JPS62129722A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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JPS62129722A
JPS62129722A JP61228831A JP22883186A JPS62129722A JP S62129722 A JPS62129722 A JP S62129722A JP 61228831 A JP61228831 A JP 61228831A JP 22883186 A JP22883186 A JP 22883186A JP S62129722 A JPS62129722 A JP S62129722A
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宜茂 大山
Teruo Yamauchi
山内 照夫
Mamoru Fujieda
藤枝 護
Yutaka Nishimura
豊 西村
Takao Sasayama
隆生 笹山
Shinichi Sakamoto
伸一 坂本
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守谷 久徳
Takeshi Atago
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Kanemasa Sato
佐藤 金正
Kiichi Hoshi
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上野 定寧
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大谷 忠彦
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/696Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
    • G01F1/698Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters
    • G01F1/6983Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters adapted for burning-off deposits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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】 本発明はエンジン制御方法、さらに具体的にはマイクロ
コンピュータを使用した自動車のエンジン制御装置に関
する。
従来、内燃機関が吸入する空気量は、吸気マニフオルド
圧から間接的に、あるいは直接空気流量を検出して吸気
行程中のトータル量を求める方法がとられていた。前者
は間接的方法であるため精度が悪く、機関の邊=呻劣化
の影響を受け、また応答性が悪いという欠点を有してお
り、後者は精度が高く (読み値±1%)、ダイナミッ
ク・レンジが広い(1:50)流量センサを必要とし、
コスト高となる欠点を有していた。
流量センサとして、いわゆる熱線式流量センサを用いる
と低コスト化が可能であり、またその出力特性の非線型
性は相対誤差を均一化して広いダイナミック・レジンを
許容する特長があり望ましし)。
ところが、熱線式は、電気的に加熱された熱線プローブ
からの放熱量が空気流速に依存する現象を利用している
ため、熱線プローブ表面に塵埃が付着すると放熱量が変
化するため、空気流速測定に誤差を生じる問題がある。
特に、自動車エンジンの燃料制御を用いる空気流量計に
は、長期間にわたり、高精度が要求されるため、この塵
埃付着による精度低下の問題は、解決の必要がある。
本発明の目的は、エンジンの燃料制御に用いる空気流量
として、長期間にわたり、高精度を維持できる熱線式空
気流量計を提供することにある。
上記目的を達成するために、熱線プローブへ適宜、大電
流を供給して、該熱線プローブを500〜1000℃の
高温にし、該熱線プローブ表面に付着した塵埃を焼却す
る装置を熱線式流量計に付加する。但し該熱線プローブ
へ大電流を供給している間は、空気流量が測定できない
事から、エンジン停止時に上記操作を行う。また、頻繁
に、熱線プローブを500〜1000’Cの高温にする
と熱線プローブの耐久性が低下するので、塵埃の付着が
ある一定値を越えた事を確認して、上記操作を行う。
以下本発明の実施例を第1図を参照して詳細に説明する
。吸入空気はエアクリーナ8.スロットルチャンバ4.
吸気管2を通り、エンジン1に供給される。燃焼ガスは
エンジン1から排気管3を通り、大気に排出される。
燃料は燃料タンク13から燃料ポンプ14で加圧され、
フィルタ15.圧力レギュレータ16を通り、インジェ
クタ5に達する。余分の燃料は配管18を通り、燃料タ
ンク13に戻る。
インジェクタ5は制御回路(バッテリ12の電力で作動
するマイクロコンピュータ、入出力、信号処理回路など
から構成される)11の電気信号で駆動され、その開閉
時間の大小に応じて、エンジン1に供給される燃料量を
制御する。インジェクタ5から噴出した燃料は、スロッ
トルチャンバ4の空気通路内で霧化され、吸入空気と混
合し、吸気管2を通り、エンジン1に供給される。
スロットルチャンバ4の絞り弁20.21の上流の空気
通路に熱線式空気流量計を構成する電気的発熱体(熱線
)6を配設し、空気流速と発熱体(熱線)6の伝熱量の
関係から定まる空気流速に応じた電気的信号を制御回路
11に入力する。発熱体6は、バイパス通路22内に配
設し、エンジン1のバツクファイヤ時に生じる高温ガス
から発熱体6を保護し、かつ吸入空気中のごみなどによ
って、発熱体6が汚染されるのを防止する。バイパス通
路22の出口はベンチュリ23の最狭部近傍に1通路2
2の入口はベンチュリ23の上流側に開口する。尚、電
気的発熱体(熱線)6は、バイパス通路22内に設けて
いるが、スロットルチャンバ44の構造を簡単にする目
的で、絞り弁20.21の上流の主空気通路に設けても
良い。
第2図は本発明の原理構成を示すブロック図であり、定
電流回路814には第1および第2の定電流回路があり
、ディジタルコンパレータ908の出力により、第1お
よび第2の定電流値に交互に切り換えられる。この電流
は熱線(電気的発熱体)802に印加される。
熱線802の端子電圧は熱線802の内部抵抗に比例す
る。熱線802はエンジンの吸入路あるいはそのバイパ
ス内に配置された感温抵抗であり、エンジンへの単位時
間当りの流tQaに応じて放熱する。従って空気流量Q
aに応じて定まる電圧が発生する。演算増幅器808に
この電圧が入力される。さらに抵抗R3の端子電圧は演
算増幅器806のプラス端子に入力される。一方そのマ
イナス端子は感熱抵抗804を介してその出力にさらに
抵抗Raを介してアースにつながっている。
演算増幅器の出力をV 806outとするとa となる。
ここでVinは抵抗R8の端子電圧である。この出力は
演算増幅器810へ入力される。一方810の他の入力
には抵抗R8の端子電圧が入力される。
これにより演算増幅器810の出力電圧V810out
は a =Vin−R804/Ra すなわち抵抗804の抵抗値に比例する。この感熱抵抗
804は例えば熱m802と同材質とし、この感熱抵抗
804を外気に接するようにする。
これにより、感熱抵抗の抵抗は外気温に依存する。
従ってV 81 Qoutは外気温に応じた電圧である
この電圧をコンパレータ812へ印加する。一方他のコ
ンパレータ端子に流量に応じた電圧を演算増幅器808
の出力として加える。
熱線802で検出した値は正確に流量に応じた値ではな
く吸入空気の絶対温度にも依存している。
従ってコンパレータ812により、この吸入空気の絶対
温度による影響を取り除くようにする。このコンパレー
タ812の出力に応じ1例えばこの出力がハイレベルに
なったとき、アップダウンカウンタ904はパルス発振
器902の出力をアップカウントし、コンパレータの出
力がローレベルになったとき、ダウンカウントする。こ
れにより、以下説明する他の回路の動作との関連で、ア
ップダウンカウンタ904の出力は瞬時の57.すなわ
ち瞬時の吸入流量の平方根を示す。
今感熱抵抗802に流れる電流は第3図のようになる。
ここで時間がゼロであり、このときのカウンタ906の
値がゼロであるとする。以下カウンタ906がアップカ
ウントし、その出力が904の出力値を上まわるまで、
ディジタルコンパレータ908はローレベルを示し、こ
れにより、定電流回路から感熱抵抗に例えば第3図の電
流値、例えば■]が流れる。906の計数値が904の
計数値を上まわると、コンパレータ908の出力はハイ
レベルとなり、定電流回路814の出力は第2の電流値
■2に切り換わる。
第3図の電流が熱線802を流れることにより生じる発
熱量は、抵抗値とその実効電流の平方の積である。電流
の実効値I rmsは次式であられされる。
・・・(1) ここで、T1は906計数値〈904の計数値である状
態での時間であり、Tはカウンタ906が最大計数とな
るまでの時間である。
いま、(T−Tl)/T=δ (デユティ比)としてあ
られすと、前の式は、 Irm5=  I 12+(I 2” −I 12)δ
 ・(2)ここで抵抗802の発熱量とQaとの間には
次の式がなりたつ。
I”rms−R802=A+Br   =43)ここで
R802は熱線R802の抵抗値であり、Aと8は定数
である。ここで抵抗R802はデジタルコンパレータ9
08の動作で一定温度に制御されているので、 I rms2= A 1 + B 15    ・= 
(4)したがって、平衡状態にあるときは(2)式と(
4)式より A1+BIET=112+(I22−112)δ ・・
・(5)の関係が成立する。
いま吸入空気の流量がゼロのときの電流がA1に相当す
るように選んで、 I 1”=A 1          ・(6)と設定
するとすれば、(5)式より δ〜Eコ         ・・・(7)となり、電流
のデユティ比は空気流量の平方根に比例することになる
。ここでアップダウンカウンタ904の計数値は上記δ
に比例し、従ってEテアの値に対応する。この、F6;
−に対応した信号が2乗回路により、その出力としてQ
aが求められ、このQaが積算回路828で積算される
この積算回路は、クランク角センサ912の出力に応じ
一定クランク角の間のみハイレベルとなる信号をパルス
発振器902へ送り、この間のみパルス発振器902の
出力パルスが積算回路828へ送られる。この信号に同
期して2東回路826の出力(Qaに対応したディジタ
ル値)を加算していく。従って積算回路828にはQa
−Tに対応した値が?9積され、マイクロコンピュータ
へ取り込まれる。
次に熱線802に付着した塵埃を焼き取る手段について
述べる。感温抵抗の発生熱量制御電流による空気流量の
検出においては、同抵抗体表面にゴミが付着することに
より熱伝達率が変化し、流量測定に誤差を生じる問題が
ある。第4図は同問題を解決する手段を示す。熱、14
08に流れる電流の実効値I r+osと空気流猷の間
には、前述のように I2rmsR=A+B〜ρモ【^     −(8)の
関係が成立する。上記理由による熱伝達率の変化は(8
)式の定数A、Bをともに変化させることとなる。
エンジンの始動前あるいは停止後、流量QAがゼロにな
った時点での抵抗体電力は、初期状態ではAに等しい。
第2図、第4図において感温抵抗体8’02と直列に設
けられた抵抗R3はRS 、1 。
R32に分割され、R52の端子電圧と電圧VRの差を
差動増幅器1001により検出する。1002゜100
3はコンパレータであり、VRとR52端子電圧の差Δ
■がVRl<ΔV<VR2にあるときは出力を生ぜず、
それ以外のときはORゲート1004に出力を生じる。
いわゆるウィンド・コンパレータを形成する。1004
の出力はANDゲー1−1.0 O5の一方の入力とな
る。バッテリ800の電圧をスタータ1016に供給す
るリレー1017を駆動するスタータ・スイッチ101
8を通った電流により駆動されるタイマ回路1006は
、1018がONL、た後、一定時間の信号1005の
他方の入力に加える。したがって感温抵抗が汚損し+ 
QA=Oの電流値が変動し、VRI<ΔV<VR2を逸
脱した場合、スタータ・スイッチを投入すると1005
の出力により、スイッチ1007によりR8Iは一定時
間短絡され、感温抵抗802に大きな電流が供給され、
表面温度が上昇しゴミが焼却される。焼却によりR32
の端子電圧が修正されるとVRI<ΔV<VR2を満足
すると1004の出力はゼロになる。1006のタイマ
作動が終了するとNANDゲート1008が作動し、単
安定マルチ10o9をトリガしてスイッチ回路1010
を働かせ、1001の出力ΔVが■0になるよう積分器
1011が作動して抵抗1012.1013の直列回路
に加わる電圧を制御してΔV=VOとなるようVRを変
化させる。
1009の動作終了後、スイッチ回路1010は開かれ
VRは固定される。1011の出力は802に与える2
つの電流源II、I2の値を制御する。
このアナログ電圧保持は長時間にわたっては困難である
ため、同様な作用をマイクロプロセッサにより行わしめ
る。第5図はそのハードウェア構成を示す。R82の電
圧降下はA/D変換回路1020を介してマイクロプロ
セッサ1022に入力される。またスタータ・スイッチ
1018の出力信号、クランク角信号はディジタルI1
0インタフェイス回路1o21を介して出力される6さ
らに1021より出力される並列コードによってD/A
変換器1o23から電源11.I2の制御信号が出力さ
れる。本回路により第6図のシーケンスが実行される。
電源投入時より、熱線802の電流が定常電流に達する
までのウオーミングアツプ時間(数百ms)経過し、エ
ンジン停止状態にあるか否かを、クランク角信号が規定
の時間に何個入力するがで判定する。この判定はスター
タ起動以外でエンジンが回転している際以下のシーケン
スを実行させない目的で設置する。停止F、、を確認し
て後、フラグFを立て、次に抵抗R82の端子電圧VR
3が基準値VRに、誤差±ΔVの範囲で一致しているか
否かを判定する。熱伝達率がゴミの付着により変化し、
QA=Oの電流値が大きく変化したとき電流は上記の範
囲に入らず、ここでフラッシュ・オーバー用スイッチ1
007をONとする。この状態を予め決められたフラッ
シュ・オーバ一時間TBを上まわるまで継続し、完了後
同スイッチを0FFL、フラッシュ・オーバーを行わず
以下のルーチンに入る。ここでR82の端子電圧を新た
なVR値として設定しなおし、スタータ・キイの動作を
可能とさせ、フラグFを下ろす。新たなVRの値は10
21を介しD/A変換回路でアナログ値に変換され、I
t、I2の設定値を変更する。かくて、(8)式におけ
る定数A、Bはともに定比率にで訂正されて I ”rms R= k (A + B ff)   
 ・= (9)となる。
本発明によれば、熱線式空気流量計の流量検出部への塵
埃付着を防止でき、長期間にわたって高精度にエンジン
の吸入空気流量を計測することが可能となる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用される内燃機関の制御装置のシス
テム図、第2図は本発明が適用される制御装置を構成す
るブロック図、第3図は本発明の一実施例による感温抵
抗を流れる電流波形図、第4図は、塵埃焼きのアナログ
処理回路、第5図は、塵埃焼きのデジタル処理回路、第
6図は、第5図のフローチャートである。 1・・・内燃機関、4・・・スロットルチャンバ、5・
・・インジェクタ、6・・発熱体、7・・・ダイヤフラ
ム装置、9・・・点火プラグ、11・・・制御回路、1
4・・・燃料ポンプ、20・・・絞り弁、21・・・絞
り弁、802・・・熱線、804・・・感温抵抗。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、エンジンに吸入する空気流量を吸気通路内に配置さ
    れた熱線プローブにより計測するものにおいて、該熱線
    プローブへの供給電流を特定時間の間、増加させて、該
    熱線プローブの温度を高め、該熱線プローブの表面に付
    着した塵埃を焼く事を特徴とする内燃機関の制御装置。 2、空気流速を検出する熱線プローブに直列接続する抵
    抗の一部を、特定時間の間、短絡して、該熱線プローブ
    へ供給電流を増加させる特許請求の範囲第1項記載の内
    燃機関の制御装置。
JP61228831A 1986-09-26 1986-09-26 内燃機関の制御装置 Granted JPS62129722A (ja)

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