JPH0432973B2

JPH0432973B2 -

Info

Publication number: JPH0432973B2
Application number: JP59039564A
Authority: JP
Inventors: Minoru Takahashi
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: JPS60183524A

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、この発明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、
スロツトル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の始点を検出して
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変動の一周期毎に現
れた。そこで、所定値（Tmax）より大きな周期
が現わ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。即ち、大流量時には
第３図ａに示すようなパルス列が発生するので、
大きな周期が現れる毎に平均周期を求めるとすれ
ば符号Ｑで示すような間隔で平均化が行なわれ、
その間隔が瞬時空気流量の一変動周期と合致する
こととなる。ところが、実際には第３図ｂに示す
ように、時々大きい周期の後に比較的長い周期が
現れ、これが所定値（Tmax）以上となることに
より、同図の符号Q′に示すように平均化が行な
われ、瞬時空気流量の一変動周期毎に正確に平均
化されない場合が生じる。本発明はこの点をも考
慮したものであり、所定値（Tmax）より大きな
周期が現れると必ず平均周期を求めることはせ
ず、前回の平均処理終了パルスから所定数
（Nmin）のパルスが現れる後に所定値（Tmax）
より大きな周期が現れたときに初めて平均処理を
行なうこととしている。こうすれば、第３図ｂに
示したようにパルスP1の後に比較的長い間隔を
置いてパルスP2が現れても、前回の平均終了パ
ルスがこの場合P1であるからそれは無視され、
パルスP3を検出したときに平均処理が実行され
る。従つて、瞬時空気流量の一変動周期毎に平均
処理を行なうことが可能となる。

また、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
カルマンセンサの所定数（Nmin）個のパルス毎
に平均が算出されることになり、比較的応答性良
く平均化し得るものとなる。

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、所定数（Nmin）のパルス発生後の所定値
（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、所定数（Nmin）のパルス発生後の所
定値（Tmax）より大きな周期を検出すれば
Nmax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４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。パルス
数計数手段CNは、カルマンセンサCSから出力さ
れるパルスを計数するもので、所定数（Nmin）
だけ計数するとその旨を所定周期検出手段DEに
通知し、所定数（Nmax）だけ計数すると算出手
段ATに算出指令を発する。パルス周期検出手段
PDは、カルマンセンサCSの出力パルスの周期を
計測し所定値（Tmax）より大きい周期を検出す
るもので、検出するとその旨を所定周期検出手段
DEに通知する。所定周期検出手段DEは、パルス
数計数手段CNで所定数（Nmin）のパルスが計
数された後パルス周期検出手段PDで所定値
（Tmax）以上の周期が検出されると、算出手段
ATに算出指令を発する。この算出手段ATは、
算出指令がパルス数計数手段CNからか或は所定
周期検出手段DEから発せられる毎に平均周期或
は平均空気流量を算出する。

第５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〜t48はカルマンセンサの各出力パルス、
Q1〜Q8は平均化された空気流量を示す。第４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（Q5〜Q7参照）、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）以上となるが、所定数（Nmin、ここ
では３とした）の制限により平均化はカルマンン
サCSの３パルス毎に行なわれることになる
（Q1、Q2、Q8参照）。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、ここで
は９とした）計数する毎に平均が算出される
（Q3、Q4参照）。

なお、第５図では、小流量から中流量に移行す
る際に、３パルス検出毎の平均からいきなり９パ
ルス検出毎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の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。また、
所定数（Nmin）も小流量時には例えば１とし、
中、大流量になるほど大きく例えば３と変化させ
れば小流量時に１パルス毎に平均化することが可
能となる。第６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５図と相違する
ところは、第５図の小流量における平均Q1、Q2
が平均Q10、Q11、Q12およびQ20、Q21、Q22に
それぞれ細分され、また小流量から中流量への移
行時の平均Q3がQ30、Q31にに細分されている点
である。この例は、所定数（Nmax）を順次３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。

更に、所定値（Nmax）の増加割合を、加速時
には少し小さくなるようにすれば、過度時とくに
小流量から大流量に急速する時により応答が良く
なるので好適である。

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７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５図、第６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８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〜S14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、所定数（Nmin）以上であ
るか否か判別する（S4）。ここで、所定数
（Nmin）未満と判別されると、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。また所定数
（Nmin）以上と判別されると、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（S5）、T2が所定周期
（Tmax）以上であるか否かを判別する（S6）。そ
して、T2が所定周期（Tmax）以上であればス
テツプ７へ移行し、所定周期（Tmax）未満であ
ればステツプS14へ移行する。

ステツプS7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をパルスカウント
数Ｎで割ることにより平均パルス周期T6を算出
する（S8）。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（S9）、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（S10）。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（S11、S12）。平均化処理を完了したとき
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（S13）。

また、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）。更
に、Nmin＝f₃（１／T6×エンジン回転数）なる
関係式（小流量時が例えば１で中から大流量にな
るほど大きく例えば３となるような関係式）によ
りNminの値を変更し（S22）、α＝f₄（１／T6×
エンジン回転数）なる関係式（小流量時には例え
ば１と小さく中から大流量になるほど例えば４と
大きくなる関係式）により所定値（Nmax）の増
量値αを変更する（S23）。大流量時にαの値を
大きくするのは、瞬時空気流量の変動幅の大きい
箇所では一変動周期当りに発生するカルマンセン
サの出力パルス数がバラツクからである。また、
平均周期或は平均空気流量の変化率等により加速
状態であるか否かを判別し（S24）、加速状態で
あればαを１だけ減じる処理を行なう（S25）。
ステツプS26、S27はαの値を１にクランプする
為の処理である。なお、１／T6×エンジン回転
数はＱ／ｎ（Ｑは平均流入空気量、ｎはエンジン
回転数）と等価であるから、前者の代りに後者を
流量の大小を判別するパラメータに使用しても良
い。

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
ス数計数手段により所定数（Nmax）より小さい
所定数（Nmin）が計数された後前記パルス周期
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、第３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、且つ、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
数（Nmin）個のパルス発生後に所定値
（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
きい大流量時には第３図ｂの如く大きな周期が連
続しても、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数パルス毎に平均が
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。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図はスロツトル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図は大流量時におけるカルマンセンサの出力パ
ルスの状態を示す図、第４図は本発明の構成説明
図、第５図及び第６図は本発明の動作説明図、第
７図は本発明の実施例の要部ブロツク図、第８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９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
前記パルス数計数手段により所定数（Nmax）よ
り小さい所定数（Nmin）が計数された後前記パ
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。４特許請求の範囲第３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（Nmin）は、小流量時には小さ
く中流量から大流量になるにつれて大きくなるよ
うな値であ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。５特許請求の範囲第４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（Nmin）を、算出した平均周期
或は平均空気流量の変化率等の内燃機関の過度状
態に応じて補正す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。