JPH07119524A - 内燃機関の吸入空気流量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】逆流成分を含む吸気脈動が発生しても、感温式
流量計による検出値を用いて真の吸入空気量に相当する
平均流量が求められるようにする。 【構成】感温式流量計で検出される吸入空気流量Ｑの極
大点を検出する（Ｓ１）。そして、前記検出された極大
点を起点として所定数の吸入空気流量Ｑを記憶させる
（Ｓ２）。次に、今回検出された極大点と、正方向流れ
の脈動に対応するものとして採用された前回の極大点と
の間隔が、正方向の吸気脈動周期に略一致しているか否
かを判別させる（Ｓ３）。ここで、極大点の発生間隔が
短い場合には、今回の極大点は逆流成分を検出した結果
であると見做し、かかる逆流成分における検出データを
不採用とする（Ｓ４）。一方、極大点の発生周期が、正
規の発生周期に略一致する場合には、今回記憶させた吸
入空気流量Ｑデータを用いて平均流量Ｑavを演算させる
（Ｓ５，Ｓ６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸入空気流量
検出装置に関し、詳しくは、内燃機関の吸気通路中に配
置した感温抵抗に基づいて機関吸入空気流量を検出する
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の電子制御燃料噴射装置におい
ては、機関の吸入空気流量Ｑを検出するための空気流量
計（エアフローメータ）を備え、この空気流量計で検出
された吸入空気流量Ｑと機関回転数Ｎｅとから基本燃料
噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ（Ｋは定数）を演算するよう
構成されたものが知られており、前記空気流量計とし
て、実開昭５９−７８９２６号公報等に開示されるよう
な感温式流量計が用いられている。

【０００３】前記感温式流量計は、いわゆるホットワイ
ヤ型或いはホットフィルム型などの感温抵抗を吸気通路
に配置し、かかる感温抵抗に電流を供給して一定温度
（抵抗値）に発熱させ、吸入空気による温度低下を電流
の増大により補い、その電流値から吸入空気流量を求め
ている。即ち、図２中の感温式流量計１を例にして説明
すれば、感温抵抗Ｒ_H （ホットワイヤ又はホットフィル
ム）の他、温度補償抵抗Ｒ_{K ,} 基準抵抗Ｒ_{s ,} 固定抵抗
Ｒ_{1 ,} Ｒ₂ を備え、これらによりブリッジ回路Ｂが構成
されている。

【０００４】そして、このブリッジ回路Ｂの感温抵抗Ｒ
_H 及び基準抵抗Ｒ_s が直列に接続されている側の分圧点
の電位（基準抵抗Ｒ_s の端子電圧）と、温度補償抵抗Ｒ
_K 及び固定抵抗Ｒ_{1 ,} Ｒ₂ が直列に接続されている側の
分圧点の電位（固定抵抗Ｒ₂の端子電圧）とが差動増幅
器ＯＰに入力されるようになっており、この差動増幅器
ＯＰの出力に応じてトランジスタＴｒを介してブリッジ
回路Ｂへの供給電流が補正される。

【０００５】つまり、ブリッジ回路Ｂが平衡している状
態において、機関の吸入空気流量が例えば増大すると、
感温抵抗Ｒ_H がこの空気流によってより冷却されてその
抵抗値が減少し、基準抵抗Ｒ_s の端子電圧が増大して、
ブリッジ回路Ｂが非平衡状態となり、差動増幅器ＯＰの
出力が増大する。これにより、トランジスタＴｒによっ
て制御されるブリッジ回路Ｂへの供給電流が増大し、感
温抵抗Ｒ_H が加熱されてその抵抗値が増大することによ
り、ブリッジ回路Ｂの平衡条件が回復される。

【０００６】ここで、吸入空気の温度が例えば低下する
と、感温抵抗Ｒ_H が冷却されてその抵抗値が減少する
が、感温抵抗Ｒ_H と同一雰囲気にある温度補償抵抗Ｒ_K
も同時に冷却されてその抵抗値が減少するから、ブリッ
ジ回路Ｂへ供給される電流値が吸入空気の温度変化によ
り変化することが抑制される。従って、機関の吸入空気
流量Ｑとブリッジ回路Ｂへの供給電流とが吸入空気温度
に無関係に対応することになり、基準抵抗Ｒ_s の端子電
圧を検出することにより、吸入空気流量Ｑを測定するこ
とができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スロットル
弁開度が大きくしかも機関回転数が低回転域又は高回転
域にあるときには、逆流成分を含んだ吸気脈動がシリン
ダ側から感温式流量計の感温抵抗Ｒ_H の部分まで伝わる
場合がある。このとき、感温式流量計では、流れの方向
が判別できないため、逆流も正方向と同様に検知し（図
10参照）、この結果、平均流量として真の吸入空気流量
（図11参照）よりも大きな値が検出されることになって
しまうという問題があった。

【０００８】上記のようにして機関の吸入空気流量が真
の値よりも多く検出されると、該検出値に基づく電子燃
料噴射制御によって余分な燃料が噴射供給され、空燃比
をオーバーリッチ化させることになってしまう。本発明
は上記問題点に鑑みなされたものであり、逆流成分を含
んだ吸気脈動が発生しても、流量検出の精度を維持でき
るようにし、以て、燃料噴射制御の精度を向上させるこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関の吸入空気流量検出装置は、図１に示すように
構成される。図１において、感温式流量検出手段は、内
燃機関の吸気通路中に配置した感温抵抗の吸入空気流量
に応じた抵抗値変化に基づいて機関の吸入空気流量を検
出する。

【００１０】また、流量極大点検出手段は、感温式流量
検出手段で検出される吸入空気流量変化の極大点を検出
し、検出値選択手段は、流量極大点検出手段で検出され
た極大点の発生間隔時間と基準時間との比較に基づいて
吸入空気流量の検出値を取捨選択する。そして、平均流
量演算手段は、検出値選択手段で採用された検出値に基
づいて吸入空気流量の平均流量を演算する。

【００１１】

【作用】逆流成分を含む吸気脈動が発生しているときに
は、図10に示すように、感温式流量検出手段は逆流成分
も正方向として検出することになるから、正方向のみを
検出する場合よりもその極大点の発生周期が短くなる。
そこで、感温式流量検出手段で検出される吸入空気流量
変化の極大点を検出し、該検出された極大点の発生周期
が逆流成分を含まないときの発生周期よりも短い場合に
は、当該極大点が逆流成分の検知によるものであると見
做し、逆流成分を検知した検出値を不採用とし、正方向
の流れを検知した結果のみを採用させる。そして、正方
向のみの検出値を用いて平均流量を演算させるものであ
る。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２に実
施例のハードウェア構成を示す。この図２において、感
温式流量検出手段としての感温式流量計１には、電源電
圧（バッテリ電圧）Ｖ_B がイグニッションスイッチ２を
介して印加される。そして、この感温式流量計１の出力
電圧Ｕｓは、Ａ／Ｄ変換器３を介してマイクロコンピュ
ータ４に入力される。

【００１３】この他、機関回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）を検出
する回転数センサ５が設けられ、前記感温式流量計１の
出力電圧Ｕｓと共に、前記回転数センサ５の検出信号が
前記マイクロコンピュータ４に入力されるようになって
いる。ここで、マイクロコンピュータ４は、前記感温式
流量計１で検出された機関吸入空気流量Ｑと、前記回転
数センサ５で検出された機関回転数Ｎｅとに基づいて基
本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ（Ｋは定数）を演算す
ると共に、この基本燃料噴射量Ｔｐを適宜補正して最終
的な燃料噴射量Ｔｉを演算し、この燃料噴射量Ｔｉに相
当するパルス幅の噴射パルス信号を、機関回転に同期し
た所定タイミングで、図示しない電磁式燃料噴射弁に出
力することによって、内燃機関への燃料供給を電子制御
するものである。

【００１４】尚、前記感温式流量計１の構成及び作用に
ついては先に説明したので、ここでは感温式流量計１の
詳細な説明は省略する。次に、マイクロコンピュータ４
によって行われる機関の平均吸入空気流量Ｑavの検出の
様子を、図３のフローチャートに従って説明する。尚、
本実施例において、流量極大点検出手段，検出値選択手
段，平均流量演算手段としての機能は、前記図３のフロ
ーチャートに示すようにマイクロコンピュータ４がソフ
トウェア的に備えているものとする。

【００１５】図３のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
Ａ／Ｄ変換器３を介して読み込んだ出力電圧Ｕｓを変換
テーブルによって変換して得られた吸入空気流量Ｑに基
づいて、吸入空気流量Ｑ変化における極大点を検出す
る。前記極大点の検出は、最新に読み込んだ吸入空気流
量Ｑと前回に読み込まれた吸入空気流量Ｑ_-1との差を逐
次演算させ、前記差の符合が正から負に反転した点を、
吸気脈動の極大点として判定させるようにする（図４参
照）。

【００１６】ステップ１で極大点が検出されると、次の
ステップ２では、当該極大点における吸入空気流量Ｑデ
ータを含め、極大点から所定時間内において読み込まれ
た所定数の吸入空気流量Ｑデータを平均流量演算のため
のデータとして記憶させる（図５参照）。４サイクル直
列内燃機関において気筒数をＣylとすると、吸気行程位
相差時間、即ち、逆流成分を含まない吸気脈動周期は、
（60×２）／（Ｎｅ×Ｃyl）として求められるから、逆
流成分のサンプリングを回避するには、極大点から吸入
空気流量Ｑデータを記憶させる前記所定時間を（60×
２）／（Ｎｅ×Ｃyl×４）とすることが好ましく、ま
た、前記所定時間内における吸入空気流量Ｑデータの記
憶数は、２ⁿ （ｎ＝２〜４程度）とすることが好まし
い。

【００１７】尚、検出された極大点の前後の所定時間内
で検出された吸入空気流量データを平均流量演算用とし
て記憶させるようにしても良い。上記のようにして、極
大点を検出すると共に、該極大点から所定時間内におけ
る吸入空気流量Ｑデータを記憶させると、次のステップ
３では、今回求められた極大点と前回正方向の流れに対
応する極大点として採用された極大点との間隔時間が、
前記逆流成分を含まない吸気脈動周期＝（60×２）／
（Ｎｅ×Ｃyl）に略一致するか否かを判別する。

【００１８】ここで、正方向流れに対応する前回の極大
点から吸気脈動周期＝（60×２）／（Ｎｅ×Ｃyl）を大
きく下回る時間周期で今回の極大点が検出された場合に
は、今回の極大点は逆流成分を検出した結果であると見
做し、今回の極大点を起点として記憶させた吸入空気流
量Ｑのデータをステップ４で不採用とした後、再度ステ
ップ１へ進み、新たに極大点を検出させる。

【００１９】即ち、逆流成分を含む吸気脈動が発生する
と、図６に示すように、正方向の流れの脈動ピークの間
に、逆流成分を検知した結果としての脈動ピークが表れ
るから、隣接する極大点の間隔は脈動成分を含まない場
合（図６参照）に比べて半分程度に小さくなる。そこ
で、正方向の流れに対応するものとして採用した極大点
から次に極大点が検出されるまでの間隔が、正方向の流
れの脈動周期（所定時間）に比べて極端に短い場合に
は、今回の極大点は逆流成分に対応するものと認定す
る。そして、逆流成分に対応する極大点であると認めら
れたときには、当該極大点を起点として記憶させた複数
の流量データを最終的な平均流量の演算に用いないよう
にし、正方向の流れに対応するものとして認められた極
大点を起点として記憶させた複数の流量データのみを取
捨選択させて平均流量の演算に用いるものである。

【００２０】一方、ステップ３で、前回正方向の流れに
対応する極大点として採用された極大点と今回検出され
た極大点との間隔時間が、前記逆流成分を含まない吸気
脈動周期＝（60×２）／（Ｎｅ×Ｃyl）に略一致すると
判別された場合には（図７参照）、今回の極大点は正方
向の流れを検出した結果の極大点であると見做す。そし
て、今回の極大点を起点として記憶させた複数の吸入空
気流量Ｑデータを用いて平均流量を演算させるべく、ス
テップ５へ進む。

【００２１】ステップ５では、前述のようにして正方向
の流れ成分を検出したものとして認められた複数の吸入
空気流量Ｑのデータの周波数分析を高速フーリエ変換な
どを用いて行い（図８参照）、次のステップ６では、０
Ｈｚの周波数成分（直流成分）のみを用いて逆フーリエ
変換することで、時間軸上の波形に戻すことで、平均流
量Ｑavを求める（図９参照）。

【００２２】このように、逆流成分を検出した結果を採
用せずに、正方向の流れを検出したと認められる領域に
おいて検出された吸入空気流量Ｑデータのみを用いて平
均流量を演算させるから、たとえ逆流成分を含む吸気脈
動が発生しても、逆流成分に影響されて平均流量が真の
吸入空気流量よりも大きく演算されることを回避でき、
以て、燃料制御精度を向上させることができる。

【００２３】尚、感温式流量計１の出力の読み込み周期
（Ａ／Ｄ変換周期）は、固定値であっても良いし、ま
た、機関回転数Ｎｅの増大に変化させるようにしても良
い。また、逆流成分を含む吸気脈動の発生領域は、機関
回転数Ｎｅとスロットル弁開度とによって略特定できる
から、逆流の非発生条件が回転数Ｎｅ及びスロットル弁
開度から検出されたときには、上記のような極大点の検
出に基づく吸入空気流量検出データの取捨選択を行なわ
せず単純な平滑化処理を施すようにしても良いし、ま
た、機関回転数Ｎｅとスロットル弁開度とに基づいて平
均流量の演算に用いる吸入空気流量データのサンプリン
グ間隔やサンプリング範囲を変化させるようにしても良
い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、逆
流成分を含む吸気脈動が発生しても、機関吸入空気流量
の平均値として真の吸入空気流量に対応する値を求める
ことができ、以て、燃料噴射制御の精度向上に寄与でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図。

【図２】本発明の実施例のハードウェア構成を示すシス
テム概略図。

【図３】実施例における平均流量の検出の様子を示すフ
ローチャート。

【図４】吸入空気流量の極大点の検出の様子を示すタイ
ムチャート。

【図５】極大点を起点する検出データの記憶制御を示す
タイムチャート。

【図６】逆流成分を含む吸気脈動の様子を示すタイムチ
ャート。

【図７】逆流成分を含まない吸気脈動の様子を示すタイ
ムチャート。

【図８】極大点を起点する検出データの記憶制御を示す
タイムチャート。

【図９】逆流成分を含まない吸気脈動の様子を示すタイ
ムチャート。

【図10】逆流成分検知による平均流量誤差の発生を示す
タイムチャート。

【図11】逆流成分発生時の真の機関吸入空気流量を示す
タイムチャート。

【符号の説明】

１ 感温式流量計 ２ イグニッションスイッチ ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ マイクロコンピュータ ５ 回転数センサ Ｒ_H 感温抵抗Ｒ_H

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気通路中に配置した感温抵抗
   の吸入空気流量に応じた抵抗値変化に基づいて機関の吸
   入空気流量を検出する感温式流量検出手段と、 前記感温式流量検出手段で検出される吸入空気流量変化
   の極大点を検出する流量極大点検出手段と、 該流量極大点検出手段で検出された極大点の発生間隔時
   間と基準時間との比較に基づいて吸入空気流量の検出値
   を取捨選択する検出値選択手段と、 該検出値選択手段で採用された検出値に基づいて吸入空
   気流量の平均流量を演算する平均流量演算手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の吸入空
   気流量検出装置。