JPH02276914A - 内燃機関用吸入空気流量計測装置 - Google Patents
内燃機関用吸入空気流量計測装置Info
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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。
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〕
本発明は内燃機関用の吸入空気流量計測装置。
特に熱線式吸入空気流量計測装置の改良に関するもので
ある。
ある。
公知の内燃機関用の吸入空気流量計測装置(以下空気流
量センサと略称する)の一つに、温度依存性を持つ発熱
抵抗素子および空気温度補償用抵抗素子を吸入空気流中
に設け、面抵抗素子の温度差を一定に保つように発熱抵
抗素子に流れる電流を制御し、その電流に対応した電気
量を検出することによって、空気流量を検出する装置が
ある。
量センサと略称する)の一つに、温度依存性を持つ発熱
抵抗素子および空気温度補償用抵抗素子を吸入空気流中
に設け、面抵抗素子の温度差を一定に保つように発熱抵
抗素子に流れる電流を制御し、その電流に対応した電気
量を検出することによって、空気流量を検出する装置が
ある。
この発熱抵抗素子に流れる電流を制御するのにマイクロ
プロセッサを使用することは特開昭61−137017
号で知られているが、従来の装置は内燃機関制御用のマ
イクロコンピュータと全く独立したものを使用していた
。内燃機関制御用マイクロコンピュータは、内燃機関の
回転数信号N。
プロセッサを使用することは特開昭61−137017
号で知られているが、従来の装置は内燃機関制御用のマ
イクロコンピュータと全く独立したものを使用していた
。内燃機関制御用マイクロコンピュータは、内燃機関の
回転数信号N。
02センサからの空燃比信号λ、空気流量センサからの
空気MQaなどの測定量を利用して、点火時期、燃料噴
射量などを制御するが、一般の熱線式吸入空気量センサ
は内燃機関の吸入管内に発熱抵抗素子および空気温度補
償用抵抗素子を設け、それらの抵抗素子の近辺に設けた
信号処理装置によって所定のアナログあるいはデジタル
信号に変換し、マイクロコンピュータに信号を供給する
ものである。またセンサには1発熱抵抗素子と空気温度
補償用抵抗素子の電気抵抗の大きさの差、即ち温度差が
所定値になるように前記発熱抵抗素子に流れる電流を制
御する電流制御装置も付設されている。
空気MQaなどの測定量を利用して、点火時期、燃料噴
射量などを制御するが、一般の熱線式吸入空気量センサ
は内燃機関の吸入管内に発熱抵抗素子および空気温度補
償用抵抗素子を設け、それらの抵抗素子の近辺に設けた
信号処理装置によって所定のアナログあるいはデジタル
信号に変換し、マイクロコンピュータに信号を供給する
ものである。またセンサには1発熱抵抗素子と空気温度
補償用抵抗素子の電気抵抗の大きさの差、即ち温度差が
所定値になるように前記発熱抵抗素子に流れる電流を制
御する電流制御装置も付設されている。
そのため従来の検出装置は、検出信号を1〜2M離れた
内燃機関制御用マイクロコンピュータまで伝達しなけれ
ばならず、その途中で信号線にノイズが乗る恐れがあっ
た。またハードウェアの面でも検出装置が大きく構造も
複雑であり、製造コストが高くなっていた。
内燃機関制御用マイクロコンピュータまで伝達しなけれ
ばならず、その途中で信号線にノイズが乗る恐れがあっ
た。またハードウェアの面でも検出装置が大きく構造も
複雑であり、製造コストが高くなっていた。
したがって、本発明の目的は、流量センサから内燃機関
制御用のマイクロコンピュータまでの配線中にノイズが
混入しても誤動作の少ない装置を提供するとともに、小
型で価格の安い吸入空気量測定装置を提供することであ
る。
制御用のマイクロコンピュータまでの配線中にノイズが
混入しても誤動作の少ない装置を提供するとともに、小
型で価格の安い吸入空気量測定装置を提供することであ
る。
上記目的を達成するため本発明によれば1発熱抵抗素子
と空気温度補償用抵抗素子の電気抵抗の大きさの差、即
ち温度差を所定値に制御する制御装置、内燃機関制御用
マイクロコンピュータは同一の絶縁基板或いは半導体基
板上に配置される。
と空気温度補償用抵抗素子の電気抵抗の大きさの差、即
ち温度差を所定値に制御する制御装置、内燃機関制御用
マイクロコンピュータは同一の絶縁基板或いは半導体基
板上に配置される。
発熱抵抗素子および空気温度補償用抵抗素子は内燃機関
の給気管内に設置されるが、発熱抵抗素子に流れる電流
の大きさを制御する制御装置は内燃機関制御用マイクロ
コンピュータと同じ基板上に設置されるため、相互の配
線距離は短くなり、ノイズの混入する可能性が小さくな
る。一方、発熱抵抗素子への電力供給用配線回路、面抵
抗素子と制御装置、内燃機関制御用マイクロコンピュー
タ間の信号配線回路は長くなるが、電力レベルが高いの
でノイズの影響は低くなるのである。
の給気管内に設置されるが、発熱抵抗素子に流れる電流
の大きさを制御する制御装置は内燃機関制御用マイクロ
コンピュータと同じ基板上に設置されるため、相互の配
線距離は短くなり、ノイズの混入する可能性が小さくな
る。一方、発熱抵抗素子への電力供給用配線回路、面抵
抗素子と制御装置、内燃機関制御用マイクロコンピュー
タ間の信号配線回路は長くなるが、電力レベルが高いの
でノイズの影響は低くなるのである。
第1図は本発明の一実施例を示す回路図で、内燃機関へ
の吸入空気流中に置かれる発熱抵抗素子2、空気温度補
償用抵抗素子4は、図示しないセラミックボビン上に巻
回された白金細線であり。
の吸入空気流中に置かれる発熱抵抗素子2、空気温度補
償用抵抗素子4は、図示しないセラミックボビン上に巻
回された白金細線であり。
温度上昇と共にその抵抗値が変化する。白金は温度基準
として一般に用いられている材料であり、線形の抵抗−
温度特性を持ち、化学的に安定している。白金細線の表
面はガラスコーティングされて、抵抗素子2.4の抵抗
値、温度特性はほぼ等しい、いま、抵抗素子2.4の温
度0℃における抵抗値をそれぞれR2゜、R,、、温・
度係数をαとすると、各素子の温度T2、T4における
抵抗値R2゜R4は次式で表わされる。
として一般に用いられている材料であり、線形の抵抗−
温度特性を持ち、化学的に安定している。白金細線の表
面はガラスコーティングされて、抵抗素子2.4の抵抗
値、温度特性はほぼ等しい、いま、抵抗素子2.4の温
度0℃における抵抗値をそれぞれR2゜、R,、、温・
度係数をαとすると、各素子の温度T2、T4における
抵抗値R2゜R4は次式で表わされる。
R,=R2,(1+αT2) ・ (1)R4=R4
゜(1+αT、) ・・・(2)T、:発熱抵抗素子
2の温度 T、:温度補償用抵抗素子4の温度 抵抗素子2はトランジスタ6のコレクターエミッタ回路
を通して電源8に接続されていて、トランジスタ6のベ
ース電流を制御することにより、抵抗素子2に流れる電
流の大きさが調整される。
゜(1+αT、) ・・・(2)T、:発熱抵抗素子
2の温度 T、:温度補償用抵抗素子4の温度 抵抗素子2はトランジスタ6のコレクターエミッタ回路
を通して電源8に接続されていて、トランジスタ6のベ
ース電流を制御することにより、抵抗素子2に流れる電
流の大きさが調整される。
抵抗素子2及び抵抗素子4は、それぞれ固定抵抗10お
よび12を通して接地される。
よび12を通して接地される。
抵抗素子2に並列に接続された可変抵抗素子14及び1
6は、抵抗素子2の温度を設定するために用いられ、後
述するようにマイクロコンピュータ18の出力によって
調整される。空気温度補償用抵抗素子4にはさらに直列
に可変抵抗20が接続され、この抵抗器の値を調整する
ことによって、空気温度補償用抵抗素子4の感度が調整
される。
6は、抵抗素子2の温度を設定するために用いられ、後
述するようにマイクロコンピュータ18の出力によって
調整される。空気温度補償用抵抗素子4にはさらに直列
に可変抵抗20が接続され、この抵抗器の値を調整する
ことによって、空気温度補償用抵抗素子4の感度が調整
される。
増幅器22の正相入力端子24は、抵抗素子2と固定抵
抗器10との接続点に接続され、逆相入力端子26は固
定抵抗器12と抵抗素子4との接続点に接続される。一
方増幅器28の正相入力端子30は、増幅器22の出力
端子32に接続された可変抵抗素子34と可変抵抗素子
20との接続に接続され、逆相入力端子36は可変抵抗
器14゜16の接続点に接続される。また、増幅器28
の正相入力端子30は、直列接続された可変抵抗器38
及び可変容量4oを介して接地されている。
抗器10との接続点に接続され、逆相入力端子26は固
定抵抗器12と抵抗素子4との接続点に接続される。一
方増幅器28の正相入力端子30は、増幅器22の出力
端子32に接続された可変抵抗素子34と可変抵抗素子
20との接続に接続され、逆相入力端子36は可変抵抗
器14゜16の接続点に接続される。また、増幅器28
の正相入力端子30は、直列接続された可変抵抗器38
及び可変容量4oを介して接地されている。
これらの可変抵抗器38及び可変容量4oは、空気流量
計測装置の過渡特性を変化させる位相遅れ補償回路42
を端成し、第13図に示すように熱線式空気流量センサ
の過渡特性(ステップ応答)を変更し、最終値に到達す
る時間を短縮する。したがって、静特性にはなんらの変
化も与えない。
計測装置の過渡特性を変化させる位相遅れ補償回路42
を端成し、第13図に示すように熱線式空気流量センサ
の過渡特性(ステップ応答)を変更し、最終値に到達す
る時間を短縮する。したがって、静特性にはなんらの変
化も与えない。
増幅器28の出力端子44は、抵抗器46を介してトラ
ンジスタ6のベースに接続され、発熱抵抗素子2と空気
温度補償用抵抗素子4の温度差が一定になるようにトラ
ンジスタ6のベース電流を制御し、発熱抵抗素子2に流
れる電流値を調整する。直列接続された2つの可変抵抗
器48.50の接続点は、増幅器22の逆相入力端子2
6に接続されている。これらの抵抗器48.50は電源
8に接続され、その値を調整することによって、センサ
の応答時間が調整可能である。さらに直列接続された可
変抵抗器52.54が電g8に接続され、その接続点は
可変抵抗器56を介して増幅器58の逆相入力端子60
に接続される。増幅器58の正相入力端子62は増II
@器22の正相入力端子24に接続され、逆相入力端子
60はさらに可変抵抗器64を介して出力端子66に接
続される。可変抵抗器52.54.56.64は後述す
るようにマイクロコンピュータ18の出力01〜Onに
よって調整され、空気流量に対する出力特性が変化する
。
ンジスタ6のベースに接続され、発熱抵抗素子2と空気
温度補償用抵抗素子4の温度差が一定になるようにトラ
ンジスタ6のベース電流を制御し、発熱抵抗素子2に流
れる電流値を調整する。直列接続された2つの可変抵抗
器48.50の接続点は、増幅器22の逆相入力端子2
6に接続されている。これらの抵抗器48.50は電源
8に接続され、その値を調整することによって、センサ
の応答時間が調整可能である。さらに直列接続された可
変抵抗器52.54が電g8に接続され、その接続点は
可変抵抗器56を介して増幅器58の逆相入力端子60
に接続される。増幅器58の正相入力端子62は増II
@器22の正相入力端子24に接続され、逆相入力端子
60はさらに可変抵抗器64を介して出力端子66に接
続される。可変抵抗器52.54.56.64は後述す
るようにマイクロコンピュータ18の出力01〜Onに
よって調整され、空気流量に対する出力特性が変化する
。
増幅器58の出力端子に発生する空気流量に応じたアナ
ログ信号は、アナログ−デジタル変換器68でデジタル
信号に変換されたのち、マイクロコンピュータ18に与
えられる。
ログ信号は、アナログ−デジタル変換器68でデジタル
信号に変換されたのち、マイクロコンピュータ18に与
えられる。
第1図中に一点鎖線で示した部品70は単一の絶縁基板
上に配置されるか、あるいは単一の半導体基板に一体に
朶積される。したがって、トランジスタ6は内燃機関の
空気吸入管内に接地される発熱抵抗素子2及び空気温度
補償用抵抗素子4の近傍に配置するか、部品70の近辺
に配置する。
上に配置されるか、あるいは単一の半導体基板に一体に
朶積される。したがって、トランジスタ6は内燃機関の
空気吸入管内に接地される発熱抵抗素子2及び空気温度
補償用抵抗素子4の近傍に配置するか、部品70の近辺
に配置する。
マイクロコンピュータ18は通常発熱抵抗素子2や空気
温度補償用抵抗素子4から1〜2M離れているので、前
者の場合はトランジスタ6と部品70間を電線で接続し
、後者の場合は抵抗素子2゜4とトランジスタ6間を電
線で接続するが、いずれの場合も電気量は大きいのでノ
イズの影響はほとんどない。
温度補償用抵抗素子4から1〜2M離れているので、前
者の場合はトランジスタ6と部品70間を電線で接続し
、後者の場合は抵抗素子2゜4とトランジスタ6間を電
線で接続するが、いずれの場合も電気量は大きいのでノ
イズの影響はほとんどない。
マイクロコンピュータ18は、空気流量センサの一部を
構成すると共に、空気流量信号Qa1.内燃機関の回転
数信号N、O,センサからの空燃比信号λなどに応じて
燃料噴射量信号Ti2点火時期信号Taを出力する。
構成すると共に、空気流量信号Qa1.内燃機関の回転
数信号N、O,センサからの空燃比信号λなどに応じて
燃料噴射量信号Ti2点火時期信号Taを出力する。
上記構成において、可変抵抗器14.16の抵抗値の和
は、発熱抵抗素子2の抵抗値に比し十分大きく設定する
。このとき、回路の平衡条件は次式で表わされる。
は、発熱抵抗素子2の抵抗値に比し十分大きく設定する
。このとき、回路の平衡条件は次式で表わされる。
R1゜・R4=に−R□、・R2・・・(3)ここで(
1)、(2)式の関係を代入すると温度差ΔTに関し5
次のの関係が得られる。
1)、(2)式の関係を代入すると温度差ΔTに関し5
次のの関係が得られる。
び去られる熱量の収支関係から1次式が成り立つ。
Q”l”Rz。(1+αT、)
=(C□十CzV’τ)ΔT
・・・(6)
=K (C1+C,v’了 ) ・
・・(7)ここでC1,C,:定数 U:流速 ■=発熱抵抗素子2に流れる電流 に′二次式で表わされる定数 R1゜:抵抗10の抵抗値 R1□:抵抗12の抵抗値 R□、:抵抗14の抵抗値 R16:抵抗16の抵抗値 ・・・ (5) 発熱抵抗素子2の発熱量Qと空気流によって運すなわち
1発生熱量は発熱抵抗素子と周囲温度との温度差6丁が
一定状態にあるとき流速の平方根の2次関数となる。そ
して発熱抵抗素子2に流れる電流工は、流速Uのみを含
む関数となり、したがって、抵抗器10の端子電圧のみ
で流速測定が可能となる。
・・(7)ここでC1,C,:定数 U:流速 ■=発熱抵抗素子2に流れる電流 に′二次式で表わされる定数 R1゜:抵抗10の抵抗値 R1□:抵抗12の抵抗値 R□、:抵抗14の抵抗値 R16:抵抗16の抵抗値 ・・・ (5) 発熱抵抗素子2の発熱量Qと空気流によって運すなわち
1発生熱量は発熱抵抗素子と周囲温度との温度差6丁が
一定状態にあるとき流速の平方根の2次関数となる。そ
して発熱抵抗素子2に流れる電流工は、流速Uのみを含
む関数となり、したがって、抵抗器10の端子電圧のみ
で流速測定が可能となる。
次に感温抵抗素子2,4の端子電圧V、、V4の比を計
算すると。
算すると。
V、 R,−R,。
となり、抵抗素子2.4に同一仕様のものを使用しても
v4 R1゜
となるから、固定抵抗10の抵抗値R1゜に比し固定抵
抗12の抵抗値R12を十分大きく設定すれば、抵抗器
4に加わる電圧を抵抗素子2に加わる電圧より十分に小
さくでき、自己発熱を生じないで正確な温度補償が可能
である。上記の測定原理については特開昭55−434
47に詳細に記載されている。
抗12の抵抗値R12を十分大きく設定すれば、抵抗器
4に加わる電圧を抵抗素子2に加わる電圧より十分に小
さくでき、自己発熱を生じないで正確な温度補償が可能
である。上記の測定原理については特開昭55−434
47に詳細に記載されている。
第2図は第1図に示した空気流量センサの調整用フロー
チャートの一例で、■〜■の処理を順番に実行すること
によって、第1図の可変抵抗器14.16.34.38
.20.48,50.56.64の抵抗値を決定する。
チャートの一例で、■〜■の処理を順番に実行すること
によって、第1図の可変抵抗器14.16.34.38
.20.48,50.56.64の抵抗値を決定する。
夏は応答時間!1mlの処理で、第3図に示すようなフ
ローチャートにより、抵抗器48.50の値を決定する
。■は発熱抵抗素子2の温度設定処理であり、抵抗器1
4.16を変化させて調整を行う、■は吸入空気温度調
整処理で、抵抗器1oの値を変化させて吸入空気温度検
出用抵、抗素子4の感度を変更する。
ローチャートにより、抵抗器48.50の値を決定する
。■は発熱抵抗素子2の温度設定処理であり、抵抗器1
4.16を変化させて調整を行う、■は吸入空気温度調
整処理で、抵抗器1oの値を変化させて吸入空気温度検
出用抵、抗素子4の感度を変更する。
■は入出力特性調整処理で、低流量時(10kg/h程
度)と高流量時(200kg/h程度)の2点の電圧が
指定された値になるように流量に対する空気流量センサ
のアナログ出力特性の調整を行う。この処理は、抵抗器
52.54.56.64を変化させる。これら一連の調
整によって決められた抵抗値のデータは、マイクロコン
ピュータ18内のROMに書き込まれる。いま抵抗器5
2.54.56.64の抵抗値をそれぞれ抵抗Rszt
R541R5!1RG4s電源電圧をVe、増幅器5
8の出力電圧をvl、増幅器58の正相入力端子電圧を
Vin+とすると、 R54 R,、+R□ が成立する。上式を変形すると R□ ・・・(12) となる。Vin+は流量を示す電圧値であり、抵抗値R
,□、R□、R,,,R,、を調整して熱線式流量セン
サの入出力特性を調整する。
度)と高流量時(200kg/h程度)の2点の電圧が
指定された値になるように流量に対する空気流量センサ
のアナログ出力特性の調整を行う。この処理は、抵抗器
52.54.56.64を変化させる。これら一連の調
整によって決められた抵抗値のデータは、マイクロコン
ピュータ18内のROMに書き込まれる。いま抵抗器5
2.54.56.64の抵抗値をそれぞれ抵抗Rszt
R541R5!1RG4s電源電圧をVe、増幅器5
8の出力電圧をvl、増幅器58の正相入力端子電圧を
Vin+とすると、 R54 R,、+R□ が成立する。上式を変形すると R□ ・・・(12) となる。Vin+は流量を示す電圧値であり、抵抗値R
,□、R□、R,,,R,、を調整して熱線式流量セン
サの入出力特性を調整する。
第4図(A)は第1図に示した可変抵抗器の詳細な構成
例を示す。出力端子80.82間に直列に接続された固
定抵抗84〜94と、それぞれの固定抵抗に直列接続さ
れた切替用半導体スイッチ96〜106、それぞれの固
定抵抗84〜94に並列に接続された半導体スイッチ1
08〜118と、各抵抗の接続点をはしご状に接続する
回路中に配置された、半導体スイッチ120及び122
より構成されている。マイクロコンピュータ18の出力
信号o1〜OL、が各半導体スイッチに与えられると、
オンあるいはオフ状態となり、抵抗値を変えることが出
来る0例えば、01の電圧をHIGllにセットすれば
、スイッチ108はオン状態になり、抵抗84は短絡さ
れる。このようにしてマイクロコンピュータ18からの
デジタル信号により、可変抵抗器の抵抗値を調整するこ
とができる。
例を示す。出力端子80.82間に直列に接続された固
定抵抗84〜94と、それぞれの固定抵抗に直列接続さ
れた切替用半導体スイッチ96〜106、それぞれの固
定抵抗84〜94に並列に接続された半導体スイッチ1
08〜118と、各抵抗の接続点をはしご状に接続する
回路中に配置された、半導体スイッチ120及び122
より構成されている。マイクロコンピュータ18の出力
信号o1〜OL、が各半導体スイッチに与えられると、
オンあるいはオフ状態となり、抵抗値を変えることが出
来る0例えば、01の電圧をHIGllにセットすれば
、スイッチ108はオン状態になり、抵抗84は短絡さ
れる。このようにしてマイクロコンピュータ18からの
デジタル信号により、可変抵抗器の抵抗値を調整するこ
とができる。
第4図(Il)は可変容量40の構成を示すものである
が、その構成は第4図(A)の固定抵抗群を固定容量に
置き換えただけであるのでその説明は省略する。
が、その構成は第4図(A)の固定抵抗群を固定容量に
置き換えただけであるのでその説明は省略する。
第5図は本発明の他の実施例を示すブロック図で、空気
流量を測定するための発熱抵抗素子150と、電流検出
用抵抗152は直列に接続され。
流量を測定するための発熱抵抗素子150と、電流検出
用抵抗152は直列に接続され。
電力供給部154に接続される。空気温度測定用の抵抗
156は、電流検出用の抵抗158に直列に接続され、
電力供給部154に接続されている。
156は、電流検出用の抵抗158に直列に接続され、
電力供給部154に接続されている。
マイクロコンピュータ160は、抵抗152の電圧v2
と抵抗158の端子電圧V、をマルチプレクサ162で
選択し、アナログ−デジタル変換器164によってデジ
タル信号に変換後、内部に取り入れる。マイクロコンピ
ュータ160は、発熱抵抗素子150の温度Thと空気
温度Taを計算し、その差Th−Taが一定になるよう
に発熱抵抗素子150の供給電圧制御を行う。マイクロ
コンピュータ160は、発熱抵抗素子150にフィード
バックする電圧V、を計算し、デジタル−アナログ変換
器166、電力供給部154を通して出力する。マルチ
プレクサ162、アナログ−デジタル変換器164、マ
イクロコンピュータ160、デジタル−アナログ変換器
166は同一絶縁基板或いは半導体基板上に配置される
。また、マイクロコンピュータ160は空気流量、内燃
機関の回転数、0□センサの出力に応じて点火時期、燃
料噴。
と抵抗158の端子電圧V、をマルチプレクサ162で
選択し、アナログ−デジタル変換器164によってデジ
タル信号に変換後、内部に取り入れる。マイクロコンピ
ュータ160は、発熱抵抗素子150の温度Thと空気
温度Taを計算し、その差Th−Taが一定になるよう
に発熱抵抗素子150の供給電圧制御を行う。マイクロ
コンピュータ160は、発熱抵抗素子150にフィード
バックする電圧V、を計算し、デジタル−アナログ変換
器166、電力供給部154を通して出力する。マルチ
プレクサ162、アナログ−デジタル変換器164、マ
イクロコンピュータ160、デジタル−アナログ変換器
166は同一絶縁基板或いは半導体基板上に配置される
。また、マイクロコンピュータ160は空気流量、内燃
機関の回転数、0□センサの出力に応じて点火時期、燃
料噴。
耐量を決定する。
発熱抵抗150と空気温度補償用抵抗156の温度と抵
抗値の関係は次式で示される6Rh=Rh、 (1+α
・Th) −(1,3)Rk=Rka (1”
α・Ta) ・= (14)ここでRh:発熱抵
抗素子150の抵抗値Rha:丁h=oのときのRhの
値 Rk:空気温度補償用抵抗156の抵抗値Rka: T
a=Oのときの抵抗値1’tkの値α:抵抗の温度係数 また Rh、(Vl−V2)/(V、/R,) −(
15)Rk=(V、−V3)/(V、/R,)
−(16)R1:抵抗152の値 R2:抵抗158の値 であるから式(13) 、 (14)よりとなる。
抗値の関係は次式で示される6Rh=Rh、 (1+α
・Th) −(1,3)Rk=Rka (1”
α・Ta) ・= (14)ここでRh:発熱抵
抗素子150の抵抗値Rha:丁h=oのときのRhの
値 Rk:空気温度補償用抵抗156の抵抗値Rka: T
a=Oのときの抵抗値1’tkの値α:抵抗の温度係数 また Rh、(Vl−V2)/(V、/R,) −(
15)Rk=(V、−V3)/(V、/R,)
−(16)R1:抵抗152の値 R2:抵抗158の値 であるから式(13) 、 (14)よりとなる。
出力電圧V、は次のPID制御によって決定する。たと
えば、Th−Taが200”Cとなるように制御する場
合、V1n+、=V1n+ K□ (ムTn −20
0)+ R2(ΔTn−ΔTn−□)+に、Σ(ΔTn
−200) −(19)となる。
えば、Th−Taが200”Cとなるように制御する場
合、V1n+、=V1n+ K□ (ムTn −20
0)+ R2(ΔTn−ΔTn−□)+に、Σ(ΔTn
−200) −(19)となる。
ここでに、、K2、K3は定数、ΔT = T h −
T an+1は次回、nは現在、n−1は前回を示す。
T an+1は次回、nは現在、n−1は前回を示す。
空気流量は、キングの式より求めることができる。キン
グの式は、発熱抵抗の電力と放熱量の関係を示しており
、 I”= (C,+C2Qτ) (Th−Ta) =42
0)で表わされる。ここで Qa:空気流量 T :発熱抵抗を流れる電流 C□、C2:空気温度の関数 となる、Th−Taはマイクロコンピュータの制御によ
り一定であり、C1、C2は空気温度Taに応じて予め
ROMに書き込まれた値を用いる6また、I211hは
I 2Rh=V、 @ (V、 −V2 )/’L テ
計算できる。ヨッテ、式(21)により空気流量Qaを
求めることができる。
グの式は、発熱抵抗の電力と放熱量の関係を示しており
、 I”= (C,+C2Qτ) (Th−Ta) =42
0)で表わされる。ここで Qa:空気流量 T :発熱抵抗を流れる電流 C□、C2:空気温度の関数 となる、Th−Taはマイクロコンピュータの制御によ
り一定であり、C1、C2は空気温度Taに応じて予め
ROMに書き込まれた値を用いる6また、I211hは
I 2Rh=V、 @ (V、 −V2 )/’L テ
計算できる。ヨッテ、式(21)により空気流量Qaを
求めることができる。
第6図は第5図に示した空気流量センサの調整方法を示
している。Flは抵抗値Rh o + Rk o +を
決定するためのフロルチャートであり、F2は定数Cい
C2を決定するためのもの、F3は空気流量の変化に対
する応答速度を決定するためのものである。
している。Flは抵抗値Rh o + Rk o +を
決定するためのフロルチャートであり、F2は定数Cい
C2を決定するためのもの、F3は空気流量の変化に対
する応答速度を決定するためのものである。
第7図は、本発明の他の実施例を示す図で、定電流電源
169’ 、169はそれぞれ発熱抵抗素子170、空
気温度補償用抵抗素子172に電流を流す。スイッチ1
74は、マイクロコンピュータ176により一定の周期
Tでオンされる。発熱抵抗素子170の端子電圧がしき
い値を超したときスイッチ174をオフすると、 電流の通流比率D (D=定電流通流時間/T)はD:
に、+に1パ■ ・・・(21)で表わされ、空気
流量Qaの関数となる。
169’ 、169はそれぞれ発熱抵抗素子170、空
気温度補償用抵抗素子172に電流を流す。スイッチ1
74は、マイクロコンピュータ176により一定の周期
Tでオンされる。発熱抵抗素子170の端子電圧がしき
い値を超したときスイッチ174をオフすると、 電流の通流比率D (D=定電流通流時間/T)はD:
に、+に1パ■ ・・・(21)で表わされ、空気
流量Qaの関数となる。
ここでに1.に、は空気温度の関数で、しきい値は空気
温度により変化し、次式を満足するように決定される。
温度により変化し、次式を満足するように決定される。
(発熱抵抗素子の端子電圧)=K・(温度補正用抵抗素
子の端子電圧) ・・・(22)ここで、K
は定数である。
子の端子電圧) ・・・(22)ここで、K
は定数である。
発熱抵抗素子170、温度補償用抵抗素子172の端子
電圧は、マルチプレクサ178によって選択的に取り入
れられ、アナログ−デジタル変換器180を介してマイ
クロコンピュータ176に入力される。なお、マイクロ
コンピュータ176は内燃機関の燃料噴射量の制御及び
点火時期制御も行なっている。これらのマルチプレクサ
178、アナログ−デジタル変換器180、マイクロコ
ンピュータ176は第1図と同様に同一絶縁基板上ある
いは半導体基板上に配置される。
電圧は、マルチプレクサ178によって選択的に取り入
れられ、アナログ−デジタル変換器180を介してマイ
クロコンピュータ176に入力される。なお、マイクロ
コンピュータ176は内燃機関の燃料噴射量の制御及び
点火時期制御も行なっている。これらのマルチプレクサ
178、アナログ−デジタル変換器180、マイクロコ
ンピュータ176は第1図と同様に同一絶縁基板上ある
いは半導体基板上に配置される。
第8図は、第7図に示した空気流量センサの調整方法を
示している。フロチャートF1.F2は、第8図のマイ
クロコンピュータにROMライターを付けた状態で実行
する。Flは式(22)のk を決めるためのもので、
しきい値での温度ThとTaの関係が一定になるように
設定する。F2は式(21)のKいに2を設定するため
のものである。
示している。フロチャートF1.F2は、第8図のマイ
クロコンピュータにROMライターを付けた状態で実行
する。Flは式(22)のk を決めるためのもので、
しきい値での温度ThとTaの関係が一定になるように
設定する。F2は式(21)のKいに2を設定するため
のものである。
第9図は自動車の内燃機関制御装置のソフトウェアシス
テムを示し、スタートST、内燃機関制御用割込みIR
,−IRn +スタート処理PST、内燃機関制御用割
込み処理P IR1〜PIRn、タスクスケジューラT
S、制御タスクT1〜Tnを持っている。さらに、空気
流量計測のためのオンライン処理用の空気流量センサ割
込みIRaon、空気流量センサのオフライン調整用割
込みI Raof、空気流量センサのオンライン割込み
処理PIRaor+、空気流量センサのオフライン割込
み処理P IRaof 、空気流量センサの調整タスク
T ofair +空気流量センサの流量計測のための
オンライン処理T onairを備えている。図のよう
に構成した装置において、空気流量センサの調整段階で
は、オフライン調整用割込h I Raof 、空気流
量センサのオフライン割込み処理P IRaof 、調
整タスクTofairによって調整を行なう。調整タス
クT ofairは、第1図に示した空気流量センサに
対しては第2図に示したフローチャートであり、第5図
に示したセンサに対しては第6図に示したフローチャー
トであり、第7図に示したセンサに対しては第8図に示
したフローチャートが対応する。
テムを示し、スタートST、内燃機関制御用割込みIR
,−IRn +スタート処理PST、内燃機関制御用割
込み処理P IR1〜PIRn、タスクスケジューラT
S、制御タスクT1〜Tnを持っている。さらに、空気
流量計測のためのオンライン処理用の空気流量センサ割
込みIRaon、空気流量センサのオフライン調整用割
込みI Raof、空気流量センサのオンライン割込み
処理PIRaor+、空気流量センサのオフライン割込
み処理P IRaof 、空気流量センサの調整タスク
T ofair +空気流量センサの流量計測のための
オンライン処理T onairを備えている。図のよう
に構成した装置において、空気流量センサの調整段階で
は、オフライン調整用割込h I Raof 、空気流
量センサのオフライン割込み処理P IRaof 、調
整タスクTofairによって調整を行なう。調整タス
クT ofairは、第1図に示した空気流量センサに
対しては第2図に示したフローチャートであり、第5図
に示したセンサに対しては第6図に示したフローチャー
トであり、第7図に示したセンサに対しては第8図に示
したフローチャートが対応する。
調整終了後、内燃機関の動作時にはオンライン処理用の
空気流量センサ割込みIRaon、オンライン割込み処
理P IRaon 、流量計測のためのオンライン処理
Tonairが使用されることになり、オンライン処理
T onairは空気流量計測のための計算制御などの
処理となる。なお、オフライン調整用割込みIRaof
、オフライン割込み処理P IRaof 。
空気流量センサ割込みIRaon、オンライン割込み処
理P IRaon 、流量計測のためのオンライン処理
Tonairが使用されることになり、オンライン処理
T onairは空気流量計測のための計算制御などの
処理となる。なお、オフライン調整用割込みIRaof
、オフライン割込み処理P IRaof 。
調整タスクT ofairと空気流量センサ割込みI
Raon、オンライン割込み処理P IRaon 、流
量計測のためのオンライン処理T onairの切り換
えは例えば手動のスイッチなどで行なう。
Raon、オンライン割込み処理P IRaon 、流
量計測のためのオンライン処理T onairの切り換
えは例えば手動のスイッチなどで行なう。
第10図は、内燃機関の動作時のO8とオンライン処理
用の空気流量センサ割込みI RaonとタスクT o
nairの関係を示す。図において、ADはアナログ−
デジタル変換、PROは空気流量計測のための処理、D
○は出力及び出力レジシタへの書き込みである。図に示
すタスク制御において、空気流量センサ割込みI Ra
onが時間同期又は回転同期で加わるとO8の管理下に
おいてアナログ−デジタル変換AD、空気流量計測のた
めの処理PRO1出力及び出力レジシタへの書き込みり
。
用の空気流量センサ割込みI RaonとタスクT o
nairの関係を示す。図において、ADはアナログ−
デジタル変換、PROは空気流量計測のための処理、D
○は出力及び出力レジシタへの書き込みである。図に示
すタスク制御において、空気流量センサ割込みI Ra
onが時間同期又は回転同期で加わるとO8の管理下に
おいてアナログ−デジタル変換AD、空気流量計測のた
めの処理PRO1出力及び出力レジシタへの書き込みり
。
からなるタスクT onairが実行される。
第11図に空気流量センサの異常診断方法を示す、第5
図に示した空気流量センサにおいて、電流検出用抵抗1
52端子電圧は流量と温度により上下するが、その変化
する幅は予め限られている。
図に示した空気流量センサにおいて、電流検出用抵抗1
52端子電圧は流量と温度により上下するが、その変化
する幅は予め限られている。
端子電圧をアナログーデジタアル変換器164を通して
マイクロコンピュータ166に取り入れた後、予め設定
した電圧を越えていないかを判断する。もし超えていれ
ば異常であると判断し、自動車が必要最小限度走行機能
を失わないように端子電圧を自動的に設定するとともに
、運転者にその情報を与えるようにする。そのフローチ
ャートを第12図に示している。
マイクロコンピュータ166に取り入れた後、予め設定
した電圧を越えていないかを判断する。もし超えていれ
ば異常であると判断し、自動車が必要最小限度走行機能
を失わないように端子電圧を自動的に設定するとともに
、運転者にその情報を与えるようにする。そのフローチ
ャートを第12図に示している。
また第7図に示した空気流量センサにおいて、異常診断
を行う場合には、スイッチ174がオンとなっている状
態で発熱抵抗170の端子電圧を調べて判断を行う。温
度補償用抵抗172の異常診断はスイッチ174のオン
、オフに関係なく行なえる。
を行う場合には、スイッチ174がオンとなっている状
態で発熱抵抗170の端子電圧を調べて判断を行う。温
度補償用抵抗172の異常診断はスイッチ174のオン
、オフに関係なく行なえる。
本発明によれば、流量センサの検出抵抗素子から内燃機
関制御用のマイクロコンピュータまでの配線中にノイズ
が混入しても誤動作の少なくかつ、小型で価格の安い吸
入空気量測定装置を提供することができる。
関制御用のマイクロコンピュータまでの配線中にノイズ
が混入しても誤動作の少なくかつ、小型で価格の安い吸
入空気量測定装置を提供することができる。
第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は調整のフ
ローチャートを示す図、第3図は応答時間調整処理のフ
ローチャー1へを示す図、第4図は調整用可変抵抗を示
す図、第5図は本発明の他の実施例を示す図、第6図は
調整処理のフローチャートを示す図、第7図は本発明の
他の実施例を示す図、第8図は調整処理のフローチャー
トを示す図、第9図はマイクロコンピュータのソフトウ
ェアシステムを示す図、第10図はマイクロコンピュー
タでの処理を示す図、第11図は異常診断の原理を説明
する図、第12図は異常診断のフロチャートを示す図、
第13図は位相遅れ補償の説明用特性図である。 2・・・発熱抵抗素子、4・・・空気温度補償用抵抗素
子、8・・・電源、18・・・マイクロコンピュータ、
68・・・アナログ−デジタル変換器。
ローチャートを示す図、第3図は応答時間調整処理のフ
ローチャー1へを示す図、第4図は調整用可変抵抗を示
す図、第5図は本発明の他の実施例を示す図、第6図は
調整処理のフローチャートを示す図、第7図は本発明の
他の実施例を示す図、第8図は調整処理のフローチャー
トを示す図、第9図はマイクロコンピュータのソフトウ
ェアシステムを示す図、第10図はマイクロコンピュー
タでの処理を示す図、第11図は異常診断の原理を説明
する図、第12図は異常診断のフロチャートを示す図、
第13図は位相遅れ補償の説明用特性図である。 2・・・発熱抵抗素子、4・・・空気温度補償用抵抗素
子、8・・・電源、18・・・マイクロコンピュータ、
68・・・アナログ−デジタル変換器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、自動車用内燃機関への流入空気量を測定するために
、吸気管内に設けられその抵抗値が温度依存性を持つ発
熱抵抗素子および空気温度測定用抵抗素子と、前記二つ
の抵抗素子の温度差が一定になるように前記発熱抵抗素
子に流れる電流を制御するフィードバック制御装置と、
前記内燃機関の点火時期制御及び燃料噴射量制御を司る
マイクロコンピュータを備え、前記フィードバック制御
装置、マイクロコンピュータが同一の絶縁基板或いは半
導体基板上に配置された内燃機関用空気流量計測装置。 2、自動車用内燃機関への流入空気量を測定するために
、吸気管内に設けられその抵抗値が温度依存性を持つ発
熱抵抗素子および空気温度測定用抵抗素子、前記二つの
素子の温度差が一定になるように前記発熱抵抗素子に流
れる電流をフィードバック制御するアナログ回路、前記
内燃機関の点火時期制御及び燃料噴射量制御を司るマイ
クロコンピュータを備え、前記アナログ回路、マイクロ
コンピュータが同一の絶縁基板或いは半導体基板上に配
置された内燃機関用空気流量計測装置。 3、内燃機関に吸入される空気流中に置かれ、その抵抗
値が温度により変化する発抵抗素子および空気温度補償
用抵抗素子と、前記画素子に電流を供給する電力供給装
置と、前記発熱抵抗素子に供給される電流の大きさを制
御する電流制御装置と、前記発熱抵抗素子と空気温度補
償用抵抗素子の電気抵抗の大きさの差、即ち温度差を検
出しその差が所定値になるように前記電流制御装置を調
整して発熱抵抗素子への供給電流を調整する給電制御装
置と、前記発熱抵抗素子に流れる電流の大きさに対応す
る信号を出力する空気流量信号装置と、前記空気流量信
号をA−D変換するアナログ−デジタル変換装置と、前
記発熱抵抗素子と空気温度補償用抵抗素子の電気抵抗の
大きさの差、即ち温度差を所定値に維持するに必要な電
圧を演算して前記給電制御装置を制御し、且つ前記アナ
ログ−デジタル変換装置の出力信号から空気流量に比例
したデジタル信号を出力するとともに、内燃機関の回転
数および前記デジタル信号に応じて燃料噴射量および点
火時期を決定するマイクロプロセッサを備え、前記給電
制御装置、空気流量信号処理装置、アナログ−デジタル
変換装置、マイクロコンピュータは同一絶縁基板或いは
半導体基板上に一体に配置されていることを特徴とする
内燃機関用空気流量計測装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1092860A JPH0820292B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 内燃機関用吸入空気流量計測装置 |
| KR1019900004738A KR900016599A (ko) | 1989-04-14 | 1990-04-06 | 열식 흡입공기량 계측기 및 이 계측기를 사용한 내연기관제어장치 |
| US07/507,508 US5107812A (en) | 1989-04-14 | 1990-04-11 | Thermal type intake air flow measuring instrument and internal combustion engine control apparatus using this measuring instrument |
| DE4011950A DE4011950C2 (de) | 1989-04-14 | 1990-04-12 | Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine |
| US07/816,584 US5211056A (en) | 1989-04-14 | 1992-01-03 | Thermal type intake air flow measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1092860A JPH0820292B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 内燃機関用吸入空気流量計測装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6256412A Division JP2929950B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02276914A true JPH02276914A (ja) | 1990-11-13 |
| JPH0820292B2 JPH0820292B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=14066187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1092860A Expired - Lifetime JPH0820292B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 内燃機関用吸入空気流量計測装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5107812A (ja) |
| JP (1) | JPH0820292B2 (ja) |
| KR (1) | KR900016599A (ja) |
| DE (1) | DE4011950C2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2005052347A1 (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Hitachi, Ltd. | ディーゼルエンジンのegr制御装置およびモータ駆動式スロットル弁装置 |
| JP2006502392A (ja) * | 2002-10-07 | 2006-01-19 | ワグナー アラーム− ウント ジッヒャルンクスシャテム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 流体のフローパラメータ決定装置およびその動作方法 |
| KR100556223B1 (ko) * | 1997-12-19 | 2006-05-23 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 발열저항체식공기유량측정장치 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3463757B2 (ja) * | 1993-04-08 | 2003-11-05 | 株式会社日立製作所 | エンジン制御装置及びこれに用いる空気流量計 |
| JP3323745B2 (ja) * | 1996-07-25 | 2002-09-09 | 株式会社日立製作所 | 物理量検出装置の特性調整手段および発熱抵抗式空気流量装置 |
| JP3285513B2 (ja) * | 1997-05-28 | 2002-05-27 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサおよび内燃機関の吸気装置 |
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| US6370935B1 (en) | 1998-10-16 | 2002-04-16 | Cummins, Inc. | On-line self-calibration of mass airflow sensors in reciprocating engines |
| JP2001074530A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-03-23 | Mitsubishi Electric Corp | 熱式流量計 |
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