JPS63233326A - 空気流量計 - 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） 本発明は空気流量計に関するものであり、特に、内燃機
関の吸気管に配置され、そのセンサとして白金等の熱線
式センサを用いた空気流量計に関するものである。

（従来の技術） 内燃機関の吸気管に配置される空気流量計には、種々の
方式のものがあるが、その中でも、センサとして白金線
等の熱線を用いたいわゆる熱線式の空気流量計は、応答
が良く、また単位時間当りに流れる空気の質量が測定で
きる等の理由により、広く用いられている。検出された
空気流量は、燃料噴射量を設定するために用いられる。

このような空気流量計においては、センサは、例えば特
開昭５６−１０８９１１号公報、実開昭５９−１５８０
３０号公報等に記載されているように、吸気管内に配置
された筒状体内に設けられたり、あるいは特開昭５９−
１９０６２３号公報等に記載されているように、吸気管
内の吸気通路から分岐するように配置されたバイパス通
路の直線部内に設けられたりしている。

ところで、この空気流量計においては、当該内燃機関の
運転中に、油や空気中の塵が、またブローバイガス等を
吸気管内に帰還させる構成を有する内燃機関では、燃料
に含まれるカーボン等が、熱線式センサの表面に付着す
る。これらの付着物により、センサ表面の露出面積が減
少すると、該センサから出力される吸入空気流量は、実
際の吸入空気流量よりも少なく検出されてしまう。

そこで、従来から、特開昭５６−１４１１６号公報、同
５６−１４８６３１号公報等に示すように、センサに過
大な電流を流して付着物を焼払うことが行われている。

この焼払いを適当なタイミングで行なうことにより、空
気流量検出を正確に行なうことができる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の技術は、次のような問題点を有していた
。

（１）前記特開昭５６−１４１１６号公報、同５６−１
４８６３１号公報に記載された空気流量計においては、
当該内燃機関の回転、および該内燃機関が搭載された車
両の走行が停止したときに、焼払いが行われるように構
成されている。

この場合、熱線抵抗の表面にごみ、カーボン等の付着物
が堆積して、吸入空気流量の計測が正確に行われなくな
っても、車両の走行、および内燃機関の回転が停止しな
い限りは、焼払いが行われない。したがってこの間は、
噴射されるべき量の燃料を噴射することができず、適正
な空燃比が得られない。この結果、不正燃焼やサージン
グ（車両の前後方向の低周波振動）が起き、当該車両の
ドライバビリティ　（乗用感）が低下する。

（２）車両の走行中、あるいは当該内燃機関の回転時に
焼払いを行なう場合においては、焼払いを開始してから
、終了するまでの間は、吸入空気流量の計測が不正確の
まま燃料噴射を行なわなければならないので、適正な空
燃比が得られない。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。

（問題点を解決するための手段および作用）前記の問題
点を解決するために、本発明は、空気流の全圧および静
圧の差圧を検出する差圧検出手段を設け、熱線式のセン
サにごみ、カーボン等が付着してその出力信号に異常が
生じたときに、前記差圧検出手段より出力される信号を
用いて吸入空気流量を検出するという手段を講じた点に
特徴がある。

これにより、熱線式のセンサの焼払いを行なっていると
き、あるいは焼払いを行なう直前においても、吸入空気
流量を正確に検出することができ、常に適正な空燃比を
得ることができるという作用効果を生じさせることがで
きる。

（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の第１の実施例の構成を示す概略ブロッ
ク図である。

まず、第２図において、当該空気流量計のボディ１には
、吸気通路３、該吸気通路３とほぼ平行に形成されたバ
イパス通路４、および吸気通路３とバイパス通路４とを
連通ずる連通路５が形成されている。前記バイパス通路
４内には、熱線式の空気流量センサ７および温度補償セ
ンサ８が配置されている。

前記バイパス通路４には、該バイパス通路４内を通過す
る空気流の全圧を検出することができるように、該空気
流方向Ａに全圧検出孔３１が形成されている。また、前
記バイパス通路４には、該バイパス通路４内を通過する
空気流の静圧を検出することができるように、該空気流
方向Ａと垂直な方向に静圧検出孔３２が形成されている
。

前記全圧検出孔３１および静圧検出孔３２は、それぞれ
圧力センサ３３および３４に接続されている。

マイクロコンピュータ４１は、周知のように、ＣＰＵ４
２、ＲＯＭ４３、ＲＡＭ４４、および入出力インターフ
ェース４５、ならびにそれらを接続する共通バス４６を
備えている。

１６は、前記空気流量センサ７および温度補償センサ８
を焼払うための焼払い駆動手段である。

前記空気流量センサ７、温度補償センサ８、圧力センサ
３３、および圧力センサ３４、ならびに前記焼払い駆動
手段１６は、前記入出力インターフェース４５に接続さ
れている。また、当該内燃機関が搭載された車両のエン
ジン回転数センサ２１、ズ′ロットル弁開度センサ２２
、ギアニュートラルセンサ２３、およびエンジン温度セ
ンサ２４も、前記入出力インターフェース４５に接続さ
れている。前記ギアニュートラルセンサ２３は、当該車
両の変速装置がニュートラル状態にあることを検出する
。

前記マイクロコンピュータ４１は、前記空気流量センサ
７および温度補償センサ８より出力される出力信号に応
じて、あるいは圧力センサ３３および３４より出力され
る出力信号に応じて、空気流量を示す電気信号（空気流
量信号）を出力する。

この電気信号は、例えば、当該車両の燃料噴射装置にお
けるインジェクターノズルの開弁時間（デユーティ比）
設定回路（図示せず）に供給される。

つぎに、以上の構成養育する本発明の第１の実施例の機
能を説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の機能ブロック図である
。第１図において、第２図と同一の符号は、同一または
同等部分をあられしているので、その説明は省略する。

第１図において、バイパス通路４内に配置された空気流
量センサ７および温度補償センサ８は、該センサ７．８
の出力信号に応じて吸入空気流量を検出する第１の空気
流量検出手段１１に接続されている。前記第１の空気流
量検出手段１１は、公知であるので、その説明は省略す
る。

前記空気流量センサ７および温度補償センサ８は、さら
に焼払い駆動手段１６に接続されている。

前記焼払い駆動手段１６は、焼払い信号発生手段１８よ
り出力される信号１８Ａにより付勢され、この例におい
ては前記信号１８Ａが出力されている間だけ前記各セン
サ７．８に過剰電流を通電し、焼払いを行なう。前記焼
払い信号発生手段１８は、例えば当該内燃機関あるいは
車両が予め設定された量だけ運転されたか否かを判別し
、当該内燃機関あるいは車両が停止した後に、焼払い駆
動手段１６を付勢する。また前記焼払い信号発生手段１
８は、焼払い駆動手段１６の付勢が終了すると、焼払い
終了信号１９を出力する。

前記焼払い信号発生手段１８、および焼払い駆動手段１
６は公知の技術を用いて容易に創作することができるの
で、その説明は省略する。

差圧検出手段３５は、バイパス通路４内を通過する空気
流の全圧を検出する圧力センサ３３、および前記空気流
の静圧を検出する圧力センサ３４より出力される信号を
用いて、空気流の全圧から静圧を減じた差を検出する。

前記差圧検出手段３５および前記温度補償センサ８は、
第２の空気流量検出手段１３に接続されている。

前記第２の空気流量検出手段１３による吸入空気流量の
検出は、っぎのようにして行なわれる。

まず、バイパス通路４内に配置された全圧検出孔３１お
よび静圧検出孔３２より検出される空気流の全圧Ｐ　お
よび静圧Ｐ８、ならびに空気流の速度Ｖの関係は、次式
で表される。

（ＰＴ−Ｐｓ）／γ−ｋ　（ｖ”　／　（２ｇ）　）　
＝ｌｉ）ただし、γ：空気の比重量 に：ピトー管に固有な係数 ｇ：重力加速度 第１式より、 ｖ−ｇ　ＰＴ−ｓ）／（ｋγ）−（２）ここで、空気の
比重量は、空気流の温度より、算出することができる。

したがって、バイパス通路４内を通過する空気流の全圧
ＰＴよび静圧Ｐ８、ならびに空気流の温度を検出すれば
、第２式を用いて、バイパス通路４内を通過する空気流
の速度■を算出することができる。

当該空気流量計内を通過する総空気流量は、バイパス通
路４内を通過する空気流の速度Ｖと一定の関係があるの
で、この空気流速度Ｖを検出することにより、空気流量
計内を通過する空気流量を検出することができる。

なお、この場合の流量は、体積流量であるから、質量流
量を検出したい場合は、前記体積流量に、空気温度より
得られる空気の密度を乗算すればよい。

また前記体積流量は、空気の比重量を用いる代りに、密
度を用いて算出するようにしてもよい。

さて、前記第１および第２の空気流量検出手段１１およ
び１３の出力信号線は、それぞれ切換手段１４の入力端
子１４Ａおよび１４Ｂに接続されている。

前記切換手段１４の出力端子１４Ｃは、通常は入力端子
１４Ａと接続されているが、後述する異常検出手段１５
より出力される異常検出信号１７の供給により、入力端
子１４Ｂと接続（セット）される。また、前記焼払い信
号発生手段１８より出力される焼払い終了信号１９によ
り、再び出力端子１４Ｃと入力端子１４Ａとが接続（リ
セット）される。

異常検出手段１５は、前記空気流量センサ７および温度
補償センサ８にごみ、カーボン等が付着してその検出面
積が減少し、空気流量が、実際に空気流量計内を通過す
る空気流量よりも少なく検出されてしまったときに、異
常検出信号１７を発生する。

前記異常検出手段１５は、次のように構成されている。

まず、判別手段２５は、エンジン回転数センサ２１に接
続され、エンジン回転数が予め設定されたエンジン回転
数（例えば、暖機完了後におけるアイドリング回転数）
を超えたか否かを判別する。

アイドリング判別手段２６は、スロットル弁開度センサ
２２およびギアニュートラルセンサ２３に接続され、当
該内燃機関がアイドリング状態にあるか否かを検出する
。つまり、スロットル弁が予め設定された開度（例えば
、約０度）以下であり、当該内燃機関の変速装置がニュ
ートラル状態であるときに、アイドリング状態を検出す
る。

暖機判別手段２７は、エンジン温度センサ２４に接続さ
れ、当該内燃機関の温度が予め設定された温度（例えば
、暖機完了と判別される温度）以上であるか否かを判別
する。

前記アイドリング判別手段２６および暖機判別手段２７
の出力信号線は、アンドゲート２８の一対の入力端子に
接続されている。

前記アンドゲート２８および前記判別手段２５の出力信
号線は、アンドゲート２９の一対の入力端子に接続され
ている。

前記アンドゲート２９の出力信号線（すなわち、異常検
出信号１７を出力する信号線）は、切換手段１４の制御
端子に接続されている。

この例においては、通常は第１の空気流量検出手段１１
により吸入空気流量が測定される。

以上の構成を有する本発明の第１の実施例の動作を説明
する。

まず、暖機判別手段２７により、当該内燃機関が暖機完
了したと判別され、かつアイドリング判別手段２６によ
り当該内燃機関がアイドリング状態であると判別される
と、アンドゲート２８が開かれる。

ここで、空気流量センサ７および温度補償センサ８の表
面にごみ、カーボン等があまり付着しておらず、その空
気流量検出が正確に行われているときは、実際の吸入空
気量に応じた量の燃料が吸気管内に供給されるので、空
燃比は適正値に設定され、エンジン回転数はアイドル回
転数に維持される。

したがって、判別手段２５からは出力信号が発生せず、
アンドゲート２９は開かれない。これにより、第１の空
気流量検出手段１１による空気流量の検出が続行される
。

これに対し、空気流量センサ７および温度補償センサ８
の表面にごみ、カーボン等が付着し、検出される吸入空
気流量が、実際の吸入空気流量よりも少なく検出される
と、燃料は吸気管内に供給されるべき燃料よりも少ない
量しか吸気管内に供給されないので、空燃比は大きくな
り、混合気は薄くなる。したがって、エンジン回転数が
上昇して、アイドル回転数を超える。

したがって、アンドゲート２９が開き、異常検出手段１
５より異常検出信号１７が発生し、出力端子１４Ｃは入
力端子１４Ｂに接続される。これにより、当該吸入空気
流量の検出は、差圧検出手段３５および温度補償センサ
８による検出に切換わる。

ここで例えば、当該内燃機関が、アイドリング時におい
て、エンジン回転数を予め設定された回転数に維持する
フィードバック機能を備えているときにおいても、例え
ば暖機中に空気流量センサ７および温度補償センサ８に
付着物が堆積すると、暖機完了後において瞬間的にエン
ジン回転数がアイドル回転数を超える。このとき、異常
検出手段１５より異常検出信号１７が出力され、第１の
空１５より異常検出信号１７が出力され、第１の空気流
量検出手段１１による空気流量検出から、第２の空気流
量検出手段１３による空気流量検出に切換わる。したが
って、この場合も吸入空気流量の測定を正確に行なえる
ようになり、またエンジン回転数は変動しない。

その後、焼払い信号発生手段１８により焼払い駆動手段
１６が付勢され、空気流量センサ７および温度補償セン
サ８の焼払いが行われる。

焼払いが終了すると、焼払い信号発生手段１８より出力
される焼払い終了信号１９により、出力端子１４Ｃと入
力端子１４Ａとが再び接続され、空気流量センサ７およ
び温度補償センサ８により吸入空気流量の検出が行われ
るようになる。前記センサ７．８の付着物は焼払われて
いるので、吸入空気流量の検出は正確に行われる。

この実施例においては、なんらかの理由により、空気流
量センサ７が破損したり、あるいは第１の空気流量検出
手段１１が故障したりしても、異常検出手段１５により
出力される異常検出信号１７により、差圧検出手段３５
および温度補償センサ８により吸入空気流量の正確な検
出を引続き行なうことができる。

また焼払い後は、直ちに空気流量センサ７および温度補
償センサ８により空気流量の測定が行われる。

つぎに、本発明の第２の実施例を説明する。本発明の第
２の実施例の概略ブロック図は、第２図に示された本発
明の第１の実施例の概略ブロック図と同一であるので、
その説明は省略する。

第３図は本発明の第２の実施例の機能ブロック図である
。第３図において、第１図と同一の符号は、同一または
同等部分をあられしているので、その説明は省略する。

第３図において、第１の空気流量検出手段１１の出力信
号線は、切換手段１４の入力端子１４Ａに接続されてい
る。また、前記第１の空気流量検出手段１１および第２
の空気流量検出手段１３は、平均化手段５１に接続され
ている。前記平均化手段５１は、前記第１および第２の
空気流量検出手段１１および１３により検出される吸入
空気流量の平均値を算出する。前記平均化手段５１は、
前記切換手段１４の入力端子１４Ｂに接続されている。

前記切換手段１４は、本発明の第１の実施例に関して述
べたように、通常は出力端子１４Ｃと入力端子１４Ａと
が接続されている。そして、異常検出手段１５より異常
検出信号１７が出力されると、前記出力端子ｉＣは、入
力端子１４Ｂに接続される。焼払いが終了すると、焼払
い信号発生手段１８よりその旨を示す焼払い終了信号１
９が出力され、前記出力端子１４Ｃは、再び入力端子１
４Ａに接続される。

以上の構成を有する本発明の第２の実施例において、異
常検出手段１５により、アイドリング時における当該内
燃機関のエンジン回転数が上昇し、空気流量センサ７お
よび温度補償センサ８の表面に付着物が堆積したことが
検出されると、平均化手段５１の出力信号が空気流量信
号として採用される。

差圧検出手段３５および温度補償センサ８を用いて吸入
空気流量の検出を行なうには、全圧検出孔３１および静
圧検出孔３２により、空気流の全圧および静圧を正確に
検出する必要がある。ところが、周知のように、吸気管
内を通過する空気流は、脈流であるから、前記各検出孔
３１．３２の取付位置、あるいは当該空気流量計の形態
、すなわち吸気通路３、バイパス通路４および連通路５
等の形状によっては、全圧検出孔３１および静圧検出孔
３２より導かれる空気流の全圧および静圧が変動し、バ
イパス通路４内を通過する空気流の速度をあまり正確に
検出することができなくなる場合がある。

このような場合においては、この本発明の第２の実施例
のように、差圧検出手段３５と温度補償センサ８とによ
り検出された吸入空気流量の数値をそのまま採用するの
でなく、該数値と空気流量センサ７および温度補償セン
サ８により検出された吸入空気流量の数値との平均をと
れば、比較的正確な吸入空気流量を得ることができる。

なお、差圧検出手段３５および温度補償センサ８により
検出された吸入空気流量の数値と、空気流量センサ７お
よび前記温度補償センサ８により検出された吸入空気流
量の数値とを、それぞれ一定の比で加算するように（例
えば、それぞれの吸入空気流量の１／１０と９／１ｏと
を加算するというように）してもよい。

さて、前述の各説明においては、差圧検出手段３５によ
る吸入空気流の速度Ｖの検出の際には、温度補償センサ
８により検出された空気流温度を用いて算出された空気
の比重量が用いられるものとして説明したが、本発明に
おいては特にこれのみに限定されることはなく、当該車
両が走行する地域の平均的な温度に対応する空気の比重
量を、予めマイクロコンピュータ４１（第２図）内のＲ
ＡＭ４４に記憶しておいて、この数値を用いるようにし
てもよい。

また、前記各説明においては、熱線式のセンサ７．８、
ならびに全圧検出孔３１および静圧検出孔３２は、吸気
通路３に隣接するように形成されたバイパス通路４内に
配置されるものとして説明したが、本発明は特にこれの
みに限定されることはなく、熱線式のセンサを用いた空
気流量計であれば、いかなる形態の空気流量計に本発明
が適用されてもよいことは当然である。

さらに、前述の説明においては、焼払い駆動手段１６は
、焼払い信号発生手段１８より出力信号１８Ａが発生さ
れている間だけ熱線式センサの焼払いを行なうものとし
て説明したが、本発明は特にこれのみに限定されること
はなく、前記出力信号１８Ａが発生されてから所定時間
だけ焼払いを行なうように焼払い駆動手段１６を構成し
てもよい。この場合、切換手段１４の出力端子１４Ｃを
入力端子１４Ａに再度接続（すなわちリセット）させる
ための焼払い終了信号１９は、焼払い駆動手段１６から
出力させるようにすればよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、熱線
式の空気流量センサおよび温度補償センサによる吸入空
気流量の検出に異常が生じたときに、空気流の全圧およ
び静圧より求められる空気流速度を用いて空気流量を検
出するようにしたので、次のような効果が達成される。

すなわち、吸入空気流量の検出を常に正確に行なうこと
ができるようになり、燃料噴射弁より噴射される燃料を
常に最適な量に設定することができる。そして、空燃比
を常に最適な数値に設定することができる。

またこの結果、不正燃焼やサージングが起きたすせず、
ドライバビリティが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の機能ブロック図である
。第２図は本発明の第１の実施例の構成を示す概略ブロ
ック図である。第３図は本発明の第２の実施例の機能ブ
ロック図である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱線式の空気流量センサおよび温度補償センサ、
   ならびに前記各センサの出力信号により吸入空気流量を
   検出する第１の空気流量検出手段、ならびに前記各セン
   サを焼払う焼払い駆動手段を備えた空気流量計であって
   、 空気通路内に配置された全圧検出孔および静圧検出孔と
   、 前記各検出孔より導かれる空気流の全圧から静圧を減じ
   た差を検出する差圧検出手段と、 前記差圧検出手段の出力信号より、吸入空気流量を検出
   する第２の空気流量検出手段と、 前記熱線式センサの異常を検出し、異常検出信号を発生
   する異常検出手段と、 前記異常検出信号に応じて、前記第１の空気流量検出手
   段より出力される空気流量信号を、前記第２の空気流量
   検出手段より出力される信号を用いた空気流量信号に切
   換え、前記焼払い駆動手段により熱線式センサの焼払い
   が終了した後に、さらに前記第１の空気流量検出手段よ
   り出力される空気流量信号に切換える切換手段とを具備
   したことを特徴とする空気流量計。
2. （２）前記異常検出手段は、当該内燃機関が暖機後であ
   ることを判別する暖機判別手段と、当該内燃機関がアイ
   ドリング中であることを判別するアイドリング判別手段
   と、当該内燃機関のエンジン回転数が予め設定された回
   転数を超えたか否かを判別する判別手段とより成ること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の空気流量
   計。
3. （３）前記アイドリング判別手段は、スロットル弁が予
   め設定された開度以下であることを判別し、かつ当該内
   燃機関が搭載された車両の変速装置がニュートラルの状
   態にあることを判別する手段であることを特徴とする前
   記特許請求の範囲第２項記載の空気流量計。
4. （４）前記第２の空気流量検出手段は、前記温度補償セ
   ンサの出力信号を用いて吸入空気流量を検出することを
   特徴とする前記特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれかに記載の空気流量計。
5. （５）前記第２の空気流量検出手段は、予め設定された
   空気の比重量もしくは密度を用いて吸入空気流量を検出
   することを特徴とする前記特許請求の範囲第１項ないし
   第３項のいずれかに記載の空気流量計。
6. （６）前記第２の空気流量検出手段より出力される信号
   を用いた空気流量信号は、第２の空気流量検出手段より
   出力される空気流量信号そのものであることを特徴とす
   る前記特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに
   記載の空気流量計。
7. （７）前記第２の空気流量検出手段より出力される信号
   を用いた空気流量信号は、第１および第２の空気流量検
   出手段より出力される空気流量信号の平均値であること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項ないし第５項の
   いずれかに記載の空気流量計。
8. （８）前記第２の空気流量検出手段より出力される信号
   を用いた空気流量信号は、第１および第２の空気流量検
   出手段より出力される空気流量信号をそれぞれ一定の比
   で加算した値であることを特徴とする前記特許請求の範
   囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の空気流量計。