JPH0578665B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、熱式の空気流量測定装置を利用し
て、機関の運転状態の検出信号の１つである吸入
空気流量検出信号を出力する内燃機関の制御装置
に関する。

［発明の背景技術］ 内燃機関を電子的に検出する場合、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
入空気流量の検出装置が存在する。この空気流量
検出装置としては、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、感温素子に対する付着物を感温素子発
熱温度を上昇させることによつて焼却することが
考えられる。例えば、特開昭54−76182号公報に
示されるように感温素子の接続されるブリツジ回
路を構成する抵抗の値を変更してこのブリツジ回
路の平衡条件を変化させ、感温素子の設定発熱温
度を変えるように制御するものである。しかし、
このような手段は測定ブリツジ回路の構成素子の
定数を変化させることになり、専用の回路や信号
線が必要な状態となるもので、ノイズ発生等の不
安定要素の与える影響が大きな問題となるもの
で、測定精度にも影響が及び状態となる。

［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、熱式の空気流量検出装置を機関制御のための
機関運転状態の検出手段として用いるようにした
場合、この検出装置を構成する感温素子に対して
付着物が存在する状態でこの付着物を焼却するバ
ーンオフ時に、感温素子の接続設定されるブリツ
ジ回路の平衡条件を変更することなく、感温素子
に対する付着物の焼却処理が実行され、且つこの
バーンオフ状態において上記感温素子を焼損状態
から確実に保護することができるようにして、常
に運転状態に正確に対応した例えば燃料噴射量等
の機関制御が実行されるようにする内燃機関の制
御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、この発明に係る内燃機関の制御装置
にあつては、その機関の運転状態を検出するため
の吸入空気流量の検出手段を熱式の空気流量検出
装置で構成し、この検出装置を構成する感温素子
に対して、空気流量検出動作状態で周期設定され
る状態でパルス状の加熱電流を供給し、そのパル
ス幅が空気流量状態で変化するように構成すると
共に、バーンオフ指令状態で周期設定されるパル
ス状加熱電流のパルス幅を上記検出動作時に比較
して充分長い状態にデユーテイ設定し、感温素子
の加熱温度がその付着物の焼却が実行される高い
温度状態に設定されるようにしたものである。

［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図は内燃機関の制御装置、例えば自
動車用のエンジン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、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、こ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図は上記のような内燃機関の制御装置にお
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
検出装置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。

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、例えばエ
ンジン１１の回転に同期した回転速度検出装置１
９からの回転同期信号等による加熱開始指令信号
によつてセツト制御される。すなわち、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
３７からの基準電圧の供給される差動アンプ３８
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３８の出力信号によつて上記
トランジスタ３６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。

すなわち、上記のように構成される装置にあつ
て吸気管１３を流通する空気流量を測定検出する
場合に、エンジン１１の回転に同期する信号が第
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３６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
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電圧
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
るようになるものである。

第６図は上記フリツプフロツプ回路３４に対す
る加熱開始信号を供給するエンジン制御ユニツト
１８の加熱開始信号発生部分の構成例を説明する
もので、上記内燃機関の制御装置の回転速度検出
装置１９からの検出信号に基づき、同期信号発生
回路４０で、エンジン１１の特定さる回転角に対
応した回転同期信号を発生する。そして、この同
期信号発生回路４０からの発生信号は、アンド回
路４１およびオア回路４２を介して加熱開始信号
として出力されるようにする。

また、上記のような通常の空気流量測定動作に
対して、感温素子１７に対して付着する付着物を
焼却するバーンオフ制御を実行する場合には、例
えば前記エンジン制御ユニツト１８から特定され
る周期で、あるいは手動のスイツチ操作でエンジ
ン１１の停止時に対応してバーンオフ指令信号が
発生される。

さらに、バーンオフ制御状態での加熱周期を設
定する加熱周期信号発生回路４５が設けられてい
るもので、この回路４５からの例えばトリガパル
ス状の同期信号はオア回路４６を介してワンシヨ
ツト回路４７に供給され、この回路４６から特定
されるパルス幅のデユーテイ設定されたパルス状
信号が発生されるようにする。そして、この発生
パルス信号はアンド回路４８を介して上記オア回
路４２に対して供給する。ここで、上記アンド回
路４８に対しては、バーンオフ指令信号をゲート
信号として供給し、アンド回路４１に対してはイ
ンバータ４４によつて上記バーンオフ指令信号を
反転した信号をゲート信号として供給する。上記
オア回路４６に対しては、上記同期信号発生回路
４０からエンジン回転に同期する信号を供給す
る。

すなわち、バーンオフ制御を実行しない通常の
空気流量測定状態の時は、バーンオフ指令信号が
存在しないものであるため、アンド回路４１に対
してゲート信号が与えられ、同期信号発生回路４
０からのエンジン回転を同期した信号が、加熱開
始信号としてオア回路４２から取り出されて、上
記したような空気流量の検出測定動作が実行され
るものである。

これに対して、バーンオフ制御状態では、上記
バーンオフ指令信号が立上がるものであり、アン
ド回路４８に対してゲート信号を与え、またアン
ド回路４１に対するゲート信号を断つて上記エン
ジン回転に対応する加熱開始信号の出力が停止さ
れる状態とされる。したがつて、この状態では加
熱周期信号発生回路４５からの周期信号に対応し
て発生されるワンシヨツト回路４７からのデユー
テイ設定されたパルス状の信号がアンド回路４８
から取り出され、この信号がオア回路４２を介し
て加熱開始信号として出力され、前記フリツプフ
ロツプ回路３４に対してセツト指令信号として供
給されるようになる。すなわち、感温素子１７が
上記デユーテイ設定されたパルス状信号に対応し
た加熱電流によつて加熱制御されるようになるも
ので、このパルス状信号のパルス幅を上記測定検
出時の感温素子１７に供給される加熱電流幅より
充分に大きく設定することにより、感温素子１７
は空気流量測定時に比較して充分に高温状態まで
加熱制御され、不要付着物を焼却するようにな
る。

第７図は上記のように構成される装置の通常の
空気流量検出動作状態、およびバーンオフ指令に
よる付着物焼却動作状態を対比して示すもので、
Ａは感温素子１７の温度状態を示しており、空気
流量検出の制御状態の温度は、約170℃の状態に
設定制御されるようになつている。これに対し
て、焼却状態では、約800℃に設定されるように
するものである。また、Ｂはこのように加熱制御
される感温素子１７に対する印加電圧の状態を示
すもので、この印加電圧はＣ図の加熱開始信号、
およびＤ図に示すコンパレータ３３の出力状態に
よつて設定制御される。ここで、加熱電流制御幅
を設定するフリツプフロツプ回路３４は、レベル
トリガ型のものを用いるもので、そのセツト端子
に対する信号がハイレベルの状態では、常にセツ
ト状態に保持されているものである。

すなわち、エンジン１１の停止時に感温素子１
７に対する付着物の焼却を実行するものとする
と、エンジン制御ユニツト１８の上記第６図に示
したような回路部分から、有効レベル3ms、無効
レベル2msのパルス信号が発生され、この信号に
よつてフリツプフロツプ回路３４は、上記有効レ
ベル期間中ではコンパレータ３３の出力に関係せ
ずセツトされ、感温素子１７に対してその間加熱
電流が供給されてその温度が上昇する。

この場合、上記有効期間の設定される信号、す
なわちバーンオフ指令信号は、加熱間隔信号とし
て設定されるようになるものであり、空気流量検
出装置に対してはこのバーンオフ制御のために特
別の配線等の構成は不要であり、バーンオフ制御
用の特別の回路構成は不要である。そして、第６
図に示した制御手段をエンジン制御ユニツトを構
成するマイクロコンピユータによつて設定するよ
うにすれば、前回バーンオフ時からの走行距離に
応じた焼却温度を容易に可変設定することがで
き、さらにバーンオフの初期温度を高く、徐々に
低くなるように制御して感温素子１７に関係する
周辺部品を熱から保護したり、また焼却時間の短
縮等の状況に応じた焼却制御が可能とされるもの
である。

尚、上記バーンオフ制御を実行する場合の加熱
電流の幅は、大きい程感温素子１７を構成する抵
抗素子Rhは高温に加熱制御されるもので、この
感温素子１７の温度Tbは加熱信号のデユーテイ
比によつて定まり、次の式で表現される。

（V²／Rh）・Ｄ＝Ｃ・hA（Tb−Ta） ここで、Ｖ：感温素子１７の両端の電圧、Ｄ：
加熱パルスデユーテイ比、ｈ：熱伝達率、Ａ：感
温素子１７の伝熱面積、Ta：流体（空気流）温
度、Ｃ：比例定数。

尚、これまでの説明ではバーンオフ指令はエン
ジン１１の停止時に発生する状態で説明したが、
このバーンオフ制御はエンジン１１の運転状態に
おいて、例えばアイドリング運転時に実行するよ
うにしてもよいものである。このような場合、特
に加熱周期信号発生回路４５からの信号に対応し
て、バーンオフ信号を発生するようにする必要は
無く、エンジン回転に対応する同期信号発生回路
４０からの信号にもとずいてバーンオフ加熱開始
信号を発生するようにしてもよい。すなわち、第
６図においてオア回路４６を介して同期信号発生
回路４０からの信号を取り出し、ワンシヨツト回
路４７を駆動制御するようにすればよいものであ
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
して付着物が存在する状態でのバーンオフ制御に
際して、上記感温素子の接続設定されるブリツジ
回路に対して平衡条件を変更させることなく、上
記付着物の焼却処理を実行することができるもの
であり、またこのバーンオフ時に上記感温素子を
焼損等の障害から確実に保護することができるも
ので、内燃機関の電子的な制御を安定して信頼性
の高い状態で実現させるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る内燃機関の
制御装置を説明する構成図、第２図および第３図
はそれぞれ上記制御装置で使用される空気流量検
出装置を構成する空気流量センサの感温素子部分
の構成を説明する図、第４図は上記空気流量検出
装置を説明する構成図、第５図は上記検出装置の
動作状態を説明する信号波形図、第６図は上記検
出装置に対する加熱開始信号の発生手段を説明す
る構成図、第７図はバーンオフ指令状態における
加熱信号発生状態を通常の空気流量検出状態と対
比して示す信号波形図である。 １１……エンジン、１６……空気流量検出装
置、１７……感温素子、１８……エンジン制御ユ
ニツト、１９……回転速度検出装置、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、３６……トランジスタ（加
熱電流制御）、４５……加熱周期信号発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の吸気管に対して設けられた電気的
   に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電
   流の加熱パルス幅を設定する手段と、上記加熱パ
   ルス幅に相当する信号を上記内燃機関の制御用の
   吸入空気流量測定信号として出力する手段と、上
   記機関の所定の状態で上記空気流量と関係の無い
   加熱パルス幅を設定しこの加熱パルス幅の設定さ
   れる加熱電流によつて上記感温素子を加熱制御す
   る手段とを具備し、この加熱制御手段では、上記
   測定制御状態よりその加熱パルス幅を長く設定し
   て上記感温素子の温度を上昇設定するようにした
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 ２ 上記感温素子を加熱制御する手段の所定の状
   態は、上記機関の停止状態に対応して設定され、
   感温素子の温度上昇状態でバーンオフ制御が実行
   されるようにした特許請求の範囲第１項記載の内
   燃機関の制御装置。