JPH0820292B2 - 内燃機関用吸入空気流量計測装置 - Google Patents
内燃機関用吸入空気流量計測装置Info
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- JPH0820292B2 JPH0820292B2 JP1092860A JP9286089A JPH0820292B2 JP H0820292 B2 JPH0820292 B2 JP H0820292B2 JP 1092860 A JP1092860 A JP 1092860A JP 9286089 A JP9286089 A JP 9286089A JP H0820292 B2 JPH0820292 B2 JP H0820292B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関用の吸入空気流量計測装置、特に熱
線式吸入空気流量計測装置の改良に関するものである。
線式吸入空気流量計測装置の改良に関するものである。
公知の内燃機関用の吸入空気流量計測装置（以下空気
流量センサと略称する）の一つに、温度依存性を持つ発
熱抵抗素子および空気温度補償用抵抗素子を吸入空気流
中に設け、両抵抗素子の温度差を一定に保つように発熱
抵抗素子に流れる電流を制御し、その電流に対応した電
気量を検出することによって、空気流量を検出する装置
がある。この発熱抵抗素子に流れる電流を制御するのに
マイクロプロセッサを使用することは特開昭61−137017
号で知られているが、従来の装置は内燃機関制御用のマ
イクロコンピュータと全く独立したものを使用してい
た。内燃機関制御用マイクロコンピュータは、内燃機関
の回転数信号N,O2センサからの空燃比信号λ、空気流量
センサからの空気量Qaなどの測定量を利用して、点火時
期、燃料噴射量などを制御するが、一般の熱線式吸入空
気量センサは内燃機関の吸入管内に発熱抵抗素子および
空気温度補償用抵抗素子を設け、それらの抵抗素子の近
辺に設けた信号処理装置によって所定のアナログおよび
デジタル信号に変換し、マイクロコンピュータに信号を
供給するものである。またセンサには、発熱抵抗素子と
空気温度補償用抵抗素子の電気抵抗の大きさの差、即ち
温度差が所定値になるように前記発熱抵抗素子に流れる
電流を制御する電流制御装置も付設されている。
流量センサと略称する）の一つに、温度依存性を持つ発
熱抵抗素子および空気温度補償用抵抗素子を吸入空気流
中に設け、両抵抗素子の温度差を一定に保つように発熱
抵抗素子に流れる電流を制御し、その電流に対応した電
気量を検出することによって、空気流量を検出する装置
がある。この発熱抵抗素子に流れる電流を制御するのに
マイクロプロセッサを使用することは特開昭61−137017
号で知られているが、従来の装置は内燃機関制御用のマ
イクロコンピュータと全く独立したものを使用してい
た。内燃機関制御用マイクロコンピュータは、内燃機関
の回転数信号N,O2センサからの空燃比信号λ、空気流量
センサからの空気量Qaなどの測定量を利用して、点火時
期、燃料噴射量などを制御するが、一般の熱線式吸入空
気量センサは内燃機関の吸入管内に発熱抵抗素子および
空気温度補償用抵抗素子を設け、それらの抵抗素子の近
辺に設けた信号処理装置によって所定のアナログおよび
デジタル信号に変換し、マイクロコンピュータに信号を
供給するものである。またセンサには、発熱抵抗素子と
空気温度補償用抵抗素子の電気抵抗の大きさの差、即ち
温度差が所定値になるように前記発熱抵抗素子に流れる
電流を制御する電流制御装置も付設されている。
上記従来技術は、発熱抵抗体の温度設定や空気流量信
号の出力調整を可変抵抗のレーザトリミング等に調整し
ていたため、反復調整のための時間がかかったり、精度
よく調整ができないという問題があった。
号の出力調整を可変抵抗のレーザトリミング等に調整し
ていたため、反復調整のための時間がかかったり、精度
よく調整ができないという問題があった。
本発明の目的は、発熱抵抗体の温度設定や空気流量信
号の出力調整を高精度かつ容易にできる内燃機関用の吸
入空気量測定装置を提供することにある。
号の出力調整を高精度かつ容易にできる内燃機関用の吸
入空気量測定装置を提供することにある。
上記目的は、吸気管を備えた自動車用内燃機関の空気
流量を測定するため、前記吸気管中に置かれ、温度依存
性を有する抵抗値を持つ発熱抵抗素子及び空気温度測定
抵抗素子と、前記発熱抵抗素子と前記空気温度測定抵抗
素子につながれ、前記両素子の温度差が一定になるよう
に前記発熱抵抗素子に流れる電流を制御するフィードバ
ック制御手段と、空気流量信号に基づき、前記内燃機関
の燃料噴射量と点火時期を制御するマイクロコンピュー
タとを備えた内燃機関用吸入空気流量計測装置におい
て、前記制御手段は空気流量信号調整手段を有し、前記
空気流量信号調整手段は前記発熱抵抗素子に流れる電流
を検出し、前記発熱抵抗素子に流れる電流に一致した空
気流量信号を出力し、前記発熱抵抗素子の温度調整及び
前記空気流量信号の出力特性の調整のための調整手段を
含み、前記マイクロコンピュータは、前記調整手段に与
えるべき適切な値を演算により求め、これを前記調整手
段に電気信号として出力し、前記調整手段を制御するこ
とによって達成される。
流量を測定するため、前記吸気管中に置かれ、温度依存
性を有する抵抗値を持つ発熱抵抗素子及び空気温度測定
抵抗素子と、前記発熱抵抗素子と前記空気温度測定抵抗
素子につながれ、前記両素子の温度差が一定になるよう
に前記発熱抵抗素子に流れる電流を制御するフィードバ
ック制御手段と、空気流量信号に基づき、前記内燃機関
の燃料噴射量と点火時期を制御するマイクロコンピュー
タとを備えた内燃機関用吸入空気流量計測装置におい
て、前記制御手段は空気流量信号調整手段を有し、前記
空気流量信号調整手段は前記発熱抵抗素子に流れる電流
を検出し、前記発熱抵抗素子に流れる電流に一致した空
気流量信号を出力し、前記発熱抵抗素子の温度調整及び
前記空気流量信号の出力特性の調整のための調整手段を
含み、前記マイクロコンピュータは、前記調整手段に与
えるべき適切な値を演算により求め、これを前記調整手
段に電気信号として出力し、前記調整手段を制御するこ
とによって達成される。
調整として、発熱抵抗体の温度設定，出力特性の調整
を行うが、ここでは、出力特性の調整（抵抗R52,R54,R5
6,R64の調整）を説明する。増幅器58の入出力の関係は
式12で与えられる。未知数はR52,R54,R56,R64の４ケで
あるから、異なる４点の空気流量で増幅器58の入出力値
Vin＋,V58を測定して、抵抗値R52,R54,R56,R64を演算で
求め、コンピュータ出力（Ol−On）で半導体スイッチを
ON・OFFして所望の抵抗値を得る。この方法により、抵
抗値の反復調整の回避と調整の自動化を実現できる。
を行うが、ここでは、出力特性の調整（抵抗R52,R54,R5
6,R64の調整）を説明する。増幅器58の入出力の関係は
式12で与えられる。未知数はR52,R54,R56,R64の４ケで
あるから、異なる４点の空気流量で増幅器58の入出力値
Vin＋,V58を測定して、抵抗値R52,R54,R56,R64を演算で
求め、コンピュータ出力（Ol−On）で半導体スイッチを
ON・OFFして所望の抵抗値を得る。この方法により、抵
抗値の反復調整の回避と調整の自動化を実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、内燃機関へ
の吸入空気流中に置かれる発熱抵抗素子２、空気温度補
償用抵抗素子４は、図示しないセラミックボビン上に巻
回された白金細線であり、温度上昇と共にその抵抗値が
変化する。白金は温度基準として一般に用いられている
材料であり、線形の抵抗−温度特性を持ち、化学的に安
定している。白金細線の表面はガラスコーティングされ
て、抵抗素子２、４の抵抗値、温度特性はほぼ等しい。
いま、抵抗素子２、４の温度０℃における抵抗値をそれ
ぞれR20,R40,温度計数をαとすると、各素子の温度T2、
T4における抵抗値R2,R4は次式で表わされる。
の吸入空気流中に置かれる発熱抵抗素子２、空気温度補
償用抵抗素子４は、図示しないセラミックボビン上に巻
回された白金細線であり、温度上昇と共にその抵抗値が
変化する。白金は温度基準として一般に用いられている
材料であり、線形の抵抗−温度特性を持ち、化学的に安
定している。白金細線の表面はガラスコーティングされ
て、抵抗素子２、４の抵抗値、温度特性はほぼ等しい。
いま、抵抗素子２、４の温度０℃における抵抗値をそれ
ぞれR20,R40,温度計数をαとすると、各素子の温度T2、
T4における抵抗値R2,R4は次式で表わされる。
R2＝R20（１＋αT2） …（１） R4＝R20（１＋αT4） …（２） T2:発熱抵抗素子２の温度 T4:温度補償用抵抗素子４の温度 抵抗素子２はトランジスタ６のコレクタ−エミッタ回
路を通して電源８に接続されていて、トランジスタ６の
ベース電流を制御することにより、抵抗素子２に流れる
電流の大きさが調整される。抵抗素子２及び抵抗素子４
は、それぞれ固定抵抗10および12を通して接地される。
路を通して電源８に接続されていて、トランジスタ６の
ベース電流を制御することにより、抵抗素子２に流れる
電流の大きさが調整される。抵抗素子２及び抵抗素子４
は、それぞれ固定抵抗10および12を通して接地される。
抵抗素子２に並列に接続された可変抵抗素子14及び16
は、抵抗素子２の温度を設定するために用いられ、後述
するようにマイクロコンピュータ18の出力によって調整
される。空気温度補償用抵抗素子４にはさらに直列に可
変抵抗20が接続され、この抵抗器の値を調整することに
よって、空気温度補償用抵抗素子４の感度が調整され
る。
は、抵抗素子２の温度を設定するために用いられ、後述
するようにマイクロコンピュータ18の出力によって調整
される。空気温度補償用抵抗素子４にはさらに直列に可
変抵抗20が接続され、この抵抗器の値を調整することに
よって、空気温度補償用抵抗素子４の感度が調整され
る。
増幅器22の正相入力端子24は、抵抗素子２と固定抵抗
器10との接続点に接続され、逆相入力端子26は固定抵抗
器12と抵抗素子４との接続点に接続される。一方増幅器
28の正相入力端子30は、増幅器22の出力端子32に接続さ
れた可変抵抗素子34と可変抵抗素子20との接続に接続さ
れ、逆相入力端子36は可変抵抗器14、16の接続点に接続
される。また、増幅器28の正相入力端子30は、直列接続
された可変抵抗器38及び可変容量40を介して接地されて
いる。これらの可変抵抗器38及び可変容量40は、空気流
量計測装置の過渡特性を変化させる位相遅れ補償回路42
を構成し、第13図に示すように熱線式空気流量センサの
過渡特性（ステップ応答）を変更し、最終値に到達する
時間を短縮する。したがって、静特性にはなんらの変化
も与えない。
器10との接続点に接続され、逆相入力端子26は固定抵抗
器12と抵抗素子４との接続点に接続される。一方増幅器
28の正相入力端子30は、増幅器22の出力端子32に接続さ
れた可変抵抗素子34と可変抵抗素子20との接続に接続さ
れ、逆相入力端子36は可変抵抗器14、16の接続点に接続
される。また、増幅器28の正相入力端子30は、直列接続
された可変抵抗器38及び可変容量40を介して接地されて
いる。これらの可変抵抗器38及び可変容量40は、空気流
量計測装置の過渡特性を変化させる位相遅れ補償回路42
を構成し、第13図に示すように熱線式空気流量センサの
過渡特性（ステップ応答）を変更し、最終値に到達する
時間を短縮する。したがって、静特性にはなんらの変化
も与えない。
増幅器28の出力端子44は、抵抗器46を介してトランジ
スタ６のベースに接続され、発熱抵抗素子２と空気温度
補償用抵抗素子４の温度差が一定になるようにトランジ
スタ６のベース電流を制御し、発熱抵抗素子２に流れる
電流値を調整する。直列接続された２つの可変抵抗器4
8、50の接続点は、増幅器22の逆相入力端子26に接続さ
れている。これらの抵抗器48、50は電源８に接続され、
その値を調整することによって、センサの応答時間が調
整可能である。さらに直列接続された可変抵抗器52、54
が電源８に接続され、その接続点は可変抵抗器56を介し
て増幅器58の逆相入力端子60に接続される。増幅器58の
正相入力端子62は増幅器22の正相入力端子24に接続さ
れ、逆相入力端子60はさらに可変抵抗器64を介して出力
端子66に接続される。可変抵抗器52、54、56、64は後述
するようにマイクロコンピュータ18の出力O1〜Onによっ
て調整され、空気流量に対する出力特性が変化する。
スタ６のベースに接続され、発熱抵抗素子２と空気温度
補償用抵抗素子４の温度差が一定になるようにトランジ
スタ６のベース電流を制御し、発熱抵抗素子２に流れる
電流値を調整する。直列接続された２つの可変抵抗器4
8、50の接続点は、増幅器22の逆相入力端子26に接続さ
れている。これらの抵抗器48、50は電源８に接続され、
その値を調整することによって、センサの応答時間が調
整可能である。さらに直列接続された可変抵抗器52、54
が電源８に接続され、その接続点は可変抵抗器56を介し
て増幅器58の逆相入力端子60に接続される。増幅器58の
正相入力端子62は増幅器22の正相入力端子24に接続さ
れ、逆相入力端子60はさらに可変抵抗器64を介して出力
端子66に接続される。可変抵抗器52、54、56、64は後述
するようにマイクロコンピュータ18の出力O1〜Onによっ
て調整され、空気流量に対する出力特性が変化する。
増幅器58の出力端子に発生する空気流量に応じたアナ
ログ信号は、アナログ−デジタル変換器68でデジタル信
号に変換されたのち、マイクロコンピュータ18に与えら
れる。
ログ信号は、アナログ−デジタル変換器68でデジタル信
号に変換されたのち、マイクロコンピュータ18に与えら
れる。
第１図中に一点鎖線で示した部品70は単一の絶縁基板
上に配置されるか、あるいは単一の半導体基板に一体に
集積される。したがって、トランジスタ６は内燃機関の
空気吸入管内に接地される発熱抵抗素子２及び空気温度
補償用抵抗素子４の近傍に配置するか、部品70の近辺に
配置する。マイクロコンピュータ18は通常発熱抵抗素子
２や空気温度補償用抵抗素子４から１〜2M離れているの
で、前者の場合はトランジスタ６と部品70間を電線で接
続し、後者の場合は抵抗素子２、４とトランジスタ６間
を電線で接続するが、いずれの場合も電気量は大きいの
でノイズの影響はほとんどない。
上に配置されるか、あるいは単一の半導体基板に一体に
集積される。したがって、トランジスタ６は内燃機関の
空気吸入管内に接地される発熱抵抗素子２及び空気温度
補償用抵抗素子４の近傍に配置するか、部品70の近辺に
配置する。マイクロコンピュータ18は通常発熱抵抗素子
２や空気温度補償用抵抗素子４から１〜2M離れているの
で、前者の場合はトランジスタ６と部品70間を電線で接
続し、後者の場合は抵抗素子２、４とトランジスタ６間
を電線で接続するが、いずれの場合も電気量は大きいの
でノイズの影響はほとんどない。
マイクロコンピュータ18は、空気流量センサの一部を
構成すると共に、空気流量信号Qa、内燃機関の回転数信
号N,O2センサからの空燃比信号λなどに応じて燃料噴射
量信号Ti,点火時期信号Taを出力する。
構成すると共に、空気流量信号Qa、内燃機関の回転数信
号N,O2センサからの空燃比信号λなどに応じて燃料噴射
量信号Ti,点火時期信号Taを出力する。
上記構成において、可変抵抗器14、16の抵抗値の和
は、発熱抵抗素子２の抵抗値に比し十分大きく設定す
る。このとき、回路の平衡条件は次式で表わされる。
は、発熱抵抗素子２の抵抗値に比し十分大きく設定す
る。このとき、回路の平衡条件は次式で表わされる。
R10,R4＝Ｋ・R12・R2 …（３） ただし、 ここで（１）、（２）式の関係を代入すると温度差Δ
Ｔに関し、次のの関係が得られる。
Ｔに関し、次のの関係が得られる。
R10:抵抗10の抵抗値 R12:抵抗12の抵抗値 R14:抵抗14の抵抗値 R16:抵抗16の抵抗値 …（５） 発熱抵抗素子２の発熱量Ｑと空気流によって運び去ら
れる熱量の収支関係から、次式が成り立つ。
れる熱量の収支関係から、次式が成り立つ。
ここでC1,C2:定数 u:流速 I:発熱抵抗素子２に流れる電流 Ｋ′：次式で表わされる定数 すなわち、発生熱量は発熱抵抗素子と周囲温度との温
度差ΔＴが一定状態にあるとき流速の平方根の２次関数
となる。そして発熱抵抗素子２に流れる電流Ｉは、流速
ｕのみを含む関数となり、したがって、抵抗器10の端子
電圧のみで流速測定が可能となる。
度差ΔＴが一定状態にあるとき流速の平方根の２次関数
となる。そして発熱抵抗素子２に流れる電流Ｉは、流速
ｕのみを含む関数となり、したがって、抵抗器10の端子
電圧のみで流速測定が可能となる。
次に感温抵抗素子2,4の端子電圧V2,V4の比を計算する
と、 となり、抵抗素子２、４に同一仕様のものを使用しても となるから、固定抵抗の抵抗値R10に比し固定抵抗12の
抵抗値R12を十分大きく設定すれば、抵抗器４に加わる
電圧を抵抗素子２に加わる電圧より十分に小さくでき、
自己発熱を生じないで正確な温度補償が可能である。上
記の測定原理については特開昭55−43447に詳細に記載
されている。
と、 となり、抵抗素子２、４に同一仕様のものを使用しても となるから、固定抵抗の抵抗値R10に比し固定抵抗12の
抵抗値R12を十分大きく設定すれば、抵抗器４に加わる
電圧を抵抗素子２に加わる電圧より十分に小さくでき、
自己発熱を生じないで正確な温度補償が可能である。上
記の測定原理については特開昭55−43447に詳細に記載
されている。
第２図は第１図に示した空気流量センサの調整用フロ
ーチャートの一例で、Ｉ〜IVの処理を順番に実行するこ
とによって、第１図の可変抵抗器14、16、34、38、20、
48、50、56、64の抵抗値を決定する。
ーチャートの一例で、Ｉ〜IVの処理を順番に実行するこ
とによって、第１図の可変抵抗器14、16、34、38、20、
48、50、56、64の抵抗値を決定する。
Ｉは応答時間調整の処理で、第３図に示すようなフロ
ーチャートにより、抵抗器48、50の値を決定する。IIは
発熱抵抗素子２の温度設定処理であり、抵抗器14、16を
変化させて調整を行う。IIIは吸入空気温度調整処理
で、抵抗器10の値を変化させて吸入空気温度検出用抵抗
素子４の温度を変更する。
ーチャートにより、抵抗器48、50の値を決定する。IIは
発熱抵抗素子２の温度設定処理であり、抵抗器14、16を
変化させて調整を行う。IIIは吸入空気温度調整処理
で、抵抗器10の値を変化させて吸入空気温度検出用抵抗
素子４の温度を変更する。
IVは入出力特性調整処理で、低流量時（10kg/h程度）
と高流量時（200kg/h程度）の２点の電圧が指定された
値になるように流量に対する空気流量センサのアナログ
出力特性の調整を行う。この処理は、抵抗器52、54、5
6、64を変化させる。これら一連の調整によって決めら
れた抵抗値のデータは、マイクロコンピュータ18内のRO
Mに書き込まれる。いま抵抗器52、54、56、64の抵抗値
をそれぞれ抵抗R52,R54,R56,R64、電源電圧をVe、増幅
器58の出力電圧をV58、増幅器58の正相入力端子電圧をV
in＋とすると、 が成立する。上式を変形すると となる。Vin＋は流量を示す電圧値であり、抵抗値R52,R
54,R56,R64を調整して熱線式流量センサの入出力特性を
調整する。
と高流量時（200kg/h程度）の２点の電圧が指定された
値になるように流量に対する空気流量センサのアナログ
出力特性の調整を行う。この処理は、抵抗器52、54、5
6、64を変化させる。これら一連の調整によって決めら
れた抵抗値のデータは、マイクロコンピュータ18内のRO
Mに書き込まれる。いま抵抗器52、54、56、64の抵抗値
をそれぞれ抵抗R52,R54,R56,R64、電源電圧をVe、増幅
器58の出力電圧をV58、増幅器58の正相入力端子電圧をV
in＋とすると、 が成立する。上式を変形すると となる。Vin＋は流量を示す電圧値であり、抵抗値R52,R
54,R56,R64を調整して熱線式流量センサの入出力特性を
調整する。
第４図（Ａ）は第１図に示した可変抵抗器の詳細な構
成例を示す。出力端子80、82間に直列に接続された固定
抵抗84〜94と、それぞれの固定抵抗に直列接続された切
替用半導体スイッチ96〜106、それぞれの固定抵抗84〜9
4に並列に接続された半導体スイッチ108〜118と、各抵
抗の接続点をはしご状に接続する回路中に配置された、
半導体スイッチ120及び122より構成されている。マイク
ロコンピュータ18の出力信号O1〜O14が各半導体スイッ
チに与えられると、オンあるいはオフ状態となり、抵抗
値を変えることが出来る。例えば、O1の電圧をHIGHにセ
ットすれば、スイッチ108はオン状態になり、抵抗84は
短絡される。このようにしてマイクロコンピュータ18か
らのデジタル信号により、可変抵抗器の抵抗値を調整す
ることができる。
成例を示す。出力端子80、82間に直列に接続された固定
抵抗84〜94と、それぞれの固定抵抗に直列接続された切
替用半導体スイッチ96〜106、それぞれの固定抵抗84〜9
4に並列に接続された半導体スイッチ108〜118と、各抵
抗の接続点をはしご状に接続する回路中に配置された、
半導体スイッチ120及び122より構成されている。マイク
ロコンピュータ18の出力信号O1〜O14が各半導体スイッ
チに与えられると、オンあるいはオフ状態となり、抵抗
値を変えることが出来る。例えば、O1の電圧をHIGHにセ
ットすれば、スイッチ108はオン状態になり、抵抗84は
短絡される。このようにしてマイクロコンピュータ18か
らのデジタル信号により、可変抵抗器の抵抗値を調整す
ることができる。
第４図（Ｂ）は可変容量40の構成を示すものである
が、その構成は第４図（Ａ）の固定抵抗群を固定容量に
置き換えただけであるのでその説明は省略する。
が、その構成は第４図（Ａ）の固定抵抗群を固定容量に
置き換えただけであるのでその説明は省略する。
第５図は本発明の他の実施例を示すブロック図で、空
気流量を測定するための発熱抵抗素子150と、電流検出
用抵抗152は直列に接続され、電力供給部154に接続され
る。空気温度測定用の抵抗156は、電流検出用の抵抗158
に直列に接続され、電力供給部154に接続されている。
マイクロコンピュータ160は、抵抗152の電圧V2と抵抗15
8の端子電圧V3をマルチプレクサ162で選択し、アナログ
−デジタル変換器164によってデジタル信号に変換後、
内部に取り入れる。マイクロコンピュータ160は、発熱
抵抗素子150の温度Thと空気温度Taを計算し、その差Th
−Taが一定になるように発熱抵抗素子150の供給電圧制
御を行う。マイクロコンピュータ160は、発熱抵抗素子1
50にフィードバックする電圧V1を計算し、デジタル−ア
ナログ変換器166、電力供給部154を通して出力する。マ
ルチプレクサ162、アナログ−デジタル変換器164、マイ
クロコンピュータ160、デジタル−アナログ変換器166は
同一絶縁基板或いは半導体基板上に配置される。また、
マイクロコンピュータ160は空気流量、内燃機関の回転
数、O2センサ出力に応じて点火時期、燃料噴射量を決定
する。
気流量を測定するための発熱抵抗素子150と、電流検出
用抵抗152は直列に接続され、電力供給部154に接続され
る。空気温度測定用の抵抗156は、電流検出用の抵抗158
に直列に接続され、電力供給部154に接続されている。
マイクロコンピュータ160は、抵抗152の電圧V2と抵抗15
8の端子電圧V3をマルチプレクサ162で選択し、アナログ
−デジタル変換器164によってデジタル信号に変換後、
内部に取り入れる。マイクロコンピュータ160は、発熱
抵抗素子150の温度Thと空気温度Taを計算し、その差Th
−Taが一定になるように発熱抵抗素子150の供給電圧制
御を行う。マイクロコンピュータ160は、発熱抵抗素子1
50にフィードバックする電圧V1を計算し、デジタル−ア
ナログ変換器166、電力供給部154を通して出力する。マ
ルチプレクサ162、アナログ−デジタル変換器164、マイ
クロコンピュータ160、デジタル−アナログ変換器166は
同一絶縁基板或いは半導体基板上に配置される。また、
マイクロコンピュータ160は空気流量、内燃機関の回転
数、O2センサ出力に応じて点火時期、燃料噴射量を決定
する。
発熱抵抗150と空気温度補償用抵抗156の温度と抵抗値
の関係は次式で示される。
の関係は次式で示される。
Rh＝Rh0（１＋α・Th） …（13） Rk＝Rk0（１＋α・Ta） …（14） ここでRh:発熱抵抗素子150の抵抗値 Rh0:Th＝０のときのRhの値 Rk:空気温度補償用抵抗156の抵抗値 Rk0:Ta＝０のときの抵抗値Rkの値 α：抵抗の温度係数 また Rh＝（V1−V2）／（V2/R1） …（15） Rk＝（V4−V3）／（V3/R2） …（16） R1:抵抗152の値 R2:抵抗158の値 であるから式（13），（14）より となる。
出力電圧V1は次のPID制御によって決定する。たとえ
ば、Th−Taが200℃となるように制御する場合、 V1n＋１＝V1n＋K1（ΔTn−200） ＋K2（ΔＴ−ΔTn1−１）＋K3Σ（ΔTn−200） …（19） となる。
ば、Th−Taが200℃となるように制御する場合、 V1n＋１＝V1n＋K1（ΔTn−200） ＋K2（ΔＴ−ΔTn1−１）＋K3Σ（ΔTn−200） …（19） となる。
ここでK1、K2、K3は定数、ΔＴ＝Th−Ta n＋１は次
回、ｎは現在、ｎ−１は前回を示す。
回、ｎは現在、ｎ−１は前回を示す。
空気流量は、キングの式より求めることができる。キ
ングの式は、発熱抵抗の電力と放熱量の関係を示してお
り、 で表わされる。ここで Qa:空気流量 I:発熱抵抗を流れる電流 C1、C2:空気温度の関数 となる。Th−Taはマイクロコンピュータの制御により一
定であり、C1、C2は空気温度Taに応じて予めROMに書き
込まれた値を用いる。また、I2RhはI2Rh＝V2・（V1−
V2）/R1で計算できる。よって、式（21）により空気流
量Qaを求めることができる。
ングの式は、発熱抵抗の電力と放熱量の関係を示してお
り、 で表わされる。ここで Qa:空気流量 I:発熱抵抗を流れる電流 C1、C2:空気温度の関数 となる。Th−Taはマイクロコンピュータの制御により一
定であり、C1、C2は空気温度Taに応じて予めROMに書き
込まれた値を用いる。また、I2RhはI2Rh＝V2・（V1−
V2）/R1で計算できる。よって、式（21）により空気流
量Qaを求めることができる。
第６図は第５図に示した空気流量センサの調整方法を
示している。F1は抵抗値Rho,Rko,を決定するためのフロ
ーチャートであり、F2は定数C1、C2を決定するためのも
の、F3は空気流量の変化に対する応答速度を決定するた
めのものである。
示している。F1は抵抗値Rho,Rko,を決定するためのフロ
ーチャートであり、F2は定数C1、C2を決定するためのも
の、F3は空気流量の変化に対する応答速度を決定するた
めのものである。
第７図は、本発明の他の実施例を示す図で、定電流電
源169′,169はそれぞれ発熱抵抗素子170、空気温度補償
用抵抗素子172に電流を流す。スイッチ174は、マイクロ
コンピュータ176により一定の周期Ｔでオンされる。発
熱抵抗素子170の端子電圧がしきい値を超したときスイ
ッチ174をオフすると、 電流の通流比率Ｄ（Ｄ＝電流の通流時間/T）は で表わされ、空気流量Qaの関数となる。
源169′,169はそれぞれ発熱抵抗素子170、空気温度補償
用抵抗素子172に電流を流す。スイッチ174は、マイクロ
コンピュータ176により一定の周期Ｔでオンされる。発
熱抵抗素子170の端子電圧がしきい値を超したときスイ
ッチ174をオフすると、 電流の通流比率Ｄ（Ｄ＝電流の通流時間/T）は で表わされ、空気流量Qaの関数となる。
ここでK1,K2は空気温度の関数で、しきい値は空気温
度により変化し、次式を満足するように決定される。
度により変化し、次式を満足するように決定される。
（発熱抵抗素子の端子電圧） ＝Ｋ・（温度補正用抵抗素子の端子電圧） …（22） ここで、Ｋは定数である。
発熱抵抗素子170、温度補償用抵抗素子172の端子電圧
は、マルチプレクサ178によって選択的に取り入れら
れ、アナログ−デジタル変換器180を介してマイクロコ
ンピュータ176に入力される。なお、マイクロコンピュ
ータ176は内燃機関の燃料噴射量の制御及び点火時期制
御も行なっている。これらのマルチプレクサ178、アナ
ログ−デジタル変換器180、マイクロコンピュータ176は
第１図と同様に同一絶縁基板上あるいは半導体基板上に
配置される。
は、マルチプレクサ178によって選択的に取り入れら
れ、アナログ−デジタル変換器180を介してマイクロコ
ンピュータ176に入力される。なお、マイクロコンピュ
ータ176は内燃機関の燃料噴射量の制御及び点火時期制
御も行なっている。これらのマルチプレクサ178、アナ
ログ−デジタル変換器180、マイクロコンピュータ176は
第１図と同様に同一絶縁基板上あるいは半導体基板上に
配置される。
第８図は、第７図に示した空気流量のセンサの調整方
法を示している。フロチャートF1、F2は、第８図のマイ
クロコンピュータにROMライターを付けた状態で実行す
る。F1は式（22）のｋを決めるためのもので、しきい値
での温度ThとTaの関係が一定になるように設定する。F2
は式（21）のK1、K2を設定するためのものである。
法を示している。フロチャートF1、F2は、第８図のマイ
クロコンピュータにROMライターを付けた状態で実行す
る。F1は式（22）のｋを決めるためのもので、しきい値
での温度ThとTaの関係が一定になるように設定する。F2
は式（21）のK1、K2を設定するためのものである。
第９図は自動車の内燃機関制御装置のソフトウエアシ
ステムを示し、スタートST,内燃機関制御用割込みI R1
〜I Rn,スタート処理PST,内燃機関制御用割込み処理P I
R1〜P IRn,タスクスケジューラTS,制御タスクT1〜Tnを
持っている。さらに、空気流量計測のためのオンライン
処理用の空気流量センサ割込みI Raon,空気流量センサ
のオフライン調整用割込みI Raof、空気流量センサのオ
ンライン割込み処理P IRaon,空気流量センサのオフライ
ン割込み処理P IRaof,空気流量センサの調整タスクT of
air,空気流量センサの流量計測のためのオンライン処理
T onairを備えている。図のように構成した装置におい
て、空気流量センサの調整段階では，オフライン調整用
割込みI Raof,空気流量センサのオフライン割込み処理P
IRaof,調整タスクT ofairによって調整を行なう。調整
タスクT ofairは、第１図に示した空気流量センサに対
しては第２図に示したフローチャートであり、第５図に
示したセンサに対しては第６図に示したフローチャート
であり、第７図に示したセンサに対しては第８図に示し
たフローチャートが対応する。
ステムを示し、スタートST,内燃機関制御用割込みI R1
〜I Rn,スタート処理PST,内燃機関制御用割込み処理P I
R1〜P IRn,タスクスケジューラTS,制御タスクT1〜Tnを
持っている。さらに、空気流量計測のためのオンライン
処理用の空気流量センサ割込みI Raon,空気流量センサ
のオフライン調整用割込みI Raof、空気流量センサのオ
ンライン割込み処理P IRaon,空気流量センサのオフライ
ン割込み処理P IRaof,空気流量センサの調整タスクT of
air,空気流量センサの流量計測のためのオンライン処理
T onairを備えている。図のように構成した装置におい
て、空気流量センサの調整段階では，オフライン調整用
割込みI Raof,空気流量センサのオフライン割込み処理P
IRaof,調整タスクT ofairによって調整を行なう。調整
タスクT ofairは、第１図に示した空気流量センサに対
しては第２図に示したフローチャートであり、第５図に
示したセンサに対しては第６図に示したフローチャート
であり、第７図に示したセンサに対しては第８図に示し
たフローチャートが対応する。
調整終了後、内燃機関の動作時にはオンライン処理用
の空気流量センサ割込みI Raon、オンライン割込み処理
P IRaon、流量計測のためのオンライン処理T onairが使
用されることになり、オンライン処理T onairは空気流
量計測のための計算制御などの処理となる。なお、オフ
ライン調整用割込みI Raof、オフライン割込み処理P IR
aof,調整タスクT ofairと空気流量センサ割込みI Rao
n、オンライン割込み処理P IRaon、流量計測のためのオ
ンライン処理Tonairの切り換えは例えば手動のスイッチ
などで行なう。
の空気流量センサ割込みI Raon、オンライン割込み処理
P IRaon、流量計測のためのオンライン処理T onairが使
用されることになり、オンライン処理T onairは空気流
量計測のための計算制御などの処理となる。なお、オフ
ライン調整用割込みI Raof、オフライン割込み処理P IR
aof,調整タスクT ofairと空気流量センサ割込みI Rao
n、オンライン割込み処理P IRaon、流量計測のためのオ
ンライン処理Tonairの切り換えは例えば手動のスイッチ
などで行なう。
第10図は、内燃機関の動作時のOSとオンライン処理用
の空気流量センサ割込みI RaonとタスクT onairの関係
を示す。図において、ADはアナログ−デジタル変換、PR
Oは空気流量計測のための処理、DOは出力及び出力レジ
シタへの書き込みである。図に示すタスク制御におい
て、空気流量センサ割込みI Raonが時間同期又は回転同
期で加わるとOSの管理下においてアナログ−デジタル変
換AD、空気流量計測のための処理PRO、出力及び出力レ
ジスタへの書き込みDOからなるT onairが実行される。
の空気流量センサ割込みI RaonとタスクT onairの関係
を示す。図において、ADはアナログ−デジタル変換、PR
Oは空気流量計測のための処理、DOは出力及び出力レジ
シタへの書き込みである。図に示すタスク制御におい
て、空気流量センサ割込みI Raonが時間同期又は回転同
期で加わるとOSの管理下においてアナログ−デジタル変
換AD、空気流量計測のための処理PRO、出力及び出力レ
ジスタへの書き込みDOからなるT onairが実行される。
第11図に空気流量センサの異常診断方法を示す。第５
図に示した空気流量センサにおいて、電流検出用抵抗15
2端子電圧は流量と温度により上下するが、その変化す
る幅は予め限られている。端子電圧をアナログ−デジタ
アル変換器164を通してマイクロコンピュータ166に取り
入れた後、予め設定した電圧を越えていないかを判断す
る。もし超えていれば異常であると判断し、自動車が必
要最小限度走行機能を失わないように端子電圧を自動的
に設定するとともに、運転者にその情報を与えるように
する。そのフローチャートを第12図に示している。
図に示した空気流量センサにおいて、電流検出用抵抗15
2端子電圧は流量と温度により上下するが、その変化す
る幅は予め限られている。端子電圧をアナログ−デジタ
アル変換器164を通してマイクロコンピュータ166に取り
入れた後、予め設定した電圧を越えていないかを判断す
る。もし超えていれば異常であると判断し、自動車が必
要最小限度走行機能を失わないように端子電圧を自動的
に設定するとともに、運転者にその情報を与えるように
する。そのフローチャートを第12図に示している。
また第７図に示した空気流量センサにおいて、異常診
断を行う場合には、スイッチ174がオンとなっている状
態で発熱抵抗170の端子電圧を調べて判断を行う。温度
補償用抵抗172の異常診断はスイッチ174のオン、オフに
関係なく行なえる。
断を行う場合には、スイッチ174がオンとなっている状
態で発熱抵抗170の端子電圧を調べて判断を行う。温度
補償用抵抗172の異常診断はスイッチ174のオン、オフに
関係なく行なえる。
本発明によれば、流量センサの検出抵抗素子から内燃
機関制御用のマイクロコンピュータまでの配線中にノイ
ズが混入しても誤動作の少なくかつ、小型で価格の安い
吸入空気量測定装置を提供することができる。
機関制御用のマイクロコンピュータまでの配線中にノイ
ズが混入しても誤動作の少なくかつ、小型で価格の安い
吸入空気量測定装置を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は調整のフ
ローチャートを示す図、第３図は応答時間調整処理のフ
ローチャートを示す図、第４図は調整用可変抵抗を示す
図、第５図は本発明の他の実施例を示す図、第６図は調
整処理のフローチャートを示す図、第７図は本発明の他
の実施例を示す図、第８図は調整処理のフローチャート
を示す図、第９図はマイクロコンピュータのソフトウエ
アシステムを示す図、第10図はマイクロコンピュータで
の処理を示す図、第11図は異常診断の原理を説明する
図、第12図は異常診断のフローチャートを示す図、第13
図は位相遅れ補償の説明用特性図である。 ２……発熱抵抗素子、４……空気温度補償用抵抗素子、
８……電源、18……マイクロコンピュータ、68……アナ
ログ−デジタル変換器。
ローチャートを示す図、第３図は応答時間調整処理のフ
ローチャートを示す図、第４図は調整用可変抵抗を示す
図、第５図は本発明の他の実施例を示す図、第６図は調
整処理のフローチャートを示す図、第７図は本発明の他
の実施例を示す図、第８図は調整処理のフローチャート
を示す図、第９図はマイクロコンピュータのソフトウエ
アシステムを示す図、第10図はマイクロコンピュータで
の処理を示す図、第11図は異常診断の原理を説明する
図、第12図は異常診断のフローチャートを示す図、第13
図は位相遅れ補償の説明用特性図である。 ２……発熱抵抗素子、４……空気温度補償用抵抗素子、
８……電源、18……マイクロコンピュータ、68……アナ
ログ−デジタル変換器。
フロントページの続き (72)発明者 乾 知次 東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 須田 正爾 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所佐和工場内
Claims (1)
- 【請求項１】吸気管を備えた自動車用内燃機関の空気流
量を測定するため、前記吸気管中に置かれ、温度依存性
を有する抵抗値を持つ発熱抵抗素子及び空気温度測定抵
抗素子と、前記発熱抵抗素子と前記空気温度測定抵抗素
子につながれ、前記両素子の温度差が一定になるように
前記発熱抵抗素子に流れる電流を制御するフィードバッ
ク制御手段と、空気流量信号に基づき、前記内燃機関の
燃料噴射量と点火時期を制御するマイクロコンピュータ
とを備えた内燃機関用吸入空気流量計測装置において、
前記フィードバック制御装置は空気流量信号調整手段を
有し、前記空気流量信号調整手段は前記発熱抵抗素子に
流れる電流を検出し、前記発熱抵抗素子に流れる電流に
一致した空気流量信号を出力し、前記発熱抵抗素子の温
度調整及び前記空気流量信号の出力特性の調整のための
調整手段を含み、前記マイクロコンピュータは、前記調
整手段に与えるべき適切な値を演算により求め、これを
前記調整手段に電気信号として出力し、前記調整手段を
制御することを特徴とする内燃機関用吸入空気流量計測
装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1092860A JPH0820292B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 内燃機関用吸入空気流量計測装置 |
| KR1019900004738A KR900016599A (ko) | 1989-04-14 | 1990-04-06 | 열식 흡입공기량 계측기 및 이 계측기를 사용한 내연기관제어장치 |
| US07/507,508 US5107812A (en) | 1989-04-14 | 1990-04-11 | Thermal type intake air flow measuring instrument and internal combustion engine control apparatus using this measuring instrument |
| DE4011950A DE4011950C2 (de) | 1989-04-14 | 1990-04-12 | Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine |
| US07/816,584 US5211056A (en) | 1989-04-14 | 1992-01-03 | Thermal type intake air flow measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1092860A JPH0820292B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 内燃機関用吸入空気流量計測装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6256412A Division JP2929950B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02276914A JPH02276914A (ja) | 1990-11-13 |
| JPH0820292B2 true JPH0820292B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=14066187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1092860A Expired - Lifetime JPH0820292B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 内燃機関用吸入空気流量計測装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5107812A (ja) |
| JP (1) | JPH0820292B2 (ja) |
| KR (1) | KR900016599A (ja) |
| DE (1) | DE4011950C2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4231831A1 (de) * | 1992-09-23 | 1994-03-24 | Pierburg Gmbh | Steuer- und Auswerteschaltung für einen Luftmassenstromsensor |
| JP2948040B2 (ja) * | 1993-01-12 | 1999-09-13 | 株式会社日立製作所 | 発熱抵抗式空気流量計 |
| JP3463757B2 (ja) * | 1993-04-08 | 2003-11-05 | 株式会社日立製作所 | エンジン制御装置及びこれに用いる空気流量計 |
| JP3323745B2 (ja) * | 1996-07-25 | 2002-09-09 | 株式会社日立製作所 | 物理量検出装置の特性調整手段および発熱抵抗式空気流量装置 |
| JP3285513B2 (ja) * | 1997-05-28 | 2002-05-27 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサおよび内燃機関の吸気装置 |
| JP3383761B2 (ja) * | 1997-12-19 | 2003-03-04 | 株式会社日立製作所 | 発熱抵抗体式空気流量測定装置 |
| WO1999061776A1 (de) * | 1998-05-26 | 1999-12-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Ansaugeinrichtung für eine brennkraftmaschine |
| US6370935B1 (en) | 1998-10-16 | 2002-04-16 | Cummins, Inc. | On-line self-calibration of mass airflow sensors in reciprocating engines |
| JP2001074530A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-03-23 | Mitsubishi Electric Corp | 熱式流量計 |
| JP4327344B2 (ja) * | 2000-09-22 | 2009-09-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の吸入空気量検出装置 |
| US7162374B2 (en) * | 2002-10-07 | 2007-01-09 | Wagner Alarm-Und Sicherungssysteme Gmbh | Device for the determination of flow parameters for a fluid and method for operating such a device |
| WO2005052347A1 (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Hitachi, Ltd. | ディーゼルエンジンのｅｇｒ制御装置およびモータ駆動式スロットル弁装置 |
| GB0506895D0 (en) | 2005-04-05 | 2005-05-11 | Plastic Logic Ltd | Ablation threshold adjustment by electroless plating |
| JP4161078B2 (ja) | 2005-11-22 | 2008-10-08 | 三菱電機株式会社 | 熱式流量センサ |
| JP5914388B2 (ja) * | 2013-03-05 | 2016-05-11 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流体計測装置 |
| US9410509B2 (en) * | 2013-12-04 | 2016-08-09 | Delphi Technologies, Inc. | Adaptive individual-cylinder thermal state control using intake air heating for a GDCI engine |
| EP3851812B1 (en) | 2020-01-14 | 2022-07-06 | Axetris AG | Gas flow measuring circuit and gas flow sensor |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS535335A (en) * | 1976-07-05 | 1978-01-18 | Nippon Soken Inc | Suction air quantity detector for internal combustion engine |
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