JP2010285886A - 筒内圧力センサの校正方法、吸入空気量センサの校正方法、内燃機関の制御装置及び内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転中で燃料噴射量がゼロでＥＧＲ弁を全閉したときの内燃機関の筒内圧力と吸入空気量とを関連付けることにより、比較的簡便なアルゴリズムで精度良く校正することができる筒内圧センサ又は吸入空気量センサの校正を行う筒内圧力センサの校正方法、吸入空気量センサの校正方法、内燃機関の制御装置及び内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関１の運転中で燃料噴射量ＱｆがゼロでＥＧＲ弁３３を全閉したときに、吸入空気量センサ１４の測定値Ｍａｍで筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍの校正を行う筒内圧力センサの校正方法であって、吸入空気量センサ１４の測定値Ｍａｍに対応する吸入空気量と、筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍに対応する筒内圧力とを、筒内のガス量に関する気体の状態方程式を用いて関連付けて、この関連付けを基に、吸入空気量センサ１４の測定値Ｍａｍで筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍの校正を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の筒内の圧力と吸入空気量とを関連付けて筒内圧力センサ又は吸入空気量センサの校正を行う筒内圧力センサの校正方法、吸入空気量センサの校正方法、内燃機関の制御装置及び内燃機関に関する。

ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関では、筒内（シリンダ内）の圧力を測定する筒内圧力センサを搭載し、燃料噴射の着火時期制御、トルク制御、筒内圧力の最大値制御を行っている。しかしながら、筒内圧力の絶対値を基準にして内燃機関の運転制御を行う場合に、筒内圧力センサの出力に、個体差による測定値のばらつきや、経年変化による測定精度の悪化が生じて、正確な筒内圧力を検出することができない場合が生じるという問題がある。

また、一方、内燃機関では、吸入空気量を測定する吸入空気量センサ（Mass Air Flow センサ：質量空気流量センサ）を用いて、吸入空気量センサの測定値が目標の吸入空気量と一致するようにＥＧＲ弁や吸気弁（インテークスロットルバルブ）を制御してＥＧＲ量と吸入空気量を調整しながらＥＧＲ制御と吸気量制御を行っている。

この吸入空気量センサにおいても、個体差による測定値のばらつき、あるいは、ダクトなどの搭載場所の形状のばらつき等に起因する測定値のばらつき、経年変化による測定精度の悪化が生じて、正確な吸入空気量の測定ができなくなるという問題がある。この測定精度の悪い測定値を基にＥＧＲ制御を行うと実際のＥＧＲガスの流量が目標ＥＧＲ量と異なってしまうため、排気ガスの性状が悪化したり、燃費が悪化したりすることになる。

これに関連して、吸気量センサ（ＭＡＦセンサ）の劣化補正方法に関して、ＥＧＲを実施しない状態で複数の測定点で過給圧とエンジン回転数と吸気温度から算出した吸気量と吸気量センサのセンサ出力電圧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校正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）。

この劣化補正方法では、エンジン一回転当たりで吸気を取り込める総容積が決まっていることを利用して、ＥＧＲ停止時では、比較的簡単な数値モデルにより高い精度で吸気量を算出できるとしている。しかしながら、この数値モデルについては記載がない。

特開２００４−２７０４６２公報

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、内燃機関の運転中で燃料噴射量がゼロでＥＧＲ弁を全閉したときの、筒内のガスに関係するガスの状態方程式を用いて内燃機関の筒内圧力と吸入空気量とを関連付けることにより、比較的簡便なアルゴリズムで精度良く校正することができる筒内圧センサ又は吸入空気量センサの校正を行う筒内圧力センサの校正方法、吸入空気量センサの校正方法、内燃機関の制御装置及び内燃機関を提供することにある。

上記の目的を達成するための筒内圧力センサの校正方法は、内燃機関の運転中で燃料噴射量がゼロでＥＧＲ弁を全閉したときに、吸入空気量センサの測定値で筒内圧力センサの測定値の校正を行う筒内圧力センサの校正方法であって、吸入空気量センサの測定値に対応する吸入空気量と、筒内圧力センサの測定値に対応する筒内圧力とを、筒内のガス量に関する気体の状態方程式を用いて関連付けて、この関連付けを基に、吸入空気量センサの測定値で筒内圧力センサの測定値の校正を行うことを特徴とする方法である。

上記の筒内圧力センサの校正方法において、内燃機関の運転中で燃料噴射量がゼロでＥＧＲ弁を全閉したときに、吸入空気量センサの測定値Ｍａｍで筒内圧力センサの測定値Ｐｃｍの校正を行う筒内圧力センサの校正方法であって、筒内容積のＶｃ、隙間容積のＶｓ、筒内総ガス量算出値の補正係数のＫ１、筒内残留ガス量算出値の補正係数のＫ２を予め設定しておき、燃料噴射量がゼロで、かつ、ＥＧＲ弁が全閉の内燃機関の運転時に、吸入ガス量のＭａｍ、筒内圧力のＰｃｍ、筒内温度のＴｃｍ、残留ガス圧力のＰｒｍ、残留ガス温度のＴｒｍを測定し、筒内吸入ガス量算出値をＭｃｃ、筒内総ガス量算出値をＭｔｃ、筒内残留ガス量算出値をＭｒｃ、吸入空気量算出値をＭａｃ、筒内圧力算出値をＰｃｃとし、空気のガス定数をＲａとした場合に、次の筒内のガス量に関する気体の状態方程式を含む（式１）〜（式６）と、筒内圧力の算出値Ｐｃｃと測定値Ｐｃｍとの関係を示す（式７）とから、
Ｍｃｃ＝Ｍｔｃ−Ｍｒｃ ・・・・（式１）
Ｍｔｃ＝〔（Ｐｃｃ×Ｖｃ）／（Ｒａ×Ｔｃｍ）〕／Ｋ１ ・・・・（式２）
Ｍｒｃ＝〔（Ｐｒｍ×Ｖｓ）／（Ｒａ×Ｔｒｍ）〕×Ｋ２ ・・・・（式３）
Ｍｃｃ＝Ｍａｃ ・・・・（式４）
Ｍａｃ＝Ｍａｍ ・・・・（式５）
Ｐｃｃ＝（Ｍａｍ＋Ｍｒｃ）×（Ｋ１×Ｒａ×Ｔｃｍ）／Ｖｃ ・・・・（式６）
Ｐｃｃ＝α×Ｐｃｍ ・・・・（式７）
筒内圧力センサの測定値Ｐｃｍの校正係数αを求めて、筒内圧力センサの校正を行う。

上記の目的を達成するための吸入空気量センサの校正方法は、内燃機関の運転中で燃料噴射量がゼロでＥＧＲ弁を全閉したときに、筒内圧力センサの測定値で吸入空気量センサの測定値の校正を行う吸入空気量センサの校正方法であって、筒内圧力センサの測定値に対応する筒内圧力と、吸入空気量センサの測定値に対応する吸入空気量とを、筒内のガス量に関する気体の状態方程式を用いて関連付けて、この関連付けを基に、筒内圧力センサの測定値で吸入空気量センサの測定値の校正を行うことを特徴とする方法である。

上記の吸入空気量センサの校正方法において、内燃機関の運転中で燃料噴射量がゼロでＥＧＲ弁を全閉したときに、筒内圧力センサの測定値Ｐｃｍで吸入空気量センサの測定値Ｍａｍの校正を行う吸入空気量センサの校正方法であって、筒内容積のＶｃ、隙間容積のＶｓ、筒内総ガス量算出値の補正係数のＫ１、筒内残留ガス量算出値の補正係数のＫ２を予め設定しておき、燃料噴射量がゼロで、かつ、ＥＧＲ弁が全閉の内燃機関の運転時に、吸入空気量のＭａｍ、筒内圧力のＰｃｍ、筒内温度のＴｃｍ、残留ガス圧力のＰｒｍ、残留ガス温度のＴｒｍを測定し、筒内吸入ガス量算出値をＭｃｃ、筒内総ガス量算出値をＭｔｃ、筒内残留ガス量算出値をＭｒｃ、吸入空気量算出値をＭａｃ、筒内圧力算出値をＰｃｃとし、空気のガス定数をＲａとした場合に、次の筒内のガス量に関する気体の状態方程式を含む（式８）〜（式１１）と、吸入空気量の計算値Ｍａｃと測定値Ｍａｍとの関係を示す（式１２）とから、
Ｍｔｃ＝〔（Ｐｃｍ×Ｖｃ）／（Ｒａ×Ｔｃｍ）〕／Ｋ１ ・・・・（式８）
Ｍｒｃ＝〔（Ｐｒｍ×Ｖｓ）／（Ｒａ×Ｔｒｍ）〕×Ｋ２ ・・・・（式９）
Ｍｃｃ＝Ｍｔｃ−Ｍｒｃ ・・・・（式１０）
Ｍａｃ＝Ｍｃｃ ・・・・（式１１）
Ｍａｃ＝β×Ｍａｍ ・・・・（式１２）
吸入空気量センサの測定値Ｍａｍの校正係数βを求めて、吸入空気量センサの校正を行う。

上記の目的を達成するための内燃機関の制御装置は、上記の筒内圧力センサの校正方法、又は、上記の吸入空気量センサの校正方法を実施する。また、上記の目的を達成するための内燃機関は、この内燃機関の制御装置を備えて構成される。

本発明に係る筒内圧力センサの校正方法、吸入空気量センサの校正方法、内燃機関の制御装置及び内燃機関によれば、筒内のガス量に関するガスの状態方程式を用いて内燃機関の筒内圧力と吸入空気量とを関連付けることにより、比較的簡便なアルゴリズムで精度良く校正することができる。

そして、この筒内圧力センサの校正方法を用いることにより、量産されている吸入空気量センサを用いて、筒内圧力センサの測定値の個体差による誤差や経年変化による誤差を補正することで、エンジンの制御の精度を向上することができる。

また、この吸入空気量センサの校正方法を用いることにより、内燃機関において、吸入空気量の測定精度を向上させることができるので、精度よくＥＧＲ制御を行うことができ、内燃機関毎の排気ガスの性状や燃費のばらつきや経年変化を防ぐことができる。

本発明の実施の形態のエンジンの構成を示す図である。 本発明の実施の形態における筒内圧力センサの校正用の制御フローの一例を示す図である。 筒内圧力の算出値と測定値と補正値の関係を示す図である。 本発明の実施の形態における吸入空気量センサの校正用の制御フローの一例を示す図である。 吸入空気量の算出値と測定値と補正値の関係を示す図である。 燃料噴射量をゼロとした場合のエンジン回転数と吸入空気量と測定のタイミングを示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態のエンジンについて、図面を参照しながら説明する。なお、本発明を用いて、エンジン搭載の吸入空気量センサを用いて筒内圧力センサ出力の校正を行う場合には、エンジン搭載の吸入空気センサ出力は、予め専用の校正設備で校正され、流量検出精度基準を満たすものであることが前提条件となる。また、エンジン搭載の筒内圧力センサを用いて吸入空気量センサ出力の校正を行う場合には、エンジン搭載の筒内圧力センサ出力は、予め専用の校正設備で校正され、圧力検出精度基準を満たすものであることが前提となる。つまり、エンジン搭載の筒内圧力センサ又は吸入空気量センサを用いてもう一方を校正する場合、校正に使用するセンサ出力の精度は、必ず保障されたものである必要がある。

図１に、本発明の実施の形態のエンジン（内燃機関）１の構成を示す。このエンジン１には、吸気通路２と排気通路３が設けられており、エンジン１の燃料噴射機構４には、燃料噴射ノズル５とコモンレール６とが備えられ、筒内（シリンダ内）７の燃料噴射を行っている。また、ターボチャージャ８を備え、そのタービン９が排気通路３に配置され、タービン９に駆動されるコンプレッサ１０が吸気通路２に配置されている。

更に、排気スロットル弁１１が排気通路３に、吸気スロットル弁１２が吸気通路２に配置されている。また、排気ガス処理装置１３がタービン９の下流側の排気通路３に、吸入空気量センサ（エアクリーナー）１４がコンプレッサ１０の上流側の吸気通路２に配置されている。そして、ＥＧＲシステム３１が、排気通路３と吸気通路２とを接続するＥＧＲ通路３２とＥＧＲ弁３３とＥＧＲクーラー３４で構成されている。このエンジン１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１５が設けられている。

そして、本発明においては、内燃機関で燃料噴射量をゼロとし、ＥＧＲ弁３３を全閉したときに、吸入空気量センサ１４の測定値Ｍａｍで筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍの校正を行い、または、逆に、筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍで吸入空気量センサの測定値Ｍａｍの校正を行う。

この筒内圧力センサ１８は、例えば、エンジン１の気筒（例えば４気筒）に最低一つ搭載される。この筒内圧力センサ１８の測定値を吸入空気量センサ１４の測定値で校正する場合には、搭載されている筒内圧力センサ１８が一つの場合はそれについて校正し、複数の気筒又は全気筒に筒内圧力センサが搭載されている場合は個別に校正する。なお、各気筒で吸入ガス量が異なる可能性が考えられるが、ここでは、各気筒の吸入ガス量は等しいとして、全気筒の平均値を使用する。

次に、筒内圧力センサの校正方法について説明する。本発明の筒内圧力センサの校正方法では、エンジン１の燃料噴射量Ｑｆをゼロとし、ＥＧＲ弁３３を全閉したときに、吸入空気量センサ１４の測定値Ｍａｍに対応する吸入空気量Ｍａｃと、筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍに対応する筒内圧力Ｐｃｃとを、筒内のガス量に関する気体の状態方程式を用いて関連付けて、この関連付けを基に、吸入空気量センサ１４の測定値Ｍａｍで筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍの校正を行う。

この筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍから吸入空気量Ｍａｃを算出する場合、筒内総ガス量Ｍｔと筒内残留ガス量Ｍｒの差と考える。これの筒内総ガス量Ｍｔと筒内残留ガス量Ｍｒをそれぞれ気体の状態方程式より算出する。

この筒内圧力センサの校正方法は、制御装置１５内で、図２に示すような筒内圧力センサの補正制御のフローチャートに従って行う。この図２の補正制御ルーチンは、気筒のサイクル毎に、例えば、４気筒エンジンなら、クランク角度で１８０度毎に呼び出される。

この図２のステップＳ１１で、エンジン１が運転状態（モータリング状態）であり、かつ、燃料噴射量Ｑｆ＝０の状態か否かを判定する。この判定で燃料噴射量Ｑｆがゼロでない場合（ＮＯ）はゼロになるまで待つ。燃料噴射量Ｑｆがゼロの場合（ＹＥＳ）では、次のステップＳ１２で、ＥＧＲ弁３３を全閉にする。次のステップＳ１３でエンジンの運転状態が安定するまで予め設定した一定時間待つ。

図６に、の燃料噴射量Ｑｆをゼロとした後の、即ち、減速条件中の燃料噴射量Ｑｆ、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気流量Ｍａの状態を模式的に示す。燃料噴射量Ｑｆがゼロとなった後、エンジン回転数Ｎｅは徐々に減少し、それに伴い吸入空気流量Ｍａも減少する。

次のステップＳ１４で吸入空気量センサ１４の測定値Ｍａｍから筒内圧力Ｐｃｃを算出する。次のステップＳ１５で吸入空気量センサ１４から算出された筒内圧力Ｐｃｃと、筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍから、筒内圧力センサ１８の補正係数αを算出して校正を行う。

この校正は、次のように、筒内容積のＶｃ、隙間容積のＶｓ、シリンダ壁面からの熱損失による筒内総ガス量算出値の補正係数のＫ１、筒内残留ガス量算出値の補正係数のＫ２を予め設定しておき、制御装置１５内に記憶しておく。

そして、ステップＳ１４で、燃料噴射量Ｑｆがゼロで、かつ、ＥＧＲ弁３３が全閉の状態でかつ安定した状態のときに、即ち、図５に示すような、燃料噴射量Ｑｆがゼロになってから予め設定した一定時間ｔ１経過後で、燃料噴射量Ｑｆがゼロでなくなるまでの間の期間ｔ２に、例えば、時点ｔｍ（ｉ）で、吸入ガス量のＭａｍ、筒内圧力のＰｃｍ、筒内温度のＴｃｍ、残留ガス圧力のＰｒｍ、残留ガス温度のＴｒｍを測定する。これらの測定値Ｐｃｍ、Ｔｃｍ、Ｐｒｍ、Ｔｒｍは、クランク角度ごとの算出値を用いる。

空気のガス定数をＲａとした場合の筒内のガス量に関する気体の状態方程式の（式１）と（式２）と、筒内吸入ガス量、筒内総ガス量、筒内残留ガス量、吸入空気量の相互間の関係（式３）（式４）（式５）を基に、筒内吸入ガス量算出値のＭｃｃ、筒内総ガス量算出値のＭｔｃ、筒内残留ガス量算出値のＭｒｃ、吸入空気量算出値のＭａｃ、筒内圧力算出値のＰｃｃを算出し、（式６）で筒式内圧力算出値のＰｃｃを算出する。更に、（式７）の筒内圧力の算出値Ｐｃｃと測定値Ｐｃｍとの関係を示す（式６）とから、校正係数（補正係数）αを算出する。
Ｍｃｃ＝Ｍｔｃ−Ｍｒｃ ・・・・（式１）
Ｍｔｃ＝〔（Ｐｃｃ×Ｖｃ）／（Ｒａ×Ｔｃｍ）〕／Ｋ１ ・・・・（式２）
Ｍｒｃ＝〔（Ｐｒｍ×Ｖｓ）／（Ｒａ×Ｔｒｍ）〕×Ｋ２ ・・・・（式３）
Ｍｃｃ＝Ｍａｃ ・・・・（式４）
Ｍａｃ＝Ｍａｍ ・・・・（式５）
Ｐｃｃ＝（Ｍａｍ＋Ｍｒｃ）×（Ｋ１×Ｒａ×Ｔｃｍ）／Ｖｃ ・・・・（式６）
Ｐｃｃ＝α×Ｐｃｍ ・・・・（式７）
つまり、（式７）から筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍの校正係数（補正係数）αを求めて、筒内圧力センサ１８の校正を行う。この吸入空気量センサ１４の測定値Ｍａｍを基にして算出された筒内圧力Ｐｃｃを実際の筒内圧力であるとして、筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍを補正する。

この補正では、図３に示すように、校正対象の筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍを横軸、吸入空気量センサ１４の測定値Ｍａｍから算出した筒内圧力Ｐｃｃを縦軸とする。このＰｃｍ１がＰｃｃ１と一致するように校正係数αを決定する。つまり、α＝Ｐｃｃ１／Ｐｃｍ１とする。補正後の筒内圧力Ｐｃは筒内圧力の測定値Ｐｃｍにこのαを乗じて求める。この補正後のＰｃをこれ以後のエンジン１の制御に利用する。なお、図３の例では、筒内圧力の測定点Ｐｃｍが１点の場合を示す。

次に、吸入空気量センサの校正方法について説明する。本発明の吸入空気量センサの校正方法では、エンジン１の燃料噴射量をゼロとし、ＥＧＲ弁３３を全閉したときに、吸入空気量センサ１４の測定値Ｍａｍに対応する吸入空気量Ｍａｃと、筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍに対応する筒内圧力Ｐｃｃとを、筒内のガス量に関する気体の状態方程式を用いて関連付けて、この関連付けを基に、筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍで吸入空気量センサの測定値Ｍａｍの校正を行う。

この吸入空気量センサの校正方法は、制御装置１５内で、図４に示すような吸入空気量センサの補正制御のフローチャートに従って行う。この図４の補正制御ルーチンは、気筒のサイクル毎に、例えば、４気筒エンジンなら、クランク角度で１８０度毎に呼び出される。

この図４のステップＳ２１で、エンジン１が運転状態であり、かつ、燃料噴射量Ｑｆ＝０の状態か否かを判定する。この判定で燃料噴射量Ｑｆがゼロでない場合（ＮＯ）はゼロになるまで待つ。燃料噴射量Ｑｆがゼロの場合（ＹＥＳ）では、次のステップＳ２２で、ＥＧＲ弁３３を全閉にする。次のステップＳ２３でエンジンの運転状態が安定するまで予め設定した一定時間待つ。

次のステップＳ２４で、燃料噴射量Ｑｆがゼロで、かつ、ＥＧＲ弁３３が全閉の状態でかつ安定した状態のときに、即ち、図５に示すような、燃料噴射量Ｑｆがゼロになってから予め設定した一定時間ｔ１経過後で、燃料噴射量Ｑｆがゼロでなくなるまでの間の期間ｔ２に、例えば、時点ｔｍ（ｉ）で、筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍから吸入空気量Ｍａｃを算出する。次のステップＳ２５で筒内圧力センサ１８から算出された吸入空気量Ｍａｃと、吸入空気量センサの測定値Ｍｃｍから、吸入空気量センサの補正係数βを算出して校正を行う。

この校正は、次のように、筒内容積のＶｃ、隙間容積のＶｓ、シリンダ壁面からの熱損失による筒内総ガス量算出値の補正係数のＫ１、筒内残留ガス量算出値の補正係数のＫ２を予め設定しておき、制御装置１５内に記憶しておく。

そして、ステップＳ２４で、燃料噴射量Ｑｆがゼロで、かつ、ＥＧＲ弁３３が全閉の状態でかつ安定した状態のときに、吸入ガス量のＭａｍ、筒内圧力のＰｃｍ、筒内温度のＴｃｍ、残留ガス圧力のＰｒｍ、残留ガス温度のＴｒｍを測定する。これらの測定値Ｐｃｍ、Ｔｃｍ、Ｐｒｍ、Ｔｒｍは、クランク角度ごとの算出値を用いる。

空気のガス定数をＲａとした場合の筒内のガス量に関する気体の状態方程式を含む（式８）（式９）と、筒内吸入ガス量、筒内総ガス量、筒内残留ガス量、吸入空気量との関係を示す（式１０）と（式１１）とから、筒内総ガス量算出値のＭｔｃ、筒内残留ガス量算出値のＭｒｃ、筒内吸入ガス量算出値のＭｃｃ、吸入空気量算出値のＭａｃを算出する。

更に、（式１２）の吸入空気量の計算値Ｍａｃと測定値Ｍａｍとの関係から、校正係数（補正係数）βを算出する。
Ｍｔｃ＝〔（Ｐｃｍ×Ｖｃ）／（Ｒａ×Ｔｃｍ）〕／Ｋ１ ・・・・（式８）
Ｍｒｃ＝〔（Ｐｒｍ×Ｖｓ）／（Ｒａ×Ｔｒｍ）〕×Ｋ２ ・・・・（式９）
Ｍｃｃ＝Ｍｔｃ−Ｍｒｃ ・・・・（式１０）
Ｍａｃ＝Ｍｃｃ ・・・・（式１１）
Ｍａｃ＝β×Ｍａｍ ・・・・（式１２）
つまり、この（式１２）から吸入空気量センサの測定値Ｍｃｍの校正係数（補正係数）βを求めて、筒内圧力センサ１８の校正を行う。この筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍを基にして算出された吸入空気量Ｍａｃを実際の吸入空気量であるとして、吸入空気量センサの測定値Ｍａｍを補正する。

この校正対象の吸入空気量センサの測定値Ｍａｍを横軸、筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍから算出した吸入空気量Ｍａｃを縦軸とする。このＭａｍ１、Ｍａｍ２がＭａｃ１、Ｍａｍ２との一致度合いが最大になるように校正係数βを決定する。つまり、β≒Ｍａｃ１／Ｍａｍ１、β≒Ｍａｃ２／Ｍａｍ２とする。補正後の吸入空気量Ｍａは吸入空気量センサの測定値Ｍａｍにこのβを乗じて求める。この補正後のＭａをこれ以後のエンジンの制御に利用する。なお、図５の例では、吸入空気量の測定点が２点の場合を示す。

この図５においては、図６の区間ｔ２の最初と区間の最後の２点のデータを利用し、線形補間式により吸入空気量センサを校正した場合の例を示す。この２点ｔｍ（１）、ｔｍ（２）での筒内圧力センサ１８の測定値Ｐｃｍから算出した吸入空気量Ｍａｃ１、Ｍａｃ２と吸入空気量センサ１４の測定値Ｍａｍ１，Ｍａｍ２を制御装置１５のメモリに記憶する。減速条件が終了した後は、メモリに記憶されたＭａｃ１，Ｍａｃ２，Ｍａｍ１，Ｍａｍ２から吸入空気量センサ１４の算出値Ｍａｃと測定値Ｍａｍとの関係が、Ｍａ＝（Ｍｃ１−Ｍｃ２）／（Ｍｓ１−Ｍｓ２）×Ｍａｍ＝β×Ｍａｍとなる。この補正後のＭａを制御に利用する。

この図５の例では２点のデータを利用したが、ｔ２区間で得られた各時点ｔｍ（ｉ）の全てのデータを取得し、そのデータを基に最小二乗法により線形補間式を作っても補正するのが好ましい。また線形補間ではセンサのばらつき特性を精度良く表せない場合には、吸入空気量Ｍａの区間に幾つかに区切って多点のテーブルを作成して補間してもよい。この補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１５に保存するのが好ましいが、減速の度に行わなくても、減速状態の一定回数毎に行うようにしてもよい。

上記の筒内圧力センサの校正方法、吸入空気量センサの校正方法、内燃機関の制御装置及び内燃機関によれば、筒内のガス量に関するガスの状態方程式を用いてエンジン１の筒内圧力と吸入空気量とを関連付けることにより、比較的簡便なアルゴリズムで精度良く校正することができる。

そして、この筒内圧力センサの校正方法を用いることにより、量産されている吸入空気量センサ１４を用いて、筒内圧力センサの測定値の個体差による誤差や経年変化による誤差を補正することで、エンジンの制御の精度を向上することができる。

また、この吸入空気量センサの校正方法を用いることにより、エンジン１において、吸入空気量の測定精度を向上させることができるので、精度よくＥＧＲ制御を行うことができ、エンジン毎の排気ガスの性状や燃費のばらつきや経年変化を防ぐことができる。

本発明の筒内圧力センサの校正方法、吸入空気量センサの校正方法、内燃機関の制御装置及び内燃機関は、筒内のガス量に関するガスの状態方程式を用いて内燃機関の筒内圧力と吸入空気量とを関連付けることにより、比較的簡便なアルゴリズムで精度良く校正することができ、この筒内圧力センサの校正方法を用いることにより、量産されている吸入空気量センサを用いて、筒内圧力センサの測定値の個体差による誤差や経年変化による誤差を補正することで、エンジンの制御の精度を向上することができ、更に、この吸入空気量センサの校正方法を用いることにより、内燃機関において、吸入空気量の測定精度を向上させることができるので、精度よくＥＧＲ制御を行うことができ、内燃機関毎の排気ガスの性状や燃費のばらつきや経年変化を防ぐことができる。

そのため、乗用車やトラックやバス等に搭載されるガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関に関連した、筒内圧力センサの校正方法、吸入空気量センサの校正方法、内燃機関の制御装置及び内燃機関として利用できる。

１ エンジン
１４ 吸入空気量センサ
１８ 筒内圧力センサ
３３ ＥＧＲ弁

Claims (6)

1. 内燃機関の運転中で燃料噴射量がゼロでＥＧＲ弁を全閉したときに、吸入空気量センサの測定値で筒内圧力センサの測定値の校正を行う筒内圧力センサの校正方法であって、吸入空気量センサの測定値に対応する吸入空気量と、筒内圧力センサの測定値に対応する筒内圧力とを、筒内のガス量に関する気体の状態方程式を用いて関連付けて、この関連付けを基に、吸入空気量センサの測定値で筒内圧力センサの測定値の校正を行うことを特徴とする筒内圧力センサの校正方法。
2. 内燃機関の運転中で燃料噴射量がゼロでＥＧＲ弁を全閉したときに、吸入空気量センサの測定値Ｍａｍで筒内圧力センサの測定値Ｐｃｍの校正を行う筒内圧力センサの校正方法であって、
   筒内容積のＶｃ、隙間容積のＶｓ、筒内総ガス量算出値の補正係数のＫ１、筒内残留ガス量算出値の補正係数のＫ２を予め設定しておき、
   燃料噴射量がゼロで、かつ、ＥＧＲ弁が全閉の内燃機関の運転時に、吸入ガス量のＭａｍ、筒内圧力のＰｃｍ、筒内温度のＴｃｍ、残留ガス圧力のＰｒｍ、残留ガス温度のＴｒｍを測定し、
   筒内吸入ガス量算出値をＭｃｃ、筒内総ガス量算出値をＭｔｃ、筒内残留ガス量算出値をＭｒｃ、吸入空気量算出値をＭａｃ、筒内圧力算出値をＰｃｃとし、空気のガス定数をＲａとした場合に、
   次の筒内のガス量に関する気体の状態方程式を含む（式１）〜（式６）と、筒内圧力の算出値Ｐｃｃと測定値Ｐｃｍとの関係を示す（式７）とから、
   Ｍｃｃ＝Ｍｔｃ−Ｍｒｃ ・・・・（式１）
   Ｍｔｃ＝〔（Ｐｃｃ×Ｖｃ）／（Ｒａ×Ｔｃｍ）〕／Ｋ１ ・・・・（式２）
   Ｍｒｃ＝〔（Ｐｒｍ×Ｖｓ）／（Ｒａ×Ｔｒｍ）〕×Ｋ２ ・・・・（式３）
   Ｍｃｃ＝Ｍａｃ ・・・・（式４）
   Ｍａｃ＝Ｍａｍ ・・・・（式５）
   Ｐｃｃ＝（Ｍａｍ＋Ｍｒｃ）×（Ｋ１×Ｒａ×Ｔｃｍ）／Ｖｃ ・・・・（式６）
   Ｐｃｃ＝α×Ｐｃｍ ・・・・（式７）
   筒内圧力センサの測定値Ｐｃｍの校正係数αを求めて、筒内圧力センサの校正を行うことを特徴とする筒内圧力センサの校正方法。
3. 内燃機関の運転中で燃料噴射量がゼロでＥＧＲ弁を全閉したときに、筒内圧力センサの測定値で吸入空気量センサの測定値の校正を行う吸入空気量センサの校正方法であって、筒内圧力センサの測定値に対応する筒内圧力と、吸入空気量センサの測定値に対応する吸入空気量とを、筒内のガス量に関する気体の状態方程式を用いて関連付けて、この関連付けを基に、筒内圧力センサの測定値で吸入空気量センサの測定値の校正を行うことを特徴とする吸入空気量センサの校正方法。
4. 内燃機関の運転中で燃料噴射量がゼロでＥＧＲ弁を全閉したときに、筒内圧力センサの測定値Ｐｃｍで吸入空気量センサの測定値Ｍａｍの校正を行う吸入空気量センサの校正方法であって、
   筒内容積のＶｃ、隙間容積のＶｓ、筒内総ガス量算出値の補正係数のＫ１、筒内残留ガス量算出値の補正係数のＫ２を予め設定しておき、
   燃料噴射量がゼロで、かつ、ＥＧＲ弁が全閉の内燃機関の運転時に、吸入空気量のＭａｍ、筒内圧力のＰｃｍ、筒内温度のＴｃｍ、残留ガス圧力のＰｒｍ、残留ガス温度のＴｒｍを測定し、
   筒内吸入ガス量算出値をＭｃｃ、筒内総ガス量算出値をＭｔｃ、筒内残留ガス量算出値をＭｒｃ、吸入空気量算出値をＭａｃ、筒内圧力算出値をＰｃｃとし、空気のガス定数をＲａとした場合に、
   次の筒内のガス量に関する気体の状態方程式を含む（式８）〜（式１１）と、吸入空気量の計算値Ｍａｃと測定値Ｍａｍとの関係を示す（式１２）とから、
   Ｍｔｃ＝〔（Ｐｃｍ×Ｖｃ）／（Ｒａ×Ｔｃｍ）〕／Ｋ１ ・・・・（式８）
   Ｍｒｃ＝〔（Ｐｒｍ×Ｖｓ）／（Ｒａ×Ｔｒｍ）〕×Ｋ２ ・・・・（式９）
   Ｍｃｃ＝Ｍｔｃ−Ｍｒｃ ・・・・（式１０）
   Ｍａｃ＝Ｍｃｃ ・・・・（式１１）
   Ｍａｃ＝β×Ｍａｍ ・・・・（式１２）
   吸入空気量センサの測定値Ｍａｍの校正係数βを求めて、吸入空気量センサの校正を行うことを特徴とする吸入空気量センサの校正方法。
5. 請求項１若しくは２に記載の筒内圧力センサの校正方法、又は、請求項３若しくは４に記載の吸入空気量センサの校正方法を実施することを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項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。

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