JP3463757B2 - エンジン制御装置及びこれに用いる空気流量計 - Google Patents
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Description
ン制御装置及びこれに用いる空気流量計関する。
気流量計により測定した吸気通路の空気流量信号,その
ほかエンジン回転数信号,水温信号等を入力して、これ
らの信号を基にディジタル演算機能を有するエンジン制
御ユニット(マイクロコンピュータ)が燃料供給量(燃
料噴射パルス幅)を算出している。このエンジン制御シ
ステムに用いる空気流量計としては、種々のものがあ
り、このうち温度依存性を有する発熱抵抗素子等の熱式
空気流速計の原理を用いたものは、質量流量が直接測定
でき、小形であることから広く用いられている。
中枢となるエンジン制御ユニットに予め標準となる空気
流量−出力特性のテーブルを記憶しておき、空気流量計
の出力信号から前記テーブルを用いて空気流量を算出し
ている。
流量との関係は、空気流量計の個性により製品ごとにば
らつきがあるので、上記のような標準テーブルを用いて
空気流量を算出する場合には、実際の空気流量計自身の
空気流量と出力特性を予め標準の空気流量−出力特性
(以下、ここでは標準特性とする)のテーブルに一致さ
せる調整手段が必要である。この調整手段の代表的なも
のとしては、既知の異なる2点の空気流量を流して、こ
の空気流量計の2点の出力が目標値(標準特性の2点)
と一致するように、空気流量計の出力側の差動増幅器の
増幅率と差電圧を調整する技術が知られている。
であるので該関係を正確に調整することは技術的に困難
である。また、異なる2点の空気流量で出力信号を目標
値と一致させようとすると、1点で標準特性にあうよう
に調整しても、もう1点がずれてしまい、そのため、い
ずれの点でも目標値にあうように収束するまで繰返し調
整しなければならず、調整時間が長くなるという欠点が
ある。従って調整法に関して抜本的な方法の提案が期待
されている。
昭64−73150号公報に開示されるように、エンジ
ン制御ユニット内に設けた記憶素子に、空気流量センサ
自身の所定の吸気流量に対応するセンサ出力特性を予め
測定して記憶し、これを用いて実際の運転時におけるセ
ンサ出力に対応の吸気流量を算出する技術が提案されて
いる。
は、空気流量計の出力特性を標準特性にマッチングさせ
る必要がなくなる利点があるが、空気流量計を交換した
場合には、対応できない問題があった。
たる目的は、空気流量計をエンジン制御ユニットに接続
する場合に、従来のような空気流量計の出力を標準特性
にマッチングさせるための面倒な調整を必要とせず、し
かも、空気流量計を交換しても、交換品がエンジン制御
ユニットに直ちに対応できると共に空気流量計とエンジ
ン制御ユニット間で少数の信号線を介して種々のデータ
伝送を可能にするエンジン制御装置及びこれに用いる空
気流量計を実現させることにある。
空気流量計をエンジン制御ユニットに接続する部品組立
を行う場合に、誤組立てを防止したり、空気流量計内に
空気温度計、スロットル開度計等のセンサを備え且つこ
れらの空気温度計,スロットル開度計についてもエンジ
ン制御ユニットとの面倒な調整を不要にするエンジン制
御装置も提供することにある。
題を解決するために、基本的には次のような課題解決手
段を提案する。
測定する空気流量計と、この空気流量を基に燃料供給量
を算出するエンジン制御ユニットとを備えて成るエンジ
ン制御装置において、前記空気流量計をエンジン制御ユ
ニットと別体にし、この空気流量計には、空気流量演算
のために用いる補正データとして、空気流量−出力の標
準特性に一致させるための補正定数或いは前記補正定数
を求める演算式に代入するデータを記憶し、この記憶内
容を前記エンジン制御ユニットからの指令信号によりシ
リアル通信を介してエンジン制御ユニット側に出力する
記憶手段と、前記エンジン制御ユニットへの空気流量信
号の出力と前記補正データの出力とをスイッチ切替えに
より選択するスイッチとを設け、前記空気流量計と前記
エンジン制御ユニットは、計測系信号の伝送と前記シリ
アル通信を共通にした信号線及び前記スイッチ切替えを
介して接続され、この接続により前記空気流量信号と前
記補正データを前記エンジン制御ユニットに読み込み可
能にし、且つ前記スイッチは、前記エンジン制御ユニッ
トからのスイッチ切替え指令を信号線を介して入力して
切替えられるようにしたことを特徴とする。
流量計として、エンジンの吸気通路の一部に、少なくと
も空気流量を測定する計測用の電子回路と、空気流量演
算に用いる補正データとして、空気流量−出力の標準特
性に一致させるための補正定数或いは前記補正定数を求
める演算式に代入するデータと空気流量計の応答時定数
を記憶し、該データをシリアル通信により読み出し可能
にした記憶手段と、前記電子回路の出力端子と前記記憶
手段のシリアル入出力端子とをスイッチ切替えにより選
択するスイッチとを設け、このスイッチ切替え及び共通
の信号線を介して前記電子回路の出力端子と前記記憶手
段のシリアル入出力端子を空気流量計外のエンジン制御
ユニットに選択的に接続可能にした空気流量計を提案す
る。
して、空気流量計側の記憶手段に、該空気流量計の型式
を判別させるためのデータを記憶させ、一方、前記エン
ジン制御ユニットには、この型式判別データを基に接続
対象として適正な空気流量計か否か判別する手段を備え
たエンジン制御装置を提案する。
量計には、空気流量以外のエンジン制御に必要な状態を
検出するセンサ(例えば、空気温度計,スロットル開度
センサ)を兼備し、且つ前記空気流量計側に設けた記憶
手段に、そのセンサ出力特性に関するデータ(例えば、
前記センサが空気温度計の場合には、温度−出力特性に
関するデータ、前記センサがスロットル開度センサの場
合には、スロットル開度−出力特性に関するデータ)を
記憶したものを提案する。
気流量演算に必要な補正データを読み出す場合には、そ
のデータは、空気流量計の記憶手段から次のようにして
読み出される。エンジン制御ユニットから空気流量計の
スイッチ(空気流量など計測信号の出力と記憶手段の補
正データの出力を切替えるスイッチ)に切替え指令を出
して前記記憶手段のシリアル入出力端子を選択し、補正
データを計測信号伝送と共通の信号線を介してシリアル
通信によりエンジン制御ユニットに読み出す。補正デー
タは、例えばエンジンキースイッチのオン時やオフ時に
エンジン制御ユニットに読み込まれるので、そのデータ
伝送線を空気流量信号や空気温度信号などの計測系信号
線と共用化しても計測系信号のデータ伝送に支障が生じ
ることはない。空気流量信号の読み出し時には、上記ス
イッチは空気流量信号出力側に接続され、エンジン制御
ユニットは、空気流量計から出力される計測信号を読み
込み上記補正データに基づき空気流量演算ひいては燃料
供給量を算出する。
−出力特性データ(標準特性データ)を用いて空気流量
計の出力信号を演算して空気流量を求める場合であって
も、従来のような空気流量計の出力側の差動増幅器の増
幅率と差電圧を調整するような煩雑なマッチング作業を
不要にすることを意図する。
に空気流量計自身の個性に合わせた空気流量演算のため
の補正データ(例えば補正係数等の補正定数)を記憶し
ておけば、この補正データを用いて空気流量計の出力信
号を標準特性に一致させる補正演算を実行でき、その
後、この補正された出力信号を標準特性データを用いて
演算すれば真の空気流量を精度良く広い範囲で求めるこ
とができる。
を用いて空気流量計の出力信号を標準特性に一致させる
ので、空気流量計の製品にばらつきがあっても、このマ
ッチングを従来のような煩雑なハード的なマッチング
(空気流量計の出力側の差動増幅器の調整)を不要と
し、ソフト的かつ自動的にマッチングを行い得るので、
第1−1課題解決手段同様に空気流量計に優れた互換性
を与えるエンジン制御装置を実現させることができる。
流量計の型式を判別させるデータも記憶しておけば、製
品組立,交換時に空気流量計をエンジン制御ユニットに
接続した場合、それが型式にあったものか否か判別でき
るので、誤って型式の異なる空気流量計をエンジン制御
ユニットに接続する事態をなくすことができる。
は空気流量計の吸気通路ボディに兼備させることもある
ので、この場合に、これらの特性データを空気流量計側
から提供できれば、本課題解決手段の空気流量計同様に
エンジン制御ユニットに対して優れた互換性を与えるこ
とができる。
制御装置の構成図である。
流量を測定するための空気流量計で、エンジンの吸気通
路の一部となる空気流量計ボディ11′、空気流量測定
素子1,2を含む空気流量測定用の電子回路6、記憶手
段4等で構成される。
度補償素子2及び空気温度を検出する空気温度検出素子
12は、空気流量計ボディ11′の内部通路に配置して
ある。これらの素子1,2,12は、いずれも抵抗値が
温度依存性を有する感熱抵抗素子を用い、例えば、ボビ
ンに白金線をコイル状に巻いたものや、薄膜抵抗体、半
導体タイプ等種々のものがある。
測定素子1,2,12以外の空気流量計の電子回路(空
気流量測定用電子回路)を構成する基板6(この基板を
以下単に電子回路と称する)が設けてあり、この電子回
路6の中に記憶手段4が設けてある。この記憶手段4の
データ内容の詳細は後述する。
計駆動回路3,スイッチ切替え機能を有するアナログス
イッチ5を備え、このうち、駆動回路3は、空気流量測
定素子1,温度補償素子2,空気温度検出素子12を駆
動すると共に、これらの素子の検出信号(空気流量信
号,空気温度検出信号)を増幅して、空気流量計11と
別に配置したエンジン制御ユニット7側にアナログスイ
ッチ5を介して出力する。
に空気流量算出に用いる補正データが記憶するものであ
るが、その説明に先立ち、関連する技術として、空気流
量計11側の記憶手段4に、空気流量計自身の空気流量
−出力特性に関するデータを記憶した場合について説明
する(記憶手段4には、その他、空気温度計の空気温度
−出力特性に関するデータ等各種データを記憶してい
る)。空気流量−出力特性データは、空気流量計ボディ
11´に所定の空気流量をいくつか流してその出力を得
ることで求めている。また、空気温度−出力特性データ
も実際の温度をいくつか設定してその出力を得ることで
求めている。
M,EPROM,RAM等を用いることができ、接続対
象となるエンジン制御ユニット7からの指令により記憶
内容を読出し可能に設定してある。
EEPROMを用いる。シリアルEEPROM4は、チ
ップセレクト信号(CS)入力線を介してエンジン制御
ユニット7と接続されると共に、そのデータ入力/デー
タ出力(DI/DO)線がアナログスイッチ5の切替に
よりエンジン制御ユニット7に接続される。
ット7に対する空気流量計11の駆動回路3とEEPR
OM4との接続を切替える機能をなす。具体的には、エ
ンジン制御ユニット7のI/O素子10からのセレクト
信号CSがHIGHになると、これがアナログスイッチ
5にも入力され、アナログスイッチ5がEEPROM4
のクロック(CLK)入力端子及びDI/DO端子とI
/O素子10とを接続する。セレクト信号CSがLOW
の場合には、空気流量計駆動回路3の出力側とエンジン
制御ユニット7のマルチプレクサ8の入力端子が接続さ
れる。
気温度の信号は、アナログスイッチ5を介してエンジン
制御ユニット7内のマルチプレクサ8,ADコンバータ
9に入力され、燃料噴射量、点火時期の演算に使われ
る。
をエンジン制御ユニット7に読出す時の手順を図2に示
す。この読出しは、例えば、エンジンキースイッチをオ
ン又はオフした時に行われ、その他は空気流量計駆動回
路3の出力端子がエンジン制御ユニット7に接続され
る。
し時には、エンジン制御ユニット7内のI/O素子10
からセレクト(CS),クロック(CLK),データ入
力(DI)がEEPROM4にシリアル入力される。こ
の場合、セレクト信号はHIGHとなり、これがアナロ
グスイッチ5の入力端にも入って、EEPROM4とI
/O素子10とが接続される。
ット、読出し命令、アドレスがEEPROM4に入力さ
れ、これを受けて、指定アドレスのデータがEEPRO
M4からデータ出力(DO)されエンジン制御ユニット
7内のI/O素子10を介してRAM15(図3に示
す)に書き込まれる。
出力線(DO)は同一の線を使用し、また、EEPRO
M4のステータス出力は、EEPROM4へデータを書
き込む時に使う端子で、ステータス出力をみながらタイ
ミング良く書き込みのアドレス、データをEEPROM
4に入力する。
す。空気流量計駆動回路3の出力である空気流量、空気
温度信号等のアナログ信号は、マルチプレクサ8に入力
され、時分割的にセレクトされてADコンバータ9に送
られデジタル信号となる。なお、クランク角、キースイ
ッチ、EEPROM4の出力等のパルス信号も、I/O
素子10を介して入力される。CPU13はエンジン制
御に必要なデジタル演算を行い、ROM14は制御プロ
グラム及びデータを格納する記憶手段、RAM15は読
出し書込み可能な記憶素子である。I/O素子10は、
入力信号をCPU13に送ったり、CPU13の各種指
令信号を空気流量計11側の電子回路6のEEPROM
4,アナログスイッチ5や、燃料噴射弁、点火コイルへ
送る機能を持つ。
を示す。発熱抵抗素子1、温度補償素子2等を組み込ん
だホイートストンブリッジからなる熱式空気流量計11
の出力は、差動増幅器17で増幅されて空気流量信号と
して出力される。空気温度検出素子12には定電流が供
給され空気温度検出素子12の上端の電位は空気温度信
号として出力される。
OM4の内容をエンジン制御ユニット7ヘ読出すタイミ
ングについて説明する。
のフローチャートであり、エンジンのキースイッチのオ
ン時に読出すものである。キースイッチがオンになる
と、エンジン制御ユニット7のRAM15をクリアし、
CPU13のイニシャライズ等の作業を行う(ステップ
S1)。次にEEPROM4の記憶内容の読出しを行う
(ステップS2)。その手順は図2に示すように、エン
ジン制御ユニット7からEEPROM4へのチップセレ
クト信号、クロック、読出し命令、アドレス入力を行っ
て、記憶データをRAM15に書き込む。EEPROM
4の記憶内容としては次のものがある。
関する特性データ (2)空気温度計の出力信号と温度に関する特性データ (3)スロットル開度計の出力信号と開度に関する特性
データ (4)空気流量計の型式を表す認識番号 (5)空気流量計の応答時定数 ステップS3では、読み込んだ空気流量計の型式を表す
認識番号とエンジン制御ユニット7に予め記憶された型
式判定用の番号とを照合して不一致の場合、型式が合わ
ないものとして、図3の警告灯16を点灯する。これに
より誤部品の組立てを防止する。ステップS4、S5、
S6は公知のエンジン始動及び、燃料量点火時期の制御
法である。この読出し法によれば、キースイッチをオン
してからエンジンの始動開始前の間に読出すので、エン
ジンは回っておらず点火ノイズも無く比較的正確に読出
すことができる。
番号を付けたステップは同じ機能を持つ。本例では、エ
ンジン制御ユニット7側のRAM15は、バックアップ
電源により一度EEPROM4から読出したデータを保
持する機能を有することを前提としている。
が格納されるエンジン制御ユニット7のバックアップR
AM15のアドレスの内容を呼び出して、その数値(デ
ータ値)が所定の値の範囲内であるかを調べる。所定の
範囲外の時には、バックアップの電源供給が途絶えたこ
とがあり(例えばバッテリ交換等で電源端子を取外した
りした時)、RAM15の記憶値が消去してしまったも
のと判断して、ステップ2でEEPROM4の内容を再
び読出し、次のステップに進む。範囲内の時は、EEP
ROM4の内容を読出さずにステップS4に進む。
がエンジン制御ユニット7内のバックアップRAM15
に、EEPROM4の内容が既に読出されていることが
確認でき、0.1から0.2秒かかるステップS2の読
出し動作を一度行えば、後は回避できる。その結果エン
ジン始動までの時間を短縮できる。かつ、読出し回数が
減り誤読出しの確率を小さくできる利点がある。
容を読出す別の方法のフローチャートであり、エンジン
のキースイッチをオフにした時、EEPROM4の内容
をバックアップRAM15に読み出す方法である。
オン,オフを調べて、オフの時、ステップS8でEEP
ROM4の内容をエンジン制御ユニット7内のバックア
ップRAM15に記憶する。続いてステップS9でエン
ジン制御ユニット7のマイクロコンピュータの電源をオ
フする。この場合もキースイッチをオフしてから読出す
ので、点火ノイズも無く比較的正確にデータの読出しを
行い得る利点がある。さらに図6と同様にEEPROM
4の内容がエンジン制御ユニット7内のバックアップR
AM15に既に記憶されていることを確認してステップ
S8をスキップしても良い。
エンジン制御ユニット7に読出された空気流量−出力特
性データを用いて、空気流量計11の信号から空気流量
を求める方法を図8,図9により説明する。
実際に空気流量計に予め所定の10組以上の空気流量を
流してその空気流量Qaと出力信号Vの関係を示す空気
流量−出力特性データを示す。図5、図6のステップS
2或いは図7のステップS8に示した時期に、このデー
タを空気流量計11側の記憶手段4からエンジン制御ユ
ニット7に読出し、図8に示す空気流量と信号のテーブ
ルを作りこれをRAM15に記憶する。
グラムステップにおいて、ステップS20で空気流量計
駆動回路3からの実際の運転時における出力信号Vをエ
ンジ制御ユニット7にマルチプレクサ8及びA/Dコン
バータ9を介して取り込み、ステップS21で、図8の
テーブルを用いて、信号Vから補間演算にて空気流量Q
aを求める。
の空気流量−出力特性データを空気流量演算に用いるの
で、従来のような標準特性データを用いず且つ差動増幅
器の出力を標準特性にマッチングさせる繰り返し調整と
いったものを不要とするので、広い流量範囲で、流量計
測精度を高めることができ、しかも、調整時間の短縮を
図れる効果がある。また、空気流量計11側から空気流
量演算に必要な空気流量−出力特性データをエンジン制
御ユニット7側に提供できるので、空気流量計11を同
一型式のどのエンジン制御ユニット7にも従来のような
煩雑なマッチングを不要として容易に接続でき、空気流
量計に優れた互換性を持たせることができる。
性データを記憶したEEPROM4 を設けても、図1に
示すように、そのEEPROM4のシリアル入出力端子
と空気流量などの計測用電子回路6の出力端子とをアナ
ログスイッチ5のスイッチ切替え操作により共通の信号
線を介してエンジン制御ユニット7側に接続することが
でき、空気流量計とエンジン制御ユニット7間の信号線
の数を減らすことができる。
流量の別の求め方についての実施例(第2実施例)を説
明する。
示した空気流量計自身の実際の空気流量−出力特性デー
タを用いず、これに代わり、標準の空気流量−出力特性
データ(標準特性データ)を用い、空気流量計個々の出
力のばらつきを補正演算により標準特性に一致するよう
に補正して、この補正後の出力値に標準特性データを適
用して空気流量の演算を行う。標準特性データは、エン
ジン制御ユニット7側のROM14に記憶され、RAM
15にデータ転送され、空気流量計11側における記憶
手段4には、実際の空気流量計の出力を標準特性に一致
するよう補正するための補正データが記憶してある。
タの求め方を図10により説明する。補正データの作成
に際しては、実際に空気流量計11に流した所定の空気
流量Qa1,Qa2,Qa3,Qa4における信号の実測値
V1,V2,V3,V4を予め求めて、図10に示すように
標準特性の値に一致させるための補正定数たるゲイン値
(補正係数)C1,C3,C5と、バイアス値(定数)
C2,C4,C6と該信号の実測値V1,V2,V3,V4を
図11に示すように記憶手段4に記憶しておく。この記
憶された補正データを図5、図6に示すステップS2或
いは図7に示したステップS8の時期にエンジン制御ユ
ニット7に読出し、RAM15にデータ転送し、図12
に示す通常の燃料制御のプログラムステップの中で空気
流量算出に活用する。
30で、実際の運転時における空気流量計駆動回路3か
らの信号Vを取り込み、ステップ31で、信号Vの値に
応じて適切なゲイン値C1,C3,C5、バイアス値C2,
C4,C6を選び、標準特性に一致させた信号Vの補正値
を求める。
御ユニット7内に記憶されていた信号Vの補正値と空気
流量の関係(標準特性)のテーブルを用いて、信号Vの
補正値を補間演算することで空気流量を求める。
正するが、結果的には、図8,図9の場合と同様に空気
流量計ごとに測定された流量と信号の関係を用いるの
で、広い流量範囲で、流量計測精度を高めることができ
る。かつ、従来の差動増幅器を使う場合のような繰り返
し調整がなく、補正データを用いてソフト的且つ自動的
に空気流量計の出力の調整を図れ、しかも空気流量計側
から空気流量演算に必要な補正データを提供するので、
空気流量計を同一型のどのエンジン制御ユニットにも簡
易に接続できるので優れた互換性を与えることができ
る。更に、図8,図9の場合に比べ、記憶手段4への記
憶データ数を少なくできる効果がある。図11では、4
点の空気流量における信号の実測値を用いる例を示した
が、もちろん、2点,3点または4点以上でも良い。
は、上記のような補正定数(ゲイン値,バイアス値)に
代わり、上記補正定数を求める演算式を代入する具体的
な数値V1,V2,V3…Vnとその空気流量Qa1,Qa
2,Qa3を記憶しておき、エンジン制御ユニット7のR
OM14に図10に示す如く補正定数を求める演算式を
記憶しておいて、CPU13が補正定数を求めるように
することも可能である。
の信号から空気温度を求める方法の説明図である。この
空気温度信号値は、空気密度を知り燃料供給量の補正演
算に使用される。記憶素子4内に予め測定した2組の空
気温度T1,T2と信号V1,V2のデータを図5,図6の
ステップS2或いは図7のステップS8の時期にエンジ
ン制御ユニット7に読出す。そして、図14のステップ
S40で、実際の運転時における空気温度検出素子12
からの信号電圧を読み込む。空気温度Tと信号電圧Vの
関係は図13に示すように1次式の関係にあり、ステッ
プ41で該2組のデータから信号電圧Vを用いて該1次
式を解くことにより空気温度を求める。この方法により
図4に示す空気温度検出素子12の抵抗値、抵抗温度係
数のばらつきを狭い範囲に調整する作業が不要になる効
果がある。
内容をエンジン制御ユニット7に正確に読出す策を図1
5により説明する。図15は、図5,図6のステップS
2、図7のステップS8の詳細である。
(5)までの空気流量−出力特性等のデータをそれぞれ
同一のものを2ケ所のアドレスに記憶させる、即ち、同
一データを2組記憶させておく。ステップS50〜S5
3で、該2組の記憶データをエンジン制御ユニット7に
読出し、ステップS54で両者が一致しているかを調べ
る。一致している時は、データ読出し時にノイズの影響
がなく正確に読出したものとして次のステップS55に
進む。不一致のときは、所定回数N0(2、3回)回読
み直して、一致した時は上記同様に次のステップS54
に進む。それでも不一致のときは、記憶手段4の記憶内
容が読出し不可能と判断して警告灯16を点灯させ(ス
テップS56)、続いてステップS57では該記憶内容
を使わずにエンジン制御ユニット7内に予め記憶された
標準データに基づいて空気流量及び空気温度を求める。
上記の他に、記憶手段4内にデータを1組だけ記憶させ
て該1組のデータを2度読み込んで両者の比較により正
確な読み出しの確認を行っても良い。このようにして、
記憶手段4の記憶内容の誤読み出しを回避できる。
で、図1のエンジン制御システムの変形例であり、本実
施例ではアナログスイッチ5を使わない場合である。
壁に固定された空気流量測定用の電子回路6内に設けた
駆動回路3とシリアルEEPROM4を配線を共通化せ
ずに、エンジン制御ユニット7側と接続した。
I/O素子10からセレクト信号(CS),クロック
(CLK),データ入力(DI)がEEPROM4に入
力され、該EEPROM4内の記憶データはデータ出力
(DO)端子からエンジン制御ユニット7内のI/O素
子10に入力される。この場合、アナログスイッチ5を
使わないこと、データ入力(DI)データ出力(DO)
線が別であることから、EEPROM4の読出し時のノ
イズが少なく正確にできる効果がある。
出力信号が空気流量のみの場合である。空気流量計11
側のEEPROM4の読出し時には、エンジン制御ユニ
ット7内のI/O素子10からセレクト信号(CS),
データ入力(DI)がシリアルEEPROM4に入力さ
れる。セレクト信号はアナログスイッチ5のコントロー
ル入力端にも接続され、セレクト信号がHIGHになる
とアナログスイッチ5はI/O素子10とシリアルEE
PROM4のクロック入力端子を接続してクロックをE
EPROM4のクロック端子(CLK)に入力する。E
EPROM4内の記憶データはデータ出力(DO)端子
からエンジン制御ユニット7内のI/O素子10に入力
される。この場合、データ出力線はアナログスイッチ5
を経由しないので、EEPROM4の記憶内容をノイズ
が少なく正確に読出す利点がある。
空気流量計ボディ11′がスロットルボディと兼用さ
れ、ボディ11′には、今まで述べた空気流量計のほか
に絞り弁開度計(スロットル開度センサ)52を設け
て、空気流量計の電子回路6の出力端(コネクタ)から
空気流量と絞り弁開度信号を出力する場合である。
抵抗からなり、開度計52は定電圧源51へ接続され
る。開度計52の信号電圧はアナログスイッチ5を介し
てマルチプレクサ8、ADコンバータ9へ入力される。
EEPROM4の読出し時のエンジン制御ユニット7に
対する接続と、空気流量計11の駆動回路3及び開度計
52のエンジン制御ユニット7に対する接続は、第1実
施例同様にしてアナログスイッチ5の切替により行われ
る。本実施例も第1実施例と同じくアナログスイッチ5
を用いるので、空気流量計の電子回路6とエンジン制御
ユニット7の間の信号線の数を減らせる効果及び空気流
量計駆動回路3と絞り弁開度計52の出力端子を共用で
き、コネクタ端子数を減らせる効果がある。
設けた記憶手段4には、その絞り弁開度計自身の2組の
絞り弁開度K1,出力信号V1及びK2,V2いわゆる絞り
弁開度−出力特性に関するデータが記憶してあり、この
データを図5,図6のステップS2或いは図7のステッ
プS8の時にエンジン制御ユニット側に空気流量−出力
特性データ或いは補正データと共に読出すようにしてあ
る。
号から絞り弁開度を求める方法の説明図である。図20
のステップS60で、実際の運転時の絞り弁開度計52
からの信号電圧Vを取り込む。絞り弁開度Kと信号電圧
Vの関係は図19に示すように1次式の関係にあり、ス
テップS61で該2組のデータから信号電圧Vを用いて
該1次式を解くことにより絞り弁開度Kを求める。この
方法では2組の絞り弁開度Kと信号Vのデータを記憶素
子4に記憶させるだけであり、絞り弁開度計の抵抗値の
バラツキを狭い範囲に調整する作業は不要となる効果が
ある。
る。エンジン制御ユニット7とシリアルPROM4間の
信号線を減らすため、空気流量計11側の記憶素子(シ
リアルPROM)4のデータをエンジン制御ユニット7
に自動的に送るための送信信号生成部100を設けたも
のである。これは、エンジン制御ユニット7からROM
14の内容の読出し命令を受け、同期してメモリアドレ
スを発生しシリアルPROM4に送るものである。
成を示す。基準となるクロックを発生するクロック発生
回路101、クロック信号を分周しアドレス信号を発生
するバイナリーカウンター103、バイナリーカウンタ
ー103のパラレルのアドレス信号をシリアルに変換す
るパラレル/シリアル変換器102、データの送信時間
を制御するチップセレクト信号生成回路105、電源立
上りと同時に各ロジックをリセットするパワーオンリセ
ット回路104から構成される。この送信信号生成部1
00は、CMOS等の半導体技術で容易にIC化が実現
できる。
ルPROM4に内蔵してあるアドレスデコーダに、メモ
リアドレスの自動更新回路を設け一体化したものであ
る。具体的な回路を図24に示す。メモリアレイ11
6、アドレスデコーダ117、アウトプットバッファ1
18、データレジスタ119、モードデコードロジック
120、クロックジェネレータ121によって構成され
るシリアルPROM4に、CS(チップセレクト)等の
外部信号が入力すると、アドレスを自動的にカウントし
て自走するタイマー115が内蔵されている。その結
果、外部からのアドレス信号の入力無しにメモリアレイ
116のデータを取り出すことができる。これは、本来
のシリアルPROMにタイマー回路を追加するするだけ
ですむ。本実施例によれば、送信信号生成部100の構
成を簡単化できる効果がある。
した空気流量計電子回路の構成と空気流量の求め方の他
の実施例(第8実施例)を説明する。
子回路6内は、駆動回路3,記憶手段4,アナログスイ
ッチ5より成るが、このうち記憶手段4は、定電圧を抵
抗素子53,54,55,56により抵抗分割した電圧
値をデータとして保持する定電圧・分割抵抗回路57よ
り成り、本実施例では、2個の分割電圧値を、空気流量
計自身の異なる2点の空気流量Q1,Q2における信号電
圧V1,V2と同じ電位としてある。また、エンジン制御
ユニット7側のROMには、標準の空気流量−出力特性
データ(標準特性データ)が記憶され、さらに、駆動回
路3の差動増幅器(図4の符号17で示すもの)のスパ
ン調整を標準の空気流量Q3対応の出力電圧V3の1点だ
け行っておき、これをエンジン制御ユニット7側のRO
Mに記憶しておく。
2、図7のステップS8でエンジン制御ユニット7のI
/O素子10からアナログスイッチ5のコントロール信
号を出力して、定電圧・分割抵抗回路57とエンジン制
御ユニット7側のマルチプレクサ8を接続させ、定電圧
・分割抵抗回路57の2個の電位V1,V2をエンジン制
御ユニット7に読出し(図27のステップS70の内容
がこれに相当する)、この2個の電圧値V1,V2と標準
特性データ及び調整点V3を用いて、図26及び図27
のステップS71の演算式を用いて、0≦V≦V2の範
囲における空気流量計の実際の出力が標準特性に一致す
る補正係数Ci(ここでは、ゲイン値C1,バイアス値
C2)を算出すると共に、V2≦Vの範囲における空気流
量計の実際の出力が標準特性に一致する補正係数Ci
(ここでは、ゲイン値C3,バイアス値C4)を算出し、
このゲイン値、バイアス値と実測値V1,V2をRAM1
5に記憶する(図27のステップS72)。
説明する。
温度信号をエンジン制御ユニット7に読出す時は、アナ
ログスイッチ5を定電圧・分割抵抗回路57から駆動回
路3へ切り替える。
おける空気流量計の駆動回路3からの信号Vを取り込
み、ステップS81で、信号Vの値に応じて適切なゲイ
ン値C1,C3、バイアス値C2,C4を選び、信号Vの補
正値を求める。ステップS82で予めエンジン制御ユニ
ット7内に記憶されていた標準特性テーブルを用いて、
信号Vの補正値から補間演算にて空気流量を求める。
に流量計自身の実際に求めた空気流量と信号の関係を用
いるので、広い流量範囲で、流量計測精度を高めること
ができる。また、差動増幅器のスパン調整はV3の1点
だけであり、あとは、記憶手段4に記憶された補正デー
タV1,V2を組合せて補正定数を求めるので、従来の差
動増幅器を使う場合のような2点の繰り返し調整がなく
調整時間の短縮を図れる。更に、図8図11の場合に比
べ、記憶手段4として定電圧の抵抗分割電位を用いるの
で低コストで高い信頼性が得られる。
号の実測値を用いる例を示したが、もちろん、3点以上
でも良く、点数が多いほど流量計測精度は良くなる。
記憶手段4に書き込む空気流量−出力特性データ,空気
流量演算補正データは、空気流量計の部品メーカ側でデ
ータを作成して書き込むことは勿論、これに代わって自
動車完成品メーカ側で実機に搭載後にデータを作成して
書き込むことも可能である。後者の場合には、エンジン
制御ユニット7のCPUに図10に示すような補正定数
作成の機能を与えることも可能である。
エンジン制御ユニット7を接続して実機搭載し、予め、
製造ラインにおいて、既知の数点(2点以上)の空気流
量を流して、その空燃比を空燃比センサにより検出し、
空燃比が空気流量対応の目標空燃比よりずれている場合
には、空気流量計の出力が標準特性よりずれが生じてい
るものとして、エンジン制御ユニット7のCPUが空気
流量計ごとの出力が標準特性に一致するような補正定数
(例えばゲイン値,バイアス値)を算出する。
良いので、求めた補正定数の信頼性は高い。また、後者
の場合には、完成品メーカ側で、吸気通路の一部やエア
クリーナに設計変更して、これが空気流量計の出力特性
に影響しても、空気流量計の特性を標準特性に一致させ
る利点がある。
求めた補正データを空気流量演算に用いるので、従来の
如き空気流量計の出力側の差動増幅器を標準特性に合わ
せるため繰り返し調整するといった煩雑なマッチング作
業を必要としないで、広い流量範囲で、空気流量計測精
度を高めることができる。その結果、高精度のエンジン
制御システムを実現でき、有害排気成分の排出が少な
く、燃費の良いエンジンを提供できる。
供することで、空気流量計の同一型のどのエンジン制御
ユニットに接続しても、マッチングを不要として簡易に
接続でき、空気流量計に優れた互換性を持たせるエンジ
ン制御システムを実現することができる。
データを記憶して、このデータをシリアル信号線を介し
てエンジン制御ユニットに伝送する場合にも計測系の出
力線と共用の信号線を介してエンジン制御ユニットに送
れるので、空気流量計とエンジン制御ユニット間で少数
の信号線を介して空気流量信号や特性データなど種々の
データ伝送を可能にし、ワイヤハーネスの簡略化を図る
ことができる。
ム構成図。
ータ読出しのタイミングチャート
詳細図
図
ト
ト
を示す説明図
ャート
数の求め方を示す説明図
御ユニットを示す図
チャート
計の出力−空気温度に関する特性データを示す説明図
ータ読出しの一例を示すフローチャート
ータを示す図
すフローチャート
成図
説明図
ットを用いて、記憶手段たる定電圧・抵抗分割回路57
の2ケの電位から信号特性の補正係数Ci及び該補正係
数を用いて空気流量を求める手順の概要説明図
正係数Ciの求め方を説明するフローチャート
チャート
量計駆動回路、4…記憶手段、5…アナログスイッチ、
6…空気流量測定用電子回路、7…エンジン制御ユニッ
ト、8…マルチプレクサ、9…ADコンバータ、10…
I/O素子、12…空気温度検出素子、50…絞り弁、
57…定電圧・分割抵抗回路。
Claims (9)
- 【請求項1】 エンジンに吸入される空気流量を測定す
る空気流量計と、この空気流量を基に燃料供給量を算出
するエンジン制御ユニットとを備えて成るエンジン制御
装置において、 前記空気流量計をエンジン制御ユニットと別体にし、 この空気流量計には、空気流量演算のために用いる補正
データとして、空気流量−出力の標準特性に一致させる
ための補正定数或いは前記補正定数を求める演算式に代
入するデータを記憶し、この記憶内容を前記エンジン制
御ユニットからの指令信号によりシリアル通信を介して
エンジン制御ユニット側に出力する記憶手段と、前記エ
ンジン制御ユニットへの空気流量信号の出力と前記補正
データの出力とをスイッチ切替えにより選択するスイッ
チとを設け、 前記空気流量計と前記エンジン制御ユニットは、計測系
信号の伝送と前記シリアル通信を共通にした信号線及び
前記スイッチ切替えを介して接続され、この接続により
前記空気流量信号と前記補正データを前記エンジン制御
ユニットに読み込み可能にし、且つ前記スイッチは、前
記エンジン制御ユニットからのスイッチ切替え指令を信
号線を介して入力して切替えられるようにしたことを特
徴とするエンジン制御装置。 - 【請求項2】 前記補正データには、少なくとも空気流
量計の応答時定数が含まれる請求項1記載のエンジン制
御装置。 - 【請求項3】 前記エンジン制御ユニットは、前記補正
データを用いて前記空気流量計の出力信号を演算して空
気流量を求める演算手段を備えている請求項1又は2記
載のエンジン制御装置。 - 【請求項4】 前記エンジン制御ユニットは、エンジン
のキースイッチをオン又はオフした時に、前記空気流量
計側の記憶手段に記憶した補正データを読出して該エン
ジン制御ユニットに設けたRAMに書き込むよう設定し
てある請求項1ないし3のいずれか1項記載のエンジン
制御装置。 - 【請求項5】 前記記憶手段には、空気流量計の型式を
判別させるためのデータが記憶してあり、前記エンジン
制御ユニットには、この型式判別データを基に接続対象
として適性な空気流量計か否か判別する手段が設けてあ
る請求項1ないし4のいずれか1項記載のエンジン制御
装置。 - 【請求項6】 前記空気流量計には、空気流量以外のエ
ンジン制御に必要な状態を検出するセンサを兼備し、且
つ前記記憶手段に、そのセンサ出力特性に関するデータ
が記憶してある請求項1ないし5のいずれか1項記載の
エンジン制御装置。 - 【請求項7】 前記空気流量以外のエンジン制御に必要
な状態を検出するセンサは、空気温度計及びスロットル
開度センサのうち少なくとも一つであり、前記空気流量
計側の記憶手段に記憶されるセンサ出力特性は、前記セ
ンサが空気温度計の場合には、温度−出力特性に関する
データ、前記センサがスロットル開度センサの場合に
は、スロットル開度−出力特性に関するデータである請
求項6記載のエンジン制御装置。 - 【請求項8】 エンジンの吸気通路の一部に、少なくと
も空気流量を測定する計測用の電子回路と、空気流量演
算に用いる補正データとして、空気流量−出力の標準特
性に一致させるための補正定数、或いは前記補正定数を
求める演算式に代入するデータを記憶し、該データをシ
リアル通信により読み出し可能にした記憶手段と、前記
電子回路の出力端子と前記記憶手段のシリアル入出力端
子とをスイッチ切替えにより選択するスイッチとを設
け、このスイッチ切替え及び共通の信号線を介して前記
電子回路の出力端子と前記記憶手段のシリアル入出力端
子を空気流量計外のエンジン制御ユニットに選択的に接
続可能にしたことを特徴とする空気流量計。 - 【請求項9】 前記補正データには、少なくとも空気流
量計の応答時定数が含まれる請求項8記載の空気流量
計。
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