JPH0522846B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、例えば内燃機関を電子的に制御す
る場合に、その機関の運転状況の判別検出信号の
１つである吸入空気流量を検出する空気流量測定
装置に関する。

［発明の背景技術］ 内燃機関を電子的に制御する場合、この機関の
運転状態を常時監視して、その運転状態に対応し
た信号を検出し、この検出信号に基づいて例えば
燃料噴射量等を設定制御するものである。この運
転状態の監視手段としては、機関の回転速度検出
装置、機関温度検出装置、排気温度検出装置、ス
ロツトル開度検出装置等があるものであるが、機
関の運転状態に直接的に影響するものとして、吸
入空気流量の測定装置が存在する。この空気流量
測定装置としては、例えば熱式の空気流量センサ
が知られているもので、このセンサは吸気管の中
に配置設定され発熱制御される感温素子を備え、
空気流量に対応した感温素子の温度変化状態を監
視測定するものである。

この場合、上記感温素子は温度抵抗特性を有す
る抵抗素子によつて構成しているもので、この抵
抗素子に対して加熱電流を供給して一定温度状態
まで発熱制御し、空気流量によつて変化する上記
抵抗素子からの放熱量をその抵抗変化によつて検
出するようにしている。すなわち、この抵抗変化
状態が空気流量に対応するものとなるものであ
る。

しかし、このような熱式の空気流量センサの場
合、発熱制御される感温素子を長期間空気流中に
設定して使用する状態となると、この感温素子に
対して空気中の不純物が付着し、感温素子の熱伝
導率が変化するようになる。したがつて、この状
態では感温素子の抵抗値変化状態が空気流量に正
確に対応する状態とはならず、空気流量の測定誤
差が大きくなる。このような問題を解決する手段
としては、例えば特開昭54−76182号公報に示さ
れるように、感温素子に対する付着物を感温素子
発熱温度を上昇（例えば800℃）させることによ
つて焼却することが考えられる。しかし、感温素
子を長時間（例えば10秒以上）高温に熱する状態
とすると、感温素子またはその支持部材が自己の
発熱によつて焼損する恐れがある。

［発明の目的］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもの
で、感温素子に対してバーンオフ加熱制御を実行
した場合であつても、感温素子を焼損から確実に
保護することができ、確実な空気流量の測定動作
が常に保証される状態に設定されるようにする熱
式の空気流量測定装置を提供しようとするもので
ある。

［発明の概要］ すなわち、この発明に係る空気流量測定装置
は、パルス状に周期設定される加熱電流が供給さ
れて、その放熱状態から空気流量測定信号が得ら
れるようにする感温素子に対して、バーンオフ指
令に対応して時間幅の設定される加熱信号を発生
すると共に、この加熱信号に対応する時間幅で上
記感温素子に対して加熱電流が供給されるように
したものである。また、上記バーンオフ指令に対
応した時間幅を、バーンオフ信号の時間幅と予め
設定される時間幅とを比較するものとし、そして
この場合上記バーンオフ加熱電流の電圧状態を、
通常の空気流量測定状態の時に比較して、低い温
度状態に基準設定するものである。

［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図は空気流量測定装置を適用するエ
ンジン１１の制御システムの構成を示すもので、
この制御システムではエンジン１１の運転状態に
対応して、燃料の噴射量を電子的に制御している
ものである。すなわち、エアフイルタ１２からの
吸入空気は吸気管１３を介して吸入されるもの
で、アクセルペダル１４で駆動されるスロツトル
弁１５部分を通つて、上記エンジン１１の各気筒
に対して供給される。上記吸気管１３の内部に
は、熱式の空気流量検出装置１６を構成する感温
素子１７が配置設定されている。この感温素子１
７は、電流によつて加熱制御され、その温度によ
つて抵抗値の変化する温度特性を持つた例えば白
金線等でなるヒータによつて構成されている。そ
して、この空気流量検出装置１６からの検出信号
は、マイクロコンピユータによつて構成され、エ
ンジン制御処理装置を含むエンジン制御ユニツト
１８に対して供給されるものであり、また上記感
温素子１７はこの制御ユニツト１８からの指令に
よつて加熱制御されるようになつている。このエ
ンジン制御ユニツト１８に対しては、その他にエ
ンジン１１の回転状態を検出する回転速度検出装
置１９からの検出信号、特に図では示してないが
エンジン１１の冷却水温検出信号、空燃比検出信
号等が、運転状態検出信号として供給されてい
る。そして、これら検出信号に対応して、その時
のエンジン１１の運転状況に最も適合した燃料噴
射量を算出し、エンジン１１の各気筒にそれぞれ
対応設定されるユニツトインジエクタ２０ａ，２
０ｂ、…に対して、燃料噴射時間設定信号として
供給し、その開弁時間を指令設定して噴射される
燃料量を設定制御するものである。

この場合の、燃料噴射量を設定する信号は、デ
ユーテイの設定されるパルス状の信号とされるも
ので、このパルス状信号の時間幅に相当するデー
タは、一旦各気筒に対応して設定されるレジスタ
２１ａ，２１ｂ、…に対して記憶設定して安定化
し、その設定時間幅でインジエクタが開弁制御さ
れるものである。

ここで、上記回転速度検出装置１９はエンジン
１１と同軸的に回転駆動されるカム１９１，１９
２、さらに多数の歯を備えた回転板１９３を備
え、これらカム１９１，１９２、および回転板１
９３それぞれに対して電磁ピツクアツプ１９４〜
１９６を対向設定し、これらピツクアツプ１９４
〜１９６からエンジン１１の特定回転角に対応す
る信号、回転角度位置を計数検出する信号を取り
出すようにしている。

上記エンジン１１の各気筒に対してそれぞれ設
けられたインジエクタ２０ａ，２０ｂ、…に対し
ては、フユエルポンプ２２によつて燃料タンク２
３から取り出される燃料が、分配器２４を介して
分配供給されている。ここで、上記分配器２４に
対して供給される燃料の圧力は、プレツシヤレギ
ユレータ２５によつて一定に制御されているもの
で、上記演算算出されるインジエクタ部の開弁時
間によつて、噴射燃料量が正確に設定制御される
ようになつている。

上記エンジン制御ユニツト１８は、イグナイタ
２６に対しても指令を与え、デイストリビユータ
２７を介して、各気筒にそれぞれ設けられる点火
コイル２８ａ，２８ｂ、…に対して点火信号を分
配供給し、前記運転状態の検出信号に対応した、
運転状況に適合するエンジン１１の運転制御を実
行させるようにしているものである。

第２図は上記のようなエンジン制御システムに
おいて使用されている空気流量検出装置１６の感
温素子１７を取り出して示しているもので、セラ
ミツクボビン１７１に対して温度特性を有する抵
抗線として白金抵抗線１７２を巻回設定する。こ
のボビン１７１の両端部分には、それぞれ良導電
体でなるシヤフト１７３，１７４を支持軸として
突設し、このシヤフト１７３，１７４はそれぞれ
良導電体でなるピン１７５，１７６で支持設定す
るもので、このピン１７５，１７６を介して抵抗
線１７２に対して加熱電流が供給されるようにし
ている。このように構成される感温素子１７の抵
抗線１７２部分は、吸気管１３の内部で通過する
空気流に対してさらされるように設定されてい
る。

第３図は上記感温素子１７の他の例を示すもの
で、温度特性を有する発熱体となる抵抗線１７２
は、絶縁体からなる膜１７７に対して印刷配線等
によつて形成し、この膜１７７を絶縁体でなる支
持基板１７８で支持設定する。そして、この基板
１７８の面に対して上記抵抗線１７２に接続設定
される配線１７９ａ，１７９ｂを形成し、上記抵
抗線１７２に対して加熱電流が供給されるように
しているものである。

第４図は上記のようにして使用される空気流量
測定装置１６の回路構成を示したもので、吸気管
１３の内部には前述したように感温素子１７が固
定設定され、さらにこの吸気管１３の内部には補
助感温素子３０が設定されている。この補助感温
素子３０は、上記感温素子１７と同様に白金等の
温度特性を有する抵抗線によつて構成されるもの
で、吸気管１３の内部を通過する空気の温度に対
応してその抵抗値が設定され、空気温度測定手段
として用いられるものである。そして、この両感
温素子１７および３０と、固定の抵抗３１および
３２とによつてブリツジ回路を構成するもので、
感温素子１７および３０それぞれと、抵抗３１お
よび３２とのそれぞれ接続点は、コンパレータ３
３の入力端子部に接続して、感温素子１７の温度
変化状態を検出するようにしている。ここで、上
記コンパレータ３３に対しては、ヒステリシス用
の抵抗が接続設定されている。

すなわち、感温素子１７に対して加熱電流が供
給され、その温度が補助感温素子３０で検出され
た空気温度に対してある特定された温度差以上に
上昇した時に、コンパレータ３３からの出力信号
が立ち上がるようになるもので、このコンパレー
タ３３からの出力信号によつてフリツプフロツプ
回路３４をリセツトするようにしている。この場
合、このフリツプフロツプ回路３４は、通常の空
気流量測定状態で、例えば前記エンジン１１の回
転に同期した回転速度検出装置１９からの回転同
期信号による通電開始信号によつてセツト制御さ
れるように構成されている。したがつて、このフ
リツプフロツプ回路３４はエンジン１１の回転角
に同期する状態でセツト制御され、感温素子１７
の特定温度状態までの温度上昇に対応してリセツ
ト制御され、このセツトおよびリセツト動作に対
応してパルス波形状の信号を発生するようにな
る。

そして、このフリツプフロツプ回路３４からの
セツト時出力信号は、バツフアアンプ３５を介し
てパルス幅の制御された出力信号として取り出す
ようにすると共に、トランジスタ３６のベース電
極を制御する。このトランジスタ３６はトランジ
スタ３７のベース電位を制御するもので、このト
ランジスタ３７は上記フリノツプフロツプ回路３
４のセツトおよびリセツト状態に対応して、上記
感温素子１７，３０を含むブリツジ回路に対する
電源をパルス状に断続制御するようにしている。
この場合、基準電圧設定回路３８からの抵抗Ｒ１
を介して基準電圧の供給される差動アンプ３９に
よつて、上記ブリツジ回路に対する電圧を監視
し、この差動アンプ３９の出力信号によつて上記
トランジスタ３７のベース電位を制御して、上記
パルス状電源の電圧を基準設定するようにしてい
る。

ここで、上記通電開始信号はパルス状の周期信
号で構成され、この信号はモノマルチバイブレー
タ４０に対して供給されるようにしている。この
マルチバイブレータ４０は、上記通電開始信号の
立上がりエツジ部分に対応して起動されるもの
で、例えば100μsの幅のパルス状の加熱信号を発
生するもので、この加熱信号はオア回路４１を介
して上記フリツプフロツプ回路３４に対してセツ
ト制御指令として供給する。

また、このような測定装置における感温素子１
７のバーンオフ制御のためには、例えば上記エン
ジン制御ユニツト１８からバーンオフ指令信号が
発生されるもので、このバーンオフ信号はモノマ
ルチバイブレータ４２に対して起動指令信号とし
て供給されている。このモノマルチバイブレータ
４２は、バーンオフ加熱時間を設定する時間幅、
例えば３秒間のパルス状信号を発生するもので、
このマルチバイブレータ４２からの出力信号は、
上記バーンオフ指令信号と共にアンド回路４３に
対して供給し、このアンド回路４３の出力信号は
上記オア回路４１を介してフリツプフロツプ回路
３４に対してセツト指令として供給する。この場
合、このフリツプフロツプ回路３４は、セツト指
令が優先する状態に構成され、セツト指令信号の
存在する間はセツト状態に保たれる。

また、上記アンド回路４３の出力信号はトラン
ジスタ４４のベースに対して供給されるもので、
このトランジスタ４４はアンド回路４３から出力
信号の供給される導通状態で、上記差動アンプ３
９の基準電圧入力端を抵抗Ｒ２を介して接地制御
する。すなわち、トランジスタ４４の導通状態で
感温素子１７に対する供給電圧が、通常の加熱測
定動作時に比較して低く設定されるようになるも
のである。

すなわち、上記のように構成される装置にあつ
て、通常の空気流量測定動作状態において、エン
ジン１１の回転に同期する信号が通電開始信号と
して第５図Ａに示す状態で発生されたとすると、
この信号に対応してフリツプフロツプ回路３４が
セツトされ、この回路３４からの出力信号は同図
のＢに示すように立上がる。そして、この信号の
立上がりに対応してトランジスタ３７がオン状態
に設定され、感温素子１７に対して加熱電流が供
給されるようになるもので、この加熱電流に対応
して感温素子１７の温度が同図Ｃに示すように上
昇する。

このようにして、感温素子１７の温度が上昇し
てその抵抗値が上昇して、その端子電圧が補助感
温素子３０で設定される電位よりも小さい状態と
なると、コンパレータ３３からの出力信号が同図
Ｄに示すように立上がり、フリツプフロツプ回路
３４をリセツトするようになる。

すなわち、感温素子１７に対する加熱電流が一
定の状態にあるときは、吸気管１３内の空気流量
に対応した状態で感温素子１７の温度が上昇する
ものであり、したがつてフリツプフロツプ回路３
４のセツト時よりリセツトされるまでの時間間隔
は、上記空気流量に対応する状態となる。すなわ
ち、このフリツプフロツプ回路３４のセツトされ
ている時間間隔は、吸入空気流量に対応するもの
であり、このフリツプフロツプ回路３４のセツト
およびリセツトに対応して発生されるパルス状の
信号の時間幅は、上記空気流量に対応する状態と
なり、この信号がこの空気流量測定装置１６の出
力信号としてエンジン制御ユニツト１８に対して
供給され、燃料噴射量の演算制御に対して使用さ
れるようになる。

また、感温素子１７に対して付着物が存在する
ようになりバーンオフ制御を実行する必要が生じ
た場合、あるいは付着物が発生すると思われる周
期に対応してエンジン制御ユニツト１８からバー
ンオフ指令信号が発生される。このバーンオフ指
令信号は、例えばエンジン１１の停止状態の時に
発生制御されるもので、第６図Ａに示すような測
定動作を実行する通電開始信号に代わつて同図の
Ｂに示すように発生されるものである。ここで、
バーンオフ指令信号はＢ図にａで示すように時間
幅Ｔ１が設定される信号とされるもので、この時
間幅Ｔ１はバーンオフ動作に適する時間幅に設定
されるものである。これに対して、このバーンオ
フ指令信号の供給されるモノマルチバイブレータ
４２で発生される信号の時間幅Ｔ２は、感温素子
１７を焼損しない範囲の最大時間幅に設定される
もので、上記バーンオフ指令信号の発生に対応し
て上記バイブレータ４２からの出力信号は第６図
にＣで示す状態となる。したがつて、アンド回路
４３からの出力信号は、上記バーンオフ指令信号
およびバイブレータ４２の出力信号が、共に存在
する状態で発生し、フリツプフロツプ回路３４に
対するセツト指令信号は同図のＤに示すようにな
る。

ここで、上記バーンオフ指令信号の時間幅Ｔ１
は、感温素子１７の温度を付着物を焼却するため
に必要な高温状態まで加熱するに充分な時間幅で
あるため、上記フリツプフロツプ回路３４に対す
るセツト信号が立下がる状態となつた時は、コン
パレータ３３からの出力信号が発生している状態
にあり、したがつてフリツプフロツプ回路３４は
上記セツト指令信号の存在する間のみセツト設定
され、その時間範囲で感温素子１７を含むブリツ
ジ回路に対してバーンオフ用の加熱電流を供給設
定するようになる。

ここで、上記制御ユニツト１８からのバーンオ
フ指令信号が、障害等によつて第６図Ｂにｂで示
すように時間幅Ｔ１よりも充分に大きい状態とな
つたような場合は、アンド回路４３からの出力信
号はモノマルチバイブレータ４２の出力パルス幅
Ｔ２によつて決定されるようになり、したがつて
フリツプフロツプ回路３４に対するセツト信号の
状態は第６図のＤに示す状態となつて、感温素子
１７に対するバーンオフ加熱電流幅はこのモノマ
ルチバイブレータ４２によつて規制され、感温素
子１７や支持部材の焼損等の障害の発生を効果的
に防止する状態となつている。すなわち、感温素
子１７に対する測定動作およびバーンオフ制御に
おける加熱電流の状態は、第６図Ｄに示すフリツ
プフロツプ回路３４に対するセツト信号に対応す
る状態となり、アンド回路４３の出力信号によつ
て制御されるトランジスタ４４の動作に対応して
感温素子１７に対する印加電圧の状態は第６図に
Ｅで示す状態となる。

上記実施例では、通電開始信号とバーンオフ指
令信号をそれぞれ別個にして発生し、この測定装
置に対して供給するようにしたが、これはもちろ
ん測定動作時の通電開始信号に対して、エンジン
制御ユニツトからのバーンオフ指令信号を含ませ
る状態で供給するようにしてもよい。すなわち、
第７図に示すようにバーンオフ指令信号を含む通
電開始信号を第４図で示したモノマルチバイブレ
ータ４２と同様のモノマルチバイブレータ４５に
対して供給する。そして、このバイブレータ４５
の出力信号を上記入力通電開始信号と共にアンド
回路４６に対して供給し、このアンド回路４５の
出力信号を第４図で示したフリツプフロツプ回路
３４に対してセツト指令信号として供給するよう
に構成するものである。尚、第７図の例では通電
開始信号が立上がると、モノマルチバイブレータ
４５がリセツトされる。また、リセツト信号によ
りトリガ入力Ｔが優先される構成となつている。

すなわち、このように構成すれば通電開始信号
のパルス幅によつてフリツプフロツプ回路３４に
対するセツト指令信号の時間幅が設定されるもの
で、通常の空気流量測定動作が前記実施例と同様
に実施されるようになる。そして、幅の広いバー
ンオフ指令信号が通電開始信号として供給される
状態でも前記実施例と同様に動作し、バーンオフ
制御が実行されるものである。

尚、上記実施例においてバーンオフ時の加熱時
間が一定でよい場合には、アンド回路４３を省略
し、モノマルチバイブレータ４２のセツト出力を
直接オア回路４１の入力およびトランジスタ４４
のベースに供給するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、感温素子に対
して付着物が存在する状態となつたときに、バー
ンオフ指令によつて感温素子に対してこの感温素
子や支持部材の安全状態が保証される状態でバー
ンオフ加熱信号が供給されるもので、このような
熱式空気流量測定装置の保守が非常に効果的に実
行されるようになるものであり、自動車用エンジ
ン制御システムに対して効果的に利用できるよう
になるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に関係する空気流量測定装置
が使用されるエンジン制御システムを説明する構
成図、第２図および第３図はそれぞれ上記空気流
量測定装置において使用される感温素子の構成を
説明する図、第４図はこの発明の一実施例に係る
熱式空気流量測定装置を説明する回路構成図、第
５図は上記実施例の動作を説明する信号波形図、
第６図は同じくバーンオフ制御状態を説明する信
号波形図、第７図はこの発明の他の実施例を説明
する図である。 １１……エンジン、１６……空気流量測定装
置、１７……感温素子、１８……エンジン制御ユ
ニツト、３０……補助感温素子、３３……コンパ
レータ、３４……フリツプフロツプ回路、３７…
…トランジスタ、３９……差動アンプ（基準電圧
設定）、４０，４２，４５……モノマルチバイブ
レータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気流通路に対して設定され加熱電流によつ
   て加熱制御される温度抵抗特性を有する感温素子
   と、この感温素子に対して周期設定されるパルス
   状加熱電流を供給する手段と、上記パルス状加熱
   電流によつて加熱制御される上記感温素子の温度
   を検知しその温度上昇状態に対応して上記加熱パ
   ルス幅を設定する手段と、バーンオフ信号の立上
   がりに対応してバーンオフ時間を設定する時間幅
   の加熱信号を発生する手段と、この手段で発生さ
   れた加熱信号の時間幅に対応して上記感温素子に
   対して基準電圧設定されたバーンオフ加熱電流を
   供給設定する手段とを具備したことを特徴とする
   熱式空気流量測定装置。 ２ 上記バーンオフ時間を設定する時間幅は、上
   記バーンオフ信号の時間幅と予め設定された時間
   幅とを比較して設定されるようにした特許請求の
   範囲第１項記載の熱式空気流量測定装置。 ３ 上記バーンオフ加熱電流を設定供給する手段
   は、上記特定されるバーンオフ時間幅の間、上記
   加熱電流の電圧状態を通常測定状態に比較して低
   い状態に設定する基準電圧切換え設定手段を含み
   構成されるようにした特許請求の範囲第１項記載
   の熱式空気流量測定装置。