JPH06501551A - 流体流量を定める方法 - Google Patents

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】 流体流量を定める方法 技術の現状 本発明は、流体流量、特に内燃機関の空気質量流を定める方法であって、加熱電 流が流れる温度依存性の抵抗が流体の流路に配置され、加熱電流の大きさが流体 流量を表す値になり、また抵抗の温度が温度センサにより検出され加熱電流を調 節する回路装置により一定値に調節される方法に関する。　・内燃機関へ供給さ れる空気質量をめ、このめた値を制御装置に入力して内燃機関の運転パラメータ を調節することが知られている。このためにいわゆる熱線式あるいは熱薄膜式エ アフローメータを使用されることが知られている。熱線式エアフローメータの場 合には、吸気流が発熱線（熱線）を通過する。この熱線は電気ブリッジ回路の一 部である。この熱線は、既に述べた加熱電流が流れる温度依存性の抵抗を示す。

加熱電流により熱線は吸気温度に対して一定の上昇温度に保持される。要した加 熱電流はエンジンに吸入された空気質量を表す値となる。この加熱電流は電圧信 号に変換され、制御装置により回転数と並ぶ重要な入力量として処理される。熱 線式エアフローメータに組み込まれた温度センサ（これは既に述べた温度センサ である）により、出方信号が吸気温度に依存しなくなるようになる。更に、この 温度センサは加熱電流が流れる抵抗を一定の上昇温度に保持するように機能する 。

熱薄膜式エアフローメータも対応した構造を有する。熱線の代りに薄膜状の抵抗 が用いられる。

米国特許４，６５８，６４１から内燃機関の空気質量をめるのに使用される流体 流量を定める方法が知られている。空気の流れが遮断された場合（内燃機関の停 止時）温度依存性の抵抗が極度に加熱されるのを防止するために、空気流量が所 定のしきい値以下になると、加熱電流が遮断される。

発明の利点 それに対して、主請求項に記載された特徴を有する本発明による方法では、著し く高い測定精度が得られるという利点が得られる。というのは、例えば測定基板 上並びに温度依存性の抵抗から温度センサへの熱伝達時慣性により発生する誤差 が除去されるからである。このために、加熱電流は投入されたがまだ流体が流れ ないとき抵抗の過剰温度上昇により発生する測定誤差を補償するために流体の流 れが始まる直後に検出される流体流量が補正値により補正される。

例えば、内燃機関の熱線式エアフローメータあるいは熱薄膜式エアフローメータ を見てみると、内燃機関の始動前点火の投入によりエアフローメータへの給電が 行なわれる。この駆動電圧の投入によりエアフローメータの温度分布は好ましく な（なり、測定誤差が発生する。流体が流れない場合、即ち空気質量流が遮断さ れている場合には、温度依存性の抵抗、並びにこれと結合されたセンサブレート の領域は、空気質量流が存在する場合のセンサブレートの温度と比較してより高 い温度になる。センサブレートには既に述べた温度センサも配置されている。そ の場合、更に温度依存性の抵抗と温度センサ間にも熱伝達抵抗が存在するので、 所定の時定数後に始めて温度補償が行なわれる。全体としてこのことから、内燃 機関の始動時エアフローメータへの流入開始時にはまだなお行なわれる温度補償 によりごく僅かの空気質量しか測定されない結果となる。本発明によれば、この 測定誤差は請求めた値を補正値で補正することにより除去される。

好ましくは、補正値として補正係数が用いられ、測定された流体流量がこの補正 係数と乗算され補正された流体流量をめることが行なわれる。

測定誤差は、熱線式エアフローメータの作動、即ち加熱電流の投入と内燃機関の 作動間に所定の時間が経過した時のみ発生するので、好ましくは補正は、常に加 熱電流か投入された後所定の最小時間が経過したときのみに行なわれる。

発生する測定誤差は、更に点火の投入、即ち加熱電流の投入と内燃機関の始動間 にどれぐらい時間が経過したかに関係する。この場合、いずれにしても最小時間 は経過していると仮定する。補正値の大きさは、最大期間が経過するまでは、上 述した条件下で流体の流れがな（経過した電熱抵抗の駆動時間に従って増大され る。

特に、流体の流れが存在しない電熱抵抗の駆動時間で、その駆動時間が抵抗（電 熱抵抗）と温度センサ間の温度補償が終了したことを特徴付ける発熱時間より短 いときは、重み付けされた補正値を用いられる事存キ＃＃キ。更に好ましくは、 流体の流れが存在しない電熱抵抗の駆動時間では、補正値が周囲温度、特に内燃 機関の温度に従って特性曲線ないしデータマツプからめられる。その場合発熱時 間より大きいがあるいはそれと等しい駆動時間では特性曲線ないしデータマツプ の値により補正値が形成され、発熱時間より小さい駆動時間では、重み付けされ た補正値が適用される。重み付けされた補正値をめるために、関連する補正値（ 初期補正値）が時間に従って変化される。これは、特に段階的に行なわれ、従っ て段階関数となる。あるいは、補正値ないし重み付けされた補正値を線形に減量 制御することも可能である。更に、補正値ないし重み付けされた補正値を、ロー パス特性、特に−次のローパス特性を介して減量制御することも考えられる。

駆動が持続し定常状態が得られるようになると、測定値の補正を行なわないよう にしなければならない。これは、好ましくは、補正値ないし重み付けされた補正 値を流体流量測定開始後選択可能な減量制御時定数により減量制御することによ って行なわれる。減量制御の時定数は減量制御開始時の重み付けされた補正値の 大きさに関係する。更に駆動が持続すると、補正係数を制御する減量制御時定数 が流体流量の大きさにより調節される。この補正を止めることは、突然行なわれ なくなるのではなく、特に補正値ないし重み付けされた補正値の減量制御を段階 的あるいは連続的に減少させることにより行なわれる。

図面 本発明を以下に図面に基づき詳細に説明する。

第１図は熱薄膜式エアフローメータの構造を概略示（、第２図は特性曲線を示し 、 第３図は熱薄膜式エアフローメータの電熱抵抗の駆動時間に従った補正値の特性 を示し、 第４図は流体流量測定開始後補正値の段階的な減量制御を示す線図であり、 第５図は第３図と第４図の特性曲線から構成される総合特性曲線を示す。

第１図は、熱薄膜式エアフローメータのセンサブレートＩを示す。このセンサブ レートｌ上に加熱電流が流れる温度依存性の抵抗２が配置される。抵抗２はセン サブレート１の一方側に配置される。センサープレートｌの他方の側には温度セ ンサ３が配置される。センサープレート１は流体の流路に配置される。

これは本実施例においては内燃機関の吸気管である。熱薄膜式エアフローメータ を用いて内燃機関に供給される単位時間当たりの空気質量をめることができる。

センサブレート１の温度分布は、空気流静止時発熱後に流入の開始とともに変化 する。発熱、即ち加熱電流による抵抗２の発熱は、既に点火投入後に行なわれ、 一方空気の流れは後の時点、即ち内燃機関発生する。ここで、抵抗ないし温度セ ンサ３の領域では温度Ｔｌ。

それから距離を隔てたところでは、温度Ｔ２が得られると仮定する。

温度Ｔ１に比例する。空気が流れる場合には、定常状態では熱いえる。これによ り空気が静止している駆動時には温度Ｔ２は、空気が流れる駆動時に比較して高 くなる。ここで流入開始の時点、即ち内燃機関の始動後の時間を見てみると、温 度Ｔ２が減少し、それにより熱出力はその前の駆動時よりも減少する。

その結果測定誤差が生じ、それは約−２０％になる。しかし、この誤差は所定の 時間（約１５秒）後再び補償される。しかし全体としてこの測定誤差により内燃 機関は最適に運転できなくなることがわかる。従って本発明ではこの測定誤差を 補償することが行なわれる。そのために以下のことが行なわれる。

自動的に行なわれる誤差補正の中で内燃機関温度Ｔｍｏｔに従って特性曲線から 値ａがめられる。この値ａは、空気の流れが得られず電熱抵抗の発熱時間が対応 して長（なる場合熱薄膜式エアフローメータの測定値の補正に必要な最大補正量 である。

基本的には、まず点火投入から内燃機関の始動までに最小時間ｔ　ａｋｉｎが経 過したときにのみ測定値の補正が行なわれることに注意しておく。しかし、この 最小時間ｔ　ｍｉｎは「０」の値となることもあり得る。電熱抵抗の駆動時間が その発熱時間ｔＡよりも大きくなる最大時間が経過すると、第２図の特性曲線か ら得られる値ａが補正値として用いられる。従ってｍｋ＝に＊ｍｇ の関係が得られる。但し、ｍｋは補正された空気質量流量、ｍｇは測定された空 気質量流量である。

最小時間ｔｍｉｎよりも大きいが最大時間（発熱時間ｔ、Ａ）より小さいかそれ と等しい全ての時間では補正値として重み付けされた補正値に゛が用いられる。

この場合、センサブレートｌの発熱時間ｔＡにより線形及び／あるいはローパス 特性により特徴付けられる温度分布補償が行なわれ、それが発熱時間ｔＡの経過 後に終了すると仮定する。第２の補正関数を用いるとき、増量／減量制御時この ローパス特性が考慮される。減量制御の時定数は流体流量の大きさに関係される 。しかし、それに代りあるいはそれに加えて減量制御の時定数を補正値ないし重 み付けされた補正値の大きさ、即ちその初期値に関係させることも可能である。

補正に用いられる実際の重み付けされた補正値を計算するために、 ｋ’　（ｉ）　＝　ｋ　（ｉ　−１）　＋　１／２５６の式が適用される。この 場合、時間間隔ｉ　＝　ｂ　＊　２０．４８ｍ５が用いられる。但し、ｂは量子 化が２０　、４８　ｍ　ｓの時間カウンタの初期値である。初期値すは ｂ　＝　ｔＡ／　ａ　（Ｔｍｏｔ） の式に従って計算される。

上述した状況が第３図に示されている。同図において、内燃機関の所定の温度に 対して適用される補正値（ｋ）がＸで示されている（従って値Ｘは第２図の特性 曲線から得られる）。第３図の時間軸ｔには発熱時間ｔＡが記載されている。時 点ｔＡにおいて発熱時間が経過する。従ってここで値Ｘ１即ちこの動作点で最大 の補正値ｋが適用される。最小時間ｔ　１Ｉｌｉｎと発熱時間ｔＡ間の時間では 、そのとき適用される補正値、即ち重み付けされた補正値が用いられる。これは 、第３図の特性曲線の階段状の形状から得られる。エンジン始動時点に応じて、 階段状の関数に従い関連する重み付けされた補正値に°が得られる。

使用される補正値に゛は、内燃機関の始動時点、即ち空気の流れが始まる時点で 得られる補正値である。これが第３図でＴＤで示されている。

測定動作が始まると、即ち内燃機関が動作すると、空気流が存在するので、温度 分布に定常状態が発生する。従って補正値は考慮する必要がなくなる。このため に補正値は、好ましくはｒｌＪの値になるまで段階的に減少される。即ち減量制 御が行なわれる。これは好ましくは、 ｋ’　（ｉ）　ｍｋ　（ｉ　１）　−１／２５６の関係に従って行なわれる。そ の場合、時間カウンタの初期値１は２０．４８ｍ５の量子化を有し、ｂ　＝　ｔ ＳＴ／に’　（ないしｋ） の関係に従って計算される。但し、ｔＳＴは、減量制御がｒｌＪの値まで行なわ れる選択可能な時間を示す。第４図から明らかなように、重み付けされた補正値 に′は、減量制御時間ｔＳＴ内で「１」の値になるまでそれぞれ同量だけ減量制 御される。

第５図には第３図と第４図の全体の特性曲線の形状が図示されている。時点ｔｚ で点火が投入される。そこから補正値にないし重み付けされた補正値に゛が駆動 時間に対応した大きさになるまで段階的に上昇し始める。時点ｔ、Ａで最大の補 正値に達する。あるいは発熱時間がまだ経過していないとして、そこで時点ＴＤ が現れる。即ちここで空気流が始まる。続いて補正値にないし重み付けされた補 正値に°の段階的な減量制御が行なわれる。時点ｔＳＴてこの減量制御が終了す る。

ａム ン ｏ　ｔ、。　〕　仏　で 国際調査報告 フロントベージの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、　ＳＥ）、ＪＰ、 　ＫＲ，ＵＳ （７２）発明者　ヴアグナー・ヴオルフガングドイツ連邦共和国　ヴエー　７０ １５　コルンタールーミュンヒンゲン・ヒシデンブルクシュトラーセ　４６ （７２）発明者　ノイベルト・ユルゲンドイツ連邦共和国　ヴエー　７０００　 シュトウットガルト３トシュテデインガーシュトラーセ　４ （７２）発明者　ブフリーガー・ヘルムートドイツ連邦共和国　ヴエー　７１０ ０　ハイルブロン・グルッペンバッハーシュトラーセ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流体流量、特に内燃機関の空気質量流を定める方法であって、加熱電流が流 れる温度依存性の抵抗が流体の流路に配置され、加熱電流の大きさが流体流量を 表す値になり、また抵抗の温度が温度センサにより検出され加熱電流を調節する 回路装置により一定値に調節される方法において、加熱電流は投入されたがまだ 流体が流れないとき抵抗の温度ずれ、特にその過剰温度上昇により発生する測定 誤差を補償するために流体の流れが始まる直後に検出される流体流量が補正値（ ｋ、ｋ′）により補正されることを特徴とする流体流量を定める方法。 ２）補正値（ｋ、ｋ′）として補正係数が用いられ、測定された流体流量がこの 補正係数と乗算され補正された流体流量が求められることを特徴とする請求の範 囲第１項に記載の方法。 ３）流体の流れがない場合の補正は、加熱電流が投入された後所定の最小時間が 経過したときのみに行なわれることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に 記載の方法。 ４）補正値（ｋ、ｋ′）は流体の流れがなく経過した電熱抵抗の駆動時間に関係 することを特徴とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の 方法。 ５）流体の流れが存在しない電熱抵抗の駆動時間で、その駆動時間が電熱抵抗と 温度センサ間の温度補償が終了したことを特徴付ける発熱時間（ｔＡ）より短い ときは、重み付けされた補正値（ｋ′）が用いられることを特徴とする請求の範 囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載の方法。 ６）流体の流れが存在しない電熱抵抗の駆動時間では、前記補正値（ｋ、ｋ′） が周囲温度、特に内燃機関の温度（Ｔｍｏｔ）に従って特性曲線ないしデータマ ップから求められ、その場合発熱時間（ｔＡ）より大きいかあるいはそれと等し い駆動時間では特性曲線ないしデータマップの値により補正値（ｋ）が形成され 、発熱時間（ｔＡ）より小さい駆動時間では、重み付けされた補正値（ｋ′）が 適用されることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に 記載の方法。 ７）重み付けされた補正値（ｋ′）を求めるために、関連する補正値（ｋ）が時 間に従って変化されることを特徴とする請求の範囲第１項から第６項までのいず れか１項に記載の方法。 ８）補正値（ｋ）ないし重み付けされた補正値（ｋ′）が、流体流量測定開始後 選択可能な減量制御時間（ｔＳＴ）の経過後には考慮されなくなることを特徴と する請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項に記載の方法。 ９）補正値（ｋ）ないし重み付けされた補正値（ｋ′）が、ローバス特性、特に 一次のローバス特性を介して減量制御されることを特徴とする請求の範囲第１項 から第８項までのいずれか１項に記載の方法。 １０）補正値（ｋ）ないし重み付けされた補正値（ｋ′）が、減量制御時間（ｔ ＳＴ）の間線形に減量制御されることを特徴とする請求の範囲第１項から第９項 までのいずれか１項に記載の方法。 １１）補正値（ｋ）ないし重み付けされた補正値（ｋ′）の減量制御が段階的あ るいは連続的な減少により行なわれることを特徴とする請求の範囲第１項から第 １０項までのいずれか１／■項に記載の方法。 １２）減量制御の時定数が補正値（ｋ、ｋ′）の初期値に関係することを特徴と する請求の範囲第７項から第１１項までのいずれか１項に記載の方法。 １３）減量制御の時定数が流体流量の大きさに関係することを特徴とする請求の 範囲第７項から第１２項までのいずれか１項に記載の方法。