JPH0231327B2

JPH0231327B2 - Nainenkikanyokyunyukukiryokenshutsusochi

Info

Publication number: JPH0231327B2
Application number: JP7993686A
Authority: JP
Inventors: Matsuo Amano; Shinichi Sakamoto; Takao Sasayama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1986-04-09
Publication date: 1990-07-12
Anticipated expiration: 2006-04-09
Also published as: JPS62123317A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は内燃機関用吸入空気量検出装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来熱式センサを用いて内燃機関に吸入される
空気量を検出することは特開昭50−123462号公報
にあるように知られている。

そして、この熱式センサの出力を処理するため
にデジタル的手法を用いることも特開昭50−
77732号公報にあるように知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、特開昭50−77732号公報に記載の技
術はワイヤードロジツクよりなる方式であつて、
この場合、熱式センサの出力は常時アナログ−デ
ジタル変換器で処理されている。

一方、最近、内燃機関の集中制御装置としてマ
イクロコンピユータを搭載することが試みられて
いる。そして、この特徴として熱式センサの処理
以外に多くの他の処理が行えることである。

このため多くのアナログ信号はマルチプレクサ
で選択されてアナログ−デジタル変換器へ伝送さ
れて処理されている。

そして、マルチプレクサが熱式センサのアナロ
グ出力をアナログ出力に変換する時、熱式センサ
の出力は一定のサンプリング周期でサンプリング
するようにしていた。

ところが、内燃機関は燃焼サイクルを繰り返す
ため熱式センサ出力もこのサイクルに従つて脈動
し、この脈動の周期は回転数の変化に依存してい
る。

このため一定のサンプリング周期では脈動周期
が変化があるにもかかわらず一定周期でサンプリ
ングされるため脈動を勘案した空気量の測定がで
きないという現象が生じた。

また、マイクロコンピユータを用いているため
熱式センサの出力処理は脈動周期が短かいすなわ
ち高速運転時を基準にして演算周期を決めてあ
り、このため低速運転では演算周期が長くても正
確な演算ができるというにもかかわらず上述した
短かい周期で無駄な演算を行うため、マイクロコ
ンピユータの使用効率が悪いという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点をなくすため、 (a) 吸入空気通路に設けた熱式センサ； (b) 前記熱式センサのアナログ信号をデジタル信
号に変換するアナログ−デジタル変換器； (c) 内燃機関の所定回転角度毎に前記熱式センサ
のアナログ信号をサンプリングして前記アナロ
グ−デジタル変換器に伝送してアナログ−デジ
タル変換を行なわせる変換指令手段； (d) 前記アナログ−デジタル変換器で得られたデ
ジタルデータを読出し書き込み可能な記憶素子
に記憶させ、720゜／Ｎ（ここでＮは気筒数）に
達する毎に前記デジタルデータを積算して空気
量を求める空気量決定手段とより内燃機関用吸入空気量検出装置を構成した
ものである。

〔作用〕

本発明によれば内燃機関の回転角度毎に熱式セ
ンサの出力をサンプリングするため、低速運転か
ら高速運転に渡つて脈動周期の変化に追従してサ
ンプリングが可能となるほか、内燃機関の吸気行
程角度（720゜／Ｎ：ここでＮは気筒数）毎にサン
プリングデータを積算するようにしているので応
答性よく燃料量を求めることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例に基づき詳
細に説明する。

第１図にはエンジン系統全体の制御装置が示さ
れている。図において、吸入空気はエアクリーナ
２、スロツトルチヤンバ４、吸気管６を通り、シ
リンダ８へ供給される。シリンダ８で燃焼したガ
スは、シリンダ５から排気管１０を通り、大気中
へ排出される。

スロツトルチヤンバ４には、燃料を噴射するた
めのインジエクタ１２が設けられており、このイ
ンジエクタ１２から噴出した燃料はスロツトルチ
ヤンバ４の空気通路内で霧化され、吸入空気と混
合して混合気を形成し、この混合気は吸気管６を
通つて、吸気弁２０の開弁により、シリンダ８の
燃焼室へ供給される。

インジエクタ１２の出口近傍には絞り弁１４，
１６が設けられている。絞り弁１４は、アクセル
ペタルと機械的に連動するように構成され、運転
者により駆動される。一方、絞り弁１６はダイヤ
フラム１８により駆動されるように配置され、空
気流量が小の領域で全閉状態となり、空気流量が
増大するにつれてダイヤフラム１８への負圧が増
大することにより絞り弁１６は開き始め、吸入抵
抗の増大を抑止する。

スロツトルチヤンバ４の絞り弁１４，１６の上
流には空気通路２２が設けられ、この空気通路２
２には空気流量検出器を構成する電気的発熱体２
４が配設され、空気流速と発熱体２４の伝熱量と
の関係から定まる空気流速に応じて変化する周期
電気信号が取り出される。発熱体２４は空気通路
２２内に設けられているので、シリンダ８のバツ
クフアイア時に生じる高温ガスから保護されると
共に、吸入空気中のごみなどによつて汚染される
ことからも保護される、この空気通路２２の出口
はベンチユリの最狭部近傍に開口され、その入口
はベンチユリの上流側に開口されている。

インジエクタ１２に供給される燃料は、燃料タ
ンク３０から、フユーエルポンプ３２、フユーエ
ルダンパ３４及びフイルタ３６を介して燃圧レギ
ユレータ３８へ供給される。一方、燃圧レギユレ
ータ３８からはインジエクタ１２へパイプ４０を
介して加圧燃料が供給され、そのインジエクタ１
２から燃料が噴射される吸気管６の圧力と上記イ
ンジエクタ１２への燃量圧の差が常に一定になる
ように、燃圧レギユレータ３８から燃料タンク３
０へリターンパイプ４２を介して燃料が戻される
ようになつている。

吸気弁２０から吸入された混合気はピストン５
０により圧縮され、点火プラグ５２よるスパーク
により燃焼し、この燃焼は運動エネルギに変換さ
れる。シリンダ８は冷却水５４により冷却され、
この冷却水の温度は水温センサ５６により計測さ
れ、この計測値はエンジン温度として利用され
る。点火プラグ５２には点火コイル５８より点火
タイミングに合わせて高電圧が供給される。

また、図示しないクランク軸にはエンジンの回
転に応じて基準クランク角毎におよび一定角度
（例えば0.5度）毎に基準角信号およびポジシヨン
信号を出すクランク角センサが設けられている。

このクランク角センサの出力６０、水温センサ
５６の出力５６Ａ及び発熱体２４からの電気信号
２４Ａはマイクロコンピユータなどからなる制御
回路７０に入力され、制御回路７０で演算処理さ
れ、この制御回路７０の出力によつてインジエク
タ１２及び点火コイル５８が駆動される。

以上説明したエンジンの作動を第２図について
説明すると、第２図Ａは４気筒エンジンにおける
インジエクタからの燃料の噴射タイミングを示し
たものである。横軸はエンジンのクランク軸の回
転角度であり、各気筒の吸入行程をハツチングで
示している。図から明らかなように４気筒の内燃
機関ではクランク角の180度毎に吸入行程が存在
し、０度〜180度の間は第１気筒、180度〜360度
の間は第３気筒、360度〜540度の間は第４気筒、
540度〜720度の間は第２気筒である。

そして、吸入行程の角度は720゜／Ｎ（ここでＮ
は気筒数）で表される。第２図Ａにおいて、A₁
ないしA₄は燃料噴射時間を示し、又、P₁ないし
P₄は点火時期を示している。

第２図Ｂはクランク角回転角θに対する瞬時空
気流量qaを示している。瞬時空気流量qaはクラ
ンク角の変化に対応して変化し、その変化は一定
の脈動周期をもつている。この周期はクランク角
θに対応している。

つぎに、制御回路７０を第３図に基づき説明す
る。第３図には、制御回路７０の具体的ブロツク
が示され、図において、入力信号としては大別す
ると３種類に分類できる。即ち、第１に吸入空気
量を検出する前記発熱体２４の出力２４Ａ、エン
ジン冷却水を検出するセンサ５６の出力５６Ａな
どから送られてくるアナログ入力がある。これら
アナログ入力はマルチプレクサ（以下MPXと記
す）１００に入力され、時分割的に各センサの出
力がセレクトされ、アナログデイジタル変換器
（ADCと記す）１０２に送られ、このADC１０
２でデイジタル値に変換される。第２にオン、オ
フ信号として入力される情報であつて、これは例
えば絞り弁の全閉状態等を表わす信号θTHで、
絞り弁と連動して動作するスイツチ１０４から送
られてくる信号１０４Ａがある。この信号は１ビ
ツトのデイジタル信号として取り扱うことができ
る。

さらに第３に考えられる入力信号はパルス列と
して入力される信号で、例えば基準クランク角信
号（以下CRPと記す。）やポジシヨンパルス信号
（以下CPPと記す。）があり、クランク角センサ
１０６よりこれらの信号が送られてくる。

CRPは４気筒の場合、クランク角１８０度毎
に出力され、６気筒の場合120度毎、８気筒の場
合90度毎に出力され、これは吸入行程の角度を表
している。CPPは例えばクランク角の0.5度毎に
出力される。

CPU１０８はデイジタル演算処理を行うプロ
セツシングセントラルユニツトであり、ROM１
１０は制御プログラムおよび固定データを格納す
るための記憶素子であり、RAM１１２は読み出
しおよび書込み可能な記憶素子である。入出力イ
ンターフエイス回路１１４は入力信号をADC１
０２およびセンサ１０４，１０６から信号を受
け、CPU１０８へ信号を送る。また、CPU１０
８からの信号を信号INJやIGNとしてインジエク
タ１２や点火コイル５８へ送る。なお、上記制御
回路７０を構成する各回路および素子へ電源端子
１１６より電圧が印加されているが、図面上その
記載は省略する。さらに、インジエクタ１２およ
び点火コイル５８にはそれぞれに弁を駆動するた
めの電磁コイルおよび電磁エネルギを蓄積するた
めの１次コイルが設けられ、これらコイルの一端
は電源端子１１６に接続され、他端は入出力イン
ターフエイス回路１１４に接続され、インジエク
タ１２や点火コイル５８へ流れ込む電流が制御さ
れる。

以上説明したインジエクタ１２によつて噴射さ
れる燃料の墳射量は、発熱体２４によつて検出さ
れた流入空気量に基づき制御回路１４によつて制
御されるようになつている。特に、前述したよう
に瞬時空気流量q_aはクランク角θによつて変動し
ている訳であるが、この変動に影響されることな
く空気量を検出する必要がある。

このため本発明は次の通りの処理を行うもので
ある。

第４図はRAM１１２への定角度流量取込タイ
ミングを示している。

第４図において、発熱体２４の出力すなわち空
気量は第２図と同様にクランク角θに依存して変
動しており、その取り込みタイミングはクランク
角の所定角度毎に吸入行程角度、ここでは180度
に渡つてt₁，t₂…………ｔで発熱体２４から瞬時
空気量q₁q₂………ｑを取り込むものである。

そして、取り込まれた瞬時空気量q_a1，q_a2……
q_anはADC１０２でアナログ−デジタル変換され
てデジタル化された後、それぞれRAM１１２へ
格納される。

第５図はRAM１１２におけるレジスタの格納
内容を示しており、所定角度で取り込まれた瞬時
空気量q_a1，q_a2……q_anはデジタル化され所定の
ｍ個のレジスタに順次格納され、このｍ個の瞬時
データが積算されて空気流量となる。

〔発明の効果〕以上の通り、本発明によれば、所定回転角度毎
に空気量を取る込むため、回転速度に関係なく燃
焼サイクルにp_an回のサンプリングおよびアナロ
グ−デジタル変換が行なわれるため、正確な空気
量が測定できると共に、回転数に関係なく燃料サ
イクル毎に所定回数のサンプリングとデジタル化
を行うため、低速運転での無駄な演算を行うこと
がなくなり、マイクロコンピユータの使用効率を
上げることができ、さらに内燃機関の吸気行程角
度毎にサンプリングデータを積算するようにして
いるので応答性よく燃料量を求めることができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジン系統全体の制御装置を示す説
明図、第２図はエンジンの工程と燃料噴射タイミ
ングを示す説明図、第３図はエンジンの制御回路
のブロツク図、第４図は定角度流量取込みタイミ
ングを示す説明図、第５図はRAMの記憶内容を
示す説明図である。７０……制御回路、１０８……CPU、１１０
……ROM、１１２……RAM、１１４……入出
力インターフエイス回路。

Claims

【特許請求の範囲】１ (a) 吸入空気通路に設けた熱式センサ； (b) 前記熱式センサのアナログ信号をデジタル信
号に変換するアナログ−デジタル変換器； (c) 内燃機関の所定回転角度毎に前記熱式センサ
のアナログ信号をサンプリングして前記アナロ
グ−デジタル変換器に伝送してアナログ−デジ
タル変換を行なわせる変換指令手段； (d) 前記アナログ−デジタル変換器で得られたデ
ジタルデータを読出し書き込み可能な記憶素子
に記憶させ、720゜／Ｎ（ここでＮは気筒数）に
達する毎に前記デジタルデータを積算して空気
量を求める空気量決定手段とよりなる内燃機関用吸入空気量検出装置。