JPH0522847B2 - - 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
る場合にこの機関の運転状態を検出する手段とし
て使用されるもので、上記機関の吸入空気流量等
を測定検出する熱式の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す
る信号を検出し、この検出信号に基づき例えば燃
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手
段、機関温度検出手段、排気温度検出手段等があ
るものであるが、機関の運転状態に直接的に関係
するものとして、吸入空気量の検出手段が存在す
る。

このような内燃機関の運転状態監視手段として
使用される吸入空気量検出手段としては、例えば
熱式の空気流量測定装置が存在するものであり、
この空気流量測定装置は吸気管内の空気流によつ
て放熱状態が変化する状態に設定される加熱制御
される感温素子を備えているものである。この感
温素子は、加熱電流の供給によつて発熱制御され
る温度抵抗特性を有する例えば白金等の抵抗線に
よつて構成されるもので、例えば加熱電流をこの
感温素子に供給する状態において、この感温素子
の温度上昇状態が空気流量に対応して変化するよ
うになる性質を利用して、上記吸気管内の空気流
量を測定検出するように構成されているものであ
る。

しかし、このような空気流量測定装置の感温素
子を空気流体中で長時間使用した場合、上記感温
素子に対して汚れが付着する状態となり、そのた
め感温素子の熱伝導率が低下するようになつて、
空気流量に対する感温素子の温度変化状態が変わ
り、空気流量測定に計測誤差が生ずる状態とな
る。これはこの測定装置を内燃機関制御に対して
使用した場合、この機関の制御状態を正常に設定
することが困難な状態を招くものである。

このような感温素子に対する付着物を除去する
手段として、この感温素子を例えば３秒間高温状
態（例えば800℃）に加熱設定し、付着していた
汚物を焼却するバーンオフ制御をすることが考え
られている。しかしながら、このバーンオフのた
めに感温素子に対しての電圧印加時間が許容限界
を越える状態となると、感温素子やその支持部材
が焼損するようになり、空気流量測定ができない
状態となつてしまう。

また、このような空気流量測定装置を自動車用
エンジン制御のために搭載設定するような場合に
は、その搭載上の制約等からエンジン制御用コン
ピユータ、エンジン制御ユニツト等の外部装置部
分との間の信号ラインをできる限り少なくする必
要のあるもので、上記バーンオフ制御のための信
号ラインの増加は、搭載上の制約から好ましくな
い状態となる。

［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、感温素子を確実に保護する状態で、この感温
素子に対して付着した汚物を確実に焼却して除去
するバーンオフ制御が実行されるようにすると共
に、外部回路に対するバーンオフ指令用の信号ラ
インを省略可能なものとする熱式空気流量測定装
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、空気流通路に対して設定される感温素子に対
して、周期設定される通電開始信号に対応して加
熱電流を供給して、この加熱電流によつて加熱制
御される感温素子の温度上昇状態に対応して上記
加熱電流の時間幅を設定するように制御し、この
加熱電流時間幅に対応するパルス幅信号を測定出
力信号として取出す。また、バーンオフ指令は時
間幅のある信号として上記通電開始信号に対して
含ませる状態で設定し、この通電加熱信号の時間
幅からバーンオフ指令状態を判別検出させるよう
にする。そして、このバーンオフ指令の検出状態
で特定される制限時間幅内で上記バーンオフ指令
の存在する間感温素子に対して加熱電流を供給設
定すると共に、その間は感温素子に対する印加電
圧を上記測定加熱状態の時より低い状態に切換え
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図は空気流量検出装置を適用するエ
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が配置設定さている。この感温素子１７
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、時
間幅の設定されるパルス状の電気信号とされるも
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に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１９
４〜１９６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
２３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構成されたエンジン
制御システムで使用されている空気流量測定装置
の一実施例を示しているもので、吸気管１３の内
部には、前述したような感温素子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３
０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ているもの
で、吸気管１３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、このブ
リツジ回路の出力端子部分はコンパレータ３３に
接続し、空気温度に対する感温素子１７の温度変
化に伴う抵抗値変化の状態を検出するようにして
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
る空気温度に対してある特定された温度以上に上
昇した時に、コンパレータ３３から出力信号が発
生されるようになるもので、このコンパレータ３
３からの出力信号はフリツプフロツプ回路３４を
リセツト制御する。このフリツプフロツプ回路３
４は、例えば前記エンジン制御ユニツト１８から
供給される通電開始信号によつてセツト制御され
るもので、通常のエンジン動作状態においてはエ
ンジン１１の特定される回転角に対応して発生さ
れる回転同期信号が上記通電開始信号として構成
される。ここで、上記通電開始信号は充分短い幅
（例えば100μs）のパルス状信号を発生するモノマ
ルチバイブレータ３５に対して供給されるように
なつているもので、このモノマルチバイブレータ
３５では通電開始信号の立上がりに対応してパル
ス幅100μsのパルス信号を発生し、このパルス信
号はオア回路３６を介して上記フリツプフロツプ
回路３４のセツト端子に対して結合するものであ
る。すなわち、フリツプフロツプ回路３４はエン
ジン１１の回転に同期する状態でセツトされ、感
温素子１７が特定温度状態まで温度が上昇した状
態でリセツト制御されるようになるもので、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。

このフリツプフロツプ回路３４からのパルス状
出力信号は、インバータバツフア３７を介してパ
ルス幅の制御された測定出力信号として取出すよ
うになるもので、この出力信号はそのパルス幅が
測定空気流量を表現するようになる。また、この
フリツプフロツプ回路３４からのパルス状出力信
号は、トランジスタ３８のベースを制御する。こ
のトランジスタ３８は上記感温素子１７を含むブ
リツジ回路に対する電源回路を制御するトランジ
スタ３９のベースを制御するもので、フリツプフ
ロツプ回路３４がセツト状態にあるときにトラン
ジスタ３８がオフ状態に設定され、トランジスタ
３９がオン状態とされて、上記ブリツジ回路に対
して電源が供給されるようになつている。すなわ
ち、感温素子１７を含むブリツジ回路に対して
は、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、断続制御されるパルス状の加
熱電流が供給制御されるようになる。

ここで、上記ブリツジ回路に対する加熱電流の
電圧は差動アンプ４０で検出され、基準電圧電源
４１の基準電圧値と比較されている。そして、上
記差動アンプ４０の出力信号は上記トランジスタ
３９のベース電位を制御し、感温素子１７を含む
ブリツジ回路に対して供給される加熱電流の電圧
が基準設定制御されるようにしているものであ
る。

すなわち、エンジン１１の電子的制御を実行す
るエンジン１１の運転状態において、吸気管１３
に流れる空気流量を測定する状態にあつては、エ
ンジン１１の回転に同期する状態で第５図Ａに示
すような通電開始信号が発生される。そして、こ
の通電開始信号に対応してフリツプフロツプ回路
３４がセツト制御され、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状態とな
り、トランジスタ３９がオン状態に制御されて感
温素子１７に対する加熱電流が立上がる。したが
つて感温素子１７の温度は、上記加熱電流の立上
がり時点から同図のＣに示すように上昇するよう
になる。

このようにして、感温素子１７の温度が上昇し
その抵抗値が上昇するようになり、この感温素子
１７部分からのコンパレータ３３に対する入力電
位が、補助感温素子３０部分からのコンパレータ
３３に対する入力電位より下降する状態となる
と、コンパレータ３３からの出力信号が第５図Ｄ
に示すように立上がる。そして、フリツプフロツ
プ回路３４をリセツトし、トランジスタ３９をオ
フ制御して感温素子１７に対する加熱電流を断つ
ようにする。

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て
感温素子１７の放熱効果の状態が設定されるもの
であるため、感温素子１７の温度上昇状態は、吸
気管１３の空気流量に対応するようになる。した
がつて、コンパレータ３３からの出力信号が立上
がるまで感温素子１７の温度が上昇するために必
要な時間は、上記空気流量に対応するようになる
ものであり、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、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からのパルス状の出力信号は、上記吸気管
１３の空気流量を表現する状態となり、このパル
ス状出力信号は空気流量測定信号として、前記エ
ンジン制御ユニツト１８に対して供給されるよう
になるものである。

このような通常の空気流量の測定動作に対し
て、感温素子１７に付着した汚物を焼却するバー
ンオフ制御を実行する場合は、例えばエンジン制
御ユニツト１８の指令に対応して通電開始信号が
バーンオフ指令によつて構成される状態とされ
る。すなわち、第６図のＡに示すように通常の測
定動作時には、ａで示すように短いパルス幅の信
号による同期信号の状態で通電開始信号が構成さ
れる。これに対してバーンオフモードの場合に
は、同図にｂで示すように充分長い時間幅Ｔのパ
ルス状信号が通電開始信号とされるもので、この
時間幅Ｔはバーンオフのために感温素子１７に加
熱電流を供給するに適する時間幅に設定されてい
る。このようなバーンオフのための通電開始信号
は、モノマルチバイブレータ３５に対して供給さ
れ、フリツプフロツプ回路３４を上記通常の測定
動作時と同様にセツト制御して、測定動作と同様
な感温素子１７に対する加熱電流の供給制御を実
行させると共に、この通電開始信号は他のモノマ
ルチバイブレータ４２をトリガ駆動する。

このモノマルチバイブレータ４２は通電開始信
号がバーンオフ指令信号であるか否かを識別する
バーンオフ判別検出手段を構成するようになるも
ので、通電開始信号の立上がりに対応して、その
Ｑ端子からは第６図Ｂに示すように例えば１〜３
秒程度の時間幅のパルス波形信号を出力する。こ
のパルス波形信号の幅T1は、バーンオフ判別時
間幅となるもので、前記測定動作時の同期信号幅
よりも充分に長く、且つバーンオフに必要な時間
よりも短く設定されている。

このモノマルチバイブレータ４２からの出力信
号は、上記入力通電開始信号と共にアンド回路４
３に対して供給する。このアンド回路４３から
は、通電開始信号がモノマルチバイブレータ４２
で設定される時間幅よりも長い状態である時に、
すなわち通電開始信号がバーンオフ指令であると
判別される状態で出力信号が立上がるもので、こ
のアンド回路４３からの出力信号は、フリツプフ
ロツプ回路４４に対してセツト指令として供給さ
れる。このフリツプフロツプ回路４４のセツト時
出力信号は、第６図のＣに示すように立上がるも
ので、この信号の立上がりはバーンオフ制限時間
設定手段を構成するモノマルチバイブレータ４５
に対してトリガ指令として供給される。このモノ
マルチバイブレータ４５は、第６図のＤに示すよ
うに時間幅T2のパルス波形信号を発生するよう
になるもので、この波形出力信号はアンド回路４
６に対して上記通電開始信号と共に供給される。
したがつて、このアンド回路４６からの出力信号
は第６図のＥに示すように、時間幅（Ｔ−T1）
のパルス状波形信号となり、この信号はバーンオ
フ動作指令信号として前記オア回路３６に対して
供給されるようになる。すなわち、フリツプフロ
ツプ回路３４からは第６図のＦに示すような出力
信号が取出される状態となり、上記アンド回路４
６からの出力に対応する時間幅T3の信号でトラ
ンジスタ３９をオン状態に制御して、感温素子１
７のバーンオフが実行されるようにする。

また、上記アンド回路４６からの出力信号は、
トランジスタ４７をオン制御する。このトランジ
スタ４７は、抵抗４８を介して前記差動アンプ４
０の基準電圧電源端子を接地するもので、差動ア
ンプ４０に対する基準電圧が、前記測定動作時に
比較して低く設定され、感温素子１７を含むブリ
ツジ回路に対して供給されるバーンオフ時の加熱
電流の電圧値を、測定動作時に比較して低い状態
に切換え設定する。すなわち、バーンオフに伴う
長時間加熱に際して、感温素子１７が焼損される
ことを効果的に防止するようにしているものであ
る。

このようにして感温素子１７に対するバーンオ
フ時の加熱電流供給時間幅が設定されるものであ
るが、例えば何らかの障害によつてエンジン制御
ユニツトから与えられるバーンオフ指令信号の時
間幅が非常に大きい状態となるおそれがある。し
かし、上記のように構成しておけば、アンド回路
４６の出力信号はモノマルチバイブレータ４５か
らの出力パルス信号の時間幅で決定されるように
なり、通電開始信号がまだ続く状態であつたとし
ても、アンド回路４６の出力信号はモノマルチバ
イブレータ４５の出力によつて時間制限される。
したがつて、感温素子１７に対して不要に長時間
範囲でバーンオフ加熱電流が供給されるようにす
る状態は確実に防止され、感温素子１７の保護動
作が実行されるものである。

尚、上記モノマルチバイブレータ４２およびフ
リツプフロツプ回路４４は、通電開始信号の立ち
下がりに対応してリセツト制御され、初期設定さ
れるようになつている。

また、上記実施例ではモノマルチバイブレータ
４５によつて、バーンオフ時の通電時間をT3に
制限しているものであるが、バーンオフ通電時間
が一定でよい場合には、アンド回路４６およびフ
リツプフロツプ回路４４を省略して、アント回路
４３の出力信号を直接モノマルチバイブレータ４
５に対してトリガ入力信号として供給し、このバ
イブレータ４５の出力信号を直接オア回路３６お
よびトランジスタ４７のベースに対して供給する
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、空気流中に設
定される感温素子を、長時間加熱電流の供給され
るバーンオフ指令状態で、この感温素子を焼損か
ら確実に保護する状態でバーンオフ動作が実行さ
れるものであり、特に必要以上に長時間の加熱電
流の供給状態が防止される状態にされ、内燃機関
のの制御システム等に対して効果的に使用できる
ようになる。また、この測定装置にあつては、通
常の測定動作時における同期信号と、バーンオフ
指令信号とを同じ通電開始信号として取り扱うこ
とのできるものであり、信号ラインの省略等も効
果的に実行され、例えば自動車用のエンジン制御
システムに利用して、自動車に対して搭載する場
合にも大きな効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明関係するエンジンの制御シス
テムを説明する構成図、第２図および第３図はそ
れぞれ上記システムで使用される空気流量測定装
置を構成する感温素子の構成例を示す図、第４図
はこの発明の一実施例に係る空気流量測定装置を
説明する構成図、第５図は上記測定装置の測定動
作状態を説明する信号波形図、第６図は同じくバ
ーンオフ動作状態を説明する信号波形図である。 １１……エンジン、１３……吸気管、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、３９……トランジスタ（加熱電流制御）、
３５，４２，４５……モノマルチバイブレータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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特性を有する感温素子と、
   流量測定動作に対応する周期的な周期信号に対し
   てバーンオフ制御に対応する時間幅を有するバー
   ンオフ指令信号を含む状態の通電開始信号で上記
   感温素子に対して測定時基準電圧に設定される加
   熱電流を供給する手段と、上記加熱電流の供給さ
   れる感温素子の温度上昇状態に対応して上記加熱
   電流時間幅を設定する手段と、この設定される加
   熱電流時間幅に相当するパルス状信号を測定出力
   信号として出力する手段と、上記通電開始信号の
   時間幅を監視してその時間幅が設定される判別時
   間幅を越える状態でバーンオフ指令信号を判別検
   出する手段と、このバーンオフ指令信号の判別検
   出状態でバーンオフの最大時間幅を設定するバー
   ンオフ制限時間設定手段と、この手段の設定時間
   内で上記通電開始信号のバーンオフ指令信号の範
   囲内で上記感温素子に対して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。