(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン試験装置に設置されたエンジンの吸気管に設置され該エンジンに流入される空気流量を計測するエアフロセンサと、該吸気管に接続され該エンジンに流入される空気流量を計測する高応答流量計と、エアフロセンサ特性情報を算出する計測装置とを備えたエアフロセンサ特性情報生成システムであって、
前記高応答流量計は、前記エアフロセンサよりも空気の流量変動に対する応答性が高い流量計であり、
前記計測装置は、前記エンジン試験装置が前記エンジンを駆動させて、前記エンジンに流入される空気の流量に急峻な変化を生じさせている最中に、前記エアフロセンサが計測した第１空気流量と、前記高応答流量計が計測した第２空気流量とを取得するデータ取得部と、
前記取得した第２空気流量をリファレンス流量とし、該リファレンス流量及び前記取得した第１空気流量を用いて前記エアフロセンサ特性情報として前記エアフロセンサの回帰伝達関数を算出するエアフロセンサ特性情報算出部とを有することを特徴とするエアフロセンサ特性情報生成システム。
【請求項２】
前記エアフロセンサは、熱線式エアフロセンサであり、
前記高応答流量計は、超音波流量計或いはラミナ流量計であることを特徴とする請求項１に記載のエアフロセンサ特性情報生成システム。
【請求項３】
前記エアフロセンサ特性情報算出部は、前記リファレンス流量を入力値とし、該リファレンス流量に対応する前記エアフロセンサが計測した第１空気流量を出力値とし、フーリエ解析演算を行い前記エアフロセンサの伝達特性を算出し、該算出した伝達特性から伝達関数を算出し、該伝達関数から前記回帰伝達関数を算出するようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアフロセンサ特性情報生成システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のエアフロセンサ特性情報生成システムが生成した前記回帰伝達関数を記憶しているエンジン制御装置と、前記エアフロセンサを備えたエンジンとを有しているエンジン制御システムであって、
前記エアフロセンサは、前記エンジンの吸気管に設置され該エンジンに流入する空気流量を計測し、前記エンジン制御装置に該計測した空気流量を送信するようになっており、
前記エンジン制御装置は、前記エアフロセンサが計測した前記空気流量を取得し、前記記憶している回帰伝達関数を用いて該取得した空気流量を補正した補正空気流量を算出し、該補正空気流量を用いて前記エンジンの制御を行うようになっていることを特徴とするエンジン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアフロセンサ特性情報生成システム及びエンジン制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等に搭載されているエンジン制御装置（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））は、エンジンの吸気通路内に設けられたエアフロセンサや、その他の各種のセンサが検出した検出値を用いてエンジンが最適な動作をするように制御している。なお、各種のセンサのなかで、特に、エアフロセンサが検出するエンジンに流入される空気流量（吸入空気量）は、エンジンが最適な動作をするように制御するために重要な因子になっている。【０００３】
また、エンジンへの吸入空気量を検出するには、一般的に、熱線式（熱式）エアフロセンサが用いられている。熱線式エアフロセンサは、発熱体（ホワイトワイヤ）を備えており、発熱体に電力を供給して発熱させ、空気への熱伝達量が空気流速に依存することを利用して空気流量を計測するようになっている。
なお、上記のように、自動車のエンジンを制御するために用いられる熱線式エアフロセンサは、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０６７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来技術の熱線式エアフロセンサは、急峻な流量変化を検知できる応答性を有していないという技術的課題を有している。そのため、従来技術の熱線式エアフロセンサは、例えば、自動車のエンジンに流入する空気流量（吸入空気量）のような急峻に流量変化することがある環境で用いられる際に、正確な値を計測できなかった。その結果、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）が、熱線式エアフロセンサが計測したエンジンの吸入空気量（計測値）を用いてエンジンの制御をしても、最適な動作をするようにエンジンを制御できない虞があった。なお、自動車のエンジンは、一般的に、急峻な流量変化を検知できる応答性を有していない熱線式エアフロセンサ（汎用品の熱線式エアフロセンサ）が用いられている。【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、エアフロセンサの応答性を改善するためのエアフロセンサ特性情報生成システムを提供することにある。また、本発明は、前記エアフロセンサ特性情報生成システムが生成したエアフロセンサ特性情報を用いてエンジンを制御するエンジン制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の第１態様は、エンジン試験装置に設置されたエンジンの吸気管に設置され該エンジンに流入される空気流量を計測するエアフロセンサと、該吸気管に接続され該エンジンに流入される空気流量を計測する高応答流量計と、エアフロセンサ特性情報を算出する計測装置とを備えたエアフロセンサ特性情報生成システムであって、前記高応答流量計は、前記エアフロセンサよりも空気の流量変動に対する応答性が高い流量計であり、前記計測装置は、前記エンジン試験装置が前記エンジンを駆動させて、前記エンジンに流入される空気の流量に急峻な変化を生じさせている最中に、前記エアフロセンサが計測した第１空気流量と、前記高応答流量計が計測した第２空気流量とを取得するデータ取得部と、前記取得した第２空気流量をリファレンス流量とし、該リファレンス流量及び前記取得した第１空気流量を用いて前記エアフロセンサ特性情報として前記エアフロセンサの回帰伝達関数を算出するエアフロセンサ特性情報算出部とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第1態様によれば、エアフロセンサの特性を示すエアフロセンサ特性情報（回帰伝達関数）が得られる。そのため、エアフロセンサ特性情報（回帰伝達関数）を用いて、エアフロセンサで計測した計測値を補正することにより、エアフロセンサよりも応答性が高い「高応答流量計」で計測しものと略同様の空気流量を取得することができる（正確な空気流量を取得できる）。
すなわち、本発明によれば、一般的に用いられている「エアフロセンサ」を、エアフロセンサよりも応答性が高い「高応答流量計」と同程度の応答性にアップグレードできる。
【００１２】
また、前記エアフロセンサは、熱線式エアフロセンサであり、前記高応答流量計は、超音波流量計或いはラミナ流量計であることが望ましい。【００１３】
また、前記エアフロセンサ特性情報算出部は、前記リファレンス流量を入力値とし、該リファレンス流量に対応する前記エアフロセンサが計測した第１空気流量を出力値とし、フーリエ解析演算を行い前記エアフロセンサの伝達特性を算出し、該算出した伝達特性から伝達関数を算出し、該伝達関数から前記回帰伝達関数を算出するようになっていることが望ましい。【００１４】
また、本発明の第２態様は、前記エアフロセンサ特性情報生成システムが生成した前記回帰伝達関数を記憶しているエンジン制御装置と、前記エアフロセンサを備えたエンジンとを有するエンジン制御システムであって、前記エアフロセンサは、前記エンジンの吸気管に設置され該エンジンに流入する空気流量を計測し、前記エンジン制御装置に該計測した空気流量を送信するようになっており、前記エンジン制御装置は、前記エアフロセンサが計測した前記空気流量を取得し、前記記憶している回帰伝達関数を用いて該取得した空気流量を補正した補正空気流量を算出し、該補正空気流量を用いて前記エンジンの制御を行うようになっていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、急峻な流量変化を検知できる応答性を有していないエアフロセンサが搭載されているエンジンを制御するエンジン制御システムにおいて、エアフロセンサが計測したエンジンに流入する空気流量を正確な値に補正した上で、エンジンの動作を制御することができる。そのため、本発明のエンジン制御装置によれば、高精度なエンジン制御が実現される。 
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エアフロセンサの応答性を改善するためのエアフロセンサ特性情報生成システムを提供することができる。また、本発明によれば、前記のエアフロセンサ特性情報生成システムが生成したエアフロセンサ特性情報を用いてエンジンを制御するエンジン制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムの構成を示した模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムが行うエアフロセンサ特性情報生成処理の手順を示したフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムが算出するエアフロセンサの伝達特性の入出力の関係を示した模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムが算出するエアフロセンサの伝達特性に伝達関数をフィッティングして同定する処理を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムの構成を示した模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムが行うエアフロセンサ特性情報生成処理の手順を示したフローチャートである。
【図７】本発明の第１、２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムにより生成されたエアフロセンサ特性情報の活用例を説明するための模式図であり、エアフロセンサ特性情報を記憶しているエンジン制御装置を有するエンジン制御システムを示している。
【図８】本発明の第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムが算出したエアフロセンサ特性情報を用いてエアフロセンサの計測値を回帰した回帰値と、エアフロセンサの計測値と、高応答流量計の計測値であるリファレンス流量との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態（第１実施形態、第２実施形態）のエアフロセンサ特性情報生成システムについて図面に基づいて説明する。
【００１９】
《第１実施形態》
先ず、本発明の第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムの構成について、図１を参照しながら説明する。
【００２０】
ここで、図１は、第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムの構成を示した模式図である。
【００２１】
図１に示すように、第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ１は、第１バルブ２１及び第２バルブ２２が設置された配管２０を備え且つ配管２０に加圧空気を供給すると共に第１、第２バルブ２１、２２の開閉動作を制御して配管２０の管内の空気の圧力をステップ状に変化させる圧力ステップ応答装置Zと、配管２０を流れる空気流量を計測する熱線式エアフロセンサ（以下、単に「エアフロセンサ」という）１と、配管２０を流れる空気流量を計測する高応答流量計１０と、エアフロセンサ１の特性を示すエアフロセンサ特性情報（伝達関数、回帰伝達関数）を算出する計測装置１１０とを有している。
【００２２】
なお、上記の高応答流量計１０とは、エアフロセンサ１よりも空気流量の変動に対する応答性が高い（早い）空気流量計のことをいう。例えば、高応答流量計１０には、超音波流量計或いはラミナ流量計（層流型流量計）を用いることができる。図示する例では、高応答流量計１０がラミナ流量計である場合を示している。
また、本実施形態のエアフロセンサ１は、急峻な流量変化を検知できる応答性を有していないものが用いられている（汎用品のエアフロセンサが用いられている）。
【００２３】
また、圧力ステップ応答装置Ｚは、両端が貫通している配管（円管）２０と、配管２０に加圧空気を供給する加圧空気供給装置３０と、配管２０の一端部側（加圧空気の流入口側）の管内に設置された第１バルブ２１と、配管２０の他端部側（加圧空気の流出口側）の管内に設置された第２バルブ２２と、各バルブ（第１、第２バルブ２１、２２）の開閉動作を制御するバルブ操作装置４０とを備えている。
【００２４】
また、加圧空気供給装置３０は、配管２０の一端部に接続されており、配管２０の一端部から配管２０の管内に所定圧力の加圧空気を流入する。
また、配管２０は、両端が貫通していると共に、加圧空気供給装置３０に接続され且つ第１方向（図中のＹ方向）に延びる第１直管部２０ａと、第１直管部２０ａから略直角に屈曲して第２方向（図中のＸ方向）に延びる第２直管部２０ｂとを備えた略Ｌ字状に形成されている。なお、第２直管部２０ｂの自由端（図中では向かって右端）に、高応答流量計１０が取付けられている。
【００２５】
また、バルブ操作装置４０は、２つのバルブ（第１、第２バルブ２１、２２）に、開閉制御信号を送信し、２つのバルブ（第１、第２バルブ２１、２２）の開閉状態を制御することにより、２つのバルブ（第１、第２バルブ２１、２２）の間に、加圧空気供給装置３０から供給された加圧空気を閉じ込め、その後、第２バルブ２２の開閉状態を制御して、配管２０の加圧空気（流体）の圧力をステップ状に変化させる。この構成により、配管２０の内部において高速な流量変化を生じさせることができる。
【００２６】
エアフロセンサ１は、配管２０の第２直管部２０ｂのなかの、第２バルブ２２よりも他端部側（図中では向かって右端側）の位置に取り付けられており、配管２０の管内を、一端から他端に向けた方向（図１に示すX１方向）に流れる空気の流量を計測し、計測装置１１０に、計測した計測値（第１空気流量）を送信する。
また、高応答流量計１０は、第２直管部２０ｂの自由端（図中では向かって右端）に接続して取り付けられており、配管２０の管内を、一端から他端に向けた方向（図１に示すX１方向）に流れ且つ他端から流出する空気の流量を計測し、計測装置１１０に、計測した計測値（第２空気流量）を送信する。
【００２７】
計測装置１１０は、圧力ステップ応答装置Ｚが配管２０の加圧空気（流体）の圧力をステップ状に変化させている最中に、エアフロセンサ１が計測した計測値（第１空気流量）と、高応答流量計１０が計測した計測値（第２空気流量）とを取得する。
また、計測装置１１０は、高応答流量計１０が計測した計測値（第２空気流量）をリファレンス流量とし、リファレンス流量と、エアフロセンサ１が計測した第１空気流量とを用いて、エアフロセンサ特性情報（伝達関数、回帰伝達関数）を算出する。
【００２８】
次に、第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ１を構成する計測装置１１０の機能構成について説明する。
計測装置１１０は、制御部１１１と、データ取得部１１２と、エアフロセンサ特性情報算出部１１３とを有している。
【００２９】
なお、計測装置１１０のハードウェア構成について特に限定しないが、計測装置１１０は、例えば、ＣＰＵ、補助記憶装置、主記憶装置、ネットワークインターフェース及び入出力インターフェースを備えるコンピュータ（１台或いは複数台のコンピュータ）により構成することができる。この場合、入出力インターフェースには、エアフロセンサ１及び高応答流量計１０が接続されている。また、補助記憶装置には、「制御部１１１、データ取得部１１２及びエアフロセンサ特性情報算出部１１３」の機能を実現するためのプログラムが記憶されている。そして、「制御部１１１、データ取得部１１２及びエアフロセンサ特性情報算出部１１３」の機能は、前記ＣＰＵが前記プログラムを前記主記憶装置にロードして実行することにより実現される。
【００３０】
また、上記の制御部１１１は、計測装置１１０の全体の動作を制御するもので、ユーザからの各種設定や入力を受け付けたり、エアフロセンサ計特性情報生成システムＷ１に対する操作要求を受け付けたりする。
データ取得部１１２は、所定の計測タイミングで、各センサ（エアフロセンサ１及び高応答流量計１０）が計測した計測値（第１空気流量、第２空気流量）を取得する。
【００３１】
また、エアフロセンサ計特性情報算出部１１３は、高応答流量計１０が計測した「第２空気流量」をリファレンス流量とし、リファレンス流量と、エアフロセンサ１が計測した「第１空気流量」とを用いてエアフロセンサ１の伝達関数（Ｇｘ（ｓ））を算出する。また、エアフロセンサ特性情報算出部１１３は、その伝達関数（Ｇｘ（ｓ））から回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））を生成して記憶する。
【００３２】
次に、第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ１が行う、エアフロセンサ特性情報生成処理の手順について、上述した図１、及び図２〜４を参照しながら説明する。
ここで、図２は、第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムが行うエアフロセンサ特性情報生成処理の手順を示したフローチャートである。図３は、第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムが算出するエアフロセンサの伝達特性の入出力の関係を示した模式図である。図４は、第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムが算出するエアフロセンサの伝達特性に伝達関数をフィッティングして同定する処理を説明するための模式図である。
【００３３】
図２に示すように、先ず、エアフロセンサ特性情報生成システムＷ１は、データ計測処理（Ｓ１）を行う。
【００３４】
このデータ計測処理（Ｓ１）では、圧力ステップ応答装置Ｚを駆動させて、配管２０の管内の加圧空気（流体）の圧力をステップ状に変化させる。具体的には、圧力ステップ応答装置Ｚのバルブ操作装置４０により、第１バルブ２１を「開」にして、第２バルブ２２を「閉」にした状態にして、加圧空気供給装置３０を駆動させて配管２０に、所定時間、加圧空気を流入させる。また、バルブ操作装置４０は、所定時間経過すると、第１バルブ２１を「閉」にして、２つのバルブ（第１、第２バルブ２１、２２）の間に、加圧空気供給装置３０から供給された加圧空気（流体）を閉じ込める。その後、バルブ操作装置４０が、第２バルブ２２の「開閉」状態を制御して、配管２０の加圧空気（流体）の圧力をステップ状に変化させる。例えば、配管２０の２つのバルブ（第１、第２バルブ２１、２２）の間に加圧空気を閉じ込めた状態で、第２バルブを「開」にすると、第２バルブ２２よりも下流側（図１に示す向かった右方向）の領域に、急激に高速な空気の流れが生じる。
【００３５】
また、計測装置１１０のデータ取得部１１２は、配管２０の加圧空気（流体）の圧力をステップ状に変化させている最中に、エアフロセンサ１が計測した配管２０の管内の空気流量（第１空気流量）と、高応答流量計１０が計測した配管２０の管内の空気流量（第２空気流量）とを取得する。
なお、データ取得部１１２は、計測時間毎に、取得した計測値（第１空気流量、第２空気流量）を対応付けて記憶する（例えば、図示しないメモリ（計測装置１１０の補助記憶装置及び主記憶装置）に記憶させる）。
【００３６】
次に、エアフロセンサ特性情報生成システムＷ１は、伝達関数の算出処理を行う（Ｓ２）。
この伝達関数の算出処理（Ｓ２）では、先ず、計測装置１１０のエアフロセンサ特性情報算出部１１３が、高応答流量計１０が計測した配管２０の管内の空気流量（第２空気流量）をリファレンス流量とする。
また、Ｓ２では、エアフロセンサ特性情報算出部１１３は、図３に示すように、リファレンス流量（第２空気流（Q））を入力値とし、リファレンス流量（第２空気流量）に対応する計測時間にエアフロセンサ１が計測した空気流量（第１空気流量（Q´））を出力値として、フーリエ解析演算を行い、エアフロセンサの伝達特性（Ｇｘ’（ｓ））を算出する。
なお、図４のゲイン図において、上記のフーリエ解析演算により得られた伝達特性（Ｇｘ’（ｓ））の一例を示している。
さらに、Ｓ２では、エアフロセンサ特性情報算出部１１２は、算出した伝達特性（Ｇｘ´（ｓ））に、任意の伝達関数（Ｇｘ（ｓ））でフィッティングして、「Ｇｘ´（ｓ）＝Ｇｘ（ｓ）」になるように、伝達関数（Ｇｘ（ｓ））のパラメータ（α、β）を同定する（図４参照）。
【００３７】
次に、エアフロセンサ特性情報生成システムＷ１は、回帰伝達関数の算出処理を行う（Ｓ３）。
この回帰伝達関数の算出処理（Ｓ３）では、計測装置１１０のエアフロセンサ特性情報算出部１１３が、Ｓ２で算出した伝達関数（Ｇｘ（ｓ））を用いて、下記の（式１）に示す回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））を算出する。
なお、「Lowpassfilter」は、Gx(s)の帯域より、より高周波にカットオフを設定したフィルタを用いることでGx(s)に干渉しない特性とする。
【数１】
0006922116.tif 000002
なお、エアフロセンサ特性情報算出部１１３は、図示しないメモリ（計測装置１１０の補助記憶装置及び主記憶装置）に、Ｓ２で算出した「伝達特性（Ｇｘ’（ｓ））、伝達関数（Ｇｘ（ｓ））」と、Ｓ３で算出した回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））に記憶させる。
【００３８】
このように、第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ１では、圧力ステップ応答装置Ｚにより、配管２０の管内を流れる空気（流体）の流量が急速に変化する状態を作っている。また、その状態下において、「汎用品のエアフロセンサ１」及び「エアフロセンサ１よりも応答性が高い高応答流量計１０」のそれぞれで、配管２０を流れる空気の流量を計測している。そして、計測装置１１０が、「高応答流量計１０」が計測した空気の流量（第２空気流量）をリファレンス流量とし、このリファレンス流量と、「エアフロセンサ１」が計測した空気の流量（第１空気流量）とを用いてエアフロセンサ１の回帰伝達関数を算出している。
そして、算出して得られたエアフロセンサ特性情報（回帰伝達関数）を用いてエアフロセンサ１で計測した計測値を補正することにより、高応答流量計１０で計測したものと略同様の空気流量の値が得られるようになる（正確な空気流量を取得できる）。
すなわち、第１実施形態によれば、一般的に用いられている、汎用品の「エアフロセンサ１」を、超音波流量計或いはラミナ流量計等の「高応答流量計１０」と同程度の応答性能にアップグレードできる（エアフロセンサ１の応答性を改善することができる）。
【００３９】
《第２実施形態》
次に、本発明の第２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムの構成について、図５〜７を参照しながら説明する。
【００４０】
ここで、図５は、第２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムの構成を示した模式図である。また、図６は、第２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムのエアフロセンサ特性情報生成処理の手順を示したフローチャートである。
なお、第２実施形態の構成のうち、第１実施形態と同じ構成（或いは相当する構成）には、同じ符号を付して、説明を簡略化或いは省略し、主に、第１実施形態と異なる内容について説明する。
【００４１】
図５に示すように、第２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ２は、エンジンベンチ（エンジン試験装置）Ｂに設置されたエンジンＥのエンジンシリンダ１１に流入される空気流量を計測するエアフロセンサ１と、エンジンシリンダ１１に流入される空気流量を計測する高応答流量計１０と、エアフロセンサ１の特性を示すエアフロセンサ特性情報（伝達関数、回帰伝達関数）を算出する計測装置１１０とを有している。
なお、エンジンベンチＢは、エアフロセンサ特性情報（伝達関数、回帰伝達関数）を算出するための計測値を各センサ（エアフロセンサ１、高応答流量計１０）が計測する工程において、スロットル応答変化により、エンジンシリンダ１１に流入される空気流量に急峻な変化を生じさせている。
【００４２】
また、エアフロセンサ１は、エンジンシリンダ１１に空気を送り込むインテークマニホールド３に接続されたインテークパイプ（吸気管）５の管内に設置されており、エンジンＥに流入される空気の空気流量（第１空気流量）を計測して、計測装置１１０に、計測した空気流量（第１空気流量）を送信する。
また、高応答流量計１０は、エンジンシリンダ１１に空気を送り込むインテークマニホールド３に接続されたインテークパイプ（吸気管）５の一端部に接続されており、エンジンＥに流入される空気の空気流量（第２空気流量）を計測して、計測装置１１０に、計測した空気流量（第２空気流量）を送信する。
なお、図中の符号７がスロットルバルブを示し、符号９がエンジンＥから空気を排出させる排出管を示している。
【００４３】
計測装置１１０は、各センサ（エアフロセンサ１、高応答流量計１０）からそれぞれ送信されてくる計測値（第１空気流量、第２空気流量）を受信する。また、制御装置１１０は、受信した計測値のうち、高応答流量計１０から送られてきた計測値（第２空気流量）をリファレンス流量とする。
【００４４】
また、計測装置１１０は、上記のリファレンス流量（第２空気流量）と、エアフロセンサ１から取得した計測値（第１空気流量）とを用いて、エアフロセンサ１の伝達関数（Ｇｘ（ｓ））を算出し、その伝達関数（Ｇｘ（ｓ））から回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））を生成して記憶する。この伝達関数（Ｇｘ（ｓ））及び回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））を算出する処理は、上述した第１実施形態と同じである。
【００４５】
また、エンジンベンチＢは、試験対象であるエンジンＥに負荷を与えるダイナモメータ５０と、ダイナモメータ５０の回転軸とエンジンＥの回転軸とを連結するシャフト５３と、ダイナモメータ５０の動作を制御するダイナモ制御装置５１と、エンジンＥの動作を制御するエンジン制御装置６０とを備えている。エンジン制御装置６０は、スロットル開度や点火進角等の制御パラメータをエンジンＥに与え、スロットルバルブ７の開閉状態の制御等をしてエンジンＥの駆動を制御する。
なお、エンジンベンチＢは、周知技術のものを用いているため、詳細な説明は省略する。また、試験対象となるエンジンＥは、周知の構成のものであるため、図中においては、第２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ２に直接的に関係する部分だけを示している。
【００４６】
次に、第２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ２を構成する計測装置１１０の機能構成について説明する。
計測装置１１０は、制御部１１１と、データ取得部１１２と、エアフロセンサ特性情報算出部１１３とを有している。
【００４７】
制御部１１１は、上述した第１実施形態と同様、計測装置１１０の全体の動作を制御する。
【００４８】
データ取得部１１２は、エンジンベンチＢを駆動させ、エンジンＥのスロットル応答変化により、エンジンシリンダ１１に流入される空気流量に急峻な変化を生じさせて、この状態において、各センサ（エアフロセンサ１、高応答流量計１０）が計測した計測値（第１空気流量、第２空気流量）を取得する。
【００４９】
エアフロセンサ特性情報算出部１１３は、第１実施形態と略同様の算出手順により、エアフロセンサ１の特性を示すエアフロセンサ特性情報（伝達関数（Ｇｘ（ｓ））、回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ）））を算出して記憶する。
【００５０】
次に、第２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ２が行う、エアフロセンサ特性情報生成処理の手順について、図５、６を参照しながら説明する。
【００５１】
図６に示すように、先ず、エアフロセンサ特性情報生成システムＷ２は、データ計測処理（Ｓ１１）を行う。
このデータ計測処理（Ｓ１１）では、エンジンベンチＢを駆動させて、エンジンベンチＢに設置されたエンジンＥのスロットル開度、又は、インテークバルブ角度を制御して急峻に変化させることで、エンジンシリンダ１１に流入する空気流量を急峻に変化させる。また、計測装置１１０は、エンジンシリンダ１１に流入される空気流量に急峻な変化を生じさせている最中に、エアフロセンサ１が計測した「エンジンＥに流入する空気流量（第１空気流量）」と、高応答流量計１０が計測した「エンジンＥに流入する空気流量（第２空気流量）」とを取得する。
また、データ取得部１１２は、計測時間毎に、取得した計測値（第１空気流量、第２空気流量）を対応付けて記憶する（例えば、図示しないメモリ（計測装置１１０の補助記憶装置及び主記憶装置）に記憶させる）。
【００５２】
次に、エアフロセンサ特性情報生成システムＷ２は、伝達関数の算出処理を行う（Ｓ１２）。
この伝達関数の算出処理（Ｓ１２）では、エアフロセンサ特性情報生成システムＷ２を構成する計測装置１１０のエアフロセンサ特性情報算出部１１３が、高応答流量計１０が計測した「エンジンＥに流入される空気の空気流量（第２空気流量）」をリファレンス流量とする。
また、Ｓ２では、エアフロセンサ特性情報算出部１１３は、リファレンス流量（第２空気流（Q））を入力値とし、リファレンス流量（第２空気流量）に対応する計測時間にエアフロセンサ１が計測した「エンジンＥに流入される空気の空気流量（第１空気流量（Q´））」を出力値として、フーリエ解析演算を行い、エアフロセンサの伝達特性（Ｇｘ’（ｓ））を算出する（図３参照）。
さらに、Ｓ１２では、上述した第１実施形態と同様、エアフロセンサ特性情報算出部１１２が、算出した伝達特性（Ｇｘ´（ｓ））に、任意の伝達関数（Ｇｘ（ｓ））でフィッティングして、「Ｇｘ´（ｓ）＝Ｇｘ（ｓ）」になるように、伝達関数（Ｇｘ（ｓ））のパラメータ（α、β）を同定する。
なお、Ｓ１２の伝達関数の算出処理の手順については、上述した第１実施形態と同じである。
【００５３】
次に、エアフロセンサ特性情報生成システムＷ２は、回帰伝達関数の算出処理を行う（Ｓ１３）。
この回帰伝達関数の算出処理（Ｓ１３）では、エアフロセンサ特性情報算出部１１３が、上述した第１実施形態と同様の処理を行い、回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））を算出する（上述した（式１）参照）。また、エアフロセンサ特性情報算出部１１３は、図示しないメモリ（計測装置１１０の補助記憶装置及び主記憶装置）に、Ｓ１２で算出した「伝達特性（Ｇｘ’（ｓ））、伝達関数（Ｇｘ（ｓ））」と、Ｓ１３で算出した回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））に記憶させる。
【００５４】
このように、第２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ２では、エンジンＥが設置されたエンジン試験装置Ｂにより、エンジンＥに流入される空気（流体）の流量が急速に変化する状態を作っている。また、その状態下において、汎用品の「エアフロセンサ１」及び「エアフロセンサ１」よりも応答性が高い「高応答流量計（超音波流量計、ラミナ流量計等の空気流量計）１０」のそれぞれで、エンジンＥに流入される空気（流体）の流量を計測している。そして、計測装置１１０が、「高応答流量計１０」が計測した空気流量（第２空気流量）をリファレンス流量とし、このリファレンス流量と、「エアフロセンサ１」が計測した空気流量（第１空気流量）とを用いてエアフロセンサ１の回帰伝達関数を算出している。
そして、算出して得られたエアフロセンサ特性情報（回帰伝達関数）を用いてエアフロセンサ１で計測した計測値を補正することにより、高応答流量計１０で計測したものと略同様の空気流量が得られるようになる（正確な空気流量を取得できる）。
すなわち、第２実施形態においても、第１実施形態と同様、自動車のエンジンに一般的に用いられている、汎用品の「エアフロセンサ１」を、超音波流量計或いはラミナ流量計等の「高応答流量計１０」と同程度の応答性能にアップグレードでき、エアフロセンサ１の応答性を改善することができる。
【００５５】
《第１、２実施形態の活用例のエンジン制御システム》
次に、本発明の第１、２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ１、２により生成されたエアフロセンサ特性情報の活用例について、図７を参照しながら説明する。
ここで、図７は、第１、２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムにより生成されたエアフロセンサ特性情報の活用例を説明するための模式図であり、エアフロセンサ特性情報を記憶しているエンジン制御装置を有するエンジン制御システムを示している。
【００５６】
図示するエンジン制御システムは、エアフロセンサ１を備えたエンジンＥと、エンジンＥの動作を制御するエンジン制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）２００とを有しており、自動車に搭載されて用いられる。
【００５７】
ＥＣＵ２００は、自動車に搭載されたエンジンＥの動作を制御するもので、エンジンＥの動作を制御するエンジン制御部２０１と、上述した第１、２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ１、２が生成した「エアフロセンサ１のエアフロセンサ特性情報（回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ）））を記憶している記憶部２０３とを備えている。
【００５８】
エアフロセンサ１は、エンジンシリンダ１１に空気を送り込むインテークマニホールド３に接続されたインテークパイプ（吸気管）５の管内に設置されており、エンジンＥに流入される空気の空気流量を計測し、ＥＣＵ２００に計測した空気流量を送信する。
【００５９】
また、ＥＣＵ２００のエンジン制御部２０１は、エアフロセンサ１が計測した「エンジンＥ流入される空気の空気流量」を受信すると、記憶部２０３が記憶している「回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））」を読み出し、受信した「空気流量」に、読み出した「回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））」を印加することにより、エアフロセンサ１が計測した「エンジンＥに流入される空気の空気流量」を「補正空気流量（エアフロセンサ回帰値）」に補正する。
その後、エンジン制御部２０１は、「補正空気量（エアフロセンサ回帰値）」を用いて、エンジンＥの動作を制御する。
【００６０】
なお、図示するＥＣＵ２００は、上述した第１、２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ１、２が生成したエアフロセンサ１のエアフロセンサ特性情報（回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ）））を用いて、エアフロセンサ１が計測した空気流量を補正し、補正した得られた補正空気流量を用いて、エンジンＥの動作を制御する機能以外については、公知技術のものと同じであるため、詳細な説明を省略する。
【００６１】
このように、本発明の第１、２実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ１、２により、エアフロセンサ１の特性を示すエアフロセンサ特性情報を生成し、ＥＣＵ２００に記憶させておくことにより、応答性の向上したエアフロセンサ１の計測値（補正空気流量）によりエンジン制御を行うことができる。
そのため、熱線式のエアフロセンサ１を備えたエンジンＥを搭載している自動車であっても、上記のＥＣＵ２００のように構成することにより、エンジンＥが最適な動作に制御できるようになる。
【００６２】
なお、上述した図７では、自動車に搭載されているエンジンＥを制御するエンジン制御システムを例示しているが、特にこれに限定するものではない。例えば、熱線式のエアフロセンサ１を備えたエンジンＥの試験を行うエンジン試験装置において、上記のエアフロセンサ特性情報（回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ）））を用いるようにしても良い。この場合、エンジンＥの駆動を制御するエンジン制御装置に「回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））」を記憶させておき、エンジン制御装置が、回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））を用いて、エアフロセンサ１が計測した空気流量を補正し、補正した得られた補正空気流量を用いて、エンジンＥの動作を制御し、エンジンの各種試験を行うようにしても良い。
【００６３】
また、上述した実施形態（第１、２実施形態）では、高応答流量計１０の例として、超音波流量計或いはラミナ流量計を示したが、エアフロセンサ１よりも空気流量の変動に対する応答性が高い（早い）ものであれば、本発明に適用される。
【００６４】
例えば、高応答流量計１０に、本願出願人が出願した（特開２０２０−１１３４２４３号公報（特許文献２））に記載した流量計測システムを用いることもできる。この流量計測システムでは、予め、ラミナ流量計（層流型流量計）に搭載されている差圧センサの特性（差圧センサ特性情報）を算出しておき、ラミナ流量計で計測した計測値（空気流量（差圧センサが計測した差圧））を差圧センサ特性情報で補正し、補正した値を空気流量としている。
【００６５】
具体的には、上記の特許文献２に記載の流量計測システムのラミナ流量計は、ラミナーフローエレメントが設けられている本体部と、ラミナーフローエレメントの上流部の静圧と、ラミナーフローエレメントの下流部の静圧との差圧を計測し出力する差圧センサとが設けられている。
また、差圧センサは、ラミナーフローエレメントの上流部の静圧を取得する第１接続管と、ラミナーフローエレメントの下流部の静圧を取得する第２接続管と、第１、２接続管がそれぞれ接続され且つ上流部の静圧と下流部の静圧との差圧を計測するセンサ部とを有している。
【００６６】
そして、上記の差圧センサ特性情報は、エンジンの吸気流量を算出する処理をする前段階において、ラミナ流量計から差圧センサを取り外し、取り外した差圧センサの第１接続管に空気流入路を接続し、取り外した差圧センサの第２接続管の一方の端部を大気に開放した状態にする。また、上記の状態において、空気流入路を介して差圧センサに空気を流入させ、第１接続管の近傍の空気流入路の圧力を第１圧力として計測すると共に、差圧センサ部に第１接続管の圧力と、第２接続管の圧力との差圧を第２圧力として計測させ、第１圧力及第２圧力の関係を周波数毎にゲイン及び位相で示した周波数特性情報に変換し、周波数特性情報を伝達関数で示したものである。
【００６７】
そして、本発明のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ１、２の高応答装置１０を、特許文献２に記載の流量計測システムを適用する場合、計測装置１１０に、予め算出しておいた差圧センサ特性情報を記憶させておく。また、エアフロセンサ特性情報生成システムＷ１、２の高応答装置１０にラミナ流量計を用いる。そして、データ取得部１１２は、ラミナ流量計が計測した計測値（第２空気流量）を取得すると、記憶している差圧センサ特性情報を用いて第２空気流量を補正し、補正して得られた補正第２空気流量をリファレンス流量とする。その後、リファレンス流量と、エアフロセンサ１が計測した第１空気流量とを用いて、エアフロセンサ特性情報（伝達関数（Ｇｘ（ｓ）、回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ）））を算出する。
【００６８】
なお、上述した実施形態（第１、第２実施形態）では、エアフロセンサ１に熱線式エアフロセンサを用いているが、特にこれに限定されるものではない。エアフロセンサ１に熱線式以外のものを用いても良い。すなわち、本実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムW１、W２では、急峻な流量変化を検知できる応答性を有していないものであれば、熱線式以外のものを用いることができる。
【００６９】
次に、本発明の第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムＷ１が算出したエアフロセンサ特性情報（回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））を用いて、実際にエアフロセンサ１の計測値を補正した回帰結果（エアフロセンサ回帰値）と、エアフロセンサ１による計測値と、高応答流量計１０による計測値との関係について、図８を参照しながら説明する。
【００７０】
ここで、図８は、本発明の第１実施形態のエアフロセンサ特性情報生成システムが算出したエアフロセンサ特性情報を用いてエアフロセンサの計測値を回帰した回帰値と、エアフロセンサの計測値と、高応答流量計の計測値であるリファレンス流量との関係を示したグラフである。
なお、図８（a）は、所定計測時間帯（０．４秒〜２秒）における空気流計（エアフロセンサ１、高応答流量計１０）の計測値及び回帰結果を示したグラフであり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のグラフのうち、一部の計測時間帯（１．３秒〜１．６秒）の計測値及び回帰結果を抜き出し拡大して示したグラフである。
【００７１】
図８のグラフが示すように、エアフロセンサ特性情報（回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））を用いてエアフロセンサ１の計測値を補正したエアフロセンサ回帰値は、高応答流量計１０の計測値であるリファレンス（リファレンス流量）と略同等の値になっていることが分る。
このように、本実施形態により、エアフロセンサ１のエアフロセンサ特性情報（回帰伝達関数（Ｇｙ（ｓ））を算出しておくことにより、汎用品の「エアフロセンサ１」を、超音波流量計或いはラミナ流量計等の「高応答流量計１０」と同程度の応答性能にアップグレードでき、エアフロセンサ１の応答性を改善することができることが確認された。
【符号の説明】
【００７２】
Ｗ１、Ｗ２…エアフロセンサ特性情報生成システム
１…エアフロセンサ
１０…高応答流量計
Ｚ…圧力ステップ応答装置
２０…配管
２０ａ…第１直管部
２０ｂ…第２直管部
２１…第１バルブ
２２…第２バルブ
３０…加圧空気供給装置
４０…バルブ操作装置
１１０…計測装置
１１１…制御部
１１２…データ取得部
１１３…エアフロセンサ特性情報算出部
Ｂ…エンジンベンチ
５０…ダイナモメータ
５１…ダイナモ制御装置
５３…シャフト
６０…エンジン制御装置
Ｅ…エンジン
３…インテークマニホールド
５…インテークパイプ（吸気管）
７…スロットルバルブ
９…排出管
１１…エンジンシリンダ
【要約】
【課題】エアフロセンサの応答性を改善するためのエアフロセンサ特性情報生成システムを提供する。
【解決手段】配管２０の管内を流れる空気の圧力をステップ状に変化させる圧力ステップ応答装置Ｚと、配管２０の管内を流れる空気流量を計測するエアフロセンサ１及び高応答流量計１０と、エアフロセンサ特性情報を算出する計測装置１１０とを備えたエアフロセンサ特性情報生成システムＷ１であって、計測装置１１０は、圧力ステップ応答装置Ｚが配管２０の圧力をステップ状に変化させている最中にエアフロセンサ１が計測した第１空気流量と、高応答流量計が計測した第２空気流量とを取得するデータ取得部１１０と、第２空気流量をリファレンス流量とし、リファレンス流量及び第１空気流量を用いてエアロセンサ特性情報としてエアフロセンサ１の回帰伝達関数を算出するエアフロセンサ特性情報算出部１１３とを有している。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006922116.tif 000007
【図６】
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【図７】
0006922116.tif 000009
【図８】
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