JPS6258038A - 内燃機関の制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、電子的に燃料噴射量等を演算する制御ユニ
ットで使用される、機関吸入空気流量測定手段を改善し
、上記制御ユニットで安定した機関制御が実行されるよ
うにする内燃機関の制御装置に関する。

［背景技術］ 内燃機関の例えば燃料噴射量を電子的に制御する場合、
この機関の運転状態を監視し、その監視データに基づい
て機関の運転状態に適合する燃料噴射量等を演算し、噴
射燃料の調量制御をするものである。この内燃機関の運
転状態の監視手段としては種々存在するものであるが、
機関の運転状態に大きく関係するものとして、吸入空気
流量のＪｌｌ＋ｌｌ設定存在する。

このような吸入空気流量の測定手段として、例えば特開
昭５５−９８６２１号公報に示されるような熱式の空気
流量測定装置が考えられている。

すなわち、吸気管の中に温度によって抵抗値の設定され
る感温素子を設定し、この感温素子に対して加熱電力を
供給し発熱させるようにする。この場合、感温素子は吸
入空気流に接触される状態にあるものであるため、その
温度上昇速度は吸入空気流量に反比例するようになる。

したがって、この感温素子を特定温度状態に保つために
必要な加熱電流の状態を監視することによって、吸気管
に流れる空気流量を算出できるようになるものである。

しかし、このような空気流ｍ測定装置は、電流量によっ
て空気流量が表現されるものであるため、高精度のＡ／
Ｄ変換手段を用いてディジタル状の空気流量データに変
換し、マイクロコンピュータ等によって構成される機関
制御ユニットで使用されるようにしなければならない。

すなわち、精度の高い信号変換手段を必要とするもので
、高精度の測定データを得るためには、装置も必然的に
複雑化するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、吸入
空気流量が充分にダイナミックレンジの広い状態で、且
つディジタル的に表現される測定信号が得られるように
して、マイクロコンピュータ等を利用した制御ユニット
で、燃料噴射量等が簡単に演算できるようにした内燃機
関の制御装置を提供しようとするものである。

また、この発明にあっては特に電源電圧が低下して、吸
入空気流量の測定動作が正常に実行されないような状態
となった場合にあっても、燃料噴射量が機関の運転状態
に対応して適正に制御されるようにして、常に燃料の調
量制御が安定して適正制御されるようにする内燃機関の
制御装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る内燃機関の制御装置は、吸気
管の中に感温素子を設定し、この感温素子に対して周期
的に発生されるスタートパルス信号にそれぞれ対応して
立上がる加熱電力を供給し、感温素子を発熱制御する。

そして、感温素子が特定される温度まで上昇したときに
上記加熱電力を遮断制御するもので、この加熱電力の供
給時間幅を表現した信号が測定信号として出力され、機
関制御ユニットで機関回転数に対応する吸入空気量信号
に変換し、この空気量信号に基づいて燃料噴射量を演算
するようにしている。そして、例えば電ｔｉ、電圧が上
記空気流量測定動作が実行できない程度に低下したよう
な状態となった場合には、この電圧低下状態を検出し、
この検出信号が存在する状態でスロットル開度に対応し
たデータ、およびこのときの機関回転速度データをマツ
プ等から読み出し、この読み出しデータに基づいて、燃
料噴射量の演算を実行するようにしているものである。

［作用コ 上記のような内燃機関の制御装置にあっては、内燃機関
の吸入空気流量が時間幅データとして出力されるように
なるものであり、この時間幅データは例えばクロックの
計数によってディジタル状に表現されて、燃料噴射量の
演算制御に効果的に使用されるようになる。すなわち、
Ａ／Ｄ変換手段のような信号変換手段を必要としないも
のであり、高精度な機関制御が、簡単な構成で実施され
るようになる。また、電源電圧が異常に低下したような
場合には、上記吸入空気流ｆｌ　ｉｌ？Ｉ定デー少デー
タできなくなるものであるが、この場合には、空気流量
測定データに代わってスロットル開度データ、機関回転
速度データに基づいて燃料噴射量演算制御が実行される
ものであり、効果的なフェイルセーフ制御が実行される
ようになり、例えば自動車に搭載されるエンジン制御を
信頼性の高い状態で実行できるものである。

［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図は特に吸入空気流量の測定装置部分を取り出して
示しているもので、機関に吸入空気を導く吸気管１１の
中に感温素子１２および温度測定素子１３が設定されて
いる。この感温素子１２および温度測定索子１３は、共
に温度によって抵抗値が設定される温度特性を有する、
例えば白金線等の抵抗素子によって構成されるものであ
り、感温素子１２には固定の抵抗１４が直列に接続され
、また温度測定索子１３には抵抗１５および１Ｇが直列
に接続されている。そして、感温素子は１２、温度抵抗
素子１３、および抵抗１４〜１Ｇによってブリッジ回路
が形成されるようになっているもので、このブリッジ回
路の入力端となる感温素子１２と温度抵抗素子１３との
接続点には、トランジスタ１７を介して加熱電力が供給
されるようになっている。そして、感温素子１２と抵抗
１４との接続点ａと、抵抗１５と１６との接続点すの電
位が、コンパレータ１８で比較されるようになっている
。

すなわち、感温素子１２に加熱電力が供給され、その温
度が温度測定素子１３でＡｐｌ定される吸気管１１内の
空気温度より特定される温度差が設定される状態となる
まで発熱されたときに、コンパレータ１８からの出力信
号が立上がるように設定されている。そして、このコン
パレータ１８がらの出力信号は、フリップフロップ回路
Ｉ９をリセット制御する。

このフリップフロップ回路１９は、エンジン制御ユニッ
ト２０から発生されるスタートパルス信号Ｔｉｎによっ
てセット制御されるようになっている。

この場合、このスタートパルス信号Ｔ１ｎは、エンジン
の例えば１８０°ＣＡ毎の、エンジン回転に同期する信
号に対応して発生される。

フリップフロップ回路１９のセット時の出力信号は、バ
ッファ２１を介して取り出されて出力回路２２に供給さ
れるものであり、また上記トランジスタ１７のベースに
対して、このトランジスタ１７の開閉制御信号として供
給される。すなわち、トランジスタ１７はフリップフロ
ップ回路１９のセット状態でオンされ、感温素子１２を
含むブリッジ回路に加熱電力を供給するようになる。ま
た、出力回路２２ではフリップフロップ回路Ｉ９のセッ
ト状態の時間幅でパルス幅の設定されるパルス状信号か
ら、上記時間幅を表現した測定出力信号Ｔ　ｏｕｔを形
成し、この測定出力信号Ｔ　ｏｕｔは上記エンジン制御
ユニット２０に対して、吸入空気流量測定データとして
供給する。また、このエンジン制御ユニット２０に対し
ては、加熱電力の電源電圧子Ｂが供給されているもので
、この電源電圧子Ｂを監視するようになっている。

上記エンジン制御ユニット２ｏには、さらに図では示さ
れないカロットル開度センサがらのスロットル弁の開度
に対応したスロツｓｓ、開度信号、回転数センサからの
エンジン回転数に応じた回転数信号等が供給されている
。

上記トランジスタ１７が感温素子１２部に供給される加
熱電力の電圧は、基準電圧電源２３で設定される基準電
圧とＯＰアンプ２４で対比され、このＯＰアンプ２４の
出力信号によってトランジスタ１７のベースバイアスを
制御し、上記加熱電力の電圧が、上記基桑電圧を基準に
して定電圧制御されるようにしている。

すなわち、上記のように構成される吸入空気流量測定装
置にあっては、エンジン制御ユニット２゜から、エンジ
ン回転に同期する状態で第２図の（Ａ）に示すような周
期的な状態のスタートパルス信号が発生されると、この
信号に対応してフリップフロップ回路１９がセットされ
、その出力信号が立上がる。そして、このフリップフロ
ップ回路１９のセットに伴ってトランジスタ１７がオン
制御され、感温素子１２を含むブリッジ回路に対して定
電圧制御された加熱電力が供給されるようになり、感温
索子１２が発熱されて、その温度が第２図の（Ｂ）に示
すように上昇するようになる。この場合、この感温素子
１２の温度上昇速度は、この感温素子１２の放熱効果に
影響されるものであり、すなわち吸気管１１に流れる吸
入空気流量に影響されるようになる。具体的には、吸入
空気流量が大きい程、感温素子１２の温度上昇速度が遅
くなる。

そして、感温素子１２の温度がそのときの空気温度に対
して、特定される温度差が設定される比較温度まで上昇
すると、コンパレータ１８がら出力信号が発生され、フ
リップフロップ回路１９がリセットされて、上記加熱電
力が遮断制御される。そして、感温素子１２の温度が低
下して次の加熱電流の供給を待機するようになる。すな
わち、スタートパルス信号Ｔ　ｉ　ｎとコンパレータ１
８の出力信号によってフリップフロップ回路１９が制御
され、その出力信号が第２図の（Ｃ）に示すようにパル
ス状信号になるもので、このパルス状信号のパルス時間
幅で加熱電力が制御され、またこのパルス時間幅か吸入
空気流量を表現するようになる。

このフリップフロップ回路１９がらのパルス状出力信号
は、出力回路でその立上がりおよび立下がりが検出され
、その立上がりおよび立下がりにそれぞれ対応した第２
図（Ｄ）に示したような信号を、測定出力信号Ｔ　Ｏｕ
ｔとしてエンジン制御ユニット２０に供給するようにな
る。エンジン制御ユニット２０では、上記立上がりおよ
び立下がりにそれぞれ対応する一対の信号の立上がりエ
ツジの時間間隔を、吸入空気流量測定信号として読み取
り検出するようになる。

すなわち、この空気流量測定装置では、例えばＡ／Ｄ変
換器等の信号変換手段を必要とすることなく、直接的に
ディジタルデータとして使用されるΔｐノ定出力信号が
得られるものであり、測定精度の向上に大きな効果を発
揮しているものであり、エンジン制御ユニット２ｏでは
、この空気流量測定信号Ｔ　ｏｕｔに基づいて、エンジ
ンに対する燃料噴射時間幅τＰを演算し、このτＰによ
って燃料噴射弁の開弁時間幅を制御して、噴射燃料量が
調量されるようにしているものである。

しかし、このような空気流量測定装置において、電源電
圧子Ｂが異常に低下すると正常動作が保証されない状態
となる。すなわち、感温素子１２に対する加熱電力の電
圧値が低下するようになり、この感温素子１２の温度上
昇速度が異常に遅い状態となる。したがって、吸入空気
流量が実際の値よりも多い状態で測定されるようになり
、エンジン制御ユニット２０で正常な燃料噴射量の演算
制御が実行されないようになる。したがりて、上記の測
定装置にあっては、電源電圧子Ｂの状態をエンジン制御
ユニット２０で監視し、電源電圧子Ｂが空気流ｍ　ｇｐ
ｊ定装置の最低動作電圧以下の状態となったことを検出
させるようにする。

第３図はエンジン制御ユニット２ｏにおける処理の流れ
を示しているもので、このルーチンは空気流ｆｆ１ｎＪ
定のための計測終了に対応して割込みが発生される。そ
して、まずステップ１０１で電源電圧子Ｂと設定された
最低動作電圧値と比較する。そして、このステップ１０
１で電源電圧子Ｂが最低動作電圧より高い正常状態と判
断されたときにはステップ１０２に進み、測定装置がら
の出力信号ｔ　ｏｕｔで表現される時間幅から、燃料噴
射時間幅゛τＰを演算する。

また、ステップ１０１で電源電圧子Ｂが最低動作電圧以
下の状態に低下していると判断されたときには、ステッ
プ１０３に進んでスロットル開度信号も読取り、このス
ロットル開度信号から時間幅データＴｏｕＩ’　を補間
算出する。このスロットル開度と時間幅データ’ｒｏｕ
ｔ’　との関係は、適宜実験等によって求められるもの
で、例えば第４図で示すように１次元マツプとして、エ
ンジン制御ユニットに設定されるマイクロコンピュータ
のＲＯＭ等に記憶設定されている。そして、詳細は図示
していないが、エンジン制御ユニット２ｏに供給されて
いるスロットル開度データに基づいて時間幅データＴｏ
ｕｔ’　を補間算出するものである。

そして、次のステップ１０４でこの時のエンジン回転数
から補正係数Ｋを求め、 Ｔ　ｏｕｔ、＝Ｔ　Ｏｕｉ　　’　　Ｘ　　Ｋの演算を
実行し、この求められたＴ　ｏｕｔによってステップ１
０２で燃料噴射時間τＰを求めるようにする。

ここで、上記補正係数には実験的に求められるもので、
例えばエンジン回転数との関係で第５図に示すように設
定されるもので、この補正係数には上記Ｔｏｕｔ’　と
同様に制御ユニット２０のＲＯＭに対してマツプとして
記憶設定されるようにする。

したがって、電源電圧が最低動作電圧以下に低下する状
態となった場合には、エンジンを運転制御するためのス
ロットルの開度と、その時にエンジン回転数に基づいて
補間演算される時間幅信号Ｔｏｕｌ’を空気流ｆｆｉ測
定信号に代わって使用し、燃料噴射量の演算制御が実行
されるようになる。

このため、電源電圧の不安定状態においてもエンジンの
燃料噴射量は継続制御されるようになるものであり、例
えば自動車に搭載されるエンジンの電子的制御が信頼性
をもって実行され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係る内燃機関の制御装置にあっ
ては、その吸入空気流量が充分なダイナミックレンジを
もって計測されるようになるものであり、しかもその測
定信号が時間幅データによって表現され、マイクロコン
ピュータ等を利用した電子的な機関制御ユニットにおい
て効果的に利用され、燃料噴射量の調量制御が効果的に
実行されるようになる。しかも、電源電圧示例えば空気
流！　７１！１定動作の最低動作電圧以下の状態まで低
下したような場合には、スロットル開度信号、回転数信
号に基づいて算出された時間幅に相当するデータによつ
て燃料噴射量の油算が実行されるようになるものである
ため、常に信頼性の高い機関制御が実行され、この機関
が自動車等に搭載されて使用する場合の信頼性の向上に
大きな効果を発揮するものである。

【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
の特に吸入空気流量測定部分を詳細に説明する回路構成
図、第２図は上記空気流量測定動作状態を説明する信号
波形図、第３図は上記空気流量Δ―１定信号を利用する
燃料噴射量制御の流れを説明するフローチャート、第４
図および第５図はそれぞれ上記動作の流れで使用される
スロットル開度と信号Ｔ’ｏｕｔ’　との関係、さらに
回転数と補正係数にとの関係を示す図である。 １１・・・吸気管、１２・・・感温素子、１３・・・温
度測定素子、１７・・・トランジスタ（加熱電力開閉）
、１Ｂ・・・コンパレータ、１９・・・フリップフロッ
プ回路、２０・・・エンジン制御ユニット、２２・・・
出力回路。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の吸気管に対して吸入空気流に接触するように
   設定された、温度によって抵抗値が変化する特性を有す
   る感温素子と、 特定される周期で発生されるスタートパルス信号によっ
   て、上記感温素子に対する加熱電力を立上がり制御する
   手段と、 上記加熱電力によって発熱制御される上記感温素子の温
   度を監視し、この温度が特定される温度状態より上昇す
   る状態で上記加熱電力を遮断制御する手段と、 上記加熱電力の供給時間幅に対応する時間幅信号を表現
   する、吸入空気流量測定信号の出力手段と、 上記吸入空気流量の測定出力信号で表現される時間幅に
   したがって、上記内燃機関に対する燃料噴射量を演算出
   力する機関制御ユニットと、上記感温素子に対する加熱
   電力を監視し、その電圧値が最低動作電圧以下になった
   状態を検出する手段と、 この手段により電源電圧の低下を検出した状態で、上記
   内燃機関の回転数およびスロットル開度を検出し、その
   検出データに基いて時間幅に対応する制御信号を形成す
   る手段とを具備し、この手段によって形成された制御信
   号は、上記吸入空気流量測定出力信号に代わって上記機
   関制御ユニットで燃料噴射量の演算制御に使用されるよ
   うにしたことを特徴とする内燃機関の制御装置。