JP5018526B2 - 流量計の信号処理システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に供給される空気流量を周波数として出力する流量計の信号処理システムに関するもので、特に発熱抵抗式空気流量計の信号処理システム（内燃機関の空気流量測定装置）に係わる。

［従来の技術］
従来より、発熱抵抗式空気流量計の信号処理システムの一例として、空気流量計で検出された空気流量を空気流量計から電圧値として取り出すように構成した電圧値出力型の発熱抵抗式空気流量計の信号処理システムが提案されている。
この信号処理システムは、センサ回路が１２Ｖのバッテリ電圧や、バッテリ電圧から電源回路を通して作成される５Ｖ基準電圧を基に形成されるため、ＥＣＵのＡ／Ｄ変換回路よりマイクロコンピュータに出力される出力信号によって空気流量が計測される。
このため、信号処理システムによって計測される空気流量は、Ａ／Ｄ変換回路に供給される電源電圧の電圧ばらつきや、ハーネス線の電圧降下、コネクタ類の接触抵抗の変動などによって影響を受けることで、信号処理システムでの空気流量の検出精度に問題があった。

また、発熱抵抗式空気流量計の信号処理システムの一例（他の例）として、内燃機関に供給される空気流量を周波数として取り出すように構成した周波数出力型の発熱抵抗式空気流量計の信号処理システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかるに、周波数として取り出された空気流量信号をＥＣＵのマイクロコンピュータ内で周波数から空気流量に変換する場合の演算方法に配慮が充分されているとは言えなかった。
そこで、空気流量に対応したパルス周波数信号を出力するように構成されたパルス周波数出力型の発熱抵抗式空気流量計の信号処理システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

［従来の技術の不具合］
ところが、特許文献２に記載の発熱抵抗式空気流量計より出力されるパルス周波数信号は、マイクロコンピュータに入力される。そして、マイクロコンピュータでは、パルス周波数信号の立上がりエッジの間隔時間を周期として計測し、周期−電圧変換処理部で周期を電圧値に変換し、変換された電圧値を電圧−流量変換部で空気流量に変換している。
したがって、マイクロコンピュータ内で、発熱抵抗式空気流量計より出力されるパルス周波数信号を空気流量に変換する際に、一旦、パルス周波数信号を周期に変換し、更にその周期を電圧値に変換している。これにより、パルス周波数信号から空気流量に変換するまでの変換時間が長くなったり、また、変換誤差が大きくなったりするので、応答性および計測精度が落ちるという問題が生じている。
特公平７−４６０５８号公報 特開２００２−１８１６０４号公報

本発明の目的は、流量計より出力されたパルス周波数信号から換算（変換・演算）される空気流量の応答性および計測精度を向上させることのできる流量計の信号処理システムを提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、流量計より出力されるパルス周波数信号を周期として検出し、その周期を空気流量に直接換算（変換・演算）しているので、パルス周波数信号から空気流量に変換するまでの変換時間が長くなったり、また、変換誤差が大きくなったりして変換精度が落ちることがない。
これによって、流量計より出力されたパルス周波数信号から換算（変換・演算）される空気流量の応答性および計測精度を向上させることができる。

また、流量計より出力されるパルス周波数信号を周期として検出する周期検出手段は、流量計より出力されるパルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻を順次検出し、次に、立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間をクロックで計測して、周期を検出する。

そして、請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段を備えており、この負荷検出手段で検出される内燃機関の負荷変動量が所定値以下の場合には、所定（一定または同一）のサンプリング周期中に検出した全ての立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間を平均化して、サンプリング周期中における平均周期（平均値）を検出する。
この場合には、例えば高速で定速走行時のように流量計で検出される空気流量が乱れても、サンプリング周期中における全ての立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間を平均化することで、空気流量の乱れを抑えることができる。これにより、空気流量演算手段で換算（演算）した空気流量に基づいて内燃機関を制御した場合であっても、内燃機関の機関回転速度の変動量を少なくすることができる。
請求項２に記載の発明によれば、周期検出手段は、流量計より出力されるパルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻を検出して、その立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻をレジスタに順次記憶し、次に、立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間をクロックで計測して、周期を検出する。

請求項３に記載の発明によれば、周期検出手段は、流量計より出力されるパルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻を順次検出し、次に、立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間をクロックで計測して、周期を検出する。
そして、内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段を備えており、この負荷検出手段で検出される内燃機関の負荷変動量が所定値以上の場合には、所定のサンプリングタイミングの直前に検出した立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間を含む、少なくとも１個または複数個の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間を平均化して、所定（一定または同一）のサンプリング周期中における平均周期（平均値）を検出する。
この場合には、サンプリング周期中における瞬時空気流量の変化が大きい、サンプリングタイミングの直前の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間を使用して、空気流量を求めることができるので、例えば内燃機関の過渡特性、車両の加速性能を向上することができる。
請求項４に記載の発明によれば、周期検出手段は、流量計より出力されるパルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻を検出して、その立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻をレジスタに順次記憶し、次に、立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間をクロックで計測して、周期を検出する。

請求項５に記載の発明によれば、パルス周波数信号とは、内燃機関に供給される空気流量に対応した周波数を有するパルス信号のことである。
請求項６に記載の発明によれば、流量計は、内燃機関の燃焼室に連通する空気通路に配設されている。そして、流量計のセンサ回路より出力される電気信号は、周波数変換回路でパルス周波数信号に変換される。これにより、流量計から、空気流量に対応したパルス周波数信号が出力される。

本発明を実施するための最良の形態は、流量計より出力されたパルス周波数信号から換算（変換・演算）される空気流量の応答性および計測精度を向上させるという目的を、パルス周波数信号の周期を空気流量に直接換算（変換）することで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図９は本発明の実施例１を示したもので、図１はエンジンの吸気管（インテークパイプ）に対する空気流量計の取付状態を示した図で、図２は空気流量計の信号処理システムを示した図で、図３は空気流量計の周波数変換回路を示した図で、図４はＥＣＵのマイクロコンピュータを示した図である。

本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）は、複数の気筒を有する内燃機関（例えば４気筒エンジン：以下エンジンと言う）Ｅの各気筒毎の燃焼室に供給される吸入空気の流量（吸入空気量、吸気量：以下空気流量と言う）に対応したパルス周波数信号を出力する空気流量計の信号処理システム（内燃機関の空気流量測定装置）を備えている。

この空気流量計の信号処理システムは、空気流量計（熱式エアフロメータ：以下ＡＦＭと呼ぶ）１より出力されるパルス周波数信号（ＡＦＭ出力信号）に基づいて空気流量を演算し、この演算された空気流量に基づいて燃料噴射量を演算し、この演算された燃料噴射量に応じてインジェクタ２２の通電時間（開弁期間）を可変制御する燃料噴射装置と、インジェクタ２２の通電時間を、電子スロットル装置および点火装置等の各システムと関連して制御するエンジン制御ユニット（エンジン制御装置：以下ＥＣＵと呼ぶ）２を有している。
なお、ＡＦＭ１およびＥＣＵ２の詳細は後述する。

本実施例のエンジンＥには、エアクリーナ、電子スロットル装置、燃料噴射装置および点火装置等が搭載されている。また、エンジンＥは、例えば自動車等の車両のエンジンルームに搭載されている。
ここで、エンジンＥは、エアクリーナのフィルタエレメント２１で濾過された清浄な吸入空気とインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）２２より噴射された燃料との混合気を燃焼室内で燃焼させて得られる熱エネルギーによりエンジン出力を得るガソリンエンジンである。また、エンジンＥは、各気筒毎の燃焼室内に吸入空気を導入するための吸気ダクト（吸気管）３と、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室より流出する排気ガスを外部に排出するための排気ダクト（排気管）４とを備えている。

エンジンＥは、インテークマニホールドの下流端に結合されるシリンダヘッド、およびこのシリンダヘッドとの間に燃焼室を形成するシリンダブロック等によって構成されている。
インテークマニホールドの下流部（またはシリンダヘッド）には、エンジンＥの各気筒毎の吸気ポート内に最適なタイミングで燃料を噴射するインジェクタ２２が取り付けられている。
また、シリンダヘッドには、先端部が各気筒の燃焼室内に露出するようにスパークプラグ２３が取り付けられている。

そして、シリンダヘッドの一方側に形成される吸気ポート（インテークポート）は、ポペット型のインテークバルブ（吸気バルブ）２４によって開閉される。また、シリンダヘッドの他方側に形成される排気ポート（エキゾーストポート）は、ポペット型のエキゾーストバルブ（排気バルブ）２５によって開閉される。
そして、シリンダヘッドまたはシリンダブロックの内部に形成されるシリンダボア内には、連接棒を介してクランクシャフトに連結されたピストン２６が、シリンダボアの中心軸線方向に摺動自在に支持されている。また、シリンダブロックには、エンジンＥのウォータジャケット２７に循環供給されるエンジン冷却水の温度（冷却水温）を検出する冷却水温センサ２８が搭載されている。また、シリンダブロックの下部に一体化されたクランクケースには、エンジンＥのクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度センサ２９が搭載されている。

エンジンＥの吸気ダクト３は、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室に吸入空気を供給するための吸気通路が形成されたケーシング（インテークダクト、吸気導入ダクト）である。そして、吸気通路は、エアクリーナのフィルタエレメント２１で濾過された清浄な外気（クリーンエア）を、インテークパイプ（またはエアクリーナホース）、電子スロットル装置のスロットルボディ、サージタンク、インテークマニホールドを経由して、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室に導入するための吸気導入通路である。
エンジンＥの排気ダクト４は、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室より流出する排気ガスを排気浄化装置を経由して外部に排出するための排気通路が形成されたケーシング（エキゾーストダクト、排気導出ダクト）である。そして、排気通路は、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスを、エキゾーストマニホールド、エキゾーストパイプ、排気浄化装置を経由して外部に排出するための排気排出通路である。

ここで、エアクリーナは、エンジンＥの吸気ダクト３の最上流部に設置されて、インレットダクト（外気導入ダクト）の上流端で開口した外気導入口より吸気通路に導入される空気（外気）を濾過するフィルタエレメント（濾過エレメント）２１を有している。このフィルタエレメント２１は、外気中に含まれる不純物（塵や埃、砂等のダスト）を捕捉して取り除くことで、硬質のダストがエンジンＥの燃焼室内に吸い込まれることによるエンジンＥの摺動部の摩耗を防止するエアフィルタである。そして、フィルタエレメント２１は、エアクリーナケースの内部に収容保持されている。
エアクリーナケースには、フィルタエレメント２１よりも吸気流方向の下流側に吸気ダクト３が設けられている。

燃料噴射装置とは、エンジンＥの各気筒毎の吸気ポート内に燃料を噴射供給するシステムのことである。この燃料噴射装置は、燃料タンクから燃料を汲み上げる電動フューエルポンプ、および電動フューエルポンプによって燃料タンクから汲み上げた燃料を、エンジンＥの各気筒毎の吸気ポート内に最適なタイミングで噴射するインジェクタ２２等によって構成されている。

点火装置とは、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室内の混合気がピストン２６の上昇に伴い圧縮された時に点火し、混合気を燃焼させるシステムのことである。この点火装置は、混合気に点火するための高電圧を発生させるイグニッションコイル、およびこのイグニッションコイルで発生した高電圧の電流により火花を飛ばして混合気に点火するスパークプラグ２３等によって構成されている。
なお、インジェクタ２２およびスパークプラグ２３は、エンジンＥの各気筒毎に対応してインテークマニホールドまたはシリンダヘッドに搭載されている。

電子スロットル装置とは、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室内に吸入空気を供給するための吸気通路を開閉する吸気通路開閉装置のことで、特にスロットルバルブ３１のバルブ角度（回転角度）に相当するスロットル開度に応じて、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室内に吸い込まれる空気流量を制御するシステムのことである。
電子スロットル装置は、エンジンＥの吸気ダクト３の途中に設置されたスロットルボディ、このスロットルボディの内部（吸気通路）を流れる空気流量を可変するバタフライ型のスロットルバルブ３１、およびこのスロットルバルブ３１を閉弁作動方向（または開弁作動方向）に付勢するリターンスプリング（またはデフォルトスプリング）等によって構成されている。

また、スロットルボディには、スロットルバルブ３１を支持固定するシャフト（回転軸）を開弁作動方向（または閉弁作動方向）に駆動するアクチュエータ３２が搭載されている。このアクチュエータ３２は、電力の供給を受けると駆動力を発生する電動モータ、およびこの電動モータの駆動力をスロットルバルブ３１のシャフトに伝達する動力伝達機構（例えば歯車減速機構）等を有している。
ここで、スロットルバルブ３１を駆動する電動モータは、ＥＣＵ２によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。

次に、本実施例のＡＦＭ１を図１ないし図３に基づいて詳細に説明する。
本実施例のＡＦＭ１は、特に熱線として発熱抵抗体（流量測定素子）の放熱量に基づいて空気流量を計測する発熱抵抗式空気流量計として使用される。このＡＦＭ１は、エンジンＥの吸気ダクト３の内部、例えばエアクリーナのアウトレットパイプまたはインテークパイプまたはスロットルボディに設置されている。吸気ダクト３の内部には、断面円形状の吸気通路が形成されている。
ここで、本実施例の吸気通路は、図１に示したように、メイン流路５およびバイパス流路６等を有している。
そして、ＡＦＭ１は、吸気ダクト３にプラグイン方式によって着脱自在に取り付けられている。このＡＦＭ１は、吸気ダクト３に組み付けられたセンサボディ（ハウジング）７と、このセンサボディ７の内部に設置されたセンシング部と、センサボディ７の図示上端部に設置された回路モジュール（制御モジュール）８とを備えている。

センサボディ７は、樹脂材料によって所定の形状に形成されており、吸気ダクト３の外部から、取付孔を貫通して吸気ダクト３の内部に挿し込まれている。このセンサボディ７の内部には、吸気ダクト３の内部を流れる吸入空気の一部をメイン流路５よりバイパスさせるバイパス流路６が形成されている。
バイパス流路６は、センサボディ７の上流端で開口する入口とセンサボディ７の下流端で開口する出口との間にＵターン部（バイパス流路６のＵターン部）を有している。このＵターン部は、バイパス流の流れ方向が１８０°反転（Ｕターン）するように形成されている。

センシング部は、バイパス流路６を流れるバイパス流の流量（空気流量）を測定（検出）する空気流量検出素子としての発熱抵抗体（熱式流量測定素子）１１を有する空気流量センサと、バイパス流路６を流れる吸入空気の温度（空気温度）を測定（検出）する空気温度検出素子としての感温抵抗体（感温素子、温度補償抵抗体）１２を有する空気温度センサとを備え、バイパス流路６のＵターン部よりバイパス流の流れ方向の上流側に配置されている。
発熱抵抗体１１は、例えば外径０．０２ｍｍの白金線よりなる抵抗線を円筒ボビンの外周に巻き付けて形成され、その白金線の両端部が、円筒ボビンの両端に取り付けられる一対のリード線（リード部）に電気的に接続されて、発熱抵抗体１１およびリード部の表面が保護膜によって被覆されている。
感温抵抗体１２は、発熱抵抗体１１と同様に、円筒ボビンの外周に巻き付けて形成され、白金線の両端部が、円筒ボビンの両端に取り付けられる一対のリード部に電気的に接続されて、感温抵抗体１２およびリード部の表面が保護膜によって被覆されている。

発熱抵抗体１１の円筒ボビンおよび感温抵抗体１２の円筒ボビンは、電気絶縁性材料により円筒状に設けられている。
発熱抵抗体１１のリード部および感温抵抗体１２のリード部は、例えば白金によって棒状に設けられ、一端側が円筒ボビンの内周に挿入されて接着剤（例えば高融点ガラス）により固定され、他端側が発熱抵抗体１１および感温抵抗体１２を支持する支持ピン（サポートピン）１３に溶接等により固定されている。
支持ピン１３は、制御モジュール８に内蔵される回路基板と発熱抵抗体１１のリード部および感温抵抗体１２のリード部とを電気的に接続するターミナルを兼ねている。
保護膜は、例えば酸化鉛を含有したガラスの塗布膜を８００℃前後の温度で焼結して形成される。

制御モジュール８は、吸気ダクト３の取付孔よりも外部側に突出した状態で配置されている。この制御モジュール８は、内蔵された回路基板上に、発熱抵抗体１１への供給電流量を制御する制御回路１４、およびこの制御回路１４より出力される電気信号をパルス周波数信号に変換する周波数変換回路１５を有している。
制御回路１４は、制御モジュール８に内蔵された回路基板上に配設されて、センサ回路としてのブリッジ回路（発熱抵抗体１１および感温抵抗体１２を含んで構成される回路）に電気的に接続されている。そして、制御回路１４は、発熱抵抗体１１の加熱温度と感温抵抗体１２で検出される空気温度との温度偏差が一定値になるように、発熱抵抗体１１に供給する供給電流量（電流値、電力量）を制御している。つまり、制御回路１４は、発熱抵抗体１１を通電（電流）制御する通電制御回路である。

制御回路１４は、発熱抵抗体１１から発熱抵抗体１１の周りを流れる吸入空気に放熱された放熱量を電気信号（発熱抵抗体１１の電気抵抗値または発熱抵抗体１１に印加される電圧値）として周波数変換回路１５に出力する。例えば発熱抵抗体１１および感温抵抗体１２は、ブリッジ回路の中に組み込まれ、発熱抵抗体１１の周りを流れる吸入空気流（バイパス流）により発熱抵抗体１１の放熱量が変化しても、常に一定の電気抵抗値（発熱温度、但し温度補償を伴う）を保つような電流制御を行い、この電流値を電圧変換（電圧値に変換）して周波数変換回路１５に出力する。
ここで、発熱抵抗体１１の加熱温度は、感温抵抗体１２の電気抵抗値に基づいて決定され、制御回路１４により周囲温度（感温抵抗体１２によって検出される空気温度）に対してほぼ一定の温度差（ΔＴ）となるように通電制御される。具体的には、例えば発熱抵抗体１１のΔＴが２００℃に制御されている場合、周囲温度（空気温度）が２０℃のとき、発熱抵抗体１１の温度が約２２０℃となるように通電制御され、また、周囲温度（空気温度）が４０℃のとき、発熱抵抗体１１の温度が約２４０℃となるように通電制御されている。

周波数変換回路１５は、制御回路１４より出力される電気信号（発熱抵抗体１１に印加される電圧値：電圧信号）をＡＦＭ出力信号（パルス周波数信号）に変換してＥＣＵ２へ出力するＶ−Ｆ変換回路である。
周波数変換回路１５は、制御回路１４より出力される電気信号（電圧値）をＶ−Ｆ変換器により、エンジンＥの各気筒の燃焼室内に吸い込まれる空気流量に対応した周波数を有するパルス信号（パルス周波数信号）に変換する。そして、周波数変換回路１５は、パルス周波数信号を、ＡＦＭ出力信号（内燃機関の空気流量信号）としてＥＣＵ２に出力する。

ここで、燃料噴射装置（インジェクタ２２）、点火装置（イグニッションコイル、スパークプラグ２３）、および電子スロットル装置（スロットルバルブ３１を駆動する電動モータ）は、ＥＣＵ２によって駆動（通電制御）されるように構成されている。
ＥＣＵ２は、モータ駆動回路、Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路（Ｉ／Ｏポート）およびマイクロコンピュータを備えている。また、ＥＣＵ２は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、マイクロコンピュータのメモリやレジスタ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づいて、例えばＡＦＭ１の信号処理、スロットル開度制御、燃料噴射制御および点火制御等のエンジン制御が実施される。また、ＥＣＵ２は、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、マイクロコンピュータのメモリやレジスタ内に格納された制御プログラムまたは制御ロジックに基づく上記のエンジン制御が強制的に終了されるように構成されている。

また、ＥＣＵ２は、エンジンＥを冷却するエンジン冷却水の温度（冷却水温）を検出する冷却水温センサ２８、エンジンＥのクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度センサ２９、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ、スロットルバルブ３１のバルブ開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室に供給される吸入空気の温度（吸気温）を検出する吸気温センサ、ＡＦＭ１および電動モータの電源電圧であるバッテリの電圧値（バッテリ電圧）を検出するバッテリ電圧センサ、および自動車等の車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ等の各種センサからのセンサ信号が、Ａ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後に、Ｉ／Ｏポートを経てマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
また、マイクロコンピュータは、ＡＦＭ１の周波数変換回路１５より出力されるパルス周波数信号に基づいて、エンジンＥの各気筒の燃焼室内に吸入される空気流量を計測する信号処理システム（空気流量計の信号処理システム）を構成している。そして、ＡＦＭ１より出力されるパルス周波数信号は、Ｉ／Ｏポートを経てマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。

また、ＡＦＭ１、冷却水温センサ２８、クランク角度センサ２９、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、吸気温センサ、バッテリ電圧センサおよび車速センサ等によって、エンジンＥの運転状態を検出する運転状態検出手段、自動車等の車両の走行状態を検出する走行状態検出手段が構成される。
そして、冷却水温センサ２８、クランク角度センサ２９、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、吸気温センサ、バッテリ電圧センサおよび車速センサ等の各種センサからのセンサ信号は、マイクロコンピュータのメモリに格納された制御プログラムまたは制御ロジックの制御周期（サンプリング周期）毎に繰り返しＡ／Ｄ変換回路を介して読み込まれる。
なお、クランク角度センサ２９は、エンジンＥのクランクシャフトの回転角度を電気信号に変換するピックアップコイルよりなり、例えば３０°ＣＡ（クランク角度）毎にＮＥパルス信号が出力される。
また、アクセル開度センサ、スロットル開度センサは、エンジンＥの負荷を検出する負荷検出手段として機能する。

マイクロコンピュータは、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置（レジスタ：ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ）、電源回路、タイマー（クロック）等の機能を含んで構成される周知の構造を備えている。
また、マイクロコンピュータは、クランク角度センサ２９より出力されたＮＥパルス信号の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（エンジン回転数：ＮＥ）を検出するための回転速度検出手段として機能する。

また、マイクロコンピュータは、所謂インプットキャプチャ機能を有するキャプチャ回路（周期検出手段）と、このキャプチャ回路で計測したサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期（τ）からエンジンＥの各気筒毎の燃焼室に供給される空気流量（Ｑ）を換算（変換・演算）する空気流量検出回路（空気流量検出手段、空気流量演算手段、周期−空気流量変換手段）とを備えている。
ここで、インプットキャプチャ機能とは、所定（例えば一定周期）のサンプリング周期中に、ＡＦＭ１の周波数変換回路１５より出力されるＡＦＭ出力信号（パルス周波数信号）の立下がりエッジの発生を検出すると共に、パルス周波数信号の立下がりエッジが発生した際の時刻（立下がりエッジの発生時刻、時刻データ）をエッジ発生時刻レジスタにラッチ（記録）できる機能のことである。

キャプチャ回路は、サンプリング周期中に、ＡＦＭ１の周波数変換回路１５より出力されるパルス周波数信号の立下がりエッジの発生を順次検出するエッジ検出手段と、サンプリング周期中に、パルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を示す時刻データ（ｔ１、ｔ２……ｔｎ）をエッジ発生時刻レジスタに順次記憶する時刻データ記憶手段とを備え、ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）の内部クロックとエッジ発生時刻レジスタと連動して、パルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を示す時刻データ（ｔ１、ｔ２……ｔｎ）を記憶する機能を有している。

また、キャプチャ回路は、サンプリングタイミング毎に、エッジ発生時刻レジスタに記憶（記録、格納）されたパルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間、つまり時刻データ間の間隔時間を内部クロックで計測して、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間を検出するエッジ間隔検出手段と、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間を、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期（τ）として検出する平均周期検出手段とを備え、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間を内部クロックで計測して、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期（τ）を検出する機能を有している。

［実施例１の信号処理方法］
次に、本実施例の空気流量計の信号処理方法を図１ないし図９に基づいて簡単に説明する。ここで、図５はパルス周波数信号、サンプリングタイミングを示したタイミングチャートで、図６はＥＣＵにおけるサンプリングタイミングの検出方法を示したフローチャートで、図７および図８はＥＣＵにおける空気流量計の信号処理方法を示したフローチャートで、図９はＥＣＵにおける空気流量の演算方法を示したフローチャートである。なお、図６ないし図９の制御ルーチン（制御プログラム）は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると起動する。

図６の制御ルーチンが起動するタイミングになると、先ず、ＥＣＵ２のサンプリングタイミング（例えば１つ前のサンプリングタイミング（キャプチャタイミング）：Ｔ）を示すパルス周波数信号の立上がりエッジの発生を検出しているか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１の判定処理を繰り返す。
また、ステップＳ１の判定結果がＹＥＳの場合には、図５に示したように、ＥＣＵ２のサンプリングタイミングを検出していることを表すサンプリングフラグ（ＦＬＡＧ）をＯＮする（ステップＳ２）。
ここで、ステップＳ２の制御処理において、ＥＣＵ２の第１サンプリングタイミング（例えば奇数回のサンプリングタイミング）を検出していることを表す第１フラグ（ＦＬＡＧ１）をＯＮし、ＥＣＵ２の第２サンプリングタイミング（例えば偶数回のサンプリングタイミング）を検出していることを表す第２フラグ（ＦＬＡＧ２）をＯＦＦしても良い。

次に、ＥＣＵ２のサンプリングタイミング（例えば次のサンプリングタイミング（キャプチャタイミング）：Ｔ）を示すパルス周波数信号の立上がりエッジの発生を検出しているか否かを判定する（ステップＳ３）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ３の判定処理を繰り返す。
また、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳの場合には、図５に示したように、ＦＬＡＧをＯＦＦする（ステップＳ４）。その後に、図６の制御ルーチンを抜ける。
ここで、ステップＳ４の制御処理において、ＦＬＡＧ１をＯＦＦし、ＦＬＡＧ２をＯＮしても良い。

次に、図７の制御ルーチンが起動するタイミングになると、先ず、ＥＣＵ２のサンプリングタイミング（例えば１つ前のサンプリングタイミング：Ｔ）を示すパルス周波数信号の立上がりエッジの発生を検出しているか否かを判定する。
具体的には、ＦＬＡＧがＯＦＦからＯＮに変更されたか否かを判定する。あるいはＦＬＡＧ１がＯＦＦからＯＮに変更され、且つＦＬＡＧ２がＯＮからＯＦＦに変更されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。この判定結果がＮＯの場合には、図７の制御ルーチンを抜ける。

また、ステップＳ１１の判定結果がＹＥＳの場合には、ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）の内部カウンタにおける立下がりエッジカウンタ値（ｎ）を「ｎ＝１」にセットする（ステップＳ１２）。
次に、ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）のインプットキャプチャ機能を利用して、ＡＦＭ１の周波数変換回路１５より出力されたパルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を検出すると共に、パルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を示す時刻データ（ｔｎ）をエッジ発生時刻レジスタに保存（記憶、記録）する（ステップＳ１３）。このとき、エッジ発生時刻レジスタでは、パルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を示す時刻データ（ｔｎ）を、同一のサンプリング周期における第１時刻データ群のうちのｎ番目の時刻データとして格納する。

次に、ＥＣＵ２のサンプリングタイミング（例えば次のサンプリングタイミング：Ｔ）を示すパルス周波数信号の立上がりエッジの発生を検出しているか否かを判定する。
具体的には、ＦＬＡＧがＯＮからＯＦＦに変更されたか否かを判定する。あるいはＦＬＡＧ１がＯＮからＯＦＦに変更され、且つＦＬＡＧ２がＯＦＦからＯＮに変更されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。この判定結果がＹＥＳの場合には、同一のサンプリング周期における第１時刻データ群のエッジ発生時刻レジスタへの格納が完了していることを表す第１格納完了フラグをＯＮする（ステップＳ１５）。その後に、図７の制御ルーチンを抜ける。

また、ステップＳ１４の判定結果がＮＯの場合には、ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）の内部カウンタにおける立下がりエッジカウンタ値（ｎ）をインクリメントする（ステップＳ１６）。その後に、図７のステップＳ１３の検出処理に進む。
ここで、上記のステップＳ１４の判定処理は、所謂割り込みルーチンで、ステップＳ１３、Ｓ１６の制御処理の実行中（または検出処理中）であっても、そのステップＳ１３、Ｓ１６の制御処理を中断（または中止）して、直ちにステップＳ１４の判定処理が実行される。

次に、図８の制御ルーチンが起動するタイミングになると、先ず、ＥＣＵ２のサンプリングタイミング（例えば１つ前のサンプリングタイミング：Ｔ）を示すパルス周波数信号の立上がりエッジの発生を検出しているか否かを判定する。
具体的には、ＦＬＡＧがＯＮからＯＦＦに変更されたか否かを判定する。あるいはＦＬＡＧ１がＯＮからＯＦＦに変更され、且つＦＬＡＧ２がＯＦＦからＯＮに変更されたか否かを判定する（ステップＳ２１）。この判定結果がＮＯの場合には、図８の制御ルーチンを抜ける。

また、ステップＳ２１の判定結果がＹＥＳの場合には、ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）の内部カウンタにおける立下がりエッジカウンタ値（ｎ）を「ｎ＝１」にセットする（ステップＳ２２）。
次に、インプットキャプチャ機能を利用して、ＡＦＭ１の周波数変換回路１５より出力されたパルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を検出すると共に、パルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を示す時刻データ（ｔｎ）をエッジ発生時刻レジスタに保存（記憶、記録）する（ステップＳ２３）。このとき、エッジ発生時刻レジスタでは、パルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を示す時刻データ（ｔｎ）を、同一のサンプリング周期における第２時刻データ群のうちのｎ番目の時刻データとして格納する。

次に、ＥＣＵ２のサンプリングタイミング（例えば次のサンプリングタイミング：Ｔ）を示すパルス周波数信号の立上がりエッジの発生を検出しているか否かを判定する。
具体的には、ＦＬＡＧがＯＦＦからＯＮに変更されたか否かを判定する。あるいはＦＬＡＧ１がＯＦＦからＯＮに変更され、且つＦＬＡＧ２がＯＮからＯＦＦに変更されたか否かを判定する（ステップＳ２４）。この判定結果がＹＥＳの場合には、同一のサンプリング周期における第２時刻データ群のエッジ発生時刻レジスタへの格納が完了していることを表す第２格納完了フラグをＯＮする（ステップＳ２５）。その後に、図８の制御ルーチンを抜ける。

また、ステップＳ２４の判定結果がＮＯの場合には、ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）の内部カウンタにおける立下がりエッジカウンタ値（ｎ）をインクリメントする（ステップＳ２６）。その後に、図８のステップＳ２３の検出処理に進む。
ここで、上記のステップＳ２４の判定処理は、所謂割り込みルーチンで、ステップＳ２３、Ｓ２６の制御処理の実行中（または検出処理中）であっても、そのステップＳ２３、Ｓ２６の制御処理を中断（または中止）して、直ちにステップＳ２４の判定処理が実行される。

次に、図９の制御ルーチンが起動するタイミングになると、先ず、ＥＣＵ２のサンプリングタイミング（Ｔ）を示すパルス周波数信号の立上がりエッジの発生を検出しているか否かを判定する。
具体的には、第１格納完了フラグまたは第２格納完了フラグがＯＦＦからＯＮに変更されたか否かを判定する。あるいはＥＣＵ２のサンプリングタイミング（Ｔ）を示すパルス周波数信号の立上がりエッジの発生を検出しているか否かを判定する（ステップＳ３１）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ３１の判定処理を繰り返す。

また、ステップＳ３１の判定結果がＹＥＳの場合には、第１格納完了フラグおよび第２格納完了フラグをＯＦＦする（ステップＳ３２）。
次に、同一のサンプリング周期における、平均周期（τ）を空気流量に換算する空気流量の演算が完了していることを表す演算完了フラグがＯＮしているか否かを判定する（ステップＳ３３）。この判定結果がＹＥＳの場合には、演算完了フラグをＯＦＦする（ステップＳ３４）。その後に、図９の制御ルーチンを抜ける。

また、ステップＳ３３の判定結果がＮＯの場合には、単位時間当たりのエンジンＥの負荷変動量（例えばアクセル開度またはスロットル開度の変化率）が第１所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。この判定結果がＹＥＳの場合には、ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）の内部クロックと連動して、エッジ発生時刻レジスタに保存されている同一のサンプリング周期における時刻データ群（第１時刻データ群または第２時刻データ群）を取り込み、同一のサンプリング周期における時刻データ群のうちの全ての時刻データ間の間隔時間を計測して、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間（Δｔ１、Δｔ２……Δｔｎ）を検出する（ステップＳ３６）。
次に、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間（Δｔ１、Δｔ２……Δｔｎ）を、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期（τ）として検出する（ステップＳ３７）。その後に、ステップＳ４３の演算処理に進む。

また、ステップＳ３５の判定結果がＮＯの場合には、単位時間当たりのエンジンＥの負荷変動量（例えばアクセル開度またはスロットル開度の変化率）が第１所定値よりも大きい第２所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３８）。この判定結果がＮＯの場合には、ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）の内部クロックと連動して、エッジ発生時刻レジスタに保存されている同一のサンプリング周期における時刻データ群（第１時刻データ群または第２時刻データ群）を取り込み、同一のサンプリング周期における時刻データ群のうちの一部（例えば次のサンプリングタイミングの直前の時刻データを含む複数個（３個））の時刻データ間の間隔時間を計測して、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間を検出する（ステップＳ３９）。
次に、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間（例えば次のサンプリングタイミングの直前のエッジ間隔時間を含む複数個（３個）のエッジ間隔時間）を、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期（τ）として検出する（ステップＳ４０）。その後に、ステップＳ４３の演算処理に進む。

また、ステップＳ３８の判定結果がＹＥＳの場合には、ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）の内部クロックと連動して、エッジ発生時刻レジスタに保存されている同一のサンプリング周期における時刻データ群（第１時刻データ群または第２時刻データ群）を取り込み、同一のサンプリング周期における時刻データ群のうちの一部（例えばサンプリングタイミングの直前）の時刻データ（ｔｎ−１、ｔｎ）間の間隔時間を計測して、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間を検出する（ステップＳ４１）。
次に、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号のエッジ間隔時間（例えばサンプリングタイミングの直前のエッジ間隔時間）を、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期（τ）として検出する（ステップＳ４２）。

ここで、エンジンＥの負荷変動量が第１所定値以下の場合には、同一のサンプリング周期中の全ての時刻データ間の間隔時間を平均化処理して、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期（τ）を求める。
また、エンジンＥの負荷変動量が第２所定値以上の場合には、同一のサンプリング周期中の一部（例えば次のサンプリングタイミングの直前）の時刻データ間の間隔時間を、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期（τ）として検出する。
また、エンジンＥの負荷変動量が第１所定値よりも大きく、第２所定値よりも小さい場合には、同一のサンプリング周期中の一部（例えば次のサンプリングタイミングの直前の時刻データを含む複数個（３個））の時刻データ間の間隔時間の平均値を、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期（τ）として検出する。

次に、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期（τ）からエンジンＥの各気筒毎の燃焼室に供給される空気流量（Ｑ）を換算（変換・演算）する（ステップＳ４３）。なお、換算される空気流量（Ｑ）を、サンプリングタイミングにおける瞬時空気流量としても良い。
次に、演算完了フラグをＯＮする（ステップＳ４４）。その後に、図９の制御ルーチンを抜ける。

なお、単位時間当たりのエンジンＥの負荷変動量（例えばアクセル開度またはスロットル開度の変化率）が所定値（第１所定値）以下の場合、つまりエンジンＥの定常運転時（自動車等の車両の定速走行時または減速走行時）に、ステップＳ３６、Ｓ３７の検出処理を実行しても良い。
また、単位時間当たりのエンジンＥの負荷変動量（例えばアクセル開度またはスロットル開度の変化率）が所定値（第２所定値）以上の場合、つまりエンジンＥの過度運転時（自動車等の車両の加速走行時）に、ステップＳ３９、Ｓ４０の検出処理、あるいはステップＳ４１、Ｓ４２の検出処理を実行しても良い。
また、ステップＳ３５、Ｓ３８の判定処理を廃止して、ステップＳ３６、Ｓ３７の検出処理またはステップＳ３９、Ｓ４０の検出処理またはステップＳ４１、Ｓ４２の検出処理のいずれかを実行するようにしても良い。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の空気流量計（熱式エアフロメータ）の信号処理システムを備えたエンジン制御システムの作用を図１ないし図９に基づいて簡単に説明する。

ＥＣＵ２は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）されると、スロットルバルブ３１を駆動する電動モータを通電制御すると共に、燃料噴射装置（電動フューエルポンプ、インジェクタ２２等）および点火装置（イグニッションコイル、スパークプラグ２３等）を駆動する。これにより、エンジンＥが運転される。
そして、エンジンＥの特定気筒が排気行程から、吸気バルブが開弁し、ピストン２６が下降する吸気行程に移行すると、ピストン２６の下降に従って当該気筒の燃焼室内の負圧（大気圧よりも低い圧力）が大きくなり、開弁している吸気ポートから混合気が吸い込まれる。

このとき、開弁している吸気ポートに連通する吸気通路に吸入空気の流れが発生する。そして、吸気通路に吸入空気の流れが発生すると、エアクリーナのフィルタエレメント２１で濾過された清浄な吸入空気の一部が、ＡＦＭ１のセンサボディ７のバイパス流路６に流入する。
そして、センサボディ７の内部（バイパス流路６）に設置されたセンシング部では、バイパス流路６を流れるバイパス流の流速が大きくなると、発熱抵抗体１１の放熱量が増大するので、感温抵抗体１２で測定される吸気温度との温度偏差（ΔＴ）を一定値に保つため、制御モジュール８の制御回路１４から発熱抵抗体１１に供給する供給電流量が大きくなる。
逆に、バイパス流路６を流れるバイパス流の流速が小さくなると、発熱抵抗体１１の放熱量が低減するので、制御モジュール８の制御回路１４から発熱抵抗体１１に供給する供給電流量が小さくなる。

この発熱抵抗体１１への供給電流量を電圧値に変換し、この変換した電圧値に対応したパルス周波数信号が、ＡＦＭ１の周波数変換回路１５から外部のＥＣＵ２へ出力され、ＥＣＵ２に内蔵されたマイクロコンピュータによって、エンジンＥの各気筒の燃焼室内に導入される空気流量が測定（演算）される。そして、マイクロコンピュータは、演算した空気流量（エンジンＥの各気筒の燃焼室への空気流量）とエンジン回転速度（エンジン回転数：ＮＥ）とから基本噴射時間を演算し、これにスロットル開度センサ、冷却水温センサ２８、吸気温センサ等の各種センサからのセンサ信号（例えばスロットル開度信号、エンジン冷却水温信号、エンジン吸気温信号等）の補正を加えて、総噴射時間（燃料噴射量）を演算する。そして、マイクロコンピュータは、燃料噴射量に応じてインジェクタ２２の通電時間および噴射タイミングを制御する。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の空気流量計の信号処理システムにおいては、同一のサンプリング周期中に、ＡＦＭ１の周波数変換回路１５より出力されるパルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を検出して、そのパルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を示す時刻データをエッジ発生時刻レジスタに順次記憶している。
次のサンプリングタイミングに到達した時点で、パルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間（時刻データ間の間隔時間）を内部クロックで計測して、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期として検出し、そのパルス周波数信号の平均周期を、エンジンＥの各気筒毎の燃焼室に供給される空気流量に換算している。
すなわち、本実施例の空気流量計の信号処理システムにおいては、ＡＦＭ１の周波数変換回路１５より出力されるパルス周波数信号を、内部クロックで、同一のサンプリング周期中における平均周期として検出し、その平均周期から空気流量に直接換算（変換・演算）している。

したがって、パルス周波数信号を空気流量に変換する際に、パルス周波数信号を周期として検出し、この周期を電圧値に変換し、更に電圧値を空気流量に変換する従来の技術（特許文献２に記載の信号処理システム）と比べて、パルス周波数信号から空気流量に変換するまでの変換時間が長くなったり、また、変換誤差が大きくなったりして変換精度が落ちることがない。これによって、ＡＦＭ１より出力されたパルス周波数信号から換算（変換・演算）される空気流量の応答性および計測精度を向上させることができる。

また、アクセル開度センサまたはスロットル開度センサで検出されるエンジンＥの負荷変動量（アクセル開度またはスロットル開度の変化率）が所定値（第１所定値）以下の場合、つまりエンジンＥの定常運転時、自動車等の車両の定速走行時には、同一のサンプリング周期中にエッジ発生時刻レジスタに記憶された全てのエッジの発生時刻間（時刻データ間）の間隔時間を平均化して、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期を検出している。
この場合には、例えば高速で定速走行時のようにＡＦＭ１のセンシング部（発熱抵抗体１１等）で検出される空気流量（バイパス流量）が乱れても、同一のサンプリング周期中における全ての時刻データ間の間隔時間を平均化することで、空気流量の乱れを抑えることができる。これにより、ＥＣＵ２のマイクロコンピュータ（空気流量検出手段）で計測（換算・演算）した空気流量に基づいてエンジンＥへの燃料噴射量を制御した場合であっても、エンジン回転数（ＮＥ）の変動量を少なくすることができる。

また、アクセル開度センサまたはスロットル開度センサで検出されるエンジンＥの負荷変動量（アクセル開度またはスロットル開度の変化率）が所定値（第２所定値）以上の場合、つまりエンジンＥの過渡運転時、自動車等の車両の加速走行時には、同一のサンプリング周期中にエッジ発生時刻レジスタに記憶された次のサンプリングタイミングの直前のエッジの発生時刻間（時刻データ間）の間隔時間を計測して、サンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期を検出している。
この場合には、当該サンプリング周期中における瞬時空気流量の変化が大きい、サンプリングタイミング直前の時刻データ間の間隔時間を使用して、空気流量を求めることができるので、例えばエンジンＥの過渡特性、自動車等の車両の加速性能を向上することができる。

図１０は本発明の実施例２を示したもので、図１０（ａ）は比較例１のパルス周波数信号を示したタイミングチャートで、図１０（ｂ）は実施例１のパルス周波数信号を示したタイミングチャートで、図１０（ｃ）は実施例２のパルス周波数信号を示したタイミングチャートである。

先ず、比較例１では、図１０（ａ）に示したように、同一のサンプリング周期（公開間隔：例えば４ｍｓｅｃ程度）における時刻データ群のうちの一部（例えば前回のサンプリングタイミングの直後の時刻データを含む３時刻データ（キャプチャ個数：３時刻））間の間隔時間および周期を計測し、その周期から空気流量を演算している。
この場合には、空気流量計のＡＦＭ出力信号（パルス周波数信号）が最低空気流量時に１ｋＨｚ、最大空気流量時に１０ｋＨｚとすると、３時刻データを検出してからサンプリングタイミングまでの遅れ時間（経過時間）が最低空気流量時に２．０ｍｓｅｃ、最大空気流量時に３．８ｍｓｅｃとなる。特に高い周波数（高流量）で、３時刻データを検出した後、次のサンプリングタイミングまでの時間遅れが大きいので、エンジンＥの過渡運転時におけるエンジン制御性が悪化する可能性がある。

次に、実施例１では、図１０（ｂ）に示したように、同一のサンプリング周期（公開間隔：例えば４ｍｓｅｃ程度）における時刻データ群のうちの一部（例えばサンプリングタイミングの直前の時刻データを含む３時刻データ（キャプチャ個数：３時刻））間の間隔時間および周期を計測し、その周期から空気流量を演算している。
この場合には、ＡＦＭ１のＡＦＭ出力信号（パルス周波数信号）が最低空気流量時に１ｋＨｚ、最大空気流量時に１０ｋＨｚとすると、３時刻データを検出してからサンプリングタイミングまでの遅れ時間（経過時間）が最低空気流量時に１．０ｍｓｅｃ、最大空気流量時に０．１ｍｓｅｃとなる。特に高い周波数（高流量）で、３時刻データを検出した後、次のサンプリングタイミングまでの時間遅れが小さくなるので、エンジンＥの過渡運転時におけるエンジン制御性を向上することができる。

次に、実施例２では、図１０（ｃ）に示したように、同一のサンプリング周期（公開間隔：例えば２ｍｓｅｃ程度）における時刻データ群のうちの一部（例えばサンプリングタイミングの直前の時刻データを含む２時刻データ（キャプチャ個数：２時刻））間の間隔時間および周期を計測し、その周期から空気流量を演算している。
この場合には、ＡＦＭ１のＡＦＭ出力信号（パルス周波数信号）が最低空気流量時に１ｋＨｚ、最大空気流量時に１０ｋＨｚとすると、２時刻データを検出してからサンプリングタイミングまでの遅れ時間（経過時間）が最低空気流量時に１．０ｍｓｅｃ、最大空気流量時に０．１ｍｓｅｃとなる。これにより、実施例１と同様に、高い周波数（高流量）で、２時刻データを検出した後、次のサンプリングタイミングまでの時間遅れが小さくなるので、エンジンＥの過渡運転時におけるエンジン制御性を向上することができる。

また、上記の比較例１および実施例１のように、サンプリング周期が４ｍｓｅｃで３時刻データを記録すると、エンジンＥの高速回転領域でエイリアシングが発生するという不具合がある。特に、例えば図１１に示したように、４気筒エンジンで７３２４ｒｐｍ、６気筒エンジンで４８８３ｒｐｍ、８気筒エンジンで３６６２ｒｐｍのときに、同一のサンプリング周期における空気流量のサンプリングタイミングとエンジンＥの吸気脈動の周波数成分とが重複し、エイリアシングが発生するという不具合がある。
そこで、エンジンＥの高速回転領域の場合には、図１０（ｃ）に示したように、サンプリング周期が２ｍｓｅｃで２時刻データを記録することにより、エンジンＥの高速回転領域でのエイリアシングを抑制することができる。

［変形例］
本実施例では、空気流量検出素子としての発熱抵抗体を有する空気流量センサまたは空気温度検出素子としての感温抵抗体を有する空気温度センサとして、円筒ボビン、この円筒ボビンの両端に挿入される一対のリード線（リード部）、円筒ボビンの外周に巻き付けられてリード部に接続される抵抗線（発熱抵抗体または感温抵抗体）、この抵抗線およびリード部を保護する保護膜等によって構成される空気流量センサまたは空気温度センサを用いたが、空気流量センサまたは空気温度センサとして、シリコン基板（回路基板）の表面に所定のパターンで形成される発熱抵抗体よりなる空気流量センサまたは感温抵抗体よりなる空気温度センサを用いても良い。
また、ボビンの形状を円柱状に形成しても良い。

本実施例では、所定（一定周期）のサンプリング周期中に、ＡＦＭ１より出力されるＡＦＭ出力信号（パルス周波数信号）の立下がりエッジの発生を検出し、このパルス周波数信号の立下がりエッジが発生した際の時刻をエッジ発生時刻レジスタに記憶（格納）しているが、所定（一定周期）のサンプリング周期中に、ＡＦＭ１より出力されるＡＦＭ出力信号（パルス周波数信号）の立上がりエッジの発生を検出し、このパルス周波数信号の立上がりエッジが発生した際の時刻（立上がりエッジの発生時刻）をエッジ発生時刻レジスタに記憶（格納）しても良い。

本実施例では、同一のサンプリング周期中に、ＡＦＭ１の周波数変換回路１５より出力されるパルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を検出して、そのパルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻を示す時刻データをエッジ発生時刻レジスタに順次記憶し、パルス周波数信号の立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間（時刻データ間の間隔時間）を内部クロックで計測して、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期を検出しているが、同一のサンプリング周期中に、ＡＦＭ１の周波数変換回路１５より出力されるパルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻を順次検出し、そのパルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間（時刻データ間の間隔時間）を内部クロックで計測して、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期を検出しても良い。

また、同一のサンプリング周期中に、ＡＦＭ１の周波数変換回路１５より出力されるパルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻を順次検出し、そのパルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間（時刻データ間の間隔時間）を内部クロックで計測した後に、パルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間（時刻データ間の間隔時間）をエッジ発生時刻レジスタに順次記憶し、パルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻間の間隔時間（時刻データ間の間隔時間）を内部クロックで計測して、同一のサンプリング周期中におけるパルス周波数信号の平均周期を検出しても良い。

エンジンの吸気管（インテークパイプ）に対する空気流量計の取付状態を示した断面図である（実施例１）。 空気流量計の信号処理システムを示した構成図である（実施例１）。 空気流量計の制御回路と周波数変換回路を示したブロック図である（実施例１）。 ＥＣＵのマイクロコンピュータの周期検出手段と空気流量演算手段を示したブロック図である（実施例１）。 パルス周波数信号、サンプリングタイミングを示したタイミングチャートである（実施例１）。 ＥＣＵにおけるサンプリングタイミングの検出方法を示したフローチャートである（実施例１）。 ＥＣＵにおける空気流量計の信号処理方法を示したフローチャートである（実施例１）。 ＥＣＵにおける空気流量計の信号処理方法を示したフローチャートである（実施例１）。 ＥＣＵにおける空気流量の演算方法を示したフローチャートである（実施例１）。 （ａ）は比較例１のパルス周波数信号を示したタイミングチャートで、（ｂ）は実施例１のパルス周波数信号を示したタイミングチャートで、（ｃ）は実施例２のパルス周波数信号を示したタイミングチャートである。 ＥＣＵのサンプリングタイミングとエンジンの吸気脈動の変化とを示したタイミングチャートである（比較例１）。

符号の説明

Ｅ エンジン（内燃機関）
１ ＡＦＭ（空気流量計、内燃機関の空気流量測定装置）
２ ＥＣＵ（空気流量計の信号処理システム、内燃機関の空気流量測定装置）
３ 吸気ダクト（吸気管）
４ 排気ダクト（排気管）
５ メイン流路（空気通路）
６ バイパス流路（空気通路）
１１ 発熱抵抗体（熱式流量測定素子）
１２ 感温抵抗体（感温素子、温度補償抵抗体）
１４ 制御回路
１５ 周波数変換回路

Claims (6)

1. 内燃機関に供給される空気流量に対応したパルス周波数信号を出力する流量計の信号処理システムにおいて、
   （ａ）前記流量計より出力されるパルス周波数信号を、周期として検出するにあたり、前記パルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻を順次検出し、前記エッジの発生時刻間の間隔時間をクロックで計測して、前記周期を検出する周期検出手段と、
   （ｂ）この周期検出手段で検出された周期を、空気流量に換算する空気流量演算手段と、
   （ｃ）前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と
   を備え、
   前記周期検出手段は、前記負荷検出手段で検出される前記内燃機関の負荷変動量が所定値以下の場合、所定のサンプリング周期中に検出した全ての前記エッジの発生時刻間の間隔時間を平均化して、前記サンプリング周期中における平均周期を検出することを特徴とする流量計の信号処理システム。
2. 内燃機関に供給される空気流量に対応したパルス周波数信号を出力する流量計の信号処理システムにおいて、
   （ａ）前記流量計より出力されるパルス周波数信号を、周期として検出するにあたり、前記パルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻を検出して、前記エッジの発生時刻をレジスタに順次記憶し、前記エッジの発生時刻間の間隔時間をクロックで計測して、前記周期を検出する周期検出手段と、
   （ｂ）この周期検出手段で検出された周期を、空気流量に換算する空気流量演算手段と、
   （ｃ）前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と
   を備え、
   前記周期検出手段は、前記負荷検出手段で検出される前記内燃機関の負荷変動量が所定値以下の場合、所定のサンプリング周期中に検出した全ての前記エッジの発生時刻間の間隔時間を平均化して、前記サンプリング周期中における平均周期を検出することを特徴とする流量計の信号処理システム。
3. 内燃機関に供給される空気流量に対応したパルス周波数信号を出力する流量計の信号処理システムにおいて、
   （ａ）前記流量計より出力されるパルス周波数信号を、周期として検出するにあたり、前記パルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻を順次検出し、前記エッジの発生時刻間の間隔時間をクロックで計測して、前記周期を検出する周期検出手段と、
   （ｂ）この周期検出手段で検出された周期を、空気流量に換算する空気流量演算手段と、
   （ｃ）前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と
   を備え、
   前記周期検出手段は、前記負荷検出手段で検出される前記内燃機関の負荷変動量が所定値以上の場合、所定のサンプリングタイミングの直前に検出した前記エッジの発生時刻間の間隔時間を含む、少なくとも１個または複数個の前記エッジの発生時刻間の間隔時間を平均化して、所定のサンプリング周期中における平均周期を検出することを特徴とする流量計の信号処理システム。
4. 内燃機関に供給される空気流量に対応したパルス周波数信号を出力する流量計の信号処理システムにおいて、
   （ａ）前記流量計より出力されるパルス周波数信号を、周期として検出するにあたり、前記パルス周波数信号の立上がりまたは立下がりエッジの発生時刻を検出して、前記エッジの発生時刻をレジスタに順次記憶し、前記エッジの発生時刻間の間隔時間をクロックで計測して、前記周期を検出する周期検出手段と、
   （ｂ）この周期検出手段で検出された周期を、空気流量に換算する空気流量演算手段と、
   （ｃ）前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と
   を備え、
   前記周期検出手段は、前記負荷検出手段で検出される前記内燃機関の負荷変動量が所定値以上の場合、所定のサンプリングタイミングの直前に検出した前記エッジの発生時刻間の間隔時間を含む、少なくとも１個または複数個の前記エッジの発生時刻間の間隔時間を平均化して、所定のサンプリング周期中における平均周期を検出することを特徴とする流量計の信号処理システム。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の流量計の信号処理システムにおいて、
   前記パルス周波数信号とは、前記内燃機関に供給される空気流量に対応した周波数を有するパルス信号のことであることを特徴とする流量計の信号処理システム。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の流量計の信号処理システムにおいて、
   前記流量計は、前記内燃機関の燃焼室に連通する空気通路に配設されて、
   前記内燃機関の燃焼室に供給される空気流量に対応した電気信号を出力するセンサ回路、およびこのセンサ回路より出力される電気信号を前記パルス周波数信号に変換する周波数変換回路を有していることを特徴とする流量計の信号処理システム。

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