(57)【要約】【課題】エンジンの新気流量を適正に補正して精度の高い新気流量の検出を可能とするエンジン吸気流量検出装置を提供する。【解決手段】λセンサ３２によって検出される排気の空気過剰率λｓが所定の判定空気過剰率λｏ以下であるときには、エアフローセンサ１６の検出信号に基づき検出した検出新気流量Ｇｓを、λセンサ３２によって検出された最新の空気過剰率λｓに基づき更新される補正係数Ｒで補正して真の新気流量Ｇａを求める一方、λセンサ３２によって検出される空気過剰率λｓが判定空気過剰率λｏより大きいときには、最新の空気過剰率λｓに基づき更新される補正係数Ｒでの検出新気流量Ｇｓの補正を中止し、この中止の前に最後に更新された補正係数Ｒで検出新気流量Ｇｓを補正して真の新気流量Ｇａを求める。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路に設けられ、上記エンジンに吸入される新気流量に対応した検出信号を出力するエアフローセンサと、
上記エンジンの排気通路に設けられ、上記エンジンの排気の空気過剰率を繰り返し検出するλセンサと、
上記λセンサによって検出される空気過剰率が所定の判定空気過剰率以下であると判断したときには、上記エアフローセンサの検出信号に基づき検出した上記エンジンに吸入される新気流量を上記λセンサによって検出された最新の空気過剰率に基づき補正して上記エンジンの真の新気流量を求める一方、上記λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率より大きいと判断したときには、上記最新の空気過剰率に基づく上記新気流量の補正を中止する新気流量演算手段と
を備えたことを特徴とするエンジン吸気流量検出装置。
【請求項２】
上記新気流量演算手段は、
上記エアフローセンサの検出信号に基づき、上記エンジンに吸入される新気流量を検出新気流量として検出する新気流量検出手段と、
上記λセンサによって検出された上記最新の空気過剰率と上記エンジンの燃料供給量とに基づき、上記エンジンに吸入される新気流量を推定新気流量として推定する新気流量推定手段と、
上記新気流量検出手段によって検出された検出新気流量と、上記新気流量推定手段によって推定された推定新気流量とを比較することにより補正係数を求める補正係数演算手段と、
上記新気流量検出手段によって検出された検出新気流量を、上記補正係数演算手段によって求められた補正係数で補正して上記エンジンの真の新気流量を求める新気流量補正手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【請求項３】
上記補正係数演算手段は、上記補正係数を繰り返し求めて更新し、
上記新気流量補正手段は、上記λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率以下であると判断されたときには、上記補正係数演算手段によって上記最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数で上記検出新気流量を補正して上記エンジンの真の新気流量を求める一方、上記λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率より大きいと判断されたときには、上記補正係数演算手段によって上記最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での上記検出新気流量の補正を中止することを特徴とする請求項２に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【請求項４】
上記新気流量補正手段は、上記補正係数演算手段によって上記最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での上記検出新気流量の補正を中止したときには、上記補正係数演算手段によって上記最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での上記検出新気流量の補正を中止する前に最後に更新された補正係数により上記検出新気流量を補正して上記エンジンの真の新気流量を求めることを特徴とする請求項３に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【請求項５】
上記新気流量補正手段は、上記エンジンへの燃料供給が中止されているときにも、上記補正係数演算手段によって更新される補正係数での上記検出新気流量の補正を中止することを特徴とする請求項３に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【請求項６】
上記新気流量補正手段は、上記エンジンが所定の過渡状態にあるときにも、上記補正係数演算手段によって更新される補正係数での上記検出新気流量の補正を中止することを特徴とする請求項３に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【請求項７】
上記所定の過渡状態は、上記λセンサによって検出された排気の空気過剰率の変化率が所定の判定変化率より大きい状態であることを特徴とする請求項６に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【請求項８】
上記所定の過渡状態は、上記エンジンへの燃料供給量の変化率が所定の判定変化率より大きい状態であることを特徴とする請求項６に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【請求項９】
上記新気流量検出手段は、
上記エアフローセンサの検出信号を入力値として、所定の適応パラメータ係数及び上記入力値によって表される多項式により近似される変換曲線を用い、上記エアフローセンサの検出信号を変換することにより上記検出新気流量を検出する信号変換部と、
上記新気流量補正手段による上記検出新気流量の補正の度合いが予め定められた度合いより大きい場合に、上記新気流量推定手段によって推定された上記推定新気流量を用いて逐次最小２乗法による演算を行うことにより、上記適応パラメータを同定して上記変換曲線を修正する変換曲線修正部とを備え、
上記変換曲線修正部は、上記λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率以下であると判断されたときには、上記変換曲線の修正を実行する一方、上記λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率より大きいと判断されたときには、上記変換曲線の修正を中止することを特徴とする請求項２に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【請求項１０】
上記変換曲線修正部は、上記エンジンへの燃料供給が中止されているときにも、上記変換曲線の修正を中止することを特徴とする請求項９に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【請求項１１】
上記変換曲線修正部は、上記エンジンが所定の過渡状態にあるときにも、上記変換曲線の修正を中止することを特徴とする請求項９に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【請求項１２】
上記所定の過渡状態は、上記λセンサによって検出された排気の空気過剰率の変化率が所定の判定変化率より大きい状態であることを特徴とする請求項１１に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【請求項１３】
上記所定の過渡状態は、上記エンジンへの燃料供給量の変化率が所定の判定変化率より大きい状態であることを特徴とする請求項１１に記載のエンジン吸気流量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンに吸入される新気の流量を検出するための装置に関し、特に吸気通路に設けられたエアフローセンサの検出信号に基づき新気流量を検出する吸気流量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの運転制御を適正に行う上で、エンジンに吸入される新気の流量を的確に検出することが求められている。
例えば、エンジンのＥＧＲ制御においては、エンジンの各燃焼室における燃焼状態を悪化させることなくＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制可能な空気過剰率として目標空気過剰率を設定し、実際の空気過剰率が目標空気過剰率に等しくなるように、吸気側への排気還流量を制御する際に、エアフローセンサを用いて検出された新気流量が用いられる。具体的には、エンジンの実際の空気過剰率は、エアフローセンサを用いて検出された新気流量、エンジンへの燃料供給量及び還流される排気中の空気量によって求められる。また、還流される排気中の空気量は、エンジンの各気筒への理論給気量とエアフローセンサを用いて検出された新気流量との偏差と、それまでに求められている実施の空気過剰率とに基づいて求められる。従って、エアフローセンサを用いて検出される新気流量の検出精度が低いと、実際の空気過剰率を正確に求めることができず、エンジンの空気過剰率を目標空気過剰率に一致させることができなくなる。この結果、エンジンのＮＯｘ排出量の増大などにより排気特性が悪化するという問題が生じる。
【０００３】
そこで、エアフローセンサを用いた新気流量の検出精度を向上させるようにした制御装置が、特許文献１によって提案されている。特許文献１の制御装置では、エアフローセンサを用いて検出した新気流量が、目標ＥＧＲ率に対応して設定された目標新気流量となるように、排気還流量の制御が行われる。このとき、目標ＥＧＲ率に対応して目標酸素濃度が設定され、排気通路に設けられた空燃比センサによって検出された実際の酸素濃度と目標酸素濃度のと大小関係に応じて、エアフローセンサを用いて検出した新気流量を補正することにより、新気流量の検出精度を向上させるようにしている。即ち、実際の酸素濃度の方が目標酸素濃度より高い場合には、エアフローセンサを用いて検出した新気流量から所定値を減じて新気流量を補正する一方、実際の酸素濃度の方が目標酸素濃度より低い場合には、エアフローセンサを用いて検出した実際の新気流量に所定値を加えて新気流量を補正している。
【特許文献１】特開２００２−７０６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の制御装置で用いられる空燃比センサは、排気の空燃比を検出するセンサであるが、理論空燃比に対する実際の空燃比の比で示される空気過剰率を検出するためのλセンサと実質的に同様のセンサであり、空気過剰率が大きい値（例えば３以上）となるような状態、即ち実際の空燃比が過大になる状態では、検出精度が低下するという特性を有している。
【０００５】
このため、上述のようにしてエアフローセンサを用いて検出した新気流量を空燃比センサの検出結果に基づき補正するようにした制御装置では、空気過剰率が大きな値となる運転状態でエンジンが運転されているような場合に、空燃比センサの検出精度の低下によって新気流量が誤った方向に補正されてしまうおそれがある。この結果、正確な新気流量が得られず、このような新気流量を用いて制御を行ってしまうと、制御の精度が低下してエンジンの運転性能や排気性能が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの新気流量を適正に補正して精度の高い新気流量の検出を可能とするエンジン吸気流量検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のエンジン吸気流量検出装置は、エンジンの吸気通路に設けられ、上記エンジンに吸入される新気流量に対応した検出信号を出力するエアフローセンサと、上記エンジンの排気通路に設けられ、上記エンジンの排気の空気過剰率を繰り返し検出するλセンサと、上記λセンサによって検出される空気過剰率が所定の判定空気過剰率以下であると判断したときには、上記エアフローセンサの検出信号に基づき検出した上記エンジンに吸入される新気流量を上記λセンサによって検出された最新の空気過剰率に基づき補正して上記エンジンの真の新気流量を求める一方、上記λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率より大きいと判断したときには、上記最新の空気過剰率に基づく上記新気流量の補正を中止する新気流量演算手段とを備えることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、λセンサによって検出される空気過剰率が判定空気過剰率以下であると判断したときには、エアフローセンサの検出信号に基づき検出された新気流量が、λセンサによって検出された最新の空気過剰率に基づき、新気流量演算手段によって補正されることにより、精度良くエンジンの真の新気流量が求められる。一方、λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率より大きいと判断したときには、λセンサによって検出された最新の空気過剰率に基づく上記新気流量の補正が中止される。
【０００９】
従って、排気の空気過剰率が、λセンサの検出精度が低下するような過大な空気過剰率である場合には、λセンサによって検出された最新の空気過剰率に基づく新気流量の補正が中止され、エアフローセンサの検出信号に基づき検出された新気流量に対して誤った補正が行われるのが防止される。
また、上記エンジン吸気流量検出装置において、上記新気流量演算手段は、上記エアフローセンサの検出信号に基づき、上記エンジンに吸入される新気流量を検出新気流量として検出する新気流量検出手段と、上記λセンサによって検出された上記最新の空気過剰率と上記エンジンの燃料供給量とに基づき、上記エンジンに吸入される新気流量を推定新気流量として推定する新気流量推定手段と、上記新気流量検出手段によって検出された検出新気流量と、上記新気流量推定手段によって推定された推定新気流量とを比較することにより補正係数を求める補正係数演算手段と、上記新気流量検出手段によって検出された検出新気流量を、上記補正係数演算手段によって求められた補正係数で補正して上記エンジンの真の新気流量を求める新気流量補正手段とを備えることを特徴とする（請求項２）。
【００１０】
このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、新気流量検出手段がエアフローセンサの検出信号に基づき、エンジンに吸入される新気流量を検出新気流量として検出する一方で、新気流量推定手段がλセンサによって検出された排気の空気過剰率とエンジンの燃料供給量とに基づき、エンジンに吸入される新気流量を推定新気流量として推定する。補正係数演算手段は、検出新気流量と推定新気流量とを比較することにより補正係数を求め、新気流量補正手段は補正係数演算手段が求めた補正係数を用いて検出新気流量を補正することにより、エンジンの真の新気流量を求める。
【００１１】
推定新気流量は実際の排気の空気過剰率に基づいて推定された新気流量であり、排気の空気過剰率が過大となっておらずにその検出精度が高い状態では、比較的精度の高い新気流量と見なすことができる。従って、補正係数は検出新気量を正確な値に補正するための適正な値を有したものとなり、検出新気流量と推定新気流量との間に相違が生じた場合、この相違が直ちに補正係数に反映され、検出新気流量と推定新気流量との間の相違に対応して検出新気流量が直ちに正確な値に向けて補正される。
【００１２】
更にこのように構成されたエンジン吸気流量検出装置において、上記補正係数演算手段は、上記補正係数を繰り返し求めて更新し、上記新気流量補正手段は、上記λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率以下であると判断されたときには、上記補正係数演算手段によって上記最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数で上記検出新気流量を補正して上記エンジンの真の新気流量を求める一方、上記λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率より大きいと判断されたときには、上記補正係数演算手段によって上記最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での上記検出新気流量の補正を中止することを特徴とする（請求項３）。
【００１３】
このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率以下であると判断された場合、新気流量補正手段は補正係数演算手段によって最新の空気過剰率に基づき繰り返し求められて更新される補正係数により検出新気流量を補正してエンジンの真の新気流量を求める。一方、λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率より大きいと判断された場合、新気流量補正手段は補正係数演算手段によって最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止する。
【００１４】
従って、排気の空気過剰率がλセンサの検出精度を比較的高く維持可能な空気過剰率である場合には、最新の空気過剰率に基づいて求められた推定新気流量を用いて更新される補正係数で検出新気流量を補正することにより、精度よくエンジンの新気流量を求めることができる。一方、排気の空気過剰率が、λセンサの検出精度が低下するような過大な空気過剰率である場合には、最新の空気過剰率に基づいて求められた推定新気流量を用いて更新される補正係数での検出新気流量の補正が中止され、エアフローセンサの検出信号に基づき検出された新気流量に対して誤った補正が行われるのが防止される。
【００１５】
更にこのように構成されたエンジン吸気流量検出装置において、上記新気流量補正手段は、上記補正係数演算手段によって上記最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での上記検出新気流量の補正を中止したときには、上記補正係数演算手段によって上記最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での上記検出新気流量の補正を中止する前に最後に更新された補正係数により上記検出新気流量を補正して上記エンジンの真の新気流量を求めることを特徴とする（請求項４）。
【００１６】
このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、λセンサによって検出される空気過剰率が判定空気過剰率より大きいと判断された場合、新気流量補正手段は、補正係数演算手段によって最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止すると共に、補正係数演算手段によって最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止する前に最後に更新された補正係数により検出新気流量を補正してエンジンの真の新気流量を求める。
【００１７】
排気の空気過剰率が判定空気過剰率より大きい場合には、最新の空気過剰率に基づいて求められた最新の補正係数を用いると検出新気流量が誤って補正されるおそれがある。しかし、検出新気流量の補正を中止する前に最後に更新された補正係数は、判定空気過剰率より大きくなる前の精度の高い空気過剰率に基づいて求められたものであるから、この補正係数を用いて検出新気流量を補正して得られた新気流量は、検出新気流量そのものよりも正確な新気流量に近いものとなる。従って、排気の空気過剰率が判定空気過剰率より大きいために、最新の空気過剰率に基づいて更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止した場合にも、大きな検出精度の低下を生じることなく、エンジンの真の新気流量を求めることができる。
【００１８】
また、上記エンジン吸気流量検出装置において、上記新気流量補正手段は、上記エンジンへの燃料供給が中止されているときにも、上記補正係数演算手段によって更新される補正係数での上記検出新気流量の補正を中止することを特徴とする（請求項５）。
このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、新気流量補正手段は、λセンサによって検出される空気過剰率が判定空気過剰率より大きいと判断された場合に加えて、エンジンへの燃料供給が中止されているときにも、補正係数演算手段によって更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止する。
【００１９】
新気流量推定手段は、λセンサによって検出された最新の空気過剰率とエンジンの燃料供給量とに基づき、エンジンに吸入される新気流量を推定新気流量として推定するが、エンジンへの燃料供給が中止されているときには、燃料供給量に基づく新気流量の推定ができず、適正な補正係数を求めることができない。そこで、エンジンへの燃料供給が中止されているときには、補正係数演算手段によって最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止することにより、検出新気流量の不適切な補正が防止される。
【００２０】
或いは、上記エンジン吸気流量検出装置において、上記新気流量補正手段は、上記エンジンが所定の過渡運転状態にあるときにも、上記補正係数演算手段によって更新される補正係数での上記検出新気流量の補正を中止することを特徴とする（請求項６）。
このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、新気流量補正手段は、λセンサによって検出される空気過剰率が判定空気過剰率より大きいと判断された場合に加えて、エンジンが所定の過渡転状態にあるときにも、補正係数演算手段によって更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止する。
【００２１】
エンジンに新気が吸入されてから排気として排出されるまでには時間遅れが存在する。このため、エンジンの運転状態が大きく変化するような過渡転状態では、実際にエンジンに吸入された新気流量に対して、排気の空気過剰率に基づく推定新気流量が正しく対応しなくなるおそれがある。そこで、エンジンが所定の過渡転状態にある場合に、上記補正係数演算手段によって最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での上記検出新気流量の補正を中止することにより、実際にエンジンに吸入された新気流量に対して正しく対応していない推定新気流量を用いて更新された補正係数で検出出新気流量が誤って補正されるのを防止することができる。
【００２２】
具体的には、上記エンジン吸気流量検出装置において、上記所定の過渡状態は、上記λセンサによって検出された排気の空気過剰率の変化率が所定の判定変化率より大きい状態であることを特徴とする（請求項７）。
λセンサによって検出された排気の空気過剰率の変化率が大きい場合、エンジンの運転状態が大きく変化し、エンジンに新気が吸入されてから排気として排出されるまでに大きな時間遅れが生じている可能性がある。そこで、λセンサによって検出された排気の空気過剰率の変化率が所定の判定変化率より大きいときに、補正係数演算手段によって最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止することにより、実際にエンジンに吸入された新気流量に対して正しく対応していない推定新気流量を用いて更新された補正係数で検出出新気流量が誤って補正されるのを防止することができる。
【００２３】
或いは、具体的には、上記所定の過渡状態は、上記エンジンへの燃料供給量の変化率が所定の判定変化率より大きい状態であることを特徴とする（請求項８）。
エンジンへの燃料供給量の変化率が所定の判定変化率より大きい場合、エンジンの運転状態が大きく変化し、エンジンに新気が吸入されてから排気として排出されるまでに大きな時間遅れが生じている可能性がある。そこで、エンジンへの燃料供給量の変化率が所定の判定変化率より大きいときに、補正係数演算手段によって最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止することにより、実際にエンジンに吸入された新気流量に対して正しく対応していない推定新気流量を用いて更新された補正係数で検出新気流量が誤って補正されるのを防止することができる。
【００２４】
また、上記エンジン吸気流量検出装置において、上記新気流量検出手段は、上記エアフローセンサの検出信号を入力値として、所定の適応パラメータ係数及び上記入力値によって表される多項式により近似される変換曲線を用い、上記エアフローセンサの検出信号を変換することにより上記検出新気流量を検出する信号変換部と、上記新気流量補正手段による上記検出新気流量の補正の度合いが予め定められた度合いより大きい場合に、上記新気流量推定手段によって推定された上記推定新気流量を用いて逐次最小２乗法による演算を行うことにより、上記適応パラメータを同定して上記変換曲線を修正する変換曲線修正部とを備え、上記変換曲線修正部は、上記λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率以下であると判断されたときには、上記変換曲線の修正を実行する一方、上記λセンサによって検出される空気過剰率が上記判定空気過剰率より大きいと判断されたときには、上記変換曲線の修正を中止することを特徴とする（請求項９）。
【００２５】
このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、新気流量検出手段では、信号変換部が変換曲線を用いてエアフローセンサの検出信号に対応する検出新気流量を求める。この変換曲線は、エアフローセンサの検出信号を入力値として、所定の適応パラメータ係数及び上記入力値によって表される多項式により近似される。
λセンサによって検出される空気過剰率が判定空気過剰率以下であると判断された場合に、新気流量補正手段による検出新気流量の補正の度合いが予め定められた度合いより大きいときには、変換曲線修正部が推定新気流量を用いて逐次最小２乗法による演算を行うことにより、上記適応パラメータを同定して上記変換曲線を修正する。一方、λセンサによって検出される空気過剰率が判定空気過剰率より大きいと判断された場合には、上記変換曲線の修正を中止する。
【００２６】
従って、排気の空気過剰率がλセンサの検出精度を比較的高く維持可能な空気過剰率である場合に、検出新気流量を大きく補正する必要が生じると、エアフローセンサの検出信号を検出新気流量に変換するための変換曲線自体が適正に修正されるので、補正係数による補正に要する新気流量補正手段などの演算負荷が軽減される。
一方、排気の空気過剰率が、λセンサの検出精度が低下するような過大な空気過剰率である場合には、排気の空気過剰率に基づいて得られた推定新気流量の精度が低下しているため、変換曲線が誤って修正されてしまうおそれがある。しかしながら、このような場合には変換曲線の修正が中止されるので、変換曲線が誤って修正されるのを防止することができる。
【００２７】
また、上記エンジン吸気流量検出装置において、上記変換曲線修正部は、上記エンジンへの燃料供給が中止されているときにも、上記変換曲線の修正を中止することを特徴とする（請求項１０）。
このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、変換曲線修正部は、λセンサによって検出される空気過剰率が判定空気過剰率より大きいと判断された場合に加え、エンジンへの燃料供給が中止されているときにも、変換曲線の修正を中止する。
【００２８】
エンジンへの燃料供給が中止されているときには、燃料供給量に基づく新気流量の推定ができないため、推定新気流量を求めることができない。そこで、エンジンへの燃料供給が中止されているときには、変換曲線修正部が変換曲線の修正を中止することにより、変換曲線が誤って修正されるのを防止することができる。
或いは、上記エンジン吸気流量検出装置において、上記変換曲線修正部は、上記エンジンが所定の過渡状態にあるときにも、上記変換曲線の修正を中止することを特徴とする（請求項１１）。
【００２９】
このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、変換曲線修正部は、λセンサによって検出される空気過剰率が判定空気過剰率より大きいと判断された場合に加え、エンジンが所定の過渡転状態にあるときにも、変換曲線の修正を中止する。
エンジンに新気が吸入されてから排気として排出されるまでには時間遅れが存在する。このため、エンジンの運転状態が大きく変化するような過渡転状態では、実際にエンジンに吸入された新気流量に対して、排気の空気過剰率に基づく推定新気流量が正しく対応しなくなるおそれがある。そこで、エンジンが所定の過渡転状態にある場合に、変換曲線修正部が変換曲線の修正を中止することにより、実際にエンジンに吸入された新気流量に対して正しく対応していない推定新気流量を用いて変換曲線が誤って修正されるのを防止することができる。
【００３０】
具体的には、上記エンジン吸気流量検出装置において、上記所定の過渡状態は、上記λセンサによって検出された排気の空気過剰率の変化率が所定の判定変化率より大きい状態であることを特徴とする（請求項１２）。
λセンサによって検出された排気の空気過剰率の変化率が大きい場合には、エンジンの運転状態が大きく変化し、エンジンに新気が吸入されてから排気として排出されるまでに大きな時間遅れが生じている可能性がある。そこで、λセンサによって検出された排気の空気過剰率の変化率が所定の判定変化率より大きいときに、変換曲線修正部が変換曲線の修正を中止することにより、実際にエンジンに吸入された新気流量に対して正しく対応していない推定新気流量を用いて変換曲線が誤って修正されるのを防止することができる。
【００３１】
或いは、具体的には、上記所定の過渡状態は、上記エンジンへの燃料供給量の変化率が所定の判定変化率より大きい状態であることを特徴とする（請求項１３）。
エンジンへの燃料供給量の変化率が所定の判定変化率より大きい場合には、エンジンの運転状態が大きく変化し、エンジンに新気が吸入されてから排気として排出されるまでに大きな時間遅れが生じている可能性がある。そこで、エンジンへの燃料供給量の変化率が所定の判定変化率より大きいときに、変換曲線修正部が変換曲線の修正を中止することにより、実際にエンジンに吸入された新気流量に対して正しく対応していない推定新気流量を用いて変換曲線が誤って修正されるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のエンジン吸気流量検出装置によれば、排気の空気過剰率が、λセンサの検出精度が低下するような過大な空気過剰率である場合には、λセンサによって検出された最新の空気過剰率に基づく新気流量の補正が中止され、エアフローセンサの検出信号に基づき検出された新気流量に対して誤った補正が行われるのが防止される。従って、エンジンに吸入される真の新気流量の検出精度低下を防止することができ、新気流量の検出精度低下に伴うエンジンの運転性能や排気性能の低下を防止することが可能となる。
【００３３】
また、請求項２のエンジン吸気流量検出装置によれば、推定新気流量は実際の排気の空気過剰率に基づいて推定された新気流量であり、排気の空気過剰率が過大となっておらずにその検出精度が高い場合、補正係数は検出新気量を正確な値に補正するための適正な値を有したものとなる。従って、検出新気流量と推定新気流量との間に相違が生じた場合、この相違が直ちに補正係数に反映され、検出新気流量と推定新気流量との間の相違に対応して検出新気流量が直ちに正確な値に向けて補正される。この結果、迅速且つ精度良く真の新気流量を検出することが可能となり、新気流量の検出精度低下に伴うエンジンの運転性能や排気性能の低下を防止することができる。
【００３４】
また、請求項３のエンジン吸気流量検出装置によれば、排気の空気過剰率がλセンサの検出精度を比較的高く維持可能な空気過剰率である場合には、精度よく真の新気流量を求めることができる。一方、排気の空気過剰率が、λセンサの検出精度が低下するような過大な空気過剰率である場合には、補正係数演算手段によって最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止することにより、エアフローセンサの検出信号に基づき検出された新気流量に対して誤った補正が行われるのが防止されるので、真の新気流量の検出精度が大きく低下するのを防止することができる。
【００３５】
また、請求項４のエンジン吸気流量検出装置によれば、排気の空気過剰率が判定空気過剰率より大きいために、最新の空気過剰率に基づいて更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止した場合には、最新の空気過剰率に基づいて更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止する前に更新された補正係数で検出新気流量を補正することによって、検出新気流量よりも正確な方向に補正された新気流量を得ることができる。従って、最新の空気過剰率に基づいて更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止した場合であっても、大きな検出精度の低下を生じることなく、エンジンの真の新気流量を求めることができる。
【００３６】
また、請求項５のエンジン吸気流量検出装置によれば、エンジンへの燃料供給が中止されて新気流量の適正な推定ができないときには、補正係数演算手段によって最新の空気過剰率に基づき更新される補正係数での検出新気流量の補正を中止することにより、検出新気流量の不適切な補正が防止されるので、真の新気流量の検出精度が大きく低下するのを防止することができる。
【００３７】
また、請求項６乃至８のエンジン吸気流量検出装置によれば、排気の空気過剰率が大きく変化する場合や、エンジンの燃料供給量が大きく変化するような場合のように、エンジンの運転状態が大きく変化するような過渡運転状態では、実際にエンジンに吸入された新気流量に対して正しく対応していない推定新気流量を用いて更新される補正係数で検出新気流量が誤って補正されるのを防止し、真の新気流量の検出精度が大きく低下するのを防止ことができる。
【００３８】
また、請求項９のエンジン吸気流量検出装置によれば、排気の空気過剰率がλセンサの検出精度を比較的高く維持可能な空気過剰率である場合に、検出新気流量を大きく補正する必要が生じると、エアフローセンサの検出信号を検出新気流量に変換するための変換曲線自体が適正に修正されるので、補正係数による補正に要する新気流量補正手段などの演算負荷を軽減することができる。一方、排気の空気過剰率が、λセンサの検出精度が低下するような過大な空気過剰率である場合には、変換曲線の修正が中止されるので、変換曲線が誤って修正されるのを防止することができる。従って、エンジンの真の新気流量を精度よく効率的に求めることができる。
【００３９】
また、請求項１０のエンジン吸気流量検出装置によれば、エンジンへの燃料供給が中止されて新気流量の適正な推定ができないときには、変換曲線修正部が変換曲線の修正を中止することにより、変換曲線が誤って修正されるのを防止することができる。
また、請求項１１乃至１３のエンジン吸気流量検出装置によれば、排気の空気過剰率が大きく変化する場合や、エンジンの燃料供給量が大きく変化するような場合のように、エンジンの運転状態が大きく変化するような過渡運転状態では、変換曲線修正部が変換曲線の修正を中止し、実際にエンジンに吸入された新気流量に対して正しく対応していない推定新気流量を用いて変換曲線が誤って修正されるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図面に基づき本発明の一実施形態に係るエンジン吸気流量検出装置について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン吸気流量検出装置が適用されたエンジンシステムの全体構成図であり、図１に基づき上記エンジンシステムの構成を説明する。
エンジン１は４気筒のディーゼルエンジンであって、各気筒共通の高圧蓄圧室（以下コモンレールという）２を備える。図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール２に蓄えられた高圧の燃料は、各気筒に設けられたインジェクタ４に供給され、各インジェクタ４からそれぞれの気筒内に噴射される。
【００４１】
吸気管（吸気通路）６にはターボチャージャ８が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気管６からターボチャージャ８のコンプレッサ８ａへと流入する。コンプレッサ８ａで過給された吸気は、インタークーラ１０及び吸気制御弁１２を介して吸気マニホールド１４に導入され、図示しない吸気ポートを介してエンジン１の各気筒に供給される。
【００４２】
吸気管６のコンプレッサ８ａより上流側には、大気からエンジン１に吸入される空気、即ち新気の流量を検出するためのエアフローセンサ１６が設けられている。このエアフローセンサ１６は、エンジン１に吸入される新気流量に対応して変化する電圧を検出信号として出力する。また、吸気制御弁１２と吸気マニホールド１４との間には、エンジン１の吸気に関し、吸気圧力を検出する吸気圧センサ１８と吸気温度を検出する吸気温センサ２０とが設けられている。
【００４３】
一方、エンジン１の各気筒から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド２２を介して排気管（排気通路）２４に接続されている。なお、排気マニホールド２２と吸気マニホールド１４との間には、ＥＧＲクーラ２５及びＥＧＲ弁２６を介して排気マニホールド２２と吸気マニホールド１４とを連通するＥＧＲ通路２８が設けられており、ＥＧＲ弁２６の開度を変更することにより排気マニホールド２２から吸気マニホールド１４への排気還流量を調整可能となっている。
【００４４】
排気管２４は、ターボチャージャ８のタービン８ｂを経た後、排気後処理装置３０に接続されている。また、タービン８ｂの回転軸はコンプレッサ８ａの回転軸と機械的に連結されており、タービン８ｂが排気管２０内を流動する排気を受けて回転することによりコンプレッサ８ａを駆動するようになっている。
排気後処理装置３０はエンジン１の排気中に含まれるパティキュレートやＮＯｘなどの有害成分を無害化するものであり、パティキュレートフィルタや触媒装置（いずれも図示せず）などによって構成される。
【００４５】
排気後処理装置３０の上流側の排気管２４には、排気管２４内を流動する排気の空気過剰率を検出するλセンサ３２が設けられている。このλセンサ３２は、排気の空気過剰率の変化に対応して連続的に変化する検出信号を出力する。
ＥＣＵ（新気流量演算手段）３４は、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
【００４６】
ＥＣＵ３４の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述したエアフローセンサ１６、吸気圧センサ１８、吸気温センサ２０、λセンサ３２のほか、エンジン回転数を検出する回転数センサ３６、及びアクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出するアクセル開度センサ３８などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ４、吸気制御弁１２及びＥＧＲ弁２６などの各種デバイス類が接続されている。
【００４７】
エンジン１の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ４からの燃料供給制御もＥＣＵ３４によって行われる。エンジン１の運転に必要な燃料供給量は、回転数センサ３６によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ３８によって検出されたアクセルペダルの踏込量とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定される。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ４の開弁時間によって調整され、決定された燃料供給量に対応した駆動時間で各インジェクタ４が開弁駆動され、各気筒に燃料噴射が行われることにより、エンジン１の運転に必要な燃料量が供給される。
【００４８】
またＥＣＵ３４はＥＧＲ制御を実行し、ＥＧＲ通路２８に設けられたＥＧＲ弁２６の開度を調整して排気マニホールド２２から吸気マニホールド１４に還流される排気の量を制御することにより、エンジン１の空気過剰率を目標空気過剰率に制御する。この目標空気過剰率は、エンジン１の各燃焼室における燃焼状態を悪化させることなくＮＯｘの発生を抑制可能な空気過剰率として予めエンジン１の回転数やエンジン１への燃料供給量に基づきＥＧＲ制御マップとして記憶されているものである。
【００４９】
ＥＣＵ３４は、エアフローセンサ１６の検出信号に基づき検出したエンジン１が吸入する新気流量のほか、インジェクタ４から燃焼室内に噴射された燃料供給量、及びＥＧＲ通路２８を介して還流された排気中に含まれる空気量に基づき、実際の空気過剰率を繰り返し演算する。このとき、ＥＧＲ通路２８を介して還流された排気に含まれる空気量は、エンジン１の燃焼室に供給されうる気体の量である理論給気量から、エアフローセンサ１６の検出信号に基づき検出したエンジン１の吸入新気流量を減じることによって求められる排気還流量と、前回演算された実際の空気過剰率とに基づき求められる。また、このような演算で使用される理論給気量は、エンジン１の回転数や負荷などの運転状態に応じて定まるエンジン１の充填効率、吸気圧センサ１８によって検出された吸気圧力、及び吸気温センサ２０によって検出された吸気温度に基づいて求められる。
【００５０】
ＥＣＵ３４は、このようにして求められた実際の空気過剰率が目標空気過剰率と等しくなるようにＥＧＲ弁２６の開度を制御することにより、ＥＧＲ通路２８を介した排気還流量を調整する。このようにしてエンジン１の空気過剰率が目標空気過剰率に制御されることにより、エンジン１からのＮＯｘ排出量が良好に抑制される。
ここでＥＣＵ３４は、エアフローセンサ１６の検出信号に基づき、エンジン１の新気流量を精度良く検出するため、検出切換制御及び新気流量検出制御を実行する。以下では、これらの制御について詳細に説明する。
【００５１】
図２は、新気流量検出制御を所定の条件に応じて切り換えるためにＥＣＵ３４が実行する検出切換制御のフローチャートである。また図３は、検出切換制御に対応してＥＣＵ３４が実行する新気流量検出制御の処理を示す制御ブロック図である。ＥＣＵ３４は、エンジン１の運転中に図２のフローチャート及び図３の制御ブロック図に従い、所定の制御周期で繰り返し検出切換制御及び新気流量検出制御を実行する。
【００５２】
エンジン１が始動されて検出切換制御を開始すると、ＥＣＵ３４は図２のフローチャートのステップＳ１で、λセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓが所定の判定空気過剰率λｏより大きいか否かを判定する。λセンサ３２は空気過剰率λｓを繰り返し検出しており、ＥＣＵ３４はλセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓのうち最新の空気過剰率λｓを判定空気過剰率λｏと比較する。λセンサ３２は空気過剰率が過大になった場合に検出精度が低下する特性を有しており、λセンサ３２の検出精度が許容範囲を超えて低下する空気過剰率（例えば３）が、判定空気過剰率λｏとして予め設定されている。
【００５３】
ステップＳ１において最新の空気過剰率λｓが判定空気過剰率λｏ以下であると判定した場合、ＥＣＵ３４はλセンサ３２の検出精度の低下が許容範囲内にあるものとして処理をステップＳ２に進め、燃料供給制御で求めたエンジン１への燃料供給量Ｑｆが０、即ちエンジン１への燃料供給が中止されているか否かを判定する。
エンジン１への燃料供給が中止されておらず、ステップＳ２で燃料供給量Ｑｆが０ではないと判定すると、ＥＣＵ３４は処理をステップＳ３に進め、エンジン１が予め設定された所定過渡状態にあるか否かを判定する。ＥＣＵ３４が実行する新気流量検出制御では、後述するように、λセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓを用いてエンジン１の新気流量を求めるが、エンジン１に新気が吸入されてから排気として排出されるまでには時間遅れがあるため、エンジン１の運転状態が大きく変化するような過渡状態では、実際にエンジンに吸入された新気流量と、排気の空気過剰率とが正しく対応しなくなるおそれがある。そこで本実施形態では、次の２つの状態をこのような上記所定過渡状態として判定している。即ち、λセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓの変化率Δλｓが所定の判定変化率Δλｏより大きい場合、或いはエンジン１への燃料供給量Ｑｆの変化率ΔＱｆが所定の判定変化率ΔＱｆｏより大きい場合に、エンジン１の運転状態が大きく変化しており、実際にエンジンに吸入された新気流量と、排気の空気過剰率とが正しく対応しなくなる所定過渡状態であると判定するようにしている。
【００５４】
ステップＳ３でエンジン１がこのような所定過渡状態にないと判定すると、ＥＣＵ３４は処理をステップＳ４に進め、後述する補正係数Ｒの更新を伴った新気流量検出制御を実行する。
一方、ステップＳ１においてλセンサ３２が検出した最新の空気過剰率λｓが所定の判定空気過剰率λｏより大きいと判定した場合、或いはステップＳ２において燃料供給量Ｑｆが０である、即ちエンジン１への燃料供給が中止されていると判定した場合、或いはステップＳ３においてエンジン１が上記所定過渡状態にあると判定した場合、ＥＣＵ３４は処理をステップＳ５に進め、補正係数Ｒの更新なしで新気流量検出制御を実行する。
【００５５】
以上のように、ＥＣＵ３４は制御周期毎に上述したステップＳ１乃至ステップＳ３の判定を行い、それぞれのステップでの判定結果に応じて、ステップＳ４での補正係数Ｒの更新を伴った新気流量検出制御、或いはステップＳ５での補正係数Ｒの更新なしでの新気流量検出制御を実行する。
次に、このような検出切換制御に対応し、図２のステップＳ４或いはステップＳ５でＥＣＵ３４が実行する新気流量検出制御について図３に基づき説明する。以下では、まず図２のステップＳ４に処理が進められて、ＥＣＵ３４が補正係数Ｒの更新を伴った新気流量検出制御を実行する場合について説明する。
【００５６】
エアフローセンサ１６は、エンジン１に吸入される新気流量に対応して電圧が変化する検出信号を出力するが、図３に示されるように、新気流量検出制御ではエアフローセンサ１６の検出信号電圧Ｖｓが新気流量検出部４０に入力される。新気流量検出部４０は、エアフローセンサ１６の検出信号電圧Ｖｓを新気流量に変換し、エアフローセンサ１６によって検出された検出新気流量Ｇｓとして出力する機能を有している。具体的には、新気流量検出部４０は、予め設定されている変換曲線を用い、エアフローセンサ１６の検出信号電圧Ｖｓを制御周期毎に繰り返し検出新気流量Ｇｓに変換する信号変換部４０ａと、機能については後述する変換曲線修正部４０ｂとを備えている。
【００５７】
信号変換部４０ａが用いる変換曲線は、図４に実線で示されるように検出信号電圧Ｖｓと検出新気流量Ｇｓとの関係を示す特性曲線であって、エアフローセンサ１６に対応して予め設定されている。
一方、λセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓと、ＥＣＵ３４が演算したエンジン１への燃料供給量Ｑｆとが、制御周期毎に繰り返し新気流量推定部４２に入力される。新気流量推定部４２は、これら空気過剰率λｓ及び燃料供給量Ｑｆと、予め記憶している理論空燃比Ｌｔｈとを用い、下記式（１）によりエンジン１に吸入された新気流量を、推定新気流量Ｇｌｍとして制御周期毎に繰り返し演算し推定する。
【００５８】
Ｇｌｍ(ｃ)＝λｓ(ｃ)・Ｑｆ(ｃ−ａ)・Ｌｔｈ  ・・・  （１）
なお、上記式（１）中の添字（ｃ）は、繰り返し演算或いは入力される値のうちの最新のものを示し、Ｑｆ(ｃ−ａ)は最新の燃料供給量Ｑｆ(ｃ)から所定回数ａだけ前に求められた燃料供給量を示している。添字の定義は、以下で示される各式においても同様である。但し、図３ではこれら添字の付記を省略している。
【００５９】
このように、式（１）において最新の燃料供給量Ｑｆ(ｃ)から所定回数ａだけ前に求められた燃料供給量Ｑｆ(ｃ−ａ)を用いるのは、エンジン１に燃料が供給された後、燃料が燃焼して排気となってλセンサ３２に到達するまでの間に時間遅れが存在することに対応するためである。即ち、式（１）で用いられる空気過剰率λｓ(ｃ)の検出対象となった排気の生成元となる燃料の燃料供給量Ｑｆ(ｃ−ａ)が式（１）で用いられるように、所定回数ａが予め設定されている。このようにして燃料供給からλセンサ３２への排気の到達までの時間遅れを考慮することにより、精度良く排気の空気過剰率λｓに対応した推定新気流量Ｇｌｍを演算し推定することができる。
【００６０】
上記時間遅れは、エンジン１の回転数の上昇に伴って減少するため、本実施形態では回転数センサ３６が検出したエンジン１の回転数Ｎｅに応じ、回転数Ｎｅの上昇に伴って減少する方向に所定回数ａを変更するようにしている。これにより、エンジン回転数の広い範囲にわたって精度良く推定新気流量Ｇｌｍを演算し推定することができる。
新気流量検出部４０で求められた検出新気流量Ｇｓ、及び新気流量推定部４２で求められた推定新気流量Ｇｌｍは、補正係数演算部４４に入力される。補正係数演算部４４は、繰り返し入力される検出新気流量Ｇｓを複数個記憶することができるようになっており、所定回数ｂだけ前に求められて入力された検出新気流量Ｇｓ(ｃ−ｂ)と、最新の推定新気流量Ｇｌｍ(ｃ)とを比較し、下記式（２）により補正係数Ｒを求める。補正係数Ｒは、最新の推定新気流量Ｇｌｍ(ｃ)が補正係数演算部４４に入力されるたびに繰り返し求められ、補正係数演算部４４に一時的に記憶されて更新される。
【００６１】
Ｒ＝Ｇｌｍ(ｃ)／Ｇｓ(ｃ−ｂ)  ・・・  （２）
推定新気流量Ｇｌｍは、実際の排気の空気過剰率λｓに基づいて推定された新気流量であり、ここでは前述したように排気の空気過剰率λｓが判定空気過剰率λｏ以下であってλセンサ３２の検出精度の低下が許容範囲内になっているので、比較的精度の高い新気流量と見なすことができる。従って、上述のようにして検出新気流量Ｇｓ(ｃ−ｂ)と推定新気流量Ｇｌｍ(ｃ)とを比較して補正係数Ｒを求めることにより、検出新気流量Ｇｓ(ｃ−ｂ)を正確な値に補正するための適正な補正係数Ｒを求めることができる。
【００６２】
なお、このように最新の検出新気流量Ｇｓ(ｃ)から所定回数ｂだけ前に求められた検出新気流量Ｇｓ(ｃ−ｂ)を用いるのは、エンジン１に新気が吸入された後、燃料の燃焼に用いられて排気となってλセンサ３２に到達するまでの間に時間遅れが存在することに対応するためである。即ち、式（２）で用いられる推定新気流量Ｇｌｍ(ｃ)の検出対象となった排気の生成元となる新気の検出新気流量Ｇｓ(ｃ−ｂ)が式（２）で用いられるように、所定回数ｂが予め設定されている。このようにして新気の吸入からλセンサ３２への排気の到達までの時間遅れを考慮することにより、精度良く補正係数Ｒを求めて更新することができる。
【００６３】
上記時間遅れは、エンジン１の回転数の上昇に伴って減少するため、本実施形態では回転数センサ３６が検出したエンジン１の回転数Ｎｅに応じ、回転数Ｎｅの上昇に伴って減少する方向に所定回数ｂを変更するようにしている。これにより、エンジン回転数の広い範囲にわたって精度良く補正係数Ｒを求めることができる。
こうして補正係数演算部４４で繰り返し求められ更新される補正係数Ｒは、新気流量検出部４０で求められた最新の検出新気流量Ｇｓ(ｃ)と共に新気流量補正部４６に入力される。新気流量補正部４６では下記式（３）を用い、補正係数演算部４４によって更新される補正係数Ｒで最新の検出新気流量Ｇｓ(ｃ)を補正することにより、エンジン１の真の新気流量Ｇａ(ｃ)を求める。
【００６４】
Ｇａ(ｃ)＝Ｒ・Ｇｓ(ｃ)  ・・・  （３）
新気流量補正部４６で求められた真の新気流量Ｇａ(ｃ)は、ＥＣＵ３４が実行する前述のＥＧＲ制御をはじめとしたエンジン１の各種制御に用いられる。
このように、λセンサ３２が検出した最新の空気過剰率λｓが判定空気過剰率λｏ以下であって、λセンサ３２の検出精度が許容範囲内にあり、エンジン１への燃料供給が中止されておらず、且つ実際に吸入された新気流量と排気の空気過剰率とが正しく対応しなくなる所定過渡状態にエンジン１がないと判定することにより、図２のステップＳ４に処理が進められて、補正係数Ｒの更新を伴った新気流量検出制御が実行される場合には、この新気流量検出制御において、最新の検出新気流量Ｇｓ(ｃ)を、最新の空気過剰率λｓに基づいて更新される補正係数Ｒで補正することにより、真の新気流量Ｇａ(ｃ)が精度良く求められる。これにより、経年変化やエアフローセンサ１６の組み付け誤差などによりエアフローセンサ１６に検出誤差が生じても、検出新気流量Ｇｓと推定新気流量Ｇｌｍとの間の相違に対応し、エアフローセンサ１６を用いて検出された最新の検出新気流量Ｇｓ(ｃ)が直ちに正確な値に向けて補正される。従って、ＥＧＲ制御をはじめとした新気流量を用いる制御の精度を向上させることができる。この結果、例えばＥＧＲ制御においてはエンジン１の空気過剰率を適正に制御することができ、エンジン１の排気性能を良好に維持することが可能となる。
【００６５】
補正係数演算部４４によって更新される補正係数Ｒは、新気流量補正部４６だけではなく変換曲線修正部４０ｂにも入力される。変換曲線修正部４０ｂは、補正係数演算部４４によって更新される補正係数Ｒから１を減じた値の絶対値｜Ｒ−１｜が所定の基準値αより大きい場合、即ち新気流量補正部４６で行われる検出新気流量Ｇｓの補正の度合いが所定の度合いより大きい場合に、信号変換部４０ａで用いている変換曲線の修正を行う。
【００６６】
信号変換部４０ａが用いる変換曲線は、図４に実線で示されるようにエアフローセンサ１６の検出信号電圧Ｖｓと検出新気流量Ｇｓとの関係を示す特性曲線であって、エアフローセンサ１６に対応して予め設定されている。この変換曲線は、検出信号電圧Ｖｓを入力値としてｎ個の所定の適応パラメータ（ｋ０，ｋ１，ｋ２，・・・，ｋｎ）を用いた、下記のｎ次多項式（４）によって近似され、これらの適応パラメータは新気流量検出部４０に記憶されている。
【００６７】
Ｇｓ＝ｋ０＋ｋ１・Ｖｓ＋ｋ２・Ｖｓ２＋・・・＋ｋｎ・Ｖｓｎ  ・・・  （４）
ここで、適応パラメータベクトルＫ及び入力値ベクトルＰをそれぞれ下記式（５）及び（６）のように定めると、上記ｎ次多項式（４）は下記式（７）のように表される。
Ｋ＝［ｋ０，ｋ１，ｋ２，・・・，ｋｎ］  ・・・  （５）
Ｐ＝［１,Ｖｓ，Ｖｓ２，・・・，Ｖｓｎ］  ・・・  （６）
Ｇｓ＝Ｋ・ＰＴ  ・・・  （７）
なお、上記式（７）中のＰＴは入力値ベクトルＰの転置行列である。
【００６８】
変換曲線修正部４０ｂは、絶対値｜Ｒ−１｜が所定の基準値αより大きい場合、最新の推定新気流量Ｇｌｍ(ｃ)と、その時点で用いている変換曲線から得られる新気流量とを用いて、下記式（８）による逐次最小２乗法の演算を行うことにより、ｎ次多項式（４）に対応した式（７）に用いられる適応パラメータベクトルＫを更新し、ｎ次多項式（４）の適応パラメータを同定する。
【００６９】
Ｋ(ｃ)＝Ｋ(ｃ−１)＋δ・（Ｇｌｍ(ｃ)−Ｋ(ｃ−１)・Ｐ(ｃ)Ｔ）・Ｐ(ｃ)  ・・・  （８）
なお、式（８）においてδは適応ゲインであり、Ｋ(ｃ)は最新、即ち更新後の適応パラメータベクトルを表し、Ｋ(ｃ−１)は１つ前、即ち更新前の適応パラメータベクトルを表している。また、Ｋ(ｃ−１)・Ｐ(ｃ)Ｔは更新前の変換曲線から得られる新気流量に相当する。
【００７０】
変換曲線修正部４０ｂは、こうして更新された適応パラメータベクトルＫにより、信号変換部４０ａで用いる変換曲線を修正する。この結果、変換曲線は、例えば図４中に破線で示すように修正される。なお、図４に示される修正では修正前に比して修正後の方が同じ検出信号電圧Ｖｓに対して多めの新気流量が得られるようになっているが、これは一例であって、式（８）の演算結果によっては修正後の方が同じ検出信号電圧Ｖｓに対して少なめの新気流量が得られるように修正がなされる場合もあり得る。
【００７１】
このように、検出新気流量Ｇｓを大きく補正する必要が生じた場合には、エアフローセンサ１６の検出信号電圧Ｖｓを検出新気流量Ｇｓに変換するための変換曲線自体が修正されるので、補正係数Ｒによる補正に要する補正係数演算部４４や新気流量補正部４６などの演算負荷を軽減することができる。
また、エアフローセンサ１６を異なる仕様の吸気管６やエンジンなどに適用した場合にも、上述のようにして信号変換部４０ａで用いる変換曲線が適正に修正されるので、異なる仕様の吸気管６やエンジン毎に個別に変換曲線を求める必要がなくなる。この結果、エンジンシステムの開発及び製造コストを低減することが可能となる。
【００７２】
図２のステップＳ４に処理が進められて実行される、補正係数Ｒの更新を伴った新気流量検出制御は以上の通りである。
補正係数Ｒの更新を伴った新気流量検出制御が行われる場合には、λセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓが判定空気過剰率λｏ以下であるので、λセンサ３２には比較的高い検出精度が確保され、空気過剰率λｓの精度が許容範囲内にある。そして、エンジン１への燃料供給が中止されていないことから、λセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓと燃料供給量Ｑｆとに基づき、前述した式（１）により推定新気流量Ｇｌｍを精度良く求めることができる。更に、エンジン１は、実際に吸入された新気流量と排気の空気過剰率とが正しく対応しなくなるような所定過渡状態にない。従って、λセンサ３２が検出した比較的精度の高い空気過剰率λｓに基づいて更新される補正係数Ｒで、エアフローセンサ１６を用いて検出された最新の検出新気流量Ｇｓを補正することにより、エンジン１の真の新気流量を精度良く求めることができる。
【００７３】
しかも、補正係数Ｒに基づき、検出新気流量Ｇｓを大きく補正する必要があると判定した場合には、エアフローセンサ１６の検出信号電圧Ｖｓを検出新気流量Ｇｓに変換するための変換曲線自体が修正されるので、補正係数Ｒによる補正に要する補正係数演算部４４や新気流量補正部４６などの演算負荷を軽減することができる。
次に、図２のステップＳ５において、補正係数Ｒの更新なしで新気流量検出制御を実行する場合について以下に説明する。このような新気流量検出制御が行われるのは、前述したように、図２のステップＳ１でλセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓが判定空気過剰率λｏより大きいと判定し、λセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓの精度が許容範囲を超えて低下している場合、或いはエンジン１への燃料供給が中止されている場合、或いは実際に吸入された新気流量と排気の空気過剰率とが正しく対応しなくなる所定過渡状態にエンジン１がある場合である。
【００７４】
補正係数Ｒの更新なしで新気流量検出制御を実行する場合においても、前述した補正係数Ｒの更新を伴う新気流量検出制御と同様に、エアフローセンサ１６の検出信号電圧Ｖｓが新気流量検出部４０の信号変換部４０ａに入力され、信号変換部４０ａが図４に示されるような変換曲線を用い、エアフローセンサ１６の検出信号電圧Ｖｓを制御周期毎に繰り返し検出新気流量Ｇｓに変換する。
【００７５】
一方、図２のステップＳ１でλセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓが判定空気過剰率λｏより大きいと判定した場合には、空気過剰率λｓの精度が許容範囲を超えて低下しており、新気流量推定部４２では前述の式（１）によって精度よく推定新気流量Ｇｌｍを演算することができない。また、エンジン１への燃料供給が中止されていて、図２のステップＳ２で燃料供給量Ｑｆが０であると判定した場合にも、新気流量推定部４２では式（１）による推定新気流量Ｇｌｍの適正な演算を行うことができない。更に、図２のステップＳ３でエンジン１が上述した所定過渡状態にあると判定した場合にも、実際にエンジンに吸入された新気流量と、排気の空気過剰率とが正しく対応していない可能性があるため、新気流量推定部４２では式（１）によって精度良く推定新気流量Ｇｌｍを演算することができない。そこで、補正係数Ｒの更新なしで新気流量検出制御を実行する場合、新気流量推定部４２は、検出切換制御のステップＳ１乃至Ｓ３での判定結果を受け、式（１）による推定新気流量Ｇｌｍの演算を中止する。
【００７６】
補正係数演算部４４は、新気流量推定部４２が推定新気流量Ｇｌｍの演算を中止することにより推定新気流量Ｇｌｍの入力が中止されるので、最新の排気の空気過剰率λｓに基づいて補正係数Ｒを前述の式(２)により繰り返し演算して更新することができない。そこで、補正係数演算部４４は検出切換制御のステップＳ１乃至Ｓ３での判定結果を受け、最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新を中止し、補正係数Ｒの更新を中止する前に最後に更新して一時的に記憶していた補正係数Ｒを新気流量補正部４６及び変換曲線修正部４０ｂに出力する。
【００７７】
新気流量補正部４６は、新気流量検出部４０で求められた最新の検出新気流量Ｇｓ(ｃ)と補正係数演算部４４から入力された補正係数Ｒとを用い、前述した式（３）を用いて最新の検出新気流量Ｇｓ(ｃ)を補正係数Ｒで補正することにより、エンジン１の真の新気流量Ｇａ(ｃ)を求める。従って新気流量補正部４６では、補正係数演算部４４によって最新の空気過剰率λｓに基づき更新される補正係数Ｒでの最新の検出新気流量Ｇｓ(ｃ)の補正が中止され、この中止の前に最後に更新されて補正係数演算部４４に一時的に記憶されている補正係数Ｒを用いて式(３)によりエンジン１の真の新気流量Ｇａ(ｃ)を求める。
【００７８】
ここで用いる補正係数Ｒは、排気の空気過剰率λｓが判定空気過剰率λｏ以下であって検出精度が比較的高いときにλセンサ３２が検出した精度の良い排気の空気過剰率λｓに基づいて求められたものである。従って、補正係数Ｒの更新を伴う新気流量検出制御の場合ほど精度良く真の新気流量Ｇａ(ｃ)を求めることができないものの、このようにして補正係数演算部４４によって最新の空気過剰率λｓに基づき更新される補正係数Ｒでの検出新気流量Ｇｓ(ｃ)の補正を中止する前、即ち最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新を中止する前に、補正係数演算部４４で最後に更新された補正係数Ｒを用いてエンジン１の真の新気流量Ｇａ(ｃ)を求めることにより、検出新気流量Ｇｓ(ｃ)を正確な方向に補正することができる。このようにして新気流量補正部４６によって求められた真の新気流量Ｇａ(ｃ)は、ＥＣＵ３４が実行する前述のＥＧＲ制御をはじめとしたエンジン１の各種制御に用いられる。従って、補正係数Ｒを精度良く求めることができずに、最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新を中止した場合であっても、エンジン１の真の新気流量Ｇａ(ｃ)の検出精度の低下を最小限に抑えて、ＥＧＲ制御をはじめとした新気流量を用いる制御の精度低下を抑制することができる。
【００７９】
また、補正係数演算部４４による最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新を中止する前に最後に更新された補正係数Ｒは、変換曲線修正部４０ｂにも入力されるが、このときに入力された補正係数Ｒから１を減じた値の絶対値｜Ｒ−１｜が所定の基準値αより大きいか否かの判定は、最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新を中止する前に変換曲線修正部４０ｂにおいて既に実行されている。そして、この絶対値｜Ｒ−１｜が所定の基準値αより大きい場合には、最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新を中止する前に変換曲線修正部４０ｂが変換曲線を修正済みである。従って、最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新を中止した場合、即ち補正係数演算部４４によって最新の空気過剰率λｓに基づき更新される補正係数Ｒでの検出新気流量Ｇｓ(ｃ)の補正を中止した場合、前変換曲線修正部４０ｂは検出切換制御のステップＳ１乃至Ｓ３での判定結果を受け、変換曲線の修正を中止する。これにより、補正係数Ｒを精度良く求めることができずに最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新を中止した場合には、変換曲線が誤って修正されるのを防止することができる。
【００８０】
図２のステップＳ５に処理が進められて実行される、補正係数Ｒの更新なしの新気流量検出制御は以上の通りである。
λセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓが判定空気過剰率λｏより大きく、空気過剰率λｓの精度が許容範囲を超えている場合には、空気過剰率λｓに基づき精度良く補正係数Ｒを求めることができないが、このような場合には補正係数Ｒの更新を伴わない新気流量検出制御が行われることにより、最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新が中止されて、補正係数演算部４４によって最新の空気過剰率λｓに基づき更新される補正係数Ｒでの検出新気流量Ｇｓ(ｃ)の補正が中止される。そして、最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新を中止する前に最後に更新された精度の良い補正係数Ｒで検出新気流量Ｇｓ(ｃ)を補正してエンジン１の真の新気流量Ｇａ(ｃ)が求められる。従って、λセンサ３２の検出精度の低下による真の新気流量の検出精度の低下を良好に抑制することが可能となる。この結果、ＥＧＲ制御をはじめとした新気流量を用いる制御の精度低下を良好に抑制することができる。
【００８１】
また、エンジン１への燃料供給が中止されている場合には、最新の空気過剰率λｓに基づき補正係数Ｒを適正に更新することができなくなるが、上述のようにして補正係数Ｒの更新を伴わない新気流量検出制御が行われることにより、最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新を中止する前に最後に更新された精度の良い補正係数Ｒを用い、検出新気流量Ｇｓ(ｃ)を補正してエンジン１の真の新気流量Ｇａ(ｃ)が求められる。従って、エンジン１への燃料供給が中止されることにより最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの適正な更新ができない場合においても、真の新気流量の検出精度の低下を良好に抑制することが可能となる。この結果、ＥＧＲ制御をはじめとした新気流量を用いる制御の精度低下を良好に抑制することができる。
【００８２】
更に、λセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓの変化率Δλｓが所定の判定変化率Δλｏより大きい場合、或いはエンジン１への燃料供給量Ｑｆの変化率ΔＱｆが所定の判定変化率ΔＱｆｏより大きい場合のように、エンジン１の運転状態が大きく変化して、実際にエンジンに吸入された新気流量と排気の空気過剰率とが正しく対応しなくなる所定過渡状態にエンジン１がある場合には、新気流量に対応して精度良く排気の空気過剰率λｓが検出されない可能性がある。しかし、このような場合にも上述のようにして最新の空気過剰率λｓに基づく補正係数Ｒの更新をせずに新気流量検出制御が行われるので、排気の空気過剰率λｓの検出精度低下による真の新気流量の検出精度の低下を良好に抑制することが可能となる。この結果、ＥＧＲ制御をはじめとした新気流量を用いる制御の精度低下を良好に抑制することができる。
【００８３】
以上で、本発明の一実施形態に係るエンジン吸気流量検出装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、実際にエンジンに吸入された新気流量と、排気の空気過剰率とが正しく対応しなくなる所定過渡状態として、λセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓの変化率Δλｓが所定の判定変化率Δλｏより大きい場合と、エンジン１への燃料供給量Ｑｆの変化率ΔＱｆが所定の判定変化率ΔＱｆｏより大きい場合との２つの状態を採用したが、所定過渡状態はこれに限定されるものではない。即ち、例えば回転数センサ３６が検出したエンジン１の回転数Ｎｅの変化率が判定変化率より大きい場合、アクセル開度センサ３８が検出したアクセルペダルの踏込量の変化率が判定変化率より大きい場合、或いはエアフローセンサ１６が検出した新気流量の変化率が判定変化率より大きい場合にエンジン１が所定過渡状態にあると判定するようにしてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、λセンサ３２が検出した排気の空気過剰率λｓを判定空気過剰率λｏと比較して、λセンサ３２によって検出される排気の空気過剰率λｓが判定空気過剰率λｏより大きいか否かを判定したが、この判定の方法はこれに限定されるものではない。例えば、エアフローセンサ１６が検出した新気流量、エンジン１への燃料供給量及びＥＧＲ通路２８を介した排気還流量に基づき、λセンサ３２によって検出される排気の空気過剰率λｓが判定空気過剰率λｏより大きくなるか否かを判定してもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、排気の空気過剰率λｓに基づき求めた補正係数Ｒで、エアフローセンサ１６を用いて検出した新気流量を補正するようにしたが、新気流量の補正の方法はこれに限定されるものではない。
また、上記実施形態では、補正係数Ｒの更新を伴う新気流量検出制御において、新気流量補正部４６における検出新気流量の補正の度合いが大きい場合に、変換曲線修正部４０ｂが信号変換部４０ａで用いる変換曲線を修正するようにしたが、変換曲線の修正を省略するようにしてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、補正係数Ｒの更新を伴う新気流量検出制御において、補正係数演算部４４で求められた補正係数Ｒに基づき、検出新気流量Ｇｓの補正の度合いが大きいか否かを判定して、変換曲線を修正するようにしたが、検出新気流量Ｇｓに対する補正の度合いが大きいか否かの判定方法は、これに限定されるものではない。例えば、補正して得られた真の新気流量Ｇａと補正前の検出新気流量Ｇｓとの偏差に基づいて検出新気流量Ｇｓに対する補正の度合いが大きいか否かを判定してもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、補正係数Ｒの更新を伴う新気流量検出制御において、検出新気流量Ｇｓ及び推定新気流量Ｇｌｍをいずれも新気流量検出制御の制御周期毎に繰り返し求めるようにしたが、これらの演算周期は必ずしも新気流量検出制御の制御周期に一致させる必要はなく、それぞれ独立した制御周期で演算するようにしてもよい。この場合も、前述した各演算式において添字（ｃ）が付記されているものは、上記実施形態と同様にその時点で最新の値を示すものであって、所定回数前の各値も、それぞれその所定回数分だけ前に求められた値を示すものとなる。
【００８８】
また、上記実施形態では、エンジン１を４気筒のディーゼルエンジンとしたが、エンジン１の気筒数及び形式はこれに限定されるものではなく、様々な気筒数或いは形式のエンジンに本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン吸気流量検出装置が適用されたエンジンシステムの全体構成図である。
【図２】ＥＣＵ３４が実行する検出切換制御のフローチャートである。
【図３】ＥＣＵ３４が実行する新気流量検出制御の処理を示す制御ブロック図である。
【図４】新気流量検出制御で用いられる変換曲線の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９０】
１  エンジン
６  吸気管（吸気通路）
１６  エアフローセンサ
２４  排気管（排気通路）
３２  λセンサ
３４  ＥＣＵ（新気流量演算手段）
４０  新気流量検出部（新気流量検出手段）
４０ａ  信号変換部
４０ｂ  変換曲線修正部
４２  新気流量推定部（新気流量推定手段）
４４  補正係数演算部（補正係数演算手段）
４６  新気流量補正部（新気流量補正手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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