JPS6162820A - カルマン渦エアフロ−センサを用いた吸入空気質量流量検出装置 - Google Patents

カルマン渦エアフロ−センサを用いた吸入空気質量流量検出装置

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JPS6162820A
JPS6162820A JP59183783A JP18378384A JPS6162820A JP S6162820 A JPS6162820 A JP S6162820A JP 59183783 A JP59183783 A JP 59183783A JP 18378384 A JP18378384 A JP 18378384A JP S6162820 A JPS6162820 A JP S6162820A
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JP
Japan
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intake air
flow rate
air
sensor
output
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JP59183783A
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Masaki Mitsuyasu
正記 光安
Toshiyuki Takimoto
滝本 敏幸
Keiji Aoki
啓二 青木
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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〕 本発明は、内燃機関の吸入空気量を検出するカルマン渦
エアフローセンサを用いた吸入空気質量流量検出装置に
係り、特に、電子制御燃料噴射装置を備えた自動車用エ
ンジンにおいて、吸入空気体積流量感知式のカルマン渦
エアフローセンサの出力信号処理回路を改良した吸入空
気質量流量検出装置に関する。
〔従来の技術〕
自動車用エンジン等の内燃機関の燃焼室に所定空燃比の
混合気を供給する方法の一つに、吸入空気量感知式の電
子制御燃料噴射装置を用いるものがある。これは、エン
ジン内に燃料を噴射するためのインジェクタを、例えば
スロットルボディに1個又は2個(1点噴射式の場合)
、又は、吸気マニホルドにエンジン気筒数個(多点噴射
式の場合)配設し、該インジェクタの開弁時間を、主に
エンジンの吸入空気量及びエンジン回転数に応じて制御
することにより、所定の空燃比の混合気がエンジン燃焼
室に供給されるようにするものである。
この吸入空気量感知式の電子制御燃料噴射装置で吸入空
気量の検出に用いられるエアフローセンサとしては、フ
ラップ式、熱線式等種々のものがあるが、近年、内燃機
関の吸気通路に配設したカルマン渦発生体の両側面近傍
に交互に生じるカルマン渦を利用して、空気流量を検出
するようにした、いわゆるカルマン渦エアフローセンサ
が実用化されている(特開昭57−1913)。
このカルマン渦エアフローセンサを用いて、空気の体積
流量を正確に検出する手段が、例えば、特開昭58−8
0523及び実願昭59−23210において提案され
ている。
ところで、カルマン渦エアフローセンサを用いた上述の
従来の空気流量検出手段は、空気の体積を検出するもの
であるので、大気圧が標準大気圧(760mmHg)よ
り低い高地で機関が運転された場合、吸入空気密度が減
少した分だけ実際に吸入される吸入空気質量が減り、空
燃比が悪化して最悪の場合機関のストールを発生する恐
れがある。これを防止するためには、検出した空気の体
積流量に大気圧補正をする必要がある。従来の体積流量
の大気圧補正の手段としては、(11機関の周囲の大気
圧を検出する大気圧センサを設け、この大気圧センサの
出力に応じて吸入空気体積流量を補正していた(特開昭
57−131841号公報)か、(2)排気系に設けら
れ、排気ガス中の、例えば酸素濃度を検出する0□セン
サの出力信号をフィードバックすることにより空燃比を
制御する空燃比学習制御によって吸入空気体積流量を補
正していた(特開昭57−26229号、特開昭58−
48739号)。
〔発明が解決すべき問題点〕
しかしながら、上記(])の従従来術によれば、大気圧
センサは制御性は良いが高価格であるという問題がある
また、上記(2)の従来技術によれば、コストアンプは
ないが、機関が高地から低地迄エンジンブレーキにより
運転される場合等は、燃料の供給が停+h (フューエ
ルカット)され且つフィードバック制御が中断するので
、フューエルカット期間が長く続いた後に低地で燃料噴
射が再開された時点では、学習補正係数はフィードバン
ク制御中断前の高地での値を保持しており、従って空燃
比はリンチ側に大きくずれ、この結果、排気ガスの悪化
、さらには機関ストールが発生ずる恐れがある。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の問題点を解決するために、本発明により、実願昭
59−23210において提供されたカルマン渦エアフ
ローセンサの信号処理回路を改良して、吸入空気質量を
検出できるようにした、カルマン渦エアフローセンサを
用いた吸入空気質量検出装置が提供される。
本発明により提供される吸入空気質量流量検出装置の構
成は、第1図に示されるように、内燃機関の吸気通路に
配設されたカルマン渦エアフローセンサと、該カルマン
渦エアフローセンサの出力に得られるアナログ信号を所
定のスレショルドレベルと比較することによりディジタ
ル信号を得る比較手段と、該ディジタル信号の周波数に
比例した値を吸入空気体積流量とする体積流量演算手段
とを備え、さらに前記カルマン渦エアフローセンサの出
力に得られるアナログ信号の振幅値を保持するピーク値
保持手段と、吸入空気体積流量と、標準大気圧の下で前
記カルマン渦エアフローセンサの出力に得られるアナロ
グ信号の振幅値との関係を記憶している記憶手段と、該
保持手段に保持されているアナログ信号の振幅値を、該
記憶手段に記憶されており、且つ、前記体積流量演算手
段により得られる吸入空気体積流量に対応する、標準大
気圧の下でのアナログ信号の振幅値で割った値に、標準
大気圧での空気密度を乗じた値を吸入空気密度とする吸
入空気密度演算手段と、前記体積流量演算手段により得
られる吸入空気体積流量に、該吸入空気密度を乗じて、
吸入空気質量流量を得る質量流量演算手段と、を具備し
ていることを特徴としている。
本発明においてはまた、第2図にその構成が示されるよ
うに、内燃機関の吸気通路に配設されたカルマン渦エア
フローセンサと、該カルマン渦エアフローセンサの出力
に得られるアナログ信号を所定のスレショルドレベルと
比較することによりディジタル信号を得る比較手段と、
該ディジタル信号の周波数に比例した値を吸入空気体積
流量とする体積流量演算手段と、該内燃機関の第1の運
転状熊パラメータに基づいて、該内燃機関への燃料の供
給停止が所定時間以上継続しているか否かを判別する燃
料供給停止判別手段と、該燃料の供給中及び該燃料の供
給停止時間が該所定時間より短い場合に、第2の運転状
熊パラメータに基づき、空燃比学習補正量を学習する手
段、及び、空燃比学習補正量を吸入空気密度に換算する
換算手段を具備し、さらに、前記カルマン渦エアフロー
センすの出力に得られるアナログ信号の振幅値を保持す
るピーク値保持手段と、吸入空気体積流量と、標準大気
圧の下で前記カルマン渦エアフローセンサの出力に得ら
れるアナログ信号の振幅値との関係を予め記憶している
記憶手段と、該燃料の供給が所定時間以上停止している
場合に該保持手段に保持されているアナログ信号の振幅
値を、該記憶手段に記憶されており、且つ、前記体積流
量演算手段により得られる吸入空気体積流量に対応する
、標準大気圧の下でのアナログ信号の振幅値で割った値
に、標準大気圧での空気密度を乗じた値を、該燃料の供
給の所定時間以上の停止中における吸入空気密度とする
吸入空気密度演算手段と、前記体積流量演算手段により
得られる吸入空気体積流量に、該換算手段又は該吸入空
気密度演算手段により得られた該吸入空気密度を乗じて
、吸入空気質量流量を得る質量流量演算手段と、を具備
することを特徴とするカルマン渦エアフローセンサを用
いた吸入空気質量流量検出装置が提供される。
・  〔作 用〕 吸入空気密度演算手段により、大気圧x mmHgにお
ける空気密度γ(に)は、次の式を演算して求まる。
ここで、γ(760)は標準大気圧(760+nn+H
g)での空気”E 度、VP(X)はカルマン渦エアフ
ローセンサの出力に得られる信号の振幅、V p (7
60)は吸入空気体積流量Qに対応する、標準大気圧(
760mm!1g)の下でのカルマン渦エアフローセン
サの出力信号の振幅値である。
上記の式が成立する理由は次の通りである。すなわち、
カルマン渦エアフローセンサの出力は後に詳述する如く
、光信号を光電変換したアナログ信号として取り出され
るが、このアナログ信号の振幅VP(に)はγ(X) 
V”に比例する。ただし、■は空気の流速であり、吸入
空気体積流NQに比例する。従って、同一の吸入空気体
積流量Qに対しては、光信号の振幅VP(X)は密度γ
(χ)に比例し、上記の式が成立する。
上式の右辺のうち、V P (760)は、吸入空気体
積流量Qの関数としてあらかじめ記憶手段に記憶されて
おり、検出した吸入空気体積流量に対応した値がV F
 (760)として読出される。また、標準大気圧での
空気密度γ(760)は既知である。■。
(X)はカルマン渦エアフローセンサの出力信号の振幅
値であり、ピーク値保持手段に保持されている。
ピーク値保持手段は通常のピークホールド回路により非
常に簡単に実現できるので、コストアップはない。
〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。
第3図は本発明の一実施例による、カルマン渦エアフロ
ーセンサが配設された電子制御燃料噴射式の内燃機関を
示す概略図である。第3図において、10は機関本体、
12は吸気通路、14は吸気通路12内に設けられたス
ロットル弁をそれぞれ示している。スロットル弁14は
運転室内のアクセルペダル16に連続している。
エアクリーナ18を介して吸入された空気は、本発明に
おいて用いられるカルマン渦エアフローセンサ20、ス
ロットル弁14、サージタンク22、吸気ボート24、
吸気弁26を含む吸気通路12を介して燃焼室28に送
り込まれる。
カルマン渦エアフローセンサ20から出力されるアナロ
グ信号は、信号処理回路30を介して、吸入空気体積流
量を表わすディジタル信号及び、アナログ信号の振幅値
を保持したピーク値の信号として、それぞれ制御回路3
1に送り込まれる。
燃焼後の排気ガスは、燃焼室28より排気弁32、排気
マニホルド34、排気管36を介して外部に排出される
。排気マニホルド34には排気ガス中の特定成分濃度、
例えば酸素濃度、酸化炭素濃度を検出する濃度センサ(
本実施例では酸素濃度を検出する02センサ)38が設
けられている。この0□センサ38から出力される電圧
信号も制御回路31に送り込まiる。
燃料噴射弁40は角気筒に対応して吸気ボート24の近
傍にそれぞれ設けられ制御回路31から与えられる駆動
信号に応じて開閉し、燃料タンク42からポンプ44に
よって加圧供給される燃料の間欠的噴射を行う。
第4図は第3図のTV−IV線断面図である。第3図及
び第4図において、カルマン渦エアフローセンサ20は
、吸気通路12中に配設されるカルマン渦発生体46、
該カルマン渦発生体46の両側面近傍に交互に生じる圧
力変動により、振動室48内を周期的に変位するように
された振動板50を含むカルマン渦エアフローセンサボ
ディ52と、吸気通路12内に発生した圧力変動を振動
板50が収容された振動室48に導くための導圧口54
とを備えている。振り室48は、光ファイバ56を介し
て信号処理回路30内の発生素子5日又は受光素子6′
oに接続されている。
第5図は第3図及び第4図に示した信号処理回路の一実
施例を示すブロック回路図である。第5図において、信
号処理回路30は、振動板50(第4図)に光を照射す
る発光素子60として、例えば発光ダイオードD1と、
前記振動体の変位による反射光量の周期的な変化をアナ
ログ信号に変換する受光素子58として、例えばフォト
トランジスタTRIと、該フォトトランジスタTRIの
出力をスレショルドレベルと比較することによって、吸
入空気体積流量に比例した周波数のディジタル信号、即
ち周波数パルスに変換する比較回路62と、前記フォト
トランジスタTRI出力のアナログ信号の平均値を検出
する平均値検出回路64と、該平均値が一定となるよう
に発光ダイオードD1への通電量をフィードバック制御
する発光量制御回路66と、を備えている。
信号処理回路30の上δ?構成自体は、本出願人による
実願昭59−23210において既に提案されている。
信号処理回路30には更に、本発明により受光素子とし
てのフォトトランジスタTRIの出力信号の振幅値を保
持する振幅ホールド回路68が設けられている。
なお、同図においてR1,R2は抵抗器、Vccは電源
電圧である。
第6図は第5図に示したフォトトランジスタTRIの出
力、すなわちノードNにおけるアナログ信号の波形図で
ある。同図に示されるように、カルマン渦エアフローセ
ンサ20のfia板50(第4図)が吸入空気流量に応
じて振動する振動周期に応じて、受光素子58としての
フォトトランジスタTRIのエミッタには2.5■を中
心として振動する振幅Vp (x)の正弦波に類似した
アナログ信号へが得られる。振幅VP(X)の大きさは
、吸入空気量Qlls)すなわち流速、及び吸入時の大
気圧x mmHgに依存している。
第7図は比較回路62において、アナログ信号Aを所定
のスレショルドレベルVいと比較することにより、比較
回路62の出力に得られる周波数パルスBの波形図であ
る。この周波数パルスBの周波数は吸入空気体積流量Q
(C/s)に比例している。
第8図は、大気圧x mmHgをパラメータとした、吸
入空気体積流量Q(C/s)とアナログ信号Aの振幅値
VP(X)との関係を示すグラフである。同図において
、大気圧を一定とした場合、振幅値V。
(x)はほぼ吸入空気量Qの二乗、すなわちQ2に比例
していることがわかる。従って、振幅値VP(x)はγ
(×)Qtに比例する。ここでr (x)は大気圧xm
ml1gにおける空気密度である。図において、実際の
曲線は大気圧760mm11gのグラフ、点線の曲線は
大気圧560mm11g (Dグラフをそれぞれ示して
いる。
そこで、標準大気圧760+nmHgにおける吸入空気
量Qとアナログ信号V P (760)との関係を予め
マツプとして記憶装置(後述するROM)に記憶してお
けば、任意の大気圧x mmHgにおける大気密度γ(
×)は、次の式 から演算できる。本発明はこのことに着目してなされた
ものである。
なお、第8図において、760mmHHにおける振幅値
V P (760)が、吸入空気量Qが84!/sを越
えたところでは一定となっているが、これは第4図に示
した振動板50の振れ角が本実施例では±5゜程度と極
めて小さいために、吸入空気量が多すぎると振動板50
が振動室48内の壁に張りついてしまうためである。
第9図は、第5図に示した振幅ホールド回路68の一実
施例を示す回路図である。第9図において、振幅ホール
ド回路68は周知の簡単なピークホールド回路で実現で
き、整流用ダイオードDIと、並列接続されたコンデン
サC1及び抵抗器R3からなっている。
第10図は第9図の振幅ホールド回路68の入力アナロ
グ信号Vt、、(第6図で示したアナログ信号A)と出
力信号V。u7を示すグラフである。同図に示されるよ
うに、アナログ信号Aの振幅■。
(X)は、コンデンサCIの両端に出力信号V。LIT
として保持される。
比較回路62(第5図)の出力に得られる、第7図に示
した周波数パルスと、振幅ホールド回路68の出力に得
られる、第10図に示した出力信号v0□は、制御回路
31 (第3図)に入力され前記平均値検出回路64は
、例えば第11図に示す如く、抵抗R4とコンデンサC
2からなるCR積分回路で構成されている。
前記発光量制御回路66は、例えば第12図に示す如く
、基準電圧V vsfを発生する、例えば分圧抵抗やツ
ェナーダイオードを含む基準電RV1と、前記平均値検
出回路64出力のアナログ信号平均値と基準電圧V r
efを比較して、アナログ信号平均値が基準電圧V r
afと等しくなるように制御出力を発生する差動増幅器
OPIと、該差動増幅器OPIの制御出力によってベー
ス電流値が増減され、前記発光ダイオードD1に流れる
電流を制御するための制御トランジスタTR2と、から
構成されている。第11図において、R5、R6、R7
は抵抗、C3はコンデンサである。
第13図は第3図に示した制御回路31を詳細に表わす
ブロック図である。
振幅ホールド回路68の出力信号■。LIT及び0□セ
ンサ38からの電圧信号はアナログマルチプレフサ機能
を有するアナログ/ディジタル(A/D)変換器70に
送り込まれ中央処理装置t(CPII)  72側から
与えられる選択信号に応じて選択的に2進信号に変換さ
れる。
比較回路62からの周波数パルスB(第7図)は入出力
(I 10)ボート74を介してCPU 72に入力さ
れる。
CPU 72よりI10ポート74の所定ビット位置に
噴射パルス幅TAUに相当する持続時間を有する1ビツ
トの噴射パルス信号が出力されると、駆動回路76はこ
れを駆動信号に変換する。この駆動信号は燃料噴射弁4
0に送り込まれてこれを付勢し、その結果、パルス幅T
AUに応じた量の燃料が噴射せしめられる。
A/D変換器70.I10ポート74 、CPU 72
はマイクロコンピュータの他の主構成要素であるランダ
ムアクセスメモリ(RAM)  7 B及びリードオン
リメモリ(ROM)  80にバス82を介して接続さ
れている。
ROM 80内には、後述する種々の制御プログラム及
びそれらの演算処理に用いられるデータ、第8図に示し
た吸入空気量Qと標準大気圧での振幅v、 (760)
とを関係づけたテーブル等があらかじめ記憶されている
cpυ72は所定時間毎にA/D変換開始指示をA/D
変換器70に対して行い、これによって振幅ホールド回
路6Bの出力及び0□センサ42の出力が順次A/D変
換されて)IAM 70の所定位置に格納される。
次に第14図から第16図のフローチャートによって本
発明の一実施゛例による制御回路30の動作を説明する
第14図は吸入空気質量流量検出の演算ルーチンを示す
フローチャートである。第14図において、第7図に示
した周波数パルスBの立上り毎にステップ141〜14
7が実行される。ステップ141〜144では、周波数
パルスの立上り時刻T1を検出し、前回の立上り時刻T
2との差をとってli1期T、を求めている。ステップ
145で定数Kを周期゛ T、で割ることにより、吸入
空気体積流量Qを得、RAM 7B内の所定領域に格納
する。ステップ146では、ROM 80に格納されて
いる第8図に示した関係を表わすテーブルを参照して、
ステップ145で得られ、RAM 78に格納されてい
る吸入空気量Qに対応する値f (Q)を標準大気圧7
60mm11gでの振幅V P (760)とする。ス
テップ147テは、第15図又は第16図のフローによ
り得られて、IIAM 7B内の他の所定領域に格納さ
れている空気密度γ(x)とステップ145で得られ、
RAM 7Bに格納されている吸入空気量Qを乗算して
、吸入空気質量流量Gが求まる。
第15図は空燃比フィードバック制御の中断中における
空気密度γ(X)の演算ルーチンを示すフローチャート
である。第15図において、この演算は、例えif1秒
毎にメインルーチン(図示省略)に対して割込みを行う
ことによりなされる。ステップ151では、空燃比フィ
ードバック制御中断中か否かを判別する。この判別は、
例えば08センサ38(第3図)の出力に基づいて行わ
れる。否であれば何もしないでメインルーチンにリター
ンする。中断中であれば、ステップ152で、振幅ホー
ルド回路68の出力から得られる振幅データAXを取込
む。振幅データA8は、第10図に示したピーク電圧■
。UTをAD変換したディジタル値であり、第10図に
示す中心電圧2.5vはAD変換されて、本実施例では
ディジタル値128としてあり、5■はディジタル値2
56に対応している。ステップ153では、ピーク電圧
■。LITに対応する振幅データA、と中心電圧2.5
Vに対応するディジタル値12Bとの差を演算し、これ
を現在の大気圧x mmHgにおける振幅Vp(x)と
する。ステップ154では、吸入空気体積流量Qが所定
値(本実施例では8I2/s)以上か否かが判別される
。Qが817S以上であれば、以後何もせずにメインル
ーチンにリターンする。これは、第8図に示し、゛且つ
前述したように、吸入空気体積流量Qが8p八を越えた
領域では、Vp(x)はQ2に比例するという関係が成
立しなくなるためである。Qが81!/s以下であれば
、ステップ115にて、フューエルカットすなわち、燃
料の供給停止が所定時間(本実施例では2分間)継続し
ているか否か判別される。否であれば高地から低地への
長時間連続運転ではないとみなし、本実施例では以後何
もせずにメインルーチンにリターンする。フューエルカ
ットが2分間以上継続している場合は、高地から低地へ
の長時間連続運転とみなして、ステップ156にて、を
演算する。ここで、Vp(x)はステップ153で得た
振幅値、V p (760)は第14図のステップ14
6で得た値、そしてr (760)は標準大気圧760
mmt1gでの空気密度である。ステップ156の後に
、メインルーチンにリターンする。かくして、フューエ
ルカットが長時間継続して0.センサによる空燃比フィ
ードバック制御が中断している場合の空気密度がカルマ
ン渦エアフローセンサにより適切に求められる。
なお、ステップ155でフューエルカットが2分間継続
していない場合は、空気密度を求めることなくメインル
ーチンとリターンするが、これは平地走行の場合等に起
る短時間のフューエルカットに対しては大気圧変化が大
きくないので、精度が比較的悪いカルマン渦エアフロー
センサによる空気密度の演算を行わず、第16図につい
て後述する0□センサによる空燃比フィードバック制御
により得られた最新の空気密度を用いることを意味して
いる。大気圧変化が少ない状態では、0.センサによる
空燃比フィードバック制御により得られた空気密度の精
度はカルマン渦エアフローセンサによるそれよりも高い
からである。従って、精度の問題を無視すれば、あるい
は、カルマン渦エアフローセンサの出力精度が向上すれ
ば、ステップ155における判別は不要となる。
第16図は02センサ信号の反転毎の空気密度γ(x)
の演算ルーチンを示すフローチャートである。第16図
において、この演算は、例えば0□センサ38の出力信
号の反転毎又は50m秒毎にメインルーチンに対して割
込みを行うことによりなされる。ステップ161では、
空燃比フィードバック制御が中断中か否かを、例えば0
2センサ38の出力に基づいて判別する。否であれば、
すなわちフィードバック制御中であればステップ162
にて、02センサ38の出力に応じて高地補正のための
空燃比学習補正量FGHACを周知の方法(第17図及
び第18図参照)により求め、次いでステップ163で
FGHACに所定の係数を乗じて空気密度γ(x)に換
算する。
フィードバック制御が中断中であればステップ164に
進み、フューエルカットが2分間継続中か否かが判定さ
れ、否であればステップ165にて最新のFGHAC(
今回のルーチンより前のルーチンで既に求められ、RA
M 78に格納されている)を読出し、これに上記所定
係数を乗じて空気密度γ(x)とする。フューエルカッ
トが2分以上継続している場合1よステップ166にて
、第15図のステップ156で求めた空気密度r (x
)RAM 7Bを読み出す。
ステップ163 、165で学習補正量FGIIACを
空気密度γ(x)に換算したが、この換算が可能な理由
を次に述べる。
0□センサ18による空燃比フィードバック制御中ば、
燃料噴射パルス幅TAtlは、周知の如(次の式で演算
される。
TAU  =TAUoxFAF  XFG)IAにこで
、TAUoは基本噴射パルス幅、FAFは空燃比フィー
ドバック補正係数、F G 11 A Cは高地補正の
ための空燃比学習補正量である。空燃比フィードバック
制御中は、0□センサ18の出力に基づいて実空燃比が
理論空燃比よりリッチ側にずれているかり−ン側にずれ
ているか検出され、リッチ側にずれた場合は燃料を減少
させるためにFAFを減少させる制御が行われ、リーン
側にずれた場合は燃料を増大させるためにFAFを増大
する制御が行われる。一方、空燃比フィードバック制御
が中断中はFAPは1.0に固定される。このため、空
燃比フィードバック制御中におけるFAFの平均値FA
FAVEは1.0を中心とする所定範囲内に収まるよう
にして、フィードバック制御中断からフィードバック制
御に移行する際の空燃比が極度に不連続とならないよう
にする必要がある。特に高地においては大気圧が低いた
め実空燃比はリッチ側にずれる。
そこで高地補正のための空燃比学習補正量F G HA
 Cを高地において減少するようにし、同時にFAFを
増大するようにすることにより、FAFAvtは1.0
を中心とする上記所定範囲内に収まる。高地においてF
GHACが減少することから明らかなように、FGHA
Cと大気密度γ(x)との間に相関関係があり、FGH
ACの増減に伴って大気密度γ(x)も増減する。
従ってステップ163 、165における換算が可能と
なる。
第17図は空燃比フィードバック補正係数FAFの演算
を含む燃料噴射パルス幅TAUを算出するプログラム例
を示しており、CPU 72はメインルーチンの途中あ
るいは所定時間毎の割り込みルーチン中でこの処理を実
行する。
まずステップ170ではO,センサ18からの出力がリ
ーン信号からリッチ信号にあるいはその逆に反転した直
後であるかどうかを判別する。0゜センサ18の出力は
第17図の処理ルーチン中あるいはA/D変換完了時に
実行される処理ルーチン中で基準値と比較され基準値よ
り大きい場合はリッチ信号、小さい場合はリーン信号と
してそれぞれ2進値が与えられる。
反転直後の場合はステップ171へ進み、その反転がリ
ッチからリーンへの反転であったかどうかを判別する。
リッチからリーンへの反転であった場合は、ステップ1
72へ進んで空燃比フィードバック補正係数FAFをR
5だけ増大させる。リーンからリッチへの反転であった
場合はステップ173へ進んでPAPをR3だけ減少さ
せる。ステップ172及び173の処理は、スキップ処
理と称するもので、0□センサ出力が反転した際にFA
Fを今までと逆方向に大幅に増減させ制御性の向上を図
ろうとするものである。
ステップ170において反転直後でないと判別した場合
は、ステップ174へ進み、0□センサ出力がリッチで
あるかリーンであるかを判別する。リーンの場合は、ス
テップ175へ進んでFAFをKi(Ki < < R
5)だけ増大させ、リッチの場合はステップ176でF
AFをKiだけ減少させる。従ってリーンの場合はFA
FがKiずつ徐々に増大リッチの場合はKlずつ徐々に
減少する。このようにステップ175及び176は02
センサ出力に応じてFAF積分するものである。リーン
の場合増大方向に、リッチの場合は減少方向にそれぞれ
積分される。
次のステップ177では、基本噴射パルス幅TAU。
が吸入空気体積流量及び回転速度から周知の方法で求め
られ、次いでステップ178において最終的な噴射パル
ス幅TAUが基本噴射パルス幅TAUO1空燃比フィー
ドバック補正係数FAF 、及び第18図の処理ルーチ
ンで求められる学習補正量FGHACから次式により求
められる。
T、AU  =TAUO・ FAF   −FGIIA
にのようにして算出した噴射パルス幅TAUからこのT
AUに相当する持続時間を有する噴射パルス信号を作成
する方法は種々のものが知られている。
例えば、噴射開始タイミング信号が生じた際に噴射パル
ス信号を“1”に反転させると共にその時の前述のフリ
ーランカウンタの値を知り、TAU経過後のこのカウン
タ値をコンベアレジスタにセットしておく。フリーラン
カウンタの値がコンベアレジスタのセット値の等しくな
った時点で割込みを発生させ、噴射パルス信号を“0゛
′に反転させ、これによってTAUに相当する持続時間
の噴射パルス信号が形成される。
第18図は高地補正のための学習補正量F G II 
A Cの演算プログラムを示している。
ステップ180においてCPU 72は、空燃比フィー
ドバック補正係数FAFの特定期間内の平均値FAFA
VEを算出する。次いでステップ181においてこの平
均値FAPAVEが下限値TLより小さいかどうかを判
別する。FAFAVE < T Lの場合はベース空燃
比(フィードバック制御により空燃比補正する前の空燃
比)がリンチになり過ぎているからステップ182に進
み、空燃比学習補正量FGI(ACを減少させ、同時に
FAFを増大させる。FAFを増大させるのは、フィー
ドバックによる積分制御より空燃比の制御速度を高める
ためである。
平均値FAFAVEが下限値TL以上の場合はステップ
183へ進みFAFAVEが上限値T、より大きいかど
うか判別する。FAFAvt >THの場合はベース空
燃比がリーンになり過ぎているからステップ184に進
んでFG)IACを増大させ、同時にFAFを減少させ
る。
ステップ183においてFAFAVアが上限値TH以下
の場合は、T、≦FAFAvt 5’r++であり、ベ
ース空燃比が許容範囲内に収まっているからF G I
I A Cの学、習はしない。
以上に記述した実施例においては、フューエルカットが
所定時間以上経過したときのみ、カルマン渦エアフロー
センサの出力から吸入空気質量流量を求めたが、フュー
エルカットの有無や空燃比フィードバック制御中か否か
に無関係に常にカルマン渦エアフローセンサの出力から
吸入空気質量流量を得るようにしてもよい。この場合は
第16図のフローチャートで示した制御は不要となり、
且つ、第15図に示したフローチャート中、ステップ1
51及びステップ155は不要となる。また、第15図
中のステップ154は、カルマン渦エアフローセンサの
振動板の振動室が改良されて第8図に示した如き振幅の
飽和現象が現われなくなれば不要となる。さらに、本発
明においては、第5図に示した信号処理回路を用いるこ
とに限定されず、他の様々な変形が可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、カルマン渦エア
フローセンサの出力振幅値と吸入空気体積流量との間に
ある所定の関係に着目して、低価格の振幅ホールド回路
を付加することにより、任意の大気圧に応じた吸入空気
質量流量を正確に検出できるので、内燃機関を大気圧の
低い高地から平野部迄連続的に運転する場合でも、排気
ガスの悪化や機関ストールを大幅なコストアンプなしに
防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図は本発
明の他の構成を示すブロック図、第3図は本発明の一実
施例による、カルマン渦エアフローセンサが配設された
電子制御燃料噴射式の内燃機関を示す概略図、 第4図は第3図のTV−IV線断面図、第5図は第3図
及び第4図に示した信号処理回路の一実施例を示すブロ
ック回路図、 第6図は第5図に示したフォトトランジスタの出力信号
の波形図、 第7図は比較回路の出力信号に得られる周波数パルスの
波形図、 第8図は大気圧x mmHgをパラメータとした、吸入
空気体積流量とアナログ信号の振幅値との関係を示すグ
ラフ、 第9図は第5図に示した振幅ホールド回路の一実施例を
示す回路図、 第10図は第9図の振幅ホールド回路の入力アナログ信
号と出力信号を示すグラフ、 第11図は第5図に示した平均値検出回路の一例を示す
回路図、 第12図は第5図に示した発光量制御回路の一例を示す
回路図、 第13図は第3図に示した制御回路を詳細に表わすブロ
ック図、 第14図は本発明の一実施例による吸入空気質量流量の
演算ルーチンを示すフローチャート、第15図は、本発
明の一実施例により、空燃比フィードバック制御の中断
中における空気密度の演算ルーチンを示すフローチャー
ト1、 第16図は、本発明の一実施例により、02センサの出
力信号の反転毎の空気密度の演算ルーチンを示すフロー
チャート、 第17図は空燃比フローチャート補正係数FAFの演算
を含む燃料噴射パルス幅の演算ルーチンの一例を示すフ
ローチャート、そして 第1B図は高地補正のための学習補正量の演算ルーチン
の一例を示すフローチャートである。 12・・・吸気通路、 20・・・カルマン渦エアフローセンサ、30・・・信
号処理回路、 31・・・制御回路、 62・・・比較回路、 68・・・振幅ボールド回路、 72・・・CPU。 80・・・ROM。 已 慢 月嘔 弔入 (七 〒≠ミ環 一コ== )台 同( 卦 ス や ○ 区 ] 。 〕 )   賜 第7図 T 第8図 第9図     照 第10図 第11図 6ム 第13図 $ 14 図  周波数パルス入力毎 第15図 1秒毎 フィードバックm11m41中断中 の空気密度検出 15] フィードバック    N。 制御中断中か YES 振幅データ A・を取込む  152 Vp(x) ←(Ax−128)  ’530≧8(飄
)YES NO]55 フューエルカット   N。 2分間継続か YES Vp(x) r(′)−爾Xr(760)  156【 リターンl 第17図 TAUの演算 ]70 セ・♀−釦力  Y巴 転向後か YES   リーンか    1ルチーリ−ン YES
つ              9 175176N○173172 FAF 4−FAF −FAF 4−FAF婚−−FA
F十にj     FAF−に      FAF −
R5FAF +RSル TAUOの算出 177 TAU−− TAUO−FAF−FGHAC178 第18図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.内燃機関の吸気通路に配設されたカルマン渦エアフ
    ローセンサと、該カルマン渦エアフローセンサの出力に
    得られるアナログ信号を所定のスレショルドレベルと比
    較することによりディジタル信号を得る比較手段と、該
    ディジタル信号の周波数に比例した値を吸入空気体積流
    量とする体積流量演算手段とを備え、さらに、 前記カルマン渦エアフローセンサの出力に得られるアナ
    ログ信号の振幅値を保持する振幅ホールド手段と、 吸入空気体積流量と、標準大気圧の下で前記カルマン渦
    エアフローセンサの出力に得られるアナログ信号の振幅
    値との関係を予め記憶している記憶手段と、該振幅ホー
    ルド手段に保持されているアナログ信号の振幅値を、該
    記憶手段に記憶されており、且つ、前記体積流量演算手
    段により得られる吸入空気体積流量に対応する、標準大
    気圧の下でのアナログ信号の振幅値で割った値に、標準
    大気圧での空気密度を乗じた値を吸入空気密度とする吸
    入空気密度演算手段と、 前記体積流量演算手段により得られる吸入空気体積流量
    に、該吸入空気密度を乗じて吸入空気質量流量を得る質
    量演算手段と、 を具備することを特徴とするカルマン渦エアフローセン
    サを用いた吸入空気質量流量検出装置。
  2. 2.内燃機関の吸気通路に配設されたカルマン渦エアフ
    ローセンサと、該カルマン渦エアフローセンサの出力に
    得られるアナログ信号を所定のスレショルドレベルと比
    較することによりディジタル信号を得る比較手段と、該
    ディジタル信号の周波数に比例した値を吸入空気体積流
    量とする体積流量演算手段と、該内燃機関の第1の運転
    状熊パラメータに基づいて、該内燃機関への燃料の供給
    停止が所定時間以上継続しているか否かを判別する燃料
    供給停止判別手段と、該燃料の供給中及び該燃料の供給
    停止時間が該所定時間より短い場合に、第2の運転状態
    パラメータに基づき、空燃比学習補正量を学習する手段
    と、及び、空燃比学習補正量を吸入空気密度に換算する
    換算手段とを具備し、さらに、 前記カルマン渦エアフローセンサの出力に得られるアナ
    ログ信号の振幅値を保持する振幅ホールド手段と、 吸入空気体積流量と、標準大気圧の下で前記カルマン渦
    エアフローセンサの出力に得られるアナログ信号の振幅
    値との関係を予め記憶している記憶手段と、 該燃料の供給が所定時間以上停止している場合に該振幅
    ホールド手段に保持されているアナログ信号の振幅値を
    、該記憶手段に記憶されており、且つ、前記体積流量演
    算手段により得られる吸入空気体積流量に対応する、標
    準大気圧の下でのアナログ信号の振幅値で割った値に、
    標準大気圧での空気密度を乗じた値を、該燃料の供給の
    所定時間以上の停止中における吸入空気密度とする吸入
    空気密度演算手段と、 前記体積流量演算手段により得られる吸入空気体積流量
    に、該換算手段又は該吸入空気密度演算手段により得ら
    れた該吸入空気密度を乗じて、吸入空気質量流量を得る
    質量流量演算手段と、を具備することを特徴とするカル
    マン渦エアフローセンサを用いた吸入空気質量流量検出
    装置。
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