JPH0627511B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電子的に燃料噴射量等を演算する制御ユニ
ットで使用される、機関吸入空気流量測定手段を改善
し、上記制御ユニットで安定した機関制御が実行される
ようにする内燃機関の制御装置に関する。

［背景技術］ 内燃機関の例えば燃料噴射量を電子的に制御する場合、
この機関の運転状態を監視し、その監視データに基づい
て機関の運転状態に適合する燃料噴射量等を演算し、噴
射燃料の調量制御をするものである。この内燃機関の運
転状態の監視手段としては種々の存在するものである
が、機関の運転状態に大きく関係するものとして、吸入
空気流量の測定手段が存在する。

このような吸入空気流量の測定手段として、例えば特開
昭５５−９８６２１号公報に示されるような熱式の空気
流量測定装置が考えられている。すなわち、吸気管の中
に温度によって抵抗値の設定される感温素子を設定し、
この感温素子に対して加熱電力を供給し発熱させるよう
にする。この場合、感温素子は吸入空気流に接触される
状態にあるものであるため、その温度上昇速度は吸入空
気流量に反比例するようになる。したがって、この感温
素子を特定温度状態に保つために必要な加熱電流の状態
を監視することによって、吸気管に流れる空気流量を算
出できるようになるものである。

しかし、このような空気流量測定装置は、電流量によっ
て空気流量が表現されるものであるため、高精度のＡ／
Ｄ変換手段を用いてディジタル状の空気流量データに変
換し、マイクロコンピュータ等によって構成される機関
制御ユニットで使用されるようにしなければならない。
すなわち、精度の高い信号変換手段を必要とするもの
で、高精度の測定データを得るためには、装置も必然的
に複雑化するものである。

［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、吸入
空気流量が充分にダイナミックレンジの広い状態で、且
つディジタル的に表現される測定信号が得られるように
して、マイクロコンピュータ等を利用した制御ユニット
で、燃料噴射量等が簡単に演算できるようにした内燃機
関の制御装置を提供しようとするものである。

また、この発明にあっては特に電源電圧が低下して、吸
入空気流量の測定動作が正常に実行されないような状態
となった場合にあっても、燃料噴射量が機関の運転状態
に対応して適正に制御されるようにして、常に燃料の調
量制御が安定して適正制御されるようにする内燃機関の
制御装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃
機関の吸気管に対して吸入空気量に接触するように設定
された、温度によって抵抗値が変化する特性を有する感
温素子と、 前記吸入空気温度に対応した抵抗値が設定された温度測
定素子と、 特定される周期で発生されるスタートパルス信号によっ
て、上記感温素子に対する加熱電力を立ち上がり制御す
る手段と、 上記加熱電力によって発熱制御される上記感温素子の温
度を監視し、この温度が前記温度測定素子で測定される
吸入空気温度により特定される温度状態まで上昇する状
態で上記加熱電力を遮断制御する手段と、 上記加熱電力の供給時間幅に対応する時間幅信号を表現
する、吸入空気流量測定信号の出力手段と、 上記吸入空気量の測定出力信号で表現される時間幅にし
たがって、上記内燃機関に対する燃料噴射量を演算出力
する機関制御ユニットと、 上記感温素子に対する加熱電力を監視し、その電圧値が
最低動作電圧以下になった状態を検出する手段と、 この手段により電源電圧の低下を検出した状態で、上記
内燃機関の回転数およびスロットル開度を検出し、その
検出データに基づいて時間幅に対応する制御信号を形成
する手段とを具備し、 この手段によって形成された制御信号は、上記吸入空気
量測定出力信号に代わって上記機関制御ユニットで燃料
噴射量の演算制御に使用されるようにしたことを特徴と
する。

［作用］ 上記のような内燃機関の制御装置にあっては、内燃機関
の吸入空気流量が時間幅データとして出力されるように
なるものであり、この時間幅データは例えばクロックの
計数によってディジタル状に表現されて、燃料噴射量の
演算制御に効果的に使用されるようになる。すなわち、
Ａ／Ｄ変換手段のような信号変換手段を必要としないも
のであり、高精度な機関制御が、簡単な構成で実施され
るようになる。また、電源電圧が異常に低下したような
場合には、上記吸入空気流量測定データが信頼できなく
なるものであるが、この場合には、空気流量測定データ
に代わってスロットル開度データ、機関回転速度データ
に基づいて燃料噴射量演算制御が実行されるものであ
り、効果的なフェイルセーフ制御が実行されるようにな
り、例えば自動車に搭載されるエンジン制御を信頼性の
高い状態で実行できるものである。

［発明の実施例］ 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図は特に吸入空気流量の測定装置部分を取り出して
示しているもので、機関に吸入空気を導く吸気管11の中
に感温素子12および温度測定素子13が設定されている。
この感温素子12および温度測定素子13は、共に温度によ
って抵抗値が設定される温度特性を有する、例えば白金
線等の抵抗素子によって構成されるものであり、感温素
子12には固定の抵抗14が直列に接続され、また温度測定
素子13には抵抗15および16が直列に接続されている。そ
して、感温素子は12、温度抵抗素子13、および抵抗14〜
16によってブリッジ回路が形成されるようになっている
もので、このブリッジ回路の入力端となる感温素子12と
温度抵抗素子13との接続点には、トランジスタ17を介し
て加熱電力が供給されるようになっている。そして、感
温素子12と抵抗14との接続点ａと、抵抗15と16との接続
点ｂの電位が、コンパレータ18で比較されるようになっ
ている。

すなわち、感温素子12に加熱電力が供給され、その温度
が温度測定素子13で測定される吸気管11内の空気温度よ
り特定される温度差が設定される状態となるまで発熱さ
れたときに、コンパレータ18からの出力信号が立上がる
ように設定されている。そして、このコンパレータ18か
らの出力信号は、フリップフロップ回路19をリセット制
御する。

このフリップフロップ回路19は、エンジン制御ユニット
20から発生されるスタートパルス信号Tinによってセッ
ト制御されるようになっている。この場合、このスター
トパルス信号Tinは、エンジンの例えば１８０°ＣＡ毎
の、エンジン回転に同期する信号に対応して発生され
る。

フリップフロップ回路19のセット時の出力信号は、バッ
ファ21を介して取り出されて出力回路22に供給されるも
のであり、また上記トランジスタ17のベースに対して、
このトランジスタ17の開閉制御信号として供給される。
すなわち、トランジスタ17はフリップフロップ回路19の
セット状態でオンされ、感温素子12を含むブリッジ回路
に加熱電力を供給するようになる。また、出力回路22で
はフリップフロップ回路19のセット状態の時間幅でパル
ス幅の設定されるパルス状信号から、上記時間幅を表現
した測定出力信号Toutを形成し、この測定出力信号Tout
は上記エンジン制御ユニット20に対して、吸入空気流量
測定データとして供給する。また、このエンジン制御ユ
ニット20に対しては、加熱電力の電源電圧＋Ｂが供給さ
れているもので、この電源電圧＋Ｂを監視するようにな
っている。

上記エンジン制御ユニット20には、さらに図では示され
ないカロットル開度センサからのスロットル弁き開度に
対応したスロッｓｓ．開度信号、回転数センサからのエ
ンジン回転数に応じた回転数信号等が供給されている。

上記トランジスタ17が感温素子12部に供給される加熱電
力の電圧は、基準電圧電源23で設定される基準電圧とＯ
Ｐアンプ24で対比され、このＯＰアンプ24の出力信号に
よってトランジスタ17のベースバイアスを制御し、上記
加熱電力の電圧が、上記基準電圧を基準にして定電圧制
御されるようにしている。

すなわち、上記のように構成される吸入空気流量測定装
置にあっては、エンジン制御ユニット20から、エンジン
回転に同期する状態で第２図の（Ａ）に示すような周期
的な状態のスタートパルス信号が発生されると、この信
号に対応してフリップフロップ回路19がセットされ、そ
の出力信号が立上がる。そして、このフリップフロップ
回路19のセットに伴ってトランジスタ17がオン制御さ
れ、感温素子12を含むブリッジ回路に対して定電圧制御
された加熱電力が供給されるようになり、感温素子12が
発熱されて、その温度が第２図の（Ｂ）に示すように上
昇するようになる。この場合、この感温素子12の温度上
昇速度は、この感温素子12の放熱効果に影響されるもの
であり、すなわち吸気管11に流れる吸入空気流量に影響
されるようになる。具体的には、吸入空気流量が大きい
程、感温素子12の温度上昇速度が遅くなる。

そして、感温素子12の温度がそのときの空気温度に対し
て、特定される温度差が設定される比較温度まで上昇す
ると、コンパレータ18から出力信号が発生され、フリッ
プフロップ回路19がリセットされて、上記加熱電力が遮
断制御される。そして、感温素子12の温度が低下して次
の加熱電流の供給を待機するようになる。すなわち、ス
タートパルス信号Tinとコンパレータ18の出力信号によ
ってフリップフロップ回路19が制御され、その出力信号
が第２図の（Ｃ）に示すようにパルス状信号になるもの
で、このパルス状信号のパルス時間幅で加熱電力が制御
され、またこのパルス時間幅か吸入空気流量を表現する
ようになる。

このフリップフロップ回路19からのパルス状出力信号
は、出力回路でその立上がりおよび立下がりが検出さ
れ、その立上がりおよび立下がりにそれぞれ対応した第
２図（Ｄ）に示したような信号を、測定出力信号Toutと
してエンジン制御ユニット20に供給するようになる。エ
ンジン制御ユニット20では、上記立上がりおよび立下が
りにそれぞれ対応する一対の信号の立上がりエッジの時
間間隔を、吸入空気流量測定信号として読み取り検出す
るようになる。

すなわち、この空気流量測定装置では、例えばＡ／Ｄ変
換器等の信号交換手段を必要とすることなく、直接的に
ディジタルデータとして使用される測定出力信号が得ら
れるものであり、測定精度の向上に大きな効果を発揮し
ているものであり、エンジン制御ユニット20では、この
空気流量測定信号Toutに基づいて、エンジンに対する燃
料噴射時間幅τ_Ｐを演算し、このτ_Ｐによって燃料噴射
弁の開弁時間幅を制御して、噴射燃料量が調量されるよ
うにしているものである。

しかし、このような空気流量測定装置において、電源電
圧＋Ｂが異常に低下すると正常動作が保証されない状態
となる。すなわち、感温素子12に対する加熱電力の電圧
値が低下するようになり、この感温素子12の温度上昇速
度が異常に遅い状態となる。したがって、吸入空気流量
が実際の値よりも多い状態で測定されるようになり、エ
ンジン制御ユニット20で正常な燃料噴射量の演算制御が
実行されないようになる。したがって、上記の測定装置
にあっては、電源電圧＋Ｂの状態をエンジン制御ユニッ
ト20で監視し、電源電圧＋Ｂが空気流量測定装置の最低
動作電圧以下の状態となったことを検出させるようにす
る。

第３図はエンジン制御ユニット20における処理の流れを
示しているもので、このルーチンは空気流量測定のため
の計測終了に対応して割込みが発生される。そして、ま
ずステップ101で電源電圧＋Ｂと設定された最低動作電
圧値と比較する。そして、このステップ101で電源電圧
＋Ｂが最低動作電圧より高い正常状態と判断されたとき
にはステップ102に進み、測定装置からの出力信号tout
で表現される時間幅から、燃料噴射時間幅τ_Ｐを演算す
る。

また、ステップ101で電源電圧＋Ｂが最低動作電圧以下
の状態に低下していると判断されたときには、ステップ
103に進んでスロットル開度信号を読取り、このスロッ
トル開度信号から時間幅データTout′を補間算出する。
このスロットル開度と時間幅データTout′との関係は、
適宜実験等によって求められるもので、例えば第４図で
示すように１次元マップとして、エンジン制御ユニット
に設定されるマイクロコンピュータのＲＯＭ等に記憶設
定されている。そして、詳細は図示していないが、エン
ジン制御ユニット20に供給されているスロットル開度デ
ータに基づいて時間幅データTout′を補間算出するもの
である。

そして、次のステップ104でこの時のエンジン回転数か
ら補正係数Ｋを求め、 Tout＝Tout′×Ｋ の演算を実行し、この求められたToutによってステップ
102で燃料噴射時間τ_Ｐを求めるようにする。

ここで、上記補正係数Ｋは実験的に求められるもので、
例えばエンジン回転数との関係で第５図に示すように設
定されるもので、この補正係数Ｋは上記Tout′と同様に
制御ユニット20のＲＯＭに対してマップとして記憶設定
されるようにする。

したがって、電源電圧が最低動作電圧以下に低下する状
態となった場合には、エンジンを運転制御するためのス
ロットルの開度と、その時にエンジン回転数に基づいて
補間演算される時間幅信号Tout′を空気流量測定信号に
代わって使用し、燃料噴射量の演算制御が実行されるよ
うになる。このため、電源電圧の不安定状態においても
エンジンの燃料噴射量は継続制御されるようになるもの
であり、例えば自動車に搭載されるエンジンの電子的制
御が信頼性をもって実行されるようになるものである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る内燃機関の制御装置にあっ
ては、その吸入空気流量が充分なダイナミックレンジを
もって計測されるようになるものであり、しかもその測
定信号が時間幅データによって表現され、マイクロコン
ピュータ等を利用した電子的な機関制御ユニットにおい
て効果的に利用され、燃料噴射量の調量制御が効果的に
実行されるようになる。しかも、電源電圧が例えば空気
流量測定動作の最低動作電圧以下の状態まで低下したよ
うな場合には、スロットル開度信号、回転数信号に基づ
いて算出された時間幅に相当するデータによって燃料噴
射量の演算が実行されるようになるものであるため、常
に信頼性の高い機関制御が実行され、この機関が自動車
等に搭載されて使用する場合の信頼性の向上に大きな効
果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る内燃機関の制御装置
の特に吸入空気流量測定部分を詳細に説明する回路構成
図、第２図は上記空気流量測定動作状態を説明する信号
波形図、第３図は上記空気流量測定信号を利用する燃料
噴射量制御の流れを説明するフローチャート、第４図お
よび第５図はそれぞれ上記動作の流れで使用されるスロ
ットル開度と信号Tout′との関係、さらに回転数と補正
係数Ｋとの関係を示す図である。 11……吸気管、12……感温素子、13……温度測定素子、
17……トランジスタ（加熱電力開閉）、18……コンパレ
ータ、19……フリップフロップ回路、20……エンジン制
御ユニット、22……出力回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 衣川 真澄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 鈴木 淳志 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−27632（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−5335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−104538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−51618（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気管に対して吸入空気量に接
   触するように設定された、温度によって抵抗値が変化す
   る特性を有する感温素子と、 前記吸入空気温度に対応した抵抗値が設定された温度測
   定素子と、 特定される周期で発生されるスタートパルス信号によっ
   て、上記感温素子に対する加熱電力を立ち上がり制御す
   る手段と、 上記加熱電力によって発熱制御される上記感温素子の温
   度を監視し、この温度が前記温度測定素子で測定される
   吸入空気温度により特定される温度状態まで上昇する状
   態で上記加熱電力を遮断制御する手段と、 上記加熱電力の供給時間幅に対応する時間幅信号を表現
   する、吸入空気流量測定信号の出力手段と、 上記吸入空気量の測定出力信号で表現される時間幅にし
   たがって、上記内燃機関に対する燃料噴射量を演算出力
   する機関制御ユニットと、 上記感温素子に対する加熱電力を監視し、その電圧値が
   最低動作電圧以下になった状態を検出する手段と、 この手段により電源電圧の低下を検出した状態で、上記
   内燃機関の回転数およびスロットル開度を検出し、その
   検出データに基づいて時間幅に対応する制御信号を形成
   する手段とを具備し、 この手段によって形成された制御信号は、上記吸入空気
   量測定出力信号に代わって上記機関制御ユニットで燃料
   噴射量の演算制御に使用されるようにしたことを特徴と
   する内燃機関の制御装置。