JPS6316150A - 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、特に吸入空気量を熱式の空気量センサによ
って検出し、マイクロコンピュータ等を利用して構成さ
れる電子的なエンジン制御ユニットを用いて、適正な燃
料噴射量等を演算制御するようにしたエンジンの制御装
置に関する。

［従来の技術］ エンジンの燃料噴射量等は、このエンジンの運転状態に
対応した適正値に設定制御する必要があるものであり、
このような制御を例えば電子的に実行させるために、吸
入空気量が測定されるようにしている。特に燃料噴射量
は、吸入空気量に大きく関与して算出されるものであり
、吸入空気量を測定することは、この種の制御装置にお
いて重要である。

このような目的のために、吸気管を流れる吸入空気の量
を計測するための手段が種々開発されているものである
が、例えば測定結果が電気的な信号で表現されるように
し、且つ大きな空気流量までも効果的に測定できるよう
にするために、熱線を用いた空気量センサが考えられて
いる。

すなわち、吸気管の中に吸入空気流にさらされるように
して、温度に対応して抵抗値が変化するような特性を有
するヒータを設定し、このヒータに加熱電流を供給して
、このヒータの温度変化状態を監視するようにしている
ものである。例えば、ヒータの温度が特定される温度状
態に保たれるように加熱電流量を制御するようにしてい
るもので、ヒータが吸入空気の流れにさらされているも
のであるため、上記加熱電流量が吸入空気量に比例する
ようになるものである。

このような空気量センサを用いた場合、測定出力信号が
アナログ信号であるため、この測定検出信号をＡ／Ｄ変
換器によってディジタル信号に変換し、このディジタル
信号で表現されるようになった空気量信号を、マイクロ
コンピュータ等で構成される制御ユニットに供給するよ
うにしている。

この場合、制御ユニットにあっては、例えばＡ／Ｄ変換
器、制御ユニットを構成するマイクロコンピュータが故
障したような場合でもエンジンが動作されるように、こ
の故障を検知した信号で動作制御されるバックアップ回
路を設置するようにしている。このバックアップ回路に
あっては、マイクロコンビ二一夕等が故障したような場
合であっても、エンジンの状態に対応した燃料噴射量制
御信号が送出できるようにしているものであり、システ
ムの信頼性を向上させるようにしている。

このような装置の場合にあっては、アナログ状の空気量
検出信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換
器の精度が要求されると共に、その変換時に分解能が充
分高いものであることが要求されるものである。そして
、上記バックアップ回路にあっては、エンジンの運転状
態に見合った燃料噴射信号を、少なくとも２水準以上形
成する必要のあるものであり、そのための制御システム
が複雑な状態となるものである。

［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、例え
ば燃料噴射量を演算制御する制御ユニットにおいて障害
が発生したような場合にあっても、吸入空気量測定用の
センサ出力を用いて充分適正な燃料噴射量制御が実行さ
れるようにするバックアップシステムを備え、いかなる
場合でも信頼性が保た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。

［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にあって
は、吸気管の中に設定した熱線による感温素子を用いた
空気量センサ（こおいて、吸入空気量に対応するパルス
時間幅の設定されたパルス状の測定出力信号が得られる
ようにするものであり、上記パルス状測定出力信号のパ
ルス時間幅を計測することによって吸入空気量をディジ
タル的に測定することができるようにする。そして、例
えば制御ユニットのマイクロコンピュータに障害が存在
するような場合には、上記パルス状の吸入空気量測定信
号のパルス時間幅に基づいて、噴射燃料量を制御させる
ようにしているものである。

［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
、吸入空気量を測定するセンサからは、吸入空気量に対
応したパルス時間幅の表現されたパルス状信号が出力信
号として取出される。したかって、この出力信号からは
、上記パルス時間幅をカウンタ等によって計測すること
によってディジタル状の空気口信号が得られるものであ
り、Ａ／Ｄ変換器のような構成は必要としない。また、
この空気ｍ　７１１定出力信号のパルス時間幅は、その
まま吸入空気量を表現している。したがって、例えば制
御ユニットのマイクロコンピュータが故障したような場
合でも、この出力信号で表現されているパルス時間幅が
、その時のエンジンの運転状態に適合した燃料噴射量に
対応するようになるものであり、この空気ｍ測定信号で
表現されるパルス時間幅で燃料噴射量制御を実行できる
ようになるものである。

［発明の実施例コ 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図は例えば燃料噴射量制御を実行するエンジン制御
ユニット１０部の構成を示しているもので、この制御ユ
ニット１０はマイクロコンピュータによって構成される
もので、このマイクロコンピュータは演算制御を実行す
るＣＰＵＩＩを備えている。

このような制御ユニット１０には、エンジンの運転状態
を検出する手段として設定されるエンジン回転センサ１
２、吸入空気量を検出する空気量センサ１３、スロット
ル弁の全開状態とされるアイドリング状態を検出するス
ロットル全開スイッチ回路１４等からの検出信号が供給
されている。

ここで回転センサ１２は、エンジンと同軸的に回転する
外周部に複数の磁極を設定した回転磁石１２１と、この
回転磁石１２１の外周部に近接して固定設定された磁気
検出素子１２２とによって構成され、エンジンのクラン
ク角の特定される回転角に対応したパルス状の検出信号
が発生されるようになっている。そして、このセンサ１
２からのパルス状検出信号は波形処理回路１５に供給さ
れ、この波形処理回路１５では上記回転検出信号を適宜
整形して、エンジン回転に同期した空気量センサ１３の
制御用のスタートパルス信号Ｔｉｎ、並びに燃料を噴射
するインジェクションタイミングに対応するような状態
の回転信号ＴＮを発生する。この場合、この回転信号Ｔ
Ｉはエンジンがアイドリング状態のときの燃料噴射量を
表現するような時間幅が設定されたパルス信号によって
構成されている。そして、この信号Ｔ１ｎおよびＴＮは
上記ＣＰＵＩＩに供給する。

空気全センサ１３は、例えば本件出願人の出願に係る特
開昭６０−１７８９４６号公報に示されるような空気流
量測定手段が用いられる。

第２図はこの空気量センサ１３の具体的な構成例を示し
ているもので、エンジンの吸気管２１内に感温素子２２
および温度測定素子２３が、吸入空気流にさらされるよ
うにして設定されている。この感温素子２２および温度
測定素子２３は、共に温度によって抵抗値が可変する例
えば白金線による抵抗素子によって構成されているもの
で、この感温素子２２および温度測定素子２３は、固定
の抵抗素子２４．２５と共にブリッジ回路を構成するよ
うになっている。

そして、このブリッジ回路の入力端子部となる感温素子
２２と温度測定素子２３との接続点には、スイッチング
素子となるトランジスタ２Ｇを介して十Ｂ電源を接続す
るものであり、またブリッジ回路の出力端子部となる感
温素子２２と抵抗素子２４との接続点ａ１および温度測
定素子２３と抵抗素子２５との接続点すのそれぞれ電位
は、コンパレータ２７で比較するようにしている。この
コンパレータ２７からは、感温素子２２の温度が７Ｈ度
測定素子２３で計測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もので、このコンパレータ２
７からの出力信号でフリップフロップ回路１８がリセッ
ト制御されるようになっている。

このフリップフロップ回路２８は、エンジン制御ユニッ
トを構成するＣＰＵＩＩからのスタートパルス信号Ｔｉ
ｎによってセットされるようになっている。この信号Ｔ
ｉｎは上記波形処理回路１５からのエンジンに回転に同
期する信号に対応して発生されるものである。

このフリップフロップ回路２８は、そのセット状態での
出力信号Ｑを測定出力信号として取出すもので、この信
号は出力回路２９を介してａＦＩ定信号Ｔ　ｏｕｔとし
てＣＰＵＩＩに供給される。また、フリップフロップ回
路２８のリセット時の出力ζは、トランジスタ３０を制
御する。このトランジスタ３０は、前記トランジスタ２
Ｂのベース回路に接続されているもので、トランジスタ
３０がオンの状態でトランジスタ２Ｂがオフ状態に制御
される。すなわち、フリップフロップ回路２８がセット
状態にあるときトランジスタ２６がオンされ、感温素子
２２を含むリッジ回路に加熱電力が供給されるようにな
っている。

この場合、ブリッジ回路に供給される電力の電圧は、基
準電圧電源３１からの基準電圧と差動アンプ３２で対比
され、この差動アンプ３２からの出力信号によってトラ
ンジスタ２６のベースが制御されるようになっている。

゛すなわち、感温素子２２に供給される加熱電力の電圧
は安定電圧に制御されるようになっている。

すなわち、この空気量センサ１３にあっては、ＣＰＵＩ
Ｉからエンジン回転に同期したスタートパルス信号Ｔｉ
ｎが供給されると、フリップフロップ回路２８がセット
され、トランジスタ２Ｂがオンして感温素子２２に加熱
電力が供給されるようになる。

そして、この感温素子２２の温度が所定の状態まで上昇
するとコンパレータ２７の出力が反転して上記フリップ
フロップ回路２８がリセットされ、上記加熱電力が遮断
されるようになる。

この場合、感温素子２２は吸気管２１の中で吸入空気流
にさらされる状態となっているものであるため、この感
温素子２２の温度上昇速度は上記空気流速度に対応して
設定されるようになる。具体的には、空気流速度が大き
い場合には、温度上昇速度が遅くなり、感温素子２２が
所定の温度状態に達するまでの所要時間が大きくなる。

すなわち、感温素子２２の加熱電力供給時間幅が大きく
なるものであり、この加熱電力供給時間幅に相当するパ
ルス時間幅の表現された測定出力がフリップフロップ回
路２８から得られ、この時間幅を表現したパルス状測定
信号Ｔ　ｏｕｔがＣＰＵＩＩに供給されるようになる。

このこの測定信号Ｔ　ｏｕｔのパルス時間幅が、吸入空
気量を表現するようになる。

ＣＰＵＩＩでは、上記のような吸入空気量を測定した信
号に基づき、そのときのエンジンの回転速度に対応して
エンジン１回転当りの空気量Ｇ／Ｎを算出し、このＧ／
Ｈに基づき運転状態にに適合し、た燃料噴射量の基本量
を演算する。そして、この基本噴射量をエンジンの冷却
水温度、空燃比状態等によって補正して燃料噴射量を算
出し、燃料噴射指令信号１ｎｌを発生するものである。

この噴射指令信号１ｎｌは、バックアップ回路１Ｂに供
給され、このバックアップ回路１Ｂから図示しないエン
ジンのインジェクタに、燃料噴射指令を与えるものであ
る。

この場合、燃料噴射指令信号は、噴射すべき燃料量に対
応した時間幅の信号によって構成されるものであり、イ
ンジェクタにあっては、この信号の存在する間電磁弁を
開き、その量弁時間に対応した量の燃料をエンジンの例
えば吸気マニホルド内に噴射するようになる。

スロットル全開スイッチ回路１４からは、スロットルが
全開状態となった時、すなわちアイドル運転状態でスロ
ットル全開信号りを発生し、この信号りはＣＰ　Ｕ　１
１と共にバックアップ回路１Ｂに供給する。このバック
アップ回路１６には、さらに波形処理回路１５からの回
転信号ＴＮ、空気量センサ１３からの出力信号ＴＯｕｔ
％さらにＣＰＵ監視回路１７からの監視信号（ウオッチ
ドツク信号：　ＷＤ）が供給されている。

ＣＰＵ監視回路１７は、ＣＰＵＩＩが正常に動作してい
るか否かを監視しているもので、ＣＰＵ１１が正常動作
していないときにウオッチドツク信号ＷＤを出力する。

第３図はこのＣＰＵ監視回路１７の動作の流れを示して
いるもので、ＣＰＵＩＩからは所定の処理ルーチンに対
応して、そのルーチンが正常に動作された場合にＣＰＵ
監視信号を出力するようになっている。そして、ステッ
プ１０１でこのＣＰＵ監視信号の有無を判定しているも
ので、このＣＰＵ監視信号が存在した場合には、ステッ
プ１０２に進んで監視カウンタＣをクリアする。そして
、ステップ１０３で正常判定を行なう。

また、上記ステップ１０１でＣＰＵ監視信号が存在しな
いと判定された場合には、ステップ１０４に進んでとり
あえずＣＰＵＩＩをリセット制御する。

そして、ステップ１０５で監視カウンタＣの計数値をｒ
＋ＩＪＬ、ステップ１０６に進む。このステップ１０６
ではカウンタＣの計数値を監視しているもので、この計
数値Ｃが設定値により少ない場合にはステップ１０１に
戻って、上記ＣＰＵ監視動作を繰返し★行させるよにす
る。また、ステップ１０６でカウンタＣの計数値がＫよ
り大きい状態となった場合には、ＣＰＵＩＩの監視信号
が継続して発生されず、ＣＰＵＩＩに障害が生じたもの
と判断してステップ１０７に進む。そして、このステッ
プ１０７で異常判定を行ない、ウオッチドツク信号ＷＤ
を出力させるようにする。

すなわち、このＣＰＵ監視回路１７では、ＣＰＵ１１の
ルーチンの回転に対応して発生される監視信号を監視し
、この監視信号が到来しない場合にはＣＰＵをリセット
制御し、さらにこの動作が繰返された場合に異常判定を
して、ウオッチドツク信号ＷＤを出力するものである。

第４図はバックアップ回路ＩＢの具体的な構成例を示し
ている。すなわち、回転信号Ｔ、および空気量測定信号
Ｔ　ｏｕｔが、それぞれアンド回路１６１および１８２
に供給されている。そして、上記アンド回路１６１には
スロットル全開検出信号りがゲート信号として供給され
、またアンド回路１６２には上記信号りをインバータ１
６３で反転してゲート信号として供給するようにしてい
る。そして、このアンド回路１１３１および１８２から
の出力信号はオア回路１６４に供給し、このオア回路１
６４からの出力信号は選択スイッチ回路１８５の第１の
固定端子ａに供給する。

この選択スイッチ回路１６５は、ウオッチドツク信号Ｗ
Ｄによって切換え制御されるもので、この信号ＷＤが存
在する状態でスイッチ回路１６５を図の状態から切換え
、第１の固定端子ａに供給される信号を噴射指令信号Ｉ
ｎ２として出力させるようにする。そして、この選択ス
イッチ回路１６５の第２の固定端子すには、ＣＰＵＩＩ
で演算されて噴射信号１ｎｌを供給するようにしている
。

すなわち、ＣＰ　Ｕ　１１が正常に動作している場合に
は、ウオッチドツク信号ＷＤが発生されないため、ＣＰ
ＵＩＩで演算された燃料噴射量に基づいてインジェクタ
が制御されるようになる。これに対してＣＰＵＩＩが異
常であり、ウオッチドツク信号ＷＤが発生される状態と
なると、選択スイッチ回路１（ｉ５が切換えられ、オア
回路１６４からの出力信号が燃料噴射指令信号Ｉｎ２と
して出力され、この信号によって不ンジエクタが制御さ
れ、噴射燃料量が設定されるようになる。

このようにウオッチドツク信号ＷＤが発生された状態で
、スロットルが全閉状態でアイドル運転状態と判断され
た場合には、アンド回路１８１にゲート信号が供給され
るものであり、回転信号ＴＮ°が燃料噴射指令信号とし
使用されるようになる。

このアイドル運転状態にあっては、エンジンはその回転
状態が保持できる程度で回転されればよいものであり、
波形処理回路１５で、上記エンジンのアイドル回転状態
が保持される程度の燃料噴射量を設定するパルス幅の回
転信号ＴＮが発生されるようにすればよいものである。

また、スロットルが全開でない状態の場合には、アンド
回路１６２にゲート信号が与えられ、空気量センサ１３
からの出力信号Ｔ　ｏｕｔが、燃料噴射指令信号１ｎ２
として出力され、この信号によってインジェクタが駆動
されるようになる。この場合、上記空気量信号Ｔ　ｏｕ
ｔは吸気管に流れる吸入空気量に対応したパルス幅の表
現されたパルス状信号であり、上記パルス幅に相当する
時間幅で燃料噴射動作が実行されるようになる。すなわ
ち、エンジンに供給される噴射燃料量は、吸入空気量に
対応して制御されるようになるものであり、基本燃料噴
射量によってエンジン制御が実行されるようになる。

ここで、上記のような空気量センサ１３の出力信号で表
現されるパルス時間幅は、エンジンが高回転となる程小
さくなる性質を有するものであり、したがってエンジン
の高負荷、高回転域では、燃料噴射量は非常に小さな状
態に制御されるようになる。したがって、不適切な空燃
比によって排気浄化触媒の溶損や、エンジンの破損を引
き起こすような障害の発生は効果的に回避できるもので
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、エンジンを電子的に制御する制御ユニットを構成
するＣＰＵ等に障害が発生し、吸入空気量の測定信号に
基づく燃料噴射量の演算等が正常に実行できないような
状態となっても、吸入空気量に対応したパルス時間幅の
空気量測定信号によって、燃料噴射量が制御されるよう
になる。

したがって、充分に簡単な構成によってエンジン制御が
継続実行されるようになるものであり、エンジン制御の
信頼性の向上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
を説明する構成図、第２図は上記実施例に使用される空
気量センサの構成を説明する図、第３図は同じ＜ＣＰＵ
監視回路の動作状態を説明するフローチャート、第４図
は同じくバックアップ回路の例を示す図である。 １０・・・エンジン制御ユニット、１１・・・ＣＰＵ（
演Ｗ処理手段）、１２・・・回転センサ、１３・・・空
気量センサ、１４・・・スロットル全開スイッチ回路、
１５・・・波形処理回路、１６・・・バックアップ回路
、１７・・・ＣＰＵ監視回路。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１　図 落２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸入空気流中に設定された感温素子を用い、この感温素
   子に加熱電力を供給してこの感温素子の温度変化状態を
   観測して、吸入空気量に対応したパルス時間幅の表現さ
   れた出力信号を発生する熱式の空気量センサと、 この空気量センサからの上記パルス状の測定出力信号が
   供給され、上記吸入空気量の測定出力信号に基づきエン
   ジン制御情報を演算し出力する電子的なエンジン制御ユ
   ニットと、 この制御ユニットの演算処理手段の正常動作状態を監視
   している監視手段と、 この監視手段で上記制御ユニットの演算処理手段が正常
   動作していると判定された状態で、上記制御ユニットで
   演算された燃料噴射量に基づく燃料噴射指令を出力し、
   また上記監視手段で上記演算処理手段の異常が検出され
   た状態で、上記空気量センサからの出力信号を燃料噴射
   指令信号として出力させるバックアップ手段とを具備し
   、上記制御ユニットの演算処理手段の異常状態では、上
   記空気量センサからの出力信号で表現された時間幅に対
   応して燃料噴射量が設定制御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。