JP2002181604A

JP2002181604A - 内燃機関の空気流量計測装置

Info

Publication number: JP2002181604A
Application number: JP2000385805A
Authority: JP
Inventors: Tei Someno; 禎染野; Mamoru Nemoto; 守根本; Yoshihiko Akagi; 好彦赤城
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】周波数式の空気流量計測装置において、周波
数から空気流量へ変換する場合の計測精度の確保をしつ
つ、演算の負荷を抑えられるようにし、また、電圧値式
から周波数式に置換えることが容易に可能な空気流量計
測装置を提供する。【解決手段】空気流量計５０の周波数出力を、周期計
測部３２にて周期Ｔとして検出し、この周期Ｔの検出結
果を予め定義されている変換式によって電圧値Ｖに変換
し、電圧値Ｖを空気流量Ｑに変換してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気流量を計測す
る内燃機関の空気流量計測装置に係り、特に、自動車用
内燃機関の吸入空気流量の計測に好適な周波数式の空気
流量計測装置装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子制御燃料噴射式の自動車
用内燃機関の吸入空気量を計測する空気流量計測装置の
一つとして、発熱抵抗式の流量計測装置が知られてい
る。発熱抵抗式の流量計測装置は、計測すべき流体の質
量流量を直接計測できるという特質を持つことから、広
く用いられている。

【０００３】一般的な内燃機関用の発熱抵抗式の空気流
量計測装置としては、検出された空気流量を電圧値とし
て取り出すように構成したものが提案されている一方、
特開昭６２−７９３１６号公報に示されているように周
波数として取り出すように構成したものが既に提案され
ている。

【０００４】電圧値式の空気流量計測装置では、センサ
回路が１２Ｖのバッテリ電圧や、バッテリ電圧から電源
回路を通して作成される５Ｖ基準電圧を基に形成される
ため、Ａ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換器の出力信
号によって空気流量が計測される。

【０００５】このため、電圧値式の空気流量計測装置に
よって計測される空気流量は、Ａ／Ｄ変換器に供給され
る電源回路の電圧ばらつきや、ハーネス線の電圧降下、
コネクタ類の接触抵抗の変動などによって影響される可
能性があり、電源回路のばらつき精度の確保、あるいは
ハーネス線を含む信号系ライン等の信頼性を向上する必
要があり、車両としてはコスト高となることが考えられ
る。

【０００６】周波数式の場合には、信号系ラインの電圧
の影響を比較的受け難いので、センサ自体のコストは増
加するものの、電圧値式ものに対して、信頼性では有利
である。近年では、周波数式のものも低コスト化が進
み、採用が拡大傾向にあり、今後、電圧値式のものと併
用する状況にある。

【０００７】このため、電圧値式、および周波数式の空
気流量計測装置を容易に置換えることが可能なシステム
構成、すなわちハードウェア構成、あるいは制御方法、
ソフトウェアが必要となっている。

【０００８】周波数式の信号計測方法としては、所定時
間内に検出されるパルス数を検出して周波数を演算する
方法や、特開昭６１−１００６１３号公報に示されてい
るように、カルマン渦流量計の場合で、パルスの周期を
計測して周波数として演算する方法が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、発熱抵抗
式において、周波数から空気流量へ変換する場合の計測
精度の確保や、演算の容易さ、電圧値式から周波数式の
空気流量計測装置を容易に置換えることが可能な制御方
法についての、配慮が充分にされているとは言えなかっ
た。例えば、発熱抵抗式では、検出信号を空気流量に変
換する際に空気流量Ｑは、主として次の（１）式が採用
されている。

【００１０】

【数１】Ｉｈ^２・Ｒｈ＝（α＋β・√Ｑ）・（Ｔｈ−Ｔａ）．．．（１）ここで、Ｉｈは発熱抵抗体の電流値、Ｒｈは発熱抵抗の
抵抗値、Ｔｈは発熱抵抗の表面温度、Ｔａは空気の温
度、Ｑは空気流量、α、βは発熱抵抗の仕様で決まる定
数である。一般的には、（Ｔｈ−Ｔａ）が一定となるよ
うに発熱抵抗の電流値Ｉｈを制御するので、抵抗器の電
圧降下によって電圧値Ｖに変換して検出し、これを空気
流量Ｑに変換し、各制御に使用するようになっている。

【００１１】この場合、結果として、電圧値Ｖは４次関
数式になるため、周波数から空気流量へ変換する場合に
４次曲線の曲率が厳しい領域でも、空気流量の誤差が比
較的小さくなるようにしつつ、演算が複雑化しないよう
に演算部を実現しなければならない。

【００１２】電圧値式から周波数式の空気流量計測装置
へ置換える際には、計測される周期や周波数を制御に使
用すると、従来は、電圧値そのもの、あるいは電圧値と
空気流量との相関などで判定していた自己診断制御など
へも影響があり、制御の変更、あるいは再適合の工数が
発生してしまうという問題があった。

【００１３】本発明は、前記点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、周波数式の空気流量
計測装置において、周波数から空気流量へ変換する場合
の計測精度の確保をしつつ、演算の負荷を抑えられるよ
うにし、また、電圧値式から周波数式に置換えることが
容易に可能な内燃機関の空気流量計測装置を提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明による内燃機関の空気流量計測装置は、空気流量
の計測値に応じた周波数信号を出力する空気流量計と、
前記空気流量計が出力する周波数出力を周期として検出
する周期検出手段と、前記周期検出手段の検出結果を電
圧値に変換する電圧値変換手段と、前記電圧値変換手段
の出力を空気流量に変換する空気流量変換手段とを有
し、前記空気流量変換手段の出力信号を流量検出信号と
して取り出すように構成されているものである。

【００１５】本発明による内燃機関の空気流量計測装置
では、前記周期検出手段は、内燃機関の各運転状態パラ
メータが演算される所定の演算周期よりも短い期間で周
期の検出を行い、少なくとも、内燃機関の最高回転数の
１回転周期に、気筒数の１／２回以上サンプリングする
ように、演算タイミングを設定されているものとするこ
とができる。

【００１６】また、本発明による内燃機関の空気流量計
測装置では、前記電圧値変換手段は、前記周期検出手段
の検出結果を周波数に変換する周波数変換手段と、前記
周波数変換手段が出力する周波数を電圧に変換する電圧
変換手段とを含んでいるものにすることもできる。

【００１７】また、本発明による内燃機関の空気流量計
測装置では、前記空気流量変換手段は、予め定義されて
いる変換式によって空気流量の変換を行い、その変換式
は、入力される電圧値が等間隔の関数として定義されて
いるものとすることができる。

【００１８】また、前記目的を達成すべく、本発明によ
る内燃機関の空気流量計測装置は、空気流量の計測値に
応じた周波数信号を出力する空気流量計と、前記空気流
量計が出力する周波数出力を周期として検出する周期検
出手段と、前記周期検出手段の周期の検出結果を周波数
に変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段が出
力する周波数を空気流量に変換する空気流量変換手段と
を有し、前記空気流量変換手段の出力信号を流量検出信
号として取り出すように構成されているものである。

【００１９】本発明による内燃機関の空気流量計測装置
では、前記空気流量変換手段は、予め定義されている変
換式によって空気流量の変換を行い、その変換式は、入
力される周波数が等間隔の関数として定義されているも
のとすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明に係る内
燃機関の空気流量計測装置の一実施形態について詳細に
説明する。図１は、本発明による空気流量計測装置を備
えたエンジン制御システムの全体構成を示している。４
気筒からなる内燃機関１００の多弁式の各気筒１０、１
０…には、吸気弁１１及び排気弁１２が設けられている
と共に、気筒内を往復動するピストン１３が設けられ、
これらにより各気筒毎に燃焼室が画定される。また、各
気筒１０毎に点火プラグ１４が配置される。

【００２１】内燃機関１００には、吸気ポート１５に連
通する吸気管１６と、排気ポート１７に連通する排気管
１８が設置されている。吸気管１５には、運転状態検出
手段の一つであって、吸気の質量流量を計測する空気流
量計５０や、吸気通路の途中に設けられたスロットルバ
ルブ１９の開度を計測するスロットルセンサ２０が各々
の適宜位置に配置され、さらに、内燃機関１００の冷却
水温を計測する冷却水温センサ２１、エンジン回転数を
計測するクランク角センサ２２が各々の適宜位置に配置
されている。

【００２２】吸気管１６の上流部にはエアクリーナ２３
が設けられている。エアクリーナ２３より機関吸気系に
流入した空気は、スロットルバルブ１９によって流量を
調節され、燃料噴射装置である燃料噴射弁（インジェク
タ）２４から所定の角度で吸気ポート１５に噴射された
ガソリンと混合されて各気筒１０内に供給される。

【００２３】空気流量計５０から得られる吸入空気量を
示す出力信号と、スロットルセンサ２０からの出力信号
と、冷却水温センサ２１、クランク角センサ２２からの
各出力信号は、エンジン制御装置（コントロールユニッ
トＣ／Ｕ）３０に入力される。コントロールユニット３
０は、車体あるいはエンジンルーム内に配置され、前記
種々のセンサから出力される内燃機関１００の運転状態
を示す電気的な信号に基づいて所定の演算処理を行い、
運転状態に最適な制御を行うべく、燃料を噴射供給する
インジェクタ２４の開閉、点火プラグ１４の駆動、及び
アイドル時のエンジン回転数を目標回転数になるように
コントロールするアイドルスピードコントロールバルブ
（ＩＳＣ）２５の開閉などを行うための各制御信号を出
力する。

【００２４】コントロールユニット３０は、入出力イン
ターフェイスとしてのＩ／Ｏ、演算処理装置ＭＰＵ、多
数の制御プログラムを記憶させた記憶装置ＲＡＭ及びＲ
ＯＭ、タイマーカウンター等によるマイクロコンピュー
タ３１で構成されており、具体的には、検出された吸入
空気量及び設定された空燃比に基づいてインジェクタ２
４から気筒１０に供給すべきを燃料量を開弁時間として
算出すると共に、点火プラグ１４、燃料ポンプ２６の駆
動などを制御している。

【００２５】空気流量計５０は、図２に示されているよ
うに、センサ回路５１と、周波数変換回路５２とで構成
されており、センサ回路５１の計測値（電圧）Ｖｏｕｔ
を周波数変換回路５２によって周波数信号に変換し、そ
れを出力信号Ｆｏｕｔとしてマイクロコンピュータ３１
に供給する。

【００２６】センサ回路５１は、発熱抵抗式の空気流量
計５０のセンシング部分であり、吸気通路に設置された
図示されていない発熱抵抗体と温度補償抵抗体を備えて
いる。センサ回路５１は、発熱抵抗体に、バッテリ電源
ＶＢから電流を供給することにより、発熱抵抗体を一定
温度に加熱し、発熱抵抗体の周りを流れる空気によって
発熱抵抗体から奪われる熱量が、空気の流速に応じて変
化することにより、発熱抵抗体の抵抗値変化を打ち消す
ために生じる電流値変化より空気流量Ｑを表わすアナロ
グ（電圧）の出力信号Ｖｏｕｔを発生する働きをする。

【００２７】周波数変換回路５２は、空気流量計５０内
に備えられ、出力信号ＶｏｕｔをＶ−Ｆ変換器により、
周波数出力信号Ｆｏｕｔを発生する働きをするもので、
図３に示されているような波形を出力する。マイクロコ
ンピュータ３１は、周波数出力信号Ｆｏｕｔの処理に必
要な各種の演算を実行する。

【００２８】次に、従来技術である電圧値式の空気流量
計測装置の信号処理系と、本発明による周波数式の空気
流量計測装置の信号処理系を図４〜図６を参照して説明
する。図４は従来の電圧値式の空気流量計測装置の信号
処理系を示している。空気流量計２００が出力する出力
電圧値は空気流量（空気量）Ｑａと図７（ａ）に示され
ているような関係にあり、出力電圧値は、アナログ・デ
ィジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）２０１によりディジタ
ル値に変換され、マイクロコンピュータ２０２に入力さ
れる。

【００２９】マイクロコンピュータ２０２では、ディジ
タル信号に変換された電圧値を、Ｖ→Ｑ空気量変換部２
０３の書換メモリ上に予めマップ化して定義されている
Ｖ−Ｑマップを用いて、流量に対して非直線な４次式特
性を示している電圧値に対応した空気流量Ｑに変換す
る。空気流量Ｑを示すディジタル信号は、ディジタルフ
ィルタ２０４によりフィルタ処理されて制御量演算部２
０５に渡され、また診断制御部２０６に入力される。

【００３０】図５は、本発明による周波数式の空気流量
計測装置の信号処理系を示している。空気流量計５０が
出力する周波数出力信号Ｆｏｕｔは、図３に示されてい
るような波形を示し、空気流量Ｑと図７（ｂ）に示され
ているような関係にある。周波数出力信号Ｆｏｕｔは、
マイクロコンピュータ３１に直接入力される。マイクロ
コンピュータ３１は、タイマ・カウンタによる周期計測
部（周期検出手段）３２を有し、周期計測部３２によっ
て周波数を周期として計測、換言すれば、周波数を周期
（時間）に変換する。

【００３１】次に、この処理手順を図８を参照して説明
する。マイクロコンピュータ３１では、周波数出力信号
Ｆｏｕｔの立ち上がりエッジ間の時間Ｔを周期として計
測する。周波数出力信号Ｆｏｕｔの立ち上がりエッジを
検出すると、タイマ・カウントをリセットして当該タイ
マ・カウントのカウントアップを開始し、次に周波数出
力信号Ｆｏｕｔ信号の立ち上がりエッジを検出した時点
で、その時のタイマカウント値をメモリに記憶し、タイ
マ・カウントをリセットし、再度、次のエッジ間時間を
計測する。

【００３２】周波数出力信号Ｆｏｕｔの立ち上がりエッ
ジ検出時の処理には、マイクロコンピュータ３１によっ
て割込みをかけないと処理できないものと、マイクロコ
ンピュータ３１のポートを使用して割込みをかけなくて
も自らタイマ計測できるものとがあり、何れの場合でも
計測は可能である。また、周波数出力信号Ｆｏｕｔの立
ち上がりエッジに限らず、周波数出力信号Ｆｏｕｔの立
ち下がりエッジでもよく、選択して使用すればよい。

【００３３】周期（Ｔ）はタイマカウント値とマイクロ
コンピュータ３１の性能により決まるタイマ・カウント
のカウントアップ周期との掛算により求められる。ここ
で、カウントアップ周期の更新タイミングと、制御周期
（例えば４ｍｓ毎）との関係について、少なくとも、内
燃機関の最高回転数の１回転周期には、気筒数の１／２
回以上サンプリングされないと、各運転所要パラメータ
が最新の周波数検出値で制御が演算されないという問題
がある。

【００３４】そこで、内燃機関の最高回転数の１回転周
期には、気筒数の１／２回以上サンプリングされなるよ
うに演算周期を決める必要がある。例えば、４気筒の内
燃機関の最高回転数を７０００ｒ／ｍｉｎ、周波数式出
力の最低流量側を２０００Ｈｚとすると、空気量計測の
周期は最大で０．５ｍｓ、気筒間の時間は４．３ｍｓと
なり、演算周期は４ｍｓだと８回となり、７０００ｒｐ
ｍまで各気筒毎に最低１回以上の演算が可能であり、性
能を満足できることになる。

【００３５】以上により、該周期の検出結果を、予め、
周期→電圧変換処理部３３において、書換メモリ上にマ
ップ化、あるいは本実施例では図１０に示すような１次
関数として定義されているＴ−Ｖマップを用いて、電圧
値に変換し、その後、上述した従来のＶ→Ｑ空気量変換
部２０３と同等のＶ→Ｑ空気量変換部３４に定義されて
いるＶ−Ｑマップをそのまま用いて、Ｖ→Ｑ空気量変換
部３４にて空気流量に対して非直線な４次式特性を示し
ている電圧値に対応した空気流量Ｑに変換できる。これ
により、電圧値式のものからから周波数式のものに置換
えることが容易に可能となる。

【００３６】Ｖ→Ｑ空気量変換部３４が出力する空気流
量Ｑを示すディジタルの信号はディジタルフィルタ３５
によりフィルタ処理されて制御量演算部３６に渡され、
周期→電圧変換処理部３３が出力する電圧信号は診断制
御部３７に入力される。

【００３７】従来は、電圧値そのもの、あるいは電圧値
と空気流量との相関などで判定していた自己診断制御な
ども、上述のように変換した電圧値を使用することで、
従来のものと等価とすることができ、制御の変更あるい
は再適合の工数が発生しない。

【００３８】尚、周期→電圧変換処理部３３のＴ−Ｖマ
ップは、検出された周期Ｔを１／Ｔの割り算をすること
で、一旦周波数Ｆに変換することで、Ｆ−Ｖマップとし
て定義されていてもよい。この場合には、周波数Ｆをメ
モリに記憶し、モニタとして使用できるメリットがあ
る。但し、算出した周波数値を基に、Ｆ−Ｖマップによ
る変換を行うと、途中演算のビット落ちなどにより、計
算精度が低下する場合もあるので、検討が必要である。

【００３９】図６は、本発明による周波数式の空気流量
計測装置で、従来のものと等価とする電圧値への変換部
分を設けることなく、周期計測部３２によって検出され
た周期Ｔから空気流量Ｑに直接変換する場合の信号処理
系を示している。

【００４０】マイクロコンピュータ３１では、周期→周
波数変換部３８によって周期Ｔを周波数Ｆに変換し、Ｆ
→Ｑ空気量変換部３９の書換メモリ上に予めマップ化と
して定義されているＦ−Ｑマップを用いて、空気流量に
対して非直線な４次式特性を示している周波数値に対応
した空気流量Ｑに変換する。

【００４１】この場合に、計測精度の確保をしつつ、演
算の負荷を抑える方法について、次に説明する。図１０
は周波数式のものの出力における周期Ｔと周波数Ｆとの
関係を、図１１は周波数Ｆと空気流量Ｑａとの関係を、
図１２は周期Ｔと空気流量Ｑａとの関係を各々示してお
り、何れも非線形な関係にある。

【００４２】周期Ｔあるいは周波数Ｆから空気流量Ｑａ
に変換する場合には、ｘ（周期、周波数）−ｙ軸（空気
流量）で、軸分割してマップ化した値を、検索補間して
求めることになる。検索補間する際に、ｘ軸を不等間隔
にした場合と、等間隔とにした場合の演算負荷を比較す
ると、不等間隔では、現在のｘと軸設定値との相対位置
を演算するのに、常に大小比較して求めなくてはならな
いのに対し、等間隔にすると、２のｎ乗のシフト回数で
相対位置が求まるので、演算の負荷を抑えられる等間隔
軸のマップ設定の方が有利である。

【００４３】図１３は周波数Ｆと空気流量Ｑとの関係
を、図１４は周期Ｔと空気流量Ｑとの関係をそれぞれ部
分的に拡大して示したものである。周波数Ｆの場合に
は、図１３に示されているように、１０００Ｈｚ当りの
Ｑ変化量の比ΔＱ２Ｆ／ΔＱ１Ｆは約１．７倍であるの
に対し、周期Ｔの場合には５０μｓ当りのＱａ変化量の
比、ΔＱ２Ｔ／ΔＱ１Ｔは約３．４倍になる。れによ
り、Ｑ変換マップを周波数Ｆの等軸分割化マップとする
ことで、演算の負荷を抑えながら、計測精度を確保する
ことができる。

【００４４】次に、本発明による空気流量計測装置の信
号処理手順を図１５〜図１７に示されている制御フロー
チャートを参照して説明する。図１５、図１６に示され
ているルーチンは、タイマ・カウンタによる周期計測部
３２におけるルーチンであり、図１５に示されている割
り込み処理と、図１６に示されている例えば２０ＭＨｚ
のマイクロコンピュータ３１の内部クロックによる５μ
ｓ毎に繰り返されるカウントアップ処理とを有してい
る。

【００４５】図１５に示されている割り込み処理では、
空気流量計５０からの出力周波数信号の立ち上がりエッ
ジを検出したかを判定し（ステップ１０００）、エッジ
を検出した場合には（ステップＳ１０００肯定）、その
時点のタイマカウント値を周期Ｔとしてメモリに記憶し
（ステップ１０１０）、タイマをリセットし（ステップ
１０２０）、本ルーチンを終了して、再度、次のエッジ
の検出を待機する。これに対し、信号の立ち上がりエッ
ジを検出しないと判定された場合には（ステップ１００
０否定）、そのまま本ルーチンを終了する。

【００４６】なお、マイクロコンピュータ３１によって
は、割込みをかけなくても自らタイマ計測できるものも
ある。また、立ち上がりエッジに限らず、立ち下がりエ
ッジでもよく、選択して使用すればよい。図１６に示さ
れているカウントアップ処理では、マイクロコンピュー
タ３１の内部クロックによる所定毎のタイマカウント
で、タイマ値を繰り返しアップカウントする（ステップ
２０００）。

【００４７】図１７は、周期計測部３２によって検出さ
れた周期Ｔを空気流量Ｑａに変換して各制御量を演算す
るルーチンを示したもので、例えば４ｍｓ毎の周期等で
繰り返し実行される。このルーチンは、まず、メモリに
記憶された周期Ｔを読み出す（ステップ３０００）。割
込みをかけなくても自らタイマ計測できるマイクロコン
ピュータ３１の場合には、周期Ｔ相当が記憶されている
ＲＡＭ値を直接読み出す。

【００４８】つぎに、該周期の検出結果を予めに周期→
電圧変換処理によって書換メモリ上にマップ化して定義
されているＴ−Ｖマップを用いて、周期Ｔを電圧値Ｖに
変換し（ステップ３０１０）、Ｖ−Ｑ空気流量変換処理
によって定義されているＶ−Ｑマップを用いて、電圧値
Ｖに対応した空気流量Ｑに変換する（ステップ３０２
０）。つぎに、必要に応じて１次遅れによるディジタル
・フィルタ処理を行い（ステップ３０３０）、運転状態
に最適な制御を行うべく、各制御量、例えば燃料を噴射
供給するインジェクタ２４の開閉、点火プラグ１１４の
駆動、アイドルスピードコントロールバルブ２５の開閉
などの各制御信号の演算を行い（ステップ３０４０）、
本ルーチンを終了する。

【００４９】以上のように、本発明による空気流量計測
装置によれば、空気流量計５０が出力する周波数出力信
号Ｆｏｕｔを周期計測部３２にて周期Ｔとして検出し、
周期Ｔの検出結果を周期→電圧変換部３３にて予め定義
されている変換式によって電圧値Ｖに変換し、この電圧
値ＶをＶ→Ｑ空気量変換部３４にて予め定義されている
変換式によって空気流量Ｑに変換し、これを流量検出信
号として取り出すから、電圧値式のものから周波数式の
ものに置換えることが容易に可能となる。

【００５０】周期Ｔの検出を、内燃機関の各運転状態パ
ラメータが演算される所定の演算周期よりも短い期間で
行い、少なくとも、内燃機関の最高回転数の１回転周期
に、気筒数の１／２回以上サンプリングされるように演
算タイミングが設けられ、さらに、電圧値Ｖから空気流
量Ｑに変換する際に、入力される電圧値Ｖが等間隔の関
数として定義されて構成されるようにすることで、計測
精度の確保をしつつ、演算の負荷を抑えることが可能と
なる。

【００５１】また、空気流量計５０が出力する周波数出
力信号Ｆｏｕｔを周期計測部３２にて周期Ｔとして検出
し、周期Ｔの検出結果を周波数→周波数変換部３８にて
予め定義されている変換式によって周波数Ｆに変換し、
この周波数ＦをＦ→Ｑ空気量変換部３９にて予め定義さ
れている変換式によって空気流量Ｑに変換し、さらに、
流量変換は入力される周波数が等間隔の関数として定義
されて構成することで、特に電圧値式ものから周波数式
のものに置換える必要がない場合においても、周波数か
ら空気流量へ変換する場合の計測精度の確保をしつつ、
演算の負荷を抑えることが可能となる。

【００５２】以上、本発明の一実施形態について詳述し
たが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱す
ることなく、設計において種々の変更ができるものであ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発
明による内燃機関の空気流量計測装置によれば、周波数
出力を一旦周期として検出し、この周期の検出結果を予
め定義されている変換式によって電圧値に変換するよう
にしているので、電圧値式から周波数式に置換えること
が容易に可能となる。また、周波数から空気流量へ変換
する場合の計測精度の確保をしつつ、演算の負荷を抑え
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の内燃機関の空気流量計測
装置を備えたエンジン制御システムの全体構成を示すシ
ステム構成図。

【図２】図１の内燃機関の空気流量計測装置の空気流量
計部分のブロック図。

【図３】空気流量計が出力する出力周波数波形を示す波
形図。

【図４】従来の電圧値式の空気流量計測装置の信号処理
系のブロック図。

【図５】図１の周波数式の空気流量計測装置の信号処理
系の一つの実施の形態を示すブロック図。

【図６】図１の周波数式の空気流量計測装置の信号処理
系の他の実施の形態を示すブロック図。

【図７】（ａ）は出力電圧値と空気流量との関係を示す
グラフ、（ｂ）は周波数と空気流量との関係を示すグラ
フ。

【図８】周波数を周期として計測する処理の信号波形を
示す波形図。

【図９】周期と電圧値との関係を示すグラフ。

【図１０】周波数式出力における周期と周波数との関係
を示すグラフ。

【図１１】周波数と空気流量との関係を示すグラフ。

【図１２】周期と空気流量との関係を示すグラフ。

【図１３】周波数と空気流量との関係を拡大して示すグ
ラフ。

【図１４】周期と空気流量との関係を拡大して示すグラ
フ。

【図１５】図１の内燃機関の空気流量計測装置における
周期検出処理を示す制御フローチャート。

【図１６】図１の内燃機関の空気流量計測装置における
周期検出のためのカウントアップ処理を示す制御フロー
チャート。

【図１７】図１の内燃機関の空気流量計測装置において
周期を空気流量に変換して各制御量を演算する処理ルー
チンを示す制御フローチャート。

【符号の説明】

３０コントロールユニット３１マイクロコンピュータ３２周期計測部３３周期→電圧変換部３４Ｖ→Ｑ空気量変換部３５ディジタルフィルタ３６制御量演算部３７故障診断部３８周期→周波数変換部３９Ｆ→Ｑ空気量変換部１００内燃機関

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者根本守茨城県ひたちなか市高場2477番地株式会社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者赤城好彦茨城県ひたちなか市高場2477番地株式会社日立カーエンジニアリング内Ｆターム(参考） 2F035 AA02 EA04 EA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気流量の計測値に応じた周波数信号を
出力する空気流量計と、前記空気流量計が出力する周波数出力を周期として検出
する周期検出手段と、前記周期検出手段の検出結果を電圧値に変換する電圧値
変換手段と、前記電圧値変換手段の出力を空気流量に変換する空気流
量変換手段と、を有し、前記空気流量変換手段の出力信号を流量検出信
号として取り出すように構成されていることを特徴とす
る内燃機関の空気流量計測装置。
【請求項２】前記周期検出手段は、内燃機関の各運転
状態パラメータが演算される所定の演算周期よりも短い
期間で周期の検出を行い、少なくとも、内燃機関の最高
回転数の１回転周期に、気筒数の１／２回以上サンプリ
ングするように、演算タイミングを設定されていること
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の空気流量計測
装置。
【請求項３】前記電圧値変換手段は、前記周期検出手
段の検出結果を周波数に変換する周波数変換手段と、前
記周波数変換手段が出力する周波数を電圧に変換する電
圧変換手段とを含んでいることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の内燃機関の空気流量計測装置。
【請求項４】前記空気流量変換手段は、予め定義され
ている変換式によって空気流量の変換を行い、その変換
式は、入力される電圧値が等間隔の関数として定義され
ていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記
載の内燃機関の空気流量計測装置。
【請求項５】空気流量の計測値に応じた周波数信号を
出力する空気流量計と、前記空気流量計が出力する周波数出力を周期として検出
する周期検出手段と、前記周期検出手段の周期の検出結果を周波数に変換する
周波数変換手段と、前記周波数変換手段が出力する周波数を空気流量に変換
する空気流量変換手段と、を有し、前記空気流量変換手段の出力信号を流量検出信
号として取り出すように構成されていることを特徴とす
る内燃機関の空気流量計測装置。
【請求項６】前記空気流量変換手段は、予め定義され
ている変換式によって空気流量の変換を行い、その変換
式は、入力される周波数が等間隔の関数として定義され
ていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の空
気流量計測装置。