JPH07293403A - センサ一体型エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】吸入空気量センサ一体型のエンジン制御装置の
小形化を図り、信頼性を高める。 【構成】エンジンの吸気通路３のボディ壁３３内に、カ
バー３４で覆われた収納部３５が形成され、この収納部
を介して空気流量計のセンサユニット３Ａが吸気通路に
通路の径方向より着脱自在に挿入されている。収納部３
５の回路基板２９には、空気流量計の出力回路３８と、
この出力回路からの出力信号を基にエンジンの制御信号
を生成するエンジン制御ユニット３０とが収納されてい
る。 【効果】センサと配線基板の取付構造を簡単にして小形
化を図り、信頼性を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの燃料噴射弁
等を制御するエンジン制御装置に係り、さらに詳細に
は、エンジンルームに搭載可能とした吸入空気流量セン
サ一体型のエンジン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワイヤハーネスの省約，車室内ス
ペースを確保するため、エンジン制御装置をエンジンル
ーム内に搭載して吸入空気流量センサと一体的に組み込
むものが提案されている。例えば、特開平５−２６３７
３５号公報では、吸気ボディ外壁とカバ−の間に回路基
板等の電子部品を収納するための収納部が一体に形成さ
れ、この収納部にて発熱抵抗体式空気流量計のセンサユ
ニットが前記吸気通路に通路の径方向より着脱自在に挿
入セットされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術は、
吸入空気量センサとエンジン制御回路とを一体化して吸
気ボディの外壁に設けることにより、これらを別々にし
たものに比べて部品取付の集約を図ることで取付スペー
スの合理化を図ることができる。

【０００４】しかし、収納部を構成するカバ−が吸気ボ
ディの外に突出しており、吸気装置を小形化する上で障
害となる。

【０００５】また、エンジン制御ユニットの一部に故障
が発生したとき、エンジンが全く制御不能になる恐れが
あった。

【０００６】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、吸入空気量センサ一体型のエンジン制御装置の小
形化を図り、しかもセンサと配線基板の取付構造を簡単
にして信頼性を高めることにある。

【０００７】本発明の他の目的は、エンジン制御ユニッ
トが故障しても必要最低限の機能を発揮できるように、
エンジン制御ユニットの機能をエンジンの各構成要素が
バックアップできるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のセンサ一体型エンジン制御装置は、エンジ
ンの吸気通路のボディ壁内に収納部が形成され、この収
納部を介して空気流量計のセンサユニットが前記吸気通
路に通路の径方向より着脱自在に挿入される。前記収納
部の回路基板には、前記空気流量計の出力回路と、この
出力回路からの出力信号を基にエンジンの制御信号を生
成するエンジン制御ユニットとが収納されていることを
特徴とする。

【０００９】本発明の他の特徴は、エンジン制御ユニッ
トの故障を検出し、バックアップを行なう回路を各アク
チュエ−タが備えていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】エンジン制御ユニットと一体化したエアフロ−
センサとして、空気流量を吸気ボディ壁内の収納部に取
付けると、カバ−も含めてセンサユニットのほとんどを
ボディの吸気通路径内にセットできる。そのため、従来
のような機構的部品を配置するためのスペースを確保す
ることを不要とし、収納部、カバーを含めた高さ寸法を
低くでき装置全体の小形化を図れる。

【００１１】また、エンジン制御ユニットの故障を検出
したときは、アクチュエ−タが自律的に駆動される。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。図１
は、本発明の一実施例のセンサ一体型電子制御装置を備
えた内燃機関の略縦断面図である。１はエアクリーナ
ー、２はダクト、３はエアフローセンサ、４は吸気通路
である。吸気通路４には、スロットル弁５が設けられ、
その下流はコレクタ６、吸気管８を介してエンジン７に
接続されている。燃料タンク９から燃料ポンプ１０，ダ
ンパ１１及びフィルター１２を介してインジェクタ１３
へ送られた燃料は、吸気管８へ噴射される。余分の燃料
は圧力レギュレータ１４を介して燃料タンク９へ戻され
る。１８はスロットルセンサ、２２はＩＳＣバルブであ
る。

【００１３】エンジン制御ユニット３０は、各種センサ
から入力信号を受け、インジェクタ１３及び点火装置１
７へ出力信号を送る。点火装置１７のパワートランジス
タ１９に接続されたイグニッションコイルの二次点火電
流は配電器１６を経て点火プラグ１５へ送られる。エン
ジン７の燃料室で燃焼した混合気は、排気弁を経て排気
管へ排出される。Ｏ₂センサ２０は、排気中の酸素濃度
を検出し、水温センサ２１はシリンダブロックに取付け
られて冷却水温度を検出する。２６はクランク角センサ
である。

【００１４】図２は、エンジン制御ユニット３０の内部
のブロック図であり、ＲＡＭ３０５、ＲＯＭ３０６、不
揮発性メモリ３０７、ＣＰＵ３０９、入出力ポート３０
８及び出力ポート３１０はバスを介して互いに接続され
る。エアフローセンサ３、Ｏ₂センサ２０、水温センサ
２１及びスロットルセンサ１８、クランク角センサ２６
のアナログ出力はＡ／Ｄ変換されてから入力ポート３０
８へ送られる。エンジン制御ユニット（ＥＣＭ）３０と
エアフローセンサ３の出力回路は、同一の基板上に設け
られ、吸気通路４内に装着されている。なお、不揮発性
メモリ３０７には、個々のエアフロ−センサの空気流量
の特性補正デ−タが格納されている。

【００１５】図３は、エンジン制御ユニット３０の取付
構造の詳細を示すためのエアフローセンサ部縦断面図で
あり、図４は、図３の吸気通路の斜視図である。また、
図５は図４の吸気通路の横断面図である。

【００１６】エアフロ−センサ３のボディ３３は、エン
ジン吸気通路３の一部を構成するもので、その内部が主
流路３２Ａと副流路３２Ｂに分かれる。

【００１７】ボディ３３の外壁とカバ−３４の間には、
回路基板２９等の電子部品を収納できるスペースを確保
した収納部３５が形成されている。この収納部３５に
は、壁体に通路径方向に向けて穿設したセンサエレメン
ト取付用の穴が臨むように配置され、センサエレメント
３Ａがそのフランジ部を挿入固定され、発熱抵抗体３１
及び温度補償用抵抗体が副流路３２Ｂの直管部に位置す
るよう配置してある。

【００１８】センサエレメント３Ａは、図４に示すよう
に空気流量の検出素子たる発熱抵抗体３１，温度補償用
抵抗体及びこれらを支持するホルダー３９，端子３６を
一体化したものである。

【００１９】発熱抵抗体３１及び温度補償用抵抗体の端
子は収納部３５内の可撓性基板２９上に装着されてい
る。また、基板２９には、エンジン制御回路を形成した
エンジン制御ユニット３０、このエンジン制御ユニット
の電源回路やアクチュエ−タ駆動用のパワ−トランジス
タ及び空気流量計の出力回路（発熱抵抗体３１へ流す加
熱電流を制御する加熱電流フィードバック回路）３８も
装着されている。

【００２０】センサの出力回路３８は、発熱抵抗体３１
の温度を温度補償用抵抗体の温度よりほぼ一定温度だけ
高くなるように、流れる加熱電流を制御し、この加熱電
流の値から発熱抵抗体３１に当たる空気流量、即ち副流
路３２Ｂの流量を計測し、この流量から一定の関係が有
る主流路３２Ａ即ちエンジンの吸入空気流量を計測する
制御回路として機能するように設定してある。

【００２１】また、エンジン制御ユニット３０は、セン
サエレメント３Ａの信号を受けて、燃料噴射弁１３を制
御するよう回路設定されている。

【００２２】本実施例では、このエンジンユニット３０
３を収納部３５内の基板２９上に配置し、端子３６をセ
ンサセンサエレメント３Ａとワイヤボンディングにより
電気的に接続している。収納部３５はボディ３３の外壁
内に、この外壁に沿った曲率を有する円弧上に形成され
ている。基板２９もこの曲率に沿って曲げられている。
また、収納部３５はパッキンを介してカバー３４で囲
われており、気密性を確保している。カバ−３４は、ボ
ディ３３の外壁の外周と一致するよう、曲面状に形成さ
れている。

【００２３】なお、エアフロ−センサとして、発熱抵抗
体３１の代わりに、サ−ミスタや可変抵抗器を用いるも
のにも本発明は適用できる。

【００２４】次に、図６は図１のエンジン制御ユニット
３０とエンジンの各アクチュエータとの接続関係の一例
を示す図である。エンジン制御ユニット３０とＩＳＣバ
ルブ２２やインジェクタ１３とが、エアフロ−センサ
３、吸気通路４、吸気マニホ−ルド８の外壁に沿った導
体８１、８２、８３を介して接続されている。この導体
８１〜８３は、エアフロ−センサ３、吸気通路４及び吸
気マニホ−ルド８を接続すると同時に接続される。

【００２５】次に、図７は本発明の他の実施例になる吸
気通路の要部縦断面図であり、図８は図７の吸気通路の
横断面図である。吸気通路３３は、一対の通路部材３３
Ａ、３３Ｂに分割されており、通路部材３３Ａ側には収
納部３５が設けられ、通路部材３３Ｂには副流路３２Ｂ
が設けられている。副流路３２Ｂの側方通路３２０に、
発熱抵抗体３１が挿入される。この例では、カバ−３４
が円壁側に設けられている。また、２分割のため、吸気
通路の製作が容易である。

【００２６】ところで、エンジン制御ユニット３０に全
ての制御機能を集中させると、その一部に故障が発生し
たとき、エンジン制御不能になる恐れがある。

【００２７】そこで、必要最低限の機能を、エンジンの
各要素（アクチュエ−タ）に分担させるのが望ましい。
図９以下でその実施例を説明する。まず、図９におい
て、インジェクタ７０には通常のパワ−トランジスタ７
３を駆動する回路７２の他に、エンジン制御ユニットの
故障時のバックアップ回路が内蔵されている。また、パ
ワ−スイッチ４０には、点火コイル４２を駆動するパワ
−トランジスタの他に電子配電回路４１が内蔵されてい
る。この電子配電回路４１にも、エンジン制御ユニット
の故障時にバックアップ走行を行なうための制御回路が
内蔵されている。

【００２８】図１０に、インジェクタ７０に内蔵される
バックアップ回路７４の詳細の構成を示す。故障検出回
路７４２は、エンジンのクランク角センサ２６の信号
（ＲＥＦ）の入力に対し、所定以上の燃料噴射信号があ
るか否かを検出する。エンジン制御ユニットの故障時
は、ＲＥＦ入力があっても燃料噴射信号の入力がない。

【００２９】バックアップ燃料噴射回路７４１は、ＲＥ
Ｆ入力に応じて、必要な燃料噴射信号を生成し、エンジ
ン制御ユニット３０の故障時、切換回路７４３を介して
インジェクタ駆動回路のパワ−トランジスタ７５を駆動
する。

【００３０】図１１で故障検出回路７４２の動作を説明
する。この図は、４気筒エンジンの例を示すものであ
り、燃料噴射信号は、通常ＲＥＦ入力４回に対して１回
の割に入力される。エンジン制御ユニットの故障時は、
噴射信号が入力されないため、ＲＥＦのみ入力されるこ
とになる。故障検出回路７４２はこのＲＥＦを所定回数
以上カウントしたとき、故障と判定して切換回路７４３
を動作させ、バックアップ燃料噴射信号に切換える。

【００３１】次に、図１２は電子配電回路４１の詳細構
成を示す。電子配電回路４１は、クランク角センサ２６
の２種類の信号ＲＥＦ、ＰＯＳから点火気筒を判別し、
その気筒判別信号に基づき分配回路４１５を駆動して点
火信号を各点火装置ＩＧＮ１、ＩＧＮ２に分配する。こ
の点火信号はエンジン制御ユニット３０から出力される
ものである。

【００３２】電子配電回路４１はさらに、エンジン制御
ユニットが故障したとき、点火のバックアップを行なう
ためのバックアップ点火信号発生回路４１３と、エンジ
ン制御ユニット３０の故障を検出するための故障検出回
路４１６及び切換回路４１４を備えている。

【００３３】図１３に、故障検出回路４１６の動作を示
す。点火信号は通常ＲＥＦが１回発生する毎に必ず１回
入力される。故障判定回路４１６はこれが入力されてい
るか否かを判定する。ＲＥＦが入力されているにもかか
わらず、点火信号が入力されないとき、故障判定回路４
１６は故障と判定し、切換回路４１４を動作させて分配
回路４１５へ入力する点火信号をバックアップ点火信号
に切り換え、これを分配する。

【００３４】この実施例によれば、次のような効果があ
る。 （１）エンジン制御装置の標準化が計れる。従来は、電
子配電式の点火装置において、電子配電回路を、エンジ
ン制御ユニットに内蔵していた。ディスト配電式のシス
テムは、独自に配電機構を備えているのでこの電子配電
回路を使うことはできなかったため、エンジン制御ユニ
ットを共用化することができなかった。本発明は電子配
電機能を、アクチュエ−タに内蔵させたので、電子配電
式、ディスト配電式のいずれの方式にも点火信号を出力
するだけでよい。これにより、エンジン制御ユニットを
標準化できる。

【００３５】（２）エンジン制御ユニットの小型化、簡
易構造化 発熱部品がアクチュエ−タに内蔵されるため、エンジン
制御ユニットには放熱板が不要となり、構造が簡単にな
る。また、それにより、小型化できる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、エンジン制御ユニット
をエア−フロ−センサと一体に、吸気筒壁面内に収納で
きるので、吸気装置を小型化できる。

【００３７】また、エンジン制御ユニットの標準化が図
れる。また、エンジン制御ユニットの小型化、簡易構造
化が図れる。さらに、エンジン制御装置の故障時のバッ
クアップを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例になる電子制御装置を備えた
内燃機関の略縦断面図である。

【図２】図１のエンジン制御ユニットの構成例を示す図
である。

【図３】図１のエンジン制御ユニットの取付構造の詳細
を示すためのエアフローセンサ部縦断面図である。

【図４】図３の吸気通路の斜視図である。

【図５】図４の吸気通路の横断面図である。

【図６】図１のエンジン制御ユニットとアクチュエータ
との接続関係を示す図である。

【図７】本発明の他の実施例になる吸気通路の要部縦断
面図である。

【図８】図７の吸気通路の横断面図である。

【図９】図１のエンジン制御ユニットに対するバックア
ップ回路の例を示す図である。

【図１０】図９のインジェクタバックアップ回路の構成
例を示す図である。

【図１１】図１０の動作説明図である。

【図１２】図９の電子配電回路の構成例を示す図であ
る。

【図１３】図１２の動作説明図である。

【符号の説明】

３…エア−フロ−センサ、１３…インジェクタ、１７…
点火装置、３０…エンジン制御ユニット

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 41/18 Ｂ 41/22 ３２５ Ｈ Ｍ Ｆ０２Ｍ 35/10 Ｆ０２Ｐ 5/15 11/00 Ｂ Ｆ０２Ｍ 35/10 ３０１ Ｇ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｌ (72)発明者 佐々木 昭二 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 中▲鶴▼ 州人 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 財津 政弘 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸気通路のボディ壁内に収納部
   が形成され、この収納部を介してエアフロ−センサのセ
   ンサユニットが前記吸気通路に該吸気通路の径方向より
   着脱自在に挿入され、前記収納部には、前記エアフロ−
   センサの出力回路と、この出力回路からの出力信号を基
   にエンジンの制御信号を生成するエンジン制御ユニット
   とが実装された回路基板が収納されていることを特徴と
   するセンサ一体型エンジン制御装置。
2. 【請求項２】前記収納部が、前記吸気通路の軸方向に伸
   び前記ボディ壁に沿った曲率を有する円弧状に形成さ
   れ、前記回路基板が可撓性の材料からなり前記収納部に
   凹曲面状に曲げて収納されていることを特徴とする請求
   項１記載のセンサ一体型エンジン制御装置。
3. 【請求項３】前記回路基板が、ホルダ−を介してカバ−
   及び発熱抵抗体と一体に前記吸気通路のボディに保持さ
   れていることを特徴とする請求項２記載のセンサ一体型
   エンジン制御装置。
4. 【請求項４】前記吸気通路が軸方向に２分割され、該２
   分割された一方の側に前記収納部が形成され、前記分割
   された他方の側に副流路が形成されていることを特徴と
   する請求項２記載のセンサ一体型エンジン制御装置。
5. 【請求項５】エンジン制御ユニットの出力で駆動される
   アクチュエ−タに、該アクチュエ−タの駆動回路と、前
   記エンジン制御ユニットの故障を検出する検出回路とを
   内蔵したことを特徴とするエンジン制御装置。
6. 【請求項６】エンジン制御ユニットの出力で駆動される
   アクチュエ−タに、該アクチュエ−タの駆動回路と、前
   記エンジン制御ユニットが故障したとき、自律で駆動す
   るバックアップ回路とを内蔵したことを特徴とするエン
   ジン制御装置。
7. 【請求項７】前記エンジン制御ユニットがエンジンル−
   ム内のエアフロ−センサと一体に配置されていることを
   特徴とする請求項６記載のセンサ一体型エンジン制御装
   置。
8. 【請求項８】前記自律で駆動するバックアップ回路は、
   前記エンジン制御ユニットの故障を検出する回路を含
   み、該検出回路は、クランク角センサの信号とエンジン
   制御ユニットからの制御信号との関係から前記エンジン
   制御ユニットの故障を検出するように構成されているこ
   とを特徴とする請求項６又は請求項７記載のセンサ一体
   型エンジン制御装置。