JPS61126354A - エンジンの制御装置 - 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】 ［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利用される、吸入空気流量の測定
手段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いて例えば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、点火時期制御等を実行するものであ
る。

このようなエンジンの運転状態の監視手段としては、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、スロッ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流山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。この測定装置は、吸気管の中に温度によ
って抵抗値が変化する温度特性を有する抵抗体によって
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、こ
の感温素子の温度が特定される温度状態に制御設定され
るように上記加熱電流をフィードバック制御するように
構成している。すなわち、この加熱電流の状態から、上
記吸気管に流れる空気流］を測定検出できるようになる
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
電流によって一定温度状態に加熱制御するような構成の
ものにあっては、空気流量が例えば１００倍変化するの
に対して、その測定出力は約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な状態にある。このた
め、この空気流！測定装置を内燃機関の制御用として用
いるためには、検出信号の増幅回路に対してオフセット
処理手段を設定する必要があり、そのための制御回路が
複雑な状態となる傾向にある。

また、マイクロコンピュータを利用してエンジ　　　１
ンの制御装置を構成するような場合にあっては。

測定装置からのアナログ的な出力信号をディジタル信号
に変換する必要があり、このようなディジタル信号に変
換するために非常に精度の高いＡ／Ｄ変換が要求される
ようになる。

［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空気量の測定検出感度が充分に
良好な状態に設定できるようにすると共に、エンジンの
運転制御状態に最も適合できる検出信号が得られるよう
にして、また特に高精度な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Ｉ装置にあっては
、空気流量測定装置において、雑音信号等が測定制御信
号に対して含まれるような状態となって、測定出力信号
に誤りが発生するような状態となった場合にあっても、
その雑音信号によって影響された出力信号を効果的に修
正して、エンジン制御用には空気流量に対応した精度の
高い信号が結合され、高精度のエンジン制御が実行され
るようにするものである。

［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は、特定
される周期で発生される通電開始信号によって加熱電流
の供給制御される感温素子を、吸気管の中に設定するよ
うに構成する空気流量測定装置を備えるもので、上記加
熱電流によって感温素子を発熱制御し、この感温素子の
温度が特定温度状態となった時に上記加熱電流を遮断制
御するようにして、この加熱電流の時間幅に対応した空
気流量測定出力信号を発生させるようにする。この場合
、上記通電開始信号に対して雑音信号が混入したような
場合には、この雑音信号によって加熱電流が発生制御さ
れ、出力信号に誤差が発生するようになるものであるが
、この雑音信号に対応して発生された出力信号と正常な
通電開始信号に対応して発生された出力信号との時間間
隔に基づいて、上記雑音信号に続く、正常な通電開始信
号に対応して発生された出力信号の時間幅信号を補正す
るように構成するものである。

［作用］ 上記のように構成されるエンジンの制御装置にあっては
、このエンジンに対して供給される吸入空気量が、ディ
ジタル的に処理できる時間幅で表現される信号となるも
のであり、制御ユニットを構成するマイクロコンピュー
タにおいて効果的に使用できるようになる。また、この
空気流量の測定手段に対して雑音信号が混入して誤った
出力信号が発生されるような状態となった場合にあって
は、この雑音信号によって発生された出力信号と正常な
出力信号との間の時間間隔に対応して、上記正常な出力
信号に対応する出力信号の時間幅が補正制御され、上記
雑音信号が存在しない状態に相当する時間幅信号に修正
されるものであり、エンジン制御のために使用される空
気流量測定信号は常に正確な状態に補正されて制御部に
対して供給設定され、安定したエンジン制御が実行され
るようになるものである。

［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図はその構成を示したもので、この図では示されて
いない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が設定される。この感温素子１
２は、例えば白金等の温度に対して抵抗値が変化設定さ
れる温度抵抗特性を有する抵抗体によって構成される。

この吸気管１１の内部には、さらにこの吸気管１１の流
れる空気の温度に対応して抵抗値が設定される、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。

このような感温素子１２に対しては、直列にして固定の
抵抗１４が接続され、また補助感温素子１３に対しては
直列にして固定の抵抗１５お″よび１Ｇの直列回路が接
続されている。この感温素子１２および補助感温素子１
３のそれぞれ直列回路は、それぞれブリッジ回路の１つ
の枝となるものであり、このブリッジ回路の入力端子部
となる感温素子１２と補助智 感温素子１３との接続点に対しては、開閉素子となるト
ランジスター７を介して加熱電力が供給設定されるよう
にする。

上記ブリッジ回路の出力端子部分、具体的には感温素子
１２と抵抗１４との接続点、および抵抗１５と１６との
接続点は、それぞれコンパレータ１８に対して２つの入
力信号として供給し、上記両出力端子部の電圧を比較す
るようにしている。そして、補助感温素子１３で計測さ
れる空気温度に対して、感温素子１２の温度が特定され
る温度状態まで上昇した時に、上記コンパレータ１８か
らの出力信号が立上がるように設定している。

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
る通電開始信号によってセット制御されるもので、この
通電開始信号は詳細は図示してないが、上記制御ユニッ
ト２０に対して供給される例えばエンジンの回転に同期
する信号に対応して発生される。そして、このフリップ
フロップ回路１９のセットおよびリセットに対応したパ
ルス時間幅の設定されたパルス状の信号は、出力回路２
１を介して上記エンジン制御ユニット２０に対し空気流
量測定信号として供給するものであり、また前記トラン
ジスタ１１のベースに対して供給し、フリップフロップ
回路１９のセット状態のときにトランジスタ１７が導通
制御されて、感温素子１２を含むブリッジ回路に対して
加熱電力が供給設定されるようにする。

この場合、上記トランジスタ１７を介して取出される加
熱電力の電圧状態は、基準電圧電！ｌ１ｉｉ２２で発生
される基準電圧信号と共に差動アンプ２３に供給し、こ
の差動アンプ２３によって上記トランジスタ１７のベー
ス電位を制御して、感温素子１２に対して供給される加
熱電力の電圧状態が基準設定されるようにするものであ
る。

第２図は上記のように構成されるエンジンの制御用の吸
入空気量を測定検出する空気流量測定装置の基本的動作
を説明するもので、エンジン制御ユニット２０からは、
（Ａ）図に示すような例えばエンジンの回転に同期する
状態で通電開始信号が発生される。この信号はフリップ
フロップ回路１９をセット制御し、その出力信号が（Ｂ
）図のように立上がるようになり、この信号によってト
ランジスタ１７が導通制御されて感温素子１２に対する
加熱電力がこの（Ｂ）図のように立上がるようになる。

このようにして加熱電力が立上がると、感温素子１２の
温度が（Ｃ）図に示すように空気流量に対応した速度で
上昇するようになるものであり、その温度が特定される
温度状態まで上昇すると、（Ｄ）図に示すようにコンパ
レータ１８からの出力信号が発生して、この出力信号に
よってフリップフロップ回路１９がリセットされる。フ
リップフロップ回路１９がリセットされると、感温素子
１２に対する加熱電力が遮断され、その温度が低下して
次の加熱サイクルを待機するようになる。

すなわち、感温素子１２に対して一定電圧状態に設定さ
れた加熱電力が供給されると、この感温素子１２の放熱
特性の状態、すなわち吸気管１１の内部に流れる空気流
量に対応する状態で、この感温素子１２の温度上昇特性
が設定されている。したがって、感温素子１２に対して
加熱電力が供給されている場合のＴ￥ＡＩ素子１２の温
度上昇特性は、吸気管１１の空気流量に対応するものと
なり、フリツプフロツプ回路１９のセットされている時
間幅、すなわち加熱電力の供給時間幅は上記空気流量に
対応するようになる。したがって、このフリップフロッ
プ回路１９のパルス状に制御される出力信号のパルス時
間幅は、測定空気量を表現するようになるものである。

このように測定動作する空気流量測定装置において、例
えば第３図の（Ａ）に示すように正規の通電開始信号Ｔ
ｉｎ１　、Ｔｉｎ２　、・・・に対して雑音信号Ｎが混
入した状態となると、この雑音信号Ｎによってフリップ
フロップ回路１９がセットされ、感温素子１２に対する
加熱電力が立上がり制御されるようになる。すなわち、
正常な通電開始信号Ｔｉｎ１　、Ｔｉｎ２　、・・・お
よび雑音信号Ｎにそれぞれ対応して（Ｂ）図に示すよう
に出力信号ＴＯＵｔ１、Ｔ　ｏｕｔ２、・・・およびＴ
ｎが発生されるものであるが、この場合出力回路から得
られる信号は、この測定装置を構成するトランジスター
１、コンパレータ１８等のスイッチング時間の遅れに対
応して、（Ａ）図の信号からそれぞれ時間Ｔｄｌ、Ｔｄ
２、・・・遅れて立上がるようになる。この遅れ時間は
、雰囲気温度、構成回路素子の固体差等によって特定さ
れるものであるが、例えば通電開始信号の立上がり時間
より特定される時間幅Ｔ１とＴａ２の範囲に収まるよう
になる。したがって、エンジン制御ユニット２０では、
上記時間幅Ｔｌ１ｌ〜Ｔｌ１１２の範囲に入力される信
号を、正規の測定信号と判断して使用し、それ以外の入
力信号を雑音信号に関係するものとして使用しないよう
に、入力信号の選択制御を行うことによって、正常な空
気流量測定信号のみを使用することができる。

このように構成される装置にあっては、前記したように
通電開始信号Ｔｉｎ１に対応して感温素子１２がＴｏｕ
ｔｌに対応する時間幅で加熱電力が供給され、この感温
素子１２の温度が同図の（Ｃ，）に示すように上昇し、
この加熱電流の立下がり時よりこの感温素子１２の温度
が特定される状態で低下するようになるものであり、次
の通電開始信号が立上がる状態となった時には、（Ｃ）
図に破線で示すように加熱電流の供給待機状態までその
温度が低下している。これに対して、正常な通電開始信
号Ｔｉｎ２が発生する以前に雑音信号Ｎが存在すると、
感温素子１２の温度が充分下降する以前に加熱電力が供
給設定されるようになり、この加熱電力に対応して雑音
に対応した出力信号Ｔｎが発生され、感温素子１２の温
度も特定温度状態まで上昇設定されるようになる。

この場合、上記雑音信号Ｎと通電開始信号Ｔｉｎ２との
間隔は、正常の通電開始信号間隔より充分小さな状態と
なる。したがって、信号Ｔｎに対応して加熱制御された
感温素子１２の温度が充分低下する以前に通電開始信号
Ｔｉｎ２に対応した加熱電力が感温素子１２に対して供
給されるようになり、感温素子１２は高い温度状態から
加熱開始されるようになる。すなわち、通電開始信号Ｔ
ｉｎ２に対応して加熱電力の供給設定される感温素子１
２の温度は、その加熱電力の立上がり時においてΔＴ１
だけ高い状態にあり、この感温素子１２はこの高い温度
状態から加熱されるようになる。このため、この通電開
始信号Ｔｉｎ２に対応して発生される出力信号Ｔｏｕｔ
２の時間幅は、正常な測定値に比較して短い状態になっ
てしまう。

ここで、通電開始信号Ｔｉｎ１に対応して発生される出
力信号Ｔｏｉｔ１の立下がりから次の通電開始信号Ｔｉ
ｎ２に対応して発生される出力信号Ｔ　０ｔｌｔ２の立
上が・りまでの時間をｔ、および雑音信号Ｎに対応して
発生される出力信号Ｔｎ　　（複数個ある場合には最後
の出力信号Ｔｎ）の立下がりから通電開始信号Ｔｉｎ２
に対応して発生される出力信号Ｔ　ｏｕｔ２の立上がり
までの時間をｔｌとし、加熱電力が供給されている状態
での感温素子１２の温度上昇の傾き（感温素子１２の温
度上昇分／加熱時間）をα、冷却時の傾きをβとすると
共に、通常状態での感温素子１２の温度上昇幅をΔＴと
すると、第３図の（Ｃ）より次の式が成立つ。

Δ丁−ΔＴ１−βｔ１ ΔＴ−βｔ および、 Ｔｏｕｔ２−Δ丁−ΔＴ１／α Ｔｏｕｔｌ−ΔＴ／α したがって、雑音信号によってパルス時間幅の短くなっ
た出力信号Ｔｏｕｔ２を補正して、正常な状態で発生さ
れた出力信号Ｔ　ｏｕｔｌの時間幅と等しくするために
は、出力信号ＴＯｕｔ２を（ｔ／１１　）倍すればよい
。そして、このような補正動作を例えばエンジン制御ユ
ニット２０で補正演算処理すれば、雑音信号の存在によ
る誤った空気流量測定信号が確実に補正設定され、例え
ば燃料噴射量の演算に対して使用されるようになるもの
である。

次に、このような雑音信号の存在によって発生する測定
出力信号の誤差を補正処理する手段を説明するものであ
るが、まず第４図は上記のような空気流量測定装置の計
測動作を実行する回転信号割込み（点火信号による）発
生のルーチンを示している。まずステップ１０１でエン
ジンの回転に同期する状態で発生している点火信号を検
知し、その発生時刻Ｃ３を、例えばエンジン制御ユニッ
ト　　　　　１に設定されるＣＰＵに関係するフリーラ
ンニングカウンタＣの値から読取る。そして、ステップ
１０２で上記点火信号に対応する通電開始信号Ｔｉｎが
発生されるようになる。

このようにして通電開始信号が発生されると、前述した
ように測定出力信号が発生するも、のであるが、この出
力信号”ｒｏｕｔの立上がりに同期して第５図に示すよ
うな割込みルーチンが実行される。

すなわち、まずステップ２０１でこの割込みが発生した
時のカウンタＣの値が、正常な測定出力信号の発生する
許容範囲である通電開始信号の立上がり時刻Ｃ３に対し
て下限値Ｔ１を加えた値より大きいか否かを判定する。

また、ステップ２０２ではＣが上記Ｃ３に対して上限値
Ｔｍ２を加えた埴より小さいか否かを判定する。このス
テップ２０１および２０２での判定結果がいずれかでも
「ＮＯ」であれば、この出力信号は正常の通電開始信号
に対応して発生されたものではなく、雑音信号に対応し
て発生された出力信号Ｔｎと判定されるものである。そ
して、ざらに次のステップ２０３でこの出力信号ＴＯＵ
ｔが、前記回転信号割込みより最初に発生した出力信号
であるかを判定する。もし、２番目以降に発生した出力
信号であれば、上記許容範囲Ｔ１１〜Ｔ＋ｅ２の範囲に
入っていても、これは雑音信号に対応する出力信号と判
断されるものである。

このようにして、上記ステップ２０１〜２０３でこの出
力信号が正常な通電開始信号に基づいて発生された出力
信号であると判断されたならば、次のステップ２０４で
この割込みが発生した時のカウンタＣの計数値を立上が
り時刻Ｃ４として記憶する。

第６図は出力信号ＴＯｕｔの立下がりに対応する割込み
ルーチンを示すもので、この立下がり時刻をステップ３
０１でカウンタＣからＣ５として読取る。そして、次の
ステップ３０２ではこの出力信号がその前の正常な通電
開始信号が発生してから最初の出力信号であるか否かを
判定し、最初の出力信号と判定されたならばステップ３
０３に進み、またそうでない場合、例えば第３図（Ｂ）
の出力信号Ｔｎのように通電開始信号Ｔｉｎ１が発生し
てから、出力信号Ｔｏｕｔ１に続いて発生される２番目
の信号であると判定された場合にはステップ３０４に進
む。上記ステップ３０３では、ステップ３０１で読取っ
た時刻Ｃ５を時刻Ｃ１およびＣ２として記憶すると共に
、次のステップ３０４ではこのときのＴｏｕｔ時刻を雑
音信号に対応する出力信号７ｎの立下がり時刻Ｃ２とし
て読取り、記憶設定する。

上記ステップ３０３でＣ１およびＣ２を記憶設定したな
らばステップ３０５で前記第３図に示したｔ（＝０４−
ＣＩ　）およびｔｌ　　（−０４−０２）の演算を実行
し、ステップ３０６で出力信号の時間幅Ｔｏｕｔ　　（
−０５−０４）の演算を実行する。

ここで、上記時刻Ｃ２はこの第６図に示す割込みが発生
する毎に更新設定されるようになるものであり、したが
って第３図で示した雑音信号が発生していないような場
合には、Ｃ１とＣ２が一致する状態となる。そして、雑
音信号に対応する出力Ｔ０が存在する場合には、この信
号Ｔｎの立下がりの時刻となるものであり、また雑音信
号が一対の通電開始信号の間に複数個発生した場合には
、その最後の雑音信号に対応して発生された出力信号の
立下がり時刻となるものである。

このようにして出力信号のパルス時間幅Ｔｏｕｔが演算
されたならば、次のステップ３０７でその補正演算を実
行する。このステップ３０７では、上記ステップ３０５
で得られたでおよびｔｌに基づき上記出力信号ＴＯｕｔ
を補正して、修正された出力ＴＯｔ１Ｍ　を得るもので
ある。そして、ステップ３０８でこの修正された出力Ｔ
ｏｕｔ’　に基づき空気流量を算出し、エンジン制御ユ
ニット２０に対して空気流量信号として供給するように
するものである。

尚、上記実施例の説明では、雑音信号が混入した場合に
その次に発生する出力信号を補正する状態で説明したが
、この雑音信号による影響はこの雑音信号に続く次の出
力信号のみに限らず、さらにこれに続く正規の出力信号
にも影響が及ぶ状態となることがある。したがって、こ
のような点までも考慮して、雑音信号が発生した後は複
数回の出力信号に対しても順次補正演算が実行されるよ
うにすれば、より精度の高い信頼性のある空気流　　・
量測定出力が得られ、エンジンのより正確な精度の高い
制御が安定して実行されるようになる。

［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っ
ては、吸入空気流量が例えばマイクロコンピュータ等に
よって効果的に処理できる状態で発生されるばかりか、
この空気流量測定動作時に発生する雑音信号による悪影
響も効果的に排除されるものであり、非常に精度の高い
エンジン制御が安定して実行されるものである。

【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
を説明する構成図、第２図は上記制御装置の空気流量測
定動作の状態を説明する信号波形図、第３図は上記空気
流量測定時に雑音信号が混入した状態を説明する信号波
形図、第４図乃至第６図はそれぞれ上記空気流量の測定
装置の動作の流れを説明するフローチャートである。 １１・・・吸気管、１２・・・感温素子、１３・・・補
助感温素子、１７・・・トランジスタ（加熱電力開閉用
）、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、２１・・
・出力回路。 第１図 第　２　図 第３図 第４図　　、第５図 第６図 Ｔｏｕｔｌ劉へ杯 ＃−１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジンの電子的制御を実行するエンジン制御ユニッ
   トと、上記エンジンに対して吸入空気を供給する吸気管
   の中に設定された温度抵抗特性の設定される感温素子と
   、上記エンジン制御ユニットから特定される周期で通電
   開始信号を発生させる手段と、この手段で発生された通
   電開始信号に対応して上記感温素子を加熱制御しこの感
   温素子が特定される温度状態まで温度上昇する時間幅に
   対応する加熱電力を設定制御する手段と、この加熱電力
   時間幅に対応した時間幅の設定される出力信号を発生す
   る手段と、上記通電開始信号に対応して発生された上記
   出力信号の立下がりからその次の通電開始信号に対応し
   て発生された上記出力信号が立上がるまでの第１の時間
   幅ｔを測定する手段と、上記通電開始信号と上記出力信
   号のそれぞれ発生タイミングを対比して通電開始信号と
   同期的に発生されない雑音信号に対応して発生された状
   態の出力信号を判別する手段と、次の通電開始信号に最
   も近付いて発生された上記判別された雑音信号に対応す
   る出力信号の立下がりから上記次の通電開始信号に対応
   して発生された上記出力信号の立上がりまでの第２の時
   間幅ｔ１を測定する手段と、上記雑音信号に対応する状
   態で発生された出力信号に続く通電開始信号に対応して
   発生された出力信号を上記第１の時間幅および第２の時
   間幅ｔおよびｔ１に基づき補正制御する手段と、上記通
   電開始信号に対応して発生された出力信号を上記エンジ
   ン制御ユニットに対して吸入空気流量信号として供給設
   定する手段とを具備したことを特徴とするエンジンの制
   御装置。