JPH02129522A - 吸入空気量測定方法、及び同測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンの吸入空気量を測定する方法、及び
、エンジンの吸入空気量を測定する装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

エンジンに流入する流体流量の測定に関しては、特開昭
５８−１１８９１５号車の燃費算出方法が公知である。

上記公知技術は、フローセンサの１パルス毎に１パルス
当りの流量と距離信号パルス数を求め。

これに基づいて過去Ｎパルス間の算術平均をとるもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の公知技術では、１パルス毎にパルス間隔の測定を
行うため、高流量域においてはパルス間隔が短くなる。

このパルス間隔（時間的間隔）がマイクロコンピュータ
の計算所要時間と等しくなるとパルス数の数え落としを
生じる。

また一方、現在一般に用いられているエンジン用の吸入
空気流量計はアナログ電圧を出力する構成である。そし
てこのアナログ電圧をコントロールユニット内に取り込
み、Ａ／Ｄ変換器によってデータを取得する方法が一般
的である。

しかし、アナログ電圧をコントロールユニット内に取り
込む構成では、低流量域における出力電圧が低いため１
ビツト当たりの算出空気流量の誤差が（高流量域に比し
て相対的に）大きくなり、精度が悪い、また、外来雑音
による影響を受は易いのでエンジンルーム内の配線に特
殊な注意を必要とする。さらに、低流量域ではコネクタ
の接触電位の影響も無理できなくなる。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、低流量域
においても高流量域においても高精度で吸入空気量測定
を測定し得る方法、及び、上記の方法の実施に好適な測
定装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために創作した本発明の方法は、 吸入空気流量計（フローセンサ）のアナログ出力電圧を
パルス列に変換して。

複数個のパルス列の時間幅を計測し、 １パルスの平均周期を算出し。

上記の平均周期に基づいて流入空気量を算定する。

また、上記の方法を実施するために創作した本発明の測
定装置は、 空気流量計のアナログ出力電圧をパルス列に変換して、
該パルス列のサイクルをアナログ電圧に比例して変化さ
せるＶ／Ｆ変換器と、 上記のパルスをカウントするカウンタと、上記のパルス
の入力をオン・オフするゲートと。

上記のゲートをパルス入力に同期させる手段と同期化さ
れた出力のゲートのエツジ間の時間幅を測定する測定器
とを設けたものである。

〔作用〕

上記構成よりなる測定装置を用いて、上記構成よりなる
測定方法を実施すると。

複数個のパルス列の時間幅を計測して１パルスの平均周
期を算出するので、高流量域においてパルス間隔が短く
なってもパルス数を数え落とす虞れが無い。

また、アナログ出力電圧を、該電圧に比例したサイクル
のパルス列に変換するので、低流量域においても誤差が
増大せず、雑音の影響を受けずに高精度で測定すること
が出来る。

（実施例〕 次に、本発明の吸入空気量測定装置の一実施例を用いて
本発明の測定方法を実施した１例について第１図を参照
しつつ説明する。

１１は、エンジンの吸気管路に設けた吸入空気流量計（
フローメータ）で、流量に応じたアナログ電圧を出力す
る。このアナログ電圧は、Ｖ／Ｆ変換器９により、アナ
ログ電圧に比例したサイクル数のパルス列に変換される
。

図示の１は、データを計数するマイクロコンピュータで
１時間を測るためのフリーランニングカウンタ（ＦＲＣ
）５と、ゲートのエツジが発生したときに上記ＦＲＣの
値を保持するインプットキャプチャレジスタ（ＩＣＲ）
６とを内蔵している。

２はＶ／Ｆ変換器９で変換されたパルスをカウントする
カウンタである。上記のカウンタ２によってカウントさ
れた値は、ゲートの立ち下がりのエツジでサンプリング
し、サンプリングした値はサンプリングレジスタ３で保
持される。

４はＤラッチで、サンプリングのゲートをパルスの立ち
上がりで同期させる。

ゲートのエツジを発生させるタイミングを決めるために
、エンジンに設けられているスピードセンサ１２の出力
信号をカウントするスピードカウンタ７を設ける。

そして、上記のカウンタ７と比較して一致したときに割
込を発生させるためのコンベアレジスタ８を設け、この
コンベアレジスタ８によってゲートの幅を決める。

次に、第２図について各信号の働きを説明する。

第２図（Ａ）に示す如く、エンジンの所定のクランク角
度に相当するスピード信号を、第１図のスピードカウン
タ７でカウントする。すなわち、所定の角度でゲートを
反転させるための角度が設定されているコンベアレジス
タ（第１図の８）と比較し、一致するとマイクロコンピ
ュータ（同じく１）に割込みをかける。

第２図（Ｂ）に示す如く、上記マイクロコンピュータ１
は、この角度一致割込によりゲートＡ出力を反転させる
。

ゲートＡの出力信号は、Ｄラッチ（第１図の４）のＤ入
力に繋がっており、測定しようとするパルスの立ち上が
りで出力Ｑに現われる。この動作により、第２図（Ｃ）
に示す如く、パルスの立ち上がりでゲートＢが反転する
。

パルスのカウントは、ゲートのエツジからエツジまで行
うものとし、カウンタ２の値は、前記のエツジでサンプ
リングレジスタ３に転送され、カウンタ２は再びゼロか
らカウントする。第２図（Ｄ）に示すごとく、カウンタ
３のカウントはパルスの立ち下がりで行うものとする。

そして、Ｄラッチ４（第１図）のＱ出力はインプットキ
ャプチャレジスタ（ＩＣＲ）６の入力端子に接続され、
ゲートＢのエツジでフリーランニングカウンタ　（ＦＲ
Ｃ）５の値がインプットキャプチャレジスタ（ＩＣＲ）
６に転送される（第２図（Ｅ））、そして、マイクロコ
ンピュータ１（第１図）に対して割込をかけ、この割込
内でパルス列全体の時間幅（第２図（Ｅ）の時間差Ｔ）
が求められる。このようにして周期を測定する。

次に、各割込のプログラムのフローを、第３図により説
明する。

第３図（Ａ）は、エンジンが所定の角度に達したときの
割込作動を示す。

ステップＳ１で割込フラグをクリアし。

ステップＳ２で、割込を発生させる角度を計算し。

ステップＳ３で、コンベアレジスタ８にセットし、 ステップＳ４でゲートＡを反転させる。

第３図（Ｂ）は、ゲートＢのエツジによるインプットキ
ャプチャの割込作動を示す。

ステップＳ５で割込フラグをクリアし。

ステップＳ６で、前回の割込み発生時のインプットキャ
プチャレジスタ（ＩＣＲ６）の値と、今回の割込み発生
時のインプットキャプチャレジスタの値との時間差Ｔを
計算し、 ステップＳ７で、サンプリングレジスタ３の値を読み込
み、入力パルスの立ち下がりの回数ｎを求め、 ステップＳ８で、Ｔ／ｎの演算によりパルスの周期τを
求める。

次に、エンジン停止中のパルス計算の方法を、第４図に
ついて説明する。

エンジン停止中は、スピードセンサ（第１図の１２）か
らの信号が無いため、マイクロコンピュータが有してい
るタイマ機能でゲートＡの反転を行う。

すなわち、１度ゲートＡを反転させ、所定の時間後にゲ
ートＡを再び反転させて、この所定時間に入力されるパ
ルスの数をカウントするとパルス列の周期を計算できる
。

続いて、パルス入力の有無によるパルス入力の自己診断
について説明する。

自己診断は、第５図（Ａ）に示すように入力パルス数が
異常に多い場合（斑点を付して示す）又は異常に少ない
場合（ハツチングを付して示す）に行なう。

もし、入力パルスの信号ラインに高周波が重畳した場合
、パルスのカウント数が通常の値よりも大きくなり、パ
ルス過多と判断される。

また、信号ライン上にあるコネクタ等のチャタリングに
よって信号のオン・オフが生じて疑似パルスとなる場合
がある。このような場合も第５図（Ｂ）に示すようにパ
ルス過多となる。

また、信号ラインに直流電圧が重畳した場合や、パルス
の周期よりも長い周期の脈動電圧が重畳した場合、入力
部のスライスレベルに近いチャタリングと同様の現象を
生じる（第５図（Ｃ））。

この種のチャタリングを防止するため、第１図に示すよ
うに入力部にヒステリシス付の波形整形器１３を設けで
ある。

次に、パルス過少の異常について述べる。

入力パルスが無い場合や、パルスの周期がゲートＡの反
転周期よりも長い場合にはゲートＡを反転してもインプ
ットキャプチャ割込が生じない。

この現象を生じた場合にはパルス過少と判断される。

この診断をプログラムで実現させるには、第６図に示す
ように、フラグの受は渡しで判断する。

まず、クランク角が所定角度に一致したときの割込で、
ゲートＡを反転させたことを示すフラグＱＡＦＡＮＧを
立てる。

もし、Ｖ／Ｆ変換されたパルスが正常に入力されていれ
ば、ゲートＢのエツジによりインプットキャプチャ割込
が発生するので、この割込内でＱＡＦＡＮＧフラグを消
す。

次回の所定角度に一致したときの割込発生時に上記ＱＡ
ＦＡＮＧフラグが消えていれば、ゲートＡを再度反転す
る。

ＱＡＦＡＮＧフラグが消えていなければ、インプットキ
ャプチャ割込が発生しなかったことになり、異常と判断
してゲートＡの反転を停止する。

次に、カウントのゲートがローレベルのときのみカウン
トするＰ　Ｔ　Ｍ　（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ　Ｔｉｍ
ｅｒ　Ｍｏ−ｄｕｌｅ）を使用したときの実施例と第７
図について説明する。

この実施例（第７図）を、前記の実施例（第１図）に比
して相異点を説明すると。

前例のカウンタ２とサンプリングレジスタ３どの代りに
ＰＴＭを配設する。このＰＴＭによるカウントは、ゲー
ジがローレベルの間だけ行われるため、Ｄラッチ４のＱ
とＱとをＰＴＭの２つのゲートにそれぞれ接続する。

プログラム中の変更個所は、第３図のフローにおけるス
テップＳ７のサンプリングレジスタの読み込みにおいて
、ＰＴＭの２つのカウンタ（＃１と＃２と）の片方を交
互に読むことになる。

その他の動作については前記実施例と同様である。

すなわち、ゲートＡがローレベルのとき、Ｑ＝Ｌ、Ｑ＝
ＨとなりＰＴＭのカウンタの１番のみがパルスを計数す
る。ゲートＡがハイレベルのときは逆になる。ゲートＢ
またはＢがハイレベルからローレベルの立ち下がりによ
りカウンタはイニシャライズされ、ローレベルの間カウ
ントし、ハイレベルの間カウンタの値が保持される。こ
の保持期間中のカウンタの値を読・むことになる。

このようにして、測定したパルスの周期τにより、マイ
クロコンピュータ内のテーブル値から引き出すことによ
って吸入空気量を測定できる。

吸入空気量針（第１図、第７図の１１）のアナログ出力
電圧は第８図（Ａ）に示すごとく、低流量域の立ち上が
りが大きく、１ビット当たりの誤差が高流量域に比して
相対的に大きい。

しかし、上記アナログ出力電圧をＶ／Ｆ変換した場合、
アナログ出力電圧とパルスの周期とが反比例（サイクル
と比例）するように構成しであるので、低流量域での周
期変化割合が大きくなり、アナログ電圧を直接Ａ／Ｄ変
換する場合よりも１ビット当りの誤差が相対的に小さく
なる。こうした効果は、Ｖ／Ｆ変換器９（第１図、第７
図）を設けた構成によって達成される。

第８図（Ｂ）に示すように、吸入空気量に対するパルス
列周期の変化率は、低流量域においても大きく１分解能
が高い、これにより、低流量域においても吸入空気流量
を高精度で測定することができる。

〔発明の効果〕

本発明の吸入空気量測定方法によれば、吸入空気量針の
アナログ出力電圧をパルス列にＶ／Ｆ変換して測定する
ので低流量域でも高精度の測定ができる。

また、複数のパルス列の時間幅から平均周期を算出する
ので、高流量域でもパルス数の数え落としをする虞れが
無く、高精度、高信頼性の測定を行い得る。

そして、本発明の吸入空気量測定装置は、空気流量計の
アナログ出力電圧をＶ／Ｆ変換してパルス列を得る手段
と、得られたパルス列をカウントする手段と、カウント
されたパルス列の内の複数パルスから平均周期を算出す
るためのゲート・同期回路・ゲート時間幅測定器を備え
ているので、前記発明方法を容易に、かつ確実に実施す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る吸入空気量測定装置の一実施例を
示す系統図である。 第２図は上記実施例における各信号の動作を説明するた
めの図表である。第３図は同じく割込のフローチャート
である。 第４図は同じく、エンジン停止中の吸入空気量測定の説
明図である。 第５図は同じく自己診断を説明するための図表である。 第６図は同じく入力パルス過少の場合の説明図である。 第７図は、第１図と異なる実施例の系統図である。 第８図は本発明の作用・効果を説明するための図表で、
（Ａ）は吸入空気量とアナログ出力電圧との関係を示し
、（Ｂ）は吸入空気量とパルス列周期との関係を示す。 １・・・マイクロコンピュータ、２・・・パルスカウン
タ、３−・・サンプリングレジスタ、４・・・Ｄラッチ
。 ５・・・フリーランニングカウンタ（ＦＲＣ）、６・・
・インプットキャプチャレジスタ（ＩＣＲ）、７・・・
エンジンのスピード用カウンタ、８・・・コンベアレジ
スタ、９・・・Ｖ／Ｆ変換器、１１・・・吸入空気流量
計（フローメータ）、１２・・・スピードセンサ、　１
３・・・波形整形器。 代理人弁理士　　秋　　本　　正　　突筒　１　図 茅 図 （Ａ） （Ｂ＞ 葛 図 （Ｃ） （仁ステリシスあり） 第 ＋ 図 第 乙 図 第 図 （Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸入空気量に対応した周波数のパルス列を出力する
   吸入空気量計と、上記パルス列をカウントするカウンタ
   と、上記パルス列の信号を受けて計数、演算するマイク
   ロコンピュータとによって吸入空気量を測定する方法に
   おいて、 複数個のパルス列の時間幅を計測し、１パルスの平均周
   期を計算して吸入空気量を算出することを特徴とする吸
   入空気量測定方法。 ２、吸入空気量に対応した周波数のパルス列を出力する
   吸入空気量計と、上記パルス列をカウントするカウンタ
   と、上記パルス列の信号を受けて計数、演算するマイク
   ロコンピュータとを有する吸入空気量測定装置において
   、 前記吸入空気量計のアナログ出力電圧をパルス列に変換
   し、そのパルス列のサイクルをアナログ電圧に比例して
   変化させるＶ／Ｆ変換器と、上記のパルスをカウントす
   るカウンタと、 上記のパルスの入力をオン・オフするゲートと、 上記のゲートをパルス入力に同期させる回路と、 同期化された出力のゲートのエッジ間の時間幅を測定す
   る測定器とを有することを特徴とする吸入空気量測定装
   置。