JPH05149185A

JPH05149185A - 内燃機関の吸入空気流量検出装置

Info

Publication number: JPH05149185A
Application number: JP31245291A
Authority: JP
Inventors: Naomi Tomizawa; 尚己冨澤
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1993-06-15

Abstract

(57)【要約】【目的】感温式流量計への電源投入直後に、大きな検出
誤差を有する検出値が出力されることを回避する。【構成】イグニッションスイッチがオンされて感温式流
量計に対して電源が投入されてからの経過時間ｔを計測
させる（S1〜S4）。一方、予め前記経過時間ｔと感温式
流量計の出力電圧Ｕｓとをパラメータとして吸入空気流
量Ｑのデータを記憶したマップを設定しておく。そし
て、実際の経過時間ｔと出力電圧Ｕｓとに基づいて前記
マップを参照し(S5)、対応する吸入空気流量Ｑのデータ
を検索して求めて出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸入空気流量
検出装置に関し、詳しくは、内燃機関の吸気通路中に配
置した感温抵抗に基づいて機関吸入空気流量を検出する
感温式流量計における電源投入直後における検出誤差を
補償する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の電子制御燃料噴射装置におい
ては、機関の吸入空気流量Ｑを検出するための空気流量
計（エアフローメータ）を備え、この空気流量計で検出
された吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎとから基本燃料
噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎ（Ｋは定数）を演算する構成さ
れたものが知られており、前記空気流量計として、実開
昭５９−７８９２６号公報等に開示されるような感温式
流量計が用いられるものがある。

【０００３】前記感温式流量計は、いわゆるホットワイ
ヤ型或いはホットフィルム型などの感温抵抗を吸気通路
に配置し、電流を供給して一定温度（抵抗値）に発熱さ
せ、吸入空気による温度低下を電流の増大により補い、
その電流値から吸入空気流量を求めている。即ち、図３
中の感温式流量計１を例にして説明すれば、感温抵抗Ｒ
_H（ホットワイヤ又はホットフィルム）の他、温度補償
抵抗Ｒ_{K ,}基準抵抗Ｒ_{s ,}固定抵抗Ｒ_{1 ,}Ｒ₂を備え、
これらによりブリッジ回路Ｂが構成されている。

【０００４】そして、このブリッジ回路Ｂの感温抵抗Ｒ
_H及び基準抵抗Ｒ_sが直列に接続されている側の分圧点
の電位（基準抵抗Ｒ_sの端子電圧）と、温度補償抵抗Ｒ
_K及び固定抵抗Ｒ_{1 ,}Ｒ₂が直列に接続されている側の
分圧点の電位（固定抵抗Ｒ₂の端子電圧）とが差動増幅
器ＯＰに入力されるようになっており、この差動増幅器
ＯＰの出力に応じてトランジスタＴｒを介してブリッジ
回路Ｂへの供給電流が補正される。

【０００５】つまり、ブリッジ回路Ｂが平衡している状
態において、機関の吸入空気流量が例えば増大すると、
感温抵抗Ｒ_Hがこの空気流によってより冷却されてその
抵抗値が減少し、基準抵抗Ｒ_sの端子電圧が増大して、
ブリッジ回路Ｂが非平衡状態となり、差動増幅器ＯＰの
出力が増大する。これにより、トランジスタＴｒによっ
て制御されるブリッジ回路Ｂへの供給電流が増大し、感
温抵抗Ｒ_Hが加熱されてその抵抗値が増大することによ
り、ブリッジ回路Ｂの平衡条件が回復される。

【０００６】ここで、吸入空気の温度が例えば低下する
と、感温抵抗Ｒ_Hが冷却されてその抵抗値が減少する
が、感温抵抗Ｒ_Hと同一雰囲気にある温度補償抵抗Ｒ_K
も同時に冷却されてその抵抗値が減少するから、ブリッ
ジ回路Ｂへ供給される電流値が吸入空気の温度変化によ
り変化することが抑制される。従って、機関の吸入空気
流量とブリッジ回路Ｂへの供給電流とが吸入空気温度に
無関係に対応することになり、基準抵抗Ｒ_sの端子電圧
を検出することにより、吸入空気流量を測定することが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な感温抵抗を用いた感温式流量計においては、前述のよ
うに、感温抵抗の温度を一定に保つように供給電流の制
御がなされる構成であり、この感温式流量計に電源電圧
を投入してから周囲温度状態にある感温抵抗が通常制御
温度（例えば400 ℃程度）に達するまでには、熱容量に
応じた所定時間を必要とすることになり、特に、ホット
ワイヤ型に比べて一般に熱容量の大きなホットフィルム
型の感温式流量計においては、通常制御温度に達するま
でに比較的長い時間を要することになってしまう。

【０００８】ここで、感温抵抗の温度が電源投入時から
通常制御温度付近に達するまでの間は、ブリッジ回路が
非平衡状態となって、感温抵抗の温度を上昇させるべく
高い電流が供給されることになり、このときの高い電流
は、吸入空気流量の増大による感温抵抗の温度低下に因
るものではなく、周囲温度状態から通常制御温度付近に
まで感温抵抗の温度を上昇させるために必要とされるも
のであるから、電源投入から通常制御温度付近に達する
までの間は、実際には吸入空気流量を高精度に検出する
ことができずに、吸入空気流量が真の流量よりも大きく
検出されてしまう（図６参照）。

【０００９】このため、感温抵抗が通常制御温度付近に
達するまでの間に始動状態に入ると、真の吸入空気流量
よりも大きな空気流量に基づいて基本燃料噴射量が演算
されることによって、機関吸入混合気の空燃比をリッチ
化させ、始動特性や排ガス特性に悪影響を与える惧れが
あった。更に、図６に示すように誤差特性が電源投入か
らの経過時間で変化するから、電源投入から始動が開始
されるまでの時間によって、始動性に与える影響が変化
してしまうという問題もあった。

【００１０】尚、図６は、感温抵抗を一定流量の空気流
中に配置し、電源投入時から感温抵抗の温度上昇に伴っ
て検出誤差が減少していく様子を実験で求めた結果を示
す。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、感
温式流量計への電源投入から感温抵抗が通常制御温度付
近に達するまでの間において、機関の吸入空気流量が誤
検出されることによって、吸入空気流量の検出値を用い
る燃料制御に悪影響を及ぼすことを抑止し、引いては始
動時の燃料制御性を向上させ得る内燃機関の吸入空気流
量検出装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関の吸入空気流量検出装置は、図１又は図２に示
すように構成される。図１において、感温式流量計は、
内燃機関の吸気通路中に配置した感温抵抗の吸入空気流
量に応じた抵抗値変化に基づいて機関吸入空気流量に対
応する検出信号を出力するものであり、流量データ記憶
手段は、感温式流量計への電源投入からの経過時間と前
記検出信号とをパラメータとして吸入空気流量のデータ
を予め記憶している。

【００１２】そして、吸入空気流量検索手段は、経過時
間計測手段で実際に計測された前記経過時間と、感温式
流量計からの検出信号とに基づいて、前記流量データ記
憶手段から該当する吸入空気流量のデータを検索して求
め、該検索された吸入空気流量を最終的な検出値として
出力する。また、図２において、感温式流量計は、内燃
機関の吸気通路中に配置した感温抵抗の吸入空気流量に
応じた抵抗値変化に基づいて機関吸入空気流量に対応す
る検出信号を出力するものである。

【００１３】一方、補正値設定手段は、経過時間計測手
段で計測された感温式流量計への電源投入からの経過時
間に応じて前記検出信号を補正するための補正値を設定
する。そして、検出値補正手段は、感温式流量計からの
検出信号を補正値設定手段で設定された補正値で補正
し、この補正結果を最終的な吸入空気流量の検出値とし
て出力する。

【００１４】

【作用】かかる構成によると、図１に示される発明又は
図２に示される発明のいずれであっても、感温式流量計
への電源投入からの経過時間を最終的な吸入空気流量の
検出値に関与させることができ、感温式流量計の検出誤
差特性は、前記経過時間に対応して変化するから、予め
経過時間に対する検出誤差の特性を知っておけば、前述
のように経過時間を関与させることによって前記誤差分
が補正された最終検出結果を得ることが可能となる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図３は実
施例のハードウェア構成を示し、感温式流量計１には電
源電圧（バッテリ電圧）Ｖ_Bがイグニッションスイッチ
２を介して印加される。そして、この感温式流量計１の
出力電圧Ｕｓ（検出信号）は、Ａ／Ｄ変換器３を介して
マイクロコンピュータ４に入力される。

【００１６】この他、機関回転速度Ｎを検出する回転セ
ンサ５等の機関運転条件を検出するための各種センサが
設けられ、前記感温式流量計１の出力電圧Ｕｓと共に、
これら各センサからの検出信号も前記マイクロコンピュ
ータ４に入力されるようになっている。ここで、マイク
ロコンピュータ１は、機関吸入空気流量Ｑと機関回転速
度Ｎとの検出値に基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ
／Ｎ（Ｋは定数）を演算すると共に、この基本燃料噴射
量Ｔｐを適宜補正して最終的な燃料噴射量Ｔｉを演算
し、この燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の噴射パル
ス信号を、機関回転に同期した所定タイミングで、電磁
式燃料噴射弁６に出力することによって、機関への燃料
供給を電子制御するものである。

【００１７】尚、前記感温式流量計１の構成及び作用に
ついては先に説明したので、ここでは感温式流量計１の
詳細な説明は省略する。次に、マイクロコンピュータ４
によって行われる吸入空気流量Ｑ検出の第１実施例を、
図４のフローチャートに従って説明する。尚、本実施例
において、経過時間計測手段，吸入空気流量検索手段，
流量データ記憶手段としての機能は、前記図４のフロー
チャートに示すようにマイクロコンピュータ４が備えて
いるものとする。

【００１８】図４のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
イグニッションスイッチ２のオン・オフを判別する。イ
グニッションスイッチ２がオフであるときには、ステッ
プ２へ進んで、感温式流量計１への電源投入からの経過
時間ｔを計測するためのタイマーをゼロリセットし、イ
グニッションスイッチ２がオンであるときには、ステッ
プ３へ進む。

【００１９】ステップ３では、初めてイグニッションス
イッチ２がオンされた状態であるか否かを判別し、イグ
ニッションスイッチ２がオンされた初回であるとき、換
言すれば、感温式流量計１への電源投入時であるときに
は、ステップ４へ進んで、前記タイマーのカウント（電
源投入からの経過時間ｔの計測）を開始させる。ステッ
プ５では、予め感温式流量計１の出力電圧Ｕｓと前記タ
イマーで計測される経過時間ｔとをパラメータとして吸
入空気流量Ｑのデータを記憶したマップを参照し、最新
の出力電圧Ｕｓ及び経過時間ｔに対応する吸入空気流量
Ｑのデータを検索して求める。

【００２０】即ち、感温式流量計１への電源が投入され
た直後においては、感温抵抗Ｒ_Hの温度が周囲温度状態
から通常の制御温度付近に達するまでの期間、図６に示
すように、経過時間ｔに対応する特性で除々に検出誤差
が収束することになるから、予め対象とする感温式流量
計１の電源投入時の誤差特性を実験で求めておき、この
誤差分が見込んで真の吸入空気流量Ｑが出力電圧Ｕｓか
ら求められるように、経過時間ｔと出力電圧Ｕｓとをパ
ラメータとするマップを予め設定しておく。

【００２１】従って、前記ステップ５から求められる吸
入空気流量Ｑは、たとえ出力電圧Ｕｓが真の吸入空気流
量Ｑとは大幅に異なるレベルであっても、電源投入時か
らの経過時間ｔで決定される誤差分が補正された吸入空
気流量Ｑとすることができ、かかる吸入空気流量Ｑを用
いて基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎ（Ｋは定数）を演
算させれば、感温式流量計１への電源投入直後であって
も、シリンダ吸入空気量に略見合った燃料を供給させる
ことができる。このため、始動時の燃料制御性が向上
し、始動性及び始動時の排ガス性状を改善できる。

【００２２】尚、図６における時間ｔ₁、即ち、ブリッ
ジ回路の平衡が極端に崩れ最大出力電圧を出力するよう
な検出不能期間（最大検出誤差期間）においては、感温
式流量計１の出力電圧Ｕｓは、吸入空気流量Ｑと全く相
関のないレベルに出力されことになってしまうので、前
記吸入空気流量Ｑのマップにおける経過時間ｔが０〜ｔ
₁の区間においては、出力電圧Ｕｓの変化とは関係な
く、一定量（零又は所定流量）を記憶させておけば良
い。また、時間ｔ₁を越える誤差発生期間（時間ｔ ₁〜
時間ｔ₂の間）は、誤差を有するものの出力電圧Ｕｓが
実際の吸入空気流量Ｑに応じて変化するので、１つの出
力電圧Ｕｓレベルに対応する吸入空気流量Ｑが経過時間
ｔに応じて種々記憶される形でマップデータを構成す
る。

【００２３】図５のフローチャートは、吸入空気流量Ｑ
検出の第２実施例を示すものである。尚、第２実施例に
おいては、図５のフローチャートに示すように、経過時
間計測手段，補正値設定手段，検出値補正手段としての
機能がマイクロコンピュータ４に備えられるものとす
る。図５のフローチャートにおいて、タイマーによるカ
ウント（電源投入からの経過時間ｔの計測）を開始させ
るステップ11〜ステップ14の部分は、前記図４のフロー
チャートにおけるステップ１〜ステップ４の部分と全く
同じであるので、説明を省略し、次のステップ15から説
明する。

【００２４】ステップ15では、感温式流量計１からの出
力電圧Ｕｓを、吸入空気流量Ｑに変換するための変換テ
ーブルを用い、現状の出力電圧Ｕｓを吸入空気流量Ｑの
データＱφに変換する。次のステップ16では、前記経過
時間ｔに応じて予め設定されている補正係数（補正値）
βのマップを参照し、タイマーで計測された実際の経過
時間ｔに対応する補正係数βを検索して求める。

【００２５】ここで、前記補正係数βのマップは、予め
電源投入からの経過時間ｔと出力電圧Ｕｓに基づく検出
誤差との関係を実験によって求めておき、前記検出誤差
を補正し得るように設定されている。尚、電源が投入さ
れてから時間ｔ₁まではブリッジ回路の平衡が極端に崩
れ最大出力電圧を出力するような検出不能期間（最大検
出誤差期間）であって、感温式流量計１の出力電圧Ｕｓ
は、吸入空気流量Ｑと全く相関のないレベルに出力され
ことになってしまうので、強制的に吸入空気流量Ｑが零
であると検出されるように、前記係数βは零に設定さ
れ、また、電源投入に伴う検出誤差の発生が収束する時
間ｔ₂以降においては、補正の必要が無くなるので、補
正係数βは1.0 に設定されて実質的に補正を行わないよ
うにしてある。ここで、図６における時間ｔ₁，ｔ
₂は、図５のフローチャートにおけるステップ16中に示
す補正係数βマップの時間ｔ₁，ｔ₂に対応している。

【００２６】ステップ17では、ステップ15で出力電圧Ｕ
ｓを変換して得た吸入空気流量ＱのデータＱφに、経過
時間ｔに応じて設定された補正係数βを乗算して補正
し、この補正結果を最終的な吸入空気流量検出値として
Ｑにセットする。そして、この補正設定された吸入空気
流量Ｑの検出値に基づいて、基本燃料噴射量Ｔｐを演算
させる。

【００２７】従って、本第２実施例においても、感温式
流量計１への電源投入直後の経過時間ｔに応じた誤差分
を補正した吸入空気流量Ｑの検出値を出力させることが
でき、基本燃料噴射量Ｔｐを真のシリンダ吸入空気量に
見合った量に設定させることができ、以て、始動時の燃
料制御性を改善できる。また、第２実施例では、補正係
数βによって誤差分の補正を行うから、第１実施例の経
過時間ｔと出力電圧Ｕｓに基づき吸入空気流量Ｑを得る
ためのマップのように、大きな記憶容量を必要としない
という利点もある。

【００２８】上記第２実施例では、出力電圧Ｕｓを一旦
吸入空気流量のデータに変換してから補正係数βによっ
て補正するようにしたが、出力電圧Ｕｓを経過時間ｔに
応じた補正値で補正してから吸入空気流量Ｑのデータに
変換させるようにしても良い。同様に、図４のフローチ
ャートに示す第１実施例では、出力電圧Ｕｓを吸入空気
流量Ｑのデータに変換してから、予め吸入空気流量Ｑと
経過時間ｔとに応じて最終検出Ｑを記憶したマップを参
照するようにしても良い。

【００２９】尚、感温抵抗Ｒ_Hは、いわゆるホットワイ
ヤ型，ホットフィルム型のいずれであっても良いが、熱
容量が大きく検出誤差が収束されるまでの時間（図６に
おける時間ｔ₂）が長いときほど、本実施例に示す制御
を行うことによる効果が大きい。また、感温式流量計１
への電源投入からの経過時間に応じた誤差特性は、温抵
抗Ｒ_Hの温度と通常制御温度との差に起因するものであ
り、電源投入時の周囲温度に大きなばらつきがあった
り、イグニッションスイッチ２が繰り返しオン・オフさ
れる場合には、これらの経過時間ｔ以外の誤差要因パラ
メータによって経過時間ｔに対応する誤差レベルは変化
することになる。従って、前記電源投入時の周囲温度の
情報や、イグニッションスイッチ２がオフされてからの
再度オンされるまでの時間などを、前記吸入空気流量Ｑ
の検出に関与させるようにしても良い。

【００３０】具体的には、第２実施例の場合、前記補正
係数βのマップが、経過時間ｔと前記誤差要因パラメー
タとに応じて補正係数βを記憶する構成とすれば良い。
また、出力電圧Ｕｓと経過時間ｔとに対応する吸入空気
流量Ｑのデータを記憶する第１実施例の場合には、マッ
プを参照するための経過時間ｔを前記誤差要因パラメー
タによって補正するようにすれば良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、感
温式流量計の検出誤差が大きい電源投入直後において、
電源投入からの経過時間に応じた誤差特性に基づき補正
された吸入空気流量を最終的な検出値として出力させる
ことができ、電源投入直後に大きな検出誤差を生じるこ
とを回避できるから、吸入空気流量の検出値を用いた燃
料制御の精度を向上させ、引いては、始動性及び始動時
の排ガス性状を改善できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図。

【図２】本発明の基本構成を示すブロック図。

【図３】本発明の実施例のハードウェア構成を示すシス
テム概略図。

【図４】第１実施例における流量検出の様子を示すフロ
ーチャート。

【図５】第２実施例における流量検出の様子を示すフロ
ーチャート。

【図６】感温式流量計の電源投入時の検出誤差特性を示
す線図。

【符号の説明】

１感温式流量計２イグニッションスイッチ４マイクロコンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気通路中に配置した感温抵抗
の吸入空気流量に応じた抵抗値変化に基づいて機関吸入
空気流量に対応する検出信号を出力する感温式流量計
と、前記感温式流量計への電源投入からの経過時間を計測す
る経過時間計測手段と、前記経過時間と前記検出信号とをパラメータとして吸入
空気流量のデータを予め記憶した流量データ記憶手段
と、前記経過時間計測手段で計測された経過時間と前記感温
式流量計からの検出信号とに基づいて前記流量データ記
憶手段から該当する吸入空気流量のデータを検索して求
め、該検索された吸入空気流量を最終的な検出値として
出力する吸入空気流量検索手段と、を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の吸入空
気流量検出装置。
【請求項２】内燃機関の吸気通路中に配置した感温抵抗
の吸入空気流量に応じた抵抗値変化に基づいて機関吸入
空気流量に対応する検出信号を出力する感温式流量計
と、前記感温式流量計への電源投入からの経過時間を計測す
る経過時間計測手段と、該経過時間計測手段で計測された経過時間に応じて前記
検出信号を補正するための補正値を設定する補正値設定
手段と、前記感温式流量計からの検出信号を前記補正値設定手段
で設定された補正値で補正し、該補正結果を最終的な吸
入空気流量の検出値として出力する検出値補正手段と、を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の吸入空
気流量検出装置。