JPH0578668B2 - - Google Patents

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JPH0578668B2
JPH0578668B2 JP59121519A JP12151984A JPH0578668B2 JP H0578668 B2 JPH0578668 B2 JP H0578668B2 JP 59121519 A JP59121519 A JP 59121519A JP 12151984 A JP12151984 A JP 12151984A JP H0578668 B2 JPH0578668 B2 JP H0578668B2
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air flow
flow rate
engine
sensing element
signal
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Masumi Kinugawa
Norio Oomori
Tomoaki Abe
Katsunori Ito
Susumu Akyama
Juji Hirabayashi
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NipponDenso Co Ltd
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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
    • F02D41/187—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
    • 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
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/263—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the program execution being modifiable by physical parameters

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、吸入空気流量の検出手段を、マイ
クロコンピユータ等による電子的制御により効果
的に使用できるように改良した内燃機関の制御装
置に関する。
［発明の背景技術］ 内燃機関を電子的に運転制御する場合、この機
関の運転状態を常に監視する必要のあるものであ
り、この運転状態の監視手段の１つとして吸入空
気量の監視手段が存在する。この吸入空気量の監
視手段としては、吸気管の中に取付け設定される
ようにする空気流量検出装置が用いられるもので
あるが、このような空気流量の検出装置として、
例えば熱式の空気流量検出装置を用いることが知
られている。この検出装置は、吸気管の中に設定
される発熱制御される感温素子を含んで構成され
るもので、この感温素子の温度の変化状態を観測
することによつて、吸気管の中の空気流量を測定
検出するものである。
すなわち、温度抵抗特性を有する感温素子を、
アナログ的に制御される電流によつて一定温度状
態に加熱制御して、空気流量に対応して上記感温
素子から放熱される熱量を、感温素子の抵抗変化
によつて検出測定するようにしているものであ
る。具体的には、感温素子に流れる電流値の変化
によつて、吸気管の中に流れる空気流量が測定さ
れるようになる。
したがつて、このような空気流量検出装置を内
燃機関の制御装置に対して用いるようにする場
合、この制御装置が通常マイクロコンピユータに
よつて構成されるようになつているものであるた
め、上記電流値に対応する測定信号をデイジタル
信号に変換して用いるようにするものである。す
なわち、非常に高精度のＡ／Ｄ変換回路を必要と
するようになるもので、この種機関の制御装置の
構成を繁雑なものとしている。
［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、吸入空気量を例えばマイクロコンピユータに
おいて直接的に使用できるような状態で測定検出
することができるようにして、マイクロコンピユ
ータ等を用いて制御システムの構成を充分に簡易
化した状態に構成することができ、例えば燃料噴
射量の演算制御が単純化して実現できるようにす
る内燃機関の制御装置を提供しようとするもので
ある。
また、この発明にあつては、特に高負荷運転状
態における吸入空気流の状態に対応して、吸入空
気流量を確実に計測検出させるようにして、内燃
機関の制御が高精度に実行されるようにすること
を目的としている。
［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
は、吸気管の中に温度抵抗特性を有する感温素子
を設定するものであり、この感温素子に対して内
燃機関の1/2燃焼周期に対応した通電開始信号に
それぞれ対応して加熱電流を供給設定させる。そ
して、この加熱電流によつて発熱制御される感温
素子の特定温度状態までの温度上昇を検知して上
記加熱電流を断ち、この加熱電流の時間幅から空
気流量を測定するようにするもので、１燃焼周期
に対応する２つ空気流量情報信号の平均値、およ
びこの２つの空気流量情報信号の差から、測定空
気流量情報信号に対する補正値を算出する。そし
て、上記測定検出空気流量情報信号を上記補正値
に対応して補正演算し、燃料噴射量等の制御演算
のために用いられるようにするものである。
［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、運転状態に対応して燃料噴射
量等を電子的に制御するエンジン１１の制御系を
示しているもので、エアフイルタ１２からの吸入
空気流は、吸気管１３を介して吸入され、アクセ
ルペダル１４で駆動されるスロツトル弁１５を介
して上記エンジン１１の各気筒に対して供給され
るようになつている。そして、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を取付け設定する。この感温素子
１７としては、電流によつて発熱制御され、その
温度によつて抵抗値が変化する温度抵抗特性を有
する例えば白金線等のヒータによつて構成され
る。
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るエンジ
ン制御ユニツト１８に対して供給されるものであ
り、この制御ユニツト１８からの指令によつて上
記感温素子１７が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検
出装置１９からの検出信号、特に図示してないが
エンジン１１の冷却水温検出装置からの検出信
号、排気温度検出信号、空燃比検出信号等が運転
状態検出信号として供給設定されている。そし
て、これら検出信号に基づきその時のエンジン１
１の運転状態に適合した燃料噴射量を算出し、エ
ンジン１１の各気筒それぞれに対応するユニツト
インジエクタ２０ａ，２０ｂ，……に対して、燃
料噴射時間幅信号として供給する。この場合、燃
料噴射量を設定する信号は、時間幅の設定される
パルス状信号とされるもので、この時間幅に相当
するデータは一旦各気筒に対応して設けられるレ
ジスタ２１ａ，２１ｂ，……に対して記憶設定し
て安定化し、その記憶時間幅でインジエクタ２０
ａ，２０ｂ，……を開弁制御して燃料噴射量が設
定制御されるようにしているものである。
上記エンジン１１の各気筒に対してそれぞれ設
けられるインジエクタ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から取出される燃料が、分配器２４を介して
結合されている。ここで、分配器２４に供給され
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るようになつているもの
で、上記インジエクタ部の開弁時間によつて燃料
噴射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を介して各気筒に対してそれぞれ設けられる
点火コイル２８ａ，２８ｂ，……に対して点火信
号を分配供給するようにしている。
第２図は上記のようにエンジン制御システムに
おいて使用される空気流量検出装置１６の感温素
子１７の構成を示しているもので、セラミツクボ
ビン１７１に対して温度抵抗特性を有する抵抗線
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１７
３，１７４を突設し、このシヤフト１７３，１７
４をピン１７５，１７６によつて支持するように
構成するもので、このピン１７５，１７６から上
記抵抗線１７２に対して加熱電流が供給されるよ
うになつている。
第３図は上記感温素子１７の他の構成例を示す
もので、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１７
７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に接続される配線１７９ａ，１７９ｂ
を形成するものである。
第４図は上記のようにして使用される空気流量
検出装置の回路構成を示すもので、吸気管１３の
内部には上記感温素子１７と共にさらに補助感温
素子３０が固定設定される。この補助感温素子３
０は感温素子１７と同様に構成されるもので、吸
気管１３内の空気温度を検出するものである。こ
の感温素子１７および３０は、固定の抵抗３１お
よび３２ｓ共にブリツジ回路状態に接続設定され
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に対して接続し、感温素子１７の
温度が吸気管１３内の空気温度に対して特定され
る温度状態まで上昇したときに、コンパレータ３
３から出力信号が発生されるようになつている。
そして、このコンパレータ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、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、この通
電開始信号は、例えばエンジン１１の回転状態に
同期する状態で発生されるパルス信号によつて構
成される。
そして、このフリツプフロツプ回路３４のセツ
ト時出力信号は、バツフアアンプ３５を介してパ
ルス時間幅の設定される出力信号として取出すも
のであり、またトランジスタ３６のベースを制御
して感温素子１７を含むブリツジ回路に対する電
流をパルス状に断続制御するようにしている。こ
の場合、基準電源３７および差動アンプ３８によ
つて、上記ブリツジ回路に供給されるパルス状電
源電圧を基準設定するようにしている。
すなわち、エンジン１１の回転状態に対応して
通電開始信号が第５図のＡに示すように発生され
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
力信号が同図のＢに示すように立上がる。そし
て、この信号によつてトランジスタ３６がオン状
態に制御され、感温素子１７に対して加熱電流を
供給設定するようになり、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、その温度が補助感温素子３０によつて検出さ
れる空気温度に対して特定される温度状態まで上
昇すると、コンパレータ３３からの出力信号が同
図の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
定の状態にある時は、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
応する状態となるものである。
ここで、吸気管１３に流れる空気流の状態を見
ると、低負荷の状態では第６図のＡに示すように
なり、また中負荷の状態では同図のＢに示すよう
になる。その図において、実線は１点火周期毎に
変化する空気流量の状態を示すものであり、破線
は検出空気量の表示の状態を示している。しか
し、高負荷状態となると第６図のＣに示すように
エンジン１１の吸気脈動の逆流成分が生ずるよう
になり、この逆流成分が感温素子１７において正
常な空気流成分と同等の状態で検出されるように
なる。したがつて、例えば１点火周期に対応する
状態で通電開始信号を発生させ、加熱電流を制御
するようにすると、上記逆流成分が測定誤差とし
て検出され、真の平均空気量との間に誤差分が存
在するようになる。
したがつて、上記空気流量検出装置１６にあつ
ては、通電開始信号を１点火周期すなわち１燃焼
周期の1/2の周期で発生させるようにする。具体
的には、４気筒エンジン１１の場合には、このエ
ンジン１１の90℃Ａ毎に通電開始信号が発生され
るようにする。したがつて、このような通電開始
信号に対応する検出信号の表示状態は、吸気管１
３内の空気流量の脈動に対して第７図のＡ〜Ｃに
それぞれ破線で示すようになる。このＡ〜Ｃ図
は、それぞれ第６図の場合と同様に低負荷状態、
中負荷状態、および高負荷状態にそれぞれ対応す
る。
エンジン制御ユニツト１８においては、上記の
ような空気流量検出信号に基づき算出されるエン
ジン１１の１回転当りの空気流量（Ｇ／Ｎ）を用
いて、例えば燃料噴射量、点火時期等を算出して
いる。
第８図はこのような制御ユニツト１８において
使用される空気流量情報信号（Ｇ／Ｎ）を導出す
る手段の流れの状態を示しているもので、エンジ
ン１１の90℃Ａ毎に空気流量演算割込み処理が実
行される。そして、まずステツプ101において高
速入力カウンタによつて、上記空気流量検出装置
１６からの出力パルス状信号のパルス時間幅Ｔを
計測し読取る。そして、次のステツプ102におい
て、この時間幅Ｔを読取つた周期が、エンジン１
１の１点火周期に対応するものであるか否かを判
断する。この場合、上記したように通電開始信号
の発生される検出周期は1/2点火周期毎に設定さ
れるものであるため、点火周期に対応する場合
と、そうでない場合とが交互に存在する。このス
テツプ102で点火周期と判別されたときにはステ
ツプ103に進み、また点火周期でないと判別され
た場合にはステツプ104に進む。そして、上記空
気流量検出信号にとなる時間幅Ｔから、ステツプ
103ではその検出周期に対応するエンジン１回転
当りの空気流量（Ｇ／Ｎ）iを算出し、またステツ
プ104ではそのまま（Ｇ／Ｎ）を算出する。ここ
で、上記時間幅Ｔに対する空気量Ｇと回転数Ｎと
の関係は、 Ｔ∝（α＋β√）／Ｎ で表現される状態にあり、（Ｇ／Ｎ）は時間幅Ｔ
と回転数Ｎより２次元マツプから読取ることがで
きるものである。そして、ステツプ104で算出さ
れた（Ｇ／Ｎ）はそのままメモリに対して格納さ
れ、この割込み処理が終了される。
また、ステツプ103で得られた（Ｇ／Ｎ）iは、
ステツプ105でその前の検出周期で得られた
（Ｇ／Ｎ）i-1と加算して、その平均空気流量情報
信号（Ｇ／Ｎ）nを求める。ここで使用される
（Ｇ／Ｎ）i-1は、ステツプ104においてメモリに対
して格納された（Ｇ／Ｎ）が用いられる。また、
ステツプ106では上記（Ｇ／Ｎ）iから（Ｇ／Ｎ）i-1
を減算することによつてその差Δ（Ｇ／Ｎ）を算
出するもので、次のステツプ107で上記Δ（Ｇ／
Ｎ）および（Ｇ／Ｎ）nから補正係数Ｋを算出す
る。
ここで、Δ（Ｇ／Ｎ）／（Ｇ／Ｎ）nと補正係数
Ｋとの関係は、実験的に第９図に示すような状態
で得られるものであり、、したがつてこの補正係
数Ｋはマツプによつて簡単に求められるものであ
る。
そして、この補正係数Ｋが求められた状態で、
ステツプ108で１点火周期すなわち１燃焼周期に
対応して燃料噴射量演算制御に用いられるように
なる空気流量情報信号（Ｇ／Ｎ）Pを算出して、こ
の空気流量割込みの処理が終了する。
第１０図はエンジン制御ユニツト１８における
燃料噴射量計算の割込み処理の流れを示している
もので、この割込みはエンジン１１の360℃Ａ毎
に実行される。すなわち、ステツプ201で基本噴
射パルス幅TPを算出するもので、このTPは上記
空気流量情報信号（Ｇ／Ｎ）Pに基づき算出される
ものである。
このようにして基本噴射パルス幅TPが算出さ
れたならば、次のステツプ202において最終噴射
パルス幅Tinjを算出する。この最終噴射パルス
時間幅Tinjを算出するに際しては、前述したエ
ンジン１１の冷却水温検出信号、空燃比検出信号
等に対応して算出される補正係数KB、および加
算補正項TVが用いられる。そして、次のステツ
プ203でインジエクタに開弁指令を与え、燃料噴
射を開始させると共に、出力カウンタを上記
Tinjに対応する噴射終了時刻に設定する。そし
て、この出力カウンタの時刻計数が終了する状態
で、上記インジエクタの噴射動作を終了させるよ
うに燃料噴射制御を実行させるものである。
第１１図は同じく点火時期計算割込みの流れの
状態を示しているもので、まずステツプ301で上
記（Ｇ／Ｎ）Pより基本点火時期（θi）Pを算出する。
この基本点火時期（θi）Pは、例えば（Ｇ／Ｎ）Pと
回転数Ｎ、および（θi）Pの関係を例えば実験的に
求めて構成した２次元マツプから求めるようにす
ればよい。そして、このように基本点火時期が得
られたならば、次のステツプ302で前記燃料噴射
量の演算に用いられたと同様に、エンジン１１の
運転状態の検出信号に基づき得られる補正値によ
つて補正演算を実行し、最終点火時期を演算す
る。このように最終点火時期が得られたならば、
次のステツプ303で出力カウンタに対してこの最
終点火時期をセツトするものである。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る内燃機関の制御装
置にあつては、熱式の空気流量検出装置によつ
て、測定空気流量が時間幅で表現されたパルス状
の信号によつて得られるようになるものであるた
め、この測定検出信号パルス時間幅をクロツク信
号により計数することによつて、デイジタル状の
検出信号として取り扱うことができる。したがつ
て、この空気流量検出装置をマイクロコンピユー
タ等で構成されるエンジン制御システムに対して
供給して、燃料噴射量等の演算制御を実行させる
ような場合にあつても、この空気流量検出装置か
らの出力信号を特にＡ／Ｄ変換することなく、直
接的に使用できるようになるものである。すなわ
ち、この種の例えば自動車用のエンジンの制御装
置の構成を充分に簡易化して構成できるようにな
るものであり、また高精度のＡ／Ｄ変換手段を必
要としないものである。
また、内燃機関の吸入空気流にこの機関の回転
状態に対応して脈動が存在し、特に高速運転状態
で空気流に逆流成分が存在して、この逆流成分が
上記熱式空気流量検出装置の感温素子に作用する
ような状態にあつた場合においても、上記機関の
１／２燃焼周期に対応して測定動作が実行されるよ
うにすることによつて、上記逆流成分によつて生
ずる誤差分が効果的に補正制御されるものであ
り、精度の高い機関制御が確実に実行されるよう
になるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例に係る内燃機関の
制御装置を説明する全体的な構成図、第２図およ
び第３図はそれぞれ上記装置に使用される空気流
量検出装置で使用される感温素子の具体的構成例
を示す図、第４図は上記空気流量検出装置を説明
する回路構成図、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図は吸入空気流の
状態を説明する図、第７図は上記吸入空気流と上
記検出装置における検出出力信号の表示状態とを
対比して示す図、第８図は上記空気流量検出装置
からの出力信号の割込み処理状態を説明するフロ
ーチヤート、第９図は上記割込み処理で算出され
る補正係数Ｋの状態を示す図、第１０図および第
１１図はそれぞれ上記空気流量検出装置からの出
力信号に対応する空気流量情報信号を使用した燃
料噴射量計算および点火時期計算の割込み処理の
状態を説明するフローチヤートである。 １１……エンジン、１３……吸気管、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）。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 内燃機関の吸入空気流通路に対して設定され
    加熱電流によつて発熱制御される温度抵抗特性を
    有する感温素子と、上記機関の燃焼周期の1/2周
    期に同期する状態のパルス状通電開始信号を発生
    する手段と、この手段で発生された通電開始信号
    に対応して上記感温素子に対する加熱電流を立上
    がらせ上記感温素子の特定される温度状態までの
    温度上昇に対応して上記加熱電流を断つ加熱電流
    制御手段と、上記通電開始信号にそれぞれ対応し
    て設定される上記加熱電流の時間幅から空気流量
    情報信号を設定する手段と、上記内燃機関の１燃
    焼周期に得られる２つの上記空気流量情報信号の
    和から１燃焼周期の平均空気流量を求める手段
    と、上記２つの空気流量情報信号の差および上記
    平均空気流量情報からこの空気流量情報信号を修
    正する補正計数を算出する手段と、この補正計数
    で補正された上記内燃機関の１燃焼周期に対応し
    て得られる空気流量情報信号に基づき上記機関の
    制御情報を得る手段とを具備したことを特徴とす
    る内燃機関の制御装置。
JP59121519A 1984-06-13 1984-06-13 内燃機関の制御装置 Granted JPS611847A (ja)

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