(57)【要約】【課題】応答の速い空気流量検知信号と追従性の悪い空気流量検知信号との双方を空気流量測定装置からエンジンコントロールユニットに提供できるようにすることを目的とする。【解決手段】空気流量測定用の発熱抵抗体を備えた空気流量測定装置において、検知値の応答時間が異なる空気流量検知信号の出力端子を少なくとも二つ設けたことを特徴とする。【選択図】図２
2006057539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流量測定用の発熱抵抗体を備えた空気流量測定装置において、
空気流量の変化に対する前記発熱抵抗体の検知値の応答時間が異なる空気流量検知信号の出力端子を少なくとも二つ設けたことを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の空気流量測定装置において、
前記出力端子は、平滑用のフィルタ回路を前記発熱抵抗体の出力側に介在した出力端子と、前記平滑用のフィルタ回路を介在しない出力端子を含むことを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の空気流量測定装置において、
前記出力端子は、前記発熱抵抗体の出力側にフィルタ定数が異なる複数の平滑用のフィルタ回路を並列に介在した複数の出力端子を含むことを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の空気流量測定装置において、
前記出力端子に加えて電源入力端子、アース端子を有し、かつ出力端子、電源入力端子、およびアース端子が端子ホルダーにまとめたことを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項５】
空気流量測定用の発熱抵抗体を具備した空気流量測定装置と、前記空気流量測定装置の空気流量検知信号を入力するエンジンコントロールユニットとを有する内燃機関制御システムにおいて、
前記エンジンコントロールユニットは、前記空気流量測定装置が出力する二つの空気流量検知信号により内燃機関の燃焼制御を行うことを特徴とする内燃機関制御システム。
【請求項６】
請求項５記載の内燃機関制御システムにおいて、
前記二つの空気流量検知信号は、空気流量の変化に対して前記発熱抵抗体の検知値の応答時間が異なることを特徴とする内燃機関制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用の内燃機関に吸入される空気流量の測定に用いられる発熱抵抗体式の空気流量測定装置及び内燃機関制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関制御に用いている制御システムは、例えば、（特許文献１）に示されるように、発熱抵抗体式の空気流量測定装置からの空気流量検知信号を直接ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）に入力して空気流量換算等の処理を行なっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２８８２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記発熱抵抗体式の空気流量測定装置は、発熱抵抗体の検知値の応答時間が速い空気流量検知では空気流れの乱れを検知し易く出力ノイズが増大し検知値がばらつく原因となる。
【０００５】
また、逆に発熱抵抗体の検知値の応答時間が遅い空気流量検知では過渡的な流れに対する検出感度の追従性が悪くなってしまう。このため、内燃機関の燃料制御に用いるためには、出力ノイズを含む空気流量検知、または追従性の悪い空気流量検知のどちらかを犠牲にせざるを得ない。
【０００６】
上記の問題に鑑み、本発明は、出力ノイズを含む応答の速い空気流量検知信号と追従性の悪い空気流量検知信号との双方を空気流量測定装置からエンジンコントロールユニットに提供できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、空気流量測定用の発熱抵抗体を備えた空気流量測定装置において、検知値の応答時間が異なる空気流量検知信号の出力端子を少なくとも二つ設けたことを特徴とする。
【０００８】
さらに具体的には、本発明は、発熱抵抗体式空気流量測定装置からの空気流量検知信号として高速応答出力と、フィルタ回路等により平滑化した平滑出力との２系統の空気流量検知信号を出力し、エンジンコントロールユニット側で必要とする空気流量検知信号の出力値を選択して使うことにした。空気流の状態がほぼ定常状態にあり、主に流量の平均値が必要な場合には、平滑出力の値を使用することで平均値の算出精度を高める。また、過渡的な流量が必要な場合には、高速応答出力を使い過渡的な流量を正確に得る。過渡的な流量か否かの判断については、例えばスロットル開度信号等を使うことにより、エンジンコントロールユニットで判断することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、吸気管内の空気流の状態が定常状態、過渡状態にも関わらず正確な吸入空気流量検知信号が得られる。このため内燃機関の燃料制御に使う吸入空気流量の計測が今まで以上に精度良く行われ、内燃機関から排気される排気ガスのクリーン化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、上述したように発熱抵抗体の出力側にフィルタ回路を介在したり、介在しなかったりする簡単な構成により、一つの流量検知信号から応答時間の異なる２つの流量検知信号を得ることが可能となる。この２つの流量信号を取捨選択して用いることにより、内燃機関の燃料制御を精度よく良好に行うことができる。
【００１１】
以下に本発明の実施例を図面に従い詳細に説明する。
【００１２】
まず、発熱抵抗体式空気流量測定装置の概要から説明する。
【００１３】
図４は、発熱抵抗体式の空気流量測定装置の概略構成回路図である。発熱抵抗体式の空気流量測定装置の駆動回路は、大きく分けてブリッジ回路とフィードバック回路から成り立っている。
【００１４】
ブリッジ回路は、吸入空気流量測定を行うための発熱抵抗体ＲＨ、吸入空気温度を補償するための感温抵抗体ＲＣ及びＲ１０、Ｒ１１で有する。
【００１５】
フィードバック回路は、オペアンプＯＰ１を有する。オペアンプＯＰ１を使いフィードバックをかけながら発熱抵抗体ＲＨと感温抵抗体ＲＣの間に一定温度差を保つように発熱抵抗体ＲＨに加熱電流Ｉｈを流して空気流量に応じた出力信号を出力する出力端子（Ｖｏｕｔ１）を有する。この出力端子（Ｖｏｕｔ１）にフィルタ回路２００を介在した別の出力端子（Ｖｏｕｔ２）を設ける。
【００１６】
フィルタ回路２００は、Ｖｏｕｔ２の出力端子から出力される出力値を平滑化する平滑回路としての機能を有する。Ｖｂａｔｔは電源入力端子、ＧＮＤはアース端子である。
【００１７】
発熱抵抗体ＲＨに流れる加熱電流Ｉｈは、ここに流れる空気流量（空気流速）に応じて変る。つまり、流速の速い（空気流量が多い）場合には、発熱抵抗体ＲＨから奪われる熱量が多いため加熱電流Ｉｈを多く流す。これに対し、流速の遅い（空気流量が少ない）場合には、発熱抵抗体Ｒｈから奪われる熱量が少ないため加熱電流も少なくてすむのである。
【００１８】
フィルタ回路２００が介在されたＶｏｕｔ２の出力端子からの出力は、平滑化された空気流量検知信号の検知値を示す。これに対し、フィルタ回路２００が介在されないＶｏｕｔ１の出力端子からの出力は、平滑化されない真の空気流量検知信号の検知値を示す。
【００１９】
このように、発熱抵抗体の出力側にフィルタ回路を介在したり、介在しなかったりする簡単な構成により、一つの流量検知信号から検知値の異なる２つの流量検知信号を得ることができる。
【００２０】
図５は発熱抵抗式の空気流量測定装置の一例を示す横断面である。図６は発熱抵抗式の空気流量測定装置を上流（図５の左側）から見た外観図である。
【００２１】
発熱抵抗体式の空気流量測定装置は、次の構成部品を有する。駆動回路を構成する回路基板２、この回路基板２を内蔵するハウジング部材１及び非導電性部材により形成される副空気通路構成部材１０等である。
【００２２】
副空気通路構成部材１０の中には、空気流量検出のための発熱抵抗体３、吸入空気温度を補償するための感温抵抗体４が導電性部材により構成された支持体５を介して回路基板２と電気的に接続されるように配置され、ハウジング、回路基板、副空気通路、発熱抵抗体、感温抵抗体等、これらを発熱抵抗体式空気流量測定装置の一体のモジュールとして構成されている。
【００２３】
また、吸気管路を構成する主空気構成部材２０の壁面には穴２５があけられている。この穴２５より、前記発熱抵抗体式の空気流量測定装置の副空気通路部分を外部より挿入して副空気通路構成部材の壁面とハウジング部材１とをネジ７等で機械的強度を保つように固定されている。
【００２４】
ここで、副空気通路が挿入される主空気通路部分はほぼ円筒管であり、主空気通路の空気の流れる有効断面積は副空気通路の出入口の配置箇所でほぼ同じである。また、副空気通路構成部材１０と主空気通路構成部材の間にシール材６を取り付けて、気密性を保っている。
【００２５】
次に本発明の主要な特徴について更に詳しく説明する。
【００２６】
本発明の主要な特徴である発熱抵抗体式の空気流量測定装置の応答性について、図７を使い説明する。
【００２７】
図７は横軸が時間、縦軸が空気流量である。細線で示したのが真の空気流量であり、図示上の「流量切替」で流量をステップ的に変化させた状態である。
【００２８】
この図示に示される「高速応答発熱抵抗体応答性」の場合は、真の空気流量に対し追従性が良く、応答遅れが少ない波形が示される。これに対し、この高速応答の発熱抵抗体の出力側にフィルタ回路を介在した出力が図示上に示される「フィルタ後の発熱抵抗体」の出力である。この場合フィルタの定数に応じて応答遅れが大きくなる応答波形となる。
【００２９】
つまり、発熱抵抗体の出力側に平滑用のフィルタ回路を介在したり、介在しなかったりすることにより、空気流量の変化に対する応答時間（速い／遅い）が異なる検知値の空気流量検知信号を取り出すことができる。
【００３０】
図８は、実際のエンジンに用いた発熱抵抗体式の空気流量測定装置の検知信号波形を示す。この図示より明らかなように、「高速応答発熱抵抗体応答性」の場合は、検出流量の出力電圧が大きく振れてしまい、平均流量を算出するのが非常に困難である。これに対し、「フィルタ後の発熱抵抗体」の場合には、検出流量の出力電圧の振れは半減以下となり、平均流量の算出が非常に容易となる。
【００３１】
このように発熱抵抗体式の空気流量測定装置は、応答時間の速い高速応答の出力と、応答時間の遅い出力を出力する。この２系統の空気流量検知信号をエンジンコントロールユニット側で取捨選択して必要とする空気流量検知信号を使う。すなわち、空気流の状態がほぼ定常状態にあり、主に流量の平均値が必要な場合には、平滑出力の値を使用することで平均値の算出精度を高める。また、過渡的な流量が必要な場合には、高速応答出力を使い過渡的な流量を正確に得る。過渡的な流量か否かの判断については、例えばスロットル開度信号等を使うことにより、エンジンコントロールユニットで判断することができる。
【００３２】
図１は内燃機関における吸気管の構成要素を示した図である。
【００３３】
空気の流れる上流側から説明する。エアクリーナは、エアクリーナダーティサイドケース１５０と、エアクリーナクリーンサイドケース１５１とでエアクリーナエレメント１５２を挟むようにして構成される。エアクリーナの下流側には発熱抵抗体式の空気流量測定装置１６１が取り付けられるボディ部材１６０が設けられる。そして、インテークマニホールド１５５とボディ部材１６０とを吸気ダクト１５８により接続し、吸気管全体を構成している。
【００３４】
内燃機関における各種センサ等からの信号処理及び制御はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１００により行われる。ＥＣＵ１００には入力回路部１０１、出力回路部１０２、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１０３、及びメモリ１０４を有している。ＥＣＵ１００内部構成要素間の情報の交換は矢印１０５ａ及び１０５ｂにより示した部分で行われる。吸気管を流れる吸入空気流量は発熱抵抗体３により計測され、更に吸気ダクト１５２に装着される吸気温度センサ１５７からの吸気温度信号Ｔａ、回転センサ（図示無し）からの回転数信号等がそれぞれがＥＣＵ１００に送られる。このＥＣＵに送られた各種センサ信号等を基に演算処理し求められた結果に対して、燃料噴射のための制御信号Ｔｐがインジェクタ１５４に出力される。
【００３５】
図２は、フィルタ回路２００を備えた発熱抵抗体式の空気流量測定装置１６１の回路とＥＣＵ１００の回路を併せて示す。この空気流量測定装置の回路は出力端子を二つ有するが、発熱抵抗体の出力側にフィルタ定数が異なる複数の平滑用のフィルタ回路を並列に介在した複数の出力端子と、フィルタ回路を介さない出力端子を併せて設けることで、三つの出力端子を備えることが可能である。
【００３６】
図３は、フィルタ回路を備えない発熱抵抗体式の空気流量測定装置１６１の回路とＥＣＵ１００の回路を併せて示す。ここでは、フィルタ回路２００がＥＣＵ１００側に設けられるので、空気流量測定装置１６１の出力端子は一つである。出力端子が一つになるので、コストを抑えることができる。
【００３７】
図９は、図６の端子ホルダー（コネクタ）２１０を拡大して示す。この端子ホルダー２１０には、出力端子（Ｖｏｕｔ１）、出力端子（Ｖｏｕｔ２）、電源入力端子（Ｖｂａｔｔ）、アース端子（ＧＮＤ）がまとまって設けられるので、端子ホルダーの接続が容易である。
【００３８】
上記実施例で述べたフィルタ回路はハード、ソフトの回路を含むが、ハードの回路を用いることでコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例に係わるもので、内燃機関の制御システムを示す図。
【図２】本発明の実施例に係わるもので、フィルタ回路を備えた発熱抵抗体式の空気流量測定装置の回路とＥＣＵの回路を併せて示す図。
【図３】本発明の他の実施例に係わるもので、フィルタ回路を備えない発熱抵抗体式の空気流量測定装置の回路とＥＣＵの回路を併せて示す図。
【図４】本発明の実施例に係わるもので、発熱抵抗体式の空気流量測定装置の駆動回路を示す図。
【図５】本発明の実施例に係わるもので、発熱抵抗体式の空気流量測定装置の横断面図。発熱抵抗体式の空気流量測定装置を上流側より見た図。
【図６】本発明の実施例に係わるもので、図５に示す発熱抵抗体式の空気流量測定装置を上流側より見た図。
【図７】本発明の実施例に係わるもので、発熱抵抗体の応答性を示す図。
【図８】本発明の実施例に係わるもので、エンジン装着したときの発熱抵抗体の検知信号波形を示す図。
【図９】図６のイ部拡大図。
【符号の説明】
【００４０】
３…発熱抵抗体、１６１…空気流量測定装置、２１０…端子ホルダー、Ｖｏｕｔ１…出力端子、Ｖｏｕｔ２…出力端子。
【図１】
2006057539.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006057539.tif 000008
【図７】
2006057539.tif 000009
【図８】
2006057539.tif 000010
【図９】
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