JP2006307863A

JP2006307863A - エンジン制御装置

Info

Publication number: JP2006307863A
Application number: JP2006160867A
Authority: JP
Inventors: Shinya Igarashi; 信弥五十嵐; Atsushi Sugaya; 菅家　　厚; Rintaro Minamitani; 林太郎南谷; Keiichi Nakada; 圭一中田; Izumi Watanabe; 渡辺　　泉
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2021-12-05
Also published as: JP4298722B2

Abstract

【課題】エンジン停止時に生じる発熱抵抗体等への付着物の影響を低減して、測定精度の向上した空気流量測定装置を提供することにある。
【解決手段】発熱抵抗体１を用いて内燃機関に吸入される空気流量を検出する。電源管理回路４は、内燃機関を停止した後、内燃機関及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまで、発熱抵抗体１の温度が内燃機関の駆動中と同じ温度かそれ以上に維持する。電源管理回路４は、内燃機関に吸入される空気の温度を検出する感温抵抗体２によって空気温度を検出し、この温度に基づいて、内燃機関の停止後も、上記発熱抵抗体の温度が内燃機関の駆動中と同じ温度かそれ以上に維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸入空気通路を流れる空気流量を測定する空気流量測定装置を用いるエンジン制御装置に係り、特に、発熱抵抗体を用いて空気流量を測定する発熱抵抗式の空気流量測定装置を用いるエンジン制御装置に関する。

従来の発熱抵抗式の空気流量測定装置においては、吸入空気の温度を検出する感温抵抗体に対して、発熱抵抗体の温度を所定温度高くなるように、発熱抵抗体に流れる電流を制御して、この発熱抵抗体に流れる電流から吸入空気流量を測定していた。

特許第３１４６８５０号公報

ここで、従来の空気流量測定装置においては、エンジンが停止して、吸気系の空気の流れが止まった場合、発熱抵抗式空気流量測定装置の下流のエンジンあるいはその吸気系に装着された装置等から、拡散や蒸発によってガス状物質が発熱抵抗式空気流量測定装置の装着部位に及び、空気流量検出素子である発熱抵抗体に付着するという問題があることが判明した。特に、オイルベーパ等の揮発性ガスは、エンジン停止後にエンジンあるいはその吸気系に装着された装置等が、その気化温度以上にある時蒸発拡散し、発熱抵抗式空気流量測定装置の装着部にも逆流して来るため、吸入空気に晒される発熱抵抗体にも付着する。これらの付着物は、発熱抵抗体の腐食や、発熱抵抗体が汚損することによる発熱抵抗式空気流量測定装置の計測精度劣化の原因となる。また、その付着物により、発熱抵抗体へのダスト等の異物付着を加速させる原因と成り得る。その結果、空気流量測定装置の測定精度が低下するという問題があった。なお、本願発明に関連するものとして、例えば、特許第３１４６８５０号公報に記載されているように、エンジン始動直後の空気流量測定装置の計測精度劣化を低減するために、エンジン停止時にも空気流量測定装置に継続して通電するものが知られている。しかし、空気流量測定装置への通電はエンジン停止中は継続して行うものであり、その目的も、エンジン始動直後の計測精度劣化のためである。

本発明の目的は、エンジン停止時に生じる発熱抵抗体等への付着物の影響を低減して、測定精度の向上した空気流量測定装置を用いるエンジン制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関に吸入される空気の流量を検出する発熱抵抗体と、この発熱抵抗体と電気的に接続され、上記発熱抵抗体を用いて吸入空気の流量に応じた信号を出力する電子回路とを有する発熱抵抗式流量測定装置によって検出された吸入空気流量信号に基づいて、内燃機関を制御するエンジン制御装置であって、上記内燃機関を停止した後に上記発熱抵抗体の温度を内燃機関の駆動中と同じ温度かそれ以上にし、上記内燃機関及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパの発生温度以下となるまで、上記発熱抵抗体の温度を内燃機関の駆動中と同じ温度かそれ以上に維持する温度維持手段を備えようにしたものである。
かかる構成とすることにより、エンジン停止時に生じる発熱抵抗体等への付着物の影響を低減して、測定精度を向上し得るものとなる。

また、上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関の吸気管路に設置される発熱抵抗体と感温抵抗体と、上記発熱抵抗体の加熱温度を上記感温抵抗体が検出した温度に対してほぼ一定温度差に制御する制御回路とからなり、上記吸気管路を流れる空気流量を測定する空気流量測定装置によって検出された吸入空気流量信号に基づいて、内燃機関を制御するとともに、上記制御回路に電源を供給する電源供給手段とを有するエンジン制御装置であって、上記電源供給手段が、上記内燃機関を停止した後に上記制御回路に電源を供給し、上記内燃機関及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパの発生温度以下となるまで、上記供給を維持するようにしたものである。

さらに、上記目的を達成するために、本発明は、温抵抗体と、上記発熱抵抗体の加熱温度を上記感温抵抗体が検出した温度に対してほぼ一定温度差に制御する制御回路ととからなり、上記吸気管路を流れる空気流量を測定する空気流量測定装置によって検出された吸入空気流量信号に基づいて、内燃機関を制御するとともに、上記制御回路に電源を供給する電源供給手段とを有するエンジン制御装置であって、上記電源供給手段が、上記内燃機関を停止した後に上記制御回路に電源を供給し、上記内燃機関及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパの発生温度以下であると判断されるまで、上記供給を維持するようにしたものである。

本発明によれば、エンジン停止時に生じる発熱抵抗体等への付着物の影響を低減して、測定精度を向上することができる。

以下、図１を用いて、本発明の第１の実施形態による空気流量測定装置の構成及び動作について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による空気流量測定装置の構成を示すブロック構成図である。

発熱抵抗式空気流量測定装置３は、発熱抵抗体１と、感温抵抗体２と、電源管理回路４と、発熱抵抗体加熱制御回路５（以下、「制御回路５」と称する）と、出力調整回路６とから構成されている。

発熱抵抗体１及び感温抵抗体２は、内燃機関の吸気管路１１の内部に配置されている。発熱抵抗体１及び感温抵抗体２は、制御回路５に接続されている。発熱抵抗体加熱制御回路５は、発熱抵抗体１の加熱温度を、感温抵抗体２が検出する吸気温度に対してほぼ一定温度差になるよう制御している。従って、発熱抵抗体１から吸入空気１２への放熱量により、制御回路５は、吸入空気流量を検出可能なものである。制御回路５は、吸気管路１１を流れる空気流量を表す流量信号８ａと、吸入空気の温度を表す吸気温信号９ａとを、出力調整回路６に出力する。吸気温信号９ａは、感温抵抗体２の抵抗値により求めることができる。

出力調整回路６は、流量信号８ａと吸気温信号９ａを、燃料噴射量や点火時期等を制御するエンジン制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）等の外部機器へ出力するのに適した信号となるように、０−スパンや感度等を調整して、外部出力用の流量信号８ｃや吸気温信号９ｃを出力する。端子１０は、グランド端子である。

さらに、本実施形態においては、電源管理回路４を備えている。電源回路４は、電源端子７ａから電力が供給される。外部からの電力は、電源管理回路４を介して、電力供給線７ｂ，７ｃにより、それぞれ、制御回路５及び出力調整回路６に供給される。電源管理回路４（電源端子７ａ）は、イグニッションスイッチを介せずバッテリーと直接（フューズ等を介することはある）接続されており、エンジン停止中を含め、常に電源と接続されている。一方、制御回路５や出力調整回路６には、電源管理回路５により電源供給を制限される構成としている。

電源管理回路４は、制御回路５、あるいは制御回路５と出力調整回路６の両方に、エンジンを停止後、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまで電源供給するように制御する。これにより、エンジン停止後も、所定の間は、発熱抵抗体１の温度がエンジン駆動中と同じ温度かそれ以上に維持される構成となっている。したがって、エンジン停止時に生じる発熱抵抗体等への付着物の影響を低減して、測定精度の向上できる。エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下になれば、揮発性ガスの発生もなくなるため、発熱抵抗体への付着物もなくなるため、発熱抵抗体への通電を停止しても、差し支えないものである。

電源管理回路４には、出力調整回路６から、流量信号８ｂ及び吸気温信号９ｂが供給されている。流量信号８ｂ及び吸気温信号９ｂは、それぞれ、流量信号８ｃ及び吸気温信号９ｃと同じもの，すなわち、出力調整回路６により外部機器のために出力が調整されたものでもよく、また、加熱制御回路５が出力する流量信号８ａ及び吸気温信号９ａそのものでもよいものである。電源管理回路４は、流量信号８ｂに基づいて、エンジン停止を判断する。すなわち、流量がほぼゼロになったことによって、エンジン停止と判断できる。また、吸気温信号９ｂから吸気管路内の温度を得て、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下であるかを判断できる。電源管理回路４は、これらの情報を基に、エンジンが停止した後、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまで、制御回路５と出力調整回路６への電源供給を行い、発熱抵抗体１の温度がエンジンの駆動中と同じ温度かそれ以上に維持されるように制御する。

なお、以上の説明では、感温抵抗体２によって吸気温を検出しているものとしてが、感温抵抗体２とは別に、吸気温を測定する吸気温センサ２Ａを吸気管路１１の内部や吸気管路１１の近傍に備え、電源管理回路４は、この吸気温センサ２Ａにより吸気温測定して、発熱抵抗体１への電源供給を維持するようにしてもよいものである。

さらには、通常のエンジン制御システムには、エンジンの冷却水温を検出する水温センサが設けられているため、電源管理回路４は、この水温センサの出力を水温信号９ｄとして取込み、水温に基づいて、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度を推定して、揮発性ガスの発生温度以下となるまで、制御回路５と出力調整回路６への電源供給を行い、発熱抵抗体１の温度がエンジンの駆動中と同じ温度かそれ以上に維持されるように制御することもできる。

また、さらに、発熱抵抗式空気流量測定装置３の流量検出方式は、加熱ヒータとそれにより加熱された温度検出抵抗により検出するものなど他の方式もあるが、これらの別方式のものについて、本発明は同様に適用できるものである。

なお、発熱抵抗体に一度オイル等の揮発性ガスとなる物質が付着した後、発熱抵抗体を再加熱することによる付着物除去は、オイル等のワニス化成分、付着物の化学反応による生成物、ダスト等の異物が付着しやすくなるための異物等が残留するため、また、付着中の発熱抵抗体の腐食，劣化等が生じるため、揮発性ガスの発生中に発熱抵抗体の加熱を維持しておき、発熱抵抗体への付着を防止することが発熱抵抗体の汚損，劣化の防止には極めて有効である。

以上説明したように、本実施形態では、エンジンを停止後も、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまで、制御回路５、あるいは制御回路５と出力調整回路６の両方に電源供給するようにしているので、エンジン停止後も、所定の間は、発熱抵抗体１の温度がエンジン駆動中と同じ温度かそれ以上に維持される。したがって、エンジン停止時に生じる発熱抵抗体等への付着物の影響を低減して、測定精度を向上することができる。

同じく、図１を用いて、本発明の第２の実施形態による空気流量測定装置の構成及び動作について説明する。

図１に示した各構成の基本的な動作は、図１に示したものと同様である。図１に示したように、電源管理回路４には、外部のＥＣＵから発熱抵抗体加熱停止信号７ｂが入力するように構成する。ＥＣＵは、エンジンの停止も制御しているため、合わせて、発熱抵抗体の加熱・停止を制御する。ＥＣＵは、エンジンの停止後、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまで電源供給するように、電源管理回路４に発熱抵抗体の加熱信号を供給し、所定温度以下になると、発熱抵抗体加熱停止信号を電源管理回路４に供給する。電源管理回路４は、この発熱抵抗体加熱停止信号を受けて、発熱抵抗体１への電源供給を停止する。

以上説明したように、本実施形態でも、エンジンを停止後も、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまで、発熱抵抗体１の温度がエンジン駆動中と同じ温度かそれ以上に維持されるので、エンジン停止時に生じる発熱抵抗体等への付着物の影響を低減して、測定精度を向上することができる。

同じく、図１を用いて、本発明の第３の実施形態による空気流量測定装置の構成及び動作について説明する。

図１に示した各構成の基本的な動作は、図１に示したものと同様である。図１に示したように、電源管理回路４には、外部のＥＣＵからエンジン停止信号７ｃが入力するように構成する。ＥＣＵは、エンジンの停止時には、エンジン停止信号を、電源管理回路４に供給する。電源管理回路４は、エンジン停止信号７ｃを受けた後も、発熱抵抗体１への電源供給を継続する。一方、電源管理回路４は、吸気温信号９ｂにより発熱抵抗体１の付近の温度を検出し、検出された温度がエンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまでは、発熱抵抗体１に電源を供給し、加熱を継続する。所定温度以下になると、電源管理回路４は、発熱抵抗体１への電源供給を停止する。

次に、図１及び図２を用いて、本発明の第４の実施形態による空気流量測定装置の構成及び動作について説明する。

図１に示した各構成の基本的な動作は、図１に示したものと同様である。図２は、発熱抵抗式空気流量測定装置の発熱抵抗体へのオイル付着量を実測した実験データ図である。

図１に示したように、電源管理回路４には、外部のＥＣＵからエンジン停止信号７ｃが入力するように構成する。ＥＣＵは、エンジンの停止時には、エンジン停止信号を、電源管理回路４に供給する。電源管理回路４は、エンジン停止信号を受けて後、内部に設けられたクロックによりエンジン停止後の経過時間を計測し、計測された時間が所定時間（エンジンの停止後、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまでの時間）が経過するまでは、発熱抵抗体１に電源を供給し、加熱を継続する。所定時間経過後、電源管理回路４は、発熱抵抗体１への電源供給を停止する。

ここで、図２を用いて、所定時間（エンジンの停止後、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまでの時間）について説明する。図２は、発熱抵抗式空気流量測定装置の発熱抵抗体が加熱されていない時の、エンジン停止後の発熱抵抗体へのオイル付着量を実測した実験データを示している。

実験に用いた車輌は、２．５Ｌディーゼルエンジン、ターボチャージャ付きであり、夏期（気温約２８℃）に高負荷（ギヤ２速）で約１０ｋｍ走行、エンジン停止後から発熱抵抗式空気流量測定装置の発熱抵抗体に付着するオイルの重量を測定している。

図２に示すように、エンジン停止後から５分後まではオイル付着率が高く、約１０分後までは付着量増加が継続し、１２分程度でほぼ飽和した。本実験データは、一例ではあるが、発熱抵抗体へのオイル付着を防止するには、エンジン停止後も１５分程度発熱抵抗体の加熱を継続することが必要である。また、無風時に発熱抵抗体を加熱することによる発熱抵抗体等の劣化を懸念する場合には、最低５分間加熱維持することで、オイル付着を６０％以上低減できる。逆に、最大加熱継続時間は、車輌やエンジンによる違い、走行状態や環境による違い等を考慮すると、３０分程度発熱抵抗体の加熱を続ければ、オイル付着を防止できる。さらに、発熱抵抗体の加熱温度、オイルの成分、オイルの劣化、オイル以外の揮発性ガス等を考慮しても、１時間程度加熱維持すればエンジン停止後の発熱抵抗体の汚損は大幅に低減できる。すなわち、エンジン停止後の加熱時間を時間制御とする時には、最低５分間、最大１時間の範囲で加熱維持時間を設定することが望ましいものである。

次に、図３を用いて、本発明の第５の実施形態による空気流量測定装置の構成及び動作について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態による空気流量測定装置を備えたエンジン制御システムのシステム構成図である。

本実施形態では、図１の例では、発熱抵抗式空気流量測定装置３の内部に備えられていた電源管理回路４を、ＥＣＵ２４の中に備えるようにしている。従って、図３に示した発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａは、図１に示した制御回路５と、出力調整回路６とを備えている。

以下、図３に示したエンジン制御システムの全体システム構成について説明する。エンジン１９に吸入される空気１２は、エアクリーナ２３によりダスト等を除去された後、発熱抵抗体１を吸気管路内に配置した発熱抵抗式空気流量測定装置３によりその流量を検出される。発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａの設置部の下流には、吸入空気を圧縮しエンジンヘの吸気効率を高めるターボチャージャ１３が装着されており、アクセル等に連動して吸気管路の絞り率を変化させるスロットルボディ１７により吸入空気流量が制御され、インジェクタ１６から噴射されるガソリンとの混合気としてエンジンに吸入される。この混合気は、エンジンにて爆発、燃焼し、排気２５として排出される。

発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａは、吸入空気流量信号８や吸気温度信号をＥＣＵ２４に出力する。ＥＣＵ２４は、スロットルセンサ１８にて検出されたスロットル開度信号，酸素濃度センサ２１により検出された排気中の未聞酸素浸度信号，エンジンの回転数やクランク角度を検出するクランク角センサ２０の角度信号，水温センサ２２にて検出されたエンジンの冷却水温度信号等を入力し、適切なガソリン噴射量，点火時期等を求め、インジェクタ１６等を制御する。

内燃機関は、混合気の爆発，燃焼によりエネルギーを得るものであるため、エンジン１９自体、その排気ガス２５は加熱される。また、ターボチャージャ１３は、排気ガス２５によりタービンの回転力を得ているため、かなりの高温になる。エンジンや吸気系の装着部品が高温となれば、エンジンのクランク室やターボチャージャには潤滑のためのオイルがあるので、その部分のみならずそこから吸気系内に飛散したオイルや、インジェクタから噴出した燃料等の揮発性ガスが発生する。さらには、クランク室の圧力を調整するＰＣＶポート１４や排気ガスを吸気系に還流するＥＧＲ１５等により、オイルやオイルベーパ、排気自体が吸気系に導入される。エンジン駆動中は、これらのガスは吸入空気と混合し、エンジンに吸入されて燃焼するが、エンジン停止後は、蒸発、拡散により発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａの装着部にまで到着する。当然その量は、エンジンや吸気系に装着された装置の温度が高いほど多くなる。エンジン等の発熱量は、エンジンが高負荷で長時間運転されるほど大きくなり、また、オイル等の飛散量も多くなり、エンジンを停止すると吸入空気による冷却効果が無くなることもあって、エンジン等はかなりの高温となり、オイルベーパ等の揮発性ガスが多く発生する。

すなわち、エンジン停止により吸気系の空気の流れが止まることにより、発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａより下流のエンジン１９あるいはその吸気系に装着されたターボチャージャ１３等の装置、あるいはオイル、ガソリン等が飛散していた吸気管路から、拡散や蒸発によってガス状物質が発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａの装着部位に及び、空気流量検出素子である発熱抵抗体１に付着する。特に、オイルベーパ等の揮発性ガスは、エンジン停止後にエンジンあるいはその吸気系に装着された装置等が、その気化温度以上にある時蒸発拡散し、発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａの装着部にも逆流して来るため、吸入空気に晒される発熱抵抗体１にも付着する。これらの付着物は、発熱抵抗体１の腐食や、発熱抵抗体１が汚損することによる発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａの計測精度劣化の原因となる。また、その付着物により、再びエンジンを駆動した時のエアクリーナ２３で除去しきれなかったダスト等が、より発熱抵抗体１へ付着しやすくなり、発熱抵抗体１への異物付着を加速させる原因と成り得る。

発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａの発熱抵抗体１は、流量計測中、すなわちエンジン駆動中は加熱制御されている。エンジン流量計測用の発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａは、発熱抵抗体１の加熱温度を機種により異なるものの、通常、吸入空気温度より１２０℃〜２２０℃高くなるように制御される。一方、最も懸念される揮発性ガスであるオイルベーパの場合、その主成分の気化温度は１７０℃〜２００℃である。つまり、発熱抵抗体１がこの気化温度より高い場合、オイルベーパが発熱抵抗体１まで到達しても発熱抵抗体１に付着することはないものである。オイルベーパを含む気体の温度は通常４０℃以上になっているので、加熱温度を低く設定している発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａでも、電源が供給されていれば発熱抵抗体１の温度は１６０℃以上となる。つまり、発熱抵抗体１の温度がエンジン駆動中と同じ温度かそれ以上に維持されれば、オイルベーパにより発熱抵抗体１にオイルが付着することを防止できる。上記のように、発熱抵抗体１の加熱温度がオイルの気化温度以上にならないことや、オイルの種類によって気化温度のさらに高いものも考えられるが、それでも、発熱抵抗体１が加熱されている状態では非加熱状態よりも大幅にオイル付着を低減できる。また、ここではオイル気化温度を基に説明してきたが、燃料蒸気や排気中の成分も発熱抵抗体１が加熱している方が付着し難く、特に通常発生が懸念される揮発性ガスでは、オイルが最も気化温度が高いので、オイルの気化温度を考慮しておくことにより、種種のガスの発熱抵抗体１への付着低減が可能となる。

本実施形態では、ＥＣＵ２４の内部に、発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａの電源管理回路４を設け、エンジン停止後、オイルペーパ等の揮発性ガスの蒸発が止まるまで、電源ライン７を介して、発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａに電源供給を継続するようにしている。電源管理回路４は、エンジン停止後、オイルベーパ等の揮発性ガスの蒸発が止まるまでの時間をあらかじめ規定しておき、エンジン停止後一定時間経過後に、発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａへの電源供給を停止するように動作する。ここでいう一定時間は、図２を用いて説明した所定時間（エンジンの停止後、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまでの時間）である。

これによって、エンジン停止時に生じる発熱抵抗体等への付着物の影響を低減して、測定精度の向上できる。エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下になれば、揮発性ガスの発生もなくなるため、発熱抵抗体への付着物もなくなるため、発熱抵抗体への通電を停止しても、差し支えないものである。

なお、エンジン停止後、一定時間後発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａに電源供給を停止する代わりに、エンジンの停止後、エンジンの冷却水あるいは吸気温度が規定温度以下になるまで電源供給を継続することにより、発熱抵抗体１の加熱温度を維持するようにしてもよいものである。

次に、図４を用いて、本発明の第６の実施形態による空気流量測定装置の構成及び動作について説明する。
図４は、本発明の第６の実施形態による空気流量測定装置を備えたエンジン制御システムのシステム構成図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。

発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａと、電源であるバッテリー２６との接続７ａは、イグニッションスイッチ２７を介して行なわれるとともに、新たに、リレー２８を経由した電源接続７ｃを付加している。同様に、ＥＣＵ２４にも、バッテリー２６との接続は、イグニッションスイッチ２７を介したものと、リレー２８を経由した接続としてある。このような電源接続とすることにより、ＥＣＵ２４及び発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａは、イグニッションスイッチ２７がＯＮされると電源供給が開始される。また、イグニッションスイッチ２７がＯＦＦされても、リレー２８がＯＮ状態ならば電源供給が継続される。リレー２８のＯＮ／ＯＦＦは、ＥＣＵ２４によって制御される。すなわち、エンジン停止後も、ＥＣＵ２４が、リレー２８をＯＮ状態に保つことにより、発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａに電源供給を継続することができ、また、ＥＣＵ２４により、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下であるか否か判断することで、適切な時間に発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａへの電源供給を切ることができる。

ＥＣＵ２４の内部には、電源管理回路４が備えられており、エンジン停止後の発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａへの通電継続と、通電停止を制御する。電源管理回路４は、発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａから得られる吸気温信号９によって、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下になったか否かを判定し、この温度以下になると、ＥＣＵ２４は、リレー２８をＯＦＦ状態として、発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａへの通電を停止する。このとき、ＥＣＵ２４が図３に示した水温センサ２２の信号によって通電を停止してもいいし、また、スイッチ２７がオフになった後所定時間を計測して、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となったと考えられる所定時間経過後、通電を停止するようにしてもよいものである。

ここで、発熱抵抗式空気流量測定装置３への電源接続を、イグニッションスイッチ２７を介したものと、リレー２８を経由したものの両方としている理由について説明する。

本実施形態の制御を行なうためには、発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａへの電源接続は、リレー２８を介したものだけでも可能である。しかし、リレー２８を介した接続は、エンジン駆動時、すなわち発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａに電源供給が開始される時に、その電源接続が一瞬遅れることが考えられる。エンジン始動後速やかに発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａが適切な流量検出を開始するには、イグニッションスイッチ２７と直接接続されていることが望ましいものである。また、エンジン駆動中は、発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａには、常時電源供給されている必要があるが、冷却ファン２９は、停止させたい場合も有り得る。この冷却ファン２９のＯＮ／ＯＦＦは、リレー２８により制御するのが容易であり、エンジン駆動中の発熱抵抗式空気流量測定装置３Ａへの電源供給はイグニッションスイッチ２７を介して行なうことで可能になる。ちなみに、ＥＣＵ２４も両系統の電源接続としている。エンジン停止後のＥＣＵ２４への電源供給はリレー２８を介して行なわれ、ＥＣＵ２４は自らのリレー制御信号で電源を切る、いわゆるセルフシャットオフとなっている。また、エンジン始動時には、イグニッションスイッチ２７を介して電源供給され、リレー制御も開始する。こうすることにより、エンジン停止時は電力ロスを押さえ、バッテリー２６の劣化防止をするとともに、ＥＣＵ自体の常時ＯＮとなる時に懸念される劣化も防止できる。

次に、同じく、図４を用いて、本発明の第７の実施形態による空気流量測定装置の構成及び動作について説明する。

さらに、本実施形態では、図４に示すように、リレー２８を経由した電源接続７ｃをエンジン冷却用の冷却ファン２９の電源接続と共通にする。エンジン停止後のエンジン自体あるいはエンジンに装着された装置の加熱による劣化を低減するためには、エンジン停止後も冷却ファン２９の駆動を継続し、エンジン等の温度を問題とならない程度まで下げた後、停止することが望ましいものである。このエンジン停止後の冷却ファンＯＮ時間は、エンジン温度に依存するため、発熱抵抗式空気流量測定装置３の電源供給を維持しておくのに適する時間とほぼ一致する。従って、ＥＣＵ２４は、エンジン停止後も接続を維持しておくべきふたつの装置の電源管理を、ひとつのＯＦＦ時間の設定、及び、ひとつのリレー制御によって実施できる。このＯＦＦタイミングの設定は、前述のように、エンジン停止後一定時間経過後に電源を切る時間制御や、エンジンの停止後エンジンの冷却水あるいは吸気温度が規定温度以下になるまで電源供給を継続する温度制御とすることができる。

次に、図５及び図６を用いて、本発明の第８の実施形態による空気流量測定装置の構成及び動作について説明する。
図５は、本発明の第６の実施形態による空気流量測定装置の要部の回路図であり、図６は、本発明の第６の実施形態による空気流量測定装置の発熱抵抗体加熱温度の空気流量依存性の特性図である。図６において、横軸は空気流量を示し、縦軸は発熱抵抗体の加熱温度を示している。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１，図３，図４に示した方式により、エンジンを停止後も、エンジン及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまで、発熱抵抗体１の温度がエンジン駆動中と同じ温度かそれ以上に維持する構成とする。

さらに、本実施形態では、低流量側での発熱抵抗体の加熱温度が急に高くなるように設定するようにしている。

発熱抵抗体１及び感温抵抗体２は、制御回路５の中に備えた抵抗Ｒ１，Ｒ２とともに、ブリッジ回路を構成している。ブリッジ回路の各辺の中点の電圧は、オペアンプＯＰ１の２入力に入力する。オペアンプＯＰ１は、２つの入力の差が零になるように、フィードバック抵抗Ｒｆを介してブリッジ回路にフィードバックして、発熱抵抗体１の加熱電流を可変制御する。発熱抵抗体１を流れる電流が、流量信号８ａとして、図１に示した出力調整回路６に出力する。

さらに、本実施形態では、オペアンプＯＰ１の入力にブリッジ回路の外部から電圧を印加する電源回路Ｖｂを備えている。電源回路Ｖｂからは常に一定の電圧がオペアンプＯＰ１の一方の入力端子に加えられるため、常に一定電圧差を加えることができる。電源回路Ｖｂによる印加電圧の影響は、ブリッジの両端電圧が低い低流量ほど大きくなる。このように構成することにより、発熱抵抗体の加熱温度は、図６に示すように、極低流量で加熱温度が急に高くなるように設定することができる。従って、低流量ほど加熱温度が高くなる流量依存性を持たせることができる。

このように、低流量側での加熱温度が急に高くなるように設定することにより、エンジン停止中の流量ゼロ、実際には自然対流等による極低流速では、エンジン駆動中の中流速、高流速時に比べて加熱温度が高くなる。例えば、エンジン駆動中の空気流量範囲での発熱抵抗体加熱温度を吸気温十１４０℃〜１５０℃に設定し、極低流量での加熱温度を１８０℃程度に設定すれば、例えば、エンジン駆動中の吸気温度が２５℃の時、発熱抵抗体の温度は１６５℃〜１７５℃であるのに対して、エンジン停止後のオイルベーパ等が生じる状態では、空気温度は４０℃以上になっており、発熱抵抗体の温度は２２０℃以上になる。オイルの主成分の気化温度は、１７０℃〜２００℃であるから、エンジン停止後の発熱抵抗体の温度はオイルペーパ等の揮発性ガスの発生温度以上となる。また、気化温度がさらに高いオイルや添加物を用いることもあるが、例えば、気化温度が２５０℃であっても、発熱抵抗体が２２０℃程度まで加熱されていれば、そのオイルが発熱抵抗体に付着することはほとんど無いものである。また、気化温度が高い成分がガス化するような状態では、空気温度もさらに高くなっているので、発熱抵抗体の温度も高くなる。空気温度が７０℃以上であれば、発熱抵抗体温度は２５０℃以上であり、気化温度以上となる。

さらに、本実施形態では、エンジン停止中の発熱抵抗体の温度を中高流量時の加熱温度よりも高くすることにより、さらに効果的に付着物の影響を低減し得るものとなる。

次に、同じく、図５を用いて、本発明の第９の実施形態による空気流量測定装置の構成及び動作について説明する。本実施形態では、感温抵抗体も若干空気温度以上に加熱するようにある程度の電流が流れるように、フィードバック回路の定数（例えば、図５のフィードバック抵抗Ｒｆの抵抗値）を設定する。感温抵抗体に流れる電流を調整し、極低流量では感温抵抗体も若干発熱する状態とする。しかし、若干の発熱量であれば、ある程度の空気流量になると空気への放熱により、感温抵抗体の温度は空気温度とほぼ同じになる。発熱抵抗体の温度は、実際には感温抵抗体の温度に対して一定温度高くなるように制御されているので、このように設定することにより、エンジン停止中の発熱抵抗体の温度をエンジン駆動中より高くすることができる。特に、この実施形態の場合には、感温抵抗体の放熱率を発熱抵抗体よりも大きくなる構造とすると効果が明確になる。

なお、上述の各実施形態において、発熱抵抗式空気流量測定装置に用いる発熱抵抗体としては、発熱抵抗体の加熱温度をあまり高温にすることができず、また流量変化に対して高感度な発熱抵抗体に用いる場合に効果的である。このような発熱抵抗体としては、シリコンのダイヤフラム上に形成された拡散抵抗体を発熱抵抗体として用いる半導体式の発熱抵抗体が上げられる。半導体式の発熱抵抗体の場合、抵抗体の加熱温度をあまり高温にすると、シリコン基板や拡散抵抗の劣化が生じる恐れがあるので、あまり高温に加熱できないものがある。発熱抵抗体を高温にし難いばあい、それだけ、付着物が付着しやすい状況にある。

さらに、シリコンのダイヤフラム上に拡散抵抗を形成することにより、発熱抵抗体の部分の熱容量が小さいため、流量変化に対して高感度な空気流量測定装置となる。このような高感度な空気流量測定装置は、発熱抵抗体の上流と下流にそれぞれ感温抵抗体を設置することにより、順流方向の空気流量だけでなく、逆流方向の空気流量を測定するために用いることができる。このような高感度な空気流量測定装置は、熱容量が小さい分、付着物が付着するとそれだけ熱容量が大きくなり、感度が低下することになる。このような高温にすることができず、高感度な発熱抵抗体に本実施形態を適用することにより、特に、エンジン停止時に生じる発熱抵抗体等への付着物の影響を低減して、測定精度を向上することができる。

本発明の第１の実施形態による空気流量測定装置の構成を示すブロック構成図である。発熱抵抗式空気流量測定装置の発熱抵抗体へのオイル付着量を実測した実験データ図である。本発明の第１の実施形態による空気流量測定装置を備えたエンジン制御システムのシステム構成図である。本発明の第６の実施形態による空気流量測定装置を備えたエンジン制御システムのシステム構成図である。本発明の第６の実施形態による空気流量測定装置の要部の回路図である。本発明の第６の実施形態による空気流量測定装置の発熱抵抗体加熱温度の空気流量依存性の特性図である。

符号の説明

１…発熱抵抗体
２…感温抵抗体
３…発熱抵抗式空気流量測定装置
４…電源管理回路
５…制御回路
６…出力調整回路
７…電源ライン
８…流量信号
９…吸気温信号
１０…グランドライン
１１…吸気管路
１２…吸入空気
１３…ターボチャージャー
１４…ＰＣＶポート
１５…ＥＧＲ
１６…インジェクタ
１７…スロットルボディ
１８…スロットル開度センサ
１９…エンジン
２０…クランク角センサ
２１…酸素濃度センサ
２２…水温センサ
２３…エアクリーナ
２４…ＥＣＵ
２５…排気ガス
２６…バッテリー
２７…イグニッションスイッチ
２８…リレー
２９…冷却ファン

Claims

内燃機関に吸入される空気の流量を検出する発熱抵抗体と、この発熱抵抗体と電気的に接続され、上記発熱抵抗体を用いて吸入空気の流量に応じた信号を出力する電子回路とを有する発熱抵抗式流量測定装置において、
上記内燃機関を停止した後、上記内燃機関及びその吸気系に装着された装置の温度がオイルベーパ等の揮発性ガスの発生温度以下となるまで、上記発熱抵抗体の温度が内燃機関の駆動中と同じ温度かそれ以上に維持する温度維持手段を備えたことを特徴とする空気流量測定装置。
請求項１記載の空気流量測定装置において、
上記内燃機関に吸入される空気の温度を検出する温度検出手段を備え、
上記温度維持手段は、この温度検出手段によって検出された温度に基づいて、内燃機関の停止後も、上記発熱抵抗体の温度が内燃機関の駆動中と同じ温度かそれ以上に維持することを特徴とする空気流量測定装置。
請求項１記載の空気流量測定装置において、
上記内燃機関の冷却水温を検出する水温検出手段を備え、
上記温度維持手段は、この水温検出手段によって検出された温度に基づいて、内燃機関の停止後も、上記発熱抵抗体の温度が内燃機関の駆動中と同じ温度かそれ以上に維持することを特徴とする空気流量測定装置。
請求項１記載の空気流量測定装置において、
上記温度維持手段は、内燃機関の停止後の時間に基づいて、内燃機関の停止後も、上記発熱抵抗体の温度が内燃機関の駆動中と同じ温度かそれ以上に維持することを特徴とする空気流量測定装置。
請求項４記載の空気流量測定装置において、
上記温度維持手段は、内燃機関の冷却ファンのエンジン停止後に駆動される時間と同じ時間だけ、内燃機関の停止後も、上記発熱抵抗体の温度が内燃機関の駆動中と同じ温度かそれ以上に維持することを特徴とする空気流量測定装置。
請求項１記載の空気流量測定装置において、
上記温度維持手段は、上記発熱抵抗体によって検出される空気流量に基づいて、内燃機関の停止を判定することを特徴とする空気流量測定装置。
請求項１記載の空気流量測定装置において、
上記発熱抵抗体の加熱温度が、極低流量側で高くなるような空気流量依存性をもたせる手段を備えたことを特徴とする空気流量測定装置。