所定閾値は、入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測誤差の許容上限値であり、予め定められて記憶部１２に記憶されている。
【0094】
観測誤差θinが所定閾値以下である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、制御部１１２は、入口ＮＯｘ濃度取得部５４は正常であると判定（ステップＳ１０６）し、処理を終了する。一方、観測誤差θinが所定閾値以下でない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、制御部１１２は、入口ＮＯｘ濃度取得部５４に異常があると判定する（ステップＳ１０８）。なお、ステップＳ１０８において制御部１１２は、表示部１３にアラート表示をしてもよく、記憶部１２に異常判定ログを残してもよい。この際、制御部１１２は、異常検出処理（図４）により推定された観測誤差θinの値そのものをアラート表示、あるいはログを残すことで、出力してもよい。アラート表示は、ＬＥＤの点灯、ＬＥＤの色、所定の文字やアイコン表示等の任意の態様とできる。なお、制御部１１２は、観測誤差θinの大きさから推定した「劣化の程度」を表示してもよい。
【0095】
なお、図７で説明した異常検出処理に代えて、または、図７で説明した異常検出処理と共に、次のｇ１，ｇ２に示す処理の少なくとも一方を実行してもよい。
（ｇ１）入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測値の補正
入口ＮＯｘ濃度取得部５４は、観測値（実観測値：第２物理量）を、観測誤差θinで補正してもよい。補正された第２物理量は、処理ｇ２のリッチスパイク制御で用いられてもよい。補正された第２物理量は、他のＥＣＵに送信され、当該ＥＣＵでの制御に用いられてもよい。
（ｇ２）リッチスパイク制御（添加剤の供給制御）
制御部１１２は、異常検出処理（図４）により得られたＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,stと、処理ｇ１により補正された第２物理量と、の少なくとも一方を、リッチスパイク制御部９３に送信する。リッチスパイク制御部９３は、これらの値を用いて、リッチスパイク制御部９３を行うことで添加剤（ＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等）の供給制御を行う。
（ｇ１）入口ＮＯｘ濃度取得部５４の観測値の補正
入口ＮＯｘ濃度取得部５４は、観測値（実観測値：第２物理量）を、観測誤差θinで補正してもよい。補正された第２物理量は、処理ｇ２のリッチスパイク制御で用いられてもよい。補正された第２物理量は、他のＥＣＵに送信され、当該ＥＣＵでの制御に用いられてもよい。
（ｇ２）リッチスパイク制御（添加剤の供給制御）
制御部１１２は、異常検出処理（図４）により得られたＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,stと、処理ｇ１により補正された第２物理量と、の少なくとも一方を、リッチスパイク制御部９３に送信する。リッチスパイク制御部９３は、これらの値を用いて、リッチスパイク制御部９３を行うことで添加剤（ＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等）の供給制御を行う。
【0096】
以上のように、第１実施形態の誤差推定装置１０によれば、誤差推定部１１１は、状態推定部１１０により推定された状態量と、出口ＮＯｘセンサ９９（センサ）により取得された第１物理量とから、状態推定理論を用いて、入口ＮＯｘ濃度取得部５４（取得部）における観測誤差θinを推定する。このため、内燃機関９２の運転状態や所定成分の流量パターンに左右されずに、入口ＮＯｘ濃度取得部５４（取得部）における観測誤差θinを推定することができるため、観測誤差θinを利用した取得部の異常診断の頻度を向上できる（図７）。また、誤差推定部１１１は、状態推定部１１０を利用して推定した推定値Ａと、出口ＮＯｘセンサ９９（センサ）、入口ＮＯｘ濃度取得部５４（取得部）、及び誤差推定部１１１による取得及び推定結果から算出された算出値Ｂと、が等しいという拘束条件（数式４、疑似観測量ｙp）を用いて、観測誤差θinを推定する。ここで一般に、入口ＮＯｘ濃度取得部５４（取得部）における観測誤差θinは、状態変数を通してしか観測データに反映されない。しかし、誤差推定装置１０によれば、拘束条件ｙpに、（過去に）誤差推定部１１１により推定された観測誤差θinが含まれることによって、誤差推定部１１１による観測誤差θinの推定時に考慮される情報として、（過去に）誤差推定部１１１により推定された観測誤差θinが追加される。このため、観測誤差θinを未知パラメータとして誤差推定部１１１を構成したのみの場合（疑似観測量ｙpを用いない場合）と比較して、コスト増加なしで、入口ＮＯｘ濃度取得部５４（取得部）における観測誤差θinの推定精度を向上できる。これらの結果、誤差推定装置１０によれば、排気中の所定成分についての物理量を取得する入口ＮＯｘ濃度取得部５４（取得部）における観測誤差θinを推定する技術の向上を図ることができる。
【0097】
また、第１実施形態の誤差推定装置１０によれば、誤差推定部１１１は、ＮＳＲ触媒７０の上流側における排気中のＮＯｘ濃度を取得する入口ＮＯｘ濃度取得部５４（入口ＮＯｘセンサ）の観測誤差θinを推定することができる。
【0098】
さらに、第１実施形態の誤差推定装置１０（数式４）によれば、状態推定部１１０を利用して推定したＮＯｘ吸蔵率推定値Ａ（ＲNOx,st）と、出口ＮＯｘセンサ９９（センサ）、入口ＮＯｘ濃度取得部５４（取得部）、及び誤差推定部１１１による取得及び推定結果から算出された算出値Ｂと、が等しいという拘束条件ｙp＝Ａ－Ｂ＝０を定義できる。
【0099】
さらに、第１実施形態の誤差推定装置１０によれば、誤差推定部１１１は、状態推定理論として、評価関数として平均二乗誤差を用いた場合に、状態量の平均二乗誤差を最小にする推定値を求めるアルゴリズムを使用することで、実測が困難な状態量ｘ（すなわち、取得部における観測誤差θin）を推定できる。
【0100】
さらに、第１実施形態の誤差推定装置１０によれば、入口ＮＯｘ濃度取得部５４（取得部）は、誤差推定部１１１により推定された観測誤差θinを用いて、取得した第２物理量を補正するため、第２物理量の精度を向上できる（処理ｇ１）。この結果、補正後の第２物理量を用いて行われる種々の制御（例えば、ＮＳＲ触媒７０における有害物質浄化のための添加剤供給制御：処理ｇ２）における精度を向上させることができる。
【0101】
さらに、第１実施形態の誤差推定装置１０によれば、制御部１１２は、誤差推定部１１１により推定された観測誤差θinを用いて、入口ＮＯｘ濃度取得部５４（取得部）の異常を検出する（図７）。このため、異常検出（故障診断）を目的とした特別な運転モードを要することなく異常検出を実施でき、異常検出の実施頻度を向上させることができる。
【0102】
さらに、第１実施形態の後処理システム１によれば、入口ＮＯｘ濃度取得部５４（取得部）における観測誤差θinを考慮した添加剤の供給が可能な後処理システム１を提供できる（処理ｇ２）。このため、後処理システム１における浄化効率を向上でき、燃費向上にも資する。
【0103】
＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態の後処理システム１ａのブロック図である。第２実施形態では、複数のＮＳＲ触媒を搭載する場合に、複数のＮＳＲ触媒全体としてのＮＯｘ吸蔵量を推定する構成について説明する。第２実施形態の後処理システム１ａは、誤差推定装置１０に代えて誤差推定装置１０ａを備え、排気浄化装置２０に代えて排気浄化装置２０ａを備える。
図８は、第２実施形態の後処理システム１ａのブロック図である。第２実施形態では、複数のＮＳＲ触媒を搭載する場合に、複数のＮＳＲ触媒全体としてのＮＯｘ吸蔵量を推定する構成について説明する。第２実施形態の後処理システム１ａは、誤差推定装置１０に代えて誤差推定装置１０ａを備え、排気浄化装置２０に代えて排気浄化装置２０ａを備える。
【0104】
排気浄化装置２０ａは、第１実施形態で説明した構成に加えて、ＮＳＲ触媒７０の下流側に配置された第２ＮＳＲ触媒７１を備える。以降では区別のために、ＮＳＲ触媒７０を第１ＮＳＲ触媒７０とも呼ぶ。第２ＮＳＲ触媒７１は、第１ＮＳＲ触媒７０と同種の吸蔵還元触媒である。本実施形態において、「同種の触媒」とは、触媒における排気浄化メカニズムが同一または類似の触媒を意味する。第２ＮＳＲ触媒７１は、第１ＮＳＲ触媒７０において吸蔵しきれずに下流側に漏れ出した有害物質（ＮＯｘ）を、第２ＮＳＲ触媒７１内に吸蔵して溜め込むことで、排気中のＮＯｘを浄化する。以降、排気浄化装置２０ａに搭載された複数の同種の触媒（第１及び第２ＮＳＲ触媒７０，７１）を総称して「触媒群ＣＧ」とも呼ぶ。第１ＮＳＲ触媒７０を「最上流に位置する触媒」とも呼び、第２ＮＳＲ触媒７１を「最下流に位置する触媒」とも呼ぶ。
【0105】
なお、本実施形態では、第１実施形態で説明したリッチスパイク制御（還元制御）は、複数の触媒のそれぞれで実施される。具体的には、内燃機関９２から排出されたＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等によって、第１ＮＳＲ触媒７０に吸蔵されているＮＯｘが窒素ガス（Ｎ2）へと還元される。また、第１ＮＳＲ触媒７０での還元制御で用いられずに第１ＮＳＲ触媒７０から流出したＣＯ，Ｈ2，ＨＣ等によって、第２ＮＳＲ触媒７１に吸蔵されているＮＯｘが窒素ガス（Ｎ2）へと還元される。
【0106】
誤差推定装置１０ａは、さらに、第２ＮＳＲ触媒７１の床温を測定するセンサからなる第２温度取得部７９を備える。また、誤差推定装置１０ａは、状態推定部１１０に代えて状態推定部１１０ａを、誤差推定部１１１に代えて誤差推定部１１１ａを備える。さらに誤差推定装置１０ａは、触媒状態推定モデル１２０に代えて触媒状態推定モデル１２０ａを、拘束条件１２１に代えて拘束条件１２１ａを備える。なお、誤差推定装置１０ａは、第２温度取得部７９に代えて、下流側の触媒（図５の例では、第２ＮＳＲ触媒７１）の温度を推定する温度推定部を備えてもよい。温度推定部は、温度取得部７８により取得された第１ＮＳＲ触媒７０の温度から、予め用意された計算式やマップ等を用いて、第２ＮＳＲ触媒７１の温度を算出する。なお、温度推定部は、内燃機関９２からの排気の温度、排気の流量、第１ＮＳＲ触媒７０の反応熱、その他の任意のパラメータを考慮して、第２ＮＳＲ触媒７１の温度を算出してもよい。
【0107】
触媒状態推定モデル１２０ａのうち、第１，２，４モデルは、触媒群ＣＧ全体としてのＮＯｘ浄化率、ＮＯｘ還元量、還元反応に寄与しない添加剤量（ＣＯ，Ｈ２，ＨＣ等の量）、をそれぞれ出力するよう構成されている。状態推定部１１０ａは、このような触媒状態推定モデル１２０ａを用いて、触媒群ＣＧ全体としてのＮＯｘ吸蔵量を推定する。
【0108】
以降、図４を参照しつつ、第１実施形態とは異なる処理をする部分についてのみ説明する。ステップＳ１４において誤差推定部１１１ａは、触媒群ＣＧのうち最上流の触媒（第１ＮＳＲ触媒７０）に流入するＮＯｘ量を取得する。ステップＳ１６において誤差推定部１１１ａは、第１温度取得部７８から第１ＮＳＲ触媒７０の床温を取得し、第２温度取得部７９から第２ＮＳＲ触媒７１の床温を取得する。ステップＳ２０，Ｓ２２において誤差推定部１１１ａは、触媒群ＣＧ全体としてのＮＯｘ吸蔵量合計値を用いて、シグマポイントを算出及び更新する。以降は、図４において「ＮＯｘ吸蔵量」と説明していた箇所を、「ＮＯｘ吸蔵量合計値」に読み替えれば足り、他の処理内容については図４で説明した第１実施形態と同様である。すなわち、誤差推定装置１０ａでは、状態推定部１１０ａが触媒状態推定モデル１２０ａにより推定するＮＯｘ吸蔵量（ＮＯｘ吸蔵量ＮＯｘＳｔ）と、誤差推定部１１１ａが図４の処理により推定する補正後吸蔵量（ＮＯｘ吸蔵量ＮＯx,st）とは、共に、触媒群ＣＧ全体としてのＮＯｘ吸蔵量合計値である。
【0109】
このように、第２実施形態の誤差推定装置１０ａによれば、排気管３０（主流路）に同種の複数の第１及び第２ＮＳＲ触媒７０，７１が設けられている場合に、状態推定部１１０ａは、当該複数の触媒全体７０，７１を１つの触媒（触媒群ＣＧ）とみなして、触媒群ＣＧ全体としてのＮＯｘ吸蔵量の合計値を推定する。このため、第１ＮＳＲ触媒７０と第２ＮＳＲ触媒７１との間における排気管３０等の影響を数理モデル（触媒状態推定モデル１２０ａ）に予め織り込んでおくことで、排気管３０等に関する情報を取得することなく、ＮＯｘ吸蔵量の合計値を高精度に推定できる。換言すれば、各触媒７０，７１のＮＯｘ吸蔵量をそれぞれ推定する場合と比較して、センサ等の数を減らすことができるため、後処理システム１ａの部品点数を削減できると共に、状態推定部１１０ａの演算負荷を低減でき、処理を高速化できる。また、状態推定部１１０ａは、排気管３０に設けられた複数の触媒７０，７１が同種の触媒である場合に、これらを１つの触媒（触媒群ＣＧ）とみなしてＮＯｘ吸蔵量の合計値を推定する。同種の触媒であれば、ＮＯｘ吸蔵量の合計値を左右する触媒の情報項目（例えば、触媒の温度、触媒に吸蔵されている添加剤の量）に相違がないため、状態推定部１１０ａは、ＮＯｘ吸蔵量の合計値を精度良く推定することができる。さらに、センサは、複数の触媒７０，７１のうち、最上流の触媒よりも上流側（具体的には、第１ＮＳＲ触媒７０の上流側の入口ＮＯｘ濃度取得部５４）、または、最下流の触媒よりも下流側（具体的には、第２ＮＳＲ触媒７１の下流側の出口ＮＯｘセンサ９９）に設けられている。このため、誤差推定部１１１ａは、当該センサ（出口ＮＯｘセンサ９９または入口ＮＯｘ濃度取得部５４）を、複数の触媒７０，７１からなる触媒群ＣＧの上流側または下流側に設けられたセンサとして取り扱うことができる。
【0110】
＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態における後処理システム１ｂのブロック図である。第３実施形態の後処理システム１ｂでは、第１実施形態で説明したＮＳＲ触媒に代えて、三元触媒（Three-Way Catalyst）を用いる。三元触媒は、添加剤として、酸化還元反応により生じるＯ2（酸素）を使用することで、排気中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ（有害物質）を浄化する。本実施形態では、排気中の所定成分としてＯ2を例示する。後処理システム１ｂは、誤差推定装置１０に代えて誤差推定装置１０ｂを備え、排気浄化装置２０に代えて排気浄化装置２０ｂを備える。
図９は、第３実施形態における後処理システム１ｂのブロック図である。第３実施形態の後処理システム１ｂでは、第１実施形態で説明したＮＳＲ触媒に代えて、三元触媒（Three-Way Catalyst）を用いる。三元触媒は、添加剤として、酸化還元反応により生じるＯ2（酸素）を使用することで、排気中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ（有害物質）を浄化する。本実施形態では、排気中の所定成分としてＯ2を例示する。後処理システム１ｂは、誤差推定装置１０に代えて誤差推定装置１０ｂを備え、排気浄化装置２０に代えて排気浄化装置２０ｂを備える。
【0111】
排気浄化装置２０ｂは、ＮＳＲ触媒７０に代えて三元触媒８０を備え、リッチスパイク制御部９３を備えていない。三元触媒８０は、排気中に含まれるＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘをそれぞれ酸化又は還元することで除去し、これら有害物質を浄化する。三元触媒８０は、酸素吸蔵能（ＯＳＣ：Oxygen Storage Capacity）を有し、三元触媒８０に流入する排気中のＯ2をため込む（吸蔵する）ことができる。本実施形態において「添加剤」とは、酸化反応に使用されるＯ2を意味する。なお、本実施形態において、三元触媒８０は「触媒」に相当する。燃焼状態制御部９１は「供給制御部」に相当し、内燃機関９２は「供給部」に相当する。
【0112】
誤差推定装置１０ｂは、入口ＮＯｘ濃度取得部５４に代えて入口酸素濃度取得部８４を、前端温度取得部７６に代えて前端温度取得部８６を、温度取得部７８に代えて温度取得部８８を、出口ＮＯｘセンサ９９に代えて出口酸素センサ９９ｄを、状態推定部１１０に代えて状態推定部１１０ｂを、誤差推定部１１１に代えて誤差推定部１１１ｂを、触媒状態推定モデル１２０に代えて触媒状態推定モデル１２０ｂを、拘束条件１２１に代えて拘束条件１２１ｂを、それぞれ備えている。
【0113】
入口酸素濃度取得部８４は、内燃機関９２からの排気中のＯ2濃度を取得する。入口酸素濃度取得部８４は、例えば、排気管３０に設けられたＡ／Ｆセンサによって測定された測定信号を取得することで実現してもよく、酸素センサによって測定された測定信号を取得することで実現してもよい。入口酸素濃度取得部８４は、内燃機関９２への吸入空気量信号や、燃料噴射量信号から排気中のＯ2濃度を推定してもよい。前端温度取得部８６は、三元触媒８０の入口近傍（前端）における温度を測定するセンサである。温度取得部８８は、三元触媒８０の床温を測定するセンサである。出口酸素センサ９９ｄは、三元触媒８０の下流側（換言すれば、排気管３０の出口）における排気中のＯ2濃度を取得するセンサであり、例えば、Ａ／Ｆセンサや酸素センサにより実現できる。
【0114】
本実施形態では、排気中の所定成分はＯ2であり、酸素濃度取得部８４が「取得部」に相当し、酸素濃度取得部８４の観測値が「第２物理量」に相当する。また、出口酸素センサ９９ｄが「センサ」に相当し、出口酸素センサ９９ｄの観測値が「第１物理量」に相当する。
【0115】
触媒状態推定モデル１２０ｂは、第１実施形態の触媒状態推定モデル１２０と同様に、機械学習モデルにより構成され、三元触媒８０のＣＯ浄化率を出力とする第１モデルと、機械学習モデルにより構成され、三元触媒８０におけるＮＯｘ浄化率を出力とする第２モデルと、機械学習モデルにより構成され、三元触媒８０におけるＴＨＣ浄化率を出力とする第３モデルと、機械学習モデルにより構成され、三元触媒８０から流出する添加剤（Ｏ2）の流出量を出力とする第４モデルと、物理モデルにより構成され、三元触媒８０に流入するＮＯｘ中のＮＯ（一酸化窒素）とＮＯ2（二酸化窒素）の比率を出力とする第５モデルとを含んでいる。状態推定部１１０ｂは、このような触媒状態推定モデル１２０ｂを用いて、三元触媒８０の酸素貯蔵量ＯＳＡを、例えば、質量保存則、物質収支則、熱収支則、エネルギー収支則等の物理則を用いて求める。
【0116】
誤差推定部１１１ｂは、三元触媒８０の酸素貯蔵量ＯＳＡ（所定成分の吸蔵量）と、酸素濃度取得部８４の観測誤差と、を数式２のベクトルｘとして、第１実施形態の図４（誤差推定処理）と同様の処理を行い、酸素貯蔵量ＯＳＡと、酸素濃度取得部８４の観測誤差を推定する。なお、拘束条件１２１ｂは、数式４と同様に設計すればよい。
【0117】
誤差推定装置１０ｂは、誤差推定部１１１ｂにより推定された酸素貯蔵量ＯＳＡと観測誤差とを用いて、酸素濃度取得部８４に対する異常検出処理（図７と同様の処理）や、酸素濃度取得部８４による観測値の補正（処理ｇ１と同様の処理）を行ってもよい。さらに、誤差推定装置１０ｂは、誤差推定部１１１ｂにより推定された酸素貯蔵量ＯＳＡと、処理ｇ１により補正された値と、の少なくとも一方を用いて、燃焼状態制御部９１による空気や燃料の噴射を制御することで、内燃機関９２内の空燃比をリーン、ストイキ、リッチの各状態へと制御することで、添加剤量（すなわちＯ2量）を制御する。このようにすれば、三元触媒８０を利用した第３実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0118】
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、ハードウェアによって実現されるとした構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されるとした構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。そのほか、例えば次のような変形も可能である。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、ハードウェアによって実現されるとした構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されるとした構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。そのほか、例えば次のような変形も可能である。
【0119】
［変形例１］
上記実施形態では、後処理システムの構成の一例を示した。しかし、後処理システムの構成は種々の変更が可能である。例えば、後処理システムの排気浄化装置には、ＳＣＲ触媒と、ＮＳＲ触媒と、三元触媒とのうちの複数の触媒が組み合わせて搭載され、誤差推定装置は、これら複数の触媒それぞれに対して、異なる所定成分（例えば、ＮＯｘ，ＮＨ3，Ｏ2，Ａ／Ｆ）の吸蔵量と、触媒の上流側または下流側に設けられた取得部における観測誤差とを、状態推定理論を用いて推定してもよい。また、排気浄化装置は、粒子状物質（ＰＭ）を除去する粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）や、加水分解触媒等の他の構成を備えてもよい。
上記実施形態では、後処理システムの構成の一例を示した。しかし、後処理システムの構成は種々の変更が可能である。例えば、後処理システムの排気浄化装置には、ＳＣＲ触媒と、ＮＳＲ触媒と、三元触媒とのうちの複数の触媒が組み合わせて搭載され、誤差推定装置は、これら複数の触媒それぞれに対して、異なる所定成分（例えば、ＮＯｘ，ＮＨ3，Ｏ2，Ａ／Ｆ）の吸蔵量と、触媒の上流側または下流側に設けられた取得部における観測誤差とを、状態推定理論を用いて推定してもよい。また、排気浄化装置は、粒子状物質（ＰＭ）を除去する粒子状物質除去フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）や、加水分解触媒等の他の構成を備えてもよい。
【0120】
例えば、触媒の床温を取得する温度取得部は、触媒の前方（入口近傍）又は後方（出口近傍）に設けられてもよい。例えば、流量取得部、ＮＯｘ濃度取得部、前端温度取得部、温度取得部がそれぞれ取得するとした流量、ＮＯｘ濃度、前端温度、触媒の温度のうちの少なくともいずれかは、センサによる計測値に代えて、ＮＮやマップ等を用いて得られた推定値であってもよい。例えば、誤差推定装置は、表示部を備えていなくてもよい。また、誤差推定装置は、ネットワークを介して接続された他の装置（スマートフォンや、車載装置等）を表示部として利用してもよい。
【0121】
［変形例２］
上記実施形態では、誤差推定処理（図４）や、異常検出処理（図７）の一例を示した。しかし、これらの処理の内容は種々の変形が可能である。例えば、各ステップの実行順序を変更してもよく、一部のステップを省略してもよく、説明しない他のステップが実行されてもよい。例えば、異常検出処理（図７）は、実行されなくてもよい。
上記実施形態では、誤差推定処理（図４）や、異常検出処理（図７）の一例を示した。しかし、これらの処理の内容は種々の変形が可能である。例えば、各ステップの実行順序を変更してもよく、一部のステップを省略してもよく、説明しない他のステップが実行されてもよい。例えば、異常検出処理（図７）は、実行されなくてもよい。
【0122】
例えば、誤差推定処理では、入口ＮＯｘ濃度取得部の観測誤差θinに代えて、出口ＮＯｘセンサの観測誤差θoutを推定してもよい。この場合、図４で説明した誤差推定処理において、「入口ＮＯｘ濃度取得部５４」と、「出口ＮＯｘセンサ９９」とを逆に読み替えて、処理を実行すればよい。さらに、誤差推定装置は、出口ＮＯｘセンサの観測誤差θoutと、入口ＮＯｘ濃度取得部の観測誤差θinとの両方を推定してもよい。
【0123】
例えば、状態推定部は、上述した構成（触媒状態推定モデル１２０、第１，２，４モデル）とは異なるＮＮ，マップ，物理式等の任意の手段を用いて、ＮＯｘ吸蔵量、ＮＯｘ浄化率、ＮＯｘ還元量、還元反応に寄与しない添加剤量を推定してもよい。例えば、第１実施形態の構成において、状態推定部は、第２モデルに代えて、ＮＳＲ触媒から流出する添加剤の量である流出添加剤量を推定する第５モデルを用いて、ＮＯｘ吸蔵量を推定してもよい。
【0124】
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
【0125】
本発明は、以下の形態としても実現することが可能である。
［適用例１］
誤差推定装置であって、
排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得するセンサと、
前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する取得部と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定部と、
前記状態推定部により推定された前記状態量と、前記センサにより取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定部と、
を備え、
前記誤差推定部は、
前記状態推定部により推定された前記状態量を用いて、前記状態推定部によって推定された推定値と、
前記センサにより取得された前記第１物理量と、前記取得部により取得された前記第２物理量と、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、誤差推定装置。
［適用例２］
適用例１に記載の誤差推定装置であって、
前記触媒は、有害物質としてのＮＯｘを浄化するＮＳＲ触媒であり、
前記センサは、前記第１物理量として、前記触媒の下流側における前記排気中のＮＯｘ濃度を取得する出口ＮＯｘセンサであり、
前記取得部は、前記第２物理量として、前記触媒の上流側における前記排気中のＮＯｘ濃度を取得する入口ＮＯｘセンサであり、
前記状態推定部は、前記状態量として、前記触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を推定する、誤差推定装置。
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載の誤差推定装置であって、
前記拘束条件ｙpは、次式により定義され、
上記式において、
ＲNOx,stは、前記推定値としての、ＮＯｘ吸蔵率推定値であり、
ＮＯobs x,inは、前記取得部により取得された前記第２物理量であり、
ＮＯx,outは、前記センサにより取得された前記第１物理量であり、
θinは、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差である、誤差推定装置。
［適用例４］
適用例１から適用例３のいずれか一項に記載の誤差推定装置であって、
前記誤差推定部は、前記状態推定理論として、評価関数として平均二乗誤差を用いた場合に、状態量の平均二乗誤差を最小にする推定値を求めるアルゴリズムを使用する、誤差推定装置。
［適用例５］
適用例１から適用例４のいずれか一項に記載の誤差推定装置であって、
前記取得部は、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差を用いて、取得した前記第２物理量を補正する、誤差推定装置。
［適用例６］
適用例１から適用例５のいずれか一項に記載の誤差推定装置であって、さらに、
前記誤差推定部により推定された前記観測誤差を用いて、前記取得部の異常を検出する制御部を備える、誤差推定装置。
［適用例７］
後処理システムであって、
適用例１から適用例６のいずれか一項に記載の誤差推定装置と、
排気が流通する主流路に設けられ、排気中の有害物質を浄化する触媒と、
前記触媒に対して有害物質を浄化するための添加剤を供給する供給部と、
前記供給部における前記添加剤の供給を制御する供給制御部と、
を備える、後処理システム。
［適用例８］
誤差推定方法であって、情報処理装置が、
センサを用いて、排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得する工程と、
取得部を用いて、前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する工程と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定工程と、
推定された前記状態量と、取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定工程と、
を実行し、
前記誤差推定工程では、
推定された前記状態量を用いて、前記状態推定工程によって推定された推定値と、
取得された前記第１物理量と、取得された前記第２物理量と、前記誤差推定工程により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、誤差推定方法。
［適用例９］
コンピュータプログラムであって、情報処理装置に、
センサを用いて、排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得する機能と、
取得部を用いて、前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する機能と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定機能と、
推定された前記状態量と、取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定機能と、
を実行させ、
前記誤差推定機能は、
推定された前記状態量を用いて、前記状態推定機能によって推定された推定値と、
取得された前記第１物理量と、取得された前記第２物理量と、前記誤差推定機能により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、コンピュータプログラム。
［適用例１］
誤差推定装置であって、
排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得するセンサと、
前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する取得部と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定部と、
前記状態推定部により推定された前記状態量と、前記センサにより取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定部と、
を備え、
前記誤差推定部は、
前記状態推定部により推定された前記状態量を用いて、前記状態推定部によって推定された推定値と、
前記センサにより取得された前記第１物理量と、前記取得部により取得された前記第２物理量と、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、誤差推定装置。
［適用例２］
適用例１に記載の誤差推定装置であって、
前記触媒は、有害物質としてのＮＯｘを浄化するＮＳＲ触媒であり、
前記センサは、前記第１物理量として、前記触媒の下流側における前記排気中のＮＯｘ濃度を取得する出口ＮＯｘセンサであり、
前記取得部は、前記第２物理量として、前記触媒の上流側における前記排気中のＮＯｘ濃度を取得する入口ＮＯｘセンサであり、
前記状態推定部は、前記状態量として、前記触媒におけるＮＯｘ吸蔵量を推定する、誤差推定装置。
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載の誤差推定装置であって、
前記拘束条件ｙpは、次式により定義され、
ＲNOx,stは、前記推定値としての、ＮＯｘ吸蔵率推定値であり、
ＮＯobs x,inは、前記取得部により取得された前記第２物理量であり、
ＮＯx,outは、前記センサにより取得された前記第１物理量であり、
θinは、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差である、誤差推定装置。
［適用例４］
適用例１から適用例３のいずれか一項に記載の誤差推定装置であって、
前記誤差推定部は、前記状態推定理論として、評価関数として平均二乗誤差を用いた場合に、状態量の平均二乗誤差を最小にする推定値を求めるアルゴリズムを使用する、誤差推定装置。
［適用例５］
適用例１から適用例４のいずれか一項に記載の誤差推定装置であって、
前記取得部は、前記誤差推定部により推定された前記観測誤差を用いて、取得した前記第２物理量を補正する、誤差推定装置。
［適用例６］
適用例１から適用例５のいずれか一項に記載の誤差推定装置であって、さらに、
前記誤差推定部により推定された前記観測誤差を用いて、前記取得部の異常を検出する制御部を備える、誤差推定装置。
［適用例７］
後処理システムであって、
適用例１から適用例６のいずれか一項に記載の誤差推定装置と、
排気が流通する主流路に設けられ、排気中の有害物質を浄化する触媒と、
前記触媒に対して有害物質を浄化するための添加剤を供給する供給部と、
前記供給部における前記添加剤の供給を制御する供給制御部と、
を備える、後処理システム。
［適用例８］
誤差推定方法であって、情報処理装置が、
センサを用いて、排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得する工程と、
取得部を用いて、前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する工程と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定工程と、
推定された前記状態量と、取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定工程と、
を実行し、
前記誤差推定工程では、
推定された前記状態量を用いて、前記状態推定工程によって推定された推定値と、
取得された前記第１物理量と、取得された前記第２物理量と、前記誤差推定工程により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、誤差推定方法。
［適用例９］
コンピュータプログラムであって、情報処理装置に、
センサを用いて、排気が流通する主流路と、排気中の有害物質を浄化する触媒とを備える排気浄化装置について、前記排気中の所定成分についての第１物理量を取得する機能と、
取得部を用いて、前記排気中の前記所定成分についての第２物理量を取得する機能と、
前記排気浄化装置の内部の状態を表す状態量であって、前記センサにより取得される前記第１物理量に影響を及ぼす状態量を推定する状態推定機能と、
推定された前記状態量と、取得された前記第１物理量とから、状態推定理論を用いて、前記取得部における観測誤差を推定する誤差推定機能と、
を実行させ、
前記誤差推定機能は、
推定された前記状態量を用いて、前記状態推定機能によって推定された推定値と、
取得された前記第１物理量と、取得された前記第２物理量と、前記誤差推定機能により推定された前記観測誤差と、から算出された算出値と、
について、前記推定値と前記算出値とが等しいという拘束条件を用いて、前記観測誤差を推定する、コンピュータプログラム。
【符号の説明】
【0126】
１，１ａ，１ｂ…後処理システム
１０，１０ａ，１０ｂ…誤差推定装置
１１…ＣＰＵ
１２…記憶部
１３…表示部
２０，２０ａ，２０ｂ…排気浄化装置
３０…排気管
５２…流量取得部
５３…排気温度取得部
５４…入口ＮＯｘ濃度取得部（取得部）
７０…触媒，第１ＮＳＲ触媒
７１…第２ＮＳＲ触媒
７６…前端温度取得部
７８…温度取得部，第１温度取得部
７９…第２温度取得部
８０…三元触媒
８４…酸素濃度取得部（取得部）
８６…前端温度取得部
８８…温度取得部
９１…燃焼状態制御部
９２…内燃機関
９３…リッチスパイク制御部
９９…出口ＮＯｘセンサ（センサ）
９９ｄ…出口酸素センサ（センサ）
１１０，１１０ａ，１１０ｂ…状態推定部
１１１，１１１ａ，１１１ｂ…誤差推定部
１１２…制御部
１２０，１２０ａ，１２０ｂ…触媒状態推定モデル
１２１，１２１ａ，１２１ｂ…拘束条件
１０，１０ａ，１０ｂ…誤差推定装置
１１…ＣＰＵ
１２…記憶部
１３…表示部
２０，２０ａ，２０ｂ…排気浄化装置
３０…排気管
５２…流量取得部
５３…排気温度取得部
５４…入口ＮＯｘ濃度取得部（取得部）
７０…触媒，第１ＮＳＲ触媒
７１…第２ＮＳＲ触媒
７６…前端温度取得部
７８…温度取得部，第１温度取得部
７９…第２温度取得部
８０…三元触媒
８４…酸素濃度取得部（取得部）
８６…前端温度取得部
８８…温度取得部
９１…燃焼状態制御部
９２…内燃機関
９３…リッチスパイク制御部
９９…出口ＮＯｘセンサ（センサ）
９９ｄ…出口酸素センサ（センサ）
１１０，１１０ａ，１１０ｂ…状態推定部
１１１，１１１ａ，１１１ｂ…誤差推定部
１１２…制御部
１２０，１２０ａ，１２０ｂ…触媒状態推定モデル
１２１，１２１ａ，１２１ｂ…拘束条件
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】