JPS6345508A - エンジンの吸入空気量測定装置 - 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、特にマイクロコンピュータを用いて構成さ
れるようなエンジンの制御装置において効果的に使用さ
れる、エンジンの吸入空気量測定装置に関する。

［従来の技術］ エンジン制御、特にエンジンの運転状況に対応した燃料
噴射量、さらに点火時期等を演算し、その演算結果に基
づいて噴射燃料量および点火時期制御を実行するために
、マイクロコンピュータ等を用いた電子的な制御装置が
用いられている。

このような電子的なエンジン制御装置によってエンジン
制御を実行する場合、エンジンの運転状況を各種センサ
を用いて検出し、この検出結果に基づいて所定の演算制
御を実行するようにしている。この場合、燃料噴射量の
演算に直接的に関与するものとして、吸入空気量の検出
ｎ１定手段が存在するものであり、例えば特開昭６０−
１７８９４６号公報、さらに特開昭６０−２３７３２２
号公報等に示されるように、温度によって抵抗値が変化
するようにしたヒータによる感温素子を用いる空気量測
定装置が考えられている。

すなわち、この空気ｆｆｉ測定装置にあっては、吸気管
の中に空気流にさらされるようにして感温素子を設定す
ると共に、この感温素子にエンジンの回転に同期して発
生されるスタートパルス信号に基づいて加熱電力の供給
を実行し、上記感温素子を発熱させるようにしている。

そして、上記発熱制御される感温素子が、空気温度より
特定される温度範囲が設定されるまで上昇したときに上
記加熱電力の供給を遮断する。

この場合、上記感温素子は吸気管内で空気流にさらされ
ているものであるため、その温度上昇速度は空気流速、
すなわち空気流量に反比例するようになり、したがって
上記加熱電力の供給時間幅が、吸気管に流れる吸入空気
の量に対応するようになるものである。

この場合、第７図で示すように、イグニッションキーの
操作によってエンジンスタート信号が「オン」となり、
エンジンが回転するようになったときに、このエンジン
の回転に同期する状態でスタートパルス信号Ｔｉｎが発
生されるようになり、この信号Ｔｉｎに対応して感温素
子に加熱電力の供給が実行される。− この場合、感温素子並びにこの感温素子の接触物は、す
くなからず熱的な容量を有するものであり、したがって
冷却された（空気温度と同じ状態に設定された）感温素
子に加熱電力が供給されて、この感温素子の温度が所定
の温度状態まで上昇するため時間幅が大きくなる。すな
わち、エンジンのスタートされた直後にあっては、感温
素子に対する加熱電力の供給が実行され、感温素子の温
度が所定の温度状態となって加熱電力の供給が遮断され
るまでの時間幅、すなわち空気流量測定出力信号Ｔ　ｏ
ｕｔで表現される時間幅が第７図で示すように大きくな
る。そして、吸入空気量に対応した時間幅を表現した出
力信号Ｔ　ｏｕｔが得られる熱的９１也衡状態が成立つ
までは、正確な吸入空気量の測定動作が実行されない。

［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、燃料
噴射量、さらに点火時期等の制御を実行する必要のある
、エンジンが回転駆動される状態にあっては、精度が充
分高い状態とされた吸入空気量の測定出力信号が得られ
るようにするエンジンの吸入空気量測定装置を提供しよ
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、この発明に係る吸入空気量測定装置にあって
は、エンジンが始動制御される前のイグニッションキー
が所定の状態に設定された状態で、一定周期のスタート
パルス信号を発生させ、このスタートパルス信号に基づ
いて吸気管の中に設定される感温素子に対して加熱電力
の供給を実行させるようにする。そして、イグニッショ
ンキーによってエンジンに対する始動指令が発生された
後は、エンジンの回転に同期するスタートパルス信号に
基づき、感温素子に対して加熱電力の供給を実行させる
ようにするものである。

〔作用コ 上記のようなエンジンの吸入空気量測定装置にあっては
、実際にエンジン制御を実行する必要のあるエンジンが
始動される以前に、例えばイグニッションキーが「オン
」された状態、あるいはアクセサリ（ＡＣＣ）位置に設
定された状態で、一定周期のスタートパルス信号が発生
され、このバルス信号に基づいて感温素子に対する加熱
電力の供給が実行されるようになる。そして、イグニッ
ションキーが始動位置に操作されるまでの間、この測定
装置は上記一定周期のスタートパルス信号で予備動作さ
れるようになり、感温素子の温度が予備的に上昇される
ようになる。したがって、イグニッションキーによって
エンジンが始動制御される状態となったときには、この
測定装置はウオームアツプされた状態となり、エンジン
が回転開始する初期状態から、充分燃料噴射量の演算等
に使用可能な吸入空気量測定出力信号が得られるように
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図は吸入空気量の測定装置の構成を示すもので、図
では示されていないエンジンに吸入空気を送る吸気管１
１の中に、例えば白金等の温度に対応して抵抗値が変化
する性質を有するヒータによって構成された感温素子１
２を設定する。また、この吸気管１１の中には、上記感
温素子１２と同様の性質の抵抗素子からなる温度測定索
子１３が設定されているもので、この感温素子１２およ
び温度測定素子１３は、共に吸入空気流にさらされるよ
うに設定され、温度測定素子１３の抵抗値は、吸入空気
の温度に対応した値に設定されるようにしている。

ここで、上記感温素子１２および温度測定素子１３は、
固定の抵抗素子１４〜１６と共にブリッジ回路を構成す
るようになるものであり、感温索子１２と抵抗索子１４
との接続点ａ１および抵抗素子１５と１６との接続点す
が、このブリッジ回路の出力端子とされ、このブリッジ
回路の入力端子部、具体的には感温素子１２と温度測定
素子１３との接続点には、スイッチ素子となるトランジ
スタ１７を介して電源十Ｂが接続されるようになってい
る。

この場合、上記ブリッジ回路に供給される電源の電圧は
、差動アンプ１８で基準電圧電［１９の電圧と対比され
、この差動アンプ１Ｂの出力信号で上記トランジスタ１
７のベースを制御し、ブリッジ回路の感温素子１２に供
給される加熱電力の電圧値を、上記基準電圧に対応して
安定制御するようにしている。

上記ブリッジ回路の出力端子ａおよびｂの電位は、コン
パレータ２０で比較される。このコンパレータ２０から
の出力信号は、感温索子１２の温度が、温度測定素子１
３で測定される空気温度より特定される温度差が設定さ
れるまで上昇した状態で反転され、このコンパレータ２
０からの出力信号によってフリップフロップ回路２１が
リセット制御されるようにしている。この場合、このフ
リップフロップ回路２１は、電子的なエンジン制御ユニ
ット２２から得られるスタートパルス信号Ｔｌｎによっ
てセット制御されるようにしている。

すなわち、フリップフロップ回路２１は、スタートパル
ス信号Ｔｉｎによってセットされ、コンパレータ２０の
出力が反転されたときにリセットされるものである。

上記フリップフロップ回路２１のリセット時の出力信号
ζは、トランジスタ２３を制御する。このトランジスタ
２３は、上記加熱電力をスイッチング制御するトランジ
スタ１７を制御するように接続されているもので、トラ
ンジスタ２３が「オン」状態のときにトランジスタ１７
が「オフ」制御されるようになっている。すなわち、フ
リップフロップ回路２１がセット状態のときにトランジ
スタ１７が「オン」状態に設定され、ブリッジ回路の感
温素子１２に加熱電力の供給が実行されるようになる。

また、このフリップフロップ回路２１のセット時出力信
号Ｑは、このフリップフロップ回路２１のセットおよび
リセット動作に対応する時間幅の表現されたパルス状の
信号となるものであり、この信号は出力回路２４で適宜
波形整形等の処理を施して、上記エンジン制御ユニット
２２に、空気量測定信号Ｔ　ｏｕｔとして供給する。

すなわち、このように構成される空気量８則定装置にあ
っては、第２図の（Ａ）で示すようなスタートパルス信
号Ｔｉｎが発生されたとすると、このパルス信号に基づ
いてフリップフロップ回路２１がセットされ、トランジ
スタ１７が「オン」されて、感温素子１２を含むブリッ
ジ回路に加熱電力の供給が実行されるようになる。すな
わち、フリッフロップ回路２１は第２図（Ｂ）で示すよ
うにセット動作され、感温索子１２の温度が第２図（Ｃ
）で示すように上昇するようになるものである。

この場合、感温素子１２には吸気管１１を流れる吸入空
気が接触しているものであるため、感温素子１２は吸入
空気の流速に対応して放熱されるようになり、加熱電力
の電圧が一定に制御されているものであるため、この感
温素子１２の温度上昇速度は、吸入空気流量に対応する
ようになる。具体的には、空気流量の大きい状態で、感
温素子１２の温度上昇速度が遅くなる。

そして、感温素子１２の温度が温度測定素子１３で測定
される空気温度より、特定される温度差が設定されるま
で上昇したときにコンパレータ２０の出力が第２図（Ｄ
）で示すように発生され、フリップフロップ回路２１か
リセットされて、上記加熱電力の供給が遮断されるよう
になる。

すなわち、フリップフロップ回路２■は第２図（Ｂ）で
示したような信号を出力するようになるものであり、こ
のパルス状の出力信号で表現されるパルス時間幅が、吸
気管１１に流れる吸入空気量を表現するようになり、こ
のようなパルス状出力信号が測定出力信号Ｔ　ｏｕｔと
して、制御ユニット２２に供給されるものである。

第３図乃至第５図は上記のような空気量測定装置の制御
の流れを示しているもので、まず第３図で示すように、
イグニッションキーＩｇが「オン」状態に設定されるこ
とにより割込みが発生される。

そして、この割込みに対応してステップ１０１で、制御
ユニット２２で一定周期のスタートパルス信号Ｔｉｎを
発生させるようにする。すなわち、第６図で示すように
イグニッションキー１ｇ　「オン」の状態から、このイ
グニッションキーが操作されてスタータを起動するスタ
ータが「オン」とされるまでの間、一定周期のスタート
パルス信号Ｔｉｎが発生される。

このようなスタートパルス信号Ｔｉｎが発生されると、
エンジンは動作されていないが、フリップフロップ回路
２１がセットされ、トランジスタ１７をｒオン」して、
感温素子１２に加熱電力の供給が実行されるようになる
。このような状態では、吸気管１１の中に設定されてい
る感温素子１２の温度状態は、この吸気管１１内の空気
温度と同じ状態にあり、したがって加熱電力が供給され
ても、感温素子１２の温度がコンパレータ２０の出力を
反転させるまで上昇するには大きな時間を必要とする。

すなわち、第６図で示すようにこの状態での出力信号Ｔ
　ｏｕｔで表現される時間幅は大きなものとなる。

そして、感温素子１２に供給されている加熱電力が遮断
されてから、比較的短時間の後の未だ感温素子１２の温
度があまり低下していない状態で次のスタートパルス信
号Ｔ１ｎが発生され、加熱電力が立上がるようになる。

したがって、この状態では感温素子１２の温度が所定の
温度状態まで上昇するに必要な時間は小さなものとなり
、第６図で示されるように次の出力信号Ｔｉｎの時間幅
は小さな状態となる。そして、このような動作を繰返す
ことによって感温素子１２の温度が空気量測定動作に適
する状態にまで上昇設定され、空気量測定動作を待機す
る状態とされる。

そして、次にイグニッションキーがエンジンを起動する
ため始動の位置に操作されると、スタータが「オン」さ
れてエンジンが回転されるようになる。エンジンが起動
され、回転されるようになると、このエンジンの回転動
作に対応して、回転検出センサ機構からその回転に同期
した、すなわちエンジンの特定される回転角に対応した
回転信号Ｎが発生されるようになる。そして、この回転
（λ号Ｎによって制御ユニット２２で第４図で示すよう
な割込み動作が実行される。

すなわち、まずステップ２０１でこれまで実行されてい
た一定周期のスタートパルス信号の出力ルーチンが停止
され、ステップ２０２で上記回転信号Ｎにそれぞれ対応
するような状態のエンジン回転に同期したスタートパル
ス信号Ｔｌｎを出力させるようにする。そして、さらに
ステップ２０３でイベントカウンタＣをクリアする。以
後このエンジンの回転に同期する状態で吸入空気量の測
定動作が実行されようにする。

このようにしてエンジン回転に同期したスタートパルス
信号Ｔ１ｎが発生されると、前述したようにして感温素
子１２に対して加熱電力の供給が実行され、吸入空気量
測定動作が実行されて、測定出力信号Ｔ　ｏｕｔが発生
されるようになる。そして、第５図で示すようにこの測
定出力信号Ｔｏｕｔに対応して割込み動作が実行される
。

すなわち、上記回転信号Ｎに基づく割込み動作でクリア
されたイベントカウンタＣは、ステップ３０１で上記出
力信号Ｔ　ｏｕｔの立上がりに対応して起動されるよう
になり、またこのカウンタＣに計数値は上記出力信号Ｔ
ｏｕｔの立下がりに対応して計測されるようになる。そ
して、このカウンタＣの計数値に基づき出力信号Ｔ　ｏ
ｕｔのパルス時間幅を計測する。このステップ３０１で
計測された出力信号Ｔ　ｏｕｔの時間幅は、前述したよ
うに吸気管１１に流れる吸入空気量を表現しているもの
であり、次のステップ３０２でこの計測値に基づき、例
えばエンジン１回転当りの空気ｆｆ１Ｇ／Ｎを求め、こ
の吸入空気量データに基づいて例えば燃料噴射量、点火
時期等を演算するようになるものである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る空気量測定装置によれば、
イグニッションキーが所定の位置に設定された状態で、
エンジンが非動作状態にあるときは一定周期のスタート
パルス信号によって感温素子に加熱電力の供給が実行さ
れ、感温素子の温度を所定の動作が実行できるような状
態に上昇するウオームアツプ動作が実行されるようにな
る。そして、実際にエンジンが回転される動作状態に入
った場合には、安定した状態で吸入空気量が測定できる
ような状態とされるものであり、エンジン始動直後の状
態から、このエンジンの運転状態に対応した燃料噴射量
制御等が効果的に実行されるようになる。

【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吸入空気
量測定装置を説明する回路構成図、第２図は上記装置の
空気量測定動作状態を説明する信号波形図、第３図乃至
第５図はそれぞれ上記空気測定出力信号の状態を説明す
る信号波形図である。 １１・・・吸気管、１２・・・感温素子、１３・・・温
度測定素子、１７・・・トランジスタ（加熱電力スイッ
チング用）２０・・・コンパレータ、２１・・・フリッ
プフロップ回路、２２・・・電子的制御ユニット。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 帛２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンの吸入空気通路に、その空気流にさらされるよ
   うに設定された、温度に対応して抵抗値が変化する素子
   により構成される感温素子と、特定される周期のスター
   トパルス信号を発生する手段と、 上記スタートパルス信号のそれぞれに対応して上記感温
   素子に供給される加熱電力の供給を実行する手段と、 上記感温素子の温度をその抵抗値の変化に基づき監視し
   、この感温素子の温度が特定される温度状態まで上昇し
   た状態を検出する手段と、この検出手段の検出信号に基
   づき上記加熱電力の供給を遮断する手段と、 上記感温素子に供給される加熱電力の供給時間幅に対応
   する信号を吸入空気流量測定信号として出力する手段と
   を具備し、 上記スタートパルス信号の発生手段では、イグニッショ
   ンキーが設定された状態であって、上記エンジンの非動
   作状態にあるとき一定周期のスタートパルス信号を発生
   し、上記イグニッションキーの操作でエンジン始動信号
   が発生された後は、上記エンジンの回転に同期するパル
   ス信号をスタートパルス信号として発生させるようにし
   たことを特徴とするエンジンの吸入空気量測定装置。