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Die
vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein Signalverarbeitungssystem
für einen Strömungsmesser, der den Durchsatz von
an eine Brennkraftmaschine zuzuführender Luft in Form eines
Signals mit einer Frequenz ausgibt. Insbesondere ist ein Signalverarbeitungssystem
für eine Luftdurchsatz-Messvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine bereitgestellt, die als ein Luftströmungsmesser
mit widerstandsbasierter Wärmeabstrahlung bezeichnet wird.
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In
der Vergangenheit wurde ein Signalverarbeitungssystem für
einen Luftströmungsmesser mit widerstandsbasierter Wärmeabstrahlung
eines Spannungswertausgabetyps vorgeschlagen. Ein durch den vorgeschlagenen
Luftströmungs- bzw. Luftmengenmesser erfasster Luftdurchsatz
kann als ein Beispiel eines Signalverarbeitungssystems für
einen Luftströmungsmesser mit widerstandsbasierter Wärmeabstrahlung
in Form eines Spannungswerts bereitgestellt werden.
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Bei
einem solchen Signalverarbeitungssystem wird, da eine Sensor- bzw.
Messfühlerschaltung basierend auf einer Batteriespannung
von 12 V oder einer Bezugsspannung von 5 V, die durch eine Leistungsschaltung
aus der Batteriespannung erzeugt wird, ausgelegt ist, ein Luftdurchsatz
unter Verwendung eines Ausgabesignals gemessen, das von einer in
einer Maschinensteuereinheit (ECU) umfassten A/D-Wandlungsschaltung
an einen Mikrocomputer ausgegeben wird.
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Da
ein durch das Signalverarbeitungssystem gemessener Luftdurchsatz
durch eine Veränderung einer an die A/D-Wandlungsschaltung
zuzuführenden Versorgungsspannung, einen Spannungsabfall an
einem Kabelbaum bzw. Leitungssatz oder einer Veränderung
eines Kontakt- bzw. Übergangswiderstand eines Verbindungsstücks
oder dergleichen nachteilig beeinflusst wird, ist die Genauigkeit
bei Erfassung des Luftdurchsatzes durch das Signalverarbeitungssystem
fraglich.
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Ein
weiteres Beispiel eines Signalverarbeitungssystems für
einen Luftströmungsmesser mit widerstandsbasierter Wärmeabstrahlung
umfasst einen Frequenzausgabetyp. Eine Bereitstellung des Durchsatzes
von an eine Brennkraftmaschine zuzuführender Luft in Form
einer Frequenz wurde zum Beispiel in der
JP-B-7-46058 vorgeschlagen.
Ein solches System hat jedoch darin versagt, ein Berechnungsverfahren
hinreichend zu berücksichtigen, gemäß dem
ein Luftdurchsatzsignal, dessen Frequenz einen Luftdurchsatz darstellt,
innerhalb eines in einer ECU umfassten Mikrocomputers in einen Luftdurchsatz
gewandelt wird.
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Des
Weiteren wurde zum Beispiel in der
JP-A-2002-181604 ein
Signalverarbeitungssystem für einen Luftströmungsmesser
mit widerstandsbasierter Wärmeabstrahlung eines Pulsfrequenzausgabetyps
vorgeschlagen, der ein zu einem Luftdurchsatz proportionales Pulsfrequenzsignal
ausgibt.
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Ein
Pulsfrequenzsignal, das von dem in der
JP-A-2002-181604 beschriebenen
Luftströmungsmesser mit widerstandsbasierter Wärmeabstrahlung ausgegeben
wird, wird an den Mikrocomputer eingegeben. In dem Mikrocomputer
wird eine Intervallzeit zwischen Vorderflanken des Pulsfrequenzsignals
als ein Zyklus bzw. eine Periode gemessen. Eine Zyklus-Spannung-Wandlungsverarbeitungseinheit wandelt
den Zyklus in einen Spannungswert, und eine Spannung-Durchsatz-Wandlungseinheit
wandelt den resultierenden Spannungswert in einen Luftdurchsatz.
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In
dem Mikrocomputer wird, wenn ein von dem Luftströmungsmesser
mit widerstandsbasierter Wärmeabstrahlung ausgegebenes
Pulsfrequenzsignal in einen Luftdurchsatz gewandelt wird, zuerst
der Zyklus des Pulsfrequenzsignals erhalten und dann der Zyklus
in einen Spannungswert gewandelt. Falls die zum Wandeln des Pulsfrequenzsignals
in den Luftdurchsatz erforderliche Wandlungszeit verlängert wird
oder sich ein Wandlungsfehler erhöht, wirft das jedoch
einen Nachteil dahingehend auf, dass die Ansprechempfindlichkeit
und die Genauigkeit bei der Messung verschlechtert werden.
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Die
vorliegende Anmeldung stellt ein Signalverarbeitungssystem für
einen Strömungsmesser bereit, das zum Verbessern der Ansprechempfindlichkeit
und der Genauigkeit bei Messung eines Luftdurchsatzes in der Lage ist,
in den ein von einem Strömungsmesser ausgegebenes Pulsfrequenzsignal
gewandelt oder umgerechnet wird.
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Gemäß einem
Aspekt wird der Zyklus bzw. die Periode eines von einem Strömungsmesser
ausgegebenen Pulsfrequenzsignals erfasst, und wird der Zyklus bzw.
die Periode direkt in einen Luftdurchsatz gewandelt oder umgerechnet.
Daher wird die Genauigkeit bei einer Wandlung infolge einer Verlängerung einer
zum Wandeln des Pulsfrequenzsignals in den Luftdurchsatz erforderlichen
Wandlungszeit oder einer Vergrößerung eines Wandlungsfehlers
nicht verschlechtert.
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Es
können die Ansprechempfindlichkeit und die Genauigkeit
bei Messung eines Luftdurchsatzes verbessert werden, in den ein
von einem Strömungsmesser ausgegebenes Pulsfrequenzsignal
gewandelt oder umgerechnet wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt wird die Erzeugungszeit der Vorder- oder Hinterflanke
eines von einem Strömungsmesser ausgegebenen Pulsfrequenzsignals
sequentiell erfasst. Es wird ein Takt verwendet, um die Intervallzeit
zwischen den Erzeugungszeiten der Vorder- oder Hinterflanken zu
messen, um den Zyklus bzw. die Periode zu erfassen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt wird die Erzeugungszeit der Vorder- oder Hinterflanke
eines von einem Strömungsmesser ausgegebenen Pulsfrequenzsignals
erfasst, und wird die erfasste Zeit sequentiell in einem Register
gespeichert. Danach wird ein Takt verwendet, um die Intervallzeit
zwischen den Erzeugungszeiten der Vorder- oder Hinterflanken zu messen,
um den Zyklus bzw. die Periode zu erfassen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt werden, wenn die Größe einer Veränderung
einer Last auf einer Brennkraftmaschine, die durch eine Lasterfassungseinrichtung
erfasst wird, gleich oder kleiner einem vorbestimmten Wert ist,
die Intervallzeiten zwischen allen Erzeugungszeiten der Vorder-
oder Hinterflanken gemittelt, die während einer vorbestimmten
Abtastperiode erfasst werden, um einen durchschnittlichen Zyklus
bzw. eine durchschnittliche Periode oder einen Mittelwert innerhalb
der Abtastperiode zu erfassen.
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Selbst
wenn eine Veränderung bzw. Schwankung eines durch einen
Strömungsmesser erfassten Luftdurchsatzes in der gleichen
Art und Weise vorliegt, wie es der Fall ist, wenn ein Fahrzeug zum
Beispiel mit einer konstanten hohen Geschwindigkeit gefahren wird,
kann die Veränderung bzw. Schwankung des Luftdurchsatzes
unterdrückt werden, da die Intervallzeiten zwischen allen
Erzeugungszeiten der Vorder- oder Hinterflanken innerhalb der Abtastperiode
gemittelt werden. Selbst wenn die Brennkraftmaschine basierend auf
dem Luftdurchsatz gesteuert wird, der durch eine Luftdurchsatz-Berechnungseinrichtung
gewandelt oder berechnet werden kann, kann daher die Größe
einer Veränderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine minimiert werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt wird oder werden, wenn die Größe
einer Veränderung einer Last auf einer Brennkraftmaschine,
die durch eine Lasterfassungseinrichtung erfasst wird, gleich oder größer
einem vorbestimmten Wert ist, zumindest eine Intervallzeit oder
mehrere Intervallzeiten zwischen Erzeugungszeiten einer Vorder-
oder Hinterflanke gemittelt, was die Intervallzeit zwischen den Erzeugungszeiten
der Vorder- oder der Hinterflanke umfasst, die unmittelbar vor einer
vorbestimmten Abtastzeit erfasst werden, um einen durchschnittlichen Zyklus
bzw. eine durchschnittliche Periode oder einen Mittelwert innerhalb
einer vorbestimmten Abtastperiode zu erfassen, das heißt
einer bestimmten oder einer gleichen Abtastperiode.
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In
diesem Fall wird zum Erhalten eines Luftdurchsatzes die Intervallzeit
zwischen den Erzeugungszeiten der Vorder- oder Hinterflanken verwendet,
die der Abtastzeit unmittelbar vorausgehen, während derer
eine Änderung eines momentanen Luftdurchsatzes innerhalb
der Abtastperiode groß ist. Daher kann zum Beispiel die
Einschwing- bzw. Übergangseigenschaft der Brennkraftmaschine
oder die Beschleunigungsleistung eines Fahrzeugs verbessert werden.
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Gemäß der
in Patentanspruch 6 dargelegten Erfindung ist das, was als ein Pulsfrequenzsignal
bezeichnet wird, ein pulsierendes bzw. schwingendes Signal mit einer
Frequenz, die zu dem Durchsatz von an eine Brennkraftmaschine zugeführter
Luft proportional ist.
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Gemäß der
in Patentanspruch 7 dargelegten Erfindung ist ein Strömungsmesser
in einem Luftkanal angeordnet, der mit den Brennkammern der Brennkraftmaschine
in Verbindung steht. Ein elektrisches Signal, das von einer in dem
Strömungsmesser umfassten Sensor- bzw. Messfühlerschaltung ausgegeben
wird, wird durch eine Frequenzwandlungsschaltung in ein Pulsfrequenzsignal
gewandelt. Schließlich wird das zu einem Luftdurchsatz
proportionale Pulsfrequenzsignal von dem Strömungsmesser
ausgegeben.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegende Erfindung werden
von dem Fachmann wahrgenommen und werden für diesen ersichtlich,
und all diese bilden einen Teil der vorliegenden Anmeldung.
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1 ist
eine Darstellung, die eine Schnittansicht eines Anbringungszustands
eines beispielhaften Luftströmungsmessers an einem Ansaugrohr einer
Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht;
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2 ist
eine Darstellung, die eine beispielhafte Konfiguration eines Signalverarbeitungssystems
für einen Luftströmungsmesser eines ersten Ausführungsbeispiels
veranschaulicht;
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3 ist
ein Blockschaltbild, das eine Steuerschaltung und eine Frequenzwandlungsschaltung veranschaulicht,
die in einem Luftströmungsmesser gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel umfasst sind;
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4 ist
ein Blockschaltbild, das eine Frequenzerfassungseinrichtung und
eine Luftdurchsatz-Berechnungseinrichtung veranschaulicht, die in einem
Mikrocomputer einer ECU installiert und bei einem ersten Ausführungsbeispiel
umfasst sind;
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5 ist
ein Zeitdiagramm, das ein Pulsfrequenzsignal und Abtastzeiten gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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6 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen beispielhaften Abtastzeiterfassungsprozess
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht;
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7 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen beispielhaften Signalverarbeitungsprozess
für den Luftströmungsmesser gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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8 ist
ein Ablaufdiagramm, das weiterhin einen beispielhaften Signalverarbeitungsprozess
für den Luftströmungsmesser gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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9 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen beispielhaften Luftdurchsatz-Berechnungsprozess
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht;
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10A ist ein Zeitdiagramm, das ein beispielhaftes
Pulsfrequenzsignal bei einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht;
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10B ist ein Zeitdiagramm, das ein beispielhaftes
Pulsfrequenzsignal gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht;
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10C ist ein Zeitdiagramm, das ein beispielhaftes
Pulsfrequenzsignal veranschaulicht, das bei einem zweiten Ausführungsbeispiel
eingesetzt wird; und
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11 ist
ein Zeitdiagramm, das beispielhafte Abtastzeiten einer ECU und eine Änderung
einer Ansaugpulsation einer Maschine gemäß einem
Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
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Ein
von einem Strömungs- bzw. Durchsatzmesser ausgegebenes
Pulsfrequenzsignal wird in einen Luftdurchsatz bzw. eine Luftmenge
gewandelt oder umgerechnet, wobei eine hohe Ansprechempfindlichkeit
und Genauigkeit bei einer Messung bereitgestellt wird, indem die
Periode des Pulsfrequenzsignals direkt in den Luftdurchsatz bzw.
die Luftmenge gewandelt wird.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1 bis 9 zeigen
ein erstes Ausführungsbeispiel. 1 zeigt
den angebrachten Zustand eines Luftströmungsmessers an
einem Ansaugrohr einer Maschine. 2 zeigt
ein Signalverarbeitungssystem für den Luftströmungsmesser. 3 zeigt
eine in dem Luftströmungsmesser umfasste Frequenzwandlungsschaltung. 4 zeigt
einen in einer ECU eingebundenen Mikrocomputer.
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Ein
Steuersystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel, das hierin wahlweise
als ein Maschinensteuersystem bezeichnet werden kann, umfasst ein
Signalverarbeitungssystem für einen Luftströmungsmesser,
der hierin wahlweise als ein Luftdurchsatz-Messsystem für
eine Brennkraftmaschine bezeichnet werden kann. Das System gibt
ein Pulsfrequenzsignal aus, das zu dem Durchsatz von Ansaugluft
proportional ist, die an die Brennkammern von Zylindern einer Brennkraftmaschine
E, die mehrere Zylinder umfasst, zugeführt wird. Die Maschine
E kann zum Beispiel eine Vierzylinder-, Sechszylinder-, Achtzylindermaschine
umfassen, oder sie kann mehr oder weniger als die angegebene Anzahl
umfassen. Im Übrigen kann die Brennkraftmaschine hierin
nachstehend Maschine genannt werden, und kann der Durchsatz von
Ansaugluft als ein Ansaugluftdurchsatz oder eine Ansaugluftmenge
bzw. ein Ansaugluftvolumen bezeichnet werden und hierin nachstehend Luftdurchsatz
genannt werden.
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Das
Signalverarbeitungssystem für den Luftströmungsmesser
(AFM: „air flowmeter") umfasst ein Kraftstoffeinspritzsystem,
das einen Luftdurchsatz auf Grundlage eines Pulsfrequenzsignals
oder eines AFM-Ausgabesignals berechnet, das von einem AFM 1 ausgegeben
wird, welcher ein thermischer Luftströmungsmesser sein kann,
eine Kraftstoffeinspritzmenge auf Grundlage des berechneten Luftdurchsatzes
berechnet, und eine Leitungszeit oder eine Einspritzventil-Offenperiode
für Einspritzvorrichtungen 22 gemäß der
berechneten Kraftstoffeinspritzmenge verändert oder steuert,
sowie eine Maschinensteuereinheit 2, die als ECU abgekürzt
wird und die Leitungszeit für die Einspritzvorrichtungen 22 in
Bezug auf ein elektronisches Drosselsystem, ein Zündsystem
und weitere Systeme steuert. Der AFM 1 und die ECU 2 werden
hierin nachstehend ausführlicher beschrieben.
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In
der Maschine E gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind ein Luftreiniger, ein elektronisches Drosselsystem und ein
Kraftstoffeinspritzsystem installiert. Die Maschine E ist zum Beispiel
in einem Motorraum eines Fahrzeugs wie etwa eines Automobils oder
Lastwagens installiert.
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Die
Maschine E ist eine Benzin- bzw. Ottomaschine, die Leistung unter
Verwendung von Wärmeenergie erzeugt, die durch Verbrennung
eines Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugt wird, das durch ein Filterelement 21 des
Luftreinigers gefilterte reine Ansaugluft und durch die Einspritzvorrichtungen 22, oder
genauer gesagt durch elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventile,
in Verbrennungskammern eingespritzten Kraftstoff umfasst. Die Maschine
E umfasst ein Ansaugrohr 3, durch das Ansaugluft in die
Brennkammern der jeweiligen Zylinder eingeführt wird, sowie
ein Abgasrohr 4, durch das von den Brennkammern der Zylinder
kommendes Abgas nach außen abgegeben wird. Bei einer alternativen Konfiguration
kann der erfindungsgemäße Strömungsmesser
in einer Anwendung verwendet werden, bei der die Maschine E eine
Dieselmaschine ist, oder in anderen Anwendungen, bei denen ein Bestimmen
eines Strömungsbetrags erforderlich ist.
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Die
Maschine E umfasst Zylinderköpfe, die mit dem stromabwärts
liegenden Ende eines Ansaugkrümmers gekoppelt sind, sowie
einen Zylinderblock mit den Verbrennungskammern, die unterhalb der
Zylinderköpfe ausgebildet sind.
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Die
Einspritzvorrichtungen 22 spritzen Kraftstoff in die Einlassöffnungen
der Zylinder der Maschine E zu optimalen Zeiten ein, und sie sind
an dem stromabwärts liegenden Teil des Ansaugkrümmers oder
den Zylinderköpfen angebracht.
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An
den jeweiligen Zylinderköpfen sind Zündkerzen 23 angebracht,
so dass die entfernten Enden der Zündkerzen in den Verbrennungskammern
der Zylinder freiliegend sind.
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Die
auf der einen Seite der Zylinderköpfe ausgebildeten Einlassöffnungen
werden mit Tellereinlassventilen 24 geöffnet oder
geschlossen. Auf der anderen Seite der Zylinderköpfe ausgebildete Auslassöffnungen
werden mit Tellerauslassventilen 25 geöffnet oder
geschlossen.
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Kolben 26,
die über Kupplungsstangen mit einer Kurbelwelle gekoppelt
sind, sind in Zylinderbohrungen gelagert, die innerhalb der Zylinderköpfe oder
innerhalb des Zylinderblocks ausgebildet sind, so dass die Kolben 26 in
Richtungen der Mittelachsen frei gleiten können. Ein Kühlwasser-Temperatursensor 28 ist
an dem Zylinderblock installiert und erfasst eine Kühlwassertemperatur
eines Maschinenkühlwassers, das durch einen Wassermantel 27 der Maschine
E zirkuliert. Ein Kurbelwinkelsensor 29 ist an einem Kurbelgehäuse
installiert, das in dem unteren Teil des Zylinderblocks integriert
ist, und erfasst den Drehwinkel der Kurbelwelle der Maschine E.
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Das
Ansaugrohr 3 der Maschine E, das auch als ein Ansaugluft-Einführrohr
bezeichnet werden kann, ist eine Ummantelung bzw. Hülle,
die einen darin ausgebildeten Ansaugluftkanal aufweist, durch den
Ansaugluft an die Brennkammern der Zylinder der Maschine E zugeführt
wird. Der Ansaugluftkanal ist ein Kanal, durch den reine Außenluft
oder durch das Filterelement 21 des Luftreinigers gefilterte
saubere Luft über das Ansaugrohr oder einen Luftreinigerschlauch,
eine Drosselklappe des elektronischen Drosselsystems, einen Ausgleichsbehälter
und den Ansaugkrümmer in die Brennkammern der Zylinder der
Maschine E eingeführt wird.
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Das
Abgasrohr 4 der Maschine E, das auch als ein Abgasemission-Abgaberohr
bezeichnet werden kann, ist eine Ummantelung bzw. Hülle,
die einen Abgasemissionskanal aufweist, durch den eine von den Brennkammern
der Zylinder der Maschine E kommende Abgasemission über
eine Abgasemission-Reinigungsvorrichtung nach außen abgegeben wird.
Der Abgasemissionskanal ist ein Kanal, durch den eine von den Brennkammern
der Zylinder der Maschine E kommende Abgasemission über
einen Abgaskrümmer, das Abgasrohr und die Abgasemission-Reinigungsvorrichtung
nach außen abgegeben wird.
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Der
Luftreiniger ist an dem äußersten stromaufwärts
liegenden Ende des Abgasrohrs 3 der Maschine E angeordnet
und umfasst das Filterelement 21, das Luft oder Außenluft
filtert, die über einen Außenluft-Einführkanal,
der sich an dem stromaufwärts liegenden Ende eines Zuleitungsrohrs öffnet,
oder ein Außenluft-Einführrohr in den Ansaugluftkanal
eingeführt wird. Das Filterelement 21 ist ein
Luftfilter, der in der Außenluft enthaltene Verunreinigungen,
das heißt Staub und Grobstaub, einfängt und entfernt,
um so ein Abschleifen bzw. Abnutzen des gleitenden Teils der Maschine
E zu verhindern, das auftritt, wenn harter Staub in die Brennkammern
der Maschine E hinein gezogen wird. Das Filterelement 21 ist
in einem Luftreinigergehäuse untergebracht und gehalten.
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In
dem Luftreinigergehäuse liegt das Ansaugrohr 3 in
einer Richtung einer Ansaugluftströmung auf der stromabwärts
liegenden Seite jenseits des Filterelements 21.
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Was
als das Kraftstoffeinspritzsystem bezeichnet wird, ist ein System,
das Kraftstoff in die Einlassöffnungen der Zylinder der
Maschine E einspritzt oder zuführt. Das Kraftstoffeinspritzsystem
umfasst eine elektrische Kraftstoffpumpe, die Kraftstoff von einem
Kraftstofftank hochpumpt, sowie die Einspritzvorrichtungen 22,
die den Kraftstoff, der durch die elektrische Kraftstoffpumpe von
dem Kraftstofftank hochgepumpt wird, in die Einlassöffnungen
der Zylinder der Maschine E zu optimalen Zeiten einspritzen.
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Was
als das Zündsystem bezeichnet wird, ist ein System, das
ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Brennkammern der Zylinder der
Maschine E zündet, wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch infolge
des Anstiegs der Kolben 26 komprimiert ist, und somit ermöglicht,
dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird. Das Zündsystem
umfasst eine Zündspule, die eine Hochspannung erzeugt,
mit der das Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird, sowie
die Zündkerzen 23, die das Luft-Kraftstoff-Gemisch
durch Funkenbildung mit einem Strom der durch die Zündspule
erzeugten Hochspannung zünden.
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Im Übrigen
stehen die Einspritzvorrichtungen 22 und die Zündkerzen 23 mit
den Zylindern der Maschine E in Zusammenhang und sind sie an dem Ansaugkrümmer
oder den Zylinderköpfen installiert.
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Was
als das elektronische Drosselsystem bezeichnet wird, ist ein Ansaugluftkanal-Öffnungs-/Schließsystem,
das den Ansaugluftkanal öffnet oder schließt,
durch den Ansaugluft an die Brennkammern der Zylinder der Maschine
E zugeführt wird, oder mit anderen Worten ein System, das
den Durchsatz bzw. Volumenstrom von Luft, der in die Brennkammern
der Zylinder der Maschine E hinein gezogen wird, gemäß einem
Drosselwinkel steuert, der äquivalent zu dem Winkel oder
Drehwinkel eines Drosselventils 31 ist.
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Das
elektronische Drosselsystem umfasst eine in der Mitte des Ansaugrohrs 3 der
Maschine E angeordnete Drosselklappe, das Drosselventil 31 eines
Schmetterlingstyps, das den Durchsatz von durch die Drosselklappe
oder den Ansaugluftkanal strömender Luft verändert,
und eine Rückstellfeder oder eine Voreinstellungsfeder,
die das Drosselventil 31 hemmt, sich in eine Ventilschließrichtung
oder eine Ventilöffnungsrichtung zu bewegen.
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An
der Drosselklappe ist ein Aktor bzw. Stellglied 32 installiert,
der/das eine Welle oder eine Drehwelle, die das Drosselventil 31 trägt
oder befestigt, in der Ventilöffnungsrichtung oder Ventilschließrichtung antreibt.
Der Aktor 32 umfasst einen Elektromotor, der bei Aufnahme
von Energie eine Antriebskraft erzeugt, und einen Energieübertragungsmechanismus, zum
Beispiel einen Untersetzungsgetriebemechanismus, der die Antriebskraft,
die durch den Elektromotor erzeugt wird, an die Welle der Drosselklappe 31 überträgt.
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Hierin
ist der Elektromotor, der das Drosselventil 31 antreibt, über
eine Motoransteuerschaltung, die elektrisch durch die ECU 2 gesteuert
wird, elektrisch mit einer Batterie verbunden, die in einem Fahrzeug
wie etwa einem Automobil installiert ist.
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Als
Nächstes wird der AFM 1 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel in Verbindung mit 1 bis 3 beschrieben.
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Der
AFM 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird als ein AFM mit widerstandsbasierter Wärmeabstrahlung
bzw. ein Ohm'scher Wärmeabstrahlungs-AFM verwendet, der
einen Durchsatz auf Grundlage einer Wärmemenge misst, die von
einem Wärmeabstrahlungswiderstand abgestrahlt wird, der
als ein Durchsatzmesselement oder ein Hitzdraht dient. Der AFM 1 ist
innerhalb des Ansaugrohrs 3 der Maschine E angeordnet,
zum Beispiel in dem Auslassrohr des Luftreinigers, dem Einlassrohr
in den Luftreiniger oder der Drosselklappe. Der Ansaugluftkanal
mit einem Kreisquerschnitt ist innerhalb des Ansaugrohrs 3 ausgebildet.
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Hierin
umfasst der Ansaugluftkanal gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel, wie es gemäß 1 gezeigt
ist, einen Hauptkanal 5 und einen Seiten- bzw. Neben- bzw.
Umleitungskanal 6.
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Der
AFM 1 ist an dem Ansaugrohr 3 gemäß einem
Einsteckverfahren frei trennbar angebracht. Der AFM 1 umfasst
einen Sensorkörper oder ein Sensorgehäuse 7,
der/das in dem Ansaugkanal 3 eingeschlossen ist, eine in
dem Sensorkörper 7 eingerichtete Fühleinheit
und ein Schaltungsmodul oder Steuermodul 8, das auf der
oberen Seite des Sensorkörpers 7 platziert ist.
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Der
Sensorkörper 7 wird aus einem Harzmaterial so
hergestellt, dass er eine vorbestimmte Form aufweist, und von außerhalb
des Ansaugrohrs 3 durch ein Anbringungsloch in das Innere
des Ansaugrohrs 3 hinein gesteckt. In dem Sensorkörper 7 ermöglicht
der Seitenkanal 6, dass ein Teil einer Ansaugluft, die
durch das Ansaugrohr 3 strömt, den Hauptkanal 5 umgeht.
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Der
Seitenkanal 6 weist einen U-förmigen Teil auf,
der zwischen einem Eingang, der sich an dem stromaufwärts
liegenden Ende des Sensorkörpers 7 öffnet,
und einem Ausgang, der sich an dem stromabwärts liegenden
Ende des Sensorkörpers 7 öffnet, eingefügt
ist. Der U-förmige Teil kann als der Umkehrteil des Seitenkanals 6 bezeichnet
werden. Der U-förmige Teil ist so ausgebildet, dass die
Richtung eines umgeleiteten Stroms um 180° oder in U-Form
gedreht wird.
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Die
Fühleinheit besteht aus einem Luftdurchsatzsensor einschließlich
eines Wärmeabstrahlungswiderstands 11, der als
ein Luftdurchsatzerfassungselement arbeitet, welches den Durchsatz
eines umgeleiteten Stroms von Luft in dem Seitenkanal 6 misst
oder erfasst, und einem Lufttemperatursensor einschließlich
eines temperaturempfindlichen Widerstands 12, der als ein
Lufttemperaturerfassungselement arbeitet, welches eine Lufttemperatur
misst oder erfasst, das heißt die Temperatur einer durch den
Seitenkanal 6 strömenden Ansaugluft, und sie ist auf
der stromaufwärts liegenden Seite des Sensorkörpers
in der Richtung des umgeleiteten Stroms jenseits des U-förmigen
Teils des Seitenkanals 6 angeordnet. Hierin kann der Wärmeabstrahlungswiderstand
als ein thermisches Durchsatzmesselement bezeichnet werden, und
kann der temperaturempfindliche Widerstand als ein temperaturempfindliches Element
oder ein Temperaturabgleichwiderstand bezeichnet werden.
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Der
Wärmeabstrahlungswiderstand 11 weist einen Widerstandsdraht
auf, der zum Beispiel mit einem Platindraht von 0,02 mm im Außendurchmesser ausgebildet
ist und um den Umfang eines zylindrischen Spulenträgers
gewickelt ist. Beide Enden des Platindrahts sind elektrisch mit
einem Paar Zuleitungsdrähten oder Zuleitungsteilen elektrisch
gespleißt bzw. verbunden, die an beiden Enden des zylindrischen
Spulenträgers angebracht sind. Der Wärmeabstrahlungswiderstand 11 und
die Zuleitungsteile haben ihre Oberflächen mit einem Schutzfilm
beschichtet.
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Der
temperaturempfindliche Widerstand 12 ist, ähnlich
wie der Wärmeabstrahlungswiderstand 11, derart
ausgebildet, dass er einen um den Umfang eines zylindrischen Spulenträgers
gewickelten Platindraht aufweist. Beide Enden des Platindrahts sind elektrisch
mit einem Paar Zuleitungsteilen gespleißt bzw. verbunden,
die an beiden Enden des zylindrischen Spulenträgers angebracht
sind. Der temperaturempfindliche Widerstand 12 und die
Zuleitungsteile haben ihre Oberflächen mit einem Schutzfilm
beschichtet.
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Der
zylindrische Spulenträger des Wärmeabstrahlungswiderstands 11 und
der zylindrische Spulenträger des temperaturempfindlichen
Widerstands 12 sind aus einem elektrisch isolierenden Material
hergestellt und zylindrisch geformt.
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Die
Zuleitungsteile des Wärmeabstrahlungswiderstands 11 und
die Zuleitungsteile des temperaturempfindlichen Widerstands 12 sind
wie Stäbe geformt, wobei zum Beispiel Platin verwendet
ist. Die einen Enden der Zuleitungsteile sind in die Innenwände
der zylindrischen Spulenträger eingefügt und mit diesen
verbunden, wobei ein Klebemittel verwendet ist, zum Beispiel ein
Glas mit hohem Schmelzpunkt, und die anderen Enden von diesen sind
an Trägerstiften 13 befestigt, die den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 und
den temperaturempfindlichen Widerstand 12 tragen, und zwar
durch Schweißen oder dergleichen.
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Die
Trägerstifte 13 dienen auch als Anschlüsse, über
die eine in dem Steuermodul 8 eingebaute Leiterplatte elektrisch
mit den Zuleitungsteilen des Wärmeabstrahlungswiderstands 11 und
den Zuleitungsteilen des wärmeempfindlichen Widerstands 12 verbunden
ist.
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Der
Schutzfilm wird durch Sintern der Beschichtung aus Glas, das zum
Beispiel Bleioxid enthält, bei der Temperatur von ungefähr
800°C ausgebildet.
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Das
Steuermodul 8 ist so angeordnet, dass es durch das Anbringungsloch
in das Ansaugrohr 3 hervorragt. Das Steuermodul 8 umfasst
auf einer eingebauten Leiterplatte eine Steuerschaltung 14,
die eine an den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 zuzuführende
Strommenge steuert, und eine Frequenzwandlungsschaltung 15,
die ein von der Steuerschaltung 14 ausgegebenes elektrisches
Signal in ein Pulsfrequenzsignal wandelt.
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Die
Steuerschaltung 14 ist auf der in dem Steuermodul 8 eingebauten
Leiterplatte installiert und elektrisch mit einer Brückenschaltung
verbunden, welche eine Schaltung ist, die den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 und
den temperaturempfindlichen Widerstand 12 umfasst, und
als eine Sensorschaltung dient. Die Steuerschaltung 14 steuert eine
Strommenge, einen Stromwert oder eine Elektrizitätsmenge,
die/der an den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 zuzuführen
ist, so dass die Differenz zwischen der Heiztemperatur für
den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 und der durch
den temperaturempfindlichen Widerstand 12 erfassten Lufttemperatur
auf einem konstanten Wert gehalten wird. Die Steuerschaltung 14 ist
nämlich eine Leitungssteuerschaltung, die eine Leitung
von Elektrizität oder Strom an den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 steuert.
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Die
Steuerschaltung 14 gibt eine Wärmemenge, die von
dem Wärmeabstrahlungswiderstand 11 an eine den
Wärmeabstrahlungswiderstand 11 umströmende
Ansaugluft abgegeben wird, in Form eines elektrischen Signals an
die Frequenzwandlungsschaltung 15 aus. Hierin stellt das
elektrische Signal einen von dem Wärmeabstrahlungswiderstand 11 gebotenen
elektrischen Widerstandswert oder einen an den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 anzulegenden
Spannungswert dar. Der Wärmeabstrahlungswiderstand 11 und
der temperaturempfindliche Widerstand 12 sind zum Beispiel
in der Brückenschaltung eingebunden. Eine Stromsteuerung wird
derart durchgeführt, dass, selbst wenn die von dem Wärmeabstrahlungswiderstand 11 abgestrahlte Wärmemenge
mit einem Ansaugluftstrom oder einem umgeleiteten Strom variiert,
der um den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 herum
strömt, ein bestimmter elektrischer Widerstand unberührt
gehalten wird, oder mit anderen Worten eine bestimmte Heiztemperatur
unberührt gehalten wird, obwohl die Temperatur abgeglichen
wird. Der Stromwert wird in einen Spannungswert gewandelt, und der
Spannungswert wird an die Frequenzwandlungsschaltung 15 ausgegeben.
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Die
Heiztemperatur für den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 wird
basierend auf dem durch den temperaturempfindlichen Widerstand 12 gebotenen
elektrischen Widerstandswert bestimmt. Die Steuerschaltung 14 steuert
eine Leitung von Elektrizität an den Wärmeabstrahlungswiderstand
derart, dass die Differenz ΔT der Heiztemperatur gegenüber der
Umgebungstemperatur, welche die durch den wärmeempfindlichen
Widerstand 12 erfasste Lufttemperatur ist, nahezu konstant
bleiben wird. Im Speziellen wird, wenn die Differenz ΔT
der Heiztemperatur für den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 auf 200°C
gesteuert wird, falls die Umgebungstemperatur oder Lufttemperatur
20°C beträgt, eine Leitung von Elektrizität
an den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 derart gesteuert,
dass die Temperatur des Wärmeabstrahlungswiderstands 11 ungefähr
220°C betragen wird. Wenn die Umgebungstemperatur oder Lufttemperatur
40°C beträgt, wird die Leitung von Elektrizität
derart gesteuert, dass die Temperatur des Wärmeabstrahlungswiderstands 11 ungefähr
240°C betragen wird.
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Die
Frequenzwandlungsschaltung 15 ist eine Spannungs-Frequenz-Wandlungsschaltung,
die ein von der Steuerschaltung 14 ausgegebenes elektrisches
Signal, das heißt einen Spannungswert oder ein Spannungssignal,
der/das an den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 anzulegen
ist, in ein AFM-Ausgabesignal wandelt, das heißt ein Pulsfrequenzsignal,
und das AFM-Ausgabesignal an die ECU 2 ausgibt.
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Die
Frequenzwandlungsschaltung 15 verwendet einen Spannung-Frequenz-Wandler,
um ein elektrisches Signal oder einen Spannungswert, das/der von
der Steuerschaltung 14 ausgegeben wird, in ein pulsierendes
bzw. schwingendes Signal oder ein Pulsfrequenzsignal mit einer Frequenz
zu wandeln, die zu dem Durchsatz von Luft proportional ist, die
in die Brennkammern der Zylinder der Maschine E hinein gezogen wird.
Die Frequenzwandlungsschaltung 15 gibt das Pulsfrequenzsignal
an die ECU 2 als ein AFM-Ausgabesignal aus, das wahlweise
als ein Luftdurchsatzsignal bezeichnet wird, und einen Luftdurchsatz
in der Brennkraftmaschine darstellt.
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Nun
sind das Kraftstoffeinspritzsystem einschließlich der Einspritzvorrichtungen 22,
das Zündsystem einschließlich der Zündspule
und der Zündkerzen 23, sowie das elektronische
Drosselsystem einschließlich des Elektromotors, der das
Drosselventil 31 antreibt, so ausgelegt, dass sie durch
die ECU 2 angesteuert bzw. angetrieben werden, mit anderen
Worten, dass sie eine Leitung mit Elektrizität aufweisen,
die durch die ECU 2 gesteuert wird.
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Die
ECU 2 umfasst eine Motoransteuerschaltung, eine A/D-Wandlungsschaltung,
eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung oder einen Eingabe/Ausgabe-Anschluss,
sowie einen Mikrocomputer. Wenn ein Zündschalter eingeschaltet
wird, implementiert die ECU 2 eine Maschinensteuerung,
die zum Beispiel eine Signalverarbeitung für den AFM 1 umfasst, eine
Drosselklappenwinkelsteuerung, eine Kraftstoffeinspritzsteuerung
und eine Zündsteuerung auf Grundlage eines Steuerprogramm-
oder Steuerlogikbetriebs, der in einem Speicher oder einem Register in
dem Mikrocomputer gespeichert ist. In der ECU 2 wird, wenn
der Zündschalter ausgeschaltet wird, die Maschinensteuerung
basierend auf dem Steuerprogramm- oder Steuerlogikbetrieb, der in
dem Speicher oder Register in dem Mikrocomputer gespeichert ist, zwangsweise
beendet.
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In
der ECU 2 werden, nachdem die A/D-Wandlungsschaltung eine
Analog-Digital-Wandlung durchgeführt hat, von verschiedenen
Sensoren gesendete Sensorsignale durch den Eingabe/Ausgabe-Anschluss
an dem Mikrocomputer eingegeben. Hierin umfassen die verschiedenen
Sensoren einen Kühlwassertemperatursensor 28,
der die Kühlwassertemperatur erfasst, das heißt
die Temperatur eines Maschinenkühlwassers, mit dem die
Maschine E gekühlt wird, einen Kurbelwinkelsensor 29,
der den Drehwinkel der Kurbelwelle der Maschine E erfasst, und einen
Fahrpedalhubsensor, der ein Ausmaß eines Herabdrückens
erfasst, das auf einem Fahrpedal durchgeführt wird, das
heißt einen Hub, mit dem das Fahrpedal herabgedrückt
wird, einen Drosselventilöffnungssensor, der eine Drosselventilöffnung
erfasst, das heißt die Öffnung des Drosselventils 31,
einen Ansauglufttemperatursensor, der die Ansauglufttemperatur erfasst,
das heißt die Temperatur einer Ansaugluft, die an die Brennkammern
der Zylinder der Maschine E zugeführt wird, einen Batteriespannungssensor,
der eine Batteriespannung erfasst, das heißt einen an einer
Batterie entwickelten Spannungswert oder eine an den AFM 1 und
den Elektromotor anzulegende Versorgungsspannung, sowie einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor,
der eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, das heißt die
Geschwindigkeit eines Fahrzeugs wie etwa eines Automobils.
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Der
Mikrocomputer bildet ein Signalverarbeitungssystem für
einen AFM, das heißt ein Signalverarbeitungssystem, das
den Durchsatz von Luft, die in die Brennkammern der Zylinder der
Maschine E hinein gezogen wird, auf Grundlage eines Pulsfrequenzsignals
misst, das von der in dem AFM 1 umfassten Frequenzwandlungsschaltung 15 ausgegeben
wird. Das von dem AFM 1 ausgegebene Pulsfrequenzsignal
wird über den I/O-Anschluss an den Mikrocomputer eingegeben.
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Der
AFM 1, der Kühlwassertemperatursensor 28,
der Kurbelwinkelsensor 29, der Gaspedalhubsensor, der Drosselventilöffnungssensor,
der Ansauglufttemperatursensor, der Batteriespannungssensor und
der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor bilden eine Betriebszustandserfassungseinrichtung,
die den Betriebszustand der Maschine E erfasst, und eine Fahr- bzw.
Laufzustandserfassungseinrichtung, die den Fahr- bzw. Laufzustand
eines Fahrzeugs wie etwa eines Automobils erfasst.
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Die
Sensorsignale, die von den verschiedenen Sensoren gesendet werden,
die den Kühlwassertemperatursensor 28, den Kurbelwinkelsensor 29, den
Gaspedalhubsensor, den Drosselventilöffnungssensor, den
Ansauglufttemperatursensor, den Batteriespannungssensor und den
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor umfassen, werden über die
A/D-Wandlungsschaltung in Intervallen des Steuerzyklus oder eines
Abtastzyklus des Steuerprogramm- oder Steuerlogikbetriebs, der in
dem Speicher in dem Mikrocomputer gespeichert ist, wiederholt gelesen.
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Der
Kurbelwinkelsensor 29 ist mit einer Sonden- beziehungsweise
Suchspule ausgebildet, die den Drehwinkel der Kurbelwelle der Maschine
E in ein elektrisches Signal wandelt, und gibt ein pulsierendes
bzw. schwingendes Signal aus, das die Anzahl von Drehungen der Maschine
zum Beispiel in Einheiten eines Kurbelwinkels von 30° darstellt.
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Der
Fahrpedalhubsensor und der Drosselventilöffnungssensor
fungieren als eine Lasterfassungseinrichtung, die eine Last auf
der Maschine E erfasst.
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Der
Mikrocomputer weist eine bekannte Struktur auf, die aus einer CPU,
die eine Steuerverarbeitung und einer arithmetische Verarbeitung durchführt,
eine Speichereinheit, in der der Steuerprogramm- oder Steuerlogikbetrieb
sowie verschiedene Datenelemente gespeichert sind und die mit einem
Register, einem flüchtigen Speicher wie etwa einem SRAM
oder einem DRAM oder einem nichtflüchtigen Speicher wie
etwa einem EPROM, EEPROM oder einem Flash-Speicher realisiert ist,
einer Leistungsschaltung und einem Zeitgeber oder Takt bzw. Taktgeber
aufgebaut ist.
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Der
Mikrocomputer fungiert als eine Drehzahlerfassungseinrichtung, die
die Drehzahl der Maschine oder die Anzahl von Umdrehungen der Maschine
erfasst, indem die Intervallzeit zwischen Pulsen eines gemäß einer
Umdrehungszahl pulsierenden bzw. schwingenden Signals, das von dem
Kurbelwinkelsensor 29 ausgegeben wird, gemessen wird.
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Der
Mikrocomputer umfasst eine Aufnahmeschaltung wie etwa eine Zykluserfassungseinrichtung
oder eine Frequenzerfassungseinrichtung, die eine sogenannte Eingabeaufnahmeeinrichtung
aufweist, sowie eine Luftdurchsatzerfassungsschaltung, die einen
durchschnittlichen Zyklus τ eines Pulsfrequenzsignals,
der durch die Aufnahmeschaltung während einer Abtastperiode
gemessen wird, in den Durchsatz von an die Brennkammern der Zylinder der
Maschine E zugeführte Luft wandelt oder umgerechnet. Hierin
kann die Aufnahmeschaltung als eine Zykluserfassungseinrichtung
oder eine Frequenzerfassungseinrichtung bezeichnet werden und kann
die Luftdurchsatzerfassungsschaltung als eine Luftdurchsatzerfassungseinrichtung,
eine Luftdurchsatzberechnungseinrichtung oder eine Zyklus-Luftdurchsatz-Wandlungseinrichtung
bezeichnet werden.
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Was
als die Eingabeaufnahmeeinrichtung bezeichnet wird, ist eine Einrichtung,
die eine Erzeugung der Hinterflanke eines AFM-Ausgabesignals erfasst,
das heißt eines von der Frequenzwandlungsschaltung 15 des
AFM 1 ausgegebenen Pulsfrequenzsignals, und die Erzeugungszeit
der Hinterflanke, das heißt den Zeitpunkt, zu dem die Hinterflanke bzw.
fallende Flanke des Pulsfrequenzsignals erzeugt wird, oder Zeitpunktdaten
in einem Flankenerzeugungszeitpunktregister speichert oder aufzeichnet.
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Die
Aufnahmeschaltung umfasst eine Flankenerfassungseinrichtung, die
eine Erzeugung der Hinterflanke des von der Frequenzwandlungsschaltung 15 des
AFM 1 ausgegebenen Pulsfrequenzsignals während
einer Abtastperiode sequentiell erfasst, und eine Zeitpunktdatenspeichereinrichtung,
die in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister Zeitpunktdaten t1,
t2, tn während der Abtastperiode sequentiell speichert,
die die Erzeugungszeit der Hinterflanke des Pulsfrequenzsignals
darstellen. Die Aufnahmeschaltung weist eine Einrichtung auf, die
die Zeitpunktdatenelemente t1, t2, ..., tn speichert, die die Erzeugungszeiten
der Hinterflanke des Pulsfrequenzsignals darstellen, während
sie mit dem internen Takt und dem Flankenerzeugungszeitpunktregister
des Mikrocomputers oder der CPU der ECU 2 verriegelt ist.
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Die
Aufnahmeschaltung umfasst eine Flankenintervallerfassungseinrichtung,
die die Intervallzeiten zwischen den Erzeugungszeiten der Hinterflanke
des Pulsfrequenzsignals, die in dem Flankenerfassungszeitpunktregister
gespeichert oder aufgezeichnet sind, zu jeweiligen Abtastzeiten
erfasst, oder genauer gesagt den internen Takt verwendet, um die
Intervallzeiten zwischen den durch Zeitpunktdatenelemente dargestellten
Zeitpunkten zu messen, um so die Flankenintervallzeiten des Pulsfrequenzsignals
innerhalb einer Abtastperiode zu erfassen, sowie eine Durchschnittszykluserfassungseinrichtung,
die die Flankenintervallzeiten des Pulsfrequenzsignals innerhalb
der Abtastperiode verwendet, um einen durchschnittlichen Zyklus τ des
Pulsfrequenzsignals innerhalb der Abtastperiode zu erfassen. Somit
weist die Aufnahmeschaltung eine Einrichtung auf, die den internen
Takt verwendet, um die Flankenintervallzeiten des Pulsfrequenzsignals
innerhalb der Abtastperiode zu messen, und den durchschnittlichen
Zyklus τ des Pulsfrequenzsignals innerhalb der Abtastperiode
erfasst.
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Als
Nächstes wird in Verbindung mit 1 bis 9 ein
Signalverarbeitungsverfahren für einen AFM des vorliegenden
Ausführungsbeispiels kurz dargestellt. 5 ist
ein Zeitdiagramm, das ein Pulsfrequenzsignal und Abtastzeiten zeigt. 6 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein in der ECU implementiertes Abtastzeiterfassungsverfahren
darstellt. 7 und 8 sind Ablaufdiagramme,
die das in der ECU implementierte Signalverarbeitungsverfahren für
einen AFM darstellen. Steuerroutinen oder Steuerprogramme, die gemäß 6 bis 9 erwähnt
sind, beginnen, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird.
-
Nach
der Startzeit der gemäß 6 gezeigten
Steuerroutine wird in S1 entschieden, ob eine Erzeugung der Vorderflanke
bzw. der steigenden Flanke eines Pulsfrequenzsignals erfasst wurde,
die eine Abtastzeit für die ECU 2 bezeichnet,
zum Beispiel eine unmittelbar vorausgehende Abtastzeit oder Aufnahmezeit
T. Falls die Abtastzeit oder die Aufnahmezeit nicht erfasst wurde,
was NEIN in S1 entspricht, wird die Entscheidungsverarbeitung von
S1 wiederholt.
-
Falls
die Abtastzeit oder die Aufnahmezeit erfasst wurde, was JA in S1
entspricht, wird in S2 ein Abtastkennzeichen bzw. -flag, das besagt,
dass die Abtastzeit für die ECU 2 erfasst wurde,
auf einen EIN-Zustand gesetzt, wie es in dem gemäß 5 gezeigten
Zeitdiagramm veranschaulicht ist.
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Bei
der Steuerverarbeitung von S2 kann ein erstes Kennzeichen bzw. Flag
auf den EIN-Zustand gesetzt werden, das besagt, dass die erste Abtastzeit für
die ECU 2, zum Beispiel eine ungeradzahlige Abtastzeit,
erfasst wurde, und kann ein zweites Kennzeichen bzw. Flag auf einen
AUS-Zustand gesetzt werden, das besagt, dass die zweite Abtastzeit,
zum Beispiel eine geradzahlige Abtastzeit, für die ECU 2 erfasst
wurde.
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Danach
wird bestimmt, ob eine Erzeugung der Vorderflanke des Pulsfrequenzsignals
erfasst wurde, die die Abtastzeit für die ECU 2 bezeichnet, zum
Beispiel die nächste Abtastzeit oder Aufnahmezeit T. Falls
die Zeiten nicht erfasst werden, was NEIN in S3 entspricht, wird
die Entscheidungsverarbeitung von S3 wiederholt.
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Falls
die Zeiten erfasst werden, was JA in S3 entspricht, wird das Kennzeichen
bzw. Flag in S4 auf den AUS-Zustand gesetzt, wie es gemäß 5 gezeigt
ist. Danach wird die gemäß 6 gezeigte Steuerroutine
beendet.
-
Bei
der Steuerverarbeitung von S4 kann das erste Kennzeichen bzw. Flag
auf den AUS-Zustand gesetzt werden, und kann das zweite Kennzeichen bzw.
Flag auf den EIN-Zustand gesetzt werden.
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Nach
der Startzeit der gemäß 7 gezeigten
Steuerroutine wird bestimmt, ob eine Erzeugung der Vorderflanke
des Pulsfrequenzsignals erfasst wurde, die die Abtastzeit für
die ECU 2 bezeichnet, zum Beispiel eine unmittelbar vorausgehende
Abtastzeit T.
-
Im
Speziellen wird entschieden, ob der Zustand des Kennzeichens von
dem AUS-Zustand in den EIN-Zustand geändert wurde, oder
wahlweise, ob das erste Kennzeichen seinen Zustand von dem AUS-Zustand
in den EIN-Zustand geändert hat und das zweite Kennzeichen
seinen Zustand von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert
hat. Falls keine Änderung des Kennzeichenzustands von AUS in
EIN vorliegt, was NEIN in S11 entspricht, wird die Steuerroutine
gemäß 7 beendet.
-
Falls
die vorstehend erwähnte Änderung der Kennzeichenzustände
auftritt, was JA in S11 entspricht, wird der Hinterflanke-Zählwert
n in einem internen Zähler des Mikrocomputers oder der
CPU, der/die in der ECU 2 umfasst ist, in S12 auf 1 gesetzt.
-
Danach
wird die Eingabeaufnahmeeinrichtung des Mikrocomputers oder der
CPU der ECU 2 verwendet, um die Erzeugungszeit der Hinterflanke des
Pulsfrequenzsignals zu erfassen, das von der Frequenzwandlungsschaltung 15 des
AFM 1 ausgegeben wird. In S13 werden in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister
Zeitpunktdaten tn, die den Zeitpunkt der Erzeugung der Hinterflanke
des Pulsfrequenzsignals darstellen, er-/gehalten, gespeichert, aufgezeichnet
oder dergleichen. In dem Flankenerzeugungszeitpunktregister werden
die Zeitpunktdaten tn, die den Zeitpunkt der Erzeugung der Hinterflanke
des Pulsfrequenzsignals darstellen, als die n-ten Zeitpunktdaten
aus einer ersten Zeitpunktdatengruppe gespeichert, die innerhalb
der gleichen Abtastperiode erlangt wird.
-
Danach
wird entschieden, ob eine Erzeugung der Vorderflanke des Pulsfrequenzsignals
erfasst wurde, die die Abtastzeit für die ECU 2 bezeichnet,
zum Beispiel die nächste Abtastzeit T.
-
Im
Speziellen wird entschieden, ob das Kennzeichen seinen Zustand von
dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert hat. Wahlweise
wird entschieden, ob das erste Kennzeichen seinen Zustand von dem
EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert hat und das zweite
Kennzeichen seinen Zustand von dem AUS-Zustand in den EIN-Zustand
geändert hat. Falls die vorstehend erwähnte Änderung der
Kennzeichenzustände auftritt, was JA in S14 entspricht,
wird in S15 ein erstes Speicherungsabschlusskennzeichen bzw. -flag
in den EIN-Zustand gesetzt, das besagt, dass eine Speicherung der
innerhalb der gleichen Abtastperiode erlangten ersten Zeitpunktdatengruppe
in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister abgeschlossen wurde. Danach
wird die Steuerroutine gemäß 7 beendet.
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Falls
die vorstehend erwähnte Änderung der Kennzeichenzustände
nicht auftritt, was NEIN in S14 entspricht, wird in S16 der Flankenzählwert
n in dem internen Zähler des Mikrocomputers oder der CPU der
ECU 2 inkrementiert bzw. hochgezählt. Danach schreitet
die Routine zu der gemäß 7 aufgeführten
Erfassungsverarbeitung von S13 voran.
-
Wenn
die Steuerverarbeitung von S13 oder S16 als eine sogenannte Interrupt-
bzw. Unterbrechungsroutine ausgeführt wird oder die Erfassungsverarbeitung
im Gange ist, wird die Steuerverarbeitung von S13 oder S16 ausgesetzt
oder abgebrochen und wird unmittelbar die Entscheidungsverarbeitung von
S14 ausgeführt.
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Danach
wird zu der Startzeit der gemäß 8 gezeigten
Steuerroutine entschieden, ob eine Erzeugung der Vorderflanke des
Pulsfrequenzsignals erfasst wurde, die die Abtastzeit für
die ECU 2 bezeichnet, zum Beispiel eine unmittelbar vorausgehende
Abtastzeit T.
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Im
Speziellen wird entschieden, ob der Zustand des Kennzeichens von
dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert wurde. Wahlweise
wird entschieden, ob das erste Kennzeichen seinen Zustand von dem
EIN-Zustand in den AUS-Zustand geändert hat und das zweite
Kennzeichen seinen Zustand von dem AUS-Zustand in den EIN-Zustand
geändert hat. Falls die vorstehend erwähnten Zustandsänderungen
nicht aufgetreten sind, was NEIN in S14 entspricht, wird die gemäß 8 aufgeführte Steuerroutine
beendet.
-
Falls
die vorstehend erwähnten Zustandsänderungen aufgetreten
sind, was JA in S14 entspricht, wird in S22 der Hinterflankenzählwert
n in dem internen Zähler des Mikrocomputers oder der CPU
der ECU 2 auf 1 gesetzt.
-
Danach
wird die Eingabeaufnahmeeinrichtung verwendet, um die Erzeugungszeit
der Hinterflanke des Pulsfrequenzsignals zu erfassen, die von der
Frequenzwandlungsschaltung 15 des AFM 1 ausgegeben
wird. In S23 werden in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister Zeitpunktdaten
tn, die die Erzeugungszeit der Hinterflanke des Pulsfrequenzsignals
darstellen, er-/gehalten, gespeichert, aufgezeichnet oder dergleichen.
In dem Flankenerzeugungszeitpunktregister werden die Zeitpunktdaten
tn, die die Erzeugungszeit der Hinterflanke des Pulsfrequenzsignals
darstellen, als die n-ten Zeitpunktdaten aus einer zweiten Zeitpunktdatengruppe
gespeichert, die innerhalb der gleichen Abtastperiode erlangt wird.
-
Danach
wird entschieden, ob eine Erzeugung der Vorderflanke des Pulsfrequenzsignals
erfasst wurde, die die Abtastzeit für die ECU 2 bezeichnet,
zum Beispiel die nächste Abtastzeit T.
-
Im
Speziellen wird entschieden, ob das Kennzeichen seinen Zustand von
dem AUS-Zustand in den EIN-Zustand geändert hat. Wahlweise
wird entschieden, ob das erste Kennzeichen seinen Zustand von dem
AUS-Zustand in den EIN-Zustand geändert hat und das zweite
Kennzeichen seinen Zustand von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand
geändert hat. Falls die vorstehend beschriebenen Zustandsänderungen
aufgetreten sind, was JA in S24 entspricht, wird in S25 ein zweites
Speicherungsabschlusskennzeichen bzw. -flag auf den EIN-Zustand gesetzt,
was besagt, dass eine Speicherung der innerhalb der gleichen Abtastperiode
erlangten zweiten Zeitpunktdatengruppe in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister
abgeschlossen wurde. Danach wird die gemäß 8 aufgeführte
Steuerroutine beendet.
-
Falls
die vorstehend beschriebenen Zustandsänderungen nicht aufgetreten
sind, was NEIN in S24 entspricht, wird in S26 der Hinterflankenzählwert
n in dem internen Zähler des Mikrocomputers oder der CPU
der ECU 2 inkrementiert bzw. hochgezählt. Danach
schreitet die Routine zu der Verarbeitung von S23 voran, die vorstehend
in Verbindung mit 8 beschrieben ist.
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Wenn
die Steuerverarbeitung von S23 oder S26 als eine sogenannte Interrupt-
bzw. Unterbrechungsroutine ausgeführt wird oder die Erfassungsverarbeitung
im Gange ist, wird die Steuerverarbeitung von S23 oder S26 ausgesetzt
oder abgebrochen und wird unmittelbar die Entscheidungsverarbeitung von
S24 ausgeführt.
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Zu
der Startzeit der Steuerroutine gemäß 9 wird
entschieden, ob eine Erzeugung der Vorderflanke des Pulsfrequenzsignals
erfasst wurde, die die Abtastzeit T für die ECU 2 bezeichnet.
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Im
Speziellen wird entschieden, ob der Zustand des ersten Speicherungsabschlusskennzeichens
oder des zweiten Speicherungsabschlusskennzeichens von dem AUS-Zustand
in den EIN-Zustand geändert wurde. Wahlweise wird entschieden, ob
eine Erzeugung der Vorderflanke des Pulsfrequenzsignals erfasst
wurde, die die Abtastzeit T für die ECU 2 bezeichnet.
Falls die vorstehend beschriebenen Zustandsänderungen nicht
erfasst wurden, was NEIN in S31 entspricht, wird die Entscheidungsverarbeitung
von S31 wiederholt.
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Falls
die vorstehend beschriebenen Zustandsänderungen erfasst
wurden, was JA in S31 entspricht, werden das erste Speicherungsabschlusskennzeichen
und das zweite Speicherungsabschlusskennzeichen in S32 in den AUS-Zustand gesetzt.
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Es
wird entschieden, ob der Zustand eines Berechnungsabschlusskennzeichens
bzw. -flags auf EIN gesetzt ist, was besagt, dass eine Berechnung eines
Luftdurchsatzes abgeschlossen wurde, die durch Wandlung eines innerhalb
der gleichen Abtastperiode erhaltenen durchschnittlichen Zyklus τ in
den Luftdurchsatz zu leisten ist. Falls der Zustand des Kennzeichens
auf EIN gesetzt ist, was JA in S33 entspricht, wird das Berechnungsabschlusskennzeichen in
S34 in den AUS-Zustand gesetzt. Danach wird die Steuerroutine gemäß 9 beendet.
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Falls
der Zustand des Kennzeichens nicht auf EIN gesetzt ist, was NEIN
in S33 entspricht, wird entschieden, ob die Größe
einer Veränderung einer Last auf der Maschine E pro Zeiteinheit,
zum Beispiel eine Änderungsrate eines Fahrpedalhubs oder
einer Drosselventilöffnung, gleich oder kleiner einem ersten
vorbestimmten Wert ist. Falls die Veränderung gleich oder
kleiner dem ersten vorbestimmten Wert ist, was JA in S35 entspricht,
wird eine Zeitpunktdatengruppe, das heißt die erste Zeitpunktdatengruppe oder
die zweite Zeitpunktdatengruppe, die innerhalb der gleichen Abtastperiode
erlangt und in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister er-/gehalten
wird, während einer Verriegelung mit dem internen Takt des
Mikrocomputers oder der CPU abgerufen. Intervallzeiten zwischen
Zeitpunkten, die durch alle Zeitpunktdatenelemente aus einer innerhalb
der gleichen Abtastperiode erlangten Zeitpunktdatengruppe dargestellt
werden, werden in S36 gemessen, um Flankenintervallzeiten Δt1, Δt2,
..., Δtn des Pulsfrequenzsignals innerhalb der gleichen
Abtastperiode zu erfassen.
-
Danach
werden die Flankenintervallzeiten Δt1, Δt2, ... Δtn
des Pulsfrequenzsignals innerhalb der gleichen Abtastperiode in
S37 verwendet, um den durchschnittlichen Zyklus τ des Pulsfrequenzsignals
innerhalb der gleichen Abtastperiode zu erfassen. Danach schreitet
die Routine zu einer arithmetischen Verarbeitung von S43 voran.
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Falls
die Veränderung nicht gleich oder kleiner dem ersten vorbestimmten
Wert ist, was NEIN in S35 entspricht, wird entschieden, ob die Größe
einer Veränderung einer Last auf der Maschine E pro Zeiteinheit,
zum Beispiel eine Änderungsrate eines Fahrpedalhubs oder
einer Drosselventilöffnung, gleich oder größer
einem zweiten vorbestimmten Wert ist, der größer
als der erste vorbestimmte Wert ist. Falls die Veränderung
nicht gleich oder größer dem zweiten vorbestimmten
Wert ist, was NEIN in S38 entspricht, wird eine Zeitpunktdatengruppe,
das heißt die erste Zeitpunktdatengruppe oder die zweite
Zeitpunktdatengruppe, die innerhalb der gleichen Abtastperiode erlangt
und in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister er-/gehalten wird,
während einer Verriegelung mit dem internen Takt des Mikrocomputers oder
der CPU der ECU 2 abgerufen. Intervallzeiten zwischen Zeitpunkten,
die durch Zeitpunktdatenelemente dargestellt werden, die ein Teil
der innerhalb der gleichen Abtastperiode erlangten Zeitpunktdatengruppe
darstellen, zum Beispiel mehrere oder drei Zeitpunktdatenelemente
einschließlich Zeitpunktdaten, die einen Zeitpunkt darstellen,
der der nächsten Abtastzeit unmittelbar vorausgeht, werden
in S39 gemessen, um Flankenintervallzeiten des Pulsfrequenzsignals
innerhalb der Abtastperiode zu messen.
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Danach
werden in S40 die Flankenintervallzeiten des Pulsfrequenzsignals
innerhalb der gleichen Abtastperiode, zum Beispiel mehrere oder
drei Flankenintervallzeiten einschließlich einer Flankenintervallzeit
verwendet, die der nächsten Abtastzeit unmittelbar vorausgeht,
um den durchschnittlichen Zyklus τ des Pulsfrequenzsignals
innerhalb der gleichen Abtastperiode zu erfassen. Danach schreitet
die Routine zu einer arithmetischen Verarbeitung von S43 voran.
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Falls
die Veränderung gleich oder größer dem
zweiten vorbestimmten Wert ist, was JA in S38 entspricht, wird eine
Zeitpunktdatengruppe, das heißt die erste Zeitpunktdatengruppe
oder die zweite Zeitpunktdatengruppe, die innerhalb der gleichen
Abtastperiode erlangt und in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister
er-/gehalten wird, während einer Verriegelung mit dem internen
Takt des Mikrocomputers oder der CPU der ECU 2 abgerufen.
In S41 wird eine Intervallzeit zwischen Zeitpunktdatenelementen
tn – 1 und tn gemessen, die einen Teil der innerhalb der gleichen
Abtastperiode erlangten Zeitpunktdatengruppe darstellen, zum Beispiel
Zeitpunktdatenelemente, die der Abtastzeit unmittelbar vorausgehen, um
eine Flankenintervallzeit des Pulsfrequenzsignals innerhalb der
Abtastperiode zu erfassen.
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Danach
wird in S42 die Flankenintervallzeit des Pulsfrequenzsignals innerhalb
der gleichen Abtastperiode, zum Beispiel die Flankenintervallzeit,
die der Abtastzeit unmittelbar vorausgeht, als der durchschnittliche
Zyklus τ des Pulsfrequenzsignals innerhalb der gleichen
Abtastperiode erfasst.
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Falls
die Größe einer Veränderung einer Last auf
der Maschine E gleich oder kleiner dem ersten vorbestimmten Wert
ist, was JA in S35 entspricht, werden in S36 und S37 die Intervallzeiten
zwischen Zeitpunkten gemittelt, die durch all die Zeitpunktdatenelemente
dargestellt werden, die innerhalb der gleichen Abtastperiode erlangt
werden, um den durchschnittlichen Zyklus τ des Pulsfrequenzsignals innerhalb
der gleichen Abtastperiode zu erlangen.
-
Falls
die Größe einer Veränderung einer Last auf
der Maschine E gleich oder größer dem zweiten vorbestimmten
Wert ist, was JA in S38 entspricht, wird in S39 und S40 die Intervallzeit
zwischen Zeitpunkten, die durch einen Teil von Zeitpunktdatenelementen
innerhalb der gleichen Abtastperiode dargestellt werden, zum Beispiel
Zeitpunktdatenelemente, die Zeitpunkte darstellen, die der nächsten
Abtastzeit unmittelbar vorausgehen, als der durchschnittliche Zyklus τ des
Pulsfrequenzsignals innerhalb der gleichen Abtastperiode erfasst.
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Falls
die Größe einer Veränderung einer Last auf
der Maschine E größer als der erste vorbestimmte
Wert ist, was NEIN in S35 entspricht, und kleiner als der zweite vorbestimmte
Wert ist, was NEIN in S38 entspricht, wird in S39 und S40 ein Mittelwert bzw.
Durchschnitt von Intervallzeiten zwischen Zeitpunkten, die durch
einen Teil von Zeitpunktdatenelementen dargestellt werden, die innerhalb
der gleichen Abtastperiode erhalten werden, zum Beispiel mehrere
oder drei Zeitpunktdatenelemente einschließlich von Zeitpunktdaten,
die einen Zeitpunkt darstellen, der der nächsten Abtastzeit
unmittelbar vorausgeht, als der durchschnittliche Zyklus τ des Pulsfrequenzsignals
innerhalb der gleichen Abtastperiode erfasst.
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Danach
wird in S43 der durchschnittliche Zyklus τ des Pulsfrequenzsignals
innerhalb der gleichen Abtastperiode in einen Durchsatz bzw. Volumenstrom
Q von an die Brennkammern der Zylinder der Maschine E zuzuführender
Luft gewandelt oder umgerechnet. Der gewandelte Luftdurchsatz Q
kann ein momentaner Luftdurchsatz zu einer Abtastzeit sein.
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Danach
wird das Berechnungsabschlusskennzeichen in S44 in den EIN-Zustand
gesetzt und wird die Steuerroutine gemäß 9 beendet.
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Genauer
gesagt kann die Erfassungsverarbeitung von S36 und S37 ausgeführt
werden, wenn die Größe einer Veränderung
einer Last auf der Maschine E pro Zeiteinheit, zum Beispiel die Änderungsrate
eines Fahrpedalhubs oder einer Drosselventilöffnung, gleich
oder kleiner dem vorbestimmten Wert oder dem ersten vorbestimmten
Wert ist, was JA in S35 entspricht, das heißt, wenn die
Maschine E in einem stationären Zustand betrieben wird
oder ein Fahrzeug wie etwa ein Automobil mit einer konstanten Geschwindigkeit
gefahren wird oder während einer Verlangsamung gefahren
wird.
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Wenn
die Größe einer Veränderung einer Last
auf der Maschine E pro Zeiteinheit, zum Beispiel die Änderungsrate
eines Fahrpedalhubs oder einer Drosselventilöffnung, gleich
oder größer dem vorbestimmten Wert oder dem zweiten
vorbestimmten Wert ist, was JA in S38 entspricht, das heißt,
wenn die Maschine E exzessiv betrieben wird oder ein Fahrzeug wie
etwa ein Automobil während einer Beschleunigung gefahren
wird, kann die mit S41 und S42 in Zusammenhang stehende Erfassungsverarbeitung
ausgeführt werden.
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Bei
alternativen Ausführungsbeispielen kann die mit S35 und
S38 in Zusammenhang stehende Entscheidungsverarbeitung gestrichen
sein, und kann die mit S36 und S37 in Zusammenhang stehende Erfassungsverarbeitung,
die mit S39 und S40 in Zusammenhang stehende Erfassungsverarbeitung oder
die mit S41 und S42 in Zusammenhang stehende Erfassungsverarbeitung
ausgeführt werden.
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Als
Nächstes wird der Betrieb eines Maschinensteuersystems
einschließlich des Signalverarbeitungssystems für
einen AFM oder einen thermischen AFM des vorliegenden Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit 1 bis 9 kurz dargestellt.
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Wenn
der Zündschalter eingeschaltet wird, steuert oder leitet
die ECU 2 Elektrizität an den Elektromotor, der
das Drosselventil 31 antreibt, und steuert sie das Kraftstoffeinspritzsystem
einschließlich der elektrischen Kraftstoffpumpe und der
Einspritzvorrichtungen 22, sowie das Zündsystem
einschließlich der Zündspule und der Zündkerzen 23.
Die Maschine E wird auf diese Weise betrieben.
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Wenn
sich das Einlassventil eines speziellen Zylinders der Maschine E öffnet,
der mit einem Auslassprozess beschäftigt ist, und der spezielle
Zylinder in einen Einlassprozess wechselt, in dem der Kolben 26 heruntergeht,
erhöht sich in der Brennkammer des Zylinders einhergehend
mit dem Heruntergehen des Kolbens 26 ein Unterdruck, das
heißt ein Druck, der geringer ist als der Luftdruck. Schließlich
wird ein Luft-Kraftstoff-Gemisch durch die Einlassöffnung, dessen
Ventil offen gelassen ist, angesaugt.
-
Zu
einer solchen Zeit wird in dem Ansaugluftkanal, der mit der Einlassöffnung
in Verbindung steht, dessen Ventil offen gelassen ist, ein Strom
von Ansaugluft erzeugt. Wenn der Ansaugluftstrom in dem Ansaugluftkanal
erzeugt wird, strömt ein Teil von reiner Ansaugluft, die
durch das Filterelement 2 des Luftreinigers gefiltert wird,
in den Seitenkanal 6 des Sensorkörpers 7 des
AFM 1.
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In
der Fühleinheit, die in dem Sensorkörper 7,
oder genauer gesagt, in dem Seitenkanal 6 angeordnet ist,
erhöht sich eine von dem Wärmeabstrahlungswiderstand 11 abgestrahlte
Wärmemenge, wenn die Geschwindigkeit eines umgeleiteten Stroms
in dem Seitenkanal 6 ansteigt. Daher erhöht sich
eine Strommenge, die von der Steuerschaltung 14 des Steuermoduls 8 an
den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 zuzuführen
ist, so dass die Differenz ΔT gegenüber der durch
den temperaturempfindlichen Widerstand 12 gemessenen Ansauglufttemperatur
auf einem konstanten Wert gehalten wird.
-
Im
Gegensatz dazu verringert sich die von dem Wärmeabstrahlungswiderstand 11 abgestrahlte Wärmemenge,
wenn die Geschwindigkeit des umgeleiteten Stroms in dem Seitenkanal 6 fällt.
Daher verringert sich die Strommenge, die von der Steuerschaltung 14 des
Steuermoduls 8 an den Wärmeabstrahlungswiderstand
zuzuführen ist.
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Die
Strommenge, die an den Wärmeabstrahlungswiderstand 11 zuzuführen
ist, wird in einen Spannungswert gewandelt, und ein dem Spannungswert
entsprechendes Pulsfrequenzsignal wird von der Frequenzwandlungsschaltung 15 des
AFM 1 an die externe ECU 2 ausgegeben. Der in
der ECU 2 eingebaute Mikrocomputer misst oder berechnet
den Durchsatz von in die Brennkammern der Zylinder der Maschine
E einzuführenden Luft. Der Mikrocomputer berechnet eine
Grundeinspritzzeit auf Grundlage des berechneten Luftdurchsatzes,
oder genauer gesagt des Durchsatzes von an die Brennkammern der
Zylinder der Maschine E zuzuführender Luft, und der Drehgeschwindigkeit
der Maschine oder der Anzahl von Umdrehungen der Maschine. Die Grundeinspritzzeit
wird basierend auf Sensorsignalen korrigiert, die von den verschiedenen
Sensoren gesendet werden, die zum Beispiel den Drosselventilöffnungssensor,
den Kühlwassertemperatursensor 28 und den Ansauglufttemperatursensor
umfassen, nämlich dem Drosselventilöffnungssignal,
dem Maschinenkühlwassertemperatursignal und dem Maschinenansauglufttemperatursignal,
wodurch eine einem Kraftstoffeinspritzvolumen äquivalente
Gesamteinspritzzeit berechnet wird. Der Mikrocomputer steuert dann die
Leitungszeiten und die Einspritzzeiten der Einspritzvorrichtungen 22 gemäß dem
Kraftstoffeinspritzvolumen.
-
Wie
es bis hierher beschrieben ist, wird in dem Signalverarbeitungssystem
für einen AFM 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
die Erzeugungszeit der Hinterflanke eines von der Frequenzwandlungsschaltung 15 des
AFM 1 ausgegebenen Pulsfrequenzsignals während
der gleichen Abtastperiode erfasst. Zeitpunktdaten, die die Erzeugungszeit
der Hinterflanke des Pulsfrequenzsignals darstellen, werden sequentiell
in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister gespeichert.
-
Wenn
die nächste Abtastzeit kommt, wird der interne Takt verwendet,
um die Intervallzeiten zwischen den Erzeugungszeiten der Hinterflanke
des Pulsfrequenzsignals, oder mit anderen Worten Intervallzeiten
zwischen Zeitpunkten, die durch Zeitpunktdatenelemente dargestellt
werden, zu messen. Die Intervallzeiten werden verwendet, um einen
durchschnittlichen Zyklus des Pulsfrequenzsignals innerhalb der
gleichen Abtastperiode zu erfassen. Der durchschnittliche Zyklus
des Pulsfrequenzsignals wird in den Durchsatz von an die Brennkammern
der Zylinder der Maschine E zuzuführender Luft gewandelt.
-
Im
Speziellen wird in dem Signalverarbeitungssystem für einen
AFM 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der
interne Takt verwendet, um einen durchschnittlichen Zyklus eines
von der Frequenzwandlungsschaltung 15 des AFM 1 ausgegebenen
Pulsfrequenzsignals innerhalb der gleichen Abtastperiode zu erfassen,
und wird der durchschnittliche Zyklus direkt in einen Luftdurchsatz
gewandelt oder umgerechnet.
-
Im
Gegensatz zu der verwandten Technik, bei der, wenn ein Pulsfrequenzsignal
in den Luftdurchsatz gewandelt wird, ein Zyklus des Pulsfrequenzsignals
erfasst und in einen Spannungswert gewandelt wird, und der Spannungswert
in den Luftdurchsatz gewandelt wird, das heißt im Gegensatz
zu dem in der
JP-A-2002-181604 beschriebenen
Signalverarbeitungssystem, wird aufgrund einer Verlängerung
einer Wandlungszeit, die erforderlich ist, bis der Zyklus des Pulsfrequenzsignals
in den Luftdurchsatz gewandelt ist, die Genauigkeit bei einer Wandlung
nicht verschlechtert und ein Wandlungsfehler nicht vergrößert.
Daher kann eine erhöhte Ansprechempfindlichkeit und Genauigkeit
bei der Messung des Luftdurchsatzes erreicht werden, in den das
von dem AFM
1 ausgegebene Pulsfrequenzsignal gewandelt
oder umgerechnet wird.
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Wenn
die Größe einer Veränderung einer Last
auf der Maschine E oder die Änderungsrate eines Fahrpedalhubs
oder einer Drosselventilöffnung, die durch den Fahrpedalhubsensor
oder den Drosselventilöffnungssensor erfasst wird, gleich
oder kleiner einem vorbestimmten Wert wie etwa dem ersten vorbestimmten
Wert ist, können bestimmte Verarbeitungsvorgänge
durchgeführt werden. Mit anderen Worten werden, wenn die
Maschine E in einem stationären Zustand betrieben wird,
wie etwa, wenn ein Fahrzeug wie etwa ein Automobil mit einer konstanten
Geschwindigkeit gefahren wird, Intervallzeiten zwischen allen Erzeugungszeiten
einer Flanke, die in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister gespeichert
werden, während der gleichen Abtastperiode, das heißt
Intervallzeiten zwischen durch Zeitpunktdatenelemente dargestellten
Zeitpunkten, gemittelt, um einen durchschnittlichen Zyklus eines
Pulsfrequenzsignals innerhalb der gleichen Abtastperiode zu erfassen.
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Selbst
wenn der Luftdurchsatz oder der umgeleitete Durchsatz, der durch
die Fühleinheit des AFM 1 erfasst wird, oder genauer
gesagt das mit dem Wärmeabstrahlungswiderstand 11 in
Zusammenhang stehende Signal, auf die gleiche Art und Weise variiert,
wie es der Fall ist, wenn das Fahrzeug zum Beispiel mit einer hohen
konstanten Geschwindigkeit gefahren wird, kann die Veränderung
des Luftdurchsatzes unterdrückt werden, da Intervallzeiten
zwischen Zeitpunkten, die durch alle Zeitpunktdatenelemente dargestellt
werden, die innerhalb der gleichen Abtastperiode erlangt werden,
gemittelt werden. Selbst wenn das Kraftstoffeinspritzvolumen für
die Maschine E basierend auf dem Luftdurchsatz gesteuert wird, der
durch den Mikrocomputer der ECU 2, oder genauer gesagt
der Luftdurchsatzerfassungseinrichtung, gemessen, gewandelt oder
berechnet wird, kann daher die Größe einer Veränderung
der Anzahl von Umdrehungen der Maschine verringert werden.
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Wenn
die Größe einer Veränderung einer Last
auf der Maschine E oder die Änderungsrate eines Fahrpedalhubs
oder einer Drosselventilöffnung, die durch einen Fahrpedalsensor
oder einen Drosselventilöffnungssensor erfasst wird, gleich
oder größer dem vorbestimmten Wert wie etwa dem
zweiten vorbestimmten Wert ist, können bestimmte Verarbeitungsvorgänge
durchgeführt werden. Mit anderen Worten wird, wenn die
Maschine E exzessiv betrieben wird, wie etwa, wenn ein Fahrzeug
wie etwa ein Automobil während einer Beschleunigung gefahren wird,
eine Intervallzeit zwischen Erzeugungszeiten einer Flanke, die der
nächsten Abtastzeit unmittelbar vorausgeht, das heißt,
eine Intervallzeit zwischen Zeitpunkten, die durch in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister
gespeicherte Zeitpunktdatenelemente dargestellt werden, während
der gleichen Abtastperiode, gemessen, um einen durchschnittlichen Zyklus
eines Pulsfrequenzsignals innerhalb der Abtastperiode zu erfassen.
-
In
einem solchen Fall wird die Intervallzeit zwischen Zeitpunkten,
die durch Zeitpunktdatenelemente dargestellt werden, die einer Abtastzeit
unmittelbar vorausgehen, und zu denen eine Änderung eines
momentanen Luftdurchsatzes groß ist, innerhalb der Abtastperiode
verwendet, um einen Luftdurchsatz zu erhalten. Daher kann zum Beispiel
die Einschwing- bzw. Übergangseigenschaft der Maschine E
oder die Beschleunigungsleistung eines Fahrzeugs wie etwa eines
Automobils verbessert werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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10A bis 10C zeigen
einen Vergleich zwischen einem ersten und einem zweiten Ausführungsbeispiel. 10A ist ein Zeitdiagramm, das ein Pulsfrequenzsignal
zeigt, das bei einem Vergleichsbeispiel 1 eingesetzt wird, 10B ist ein Zeitdiagramm, das ein Pulsfrequenzsignal
zeigt, das bei einem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt
wird, und 10C ist ein Zeitdiagramm, das
ein Pulsfrequenzsignal zeigt, das bei einem zweiten Ausführungsbeispiel
eingesetzt wird.
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Bei
Vergleichsbeispiel 1, wie es gemäß 10A gezeigt ist, werden Intervallzeiten oder Zyklen
zwischen Zeitpunkten gemessen, die durch einen Teil einer Zeitpunktdatengruppe
dargestellt werden, die während der gleichen Abtastperiode
von zum Beispiel ungefähr 4 ms Länge erlangt wird,
das heißt drei Zeitpunktdatenelemente einschließlich Zeitpunktdaten,
die unmittelbar nach der vorhergehenden Abtastzeit erlangt werden,
und wird ein Luftdurchsatz basierend auf den Zyklen berechnet. Hierin
beträgt die Anzahl von aufgenommenen Zeitpunktdatenelementen
drei.
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In
dem vorstehenden Fall sei angenommen, dass die Frequenz eines AFM-Ausgabesignals
oder eines Pulsfrequenzsignals eines AFM 1, die mit dem niedrigsten
Luftdurchsatz in Zusammenhang steht, 1 kHz beträgt, und
dass die Frequenz des AFM-Ausgabesignals, das mit dem höchsten
Luftdurchsatz in Zusammenhang steht, 10 kHz beträgt. Wenn
der Luftdurchsatz am niedrigsten ist, beträgt eine Verzögerungszeit
oder eine verstrichene Zeit, die verstreicht, bis nach Erfassung
der drei Zeitpunktdatenelemente eine Abtastzeit kommt, 2,0 ms. Wenn
der Luftdurchsatz am höchsten ist, beträgt die
Verzögerungszeit 3,8 ms. Insbesondere ist, wenn das AFM-Ausgabesignal
eine hohe Frequenz aufweist, das heißt, wenn der Durchsatz
hoch ist, ein Zeitverzug von einer Erfassung von drei Zeitpunktdatenelementen
bis zu der nächsten Abtastzeit so groß, dass die
Maschinensteuerbarkeit, die zu erreichen ist, während die
Maschine E exzessiv betrieben wird, verschlechtert sein kann.
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Bei
einem ersten Ausführungsbeispiel, wie es gemäß 10B gezeigt ist, werden Intervallzeiten oder Zyklen
zwischen Zeitpunkten gemessen, die durch einen Teil einer Zeitpunktdatengruppe
dargestellt werden, die während der gleichen Abtastperiode
von zum Beispiel ungefähr 4 ms Länge erlangt wird,
das heißt drei Zeitpunktdatenelemente einschließlich
Zeitpunktdaten, die einen Zeitpunkt darstellen, der einer Abtastzeit
unmittelbar vorausgeht, und wird ein Luftdurchsatz basierend auf
den Zyklen berechnet. Hierin beträgt die Anzahl von aufgenommenen
Zeitpunktdatenelementen drei.
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Es
sei angenommen, dass die Frequenz des AFM-Ausgabesignals oder des
Pulsfrequenzsignals des AFM 1, das mit dem niedrigsten
Luftdurchsatz in Zusammenhang steht, 1 kHz beträgt, und
dass die Frequenz des AFM-Ausgabesignals, das mit dem höchsten
Luftdurchsatz in Zusammenhang steht, 10 kHz beträgt. In
einem solchen Fall beträgt, wenn der Luftdurchsatz am niedrigsten
ist, eine Verzögerungszeit oder eine verstrichene Zeit
seit einer Erfassung von drei Zeitpunktdatenelementen bis zu einer
Abtastzeit 1,0 ms. Wenn der Luftdurchsatz am höchsten ist,
beträgt die Verzögerungszeit 0,1 ms. Insbesondere
ist, wenn das AFM-Ausgabesignal eine hohe Frequenz aufweist, das
heißt, wenn der Durchsatz hoch ist, ein Zeitverzug von
einer Erfassung von drei Zeitpunktdatenelementen bis zu der nächsten
Abtastzeit so gering, dass die Maschinensteuerbarkeit, die zu erreichen
ist, wenn die Maschine E exzessiv betrieben wird, verbessert werden
kann.
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Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel, wie es gemäß 10C gezeigt ist, wird eine Intervallzeit oder
ein Zyklus zwischen Zeitpunkten gemessen, die durch einen Teil einer
Zeitpunktdatengruppe dargestellt werden, die während der
gleichen Abtastperiode von zum Beispiel ungefähr 2 ms Länge
erlangt wird, das heißt zwei Zeitpunktdatenelemente einschließlich
Zeitpunktdaten, die einen Zeitpunkt darstellen, der einer Abtastzeit
unmittelbar vorausgeht, und wird ein Luftdurchsatz basierend auf
dem Zyklus berechnet.
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Es
sei angenommen, dass die Frequenz des AFM-Ausgabesignals oder des
Pulsfrequenzsignals des AFM 1, das mit dem niedrigsten
Luftdurchsatz in Zusammenhang steht, 1 kHz beträgt, und
dass die Frequenz des AFM-Ausgabesignals, das mit dem höchsten
Luftdurchsatz in Zusammenhang steht, 10 kHz beträgt. In
einem solchen Fall beträgt, wenn der Luftdurchsatz am niedrigsten
ist, eine Verzögerungszeit oder eine verstrichene Zeit
seit einer Erfassung von zwei Zeitpunktdatenelementen bis zu einer
Abtastzeit 1,0 ms. Wenn der Luftdurchsatz am höchsten ist,
beträgt die Verzögerungszeit 0,1 ms. Ähnlich
wie bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist, wenn das AFM-Ausgabesignal
eine hohe Frequenz aufweist, das heißt, wenn der Durchsatz
hoch ist, ein Zeitverzug seit einer Erfassung von zwei Zeitpunktdatenelementen
bis zu der nächsten Abtastzeit so gering, dass die Maschinensteuerbarkeit,
die zu erreichen ist, wenn die Maschine E exzessiv betrieben wird, verbessert
werden kann.
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Wie
bei dem Vergleichsbeispiel 1 und einem ersten Ausführungsbeispiel
tritt, wenn drei Zeitpunktdatenelemente während der Abtastperiode
von 4 ms Länge aufgezeichnet werden, in einem Bereich,
der die Hochgeschwindigkeitsdrehung der Maschine E ausdrückt,
ein Aliasing bzw. Treppeneffekt auf. Wie es gemäß 11 gezeigt
ist, wobei angenommen wird, dass die Drehzahl einer Vierzylindermaschine 7324
U/min beträgt, die Drehzahl einer Sechszylindermaschine
4883 U/min beträgt, und die Drehzahl einer Achtzylindermaschine
3662 U/min beträgt, werden insbesondere zum Beispiel die
Abtastzeiten für einen Luftdurchsatz innerhalb der gleichen
Abtastperiode mit den Frequenzkomponenten einer Ansaugpulsation
bzw. -schwingung der Maschine E zusammenfallen. Schließlich
tritt Aliasing bzw. ein Treppeneffekt auf.
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Für
den Bereich, der die Hochgeschwindigkeitsdrehung der Maschine E
ausdrückt, wie es gemäß 10C gezeigt ist, werden während der Abtastperiode
von 2 ms Länge zwei Zeitpunktdatenelemente aufgezeichnet.
Somit kann das Aliasing bzw. der Treppeneffekt in dem Bereich, der
die Hochgeschwindigkeitsdrehung der Maschine E ausdrückt, unterdrückt
werden.
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(Varianten)
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als der Luftdurchsatzsensor,
der den Wärmeabstrahlungswiderstand umfasst und als ein
Luftdurchsatzerfassungselement dient, oder als der Lufttemperatursensor,
der den temperaturempfindlichen Widerstand umfasst und als ein Lufttemperaturerfassungselement
dient, ein Luftdurchsatzsensor oder ein Lufttemperatursensor angewandt,
der einen zylindrischen Spulenträger, ein Paar Zuleitungsdrähte oder
Zuleitungsteile, die in beide Enden des zylindrischen Spulenträgers
eingeführt sind, einen Widerstands- bzw. Hitzdraht, der
um den Umfang des zylindrischen Spulenträgers gewickelt
ist und mit den Zuleitungsteilen verbunden bzw. gespleißt
ist und der als der Wärmeabstrahlungswiderstand oder der
wärmeempfindliche Widerstand dient, und einen Schutzfilm
oder dergleichen, der den Widerstands- bzw. Hitzdraht und die Zuleitungsteile
schützt, umfasst. Wahlweise kann als der Luftdurchsatzsensor
oder der Lufttemperatursensor ein Luftdurchsatzsensor, der einen
Wärmeabstrahlungswiderstand umfasst und mit einem vorbestimmten
Muster bzw. Design realisiert ist, das auf der Oberfläche
eines Siliziumsubstrats oder einer Leiterplatte ausgebildet ist,
oder ein Lufttemperatursensor, der einen temperaturempfindlichen
Widerstand umfasst und mit dem vorbestimmten Muster bzw. Design
realisiert ist, angewandt werden.
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Die
Form des Spulenträgers kann säulenartig sein.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Erzeugung
der Hinterflanke des AFM-Ausgabesignals oder des Pulsfrequenzsignals,
das von dem AFM 1 ausgegeben wird, während einer
vorbestimmten oder einer gewissen Abtastperiode erfasst. Zeitpunkte,
zu denen die Hinterflanke des Pulsfrequenzsignals erzeugt wird,
werden in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister gespeichert. Wahlweise kann
eine Erzeugung der Vorderflanke des AFM-Ausgabesignals oder des
Pulsfrequenzsignals, das von dem AFM 1 ausgegeben wird,
erfasst werden, und können Zeitpunkte, zu denen die Vorderflanke
des Pulsfrequenzsignals erzeugt wird, das heißt Erzeugungszeiten
der Vorderflanke, in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister gespeichert werden.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Erzeugungszeit
der Hinterflanke des von der Frequenzwandlungsschaltung 15 des
AFM 1 ausgegebenen Pulsfrequenzsignals während
der gleichen Abtastperiode erfasst. Zeitpunktdaten, die die Erzeugungszeit
der Hinterflanke darstellen, werden sequentiell in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister gespeichert.
Der interne Takt wird verwendet, um die Zeitintervalle zwischen
den Erzeugungszeiten der Hinterflanke des Pulsfrequenzsignals, oder
mit anderen Worten Zeitintervalle zwischen Zeitpunkten, die durch
Zeitpunktdatenelemente dargestellt werden, zu messen, wodurch ein
durchschnittlicher Zyklus bzw. eine durchschnittliche Periode des
Pulsfrequenzsignals innerhalb der gleichen Abtastperiode erfasst
wird. Wahlweise kann die Erzeugungszeit der Vorder- oder Hinterflanke
des von der Frequenzwandlungsschaltung 15 des AFM 1 ausgegebenen
Pulsfrequenzsignals während der gleichen Abtastperiode
sequentiell erfasst werden. Der interne Takt kann verwendet werden,
um die Intervallzeiten zwischen den Erzeugungszeiten der Vorder-
oder Hinterflanken des Pulsfrequenzsignals, oder mit anderen Worten
Intervallzeiten zwischen Zeitpunkten, die durch Zeitpunktdatenelemente
dargestellt werden, zu messen, und kann der durchschnittliche Zyklus
bzw. die durchschnittliche Periode des Pulsfrequenzsignals innerhalb
der gleichen Abtastperiode erfasst werden.
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Die
Erzeugungszeit der Vorder- oder Hinterflanke des von der Frequenzwandlungsschaltung 15 des
AFM 1 ausgegebenen Pulsfrequenzsignals kann sequentiell
während der gleichen Abtastperiode erfasst werden. Der
interne Takt kann verwendet werden, um die Intervallzeiten zwischen
den Erzeugungszeiten der Vorder- oder Hinterflanken des Pulsfrequenzsignals,
oder mit anderen Worten Intervallzeiten zwischen Zeitpunkten, die
durch Zeitpunktdatenelemente dargestellt werden, zu messen. Danach können
die Intervallzeiten zwischen den Erzeugungszeiten der Vorder- oder
Hinterflanken des Pulsfrequenzsignals, oder mit anderen Worten die
Intervallzeiten zwischen den Zeitpunkten, die durch Zeitpunktdatenelemente
dargestellt werden, nacheinander in dem Flankenerzeugungszeitpunktregister
gespeichert werden. Der interne Takt kann verwendet werden, um die
Intervallzeiten zwischen den Erzeugungszeiten der Vorder- oder Hinterflanken
des Pulsfrequenzsignals, oder mit anderen Worten die Intervallzeiten
zwischen den Zeitpunkten, die durch Zeitpunktdatenelemente dargestellt
werden, zu messen. Dann kann ein durchschnittlicher Zyklus bzw.
eine durchschnittliche Periode des Pulsfrequenzsignals innerhalb
der gleichen Abtastperiode erfasst werden.
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Bei
einem Luftdurchsatzsignal, das aus einem Luftströmungsmesser-(AFM)Ausgabesignal oder
einem von einem AFM (1) ausgegebenen Pulsfrequenzsignal
gewandelt wird, werden Ansprechempfindlichkeit und Genauigkeit bei
einer Messung bereitgestellt. Die Erzeugungszeit der Hinterflanke des
von dem AFM (1) ausgegebenen Pulsfrequenzsignals wird erfasst,
und die Erzeugungszeit der Hinterflanke des Pulsfrequenzsignals
wird sequentiell in einem Register gespeichert. Bei der nächsten
Abtastzeit wird ein interner Takt (2) verwendet, um die Intervallzeiten
(Δt1, Δt2, ..., Δtn) zwischen den Erzeugungszeiten
der Hinterflanke des Pulsfrequenzsignals zu messen. Flankenintervallzeiten
(Δt1, Δt2, ..., Δtn) werden verwendet,
um einen durchschnittlichen Zyklus (τ) innerhalb der gleichen
Abtastperiode zu erfassen. Der durchschnittliche Zyklus (τ)
wird direkt in einen Luftdurchsatz gewandelt. Eine zum Wandeln des
Zyklus des Pulsfrequenzsignals in den Luftdurchsatz erforderliche
Wandlungszeit wird nicht verlängert. Eine Erhöhung
eines Wandlungsfehlers wird unterdrückt, und eine Verschlechterung
einer Wandlungsgenauigkeit wird vermieden. Die Ansprechempfindlichkeit
und die Genauigkeit bei einer Messung des Luftdurchsatzes, in den
das von dem AFM (1) ausgegebene Pulsfrequenzsignal gewandelt
wird, können verbessert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 7-46058
B [0005]
- - JP 2002-181604 A [0006, 0007, 0140]