JPH0432972B2

JPH0432972B2 -

Info

Publication number: JPH0432972B2
Application number: JP59039563A
Authority: JP
Inventors: Minoru Takahashi; Kyoshi Yagi; Hirotoshi Tono; Teruo Fukuda; Akira Mori
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1984-03-01
Filing date: 1984-03-01
Publication date: 1992-06-01
Also published as: JPS60183523A

Description

【発明の詳細な説明】発明の技術分野本発明は、自動車エンジン等に流入する空気の
平均流量をカルマン渦式空気流量センサの出力パ
ルスを処理して検出する装置に関するものであ
る。

従来技術と問題点一般に、内燃機関においてはその吸入空気量を
計測し、計測結果に基づいて空燃比が一定になる
ように燃料噴射量を制御している。吸入空気量を
計測する計測装置は従来より各種提案されている
が、その中で、優れた応答性を有するカルマン渦
式空気流量センサ（以下カルマンセンサという）
が注目されている。このカルマンセンサは、内燃
機関の吸気側に渦発生体を置くとその近傍に空気
流量に比例した頻度で空気の渦（カルマン渦）が
発生することを利用し、カルマン渦の発生を公知
の各種の手段にて検出し、カルマン渦の発生に関
係したタイミングでパルスを発生するものであ
り、この発生したパルス信号の周期はその時の流
入空気量に反比例したものとなる。

ところで、内燃機関の空気流量は、吸気、排気
等の工程を周期として変動しており、第１図に示
すように、スロツトバルブ開度が大きくなればな
るほど、その変動幅も大きくなる。カルマンセン
サはこのような変動にも十分に追従するだけの応
答性を有するから、例えば第２図に示すように、
スロツトバルブ開度が大きい大流量時において
は、流量大の期間に発生する周期の極めて短いパ
ルス列と、流量小の期間に生じる周期の比較的短
いパルス列とを含むものとなる。従つて、何等か
の方法でパルスの周期の平均を求める必要が生じ
る。

この為の一般的な技術としては、エンジンクラ
ンク角の所定角度に相当する時間毎に前記パルス
信号を区切つてその平均を求めることが考えられ
る。これは、瞬時空気流量の一変動周期ｐに相当
する期間毎に平均を求めるものであり、期間の始
点、終点のタイミングはクランク角センサの所定
角度の出力で与えられる。この方式では、周期ｐ
を第２図の符号p₁に示すようにその始点、終点が
大きな周期の途中になるように設定すると、これ
ら大きな周期tlを計測することができなくなり、
平均化誤差があまりにも大きくなる。そこで、第
２図の符号p₂に示すように周期ｐが大きな周期tl
を含むように設定するものであるが、それでも周
期ｐの最初と終りのパルスの周期は計測できず誤
差が残ると共に、通常、周期ｐの始点を検出しか
らパルスを計数し得る状態になるまでにはどうし
ても多少の遅れ時間があるので、パルス周期の極
めて短い場所に始点を設定することはパルス数の
計数誤差を招来し、その為の誤差も加わる不都合
がある。

発明の目的本発明はこのような従来の欠点を改善したもの
であり、その目的は、瞬時空気流量の変動が激し
い大流量時における一変動毎のカルマンセンサ出
力パルス周期の平均を精度良く検出し得るように
することにある。

発明の原理、構成及び作用一般にカルマンセンサでは、大流量時の変動幅
の大きい時には、第２図に示したように、複数個
のパルスが出現すると共にパルス間隔（周期）の
大きい状態が瞬時空気流量の一周期毎に現れた。
そこで、所定値（Tmax）より大きな周期が現れ
る毎に平均周期を求めるようにすれば、変動幅が
大きい大流量時には変動の一周期毎に平均を算出
することができる。また、都合の良いことに、小
流量時におけるカルマンセンサの出力パルスの間
隔（周期）は、まばらで一般に大きい。従つて、
上述のようにすれば、小流量時にはカルマンセン
サの各パルス毎に平均が算出されることになり、
低流量時、高流量時とも応答性良くカルマンセン
サの出力パルスの平均周期を求めることが可能と
なる。しかし、中流量時にはパルスの周期は適当
な所定値（Tmax）より小さなものが殆どとな
る。この為、所定値（Tmax）より大きな周期が
現れる毎に平均周期を求めるだけでは中流量時の
平均化が困難となる。

この為、本発明では、パルスが所定数
（Nmax）現れる毎にその平均を算出することを
基本とし、所定値（Tmax）より大きな周期を検
出すればＮ個になる前に平均を算出するようにし
ている。こうすれば、低流量時、高流量時とも応
答性良くカルマンセンサの出力パルスの平均周期
を求めることが可能となり、中流量時にはTmax
以上の周期が現れなくても最低Ｎ個毎に平均が求
められることになる。

第３図は本発明の構成説明図であり、カルマン
センサCSからカルマン渦の発生に関係したタイ
ミングで発生されるパルス信号は、平均周期或は
平均空気流量算出手段ATに入力される。この算
出手段ATは、パルス数計数手段CNにより所定
数（Nmax）のパルスが計数されるか或はパルス
周期検出手段PDにより所定時間（Tmax）以上
の周期が検出される毎に平均周期或は平均空気流
量を算出する。

第４図は本発明の動作説明図であり、ａは瞬時
空気流量の時間的変化の一例を示し、ｂはその時
のカルマンセンサの出力パルスの一例を示す。な
お、ｔ１〜ｔ４９はカルマンセンサの各出力パル
ス、Q1〜Q14は平均化された空気流量を示す。
第３図のような構成によれば、所定時間
（Tmax）を大流量時に現れる最大周期より若干
小さ目に設定することにより、大流量時には変動
の一周期毎に平均が算出され（Q9〜Q11参照）、
低流量時にはカルマンセンサCSの出力パルスの
周期が所定時間（Tmax）以上となり、平均化は
カルマンセンサCSの出力パルス毎に行なわれる
ことになる（Q1〜Q6，Q12〜Q14参照）。また、
中流量時にはパルス数計数手段CNが所定パルス
数（Nmax）計数する毎に平均が算出される
（Q7，Q8参照）。

なお、第４図では、小流量から中流量に移行す
る際に、パルス検出毎の空気流量からいきなり大
きなＮ個の平均に切換わつている。これは、所定
数（Nmax）を固定とした為であり、この部分で
応答性が多少損なわれることは否めない。これを
改善するには、平均を算出したときのパルス数計
数手段CNを計数値に関連して所定数（Nmax）
を所定の範囲内で順次大きくすれば良い。第５図
はそのような対策を施したときの本発明の動作説
明図であり、第４図と相違するところは、中流量
時において先ずパルスｔ８からパルスｔ１０まで
の３個のパルスの平均（Q7）が求められ、次い
でパルスｔ１１からパルスｔ１５までの５個のパ
ルスの平均（Q8）が求められ、次いでパルスｔ
１６からパルスｔ２２までの７個のパルスの平均
（Q9）が求められている点にある。この例は、所
定数（Nmax）を順次２ずつ大きくしたが、どの
程度の割合で増加させるかは任意である。

また、エンジン回転数によつて、空気流量の変
動周期が決定され、従つて瞬時空気流量の変動幅
の大きい大流量時に現れるパルス間隔（周期）の
大きい状態も必然的に異なつてくる。従つて、パ
ルス周期検出手段PDにおける所定周期（Tmax）
はそのときのエンジン回転数に応じて最適値に設
定することが望ましい。即ち、エンジン回転数が
高いほど所定周期（Tmax）を小さくすると良
い。

発明の実施例第６図は本発明の実施例の要部ブロツク図であ
り、１は内燃機関、２はエアクリーナ、３はカル
マンセンサであり、カルマン渦が発生する毎にそ
の出力信号ａを“１”とするものである。４はス
ロツトルチヤンバ、５はインテークマニホール
ド、６は電磁式フユーエルインジエクタ、７は吸
入空気の流れを制御するスロツトバルブ、８はク
ランク角センサ、９はマイクロプロセツサ、１０
はメモリ、１１はクランク角センサ８の出力や他
のエンジンパラメータ例えば冷却水温、吸気温、
スロツトルバルブ開度、アイドルスイツチ等各種
スイツチのオンオフ情報等をマイクロプロセツサ
９に入力する為のデータ入力部、１２はデータ出
力部である。

吸入空気は、エアクリーナ２よりカルマンセン
サ３、スロツトルチヤンバ４を経てインテークマ
ニホールド５の各ブランチより各シリンダに供給
され、燃料はフユーエルインジエクタ６により内
燃機関１内に噴射される。また、吸入空気量は、
内燃機関の状態に応じて、第４図、第５図に示し
たように変化するものであり、その変化に応じて
出力信号ａも変化する。カルマンセンサ３の出力
信号ａはマイクロプロセツサ９の割込み端子
INTに入力され、出力信号ａの例えば立上がり
時に割込みがかけられる。

第７図はこの割込み処理の一例を示すフローチ
ヤートであり、S1〜S13は各ステツプを示す。

マイクロプロセツサ９は割込みがかかると、先
ずその時の時刻を最新パルス時刻Ｔ１として記憶
し（S1）、パルスカウント数Ｎを＋１カウントア
ツプする（S2）。次に、パルスカウント数Ｎが所
定数（Nmax）以上であるか否かを判別し、所定
数（Nmax）以上であればステツプS6へ移行し、
所定数未満であれば最新パルス時刻Ｔ１から１パ
ルス前の割込み時刻Ｔ３を引いて今回のパルス周
期Ｔ２を求め、Ｔ２が所定周期（Tmax）以上で
あるか否かを判別する（S5）。そして、Ｔ２が所
定周期（Tmax）以上であればステツプ６へ移行
し、所定周期（Tmax）未満であれば最新パルス
時刻Ｔ１の値を１パルス前の割込み時刻T3とし
て（S13）、メインルーチンへ復帰する。

ステツプS6では、最新パルス時刻Ｔ１から前
回の平均化終了時の時刻Ｔ５を引いて平均化する
パルス間時間Ｔ４を求め、このＴ４をパルス数Ｎ
で割ることにより平均パルス周期Ｔ６を算出する
（S7）。そして、最新パルス時刻Ｔ１を平均化終
了時の時刻Ｔ５として記憶し（S8）、所定数
（Nmax）の値を、今回のパルス数Ｎに常数αを
足した値に変更する（S9）。αは例えば２〜４程
度に設定する。また、Nmaxの最大値を制限する
為にNmaxを所定値βと比較し、βより大きくな
ればβの値にクランプする処理を行なう（S10、
S11）。平均化処理を行なつたときは、パルスカ
ウント数Ｎを零にクリアして次回の処理に備える
（S12）。

なお、マイクロプロセツサ９は第８図のフロー
チヤートに示すように、メインルーチンにおいて
Ｑ＝f₁（Ｔ６）なる公知の関係式より平均パルス
周期Ｔ６から平均空気流量Ｑを求め（S20）、且
つTmax＝f₂（エンジン回転数）なる関係式（エ
ンジン回転数が大きくなるほどTmaxが小さくな
るような関係式）によりエンジン回転数に応じて
Tmaxの値を変更する処理を行なう（S21）。

発明の効果以上説明したように、本発明は、カルマン渦式
空気流量センサからカルマン渦の発生に関係した
タイミングで発生されるパルス信号の周期に基づ
き内燃機関に流入する平均空気流量を検出する装
置において、発生する前記パルス信号の個数を計
数するパルス数計数手段と、発生する前記パルス
信号の周期を計数するパルス周期検出手段とを備
え、前記パルス数計数手段により所定数
（Nmax）のパルスが計数されるか或は前記パル
ス周期検出手段により所定時間（Tmax）以上の
周期が検出される毎に平均周期或は平均空気流量
を算出するようにしたものであり、一般にカルマ
ンセンサでは、大流量時の変動幅の大きい時に
は、第２図に示したように、パルス間隔（周期）
の大きい状態が瞬時空気流量の変動の一周期毎に
現れ、一方、小流量時におけるカルマンセンサの
出力パルスの間隔（周期）は一般に大きいから、
本発明のように、パルスが所定数（Nmax）現れ
る毎にその平均を算出することを基本とし、所定
値（Tmax）より大きな周期を検出すればＮ個に
なる前に平均を算出するようにすれば、変動幅が
大きい大流量時には変動の一周期毎に平均が算出
され、小流量時にはカルマンセンサの各パルス毎
に平均が算出されることになり、低流量時、高流
量時とも応答性良くカルマンセンサの出力パルス
の平均周期を求めることが可能となる。また、、
中流量時も少なくともNmax個毎に平均が算出さ
れることになる。

更に、大流量から小流量に移る時には、小流量
を検出したときに平均が算出されることになるの
で流入する空気量の低減を早期に検出することが
できる利点もある。このように、本発明によれ
ば、カルマンセンサの出力信号のみ処理するだけ
で、低流量時、高流量時とも応答性良くカルマン
センサの出力パルスの平均周期、平均空気流量を
算出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスロツトバルブ開度と内燃機関に流入
する瞬時空気流量の変動との関係を示す線図、第
２図は大流量時の瞬時空気流量とそのときのカル
マンセンサの出力パルスの状態を示す線図、第３
図は本発明の構成説明図、第４図及び第５図は本
発明の動作説明図、第６図は本発明の実施例の要
部ブロツク図、第７図はマイクロプロセツサ９の
割込み処理の一例を示すフローチヤート、第８図
はマイクロプロセツサ９のメインルーチンの要部
を示すフローチヤートである。１は内燃機関、２はエアクリーナ、３はカルマ
ンセンサ、４はスロツトルチヤンバ、５はインテ
ークマニホールド、６は電磁式のフユーエルイン
ジエクタ、７は吸入空気の流れを制御するスロツ
トルバルブ、８はクランク角センサ、９はマイク
ロプロセツサ、１０はメモリ、１１はデータ入力
部、１２はデータ出力部である。

Claims

【特許請求の範囲】１カルマン渦式空気流量センサからカルマン渦
の発生に関係したタイミングで発生されるパルス
信号の周期に基づき内燃機関に流入する平均空気
流量を検出する装置において、発生する前記パル
ス信号の個数を計数するパルス数計数手段と、発
生する前記パルス信号の周期を計数するパルス周
期検出手段とを備え、前記パルス数計数手段によ
り所定数（Nmax）のパルスが計数されるか或は
前記パルス周期検出手段により所定時間
（Tmax）以上の周期が検出される毎に平均周期
或は平均空気流量を算出するようにしたことを特
徴とするカルマン渦式空気流量センサによる平均
空気流量検出装置。２特許請求の範囲第１項記載のカルマン渦式空
気流量センサによる平均空気流量検出装置におい
て、前記所定時間（Tmax）は、エンジン回転数
等の機関パラメータで決定されることを特徴とす
るカルマン渦式空気流量センサによる平均空気流
量検出装置。３特許請求の範囲第１項記載のカルマン渦式空
気流量センサによる平均空気流量検出装置におい
て、前記所定数（Nmax）は、平均周期或は平均
空気流量を算出したときのパルスカウント数
（Ｎ）に関係して決定されることを特徴とするカ
ルマン渦式空気流量センサによる平均空気流量検
出装置。