JP2012078122A - 空気流量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＥＭＩ等によるノイズがパルス周波数信号に重畳した場合でも、ＥＭＩノイズによる空気流量の検出誤差を低減して、エンジンの吸気管を流れる空気流量に対応したパルス周波数信号をＥＣＵ１のマイクロコンピュータに出力する空気流量計２の測定値（空気流量値）としての精度および信頼性を向上させる。
【解決手段】 空気流量計測装置においては、空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値が、空気流量推定手段４で推定された空気流量範囲を逸脱している場合、空気流量推定手段４で得られる空気流量範囲の中央値（空気流量推定値）を、空気流量計２の測定値（燃料噴射制御に使用する空気流量値）として用いることにより、ＥＭＩノイズがパルス周波数信号に重畳した場合でも、ＥＭＩノイズによる空気流量の検出誤差を低減できる。これによって、空気流量値としての精度および信頼性を向上させることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、流量計より出力される周波数信号を空気流量に変換して出力する空気流量計測装置に関するもので、特に流量計より出力される周波数信号の周期から空気流量を換算して出力する空気流量計測装置に係わる。

［従来の技術］
従来より、図８に示したように、自動車等の車両に搭載される内燃機関（エンジン）の燃焼室に供給される吸入空気の流量（空気流量）に対応したパルス周波数信号を出力する空気流量計１０１と、この空気流量計１０１より出力されるパルス周波数信号の周期から空気流量を換算して出力するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ１０２）とを備えた空気流量計測装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この空気流量計測装置は、空気流量計１０１より出力されるパルス周波数信号の周期から空気流量に直接変換し、その空気流量を空気流量計１０１の測定値として用いるように構成されている。これにより、パルス周波数信号から空気流量に変換するまでの変換時間を短縮できる。

［従来の技術の不具合］
ところが、自動車等の車両においては、ＥＣＵに対する電磁障害（ＥＭＩ）が起こる。 そして、特許文献１に記載のＥＣＵ１０２がＥＭＩ等の影響を受けると、空気流量計１０１より出力された周波数信号にＥＭＩ等によるノイズ（ＥＭＩノイズ）が重畳する可能性がある。
この場合、ＥＣＵ１０２において、パルス周波数信号から空気流量に変換する際に、空気流量を誤変換または誤演算してしまう可能性がある。つまりＥＭＩノイズが周波数信号に重畳した場合、空気流量の検出誤差が大きくなるので、空気流量計１０１の測定値としての精度および信頼性を低下させるという問題があった。

特開２００９−１８６４１７号公報

本発明の目的は、ＥＭＩ等によるノイズが周波数信号に重畳した場合でも、ノイズによる空気流量の検出誤差を低減して、空気流量に対応した周波数信号を出力する流量計の測定値としての精度および信頼性を向上させることのできる空気流量計測装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明（空気流量計測装置）は、流量計と空気流量検出手段と空気流量推定手段と空気流量決定手段とを備えている。
そして、空気流量検出手段は、流量計より出力される周波数信号を検出して空気流量の検出値を出力するように構成されている。
また、空気流量推定手段は、内燃機関の運転状況から推定可能な空気流量範囲を推定して空気流量範囲内の空気流量の推定値を出力するように構成されている。
そして、空気流量決定手段は、空気流量範囲内に空気流量の検出値がある場合、空気流量の検出値を流量計の測定値として決定するように構成されている。また、空気流量決定手段は、空気流量範囲外に空気流量の検出値がある場合、空気流量範囲内の空気流量の推定値を流量計の測定値（例えば内燃機関の制御に使用する空気流量値、今回値）として決定するように構成されている。

請求項１に記載の発明によれば、空気流量検出手段より出力される空気流量の検出値が、空気流量推定手段で得られる空気流量範囲を逸脱している場合、空気流量推定手段で得られる空気流量範囲内の空気流量の推定値を流量計の測定値（今回値）として用いることにより、ＥＭＩ等によるノイズが周波数信号に重畳した場合でも、ノイズによる空気流量の検出誤差を低減することができる。
これによって、空気流量に対応した周波数信号を出力する流量計の測定値としての精度および信頼性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、流量計は、流量検出部および周波数変換部等を有している。流量検出部は、空気流量を検出して電気信号（例えば電圧信号）を出力するように構成されている。
周波数変換部は、流量検出部より出力される電気信号（例えば電圧信号）を周波数信号に周波数変換して出力するように構成されている。

請求項３に記載の発明によれば、流量計より出力される周波数信号の周期を検出して周波数信号の周期を空気流量の検出値に変換して出力する空気流量検出手段を備えることにより、流量計より出力される周波数信号の周期を直接空気流量に変換するので、周波数信号から空気流量に変換する際の変換誤差を低減することができる。また、周波数信号から空気流量に変換するまでの変換時間を短縮できるので、流量計より出力される周波数信号に対する空気流量の検出値の応答性を向上することができる。

請求項４に記載の発明によれば、内燃機関の運転状況から推定可能な空気流量範囲とは、内燃機関の負荷から推定可能な空気流量範囲のことである。
ここで、内燃機関の負荷として、エンジン回転速度、スロットル開度またはエンジン軸トルクが考えられる。
請求項５に記載の発明によれば、空気流量範囲外に前記空気流量の検出値がある場合、空気流量の検出値の代わりに、空気流量の推定値を流量計の測定値（今回値）として用いることにより、ＥＭＩ等によるノイズがパルス周波数信号に重畳した場合でも、ノイズによる空気流量の検出誤差を低減することができる。

請求項６に記載の発明によれば、空気流量範囲外にマスクを設定し、その間の空気流量の検出値を流量計の測定値（今回値）として用いないので、ＥＭＩ等によるノイズがパルス周波数信号に重畳した場合でも、ノイズによる空気流量の検出誤差を低減することができる。
請求項７に記載の発明によれば、空気流量範囲外にマスクを設定し、マスク内に空気流量の検出値が入った場合、空気流量範囲の中央値を流量計の測定値（今回値）として用いることにより、ＥＭＩ等によるノイズがパルス周波数信号に重畳した場合でも、ノイズによる空気流量の検出誤差を低減することができる。

請求項８に記載の発明は、流量計の測定値（今回値）を空気流量の前回値として記憶する測定値記憶手段を備えている。
請求項８に記載の発明によれば、空気流量範囲外にマスクを設定し、マスク内に空気流量の検出値が入った場合、空気流量の前回値を流量計の測定値（今回値）として用いることにより、ＥＭＩ等によるノイズがパルス周波数信号に重畳した場合でも、ノイズによる空気流量の検出誤差を低減することができる。なお、内燃機関の燃焼室に供給される吸入空気は急変しないので、前回値を今回値として使用しても何ら問題ない。

エンジン制御システムを示した構成図である（実施例１）。 空気流量計（エアフロメータ）を示した断面図である（実施例１）。 空気流量計測装置を示したブロック図である（実施例１）。 エンジン負荷（エンジン回転速度、スロットル開度）と空気流量範囲の中央値（空気流量推定値）の関係を示した特性図である（実施例１）。 エンジン負荷（エンジン回転速度、エンジン軸トルク）と空気流量範囲の中央値（空気流量推定値）の関係を示した特性図である（実施例１）。 （ａ）は正常時における空気流量計の周波数信号、空気流量検出手段で得られた空気流量信号を示したタイミングチャートで、（ｂ）は異常時における空気流量計の周波数信号、空気流量推定手段で得られたマスク、空気流量検出手段で得られた空気流量信号を示したタイミングチャートである（実施例１）。 （ａ）は正常時における空気流量計の周波数信号、空気流量検出手段で得られた空気流量信号を示したタイミングチャートで、（ｂ）は異常時における空気流量計の周波数信号、空気流量検出手段で得られた空気流量信号を示したタイミングチャートである（比較例１）。 （ａ）は空気流量計（制御回路、周波数変換回路）を示したブロック図で、（ｂ）はＥＣＵのマイクロコンピュータを示したブロック図である（従来の技術）。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、ＥＭＩ等によるノイズが周波数信号に重畳した場合でも、ノイズによる空気流量の検出誤差を低減して、空気流量に対応した周波数信号を出力する流量計の測定値としての精度および信頼性を向上させるという目的を、空気流量検出手段より出力される空気流量の検出値が、空気流量推定手段で得られる空気流量範囲を逸脱している場合、空気流量推定手段で得られる空気流量範囲内の空気流量の推定値を流量計の測定値（今回値）として決定することで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図６は本発明の実施例１を示したもので、図１はエンジン制御システムを示した図で、図２は空気流量計（エアフロメータ）を示した図で、図３は空気流量計測装置を示した図である。

本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）は、内燃機関（エンジン）Ｅの燃焼室に供給される吸入空気の流量（空気流量）を測定（演算）する空気流量測定装置（内燃機関の空気流量演算装置）を備えている。
空気流量測定装置は、各種エンジン制御を行うエンジン制御ユニット（エンジン制御装置：以下ＥＣＵ１と呼ぶ）と、このＥＣＵ１のマイクロコンピュータへパルス周波数信号を出力する熱式の空気流量計（熱式のエアフロメータ：ＡＦＭ）２とを備えている。

ＥＣＵ１は、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、タイマー等の機能を含んで構成される周知のマイクロコンピュータが設けられている。
このＥＣＵ１、特にマイクロコンピュータは、空気流量計２より出力されるパルス周波数信号の周期を検出して空気流量信号（空気流量検出値）を出力する空気流量検出手段３と、エンジンＥの運転状況（例えばエンジン負荷等）から空気流量信号（空気流量範囲、空気流量推定値）を推定する空気流量（範囲）推定手段４と、空気流量検出手段３および空気流量推定手段４からの空気流量信号に基づいて、各種エンジン制御（例えば燃料噴射制御や空燃比制御等）に使用する空気流量信号（空気流量計２の測定値）を決定する空気流量決定手段５とを備えている。
なお、ＥＣＵ１の詳細は後述する。

ここで、エンジンＥは、複数の気筒を有する多気筒ガソリンエンジンが採用されている。このエンジンＥは、エアクリーナで濾過された清浄な外気（吸入空気）と燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得られる熱エネルギーにより出力を発生するものである。
エンジンＥの複数（各気筒毎）の吸気ポートには、吸気管６が接続されている。この吸気管６の内部には、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室に吸入空気を供給するための吸気通路が形成されている。また、エンジンＥの複数（各気筒毎）の排気ポートには、排気管７が接続されている。この排気管７の内部には、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室より流出する排気ガスを排気浄化装置（三元触媒等の触媒）を経由して外部に排出するための排気通路が形成されている。
吸気管６の途中には、エアクリーナのエアフィルタ８、空気流量測定装置の空気流量計２、電子スロットル装置のスロットルバルブ９、インテークマニホールド等が設置されている。また、排気管７の途中には、エキゾーストマニホールド、排気ガスセンサ（空燃比センサ、酸素濃度センサ）等が設置されている。

本実施例の空気流量計２は、特に熱線として発熱抵抗体の放熱量に基づいて吸入空気量を計測する熱式エアフロメータ（熱線式流量計）として使用される。
空気流量計２は、吸気管６の所定の位置に形成された取付孔１０に着脱自在に取り付けられる中空状のハウジング１１、このハウジング１１の内部に設置されるセンシング部１２、およびコネクタ１３を介して、ＥＣＵ１に電気的に接続されるコントローラ等を有している。
ハウジング１１は、合成樹脂製のセンサボディであって、吸気管６に締結固定されるフランジ１４を有している。このハウジング１１の内部には、吸気管６の吸気通路（メイン流路１５等）を流れる吸入空気の一部が流入するバイパス流路１６、１７が形成されている。
なお、空気流量計２の詳細は後述する。

本実施例の電子スロットル装置は、スロットルボディ、スロットルバルブ９、電動アクチュエータ、スロットル開度センサ１８を備えている。
スロットルボディは、エンジンＥの吸気管６の途中、例えばサージタンクの入口部に設置されている。
スロットルバルブ９は、吸気管６の内部（吸気通路）を流れる空気流量を制御（調整）するバタフライバルブであって、吸気管６に回転自在に装着されたシャフト（回転軸）に支持固定されている。また、吸気管６の一部であるスロットルボディには、スロットルバルブ９を支持固定するシャフトを開弁方向または閉弁方向に駆動する電動アクチュエータが搭載されている。この電動アクチュエータは、電力の供給を受けるとスロットルバルブ９を駆動する駆動力（トルク）を発生する電動モータ１９等を有している。
ここで、スロットルバルブ９を駆動する電動モータ１９は、ＥＣＵ１によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。

エンジンＥの各気筒（シリンダ）には、燃焼室または吸気ポート内に燃料を噴射供給するインジェクタ２１、燃焼室内の混合気に点火するためのスパークプラグ２２が搭載されている。また、各気筒（シリンダ）のシリンダボア内には、連接棒を介してクランクシャフトに連結されたピストン２３が、それぞれその摺動方向に摺動自在に支持されている。また、エンジンＥには、各気筒毎の吸気ポートを開閉する吸気バルブ２４、および各気筒毎の排気ポートを開閉する排気バルブ２５が取り付けられている。
また、エンジンＥには、冷却水温センサ２６、ノックセンサ２７およびクランク角度センサ２８等が搭載されている。

次に、本実施例の空気流量計２の詳細を図１ないし図６に基づいて簡単に説明する。
空気流量計２は、上述したように、吸気管６の取付孔１０にプラグイン方式によって着脱自在に取り付けられている。この空気流量計２は、ハウジング１１、センシング部１２、およびコントローラ等によって構成されている。
ハウジング１１は、吸気管６の外部から、取付孔１０を貫通して吸気管６の内部に、しかもメイン流路１５内に突き出すように挿し込まれている。このハウジング１１の高さ方向の上部には、締結ネジ（図示せず）等によって吸気管６の取付孔１０の開口周縁部（外壁面）に締結固定されるフランジ１４が設けられている。

そして、ハウジング１１の内部には、吸気管６のメイン流路１５を流通する空気流方向に平行となるように形成され、且つ吸気管６のメイン流路１５を迂回するＩ字状のバイパス流路１６、およびこのバイパス流路１６を流通する空気流の一部が流入し、且つ吸気管６のメイン流路１５を迂回するＵ字状のバイパス流路１７が形成されている。
バイパス流路１６の上流端には、吸気管６のメイン流路１５から吸入空気が流入する入口３１が設けられている。また、バイパス流路１６の下流端には、吸気管６のメイン流路１５へ吸入空気が流出する出口３２が設けられている。また、バイパス流路１６の出口側には、空気流方向の下流側に向かう程、流路断面積が減少するテーパ形状の絞り部３３が設けられている。

バイパス流路１７は、バイパス流路１６の絞り部３３よりも空気流方向の上流側で分岐する入口３４、およびバイパス流路１６の出口３２の周囲に同心円状に形成される出口３５を有している。このバイパス流路１７の入口３４と出口３５との間には、空気流方向が１８０度変化（Ｕターン）するＵターン部が設けられている。このＵターン部の中央部にには、センシング部１２が設置される直線部（水平方向流路）３６が設けられている。

センシング部１２は、ハウジング１１の内部に収容されている。このセンシング部１２は、薄膜部を有するセンサチップを備えている。センサチップは、シリコンからなる平板状の基板を有しており、基板の表面には所定のパターンで発熱抵抗体および４つの第１〜第４温度検出抵抗体が形成されている。
センサチップの薄膜部の中央には、電力の供給を受けて発熱する発熱抵抗体が配置されている。そして、発熱抵抗体を中心にして空気の流れ方向（吸気流方向）に沿った上下流側には、周囲の温度により抵抗値が変化する４つの第１〜第４温度検出抵抗体が配置されている。これらの第１〜第４温度検出抵抗体によって流量検出部が構成される。
この流量検出部は、第１温度検出抵抗体と第２温度検出抵抗体との直列回路と、第３温度検出抵抗体と第４温度検出抵抗体との直列回路とを並列接続した空気流量検出ブリッジ回路（第１ブリッジ回路）を構成している。

そして、第１温度検出抵抗体は、発熱抵抗体よりも空気流方向の下流側に配置され、また、第２温度検出抵抗体は、発熱抵抗体よりも空気流方向の上流側に配置されている。また、第３温度検出抵抗体は、第２温度検出抵抗体よりも空気流方向の上流側に配置され、また、第４温度検出抵抗体は、第１温度検出抵抗体よりも空気流方向の下流側に配置されている。
第１温度検出抵抗体と第３温度検出抵抗体との中間接続点には、所定の電源電圧が印加されている。また、第２温度検出抵抗体と第４温度検出抵抗体との中間接続点の電位は、グランド（ＧＮＤ）電位となっている。
流量検出部は、第１ブリッジ回路の他に、差動増幅器（オペアンプ）を備え、第１ブリッジ回路のブリッジ出力電圧（第１温度検出抵抗体と第２温度検出抵抗体との中間接続点の電位と、第３温度検出抵抗体と第４温度検出抵抗体との中間接続点の電位との差、ブリッジ間電位差）を求め、このブリッジ間電位差を増幅して空気流量電圧信号として電圧−周波数変換部に出力するように構成されている。

コントローラは、発熱抵抗体の発熱温度を制御するヒータ温度制御回路（発熱抵抗体の駆動回路）、および第１ブリッジ回路より出力される空気流量電圧信号をパルス周波数信号に周波数変換して出力する電圧−周波数変換部等を有している。
ヒータ温度制御回路は、第１固定抵抗器と温度検出抵抗体との直列回路と、第２固定抵抗器と傍熱抵抗体との直列回路とを並列接続したヒータ温度制御ブリッジ回路（第２ブリッジ回路）を構成している。また、第１固定抵抗器と第２固定抵抗器との中間接続点には、所定の電源電圧が印加されている。また、温度検出抵抗体と傍熱抵抗体との中間接続点の電位は、グランド（ＧＮＤ）電位となっている。

ヒータ温度制御回路は、第２ブリッジ回路の他に、差動増幅器（オペアンプ）、トランジスタ等を備え、温度検出抵抗体により検出される吸気温度に応じて発熱抵抗体への供給電力を可変制御して傍熱抵抗体の温度を温度検出抵抗体により検出される吸気温度よりも一定の温度だけ高くするように構成されている。
具体的には、定電圧を受けて動作するトランジスタを介して、発熱抵抗体の駆動電圧を生成すると共に、差動増幅器により第１ブリッジ回路のブリッジ出力電圧（ブリッジ間電位差）を求め、このブリッジ出力電圧が所定の電圧値（例えば０Ｖ）となるようにトランジスタを帰還制御して発熱抵抗体の駆動電圧を可変するように構成されている。この差動増幅器によるトランジスタの帰還制御により発熱抵抗体の発熱温度が、温度検出抵抗体により検出される吸気温度よりも一定の温度だけ高く設定される。
電圧−周波数変換部は、流量検出部から入力した空気流量電圧信号を、図３および図６に示したように、周波数変換してパルス周波数信号としてＥＣＵ１に出力するように構成されている。

次に、本実施例のＥＣＵ１の詳細を図１ないし図６に基づいて簡単に説明する。
ＥＣＵ１は、空気流量計２のコントローラより出力されるパルス周波数信号が、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。また、ＥＣＵ１は、アクセル開度センサ、エンジントルクセンサ、スロットル開度センサ１８、冷却水温センサ２６、ノックセンサ２７およびクランク角度センサ２８等の各種センサより出力されるセンサ出力信号が、Ａ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。

アクセル開度センサは、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するエンジン負荷検出手段である。
エンジントルクセンサは、エンジンＥの発生トルク（出力軸トルク）を検出するエンジントルク検出手段（エンジン負荷検出手段）である。
スロットル開度センサ１８は、アクセル開度センサより出力されるセンサ出力信号（アクル開度信号）に基づいて変更されるスロットルバルブ９のバルブ開度に相当するスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段（エンジン負荷検出手段）である。

クランク角度センサ２８は、エンジンＥのクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度検出手段である。このクランク角度センサ２８は、エンジンＥのクランクシャフトの回転角度を電気信号に変換するピックアップコイルよりなり、例えば３０°ＣＡ（クランク角度）毎にＮＥパルス信号が出力される。ＥＣＵ１は、クランク角度センサ２８より出力されたＮＥパルス信号の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（エンジン回転数）を検出する回転速度検出手段（エンジン負荷検出手段）としての機能を有している。

また、ＥＣＵ１のマイクロコンピュータは、図３に示したように、空気流量検出手段３、空気流量推定手段４および空気流量決定手段５等を備えている。
空気流量検出手段３は、空気流量計２のコントローラより出力されるパルス周波数信号の周期を検出してパルス周波数信号の周期を空気流量信号（空気流量検出値）に変換して出力するように構成されている。
空気流量推定手段４は、エンジンＥの運転状況（例えばエンジン負荷）から推定可能な空気流量範囲を推定し、空気流量範囲内の空気流量信号（空気流量推定値）を出力するように構成されている。

空気流量決定手段５は、空気流量範囲内に空気流量信号（空気流量検出値）がある場合、空気流量信号（空気流量検出値）を空気流量計２の測定値として決定するように構成されている。また、空気流量決定手段５は、空気流量範囲外に空気流量信号（空気流量検出値）がある場合、空気流量範囲内の空気流量信号（空気流量推定値）を空気流量計２の測定値として決定するように構成されている。
また、ＥＣＵ１は、空気流量計２の測定値に基づいて燃料噴射量を演算し、この演算された燃料噴射量に応じてインジェクタ２１の通電時間（開弁期間）を可変制御すると共に、インジェクタ２１の通電時間を、電子スロットル装置、燃料供給装置（燃料噴射装置）および点火装置等の各システムと関連して制御するように構成されている。

［実施例１の制御方法］
次に、本実施例のＥＣＵ１による空気流量演算（算出）方法を図１ないし図６に基づいて簡単に説明する。ここで、図４は、エンジン回転速度、スロットル開度、空気流量信号（空気流量推定値）の関係を示した図で、図５は、エンジン回転速度、エンジン軸トルク、空気流量信号（空気流量推定値）の関係を示した図である。

先ず、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、空気流量計２からのパルス周波数信号、スロットル開度センサ１８、クランク角度センサ２８およびエンジントルクセンサ等の各種センサからのセンサ出力信号が、所定のサンプリング周期毎に繰り返し読み込まれる。
そして、ＥＣＵ１の空気流量検出手段３において、空気流量計２のコントローラより出力されるパルス周波数信号の周期を検出して空気流量信号（空気流量検出値）を演算する空気流量検出処理が実行される。
ここで、本実施例の空気流量検出手段３は、サンプリング周期中に、空気流量計２のコントローラより出力されるパルス周波数信号の立ち下がりエッジの発生を順次検出するエッジ検出手段を備えている。

また、空気流量検出手段３は、サンプリング周期中に、パルス周波数信号の立ち下がりエッジの発生時刻を示す時刻データをエッジ発生時刻レジスタに順次記憶する時刻データ記憶手段とを備え、ＥＣＵ１の内部クロックとエッジ発生時刻レジスタと連動して、パルス周波数信号の立ち下がりエッジの発生時刻を示す時刻データを記憶する機能を有している。
また、空気流量検出手段３は、サンプリングタイミング毎に、エッジ発生時刻レジスタに記憶されたパルス周波数信号の立ち下がりエッジの発生時刻間の間隔時間、つまり時刻データ間の間隔時間を内部クロックで計測して、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間を検出するエッジ間隔検出手段を備えている。

また、空気流量検出手段３は、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間を、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期として検出する平均周期検出手段（図示せず）を備え、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間を内部クロックで計測して、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期を検出する機能を有している。
そして、空気流量検出手段３は、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期から空気流量信号（空気流量検出値）を換算（変換、演算）して空気流量決定手段５に出力する。

次に、ＥＣＵ１の空気流量推定手段４において、エンジンＥの運転状況（例えばエンジン負荷）に基づいて、空気流量信号（空気流量推定値）を推定する空気流量推定処理が実行される。
ここで、エンジン負荷としては、エンジン回転速度とスロットル開度が考えられる。また、エンジン負荷としては、エンジン回転速度とエンジン軸トルクが考えられる。
また、一般的に、エンジン回転速度に応じて吸入空気（吸気）の圧力脈動の周波数が変化する。
また、一般的に、エンジン回転速度が低くなる程、吸気の圧力脈動が大きくなって空気流量の変動量（空気流量範囲）が大きくなる。また、一般的に、エンジン負荷が大きくなって空気流量が増加する程、吸気の圧力脈動が大きくなり、空気流量の変動量が大きくなる。この空気流量の変動量が大きくなるとは、エンジン負荷から推定可能な空気流量範囲内における最大値と最小値との差（変動量）が大きくなることである。

ここで、ＥＣＵ１のマイクロコンピュータのメモリは、エンジン回転速度とスロットル開度と空気流量信号（空気流量推定値）との対応関係を所定の形式（図４のマップデータ）で表した「エンジン回転速度・スロットル開度−空気流量特性テーブル」を記憶保持するテーブル記憶保持手段、およびエンジン回転速度とエンジン軸トルクと空気流量信号（空気流量推定値）との対応関係を所定の形式（図５のマップデータ）で表した「エンジン回転速度・エンジン軸トルク−空気流量特性テーブル」を記憶保持するテーブル記憶保持手段としての機能を有している。
なお、図４および図５中の空気流量特性線は、エンジン負荷から推定可能な空気流量範囲の中央値（空気流量範囲の上限値と空気流量範囲の下限値との間の中央値）の空気流量特性（曲）線を表している。

そして、空気流量推定手段４では、現在のエンジン負荷から推定可能な空気流量範囲を推定して空気流量決定手段５に出力する。
具体的には、図４で表した「エンジン回転速度・スロットル開度−空気流量特性テーブル」に基づいて空気流量範囲を推定して空気流量決定手段５に出力する。あるいは図５で表した「エンジン回転速度・エンジン軸トルク−空気流量特性テーブル」に基づいて空気流量範囲を推定して空気流量決定手段５に出力する。
この空気流量範囲の推定時に、エンジン負荷から推定可能な空気流量範囲の中央値を空気流量信号（空気流量推定値）として空気流量決定手段５に出力するようにしても良い。 なお、本実施例では、空気流量検出処理、空気流量推定処理の処理順で実施しているが、空気流量検出処理、空気流量推定処理の処理順は、逆にしても良い。

次に、ＥＣＵ１の空気流量決定手段５において、空気流量計２の測定値を決定する空気流量決定処理が実行される。
先ず、空気流量計２のコントローラより出力されるパルス周波数信号にＥＭＩ等によるパルス状のノイズ（ＥＭＩノイズ）が重畳しているか否かを判定する（ノイズ重畳判定手段）。すなわち、空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値が、空気流量推定手段４で推定された空気流量範囲外（または空気流量範囲内）にあるか否かを判断（判定）する。

ここで、ＥＣＵ１の空気流量決定手段５は、空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値が空気流量範囲内にある場合、図６（ａ）に示したように、空気流量計２のセンサ出力信号が正常時のパルス周波数信号であり、ＥＭＩノイズがパルス周波数信号に重畳していないと判断する。このとき、空気流量決定手段５は、空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値を、空気流量計２の測定値（今回値）として決定し、マイクロコンピュータのメモリ（測定値（今回値）記憶手段）に格納する。
また、ＥＣＵ１の空気流量決定手段５は、空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値が空気流量範囲外にある場合、つまり空気流量検出値が空気流量範囲から逸脱している場合、図６（ｂ）に示したように、空気流量計２のセンサ出力信号が異常時のパルス周波数信号であり、ＥＭＩノイズがパルス周波数信号に重畳していると判断する。
このとき、空気流量決定手段５は、空気流量範囲外にマスクを設定し、その間に空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値を空気流量計２の測定値（今回値）として用いないようにしている。

また、空気流量決定手段５は、空気流量範囲外にマスクを設定し、マスク内に空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値が入った場合、空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値の代わりに、空気流量推定手段４で得られた空気流量範囲の中央値（空気流量推定値）を、空気流量計２の測定値（今回値）として決定し、マイクロコンピュータのメモリに格納する。この場合、マイクロコンピュータのメモリは、空気流量計２の測定値（今回値）を記憶する測定値（今回値）記憶手段としての機能を有している。
なお、空気流量検出値が空気流量範囲から逸脱している場合、空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値の代わりに、空気流量の前回値を、空気流量計２の測定値（今回値）として決定し、マイクロコンピュータのメモリ（測定値（今回値）記憶手段）に格納するようにしても良い。この場合、マイクロコンピュータのメモリは、空気流量計２の測定値（今回値）を空気流量の前回値として記憶する測定値（前回値）記憶手段としての機能を有する。
また、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室に供給される吸入空気は急変しないので、前回値を今回値として使用しても何ら問題ない。

また、空気流量検出値が空気流量範囲から逸脱している場合、空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値の代わりに、空気流量推定手段４で得られた空気流量範囲の上限値または空気流量範囲の下限値または空気流量範囲内の上限値から下限値までの空気流量信号（空気流量推定値）を、空気流量計２の測定値（今回値）として決定し、マイクロコンピュータのメモリに格納するようにしても良い。
そして、ＥＣＵ１は、マイクロコンピュータのメモリに格納された空気流量計２の測定値（今回値）およびエンジン回転速度に基づいて、エンジンＥの各気筒毎の吸気ポート内に噴射する燃料噴射量を演算する。そして、ＥＣＵ１は、燃料噴射量に基づいて、エンジンＥの各気筒毎のインジェクタ２１を駆動するインジェクタ駆動電流を制御する。

［実施例１の効果］
ここで、空気流量を計測する空気流量計測装置（システム）として、空気流量計２のコントローラより出力されるパルス周波数信号の周期を検出して、このパルス周波数信号の周期を空気流量信号（空気流量検出値）に変換するＥＣＵを備えたシステム（比較例１）が考えられる。
この比較例１のシステムは、図７（ａ）に示したように、ＥＭＩノイズがパルス周波数信号に重畳していない場合（正常時）、空気流量計より電圧信号をＥＣＵに出力するシステムと比べて、ＥＣＵ内のＡ／Ｄ変換回路に供給される電源電圧のばらつきや、ワイヤハーネス線の電圧降下、コネクタ類の接触抵抗変動等による影響を受け難くなり、システムでの空気流量の検出精度が向上する。

ところが、比較例１のシステムは、図７（ｂ）に示したように、ＥＭＩノイズがパルス周波数信号に重畳している場合（異常時）、パルス周波数信号から空気流量信号（空気流量検出値）に変換する際に、空気流量検出値を誤変換または誤演算してしまう。つまりＥＭＩノイズがパルス周波数信号に重畳した場合、空気流量検出値の検出誤差が大きくなるので、空気流量計の測定値（例えば燃料噴射制御等のエンジン制御に使用する空気流量値）としての精度および信頼性を低下させるという問題があった。

そこで、本実施例の空気流量計測装置においては、空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値が、空気流量推定手段４で推定された空気流量範囲を逸脱している場合、空気流量推定手段４で得られる空気流量範囲の中央値（空気流量推定値）を、空気流量計２の測定値（例えば燃料噴射制御等のエンジン制御に使用する空気流量値、今回値）として用いることにより、ＥＭＩノイズがパルス周波数信号に重畳した場合でも、ＥＭＩノイズによる空気流量の検出誤差を低減することができる。
これによって、エンジンＥの吸気管６を流れる空気流量に対応したパルス周波数信号をＥＣＵ１のマイクロコンピュータ（空気流量検出手段３）に出力する空気流量計２の測定値としての精度および信頼性を向上させることができる。

また、本実施例のＥＣＵ１の空気流量決定手段５は、空気流量範囲外にマスクを設定し、その間に空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値を空気流量計２の測定値（今回値）として用いないように構成されている。
また、空気流量決定手段５は、空気流量範囲外にマスクを設定し、マスク内に空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値が入った場合、空気流量検出手段３で得られた空気流量検出値の代わりに、空気流量推定手段４で得られた空気流量範囲の中央値（空気流量推定値）を、空気流量計２の測定値（今回値）として用いるように構成されている。
これによって、ＥＭＩノイズがパルス周波数信号に重畳した場合でも、ＥＭＩノイズによる空気流量の検出誤差を低減することができる。

［変形例］
本実施例では、空気流量検出手段３が、空気流量計２のコントローラより出力されるパルス周波数信号の周期を検出してパルス周波数信号の周期を空気流量の検出値に変換して空気流量決定手段５に出力しているが、空気流量検出手段３が、空気流量計２のコントローラより出力されるパルス周波数信号を検出してパルス周波数信号をそのまま空気流量の検出値として空気流量決定手段５に出力するようにしても良い。
この場合には、空気流量決定手段５で、パルス周波数信号の周期を検出してパルス周波数信号の周期を空気流量の検出値に変換した後に、空気流量推定手段４より出力される空気流量範囲と空気流量決定手段５で得られる空気流量の検出値とを比較する。

本実施例では、空気流量計２を、流量センサ、流量検出部、電圧−周波数変換部により構成しているが、空気流量計２を、空気流量検出回路、電圧−周波数変換部により構成しても良い。
本実施例では、流量計として、空気の流量および空気の流れ方向を検出することが可能な空気流量計２を採用しているが、流量計として、空気の流量のみを検出することが可能な空気流量計２を採用しても良い。
つまりＥＣＵ１へ出力されるセンサ出力信号が（パルス状の）周波数信号である流量計であれば、その構造、回路構成、設置箇所を本実施例に限定されず自由に変更しても良い。

Ｅ エンジン（内燃機関）
１ ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）
２ 空気流量計（エアフロメータ）
３ 空気流量検出手段
４ 空気流量推定手段
５ 空気流量決定手段
６ 吸気管
７ 排気管
９ スロットルバルブ
１８ スロットル開度センサ（エンジン負荷検出手段）
２８ クランク角度センサ（エンジン負荷検出手段）

Claims (8)

1. （ａ）内燃機関に供給される空気流量に対応した周波数信号を出力する流量計と、
   （ｂ）前記周波数信号を検出して空気流量の検出値を出力する空気流量検出手段と、
   （ｃ）前記内燃機関の運転状況から推定可能な空気流量範囲を推定して前記空気流量範囲内の空気流量の推定値を出力する空気流量推定手段と、
   （ｄ）前記空気流量範囲内に前記空気流量の検出値がある場合、前記空気流量の検出値を前記流量計の測定値として決定すると共に、
   前記空気流量範囲外に前記空気流量の検出値がある場合、前記空気流量の推定値を前記流量計の測定値として決定する空気流量決定手段と
   を備えた空気流量計測装置。
2. 請求項１に記載の空気流量計測装置において、
   前記流量計は、空気流量を検出して電気信号を出力する流量検出部、およびこの流量検出部より出力される電気信号を前記周波数信号に周波数変換して出力する周波数変換部を有していることを特徴とする空気流量計測装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の空気流量計測装置において、
   前記空気流量検出手段は、前記周波数信号の周期を検出して前記周波数信号の周期を前記空気流量の検出値に変換して出力することを特徴とする空気流量計測装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の空気流量計測装置において、
   前記内燃機関の運転状況から推定可能な空気流量範囲とは、
   前記内燃機関の負荷から推定可能な空気流量範囲のことであることを特徴とする空気流量計測装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の空気流量計測装置において、
   前記空気流量決定手段は、前記空気流量範囲外に前記空気流量の検出値がある場合、前記空気流量の検出値の代わりに前記空気流量の推定値を前記流量計の測定値として用いることを特徴とする空気流量計測装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の空気流量計測装置において、
   前記空気流量決定手段は、前記空気流量範囲外にマスクを設定し、その間の前記空気流量の検出値を前記流量計の測定値として用いないことを特徴とする空気流量計測装置。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の空気流量計測装置において、
   前記空気流量決定手段は、前記空気流量範囲外にマスクを設定し、前記マスク内に前記空気流量の検出値が入った場合、前記空気流量範囲の中央値を前記流量計の測定値として用いることを特徴とする空気流量計測装置。
8. 請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の空気流量計測装置において、
   前記流量計の測定値を空気流量の前回値として記憶する測定値記憶手段を備え、
   前記空気流量決定手段は、前記空気流量範囲外にマスクを設定し、前記マスク内に前記空気流量の検出値が入った場合、前記空気流量の前回値を前記流量計の測定値として用いることを特徴とする空気流量計測装置。
   

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