(57)【要約】【課題】逆流検知機能付のエアフロメータによる吸入空気量の検出において、符号付きの吸入空気量データを用いずにシリンダ内空気量を演算できるようにする。【解決手段】エアフロメータの逆流領域分だけ検出電圧Ｕｓと吸入空気量との相関をシフトさせて変換テーブルを設定し、該変換テーブルを用いて検出電圧Ｕｓを全て順流の吸入空気量に変換する。次いで、吸入空気量からオフセット分を減算することで順流・逆流を判別して、符号フラグを設定し、また、前記減算結果の絶対値から基本燃料噴射量Ｔｐを演算させる。更に、基本燃料噴射量Ｔｐを加重平均するときに、符号フラグに基づいて演算式を切り換え、逆流時には、最新の基本燃料噴射量Ｔｐに−１を乗算して加重平均値ＴｐＡを演算させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆流検知機能付のエアフロメータの検出信号を、符号なしの吸入空気量に変換すると共に、順流・逆流に応じて符号フラグを設定し、前記符号なしの吸入空気量又は該符号なしの吸入空気量に基づき演算した変数を、前記符号フラグによって切り換えられる演算式によって平均化処理することを特徴とするエンジンの吸入空気量検出装置。
【請求項２】
前記符号なしの吸入空気量に基づき演算される変数が、前記符号なしの吸入空気量とエンジン回転速度とから演算されるシリンダ内空気量相当値であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸入空気量検出装置。
【請求項３】
前記逆流検知機能付のエアフロメータが、
エンジンの吸入空気量が０のときに中間の検出信号を出力し、該検出信号よりも大きい側と小さい側との一方の側で順流の検出信号を出力し、他方の側で逆流の検出信号を出力する構成であり、
前記検出信号を、順流及び逆流が符号なしで設定される変換テーブルによって吸入空気量に変換し、
該変換によって得られた吸入空気量から所定のオフセット量を減算した結果に基づいて前記符号フラグを設定すると共に、前記減算結果を絶対値で表し、
前記絶対値又は該絶対値に基づき演算した変数を、前記符号フラグによって切り換えられる演算式によって平均化処理することを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸入空気量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸入空気量を順流と逆流とに区別して検出する吸入空気量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸入空気量が０の状態で中間の電圧（例えば１Ｖ）を出力し、これより大きい側と小さい側とで順流と逆流の吸入空気量を区別して出力するように構成された逆流検知機能付のエアフロメータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１８２３１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来から、エアフロメータで検出される吸入空気量を加重平均することで、吸気マニホールドに対する充填遅れ分の位相遅れを与えて、シリンダ内空気量を求めるようにしており、逆流が発生するエンジンにおいて逆流検知機能付のエアフロメータを用いる場合には、加重平均処理において順流・逆流を符号で区別する必要があった。
【０００５】
しかし、符号付きの吸入空気量データを用いる構成とすると、表現可能な数値の半分が空気量の変化幅が小さい負側に使用されることになって、空気量表現の分解能が不足するという問題があると共に、アセンブラでソフトを作成する場合には、正の値のみでの演算が必要になるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、符号付きの吸入空気量データを用いることなく、シリンダ内空気量を求めることができるエンジンの吸入空気量検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、逆流検知機能付のエアフロメータの検出信号を、符号なしの吸入空気量に変換すると共に、順流・逆流に応じて符号フラグを設定し、前記符号なしの吸入空気量又は該符号なしの吸入空気量に基づき演算した変数を、前記符号フラグによって切り換えられる演算式によって平均化処理する構成とした。
【０００８】
かかる構成によると、逆流検知機能付のエアフロメータの検出信号を、符号なしの吸入空気量に変換する一方、該吸入空気量の順流・逆流の別を符号フラグで表し、符号フラグで平均化処理における演算式を切り換えることで、平均化処理に順流・逆流の別が反映されるようにした。
【０００９】
従って、吸入空気量のデータを符号付きとする必要がなく、負の空気量を扱えない場合であっても、吸入空気量の平均化処理を行うことができ、かつ、負の空気量を扱わないことで吸入空気量の分解能を確保できる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、前記符号なしの吸入空気量に基づき演算される変数が、前記符号なしの吸入空気量とエンジン回転速度とから演算されるシリンダ内空気量相当値である構成とした。
【００１１】
かかる構成によると、符号なしの吸入空気量とエンジン回転速度とからシリンダ内空気量相当値（例えば、基本燃料噴射量）を演算し、該シリンダ内空気量相当値を符号フラグで切り換えられる演算式によって平均化処理する。
【００１２】
従って、符号なしの吸入空気量から、吸気マニホールドに対する充填遅れ分の位相遅れが与えられたシリンダ内空気量相当値を演算させることができる。
請求項３記載の発明では、前記逆流検知機能付のエアフロメータが、エンジンの吸入空気量が０のときに中間の検出信号を出力し、該検出信号よりも大きい側と小さい側との一方の側で順流の検出信号を出力し、他方の側で逆流の検出信号を出力する構成であり、
前記検出信号を、順流及び逆流が符号なしで設定される変換テーブルによって吸入空気量に変換し、
該変換によって得られた吸入空気量から所定のオフセット量を減算した結果に基づいて前記符号フラグを設定すると共に、前記減算結果を絶対値で表し、
前記絶対値又は該絶対値に基づき演算した変数を、前記符号フラグによって切り換えられる演算式によって平均化処理する構成とした。
【００１３】
かかる構成によると、エアフロメータの検出信号は変換テーブルによって符号のない吸入空気量データに変換され、次いで、吸入空気量のデータからオフセット量を減算することで順流・逆流を判別し、該判別結果に基づいて符号フラグを設定し、かつ、前記減算結果を絶対値にすることで、順流及び逆流方向の空気量を絶対値で表すようにする。
【００１４】
そして、前記絶対値で表される符号なしの吸入空気量の平均化処理において、演算式を符号フラグで切り換えて、逆流・順流とに区別して平均化演算を行わせる。
【００１５】
従って、エンジンの吸入空気量が０のときに中間の検出信号を出力し、該検出信号よりも大きい側と小さい側との一方の側で順流の検出信号を出力し、他方の側で逆流の検出信号を出力する構成のエアフロメータを用いる構成において、吸入空気量のデータを符号付きとする必要がなく、負の空気量を扱えない場合であっても、吸入空気量の平均化処理を行うことができ、かつ、負の空気量を扱わないことで吸入空気量の分解能を確保できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る吸入空気量検出装置が適用されるエンジンとその制御システムを示す。
【００１７】
この図１において、エンジン１には、エアクリーナ２，吸気ダクト３，スロットルチャンバ４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。
前記吸気ダクト３には、逆流検知機能を有するエアフロメータ６が設けられており、吸入空気量Ｑを質量流量として検出する。
【００１８】
図２は、前記エアフロメータ６の回路構成を示す。
図２において、吸気ダクト３内に配設された基板６１には、吸入空気の流れ方向に沿って、ヒータ６２を中央に挟んで第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４とが配設されている。
【００１９】
前記ヒータ６２は、ヒータ制御回路６５によって通電が制御される。
また、前記第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４とは、温度により抵抗値が変化する特性を有し、固定抵抗６６，６７と接続されてブリッジ回路を形成する。
【００２０】
そして、第１の検出抵抗６３及び第２の検出抵抗６４の固定抵抗６６，６７との各接続点の電位が、増幅器６８の＋端子及び−端子に入力され、該増幅器６８の出力電圧がエアフロメータ６の検出信号としてＡ／Ｄ変換器に出力され、デジタル値に変換される。
【００２１】
ここで、吸入空気量が０の状態で増幅器６８からの出力電圧が例えば１Ｖとなるように設定される。
吸入空気が順流で流れると、第１の検出抵抗６３はヒータ６２で加熱された吸入空気の上流側にあるため加熱されないのに対し、第２の検出抵抗６４はヒータ６２で加熱された吸入空気の下流側にあるため該吸入空気を介して加熱され、第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４との間に温度差を生じる。
【００２２】
また、吸入空気量が増大するほど、吸入空気を介した第２の検出抵抗６４の受熱量が増大するので、第１の検出抵抗６３との温度差は増大する。
該温度差に応じて第１の検出抵抗６３と第２の検出抵抗６４との抵抗値の差が増大し、増幅器６８に入力される電位差が増大して増幅器６８の出力電圧が、順流の吸入空気量が多くなるほど増大する。
【００２３】
一方、吸入空気が逆流すると、第１の検出抵抗６３のみがヒータ６２で加熱された吸入空気を介して加熱されるので、第２の検出抵抗６４に対して順流時とは逆向きの温度差，抵抗値差を生じる。
【００２４】
これにより、増幅器６８に入力される電位差が減少して出力電圧が吸入空気量０状態の出力電圧（１Ｖ）よりも減少する。
従って、エアフロメータ６の出力電圧Ｕｓ（Ｖ）の特性は、図２中に示すような特性になる。
【００２５】
即ち、エアフロメータ６は、吸入空気量が０のときの検出電圧１（Ｖ）よりも大きい側で順流の検出電圧を出力し、小さい側で逆流の検出電圧を出力する。
図１に戻って、スロットルチャンバ４には、図示しないアクセルペダルと連動し、又は、アクチュエータにより駆動されるスロットル弁７が設けられていて、吸入空気量Ｑを制御する。
【００２６】
吸気マニホールド５は、スロットル弁７下流のコレクタ部５ａと、さらに下流側の気筒毎に分岐したブランチ部５ｂとからなり、各ブランチ部５ｂには、電磁式の燃料噴射弁８が設けられていて、図示しない燃料ポンプから圧送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制御される燃料を噴射供給する。
【００２７】
また、各気筒の特定行程に対応する所定クランク角位置毎に基準信号を出力すると共に、単位クランク角（例えば１°又は２°）毎に単位クランク角信号を出力するクランク角センサ９，エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ１０，前記スロットル弁７の開度を検出するスロットルセンサ１１等が設けられ、これらからの検出信号は、マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット１２に入力される。
【００２８】
前記コントロールユニット１２は、前記クランク角センサ９からの基準信号の出力周期或いは一定時間内における単位クランク角信号の出力数を計測することによってエンジン回転速度Ｎｅを検出し、更に、前記エアフロメータ６の検出電圧から吸入空気量Ｑを求め、これらに基づいて燃料噴射制御や点火制御を行う。
【００２９】
ここで、前記吸入空気量の検出処理を図３のフローチャートに従って説明する。
図３のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１では、前記エアフロメータ６の検出電圧Ｕｓを読み込む。
【００３０】
次のステップＳ２では、図中に示すように、順流及び逆流が符号なしで設定される変換テーブルを用いて、前記検出電圧Ｕｓを吸入空気量Ｑのデータに変換する。
【００３１】
前記変換テーブルは、点線で示すエアフロメータ６の出力特性を、逆流側の最大流量Ｑｇ（本実施形態では−３０ｋｇ／ｈ）の絶対値分だけ順流側にシフトさせ、検出電圧から変換される吸入空気量Ｑを全て順方向（プラス）とする変換テーブルである。
【００３２】
ステップＳ３では、予め記憶されているオフセット量を読み出す。
前記オフセット量は、前記変換テーブルの設定においてエアフロメータ６の出力特性をシフトさせた量であり、本実施形態では３０ｋｇ／ｈとして記憶されている。
【００３３】
ステップＳ４では、前記ステップＳ２で変換テーブルによって求めた吸入空気量Ｑから前記オフセット量を減算した結果が０よりも小さいか否か（マイナスであるか否か）を判別する。
【００３４】
本実施形態では、変換テーブルによって求めた吸入空気量Ｑから前記オフセット量を減算した結果がマイナスであるときは、そのときの空気の流れが逆流方向であったことになり、この場合には、ステップＳ５へ進み、符号フラグに１をセットする。
【００３５】
一方、変換テーブルによって求めた吸入空気量Ｑからオフセット量を減算した結果が０以上（０又はプラス）であれば、そのときの空気の流れが順流方向であったことになり、この場合には、ステップＳ６へ進み、符号フラグに０をセットする。
【００３６】
即ち、符号フラグは、１であるときに逆流を示し、０であるときに順流を示すフラグとなる。
ステップＳ７では、前記ステップＳ２で変換テーブルによって求めた吸入空気量Ｑから前記オフセット量を減算した結果の絶対値を、順流・逆流を区別することのない空気量の検出値（符号なしの吸入空気量）とする。
【００３７】
即ち、前記ステップＳ２で変換テーブルによって求めた吸入空気量Ｑから前記オフセット量を減算した結果は、マイナスであれば逆流方向の流量を示し、プラスであれば順流方向の流量を示すことになるが、係る値の絶対値を求めることで、順流・逆流の区別が無くなる（符号なしとなる）。
【００３８】
ステップＳ８では、前記ステップＳ７で求めた吸入空気量Ｑ（絶対値）とエンジン回転速度Ｎｅとから、シリンダ内空気量相当値である基本燃料噴射量Ｔｐを演算する。
【００３９】
Ｔｐ＝Ｃ×Ｑ／Ｎｅ（Ｃは定数）
ステップＳ９では、前記符号フラグが０であるか否かを判別する。
そして、符号フラグが０である順流時には、ステップＳ１０へ進み、前記基本燃料噴射量Ｔｐの加重平均値ＴｐＡを下式に従って演算する。
【００４０】
ＴｐＡ＝Ｋ×Ｔｐ＋（１−Ｋ）×ＴｐＡ
尚、前記Ｋは、０＜Ｋ＜１の定数である。
一方、符号フラグが１である逆流時には、ステップＳ１１へ進み、前記基本燃料噴射量Ｔｐの加重平均値ＴｐＡを下式に従って演算する。
【００４１】
ＴｐＡ＝（−１）×Ｋ×Ｔｐ＋（１−Ｋ）×ＴｐＡ
即ち、前記基本燃料噴射量Ｔｐを加重平均処理（平均化処理）することで、吸気マニホールド充填遅れに対応する位相遅れを与えるものであるが、逆流時には、最新の基本燃料噴射量Ｔｐに−１を乗算する演算式に切り換えることで、加重平均値ＴｐＡがマイナス側に修正されるようにする。
【００４２】
これにより、吸入空気量のデータを符号なしのデータとしても、順流・逆流を区別して加重平均演算（平均化処理）を行わせることができる。
ステップＳ１２では、前記加重平均値ＴｐＡに基づいて、燃料噴射量や点火時期などを制御する。
【００４３】
尚、逆流検知機能付のエアフロメータ６の構成を、図２に示す構成に限定するものではない。
また、上記実施形態では、基本燃料噴射量Ｔｐを加重平均する構成としたが、ステップＳ７で求められる吸入空気量Ｑの加重平均を、符号フラグによって演算式を切り換えて行わせ、その後、吸入空気量の加重平均値から基本燃料噴射量を演算させる構成であっても良い。
【００４４】
吸入空気量を加重平均する場合も、符号フラグが１である逆流時には、最新の吸入空気量に−１を乗算する演算式を選択させれば良い。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの吸入空気量検出装置において、
前記エアフロメータが、吸入空気の流れ方向にヒータを中央に挟んで第１の検出抵抗と第２の検出抵抗とを配設してなり、前記第１の検出抵抗と第２の検出抵抗と２つの固定抵抗とを接続してブリッジ回路を形成し、前記第１の検出抵抗と第２の検出抵抗との抵抗値の差を電位差として出力する構成であることを特徴とするエンジンの吸入空気量検出装置。
【００４５】
かかる構成によると、吸気の流れ方向の違いによって加熱される側の検出抵抗が入れ替わることで、吸入空気量を順流と逆流とに区別して検出する。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの吸入空気量検出装置において、
前記平均化処理が加重平均であり、最新値と前回までの加重平均値との加重平均演算において、符号フラグに基づいて逆流時であると判断されるときには、最新値に−１を乗算する演算式を選択させることを特徴とするエンジンの吸入空気量検出装置。
【００４６】
かかる構成によると、符号フラグから順流であるか逆流であるかを判断し、逆流時には、最新値に−１を乗算することで、加重平均値がマイナスに修正されるようにして、逆流によるシリンダ内空気量の減少分に対応させる。
【００４７】
尚、エンジンにおいては逆流に対して順流の方が大きくなるので、上記加重平均の結果は、プラスの値となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態において本発明に係る吸入空気量検出装置を適用するエンジンのシステム構成図。
【図２】実施の形態におけるエアフロメータの回路構成図。
【図３】実施の形態における吸入空気量の検出処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン、６…エアフロメータ、１２…コントロールユニット、６２…ヒータ、６３…第１の検出抵抗、６４…第２の検出抵抗、６５…ヒータ制御回路、６６，６７…固定抵抗、６８…増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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