内燃機関のポンプ制御方法及び内燃機関
【課題】応答遅れのある温度センサを用いて吸気量センサの校正を行う際に、温度センサの応答遅れにもかかわらず、精度の高い校正を行うことができる吸気量センサの校正方法、ＥＧＲシステム及び内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関１の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ８内に吸入した吸入ガス量の算出値Ｍｃと、吸気量センサ９の出力値から導かれるガス量の計測値Ｍｍとを比較して、吸気量センサ９の計測値Ｍｍの補正を行う吸気量センサ９の校正方法において、吸気ガス温度Ｔｉを計測する温度センサ３３の出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度Ｔｃを用いて、前記吸入ガス量Ｍｃを算出する。
【解決手段】内燃機関１の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ８内に吸入した吸入ガス量の算出値Ｍｃと、吸気量センサ９の出力値から導かれるガス量の計測値Ｍｍとを比較して、吸気量センサ９の計測値Ｍｍの補正を行う吸気量センサ９の校正方法において、吸気ガス温度Ｔｉを計測する温度センサ３３の出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度Ｔｃを用いて、前記吸入ガス量Ｍｃを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応答遅れのある温度センサを用いて吸気量センサの校正を行う際に、温度センサの応答遅れにもかかわらず、精度の高い校正を行うことができる吸気量センサの校正方法、ＥＧＲシステム及び内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガス対策として、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気ガス再循環装置）が必須となっている。このＥＧＲにおける適切なＥＧＲ率（＝ＥＧＲガス量／（吸入空気量＋ＥＧＲガス量））はエンジンの運転状態や環境により変化する。このＥＧＲ量の制御は、吸入空気通路に取り付けた吸入空気量を計測するための吸気量センサ（ＭＡＦセンサ：マスエアフローセンサ）を利用してフィードバック制御を行うのが主流となっている。つまり、目標とするＥＧＲ率になるように、運転条件に応じた目標吸入空気量を設定し、この目標吸入空気量と吸気量センサ出力である計測値との偏差に基づいてＥＧＲバルブや吸気絞り弁（インテークスロットルバルブ）を操作する。
【０００３】
しかしながら、吸気量センサの固体差、エアクリーナによる吸気量センサへの影響、その他、吸気量センサの経年変化等により、吸気量センサの計測精度にバラツキが生じるために、この吸気量センサの出力から導かれる測定値を元にＥＧＲ制御を行った場合には、目標とするＥＧＲ率を実現できず、排気ガス状態が悪化する可能性が生じる。
【０００４】
これに対する対策として、吸気量センサの経時劣化を補正するために、排気側から吸気側への排気ガスの再循環を実行しない条件下で複数の測定点にて過給圧とエンジン回転数から吸気量を算出し、その各測定点における算出値に基づいてセンサ出力電圧と吸気量との関係についての新たな検定線を作成し、この新たな検定線に基づいてエンジン制御コンピュータ内の流量構成マップを更新する吸気量センサの劣化補正方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この劣化補正方法においては、吸気量センサを補正するためのデータを取得する運転条件として、ＥＧＲを実行しないという点があるが、吸気量センサの補正を行うために燃料噴射中にＥＧＲを実行しないと燃焼状態が悪化し排気ガスの状態が悪化してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２７０４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
校正時における排気ガス状態の悪化を避けるために、車両減速中における燃料を噴射していない状態を測定点とすることが考えられる。
【０００８】
一方、吸入空気量（吸気量）の算出には、吸気通路に設けられた温度センサで計測されたガス温度を利用するが、内燃機関で一般的に利用されているサーミスタ等の温度センサは応答が遅く、推定精度が悪化するという問題がある。また、応答性が問題にならないようなガス温度が安定する状態まで吸入空気量の計測及び算出を待ってしまうと、測定できる点数が限られてしまうという問題がある。また、温度センサに対して、例えば、高応答のセンサを使うとか、応答性に対する補償手段を設ける等、何らかの対処がされたとしても、温度センサ自体が経年変化して応答性が悪化するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、応答遅れのある温度センサを用いて吸気量センサの校正を行う際に、温度センサの応答遅れにもかかわらず、精度の高い校正を行うことができる吸気量センサの校正方法、ＥＧＲシステム及び内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような目的を達成するための本発明の吸入量センサの校正方法は、内燃機関の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ内に吸入した吸入ガス量の算出値と、吸気量センサの出力値から導かれるガス量の計測値とを比較して、吸気量センサの計測値の補正を行う吸気量センサの校正方法において、吸気ガス温度を計測する温度センサの出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度を用いて、前記吸入ガス量を算出することを特徴とする方法である。
【００１１】
この方法によれば、温度センサの応答遅れを考慮した位相進み補償を行って、より実際に近いガス温度で、シリンダ内に吸入される吸入ガス量を算出するので、吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）を高い精度で校正することができる。
【００１２】
上記の吸入量センサの校正方法において、温度センサの経年変化に対して、吸気量センサの計測値から得られる吸入ガス量と、シリンダ内の吸入ガス量の算出値とが等しいとして算出した温度と、前記温度センサの計測温度との比較から、前記温度センサの時定数を求めて、前記温度センサの時定数を更新すると、温度値に関する時間微分項の精度がより向上し、より実際に近いガス温度でシリンダ内の吸入ガス量を算出することができるので、吸気量センサを高い精度で校正することができるようになる。
【００１３】
また、上記のような目的を達成するための本発明の内燃機関の制御方法は、上記の吸入量センサの校正方法を行うことを特徴とする方法である。
【００１４】
また、上記のような目的を達成するための本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関に備えた吸気量センサの校正に際して、内燃機関の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ内に吸入した吸入ガス量の算出値と、吸気量センサの出力値から導かれるガス量の計測値とを比較して、吸気量センサの計測値の補正を行うと共に、この補正時において、吸気ガス温度を計測する温度センサの出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度を用いて、前記吸入ガス量を算出するように構成する。
【００１５】
この構成によれば、温度センサの応答遅れを考慮した位相進み補償を行って、より実際に近いガス温度で、シリンダ内に吸入される吸入ガス量を算出するので、吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）を高い精度で校正することができる。
【００１６】
更に、上記の内燃機関の制御装置において、前記温度センサの経年変化に対して、前記吸気量センサの計測値から得られる吸入ガス量と、シリンダ内の吸入ガス量の算出値とが等しいとして算出した温度と、前記温度センサの計測温度との比較から、前記温度センサの時定数を求めて、前記温度センサの時定数を更新するように構成すると、温度値に関する時間微分項の精度がより向上し、より実際に近いガス温度でシリンダ内の吸入ガス量を算出することができるので、吸気量センサを高い精度で校正することができるようになる。
【００１７】
また、上記のような目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記の内燃機関の制御装置を備えて構成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る吸気量センサの校正方法によれば、応答遅れのある温度センサを用いて吸気量センサの校正を行う際に、温度センサの応答性が低いために生じる吸気量センサの測定値の誤差を微分項追加による位相進みにより補償するので、温度センサの応答遅れにもかかわらず、精度の高い校正を行うことができる。
【００１９】
また、本発明に係るＥＧＲシステム及び内燃機関によれば、吸気量センサを精度良く校正することにより、ＥＧＲ制御の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る実施の形態のＥＧＲシステム及び内燃機関の構成を示した図である。
【図２】本発明に係る吸入量センサの校正方法を実施するための制御フローの一例を示した図である。
【図３】吸入量センサの校正時における諸データの時系列を示した図である。
【図４】温度センサの時定数の算出方法を説明するための図である。
【図５】吸気量センサの補正を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態の吸気量センサの校正方法、ＥＧＲシステム及び内燃機関について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
最初に本発明に関係するＥＧＲシステムと内燃機関について説明する。図１に示すように、エンジン（内燃機関）１の本体２の吸気マニホールド２ａに、吸気通路３が接続され、排気マニホールド２ｂに排気通路４が接続されている。また、燃料噴射システム５を燃料噴射弁（インジェクタ）６とコモンレール７等で構成し、この燃料噴射システム５により、各シリンダ８内に燃料を噴射する。
【００２３】
また、吸気通路３には、上流側から、吸気量センサ（ＭＡＦセンサ：マスエアフローセンサ）９、過給機（ターボチャージャ）１０のコンプレッサ１０ａ、吸気絞り弁（インテークスロットルバルブ）１１が設けられており、排気通路４には、上流側から、排気絞り弁（エクゾストスロットルバルブ）１２、過給機１０のタービン１０ｂ、排気ガス浄化装置１３が設けられている。
【００２４】
更に、排気通路４の排気絞り弁１２の上流側と吸気通路３の吸気絞り弁１１の下流側とを接続するＥＧＲ通路２１が設けられ、このＥＧＲ通路２１には、ＥＧＲクーラー２２とＥＧＲバルブ２３が配置されている。これらによりＥＧＲシステム２０が構成される。
【００２５】
更に、エンジン１の運転全般を制御するためにＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と呼ばれる制御装置３０が設けられ、カムセンサ３１とクランク角３２と吸気マニホールド２ａに設けられた温度センサ３３と圧力センサ３４等の出力を入力して、燃料噴射システム５、吸気絞り弁１１、排気絞り弁１２、ＥＧＲバルブ２３等を制御している。
【００２６】
次に、上記の構成のエンジン１における吸気量センサ９の校正方法について、図２に示す吸気量センサの校正方法を実施するための制御フローを参照しながら説明する。この制御フローはエンジンキーのＯＮ等のエンジンの起動後に、一定時間経過する毎に、あるいは、クランク角度の累計が予め設定した角度になる毎に、上級の制御フローから呼ばれてスタートし、制御フローの処理を行ってはリターンするものとして示してある。
【００２７】
この図２の制御フローが上級の制御フローに呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１において、暖機が終了したか否かを判定する。この判定は、例えば、エンジンの冷却水温度や潤滑油温度が予め設定した温度を超えた場合に暖機が終了したと判定する。この判定で暖機が終了していないとの判定の場合（ＮＯ）には、所定の時間（暖機の終了を判定するインターバルに関係する時間）を経過した後ステップＳ１１に戻る。
【００２８】
ステップＳ１１の判定で、暖機が終了したとの判定の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１２に行き、燃料噴射量がゼロか否か、即ち、無噴射状態か否かを判定する。燃料噴射量がゼロでない場合（ＮＯ）には、所定の時間（燃料噴射量がゼロかを判定するインターバルに関係する時間）を経過した後ステップＳ１１に戻る。
【００２９】
ステップＳ１２の判定で、減速状態等で、燃料噴射量がゼロであるとの判定の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１３に行き、吸気量センサ９の補正用の計測状態になるようにＥＧＲバルブ２３を全閉にすると共に、吸気絞り弁１１を全開に設定し、過給機１０も予め定められた状態に設定する。このＥＧＲバルブ２３の全閉状態では、シリンダ８内への吸入ガス量Ｍｃと吸気量センサ９を通過する吸気の吸入空気量（吸気量）Ｍａとが一致することになる。
【００３０】
次のステップＳ１４では、ステップＳ１３の設定後の経過時間が予め設定した設定時間を経過しか否かを判定する。この判定で経過時間が設定時間を経過していないとの判定の場合（ＮＯ）には、所定の時間（経過時間を判定するインターバルに関係する時間）を経過した後ステップＳ１１に戻る。
【００３１】
ステップＳ１４の判定で、経過時間が設定時間を経過したとの判定の場合（ＹＥＳ）には、安定した減速状態になったとして、ステップＳ１５に行き、シリンダ内の吸入空ガス量を算出する。
【００３２】
この吸入ガス量の算出では、スピード・デンシティ方式で吸入空気量を算出する。吸入空気量をＭａ、シリンダ内の吸入ガス量をＭｃとし、ガスの圧力をＰｉ、ガスの温度をＴｉとすると、総排気量をＶｃ、空気のガス定数（２８７．１Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））をＲ、体積効率係数をηｖとして、次の（１式）となる。
Ｍｃ＝（Ｐｉ×Ｖｃ）／（Ｒ×Ｔｉ）×ηｖ（Ｎｅ，Ｐｉ） ・・・（１式）
【００３３】
この体積効率係数ηｖは、エンジン回転数Ｎｅと吸気マニホールドの圧力（ガス圧力に相当）Ｐｉをパラメータとする関数またはテーブル値（マップデータ）から導出できる値である。この体積効率係数ηｖはηｖ（Ｎｅ，Ｐｉ／Ｐｅ）とし、排気圧力を利用してもよい（Ｐｅ＝排気圧力）。また、この体積効率係数ηｖに対する吸気マニホールドの温度（ガス温度に相当）Ｔｉの影響に関しては、次のような補正を行う。
【００３４】
Ｔｒを体積効率の基準となる係数ηｖｏの関数又はテーブル値を作成した時の吸気マニホールド２ａの温度とすると、乗数ｍを実験的に決める値として、体積効率係数ηｖを、次の（２式）で算出する。
ηｖ＝ηｖ０（Ｎｅ，Ｐｉ）×（Ｔｉ／Ｔｒ）m ・・・（２式）
【００３５】
しかしながら、この算出において、温度センサ３３の測定値Ｔｉとして温度センサ３３の出力値から導かれる測定値Ｍｍをそのまま利用してしまうと、温度センサ３３の応答性が低いため推定計算の精度が悪くなる。そこで、本発明では、算出に用いる温度Ｔｉは、温度値に関する時間微分項を追加し位相進み補償を適用する。一般的に、微分項を制御装置（ＥＣＵ）３０に組み込む際にはフィルタとセットで利用する。微分係数をＴｄ、温度センサ３３の時定数をＴ１、サンプリング時間をＴｏとすると、（３式）となる。
Ｔｄ・ｓ／（１＋Ｔ１・ｓ） ・・・（３式）
【００３６】
これをデジタルの差分の式に直すと次の（４式）になる。
ｙ（ｉ）＝ｙ（ｉ−１）×ｅｘｐ（−Ｔ０／Ｔ１）
＋Ｔｄ／Ｔ１×（Ｔｉ（ｉ）−Ｔｉ（ｉ−１）） ・・・（４式）
【００３７】
ここで、微分項を追加する前の温度センサ３３の出力値をＴａ，微分による補償後の値をＴｄｔとし（５式）とする。
Ｔｄｔ＝Ｔａ＋ｙ ・・・（５式）
【００３８】
この（５式）の値Ｔｄｔを式（１）（２）に適用することにより、過渡減速中の推定計算精度が向上する。
【００３９】
これにより、吸気ガス温度Ｔｉを計測する温度センサ３３の出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度Ｔｉを用いて、吸入ガス量Ｍｃを算出する。
【００４０】
次のステップＳ１６で、マスフロー方式を用いて、吸気量センサ９の出力値から吸入空気量の測定値Ｍｍを導出する。次のステップＳ１７で、エンジンの減速中の燃料を噴射していない状態のときにおける、シリンダ８内に吸入した吸入ガス量の算出値Ｍｃから導かれる吸入空気量の算出値Ｍａと、吸気量センサ９の出力値から導かれるガス量の計測値Ｍｍとを比較する。
【００４１】
ＥＧＲ弁２３を全閉している時は、吸入空気量Ｍａと、吸入ガス量Ｍｃとは等しくなるので、Ｍａ＝Ｍｃとなり、吸気マニホールドのガス圧力Ｐｉとガス温度Ｔｉ等から算出された吸入空気量Ｍａと吸気量センサ９から導出された測定値Ｍｍとの比較から、算出値Ｍａが正しいとして、吸気量センサ９の計測値Ｍｍの補正を行う。言い換えれば、マスフロー方式で計測される吸入空気量Ｍｍをスピードデンシティ方式で算出される吸入空気量Ｍａで補正する。つまり、Ｍｍ＝Ｃ１×Ｖｍの場合に、Ｍａ／Ｍｍ＝Ｃｃとし、Ｃ１×Ｃｃを補正後の新たなＣ１（＝Ｃ１×Ｃｃ）とする。
【００４２】
このステップＳ１７の吸気量センサ９の測定値Ｍｍの補正が終了すると、リターンして上級の制御フローに戻る。そして、一定時間経過する毎に、あるいは、クランク角度の累計が予め設定した角度になる毎に、上級の制御フローから呼ばれて、再度スタートする。なお、制御途中で、エンジンキーのＯＦＦ等によるエンジンの起動停止がなされる場合には、割り込みを発生して、上級の制御フローにリターンして、上級の制御フローの終了と共に終了する。
【００４３】
この補正方法によれば、温度センサ３３の応答遅れを考慮した位相進み補償を行って、より実際に近いガス温度Ｔｄｔで、シリンダ８内に吸入される吸入ガス量Ｍｃを算出するので、吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）９を高い精度で校正することができる。
【００４４】
次に、上記の吸入量センサの校正方法における、温度センサ３３の経年変化への対応について説明する。温度センサ３３が新品の時には、上記の温度センサ３３の時定数Ｔ１は新品時の値を適用すればよいが、汚損による経年変化に対応するためには、この時定数Ｔ１を調整する必要がある。
【００４５】
この温度センサ３３の時定数を学習させるための時定数補正処理は、吸気量センサ９の補正量を学習させるための吸気量補正処理とは同時に行わない。この時定数補正処置と吸気量補正処理とは、車両を減速する毎に交互に行っても良いし、吸気量補正処理を一定回数（例えば、１０回）行う毎に時定数補正処理を行うようにしてもよい。
【００４６】
この時定数の補正では、上記の（１式）を変形して次の（６式）とする。この（６式）の吸入空気量Ｍａに吸気量センサ９の測定値Ｍｍを代入する。
Ｔｃ＝（Ｐｉ×Ｖｃ）／（Ｐａ×Ｍａ）×ηｖ（Ｎｅ，Ｐｉ） ・・・（６式）
【００４７】
つまり、測定値Ｍｍが算出値Ｍａと等しいとし、この状態で（６式）の計算で得られる温度Ｔｃは真の温度に近いものであるとする。この（６式）から計算される温度Ｔｃと温度センサ３３の出力値Ｔｓを比較して、温度センサ３３の時定数Ｔ１を補正する。
【００４８】
図３にこの減速中の状態を示す。エンジン回転数が低下し、燃料噴射量がゼロとなり、ＥＧＲバルブ２３が全閉され、弁開度がゼロとなる。また、吸気マニホールド２ａのガス圧力Ｐｉも吸入ガス量が高くなるよう過給機が設定されているので一時的に上昇し、その後徐々に降下する。また、燃焼状態から燃焼無しの状態へ移行すると、吸気マニホールド２ａの温度は、真の温度に近い値を示すと考えられる（６式）から算出した温度Ｔｃのように急激に低下する。しかしながら、温度センサ３３の出力から導かれる測定値Ｔｓは、温度センサ３３の応答性が遅いため、ゆっくりと下降する。
【００４９】
時定数の補正のために、車両が減速状態に入ったと判定され、温度センサ３３の時定数補正処理を行ってよいエンジン運転状態になったら、減速中のガス温度の測定値Ｔｓ，ガス温度の算出値Ｔｃを一定時間毎にサンプリングしてメモリに記憶する。減速状態においては、吸気マニホールド２ａの温度Ｔｉは，減速開始時の温度Ｔｈから，安定状態の温度Ｔｌｏに低下する。最終的な安定状態の温度Ｔｌｏは、測定値Ｔｓと算出値Ｔｃの値が略等しくなった時点ｔ２の温度とする。そのときの温度Ｔｌｏを記憶する。
【００５０】
一次遅れ系において、時定数Ｔ１は減速開始時の温度Ｔｈから、最終値Ｔｌｏの減少量ΔＴ（＝Ｔｈ−Ｔｌｏ）の約６３．２％の減少量ΔＴｔｃとなる時間Δｔｃと定義されているので、ここではその減少率を係数Ｋ（＝０．６３２）で示すと、次の（７式）となる。
ΔＴｔｃ＝（Ｔｈ−Ｔｌｏ）×Ｋ ・・・（７式）
【００５１】
この（７式）からΔＴｔｃを算出し、次の（８式）を満足する条件の時刻をメモリに記憶したガス温度の測定値Ｔｓの時系列データから算出し、減速開始時ｔ０からの時間ｔ１とする。このｔ０からｔ１までの時間Δｔｃを新たな時定数Ｔ１とする。
Ｔｓ≦Ｔｔ＝Ｔｈ−ΔＴｔｃ ・・・（８式）
Δｔｃ＝ｔ１−ｔ０ ・・・（９式）
【００５２】
なお、乗数Ｋは、上記のように時定数の定義である０．６３２としても良いが、実際には実験等に基づいて、実機のシステムに適合させた値を用いる必要がある。この適合のために、（５式）により計算された部分補償後の温度がガス温度の算出値Ｔｃと等しくなるように、予め、微分係数Ｔｄ，時定数Ｔ１、サンプリング時間Ｔｏ，減少率の係数Ｋを決めておく。
【００５３】
微分補償の項にはフィルタが含まれているため、温度センサ３３そのものの時定数Ｔ１を制御系の時定数とするわけではなく、それらフィルタを含めた状態の時定数になるように、係数Ｋを適合させておく必要がある。予め適合させておけば、その後はその係数Ｋの値を使えばよいことになる。
【００５４】
次に、図４を参照しながら、温度センサ３３の測定値の時系列データから、吸気量センサ９の測定値Ｍｍを補正する方法について説明する。
【００５５】
減速であると判定した直後（ｔ＝０）は、エンジンの運転状態がまだ安定し難いので、一定時間ｔｓの間待ち、その後、予め設定したエンジン回転数以下になるまでの時間をｔｅとして、この時間ｔｅを経過したたら推定計算を終了する。従って、吸気量センサ９の出力値から導かれる吸入空気量Ｍｍを補正するための計測データを使用する区間は時刻ｔｓ〜時刻ｔｅの間の区間となる。
【００５６】
区間の最初ｔｓと最後ｔｅの２点のデータを利用し、線形補間式により吸気量センサを校正した場合の例を示す。その２点での（２式）、（３式）あるいは（４式）で記述されるスピード・デンシティ方式による推定から吸入空気量の算出値Ｍｃ１とＭｃ２と吸気量センサ９の出力値から導かれた測定Ｍｍ１とＭｍ２をエンジンの制御装置（ＥＣＵ）３０のメモリに記憶する。
【００５７】
減速条件が終了した後は、メモリに記憶されたＭｃ１、Ｍｃ２，Ｍｍ１，Ｍｍ２から、吸気量センサ９の出力Ｍｍとすると、図５に示すように、吸気量センサ９の補正値Ｍｃｏは、次の（１０式）となる。この補正後では、この補正値Ｍｃｏを制御に利用する。
Ｍｃｏ＝（Ｍｃ１−Ｍｃ２）／（Ｍｍ１−Ｍｍ２）×Ｍｍ ・・・（１０式）
【００５８】
なお、上記の例では２点のデータを利用したが、区間で得られた全てのデータを取得し、そのデータを元に幾つかの測定点数で最小二乗法により線形補間式をつくって補正値Ｍｃｏを求めてもよい。また、線形補間では吸気量センサ９のばらつき特性を表せない場合には、流量に関して区間を区切って、多点のテーブルを作成し補間しても良い。
【００５９】
この吸気量センサの校正は、減速の度に行い、そのときの補正値を逐次平均して補正値として制御装置３０に保存する。また、減速の度に行わなくても、減速状態の一定回数毎に行っても良い。
【００６０】
上記の吸気量センサの校正方法によれば、エンジン１の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ８内に吸入した吸入ガス量の算出値Ｍｃと、吸気量センサ９の出力値から導かれるガス量の計測値Ｍｍとを比較して、吸気量センサ９の計測値Ｍｍの補正を行う吸気量センサ９の校正方法において、吸気ガス温度Ｔｉを計測する温度センサ３３の出力値Ｔｓに対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度Ｔｃを用いて、吸入ガス量Ｍｃを算出するので、より実際に近いガス温度Ｔｃで、シリンダ８内に吸入される吸入ガス量Ｍｃを算出するので、吸気量センサ９を高い精度で校正することができる。
【００６１】
また、温度センサ３３の経年変化に対して、吸気量センサ９の計測値から得られる吸入ガス量Ｍｍと、シリンダ８内の吸入ガス量の算出値Ｍｃとが等しいとして算出した温度Ｔｃと、温度センサ３３の計測温度Ｔｓとの比較から、温度センサ３３の時定数Ｔ１を求めて、温度センサ３３の時定数Ｔ１を更新すると、温度値に関する時間微分項の精度がより向上し、より実際に近いガス温度Ｔｃでシリンダ８内の吸入ガス量Ｍｃを算出することができるので、吸気量センサ９を高い精度で校正することができるようになる。
【００６２】
また、上記の吸入量センサ９の校正方法を行う内燃機関の制御方法と上記のエンジン１の制御装置３０を備えて構成されるエンジン１は、吸気量センサ９を精度良く校正することにより、ＥＧＲ制御の精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の吸気量センサの校正方法によれば、応答遅れのある温度センサを用いて吸気量センサの校正を行う際に、温度センサの応答遅れにもかかわらず、精度の高い校正を行うことができ、また、本発明に係るＥＧＲシステム及び内燃機関によれば、吸気量センサを精度良く校正することにより、ＥＧＲ制御の精度を向上させることができるので、自動車搭載等の内燃機関の吸気量センサの校正方法、内燃機関のＥＧＲシステム及び内燃機関として利用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１ エンジン（内燃機関）
２ａ 吸気マニホールド
８ シリンダ
９ 吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）
１１ 吸気絞り弁（インテークスロットルバルブ）
２０ ＥＧＲシステム
２３ ＥＧＲバルブ
３０ 制御装置（ＥＣＵ）
３１ 回転数センサ
３２ 冷却水温度センサ
３３ 温度センサ
３４ 圧力センサ
Ｍａ 吸入空気量（算出値）
Ｍｃ 吸入ガス量（算出値）
Ｍｍ 吸入空気量（測定値）
Ｐｉ ガスの圧力
Ｔ１ 温度センサの時定数
Ｔｄ 微分係数
Ｔｉ ガスの温度（吸入ガス温度）
Ｔｃ ガスの温度（算出値）
Ｔｓ ガスの温度（測定値）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応答遅れのある温度センサを用いて吸気量センサの校正を行う際に、温度センサの応答遅れにもかかわらず、精度の高い校正を行うことができる吸気量センサの校正方法、ＥＧＲシステム及び内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガス対策として、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気ガス再循環装置）が必須となっている。このＥＧＲにおける適切なＥＧＲ率（＝ＥＧＲガス量／（吸入空気量＋ＥＧＲガス量））はエンジンの運転状態や環境により変化する。このＥＧＲ量の制御は、吸入空気通路に取り付けた吸入空気量を計測するための吸気量センサ（ＭＡＦセンサ：マスエアフローセンサ）を利用してフィードバック制御を行うのが主流となっている。つまり、目標とするＥＧＲ率になるように、運転条件に応じた目標吸入空気量を設定し、この目標吸入空気量と吸気量センサ出力である計測値との偏差に基づいてＥＧＲバルブや吸気絞り弁（インテークスロットルバルブ）を操作する。
【０００３】
しかしながら、吸気量センサの固体差、エアクリーナによる吸気量センサへの影響、その他、吸気量センサの経年変化等により、吸気量センサの計測精度にバラツキが生じるために、この吸気量センサの出力から導かれる測定値を元にＥＧＲ制御を行った場合には、目標とするＥＧＲ率を実現できず、排気ガス状態が悪化する可能性が生じる。
【０００４】
これに対する対策として、吸気量センサの経時劣化を補正するために、排気側から吸気側への排気ガスの再循環を実行しない条件下で複数の測定点にて過給圧とエンジン回転数から吸気量を算出し、その各測定点における算出値に基づいてセンサ出力電圧と吸気量との関係についての新たな検定線を作成し、この新たな検定線に基づいてエンジン制御コンピュータ内の流量構成マップを更新する吸気量センサの劣化補正方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この劣化補正方法においては、吸気量センサを補正するためのデータを取得する運転条件として、ＥＧＲを実行しないという点があるが、吸気量センサの補正を行うために燃料噴射中にＥＧＲを実行しないと燃焼状態が悪化し排気ガスの状態が悪化してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２７０４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
校正時における排気ガス状態の悪化を避けるために、車両減速中における燃料を噴射していない状態を測定点とすることが考えられる。
【０００８】
一方、吸入空気量（吸気量）の算出には、吸気通路に設けられた温度センサで計測されたガス温度を利用するが、内燃機関で一般的に利用されているサーミスタ等の温度センサは応答が遅く、推定精度が悪化するという問題がある。また、応答性が問題にならないようなガス温度が安定する状態まで吸入空気量の計測及び算出を待ってしまうと、測定できる点数が限られてしまうという問題がある。また、温度センサに対して、例えば、高応答のセンサを使うとか、応答性に対する補償手段を設ける等、何らかの対処がされたとしても、温度センサ自体が経年変化して応答性が悪化するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、応答遅れのある温度センサを用いて吸気量センサの校正を行う際に、温度センサの応答遅れにもかかわらず、精度の高い校正を行うことができる吸気量センサの校正方法、ＥＧＲシステム及び内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような目的を達成するための本発明の吸入量センサの校正方法は、内燃機関の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ内に吸入した吸入ガス量の算出値と、吸気量センサの出力値から導かれるガス量の計測値とを比較して、吸気量センサの計測値の補正を行う吸気量センサの校正方法において、吸気ガス温度を計測する温度センサの出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度を用いて、前記吸入ガス量を算出することを特徴とする方法である。
【００１１】
この方法によれば、温度センサの応答遅れを考慮した位相進み補償を行って、より実際に近いガス温度で、シリンダ内に吸入される吸入ガス量を算出するので、吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）を高い精度で校正することができる。
【００１２】
上記の吸入量センサの校正方法において、温度センサの経年変化に対して、吸気量センサの計測値から得られる吸入ガス量と、シリンダ内の吸入ガス量の算出値とが等しいとして算出した温度と、前記温度センサの計測温度との比較から、前記温度センサの時定数を求めて、前記温度センサの時定数を更新すると、温度値に関する時間微分項の精度がより向上し、より実際に近いガス温度でシリンダ内の吸入ガス量を算出することができるので、吸気量センサを高い精度で校正することができるようになる。
【００１３】
また、上記のような目的を達成するための本発明の内燃機関の制御方法は、上記の吸入量センサの校正方法を行うことを特徴とする方法である。
【００１４】
また、上記のような目的を達成するための本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関に備えた吸気量センサの校正に際して、内燃機関の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ内に吸入した吸入ガス量の算出値と、吸気量センサの出力値から導かれるガス量の計測値とを比較して、吸気量センサの計測値の補正を行うと共に、この補正時において、吸気ガス温度を計測する温度センサの出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度を用いて、前記吸入ガス量を算出するように構成する。
【００１５】
この構成によれば、温度センサの応答遅れを考慮した位相進み補償を行って、より実際に近いガス温度で、シリンダ内に吸入される吸入ガス量を算出するので、吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）を高い精度で校正することができる。
【００１６】
更に、上記の内燃機関の制御装置において、前記温度センサの経年変化に対して、前記吸気量センサの計測値から得られる吸入ガス量と、シリンダ内の吸入ガス量の算出値とが等しいとして算出した温度と、前記温度センサの計測温度との比較から、前記温度センサの時定数を求めて、前記温度センサの時定数を更新するように構成すると、温度値に関する時間微分項の精度がより向上し、より実際に近いガス温度でシリンダ内の吸入ガス量を算出することができるので、吸気量センサを高い精度で校正することができるようになる。
【００１７】
また、上記のような目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記の内燃機関の制御装置を備えて構成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る吸気量センサの校正方法によれば、応答遅れのある温度センサを用いて吸気量センサの校正を行う際に、温度センサの応答性が低いために生じる吸気量センサの測定値の誤差を微分項追加による位相進みにより補償するので、温度センサの応答遅れにもかかわらず、精度の高い校正を行うことができる。
【００１９】
また、本発明に係るＥＧＲシステム及び内燃機関によれば、吸気量センサを精度良く校正することにより、ＥＧＲ制御の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る実施の形態のＥＧＲシステム及び内燃機関の構成を示した図である。
【図２】本発明に係る吸入量センサの校正方法を実施するための制御フローの一例を示した図である。
【図３】吸入量センサの校正時における諸データの時系列を示した図である。
【図４】温度センサの時定数の算出方法を説明するための図である。
【図５】吸気量センサの補正を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施の形態の吸気量センサの校正方法、ＥＧＲシステム及び内燃機関について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
最初に本発明に関係するＥＧＲシステムと内燃機関について説明する。図１に示すように、エンジン（内燃機関）１の本体２の吸気マニホールド２ａに、吸気通路３が接続され、排気マニホールド２ｂに排気通路４が接続されている。また、燃料噴射システム５を燃料噴射弁（インジェクタ）６とコモンレール７等で構成し、この燃料噴射システム５により、各シリンダ８内に燃料を噴射する。
【００２３】
また、吸気通路３には、上流側から、吸気量センサ（ＭＡＦセンサ：マスエアフローセンサ）９、過給機（ターボチャージャ）１０のコンプレッサ１０ａ、吸気絞り弁（インテークスロットルバルブ）１１が設けられており、排気通路４には、上流側から、排気絞り弁（エクゾストスロットルバルブ）１２、過給機１０のタービン１０ｂ、排気ガス浄化装置１３が設けられている。
【００２４】
更に、排気通路４の排気絞り弁１２の上流側と吸気通路３の吸気絞り弁１１の下流側とを接続するＥＧＲ通路２１が設けられ、このＥＧＲ通路２１には、ＥＧＲクーラー２２とＥＧＲバルブ２３が配置されている。これらによりＥＧＲシステム２０が構成される。
【００２５】
更に、エンジン１の運転全般を制御するためにＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と呼ばれる制御装置３０が設けられ、カムセンサ３１とクランク角３２と吸気マニホールド２ａに設けられた温度センサ３３と圧力センサ３４等の出力を入力して、燃料噴射システム５、吸気絞り弁１１、排気絞り弁１２、ＥＧＲバルブ２３等を制御している。
【００２６】
次に、上記の構成のエンジン１における吸気量センサ９の校正方法について、図２に示す吸気量センサの校正方法を実施するための制御フローを参照しながら説明する。この制御フローはエンジンキーのＯＮ等のエンジンの起動後に、一定時間経過する毎に、あるいは、クランク角度の累計が予め設定した角度になる毎に、上級の制御フローから呼ばれてスタートし、制御フローの処理を行ってはリターンするものとして示してある。
【００２７】
この図２の制御フローが上級の制御フローに呼ばれてスタートすると、ステップＳ１１において、暖機が終了したか否かを判定する。この判定は、例えば、エンジンの冷却水温度や潤滑油温度が予め設定した温度を超えた場合に暖機が終了したと判定する。この判定で暖機が終了していないとの判定の場合（ＮＯ）には、所定の時間（暖機の終了を判定するインターバルに関係する時間）を経過した後ステップＳ１１に戻る。
【００２８】
ステップＳ１１の判定で、暖機が終了したとの判定の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１２に行き、燃料噴射量がゼロか否か、即ち、無噴射状態か否かを判定する。燃料噴射量がゼロでない場合（ＮＯ）には、所定の時間（燃料噴射量がゼロかを判定するインターバルに関係する時間）を経過した後ステップＳ１１に戻る。
【００２９】
ステップＳ１２の判定で、減速状態等で、燃料噴射量がゼロであるとの判定の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ１３に行き、吸気量センサ９の補正用の計測状態になるようにＥＧＲバルブ２３を全閉にすると共に、吸気絞り弁１１を全開に設定し、過給機１０も予め定められた状態に設定する。このＥＧＲバルブ２３の全閉状態では、シリンダ８内への吸入ガス量Ｍｃと吸気量センサ９を通過する吸気の吸入空気量（吸気量）Ｍａとが一致することになる。
【００３０】
次のステップＳ１４では、ステップＳ１３の設定後の経過時間が予め設定した設定時間を経過しか否かを判定する。この判定で経過時間が設定時間を経過していないとの判定の場合（ＮＯ）には、所定の時間（経過時間を判定するインターバルに関係する時間）を経過した後ステップＳ１１に戻る。
【００３１】
ステップＳ１４の判定で、経過時間が設定時間を経過したとの判定の場合（ＹＥＳ）には、安定した減速状態になったとして、ステップＳ１５に行き、シリンダ内の吸入空ガス量を算出する。
【００３２】
この吸入ガス量の算出では、スピード・デンシティ方式で吸入空気量を算出する。吸入空気量をＭａ、シリンダ内の吸入ガス量をＭｃとし、ガスの圧力をＰｉ、ガスの温度をＴｉとすると、総排気量をＶｃ、空気のガス定数（２８７．１Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））をＲ、体積効率係数をηｖとして、次の（１式）となる。
Ｍｃ＝（Ｐｉ×Ｖｃ）／（Ｒ×Ｔｉ）×ηｖ（Ｎｅ，Ｐｉ） ・・・（１式）
【００３３】
この体積効率係数ηｖは、エンジン回転数Ｎｅと吸気マニホールドの圧力（ガス圧力に相当）Ｐｉをパラメータとする関数またはテーブル値（マップデータ）から導出できる値である。この体積効率係数ηｖはηｖ（Ｎｅ，Ｐｉ／Ｐｅ）とし、排気圧力を利用してもよい（Ｐｅ＝排気圧力）。また、この体積効率係数ηｖに対する吸気マニホールドの温度（ガス温度に相当）Ｔｉの影響に関しては、次のような補正を行う。
【００３４】
Ｔｒを体積効率の基準となる係数ηｖｏの関数又はテーブル値を作成した時の吸気マニホールド２ａの温度とすると、乗数ｍを実験的に決める値として、体積効率係数ηｖを、次の（２式）で算出する。
ηｖ＝ηｖ０（Ｎｅ，Ｐｉ）×（Ｔｉ／Ｔｒ）m ・・・（２式）
【００３５】
しかしながら、この算出において、温度センサ３３の測定値Ｔｉとして温度センサ３３の出力値から導かれる測定値Ｍｍをそのまま利用してしまうと、温度センサ３３の応答性が低いため推定計算の精度が悪くなる。そこで、本発明では、算出に用いる温度Ｔｉは、温度値に関する時間微分項を追加し位相進み補償を適用する。一般的に、微分項を制御装置（ＥＣＵ）３０に組み込む際にはフィルタとセットで利用する。微分係数をＴｄ、温度センサ３３の時定数をＴ１、サンプリング時間をＴｏとすると、（３式）となる。
Ｔｄ・ｓ／（１＋Ｔ１・ｓ） ・・・（３式）
【００３６】
これをデジタルの差分の式に直すと次の（４式）になる。
ｙ（ｉ）＝ｙ（ｉ−１）×ｅｘｐ（−Ｔ０／Ｔ１）
＋Ｔｄ／Ｔ１×（Ｔｉ（ｉ）−Ｔｉ（ｉ−１）） ・・・（４式）
【００３７】
ここで、微分項を追加する前の温度センサ３３の出力値をＴａ，微分による補償後の値をＴｄｔとし（５式）とする。
Ｔｄｔ＝Ｔａ＋ｙ ・・・（５式）
【００３８】
この（５式）の値Ｔｄｔを式（１）（２）に適用することにより、過渡減速中の推定計算精度が向上する。
【００３９】
これにより、吸気ガス温度Ｔｉを計測する温度センサ３３の出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度Ｔｉを用いて、吸入ガス量Ｍｃを算出する。
【００４０】
次のステップＳ１６で、マスフロー方式を用いて、吸気量センサ９の出力値から吸入空気量の測定値Ｍｍを導出する。次のステップＳ１７で、エンジンの減速中の燃料を噴射していない状態のときにおける、シリンダ８内に吸入した吸入ガス量の算出値Ｍｃから導かれる吸入空気量の算出値Ｍａと、吸気量センサ９の出力値から導かれるガス量の計測値Ｍｍとを比較する。
【００４１】
ＥＧＲ弁２３を全閉している時は、吸入空気量Ｍａと、吸入ガス量Ｍｃとは等しくなるので、Ｍａ＝Ｍｃとなり、吸気マニホールドのガス圧力Ｐｉとガス温度Ｔｉ等から算出された吸入空気量Ｍａと吸気量センサ９から導出された測定値Ｍｍとの比較から、算出値Ｍａが正しいとして、吸気量センサ９の計測値Ｍｍの補正を行う。言い換えれば、マスフロー方式で計測される吸入空気量Ｍｍをスピードデンシティ方式で算出される吸入空気量Ｍａで補正する。つまり、Ｍｍ＝Ｃ１×Ｖｍの場合に、Ｍａ／Ｍｍ＝Ｃｃとし、Ｃ１×Ｃｃを補正後の新たなＣ１（＝Ｃ１×Ｃｃ）とする。
【００４２】
このステップＳ１７の吸気量センサ９の測定値Ｍｍの補正が終了すると、リターンして上級の制御フローに戻る。そして、一定時間経過する毎に、あるいは、クランク角度の累計が予め設定した角度になる毎に、上級の制御フローから呼ばれて、再度スタートする。なお、制御途中で、エンジンキーのＯＦＦ等によるエンジンの起動停止がなされる場合には、割り込みを発生して、上級の制御フローにリターンして、上級の制御フローの終了と共に終了する。
【００４３】
この補正方法によれば、温度センサ３３の応答遅れを考慮した位相進み補償を行って、より実際に近いガス温度Ｔｄｔで、シリンダ８内に吸入される吸入ガス量Ｍｃを算出するので、吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）９を高い精度で校正することができる。
【００４４】
次に、上記の吸入量センサの校正方法における、温度センサ３３の経年変化への対応について説明する。温度センサ３３が新品の時には、上記の温度センサ３３の時定数Ｔ１は新品時の値を適用すればよいが、汚損による経年変化に対応するためには、この時定数Ｔ１を調整する必要がある。
【００４５】
この温度センサ３３の時定数を学習させるための時定数補正処理は、吸気量センサ９の補正量を学習させるための吸気量補正処理とは同時に行わない。この時定数補正処置と吸気量補正処理とは、車両を減速する毎に交互に行っても良いし、吸気量補正処理を一定回数（例えば、１０回）行う毎に時定数補正処理を行うようにしてもよい。
【００４６】
この時定数の補正では、上記の（１式）を変形して次の（６式）とする。この（６式）の吸入空気量Ｍａに吸気量センサ９の測定値Ｍｍを代入する。
Ｔｃ＝（Ｐｉ×Ｖｃ）／（Ｐａ×Ｍａ）×ηｖ（Ｎｅ，Ｐｉ） ・・・（６式）
【００４７】
つまり、測定値Ｍｍが算出値Ｍａと等しいとし、この状態で（６式）の計算で得られる温度Ｔｃは真の温度に近いものであるとする。この（６式）から計算される温度Ｔｃと温度センサ３３の出力値Ｔｓを比較して、温度センサ３３の時定数Ｔ１を補正する。
【００４８】
図３にこの減速中の状態を示す。エンジン回転数が低下し、燃料噴射量がゼロとなり、ＥＧＲバルブ２３が全閉され、弁開度がゼロとなる。また、吸気マニホールド２ａのガス圧力Ｐｉも吸入ガス量が高くなるよう過給機が設定されているので一時的に上昇し、その後徐々に降下する。また、燃焼状態から燃焼無しの状態へ移行すると、吸気マニホールド２ａの温度は、真の温度に近い値を示すと考えられる（６式）から算出した温度Ｔｃのように急激に低下する。しかしながら、温度センサ３３の出力から導かれる測定値Ｔｓは、温度センサ３３の応答性が遅いため、ゆっくりと下降する。
【００４９】
時定数の補正のために、車両が減速状態に入ったと判定され、温度センサ３３の時定数補正処理を行ってよいエンジン運転状態になったら、減速中のガス温度の測定値Ｔｓ，ガス温度の算出値Ｔｃを一定時間毎にサンプリングしてメモリに記憶する。減速状態においては、吸気マニホールド２ａの温度Ｔｉは，減速開始時の温度Ｔｈから，安定状態の温度Ｔｌｏに低下する。最終的な安定状態の温度Ｔｌｏは、測定値Ｔｓと算出値Ｔｃの値が略等しくなった時点ｔ２の温度とする。そのときの温度Ｔｌｏを記憶する。
【００５０】
一次遅れ系において、時定数Ｔ１は減速開始時の温度Ｔｈから、最終値Ｔｌｏの減少量ΔＴ（＝Ｔｈ−Ｔｌｏ）の約６３．２％の減少量ΔＴｔｃとなる時間Δｔｃと定義されているので、ここではその減少率を係数Ｋ（＝０．６３２）で示すと、次の（７式）となる。
ΔＴｔｃ＝（Ｔｈ−Ｔｌｏ）×Ｋ ・・・（７式）
【００５１】
この（７式）からΔＴｔｃを算出し、次の（８式）を満足する条件の時刻をメモリに記憶したガス温度の測定値Ｔｓの時系列データから算出し、減速開始時ｔ０からの時間ｔ１とする。このｔ０からｔ１までの時間Δｔｃを新たな時定数Ｔ１とする。
Ｔｓ≦Ｔｔ＝Ｔｈ−ΔＴｔｃ ・・・（８式）
Δｔｃ＝ｔ１−ｔ０ ・・・（９式）
【００５２】
なお、乗数Ｋは、上記のように時定数の定義である０．６３２としても良いが、実際には実験等に基づいて、実機のシステムに適合させた値を用いる必要がある。この適合のために、（５式）により計算された部分補償後の温度がガス温度の算出値Ｔｃと等しくなるように、予め、微分係数Ｔｄ，時定数Ｔ１、サンプリング時間Ｔｏ，減少率の係数Ｋを決めておく。
【００５３】
微分補償の項にはフィルタが含まれているため、温度センサ３３そのものの時定数Ｔ１を制御系の時定数とするわけではなく、それらフィルタを含めた状態の時定数になるように、係数Ｋを適合させておく必要がある。予め適合させておけば、その後はその係数Ｋの値を使えばよいことになる。
【００５４】
次に、図４を参照しながら、温度センサ３３の測定値の時系列データから、吸気量センサ９の測定値Ｍｍを補正する方法について説明する。
【００５５】
減速であると判定した直後（ｔ＝０）は、エンジンの運転状態がまだ安定し難いので、一定時間ｔｓの間待ち、その後、予め設定したエンジン回転数以下になるまでの時間をｔｅとして、この時間ｔｅを経過したたら推定計算を終了する。従って、吸気量センサ９の出力値から導かれる吸入空気量Ｍｍを補正するための計測データを使用する区間は時刻ｔｓ〜時刻ｔｅの間の区間となる。
【００５６】
区間の最初ｔｓと最後ｔｅの２点のデータを利用し、線形補間式により吸気量センサを校正した場合の例を示す。その２点での（２式）、（３式）あるいは（４式）で記述されるスピード・デンシティ方式による推定から吸入空気量の算出値Ｍｃ１とＭｃ２と吸気量センサ９の出力値から導かれた測定Ｍｍ１とＭｍ２をエンジンの制御装置（ＥＣＵ）３０のメモリに記憶する。
【００５７】
減速条件が終了した後は、メモリに記憶されたＭｃ１、Ｍｃ２，Ｍｍ１，Ｍｍ２から、吸気量センサ９の出力Ｍｍとすると、図５に示すように、吸気量センサ９の補正値Ｍｃｏは、次の（１０式）となる。この補正後では、この補正値Ｍｃｏを制御に利用する。
Ｍｃｏ＝（Ｍｃ１−Ｍｃ２）／（Ｍｍ１−Ｍｍ２）×Ｍｍ ・・・（１０式）
【００５８】
なお、上記の例では２点のデータを利用したが、区間で得られた全てのデータを取得し、そのデータを元に幾つかの測定点数で最小二乗法により線形補間式をつくって補正値Ｍｃｏを求めてもよい。また、線形補間では吸気量センサ９のばらつき特性を表せない場合には、流量に関して区間を区切って、多点のテーブルを作成し補間しても良い。
【００５９】
この吸気量センサの校正は、減速の度に行い、そのときの補正値を逐次平均して補正値として制御装置３０に保存する。また、減速の度に行わなくても、減速状態の一定回数毎に行っても良い。
【００６０】
上記の吸気量センサの校正方法によれば、エンジン１の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ８内に吸入した吸入ガス量の算出値Ｍｃと、吸気量センサ９の出力値から導かれるガス量の計測値Ｍｍとを比較して、吸気量センサ９の計測値Ｍｍの補正を行う吸気量センサ９の校正方法において、吸気ガス温度Ｔｉを計測する温度センサ３３の出力値Ｔｓに対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度Ｔｃを用いて、吸入ガス量Ｍｃを算出するので、より実際に近いガス温度Ｔｃで、シリンダ８内に吸入される吸入ガス量Ｍｃを算出するので、吸気量センサ９を高い精度で校正することができる。
【００６１】
また、温度センサ３３の経年変化に対して、吸気量センサ９の計測値から得られる吸入ガス量Ｍｍと、シリンダ８内の吸入ガス量の算出値Ｍｃとが等しいとして算出した温度Ｔｃと、温度センサ３３の計測温度Ｔｓとの比較から、温度センサ３３の時定数Ｔ１を求めて、温度センサ３３の時定数Ｔ１を更新すると、温度値に関する時間微分項の精度がより向上し、より実際に近いガス温度Ｔｃでシリンダ８内の吸入ガス量Ｍｃを算出することができるので、吸気量センサ９を高い精度で校正することができるようになる。
【００６２】
また、上記の吸入量センサ９の校正方法を行う内燃機関の制御方法と上記のエンジン１の制御装置３０を備えて構成されるエンジン１は、吸気量センサ９を精度良く校正することにより、ＥＧＲ制御の精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の吸気量センサの校正方法によれば、応答遅れのある温度センサを用いて吸気量センサの校正を行う際に、温度センサの応答遅れにもかかわらず、精度の高い校正を行うことができ、また、本発明に係るＥＧＲシステム及び内燃機関によれば、吸気量センサを精度良く校正することにより、ＥＧＲ制御の精度を向上させることができるので、自動車搭載等の内燃機関の吸気量センサの校正方法、内燃機関のＥＧＲシステム及び内燃機関として利用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１ エンジン（内燃機関）
２ａ 吸気マニホールド
８ シリンダ
９ 吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）
１１ 吸気絞り弁（インテークスロットルバルブ）
２０ ＥＧＲシステム
２３ ＥＧＲバルブ
３０ 制御装置（ＥＣＵ）
３１ 回転数センサ
３２ 冷却水温度センサ
３３ 温度センサ
３４ 圧力センサ
Ｍａ 吸入空気量（算出値）
Ｍｃ 吸入ガス量（算出値）
Ｍｍ 吸入空気量（測定値）
Ｐｉ ガスの圧力
Ｔ１ 温度センサの時定数
Ｔｄ 微分係数
Ｔｉ ガスの温度（吸入ガス温度）
Ｔｃ ガスの温度（算出値）
Ｔｓ ガスの温度（測定値）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ内に吸入した吸入ガス量の算出値と、吸気量センサの出力値から導かれるガス量の計測値とを比較して、吸気量センサの計測値の補正を行う吸気量センサの校正方法において、吸気ガス温度を計測する温度センサの出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度を用いて、前記吸入ガス量を算出することを特徴とする吸入量センサの校正方法。
【請求項２】
前記温度センサの経年変化に対して、前記吸気量センサの計測値から得られる吸入ガス量と、シリンダ内の吸入ガス量の算出値とが等しいとして算出した温度と、前記温度センサの計測温度との比較から、前記温度センサの時定数を求めて、前記温度センサの時定数を更新することを特徴とする請求項１記載の吸入量センサの校正方法。
【請求項３】
請求項１又は２の吸入量センサの校正方法を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項４】
内燃機関に備えた吸気量センサの校正に際して、内燃機関の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ内に吸入した吸入ガス量の算出値と、吸気量センサの出力値から導かれるガス量の計測値とを比較して、吸気量センサの計測値の補正を行うと共に、この補正時において、吸気ガス温度を計測する温度センサの出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度を用いて、前記吸入ガス量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記温度センサの経年変化に対して、前記吸気量センサの計測値から得られる吸入ガス量と、シリンダ内の吸入ガス量の算出値とが等しいとして算出した温度と、前記温度センサの計測温度との比較から、前記温度センサの時定数を求めて、前記温度センサの時定数を更新することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の内燃機関の制御装置を備えたことを特徴とする内燃機関。
【請求項１】
内燃機関の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ内に吸入した吸入ガス量の算出値と、吸気量センサの出力値から導かれるガス量の計測値とを比較して、吸気量センサの計測値の補正を行う吸気量センサの校正方法において、吸気ガス温度を計測する温度センサの出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度を用いて、前記吸入ガス量を算出することを特徴とする吸入量センサの校正方法。
【請求項２】
前記温度センサの経年変化に対して、前記吸気量センサの計測値から得られる吸入ガス量と、シリンダ内の吸入ガス量の算出値とが等しいとして算出した温度と、前記温度センサの計測温度との比較から、前記温度センサの時定数を求めて、前記温度センサの時定数を更新することを特徴とする請求項１記載の吸入量センサの校正方法。
【請求項３】
請求項１又は２の吸入量センサの校正方法を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項４】
内燃機関に備えた吸気量センサの校正に際して、内燃機関の減速中の燃料を噴射していない状態のときに、シリンダ内に吸入した吸入ガス量の算出値と、吸気量センサの出力値から導かれるガス量の計測値とを比較して、吸気量センサの計測値の補正を行うと共に、この補正時において、吸気ガス温度を計測する温度センサの出力値に対して、温度値に関する時間微分項を追加した位相進み補償を行って算出した吸入ガス温度を用いて、前記吸入ガス量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記温度センサの経年変化に対して、前記吸気量センサの計測値から得られる吸入ガス量と、シリンダ内の吸入ガス量の算出値とが等しいとして算出した温度と、前記温度センサの計測温度との比較から、前記温度センサの時定数を求めて、前記温度センサの時定数を更新することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の内燃機関の制御装置を備えたことを特徴とする内燃機関。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２１５８３（Ｐ２０１１−２１５８３Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６９８５３（Ｐ２００９−１６９８５３）
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２１日（２００９．７．２１）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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