JPH01290948A - 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〕 本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に吸気温センサ
と一体化した圧力センサからの出力信号を用いて、所定
の機関制御量を演算するようにした、内燃機関の制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

一般にＤ−Ｊシステムと称されるエンジン制御方式では
、吸気管内の圧力を圧力センサで検出して燃料噴射量、
点火時期などの機関制御量を算出し、更に温度センサに
より検出された吸気温などにより上記算出値を補正して
いる。

第１１図は、従来技術におけるこの種のエンジン制御シ
ステムを示すもので、圧力センサＰはザージタンクＳに
、また吸気温センサＴはエアークリ−・ナーＡにと別々
に取り付けられ、それぞれ別個のワイヤハーネスＷによ
り、所定の制御回路（以下ＥＣＵともいう。）に出力信
号を送り１、−れらの各信号をもとにして該Ｅ　Ｃ１，
、Ｊで該燃料噴射量などの演算が行われている。なお第
１１図中、Ｈはバキュームホースを示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記従来技術においては、圧力センサＰと
吸気温センサＴとがエンジン内に別個に取付けられてお
り、コストアップ、取付工数アップとなっている。また
圧カセンザ自体の特性も温度によりその精度が変化し、
圧力センサ自体の特性が温度により左右される。このよ
うな温度変化による圧力センサ自体の特性のずれや空気
自体の体積変化などを補償するため、吸気温センサによ
る所謂吸気温補正が必要となり、そのためこれら圧カヤ
ンサおよび吸気温センサからの出力を、それぞれＥＣＵ
に入力させて該燃料噴射量などを演算し所定の制御が行
われる。したがって、第１１図に示されるように、圧力
センサＰおよび吸気温センサＴからの各アナログ信号を
それぞれデジクル信号に変換するために別個のチャンネ
ル（すなわち２チヤンネル）を必要とし、それだけソフ
ト容量も増大化することとなる。

本発明はかかる課題を解決ずろためになされたもので、
第１０図に示されるように、吸気温センサと圧力センサ
とを一体化した構造（図中でＰＴとして示す）としてこ
れを吸気管あるいはサージタンクＳに取付け、該一体化
したセンサＰＴからの出力信号を単独のワイヤハーネス
Ｗにより該ＥＣＵＩこ送ることに、上って、１・−タル
システムのコスト低減（換言ずれば同一コストでの機能
向」二）をはかったものである。

〔課題を解決するための手段〕

」二記問題点を解決するために本発明によれば、吸気管
圧力を検出する半導体圧力センサと１、吸気温を検出す
る半導体温度センサと、該圧力センサの出力を該温度セ
ンサの出力により補正する補正回路とが形成された半導
体チップが吸気管に設けられ、該補正回路の出力信号が
温度センサ一体化圧カセンザからの出力信号として、所
定の制御回路に入力される、内燃機関の制御装置が提供
される。

ここで第１図は、本発明制御装置の主要部の構成を示す
ブロック図であって、上記吸気温および圧力のセンシン
グ部１および２からの各出力電圧をそれぞれアンプ部３
および４により増巾してＥ　ＣＵでアナログ／デジタル
変換できる電圧とし、更に補正回路部５で圧力センサか
らの出力信号に吸気温補正を行ない、その出力信号がＥ
ＣＵへ送られる。

〔作　用〕

上記構成によれば、圧力センサおよび温度センづからの
出力信号をアナログ／デジタル変換するために、従来２
チヤンネルを必要としたものを１チヤンネルに削減する
ことができ、センサ単体自体のコスト低減と併せてワイ
ヤハーネス、その他の部品点数の削減、更にはＥＣＵを
含むトータルシステムのコスト低減（換言すれば同一コ
ストでの機能向」二）をはかることができる。

〔実施例〕

上記第１図に示される吸気温および圧力のセンシング部
は、小型化を実現するために半導体型のものを使用し、
上記アンプ部３．４および補正回路部５を含めてこれら
が同一の半導体シリコンチップ上に形成される。

第２図は、該シリコンチップ上に形成される具体的回路
図を例示するもので、吸気温および圧力センサに基準電
圧を与える基準電圧発生回路１０により電源電圧の変動
による誤差をなくしている。

１１は吸気温センサとしての半導体温度センサ、１２は
圧力センサとしての半導体ゲージ圧力センサであって、
これら各センサからの出力電圧の変化により、吸気温お
よび吸気管圧力の変化が検出される。これら各センサ１
１，１２からの出力電圧はそれぞれアンプ部１３．１４
により増ｌ】された後、圧力吸気温補正回路１５に入力
され、該補正回路１５において、吸気温の変化による圧
力信号の補正が行われる。

第３図は、上記シリコンチップの具体的回路図であって
、該シリコンチップ２０の中心部には、圧力変動を感知
するダイヤフラム２１が形成され、該ダイヤフラム２１
の上に上記半導体；Ｂ度センサ１１および半導体ゲージ
圧力センサ１２が形成され、更にその周辺に上記アンプ
部１３・１４および補正回路部１５が形成される。そし
て耐振動性を向上させるためにボンディングワイヤ２２
はその本数を最小限（例えば４本）にとどめ、出力信号
用あるいは外部電源との接続用として使用される。

第４図（ａ）、　　（ｂ）はそれぞれセンサ部分の構造
を具体的に例示するもので、該センサ部分はサージタン
ク３１にねじ３２によって取付けられ、更にサージタン
ク内のエアーが逃げないようにガスケット３３によって
シールされる。シリコンチップ２０は、吸気温を正確に
とらえるため、サージタンク自体の熱の影響を受けに（
く、更に応答性の高い所定位置Ｉ、に取付けられる。

該センサの先端には、該シリコンチップ２０のダイヤフ
ラムに圧力を伝える圧力導入口３４があり、サージタン
ク内の汚れ、はこりがシリコンチップに影響を及ぼさな
いようにフィルタ３５が設けられる。

該シリコンチップ２０はボンディングワイヤによって基
板３６に接続され、更に接続端子３７を介してコネクタ
３８に接続される。そして該コネクタ３８からワイヤハ
ーネスを通し７てＥＣＵとの信号授受が行われる。なお
該圧力導入口３４から導入された圧力が該シリコンチッ
プ２０のダイヤフラムに伝えられるように該シリコンチ
ップ２０の取付部には適宜、空洞などが設けられる。な
お３９はＳ１ゲル、４０はセンサケースを示す。また上
記第４図（ａ）に示されるようなねじによる取付は以外
に、例えば第４図（ｂ）に示されるようなフランジによ
る取付けも考えられ、該図中、４１はフランジ、４２は
フランジ取付用のボルトを示す。

該センサの取付位置（Ｌ）は、吸気温に対する応答性と
の関係（すなわち第５図に示されるようにＬが長くなる
とその応答性が早くなる）を考慮し、該応答性と経済性
とを勘案して適宜決定される。

第６図は、吸気温センサの出力特性を示すもので、実用
範囲一２０〜１２０℃でリニヤな電圧出力を示し、その
後段の圧力吸気温補正回路の演算に際し有効に作用する
。また第７図は、圧力センサの出力特性を示すもので、
実用範囲１５０〜７５０ｎ＋＋ｎｔ（ｇでリニヤな電圧
出力をしめず また第８図（ａ）、　　（ｂ）は、圧力センサ自体の温
度特性を示すもので、現状では第８図（ａ）に示すよう
に温度により圧力の誤差範囲ΔＰが異なり、それだけ制
御性のずれに影響を及ぼす。しかし本発明のように吸気
温による温度補正を行なえば、第８図（ｂ）に示される
ように、該圧力の誤差範囲ΔＰが温度変化に拘らずフラ
ットな特性となり、それだけ温度変化に伴う制御性のず
れが少くなる。

ＥＣＵでは圧力センサ、吸気温センサ、その他のセンサ
からの情報をもとにして、内燃機関の制御量（例えば燃
料噴射量）を計算している。ここで該燃料噴射ｆｆ１Ｔ
ＡＵは、基本噴射ｌと所定の補正係数との積によって表
されるもので、通常は、該圧力センサからの信号により
基本噴射量を計算し、吸気温センサからの信号により１
つの補正係数が決定される。

ここで該吸気温補正は通常、第９図に示されるように、
温度変化に応じたある係数をメモリ内にマツプとして持
ち、補正演算が行われる。これに対し本発明では、上記
補正回路部５　（第２図における圧力吸気温補正回路１
５に相当する）で同様な補正が行われるもので、圧力セ
ンサからの出力信号に、吸気温センサから出力信号を乗
算することによって上記補正が行われる。すなわち、噴
射量−基本噴射量×補正係数 ＝　（Ｔ、ベース×回転速度補正）× 吸気温補正係数×他の補正係数 で算出され、該Ｔｐベースは該圧力センサの出力ＰＩＭ
に比例しており、また該吸気温補正係数は、上記第９図
に示すように吸気温に依存している。

これに対し本発明では、 噴射１ｉ＝　［：　（Ｐ　ＩＭＸ　（ＴＨＡ・α））×
β×回転速度補正×他の補正係数〕 として該噴射量が算出され、その場合上記（ＰＩＭｘ　
（ＴＨＡ・α））が、上記圧力吸気温補正回路の出力信
号（すなわち温度センサ一体化圧カセンサの出力信号）
に相当することになる。なおここでＰＩＭは圧力センサ
の出力、Ｔ　ＨＡは吸気温センサの出力、αは吸気温に
依存する所定の補正係数を示す。なお上記噴射量の式中
におけるβも所定の補正係数を示す。

このようにして該補正回路からの出力信号として、上記
（Ｐ　ＮＭＸ　（ＴＨＡ・α））が直ちにえられるため
、従来、ＥＣＵ演算で必要とされた吸気温補正項を別個
に求める必要がなく、それによって上述した２つのチャ
ネルを１つのチャネルにまとめることができる。

第１２図乃至第１９図は、上記補正回路部５の具体例を
示しており、先づ第１２図には、該補正回路部５全体の
ブロック図と各部の出力信号波形とが示される。すなわ
ち圧力センサ２からの吸気圧信号（図示されるように温
度による誤差が含まれている）はアンプ部４により増巾
されたのち温度特性補正回路５１に入力され、更に該補
正回路５１には吸気温センサ１からの吸気温信号（アン
プ部３により増巾された）を入力させて、上記温度によ
る誤差を該補正回路５１で補正し、該吸気圧に対する直
線的な出力電圧をとり出す。一方、上記アンプ部３によ
り増巾された吸気温信号は吸気温係数変換回路５２によ
り、Ｅ　ＣＩＪ内で吸気温補正演算を行なっているのと
同等の補正係数（第９図参照）に変換する。次いで該補
正係数信号を利用し、吸気圧補正回路５３において上記
温度特性補正回路５１から供給される吸気圧信号と該補
正係数信号とを乗算し、吸気温による補正をした吸気圧
信号を出力する。

第１３図は、上記温度特性補正回路５１のブロック図と
各部の出力信号波形とを示すもので、吸気温信号によっ
て吸気圧信号に含まれる温度誤差を補正するために、先
づ関数変換回路５１１により所定の補正信号を作り、更
にゲイン調整回路５１２によりゲイン調整を行なったの
ち、乗算回路５１３において該ゲイン調整後の信号を上
記吸気圧信号に乗算して、該温度誤差を取り除いた補正
後の吸気圧信号をとり出す。

また第１４図は、上記吸気温係数変換回路５２のブロッ
ク図と各部の出力信号波形とを示すもので、吸気温信号
を関数変換回路５２１、リミッタ回路５２２、およびゲ
イン調整回路５２３を順次通して所定の吸気温係数信号
をとり出す。

更に第１５図は、上記吸気圧補正回路５３の１例を示す
もので、上記第１３図に示される該補正回路５１からの
補正後吸気圧信号と上記第１４図に示される該係数変換
回路５２からの吸気温係数信号とを乗算回路５３で乗算
して上記吸気温による補正をした吸気圧信号を出力する
。

なお第１６図（ａ）、　　（ｂ）は、それぞれ上記関数
変換回路の１具体例とその人出力特性を示しており、ダ
イオードＤの特性によって決まる所定の点ｄを境として
その増巾度ＡＭ、が変化する。また第１７図（ａ）、　
　（ｂ）は、それぞれ上記ゲイン調整回路の１具体例と
その人出力特性を示しており、抵抗ＲｔＨの抵抗値に応
じてその増巾度ＡＮＦが変化する。更に第１８図は、上
記乗算回路の１具体例を示しており、また第１９図（ａ
）、　　（ｂ）は、上記リミッタ回路の１具体例とその
人出力特性を示している。これらの各回路はすべてオペ
アンプＯＰ、ダイオードＤ（またはツェナダイオードＺ
Ｄ）、トランジスタ、および抵抗を組合せて構成されて
おり、シリコンの「フンチップ１に形成することができ
る。

なお本発明は単に燃料噴射１の制御のみならず、点火時
期の制御などにも適用しうろことは明らかである。

〔発明の効果Ｊ 本発明によれば、センサ単体のコスト低減と同時に、ワ
イヤハーネスの本数域およびＥＣＵのハード回路数およ
びソフトワード数を減少させることができ、その結果と
してトークルンステムのコスト低減（換言すれば、同一
コストでの機能向上）をはかることができる。しかも該
センサ単体が１個の半導体チップ上に形成されてエンジ
ンの吸気管に直接取付けられるため、バキューム配管、
配線なども減少し、更にエンジンからの発生熱の影響を
も十分に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明制御装置の主要部の構成を示すブロッ
ク図、 第２図は、第１図の制御装置がシリコンチップ上に形成
される場合の回路構成を例示する図、第３図は、上記シ
リコンチップの構造を例示する図、 第４図（ａ）、　　（ｂ）は、上記シリコンチップを含
むセンサ部分の具体的構造を例示する図、第５図は、セ
ンサの取付位置と該センサの吸気温に対する応答性との
関係を示す図、 第６図は、吸気温センサの出力特性を示す図、第７図は
、圧カセンザの出力特性を示す図、第８図（ａ）、　　
（ｂ）は圧カセンザ自体の温度特性を示す図、 第９図は、吸気温に対するその補正係数の関係を示す図
、 第１０図は、本発明によるエンジン制御ンステムの概略
構成を示す図、 第１１図は、従来技術によるエンジン制御システムの概
略構成を示す図、 第１２図は、第１図に示される補正回路部５全体のブロ
ック図、 第１３図は、第１２図に示される温度特性補正回路のブ
ロック図、 第１４図は、第１２図に示される吸気温係数変換回路の
ブロック図、 第１５図は、第１２図に示される吸気圧補正回路の１例
を示す図、 第１６図（ａ）、　　（ｂ）は、第１３図および第１４
図に示される関数変換回路の１具体例とその入出力特性
を示す図、 第１７図（ａ）、　　（ｂ）　ハ、第１３図お、Ｊ：び
ｍ１４図に示されるゲイン調整回路の１具体例とその入
出力特性を示す図、 第１８図は、第１３図および第１５図に示される乗算回
路の１具体例を示す図、 第１９図（ａ）、　（ｂ）　ハ、第１４図に示されるリ
ミッタ回路の１具体例とその入出力特性を示す図である
。 （符号の説明） １１・・・半導体温度センサ、 １２・・・半導体ゲージ圧力センサ、 １５・・・圧力吸気温補正回路、 ２０・・・シリコンチップ、 ２１・・・ダイヤフラム、　　　３１・・・サージタン
ク、３２・・・ねじ、　　　　　　　３４・・・圧力導
入口、３８・・・コネクタ、　　　　　４０・・・ケー
ス、４１・・・フランジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、吸気管圧力を検出する半導体圧力センサと、吸気温
   を検出する半導体温度センサと、該圧力センサの出力を
   該温度センサの出力により補正する補正回路とが形成さ
   れた半導体チップが吸気管に設けられ、該補正回路の出
   力信号が温度センサ一体化圧力センサからの出力信号と
   して、所定の制御回路に入力されることを特徴とする内
   燃機関の制御装置。