JP2518666B2 - 内燃機関の吸入空気流量計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の吸入空気流量計測装置に関し、
特に機関の吸気通路に介装される感温抵抗器を含んで構
成されるものに関する。

〈従来の技術〉 従来、電子制御燃料噴射式内燃機関においては、機関
の吸気通路に介装した感温抵抗器（熱線又はホットフィ
ルム）を含んで構成される熱線式流量計（実開昭60-152
928号公報等参照）から機関の吸入空気流量Ｑに対応し
て出力される電気信号（電圧）に基づき、コントロール
ユニットに予め記憶されている吸入空気流量Ｑのデータ
を検索し（若しくは電気信号に基づいて吸入空気流量Ｑ
を演算して求め）、この吸入空気流量Ｑとクランク角セ
ンサ等によって検出される機関回転速度Ｎとから基本燃
料噴射量Tp（＝Ｋ×Q/N;Kは定数）を演算し、更にこの
基本燃料噴射量Tpに冷却水温度Tw等の機関運転状態に応
じた補正を施して最終的な燃料噴射量Tiを演算し、この
燃料噴射量Tiに相当する噴射パルス信号を電磁式燃料噴
射弁に出力して、機関に燃料を間歇的に噴射供給するよ
うにしている。

尚、機関の吸入空気は吸気バルブの開閉に伴って脈動
するため、上記熱線式流量計による吸入空気流量Ｑの検
出値を加重平均処理するなどした後に基本燃料噴射量Tp
の演算に用いるようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記熱線式流量計は、機関の吸気通路に介
装される感温抵抗器が、例えば吸入空気流量の増大時に
吸入空気によって冷却されその抵抗値が減少するため、
これに応じて出力される電気信号（電圧）が変化するこ
とによって機関の吸入空気流量Ｑを検出するものであ
る。

従って、感温抵抗器に粉塵やオイル成分等が付着して
汚れると、この付着物が感温抵抗器の温度低下を抑止す
る働きをする（熱交換を妨げる）ため、吸入空気流量Ｑ
に対する温度（抵抗値）変化特性が変化し、第７図に示
すように吸入空気流量Ｑの多い側で実際の吸入空気流量
Ｑよりも少ない量を検出値として出力してしまう。

このため、機関停止時に感温抵抗器に対して大電流を
供給することにより加熱して、感温抵抗器の付着物を焼
切るようにしている（実開昭61-52228号公報等参照）
が、この焼切りにより感温抵抗器が劣化したり付着物を
良好に焼切るこきができずに残った場合には、上記のよ
うに熱線式流量計は実際の吸入空気流量Ｑよりも少ない
量を検出値として出力するため、特に吸入空気流量Ｑの
多い機関高負荷高回転領域では基本燃料噴射量Tpが機関
の要求量よりもより少なく設定されて吸入混合気の空燃
比がオーバーリーン化し、燃焼温度の上昇によって焼付
きを起こす惧れがあり、感温抵抗器の汚れによる悪影響
が機関高負荷高回転領域で最も問題となっていた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、感温
抵抗器の汚れによる検出精度低下を自己診断して、機関
高負荷高回転領域における吸入混合気の空燃比オーバー
リーン化を回避できる吸入空気流量計測装置を提供する
ことを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関の吸
気通路に介装される感温抵抗器を含んで構成され機関の
吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、機関
常用運転領域における吸気脈動大側である所定の判定ポ
イント運転状態を検出する判定ポイント運転状態検出手
段と、機関の初期運転状態において前記判定ポイント運
転状態検出手段によって所定の判定ポイント運転状態で
あることが検出されたときに前記吸入空気流量検出手段
によって検出された吸入空気流量の脈動ピーク値を記憶
する初期脈動ピーク値記憶手段と、前記判定ポイント運
転状態検出手段によって所定の判定ポイント運転状態で
あることが検出されたときに前記吸入空気流量検出手段
により検出された吸入空気流量の脈動ピーク値と前記初
期脈動ピーク値記憶手段に記憶された初期脈動ピーク値
との偏差を演算して更新記憶する脈動ピーク値偏差演算
記憶手段と、機関の高負荷高回転領域における所定の吸
入空気流量補正領域を検出する吸入空気流量補正領域検
出手段と、該吸入空気流量補正領域検出手段により吸入
空気流量補正領域であることが検出されたときに前記脈
動ピーク値偏差演算記憶手段に記憶された偏差に基づい
て前記吸入空気流量検出手段によって検出された吸入空
気流量を増大補正設定する吸入空気流量補正設定手段
と、を備えるようにした。

〈作用〉 かかる吸入空気流量計測装置によると、機関の常用運
転領域で然も吸気脈動の大きな運転状態である所定の判
定ポイント運転状態であることが判定ポイント運転状態
検出手段により検出されると、かかる運転状態において
吸入空気流量検出手段によって検出された吸入空気流量
の脈動ピーク値が初期運転状態において初期脈動ピーク
値記憶手段により記憶される。そして、吸入空気流量検
出手段の感温抵抗器の汚れが発生すると、前記所定の判
定ポイント運転状態において汚れ発生時の脈動ピーク値
と記憶されている初期状態の脈動ピーク値との偏差が生
じ、この偏差が脈動ピーク値偏差演算記憶手段により演
算記憶される。

ここで、吸入空気流量補正領域検出手段によって機関
高負荷高回転領域における所定の吸入空気流量補正領域
であることが検出されると、吸入空気流量補正設定手段
は、前記偏差に基づいて吸入空気流量検出手段により検
出さた吸入空気流量を増大補正設定して最終的な計測値
とする。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に本発明に係る吸入空気流量計測装置を備えた
電子制御燃料噴射式内燃機関のシステム概略を示す。

機関の吸気通路に介装されるスロットル弁の開度αを
検出するスロットル弁開度センサ１から出力されるスロ
ットル弁開度信号α、前記スロットル弁の上流側吸気通
路に介装される図示しない熱線（感温抵抗器）を含んで
構成される吸入空気流量検出手段としての熱線式流量計
２から出力される吸入空気流量信号Ｑ、機関回転速度Ｎ
を検出する回転速度センサ３から出力される機関回転速
度信号Ｎ、機関冷却ジャケット内の冷却水温度Twを検出
する水温センサ４から出力される冷却水温度信号Twが、
マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット
５に入力されるようになっている。

コントロールユニット５は、これらの信号に基づいて
吸入空気流量Ｑの検出値の補正設定を行うと共に、補正
設定した吸入空気流量Ｑに基づいて基本燃料噴射量Tpを
設定し、更にこの基本燃料噴射量Tpに基づいて燃料噴射
量Tiを設定して、この燃料噴射量Tiに相当する噴射パル
ス信号を電磁式燃料噴射弁７の駆動回路６に出力する。

即ち、本実施例において、コントロールユニット５
は、初期脈動ピーク値記憶手段，脈動ピーク値偏差演算
記憶手段及び吸入空気流量補正設定手段を兼ねるもので
ある。

また、本実施例において、判定ポイント運転状態は、
第５図に示すように機関の常用運転領域でかつ吸気脈動
の大きな領域（高負荷低回転領域）内であって、スロッ
トル弁開度αと機関回転速度Ｎとにより区分される運転
状態（α_１，N₁；但し、これら所定値に近似する値であ
れば判定ポイント運転状態であるとする）に設定されて
おり、上記スロットル弁開度センサ１及び回転速度セン
サ３は判定ポイント運転状態検出手段に相当する。

更に、機関高負荷高回転領域における所定の吸入空気
流量補正領域（α＞α_２ and N＞N₂）をスロットル弁開
度αと機関回転速度Ｎとにより判別するようにしてあ
り、上記スロットル弁開度センサ１及び回転速度センサ
３は吸入空気流量補正領域検出手段も兼ねるものであ
る。尚、スロットル弁開度αの代わりに基本燃料噴射量
Tpを用いて判定ポイント運転状態及び吸入空気流量補正
領域を判別するようにしても良い。

次にコントロールユニット５による検出吸入空気流量
Ｑを実際値に近似補正するための補正量Q₁と、補正量Q₁
により増量補正された吸入空気流量Ｑに基づく燃料噴射
量Tiの設定制御とを第３図及び第４図のフローチャート
に基づいて説明する。

第３図のフローチャートには、機関高負荷高回転領域
における所定の吸入空気流量補正領域において、熱線式
流量計２によって検出された吸入空気流量Ｑを補正する
ための補正量Q₁を設定する補正量Q₁設定ルーチンを示し
てある。

ステップ（図中ではＳとしてあり、以下同様とする）
１では、スロットル弁開度センサ１によって検出された
スロットル弁開度αと、熱線式流量計２によって検出さ
れた吸入空気流量Ｑと、回転速度センサ３によって検出
された機関回転速度Ｎとを入力する。

ステップ２では、ステップ１で入力したスロットル弁
開度αと機関回転速度Ｎとによって現在の運転状態が所
定の判定ポイント運転状態（α_１，N₁）であるか否かを
判別する。尚、判定ポイント運転状態は、機関の常用運
転領域に設定してあるため、熱線式流量計２の検出精度
の低下を自己診断する機会が多く迅速な補正制御を実施
できる。

ここで、現在の運転状態が判定ポイント運転状態であ
ると判別されたときには、ステップ３へ進み熱線式流量
計２による検出吸入空気流量Ｑの脈動ピーク値Q
_max1（第６図参照）の検出を行う。

ステップ４では、熱線式流量計２の初期状態を判別す
るための車両の走行距離Ｌを入力する。

ステップ５では、この走行距離Ｌと所定値Ａとを比較
することにより、車両の走行距離が少ない初期状態であ
るか否かを判別する。即ち、ステップ４で入力した走行
距離Ｌが所定値Ａ以下であって走行距離Ｌが少ないとき
には、車両（熱線式流量計２）が初期状態であるとして
次のステップ６へ進み、走行距離Ｌが所定値Ａを越え熱
線式流量計２の熱線に汚れが発生する惧れがある状態に
なったときにはステップ７へ進む。

ステップ６では、ステップ３で検出した検出吸入空気
流量Ｑの脈動ピーク値Q_max1を初期脈動ピーク値Q_maxMと
して設定し記憶する。

一方、走行距離Ｌが増大してステップ５からステップ
７へ進むと、ステップ６で記憶した初期脈動ピーク値Q
_maxMと走行距離Ｌが増大した後のステップ３で検出され
た脈動ピーク値Q_max1との偏差（｜Q_maxM−Q_max1｜）を
演算し、この偏差が所定値Ｂ以上であるか否かを判別す
る。判定ポイント運転状態は、第６図に示すような脈動
の大きな領域に設定してあるため、熱線の汚れによる脈
動ピーク値の変化を捉え易く、熱線の汚れによる検出誤
差の発生を精度良く検出できる。

ここで、偏差が所定値Ｂ以上であると判別されたとき
にはステップ８へ進んで熱線式流量計２の検出値を実際
値に近似補正するための補正量Q₁を設定する。

熱線の汚れによる検出誤差は、一般的に第７図に示す
ように吸入空気流量Ｑが大きいときほど大きくなる傾向
を示すため、予め定めた判定ポイント運転状態における
検出誤差（脈動ピーク値の偏差）が判明すれば、これに
基づいて機関高負荷高回転領域に設定した吸入空気流量
補正領域における吸入空気流量Ｑの誤差程度を推測する
ことができるため、上記のように吸入空気流量Ｑの増大
に伴って略リニアに誤差が増大するものとして、判定ポ
イント運転状態における検出誤差の大小に基づいて上記
の補正量Q₁を設定するものである。従って、かかる補正
量Q₁を補正領域において熱線式流量計２の検出値に加算
することにより、熱線の汚れにより実際値よりも少ない
量となっている検出値を増大補正して実際値に近似させ
ることができる。尚、本実施例では、所定の補正領域に
おいて一律に補正量Q₁を加算するよう構成してあるが、
補正領域を複数に区分してそれぞれの領域における最適
補正量Q₁を設定し、熱線式流量計２による検出値を増量
補正するようにしても良い。

このようにして設定した補正量Q₁は、第４図の燃料噴
射制御ルーチンにおいて用いられる。

まずステップ11で熱線式流量計２によって検出された
吸入空気流量Q,機関回転速度N,スロットル弁開度α，冷
却水温度Twを入力する。

ステップ12では、現在の運転状態が所定の吸入空気流
量補正領域であるか否かを判別するため、ステップ11で
入力したスロットル弁開度αと所定開度α_２とを比較
し、α＞α_２であって所定の高負荷状態であるときには
次のステップ13へ進む。

ステップ13では、ステップ11で入力した機関回転速度
Ｎと所定回転速度N₂とを比較し、Ｎ＞N₂であって所定の
高回転領域であるとき、即ち、機関高負荷高回転領域で
ある吸入空気流量補正領域であることが判別されると、
ステップ14へ進む。

ステップ14では、ステップ11で入力した熱線式流量計
２により検出した吸入空気流量Ｑに第３図のフローチャ
ートに示した補正量Q₁設定ルーチンで設定した補正量Q₁
を加算することにより増量補正し、次のステップ15でこ
の増量補正した吸入空気流量Ｑに基づいて基本燃料噴射
量Tp（←Ｋ×Q/N;Kは定数）を演算する。

ここで、基本燃料噴射量Tpの演算に用いた吸入空気流
量Ｑは、判定ポイント運転状態における脈動ピーク値の
偏差に基づいて設定した補正量Q₁により検出値を増量補
正して実際値に近似させたものであるため、たとえ熱線
の汚れが発生しても特に検出誤差の大きくなる高負荷高
回転領域において機関吸入混合気の空燃比がオーバーリ
ーン化することがなく、燃焼温度の上昇による焼付きを
回避できるものである。

一方、ステップ12及びステップ13で、機関が所定の高
負荷高回転領域でないと判別されたときにはステップ14
をジャンプしてステップ15へ進み、ステップ11において
入力した熱線式流量計２による検出値を用いて基本燃料
噴射量Tpを演算する。

ステップ16では、冷却水温度Twを主として設定される
各種補正係数COEF等によって基本燃料噴射量Tpに補正を
施して最終的な燃料噴射量Tiを設定する。

ステップ17では、ステップ16で設定した燃料噴射量Ti
に相当するパルス巾の噴射パルス信号を電磁式燃料噴射
弁７の駆動回路６に出力することによって燃料噴射量Ti
に見合った時間だけ燃料噴射弁７を開弁させて所定量の
燃料を機関に噴射供給する。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、機関常用運転状
態で然も吸気脈動の大きな判定ポイント運転状態におけ
る吸気脈動ピーク値の初期状態からの偏差を演算記憶す
るようにして、機関高負荷高回転領域における所定の吸
入空気流量補正領域でこの偏差に基づき検出値を増量補
正するようにしたので、自己診断の機会が多くかつ正確
な誤差判定が行え、また、感温抵抗器の汚れが発生して
も機関高負荷高回転領域における計測値を実際値に近似
させることにより、機関吸入混合気の空燃比がオーバー
リーン化することを回避できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の一実施例を
示すシステム概略図、第３図及び第４図はそれぞれ同上
実施例におけるソフトウェアを示すフローチャート、第
５図は同上実施例における判定ポイント運転状態及び補
正領域を示すグラフ、第６図は吸気脈動ピーク値を示す
グラフ、第７図は熱線（感温抵抗器）の汚れによる検出
精度低下を示すグラフである。 １……スロットル弁開度センサ、２……熱線式流量計、
３……回転速度センサ、４……水温センサ、５……コン
トロールユニット、６……駆動回路、７……燃料噴射弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の吸気通路に介装される感温抵抗器を
   含んで構成され機関の吸入空気流量を検出する吸入空気
   流量検出手段と、機関常用運転領域における吸気脈動大
   側である所定の判定ポイント運転状態を検出する判定ポ
   イント運転状態検出手段と、機関の初期運転状態におい
   て前記判定ポイント運転状態検出手段によって所定の判
   定ポイント運転状態であることが検出されたときに前記
   吸入空気流量検出手段によって検出された吸入空気流量
   の脈動ピーク値を記憶する初期脈動ピーク値記憶手段
   と、前記判定ポイント運転状態検出手段によって所定の
   判定ポイント運転状態であることが検出されたときに前
   記吸入空気流量検出手段により検出された吸入空気流量
   の脈動ピーク値と前記初期脈動ピーク値記憶手段に記憶
   された初期脈動ピーク値との偏差を演算して更新記憶す
   る脈動ピーク値偏差演算記憶手段と、機関の高負荷高回
   転領域における所定の吸入空気流量補正領域を検出する
   吸入空気流量補正領域検出手段と、該吸入空気流量補正
   領域検出手段により吸入空気流量補正領域であることが
   検出されたときに前記脈動ピーク値偏差演算記憶手段に
   記憶された偏差に基づいて前記吸入空気流量検出手段に
   よって検出された吸入空気流量を増大補正設定する吸入
   空気流量補正設定手段と、を備えてなる内燃機関の吸入
   空気流量計測装置。