JPH0522848B2 - - 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の検出手段として
使用される吸気管等に設置される熱式の空気流量
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。このよ
うな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、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流量検出手段が存在す
る。

このような内燃機関の運転状態監視手段として
使用される空気流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、この測
定装置は加熱制御される温度抵抗特性を有する感
温素子が使用されるもので、この感温素子を吸気
管の中に取付け設定するものである。

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
素子に対して汚ごれが付着する状態となり、この
ため感温素子の熱伝導率が低下する状態となる。
したがつて、この感温素子の温度変化状態に対応
して空気流量を測定する場合、上記汚物の付着に
よつて測定出力に誤差が生ずるようになり、空気
流量としての機能が著しく低下するようになる。

このような点を改善する手段として、例えば特
開昭54−76182号公報に示されるように、感温素
子を一時的に例えば800〜1000℃程度の高温状態
に加熱設定し、感温素子に対して付着する異物を
焼却するバーンオフを実行することが考えられて
いる。しかし、このようなバーンオフ制御に際し
て、感温素子に対しての加熱量が許容限界を越え
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、この測定装置の機能が著しく損
われるようになる。また、このようなバーンオフ
を実行制御するためには、その制御のための信号
ラインが必要となるものであり、例えば自動車用
のエンジン制御システムに対して使用する場合
に、このシステムと測定装置との間に上記バーン
オフのための特別の信号ラインを設ける必要が生
じ、エンジンに対する搭載上の制約に対して影響
する状態となる。

［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、感温素子に対して付着する異物を効果的に焼
却除去させるバーンオフの制御を、感温素子の焼
損等の障害を発生することなく安全且つ効果的に
実行させるようにすると共に、上記バーンオフ制
御の指令信号を特別の信号ラインを使用すること
なく、簡単に搭載設定できる構成とすることがで
き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、この発明に係る熱式空気流量測定装
置は、測定空気流中に設定される温度抵抗特性を
有する感温素子に対して、周期的に設定され加熱
同期信号にによる通電開始信号に基づき基準電圧
設定される加熱電流を供給し、この加熱電流によ
る感温素子の特定温度状態までの温度上昇を検知
して、この特定温度までの上昇検出状態で上記加
熱電流を断つようにする。そして、感温素子に対
する加熱電流を空気流量に対応して時間幅の設定
されるパルス状電流とされるようにする。また、
バーンオフ制御を行なう場合は、上記通電開始信
号を上記測定加熱制御の場合の加熱電流時間幅よ
りも大きい時間幅のバーンオフ指令信号によつて
構成し、この指令信号の存在する間感温素子に対
して加熱電流を連続的に供給設定する。そして、
さらに感温素子の温度が上記空気流量測定時の温
度より高い焼却温度状態となる状態を検出する手
段を設け、この温度上昇検出状態で上記感温素子
に対する加熱電流の電圧値が、低い状態に設定さ
れるように基準電圧を制御するものである。

［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１
５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１
７が配置設定されている。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２０
ａ，２０ｂ、……に対して、燃料噴射時間設定信
号として供給し、こ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
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図は上記のようにエンジン制御システムに
対して効果的に使用される空気流量検出装置１６
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に感温素子１７が固定設定さ
れており、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
度抵抗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。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となる感温素子１７およ
び３０それぞれと抵抗３１および３２それぞれと
の接続点ＡおよびＢは、コンパレータ３３の入力
端子部分に接続して、感温素子１７の温度変化状
態を検出するように構成する。具体的には、感温
素子１７の温度が空気温度に対して特定される温
度状態まで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されている。

このように感温素子１７の温度状態を監視する
コンパレータ３３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。ここで、こ
のフリツプフロツプ回路３４は制御端子３５から
の通電開始信号の立上がりに対応してセツト制御
されるもので、このフリツプフロツプ回路３４は
レベルトリガ型に構成され、セツト指令がハイレ
ベルである状態ではリセツト入力に関係なくセツ
ト状態が保持されるもので構成する。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３６を介して出力端子３
７から測定出力信号として取出すものであり、ま
たアンプ３６からの出力信号はトランジスタ３８
のベース電極に対して供給し、フリツプフロツプ
回路３４のセツト状態でトランジスタ３８がオン
状態に制御されるようにする。

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して電源を供給制御するも
ので、このトランジスタ３８のオン状態で感温素
子１７に対して加熱電流が供給設定されるように
なる。すなわち、フリツプフロツプ回路３４に対
して通電開始信号が供給され、このフリツプフロ
ツプ回路３４がセツトされてから、感温素子１７
の温度が上昇してフリツプフロツプ回路３４がリ
セツト制御されるまでの間、感温素子１７に対し
て加熱電流が供給される。

ここで、上記通電開始信号は、空気流量測定状
態で例えばエンジン１１の特定回転角に対応して
発生される短いパルス幅の回転同期信号によつて
構成される。したがつて、フリツプフロツプ回路
３４は上記同期信号に対応してセツトされ、感温
素子１７の温度上昇に対応してリセツトされるも
ので、上記感温素子１７に対する加熱電流の時間
幅は、感温素子１７の温度変化、すなわち感温素
子１７に作用する空気流による放熱効果に対応す
る状態となるものであり、この加熱電流幅は吸気
管１３内の空気流量に対応する状態となる。

上記トランジスタ３８のベースに対しては、上
記ブリツジ回路に対して供給される加熱電流の電
圧値、および基準電源３９からの基準電圧とが供
給される差動アンプ４０からの出力信号が制御電
圧として供給されている。この差動アンプ４０を
含む回路は、基準電圧設定される定電圧設定回路
を構成するもので、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圧を基準設定する
ものである。

また、上記ブリツジ回路の感温素子１７と抵抗
３１の直列回路に対して平行になるようにして、
固定抵抗４１および４２の直列回路が接続設定さ
れているもので、この抵抗４１および４２の接続
点であるＣ点の電圧信号は差動アンプ４３に対し
て供給する。この差動アンプ４３に対しては、上
記感温素子１７と抵抗３１の接続点であるＡ点の
電圧信号も供給されているもので、この差動アン
プ４３はＡ点の電位が上記Ｃ点の電位より高い状
態で、正の出力信号が発生されるよう差動動作を
するものである。そして、この差動アンプ４３か
らの出力信号は、上記定電圧設定回路を構成する
トランジスタ３８のベース電極に対して、差動ア
ンプ４０からの出力信号に重畳する状態で結合す
る。ここで、抵抗４１および４２の値は、上記Ｃ
点の電位が感温素子１７の温度が付着する異物の
焼却温度に達した状態でのＡ点の電位と等しくな
るように設定されている。上記差動アンプ４０お
よび４３は例えばオープンコレクタ型に構成され
ており、低い方の出力電圧がトランジスタ３８に
加わるようにされる。

すなわち、上記のように構成される測定装置に
おいて、通常の測定動作状態にあつては、制御端
子３５に結合される通電開始信号は例えばエンジ
ン１１の回転に同期する第５図のＡに示すような
短いパルス幅の通電同期信号で構成され、この信
号でフリツプフロツプ回路３４がセツト制御され
る。そして、このフリツプフロツプ回路３４のセ
ツトに対応してトランジスタ３８がオン状態に設
定され、感温素子１７を含むブリツジ回路に対し
て加熱電流が供給されて、感温素子１７の温度か
第５図のＢに示すように上昇するようになる。こ
の場合の感温素子１７の温度上昇速度は、吸気管
１３内の空気流量に対応する状態となり、空気流
量が大きい状態ではその空気流による放熱効果に
よつて、感温素子１７の温度上昇速度が遅くなる
ものである。また、空気流量が大きければ、冷却
速度も速くなるものであり、加熱開始の温度は低
い状態となる。したがつて、加熱開始から終了ま
での時間は長い状態となる。

このような感温素子１７の温度上昇に対応し
て、感温素子１７の抵抗値が上昇するように変化
するもので、感温素子１７の温度が上昇してＡ点
の電位がＢ点の電位より小さくなる状態で、すな
わち上記Ｂ図で示すようにＣ点の基準電位にＡ点
電位が達する状態で、コンパレータ３３出力が立
上がり、フリツプフロツプ回路３４をリセツト制
御するようになる。したがつて、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
てトランジスタ３８がオン・オフ制御され、感温
素子に対する加熱電流を時間幅制御されるパルス
状態に断続制御するようになる。また、出力端子
３７からの出力信号は、第５図のＣに示すように
上記加熱電流に対応する状態の矩形パルス状信号
となり、そのパルス幅が測定空気流量に対応する
ようになる。この出力信号は、例えば上記パルス
幅をクロツク信号で計数することによつて、その
ままデイジタルデータとして使用することができ
るようになるもので、コンピユータ等で構成され
る制御ユニツトに対して、特にＡ／Ｄ変換を施す
ことなくそのまま使用できるものである。

ここで、Ａ点の電位は第５図のＤ破線で示すＣ
点の電位に対して実線で示すようになるもので、
差動アンプ４３の出力信号は同図のＥに破線で示
すようになる。この場合、差動アンプ４０の出力
信号は上記Ｅ図に実線で示す状態にあり、トラン
ジスタ３８のベース電極に対しては、その低い方
の電位の信号が優先して作用し、感温素子１７に
対する加熱電流の電圧を基準設定するようにな
る。

感温素子１７に対して異物が付着する状態とな
つた時は、前述したようにバーンオフ制御を実行
するものであるが、このバーンオフ制御は例えば
エンジン制御ユニツト１８において監視して実行
するもので、例えばエンジン１１の停止状態で実
行する。このバーンオフを行なう時は、通電開始
信号がバーンオフ指令信号で構成されるようにな
るもので、この指令信号は第６図Ａに示すように
充分な焼却時間を設定する時間幅の大きい信号で
構成される。

このバーンオフ指令信号が立上がる状態となる
と、その立上がりに対応して上記測定動作時と同
様にフリツプフロツプ回路３４がセツトされ、感
温素子１７に対する加熱電流が立上がる。そし
て、感温素子１７の温度が同図のＢに示すように
上昇するようになるもので、その温度は加熱時間
の経過と共に上昇して、上記測定時の温度を越え
て付着物の焼却温度まで上昇する。この場合、感
温素子１７の温度の上昇に伴つてＡ点の電位が低
くなつてコンパレータ３３から出力信号が発生さ
れる状態となるが、フリツプフロツプ回路３４は
レベルトリガ型に構成され、今だ通電加熱信号が
継続する状態にあるため、このフリツプフロツプ
回路３４はセツト状態に保持され、加熱電流は継
続供給されるようになり、出力端子３７からの出
力信号はＣ図に示すようになる。

そして、感温素子１７の温度が上記焼却温度状
態まで達する状態となると、Ａ点の電位とＣ点の
電位とが一致する状態となり、差動アンプ４３出
力は第６図Ｄに示すようになり、差動アンプ４０
の出力信号よりも低い状態となつて、この差動ア
ンプ４３の出力信号がトランジスタ３８を制御
し、感温素子１７の温度が上記焼却温度状態に保
たれるように加熱電流、電圧を制御するようにな
るものである。第６図Ｅはトランジスタ３８のベ
ースに対する制御信号の状態を示している。

すなわち、このバーンオフを行なう場合は、空
気流量測定動作時に比較して充分長い時間範囲で
感温素子１７に対して加熱電流を供給し、感温素
子１７を焼却温度状態まで温度上昇させるもので
ある。この場合のバーンオフ指令信号の時間幅
は、感温素子１７に対して付着する異物の焼却に
適する時間幅に設定されるものであるが、何らか
の理由によつてその時間幅が必要以上に延びた場
合、また通常の計測中に同期信号レベルがハイレ
ベルになつたままとなつた場合、感温素子１７お
よびその支持部材が焼損するおそれがある。しか
し、上記の装置にあつては、感温素子１７の温度
が焼却温度状態に達した後は、感温素子１７に対
する加熱電流電源が制御される状態となり、感温
素子１７の温度を異物焼却に適する温度状態に制
御する動作が実行され、感温素子１７を焼損から
確実に保護するようになるものである。

［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
して付着する異物を効果的に焼却処理することが
でき、空気流量を安定した精度で測定するように
保守することのできるものであり、特にこの焼却
動作はバーンオフ指令信号が長い状態となつて
も、感温素子を確実に保護する状態で実行するよ
うになるものである。また、この異物を焼却する
ためのバーンオフ指令信号は、通常の測定動作の
ための同期信号と共に共通の制御端子から供給で
きる状態となるものであり、例えば自動車用エン
ジンの制御システムと共に搭載するような場合
に、大きな効果を発揮す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図および第６図はそれぞれ
上記実施例の測定動作時およびバーンオフ時の制
御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、３８……トランジスタ、４０，４３……
差動アンプ、４１，４２……抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空気流通路に対して設定された加熱電流によ
   つて加熱制御される温度抵抗特性を有する感温素
   子と、流量測定動作時に対応する周期的な同期信
   号に対してバーンオフ制御を実行できる時間幅を
   備えたバーンオフ指令信号が含まれる状態の通電
   開始信号で上記感温素子に対して基準電圧設定さ
   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
   信号が上記測定時の加熱電流時間幅より長い時間
   幅のバーンオフ指令信号の状態で上記感温素子に
   対してそのバーンオフ指令信号で設定される時間
   幅で加熱電流を供給設定する手段と、上記感温素
   子がこの感温素子に対しての付着物を焼却するに
   適する温度状態までの温度上昇を検出する手段
   と、この感温素子の温度上昇の検出によつて上記
   感温素子に対する加熱電流の電圧値を上記測定時
   の基準電圧よりも低い状態に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。