JPH0915013A - 熱式空気流量測定方法及び測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】動的な空気流状態に対して測定精度の良い熱式
空気流量測定方法を提供する。 【構成】発熱抵抗体からの信号を空気流量に変換するた
めの空気流量変換関数を用いて通路を流れる空気流の順
流及び逆流に対応し発熱抵抗体から出力された順流及び
逆流信号を順流及び逆流空気流量に変換し、該順流及び
逆流空気流量に基づく演算を実行し空気流の空気流量を
測定する方法において、空気流量変換関数を、順流信号
を変換する順流側空気流量変換関数と逆流信号を変換す
る逆流側空気流量変換関数とに分けて設定し、逆流信号
を逆流空気流量に変換する前に、逆流側空気流量変換関
数を所定の補正方法で補正する熱式空気流量測定方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱式空気流量測定方法
及び測定装置に係り、特に内燃機関の吸入空気量の測定
に好適な熱式空気流量測定方法及び測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より自動車などの内燃機関の電子制
御燃料噴射装置に設けられ吸入空気量を測定する空気流
量測定装置として、熱線式のものが質量空気量を直接検
知できることから多数使われている。そして、４気筒以
下のエンジンの低回転数、重負荷時のように吸入空気量
の脈動振幅が大きく特に逆流を伴う場合、該逆流に対す
る空気流量の補正を行い測定精度を高める熱式空気流量
測定装置として、特開昭６２−８２１号公報に開示され
たものがある。

【０００３】また、空気流の方向を検知せずに空気流量
の逆流量を補正する技術が、特開昭５９−１４８８２１
号や特公平１−３４２８８号公報に記載され、さらに、
演算処理によって逆流に対する空気流量を補正する技術
が、実開昭６１−１４７９２５号や特公平４−２６０４
８号公報に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、いず
れの場合も発熱抵抗体からの信号を空気流量に変換する
が、発熱抵抗体からの信号と空気流量との関係を表わす
キングの式と呼ばれる次式が、基本的に採用されてい
る。

【０００５】 Ih・Ih・Rh=(C1+C2√Q)(Th-Ta) （数１） ここで、Ihは熱線電流、Rhは熱線抵抗、Thは熱線の表面
温度、Taは空気の温度、Qは空気流量、C1，C2は熱線で
決まる定数である。そして、（数１）式から、発熱抵抗
体からの信号を空気流量に変換する空気流量変換関数を
設定し、該空気流量変換関数から描かれた所謂「流量マ
ップ」を用いて、逆流に対する空気流量の補正を行って
いる。

【０００６】しかし、上記の流量マップは、静的な空気
流状態に置かれた発熱抵抗体の静特性を表わす空気流量
変換関数から作成した流量マップであったので、脈動時
の動的な空気流状態に対しては測定誤差が大きくなり対
応できない場合があることが判明してきた。

【０００７】従って、本発明の目的は、動的な空気流状
態に対しても測定精度の良い熱式空気流量測定方法及び
測定装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記発明の目的は、発熱
抵抗体からの信号を空気流量に変換するための空気流量
変換関数を用いて、通路を流れる空気流の順流及び逆流
に対応し前記発熱抵抗体から出力された順流及び逆流信
号を、順流及び逆流空気流量に変換し、変換した該順流
及び逆流空気流量に基づく演算を実行し前記空気流の空
気流量を測定する熱式空気流量測定方法において、前記
空気流量変換関数を、前記順流信号を変換する順流側空
気流量変換関数と前記逆流信号を変換する逆流側空気流
量変換関数とに分けて設定し、前記逆流信号を前記逆流
空気流量に変換する前に、前記逆流側空気流量変換関数
を所定の補正方法で補正することにより達成される。

【０００９】また、発明の目的を達成する熱式空気流量
測定装置は、通路を流れる空気流の順流及び逆流に対応
した順流及び逆流信号を出力する出力手段と、前記順流
信号を順流空気流量に変換するための順流側空気流量変
換関数と前記逆流信号を逆流空気流量に変換するための
逆流側空気流量変換関数とを記憶する記憶手段と、該記
憶手段から呼び出した前記順流側及び逆流側空気流量変
換関数を用いて、前記出力手段から入力した前記順流及
び逆流信号を、前記順流及び逆流空気流量に変換し、変
換した該順流及び逆流空気流量に基づく演算を実行する
演算手段とを備え前記空気流の空気流量を測定する熱式
空気流量測定装置であって、前記演算手段が前記逆流信
号を前記逆流空気流量に変換する前に、前記逆流側空気
流量変換関数を補正する補正手段を設けたものである。

【００１０】

【作用】上記構成とすれば、通路を流れる空気流の逆流
を検出し、逆流に対する空気流量の補正を行う前に、発
熱抵抗体からの信号を空気流量に変換するための逆流側
空気流量変換関数、すなわち逆流マップを補正し、該補
正した逆流マップである補正逆流マップを用いて、逆流
発生時における空気流量を二段階補正するので、熱式空
気流量測定方法及び測定装置の測定精度を改良すること
ができる。

【００１１】すなわち、補正逆流マップを、静特性で表
わされたマップから動的な空気流状態に適したマップ
へ、予め補正することにより、あるいは、内燃機関であ
れば、動的な空気流状態と密接に関係している、例えば
エンジン回転数をパラメータとして、リアルタイムに補
正することにより、動的な空気流状態に対して測定精度
の良い熱式空気流量測定方法及び測定装置を提供するこ
とができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明による実施例について、図面を
参照し説明する。 まず、図１〜図３を参照し、本発明
による第１の実施例について説明する。

【００１３】図１は、本発明による一実施例の補正逆流
マップを有する流量マップを示す図である。 上記した
ように、発熱抵抗体からの信号を空気流量に変換するた
めに「流量マップ」が用いられる。そして、本発明による
熱式空気流量測定方法は、逆流側の流量マップに補正を
加えた補正逆流マップを用いて、逆流発生時における空
気流量を二段階に補正する方法である。

【００１４】図１に示す流量マップは、順流、逆流の空
気流の方向に応じて順流側と逆流側に分けられている。
即ち、右側に図示された流量マップは、順流側空気流量
変換関数（Ｑ＝ｆ(Ｖ)）から「太線」のように描かれた、
順流側の流量マップ(以下、順流マップという)である。
これに対し左側に図示された流量マップは、逆流側空気
流量変換関数（−Ｑ＝ｆ(−Ｖ)）から「細線」で描かれ
た、逆流側の流量マップ(以下、逆流マップという)を、
「太線」のように補正した逆流マップ(以下、補正逆流マ
ップという)である。

【００１５】すなわち、逆流の影響を受けている時の空
気流量を、逆流マップを用いて補正するが、その空気流
量の補正を行う前に、該逆流マップを補正するので、二
段階補正と呼称するものである。以下、逆流マップを補
正したマップは補正逆流マップと呼称し、空気流量変換
関数は変換関数と略称する。

【００１６】そして、具体的に本実施例の逆流マップを
補正する方法は、空気流の動的空気流状態を決定づけ
る、状態決定因子としての２つのパラメータである流量
ゲインＫ1とオフセットＫ0を用いて、逆流側の変換関数
（−Ｑ＝ｆ(−Ｖ)）を補正するものである。換言すれ
ば、補正逆流マップは、図１の「点線」で図示されるよう
な次の（数２）式にて表わされる補正関数を用いて補正
したものから作成されているものである。

【００１７】 −Ｑ’＝Ｋ1(−Ｑ)＋Ｋ0 （数２） ただし、 −Ｑ＝ｆ(−Ｖ) Ｖ；発熱抵抗体からの信号(出力電圧) そして、図示されたような順流マップと、逆流マップ及
び補正関数または補正逆流マップが、ＲＯＭ(内部ROMま
たは外部ROM)に記憶され、マイクロコンピュータが、空
気流の方向に応じて該ＲＯＭから当該マップまたは補正
関数を呼び出し空気流の方向に応じてそれらを使い分
け、発熱抵抗体からの信号を空気流量に変換するもので
ある。なお、上記から判るように発熱抵抗体からの信号
を空気流量に変換するための基本手段は空気流量変換関
数である。流量マップは道具手段であり、従って、予め
補正した道具手段すなわち補正逆流マップを用いること
も可である。

【００１８】図２は、本発明による一実施例の熱式空気
流量測定装置の回路構成を示す図である。本実施例の測
定装置に、図１の補正逆流マップを有する流量マップが
使われる。図２を参照し、熱式空気流量測定装置の動作
について説明する。

【００１９】測定装置の回路構成において、熱線駆動回
路１、２はそれぞれ独立した回路であり、電源１０に接
続され別々に空気流量に応じた信号を出力する。熱線駆
動回路１は発熱抵抗体１１、温度補償抵抗体１２、抵抗
１３、１４からなるホイーストンブリッジ回路により、
ブリッジ中点の電位差がゼロになるように差動増幅器１
５、トランジスタ１６によって発熱抵抗体１１に流れる
電流を調整するように構成されている。この構成により
空気流の流速によらず発熱抵抗体１１の抵抗値は一定
に、すなわち温度が一定値になるように制御される。こ
の時、空気流に対応する発熱抵抗体１１からの信号は、
図中Ａ点で得られる電気信号である。熱線駆動回路２の
発熱抵抗体２１についても同様であり、空気流に対応す
る発熱抵抗体２１からの信号は、図中Ｂ点で得られる電
気信号である。

【００２０】ここで熱線プローブとしての発熱抵抗体
は、例えばセラミックなどの熱伝導性の良い絶縁材料で
作られた円筒状または円柱状のボビンの表面に、発熱体
として白金やタングステンの熱線が巻かれており、被覆
材としてガラスやセラミックスがコーティングされたも
のである。発熱抵抗体は板型のガラスやセラミックなど
の基盤上に、発熱体として白金やタングステンの薄膜や
厚膜が形成されたものであっても良い。

【００２１】発熱抵抗体１１、２１は自動車等の内燃機
関の吸気通路内に設けられ、例えば吸気上流側に発熱抵
抗体１１が、吸気下流側に発熱抵抗体２１が設けられ、
近接して平行に配置される。発熱抵抗体１１、２１の温
度は、通常の定温度型熱線流速計と同様に、空気温度と
の差が空気流速に関係なく一定値になるように、熱線駆
動回路１、２により電気加熱される。

【００２２】まず、吸気上流側から下流側の順方向に空
気が流れるときは、発熱抵抗体１１は発熱抵抗体２１に
比べて空気流による冷却が大であるので、熱線駆動回路
１への供給電流は、発熱抵抗体１１の方が発熱抵抗体２
１より大となる。一方、吸気下流側から上流側の逆方向
に空気が流れるときは、空気流による冷却は前と逆に発
熱抵抗体２１の方が大となり、熱線駆動回路２への供給
電流は、 発熱抵抗体２１の方が発熱抵抗体１１より大
となる。

【００２３】従って、発熱抵抗体１１、２１への供給電
流の大小の差により、空気流の方向を検知することがで
きる。しかし、吸気通路内に空気の脈動が生じ、発熱抵
抗体１１、２１の熱応答特性が要因となり熱線駆動回路
１、２に応答遅れが生じると空気流の方向の検知が遅
れ、空気流量の測定に誤差が生ずる。

【００２４】電圧比較器５は、発熱抵抗体１１、２１か
らの信号の大小の差により空気流の方向を検知し方向信
号Ｃを出力する。スイッチ回路６は、発熱抵抗体１１か
らの信号と反転回路６１により反転した発熱抵抗体２１
からの信号とを、該方向信号に応じて切り替えて、順流
及び逆流信号としての出力信号Ｄをマイクロコンピュー
タ７に出力する。そして、マイクロコンピュータ７は、
方向信号Ｃから空気流の方向を判定し、図示されていな
いＲＯＭに記憶した複数の流量マップまたは補正関数を
呼び出し、出力信号Ｄを空気流量に変換する。なお、方
向信号Ｃ及び出力信号Ｄを含めて、順流及び逆流にそれ
ぞれ対応した順流及び逆流信号とすることも可である。

【００２５】尚、ここで使用されるスイッチ回路６は、
例えばＣＭＯＳプロセスで作られたアナログスイッチ
や、バイポーラプロセスで作られたトランジスタを用い
たアナログスイッチ等であり特に限定されるものではな
い。また、順流、逆流の空気流の方向に応じて用いる流
量マップは、複数の異なる流量マップを用いても、１つ
の流量マップを補正して用いても可である。

【００２６】したがって、本実施例の場合、熱線駆動回
路１，２、電圧比較器５及びスイッチ回路６が、順流及
び逆流信号を出力する出力手段であり、図示していない
ＲＯＭが、順流側空気流量変換関数または順流マップ
と、逆流側空気流量変換関数または逆流マップとを記憶
する記憶手段であり、マイクロコンピュータ７が、順流
及び逆流空気流量に基づく演算を実行する演算手段であ
る。そして、逆流側空気流量変換関数を補正する補正手
段は、(数２)式の補正関数を記憶するＲＯＭ及び(数２)
式を用いて補正演算するマイクロコンピュータ７であ
る。

【００２７】なお、予め補正関数で補正した逆流側空気
流量変換関数から作成した補正逆流マップを用いる測定
方法及び測定装置も、逆流信号を逆流空気流量に変換す
る前に、逆流側空気流量変換関数を補正することに含ま
れることは言うまでもない。

【００２８】図３は、第１の実施例の効果を説明する図
である。図には、エンジンのブースト圧に対する空気流
量の関係が示されている。図３(ａ)〜図３(ｃ)の順に、
二段階補正した空気流量の特性曲線が直線性を有する真
の空気流量の特性曲線に近づき、ピークが低減され、測
定誤差が少なくなる本実施例の効果が示されている。す
なわち、図３(ａ)に、ブースト圧に対する順流の空気流
量Ｑafが示されている。エンジン回転数が一定の場合、
吸気管内の圧力を示すブースト圧が増加するにつれて、
吸入空気流量は、図中の真の空気流量(細線)で示すよう
に直線的に単調に増加する。電子制御燃料噴射装置に用
いられる空気流量測定装置としては、この真の空気流量
に対する流量の測定誤差が小さいことが望まれる。しか
し、発熱抵抗体に応答遅れがあると脈動や逆流の影響で
大きな測定誤差が生じる。

【００２９】誤差要因の１つは脈動であり、これは応答
遅れにより出力信号の脈動振幅が低下すると、流量マッ
プで空気流量に変換した場合の空気流量が低下する現象
であり、一般に２値と呼ばれる現象である。この場合の
脈動影響時の空気流量は、図中の一点鎖線で示され、測
定誤差Ｇbは最大１０％程度であり、真の空気流量に対
し減少傾向にある。他の１つは逆流を伴う脈動の場合で
あり、一般に跳上りと呼ばれる現象である。この場合逆
流影響時の空気流量は、図中の太線で示され、測定誤差
Ｇaは３０〜１００％程度で増加傾向にあり、跳上り現
象が主たる誤差要因となっている。図３(ａ)の逆流影響
時の空気流量と真の空気流量の差から、測定誤差は双曲
線状に増加していることが判る。

【００３０】図３(ｂ)に、ブースト圧に対する逆流の空
気流量Ｑabが示されている。所定のブースト圧で、逆流
が発生すると真の逆流空気流量は単調に増加する。しか
し、実測される脈動時の逆流空気流量(一点鎖線)は、逆
に応答遅れにより真の逆流空気流量(細線)より減少する
傾向にある。この点に着目し、図中の点線で示されるよ
うな逆流空気流量の特性を示す補正逆流マップを導入す
るものである。

【００３１】すなわち、図３(ｃ)に、測定される空気流
量Ｑaが示されている。図に示すように単純に順流と逆
流を切り替え引き算等で補正しても、図中の太線で示さ
れるような補正した空気流量となる。この時の測定誤差
Ｇcは、未だ大きいものとなっている。そこで、補正逆
流マップを用いて逆流発生時の空気流量を補正し、図中
の点線で示されるような二段階補正した空気流量とする
ものである。即ち、動的な空気流状態に則した補正を行
うので、図示したように測定誤差Ｇdを小さくできる。
本実施例の場合、動的な空気流状態に則した補正の例と
して、前述したように流量ゲインＫ1とオフセットＫ0の
２つのパラメータを用いて補正し、且つ−Ｖ≧０の時
に、−Ｑ’＝０とした例を示している。

【００３２】以上のように、発熱抵抗体の応答性が多少
悪くても、逆流の方向を確実に検出し、脈動や逆流のな
い静特性に対応した変換関数から作成した順流側の流量
マップをいじらずに、脈動や逆流が生じることを前提と
し、同様に脈動や逆流のない静特性に対応した変換関数
から作成した逆流側の流量マップのみを、動的な空気流
状態に適するように補正することによって、空気流量の
測定誤差を低減することができる。ここで、脈動や逆流
のない静的な空気流状態に置かれた発熱抵抗体の静的出
力特性(静特性)を表わす空気流量変換関数から作成した
流量マップを、静特性流量マップと定義する。したがっ
て、補正逆流マップは、逆流発生時の空気流量の測定誤
差が低減するように、逆流側の静特性流量マップを動的
な空気流状態に則し補正したマップと言える。

【００３３】次に、本発明による第２の実施例につい
て、図４と図５を参照し説明する。

【００３４】図４は、本発明による他の実施例の熱式空
気流量測定装置の回路構成を示す図である。図に示した
本実施例の回路構成は、図２の回路構成に対して、空気
流量に応じた発熱抵抗体１１、２１からの信号を、イコ
ライザ回路３、４により電気的に処理し、周波数応答性
を改善したものである。その他の構成は図２の構成と同
じである。

【００３５】図５は、第２の実施例の効果を説明する図
である。

【００３６】図５(ａ)〜図５(ｈ)の順にイコライザ回路
３、４を用いた場合の動作を示し、上記効果について説
明する。図示の出力信号は、空気流量に変換する前の信
号であり、空気流量は流量マップを用いて換算したもの
である。一般に空気流量は、４気筒以下のエンジンの低
回転数、重負荷時の場合、吸入空気量の脈動振幅が大き
く、図５(ａ)に示すように、順流と逆流が繰り返された
正弦波に近い波形となる。これは例えば、エンジン回転
数が1000ｒｐｍの場合は約３３Ｈｚの脈動周波数とな
る。このような現象は、エンジンの燃焼室形状、吸排気
管形状およびエアークリーナ形状などによって異なった
形態を示している。

【００３７】この逆流を伴った脈動流を、仮りに、特殊
な計測機器に用いられる応答性の速い発熱抵抗体を用い
て測定すると、図５(ｂ)に示すように順流、逆流の方向
に関係なく流速の絶対値に対応した正の信号を出力す
る。流量に対する応答性が良いので、順流と逆流の切り
替え時には出力信号はほぼゼロに近くなる。このような
高速応答が可能な特殊な発熱抵抗体を２個用いて、順
流、逆流の方向を検出し波形を合成すれば、真の空気流
量に最も近い出力信号を得ることができる。しかし応答
性の速い計測機器に用いられる特殊な発熱抵抗体は高価
であり、環境条件が厳しくエンジンなどの振動の大きな
自動車に適用するのは、信頼性の点からも好ましくない
ものと言える。

【００３８】そこで、従来より自動車の空気流量の測定
に用いられている、信頼性は高いが応答性の遅い発熱抵
抗体１１、２１からなる発熱抵抗体を用いると、図５
(ｃ)に示すように順流、逆流の方向に関係なく、流速の
絶対値に対応した正の信号を出力する。この場合、応答
遅れが生じることから順流と逆流の切り替え時において
出力信号はゼロとならない。また、吸気上流側に配置さ
れた発熱抵抗体１１の出力Ａは、順流時は大きく逆流時
は小さい。逆に吸気下流側に配置された発熱抵抗体２１
の出力Ｂは、逆流時は大きく順流時は小さい。

【００３９】これら２つの信号を電圧比較器５で比較し
た結果は、図５(ｄ)に示すような順流を示す高電位レベ
ル(Ｈｉ)、逆流を示す低電位レベル(Ｌｏｗ)を繰り返す
が、真の空気流量の順流、逆流に対して位相がずれた結
果になる。また、発熱抵抗体の応答性は流速依存性を持
つため、逆流が小さい場合は逆流であるにもかかわら
ず、方向信号が検出できない場合もある。このような応
答遅れを持つ発熱抵抗体の出力を、スイッチ回路６によ
って方向信号を用いて順逆の切り替え、通常の逆流マッ
プを有する流量マップで空気流量に変換した信号が、図
５(ｅ)に示すような逆流を伴う合成波形である。空気流
量を比較すると、単純に方向信号を用いて合成しただけ
では応答遅れより誤差が生ずることになる。

【００４０】本実施例では、図５(ｃ)の応答遅れを内包
した出力信号をイコライザ回路３、４で、電気的に応答
遅れを回復させており、これを図５(ｆ)に示す。応答遅
れを回復した順逆２つの出力信号Ａ２、Ｂ２は、位相と
振幅が真の空気流量に近くなるよう、イコライザ回路
３、４で調整されている。この新たな信号Ａ２、Ｂ２を
用いて発生させた方向信号を図５(ｇ)に示すが、真の空
気流量の順流、逆流にの位相に対してずれは生じていな
い。この新たな方向信号を用いて出力を切り替え合成
し、図１に示す補正逆流マップを有する流量マップで空
気流量に変換した信号は、図５(ｈ)に示すような逆流を
伴う合成波形となる。その結果、空気流量の誤差を非常
に小さくすることができる。

【００４１】本実施例の場合、イコライザ回路と空気流
の動的空気流状態を考慮して作られた補正逆流マップと
を組合わせることにより、特に、スロットル開度に対す
る空気流量の関係の単調増加性(直線性)を確保すること
ができるので、自動車のエンジン制御ユニットとのマッ
チングが向上するといった効果がある。

【００４２】本発明による第３の実施例について図６を
参照し説明する。第３の実施例は、エンジン回転数をパ
ラメータとして逆流マップを補正した、補正逆流マップ
を用いる方法である。これによって、エンジン回転数に
対する空気流量の特性曲線のピーク誤差を低減し、直線
性を確保することができる方法である。

【００４３】図６は、スロットル開度が全開時（ブース
ト圧最大時）におけるエンジン回転数に対する空気流量
を示した図である。空気流量Ｑａは、エンジン回転数Ｎ
に対し直線性を有し増加するのが理想的で望ましいが、
逆流が発生すると所定の回転数の点で、ピークを持つ特
性曲線となる。図の細線で示したような、逆流の影響を
受けている時の空気流量は、1200rpmと2400rpmにピーク
を有する特性曲線で表わせる。そして、エンジンの燃焼
室形状、吸排気管形状およびエアークリーナ形状などに
より異なる傾向を示すが、前述のように、単純に逆流分
を引き算法の演算によって空気流量を測定してもその空
気流量は、図６の太線で示したようにピークが残る特性
曲線となり、計測誤差が残っている。

【００４４】そこで、発熱抵抗体からの信号を空気流量
に変換し、空気流量の補正を行う前に、空気流の動的空
気流状態を決定づける状態決定因子としてのエンジン回
転数に応じて、逆流マップを補正するものである。そし
て、補正逆流マップを用いて二段階補正した空気流量
が、図の点線で示したような特性曲線である。

【００４５】本実施例の逆流マップを補正する方法は、
第１の実施例で記述した流量ゲインＫ1とオフセットＫ0
を利用するものである。即ち、エンジン回転数Ｎをパラ
メータとし、流量ゲインＫ1NとオフセットＫ0Nとが求め
られるゲイン・オフセットマップを設定し、該ゲイン・
オフセットマップをマイクロコンピュータのＲＯＭに用
意する。マイクロコンピュータは、クランク角センサな
どの信号によりエンジン回転数Ｎを検出し、エンジン回
転数に応じてゲイン・オフセットマップより流量ゲイン
Ｋ1NとオフセットＫ0Nを求める。さらに、求めた流量ゲ
インとオフセットから補正逆流マップを作成し、該作成
した補正逆流マップを用いて、発熱抵抗体からの信号を
空気流量に変換するものである。

【００４６】以上を補正関数を用いて補正する場合とし
て、式で表わせば、次の(数３)式になる。 −Ｑ’＝Ｋ1N(−Ｑ)＋Ｋ0N Ｋ1N＝ｆ'(Ｎ) ， Ｋ0N＝ｆ"(Ｎ) （数３） ただし、 −Ｑ＝ｆ(−Ｖ) したがって、本実施例の場合の逆流側空気流量変換関数
を補正する補正手段は(数３)式の補正関数を記憶する記
憶手段(ＲＯＭ)と、エンジン回転数を検出する手段と、
エンジン回転数及び(数３)式を用いて逆流側空気流量変
換関数を補正演算する演算手段(マイクロコンピュータ)
とを含むものである。

【００４７】以上により、エンジン回転数をパラメータ
として、リアルタイムに補正することができるので、エ
ンジン回転数という文字通りの動的な因子と結び付け
て、空気流状態に対して測定精度の良い熱式空気流量測
定方法及び測定装置を提供することができる。

【００４８】なお、本実施例では、エンジンの１サイク
ル当たりの空気量を積分法の演算によって空気流量を測
定する方法を採用した。また、エンジン回転数に対する
誤差のピークが少ない場合は、ゲイン・オフセットマッ
プのデータ点数を少なくすることができる。これは、Ｒ
ＯＭの流量マップのデータ点数が従来よりも少なくなる
ことを意味している。したがって、本実施例によれば、
エンジン回転数とゲイン・オフセットマップとの組合わ
せを用いることで、少ないＲＯＭ容量で空気流量の測定
精度をエンジン回転数によらず高めることが可能となる
利点がある。

【００４９】図７と図８を参照し、本発明による第４の
実施例について説明する。第４の実施例は、バイパス通
路方式に対する二段階補正である。

【００５０】図７は、バイパス通路方式の流量計測部を
示す断面図である。

【００５１】熱式空気流量測定装置の１つであるバイパ
ス通路方式の流量計測部７０は、吸気通路９内に設けら
れたバイパス通路８内に、並設された発熱抵抗体１１及
び発熱抵抗体２１からなる発熱抵抗体を含み構成されて
いるものである。そして、基本構造が順流方向の流量の
みを流すよう作られたバイパス通路８に、逆流方向の流
量を流す逆流孔７１を設けたものである。このバイパス
通路方式は、前述の発熱抵抗体の応答遅れによる２値現
象の誤差を低減するものである。そして、逆流孔７１を
バイパス通路８の開口径よりも小さくすることで、さら
に誤差低減を図っている。

【００５２】図８は、本発明による他の実施例の補正逆
流マップを有する流量マップを示す図である。バイパス
通路方式の測定装置に用いる補正逆流マップを示してい
る。図において、順流側の流量マップは、従来の変換関
数（Ｑ＝ｆ(Ｖ)）から描かれた順流マップ(太線)であ
る。逆流側の流量マップは、従来のバイパス通路を用い
た場合の変換関数（−Ｑ＝ｇ(−Ｖ)）から描かれた逆流
マップ(細線)に、補正を加えた補正逆流マップ(太線)と
なっている。

【００５３】すなわち、図８に示すようにバイパス通路
の採用によって大きく変化した逆流マップ(細線)を、２
つのパラメータである流量ゲインＫnとオフセットＫmに
よって補正し、新規の補正逆流マップ(太線)とするもの
である。

【００５４】補正逆流マップは、次の(数４)式にて表わ
せる補正関数(点線)から描かれる。 −Ｑ’＝Ｋn(−Ｑ)＋Ｋm （数４） ただし、 −Ｑ＝ｇ(−Ｖ) したがって、この方法によって、バイパス通路の効果と
二段階補正の効果を合わせ、空気流量に変換したときの
空気流量の誤差を、より一層低減することができる。

【００５５】図９と図１０を参照し、本発明による第５
の実施例について説明する。第５の実施例は、積分方式
に対する二段階補正である。積分方式とは、流量マップ
を用いて発熱抵抗体からの信号を空気流量に変換した値
を、所定周期で積分し空気流量を求める方法である。

【００５６】図９は、積分方式における二段階補正を説
明する図である。

【００５７】補正逆流マップを用いずに従来の逆流マッ
プを用いて空気流量を変換し、該変換値を用いて積分し
たら、第１の実施例の場合と同様に、所定周期の積分後
の空気流量に所定量の測定誤差が残る。従って、方向信
号によって順流と逆流の違いが正確に検出されているの
で、これを利用し、本実施例では、順流と逆流の空気流
量を別々に分けて積分する。即ち、逆流側の空気流量
を、補正逆流マップを用いて変換した値を積分すること
によって求めて、二段階補正するものである。

【００５８】この方法によっても、二段階補正の理由
で、前述の第１または第３の実施例と同様の効果を得る
ことができる。

【００５９】そして、本実施例の場合、測定精度をさら
に高めるためには、マイクロコンピュータのアナログ・
ディジタル変換器のサンプリング速度を早めることが望
ましい。しかし、単純にサンプリング速度を早めただけ
ではノイズによる測定精度の劣化という問題がある。

【００６０】図１０は、積分方式におけるサンプリング
対応の一例を示す図である。すなわち、サンプリング速
度を早めた場合の対応策の一例を説明する図である。図
１０に示すように、アナログ・ディジタル変換器のサン
プリング後に、２回のディジタルフィルターを用いて積
分することにより、ノイズによる測定精度の劣化を防ぐ
ことができる。

【００６１】具体的には、空気流量を算出する際、エン
ジンのクランク角信号を用いて積分周期を決定し、一周
期当りのサンプリング数を決定する。次に、アナログ・
ディジタル変換器で第一のサンプリング周期で所定時間
ごとにディジタル信号に変換し、マイクロコンピュータ
で、次の様なソフト処理を行なう。(１)流量マップを用
いて空気流量Ｑ_aへ変換する、(２)一回目のディジタル
フィルター処理をする(Ｑ_aL)、(３)上記積分周期の間の
空気流量Ｑ_Aを算出する、(４)第二のサンプリング周期
で二回目のディジタルフィルター処理をする(Ｑ_AL)、
(５)所定時間内における合計の空気流量Ｑ_Tを算出す
る。

【００６２】本実施例のように、２回のディジタルフィ
ルター処理を実行することにより、マイクロコンピュー
タのビット精度が低くても、充分なフィルター特性を得
ることができ、ノイズによる測定精度の劣化が防止され
る。本実施例によれば、方向信号とクランク角信号を用
いることで、マイクロコンピュータが８ビット程度の低
精度の演算精度でもノイズが低減でき、積分後の空気流
量の測定精度を高めることが可能となる。

【００６３】なお、発熱抵抗体を用いて真の空気流量を
求める方法及び装置において、変換した順流及び逆流空
気流量に基づく演算を実行するとは、一般的には平均化
演算を実行し「平均空気流量」を求めるものであるが、上
記明細書では単に「空気流量」と表現した。また、平均化
演算として、前述したような引き算法、積分法などがあ
る。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、測定誤差が大きくなる
傾向を有する応答性の遅い発熱抵抗体を用いた熱式空気
流量測定装置であっても、空気流量の測定精度を比較的
容易に向上させることができるという効果がある。

【００６５】また、スロットル開度に対する空気流量の
単調増加性が確保でき、自動車の電子制御燃料噴射装置
に用いるエンジン制御ユニットとのマッチング性が向上
する熱式空気流量測定装置が得られるという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の補正逆流マップを有す
る流量マップを示す図である。

【図２】本発明による一実施例の熱式空気流量測定装置
の回路構成を示す図である。

【図３】第１の実施例の効果を説明する図である。

【図４】本発明による他の実施例の熱式空気流量測定装
置の回路構成を示す図である。

【図５】第２の実施例の効果を説明する図である。

【図６】スロットル開度が全開時におけるエンジン回転
数に対する空気流量を示した図である。

【図７】バイパス通路方式の流量計測部を示す断面図で
ある。

【図８】本発明による他の実施例の、補正逆流マップを
有する流量マップを示す図である。

【図９】積分方式における二段階補正を説明する図であ
る。

【図１０】積分方式におけるサンプリング対応の一例を
示す図である。

【符号の説明】

１，２…熱線駆動回路、３，４…イコライザ回路、５…
電圧比較器、６…スイッチ回路、７…マイクロコンピュ
ータ、８…バイパス通路、９…吸気通路、１０…電源、
１１，２１…発熱抵抗体、１２，２２…温度補償抵抗
体、１３，１４，２３，２４…抵抗、 １５，２５…差
動増幅器、１６，２６…トランジスタ、６１…反転回
路、７０…流量計測部、７１…逆流孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 薫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱抵抗体からの信号を空気流量に変換す
   るための空気流量変換関数を用いて、通路を流れる空気
   流の順流及び逆流に対応し前記発熱抵抗体から出力され
   た順流及び逆流信号を、順流及び逆流空気流量に変換
   し、変換した該順流及び逆流空気流量に基づく演算を実
   行し前記空気流の空気流量を測定する熱式空気流量測定
   方法において、 前記空気流量変換関数を、前記順流信号を変換する順流
   側空気流量変換関数と前記逆流信号を変換する逆流側空
   気流量変換関数とに分けて設定し、 前記逆流信号を前記逆流空気流量に変換する前に、前記
   逆流側空気流量変換関数を所定の補正方法で補正するこ
   とを特徴とする熱式空気流量測定方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記所定の補正方法
   は、前記空気流の動的空気流状態を決定づける状態決定
   因子をパラメータとして前記逆流側空気流量変換関数を
   補正することを特徴とする熱式空気流量測定方法。
3. 【請求項３】請求項２において、前記状態決定因子は、
   エンジン回転数であることを特徴とする熱式空気流量測
   定方法。
4. 【請求項４】通路を流れる空気流の順流及び逆流に対応
   した順流及び逆流信号を出力する出力手段と、 前記順流信号を順流空気流量に変換するための順流側空
   気流量変換関数と前記逆流信号を逆流空気流量に変換す
   るための逆流側空気流量変換関数とを記憶する記憶手段
   と、 該記憶手段から呼び出した前記順流側及び逆流側空気流
   量変換関数を用いて、前記出力手段から入力した前記順
   流及び逆流信号を、前記順流及び逆流空気流量に変換
   し、変換した該順流及び逆流空気流量に基づく演算を実
   行する演算手段とを備え、前記空気流の空気流量を測定
   する熱式空気流量測定装置であって、 前記演算手段が前記逆流信号を前記逆流空気流量に変換
   する前に、前記逆流側空気流量変換関数を補正する補正
   手段を設けたことを特徴とする熱式空気流量測定装置。