JP2929950B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の制御装置に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】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
定のアナログあるいは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。
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
定のアナログあるいは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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】熱線式空気流量計の応
答調整，発熱抵抗体の温度設定，出力特性の調整は、図
１中に示す可変抵抗（１４，１６，２０，４８，５０，
５２，５４，６４）をそれぞれ結果を見ながら、少なく
とも３回以上反復的にレーザトリミング等により調整し
ていた。この方法は、反復調整のため時間がかかる問題
があった。
答調整，発熱抵抗体の温度設定，出力特性の調整は、図
１中に示す可変抵抗（１４，１６，２０，４８，５０，
５２，５４，６４）をそれぞれ結果を見ながら、少なく
とも３回以上反復的にレーザトリミング等により調整し
ていた。この方法は、反復調整のため時間がかかる問題
があった。
【０００４】本発明の目的は、調整容易な内燃機関の制
御装置を提供することにある。
御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、発熱抵抗体
と空気温度補償用抵抗体を有する熱式空気流量計と、前
記発熱抵抗体および前記空気温度補償用抵抗体に流れる
電流を制御する制御回路と、マイクロコンピュータと、
複数の電気素子で構成され、入力されたデジタル信号に
応じて、その抵抗値が変化する可変抵抗器と、を備えた
内燃機関の制御装置において、前記可変抵抗器は前記制
御回路に複数個設けられ、前記マイクロコンピュータの
演算処理は、入力されたスイッチ信号の割り込みによっ
て切り替えられる前記制御回路の調整のためのオフライ
ン処理を備え、前記オフライン処理では、前記マイクロ
コンピュータが出力するデジタル信号によって前記複数
の可変抵抗器の抵抗値を変えることにより、応答時間調
整と、前記発熱抵抗体の温度設定と、前記空気温度補償
用抵抗体の感度調整と、出力特性の調整とを行うことに
より達成される。
と空気温度補償用抵抗体を有する熱式空気流量計と、前
記発熱抵抗体および前記空気温度補償用抵抗体に流れる
電流を制御する制御回路と、マイクロコンピュータと、
複数の電気素子で構成され、入力されたデジタル信号に
応じて、その抵抗値が変化する可変抵抗器と、を備えた
内燃機関の制御装置において、前記可変抵抗器は前記制
御回路に複数個設けられ、前記マイクロコンピュータの
演算処理は、入力されたスイッチ信号の割り込みによっ
て切り替えられる前記制御回路の調整のためのオフライ
ン処理を備え、前記オフライン処理では、前記マイクロ
コンピュータが出力するデジタル信号によって前記複数
の可変抵抗器の抵抗値を変えることにより、応答時間調
整と、前記発熱抵抗体の温度設定と、前記空気温度補償
用抵抗体の感度調整と、出力特性の調整とを行うことに
より達成される。
【０００６】
【作用】該調整として、応答調整，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，Ｒ５６，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（Ｏ1
−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。
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，Ｒ５６，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（Ｏ1
−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。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す回路図で、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、温度係数を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。
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、温度係数を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。
【０００８】
【数１】 Ｒ2＝Ｒ20（１＋αＴ2） …（１）
【０００９】
【数２】 Ｒ4＝Ｒ40（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のコレクターエミッタ回路
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。
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。
【００１０】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。
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。
【００１１】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３
６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、図１３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。
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３
６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、図１３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。
【００１２】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４８，５０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４
８，５０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。
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４８，５０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４
８，５０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。
【００１３】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６
８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。
に応じたアナログ信号は、アナログ−デジタル変換器６
８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。
【００１４】図１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。
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。
【００１５】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。
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。
【００１６】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。
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。
【００１７】
【数３】 Ｒ10・Ｒ4＝Ｋ・Ｒ12・Ｒ2 …（３） ただし
【００１８】
【数４】
【００１９】ここで（１),（２）式の関係を代入すると
温度差ΔＴに関し、次の関係が得られる。
温度差ΔＴに関し、次の関係が得られる。
【００２０】
【数５】
【００２１】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 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。
る熱量の収支関係から、次式が成り立つ。
【００２２】
【数６】
【００２３】
【数７】
【００２４】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
【００２５】
【数８】
【００２６】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。
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。
【００２７】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、
Ｖ4の比を計算すると、
【００２８】
【数９】
【００２９】となり、抵抗素子２，４に同一仕様のもの
を使用しても
を使用しても
【００３０】
【数１０】
【００３１】となるから、固定抵抗１０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 号に詳細に記載されている。
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 号に詳細に記載されている。
【００３２】図２は図１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、図１の可変抵抗器１４，１６，３
４，３８，２０，４８，５０，５６，６４の抵抗値を決
定する。
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、図１の可変抵抗器１４，１６，３
４，３８，２０，４８，５０，５６，６４の抵抗値を決
定する。
【００３３】Ｉは応答時間調整の処理で、図３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の感度を変更する。
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の感度を変更する。
【００３４】IVは入出力特性調整処理で、低流量時（１
０kg／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５２，５４，５６，６４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ＲＯＭ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５
８の出力電圧をＶ58、増幅器５８の正相入力端子電圧を
ＶIN+ とすると、
０kg／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５２，５４，５６，６４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ＲＯＭ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５
８の出力電圧をＶ58、増幅器５８の正相入力端子電圧を
ＶIN+ とすると、
【００３５】
【数１１】
【００３６】が成立する。上式を変形すると
【００３７】
【数１２】
【００３８】となる。ＶIN+ は流量を示す電圧値であ
り、抵抗値Ｒ52，Ｒ54，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。
り、抵抗値Ｒ52，Ｒ54，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。
【００３９】図４（Ａ）は図１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８４〜９４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１
８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。図４（Ｂ）は可変容量４０の構成を示
すものであるが、その構成は図４（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。
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８４〜９４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１
８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。図４（Ｂ）は可変容量４０の構成を示
すものであるが、その構成は図４（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。
【００４０】図５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１５８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
１５０にフィードバックする電圧Ｖ1 を計算し、デジタ
ルーアナログ変換器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
ーアナログ変換器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 センサの出力に応
じて点火時期，燃料噴射量を決定する。
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１５８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
１５０にフィードバックする電圧Ｖ1 を計算し、デジタ
ルーアナログ変換器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
ーアナログ変換器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 センサの出力に応
じて点火時期，燃料噴射量を決定する。
【００４１】発熱抵抗１５０と空気温度補償用抵抗１５
６の温度と抵抗値の関係は次式で示される。
６の温度と抵抗値の関係は次式で示される。
【００４２】
【数１３】 ＲH＝ＲH0（１＋α・ＴH） …（１３）
【００４３】
【数１４】 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
【００４４】
【数１５】 ＲH＝（Ｖ1−Ｖ2）／（Ｖ2／Ｒ1） …（１５）
【００４５】
【数１６】 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
【００４６】
【数１７】
【００４７】
【数１８】
【００４８】となる。
【００４９】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、
定する。たとえば、ＴH−Ｔaが200℃となるように制御
する場合、
【００５０】
【数１９】 ＶIN+1＝ＶIN＋Ｋ1（ΔＴN−２００）＋Ｋ2（ΔＴN−ΔＴN-1） ＋Ｋ3Σ（ΔＴN−２００） …（１９） となる。
【００５１】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。
Ｔa ｎ＋１は次回、ｎは現在、ｎ−１は前回を示す。
【００５２】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、
【００５３】
【数２０】 Ｉ2＝（Ｃ1＋Ｃ2√Ｑａ）(ＴH−Ｔa） …（２０） 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
【００５４】
【数２１】
【００５５】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、Ｉ2
ＲH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。
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、Ｉ2
ＲH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。
【００５６】図６は図５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ＲH0，ＲK0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。
方法を示している。Ｆ１は抵抗値ＲH0，ＲK0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。
【００５７】図７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１
７０，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
定電流電源１６９′，１６９はそれぞれ発熱抵抗素子１
７０，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
【００５８】
【数２２】 Ｄ＝Ｋ1＋Ｋ2√Ｑａ …（２２） で表わされ、空気流量Ｑａの関数となる。
【００５９】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。
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。
【００６０】
【数２３】 (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)…（２３） ここで、Ｋは定数である。
【００６１】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は図１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。
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は図１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。
【００６２】図８は、図７に示した空気流量センサの調
整方法を示している。フロチャートＦ１，Ｆ２は、図８
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（２３）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(２２)のＫ1，Ｋ2を設定するた
めのものである。
整方法を示している。フロチャートＦ１，Ｆ２は、図８
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（２３）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(２２)のＫ1，Ｋ2を設定するた
めのものである。
【００６３】図９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ＩＲ1〜ＩＲn，スタート処理ＰＳＴ，内燃機関制
御用割込み処理ＰＩＲ1〜ＰＩＲn，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ＩＲＡＯＮ，空気流量センサのオフライン調整用
割込みＩＲAOF，空気流量センサのオンライン割込み処
理ＰＩRAON，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ＴOFAIR ，空気流
量センサの流量計測のためのオンライン処理ＴONAIR 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ＩＲ
AOF ，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ＴOFAIR によって調整を行う。調整
タスクＴOFAIR は、図１に示した空気流量センサに対し
ては図２に示したフローチャートであり、図５に示した
センサに対しては図６に示したフローチャートであり、
図７に示したセンサに対しては図８に示したフローチャ
ートが対応する。
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ＩＲ1〜ＩＲn，スタート処理ＰＳＴ，内燃機関制
御用割込み処理ＰＩＲ1〜ＰＩＲn，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ＩＲＡＯＮ，空気流量センサのオフライン調整用
割込みＩＲAOF，空気流量センサのオンライン割込み処
理ＰＩRAON，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ＴOFAIR ，空気流
量センサの流量計測のためのオンライン処理ＴONAIR 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ＩＲ
AOF ，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ＴOFAIR によって調整を行う。調整
タスクＴOFAIR は、図１に示した空気流量センサに対し
ては図２に示したフローチャートであり、図５に示した
センサに対しては図６に示したフローチャートであり、
図７に示したセンサに対しては図８に示したフローチャ
ートが対応する。
【００６４】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ＩＲAON ，オンライ
ン割込み処理ＰＩRAON，流量計測のためのオンライン処
理ＴONAIR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ＩＲAOF ，オフライ
ン割込み処理ＰＩRAOF，調整タスクＴOFAIRと空気流量
センサ割込みＩＲAON，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う。
イン処理用の空気流量センサ割込みＩＲAON ，オンライ
ン割込み処理ＰＩRAON，流量計測のためのオンライン処
理ＴONAIR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ＩＲAOF ，オフライ
ン割込み処理ＰＩRAOF，調整タスクＴOFAIRと空気流量
センサ割込みＩＲAON，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う。
【００６５】図１０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ＩＲAONとタスク
ＴONAIRの関係を示す。図において、ＡＤはアナログ−
デジタル変換、ＰＲＯは空気流量計測のための処理、Ｄ
Ｏ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ＩＲAON
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，出力及び出力レジシタへの書き込みＤＯか
らなるタスクＴONAIRが実行される。
ライン処理用の空気流量センサ割込みＩＲAONとタスク
ＴONAIRの関係を示す。図において、ＡＤはアナログ−
デジタル変換、ＰＲＯは空気流量計測のための処理、Ｄ
Ｏ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ＩＲAON
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，出力及び出力レジシタへの書き込みＤＯか
らなるタスクＴONAIRが実行される。
【００６６】図１１に空気流量センサの異常診断方法を
示す。図５に示した空気流量センサにおいて、電流検出
用抵抗１５２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図１２に示
している。
示す。図５に示した空気流量センサにおいて、電流検出
用抵抗１５２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図１２に示
している。
【００６７】また図７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，オフに関係なく行える。
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，オフに関係なく行える。
【００６８】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。
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。
【００６９】
【発明の効果】本発明では、マイクロコンピュータの出
力するデジタル信号によって、回路の調整が容易に行え
る。
力するデジタル信号によって、回路の調整が容易に行え
る。
【図１】本発明の一実施例を示す図。
【図２】調整のフローチャートを示す図。
【図３】応答時間調整処理のフローチャートを示す図。
【図４】調整用可変抵抗を示す図。
【図５】本発明の他の実施例を示す図。
【図６】調整処理のフローチャートを示す図。
【図７】本発明の他の実施例を示す図。
【図８】調整処理のフローチャートを示す図。
【図９】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。
を示す図。
【図１０】マイクロコンピュータでの処理を示す図。
【図１１】異常診断の原理を説明する図。
【図１２】異常診断のフロチャートを示す図。
【図１３】位相遅れ補償の説明用特性図。
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…アナログー
デジタル変換器。
電源、１８…マイクロコンピュータ、６８…アナログー
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四丁目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 (56)参考文献 特開 昭58−6416（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−284610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−200804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−208706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−184017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−43726（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−81314（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 45/00 G01F 1/68
Claims (1)
- 【請求項１】 発熱抵抗体と空気温度補償用抵抗体を有す
る熱式空気流量計と、 前記発熱抵抗体および前記空気温度補償用抵抗体に流れ
る電流を制御する制御回路と、 マイクロコンピュータと、 複数の電気素子で構成され、入力されたデジタル信号に
応じて、その抵抗値が変化する可変抵抗器と、 を備えた内燃機関の制御装置において、 前記可変抵抗器は前記制御回路に複数個設けられ、 前記マイクロコンピュータの演算処理は、入力されたス
イッチ信号の割り込みによって切り替えられる前記制御
回路の調整のためのオフライン処理を備え、 前記オフライン処理では、前記マイクロコンピュータが
出力するデジタル信号によって前記複数の可変抵抗器の
抵抗値を変えることにより、応答時間調整と、前記発熱
抵抗体の温度設定と、前記空気温度補償用抵抗体の感度
調整と、出力特性の調整とを行うことを特徴とする内燃
機関の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6256412A JP2929950B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6256412A JP2929950B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 内燃機関の制御装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1092860A Division JPH0820292B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 内燃機関用吸入空気流量計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07166948A JPH07166948A (ja) | 1995-06-27 |
| JP2929950B2 true JP2929950B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=17292322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6256412A Expired - Fee Related JP2929950B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2929950B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009229092A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Yamatake Corp | 熱式流量計およびその初期調整方法 |
| JP5159383B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2013-03-06 | アズビル株式会社 | 熱式流量計およびその初期調整方法と初期調整装置 |
| JP5178262B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2013-04-10 | アズビル株式会社 | 熱式流量計およびその初期調整方法と初期調整装置 |
| JP2011241722A (ja) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Isuzu Motors Ltd | 排ガス浄化システム |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS586416A (ja) * | 1981-07-06 | 1983-01-14 | Hitachi Ltd | 熱線式空気流量計の応答特性補正方式 |
| DE3520392A1 (de) * | 1985-06-07 | 1986-12-11 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Abgleichverfahren fuer einen hitzdraht-luftmassenmesser und hitzdraht-luftmassenmesser zur durchfuehrung des verfahrens |
| JPS63184017A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-07-29 | Mazda Motor Corp | 熱線式吸入空気流量計の制御装置 |
| JPS6443726A (en) * | 1987-08-12 | 1989-02-16 | Hitachi Ltd | Air flowmeter |
-
1994
- 1994-10-21 JP JP6256412A patent/JP2929950B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07166948A (ja) | 1995-06-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |