JPS62247155A - 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〕 本発明は内燃機関等のエンジンの制御装置に係り、特に
、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスタービ
ンエンジン等のガス、あるいは液体燃料を使用するエン
ジンに好適な制御装置に関する。

〔従来の技術〕

エンジンの制御装置としては、従来ＳＡＥペーパー８２
０９０３に示されたごとく、可動ベーンあるいは熱線を
用いて空気量を測定する方法が用いられている。また、
米国特許４１４２４０７号明細書のように、カルマン渦
を検出して、空気量を測定する方法が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点］ ところが、可動ベーン式はベーンの慣性によって、熱線
式は熱線の熱容量によって、空気量の変化に対する信号
の変化が遅れ、空気流が時間的に変化する場合の精度の
点に配慮されておらず、工ンジンの加速、減速時の性能
が低下するといえ問題があった。

また、カルマン渦式も空気量が時間的に変化する場合の
渦の発生が不安定で精度の点に配慮されておらず、エン
ジンの加速、減速時の性能が低下するという問題があっ
た。

本発明の目的は、エンジンの加速、減速時の性能を向上
することができ空気量が時間的に変化する場合の空気量
の測定精度を高めた手段を具備したエンジンの制御装置
を提供するにある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 上記目的は、空気量を熱パルス式の空気量測定手段で測
定することにより達成され、その具体的手段としては空
気通路内の空気流に熱パルスを与える熱パルス付与手段
、熱パルスを検出する熱パルス検出手段、熱パルスの移
動時間から通路内の流量に関する値を測定する信号処理
手段、及びエンジンの燃料量を制御する制御手段、空気
通路内の空気密度変化を補正する補正手段とより構成さ
れる。

〔作用〕

いま、空気通路中に配置された２つの熱パルス検出手段
の間の距離をＱ、熱パルスがこの間を移動する時間をｔ
とすると、平均流速ｖ　＝　Ｑ　／　ｔとなる。これに
、通路の断面積へを乗すると、体積流量Ｑ＝ｖ−八が求
まる。さらに、補正手段によって空気密度γの補正を加
えると、質量流量Ｇ＝γ・Ｑが求まる。

空気通路内の流れが一様でかつ適度に整流されていれば
、上記の条件は、空気量が時間的に変化する場合でも成
立する１時間を計測して空気量を求めるので、熱パルス
発生手段、熱パルス検出手段の応答性には影響されず、
正確な空気量が求まる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図により説明する。

第１図において、ガソリンエンジン１には吸気管１１、
排気管１２が取り付けられている。吸気管１１の上流に
スロットルバルブ１３を介し空気通路２．エアクリーナ
１４が接続されている。空気通路２の一部にサーミスタ
等から構成され、空気温度を検出する温度検出器９．半
導式の大気圧測定用の圧力検出器８が熱パルス検出手段
４の近くに配設されている。排気管１２には、ジルコニ
ア固体電解質から成る空燃比検出＠１０が取付けられ、
検出器８，９．１０は補正手段７に接続されている。

空気通路２の一部に空気通路２の径５０票に対し径２０
ＩＩＩ１１程度の整流筒１５が設けられている。

整流筒１５は、第２図に示したごとく、支柱１６で、通
路２に固定される。

整流筒１５の上流側には、第１図において、熱パルス付
与手段３が、下流側に熱パルス検出手段４が取付けられ
、それぞれ信号処理手段５を介し。

補正手段７．制御手段６に接続されている。また。

スロットルバルブ１３の近くに燃料噴射弁１７が設けら
れ、噴射弁１７は制御手段６に接続されている。噴射弁
７としては公知の構造のものを用いることができる。

熱パルス付与手段３は電気絶縁性の筒１５に固定された
０、２＋ｍの径のリード線１９，２０、及びリード線１
９．２０の間にはられた径７０μｍ。

長さ１２ｍの白金線１８から成る。リード線１９゜２０
は回路２１と接続されている。

回路２］、はパルス幅１　ｍ　ｓ以下のインパルス電流
を白金線１８に与えられるようになっており、通常のパ
ワートランジスタ等から構成されバッテリ２２から白金
線１８に流れる電気を制御する。

これにより白金線１８が２００℃程度に加熱され。

空気も１０ｍ程度まで加熱される。この加熱時間は１ａ
ｉ以下である。

この熱パルス（加熱された空気の部分）は空気流速が１
０　ｍ　／　ｓの場合、１秒間で１０ｍ移動する。１ａ
ｉでは１０ｗｍ＋移動する。

この熱パルス付与手段３の下流には、熱パルス検出手段
４ａ、４ｂが設けられている。検出手段４ａは径０．２
　ｍのリード線２３，２４、径７０μｍ、長さ１２＋ｍ
の白金線２５から構成され５白金線１８と白金線２５の
距離は１．０ａｉである。したがって、空気流速１０　
ｍ　／　ｓの場合、熱パルス付与手段３の熱パルスは１
ｍｇで熱パルス検出手段４ａに達する。リード線２３．
２４は回路２６に接続されている。回路２６は、白金線
２５をブリッジの一片とした回路から構成され、白金線
２５の抵抗変化が出力される。すなわち、熱パルスの通
過時に信号が出力されるようになっている。

熱パルス検出手段４ｂも熱パルス検出手段４ａと同じ構
成で１回路２７から白金線２８を熱パルスが通過すると
き回路２７からそれに応じた電気信号が出力される。整
流筒１５の上流には長さ５閣の整流格子が設けられてい
る。白金線２５と２８の間の距離は２０＋＊である。

次に１本発明の詳細な説明する。いま、エンジン回転速
度が６００ｐｐｍの場合、空気通路２の空気流速はスロ
ットルバルブ１３が全開のとき、５ｍ　／　ｓ　、全開
のとき１　ｍ　／　ｓ程度である。したがって、熱パル
ス検出手段４ａと４ｂの間の熱パルスの移動時間は、ｔ
＝ｆｌ／ｖ＝２０＋ａｍ１５ｍ／ｓ＝４ｍｓと、２０ｍ
／１ｍ／ｓ＝２０ｍｓとなる。

−吸気の時間は４サイクル４気筒エンジンの場合５０ｍ
５である。

第３図において１時間ｔ１にへのごときインパルス電流
を、熱パルス付与手段３に与える。いま、空気流速を５
　ｍ　／　ｓとすると、熱パルスは２ｍｇ後に検出手段
４ａに達し、時間ｔｉでＢのごとき電気信号を回路２６
から出力する。さらに２４ｍ５後に検出手段４ｂに達し
時間ｔＳＣのごとき電気信号を回路２６から出力する。

これらの電気信号は、信号処理手段５に入力される。信
号処理手段５でＢ、Ｃの信号は微分され。

Ｂ’　、Ｃ’のような信号が変換される。さらに波形整
形回路を用い、Ｂ′の中点ｔ、ｘでＯＮ、Ｃ’の中点ｔ
８で零になるパルスＤが得られる。このパルスＤがＯＮ
の間、ディジタルカウンタで時間を計測すると、ｔが得
られる。

ここで、検出手段４ａを通過した熱パルスが。

検出手段４ｂに達してから次の熱パルスが検出手段４ａ
を通過するのが望ましい、したがって、空気流速が５　
ｍ　／　ｓのときは、移動時間が４ｍｇであるのでＡす
なわちパルス付与間隔は４ｍｇ以」ニとなる。さらに、
空気流速が１　ｍ　／　ｓのときは２０　ｍ　ｓ以上と
なる。ここで、この周期を固定にすると空気流速が大き
いときの精度が低下するので、ここではパルスＤがＯＦ
Ｆになった瞬間にＡが付与されるようになっている。空
気流速が１ｍ／Ｂのときは３０ｍ５毎に５０ｍ／ｓのと
きは０．６　　ｍｓ毎にＡのパルスが付与される。Ａの
パルスの幅は０．０６　　ｍｓ以下である。

信号処理手段５には、ｔと空気流量Ｑの関数間　係を表
わす関数発生手段１例えばマイクロプロセッサ等が内蔵
されており、Ｑのディジタル量が得られる。このディジ
タル量Ｑは補正手段７に入力される。補正手段７はマイ
クロプロセッサから構成され、圧力検出温８の信号Ｐ、
温度検出器の信号Ｔｅ　を同時に入力し、Ｇ＝Ｋｌ−Ｐ
−Ｑ／Ｔｅの演算を行い、ディジタル量Ｇを出力する。

このＧは制御手段６に入力され、Ｔ　＝　Ｋ　ｚ−Ｇ　
／　Ｎの演算を行う、ここで、Ｎは回転速度の信号で公
知の検出器を用いて制御手段６に入力することができる
。エンジン１の回転に同期して噴射弁１７を１時間だけ
開き、燃料を噴射することによってエンジン１の空燃比
を正確に制御することができる。

一方、第１図の空燃比検出器１０の信号が補正手段７に
入力される。いま、１’、Ｔｅが７６０ｗＨｇ、２０℃
の標準状態の場合は、Ｔ　＝Ｋ　ｓ・Ｑ／Ｎで噴射弁１
７を制御することによって、目標空燃比Ｒｏが得られ、
空燃比検出器１０の信号から、得られる空燃比ＲはＲＯ
と合致する。しかし、標準状態からずれると、ＲとＲｏ
は合致しなくなる。

′いま、α＝　Ｒ／　Ｒｏ　とすると、気圧が小さくな
るほどＲｏに対してＲが小さくなり、αも小さくなる。

したがって、Ｔ＝αＴの補正を行い、燃料量を少なくし
てＲが小さくなるのを防止する。一方。

αが大きいときは、燃料量を大きくしてＲが大きくなる
のを防止する。

空燃比検出器１０としては、空燃比に対して線型な出力
が得られる公知例の検出器が用いられる。

また、目標空燃比Ｒｏはあらかじめ補正手段７の記憶袋
［（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）に記憶されている。

このように、空気量が多いときは、熱パルスの発生回数
が多くなるので、分解能が低下することなく応答性を劣
化させることもない、なお、空気域が時間的に変化する
場合は、−吸気行程の間のＧ値を平均化することによっ
て、−吸気行程の空気量を求め、これを基にＴを定める
ことができる。

次に、ある一定時間のパルスＤの数をカウントし、この
パルスＤと同期して一定量の燃料を燃料噴射弁１７から
エンジン１に供給することができる。第５図にタイムチ
ャートを呈示した。この場合、第２図の検出手段４ｂを
省略し、パルス付与手段３とパルス検出手段４ａのみを
動作させている。パルス付与手段３から第５図のＢｌの
ごとき。

インパルス電流を与え、ここで生じた熱パルスを検知手
段４ａで受け、Ｃ１のごときパルスを発生する。ここで
、ＣＩのパルス発生と同時に％Ｂ２のごときインパルス
電流を付与し１次の熱パルスを与える。

第６図に模式的に示したごとく、ｔｘ”ｔｚの間に熱パ
ルスＢ１が手段３，４間を移動する。すなわち、ＱＸＡ
の体積の空気量を計量したことになり、測定に対して応
答遅れの要素がない。次に、ｔ２．〜ｔ８の間でΩ×Ａ
の体積の空気量を計量したことになる。ｔｚ時において
、計量した空気のブロックに対し、定量の燃料を供給す
れば空気量の変化に対しても遅れなく燃料を供給するこ
とができる。

第５図のタイムチャートに示したごとく、時間ｔ２に一
定パルス幅の信号Ｔを噴射弁１７からエンジン１に供給
する０次に、ｔｇで同じように信号Ｔを噴射弁１７から
エンジン１に供給する。この動作の他にＣのパルス−回
毎に噴射弁１７を動作させる方法もあるが、パルスＣ２
回に１回、パルス０３回に１回等、噴射弁１７をパルス
Ｃに同期して噴射してもよい。

第７図に積算空気量の経過時間に対する変化を模式的に
示した１時間ｔｚ−ｔｚ、ｔδ〜ｔ４で吹きかえしのた
め空気通路２の空気がエンジン１側から逆流して積算空
気量が一時減少する。ここで、Ｑ　ｉＡ　ｅ　ＱｚＡ　
Ｆ　ｎ　ｓＡ　ｇ　Ｑ４Δの線と交差した時間に熱パル
スが検出手段４を通過することになる。をへ時に付与さ
れた熱パルスは一時検出手段４に近付くが、吹きかえし
によって、付与手段３の方に戻され、ｔ、　ｎ時に検出
手段４に到達する。

このように、吹きかえしを伴う場合でもｔ＾〜ｔｎの時
間を測定することによって、一定空気量を正確に計量で
きるので、空気量の測定精度が低下することはない。

また、第２図において付与手段３の上流に他の検出手段
を設け、逆流を検出することもできる。

このときの検出手段は、第２図の４ａ、４ｂ。

４ｃと同じである。また、第２図の構成において、手段
４ａを熱パルス付与、３を逆流時の熱パルス検出手段、
４ｂを正流時の熱パルス検出手段として用いてもよい６
−吸気行程内の正流時の平均流量と逆流時の平均流量を
別々に求め、これを基に一吸気行程中の平均流量を演算
する。この動作は信号処理手段５のマイクロプロセッサ
を用いて公知の手段で実施する。

空気流量が零のときは、熱パルスは空気中を伝導によっ
て移動するので、ｔが無限大になることはない、ｔとＱ
の関係は第４図に示したごときである。

第５図において、空気量の時間的変化が大きいときはパ
ルスＣ−回毎に燃料噴射弁１７を動作し、空気量の時間
が小さい定常時は、パルスＣ５回毎に燃料噴射弁１７を
動作させることによって、噴射弁１７の全体の駆動回数
を減じ、噴射弁１７の寿命を向上させる。この動作は、
信号処理手段５のマイクロプロセッサを用いて実施され
る。

（発明の効果〕 以上の本発明によれば、絶対値測定であるので校正が不
要、また、ごみ等に酎して測定精度が低下しない、応答
性が高いので加減速時、脈動運転時の測定誤差がない１
等の数多くの効果を得ることができ、本発明になるエン
ジンの制御装置を用いることにより、エンジン加減速時
の排気浄化性。

燃料経済性、出力性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるエンジン制御装置の全体構成図で
ある。第２図は本発明になる空気流量検小部の構成図の
一例である。第３図はその検出原理の説明図であり、第
４図はそのときの空気流量に対する信号の特性図である
。第５図、第６図は上記空気流量信号に対する燃料噴射
パルスの形成方法の説明図である。第７図は吹き返しを
伴う脈動時の空気量信号の変化の説明図である。 １・・・エンジン、２・・・空気通路、３・・・熱パル
ス付与手段、４・・・熱パルス検出手段、５・・・信号
処理手段。 ６・・・制御手段、７・・・補正手段、８・・・圧力検
出器。 ９・・・温度検出器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　空気通路内の空気流に熱パルスを与える熱パルス
   付与手段、前記熱パルスを検出する熱パルス検出手段、
   前記熱パルスの移動時間から前記空気通路内の流量に関
   する値を測定する信号処理手段、前記信号処理手段の出
   力に基づきエンジンの燃料量を制御する制御手段、空気
   の密度の変化による前記測定値の誤差を補正する補正手
   段を具備したことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. ２．　排ガス中の空燃比を検出して、空気の密度の変化
   に伴う誤差を補正する補正手段を具備したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のエンジンの制御装置。
3. ３．　空気の圧力及び温度を検出して、空気の密度の変
   化に伴う誤差を補正する補正手段を具備したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のエンジンの制御装置
   。