JP3974209B2 - 測定エラー補正装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関における脈動する吸気質量流量を検出する際の測定値補正のための装置であって、この吸気質量流量はセンサによって検出され、このセンサの出力信号と内燃機関の動作状態を特徴づける別の量とが評価装置に供給され、この評価装置内に回転数及びスロットルバルブ角度に依存する補正特性マップが格納され、この補正特性マップは脈動の補正のために利用される測定値補正のための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関によって吸入される空気質量流量を検出するためには、例えば空気質量流量測定器が使用される。この空気質量流量測定器は被加熱素子を有する。この被加熱素子は測定される空気流にさらされ、この空気流によって冷却される。この被加熱素子を流れる電流を調整し、この被加熱素子は吸気温度に対して一定の超過温度を保たれる。必要な加熱電流から内燃機関によって吸入される空気質量流量に対する尺度が得られる。
【０００３】
ある種の動作条件下では吸気の脈動が現れることが周知である。このことによって、測定結果にエラーが発生する。これは、例えば、共振の場合にいわゆる逆流が生じる程の非常に強い脈動が起こる場合である。従来の空気質量流量測定器は通常は気流の方向を区別することができないので、逆流する空気が誤って吸気として識別される。この測定エラーを回避するために、吸気質量流量を検出する方法が公知である。この公知の方法では、脈動の結果発生するエラーが補償される。このために補正特性マップを用いて補正が行われる。従って、実際に吸入される空気質量流量は、特性マップを利用して空気質量流量測定器の出力信号から求められる。この場合、この特性マップは、スロットルバルブ角度及びエンジン回転数に依存して作成されており、しかもこのエンジン回転数は通常出現する吸気管の脈動を考慮している。このような方法は例えば現時点では未公開のドイツ特許出願Ｐ４４３３０４４号明細書から知られる。
【０００４】
このドイツ特許出願Ｐ４４３３０４４号明細書から知られる方法では、強い脈動のために逆流が発生しうる動作条件をその時支配的な共振回転数を基礎として求める。こうして求められた共振回転数に基づいて、記憶されていた特性マップ（しかしこの特性マップは絶えず補正することができ、適応調整された特性マップである）から、検出される空気質量流量を乗算によって補正するための値が取り出される。吸気温度の変化は、この方法では考慮されない。しかし、吸気温度のこのような変化は音速に影響を与え、この結果脈動領域を推移させる。従って、脈動抑制のための最大補正係数を有する複数の回転数基準点の推移が生ずる。このことは測定量補正の際の不正確さの原因と成る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、測定値補正のための装置において、吸気温度の変化を考慮して、測定量補正の際の不正確さの原因を回避することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、特性マップが補正特性マップとして格納されており、特性マップは、特性マップの複数の回転数基準点が特性曲線として吸気温度に依存して選択されるように構成されていることによって解決される。
【０００７】
【発明の効果】
脈動する量を検出する際の測定エラー補正のための本発明の装置は、脈動する量の従来よりはるかに正確で信頼できる検出が可能であるという利点を有する。さらに、有利には、吸気温度の変化が迅速に確実に考慮される。その結果、温度変化は、脈動する量ないしはこの脈動する量から導出される量を検出する際の不正確さの原因には決してならない。
【０００８】
脈動する量の検出の際に脈動の作用を補償するための補正特性マップが、回転数及びスロットルバルブ角度に依存して作成されるだけでなく、付加的に吸気温度にも依存して作成されることによって、上述の利点が得られる。従って、記憶される特性マップはスロットルバルブ角度とエンジン回転数とに依存し、公知の特性マップの固定された複数の回転数基準点は、吸気温度に依存して選択される特性曲線によって置換される。
【０００９】
吸気温度に依存して複数の回転数基準点を切り換える代わりに、補正された回転数によって特性マップをアドレス指定することもできる。この補正された回転数は、本来の回転数と、標準温度に対する吸気温度の比の平方根を有する係数との積から形成される。制御機器内で平方根を計算するのは計算にコストが係るので、代わりに回転数に対する補正係数を吸気温度に依存する特性曲線の形にシュミレートすることもできる。
【００１０】
本発明の別の利点は従属請求項記載の手段から得られる。この場合、とくに有利なのは、得られた脈動作用の最適な補正によって、空気質量流量から計算される量を正確に求めることができることである。このことによって例えば脈動推移の結果発生する燃料混合気の濃厚化が確実に回避される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に示し、以下の記述で詳しく説明する。
【００１２】
すでにドイツ特許出願Ｐ４４３３０４４号明細書から知られている図１には、本発明の理解のために必要な内燃機関の構成要素が概略的に図示されている。この場合、１０は内燃機関の吸気管を示す。１１は噴射バルブ、１２はスロットルバルブである。このスロットルバルブ１２の位置ないしは角度α_ＤＫがセンサ１３によって測定される。
【００１３】
１４で空気質量流量測定器、例えばホットフィルム空気質量流量測定器が示されている。このホットフィルム空気質量流量測定器は吸気管を通って内燃機関に流入してくる空気質量流量ｍ_Ｌを測定し、この流入してくる空気質量流量に依存して出力電圧Ｕ_ｍＨを供給する。この出力電圧Ｕ_ｍＨは空気質量流量測定器１４の評価回路１５から供給される。
【００１４】
１６で内燃機関の回転軸、例えばクランク軸又はカム軸が示されている。この軸に連結されているディスク１７はその表面にマーク１８を有している。このマーク１８は検知器１９によって検知される。この検知器１９は、特徴的なパルス列を有する出力電圧Ｕ_ｎを供給する。このパルス列から内燃機関の回転数ｎならびにクランク軸又はカム軸の角度位置を求めることができる。
【００１５】
内燃機関の制御及び/又は閉ループ制御ならびにセンサから供給される信号の評価は、評価装置、例えば内燃機関の制御機器２０によって行われる。この評価装置において、脈動的に変化する量の検出の際の測定エラーの補正、従って例えば空気質量流量測定器の出力信号の補正も行われる。
【００１６】
制御機器２０は入力回路部２１ならびに出力回路部２２そして中央処理装置ＣＰＵ２３ならびにメモリ２４を有している。制御機器２０の個々の構成要素間で情報の交換が行われる。これは矢印２５ａ、２５ｂで示されている。求められたデータに依存して制御機器によって計算された噴射及び点火のための制御信号がＥ及びＺによって示されている。
【００１７】
吸気温度を検出するために、内燃機関の吸気管内に温度センサ２６が設けられている。吸気温度Ｔ_Ａを表すこの温度センサ２６の出力信号Ｕ_Ｔは、制御機器２０に供給される。制御機器２０において、センサ１３、１４、１９、２６ならびに場合によっては更に別のセンサから供給される情報から必要なデータが計算される。この際、メモリ２４に格納されている特性マップが評価される。内燃機関によって吸入された空気質量流量を計算するために、制御機器２０において、図２にブロック図で示されたステップが実施される。
【００１８】
流入する空気質量流量ｍ_Ｌは空気質量流量測定器１４、例えばホットフィルム空気質量流量測定器によって測定される。この空気質量流量測定器１４は出力電圧Ｕ_ｍＨを供給する。この出力電圧Ｕ_ｍＨは増幅器２７において適当に増幅され、続くアナログ/デジタル変換器２８でデジタル化される。このアナログ/デジタル変換器２８の後で更に別の評価が制御機器２０において行われる。この場合、まず信号の線形化が実施される。これは、ブロック２９で示されている。このブロック２９の出力信号は時間Ｔにわたって積分される（ブロック３０）。この際、積分ないしアナログ/デジタル変換は、それぞれ１ｍｓのクロックパルスにおいて実施される。
【００１９】
ブロック３１では、時間単位として決められたセグメント長Ｔ_ｓｅｇで時間Ｔを除算することによってナンバリングが行われる。この除算の後で、空気質量流量信号が得られる。この空気質量流量信号はほぼシリンダへの充填に対応しており、ブロック３２で処理される。そしてブロック３２の出力側で、補正された空気質量流量信号ｍ_ＬＫが得られる。この空気質量流量信号ｍ_ＬＫはブロック３３でさらに処理され、そこで定数Ｋ１によって除算されかつ回転数の逆数１/ｎが乗算される。その結果、ブロック３３の出力側で負荷信号が得られる。この負荷信号は生の負荷信号ｔ_Ｒと呼ばれる。
【００２０】
生の負荷信号ｔ_Ｒは、ブロック３４（このブロック３４に測定された量すなわちスロットルバルブ角度α_ＤＫ、回転数ｎならびに吸気温度が供給される）において空気質量流量測定器のための補正特性マップによって補正される。この補正特性マップを用いて、回転数及び定数Ｋ１を関連させて空気質量流量に換算することにより空気質量流量測定器の出力電圧から得られた生の負荷信号ｔ_Ｒから補正された負荷信号ｔ_ＬＫが形成される。この補正が，とりわけ吸気管脈動に関する調整を可能にする。
【００２１】
特性マップは、スロットルバルブ角度α_ＤＫとエンジン回転数に依存して作成され、その他に吸気温度にも依存しているので、補正された負荷信号ｔ_ＬＫは、たとえ吸気温度Ｔ_Ａが変化しても正確であることが保証される。吸気温度Ｔ_Ａの変化は、相応の補正がない場合、脈動を抑制するための最大補正係数を有している複数の回転数基準点の推移を引き起こす。それゆえブロック３４の特性マップは、吸気温度に依存して選択される特性曲線によって補正特性マップの複数の固定回転数基準点が置換されるように構成される。この際、支配的な吸気温度は温度センサから供給される情報から得られる。
【００２２】
吸気温度Ｔ_Ａに依存して回転数基準点をこのように切り換える代わりに、特性マップを補正された回転数によってアドレス指定することも可能である。この補正された回転数ｎ_Ｋは、本来の回転数ｎと係数との積から形成される。この係数は、標準温度Ｔ_Ｎに対する吸気温度Ｔ_Ａの比の平方根である。すなわち、次式が成り立つ。
【００２３】
【数１】

【００２４】
制御機器での平方根の計算はコストがかかるので、代わりに、回転数に対するこの補正係数を、吸気温度に依存する特性曲線の形にシュミレートすることもできる。
【００２５】
ブロック３４の出力側で得られる、スロットルバルブ角度α_ＤＫ、回転数ｎならびに吸気温度Ｔ_Ａを基準にして補正された負荷信号ｔ_ＬＫは、ブロック３５でさらにフィルタ処理される。このフィルタ処理はローパスフィルタ処理である。フィルタ定数ＫＦＺＴＬを、負荷フィルタの時定数に対するさらに別の特性マップによって変化させることができる。このローパスフィルタ処理の後で、さらに別の評価に必要な負荷信号ｔ_Ｌが得られる。この負荷信号に基づいて例えば噴射に必要なパルスがトリガされる。
【００２６】
本発明の吸気温度に依存して行う脈動補正によって、最適な混合気に予測制御することが可能となり、そして負荷信号の脈動への依存性が従来技術に対してはるかに減少する。この結果、全負荷状態におけるＨＣ，ＣＯ，ＣＯ_２の排出を改善ないし減少することができる。特性マップの決定の際に吸気温度Ｔ_Ａは例えば次の方法で考慮される。
【００２７】
吸気温度が２０℃と３０℃との間であれば、特性曲線１にアクセスする。吸気温度が３０℃と４０℃との間であれば、特性曲線２にアクセスする、等々。
【図面の簡単な説明】
【図１】所要のセンサを含む本発明の理解に必要な内燃機関の構成部分の概略図である。
【図２】本発明の脈動補正の例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
１０ 吸気管
１１ 噴射バルブ
１２ スロットルバルブ
１３ センサ
１４ 空気質量流量測定器（センサ）
１５ 評価回路
１６ クランク軸又はカム軸
１７ ディスク
１８ マーク
１９ 検知器
２０ 制御機器
２１ 入力回路部
２２ 出力回路部
２３ ＣＰＵ
２４ メモリ
２５ａ 矢印
２５ｂ 矢印
２６ 温度センサ
２７ 増幅器
２８ アナログ/デジタル変換器
３５ ローパスフィルタ

Claims (5)

1. 内燃機関における脈動する吸気質量流量を検出する際の測定値補正のための装置であって、
   前記吸気質量流量はセンサによって検出され、
   該センサの出力信号と、内燃機関の動作状態を特徴づける別の量とが評価装置に供給され、
   該評価装置内に回転数及びスロットルバルブ角度に依存する補正特性マップが格納され、
   該補正特性マップは脈動の補正のために利用される測定値補正のための装置において、
   特性マップが補正特性マップとして格納されており、前記特性マップは、該特性マップの複数の回転数基準点が特性曲線として吸気温度に依存して選択されるように構成されていることを特徴とする測定値補正のための装置。
2. 吸入される空気質量流量を検出するためのセンサはホットフィルム空気質量流量測定器であることを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 評価装置は内燃機関の制御機器であり、
   該制御機器は空気質量流量測定器の出力信号から負荷信号を求め、
   該負荷信号によって燃料噴射を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 吸気温度の第１の領域では特性曲線（１）が、吸気温度の第２の領域では特性曲線（２）が、そしてさらに別の温度領域ではさらに別の特性曲線がアクセスされることを特徴とする請求項１〜３のうちの１項記載の装置。
5. 補正回転数は、本来の回転数と、吸気温度に依存する特性曲線から読み出される係数との積から形成される構成を有することを特徴とする請求項１〜４のうちの１項記載の装置。

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