JP2013204581A - Intake air quantity measurement device of engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem caused in the event of disconnection or short circuit in a pulse output type air flow sensor, wherein a signal shows an extremely abnormal value in the succeeding sampling period, and, even if a determination time is shortened as much as possible, an engine failure occurs and shifting to a fail safe operation is not possible.SOLUTION: An intake air quantity measurement device of an engine includes a second air quantity calculation means for calculating an air quantity in the event of an abnormality based on a cycle, a frequency or an intake air quantity immediately before it is determined that a temporary abnormality has occurred during a period from the time when the temporary abnormality has occurred in an air flow sensor to the time when it is determined that a failure has occurred in the air flow sensor, and a third air quantity calculation means for calculating an air quantity in the event of a failure as a substitute using an engine load parameter other than the intake air quantity, such as a throttle position, and an engine speed after it is determined that a failure has occurred in the air flow sensor.

Description

本発明は、吸入空気量に応じた時間間隔(周期)でパルス信号を出力するエアフローセンサを備えたエンジンの吸入空気量測定装置に関する。   The present invention relates to an intake air amount measuring device for an engine including an air flow sensor that outputs a pulse signal at time intervals (cycles) according to the intake air amount.

近年、特に車載用エンジンの分野では、燃費や排気エミッション特性等を向上させることが重要な課題となっており、そのため、アナログ式センサからの信号は、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニットにおいてA/D変換し、デジタル演算処理によって、エンジンの主要な操作量である燃料噴射量(空燃比)や点火時期等の制御を行うことが一般的になっている。特に、吸入空気量は、吸気管圧力センサを用いて体積流量として間接的に検出する手法では要求される精度が出にくいため、質量流量を検出できるエアフローセンサを用い、さらにデジタル演算処理でその測定精度を高めることが望まれる。   In recent years, especially in the field of in-vehicle engines, it has become an important issue to improve fuel economy, exhaust emission characteristics, etc. Therefore, signals from analog sensors are A / D received by control units with built-in microcomputers. It is common to control the fuel injection amount (air-fuel ratio), the ignition timing, and the like, which are the main engine operation amounts, through conversion and digital arithmetic processing. In particular, since the accuracy required by the method of indirectly detecting the volume of intake air as a volumetric flow rate using an intake pipe pressure sensor is difficult to obtain, use an airflow sensor that can detect the mass flow rate, and further measure it by digital processing. It is desirable to increase accuracy.

前記エアフローセンサとしては、吸入空気量に応じたレベルの電圧を出力する電圧出力型のものが一般的であるが、最近は、前記のように高い測定精度が要求されることから、特許文献1、2等に見られるように、吸入空気量に応じた時間間隔(周期)で検出信号としてのパルス信号を出力するパルス出力型あるいは周波数出力型と呼ばれるエアフローセンサが普及しつつある。   As the air flow sensor, a voltage output type that outputs a voltage at a level corresponding to the amount of intake air is generally used, but recently, high measurement accuracy is required as described above. As can be seen from 2 and 2 etc., an air flow sensor called a pulse output type or a frequency output type that outputs a pulse signal as a detection signal at a time interval (period) according to the amount of intake air is becoming widespread.

このパルス(周波数)出力型と呼ばれるエアフローセンサを用いて吸入空気量を測定する場合、通常、該エアフローセンサから次々に到来するパルスの立ち上がりエッジ(もしくは立ち下がりエッジ)を検出し、各パルスの時間的間隔、詳しくは、先行パルスの立ち上がりエッジ(もしくは立ち下がりエッジ)が検出された時点から後行パルスの立ち上がりエッジ(もしくは立ち下がりエッジ)が検出された時点までの時間間隔(以下、パルスエッジ間隔、あるいは単にエッジ間隔と称す)を内蔵のタイマー機能で周期として計測し、この計測された周期を用いて燃料噴射制御等のエンジン制御に使用する吸入空気量を演算するようにされる。   When measuring the amount of intake air using an airflow sensor called this pulse (frequency) output type, usually the rising edge (or falling edge) of pulses coming from the airflow sensor one after another is detected, and the time of each pulse Time interval from the time when the leading edge (or falling edge) of the preceding pulse is detected to the time when the rising edge (or falling edge) of the succeeding pulse is detected (hereinafter referred to as pulse edge interval). Or simply referred to as an edge interval) is measured as a cycle by a built-in timer function, and the intake air amount used for engine control such as fuel injection control is calculated using the measured cycle.

また、前記周期を用いて吸入空気量を演算する場合、吸入空気量の演算タイミングは、所定サンプリング周期(期間)毎、あるいは、クランク軸の所定回転角度毎とされており、この演算タイミングの直前に求められた前記周期の値を吸入空気量に換算する場合と、前記サンプリング期間において前記周期を複数個を求め、それらの平均周期を算出し、この平均周期を吸入空気量に換算する場合とがある。   Further, when calculating the intake air amount using the cycle, the calculation timing of the intake air amount is set at every predetermined sampling cycle (period) or every predetermined rotation angle of the crankshaft, and immediately before this calculation timing. A case where the value of the cycle obtained in step S is converted into an intake air amount, a case where a plurality of the cycles are obtained in the sampling period, an average cycle thereof is calculated, and an average cycle is converted into an intake air amount; There is.

さらに、エアフローセンサ及びその配線系(以下、単にエアフローセンサと称すことがある)に故障が発生した場合には、エンジン制御に支障をきたすおそれがあるため、故障したか否かを判定し、故障したと判定される場合は運転席パネル上のランプを点灯あるいは点滅して運転者に警報を発することなどが特定の国では義務付けられており、そのため、例えば特許文献3に所載のように、エアフローセンサからの検出信号を予め設定されている異常判定用しきい値と比較して故障が発生したか否かを判定することなどが知られている。   In addition, if a failure occurs in the air flow sensor and its wiring system (hereinafter sometimes simply referred to as an air flow sensor), it may interfere with engine control. If it is determined that the alarm is given to the driver by lighting or blinking the lamp on the driver's seat panel and issuing a warning to the driver, for example, as described in Patent Document 3, It is known to compare a detection signal from an air flow sensor with a preset abnormality determination threshold value to determine whether or not a failure has occurred.

特許第3808038号公報Japanese Patent No. 3808038 特開平2-129522号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-129522 特許第3483968号号公報Japanese Patent No. 3483968

ところで、エアフローセンサが電圧出力型の場合は、入力回路の時定数等を通した電圧値をAD変換して空気量に変換する方法がとられる。マイコンによる演算処理のため、所定の期間あるいはクランク角度に同期したデジタル的な検出処理として空気量が演算されるが、エアフローセンサの出力信号はアナログ的に連続性がある。   By the way, when the airflow sensor is of a voltage output type, a method is used in which the voltage value that has passed through the time constant of the input circuit is AD converted to an air amount. Because of the calculation processing by the microcomputer, the air amount is calculated as digital detection processing synchronized with a predetermined period or crank angle, but the output signal of the airflow sensor is analog in continuity.

エアフローセンサ配線系において断線、バッテリー電圧VBへのショート等が発生した場合に、電圧出力型のエアフローセンサの出力は前述したように入力回路の時定数等により、一次遅れの出力として変化する。エアフローセンサに故障が発生したか否かは、電圧値が上下限しきい値を超えた状態が所定時間継続している場合に故障が発生したと判定するのが一般的である。   When disconnection, short circuit to the battery voltage VB, etc. occur in the airflow sensor wiring system, the output of the voltage output type airflow sensor changes as a first-order lag output due to the time constant of the input circuit as described above. Whether or not a failure has occurred in the air flow sensor is generally determined that a failure has occurred when a state in which the voltage value exceeds the upper and lower thresholds continues for a predetermined time.

エアフローセンサの故障としては、その配線系を構成するコネクタ、ハーネスの瞬断や、外部ノイズの混入などによって発生する一時的なもの(一時的な異常と称す)と、回復する見込みのない真の故障とがあるが、エアフローセンサ故障判定に必要な前記故障判定用の所定時間(しきい値を超えている時間)は、エアフローセンサの故障が前記一時的な異常である場合は、誤判定を避けるためには、なるべく長い時間に設定することが好ましい。   There are two types of air flow sensor failures: temporary ones (called temporary abnormalities) that occur due to momentary disconnection of connectors and harnesses that make up the wiring system, external noise, etc. Although there is a failure, the predetermined time for failure determination (time exceeding the threshold) required for airflow sensor failure determination is incorrect when the airflow sensor failure is the temporary abnormality. In order to avoid this, it is preferable to set the time as long as possible.

それに対し、エアフローセンサの故障が真の故障である場合は、特に走行中あるいは車両停止中のアイドル状態において、最悪エンストに至るなどの運転性や走行時の安全性を損なう可能性があるため、故障と判定されたら即座にフェールセーフ動作に移行させることが要求されるので、できるだけ短い時間に設定することが好ましい。   On the other hand, if the airflow sensor failure is a true failure, it may impair the drivability and safety at the time of traveling, especially in the idle state when traveling or when the vehicle is stopped, Since it is required to immediately shift to the fail-safe operation when it is determined that there is a failure, it is preferable to set the time as short as possible.

このように、エアフローセンサの故障が一時的な異常である場合と真の故障である場合とでは、要求される故障判定時間の長さが相違するが、事の重要性を考えれば、真の故障をできるだけ早く見つけ出すことを最優先とすべきで、故障判定時間は可能な限り短く設定することが望ましい。   In this way, the required time for failure determination differs between the case where the failure of the air flow sensor is a temporary abnormality and the case where it is a true failure. Finding a fault as soon as possible should be given top priority, and it is desirable to set the fault judgment time as short as possible.

ここで、エアフローセンサが電圧出力型である場合は、断線又はショートが発生したときは、前述のように入力回路の時定数等により、一次遅れの出力となることで、判定時の信号が異常値であるものの吸入空気量として演算できるので、前記故障判定時間をエンストに至ることなくフェールセーフ動作に移行可能な時間に設定することも可能である。   Here, when the airflow sensor is a voltage output type, when a disconnection or short circuit occurs, the signal at the time of determination is abnormal due to a first-order lag output due to the time constant of the input circuit as described above. Although the value can be calculated as the intake air amount, the failure determination time can be set to a time during which the transition to the fail-safe operation can be performed without reaching the stall.

一方、エアフローセンサがバルス(周波数)出力型である場合には、所定サンプリング期間におけるパルス数あるいはバルス信号のエッジ間隔(周期、周波数)を計測してそれを吸入空気量に換算する必要がある。   On the other hand, when the airflow sensor is of the pulse (frequency) output type, it is necessary to measure the number of pulses in a predetermined sampling period or the edge interval (cycle, frequency) of the pulse signal and convert it to the intake air amount.

このパルス出力型のエアフローセンサにおいて断線、ショートが発生した場合は、入力回路の時定数等があっても、パルス信号のため、L(=0V)とH(=5V)に即座に信号が変化するため、電圧出力方式のような一次遅れの出力が殆ど存在せず、次のサンプリング期間で信号が極端な異常値を示すことになり、前記故障判定時間を可能な限り短くしても、エンストに至ってしまいフェールセーフ動作に移行させることができないという課題がある。   If a break or short occurs in this pulse output type airflow sensor, the signal will change immediately to L (= 0V) and H (= 5V) because of the pulse signal even if there is a time constant of the input circuit. Therefore, there is almost no first-order lag output as in the voltage output method, and the signal shows an extreme abnormal value in the next sampling period. Therefore, there is a problem that the operation cannot be shifted to the fail-safe operation.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、吸入空気量に応じた時間間隔でパルス信号を出力するエアフローセンサに一時的な異常が発生したとき並びに真の故障が発生したとき、それを確実に検知し得て、即座に代替えとなる吸入空気量をできるだけ高精度に求めることのできるエンジンの吸入空気量測定装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is when a temporary abnormality occurs in an air flow sensor that outputs a pulse signal at a time interval corresponding to the amount of intake air, as well as a true failure. It is an object of the present invention to provide an intake air amount measuring device for an engine that can detect the occurrence of occurrence of an intake air with certainty and obtain an alternative intake air amount as accurately as possible.

上記目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの吸入空気量測定装置は、エアフローセンサからのパルス信号のエッジ間隔を順次周期として計測するとともに、計測された周期又はその逆数である周波数に基づいてエンジン制御に使用する吸入空気量を演算する第一の空気量演算手段と、前記周波数もしくはそれから換算される吸入空気量に基づいて、それらが急変したと認識されたとき、及び/又は、前記周波数もしくはそれから換算される吸入空気量が予め定められた異常判定用しきい値を下まわるか上まわったとき、前記エアフローセンサに一時的な異常が発生したと判定する一時的異常判定手段と、前記周波数とそれについて予め定められた故障判定用しきい値とに基づいて、前記エアフローセンサに故障が発生したか否かを判定する故障判定手段と、前記一時的異常判定手段により前記エアフローセンサに一時的な異常が発生したと判定されてから、前記故障判定手段により前記エアフローセンサに故障が発生したと判定されるまでの間は、前記一時的な異常が発生したと判定されるより前の前記周期、周波数もしくは吸入空気量に基づいて、異常時用空気量を演算する第二の空気量演算手段と、前記故障判定手段により前記エアフローセンサに故障が発生したと判定された後において、スロットル開度等の吸入空気量以外のエンジン負荷パラメータとエンジン回転数とを用いて、代替えとなる故障時用空気量を演算する第三の空気量演算手段と、を具備して構成される。   In order to achieve the above object, an intake air amount measuring apparatus for an engine according to the present invention measures the edge intervals of pulse signals from an air flow sensor as sequential periods, and based on a frequency that is a measured period or a reciprocal thereof. Based on the first air amount calculating means for calculating the intake air amount used for engine control and the frequency or the intake air amount converted from the first air amount, and / or the frequency Or a temporary abnormality determination means for determining that a temporary abnormality has occurred in the air flow sensor when the intake air amount converted therefrom falls below or exceeds a predetermined abnormality determination threshold; It is determined whether or not a failure has occurred in the airflow sensor based on the frequency and a threshold value for failure determination that has been determined in advance. From the time when it is determined by the failure determination means and the temporary abnormality determination means that a temporary abnormality has occurred in the airflow sensor, until the time when the failure determination means determines that a failure has occurred in the airflow sensor. A second air amount calculating means for calculating an abnormality air amount based on the period, frequency or intake air amount before it is determined that the temporary abnormality has occurred, and the failure determining means. After determining that a failure has occurred in the air flow sensor, a third method of calculating an alternative failure air amount using an engine load parameter other than the intake air amount such as the throttle opening and the engine speed. And an air amount calculation means.

本発明によれば、エアフローセンサに断線、バッテリ電圧(VB)へのショートなどの故障が発生した場合に、この故障を確実に検出することができるとともに、スロットル開度などの吸入空気量以外のエンジン負荷パラメータを用いて代替え吸入空気量を演算するようにされるので、エンストに至ることなくフェールセーフ動作に移行できる。   According to the present invention, when a failure such as a disconnection in the air flow sensor or a short circuit to the battery voltage (VB) occurs, this failure can be reliably detected and other than the intake air amount such as the throttle opening degree. Since the alternative intake air amount is calculated using the engine load parameter, it is possible to shift to the fail-safe operation without reaching the engine stall.

さらには、車両コネクタ、ハーネスの瞬断などによる一時的な異常が発生した場合でも第二の空気量演算手段により実際の吸入空気量に近い空気量を演算することができるので、エンジンの運転性、安定性を損なうことが無いようにできる。
上記した以外の、課題、構成、及び効果は、以下の実施形態により明らかにされる。
Furthermore, even when a temporary abnormality occurs due to a momentary disconnection of the vehicle connector or harness, the air amount close to the actual intake air amount can be calculated by the second air amount calculating means. , Stability can be prevented.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following embodiments.

本発明に係る吸入空気量測定装置の一実施例を、それが適用された車載用エンジンと共に示す概略構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram which shows one Example of the intake air amount measuring apparatus based on this invention with the vehicle-mounted engine to which it is applied. 図1に示されるコントロールユニットを含むエンジン制御系の説明に供される図。FIG. 2 is a diagram for explaining an engine control system including the control unit shown in FIG. エアフローセンサがパルス(周波数)出力型である場合の吸入空気量演算手法の一例の説明に供される機能ブロック図。The functional block diagram with which an example of an intake air amount calculation method in case an airflow sensor is a pulse (frequency) output type is used. エアフローセンサが電圧出力型である場合の吸入空気量演算手法の一例の説明に供される図。The figure used for description of an example of the intake air amount calculation method when the airflow sensor is a voltage output type. エアフローセンサの出力周波数及び周期と吸入空気量との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the output frequency and period of an airflow sensor, and the amount of intake air. 本発明実施例のエアフローセンサ異常故障対策がとられた吸入空気量演算手法の一例の説明に供される機能ブロック図。The functional block diagram with which it uses for description of an example of the intake air amount calculation method with which the airflow sensor abnormal failure countermeasure of the Example of this invention was taken. エアフローセンサ正常時の吸入空気量演算手法の一例の説明に供されるタイムチャート。The time chart used for description of an example of the calculation method of the intake air amount when the airflow sensor is normal. エアフローセンサ故障時の吸入空気量演算手法の一例の説明に供されるタイムチャート。The time chart used for description of an example of the intake air amount calculation method at the time of an airflow sensor failure. エアフローセンサ故障時における(A)エアフローセンサが電圧出力型である場合と(B)エアフローセンサがパルス(周波数)出力型である場合の比較説明に供されるタイムチャート。FIG. 6 is a time chart used for comparison when (A) the airflow sensor is a voltage output type and (B) the airflow sensor is a pulse (frequency) output type when the airflow sensor fails. 本発明実施例のエアフローセンサ異常故障対策がとられた吸入空気量演算例の説明に供されるタイムチャート。The time chart which is provided for description of the example of calculation of the intake air amount in which the countermeasures against the abnormal failure of the air flow sensor of the embodiment of the present invention are taken. 本発明実施例において、パルスエッジ間隔(周期)を求める際の処理手順の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process sequence at the time of calculating | requiring a pulse edge space | interval (period) in the present invention Example. 本発明実施例において、吸入空気量を求める際の処理手順の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process sequence at the time of calculating | requiring an intake air amount in this invention Example. 本発明実施例における故障が発生したか否かの判定に際して実行する処理手順の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process sequence performed when determining whether the failure generate | occur | produced in the Example of this invention. 本発明実施例における一時的な異常が発生したか否かの判定に際して実行する処理手順の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the process sequence performed at the time of determination whether the temporary abnormality in this invention Example has generate | occur | produced. 本発明実施例における故障時代替え空気量を求める処理手順の説明に供されるフローチャート。The flowchart with which it uses for description of the process sequence which calculates | requires the failure era change air quantity in this invention Example.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る吸入空気量測定装置の一実施例を、それが適用された車載用エンジンの一例と共に示す概略構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an intake air amount measurement device according to the present invention together with an example of an in-vehicle engine to which the intake air amount measurement device is applied.

図1において、本実施例の吸入空気量測定装置が適用されたエンジン10は、例えば4つの気筒(#1、#2、#3、#4)を有するポート噴射式の多気筒エンジン(MPI式エンジン)であって、シリンダヘッド11a及びシリンダブロック11bからなるシリンダ11と、このシリンダ11の各気筒内に摺動自在に嵌挿されたピストン15と、を有し、ピストン15はコンロッド14を介してクランク軸13に連結されている。ピストン15上方には、所定形状の天井部を持つ燃焼室17が画成され、各気筒の燃焼室17には、点火コイル34から高電圧化された点火信号が供給される点火プラグ35が臨設されている。   In FIG. 1, an engine 10 to which the intake air amount measuring device of the present embodiment is applied is, for example, a port injection type multi-cylinder engine (MPI type) having four cylinders (# 1, # 2, # 3, # 4). Engine) having a cylinder 11 composed of a cylinder head 11a and a cylinder block 11b, and a piston 15 slidably inserted into each cylinder of the cylinder 11. The piston 15 is connected via a connecting rod 14. Are connected to the crankshaft 13. A combustion chamber 17 having a ceiling with a predetermined shape is defined above the piston 15, and an ignition plug 35 to which a high-voltage ignition signal is supplied from the ignition coil 34 is erected in the combustion chamber 17 of each cylinder. Has been.

燃料の燃焼に供せられる空気は、エアークリーナ22から、電制スロットル25が配在されたスロットルボディ26、コレクタ27、吸気マニホールド28、吸気ポート29等からなる吸気通路20を通り、下流端である吸気ポート29端部に配在された、吸気カム軸23により開閉駆動される吸気弁21を介して各気筒の燃焼室17に吸入される。そして、吸気通路20の下流部分である吸気マニホールド28には、各気筒毎に、吸気ポート29に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁30が臨設されている。   The air used for fuel combustion passes from the air cleaner 22 through the intake passage 20 including the throttle body 26, the collector 27, the intake manifold 28, the intake port 29, etc. where the electric throttle 25 is disposed, and at the downstream end. The air is sucked into the combustion chamber 17 of each cylinder via an intake valve 21 that is disposed at the end of an intake port 29 and is driven to open and close by an intake camshaft 23. A fuel injection valve 30 that injects fuel toward the intake port 29 is provided for each cylinder in the intake manifold 28 that is the downstream portion of the intake passage 20.

燃焼室17に吸入された空気と燃料噴射弁30から噴射された燃料との混合気は、点火コイル34に接続された点火プラグ35による火花点火により燃焼せしめられ、その排気ガスは、燃焼室17から、排気カム軸24により開閉駆動される排気弁22を介して排気ポート、排気マニホールド、排気管等からなる排気通路40を通って外部の大気中に排出される。排気通路40には、排気浄化用の三元触媒60が配備され、該触媒60より上流側には、触媒前空燃比に対して線形の出力特性を持つリニヤ空燃比センサ51が配在され、触媒60より下流側には、触媒後空燃比がストイキ(理論空燃比)よりリッチ側かリーン側かを識別するためのスイッチング信号を出力するO2センサ52が配在されている。 The mixture of the air sucked into the combustion chamber 17 and the fuel injected from the fuel injection valve 30 is combusted by spark ignition by the spark plug 35 connected to the ignition coil 34, and the exhaust gas is burned into the combustion chamber 17. Then, the exhaust gas is discharged into the outside atmosphere through an exhaust passage 22 including an exhaust port, an exhaust manifold, an exhaust pipe, and the like through an exhaust valve 22 that is opened and closed by an exhaust camshaft 24. A three-way catalyst 60 for purifying exhaust gas is disposed in the exhaust passage 40, and on the upstream side of the catalyst 60, a linear air-fuel ratio sensor 51 having an output characteristic linear with respect to the air-fuel ratio before catalyst is disposed, An O 2 sensor 52 that outputs a switching signal for identifying whether the post-catalyst air-fuel ratio is richer or leaner than the stoichiometric (stoichiometric air-fuel ratio) is disposed downstream of the catalyst 60.

また、各気筒毎に配備された燃料噴射弁30には、燃料タンク71内の燃料が燃料ポンプ72や燃圧レギュレータ73等を備えた燃料供給機構により所定燃圧に調圧されて供給され、燃料噴射弁30は、後述するコントロールユニット100から供給される、そのときの運転状態に応じたデューティ(=パルス幅=開弁時間に相当する)を持つ燃料噴射パルス信号により開弁駆動され、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート29に向けて噴射するようになっている。   The fuel injection valve 30 provided for each cylinder is supplied with fuel in the fuel tank 71 adjusted to a predetermined fuel pressure by a fuel supply mechanism having a fuel pump 72, a fuel pressure regulator 73, etc. The valve 30 is driven to open by a fuel injection pulse signal having a duty (= pulse width = corresponding to the valve opening time) supplied from the control unit 100 described later and corresponding to the operation state at that time. An amount of fuel corresponding to the time is injected toward the intake port 29.

一方、前記エンジン10の種々の制御、つまり、前記燃料噴射弁30による燃料噴射制御(空燃比制御)、前記点火プラグ35による点火時期制御等を行なうべく、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット100が備えられている。   On the other hand, a control unit 100 with a built-in microcomputer is provided to perform various controls of the engine 10, that is, fuel injection control (air-fuel ratio control) by the fuel injection valve 30, ignition timing control by the spark plug 35, and the like. It has been.

コントロールユニット100は、基本的には、図2に示される如くに、そのハードウェア自体はよく知られているもので、CPU101、EP-ROM102、RAM103、A/D&D/A変換器等を含むI/OLSI105等で構成される。なお、本例では、CPU101、EP-ROM102、RAM103、I/OLSI105が別個に設けられているが、近年ではそれらが一つに纏められているものもあり、それを使用しても良いことはいうまでもない。   As shown in FIG. 2, the control unit 100 is basically well-known hardware, and includes an I / O including a CPU 101, an EP-ROM 102, a RAM 103, an A / D & D / A converter, and the like. / OLSI105 etc. In this example, the CPU 101, the EP-ROM 102, the RAM 103, and the I / O LSI 105 are provided separately, but in recent years, some of them are combined into one, and it may be used. Needless to say.

コントロールユニット100のI/OLSI105には、入力信号として、吸気通路20における電制スロットル25より上流側に配在された熱線式(後で詳述するが、ホットワイヤ式、熱式、熱抵抗式等とも呼ばれる)エアフローセンサ50により検出される吸入空気量に応じた信号、スロットルセンサ54により検出される電制スロットル25の開度に応じた信号、クランク軸13に添設されたクランク角センサ(回転数センサ)55から得られるクランク軸13の回転・位相(クランク角)をあらわすクランク角信号、排気カム軸24に添設されたカム角センサ56から得られるカム軸23の回転・位相をあらわすカム角信号、排気通路40に配在された空燃比センサ51、52からの排気空燃比に応じた信号、アクセルセンサ53からのアクセルペダル踏込量に応じた信号、シリンダブロック11bに配設された水温センサ58により検出されるエンジン冷却水温に応じた信号、吸気通路20に最上流部に配設された吸気温センサ59により検出される吸気温度に応じた信号、コントロールユニット100に付設された大気圧センサ57からの大気圧に応じた信号等が供給され、その他、エンジン10の運転、停止のメインスイッチであるイグニッションキー49からの信号等も供給され、さらに、図示はされていないが変速機のシフトポジションや車速等の情報も、車両コントロールユニットからユニット間通信によりもたらされる。   The I / OLSI 105 of the control unit 100 has an input signal as an input signal that is a hot wire type (hot wire type, thermal type, thermal resistance type, which will be described in detail later) on the upstream side of the electric throttle 25 in the intake passage 20. A signal corresponding to the intake air amount detected by the air flow sensor 50, a signal corresponding to the opening degree of the electric throttle 25 detected by the throttle sensor 54, a crank angle sensor (attached to the crankshaft 13) Crank angle signal representing the rotation / phase (crank angle) of the crankshaft 13 obtained from the rotation speed sensor 55, and the rotation / phase of the camshaft 23 obtained from the cam angle sensor 56 attached to the exhaust camshaft 24. A cam angle signal, a signal corresponding to the exhaust air / fuel ratio from the air / fuel ratio sensors 51 and 52 disposed in the exhaust passage 40, a signal corresponding to the accelerator pedal depression amount from the accelerator sensor 53, and the cylinder block 11b. A signal corresponding to the engine cooling water temperature detected by the water temperature sensor 58, a signal corresponding to the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 59 disposed at the most upstream part in the intake passage 20, and an annex to the control unit 100 A signal corresponding to the atmospheric pressure from the atmospheric pressure sensor 57 is supplied, and a signal from the ignition key 49 which is a main switch for operating and stopping the engine 10 is also supplied. Information such as the machine shift position and vehicle speed is also provided from the vehicle control unit through inter-unit communication.

コントロールユニット100は、EP-ROM102に格納されているプログラムに従って、上記センサ類からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、エンジン10の運転状態を把握するとともに、この運転状態に基づき燃料噴射量、点火時期、スロットル開度等のエンジン10の主要な操作量を演算して、必要な制御信号を生成し、駆動回路を介してアクチュエータである燃料噴射弁30、点火コイル34、電制スロットル25等に所定のタイミングで供給して燃料噴射制御(空燃比制御)、点火時期制御、スロットル開度制御等を行う。   In accordance with the program stored in the EP-ROM 102, the control unit 100 takes in the signals from the sensors as inputs, executes predetermined arithmetic processing, grasps the operating state of the engine 10, and based on this operating state. The main operation amount of the engine 10 such as the fuel injection amount, ignition timing, throttle opening, etc. is calculated to generate necessary control signals, and the fuel injection valve 30, ignition coil 34, electric Fuel injection control (air-fuel ratio control), ignition timing control, throttle opening control, and the like are performed by supplying the control throttle 25 with predetermined timing.

次に、前記熱線式エアフローセンサ50について説明する。
エアフローセンサ50は、測定対象である空気流の中に配置された熱線(発熱抵抗体)に流れる電流値が吸入空気量(質量流量)が多い程増え、逆に吸入空気量が少ないほど減るようにブリッジ回路が構成されており、流れる発熱抵抗電流より電圧信号として取り出される。吸入空気量に対応した電圧信号は、電圧周波数(VF変換回路)変換により、周波数に変換され、エアフローセンサ50からは空気量に応じて出力信号電圧の周期が変化する信号、言い換えれば、検出信号として吸入空気量に応じた時間間隔(周期)でパルス信号が出力されるようになっている。
Next, the hot wire airflow sensor 50 will be described.
The air flow sensor 50 increases the amount of current flowing through the heat wire (heating resistor) placed in the air flow to be measured as the intake air amount (mass flow rate) increases, and conversely decreases as the intake air amount decreases. A bridge circuit is formed, and is extracted as a voltage signal from the flowing heating resistance current. The voltage signal corresponding to the intake air amount is converted into a frequency by voltage frequency (VF conversion circuit) conversion, and the signal of the output signal voltage changes from the air flow sensor 50 according to the air amount, in other words, the detection signal. As shown, pulse signals are output at time intervals (cycles) according to the amount of intake air.

図5(A)、(B)は、、エアフローセンサの出力周波数及び周期と吸入空気量との関係を示示す。
図示のように、吸入空気量が小さいと、出力信号の周波数は低く、吸入空気量が大きいと、出力信号の周波数は高くなり、その特性は非線形となる。なお、周波数と周期は逆数の関係にあるため、周期と吸入空気量との関係は、周波数と吸入空気量との関係の逆の特性になる。また、エンジンの要求空気量に合わせてセンサ出力を設定するため、周波数と吸入空気量あるいは周期と吸入空気量との関係が逆の特性の場合もあり、また、その特性が線形のケースもあるが、演算処理については変換テーブルが変わるだけである。
FIGS. 5A and 5B show the relationship between the output frequency and period of the air flow sensor and the intake air amount.
As shown in the figure, when the amount of intake air is small, the frequency of the output signal is low, and when the amount of intake air is large, the frequency of the output signal is high and its characteristics are nonlinear. Since the frequency and the cycle are in a reciprocal relationship, the relationship between the cycle and the intake air amount is a reverse characteristic of the relationship between the frequency and the intake air amount. In addition, since the sensor output is set according to the required air amount of the engine, the relationship between the frequency and the intake air amount or the relationship between the cycle and the intake air amount may be reversed, and the characteristic may be linear. However, only the conversion table changes for arithmetic processing.

ここで、図示のような非線形特性の場合は、単位周期(周波数)当りの空気量の変化量が一律ではないため、例えば故障状態あるいは変化量をもとに制御しようとする際に、空気量に変換した値を使用するか、周期(周波数)を使用するかを考慮する必要がある。   Here, in the case of the non-linear characteristics as shown in the figure, since the amount of change in the air amount per unit period (frequency) is not uniform, for example, when trying to control based on the failure state or the amount of change, the air amount It is necessary to consider whether to use the value converted to, or to use the period (frequency).

コントロールユニット100は、エアフローセンサ50からのパルス信号を用いて吸入空気量を演算し、得られた吸入空気量を上記燃料噴射制御、点火時期制御、スロットル開度制御等に用いる。ここで、燃料噴射制御を例にとれば、コントロールユニット100は、図3に機能ブロックで示されているように、ブロック151、152においてエアフローセンサ50からのパルス信号のパルスエッジ間隔(周期Pt)を内蔵タイマで計測するとともに、その逆数(1/Pt)である周波数Fuを演算し、演算された周波数Fuを、周波数-空気量換算ブロック150のブロック153において、例えば後述の図5(A)に示される如くの関係で表される周波数-吸入空気量変換テーブルに照合して吸入空気量に換算し、換算された吸入空気量をブロック154において各種の制御に使用できるようにデジタルフィルタ処理にかけて吸入空気量Qを得、ブロック155においてこの吸入空気量Qと、ブロック156においてクランク角センサ55からのクランク角信号を用いて求められるエンジン回転数とに基づいて基本燃料噴射量を算出し、この基本燃料噴射量に、水温センサ58により検出されるエンジン冷却水温等に応じた補正量、空燃比センサ51、52からの信号に基づいて演算される排気空燃比に応じた補正係数等による補正を加えて燃料噴射量を演算し、この燃料噴射量に対応した燃料噴射パルス幅(デューティ)を持った駆動パルス信号Toutを生成して燃料噴射弁30に所定のタイミングで供給する。   The control unit 100 calculates the intake air amount using the pulse signal from the air flow sensor 50, and uses the obtained intake air amount for the fuel injection control, ignition timing control, throttle opening control, and the like. Here, taking fuel injection control as an example, the control unit 100 performs pulse edge intervals (period Pt) of the pulse signal from the airflow sensor 50 in blocks 151 and 152 as shown by functional blocks in FIG. Is calculated by the built-in timer, and the frequency Fu which is the reciprocal (1 / Pt) is calculated, and the calculated frequency Fu is calculated in the block 153 of the frequency-air amount conversion block 150, for example, FIG. Is converted into an intake air amount by collating with a frequency-intake air amount conversion table expressed by the relationship shown in FIG. 6 and subjected to digital filter processing so that the converted intake air amount can be used for various controls in block 154. An intake air amount Q is obtained, based on the intake air amount Q in block 155 and the engine speed obtained using the crank angle signal from the crank angle sensor 55 in block 156. The basic fuel injection amount is calculated, and the exhaust amount calculated based on the correction amount corresponding to the engine coolant temperature detected by the water temperature sensor 58 and the signals from the air-fuel ratio sensors 51 and 52 is calculated. The fuel injection amount is calculated by adding a correction coefficient according to the fuel ratio, etc., and a drive pulse signal Tout having a fuel injection pulse width (duty) corresponding to the fuel injection amount is generated to give a predetermined value to the fuel injection valve 30. Supply at the timing.

同様にして、前記吸入空気量Qを、点火時期制御やスロットル開度制御等にも使用し、それらの演算結果をRAM103やEP-ROM102に保存する。   Similarly, the intake air amount Q is also used for ignition timing control, throttle opening control, and the like, and the calculation results thereof are stored in the RAM 103 or EP-ROM 102.

前記吸入空気量Qが燃料噴射制御等のエンジン制御に使用する吸入空気量であり、この吸入空気量Qを使用吸入空気量あるいは単に空気量Q(Qa、Qb、Qc・・・)と呼ぶことがある。   The intake air amount Q is an intake air amount used for engine control such as fuel injection control, and this intake air amount Q is called a use intake air amount or simply an air amount Q (Qa, Qb, Qc...). There is.

次に、本発明実施例のパルス(周波数)出力型の熱線式エアフローセンサ50の異常・故障関連処理の説明を行う前に、従来の電圧出力型のエアフローセンサを用いる場合の吸入空気量演算方法について図4を用いて説明する。   Next, before explaining the abnormality / failure related processing of the pulse (frequency) output type hot-wire airflow sensor 50 of the embodiment of the present invention, a method for calculating the intake air amount when using a conventional voltage output type airflow sensor Will be described with reference to FIG.

図4に示される従来例においては、コントロールユニット内部に入力処理回路として、C1、R1で示されるCRフィルタ回路を介して所定の一次遅れフィルタ効果により高周波ノイズがカットされた後、吸入空気量演算ブロック210のA/D変換ブロック211でAD変換され、変換された電圧相当値がVuとして取り込まれ、この電圧値Vuがデジタルフィルタブロック212にて吸入空気量に換算される。ブロック212以降は、図3のブロック155以降と同様である。   In the conventional example shown in FIG. 4, the intake air amount calculation is performed after high-frequency noise is cut by a predetermined first-order lag filter effect via a CR filter circuit indicated by C1 and R1 as an input processing circuit inside the control unit. A / D conversion block 211 of block 210 performs AD conversion, and the converted voltage equivalent value is taken in as Vu, and this voltage value Vu is converted into intake air amount by digital filter block 212. The block 212 and subsequent blocks are the same as the block 155 and subsequent blocks in FIG.

図7は、パルス(周波数)出力型のエアフローセンサ50の出力信号と周期演算タイミングの関係の説明に供される図である。   FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the output signal of the pulse (frequency) output type airflow sensor 50 and the cycle calculation timing.

以下、図7中の流量計算タイミングである時点Taから時点Tdにおける、算出空気量QaからQdの演算方法を具体的に説明する。流量演算タイミングは所定のサンプリング間隔(Tsm)、例えば2ms毎に実行される。   Hereinafter, the calculation method of the calculated air amounts Qa to Qd from the time point Ta to the time point Td, which is the flow rate calculation timing in FIG. 7, will be specifically described. The flow rate calculation timing is executed at a predetermined sampling interval (Tsm), for example, every 2 ms.

まずタイマカウンタでは、エアフローセンサ50の出力であるパルス信号の立ち上がりエッジを検出し、その時点のタイマ値を保存する。   First, the timer counter detects the rising edge of the pulse signal that is the output of the airflow sensor 50, and stores the timer value at that time.

サンプリングタイミング(時点)Taにおいては、直前に演算されたタイマカウント値(周期Pt_an)を一度周波数Fu(=1/Pt_an)によりに変換した後、図5(A)示される如くの周波数-空気量変換テーブルにより流量単位に変換して空気量Qaを求める。   At the sampling timing (time point) Ta, the timer count value (cycle Pt_an) calculated immediately before is once converted into the frequency Fu (= 1 / Pt_an), and then the frequency-air amount as shown in FIG. The air quantity Qa is obtained by converting into a flow rate unit using a conversion table.

ここでは直前のパルス周期をもとにQを演算する例を示しているが、サンプリング間隔(期間Tsm)の間には複数のパルス周期が検出されるため、これらを平均処理してQを演算する手法もとられる。   Here, an example is shown in which Q is calculated based on the previous pulse period, but multiple pulse periods are detected during the sampling interval (period Tsm), so these are averaged to calculate Q. The technique to be taken.

同様に次のサンプリングタイミングTbでは直前に保存されているタイマカウント値Pt_b4を用いて空気量Qbを求め、以下同様にしてQc、Qd、・・・[Q(n)]を求める。   Similarly, at the next sampling timing Tb, the air amount Qb is obtained using the timer count value Pt_b4 stored immediately before, and thereafter Qc, Qd,... [Q (n)] are obtained in the same manner.

なお、上記した例では、周波数Fuを変換テーブルにより流量単位を持つ空気量QFoへ変換しているが、図5(B)のような周期-空気量変換テーブルにより、周期Pt_anを直接空気量へ変換するようにしても良い。   In the above example, the frequency Fu is converted to the air amount QFo having the flow rate unit by the conversion table, but the cycle Pt_an is directly converted to the air amount by the cycle-air amount conversion table as shown in FIG. You may make it convert.

一方、図8は、図7に示される場合と同様な条件にて、断線によりエアフローセンサ50からの出力信号が時点I以降来なくなった場合の例を示す。   On the other hand, FIG. 8 shows an example in which the output signal from the airflow sensor 50 does not come after time point I due to disconnection under the same conditions as in the case shown in FIG.

上記のような状態では、時点I以降はパルスが検出されないため、次のサンプリングタイミングTcにおけるタイマカウンタ(Pt_c3)は前回のサンプリングタイミングTbにおける空気量Qbより、極端に小さい空気量Qcとなり、さらに次のサンプリングタイミングTdにおける空気量Qdはほぼ0に等しい値となる。すなわち、断線が発生した場合は、最大でもサンプリング期間Tsmが2度(4ms)過ぎると空気量の極小値が検出されることになる。   In the above state, since no pulse is detected after time point I, the timer counter (Pt_c3) at the next sampling timing Tc becomes an air amount Qc that is extremely smaller than the air amount Qb at the previous sampling timing Tb. The air amount Qd at the sampling timing Td is substantially equal to zero. That is, when a disconnection occurs, the minimum value of the air amount is detected when the sampling period Tsm is 2 degrees (4 ms) at the maximum.

図9(A)は従来の電圧出力型のエアフローセンサに断線が発生した場合、図9(B)は、パルス出力型のエアフローセンサに断線が発生した場合(異常・故障対策無し)を示し、それぞれの断線の発生時点をI'とIで示す。   Fig. 9 (A) shows a case where a disconnection occurs in a conventional voltage output type air flow sensor, and Fig. 9 (B) shows a case where a disconnection occurs in a pulse output type air flow sensor (no abnormality / failure countermeasures). The occurrence time of each disconnection is indicated by I ′ and I.

まず、図9(A)の電圧出力型のエアフローセンサにおいて時点I'で断線が発生した場合、前述した図4の入力回路のC1,R1時定数により、センサからのAD変換取込み値はV1(V)から、Vuで示すような減衰をたどりV2(V)値に達する。このときの空気量演算値はQ1からQvに示す減衰をたどる。   First, when a disconnection occurs at the time point I ′ in the voltage output type airflow sensor of FIG. 9 (A), the AD conversion capture value from the sensor is V1 ( From V), the attenuation as indicated by Vu is followed to reach the V2 (V) value. The calculated air amount at this time follows the attenuation shown in Q1 to Qv.

故障が発生した否かは、センサ出力を故障判定用しきい値VL(V)[0(V)より大]と比較することにより行われ、センサ出力が故障判定用しきい値VL(V)を下まわった時点J'にて故障判定時間の計測が開始され、故障判定用しきい値VL(V)を下まわっている時間が判定用所定時間tDgに到達した時点K'で故障したと判定(確定)され、故障確定フラグfVDがセットされる。フェールセーフ制御への移行は、本フラグのセットをトリガとして実行されることになり、故障が確定するまでの間は、検出した空気量Qによって制御されるため、空気量Qvが極小量のQ2(ただし、0よりは多少大きい)に到達してしまい、エンジン回転数はN1からNvをたどりN2に低下する。時点K'でフェールセーフ制御に移行した場合に、Q2がある程度大きければ、N2からN3(破線)で示されているように回転数の復帰が可能であり、エンストなどの状態に達せず、復帰することができる。   Whether or not a failure has occurred is determined by comparing the sensor output with the failure determination threshold VL (V) [greater than 0 (V)]. When the failure judgment time starts to be measured at time J 'when the value falls below, the failure occurs at time K' when the time that falls below the failure judgment threshold VL (V) reaches the judgment time tDg. Determination (confirmation) is made, and a failure confirmation flag fVD is set. The transition to fail-safe control is executed with the setting of this flag as a trigger, and until the failure is confirmed, it is controlled by the detected air amount Q, so the air amount Qv is the minimal amount of Q2. (However, it is slightly larger than 0), and the engine speed decreases from N1 to Nv to N2. When transitioning to fail-safe control at time K ', if Q2 is large to some extent, the speed can be restored as indicated by N2 to N3 (broken line), and the engine does not reach the engine stall state. can do.

一方、図9(B)に示されるパルス出力型のエアフローセンサにおいては、(a)のエアフローセンサからのパルス信号のエッジ間隔を周期として計測するとともに、(a')のように、計測された周期から周波数を求めるようにされる。この図9(B)のパルス出力型のエアフローセンサ50において何も異常・故障対策をしなかった場合には、時点Iで断線が発生したとすると、周波数はF1(Hz)からFuで示すような減衰をたどりF2(Hz)値に達する。このときの空気量演算値はQ1からQFoのように減衰する。   On the other hand, in the pulse output type airflow sensor shown in FIG. 9 (B), the edge interval of the pulse signal from the airflow sensor of (a) was measured as a period, and the measurement was performed as shown in (a ′). The frequency is obtained from the period. In this pulse output type air flow sensor 50 in Fig. 9 (B), if no abnormality or failure countermeasures are taken, assuming that a disconnection occurs at the time point I, the frequency is as indicated by Fu from F1 (Hz). Follows the proper attenuation and reaches the F2 (Hz) value. The air amount calculation value at this time attenuates from Q1 to QFo.

故障が発生した否かの判定は、周波数についての故障判定用しきい値FLs(Hz)に基づいて行われ、時点Jにて故障判定時間の計測が開始され、故障判定用しきい値FLs(Hz)を下まわっている時間が判定用所定時間tDgに到達した時点Kで故障したと判定(確定)され、故障確定フラグ(fFDs)がセットされる。フェールセーフ制御への移行は、本フラグのセットをトリガとして実行されることになり、故障が確定するまでの間は、検出した空気量(QFo)によって制御されるため、Qf2の空気量では既に極小値まで到達してしまい、エンジン回転数はN1からNfをたどりNf2ではエンスト状態に至ってしまう。時点Kでフェールセーフ制御に移行した場合に、エンストなどの状態から復帰することはできないため、再始動等の操作が必要になる。   The determination of whether or not a failure has occurred is performed based on the failure determination threshold value FLs (Hz) for the frequency, measurement of the failure determination time is started at time point J, and the failure determination threshold value FLs ( It is determined (determined) that a failure has occurred at the time point K when the time below (Hz) has reached the predetermined determination time tDg, and a failure determination flag (fFDs) is set. The transition to fail-safe control is executed with this flag set as a trigger, and until the failure is confirmed, it is controlled by the detected air volume (QFo). The engine reaches the minimum value, and the engine speed follows N1 to Nf, and Nf2 reaches the engine stall state. When fail-safe control is entered at time K, it is not possible to return from a state such as an engine stall, so an operation such as restart is required.

次に、本発明実施例(エアフローセンサ50の異常・故障対策がなされている場合)を、図6及び図10を参照しながら説明する。
図6に機能ブロックで示されているように、エアフローセンサ50が正常である場合には、図3を用いて前述したように、エアフローセンサ50からのパルス信号のパルスエッジ間隔(周期Pt)を内蔵タイマで計測するとともに(図3のブロック151)、ブロック152でその逆数(1/Pt)である周波数Fuを演算し、演算された周波数Fuを、周波数-空気量換算ブロック150において、例えば図5(A)に示される如くの関係で表される周波数-吸入空気量変換テーブルに照合して吸入空気量に換算し、換算された吸入空気量を各種の制御に使用できるようにデジタルフィルタ処理にかけて吸入空気量Q(QFo)を得、ブロック155においてこの吸入空気量Q(QFo)とエンジン回転数とを用いてエンジンの運転状態に応じた燃料噴射量を演算し、この燃料噴射量に対応した燃料噴射パルス幅(デューティ)を持った駆動パルス信号Toutを生成して燃料噴射弁30に所定のタイミングで供給する。
Next, an embodiment of the present invention (when an abnormality / failure countermeasure is taken for the airflow sensor 50) will be described with reference to FIGS.
As shown in the functional block in FIG. 6, when the air flow sensor 50 is normal, the pulse edge interval (period Pt) of the pulse signal from the air flow sensor 50 is set as described above with reference to FIG. While measuring with the built-in timer (block 151 in FIG. 3), the block 152 calculates the frequency Fu which is the reciprocal (1 / Pt), and the calculated frequency Fu is calculated in the frequency-air amount conversion block 150, for example, Digital filter processing so that the intake air amount can be converted into the intake air amount by referring to the frequency-intake air amount conversion table expressed in the relationship shown in 5 (A), and the converted intake air amount can be used for various controls. To obtain the intake air amount Q (QFo), and in block 155, use this intake air amount Q (QFo) and the engine speed to calculate the fuel injection amount according to the operating state of the engine and respond to this fuel injection amount Fuel injection pulse width (du Supplied at a predetermined timing to generate the drive pulse signal Tout having a tee) to the fuel injection valve 30.

上記に加えて、本実施例では、エアフローセンサ50に異常・故障が発生した場合の対策が次のように講じられている。
すなわち、一時的な故障(真の故障と区別するため、以下、一時的な異常と称す)が発生したか否かを判定する一時的異常判定手段320と、真の故障が発生したか否かを判定する故障判定手段370と、エアフローセンサ50に異常故障が発生していない正常時の吸入空気量(通常空気量と称することがある)QFoを演算する、前述した周期-周波数演算ブロック152及び周波数-空気量換算ブロック150などからなる第一の空気量演算手段140と、一時的な異常が発生した場合の異常時用空気量QFwを演算する第二の空気量演算手段330と、真の故障が発生した場合の代替えとなる吸入空気量(故障時用空気量)QFsを演算する第三の空気量演算手段350と、エアフローセンサ50に異常が発生したと判定された場合に、第一の空気量演算手段140により演算される正常時空気量QFoから第二の空気量演算手段330により演算される異常時用空気量QFwへの切り換えを行う異常時切換え手段335と、エアフローセンサ50に真の故障が発生したと判定(確定)された場合に、異常時切換え手段335からの空気量QFu(正常時空気量QFo又は異常時用空気量QFw)から第三の空気量演算手段350により演算される故障時用空気量QFsへの切り換えを行う故障時切換え手段345と、を備える。
In addition to the above, in the present embodiment, measures are taken as follows when an abnormality or failure occurs in the airflow sensor 50.
That is, a temporary failure determination means 320 for determining whether or not a temporary failure has occurred (hereinafter referred to as a temporary failure in order to distinguish it from a true failure), and whether or not a true failure has occurred A failure determination means 370 for determining the above-described period-frequency calculation block 152 for calculating a normal intake air amount (sometimes referred to as a normal air amount) QFo in which no abnormal failure has occurred in the airflow sensor 50; A first air amount calculating means 140 comprising a frequency-air amount conversion block 150 and the like; a second air amount calculating means 330 for calculating an abnormal air amount QFw when a temporary abnormality occurs; If it is determined that an abnormality has occurred in the air flow sensor 50 and the third air amount calculating means 350 for calculating the intake air amount (air amount for failure) QFs as an alternative when a failure occurs, Normal air volume QFo calculated by the air volume calculation means 140 When the air flow sensor 50 is determined (determined) that the air flow sensor 50 and the air flow sensor 50 are switched to the air flow amount QFw for the time of abnormality calculated by the second air amount calculating means 330. Failure that switches from the air amount QFu (normal air amount QFo or abnormal air amount QFw) from the abnormal time switching means 335 to the failure air amount QFs calculated by the third air amount calculating means 350 Hour switching means 345.

前記一時的異常判定手段320は、周期-周波数演算ブロック152で演算された周波数Fuと周波数-空気量換算ブロック150で演算された空気量QFoとに基づいてエアフローセンサ50に異常が発生したか否かを判定する(詳細は後述)。   The temporary abnormality determination means 320 determines whether an abnormality has occurred in the air flow sensor 50 based on the frequency Fu calculated in the period-frequency calculation block 152 and the air amount QFo calculated in the frequency-air amount conversion block 150. (Details will be described later).

前記故障判定手段370は、周期-周波数演算ブロック152で演算された周波数Fuに基づいてエアフローセンサ50に故障が発生したか否かを判定(確定)する。   The failure determination means 370 determines (determines) whether or not a failure has occurred in the airflow sensor 50 based on the frequency Fu calculated by the period-frequency calculation block 152.

前記第二の空気量演算手段330は、周期-周波数演算ブロック152で演算された周波数Fuと周波数-空気量換算ブロック150で演算された直前の空気量QFoとに基づいて異常時用空気量QFwを演算する。   The second air amount calculation means 330 is based on the frequency Fu calculated in the period-frequency calculation block 152 and the air amount QFo immediately before calculated in the frequency-air amount conversion block 150. Is calculated.

一時的異常判定手段320は、前記周波数Fu又は空気量QFoが急変したか否かを判定する急変判定手段321と、前記周波数Fu又は空気量QFoと予め設定された異常判定用しきい値とを比較する異常時用しきい値比較手段322を有し、それらの少なくとも一方によってエアフローセンサ50に異常が発生したと判定されたとき、異常時切換え手段335において、第一の空気量演算手段140により演算される通常空気量QFoから第二の空気量演算手段330により演算される異常時用空気量QFwへの切り換えを行う。   Temporary abnormality determination means 320 includes sudden change determination means 321 for determining whether or not the frequency Fu or air amount QFo has changed suddenly, and the frequency Fu or air amount QFo and a preset abnormality determination threshold value. When there is an abnormality threshold value comparison means 322 to compare, and it is determined that an abnormality has occurred in the air flow sensor 50 by at least one of them, the abnormality time switching means 335 causes the first air amount calculation means 140 to Switching from the calculated normal air amount QFo to the abnormal-time air amount QFw calculated by the second air amount calculating means 330 is performed.

このように、一時的異常判定手段320により一時的な異常が発生したと判定されてから、故障判定手段370によりエアフローセンサ50に故障が発生したと判定(確定)されるまでの間は、異常時切換え手段335において、異常時用空気量QFwが空気量Qとして使用される。   As described above, the period from when it is determined that a temporary abnormality has occurred by the temporary abnormality determination unit 320 to when it is determined (determined) that the air flow sensor 50 has failed by the failure determination unit 370 is abnormal. In the hour switching means 335, the abnormal time air amount QFw is used as the air amount Q.

また、故障判定手段370によりエアフローセンサ50が故障したと判定されて確定した場合には、故障時切換え手段345において、異常時切換え手段335からの空気量QFu(正常時空気量QFo又は異常時用空気量QFw)から第三の空気量演算手段350により演算される故障時用空気量QFsへの切り換えを行う。   In addition, when the failure determination means 370 determines that the airflow sensor 50 has failed and is confirmed, the failure switching means 345 causes the air amount QFu (normal air amount QFo or abnormal time use) Switching from the air amount QFw) to the failure air amount QFs calculated by the third air amount calculating means 350 is performed.

図10は、パルス出力型のエアフローセンサ50を用いた場合において、図6を用いて説明した如くの異常故障対策がとられた場合を実線で示し、前述した図9(B)と同様に異常故障対策がとられていない場合において断線あるいはVBショート等の故障が発生した場合を破線で示したものである。   FIG. 10 shows, in the case of using the pulse output type airflow sensor 50, a solid line in the case where the countermeasure against the abnormal failure as described with reference to FIG. 6 is taken. A broken line indicates a case where a failure such as a disconnection or a VB short-circuit occurs when no failure countermeasure is taken.

パルス(周波数)出力型のエアフローセンサ50では、信号線がVBショートした場合もパルス信号が無くなるので、判定方法としては断線のケースと同様になる。   In the pulse (frequency) output type airflow sensor 50, the pulse signal disappears even when the signal line is shorted to VB, so the determination method is the same as in the case of disconnection.

本発明実施例では、周波数、空気量が時点Iから判定用しきい値FLs(Hz)、QLsに達するまでの間に所定時間毎に、前回値との差分の絶対値をとり、|dF/dt|=(Fu-Fu[old])、または|dQ/dt|=(QFo-QFo[old])を『急変判定用』として演算する([old]:前回値)。   In the embodiment of the present invention, the absolute value of the difference from the previous value is taken every predetermined time from the time point I until the threshold value FLs (Hz), QLs reaches the determination threshold value FLs (Hz) from the time point I, and | dF / dt | = (Fu-Fu [old]) or | dQ / dt | = (QFo-QFo [old]) is calculated as “for sudden change determination” ([old]: previous value).

一方で、異常時用空気量QFwとして、所定時間毎に(1)式に示される一次遅れのデジタルフィルタが施された値を演算する。ここで、ゲインGは小さい値すなわち減衰時間を長くなるような値としておくと良い。   On the other hand, as the air amount QFw at the time of abnormality, a value obtained by applying a first-order lag digital filter shown in the equation (1) is calculated every predetermined time. Here, the gain G is preferably set to a small value, that is, a value that lengthens the decay time.

Figure 2013204581
Figure 2013204581

Figure 2013204581
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また、他の手段としては、サンプリング周期毎に(2)式で示される如くの平均値、あるいは、サンプリング周期(例えば2ms)より長い時間(例えば20ms)で、最新値あるいは上記の(1)式フィルタ演算結果や(2)式平均値を更新して保存していくような方法がとられる。
これらの演算は常時行われ、一旦、一時的な異常と判定された後は、新たな更新をやめ、正常範囲となるまでは直前の値が保持される。
Further, as other means, the average value as shown in the equation (2) for each sampling period, or the latest value or the above equation (1) in a time (for example, 20 ms) longer than the sampling period (for example, 2 ms) A method of updating and saving the filter calculation result and the average value of equation (2) is used.
These calculations are always performed, and once it is determined that the abnormality is temporary, new updating is stopped and the previous value is held until the normal range is reached.

次に、時点Iにおいては、所定の演算周期毎に、周波数には『故障が確定』したか否かを判定するLow側の故障判定用しきい値FLsが固定値、あるいはテーブル設定値から設定されており、また、空気量Qには、『一時的な異常』が発生したか否かを判定するLow側の異常判定用しきい値QLsと、『急変判定用』のしきい値dQLsが予め設定され、これらは、エンジン回転数とスロットル開度のような吸入空気量以外のエンジン負荷を表わすパラメータ及び充填効率に応じて予め設定されているマップ値あるいはテーブル値から検索して設定されている。   Next, at time point I, the low-side failure determination threshold value FLs for determining whether or not “failure has been confirmed” is set for the frequency at a predetermined calculation cycle from a fixed value or a table setting value. In addition, the air amount Q includes a low-side abnormality determination threshold value QLs for determining whether or not a “temporary abnormality” has occurred, and a threshold value dQLs for “sudden change determination”. These are set in advance, and are set by searching from a map value or a table value set in advance according to the parameters representing the engine load other than the intake air amount such as the engine speed and the throttle opening and the charging efficiency. Yes.

ここで、『一時的な異常』が発生したか否かを判定する異常判定用しきい値QLsは、空気量Qではなく周波数について、『故障確定』用の故障判定用しきい値とは別に(『故障確定』用しきい値より高いレベルの異常判定用しきい値FLs‘に)設定しても良く、この場合、急変時に空気量Q換算値が非線形であることから、空気量Qよりも周波数によってより早く『一時的な異常』が発生したことを検出できるケースもある。また、『急変判定用』のしきい値dQLsは、通常の運転状態では有り得ない単位時間当たりの空気量変化量が設定される。   Here, the abnormality determination threshold value QLs for determining whether or not “temporary abnormality” has occurred is different from the failure determination threshold value for “Failure determination” with respect to the frequency, not the air amount Q. (In this case, the abnormality determination threshold FLs' is higher than the threshold for “Failure determination”). In some cases, it is possible to detect the occurrence of a “temporary abnormality” earlier depending on the frequency. Further, the threshold value dQLs for “sudden change determination” is set to an air amount change amount per unit time which is impossible in a normal operation state.

上記により、時点Iにて断線が発生すると、周波数はF1(Hz)からFuで示すような減衰をたどりF2(Hz)値に達する。このときの空気量演算値は破線で示したQ1からQFoの減衰をたどる。   As described above, when a disconnection occurs at time point I, the frequency follows the attenuation shown by Fu from F1 (Hz) and reaches the F2 (Hz) value. The calculated air amount at this time follows the attenuation from Q1 to QFo indicated by the broken line.

このとき、急変判定用の|dQ/dt|はdQf_aに示すピーク値をとり、判定しきい値dQLsを超えたときに〔1〕『急変を認識』し、〔2〕『一時的異常』判定用のしきい値QLsを下まわったときに『一時的な異常と認識』する。
『一時的な異常』が発生したか否かは、下記(i)、(ii)のいずれかを満たしたか否かで判定する。
(i) :上記〔1〕または〔2〕が成立したとき
(ii) :上記〔1〕かつ〔2〕が成立したとき
At this time, | dQ / dt | for sudden change judgment takes the peak value shown in dQf_a, and when the judgment threshold value dQLs is exceeded, [1] “Recognizes sudden change” and [2] “Temporary abnormality” judgment When it falls below the threshold value QLs, it is recognized as a temporary abnormality.
Whether or not a “temporary abnormality” has occurred is determined by whether or not one of the following (i) and (ii) is satisfied.
(i): When [1] or [2] above is established
(ii): When [1] and [2] above are true

前者(i)は、空気量特性が非線形である場合に、スロットル全開などの比較的空気量の大きい領域では|dQ/dt|により通常有り得る最速の変化量より大きい値として、通常では有り得ない値を設定しておくことができるため、速く検出したい場合に有利である。   The former (i) is a value that is not normally possible as a value that is larger than the fastest possible change amount due to | dQ / dt | in a region with a relatively large air amount such as full throttle when the air amount characteristic is nonlinear. Can be set in advance, which is advantageous when fast detection is desired.

後者(ii)は、一時的な異常判定の確実性を高めていること意味しており、急変成立の誤判定を避ける効果があるが、その分検出が送れる可能性があるため、実際の運転性への影響を考慮して選択すれば良い。   The latter (ii) means that the certainty of temporary abnormality judgment is increased, and it has the effect of avoiding erroneous judgment of sudden change establishment, but because there is a possibility that detection can be sent accordingly, actual driving The selection should be made in consideration of the effect on sex.

以上により、周波数が故障判定用しきい値FLs(Hz))を下まわる時点より早く、『一時的な異常』が発生したか否かを判定することができるため、判定した時点で上記の第二の空気量演算手段330による異常時用空気量QFw演算へ移行することができる。   As described above, it is possible to determine whether or not a `` temporary abnormality '' has occurred earlier than when the frequency falls below the failure determination threshold value FLs (Hz)). It is possible to shift to the abnormal air amount QFw calculation by the second air amount calculation means 330.

第二の空気量演算手段330により演算される異常時用空気量QFwは、図10(d)に示されるように、式(1)のデジタルフィルタではQFw〔1〕、式(2)ではQFw〔2〕のような値となり、一時的な異常が発生しても直前の値に基づいた、さほど減量されていない空気量に演算される。   As shown in FIG. 10 (d), the abnormal air amount QFw calculated by the second air amount calculating means 330 is QFw [1] in the digital filter of Equation (1) and QFw in Equation (2). It becomes a value like [2], and even if a temporary abnormality occurs, it is calculated as an air amount that has not been reduced so much, based on the previous value.

上記異常時用空気量QFwを用いた制御中も、断線、VBショート状態が続いていると、『故障確定』用のLow側のしきい値FLsに達した時点Jにて故障判定時間の計測を開始し、故障判定用しきい値FLs(Hz)を下まわっている時間が判定用所定時間tDgに到達した時点Kで故障したと判定(確定)され、故障確定フラグ(fFDs)がセットされる。この時点Kで第三の空気量演算手段350による故障時用空気量演算へ移行し、時点KにおけるQf2_a1、あるいはQf2_a2から故障時用空気量QFsを用いた制御を行う。   If the disconnection or VB short-circuit condition continues even during control using the above-mentioned abnormal air volume QFw, the failure determination time is measured at the point J when the low-side threshold FLs for "Failure determination" is reached. Is determined (confirmed) at the time K when the time below the failure determination threshold value FLs (Hz) reaches the predetermined determination time tDg, and the failure determination flag (fFDs) is set. The At this time point K, the operation proceeds to the failure time air amount calculation by the third air amount calculation means 350, and control using the failure time air amount QFs is performed from Qf2_a1 or Qf2_a2 at the time point K.

以上により、従来制御ではQf2の空気量では既に極小値まで到達してしまい、エンジン回転数はN1からNfをたどりNf2ではエンスト状態に至ってしまったものが、時点Kでフェールセーフ制御に移行することができるので、エンジン回転数が0に近いN2f_aまで低下してしまうような事態を回避でき、時点K以降は回転数を復帰して維持できるため、エンストなどの状態に至るのを確実に防止することができる。   As described above, in the conventional control, the Qf2 air amount has already reached the minimum value, the engine speed has traced from N1 to Nf, and Nf2 has reached the stalled state, but at time point K, it shifts to fail-safe control. Therefore, it is possible to avoid a situation where the engine speed drops to N2f_a close to 0, and since the speed can be restored and maintained after the time point K, it is surely prevented that the engine stalls. be able to.

次に、コントロールユニット100が吸入空気量を演算する際(正常時並びに異常・故障発生時)に実行するプログラム(処理手順)の一例を、図11から図14のフローチャートを参照しながら説明する。   Next, an example of a program (processing procedure) executed when the control unit 100 calculates the intake air amount (when normal and when abnormality / failure occurs) will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

図11は、エアフローセンサ50から検出される周波数信号の立ち上りまたは立下りパルスエッジ毎に起動する処理を示したもので、一般的には割込み演算処理として起動するほか、マイコンの機能として同様の処理を有するものもある。   FIG. 11 shows the processing that is started at every rising or falling pulse edge of the frequency signal detected from the airflow sensor 50. Generally, it is started as an interrupt calculation processing, and the same processing as the microcomputer function Some have

まず、ステップ510にてエッジが検出されると、ステップ520でタイマ機能にて計測しているカウント値Pt(n)をラッチする。次にステップ530では前回のエッジ検出時に記憶したPt(n-1)との差をとり、Ptを演算する。これが最新の周波数情報となる。   First, when an edge is detected in step 510, the count value Pt (n) measured by the timer function is latched in step 520. Next, at step 530, the difference from Pt (n-1) stored at the previous edge detection is taken, and Pt is calculated. This is the latest frequency information.

図12は、サンプリング周期、たとえばプログラムの演算JOB周期の2msなどで繰り返し実行される各演算手段について示したもので、ステップ1000において、前述した図11に示される如くの処理手順で周期Ptを演算し、次のステップ1010において、1/Ptの除算相当による演算を行い、各パルス毎の周波数Fuを演算する。   FIG. 12 shows each calculation means repeatedly executed at a sampling cycle, for example, 2 ms of the program calculation job cycle. In step 1000, the cycle Pt is calculated by the processing procedure shown in FIG. Then, in the next step 1010, an operation equivalent to 1 / Pt division is performed to calculate the frequency Fu for each pulse.

ステップ1020では、演算された周波数Fuから、図3のブロック150に示される如くの周波数-空気量変換テーブルによりQFoを演算する。   In step 1020, QFo is calculated from the calculated frequency Fu using a frequency-air amount conversion table as shown in block 150 of FIG.

次のステップ1030では、演算されたQFoまたはFuと前回値からの差分量dQ/dt、dF/dtを演算し、ステップ1040では、前述した式(1)または式(2)等により、異常時用空気量QFwを演算する。   In the next step 1030, the calculated QFo or Fu and the difference amounts dQ / dt and dF / dt from the previous value are calculated.In step 1040, the above-mentioned equation (1) or equation (2) etc. Calculate air volume QFw.

ステップ1050では故障判定処理、ステップ1060では一時的な異常(図13、図14に示す)判定処理を行い、ステップ1100に進み、故障と判定(確定)されているか否かを判断する。故障と判定(確定)されている場合はステップ1110へ進み、故障時用空気量QFsを空気量Qとして設定した上で、本ルーチンを終了する。   In step 1050, a failure determination process is performed, and in step 1060, a temporary abnormality (shown in FIGS. 13 and 14) determination process is performed. The process proceeds to step 1100 to determine whether or not a failure is determined (determined). If it is determined (determined) that there is a failure, the process proceeds to step 1110, the failure air amount QFs is set as the air amount Q, and this routine is terminated.

ステップ1100で故障と確定されていないと判断された場合は、ステップ1200へ進み、一時的な異常か否かを判断する。一時的な異常と判定された場合は、ステップ1210において、異常時用空気量QFwを空気量Qとして設定して、本ルーチンを終了する。   If it is determined in step 1100 that the failure has not been confirmed, the process proceeds to step 1200 to determine whether or not there is a temporary abnormality. If it is determined that there is a temporary abnormality, in step 1210, the abnormality air amount QFw is set as the air amount Q, and this routine ends.

ステップ1200で一時的な異常ではない、つまり正常であると判定された場合は、ステップ1300へ進み、通常空気量QFoを、そのまま空気量Qに設定して本ルーチンを終了する。   If it is determined in step 1200 that there is no temporary abnormality, that is, it is determined to be normal, the process proceeds to step 1300, the normal air amount QFo is set to the air amount Q as it is, and this routine is ended.

ここで、図12のステップ1050の故障判定処理(M)を図13を用いて、また、ステップ1060の一時的異常判定処理(R)を図14を用いて、詳しく説明する。   Here, the failure determination process (M) in step 1050 of FIG. 12 will be described in detail with reference to FIG. 13, and the temporary abnormality determination process (R) in step 1060 will be described in detail with reference to FIG.

図13に示される故障判定処理(M)は、ステップ2000において、周波数FuをLow側の故障判定用しきい値FLsと比較する。FuがFLsより大きい場合はステップ2100に進み、OKタイマカウント値をチェックし、OKカウントタイマが所定時間tDokより大きい、すなわち、時点Iからの経過時間が所定時間tDokより長ければステップ2220へ進み、故障確定フラグfFDgとNGタイマtDgをクリアし、RETURNして、図12のステップ1060へ進む。   The failure determination process (M) shown in FIG. 13 compares the frequency Fu with the low-side failure determination threshold value FLs in step 2000. If Fu is greater than FLs, proceed to step 2100, check the OK timer count value, and if the OK count timer is greater than the predetermined time tDok, that is, if the elapsed time from time point I is longer than the predetermined time tDok, proceed to step 2220, The failure confirmation flag fFDg and the NG timer tDg are cleared, RETURNed, and the process proceeds to Step 1060 in FIG.

ステップ2100で時点Iからの経過時間が所定時間tDokに達していなければステップ2220でOKカウントタイマをカウントアップし、RETURNする。   If the elapsed time from the time point I has not reached the predetermined time tDok in step 2100, the OK count timer is counted up in step 2220 and RETURNed.

ステップ2000で“YES"すなわち周波数Fuが故障判定用FLsより小さい場合はステップ2110に進み、NGタイマカウント値をチェックし、NGタイマがtDgより大きい、すなわち時点Jからの経過時間が故障判定用所定時間tDokより長ければステップ2130へ進み、故障確定フラグfFDgをセット、ステップ2140でOKタイマ(tDok)をクリアし、RETURNして図12のステップ1060へ進む。ステップ2110で経過時間が所定時間tDgに達してなければステップ2120でNGカウントタイマをカウントアップし、RETURNする。   If “YES” in step 2000, that is, if the frequency Fu is smaller than the failure determination FLs, the process proceeds to step 2110, the NG timer count value is checked, and the NG timer is larger than tDg, that is, the elapsed time from time point J is predetermined for failure determination. If it is longer than the time tDok, the process proceeds to step 2130, the failure confirmation flag fFDg is set, the OK timer (tDok) is cleared in step 2140, RETURN is performed, and the process proceeds to step 1060 in FIG. If the elapsed time does not reach the predetermined time tDg in step 2110, the NG count timer is incremented in step 2120 and RETURNed.

図14に示される一時的異常判定処理(R)は、(a)と(b)の二つの手法があり、(a)の手法では、ステップ3000において、『急変成立』を判定するためのしきい値(dFLs、またはdQLs)と比較する。Noすなわちしきい値より小さい場合はステップ3100に進み、さらに急変判定用のLow側のしきい値QLsと比較し、Noすなわち正常状態であれば、ステップ3200へ進む。   The temporary abnormality determination process (R) shown in FIG. 14 has two methods (a) and (b) .In the method (a), in step 3000, the determination of `` sudden change establishment '' is made. Compare with threshold (dFLs, or dQLs). If No, that is, smaller than the threshold value, the process proceeds to step 3100, and further compared with the low-side threshold value QLs for sudden change determination. If No, that is, normal state, the process proceeds to step 3200.

ステップ3000でしきい値より大きい場合はステップ3300へ進み、一時的異常フラグ(fdgck)をセットし、RETURNして図12のステップ1100へ進む。   If larger than the threshold value in step 3000, the process proceeds to step 3300, a temporary abnormality flag (fdgck) is set, RETURN is performed, and the process proceeds to step 1100 in FIG.

ステップ3100ではQFnの絶対レベルが比較され、小さい場合すなわち常用範囲外であるときはステップ3300へ進み、一時的異常フラグ(fdgck)をセットし、RETURNして図12のステップ1100へ進む。   In step 3100, the absolute level of QFn is compared. If it is small, that is, outside the normal range, the process proceeds to step 3300, a temporary abnormality flag (fdgck) is set, RETURN is performed, and the process proceeds to step 1100 in FIG.

ステップ3200では周波数Fuの絶対レベルが正常範囲内にあるか否かを判断し、正常範囲内にあればステップ3400で一時的異常フラグfdgckをクリアしてRETURNする。   In Step 3200, it is determined whether or not the absolute level of the frequency Fu is within the normal range. If it is within the normal range, the temporary abnormality flag fdgck is cleared and RETURN is performed in Step 3400.

ステップ3200で正常範囲に無い場合はRETURNする。すなわち、一旦ステップ3300で一時的異常がセットされた場合は、周波数(Fu)が正常範囲に戻らない限りは判定が保持される。この目的は例えば一時的な瞬断が発生した場合にも、一時的異常と判定することで、一旦異常時用空気量QFwに移行し、正常範囲にもどれば、通常空気量QFoにもどるようにすることで、運転性の悪化を防止することができる。   If it is not in the normal range in step 3200, RETURN is performed. That is, once a temporary abnormality is set in step 3300, the determination is held unless the frequency (Fu) returns to the normal range. For example, even if a temporary momentary interruption occurs, it is determined that the abnormality is a temporary abnormality, and once it has shifted to the abnormal air amount QFw and returned to the normal range, it returns to the normal air amount QFo. By doing so, deterioration of drivability can be prevented.

また、図14(b)は、一時的異常判定をステップ3000の急変判定が成立、かつ、テップ3100‘でQFnの絶対レベルが常用範囲外であるときにステップ3300'で一時的異常が成立としたものである。本処理では一時的異常判定の確実性を高めていること意味しており、急変判定の誤判定を避ける効果があるがその分検出が送れる可能性がある。また、Low側のしきい値QLsに達しない場合には一時的な異常とは判定せず、検出される空気量QFoで演算するため、例えばマニュアルトランスミッションのクラッチ操作による回転数の落込みで空気量が急激に減少した場合などに急変判定の誤判定する可能性を防止できるなどの効果もある。
以上図14(a)か(b)いずれをとるかは実際の車両の運転性への影響を考慮して判定手段を選択すれば良い。
FIG. 14 (b) shows that a temporary abnormality determination is established at step 3300 ′ when the sudden change determination at step 3000 is established and the absolute level of QFn is outside the normal range at step 3100 ′. It is a thing. This process means that the certainty of temporary abnormality determination is increased, and there is an effect of avoiding erroneous determination of sudden change determination, but there is a possibility that detection can be sent accordingly. If the threshold value QLs on the low side is not reached, it is not determined as a temporary abnormality, and calculation is performed using the detected air amount QFo. There is also an effect that the possibility of erroneous determination of sudden change determination can be prevented, for example, when the amount suddenly decreases.
Whether to take FIG. 14 (a) or (b) above may be determined in consideration of the influence on the actual drivability of the vehicle.

一方、図15に示される如くに、上記演算タイミングとは別に、たとえばプログラムの演算JOB周期の10msなどで繰り返し実行されるタイミングで、故障時用空気量QFsがエンジン回転数とスロットル開度(等の吸入空気量以外のエンジン負荷パラメータ及び充填効率等)に基づいて演算される。   On the other hand, as shown in FIG. 15, apart from the above calculation timing, for example, at a timing repeatedly executed at the calculation job cycle of the program, such as 10 ms, the failure-time air amount QFs is changed to the engine speed and the throttle opening (etc. The engine load parameters other than the intake air amount, the charging efficiency, etc.) are calculated.

以上により、一時的な異常が発生した際や故障が発生した際にフェールセーフ動作への移行において、吸入空気量Qの演算が、エンジン及び車両の運転性を損なわないように実現できる。   As described above, the calculation of the intake air amount Q can be realized so as not to impair the drivability of the engine and the vehicle in the transition to the fail-safe operation when a temporary abnormality occurs or a failure occurs.

10 エンジン
11 シリンダ
20 吸気通路
25 電制スロットル
30 燃料噴射弁
34 点火コイル
35 点火プラグ
50 熱線式エアフローセンサ
55 クランク角センサ
100 コントロールユニット
10 engine
11 cylinders
20 Air intake passage
25 Electric throttle
30 Fuel injection valve
34 Ignition coil
35 Spark plug
50 Hot wire air flow sensor
55 Crank angle sensor
100 control unit

Claims (6)

吸入空気量に応じた時間間隔でパルス信号を出力するエアフローセンサを備えたエンジンの吸入空気量測定装置であって、
前記エアフローセンサからのパルス信号のエッジ間隔を順次周期として計測するとともに、計測された周期又はその逆数である周波数に基づいてエンジン制御に使用する吸入空気量を演算する第一の空気量演算手段と、
前記周波数もしくはそれから換算される吸入空気量に基づいて、それらが急変したと認識されたとき、及び/又は、前記周波数もしくはそれから換算される吸入空気量が予め定められた異常判定用しきい値を下まわるか上まわったとき、前記エアフローセンサに一時的な異常が発生したと判定する一時的異常判定手段と、
前記周波数とそれについて予め定められた故障判定用しきい値とに基づいて、前記エアフローセンサに故障が発生したか否かを判定する故障判定手段と、
前記一時的異常判定手段により前記エアフローセンサに一時的な異常が発生したと判定されてから、前記故障判定手段により前記エアフローセンサに故障が発生したと判定されるまでの間は、前記一時的な異常が発生したと判定されるより前の前記周期、周波数もしくは吸入空気量に基づいて、異常時用空気量を演算する第二の空気量演算手段と、
前記故障判定手段により前記エアフローセンサに故障が発生したと判定された後において、吸入空気量以外のエンジン負荷パラメータに基づいて、代替えとなる故障時用空気量を演算する第三の空気量演算手段と、を具備して構成されたエンジンの吸入空気量測定装置。
An intake air amount measuring device for an engine comprising an air flow sensor that outputs a pulse signal at a time interval corresponding to an intake air amount,
First air amount calculation means for calculating an intake air amount to be used for engine control based on a frequency which is a cycle which is a cycle which is the measured cycle or its reciprocal, while measuring the edge interval of the pulse signal from the air flow sensor sequentially. ,
Based on the frequency or the intake air amount converted from the frequency, it is recognized that they have suddenly changed, and / or the frequency or the intake air amount converted from the predetermined threshold for abnormality determination is set. A temporary abnormality determining means for determining that a temporary abnormality has occurred in the air flow sensor when the air flow sensor is turned down or up;
Failure determination means for determining whether or not a failure has occurred in the airflow sensor based on the frequency and a threshold value for failure determination determined in advance;
After the temporary abnormality determining means determines that a temporary abnormality has occurred in the air flow sensor, the temporary abnormality determination means determines that the failure has occurred in the air flow sensor. A second air amount calculating means for calculating an abnormality air amount based on the period, frequency or intake air amount before it is determined that an abnormality has occurred;
Third air amount calculating means for calculating a substitute air amount for failure based on an engine load parameter other than the intake air amount after it is determined by the failure determining means that the air flow sensor has failed. And an intake air amount measuring device for an engine, comprising:
前記一時的異常判定手段は、前記周波数もしくは吸入空気量の所定時間又は所定クランク角度当たりの変化量を求め、該変化量が予め定められたしきい値より大きくなったとき、前記周波数もしくは吸入空気量が急変したと認識するようにされていることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの吸入空気量測定装置。   The temporary abnormality determining means obtains a change amount per predetermined time or predetermined crank angle of the frequency or intake air amount, and when the change amount exceeds a predetermined threshold value, the frequency or intake air amount 2. The intake air amount measuring device for an engine according to claim 1, wherein the amount of the intake air is recognized as having suddenly changed. 前記異常判定用しきい値は、エンジン回転数、スロットル開度等の吸入空気量以外のエンジン負荷パラメータ、及び充填効率に基づいて設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンの吸入空気量測定装置。   3. The abnormality determination threshold value is set based on engine load parameters other than the intake air amount, such as engine speed and throttle opening, and charging efficiency. Engine intake air volume measuring device. 前記第二の空気量演算手段は、前記一時的な異常が発生したと判定される直前の前記周期、周波数もしくは吸入空気量、あるいは、直前を含む所定期間内における前記周期、周波数もしくは吸入空気量に基づいて前記異常時用空気量を演算することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のエンジンの吸入空気量測定装置。   The second air amount calculation means is the period, frequency or intake air amount immediately before it is determined that the temporary abnormality has occurred, or the period, frequency or intake air amount within a predetermined period including immediately before. The engine intake air amount measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the abnormality air amount is calculated on the basis of the air pressure. 前記第二の空気量演算手段は、前記周波数もしくは吸入空気量について一次遅れ演算もしくは加重平均演算によるフィルタ処理を施すことによって前記異常時用空気量を求めることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のエンジンの吸入空気量測定装置。   5. The abnormal air amount according to claim 1, wherein the second air amount calculating means obtains the abnormal air amount by performing a filtering process by a first-order lag calculation or a weighted average calculation on the frequency or the intake air amount. The intake air amount measuring device for an engine according to any one of the above. 前記第三の空気量演算手段は、エアフローセンサが故障したと判定された後、エンジン回転数、吸入空気量以外のエンジン負荷パラメータとしてのスロットル開度、及び充填効率を用いて、前記代替えとなる故障時用空気量を演算することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のエンジンの吸入空気量測定装置。   After the air flow sensor is determined to have failed, the third air amount calculation means is the substitute, using the engine speed, the throttle opening as the engine load parameter other than the intake air amount, and the charging efficiency. The engine intake air amount measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein a failure air amount is calculated.
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