JPH0620102Y2 - 内燃機関の熱線質量流量計の劣化検出装置 - Google Patents

内燃機関の熱線質量流量計の劣化検出装置

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JPH0620102Y2
JPH0620102Y2 JP10819587U JP10819587U JPH0620102Y2 JP H0620102 Y2 JPH0620102 Y2 JP H0620102Y2 JP 10819587 U JP10819587 U JP 10819587U JP 10819587 U JP10819587 U JP 10819587U JP H0620102 Y2 JPH0620102 Y2 JP H0620102Y2
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JP
Japan
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engine
crank angle
hot wire
deterioration
intake air
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JP10819587U
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JPS6415920U (ja
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寛 三分一
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本考案は、自動車等内燃機関の熱線質量流量計の劣化を
表示する装置に関する。 (従来の技術) 近時、エンジンにより高い燃料経済性、運転性が要求さ
れる傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュータ
等を応用して燃焼状態をより精密に制御することが行わ
れる。 このような制御ではエンジンの運転状態をより正確に検
出することが制御精度の向上を図るうえで極めて大切で
あり、吸入空気量も運転状態を示すものとして重要なデ
ータの1つである。吸入空気量を測定する装置としてホ
ットワイヤやホットフイルム等を用いるいわゆる熱線型
質量流量計があり、従来の熱線質量流量計としては、例
えば、特開昭56−14116号公報に記載のものがあ
る。この装置では、吸入空気流のなかに白金熱線(ホッ
トワイヤ)を置いて電流で加熱し、空気流量に従ってホ
ットワイヤが冷却されて抵抗値が変化するとその電流の
大きさの変化によって空気流量を測定するようにしてい
る。ホットワイヤはブリッジの一辺として組み込まれ、
熱容量も小さいので応答性がよく、特に質量流量が測定
できるという特徴がある。なお、浮遊塵埃が付着して測
定精度が低下するのを防止するため、エンジン停止直後
にホットワイヤに適度な電流を流して焼きを入れること
により、ゴミや汚れ等を除去している。 (考案が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の内燃機関の熱線質量流
量計にあっては、ホットワイヤに焼きを入れても完全に
ゴミや汚れを除去することができない場合があり、ま
た、経時変化によってホットワイヤの性能が劣化してく
るため、過渡状態にあっては勿論のこと定常状態におい
ても正確な吸入空気量を計量することができなくなり、
エンジンの制御精度が悪化する。例えば、正確な吸入空
気量が計量できないと吸入空気量に見合った適切な燃料
供給量を算出することができないため、空燃比がずれて
運転性や燃費等に悪影響を及ぼすという問題点がある。 (考案の目的) そこで本考案は、エンジンが吸入空気量に脈動を発生さ
せる所定の絞弁開度にあるとき、基準信号出力時から吸
入空気量が所定量となるクランク角までの位相ずれを演
算し、この位相ずれが所定の許容値以上のとき劣化と判
定することにより、ゴミや汚れの付着あるいは経時変化
等によって発生するホットワイヤの劣化を適切に検出で
きる内燃機関の熱線質量流量計の劣化検出装置を提供す
ることを目的としている。 (問題点を解決するための手段) 本考案による内燃機関の熱線質量流量計の劣化検出装置
は上記目的達成のため、その基本概念図を第1図に示す
ように、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手
段aと、基準クランク角に対応する基準信号および単位
クランク角に対応する単位信号を出力するクランク角検
出手段bと、エンジンの吸入空気量を検出する熱線質量
流量計cと、エンジンの運転状態に基づいて吸入空気量
に所定の脈動を発生させる所定の絞弁開度を判別する開
度判別手段dと、エンジンが前記絞弁開度にあるとき、
該基準信号出力時から吸入空気量が所定量となるクラン
ク角までの位相ずれを演算する位相ずれ演算手段eと、
クランク角検出手段の出力に基づいてエンジン回転数を
求め、該エンジン回転数に対応する前記位相ずれの許容
範囲を許容位相ずれとして演算する許容ずれ演算手段f
と、前記位相ずれを前記許容位相ずれと比較し、前記位
相ずれが前記許容位相ずれより大きいとき熱線質量流量
計を劣化状態と判定する劣化判定手段gと、を備えてい
る。 (作用) 本考案では、エンジンが吸入空気量に脈動を発生させる
所定の絞弁開度にあるとき、基準信号出力時から吸入空
気量が所定量となるクランク角までの位相ずれが演算さ
れ、この位相ずれがエンジンの回転数に対応する所定の
許容位相ずれより大きいとき劣化と判定される。したが
って、ゴミや汚れの付着あるいは経時変化等によって発
生するホットワイヤの劣化が適切に検出される。 (実施例) 以下、本考案を図面に基づいて説明する。 第2〜6図は本考案の一実施例を示す図であり、本考案
をSPi(Single Point Injection)方式の燃料供給制御
装置に適用した例である。 まず、構成を説明する。第2図においては、1はエンジ
ンであり、吸入空気はエアクリーナ2からスロットルボ
ディ3を経て、ヒータ制御信号SによりON/OFF
するPTCヒータ4で加熱された後、インテークマニホ
ールド5の各ブランチより各気筒に供給され、燃料は噴
射信号Siにもとづき絞弁6の上流側に設けられた単一
のインジェクタ7により噴射される。各気筒には点火プ
ラグ8が装着されており、点火プラグ8にはディストリ
ビュータ9を介して点火コイル10からの高圧パルスPU
LSEが供給される。気筒内の混合気は高圧パルスPU
LSEによる点火プラグ8の放電によって着火、爆発
し、排気となって排気管11を通して触媒コンバータ12で
排気中の有害成分(CO、HC、NOx)を三元触媒に
より清浄化して排出される。 吸入空気量の流量はスロットルボディ3のメイン通路を
バイパスする空気量をホットワイヤセンサ(熱線質量流
量計)13で流量測定することにより検出され、吸入空気
の流れはスロットルボディ3内の絞弁6により制御され
る。絞弁6の開度αは絞弁開度センサ14により検出さ
れ、冷却水の温度Twは水温センサ15により検出され
る。また、エンジンのクランク角はディストリビュータ
9に内蔵されたクランク角センサ16により検出され、ク
ランク角センサ(クランク角検出手段)16は爆発間隔
(6気筒エンジンでは120°、4気筒エンジンでは180
°)毎に各気筒の圧縮上死点(TDC)前の所定位置、
例えばBTDC70°で〔H〕レベルのパルスとなる基準
信号REFを出力するとともに、クランク角の単位角度
(例えば1°)毎に〔H〕レベルのパルスとなる単位信
号POSを出力する。なお、信号REFのパルスを計数
することにより、エンジン回転数Nを知ることができ
る。排気管11には酸素センサ17が取り付けられており、
排気中の酸素濃度は酸素センサ17により検出される。 上記ホットワイヤセンサ13およびクランク角センサ16は
運転状態検出手段18を構成しており、運転状態検出手段
18、絞弁開度センサ14、水温センサ15および酸素センサ
17からの出力はコントロールユニット19に入力される。
コントロールユニット19はこれらの情報に基づいて各種
制御を行う。コントロールユニット19は開度判別手段、
位相ずれ演算手段、許容ずれ演算手段および劣化判定手
段としての機能を有し、第3図に詳細を示すように、C
PU21、ROM22、RAM23、入力インターフェース24
および出力インターフェース25により構成される。CP
U21はROM22に書き込まれているプログラムに従って
入力インターフェース24より必要とする外部データを取
り込んだり、またRAM23との間でデータの授受を行っ
たりしながら劣化状態検出に必要な処理値等を演算処理
し、必要に応じて処理したデータを出力インターフェー
ス25へ出力する。入力インターフェース24には上記各セ
ンサ13、14、15、16、17からの信号が入力されるとともに、
出力インターフェース25からは噴出信号Si、点火信号
Sp、ヒータ制御信号S、劣化表示信号SH/WがPTC
ヒータ4、インジェクタ7、点火コイル10および表示装
置26に出力される。ROM22はCPU21における演算プ
ログラムを格納しており、RAM23は演算に使用するデ
ータをマップ等の形で記憶している。なお、RAM23の
一部は不揮発性メモリからなり、エンジン1停止後もそ
の記憶内容が保持される。 次に、作用を説明するが、最初に本考案の基本原理につ
いて説明する。 一般に、絞弁全開近辺ではエンジン回転数に同期した大
きな脈動が発生するためエンジンの吸入空気量を正確に
計量することができない。そこで、このような高回転時
には第4図の印に示すようにホットワイヤからの信号
を一定クランク角毎という短期間毎にサンプリングし、
エンジンの一行程間でサンプリングした値を平均化して
出力している。いま、ホットワイヤが正常な場合、ワー
クの最大出力値を示すクランク角は基準信号REFから
のOFFSET角で表わすと第5図に示すようにエンジ
ン回転数が増加していくに従ってOFFSET角も次第
に増大していくことになる。しかし、経時変化等でホッ
トワイヤが劣化してくるとゴミや汚れの付着によって応
答性が悪化することになり、ホットワイヤ最大出力値で
のOFFSET角は正常な場合に比べて大きくなる(同
図破線部参照)。 以上のことから、本実施例では所定のエンジン回転数で
の全開近辺におけるホットワイヤ脈動の最大値クランク
位置と基準信号との間の位相ずれ(OFFSET角)を
調べることにより、ホットワイヤの劣化を検知してい
る。ところで、この劣化が所定値以上になったときは十
分なエンジン性能が得られないことから、劣化表示信号
を出力することにより、ドライバにホットワイヤの劣化
状況を知らせて部品交換を促し十分なエンジン性能を保
つようにしている。 第6図は上記基本原理に基づくホットワイヤの劣化を検
知するプログラムを示すフローチャートであり、図中P
〜P17はフローの各ステップを示している。本プログ
ラムは所定期間毎に一度実行される。まず、Pでホッ
トワイヤ信号N/Wを読み込む所定のタイミングである
か否かを判別し、ホットワイヤ信号H/W読み込みタイ
ミングのときはPで脈動が十分に発生している絞弁全
開近辺か否かを判別する(本実施例ではこの判定を基本
パルス幅Tpが所定値Top以上になったか否かで行って
いる)。Tp≧Tpoのときは脈動が十分に発生している
絞弁全開近辺であると判断してPで前回のホットワイ
ヤ出力のA/D変換値hをhi-1に格納する。一方、ホ
ットワイヤ信号H/W読み込みタイミングでないときあ
るいはTp<Tpoのときは以降の処理をジャンプしてそ
のまま処理を終える。次いで、Pで今回のホットワイ
ヤ出力H/WをA/D変換し,PでこのA/D変換値
をhに格納する。Pでは今回の値hと前回の値h
i-1とを比較してその差が
〔0〕より小さければ(h
−hi-1<0のときは)Pで初めてか(開始フラグFL
AG=1か)否かを判別する。初めてのときはその位置
がホットワイヤの最大出力値であると判断してPでク
ランク角センサ16からのPOS信号を読み込み、P
このPOS信号に基づいてREF信号からホットワイヤ
の最大出力値までのOFFSET角を求めメモリOFF
SETに格納する。また、Pで初めてでないと判断さ
れたときは以降の処理をジャンプしてそのまま処理を終
える。次いで、P10で開始フラグFLAGを降ろし(F
LAG=0)、P11でエンジン回転数Nを読み出し、P
12でエンジン回転数Nにより予め決定されている劣化表
示判定レベルNOFST{NOFST=f(N)}を演
算する。次いで、P13でOFFSET値を劣化表示判定
レベルNOFSTと比較し、OFFSET≧NOFST
のときはホットワイヤの劣化が進行していると判断して
P14で劣化表示フラグFDISPを立てて(FDISP
=1として)今回の処理を終了し、OFFSET<NO
FSTのときはホットワイヤの劣化が進行していないと
判断してP15で劣化表示フラグFDISPを降ろして
(FDISP=0として)今回の処理を終了する。一
方、Pでh−hi-1≧0のときはホットワイヤの最大
出力値ではないと判断してP16で開始フラグFLAG=
0か(すなわち、減少傾向であったか)否かを判別す
る。FLAG=0のときは増加傾向にかわったと判断し
てP17で開始フラグFLAGを立てて(FLAG=1)
今回の処理を終了し、FLAG≠0のときは増加傾向に
あると判断してそのまま処理を終える。 このように、脈動が十分に大きい絞弁全開近辺にあると
き、基準信号REFからホットワイヤセンサ13の出力が
最大となるクランク角までのOFFSET値が演算さ
れ、このOFFSET値がエンジン回転数に対応する劣
化表示判定レベルNOFSTより大きいとき劣化と判定
される。したがって、ゴミや汚れの付着あるいは経時変
化等によって発生するホットワイヤの劣化を容易かつ適
切に検出することができる。また、劣化表示フラグFD
ISPが立っているとき、この結果を表示装置(故障予
知機能)26表示するようにすれば劣化表示装置となり、
部品交換を的確に促すことができる。 さらに、本実施例は特別なセンサや部材が不必要であ
り、従来からの部品がそのまま流用できるので装置のハ
ード面に手に加える必要がない。すなわち、ソフトの対
応のみで装置の提供を可能にするから、装置の複雑化や
コストアップを避けて行うことができる。 その結果、空燃比制御あるいは燃料供給制御等のシステ
ムにマッチし、近時の高レベルな要求に沿う内燃機関の
熱線質量流量計の劣化検出装置を提供することができ
る。 なお、本実施例では初めて最大値を過ぎた次のタイミン
グでのクランク角を用いる例を示したが、これに限らず
クランク角が最大値となったときのタイミングや最小値
となったときのタイミングを用いるようにしてもよい。 また、本実施例は本考案を燃料供給装置に適用した態様
を示したが、本考案の適用分野はこのような燃料供給制
御装置だけに限らないことは言うまでもない。 (効果) 本考案によれば、エンジンが吸入空気量に脈動を発生さ
せる所定の絞弁開度にあるとき、基準信号出力時から吸
入空気量が所定量となるクランク角までの位相ずれを演
算し、この位相ずれが所定の許容値以上のとき劣化と判
定しているので、ゴミや汚れの付着あるいは経時変化等
によって発生するホットワイヤの劣化を適切に検出する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の基本概念図、第2〜6図は本考案の一
実施例を示す図であり、第2図はその全体構成図、第3
図はそのコントロールユニットの回路構成図、第4図は
その絞弁全開時のホットワイヤセンサの出力の挙動を示
す特性図、第5図はそのエンジン回転数とOFFSET
量との関係を示す特性図、第6図はそのホットワイヤの
劣化を検知するプログラムを示すフローチャートであ
る。 1……エンジン、 13……ホットワイヤセンサ(熱線質量流量計)、 16……クランク角センサ(クランク角検出手段)、 18……運転状態検出手段、 19……コントロールユニット(開度判別手段、位相ずれ
演算手段、許容ずれ演算手段、劣化判定手段)。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)エンジンの運転状態を検出する運転状
    態検出手段と、 b)基準クランク角に対応する基準信号および単位クラ
    ンク角に対応する単位信号を出力するクランク角検出手
    段と、 c)エンジンの吸入空気量を検出する熱線質量流量計
    と、 d)エンジンの運転状態に基づいて吸入空気量に所定の
    脈動を発生させる所定の絞弁開度を判別する開度判別手
    段と、 e)エンジンが前記絞弁開度にあるとき、該基準信号出
    力時から吸入空気量が所定量となるクランク角までの位
    相ずれを演算する位相ずれ演算手段と、 f)クランク角検出手段の出力に基づいてエンジン回転
    数を求め、該エンジン回転数に対応する前記位相ずれの
    許容範囲を許容位相ずれとして演算する許容ずれ演算手
    段と、 g)前記位相ずれを前記許容位相ずれと比較し、前記位
    相ずれが前記許容位相ずれより大きいとき熱線質量流量
    計を劣化状態と判定する劣化判定手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の熱線質量流量計の
    劣化検出装置。
JP10819587U 1987-07-13 1987-07-13 内燃機関の熱線質量流量計の劣化検出装置 Expired - Lifetime JPH0620102Y2 (ja)

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JPS6415920U JPS6415920U (ja) 1989-01-26
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