JP2518667B2 - 内燃機関の吸入空気流量計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の吸入空気流量計測装置に関し、
特に機関の吸気通路に介装される感温抵抗器を含んで構
成されるものに関する。

〈従来の技術〉 従来、電子制御燃料噴射式内燃機関においては、機関
の吸気通路に介装した感温抵抗器（熱線又はホットフィ
ルム）を含んで構成される熱線式流量計（実開昭60-152
928号公報等参照）から機関の吸入空気流量Ｑに対応し
て出力される電気信号（電圧）に基づき、コントロール
ユニットに予め記憶されている吸入空気流量Ｑのデータ
を検索し（若しくは電気信号に基づいて吸入空気流量Ｑ
を演算して求め）、この吸入空気流量Ｑとクランク角セ
ンサ等によって検出される機関回転速度Ｎとから基本燃
料噴射量Tp（＝Ｋ×Q/N;Kは定数）を演算し、更にこの
基本燃料噴射量Tpに冷却水温度Tw等の機関運転状態に応
じた補正を施して最終的な燃料噴射量Tiを演算し、この
燃料噴射量Tiに相当する噴射パルス信号を電磁式燃料噴
射弁に出力して、機関に燃料を間歇的に噴射供給するよ
うにしている。

尚、機関の吸入空気は吸気バルブの開閉に伴って脈動
するため、上記熱線式流量計による吸入空気流量Ｑの検
出値を加重平均処理するなどした後に基本燃料噴射量Tp
の演算に用いるようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記熱線式流量計は、機関の吸気通路に介
装される感温抵抗器が、例えば吸入空気流量の増大時に
吸入空気によって冷却されその抵抗値が減少するため、
これに応じて出力される電気信号（電圧）が変化するこ
とによって機関の吸入空気流量Ｑを検出するものであ
る。

従って、感温抵抗器に粉塵やオイル成分等が付着して
汚れると、この付着物が感温抵抗器の温度低下を抑止す
る働きをする（熱交換を妨げる）ため、吸入空気流量Ｑ
に対する温度（抵抗値）変化特性が変化し、第７図に示
すように特に吸入空気流量Ｑの多い側で実際の吸入空気
流量Ｑよりも少ない量を検出値として出力してしまう。

このため、機関停止時に感温抵抗器に対して大電流を
供給することにより加熱して、感温抵抗器の付着物を焼
切るようにしている（実開昭61-52228号公報等参照）
が、この焼切りにより感温抵抗器が劣化したり付着物を
良好に焼切ることができずに残った場合には、上記のよ
うに熱線式流量計は実際の吸入空気流量Ｑよりも少ない
量を検出値として出力するため、基本燃料噴射量Tpが機
関の要求量よりも少なく設定されて吸入混合気の空燃比
がリーン化して機関の運転性を損ねることがあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、感温
抵抗器の汚れによる検出精度低下を自己診断して、実際
の吸入空気流量に対応した検出値に補正できる吸入空気
流量計測装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関の吸
気通路に介装される感温抵抗器を含んで構成され機関の
吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、機関
常用運転領域における吸気脈動大側である所定の判定ポ
イント運転状態を検出する判定ポイント運転状態検出手
段と、機関の初期運転状態において前記判定ポイント運
転状態検出手段によって所定の判定ポイント運転状態で
あることが検出されたときに前記吸入空気流量検出手段
によって検出された吸入空気流量の脈動ピーク値を記憶
する初期脈動ピーク値記憶手段と、前記判定ポイント運
転状態検出手段によって所定の判定ポイント運転状態で
あることが検出されたときに前記吸入空気流量検出手段
により検出された吸入空気流量の脈動ピーク値と前記初
期脈動ピーク値記憶手段に記憶された初期脈動ピーク値
との偏差を演算して更新記憶する脈動ピーク値偏差演算
記憶手段と、該脈動ピーク値偏差演算記憶手段に記憶さ
れた偏差に基づいて前記吸入空気流量検出手段による検
出誤差傾向を推測しこれに基づいて前記吸入空気流量検
出手段によって検出された吸入空気流量を補正し最終計
測値として設定する吸入空気流量補正設定手段と、を備
えるようにした。

〈作用〉 かかる吸入空気流量計測装置によると、機関の常用運
転領域で然も吸気脈動の大きな運転状態である所定の判
定ポイント運転状態であることが判定ポイント運転状態
検出手段により検出されると、かかる運転状態において
吸入空気流量検出手段によって検出された吸入空気流量
の脈動ピーク値が初期運転状態において初期脈動ピーク
値記憶手段により記憶される。そして、吸入空気流量検
出手段の感温抵抗器の汚れが発生すると、前記所定の判
定ポイント運転状態において汚れ発生時の脈動ピーク値
と記憶されている初期状態の脈動ピーク値との偏差が生
じ、この偏差が脈動ピーク値偏差演算記憶手段により演
算記憶される。吸入空気流量補正設定手段は、この偏差
に基づいて吸入空気流量検出手段の検出誤差傾向を推測
すると共に、この誤差傾向に基づいて吸入空気流量検出
手段により検出された吸入空気流量が補正設定されて最
終的な計測値となる。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に本発明に係る吸入空気流量計測装置を備えた
電子制御燃料噴射式内燃機関のシステム概略を示す。

機関の吸気通路に介装されるスロットル弁の開度αを
検出するスロットル弁開度センサ１から出力されるスロ
ットル弁開度信号α、前記スロットル弁の上流側吸気通
路に介装される図示しない熱線（感温抵抗器）を含んで
構成される吸入空気流量検出手段としての熱線式流量計
２から出力される吸入空気流量信号Ｑ、機関回転速度Ｎ
を検出する回転速度センサ３から出力される機関回転速
度信号Ｎ、機関冷却ジャケット内の冷却水温度Twを検出
する水温センサ４から出力される冷却水温度信号Twが、
マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット
５に入力されるようになっている。

コントロールユニット５は、これらの信号に基づいて
吸入空気流量Ｑの検出値の補正設定を行うと共に、補正
設定した吸入空気流量Ｑに基づいて基本燃料噴射量Tpを
設定し、更にこの基本燃料噴射量Tpに基づいて燃料噴射
量Tiを設定して、この燃料噴射量Tiに相当する噴射パル
ス信号を電磁式燃料噴射弁７の駆動回路６に出力する。

即ち、本実施例において、コントロールユニット５
は、初期脈動ピーク値記憶手段，脈動ピーク値偏差演算
記憶手段及び吸入空気流量補正設定手段を兼ねるもので
ある。

また、本実施例において、判定ポイント運転状態は、
第５図に示すように機関の常用運転領域でかつ吸気脈動
の大きな領域（高負荷低回転領域）内であって、スロッ
トル弁開度αと機関回転速度Ｎとにより区分される運転
状態（α_１，N₁；但し、これら所定値に近似する値であ
れば判定ポイント運転状態であるとする）に設定されて
おり、上記スロットル弁開度センサ１及び回転速度セン
サ３は判定ポイント運転状態検出手段に相当する。尚、
スロットル弁開度αの代わりに基本燃料噴射量Tpを用い
て判定ポイント運転状態を判別するようにしても良い。

次にコントロールユニット５による検出吸入空気流量
Ｑを実際値に近似補正するための補正係数β設定と、補
正係数βにより補正された吸入空気流量Ｑに基づく燃料
噴射量Tiの設定制御を第３図及び第４図のフローチャー
トに基づいて説明する。

第３図のフローチャートには、熱線式流量計２によっ
て検出された吸入空気流量Ｑを補正するための補正係数
βを設定する補正係数設定ルーチンを示してある。

ステップ（図中ではＳとしてあり、以下同様とする）
１では、スロットル弁開度センサ１によって検出された
スロットル弁開度αと、熱線式流量計２によって検出さ
れた吸入空気流量Ｑと、回転速度センサ３によって検出
された機関回転速度Ｎとを入力する。

ステップ２では、ステップ１で入力したスロットル弁
開度αと機関回転速度Ｎとによって現在の運転状態が所
定の判定ポイント運転状態（α_１，N₁）であるか否かを
判別する。尚、判定ポイント運転状態は、機関の常用運
転領域に設定してあるため、熱線式流量計２の検出精度
の低下を自己診断する機会が多く迅速な補正制御を実施
できる。

ここで、現在の運転状態が判定ポイント運転状態であ
ると判別されたときには、ステップ３へ進み熱線式流量
計２による検出吸入空気流量Ｑの脈動ピーク値Q
_max1（第６図参照）の検出を行う。

ステップ４では、熱線式流量計２の初期状態を判別す
るための車両の走行距離Ｌを入力する。

ステップ５では、この走行距離Ｌと所定値Ａとを比較
することにより、車両の走行距離が少ない初期状態であ
るか否かを判別する。即ち、ステップ４で入力した走行
距離Ｌが所定値Ａ以下であって走行距離Ｌが少ないとき
には、車両（熱線式流量計２）が初期状態であるとして
次のステップ６へ進み、走行距離Ｌが所定値Ａを越え熱
線式流量計２の熱線に汚れが発生する惧れがある状態に
なったときにはステップ７へ進む。

ステップ６では、ステップ３で検出した検出吸入空気
流量Ｑの脈動ピーク値Q_max1を初期脈動ピーク値Q_maxMと
して設定し記憶する。

一方、走行距離Ｌが増大してステップ５からステップ
７へ進むと、ステップ６で記憶した初期脈動ピーク値Q
_maxMと走行距離Ｌが増大した後のステップ３で検出され
た脈動ピーク値Q_max1との偏差（｜Q_maxM‐Q_max1｜）を
演算し、この偏差が所定値Ｂ以上であるか否かを判別す
る。判定ポイント運転状態は、第６図に示すような脈動
の大きな領域に設定してあるため、熱線の汚れによる脈
動ピーク値の変化を捉え易く、熱線の汚れによる検出誤
差の発生を精度良く検出できる。

ここで、偏差が所定値Ｂ以上であると判別されたとき
にはステップ８へ進んで熱線式流量計２の検出値を実際
値に近似補正するための補正係数βを設定する。

熱線の汚れによる検出誤差は、一般的に第７図に示す
ように吸入空気流量Ｑが大きいときほど大きくなる傾向
を示すため、予め定めた判定ポイント運転状態における
検出誤差（脈動ピーク値の偏差）が判明すれば、これに
基づいて他の運転状態における吸入空気流量Ｑの誤差を
推測することができるため、上記のように吸入空気流量
Ｑの増大に伴って略リニアに誤差が増大するものとして
上記の補正係数βを設定するものである。従って、かか
る補正係数βを熱線式流量計２の検出値に乗算すること
により、熱線の汚れにより実際値よりも少ない量となっ
ている検出値を実際値に近似した値に補正できるもので
ある。

このようにして設定した補正係数βは、第４図の燃料
噴射制御ルーチンにおいて用いられる。

まずステップ11で熱線式流量計２によって検出された
吸入空気流量Q,機関回転速度N,冷却水温度Twを入力す
る。

ステップ12では、第３図の補正係数β設定ルーチンで
設定した補正係数βに基づいて吸入空気流量Ｑの検出値
を補正して、熱線の汚れによる検出精度の低下を補正し
実際の吸入空気流量Ｑに近似した値を導き出す。

ステップ13では、ステップ11で入力した機関回転速度
Ｎとステップ12で補正演算して得た吸入空気流量Ｑとに
基づいて基本燃料噴射量Tp（←Ｋ×Q/N;Kは定数）を演
算する。ここで、基本燃料噴射量Tpの演算に用いた吸入
空気流量Ｑは、脈動ピーク値の偏差に基づいて設定した
補正係数βにより検出値を補正して実際値に近似させた
ものであるため、たとえ熱線の汚れが発生しても実際の
吸入空気流量Ｑに見合った基本燃料噴射量Tpが設定され
ることになり、吸入混合気の空燃比を所望の値に制御す
ることができる。

ステップ14では、冷却水温度Twを主として設定される
各種補正係数COEF等によって基本燃料噴射量Tpに補正を
施して最終的な燃料噴射量Tiを設定する。

ステップ15では、ステップ14で設定した燃料噴射量Ti
に相当するパルス巾の噴射パルス信号を電磁式燃料噴射
弁７の駆動回路６に出力することによって燃料噴射量Ti
に見合った時間だけ燃料噴射弁７を開弁させて所定量の
燃料を機関に噴射供給する。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、機関常用運転状
態で然も吸気脈動の大きな判定ポイント運転状態におけ
る吸気脈動ピーク値の変化に基づいて検出誤差傾向を推
測して、吸入空気流量の検出値を補正するようにしたこ
とにより、自己診断の機会が多くかつ正確な誤差判定が
行え、感温抵抗器の汚れが発生しても実際値に近似した
値を計測値とすることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の一実施例を
示すシステム概略図、第３図及び第４図はそれぞれ同上
実施例におけるソフトウェアを示すフローチャート、第
５図は同上実施例における判定ポイント運転状態を示す
グラフ、第６図は吸気脈動ピーク値を示すグラフ、第７
図は熱線の汚れによる検出精度低下を示すグラフであ
る。 １……スロットル弁開度センサ、２……熱線式流量計、
３……回転速度センサ、４……水温センサ、５……コン
トロールユニット、６……駆動回路、７……燃料噴射弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の吸気通路に介装される感温抵抗器を
   含んで構成され機関の吸入空気流量を検出する吸入空気
   流量検出手段と、機関常用運転領域における吸気脈動大
   側である所定の判定ポイント運転状態を検出する判定ポ
   イント運転状態検出手段と、機関の初期運転状態におい
   て前記判定ポイント運転状態検出手段によって所定の判
   定ポイント運転状態であることが検出されたときに前記
   吸入空気流量検出手段によって検出された吸入空気流量
   の脈動ピーク値を記憶する初期脈動ピーク値記憶手段
   と、前記判定ポイント運転状態検出手段によって所定の
   判定ポイント運転状態であることが検出されたときに前
   記吸入空気流量検出手段により検出された吸入空気流量
   の脈動ピーク値と前記初期脈動ピーク値記憶手段に記憶
   された初期脈動ピーク値との偏差を演算して更新記憶す
   る脈動ピーク値偏差演算記憶手段と、該脈動ピーク値偏
   差演算記憶手段に記憶された偏差に基づいて前記吸入空
   気流量検出手段による検出誤差傾向を推測しこれに基づ
   いて前記吸入空気流量検出手段によって検出された吸入
   空気流量を補正し最終計測値として設定する吸入空気流
   量補正設定手段と、を備えてなる内燃機関の吸入空気流
   量計測装置。