(57)【要約】【課題】路上外での試運転による校正を可能とし、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及び空気流量センサ校正車両を提供する。【解決手段】ＥＣＭ６に着脱自在に接続されてＥＣＭ６を介して車両２の各部を制御する空気流量センサ校正装置１は、ＥＧＲバルブ７を全閉制御するＥＧＲ全閉制御部８と、吸気圧力と吸気温度とエンジン回転数を入力変数とし、基本式により吸入空気量を演算する基本式演算部９と、基本式の演算値に補正項を掛けて変動分を補正演算する体積効率補正演算部１０と、吸入空気量の演算値とＭＡＦセンサ５による検出値との差分を学習しＥＣＭ６に校正値として書き込む校正値書込部１１とを備える。【選択図】図１
2013036356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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ために、車両に搭載されたエンジン制御装置に着脱自在に接続されて前記エンジン制御装置を介して前記車両の各部を制御する空気流量センサ校正装置であって、
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前記車両の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、前記車両の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前記エンジン制御装置に校正値として書き込む校正値書込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】
前記エンジンの回転数を複数の学習回転数に掃引する回転数掃引制御部を備え、
前記校正値書込部は、掃引された回転数ごとに学習を行う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】
請求項１又は２記載の空気流量センサ校正装置が着脱自在に接続されるエンジン制御装置を搭載した車両であって、
前記校正値書込部により書き込まれた校正値を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車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路上外での試運転による校正を可能とし、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及び空気流量センサ校正車両に関する。
【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しかない。
【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】
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、国によってはＮＯｘ排出規制の観点から路上走行中にＥＧＲ全閉することを法的に規制しているところがある。このような法規制下では、路上走行中にＥＧＲバルブを全閉に制御して吸入空気量の演算値でＭＡＦセンサの校正を行うことができない。
【００１４】
また、排気ブレーキを搭載した車両においては、排気ブレーキが作動すると、エンジン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。排気ブレーキは排気ブレーキスイッチをオフにしておけば作動することはないが、排気ブレーキスイッチをオンにしておくと、フットブレーキを踏んだとき作動する。したがって、排気ブレーキを必要としない運転状況では排気ブレーキスイッチをオフにしておくことが望ましいが、排気ブレーキスイッチをオンにしたままの運転者が多い。このため、頻繁に排気ブレーキが作動することになり、吸入空気量の演算値を求めてＭＡＦセンサの校正を行う機会が得にくくなる。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、路上外での試運転による校正を可能とし、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及び空気流量センサ校正車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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ために、車両に搭載されたエンジン制御装置に着脱自在に接続されて前記エンジン制御装置を介して前記車両の各部を制御する空気流量センサ校正装置であって、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前記車両の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、前記車両の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前記エンジン制御装置に校正値として書き込む校正値書込部とを備えたものである。
【００１７】
前記エンジンの回転数を複数の学習回転数に掃引する回転数掃引制御部を備え、前記校正値書込部は、掃引された回転数ごとに学習を行ってもよい。
【００１８】
本発明の空気流量センサ校正車両は、前記空気流量センサ校正装置が着脱自在に接続されるエンジン制御装置を搭載した車両であって、前記校正値書込部により書き込まれた校正値を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。
【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）路上外での試運転による校正が可能となる。
【００２１】
（２）吸入空気量の検出精度が向上できる。
【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と空気流量センサ校正車両の構成図である。
【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。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明にてエンジン回転数を複数の学習回転数に掃引するための掃引パターンを示す回転数時間変化グラフである。
【図４】本発明の空気流量センサ校正装置と空気流量センサ校正車両の試運転時におけるフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態を示す空気流量センサ校正車両の構成図である。
【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、本発明の空気流量センサ校正装置１は、本発明の空気流量センサ校正車両（以下、単に車両という）２が試運転されるとき使用される。ここで、試運転とは、車両２を生産する生産工場の出荷検査工程、販売業者が運用する整備工場、運送業者が運用する整備工場、給油業者や修理業者が運用する整備工場、車検工場などにおいて行われる試運転を指す。空気流量センサ校正装置１は、このような整備工場に設置されて車両２の試運転を支援する、いわゆるサービスツールとして提供される。空気流量センサ校正装置１には、作業員が操作して学習開始を要求するスイッチ（図示せず）、後述する学習条件の不足要因や学習の進行状況などを表示する表示器（図示せず）が装備されているものとする。
【００２５】
空気流量センサ校正装置１は、車両２のエンジン３の吸気管４の吸入空気量を検出するＭＡＦセンサ５を校正するために、車両２に搭載されたエンジン制御装置（Engine Control Module；ＥＣＭ）６に着脱自在に接続されてＥＣＭ６を介して車両２の各部を制御するエミュレーション機能を有する。ＥＣＭ６は、電子制御装置（Electronical Control Unit；ＥＣＵ）ともいう。ＥＣＭ６には、従来よりサービスツールとの接続のための接続端子が設けられており、この接続端子を空気流量センサ校正装置１に接続することで、空気流量センサ校正装置１と車両２間で命令やデータを送受信することができ、空気流量センサ校正装置１がＥＣＭ６を経由してエンジン３を始め車両２の全体を制御できるようになる。
【００２６】
空気流量センサ校正装置１は、吸気管４を通った吸気のみエンジン３に吸入されるよう車両２のＥＧＲバルブ７を全閉制御するＥＧＲ全閉制御部８と、ＥＧＲバルブ７が全閉のとき、車両２の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３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９と、基本式の演算値に、あらかじめエンジン３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１０と、補正演算された吸入空気量の演算値とＭＡＦセンサ５による吸入空気量の検出値との差分を学習しエンジン制御装置６に校正値として書き込む校正値書込部１１と、エンジンの回転数を複数の学習回転数に掃引する回転数掃引制御部１２とを備える。校正値書込部１１は、掃引された回転数ごとに学習を行うことになる。
【００２７】
車両２は、校正値書込部１１により書き込まれた校正値を記憶する校正値記憶部１３と、ＭＡＦセンサ５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。校正値記憶部１３、校正演算部１４は、ＥＣＭ６に搭載される。
【００２８】
車両２は、吸気圧力を検出する吸気圧力センサ１５と、吸気温度を検出する吸気温度センサ１６と、エンジン３のクランク軸１７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１８と、冷却水の温度を検出する冷却水水温センサ１９と、排気圧力を検出する排気圧力センサ２０と大気圧を検出する大気圧センサ２１とを備える。
【００２９】
車両２には、吸気管４の最も入口側に、塵埃を捕集するエアクリーナ２２が設けられる。ＭＡＦセンサ５は、エアクリーナ２２の下流に位置することになる。吸気管４には、ＭＡＦセンサ５の下流にターボチャージャ２３のコンプレッサ２４が接続され、コンプレッサ２４の下流に吸気を冷却するインタークーラ２５が接続される。インタークーラ２５の下流では、吸気管４に吸気スロットル２６が設置され、吸気スロットル２６の下流で吸気管４がエンジン３の吸気マニホールド２７に接続される。エンジン３の排気マニホールド２８に排気管２９が接続され、排気管２９にはターボチャージャ２３のタービン３０が設けられる。排気管２９のタービン３０の下流には、排気ブレーキ３１が設けられる。排気ブレーキ３１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）３２が設けられる。ＤＰＤ３２は、ＤＰＦともいう。排気マニホールド２８と吸気マニホールド２７の間には、ＥＧＲ管３３が設けられる。ＥＧＲ管３３には、ＥＧＲクーラ３４とＥＧＲ弁７が設けられる。
【００３０】
吸気圧力センサ１５と吸気温度センサ１６は、吸気マニホールド２７に設置される。クランク角センサ１８は、クランク軸１７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１９は、エンジン３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２０は、排気マニホールド２８に設置される。
【００３１】
次に、空気流量センサ校正装置１の基本式演算部９と体積効率補正演算部１０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。
【００３２】
【数１】
2013036356.tif 000003
【００３３】
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。
【００３４】
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１６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１５により検出される。大気圧PA_Aは大気圧センサ２１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１８により検出される。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
基準体積効率η0は、エンジン３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。
【００３８】
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３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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
吸気温度について考察すると、気体は吸気マニホールド２７からエンジン３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。
【００４２】
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２７の壁温度は、通常、大気温度より高い。吸気管４から吸気マニホールド２７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。
【００４３】
吸気対排気圧力比について考察すると、排気管２９には、ＤＰＤ３１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。
【００４４】
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。
【００４５】
従来のスピードデンシティ方式の演算式では、エンジン３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３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。
【００４６】
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。
【００４７】
次に、本発明に係る空気流量センサ校正装置１の基本動作を説明する。
【００４８】
ＥＧＲ全閉制御部８は、ＥＣＭ６を介してＥＧＲバルブ７を全閉制御する。これにより、吸気管４を通った吸気のみエンジン３に吸入されるようになり、エンジン３が吸入する気体の全てがＭＡＦセンサ５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５の検出誤差を評価できるようになる。
【００４９】
ＥＧＲバルブ７が全閉となった後、基本式演算部９と体積効率補正演算部１０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５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５の誤差と見なせる。そこで、校正値書込部１１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５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車両２の校正値記憶部１３に記憶させる。
【００５０】
具体的には、ＭＡＦセンサ５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ＥＣＭ６に取り込まれる。ＥＣＭ６には、ＭＡＦセンサ５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、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５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１３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。
【００５１】
図２に、ＭＡＦセンサ５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５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５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。
【００５２】
エンジン回転数による誤差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、校正値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。このために、回転数掃引制御部１２は、ＥＣＭ６を介してエンジン３の回転数を複数の学習回転数に掃引する。エンジン回転数の掃引パターンを図３（ａ）〜図３（ｄ）に示す。
【００５３】
図３（ａ）の掃引パターン（ステップ状パターンＡ）では、最初にエンジン回転数を最高の学習回転数に制御する。その後、検出されるエンジン回転数のオーバーシュートが収まって学習回転数に安定した時点で、本発明の演算式（１）による演算値とＭＡＦセンサ５の検出値との差分を学習する。次いで、エンジン回転数を１区切り低い学習回転数に制御し、検出されるエンジン回転数が学習回転数に安定した時点で学習を行う。以下同様にして、エンジン回転数を１区切りずつ低くし、学習を行う。最低の学習回転数まで学習が終わると掃引を終了する。
【００５４】
図３（ｂ）の掃引パターン（ステップ状パターンＢ）では、最初にエンジン回転数を最低の学習回転数に制御する。その後、検出されるエンジン回転数のオーバーシュートが収まって学習回転数に安定した時点で、本発明の演算式（１）による演算値とＭＡＦセンサ５の検出値との差分を学習する。次いで、エンジン回転数を１区切り高い学習回転数に制御し、検出されるエンジン回転数が学習回転数に安定した時点で学習を行う。以下同様にして、エンジン回転数を１区切りずつ高くし、学習を行う。最高の学習回転数まで学習が終わると掃引を終了する。
【００５５】
図３（ｃ）の掃引パターン（ランプ状パターン）では、最初にエンジン回転数を最低の学習回転数より低い回転数に制御する。その状態から、連続的にエンジン回転数を連続的に高めていき、最高の学習回転数まで掃引する。その間、エンジン回転数が所定区切りの学習回転数（黒点で示す）に達するごとに本発明の演算式（１）による演算値とＭＡＦセンサ５の検出値との差分を学習する。ランプ状パターンでは、回転数を高める勾配（回転数掃引速度）は、エンジンイナーシャ、回転数制御の誤差傾向、掃引パターンの所要時間、校正値の要求精度などを考慮し、エンジン３が比較的安定な状態で学習ができ、かつ、必要な区切り間隔で学習ができる勾配に設定するとよい。
【００５６】
図３（ｄ）の掃引パターンのように、図３（ｃ）とは逆に、高いエンジン回転数から低いエンジン回転数に掃引するランプ状パターンも可能である。
【００５７】
次に、本発明に係る空気流量センサ校正装置１の詳細な動作を図４のフローチャートに沿って説明する。
【００５８】
例えば、販売業者が運用する整備工場に車両２が持ち込まれ、空気流量センサ校正装置１がＥＣＭ６に接続されているものとする。作業員は、車両２のイグニションキー（図示せず）をオンにして試運転を開始する。
【００５９】
ステップＳ１にて、空気流量センサ校正装置１は、車両２のイグニションキーがオンになったかどうかを判定する。ＮＯであればステップＳ１に戻る。ＹＥＳであれば、エンジン３を始動させてステップＳ２に進む。ここで、エンジン３は、無負荷フリーアクセル運転（レーシングともいう）とする。無負荷フリーアクセル運転は、変速機をニュートラルにしてエンジン３を任意のエンジン回転数で運転すること、いわゆる空ぶかしのことである。このように、試運転は無負荷フリーアクセル運転で行われる。ただし、エンジン始動直後はアイドル運転である。
【００６０】
ステップＳ２にて、空気流量センサ校正装置１は、車両２のエンジン３が始動したかどうかを判定する。ＮＯであればステップＳ２に戻る。ＹＥＳであればステップＳ３に進む。
【００６１】
ステップＳ３にて、空気流量センサ校正装置１は、作業員から学習開始の要求があったかどうか判定する。ＮＯであればステップＳ３に戻る。ＹＥＳであればステップＳ４に進む。ただし、演算式（１）に吸気対排気圧力比補正項がある場合は、ステップＳ５に進むことができる。
【００６２】
ステップＳ４は、演算式（１）に吸気対排気圧力比補正項がない場合に実行する手順である。すなわち、ステップＳ４では、空気流量センサ校正装置１は、ＤＰＤ再生開始要件を判定する。ＤＰＤ再生要件は、例えば、ＤＰＤ３２の入口出口圧力差が開始閾値を超えたことにより判定される。ＤＰＤ再生が必要なとき、空気流量センサ校正装置１は、ＤＰＤ再生を開始した後、ＤＰＤ再生完了要件を判定する。ＤＰＤ再生完了要件は、例えば、ＤＰＤ３２の入口出口圧力差が終了閾値を下回ったことにより判定される。ＤＰＤ再生が完了したとき、あるいはＤＰＤ再生が不要なとき、ステップＳ５に進む。ステップＳ４を実行したことにより、内部ＥＧＲによる体積効率の変動要因が解消されるので、演算式（１）に吸気対排気圧力比補正項がなくとも、吸入空気量が正確に演算できるようになる。
【００６３】
ステップＳ５にて、空気流量センサ校正装置１のＥＧＲ全閉制御部８は、ＥＧＲバルブ７を全閉に制御する。
【００６４】
ステップＳ６にて、空気流量センサ校正装置１は、学習条件が充足されたかどうか判定する。学習条件には、
（１）フットブレーキの作動状態
（２）バッテリ電圧
（３）冷却水水温
（４）吸気温度
（５）サイドブレーキの作動状態
（６）車速０ｋｍ／ｈ
（７）ＥＧＲバルブ全閉
などがある。
【００６５】
試運転中は、車両２は停車状態であるが、安全の観点からフットブレーキが作動していることを条件としてもよい（この条件は必須ではない）。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５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。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。サイドブレーキ（図示せず）は、停車確保に必要である。よって、サイドブレーキが作動していることが条件となる。車速０ｋｍ／ｈは、実際に車両２が停車していることの確認である。よって、車速が０ｋｍ／ｈであることが条件となる。ＥＧＲバルブ全閉は、実際にＥＧＲバルブ全閉であることの確認である。よって、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。
【００６６】
これらの学習条件がひとつでも充足されていないとき、判定はＮＯであり、ステップＳ７に進む。
【００６７】
ステップＳ７にて、空気流量センサ校正装置１は、表示器に学習条件不足の原因となった項目を表示して、作業員にやり直しを促す。
【００６８】
ステップＳ６の判定がＹＥＳであれば、学習条件は充足されたので、ステップＳ８に進む。
【００６９】
ステップＳ８にて、回転数掃引制御部１２は、掃引パターンに従い、エンジン回転数の掃引を開始する。
【００７０】
ステップＳ９にて、エンジン回転数が学習回転数に達して安定すると、基本式演算部９と体積効率補正演算部１０は、吸入空気量の演算値を求める。
【００７１】
ステップＳ１０にて、校正値書込部１１は、吸入空気量の演算値とＭＡＦセンサ５の検出値との差分を学習し、校正値として車両２の校正値記憶部１３に記憶させる。
【００７２】
ステップＳ１１にて、回転数掃引制御部１２は、エンジン回転数が全ての学習回転数に掃引されたかどうか判定する。ＮＯであればステップＳ９に戻る。ＹＥＳであればステップＳ１２に進む。
【００７３】
ステップＳ１２にて、空気流量センサ校正装置１は、エンジン３をアイドル運転に戻すと共に、表示器に学習完了を表示して試運転の終了を促す。作業員がイグニションキーをオフすることで試運転が終了する。
【００７４】
その後、車両２が路上走行中に、校正演算部１４は、ＭＡＦセンサ５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。
【００７５】
以上説明したように、本発明によれば、ＥＣＭ６に着脱自在な空気流量センサ校正装置１に、ＥＧＲバルブ７を全閉制御するＥＧＲ全閉制御部８と、基本式と補正項を演算する基本式演算部９及び体積効率補正演算部１０と、ＥＣＭ６に校正値を書き込む校正値書込部１１とを備えたので、空気流量センサ校正装置１を設置した整備工場で車両２を試運転し、ＥＧＲバルブ７が全閉の状態で校正値を演算することができる。試運転が路上ではなく整備工場で行われるので、ＥＧＲバルブ７を全閉制御しても法規制に抵触することがない。試運転中に車両２から排出された排気ガスについては、整備工場の浄化設備で浄化することで、大気への排出は避けられる。
【００７６】
本発明によれば、車両２の定期点検や車検のとき、空気流量センサ校正装置１による校正値の更新を行うことができるので、運転者にはＭＡＦセンサ５の校正に関する特別な作業は発生しない。
【００７７】
本発明によれば、空気流量センサ校正装置１は、吸気温度、吸気圧力、エンジン回転数など、吸入空気量の演算に必要なエンジンパラメータを全て車両２に搭載されているセンサから得ており、空気流量センサ校正装置１には特別なセンサは必要ない。空気流量センサ校正装置１は、従来からあるサービスツールにソフトウェアを追加するだけで構成できる。よって、空気流量センサ校正装置１は低コストで実現できる。
【００７８】
本発明によれば、空気流量センサ校正装置１を設置した整備工場で車両２を試運転して校正を行うことになるが、路上走行中とは異なり、試運転中には車速が０ｋｍ／ｈであるため、排気ブレーキは作動しない。よって、運転者が排気ブレーキスイッチをオンにしたままで整備工場に車両２が持ち込まれても、排気ブレーキが作動することは回避でき、排気ブレーキの作動による誤った吸入空気量の演算値が学習に使用されることがない。
【００７９】
本発明によれば、基本式演算部９及び体積効率補正演算部１０などの複雑な演算プログラムを空気流量センサ校正装置１に搭載してもよいので、ＥＣＭ６の負荷を軽減することもできる。
【００８０】
本発明によれば、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５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５が吸入空気量を検出できるようになる。
【００８１】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【００８２】
前述の実施形態では、各部８〜１２は、整備工場に設置された空気流量センサ校正装置１に搭載され、車両２には、校正値記憶部１３と校正演算部１４のみ搭載されたが、各部８〜１２の機能は車両２において実現されてもよい。
【００８３】
図５に示されるように、本発明に係る空気流量センサ校正車両（以下、単に車両という）５０は、吸気管４を通った吸気のみエンジン３に吸入されるようＥＧＲバルブ７を全閉制御するＥＧＲ全閉制御部５１と、ＥＧＲバルブ７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３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５２と、基本式の演算値に、あらかじめエンジン３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５３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校正値として記憶する校正値記憶部５４と、空気流量センサ５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５５と、エンジン３の回転数を複数の学習回転数に掃引する回転数掃引制御部５６とを備える。
【００８４】
各部５１〜５６は、全て車両５０のＥＣＭ６に搭載される。ただし、ＥＣＭ６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ＥＣＭ６に格納することになる。各部５１〜５６の動作は、前述の実施形態とほぼ同じであり、試運転時の詳細な動作も図４に準ずるので、説明は省略する。
【００８５】
この車両５０においては、ＭＡＦセンサ５の校正に関する制御機能が全てＥＣＭ６に搭載されるので、整備工場のサービスツール５７には特別な部材は必要ない。ただし、路上などの不適切な場所でＥＧＲバルブ全閉制御が行われることがないよう、作業員による学習開始の要求がサービスツール５７からＥＣＭ６に指令されるのが好ましい。
【符号の説明】
【００８６】
１  空気流量センサ校正装置
２  空気流量センサ校正車両（車両）
３  エンジン
４  吸気管
５  空気流量センサ（ＭＡＦセンサ）
６  エンジン制御装置（ＥＣＭ）
７  ＥＧＲバルブ
８  ＥＧＲ全閉制御部
９  基本式演算部
１０  体積効率補正演算部
１１  校正値書込部
１２  回転数掃引制御部
１３  校正値記憶部
１４  校正演算部
【図３】
2013036356.tif 000004
【図１】
2013036356.tif 000005
【図２】
2013036356.tif 000006
【図４】
2013036356.tif 000007
【図５】
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