【エンジン】吸気流量を得るための変換関数 【エアフロメータ】

はじめに

※ 本記事の以下を親記事とした子記事に位置付けられる。
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【エンジン】制御に於ける物理値変換例【エアフロメータ】

「エアフロメータから吸気流量算出関数」を求め仕様化までを説明することで、比較的面倒なタイプの物理値変換を解説。 物理値変換を考える際は主制御要求を起点に考える。 体積⇔質量：molを利用した相互変換。 速度⇔量：微積分を利用した相互変換。 体積へ影響 ⇒ 温度、圧力。 時間次元も物理値変換の対象と考える。 時間の問題は時間を利用して解決することができる。

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2020.05.08

エアフロメータから吸気流量を得るために必要な変換を考える。

課題提起

エアフロメータ出力電圧は吸気流量ではなく吸気流速\([L/sec]\)に対して取得される。

燃料噴射制御としては吸気流量\([g]\)が必要。
(吸気流量\([g]\)を元に理論空燃比(\(14.7:1\))から基本燃料噴射量を推定したいため)

なんとかしてエアフロメータからの情報を元に
燃料噴射制御へ吸気流量\([g]\)を渡す仕様を考えなければならない。

各種パラメータ

吸気流速\([L/sec]\)以外のパラメータは以下とする。

エアフロメータ出力電圧取得タイミング：\(30°\)毎
吸気工程周期：\(24[msec]\)
吸気工程クランク周期：\(2[round]\)
大気圧：\(101.325[kPa]\)
大気温度：\(292.00[K]\)

エアフロメータ標準特性は\(STP\)下のものとする。
※\(STP\)：\(1mol\)の体積を示す際の標準条件。

標準圧力：\(100.00[kPa]\)
標準温度：\(0[degC]=273.15[K]\)
\(1mol\)の標準体積：\(22.7[L]\)
空気の平均\(mol\)質量：\(28.966[g/mol]\)

必要な変換関数

以下の流れで導出することが自然と思われる。

以下に置き換える
吸気流速\(V_{air} [L/sec]\) → 吸気流速\(M_{air} [g/sec]\) 変換：\(F(x)\) ※ 体積質量変換
吸気流速\(M_{air} [g/sec]\) → 吸気流量\(G_{air} [g]\)変換：\(G(x)\) ※ 流速流量変換
吸気流速\(V_{air} [L/sec]\) → \(F(x)\) → \(G(x)\) → 吸気流量\(G_{air} [g]\)

よって、
\(F(x)\)と\(G(x)\) を求めれば良い。

まとめ

• エアフロメータから取得されるのは吸気流量ではなく、吸気流速である。
• しかも、1秒間に透過する体積
• よって、「体積から質量の変換」と「流速から流量の変換」が必要となる。