【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸入空気量を順流と逆流とに区別して検出する吸入空気量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸入空気量が０の状態で中間の電圧（例えば１Ｖ）を出力し、これより大きい側を順流の検出電圧とし、小さい側を逆流の検出電圧とする逆流検知機能付のエアフロメータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８２３１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記逆流検知機能付のエアフロメータにおいて、逆流発生時に、吸気管内に偏流が発生し、これにより、本来の検出電圧とは異なる検出電圧を出力してしまい、結果、吸入空気量の検出精度が低下することがあるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、逆流検知機能付のエアフロメータを用いた吸入空気量の検出において、逆流時の偏流特性に対応して吸入空気量を精度良く検出できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、エンジンの吸入空気量に応じた検出信号を順流と逆流とに区別して出力するエアフロメータを備え、前記エアフロメータの検出信号の逆流分を所定の補正係数で補正し、前記補正された検出信号に基づいてエンジンの吸入空気量を検出する構成とした。
【０００７】
かかる構成によると、逆流時に偏流によって発生する真の空気量に対する検出信号のずれが、補正係数による補正で修正される。
従って、偏流によって逆流分の検出信号にずれが生じても、これを修正して真の逆流分とすることができ、エンジンの吸入空気量の検出精度を向上させることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明では、前記所定の補正係数をエンジンの運転条件に応じて設定する構成とした。
かかる構成によると、エンジンの運転条件の違いによる偏流特性の変化に対応して、エアフロメータの逆流分の検出信号が補正される。
【０００９】
従って、エンジン運転条件によって偏流特性が変化する場合であっても、逆流分を真の空気量に精度良く補正することができる。
請求項３記載の発明では、前記エアフロメータの検出信号から求めた吸入空気量の加重平均値に応じて前記所定の補正係数を設定する構成とした。
【００１０】
かかる構成によると、順流・逆流の加重平均値、即ち、シリンダ吸入空気量の違いによる偏流特性の変化に対応して、エアフロメータの逆流分の検出信号が補正される。
【００１１】
従って、シリンダ吸入空気量（エンジン負荷）によって偏流特性が変化する場合であっても、逆流分を真の空気量に精度良く補正することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る吸入空気量検出装置が適用されるエンジンとその制御システムを示す。
【００１３】
この図１において、エンジン１には、エアクリーナ２，吸気ダクト３，スロットルチャンバ４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。
前記吸気ダクト３には、逆流検出機能を有するエアフロメータ６が設けられており、エンジン１の吸入空気量Ｑを質量流量として検出する。
【００１４】
図２は、前記エアフロメータ６の回路構成を示す。
図２において、吸気ダクト３内に配設された基板６１には、吸入空気の流れ方向に沿って、ヒータ６２を中央に挟んで第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４とが配設されている。
【００１５】
前記ヒータ６２は、ヒータ制御回路６５によって通電が制御される。
また、前記第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４とは、温度により抵抗値が変化する特性を有し、固定抵抗６６，６７と接続されてブリッジ回路を形成する。
【００１６】
そして、第１の検出抵抗６３及び第２の検出抵抗６４の固定抵抗６６，６７との各接続点の電位が、増幅器６８の＋端子及び−端子に入力され、該増幅器６８の出力電圧がエアフロメータ６の検出信号としてＡ／Ｄ変換器に出力され、デジタル値に変換される。
【００１７】
ここで、吸入空気量が０の状態で増幅器６８からの出力電圧が例えば１Ｖとなるように設定される。
吸入空気が順流で流れると、第１の検出抵抗６３はヒータ６２で加熱された吸入空気の上流側にあるため加熱されないのに対し、第２の検出抵抗６４はヒータ６２で加熱された吸入空気の下流側にあるため該吸入空気を介して加熱され、第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４との間に温度差を生じる。
【００１８】
また、吸入空気量が増大するほど、吸入空気を介した第２の検出抵抗６４の受熱量が増大するので、第１の検出抵抗６３との温度差は増大する。
該温度差に応じて第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４との抵抗値の差が増大し、増幅器６８に入力される電位差が増大して増幅器６８の出力電圧が、順流の吸入空気量が多くなるほど増大する。
【００１９】
一方、吸入空気が逆流すると、第１の検出抵抗６３のみがヒータ６２で加熱された吸入空気を介して加熱されるので、第２の検出抵抗６４に対して順流時とは逆向きの温度差，抵抗値差を生じる。
【００２０】
これにより、増幅器６８に入力される電位差が減少して出力電圧が吸入空気量０状態の出力電圧（１Ｖ）よりも減少する。
従って、エアフロメータ６の出力電圧Ｕｓ（Ｖ）の特性は、図２中に示すような特性になる。
【００２１】
即ち、エアフロメータ６は、吸入空気量が０のときの検出電圧１（Ｖ）よりも大きい側で順流の検出電圧を出力し、小さい側で逆流の検出電圧を出力する。
図１に戻って、スロットルチャンバ４には、図示しないアクセルペダルと連動し、又は、アクチュエータにより駆動されるスロットル弁７が設けられていて、吸入空気量Ｑを制御する。
【００２２】
吸気マニホールド５は、スロットル弁７下流のコレクタ部５ａと、さらに下流側の気筒毎に分岐したブランチ部５ｂとからなり、各ブランチ部５ｂには、電磁式の燃料噴射弁８が設けられていて、図示しない燃料ポンプから圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制御される燃料を噴射供給する。
【００２３】
また、各気筒の特定行程に対応する所定クランク角位置毎に基準信号を出力すると共に、単位クランク角（例えば１°又は２°）毎に単位クランク角信号を出力するクランク角センサ９，エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ１０，前記スロットル弁７の開度を検出するスロットルセンサ１１等が設けられ、これらからの検出信号は、マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット１２に入力される。
【００２４】
前記コントロールユニット１２は、前記クランク角センサ９からの基準信号の出力周期或いは一定時間内における単位クランク角信号の出力数を計測することによってエンジン回転速度Ｎｅを検出し、更に、前記エアフロメータ６の検出電圧から吸入空気量Ｑを求め、これらに基づいて燃料噴射制御や点火制御を行う。
【００２５】
ここで、前記吸入空気量Ｑの検出処理を図３のフローチャートに従って説明する。
図３のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１では、前記エアフロメータ６の検出電圧Ｕｓを読み込む。
【００２６】
次のステップＳ２では、前記ステップＳ１で読み込んだ検出電圧Ｕｓから、吸入空気量が０であるときの検出電圧である１Ｖを減算することで、逆流分の算出を行う。
【００２７】
逆流側の流量を検出している場合には、検出電圧Ｕｓは１Ｖよりも小さくなるから、前記減算結果がマイナスであるときには、逆流分を検出していることになる。
【００２８】
ステップＳ３では、前記減算結果のプラス・マイナスから、逆流分を検出しているか否かを判別する。
そして、逆流分を検出している場合には、ステップＳ４へ進み、逆流分の検出電圧Ｕｓを補正するための補正係数ｋを設定する。
【００２９】
前記補正係数は、予め吸入空気量Ｑの加重平均値に応じて記憶されており、ステップＳ４では、最新の加重平均値に対応する補正係数ｋを検索する。
前記補正係数ｋは、逆流時に偏流によって検出電圧が真の流量相当に対してずれを生じるのを補正するためのものであり、検出電圧とそのときの真の流量との相関を実験的に求めて予め記憶させてある。
【００３０】
尚、逆流発生領域が狭く、要求される補正係数ｋが殆ど変化しない場合には、前記補正係数ｋを一定値として与える構成としても良い。
ステップＳ４で補正係数ｋを設定すると、次のステップＳ５では、そのときの検出電圧Ｕｓに前記補正係数ｋを乗算して補正する（図４参照）。
【００３１】
ステップＳ６では、図中に示すように、順流及び逆流の吸入空気量が符号なしで設定される変換テーブルを用いて、前記検出電圧Ｕｓを吸入空気量Ｑのデータに変換する。
【００３２】
前記変換テーブルは、点線で示すエアフロメータ６の出力特性を、逆流側の最大流量Ｑｇの絶対値分だけ順流側にシフトさせ、検出電圧から変換される吸入空気量Ｑを全て順方向（プラス）とする変換テーブルである。
【００３３】
ステップＳ７では、オフセット量を読み出す。
前記オフセット量は、前記変換テーブルの設定においてエアフロメータ６の出力特性をシフトさせた量である。
【００３４】
ステップＳ８では、前記ステップＳ６で変換テーブルによって求めた吸入空気量Ｑから前記オフセット量を減算することで、順流・逆流が区別される吸入空気量Ｑに変換する。
【００３５】
更に、ステップＳ９では、前記ステップＳ８で求めた吸入空気量Ｑを加重平均することで、吸気マニホールド５に対する充填遅れ分の位相遅れを与え、シリンダ吸入空気量を求める。
【００３６】
前記シリンダ吸入空気量は、燃料噴射量の演算や、点火時期の演算に用いられると共に、次回の補正係数ｋの設定に用いられる。
尚、エアフロメータ６の構成を、図２に示す構成に限定するものではなく、エンジンの吸入空気量に応じた検出信号を順流と逆流とに区別して出力するエアフロメータであれば、同様に適用できる。
【００３７】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの吸入空気量検出装置において、
前記エアフロメータが、吸入空気の流れ方向にヒータを中央に挟んで第１の検出抵抗と第２の検出抵抗とを配設してなり、前記第１の検出抵抗と第２の検出抵抗と２つの固定抵抗とを接続してブリッジ回路を形成し、前記第１の検出抵抗と第２の検出抵抗との抵抗値の差を電位差として出力する構成であることを特徴とするエンジンの吸入空気量検出装置。
【００３８】
かかる構成によると、吸気の流れ方向の違いによって加熱される側の検出抵抗が入れ替わることで、吸入空気量を順流と逆流とに区別して検出する。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの吸入空気量検出装置において、
前記エアフロメータが、エンジンの吸入空気量が０のときに中間の電圧を出力し、該吸入空気量が０のときの検出電圧よりも大きい側と小さい側との一方の側で順流の検出電圧を出力し、他方の側で逆流の検出電圧を出力する構成であって、
前記検出電圧から吸入空気量が０のときの検出電圧を減算することで、順流・逆流を判別して、前記補正係数による補正を施すことを特徴とするエンジンの吸入空気量検出装置。
【００３９】
かかる構成によると、エアフロメータは、例えば吸入空気量が０であるときに１Ｖを出力し、順流側の流量は前記１Ｖよりも高い電圧で示され、逆流側の流量は前記１Ｖよりも低い電圧で示される構成であり、吸入空気量が０のときの検出電圧をそのときの検出電圧から減算した結果がプラスであるかマイナスであるかによって、順流・逆流を判別し、逆流であれば補正係数による補正を施す。
【００４０】
従って、順流・逆流を簡便かつ確実に判断して、逆流分を精度良く補正できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態において本発明に係る吸入空気量検出装置を適用するエンジンのシステム構成図。
【図２】実施の形態におけるエアフロメータの回路構成図。
【図３】吸入空気量の検出処理を示すフローチャート。
【図４】逆流発生時の検出電圧及び補正処理を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…エンジン、６…エアフロメータ、１２…コントロールユニット、６２…ヒータ、６３…第１の検出抵抗、６４…第２の検出抵抗、６５…ヒータ制御回路、６６，６７…固定抵抗、６８…増幅器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake air amount detection device that detects an intake air amount of an engine separately from a forward flow and a backward flow.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an airflow meter with a backflow detection function that outputs an intermediate voltage (for example, 1 V) when the intake air amount is 0, sets a larger side as a forward-flow detection voltage, and sets a smaller side as a reverse-flow detection voltage. It is known (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-182318
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the airflow meter with the backflow detection function, when a backflow occurs, a drift occurs in the intake pipe, thereby outputting a detection voltage different from the original detection voltage. As a result, the detection accuracy of the intake air amount is reduced. However, there is a problem that the image quality may decrease.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and in detecting an intake air amount using an airflow meter with a backflow detection function, the intake air amount can be accurately detected in accordance with the drift characteristics at the time of backflow. The purpose is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1 further includes an air flow meter that outputs a detection signal corresponding to the amount of intake air of the engine into a forward flow and a reverse flow, and outputs a reverse flow of the detection signal of the air flow meter with a predetermined correction coefficient. After the correction, the intake air amount of the engine is detected based on the corrected detection signal.
[0007]
According to this configuration, the deviation of the detection signal from the true air amount caused by the drift at the time of the backflow is corrected by the correction using the correction coefficient.
Therefore, even if a deviation occurs in the detection signal for the backflow due to the drift, this can be corrected to be a true backflow, and the detection accuracy of the intake air amount of the engine can be improved.
[0008]
According to the second aspect of the invention, the predetermined correction coefficient is set according to the operating conditions of the engine.
According to this configuration, the detection signal of the reverse flow of the air flow meter is corrected in accordance with the change in the drift characteristics due to the difference in the operating conditions of the engine.
[0009]
Therefore, even when the drift characteristics change depending on the engine operating conditions, the backflow can be accurately corrected to the true air amount.
According to the third aspect of the invention, the predetermined correction coefficient is set according to a weighted average value of the intake air amount obtained from the detection signal of the air flow meter.
[0010]
According to such a configuration, the detection signal for the backflow of the air flow meter is corrected in accordance with the weighted average value of the forward flow and the backflow, that is, the change in the drift characteristic due to the difference in the cylinder intake air amount.
[0011]
Therefore, even if the drift characteristics change due to the cylinder intake air amount (engine load), the backflow can be accurately corrected to the true air amount.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 shows an engine to which an intake air amount detection device according to the present invention is applied and a control system thereof.
[0013]
In FIG. 1, air is drawn into the engine 1 through an air cleaner 2, an intake duct 3, a throttle chamber 4, and an intake manifold 5.
The intake duct 3 is provided with an air flow meter 6 having a backflow detecting function, and detects an intake air amount Q of the engine 1 as a mass flow rate.
[0014]
FIG. 2 shows a circuit configuration of the air flow meter 6.
In FIG. 2, a first detection resistor 63 and a second detection resistor 64 are arranged on a substrate 61 disposed in the intake duct 3 along a flow direction of the intake air with a heater 62 interposed therebetween. Is established.
[0015]
The energization of the heater 62 is controlled by a heater control circuit 65.
The first detection resistor 63 and the second detection resistor 64 have a characteristic that the resistance value changes with temperature, and are connected to the fixed resistors 66 and 67 to form a bridge circuit.
[0016]
Then, the potential of each connection point of the first detection resistor 63 and the second detection resistor 64 with the fixed resistors 66 and 67 is input to the + terminal and the − terminal of the amplifier 68, and the output voltage of the amplifier 68 is airflow. The signal is output to the A / D converter as a detection signal of the meter 6 and is converted into a digital value.
[0017]
Here, the output voltage from the amplifier 68 is set to, for example, 1 V when the intake air amount is 0.
When the intake air flows in a forward flow, the first detection resistor 63 is not heated because it is located on the upstream side of the intake air heated by the heater 62, whereas the second detection resistor 64 is not heated by the intake air heated by the heater 62. , And is heated via the intake air, so that a temperature difference occurs between the first detection resistor 63 and the second detection resistor 64.
[0018]
Further, as the amount of intake air increases, the amount of heat received by the second detection resistor 64 via the intake air increases, so that the temperature difference from the first detection resistor 63 increases.
In accordance with the temperature difference, the difference in resistance between the first detection resistor 63 and the second detection resistor 64 increases, the potential difference input to the amplifier 68 increases, and the output voltage of the amplifier 68 decreases as It increases as the amount of air increases.
[0019]
On the other hand, when the intake air flows backward, only the first detection resistor 63 is heated via the intake air heated by the heater 62, so that the temperature difference in the second detection resistor 64 is opposite to that in the forward flow. , And a resistance value difference occurs.
[0020]
As a result, the potential difference input to the amplifier 68 decreases, and the output voltage becomes lower than the output voltage (1 V) in the state of the intake air amount 0 state.
Accordingly, the characteristics of the output voltage Us (V) of the air flow meter 6 are as shown in FIG.
[0021]
That is, the air flow meter 6 outputs a forward-flow detection voltage on the side larger than the detection voltage 1 (V) when the intake air amount is 0, and outputs a reverse-flow detection voltage on the smaller side.
Returning to FIG. 1, the throttle chamber 4 is provided with a throttle valve 7 that is linked to an accelerator pedal (not shown) or driven by an actuator, and controls the intake air amount Q.
[0022]
The intake manifold 5 includes a collector portion 5a downstream of the throttle valve 7 and a branch portion 5b branched for each cylinder further downstream, and each branch portion 5b is provided with an electromagnetic fuel injection valve 8. Inject fuel supplied from a fuel pump (not shown) and controlled to a predetermined pressure by a pressure regulator.
[0023]
A crank angle sensor 9 that outputs a reference signal at each predetermined crank angle position corresponding to a specific stroke of each cylinder, and outputs a unit crank angle signal at each unit crank angle (for example, 1 ° or 2 °). A water temperature sensor 10 for detecting the temperature of the cooling water, a throttle sensor 11 for detecting the opening of the throttle valve 7 and the like are provided, and detection signals from these are input to a control unit 12 with a built-in microcomputer.
[0024]
The control unit 12 detects the engine rotation speed Ne by measuring the output cycle of the reference signal from the crank angle sensor 9 or the number of unit crank angle signals output within a certain period of time. The intake air amount Q is obtained from the detected voltage, and fuel injection control and ignition control are performed based on these.
[0025]
Here, the process of detecting the intake air amount Q will be described with reference to the flowchart of FIG.
In the flowchart of FIG. 3, first, in step S1, the detection voltage Us of the air flow meter 6 is read.
[0026]
In the next step S2, the backward flow is calculated by subtracting 1V which is the detection voltage when the intake air amount is 0 from the detection voltage Us read in step S1.
[0027]
When the flow rate on the backflow side is detected, the detection voltage Us becomes smaller than 1 V. Therefore, when the subtraction result is negative, the backflow component is detected.
[0028]
In step S3, it is determined from the plus / minus of the subtraction result whether or not a backflow component is detected.
When the backflow is detected, the process proceeds to step S4, and a correction coefficient k for correcting the detection voltage Us of the backflow is set.
[0029]
The correction coefficient is stored in advance in accordance with the weighted average value of the intake air amount Q. In step S4, a correction coefficient k corresponding to the latest weighted average value is searched.
The correction coefficient k is used for correcting a deviation of the detected voltage from the equivalent of the true flow rate due to the drift at the time of the backflow, and the correlation between the detected voltage and the true flow rate at that time is experimentally obtained. Is stored in advance.
[0030]
In the case where the backflow generation region is narrow and the required correction coefficient k hardly changes, the correction coefficient k may be given as a constant value.
After setting the correction coefficient k in step S4, in the next step S5, correction is performed by multiplying the detected voltage Us at that time by the correction coefficient k (see FIG. 4).
[0031]
In step S6, as shown in the figure, the detected voltage Us is converted into data of the intake air amount Q using a conversion table in which the forward and backward intake air amounts are set without a sign.
[0032]
The conversion table shifts the output characteristics of the air flow meter 6 indicated by the dotted line to the forward flow side by the absolute value of the maximum flow rate Qg on the reverse flow side, and changes the intake air amount Q converted from the detected voltage in the forward direction (plus). Is a conversion table.
[0033]
In step S7, the offset amount is read.
The offset amount is an amount obtained by shifting the output characteristic of the air flow meter 6 in the setting of the conversion table.
[0034]
In step S8, the offset amount is subtracted from the intake air amount Q obtained by the conversion table in step S6, thereby converting the intake air amount Q into a distinction between forward flow and reverse flow.
[0035]
Further, in step S9, the intake air amount Q obtained in step S8 is weighted and averaged to give a phase delay corresponding to the charging delay to the intake manifold 5, thereby obtaining the cylinder intake air amount.
[0036]
The cylinder intake air amount is used for calculating the fuel injection amount and calculating the ignition timing, and is used for setting the next correction coefficient k.
It should be noted that the configuration of the air flow meter 6 is not limited to the configuration shown in FIG. 2, but may be applied to any air flow meter that outputs a detection signal according to the intake air amount of the engine separately in a forward flow and a reverse flow. it can.
[0037]
Here, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described below together with their effects.
(A) The engine intake air amount detection device according to any one of claims 1 to 3,
The air flow meter is provided with a first detection resistor and a second detection resistor with a heater at the center in the flow direction of the intake air, and the first detection resistor, the second detection resistor, A bridge circuit formed by connecting the two fixed resistors to each other, and a difference between resistance values of the first detection resistor and the second detection resistor is output as a potential difference. Detection device.
[0038]
According to this configuration, the detection resistance on the side heated by the difference in the flow direction of the intake air is exchanged, so that the intake air amount is detected separately in the forward flow and the reverse flow.
(B) In the engine intake air amount detection device according to any one of claims 1 to 3,
The air flow meter outputs an intermediate voltage when the intake air amount of the engine is zero, and detects a forward flow voltage on one of a side larger and a side smaller than the detection voltage when the intake air amount is zero. And the other side outputs a reverse detection voltage,
An intake air amount detecting device for an engine, wherein the detection voltage when the amount of intake air is 0 is subtracted from the detection voltage to determine a forward flow or a backward flow, and the correction is performed using the correction coefficient.
[0039]
According to this configuration, the air flow meter outputs, for example, 1 V when the intake air amount is 0, the forward flow rate is indicated by a voltage higher than 1 V, and the reverse flow rate is indicated by a voltage lower than 1 V. The flow direction is determined by whether the result of subtracting the detection voltage when the intake air amount is 0 from the detection voltage at that time is positive or negative, and if the flow is reverse, correction is made if the flow is reverse. Correction by coefficient is performed.
[0040]
Therefore, the forward flow and the backward flow can be easily and reliably determined, and the backward flow can be accurately corrected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an engine to which an intake air amount detection device according to the present invention is applied in an embodiment.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an air flow meter according to the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of detecting an intake air amount.
FIG. 4 is a time chart illustrating a detection voltage and a correction process when a backflow occurs.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 6 ... Air flow meter, 12 ... Control unit, 62 ... Heater, 63 ... First detection resistance, 64 ... Second detection resistance, 65 ... Heater control circuit, 66, 67 ... Fixed resistance, 68 ... Amplifier
