DE112019003406T5

DE112019003406T5 - Messsteuerungsvorrichtung und Strömungsvolumenmessvorrichtung

Info

Publication number: DE112019003406T5
Application number: DE112019003406.5T
Authority: DE
Inventors: Noboru Kitahara; Kengo Ito; Teruaki Kaifu; Amane HIGASHI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2021-03-18
Also published as: DE112019003406T9; WO2020008870A1; US20210108952A1

Abstract

Eine Messsteuerungsvorrichtung misst eine Luftströmungsrate unter Verwendung eines Ausgabewerts eines Erfassungsabschnitts (22), welcher ein Signal entsprechend der Luftströmungsrate ausgibt, und gibt das Messergebnis (S2, Gave3) der Luftströmungsrate an eine vorbestimmte externe Vorrichtung (46) aus. Die Messsteuerungsvorrichtung umfasst: eine Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung (56, 57, 58, 59, 81, 82, 83), welche einen Pulsationszustand, der einem Zustand einer in der Luftströmungsrate erzeugten Pulsation entspricht, unter Verwendung des Ausgabewerts des Erfassungsabschnitts berechnet, anstatt einen Ausgabewert von einer externen Vorrichtung zu erlangen; und eine Strömungsraten-Korrektureinheit (61), welche die Luftströmungsrate unter Verwendung des von der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung berechneten Pulsationszustands korrigiert.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der am 5. Juli 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2018-128497 und der am 11. Juni 2019 eingereichten japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2019-108845 , deren Inhalt hiermit durch Inbezugnahme mit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Messsteuerungsvorrichtung und eine Strömungsvolumenmessvorrichtung.
Hintergrund
Patentdokument 1 offenbart eine Konfiguration zur Messung einer Luftströmungsrate, bei der eine ECU, die eine Verbrennungskraftmaschine steuert, eine Luftströmungsrate auf der Grundlage eines Ausgabewertes eines Luftströmungssensors berechnet. Zusätzlich zum Erfassungssignal des Luftströmungssensors wird ein Erfassungssignal eines Kurbelwinkelsensors, welcher die Maschinendrehzahl erfasst, in die ECU eingegeben. Die ECU berechnet eine Pulsationsfrequenz der Luftströmungsrate unter Verwendung der vom Kurbelwinkelsensor erfassten Maschinendrehzahl und korrigiert die Luftströmungsrate unter Verwendung der Pulsationsfrequenz, um einen Pulsationsfehler zu reduzieren, welcher einem durch die Pulsation der Luftströmungsrate hervorgerufenen Fehler entspricht.
Literatur zum Stand der Technik
Kurzfassung
In Patentdokument 1 wird jedoch davon ausgegangen, dass die Verarbeitungslast der ECU übermäßig zunimmt, da die ECU zusätzlich zur Steuerungsverarbeitung der Verbrennungskraftmaschine die Korrekturverarbeitung der Luftströmungsrate durchführt. Es ist denkbar, dass eine von der ECU unabhängige Messsteuerungsvorrichtung die Korrekturverarbeitung der Luftströmungsrate durchführt und die Messsteuerungsvorrichtung das Korrekturergebnis der Luftströmungsrate an die ECU ausgibt. Mit dieser Konfiguration kann die ECU das Korrekturergebnis der Luftströmungsrate erhalten und darüber hinaus kann die Verarbeitungslast der ECU verringert werden. Falls die Messsteuerungsvorrichtung jedoch die Maschinendrehzahl zur Berechnung des Pulsationszustands, wie beispielsweise der Pulsationsfrequenz, verwendet, muss die ECU auch in dieser Konfiguration die Drehzahlinformationen, welche die Maschinendrehzahl anzeigen, an die Messsteuerungsvorrichtung ausgeben. Wie vorstehend beschrieben ist, kann, wenn die Messsteuerungsvorrichtung die Drehzahlinformation von der ECU für die Korrektur der Luftströmungsrate verwendet, die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate aufgrund von Rauschen, das in den Drehzahlinformation enthalten ist, verschlechtert werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung liegt darin, eine Messsteuerungsvorrichtung und eine Strömungsvolumenmessvorrichtung bereitzustellen, welche die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate verbessern können.
Bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung misst eine Messsteuerungsvorrichtung eine Luftströmungsrate unter Verwendung eines Ausgabewerts eines Erfassungsabschnitts, welcher ein Signal entsprechend der Luftströmungsrate ausgibt, und gibt das Messergebnis der Luftströmungsrate an eine vorbestimmte externe Vorrichtung aus. Die Messsteuerungsvorrichtung umfasst: eine Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung, welche einen Pulsationszustand, der einem Zustand einer in der Luftströmungsrate erzeugten Pulsation entspricht, unter Verwendung eines Ausgabewerts berechnet, anstatt einen Ausgabewert von einer externen Vorrichtung zu erhalten; und eine Strömungsraten-Korrektureinheit, welche die Luftströmungsrate unter Verwendung des von der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung berechneten Pulsationszustands korrigiert.
Gemäß dem ersten Aspekt wird nicht der von der externen Vorrichtung erhaltene Pulsationszustand zur Korrektur der Luftströmungsrate verwendet, sondern der Pulsationszustand, der von der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung unter Verwendung des Ausgabewerts des Erfassungsabschnitts berechnet wird, wird zur Korrektur der Luftströmungsrate verwendet. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, zu beschränken, dass die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate dadurch reduziert wird, dass der von der externen Vorrichtung erlangte Pulsationszustand Rauschen und dergleichen umfasst. Daher kann die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate durch die Strömungsraten-Korrektureinheit verbessert werden.
Bei dem zweiten Aspekt misst eine Strömungsvolumenmessvorrichtung eine Luftströmungsrate und umfasst: einen Messkanal mit einem Messeinlass, durch den Luft einströmt, und einem Messauslass, durch den Luft ausströmt; einen Erfassungsabschnitt, welcher ein Signal entsprechend der Luftströmungsrate in dem Messkanal ausgibt; und eine Messsteuerungseinheit, welche die Luftströmungsrate unter Verwendung des Ausgabewerts des Erfassungsabschnitts misst und das Messergebnis der Luftströmungsrate an eine vorbestimmte externe Vorrichtung ausgibt.
Die Messsteuerungseinheit umfasst: eine Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung, welche einen Pulsationszustand, der einem Zustand einer in der Luftströmungsrate erzeugten Pulsation entspricht, unter Verwendung des Ausgabewertes berechnet, anstatt einen Ausgabewert von einer externen Vorrichtung zu erlangen; und eine Strömungsraten-Korrektureinheit, welche die Luftströmungsrate unter Verwendung des von der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung berechneten Pulsationszustands korrigiert.
Gemäß dem zweiten Aspekt können die gleichen Effekte wie diese des ersten Aspekts erzielt werden.
Bei dem dritten Aspekt misst eine Messsteuerungsvorrichtung eine Luftströmungsrate unter Verwendung eines Ausgabewerts eines Erfassungsabschnitts, der ein Signal entsprechend einer Strömungsrate einer in die Verbrennungskraftmaschine zu saugenden Luft ausgibt, und gibt das Messergebnis der Luftströmungsrate an eine externe Vorrichtung aus.
Die Messsteuerungsvorrichtung umfasst:

eine Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung, welche einen Pulsationszustand, der einem Zustand einer in der Luftströmungsrate erzeugten Pulsation entspricht, unter Verwendung des Ausgabewertes berechnet;
eine Strömungsraten-Korrektureinheit, welche die Luftströmungsrate unter Verwendung des von der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung berechneten Pulsationszustands korrigiert; und
eine Filtereinheit, welche eine Komponente mit einer vorbestimmten Grenzfrequenz aus einer Wellenform entfernt, die eine zeitliche Änderung des Ausgabewertes darstellt.

Eine Rotationsschwankungsfrequenz stellt eine Frequenz einer Wellenform dar, die eine zeitliche Änderung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine darstellt, und
die Grenzfrequenz ist auf ein positives reellzahliges Vielfaches der Rotationsschwankungsfrequenz eingestellt.
Gemäß dem dritten Aspekt kann der gleiche Effekt wie dieser des ersten Aspekts erzielt werden. Ferner ist es möglich, die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate weiter zu verbessern, da das Rauschen bei der Grenzfrequenz, die auf ein positives reellzahliges Vielfaches der Rotationsschwankungsfrequenz eingestellt ist, entfernt wird.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Luftströmungsmessers gemäß einer ersten Ausführungsform von einer stromaufwärtigen Seite aus betrachtet.
2 ist eine perspektivische Ansicht des Luftströmungsmessers von der stromabwärtigen Seite aus betrachtet.
3 ist eine vertikale Schnittansicht des an einer Ansaugleitung bzw. einem Ansaugrohr befestigten Luftströmungsmessers.
4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in 3.
5 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie V-V in 3.
6 ist ein Blockdiagramm, welches eine schematische Konfiguration des Luftströmungsmessers darstellt.
7 ist ein Blockdiagramm, welches eine schematische Konfiguration einer Korrekturschaltung darstellt.
8 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Methode zur Berechnung eines Intervalls zwischen oberen Extremwerten.
9 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Methode zur Berechnung eines Mittelwertes der Luftströmungsrate.
10 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Methode zur Berechnung einer Pulsationsamplitude.
11 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen Pulsationseigenschaften und einem Näherungswert darstellt.
12 ist eine Abbildung, welche ein Referenzkennfeld darstellt.
13 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Methode zur Berechnung eines korrigierten Wertes des Mittelwertes der Luftströmungsrate.
14 ist ein Blockdiagramm, welches eine schematische Konfiguration einer Korrekturschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
15 ist ein Diagramm zur Darstellung von Rauschen, das in einem Ausgabewert enthalten ist.
16 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Methode zum Abschneiden eines Minuswertes des Ausgabewerts.
17 ist ein Blockdiagramm, welches eine schematische Konfiguration einer Korrekturschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
18 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Methode zur Berechnung eines Intervalls zwischen unteren Extremwerten.
19 ist ein Blockdiagramm, welches eine schematische Konfiguration einer Korrekturschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
20 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Methode zur Berechnung eines Zunahmeintervalls.
21 ist ein Blockdiagramm, welches eine schematische Konfiguration einer Korrekturschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt.
22 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Methode zur Berechnung eines Abnahmeintervalls.
23 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Methode zur Berechnung eines korrigierten Wertes eines Mittelwertes der Luftströmungsrate in einer sechsten Ausführungsform.
24 ist eine vertikale Schnittansicht eines an einem Ansaugrohr angebrachten Luftströmungsmessers bei einer Modifikation 1.
25 ist ein Diagramm, welches eine Funktion zur Rauschbeseitigung bei einer Berechnung eines Intervalls zwischen oberen Extremwerten in einer siebten Ausführungsform darstellt.
26 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitung zur Rauschentfernung in der siebten Ausführungsform darstellt.
27 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Funktion zur Rauschbeseitigung bei einer Berechnung eines Intervalls zwischen unteren Extremwerten in einer achten Ausführungsform.
28 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Funktion zur Rauschbeseitigung bei einer Berechnung eines Zunahmeintervalls in einer neunten Ausführungsform.
29 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Funktion zur Rauschbeseitigung bei einer Berechnung eines Abnahmeintervalls in einer zehnten Ausführungsform.
30 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Funktion zur Rauschbeseitigung bei einer Berechnung eines Intervalls zwischen oberen Extremwerten in einer elften Ausführungsform.
31 ist ein Blockdiagramm, welches eine schematische Konfiguration einer Korrekturschaltung gemäß einer zwölften Ausführungsform darstellt.
32 ist ein Blockdiagramm, welches eine schematische Konfiguration einer Korrekturschaltung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform darstellt.
33 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitung zur Berechnung einer Frequenz in einer vierzehnten Ausführungsform darstellt.
34 ist ein Flussdiagramm, welches eine Verarbeitung zur Berechnung einer Frequenz in einer fünfzehnten Ausführungsform darstellt.

Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben. Im Übrigen sind den entsprechenden Komponenten in jeder Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, so dass doppelte Beschreibungen weggelassen werden können. Wenn in jeder Ausführungsform nur ein Teil der Konfiguration beschrieben wird, kann die vorstehend beschriebene Konfiguration der anderen Ausführungsformen auf die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden. Ferner können nicht nur die Kombinationen der Konfigurationen, die in der Beschreibung der jeweiligen Ausführungsformen explizit gezeigt sind, sondern auch die Konfigurationen der Ausführungsformen teilweise miteinander kombiniert werden, auch wenn die Konfigurationen nicht explizit gezeigt sind, falls in der Kombination im Besonderen kein Problem liegt. Nicht spezifizierte Kombinationen der in den Ausführungsformen und den Modifikationsbeispielen beschriebenen Konfigurationen sind ebenfalls in der folgenden Beschreibung offenbart.
(Erste Ausführungsform)
Ein Luftströmungsmesser 10, der in den 1 und 2 gezeigt ist, ist in einem Verbrennungssystem mit einer Verbrennungskraftmaschine, wie beispielsweise einem Ottomotor, enthalten. Das Verbrennungssystem ist auf einem Fahrzeug montiert. Wie in 3 gezeigt, ist der Luftströmungsmesser 10 in einem Ansaugdurchlass 12 für die Zufuhr von Ansaugluft zu einer Verbrennungskraftmaschine in einem Verbrennungssystem vorgesehen und misst eine physikalische Größe, wie eine Strömungsrate, eine Temperatur, eine Feuchtigkeit, einen Druck und dergleichen eines Fluids, wie Gas, beispielsweise Ansaugluft, die durch den Ansaugdurchlass 12 strömt. In diesem Fall entspricht der Luftströmungsmesser 10 einer Strömungsvolumenmessvorrichtung.
Der Luftströmungsmesser 10 ist an einer Ansaugleitung bzw. einem Ansaugrohr 12a, wie beispielsweise einem Ansaugkanal, welcher den Ansaugdurchlass 12 bildet, angebracht. Das Ansaugrohr 12a besitzt ein Einführungsloch 12b als ein Durchgangsloch, welches einen Außenumfangsabschnitt des Ansaugrohrs 12a durchdringt. Ein ringförmiger Rohrflansch 12c ist an dem Einführungsloch 12b angebracht, und der Rohrflansch 12c ist bei dem Ansaugrohr 12a enthalten. Der Luftströmungsmesser 10 wird in den Rohrflansch 12c und das Einführungsloch 12b eingeführt, um in den Ansaugdurchlass 12 einzudringen, und ist in diesem Zustand an dem Ansaugrohr 12a und dem Rohrflansch 12c befestigt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind eine Breitenrichtung X, eine Höhenrichtung Y und eine Tiefenrichtung Z des Luftströmungsmessers 10 orthogonal zueinander. Der Luftströmungsmesser 10 erstreckt sich in der Höhenrichtung Y, und der Ansaugdurchlass 12 erstreckt sich in der Tiefenrichtung Z. Der Luftströmungsmesser 10 besitzt einen Eindringteil 10a, der in den Ansaugdurchlass 12 eindringt, und einen Vorsprungsteil 10b, der von dem Rohrflansch 12c nach außen ragt, ohne in den Ansaugdurchlass 12 einzudringen. Der Eindringteil 10a und der Vorsprungsteil 10b sind in der Höhenrichtung Y ausgerichtet. Der Luftströmungsmesser 10 besitzt eine Spitzenendfläche 10c, die bei dem Eindringteil 10a enthalten ist, und eine Basisendfläche 10d, die bei dem Vorsprungsteil 10b enthalten ist. Die Spitzenendfläche 10c und die Basisendfläche 10d sind in der Höhenrichtung Y ausgerichtet. Die Spitzenendfläche 10c und die Basisendfläche 10d sind orthogonal zur Höhenrichtung Y. Eine Spitzenendfläche des Rohrflansches 12c ist ebenfalls orthogonal zur Höhenrichtung Y.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, besitzt der Luftströmungsmesser 10 ein Gehäuse 21 und einen Erfassungsabschnitt 22 zur Erfassung einer Strömungsrate einer Ansaugluft (siehe 3 und 6). Der Erfassungsabschnitt 22 ist in einem Innenraum 24a des Gehäusekörpers 24 vorgesehen. Das Gehäuse 21 ist beispielsweise aus einem Harzmaterial oder dergleichen hergestellt. Bei dem Luftströmungsmesser 10 ist das Gehäuse 21 am Ansaugrohr 12a angebracht, so dass der Erfassungsabschnitt 22 mit der durch den Ansaugdurchlass 12 strömenden Ansaugluft in Kontakt gebracht wird. Das Gehäuse 21 besitzt den Gehäusekörper 24, einen Ringhalteabschnitt 25, einen Flanschabschnitt 27 und einen Konnektorabschnitt 28. Ein O-Ring 26 (siehe 3) ist an dem Ringhalteabschnitt 25 angebracht.
Der Gehäusekörper 24 ist beim Gehäuse 21 als Ganzes in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet. Der Ringhalteabschnitt 25, der Flanschabschnitt 27 und der Konnektorabschnitt 28 sind bei dem Gehäusekörper 24 integral vorgesehen. Der Ringhalteabschnitt 25 ist bei dem Eindringteil 10a enthalten, und der Flanschabschnitt 27 und der Konnektorabschnitt 28 sind bei dem Vorsprungsteil 10b enthalten.
Der Ringhalteabschnitt 25 ist innerhalb des Rohrflansches 12c vorgesehen und hält den O-Ring 26, so dass dieser in der Höhenrichtung Y nicht verschoben wird. Der O-Ring 26 entspricht einem Dichtungselement zum Abdichten des Ansaugdurchlasses 12 innerhalb des Rohrflansches 12c und steht in engem Kontakt sowohl mit einer Außenumfangsfläche des Ringhalteabschnitts 25 als auch mit einer Innenumfangsfläche des Rohrflansches 12c. Ein Befestigungsloch, wie beispielsweise ein Schraubenloch, zum Befestigen eines Befestigungswerkzeugs, wie beispielsweise einer Schraube, zum Befestigen des Luftströmungsmessers 10 am Ansaugrohr 12a, ist bei dem Flanschabschnitt 27 vorgesehen. Der Konnektorabschnitt 28 entspricht einem Schutzabschnitt zum Schützen eines Konnektoranschlusses, der elektrisch mit dem Erfassungsabschnitt 22 verbunden ist.
Wie in 3 gezeigt ist, stellt der Gehäusekörper 24 einen Bypassdurchlass 30 bereit, durch den ein Teil der durch den Ansaugdurchlass 12 strömenden Ansaugluft strömt. Der Bypassdurchlass 30 ist in dem Eindringteil 10a des Luftströmungsmessers 10 angeordnet. Der Bypassdurchlass 30 besitzt einen Strömungskanal 31 und einen Messkanal 32, und der Strömungskanal 31 und der Messkanal 32 sind durch den Innenraum 24a des Gehäusekörpers 24 definiert. Der Ansaugdurchlass 12 kann als ein Hauptdurchlass bezeichnet werden, und der Bypassdurchlass 30 kann als ein Nebendurchlass bezeichnet werden. In 3 kann der O-Ring 26 nicht gezeigt sein.
Der Strömungskanal 31 durchdringt den Gehäusekörper 24 in der Tiefenrichtung Z. Der Strömungskanal 31 besitzt eine Einströmöffnung 33 als ein stromaufwärtiger Endabschnitt und eine Ausströmöffnung 34 als ein stromabwärtiger Endabschnitt. Die Einströmöffnung 33 und die Ausströmöffnung 34 sind in der Tiefenrichtung Z ausgerichtet, und die Tiefenrichtung Z entspricht einer Ausrichtungsrichtung. Der Messkanal 32 entspricht einem Zweigdurchlass, der von einem Zwischenabschnitt des Strömungskanals 31 abgezweigt ist, und der Erfassungsabschnitt 22 ist im Messkanal 32 vorgesehen. Der Messkanal 32 besitzt einen Messeinlass 35, der ein stromaufwärtiger Endabschnitt des Messkanals 32 ist, und einen Messauslass 36, der ein stromabwärtiger Endabschnitt des Messkanals 32 ist. Ein vom Strömungskanal abgezweigter Abschnitt des Messkanals 32 definiert eine Grenze zwischen dem Strömungskanal 31 und dem Messkanal 32, und der Messeinlass 35 ist bei der Grenze enthalten. Der Messauslass 36 entspricht einem Verzweigungsauslass.
Der Erfassungsabschnitt 22 umfasst eine Leiterplatte und ein auf der Leiterplatte montiertes Erfassungselement, und entspricht einem Strömungssensor vom Chip-Typ. Das Erfassungselement besitzt einen Heizerabschnitt, wie beispielsweise einen Heizwiderstand, und einen Temperaturerfassungsabschnitt zum Erfassen der Temperatur der durch den Heizerabschnitt erwärmten Luft. Der Erfassungsabschnitt 22 gibt ein Signal entsprechend einer Änderung der Temperatur aufgrund der Wärmeerzeugung in dem Erfassungselement aus. Der Erfassungsabschnitt 22 kann auch als eine Strömungsraten-Erfassungseinheit bezeichnet werden.
Der Luftströmungsmesser 10 besitzt eine Sensorunteranordnung, die den Erfassungsabschnitt 22 umfasst. Die Sensorunteranordnung wird als eine Sensor-SA 40 bezeichnet. Die Sensor-SA 40 ist im Gehäusekörper 24 untergebracht. Die Sensor-SA 40 besitzt einen Schaltungschip 41, der elektrisch mit dem Erfassungsabschnitt 22 verbunden ist, und einen Formabschnitt 42, welcher den Erfassungsabschnitt 22 und den Schaltungschip 41 zusätzlich zum Erfassungsabschnitt 22 schützt. Der Schaltungschip 41 entspricht einer rechteckigen Parallelepiped-Komponente mit einer digitalen Schaltung, welche verschiedene Prozesse durchführt. Bei der Sensor-SA 40 sind der Erfassungsabschnitt 22 und der Schaltungschip 41 von einem Leiterrahmen getragen, und der Schaltungschip 41 ist mit dem Erfassungsabschnitt 22 und dem Leiterrahmen über einen Bonddraht oder dergleichen elektrisch verbunden.
Der Formabschnitt 42 ist aus einem Formharz, wie beispielsweise einem Polymerharz, welches durch Formen gebildet wird, hergestellt und besitzt eine höhere Isoliereigenschaft als der Leiterrahmen oder der Bonddraht. Der Formabschnitt 42 schützt den Schaltungschip 41 und den Erfassungsabschnitt 22 in einem Zustand, in dem der Schaltungschip 41, der Bonddraht und dergleichen abgedichtet sind. Bei der Sensor-SA 40 sind der Erfassungsabschnitt 22 und der Schaltungschip 41 durch den Formabschnitt 42 in einem Package bzw. einer Einheit montiert. Die Sensor-SA 40 entspricht einer Erfassungseinheit, und der Formabschnitt 42 entspricht einem Körper. Die Sensor-SA 40 kann auch als eine Erfassungseinheit oder als Sensorabschnitt bezeichnet werden.
Der Erfassungsabschnitt 22 gibt ein Signal entsprechend der Luftströmungsrate im Messkanal 32 an den Schaltungschip aus. Der Schaltungschip berechnet die Luftströmungsrate unter Verwendung des vom Erfassungsabschnitt 22 ausgegebenen Signals. Das Berechnungsergebnis des Schaltungschips entspricht der vom Luftströmungsmesser 10 gemessenen Luftströmungsrate. Der Luftströmungsmesser 10 besitzt eine Einströmöffnung 33 und eine Ausströmöffnung 34 an der Mittelposition des Ansaugdurchlasses 12 in der Höhenrichtung Y. Die an der Mittelposition des Ansaugdurchlasses 12 in der Höhenrichtung Y strömende Ansaugluft strömt entlang der Tiefenrichtung Z. Die Strömungsrichtung der im Ansaugdurchlass 12 strömenden Ansaugluft stimmt im Wesentlichen mit der Strömungsrichtung der im Strömungskanal 31 strömenden Ansaugluft überein. Der Erfassungsabschnitt 22 ist nicht auf einen Strömungsratensensor vom thermischen Typ beschränkt und kann ein Strömungssensor vom Ultraschall-Typ, ein Strömungssensor vom Kalman-Wirbel-Typ oder dergleichen sein.
Wie in 4 gezeigt ist, besitzt eine Außenumfangsfläche des Gehäusekörpers 24, die eine Außenumfangsfläche des Gehäuses 21 bildet, eine stromaufwärtige Außenfläche 24b, eine stromabwärtige Außenfläche 24c und Zwischen-Außenflächen 24d. Bei der Außenumfangsfläche des Gehäusekörpers 24 ist die stromaufwärtige Außenfläche 24b der stromaufwärtigen Seite des Ansaugdurchlasses 12 zugewandt, und die stromabwärtige Außenfläche 24c ist der stromabwärtigen Seite des Ansaugdurchlasses 12 zugewandt. Die Zwischen-Außenflächen 24d weisen in der Breitenrichtung X zu gegenüberliegenden Seiten und sind flache bzw. ebene Oberflächen, die sich in der Tiefenrichtung Z erstrecken. Die stromaufwärtige Außenfläche 24b ist gegenüber den Zwischen-Außenflächen 24d geneigt. In diesem Fall entspricht die stromaufwärtige Außenfläche 24b einer geneigten Oberfläche, die so gekrümmt ist, dass eine Breitendimension des Gehäusekörpers 24 in der Breitenrichtung X zur stromaufwärtigen Seite im Ansaugdurchlass 12 hin allmählich reduziert ist.
Die Zwischen-Außenflächen 24d sind in der Tiefenrichtung Z zwischen der stromaufwärtigen Außenfläche 24b und der stromabwärtigen Außenfläche 24c vorgesehen. In diesem Fall sind die stromaufwärtige Außenfläche 24b und die Zwischen-Außenflächen 24d in der Tiefenrichtung Z ausgerichtet. Eine Oberflächengrenze 24e zwischen der stromaufwärtigen Außenfläche 24b und der Zwischen-Außenfläche 24d erstreckt sich in der Höhenrichtung Y. Die stromaufwärtige Außenfläche 24b und die stromabwärtige Außenfläche 24c bilden Endoberflächen, die in der Tiefenrichtung Z in zueinander entgegengesetzte Richtungen weisen.
Wie in 3 gezeigt, ist die Einströmöffnung 33 an der stromaufwärtigen Außenfläche 24b vorgesehen, und die Ausströmöffnung 34 ist an der stromabwärtigen Außenfläche 24c vorgesehen. In diesem Fall sind die Einströmöffnung 33 und die Ausströmöffnung 34 in entgegengesetzten Richtungen zueinander geöffnet. Wie in 4 gezeigt, ist der Messauslass 36 sowohl bei der stromaufwärtigen Außenfläche 24b als auch den Zwischen-Außenflächen 24d vorgesehen, indem dieser an einer Position über die Oberflächengrenze 24e in der Tiefenrichtung Z angeordnet ist. Ein Teil des Messauslasses 36, der sich an der stromaufwärtigen Außenfläche 24b befindet, ist zur gleichen Seite wie die Einströmöffnung 33 geöffnet, und ein Teil des Messauslasses 36, der sich an der Zwischen-Außenfläche 24d befindet, ist in der Breitenrichtung X geöffnet. In diesem Fall ist der Messauslass 36 so ausgerichtet, dass dieser mit Bezug auf die Breitenrichtung X zur Einströmöffnung 33 hin geneigt ist. Der Messauslass 36 ist nicht zur Ausströmöffnung 34 hin geöffnet. Mit anderen Worten, der Messauslass 36 ist nicht zur stromabwärtigen Seite im Ansaugdurchlass 12 hin geöffnet.
Der Messauslass 36 besitzt eine vertikal langgestreckte flache Gestalt, die sich entlang der Oberflächengrenze 24e erstreckt. Der Messauslass 36 ist mit Bezug auf die Oberflächengrenze 24e in der Tiefenrichtung Z an einer Position näher an der Zwischen-Außenfläche 24d angeordnet. Ein Bereich bzw. eine Fläche des Messauslasses 36, die auf den Zwischen-Außenflächen 24d angeordnet ist, ist größer als eine Fläche des Messauslasses 36, die auf der stromaufwärtigen Außenfläche 24b angeordnet ist. In diesem Fall ist ein Trennungsabstand zwischen dem stromabwärtigen Ende des Messauslasses 36 und der Oberflächengrenze 24e in der Tiefenrichtung Z größer als ein Trennungsabstand zwischen dem stromaufwärtigen Ende des Messauslasses 36 und der Oberflächengrenze 24e.
Die Innenumfangsfläche des Messkanals 32 besitzt Definitionsflächen 38a bis 38c, welche den Messauslass 36 definieren. Ein Durchgangsloch zum Definieren des Messauslasses 36 ist im Außenumfangsabschnitt des Gehäusekörpers 24 vorgesehen. Die Definitionsflächen 38a bis 38c sind in einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs enthalten. Von den Definitionsflächen 38a bis 38c bildet die stromaufwärtige Definitionsfläche 38a ein stromaufwärtiges Ende 36a des Messauslasses 36, die stromabwärtige Definitionsfläche 38b bildet ein stromabwärtiges Ende 36b des Messauslasses 36. Eine Verbindungs-Definitionsfläche 38c verbindet die stromaufwärtige Definitionsfläche 38a und die stromabwärtige Definitionsfläche 38b und ist eine von Verbindungs-Definitionsflächen 38c, die zwischen der stromaufwärtigen Definitionsfläche 38a und der stromabwärtigen Definitionsfläche 38b eingefügt sind.
Die stromaufwärtige Definitionsfläche 38a ist orthogonal zur Tiefenrichtung Z und erstreckt sich in der Breitenrichtung X vom stromaufwärtigen Ende 36a des Messauslasses 36 in den Gehäusekörper 24. Die stromabwärtige Definitionsfläche 38b ist mit Bezug auf die Tiefenrichtung Z geneigt und entspricht einer geneigten Oberfläche, die sich vom stromabwärtigen Ende 36b des Messauslasses 36 gerade in Richtung hin zu der stromaufwärtigen Außenfläche 24b in den Gehäusekörper 24 erstreckt.
Eine Strömung der Ansaugluft, die an der Außenumfangsseite des Gehäusekörpers 24 im Ansaugdurchlass 12 erzeugt wird, wird kurz beschrieben. Luft, die in Richtung hin zu der stromabwärtigen Seite des Ansaugdurchlasses 12 strömt und die stromaufwärtige Außenfläche 24b des Gehäusekörpers 24 erreicht, bewegt sich entlang der stromaufwärtigen Außenfläche 24b, die einer geneigten Oberfläche entspricht, um die Strömungsrichtung der Luft allmählich zu ändern, und erreicht den Messauslass 36. Da die Strömungsrichtung der Luft durch die stromaufwärtige Außenfläche 24b allmählich geändert wird, wird in der Nähe des Messauslasses 36 kaum eine Trennung der Luft erzeugt. Aus diesem Grund strömt die durch den Messkanal 32 strömende Luft auf einfache Art und Weise aus dem Messauslass 36 heraus, und die Strömungsgeschwindigkeit im Messkanal 32 wird auf einfache Art und Weise stabilisiert.
Ferner strömt die Luft, die durch den Messkanal 32 strömt und aus dem Messauslass 36 in den Ansaugdurchlass 12 ausströmt, entlang der stromabwärtigen Definitionsfläche 38b, die einer geneigten Oberfläche entspricht, so dass die Luft auf einfache Art und Weise zur stromabwärtigen Seite im Ansaugdurchlass 12 strömt. Wenn sich in diesem Fall die aus dem Messauslass 36 entlang der stromabwärtigen Definitionsfläche 38b ausströmende Luft mit der durch den Ansaugdurchlass 12 strömenden Ansaugluft verbindet, ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Turbulenz, wie beispielsweise eine Wirbelströmung, in dem Luftstrom auftritt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit im Messkanal 32 mit größerer Wahrscheinlichkeit stabilisiert wird.
Wie in 3 gezeigt ist, besitzt der Messkanal 32 eine gefaltete Gestalt, welche zwischen dem Messeinlass 35 und dem Messauslass 36 gefaltet ist. Der Messkanal 32 besitzt einen Zweigpfad 32a, welcher von dem Strömungskanal 31 abgezweigt ist, einen Führungspfad 32b zum Leiten der vom Zweigpfad 32a strömenden Luft hin zum Erfassungsabschnitt 22, einen Erfassungspfad 32c, bei welchem der Erfassungsabschnitt 22 vorgesehen ist, und einen Abführpfad 32d zum Abführen der Luft aus dem Messauslass 36. Der Messkanal 32 besitzt den Zweigpfad 32a, den Führungspfad 32b, den Erfassungspfad 32c und den Abführpfad 32d in dieser Reihenfolge ausgehend von der stromaufwärtigen Seite.
Der Erfassungspfad 32c erstreckt sich in der Tiefenrichtung Z, um parallel zum Strömungskanal 31 zu sein, und ist an einer vom Strömungskanal 31 getrennten Position in Richtung des Vorsprungsteils 10b vorgesehen. Der Zweigpfad 32a, der Führungspfad 32b und der Abführpfad 32d sind zwischen dem Erfassungspfad 32c und dem Strömungskanal 31 vorgesehen. Der Führungspfad 32b und der Abführpfad 32d sind parallel zueinander, indem sich diese in der Höhenrichtung Y vom Erfassungspfad 32c zum Strömungskanal 31 hin erstrecken. Der Zweigpfad 32a ist zwischen dem Führungspfad 32b und dem Strömungskanal 31 vorgesehen und entspricht einem geneigten Zweigpfad, der mit Bezug auf den Strömungskanal 31 geneigt ist. Der Zweigpfad 32a erstreckt sich vom Messeinlass 35 hin zur Ausströmöffnung 34 mit Bezug auf die Tiefenrichtung Z und ist ein gerader Durchlass. Der Abführpfad 32d ist in der Tiefenrichtung Z näher an der Einströmöffnung 33 vorgesehen als der Führungspfad 32b und erstreckt sich vom Messauslass 36 hin zum Erfassungspfad 32c.
Wie in 5 gezeigt, ist die Sensor-SA 40 an einer Position angeordnet, an welcher der Erfassungsabschnitt 22 in den Erfassungspfad 32c eindringt. Der Erfassungsabschnitt 22 ist in der Breitenrichtung X zwischen den Zwischen-Außenflächen 24d angeordnet und erstreckt sich in der Tiefenrichtung Z und der Höhenrichtung Y. Der Erfassungsabschnitt 22 ist derart angeordnet, dass der Erfassungspfad 32c in der Breitenrichtung X unterteilt ist.
Das Gehäuse 21 besitzt einen Erfassungsdrosselabschnitt 37, welcher den Erfassungspfad 32c hin zum Erfassungsabschnitt 22 in der Tiefenrichtung Z allmählich verengt. Der Erfassungsdrosselabschnitt 37 verringert die Querschnittsfläche des Erfassungspfads 32c vom Ende des Erfassungspfads 32c benachbart zu der stromabwärtigen Außenfläche 24c in Richtung hin zu dem Erfassungsabschnitt 22 allmählich. Ferner verringert der Erfassungsdrosselabschnitt 37 die Querschnittsfläche des Erfassungspfads 32c vom Ende des Erfassungspfads 32c benachbart zur stromaufwärtigen Außenfläche 24b zum Erfassungsabschnitt 22 hin allmählich. Die Querschnittsfläche des Erfassungspfads 32c ist als ein Bereich bzw. eine Fläche des Querschnitts orthogonal zur Tiefenrichtung Z definiert. Wenn die Luft in der Vorwärtsrichtung durch den Erfassungspfad 32c zum Erfassungsabschnitt 22 hin strömt, kann der Erfassungsdrosselabschnitt 37 die Strömungsrichtung der Luft durch allmähliche Verengung des Erfassungspfads 32c anpassen, und entspricht einem Ausrichtmechanismus. Der Erfassungsdrosselabschnitt 37 entspricht einer Drosseleinheit.
Der Erfassungsdrosselabschnitt 37 ist an der Innenumfangsfläche des Erfassungspfads 32c an einer Position vorgesehen, die dem Erfassungsabschnitt 22 zugewandt ist. Der Erfassungsdrosselabschnitt 37 ragt von der Innenumfangsfläche des Gehäusekörpers 24 in Richtung hin zu dem Erfassungsabschnitt 22 vor. Die Tiefendimension D1 des Erfassungsdrosselabschnitts 37 in der Tiefenrichtung Z ist größer als die Tiefendimension D2 des Erfassungsabschnitts 22 in der Tiefenrichtung Z. Die Tiefendimension D1 des Erfassungsdrosselabschnitts 37 ist größer als die Tiefendimension D2 des Erfassungsabschnitts 22 in der Tiefenrichtung Z. Ferner ist die Tiefendimension D3 des Formabschnitts 42 in der Tiefenrichtung Z größer als die Tiefendimension D1 des Erfassungsdrosselabschnitts 37 in einem Bereich, in dem der Erfassungsabschnitt 22 in der Höhenrichtung Y vorhanden ist.
Der Erfassungsdrosselabschnitt 37 besitzt in der Breitenrichtung X eine kegelförmige bzw. verjüngte Gestalt. Insbesondere entspricht ein Basisabschnitt des Erfassungsdrosselabschnitts 37, der von der Innenwand des Gehäusekörpers 24 in der Breitenrichtung X vorsteht, dem breitesten Abschnitt, und ein Spitzenendabschnitt des Erfassungsdrosselabschnitts 37 entspricht dem schmalsten Abschnitt. Die Breitendimension des Basisabschnitts des Erfassungsdrosselabschnitts 37 ist auf die vorstehend beschriebene Tiefendimension D1 eingestellt. Der Erfassungsdrosselabschnitt 37 besitzt eine gekrümmte Oberfläche, die sich zum Erfassungsabschnitt 22 hin erweitert. Der Erfassungsdrosselabschnitt 37 kann eine kegelförmige Gestalt besitzen, die zum Erfassungsabschnitt 22 hin erweitert ist.
Eine Innenumfangsfläche des Erfassungspfads 32c benachbart zu der Spitzenseite des Gehäuses wird als eine Bodenfläche bezeichnet, und eine Innenumfangsfläche des Erfassungspfads 32c benachbart zu dem Basisabschnitt des Gehäuses wird als eine Deckenfläche bezeichnet. Die Bodenfläche des Erfassungspfads 32c ist durch den Gehäusekörper 24 gebildet, während die Deckenfläche durch die Sensor-SA 40 gebildet ist. Der Erfassungsdrosselabschnitt 37 erstreckt sich von der Bodenfläche des Erfassungspfads 32c in Richtung hin zu der Deckenfläche. Die Außenumfangsfläche des Erfassungsdrosselabschnitts 37 erstreckt sich gerade in der Höhenrichtung Y.
In dem Erfassungspfad 32c nimmt der Abstand zwischen dem Formabschnitt 42 und dem Erfassungsdrosselabschnitt 37 bei einer Annäherung an den Erfassungsabschnitt 22 in der Tiefenrichtung Z allmählich ab. Bei dieser Konfiguration nimmt die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft bei einer Annäherung an den Erfassungsabschnitt 22 tendenziell zu, wenn die von dem Führungspfad 32b in den Erfassungspfad 32c strömende Ansaugluft zwischen dem Formabschnitt 42 und dem Erfassungsdrosselabschnitt 37 passiert. Da in diesem Fall die Ansaugluft mit einer geeigneten Strömungsrate auf den Erfassungsabschnitt 22 aufgebracht wird, lässt sich die Ausgabe des Erfassungsabschnitts 22 auf einfache Art und Weise stabilisieren und die Erfassungsgenauigkeit kann verbessert werden.
Wenn eine Pulsation in der Ansaugluftströmung aufgrund eines Betriebszustandes der Maschine oder dergleichen im Ansaugdurchlass 12 auftritt, kann die Pulsation zusätzlich zu einer von der stromaufwärtigen Seite strömenden Vorwärtsströmung eine Rückwärtsströmung hervorrufen, die von der stromabwärtigen Seite in entgegengesetzter Richtung zur Vorwärtsströmung strömt. Da die Einströmöffnung 33 im Ansaugdurchlass 12 zur stromaufwärtigen Seite hin offen ist, strömt eine Vorwärtsströmung auf einfache Art und Weise in die Einströmöffnung 33. Da die Ausströmöffnung 34 zur stromabwärtigen Seite hin geöffnet ist, ist es wahrscheinlich, dass die Rückwärtsströmung in die Ausströmöffnung 34 strömt. Da außerdem der Messauslass 36 im Ansaugdurchlass 12 nicht zur stromabwärtigen Seite hin geöffnet ist, ist es für eine Rückwärtsströmung schwierig, in den Messauslass 36 zu strömen. Wenn die Rückwärtsströmung ausgehend vom Messauslass 36 strömt, ist daher der Einströmzustand der Rückwärtsströmung zum Messauslass 36 nicht stabil, so dass die Luftströmungsrate im Messkanal 32 wahrscheinlich instabil ist.
Im Gegensatz zur vorliegenden Ausführungsform kann beispielsweise ein Teil der Außenumfangsfläche des Gehäusekörpers 24 eine Stufenfläche sein, die der stromabwärtigen Seite zugewandt ist. Falls der Messauslass 36 bei der Stufenfläche ausgebildet ist, ist es wahrscheinlich, dass in der Luft, die entlang der Stufenfläche im Ansaugdurchlass 12 strömt, eine Turbulenz, wie ein Wirbel, auftritt. In der vorliegenden Ausführungsform ist es dagegen unwahrscheinlich, dass die Turbulenz in der Luftströmung um den Messauslass 36 herum auftritt, da der Messauslass 36 nicht bei der Stufenfläche ausgebildet ist. Die Rückwärtsströmung wird daher daran gehindert, auf einfache Art und Weise in den Messauslass 36 eingeführt zu werden. Da es unwahrscheinlich ist, dass eine instabile Rückströmung im Messkanal 32 auftritt, kann auf diese Art und Weise eine stabile Pulsationsmessung im Luftströmungsmesser 10 realisiert werden.
Wie in 6 gezeigt ist, besitzt der Luftströmungsmesser 10 einen Prozessor 45, welcher das Ausgabesignal des Erfassungsabschnitts 22 verarbeitet. Der Prozessor 45 ist im Schaltungschip 41 bereitgestellt und elektrisch mit einer ECU (elektronische Steuerungseinheit) 46 verbunden. Die ECU 46 entspricht einer Verbrennungskraftmaschinen-Steuerungsvorrichtung mit einer Funktion zur Steuerung der Maschine auf der Grundlage eines Messsignals von dem Luftströmungsmesser 10. Das Messsignal ist ein elektrisches Signal, welches die Luftströmungsrate anzeigt, die durch eine später beschriebene Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 korrigiert wird. Bei dem Prozessor 45 und der ECU 46 ist eine Einweg-Kommunikation möglich. Während die Signaleingabe vom Prozessor 45 an die ECU 46 durchgeführt wird, wird die Signaleingabe von der ECU 46 an den Prozessor 45 nicht durchgeführt. Die ECU 46 ist unabhängig von dem Prozessor 45 und dem Luftströmungsmesser 10 bereitgestellt und entspricht einer externen Vorrichtung.
Die ECU 46 ist elektrisch mit Maschinensensoren, wie einem Kurbelwinkelsensor und einem Nockenwellensensor, verbunden. Die ECU 46 erlangt Maschinenparameter, wie einen Drehwinkel, eine Drehgeschwindigkeit und eine Drehzahl der Maschine unter Verwendung des Erfassungssignals des Maschinensensors, und steuert die Maschine unter Verwendung der Maschinenparameter. Die in der Ansaugluft im Ansaugdurchlass 12 erzeugte Pulsation ist mit den Maschinenparametern korreliert. Die ECU 46 der vorliegenden Ausführungsform gibt den Maschinenparameter jedoch nicht an den Prozessor 45 aus. Der Prozessor 45 verwendet den Maschinenparameter nicht, wenn eine Verarbeitung, wie beispielsweise eine Korrektur des Ausgabesignals des Erfassungsabschnitts 22, durchführt wird. Der Maschinenparameter entspricht einer externen Information bzw. externen Informationen.
Der Erfassungsabschnitt 22 gibt ein Ausgabesignal entsprechend der Strömungsrate der durch den Messkanal 32 strömenden Luft zu dem Prozessor 45 aus. Das Ausgabesignal ist ein elektrisches Signal, ein Sensorsignal oder ein Erfassungssignal, das vom Erfassungsabschnitt 22 ausgegeben wird. Ein Ausgabewert, der einem Wert der Luftströmungsrate entspricht, ist in dem Ausgabesignal enthalten. Der Erfassungsabschnitt 22 ist in der Lage, die Luftströmungsrate sowohl für die Luft, die in der Vorwärtsrichtung vom Messeinlass 35 zum Messauslass 36 strömt, als auch für die Luft, die in der Rückwärtsrichtung vom Messauslass 36 zum Messeinlass 35 strömt, im Messkanal 32 zu erfassen. Der Ausgabewert des Erfassungsabschnitts 22 entspricht einem positiven Wert, wenn die Luft im Messkanal 32 in der Vorwärtsrichtung strömt, und einem negativen Wert, wenn die Luft in der umgekehrten Richtung strömt.
Wenn im Luftstrom im Ansaugdurchlass 12 eine Pulsation auftritt, wird der Erfassungsabschnitt 22 von der Pulsation beeinflusst, und im Ausgabewert wird mit Bezug auf die tatsächliche Luftströmungsrate ein Fehler erzeugt. Beispielsweise werden die Pulsationsamplitude und die Pulsationsrate im Erfassungsabschnitt 22 wahrscheinlich zunehmen, wenn ein Drosselventil zu einer vollständig offenen Seite hin betätigt wird. Im Folgenden wird der Fehler aufgrund der Pulsation auch als Pulsationsfehler Err bezeichnet. Die wahre Luftströmungsrate entspricht einer Luftströmungsrate, die nicht durch eine Pulsation beeinflusst wird. Die Pulsationsrate entspricht einem Wert, der durch Dividieren der Pulsationsamplitude durch den Mittelwert erhalten wird.
Der Prozessor 45 erfasst die Luftströmungsrate auf der Grundlage des Ausgabewertes des Erfassungsabschnitts 22 und gibt die erfasste Luftströmungsrate an die ECU 46 aus. Der Prozessor 45 umfasst eine Ansteuerschaltung 49, welche den Heizerabschnitt des Erfassungsabschnitts 22 ansteuert, eine Korrekturschaltung 50, welche den Ausgabewert des Erfassungsabschnitts 22 korrigiert, und eine Ausgabeschaltung 62, welche das Korrekturergebnis der Korrekturschaltung 50 an die ECU 46 ausgibt. Die Ansteuerschaltung 49 versorgt den Erfassungsabschnitt 22 mit elektrischer Leistung, um den Heizerabschnitt zusätzlich zur Steuerung des Heizerabschnitts anzusteuern. Ferner führt die Ansteuerschaltung 49 eine Vorverarbeitung durch, wie beispielsweise ein Verstärken des Ausgabesignals des Erfassungsabschnitts 22, bevor die Korrekturschaltung 50 die Korrekturverarbeitung durchführt.
Der Prozessor 45 entspricht einer Messsteuerungsvorrichtung und einer Messsteuerungseinheit, welche die Luftströmungsrate messen. Der Prozessor 45 umfasst einen arithmetischen Prozessor, wie beispielsweise eine CPU, und eine Speichervorrichtung zum Speichern eines Programms und von Daten. Beispielsweise ist der Prozessor 45 durch einen Mikrocomputer realisiert, der eine von einem Computer lesbare Speichervorrichtung besitzt. Der Prozessor 45 führt verschiedene Berechnungen durch, indem der arithmetische Prozessor ein in der Speichervorrichtung gespeichertes Programm ausführt, um die Luftströmungsrate zu berechnen, und gibt die berechnete Luftströmungsrate an die ECU 46 aus.
Die Speichervorrichtung ist ein nicht vorübergehendes materielles Speichermedium zur nicht vorübergehenden Speicherung von computerlesbaren Programmen und Daten. Das Speichermedium ist durch einen Halbleiterspeicher oder dergleichen realisiert. Die Speichervorrichtung kann auch als ein Speichermedium bezeichnet werden. Der Prozessor 45 kann einen flüchtigen Speicher zur vorübergehenden Speicherung von Daten umfassen.
Der Prozessor 45 besitzt eine Funktion, den Ausgabewert zu korrigieren, bei dem der Pulsationsfehler Err auftritt. Mit anderen Worten, der Prozessor 45 korrigiert die Luftströmungsrate des Ausgabesignals, um sich der wahren Luftströmungsrate anzunähern. Daher korrigiert der Prozessor 45 den Pulsationsfehler Err und gibt die korrigierte Luftströmungsrate als ein Messsignal an die ECU 46 aus. Das Messsignal umfasst einen Messwert, welcher dem Korrekturergebnis des Ausgabewertes entspricht.
Der Prozessor 45 arbeitet als mehrere Funktionsblöcke, indem dieser das Programm ausführt. Die Ansteuerschaltung 49, die Korrekturschaltung 50 und die Ausgabeschaltung 62 sind allesamt Funktionsblöcke. Wie in 7 gezeigt ist, besitzt die Korrekturschaltung 50 als Funktionsblöcke einen A/D-Wandler 51, eine Sampling- bzw. Abtasteinheit 52, eine Variationsanpassungseinheit 53 und eine Umwandlungstabelle 54.
Der A/D-Wandler 51 führt eine A/D-Wandlung am Ausgabewert vom Erfassungsabschnitt 22 über die Ansteuerschaltung 49 zur Korrekturschaltung 50 durch. Die Abtasteinheit 52 tastet den A/D-gewandelten Ausgabewert ab und erlangt den abgetasteten Wert zu jedem Zeitpunkt. Die Sampling- bzw. Abtastwerte sind in dem Ausgabewert enthalten. Die Variationsanpassungseinheit 53 passt die Variation des Ausgabewertes des Erfassungsabschnitts 22 an, so dass der Messwert nicht aufgrund der individuellen Differenz des Luftströmungsmessers 10, wie beispielsweise der individuellen Differenz des Erfassungsabschnitts 22, variiert. Insbesondere reduziert die Variationsanpassungseinheit 53 eine individuelle Variation in der Strömungsraten-Ausgabecharakteristik, welche die Beziehung zwischen dem Ausgabewert und der tatsächlichen Luftströmungsrate anzeigt, und der Temperaturcharakteristik, welche die Beziehung zwischen der Strömungsraten-Ausgabecharakteristik und der Temperatur anzeigt.
Die Umwandlungstabelle 54 wandelt den von der Abtasteinheit 52 erlangten Abtastwert in eine Luftströmungsrate um. In der vorliegenden Ausführungsform kann der durch die Umwandlungstabelle 54 umgewandelte Wert anstelle der Luftströmungsrate als ein Abtastwert oder ein Ausgabewert bezeichnet werden. Die Umwandlungstabelle 54 wird unter Verwendung der Strömungsraten-Ausgabecharakteristik geschaffen.
Die Korrekturschaltung 50 umfasst als Funktionsblöcke eine Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert, eine Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen, eine Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58, eine Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59, eine Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60, eine Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a und eine Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61.
Die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert bestimmt, ob der durch die Umwandlungstabelle 54 umgewandelte Abtastwert dem oberen Extremwert Ea entspricht. Der obere Extremwert Ea ist ein Abtastwert zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der Ausgabewert von steigend bzw. zunehmend auf fallend bzw. abnehmend ändert. Die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert erlangt den Zeitpunkt, zu dem der Abtastwert den oberen Extremwert Ea erreicht, als den Zeitpunkt ta des oberen Extremwerts und speichert den Zeitpunkt ta des oberen Extremwerts in der Speichervorrichtung des Prozessors 45. Dann gibt die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert Informationen einschließlich des Zeitpunkts ta des oberen Extremwerts an die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen, die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 und die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 als Zeitinformationen aus, die den Pulsationszyklus anzeigen. In 7 ist die Ausgabe von Informationen bezüglich des Ausgabewertes des Erfassungsabschnitts 22 mit einer durchgezogenen Linie gezeigt und die Ausgabe von Zeitsteuerungsinformationen ist mit einer gestrichelten Linie gezeigt. Die Tatsache, dass der Ausgabewert zu dem oberen Extremwert Ea wird, entspricht einer vorbestimmten spezifischen Bedingung. Die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert entspricht einer Zustands-Bestimmungsvorrichtung, und der Zeitpunkt ta des oberen Extremwerts entspricht einem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert der spezifischen Bedingung entspricht.
Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 verwendet die Zeitinformation von der Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert, um das Intervall, zwischen dem der Abtastwert zum oberen Extremwert Ea wird, als ein oberes Extremwertintervall Wa zu berechnen, und berechnet die Pulsationsfrequenz Fa unter Verwendung des oberen Extremwertintervalls Wa. Beispielsweise wird, wie in 8 gezeigt ist, nachdem der Abtastwert zum oberen Extremwert Ea wird, der Abtastwert wieder zum oberen Extremwert Ea. Der vorherige obere Extremwert Ea ist als ein erster oberer Extremwert Ea1 eingestellt. Der nachfolgende obere Extremwert Ea wird als ein zweiter oberer Extremwert Ea2 bezeichnet. Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 verwendet den Zeitpunkt ta1 des ersten oberen Extremwerts, zu dem der Abtastwert zu dem ersten oberen Extremwert Ea1 wird, und den Zeitpunkt ta2 des zweiten oberen Extremwerts, zu dem der Abtastwert zu dem zweiten oberen Extremwert Ea2 wird, um das obere Extremwertintervall Wa zwischen den Zeitpunkten ta1 und ta2 des oberen Extremwerts zu berechnen. Dann wird beispielsweise die Pulsationsfrequenz F unter Verwendung der Beziehung F [Hz] = 1/Wa [s] berechnet. Das obere Extremwertintervall Wa entspricht einem Zeitintervall.
Während der Zeitspanne vom Zeitpunkt ta1 des ersten oberen Extremwerts bis zum Zeitpunkt ta2 des zweiten oberen Extremwerts ist der Pulsationsmaximalwert Gmax (siehe 10), der dem Maximalwert der Luftströmungsrate bei pulsierender Luft entspricht, bei dem ersten oberen Extremwert Ea1 oder dem zweiten oberen Extremwert Ea2 größer. Wenn die oberen Extremwerte Ea1 und Ea2 dem gleichen Wert entsprechen, entspricht der Wert dem Pulsationsmaximalwert Gmax. Der Mittelwert des ersten oberen Extremwerts Ea1 und des zweiten oberen Extremwerts Ea2 kann dem Pulsationsmaximalwert Gmax entsprechen.
Zwischen dem ersten oberen Extremwert Ea1 und dem zweiten oberen Extremwert Ea2 existiert ein unterer Extremwert Eb, der einem Abtastwert zu dem Zeitpunkt entspricht, zu dem der Ausgabewert von abnehmend auf zunehmend wechselt. Da es nur einen unteren Extremwert Eb zwischen dem Zeitpunkt ta1 des ersten oberen Extremwerts und dem Zeitpunkt ta2 des zweiten oberen Extremwerts gibt, wird der untere Extremwert Eb zu dem Pulsationsminimalwert Gmin (siehe 10).
Die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen verwendet den mit der Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwert und die Zeitinformationen von der Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert, um das mittlere Luftvolumen Gave (siehe 10) zu berechnen, welches einem Mittelwert der Luftströmungsrate entspricht. Die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen stellt eine Soll-Zeitdauer für die Berechnung des mittleren Luftvolumens Gave als eine Messzeitdauer unter Verwendung des Bestimmungsergebnisses der Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert ein, und berechnet das mittlere Luftvolumen Gave für diese Messzeitdauer. Wenn beispielsweise in 8 die Zeitdauer von dem Zeitpunkt ta1 des ersten oberen Extremwerts zu dem Zeitpunkt ta2 des zweiten oberen Extremwerts als Messzeitdauer festgelegt wird, wird das mittlere Luftvolumen Gave für diese Messzeitdauer berechnet.
Die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen berechnet das mittlere Luftvolumen Gave beispielsweise unter Verwendung eines integrierten Mittelwertes. Die Berechnung des mittleren Luftvolumens Gave wird beispielsweise mit Bezug auf eine in 9 gezeigte Wellenform beschrieben. In diesem Beispiel ist eine Zeitdauer vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt tn als die Messzeitdauer eingestellt. Die Luftströmungsrate zum Zeitpunkt t1 ist gleich G1, und die Luftströmungsrate zum Zeitpunkt tn ist gleich Gn. Die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen berechnet das mittlere Luftvolumen Gave unter Verwendung von Gleichung 1 in 9. In diesem Fall kann das mittlere Luftvolumen Gave durch Reduzieren des Einflusses des Pulsationsminimalwerts Gmin, dessen Erfassungsgenauigkeit relativ geringer ist, berechnet werden, wenn die Anzahl von Proben größer ist, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Anzahl von Proben kleiner ist.
Falls die tatsächliche Luftströmungsrate im Messkanal 32 ausreichend groß ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Stromlinie von Luft fluktuiert, wenn sich die Luft hin zum Messauslass 36 bewegt, und die Strömungsrichtung und die Strömungsrate der durch den Erfassungsabschnitt 22 passierenden Luft sind wahrscheinlich stabil. Aus diesem Grund nimmt die Erfassungsgenauigkeit des Erfassungsabschnitts 22 tendenziell zu, wenn die tatsächliche Luftströmungsrate ausreichend hoch ist. Die Strömungsrichtung und die Strömungsrate der durch den Erfassungsabschnitt 22 passierenden Luft sind wahrscheinlich instabil, wenn die tatsächliche Luftströmungsrate kleiner ist. Wenn beispielsweise die tatsächliche Luftströmungsrate im Messkanal 32 am kleinsten ist, während keine Rückströmung auftritt, sind die Strömungsrichtung und die Strömungsrate von Luft nicht stabil, da sich die Luft mäanderförmig in Richtung hin zu dem Messauslass 36 bewegt. Daher wird die Erfassungsgenauigkeit des Erfassungsabschnitts 22 wahrscheinlich abnehmen, wenn die tatsächliche Luftströmungsrate abnimmt. Daher wird die Erfassungsgenauigkeit des Erfassungsabschnitts 22 beim Pulsationsminimalwert Gmin unter den Ausgabewerten relativ gering.
Die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 verwendet den mit der Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwert und die Zeitinformation von der Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert, um die Pulsationsamplitude Pa zu berechnen, welche der Größe der bei der Luftströmungsrate erzeugten Pulsation entspricht. Die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 berechnet die Pulsationsamplitude Pa für die Messzeitdauer. Wie in 10 gezeigt ist, berechnet die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 die Pulsationsamplitude Pa der Luftströmungsrate unter Verwendung der Differenz zwischen dem Pulsationsmaximalwert Gmax und dem mittleren Luftvolumen Gave. Mit anderen Worten, die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 erhält nicht eine Gesamtamplitude des Luftstroms, sondem eine halbe Amplitude des Luftstroms, um den Einfluss des Pulsationsminimalwerts Gmin zu reduzieren, dessen Erfassungsgenauigkeit relativ gering ist. Die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 kann die Gesamtamplitude, welche einer Differenz zwischen dem Pulsationsmaximalwert Gmax und dem Pulsationsminimalwert entspricht, als die Pulsationsamplitude berechnen.
Hinsichtlich der Ausgabewerte des Erfassungsabschnitts 22 geben der obere Extremwert Ea, die Pulsationsfrequenz F, die Pulsationsamplitude Pa und das mittlere Luftvolumen Gave den Pulsationszustand an, welcher einem Pulsationszustand entspricht, und entsprechen den Pulsationsparametern. In diesem Fall entsprechen die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert, die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen, die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 und die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 einer Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung, welche den Pulsationszustand berechnet.
Die Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 berechnet den mit der Pulsationsamplitude Pa korrelierten Pulsationsfehler Err des Luftstroms. Die Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 prognostiziert den Pulsationsfehler Err des Luftstroms beispielsweise unter Verwendung eines Kennfelds, in dem die Pulsationsamplitude Pa und der Pulsationsfehler Err miteinander verknüpft sind. Mit anderen Worten, wenn die Pulsationsamplitude Pa durch die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 erhalten wird, extrahiert die Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 den mit der erhaltenen Pulsationsamplitude Pa korrelierten Pulsationsfehler Err aus dem Kennfeld. Man kann sagen, dass die Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 den mit der Pulsationsamplitude Pa korrelierten Pulsationsfehler Err für die Messzeitdauer erlangt. Die Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 entspricht einer Fehler-Berechnungsvorrichtung.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Luftströmungsmesser 10 an dem Ansaugrohr 12a angebracht, welches den Ansaugdurchlass 12 definiert. Daher nimmt im Luftströmungsmesser 10, je nach Gestalt des Ansaugrohrs 12a, mit zunehmender Pulsationsamplitude Pa nicht nur der Pulsationsfehler Err zu, sondern auch der Pulsationsfehler Err kann abnehmen. Aus diesem Grund kann in einigen Fällen eine Beziehung zwischen der Pulsationsamplitude Pa und dem Pulsationsfehler Err nicht durch eine Funktion im Luftströmungsmesser 10 ausgedrückt werden. Ein genauer Pulsationsfehler Err kann unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Kennfelds prognostiziert werden, vorzugsweise für den Luftströmungsmesser 10. In dem Kennfeld können die mehreren Pulsationsamplituden Pa mit einem Korrekturbetrag Q verknüpft sein, der mit der jeweiligen Pulsationsamplitude Pa korreliert ist.
In einigen Fällen kann jedoch die Beziehung zwischen der Pulsationsamplitude Pa und dem Pulsationsfehler Err durch eine Funktion ausgedrückt werden, beispielsweise wenn der Erfassungsabschnitt 22 des Luftströmungsmessers 10 direkt in einem Hauptluftdurchlass angeordnet ist. In diesem Fall kann der Luftströmungsmesser 10 den Pulsationsfehler Err unter Verwendung dieser Funktion berechnen. Da der Luftströmungsmesser 10 bei der Berechnung des Pulsationsfehlers Err unter Verwendung der Funktion kein Kennfeld besitzen muss, kann eine Kapazität der Speichervorrichtung reduziert werden. Dies gilt auch für die folgenden Ausführungsformen. Mit anderen Worten, der Pulsationsfehler Err kann in der folgenden Ausführungsform unter Verwendung einer Funktion anstelle des Kennfelds erhalten werden.
Der Pulsationsfehler Err entspricht einer Differenz zwischen dem durch den Ausgabewert erhaltenen unkorrigierten Luftstrom und dem wahren Luftstrom. Mit anderen Worten, der Pulsationsfehler Err entspricht einer Differenz zwischen dem Luftstrom, bei dem der Ausgabewert mit der Umwandlungstabelle 54 umgewandelt ist, und dem wahren Luftstrom. Daher kann der Korrekturbetrag Q erhalten werden, falls der Pulsationsfehler Err bekannt ist, um den unkorrigierten Luftstrom näher an den wahren Luftstrom zu bringen.
Wie in 7 gezeigt ist, werden das von der Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen berechnete mittlere Luftvolumen Gave, die von der Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 berechnete Pulsationsamplitude Pa und die von der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnete Pulsationsfrequenz F bei der Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 eingegeben. Die Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 berechnet den Pulsationsfehler Err unter Verwendung des mittleren Luftvolumens Gave, der Pulsationsamplitude Pa und der Pulsationsfrequenz F.
Wenn im Luftstrom eine Pulsation auftritt, wird die Pulsationsamplitude Pa wahrscheinlich mit zunehmendem mittleren Luftvolumen Gave zunehmen. Wie in 11 gezeigt, ist eine Näherungslinie der Pulsationscharakteristika mit einer Geraden gezeigt, wenn die Pulsationsamplitude Pa und der Pulsationsfehler Err in der Pulsationscharakteristik, welche die Beziehung zwischen der Pulsationsamplitude Pa und dem Pulsationsfehler Err angibt, in einem im Wesentlichen proportionalen Verhältnis stehen. $Err = Ann \times Pa + Bnn$
Die Näherungslinie der Pulsationscharakteristik erfüllt eine Beziehung von Gleichung 2. In diesem Beziehungsausdruck wird der Pulsationsfehler Err durch Verwendung der Pulsationsamplitude Pa prognostiziert. In dem Fehlerprognoseausdruck entspricht Ann einer Steigung der Näherungslinie und Bnn entspricht einem Achsenabschnitt. In der Pulsationscharakteristik entspricht der Pulsationsfehler Err einem Korrekturparameter. Die Näherungslinie der Pulsationscharakteristik kann durch eine Kurve gezeigt werden. In diesem Fall umfasst der Ausdruck, welcher die Näherungslinie der Pulsationscharakteristik angibt, zumindest eine quadratische Funktion oder kubische oder mehr Funktionen.
Die Pulsationscharakteristik ist für jede Kombination zwischen dem mittleren Luftvolumen Gave und der Pulsationsfrequenz F eingestellt. In 12 sind die Steigung Ann und der Achsenabschnitt Bnn, welche die Pulsationscharakteristik angeben, in den jeweiligen Fenstern eingestellt, welche die Kombinationen des mittleren Luftvolumens Gave und der Pulsationsfrequenz F angeben. Wenn ein solches Kennfeld, welches eine Beziehung zwischen dem mittleren Luftvolumen Gave und der Pulsationsfrequenz F und den Pulsationscharakteristika angibt, als ein Referenzkennfeld bezeichnet wird, ist das Referenzkennfeld ein zweidimensionales Kennfeld, und ist in der Speichervorrichtung des Prozessors 45 gespeichert. In dem Referenzkennfeld ist die Pulsationscharakteristik für jedes des mittleren Luftvolumens Gave und der Pulsationsfrequenz F auf einen vorbestimmten Wert eingestellt. Das Referenzkennfeld kann ein dreidimensionales Kennfeld oder ein vierdimensionales Kennfeld sein. Beispielsweise kann ein dreidimensionales Kennfeld, welches die Beziehung zwischen dem mittleren Luftvolumen Gave, der Pulsationsfrequenz F und der Pulsationsamplitude Pa zeigt, als das Referenzkennfeld verwendet werden.
In 12 ist das in dem Referenzkennfeld eingestellte mittlere Luftvolumen Gave als Kennfeldwerte G1 bis Gn angegeben, und die Pulsationsfrequenz F ist als Kennfeldwerte von F1 bis Fn angegeben. Die Pulsationscharakteristik entspricht einer Korrekturcharakteristik, und das Referenzkennfeld entspricht Referenzinformationen. Das Referenzkennfeld kann als ein Korrekturkennfeld bezeichnet werden, und die Referenzinformationen können als Korrekturinformationen bezeichnet werden.
Das Referenzkennfeld kann erstellt werden, indem die Beziehung zwischen der Pulsationsamplitude Pa und dem mit der Pulsationsamplitude Pa korrelierten Pulsationsfehler Err durch Experimente unter Verwendung einer realen Vorrichtung oder durch Simulationen bestätigt wird. Mit anderen Worten, der Pulsationsfehler Err entspricht einem Wert, der für jede Pulsationsamplitude Pa erhalten wird, wenn Experimente unter Verwendung einer tatsächlichen Vorrichtung oder Simulationen durch Ändern des Wertes der Pulsationsamplitude Pa durchgeführt werden. Die anderen Kennfelder in der Ausführungsform können durch Experimente unter Verwendung einer tatsächlichen Vorrichtung oder durch Simulationen geschaffen werden, ähnlich wie das Referenzkennfeld.
Die Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a berechnet den Korrekturbetrag Q unter Verwendung des Pulsationsfehlers Err, der von der Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 berechnet wird. Die Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a berechnet den Korrekturbetrag Q unter Verwendung der Korrelationsinformationen, wie eines Kennfelds, welches die Korrelation zwischen dem Pulsationsfehler Err und dem Korrekturbetrag Q zeigt, für die Messzeitdauer. Der Korrekturbetrag Q entspricht einem Wert, welcher ein Korrekturverhältnis zum Ausgabewert angibt. Wenn der Ausgabewert beispielsweise korrigiert wird, um die Luftströmungsrate zu erhöhen, entspricht der Korrekturbetrag Q einem Wert größer als 1. Wenn der Ausgabewert korrigiert wird, um die Luftströmungsrate zu verringern, ist der Korrekturbetrag Q kleiner als 1. Zu beachten ist, dass das Korrekturverhältnis auch als eine Verstärkung bezeichnet werden kann.
Die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 korrigiert die Luftströmungsrate, so dass der Pulsationsfehler Err kleiner wird, unter Verwendung des mit der Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwerts und des durch die Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a berechneten Korrekturbetrags Q. Mit anderen Worten, die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 korrigiert die von der Pulsation betroffene Luftströmungsrate, um sich der wahren Luftströmungsrate anzunähern. Das mittlere Luftvolumen Gave wird als ein für die Luftströmungsrate zu korrigierendes Objekt angenommen.
Die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 korrigiert den unkorrigierten Ausgabewert S1 mit dem Korrekturbetrag Q, um den korrigierten Ausgabewert S2 zu berechnen. In der vorliegenden Ausführungsform wird der korrigierte Ausgabewert S2 berechnet, indem der unkorrigierte Ausgabewert S1 mit dem Korrekturbetrag Q multipliziert wird. In diesem Fall wird das Verhältnis S2 = S1 × Q geschaffen. Wenn beispielsweise der Korrekturbetrag Q größer als 1 ist, wie in 13 gezeigt, wird der korrigierte Ausgabewert S2 größer als der unkorrigierte Ausgabewert S1. Die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 führt die Berechnung für die Messzeitdauer durch, und der unkorrigierte Ausgabewert S1 umfasst zumindest den oberen Extremwert Ea und den unteren Extremwert Eb. Der korrigierte Ausgabewert S2 entspricht dem Messergebnis der Luftströmungsrate. Ferner entspricht die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 einer Strömungsraten-Korrektureinheit.
Die Korrekturschaltung 50 gibt den korrigierten Ausgabewert S2, der von der Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 berechnet wird, an die Ausgabeschaltung 62 aus. Die Ausgabeschaltung 62 gibt den korrigierten Ausgabewert S2 an die ECU 46 aus. Die ECU 46 verwendet den korrigierten Ausgabewert S2, der von der Ausgabeschaltung 62 eingegeben wird, um den Mittelwert des korrigierten Ausgabewertes S2 als das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave2 zu berechnen. Wenn beispielsweise der Korrekturbetrag Q größer als 1 ist, wie in 13 gezeigt, wird das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave2 größer als das unkorrigierte mittlere Luftvolumen Gave1.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet die Korrekturschaltung 50 den von der ECU 46 erlangten Maschinenparameter nicht zur Korrektur der Luftströmungsrate, sondern die Korrekturschaltung 50 verwendet den Pulsationszustand, wie beispielsweise die Pulsationsfrequenz F, die unter Verwendung des Ausgabewerts des Erfassungsabschnitts 22 berechnet wird. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, zu beschränken, dass die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate durch Rauschen verschlechtert wird, welches in dem Maschinenparameter enthalten ist. Daher kann die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate durch die Korrekturschaltung 50 verbessert werden.
Ferner muss der Prozessor 45 in dieser Konfiguration das von der ECU 46 ausgegebene Signal nicht empfangen. Daher braucht der Prozessor 45 nur eine Schaltung und ein Programm für eine Einweg-Kommunikation zu besitzen und braucht keine Schaltung und kein Programm für eine Zweiweg-Kommunikation. Daher ist es möglich, die Speicherkapazität des Speichers zu reduzieren, die Kosten des Prozessors 45 zu senken und die Konfiguration des Prozessors 45 durch die Schaltungen und Programme zur Durchführung einer bidirektionalen Kommunikation zu vereinfachen.
Da die Verarbeitung zur Berechnung des Pulsationszustandes, wie beispielsweise der Pulsationsfrequenz F, durch den Prozessor 45 des Luftströmungsmessers 10 anstelle der ECU 46 durchgeführt wird, kann die Verarbeitungslast auf der ECU 46 reduziert werden. Ferner wird die Verarbeitungslast auf der ECU 46 reduziert, da die ECU 46 kein Signal an den Prozessor 45 ausgibt. Aus diesen Tatsachen ergibt sich, dass es nicht notwendig ist, einen Speicher zum Speichern eines Programms zur Berechnung des Pulsationszustandes und einen temporären Speicher zum temporären Speichern von Daten, die während der Berechnung in der ECU 46 verwendet werden, zu montieren, so dass die Kapazität für den Speicher der ECU 46 reduziert werden kann.
Wenn der Prozessor 45 von der ECU 46 ein Signal empfängt, das Informationen, wie beispielsweise einen Maschinenparameter, umfasst, tritt eine Zeitverzögerung um die für die Kommunikation erforderliche Zeit auf. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Prozessor 45 ein Signal von der ECU 46 empfängt, entsprechen die in diesem Signal enthaltenen Informationen bereits Vergangenheitsinformationen für eine sehr kurze Zeit. Wenn der Prozessor 45 diese Informationen zur Korrektur der Luftströmungsrate verwendet, wird die aktuelle Luftströmungsrate mit Vergangenheitsinformationen korrigiert. Das heißt, das Korrekturergebnis der Luftströmungsrate umfasst die Korrekturverzögerung, und es besteht eine Sorge, dass die Korrekturgenauigkeit durch die Korrekturverzögerung verringert wird. Da der Prozessor 45 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Informationen von der ECU 46 im Gegensatz dazu nicht zur Korrektur der Luftströmungsrate verwendet, ist es möglich, zu unterdrücken, dass die Korrekturgenauigkeit durch die Zeitverzögerung oder die Korrekturverzögerung verringert wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 den korrigierten Ausgabewert als das Messergebnis unter Verwendung des unkorrigierten Ausgabewerts S1 und des Korrekturbetrags Q. Da in dieser Konfiguration sämtliche Ausgabewerte S1 während der Messzeitdauer korrigiert werden, verbessern sich die Berechnungsgenauigkeit des korrigierten Ausgabewertes S2 und die Berechnungsgenauigkeit des korrigierten mittleren Luftvolumens Gave2, wie von der ECU 46 berechnet. Im Gegensatz zur vorliegenden Ausführungsform kann das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave2 kleiner gemacht werden als das unkorrigierte mittlere Luftvolumen Gave1, beispielsweise durch Löschen aller unkorrigierten Ausgabewerte S1, welche größer als ein vorbestimmter Referenzwert sind. In diesem Fall tragen die Ausgabewerte S1, die größer als der Referenzwert sind, nicht zum korrigierten mittleren Luftvolumen Gave2 bei. Es besteht eine Befürchtung, dass die Berechnungsgenauigkeit des korrigierten mittleren Luftvolumens Gave2 abnehmen wird, wenn beispielsweise die Erfassungsgenauigkeit des Ausgabewertes S1, der größer als der Referenzwert ist, relativ hoch ist.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Pulsationsfrequenz F der Pulsationsparameter unter Verwendung des Ausgabewerts des Erfassungsabschnitts 22 berechnet. In diesem Fall ist es möglich, zu beschränken, dass die Berechnungsgenauigkeit der Pulsationsfrequenz F verringert wird, wenn in dem Maschinenparameter Rauschen enthalten ist, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Pulsationsfrequenz F unter Verwendung des Maschinenparameters berechnet wird. Falls die Pulsationsfrequenz F unter Verwendung des Maschinenparameters berechnet wird, ist die Pulsationsfrequenz F anfällig für das Rauschen im Maschinenparameter aus den Pulsationsparametern. Daher wird die Berechnungsgenauigkeit der Pulsationsfrequenz F effektiv erhöht, indem die Pulsationsfrequenz F ohne Verwendung des Maschinenparameters von der ECU 46 berechnet wird. Ferner kann der Korrekturwert auf der Grundlage der Pulsationsfrequenz F in der Schaltung des Luftströmungsmessers 10 bestimmt werden. Folglich kann die Korrekturgenauigkeit verbessert werden.
Die in der Ansaugluft im Ansaugdurchlass 12 erzeugte Pulsation und die Maschinendrehzahl können unterschiedlich sein. Beispielsweise kann Ansaugluft eine Hauptpulsation besitzen, die aufgrund des Einflusses des Ansaugsystems, eines Einlassventils und dergleichen das n-fache der Maschinendrehzahl beträgt. Aus diesem Grund muss die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 bei der Korrektur der Luftströmungsrate unter Verwendung des Maschinenparameters die Maschinendrehzahl n-mal bzw. mit n multiplizieren, um die Luftströmungsrate zu korrigieren. Im Gegensatz dazu kann die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Pulsationsfrequenz F entsprechend dem n-fachen der Maschinendrehzahl berechnen, indem der Ausgabewert des Erfassungsabschnitts 22 verwendet wird. Daher kann die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 die Korrekturgenauigkeit bei der Korrektur der Luftströmungsrate unter Verwendung der Pulsationsfrequenz F verbessern.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Pulsationsfrequenz F unter Verwendung des oberen Extremwertintervalls Wa zwischen dem Zeitpunkt ta1 des ersten oberen Extremwerts, zu dem der Ausgabewert zum ersten oberen Extremwert Ea1 wird, und dem Zeitpunkt ta2 des zweiten oberen Extremwerts, zu dem der Ausgabewert zum zweiten oberen Extremwert Ea2 wird, berechnet. Bei dieser Konfiguration kann die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert das obere Extremwertintervall Wa berechnen, indem die beiden Zeitpunkte ta1 und ta2 der oberen Extremwerte aus der Speichervorrichtung gelesen werden, welche den Zeitpunkt ta des oberen Extremwerts entsprechend dem oberen Extremwert Ea während der Messzeitdauer speichert. Da es in diesem Fall nicht notwendig ist, die Zeitpunkte entsprechend allen Ausgabewerten in der Messzeitdauer in der Speichervorrichtung zu speichern, ist es möglich, die Kapazität und die Größe der Speichervorrichtung zu reduzieren.
Ferner kann bei dieser Konfiguration die Pulsationsfrequenz F durch Berechnen des Kehrwerts des oberen Extremwertintervalls Wa erhalten werden. Daher ist es nicht notwendig, bei der Berechnung der Pulsationsfrequenz F eine Funktion oder ein Kennfeld zu verwenden, im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Pulsationsfrequenz F beispielsweise unter Verwendung der Änderungsrate oder des Änderungsmodus des Ausgabewertes berechnet wird. Da es nicht notwendig ist, diese Funktionen und Kennfelder in der Speichervorrichtung zu speichern, kann die Speichervorrichtung zuverlässiger in der Kapazität und in der Größe reduziert werden.
Darüber hinaus können das obere Extremwertintervall Wa und die Pulsationsfrequenz F mit dem oberen Extremwert Ea berechnet werden, welcher von zunehmend auf abnehmend wechselt, während der Ausgabewert mit der Pulsation zunimmt/abnimmt. Im Gegensatz zur vorliegenden Ausführungsform kann die Pulsationsfrequenz F beispielsweise unter Verwendung eines Intervalls der Zeitpunkte berechnet werden, zu denen der Ausgabewert einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, während der Ausgabewert zunimmt. In diesem Fall besteht jedoch eine Befürchtung, dass die Berechnungsgenauigkeit der Pulsationsfrequenz F gering sein könnte, falls der Ausgabewert die Zunahme und Abnahme innerhalb eines Bereichs wiederholt, der kleiner als der Schwellenwert ist. Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Pulsationsfrequenz F unter Verwendung des Bestimmungsergebnisses, ob der Ausgabewert den oberen Extremwert Ea erreicht hat oder nicht, berechnet. Die Berechnungsgenauigkeit der Pulsationsfrequenz F kann unabhängig von der Größe des Ausgabewertes verbessert werden.
Darüber hinaus entspricht der zur Berechnung der Pulsationsfrequenz F verwendete Berechnungsparameter dem oberen Extremwert Ea. Wie vorstehend beschrieben, ist die Erfassungsgenauigkeit des Ausgabewertes durch den Erfassungsabschnitt 22 hoch, wenn die tatsächliche Luftströmungsrate im Messkanal 32 ausreichend hoch ist. Daher kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Berechnungsgenauigkeit der Pulsationsfrequenz F erhöht werden, da der obere Extremwert Ea, welcher eine höhere Erfassungsgenauigkeit als der untere Extremwert Eb besitzt, als der Berechnungsparameter verwendet wird.
Gemäß dieser Ausführungsform ist der mit dem Erfassungsabschnitt 22 versehene Messkanal 32 ein vom Strömungskanal 31 abgezweigter Durchlass. Falls Fremdkörper, wie beispielsweise Staub, von der Einströmöffnung 33 zusammen mit der Luft in den Strömungskanal 31 einströmen, gelangen die Fremdkörper nicht leicht vom Messeinlass 35 in den Messkanal 32, sondern strömen auf einfache Art und Weise von der Ausströmöffnung 34 nach außen aus. In diesem Fall besitzt der Bypassdurchlass 30 eine Fremdkörperabscheidefunktion zum Abscheiden von Fremdkörpern aus der in den Messkanal 32 einströmenden Luft. Daher ist es möglich, ein Anhaften von Fremdkörpern am Erfassungsabschnitt 22 im Messkanal 32 zu beschränken. Es kann beschränkt werden, dass die vom Erfassungsabschnitt 22 erfasste Pulsation durch die Fremdkörper beeinflusst wird, so dass die Korrekturschaltung 50 eine fehlerhafte Korrektur vermeiden kann. Das heißt, es ist möglich, die Korrekturgenauigkeit der Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 davor zu bewahren, durch das Anhaften von Fremdkörpern am Erfassungsabschnitt 22 verschlechtert zu werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Messkanal 32 durch den Erfassungsdrosselabschnitt 37 vom Messeinlass 35 zum Erfassungsabschnitt 22 hin allmählich verengt. In dieser Konfiguration wird die Luft, die im Messkanal 32 vom Messeinlass 35 hin zum Erfassungsabschnitt 22 strömt, durch den Erfassungsdrosselabschnitt 37 gerichtet, so dass es unwahrscheinlich ist, dass der Luftstrom, der den Erfassungsabschnitt 22 erreicht, gestört wird. Das heißt, die Ausgabe des Erfassungsabschnitts 22 kann stabilisiert werden. Daher ist es möglich, zu beschränken, dass die vom Erfassungsabschnitt 22 erfasste Pulsationswellenform verzerrt wird, was zu einer fehlerhaften Erfassung des oberen Extremwertes Ea führt. Es wird beschränkt, dass die Korrekturschaltung 50 einen Fehler bei der Korrektur der Pulsationsfrequenz F besitzt. Das heißt, es ist möglich, zu beschränken, dass die Korrekturgenauigkeit der Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 durch die instabile Luft, die den Erfassungsabschnitt 22 erreicht, verschlechtert wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Sensor-SA 40 den Schaltungschip 41 mit dem Prozessor 45, den Erfassungsabschnitt 22 und den Formabschnitt 42, welcher den Schaltungschip 41 und den Erfassungsabschnitt 22 schützt. Der Schaltungschip 41 und der Erfassungsabschnitt 22 sind durch den Formabschnitt 42 in einer Packung bzw. einer Einheit gepackt. Da bei dieser Konfiguration die Verdrahtungen, wie beispielsweise Bonddrähte, die den Schaltungschip 41 und den Erfassungsabschnitt 22 verbinden, verkürzt werden können, ist es möglich, das elektrische Rauschen im Signaleingang vom Erfassungsabschnitt 22 zum Prozessor 45 zu reduzieren. Daher kann die Korrekturschaltung 50 daran gehindert werden, Rauschen fälschlicherweise als eine Pulsationsamplitude in der Pulsationsfrequenz F zu erfassen und die Pulsationsfrequenz F aufgrund des Rauschens in der Pulsationswellenform fälschlicherweise zu korrigieren, um einen Fehler bei der Erfassung des oberen Extremwerts Ea zu verursachen. Ferner ist es möglich, die Größe und die Kosten der Sensor-SA 40 zu reduzieren, indem der Schaltungschip 41 und der Erfassungsabschnitt 22 in einem Paket gepackt sind.
(Zweite Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform ist die Korrekturschaltung 50 mit nur einem Pfad zum Eingeben des Ausgabewertes des Erfassungsabschnitts 22 bei der Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 versehen. In der zweiten Ausführungsform ist die Korrekturschaltung 50 mit zwei Pfaden zum Eingeben des Ausgabewertes bei der Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 versehen. In der vorliegenden Ausführungsform werden hauptsächlich Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 14 gezeigt ist, besitzt die Korrekturschaltung 50 den ersten Pfad 70a zum Eingeben des durch die Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Ausgabewertes bei der Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58, und den zweiten Pfad 70b, über den der Ausgabewert bei der Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 eingegeben wird, der nicht durch die Umwandlungstabelle 54 umgewandelt ist. In 14 ist ein Teil des ersten Pfades 70a durch das Symbol A dargestellt.
Die Korrekturschaltung 50 umfasst zusätzlich zu den gleichen Funktionsblöcken wie diese in der ersten Ausführungsform eine Störungsbeseitigungseinheit 71, eine Ansprechkompensationseinheit 72, eine Amplitudenreduktionsfiltereinheit 73, eine Umwandlungstabelle 74, eine Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75, eine Samplingzahl- bzw. Abtastzahlerhöhungseinheit 76, einen Schalter 77 und eine Minus-Kürzungseinheit 78. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Umwandlungstabelle 54 als eine erste Umwandlungstabelle 54 bezeichnet und die Umwandlungstabelle 74 wird als eine zweite Umwandlungstabelle 74 bezeichnet.
Die Störungsbeseitigungseinheit 71 ist ein Funktionsblock, welcher zwischen der Variationsanpassungseinheit 53 und der ersten Umwandlungstabelle 54 vorgesehen ist, um den von der Variationsanpassungseinheit 53 verarbeiteten Ausgabewert zu empfangen. Die Störungsbeseitigungseinheit 71 ist eine Einheit zur Beschränkung einer plötzlichen Änderung, die eine plötzliche große Änderung des Ausgabewertes beschränkt, wenn eine Änderungsrate mit Bezug auf den vorherigen Ausgabewert einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet. Beispielsweise beschränkt die Störungsbeseitigungseinheit 71 den Änderungsbetrag innerhalb eines vorbestimmten Wertes. Wenn das in 15 gezeigte Rauschen in dem Ausgabewert enthalten ist, wird dieses Rauschen durch die Störungsbeseitigungseinheit 71 beseitigt.
Die Ansprechkompensationseinheit 72 ist ein Funktionsblock, welcher zwischen der Störungsbeseitigungseinheit 71 und der ersten Umwandlungstabelle 54 vorgesehen ist, um den von der Störungsbeseitigungseinheit 71 verarbeiteten Ausgabewert zu empfangen. Bei der Ansprechkompensationseinheit 72 handelt es sich um einen Filter, der eine abrupte Änderung der tatsächlich vom Erfassungsabschnitt 22 erfassten Luftströmungsrate auf den Ausgabewert wirklichkeitsgetreu reproduziert. Die Ansprechkompensationseinheit 72 ist beispielsweise aus einem Hochpassfilter gebildet. Der durch die Ansprechkompensationseinheit 72 kompensierte Ausgabewert liegt in einem Zustand vor, in dem das Ansprechen bzw. die Antwort zeitlich vorverlegt ist und der Frequenzbereich breiter ist als der Ausgabewert vor der Kompensation.
Die Amplitudenreduktionsfiltereinheit 73 ist ein Funktionsblock, welcher zwischen der ersten Umwandlungstabelle 54 und der Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 vorgesehen ist und den von der ersten Umwandlungstabelle 54 verarbeiteten Ausgabewert empfängt. Die Amplitudenreduktionsfiltereinheit 73 entspricht einer Filtereinheit, welche die Pulsationsamplitude Pa des Ausgabewertes glättet und reduziert, und ist beispielsweise aus einem Tiefpassfilter gebildet. Da der Prozess der Amplitudenreduktionsfiltereinheit 73 nach dem Prozess der ersten Umwandlungstabelle 54 durchgeführt wird, ändert sich das unter Verwendung des Ausgabewertes berechnete mittlere Luftvolumen Gave nicht.
Der erste Pfad 70a ist zwischen der ersten Umwandlungstabelle 54 und der Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 verbunden, und der zweite Pfad 70b ist zwischen der Störungsbeseitigungseinheit 71 und der Ansprechkompensationseinheit 72 verbunden. Sowohl der erste Pfad 70a als auch der zweite Pfad 70b sind über den Schalter 77 mit der Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 verbunden. Der Schalter 77 entspricht einer Schalteinheit, welche wahlweise den ersten Pfad 70a oder den zweiten Pfad 70b mit der Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 verbindet. Wenn sich der Schalter 77 in dem ersten Zustand befindet, ist die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 mit dem ersten Pfad 70a verbunden, während diese von dem zweiten Pfad 70b blockiert ist. Wenn sich der Schalter 77 in dem zweiten Zustand befindet, ist die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 mit dem zweiten Pfad 70b verbunden, während diese vom ersten Pfad 70a blockiert ist.
Der Schalter 77 wird bei der Herstellung des Luftströmungsmessers 10 auf einen Zustand aus dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand eingestellt und hält den Zustand grundsätzlich nach der Montage auf dem Fahrzeug. Es ist zu beachten, dass der Schalter 77 gemäß dem Maschinenbetriebszustand geschaltet werden kann, nachdem dieser auf dem Fahrzeug montiert worden ist.
Die zweite Umwandlungstabelle 74 ist ein Funktionsblock, welcher zwischen der Störungsbeseitigungseinheit 71 und dem Schalter 77 auf dem zweiten Pfad 70b vorgesehen ist und den von der Störungsbeseitigungseinheit 71 verarbeiteten Ausgabewert empfängt. Im Gegensatz zur ersten Umwandlungstabelle 54 wandelt die zweite Umwandlungstabelle 74 den von der Abtasteinheit 52 erlangten Abtastwert in eine Luftströmungsrate um, bevor der Prozess der Ansprechkompensationseinheit 72 durchgeführt wird.
Die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 ist ein Funktionsblock, welcher zwischen der zweiten Umwandlungstabelle 74 und der Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert auf einem von dem zweiten Pfad 70b abgezweigten Pfad bereitgestellt ist, und der von der zweiten Umwandlungstabelle 74 verarbeitete Ausgabewert wird in die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 eingegeben. Die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 entspricht einer Filtereinheit, welche einen Ausgabewert glättet und beseitigt, der in einer Komponente höherer Ordnung enthalten ist, die einer Harmonischen entspricht, und ist beispielsweise aus einem Tiefpassfilter gebildet. Die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 kann die Filterkonstante variabel einstellen.
Die Abtastzahlerhöhungseinheit 76 ist ein Funktionsblock, welcher zwischen der Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 und der Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert bereitgestellt ist, und empfängt den von der Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 verarbeiteten Ausgabewert. Die Abtastzahlerhöhungseinheit 76 entspricht einer Upsamplingeinheit, welche den von der Abtasteinheit 52 erlangten Abtastwert erhöht, und besitzt eine höhere Zeitauflösung als die Abtasteinheit 52. Die Abtastzahlerhöhungseinheit 76 ist aus einem Filter, wie beispielsweise einem variablen Filter oder einem CIC-Filter, gebildet.
Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 fügt die berechnete Pulsationsfrequenz F bei der Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 hinzu und gibt das Berechnungsergebnis an die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 aus. Die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 steuert die optimale Filterkonstante unter Verwendung der Pulsationsfrequenz F von der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 durch eine Rückkopplung.
Die Minus-Kürzungseinheit 78 berechnet einen Ausgabewert S3 durch Kürzen bzw. Abschneiden des Minuswertes des korrigierten Ausgabewerts S2. Wenn, wie in 16 gezeigt, der korrigierte Ausgabewert S2 einen negativen Wert umfasst, welcher einem Minuswert entspricht, kürzt die Minus-Kürzungseinheit 78 den negativen Wert auf null, so dass der gekürzte Ausgabewert S3 keinen negativen Wert umfasst. Mit Bezug auf den positiven Wert, welcher einem Impulswert entspricht, sind der korrigierte Ausgabewert S2 und der gekürzte Ausgabewert S3 der gleiche Wert. Wie vorstehend beschrieben, ist der Messauslass 36 an einer Position installiert, an welcher es für die im Ansaugdurchlass 12 zu erzeugende Rückströmung schwierig ist, vom Messauslass 36 in das Gehäuse 21 zu strömen. Die Rückströmung vom Messauslass 36 ist jedoch nicht immer null. In diesem Fall wird die Strömungsrate der vom Messauslass 36 eintretenden Rückluft instabil, und es wird schwierig, die Luftströmungsrate genau zu messen. Daher kann die Messgenauigkeit der Luftströmungsrate verbessert werden, indem die Verarbeitung der Minus-Kürzungseinheit 78 durchgeführt wird.
Die Korrekturschaltung 50 gibt zusätzlich zu dem von der Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 berechneten korrigierten mittleren Luftvolumen Gave2 und dem korrigierten Ausgabewert S2 den von der Minus-Kürzungseinheit 78 berechneten Ausgabewert S3 an die Ausgabeschaltung 62 aus. Dann gibt die Ausgabeschaltung 62 das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave2, den korrigierten Ausgabewert S2 und den gekürzten Ausgabewert S3 an die ECU 46 aus.
(Dritte Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform besitzt die Korrekturschaltung 50 die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert. In der dritten Ausführungsform besitzt die Korrekturschaltung 50 die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert. In der vorliegenden Ausführungsform werden vor allem Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 17 gezeigt, ist die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert zwischen der Umwandlungstabelle 54 und der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 in der Korrekturschaltung 50 vorgesehen. Die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert bestimmt, ob der Abtastwert, welcher der Verarbeitung der Umwandlungstabelle 54 unterzogen wird, dem unteren Extremwert Eb entspricht oder nicht. Wie vorstehend beschrieben, ist der untere Extremwert Eb ein Abtastwert zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert von abnehmend auf zunehmend wechselt. Die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert erlangt den Zeitpunkt, zu dem der Abtastwert den unteren Extremwert Eb erreicht, als den Zeitpunkt Tb des unteren Extremwerts, und speichert den Zeitpunkt in der Speichervorrichtung des Prozessors 45. Dann gibt die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert Informationen einschließlich des Zeitpunkts Tb des unteren Extremwerts an die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen, die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 und die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 als Zeitinformationen aus, welche den Pulsationszyklus anzeigen. Wenn der Ausgabewert zum unteren Extremwert Eb wird, wird bestimmt, dass die spezifische Bedingung erfüllt ist. Die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert entspricht der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung und der Bedingungsbestimmungsvorrichtung. Der Zeitpunkt Tb des unteren Extremwerts tb entspricht einem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die spezifische Bedingung erfüllt.
Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 verwendet die Zeitinformationen aus der Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert, um das Intervall, zwischen dem der Abtastwert zu dem unteren Extremwert Eb wird, als das untere Extremwertintervall Wb zu berechnen. Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnet die Pulsationsfrequenz Fb unter Verwendung des unteren Extremwertintervalls Wb. Beispielsweise wird, wie in 18 gezeigt, der Abtastwert zum unteren Extremwert Eb und dann wird der Abtastwert zum unteren Extremwert Eb. Der vorherige untere Extremwert Eb wird als ein erster unterer Extremwert Eb1 bezeichnet. Der nächste untere Extremwert Eb wird als ein zweiter unterer Extremwert Eb2 bezeichnet. In diesem Fall berechnet die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 das untere Extremwertintervall Wb zwischen dem ersten Zeitpunkt tb1 des unteren Extremwerts, zu dem der Abtastwert zum ersten unteren Extremwert Eb1 wird, und dem zweiten Zeitpunkt tb2 des unteren Extremwerts, zu dem der Abtastwert zum zweiten unteren Extremwert Eb2 wird. Dann wird die Pulsationsfrequenz F beispielsweise unter Verwendung der Beziehung F [Hz] = 1/Wb [s] berechnet. Das untere Extremwertintervall Wb entspricht einem Zeitintervall.
Der Pulsationsminimalwert Gmin in dem Zeitraum vom ersten Zeitpunkt tb1 des unteren Extremwerts bis zum zweiten Zeitpunkt tb2 des unteren Extremwerts entspricht einem kleineren Wert aus dem ersten unteren Extremwert Eb1 und dem zweiten unteren Extremwert Eb2. Wenn der erste untere Extremwert Eb1 und der zweite untere Extremwert Eb2 dem gleichen Wert entsprechen, wird dieser Wert zum Pulsationsminimalwert Gmin. Der Mittelwert des ersten unteren Extremwerts Eb1 und des zweiten unteren Extremwerts Eb2 kann dem Pulsationsminimalwert Gmin entsprechen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Pulsationsfrequenz F unter Verwendung des unteren Extremwertintervalls Wb zwischen dem ersten Zeitpunkt tb1 des unteren Extremwerts, zu dem der Ausgabewert zu dem ersten unteren Extremwert Eb1 wird, und dem zweiten Zeitpunkt tb2 des unteren Extremwerts, zu dem der Ausgabewert zu dem zweiten unteren Extremwert Eb2 wird, berechnet. Mit dieser Konfiguration kann die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert das untere Extremwertintervall Wb berechnen, indem die beiden Zeitpunkte tb1 und tb2 des unteren Extremwerts aus der Speichervorrichtung gelesen werden, während der Zeitpunkt tb des unteren Extremwerts entsprechend dem unteren Extremwert Eb während der Messzeitdauer in der Speichervorrichtung gespeichert wird. Daher ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, möglich, die Kapazität und die Größe der Speichervorrichtung zu reduzieren.
Ferner kann in dieser Konfiguration die Pulsationsfrequenz F durch Berechnen des Kehrwerts des unteren Extremwertintervalls Wb erhalten werden. Daher ist es nicht notwendig, bei der Berechnung der Pulsationsfrequenz F eine Funktion oder ein Kennfeld zu verwenden, im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Pulsationsfrequenz F beispielsweise unter Verwendung der Änderungsrate oder des Änderungsmodus des Ausgabewertes berechnet wird. Daher ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, möglich, die Kapazität und die Größe der Speichervorrichtung sicherer zu reduzieren.
Ferner können in dieser Konfiguration das untere Extremwertintervall Wb und die Pulsationsfrequenz F nur unter Verwendung des unteren Extremwerts Eb berechnet werden, bei dem sich der Ausgabewert von abnehmend auf zunehmend ändert, während der Ausgabewert mit der Pulsation zunimmt oder abnimmt. Daher kann, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, die Berechnungsgenauigkeit der Pulsationsfrequenz F unabhängig von der Größe des Ausgabewertes verbessert werden.
(Vierte Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform besitzt die Korrekturschaltung 50 die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert. In der vierten Ausführungsform besitzt die Korrekturschaltung 50 die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82. In der vorliegenden Ausführungsform werden vor allem Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 19 gezeigt, ist die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 zwischen der Umwandlungstabelle 54 und der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 in der Korrekturschaltung 50 vorgesehen. Die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 bestimmt, ob der von der Umwandlungstabelle 54 verarbeitete Ausgabewert zunimmt und eine vorbestimmte Zunahmeschwelle Ec überschreitet oder nicht. Wenn der Ausgabewert größer als die Zunahmeschwelle Ec wird, erlangt die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 den Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Zunahmeschwelle Ec erreicht, als den Zunahmezeitpunkt tc und speichert den Zeitpunkt in der Speichervorrichtung des Prozessors 45. Dann gibt die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 die Informationen einschließlich des Zunahmezeitpunkts tc an die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen, die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 und die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 als Zeitinformationen aus, welche den Pulsationszyklus anzeigen. Es wird bestimmt, dass die spezifische Bedingung erfüllt ist, wenn der Ausgabewert, der erhöht wird, die Zunahmeschwelle Ec überschreitet. Die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 entspricht einer Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung, einer Bedingungsbestimmungsvorrichtung und einer Zunahme-Bestimmungsvorrichtung. Der Zunahmezeitpunkt tc entspricht einem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die spezifische Bedingung erfüllt.
Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 verwendet die Zeitinformationen von der Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82, um ein Intervall, zwischen dem der Ausgabewert während der Zunahme die Zunahmeschwelle Ec überschreitet, als das Zunahmeintervall Wc zu berechnen, und berechnet die Pulsationsfrequenz F unter Verwendung des Zunahmeintervalls Wc. Wie beispielsweise in 20 gezeigt ist, überschreitet der zunehmende Ausgabewert die Zunahmeschwelle Ec und dann überschreitet der zunehmende Ausgabewert die Zunahmeschwelle Ec das nächste Mal. Der Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Zunahmeschwelle Ec das erste Mal überschreitet, wird als ein erster Zunahmezeitpunkt tc1 bezeichnet, und der Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Zunahmeschwelle Ec das zweite Mal überschreitet, wird als ein zweiter Zunahmezeitpunkt tc2 bezeichnet. In diesem Fall verwendet die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 den ersten Zunahmezeitpunkt tc1 und den zweiten Zunahmezeitpunkt tc2, um das Zunahmeintervall Wc zwischen dem ersten Zunahmezeitpunkt tc1 und dem zweiten Zunahmezeitpunkt tc2 zu berechnen. Dann wird die Pulsationsfrequenz F beispielsweise unter Verwendung der Beziehung F [Hz] = 1/Wc [s] berechnet. Das Zunahmeintervall Wc entspricht einem Zeitintervall.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Pulsationsfrequenz F unter Verwendung des Zunahmeintervalls Wc zwischen den Zunahmezeitpunkten tc1 und tc2 berechnet, zu denen der zunehmende Ausgabewert die Zunahmeschwelle Ec überschreitet. In dieser Konfiguration kann die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 während der Messzeitdauer die beiden Zunahmezeitpunkte tc1 und tc2 aus der Speichervorrichtung auslesen und das Zunahmeintervall Wc berechnen, falls die Zunahmezeitpunkte tc1 und tc2 in der Speichervorrichtung gespeichert sind. Daher ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, möglich, die Kapazität und die Größe der Speichervorrichtung zu reduzieren.
Da in dieser Konfiguration die Pulsationsfrequenz F durch Berechnen des Kehrwerts des Zunahmeintervalls Wc erhalten werden kann, ist es bei der Berechnung der Pulsationsfrequenz F ferner nicht erforderlich, eine Funktion oder ein Kennfeld zu verwenden, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Pulsationsfrequenz F beispielsweise unter Verwendung der Änderungsrate oder des Änderungsmodus des Ausgabewerts berechnet wird. Daher ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, möglich, die Kapazität und die Größe der Speichervorrichtung sicherer zu reduzieren.
Der Ausgabewert kann aufgrund von Rauschen eine kleine Zunahme/Abnahme wiederholen, während der Ausgabewert aufgrund einer tatsächlichen Änderung der Luftströmungsrate insgesamt eine große Zunahme/Abnahme wiederholt. In diesem Fall wird erachtet, dass die Änderungsrate bei der großen Zunahme/Abnahme des Ausgabewertes groß wird, wenn sich der Ausgabewert der Mitte zwischen dem oberen Extremwert Ea und dem unteren Extremwert Eb nähert. Andererseits ändert sich die Änderungsrate bei der kleinen Zunahme/Abnahme nicht signifikant, unabhängig davon, ob sich der Ausgabewert nahe dem oberen Extremwert Ea oder dem unteren Extremwert Eb befindet.
Im Gegensatz dazu ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Zunahmeschwelle Ec als einen Wert nahe der Mitte zwischen dem oberen Extremwert Ea und dem unteren Extremwert Eb einzustellen. Wie vorstehend beschrieben, ist die Änderungsrate in Zusammenhang mit einer starken Zunahme oder Abnahme des Ausgabewertes bei einem Wert nahe der Mitte zwischen den Extremwerten Ea und Eb wahrscheinlich größer als die Änderungsrate in Zusammenhang mit einer geringfügigen Zunahme oder Abnahme des Ausgabewertes. Daher kann der Ausgabewert daran gehindert werden, die Zunahmeschwelle Ec aufgrund der geringfügigen Zunahme oder Abnahme des Ausgabewertes wiederholend zu überschreiten. Entsprechend ist es möglich, den Zunahmezeitpunkt tc, zu dem der Ausgabewert die Zunahmeschwelle Ec im Ansprechen auf die tatsächliche Änderung der Luftströmungsrate überschreitet, unabhängig von der Zunahme/Abnahme des Ausgabewertes genau zu erlangen. Folglich kann die Berechnungsgenauigkeit der Pulsationsfrequenz F erhöht werden.
Die Änderungsrate in Zusammenhang mit einer großen Zunahme oder Abnahme des Ausgabewertes ist bei einem Wert nahe dem oberen Extremwert Ea oder dem unteren Extremwert Eb wahrscheinlich kleiner als die Änderungsrate in Zusammenhang mit einer geringfügigen Zunahme oder Abnahme des Ausgabewertes. Falls die Zunahmeschwelle Ec auf einen Wert in der Nähe des oberen Extremwerts Ea oder des unteren Extremwerts Eb eingestellt ist, ist es daher wahrscheinlich, dass der Ausgabewert die Zunahmeschwelle Ec aufgrund einer geringfügigen Zunahme oder Abnahme des Ausgabewerts wiederholend überschreitet. In diesem Fall kann die Berechnungsgenauigkeit des Zunahmezeitpunkts tc und des Zunahmeintervalls Wc reduziert werden. Folglich kann die Berechnungsgenauigkeit der Pulsationsfrequenz F reduziert werden. Daher besteht Raum für eine Verbesserung bei der Einstellung der Zunahmeschwelle Ec auf einen geeigneten Wert.
(Fünfte Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform besitzt die Korrekturschaltung 50 die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert. In der fünften Ausführungsform besitzt die Korrekturschaltung 50 die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83. In der vorliegenden Ausführungsform werden vor allem Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Wie in 21 gezeigt, ist die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83 zwischen der Umwandlungstabelle 54 und der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 in der Korrekturschaltung 50 vorgesehen. Die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83 bestimmt, ob der von der Umwandlungstabelle 54 verarbeitete Ausgabewert eine vorbestimmte Abnahmeschwelle Ed zur Abnahmeseite hin überschritten hat. Die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83 erlangt den Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Abnahmeschwelle Ed erreicht, als den Abnahmezeitpunkt td, wenn der Ausgabewert, welcher verringert wird, kleiner als die Abnahmeschwelle Ed wird, und speichert den Zeitpunkt in der Speichervorrichtung des Prozessors 45. Dann gibt die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83 die Informationen einschließlich des Abnahmezeitpunkts td an die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen, die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 und die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 als Zeitinformation aus, welche den Pulsationszyklus anzeigen. Es wird bestimmt, dass die spezifische Bedingung erfüllt ist, wenn der Ausgabewert, der verringert wird, die Abnahmeschwelle Ed zu der Abnahmeseite überschreitet. Die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83 entspricht einer Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung, einer Bedingungsbestimmungsvorrichtung und einer Abnahme-Bestimmungsvorrichtung. Der Abnahmezeitpunkt td entspricht einem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die spezifische Bedingung erfüllt.
Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 verwendet die Zeitinformationen aus der Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83, um ein Intervall, zwischen dem der Ausgabewert, der verringert wird, die Abnahmeschwelle Ed überschreitet, als ein Abnahmeintervall Wd zu berechnen, und verwendet das Abnahmeintervall Wd, um die Pulsationsfrequenz F zu berechnen. Wie beispielsweise in 22 gezeigt ist, überschreitet der abnehmende Ausgabewert die Abnahmeschwelle Ed, und dann überschreitet der abnehmende Ausgabewert die Abnahmeschwelle Ed ein nächstes Mal. Der Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Abnahmeschwelle Ed das erste Mal überschreitet, wird als der erste Abnahmezeitpunkt td1 bezeichnet, und der Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Abnahmeschwelle Ed das nächste Mal überschreitet, wird als der zweite Abnahmezeitpunkt td2 bezeichnet. In diesem Fall verwendet die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 den ersten Abnahmezeitpunkt td1 und den zweiten Abnahmezeitpunkt td2, um das Abnahmeintervall Wd zwischen den Abnahmezeitpunkten td1 und td2 zu berechnen. Dann wird die Pulsationsfrequenz F beispielsweise unter Verwendung der Beziehung F [Hz] = 1/Wd [s] berechnet. Das Abnahmeintervall Wd entspricht einem Zeitintervall.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Pulsationsfrequenz F unter Verwendung des Abnahmeintervalls Wd zwischen den Abnahmezeitpunkten td1 und td2 berechnet, zu denen der abnehmende Ausgabewert die Abnahmeschwelle Ed überschreitet. Bei dieser Konfiguration kann die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83 während der Messzeitdauer das Abnahmeintervall Wd berechnen, indem die beiden Abnahmezeitpunkte td1 und td2 aus der Speichervorrichtung gelesen werden, falls die Abnahmezeitpunkte td1 und td2 in der Speichervorrichtung gespeichert sind. Daher ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, möglich, die Kapazität und die Größe der Speichervorrichtung zu reduzieren.
Da bei dieser Konfiguration die Pulsationsfrequenz F durch Berechnen des Kehrwerts des Abnahmeintervalls Wd erlangt werden kann, ist es bei der Berechnung der Pulsationsfrequenz F im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Pulsationsfrequenz F unter Verwendung der Änderungsrate oder des Änderungsmodus des Ausgabewerts berechnet wird, ferner nicht erforderlich, eine Funktion oder ein Kennfeld zu verwenden. Daher ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, möglich, die Kapazität und die Größe der Speichervorrichtung sicherer zu reduzieren.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Abnahmeschwelle Ed um einen Wert nahe der Mitte zwischen dem oberen Extremwert Ea und dem unteren Extremwert Eb einzustellen. Wie vorstehend beschrieben, ist bei dem Wert nahe der Mitte zwischen den Extremwerten Ea und Eb die Änderungsrate in Zusammenhang mit einer großen Zunahme oder Abnahme im Ausgabewert wahrscheinlich größer als die Änderungsrate in Zusammenhang mit einer geringfügigen Zunahme oder Abnahme im Ausgabewert. Der Ausgabewert kann daran gehindert werden, die Abnahmeschwelle Ed mit der geringfügigen Zunahme oder Abnahme wiederholend zu überschreiten. Daher ist es unabhängig von der Zunahme oder Abnahme des Ausgabewertes möglich, den Abnahmezeitpunkt td, bei dem der Ausgabewert die Abnahmeschwelle Ed im Ansprechen auf die tatsächliche Änderung der Luftströmungsrate überschreitet, genau zu erlangen. Infolgedessen kann die Berechnungsgenauigkeit der Pulsationsfrequenz F erhöht werden.
Um einen Wert nahe dem oberen Extremwert Ea oder dem unteren Extremwert Eb ist die Änderungsrate in Zusammenhang mit einer großen Zunahme oder Abnahme des Ausgabewertes wahrscheinlich kleiner als die Änderungsrate in Zusammenhang mit einer geringfügigen Zunahme oder Abnahme des Ausgabewertes. Wenn die Abnahmeschwelle Ed auf einen Wert nahe dem oberen Extremwert Ea oder dem unteren Extremwert Eb eingestellt ist, ist es daher wahrscheinlich, dass der Ausgabewert die Abnahmeschwelle Ed im Ansprechen auf eine leichte Zunahme oder Abnahme des Ausgabewertes wiederholend überschreitet. In diesem Fall wird die Berechnungsgenauigkeit des Abnahmezeitpunktes td und des Abnahmeintervalls Wd reduziert, und infolgedessen kann die Berechnungsgenauigkeit der Pulsationsfrequenz F reduziert werden. Daher besteht Raum für eine Verbesserung bei der Einstellung der Abnahmeschwelle Ed auf einen geeigneten Wert.
(Sechste Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform berechnet die ECU 46 das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave2. In der sechsten Ausführungsform berechnet die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 ein korrigiertes mittleres Luftvolumen Gave3. In der vorliegenden Ausführungsform werden hauptsächlich Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 berechnet nicht den korrigierten Ausgabewert S2 unter Verwendung des unkorrigierten Ausgabewerts S1, sondern berechnet ein unkorrigiertes mittleres Luftvolumen Gave1 unter Verwendung des unkorrigierten Ausgabewerts S1. Das mittlere Luftvolumen Gave1 wird um den Korrekturbetrag Q korrigiert, um das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave3 zu berechnen. In der vorliegenden Ausführungsform wird das unkorrigierte mittlere Luftvolumen Gave1 mit dem Korrekturbetrag Q multipliziert, um das mittlere Luftvolumen Gave3 als einen korrigierten Wert zu berechnen. In diesem Fall ist die Beziehung Gave3 = Gave1 × Q erfüllt. Wenn beispielsweise der Korrekturbetrag Q größer als 1 ist, wie in 23 gezeigt, wird das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave3 größer als das unkorrigierte mittlere Luftvolumen Gave1.
Der von der Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a berechnete Korrekturbetrag Q unterscheidet sich zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der ersten Ausführungsform. Das heißt, der Korrekturbetrag Q wird danach eingestellt, ob das unkorrigierte mittlere Luftvolumen Gave1 als ein Parameter verwendet wird oder nicht, den die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 zur Berechnung des korrigierten mittleren Luftvolumens Gave3 verwendet. Der Korrekturbetrag Q kann unabhängig von dem Parameter eingestellt werden, der zur Berechnung des mittleren Luftvolumens Gave3 verwendet wird. Ferner entspricht das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave3 hinsichtlich der Luftströmungsrate einem Mittelwert und einem Messergebnis.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave3 unter Verwendung des unkorrigierten mittleren Luftvolumens Gave1. In dieser Konfiguration ist es möglich, sämtliche Ausgabewerte S1 zur Berechnung des unkorrigierten mittleren Luftvolumens Gave1 während der Messzeitdauer zu verwenden. Daher kann die Berechnungsgenauigkeit des unkorrigierten mittleren Luftvolumens Gave1 und des korrigierten mittleren Luftvolumens Gave3 verbessert werden. Falls sämtliche der unkorrigierten Ausgabewerte S1, die grösser als ein vorbestimmter Referenzwert sind, gelöscht werden, um das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave1 unter Verwendung der verbleibenden Ausgabewerte S1 zu berechnen, tragen die Ausgabewerte S1, die grösser als der Referenzwert sind, anders als in der vorliegenden Ausführungsform nicht zu dem unkorrigierten mittleren Luftvolumen Gave1 und dem korrigierten mittleren Luftvolumen Gave3 bei. Falls daher die Erfassungsgenauigkeit des Ausgabewertes S1, der größer als der Referenzwert ist, relativ hoch ist, kann die Berechnungsgenauigkeit des unkorrigierten mittleren Luftvolumens Gave1 und des korrigierten mittleren Luftvolumens Gave3 gering sein.
Die Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a kann den korrigierten Ausgabewert S2 unter Verwendung des unkorrigierten Ausgabewertes S1 berechnen und kann das mittlere Luftvolumen Gave2 unter Verwendung des korrigierten Ausgabewertes S2 berechnen, ähnlich wie die ECU 46 der ersten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform kann die ECU 46 ferner das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave2 unter Verwendung des unkorrigierten mittleren Luftvolumens Gave1 berechnen. Darüber hinaus braucht die Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave1 nicht unter Verwendung des unkorrigierten Ausgabewertes S1 zu berechnen. Beispielsweise kann die Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a den unkorrigierten Ausgabewert S1 verwenden, um eine spezifische Luftmenge zu berechnen, die größer oder kleiner als das unkorrigierte mittlere Luftvolumen Gave1 ist. In diesem Fall berechnet die Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a die korrigierte spezifische Luftmenge unter Verwendung der unkorrigierten spezifischen Luftmenge.
(Siebte Ausführungsform)
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Messsteuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform um eine Funktion zur Rauschbeseitigung ergänzt.
Beispielsweise kann, wie in 25 gezeigt, ein oberer Extremwert Ean in der Wellenform, welche die zeitliche Änderung des Ausgabewertes des Erfassungsabschnitts 22 oder des Umwandlungswertes der Umwandlungstabelle 54 darstellt, durch Rauschen verursacht werden. Dieses Rauschen ist kein elektrisches Rauschen, sondern wird durch eine Luftturbulenz verursacht. Insbesondere wird die Strömungsrate (Luftströmungsrate) der durch den Ansaugdurchlass 12 strömenden Ansaugluft instabil, wenn der Verbrennungszyklus beispielsweise in einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine vom Ansaugtakt zum Verdichtungstakt geändert wird. Aufgrund einer solchen Luftturbulenz wird in der in 25 gezeigten Wellenform der obere Extremwert Ean durch Rauschen unmittelbar nach dem oberen Extremwert Ea1 verursacht. Das heißt, eine geringfügige Zunahme oder Abnahme wird in der Wellenform wiederholt.
Die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert trifft eine negative Bestimmung, um den durch Rauschen verursachten oberen Extremwert Ean zu löschen, und bestimmt, dass der obere Extremwert Ean nicht für die Berechnung des oberen Extremwertintervalls Wa zu verwenden ist. Insbesondere bestimmt die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert, ob der Ausgabewert in einer Zeitspanne ausgehend vom Zeitpunkt ta1 des oberen Extremwerts, zu dem der obere Extremwert Ea1 das letzte Mal auftrat, bis zum Zeitpunkt, zu dem der obere Extremwert Ean dieses Mal auftritt, kleiner oder gleich einer vorbestimmten unteren Schwelle Ee ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass der Ausgabewert nicht niedriger als die untere Schwelle Ee ist, wird der aktuelle obere Extremwert Ean als durch Rauschen verursacht betrachtet und gelöscht.
Die untere Schwelle Ee ist auf das mittlere Luftvolumen Gave eingestellt, das unmittelbar davor durch die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen berechnet wurde. Die untere Schwelle Ee kann zusätzlich zum mittleren Luftvolumen Gave auf der Grundlage der unmittelbar zuvor von der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechneten Pulsationsfrequenz F eingestellt sein. Beispielsweise wird ein Kennfeld, welches die Korrespondenzbeziehung zwischen dem mittleren Luftvolumen Gave und der Pulsationsfrequenz F und der unteren Schwelle Ee zeigt, im Voraus im Speicher gespei- chert. Die untere Schwelle Ee kann durch Bezugnahme auf das Kennfeld auf der Grundlage des mittleren Luftvolumens Gave und der Pulsationsfrequenz F eingestellt werden. Alternativ kann die untere Schwelle Ee auf der Grundlage der Pulsationsfrequenz F eingestellt werden.
Beispielsweise kann die untere Schwelle Ee auf einen kleineren Wert eingestellt sein, wenn die Pulsationsfrequenz F größer ist. Die untere Schwelle Ee kann auf einen kleineren Wert eingestellt sein, wenn das mittlere Luftvolumen Gave größer ist. Alternativ kann die untere Schwelle Ee auf einen größeren Wert eingestellt sein, wenn die Pulsationsfrequenz F größer ist. Die untere Schwelle Ee kann auf einen größeren Wert eingestellt sein, wenn das mittlere Luftvolumen Gave größer ist.
Nach dem Löschen erfasst die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert den oberen Extremwert Ea2, der als nächstes auftritt, und stellt den Erfassungszeitpunkt als den Zeitpunkt ta2 des zweiten oberen Extremwerts ein. Der Erfassungszeitpunkt des oberen Extremwerts Eal, der zuletzt aufgetreten ist, entspricht dem Zeitpunkt ta1 des ersten oberen Extremwerts. Es wird bestimmt, dass die vorbestimmte spezifische Bedingung erfüllt ist, wenn der Ausgabewert zu dem ersten oberen Extremwert Ea1 oder dem zweiten oberen Extremwert Ea2 wird. Die vorbestimmte spezifische Bedingung ist nicht erfüllt, wenn der Ausgabewert aufgrund von Rauschen zu dem oberen Extremwert Ean wird.
Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnet das Intervall zwischen den Zeitpunkten ta1 und ta2 des oberen Extremwerts als der obere Extremwertintervall Wa auf die gleiche Weise wie in 7. Das heißt, da der durch Rauschen verursachte obere Extremwert Ean wie vorstehend beschrieben gelöscht wird, wird der obere Extremwert Ean nicht für die Berechnung des oberen Extremwertintervalls Wa durch die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 verwendet.
Ähnlich wie in 7 berechnet die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 die Pulsationsamplitude Pa unter Verwendung des durch die bzw. mit der Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwertes und der Zeitinformationen von der Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert. Die für die Berechnung der Pulsationsamplitude Pa verwendeten Zeitinformationen umfassen den Zeitpunkt des Auftretens des durch Rauschen verursachten oberen Extremwerts Ean nicht.
Ähnlich wie in 7 berechnet die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen das mittlere Luftvolumen Gave unter Verwendung des mit der Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwertes und der Zeitinformationen von der Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert. Die für die Berechnung des mittleren Luftvolumens Gave verwendeten Zeitinformationen umfassen den Zeitpunkt des Auftretens des durch Rauschen verursachten oberen Extremwertes Ean nicht.
26 ist ein Flussdiagramm, welches den Ablauf einer Verarbeitung durch die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert zeigt. Die in 26 gezeigte Verarbeitung wird durch den Mikrocomputer wiederholend ausgeführt, während der Ausgabewert bei der Korrekturschaltung 50 eingegeben wird. Zunächst wird in S10 bestimmt, ob die Strömungsrate bei der Wellenform des Abtastwertes, der durch die Umwandlungstabelle 54 umgewandelt wird, zur vorliegenden Zeit zunimmt oder nicht.
Wenn bestimmt wird, dass die Strömungsrate zunimmt, wird in S11 bestimmt, ob sich die Strömungsrate von zunehmend auf abnehmend geändert hat. Falls bestimmt wird, dass sich die Strömungsrate nicht auf abnehmend geändert hat, wird der Vorgang von S11 wiederholt. Wenn bestimmt wird, dass sich die Strömungsrate auf abnehmend geändert hat, wird die Verarbeitung von S12 ausgeführt. Das heißt, mit dem Prozess von S12 wird gewartet, bis die Strömungsrate von zunehmend auf abnehmend gewechselt wird.
In S12 wird der aktuelle Abtastwert als der obere Extremwert Ea erfasst. Nach der Verarbeitung von S12 oder wenn in S10 bestimmt wird, dass die Strömungsrate nicht zunimmt, wird die Verarbeitung von S13 ausgeführt. In S13 wird bestimmt, ob sich die Strömungsrate von abnehmend auf zunehmend geändert hat. Wenn bestimmt wird, dass sich die Strömungsrate nicht auf zunehmend geändert hat, wird die Verarbeitung von S13 wiederholt. Falls bestimmt wird, dass sich die Strömungsrate auf zunehmend geändert hat, wird in S14 dann bestimmt, ob der aktuelle Abtastwert gleich oder kleiner als eine vorbestimmte untere Schwelle Ee geworden ist oder nicht.
Falls bestimmt wird, dass der aktuelle Abtastwert nicht kleiner oder gleich der unteren Schwelle Ee ist, kehrt der Prozess zu S13 zurück. Falls bestimmt wird, dass der aktuelle Abtastwert gleich oder kleiner als die untere Schwelle Ee ist, wird der Prozess von S10 aus neu gestartet. Daher wird S10 unmittelbar neu gestartet, nachdem die Strömungsrate auf zunehmend gewechselt wird. Wenn in S10 bestimmt wird, dass die Strömungsrate auf zunehmend gewechselt wird, wartet der Prozess, bis sich die Strömungsrate von zunehmend auf abnehmend ändert (in S11), und der nächste obere Extremwert Ea wird erfasst (in S12).
Kurz gesagt, nach dem Erfassen des oberen Extremwertes Ea wird gewartet, bis die Strömungsrate auf zunehmend wechselt. Nach dem Wechsel auf zunehmend wird auf die Erfassung des nächsten oberen Extremwertes Ea gewartet. Aber selbst in einem Fall des Wechselns auf zunehmend wird, falls der Abtastwert zu dieser Zeit nicht niedriger als die untere Schwelle Ee ist, nicht auf den Zustand des Wartens auf die Erfassung des nächsten oberen Extremwerts Ea gewechselt, sondern das Warten, bis die Strömungsrate auf zunehmend wechselt, wird fortgesetzt.
Daher wird gemäß der Verarbeitung von 26, falls der Ausgabewert in der Zeitspanne von dem vorherigen Zeitpunkt ta1 des oberen Extremwerts bis zu dem aktuellen Zeitpunkt des oberen Extremwerts nicht unter die vorbestimmte untere Schwelle Ee fällt, der aktuelle obere Extremwert Ean in S12 nicht erfasst. Infolgedessen wird der durch Rauschen verursachte obere Extremwert Ean, obwohl dieser in der tatsächlichen Wellenform erscheint, gelöscht, ohne in S12 erfasst zu werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert, ob der obere Extremwert Ea1 während der Zeitspanne von dem Zeitpunkt ta1 des oberen Extremwerts, zu dem der obere Extremwert Ea1 das letzte Mal auftrat, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der obere Extremwert Ean dieses Mal auftritt, kleiner oder gleich der vorbestimmten unteren Schwelle Ee ist oder nicht. Wenn der Ausgabewert nicht unter die untere Schwelle Ee fällt, nimmt die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert eine negative Bestimmung vor, um den oberen Extremwert Ean, der zu dieser Zeit auftritt, zu löschen. Daher kann beschränkt werden, dass der obere Extremwert Ean, der aufgrund der durch den Taktwechsel des Verbrennungszyklus verursachten Turbulenz (Rauschen) der Luft auftritt, von der Korrekturschaltung 50 für die Korrektur verwendet wird. Daher kann die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate durch die Korrekturschaltung 50 davor bewahrt werden, durch die Turbulenz der Luft verringert zu werden.
Die Pulsation, die in der Wellenform aufgrund dieser Art von Luftturbulenz (Rauschen) auftritt, besitzt im Gegensatz zum elektrischen Rauschen eine lange Wellenlänge. Daher unterscheidet sich die Pulsationswellenlänge aufgrund des elektrischen Rauschens zwar deutlich von der Fluktuationswellenlänge, wenn die Luftströmungsrate tatsächlich fluktuiert bzw. schwankt, aber die Pulsationswellenlänge aufgrund einer Luftturbulenz liegt nahe an der Fluktuationswellenlänge. Daher ist es äußerst schwierig, die durch die Luftturbulenz verursachte Pulsation durch die Filterschaltung zu entfernen, im Vergleich zu dem Fall, in dem die durch das elektrische Rauschen verursachte Pulsation durch die Filterschaltung entfernt wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der obere Extremwert Ean aufgrund der Luftturbulenz gelöscht werden, so dass die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate verbessert werden kann.
Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform, wenn die untere Schwelle Ee auf der Grundlage des mittleren Luftvolumens Gave und/oder der Pulsationsfrequenz F eingestellt ist, der durch die Luftturbulenz verursachte obere Extremwert Ean mit Gewissheit gelöscht werden, selbst wenn sich das mittlere Luftvolumen Gave und die Pulsationsfrequenz F dynamisch ändern.
(Achte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform ist der Messsteuerungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform eine Funktion zur Rauschbeseitigung hinzugefügt.
Beispielsweise kann, wie in 27 gezeigt, ein unterer Extremwert Ebn durch Rauschen in der Wellenform erzeugt werden, welche die zeitliche Änderung des Ausgabewertes des Erfassungsabschnitts 22 oder des Umwandlungswertes der Umwandlungstabelle 54 darstellt. Ähnlich wie in 25 wird dieses Rauschen auch durch eine Turbulenz der Ansaugluft verursacht, die durch einen Wechsel im Takt des Verbrennungszyklus verursacht wird. Aufgrund einer solchen Luftturbulenz wird in der in 27 gezeigten Wellenform der untere Extremwert Ebn durch Rauschen unmittelbar nach dem unteren Extremwert Eb1 hervorgerufen. Das heißt, die Luftströmungsrate wiederholt eine leichte Zunahme und Abnahme in der Wellenform.
Die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert macht eine negative Bestimmung, um den durch Rauschen verursachten unteren Extremwert Ebn zu löschen, so dass der untere Extremwert Ebn nicht für die Berechnung des unteren Extremwertintervalls Wb verwendet wird. Insbesondere bestimmt die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert, ob der Ausgabewert während der Zeitspanne von dem letzten Zeitpunkt tb 1 des unteren Extremwerts, zu dem der untere Extremwert Eb 1 zuletzt auftrat, bis zum Zeitpunkt, zu dem der untere Extremwert Ebn dieses Mal auftritt, höher oder gleich einer vorbestimmten oberen Schwelle Ef ist oder nicht. Falls bestimmt wird, dass der Ausgabewert nicht höher oder gleich der oberen Schwelle Ef ist, wird der aktuelle untere Extremwert Ebn als durch Rauschen verursacht betrachtet und gelöscht.
Die obere Schwelle Ef ist auf das mittlere Luftvolumen Gave eingestellt, das unmittelbar zuvor von der Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen berechnet wurde. Die obere Schwelle Ef kann, wie in der siebten Ausführungsform, auf der Grundlage des mittleren Luftvolumens Gave und/oder der Pulsationsfrequenz F eingestellt sein.
Nach dem Löschen erfasst die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert den unteren Extremwert Eb2, welcher als nächstes auftritt, und stellt den Erfassungszeitpunkt auf den zweiten Zeitpunkt tb2 des unteren Extremwerts ein. Der Erfassungszeitpunkt, zu dem der untere Extremwert Eb1 das letzte Mal auftrat, entspricht dem ersten Zeitpunkt tb1 des unteren Extremwerts. Ferner wird bestimmt, dass eine vorbestimmte spezifische Bedingung erfüllt ist, wenn der Ausgabewert zu dem ersten unteren Extremwert Eb1 oder dem zweiten unteren Extremwert Eb2 wird. Die spezifische Bedingung ist nicht erfüllt, wenn der Ausgabewert zu dem unteren Extremwert Ebn aufgrund von Rauschen wird.
Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnet das untere Extremwertintervall Wb zwischen den Zeitpunkten tb1 und tb2 des unteren Extremwerts auf die gleiche Art und Weise wie in 17. Das heißt, da der durch Rauschen verursachte untere Extremwert Ebn wie vorstehend beschrieben gelöscht wird, wird der durch Rauschen verursachte untere Extremwert Ebn bei der Berechnung des unteren Extremwertintervalls Wb durch die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 nicht verwendet.
Ähnlich wie in 17 berechnet die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 die Pulsationsamplitude Pa unter Verwendung des mit der Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwertes und der Zeitinformationen von der Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert. Die für die Berechnung der Pulsationsamplitude Pa verwendeten Zeitinformationen umfassen den Zeitpunkt, zu dem der rauschinduzierte untere Extremwert Ebn auftritt, nicht.
Die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen berechnet das mittlere Luftvolumen Gave unter Verwendung des mit der Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwertes und der Zeitinformationen von der Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert, ähnlich wie in 17. Die für die Berechnung des mittleren Luftvolumens Gave verwendeten Zeitinformationen umfassen den Zeitpunkt, zu dem der rauschinduzierte untere Extremwert Ebn auftritt, nicht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert, ob der untere Extremwert Eb1 während der Zeitspanne von dem Zeitpunkt tb1 des unteren Extremwerts, zu dem der untere Extremwert Eb1 das letzte Mal auftrat, bis zum Zeitpunkt, zu dem der untere Extremwert Ebn dieses Mal auftritt, höher oder gleich der vorbestimmten oberen Schwelle Ef ist oder nicht. Wenn die Luftströmungsrate nicht höher als die obere Schwelle Ef ist, trifft die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert eine negative Bestimmung, um den unteren Extremwert Ebn, der dieses Mal auftritt, zu löschen. Daher kann beschränkt werden, dass der untere Extremwert Ebn, der durch die Turbulenz (Rauschen) der Luft aufgrund des Taktwechsels des Verbrennungszyklus hervorgerufen wird, durch die Korrekturschaltung 50 für die Korrektur verwendet wird. Daher kann die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate durch die Korrekturschaltung 50 davor bewahrt werden, durch die Turbulenz der Luft verringert zu werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es schwieriger, die durch die Luftturbulenz hervorgerufene Pulsation mit der Filterschaltung zu entfernen als die durch das elektrische Rauschen hervorgerufene Pulsation zu entfernen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der untere Extremwert Ebn, welcher durch die Luftturbulenz hervorgerufen wird, gelöscht werden, so dass die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate verbessert werden kann.
Ferner zeigen sich in der vorliegenden Ausführungsform, wenn die obere Schwelle Ef auf der Grundlage des mittleren Luftvolumens Gave und/oder der Pulsationsfrequenz F eingestellt ist, die folgenden Effekte. Das heißt, selbst wenn sich das mittlere Luftvolumen Gave oder die Pulsationsfrequenz F dynamisch ändert, kann die Sicherheit verbessert werden, dass der durch die Luftturbulenz verursachte untere Extremwert Ebn gelöscht wird.
(Neunte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform ist der Messsteuerungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform eine Funktion zur Rauschbeseitigung hinzugefügt.
Beispielsweise kann, wie in 28 gezeigt, eine Rauschpulsation aufgrund einer Luftturbulenz in der Wellenform, welche die zeitliche Änderung des Ausgabewertes des Erfassungsabschnitts 22 oder des Umwandlungswertes der Umwandlungstabelle 54 darstellt, eine leichte Zunahme und Abnahme wiederholen. Wenn eine solche Rauschpulsation in der Nähe der Zunahmeschwelle Ec auftritt, kann der zunehmende Ausgabewert die Zunahmeschwelle Ec zu einem Zeitpunkt überschreiten, der sich von dem tatsächlichen Pulsationszyklus der Luftströmungsrate unterscheidet. In dem Beispiel von 28 besitzt die Luftströmungsrate einen Wert von Ecn beim Erreichen der Zunahmeschwelle, wenn die Luftströmungsrate aufgrund einer Rauschpulsation die Schwelle Ec überschreitet. Ähnlich wie in 25 wird diese Rauschpulsation ebenfalls durch die Turbulenz der Ansaugluft hervorgerufen, die durch den Taktwechsel des Verbrennungszyklus verursacht wird.
Die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 nimmt eine negative Bestimmung vor, um den Zeitpunkt zu löschen, wenn die Luftströmungsrate zu dem die Zunahmeschwelle erreichenden Wert Ecn aufgrund von Rauschen wird, und der Zeitpunkt, zu dem die Luftströmungsrate zu dem die Zunahmeschwelle erreichenden Wert Ecn wird, wird für die Berechnung des Zunahmeintervalls Wc nicht verwendet. Insbesondere bestimmt die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82, ob der Ausgabewert während der Zeitspanne von dem Zeitpunkt tc1, zu dem die Luftströmungsrate das letzte Mal zum dem Wert der Zunahmeschwelle geworden ist, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Luftströmungsrate dieses Mal zu dem Wert der Zunahmeschwelle wird, eine vorbestimmte obere Schwelle Eg erreicht hat oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Luftströmungsrate die obere Schwelle Eg nicht erreicht hat, wird der aktuelle Wert Ecn des Erreichens der Zunahmeschwelle als rauschbedingt betrachtet und gelöscht.
Die obere Schwelle Eg ist auf der Grundlage des mittleren Luftvolumens Gave und/oder der Pulsationsfrequenz F eingestellt. Das mittlere Luftvolumen Gave, das für diese Einstellung verwendet wird, wird unmittelbar zuvor von der Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen berechnet. Die für diese Einstellung verwendete Pulsationsfrequenz F wird unmittelbar zuvor von der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnet.
Beispielsweise kann die obere Schwelle Eg auf einen größeren Wert eingestellt sein, wenn die Pulsationsfrequenz F größer ist, und die obere Schwelle Eg kann auf einen größeren Wert eingestellt sein, wenn das mittlere Luftvolumen Gave größer ist. Alternativ kann die obere Schwelle Eg auf einen kleineren Wert eingestellt sein, wenn die Pulsationsfrequenz F größer ist, und die obere Schwelle Eg kann auf einen kleineren Wert eingestellt sein, wenn das mittlere Luftvolumen Gave größer ist.
Nach dem Löschen erfasst die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 den Wert der Zunahmeschwelle, der das nächste Mal auftritt, und stellt den Erfassungszeitpunkt als den zweiten Zunahmezeitpunkt tc2 ein. Der Erfassungszeitpunkt des Wertes der Zunahmeschwelle, der beim letzten Mal aufgetreten ist, entspricht dem ersten Zunahmezeitpunkt tc1. Wenn der Ausgabewert den Wert des Zunahmeschwellenwerts erreicht hat, ist ferner eine vorbestimmte spezifische Bedingung erfüllt. Wenn der Ausgabewert den Ankunftswert Ecn der Zunahmeschwelle aufgrund von Rauschen erreicht, ist die spezifische Bedingung nicht erfüllt, da der Zeitpunkt gelöscht wird.
Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnet das Zunahmeintervall Wc zwischen den Zunahmezeitpunkten tc1 und tc2, wie in 19. Das heißt, der Ankunftswert Ecn der Zunahmeschwelle aufgrund von Rauschen wird, wie vorstehend beschrieben, gelöscht, und wird daher nicht für die Berechnung des Zunahmeintervalls Wc durch die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 verwendet.
Die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 berechnet die Pulsationsamplitude Pa unter Verwendung des durch die Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwertes und der Zeitinformationen von der Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 auf die gleiche Art und Weise wie in 19. Die für die Berechnung der Pulsationsamplitude Pa verwendeten Zeitinformationen umfassen den Zeitpunkt, zu dem der Wert Ecn aufgrund von Rauschen die Zunahmeschwelle erreicht, nicht.
Die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen berechnet das mittlere Luftvolumen Gave unter Verwendung des mit der Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwertes und der Zeitinformationen von der Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82, wie in 19. Die für die Berechnung des mittleren Luftvolumens Gave verwendeten Zeitinformationen umfassen den Zeitpunkt, zu dem der Wert Ecn aufgrund von Rauschen die Zunahmeschwelle erreicht, nicht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82, ob der Ausgabewert in der Zeitspanne von dem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert, der erhöht wird, die Zunahmeschwelle Ec beim letzten Mal überschreitet, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert, der erhöht wird, die Zunahmeschwelle Ec dieses Mal überschreitet, die obere Schwelle Eg erreicht oder nicht. Wenn der Ausgabewert die obere Schwelle Eg nicht erreicht, nimmt die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 dann eine negative Bestimmung vor, um den Zeitpunkt dieses Mal zu löschen. Daher kann der Zeitpunkt, zu dem der Wert Ecn aufgrund der Turbulenz (Rauschen) der Luft, die durch den Taktwechsel des Verbrennungszyklus verursacht wird, die Zunahmeschwelle erreicht, nicht für die Korrektur durch die Korrekturschaltung 50 verwendet werden. Daher kann die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate durch die Korrekturschaltung 50 davor bewahrt werden, durch die Turbulenz der Luft verringert zu werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es schwierig, die Pulsation aufgrund der Luftturbulenz durch die Filterschaltung zu entfernen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Zeitpunkt des Ankommens des Wertes Ecn an der Zunahmeschwelle aufgrund der Luftturbulenz gelöscht werden, so dass die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate verbessert werden kann.
Ferner zeigen sich bei der vorliegenden Ausführungsform, wenn die obere Schwelle Eg auf der Grundlage des mittleren Luftvolumens Gave und/oder der Pulsationsfrequenz F eingestellt ist, auch die folgenden Effekte. Das heißt, selbst wenn sich das mittlere Luftvolumen Gave und die Pulsationsfrequenz F dynamisch ändern, kann die Sicherheit verbessert werden, mit welcher der Zeitpunkt gelöscht wird, zu dem der Wert Ecn aufgrund einer Luftturbulenz die Zunahmeschwelle erreicht.
(Zehnte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform ist der Messsteuerungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform eine Funktion zur Rauschbeseitigung hinzugefügt.
Wie beispielsweise in 29 gezeigt ist, kann, wenn eine Rauschpulsation in der Nähe der Abnahmeschwelle Ed auftritt, der abnehmende Ausgabewert die Abnahmeschwelle Ed zu einem Zeitpunkt überschreiten, der sich von dem tatsächlichen Pulsationszyklus der Luftströmungsrate unterscheidet. In dem Beispiel von 29 besitzt die Luftströmungsrate einen Wert Edn, bei dem diese die Abnahmeschwelle erreicht, wenn der Ausgabewert aufgrund einer Rauschpulsation die Abnahmeschwelle Ed überschreitet.
Die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83 nimmt eine negative Bestimmung vor, um den Zeitpunkt des die Abnahmeschwelle erreichenden Wertes Edn aufgrund von Rauschen zu löschen, und der Zeitpunkt des Wertes Edn wird nicht für die Berechnung des Abnahmeintervalls Wd verwendet. Insbesondere bestimmt die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83, ob der Ausgabewert während der Zeitspanne von dem Zeitpunkt td1, zu dem der Ausgabewert die Abnahmeschwelle das letzte Mal erreicht hat, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Abnahmeschwelle aktuell erreicht, eine vorbestimmte untere Schwelle Eh erreicht hat oder nicht. Falls bestimmt wird, dass der Ausgabewert die untere Schwelle Eh nicht erreicht hat, wird der aktuelle Wert Edn, welcher die Abnahmeschwelle erreicht, als durch Rauschen bedingt betrachtet und gelöscht.
Die untere Schwelle Eh ist, wie in der neunten Ausführungsform, auf der Grundlage des mittleren Luftvolumens Gave und/oder der Pulsationsfrequenz F eingestellt.
Nach dem Löschen erfasst die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83 den Wert, welcher die Abnahmeschwelle als nächstes erreicht, und stellt den Erfassungszeitpunkt als den zweiten Abnahmezeitpunkt td2 ein. Der Erfassungszeitpunkt des Wertes, welcher die Abnahmeschwelle zuletzt erreicht hat, entspricht dem ersten Abnahmezeitpunkt td1. Wenn der Ausgabewert die Abnahmeschwelle erreicht hat, wird ferner bestimmt, dass eine vorbestimmte spezifische Bedingung erfüllt ist. Wenn der Ausgabewert aufgrund von Rauschen den Wert Edn erreicht hat, wird die spezifische Bedingung durch das Löschen nicht erfüllt.
Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnet das Abnahmeintervall Wd zwischen den Abnahmezeitpunkten td1 und td2 auf die gleiche Art und Weise wie in 21. Mit anderen Worten, der Wert Edn aufgrund von Rauschen wird, wie vorstehend beschrieben, gelöscht und wird daher nicht für die Berechnung des Abnahmeintervalls Wd durch die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 verwendet.
Wie in 21 berechnet die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 die Pulsationsamplitude Pa unter Verwendung des durch die Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwertes und der Zeitinformationen von der Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83. Die für die Berechnung der Pulsationsamplitude Pa verwendeten Zeitinformationen umfassen den Zeitpunkt des Auftretens des rauschinduzierten Wertes Edn, welcher die Abnahmeschwelle erreicht, nicht.
Die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen berechnet das mittlere Luftvolumen Gave unter Verwendung des mit der Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwertes und der Zeitinformation von der Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83, ähnlich wie in 21. Die für die Berechnung des mittleren Luftvolumens Gave verwendeten Zeitinformationen umfassen den Zeitpunkt des Auftretens des rauschinduzierten Wertes Edn, welcher die Abnahmeschwelle erreicht, nicht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83, ob der Ausgabewert die untere Schwelle Eh während der Zeitspanne von dem Zeitpunkt, zu dem der abnehmende Ausgabewert die Abnahmeschwelle Ed zuletzt überschritten hat, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem diese dieses Mal überschritten wird, erreicht hat oder nicht. Falls der Ausgabewert die untere Schwelle Eh nicht erreicht, nimmt die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83 eine negative Bestimmung vor, um den Zeitpunkt von diesem Mal zu löschen. Daher kann der Zeitpunkt, zu dem der Wert Edn aufgrund der Turbulenz (Rauschen) der Luft, die durch einen Taktwechsel des Verbrennungszyklus verursacht wird, die Abnahmeschwelle erreicht, nicht für die Korrektur durch die Korrekturschaltung 50 verwendet werden. Daher kann die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate durch die Korrekturschaltung 50 davor bewahrt werden, durch die Turbulenz der Luft verringert zu werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es schwierig, die Pulsation aufgrund der Luftturbulenz durch die Filterschaltung zu entfernen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es, wie vorstehend beschrieben, möglich, den Zeitpunkt, zu dem der Wert Edn die Abnahmeschwelle aufgrund einer Luftturbulenz erreicht, zu löschen, so dass die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate verbessert werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform werden darüber hinaus auch folgende Effekte erreicht, wenn die untere Schwelle Eh auf der Grundlage des mittleren Luftvolumens Gave und/oder der Pulsationsfrequenz F eingestellt ist. Das heißt, selbst wenn sich das mittlere Luftvolumen Gave oder die Pulsationsfrequenz F dynamisch ändert, kann die Sicherheit verbessert werden, mit welcher der Zeitpunkt, zu dem der Wert Edn die Abnahmeschwelle aufgrund einer Luftturbulenz erreicht, gelöscht wird.
(Elfte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform ist der Messsteuerungsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform eine Funktion zur Rauschbeseitigung hinzugefügt.
Beispielsweise tritt in der in 30 gezeigten Wellenform der Luftströmungsrate ein elektrischer Rauschwert En auf, die sich aufgrund von elektrischem Rauschen sofort stark ändert. Der elektrische Rauschwert En wird zwischen dem durch eine Luftturbulenz verursachten oberen Extremwert Ean und dem ersten oberen Extremwert Ea1 erzeugt. Daher wird in Schritt S14 von 26 bestimmt, dass die Luftströmungsrate kleiner oder gleich der Abnahmeschwelle Ee wird, und der nächste obere Extremwert Ean wird in Schritt S12 erfasst. Das heißt, wenn der elektrische Rauschwert En auftritt, besteht eine Befürchtung, dass der obere Extremwert Ean aufgrund einer Luftturbulenz nicht gelöscht werden kann.
In diesem Fall wird das Intervall zwischen dem ersten oberen Extremwert Ea1 und dem oberen Extremwert Ean als das obere Extremwertintervall Wa1 berechnet. Das Intervall zwischen dem oberen Extremwert Ean und dem zweiten oberen Extremwert Ea2 wird als das obere Extremwertintervall Wa2 berechnet. Falls die Luftströmungsrate durch die oberen Extremwertintervalle Wa1 und Wa2 unter Verwendung des durch die Luftturbulenz verursachten oberen Extremwerts Ean korrigiert wird, besteht folglich eine Befürchtung, dass die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate durch die Korrekturschaltung 50 abnehmen kann.
Im Ansprechen auf diese Befürchtung ist in der vorliegenden Ausführungsform die Korrektur durch die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 (Strömungsraten-Korrektureinheit) verboten, wenn die von der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnete Pulsationsfrequenz F höher ist als eine vorbestimmte Frequenzschwelle. Mit anderen Worten, wenn das obere Extremwertintervall Wal, welches zur Berechnung der Pulsationsfrequenz F verwendet wird, kürzer ist als die vorbestimmte Intervallschwelle, ist die Korrektur durch die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 verboten. Die vorstehend erwähnte Frequenzschwelle kann ein festgelegter Wert oder ein Wert, der auf der Grundlage des mittleren Luftvolumens Gave und/oder der Pulsationsfrequenz F variabel eingestellt ist, sein.
Wenn die Korrektur auf diese Art und Weise verboten wird, kann der von der Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a berechnete Korrekturbetrag zwangsweise auf null gesetzt werden, anstatt die Korrektur durch die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 zu verbieten. Alternativ kann der von der Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 berechnete Pulsationsfehler zwangsweise auf null gesetzt werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Korrektur durch die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 verboten, wenn die von der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnete Pulsationsfrequenz F höher ist als die vorbestimmte Frequenzschwelle. Daher kann die vorstehend erwähnte Befürchtung reduziert werden, so dass der obere Extremwert Ean aufgrund einer Luftturbulenz gelöscht werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine solche Korrekturhemmung auf die Steuerung zur Berechnung der Pulsationsfrequenz F aus dem Zeitpunkt des oberen Extremwerts Ea angewendet. Die Korrekturhemmung kann auf die Steuerung zur Berechnung der Pulsationsfrequenz F aus dem Zeitpunkt des unteren Extremwerts Eb angewendet werden. Alternativ kann die Korrekturhemmung auf die Steuerung zur Berechnung der Pulsationsfrequenz F aus dem Zeitpunkt der Überschreitung der Zunahmeschwelle Ec angewendet werden. Alternativ kann die Korrekturhemmung auf die Steuerung zur Berechnung der Pulsationsfrequenz F aus dem Zeitpunkt der Überschreitung der Abnahmeschwelle Ed angewendet werden.
(Zwölfte Ausführungsform)
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Messsteuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform eine Funktion zur Rauschbeseitigung hinzugefügt.
Die unter Bezugnahme auf 7 beschriebene Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 berechnet die Pulsationsamplitude Pa unter Verwendung des durch die Umwandlungstabelle 54 umgewandelten Abtastwertes und der Zeitinformationen von der Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert. Beispielsweise wird die Pulsationsamplitude Pa der Luftströmungsrate durch Heranziehen der Differenz zwischen dem Pulsationsmaximalwert Gmax und dem mittleren Luftvolumen Gave berechnet. Wenn die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 den oberen Extremwert Ean verwendet, welcher durch das vorstehend beschriebene Rauschen mit Bezug auf 25 hervorgerufen wird, um die Pulsationsamplitude Pa zu berechnen, besitzt die Pulsationsamplitude Pa einen sehr kleinen Wert. Infolgedessen nimmt die Genauigkeit der Korrektur der Luftströmungsrate durch die Korrekturschaltung 50 ab.
Selbst wenn die Luftströmungsrate stabil ist und fast keine Pulsation vorhanden ist, kann aufgrund einer Luftturbulenz eine leichte Pulsationsamplitude Pa auftreten. Falls sich in diesem Fall die durch die Luftturbulenz verursachte Pulsationsamplitude Pa in der Korrektur der Luftströmungsrate widerspiegelt, verringert sich die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate durch die Korrekturschaltung 50.
Mit Bezug auf diese Punkte ist in der vorliegenden Ausführungsform, wenn die von der Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 berechnete Pulsationsamplitude Pa kleiner ist als eine vorbestimmte Pulsationsamplitudenschwelle, die Korrektur durch die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 (Strömungsraten-Korrektureinheit) verboten. Die Pulsationsamplitudenschwelle kann einem festgelegten Wert oder einem Wert, der basierend auf dem mittleren Luftvolumen Gave und/oder der Pulsationsfrequenz F variabel eingestellt ist, entsprechen.
Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 31 gezeigt, eine Pulsationsamplitudenschwellen-Berechnungsvorrichtung 60b zu dem in 7 gezeigten Funktionsblock hinzugefügt. Eine Minus-Kürzungseinheit 61a, welche die gleiche Funktion wie die in 14 gezeigte Minus-Kürzungseinheit 78 besitzt, ist in dieser Ausführungsform ebenfalls hinzugefügt.
Die Pulsationsamplitudenschwellen-Berechnungsvorrichtung 60b erlangt die von der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnete Pulsationsfrequenz F und das von der Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen berechnete mittlere Luftvolumen Gave. Die Pulsationsamplitudenschwellen-Berechnungsvorrichtung 60b berechnet die vorstehend erwähnte Pulsationsamplitudenschwelle auf der Grundlage der erlangten Pulsationsfrequenz F und des mittleren Luftvolumens Gave.
Beispielsweise kann die Pulsationsamplitudenschwelle auf einen kleineren Wert eingestellt sein, wenn die Pulsationsfrequenz F zunimmt, und die Pulsationsamplitudenschwelle kann auf einen kleineren Wert eingestellt sein, wenn das mittlere Luftvolumen Gave zunimmt. Alternativ kann die Pulsationsamplitudenschwelle auf einen größeren Wert eingestellt sein, wenn die Pulsationsfrequenz F größer ist, und die Pulsationsamplitudenschwelle kann auf einen größeren Wert eingestellt sein, wenn das mittlere Luftvolumen Gave größer ist.
Die Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 erlangt die Pulsationsamplitudenschwelle von der Pulsationsamplitudenschwellen-Berechnungsvorrichtung 60b, und erlangt die Pulsationsamplitude Pa von der Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58. Wenn die erlangte Pulsationsamplitude Pa kleiner als die Pulsationsamplitudenschwelle ist, wird dann der von der Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 berechnete Pulsationsfehler Err zwangsweise auf null gesetzt. Folglich wird die Korrektur durch die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 (Strömungsraten-Korrektureinheit) verboten.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Korrektur durch die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 (Strömungsraten-Korrektureinheit) verboten, wenn die Pulsationsamplitude Pa kleiner als die Pulsationsamplitudenschwelle ist. Daher ist es selbst dann, wenn der obere, durch Rauschen verursachte Extremwert Ean für die Berechnung der Pulsationsamplitude Pa verwendet wird, möglich, die Korrekturgenauigkeit der Luftströmungsrate durch die Korrekturschaltung 50 davor zu bewahren, verringert zu sein.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Pulsationsamplitudenschwelle auf der Grundlage des mittleren Luftvolumens Gave und/oder der Pulsationsfrequenz F eingestellt. Daher ist es selbst dann, wenn sich das mittlere Luftvolumen Gave oder die Pulsationsfrequenz F dynamisch ändert, möglich, die Korrektur aufgrund der Luftturbulenz mit Sicherheit zu unterbinden bzw. zu verbieten.
(Dreizehnte Ausführungsform)
In der zwölften Ausführungsform erlangt die Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 die von der Pulsationsamplitudenschwellen-Berechnungsvorrichtung 60b berechnete Pulsationsamplitudenschwelle. Dann setzt die Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 den Pulsationsfehler Err zwangsweise auf null, wodurch die Korrektur durch die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 verboten wird. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 32 gezeigt, erlangt die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 die Pulsationsamplitudenschwelle. Dann bestimmt die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61, ob die Pulsationsamplitude Pa kleiner als die Pulsationsamplitudenschwelle ist. Wenn bestimmt wird, dass die Pulsationsamplitude Pa kleiner als die Pulsationsamplitudenschwelle ist, verbietet die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 die Korrektur der Luftströmungsrate. Gemäß dieser Ausführungsform kann der gleiche Effekt wie dieser der vierzehnten Ausführungsform erzielt werden.
Als eine Modifikation der vorliegenden Ausführungsform kann die Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a die Pulsationsamplitudenschwelle erlangen und bestimmen, ob die Pulsationsamplitude Pa kleiner als die Pulsationsamplitudenschwelle ist. Wenn bestimmt wird, dass die Pulsationsamplitude Pa kleiner als die Pulsationsamplitudenschwelle ist, kann die Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a den Korrekturbetrag Q auf null zwingen, so dass die Korrektur durch die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 verboten wird.
Die Korrekturverbotsfunktion gemäß dieser Ausführungsform und der zwölften Ausführungsform wird auf die Steuerung zur Berechnung der Pulsationsfrequenz F aus dem Zeitpunkt des oberen Extremwerts Ea angewendet. Die Korrekturverbotsfunktion kann auf die Steuerung zur Berechnung der Pulsationsfrequenz F aus dem Zeitpunkt des unteren Extremwerts Eb angewendet werden. Alternativ kann die Korrekturverbotsfunktion auf die Steuerung zur Berechnung der Pulsationsfrequenz F aus dem Zeitpunkt, zu dem die Zunahmeschwelle Ec überschritten wird, angewendet werden. Alternativ kann die Korrekturverbotsfunktion auf die Steuerung zur Berechnung der Pulsationsfrequenz F aus dem Zeitpunkt, zu dem die Abnahmeschwelle Ed überschritten wird, angewendet werden.
(Vierzehnte Ausführungsform)
In der vorliegenden Ausführungsform sind der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 die folgenden Funktionen hinzugefügt Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 schließt die Frequenzen gleich oder höher als die Obergrenze und die Frequenzen niedriger als die Untergrenze zur Berechnung der Pulsationsfrequenz aus. Das heißt, die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnet Frequenzen innerhalb des zulässigen Bereichs, der kleiner als die Obergrenze und gleich oder größer als die Untergrenze ist, als die Pulsationsfrequenz.
Darüber hinaus schließt die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 Frequenzen, deren Änderungsrate gleich oder höher als ein oberer Grenzwert ist, sowie Frequenzen, deren Änderungsrate niedriger als ein unterer Grenzwert ist, zur Berechnung der Pulsationsfrequenz aus. Das heißt, die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechnet die Frequenzen, wenn die Änderungsrate innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, der kleiner als der obere Grenzwert und größer oder gleich dem unteren Grenzwert ist, als die Pulsationsfrequenz. Die „Änderungsrate“ entspricht dem Betrag der Änderung der Frequenz, der sich pro Zeiteinheit geändert hat. Das heißt, in der Wellenform, welche die zeitliche Änderung des Ausgabewertes des Erfassungsabschnitts 22 oder des Umwandlungswertes der Umwandlungstabelle 54 darstellt, entspricht die „Änderungsrate“ einer Steigung der Wellenform.
33 zeigt einen Verarbeitungsablauf, welcher vom Mikrocomputer wiederholend ausgeführt wird, um die vorstehend erwähnte Funktion während der Zeitspanne auszuüben, wenn der Ausgabewert bei der Korrekturschaltung 50 eingegeben wird.
Zunächst wird in Schritt S20 der Wert der Pulsationsfrequenz, welcher von der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 nach der in jeder der Ausführungsformen beschriebenen Methode berechnet wird, als ein vorläufiger Wert eingestellt. In dem folgenden Schritt S21 wird bestimmt, ob der in Schritt S20 eingestellte vorläufige Wert innerhalb des zulässigen Bereichs liegt oder nicht.
Wenn bestimmt wird, dass der vorläufige Wert innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, wird in dem nachfolgenden Schritt S22 die Änderungsrate des in Schritt S20 eingestellten vorläufigen Werts berechnet. Die Änderungsrate wird insbesondere aus der Differenz zwischen der beim letzten Mal erlangten Frequenz und der dieses Mal erlangten Frequenz berechnet. In Schritt S23 wird bestimmt, ob die in Schritt S22 berechnete Änderungsrate innerhalb des zulässigen Bereichs liegt oder nicht.
Wenn bestimmt wird, dass die Änderungsrate ebenfalls innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, wird in dem nachfolgenden Schritt S24 der in Schritt S20 eingestellte vorläufige Wert als der bestimmte bzw. ermittelte Wert der Pulsationsfrequenz eingestellt. Mit anderen Worten, der vorläufige Wert außerhalb des zulässigen Bereichs und der vorläufige Wert mit der Änderungsrate außerhalb des zulässigen Bereichs werden von dem bestimmten Wert der Pulsationsfrequenz ausgeschlossen.
Wenn bestimmt wird, dass der vorläufige Wert außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, oder wenn die Änderungsrate außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, wird in Schritt S25 ein prognostizierter Wert der Pulsationsfrequenz berechnet. Beispielsweise wird der prognostizierte Wert der Pulsationsfrequenz zu dieser Zeit unter Verwendung des vergangenen bestimmten Wertes der Pulsationsfrequenz berechnet. Alternativ wird der vorherige Bestimmungswert der Pulsationsfrequenz als der prognostizierte Wert der vorliegenden Pulsationsfrequenz berechnet. In dem folgenden Schritt S26 wird der in Schritt S25 berechnete prognostizierte Wert als der bestimmte Wert der Pulsationsfrequenz eingestellt.
Wie vorstehend beschrieben ist, schließt die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 in der vorliegenden Ausführungsform Frequenzen außerhalb des zulässigen Bereichs aus und bestimmt die Pulsationsfrequenz. Daher kann vermieden werden, dass eine Frequenz außerhalb des zulässigen Bereichs aufgrund des Einflusses von Rauschen als die Pulsationsfrequenz bestimmt wird.
Ferner bestimmt die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 in der vorliegenden Ausführungsform die Pulsationsfrequenz durch Ausschließen der Frequenz, deren Änderungsrate außerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Daher kann vermieden werden, dass eine Frequenz, die aufgrund des Einflusses von Rauschen stark oder geringfügig über den zulässigen Bereich hinaus verändert wird, als die Pulsationsfrequenz bestimmt wird.
(Fünfzehnte Ausführungsform)
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 um die folgenden Funktionen ergänzt. Das heißt, die Frequenz der Wellenform, welche die zeitliche Änderung der Maschinengeschwindigkeit darstellt, wird als eine Rotationsschwankungsfrequenz eingestellt. Die Maschinengeschwindigkeit entspricht der Anzahl der Umdrehungen der Ausgangswelle der Maschine in einer vorbestimmten Zeit, und entspricht der Maschinendrehzahl. Dann wird die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 eingestellt, um eine Komponente einer vorbestimmten Grenzfrequenz aus der Wellenform des Abtastwertes zu entfernen. Die Grenzfrequenz ist auf ein positives reellzahliges Vielfaches der Rotationsschwankungsfrequenz eingestellt. Diese reelle Zahl kann eine ganze Zahl sein oder auch nicht.
Ferner besitzt die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 eine Funktion zur variablen Einstellung der Grenzfrequenz. Die Grenzfrequenz wird mit zunehmender Maschinengeschwindigkeit erhöht. Eine solche variable Einstellfunktion ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Wenn die Grenzfrequenz fest eingestellt ist, ist die Grenzfrequenz auf ein positives reelles Vielfaches der Rotationsschwankungsfrequenz in einem spezifischen Betriebszustand eingestellt.
Ein Tiefpassfilter wird in der Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 verwendet. Die Wellenform des Abtastwertes wird geglättet und ausgegeben, wie vorstehend in der zweiten Ausführungsform beschrieben. Je höher die Grenzfrequenz ist, desto kleiner ist dann die Zeitkonstante, welche den Grad der Glättung darstellt. Daher bedeutet eine variable Einstellung der Grenzfrequenz eine variable Einstellung der Zeitkonstante. Daher kann man sagen, dass die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 die Zeitkonstante mit zunehmender Maschinengeschwindigkeit variabel auf einen kleineren Wert einstellt.
34 zeigt einen Verarbeitungsablauf, der vom Mikrocomputer wiederholend ausgeführt wird, so dass die vorstehende Funktion ausgeübt wird, während der Ausgabewert bei der Korrekturschaltung 50 eingegeben wird.
Zunächst wird in Schritt S30 bestimmt, ob die Zeitkonstante für Schritt S32 eingestellt ist oder nicht. Beispielsweise wird bestimmt, dass die Zeitkonstante in der Anfangsstufe nicht eingestellt ist, wenn die ECU 46 aktiviert wird und die Korrekturschaltung 50 aktiviert wird. In diesem Fall wird die Zeitkonstante in Schritt S34 auf einen im Voraus gespeicherten Initialwert eingestellt.
Wenn bestimmt wird, dass die Zeitkonstante eingestellt ist, wird in dem nachfolgenden Schritt S31 der vorherige Wert der von der Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 berechneten Pulsationsfrequenz erlangt. In dem folgenden Schritt S32 wird die Zeitkonstante auf der Grundlage der in Schritt S31 erlangten Pulsationsfrequenz variabel eingestellt. Insbesondere wird die Zeitkonstante umso kleiner eingestellt, je höher die Pulsationsfrequenz ist. Es ist zu beachten, dass die Maschinengeschwindigkeit (Rotationsschwankungsfrequenz) umso höher ist, je höher die Pulsationsfrequenz ist. Daher kann man sagen, dass die Zeitkonstante umso kleiner eingestellt ist, je höher die Rotationsschwankungsfrequenz ist.
In dem folgenden Schritt S33 führt die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 den Filterprozess unter Verwendung der in Schritt S32 oder Schritt S34 eingestellten Zeitkonstante aus. Die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 entfernt Frequenzrauschen (harmonisches Rauschen), das durch die pulsierende Frequenz der Maschinengeschwindigkeit verursacht wird, aus der Abtastwellenform.
Die in 14 gezeigte Störungsbeseitigungseinheit 71 und dergleichen entfernt das in 15 dargestellte Momentanrauschen. Die Grenzfrequenz der Störungsbeseitigungseinheit 71 ist auf eine höhere Frequenz eingestellt als die Grenzfrequenz der Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75. Die Zeitkonstante der Störungsbeseitigungseinheit 71 ist auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als die Zeitkonstante der Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75.
Ein Hochpassfilter wird in der in 14 und dergleichen gezeigten Ansprechkompensationseinheit 72 verwendet, um eine abrupte Änderung der Luftströmungsrate bei dem Ausgabewert wirklichkeitsgetreu zu reproduzieren bzw. wiederzugeben, wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben. Infolgedessen wird die durch die Erfassungsansprechverzögerung durch den Erfassungsabschnitt 22 geglättete Wellenform auf eine Wellenform korrigiert, welche die tatsächliche abrupte Änderung besitzt. Wenn ein solcher Hochpassfilterprozess ausgeführt wird, wird dann die Amplitude groß, wie in 13 dargestellt. Daher führt die in 14 und dergleichen gezeigte Amplitudenreduktionsfiltereinheit 73 eine Filterverarbeitung zur Reduzierung der Amplitude aus.
Bei der Wellenform, bei welcher die Amplitude auf diese Art und Weise reduziert wird, weicht das mittlere Luftvolumen Gave jedoch vom tatsächlichen Mittelwert zur positiven Seite ab. Daher berechnet die in 14 und dergleichen gezeigte Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen das mittlere Luftvolumen Gave unter Verwendung der Werte, die mit der zweiten Umwandlungstabelle 74 anstelle der ersten Umwandlungstabelle 54 umgewandelt werden. Das heißt, die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen berechnet das mittlere Luftvolumen Gave unter Verwendung der Werte, welche der Filterverarbeitung der Ansprechkompensationseinheit 72 und der Amplitudenreduktionsfiltereinheit 73 nicht unterzogen wurden. Dadurch wird die Berechnungsgenauigkeit des mittleren Luftvolumens Gave verbessert.
Wie vorstehend beschrieben, ist in der vorliegenden Ausführungsform die in der Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 verwendete Grenzfrequenz auf ein positives reellzahliges Vielfaches der Rotationsschwankungsfrequenz mit Bezug auf die Maschinenrotation eingestellt. Daher kann Frequenzrauschen (harmonisches Rauschen), das durch die pulsierende Frequenz der Maschinengeschwindigkeit verursacht wird, aus der Abtastwellenform entfernt werden. Daher kann die Messgenauigkeit der Luftströmungsrate verbessert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die in der Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 verwendete Grenzfrequenz mit zunehmender Maschinengeschwindigkeit variabel auf einen größeren Wert eingestellt. Daher kann die Grenzfrequenz gemäß der Frequenz des harmonischen Rauschens, welches bei einer Änderung der Maschinengeschwindigkeit erzeugt wird, variabel eingestellt werden. Daher kann die Messgenauigkeit der Luftströmungsrate weiter verbessert werden.
Darüber hinaus kann die Auflösung der Abtastwellenform verbessert werden, indem die Abtastzahl durch die Abtastzahlerhöhungseinheit 76 erhöht wird. Daher ist es möglich, die Erfassungsgenauigkeit des Extremwerts, welcher zur Berechnung der Pulsationsfrequenz verwendet wird, zu verbessern, um die Messgenauigkeit der Luftströmungsrate zu verbessern.
Wenn die Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung den Pulsationszustand unter Verwendung des Ausgabewerts berechnet, anstatt diesen von einer externen Vorrichtung zu erlangen, besteht eine Befürchtung, dass wahrscheinlich das folgende Rauschen erzeugt wird. Beispielsweise wird eine schnelle Änderung im erfassten Wert durch Wasser erzeugt, das am Erfassungsabschnitt 22 haftet. Dieses Rauschen kann durch die Störungsbeseitigungsfiltereinheit 75 beseitigt werden.
(Weitere Ausführungsformen)
Obwohl vorstehend die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, wird die vorliegende Offenbarung nicht so ausgelegt, als sei sie auf die Ausführungsformen beschränkt, und diese kann auf verschiedene Ausführungsformen und Kombinationen innerhalb eines Schutzumfangs angewandt werden, welcher von dem Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung nicht abweicht.
Als Modifikation 1 kann der Messauslass 36 zu der entgegengesetzten Seite der Einströmöffnung 33 weisen, ähnlich wie die Ausströmöffnung 34. Beispielsweise ist, wie in 24 gezeigt, der Messauslass 36 in der Tiefenrichtung Z zwischen der Einströmöffnung 33 und der Ausströmöffnung 34 vorgesehen. Da der Messauslass 36 in der vorstehenden Konfiguration bei einem Vorsprungsabschnitt vorgesehen ist, der von der Außenumfangsfläche des Gehäuses 21 in der Breitenrichtung X vorsteht, ist der Messauslass 36 zur stromabwärtigen Seite des Ansaugdurchlasses 12 hin geöffnet, ähnlich wie die Ausströmöffnung 34. In dem Ansaugdurchlass 12 passiert die Luft, die in der Vorwärtsrichtung entlang der Außenumfangsfläche des Gehäuses 21 strömt, durch den Messauslass 36, so dass um den Messauslass 36 herum in der Luftströmung geneigt eine Turbulenz, wie eine Wirbelströmung, auftritt. Aus diesem Grund wird erachtet, dass selbst dann, wenn der Messauslass 36 zur Seite entgegengesetzt zu der Einströmöffnung 33 weist, die Rückströmung nicht leicht in den Messauslass 36 einströmt, wenn die Rückströmung der Luft im Ansaugdurchlass 12 auftritt.
Auch in der vorliegenden Modifikation wird der Pulsationsfehler Err unter Verwendung der Pulsationsamplitude Pa berechnet. Aus diesem Grund kann die Korrekturgenauigkeit ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform erhöht werden, während die Korrekturgenauigkeit der Luftströmung wahrscheinlich verringert wird, da die Rückströmung mit geringerer Wahrscheinlichkeit in den Messauslass 36 einströmt. Ferner kann in der ersten Ausführungsform der Messauslass 36 an der stromabwärtigen Außenfläche 24c vorgesehen sein, um hin zu der Seite entgegengesetzt zu der Einströmöffnung 33 geöffnet zu sein.
Als Modifikation 2 kann im Gehäuse 21 der gesamte Messauslass 36 an der stromaufwärtigen Außenfläche 24b oder den Zwischen-Außenflächen 24d vorgesehen sein, während in der Ausführungsform ein Teil des Messauslasses 36 an der stromaufwärtigen Außenfläche 24b vorgesehen ist und der restliche Teil an den Zwischen-Außenflächen 24d vorgesehen ist. Wenn der gesamte Messauslass 36 an der stromaufwärtigen Außenfläche 24b vorgesehen ist, ist der Messauslass 36 hin zu der Seite entgegengesetzt zu der Ausströmöffnung 34 geöffnet. Wenn der gesamte Messauslass 36 an den Zwischen-Außenflächen 24d vorgesehen ist, ist der Messauslass 36 in der Breitenrichtung X geöffnet. In diesen Fällen unterscheidet sich die Öffnungsrichtung des Messauslasses 36 sowohl von der Öffnungsrichtung der Einströmöffnung 33 als auch von der Öffnungsrichtung der Ausströmöffnung 34.
Als Modifikation 3 kann der Bypassdurchlass 30 den Messkanal 32, jedoch nicht den Strömungskanal 31 besitzen. In diesem Fall ist der Messeinlass 35, wie der Messauslass 36, an der Außenfläche des Gehäuses 21 ausgebildet, und die durch den Ansaugdurchlass 12 strömende Luft strömt vom Messeinlass 35 in den Bypassdurchlass 30.
Als Modifikation 4 kann ein Drosselabschnitt, wie der Erfassungsdrosselabschnitt 37, in dem Zweigpfad 32a oder dem Führungspfad 32b vorgesehen sein, während zumindest ein Teil des Messkanals 32 stromaufwärts des Erfassungsabschnitts 22 vorgesehen ist. Der Erfassungsdrosselabschnitt 37 kann ein Paar von sich erstreckenden Oberflächen umfassen, die sich in der Breitenrichtung X von der Innenwandoberfläche des Gehäusekörpers 24 in Richtung hin zu dem Erfassungsabschnitt 22 erstrecken, und eine flache Oberfläche, die sich über die sich erstreckenden Oberflächen erstreckt und sich in der Tiefenrichtung Z gerade erstreckt. Die sich erstreckende Oberfläche kann sich in der Breitenrichtung X gerade erstrecken oder sich in einer Richtung, die mit Bezug auf die Breitenrichtung X geneigt ist, gerade erstrecken. Die sich erstreckende Oberfläche kann ferner eine gekrümmte Oberfläche sein, welche gekrümmt ist, um sich nach außen zu erweitern, oder eine gekrümmte Oberfläche, welche gekrümmt ist, um nach innen vertieft zu sein. Der Erfassungsdrosselabschnitt 37 kann nur die sich stromaufwärts erstreckende Oberfläche aus dem Paar von sich erstreckenden Oberflächen besitzen. In dieser Konfiguration erstreckt sich die flache Oberfläche hin zu der stromabwärtigen Seite des Erfassungspfades 32c.
Als Modifikation 5 kann die Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a den Korrekturbetrag Q in der gleichen Einheit wie der unkorrigierte Ausgabewert S1 berechnen, wie der Offset-Betrag, anstelle des Korrekturbetrags Q, welcher das Korrekturverhältnis angibt, wie der Verstärkungsbetrag. In diesem Fall berechnet die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 den korrigierten Ausgabewert S2 durch Addieren des Korrekturbetrags Q zu dem unkorrigierten Ausgabewert S1. In der sechsten Ausführungsform kann die Korrektur-Berechnungsvorrichtung 60a den Korrekturbetrag Q in der gleichen Einheit wie das unkorrigierte mittlere Luftvolumen Gave1 berechnen. In diesem Fall berechnet die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave3 durch Addieren des Korrekturbetrags Q zu dem unkorrigierten mittleren Luftvolumen Gave 1.
Als Modifikation 6 kann die Korrekturschaltung 50 zumindest zwei Elemente aus der Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert der ersten Ausführungsform, der Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert der dritten Ausführungsform, der Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 der vierten Ausführungsform und der Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83 der fünften Ausführungsform umfassen. In diesem Fall berechnet die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 die Pulsationsfrequenz für jedes von zumindest zwei Bestimmungsergebnissen der Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert, der Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert, der Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 und der Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83, und berechnet die Pulsationsfrequenz F durch Mittelung der Pulsationsfrequenzen.
Als Modifikation 7 kann die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen das mittlere Luftvolumen Gave durch Mitteln des Pulsationsminimums, welches dem Minimum der Luftströmung während der Messzeitdauer entspricht, und des Pulsationsmaximums berechnen. Ferner kann die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen das mittlere Luftvolumen Gave ohne Verwendung des Pulsationsminimums berechnen, dessen Erfassungsgenauigkeit geringer ist als das Maximum der Luftströmung. Die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen kann das mittlere Luftvolumen Gave berechnen, ohne mehrere Luftströmungen in der Nähe des Pulsationsminimums und das Pulsationsminimum zu verwenden.
Als Modifikation 8 kann der Prozessor 45 den Ausgabewert von dem Erfassungsabschnitt 22 mit einem Kennfeld, einer Funktion, einer schnellen Fourier-Transformation FFT oder dergleichen verarbeiten, um die Pulsationsfrequenz F zu berechnen.
Als Modifikation 9 können die ECU 46 und der Prozessor 45 in der Lage sein, bidirektional zu kommunizieren. Beispielsweise kann die ECU 46 externe Informationen, wie Maschinenparameter, an den Prozessor 45 ausgeben. Selbst in diesem Fall berechnet der Prozessor 45 den Pulsationszustand, wie beispielsweise die Pulsationsfrequenz F, unter Verwendung des Ausgabewerts des Erfassungsabschnitts 22 anstelle der externen Informationen.
Als Modifikation 10 können die durch den Prozessor 45 realisierten Funktionen durch Hardware und Software oder durch eine Kombination von Hardware und Software realisiert werden. Der Prozessor 45 kann beispielsweise mit einer anderen Steuerungsvorrichtung, wie beispielsweise der ECU 46, kommunizieren, und die andere Steuerungsvorrichtung kann einen Teil oder die gesamte Verarbeitung durchführen. Wenn der Prozessor 45 durch eine elektronische Schaltung implementiert ist, kann dieser durch eine digitale Schaltung mit einer großen Anzahl von Logikschaltungen oder durch eine analoge Schaltung implementiert sein.
Der Luftströmungsmesser 10 kann einem Beispiel der Strömungsratenmessvorrichtung entsprechen. Der Erfassungsdrosselabschnitt 37 kann einem Beispiel der Drosseleinheit entsprechen. Die Sensorunteranordnung 40 kann einem Beispiel des Erfassungsabschnitts entsprechen. Der Formabschnitt 42 kann einem Beispiel des Körpers entsprechen. Der Prozessor 45 kann einem Beispiel der Messsteuerungsvorrichtung und der Messsteuerungseinheit entsprechen. Die ECU 46 kann einem Beispiel einer externen Vorrichtung entsprechen. Die Bestimmungsvorrichtung 56 für einen oberen Extremwert kann einem Beispiel der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung und der Bedingungsbestimmungsvorrichtung entsprechen. Die Berechnungsvorrichtung 57 für ein mittleres Luftvolumen kann einem Beispiel der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung entsprechen. Die Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung 58 kann einem Beispiel der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung entsprechen. Die Frequenz-Berechnungsvorrichtung 59 kann einem Beispiel der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung entsprechen. Die Pulsationsfehler-Berechnungsvorrichtung 60 kann einem Beispiel der Fehler-Korrektureinheit entsprechen. Die Pulsationsfehler-Korrektureinheit 61 kann einem Beispiel der Strömungsraten-Korrektureinheit entsprechen. Die Bestimmungsvorrichtung 81 für einen unteren Extremwert kann einem Beispiel der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung und der Bedingungsbestimmungsvorrichtung entsprechen. Die Zunahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 82 kann der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung, der Bedingungsbestimmungsvorrichtung und der Zunahme-Bestimmungsvorrichtung entsprechen. Die Abnahmeschwellen-Bestimmungsvorrichtung 83 kann einem Beispiel der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung, der Bedingungsbestimmungsvorrichtung und der Reduktions-Bestimmungsvorrichtung entsprechen. Das unkorrigierte mittlere Luftvolumen Gave1 kann einem Beispiel des Mittelwertes entsprechen. Das korrigierte mittlere Luftvolumen Gave3 kann einem Beispiel des Messergebnisses und des Mittelwertes entsprechen. Der korrigierte Ausgabewert S2 kann einem Beispiel des Messergebnisses entsprechen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018128497 [0001]
JP 2019108845 [0001]

Claims

Messsteuerungsvorrichtung, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Luftströmungsrate unter Verwendung eines Ausgabewerts eines Erfassungsabschnitts (22) misst, der ein Signal entsprechend einer Luftströmungsrate ausgibt, um ein Messergebnis (S2, Gave3) der Luftströmungsrate an eine vorbestimmte externe Vorrichtung (46) auszugeben, wobei die Messsteuerungsvorrichtung (45) aufweist: eine Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung (56, 57, 58, 59, 81, 82, 83), welche einen Pulsationszustand, der einem Zustand einer in der Luftströmungsrate erzeugten Pulsation entspricht, unter Verwendung des Ausgabewerts berechnet, anstatt einen Ausgabewert von der externen Vorrichtung zu erhalten; und eine Strömungsraten-Korrektureinheit (61), welche die Luftströmungsrate unter Verwendung des von der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung berechneten Pulsationszustands korrigiert.
Messsteuerungsvorrichtung, welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Luftströmungsrate unter Verwendung eines Ausgabewerts eines Erfassungsabschnitts (22) misst, der ein Signal entsprechend einer Strömungsrate einer in eine Verbrennungskraftmaschine zu saugenden Luft ausgibt, um ein Messergebnis (S2, Gave3) der Luftströmungsrate an eine vorbestimmte externe Vorrichtung (46) auszugeben, wobei die Messsteuerungsvorrichtung (45) aufweist: eine Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung (56, 57, 58, 59, 81, 82, 83), welche einen Pulsationszustand, der einem Zustand einer in der Luftströmungsrate erzeugten Pulsation entspricht, unter Verwendung des Ausgabewertes berechnet; eine Strömungsraten-Korrektureinheit (61), welche die Luftströmungsrate unter Verwendung des von der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung berechneten Pulsationszustands korrigiert; und eine Filtereinheit (75), welche eine Komponente mit einer vorbestimmten Grenzfrequenz aus einer Wellenform entfernt, die eine zeitliche Änderung des Ausgabewertes darstellt, wobei eine Frequenz einer Wellenform, die eine zeitliche Änderung einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine darstellt, als eine Rotationsschwankungsfrequenz definiert ist, und die Grenzfrequenz auf ein positives reellzahliges Vielfaches der Rotationsschwankungsfrequenz eingestellt ist.
Messsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Grenzfrequenz variabel auf einen größeren Wert eingestellt ist, wenn die Drehzahl höher ist.
Messsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: eine Fehler-Berechnungsvorrichtung (60), welche einen Pulsationsfehler (Err) berechnet, der einem in der Luftströmungsrate erzeugten Fehler entspricht, wenn der Ausgabewert eine Pulsation umfasst; und eine Korrektur-Berechnungsvorrichtung (60a), welche einen Korrekturbetrag (Q) unter Verwendung des von der Fehler-Berechnungsvorrichtung berechneten Pulsationsfehlers berechnet, wobei die Strömungsraten-Korrektureinheit den Ausgabewert mit dem Korrekturbetrag korrigiert und einen korrigierten Ausgabewert (S2) als das Messergebnis berechnet.
Messsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: eine Fehler-Berechnungsvorrichtung (60), welche einen Pulsationsfehler (Err) berechnet, der einem in der Luftströmungsrate erzeugten Fehler entspricht, wenn der Ausgabewert eine Pulsation umfasst; und eine Korrektur-Berechnungsvorrichtung (60a), welche einen Korrekturbetrag (Q) unter Verwendung des von der Fehler-Berechnungsvorrichtung berechneten Pulsationsfehlers berechnet, wobei die Strömungsraten-Korrektureinheit einen Mittelwert (Gave1) der Ausgabewerte berechnet und einen korrigierten Wert (Gave3) der Luftströmungsrate durch Korrigieren des Mittelwerts mit dem Korrekturbetrag berechnet.
Messsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Pulsationsparameter, der den Pulsationszustand anzeigt, eine Pulsationsfrequenz (F) umfasst, welche einer Frequenz einer in der Luftströmungsrate erzeugten Pulsation entspricht, und die Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung eine Frequenz-Berechnungsvorrichtung (59) besitzt, welche die Pulsationsfrequenz unter Verwendung des Ausgabewertes berechnet.
Messsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung eine Bedingungsbestimmungsvorrichtung (56, 81, 82, 83) besitzt, welche derart konfiguriert ist, dass diese bestimmt, ob der Ausgabewert einer vorbestimmten spezifischen Bedingung entspricht oder nicht, und die Frequenz-Berechnungsvorrichtung die Pulsationsfrequenz unter Verwendung eines Zeitintervalls (Wa, Wb, Wc, Wd) zwischen einem Zeitpunkt (ta1, tb1, tc1, td1), zu dem der Ausgabewert die spezifische Bedingung erfüllt, und einem Zeitpunkt (ta2, tb2, tc2, td2), zu dem der Ausgabewert die spezifische Bedingung das nächste Mal erfüllt, berechnet.
Messsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei ein oberer Extremwert (Ea) den Ausgabewert darstellt, wenn eine Variation im Ausgabewert von zunehmend auf abnehmend geändert wird, die Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung eine Bestimmungsvorrichtung (56) für einen oberen Extremwert besitzt, welche bestimmt, ob der Ausgabewert den oberen Extremwert erreicht, und die Frequenz-Berechnungsvorrichtung die Pulsationsfrequenz unter Verwendung eines Zeitintervalls (Wa) zwischen einem Zeitpunkt (ta1), zu dem der Ausgabewert den oberen Extremwert erreicht, und einem Zeitpunkt (ta2), zu dem der Ausgabewert den oberen Extremwert das nächste Mal erreicht, berechnet.
Messsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei wenn der Ausgabewert in einer Zeitspanne von einem letzten Zeitpunkt, zu dem der obere Extremwert zum letzten Mal auftrat, bis zu einem vorliegenden Zeitpunkt, zu dem der obere Extremwert dieses Mal in der Wellenform auftritt, welche die zeitliche Änderung des Ausgabewerts darstellt, nicht kleiner oder gleich einer vorbestimmten unteren Schwelle (Ee) wird, die Bestimmungsvorrichtung für einen oberen Extremwert den oberen Extremwert, welcher dieses Mal auftritt, durch das Vornehmen einer negativen Bestimmung löscht.
Messsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die untere Schwelle auf der Grundlage des Mittelwerts der Luftströmungsrate und/oder der Pulsationsfrequenz eingestellt ist.
Messsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei ein unterer Extremwert (Eb) den Ausgabewert darstellt, wenn eine Variation im Ausgabewert von abnehmend auf zunehmend geändert wird, die Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung eine Bestimmungsvorrichtung (81) für einen unteren Extremwert besitzt, welche derart konfiguriert ist, dass diese bestimmt, ob der Ausgangswert den unteren Extremwert erreicht, und die Frequenz-Berechnungsvorrichtung die Pulsationsfrequenz unter Verwendung des Zeitintervalls (Wb) zwischen dem Zeitpunkt (tb1), zu dem der Ausgabewert den unteren Extremwert erreicht, und dem Zeitpunkt (tb2), zu dem der Ausgabewert den unteren Extremwert das nächste Mal erreicht, berechnet.
Messsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei wenn der Ausgabewert in einer Zeitspanne von einem letzten Zeitpunkt, zu dem der untere Extremwert das letzte Mal auftrat, bis zu einem vorliegenden Zeitpunkt, zu dem der untere Extremwert dieses Mal in der Wellenform auftritt, welche die zeitliche Änderung des Ausgabewerts darstellt, nicht höher als oder gleich einer vorbestimmten oberen Schwelle (Ee) wird, die Bestimmungsvorrichtung für einen unteren Extremwert den unteren Extremwert, welcher dieses Mal auftritt, durch das Vornehmen einer negativen Bestimmung löscht.
Messsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die obere Schwelle auf der Grundlage eines Mittelwertes der Luftströmungsrate und/oder der Pulsationsfrequenz eingestellt ist.
Messsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei die Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung eine Zunahme-Bestimmungsvorrichtung (82) besitzt, welche bestimmt, ob der Ausgabewert eine vorbestimmte Zunahmeschwelle (Ec) überschreitet, während der Ausgabewert zunimmt, und die Frequenz-Berechnungsvorrichtung die Pulsationsfrequenz unter Verwendung eines Zeitintervalls (Wc) zwischen einem Zeitpunkt (tc1), zu dem der Ausgabewert die Zunahmeschwelle überschreitet, und einem Zeitpunkt (tc2), zu dem der Ausgabewert die Zunahmeschwelle das nächste Mal überschreitet, berechnet, während der Ausgabewert zunimmt.
Messsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei wenn der Ausgabewert in einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Zunahmeschwelle das letzte Mal überschritten hat, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Zunahmeschwelle dieses Mal überschreitet, eine vorbestimmte obere Schwelle (Eg) nicht erreicht, während der Ausgabewert zunimmt, die Zunahme-Bestimmungsvorrichtung den Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Zunahmeschwelle dieses Mal überschreitet, durch das Vornehmen einer negativen Bestimmung löscht.
Messsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, wobei die Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung eine Abnahme-Bestimmungsvorrichtung (83) besitzt, welche bestimmt, ob der Ausgabewert eine vorbestimmte Abnahmeschwelle (Ed) überschreitet, während der Ausgabewert abnimmt, und die Frequenz-Berechnungsvorrichtung die Pulsationsfrequenz unter Verwendung eines Zeitintervalls (Wd) zwischen einem Zeitpunkt (td1), zu dem der Ausgabewert die Abnahmeschwelle überschreitet, und einem Zeitpunkt (td2), zu dem der Ausgabewert die Abnahmeschwelle das nächste Mal überschreitet, berechnet, während der Ausgabewert abnimmt.
Messsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei wenn der Ausgabewert in einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Abnahmeschwelle das letzte Mal überschritten hat, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Abnahmeschwelle dieses Mal überschreitet, eine vorbestimmte untere Schwelle (Eh) nicht erreicht, während der Ausgabewert abnimmt, die Abnahme-Bestimmungsvorrichtung den Zeitpunkt, zu dem der Ausgabewert die Abnahmeschwelle dieses Mal überschreitet, durch das Vornehmen einer negativen Bestimmung löscht.
Messsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, wobei die Strömungsraten-Korrektureinheit an einer Korrektur gehindert wird, wenn die von der Frequenz-Berechnungsvorrichtung berechnete Pulsationsfrequenz höher als eine vorbestimmte Frequenzschwelle ist.
Messsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, wobei ein Pulsationsparameter, welcher den Pulsationszustand anzeigt, eine Pulsationsamplitude (Pa) umfasst, die einer Amplitude der in der Luftströmungsrate erzeugten Pulsation entspricht, und die Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung eine Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung (58) umfasst, welche die Pulsationsamplitude unter Verwendung des Ausgabewertes berechnet.
Messsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Strömungsraten-Korrektureinheit an einer Korrektur gehindert wird, wenn die von der Pulsationsamplituden-Berechnungsvorrichtung berechnete Pulsationsamplitude kleiner als eine vorbestimmte Pulsationsamplitudenschwelle ist.
Messsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Pulsationsamplitudenschwelle auf der Grundlage des Mittelwertes der Luftströmungsrate und/oder der Pulsationsfrequenz eingestellt ist.
Messsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 21, wobei die Frequenz-Berechnungsvorrichtung die Pulsationsfrequenz berechnet, indem diese Frequenzen ausschließt, die höher oder gleich einer oberen Grenzfrequenz oder niedriger als eine untere Grenzfrequenz sind.
Messsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 22, wobei die Frequenz-Berechnungsvorrichtung die Pulsationsfrequenz berechnet, indem diese Frequenzen ausschließt, die eine Änderungsrate besitzen, die gleich oder höher als eine obere Grenzänderungsrate oder niedriger als eine untere Grenzänderungsrate ist.
Strömungsvolumenmessvorrichtung (10), welche derart konfiguriert ist, dass diese eine Luftströmungsrate misst, aufweisend: einen Messkanal (32) mit einem Messeinlass (35), durch den Luft einströmt, und einem Messauslass (36), durch den die Luft ausströmt; einen Erfassungsabschnitt (22), welcher ein Signal entsprechend der Strömungsrate der Luft in dem Messkanal ausgibt; und eine Messsteuerungseinheit (45), welche die Luftströmungsrate unter Verwendung des Ausgabewerts des Erfassungsabschnitts misst und das Messergebnis (S2, Gave3) der Luftströmungsrate an eine vorbestimmte externe Vorrichtung (46) ausgibt, wobei die Messsteuerungseinheit besitzt eine Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung (56, 57, 58, 59, 81, 82, 83), welche den Pulsationszustand, der einem Zustand einer in der Luftströmungsrate erzeugten Pulsation entspricht, unter Verwendung des Ausgabewertes berechnet, anstatt einen Ausgabewert von der externen Vorrichtung zu erlangen, und eine Strömungsraten-Korrektureinheit (61), welche die Luftströmungsrate unter Verwendung des von der Pulsationszustands-Berechnungsvorrichtung berechneten Pulsationszustands korrigiert.
Strömungsvolumenmessvorrichtung nach Anspruch 24, ferner aufweisend: einen Strömungskanal (31) mit einem Einlass (33), durch den die Luft einströmt, und einem Auslass (34), durch den die Luft ausströmt, wobei der Messkanal ein vom Strömungskanal abgezweigter Zweigdurchlass ist.
Strömungsvolumenmessvorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, ferner aufweisend: einen Drosselabschnitt (37), welcher den Messkanal vom Messeinlass zum Erfassungsabschnitt hin allmählich verengt.
Strömungsvolumenmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, ferner aufweisend: eine Erfassungseinheit (40), welche den Erfassungsabschnitt, die Messsteuerungseinheit und einen Körper (42), der den Erfassungsabschnitt und die Messsteuerungseinheit schützt, umfasst; und ein Gehäuse (21), welches den Messkanal definiert und die Erfassungseinheit aufnimmt.