JPH0523365B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばエンジンを電子的に空燃比
制御する場合に、そのエンジンの運転状態を検出
するためのセンサ機構として効果的に使用される
ように、吸気管に流れる吸入空気量を検出する熱
式の空気流量測定装置を備えたエンジンの制御装
置に関する。

［背景技術］ 電子的にエンジンを空燃比制御する場合、この
エンジンの運転状態を常時監視してその運転状態
に対応した信号を検出し、この検出信号に基づき
例えば上記エンジンに対する燃料噴射量、点火時
期等を演算して、この演算結果に基づいて燃料噴
射量制御、さらに点火時期制御を実行するもので
ある。

このようなエンジンの運転状態に監視手段とし
ては、エンジンの回転数検出センサ、エンジンの
冷却水温検出センサ、スロツトル開度センサ等が
存在するものであるが、エンジンの運転状態に直
接的に関係するものとして、吸入空気量を測定検
出する空気流量測定装置が存在する。

このような吸入空気量の測定手段としては、例
えば特開昭55−104538号公報に示されるように、
空気流による放熱効果を利用する熱式の空気流量
測定装置が知られている。すなわち、吸気管の中
に温度に対応して抵抗値が変化する温度特性を有
する抵抗体によつて構成した感温素子を設定し、
この感温素子に対して加熱電流を供給してその温
度変化状態を監視するものであり、その感温素子
の温度が特定される温度状態に制御されるよう
に、上記加熱電流をフイードバツク制御するもの
である。したがつて、この加熱電流の状態から、
上記吸気管に流れる空気量が測定できるようにな
るものである。

しかし、このように感温素子をアナログ的に制
御される電流によつて一定温度状態に加熱制御す
るような構成のものにあつては、空気流量が例え
ば100倍変化するのに対して、測定出力は２倍し
か変化しないものであり、その測定感度は極めて
小さいのである。このため、この空気流量センサ
をエンジンの制御用に用いるようにするために
は、検出信号の増幅回路に対してオフセツト処理
手段を設定する必要が生じ、そのための制御回路
を複雑化する傾向にある。

また、マイクロコンピユータによつてエンジン
の制御装置を構成する場合には、センサからのア
ナログ的出力信号をデイジタル信号に変換して使
用する必要があり、この場合高精度のＡ／Ｄ変換
を実行しなければならない。すなわち、高分解能
のＡ／Ｄ変換器、およびこのＡ／Ｄ変換器の基準
電圧電源として極めて高精度のものが要求され
る。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもの
で、エンジンに対して吸入される吸入空気量の測
定検出精度が充分に良好な状態に設定できるよう
にすると共に、エンジンの運転状態に最も適合し
た状態の検出信号が得られるようにし、また特に
高精度のＡ／Ｄ変換器等の回路システムを必要と
しないようにするエンジンの制御装置を提供しよ
うとするものである。

また、この発明に係るエンジンの制御装置にあ
つては、特に測定空気流中に設定される感温素子
に対して加熱電力を供給し、上記感温素子の特定
される温度状態までの温度上昇時間幅に対応する
パルス時間幅の設定された測定信号が発生される
ようにして、上記パルス状態測定信号をインター
フエース回路を介してエンジン制御ユニツトに対
して出力される場合に、ノイズ成分が効果的に除
去設定されると共に、上記パルス時間幅が正確な
状態で制御ユニツトに対して出力されるようにし
て精度の高い制御が実行されるようにすることを
目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係るエンジンの制御装置
にあつては、特定される周期で発生される通電開
始信号によつて、吸気管の中に設定される感温素
子に対して加熱電流を供給設定し、この加熱電流
の供給時間幅を上記感温素子の温度上昇状態に対
応して設定されるようにして、空気流量の測定値
が上記加熱電流の時間幅によつて表現されるよう
にする。

この場合、上記測定信号はインターフエース回
路に供給し、このインターフエース回路からの出
力信号をエンジン制御ユニツトに対して空気流量
信号として供給するように設定するもので、上記
インターフエース回路は充分小さな時定数に設定
されるフイルタ機能を含む第１の波形整形手段、
および測定信号に含まれるノイズ成分が充分に除
去できるような大きな特定数に設定されたフイル
ム機能を含む第２の波形整形手段によつて構成す
るものである。

［作用］ 上記のように構成される制御装置にあつては、
エンジンの吸気管に流れる空気流量がデイジタル
的に計測できる時間幅信号として出力されるよう
になるものであるため、特に精度の要求される
Ａ／Ｄ変換器等が要求されることなく、吸入空気
流量がデイジタル的に出力されるようになる。ま
た、この測定信号をエンジン制御ユニツトに対し
て供給するような場合に使用されるインターフエ
ース回路にあつては、雑音信号を効果的に排除で
きるようにすると共に、測定部分電源電圧が不安
定な状態にあつたとしても、上記測定信号の時間
幅を正確な状態にしてエンジン制御ユニツトに対
して供給設定できるようになり、吸入空気流量に
正確に対応したエンジン制御が安定して実行され
るようになる。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。第１図はエンジン（図示せず）の運転状
態を検出する熱式空気流量測定装置を示している
もので、上記エンジンに対して吸入空気を供給す
る吸気管１１の内部に、感温素子１２を設定す
る。この感温素子１２は、例えば白金線等の温度
特性を有する抵抗素子によつて構成されるもの
で、この感温素子１２に対しては加熱電力が供給
され、発熱してその温度が上昇制御されるように
なるもので、吸気管１１内に流れる空気流によつ
て上記感温素子１２の放熱効果が設定され、した
がつて上記空気流量に対応する状態で加熱電力に
よる温度上昇特性が設定されるようになる。

また、上記吸気管１１の内部には、上記感温素
子１２と同様に構成される補助感温素子１３が設
定されているもので、この補助感温素子１３は吸
気管１１に流れる空気の温度状態によつて、その
抵抗値が設定され、空気温度計として作用するよ
うになる。

上記感温素子１２および補助感温素子１３は、
その一端部分を共通に接続し、また他端部分はそ
れぞれ抵抗１４および１５を介して接地するよう
にしてブリツジ回路を構成するようになるもの
で、上記感温素子１２と補助感温素子１３の接続
部分に対応する入力端に対して、加熱電力の開閉
素子となるトランジスタ１６を介して電源＋Ｂを
供給する。

上記ブリツジ回路の出力端となる感温素子１２
と抵抗１４の接続点は、コンパレータ１７の反転
入力端子に対して接続し、このコンパレータ１７
の非反転入力端子に対しては、補助感温素子１３
と抵抗１５との接続点を接続する。すなわち、感
温素子１２の温度が上昇してその抵抗値が増大す
るような状態となつたときに、コンパレータ１７
の反転入力端子に対する入力電圧が低くなるもの
であり、感温素子１２の温度が補助感温素子１３
で測定される空気の温度に対して特定される温度
を越えて上昇するようになると、コンパレータ１
７の出力信号が立上がるようになるものである。
そして、このコンパレータ１７からの出力信号
は、フリツプフロツプ回路１８のリセツト端子に
対して、リセツト指令として供給される。

このフリツプフロツプ回路１８は、例えばエン
ジン制御ユニツト１９からの通電開始信号によつ
てセツト制御される。この通電開始信号は、特定
される周期で発生されるパルス信号によつて構成
されるもので、例えばエンジンの回転に周期する
信号で構成すると効果的である。

すなわち、上記フリツプフロツプ回路１８は通
電開始信号でセツト制御され、コンパレータ１７
からの出力信号の立上がりでリセツト制御される
もので、そのセツト状態での出力信号Ｑは測定信
号として使用され、バツフア２０を介してインタ
ーフエース回路２１に対して供給され、エンジン
制御ユニツト１９において使用されるようにな
る。また、フリツプフロツプ回路１８のリセツト
状態での出力は、トランジスタ２２を導通制御
する。このトランジスタ２２は前記トランジスタ
１６のベース回路を制御するように設定されてい
るもので、トランジスタ２２が非導通状態の時に
トランジスタ１６を導通設定するものである。す
なわち、フリツプフロツプ回路１８がセツト状態
にある状態で、トランジスタ１６が導通状態に設
定され、感温素子１２を含むブリツジ回路に対し
て加熱電力が供給設定されるものである。

したがつて、通電開始信号が発生してフリツプ
フロツプ回路１８がセツトされた状態でトランジ
スタ１６が通電制御され、感温素子１２を含むブ
リツジ回路に対しての加熱電流が立上がる。そし
て、感温素子１２の温度が上昇して、空気温度に
対して特定される温度状態まで上昇したときに、
コンパレータ１７の出力で上記フリツプフロツプ
回路１８がリセツト制御されるもので、このフリ
ツプフロツプ回路１８のセツト時のＱ出力信号の
時間幅は、吸気管１１に流れる空気流量に対応す
るようになるものである。

この場合、上記トランジスタ１６のベース回路
は、基準電圧電源２３および差動アンプ２４によ
つて構成される基準電圧設定回路によつて制御さ
れているもので、感温素子１２を含むブリツジ回
路に対して供給される加熱電力の電圧状態を基準
設定するようにしている。

すなわち、バツフア２０を介してインターフエ
ース回路２１に対して供給される信号は、通電開
始信号に対応して立上がるパルス時間幅の設定さ
れたパルス状の信号となるもので、この信号の時
間幅は測定空気流量に対応するようになる。そし
て、このインターフエース回路２１では、上記パ
ルス状の測定信号をエンジン制御ユニツト１９で
効果的に使用できるように、例えば測定信号に含
まれるノイズ成分を除去して、上記パルス時間幅
が正確に再現するパルス状信号を形成するフイル
タ機能を含む状態で構成される。

ここで、エンジン制御ユニツトにあつては、上
記パルス時間幅が測定空気流量に対応した測定信
号を検知し、そのパルス時間幅を正確に計測して
空気流量データとして演算に供するものである。
この場合、上記測定信号に対してノイズ等の外乱
が存在すると、正確な空気流量測定データが得ら
れないようになるものであるため、上記制御ユニ
ツトに対しては、インターフエース回路が設定さ
れるものである。すなわち、このインターフエー
ス回路にあつては、フイルタ機能をも含む状態で
構成されるもので、パルス状測定信号の立上がり
部分および立下がり部分をそれぞれ設定される時
定数にしたがつて積分するようになつている。そ
して、上記立上がりおよび立下がり部分それぞれ
に対応してスレツシヨルドレベルを設定し、上記
積分波形から上記測定信号に対応する時間幅の設
定されたパルス状出力信号を再現するようにして
いる。この場合、上記立上がりおよび立下がりに
それぞれ対応するスレツシヨルドレベルを適当に
選定することによつて、上記測定信号の立上がり
および立下がりから、それぞれ時間t1およびt2が
遅れ設定された出力パルス状の信号が得られるよ
うになるもので、「t1＝t2」とすることによつて、
測定信号のパルス幅とインターフエース出力信号
のパルス幅を一致させることができるものであ
る。

しかし、このようなインターフエース回路を介
して測定出力信号を取り出すように構成した場
合、上記測定信号を発生する回路部分において、
その回路電源の変動によつて上記スレツシヨルド
レベルの対応が変化するようになる。もしこのス
レツシヨルドレベルの対応が変化するようになる
と、上記時間t1およびt2も変化するようになるも
のであり、「t1＝t2」の状態を設定することがで
きず、測定信号のパルス時間幅を出力信号のパル
ス時間幅で再現することができない。すなわち、
エンジン制御ユニツトに対して供給される空気流
量測定信号が不正確な状態となり、正確なエンジ
ン制御の実行が困難な状態となる。

第２図は上記のような点を考慮して構成された
上記インターフエース回路２１の具体的な構成例
を示すもので、バツフア２０から得られる第３図
のＡに示すようなパルス状の信号が、抵抗R1お
よびコンデンサC1よりなる第１のフイルタ回路
を介して入力され、差動アンプ２１１に対して供
給される。この作動アンプ２１１に対しては、抵
抗R2およびR3で分圧設定される基準電圧が設定
され、また帰還抵抗R4が設定されているもので、
この第１のフイルタ回路と差動アンプ２１１によ
つて第１の波形整形回路２１２が構成されるよう
にする。この場合、このインターフエース回路２
１に対する電源Vcは、このインターフエース回
路２１が制御ユニツト１９に対して従属されるも
のであるため、この制御ユニツト１９の安定化電
源から供給設定されている。

すなわち、第３図のＡに示すようなパルス時間
幅twのパルス状信号が入力されると、上記第１
のフイルタ回路からの出力信号は第３図のＢに示
すように時定数をもつて立上がり、また時定数を
もつて減衰する信号となる。そして、この信号に
対してスレツシヨルドレベルVt1sおよびVt1eを
設定することによつて、第３図のＣに示す波形信
号がこの第１の波形整形回路２１２から得られる
ようになる。すなわち、この出力波形は、入力波
形の前縁に対して時間t1s、後縁に対して時間t1e
遅れたパルス状の波形となるもので、上記スレツ
シヨルドレベルVt1sおよびVt1eを適宜設定する
ことによつて、この波形のパルス時間幅tw′は、
上記入力波形の時間幅twと等しく設定される。

ここで、バツフア２０から出力される第３図の
Ａに示す波形信号の波高電圧Vccは、フリツプフ
ロツプ回路１８、バツフア２０に対する電源電圧
の安定性に影響され、変動する可能性がある。も
しこのVccが変化すると、フイルタ回路の積分曲
線が変化するようになり、積分時定数が大きい場
合には、Vt1sおよびVt1eが一定であるにも拘ら
ずt1sおよびt1eが変化するようになり、tw′も変
化するようになる。すなわち、第３図のＡに示し
た波形の時間幅twと同図のＢに示す波形のtw′が
一致しなくなり、測定信号に誤りが発生するよう
になる。

したがつて、上記第１の波形整形回路２１２に
あつては、フイルタ回路の時定数を充分に小さな
状態に設定し、入力波形の波高電圧Vccに通常程
度の変化が存在しても、時間にt1sおよびt1eに変
化が生じないようにするものである。このように
すれば、第３図のＣに示す第１の波形整形回路２
１２で得られるパルス状成形の波高電圧は、この
インターフエース回路２１の電源電圧によつて安
定設定されるようになる。

このように第１の波形整形回路２１２で得られ
たパルス状の信号は、第２の波形整形回路２１３
を構成する第２のフイルタ回路に対して供給す
る。この第２の波形整形回路２１３は、抵抗R5
およびコンデンサC2による第２のフイルタ回路
を備えるもので、この第２のフイルタ回路からの
出力信号を差動アンプ２１４に対して供給する構
成となつている。そして、この差動アンプ２１４
に対しては、抵抗R6およびR7による基準電圧が
供給設定され、また帰還抵抗R8が設定されてい
る。

この場合、上記第２のフイルタ回路の積分時定
数は、入力信号に対して含まれるノイズ成分が除
去されるに充分な時定数に設定されているもので
ある。

すなわち、第３図のＣに示す第１の波形整形回
路２１２からの出力信号が第２の波形整形回路に
対して供給されると、その第２のフイルタ回路部
分で積分され、第３図のＤに示すような波形が差
動アンプ２１４に対して入力されるようになる。
ここで、上記第３図のＤに示した波形に対して、
スレツシヨルドレベルVt2sおよびVt2eが設定さ
れると、第３図のＥに示す波形信号がインターフ
エース回路２１の出力信号として得られるように
なるもので、上記スレツシヨンドレベルVt2sお
よびV2eを選定することによつて、t2sとt2eとを
等しく設定するものである。

このような第２の波形整形回路２１３において
は、前記第３図のＡに示した入力波形信号の波高
電圧Vccに影響されることなく一定状態に保たれ
るものであり、したがつて上記第２のフイルタ回
路の時定数が大きい状態であつても、上記スレツ
シヨルドレベルVt2sおよびVt2eを適正に選定す
ることによつて、時間t2sおよびt2eは一定状態と
なり、「t2s＝t2e」によつて出力波形の時間幅
tw″はtw′すなわちtwと一致する状態となるもの
である。

すなわち、上記インターフエース回路２１にお
いて、時間t1sおよびt1eが第１の波形整形回路の
第１のフイルタ回路の時定数を小さくすることに
よつて、入力波高電圧Vccが変化しても一定な状
態に保てるものであり、また第２の波形整形回路
２１３部分においては、入力波形の波高電圧状態
が安定しているものであるため、第２のフイルタ
回路の時定数が、ノイズ成分を除去するに充分な
大きさであつても、時間t2sおよびt2eを一定に保
つことができるようになる。したがつて、このイ
ンターフエース回路２１からの出力信号は、入力
波形の前縁および後縁に対してそれぞて一定の選
れ時間TsおよびTeの設定された状態となり、前
記測定信号のパルス時間幅がエンジン制御ユニツ
ト１９に対する入力データで正確に再現されるよ
うになるものである。

また、上記実施例に示した装置にあつては、測
定装置部の電源電圧Vccと同様にエンジン制御ユ
ニツト１９部の電源電圧Vcの変動がパルス時間
幅の精度低下の要因となる。しかし、例えばVc
が高くなつた場合には、時間t1sは長くなるが時
間t2sが短くなる。同様にt1eが短くなるとt2eが
長くなり、結果的に制御ユニツト１９の電源電圧
Vcの変動によるパルス幅の精度の低下は、防止
されるような状態となる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係るエンジンの制御装
置にあつては、例えば測定回路部分の電圧が変動
して、そのパルス時間幅の安定されたパルス状測
定信号の波高電圧が不安定な状態であつたとして
も、例えばエンジン制御ユニツトに対する入力回
路を構成するインターフエース回路部分で、上記
パルス時間幅に変化を与えることなく、測定信号
に含まれるノイズ成分を効果的に除去できるよう
にして、空気流量に対応したパルス時間幅の設定
される空気流量信号を再現できるものであり、エ
ンジンの運転状態の検出信号として精度の高い情
報として使用できるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るエンジンの
制御装置に使用される特に空気流量測定部分につ
いて説明する構成図、第２図は上記装置の出力部
分に設定されるインターフエース回路を示す構成
図、第３図は上記インターフエース回路部の動作
状態を説明する信号波形図である。 １２……感温素子、１３……補助感温素子、１
６……トランジスタ（加熱電力開閉）、１７……
コンパレータ、１８……フリツプフロツプ回路、
１９……エンジン制御ユニツト、２１……インタ
ーフエース回路、２１２……第１の波形整形回
路、２１３……第２の波形整形回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの吸気管の中の測定すべき空気流中
   に設定された温度抵抗特性を有する感温素子と、
   特定された周期に対応して上記感温素子に対して
   供給される加熱電力を立上がり制御する手段と、
   上記感温素子の温度が上記空気の温度に対して特
   定される温度状態まで上昇した状態を検知しこの
   検知状態で上記加熱電力を遮断制御する手段と、
   上記加熱電力の立上がりおよび遮断に対応した時
   間幅のパルス状測定信号を発生する手段と、上記
   パルス状測定信号を上記エンジンの制御ユニツト
   部に対して出力するインターフエース回路とを具
   備し、このインターフエース回路は入力信号レベ
   ルの変動を許容できる程度の小さな時定数に設定
   されるフイルタ機能を含む第１の波形整形手段、
   およびこの第１の波形整形手段からの出力信号が
   供給されノイズ成分を除去するに充分な時定数が
   設定されるフイルタ機能を含んで構成された第２
   の波形整形手段によつて構成するようにしたこと
   を特徴とするエンジンの制御装置。