JPS60183523A - 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 - Google Patents

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

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JPS60183523A
JPS60183523A JP59039563A JP3956384A JPS60183523A JP S60183523 A JPS60183523 A JP S60183523A JP 59039563 A JP59039563 A JP 59039563A JP 3956384 A JP3956384 A JP 3956384A JP S60183523 A JPS60183523 A JP S60183523A
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稔 高橋
Kiyoshi Yagi
八木 潔
Hirotoshi Tonou
宏敏 斗納
Teruo Fukuda
福田 輝夫
Akira Mori
朗 森
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/325—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
    • G01F1/3287—Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl circuits therefor

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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】 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ザ(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)が発生ず
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
パルスを発生ずるものであり、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
ソトルハ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、スロッ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ずる周期の極めて短い
パルス列と、流量小のM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。従って、何等かの方法でパ
ルスの周期の平均を婁める必要が生じこの為の一般的な
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ってその平均をめるこ
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
り+に示ずようにその始点、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t’A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か、
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、通當、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
少の遅れ時間かあるので、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かある。
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
オ゛n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9・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(T
max)より大きな周期が現れる旬に平均周期をめるよ
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。従って、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
期をめることか可能となる。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めるだけでは中流量時の平均
化が困Iffとなる。
この為、本発明では、パルスが所定数(Nmaχ)現れ
る毎にその平均を算出することを基本とし、所定値(T
max)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。こうずれば、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
平均周期をめることが可能となり、中流量時にはTma
x以上の周期が現れなくても最低NI[iW毎に平均か
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C
3からカルマン渦の発η二に関係したタイミングで発生
されるパルス信号は、平均円期成は平均空気流量算出手
段訂に入力される。この算出手設訂は、パルス数計数手
段CNにより所定数(Nmax)のパルスがiI数され
るか或はパルス周期検出手段円)により所定時間(”I
’max)以上の周期が検出される毎に平均用期成は平
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、(I))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、し1〜
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(′I″maχ)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〜Qll
参照)、低流量時にはカルマンセンサC5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C3の出力パルス毎に行なわれることにな
る(Ql〜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
に切換ねっている。これば、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。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L8からパルスtlOまでの3個のパルス
の平均(Q7)がめられ、次いでパルスtllからパル
ス115までの5個のパルスの平均(Q8)がめられ、
次いでパルス116からパルス122までの7個のパル
スの平均(Q9)か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、との程
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って、空気流量の変動周期が
決定され、従っ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
異なってくる。従って、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
応して最適値に設定することが望ましい。即ち、エンジ
ン回転数か高いほど所定周期(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ック図であり、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、カルマン渦が発生ずる毎にその出力信号aを“1°
゛とするものである。4はスロットルチャンバ、5ばイ
ンテークマニホールド、6は電磁式のフューエルインジ
ェクタ、7は吸入空気の流れを:X fallするスロ
ットルバルブ、8はクランク角センザ、9はマイクロプ
ロセッサ、10ばメモリ、】1はクランク角センザ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
、スロットルバルブ開度、アイドルスイッチ等各種スイ
ッチのオンオフ情報等をマイクロプロセッサ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
ロットルチャンバ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、燃料はフューエ
ルインジェクタ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はマイクロプロセッサ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ャー1・
であり、81〜313ば各ステップを示す。
マイクロプロセッサ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1゛1として記憶しくSl)、
パルスカウント数Nを+1カウン1−アップする(S2
)。次に、パルスカウント数Nが所定数(Nmaに)以
上であるか否かを判別し、所定数(Nma’x)以上で
あれはステップ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]゛2をめ、T2が所定周期(Tm
ax)以上であるか否かを判別する(S5)。そして、
′l゛2が所定周期(Tmax)以上であればステ・ン
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ilJ込み時刻T3
として(S13)、メインルーチンへ復帰する。
ステップ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T
4をめ、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として記憶しく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、N maxの最大値を制限する
為にN maxを所定値βと比較し、βより大きくなれ
ばβΦ値にクランプする処理を行なう(SIO。
S]1)。平均化処理を行なったときは、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(512)
 。
なお、マイクロプロセッサ9ば第8図のフローチャート
に示すように、メインルーチンにおいてQ−=r、(T
6)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IQをめ(S20)、且つ”I’max=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T max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)。
発明の詳細 な説明したように、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、発生ずる前記パル
ス信号の個数を計数するパルス数計数手段々、発生ずる
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(Nm’a
x)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
毎に平均円期成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!1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1ij−J−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(llil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めることが可能となる。また
、中流量時も少なくともNmax(Vil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
のように一本発明によれは、カルマンセンサの出力信号
のみ処理するだりで、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図はスロソ(・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ック図、第7図はマイクロプロ
セッサ90割込み処理の一例を示すフローチャート、第
8図はマイクロプロセッサ9のメインルーチンの要部を
示すフローチャートである。 1は内燃機関、2はエアクリーナ、3はカルマンセンサ
、4ばスロソ1−ルチャンバ、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シエクク、7は吸入
空気の流れを制御するスロ・71−ルハルブ、8 i、
!クランク角センサ、9はマイクt−1ブ1−ノセノジ
ー、10ばメモリ、11はデータ入力部、I2はデータ
出力部である。 特許出願人富士通ラーン1!)、式会社代理人弁理士玉
轟久五部外1名 第 1 図 第2図 第 7 図 M 8 図 第1頁の続き

Claims (1)

  1. 【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(Tma
    x)以上の周期が検出される毎に平均用期成は平均空気
    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(Tmaに)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、平均用期成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
JP59039563A 1984-03-01 1984-03-01 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 Granted JPS60183523A (ja)

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JPH0432972B2 JPH0432972B2 (ja) 1992-06-01

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4809558A (en) * 1987-02-27 1989-03-07 Itt Corporation Method and apparatus for use with vortex flowmeters

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4809558A (en) * 1987-02-27 1989-03-07 Itt Corporation Method and apparatus for use with vortex flowmeters

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