JPS6263159A - 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、特に機関に対する吸入空気流量測定手段を
改善し、例えば機関の運転状態に対応した燃料噴射量が
適正に制御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、例えば自動車に搭載されるエンジンを電子的
に制御する場合、このエンジンの運転状態を監視し、そ
の運転状態に対応した例えば燃料噴射量等を、マイクロ
コンピュータ等を用いた電子的な制御ユニットによって
算出し、噴射燃料量を制御するようにしている。

ここで、上記燃料噴射量は基本的に吸入空気量に基づき
算出されるようになるものであり、このため上記ニシジ
ンの運転状態の監視手段として、吸入空気流量の測定手
段が重要となる。このような空気流量測定手段としては
種々のものが提案されているものであるが、例えば特開
昭５５−９８６２１号公報に示されるような熱式の空気
流量測定装置が知られている。

このような熱式の空気流量測定装置にあっては、例えば
吸気管の中に温度に対応し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て
、感温素子を発熱制御するように構成する。この場合、
感温素子は吸入空気流にさらされる状態にあるものであ
るため、加熱電力による温度上昇特性は吸入空気流量に
影響されるようになる′。したがって、例えば感温素子
の温度が特定される温度状態に保たれるようにするため
に要求される加熱電力の電流量を観測すれば、吸入空気
流量データが得られるようになるものである。

しかし、このような空気流量測定装置によって得られる
空気流量測定信号は、電流値によるアナログデータによ
って表現されている。これに対して、上記エンジンの制
御ユニットは、通常マイクロコンビ二一夕等のディジタ
ル回路によって構成されるものであり、上記測定信号は
高精度のＡ／Ｄ変換手段によってディジタルデータに変
換した後、制御ユニットに対して取り込まれるよう　。

になる。すなわち、高精度の信号変換手段を必要とする
ものであり、精度の高いエンジン制御を実行するにはそ
の構成が必然的′に複雑高価なものとなる。

［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あって
、特に吸入空気流量の測定信号がディジタル的に表現さ
れるようにして、マイクロコンビ二一夕等を利用した制
御ユニットに対して効果的に取り込まれるようにして、
より精度の高い燃料噴射量制御が効果的に実行されるよ
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。

また、この発明の目的は上記空気流量測定が機関の回転
に同期する状態で発生され、燃料噴射量制御がより効果
的に実行されるようにするものであり、またこの場合そ
の測定周期に変動が発生したような場合にあっても、常
に安定して精度の高い吸入空気流量の測定が実行され、
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にあって
は、吸気管内に設定される温度・抵抗特性を有する感温
素子を有する熱式空気流量測定装置を備えるものであっ
て、この８１１定装置の感温素子に対しては、機関の回
転に同期するスタートパルス信号に基づいて立上がる加
熱電力を供給する。

そして、この感温素子の温度が特定される温度状態に上
昇した状態で上記加熱電力を遮断制御して、この加熱電
力の供給時間幅を表現した測定出力信号を発生させるよ
うにする。また、上記スタートパルス信号の発生時には
、そのパルス信号とその前に発生されたスタートパルス
信号との時間間隔を求め、そしてこの時間間隔と上記吸
入空気流量ａｌｌ定信号とに基づいて、機関１回転当り
の吸入空気量Ｇ／Ｎを求め、このＧ／Ｎに基づいて基本
燃料噴射量を算出させるようにするものである。

〔作用］ 上記のような制御装置の吸入空気流量測定手段にあって
は、感温素子に対して加熱電力を供給設定した場合に、
感温素子が特定される温度状態まで上昇するために必要
な加熱電力供給時間幅が、測定空気量を表現するように
なる。しかし、この加熱電力供給時間幅は加熱電力の立
上がり時の感温素子の温度状態によっても影響される。

すなわち、加熱電力の立上がりを制御するスタートパル
ス信号の時間間隔によって上記測定信号が影響されるよ
うになり、このスタートパルス信号の間隔にばらつきが
存在する場合には、各測定信号の時間幅にばらつきが発
生する。そして、この空気流量測定信号で表現される時
間幅は、その前の測定時間間隔に影響されるものである
が、ここではその測定に対応するスタートパルス信号と
その前のスタートパルス信号との時間間隔を算出し、そ
してこの時間間隔と上記測定空気流量を表現する時間幅
信号とに基づいて、機関１回転当りの吸入空気ｆｆ１Ｇ
／Ｎを算出し、このＧ／Ｎによって基本燃料噴射量が算
出されるようになる。したがって、スタートパルス信号
間隔がばらついたような場合であっても、常に安定した
吸入空気量データＧ／Ｎが得られるものであり、機関に
対する噴射燃料量の演算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図は内燃機関の吸気管１１に流れる吸入空気流量を
測定する空気流量測定装置部分の構成を示すもので、上
記吸気管１１の中には感温索子１２および温度測定素子
１３が、吸入空気流に接触される状態で設定されている
。

ここで、上記感温素子１２および温度測定素子１３は、
共に温度によって抵抗値が変化設定される温度−抵抗特
性を有する例えば白金線等による抵抗素子によって構成
される。

上記感温索子１２に対しては固定の抵抗１４が直列に接
続され、また温度測定素子１３には抵抗１５および１６
の直列回路が接続されているもので、上記感温素子１２
、温度測定素子１３、−および抵抗１４〜１Ｂによって
ブリッジ回路が形成されるようになっている。そして、
このブリッジ回路の入力端である感温素子１２と温度抵
抗素子１３との接続点には、トランジスタ１７によって
開閉される加熱電力が供給されるようにする。また、感
温素子１２と抵抗１４との接続点ａ１および抵抗１５と
１６との接続点すによる出力部分は、コンパレータｌＢ
の入力端に接続するもので、このコンパレータ１８では
上記点ａおよびｂの電圧を比較するようにしている。具
体的には、感温素子１２に対して加熱電力が供給され、
その温度が温度測定素子１３によって測定される吸入空
気温度に対して特定される温度差が設定されるまで上昇
したときに、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１
８からの出力信号は、フリップフロップ回路１９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。このスタートパルス信号は、上記
制御ユニット２０に対して供給されるエンジンの回転に
同期する信号、具体的にはエンジンのクランク角１８０
’ＣＡ毎に発生される信号にそれぞれ対応して発生され
る。

このフリップフロップ回路１９からは、そのセット状態
でハイレベルとなる信号を発生するもので、このフリッ
プフロップ回路からの出力信号はバッファ２１を介して
取り出され、出力回路２２に対して供給すると共に、上
記トランジスタ１７のベースに対して供給する。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
ット状態のときにオン状態に制御され、感温素子１２を
含むブリッジ回路に対して加熱電力を供給設定するよう
になる。

この場合、上記加熱電力の電圧はＯＰアンプ２３におい
て基準電圧電源２４で設定される基準電圧と対比され、
このＯＰアンプ２３からの出力信号によって上記トラン
ジスタ１７のベースバイアスを制御し、感温素子１２に
供給される加熱電力の電圧値が基準設定される。

上記フリップフロップ回路１９からは、上記したように
そのセット状態でハイレベルとなるパルス上の信号が出
力されるようになるものであり、このパルス状信号のパ
ルス時間幅は上記感温索子１２に対する加熱電力の供給
時間幅に相当するようになる。そして、出力回路２２で
は、上記パルス状信号を適宜波形整形して上記パルス時
間幅Ｔ　ｏｕｔを表現した信号となるものであり、この
出力回路２２からの出力信号は、吸入空気流量測定信号
として、上記エンジン制御ユニット２０に取り込まれる
。

ここで上記出力回路２２は、例えばフリップフロップ回
路１９からのパルス状信号の立上がりおよび立下がりに
それぞれ対応して一対のパルス信号を発生し、この一対
のパルス信号の時間間隔で上記時間幅Ｔ　ｏｕｔを表現
するように構成してもよいものであり、要するに制御ユ
ニットに取り込まれる信号は、フリップフロップ回路１
９のセット状態に設定される時間幅Ｔ　ｏｕｔを表現す
るものであればよい。

すなわち、上記のように構成される空気流量測定装置に
あっては、吸気管１１にエンジンの吸入空気が流れるも
のであって、感温素子１２および温度７１１１１定索子
１３にこの吸入空気が接触されるようになっている。そ
して、温度測定素子１３の抵抗値は、この吸気温度に対
応して設定されるものであり、感温索子１２は加熱電力
が供給されることによって発熱制御されるものであるが
、この感温素子１２の放熱効果が上記空気流に対応して
設定され、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。

このような状態でエンジンの回転に同期してエンジン制
御ユニット２０から第２図の（Ａ）に示すようなスター
トパルス信号Ｔｉｎが発生されると、この信号によって
フリップフロップ回路１９がセットされ、トランジスタ
１７がオン制御されて、感温索子Ｉ２を含むブリッジ回
路に対して加熱電力が供給設定されるようになる。すな
わち、感温素子１２が発熱制御されその温度が第２図（
Ｂ）に示すように吸入空気流量に反比例する状態で上昇
する。

そして、感温素子１２の温度が温度測定素子１３によっ
て測定される空気温度より特定される温度差が設定され
るまで上昇する仁、コンパレータ１８からの出力信号が
立上がり、フリップフロップ回路１９がリセットされ、
トランジスタ１７がオフされて上記加熱電力が遮断制御
されるようになる。

すなわち、感温素子１２に対しては、この感温素子１２
が特定される温度状態まで温度上昇するまで加熱電力が
供給されるものであり、したがってその加熱電力供給時
間幅は、感温索子１２の放熱効果を設定する吸入空気流
量に対応するようになる。

したがって、この加熱電力の供給状態を制御するフリッ
プフロップ回路１９からの出力信号、すなわち第２図（
Ｃ）に示すようなセット状態でハイレベルとなるパルス
状出力信号のパルス時間幅が、測定空気流量を表現する
ようになる。そして、この測定空気流量を表現するフリ
ップフロップ回路１９からの出力信号は出力回路２２を
介して測定出力信号Ｔ　ｏｕｔとして取り出され、エン
ジン制御ユニット２０に対して取り込まれるようになる
。

ここで出力回路２２では、フリップフロップ回路１９か
らのパルス状出力信号を波形整形して、あるいは上記パ
ルス状出力信号の立上がりおよび立下がりそれぞれに対
応して第１および第２のパルス信号を発生し、この第１
および第２のパルス信号の間隔で上記時間幅が表現され
る信号に変換して、この測定信号Ｔ　ｏｕｔを制御ユニ
ット２０に対して供給するものである。

制御ユニット２０では、上記／１ｌｌＪ定信号Ｔ　ｏｕ
ｔの時間幅によって表現される、空気ｆｌＧとエンジン
回転数Ｎとの関係で設定される、エンジン１回転当りの
吸入空気ｆｆ１Ｇ／Ｎが、上記エンジンに対する燃料噴
射量を演算出力するために使用されるようになる。

ここで、スタートパルス信号Ｔｉｎはエンジンの回転に
同期する状態で発生されるものであるため、そのエンジ
ン回転数に対応してその空気流量測定装置の出力特性は
第３図に示すようになる。すなわち、エンジン１回転当
りの吸入空気ｆｆ１Ｇ／Ｎは、吸入空気流量のＤＩ定出
力信号で表現される時間幅Ｔ　Ｏｕｔの２次関数となる
。そして、燃料噴射量を決定するために必要な情報であ
るＧ／Ｎは、エンジン回転数をパラメータとして次のよ
うなＴ　ｏｕｔの２次関数近似式によ１て求めている。

Ｇ／Ｎ−Ｔｆ’ｌＸ　（Ｔｏｕｔ　−Ｔｏｌ’ｔ　）　
２　＋Ｔｆ’３ここで、上記ＴｆＬ　Ｔｏｆｔ　、　Ｔ
ｆ’３は、回転数Ｎによって一義的に決まる定数であっ
て、例えば第４図でそれぞれ示されるようになる。しか
し、これら定数を決定する回転数Ｎの情報はエンジン制
御システムによって異なっているものであり、スタート
パルス信号の発生周期がばらついたような場合には、空
気流量測定信号の出力時間幅Ｔ　ｏｕｔもばらつくよう
になり、その結果Ｇ／Ｎの値も変動するようになって、
精度の良好な噴射燃料の調量制御を実行することができ
ない。

スタートパルス信号Ｔｉｎの周期にばらつきが発生する
と、これは測定信号Ｔ　ｏｕｔに直接的に影響する。す
なわち、第２図で示したようにスタートパルス信号が入
力されると感温索子１２が発熱制御され、その温度が設
定温度状態に達すると上記発熱制御は停止され、感温素
子１２は冷却制御されるようになる。

このため、例えば正常時におけるスタートパルス信号の
発生周期をＴとした場合、次のスタートパルス信号の発
生が遅れ、第２図（Ａ）で示すように「Ｔ＋ΔＴ」の間
隔で次の信号が発生されたとすると、感温素子１２はΔ
Ｔの間だけさらに冷却が継続されるようになり、定常状
態より低い温度状態から加熱制御が実行されるようにな
る。このため、コンパレータ１８から出力が発生される
温度状態まで発熱するまでに大きな時間を必要とするよ
うになり、その結果出力信号の時間幅はＴｏｕｔｌで示
すように大きな状態となる。

また逆にスタートパルス信号の発生時間間隔が「Ｔ−Δ
Ｔ」のように短くなった場゛合には、感温索子１２が充
分に冷却される以前に加熱開始されるものであり、感温
索子１２の温度が設定温度に到達するために必要な時間
幅は小さくなる。そして、このときに出力信号時間幅は
Ｔｏｕｔ２で示されるように小さなものとなる。したが
って、このようなＴ　ｏｕｔｌ、Ｔ　ｏｕｔ２のような
測定信号を用いて燃料噴射量の演算制御を実行したので
は、エンジンの運転状態に対して適切な燃料調量を実行
することができない。

しかし、このような測定信号の状態をみると、測定信号
Ｔ　Ｏｕｔの時間幅はその前のスタートパルス信号の発
生周期に対応して設定されるものであり、したがってこ
のスタートパルス信号の発生周期と出力信号Ｔ　Ｏｕｔ
との関係は直接的に設定されるものである。すなわち、
第２図の場合「Ｔ＋ΔＴ」とＴｏｕｔＬとを関連させて
空気量情報Ｇ／Ｎを得るようにすればよいものである。

第５図はエンジン制御ユニット２０におけるスタートパ
ルス信号Ｔｉｎに対応して発生される動作の流れを示し
ているもので、″スタートパルス信号Ｔｉｎの発生に対
応して割込みが発生され、ステップ１０１でその時の時
刻Ｔｌおよびｔｌ　　（第２図参照）を読み取り、これ
をそれぞれＲＡＭに対してストアする。次に、ステップ
１０２でこのスタートパルス信号の前に発生されたスタ
ートパルス信号の発生時刻Ｔ２をＲＡＭから読み出して
ｒＴｌ　−Ｔ２Ｊの演算を行ない、その時間間隔ＴＬを
演算する。このＴＬはこのときに感温索子１２の冷却時
間幅に対応するようになる。そして、ステップ＋０３で
上記ＲＡＭにストアされた時刻ＴＩを、次に発生される
スタートパルス信号のためにＴ２として再びストアする
。

第６図は空気流ｍ　１ＴＩＩ＋定信号に対応する割込み
ルーチンを示しているもので、このルーチンは測定信号
Ｔ　ｏｕｔの立下がりに対応して発生される。そしてス
テップ２０１でこの信号Ｔ　ｏｕｔの立下がり時刻ｔ２
を読み取り、ステップ２０２で前にストアされたｔ２と
の間でｒｔ２−ｔＬＪの演算を実行して、空気流ｆｎ　
？ｌ１ｌＪ定時間幅情報Ｔ　ｏｕｔを算出する。

次に、ステップ２０３では前記算出された今回のスター
トパルス信号と前回のスタートパルス信号との時間間隔
ＴＬに基づいて、エンジン回転数Ｎを算出する。ここで
、スタートパルス信号はエンジンの１８０″ＣＡ毎に発
生されるものとし、ＴＬの単位を（ｍＳ）とする場合、 Ｎ−（６０Ｘ１０００）／　（２ＸＴＬ）で回転数Ｎが
算出される。

そして、次のステップ２０４で上記回転数Ｎに基づいて
、第４図で示したような一次元マツブから定数Ｔ［’ｌ
、Ｔｏｌ’ｔ　ＳＴｆ’３を算出し、ステップ２０５で
Ｇ／Ｎの計算を実行する。

このようにしてエンジン１回転当りの空気量Ｇ／Ｎが算
出されたならば、次のステップ２０ＧでこのＧ／Ｎに対
して設定される定数Ｋを乗じ、基本の燃料噴射：ｑＴＰ
を求めるものである。

二二で、上記説明ではスタートパルス間隔ＴＬよって回
転数Ｎを求め、このＮに基づいて一次元マツブから定数
を求めるようにしたが、これはもちろんＴＬの一次元マ
ツブとして上記定数Ｔ　ｌ’ｌ。

Ｔｏｌ’ｔ　、　ＴＩ’３を求めるようにしてもよいも
のである。

また、スタートパルス信号間隔ＴＬと、空気流量測定時
間幅情報Ｔ　ｏｕｔとのから、直接演算によりエンジン
１回転当りの空気ｆｆ１Ｇ／Ｎを算出することも可能で
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、この機関の回転に同期する状態で吸入空気流量の
ｌｐ１定動作が実行され、この測定信号は吸入空気流量
に対応する時間幅信号として表現されるようになる。そ
して、この吸入空気流量の測定信号に基づいて機関１回
転当りの空気量Ｇ／Ｎが求められ、このＧ／Ｎによって
基本燃料噴射量が演算されるものであるが、このときに
用いられる時間間隔ＴＬは、その測定に対応する機関回
転に同期したスタートパルス信号とその前のスタートパ
ルス信号とから求められる。したがって、上記スタート
パルス間隔の発生間隔のばらつきによってｉｌｌ定信号
にばらつきが発−生するような状態となっても、このａ
ｐＪ定信号の時間幅と時間間隔ＴＬとの間には所定の対
応関係が存在するため、この測定信号の時間幅と時間間
隔ＴＬを用いて、機関１回転当りの空気ｆｆ１Ｇ／Ｎを
求めることで、上記スタートパルス信号の発生間隔のば
らつきの影響が排除できるようになって、安定した機関
１回転当りの空気ｆｆ１Ｇ／Ｎを得ることができ、安定
した信頼性の高い内燃機関制御が実行されるようになる
。

【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説明する回路構成図、第
２図は上記空気流ｆｆｉ　１１１１１定動作状態　　、
を説明する信号波形図、第３図は上記測定装置の出力パ
ルス幅の特性を説明する図、第４図は機関１回転当りの
空気ｆｆ１Ｇ／Ｎを得るための定数の一次元マツブの状
態を示す図、第５図および第６図はそれぞれ上記空気流
ｆｆｉ　７１＄１定手段に基づき得られた測定信号に基
づいて空気、ｆｌＧ／Ｎを算出する手段を説明するフロ
ーチャートである。 １１・・・吸気管、１２・・・感温素子、１３・・・温
度測定素子、１７・・・トランジスタ、１８・・・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。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第３図 エンジン回転数（ｒｐｍ） 第　４　図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の吸気管に流れる空気流にさらされる状態で設
   定され、温度に対応した抵抗値が設定される感温素子を
   備え、この感温素子に上記機関の回転に同期する状態で
   発生されるスタートパルス信号により立上がる加熱電力
   を供給し、上記感温素子の温度が特定される温度状態ま
   で上昇するに必要な上記加熱電力供給時間幅に対応する
   時間幅Ｔｏｕｔにより表現された測定空気量信号Ｇを発
   生する空気流量測定装置と、 上記スタートパルス信号それぞれに対応して、そのとき
   の機関回転数Ｎに対応するこのスタートパルス信号とそ
   の前に発生されたスタートパルス信号との時間間隔Ｔ＿
   Ｌを算出する手段と、上記時間間隔Ｔ＿Ｌと上記空気流
   量測定装置で得られた出力時間幅Ｔｏｕｔに基づいて、
   機関１回転に対応する空気流量信号Ｇ／Ｎを算出する手
   段と、 この手段で得られた空気流量信号に基づいて、上記機関
   に対する基本燃料噴射量を算出する手段とを具備し、 この手段で算出された基本燃料噴射量に基づき、機関に
   対する燃料噴射量を決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。