JPS60216047A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野〕 この発明は、熱式の空気流量測定装置を利用して、機関
の運転状態の検出信号の１つである吸入空気流層検出信
号を出力する内燃機関の制御装置に関する。

［発明の背景技術］ 内燃機関を電子的に制御する場合、この機関の運転状態
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いて例えば燃料噴射量等を設定制
御するものである。この運転状態の監視手段としては、
機関の回転速度検出袋ａｔ、＊関温度検出装置、排気温
度検出装置、スロットル閲度検出装置等があるものであ
るが、機関の運転状態に直接的に影響するものとして、
吸大空気流量の検出装置が存在する。この空気流量検出
装置としては、例えば熱式の空気流量センサが知られて
いるもので、このセンサは吸気管の中に配置設定され発
熱制御される感温素子を備え、空気流量に対応した感温
素子の温度変化状態を監視測定するものである。

この場合、上記感温素子は温度抵抗特性を有する抵抗素
子によって構成しているもので、この抵抗素子に対して
加熱電流を供給して一定温度状態まで発熱制御し、空気
流量によって変化する上記抵抗素子からの放熱量をその
抵抗変化によって検出するようにしている。すなわち、
この抵抗変化状態が空気流量に対応するものとなるもの
である。

しかし、このような熱式の空気流量センサの場合、発熱
制御される感温素子を長期間空気流中に設定して使用す
る状態となると、この感温素子に対して空気中の不純物
が付着し、感温素子の熱伝導率が変化するようになる。

したがって、この状態では感温素子の抵抗値変化状態が
空気流ｍに正確に対応する状態とはならず、空気流量の
測定誤差が大きくなる。このような問題を解決する手段
としては、感温素子に対する付着物を感温素子発熱温度
を上昇させることによって焼却することが考えられる。

例えば、特開昭５４−７６１８２号公報に示されるよう
に感温素子の接続されるブリッジ回路を構成する抵抗の
値を変更してこのブリッジ回路の平衡条件を変化させ、
感温素子の設定発熱温度を変えるように制御するもので
ある。しかし、このような手段は測定ブリッジ回路の構
成素子の定数を変化させることになり、専用の回路や信
号線が必要な状態となるもので、ノイズ発生等の不安定
要素の与える影響が大きな問題となるもので、測定精度
にも影響が及ぶ状態となる。

［発明の目的］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、熱式
の空気流量検出装置を機関制御のための機関運転状態の
検出手段として用いるようにした場合、この検出装置を
構成する感温素子に対して付着物が存在する状態でこの
付着物を焼却するバーンオフ時に、感温素子の接続設定
されるブリッジ回路の平衡条件を変更することなく、感
温素子に対する付着物の焼却処理が実行され、且つこの
バーンオフ状態において上記感温素子を焼損状態から確
実に保護することができるようにして、常に運転状態に
正確に対応した例えば燃料噴射量等の機関制御が実行さ
れるようにする内燃機関の制御装置を提供しようとする
ものである。

［発明の概要］ すなわち、この発明に係る内燃機関の制御装置にあって
は、その機関の運転状態を検出するための吸入空気′ａ
山の検出手段を熱式の空気流量検出装置で構成し、この
検出装置を構成する感温素子に対して、空気流量検出動
作状態で周期設定される状態でパルス状の加熱電流を供
給し、そのパルス幅が空気８Ｎ山状態で変化するように
構成すると共に、バーンオフ指令状態で周期設定される
パルス状加熱電流のパルス幅を上記検出動作時に比較し
て充分長い状態にデユーティ設定し、感温素子の加熱温
度がその付着物の焼却が実行される高い温度状態に設定
されるようにしたものである。

［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図は内燃機関の制御装置、例えば自動車用のエンジ
ン１１の制御システムの構成を示すもので、この制御シ
ステムではエンジン１１の運転状態に対応して、燃料の
噴射量を電子的に制御しているものである。すなわち、
エアフィルタ１２からの吸入空気は吸気管１３を介して
吸入されるもので、アクセルペダル１４で駆動されるス
ロットル弁１５部分を通って、上記エンジン１１の各気
筒に対して供給される。上記吸気管１３の内部には、熱
式の空気流量検出装置１Ｇを構成する感温素子１１が配
置設定されている。この感温素子１７は、電流によって
加熱制御され、その温度によって抵抗値の変化する温度
特性を持った例えば白金線等でなるヒータによって構成
されている。そして、この空気流量検出装置１Ｇからの
検出信号は、マイクロコンピュータによって構成され、
エンジン制御処理装置を含むエンジンＩＪＩＩＩユニッ
ト１８に対して供給されるものであり、また上記感温素
子１１はこの制御ユニット１Ｂからの指令によって加熱
制御されるようになっている。このエンジン制御ユニッ
ト１Ｂに対しては、その他にエンジン１１の回転状態を
検出する回転速度検出装置１９からの検出信号、特に図
では示してないがエンジン１１の冷却水温検出信号、空
燃比検出信号等が、運転状態検出信号として供給されて
いる。そして、これら検出信号に対応して、その時のエ
ンジン１１の運転状況に最も適合した燃料噴射量を算出
し、エンジン１１の各気筒にそれぞれ対応設定されるユ
ニットインジェクタ２０ａ１２０ｂ１・・・に対して、
燃料噴射時間設定信号として供給し、その開弁時間を指
令設定して噴射される燃料量を設定制御するものである
。

この場合の、燃料噴射量を設定する信号は、デユーティ
の設定されるパルス状の信号とされるもので、このパル
ス状信号の時間幅に相肖するデータは、−ｎ８気筒に対
応して設定されるレジスタ２１ａ　、　２１ｂ　、・・
・に対して記憶設定して安定化し、その設定時間幅でイ
ンジェクタが開弁制御されるものである。

ここで、上記回転速度検出装置１９はエンジン１１と同
軸的に回転駆動されるカム１９１．１９２　、さらに多
数の歯を備えた回転板１９３を備え、これらカム１９１
．１９２　、および回転板１９３それぞれに対して電磁
ピックアップ１９４〜１９６を対向設定し、これらピッ
クアップ１９４〜１９６からエンジン１１の特定回転角
に対応する信号、回転角度位置を計数検出する信号を取
り出すようにしている。

上記エンジン１１の各気筒に対してそれぞれ設けられた
インジェクタ２０ａ　、　２０ｂ　、・・・に対しては
、ツユエルポンプ２２によって燃料タンク２３から取り
出される燃料が、分配器２４を介して分配供給されてい
る。ここで、上記分配器２４に対して供給される燃料の
圧力は、プレッシャレギュレータ２５によって一定に制
御されているもので、上記演算算出されるインジェクタ
部の開弁時間によって、噴射燃料量が正確に設定制御さ
れるようになっている。

上記エンジン制御ユニット１８は、イグナイタ２６に対
しても指令を与え、ディストリビュータ２７を介して、
各気筒にそれぞれ設けられる点火コイル２８ａ　、２８
ｂ　、・・・に対して点火信号を分配供給し、前記運転
状態の検出信号に対応した、運転状況に適合するエンジ
ン１１の運転制御を実行させるようにしているものであ
る。

第２図は上記のような内燃ａｌｌ！ｌの制御装置におい
て使用されている空気流量検出装置１Ｇの感温素子１１
を取り出して示しているもので、セラミックボビン１７
１に対して温度特性を有する抵抗線として白金抵抗線１
１２を巻回設定する。このボビン１７１の両端部分には
、それぞれ良導電体でなるシャフト１７３．１７４を支
持軸として突設し、このシャフト１７３．１７４はそれ
ぞれ良導電体でなるビン１７５．１７６で支持設定する
もので、このビン１７５．１７６を介して抵抗線１７２
に対して加熱電流が供給されるようにしている。このよ
うに構成される感温素子１７の抵抗線１７２部分は、吸
気管１３の内部で通過する空気流に対してさらされるよ
うに設定されている。

第３図は上記感温素子１７の他の例を示すもので、温度
特性を有する発熱体となる抵抗４１１７２は、絶縁体か
らなる＠１７７に対して印刷配線等によろて形成し、こ
の膜１１１を絶縁体でなる支持基板１７８で支持設定す
る。そして、この基板１７８の面に対して上記抵抗線１
１２に接続設定される配線１７９ａ。

１７９ｂを形成し、上記抵抗線１７２に対して加熱電流
が供給されるようにしているものである。

第４図は上記のようにして使用される空気流量検出装置
１１６の回路構成を示したもので、吸気管１３の内部に
は前述したように感温素子１７が固定設定され、さらに
この吸気管１３の内部には補助感温素子３０が設定され
ている。この補助感温素子３０は、上記感ｍ素子１７と
同様に白金等の温度特性を有する抵抗線によって構成さ
れるもので、吸気管１３の内部を通過する空気の温度に
対応してその抵抗値が設定され、空気温度測定手段とし
て用いられるものである。そして、この両感温素子１１
および３０と、固定の抵抗３１および３２とによってブ
リッジ回路を構成するもので、感温素子１７および３０
それぞれと、抵抗３１および３２どのそれぞれ接続点は
、コンパレータ３３の入力端子部に接続して、感温素子
１１の温度変化状態を検出するようにしている。

すなわち、感温素子１７に対して加熱電流が供給され、
その温度が補助感温素子３０で検出された空気温度に対
しである特定された温度差以上に上昇した時に、コンパ
レータ３３からの出力信号が立ち上がるようになるもの
で、このコンパレータ３３からの出力信号によってフリ
ップフロップ回路３４をリセットするようにしている。

この場合、このフリップフロップ回路３４は、例えばエ
ンジン１１の回転に同期した回転速度検出装［１９から
の回転同期信号等による加熱開始指令信号によってセッ
ト制御される。すなわち、このフリツプフロツプ回路３
４はエンジン１１の回転角に同期する状態でセット制御
され、感温素子１７の特定温度状態までの温度上昇に対
応してリセット制御され、このセットおよびリセット動
作に対応してパルス波形状の信号を発生するようになる
。

そして、このフリツプフロツプ回路３４からのセット時
出力信号は、バッフ１アンプ３５を介してパルス幅の制
御された出力信号として取り出すようにすると共に、ト
ランジスタ３６のベース電極を制御して、上記感温素子
１７．３０を含むブリッジ回路に対する電源をパルス状
に断続制御するようにしている。この場合、基準電圧設
定回路３１からの基準電圧の供給される差動アンプ３８
によって、上記ブリッジ回路に対する電圧を監視し、こ
の差動アンプ３８の出力信号によって上記トランジスタ
３６のペース電位を制御して、上記パルス状電源の電圧
を基準設定するようにしている。

すなわち、上記のように構成される装置にあって吸気管
１３を流通する空気流量を測定検出する場合に、エンジ
ン１１の回転に同期する信号が第５図（Ａ）に示す状態
で発生されたとすると、この信号に対応してフリツプフ
ロツプ回路３４がセットされ、この回路３４からの出力
信号は同図の（Ｂ）に示すように立上がる。そして、こ
の信号の立上がりに対応してトランジスタ３６がオン状
態に設定され、感温素子１７に対して加熱電流が供給さ
れるようになるもので、この加熱電流に対応して感温素
子１７の温度が同図（Ｃ）に示すように上昇する。

このようにして、感温素子１１の温度が上昇しその抵抗
値が上昇して、その端子電圧が補助感温素子３０で設定
される電位よりも下降する状態となると、コンパレータ
３３からの出力信号が同図（Ｄ）に示すように立上がり
、フリツプフロツプ回路３４をリセットするようになる
。

すなわち、感温素子１７に対する加熱電流が一定の状態
にあるときは、吸気管１３内の空気流量に対応した状態
で感温素子１７の温度が上昇するも喝であり、したがっ
て７リツプ７０ツブ回路３４のセット時よりリセットさ
れるまでの時間間隔は、上記空気流量に対応する状態と
なる。すなわち、このフリツプフロツプ回路３４のセッ
トされている時間間隔は、吸入空気流量に対応するもの
であり、このフリツプフロツプ回路３４のセットおよび
リセットに対応して発生されるパルス電圧の時間幅は、
上記空気流量に対応する状態となり、この信号がこの空
気流量測定装＠１６の出力信号としてエンジン制御ユニ
ット１８に対して供給され、燃料噴射量の演算制御に対
して使用されるようになるものである。

第６図は上記フリツプフロツプ回路３４に対する加熱開
始信号を供給するエンジン制御ユニット１８の加熱開始
信号発生部分の構成例を説明するもので、上記内燃機関
の制御Ｉ装置の回転速度検出装置１９からの検出信号に
基づき、同期信号発生回路４０で、エンジン１，１の特
定さる回転角に対応した回転同期信号を発生する。そし
て、この同期信号発生回路４０からの発生信号は、アン
ド回路４１およびオア回路４２を介して加熱開始信号と
して出力されるようにする。

また、上記のような通常の空気流量測定動作に対して、
感温素子１７に対して付着する付着物を焼却するバーン
オフ制御を実行する場合には、例えば前記エンジン制御
ユニット１８から特定される周期で、あるいは手動のス
イッチ操作でエンジン１１の停止時に対応してバーンオ
フ指令信号が発生される。

さらに、バーンオフ制御状態での加熱周期を設定する加
熱周期信号発生回路４５が設けられているもので、この
回路４５からの例えばトリガパルス状の周期信号はオア
回路４６を介してワンショット回路４７に供給され、こ
の回路４Ｇから特定されるパルス幅のデユーティ設定さ
れたパルス状信号が発生されるようにする。そして、こ
の発生パルス信号はアンド回路４８を介して上記オア回
路４２に対して供給する。ここで、上記アンド回路４８
に対しては、バーンオフ指令信号をゲート信号として供
給し、アンド回路４１に対してはインバータ４４により
上記バーンオフ指令信号を反転した信号をゲート信号と
して供給する。上記オア回路４６に対しては、上記同期
信号発生回路４０からエンジン回転に同期する信号を供
給する。

すなわち、バーンオフ制御を実行しない通常の空気流量
測定状態の時は、バーンオフ指令信号が存在しないもの
であるため、アンド回路４１に対してゲート信号が与え
られ、同期信号発生回路４０ｈ１らの・エンジン回転に
同期した信号が、加熱開始信号としてオア回路４２から
取り出されて、上記したような空気流山の検出測定動作
が実行されるものである。

これに対して、バーンオフ制御状態では、上記バーンオ
フ指令信号が立上がるものであり、アンド回路４８に対
してゲート信号を与え、またアンド回路４１に対するゲ
ート信号を断って上記エンジン回転に対応する加熱開始
信号の出力が停止される状態とされる。したがって、こ
の状態では加熱周期信号発生回路４５からの周期信号に
対応して発生されるワンショット回路４７からのデユー
ティ設定されたパルス状の信号がアンド回路４８から取
り出され、この信号がオア回路４２を介して加熱開始信
号として出力され、前記フリップフロップ回路３４に対
してセット指令信号として供給されるようになる。すな
わち、感温素子１１が上記デユーティ設定されたパルス
状信号に対応した加熱電流によって加熱制御されるよう
になるもので、このパルス状信号のパルス幅を上記測定
検出時の感温素子１７に供給される加熱電流幅より充分
に大きく設定することにより、感温素子１７は空気流量
測定時に比較して充分に＊ｉ状態まで加熱制御され、不
要付着物を焼却するようになる。

第７図は上記のように構成される装置の通常の空気流量
検出動作状態、およびバーンオフ指令による付着物焼却
動作状態を対比して示すもので、（Ａ）は感温素子１７
の温度状態を示しており、空気流量検出の制御状態の温
度は、約１７０℃の状態に設定制御されるようになって
いる。これに対して、焼却状態では、約８００℃に設定
されるようにするものである。また、（Ｂ）はこのよう
に加熱制御される感温素子１１に対する印加電圧の状態
を示すもので、この印加電圧は（Ｃ）図の加熱開始信号
、および（Ｄ）図に示すコンパレータ３３の出力状態に
よって設定制御される。ここで、加熱電流制御幅を設定
するフリップフロップ回路３４は、レベルトリガ型のも
のを用いるもので、そのセット端子に対する信号がハイ
レベルの状態では、常にセット状態に保持されているも
のである。

すなわち、エンジン１１の停止時に感温素子１７に対す
る付着物の焼却を実行するものとすると、エンジン制御
ユニット１８の上記第６図に示したような回路部分から
、有効レベル３ｍｓ、無効レベル２ｍｓのパルス信号が
発生され、この信号によってフリップフロップ回路３４
は、上記有効レベル期間中ではコンパレータ３３の出力
に関係せずセットされ、感温素子１１に対してその間加
熱電流が供給されてその温度が上昇する。

この場合、上記有効期間の設定される信号、すなわちバ
ーンオフ指令信号は、加熱間隔信号として設定されるよ
うになるものであり、空気流量検出装置に対してはこの
バーンオフ制御のために特別の配線等の構成は不要であ
り、バーンオフ制御用の特別の回路構成は不要である。

そして、第６図に示した制御手段をエンジン制御ユニッ
トを構成するマイクロコンピュータによって設定するよ
うにすれば、前回バーンオフ時からの走行距離に応じた
焼却温度を容易に可変設定することができ、ざらにバー
ンオフの初期温度を高く、徐々に低くなるように制御し
て感温素子１７に関係する周辺部品を熱から保護したり
、また焼却時間の短縮等の状況に応じた焼却制御が可能
とされるものである。

尚、上記バーンオフＩＩＪｍを実行する場合の加熱電流
の幅は、大きい程感温素子１１を構成する抵抗素子Ｒｈ
は高湿に加熱制御されるもので、この感温素子１１の温
度Ｔｂは加熱信号のデユーティ比によって定まり、次の
式で表現される。

（Ｖ２／Ｒｈ　）　・Ｄ＝Ｃ−ｈＡ　（Ｔｂ　−Ｔａ　
）ここで、Ｖ：感温素子１７の両端の電圧、Ｄ：加熱パ
ルスデューティ比、ｈ：熱伝達率、Ａ：感温素子１７の
伝熱面積、Ｔａ：流体（空気流）温度、Ｃ：比例定数。

尚、これまでの説明ではバーンオフ指令はエンジン１１
の停止時に発生ずる状態で説明したが、このバーンオフ
制御はエンジン１１の運転状態において、例えばアイド
リンク運転時に実行するようにしてもよいものである。

このような場合、特に加熱周期信号発生回路４５からの
信号に対応して、バーンオフ信号を発生するようにする
必要は無く、エンジン回転に対応する同期信号発生回路
４０からの信号にもとずいてバーンオフ加熱開始信号を
発生するようにしてもよい。すなわち、第６図において
オア回路４６を介して同期信号発生回路４０からの信号
を取り出し、ワンショット回路４７を駆動制御するよう
にすればよいものである。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、感温素子に対して付着
物が存在する状態でのバーンオフ制御に際して、上記感
温素子の接続設定されるブリッジ回路に対して平衡条件
を変更させることなく、上記付着物の焼却処理を実行す
ることができるものであり、またこのバーンオフ時に上
記感温素子を焼損等の障害から確実に保護することがで
きるもので、内燃機関の電子的な制御を安定して信頼性
の高い状態で実現させるものである。

【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
を説明する構成図、第２図および第３図はそれぞれ上記
制御装置で使用される空気流量検出装置を構成する空気
流量センサの感温素子部分の構成を説明する図、第４図
は上記空気流量検出装置を説明する構成図、第５図は上
記検出装置の動作状態を説明する信号波形図、第６図は
上記検出装置に対する加熱開始信号の発生手段を説明す
る構成図、第７図はバーンオフ指令状態における加熱信
号発生状態を通當の空気流量検出状態と対比して示す信
号波形図である。 １１・・・エンジン、１６・・・空気流量検出装置、１
７・・・感温素子、１８・・・エンジン制御ユニット、
１９・・・回転速度検出装置、３０・・・補助感温素子
、３３・・・コンパレータ、３４・・・フリツプフロツ
プ回路、３６トランジスタ（加熱電流制御）、４５・・
・加熱周期信号発生回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２　図　８３　ＷＩ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の吸気管に対して設けられた電気的に加
   熱制御される温度抵抗特性を有する感温素子と、この感
   温素子に対して周期設定されるパルス状加熱電流を供給
   する手段と、上記パルス状加熱電流によって加熱制御さ
   れる上記感温素子の温度を検知しその温度上昇状態に対
   応して上記加熱電流の加熱パルス幅を設定する手段と、
   上記加熱パルス幅に相当する信号を上記内燃機関の制御
   用の吸入空気流量測定信号として出力する手段と、上記
   機関の所定の状態で上記空気流量と関係の無い加熱パル
   ス幅を設定しこの加熱パルス幅の設定される加熱電流に
   よって上記感温素子を加熱制御する手段とを具備し、こ
   の加熱制御手段では、上記測定ｔｉＩＩｔＩｌ状態より
   その加熱パルス幅を長く設定して上記感温素子の温度を
   上昇設定するようにしたことを特徴とする内燃機関の制
   御装置。
2. （２）上記感温素子を加熱制御する手段の所定の状態は
   、上記機関の停止状態に対応して設定され、感温素子の
   温度上昇状態でバーンオフ制御が実行されるようにした
   特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の制御装置。