JPH03238323A - 熱式吸入空気量センサ - 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 この発明は内燃機関の制御装置に使用される熱式吸入空
気量センサに関する。

〔従来の技術〕

熱式エアフローメータでは内燃機関の吸気管に発熱体が
配置され、発熱体が一定温度上昇するのに要する時間を
計測し、その時間より吸入空気量を知るものである。即
ち、吸入空気の流速、即ち吸入空気量の増加に応じて空
気が一定温度上昇するのに要する時間は長くなる。従っ
て、この時間を計測することにより吸入空気量を知るこ
とができる。例えば特開昭５５−５０１２１号参照。

このタイプの熱式エアフローメータでは吸入空気量が脈
動のあるときとないときとで同一の吸入空気量に対しそ
の温度上昇を得るための伝熱量が変化し、計測誤差が発
生する。それは次の理由による。第２図は吸入空気量Ｇ
と伝熱量りとの関係を示し、 ｈ＝α十βｘ、／Ｔ によって表される。エアフローメータは熱容量、その他
の遅れ要素を持つため、ある瞬間の出力はそれ以前のあ
る期間の伝熱量により決る。ここで、流量がＧｐを中心
にＧｄからＧｕとの間を変化し、その結果出力がｈｄと
ｈｕとの間を振れたとしてそのときの吸入空気量は平均
値ｈｐｌとなる。しかるに、脈動がないため吸入空気量
がｃｐのまま変動しないとすると出力はｈｐであり、ｈ
ｐｌと食い違いがあり、ｈｐとｈｐ’との差が吸入空気
量の脈動、即ち流速変動に起因する計測誤差であり、第
２図から分かるように脈動があると脈動がない場合より
出力が過゛小となる。従って、この値をもとに燃料噴射
量を計算すると燃料が不足し、空燃比が所望の値より希
薄となる。

そこで、実開昭６１−１４９２４号ではエアフローメー
タの出力の大きい脈動の半周期における出力の平均値と
出力が小さい次の半周期の出力の平均値との差と和の比
より、脈動による伝熱係数の変動率を知り、この値によ
りエアフローメータの平均的な出力値を補正することに
より脈動の影響を受けることなく、正しい吸入空気量を
知ることができるようにしたものを提案している。

（発明が解決しようとする課題〕 この従来の技術では変動率を知るため脈動の一連の半周
期の出力の平均値を算出し、その値の比を変動率として
いる。そして、脈動の１周期の出力値の平均値に変動率
を掛算することで、吸入空気量を得ている。ところが、
この方法では変動率を知るのに脈動の１周期を待たなけ
ればならず、特にエンジン回転数が小さいときにデータ
数が少なくなり、変動率の誤差が大きくなり、また変動
率の計算タイミングが遅れるので、吸入空気量の精度が
悪くなり、正確なエンジン制御ができなくなる欠点があ
る。

この発明の目的は変動率の迅速かつ正確な演算をするこ
とができる熱式吸入空気量センサを提供することにあり
、この目的の解決のため変動率の算出のための期間と、
平均値の算出のための期間とを別々に設定するものであ
る。

〔課題を解決するための手段］ この発明の熱式吸入空気量センサは、第１図に示すよう
に、内燃機関の吸気管中に配置される抵抗発熱体に定電
圧を印加したときの加温時間によって吸入空気量因子を
知る吸入空気量センサＡと、該センサＡからの吸入空気
量因子の計測タイミング信号を発生するタイミング信号
発生手段Ｂと、隣接する計測タイミング間での検知量の
和と差の比により脈動による誤差補正因子を算出する吸
入空気量因子算出手段Ｃと、前記補正因子より吸入空気
量を補正する補正手段りと、吸入空気量の時間平均値を
求めるための期間を設定するための平均値算出期間設定
手段Ｅと、その期間の吸入空気量因子を平均して吸入空
気量を算出する手段Ｆとを備え、前記タイミング信号発
生手段Ｂによる計測タイミングの間隔は平均値算出期間
設定手段已による平均値の算出期間より短いことを特徴
とする。

〔作用］ 熱式吸入空気量センサＡは、発熱体を所定温度加温する
のに要する時間に応じた信号を発生する。

タイミング信号発生手段Ｂは所定間隔のパルス信号を発
生し、吸入空気量補正因子算出手段Ｃはパルス信号間の
吸入空気量因子信号の差と和の比としての吸入空気量補
正因子を算出し、補正手段りはこの補正因子より吸入空
気量の補正を行う。

平均値算出手段Ｅは、タイミング信号発生手段Ｂのタイ
ミング間隔より長い平均値算出期間に亙って吸入空気量
因子を平均する。

〔実施例〕

第３図において、センサはブリッジ回路１０を有し、ブ
リッジ回路１０は温度検知抵抗１２と、発熱抵抗体１４
と、調整用抵抗Ｒ，，Ｒ，，Ｒ，とから成り、温度検知
抵抗１２および発熱抵抗体１４とはば内燃機関の吸気管
１６内に配置される。温度検知抵抗１２と、発熱抵抗体
１４と、調整用抵抗Ｒ１＋Ｒｚ、　Ｒｓとはブリッジ回
路を構成している。温度検知抵抗１２の抵抗値は吸気管
１６を流れる吸入空気の量に応じて変化し、一方発熱抵
抗体１４に加わる電圧は電流制御回路２０によって、温
度検知抵抗体１２の温度より一定温度だけ高くなるよう
に制御され、発熱抵抗体１４の温度が温度検知抵抗体１
２の温度より一定温度だけ高くなるのに要する時間より
吸入空気量を知ることができる。

電流制御回路２０はトランジスタ２２．２４と、オペア
ンプ２６．２８．３０と、フリップフロップ３２とから
成る。トランジスタ２２は発熱抵抗体１４の電流を制御
する。オペアンプ２８はブリッジ回路１０への印加電圧
を一定にフィードバック制御するもので、その反転入力
は発熱抵抗体１４とトランジスタ２２との間に接続され
、非反転入力はオペアンプ２６に接続される。オペアン
プ２６はオペアンプ２８に基準電圧を印加するもので、
これによりブリッジ回路１０の印加電圧は一定に維持さ
れる。ブリッジ回路１０のブリッジ点ｐ、、ｐ２は夫々
オペアンプ３０に接続され、オペアンプ３０の出力はフ
リップフロップ３２のリセット入力に接続される。フリ
ップフロップ３２のセット入力及び反転出力はトランジ
スタ２４のヘースニ接続すれる。フリップフロップ３２
の非反転出力はエンジン制御回路４０に接続される。エ
ンジン制御回路４０は燃料噴射量や点火時期を制御する
マイクロコンピュータシステムとして構成される。燃料
噴射や点火時期の制御はこの発明と直接に関係しないの
でその説明は省略する。

後述するように、ブリッジ回路ｌＯによる電圧印加制御
はこの実施例では４ミリ秒毎に実行され、その４ミ９秒
の期間の開始において制御回路４０よりフリップフロッ
プ３２のセット入力にセット信号が印加され、フリップ
フロップ３２の反転出力はＬｏ−となる。すると、トラ
ンジスタ２４は叶Ｆとなるため、トランジスタ２２のベ
ース電位は旧ｇｈとなり、トランジスタ２２はＯＮとな
り、発熱抵抗体１４への通電が開始される。通電開始時
はブリッジ点Ｐｔ、Ｐｚの電位は不均衡（Ｐ＋＞Ｐｚ）
である。発熱抵抗体１４の温度が温度検知抵抗体１２の
温度より一定温度だけ高くなると、ブリッジ点Ｐ＋、Ｐ
ｔの電位は均衡し、オペアンプ３０はフリップフロップ
３２のリセット入力に旧ｇｈ信号を印加し、フリップフ
ロップ３２の反転出力は旧ｇｈとなり、トランジスタ２
４はＯＮＬ、トランジスタ２２０ベース電位はＬｏ−と
なり、トランジスタ２２はＯＦＦとなり発熱抵抗体１４
への電圧印加は停止される。フリップフロップ３２のセ
ット入力及び非反転出力はマイクロコンピュータ４０に
接続され、後述のように抵抗発熱体１４の通電時間より
変動率、及び吸入空気量の算出ルーチンが実行される。

以下マイクロコンピュータ４０の作１［フローチャート
によって説明する。第４図はメインルーチンを示し、こ
のルーチンは内燃機関のイグニッションキースイッチが
ＯＮとなったとき起動される。

ステップ４１ではＲＡＭ等のイニシャライズが実行され
、ステップ４２では割り込み要求の有無が判断され、Ｙ
ｅｓのときはステップ４３で第５図以降の割り込みルー
チンが実行される。ステップ４４−４９はメインルーチ
ンにおける平均吸入空気量ＧＡの算出部分を示す。ステ
ップ４４では平均吸入空気量値ＧＡを算出するもとにな
る補正計測吸入空気量ＧＡＤＪのデータの個数ｎが ｎ＝Ｔ１８０／４ によって算出される。Ｔ１８０は４気筒エンジンにおい
て吸入空気量の脈動の１周期のクランク角度回転するの
に要する時間をミリ秒単位で表したものである。（６気
筒エンジンでは脈動の１周期は１２０゜であるから、１
２０°間の回転時間が算出される。）後述のように、計
測吸入空気量の算出は４ミリ秒毎に実行され、Ｔ１８０
を４で除することによりエンジンのクランク軸が丁度１
８０度する間の計測吸入空気量の数を知ることができ、
連続するｎ個の計測吸入空気量の平均（ステップ４９）
、 をとることで計測吸入空気量がクランク軸の回転によっ
て脈動していることの影響を排除することができる。即
ち、第９図のように吸入空気量は脈動しており、その脈
動の一周期は４気筒エンジンではクランク軸で１８０°
であり、その間で計測吸大空気量が平均される。ステッ
プ４５．４６ガード処理であり、ＮＥ≦ＮＥ、のときは
ｎ＝ｎＡが入れられ（ステップ４６）、ＮＥ≧ＮＥ、の
ときはｎ＝ｎＢ　（＜ｎ４　）が入れられる（ステップ
４８）。低回転側ではデータ個数が多くなるのでｎＡを
適当に設定することより、変動のない値を得ることがで
きる。エンジン高回転時はエンジン−周期が、計測吸入
空気量のサンプリング期間と一致、若しくは短くなるこ
ともあり得るが、変動のでないようなサンプリング期間
より長い適当な個数に設定することになる。

第５図は４ミ１．秒毎に実行されるルーチンを示してお
り、この発明に従って変動係数の算出を実行する。ステ
ップ５０では通電時間りのデータが入力される。通電時
間りは前回に（即ち４ミリ秒前に）このルーチンを実行
した際に得られた通電時間のデータである。ステップ５
２では通電時間りより計測吸入空気量Ｇが算出される。

ｈとＧとの間には一定の関係があり、この関係はマツプ
としてマイクロコンピュータ４０のメモリに格納されて
あり、補間演算によって、そのとき検出される通電時間
りに対する計測吸入空気量Ｇが算出される。

ステップ５４では変動率ＦＬＣが、 ＦＬＣ＝（Ｇ−ＧＯＬＤ　）／（Ｇ＋ＧＯＬＤ　）によ
り算出される。この意味は第２図において説明した通り
であり、一連の通電サイクル（４ミリ秒）における通電
時間の差と和との比であり、これは脈動に原因する伝熱
係数の計測誤差の大きさを代表する値である。ＦＬＣは
流量変化が大きいほどその絶対値は大きくなり、加速運
転では正、減速では負となる。ステップ６０では、計測
吸入空気量を補正する係数であるＧＦＬが、ＦＬＣとＧ
ＦＬとのマツプから算出される。ＧＦＬはエアフローメ
ータの特性によって決まるが、一般にエアフローメータ
が応答が遅いものほど正側と負側で傾きの差が大きくな
る。

ステップ６２では補正後計測吸入空気量ＧＡＤＪが、Ｇ
ＡＤＪ＝ＧＸＧＦＬ によって算出される。ステップ６６では４ミ１．秒毎の
一連のｎ個の計測タイミングにおける補正計測吸入空気
量の更新が行われる。ステップ６２で算出される最新の
補正計測吸入空気量ＧＡＤＪがＧＡＤＪＩに入れられ、
−回前のＧＡＤＪ　、がＧＡＤＪ２に入れられ、以下同
様で、ＧＡＤＪｎ−＋がＧＡＤＪ−ｚに入れられ、ＧＡ
ＤＪ。

がＧＡＤＪ、、−１に入れられる。ステップ６８ではス
テップ５２で計算した計測吸入空気量Ｇが次回のステッ
プ５４での計算のため、Ｇ　ＯＬＤに入れられる。

ステップ７０はフリップフロップ３２のセット信号の印
加を示し、この４ミリ秒の処理での発熱抵抗体１４の通
電が開始される。ステップ７２ではカウンタＣＮＴの現
在値がＴ、に入れられる。

第６図はフリップフロップ３２からのパルス信号の立ち
下がり、即ち発熱体１４の通電の終了時点において起動
される。ステップ７６ではカウンタＣＮＴの現在値Ｔｔ
に入れられる。ステップ７８ではＴｔ−ｒ＋がｈに入れ
られる。　Ｔｚ−Ｔｔは発熱抵抗体１４がＯＮされてか
らＯＦＦされるまでの発熱抵抗体１４０通電時間であり
、次の４ミリ秒ルーチンで変動率を算出するのに使用さ
れる。

第７図はクランク角度センサからの３０°ＣＡ毎の信号
によって実行される割り込みルーチンであり、ステップ
８０ではクランク軸が４気筒エンジンの脈動の１サイク
ルである、１８０°回転したか否か判別される。ステッ
プ８０でＹｅｓの判断のときはステップ８２でカウンタ
ＣＮＴの値がｔｌに入れられ、ステップ８４では１．−
１．がＴ１８０に入れられる。ステップ８８では次回７
１８０の演算のためｔｌがｔ２に入れられる。

第８図はこの実施例における伝熱係数の算出の仕方を説
明するタイミング図である。計測タイミングは４ミリ秒
毎に出現する（二）。計測の開始時に制御回路４０より
フリップフロップ３２のセット信号が印加され（第５図
のステップ７０）、）ランジスタ２４のベース電位（ハ
）はｌｏｗとなるため、トランジスタ２４はＯＦＦ、）
ランジスタ２２はＯＮされ、発熱体１４は加温開始され
、その温度は上昇する（口）。この時点でのカウンタＣ
ＮＴの値がＴ１に入れられる（ステップ７２）。

抵抗発熱体１４の温度が温度検出素子１２より一定温度
高くなるとブリッジ点Ｐ＋、Ｐｔの電圧が平衡し、比較
器３０はＨｉｇｈ出力を発生し、フリップフロップ３２
はリセットされ、トランジスタ２４のベース電位は旧ｇ
ｈとなり（ハ）、トランジスタ２４はＯＮ、トランジス
タ２２はＯＦＦとなり、発熱体１４への通電は停止され
る。別実施例として第５図のステップ６８において、Ｇ
ｏＬＤの更新のため計測吸入空気量Ｇの変わりに最新の
補正計測吸入空気ＩＧＡＤＪを入れることができる。

第１０図は第２実施例の補正計測吸入空気量の算出ルー
チンである。この実施例は一連の４〜秒ルーチン間での
通電時間の差と和の比より変動率ＦＬＣを算出する（ス
テップ１００）。ステップ１０２ではそのタイミングで
の変動率ＦＬＣに通電時間−吸入空気量の変換係数ＧＦ
Ｌを掛算することで、吸入空気量に換算した通電時間ｈ
ＡＤＪを算出し、ステップ１０４でｈＡＤＪより計測吸
入空気量ＧＡＤＪが算出される。以下のステップ１０６
は第５図のステップ６６と同じであり、ステップ１０８
ではｈがり。ＬＤに入れられる。

この第２実施例は通電時間より変動係数を算出し、それ
により計測吸入空気量ＧＡＤＪを算出するものであり、
作用・効果は第１実施例と代わることがない。

第１０図のステップ１０８においてｈをり。ＬＤに入れ
る代わりに、ステップ１０２で算出されるｈＡＤＪをｈ
に入れてもよい。

〔効果］ この発明によれば、吸入空気量脈動による計測誤差を補
正する変動率ＦＬＣの算出（第５図のステップ５４、第
１０図のステップ１００）のための時間間隔（実施例で
は４ミリ秒）を吸入空気量の脈動自体を補正する平均吸
入空気量の算出期間（実施例では４気筒内燃機関におけ
るクランク軸が１８０゜回転するのに要する時間）より
短くすることで、変動率の補正を迅速に行うことができ
、加速″）減速等の過渡運転時の応答性が良くなる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の機能的な構成を示す図。 第２図は脈動に原因する伝熱量の計測誤差の発生の原因
を説明するグラフ。 第３図から第７図は制御回路の作動を説明するフローチ
ャート。 第８図はこの発明の実施例の作動を説明するタイミング
図。 第９図は吸入空気量の脈動と計測タイミングとの関係を
示す図。 第１０図は第２実施例の計測ルーチンのフローチャート
。 第１図 １０・・・ブリッジ回路、１２・・・温度検出抵抗、１
４・・・抵抗発熱体、２０・・・電流制御回路、２２．
２４・・・トランジスタ、２６．２８．３０・・・オペ
アンプ、３２・・・フリップフロップ、４０・・・制御
回路。 第２図 第 ４ 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の吸気管中に配置される抵抗発熱体に定電圧を
   印加したときの加温時間によって吸入空気量因子を計測
   するパルス吸入空気量センサと、該センサからの吸入空
   気量因子の計測タイミング信号を発生するタイミング信
   号発生手段と、隣接する計測タイミング間での検知量の
   和と差の比により脈動による誤差補正因子を算出する吸
   入空気量補正因子算出手段と、この補正因子より吸入空
   気量の計測値の補正を行う手段と、吸入空気量の時間平
   均値を求めるための期間を設定するための平均値算出期
   間設定手段と、その期間の吸入空気量因子を平均して平
   均吸入空気量を算出する手段とを備え、前記タイミング
   信号発生手段による計測タイミングの間隔は平均値算出
   期間設定手段による平均値の算出期間より短いことを特
   徴とする熱式吸入空気量センサ。