空気流量センサ校正装置
【課題】ＥＧＲを備えたエンジンに適用でき、吸入空気量の検出精度が向上する空気流量センサ校正装置を提供する。
【解決手段】吸気管２を通った吸気のみエンジン１に吸入されるようＥＧＲバルブ８を全閉制御するＥＧＲ全閉制御部９と、ＥＧＲバルブ８が全閉のとき、吸気圧力と吸気温度とエンジン回転数を入力変数とし、あらかじめ基準運転状態にて測定された体積効率を定数とする基本式により吸入空気量を演算する基本式演算部１０と、前記基本式の演算値に、あらかじめ基準運転状態にて測定されたエンジンパラメータと現在の当該エンジンパラメータとの比に基づいた補正項を掛けて当該エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正演算する体積効率補正演算部１１と、補正演算された吸入空気量の演算値により、ＭＡＦセンサ３を校正する校正部１２とを備えた。
【解決手段】吸気管２を通った吸気のみエンジン１に吸入されるようＥＧＲバルブ８を全閉制御するＥＧＲ全閉制御部９と、ＥＧＲバルブ８が全閉のとき、吸気圧力と吸気温度とエンジン回転数を入力変数とし、あらかじめ基準運転状態にて測定された体積効率を定数とする基本式により吸入空気量を演算する基本式演算部１０と、前記基本式の演算値に、あらかじめ基準運転状態にて測定されたエンジンパラメータと現在の当該エンジンパラメータとの比に基づいた補正項を掛けて当該エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正演算する体積効率補正演算部１１と、補正演算された吸入空気量の演算値により、ＭＡＦセンサ３を校正する校正部１２とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲを備えたエンジンに適用でき、吸入空気量の検出精度が向上する空気流量センサ校正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸入空気量は、エンジン制御に重要なエンジンパラメータの一つである。吸入空気量を検出するために、エンジンの吸気管に空気流量センサ（Mass Airflow sensor；以下、ＭＡＦセンサという）が設置される。
【０００３】
吸入空気量が重要となるエンジン制御の例として、排気ガス再循環装置（Exhaust Gas Recirculation；ＥＧＲ）の制御と、サルファパージ運転の制御を説明する。
【０００４】
ＥＧＲでは、排気ガスを適宜な比率で吸気に取り込むことにより、エンジン内での燃焼を鈍らせて窒素酸化物（以下、ＮＯｘ）の排出を抑制している。ただし、ＥＧＲの比率が高すぎるとＮＯｘは抑制できても粒子状物質（Particulate Matter；以下、ＰＭ）の排出が増加してしまう。逆に、ＥＧＲの比率が低いとＰＭ排出は減少するがＮＯｘ排出は増加する。つまり、ＥＧＲにおいて、ＮＯｘ排出とＰＭ排出はトレードオフの関係にある。ＥＧＲ制御では、ＮＯｘ排出とＰＭ排出がそれぞれ規定の値に収まる領域にＥＧＲの比率を制御することになる。
【０００５】
このとき、ＥＧＲ制御が吸入空気量に基づいて行われるため、ＭＡＦセンサに検出誤差があると、ＥＧＲ制御誤差が生じる。ＥＧＲ制御誤差によってＮＯｘ排出誤差とＰＭ排出誤差が生じる。ＰＭ排出誤差によってディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下、ＤＰＦ）におけるＰＭ捕集量が異なってくるため、ＤＰＦ再生頻度が影響を受ける。ＤＰＦ再生頻度が変動すると、燃費が変動することになる。例えば、同一車型の車両であって同程度の燃費が期待されるところ、車両ごとにＭＡＦセンサの検出値がばらついていると、燃費に違いが生じることになる。これを防ぐには、ＭＡＦセンサの検出精度を高める手法が考えられる。
【０００６】
一方、排気ガス規制の強化に伴い、ＮＯｘ排出とＰＭ排出のトレードオフが成立するＥＧＲの比率の領域が狭められる傾向にある。このような狭い領域に正確にＥＧＲの比率を制御するために、ＭＡＦセンサの検出誤差を抑える重要性が高まっている。
【０００７】
サルファパージ運転は、ＮＯｘ吸蔵器（Lean NOx Trap；以下、ＬＮＴ）の触媒に付着した硫黄成分を解放するために行われるものであり、近年、実現されつつあるＬＮＴを搭載した車両には必要な制御である。サルファパージ運転を行うとき、燃料噴射量を多くするので、触媒の異常過熱や硫化水素の排出を避けるために、正確な空燃比制御が必要となる。空燃比制御を正確に行うには、吸入空気量を精度よく検出することが必要であり、ＭＡＦセンサの検出誤差を抑える重要性が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１１６８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、車載されているＭＡＦセンサの検出精度は、ＭＡＦセンサ単体が備える検出精度以外にも、吸気管からの影響で変化する。具体的には、ＭＡＦセンサ単体での検出誤差は２〜３％程度に過ぎない。しかし、車載されているＭＡＦセンサの検出精度は、最大で１０％に達する。また、同じ型式の車両でも検出誤差の個体差が大きい。車載したＭＡＦセンサに検出誤差が生じる原因は、多数考えられるが、例えば、エアフィルタの汚れ、エアフィルタの取り付けのずれ、ＭＡＦセンサからエンジンに至る吸気管の径などの寸法固体差、吸気管の熱膨張量の固体差などがある。このため、ＭＡＦセンサ単体での検出精度向上によってもたらされる車両での吸入空気量の検出精度への効果は限定的であり、ＭＡＦセンサが吸気管に取り付けられた状態での装置全体として検出精度の向上を図る必要がある。
【００１０】
ＭＡＦセンサとは別に、吸入空気量以外のエンジンパラメータを使用して、演算により吸入空気量を求めるスピードデンシティ方式が知られている。スピードデンシティ方式の演算式による演算値とＭＡＦセンサによる検出値とを比較してＭＡＦセンサの診断や校正をすることができる。このようにＭＡＦセンサの校正を行うことで、ＭＡＦセンサの検出精度の向上が期待できる。
【００１１】
ところが、本発明者は、従来のスピードデンシティ方式では、特定のエンジンパラメータが変動したとき、演算式に含まれている体積効率が変動してしまい、演算した吸入空気量の誤差が変動することを見出した。体積効率は、シリンダ断面積とピストンストローク長で決まる機械的なシリンダの容量と実際にシリンダに吸入される空気量との比率であり、従来は、エンジン固有の定数であると考えられていた。しかし、エンジンパラメータの変動で体積効率が変動して吸入空気量の演算値の誤差が変動してしまうと、演算値の精度が低下し、演算値をＭＡＦセンサの校正には有効に利用できない。
【００１２】
また、スピードデンシティ方式の演算式は、ＥＧＲバルブが開いていると正確な吸入空気量を求められない。なぜなら、この演算式は、エンジンがどれだれ気体を吸い込んだかを示す式である。ＥＧＲバルブが閉じておりＥＧＲによる気体の戻りがなければ、エンジンが吸い込んだ気体の量は、ＭＡＦセンサが設置されている吸気管を通過した空気量に等しい。しかし、ＥＧＲバルブが開いているとエンジンには排気マニホールドから戻ってきた気体も吸い込まれるので、エンジンが吸い込んだ気体の量と吸気管を通過した空気量は同じにならない。よって、演算式は、ＥＧＲバルブが開いていると、正確な吸入空気量を求められないことになる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＥＧＲを備えたエンジンに適用でき、吸入空気量の検出精度が向上する空気流量センサ校正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明の空気流量センサ校正装置は、エンジンの吸気管に設置されて吸入空気量を検出する空気流量センサを校正する装置であって、吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、吸気温度を検出する吸気温度センサと、前記エンジンのクランク軸の回転からエンジン回転数を検出するクランク角センサと、前記吸気管を通った吸気のみ前記エンジンに吸入されるようＥＧＲバルブを全閉制御するＥＧＲ全閉制御部と、前記ＥＧＲバルブが全閉のとき、吸気圧力と吸気温度とエンジン回転数を入力変数とし、あらかじめ基準運転状態にて測定された体積効率を定数とする基本式により吸入空気量を演算する基本式演算部と、前記基本式の演算値に、あらかじめ基準運転状態にて測定されたエンジンパラメータと現在の当該エンジンパラメータとの比に基づいた補正項を掛けて当該エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正演算する体積効率補正演算部と、補正演算された吸入空気量の演算値により、前記空気流量センサを校正する校正部とを備えたものである。
【００１５】
前記校正部は、前記ＥＧＲバルブが全閉のとき、補正演算された吸入空気量の演算値と前記空気流量センサによる吸入空気量の検出値との差分を校正値として記憶する校正値記憶部と、前記ＥＧＲバルブが開度制御中に、前記空気流量センサによる吸入空気量の検出値に校正値を加算して吸入空気量とする校正演算部とを備えてもよい。
【００１６】
前記補正項のエンジンパラメータは、吸気温度であってもよい。
【００１７】
冷却水の温度を検出する冷却水水温センサを備え、前記補正項のエンジンパラメータは、冷却水水温であってもよい。
【００１８】
排気圧力を検出する排気圧力センサを備え、前記補正項のエンジンパラメータは、吸気圧力を排気圧力で除した吸気対排気圧力比であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２０】
（１）ＥＧＲを備えたエンジンに適用できる。
【００２１】
（２）吸入空気量の検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態を示す空気流量センサ校正装置を搭載したエンジンシステムの構成図である。
【図２】本発明による校正をする前後のエンジン回転数に対する吸入空気量のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２４】
図１に示されるように、本発明に係る空気流量センサ校正装置は、エンジン１の吸気管２に設置されて吸入空気量を検出する空気流量センサ（ＭＡＦセンサ）３と、吸気圧力を検出する吸気圧力センサ４と、吸気温度を検出する吸気温度センサ５と、エンジン１のクランク軸６の回転からエンジン回転数を検出するクランク角センサ７と、吸気管２を通った吸気のみエンジン１に吸入されるようＥＧＲバルブ８を全閉制御するＥＧＲ全閉制御部９と、ＥＧＲバルブ８が全閉のとき、吸気圧力と吸気温度とエンジン回転数を入力変数とし、あらかじめ基準運転状態にて測定された体積効率を定数とする基本式により吸入空気量を演算する基本式演算部１０と、前記基本式の演算値に、あらかじめ基準運転状態にて測定されたエンジンパラメータと現在の当該エンジンパラメータとの比に基づいた補正項を掛けて当該エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正演算する体積効率補正演算部１１と、補正演算された吸入空気量の演算値により、ＭＡＦセンサ３を校正する校正部１２とを備えたものである。
【００２５】
校正部１２は、ＥＧＲバルブ８が全閉のとき、補正演算された吸入空気量の演算値とＭＡＦセンサ３による吸入空気量の検出値との差分を校正値として記憶する校正値記憶部１３と、ＥＧＲバルブ８が開度制御中に、ＭＡＦセンサ３による吸入空気量の検出値に校正値を加算して吸入空気量とする校正演算部１４とを備える。
【００２６】
空気流量センサ校正装置は、冷却水の温度を検出する冷却水水温センサ１５と、排気圧力を検出する排気圧力センサ１６とを備える。
【００２７】
エンジンシステムの他の部分を説明すると、吸気管２の最も入口側には塵埃を捕集するエアクリーナ１７が設けられる。ＭＡＦセンサ３は、エアクリーナ１７の下流に位置することになる。吸気管２には、ＭＡＦセンサ３の下流にターボチャージャ１８のコンプレッサ１９が接続され、コンプレッサ１９の下流に吸気を冷却するインタークーラ２０が接続される。インタークーラ２０の下流では、吸気管２に吸気スロットル２１が設置され、吸気スロットル２１の下流で吸気管２がエンジン１の吸気マニホールド２２に接続される。エンジン１の排気マニホールド２３に排気管２４が接続され、排気管２４にはターボチャージャ１８のタービン２５が設けられる。排気管２４のタービン２５の下流には、排気ブレーキ２６が設けられる。排気ブレーキ２６の下流には、排気ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ２７が設けられる。排気マニホールド２３と吸気マニホールド２２の間には、ＥＧＲ管２８が設けられる。ＥＧＲ管２８には、ＥＧＲクーラ２９とＥＧＲ弁８が設けられる。
【００２８】
吸気圧力センサ４と吸気温度センサ５は、吸気マニホールド２２に設置される。クランク角センサ７は、クランク軸６に取り付けられたセンサ歯車に臨ませて設置される。冷却水水温センサ１５は、エンジン１の冷却水循環系の適宜な箇所、例えば、ウォータジャケットに設置される。排気圧力センサ１６は、排気マニホールド２３に設置される。
【００２９】
大気圧を検出する大気圧センサ３０とエンジン１の電子制御を行う電子制御装置（Electronical Control Unit；ＥＣＵ）３１は、エンジン１を搭載した車両内の適宜な場所に設置される。ＥＣＵ３１には、ＥＧＲ全閉制御部９、基本式演算部１０、体積効率補正演算部１１、校正部１２が設けられる。
【００３０】
本発明における吸入空気量の演算式（１）は、基本式と３つの補正項とからなる。基本式は、従来公知のスピードデンシティ方式における演算式と同等である。補正項は、体積効率の変動をもたらすエンジンパラメータごとに独立に設定され、いずれも基本式に対する係数の項（かけ算する項）となる。本実施形態では、体積効率の変動をもたらすエンジンパラメータとして、吸気温度と冷却水水温と吸気対排気圧力比を使用している。したがって、３つの補正項は、吸気温度補正項、冷却水水温補正項、吸気対排気圧力比補正項となる。
【００３１】
【数１】
【００３２】
ただし、
Mair ＝吸入空気量
Rair ＝空気のガス定数
TAIm ＝吸気温度（インマニ温度）
PAIm ＝吸気圧力（ブースト圧力、インマニ圧力）
PA_A ＝大気圧
Vcyl ＝総排気量
Ne ＝エンジン回転数
η0 ＝基準体積効率
２７３＝摂氏温度を絶対温度に変換する値
２ ＝４気筒における１回転での吸気行程回数
６０ ＝ｒｐｍで表されるエンジン回転数を１秒当たりに変換する値
TAIm0 ＝基準吸気温度（基準インマニ温度）
m ＝吸気温度補正乗数
THW ＝冷却水水温
THW0 ＝基準冷却水水温
a ＝冷却水水温補正乗数
PETbI ＝排気圧力（タービン入口圧力）
PAIm0 ＝基準吸気圧力（基準ブースト圧力、基準インマニ圧力）
PETbI0 ＝基準排気圧力（基準タービン入口圧力）
PA_A0 ＝基準大気圧
n ＝圧力比補正乗数
である。
【００３３】
空気のガス定数Rairは固定値である。吸気温度TAImは吸気温度センサ５により検出される。吸気温度TAImは摂氏で検出されるので２７３を加えて絶対温度とする。吸気圧力PAImは、吸気圧力センサ４により検出される。大気圧PA_Aは大気圧センサ３０により検出される。吸気圧力PAImは、ゲージ圧力として検出されるので、大気圧PA_Aを足すことで絶対圧力となる。総排気量Vcyl はエンジンに固有の値である。エンジン回転数Neはクランク角センサ７により検出される。
【００３４】
このように、基本式は、吸気温度TAImと吸気圧力PAImとエンジン回転数Neとを入力変数とし、基準体積効率η0を定数とする。
【００３５】
基準体積効率η0、基準吸気温度TAIm0、基準冷却水水温THW0、基準吸気圧力PAIm0、基準排気圧力PETbI0、基準大気圧PA_A0には、実験により測定及び演算して求められた値が設定される。吸気温度補正乗数m、冷却水水温補正乗数a、圧力比補正乗数nには、実験により演算して求められた値が設定される。ただし、ＥＣＵ３１に基本演算命令として冪乗演算命令が搭載されていない場合は、冪乗演算については、近似式あるいはマップをＥＣＵ３１に格納することになる。
【００３６】
基準体積効率η0は、エンジン１が定常運転状態（過渡的でない運転状態）のときに、精密に校正された測定器で吸入空気量Mairを実測し、この吸入空気量Mairと吸気温度TAImと吸気圧力PAImとエンジン回転数Neとから基本式を逆算して求めたものである。基準吸気温度TAIm0、基準冷却水水温THW0、基準吸気圧力PAIm0、基準排気圧力PETbI0、基準大気圧PA_A0は、基準体積効率η0を求めたときと同じ運転状態で測定したものである。これらの基準値は、基準体積効率η0と共に、燃料量とエンジン回転数を参照軸としてマップに設定される。
【００３７】
吸気温度補正乗数m、冷却水水温補正乗数a、圧力比補正乗数nは、エンジン１を定常運転状態から、吸気温度、冷却水水温、吸気対排気圧力比のうち所望する１つのエンジンパラメータが変動するよう、運転状態を変動させたときに、精密に校正された測定器で吸入空気量Mairを実測し、吸入空気量Mairから基本式を逆算して体積効率を求め、当該エンジンパラメータの変動分から体積効率の変動分が求まるように推定したものである。これらの補正乗数は、燃料量とエンジン回転数を参照軸とするマップに設定される。
【００３８】
次に、基本式の演算値について体積効率の変動分を補正演算する効果を説明する。
【００３９】
エンジンパラメータの変動により、体積効率が変動する理由は、次のように考えられる。
【００４０】
吸気温度について考察すると、気体は吸気マニホールド２２からエンジン１の各シリンダに吸気ポートを経由して吸入される。このような吸気の動作がエンジン回転数に応じ１秒間に数十回、繰り返し行われる。このとき、気体の吸入されやすさは気体の粘性の影響を受ける。気体の粘性は、温度に依存するので、吸気温度によって気体の粘性が変動して、シリンダへの気体の吸入されやすさが変動する。このため、吸気温度の変動によって体積効率が変動することになる。
【００４１】
冷却水水温について考察すると、シリンダや吸気マニホールド２２の壁温度は、通常、大気温度より高い。吸気管から吸気マニホールド２２を経由してシリンダに入ってきた気体は、壁に暖められて膨張するため、その後から入ろうとする気体を阻害する。壁温度によって、シリンダへ入ろうとする気体への阻害の大きさが異なる。冷却水水温は壁温度を反映しており、したがって、冷却水水温の変動によって体積効率が変動することになる。
【００４２】
吸気対排気圧力比について考察すると、排気管２４には、ＤＰＦ２７などの後処理装置が設けられる。後処理装置の詰まり具合によって、シリンダから出ていく排気量が変動する。すなわち、後処理装置に捕集物が多く溜まっていると、排気抵抗が大きくなるため、シリンダから出ていかない気体が存在することになる。このような現象を内部ＥＧＲという。内部ＥＧＲが起きると、シリンダに気体が入りにくくなり、体積効率が変動する。内部ＥＧＲの程度は、吸気圧力と排気圧力の比で表すことができる。つまり、吸気対排気圧力比の変動によって体積効率が変動することになる。
【００４３】
ここまでの考察によれば、体積効率は、吸気温度と冷却水水温と吸気対排気圧力比のいずれの変動によっても変動し、しかも各々は個別の事象である。そこで、本発明者は、基準運転状態にて測定された体積効率（基準値）を使用する基本式で演算を行い、その演算値をこれらのエンジンパラメータごとに補正することを考えた。補正項は、基本式に対して係数となる項とし、あらかじめ基準運転状態にて測定された当該エンジンパラメータ（基準値）と現在の当該エンジンパラメータ（センサ値）との比に基づくものとした。比で表された項は、分母である基準値より分子であるセンサ値が大きければ１より大きく、基準値よりセンサ値が小さければ１より小さくなる。この比の冪乗をとることで、補正項を体積効率の変動分に合わせ込むことができる。すなわち、冪乗に用いる補正乗数を、実験時の測定結果と演算結果が一致するよう近似させて求めるものとした。
【００４４】
従来のスピードデンシティ方式の演算式では、エンジン１の運転状態によらず体積効率が固定値であったため、エンジン１の運転状態に応じて実際の体積効率が変動すると、吸入空気量が精度よく演算できなかったのに対し、本発明の吸入空気量演算式（１）によれば、基準体積効率η0を使用する基本式に、エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正する補正項を付加したので、体積効率の変動に対応でき、吸入空気量が精度よく演算できる。また、１つのエンジンパラメータごとに補正項を設けたので、複数のエンジンパラメータの変動に個別に対応でき、しかも、重ね合わせることが可能となる。
【００４５】
本発明者は、エンジンパラメータを変動させながら、吸入空気量の演算式（１）で演算された演算値と、精密に校正された測定器で測定した吸入空気量の測定値とを比較する実験を行ったところ、誤差が−０．５〜＋０．８％以内と非常に好ましい実験結果を得た。この実験結果より、体積効率に影響を与える吸気温度、冷却水水温、吸気対排気圧力比が変動しても吸入空気量演算式（１）は吸入空気量が精度よく演算できることが確認できた。
【００４６】
次に、本発明に係る空気流量センサ校正装置の動作を説明する。
【００４７】
ＥＧＲ全閉制御部９は、ＥＧＲバルブ８を全閉制御する。これにより、吸気管２を通った吸気のみエンジン１に吸入されるようになり、エンジン１が吸入する気体の全てがＭＡＦセンサ３で検出された吸気に等しいので、演算式（１）の演算値でもってＭＡＦセンサ３の検出誤差を評価できるようになる。
【００４８】
ＥＧＲバルブ８が全閉となった後、基本式演算部１０と体積効率補正演算部１１により、演算式（１）を演算して吸入空気量の演算値を求める。既に述べたように、この演算値は、非常に精度が高いものである。したがって、ＭＡＦセンサ３による吸入空気量の検出値が演算値に対して偏差を有していれば、その偏差はＭＡＦセンサ３の誤差と見なせる。そこで、校正部１２は、演算式（１）で補正演算された吸入空気量の演算値と、ＭＡＦセンサ３による吸入空気量の検出値との差分（偏差）を校正値として校正値記憶部１３に記憶する。
【００４９】
その後、校正演算部１４は、ＭＡＦセンサ３による吸入空気量の検出値に校正値記憶部１３から読み出した校正値を加算して吸入空気量とする。校正演算部１４は、ＥＧＲバルブ８が全閉でないときにも、ＭＡＦセンサ３の検出値に校正値を加算して吸入空気量を得ることができる。
【００５０】
具体的には、ＭＡＦセンサ３は、例えば、０〜５Ｖの間でアナログ信号を出力しており、デジタル変換された電圧値がＥＣＵ３１に取り込まれる。ＥＣＵ３１には、ＭＡＦセンサ３の出力電圧値と吸入空気量との変換テーブルが設定されており、電圧値から吸入空気量が読み取られる。校正値記憶部１３には、電圧値を校正する値、もしくは吸入空気量を校正する値が記憶されていれば、校正が可能である。
【００５１】
図２に、ＭＡＦセンサ３を校正する実験の結果を示す。精密に校正された測定器による測定値が白丸でプロットされている。これに対し、ＭＡＦセンサ３の検出値は黒四角でプロットされており、エンジン回転数の広い領域にわたり、誤差が大きいことが分かる。一方、本発明の演算式（１）による演算値は、黒丸でプロットされている。本発明の演算式（１）による演算値は、精密に校正された測定器による測定値とほとんど差がない。よって、本発明の演算式（１）による演算値とＭＡＦセンサ３の検出値との差分を校正値としておけば、精度の高い吸入空気量への校正が可能となることが分かる。一般に、車載されたＭＡＦセンサは１０％近い誤差を有しているが、本発明により校正することにより、誤差を１〜２％にできる。
【００５２】
なお、エンジン回転数による誤差の変動はあまりないので、校正値はエンジン回転数によらない一定値でもよい。もし、校正値が何かのエンジンパラメータに依存するようであれば、そのエンジンパラメータで参照されるマップに校正値を設定するとよい。
【００５３】
以上説明したように、本発明の空気流量センサ校正装置によれば、ＥＧＲバルブ８が全閉のとき、吸入空気量を演算式（１）で演算するようにしたので、エンジン１が吸い込んだ気体の量と吸気管２を通過した空気量が同じになり、ＥＧＲを備えたエンジン１であっても、演算値を利用したＭＡＦセンサ３の校正ができるようになる。
【００５４】
本発明の空気流量センサ校正装置によれば、エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正する補正項で体積効率の変動分を補正演算するので、吸入空気量演算の精度が向上する。この結果、ＭＡＦセンサ３が精密に校正されるようになり、ＥＧＲ制御やサルファパージ運転に要求される高い精度でＭＡＦセンサ３が吸入空気量を検出できるようになる。
【符号の説明】
【００５５】
１ エンジン
２ 吸気管
３ 空気流量センサ（ＭＡＦセンサ）
４ 吸気圧力センサ
５ 吸気温度センサ
６ クランク軸
７ クランク角センサ
８ ＥＧＲバルブ
９ ＥＧＲ全閉制御部
１０ 基本式演算部
１１ 体積効率補正演算部
１２ 校正部
１３ 校正値記憶部
１４ 校正演算部
１５ 冷却水水温センサ
１６ 排気圧力センサ
３０ 大気圧センサ
３１ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲを備えたエンジンに適用でき、吸入空気量の検出精度が向上する空気流量センサ校正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸入空気量は、エンジン制御に重要なエンジンパラメータの一つである。吸入空気量を検出するために、エンジンの吸気管に空気流量センサ（Mass Airflow sensor；以下、ＭＡＦセンサという）が設置される。
【０００３】
吸入空気量が重要となるエンジン制御の例として、排気ガス再循環装置（Exhaust Gas Recirculation；ＥＧＲ）の制御と、サルファパージ運転の制御を説明する。
【０００４】
ＥＧＲでは、排気ガスを適宜な比率で吸気に取り込むことにより、エンジン内での燃焼を鈍らせて窒素酸化物（以下、ＮＯｘ）の排出を抑制している。ただし、ＥＧＲの比率が高すぎるとＮＯｘは抑制できても粒子状物質（Particulate Matter；以下、ＰＭ）の排出が増加してしまう。逆に、ＥＧＲの比率が低いとＰＭ排出は減少するがＮＯｘ排出は増加する。つまり、ＥＧＲにおいて、ＮＯｘ排出とＰＭ排出はトレードオフの関係にある。ＥＧＲ制御では、ＮＯｘ排出とＰＭ排出がそれぞれ規定の値に収まる領域にＥＧＲの比率を制御することになる。
【０００５】
このとき、ＥＧＲ制御が吸入空気量に基づいて行われるため、ＭＡＦセンサに検出誤差があると、ＥＧＲ制御誤差が生じる。ＥＧＲ制御誤差によってＮＯｘ排出誤差とＰＭ排出誤差が生じる。ＰＭ排出誤差によってディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter；以下、ＤＰＦ）におけるＰＭ捕集量が異なってくるため、ＤＰＦ再生頻度が影響を受ける。ＤＰＦ再生頻度が変動すると、燃費が変動することになる。例えば、同一車型の車両であって同程度の燃費が期待されるところ、車両ごとにＭＡＦセンサの検出値がばらついていると、燃費に違いが生じることになる。これを防ぐには、ＭＡＦセンサの検出精度を高める手法が考えられる。
【０００６】
一方、排気ガス規制の強化に伴い、ＮＯｘ排出とＰＭ排出のトレードオフが成立するＥＧＲの比率の領域が狭められる傾向にある。このような狭い領域に正確にＥＧＲの比率を制御するために、ＭＡＦセンサの検出誤差を抑える重要性が高まっている。
【０００７】
サルファパージ運転は、ＮＯｘ吸蔵器（Lean NOx Trap；以下、ＬＮＴ）の触媒に付着した硫黄成分を解放するために行われるものであり、近年、実現されつつあるＬＮＴを搭載した車両には必要な制御である。サルファパージ運転を行うとき、燃料噴射量を多くするので、触媒の異常過熱や硫化水素の排出を避けるために、正確な空燃比制御が必要となる。空燃比制御を正確に行うには、吸入空気量を精度よく検出することが必要であり、ＭＡＦセンサの検出誤差を抑える重要性が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１１６８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、車載されているＭＡＦセンサの検出精度は、ＭＡＦセンサ単体が備える検出精度以外にも、吸気管からの影響で変化する。具体的には、ＭＡＦセンサ単体での検出誤差は２〜３％程度に過ぎない。しかし、車載されているＭＡＦセンサの検出精度は、最大で１０％に達する。また、同じ型式の車両でも検出誤差の個体差が大きい。車載したＭＡＦセンサに検出誤差が生じる原因は、多数考えられるが、例えば、エアフィルタの汚れ、エアフィルタの取り付けのずれ、ＭＡＦセンサからエンジンに至る吸気管の径などの寸法固体差、吸気管の熱膨張量の固体差などがある。このため、ＭＡＦセンサ単体での検出精度向上によってもたらされる車両での吸入空気量の検出精度への効果は限定的であり、ＭＡＦセンサが吸気管に取り付けられた状態での装置全体として検出精度の向上を図る必要がある。
【００１０】
ＭＡＦセンサとは別に、吸入空気量以外のエンジンパラメータを使用して、演算により吸入空気量を求めるスピードデンシティ方式が知られている。スピードデンシティ方式の演算式による演算値とＭＡＦセンサによる検出値とを比較してＭＡＦセンサの診断や校正をすることができる。このようにＭＡＦセンサの校正を行うことで、ＭＡＦセンサの検出精度の向上が期待できる。
【００１１】
ところが、本発明者は、従来のスピードデンシティ方式では、特定のエンジンパラメータが変動したとき、演算式に含まれている体積効率が変動してしまい、演算した吸入空気量の誤差が変動することを見出した。体積効率は、シリンダ断面積とピストンストローク長で決まる機械的なシリンダの容量と実際にシリンダに吸入される空気量との比率であり、従来は、エンジン固有の定数であると考えられていた。しかし、エンジンパラメータの変動で体積効率が変動して吸入空気量の演算値の誤差が変動してしまうと、演算値の精度が低下し、演算値をＭＡＦセンサの校正には有効に利用できない。
【００１２】
また、スピードデンシティ方式の演算式は、ＥＧＲバルブが開いていると正確な吸入空気量を求められない。なぜなら、この演算式は、エンジンがどれだれ気体を吸い込んだかを示す式である。ＥＧＲバルブが閉じておりＥＧＲによる気体の戻りがなければ、エンジンが吸い込んだ気体の量は、ＭＡＦセンサが設置されている吸気管を通過した空気量に等しい。しかし、ＥＧＲバルブが開いているとエンジンには排気マニホールドから戻ってきた気体も吸い込まれるので、エンジンが吸い込んだ気体の量と吸気管を通過した空気量は同じにならない。よって、演算式は、ＥＧＲバルブが開いていると、正確な吸入空気量を求められないことになる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＥＧＲを備えたエンジンに適用でき、吸入空気量の検出精度が向上する空気流量センサ校正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明の空気流量センサ校正装置は、エンジンの吸気管に設置されて吸入空気量を検出する空気流量センサを校正する装置であって、吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、吸気温度を検出する吸気温度センサと、前記エンジンのクランク軸の回転からエンジン回転数を検出するクランク角センサと、前記吸気管を通った吸気のみ前記エンジンに吸入されるようＥＧＲバルブを全閉制御するＥＧＲ全閉制御部と、前記ＥＧＲバルブが全閉のとき、吸気圧力と吸気温度とエンジン回転数を入力変数とし、あらかじめ基準運転状態にて測定された体積効率を定数とする基本式により吸入空気量を演算する基本式演算部と、前記基本式の演算値に、あらかじめ基準運転状態にて測定されたエンジンパラメータと現在の当該エンジンパラメータとの比に基づいた補正項を掛けて当該エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正演算する体積効率補正演算部と、補正演算された吸入空気量の演算値により、前記空気流量センサを校正する校正部とを備えたものである。
【００１５】
前記校正部は、前記ＥＧＲバルブが全閉のとき、補正演算された吸入空気量の演算値と前記空気流量センサによる吸入空気量の検出値との差分を校正値として記憶する校正値記憶部と、前記ＥＧＲバルブが開度制御中に、前記空気流量センサによる吸入空気量の検出値に校正値を加算して吸入空気量とする校正演算部とを備えてもよい。
【００１６】
前記補正項のエンジンパラメータは、吸気温度であってもよい。
【００１７】
冷却水の温度を検出する冷却水水温センサを備え、前記補正項のエンジンパラメータは、冷却水水温であってもよい。
【００１８】
排気圧力を検出する排気圧力センサを備え、前記補正項のエンジンパラメータは、吸気圧力を排気圧力で除した吸気対排気圧力比であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２０】
（１）ＥＧＲを備えたエンジンに適用できる。
【００２１】
（２）吸入空気量の検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態を示す空気流量センサ校正装置を搭載したエンジンシステムの構成図である。
【図２】本発明による校正をする前後のエンジン回転数に対する吸入空気量のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２４】
図１に示されるように、本発明に係る空気流量センサ校正装置は、エンジン１の吸気管２に設置されて吸入空気量を検出する空気流量センサ（ＭＡＦセンサ）３と、吸気圧力を検出する吸気圧力センサ４と、吸気温度を検出する吸気温度センサ５と、エンジン１のクランク軸６の回転からエンジン回転数を検出するクランク角センサ７と、吸気管２を通った吸気のみエンジン１に吸入されるようＥＧＲバルブ８を全閉制御するＥＧＲ全閉制御部９と、ＥＧＲバルブ８が全閉のとき、吸気圧力と吸気温度とエンジン回転数を入力変数とし、あらかじめ基準運転状態にて測定された体積効率を定数とする基本式により吸入空気量を演算する基本式演算部１０と、前記基本式の演算値に、あらかじめ基準運転状態にて測定されたエンジンパラメータと現在の当該エンジンパラメータとの比に基づいた補正項を掛けて当該エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正演算する体積効率補正演算部１１と、補正演算された吸入空気量の演算値により、ＭＡＦセンサ３を校正する校正部１２とを備えたものである。
【００２５】
校正部１２は、ＥＧＲバルブ８が全閉のとき、補正演算された吸入空気量の演算値とＭＡＦセンサ３による吸入空気量の検出値との差分を校正値として記憶する校正値記憶部１３と、ＥＧＲバルブ８が開度制御中に、ＭＡＦセンサ３による吸入空気量の検出値に校正値を加算して吸入空気量とする校正演算部１４とを備える。
【００２６】
空気流量センサ校正装置は、冷却水の温度を検出する冷却水水温センサ１５と、排気圧力を検出する排気圧力センサ１６とを備える。
【００２７】
エンジンシステムの他の部分を説明すると、吸気管２の最も入口側には塵埃を捕集するエアクリーナ１７が設けられる。ＭＡＦセンサ３は、エアクリーナ１７の下流に位置することになる。吸気管２には、ＭＡＦセンサ３の下流にターボチャージャ１８のコンプレッサ１９が接続され、コンプレッサ１９の下流に吸気を冷却するインタークーラ２０が接続される。インタークーラ２０の下流では、吸気管２に吸気スロットル２１が設置され、吸気スロットル２１の下流で吸気管２がエンジン１の吸気マニホールド２２に接続される。エンジン１の排気マニホールド２３に排気管２４が接続され、排気管２４にはターボチャージャ１８のタービン２５が設けられる。排気管２４のタービン２５の下流には、排気ブレーキ２６が設けられる。排気ブレーキ２６の下流には、排気ガス中のＰＭを捕集するＤＰＦ２７が設けられる。排気マニホールド２３と吸気マニホールド２２の間には、ＥＧＲ管２８が設けられる。ＥＧＲ管２８には、ＥＧＲクーラ２９とＥＧＲ弁８が設けられる。
【００２８】
吸気圧力センサ４と吸気温度センサ５は、吸気マニホールド２２に設置される。クランク角センサ７は、クランク軸６に取り付けられたセンサ歯車に臨ませて設置される。冷却水水温センサ１５は、エンジン１の冷却水循環系の適宜な箇所、例えば、ウォータジャケットに設置される。排気圧力センサ１６は、排気マニホールド２３に設置される。
【００２９】
大気圧を検出する大気圧センサ３０とエンジン１の電子制御を行う電子制御装置（Electronical Control Unit；ＥＣＵ）３１は、エンジン１を搭載した車両内の適宜な場所に設置される。ＥＣＵ３１には、ＥＧＲ全閉制御部９、基本式演算部１０、体積効率補正演算部１１、校正部１２が設けられる。
【００３０】
本発明における吸入空気量の演算式（１）は、基本式と３つの補正項とからなる。基本式は、従来公知のスピードデンシティ方式における演算式と同等である。補正項は、体積効率の変動をもたらすエンジンパラメータごとに独立に設定され、いずれも基本式に対する係数の項（かけ算する項）となる。本実施形態では、体積効率の変動をもたらすエンジンパラメータとして、吸気温度と冷却水水温と吸気対排気圧力比を使用している。したがって、３つの補正項は、吸気温度補正項、冷却水水温補正項、吸気対排気圧力比補正項となる。
【００３１】
【数１】
【００３２】
ただし、
Mair ＝吸入空気量
Rair ＝空気のガス定数
TAIm ＝吸気温度（インマニ温度）
PAIm ＝吸気圧力（ブースト圧力、インマニ圧力）
PA_A ＝大気圧
Vcyl ＝総排気量
Ne ＝エンジン回転数
η0 ＝基準体積効率
２７３＝摂氏温度を絶対温度に変換する値
２ ＝４気筒における１回転での吸気行程回数
６０ ＝ｒｐｍで表されるエンジン回転数を１秒当たりに変換する値
TAIm0 ＝基準吸気温度（基準インマニ温度）
m ＝吸気温度補正乗数
THW ＝冷却水水温
THW0 ＝基準冷却水水温
a ＝冷却水水温補正乗数
PETbI ＝排気圧力（タービン入口圧力）
PAIm0 ＝基準吸気圧力（基準ブースト圧力、基準インマニ圧力）
PETbI0 ＝基準排気圧力（基準タービン入口圧力）
PA_A0 ＝基準大気圧
n ＝圧力比補正乗数
である。
【００３３】
空気のガス定数Rairは固定値である。吸気温度TAImは吸気温度センサ５により検出される。吸気温度TAImは摂氏で検出されるので２７３を加えて絶対温度とする。吸気圧力PAImは、吸気圧力センサ４により検出される。大気圧PA_Aは大気圧センサ３０により検出される。吸気圧力PAImは、ゲージ圧力として検出されるので、大気圧PA_Aを足すことで絶対圧力となる。総排気量Vcyl はエンジンに固有の値である。エンジン回転数Neはクランク角センサ７により検出される。
【００３４】
このように、基本式は、吸気温度TAImと吸気圧力PAImとエンジン回転数Neとを入力変数とし、基準体積効率η0を定数とする。
【００３５】
基準体積効率η0、基準吸気温度TAIm0、基準冷却水水温THW0、基準吸気圧力PAIm0、基準排気圧力PETbI0、基準大気圧PA_A0には、実験により測定及び演算して求められた値が設定される。吸気温度補正乗数m、冷却水水温補正乗数a、圧力比補正乗数nには、実験により演算して求められた値が設定される。ただし、ＥＣＵ３１に基本演算命令として冪乗演算命令が搭載されていない場合は、冪乗演算については、近似式あるいはマップをＥＣＵ３１に格納することになる。
【００３６】
基準体積効率η0は、エンジン１が定常運転状態（過渡的でない運転状態）のときに、精密に校正された測定器で吸入空気量Mairを実測し、この吸入空気量Mairと吸気温度TAImと吸気圧力PAImとエンジン回転数Neとから基本式を逆算して求めたものである。基準吸気温度TAIm0、基準冷却水水温THW0、基準吸気圧力PAIm0、基準排気圧力PETbI0、基準大気圧PA_A0は、基準体積効率η0を求めたときと同じ運転状態で測定したものである。これらの基準値は、基準体積効率η0と共に、燃料量とエンジン回転数を参照軸としてマップに設定される。
【００３７】
吸気温度補正乗数m、冷却水水温補正乗数a、圧力比補正乗数nは、エンジン１を定常運転状態から、吸気温度、冷却水水温、吸気対排気圧力比のうち所望する１つのエンジンパラメータが変動するよう、運転状態を変動させたときに、精密に校正された測定器で吸入空気量Mairを実測し、吸入空気量Mairから基本式を逆算して体積効率を求め、当該エンジンパラメータの変動分から体積効率の変動分が求まるように推定したものである。これらの補正乗数は、燃料量とエンジン回転数を参照軸とするマップに設定される。
【００３８】
次に、基本式の演算値について体積効率の変動分を補正演算する効果を説明する。
【００３９】
エンジンパラメータの変動により、体積効率が変動する理由は、次のように考えられる。
【００４０】
吸気温度について考察すると、気体は吸気マニホールド２２からエンジン１の各シリンダに吸気ポートを経由して吸入される。このような吸気の動作がエンジン回転数に応じ１秒間に数十回、繰り返し行われる。このとき、気体の吸入されやすさは気体の粘性の影響を受ける。気体の粘性は、温度に依存するので、吸気温度によって気体の粘性が変動して、シリンダへの気体の吸入されやすさが変動する。このため、吸気温度の変動によって体積効率が変動することになる。
【００４１】
冷却水水温について考察すると、シリンダや吸気マニホールド２２の壁温度は、通常、大気温度より高い。吸気管から吸気マニホールド２２を経由してシリンダに入ってきた気体は、壁に暖められて膨張するため、その後から入ろうとする気体を阻害する。壁温度によって、シリンダへ入ろうとする気体への阻害の大きさが異なる。冷却水水温は壁温度を反映しており、したがって、冷却水水温の変動によって体積効率が変動することになる。
【００４２】
吸気対排気圧力比について考察すると、排気管２４には、ＤＰＦ２７などの後処理装置が設けられる。後処理装置の詰まり具合によって、シリンダから出ていく排気量が変動する。すなわち、後処理装置に捕集物が多く溜まっていると、排気抵抗が大きくなるため、シリンダから出ていかない気体が存在することになる。このような現象を内部ＥＧＲという。内部ＥＧＲが起きると、シリンダに気体が入りにくくなり、体積効率が変動する。内部ＥＧＲの程度は、吸気圧力と排気圧力の比で表すことができる。つまり、吸気対排気圧力比の変動によって体積効率が変動することになる。
【００４３】
ここまでの考察によれば、体積効率は、吸気温度と冷却水水温と吸気対排気圧力比のいずれの変動によっても変動し、しかも各々は個別の事象である。そこで、本発明者は、基準運転状態にて測定された体積効率（基準値）を使用する基本式で演算を行い、その演算値をこれらのエンジンパラメータごとに補正することを考えた。補正項は、基本式に対して係数となる項とし、あらかじめ基準運転状態にて測定された当該エンジンパラメータ（基準値）と現在の当該エンジンパラメータ（センサ値）との比に基づくものとした。比で表された項は、分母である基準値より分子であるセンサ値が大きければ１より大きく、基準値よりセンサ値が小さければ１より小さくなる。この比の冪乗をとることで、補正項を体積効率の変動分に合わせ込むことができる。すなわち、冪乗に用いる補正乗数を、実験時の測定結果と演算結果が一致するよう近似させて求めるものとした。
【００４４】
従来のスピードデンシティ方式の演算式では、エンジン１の運転状態によらず体積効率が固定値であったため、エンジン１の運転状態に応じて実際の体積効率が変動すると、吸入空気量が精度よく演算できなかったのに対し、本発明の吸入空気量演算式（１）によれば、基準体積効率η0を使用する基本式に、エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正する補正項を付加したので、体積効率の変動に対応でき、吸入空気量が精度よく演算できる。また、１つのエンジンパラメータごとに補正項を設けたので、複数のエンジンパラメータの変動に個別に対応でき、しかも、重ね合わせることが可能となる。
【００４５】
本発明者は、エンジンパラメータを変動させながら、吸入空気量の演算式（１）で演算された演算値と、精密に校正された測定器で測定した吸入空気量の測定値とを比較する実験を行ったところ、誤差が−０．５〜＋０．８％以内と非常に好ましい実験結果を得た。この実験結果より、体積効率に影響を与える吸気温度、冷却水水温、吸気対排気圧力比が変動しても吸入空気量演算式（１）は吸入空気量が精度よく演算できることが確認できた。
【００４６】
次に、本発明に係る空気流量センサ校正装置の動作を説明する。
【００４７】
ＥＧＲ全閉制御部９は、ＥＧＲバルブ８を全閉制御する。これにより、吸気管２を通った吸気のみエンジン１に吸入されるようになり、エンジン１が吸入する気体の全てがＭＡＦセンサ３で検出された吸気に等しいので、演算式（１）の演算値でもってＭＡＦセンサ３の検出誤差を評価できるようになる。
【００４８】
ＥＧＲバルブ８が全閉となった後、基本式演算部１０と体積効率補正演算部１１により、演算式（１）を演算して吸入空気量の演算値を求める。既に述べたように、この演算値は、非常に精度が高いものである。したがって、ＭＡＦセンサ３による吸入空気量の検出値が演算値に対して偏差を有していれば、その偏差はＭＡＦセンサ３の誤差と見なせる。そこで、校正部１２は、演算式（１）で補正演算された吸入空気量の演算値と、ＭＡＦセンサ３による吸入空気量の検出値との差分（偏差）を校正値として校正値記憶部１３に記憶する。
【００４９】
その後、校正演算部１４は、ＭＡＦセンサ３による吸入空気量の検出値に校正値記憶部１３から読み出した校正値を加算して吸入空気量とする。校正演算部１４は、ＥＧＲバルブ８が全閉でないときにも、ＭＡＦセンサ３の検出値に校正値を加算して吸入空気量を得ることができる。
【００５０】
具体的には、ＭＡＦセンサ３は、例えば、０〜５Ｖの間でアナログ信号を出力しており、デジタル変換された電圧値がＥＣＵ３１に取り込まれる。ＥＣＵ３１には、ＭＡＦセンサ３の出力電圧値と吸入空気量との変換テーブルが設定されており、電圧値から吸入空気量が読み取られる。校正値記憶部１３には、電圧値を校正する値、もしくは吸入空気量を校正する値が記憶されていれば、校正が可能である。
【００５１】
図２に、ＭＡＦセンサ３を校正する実験の結果を示す。精密に校正された測定器による測定値が白丸でプロットされている。これに対し、ＭＡＦセンサ３の検出値は黒四角でプロットされており、エンジン回転数の広い領域にわたり、誤差が大きいことが分かる。一方、本発明の演算式（１）による演算値は、黒丸でプロットされている。本発明の演算式（１）による演算値は、精密に校正された測定器による測定値とほとんど差がない。よって、本発明の演算式（１）による演算値とＭＡＦセンサ３の検出値との差分を校正値としておけば、精度の高い吸入空気量への校正が可能となることが分かる。一般に、車載されたＭＡＦセンサは１０％近い誤差を有しているが、本発明により校正することにより、誤差を１〜２％にできる。
【００５２】
なお、エンジン回転数による誤差の変動はあまりないので、校正値はエンジン回転数によらない一定値でもよい。もし、校正値が何かのエンジンパラメータに依存するようであれば、そのエンジンパラメータで参照されるマップに校正値を設定するとよい。
【００５３】
以上説明したように、本発明の空気流量センサ校正装置によれば、ＥＧＲバルブ８が全閉のとき、吸入空気量を演算式（１）で演算するようにしたので、エンジン１が吸い込んだ気体の量と吸気管２を通過した空気量が同じになり、ＥＧＲを備えたエンジン１であっても、演算値を利用したＭＡＦセンサ３の校正ができるようになる。
【００５４】
本発明の空気流量センサ校正装置によれば、エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正する補正項で体積効率の変動分を補正演算するので、吸入空気量演算の精度が向上する。この結果、ＭＡＦセンサ３が精密に校正されるようになり、ＥＧＲ制御やサルファパージ運転に要求される高い精度でＭＡＦセンサ３が吸入空気量を検出できるようになる。
【符号の説明】
【００５５】
１ エンジン
２ 吸気管
３ 空気流量センサ（ＭＡＦセンサ）
４ 吸気圧力センサ
５ 吸気温度センサ
６ クランク軸
７ クランク角センサ
８ ＥＧＲバルブ
９ ＥＧＲ全閉制御部
１０ 基本式演算部
１１ 体積効率補正演算部
１２ 校正部
１３ 校正値記憶部
１４ 校正演算部
１５ 冷却水水温センサ
１６ 排気圧力センサ
３０ 大気圧センサ
３１ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気管に設置されて吸入空気量を検出する空気流量センサを校正する装置であって、
吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、
吸気温度を検出する吸気温度センサと、
前記エンジンのクランク軸の回転からエンジン回転数を検出するクランク角センサと、
前記吸気管を通った吸気のみ前記エンジンに吸入されるようＥＧＲバルブを全閉制御するＥＧＲ全閉制御部と、
前記ＥＧＲバルブが全閉のとき、吸気圧力と吸気温度とエンジン回転数を入力変数とし、あらかじめ基準運転状態にて測定された体積効率を定数とする基本式により吸入空気量を演算する基本式演算部と、
前記基本式の演算値に、あらかじめ基準運転状態にて測定されたエンジンパラメータと現在の当該エンジンパラメータとの比に基づいた補正項を掛けて当該エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正演算する体積効率補正演算部と、
補正演算された吸入空気量の演算値により、前記空気流量センサを校正する校正部とを備えたことを特徴とする空気流量センサ校正装置。
【請求項２】
前記校正部は、
前記ＥＧＲバルブが全閉のとき、補正演算された吸入空気量の演算値と前記空気流量センサによる吸入空気量の検出値との差分を校正値として記憶する校正値記憶部と、
前記ＥＧＲバルブが開度制御中に、前記空気流量センサによる吸入空気量の検出値に校正値を加算して吸入空気量とする校正演算部とを備えることを特徴とする請求項１記載の空気流量センサ校正装置。
【請求項３】
前記補正項のエンジンパラメータは、吸気温度であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気流量センサ校正装置。
【請求項４】
冷却水の温度を検出する冷却水水温センサを備え、
前記補正項のエンジンパラメータは、冷却水水温であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の空気流量センサ校正装置。
【請求項５】
排気圧力を検出する排気圧力センサを備え、
前記補正項のエンジンパラメータは、吸気圧力を排気圧力で除した吸気対排気圧力比であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の空気流量センサ校正装置。
【請求項１】
エンジンの吸気管に設置されて吸入空気量を検出する空気流量センサを校正する装置であって、
吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、
吸気温度を検出する吸気温度センサと、
前記エンジンのクランク軸の回転からエンジン回転数を検出するクランク角センサと、
前記吸気管を通った吸気のみ前記エンジンに吸入されるようＥＧＲバルブを全閉制御するＥＧＲ全閉制御部と、
前記ＥＧＲバルブが全閉のとき、吸気圧力と吸気温度とエンジン回転数を入力変数とし、あらかじめ基準運転状態にて測定された体積効率を定数とする基本式により吸入空気量を演算する基本式演算部と、
前記基本式の演算値に、あらかじめ基準運転状態にて測定されたエンジンパラメータと現在の当該エンジンパラメータとの比に基づいた補正項を掛けて当該エンジンパラメータの変動による体積効率の変動分を補正演算する体積効率補正演算部と、
補正演算された吸入空気量の演算値により、前記空気流量センサを校正する校正部とを備えたことを特徴とする空気流量センサ校正装置。
【請求項２】
前記校正部は、
前記ＥＧＲバルブが全閉のとき、補正演算された吸入空気量の演算値と前記空気流量センサによる吸入空気量の検出値との差分を校正値として記憶する校正値記憶部と、
前記ＥＧＲバルブが開度制御中に、前記空気流量センサによる吸入空気量の検出値に校正値を加算して吸入空気量とする校正演算部とを備えることを特徴とする請求項１記載の空気流量センサ校正装置。
【請求項３】
前記補正項のエンジンパラメータは、吸気温度であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気流量センサ校正装置。
【請求項４】
冷却水の温度を検出する冷却水水温センサを備え、
前記補正項のエンジンパラメータは、冷却水水温であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の空気流量センサ校正装置。
【請求項５】
排気圧力を検出する排気圧力センサを備え、
前記補正項のエンジンパラメータは、吸気圧力を排気圧力で除した吸気対排気圧力比であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の空気流量センサ校正装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−１９３９９（Ｐ２０１３−１９３９９Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５６２７（Ｐ２０１１−１５５６２７）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【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２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【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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