JPH051384B2 - - Google Patents
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- JPH051384B2 JPH051384B2 JP57171505A JP17150582A JPH051384B2 JP H051384 B2 JPH051384 B2 JP H051384B2 JP 57171505 A JP57171505 A JP 57171505A JP 17150582 A JP17150582 A JP 17150582A JP H051384 B2 JPH051384 B2 JP H051384B2
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- fail
- failure
- air flow
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
- F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B9/00—Safety arrangements
- G05B9/02—Safety arrangements electric
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Description
本発明は、吸入空気量を計測するエアフローメ
ータ系の故障を自己診断する内燃機関の電子制御
装置に関するものである。
ータ系の故障を自己診断する内燃機関の電子制御
装置に関するものである。
内燃機関の制御系において、空気流路中に設け
られたフラツプに連動してエアフローメータの分
圧抵抗を変動し、その変動出力信号からコンピユ
ータにより吸入空気量を演算し、フユーエルイン
ジエクタを駆動する出力信号を得る内燃機関の電
子制御装置が知られている（例えば、特開昭57−
102530号公報、特開昭57−105532号公報等参照）。
られたフラツプに連動してエアフローメータの分
圧抵抗を変動し、その変動出力信号からコンピユ
ータにより吸入空気量を演算し、フユーエルイン
ジエクタを駆動する出力信号を得る内燃機関の電
子制御装置が知られている（例えば、特開昭57−
102530号公報、特開昭57−105532号公報等参照）。
このようなエアフローメータの系に故障が生じ
た場合、例えばエアフローメータのコネクタが抜
けた場合、分圧抵抗を変動する端子が接触不良で
開放モードになつた場合など、従来は、上記出力
信号から演算した吸入空気量の値が通常取り得る
値外になつて、はじめて故障であるとの判定を行
つていた。例えばコネクタが抜けた場合、ここで
は制御回路に挿入されている平滑用コンデンサが
放電して上記吸入空気量が通常取り得る値の範囲
外になるまでに相当の時間がかかり、エアフロー
メータの系の上記故障を判定したフエイルセーフ
動作を行う状況では、時間的に間に合わず、エン
ジン停止を起こしてしまうという課題があつた。 本発明は、上記事情にもとづいてなされたもの
で、エアフローメータの基準電圧信号が故障条件
のものでしか大きく変動しない点に着目し、上記
基準電圧信号が所定範囲を越えた時に故障判定を
行い、故障から故障判定までの時間を短縮して、
フエイルセーフ動作をエンジン停止が起こる前に
行えるようにした内燃機関の電子制御装置を提供
することを目的とする。
た場合、例えばエアフローメータのコネクタが抜
けた場合、分圧抵抗を変動する端子が接触不良で
開放モードになつた場合など、従来は、上記出力
信号から演算した吸入空気量の値が通常取り得る
値外になつて、はじめて故障であるとの判定を行
つていた。例えばコネクタが抜けた場合、ここで
は制御回路に挿入されている平滑用コンデンサが
放電して上記吸入空気量が通常取り得る値の範囲
外になるまでに相当の時間がかかり、エアフロー
メータの系の上記故障を判定したフエイルセーフ
動作を行う状況では、時間的に間に合わず、エン
ジン停止を起こしてしまうという課題があつた。 本発明は、上記事情にもとづいてなされたもの
で、エアフローメータの基準電圧信号が故障条件
のものでしか大きく変動しない点に着目し、上記
基準電圧信号が所定範囲を越えた時に故障判定を
行い、故障から故障判定までの時間を短縮して、
フエイルセーフ動作をエンジン停止が起こる前に
行えるようにした内燃機関の電子制御装置を提供
することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による内燃機
関の電子制御装置は、エアフローメータからの信
号に基づき吸入空気量を算出する吸入空気量算出
手段と、上記吸入空気量が許容範囲外の場合に故
障と判定する第１の診断手段と、エアフローメー
タからの基準電圧信号を入力し、上記基準電圧信
号が予め設定された範囲を越えて変動した場合に
故障と判定する第２の診断手段と、エンジン回転
数およびエンジン負荷に応じ吸入空気量に対応す
るフエイルセーフ値を設定するフエイルセーフ手
段と、上記第１、第２の診断手段の少なくとも一
方で故障と判定した場合、上記フエイルセーフ手
段にて設定されたフエイルセーフ他に基づき燃料
噴射パルス幅を算出する燃料噴射パルス幅演算手
段とを備えたことを特徴とする。
関の電子制御装置は、エアフローメータからの信
号に基づき吸入空気量を算出する吸入空気量算出
手段と、上記吸入空気量が許容範囲外の場合に故
障と判定する第１の診断手段と、エアフローメー
タからの基準電圧信号を入力し、上記基準電圧信
号が予め設定された範囲を越えて変動した場合に
故障と判定する第２の診断手段と、エンジン回転
数およびエンジン負荷に応じ吸入空気量に対応す
るフエイルセーフ値を設定するフエイルセーフ手
段と、上記第１、第２の診断手段の少なくとも一
方で故障と判定した場合、上記フエイルセーフ手
段にて設定されたフエイルセーフ他に基づき燃料
噴射パルス幅を算出する燃料噴射パルス幅演算手
段とを備えたことを特徴とする。
上記構成により、第１の診断手段にて吸入空気
量が許容範囲外の場合に故障と判定すると共に、
第２の診断手段にてエアフローメータからの基準
電圧信号が予め設定された範囲を越えて変動した
場合に故障と判定し、第１、第２の診断手段の少
なくとも一方で故障と判定した場合、フエイルセ
ーフ手段により設定されたフイルセーフ値に基づ
き燃料噴射パルス幅が算出される。 従つて、第１の診断手段によつてエアフローメ
ータからの信号線の断線やシヨート等の故障診断
が行われ、第２の診断手段によつてエアフローメ
ータからのコネクタの外れ等の故障診断が行わ
れ、エアフローメータ系の故障を総合的に判断す
ることができ、迅速にフエイルセーフがなされ、
エンジン停止を回避することができる。
量が許容範囲外の場合に故障と判定すると共に、
第２の診断手段にてエアフローメータからの基準
電圧信号が予め設定された範囲を越えて変動した
場合に故障と判定し、第１、第２の診断手段の少
なくとも一方で故障と判定した場合、フエイルセ
ーフ手段により設定されたフイルセーフ値に基づ
き燃料噴射パルス幅が算出される。 従つて、第１の診断手段によつてエアフローメ
ータからの信号線の断線やシヨート等の故障診断
が行われ、第２の診断手段によつてエアフローメ
ータからのコネクタの外れ等の故障診断が行わ
れ、エアフローメータ系の故障を総合的に判断す
ることができ、迅速にフエイルセーフがなされ、
エンジン停止を回避することができる。
以下、本発明の１実施例を図面を参照して具体
的に説明する。 第１図は、マイクロコンピユータを用いた電子
制御による燃料噴射システムの一例を示したブロ
ツク図であり、この第１図において、符号１は点
火コイルの一次側負極より信号を取り、点火位置
および点火間隔を検出するための点火信号発生回
路、符号２は吸入系の途中に設けられ吸入空気量
を検出するエアフローメータ、符号３は冷却水温
を検出する水温センサ、符号４は吸入空気の温度
を検出する吸気温センサ、符号５は排気系の途中
に設置され排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素
濃度検出センサ（O2センサ）、符号６はスタータ
動作を検出するスタータスイツチ、符号７は吸入
管負圧を検出するバキユームスイツチ、符号８は
スロツトルシヤフトに取りつけられており、アク
セル・オフの状態を検出するアイドルスイツチ、
符号９はアイドルスイツチと同心的に配置され、
アクセルが所定開度以上であることを、すなわち
スロツトル全開領域を検出するフルスイツチ、符
号１０は２つのモード（ユーザ用とデイーラ点検
用）に分けられているコンピユータ１１の自己診
断機能１１ａをコネクタの接続・解放により切換
える診断モード切換用コネクタをそれぞれ示して
いる。 また、符号１２は吸入管の各気筒の連通部に設
けられているフユーエルインジエクタの内部通路
中の弁を、コンピユータ１１の自己診断機能１１
ａの判定の結果、フエイルセーフ機能１１ｂ、燃
料噴射制御機能１１ｃを働かせる時、あるいは、
前記各入力構成要素１ないし１０からの入力信号
で燃料噴射制御機能１１ｃを働かせる時、その出
力信号で開閉動作し、燃料を吸入管内に噴射させ
るフユーエルインジエクタ制御回路、符号１３は
ガソリンタンクより燃料を吸出し加圧してフユー
エルインジエクタへ圧送するフエーエルポンプ、
符号１４は同ポンプを駆動するためのリレー回
路、符号１５は自己診断機能１１ａにおいて診断
個所に故障があつたとき、ランプを点灯してそれ
を告知する警報ランプ、符号１６はコンピユータ
１１の自己診断機能１１ａからの酸素濃度検出信
号により点滅モード切換え機能１１ｄを働かせ、
故障のない時には酸素濃度検出センサ５のモニタ
動作を行い、排気ガス中の酸素濃度が濃いとき点
灯し、薄い時消灯すると共に故障のある時には故
障個所を点滅信号で表示するモニタランプをそれ
ぞれ示している。 上記コンピユータ１１と各入力構成要素１ない
し１０との間にはインタフエース回路１７ａない
し１７ｇがあり、出力構成要素１２，１３および
１５との間には駆動回路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
があつて制御ユニツトを構成している。 上記コンピユータ１１は例えばメモリ、Ｉ／Ｏ
およびタイマを内蔵したマイクロコンピユータで
あり、前述のように自己診断機能１１ａ，フエイ
ルセーフ機能１１ｂ、燃料噴射制御機能１１ｃお
よび酸素濃度モニタランプ１６の点滅モード切換
え機能１１ｄを達成するプログラムが格納されて
いる。 更に説明するならば、上記自己診断機能１１ａ
では、各構成要素１ないし９および１２，１３の
動作状態を監視し、故障と判定できる入出力信号
となつた際、警報ランプ１５を作動させ、故障を
告知すると同時に一部の故障内容に対してはフエ
イルセーフを行うようフエイルセーフ機能１１ｂ
に実行を指令する。 またフエイルセーフ機能１１ｂでは、自己診断
機能１１ａからの指令信号で燃料噴射制御機能１
１ｃに対して故障した部分からの信号入力を停止
させ、フエイルセーフ機能１１ｂ内に設定した故
障部品に対応する凝似信号を与え、システムの暴
走を防止するのである。 また燃料噴射制御機能１１ｃでは、故障のある
時には上記擬似信号で、また、故障のない時に
は、各構成要素１ないし９からの入力信号に対し
て演算処理を行い、フユーエルインジエクタの制
御回路１２を、適正なタイミングおよび時間、作
動させ、フユーエルインジエクタを動作し、所定
の空燃比状態になるように燃料を噴射させ、同時
に、フユーエルポンプ１３を作動し、燃料をフユ
ーエルインジエクタに供給する。 更に、点滅モード切換機能１１ｄでは、通常の
システムが正常に働いている時は、燃料噴射制御
機能１１ｃより信号を受けて酸素濃度検出センサ
５のモニタ動作を行なうが、故障発生時は自己診
断機能１１ａより信号を受け（警報ランプ点灯と
動作が同期している）、故障した個所を点滅信号
により表示する。 このような制御ユニツトにおいて、本発明に係
るエアフローメータの系は、第２図に示すような
回路構成を持つている。すなわち、制御ユニツト
におけるＡ／Ｄ変換回路２１は、各電圧端子ａな
いしｄをコネクタ２２を介してエアフローメータ
２に接続した構成であり、上記エアフローメータ
２は、分圧抵抗R1およびR2を持ち、上記分圧抵
抗R2の可動端子２３は、吸気系の空気流路中の
フラツプ２４に連動して分圧抵抗を変動する。そ
して分圧抵抗R1およびR2の接続点間の信号UFIX
は、電圧UB、例えば8Vの一定電圧と接地電圧
GNDとの間に所定基準電圧を取る。また、分圧
抵抗R2を分割する可動端子２３における可動端
子電圧信号Usは、フラツプ２４の動作に関連し
た変動電圧を取る。 上記制御ユニツトにおいては、電圧端子ｂとｄ
の間、およびｃとｄの間に平滑用コンデンサC1，
C2が接続されている。なお図中符号２５は、定
電圧回路である。 そしてコンピユータ１１では、可動端子電圧信
号Usと基準電圧信号UFIXをインターフエース回
路１７ｂを介して取り入れ、吸入空気量Ｑを演算
する。この吸入空気量Ｑは、エアフローメータ２
の信号UFIX，UBおよびUsより次式によつて求
められる。 Ｑ＝Ａ（UFIX−Us）／UB なお、Ａは定数である。 一方、コンピユータ１１では、基準電圧信号
UFIXのレベル監視も行うのである。 このように構成してあると、コンピユータ１１
における自己診断機能１１ａにおける故障判定時
間が短縮される。これを従来の吸入空気量から故
障判定する場合と比較して第３図にグラフを示
す。ここでＹ軸に電圧、Ｘ軸に時間を取ると、正
常時には、可動端子電圧信号Usはフラツプの動
作で波形に変動するが、基準電圧信号UFIXは一
定である。今、X1点でエアフローメータ２のコ
ネクタ２２が外れるという故障が起こつたとする
と、それ以降はコンピユータ１１に与えられる基
準電圧信号UFIXも可動端子電圧信号Usも、平滑
用コンデンサC1，C2の放電につれて漸滅するの
で、可動端子電圧信号Usの変動幅を考慮すると、
誤判定を避けるためには従来方式によればX2点
まで故障判定を待たなければならないが、本発明
のようにUFIX信号について判定を行う場合に
は、正常時には基準電圧信号UFIXが一定してい
るので、基準電圧信号UFIXが比較的狭い電圧の
所定範囲Ｈを越えれば、X3点で故障判定ができ
るのである。 このため従来電子制御装置では、フエイルセー
フ機能が働く前にエンジン停止が起こるが、本発
明に係る電子制御装置では、比較的早くフエイル
セーフ機能を働かせることができる。 次に第４図によつてエアフローメータにおける
故障診断を行う等価回路により具体的説明を加え
る。 ここでは、第１の診断手段３１および第２の診
断手段３２が用意されている。そして基準電圧信
号UFIX、可動端子電圧信号Usは、吸入空気量算
出手段３０で吸入空気量の演算値Ｑを求めて上記
第１の診断手段３１へと供給され、また基準電圧
信号UFIXだけが上記第２の診断手段３２へと供
給される。 UFIX，Ｑの診断は、それぞれその取り得る許
容範囲外の値を取つたとき故障しているので、各
診断手段３１，３２では、それらの値をウインド
コンパレータで判定し、故障のときＨレベルを出
力する。 上記ウインドコンパレータは、２つのオペアン
プ３３，３４および３５，３６にそれぞれ定電圧
を印加してあつて、そこにＱ信号、UFIX信号を
与え、各定電圧信号との比較により上限および下
限を越えた時、オアゲート３７および３８にＨレ
ベルの信号を出力するのである。 故障状態の継続をカウント値で定義するため
に、上記各診断手段３１，３２には、発信回路３
９からの信号で開閉するアンドゲート４０，４１
および４２，４３が用意されており、ウインドコ
ンパレータからの出力信号は、アンドゲート４
０，４２に対してはストレートに、アンドゲート
４１，４３に対してはインバータ４４，４５を介
して反転して与えられる。 上記アンドゲート４０，４２を経由して第１の
カウンタ４６，４８に与えられた信号は、ノイズ
などの誤判定を防止するため、或る回数以上にカ
ウントした時、カウンタ４６，４８から出力され
る。この時、上記カウンタからの出力信号は、イ
ンバータ５０，５１およびアンドゲート５２，５
３で構成されるラツチ部を介してフイードバツク
され、出力をラツチしている。 一方、前述の或る回数より少ない回数までカウ
ントして正常状態に戻つた場合、第第１のカウン
タ４６，４８に値を残して置くと、長い間の運転
により誤判定のカウント数が累積され、故障と判
定されてしまう。そこで第１カウンタ４６，４８
をリセツトするために、第２のカウンタ４７，４
９が設けられている。 正常時には、ウインドコンパレータの出力はＬ
レベルであるので、前述のようにインバータ４
４，４５で反転してカウンタ４７，４９でカウン
トアツプし、所定回数以上になつた時点（正常状
態の一定持続）でＨレベルで出力し、第１カウン
タ４６，４８をリセツトする。なお、ここで使用
しているカウンタは、便宜上、２進カウンタを利
用しているため、カウントアツプする値の２倍の
周期でＨ−Ｌを繰り返す。したががつて第２カウ
ンタ４７，４９がＬレベルの時、第１カウンタ４
６，４８はセツト状態にあるが、Ｈレベルのとき
にはリセツト状態となつたままなので、この時に
故障が発生したならば、第１カウンタ４６，４８
はカウントできない。そこで第２カンウタ４７，
４９がカウントアツプしてＨレベルになつたら、
微少時間の連れを取つて自分自身をリセツトして
第１カウンタ４６，４８を常にセツト状態にして
置く必要がある。この目的で遅延素子５４，５５
がそれぞれ設けられている。 そして上記第１，第２の診断手段３１，３２か
らの出力信号は、オアゲート５６を介してストレ
ートに第１のゲート手段５７へ、またインバータ
５８を介して第２のゲート手段５９へと供給され
る。ここで上記第１，第２のゲート手段５７，５
９は、Ｈレベルの信号が入力されたときに接続
し、Ｌレベルの信号が入力されると開放するもの
とする。 上記第１のゲート手段５７には、例えばフエイ
ルセーフ手段６０（コンピユータ１１のフエイル
セーフ機能１１ｂと等価の手段）からの信号を受
け、該第１のゲート手段５７が接続している場
合、フエイルセーフ手段６０からの信号を燃料噴
射パルス幅演算手段６１を与える。 また、第２のゲート手段５９は、吸入空気量算
出手段３０からのＱ信号を入力し、該第２のゲー
ト手段５９が接続している場合、吸入空気量算出
手段３０からのＱ信号を燃料噴射パルス幅演算手
段６１へ出力する。なおこの演算手段６１には、
他にもいろいろなパラメータが入力され、燃料噴
射パルス幅を演算する。 上記燃料噴射パルス幅演算手段６１からの出力
信号により駆動手段６２が働き、所定タイミング
でフユーエルインジエクタ６３により燃料を吸入
管に噴射する。 上記フエイルセーフ手段６０は、例えば第５図
に示すような等価回路で構成されるとよい。上記
フエイルセーフ手段６０では、エンジン回転数と
エンジン負荷状態により選択される９個のフエイ
ルセーフ値を発生する。このために、点火信号発
生回路１より波形整形回路６４を介して周波数−
電圧変換器６５によりエンジン回転数に対応する
信号を出力し、これを２つのオペアンプ６６およ
び６７と、ノアゲート６８よりなるウインドコン
パレータに入力する。 また、エンジン負荷状態を検出するため、スロ
ツトル位置がアイドルの時にスイツチオンするア
イドルスイツチ８、およびスロツトル全開時にス
イツチオンするフルスイツチ９は、それぞれアン
ドゲート６９を介して、また、インバータ７０，
７１を介してフエイルセーフ位置選択用アンドゲ
ート回路７２へと供給される。 上記アンドゲート回路７２の出力は、ゲート７
３に接続されており、上記ゲート７３は、上記ア
ンドゲート回路７２からの信号でエンジン回転数
およびエンジン負荷状状態に応じて予め設定され
ているフエイルセーフ値が選択され、このフエイ
ルセーフ値に対応する疑似信号Q1〜Q9を出力す
るようになつている。そしてこの疑似信号が前述
の第１のゲート手段５７に出力される。 したがつて、エアフローメータ２の正常時に
は、基準電圧信号UFIXが所定範囲Ｈ内にあり、
第２の診断手段３２からオアゲート５６へＬ信号
が出力されると共に、上記基準電圧信号UFIXお
よび可動端子電圧信号Usに基づき吸入空気量算
出手段３０にて算出される吸入空気量Ｑも所定の
範囲内にあるため、第１の診断手段３１からもオ
アゲート５６へＬ信号が出力される。 このため、オアゲート５６から第１のゲート手
段５７にＬ信号が入力されて第１のゲート手段５
７が開放し、第２のゲート手段５９には、インバ
ータ５８を介してＨ信号が入力されて第２のゲー
ト手段５９が接続し、燃料噴射パルス幅演算手段
６１には、吸入空気量算出手段３０にてエアフロ
ーメータ２の出力信号に基づき算出した吸入空気
量Ｑ信号が第２のゲート手段５９を介して入力
し、吸入空気量Ｑに対応した燃料噴射パルス幅が
算出されて、この燃料噴射パルス幅にて燃料噴射
が行われる。 また、エアフローメータ２の異常時、例えばエ
アフローメータ２のコネクタ２２が外れると、基
準電圧信号UFIXは所定範囲Ｈよりも低下し、第
２の診断手段３２からＨ信号が出力されると共
に、吸入空気量算出手段３０により吸入空気量Ｑ
信号も所定に範囲から外れ、第１の診断手段３１
からもＨ信号が出力される。 このため、オアゲート５６からＨ信号が出力さ
れて第１のゲート手段５７が接続し、第２のゲー
ト手段５９にはＬ信号が入力されて第２のゲート
手段５９が開放し、フエイルセーフ手段６０でそ
の時のエンジン回転数およびエンジン負荷に応じ
て設定されたフエイルセーフ値に対応する疑似信
号が、第１のゲート手段５７を介して燃料噴射パ
ルス幅演算手段６１に入力されて、燃料噴射パル
ス幅が演算されるので、エアフローメータ２の系
に故障が発生しても直ちにフエイルセーフが成さ
れる。 さらに、第１の診断手段３１にて吸入空気量算
出手段３０からの吸入空気量Ｑ信号の異常診断を
行い、第２の診断手段３２にてエアフローメータ
２からのUFIX信号の異常診断を行うようにして
おり、どちらか一方のみで異常を検出した場合に
もフエイルセーフが成されるので、エアフローメ
ータ２のコネクタ２２の外れのみに限らず、エア
フローメータ２からのUFIX信号線あるいはUs信
号線の断線、またはシヨート等の異常が発生した
場合などにおいても確実に、直ちにフエイルセー
フが成される。
的に説明する。 第１図は、マイクロコンピユータを用いた電子
制御による燃料噴射システムの一例を示したブロ
ツク図であり、この第１図において、符号１は点
火コイルの一次側負極より信号を取り、点火位置
および点火間隔を検出するための点火信号発生回
路、符号２は吸入系の途中に設けられ吸入空気量
を検出するエアフローメータ、符号３は冷却水温
を検出する水温センサ、符号４は吸入空気の温度
を検出する吸気温センサ、符号５は排気系の途中
に設置され排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素
濃度検出センサ（O2センサ）、符号６はスタータ
動作を検出するスタータスイツチ、符号７は吸入
管負圧を検出するバキユームスイツチ、符号８は
スロツトルシヤフトに取りつけられており、アク
セル・オフの状態を検出するアイドルスイツチ、
符号９はアイドルスイツチと同心的に配置され、
アクセルが所定開度以上であることを、すなわち
スロツトル全開領域を検出するフルスイツチ、符
号１０は２つのモード（ユーザ用とデイーラ点検
用）に分けられているコンピユータ１１の自己診
断機能１１ａをコネクタの接続・解放により切換
える診断モード切換用コネクタをそれぞれ示して
いる。 また、符号１２は吸入管の各気筒の連通部に設
けられているフユーエルインジエクタの内部通路
中の弁を、コンピユータ１１の自己診断機能１１
ａの判定の結果、フエイルセーフ機能１１ｂ、燃
料噴射制御機能１１ｃを働かせる時、あるいは、
前記各入力構成要素１ないし１０からの入力信号
で燃料噴射制御機能１１ｃを働かせる時、その出
力信号で開閉動作し、燃料を吸入管内に噴射させ
るフユーエルインジエクタ制御回路、符号１３は
ガソリンタンクより燃料を吸出し加圧してフユー
エルインジエクタへ圧送するフエーエルポンプ、
符号１４は同ポンプを駆動するためのリレー回
路、符号１５は自己診断機能１１ａにおいて診断
個所に故障があつたとき、ランプを点灯してそれ
を告知する警報ランプ、符号１６はコンピユータ
１１の自己診断機能１１ａからの酸素濃度検出信
号により点滅モード切換え機能１１ｄを働かせ、
故障のない時には酸素濃度検出センサ５のモニタ
動作を行い、排気ガス中の酸素濃度が濃いとき点
灯し、薄い時消灯すると共に故障のある時には故
障個所を点滅信号で表示するモニタランプをそれ
ぞれ示している。 上記コンピユータ１１と各入力構成要素１ない
し１０との間にはインタフエース回路１７ａない
し１７ｇがあり、出力構成要素１２，１３および
１５との間には駆動回路１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
があつて制御ユニツトを構成している。 上記コンピユータ１１は例えばメモリ、Ｉ／Ｏ
およびタイマを内蔵したマイクロコンピユータで
あり、前述のように自己診断機能１１ａ，フエイ
ルセーフ機能１１ｂ、燃料噴射制御機能１１ｃお
よび酸素濃度モニタランプ１６の点滅モード切換
え機能１１ｄを達成するプログラムが格納されて
いる。 更に説明するならば、上記自己診断機能１１ａ
では、各構成要素１ないし９および１２，１３の
動作状態を監視し、故障と判定できる入出力信号
となつた際、警報ランプ１５を作動させ、故障を
告知すると同時に一部の故障内容に対してはフエ
イルセーフを行うようフエイルセーフ機能１１ｂ
に実行を指令する。 またフエイルセーフ機能１１ｂでは、自己診断
機能１１ａからの指令信号で燃料噴射制御機能１
１ｃに対して故障した部分からの信号入力を停止
させ、フエイルセーフ機能１１ｂ内に設定した故
障部品に対応する凝似信号を与え、システムの暴
走を防止するのである。 また燃料噴射制御機能１１ｃでは、故障のある
時には上記擬似信号で、また、故障のない時に
は、各構成要素１ないし９からの入力信号に対し
て演算処理を行い、フユーエルインジエクタの制
御回路１２を、適正なタイミングおよび時間、作
動させ、フユーエルインジエクタを動作し、所定
の空燃比状態になるように燃料を噴射させ、同時
に、フユーエルポンプ１３を作動し、燃料をフユ
ーエルインジエクタに供給する。 更に、点滅モード切換機能１１ｄでは、通常の
システムが正常に働いている時は、燃料噴射制御
機能１１ｃより信号を受けて酸素濃度検出センサ
５のモニタ動作を行なうが、故障発生時は自己診
断機能１１ａより信号を受け（警報ランプ点灯と
動作が同期している）、故障した個所を点滅信号
により表示する。 このような制御ユニツトにおいて、本発明に係
るエアフローメータの系は、第２図に示すような
回路構成を持つている。すなわち、制御ユニツト
におけるＡ／Ｄ変換回路２１は、各電圧端子ａな
いしｄをコネクタ２２を介してエアフローメータ
２に接続した構成であり、上記エアフローメータ
２は、分圧抵抗R1およびR2を持ち、上記分圧抵
抗R2の可動端子２３は、吸気系の空気流路中の
フラツプ２４に連動して分圧抵抗を変動する。そ
して分圧抵抗R1およびR2の接続点間の信号UFIX
は、電圧UB、例えば8Vの一定電圧と接地電圧
GNDとの間に所定基準電圧を取る。また、分圧
抵抗R2を分割する可動端子２３における可動端
子電圧信号Usは、フラツプ２４の動作に関連し
た変動電圧を取る。 上記制御ユニツトにおいては、電圧端子ｂとｄ
の間、およびｃとｄの間に平滑用コンデンサC1，
C2が接続されている。なお図中符号２５は、定
電圧回路である。 そしてコンピユータ１１では、可動端子電圧信
号Usと基準電圧信号UFIXをインターフエース回
路１７ｂを介して取り入れ、吸入空気量Ｑを演算
する。この吸入空気量Ｑは、エアフローメータ２
の信号UFIX，UBおよびUsより次式によつて求
められる。 Ｑ＝Ａ（UFIX−Us）／UB なお、Ａは定数である。 一方、コンピユータ１１では、基準電圧信号
UFIXのレベル監視も行うのである。 このように構成してあると、コンピユータ１１
における自己診断機能１１ａにおける故障判定時
間が短縮される。これを従来の吸入空気量から故
障判定する場合と比較して第３図にグラフを示
す。ここでＹ軸に電圧、Ｘ軸に時間を取ると、正
常時には、可動端子電圧信号Usはフラツプの動
作で波形に変動するが、基準電圧信号UFIXは一
定である。今、X1点でエアフローメータ２のコ
ネクタ２２が外れるという故障が起こつたとする
と、それ以降はコンピユータ１１に与えられる基
準電圧信号UFIXも可動端子電圧信号Usも、平滑
用コンデンサC1，C2の放電につれて漸滅するの
で、可動端子電圧信号Usの変動幅を考慮すると、
誤判定を避けるためには従来方式によればX2点
まで故障判定を待たなければならないが、本発明
のようにUFIX信号について判定を行う場合に
は、正常時には基準電圧信号UFIXが一定してい
るので、基準電圧信号UFIXが比較的狭い電圧の
所定範囲Ｈを越えれば、X3点で故障判定ができ
るのである。 このため従来電子制御装置では、フエイルセー
フ機能が働く前にエンジン停止が起こるが、本発
明に係る電子制御装置では、比較的早くフエイル
セーフ機能を働かせることができる。 次に第４図によつてエアフローメータにおける
故障診断を行う等価回路により具体的説明を加え
る。 ここでは、第１の診断手段３１および第２の診
断手段３２が用意されている。そして基準電圧信
号UFIX、可動端子電圧信号Usは、吸入空気量算
出手段３０で吸入空気量の演算値Ｑを求めて上記
第１の診断手段３１へと供給され、また基準電圧
信号UFIXだけが上記第２の診断手段３２へと供
給される。 UFIX，Ｑの診断は、それぞれその取り得る許
容範囲外の値を取つたとき故障しているので、各
診断手段３１，３２では、それらの値をウインド
コンパレータで判定し、故障のときＨレベルを出
力する。 上記ウインドコンパレータは、２つのオペアン
プ３３，３４および３５，３６にそれぞれ定電圧
を印加してあつて、そこにＱ信号、UFIX信号を
与え、各定電圧信号との比較により上限および下
限を越えた時、オアゲート３７および３８にＨレ
ベルの信号を出力するのである。 故障状態の継続をカウント値で定義するため
に、上記各診断手段３１，３２には、発信回路３
９からの信号で開閉するアンドゲート４０，４１
および４２，４３が用意されており、ウインドコ
ンパレータからの出力信号は、アンドゲート４
０，４２に対してはストレートに、アンドゲート
４１，４３に対してはインバータ４４，４５を介
して反転して与えられる。 上記アンドゲート４０，４２を経由して第１の
カウンタ４６，４８に与えられた信号は、ノイズ
などの誤判定を防止するため、或る回数以上にカ
ウントした時、カウンタ４６，４８から出力され
る。この時、上記カウンタからの出力信号は、イ
ンバータ５０，５１およびアンドゲート５２，５
３で構成されるラツチ部を介してフイードバツク
され、出力をラツチしている。 一方、前述の或る回数より少ない回数までカウ
ントして正常状態に戻つた場合、第第１のカウン
タ４６，４８に値を残して置くと、長い間の運転
により誤判定のカウント数が累積され、故障と判
定されてしまう。そこで第１カウンタ４６，４８
をリセツトするために、第２のカウンタ４７，４
９が設けられている。 正常時には、ウインドコンパレータの出力はＬ
レベルであるので、前述のようにインバータ４
４，４５で反転してカウンタ４７，４９でカウン
トアツプし、所定回数以上になつた時点（正常状
態の一定持続）でＨレベルで出力し、第１カウン
タ４６，４８をリセツトする。なお、ここで使用
しているカウンタは、便宜上、２進カウンタを利
用しているため、カウントアツプする値の２倍の
周期でＨ−Ｌを繰り返す。したががつて第２カウ
ンタ４７，４９がＬレベルの時、第１カウンタ４
６，４８はセツト状態にあるが、Ｈレベルのとき
にはリセツト状態となつたままなので、この時に
故障が発生したならば、第１カウンタ４６，４８
はカウントできない。そこで第２カンウタ４７，
４９がカウントアツプしてＨレベルになつたら、
微少時間の連れを取つて自分自身をリセツトして
第１カウンタ４６，４８を常にセツト状態にして
置く必要がある。この目的で遅延素子５４，５５
がそれぞれ設けられている。 そして上記第１，第２の診断手段３１，３２か
らの出力信号は、オアゲート５６を介してストレ
ートに第１のゲート手段５７へ、またインバータ
５８を介して第２のゲート手段５９へと供給され
る。ここで上記第１，第２のゲート手段５７，５
９は、Ｈレベルの信号が入力されたときに接続
し、Ｌレベルの信号が入力されると開放するもの
とする。 上記第１のゲート手段５７には、例えばフエイ
ルセーフ手段６０（コンピユータ１１のフエイル
セーフ機能１１ｂと等価の手段）からの信号を受
け、該第１のゲート手段５７が接続している場
合、フエイルセーフ手段６０からの信号を燃料噴
射パルス幅演算手段６１を与える。 また、第２のゲート手段５９は、吸入空気量算
出手段３０からのＱ信号を入力し、該第２のゲー
ト手段５９が接続している場合、吸入空気量算出
手段３０からのＱ信号を燃料噴射パルス幅演算手
段６１へ出力する。なおこの演算手段６１には、
他にもいろいろなパラメータが入力され、燃料噴
射パルス幅を演算する。 上記燃料噴射パルス幅演算手段６１からの出力
信号により駆動手段６２が働き、所定タイミング
でフユーエルインジエクタ６３により燃料を吸入
管に噴射する。 上記フエイルセーフ手段６０は、例えば第５図
に示すような等価回路で構成されるとよい。上記
フエイルセーフ手段６０では、エンジン回転数と
エンジン負荷状態により選択される９個のフエイ
ルセーフ値を発生する。このために、点火信号発
生回路１より波形整形回路６４を介して周波数−
電圧変換器６５によりエンジン回転数に対応する
信号を出力し、これを２つのオペアンプ６６およ
び６７と、ノアゲート６８よりなるウインドコン
パレータに入力する。 また、エンジン負荷状態を検出するため、スロ
ツトル位置がアイドルの時にスイツチオンするア
イドルスイツチ８、およびスロツトル全開時にス
イツチオンするフルスイツチ９は、それぞれアン
ドゲート６９を介して、また、インバータ７０，
７１を介してフエイルセーフ位置選択用アンドゲ
ート回路７２へと供給される。 上記アンドゲート回路７２の出力は、ゲート７
３に接続されており、上記ゲート７３は、上記ア
ンドゲート回路７２からの信号でエンジン回転数
およびエンジン負荷状状態に応じて予め設定され
ているフエイルセーフ値が選択され、このフエイ
ルセーフ値に対応する疑似信号Q1〜Q9を出力す
るようになつている。そしてこの疑似信号が前述
の第１のゲート手段５７に出力される。 したがつて、エアフローメータ２の正常時に
は、基準電圧信号UFIXが所定範囲Ｈ内にあり、
第２の診断手段３２からオアゲート５６へＬ信号
が出力されると共に、上記基準電圧信号UFIXお
よび可動端子電圧信号Usに基づき吸入空気量算
出手段３０にて算出される吸入空気量Ｑも所定の
範囲内にあるため、第１の診断手段３１からもオ
アゲート５６へＬ信号が出力される。 このため、オアゲート５６から第１のゲート手
段５７にＬ信号が入力されて第１のゲート手段５
７が開放し、第２のゲート手段５９には、インバ
ータ５８を介してＨ信号が入力されて第２のゲー
ト手段５９が接続し、燃料噴射パルス幅演算手段
６１には、吸入空気量算出手段３０にてエアフロ
ーメータ２の出力信号に基づき算出した吸入空気
量Ｑ信号が第２のゲート手段５９を介して入力
し、吸入空気量Ｑに対応した燃料噴射パルス幅が
算出されて、この燃料噴射パルス幅にて燃料噴射
が行われる。 また、エアフローメータ２の異常時、例えばエ
アフローメータ２のコネクタ２２が外れると、基
準電圧信号UFIXは所定範囲Ｈよりも低下し、第
２の診断手段３２からＨ信号が出力されると共
に、吸入空気量算出手段３０により吸入空気量Ｑ
信号も所定に範囲から外れ、第１の診断手段３１
からもＨ信号が出力される。 このため、オアゲート５６からＨ信号が出力さ
れて第１のゲート手段５７が接続し、第２のゲー
ト手段５９にはＬ信号が入力されて第２のゲート
手段５９が開放し、フエイルセーフ手段６０でそ
の時のエンジン回転数およびエンジン負荷に応じ
て設定されたフエイルセーフ値に対応する疑似信
号が、第１のゲート手段５７を介して燃料噴射パ
ルス幅演算手段６１に入力されて、燃料噴射パル
ス幅が演算されるので、エアフローメータ２の系
に故障が発生しても直ちにフエイルセーフが成さ
れる。 さらに、第１の診断手段３１にて吸入空気量算
出手段３０からの吸入空気量Ｑ信号の異常診断を
行い、第２の診断手段３２にてエアフローメータ
２からのUFIX信号の異常診断を行うようにして
おり、どちらか一方のみで異常を検出した場合に
もフエイルセーフが成されるので、エアフローメ
ータ２のコネクタ２２の外れのみに限らず、エア
フローメータ２からのUFIX信号線あるいはUs信
号線の断線、またはシヨート等の異常が発生した
場合などにおいても確実に、直ちにフエイルセー
フが成される。
本発明は、以上詳述したように、第１の診断手
段にて吸入空気量の異常診断を行うことでエアフ
ローメータからの信号線の断線やシヨート等の故
障診断が行われ、第２の診断手段にてエアフロー
メータからの基準電圧信号の異常診断を行うこと
でエアフローメータのコネクタ外れ等の故障診断
が行われ、エアフローメータの系の故障を総合的
に診断し得る。 さらに、第２の診断手段では、エアフローメー
タからの基準電圧信号が所定範囲を越えて変動し
た場合に故障と判定し、エンジン回転数およびエ
ンジン負荷に応じ吸入空気量に対応して設定され
たフエイルセーフ値に基づき燃料噴射パルス幅を
算出するようにしたから、変動幅の大きさ吸入空
気量から故障判定を行なう場合と異り、正常時に
は実質的に変動の起こらない基準電圧信号が、故
障の時、変動することで、狭い範囲に限つて故障
判定が行え、フエイルセーフは故障後、早期に達
成でき、エンジン停止を避けることができるとい
う優れた効果が得られる。
段にて吸入空気量の異常診断を行うことでエアフ
ローメータからの信号線の断線やシヨート等の故
障診断が行われ、第２の診断手段にてエアフロー
メータからの基準電圧信号の異常診断を行うこと
でエアフローメータのコネクタ外れ等の故障診断
が行われ、エアフローメータの系の故障を総合的
に診断し得る。 さらに、第２の診断手段では、エアフローメー
タからの基準電圧信号が所定範囲を越えて変動し
た場合に故障と判定し、エンジン回転数およびエ
ンジン負荷に応じ吸入空気量に対応して設定され
たフエイルセーフ値に基づき燃料噴射パルス幅を
算出するようにしたから、変動幅の大きさ吸入空
気量から故障判定を行なう場合と異り、正常時に
は実質的に変動の起こらない基準電圧信号が、故
障の時、変動することで、狭い範囲に限つて故障
判定が行え、フエイルセーフは故障後、早期に達
成でき、エンジン停止を避けることができるとい
う優れた効果が得られる。
第１図は本発明の１実施例を示す燃料噴射シス
テムのブロツク図、第２図はエアフローメータの
系を示す回路構成図、第３図はエアフローメータ
の基準電圧信号と可動端子電圧信号とのタイムチ
ヤート図、第４図は電子制御装置の等価回路図、
第５図はフエイルセーフ手段の等価回路図であ
る。 ２…エアフローメータ、２４…フラツプ、３０
…吸入空気量算出手段、３１，３２…診断手段、
６０…フエイルセーフ手段、６１…燃料噴射パル
ス幅演算手段、６２…駆動手段、６３…インジエ
クタ。
テムのブロツク図、第２図はエアフローメータの
系を示す回路構成図、第３図はエアフローメータ
の基準電圧信号と可動端子電圧信号とのタイムチ
ヤート図、第４図は電子制御装置の等価回路図、
第５図はフエイルセーフ手段の等価回路図であ
る。 ２…エアフローメータ、２４…フラツプ、３０
…吸入空気量算出手段、３１，３２…診断手段、
６０…フエイルセーフ手段、６１…燃料噴射パル
ス幅演算手段、６２…駆動手段、６３…インジエ
クタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ エアフローメータからの信号に基づき吸入空
気量を算出する吸入空気量算出手段と、 上記吸入空気量が許容範囲外の場合に故障と判
定する第１の診断手段と、 エアフローメータからの基準電圧信号を入力
し、上記基準電圧信号が予め設定された範囲を越
えて変動した場合に故障と判定する第２の診断手
段と、 エンジン回転数およびエンジン負荷に応じ吸入
空気量に対応するフエイルセーフ値を設定するフ
エイルセーフ手段と、 上記第１、第２の診断手段の少なくとも一方で
故障と判定した場合、上記フエイルセーフ手段に
て設定されたフエイルセーフ値に基づき燃料噴射
パルス幅を算出する燃料噴射パルス幅演算手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の電子制御装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57171505A JPS5960067A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 内燃機関の電子制御装置 |
| US06/535,512 US4599696A (en) | 1982-09-30 | 1983-09-26 | System for diagnosing an internal combustion engine |
| DE3335338A DE3335338C2 (de) | 1982-09-30 | 1983-09-29 | Anordnung zur Diagnose eines Verbrennungsmotors |
| GB08326190A GB2130749B (en) | 1982-09-30 | 1983-09-30 | Diagnostic system for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57171505A JPS5960067A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 内燃機関の電子制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5960067A JPS5960067A (ja) | 1984-04-05 |
| JPH051384B2 true JPH051384B2 (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15924348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57171505A Granted JPS5960067A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 内燃機関の電子制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4599696A (ja) |
| JP (1) | JPS5960067A (ja) |
| DE (1) | DE3335338C2 (ja) |
| GB (1) | GB2130749B (ja) |
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Family Cites Families (13)
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-
1982
- 1982-09-30 JP JP57171505A patent/JPS5960067A/ja active Granted
-
1983
- 1983-09-26 US US06/535,512 patent/US4599696A/en not_active Expired - Fee Related
- 1983-09-29 DE DE3335338A patent/DE3335338C2/de not_active Expired
- 1983-09-30 GB GB08326190A patent/GB2130749B/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4599696A (en) | 1986-07-08 |
| JPS5960067A (ja) | 1984-04-05 |
| DE3335338A1 (de) | 1984-04-05 |
| DE3335338C2 (de) | 1985-10-24 |
| GB2130749B (en) | 1986-05-21 |
| GB2130749A (en) | 1984-06-06 |
| GB8326190D0 (en) | 1983-11-02 |
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