JPS61291748A - 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、エンジンの燃料噴射量、点火時期等の制御
を実行するための、エンジンの運転状態を検出する手段
の改良に係るものであり、特に吸入空気流量の測定手段
を改良するようにしたエンジンの制御装置に関する。

［背景技術］ 例えば自動車用のエンジンにあっては、その燃料噴射量
、点火時期等はマイクロコンピュータ等を用いて構成さ
れたエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御され
るようになっている。このような制御ユニットにあって
は、エンジンの運転状態を監視するセンサ類からの検出
信号が供給設定されているもので、例えばエンジンの回
転数信号、冷却水濃度検出信号、スロットル関度信号、
空燃比検出信号、バッテリ電圧信号等が供給設定されて
いる。そして、エンジンの運転状態に最も関連し、また
燃料噴射量等に関連するものとして、吸入空気流量の測
定信号も、上記制御ユニットに対して供給設定されてい
る。

このようなエンジン制御用に使用される吸入空気流量の
測定手段としては、種々のものが知られているものであ
るが、例えば熱線式の空気流量測定装置が存在する。

この熱線式の空気流量測定装置にあっては、吸気管の中
に加熱電力によって発熱制御される温度−抵抗特性を有
する感温素子を設定し、この感温素子の加熱電力が供給
されている状態での温度上昇速度状態を観測するように
している。すなわち、感温素子は吸入空気流中に設定さ
れているものであるため、吸入空気流量に対応した放熱
特性が設定されるものであり、したがって例えば吸入空
気流量の大きい程温度上昇速度が遅い状態となるもので
あり、また感温素子を同じ温度状態に保つためには、空
気流量の大きい程、大きな加熱電力が必要となるもので
ある。

このような測定装置にあっては、感温素子の温度状態の
観測は、吸気管を流れる空気の濃度との関係で観測され
る。しかし、実際には感温素子の濃度測定特性は、周囲
温度に対して大きく左右されるものであり、例えば空気
温度が一２０℃のような状態となる寒冷状態では、正確
な吸入空気流量の測定を実行することが困難となり、例
えば燃料噴射量を精度の良好な状態で制御することが困
難となる。

［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、充分
なダイナミックレンジが設定されるようにして吸入空気
流量を測定することができるようにすると共に、特に吸
入空気温度の依存性を効果的に無くするようにして、常
に高精度の吸入空気流量の測定が実行されるようにし、
エンジン制御が高精度に実行される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。

［ｆｌ！ｉ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にあっては、吸入空気流
量を測定する手段として、吸気管の中に温度−抵抗特性
を有する感温素子、および空気温度に対応した抵抗値が
設定される空気濃度測定素子を設定し、感温素子に対し
て周期的に発生されるスタート信号に基づいて加熱電力
を供給制御するようにする。そして、上記感温素子の温
度が空気温度に対して特定される温度状態まで上昇され
る状態で上記加熱電力を遮断制御し、この加熱電力の供
給時間幅を表現した出力信号が発生されるようにする。

また、上記空気温度測定素子で測定される吸入空気温度
に対応して、記憶設定されるマツプから補償係数を読み
取り、この補償係数によって上記出力信号を補正１１Ｎ
ＩＩｔ、、て空気流量測定信号を求めるようにする。そ
して、この補正された測定信号に基づいて、例えばエン
ジン１回転当りの空気流量Ｇ／Ｎを求め、エンジン制御
ユニットにおいて、燃料噴射量等が演算されるようにす
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の吸入空気
流量測定手段にあって、空気濃度測定素子の測定値によ
って感温素子の濃度測定動作をブリッジ回路によって補
償しようとする状態では、リニアな補正しか実行できな
いものであり、例えば−２０℃の状態では実際の空気流
量と測定値との間には大きな誤差が存在するようになる
。したがって、この状態では実際の空気流量より少ない
空気流量を表現する測定出力が得られるようになり、適
正な燃料噴射量を設定することができないようになる。

これに対して、マツプに記憶設定した補償係数によって
測定出力信号を補正することによって、どのような温度
状態でも精度の高い吸入空気流量の測定が実行されるも
のであり、特にこの場合非常に小型化して構成できる状
態とされるものであるため、自動車用のエンジンに対し
ても効果的に利用され、常にエンジンは適正な状態に制
御されるようになる。

［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図はエンジンの制御装置を構成するエンジン制御ユ
ニット１１に対して、エンジンの吸入空気流量を測定す
る空気流量測定装置の構成を示しているもので、吸気管
１２の内部に感温素子１３および空気濃度測定素子１４
が取付は設定されている。ここで、上記感温素子１３は
例えば白金線等の特に温度に対して抵抗値が設定される
温度−抵抗特性を有するように構成され、加熱電力が供
給されることによって発熱制御されるようになっている
もので、吸気管１２内に流れる空気流にざらされるよう
になっている。また、上記空気温度測定素子１４も、上
記感温素子１３と同様に構成され、吸入空気温度に対応
した抵抗値が設定されるようになっている。

上記感温素子１３に対しては抵抗１５が直列に接続され
、また空気温度測定素子１４に対しては、抵抗１６およ
び１７が直列に接続されている。そして、感温素子１３
と空気温度測定素子１４に対しては、トランジスタ１８
によって構成される加熱電流開閉素子を介して制御ユニ
ット１１からの電源中Ｂが接続されているものであり、
この素子１３および１４と上記抵抗１５〜１７によって
ブリッジ回路が構成されるようになっている。そして、
感温素子１３と抵抗１５との接続点Ａ１および抵抗１６
と１７との接続点Ｂがこのブリッジ回路の出力端子とな
るものであり、この出力端子はコンパレータ１９に対し
て接続設定する。このコンパレータ１９は感温素子１３
の温度が、空気温度測定素子１４によって計測される空
気温度より特定される温度差が設定されるまで上昇した
ときに、出力信号が発生されるようになっている。

このコンパレータ１９からの出力信号は、フリップフロ
ップ回路２０のリセット端子に対して供給される。この
フリップフロップ回路２０は、エンジン制御ユニット１
１から出力されるスタート信号７ｉｎによってセット制
御されるものであり、そのセット状態のときの出力信号
は、上記トランジスタ１８に対して供給し、上記セット
状態で感温素子１３を含むブリッジ回路に対して加熱電
力を供給するようにしている。また、このフリップフロ
ップ回路２０のセ、ット時の出力信号は、バッファ２１
で適宜増幅して測定出力情報として取り出すものであり
、この出力情報はエンジン制御ユニット１１に対して供
給設定する。ここで、上記スタート信号Ｔｉｎは、例え
ばエンジンの回転に同期する信号によって構成されるも
のであり、周期的に発生されるようになりている。

また、上記トランジスタ１８からブリッジ回路に対して
供給される加熱電力の電圧は、抵抗を介して検出され、
ＯＰアンプ２２に対して供給される。

このＯＰアンプ２２には、基準電圧電源２３からの基準
電圧信号が供給され、上記加熱電力の電圧値と比較して
いるものであり、このＯＰアンプ２２の出力信号によっ
て上記トランジスタ１８のベースを制御し、上記加熱電
力の電圧が基準電圧状態にｌ１ｌＪ１１Ｉされるように
している。

そして、上記空気流量測定素子１４によって測定される
吸気管１２内の空気温度に対応する点Ｂからの空気温度
信号Ｖｋは、エンジン制御ユニット１１に対して供給設
定し、空気流量測定信号の補正制御のために使用される
ようにしている。

すなわち、上記のように構成される空気流量測定装置に
あっては、エンジンの回転に同期する状態でエンジン制
御ユニット１１から、例えば第２図の（Ａ）に示すよう
な周期的なスタート信号Ｔｉｎが発生され、この信号に
対応してフリップフロッブ回路２０がセットされる。そ
して、このフリップフロップ回路２０からの出力信号が
第２図（８）に示すように立上がり、このフリップフロ
ップ回路２０がセットされると、トランジスタ１８がオ
ン制御され、感温素子１３を含むブリッジ回路に対する
加熱電力が立上がり制御されて、感温素子１３は定電圧
制御された加熱電力によって発熱制御されるようになる
。この場合、感温素子１３は吸気管１２の中の吸入空気
流に対してさらされているものであるため、吸入空気流
量に対応する状態で放熱特性が設定され、したがって定
電圧状態の加熱電力が供給される状態では、感温素子の
濃度上昇速度が空気流量が大きい程遅（なる。すなわち
、感温素子１３の濃度は第２図の（Ｃ）に示すようにな
り、この濃度が空気濃度測定素子１４で測定される空気
温度に対して特定される濃度幅が設定される状態まで上
昇したときに、コンパレータ１９から第２図（Ｄ）に示
すように出力信号が発生されて、第２ＩＭ（Ｂ）で示す
ようにフリップフロップ回路２０がリセットされる。そ
して、このフリップフロップ回路２０のリセットに伴っ
て感温素子１３に対する加熱電力も遮断制御されるよう
になるもので、この加熱電力の供給時間幅が吸気管１２
に流れる空気流量に対応するようになり、空気流量測定
情報ＴＯｕｔとして出力され、エンジン制御ユニット１
１に対して供給されるようになる。

ここで、この空気流量測定装置の測定出力情報ＴＯｕｔ
は吸気温度Ｔａに対し、て ＴＯｔｌｔ４ａ−Ｔａ＋ｂ　　（ａ、ｂＬｔｌ数）のよ
うな特性を有している。完全な吸気温度依存性を無くし
、第３図のＡで示すような理想補償曲線を得るには、吸
気温度７ａに、対してｒｃ／Ｔａ　Ｊ（Ｃは変数）を乗
するように補償すればよいものである。しかし、実際に
は第１図で示したようにブリッジ回路を組むことによっ
てリニアな第３図にＢｌ’示すような補償「ｄ−Ｔａ　
＋ｅＪ　（ｄ、　ｅは変数）を行っている。したがって
、第３図に斜線で示すような範囲の補償ずれを生じてい
る。

上記実施例で示した回路において、補償抵抗１６によっ
て温度補償を実行した場合、例えば２０℃と８０℃で補
償ずれをｒＯＪに調整したとしても、原理的に他の吸気
温度状態で補償ずれを生ずるようになる。特に、寒冷地
゛におけるような場合の一２０℃の状態では、補償が足
りないようになるものであり、実際の吸気流量に対応す
る測定出力よりもパルス時間幅の短い測定出力が発生さ
れるようになり、また温度５０℃では出力パルス時間幅
が大きい状態となる。

この温度補償ずれは、吸入空気温度の関数とみなせるも
のであるため、上記ブリッジ回路の吸気温度依存性を持
つ空気温度測定素子１４に対応する点Ｂの電圧Ｖｋから
補償係ａＫを補間することによって、温度補償された空
気流量測定信号が得られるようになる。この補償係数に
は、例えば実験等によって第４図に示すように求められ
るもので、この補償係数にはマツプとしてエンジン制御
ユニット１１に設定されるＲＯＭ等の記憶手段に対して
記憶設定されている。この補償係数には、空気温度測定
素子１４に対応する信号Ｖｋに基づき制御ユニット１１
において読み取られるもので、測定出力情報Ｔｏｕｔに
対して読み取られた補償係数Ｋを乗することによって、
補償ずれを減少した空気流量測定信号が得られるように
なる。

第５図は上記のような空気流量測定動作を実行する回転
数Ｎ信号割込みルーチンを示しているもので、ステップ
１０１でエンジン回転に同期する信号１Ｎに対応してス
タート信号Ｔｉｎが出力され、ステップ１０２で空気温
度測定信号ＶｋのＡ／Ｄ変換割込み許可を与えるように
なる。そして、このＡ／Ｄ変換割込み発生ルーチンでは
、第６図に示すようにステップ１１１でＶｋを取り込み
、そのＡ／Ｄ変換値を制御ユニット１１内のＲＡＭに対
して格納設定させるようにする。

第７図は上記スタート信号Ｔｉｎの発生に対応して前述
したように空気流量測定動作が実行された場合の、測定
出力情報ＴＯｕｔの割込み発生のルーチンを示すもので
、ステップ１２１で第２図（Ｂ）に示したようなパルス
状の出力情報のパルス時間幅を計測する。この計測は、
例えば制御ユニット１１で発生されているクロック信号
によって上記バルス時間幅を計測することによって実行
される。

また、ステップ１２２では上記読み取ったＶｋに基づき
第４図で示したようなマツプから補償係数Ｋを補間演算
によって求める。そして、ステップ１２３でｒＴｏｕｔ
ｘ）（Ｊの演算によって、空気流量測定信号ＴＯｕＭを
求めるものであり、ステップ１２４ではこの求めた測定
信号Ｔｏｕｔ’によって、エンジン１回転当りの空気Ｉ
Ｇ／Ｎを求める。そして、エンジン制御ユニット１１で
は、この求められた空気量情報Ｇ／Ｎに基づき、このエ
ンジンに対する燃料噴射量、点火時期等の制御情報を演
算し、さらに他のエンジン運転状態の検出信号に基づく
補正を行って、エンジン制御を実行するようになるもの
である。

ここで、空気温度測定信号ＶｋのＡ／Ｄ変換タイミング
は、スタート信号Ｔｉｎの出力後士数μｓが適している
。これは、スタート信号Ｔｉｎの立上がりから感温素子
１３を含むブリッジ回路に加熱電力が供給されるまでの
時間と、この電力が供給されてから信号Ｖｋが安定する
までの時間の和に相当する。

尚、上記実施例においては、温度補償用として抵抗１６
を設定した構成としたが、この補償用の抵抗１６を排除
して、この抵抗１６の存栓しない構成に対応する、よう
に補償係数Ｋを設定し、この補償係数Ｋをエンジン制御
ユニット１１のＲＯＭ内に記憶設定させるようにする。

そして、この補償係数にのみによって測定出力情報ＴＯ
ｕｔに対して空気温度に対する補正を行うようにしても
よいものである。

［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、特に燃料噴射量等の演算に直接的に関係するよう
になる吸入空気流量の測定が、空気温度に影響されるこ
とがなく高精度に実行されるものであり、しかも簡単に
且つ小型化した状態で構成されるものであり、例えば自
動車用のエンジンの制御を実行する場合に大きな効果を
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エンジンの制御装置
に使用される空気流量測定装置を説明する構成図、第２
図は上記測定装置の動作状態を説明する信号波形図、第
３図は温度に影響される補償ずれの状態を示す図、第４
図は補償係数の状態を示す図、第５図乃至第７図はそれ
ぞれ上記空気流量測定動作の流れを説明するフローチャ
ートである。 １１・・・エンジン制御ユニット、１２・・・吸気管、
１３・・・感温素子、１４・・・空気温度測定素子、１
８・・・トランジスタ（加熱電力開閉用）、１９・・・
コンパレータ、２０・・・フリップフロップ回路。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　愚弟１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　エンジンの吸入空気流中に設定され、加熱電力によつ
   て発熱制御されるようにした温度−抵抗特性を有する感
   温素子と、 上記吸入空気流中に設定され、この空気温度に対応した
   抵抗値の状態に設定される空気温度測定素子と、 周期的に発生されるスタート信号に対応して上記感温素
   子に対して加熱電力を供給設定する手段と、 上記加熱電力によつて感温素子の温度が上記空気温度測
   定素子で測定される空気温度に対して特定される温度差
   が設定される状態まで上昇したことを検出し、上記加熱
   電力を遮断制御する手段と、 上記スタート信号から上記温度差が検出されるまでの加
   熱電力の時間幅を表現する出力信号を発生する手段と、 上記吸入空気温度に対応した補償係数を記憶設定する手
   段と、 上記空気温度測定素子の測定値に対応して、上記記憶手
   段から補償係数を読み取り、この補償係数に対応して上
   記出力信号を補正する手段と、この手段で補正された空
   気流量出力信号に基づき、上記エンジンの制御用の空気
   流量信号を算出する手段とを具備し、 この空気流量信号に基づいて、燃料噴射量等のエンジン
   制御が実行されるようにしたことを特徴とするエンジン
   の制御装置。