JPS60247029A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し発明の技術分野］ この発明は、例えばエンジンに対する吸入空気流量の測
定検出信号が、燃料噴射量制御等の電子的制御手段に対
して効果的に使用できるようにするエンジンの制御装置
に関する。

［発明の背景技術］ 内燃機関、例えばエンジンを電子的に制御する　−場合
に、このエンジンの運転状態を常時監視する必要のある
ものであり、その運転状態の監視手段として回転速度検
出手段、エンジン温度検出手段、排気温度検出手段、ス
ロットル開度検出手段等と共に、吸入空気量の検出手段
が存在する。この吸入空気口検出装置としては、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、空気流量に対応して発熱制御
される感温素子の温度変化状態を監視測定するものであ
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
に制御される加熱電流によって一定温度状態に加熱制御
し、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って検出するものである。

具体的には、感温素子に流れる電流値の変化によって吸
気管中の空気流量が測定されるようにするものである。

しかし、このように構成したのでは、空気流量が例えば
１００倍変化するのに対して、測定電流値は約２倍程度
しか変化しないものであり、その測定感度は極めて小さ
いものである。このため、このような空気流量センサを
エンジンの制御ｌ装置に対して適用しようとする場合に
は、上記センサからの検出信号の増幅回路に対してオフ
セット・処理手段を設ける必要があり、そのための制御
回路が複雑化する状態にある。またマイクロコンピュー
タを用いてエンジン制御装置を構成する場合には、上記
センサからのアナログ的検出信号をディジタルデータに
変換して制御回路部に対して供給するように構成する必
要があり、その制ｍｗｉ度を充分なものとするためには
、アナログ・ディジタル変換を充分高精度の状態で実行
させなければならない。すなわち、Ａ／Ｄ変換器、およ
びこのＡ／Ｄ変換器の基準電源として極めて高精度のも
のが要求されるようになるものである。

［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、吸気
管に流れる吸入空気流量をディジタル的に検出できるよ
うにすると共に、この測定検出信号を例えば燃料噴射量
演算制御に対して効果的に使用できるようにするエンジ
ン制御装置を提供しよとするものである。

［発明の概要］′ すなわち、この発明に係るエンジンの制御装置は、吸入
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、エンジンの回転に同期する信号に対応して加熱
電流を供給すると共に、上記感温素子が特定される温度
状態となった状態で上記加熱電流を断つように制御して
、この加熱電流制御状態に対応するパルス状の検出出力
信号を発生する空気流量検出装置を使用する。また、上
記エンジンの回転数信号Ｎに対する第１の補正値ｈ（Ｎ
）をマツプに対して記憶設定して、回転数信号Ｎから上
記第１の補正ｆｌｈ（Ｎ）を−め、さらに上記回転数信
号Ｎがら第２の補正値ｆ　（Ｎ）をめる。そして、上記
空気流量検出装置からの出力パルス状信号のＦＲ間幅Ｔ
、上記Ｍ１および第２の補正値に基づき変数をめ、この
変数から１燃焼当りの空気流量に比例するディジタルデ
ータを記憶設定されているマツプからめ、例えば噴射燃
料量の演算のために供するようにしたものである。

［発明の実施例１ 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
御シズ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、燃料の噴射口
を電子的に制御しているものである。すなわち、エアフ
ィルタ１２が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□ット
ル弁１５部分を通って、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１Ｇを構成する感温素子１１が配置設定
さている。この感温素子１７は、電流によって加熱制御
され、その温度によって抵抗値の変化する温度特性を持
った例えば白金線等でなるヒータによって構成されてい
る。そして、この空気流量検出装置１６からの検出信号
は、マイクロコンピュータニよって構成され、エンジン
制御処理装置を含むエンジン制御ユニット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
御ユニット１８からの指令によって加熱制御されるよう
になっている。

このエンジン制御ユニット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ット
インジェクタ２０ａ　、　２０ｂ　１・・・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、２１ｂ１・・・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ェクタ
が開弁制御されるものである。

上記エンジン１１の各気筒に対してそれぞれ設けられた
インジェクタ２０ａ　、　２０ｂ　１・・・に対しては
、フユエルポンブ２２によって燃料タンク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、プレッシャレギュレータ２５によって一定に制
御されているもので、上記演算算出されるインジェクタ
部の開弁時間によって、噴射燃料ｍが正確に設定制御さ
れるようになっている。

上記エンジン制御ユニット１８は、イグナイタ２６に対
しても指令を与え、ディストリビュータ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１
１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、セラミックボビン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ャフト１７３．１７４を支持軸
として突設し、このシャツｌ−１７３，１７４はそれぞ
れ良導電体でなるピン１７５．１．７６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１ｉ１１７７に対して印刷配線等によって形成し、
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１１２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って構成され
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３゜と、固定の抵抗３１および３２とによってブリ
ッ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３３の入力端子部に接続して、感温素子１
７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
しで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−らの出力信号によってフ
リップフロップ回路３４をリセットするようにしている
。この場合、このフリップフロップ回路３４は、前記エ
ンジン１１の制御ユニット１８に対して供給される回転
速度検出装置１９からの回転同期信号に対応した回転同
期信号によってセット制御される。すなわち、このフリ
ップフロップ回路３４はエンジン１１の回転に同期する
状態でセット制御され、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ット制御され、このセット
およびリセッ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、このフリップフロップ回路３４からのセット時
出力信号は、バッファアンプ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を含むブリッ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
によって、上記ブリッジ回路に対する電圧を監視し、こ
の差動アンプ３８の出力信号によっ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って、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ップ
フロップ回路３４がセット・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１１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をリセットするようにな
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、したがっ
てフリップフロップ回路３４のセット時よりリセットさ
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のセッ
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、このフリップフロップ回路３４のセットおよび
リセットに対応して発生されるパルス状の信号の時間幅
は、上記空気流量に対応する状態となる。すなわち、上
記（Ｂ）図に示すフリップフロップ回路３４の出力信号
は、空気流量検出信号となるもので、この信号は時間幅
Ｔおよび周期ＴＮで表現されるようになる。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
御ユニット１８に対して供給され、燃料噴射」の演算制
御に対して使用されるようになる。

ここで、上記エンジン制御ユニット１８は、上記回転速
度検出装置１９からの信号の供給される回転同期信号発
生回路４０を備えるもので、この回路４０で発生された
回転同期信号が上記フリップフロップ回路３４に対して
セット指令として供給され、また燃料噴射量等を演算制
御するｃ　ｐ　Ｕ　４１に対して割込み同期信号として
供給される。このＣＰ　ｔＪ　４１に対しては、特に図
示してないがエンジン１１の運転状態に対応した前述し
たような各種検出信号が結合されているものである。そ
して、このＣＰＵ４１に対して接続設定される出力回路
４２．４３等が燃料噴射幅信号Ｔｐ、点火指令信号等が
出力されるものである。

上記のように構成される空気流量検出装置１６の第５図
（Ｂ）に示したような状態のパルス状出力信号において
、空気流量に対応するパルス状信号の時間幅Ｔは次のよ
うに表現できる。

ここで、感温素子１７に対する加熱電流の電圧をＶ、そ
の平均電流を１、伝熱係数をｈ１素子１７の放熱面積を
Ａ１素子濃度をＴ　ｕ　ｓ空気温度をＴ　Ａ　ｓ感温素
子１７の抵抗値をＲｏ　、空気流量をＧ、通電時の瞬特
電流を１０とすると、 Ｖ　ｉ　＝ｈＡ　（ＴＯ−ＴＡ　） Ｖ＝　ｉ　Ｒ）（ ｈ−α十βｆｌ ｉ＝ｉｏ　（Ｔ／ＴＮ　）　ＴＮＣＣ１／Ｎとなる。こ
れより、 Ｖ２／ＲＨ−Ｔ／Ｔｈ −（α十βＪＥＸ　）　（Ｔｎ　−ＴＡ　）■および（
ＴＨ−ＴＡ　）を一定となるように制御するから、時間
幅Ｔは次のように表現される。

Ｔｃｃ（α十βＪｌ＞／Ｎ・・・・・・・・・・・・・
・・（１）ここで、αおよびβは定数であり、Ｎはエン
ジン回転数である。

このように関係式で表現される検出空気流量パルス信号
の時間幅Ｔから、エンジン回転数に対応する空気流量Ｇ
／Ｎをめ、ＣＰＵ’４１で燃料噴射時間幅をめるように
なるものであるが、このような状態ではめる量Ｇ／Ｎを
算出するためにマイクロコンピュータの制御プログラム
は非常１こ複雑な状態となる。

したがって、ここでは簡単な手段で且つ精度の良好な状
態でＧ／Ｎを算出しようとして（入るもので、まず上記
（１）式を変形した次の式を利用する。

Ｇ　／　Ｎ　＝　Ｎ　／β２　（Ｔ−α／Ｎ）・・・（
２）また、感温素子１７の熱損失およびこの検出装置１
６のパルス制御回路の応答遅れによる上記（２）式と実
際の関係式との若干の狂いも吸収できるように Ｇ　、＝’　Ｎ　＝ ［ｈ　（Ｎ）　Ｘ　（Ｔ＋ｆ　（Ｎ）　）　］ｎ・・・
・・・・・・　（３） としてｆ（’Ｎ）、［ｈ　（Ｎ）　ｘ　（Ｔ−ｆ　（Ｎ
）　）コ、ｂ（Ｎ）をそれぞれ−次元マツプに対して記
憶設定させるようにする。

ここで、エンジン１１を４気筒エンジンとした場合、上
記（３）式で第１の補正値となるｈ（Ｎ）はエンジン回
転数Ｎに対して実験的に第６図で示すような関係にある
ことがまる。また、第２の補正値ｆ　（Ｎ）は例えば （１３５０／’Ｎ）−０，０９ で表現される状態となるものであり、これは簡単な引算
であるので、回転数Ｎに基づいて演算してもよいが適宜
マツプで記憶しておくようにしてもよい。そして、“上
記第３式のｎは、この場合２゜６２とされるものである
。

そして、さらに上記Ｇ　、／　Ｎと ｈ　（Ｎ＞　ＥＴ−［（１３５０，７Ｎ、）−０，０９
）］との関係は、実験等によってめ第７図に示すように
マツプ状態で記憶設定しておく。

前記エンジン制御ユニット１８においての制御のメイン
ルーチンにあっては、第８図に示すように初期化状態に
おいて、エンジン１１の濃度に対応する冷却水温、排気
ガス中の酸素濃度等に基づき、燃料噴射弁の開弁時間す
なわち燃料噴射量の基準状態に対する補正値を計算する
。

また、燃料噴射弁に対する開弁時間、すなわち噴射パル
ス時間幅の設定は、第９図に示すように例えばエンジン
１１の３６０’　ＣＡ毎の空気流量の演算割込みに対応
して実行されるもので、まずステップ１００で空気流量
検出装置１６から出力パルス状信号のパルス時間幅Ｔを
カウンタの計数動作等によって読取る。そして、この時
間幅Ｔに基づいてステップ１０１で示すようにＧ／Ｎを
算出し、このＧ／Ｎをメモリ等に格納設定する。

第１０図は上記Ｇ　ｙ’　Ｎを算出する過程の流れを示
すもので、まずステップ４００でエンジン１１の回転数
Ｎを検出し、ステップ４０１で第６図で示したようなマ
ツプから第１の補正１ｆｉｈ　（Ｎ）をめる。

そして、次のステップ４０２で上記回転数Ｎに対応する
第２の補正値ｆ　（Ｎ）を算出し、あるいは設定される
マツプから読取り、前記パルス時間幅Ｔから（Ｔ−ｆ　
（Ｎ））を算出して、ステップ４０４で変数を算出する
。そして、次のステップ４０５で第６図で示したマツプ
に基づぎＧ／Ｎをめ、ステップ４０６でこのＧ／Ｎをメ
モリに対して格納するものである。

このようにしてステップ１０１でＧ／Ｎがめられると、
ステップ１０２で基本噴射パルス幅Ｔｉｎｊを算出する
もので、このＴｉｎｊは次の式で表現される。

Ｔｉｎｊ　＝Ｃｘ　（Ｇ／Ｎ） このようにして得られた噴射パルス［Ｔｉｎｊは、ステ
ップ１０３で前記水温検出信号、酸素濃度検出信号等に
対応する補正によって、最終噴射パルス幅演算を行ない
、ステップ１０４で出力カウンタに対して上記パルス幅
に相当する時間幅を設定して、噴射弁の開弁時間を設定
するものである。

また、点火時期設定は、第１１図に示すようにステップ
２００で前記メモリに格納されたＧ／Ｎを読取り、ステ
ップ２０１で基本点火時期を算出する。

そして、ステップ２０２において補正演算によって最終
点火時期を演算し、ステップ２０３で出力カウンタに対
して最終点火時期を設定するようにする。

Ｕ発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、エンジン制御のために
、エンジンの１回転信号に同期して吸入空気流中におか
れた加熱感温素子を加熱制御し、この感温素子が特定さ
れる温度状態となるまでの時間を計測することによって
、エンジン１回転当りのあるいは１燃焼当りの空気流量
をパルス時間幅によって検出計測するものであり、特に
高精度のＡ／Ｄ’ａ換を必要どせずに簡単な構成でエン
ジン制御が実行できるようになるものである。しかも、
この空気流量測定装置からの出力パルス状信号の計測時
間幅Ｔに基づいて、充分簡単な構成および制御状態で燃
料噴射量、特に燃料噴射時間幅が演算導出できるように
なるものであり、エンジンの制御装置が充分に簡易化し
た状態で、また充分に信頼性が得られる状態で実現でき
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エンジンの制御装置
を説明するエンジン制御システムを示す構成図、第２図
および第３図はそれぞれ上記実施例で使用される空気流
口検出装置を構成する感温素子の例を説明する図、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
および第７図はそれぞれ上記空気流歯検出装置からの検
出信号に基づきエンジン回転数に対する第１の補正値お
よび回転数に対する空気量の関係を導出するマツプの状
態を示す図、第８図乃至第１１図はそれぞれ上記空気流
量検出装置からの検出信号に基つき燃料噴射口さらに点
火時期を導出する流れの状態を説明するためのフローチ
ャートである。 １１・・・エンジン、１３・・・吸気管、１６・・・吸
入空気流量検出装置、１７・・・感温素子、１８・・・
エンジン制御ユニット、１９・・・回転速度検出装置、
３０・・・補助感温素子、３３・・・コンパレータ、３
４・・・フリップフロップ回路、３６・・・トランジス
タ、４０・・・回転信号発生回路、４１・・・ＣＰＵ、
４２．４３・・・出力回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第６図 第７図 ｈ（Ｎ）（Ｔ−（〒−０，０９））− 第８図　第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸入空気流中に設定される濃度抵抗特性を有する感温素
   子に対してエンジンの回転に同期する信号に対応して加
   熱電流を供給し上記感温素子の特定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ように制御され上記
   加熱電流供給時間幅に対応する時間幅Ｔの設定されたパ
   ルス払出゛力信号を発生する空気流量検出装置と、上記
   エンジンの回転数信号Ｎに対して設定される第１の補正
   値ｈ（Ｎ）をめる第１の一次元マツブ記憶手段ど、上記
   回転数信号Ｎに対して第２の補正値ｆ（Ｎ）をめる手段
   と、上記空気流量検出装置からの出力パルス状信号の時
   間幅Ｔを上記導出される第２の補正値ｆ　（Ｎ）で減゛
   算しこれにより得られた変数に対して上記第１の補正値
   を乗綽する演算手段と、この手段で得られた変数ｈ（Ｎ
   ）（Ｔ−ｆ（Ｎ））に対応して上記エンジン１回転当り
   の空気流量に比例するディジタル値をめる第２の一次元
   マツブ記憶手段とを具備し、この第２の一次元マツブ記
   憶手段からの読み出しデータに基づいて、燃料噴射量を
   算出するようにしたことを特徴とするエンジンの制御装
   置。