JPS6325356A - 内燃機関の制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、熱線式の空気流量測定装置を用い、この装
置で測定された吸入空気量に応じて、例えば燃料噴射量
等のエンジン制御を実行させるようにする内燃機関の制
御装置に関する。

［従来の技術］ エンジンの燃料噴射量、点火時期等は、このエンジンの
運転状態に対応して設定制御されるものであり、このエ
ンジンの運転状態の検出手段としては、エンジンの回転
速度、冷却水温、スロットル開度等が存在する。そして
、さらに燃料噴射量を算定するための基本情報として、
吸入空気量の検出手段が存在する。

吸入空気量を測定する手段としては種々のものが存在す
るものであるが、例えば加熱電流を供給することによっ
て発熱制御、温度によって抵抗値が変化する特性を有す
るヒータによって構成される感温素子を、吸気管内に設
定するようにした熱線式の空気流量測定装置が知られて
いる。

このような熱線式の空気流量測定装置を用いた場合、例
えば吸気管内に設定される感温素子を構成するヒータ線
の断線等の異常が発生した場合であり、このような異常
発生状態では、例えば燃料噴射量をエンジンの運転状態
に適合するように算出することができなくなる。

このような問題点を解決するために、例えば特開昭５７
−１８１９３９号公報に示されるような手段が提案され
ている。すなわち、上記ヒータに断線等の異常が発生し
た場合には、スロットルバルブの開度状態が全閉、全開
、開弁のいずれの状態にあるかを判断し、この３つの状
態それぞれに対応して設定されたパラメータを指定する
。そして、この指定されたパラメータに基づき噴射燃料
量を設定させるようにするものである。

ここで、上記公知例に示された装置における空気量測定
装置にあっては、空気量Ｑに比例するレベルの電気信号
が出力されるようになっているものであり、この測定出
力信号が正常状態ではとり得ない値となった場合に、こ
のυ１定装置のヒータに異常が発生したと判断させるよ
うにしている。

また、このようなエンジン制御を実行させるための熱式
の空気流ｆｆｉ　１ｌ）Ｊ定装置として、例えば特開昭
６０−１７８３１７号公報に示されるような、吸入空気
量に対応した時間幅Ｔを表現したパルス状信号を発生さ
せるようにする装置が考えられている。この空気流量測
定装置にあっては、パルス状出力信号のパルス幅Ｔ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
の出力信号として取扱えるようになるものであり、マイ
クロコンピュータ等によって構成されるエンジン制御ユ
ニットに取り込むために、特に精度の要求されるＡ／Ｄ
変換回路等を必要としないようにしているものである。

このような空気流量測定装置からの出力信号で表現され
る時間幅Ｔに基づいてエンジン回転数Ｎに対応する空気
ｆｆ１Ｇ／Ｎを算出させるようにするもので、このエン
ジン回転数に対応する空気ｆｆ１Ｇ／Ｎに基づいて燃料
噴射量基本量を決定するようになるものである。

しかし、このような空気量測定装置にあって、ヒータ断
線、センサアンプの故障等によって、上記時間幅Ｔが決
定できないような障害が発生したような場合、これを確
実に検出しこの故障に対処させるようにする手段が確立
されていない。

［発明が解決しようとする問題点コ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、特に
上記測定空気量を時間幅で表現されるようにした吸入空
気流量測定装置において障害が発生したような場合、こ
の障害の発生を確実に検出し、その後のエンジン制御に
対処できるようにした内燃機関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、この発明に係る内燃機関の制御装置にあって
は、エンジン回転に同期する状態で立上がり制御される
加熱電力の供給される感温素子を有する吸入空気流量測
定装置を備えるもので、この感温素子の温度が特定され
る温度まで上昇したときに上記加熱電力が立下がり制御
されて、この加熱電力の供給時間幅に相当するパルス幅
が設定されたパルス状測定信号が発生されるようになっ
ている。そして、このパルス状信号の立上がりおよび立
下がりにそれぞれ対応して第１および第２のパルス信号
を発生させ、この第１および第２のパルス信号を空気流
ｆｆ１ＵＩ定信号として用いられるようにする。ここで
、上記エンジン回転に同期するようにした感温素子に加
熱電力を供給することを指令する通電開始信号は、上記
エンジン回転に同期するタイミングにおいて、上記第２
のパルスの発生が確認された場合、および前回のタイミ
ングで通電開始信号が発生されなかった場合に発生され
るようにするものであり、この後者の通電開始信号が発
生された状態でフェイルカウンタを計数し、このカウン
タの計数値が特定する計数値となった状態で、空気流量
測定装置に障害が発生されたものと判断されるようにし
ているものである。

［作用］ 上記のような機関制御装置にあっては、通電開始指令を
発生すべきタイミング毎に、パルス状測定信号の前後の
エツジに対応する第１および第２のパルス信号の発生を
監視するようになるものであり、加熱電力の立下がりに
対応させられる第２のパルス信号の発生を監視し、この
第２のパルス信号の発生が確認されない状態をフェイル
状態と判定している。ここで、感温素子が正常に加熱制
御されている場合でも、次の通電開始信号の発生タイミ
ングとなっても、まだ通電開始信号の立下がり条件が整
わない場合がある。このような場合でも上記フェイル状
態と同様の状態となるものであるため、このフェイル状
態の発生を複数回にわたり監視するようにして、障害発
生が確認できるようにしているものであり、この障害発
生の検出に対応して他のパラメータでエンジン制御が実
行されるようになるものである。

［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図はその構成を示しているもので、エンジン１１に
はエアフィルタ１２から吸入された吸入空気が、吸気管
１３を介して供給されるようになっている。そして、上
記吸気管１３の内部には、熱線式吸入空気流量測定装置
１４を構成する感温素子２１が設定されているもので、
この感温素子２１には吸入空気の流れが接触されるよう
になっている。

この空気流量測定装置１４は、エンジン制御ユニッ１１
５から供給される通電開始信号ＴＳによって制御される
ようになり、この測定装置１４からの測定出力信号ＴＧ
は、上記制御ユニット１５に取り込まれるようになって
いる。

上記エンジン制御ユニット１５は、上記吸入空気ｍ測定
装置１４で測定された吸入空気量に基づいて、エンジン
の燃料噴射量、点火時期等を演算するものでり、この制
御ユニット１５には、エンジン１１の回転速度検出器１
Ｂからの回転速度信号が供給されている。この場合、こ
の回転速度検出器１６は、例えばエンジン１１のクラン
ク角度の特定回転角に対応して発生される信号に基づき
構成されるものであり、エンジン１１の回転に同期する
タイミング信号を含んで構成されるようになる。そして
、この制御ユニット１５では、エンジン１１の回転に同
期するタイミングで、通電開始信号ＴＳが発生制御され
るようにしている。そして、さらに演算された燃料噴射
量等のエンジン制御指令がエンジン１１に供給され、こ
のエンジン１１のインジェクタを制御し、所定量の燃料
が噴射制御されるようにするものである。

第２図は上記のような制御装置で使用されている吸入空
気流量測定装置１４の具体的な構成例を示すもので、吸
気管１３の内部に上記感温素子２１が設定され、さらに
温度測定素子２２が設定されるようになっている。ここ
で、上記感温素子２１は例えば白金線のように温度に対
応した抵抗値が設定される温度特性を有するヒータによ
って構成されるものであり、また温度４１１１定素子２
２は同様な温度特性を有する抵抗素子によって構成され
る。そして、温度測定素子２２の抵抗値は、吸気管１３
を流れる吸入空気の温度によって設定されるようにして
いる。

上記感温素子２１および温度測定素子２２は、固定の抵
抗素子２３〜２５と共にブリッジ回路を構成するように
接続されているもので、このブリッジ回路の入力端とな
る感温素子２１と温度測定素子２２との接続点には、開
閉素子となるトランジスタ２６を介して電ｉ＋Ｂが接続
されている。またこのブリッジ回路の出力端子となる点
ａおよびｂの電圧は、コンパレータ２７で比較されるよ
うになっている。

このコンパレータ２７では、感温素子２１に加熱電力が
供給され、その温度が温度測定素子２２で測定される空
気温度よりも、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立上がるように構成されているも
ので、このコンパレータ２７からの出力信号はフリップ
フロップ回路２８をリセット制御させる。

上記フリップフロップ回路２８は、エンジン制御ユニッ
ト１５から発生される通電開始信号ＴＳによってセット
される。そして、このフリップフロップ回路２８のリセ
ット時の出力信号ζは、トランジスタ２９を制御するも
ので、このトランジスタ２９は前記トランジスタ２Ｂの
ベース回路を接地するように接続されている。すなわち
、フリップフロップ回路２８がリセットされてトランジ
スタ２９がオンされた状態では、トランジスタ２６のベ
ース電位が接地電位となり、このトランジスタ２６がオ
フ制御されるようになっている。そして、上記フリップ
フロップ回路２８がセット状態のときに、トランジスタ
２Ｂがオンされて、感温素子２１を含むブリッジ回路に
加熱電力が供給されるようになるものである。

すなわち、第３図で示すように通電開始信号ＴＳが発生
された場合、この通電開始信号によってフリップフロッ
プ回路２８がセットされ、そのセット出力信号Ｑが立上
がり、感温素子２１に加熱電流が流されるようになる。

この場合、感温素子２１に供給される加熱電力の電圧は
、基準電圧電源３０からの基準電圧と差動アンプ３１で
対比され、この差動アンプ３１からの出力信号によって
上記トランジスタ２Ｂのベースを制御するようになって
いる。そして、感温素子２１に供給される加熱電力の電
圧は、一定値に基準設定されるようにしている。

上記のように感温素子２１に加熱電力が供給されると、
この感温素子２１の温度は吸気管１３に流れる空気流量
に対応した速度で上昇する。具体的には、空気流量が大
きくその流速の大きい状態では、上記温度上昇速度が小
さくなるものである。そして、この感温素子２１の温度
が所定の温度まで上昇した状態でコンパレータ２７から
出力が発生され、フリップフロップ回路２８がリセット
されて、上記加熱電力が遮断制御されるようになるもの
である。

すなわち、上記加熱電力の供給時間幅は、吸気管１３に
流れる空気量に比例する状態となるものであり、フリッ
プフロップ回路２８のセット時出力Ｑは、上記時間幅を
表現したパルス状信号となるものである。

このフリップフロップ回路２８からの出力信号は、ＲＳ
時定数回路３２に供給される。この時定数回路３２では
、上記パルス状出力信号の立上がり部および立下がり部
を、それぞれ所定の時定数で積分するようになるもので
あり、この時定数回路３２からの出力信号は第３図で示
されるようになる。そして、この時定数回路３２からの
出力信号は、抵抗３３および３４て設定されるスレッシ
ョルド電圧ｖｔとコンパレータ３５比較される。

そして、このコンパレータ３５からの出力信号を、上記
フリップフロップ回路２８からの出力信号と共にノア回
路３Ｂに供給するようにすれば、このノア回路３Ｂから
上記パルス状出力信号の立上がりおよび立下がりにそれ
ぞれ対応して立上がる、第１および第２のパルス信号Ｔ
ｌおよびＴ２が発生されるようになる。この第１および
第２のパルス信号ＴＩおよびＴ２は、出力回路３７を介
してエンジン制御ユニット１５に、空気流１９１定出力
信号ＴＧとして供給されるようになるもので、この第１
および第２のパルス信号の時間幅Ｔは、上記感温素子２
１に供給される加熱電力の時間幅と等しい状態とされる
ものである。

ここで、第４図で示されるようにエンジン１１の回転に
同期する基準タイミングに対応して、エンジン制御ユニ
ット１５から通電開始信号ＴＳを出力させるようにする
ものであるが、フリップフロップ回路２８のリセット動
作を行わせるコンパレータ２６からの出力信号、すなわ
ち通電終了信号に対応する信号が発生されない場合には
、第２のパルス信号Ｔ２が発生できない。

このような状態は、例えば感温素子２１を構成するヒー
タに断線が生じたような場合に発生するもので、このよ
うに第２のパルス信号Ｔ２が発生さレナイで、次の通電
開始信号の発生タイミングとなったときには、この通電
開始信号ＴＳの出力を取り止めるようにする。そして、
さらに次の通電開始信号の発生タイミングまで待ち、な
お通電終了の信号が出力されないときには、再び通電開
始信号ＴＳを出力させる。このような状態が複数回継続
したときに、異常とみなすものである。

具体的には、通電開始信号ＴＳが休止されたときに、そ
の次の通電開始信号の発生に対応してフェイルカウンタ
ＦＣを「＋１」計数するものであり、このカウンタＦＣ
の計数値が「２」となった時に、フェイルフラグＦＣｆ
を「１」とするものである。

そして、このフラグが「０」の状態では、上記吸入空気
流量測定出力信号Ｔ１およびＴ２の時間間隔を測定する
ことによって、例えばエンジン１回転当りの空気ｆｆ１
Ｇ／Ｎを求め、この空気ｍ　Ｇ　／Ｎ　ｉ、：基づき、
燃料噴射量の基本量を算出させるようにする。また、上
記フラグが「１」のときは、吸入空気ｆｆｉ測定信号が
得られない状態であるため、警報ランプ等によってダイ
アグ警告を実行させると共に、上記Ｔｌ　、Ｔ２以外の
パラメータのよって燃料噴射量の演算を実行させるよう
にする。例えば、このダイアグ警告の状態では、スロッ
トルバルブの開度状態を検出し、この開度状態に基づい
て、例えばマツプデータを読み出し、これによって燃料
噴射量基本量を算出させるようにする。

第５図はエンジン制御ユニット１５における、通電開始
信号ＴＳの発生処理の流れを示しているもので、この処
理ルーチンはエンジン１１の所定の回転基準タイミング
で割込みが実行されもので、まずステップ１０１では、
この割込みタイミングのクランク角位置を検出する。そ
して、次のステップ１０２で上記検出されたクランク位
置が、特定のクランク角位置、例えば１２０’ＣＡ毎の
特定回転タイミングであるか否かを判断して、通電開始
信号ＴＳの出力タイミングであるか否かを判定するもの
である。

このステップ１０２で通電開始信号ＴＳの出力タイミン
グではないと判定された場合はそのままこの処理が終了
され。そして、このステップ１０２で通電開始信号ＴＳ
の出力タイミングであると判定された場合には、次のス
テップ１０３に進む。このステップ１０３では、前回の
信号ＴＳの出力タイミングで、通電開始信号ＴＳが出力
されたか否かを判定し、前回信号ＴＳが出力されたこと
が確認されたならば、次のステップ１０４に進む。また
、前回通電開始信号ＴＳが出力されていないことが確認
されたならば、ステップ１０５に進んで通電開始信号Ｔ
Ｓの出力処理を行う。

上記ステップ１０４では、通電終了信号が来たが否かを
判定する。具体的には前回の通電開始信号と今回の通電
開始信号出力タイミングとの間に第２のパルス信号が発
生されたか否かを判定するもので、この通電終了信号が
来たことが確認されたならば、上記ステップ１０５に進
んで通電開始信号ＴＳを出力させる。

また、ステップ１０４で通電終了信号の到来が確認され
ない場合には、これを異常と判断してステップ１０Ｂに
進み、フェイルカウンタＦＣを「＋１」計数歩進させる
。

ここで、測定出力信号ＴＧの第１のパルス信号Ｔ１は、
通電開始タイミングに同期する状態で発生され、第２の
パルス信号はそれ以外の状態で発生されるものであるた
め、制御ユニット１５でこの第１および第２のパルスは
識別できる。

そして、この第１および第２のパルス信号Ｔ１およびＴ
２は、通電開始タイミングと通電終了タイミングでそれ
ぞれ制御ユニット１５に入力されるようになるものであ
るが、エンジン１１の回転速度が急激に変化したような
場合、例えば感温素子２１が正常に作動している状態で
あっても、通電終了タイミングがその次の通電開始信号
ＴＳの発生りイミングより遅れる可能性がある。このた
め、上記信号ＴＳの発生処理ルーチンにあっては、次の
通電開始信号ＴＳの発生タイミングまで通電終了信号の
人力がないときに、通電開始信号ＴＳの出力を１回取止
め、通電終了信号の入力を待機させるようにしている。

そして、通電終了信号の入力が継続して存在しない状態
で、感温素子２■の断線等の異常が検出されるようにし
ている。

第６図は空気流ｆｌ測定装置１４からの出力信号ＴＧで
ある第１および第２のパルス信号Ｔ２およびＴ２による
割込み処理の流れを示している。すなわち、第１および
第２のパルス信号Ｔ１およびＴ２の、それぞれ立上がり
エツジでこの割込み処理が実行されるもので、通電の開
始と終了にタイミングでこの割込みが行われる。

まず、ステップ２０１では、例えば通電開始タイミング
との対比で、この割込みが通電開始に対応するものであ
るか、あるいは通電終了に対応するものであるかを判定
する。そして、このステップ２０１でこの割れ込みが通
電開始に対応するものと判定されたならばステップ２０
２に進み、第１のパルスＴｌのタイミングを決定する。

そして、次のステップ２０３でフェイルカウンタＦＣの
計数値が特定値ａＯより大きいか否かを判定し、ＦＣが
ａＯより小さいと判定されたならば、ステップ２０４で
上記タイミングＴｌを記憶してこの処理は終了される。

また、ステップ２０３でＦ　Ｃｂ＜　ａ　Ｏより大きい
と判定されたならば、ステップ２Ｑ５てフェイルフラグ
ＦＣｆを「１」に設定し、ステップ２０ＢでＴＩおよび
Ｔ２以外のパラメータに基づいて、吸入空気量を算出さ
せるようにする。

すなわち、空気流量測定装置１４に異常が発生したと判
断して、この測定装置１４からの測定出力信号以外のパ
ラメータによって、例えばスロットルバルブの開度さら
にエンジン回転数等によって吸入空気量を判断し、燃料
噴射量を算出させるようにするものである。

上記ステップ２０１で、この割込みが通電終了タイミン
グであると判定された場合には、ステップ２０７に進ん
で第２のパルス信号Ｔ２の発生タイミングを決定する。

このように通電終了信号の入力が確認された状態では、
ステップ２０８でフェイルフラグＦＣｆをｒＯＪとし、
さらにステップ２０９でフェイルカウンタＦＣをリセッ
トする。そして、ステップ２１１で決定された第１およ
び第２のパルスＴ１およびＴ２に基づいて、吸入空気量
を算出させ、これをエンジン制御に用いられるようにす
るものである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る内燃機関の制御装置によれ
ば、機関制御量を算出させるために使用される熱線式の
吸入空気流量測定装置において、特にヒータによって構
成される感温素子の通電時間幅によって、測定値が表現
されるような空気流量測定装置を使用した場合に、その
ディジタル的な測定出力を判定して上記感温素子への通
電開始信号の発生状態を制御し、この通電開始信号の発
生状態に基づいて上記感温素子等の異常が検出できるよ
うになる。すなわち、マイクロコンピュータ等で構成さ
れるようになるエンジン制御ユニットにおいて、ディジ
タル的に吸入空気量測定装置の異常監視ができるもので
あり、もしこの測定装置に異常が発生した場合には、速
やかにこれに対処した機関制御が実行されるようになる
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内燃機関の制御装置
を説明する構成図、第２図は上記実施例で使用される吸
入空気流量測定装置の例を説明する構成図、第３図は上
記流量測定装置の動作状態を説明する信号波形図、第４
図は上記吸入空気流量測定装置を使用した場合の上記制
御装置の動作を説明する信号波形図、第５図および第６
図はそれぞれ上記実施例の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、１３・・・吸気管、１４・・・吸
入空気流量測定装置、１５・・・エンジン制御ユニット
、１Ｇ・・・ＤＯ転速度検出器、２１・・・感温素子、
２２・・・温度測定素子、２６・・・トランジスタ（加
熱電力開閉）、２７・・・コンパレータ、２８−９．フ
リップフロップ回路、３２・・・ＲＣ時定数回路、３５
・・・コンパレータ。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 １に３図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　吸気管内に設定され、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した温度によって抵抗値が変
   化する感温素子を備え、機関回転に同期したタイミング
   で発生されるようになる通電開始信号によって上記加熱
   電力を立上がり制御し、上記感温素子が特定される温度
   まで上昇した状態で上記加熱電力を遮断させて、上記加
   熱電力の供給時間幅に対応したパルス幅が設定されたパ
   ルス状測定信号を発生する吸入空気量測定装置と、この
   空気量測定装置からのパルス状測定信号の立上がりおよ
   び立下がりにそれぞれ対応して第１および第２のパルス
   信号を発生する手段と、上記第２のパルス信号の発生を
   確認して後に、上記回転に同期するタイミングで通電開
   始信号が発生されるようにする第１の通電開始信号発生
   手段と、 上記機関回転に同期するタイミングで上記第２のパルス
   信号の発生が確認されず、且つその前の回転同期タイミ
   ングで通電開始信号が発生されてないことが確認された
   状態で上記通電開始信号を発生する第２の通電開始信号
   発生手段と、この第２の通電開始信号発生手段で通電開
   始信号が発生される毎に計数されるフェイルカウンタと
   を具備し、 上記第１および第２のパルス信号の時間幅に基づき吸入
   空気量を算出して、この吸入空気量に基づき上記機関制
   御を実行させるようにすると共に、上記フェイルカウン
   タの計数値が特定される値を越える状態で上記第１およ
   び第２のパルス以外のパラメータで上記機関が制御され
   るようにしたことを特徴とする内燃機関の制御装置。