JPH0230945A - 内燃機関 - 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、内燃機関の吸入空気量を検出する空気流量計
に係り、特に吸気中のダスト、オイル等の汚れ粒子のセ
ンサ部への付着によって起こる出力の経時変化に対処す
るのに好適な空気流量計を搭載した内燃機関に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の高性能化や排ガス規制の強化に伴ない燃焼制
御装置の一部としての吸入空気流量値も精密な空燃比制
御が行えるようにより高度な精度と耐久性が要求されて
きた。しかし、これを実現するためには例えば熱線式空
気流量計の場合、熱線に付着する塵埃等が問題となる。

熱線式空気流量計は、空気の流れの中に電気的に加熱し
た発熱抵抗体を置き、・空気流量の変化による放熱量の
変化、すなわち電気回路的には、発熱抵抗体がブリッジ
回路の一低抗となっているため、その発熱量の変化を生
じさせる抵抗体両端の電圧の変化をとらえて流量を検知
する。一般に、発熱抵抗体の抵抗値（換言すれば温度）
を一定に保つよう回路要構成される。発熱素子は、抵抗
値が温度依存性のよい白金、ニッケルなどの線、箔。

膜を発熱抵抗体本体として、単独あるいはセラミックス
、ガラス、ポリイミド樹脂などのボビンに巻回又は基板
に接合するなどの方法で形成されている。本明細書では
、発熱素子を総称して熱線素子あるいは熱線と呼ぶ。

吸入空気に塵埃が含まれていると、それが熱線に付着し
２発熱抵抗体の空気に対する熱伝達率が変化し、抵抗体
の冷却特性が変化する。この結果流量が一定であっても
、発熱抵抗体の抵抗値を一定に保つための抵抗体両端の
電圧、つまりセンサとしての出力値が変化するので、あ
らかじめ与えられたセンサ出力と流量の検定曲線により
流量を求めると、塵埃が付着するに従がい、経時変化を
起こし、流量の測定精度が悪くなり、空燃比制御の精度
が悪くなる。

その対策として、例えば、特開昭５４−７６１８２号公
報に示されているように、熱線を通常の動作温度以上に
加熱して付着した塵埃を燃焼させる方式や、特開昭５９
−１９０６２４号公報に示されるように、熱線の上流部
に障害物を置き、熱線に直接付着する塵埃粒子数の軽減
を図る方法が検討されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

熱線を通常の動作温度以上に加熱し付着した塵埃を燃焼
させる方式においては、加熱された熱線上で塵埃粒子に
含まれているケイ素化合物などが融解しガラス化して、
より強く熱線に付着することにより熱線の放射特性が変
化したり、また、熱線の上流部に障害物を置き、熱線に
直接付着する塵埃粒子数の軽減を図る方法では、熱線の
直前に障害物を置くため、その後流の中に熱線を置くこ
とになり、出力信号に雑音を乗せることになるなどの欠
点があり、熱線式空気流量計の経時変化の対策法として
は、あまり効果的でないという問題点があった。

本発明の目的は、上記欠点を改善し、空気流量計の経年
変化を補償し、高精度な空燃比制御のできる内燃機関を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、内燃機関の吸入空気流量に対応する信号を
発生するセンサと、該信号を入力しあらかじめ定めた第
１の流量変換関数に基づき吸入空気流量を算出する第１
空気流量算出手段と、吸入空気流量を制御する空気流量
制御弁の開度を所定の開度に設定した状態で内燃機関の
回転数と吸入空気流量の関係を示す第２の流量変換関数
に基づき内燃機関の回転数より吸入空気流量を算出する
第２空気流量算出手段と、該第２空気流量算出手段によ
り算出した吸入空気流量に基づいて前記第１−の流量変
換関数を較正する較正手段と、を備えた内燃機関空気流
量計を内燃機関に搭載することによって達成される。

また、前記第２空気流量算出手段が、吸入空気流量を制
御する空気制御弁の開度を所定の開度に設定した状態で
外気温度、大気圧、内燃機関の回転数と吸入空気流量の
関係を示す第２の流量変換関数に基づき外気温度、大気
圧と内燃機関の回転数より吸入空気流量を算出する内燃
機関空気流量計としてもよく、また、前記空気流量制御
弁の開度を全開に設定する装置が、アイドリング時は前
記空気流量制御弁に設けられたスプリングの作用により
全開となり、該空気流量制御弁に滑車を介して接続され
たワイヤをアクセルペダルに接続してアクセルペダルを
操作して前記空気流量制御弁の開度を調整するように構
成された装置の前記ワイヤの中間を切断して形状記憶合
金で接続し、アイドリング時前記形状記憶合金を制御し
て前記空気流量制御弁を全開とするものである内燃機関
空気流量計としてもよい。

〔作用〕

熱線式空気流量計のセンサ部からの出力信号を第１の流
量変換関数に基づき吸入空気量を算出する第１空気流量
算出手段と、予め開度を設定したスロットルバルブ開度
と内燃機関の回転数から第２の流量変換関数に基づき吸
入空気量を算出する第２空気流量算出手段と、該第２空
気流量算出手段により算出した吸入空気流量に基づき前
記第１の流量変換関数を較正する較正手段とを備えてい
るので、熱線式空気流量計が吸入空気に含まれている塵
埃などによって経時変化して許容値を越えた時より遂次
較正手段によって第１の流量変換関数を較正する。これ
によって、熱線式空気流量計自体の経時変化が生じても
正確な吸入空気流量を計測できる。

また、第１空気流派算出手段は、センサよりの吸入空気
流量に対応した信号を入力して第１の流量変換関数に基
づき吸入空気流量を算出し、第２空気流量算出手段は、
空気流量制御弁の開度を所定角度に設定した状態で内燃
機関の回転数を入力して第２の流＋１に変換関数に基づ
く吸入空気流量を算出し、較正手段は、第２空気流量算
出手段の算出した吸入空気流量に基づいて第１空気流量
算出手段の第１の流量変換関数を較正することができる
。また、第２空気流量算出手段は、流量算出するパラメ
ータとして内燃機関の回転数に加え、外気温度、大気圧
を加えると算出精度が向上する。

また、空気流量制御弁の開度をアイドリング時全開にセ
ットするのに空気流量制御弁を開閉するワイヤの中間に
形状記憶合金を設けて、アイドリング時は通常全開とな
っている空気流量制御弁を形状記憶合金に制御電流を通
電することにより全開とする。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図〜第４図により説明す
る。

第１図は、内燃機関の空気の吸入路を構成する部品、熱
線式空気流量計、さらには較正装置を示す。外部空気は
、吸気部１から流入し、流路２を通り、エンジンの吸入
室３に供給される。吸気部１とエンジンの吸入室３の間
には、吸入空気量を制御するスロットルバルブ４があり
、その上流に例えば特願昭６３−１４８１２８号で示さ
れる熱線式空気流量計のセンサ部５が流路２内に突出し
て設置してあり、またスロットルバルブの下流には、例
えば特願昭６３−３７３７号で示される燃料噴射弁７が
設けである。

通常、流路２内を流れる流量は、熱線式空気流量計のセ
ンサ部５からの出力信号が、メモリを有する変換器６を
通ることにより、流量信号として求められる。なお、変
換器６の内部には、出力信号から流量信号に変換する検
定曲線ｇは記憶されている。

次に較正装置８の作動形態を説明する。この装置８は、
熱線式空気流量計の経時変化が許容値を、越えた時より
、すなわち、走行距離が設定値を越え時あるいは、スロ
ットルバルブの開度θ０とエンジン回転数ＮＪより求め
た流量とセンサ５で求めた流量の差が設定値を越えた時
より、アイドリング時もしくは走行時に自動的にあるい
は手動で作動させる。較正装置８が作動の状態になると
。

まずスロットルバルブ４の開度が、バルブ開度設定器９
からの信号で００に設定される。次に００が固定のまま
で、燃料噴射量が燃料噴射量設定器１０からの信号でＧ
ｉ　に設定される。これによりエンジンの回転数検出器
１１の出力は一定回転数Ｎｔ　となる。この回転数Ｎｉ
　と別に設けられた温度、圧力ランサ１２より、外気温
度Ｔｏ、大気圧Ｐａの信号を、変換装置１３に入力する
と、上記設定状態に対応した流量ＭＪ　が求められる。

ただし、変換装置１３には、スロットルバルブ４の開度
がＯｏのときの、エンジン回転数Ｎおよび標準外気温度
Ｔｓ、標準大気圧Ｐｓと流ｋＭの関係を表わすデータが
メモリに内蔵されている。このようにして求められた流
ｆｔＨｖｔｉの信号が検定曲線較正回路１４に送り、別
途得られている熱線式空気流量計のセンサ部５からの出
力信号（３ａ　と合わせて、一対の較正のためのデータ
を作る。以上の手続きを燃料噴射ＭＧＪ　を変えてｎ回
くり返し、流量信号ＭＪ　とセンサ出力信号８７の関係
を求めることにより、検定曲線ｇの再較正が行われ、新
しい検定曲線が変換器６に送られ、較正装置８の作動が
完了する。

次に第２図により流量変換および検定曲線の較正のフロ
ーを説明する。

第２図、第１図の変換装置１３と検定曲線較正回路１４
におけるマイクロコンピュータのソフトウェアを示すフ
ローチャートである。

ステップ２１で、あらかじめ入力された。標準温度Ｔｓ
、標準大気圧Ｐｓにおけるエンジン回転数Ｎ１とその時
の流量ｆａ（Ｊ＝１ｐ　２＋・・・Ｍ）の実験データか
ら、工、ンジン回転数と流量の関係を示すｆ＝ｆ　（Ｎ
）を最小二乗法で算出する。ステップ２２でＪ＝Ｏとし
、ステップ２３で現在の流量計算に必要なデータを入力
する。ステップ２４でエンジン回転数ＮＪの時の標準状
態での流量ＭＪ　をＭＪ＝　ｆ（ＮＪ）より求め、さら
にステップ２５で温度Ｔｏの時の流ＭＮＪ　とＭ−の補
正により求める。そして、ステップ２６でＭＪ　とセン
サ出力信号ｅ、を一組のデータとして記憶しておく。

ステップ２７により以上のステップ２３から２６までを
、エンジンの回転数のデータ数ｊ　ｍａｘまでくり返す
０次にこのデータ（ＭＪ、　ｅａ）（ｊ　＝　１　＋２
、・・・ｊ　ｗａｘ）をもとにステップ２８では、流ｉ
Ｍとセンサ出力信号ｅの関係Ｍ、＝ｇ（ｅ）を最小二乗
法で求める。これによりセンサ出力信号値と吸入空気量
の関係を示す新しい検定曲線が完成する。

この新しい検定曲線に基づいてセンサ出力信号ｅが吸入
空気流量を求め、この値に基づいて、燃料噴射装置の燃
料供給斌を制御する。これによって、精度の良い空燃比
制御を行なうことができる。なお、以上の検定は、短時
間で行なえるので、走行時に角度θ０になった時を判定
して検定を行なっても良いし、データベースとして、ス
ロットルバルブ角度θ０とエンジン回転数Ｎ、と流量Ｍ
１をマツプとしてメモリに記憶させておいて検定しても
良い。

なお、流量測定に要求される精度に応じて、大気圧Ｐｏ
を一定とて、流量を求める際の式ｆからＰｏをはずすと
、較正装置は簡単になる。また式ｆは、エンジン生産時
に工場の中で求めてもよいし、内燃機関が完成し、運転
される初期段階でセンサ５の出力信号を使って求めるの
もよい。

第３図は、スロットルバルブ開度を００（全開）に設定
するための装置を示す。通常スロットルバルブ４は、エ
ンジンがアイドリング時には、ワイヤ２０に張力が働か
ないため、バネ２１の力により全開の状態になっている
。しかし、較正袋＠８が作動すると、ワイヤ２０の一部
の構成する形状記憶合金２２が通電により加熱され収縮
するため、ワイヤ２０に張力が作用し、バネ２１の力に
うち勝ってスロツルバルブを開き、ストッパ２３で開度
を００　（全開）に固定する。なか２４はアクセルペダ
ルである。

第４図は、スロットルバルブの開度を電動モータで制御
するものである。３１が電動モータ、３２は減速ギアで
ある。この場合には、電動モータの回転角度を設定する
ことにより容易にスロットルバルブの開度を設定できる
。

なお、熱線式空気流量計の較正方法としては、較正用の
熱線式流量計を別に備えるとか、熱線とは別にピトー管
式流量計を備えることも考えられるが、いずれも２重の
装置を備えることになる。

これに対して本発明は、エンジンまわりに本来装備され
た装置に多少の改良を加えただけで較正を可能とする点
において優れている。また熱線式空気流量計を用いるこ
とにより排ガス中の０２を計測する０２センサを不要と
することもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アイドリング時空気流量制御弁の開度
を所定開度にして内燃機関の回転数から求めた吸入空気
流量を基準とし、同時に計測した吸入空気流量計の較正
を行うので、該吸入空気流量計の経年変化による精度劣
化を防止することができる。そのため、正確な空燃比制
御が行なえる。

またパラメータとして内燃機関の回転数に外気温度、大
気圧を加えることにより較正の精度が向上する。またア
シドリング時空気流置針制御弁の開度を所定開度にする
のに形状記憶合金を用いることにより簡単な装置で開度
を所定開度に保持することできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、内燃機関の空気の吸
入路の構成図、燃料噴射装置および熱線式空気流量計と
較正装置のブロック図、第２図は流量変換および検定曲
線の較正のフロー図、第３図、第４図は第１図における
スロットルバルブ開度設定’装置を示す概観図である。 １・・・吸気部、２・・・流路、３・・・エンジンの吸
入室、４・・・スロットルバルブ、６・・・流量変換器
、７・・・燃料噴射弁、８・・・較正装置。 Ｓ　２　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の吸入空気流量に対応した信号を発生する
   センサと、該信号を吸入空気流量値に換算する流量変換
   関数を内蔵した第１空気流量算出手段と、少なくとも吸
   入空気流量を制御する空気流量制御弁の開度と内燃機関
   の回転数とから吸入空気流量値を算出する第２空気流量
   算出手段と、吸入空気の通過する通路に燃料を噴射する
   燃流噴射装置とを備え、前記第２空気流量算出手段によ
   つて算出した吸入空気流量値に基づいて前記流量変換関
   数を較正し、前記第１空気流量算出手段によつて算出し
   た吸入空気流量値に基づいて前記燃料噴射装置を制御し
   て空燃比制御を行なうことを特徴とする内燃機関。 ２、内燃機関の吸入空気流量に対応した信号を発生する
   センサと、該信号を吸入空気流量値に換算する流量変換
   関数を内蔵した第１空気流量算出手段と、少なくとも吸
   入空気流量を制御する空気流量制御弁の開度と内燃機関
   の回転数とから吸入空気流量値を算出する第２空気流量
   算出手段とを備え、前記第２空気流量算出手段によつて
   算出した吸入空気流量値に基づいて前記流量変換関数を
   遂次較正することを特徴とする内燃機関空気流量計を搭
   載した内燃機関。 ３、内燃機関の吸入空気流量に対応した信号を発生する
   センサと、該信号を入力しあらかじめ定めた第１の流量
   変換関数に基づき吸入空気流量を算出する第１空気流量
   算出手段と、吸入空気流量を制御する空気流量制御弁の
   開度を所定の開度に設定した状態で内燃機関の回転数と
   吸入空気流量の関係を示す第２の流量変換関数に基づき
   内燃機関の回転数より吸入空気流量を算出する第２空気
   流量算出手段と、該第２空気流量算出手段によつて算出
   した吸入空気流量に基づき前記第１の流量変換関数を較
   正する較正手段とを備えた内燃機関空気流量計。 ４、前記第２空気流量算出手段が、吸入空気流量を制御
   する空気制御弁の開度を所定の開度に設定した状態で外
   気温度、大気圧、内燃機関の回転数と吸入空気流量の関
   係を示す第２の流量変換関数に基づき外気温度、大気圧
   と内燃機関の回転数より吸入空気流量を算出することを
   特徴とする請求項３に記載の内燃機関空気流量計。 ５、前記空気流量制御弁の開度を全開に設定する装置が
   、アイドリング時は前記空気流量制御弁に設けられたス
   プリングの作用により全閉となり、該空気流量制御弁に
   滑車を介して接続されたワイヤをアクセルペダルに接続
   してアクセルペダルを操作して前記空気流量制御弁の開
   度を調整するように構成された装置の前記ワイヤの中間
   を切断して形状記憶合金で接続し、アイドリング時前記
   形状記憶合金を制御して前記空気流量制御弁を全開とす
   るものであることを特徴とする請求項３に記載の内燃機
   関空気流量計。 ６、前記第１空気流量算出手段１によつて算出した吸入
   空気流量値と前記第２空気流量算出手段によつて算出し
   た吸入空気流量値との差異が許容値を越えたとき、前記
   第１の流量変換関数を較正する請求項３に記載の内燃機
   関空気流量計。