JPS60252138A - エンジンの燃料制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はエンジンの燃料制御装置に関するものである
。

〔従来技術〕

最近、車両用エンジンにおいては、吸入空気量センサの
出力に応じて燃料を供給する方式の燃料制御装置が採用
される傾向にある。そしてこの方式の燃料制御装置にお
いて使用される吸入空気量センサには従来から種々のタ
イプのものが知られているが、その１例として、熱線式
吸入空気量センサがあり、これはホントワイヤといわれ
る熱線の放熱現象を利用して吸入空気量を検出しようと
するものである。ところでこの熱線式吸入空気量センサ
では、使用時間が長くなってホントワイヤに空気中のご
み等の異物が付着するとホットワイヤの放熱特性が変化
し、検出精度が低下することから、ホットワイヤの経時
劣化に対処することが要求される。

そしてこのようなホットワイヤの経時劣化に対処する方
法としては、従来、特開昭５５−１３９９３９号公報に
示されるように、エンジンの初期状態における吸入空気
量センサの零点出力をメモリに記憶させておき、これと
通常のエンジンの運転状態における吸入空気量センサの
出力とから実際の吸入空気量を算出するという方法があ
る。

しかるに熱線式吸入空気量センサの出力と実際の吸入空
気量との間には一般に第７図に曲線ａで示すような関係
があり、吸入空気量が少ないときにはセンサ出力は急激
に変化するため、記述のようなセンサの零点出力はこれ
を正確に検出することは難しく、従って上記従来公報記
載の方法では本質的に大きな誤差が生ずるおそれがある
。

また−上記ホントワイヤの経時劣化に対処する他の方法
として、従来、所定のタイミングでホットワイヤを加熱
して該ホントワイヤに付着した異物をバーンオフ（ｂｕ
ｒｎ−ｏｆｆ　）　、即ち焼切ることによって、ホソ［
・ワイヤの放熱特性を一定に保持しようという方法があ
る。

しかしながらこのバーンオフによる処理方法では、ホッ
トワイヤにはエンジン側から吹き返されたオイルと空気
中の細かな石等とが一緒になって付着することがあり、
このような異物はこれを加熱してもバーンオフできない
ため、ホントワイヤの放熱特性を一定に保持できず、ホ
ントワイヤの経時劣化に対して完全に対処できるもので
はない。

そのためホットワイヤに付着した異物が断熱材として作
用するので、ホットワイヤの検出する空気量は実際の吸
入空気量よりも少なくなってしまうことになる。

〔発明の目的〕

この発明はかかる問題点に鑑み、ホットワイヤの経時劣
化に完全に対処して検出精度を保証できるエンジンの燃
料制御装置を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

そして本件発明者は上述のホットワイヤの経時劣化に対
して完全に対処できる方法を開発せんと鋭意研究した結
果、上述のバーンオフによる処理とセンサ出力の補正と
を・うまく組合せれば、ホットワイヤの経時劣化に完全
に対処できることを見出した。

即ち、上述のようにホットワイヤに対してバーンオフ処
理を行った場合、該ボットワイヤは約１０００℃前後と
高温となっているが、処理後にはこのホットワイヤの温
度は該ホットワイヤと雰囲気との間の熱伝導によって急
激に低下する。このときの温度低下の度合はホットワイ
ヤに付着残存しているバーンオフできない異物の量によ
って異なり、異物の量が多くなればなるほど小さくなる
。従ってこのバーンオフ直後におけるホットワイヤの時
間経過に対する温度低下割合を検出するようにすれば、
バーンオフできない異物が付着したことによる劣化が分
り、この温度低下割合を用いればセンサ出力を正確な値
に補正できるものである。

そこでこの発明は、第６図の機能ブロック図に示される
ように、燃料制御手段２４によって熱線式吸入空気量セ
ンサ２５の出力に応じて燃料を供給するようにし、又異
物焼切手段２０によって−［−記熱線式吸入空気量セン
サ２５の熱線部を所定のタイミングで加熱して該熱線部
にイ」着した異物を焼切る一方、劣化検出手段２１で］
二組加熱後の熱線部の時間経過に対する温度低下割合を
検出し、劣化補正量設定手段２２で上記温度低下割合が
小さくなるに従って大きな劣化補正量を設定し、劣化補
正手段２３により上記劣化補正量設定手段２２の出力に
応じて上記熱線式吸入空気量センサ２５の出力を補正す
るようにしたものである。

〔実施例〕

本発明の詳細な説明に先立ち、まず熱線式吸入空気量セ
ンサの原理について説明する。

抵抗線に電流を流してこれを加熱し、該抵抗線を気体中
に置くと、気体の流れによって熱が奪われ、抵抗線の抵
抗（＾が変化する。この抵抗値変化を利用して気体の流
速を測定するのが熱線式吸入空気量センサである。

熱線の冷却法則についてはキング（］（ｉｎｇ）によっ
て、次式り１）に示されでいる。

・・・ｆｌ） Ｈ：ｉＱ線から毎秒失われる熱量 に：気体の熱伝導率 Ｔ：熱線の温度 Ｔｏ：気体の温度 Ｉ！、：熱線の長さ ｄ：熱線の直径 ρ：気体の密度 Ｃｐ：気体の定圧比熱 Ｖ：気体の流速 与えられた寸法の熱線を一定温度に保つことにより、式
（１）は次式（２）のように変形できる。

Ｈ＝Ｃ］、−會−ｖ　＋　Ｃ２・・・（２）ＣＩ、Ｃ２
：定数 一方、熱線から失われる熱量Ｈは、電流で加熱されて発
生する熱量■２・Ｒ／　Ｊと等しく、式（２）は次式（
３）で表される。

Ｉ２・Ｒ −−−−−＝　Ｃ１−！−ｖ　＋０２　・・・（３）Ｉ
：熱線に流れる電流値 Ｒ：熱線の抵抗値 Ｊ：熱の仕事当量 ここで」−述のように熱線を一定温度に保つとＪ。

Ｒとも定数となり、式（３）は次式（４）のように書け
る。

１２　ｚ　ｃ　３−循盃−（４１ Ｃ１定数 Ｑｍ：質量流量 但し、Ｑ　ｒｎ　＝　Ｓ・ρ・Ｖ Ｓ：熱線の管路面積 この式（４）から熱線に流れる電流を検出することによ
り、質量流量が測定できるものである。

次に本発明の実施例を図について説明する。

第１図及び第２菌は本発明の一実施例によるエンジンの
燃料制御装置を示す。図において、１はエンジンで、該
エンジン１の吸気通路２にはスロットル弁３の下流側に
燃料噴射弁４が配設され、又吸気通路２の上流端はエア
クリーナ５に至ってオリ、一方エンジン１の排気通路６
には０２センサ７が配設されている。

そし”ご上記吸気通路２のエアクリーナ５下流側には熱
線式吸入空気量センサ８が配設されている。

この熱線式吸入空気量センサ８はブリッジ９と該ブリッ
ジ９への通電を制御する制御回路１０とからなり、上記
ブリッジ９は吸気通路２内に配設されたホットワイヤ（
熱線部）１１、ブリッジ抵抗１２．１３’、１４及び温
度補償抵抗１５によって構成されている。

また第１図中、１６ばエンジン回転数を検出する回転数
センサ、１７はエンジン冷却水の水温を検出する水温セ
ンサ、１８はマイクロコンピユータ等からなるエンジン
制御回路で、該制御回路１８は一上記各センナ７．８，
１６．１７の出力を受け、燃料噴射パルスを作成して一
上記燃料噴射弁４に加えるという燃料噴射制御を行う。

またこのエンジン制御回路］８は、バーンオフ処理条件
が成立したときに熱線式吸入空気量センサ８の制御回路
１０にバーンオフ信号Ｂを加え、ホノトワ・イヤ１１を
加熱してこれに付着して異物を焼切るというバーンオフ
処理を行わせる。さらにこのエンジン制御回路１８は、
上記バーンオフ終了後においてホットワイヤ１１の時間
経過に対する温度低下割合を検出し、この温度低下割合
が小さくなるに従って大きな劣化補正量を設定し、それ
以降の燃料噴射制御ではこの劣化補正量でもってセンサ
８出力を補正するという制御を行う。

なお以上のような構成において、制御回路】０が第６図
の異物焼切手段２０となっており、又上記エンジン制御
回路１８が第６図の劣化検出手段２１、劣化補正量設定
手段２２．劣化補正手段２３及び燃料制御手段２４の各
機能を実現するものとなっている。

次に第３図ないし第５図を用いて動作について説明する
。ここで第３図は劣化後及び劣化前におけるバーンオフ
後のセンサ出力ａ、ｂの変化を、第４図はセンサ出力の
補正動作の２＋コーチヤ　ト番５．第５図はセンナ出力
の補正動作のタイミングチャートを示す。

エンジンが作動すると、０２センサ７で排気力゛ス中の
酸素濃度が、吸入空気量センサ８で吸入空気量が、回転
数センサ１６でエンジン回転数が、水温センサ１７でエ
ンジン冷却水の水温が各々検出され、各センサ７．８．
１６．１７の信号はエンジン制御回路１８に加えられる
。そしてエンジンの冷間時においては、エンジン制御回
路１８ではエンジン回転数と吸入空気量とから基本燃料
噴射パルスがめられるとともに、この基本燃料噴射パル
スは水温センサ１７の出力に応じて補正され、これが実
際燃料噴射パルスとして燃料噴射弁４に加えられる。こ
のように冷間時には冷却水温に応じて補正された量の燃
料が噴射供給されることとなる。

またエンジンの暖機後において、該エンジンが中、低負
荷状態の場合には、エンジン制御回路１８では上記基本
燃料噴射パルスは０２センザ７の出力に応じ、空燃比が
リンチの時はリーン、り一ンの時はリンチとなるように
補正され、これが実際燃料噴射パルスとして燃料噴射弁
４に加えられる６、このように中、低負荷時には、燃料
噴射量はフィードバック制御されることとなる。

またエンジンの暖機後において、該エンジンが高負荷状
態の場合には、エンジン制御回路１８では上記基本燃料
噴射パルスが作成されると、それがそのまま実際燃料噴
射パルスとして燃料噴射弁４に加えられる。このように
高負荷時は燃料噴射量はエンジンの運転状態に応じて制
御される。

ここで上記吸入空気量センサ８の動作について説明する
。上記吸入空気量センサ８では、吸気温ＴＡからのホソ
ｉ・ワイヤ１１の温度変化ＴＢを一定に保つようにホッ
トワイヤ１１に流れる電流Ｉをフィードバック制御し、
この電流■を抵抗１４により電圧ＶＱとして検出するこ
とで、吸入空気量Ｑを測定する。

ホットワイヤＪ１の抵抗値ＲＢと温度補償抵抗１４の抵
抗値ＲＣとは各々式（５）９式（６）のような関係にあ
る。ここでブリッジ抵抗１２の抵抗値をＲ１とし、又Ｒ
Ｂ、（ＲＣ＋Ｒ１）の抵抗温度係数を等しくする。

ＲＢ記ＴＡ＋ＴＢ　・・・（５） （ＲＣ＋Ｒ１，）（Ｘ：ＴＡ　・・・（６）従って吸気
温ＴＡにおいて、温度上昇ＴＢを一定に保つように制御
することは、式（７）を満たすように電流■を制御する
ことである。ここでブリッジ抵抗１３．１４の抵抗値を
Ｒ２，Ｒ３とする。

（ＲＣ＋ＲＩ　）：　Ｒ２＝ＲＢ　：　Ｒ３・・・（７
）第２図において、電圧ＶＱ−ＶＲとなるように制御回
路１０で、電圧■０を制御することで、−１−記のこと
が実現できる。ここでＩ＞１となるように抵抗値を設定
する。

そして上述のようにして燃料噴射制御が行われている際
に、キースイッチがＯＦＦにされて、例えば５秒が経過
しバージオフ処理条件が成立すると、エンジン制御回路
１８から吸入空気量センラー８の制御回路１０の制御端
子１０ａにノ＼−ンオフ信号Ｂが加えられ、該制御回路
〕０からブリッジ９に大きな電流が流れてホ・ノ１−ワ
イヤ１】が加熱され、該ホントワイヤ１１に付着した異
物がノーーソオフされることとなる。

そして時間Ｔ１において第５［ｍ（ａｔに示すようにバ
ーンオフ処理が終了すると（第４図のステップ３０．３
１参照）、第３図に曲線ａ、ｂ（曲線すが初期状態）で
示ずようにホットワイヤの温度、従ってセンサ出力ＶＱ
は劣化状態に応した速さでもって室温まで低下すること
となる。その際、エンジン制御回路１８では第５図（ｂ
ｌに示すよ・うに補正動作が開始され、第５図（ｃｌに
示すようにセンサ８の出力端子８ａ、８ｂ間の電圧ＶＱ
が基準電圧ＶＳＴに達するまでの時間Ｔ２が計測され（
第４図のステップ３２〜３５参照）、時間Ｔ２において
第５図ｔｃ）に示すように計測が終了すると、第５図（
ｄｉに示すように、その計測値ｔ２と初期状態（劣化な
し）において同様にしてめた計測値ｔ１とからＣ＝に−
Ｂ／１２　（Ｋ：定数）という式を用いて補正係数（劣
化補正量）が算出され、この値でもって補正係数メモリ
の値が書き換えられ（第４図のステップ３′ｒ・参照）
、その後時間Ｔ３において電源がＯＦＦされる（第４図
のステ・ノブ３Ｂ参照）。

従って以後の燃料噴射制御においては、吸入空気量セン
サ８の出力ＶＱば上記メモリ内の補正係数Ｇ　（＝に−
ｔｌ　／１２　）でもって乗算補正され、これを用いて
燃料噴射パルスが作成されることとなる。これによって
、ボッ１−ワイヤ】］に付着した異物が放熱を阻害して
、吸入空気量を実際よりも少なく検出しても、これを補
正できるものである。

以上のような本実施例の装置では、バーンオフ処理によ
ってホットワイヤの異物を焼切るようにしたので、ホッ
トワイヤの劣化を抑制できる。また焼切れない異物によ
るホットワイヤの劣化に対してはバーンオフ後の温度低
下割合を調べて劣化状態を検出し、それに応じてセンサ
出力を補正するようにしたので、センサ出力を正確に較
正でき、吸入空気量の検出精度を長期にわたって保証で
きる。なお、本実施例では基準電圧に達する時間によっ
て劣化を検出しているが、バーンオフ後から所定時間経
過した時の電圧によっても、また単位時間当りの電圧の
低下割合によっても劣化の検出は同様に行なうことがで
きる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係るエンジンの燃料制御装置に
よれば、熱線式吸入空気量センサにバーンオフ処理を行
い、バーンオフ後熱線の温度低下割合を検出し、これに
応じてセンサ出力を補正するようにしたので、検出精度
を長期にわたって保証できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるエンジンの燃料制御装
置の構成図、第２図は上記装置における熱線式吸入空気
量センサの構成図、第３図は上記装置の動作を説明する
ためのバーンオフ後のセンサ出力の時間的変化を示す図
、′＠４図は上記装置におけるセンサ出力の補正動作を
説明するためのフローチャートを示す図、第５図ｆａ）
〜（ｄ）は上記センサ出力の補正動作におけるバーンオ
フ信号Ｂ。 補正期間２計測終了、及び補正係数の書換えのタイミン
グチャートを示す図、第６図は本発明の構成を示す機能
ブロック図、第７図は従来装置の欠点を説明するための
吸入空気量とセンサ出力との関係を示す図である。 ８・・・熱線式吸入空気量センサ、１０・・・制御回路
、１１・・・ホントワイヤ（熱線部）、１８・・・エン
ジン制御回路、２０・・・異物焼切手段、２１・・・劣
化検出手段、２２・・・劣化補正量設定手段、２３・・
・劣化補正手段、２４・・・燃料制御手段、２５・・・
熱線式吸入空気量センサ。 特許出願人　マツダ株式会社 代理人　弁理士　早　瀬　憲　− 第１図 第２図 ８ 第３図 時間− 第５図 （（］）ハ゛−・／り作乞Ｂト］一 時間一 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　熱線式吸入空気量センサの出力に応じて燃料を
   供給する燃料制御手段と、上記熱線式吸入空気量センサ
   の熱線部を所定のタイミングで加熱して該熱線部に付着
   した異物を焼切る異物焼切手段と、上記加熱後の熱線部
   の時間経過に対する温度低下割合を検出する劣化検出手
   段と、該劣化検出手段の出力を受け上記温度低下割合が
   小さくなるに従って大きな劣化補正量を設定する劣化補
   正量設定手段と、該劣化補正量設定手段の出力に応じて
   上記熱線式吸入空気量センサの出力を補正する劣化補正
   手段とを設けたことを特徴とするエンジンの燃料制御装
   置。