JP2013036355A - 空気流量センサ校正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＯｘ排出を増加させずに走行中のＥＧＲ全閉制御ができ、吸入空気量の検出精度を向上できる空気流量センサ校正装置を提供する。
【解決手段】走行中に、アクセルオフによるエンジンブレーキの作動で減速していることを検出するエンジンブレーキ検出部４と、エンジンブレーキの作動で減速中にＥＧＲバルブ５を全閉制御するＥＧＲ全閉制御部６と、ＥＧＲ全閉時に基本式により吸入空気量を演算する基本式演算部７と、基本式の演算値に補正項を掛けて体積効率の変動分を補正演算する体積効率補正演算部８と、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学習して校正値として記憶する校正値記憶部９と、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１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＮＯｘ排出を増加させずに走行中のＥＧＲ全閉制御ができ、吸入空気量の検出精度を向上できる空気流量センサ校正装置に関する。

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。

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。

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。

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ある。

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。

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。

特開２０１０−１１６８５７号公報

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。

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。

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。

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。

これに対し、本発明者は、ＥＧＲバルブを全閉に制御し、演算値が正確な吸入空気量を示す状態でＭＡＦセンサの校正を行うことを考えている。しかし、走行中にむやみにＥＧＲバルブを全閉に制御すると、ＮＯｘ排出が増加してしまうので好ましくない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＮＯｘ排出を増加させずに走行中のＥＧＲ全閉制御ができ、吸入空気量の検出精度を向上できる空気流量センサ校正装置を提供することにある。

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、車両のエンジンの吸気管の吸入空気量を検出する空気流量センサを校正する空気流量センサ校正装置であって、走行中に、アクセルオフによるエンジンブレーキの作動で減速していることを検出するエンジンブレーキ検出部と、エンジンブレーキの作動で減速中に、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、あらかじめ前記エンジンが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、あらかじめ前記エンジンが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学習して校正値として記憶する校正値記憶部と、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ものである。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）ＮＯｘ排出を増加させずに走行中のＥＧＲ全閉制御ができる。

（２）吸入空気量の検出精度を向上できる。

本発明の一実施形態を示す空気流量センサ校正装置の構成図である。 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。 本発明の空気流量センサ校正装置における校正値学習のフローチャートである。 本発明のＥＧＲ全閉制御前後における各部の値の時間変化を示すグラフである。

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。

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、車両のエンジン１の吸気管２の吸入空気量を検出する空気流量センサ（ＭＡＦセンサ）３を校正する空気流量センサ校正装置であって、走行中に、アクセルオフによるエンジンブレーキの作動で減速していることを検出するエンジンブレーキ検出部４と、エンジンブレーキの作動で減速中に、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５を全閉制御するＥＧＲ全閉制御部６と、ＥＧＲバルブ５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、あらかじめエンジン１が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７と、基本式の演算値に、あらかじめエンジン１が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８と、補正演算された吸入空気量の演算値と空気流量センサ３による吸入空気量の検出値との差分を学習して校正値として記憶する校正値記憶部９と、空気流量センサ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１０とを備える。

エンジンブレーキ検出部４、ＥＧＲ全閉制御部６、基本式演算部７、体積効率補正演算部８、校正値記憶部９、校正演算部１０は、エンジン制御装置（Engine Control Module；ＥＣＭ）１１にソフトウェアとして搭載される。ＥＣＭ１１は、電子制御装置（Electronical Control Unit；ＥＣＵ）ともいう。

本発明の空気流量センサ校正装置は、吸気圧力を検出する吸気圧力センサ１２と、吸気温度を検出する吸気温度センサ１３と、エンジン１のクランク軸１４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１５と、冷却水の温度を検出する冷却水水温センサ１６と、排気圧力を検出する排気圧力センサ１７と大気圧を検出する大気圧センサ１８とを備える。

車両には、吸気管２の最も入口側に、塵埃を捕集するエアクリーナ１９が設けられる。ＭＡＦセンサ３は、エアクリーナ１９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２０のコンプレッサ２１が接続され、コンプレッサ２１の下流に吸気を冷却するインタークーラ２２が接続される。インタークーラ２２の下流では、吸気管２に吸気スロットル２３が設置され、吸気スロットル２３の下流で吸気管２がエンジン１の吸気マニホールド２４に接続される。エンジン１の排気マニホールド２５に排気管２６が接続され、排気管２６にはターボチャージャ２０のタービン２７が設けられる。排気管２６のタービン２７の下流には、排気ブレーキ２８が設けられる。排気ブレーキ２８の下流には、排気ガス中のＰＭを捕集するディーゼルパティキュレートデフューザ（Diesel Particulate Defuser；以下、ＤＰＤという）２９が設けられる。ＤＰＤ２９は、ＤＰＦともいう。排気マニホールド２５と吸気マニホールド２４の間には、ＥＧＲ管３０が設けられる。ＥＧＲ管３０には、ＥＧＲクーラ３１とＥＧＲ弁５が設けられる。

吸気圧力センサ１２と吸気温度センサ１３は、吸気マニホールド２４に設置される。クランク角センサ１５は、クランク軸１４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１６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１７は、排気マニホールド２５に設置される。

次に、空気流量センサ校正装置の基本式演算部７と体積効率補正演算部８が実行する吸入空気量の演算式（１）について説明する。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。

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。

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１３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１２により検出される。大気圧PA_Aは大気圧センサ１８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１５により検出される。

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。

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。

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）を基準運転状態とし、この基準運転状態にて、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。

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。

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。

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。

吸気温度について考察すると、気体は吸気マニホールド２４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。

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２４の壁温度は、通常、大気温度より高い。吸気管２から吸気マニホールド２４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。

吸気対排気圧力比について考察すると、排気管２６には、ＤＰＤ２９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。

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。

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。

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。

次に、本発明に係る空気流量センサ校正装置の基本動作を説明する。

ＥＧＲ全閉制御部６は、ＥＧＲバルブ５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。

ＥＧＲバルブ５が全閉となった後、基本式演算部７と体積効率補正演算部８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、校正値記憶部９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）を学習し、この値を校正値として記憶する。

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ＥＣＭ１１に取り込まれる。ＥＣＭ１１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９に、変換テーブルを参照する電圧値を校正する値が記憶されていれば、ＭＡＦセンサ３の出力電圧値に校正値を加算した電圧値で変換テーブルを参照することで正しい吸入空気量が得られる。もしくは、校正値記憶部９に、変換テーブルから読み出した吸入空気量を校正する値が記憶されていれば、変換テーブルから読み出した吸入空気量に校正値を加算することで、正しい吸入空気量が得られる。

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学習して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。

次に、本発明に係る空気流量センサ校正装置の詳細な動作を図３のフローチャートに沿って説明する。

ステップＳ１にて、空気流量センサ校正装置のエンジンブレーキ検出部４は、車両がエンジンブレーキ減速の状態かどうかを判定する。エンジンブレーキ減速の状態は、車両が走行中であること（車速≠０ｋｍ／ｈ）、アクセルオフであること、燃料噴射量が０であること、減速中であること（車速が低下中又はエンジン回転数が低下中）から判定される。ＮＯであればステップＳ１に戻る。ＹＥＳであれば、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２にて、空気流量センサ校正装置は、学習条件が充足されたかどうか判定する。学習条件は、ステップＳ２とステップＳ６で使用するが、その項目は、
（１）排気ブレーキ（又は排気スロットル）の作動状態
（２）吸気スロットルの作動状態
（３）バッテリ電圧
（４）冷却水水温
（５）吸気温度
（６）サイドブレーキの作動状態
（７）トルクコンバータロックアップ機構の作動状態
（オートマティックトランスミッションの場合）
（８）クラッチの接続状態
（マニュアルトランスミッションの場合）
（９）エンジン回転数の減速勾配（率）
（１０）燃料無噴射
（１１）ＥＧＲバルブ全閉
である。

（１）については、排気ブレーキが作動すると、エンジン１の排気ガスが排気側に出ないで吸気側に戻ろうとするため、気体の振る舞いが極端に大きく変動してしまい、スピードデンシティ方式の演算式が成立しなくなる。これでは吸入空気量が演算不能になる。よって、排気ブレーキ２８が作動していないことが条件となる。排気ブレーキ２８が搭載されていない車両では、この条件は不要となる。

（２）については、吸気スロットル２３は、ＥＧＲ制御においてＥＧＲバルブ５と連動して開度制御されることがある。校正値の学習時には吸気スロットル２３が全開であることが望ましいので、吸気スロットル２３が全開であることを条件とする。ただし、この条件は、ＥＧＲ全閉制御後のステップＳ６において使用する。

（３）については、バッテリ電圧が定格電圧未満に低下しているとＭＡＦセンサ３を始め多くのセンサが正常に作動しない。よって、バッテリ電圧が定格電圧以上であることが条件となる。

（４）と（５）については、冷却水水温と吸気温度が異常値であると、吸入空気量が正しく演算できない。よって、冷却水水温と吸気温度が正常値であることが条件となる。

（６）については、校正値の学習が車両の走行中に実行されることから、サイドブレーキ（図示せず）が非作動であることが条件となる。

（７）については、車両がオートマティックトランスミッション（図示せず）を備えている場合に、トルクコンバータのロックアップ機構が作動中、すなわちロックアップ機構断の状態であるということは、自動変速によるギア段切換の実行中を意味する。これは、エンジンブレーキ減速から逸脱するので、ロックアップ機構接の状態であることが条件となる。

（８）については、車両がマニュアルトランスミッション（図示せず）を備えている場合に、クラッチが断の状態であるということは、運転者がギア段切換操作中であることを意味する。これは、エンジンブレーキ減速から逸脱するので、クラッチ接の状態であることが条件となる。

（９）と（１０）については、現在の車両の状態がエンジンブレーキ減速であることを確認するため、エンジン回転数が低下中であること及び燃料噴射量が０であることが条件となる。

（１１）については、実際にＥＧＲバルブ全閉であることを確認するため、バルブ開度センサ（図示せず）が全閉を示していることが条件となる。この条件は、ＥＧＲ全閉制御後のステップＳ６において使用する。

ステップＳ２において、必要な学習条件が充足されていないとき、判定はＮＯであり、ステップＳ２に戻る。判定がＹＥＳであればステップＳ３に進む。

ステップＳ３にて、空気流量センサ校正装置のＥＧＲ全閉制御部６は、ＥＧＲバルブ５を全閉に制御する。ＥＧＲバルブ全閉に同期して吸気スロットル２３を全開するのが好ましい。あらかじめ設定された無駄時間（エンジン１の状態が安定するまでの時間）が経過した後、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４にて、空気流量センサ校正装置の基本式演算部７と体積効率補正演算部８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。

ステップＳ５にて、空気流量センサ校正装置の校正値記憶部９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）を学習し、この値を校正値として記憶する。

ステップＳ６にて、空気流量センサ校正装置は、車両がエンジンブレーキ減速である状態が終わったかどうか、また、学習条件が不足になったかどうかを判定する。車両がエンジンブレーキ減速の状態を維持しており、かつ、学習条件が充足されていれば、判定はＮＯであり、ステップＳ４に戻る。判定がＹＥＳであれば校正値の学習を終了し、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７にて、空気流量センサ校正装置は、ＥＧＲ全閉制御を解除し、ＥＧＲ制御を本来の制御に復帰させる。

その後、車両が路上走行中に、ＥＧＲバルブ開度に関係なく、校正演算部１０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９から読み出した校正値を加算して吸入空気量とする。

次に、本発明に係る空気流量センサ校正装置の動作結果について図４を参照しつつ説明する。

エンジン回転数のグラフに示されるように、エンジン回転数が約３０００ｒｐｍで車両が走行中に、アクセルオフによるエンジンブレーキが作動したとする。これに伴い、燃料噴射が停止となるため、燃料噴射量は０となる。このとき、ＥＧＲバルブ全閉制御を行うことになる。燃料噴射量が０であるから、エンジン１にＮＯｘは全く発生しない。よって、ＥＧＲバルブ５を全閉してもＮＯｘ排出は増加しない。

ＥＧＲバルブが開度制御されている期間は、太線で示された検出値と細線で示された演算値とが大きく離れているが、ＥＧＲバルブ開度が０となった後は、検出値と演算値が近くなる。ここでは両者のグラフが重なっているが、たまたま誤差が小さいに過ぎない。

その後もアクセルオフによるエンジンブレーキが継続され、開始から約４５ｓｅｃ経過したとき、エンジン回転数が１０００ｒｐｍ以下まで低下している。ＥＧＲバルブ開度が０となった後、アクセルオフによるエンジンブレーキが継続されている期間は、検出値と演算値の差分を学習して校正値とすることができる。

エンジン回転数による差分の変動が小さければ、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、差分の変動がエンジン回転数に依存するようであれば、そのエンジン回転数で参照されるマップに校正値を設定するとよい。例えば、図４のようにエンジン回転数が高い値から低い値へ移行している間に、マップ用の回転数刻みごとに検出値と演算値の差分を学習することになる。

実際の道路走行においては、エンジンブレーキがエンジン回転数のどの範囲で継続して作動するか不明であるが、エンジンブレーキが継続している間に、学習できた範囲でマップに校正値を設定し、未学習のエンジン回転数の範囲については別の機会に学習することになる。

以上説明したように、本発明によれば、走行中にアクセルオフによるエンジンブレーキの作動で減速していることを検出するエンジンブレーキ検出部４を備えたので、燃料噴射量が０であることが確実に判定でき、ＮＯｘ排出を増加させずにＥＧＲ全閉制御部６によるＥＧＲ全閉制御を行うことが可能となる。

本発明によれば、車両が走行中にＭＡＦセンサ３の校正値が学習できるので、特別な校正用の設備を有する整備工場に車両を移動させる必要がなく、また、この学習が自動的に行われるので、運転者がＭＡＦセンサ３の校正を意識する必要もなく運転ができ、運転者への負担が軽い。

本発明によれば、車両が走行中にＭＡＦセンサ３の校正値が学習されるので、個々の車両がよく使用される車両状態での学習がより頻繁に達成されやすい。例えば、高速で走行する機会が多い長距離輸送車両では高速走行時に学習が達成されやすく、低速で走行する機会が多い住宅街巡回車両では低速走行時に学習が達成されやすい。車速に応じてＭＡＦセンサ３や吸気管２の外側の空気流が異なるため、ＭＡＦセンサ３や吸気管２の外殻温度が異り、ＭＡＦセンサ３や吸気管２の熱膨張によるＭＡＦセンサ３の検出誤差が異なるので、校正値が異なるが、車両がよく使用される車両状態での学習が進むことで、車両状態に合わせた校正値が得られる。

本発明によれば、車両が走行中にＭＡＦセンサ３の校正値が学習されるので、車両外部の状態によるＭＡＦセンサ３の検出誤差にも随時対応できる。例えば、大気圧、大気温、湿度などにＭＡＦセンサ３の検出誤差が依存する場合でも、これらの車両外部の状態に合わせた校正値が得られる。

本発明の空気流量センサ校正装置によれば、ＥＧＲバルブ５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。

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。

１ エンジン
２ 吸気管
３ 空気流量センサ（ＭＡＦセンサ）
４ エンジンブレーキ検出部
５ ＥＧＲバルブ
６ ＥＧＲ全閉制御部
７ 基本式演算部
８ 体積効率補正演算部
９ 校正値記憶部
１０ 校正演算部

Claims (1)

1. 車両のエンジンの吸気管の吸入空気量を検出する空気流量センサを校正する空気流量センサ校正装置であって、
   走行中に、アクセルオフによるエンジンブレーキの作動で減速していることを検出するエンジンブレーキ検出部と、
   エンジンブレーキの作動で減速中に、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、あらかじめ前記エンジンが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、あらかじめ前記エンジンが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学習して校正値として記憶する校正値記憶部と、
   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空気流量センサ校正装置。