(57)【要約】【課題】  時間Ａ／Ｄ変換回路（ＴＡＤ）における空気流量電圧信号Ｖｑに対するＡ／Ｄ変換のサンプリング周期を短縮することを課題とする。【解決手段】  アナログマルチプレクサによって選択された順序で、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、吸気温度電圧信号Ｖｔおよび空気流量電圧信号Ｖｑをサンプリングしてデジタルデータに変換するＴＡＤと、Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、Ｖｔ、ＶｑをＴＡＤがサンプリングするタイミングを設定するサンプリングタイミング設定部とを備えている。このサンプリングタイミング設定部は、Ｖｑのサンプリングタイミングを、Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、Ｖｔのうち隣合う２つのアナログ入力電圧信号のサンプリングタイミング間に挿入している。これにより、空気流量電圧信号Ｖｑに対するＡ／Ｄ変換のサンプリング周期を短縮することが可能となる。【選択図】  図２
2011237218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）流路を流れる空気の流量を検出する流量センサを有し、この流量センサの出力信号を電圧変換して出力する流量検出手段と、
（ｂ）前記流量センサの出力信号である流量電圧信号の補正処理に用いる複数の基準電圧信号を出力する基準電圧発生手段と、
（ｃ）前記複数の基準電圧信号および前記流量電圧信号を所定の順序で順次選択するマルチプレクサ、並びに前記複数の基準電圧信号および前記流量電圧信号を前記マルチプレクサによって選択された順序で順次サンプリングしてデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換手段を有し、
前記アナログ／デジタル変換手段により得られる前記流量電圧信号のデジタルデータを、前記アナログ／デジタル変換手段により得られる前記複数の基準電圧信号のデジタルデータを用いて演算処理または補正処理を行う信号処理装置と
を備えた空気流量測定装置において、
前記信号処理装置は、前記アナログ／デジタル変換手段が前記複数の基準電圧信号および前記流量電圧信号をサンプリングするタイミングを設定するサンプリングタイミング設定部を有し、
前記サンプリングタイミング設定部は、前記アナログ／デジタル変換手段が前記流量電圧信号をサンプリングするタイミングを、前記アナログ／デジタル変換手段が前記複数の基準電圧信号のうち隣り合う２つの電圧信号をサンプリングするタイミング間に挿入することを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気流量測定装置において、
前記信号処理装置は、前記流量電圧信号をサンプリングした時点で、直前までにサンプリングした前記複数の基準電圧信号のデジタルデータを使用して演算処理または補正処理を行うことを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の空気流量測定装置において、
前記信号処理装置は、前記複数の基準電圧信号および前記流量電圧信号をサンプリングする各サンプリング周期毎に制御パルス信号を出力する制御パルス信号発生部を有し、
前記マルチプレクサは、前記制御パルス信号に従って、前記複数の基準電圧信号および前記流量電圧信号を所定の順序で順次選択して前記アナログ／デジタル変換手段へ出力することを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
前記信号処理装置は、前記アナログ／デジタル変換手段により得られる前記流量電圧信号のデジタルデータを、前記アナログ／デジタル変換手段により得られる前記複数の基準電圧信号のデジタルデータを用いて演算処理または補正処理を行ってデジタル出力信号に変換して出力するデジタル演算処理手段を有していることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の空気流量測定装置において、
前記デジタル演算処理手段は、前記流量電圧信号のデジタルデータを、前記複数の基準電圧信号のデジタルデータに基づいて設定される直線補正式を用いて直線補正する出力特性補正手段を有していることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の空気流量測定装置において、
前記信号処理装置は、前記デジタル出力信号を周波数信号に変換して出力する周波数変換手段を有していることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
前記アナログ／デジタル変換手段は、前記マルチプレクサによって選択された順序でアナログ入力信号を順次サンプリングすると共に、前記アナログ入力信号をサンプリングする毎に各電圧信号のデジタルデータに変換して出力する時間Ａ／Ｄ変換手段であることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項８】
（ａ）流路を流れる空気の流量を検出する流量センサを有し、この流量センサの出力信号を電圧変換して出力する流量検出手段と、
（ｂ）前記流路を流れる空気の温度を検出する温度センサを有し、この温度センサの出力信号を電圧変換して出力する温度検出手段を備え、
（ｃ）前記流量センサの出力信号である流量電圧信号の補正処理に用いる複数の基準電圧信号を出力する基準電圧発生手段と、
（ｄ）前記複数の基準電圧信号、前記温度センサの出力信号である温度電圧信号および前記流量電圧信号を所定の順序で順次選択するマルチプレクサ、並びに前記複数の基準電圧信号、前記温度電圧信号および前記流量電圧信号を前記マルチプレクサによって選択された順序で順次サンプリングしてデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換手段を有し、
前記アナログ／デジタル変換手段により得られる前記流量電圧信号のデジタルデータを、前記アナログ／デジタル変換手段により得られる前記複数の基準電圧信号および前記温度電圧信号のデジタルデータを用いて演算処理または補正処理を行う信号処理装置と
を備えた空気流量測定装置において、
前記信号処理装置は、前記アナログ／デジタル変換手段が前記複数の基準電圧信号、前記温度電圧信号および前記流量電圧信号をサンプリングするタイミングを設定するサンプリングタイミング設定部を有し、
前記サンプリングタイミング設定部は、前記アナログ／デジタル変換手段が前記流量電圧信号をサンプリングするタイミングを、前記アナログ／デジタル変換手段が前記複数の基準電圧信号および前記温度電圧信号のうち隣り合う２つの電圧信号をサンプリングするタイミング間に挿入することを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載の空気流量測定装置において、
前記信号処理装置は、前記流量電圧信号をサンプリングした時点で、直前までにサンプリングした前記複数の基準電圧信号および前記温度電圧信号のデジタルデータを使用して演算処理または補正処理を行うことを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の空気流量測定装置において、
前記信号処理装置は、前記複数の基準電圧信号、前記温度電圧信号および前記流量電圧信号をサンプリングする各サンプリング周期毎に制御パルス信号を出力する制御パルス信号発生部を有し、
前記マルチプレクサは、前記制御パルス信号に従って、前記複数の基準電圧信号、前記温度電圧信号および前記流量電圧信号を所定の順序で順次選択して前記アナログ／デジタル変換手段へ出力することを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項１１】
請求項８ないし請求項１０のうちのいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、  前記信号処理装置は、前記アナログ／デジタル変換手段により得られる前記流量電圧信号のデジタルデータを、前記アナログ／デジタル変換手段により得られる前記複数の基準電圧信号および前記温度電圧信号のデジタルデータを用いて演算処理または補正処理を行ってデジタル出力信号に変換して出力するデジタル演算処理手段を有していることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の空気流量測定装置において、
前記デジタル演算処理手段は、前記流量電圧信号のデジタルデータを、前記アナログ／デジタル変換手段により得られる前記温度電圧信号のデジタルデータを用いて温度補正する温度特性補正手段を有していることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の空気流量測定装置において、
前記信号処理装置は、前記デジタル出力信号を周波数信号に変換して出力する周波数変換手段を有していることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項１４】
請求項８ないし請求項１３のうちのいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、  前記アナログ／デジタル変換手段は、前記マルチプレクサによって選択された順序でアナログ入力信号を順次サンプリングすると共に、前記アナログ入力信号をサンプリングする毎に各電圧信号のデジタルデータに変換して出力する時間Ａ／Ｄ変換手段であることを特徴とする空気流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量センサの出力信号である流量電圧信号をデジタルデータに変換して出力する時間Ａ／Ｄ変換回路（ＴＡＤ）を備えた空気流量測定装置に関するもので、特に内燃機関の空気流量測定装置における信号処理装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来より、複数のアナログ入力電圧信号をアナログマルチプレクサの切り替え制御により順次選択し、選択されたアナログ入力電圧信号をＡ／Ｄ変換して出力する時間Ａ／Ｄ変換回路（ＴＡＤ）と、このＴＡＤにより得られるＡ／Ｄ変換出力データ（センサの出力信号であるアナログ入力電圧信号に対応するデジタルデータ）のアナログ−デジタル変換特性が非線形で、これが変換誤差になるため、センサ出力信号の補正処理に用いる基準電圧を少なくとも３個使用してセンサ出力信号のＡ／Ｄ変換出力データのアナログ−デジタル変換特性を直線補正する補正演算回路とを備えた信号処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、ＴＡＤにより得られるＡ／Ｄ変換出力データのアナログ−デジタル変換特性は、図４に示したように非線形となっており、これをデジタルデータとして用いると、最終のセンサ出力に非直線性誤差が重畳しセンサ出力精度が低下する。
そこで、特許文献１に記載の信号処理装置では、３つの最小電圧Ｖｍｉｎ、最大電圧Ｖｍａｘ、中央電圧Ｖｃに対するＴＡＤ出力データ（ＴＡＤにより得られるＡ／Ｄ変換出力データ）を用いて、アナログ−デジタル変換特性の非直線性を、直線補正する補正演算回路を設置している。
【０００４】
ところで、自動車等のエンジンの吸入空気流量を測定する手段として熱式空気流量計（熱線式の流量センサ）が知られている。従来の流量センサは、発熱抵抗体の発熱量が空気流量によって放熱され、その放熱量が空気流量に相関することを利用して、空気流量を測定するものである。この検出方法では、空気流量の絶対値しか検出することができす、空気の流れ方向を検出することができなかった。例えば４気筒エンジンでは、低速回転で且つ高負荷の時に吸気脈動が大きくなり、空気の流れ方向が逆流することがある。このため、空気の順方向および逆方向に関わらず空気の流量のみを検出している従来の流量センサでは、エンジンの燃焼室に吸入される空気流量を正しく検出することができない。
なお、従来は、４気筒エンジンの低速回転域において吸気脈動が大きくなり、スロットル全開付近で逆流を発生する場合が多かったが、近年の排出ガス規制、低燃費化等の要求に対応した給排気バルブの開閉時間を変化させる等の複雑な制御を行うエンジンでは、高速回転域において、吸気脈動、逆流が発生し、逆流量も拡大する傾向にある。
【０００５】
そこで、空気の流れ方向を検出して空気流量を測定する熱線式の流量センサを備えたシステムとして、特許文献２に記載された空気流量測定装置がある。この空気流量測定装置には、流量センサの出力信号である流量電圧信号をデジタル出力信号に変換する時間Ａ／Ｄ変換回路を備え、その後、信号補正処理してＥＣＵ等の外部コンピュータへ出力する信号処理装置を備えている。
流量センサは、シリコン基板の薄膜部の中央に発熱抵抗体（ヒータ）を配置し、この発熱抵抗体を中心にして吸気流方向に沿った上下流側に、流量信号検出用の温度検出抵抗体を配置している。そして、ヒータ温度制御回路で発熱抵抗体を吸気温度に対してある一定温度だけ高くするように設定し、薄膜部の上下流の温度を温度検出抵抗体で検出し、温度検出抵抗体の温度差を算出して流量を測定する。なお、逆流の場合は、上流側、下流側の温度分布が逆になり、算出される温度差の符号も逆転するため、空気の流れ方向も判別できる。ここで、流量とは、質量流量（ｇ／ｓｅｃ）である。
【０００６】
また、流量センサに設置されている発熱抵抗体（ヒータ）、温度補償抵抗体等は、抵抗値が温度依存特性を有する感温抵抗体により構成されている。発熱抵抗体は、温度補償抵抗体と共にブリッジ回路等に組み込まれている。そして、発熱抵抗体に流れる加熱電流は、ヒータ温度制御回路により、発熱抵抗体が周囲の空気温度（吸気温度）に対して所定の発熱温度を保つように制御される。
ところが、流量センサは、個体差に起因して流量出力特性や温度特性にばらつきがあるため、空気流量測定装置は、流量センサの個体差ばらつきをデジタル信号処理回路で補正して、補正された信号をＥＣＵに出力するようになっている。
【０００７】
デジタル信号処理回路で個体差ばらつきをデジタル補正するために、特許文献１に記載されたＴＡＤおよび直線補正演算回路を備えた信号処理装置を、特許文献２に記載された空気流量測定装置に適用することが考えられる。
なお、特許文献１に記載されたＴＡＤを適用した空気流量測定装置では、５個のアナログ入力電圧信号を所定の順序で選択してＴＡＤに順次入力し、入力したアナログ入力電圧信号をＴＡＤ出力データ（ＴＡＤにより得られるＡ／Ｄ変換出力データ）に変換してＴＡＤから補正演算回路へ出力し、Ａ／Ｄ変換データに対して直線補正、流量出力特性や温度特性の補正処理を行う。補正されたデジタル信号は、最終的に周波数信号に変換してＥＣＵ側へ出力する。
５個のアナログ入力電圧信号とは、流量センサの出力信号を電圧変換した流量電圧信号Ｖｑ、流量センサの温度特性を補正するために必要な吸気温度センサの出力信号を電圧変換した温度電圧信号Ｖｔ、３個の基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３である。
【０００８】
ここで、特許文献１に記載された信号処理装置を、特許文献２に記載された空気流量測定装置に適用した信号処理装置（比較例１）の場合、図１０のフローチャートに示したようなプログラムが考えられる。
ＴＡＤのＡ／Ｄ変換処理が開始されると、先ずＳＷ切り替え制御によりアナログマルチプレクサを基準電圧信号Ｖｒｅｆ３側に切り替える。これにより、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３がＴＡＤのアナログ入力電圧信号としてサンプリングされる。そして、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３をＡ／Ｄ変換してＡ／Ｄ変換結果であるデジタルデータをレジスタに格納する（ステップＳ８１）。
他のアナログ入力電圧信号である基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、温度電圧信号Ｖｔ、流量電圧信号Ｖｑについても、ステップＳ８１と同様な処理が行われる（ステップＳ８２〜Ｓ８５）。
すなわち、ＴＡＤには、ステップＳ８１〜Ｓ８５の順序で、しかも一定の周期（サンプリング周期）毎に５個のアナログ入力電圧信号が入力される。また、ステップＳ８５の間隔時間、つまりＴＡＤにおける流量電圧信号のサンプリング周期時間は、Ｔ１（ｍｓ）となる。
【０００９】
また、ステップＳ８１からＳ８５の処理と並行してステップＳ９１〜Ｓ９３よりなる処理が実行される。
先ずステップＳ９１では、ＴＡＤから出力されたＴＡＤ出力データ（Ａ／Ｄ変換出力データ）に対して、特許文献１に記載された直線補正、および特許文献２に記載された温度特性補正等の補正演算処理が実行される。
次に、ステップＳ９２では、補正演算回路から出力された補正演算値（補正処理後のデジタル出力信号）を周波数信号に変換する周波数変換処理が実行される。
次に、ステップＳ９３では、周波数変換回路から出力された周波数信号をＥＣＵ側のコンピュータへ出力する出力処理が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４０７４８２３号公報
【特許文献２】特開２００９−２８８１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
［発明が解決すべき課題］
ところが、特許文献１に記載された信号処理装置を、特許文献２に記載された空気流量測定装置に適用した信号処理装置（比較例１）の場合には、５個のアナログ入力電圧信号を一定周期で、しかも一定の順序でサンプリングしてＴＡＤでＡ／Ｄ変換するようなプログラムになっている。つまりアナログマルチプレクサのＳＷ切り替え制御が一巡して全てのアナログ入力電圧信号（Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、Ｖｔ、Ｖｑ）が選択される期間内に流量電圧信号Ｖｑも他のアナログ入力電圧信号と同様に１回ずつサンプリングしてＴＡＤでＡ／Ｄ変換するようなプログラムになっている。
【００１２】
これによって、ＴＡＤにおける流量電圧信号をサンプリングする前回のタイミングと、今回のタイミングとの時間間隔であるサンプリング周期が、サンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）のように非常に長くなる（図１０参照）。
したがって、流量電圧信号のサンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）が、図１０に示したように長くなると、図９（ｂ）に示したように、流量センサの性能の１つである高周波脈動時（エンジンの高速回転域において発生する吸気脈動時、逆流時）における空気流量変化に追従できなくなるという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、流量センサの出力信号である流量電圧信号のサンプリング周期を、比較例１のサンプリング周期よりも短くすることのできる空気流量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、信号処理装置は、基準電圧発生手段から出力された複数の基準電圧信号および流量センサの出力信号である流量電圧信号を所定の順序で順次選択するマルチプレクサと、複数の基準電圧信号および流量電圧信号をマルチプレクサによって選択された順序で順次サンプリングしてデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換手段とを備えている。そして、信号処理装置は、アナログ／デジタル変換手段により得られる流量電圧信号のデジタルデータを、アナログ／デジタル変換手段により得られる複数の基準電圧信号のデジタルデータを用いて演算処理または補正処理を行うように構成されている。
【００１５】
そして、信号処理装置は、アナログ／デジタル変換手段が複数の基準電圧信号および流量電圧信号をサンプリングするタイミングを設定するサンプリングタイミング設定部を備えている。そして、サンプリングタイミング設定部は、アナログ／デジタル変換手段が流量電圧信号をサンプリングするタイミングを、アナログ／デジタル変換手段が複数の基準電圧信号のうち隣合う２つの電圧信号をサンプリングするタイミング間に挿入するように構成されているので、流量電圧信号のサンプリング周期を比較例１のサンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）よりも短縮することができる。
すなわち、流量電圧信号のサンプリング周期が、比較例１は他の４つのアナログ入力（電圧）信号と同じサンプリング周期であったが、請求項１に記載の発明によれば、流量電圧信号のサンプリング周期を、比較例１のサンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）に対して概ね１／２〜１／３に短縮することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、信号処理装置は、アナログ／デジタル変換手段が流量電圧信号をサンプリングした時点で、直前までにアナログ／デジタル変換手段がサンプリングした複数の基準電圧信号のデジタルデータを使用して演算処理または補正処理を行うように構成されている。
ここで、例えば内燃機関の機関速度であるエンジン回転速度の変化に伴って吸気脈動の周波数が変化することから、流量センサの出力信号である流量電圧信号は、時々刻々と変化する。これに対して、複数の基準電圧信号は、流量電圧信号と比較して時間経過に伴う変化が遅いため、信号処理装置において流量電圧信号をサンプリングした直前までにサンプリングした複数の基準電圧信号のデジタルデータを使用して演算処理または補正処理を行うことができ、デジタル演算（流量センサの個体差ばらつき）の演算処理または補正処理に対する精度も確保することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、信号処理装置は、アナログ／デジタル変換手段が複数の基準電圧信号および流量電圧信号をサンプリングする各サンプリング周期毎に制御パルス信号を少なくともマルチプレクサに向けて出力する制御パルス信号発生部を備えている。そして、マルチプレクサは、制御パルス信号に従って、複数の基準電圧信号および流量電圧信号を所定の順序で順次選択してアナログ／デジタル変換手段へ出力するように構成されている。
これにより、流量電圧信号に対するアナログ−デジタル変換のサンプリング間隔を短縮することができる。
なお、制御パルス信号発生部から前述したアナログ／デジタル変換手段または後述する時間Ａ／Ｄ変換手段または後述するデジタル演算処理手段に向けて制御パルス信号を出力しても良い。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、信号処理装置は、アナログ／デジタル変換手段により得られる流量電圧信号のデジタルデータを、アナログ／デジタル変換手段により得られる複数の基準電圧信号のデジタルデータを用いて演算処理または補正処理を行ってデジタル出力信号に変換して出力するデジタル演算処理手段を備えている。
これにより、流量電圧信号に対するアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）のサンプリング間隔を短縮することができる。
すなわち、流量電圧信号のサンプリング周期が、比較例１は他の４つのアナログ入力（電圧）信号と同じサンプリング周期であったが、請求項４に記載の発明によれば、流量電圧信号のサンプリング周期を、比較例１のサンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）に対して概ね１／２〜１／３に短縮することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、デジタル演算処理手段は、アナログ／デジタル変換手段により得られる流量電圧信号のデジタルデータを、アナログ／デジタル変換手段により得られる複数の基準電圧信号のデジタルデータに基づいて設定される直線補正式を用いて直線補正する出力特性補正手段を有している。
ここで、アナログ／デジタル変換手段から出力された流量電圧信号のデジタルデータのアナログ−デジタル変換特性は、非線形（非直線）となっているが、出力特性補正手段で直線補正されるため、非直線性誤差を低減した高精度なセンサ出力を得ることができる。  
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、信号処理装置は、デジタル演算処理手段から出力されるデジタル出力信号を、周波数信号（周期パルス）に変換して出力する周波数変換手段を備えている。
ここで、周波数信号とは、具体的にはパルス周期が流量に応じて変化する信号を周波数信号と呼ぶ。
請求項７に記載の発明によれば、アナログ／デジタル変換手段として、マルチプレクサによって選択された順序でアナログ入力（電圧）信号（複数の基準電圧信号および流量電圧信号）を順次サンプリングすると共に、アナログ入力（電圧）信号をサンプリングする毎に各電圧信号のデジタルデータに変換して出力する時間Ａ／Ｄ変換手段を適用しても良い。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば、信号処理装置は、基準電圧発生手段から出力された複数の基準電圧信号、温度センサの出力信号である温度電圧信号および流量センサの出力信号である流量電圧信号を所定の順序で順次選択するマルチプレクサと、複数の基準電圧信号、温度電圧信号および流量電圧信号をマルチプレクサによって選択された順序で順次サンプリングしてデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換手段とを備えている。そして、信号処理装置は、アナログ／デジタル変換手段により得られる流量電圧信号のデジタルデータを、アナログ／デジタル変換手段により得られる複数の基準電圧信号および温度電圧信号のデジタルデータを用いて演算処理または補正処理を行うように構成されている。
【００２２】
そして、信号処理装置は、アナログ／デジタル変換手段が複数の基準電圧信号、温度電圧信号および流量電圧信号をサンプリングするタイミングを設定するサンプリングタイミング設定部を備えている。そして、サンプリングタイミング設定部は、アナログ／デジタル変換手段が流量電圧信号をサンプリングするタイミングを、アナログ／デジタル変換手段が複数の基準電圧信号および温度電圧信号のうち隣合う２つの電圧信号をサンプリングするタイミング間に挿入するように構成されているので、流量電圧信号のサンプリング周期を比較例１のサンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）よりも短縮することができる。
すなわち、流量電圧信号のサンプリング周期が、比較例１は他の４つのアナログ入力（電圧）信号と同じサンプリング周期であったが、請求項８に記載の発明によれば、流量電圧信号のサンプリング周期を、比較例１のサンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）に対して概ね１／２〜１／３に短縮することができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明によれば、信号処理装置は、アナログ／デジタル変換手段が流量電圧信号をサンプリングした時点で、直前までにアナログ／デジタル変換手段がサンプリングした複数の基準電圧信号および温度電圧信号のデジタルデータを使用して演算処理または補正処理を行うように構成されている。
ここで、例えば内燃機関の機関速度であるエンジン回転速度の変化に伴って吸気脈動の周波数が変化することから、流量センサの出力信号である流量電圧信号は、時々刻々と変化する。これに対して、複数の基準電圧信号および温度センサの出力信号である温度電圧信号は、流量電圧信号と比較して時間経過に伴う変化が遅いため、信号処理装置において流量電圧信号をサンプリングした直前までにサンプリングした複数の基準電圧信号および温度電圧信号のデジタルデータを使用して演算処理または補正処理を行うことができ、デジタル演算（流量センサの個体差ばらつき）の演算処理または補正処理に対する精度も確保することができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明によれば、信号処理装置は、アナログ／デジタル変換手段が複数の基準電圧信号、温度電圧信号および流量電圧信号をサンプリングする各サンプリング周期毎に制御パルス信号を少なくともマルチプレクサに向けて出力する制御パルス信号発生手段を備えている。そして、マルチプレクサは、制御パルス信号に従って、複数の基準電圧信号、温度電圧信号および流量電圧信号を所定の順序で順次選択してアナログ／デジタル変換手段へ出力するように構成されている。
これにより、流量電圧信号に対するアナログ−デジタル変換のサンプリング間隔を短縮することができる。
なお、制御パルス信号発生部から前述したアナログ／デジタル変換手段または後述する時間Ａ／Ｄ変換手段または後述するデジタル演算処理手段に向けて制御パルス信号を出力しても良い。
【００２５】
請求項１１に記載の発明によれば、信号処理装置は、アナログ／デジタル変換手段により得られる流量電圧信号のデジタルデータを、アナログ／デジタル変換手段により得られる複数の基準電圧信号および温度電圧信号のデジタルデータを用いて演算処理または補正処理を行ってデジタル出力信号に変換して出力するデジタル演算処理手段を備えている。  これにより、流量電圧信号に対するアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）のサンプリング間隔を短縮することができる。
すなわち、流量電圧信号のサンプリング周期が、比較例１は他の４つのアナログ入力（電圧）信号と同じサンプリング周期であったが、請求項１１に記載の発明によれば、流量電圧信号のサンプリング周期を、比較例１のサンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）に対して概ね１／２〜１／３に短縮することができる。
【００２６】
請求項１２に記載の発明によれば、デジタル演算処理手段は、アナログ／デジタル変換手段により得られる流量電圧信号のデジタルデータを、アナログ／デジタル変換手段により得られる温度電圧信号のデジタルデータを用いて温度補正する温度特性補正手段を有している。
これによって、流量センサの個体差に起因して流量出力特性や温度特性にばらつきがある場合であっても、流量センサの個体差ばらつきを温度特性補正手段で補正できるので、温度特性補正手段から出力されるデジタル出力信号、つまり流量検出値に対する精度を向上することができる。
【００２７】
請求項１３に記載の発明によれば、信号処理装置は、デジタル演算処理手段から出力されるデジタル出力信号を、周波数信号（周期パルス）に変換して出力する周波数変換手段を備えている。
ここで、周波数信号とは、具体的にはパルス周期が流量に応じて変化する信号を周波数信号と呼ぶ。
請求項１４に記載の発明によれば、アナログ／デジタル変換手段として、マルチプレクサによって選択された順序でアナログ入力（電圧）信号（複数の基準電圧信号、温度電圧信号および流量電圧信号）を順次サンプリングすると共に、アナログ入力（電圧）信号をサンプリングする毎に各電圧信号のデジタルデータに変換して出力する時間Ａ／Ｄ変換手段を適用しても良い。
【００２８】
ここで、請求項１〜１４に記載の発明によれば、複数の基準電圧信号を次のように設定しても良い。複数の基準電圧信号は、例えば互いに電圧値が異なる基準電圧（例えば最小電圧Ｖｍｉｎ、最大電圧Ｖｍａｘ、最小電圧Ｖｍｉｎを下限値とし最大電圧Ｖｍａｘを上限値とした場合の入力電圧範囲の中央電圧Ｖｃ）に設定されている。中央電圧Ｖｃは、最小電圧と最大電圧との中間値（中央値）の電圧である。
また、複数の基準電圧信号が、例えば３つの基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３からなる場合、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１をサンプリングするタイミングと、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２をサンプリングするタイミングとの間に、流量電圧信号をサンプリングするタイミングを挿入する。さらに、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２をサンプリングするタイミングと、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３をサンプリングするタイミングとの間に、流量電圧信号をサンプリングするタイミングを挿入する。さらに、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３をサンプリングするタイミングと、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１をサンプリングするタイミングとの間に、流量電圧信号をサンプリングするタイミングを挿入する。
これにより、流量電圧信号に対するアナログ−デジタル変換のサンプリング間隔を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）は空気流量測定装置における信号処理装置を示したブロック図で、（ｂ）はセンサチップを示した模式図である（実施例１）。
【図２】複数の基準電圧信号、吸気温度電圧信号および空気流量電圧信号をサンプリングするタイミングを示したフローチャートである（実施例１）。
【図３】複数の基準電圧信号、吸気温度電圧信号および空気流量電圧信号をサンプリングするタイミングを示したフローチャートである（実施例１）。
【図４】ＴＡＤ出力特性を示したグラフである（実施例１）。
【図５】近似直線から理想Ａ／Ｄ直線への変換原理を説明するための説明図である（実施例１）。
【図６】流量と電圧との間の温度特性を示した説明図である（実施例１）。
【図７】（ａ）、（ｂ）は温度補正の概念を示した説明図である（実施例１）。
【図８】（ａ）は空気の流量を求めるための第１マップを示した説明図で、（ｂ）は補正係数を求めるための第２マップを示した説明図である（実施例１）。
【図９】（ａ）、（ｂ）は内燃機関（エンジン）の吸気脈動（高周波脈動）の周期と流量電圧信号のサンプリング周期とを示したタイミングチャートである（実施例１、比較例１）。
【図１０】流量電圧信号、基準電圧信号および温度電圧信号をサンプリングするタイミングを示したフローチャートである（比較例１）。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、時間Ａ／Ｄ変換回路において、流量センサの出力信号である流量電圧信号のサンプリング周期を、比較例１のサンプリング周期よりも短くするという目的に対して、流量電圧信号をサンプリングするタイミングを、複数の基準電圧信号のうち隣合う２つの電圧信号をサンプリングするタイミング間に挿入することで実現した。
これによって、流量センサの出力信号である流量電圧信号のサンプリング周期を、例えば内燃機関の吸気通路内において高周波脈動が発生しているときの空気の脈動周期よりも短くすることができるので、高周波脈動における空気流量のセンシング性能を向上できるという効果を得ることができる。
【実施例１】
【００３１】
［実施例１の構成］
図１ないし図８は本発明の実施例１を示したもので、図１（ａ）は空気流量測定装置における信号処理装置を示した図で、（ｂ）はセンサチップを示した図である。
【００３２】
本実施例のエンジン制御システムは、複数の気筒を有する内燃機関（エンジン）の燃焼室に供給される空気の流量（吸入空気量）を測定（演算）する空気流量測定装置（内燃機関の空気流量演算装置）を備えている。
空気流量測定装置は、熱式の空気流量計（熱式のエアフロメータ）１と、流量電圧信号を含む複数のアナログ入力電圧信号をアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）し、デジタル補正された流量電圧信号をエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に出力する流量センサ信号処理装置（以下信号処理装置と言う）２とを備えている。
【００３３】
本実施例の信号処理装置２は、複数のアナログ入力電圧信号を所定の順序で順次選択して出力するアナログマルチプレクサ３と、このアナログマルチプレクサ３から所定の順序で入力（選択）したアナログ入力電圧信号をＡ／Ｄ変換出力データ（デジタルデータ）にＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換して出力する時間Ａ／Ｄ変換回路（アナログ／デジタル変換手段：以下ＴＡＤと言う）４と、このＴＡＤ４により得られるデジタルデータに補正処理を行ってデジタル出力信号に変換して出力するデジタル演算処理回路（デジタル演算処理手段）５と、このデジタル演算処理回路５により得られるデジタル出力信号を周波数信号に周波数変換して出力する周波数変換回路（周波数変換手段）６と、この周波数変換回路６により得られる周波数信号をＥＣＵ側のマイクロコンピュータ８に出力する出力処理回路７とを備えている。
ここで、本実施例の信号処理装置２は、アナログマルチプレクサ３へサンプリング制御パルス信号を出力する制御パルス信号発生部（図示せず）を備えている。この制御パルス信号発生部は、デジタル演算処理回路５に内蔵されている。
なお、信号処理装置２の詳細は後述する。
【００３４】
アナログマルチプレクサ３を介してＴＡＤ４に入力される複数のアナログ入力電圧信号は、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、吸気温度電圧信号Ｖｔおよび空気流量電圧信号Ｖｑ等である。
アナログマルチプレクサ３の５つのアナログスイッチのうちの３つの第１〜第３アナログスイッチには、互いに電圧値の異なる３種類の基準電圧信号（複数の基準電圧信号）を出力する基準電圧発生回路（アナログ信号発生手段）９が接続されている。この基準電圧発生回路９は、複数の固定抵抗器（図示せず）が直列接続され、固定抵抗器の一端に定電圧Ｖｃｃを印加することにより、各固定抵抗器の接続点から定電圧Ｖｃｃの分圧値を取り出せるように構成されている。
ＴＡＤ４は、アナログマルチプレクサ３によって選択された順序で第１〜第５アナログ入力電圧信号（基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、吸気温度電圧信号Ｖｔ、空気流量電圧信号Ｖｑ）を順次サンプリングすると共に、各第１〜第５アナログ入力電圧信号をサンプリングする毎に各第１〜第５アナログ入力電圧信号のデジタルデータに変換して出力する時間Ａ／Ｄ変換手段である。
【００３５】
基準電圧発生回路９は、エアフロメータ１の出力信号である空気流量電圧信号Ｖｑのアナログ−デジタル変換特性の直線補正処理に用いる基準電圧信号Ｖｒｅｆ１（基準電位信号とも言う）をＴＡＤに向けて出力する第１基準電位生成部ＲＥＦ１を有している。また、基準電圧発生回路９は、同様に、空気流量電圧信号Ｖｑの補正処理に用いる基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３（基準電位信号とも言う）をＴＡＤに向けて出力する第２、第３基準電位生成部ＲＥＦ２、ＲＥＦ３を有している。
これらの複数の基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３を、後述する直線補正式の設定のための基準電圧としてアナログマルチプレクサ３に入力している。なお、定電圧Ｖｃｃは、外部電源（直流電源、バッテリ）、ＭＯＳＦＥＴ、固定抵抗器、ツェナダイオード、バイパスコンデンサ等で構成された定電圧回路（図示せず）により生成される。
【００３６】
アナログマルチプレクサ３の５つのアナログスイッチのうちの第４アナログスイッチには、吸気温度電圧信号Ｖｔを出力する温度信号発生回路が接続されている。この温度信号発生回路は、センサチップ上に配置され、流通する空気の温度（吸気温度）を検出する吸気温度センサを有し、この吸気温度センサの出力信号（温度検出抵抗体１３の抵抗値変化）を電圧変換してＴＡＤ４に向けて出力する吸気温度検出回路１１により構成されている。
吸気温度検出回路１１は、固定抵抗器１２と温度検出抵抗体１３とが直列接続され、固定抵抗器１２の一端に定電圧Ｖｃｃを印加することにより、固定抵抗器１２と温度検出抵抗体１３との接続点から定電圧Ｖｃｃの分圧値を取り出せるように構成されている。定電圧Ｖｃｃの分圧値は、演算増幅器（オペアンプ）１４により増幅されて吸気温度電圧信号Ｖｔとしてアナログマルチプレクサ３に出力される。
【００３７】
温度検出抵抗体１３は、周囲の温度（吸気温度）により抵抗値ＲＫ２が変化する金属側温抵抗体であって、センサチップ上において発熱抵抗体（ヒータ）１５の発熱の影響を受けない場所に配置されている。
アナログマルチプレクサ３の５つのアナログスイッチのうちの第５アナログスイッチには、信号処理装置２のＴＡＤ４に空気流量電圧信号Ｖｑを出力する流量信号発生回路が接続されている。この流量信号発生回路は、エンジンの吸気管内に形成される吸気通路を流通する空気の流量を検出する流量センサを有し、この流量センサの出力信号（温度検出抵抗体１６〜１９の抵抗値変化）を電圧変換してＴＡＤ４に向けて出力する空気流量検出回路２０により構成されている。
【００３８】
エアフロメータ１は、センサチップ（シリコンチップ、回路基板）の薄膜部の中央に発熱抵抗体１５を配置し、この発熱抵抗体１５を中心にして空気の流れ方向（吸気流方向）に沿った上下流側に、空気流量電圧信号検出用の温度検出抵抗体１６〜１９を配置している。
発熱抵抗体１５は、温度により抵抗値Ｒｈが変化すると共に、加熱電流が流れると発熱する。この発熱抵抗体１５は、エンジンの吸気管内に形成される吸気通路（空気流路）に配置されている。
そして、発熱抵抗体１５の駆動回路、つまり発熱抵抗体１５の発熱温度を制御するヒータ温度制御装置２１は、固定抵抗器２２と温度検出抵抗体２３とが直列に接続され、固定抵抗器２４と傍熱抵抗器２５とが直列に接続されてヒータ温度制御ブリッジ回路（第１ブリッジ回路）が構成されている。
【００３９】
温度検出抵抗体２３は、周囲の温度（吸気温度）により抵抗値ＲＫ１が変化する金属側温抵抗体であって、センサチップ上において発熱抵抗体１５の発熱の影響を受けない場所に配置されている。
傍熱抵抗器２５は、発熱抵抗体１５の熱を受けて抵抗値ＲＩが変化する金属側温抵抗体であって、センサチップ上において発熱抵抗体１５の発熱の影響を受ける場所に配置されている。
また、第１ブリッジ回路の固定抵抗器２２と固定抵抗器２４との接続点には、所定の電源電圧（５Ｖ以下の定電圧）が印加されている。また、第１ブリッジ回路の温度検出抵抗体２３と傍熱抵抗器２５との接続点の電位は、グランド（ＧＮＤ）電位となっている。
【００４０】
ヒータ温度制御装置２１は、第１ブリッジ回路の他に、差動増幅器（オペアンプ）２６、トランジスタ２７等を備え、温度検出抵抗体２３により検出される吸気温度に応じて発熱抵抗体１５への供給電力を可変制御して傍熱抵抗器２５の温度を温度検出抵抗体２３により検出される吸気温度よりも一定の温度だけ高くするように構成されている。
具体的には、定電圧Ｖｃｃを受けて動作するトランジスタ２７を介して、発熱抵抗体１５の駆動電圧を生成すると共に、差動増幅器２６により第１ブリッジ回路のブリッジ出力電圧（ブリッジ間電位差：ＶＬ−ＶＲ）を求め、このブリッジ出力電圧が所定電圧値（例えば０Ｖ）となるようにトランジスタ２７の差動を帰還制御して発熱抵抗体１５の駆動電圧を可変するように構成されている。この差動増幅器２６によるトランジスタ２７の帰還制御により発熱抵抗体１５の発熱温度Ｔｈが、温度検出抵抗体２３により検出される雰囲気温度（吸気温度：ＴＫ）よりも常に一定温度ΔＴ（＝Ｔｈ−ＴＫ）だけ高く設定される。
【００４１】
空気流量検出回路２０は、温度検出抵抗体１６と温度検出抵抗体１７とが直列接続され、温度検出抵抗体１８と温度検出抵抗体１９とが直列接続されて流量信号検出ブリッジ回路（第２ブリッジ回路）が構成されている。
温度検出抵抗体１６は、その抵抗値ＲＤ１が温度により変化する温度検出抵抗体（金属側温抵抗体）であって、発熱抵抗体１５よりも吸気流方向の下流側に配置されている。この温度検出抵抗体１６は、発熱抵抗体１５近傍の下流温度を検出する下流側第１温度センサを構成する。
温度検出抵抗体１７は、その抵抗値ＲＵ１が温度により変化する温度検出抵抗体（金属側温抵抗体）であって、発熱抵抗体１５よりも吸気流方向の上流側に配置されている。この温度検出抵抗体１７は、発熱抵抗体１５近傍の上流温度を検出する上流側第１温度センサを構成する。
【００４２】
温度検出抵抗体１８は、その抵抗値ＲＵ２が温度により変化する温度検出抵抗体（金属側温抵抗体）であって、温度検出抵抗体１７よりも吸気流方向の上流側に配置されている。この温度検出抵抗体１８は、発熱抵抗体１５近傍の上流温度を検出する上流側第２温度センサを構成する。
温度検出抵抗体１９は、その抵抗値ＲＤ２が温度により変化する温度検出抵抗体（金属側温抵抗体）であって、温度検出抵抗体１６よりも吸気流方向の下流側に配置されている。この温度検出抵抗体１９は、発熱抵抗体１５近傍の下流温度を検出する下流側第２温度センサを構成する。
【００４３】
第２ブリッジ回路の温度検出抵抗体１６と温度検出抵抗体１８との接続点には、電源電圧（５Ｖ以下の定電圧）が印加されている。また、第２ブリッジ回路の温度検出抵抗体１７と温度検出抵抗体１９との接続点の電位は、グランド（ＧＮＤ）電位となっている。
空気流量検出回路２０は、第２ブリッジ回路の他に、差動増幅器（オペアンプ）２９等を備え、差動増幅器２９により第２ブリッジ回路のブリッジ出力電圧（ブリッジ間電位差：ＶＳＮＳ１−ＶＳＮＳ２）を求め、このブリッジ出力電圧を増幅して空気流量電圧信号Ｖｑとしてアナログマルチプレクサ３に出力される。
【００４４】
ここで、空気の流量や空気の流れ方向が検出される仕組みを説明する。
無風状態では、発熱抵抗体１５を中心とする対称な温度分布が形成される。したがって、無風状態においては、発熱抵抗体１５に対して対称な位置に形成されている温度検出抵抗体１６、１７に伝達される熱量はほぼ等しく、また、温度検出抵抗体１８、１９に伝達される熱量はほぼ等しくなる。これにより、温度検出抵抗体１６、１７の抵抗値ＲＤ１、ＲＵ１は互いにほぼ等しく、温度検出抵抗体１８、１９の抵抗値ＲＵ２、ＲＤ２も互いにほぼ等しくなる。したがって、無風状態では、温度検出抵抗体１６、１７間の接続点の電位ＶＳＮＳ１と温度検出抵抗体１８、１９間の接続点の電位ＶＳＮＳ２とは互いに等しく、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）はゼロとなる。
【００４５】
また、図１（ｂ）に示したように、空気が上流側（エアクリーナ側）から下流側（エンジン側）に流れると、それに伴い、温度分布の中心位置が発熱抵抗体１５の中心位置から下流側に移動するので、発熱抵抗体１５よりも上流側に配置されている温度検出抵抗体１７、１８の温度が低くなり、発熱抵抗体１５よりも下流側に配置されている温度検出抵抗体１６、１９の温度が上昇する。これにより、例えば上流側の温度検出抵抗体１７、１８の抵抗値が下降し、下流側の温度検出抵抗体１６、１９の抵抗値が上昇することとなる。電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）は、もはやゼロとはならず、この場合、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）は正の値をとる。
【００４６】
反対に、空気が下流側から上流側に流れると、それに伴い、温度分布の中心位置が発熱抵抗体１５の中心位置から上流側に移動するので、例えば上流側の温度検出抵抗体１７、１８の抵抗値が上昇し、下流側の温度検出抵抗体１６、１９の抵抗値が下降する。したがって、この場合、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）は負の値をとる。
このように、空気の流れ方向に対して、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）が正負の値をとるので、この正負の値を判定することにより、空気の流れ方向は検出される。また、空気の流量が多い場合、温度分布は大きく移動するので、温度検出抵抗体１６〜１９の抵抗値ＲＤ１、ＲＵ１、ＲＵ２、ＲＤ２も大きく変動し、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）も大きく変動する。このように、空気の流量と電位差には相関関係があり、電位差（ＶＳＮＳ２−ＶＳＮＳ１）の絶対値を測定することにより、空気の流量が検出される。
【００４７】
次に、本実施例の信号処理装置２を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。
信号処理装置２は、上述したように、アナログマルチプレクサ３、ＴＡＤ４、デジタル演算処理回路５、周波数変換回路６および出力処理回路７を備えている。
アナログマルチプレクサ３は、デジタル演算処理回路５内の制御パルス信号発生部から出力される所定周期（サンプリング周期）のＳＷ切り替え信号（サンプリング制御パルス信号）に従って５個の第１〜第５アナログ入力電圧信号（基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、吸気温度電圧信号Ｖｔ、空気流量電圧信号Ｖｑ）のうちいずれか１つを選択するものであり、５つのアナログスイッチにより構成されている。
アナログマルチプレクサ３は、サンプリング制御パルス信号に従って、複数の基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１および吸気温度電圧信号Ｖｔのうちの１つの電圧信号をＴＡＤ４へ出力する毎に、空気流量電圧信号ＶｑをＴＡＤ４へ出力するように構成されている。
【００４８】
ＴＡＤ４は、スタートパルスを周回させるパルス遅延回路と、外部から入力されるサンプリング制御パルス信号の立ち上がり（または立ち下がり）タイミングで、パルス遅延回路内でのスタートパルスの到達位置を検出（ラッチ）し、その検出結果を、スタートパルスが通過した遅延ユニットが先頭から何段目にあるかを表す所定ピットのデジタルデータに変換して出力するラッチ＆エンコーダと、パルス遅延回路内でのスタートパルスの周回回数をカウントするカウンタと、このカウンタによるカウント値をサンプリング制御パルス信号の立ち上がり（または立ち下がり）タイミングでラッチするラッチ回路とを備えている。
【００４９】
ＴＡＤ４は、外部の制御回路（ＣＰＵ等）からスタートパルス（パルス信号）が入力され、このスタートパルスによってＴＡＤ４の動作が開始される。
ＴＡＤ４では、入力電圧範囲のスペックが最小電圧Ｖｍｉｎ〜最大電圧Ｖｍａｘに設定されており、この入力電圧範囲内の入力電圧をデジタルデータに変換して出力する。また、中央電圧Ｖｃは、最小電圧Ｖｍｉｎと最大電圧Ｖｍａｘとの中間値である。ＴＡＤ４は、３個の基準電圧信号を順次ＴＡＤ４に入力してそれぞれＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換結果に基づいて、後述するように直線補正式を設定する。
【００５０】
ここで、制御パルス信号発生部は、５個の第１〜第５アナログ入力電圧信号（基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、吸気温度電圧信号Ｖｔ、空気流量電圧信号Ｖｑ）をＴＡＤ４がサンプリングする各サンプリング周期毎にサンプリング制御パルス信号をアナログマルチプレクサ３へ向けて出力する。
また、制御パルス信号発生部は、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、吸気温度電圧信号Ｖｔおよび空気流量電圧信号ＶｑをＴＡＤ４がサンプリングするタイミング（サンプリングタイミング）を設定するサンプリングタイミング設定部を構成している。
【００５１】
このサンプリングタイミング設定部は、空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリングタイミングを、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、および吸気温度電圧信号Ｖｔのうち隣合う２つのアナログ入力電圧信号のサンプリングタイミング間に挿入するように構成されている。これにより、アナログマルチプレクサ３は、複数の基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１および吸気温度電圧信号Ｖｔのうちの１つの電圧信号をＴＡＤ４へ出力する毎に、空気流量電圧信号ＶｑをＴＡＤ４へ出力する。
【００５２】
ここで、図２および図３に示したフローチャートに示したように、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３のサンプリングタイミングと、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２のサンプリングタイミングとの間に、空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリングタイミングを入れる。さらに、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２のサンプリングタイミングと、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１のサンプリングタイミングとの間に、空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリングタイミングを入れる。さらに、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１のサンプリングタイミングと、吸気温度電圧信号Ｖｔのサンプリングタイミングとの間に、空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリングタイミングを入れる。さらに、空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリングタイミングと、吸気温度電圧信号Ｖｔのサンプリングタイミングとの間に、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３のサンプリングタイミングを入れる。
【００５３】
これにより、複数の基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１および吸気温度電圧信号Ｖｔのうちの１つの電圧信号がアナログマルチプレクサ３からＴＡＤ４へ出力される毎に、空気流量電圧信号Ｖｑがアナログマルチプレクサ３からＴＡＤ４へ出力される。したがって、空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリング周期が、比較例１は他の４つのアナログ入力電圧信号と同じサンプリング周期であったが、本実施例によれば、空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリング周期を、比較例１のサンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）に対して概ね１／２〜１／３のＴ２に短縮することが可能となる。
【００５４】
デジタル演算処理回路５は、直線補正式を設定すると共に、その直線補正式にてＴＡＤ出力のアナログ−デジタル変換特性を直線補正するＴＡＤ直線補正部と、空気流量電圧信号Ｖｑの温度特性を補正する温度特性補正部とを備えている。
周波数変換回路６は、デジタル演算処理回路５より出力されたデジタルデータを周波数信号に変換する。
出力処理回路７は、ＮＭＯＳＦＥＴ３１、固定抵抗器３２、バイパスコンデンサ３３、およびツェナダイオード３４等を備えている。この出力処理回路７は、周波数変換回路６より出力された周波数信号をＥＣＵ側のマイクロコンピュータ８へ出力する。
【００５５】
ＥＣＵには、制御処理や演算処理を行うＣＰＵ、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）等の機能を含んで構成される周知のマイクロコンピュータ８が設けられている。ＥＣＵは、信号処理装置２より出力される空気流量信号を、マイクロコンピュータ８に入力されるように構成されている。また、ＥＣＵは、各種センサより出力されるセンサ信号が、他のＡ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータ８に入力されるように構成されている。
【００５６】
［実施例１の制御方法］
次に、本実施例の信号処理装置２におけるＡ／Ｄ変換処理方法を図１ないし図８に基づいて簡単に説明する。ここで、図２および図３は複数の基準電圧信号、吸気温度電圧信号Ｖｔおよび空気流量電圧信号Ｖｑをサンプリングするタイミングを示したフローチャートである。
【００５７】
先ずＴＡＤ４のＡ／Ｄ変換処理が開始されると、ＳＷ切り替え制御によりアナログマルチプレクサ３を基準電圧信号Ｖｒｅｆ３側に切り替える。これにより、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３がＴＡＤ４のアナログ入力電圧信号としてサンプリングされる。そして、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３をＡ／Ｄ変換してＡ／Ｄ変換結果であるデジタルデータをデジタル演算処理回路５のデジタルデータ保持回路（以下レジスタと言う）に格納する（ステップＳ２）。
【００５８】
次に、空気流量電圧信号Ｖｑを除く他のアナログ入力電圧信号である基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、吸気温度電圧信号Ｖｔについても、ステップＳ２と同様な処理が行われる（ステップＳ４、Ｓ６、Ｓ８）。
これにより、空気流量電圧信号Ｖｑを除く、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、吸気温度電圧信号ＶｔをＡ／Ｄ変換したデジタルデータがレジスタに格納される。
この図２および図３に示す制御ルーチンは、所定の制御周期で繰り返し実行される。
先ず、ＳＷ切り替え制御によりアナログマルチプレクサ３を空気流量電圧信号Ｖｑ側に切り替える。これにより、流量センサの出力信号である空気流量電圧信号ＶｑがＴＡＤ４のアナログ入力電圧信号としてサンプリングされる。そして、空気流量電圧信号ＶｑをＡ／Ｄ変換してＡ／Ｄ変換結果（Ａ／Ｄ変換出力データ）であるデジタルデータをレジスタに格納する（ステップＳ１）。
【００５９】
このステップＳ１で、空気流量電圧信号Ｖｑのデジタルデータをレジスタに格納すると、ステップＳ２〜Ｓ３までの処理と並行して行われる並列処理（ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理）が実行される。
先ずステップＳ１１では、ＴＡＤ４により得られる空気流量電圧信号Ｖｑのデジタルデータ（ＴＡＤ出力データ）に対して、後述するＴＡＤ直線補正処理および出力ばらつき補正処理が実行される。
次に、ステップＳ１２では、デジタル演算処理回路５から周波数変換回路６へ出力された補正演算値（補正処理後のデジタル出力信号）を周波数信号に変換する周波数変換処理が実行される。
次に、ステップＳ１３では、周波数変換回路６から出力処理回路７へ出力された周波数信号をＥＣＵ側のマイクロコンピュータ８へ出力する出力処理が実行される。
ＥＣＵ側のマイクロコンピュータ８は、この周波数Ｆに基づいて空気流路を流れる空気流量（吸入空気流量）を算出する。
【００６０】
上記の並列処理と並行して上述したステップＳ２の処理が行われる。
次に、ステップＳ３において、ステップＳ１と同様な処理が実行され、続いてステップＳ１１〜Ｓ１３よりなる並列処理が実行される。
ここで、今回サンプリングしていない基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、吸気温度電圧信号Ｖｔのデジタルデータは、レジスタに格納されている前回のデジタルデータを使用する。
【００６１】
次に、ＳＷ切り替え制御によりアナログマルチプレクサ３を基準電圧信号Ｖｒｅｆ２側に切り替える。これにより、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２がＴＡＤ４のアナログ入力電圧信号としてサンプリングされる。そして、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２をＡ／Ｄ変換してＡ／Ｄ変換結果であるデジタルデータをレジスタに格納する（ステップＳ４）。
次に、ステップＳ５において、ステップＳ１と同様な処理が実行され、続いてステップＳ１１〜Ｓ１３よりなる並列処理が実行される。
【００６２】
以降、ステップＳ６〜Ｓ８において、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１のＡ／Ｄ変換、空気流量電圧信号ＶｑのＡ／Ｄ変換、吸気温度電圧信号ＶｔのＡ／Ｄ変換のそれぞれ隣り合うＡ／Ｄ変換の間に、空気流量電圧信号ＶｑのＡ／Ｄ変換を挿入する形でサンプリングおよびＡ／Ｄ変換が交互に実行される。
また、空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリング直前にステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８でレジスタに格納されている前回サンプリングしたデジタルデータを使用する。
【００６３】
次に、本実施例のデジタル演算処理回路５におけるＴＡＤ直線補正処理について説明する。
デジタル演算処理回路５は、サンプリング制御パルス信号を生成して出力する制御パルス信号発生部と、ＴＡＤ４から出力されるＴＡＤ出力（空気流量電圧信号Ｖｑのデジタルデータ、デジタル出力信号）を一時的に記憶するデジタルデータ保持回路（ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリまたはレジスタ）と、このレジスタの記憶内容に基づいて直線補正式を設定すると共に、直線補正式を用いてＴＡＤ出力（アナログ−デジタル変換特性）を直線補正する補正ロジック部とを備えている。
レジスタは、制御パルス信号発生部がアナログスイッチを順次切り替える指令を出力することにより、最小電圧Ｖｍｉｎ、中央電圧Ｖｃ、最大電圧Ｖｍａｘに対するＴＡＤ出力（デジタル出力信号）をそれぞれレジスタ内の各記憶部に記憶する。
【００６４】
補正ロジック部は、直線補正式を設定する補正式設定部、およびこの補正式設定部で設定された直線補正式にしたがってＴＡＤ４から出力される実ＴＡＤ出力（空気流量電圧信号Ｖｑのデジタルデータ）の変換（補正演算）を行う補正演算部を有している。補正式設定部は、レジスタ内の各記憶部にそれぞれ記憶されたＭＩＮ、Ｃ、ＭＡＸに基づいて、直線補正式を設定する。この直線補正式の設定について、図４に基づいて説明する。
ここで、図４は、ＴＡＤ４により得られるＡ／Ｄ変換出力データのアナログ−デジタル変換特性（ＴＡＤ出力特性）を示したグラフであり、横軸をＴＡＤ４の入力基準電圧、縦軸をＴＡＤ出力とする座標上に、入力基準電圧と実ＴＡＤ出力との関係を示すＴＡＤ出力特性曲線が点線で表されている。
このように、ＴＡＤ出力のアナログ−デジタル変換特性は非直線となっており、この非直線性誤差により最終的なセンサ出力精度が低下する。
【００６５】
そこで、本実施例では、最小電圧Ｖｍｉｎから最大電圧Ｖｍａｘまでの入力電圧範囲を２つの領域（領域１、領域２）に等分割する。領域境界部となる入力基準電圧は、中央電圧Ｖｃ（アナログ入力電圧信号としての基準電圧信号Ｖｒｅｆ２）である。そして、各領域において、ＴＡＤ出力特性曲線を、その領域における特性曲線両端を結ぶ直線（近似直線）にて近似する。
すなわち、領域１においては、最小電圧Ｖｍｉｎに対するＴＡＤ出力を表す座標点と中央電圧Ｖｃに対するＴＡＤ出力を表す座標点とを結ぶ近似直線Ｌ１１に近似し、領域２においては、中央電圧Ｖｃに対するＴＡＤ出力を表す座標点と最大電圧Ｖｍａｘに対するＴＡＤ出力を表す座標点とを結ぶ近似直線Ｌ１２に近似する。
【００６６】
一方、入力基準電圧に対して正比例したＴＡＤ出力特性を持つ直線を理想Ａ／Ｄ直線として設定する。本実施例では、最小電圧Ｖｍｉｎに対するＴＡＤ出力を表す座標点と最大電圧Ｖｍａｘに対するＴＡＤ出力を示す座標点とを結ぶ直線を理想Ａ／Ｄ直線とする。
そして、各領域１、２毎に、近似直線Ｌ１１、Ｌ１２上の任意の座標点をその座標点と同じ入力基準電圧値における理想Ａ／Ｄ直線上の座標点に変換する変換式、つまり直線補正式を設定する。
【００６７】
ここで、本実施例における各近似直線Ｌ１１、Ｌ１２から理想Ａ／Ｄ直線上への座標点変換原理について、図５に基づいて説明する。
図５に示したように、点Ｐ１（ｘ１，ｙｐ１）と点Ｐ２（ｘ２，ｙｐ２）とを結ぶ直線を近似直線とし、点Ｑ１（ｘ１，ｙｑ１）と点Ｑ２（ｘ２，ｙｑ２）とを結ぶ直線を理想Ａ／Ｄ直線とする。そして、Ｐ１→Ｑ１、Ｐ２→Ｑ２の変換がなされるものとし、近似直線上の任意の点Ｐａ（ｘａ，ｙｐａ）は理想Ａ／Ｄ直線上の点Ｑａ（ｘａ，ｙｑａ）へ変換されるものとすると、近似直線と理想Ａ／Ｄ直線との間に下記の数１の式の比例関係式が成り立つ。
【００６８】
【数１】
2011237218.tif 000003
【００６９】
そして、上記の数１の式を整理すると、下記の数２の式が得られる。
【００７０】
【数２】
2011237218.tif 000004
【００７１】
ここで、図４のＴＡＤ出力特性に戻り、領域１および領域２の両端ではそれぞれ下記の表１に示したような近似直線から理想Ａ／Ｄ直線への変換が行われる。
【００７２】
【表１】
2011237218.tif 000005
【００７３】
これによって、上記の表１に示した各領域毎の各直線両端の値を上記の数２の式に代入することにより、下記の数３及び４の式に示すような、近似直線上のＴＡＤ出力値Ｘを理想Ａ／Ｄ直線上の補正値Ｈに変換する変換式（直線補正式）が得られる。
【００７４】
【数３】
2011237218.tif 000006
【数４】
2011237218.tif 000007
【００７５】
そして、ＴＡＤ４にて実際にＡ／Ｄ変換を行う際に、実ＴＡＤ出力をＸとして上記の数３及び４の式を適用し、実ＴＡＤ出力（Ｘ：空気流量電圧信号Ｖｑのデジタルデータ）に対する直線補正後の補正値Ｈを、直線補正後の最終的なＡ／Ｄ変換結果として出力することになる。補正式設定部は、レジスタに設定されたＭＩＮ、Ｃ、ＭＡＸの３つの基準ＴＡＤ出力（第１〜第３デジタル基準電圧信号、第１〜第３デジタル出力信号）を取り込むことにより、上記の数３及び４の式（直線補正式）を設定する。
【００７６】
そして、アナログ入力信号である空気流量電圧信号Ｖｑに対する実ＴＡＤ出力（空気流量電圧信号Ｖｑのデジタルデータ）は、レジスタに一時的に記憶され、記憶された実ＴＡＤ出力が補正ロジック部内の補正演算部にて直線補正される。補正演算部により直線補正は、補正式設定部で設定された直線補正式（上記の数３及び４の式）に従って行われ、実ＴＡＤ出力（Ｘ）が補正値Ｈに補正される。
ここで、ＴＡＤ４の使用に当たっては、実際のＡ／Ｄ変換の前に予めＴＡＤ４に入力基準電圧であるＶｍｉｎ、Ｖｍａｘ、Ｖｃを入力してそれぞれ対応する基準ＴＡＤ出力ＭＩＮ、ＭＡＸ、Ｃを得て、これらに基づき直線補正式を得て、非直線性のＴＡＤ出力特性を直線補正することが前提である。
【００７７】
次に、本実施例のデジタル演算処理回路５における出力ばらつき補正処理（温度特性補正処理）について説明する。
空気流量検出回路２０より出力される空気流量電圧信号Ｖｑ（Ｖｏｕｔとも言う）は、同じ流量であっても、周囲の温度（吸気温度）によって変化する。したがって、本実施例では、ＴＡＤ４によってＡ／Ｄ変換した後のＡ／Ｄ変換出力（実ＴＡＤ出力、デジタル流量データ：電圧ＶＤ）、あるいはデジタル演算処理回路５のＴＡＤ直線補正部で直線補正された直線補正値（デジタル流量データ：電圧ＶＤ）を、吸気温度センサより出力された吸気温度電圧信号（Ｖｔ）をＡ／Ｄ変換した後のＡ／Ｄ変換出力（実ＴＡＤ出力、デジタル温度データ：電圧ＶＤｔ）を用い、基準温度（例えば２０℃）での流量を示す補正電圧ＶＤｒに補正する。例えば図６に示したように、吸気温度１３０℃の場合の電圧ＶＤ１を、基準温度２０℃の補正電圧ＶＤ２に補正するという具合である。このような補正は、流量センサに固有の温度特性に基づいて行われる。
【００７８】
ところが、流量センサの個体差に起因する流量出力特性ばらつきによって流量に応じた出力電圧値と温度との関係が、測定流量毎に異なる場合がある。したがって、上述の例で言うと、吸気温度１３０℃の電圧ＶＤ１を基準温度２０℃の補正電圧ＶＤｒに補正する場合であっても、流量Ｇが異なると、補正係数が異なってくる。具体的には、図６に示したように、流量Ｇ２の時の電圧ＶＤ１を補正電圧ＶＤ２に補正する場合の補正係数と、流量Ｇ１の時の電圧ＶＤ３を補正電圧ＶＤ４に補正する場合の補正係数とが異なるものとなり、一律の比率で補正できない。
【００７９】
そこで、本実施例のデジタル演算処理回路５では、図７（ａ）に示したように、先ず電圧ＶＤと吸気温度（例えばＴａ℃）とから流量Ｇｉを求める。そして、図７（ｂ）に示したように、次に、この流量Ｇｉと吸気温度とから補正係数Ｋｉを求め、補正電圧ＶＤｒを求める。このときの吸気温度が、吸気温度センサからの電圧ＶＤｔとして入力される。
具体的には、図８（ａ）、（ｂ）に示したような２つのマップを参照することによって補正係数Ｋｉを求める。
この補正係数Ｋｉは、ある流量点での基準温度の電圧をＶａとし、ある任意温度Ｔｂでの電圧をＶｂとすると、補正係数は下記の数５の式で表される。
【００８０】
［数５］
Ｋｉ＝Ｖｂ／Ｖａ
これらのマップは、流量センサの温度特性に基づいて作成されるものであり、デジタル演算処理回路５の出力ばらつき補正部の調整ＲＯＭに、予め記憶されている。ここで、流量センサの温度特性とは、流量センサの個体差に伴う温度特性である。同種製品の間でも温度特性にばらつきがあるために、流量センサの１台毎の温度特性をマップ化して調整ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）に記憶しておく。
【００８１】
図８（ａ）に示した第１マップは、入力電圧（Ｖ）および吸気温度（℃）に対応する流量Ｇを示している。このような第１マップを参照することにより、入力電圧ＶＤで吸気温度Ｔａのときの流量Ｇｉを求める。ここで、入力電圧および吸気温度はいずれも複数の離散的な値（離散的部分集合）となっているが、マップ容量を小さくするという観点（製品小型化の観点）および精度向上という観点から、５〜１０点程度とすることが例示される。この場合、流量Ｇｉは、通常、第１マップに基づく補間計算によって取得される。なお、本実施例では、近傍の２点を用いた線型補間を行う。つまり、近傍の２点を用いて１次関数を導き、当該１次関数を用いて間の値を演算するのである。但し、２点以上を用いた２次以上の補間計算（２次以上の関数を用いての演算）を行うようにしても良い。
【００８２】
図８（ｂ）に示した第２マップは、流量（ｇ／ｓｅｃ）および吸気温度（℃）に対応する補正係数Ｋを示している。このような第２マップを参照することにより、流量Ｇｉで吸気温度Ｔａのときの補正係数Ｋｉを求める。ここで、流量および吸気温度はいずれも複数の離散的な値（離散的部分集合）となっているが、上述と同様に、５〜１０点程度とすることが例示される。この場合、補正係数Ｋｉは、通常、第２マップに基づく補間計算によって取得される。なお、本実施例では、近傍の２点を用いた線型補間を行う。但し、２点以上を用いた２次以上の補間計算を行うようにしても良い。
【００８３】
そして、本実施例のデジタル演算処理回路５は、補正係数Ｋｉを用いて電圧ＶＤを下記の数６の式により補正し、補正電圧ＶＤｒを出力する。
［数６］
ＶＤｒ（補正電圧）＝ＶＤ（温度特性補正前の電圧）／Ｋｉ
【００８４】
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の空気流量測定装置における信号処理装置２においては、流量センサの出力信号である空気流量電圧信号Ｖｑ以外の他の４つのアナログ入力電圧信号（Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、Ｖｔ）は、空気流量電圧信号Ｖｑに対して時間に対する変化が緩慢であることに着目して、複数の基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１および吸気温度電圧信号Ｖｔのうちの１つの電圧信号をアナログマルチプレクサ３からＴＡＤ４へ出力する毎に、空気流量電圧信号Ｖｑをアナログマルチプレクサ３からＴＡＤ４へ出力するように構成されている。
【００８５】
すなわち、空気流量電圧信号ＶｑをＴＡＤ４がサンプリングするタイミング（サンプリングタイミング）を、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１および吸気温度電圧信号Ｖｔのうち隣合う２つのアナログ入力電圧信号をＴＡＤ４がサンプリングするタイミング（サンプリングタイミング）間に挿入するように構成されている。例えば基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２の間、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１の間、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１と吸気温度電圧信号Ｖｔとの間、吸気温度電圧信号Ｖｔと基準電圧信号Ｖｒｅｆ３との間に空気流量電圧信号ＶｑのＡＤサンプリングタイミングが組み込まれている。これにより、アナログマルチプレクサ３のＳＷ切り替え制御が一巡して全てのアナログ入力電圧信号が選択される期間内に、空気流量電圧信号Ｖｑについてのみ複数回選択され、選択される毎に空気流量電圧信号ＶｑをＡ／Ｄ変換してレジスタに今回のデータ（新規データ）として格納される。
【００８６】
これにより、複数の基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、基準電圧信号Ｖｒｅｆ２、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１および吸気温度電圧信号Ｖｔのうちの１つの電圧信号がアナログマルチプレクサ３からＴＡＤ４へ出力される毎に、空気流量電圧信号Ｖｑがアナログマルチプレクサ３からＴＡＤ４へ出力される。
したがって、空気流量電圧信号ＶｑをＴＡＤ４がサンプリングするサンプリング周期Ｔ２（ｍｓ）を比較例１のサンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）よりも短縮することが可能となる。すなわち、空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリング周期が、比較例１は他の４つのアナログ入力（電圧）信号と同じサンプリング周期であったが、本実施例によれば空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリング周期Ｔ２（ｍｓ）を、比較例１のサンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）に対して概ね１／２〜１／３に短縮することができる。
【００８７】
また、流量センサの出力信号である空気流量電圧信号Ｖｑ（ＴＡＤ４へのアナログ入力電圧信号）をＡ／Ｄ変換したデジタルデータの補正処理を行うデジタル演算処理回路５で必要な基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、吸気温度センサの出力信号である吸気温度電圧信号Ｖｔ（ＴＡＤ４へのアナログ入力電圧信号）は、空気流量電圧信号Ｖｑをサンプリングした時点で、直前までにサンプリングしてレジスタに格納したデジタルデータを使用するようにしている。
この理由は、エンジン回転速度の変化に伴って吸気脈動の周波数が変化することから、流量センサの出力信号である空気流量電圧信号Ｖｑ（ＴＡＤ４へのアナログ入力電圧信号）は、時々刻々と変化する。これに対して、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１、吸気温度電圧信号Ｖｔは、空気流量電圧信号Ｖｑと比較して時間経過に伴う変化が遅い（小さい）ため、空気流量電圧信号Ｖｑをサンプリングした直前までにサンプリングした基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１および吸気温度電圧信号Ｖｔのデジタルデータを使用することができ、デジタル演算（流量センサの個体差ばらつき（個体差に起因して流量出力特性や温度特性にばらつき））の補正処理に対する精度も確保することができる。
これにより、高周波脈動のセンシング性能を向上することができる。
【００８８】
そこで、高周波脈動における空気流量のセンシング性能を向上するという目的で、空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリングタイミングを、基準電圧信号Ｖｒｅｆ３、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ１および吸気温度電圧信号Ｖｔのうち隣合う２つのアナログ入力電圧信号のサンプリングタイミング間に挿入するようにする。
これによって、流量センサの出力信号である空気流量電圧信号ＶｑをＴＡＤ４がサンプリングするサンプリング周期Ｔ２（ｍｓ）を比較例１のサンプリング周期Ｔ１（ｍｓ）よりも短縮する。
また、流量センサの出力信号である空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリング周期Ｔ２（ｍｓ）を、図９（ａ）に示したように、例えばエンジンの吸気通路内において高周波脈動が発生しているときの空気の高周波脈動の周期よりも短くすることにより、高周波脈動における空気流量のセンシング性能を向上することができる。
なお、吸気脈動の周波数の変化は、エンジン回転速度の変化に対応しているので、流量センサの出力信号である空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリング周波数をエンジン回転速度に対応して変化させて、吸気脈動の周波数よりも空気流量電圧信号Ｖｑのサンプリング周波数を大きくするように設定することが望ましい。
【００８９】
［変形例］
本実施例では、流路を流れる空気の流量の検出方式として、発熱抵抗体（抵抗値Ｒｈ）の両側に温度検出抵抗体（抵抗値ＲＵ１、ＲＵ２、ＲＤ１、ＲＤ２）を配置し、温度検出抵抗体の温度差により流量を検出する方式を採用しているが、流量の検出方式として、流路に設置される発熱抵抗体に温度補償抵抗体との温度差が所定の温度差になるように発熱抵抗体を加熱制御し、発熱抵抗体に流れる加熱電流を直接検出する方式を採用しても良い。
ここで、本実施例では、３個の基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３を用いて直線補正式を設定しているが、基準電圧信号の個数は少なくとも３個以上あれば任意の個数で良い。なお、互いに異なる電圧値を有する基準電圧信号の個数が増える程、直線補正の精度が向上する。
【００９０】
本実施例では、吸気温度電圧信号Ｖｔは、空気流量電圧信号ＶｑのＡ／Ｄ変換出力データ（デジタルデータ）の補正処理に用いるアナログ入力電圧信号である、基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３および吸気温度電圧信号Ｖｔをアナログマルチプレクサ３のＳＷ切り替え制御により所定の順序で順次選択し、Ａ／Ｄ変換してレジスタに格納しているが、デジタル演算処理回路５で直線補正を実行し、流量センサの個体差（温度特性）ばらつきを補正しない場合には、吸気温度電圧信号ＶｔをＴＡＤ４に入力しなくても良い。具体的には、空気流量電圧信号ＶｑのＡ／Ｄ変換出力データ（デジタルデータ）の補正処理に用いるアナログ入力電圧信号として、複数の基準電圧信号のみをアナログマルチプレクサ３のＳＷ切り替え制御により所定の順序で順次選択し、Ａ／Ｄ変換してレジスタに格納する。
【００９１】
本実施例では、複数の基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３および吸気温度電圧信号Ｖｔのうちの１つの電圧信号をアナログマルチプレクサ３からＴＡＤ４へ出力する毎に、空気流量電圧信号Ｖｑを１回アナログマルチプレクサ３からＴＡＤ４へ出力するように構成されているが、複数の基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３および吸気温度電圧信号Ｖｔのうちの１つの電圧信号をアナログマルチプレクサ３からＴＡＤ４へ出力する毎に、空気流量電圧信号Ｖｑを複数回（２回以上）アナログマルチプレクサ３からＴＡＤ４へ出力するように構成しても良い。
【００９２】
本実施例では、複数の基準電圧信号Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３、吸気温度電圧信号Ｖｔおよび空気流量電圧信号ＶｑをＴＡＤ（アナログ／デジタル変換手段）４がサンプリングする各サンプリング周期毎にサンプリング制御パルス信号をアナログマルチプレクサ３へ出力する制御パルス信号発生部（サンプリングタイミング設定部）をデジタル演算処理回路５内に設置しているが、制御パルス信号発生部（サンプリングタイミング設定部）をＴＡＤ（アナログ／デジタル変換手段）４内に設置しても良い。また、ＴＡＤ（アナログ／デジタル変換手段）４およびデジタル演算処理回路５の外部に制御パルス信号発生部（サンプリングタイミング設定部）を設置しても良い。
【符号の説明】
【００９３】
１  エアフロメータ（空気流量計）
２  信号処理装置（流量センサ信号処理装置）
３  アナログマルチプレクサ
４  ＴＡＤ（アナログ／デジタル変換手段、時間Ａ／Ｄ変換手段）
５  制御パルス信号発生部を有するデジタル演算処理回路（デジタル演算処理手段）    ６  周波数変換回路（周波数変換手段）
７  出力処理回路（周期変換手段）
８  ＥＣＵ側のマイクロコンピュータ
９  基準電圧発生回路（基準電圧発生手段）
１１  吸気温度検出回路（吸気温度検出手段）
１２  固定抵抗器
１３  温度検出抵抗体（吸気温度センサ）
１４  演算増幅器
１５  発熱抵抗体
１６  温度検出抵抗体（流量センサ）
１７  温度検出抵抗体（流量センサ）
１８  温度検出抵抗体（流量センサ）
１９  温度検出抵抗体（流量センサ）
２０  空気流量検出回路（空気流量検出手段）
【図１】
2011237218.tif 000008
【図２】
2011237218.tif 000009
【図３】
2011237218.tif 000010
【図４】
2011237218.tif 000011
【図５】
2011237218.tif 000012
【図６】
2011237218.tif 000013
【図７】
2011237218.tif 000014
【図８】
2011237218.tif 000015
【図９】
2011237218.tif 000016
【図１０】
2011237218.tif 000017