JP2007154696A - 内燃機関の吸入空気量算出装置 - Google Patents

内燃機関の吸入空気量算出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】内燃機関の始動が予測された場合にエアフロメータを事前加熱することで、エアフロメータに水滴や氷が付着していても、内燃機関の始動直後から吸入空気量を正確に検出する。
【解決手段】近々エンジンが始動があると予測される場合に、エアフロメータのヒータ部に通電することで事前加熱を行う（ステップ１０６）。事前加熱前に、エアフロメータの温度検出部により吸気温TAFMを検出しておく（ステップ１０４）。吸気温センサの起動完了後に、吸気温センサにより検出された吸気温TAと、予め検出された吸気温TAFMとの偏差を求める。この偏差が所定値よりも大きい場合には、吸気温センサ又はエアフロメータが異常であると判断する（ステップ１１４）。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の吸入空気量を算出する吸入空気量算出装置に関する。
ホットワイヤ式のエアフロメータを有する吸入空気量算出装置が知られている。この装置によれば、吸気温計測用抵抗と加熱抵抗との温度差が一定に保たれるように、加熱抵抗への供給電力が制御される。そして、この供給電力に基づいて、吸入空気量が算出される。かかるホットワイヤ式のエアフロメータは、通電開始後、所望の特性が得られるまでに時間を要する。従って、この所望の特性が得られるまでは、ホットワイヤ式のエアフロメータの出力を基に、吸入空気量を算出することができない。
マイクロマシン技術を応用したエアフロメータを有する吸入空気量算出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このエアフロメータは、吸気温度計測用抵抗及び加熱抵抗等が薄膜によって構成されたものである。このエアフロメータはマイクロチップ素子を用いているため、熱容量が小さく、短時間での起動が可能である。
また、エアフロメータ、吸気温センサ及び吸気管圧力センサ等の各出力を用いて、気筒内に流入する空気量を算出する装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特許第３４７５８５３号公報 特開平５−１８００５７号公報 特開平６−２８１４８４号公報
しかしながら、エアフロメータの検出部に水滴や氷が付着した場合には、エアフロメータの起動が完了しても、正確に吸入空気量を算出することができなくなってしまう。
また、吸入空気量を高精度に算出するためには、吸気温に基づいて、エアフロメータにより検出された吸入空気量に温度補正を加えることは必須である。上記マイクロチップ素子を用いたエアフロメータは短時間で起動可能であるものの、吸気温センサの起動が完了するまでにはある程度の時間を要する。このため、エアフロメータの起動が完了しても、吸気温センサの起動が完了するまでは、推定した吸気温に基づいて吸入空気量に温度補正を加えなければならず、吸入空気量を精度良く算出することができないという事態が生じ得る。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の始動が予測された場合にエアフロメータを事前加熱することで、エアフロメータに水滴や氷が付着していても、内燃機関の始動直後から吸入空気量を正確に検出することを第１の目的とする。また、本発明は、吸気温センサの起動が完了するまではエアフロメータに内蔵される温度検出部の出力を吸入空気量の温度補正に用いることで、吸気温センサの起動が完了する前であっても吸入空気量を精度良く算出することを第２の目的とする。
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の吸入空気量を算出する吸入空気量算出装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量を検出するエアフロメータであって、ヒータ部を有するマイクロチップ素子からなるエアフロメータと、
内燃機関の始動を予測する始動予測手段と、
前記始動予測手段により内燃機関の始動が予測された場合に、前記ヒータ部を事前加熱する事前加熱手段とを備えたことを特徴とする。
また、第２の発明は、内燃機関の吸入空気量を算出する吸入空気量算出装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量を検出するエアフロメータであって、ヒータ部と温度検出部とを有するマイクロチップ素子からなるエアフロメータと、
前記吸気通路に設けられ、吸気温を検出する吸気温センサと、
内燃機関の始動を予測する始動予測手段と、
前記始動予測手段により内燃機関の始動が予測された場合に、前記吸気温センサを起動する吸気温センサ起動手段と、
前記始動予測手段により内燃機関の始動が予測された場合に、前記ヒータ部を事前加熱する事前加熱手段と、
前記事前加熱手段による事前加熱に先立って、前記温度検出部によって検出された吸気温を取得する吸気温取得手段と、
前記吸気温センサの起動完了後、前記吸気温取得手段により取得された吸気温と、前記吸気温センサにより検出された吸気温との偏差が所定値以下である場合に、前記温度検出部の特性を校正する校正手段とを備えたことを特徴とする。
また、第３の発明は、第２の発明において、前記吸気温センサの起動完了後、前記吸気温取得手段により取得された吸気温と、前記吸気温センサにより検出された吸気温との偏差が所定値よりも大きい場合に、前記エアフロメータ又は前記吸気温センサが異常であると判断する異常判断手段を更に備えたことを特徴とする。
また、第４の発明は、内燃機関の吸入空気量を算出する吸入空気量算出装置であって、
内燃機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量を検出するエアフロメータであって、ヒータ部と温度検出部とを有するマイクロチップ素子からなるエアフロメータと、
前記吸気通路に設けられ、吸気温を検出する吸気温センサと、
前記内燃機関の始動を検知する始動検知手段と、
前記始動検知手段により内燃機関の始動が検知された場合に、前記吸気温センサを起動する吸気温センサ起動手段と、
前記始動検知手段により内燃機関の始動が検知された場合に、前記ヒータ部を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段による加熱に先立って、前記温度検出部によって検出された吸気温を取得する吸気温取得手段と、
内燃機関の始動後から前記吸気温センサの起動完了までの間は、前記吸気温取得手段により取得された吸気温に基づいて、前記エアフロメータにより検出された吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段とを備えたことを特徴とする。
第１の発明によれば、始動予測手段により内燃機関の始動が予測された場合に、事前加熱手段によりエアフロメータのヒータ部が事前加熱される。よって、エアフロメータに水滴や氷が付着した場合であっても、内燃機関の始動前に蒸発せしめられる。よって、付着した水滴や氷の影響を受けることなく、内燃機関の始動直後からエアフロメータにより吸入空気量の検出が可能である。
第２の発明によれば、始動予測手段により内燃機関の始動が予測された場合に、エアフロメータのヒータ部が事前加熱され、吸気温センサが起動される。吸気温センサの起動完了後、事前加熱に先立ってエアフロメータの温度検出部により検出された吸気温と、吸気温センサにより検出された吸気温との偏差が求められる。そして、この偏差が所定値以下である場合に、温度検出部の特性が校正される。よって、エアフロメータ起動時に、エアフロメータの温度検出部の特性を校正できるという新たな機能を得ることができる。
第３の発明によれば、吸気温センサの起動完了後、事前加熱に先立ってエアフロメータの温度検出部により検出された吸気温と、吸気温センサにより検出された吸気温との偏差が求められる。そして、この偏差が所定値よりも大きい場合に、エアフロメータ又は吸気温センサが異常であると判断される。よって、エアフロメータ起動時に、エアフロメータ又は吸気温センサの故障を検出できるという新たな機能を得ることができる。
第４の発明によれば、始動検知手段により内燃機関の始動が検知された場合に、エアフロメータのヒータ部が加熱され、吸気温センサが起動される。内燃機関の始動後から吸気温センサの起動完了までの間は、ヒータ部の加熱に先立ってエアフロメータの温度検出部によって検出された吸気温に基づいて、エアフロメータにより検出された吸入空気量が補正される。よって、吸気温センサの起動完了前であっても、実際に検出された吸気温に基づいて吸入空気量の温度補正を行うことができるため、吸入空気量を精度良く算出することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
実施の形態１．
［システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。本実施の形態１のシステムは、内燃機関（エンジン）１を備えている。内燃機関１は、複数の気筒を有している。図１には、複数気筒のうちの１気筒のみを示している。
内燃機関１は、内部にピストン２を有するシリンダブロック４を備えている。ピストン２は、クランク機構を介してクランクシャフト６と接続されている。クランクシャフト６の近傍には、クランク角センサ８が設けられている。クランク角センサ８は、クランクシャフト６の回転角度を検出するように構成されている。シリンダブロック４には、冷却水温を検出する冷却水温センサ１０が設けられている。
シリンダブロック４の上部にはシリンダヘッド１２が組み付けられている。ピストン２上面からシリンダヘッド１２までの空間は燃焼室１４を形成している。シリンダヘッド１２には、燃焼室１４内の混合気に点火する点火プラグ１６が設けられている。
シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する吸気ポート１８を備えている。吸気ポート１８と燃焼室１４との接続部には吸気バルブ２０が設けられている。吸気ポート１８には、吸気通路２２が接続されている。吸気ポート１８の近傍には、該近傍に燃料を噴射するインジェクタ２４が設けられている。吸気通路２２の途中にはサージタンク２６が設けられている。
サージタンク２６の上流にはスロットルバルブ２８が設けられている。スロットルバルブ２８は、スロットルモータ３０により駆動される電子制御式のバルブである。スロットルバルブ２８は、アクセル開度センサ３２により検出されるアクセル開度AAに基づいて駆動されるものである。スロットルバルブ２８の近傍には、スロットル開度センサ３４が設けられている。スロットル開度センサ３４は、スロットル開度を検出するように構成されている。スロットルバルブ２８の上流には、マイクロマシン式のエアフロメータ３６が設けられている。詳細は後述するが、エアフロメータ３６は吸入空気量Gaを検出するように構成されている。エアフロメータ３６の上流にはエアクリーナ４２が設けられている。
また、シリンダヘッド１２は、燃焼室１４と連通する排気ポート４４を備えている。排気ポート４４と燃焼室１４との接続部には排気バルブ４６が設けられている。排気ポート４４には排気通路４８が接続されている。排気通路４８には、排気ガスを浄化する触媒５０が設けられている。触媒５０の上流には、排気空燃比を検出する空燃比センサ５２が設けられている。
また、本実施の形態のシステムは、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）６０を備えている。ＥＣＵ６０の出力側には、点火プラグ１６、インジェクタ２４、スロットルモータ３０等が接続されている。ＥＣＵ６０の入力側には、クランク角センサ６、冷却水温センサ１０、スロットル開度センサ３４、エアフロメータ３６、空燃比センサ５２等が接続されている。ＥＣＵ６０は、各センサの出力に基づいて、燃料噴射制御や点火時期制御のような内燃機関全体の制御を実行する。
また、ＥＣＵ６０は、クランク角センサ６の出力に基づいて、機関回転数NEを算出する。
また、ＥＣＵ６０は、エアフロメータ３５により検出された吸入空気量を、吸気温に基づき補正することで、内燃機関１の吸入空気量Gaを算出する。
［エアフロメータの構成］
図２は、図１に示したエアフロメータ３６の近傍を示す図である。図２に示すように、エアフロメータ３６は、吸入空気量検出部としての流量検出素子３８を備えている。この流量検出素子３８は、マイクロチップ素子である。流量検出素子３８は、装着部材３９により保持されている。また、エアフロメータ３６は、サーミスタ式の吸気温センサ４０を備えている。
図３は、図２に示した流量検出素子を示す図である。より具体的には、図３（Ａ）は、流量検出素子を空気の流れ方向に対して直交する方向から見た正面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。図４は、吸入空気量検出回路としてのブリッジ回路を示す図である。図３に示すように、平板状基材７１としてのシリコン基板の表面に、支持膜７２としてのシリコン窒化膜が膜厚０．５μｍ程度で形成されている。支持膜７２上に、白金等の感熱抵抗膜からなる発熱抵抗７３及び測温抵抗７４，７５が膜厚０．１μｍ程度で形成されている。発熱抵抗７３は、配線パターン８１，８２を介して外部電極９１，９２に接続されている。測温抵抗７４は、配線パターン８３，８４を介して外部電極９３，９４に接続されている。測温抵抗７５は、配線パターン８５，８６を介して外部電極９５，９６に接続されている。
また、支持膜７２上に、白金等の感熱抵抗膜からなる流体温度検出部７６が膜厚０．１μｍ程度で形成されている。流体温度検出部７６は、リードパターンである配線パターン８７，８８を介して外部電極９７，９８に接続されている。
発熱抵抗７３及び測温抵抗７４，７５並びに配線パターン８１〜８８の上には、保護膜７７としてのシリコン窒化膜が膜厚０．５μｍ程度で形成されている。
また、基材７１の裏面上には、保護膜７８が形成されている。また、保護膜７８が除去された部分の基材７１裏面には、キャビティ７１Ａが形成されている。このキャビティ７１Ａは、流量検出用のダイアフラム７９を構成している。このダイアフラム７９が空気の流れに晒されるように、流量検出素子３８は配置されている。
上記の発熱抵抗７３と流体温度検出部７６とは、図４に示す検出回路の一部を構成している。図４において、Ｒ１〜Ｒ５は固定抵抗であり、ＯＰ１，ＯＰ２は演算増幅器であり、ＴＲ１，ＴＲ２はトランジスタであり、ＢＡＴＴは電源である。検出回路は、図中のａ点とｂ点の電位が等しくなるように、発熱抵抗７３の加熱電流ＩＨを制御するものである。空気の流速が早くなると、つまり、吸入空気量が増加すると、発熱抵抗７３から空気への熱伝達量が増加するため、加熱電流ＩＨは増加せしめられる。すなわち、エアフロメータ３６において、加熱電流ＩＨに基づき吸入空気量が検出される。一方、測温抵抗７４，７５の温度に相当する出力を、図示しない回路によりそれぞれ測定し、それらを比較することで、空気の流れ方向が求められる。なお、空気の流れ方向を求める必要がない場合には、１つの測温抵抗を具備していればよい。
［実施の形態１の特徴］
本実施の形態１のシステムは、マイクロチップ素子である流量検出素子３８を有するエアフロメータ３６により吸入空気量を検出している。このエアフロメータ３６の起動時間は、従来のホットワイヤ式のエアフロメータに比して、大幅に短い。
ところで、流量検出素子３８に水滴や氷が付着した場合には、エアフロメータ３６の起動が即座に完了しているにも関わらず、吸入空気量を検出することができなくなる。
そこで、本実施の形態１では、内燃機関が間もなく始動されると予測されるタイミングにおいて、エアフロメータ３６のヒータ部７３，７４，７５への通電を行う。このタイミングは、例えば、運転者によりドアが開けられたとき、運転者が運転席に座ったとき、或いは、運転者によりキーがシリンダ内に挿入されたとき等である。これにより、内燃機関の始動前に、エアフロメータ３６が事前加熱（プレヒート）されるため、付着した水滴や氷の影響を無くすことができる。すなわち、内燃機関の始動前にエアフロメータ３６の吸入空気量検出部である流量検出素子３８に水滴や氷が付着していた場合でも、エアフロメータ３６の事前加熱により水滴や氷を蒸発させることができる。このため、内燃機関の始動直後からエアフロメータ３６による吸入空気量の検出が可能である。
また、本実施の形態１では、エアフロメータ３６の事前加熱に先立ち、流体温度検出部７６により吸気温度を検出する。そして、吸気温センサ４０の起動が完了した後、この流体温度検出部７６により検出された吸気温（TAFM）と、吸気温センサ４０により検出された吸気温（TA）とを比較する。両者の乖離が大きい場合には、エアフロメータ３６又は吸気温センサ４０の故障を知ることができる。
また、本実施の形態１では、上記の吸気温（TAFM）と吸気温（TA）との乖離が小さく、かつ、付着した水滴や氷を蒸発させるのに十分な時間だけ事前加熱を行ったにも関わらず、内燃機関１が始動されない場合には、エアフロメータ３６の事前加熱を終了する。これにより、バッテリーの電力浪費を抑えることができる。
［実施の形態１における具体的処理］
図５は、本実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図５に示すルーチンによれば、先ず、近々エンジンが始動される可能性があるか否かを判別する（ステップ１００）。ここで、ＥＣＵ６０は、運転席のドアが開いたこと、運転者が運転席に座ったこと、或いは、運転者によりキーがシリンダ内に挿入されたことをセンサ（図示せず）により検知した場合に、近々エンジンが始動される可能性があると判別することができる。このステップ１００で近々エンジンが始動される可能性がないと判別された場合、つまり、エンジンが始動された場合や、上記センサによる検知が無い場合には、本ルーチンを一旦終了する。
一方、ステップ１００で近々エンジンが始動される可能性があると判別された場合、つまり、上記センサによる検知があった場合には、エアフロメータ３６の温度検出部である流体温度検出部７６と吸気温センサ４０とを起動（電源投入）する（ステップ１０２）。ここで、流体温度検出部７６の起動は瞬時に完了するが、吸気温センサ４０の起動にはある程度時間を要する。また、このステップ１０２において、エアフロメータ３６のヒータ部である上記発熱抵抗７３及び測温抵抗７４，７５への電源投入は、未だ行わない。
次に、温度検出部７６の出力を取り込み、取り込んだ出力を暫定吸気温度TAFMとする（ステップ１０４）。このステップ１０４では、発熱抵抗７３及び測温抵抗７４，７５が加熱されていない状態で、温度検出部７６による吸気温の検出が行われる。その後、エアフロメータ３６のヒータ部７３，７４，７５への通電（電源投入）を行う（ステップ１０６）。これにより、エアフロメータ３６の事前加熱が行われる。
次に、上記ステップ１０２で吸気温センサ４０の起動を開始してから、吸気温センサ４０により検出可能となる時間、つまり、吸気温センサ４０の特性を確保するのに十分な時間が経過したか否かを判別する（ステップ１０８）。このステップ１０８で十分な時間が経過したと判別された場合には、吸気温センサ４０の出力（吸気温）TAを取り込む（ステップ１１０）。そして、上記ステップ１０４で取り込んだ温度検出部７６の出力TAFMと、上記ステップ１１０で取り込んだ吸気温センサ４０の出力TAとの偏差が、所定値よりも大きいか否かを判別する（ステップ１１２）。
ステップ１１２で偏差が所定値よりも大きいと判別された場合には、エアフロメータ３６又は吸気温センサ４０が異常であると判断され、車両運転者に異常を知らせる（ステップ１１４）。具体的には、異常ランプを点灯させたり、警告音を発したりする。
一方、ステップ１１２で偏差が所定値以下であると判別された場合、つまり、エアフロメータ３６及び吸気温センサ４０が正常であると判断された場合には、エンジンが始動されたか否かを判別する（ステップ１１６）。このステップ１１６でエンジンが始動されたと判別された場合には、本ルーチンを終了する。ステップ１１６でエンジンが始動されていないと判別された場合には、エアフロメータ３６のヒータ部７３，７４，７５への通電開始から所定時間経過したか否かを判別する（ステップ１１８）。この所定時間は、エアフロメータ３６の素子表面が結露又は氷結していても、それらを蒸発させるのに十分な時間である。ステップ１１８で所定時間が経過したと判別された場合には、バッテリーからエアフロメータ３６のヒータ部７３，７４，７５への通電を中止する（ステップ１２０）。この通電中止により、バッテリーの電力浪費を防ぐことができる。
以上説明したように、図５に示すルーチンによれば、近々エンジンが始動されると判断される場合に、エアフロメータ３６のヒータ部７３，７４，７５への通電が行われる。これにより、エンジン始動前に、エアフロメータ３６が事前加熱される。付着した水滴や氷を事前加熱により蒸発させることができるため、内燃機関の始動直後からエアフロメータ３６による吸入空気量の検出が可能である。
また、吸気温センサ４０の起動が完了した後に、事前加熱に先立って温度検出部７６により検出された吸気温TAFMと、吸気温センサ４０により検出された吸気温TAとを比較することで、エアフロメータ３６又は吸気温センサ４０の異常（故障）を知ることができる。このように、本発明によれば、エアフロメータ３６の起動時に、エアフロメータ３６又は吸気温センサ４０の故障判定ができるという新たな機能を得ることができる。
また、吸気温TAFMと吸気温TAとの乖離が小さく、十分な時間だけエアフロメータ３６の事前加熱を行ったにも関わらず、内燃機関１が始動されない場合には、エアフロメータ３６のヒータ部７３，７４，７５への通電を中止することで、バッテリーの電力浪費を抑制することができる。
ところで、本実施の形態１では、ヒータ部７３，７４，７５への通電開始から所定時間経過しても、内燃機関１が始動されない場合には、ヒータ部７３，７４，７５への通電を中止したが、バッテリーに十分な余力が有る場合には、ヒータ部７３，７４，７５への通電を継続してもよい。（後述する実施の形態２についても同様）。この場合、ヒータ部への通電開始から内燃機関の始動までに時間が掛かっても、内燃機関の始動直後からエアフロメータ３６による吸入空気量の算出が可能である。
また、本実施の形態１では、エアフロメータ３６の内部に吸気温センサ４０が設けられているが、エアフロメータ３６の外部に吸気温センサ４０が設けられていてもよい。この場合、エアフロメータ３６の近傍に吸気温センサ４０を設けることが望ましい。
尚、本実施の形態１においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１００の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「始動予測手段」が、ステップ１０２の処理を実行することにより第２の発明における「吸気温センサ起動手段」が、ステップ１０４の処理を実行することにより第２の発明における「吸気温取得手段」が、ステップ１０６の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「事前加熱手段」が、ステップ１１２，１１４の処理を実行することにより第３の発明における「異常判断手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２のシステムは、図１〜図４に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１では、温度検出部７６により検出された吸気温TAFMと、吸気温センサ４０により検出された吸気温TAとの乖離が小さい場合に、所定時間だけエアフロメータ３６のヒータ部７３，７４，７５に通電を行った。つまり、内燃機関１の始動が予測されるタイミングで、エアフロメータ３６の事前加熱を行うことで、付着した水滴や水を蒸発させることができるようにした。
本実施の形態２では、吸気温TAFMと吸気温TAとの乖離が小さい場合には、該乖離に基づいて温度検出部７６の特性を校正する。その後、上記実施の形態１と同様に、付着した水滴や氷を蒸発させるのに十分な時間だけエアフロメータ３６の事前加熱を実行し、内燃機関１が始動されなければ、事前加熱を終了する。
［実施の形態２における具体的処理］
図６は、本実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図６に示すルーチンによれば、上記実施の形態１の図５に示すルーチンにおけるステップ１１２の処理まで実行する。このステップ１１２で偏差が所定値よりも大きいと判別された場合には、上記実施の形態１と同様に、エアフロメータ３６又は吸気温センサ４０が異常であると判断され、車両運転者に異常を知らせる（ステップ１１４）。
一方、ステップ１１２で偏差が所定値以下であると判別された場合、つまり、エアフロメータ３６及び吸気温センサ４０が正常であると判断された場合には、吸気温TAFMと吸気温TAの偏差に応じて温度検出部７６の出力特性を校正する（ステップ１２２）。具体的には、吸気温センサ４０の出力特性に対する温度検出部７６の出力特性のオフセットを補正する。このステップ１２２では、温度検出部７６よりも吸気温センサ４０の信頼性が高いため、吸気温センサ４０の出力特性を真として、この吸気温センサ４０の出力特性に温度検出部７６の出力特性を合わせる。
その後、上記実施の形態１と同様にして、ステップ１１６，１１８，１２０の処理を実行する。
以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、吸気温TAFMと吸気温TAの乖離が小さい場合には、偏差に応じて温度検出部７６の出力特性が校正される。従って、上記実施の形態１で得られる効果に加えて、エアフロメータ３６の起動時に、温度検出部７６の出力特性が校正できるという新たな機能を得ることができる。
尚、本実施の形態２においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１１２，１２２の処理を実行することにより第２の発明における「校正手段」が実現されている。
実施の形態３．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３のシステムは、図１〜図４に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ６０に、後述する図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
［実施の形態３の特徴］
記述したように、吸入空気量を高精度に算出するためには、エアフロメータにより検出された吸入空気量に温度補正を加えることは必須である。かかる温度補正の詳細については説明を省略するが、吸気温と吸入空気量との関係で定められたマップを参照して温度補正を行うことができ、またモデル計算によっても温度補正を行うことができる。また、エアフロメータにより検出された吸入空気量の補正は、吸気温だけでなく、吸気圧、機関回転数を考慮して行うこともできる（例えば、特開平５−１８００５７号公報参照）。
ところで、図２，３に示したマイクロチップ素子を用いたエアフロメータ３６は短時間で起動可能であるものの、吸気温センサ４０の起動が完了するまでにはある程度の時間を要する。このため、エアフロメータ３６の起動が完了しても、吸気温センサ４０の起動が完了するまでは、推定した吸気温に基づいてエアフロメータ３６により検出された吸入空気量に温度補正を加えなければならず、吸入空気量Gaを精度良く算出することができないという事態が生じ得る。
そこで、本実施の形態３では、エアフロメータ３６のヒータ部７３，７４，７５への通電を行う前に、エアフロメータ３６の温度検出部７６により吸気温TAFMを検出する。そして、エアフロメータ３６の起動が完了した後、吸気温センサ４０の起動が完了するまでは、吸気温TAFMに基づいて吸入空気量の温度補正を行う。さらに、吸気温センサ４０の起動が完了した後は、吸気温センサ４０により検出された吸気温TAに基づいて吸入空気量の温度補正を行う。よって、エアフロメータ３６の起動が完了した後、吸気温センサ４０の起動が完了していない場合でも、温度検出部７６により実際に検出された吸気温TAFMに基づいて、吸入空気量の温度補正を行うことができる。よって、吸気温センサ４０の起動が完了していない場合でも、吸入空気量を精度良く算出することができる。
［実施の形態３における具体的処理］
図７は、本実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
図７に示すルーチンによれば、先ず、イグニッションがＯＮになったか否か、つまり、エンジンが始動されたか否かを判別する（ステップ１３０）。このステップ１３０でイグニッションがＯＦＦであると判別された場合、つまり、エンジンが始動されていないと判別された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
ステップ１３０でイグニッションがＯＮであると判別された場合、つまり、エンジンが始動されたと判別された場合には、エアフロメータ３６の温度検出部である流体温度検出部７６と吸気温センサ４０とを起動（電源投入）する（ステップ１３２）。ここで、流体温度検出部７６の起動は瞬時に完了するが、吸気温センサ４０の起動にはある程度時間を要する。また、このステップ１３２において、エアフロメータ３６のヒータ部である上記発熱抵抗７３及び測温抵抗７４，７５への電源投入は、未だ行わない。
次に、温度検出部７６の出力を取り込み、取り込んだ出力を暫定吸気温度TAFMとする（ステップ１３４）。このステップ１３４では、発熱抵抗７３及び測温抵抗７４，７５が加熱されていない状態で、温度検出部７６による吸気温の検出が行われる。その後、エアフロメータ３６のヒータ部７３，７４，７５への通電（電源投入）を行う（ステップ１３６）。これにより、エアフロメータ３６の吸入空気量検出部の起動が瞬時に完了する。
次に、ステップ１３４で取得された吸気温TAFMを、内燃機関１の重要な制御パラメータの１つである吸気温とする（ステップ１３８）。これにより、ＥＣＵ６０は、吸気温TAFMに基づいて、エアフロメータ３６により検出された吸入空気量の温度補正を行うことができる。
次に、上記ステップ１３２で吸気温センサ４０の起動を開始してから、吸気温センサ４０により検出可能となる時間、つまり、吸気温センサ４０の特性を確保するのに十分な時間が経過したか否かを判別する（ステップ１４０）。このステップ１４０で十分な時間が経過していないと判別された場合には、上記ステップ１３８の処理に戻る。
一方、ステップ１４０で十分な時間が経過したと判別された場合には、吸気温センサ４０の出力（吸気温）TAを取り込む（ステップ１４２）。そして、上記ステップ１４２で取り込んだ吸気温TAを、内燃機関１の重要な制御パラメータの１つである吸気温とする（ステップ１４４）。これにより、ＥＣＵ６０は、吸気温TAに基づいて、エアフロメータ３６により検出された吸入空気量の温度補正を行うことができる。
以上説明したように、図７に示すルーチンによれば、エンジン始動後、吸気温センサ４０の始動完了前までは、ヒータ部７３，７４，７５への通電に先立って温度検出部７６により検出された吸気温TAFMが吸気温とされる。よって、吸気温センサ４０の起動が完了する前であっても、吸気温TAFMに基づいて、エアフロメータ３６により検出された吸入空気量の温度補正を行うことにより、吸入空気量Gaを精度良く算出することができる。
尚、本実施の形態３においては、ＥＣＵ６０が、ステップ１３０の処理を実行することにより第４の発明における「始動検知手段」が、ステップ１３２の処理を実行することにより第４の発明における「吸気温センサ起動手段」が、ステップ１３４の処理を実行することにより第４の発明における「吸気温取得手段」が、ステップ１３６の処理を実行することにより第４の発明における「加熱手段」が、ステップ１３８の処理を実行することにより第４の発明における「吸入空気量補正手段」が、それぞれ実現されている。
本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。 図１に示したエアフロメータ３６の近傍を示す図である。 図２に示した流量検出素子を示す図である。 図４は、吸入空気量検出回路としてのブリッジ回路を示す図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。
符号の説明
１ 内燃機関
２ ピストン
４ シリンダブロック
６ クランクシャフト
８ クランク角センサ
１０ 冷却水温センサ
１２ シリンダヘッド
１４ 燃焼室
１６ 点火プラグ
１８ 吸気ポート
２０ 吸気バルブ
２２ 吸気通路
２４ インジェクタ
２６ サージタンク
２８ スロットルバルブ
３０ スロットルモータ
３２ アクセル開度センサ
３４ スロットル開度センサ
３６ エアフロメータ
３８ 流量検出素子
３９ 装着部材
４０ 吸気温センサ
４２ エアクリーナ
４４ 排気ポート
４６ 排気バルブ
４８ 排気通路
５０ 触媒
５２ 空燃比センサ
６０ ＥＣＵ
７１ 基材
７１Ａ キャビティ
７２ 支持膜
７３ 発熱抵抗（ヒータ部）
７４，７５ 測温抵抗（ヒータ部）
７６ 流体温度検出部（温度検出部）
７７，７８ 保護膜
７９ ダイアフラム
８１〜８８ 配線パターン
９１〜９８ 外部電極

Claims (4)

  1. 内燃機関の吸入空気量を算出する吸入空気量算出装置であって、
    内燃機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量を検出するエアフロメータであって、ヒータ部を有するマイクロチップ素子からなるエアフロメータと、
    内燃機関の始動を予測する始動予測手段と、
    前記始動予測手段により内燃機関の始動が予測された場合に、前記ヒータ部を事前加熱する事前加熱手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の吸入空気量算出装置。
  2. 内燃機関の吸入空気量を算出する吸入空気量算出装置であって、
    内燃機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量を検出するエアフロメータであって、ヒータ部と温度検出部とを有するマイクロチップ素子からなるエアフロメータと、
    前記吸気通路に設けられ、吸気温を検出する吸気温センサと、
    内燃機関の始動を予測する始動予測手段と、
    前記始動予測手段により内燃機関の始動が予測された場合に、前記吸気温センサを起動する吸気温センサ起動手段と、
    前記始動予測手段により内燃機関の始動が予測された場合に、前記ヒータ部を事前加熱する事前加熱手段と、
    前記事前加熱手段による事前加熱に先立って、前記温度検出部によって検出された吸気温を取得する吸気温取得手段と、
    前記吸気温センサの起動完了後、前記吸気温取得手段により取得された吸気温と、前記吸気温センサにより検出された吸気温との偏差が所定値以下である場合に、前記温度検出部の特性を校正する校正手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の吸入空気量算出装置。
  3. 請求項２に記載の内燃機関の吸入空気量算出装置において、
    前記吸気温センサの起動完了後、前記吸気温取得手段により取得された吸気温と、前記吸気温センサにより検出された吸気温との偏差が所定値よりも大きい場合に、前記エアフロメータ又は前記吸気温センサが異常であると判断する異常判断手段を更に備えたことを特徴とする内燃機関の吸入空気量算出装置。
  4. 内燃機関の吸入空気量を算出する吸入空気量算出装置であって、
    内燃機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量を検出するエアフロメータであって、ヒータ部と温度検出部とを有するマイクロチップ素子からなるエアフロメータと、
    前記吸気通路に設けられ、吸気温を検出する吸気温センサと、
    前記内燃機関の始動を検知する始動検知手段と、
    前記始動検知手段により内燃機関の始動が検知された場合に、前記吸気温センサを起動する吸気温センサ起動手段と、
    前記始動検知手段により内燃機関の始動が検知された場合に、前記ヒータ部を加熱する加熱手段と、
    前記加熱手段による加熱に先立って、前記温度検出部によって検出された吸気温を取得する吸気温取得手段と、
    内燃機関の始動後から前記吸気温センサの起動完了までの間は、前記吸気温取得手段により取得された吸気温に基づいて、前記エアフロメータにより検出された吸入空気量を補正する吸入空気量補正手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の吸入空気量算出装置。
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