JPH08511627A - エアーフローメータの出力信号補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 逆流識別を行うエアーフローメータの出力信号の補正方法が記載される。この方法では、エアーフローメータの特性曲線がとくに逆流領域において、センサ電圧と空気質量との関係に誤差のないように適合される。

Description

【発明の詳細な説明】 エアーフローメータの出力信号補正方法 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念による、エアーフローメータの出力信 号における脈動誤差の補正方法に関し、本発明の方法により逆流の識別が可能と なる。 内燃機関により吸入される空気質量の検出のためにはエアーフローメータが使 用される。エアーフローメータは例えばホットフイルムを使用して動作する。エ アーフローメータは通常、加熱される素子を有し、この素子は測定すべき空気流 中におかれて、これにより冷却される。内燃機関の動作時には、吸入空気の脈動 が発生するような条件が発生するから、いくつかのエアーフローメータは温度セ ンサを有し、これを用いて加熱領域の上流側と下流側との温度差を検出すること ができ、これによって通流方向を識別することができる。このようなエアーフロ ーメータでは、逆流空気に対する領域との特性曲線を定義することができる。こ こで特性曲線とは、エーフローメータの出力電圧と空気質量との関係と理解され たい。このようなエアーフローメータは例えば、ドイツ特許公開公報第４３２４ ０４０号公報から公知である。 逆流識別を行っても、このようなエアーフローメータでの指示は、逆流を伴う 脈動空気流が生じた際には完全に正しいものではない。普通はセンサないしエア ーフローメータによって過度に少ない空気質量が指示される。これの原因は測定 原理上の、比較的小さくであるが存在する熱慣性によるものである。 発明の利点 これに対して請求の範囲第１項の構成を有する本発明の方法は、逆流の発生し た際にも非常に正確な空気質量検出を行うことができ、ひいては内燃機関の負荷 値の検出も可能である。このことは、内燃機関の脈動動作を表すエラーフローメ ータの特性曲線領域を次のように変化させることにより達成される。すなわち、 逆流を伴う脈動の際のエアーフローメータの指示された平均空気質量が、機関に より吸入された実際の空気質量に相当するように変化させることにより達成され る。 逆流の特性曲線領域にはもっぱら内燃機関の脈動動作時に到達するから、有利 には補正を逆流が識別されたときにだけ行う。被脈動動作時には通常の特性曲線 により処理し、補正は必要ない。 本発明の別の利点は従属請求項に記載された手段により得られる。 図面 本発明を、以下図面に基づき詳細に説明する。 図１ａは、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４３２４０４０号明細書か ら公知のエアーフローメータを示し、 図１ｂは、評価回路の実施例を示し、 図２は、本発明の特性曲線制御を含む、このようなエアーフローメータの特性 曲線を示し、 図３は、脈動する空気質量の時間経過を示す。 実施例の説明 図１ａに示された公知のエラーフローメータでは、センサ素子１０が支持体１ １に配置されている。矢印１２により示された媒体流、すなわち流動する空気は 内燃機関の吸気管内にある。 ここでセンサ素子１０は単結晶珪素からなるフレーム１３と誘電ダイヤフラム １４を有する。この誘電ダイヤフラムにはヒーター１５ならびに２つの温度セン サ１６、１７およびヒーター温度センサ１８が配置されている。ボンドパッド１ ９およびボンドワイヤ２０を介してセンサ素子１０に配置された素子は、支持体 １１に載せられた厚膜回路と接続されている。厚膜回路は厚膜導体路２１と厚層 抵抗ないし厚フィルム抵抗２２、２３からなる。詳細な構成並びに有利な構成は ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３２４０４０号明細書に記載されている。 ２つの温度センサ１６、１７はヒーター１５により、障害を受けずに流動する 媒体の温度以上の温度にもた らされる。媒体とダイヤフラム１４との間では熱交換が行われる。この熱交換は 、ダイヤフラムの箇所のそれぞれの箇所と媒体との間の温度差に依存する。温度 測定センサ１７は流動方向で流通方向でヒーター１５の下流側に配置されている から、温度測定センサ１７から流動媒体への熱移動は比較的小さい。なぜなら、 媒体はヒーター１５によってすでに比較的高い温度を有しているからである。こ のようにして発生した、温度測定センサ１６と温度測定センサ１７との間の温度 差は、通過する媒体の質量流に対する尺度である。 ２つの温度センサ１６、１７並びに厚膜抵抗２２、２３はブリッジ回路を形成 する。このブリッジ回路は、供給電圧ＵＶとアースとの間に接続されている。２ つのブリッジ分岐の中間タップは、通常のように、機関抵抗２６を有する差動増 幅器２４と接続されている。この差動増幅器は信号ＵＡを送出する。この信号は ブリッジ対角点における電圧差に比例し、本発明の方法によって評価される。 圧膜抵抗２２、２３、増幅器２４並びに別の構成素子は専用の支持体２５に配 置することができる。この支持体２５は支持体１１に取り付けられる。 図１に示したエアーフローメータでは、増幅された出力信号ＵＡが例えば制御 装置２７またはその他の評価ユニットによりさらに処理される。このエアーフロ ーメータでは、加熱領域１８の上流側と下流側との温 度差の評価によって流通方向を識別することができる。これにより、逆流空気に 対する領域を備えた特性曲線を定義することができる。図２には、このような特 性曲線が示されている。ここで、縦軸には電圧Ｕがボルトで、横軸には空気質量 がｋｇ／ｈでプロットされている。ゼロラインは逆流領域Ｒを通常の領域から分 離する。実線の特性曲線Ｋ１は測定された特性曲線を表し、この特性曲線は誤差 を伴う逆流領域では適切に補正される。 実際に消費される空気が検出された検査台での比較測定が示すように、逆流が 識別されても、図１で説明したセンサの指示は、空気流が逆流を伴って脈動する 際には正確でない。センサは過度に少ない空気質量を指示する。この原因は、わ ずかではあるが存在する測定方式の熱慣性である。 逆流の特性領域には内燃機関が脈動動作するときにのみ達することが公知であ る。したがって逆流領域において特性曲線を変更することは通常は、非脈動動作 時のエアーフローメータの動作には関係しない。逆流領域における特性曲線を、 センサの平均指示空気質量が逆流を伴う脈動の際に、機関によって実際に吸入さ れる空気質量に相当するように変化すれば、破線で示した特性曲線Ｋ２が得られ る。一点鎖線で示す、通常領域に入り込むように極端に変形した特性曲線も使用 することができる。 図３は、空気質量を信号電圧に別の仕方が対応付けることにより、逆流領域の 空気質量測定信号がどのように変更され、これにより吸気行程ごとの平均指示空 気質量がどのように拡大されるかを示している。これによって熱慣性によって生 じる過小指示が補償される。逆流特性曲線はここで任意に変更することができる 。ただ、電圧と空気質量値との間に一義的な関係が存在しなければならないだけ である。 図３には、空気質量ｔ（ｋｇ／ｈ）が時間ｔ（秒）に関してプロットされてい る。ここで実線の曲線ｍｌは測定された特性曲線による空気質量の時間経過を示 す。破線は、逆流領域において変形された特性曲線による経過ｍ２を示す。 変形された逆流特性曲線による脈動補正によって、狭い周波数−空気質量領域 にしかエアーフローメータの過小の指示誤差が発生しなくなる。所定の内燃機関 形式では、逆流を伴う強い脈動が所定の回転数およびスロットルバルブの開口角 度が大きいときにしか発生しない。すなわち、脈動周波数は一定であり、平均空 気質量はわずかしか変化しない。 したがって、変形すべき逆流特性曲線は周波数および空気質量に対してだけ適 合しなければならない。適合は種々異なる内燃機関に対して個別に実行しなけれ ばならず、例えば検査台で得られたデータとの比較により経験的に行うことがで きる。脈動誤差の大きな内 燃機関では、本発明の方法により誤差が明瞭に低減される。 変形された特性曲線により得られた空気質量経過ｍ（ｔ）から、制御装置２７ では通常のように、空気質量の平均値または行程ごとの空気質量等が求められる 。このようにして求められた値に基づき、内燃機関の制御および/または調整が 行われる。このためには別のパラメータ、例えば内燃機関の回転数ｎおよび/ま たはスロットルバルブ角度αＤＫを考慮する。スロットルバルブ角度は相応する センサ２８、２９を介して測定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コンツェルマン，ウーヴェ ドイツ連邦共和国 Ｄ―71679 アスペル ク シュヴァルベンヴェーク 14

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 例えば内燃機関の燃焼空気の空気質量を検出するためのエアーフローメー タの出力信号の補正方法において、 出力電圧と通流空気との関係を表す特性曲線を、逆流領域において補正し、 当該補正は、逆流領域に発生する測定誤差を最小化するように行う ことを特徴とする補正方法。 ２． 変形された逆流特性曲線に対する特性曲線および/または補正値を計算装 置のメモリ、例えば内燃機関の制御装置にファイルするか、または所要の計算を 制御装置で行う 請求項１記載の方法。 ３． 特性曲線および補正値を所定の内燃機関形式に対して求め、それぞれ当該 内燃機関の制御装置にファイルする請求項１または２記載の方法。 ４． 脈動補正のために変形された逆流特性曲線を脈動の固有周波数領域でだけ 使用する 請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 ５． 脈動補正を、所定の回転数領域および/またはスロットルバルブの所定の 角度領域でのみ行う 請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。 ６． 制御装置は平均値を測定された空気質量から検 出する 請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。