JP2004239105A

JP2004239105A - エンジンの吸入空気量検出装置

Info

Publication number: JP2004239105A
Application number: JP2003026975A
Authority: JP
Inventors: Hajime Hosoya; 肇細谷
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】逆流検知機能付のエアフロメータによる吸入空気量の検出において、データのビット数を抑制しつつ、高い分解能で吸入空気量を順流・逆流を区別して検出できるようにする。
【解決手段】エアフロメータの検出電圧を（Ｓ１）、順流及び逆流が符号なしで設定される変換テーブルによって吸入空気量のデータに変換し（Ｓ２）、該変換後、前記変換テーブルを符合なしとするために用いたシフト量（Ｓ３：オフセット量）で、前記吸入空気量を補正する（Ｓ４）。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸入空気量を順流と逆流とに区別して検出できる吸入空気量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸入空気量が０の状態で中間の電圧（例えば１Ｖ）を出力し、これより大きい側と小さい側とで順流と逆流の吸入空気量を区別して出力するように構成された逆流検知機能付のエアフロメータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８２３１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記逆流検知機能付のエアフロメータの検出電圧を吸入空気量のデータに変換する変換テーブルを、順流・逆流を示す符号付きのテーブルとすると、表現可能な数値範囲の半分が負側に使用されることになる。
【０００５】
しかし、逆流側の流量の変化幅が順流側に比べて狭いため、実際には発生することのない大きな逆流量を表すことが可能な吸入空気量データとなり、これによって、吸入空気量の実質的な分解能を低下させてしまうという問題があった。
【０００６】
ここで、吸入空気量データのビット数を大きくすれば、必要な分解能を確保することが可能となるが、ビット数を大きくすると、メモリ容量の使用量が多くなって、メモリ使用の効率が低下してしまうという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、逆流検知機能付のエアフロメータから吸入空気量を順流・逆流を区別して検出する構成において、吸入空気量データのビット数を抑制しつつ、高い分解能で吸入空気量を検出できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、エンジンの吸入空気量が０のときに中間の検出信号を出力し、該検出信号よりも大きい側と小さい側との一方の側で順流の検出信号を出力し、他方の側で逆流の検出信号を出力するエアフロメータと、前記検出信号を吸入空気量に変換する変換テーブルであって、順流及び逆流が符号なしで設定される変換テーブルと、を備え、前記エアフロメータの検出信号を前記変換テーブルで吸入空気量に変換した後、該吸入空気量から所定のオフセット量を減算し、該減算結果を吸入空気量の検出値として出力する構成とした。
【０００９】
かかる構成によると、変換テーブルは、吸入空気量の順流及び逆流が符号なしで設定され、エアフロメータの検出信号は、上記変換テーブルによって符号のない吸入空気量データに変換される。次いで、変換テーブルにより変換された吸入空気量のデータからオフセット量を減算することで、順流・逆流を区別する符号付きのデータに変換する。
【００１０】
即ち、前記オフセット量は、変換テーブルを符号なしで設定するためのシフト分に相当し、該シフト分を減算することで、シフト分を相殺させることになる。
従って、変換テーブルにおいて、逆流側の最大流量から順流側の最大流量までの間を吸入空気量データに割り振れば良く、吸入空気量のデータのビット数を増やすことなく、分解能を高めることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記所定のオフセット量を予め定数として記憶された値とする構成とした。
かかる構成によると、例えば逆流側のダイナミックレンジ分を予めオフセット量として記憶し、符号なしの変換テーブルによって求めた吸入空気量から前記記憶値を減算させる。
【００１２】
従って、適用するエンジンの特性に見合ったオフセット補正を、簡便に施すことができる。
請求項３記載の発明では、吸入空気量が０のときの検出信号が予め記憶され、該記憶されている検出信号を前記変換テーブルで変換して得た吸入空気量を、前記所定のオフセット量とする構成とした。
【００１３】
かかる構成によると、オフセット量が予め記憶されるのではなく、吸入空気量＝０における検出信号が予め記憶され、前記符号なしの変換テーブル上での前記検出信号に対応する吸入空気量が、変換テーブルを符号なしで設定するためのシフト分に相当するから、これをオフセット量として用いて、吸入空気量の検出を行わせる。
【００１４】
従って、吸入空気量＝０における検出信号を基準に、適切なオフセット補正を施すことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る吸入空気量検出装置が適用されるエンジンとその制御システムを示す。
【００１６】
この図１において、エンジン１には、エアクリーナ２，吸気ダクト３，スロットルチャンバ４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。
前記吸気ダクト３には、逆流検出機能を有するエアフロメータ６が設けられており、吸入空気量Ｑを質量流量として検出する。
【００１７】
図２は、前記エアフロメータ６の回路構成を示す。
図２において、吸気ダクト３内に配設された基板６１には、吸入空気の流れ方向に沿って、ヒータ６２を中央に挟んで第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４とが配設されている。
【００１８】
前記ヒータ６２は、ヒータ制御回路６５によって通電が制御される。
また、前記第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４とは、温度により抵抗値が変化する特性を有し、固定抵抗６６，６７と接続されてブリッジ回路を形成する。
【００１９】
そして、第１の検出抵抗６３及び第２の検出抵抗６４の固定抵抗６６，６７との各接続点の電位が、増幅器６８の＋端子及び−端子に入力され、該増幅器６８の出力電圧がエアフロメータ６の検出信号としてＡ／Ｄ変換器に出力され、デジタル値に変換される。
【００２０】
ここで、吸入空気量が０の状態で増幅器６８からの出力電圧が例えば１Ｖとなるように設定される。
吸入空気が順流で流れると、第１の検出抵抗６３はヒータ６２で加熱された吸入空気の上流側にあるため加熱されないのに対し、第２の検出抵抗６４はヒータ６２で加熱された吸入空気の下流側にあるため該吸入空気を介して加熱され、第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４との間に温度差を生じる。
【００２１】
また、吸入空気量が増大するほど、吸入空気を介した第２の検出抵抗６４の受熱量が増大するので、第１の検出抵抗６３との温度差は増大する。
該温度差に応じて第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４との抵抗値の差が増大し、増幅器６８に入力される電位差が増大して増幅器６８の出力電圧が、順流の吸入空気量が多くなるほど増大する。
【００２２】
一方、吸入空気が逆流すると、第１の検出抵抗６３のみがヒータ６２で加熱された吸入空気を介して加熱されるので、第２の検出抵抗６４に対して順流時とは逆向きの温度差，抵抗値差を生じる。
【００２３】
これにより、増幅器６８に入力される電位差が減少して出力電圧が吸入空気量０状態の出力電圧（１Ｖ）よりも減少する。
従って、エアフロメータ６の出力電圧Ｕｓ（Ｖ）の特性は、図２中に示すような特性になる。
【００２４】
即ち、エアフロメータ６は、吸入空気量が０のときの検出電圧１（Ｖ）よりも大きい側で順流の検出電圧を出力し、小さい側で逆流の検出電圧を出力する。
図１に戻って、スロットルチャンバ４には、図示しないアクセルペダルと連動し、又は、アクチュエータにより駆動されるスロットル弁７が設けられていて、吸入空気量Ｑを制御する。
【００２５】
吸気マニホールド５は、スロットル弁７下流のコレクタ部５ａと、さらに下流側の気筒毎に分岐したブランチ部５ｂとからなり、各ブランチ部５ｂには、電磁式の燃料噴射弁８が設けられていて、図示しない燃料ポンプから圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制御される燃料を噴射供給する。
【００２６】
また、各気筒の特定行程に対応する所定クランク角位置毎に基準信号を出力すると共に、単位クランク角（例えば１°又は２°）毎に単位クランク角信号を出力するクランク角センサ９，エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ１０，前記スロットル弁７の開度を検出するスロットルセンサ１１等が設けられ、これらからの検出信号は、マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット１２に入力される。
【００２７】
前記コントロールユニット１２は、前記クランク角センサ９からの基準信号の出力周期或いは一定時間内における単位クランク角信号の出力数を計測することによってエンジン回転速度Ｎｅを検出し、更に、前記エアフロメータ６の検出電圧から吸入空気量Ｑを求め、これらに基づいて燃料噴射制御や点火制御を行う。
【００２８】
ここで、前記吸入空気量の検出処理を図３のフローチャートに従って説明する。
図３のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１では、前記エアフロメータ６の検出電圧Ｕｓを読み込む。
【００２９】
次のステップＳ２では、図中に示すように、順流及び逆流が符号なしで設定される変換テーブルを用いて、前記検出電圧Ｕｓを吸入空気量Ｑのデータに変換する。
【００３０】
前記変換テーブルは、点線で示すエアフロメータ６の出力特性を、逆流側の最大流量Ｑｇ（本実施形態では−３０ｋｇ／ｈ）の絶対値分だけ順流側にシフトさせ、検出電圧から変換される吸入空気量Ｑを全て順方向（プラス）とする変換テーブルである。
【００３１】
ステップＳ３では、予め記憶されているオフセット量を読み出す。
前記オフセット量は、前記変換テーブルの設定においてエアフロメータ６の出力特性をシフトさせた量であり、本実施形態では３０ｋｇ／ｈとして記憶されている。
【００３２】
ステップＳ４では、前記ステップＳ２で変換テーブルによって求めた吸入空気量Ｑから前記オフセット量を減算することで、順流・逆流が区別される吸入空気量Ｑに変換する。
【００３３】
更に、ステップＳ５では、前記ステップＳ４で求めた吸入空気量Ｑを加重平均することで、吸気マニホールド５に対する充填遅れ分の位相遅れを与え、シリンダ吸入空気量を求める。
【００３４】
前記シリンダ吸入空気量は、燃料噴射量の演算や、点火時期の演算に用いられる。
上記構成によると、変換テーブルにおいては、検出電圧を全て順流（プラス）の吸入空気量に変換するから、係る流量の全範囲を吸入空気量データに割り振れば良く、吸入空気量のデータの全範囲が、実際の吸入空気量を表すのに用いられることになる。
【００３５】
従って、符号付きの変換テーブルを用いる場合に比べて、吸入空気量Ｑのデータのビット数を増大させることなく、検出電圧から吸入空気量Ｑを高い分解能で検出できる。
【００３６】
更に、変換後にオフセット補正を施すことで、実際の吸入空気量Ｑを順流・逆流を区別して精度良く検出できる。
ところで、上記実施形態では、オフセット量を記憶させるようにしたが、エアフロメータ６が吸入空気量＝０のときに出力する検出電圧を記憶させることによっても、同じオフセット補正を施すことができ、係る実施形態を、図４のフローチャートに示す。
【００３７】
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、前記エアフロメータ６の検出電圧Ｕｓを読み込む。
次のステップＳ１２では、順流及び逆流が符号なしで設定される変換テーブルを用いて、前記検出電圧Ｕｓを吸入空気量Ｑのデータに変換する。
【００３８】
ステップＳ１３では、予め記憶されている吸入空気量＝０のときの検出電圧を読み出す。
そして、ステップＳ１４では、前記吸入空気量＝０のときの検出電圧を、前記順流及び逆流が符号なしで設定される変換テーブルを用いて吸入空気量に変換し、該変換で得た吸入空気量をオフセット量に設定する。
【００３９】
即ち、前記記憶されている検出電圧は、本来吸入空気量＝０に相当すべき値であるから、符号なしで設定される変換テーブルで変換して得た吸入空気量は、符号なしとするためのシフト量に相当することになり、これをオフセット量とすれば、本来の吸入空気量を求めることができる。
【００４０】
ステップＳ１５では、前記ステップＳ１２で変換テーブルによって求めた吸入空気量Ｑから、前記ステップＳ１４で変換テーブルを参照して求めたオフセット量を減算することで、順流・逆流が区別される吸入空気量Ｑに変換する。
【００４１】
更に、ステップＳ１６では、前記ステップＳ１５で求めた吸入空気量Ｑを加重平均することで、吸気マニホールド５に対する充填遅れ分の位相遅れを与え、シリンダ吸入空気量を求める。
【００４２】
尚、エアフロメータ６の構成を、図２に示す構成に限定するものではなく、エンジン１の吸入空気量が０のときの検出電圧を境に一方の側で順流の検出電圧を出力し、他方の側で逆流の検出電圧を出力する特性のものであれば、同様に適用できる。
【００４３】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの吸入空気量検出装置において、
前記エアフロメータが、吸入空気の流れ方向にヒータを中央に挟んで第１の検出抵抗と第２の検出抵抗とを配設してなり、前記第１の検出抵抗と第２の検出抵抗と２つの固定抵抗とを接続してブリッジ回路を形成し、前記第１の検出抵抗と第２の検出抵抗との抵抗値の差を電位差として出力する構成であることを特徴とするエンジンの吸入空気量検出装置。
【００４４】
かかる構成によると、吸気の流れ方向の違いによって加熱される側の検出抵抗が入れ替わることで、吸入空気量を順流と逆流とに区別して検出する。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの吸入空気量検出装置において、
前記吸入空気量の検出値を加重平均することを特徴とするエンジンの吸入空気量検出装置。
【００４５】
かかる構成によると、吸気マニホールドに対する充填遅れ分の位相遅れが与えられ、真のシリンダ吸入空気量が求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態において本発明に係る吸入空気量検出装置を適用するエンジンのシステム構成図。
【図２】実施の形態におけるエアフロメータの回路構成図。
【図３】吸入空気量の検出処理の第１実施形態を示すフローチャート。
【図４】吸入空気量の検出処理の第２実施形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン、６…エアフロメータ、１２…コントロールユニット、６２…ヒータ、６３…第１の検出抵抗、６４…第２の検出抵抗、６５…ヒータ制御回路、６６，６７…固定抵抗、６８…増幅器

Claims

エンジンの吸入空気量が０のときに中間の検出信号を出力し、該検出信号よりも大きい側と小さい側との一方の側で順流の検出信号を出力し、他方の側で逆流の検出信号を出力するエアフロメータと、
前記検出信号を吸入空気量に変換する変換テーブルであって、順流及び逆流が符号なしで設定される変換テーブルと、を備え、
前記エアフロメータの検出信号を前記変換テーブルで吸入空気量に変換した後、該吸入空気量から所定のオフセット量を減算し、該減算結果を吸入空気量の検出値として出力することを特徴とするエンジンの吸入空気量検出装置。
前記所定のオフセット量が予め定数として記憶された値であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸入空気量検出装置。
吸入空気量が０のときの検出信号が予め記憶され、該記憶されている検出信号を前記変換テーブルで変換して得た吸入空気量を、前記所定のオフセット量とすることを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸入空気量検出装置。