JPH0232564B2 - - Google Patents

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JPH0232564B2
JPH0232564B2 JP55011346A JP1134680A JPH0232564B2 JP H0232564 B2 JPH0232564 B2 JP H0232564B2 JP 55011346 A JP55011346 A JP 55011346A JP 1134680 A JP1134680 A JP 1134680A JP H0232564 B2 JPH0232564 B2 JP H0232564B2
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period signal
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Takashige Ooyama
Hiroshi Kuroiwa
Mamoru Fujeda
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Hitachi Ltd
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    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
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    • G—PHYSICS
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車の空気流量検出装置に係り、特
に吸気脈動を伴う回転領域における逆流空気量を
考慮した空気流量検出装置を具体的に提示するも
のである。
〔従来の技術〕
自動車の空気流量を計量する方法としては特開
昭44−144518号公報にあるように熱線式の空気流
量検出装置が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、特に４気筒内燃機関の低回転、
出力ゾーンでの真の空気量検出法に関しては、い
まだ問題点を残している。すなわち、第１図に示
したように、４気筒内燃機関の低回転、出力ゾー
ンにおいては、燃焼室に吸引される空気量は時間
的に脈動を伴い、吸排気弁がオーバラツプしてい
る場合と、吸気弁のみが開いている場合とで、空
気流の動きが異なり、吸排気弁がオーバラツプし
ている時は、排気弁側から正圧で空気が吸気弁側
に逆流せしめられ、空気の吹返し現象がある。ま
た吸気弁のみが開いている場合には、前記した吹
返しされる空気量を含んだ空気量を吸引したこと
になる。この現象は燃焼室形状、吸排気管形状お
よびエアクリーナの形状などによつて異なつた形
態を示すが、おおむね、600〜3000rpm、吸入負
圧−100mmHg以下の出力ゾーンの領域に多く現わ
れる。
そして、高応答性能を主眼として開発された熱
線式の空気量検出装置においては、上述の脈動空
気流の逆流を検出する方策がなく、第３図に示し
たように、空気流量信号は、順、逆方向関係なく
出力される。したがつて、この熱線式の空気流量
検出装置の精度向上を図る必要があつた。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の特徴は、内燃機関の吸入空気通路に配
置された加熱抵抗体からなる流量検出手段； 前記吸入空気通路を流れる空気が逆流する逆流
期間を表わす逆流期間信号を発生する逆流期間信
号発生手段； 前記逆流期間信号発生手段からの逆流期間信号
によつて前記流量検出手段からの出力に基づいた
逆流期間の逆流空気量と、逆流期間以外の積算空
気量とを求める第１制御手段； 前記第１制御手段で求めた積算空気量と逆流空
気量の差を実際の吸入空気量として求める第２制
御手段 とよりなる空気流量検出装置 にある。
〔作用〕
このような装置によれば順方向、逆方向共に検
出された空気量から逆方向の空気量を差し引くた
め順方向の空気量を求めることができる。
〔実施例〕
以下図面に基づき本発明の実施例を説明する。
第２図において、参照番号１は吸気通路体で、
内部に絞弁３，３′が設けられている。絞弁３の
下流には噴射弁２が多孔部材７を介して開口して
おり、多孔部材７には微粒化用空気が通路６を介
して供給されている。絞弁３，３′の上流にはバ
イパス通路４が出口５を介して開口し、その途中
に熱線式空気流量検出器のセンサエレメント８が
設けられている。このような構成はすでに本出願
人によつて提案されている。
そして、第４図は、４気筒内燃機関において、
高出力域の運転条件でエンジン回転数を変化した
場合の逆流が持続している期間をクランク角幅θ
で整理したものである。第４図からわかるよう
に、逆流の生じている期間は、回転数Ｎと一義的
な関係がある。すなわち、第４図に示したような
特性を有し回転数Ｎに対し、低回転域ほど逆流が
生じている期間が長く、吸排気弁のオーバラツプ
期間いつぱい逆流し、回転数が高まるにつれて逆
流期間は減少し、3000rpm以上の領域ではほとん
ど逆流は生じていない。このように、第４図に示
した逆流を生じているクランク角期間がわかれ
ば、あらかじめ回転数Ｎに対する当該クランク角
を記憶回路に記憶せしめておき空気流量検出器か
ら発生した電気信号を分割せしめ、逆流吸入空気
量Q1順、逆流吸入空気量Q2を得て、Q2−Q1なる
減算を実行して、真の空気量を得る。第５図はそ
の実施回路構成で、熱線等の空気流量検出器で検
出された空気量の電気変換信号Q2はパルス発生
器１０２の信号といつしよに波形成形処理回路１
０１に送り入まれた後にマイクロプロセツサ１０
４に入力せられる。１０３はクランク角センサ
で、この出力信号もマイクロプロセツサ１０４に
入力せしめられ、現時点のクランク角位置、回転
数などを認識する。また一方、マイクロプロセツ
サ１０４には記憶回路１０５を持ち、回転数に見
合つて、第４図に示した通りのクランク角θなる
信号を出力し、現クランク角信号と比較せしめら
れる。したがつて、設定したクランク角θに到達
すると、空気量の電気変換信号Qaは、マイクロ
プロセツサ１０４内の別の記憶回路（図示してい
ない）に保持されQ1とし、その後の信号QaをQ2
なる値として記憶保持され、後段の減算回路１０
６にてQ2−Q1が実行され、Ｑなる真の空気量が
演算される。
次の上記した逆流分の空気量を算出する他の方
法について述べる。第６図はエンジン回転数Ｎに
対し、エンジン１吸気行程中の熱線式空気流量検
出器が検出した全空気量（すなわちQ1＋Q2）と
真の空気量Ｑ＝Q2−Q1の差、すなわち2Q1とQ1
＋Q2の比をプロツトしたものである。第６図か
らわかるように、回転数が低いほど2Q1／（Q2＋
Q1）の値が大きく、逆流による空気の吹返しが
多いことを示している。したがつて真の空気量を
求めるためには Ｑ＝（Q1＋Q2）×｛１−2Q1／（Q1＋Q2）｝ ＝Q2−Q1 ……(1) を演算すれば良いわけである。ここで(1)式で｛１
−2Q1／（Q1＋Q2）｝なる値は第６図に示した実
験データより、回転数Ｎによつて定まつた値であ
り、かつQ1＋Q2なる値は、熱線式空気流量検出
器で検出した１吸気行程における全空気量を表わ
している。したがつて、第７図に示した如くの回
路構成で逆流によつて生じる空気量計量誤差は補
正できる。すなわち、パルス発生器２０１と同期
して熱線式空気流量検出器より発した電気信号
Qaを波形処理回路２０２を経て、マイクロプロ
セツサ２０４に入力せしめる。また回転数、クラ
ンク位置検出用にクランク角センサ２０３の信号
もマイクロプロセツサ２０４に入力せしめる。さ
らに上述した回転数Ｎに対応した補正値（第６図
参照）を記憶せしめた記憶回路２０５の出力をマ
イクロプロセツサ２０４に入力せしめ、前記入力
電気信号Qaに当該補正値を重ぜしめ、その出力
をＱとすれば、真の吸入空気量を算出できる。
さらに他の実施例について説明する。
逆流が生じている運転域で真の吸入空気量を検
出する手段として、第２図に示した熱線式空気量
検出器では流れの方向が検出できず、第３図に示
した如く波形を示す。ここでこのQ1，Q2の波形
が弁別できれば、上記した各回路中のマイクロプ
ロセツサで判別でき、演算回路中の処理で真の吸
入空気量Ｑが算出できることになる。
したがつて、次に示す具体的手段は、逆流を検
出する方法について詳述する。
第８図において、空気計量筒３０１の上流と最
狭部にスリツト３０８を結ぶ分岐管内に熱線式空
気流量計を設けた系で、空気計量筒３０１の主空
気が流れる管内に二つの熱線センサ３０５，３０
５′を空気流れに対し上下位置になるように配設
し、駆動回路３０９を介して、マイクロプロセツ
サ３０４に入力せしめておく。ここで脈動的に二
つの熱線センサ３０５，３０５′で検出される波
形は第９図に示したごとくクランク角に対し、位
相差が生じるとともに、空気が吸引されている時
は熱線センサ３０５より下流に配設した熱線セン
サ３０５′の出力波形は位相おくれをもつて出力
される。また逆流時の場合は上述したのとは反対
に、熱線センサ３０５の方が位相おくれを持つ。
したがつて、熱線センサ３０５，３０５′の出力
差を観測しておき、上流側センサ３０５の出力例
えばピーク値と下流側センサ３０５′の出力（例
えばピーク値）の値をある基準クランク角位置
（クランク軸上死点、下死点など）からの到達時
間で比較して早くピーク値が現われた方の熱線セ
ンサから、もう一方の熱線センサの方に空気は流
れていることになる。したがつて、熱線式空気量
検出器３０２で検出したQaのうち脈動時の逆流
空気量Q1、吸入空気量Q2に分けることができ、
真の空気量Ｑ＝Q2−Q1が算出できることになる。
次に上記の実施例の応用例を示す。脈動時に生
じる逆流空気の温度は第１０図に示したごとく、
吸入空気の温度と比較して一般に高くなる。した
がつて吸入空気温度を観測しておけば逆流が検出
できる。すなわち、第１１図において空気計量筒
４０１にはほぼ第８図に示した各部材が具備せら
れているが、熱線センサの代りに温度センサ４０
５を配設せしめている点が異なる。この温度セン
サは吸気温を検出する機能の他に絞り弁４０７よ
り吹返して来る逆流空気温度をも検出は能力を持
つものである。
この温度センサの材質として高速応答のサーミ
スタ、熱電対および半導体測温抵抗体などを用い
空気計量筒４０１内の主空気流が通る場所に配設
する。最近の温度センサの改善によつて吸入空気
温度は周囲の温度運転条件によつて種々変るもの
であるが、短時間（例えば１吸気行程中の運転条
件下）内では、第１０図に示したように、逆流時
の温度上昇を検出することは十分可能であり、１
吸気行程中の温度上昇期間中は逆流が生じている
期間と対応しており、この期間を第１２図に示し
た回路中の温度処理回路５０５（この回路はマイ
クロプロセツサ４０４に含まれる）によつてΔT
（温度差）を算出し、前記第３図のQ1，Q2を弁別
し、Ｑ＝Q2−Q1なる真の空気量を算出する。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明によれば、脈動時の
吹返し空気量による誤差を非常に小さくできるの
で内燃機関の制御精度を向上することがてきる。
【図面の簡単な説明】
第１図は脈動運転時のクランク角に対する空気
流量の変化を示す図、第２図は従来の熱線式空気
流量検出器の取付け状況を示す断面図、第３図は
熱線式空気流量検出器による吹返し空気を含む脈
動流の空気流量信号波形図、第４図は回転数に対
して、逆流が生じているクランク角幅の関係を示
した特性図、第５図は空気の逆流検出回路図、第
６図はエンジン回転数Ｎに対する2Q1／（Q2−
Q1）の関係を示す特性図、第７図は逆流検出装
置の他の実施例を示すブロツク図、第８図は他の
実施例を示す流量検出装置の断面図、第９図は第
８図の装置における流量を示す信号波形図、第１
０図は逆流が生じているときの空気温度を示す特
性図、第１１図は流量検出装置の他の実施例を示
す断面図、第１２図は流量検出回路のブロツク図
である。 １０１……波形処理回路、１０２……パルス発
生器、１０３……クランク角センサ、１０４……
マイクロプロセツサ、１０５……記憶回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の吸入空気通路に配置された加熱抵
    抗体からなる流量検出手段； 前記内燃機関の回転数とクランク角位置に対応
    して予め定められた、前記吸入空気通路を流れる
    空気が逆流する逆流期間を表す逆流期間信号を発
    生する逆流期間信号発生手段； 前記逆流期間信号発生手段からの逆流期間信号
    によつて前記流量検出手段からの出力に基づいた
    逆流期間の逆流空気量と、逆流期間以外の積算空
    気量とを求める第１制御手段； 前記第１制御手段で求めた積算空気量と逆流空
    気量の差を実際の吸入空気量として求める第２制
    御手段 とよりなる空気流量検出装置。 ２ 内燃機関の吸入空気通路に配置された加熱抵
    抗体からなる流量検出手段； 前記吸入空気通路の上下流に配置された逆流検
    知用加熱抵抗体及び前記両逆流検知用加熱抵抗体
    の出力変化から前記吸入空気通路を流れる空気が
    逆流する逆流期間を表す逆流期間信号を発生する
    逆流期間信号発生手段； 前記逆流期間信号発生手段からの逆流期間信号
    によつて前記流量検出手段からの出力に基づいた
    逆流期間の逆流空気量と、逆流期間以外の積算空
    気量とを求める第１制御手段； 前記第１制御手段で求めた積算空気量と逆流空
    気量の差を実際の吸入空気量として求める第２制
    御手段 とよりなる空気流量検出装置。 ３ 内燃機関の吸入空気通路に配置された加熱抵
    抗体からなる流量検出手段； 前記吸入空気通路に配置された温度検出手段及
    び前記温度検出手段の出力変化から前記吸入空気
    通路を流れる空気が逆流する逆流期間を表す逆流
    期間信号を発生する逆流期間信号発生手段； 前記逆流期間信号発生手段からの逆流期間信号
    によつて前記流量検出手段からの出力に基づいた
    逆流期間の逆流空気量と、逆流期間以外の積算空
    気量とを求める第１制御手段； 前記第１制御手段で求めた積算空気量と逆流空
    気量の差を実際の吸入空気量として求める第２制
    御手段 とよりなる空気流量検出装置。
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US06/302,435 US4404846A (en) 1980-01-31 1981-01-28 Air flow rate measuring device incorporating hot wire type air flow meter
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