JP2003505673A - 脈動する量を検出する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 脈動する量、例えばエンジンの吸気管を流れる空気を検出する装置が提供される。ここでは信号処理および脈動エラーの補正は、センサの一部である評価装置において行われる。信号処理部の出力側においてセンサ、例えばホットフィルム式空気質量測定器が、補正した出力信号を出力する。この出力信号は、決定すべき量、例えば内燃機関の吸気管に流れる空気の質量に対する尺度である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載された、脈動する量を検出する装置を出
発点としており、殊に、内燃機関によって吸気された空気質量を検出する装置に
関する。

【０００２】 内燃機関によって吸気された空気質量を検出するために、通例、マイクロメカ
ニカルな空気質量センサが使用され、そのセンサ素子は空気の流れにさらされる
。内燃機関の吸気管における空気質量は、所定の条件下では吸気管において脈動
する流れであるため、センサ素子は、例えば吸気管に直接組み込まれているので
はなく、脈動が比較的少ない流れのバイパスに組み込まれる。しかしながらいく
つかのエンジン、例えばスロットルフリーのエンジンでは、吸気管の脈動は殊に
強く、簡単に補償することはできない。

【０００３】 物理的には脈動エラーの空気力学的な補償には限界がある。さらに空気質量測
定器のバイパス幾何学形状を決定する際にこの補償は、センサ余熱によって制限
される。脈動エラーはパラメタ、すなわち平均空気質量および脈動の周波数およ
び振幅に依存する。バイパス幾何学形状によってセンサの温度エラーを調整でき
ないパラメタ領域に対しては最終的に、表示は吸気管脈動により誤ったままであ
る。この誤った表示を低減するために、例えばＤＥ−ＯＳ４４０８２４３では、
空気式脈動減衰の他に付加的な電子式フィルタを使用し、これによってセンサ素
子の出力信号を有利に変更ないしは減衰することが提案されている。ここでこの
電子式フィルタは、センサの一部であり、かつ特性曲線適合化および特性曲線制
限のための回路に前置接続されている。特性曲線適合化および特性曲線制限のた
めのこの回路も同様にセンサ素子の一部である。ここでこの電子式フィルタを予
想される信号に適合させて、高周波の固有振動も脈動の基本振動も共に減衰され
るようにし、これによってフィルタの出力側におけるパルス振幅がさらに小さく
なるようにする。このようにして得られた信号から、後置接続されたマイクロコ
ンピュータ、例えば内燃機関の制御装置において、脈動する量の平均値、すなわ
ち吸気された空気質量の平均値が計算される。

【０００４】 発明の利点 請求項１の特徴部分に記載された特徴的構成を有する、脈動する量を検出する
本発明の装置は、脈動エラーの殊に信頼性の高い補償が得られ、ここでこの補償
は有利にも種々のエンジンに適合することができ、考えられ得るあらゆる条件に
おいて高い信頼性で機能するという利点を有する。ここで殊に有利であるのは、
この脈動補償をすでにセンサにおいて実行することでき、したがって後続の評価
装置、例えばエンジン制御装置のマイクロプロセッサの負荷が軽減されることで
ある。ここでは有利にも補償の際に考慮される脈動特性マップがセンサそれ自体
に格納される。この脈動特性マップは例えば有利なテストベッドで求めることが
でき、かつエンジンの稼働の前に、使用すべきセンサの記憶装置に書き込むこと
ができる。この脈動特性マップＰＫは、種々の量の関数、例えばＰＫ＝ｆ（空気
質量、周波数、振幅）である。この原理は、制御装置に相応する特性マップが格
納されている場合にも同様に、ＨＦＭの補正なしに有効である。この利点は、請
求項１の特徴部分に記載された特徴的構成を有する、脈動する量を検出する装置
によって達成される。

【０００５】 本発明の別の利点は、従属請求項に記載された手段によって得られる。ここで
はこの有利な実施形態に無関係に、後続の評価装置、すなわち例えば制御装置に
おいて付加的にもう１つ脈動特性マップを設けることもでき、かつ別のないしは
付加的な補正手段を制御装置において実行することができる。本発明は有利には
、エンジンないしは内燃機関から吸気管を通って流れる空気を求めるために使用
され、ここでセンサとしてホットフィルム式空気質量測定器が吸気管に配置され
る。

【０００６】 図面 本発明の実施例を図面に示し、以下の図で詳しく説明する。

【０００７】 説明 図面のただ１つの図には本発明の実施例が示されている。この実施例によって
、内燃機関の吸気管を流れる空気の質量を求める。しかしながら一般的には本発
明は脈動する量を測定するあらゆる測定装置に転用することができる。

【０００８】 図に示した実施例では参照符号１０でセンサ素子が示されている。ここではこ
えは例えばホットフィルム式空気質量測定器からなるセンサ素子であり、これは
内燃機関の図示しない吸気管に設けられている。このセンサは、センサ素子だけ
でなく、以下に詳しく説明する信号処理のための装置も含む。

【０００９】 センサＵＳの出力信号は、まずアナログの信号処理部１１に供給される。処理
された信号はＡ／Ｄインタフェース１２においてデジタル化され、引き続き解析
部１３に供給される。解析部１３では振幅または平均空気質量について調べられ
る。脈動振幅の情報は、例えば信号最大値ないしは信号最小値から決定される。
信号解析は、いわゆるｒｍｓ値（Root-Mean-Square；標準偏差）をセンサ信号か
らスライド式に決定することによっても可能である。信号のパルス周波数は、例
えばエンジンの回転数から、または制御装置のセグメント情報から導出すること
ができる。所属の評価ブロック「セグメント情報 周波数」は、図では参照符号
１７で示されている。この情報も、解析部１５において得られた振幅または平均
空気質量についての情報と同様に特性マップ１６に供給される。

【００１０】 エンジンにおいてセグメントとは角度領域を示しており、この大きさはクラン
ク軸の２回転をエンジンのシリンダ数によって除算したものである。所属のセグ
メント情報は制御装置から信号として出力され、この信号は、制御装置で行われ
る種々の計算に必要である。吸気管における空気の脈動の、予想される周波数は
、エンジン回転数、ないしはクランク軸が１セグメントに相応する角度だけ回転
する時間の逆数に依存するため、セグメント情報から脈動周波数を決定すること
ができる。

【００１１】 センサ素子の出力信号ＵＳに、相応する電子式補正器が後置接続され、この補
正器によってふつうのエンジンに発生する脈動エラーが高い信頼性で排除される
。したがって例えばエンジンの全負荷時における、またはテストベッド測定から
の脈動エラーの知識によって、センサそれ自体に格納された特性マップにより測
定エラーが補正される。この特性マップでは情報が、センサに格納されている平
均空気質量、吸気管の脈動の周波数およびその振幅について評価される。

【００１２】 択一的にはマイクロプロセッサのないセンサにおいて固有の特性マップを制御
装置２０の記憶装置に格納することができ、脈動補正を制御装置２０において実
行することができる。

【００１３】 センサ信号を１セグメントにわたって合計することにより、ブロック「空気質
量セグメント」１８において平均値が得られる。セグメント当たりのこの空気質
量は、エラー補正器１９で補正される。このエラー補正は、エラー特性マップ１
６から取り出したデータに基づいて行われる。このエラー補正の後、補正された
出力信号ＳＫが得られ、これが制御装置２０に供給される。説明した信号処理は
センサそれ自体において行われるため、制御装置２０にすでに補正された信号Ｓ
Ｋが供給される。

【００１４】 平均空気質量は、１脈動周期ないしは１セグメントの後、センサ信号から求め
られる。この情報により、あらかじめ処理したエラー特性マップ１６から、相応
する補正値を読み出す。この空気質量は、１脈動周期にわたって平均化され、評
価が終了してセンサの出力側に補正された出力信号ＳＫとして現れる。このセン
サ補正は、つぎの脈動周期時にはもう行われるため、エンジンの負荷が急速に変
化しても直ちに新しい補正値を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウーヴェ コンツェルマン ドイツ連邦共和国 アスペルク シュヴァ ルベンヴェーク 14 Ｆターム(参考） 2F035 AA02 GA02 3G084 DA04 EA02 EB09 EB25 FA08 3G301 NA01 NC02 PA02Z PA04Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定素子と信号処理手段とを含むセンサを有する、脈動する
   量、例えば内燃機関の吸気管を流れる空気を検出する装置において、 前記信号処理手段は脈動補正手段を有しており、 該脈動補正手段にて、少なくとも処理したセンサ信号の解析、および／または
   測定すべき量の平均値形成が行なわれ、 当該分析結果が特性マップに格納され、 当該特性マップに、脈動補正時にアクセスが行われることを特徴とする 脈動する量を検出する装置。
2. 【請求項２】 前記信号処理手段には、アナログ部分とデジタル部分とが含
   まれており、 解析部および脈動補正部は、前記デジタル信号処理部分の一部である 請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記信号処理手段に、外部から情報が供給され、 該情報は、脈動する量に対する動作条件についての情報を含む 請求項１または２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記の脈動する量は、内燃機関の吸気管を流れる空気であり
   、 前記センサはホットフィルム式空気質量センサであり、 該センサの補正した出力信号は内燃機関の制御装置に供給され、 脈動する量についての情報が制御装置からセンサに出力される 請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記特性マップには、少なくとも脈動振幅、脈動周波数およ
   び回転数の情報が含まれる 請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記特性マップは、センサの一部である記憶装置、または前
   記制御装置の記憶装置に格納される 請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置。
7. 【請求項７】 記憶装置を含まないセンサでは、前記特性マップは前記制御
   装置に格納される 請求項６に記載の装置。