JP3186339B2 - ホットワイヤ式エアフローメータの異常検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両等に搭載される
内燃機関の吸気通路内に設けられたホットワイヤ式エア
フローメータの異常を検出する異常検出装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ホットワイヤ式エアフローメータ
は、その高い検出性能から、自動車用のエアフローメー
タとして採用されるようになってきている。このホット
ワイヤ式エアフローメータは、吸気通路を通過する吸入
空気の流量を検出するためのものである。すなわち、吸
入空気流量に応じてホットワイヤ式エアフローメータか
ら出力される電圧値が変動し（例えば「０Ｖ」〜「５
Ｖ」）、その電圧値に基づいて吸入空気量が算出される
のである。このように算出された吸入空気量は種々のエ
ンジン制御のパラメータの１つとして採用される。しか
し、上記ホットワイヤ式エアフローメータは耐久性に劣
る場合があり、もしも、ホットワイヤの断線、短絡等の
異常が発生した場合には、該異常の検出を速やかに行
い、かつ、異常の検出に伴うバックアップ制御を行う必
要がある。

【０００３】従来、上記ホットワイヤ式エアフローメー
タの異常を検出するための技術として、例えば特開昭５
５−１６４３１２号公報に開示されたものが知られてい
る。この技術では、出力された電圧値が基準値（例えば
「４．５Ｖ」）以上の状態が、所定時間だけ継続した場
合に、エアフローメータに異常が発生したと判断され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、エンジンの
温度や外気温度が低い場合には、吸入空気の密度が高く
なる。この場合、エンジンにとっての最大吸入空気量
は、常温時に比較して数十％増大することとなる。その
ため、ホットワイヤの断線、短絡等の異常が発生してい
ないにもかかわらず、出力電圧値が基準値を上回る可能
性があった。その結果、前記従来技術では、エアフロー
メータが正常に作動しているにもかかわらず、異常と判
断してしまうおそれがあった。

【０００５】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、出力される電気信号の出力
値が所定範囲外にある場合に異常であると判断するよう
にしたホットワイヤ式エアフローメータの異常検出装置
において、該エアフローメータが正常に作動しているに
もかかわらず、異常と誤判断してしまうおそれのないホ
ットワイヤ式エアフローメータの異常検出装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、内燃機関の吸気通路内に設
けられ、該吸気通路を通過する吸入空気量に応じた電気
信号を出力するホットワイヤ式エアフローメータと、ホ
ットワイヤ式エアフローメータから出力される電気信号
の出力値が予め定められた所定範囲外にある場合に、ホ
ットワイヤ式エアフローメータが異常であると判断する
異常判断手段とを備えた異常検出装置であって、内燃機
関の温度及び外気温度の少なくとも一方が予め定められ
た所定温度以下であるとき、異常判断手段による異常判
断を禁止する異常判断禁止手段を設けたことをその要旨
としている。

【０００７】

【作用】上記の構成によれば、内燃機関の吸気通路内に
設けられたホットワイヤ式エアフローメータにより、吸
気通路を通過する吸入空気量に応じた電気信号が出力さ
れる。異常判断手段では、ホットワイヤ式エアフローメ
ータから出力される電気信号の出力値が予め定められた
所定範囲外にある場合に、ホットワイヤ式エアフローメ
ータが異常であると判断する。

【０００８】また、内燃機関の温度及び外気温度の少な
くとも一方が予め定められた所定温度以下であるとき、
異常判断禁止手段により、異常判断手段による異常判断
が禁止される。

【０００９】従って、例えば低温時等には空気密度が増
大することとなり、ホットワイヤ式エアフローメータか
ら出力される電気信号の出力値が所定範囲外となりうる
場合が生じたとしても、この発明の構成によれば、少な
くともかかる場合の異常判断が確実に禁止される。その
ため、ホットワイヤ式エアフローメータが正常に作動し
ているにもかかわらず、異常と判断されてしまうことが
なくなる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明におけるホットワイヤ式エア
フローメータの異常検出装置を具体化した一実施例を図
１〜図４に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１はこの実施例における異常検出装置を
適用したガソリンエンジンシステムを示す概略構成図で
ある。自動車に搭載された内燃機関としてのエンジン１
は吸気通路２と、排気通路３とを備えている。吸気通路
２の入口にはエアクリーナ４が設けられている。また、
吸気通路２の途中にはサージタンク５が設けられてい
る。このサージタンク５の下流側には、エンジン１の各
気筒（この実施例では４気筒）毎に燃料を噴射供給する
インジェクタ６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄがそれぞれ設けら
れている。一方、排気通路３の出口側には排気を浄化す
るための三元触媒を内蔵してなる触媒コンバータ７が設
けられている。

【００１２】そして、エンジン１は吸気通路２を通じて
エアクリーナ４から外気を取り込む。また、その外気の
取り込みと同時に、エンジン１は各インジェクタ６Ａ〜
６Ｄから噴射供給される燃料を取り込む。また、エンジ
ン１はその取り込んだ燃料と外気との混合気を各燃焼室
にて爆発・燃焼させて駆動力を得た後、その排気ガスを
排気通路３から触媒コンバータ７を介して外部へ排出す
る。

【００１３】サージタンク５の上流側には、図示しない
アクセルペダルの操作に連動して開閉されるスロットル
バルブ８が設けられている。そして、このスロットルバ
ルブ８が開閉されることにより、吸気通路２での吸入空
気量Ｑが調節される。スロットルバルブ８の近傍には、
そのスロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度セン
サ２１が設けられている。

【００１４】また、エアクリーナ４の下流側には、吸気
通路２を通過する吸入空気量Ｑを測定するためのホット
ワイヤ式エアフローメータ（以下、単にエアフローメー
タという）２２が設けられている。このエアフローメー
タ２２は、電気的発熱体（ホットワイヤ）を備えてい
る。走行時においては、加熱されたホットワイヤが吸気
通路２内を通過する吸入空気によって冷却され、この冷
却によりホットワイヤの抵抗値が変化し、電流が変動す
る。すなわち、空気流速と、ホットワイヤの伝熱量との
関係から定められる電圧値ＶＡが電気信号となってエア
フローメータ２２から出力される。この実施例では、エ
アフローメータ２２から出力される電圧値ＶＡに対する
吸入空気量Ｑの関係は、図４に示すように、２次曲線的
な関係となっている。そして、後述する電子制御装置３
０においては、エアフローメータ２２から出力された電
圧値ＶＡに基づいて吸入空気量Ｑが算出されるのであ
る。

【００１５】排気通路３の途中には、エンジン１の空燃
比をフィードバック制御するために排気中の酸素濃度を
検出する、即ち排気空燃比を検出する酸素センサ２３が
設けられている。また、エンジン１には、その冷却水の
温度（冷却水温）ＴＨＷを検出する水温センサ２４が設
けられている。

【００１６】エンジン１の各気筒毎に設けられた点火プ
ラグ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄには、ディストリビュータ
１０にて分配された点火信号が印加される。ディストリ
ビュータ１０はイグナイタ１１から出力される高電圧を
エンジン１のクランク角に同期して各点火プラグ９Ａ〜
９Ｄに分配するためのものである。そして、各点火プラ
グ９Ａ〜９Ｄの点火タイミングは、イグナイタ１１から
の高電圧出力タイミングにより決定される。

【００１７】ディストリビュータ１０にはエンジン１の
回転に連動して回転する図示しないロータが内蔵されて
いる。そして、このディストリビュータ１０には、ロー
タの回転からエンジン１の回転数（エンジン回転数）Ｎ
Ｅを検出する回転数センサ２５が設けられている。この
実施例の回転数センサ２５はクランク角（ＣＡ）で３０
°毎に回転パルス信号を出力するようになっている。同
じくディストリビュータ１０には、ロータの回転に応じ
てエンジン１のクランク角の変化を所定の割合で検出す
る気筒判別センサ２６が設けられている。この実施例で
は、１行程に対してエンジン１が２回転するものとし
て、気筒判別センサ２６は７２０°ＣＡ毎の割合で基準
位置信号ＧＳを出力するようになっている。また、エン
ジン１に駆動連結された図示しない自動変速機には、車
速ＳＰを検出するための車速センサ２７が設けられてい
る。

【００１８】さらに、吸気通路２において、エアクリー
ナ４の近傍には、外気温度に相当する吸気温度ＴＨＡを
検出する吸気温センサ２８が設けられている。併せて、
エンジン１等の制御を行うための後述する電子制御装置
３０を格納した図示しないコントロールボックスには、
大気圧ＰＡを検出するための大気圧センサ２９が設けら
れている。

【００１９】加えて、この実施例において、運転席のイ
ンパネには、運転者に前記エアフローメータ２２の異常
の発生を報知するための異常表示ランプ１２が設けられ
ている。

【００２０】この実施例においては、前述したスロット
ル開度センサ２１、エアフローメータ２２、水温センサ
２４、気筒判別センサ２６、車速センサ２７、吸気温セ
ンサ２８及び大気圧センサ２９により、エンジン１の運
転状態を検出する運転状態検出手段が構成されている。

【００２１】そして、各インジェクタ６Ａ〜６Ｄ、イグ
ナイタ１１及び異常表示ランプ１２は異常判断手段及び
異常判断禁止手段を構成する電子制御装置（以下単に
「ＥＣＵ」という）３０に電気的に接続され、同ＥＣＵ
３０の作動によってそれらの駆動タイミングが制御され
る。このＥＣＵ３０は、上記のようにエンジン１の運転
状態に基づく周知の燃料噴射制御及び点火時期制御を実
行すると共に、ホットワイヤの断線、短絡等による前記
エアフローメータ２２の異常検出の処理を実行する。

【００２２】図２はＥＣＵ３０の構成を説明するブロッ
ク図である。ＥＣＵ３０は中央処理装置（ＣＰＵ）３
１、所定の制御プログラム等を予め記憶した読み出し専
用メモリ（ＲＯＭ）３２、ＣＰＵ３１の演算結果等を一
時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３３、予
め記憶されたデータを保存するバックアップＲＡＭ３４
等と、これら各部と外部入力回路３５及び外部出力回路
３６等とをバス３７によって接続した論理演算回路とし
て構成されている。そして、ＣＰＵ３１はエアフローメ
ータ２２及び各センサ２１，２３〜２９からの出力信号
を外部入力回路３５を通じて入力値として読み込む。ま
た、ＣＰＵ３１はこれらの入力値に基づき、外部出力回
路３６を通じてインジェクタ６Ａ〜６Ｄ、イグナイタ１
１及び異常表示ランプ１２をそれぞれ好適に制御する。

【００２３】次に、上記のように構成したガソリンエン
ジンシステムにおけるエアフローメータ２２の異常検出
装置において、異常検出のための処理動作について図３
のフローチャート等に従って説明する。

【００２４】図３はこの実施例におけるエアフローメー
タ２２の「異常検出ルーチン」を示すフローチャートで
あって、メインルーチンに対する所定時間毎の定時割り
込みで実行される。

【００２５】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ１０１において、水温センサ２４、大気圧センサ
２９、吸気温センサ２８、回転数センサ２５及びスロッ
トル開度センサ２１の検出結果に基づき、冷却水温ＴＨ
Ｗ、大気圧ＰＡ、吸気温度ＴＨＡ、エンジン回転数ＮＥ
及びスロットル開度ＴＡ等を読み込む。また、エアフロ
ーメータ２２から出力される電圧値ＶＡを読み込む。

【００２６】次に、ステップ１０２において、今回読み
込んだ冷却水温ＴＨＷが予め定められた所定温度ａ以下
であるか否かを判断する。そして、冷却水温ＴＨＷが所
定温度ａ以下の場合には、エアフローメータ２２が正常
に機能して、かつ、空気密度が高くて、電圧値ＶＡが後
述する所定電圧値ｆ以上となる可能性があるものとし
て、異常判定を行うことなくその後の処理を一旦終了す
る。また、冷却水温ＴＨＷが所定温度ａ以下でない場合
には、ステップ１０３へ移行する。

【００２７】ステップ１０３においては、今回読み込ん
だ大気圧ＰＡが予め定められた所定気圧ｂ（但し、ｂ＞
７６０mmHg）以上であるか否かを判断する。そして、大
気圧ＰＡが所定気圧ｂ以上の場合には、上記と同様、エ
アフローメータ２２が正常に機能して、かつ、空気密度
が高くて、電圧値ＶＡが後述する所定電圧値ｆ以上とな
る可能性があるものとして、異常判定を行うことなくそ
の後の処理を一旦終了する。また、大気圧ＰＡが所定気
圧ｂ以上でない場合には、ステップ１０４へ移行する。

【００２８】ステップ１０４においては、今回読み込ん
だ吸気温度ＴＨＡが予め定められた所定温度ｃ以下であ
るか否かを判断する。そして、吸気温度ＴＨＡが所定温
度ｃ以下の場合には、上記同様、異常判定を行うことな
くその後の処理を一旦終了する。また、吸気温度ＴＨＡ
が所定温度ｃ以下でない場合には、ステップ１０５へ移
行する。

【００２９】続くステップ１０５においては、今回読み
込んだエンジン回転数ＮＥが予め定められた所定回転数
ｄ以上であるか否かを判断する。そして、エンジン回転
数ＮＥが所定回転数ｄ以上の場合には、エアフローメー
タ２２が正常に機能して、かつ、吸入空気量Ｑが大きく
て、電圧値ＶＡが後述する所定電圧値ｆ以上となる可能
性があるものとして、異常判定を行うことなくその後の
処理を一旦終了する。また、エンジン回転数ＮＥが所定
回転数ｄ以上でない場合には、ステップ１０６へ移行す
る。

【００３０】ステップ１０６においては、今回読み込ん
だスロットル開度ＴＡが予め定められた所定開度ｅ以上
であるか否かを判断する。そして、スロットル開度ＴＡ
が所定開度ｅ以上の場合には、前記エンジン回転数ＮＥ
の場合と同様、エアフローメータ２２が正常に機能して
電圧値ＶＡが後述する所定電圧値ｆ以上となる可能性が
あるものとして、異常判定を行うことなくその後の処理
を一旦終了する。また、スロットル開度ＴＡが所定開度
ｅ以上でない場合には、異常の有無の判断を許可する条
件が全て整ったものとしてステップ１０７へ移行する。
すなわち、ステップ１０２〜ステップ１０６の条件のい
ずれか１つでも満足するような場合には、エアフローメ
ータ２２が正常に機能しているにもかかわらず、異常と
判断してしまうのを回避すべく、異常判定の処理を行う
ことなくその後の処理を一旦終了する。一方、ステップ
１０２〜ステップ１０６の条件を全て満足しない場合に
は、エアフローメータ２２に異常が発生しない限り電圧
値ＶＡが所定電圧値ｆ以上となることはないものとし
て、ステップ１０７以降の処理を実行する。

【００３１】ステップ１０７においては、今回読み込ま
れた電圧値ＶＡが所定電圧値ｆ以上か否かを判断する。
ここで、所定電圧値ｆというのは、常温、常圧下のいわ
ゆる通常走行条件下においては、エアフローメータ２２
から出力される電圧値ＶＡがこの値以上とはならないで
あろうと予め実験的又は経験的に定められた値である。
そして、電圧値ＶＡが所定電圧値ｆの場合には、エアフ
ローメータ２２に何らかの以上が発生した可能性が高い
ものとして、ステップ１０８において、カウンタのカウ
ント値Ｃを一定値だけインクリメントする。

【００３２】続いて、ステップ１０９においては、カウ
ント値Ｃが予め定められた所定値Ｔ１以上となったか否
か、すなわち、電圧値ＶＡが所定電圧値ｆ以上の状態が
所定時間継続したか否かを判断する。そして、カウント
値Ｃが未だ所定値Ｔ１以上でない場合には、その後の処
理を一旦終了する。一方、カウント値Ｃが予め定められ
た所定値Ｔ１以上となった場合には、ホットワイヤの断
線、短絡等によるエアフローメータ２２の異常が発生し
たものと断定し、ステップ１１０へ移行する。

【００３３】ステップ１１０においては、エアフローメ
ータ２２に異常が発生した旨のデータをバックアップＲ
ＡＭ３４に記憶させる。また、続くステップ１１１にお
いて、異常表示ランプ１２を点灯させる。この点灯によ
り、運転者に対し、エアフローメータ２２に異常が発生
したことが報知される。

【００３４】そして、最後にステップ１１２において、
カウンタのカウント値Ｃを「０」にクリヤし、その後の
処理を一旦終了する。また、前記ステップ１０７におい
て、電圧値ＶＡが所定電圧値ｆ以上でない場合には、ス
テップ１１２へジャンプして、カウンタのカウント値Ｃ
を「０」にクリヤし、その後の処理を一旦終了する。

【００３５】以上説明したように、この実施例によれ
ば、そのときの運転状態が、エアフローメータ２２の正
常状態において、同エアフローメータ２２から出力され
る電圧値ＶＡが所定電圧値ｆ以上となりうるような場合
には、異常判定を禁止するようにした（ステップ１０２
〜ステップ１０６）。このため、図４に示すように、例
えば極低温時等のような場合には異常判定が禁止され、
全ての電圧領域においてエアフローメータ２２が使用に
供されることとなる。そして、このように異常判定が禁
止された場合には、エアフローメータ２２が正常に作動
しているにもかかわらず、異常と判断されてしまうこと
がなくなる。その結果、誤判定を未然に防止することが
できる。

【００３６】一方、エアフローメータ２２の正常状態に
おいて、電圧値ＶＡが所定電圧値ｆ以上となり得ないよ
うな、例えば常温、常圧時で低負荷走行中の場合には、
通常通り、異常判定が許容されるようにした。従って、
電圧値ＶＡが所定電圧値ｆ以上となった場合には、エア
フローメータ２２の異常が検出されることとなり、結果
として、異常の判定を確実に行うことができる。

【００３７】また、この実施例では、電圧値ＶＡが所定
電圧値ｆ以上の場合が所定時間継続した場合にのみ異常
と判断するようにした。そのため、瞬間的に所定電圧値
ｆ以上となったような場合に異常判定するのを未然に防
止することができ、誤検出のおそれをより一層低減する
ことができる。

【００３８】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一
部を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記実施例では、「異常検出ルーチン」（図３）
において示したように、エアフロメータ２２の電圧値Ｖ
Ａの異常判定（ステップ１０７）に先立ち、冷却水温Ｔ
ＨＷが所定温度ａ以下であるか否か（ステップ１０
２）、大気圧ＰＡは所定気圧ｂ以上であるか否か（ステ
ップ１０３）、吸気温度ＴＨＡは所定温度ｃ以下である
か否か（ステップ１０４）、エンジン回転数ＮＥは所定
回転数ｄ以上であるか否か（ステップ１０５）、並びに
スロットル開度ＴＡが所定開度ｅ以上であるか否か（ス
テップ１０６）についての判断を順次行い、先のステッ
プでの判断が否定であるときに限り、次のステップでの
判断を行うようにしているが、上記一連のステップ１０
２〜１０６に係る判断は、どのような順序で行うことと
してもよい。要は、ステップ１０２及びステップ１０４
の少なくとも一方のステップにおける判断を行うように
することで上記実施例に準じた効果を奏することはでき
る。

【００３９】（２）前記実施例では、異常と判断した場
合には、異常表示ランプを点灯するようにしたが、その
外に警報音を発することにより、運転者にエアフローメ
ータ２２の異常を早急に知らしめるようにしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、出力される電気信号の出力値が所定範囲外にある場
合に異常であると判断するようにしたホットワイヤ式エ
アフローメータの異常検出装置において、内燃機関の温
度及び外気温度の少なくとも一方が所定温度以下である
とき、異常判断を禁止するようにした。従って、エアフ
ローメータが正常に作動しているにもかかわらず、異常
と誤判断するおそれをなくすことができるという優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した一実施例におけるエアフ
ローメータの異常検出装置を示す概略構成図である。

【図２】一実施例においてＥＣＵ等の電気的構成を示す
ブロック図である。

【図３】一実施例においてＥＣＵにより実行される「異
常検出ルーチン」を示すフローチャートである。

【図４】一実施例においてエアフローメータから出力さ
れる電圧値に対する吸入空気量の関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１…エンジン、２…吸気通路、２１…スロットル開度セ
ンサ、２２…ホットワイヤ式エアフローメータ、２３…
酸素センサ、２４…水温センサ、２５…回転数センサ、
２６…気筒判別センサ、２７…車速センサ、２８…吸気
温センサ、２９…大気圧センサ、３０…ＥＣＵ。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 395

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気通路内に設けられ、該吸
   気通路を通過する吸入空気量に応じた電気信号を出力す
   るホットワイヤ式エアフローメータと、 前記ホットワイヤ式エアフローメータから出力される電
   気信号の出力値が予め定められた所定範囲外にある場合
   に、前記ホットワイヤ式エアフローメータが異常である
   と判断する異常判断手段とを備えた異常検出装置であっ
   て、内燃機関の温度及び外気温度の少なくとも一方が予め定
   められた所定温度以下であるとき、前記異常判断手段に
   よる異常判断を禁止する異常判断禁止手段を設けた こと
   を特徴とするホットワイヤ式エアフローメータの異常検
   出装置。