JP5654514B2 - エンジンの吸入空気量測定装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
『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
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。
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
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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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