JPS61104226A - エンジンの制御装置 - 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、例えばエンジンを電子的に空燃比制御する
場合に、そのエンジンの運転状態を検出するためのセン
サ機構として効果的に使用されるように、吸気管に流れ
る吸入空気量を検出する熱式の空気流器測定装置を備え
たエンジンの制御装置に関する。

［背景技術Ｊ 電子的にエンジンを空燃比制御する場合、このエンジン
の運転状態を常時監視してその運転状態に対応した信号
を検出し、この検出信号に基づき例えば上記エンジンに
対する燃料噴射量、点火時期等を演算して、この演算結
果に基づいて燃料噴射量制卸、さらに点火時期制御を実
行するものである。

このようなエンジンの運転状態の監視手段としては、エ
ンジンの回転数検出センサ、エンジンの冷却水濡検出セ
ンサ、スロットル開度センサ等が存在するものであるが
、エンジンの運転状態に直接的に関係するものとして、
吸入空気量を測定検出する空気流量測定装置が存在する
。

このような吸入空気量の測定手段としては、例えば特開
昭５５−１０４５３８号公報に示されるように、空気流
による放熱効果を利用する熱式の空気流量測定装置が知
られている。すなわち、吸気管の中に温度に対応して抵
抗値が変化する温度特性を有する抵抗体によって構成し
た感温素子を設定し、この感温素子に対して加熱電流を
供給してその温度変化状態を監視するものであり、その
感温素子の温度が特定される温度状態に制御されるよう
に、上記加熱電流をフィードバック制御するものである
。したがって、この加熱電流の状態から、上記吸気管に
流れる空気量が測定できるようになるものである。

しかし、このように感温素子をアナログ的に制御される
電流によって一定温度状態に加熱制御するような構成の
ものにあっては、空気流量が例えば１００倍変化するの
に対して、測定出力は２倍しか変化しないものであり、
その測定感度は極めて小さいものである。このため、こ
の空気流量センサをエンジンの制御用に用いるようにす
るためには、検出信号の増幅回路に対してオフセット処
理手段を設定する必要が生じ、そのための制御回路が複
雑化する傾向にある。

また、マイクロコンピュータによってエンジンの制御装
置を構成する場合には、センサからのアナログ的出力信
号をディジタル信号に変換して使用する必要があり、こ
の場合島精度のＡ／Ｄ変換を実行しなければならない。

すなわち、高分解能のＡ／Ｄ変換器、およびこのＡ／Ｄ
変換器の基準電圧電源として楊めて高精度のものが要求
される。

［発明が解決しようとする問題点］ じ発明′１上８己′）＝１″″３″点″：ｇ″なｇ　ｈ
　ｔ；−ｂ　ｏ　　　。

で、エンジンに対して吸入される吸入空気量の測定検出
精度が充分に良好な状態に設定できるようにすると共に
、エンジンの運転状態に最も適合した一状態の検出信号
が得られるようにし、また特に高精度のＡ／Ｄ変換器等
の回路システムを必要としないようにするエンジンの制
ｍ＋装置を提供しようとするものである。

また、この発明に係るエンジンの制御装置にあっては、
特に測定空気流中に設定される感温素子に対して加熱電
力を供給し、上記感温素子の特定される温度状態までの
温度上昇時間幅に対応するパルス時間幅の設定された測
定信号が発生されるようにして、上記パルス状測定信号
をインターフェース回路を介してエンジン制御ユニット
に対して出力させる場合に、ノイズ成分が効果的に除去
設定されると共に、上記パルス時間幅が正確な状態で制
御ユニットに対して出力されるようにして精度の高い制
御が実行されるようにすることを目的とするものである
。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係るエンジンの制御装置にあって
は、特定される周期で発生される通電開始信号によって
、吸気管の中に設定される感温素子に対して加熱電流を
供給設定し、この加熱電流の供給時間幅を上記感温素子
の温度上昇状態に対応して設定されるようにして、空気
流量の測定値が上記加熱電流の時間幅によって表現され
るようにする。

この場合、上記測定信号はインターフェース回路に供給
し、このインターフェース回路からの出力信号をエンジ
ン制御ユニットに対して空気流量信号として供給するよ
うに設定するもので、上記インターフェース回路は充分
小さな時定数に設定されるフィルタ機能を含む第１の波
形整形手段、および測定信号に含まれるノイズ成分が充
分に除去できるような大きな時定数に紐定されたフィル
タ機能を含む第２の波形整形手段によって構成するもの
である。

［作用］ 上記のように構成される制６１１装置にあっては、エン
ジンの吸気管に流れる空気流間がディジタル的に計測で
きる時間幅信号として出力されるようになるものである
ため、特に精度の要求されるＡ１０変換器等が要求され
ることなく、吸入空気流量がディジタル的に出力される
ようになる。また、この測定信号をエンジン制御ユニッ
トに対して供給するような場合に使用されるインターフ
ェース回路にあっては、雑音信号を効果的に排除できる
ようにすると共に、測定部分電源電圧が不安定な状態に
あったとしても、上記測定信号の時間幅を正確な状態に
してエンジン制御ユニットに対して供給設定できるよう
になり、吸入空気流量に正確に対応したエンジン制御が
安定して実行されるようになる。

［実施例１ ｔく下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する
。第１図はエンジン（図示せず）の運転状態を検出する
熱式空気流ｍ測定装置を示しているもので、上記エンジ
ンに対して吸入空気を供給する吸気管１１の内部に、感
温素子１２を設定する。この感温素子１２は、例えば白
金線等の温度特性を有する抵抗素子によって構成される
もので、この感温素子１２に対しては加熱電力が供給さ
れ、発熱してその温度が上昇制御されるようになるもの
で、吸気管１１内に流れる空気流によって上記感温素子
１２の放熱効果が設定され、したがって上記空気流量に
対応する状態で加熱電力による温度上昇特性が設定され
るようになる。

また、上記吸気管１１の内部には、上記感温素子１２と
同様に構成される補助感温素子１３が設定されているも
ので、この補助感温素子１３は吸気管１１に流れる空気
の温度状態によって、その抵抗値が設定され、空気温度
計として作用するようになる。

上記感温素子１２および補助感温素子１３は、その一端
部分を共通に接続し、また他端部分はそれぞれ抵抗１４
および１５を介して接地するようにしてブリッジ回路を
構成するようになるもので、上記感温素子１２と補助感
温素子１３の接続部分に対応する入力端に対して、加熱
電力の開閉素子となるトランジスタ１６を介して電源＋
Ｂを供給する。

を 上記ブリッジ回路の出力端となる感温素子１２と抵抗１
４の接続点は、コンパレータ１７の反転入力端子に対し
て接続し、このコンパレータ１７の非反転入力端子に対
しては、補助感温素子１３と抵抗１５との接続点を接続
する。すなわち、感温素子１２の温度が上昇してその抵
抗値が増大するような状態となったときに、コンパレー
タ１１の反転入力端子に対する入力電圧が低くなるもの
であり、感温素子１２の温度が補助感温素子１３で測定
される空気の温度に対して特定される温度を越えて上昇
するようになると、コンパレータ１７の出力信号が立上
がるようになるものである。そして、このコンパレータ
１７からの出力信号は、フリップフロップ回路１８のリ
セット端子に対して、リセット指令として供給される。

このフリップフロップ回路１８は、例えばエンジン制御
ユニット１９からの通電開始信号によってセット制御さ
れる。この通電開始信号は、特定される周期で発生され
るパルス信号によって構成されるもので、例えばエンジ
ンの回転に同期する信号で構成すると効果的である。

すなわち、上記フリップフロップ回路１８は通電開始信
号でセットＩＩＪ　１１１され、コンパレータ１７から
の出力信号の立上がりでリセット制御されるもので、そ
のセット状態での出力信号Ｑは測定信号として使用され
、バッフ？２０を介してインターフェース回路２１に対
して供給され、エンジン制御ユニット１９において使用
されるようになる。また、フリップフロップ回路１８の
リセット状態での出力ζは、トランジスタ２２を導通制
御する。このトランジスタ２２は前記トランジスタ１６
のベース回路を制御するように設定されているもので、
トランジスタ２２が非導通状態の時にトランジスタ１６
を導通設定するものである。すなわち、フリップフロッ
プ回路１８がセット状態にある状態で、トランジスタ１
６が導通状態に設定され、感温素子１２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ものである。

したがって、通電開始信号が発生してフリップフロップ
回路１８がセットされた状態でトランジスタ１Ｇが導通
制御され、感温素子１２を含むブリッジ回路に対しての
加熱電流が立上がる。そして、感温素子１２の温度が上
昇して、空気温度に対して持定される温度状態まで上昇
したときに、コンパレーク１１の出力で上記フリップフ
ロップ回路１８がリセット制御されるもので、このフリ
ツプフロツプ回路１８のセット時のＱ出力信号の時間幅
は、吸気管１１に流れる空気流量に対応するようになる
ものである。

この場合、上記トランジスタ１６のベース回路は、基準
電圧電源２３および差動アンプ２４によって構成される
基準電圧設定回路によって制御されているもので、感温
素子１２を含むブリッジ回路に対して供給される加熱電
力の電圧状態を基準設定するようにしている。

すなわち、バッファ２０を介してインターフェース回路
２１に対して供給される信号は、通電開始信号に対応し
て立上がるパルス時間幅の設定されたパルス状の信号と
なるもので、この信号の時間幅は測定空気流単に対応す
るようになる。そして、このインターフェース回路２１
では、上記パルス状の測定信号をエンジン制御ユニット
１９で効果的に使用できるように、例えば測定信号・に
含まれるノイズ成分を除去して、上記パルス時間幅が正
確に再現するパルス状信号を形成するフィルタ機能を含
む状態で構成される。

ここで、エンジン制御ユニットにあっては、上記パルス
時間幅が測定空気流単に対応した測定信号を検知し、そ
のパルス時間幅を正確に計測して空気流量データとして
演算に供するものである。

この場合、上記測定信号に対してノイズ等の外乱が存在
すると、正確な空気流Ｍ測定データが得られないように
なるものであるため、上記制御ユニットに対しては、イ
ンターフェース回路が設定さ　。

れるものである。すなわち、このインターフェース回路
にあっては、フィルタ機能をも含む状態で構成されるも
ので、パルス状測定信号の立上がり部分および立下がり
部分をそれぞれ設定される時定数にしたがって積分する
ようになっている。そして、上記立上がりおよび立下が
り部分それぞれに対応してスレッショルドレベルを設定
し、上記　　　′積分波形から上記測定信号に対応する
時間幅の設定されたパルス状出力信号を再現するように
している。この場合、上記立上がりおよび立下がりにそ
れぞれ対応するスレッショルドレベルを適当に選定する
ことによって、上記測定信号の立上がりおよび立下がり
から、それぞれ時間ｔ１およびｔ２が遅れ設定された出
力パルス状の信号が得られるようになるもので、ｌ’ｔ
ｌ　＝ｔ２　Ｊとすることによって、測定信号のパルス
幅とインターフェース出力信号のパルス幅を一致させる
ことができるものである。

しかし、このようなインターフェース回路を介して測定
出力信号を取り出すように構成した場合上記測定信号を
発生する回路部分において、その回路電源の変動によっ
で上記スレッショルドレベルの対応が変化するようにな
る。もしこのスレッショルドレベルの対応が変化するよ
うになると、上記時間ｔ１およびｔ２も変化するように
なるものであり、ｒｔｌ　＝ｔ２　Ｊの状態を設定する
ことができず、測定信号のパルス時間幅を出力信号のパ
ルス時間幅で再現することができない。すなわち、エン
ジン制御ユニットに対して供給される空気流量測定信号
が不正確な状態となり、正確なエンジン制御の実行が困
難な状態となる。

第２図は上記のような点を青虫して構成された上記イン
ターフェース回路２１の具体的な構成例を示すもので、
バッフ？２０から得られる第３図の（Ａ）に示すような
パルス状の信号が、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１より
なる第１のフィルタ回路を介して入力され、差動アンプ
２１１に対して供給される。この差動アンプ２１１に対
しては、抵抗Ｒ２およびＲ３で分圧設定される基準電圧
が設定され、また帰還抵抗Ｒ４が設定されているもので
、この第１のフィルタ回路と差動アンプ２１１によりて
第１の波形整形回路２１２が構成されるようにする。こ
の場合、このインターフェース回路２１に対する電源Ｖ
Ｃは、このインターフェース回路２１が１ｄｌｌｌｌユ
ニツト１９に対して従属されるものであるため、この制
御ユニット１９の安定化電源から供給設定されている。

すなわち、第３図の（Ａ）に示すようなパルス時間幅ｔ
ｗのパルス状信号が入力されると、上記第１のフィルタ
回路からの出力信号は第３図の（Ｂ）に示すように時定
数をもって立上がり、また時定数をもって減衰する信号
となる。そして、この信号に対してスレッショルドレベ
ルＶｔｌ５およびＶｔ１ｅを設定することによって、第
３図の（Ｃ）に示す波形信号がこの第１の波形整形回路
２１２から得られるようになる。すなわち、この出力波
形は、入力波形の前縁に対して時間ｔ１ｓ、後縁に対し
て時間ｔｌｅ遅れたパルス状の波形となるもので、上記
スレッショルドレベルＶ　ｔＩＳおよびＶｔ１ｅを適宜
設定することによって、この波形のパルス時間幅ｔｗ’
　は、上記入力波形の時間幅ｔＷと等しく設定される。

ここで、バッファ２０から出力される第３図の（Ａ）に
示す波形信号の波高電圧Ｖｃｃは、フリップフロップ回
路１８、バッファ２０に対する電源電圧の安定性に影響
され、変動する可能性がある。もしこのＶｃｃが変化す
ると、フィルタ回路の積分曲線が変化するようになり、
積分時定数が大きい場合には、ＶＵｓおよびＶｔ１ｅが
一定であるにも拘らずｔｌｓおよびｔｉｅが変化するよ
うになり、ｔｗ′も変化するようになる。すなわち、第
３図の（Ａ）に示した波形の時間幅ｔｗと同図の（Ｂ）
に示す波形のｔｗ’が一致しなくなり、測定信号に誤り
が発生するようになる。

したがって、上記第１の波形整形回路２１２にあっては
、フィルタ回路の時定数を充分に小さな状態に設定し、
入力波形の波高電圧Ｖｃｃに通常程度の変化が存在して
も、時間ｔｉｓおよびｔｌｅに変化が生じないようにす
るものである。このようにすれば、第３図の（Ｃ）に示
す第１の波形整形回路２１２で得られるパルス状波形の
波高電圧は、このインターフェース回路２１の電源電圧
によって安定設定されるようになる。

このように第１の波形整形回路２１２で得られたパルス
状の信゛号は、第２の波形整形回路２１３を構成する第
２のフィルタ回路に対して供給する。この第２の波形整
形回路２１３は、抵抗Ｒ５およびコ　　　　　７ンデン
サＣ２による第２のフィルタ回路を備えるもので、この
第２のフィルタ回路からの出力信号を差動アンプ２１４
に対して供給する構成となっている。そして、この差動
アンプ２１４に対しては、抵抗Ｒ６およびＲ１による基
準電圧が供給設定され、また帰還抵抗Ｒ８が設定されて
いる。

この場合、上記第２のフィルタ回路の積分時定数は、入
力信号に対して含まれるノイズ成分が除去されるに充分
な時定数に設定されているものである。

すなわち、第３図の（Ｃ）に示す第１の波形整形回路２
１２からの出力信号が第２の波形整形回路に対して供給
されると、その第２のフィルタ回路部分で積分され、第
３図の（Ｄ）に示すような波形が差動アンプ２１４に対
して入力されるようになる。ここで、上記第３図の（Ｄ
）に示した波形に対して、スレッショルドレベルＶ　ｔ
２ｓおよびＶｔ２ｅＩｆｉ設定されると、第３図の（Ｅ
）に示す波形信号がインターフェース回路２１の出力信
号として得られるようになるもので、上記スレッショル
ドレベルＶ　ｔ２ｓおよびＶ　ｔ２ｅを選定することに
よって、ｔ２ｓとｔ２ｅとを等しく設定するものである
。

このような第２の波形整形回路２１３においては、前記
第３図の（Ａ）に示した入力波形信号の波高電圧Ｖｃｃ
に影響されることなく一定状態に保たれるものであり、
したがって上記第２のフィルタ回路の時定数が大きい状
態であっても、上記スレッショルドレベルＶ　ｔ２ｓお
よびＶ　ｔ２ｅを適正に選定することによって、時間ｔ
２ｓおよびｔ２ｅは一定状態となり、「ｔ　２ｓ＝　ｔ
　２ｅＪによって出力波形の時間幅ｔｗ″はｔｗ’すな
わちｔｖと一致する状態となるものである。

すなわち、上記インターフェース回路２１において、時
間ｔ１ｓおよびｔｉｅが第１の波形整形回路の第１のフ
ィルタ回路の時定数を小さくすることによって、入力波
高電圧Ｖｃｃが変化しても一定な状態に保てるものであ
り、また第２の波形整形回路２１３部分にお（スては、
入力波形の波高電圧状態が安定しているものであるため
、第２のフィルタ回路の時定数が、ノイズ成分を除去す
るに充分な大きさであっても、時間ｔ２ｓおよびｔ２ｅ
を一定に保つことができるようになる。したがって、こ
のインターフェース回路２１のからの出力信号は、入力
波形の前縁および後縁に対してそれぞれ一定の遅れＦＲ
間ＴＳおよび７ｅの設定された状態となり、前記測定信
号のパルス時間幅がエンジン制御ユニット１９に対する
入力データで正確に再現されるようになるものである。

また、上記実施例に示した装置にあっては、測定装置部
の電源電圧Ｖｃｃと同様にエンジン制御ユニット１９部
の電源電圧ＶＣの変動がパルス時間幅の精度低下の要因
となる。しかし、例えばＶＣが高くなった場合には、時
間ｔ１ｓは長くなるが時間ｔ２ｓか短くなる。同様にｔ
ｌｅが短くなるとｔ２ｅが長くなり、結果的に制御ユニ
ット１９の電源電圧ＶＣの変動によるパルス幅の精度の
低下は、防止されるような状態となる。

［発明の効果１ 以上のようにこの発明に係るエンジンの制御ｌｌ装置に
あっては、例えば測定回路部分の電圧が変動して、その
パルス時間幅の設定されたパルス状測定信号の波高電圧
が不安定な状態で、あったとじても、例えばエンジン制
御ユニットに対する入力回路を構成するインターフェー
ス回路部分で、上記パルス５＃間幅に変化を与えること
なく、測定信号に含まれるノイズ成分を効果的に除去で
きるようにして、空気流量に対応したパルス時間幅の設
定される空気流量信号を再現できるものであり、エンジ
ンの運転状態の検出信号として精度の高い情報として使
用できるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るエンジンの制御装置
に使用される特に空気流量測定部分について説明する構
成図、第２図は上記装置の出力部分に設定されるインタ
ーフェース回路を示す構成図、第３図は上記インターフ
ェース回路部の動作状態を説明する信号波形図である。 １２・・・感温素子、１３・・・補助感温素子、１６・
・・トランジスタ（加熱電力開閉）１１・・・コンパレ
ータ、１８・・・フリツプフロツプ回路、１９・・・エ
ンジン制御ユニツ　　　ｄト、２１・・・インターフェ
ース回路、２１２・・・第１の波形整形回路、２１３・
・・第２の波形整形回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの吸気管の中の測定すべき空気流中に設定され
   た温度抵抗特性を有する感温素子と、特定された周期に
   対応して上記感温素子に対して供給される加熱電力を立
   上がり制御する手段と、上記感温素子の温度が上記空気
   の温度に対して特定される温度状態まで上昇した状態を
   検知しこの検知状態で上記加熱電力を遮断制御する手段
   と、上記加熱電力の立上がりおよび遮断に対応した時間
   幅のパルス状測定信号を発生する手段と、上記パルス状
   測定信号を上記エンジンの制御ユニット部に対して出力
   するインターフェース回路とを具備し、このインターフ
   ェース回路は入力信号レベルの変動を許容できる程度の
   小さな時定数に設定されるフィルタ機能を含む第１の波
   形整形手段、およびこの第１の波形整形手段からの出力
   信号が供給されノイズ成分を除去するに充分な時定数が
   設定されるフィルタ機能を含んで構成された第２の波形
   整形手段とによって構成するようにしたことを特徴とす
   るエンジンの制御装置。