JPH03238355A - 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、 トα十β×（ｒ 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ｈｐＩ　　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
、ｈｐ”　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。そして脈動が大きいほど脈
動による誤差は大きい。従って、計測値をもとに直接燃
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
を算出している。この比の値は脈動の程度を表している
。従って、この比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。

〔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周期の計測値を
平均しているため、加減速運転があると、その影響がエ
アフローメータの検出値にでてくる。即ち、加速又は減
速運転によって平均値自体が変動しているためその影響
が各半周期の積分値に含まれるため、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により算出される変動率が本来の値
からずれてしまうのである。そのため、正確な吸入空気
量検出を行い得なくなる。

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、加減速の
影響を排除することある。

〔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
計測する熱式吸入空気量センサＡと、該吸入空気量セン
サＡによる計測値の平均値を算出するための期間を設定
する手段Ｂと、該期間内において吸入空気量センサによ
る計測値の平均を算出する平均値算出手段Ｃと、前記平
均値を算出する期間における隣接する計測値の差の絶対
値の積分値と、隣接する計測値の差の積分値の絶対値と
の差から脈動に原因する計測誤差を補正する因子を算出
する補正因子算出手段りとを有する。

〔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。

平均値算出期間設定手段Ｂは平均値を算出するための期
間を設定する。

平均値算出手段Ｃはその期間において平均値を算出する
。

補正因子算出手段りは、前記平均値を算出する期間にお
ける隣接する計測値の差の絶対値の積分値と、隣接する
計測値の差の積分値の絶対値との差から脈動に原因する
計測誤差を補正する因子を算出する。

〔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＋、Ｒｚ、Ｒｓとから成り、温度検知
抵抗１２及び発熱抵抗体１４とは内燃機関の吸気管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ＲＩ＋Ｒ２＋Ｒ３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１
４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１２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Ｐｌ＋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のベースに接続される。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１０による電圧印加制御
はこの実施例では４ミ１７秒毎に実行され、その４ミヮ
秒の期間の開始において制御回路４ｏ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３２０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Ｈｉｇｈ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Ｐ＋、Ｐｚの電位は不均衡（Ｐ＋＞Ｐ
ｚ）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ＰＰ２の電位は均
衡し、オペアンプ３ｏ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２４はＯＮＬ、
トランジスタ２２のベース電位はＬｏｗ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の作動をフローチャート
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４４４９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Ｇのデータの個数ｎが ｎ＝７１８０／４ 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９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周期はクランク角度で１２０°
であるから、１２０６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９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１８０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、その間で計測吸入空気量が平均されるのである
。ステップ４５．４６はガード処理であり、ＮＥ≦ＮＥ
、のときはｎ＝ｎ、ｔが入れられ（ステップ４６　）　
、ＮＥ≧ＮＥ、のときはｎ＝　ｎ＋＋、（＜ｎ　Ａ）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。

ステップ５０では、変動率ＰＬが、 ＰＬ＝ Ａ の−サイクル（１８０°）における吸入空気量の変動の
大きさ（Δ）を示している。即ち吸入空気量が第９図の
ように変化した場合に吸入空気の振れ幅に対応している
。第２項 はサンプリング期間（１８０°ＣＡ）における平均的な
吸入空気量の変化分Δ゛をを示しており、これは加速も
しくは減速の影響を第１項から排除するためである。こ
れにより変動成分のみ取り出すことができる。また、変
動分を吸入空気量ＧＡで割ることにより変動率を出して
いる。

ステップ５４ではステップ５２で算出される変動率ＰＬ
より吸入空気量に変換する補正係数ＦＰＬがマツプによ
り算出される。ＰＬとＦＰＬとはマツプとしてメモリに
格納されており、補間によってそのときのＰＬの実測値
に対するＦＰＬの算出が実行される。即ち、第２図に関
連した説明したようにマツプとしては変動率ＰＬが小さ
いときは変量の影響がないため補正係数ＦＰＬ＝１であ
り補正されないが、変動率ＰＬが大きいときはＦＰＬを
　１．０から変化させて補正を行うようなマツプとなっ
ている。

ステップ５６では補正後の平均吸入空気量ＧＡＡＤＪが
、 ＧＡＡＤＪ＝ＧＡ　Ｘ　ＧＦＬ によって算出される。ＧＡＡＤＪは燃料噴射量や、点火
時期の算出に使用される。

第５図は４ミ９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６０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６２
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６４ではステップ６２で算出される最新の補正
計測吸入空気量ＧがＧ、に入れられ、−回前のＧ１が６
２に入れられ、以下同様で、Ｇ７−０がＧ　、、−２に
入れられ、Ｇ、、がＧ　ｎ−Ｉ　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１．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Ｔ１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Ｔ２
に入れられる。ステップ７８ではＴｚ４＋がｈに入れら
れる。Ｔ、−Ｔ、は発熱抵抗体１４がＯＮされてからＯ
ＦＦされるまでの発熱抵抗体１４の通電時間であり、次
の４ミ１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°を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ｔ、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Ｔ１８０の演算のため１ｚがｔ、
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１．
秒毎に出現する（二）。計測・−）開始時に制御回路４
０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）、トランジスタ２４のセベース
電位（ハ）はｌｏ−となるため、トランジスタ２４はＯ
ＦＦ、）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ＣＮＴ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ＰＩ、Ｐｇの電圧が平衡し、比較
器３０は旧ｇｈ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ｇｈ
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
。

第１Ｏ図、第１１図は第２実施例を示す。第１Ｏ図にお
いてステップ４１−４８は第４図と同しである。ステッ
プ１００では、変動率ＰＬが、Σ　ｈ　　ｉ、、−ｈ　
　ｉ　　　−Σ（ｈ、、、−ｈ　　ｌ　）により算出さ
れる。第１実施例（ステップ５２）では吸入空気量に換
算した後の値で変動率を算出しているが、この実施例は
換算する前の通電時間りによって変動率ＰＬを算出する
。ステップ１０２は第４図のステップ５４と同一である
。ステップ１０４では平均値算出期間内の各計測変動率
ｈ１゜ｈｚ、　　・・・ｈ、が吸入空気量Ｇ、、　Ｇ、
、・・・Ｇ、に換算される。これは第１実施例のステッ
プ６２の処理と同様である。ステップ１０６では平均吸
入空気量ＧＡが第４図のステップ４９と同様に算出され
る。ステップ１０８は第４図のステップ５６と同じであ
る。

第１１図は４ミ１秒毎のルーチンであり、第１実施例の
第５図に相当し、ステップ１１２で各計測タイミング時
に通電時間りの更新が行われる。即ち最新の通電時間り
がｈｌ　に入れられ、−回前のり。

がｈ２に入れられ、以下同様で、ｌ−１がｈ９−２に入
れられ、ｈ７がｔｌ、、−１に入れられる。ステップ７
０．７２は第５図と同様である。

〔効　果〕

この発明によれば、平均値の算出期間において隣接する
各計測値の差の絶対値の積分値と、隣接する各計測値の
差の積分値の絶対値との差より脈動による誤差因子を算
出でいるため、加速や減速による計測値の変化の影響を
受けることな（、正確な誤差因子値を知ることができ、
加速や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、第１１図は第２実施例のメインルーチン、計
測ルーチンのフローチャート。 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。

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
   する熱式吸入空気量センサと、該吸入空気量センサによ
   る計測値の平均値を算出するための期間を設定する平均
   値算出期間設定手段と、該期間内において吸入空気量セ
   ンサによる計測値の平均を算出する平均値算出手段と、
   前記平均値を算出する期間における隣接する計測値の差
   の絶対値の積分値と、隣接する計測値の差の積分値の絶
   対値との差から脈動に原因する計測誤差を補正する因子
   を算出する補正因子算出手段とを有する熱式吸入空気量
   センサ。