JP3168876B2 - 空気流量計測装置及び空気流量計測方法 - Google Patents
空気流量計測装置及び空気流量計測方法Info
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- JP3168876B2 JP3168876B2 JP14585195A JP14585195A JP3168876B2 JP 3168876 B2 JP3168876 B2 JP 3168876B2 JP 14585195 A JP14585195 A JP 14585195A JP 14585195 A JP14585195 A JP 14585195A JP 3168876 B2 JP3168876 B2 JP 3168876B2
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- air flow
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
- F02D41/187—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- 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
- G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
- G01F1/6965—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters comprising means to store calibration data for flow signal calculation or correction
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- G—PHYSICS
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- G01F1/72—Devices for measuring pulsing fluid flows
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、自動車用エン
ジンの電子燃料噴射システムに用いられる空気流量計測
装置に係り、特に、熱式流量計を用いた流量測定に関す
る。
ジンの電子燃料噴射システムに用いられる空気流量計測
装置に係り、特に、熱式流量計を用いた流量測定に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】熱式流量計は、例えば、吸気ダクトのス
ロットル上流に配置され、電子燃料噴射システムの自動
車用エンジンの吸入空気流量を測定する目的で使用され
る。この種の熱式流量計では、スロットル開度の大きい
状態すなわち負荷の大きい状態では吸気ダクト中で脈動
流が発生し、応答の遅い自動車用エアフローセンサでは
検出流量が異常に低下した値を示す場合があることが特
公昭５９−１７３７１号公報（以下、文献１）に記載さ
れている。そして、この低下は、主としてセンサの応答
性と非線形な出力特性に起因し、細い熱線のように応答
が高速で、且つ高速に出力を線形化するリニアライザを
使用すれば回避できる問題であると説明されている。文
献１に記載のものでは、脈動する出力の全振幅を検出
し、これに補正係数を掛け、平均出力に足すことで検出
流量の低下を解消しようとしている。
ロットル上流に配置され、電子燃料噴射システムの自動
車用エンジンの吸入空気流量を測定する目的で使用され
る。この種の熱式流量計では、スロットル開度の大きい
状態すなわち負荷の大きい状態では吸気ダクト中で脈動
流が発生し、応答の遅い自動車用エアフローセンサでは
検出流量が異常に低下した値を示す場合があることが特
公昭５９−１７３７１号公報（以下、文献１）に記載さ
れている。そして、この低下は、主としてセンサの応答
性と非線形な出力特性に起因し、細い熱線のように応答
が高速で、且つ高速に出力を線形化するリニアライザを
使用すれば回避できる問題であると説明されている。文
献１に記載のものでは、脈動する出力の全振幅を検出
し、これに補正係数を掛け、平均出力に足すことで検出
流量の低下を解消しようとしている。
【０００３】熱線式流量計の信号の補正については、大
きく分けて２つに大別され、ＳＡＥペ−パ− Ｎｏ．８
８０５６１（ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ Ｎｏ．８８０５６
１、以下、文献２）、ＳＡＥ ペ−パ− Ｎｏ．９４０
３７７（ＳＡＥ ＰａｐｅｒＮｏ．９４０３７７、以
下、文献３）の例では、熱式流量計のモデルとして流量
変動に対して応答遅れが加わり、それに非線形出力特性
が加わって熱式流量計の出力としている。又、特公平６
−１３８５９号公報（以下、文献４）や特開平４−３５
８７４３号公報（以下、文献５）に記載のものでは、応
答の遅い熱式流量計の信号に対しては、応答性を補償す
る信号処理を行うことによって真の流量を求める方法
で、リニアライザを用いて信号を流量に変換し、それか
ら応答性を補償する逆変換を行い応答性を補償してい
る。両者とも基本的には、熱式流量計のモデルにおいて
逆変換を行っているものである。
きく分けて２つに大別され、ＳＡＥペ−パ− Ｎｏ．８
８０５６１（ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ Ｎｏ．８８０５６
１、以下、文献２）、ＳＡＥ ペ−パ− Ｎｏ．９４０
３７７（ＳＡＥ ＰａｐｅｒＮｏ．９４０３７７、以
下、文献３）の例では、熱式流量計のモデルとして流量
変動に対して応答遅れが加わり、それに非線形出力特性
が加わって熱式流量計の出力としている。又、特公平６
−１３８５９号公報（以下、文献４）や特開平４−３５
８７４３号公報（以下、文献５）に記載のものでは、応
答の遅い熱式流量計の信号に対しては、応答性を補償す
る信号処理を行うことによって真の流量を求める方法
で、リニアライザを用いて信号を流量に変換し、それか
ら応答性を補償する逆変換を行い応答性を補償してい
る。両者とも基本的には、熱式流量計のモデルにおいて
逆変換を行っているものである。
【０００４】文献２のＦｉｇ．１に示される熱式流量計
のモデルの概要を図１５に示す。このモデルは、脈動す
る流量に、まず熱素子の熱容量と支持体に移動する熱伝
達による遅れ５０１が加わり、それに非線形な出力特性
５０２が加わるというものである。又、文献３の式８と
式８ｂに示される数学モデルは、文献２と同様なモデル
を扱っているが、最終的な出力信号波形は、流量波形に
一次応答遅れが加わりなまされ、さらに非線形出力特性
が加えられている。 又、文献４と文献５に記載のモデ
ルは、上記の例の逆の順序に出力信号を処理して、真の
流量変動を求めるものであり、その逆変換信号処理の概
要を図１６に示す。このモデルでは、熱式流量計の出力
をリニアライザ６０１で線形化し、それに応答遅れを補
償する逆変換６０２を行い真の流量を求めるものであ
る。但し、応答遅れは流量に依存するので、実際には逆
変換時に時定数を変える手順が加わる。
のモデルの概要を図１５に示す。このモデルは、脈動す
る流量に、まず熱素子の熱容量と支持体に移動する熱伝
達による遅れ５０１が加わり、それに非線形な出力特性
５０２が加わるというものである。又、文献３の式８と
式８ｂに示される数学モデルは、文献２と同様なモデル
を扱っているが、最終的な出力信号波形は、流量波形に
一次応答遅れが加わりなまされ、さらに非線形出力特性
が加えられている。 又、文献４と文献５に記載のモデ
ルは、上記の例の逆の順序に出力信号を処理して、真の
流量変動を求めるものであり、その逆変換信号処理の概
要を図１６に示す。このモデルでは、熱式流量計の出力
をリニアライザ６０１で線形化し、それに応答遅れを補
償する逆変換６０２を行い真の流量を求めるものであ
る。但し、応答遅れは流量に依存するので、実際には逆
変換時に時定数を変える手順が加わる。
【０００５】文献４に記載の例では、図１７に示すよう
な手順で熱式流量計の出力を真の脈動流量としている。
すなわち、まず、熱式流量計の出力信号をＡ／Ｄ変換３
０１し、これをリニアライザ３０２により線形化し、次
に逆変換３０４を行う。ここで、入力に対し直接反応し
た分と一次遅れを以て反応した分と信号を２つの部分に
分けてモデリングしており、逆変換する際に使用するそ
れぞれの部分の重みと時定数の二つの係数を、前回に逆
変換した結果をフィードバックして求めている（３０
５）。さらに、前回の逆変換の中途結果も係数として使
用するため、このれ中途結果もフィードバックしてい
る。これら３つの係数を使用して、リニアライザ３０２
を通過した信号を逆変換しており、応答遅れがある熱式
流量計でも正確に真の流量を再現できるとしている。な
お、図中の[０]は今回の、[-1]は前回のＡ／Ｄ変換結果
より求められたことを意味する。
な手順で熱式流量計の出力を真の脈動流量としている。
すなわち、まず、熱式流量計の出力信号をＡ／Ｄ変換３
０１し、これをリニアライザ３０２により線形化し、次
に逆変換３０４を行う。ここで、入力に対し直接反応し
た分と一次遅れを以て反応した分と信号を２つの部分に
分けてモデリングしており、逆変換する際に使用するそ
れぞれの部分の重みと時定数の二つの係数を、前回に逆
変換した結果をフィードバックして求めている（３０
５）。さらに、前回の逆変換の中途結果も係数として使
用するため、このれ中途結果もフィードバックしてい
る。これら３つの係数を使用して、リニアライザ３０２
を通過した信号を逆変換しており、応答遅れがある熱式
流量計でも正確に真の流量を再現できるとしている。な
お、図中の[０]は今回の、[-1]は前回のＡ／Ｄ変換結果
より求められたことを意味する。
【０００６】また、文献５に記載の例は、図１８に概要
を示すように、Ａ／Ｄ変換４０１した信号を２系統に分
離し、そのうち１系統で真の流量からの誤差を求め、最
終段４０６でもう１つの系統に誤差を加算して真の流量
を求めている。ここで、誤差を求める系統の概要を説明
をすると、Ａ／Ｄ変換した信号を基に空気流量の関数で
表される時定数をステップ４０２で求め、次にこの時定
数とＡ／Ｄ変換周期に関係した２つの係数をステップ４
０３で定める。また、メモリ４０４にＡ／Ｄ変換値を記
憶しておく。真の流量からの誤差は、ステップ４０５に
て逆変換して求める。逆変換演算を行う際には、２つの
係数とメモリ４０４に記憶してある前回のＡ／Ｄ変換値
と、今回のＡ／Ｄ変換値と、さらに前回求めた誤差量を
使用するとしている。逆変換して求めた誤差に、さらに
ゲインを掛け、もともとのＡ／Ｄ変換値に加算すること
により真の流量が求まるとしている。（図１５参照。）
この例は、熱式流量計の非線形性を全く考慮せずに真の
空気流量が求められる、Ａ／Ｄ値のより直接、流量に依
存する時定数を求めていることから、リニアライザを通
過した後の信号に関して応答性を補償する逆変換を行う
方式である。
を示すように、Ａ／Ｄ変換４０１した信号を２系統に分
離し、そのうち１系統で真の流量からの誤差を求め、最
終段４０６でもう１つの系統に誤差を加算して真の流量
を求めている。ここで、誤差を求める系統の概要を説明
をすると、Ａ／Ｄ変換した信号を基に空気流量の関数で
表される時定数をステップ４０２で求め、次にこの時定
数とＡ／Ｄ変換周期に関係した２つの係数をステップ４
０３で定める。また、メモリ４０４にＡ／Ｄ変換値を記
憶しておく。真の流量からの誤差は、ステップ４０５に
て逆変換して求める。逆変換演算を行う際には、２つの
係数とメモリ４０４に記憶してある前回のＡ／Ｄ変換値
と、今回のＡ／Ｄ変換値と、さらに前回求めた誤差量を
使用するとしている。逆変換して求めた誤差に、さらに
ゲインを掛け、もともとのＡ／Ｄ変換値に加算すること
により真の流量が求まるとしている。（図１５参照。）
この例は、熱式流量計の非線形性を全く考慮せずに真の
空気流量が求められる、Ａ／Ｄ値のより直接、流量に依
存する時定数を求めていることから、リニアライザを通
過した後の信号に関して応答性を補償する逆変換を行う
方式である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献４
や文献５に記載のように熱式流量計の出力をリニアライ
ズしてから応答性補償の逆変換を行っても、振幅はある
程度近似されるものの、エンジン空燃比の決定上重要な
真の平均空気流量は得られない。
や文献５に記載のように熱式流量計の出力をリニアライ
ズしてから応答性補償の逆変換を行っても、振幅はある
程度近似されるものの、エンジン空燃比の決定上重要な
真の平均空気流量は得られない。
【０００８】図６に、回転数を一定として、負荷を変化
させたときの真の平均流量と検出流量の関係を示す。曲
線９３は応答遅れのある熱式流量計の出力をリニアライ
ズし平均化したものを示すが、流量の大きい高負荷域で
検出流量が一端低下しそれから上昇している。この原因
は、文献１にも説明されているように、検出流量が低下
するのは応答遅れがあることと出力特性の非線形性によ
る。また、流量の大きい最大負荷域で検出流量が増加す
るのは、逆流により熱式流量計が流量の絶対値しか測定
できないためである。この検出流量が増加することに対
しては応答性補償の逆変換を行っても原理的に解決され
ない。
させたときの真の平均流量と検出流量の関係を示す。曲
線９３は応答遅れのある熱式流量計の出力をリニアライ
ズし平均化したものを示すが、流量の大きい高負荷域で
検出流量が一端低下しそれから上昇している。この原因
は、文献１にも説明されているように、検出流量が低下
するのは応答遅れがあることと出力特性の非線形性によ
る。また、流量の大きい最大負荷域で検出流量が増加す
るのは、逆流により熱式流量計が流量の絶対値しか測定
できないためである。この検出流量が増加することに対
しては応答性補償の逆変換を行っても原理的に解決され
ない。
【０００９】一方、検出流量が低下する現象について
は、文献４や文献５に記載の方式、すなわち熱式流量計
の出力信号をリニアライズしてから応答性補償の逆変換
を行う方式でも真の平均流量は求められない。従って、
図６に示すように、検出流量が低下した場合に、検出流
量波形に対して応答性補償の逆変換を行っても検出流量
の低下誤差は解消されず、真の空気流量は求まらない。
は、文献４や文献５に記載の方式、すなわち熱式流量計
の出力信号をリニアライズしてから応答性補償の逆変換
を行う方式でも真の平均流量は求められない。従って、
図６に示すように、検出流量が低下した場合に、検出流
量波形に対して応答性補償の逆変換を行っても検出流量
の低下誤差は解消されず、真の空気流量は求まらない。
【００１０】実際に、応答遅れのある出力をリニアライ
ザで流量に変換し、これに応答性補償の逆変換を行った
例を図１９に示す。図１９には２リットル４気筒エンジ
ンの９００回転毎分の真の流量波形（絶対値）７０４と
その平均値７０１、熱式流量計の出力をリニアライザに
より流量に変換した検出流量波形７０５とその平均値７
０２、波形７０５を逆変換した波形７０６とその平均値
７０３を示してある。このように、逆変換した波形７０
６の位相と振幅は回復されており、応答遅れ補償につい
ては目的は達成されているといえるが、逆変換された波
形７０６は真の流量波形７０４より最低や最高流量付近
で小さな値を示しており、平均値７０３は逆変換以前の
平均値７０２と変わらない。このように、検出流量が低
下した状態では、エンジンの空燃比制御が正確にでき
ず、エンジンストールやエミッションの悪化につながり
好ましくない。
ザで流量に変換し、これに応答性補償の逆変換を行った
例を図１９に示す。図１９には２リットル４気筒エンジ
ンの９００回転毎分の真の流量波形（絶対値）７０４と
その平均値７０１、熱式流量計の出力をリニアライザに
より流量に変換した検出流量波形７０５とその平均値７
０２、波形７０５を逆変換した波形７０６とその平均値
７０３を示してある。このように、逆変換した波形７０
６の位相と振幅は回復されており、応答遅れ補償につい
ては目的は達成されているといえるが、逆変換された波
形７０６は真の流量波形７０４より最低や最高流量付近
で小さな値を示しており、平均値７０３は逆変換以前の
平均値７０２と変わらない。このように、検出流量が低
下した状態では、エンジンの空燃比制御が正確にでき
ず、エンジンストールやエミッションの悪化につながり
好ましくない。
【００１１】又、文献５に記載の例では、図１８に示し
たように誤差を応答性補償の逆変換により求めた後、ゲ
イン４０７を誤差に与えるようになっているので、平均
値低下分を補正することは可能であるが、平均値の低下
は文献１に説明されているとおり、出力の非線形性と応
答性によるものなので脈動する流量の周波数、振幅およ
び流量平均値により随時可変させなければならいため、
従来と同様な複雑なマップが必要になる欠点がある。
たように誤差を応答性補償の逆変換により求めた後、ゲ
イン４０７を誤差に与えるようになっているので、平均
値低下分を補正することは可能であるが、平均値の低下
は文献１に説明されているとおり、出力の非線形性と応
答性によるものなので脈動する流量の周波数、振幅およ
び流量平均値により随時可変させなければならいため、
従来と同様な複雑なマップが必要になる欠点がある。
【００１２】以上述べたように、脈動する流量の平均流
量を応答遅れのある熱式流量計で計測すると、平均検出
流量が低下する場合がある。これを逆変換で補償する場
合、リニアライザを通過した後の信号を逆変換をしても
真の平均流量値を求めることはできないという欠点があ
る。
量を応答遅れのある熱式流量計で計測すると、平均検出
流量が低下する場合がある。これを逆変換で補償する場
合、リニアライザを通過した後の信号を逆変換をしても
真の平均流量値を求めることはできないという欠点があ
る。
【００１３】本発明の目的は、エンジンの脈動する流量
を応答遅れのある熱式流量計で計測するときに、実流量
に対応した流量を求める空気流量計測装置を提供するこ
とにある。
を応答遅れのある熱式流量計で計測するときに、実流量
に対応した流量を求める空気流量計測装置を提供するこ
とにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、内燃機関の吸入空気料を熱式流量計の出力を用いて
測定する空気流量計測装置において、前記熱式流量計の
出力を入力し応答遅れを補正する手段と、この補正手段
の出力を入力し予め記憶された前記熱式流量計の特性に
基づいて空気流量に対応する値に変換する手段とを備え
ることにより達成される。
め、内燃機関の吸入空気料を熱式流量計の出力を用いて
測定する空気流量計測装置において、前記熱式流量計の
出力を入力し応答遅れを補正する手段と、この補正手段
の出力を入力し予め記憶された前記熱式流量計の特性に
基づいて空気流量に対応する値に変換する手段とを備え
ることにより達成される。
【００１５】
【作用】文献１に記載の図１６に説明されるように、脈
動する流量を応答性の良い熱式流量計を用いて測定し、
その出力をリニアライザに通してから、平均化を行えば
平均検出流量の低下誤差は発生しない。つまり検出流量
が応答の遅い熱式流量計で低下するのは、図１３に示す
ように、熱式流量計の出力は非線形な出力特性５０２を
介してから、応答遅れ（振幅が小さくなり位相が遅れる
こと）５０１が加わるような出力に相当するからであ
る。従って、遅れを持つ熱式流量計の出力から真の流量
を求める場合には、図１４に示すように、まず熱式流量
計の出力の応答性補償の逆変換（応答遅れがある信号を
元似戻すために振幅及び位相を補正する処理）６０２を
行ってから、リニアライザ６０１でリニアライズしなけ
ればならない。
動する流量を応答性の良い熱式流量計を用いて測定し、
その出力をリニアライザに通してから、平均化を行えば
平均検出流量の低下誤差は発生しない。つまり検出流量
が応答の遅い熱式流量計で低下するのは、図１３に示す
ように、熱式流量計の出力は非線形な出力特性５０２を
介してから、応答遅れ（振幅が小さくなり位相が遅れる
こと）５０１が加わるような出力に相当するからであ
る。従って、遅れを持つ熱式流量計の出力から真の流量
を求める場合には、図１４に示すように、まず熱式流量
計の出力の応答性補償の逆変換（応答遅れがある信号を
元似戻すために振幅及び位相を補正する処理）６０２を
行ってから、リニアライザ６０１でリニアライズしなけ
ればならない。
【００１６】すなわち、応答性補償の逆変換は、位相を
進める作用と、振幅を大きくする作用のみがあり、平均
値を増幅する作用はほとんどない。このため逆変換６０
２を実行することにより、応答性の良い熱式流量計と同
等な信号を得、それから流量にリニアライズすれば、検
出流量の低下を免れることができる。
進める作用と、振幅を大きくする作用のみがあり、平均
値を増幅する作用はほとんどない。このため逆変換６０
２を実行することにより、応答性の良い熱式流量計と同
等な信号を得、それから流量にリニアライズすれば、検
出流量の低下を免れることができる。
【００１７】上記のように構成されているので、脈動す
る流量を応答性の遅い熱式流量計で計測しても実際の脈
動流量を求めることができるようになる。
る流量を応答性の遅い熱式流量計で計測しても実際の脈
動流量を求めることができるようになる。
【００１８】
【実施例】本発明の第１の実施例の信号処理を図１から
図７により説明する。図１は本実施例のハードウエアの
構成図、図２は本実施例の信号処理法の構成図、図３は
流量と時定数の関係を示す図、図４は本実施例の信号処
理方法の詳細を示す図、図５は本実施例の逆変換方式で
行った処理波形を示す図、図６は一定回転数で負荷を変
化させたときの真の平均流量と逆変換により求められた
平均流量を示す図、図７は、逆流を検出するステップを
示す図である。
図７により説明する。図１は本実施例のハードウエアの
構成図、図２は本実施例の信号処理法の構成図、図３は
流量と時定数の関係を示す図、図４は本実施例の信号処
理方法の詳細を示す図、図５は本実施例の逆変換方式で
行った処理波形を示す図、図６は一定回転数で負荷を変
化させたときの真の平均流量と逆変換により求められた
平均流量を示す図、図７は、逆流を検出するステップを
示す図である。
【００１９】図１は、熱式空気流量計を用いた内燃機関
の電子式燃料噴射系を示している。エンジン２１２に吸
入される空気は、図示していないエアクリーナを通過
し、熱式空気流量計２０２で空気流量が計測された後
に、吸気管２１４、スロットル部２１３を通過し、イン
ジェクタ２１０により供給される燃料と混合されてエン
ジン２１２へ流入する。エンジン２１２で燃焼され後は
排気ガスとして、排気管２１１を通って大気中に排出さ
れる。インジェクタ２１０より噴霧される燃料噴射量
は、熱式空気流量計２０２より出力される信号２０１
と、補助信号として例えばクランク角度センサや空燃比
センサ等の運転状態をモニタする各種信号２１５をエン
ジンコントロールユニット（以後ＥＣＵと略す）２０６
に取り込み、リ−ンバ−ンなどに対して最適な運転状態
が得られるように決定されている。
の電子式燃料噴射系を示している。エンジン２１２に吸
入される空気は、図示していないエアクリーナを通過
し、熱式空気流量計２０２で空気流量が計測された後
に、吸気管２１４、スロットル部２１３を通過し、イン
ジェクタ２１０により供給される燃料と混合されてエン
ジン２１２へ流入する。エンジン２１２で燃焼され後は
排気ガスとして、排気管２１１を通って大気中に排出さ
れる。インジェクタ２１０より噴霧される燃料噴射量
は、熱式空気流量計２０２より出力される信号２０１
と、補助信号として例えばクランク角度センサや空燃比
センサ等の運転状態をモニタする各種信号２１５をエン
ジンコントロールユニット（以後ＥＣＵと略す）２０６
に取り込み、リ−ンバ−ンなどに対して最適な運転状態
が得られるように決定されている。
【００２０】ＥＣＵ２０６は、主として入力ポート２０
３、ＲＡＭ２０４、ＲＯＭ２０５、ＣＰＵ２０８、出力
ポート２０７により構成されている。ＥＣＵ２０６に入
力された信号は演算処理を加えられた後、制御信号とし
て出力ポート２０７より図示しない各種アクチュエータ
に信号が送られる。図１には一例としてインジェクタ２
１０に送られる信号２０９が示している。
３、ＲＡＭ２０４、ＲＯＭ２０５、ＣＰＵ２０８、出力
ポート２０７により構成されている。ＥＣＵ２０６に入
力された信号は演算処理を加えられた後、制御信号とし
て出力ポート２０７より図示しない各種アクチュエータ
に信号が送られる。図１には一例としてインジェクタ２
１０に送られる信号２０９が示している。
【００２１】なお、本実施例ではＥＣＵ内部で空気流量
の演算処理を行う例を示したが、図４および図７に示す
ように全処理を熱式空気流量計自身、又はプリプロセッ
サの内部で処理を行ってもよい。又、一部の処理を熱式
空気流量計、又はプリプロセッサで分担させるように行
ってもよい。ここで、プリプロセッサで行う場合、プリ
プロセッサが最低限必要とする信号は熱式空気流量計の
信号である。
の演算処理を行う例を示したが、図４および図７に示す
ように全処理を熱式空気流量計自身、又はプリプロセッ
サの内部で処理を行ってもよい。又、一部の処理を熱式
空気流量計、又はプリプロセッサで分担させるように行
ってもよい。ここで、プリプロセッサで行う場合、プリ
プロセッサが最低限必要とする信号は熱式空気流量計の
信号である。
【００２２】まず、図２に示すように、熱式空気流量計
の出力信号を周期Ｔでサンプリングし、Ａ／Ｄ変換１０
１によりアナログ信号をデジタル信号に変換して数値化
する。次に、応答性補償の逆変換１０５を行うために時
定数τを（１）式により求める。これは、Ａ／Ｄ変換値
を一時的にリニアライザ１０２で流量Ｑに変換して、次
式により
の出力信号を周期Ｔでサンプリングし、Ａ／Ｄ変換１０
１によりアナログ信号をデジタル信号に変換して数値化
する。次に、応答性補償の逆変換１０５を行うために時
定数τを（１）式により求める。これは、Ａ／Ｄ変換値
を一時的にリニアライザ１０２で流量Ｑに変換して、次
式により
【００２３】
【数１】
【００２４】時定数τをステップ１０３で定める。ここ
で、定数Ｃ5 およびＣ6 は、例えばＣ5 ＝０．０２、Ｃ
6 ＝０．４８を用いている。
で、定数Ｃ5 およびＣ6 は、例えばＣ5 ＝０．０２、Ｃ
6 ＝０．４８を用いている。
【００２５】ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ Ｎｏ．９４０３７７
の式８ａにも示されているように、熱式空気流量計の熱
素子は、流量が大きいほど瞬時の放熱量が大きく、熱平
衡に到達しやすくなるため、時定数τの流量依存性とし
て図３に示すように、時定数τは、流量が大きくなるほ
ど小さくなる傾向を示す。
の式８ａにも示されているように、熱式空気流量計の熱
素子は、流量が大きいほど瞬時の放熱量が大きく、熱平
衡に到達しやすくなるため、時定数τの流量依存性とし
て図３に示すように、時定数τは、流量が大きくなるほ
ど小さくなる傾向を示す。
【００２６】本実施例においては、時定数τはエンジン
の脈動流量に対して遅れを持った流量信号から算出する
ことになるが、平均流量を求める上では十分精度を持っ
ている。この時定数τと、Ａ／Ｄ変換の周期Ｔと、メモ
リ１０４に格納しておいた１回前のＡ／Ｄ変換値Ｖ1 と
今回のＡ／Ｄ変換値Ｖ0 を用いて、式（２）で示す応答
性補償の逆変換１０５を行う。
の脈動流量に対して遅れを持った流量信号から算出する
ことになるが、平均流量を求める上では十分精度を持っ
ている。この時定数τと、Ａ／Ｄ変換の周期Ｔと、メモ
リ１０４に格納しておいた１回前のＡ／Ｄ変換値Ｖ1 と
今回のＡ／Ｄ変換値Ｖ0 を用いて、式（２）で示す応答
性補償の逆変換１０５を行う。
【００２７】
【数２】
【００２８】ここで、ＶINV は非線形な出力特性を保っ
ていることから、リニアライザ１０６を介して線形化を
行い流量を求める。
ていることから、リニアライザ１０６を介して線形化を
行い流量を求める。
【００２９】図２０を参照して、本発明の真の空気流量
信号が得られる原理について説明する。図２０は、本発
明の空気流量測定装置に使用される熱式空気流量計２０
２の入出力の非線形特性を補償するリニアライザの変換
特性カーブ１０と、真の吸入空気流量変化１１と、熱式
空気流量計２０２の出力信号１２と、応答遅れのない熱
式空気流量計の出力信号１３と、熱式空気流量計２０２
の出力信号をそのままリニアライザを通した出力信号１
４とを示す。
信号が得られる原理について説明する。図２０は、本発
明の空気流量測定装置に使用される熱式空気流量計２０
２の入出力の非線形特性を補償するリニアライザの変換
特性カーブ１０と、真の吸入空気流量変化１１と、熱式
空気流量計２０２の出力信号１２と、応答遅れのない熱
式空気流量計の出力信号１３と、熱式空気流量計２０２
の出力信号をそのままリニアライザを通した出力信号１
４とを示す。
【００３０】応答遅れのない理想的な熱式空気流量計の
非線形出力１３はそのまま特性１０のリニアライジング
処理を施すと、元の真の空気流量１１の信号が得られ
る。実際の応答遅れのある熱式空気流量計２０２の出力
信号１２をそのままリニアライジング処理をすると信号
１４のようになり、これは真の空気流量信号１１とは位
相、振幅及び平均値において異なり測定誤差を生じる。
非線形出力１３はそのまま特性１０のリニアライジング
処理を施すと、元の真の空気流量１１の信号が得られ
る。実際の応答遅れのある熱式空気流量計２０２の出力
信号１２をそのままリニアライジング処理をすると信号
１４のようになり、これは真の空気流量信号１１とは位
相、振幅及び平均値において異なり測定誤差を生じる。
【００３１】ところが、本発明による空気流量測定装置
においては、熱式空気流量計２０２の出力信号１２をリ
ニアライジング処理をする前に、まず応答遅れ補償のた
めの逆変換処理をすることにより応答遅れのない出力信
号１３と同じ振幅と位相の信号とする。その逆変換をし
た信号に対し特性１０のリニアライジング処理を施せ
ば、真の空気流量信号１１が得られることになる本実施
例の詳細な処理を図４に従って説明する。まず、熱式空
気流量計の出力をデジタル化するためにステップ１１０
でＡ／Ｄ変換を行い、ＲＡＭ２０４に変数Ｖｏとして記
憶させる。ここで、Ａ／Ｄ変換の周期Ｔは、一定時間毎
でも、一定クランク角度毎でもよいが、このクランク角
度毎のタイミングでＡ／Ｄ変換する場合は、図示してい
ないが、クロックを用いて、Ａ／Ｄ変換の周期Ｔを個別
に測定する必要が生じる。一定時間毎の場合は２ｍｓ以
下で行う、あるいはクランク角度毎では４気筒の場合は
１２°以下が望ましい。１ｍｓ刻みでＡ／Ｄ変換を行う
と、真の流量の絶対値に対し最大誤差は３％程度にな
る。
においては、熱式空気流量計２０２の出力信号１２をリ
ニアライジング処理をする前に、まず応答遅れ補償のた
めの逆変換処理をすることにより応答遅れのない出力信
号１３と同じ振幅と位相の信号とする。その逆変換をし
た信号に対し特性１０のリニアライジング処理を施せ
ば、真の空気流量信号１１が得られることになる本実施
例の詳細な処理を図４に従って説明する。まず、熱式空
気流量計の出力をデジタル化するためにステップ１１０
でＡ／Ｄ変換を行い、ＲＡＭ２０４に変数Ｖｏとして記
憶させる。ここで、Ａ／Ｄ変換の周期Ｔは、一定時間毎
でも、一定クランク角度毎でもよいが、このクランク角
度毎のタイミングでＡ／Ｄ変換する場合は、図示してい
ないが、クロックを用いて、Ａ／Ｄ変換の周期Ｔを個別
に測定する必要が生じる。一定時間毎の場合は２ｍｓ以
下で行う、あるいはクランク角度毎では４気筒の場合は
１２°以下が望ましい。１ｍｓ刻みでＡ／Ｄ変換を行う
と、真の流量の絶対値に対し最大誤差は３％程度にな
る。
【００３２】燃料噴射量を決定するのに気筒毎の流量の
値を求める必要があるので、気筒毎の割り込み（ステッ
プ１２４）がかかるまでのＡ／Ｄ変換回数を数えるため
に、にループカウンタ（ステップ１１１）を設ける。カ
ウント数をｓとする。変換周期がクランク角により定め
られる場合には、このステップは省略することができ
る。次のステップ１１２から１１４はリニアライザ１０
２に相当する。リニアライズするには、一般的に（３）
式に示す４次式を用いて行うことができる。
値を求める必要があるので、気筒毎の割り込み（ステッ
プ１２４）がかかるまでのＡ／Ｄ変換回数を数えるため
に、にループカウンタ（ステップ１１１）を設ける。カ
ウント数をｓとする。変換周期がクランク角により定め
られる場合には、このステップは省略することができ
る。次のステップ１１２から１１４はリニアライザ１０
２に相当する。リニアライズするには、一般的に（３）
式に示す４次式を用いて行うことができる。
【００３３】
【数３】
【００３４】係数ＣN は定常状態での出力Ｖと流量Ｑの
関係より求められ、予めＲＯＭ２０５に記録されてい
る。さらに（３）式を、
関係より求められ、予めＲＯＭ２０５に記録されてい
る。さらに（３）式を、
【００３５】
【数４】
【００３６】と変形すると（５）式に示すように演算に
は好都合な繰り返し要素ＱN が抽出される。
は好都合な繰り返し要素ＱN が抽出される。
【００３７】
【数５】
【００３８】ステップ１１２では、係数ＣN にＡ／Ｄ変
換値Ｖと前回に求められたＱN-1 の積を加える演算を行
う。ここで、Ｎは繰り返し番号で、初期値０から、カウ
ンタ１１３でインクリメントされる。係数ＣN はカウン
タＮをアドレス番号の参照値としてＲＯＭ２０５より求
められ、ＱN はＲＡＭ２０４に格納する。条件判断ステ
ップ１１４でカウンタＮが４未満の時はステップ１１２
に戻され、再び繰り返される。
換値Ｖと前回に求められたＱN-1 の積を加える演算を行
う。ここで、Ｎは繰り返し番号で、初期値０から、カウ
ンタ１１３でインクリメントされる。係数ＣN はカウン
タＮをアドレス番号の参照値としてＲＯＭ２０５より求
められ、ＱN はＲＡＭ２０４に格納する。条件判断ステ
ップ１１４でカウンタＮが４未満の時はステップ１１２
に戻され、再び繰り返される。
【００３９】本実施例では、リニアライズする際に４次
式が簡単に扱えることから、繰り返し次数を４とした
が、リニアライズが可能な範囲であれば、ＣＰＵ２０８
の演算能力によっては係数の数と繰り返し回数を変えて
も良い。さらにリニアライズ精度を良くするには、例え
ばマップを用いる方法もあるが、ＲＯＭ２０５の容量が
多く必要であることから、本実施例では４次式を用いる
ことにした。
式が簡単に扱えることから、繰り返し次数を４とした
が、リニアライズが可能な範囲であれば、ＣＰＵ２０８
の演算能力によっては係数の数と繰り返し回数を変えて
も良い。さらにリニアライズ精度を良くするには、例え
ばマップを用いる方法もあるが、ＲＯＭ２０５の容量が
多く必要であることから、本実施例では４次式を用いる
ことにした。
【００４０】ループが繰り返され、条件判断を行うステ
ップ１１４でＮ≧４となれば、ステップ１１５でＮを初
期値０に戻し、時定数τをステップ１１６で（１）式を
用いて求め、ＲＡＭ２０４に格納する。次に、ステップ
１１７で（２）式のとおり応答性補償の逆変換を行う。
このとき時定数τ、周期Ｔ、Ａ／Ｄ変換値Ｖは、ＲＡＭ
２０４に既に格納してある値を使用する。求められた値
ＶINV はＲＡＭ２０４に格納する。この時点でＲＡＭ２
０４に格納されている時定数τはクリアしてもかまわな
い。
ップ１１４でＮ≧４となれば、ステップ１１５でＮを初
期値０に戻し、時定数τをステップ１１６で（１）式を
用いて求め、ＲＡＭ２０４に格納する。次に、ステップ
１１７で（２）式のとおり応答性補償の逆変換を行う。
このとき時定数τ、周期Ｔ、Ａ／Ｄ変換値Ｖは、ＲＡＭ
２０４に既に格納してある値を使用する。求められた値
ＶINV はＲＡＭ２０４に格納する。この時点でＲＡＭ２
０４に格納されている時定数τはクリアしてもかまわな
い。
【００４１】次に、逆変換の値ＶINV をステップ１１８
〜１２１でリニアライズする。このステップは、ステッ
プ１１２〜１１５と同様に行う。プログラムの上では、
同じルーチンを使用し、ＲＡＭ２０４上のアドレスも共
通のものとしてよい。リニアライズにより得られた値Ｑ
はステップ１２２において前回までのＱの合計値Ｑsum
に加算する。ステップ１２３にてＡ／Ｄ変換値Ｖ0 をＶ
-1 として格納する。以上の手順を気筒毎の割り込み信
号１２５、例えばクランク角センサのレファレンス信号
が与えられるまで繰り返す。割り込み信号が与えられた
場合、ステップ１２４にてループの外に抜け出し、ステ
ップ１２６でＱの合計値Ｑsumをループ回数ｓで割り、
平均流量Ｑoutを求めると同時に、合計値Ｑsumとループ
カウンタの値ｓを初期値０に戻す。
〜１２１でリニアライズする。このステップは、ステッ
プ１１２〜１１５と同様に行う。プログラムの上では、
同じルーチンを使用し、ＲＡＭ２０４上のアドレスも共
通のものとしてよい。リニアライズにより得られた値Ｑ
はステップ１２２において前回までのＱの合計値Ｑsum
に加算する。ステップ１２３にてＡ／Ｄ変換値Ｖ0 をＶ
-1 として格納する。以上の手順を気筒毎の割り込み信
号１２５、例えばクランク角センサのレファレンス信号
が与えられるまで繰り返す。割り込み信号が与えられた
場合、ステップ１２４にてループの外に抜け出し、ステ
ップ１２６でＱの合計値Ｑsumをループ回数ｓで割り、
平均流量Ｑoutを求めると同時に、合計値Ｑsumとループ
カウンタの値ｓを初期値０に戻す。
【００４２】平均流量Ｑoutは、噴射量決定ルーチンに
引き渡され、エンジンをモニタする各種センサ信号２１
５より与えられる情報を基に補正係数が加えられ、燃料
噴射量が決定された後、インジェクタ２１０に出力ポー
ト２０７より信号が伝えられる。
引き渡され、エンジンをモニタする各種センサ信号２１
５より与えられる情報を基に補正係数が加えられ、燃料
噴射量が決定された後、インジェクタ２１０に出力ポー
ト２０７より信号が伝えられる。
【００４３】実際の処理波形を図５に示す。図５から分
かるように、従来の検出流量波形７０５は真の脈動流量
の７０４に対して応答遅れを持ち、平均流量は小さくな
っている。この検出流量波形７０５に対し、本実施例で
述べた処理を加えたのが、逆変換された流量波形８０６
である。脈動のピーク付近でノイズによる変動がみられ
るが、真の流量波形に追従していることが分かる。この
時の、平均流量を求めると逆変換された平均流量８０３
（Ｑout）は、逆流が発生しない状態においては真の平
均流量７０１に近くなっており、真の平均流量より小さ
くなるという誤差が解消されていることが分かる。
かるように、従来の検出流量波形７０５は真の脈動流量
の７０４に対して応答遅れを持ち、平均流量は小さくな
っている。この検出流量波形７０５に対し、本実施例で
述べた処理を加えたのが、逆変換された流量波形８０６
である。脈動のピーク付近でノイズによる変動がみられ
るが、真の流量波形に追従していることが分かる。この
時の、平均流量を求めると逆変換された平均流量８０３
（Ｑout）は、逆流が発生しない状態においては真の平
均流量７０１に近くなっており、真の平均流量より小さ
くなるという誤差が解消されていることが分かる。
【００４４】求められた平均流量Ｑoutは、図６に示す
曲線９１に見られるように、検出流量が低下する誤差が
なくなり、広い範囲にわたって真の流量を正確に反映す
るようになる。従って、逆流が発生する高負荷時におい
て、逆流は判別しないため真の流量の絶対値９２を再現
し、これは真の流量より大きい値ではあるが、高負荷時
には余分に燃料を必要とする機関の特性に合致してい
る。しかし、高負荷域においてもより精密な制御を必要
とする場合は、図７に示したような吸気ダクト内の逆流
を判別するステップ１２７を、ステップ１２１とステッ
プ１２２の中間に設けてもよい。逆流の有無を判別する
ことにより、逆流分を補正して図６に示す曲線９５のよ
うになり検出流量は真の流量と逆流が発生する領域にお
いても正確に再現することができる。
曲線９１に見られるように、検出流量が低下する誤差が
なくなり、広い範囲にわたって真の流量を正確に反映す
るようになる。従って、逆流が発生する高負荷時におい
て、逆流は判別しないため真の流量の絶対値９２を再現
し、これは真の流量より大きい値ではあるが、高負荷時
には余分に燃料を必要とする機関の特性に合致してい
る。しかし、高負荷域においてもより精密な制御を必要
とする場合は、図７に示したような吸気ダクト内の逆流
を判別するステップ１２７を、ステップ１２１とステッ
プ１２２の中間に設けてもよい。逆流の有無を判別する
ことにより、逆流分を補正して図６に示す曲線９５のよ
うになり検出流量は真の流量と逆流が発生する領域にお
いても正確に再現することができる。
【００４５】なお、図４に示すリニアライズするステッ
プ１１２〜１１４と１１８〜１２０をＡ／Ｄ変換値Ｖも
しくは逆変換値ＶINV により流量を参照できるマップを
用いてもよい。
プ１１２〜１１４と１１８〜１２０をＡ／Ｄ変換値Ｖも
しくは逆変換値ＶINV により流量を参照できるマップを
用いてもよい。
【００４６】本発明の第２の実施例を図８により説明す
る。図８は、本実施例の波形処理方法の構成を示す図で
ある。図８から分かるように、本実施例では、まず、熱
式空気流量計の出力信号を周期ＴでＡ／Ｄ変換２２０し
て数値化する。次に、応答性補償の逆変換２１９を行う
ために時定数τを求める。これは、Ａ／Ｄ変換値を一時
的にリニアライザ２１６で流量に変換し、それから、
（１）式を利用して時定数τをステップ２１７で定め
る。この時、時定数τはエンジンの脈動流量に対して遅
れを持った流量信号から算出することになるが、平均流
量を求めるには十分精度を持つ時定数τを得ることがで
きる。この時定数τと、Ａ／Ｄ変換の周期Ｔと、メモリ
２１８に格納しておいた前回のＡ／Ｄ変換値（Ｖ−１）
と今回のＡ／Ｄ変換値Ｖ０を用いて、（２）式により応
答性補償の逆変換２１９を行う。ＶIN V は非線形である
ことから、信号を再びリニアライザ２１６を利用して、
線形化を行うことによって真の流量を求める。
る。図８は、本実施例の波形処理方法の構成を示す図で
ある。図８から分かるように、本実施例では、まず、熱
式空気流量計の出力信号を周期ＴでＡ／Ｄ変換２２０し
て数値化する。次に、応答性補償の逆変換２１９を行う
ために時定数τを求める。これは、Ａ／Ｄ変換値を一時
的にリニアライザ２１６で流量に変換し、それから、
（１）式を利用して時定数τをステップ２１７で定め
る。この時、時定数τはエンジンの脈動流量に対して遅
れを持った流量信号から算出することになるが、平均流
量を求めるには十分精度を持つ時定数τを得ることがで
きる。この時定数τと、Ａ／Ｄ変換の周期Ｔと、メモリ
２１８に格納しておいた前回のＡ／Ｄ変換値（Ｖ−１）
と今回のＡ／Ｄ変換値Ｖ０を用いて、（２）式により応
答性補償の逆変換２１９を行う。ＶIN V は非線形である
ことから、信号を再びリニアライザ２１６を利用して、
線形化を行うことによって真の流量を求める。
【００４７】本発明の第３の実施例を図９により説明す
る。図９は、本実施例の波形処理方法の構成を示す図で
ある。図９から分かるように、本実施例では、熱式空気
流量計の信号をＡ／Ｄ変換（ステップ２２１）し、その
信号の逆変換を行っている。但し、逆変換で扱うのは熱
式空気流量計の非線形性を保ったままの信号とし、逆変
換（ステップ２２３）した後に信号をリニアライザ２２
４に入力し、真の流量信号を得る。逆変換を行う際に用
いる時定数に相当する定数はリニアライザ２２４より得
られた流量信号をステップ２２２にフィードバックして
求める。
る。図９は、本実施例の波形処理方法の構成を示す図で
ある。図９から分かるように、本実施例では、熱式空気
流量計の信号をＡ／Ｄ変換（ステップ２２１）し、その
信号の逆変換を行っている。但し、逆変換で扱うのは熱
式空気流量計の非線形性を保ったままの信号とし、逆変
換（ステップ２２３）した後に信号をリニアライザ２２
４に入力し、真の流量信号を得る。逆変換を行う際に用
いる時定数に相当する定数はリニアライザ２２４より得
られた流量信号をステップ２２２にフィードバックして
求める。
【００４８】本発明の第４の実施例を図１０により説明
する。図１０は、本実施例の波形処理方法の構成を示す
図である。図１０から分かるように、本実施例では、Ａ
／Ｄ変換（ステップ２５１）した信号を２系統に分離
し、そのうち１つの信号をリニアライザ２５２に通し、
その信号よりステップ２５３で係数を求める。この場
合、係数は遅れのある信号より定めているが、平均値を
算出するには十分な精度がある。逆変換（ステップ２５
４）された信号は、非線形性を保っているので、再びリ
ニアライザ２５２により真の流量に換算する。
する。図１０は、本実施例の波形処理方法の構成を示す
図である。図１０から分かるように、本実施例では、Ａ
／Ｄ変換（ステップ２５１）した信号を２系統に分離
し、そのうち１つの信号をリニアライザ２５２に通し、
その信号よりステップ２５３で係数を求める。この場
合、係数は遅れのある信号より定めているが、平均値を
算出するには十分な精度がある。逆変換（ステップ２５
４）された信号は、非線形性を保っているので、再びリ
ニアライザ２５２により真の流量に換算する。
【００４９】本発明の第５の実施例を図１１により説明
する。図１１は、本実施例の波形処理方法の構成を示す
図である。図１１から分かるように、本実施例は、Ａ／
Ｄ変換（ステップ２４１）した信号を２系統に分離し、
そのうち１系統で真の流量に対応した出力からの誤差を
求める逆変換を行い、最終段のステップ２４７でもう一
つの系統に加算して真の流量に対応する非線形性を持つ
出力を求める。そして、その信号を真の流量に換算する
ためにリニアライザ２４２を使用して線形化を行う。誤
差を求める系統を説明をすると、リニアライザ２４２の
信号をフィードバックし、空気流量の関数で表される時
定数をステップ２４３で求め、次に時定数とＡ／Ｄ変換
の周期に関係した２つの係数をステップ２４４で定め
る。また、メモリ２４８にＡ／Ｄ変換値を記憶してお
く。逆変換（ステップ２４５）の演算を行う際には、２
つの係数とメモリ２４８に記憶してある前回のＡ／Ｄ変
換値と、今回のＡ／Ｄ変換値と、さらに前回求めた誤差
量を使用する。このようにして求めた誤差に、さらにゲ
イン２４６を掛け、２系統に分離する前のＡ／Ｄ変換値
に最終段のステップ２４７で加算し、真の流量に対応し
た非線形な出力を求め、その後、さらに真の流量をリニ
アライザ２４２で求める。
する。図１１は、本実施例の波形処理方法の構成を示す
図である。図１１から分かるように、本実施例は、Ａ／
Ｄ変換（ステップ２４１）した信号を２系統に分離し、
そのうち１系統で真の流量に対応した出力からの誤差を
求める逆変換を行い、最終段のステップ２４７でもう一
つの系統に加算して真の流量に対応する非線形性を持つ
出力を求める。そして、その信号を真の流量に換算する
ためにリニアライザ２４２を使用して線形化を行う。誤
差を求める系統を説明をすると、リニアライザ２４２の
信号をフィードバックし、空気流量の関数で表される時
定数をステップ２４３で求め、次に時定数とＡ／Ｄ変換
の周期に関係した２つの係数をステップ２４４で定め
る。また、メモリ２４８にＡ／Ｄ変換値を記憶してお
く。逆変換（ステップ２４５）の演算を行う際には、２
つの係数とメモリ２４８に記憶してある前回のＡ／Ｄ変
換値と、今回のＡ／Ｄ変換値と、さらに前回求めた誤差
量を使用する。このようにして求めた誤差に、さらにゲ
イン２４６を掛け、２系統に分離する前のＡ／Ｄ変換値
に最終段のステップ２４７で加算し、真の流量に対応し
た非線形な出力を求め、その後、さらに真の流量をリニ
アライザ２４２で求める。
【００５０】本発明の第６の実施例を図１２により説明
する。図１２は、本実施例の波形処理方法の構成を示す
図である。図１２から分かるように、本実施例は、Ａ／
Ｄ変換（ステップ２６１）した信号を２系統に分離し、
そのうち１系統で真の流量に対応した出力からの誤差を
求める逆変換を行い、最終段のステップ２６８で、もう
一つの系統に加算して真の流量に対応する非線形性を持
つ出力を求める。その後、真の流量に換算するためにリ
ニアライザ２６２に信号を戻す。
する。図１２は、本実施例の波形処理方法の構成を示す
図である。図１２から分かるように、本実施例は、Ａ／
Ｄ変換（ステップ２６１）した信号を２系統に分離し、
そのうち１系統で真の流量に対応した出力からの誤差を
求める逆変換を行い、最終段のステップ２６８で、もう
一つの系統に加算して真の流量に対応する非線形性を持
つ出力を求める。その後、真の流量に換算するためにリ
ニアライザ２６２に信号を戻す。
【００５１】誤差を求める系統を説明をすると、Ａ／Ｄ
変換値をリニアライザ２６２に通し、次のステップ２６
３で空気流量の関数で表される時定数を求め、さらに時
定数とＡ／Ｄ変換の周期に関係した２つの係数をステッ
プ２６４で定める。この時、時定数τはエンジンの脈動
流量に対して遅れを持った流量信号から算出することに
なるが、平均流量を求めるには十分精度を持つ時定数τ
を得ることができる。また、メモリ２６５にＡ／Ｄ変換
値を記憶しておく。真の流量に対応した出力の誤差を求
める逆変換２６６を行う際には、２つの係数とメモリ２
６５に記憶してある前回のＡ／Ｄ変換値と、今回のＡ／
Ｄ変換値と、さらに前回求めた誤差量を使用する。これ
に、さらにゲイン２６７を掛け、２系統に分離する前の
Ａ／Ｄ変換値に加算することにより真の流量に対応した
非線形性を保持する信号を得る。真の流量は再びリニア
ライザ２６２に戻すことによって得ることができる。
変換値をリニアライザ２６２に通し、次のステップ２６
３で空気流量の関数で表される時定数を求め、さらに時
定数とＡ／Ｄ変換の周期に関係した２つの係数をステッ
プ２６４で定める。この時、時定数τはエンジンの脈動
流量に対して遅れを持った流量信号から算出することに
なるが、平均流量を求めるには十分精度を持つ時定数τ
を得ることができる。また、メモリ２６５にＡ／Ｄ変換
値を記憶しておく。真の流量に対応した出力の誤差を求
める逆変換２６６を行う際には、２つの係数とメモリ２
６５に記憶してある前回のＡ／Ｄ変換値と、今回のＡ／
Ｄ変換値と、さらに前回求めた誤差量を使用する。これ
に、さらにゲイン２６７を掛け、２系統に分離する前の
Ａ／Ｄ変換値に加算することにより真の流量に対応した
非線形性を保持する信号を得る。真の流量は再びリニア
ライザ２６２に戻すことによって得ることができる。
【００５２】ここで、第１から第６の実施例において
は、Ａ／Ｄ変換を周期Ｔで行ったが、一定のクランク角
毎、例えば１２°毎にサンプリングするようにしてもよ
く、この場合は図示しないがクロックで周期Ｔを測定し
可変するようにしても良い。
は、Ａ／Ｄ変換を周期Ｔで行ったが、一定のクランク角
毎、例えば１２°毎にサンプリングするようにしてもよ
く、この場合は図示しないがクロックで周期Ｔを測定し
可変するようにしても良い。
【００５３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の熱式空気流
量計によると、脈動しているエンジンの吸入空気量を応
答の遅い熱式空気流量計で計測する場合に、まず、熱式
空気流量計の出力の応答性を補償する逆変換を行い真の
流量に対応する出力をもとめ、その後リニアライザで信
号の線形化をする信号処理を行うことにより、脈動が生
じている場合においても平均検出流量の異常な低下が解
消され、正確な平均流量を求めることができる効果があ
る。
量計によると、脈動しているエンジンの吸入空気量を応
答の遅い熱式空気流量計で計測する場合に、まず、熱式
空気流量計の出力の応答性を補償する逆変換を行い真の
流量に対応する出力をもとめ、その後リニアライザで信
号の線形化をする信号処理を行うことにより、脈動が生
じている場合においても平均検出流量の異常な低下が解
消され、正確な平均流量を求めることができる効果があ
る。
【図１】本発明の第１実施例のハードウエア構成を示す
図である。
図である。
【図２】本実施例の信号処理法の構成図である。
【図３】流量と時定数の関係を示す図である。
【図４】本実施例の信号処理方法の詳細を示す図であ
る。
る。
【図５】本実施例の逆変換方式で行った処理波形を示す
図である。
図である。
【図６】一定回転数で負荷を変化させたときの真の平均
流量と逆変換により求められた平均流量を示す図であ
る。
流量と逆変換により求められた平均流量を示す図であ
る。
【図７】逆流を検出するステップを示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例を示す構成図である。
【図９】本発明の第３の実施例を示す構成図である。
【図１０】本発明の第４の実施例を示す構成図である。
【図１１】本発明の第５の実施例を示す構成図である。
【図１２】本発明の第６の実施例を示す構成図である。
【図１３】本実施例で使用する熱式空気流量計のモデル
である。
である。
【図１４】本実施例で使用する逆変換モデルでを示す図
である。
である。
【図１５】従来の熱式空気流量計のモデルを示す図であ
る。
る。
【図１６】従来の逆変換モデルを示す図である。
【図１７】従来例の概要を示す図である。
【図１８】従来例の概要を示す図である。
【図１９】真の流量波形と従来の方法で逆変換した流量
波形を示す図である。
波形を示す図である。
【図２０】真の流量が得られる原理を説明する図であ
る。
る。
２０１…熱式空気流量計の信号、２０２…熱式空気流量
計、２０３…Ａ／Ｄ変換器、２０４…ＲＡＭ、２０５…
ＲＯＭ、２０６…エンジン制御ユニット、２０７…出力
ポート、２０８…ＣＰＵ、２０９…燃料噴射信号、２１
０…インジェクタ、２１１…排気管、２１２…エンジ
ン、２１３…スロットル、２１４…吸気管、２１５…各
種センサの信号。
計、２０３…Ａ／Ｄ変換器、２０４…ＲＡＭ、２０５…
ＲＯＭ、２０６…エンジン制御ユニット、２０７…出力
ポート、２０８…ＣＰＵ、２０９…燃料噴射信号、２１
０…インジェクタ、２１１…排気管、２１２…エンジ
ン、２１３…スロットル、２１４…吸気管、２１５…各
種センサの信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−40322（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−156117（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−196484（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−171984（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−358743（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−13859（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−17371（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/68 - 1/699
Claims (14)
- 【請求項１】内燃機関の吸入空気量を熱式流量計の出力
を用いて測定する空気流量計測装置において、前記熱式
流量計の出力を入力し応答遅れを補正する手段と、この
補正手段の出力を入力し予め記憶された前記熱式流量計
の特性に基づいて空気流量に対応する値に変換する手段
とを備えた空気流量計測装置。 - 【請求項２】前記予め記憶された前記熱式流量計の特性
は、関数として記憶されている請求項１記載の空気流量
計測装置。 - 【請求項３】前記予め記憶された前記熱式流量計の特性
は、テーブルとして記憶されている請求項１記載の空気
流量計測装置。 - 【請求項４】熱式流量計の出力信号を周期的にサンプリ
ングするサンプリング手段と、このサンプリング手段に
よりサンプリングされた信号から時定数を決定するとと
もに、この時定数をパラメータとして前記出力信号を真
の流量に対応する信号に逆変換してこの逆変換された信
号に対して線形化して流量を求める演算手段を備えた空
気流量計測装置。 - 【請求項５】前記時定数が一次遅れの時定数であり、か
つこの時定数が前記熱式流量計の出力信号を直接リニア
ライズ手段により線形化し、この線形化された出力を前
記時定数決定手段により求められるものである請求項４
に記載の空気流量計測装置。 - 【請求項６】熱式流量計の出力信号を周期的にサンプリ
ングするサンプリング手段と、このサンプリング手段に
よりサンプリングされた信号から時定数を決定する時定
数決定手段と、前記時定数をパラメータとして前記出力
信号を真の流量に対応する信号に変換する逆変換手段
と、この逆変換された信号に対して線形化作用を持つリ
ニアライズ手段を備え、前記出力信号が時定数決定手段
により時定数を決定され、前記逆変換手段により逆変換
された後に前記リニアライズ手段により線形化されて流
量を求める空気流量計測装置。 - 【請求項７】熱式流量計のアナログ出力信号を周期的に
サンプリングするＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器に
よりＡ／Ｄ変換されたデジタル信号を２つの系統に分離
して、第１の系統で真の流量に対応する出力からの誤差
を求めるための逆変換を行い、この逆変換された値を第
２の系統に加算しこの加算された信号信号に対して線形
化して流量を求める演算手段を備えた空気流量計測装
置。 - 【請求項８】熱式流量計の出力信号を周期的にサンプリ
ングし、このサンプリングされた信号から時定数を決定
し、この決定された時定数をパラメータとして前記出力
信号を真の流量に対応する信号に逆変換し、この逆変換
された信号に対して線形化して流量を求める空気流量計
測方法。 - 【請求項９】前記逆変換手段が、逆変換信号をＶＩＮ
Ｖ、熱式流量計の出力信号をＶ、時定数をτ、サンプリ
ング周期をＴ、現在時刻における値を添字０、前回のサ
ンプリング時刻における値を添字１としたとき、 【数２】 の演算を行うものである請求項４又は６に記載の空気流
量計測装置。 - 【請求項１０】前記時定数を求めるリニアライズ手段と
逆変換した信号を線形化するリニアライズ手段を同一の
もので行う請求項４又は６に記載の空気流量計測装置。 - 【請求項１１】前記サンプリング周期がクランク角によ
り定められるものである請求項４に記載の空気流量計測
装置。 - 【請求項１２】サンプリング周期が１２°以下のクラン
ク角度毎である請求項４又は５に記載の空気流量計測装
置。 - 【請求項１３】サンプリング周期がクロックで測定され
る時間毎であり、且つこの周期が回転速度に応じて可変
に設定されている請求項４に記載の空気流量計測装置。 - 【請求項１４】前記熱式流量計が、逆流判別手段を有す
るものである請求項４に記載の空気流量計測装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP14585195A JP3168876B2 (ja) | 1994-06-13 | 1995-06-13 | 空気流量計測装置及び空気流量計測方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13011294 | 1994-06-13 | ||
| JP6-130112 | 1994-06-13 | ||
| JP14585195A JP3168876B2 (ja) | 1994-06-13 | 1995-06-13 | 空気流量計測装置及び空気流量計測方法 |
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Family
ID=15026243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14585195A Expired - Fee Related JP3168876B2 (ja) | 1994-06-13 | 1995-06-13 | 空気流量計測装置及び空気流量計測方法 |
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| US6370935B1 (en) | 1998-10-16 | 2002-04-16 | Cummins, Inc. | On-line self-calibration of mass airflow sensors in reciprocating engines |
| WO2003012376A1 (fr) * | 2000-05-15 | 2003-02-13 | Hitachi, Ltd. | Procede et dispositif servant a mesurer le debit d'air thermique, son debitmetre et moteur a combustion interne |
| JP3619230B2 (ja) * | 2000-09-04 | 2005-02-09 | 株式会社日立製作所 | 熱式空気流量計 |
| JP4327344B2 (ja) | 2000-09-22 | 2009-09-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の吸入空気量検出装置 |
| JP2002130042A (ja) | 2000-10-19 | 2002-05-09 | Denso Corp | 内燃機関の筒内充填空気量検出装置 |
| JP2003314347A (ja) * | 2002-04-18 | 2003-11-06 | Denso Corp | 内燃機関の筒内充填空気量検出装置 |
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| JP4223915B2 (ja) | 2003-10-01 | 2009-02-12 | 株式会社日立製作所 | 熱式流量計及び制御システム |
| JP4072860B2 (ja) * | 2004-06-15 | 2008-04-09 | 株式会社デンソー | 内燃機関の吸入空気量検出装置 |
| WO2006051589A1 (ja) | 2004-11-11 | 2006-05-18 | Hitachi, Ltd. | 熱式流量測定装置 |
| DE102005001809A1 (de) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Verfahren zur Regelung eines thermischen bzw. kalorimetrischen Durchflussmessgeräts |
| JP5073949B2 (ja) * | 2006-02-02 | 2012-11-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 流量測定装置 |
| US8175835B2 (en) * | 2006-05-17 | 2012-05-08 | Honeywell International Inc. | Flow sensor with conditioning-coefficient memory |
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| JP5093406B1 (ja) * | 2011-05-13 | 2012-12-12 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP2019128308A (ja) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | 株式会社デンソー | 空気流量測定装置 |
| JP2019132600A (ja) * | 2018-01-29 | 2019-08-08 | 株式会社デンソー | 空気流量計測装置 |
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| JPS5638533A (en) * | 1979-09-05 | 1981-04-13 | Japan Electronic Control Syst Co Ltd | Electronically controlled fuel injector |
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| US5014550A (en) * | 1990-05-03 | 1991-05-14 | General Motors Corporation | Method of processing mass air sensor signals |
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1995
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- 1995-06-13 US US08/605,157 patent/US5750889A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-06-13 WO PCT/JP1995/001178 patent/WO1995034753A1/ja active Application Filing
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