JP2681569B2 - 内燃機関の吸入空気流量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の吸入空気流量
検出装置に関し、詳しくは、内燃機関の吸気通路中に配
置した感温抵抗に基づいて機関吸入空気流量を検出する
感温式流量計における電源投入直後における検出応答遅
れを補償する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の電子制御燃料噴射装置におい
ては、機関の吸入空気流量Ｑを検出するための空気流量
計（エアフローメータ）を備え、この空気流量計で検出
された吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎとから基本燃料
噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎ（Ｋは定数）を演算するよう構
成されたものが知られており、前記空気流量計として、
実開昭５９−７８９２６号公報等に開示されるような感
温式流量計が用いられるものがある。

【０００３】前記感温式流量計は、いわゆるホットワイ
ヤ型或いはホットフィルム型などの感温抵抗を吸気通路
中に配置し、この感温抵抗に電流を供給して一定温度
（抵抗値）に発熱させ、吸入空気による温度低下を供給
電流の増大により補い、その電流値から吸入空気流量を
求めている。即ち、図２中の感温式流量計１を例にして
説明すれば、感温抵抗Ｒ_H （ホットワイヤ又はホットフ
ィルム）の他、温度補償抵抗Ｒ_{K ,} 基準抵抗Ｒ_{s ,} 固定
抵抗Ｒ_{1 ,} Ｒ₂ を備え、これらによりブリッジ回路Ｂが
構成されている。

【０００４】そして、このブリッジ回路Ｂの感温抵抗Ｒ
_H 及び基準抵抗Ｒ_s が直列に接続されている側の分圧点
の電位（基準抵抗Ｒ_s の端子電圧）と、温度補償抵抗Ｒ
_K 及び固定抵抗Ｒ_{1 ,} Ｒ₂ が直列に接続されている側の
分圧点の電位（固定抵抗Ｒ₂ の端子電圧）とが差動増幅
器ＯＰに入力されるようになっており、この差動増幅器
ＯＰの出力に応じてトランジスタＴｒを介してブリッジ
回路Ｂへの供給電流が補正される。

【０００５】つまり、ブリッジ回路Ｂが平衡している状
態において、機関の吸入空気流量が例えば増大すると、
感温抵抗Ｒ_H がこの空気流によってより冷却されてその
抵抗値が減少し、基準抵抗Ｒ_s の端子電圧が増大して、
ブリッジ回路Ｂが非平衡状態となり、差動増幅器ＯＰの
出力が増大する。これにより、トランジスタＴｒによっ
て制御されるブリッジ回路Ｂへの供給電流が増大し、感
温抵抗Ｒ_H が加熱されてその抵抗値が増大することによ
り、ブリッジ回路Ｂの平衡条件が回復される。

【０００６】ここで、吸入空気の温度が例えば低下する
と、感温抵抗Ｒ_H が冷却されてその抵抗値が減少する
が、感温抵抗Ｒ_H と同一雰囲気にある温度補償抵抗Ｒ_K
も同時に冷却されてその抵抗値が減少するから、ブリッ
ジ回路Ｂへ供給される電流値が吸入空気の温度変化によ
り変化することが抑制される。従って、機関の吸入空気
流量とブリッジ回路Ｂへの供給電流とが吸入空気温度に
無関係に対応することになり、基準抵抗Ｒ_s の端子電圧
を検出することにより、吸入空気流量を測定することが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な感温抵抗を用いた感温式流量計においては、前述のよ
うに、感温抵抗の温度を一定に保つように供給電流の制
御がなされる構成であり、この感温式流量計に電源電圧
を投入してから周囲温度状態にある感温抵抗が通常制御
温度（例えば400 ℃程度）に達するまでには、感温抵抗
の熱容量に応じた所定時間を必要とすることになり、特
に、ホットワイヤ型に比べて一般に熱容量の大きなホッ
トフィルム型の感温式流量計においては、通常制御温度
に達するまでに比較的長い時間を要することになってし
まう。

【０００８】ここで、感温抵抗の温度が電源投入時から
通常制御温度付近に達するまでの間は、ブリッジ回路が
非平衡状態となって、感温抵抗の温度を上昇させるべく
高い電流が供給されることになり、このときの高い電流
は、吸入空気流量の増大による感温抵抗の温度低下に因
るものではなく、周囲温度状態から通常制御温度付近に
まで感温抵抗の温度を上昇させるために必要とされるも
のであるから、電源投入から通常制御温度付近に達する
までの間は、実際には吸入空気流量を高精度に検出する
ことができずに、吸入空気流量が真の流量よりも大きく
検出されてしまう（図４参照）。

【０００９】このため、感温抵抗が通常制御温度付近に
達するまでの間に始動状態に入ると、真の吸入空気流量
よりも大きな空気流量に基づいて基本燃料噴射量が演算
されることによって、機関吸入混合気の空燃比をリッチ
化させ、始動特性や排ガス特性に悪影響を与える惧れが
あった。更に、図４に示すように誤差特性が電源投入か
らの経過時間で変化するから、電源投入から始動が開始
されるまでの時間によって、始動性に与える影響が変化
してしまうという問題もあった。

【００１０】尚、図４は、感温抵抗を一定流量の空気流
中に配置し、電源投入時から感温抵抗の温度上昇に伴っ
て検出誤差が減少していく様子を実験で求めた結果を示
すものであり、換言すれば、前記経過時間に応じた静的
誤差特性を示すものである。かかる問題点を解消し得る
技術として、本出願人は、感温抵抗の温度が通常制御温
度に達するまでの間の検出誤差分を、感温式流量計に電
源電圧を投入してからの経過時間に基づいてシミュレー
トし、感温式流量計の出力電圧を吸入空気流量のデータ
に変換する特性を前記経過時間に基づいて補正すること
を先に提案した（特願平３−３１２４５２号参照）。

【００１１】ところが、感温抵抗の温度が通常制御温度
にまで達していない状態で、吸入空気流量が変化する
と、感温抵抗の供給電流値が通常時と異なるため、流量
変化に対する検出信号の応答性が異なり、一般には、電
源投入初期は通常時よりも温度差が大きくなるため検出
応答遅れが生じることが分かった。従って、上記のよう
に経過時間に応じて変換特性を補正する構成では、吸入
空気流量が一定の状態では（静的状態では）、所望の補
正を施すことができるものの、吸入空気流量の変化があ
ると（動的状態では）大きな応答遅れが生じ（図５参
照）、経過時間に基づく上記補正制御のみでは電源投入
初期の検出特性を高精度に補償することはできないとい
う問題があった。

【００１２】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、感温式流量計への電源投入から感温抵抗が通常制
御温度付近に達するまでの間において、吸入空気流量の
検出応答遅れの発生を高精度に補償し得る吸入空気流量
検出装置を提供し、前記電源投入からの感温抵抗の温度
上昇期間において、吸入空気流量の変化に応答性良く対
応した燃料制御の実現を図ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関の吸入空気流量検出装置は、図１に示すように
構成される。図１において、感温式流量計は、内燃機関
の吸気通路中に配置した感温抵抗の吸入空気流量に応じ
た抵抗値変化に基づいて機関吸入空気流量に対応する検
出信号を出力するものである。

【００１４】また、経過時間計測手段は、感温式流量計
への電源投入からの経過時間を計測する。また、変化量
演算手段は、所定時間前の吸入空気流量の検出値と今回
の前記感温式流量計による検出値との間の変化量を演算
し、吸入空気流量補正出力手段は、前記演算された変化
量に所定係数を乗算した値を今回の検出値に加算して得
られた検出値を今回の最終検出値として出力する。

【００１５】一方、係数可変設定手段は、前記変化量に
乗算される所定係数を経過時間計測手段で計測される経
過時間に応じて可変設定する。尚、上記構成に対して図
１に点線で示す構成を加えて構成することが好ましく、
ここで、流量データ記憶手段は、前記経過時間と前記感
温式流量計の検出信号とをパラメータとして吸入空気流
量のデータを予め記憶しており、吸入空気流量検索手段
は、経過時間計測手段で計測された経過時間と感温式流
量計からの検出信号とに基づいて流量データ記憶手段か
ら該当する吸入空気流量のデータを検索して求め、該検
索された吸入空気流量を感温式流量計における検出値と
して出力する。そして、前記変化量演算手段及び吸入空
気流量補正出力手段が、前記検索された吸入空気流量の
データを感温式流量計の検出値として用いるようにする
と良い。

【００１６】

【作用】かかる構成によると、検出値の所定時間当たり
の変化量が演算され、この変化量に所定係数を乗算した
値を今回の検出値に加算して最終検出値とするから、吸
入空気流量の検出値に変化があるときに、これを増幅さ
せた値を最終検出値とすることができ、以て、検出値の
応答遅れを補正し得る。然も、前記所定係数を、感温式
流量計に対する電源投入からの経過時間に応じて可変設
定することで、前記経過時間によって変化する応答特性
に応じた特性で補正を行なわせることが可能である。

【００１７】ここで、上記の変化量を求める吸入空気流
量の検出値、及び、変化量に所定係数を乗算した値が加
算される検出値として、前記経過時間と感温式流量計の
検出信号とをパラメータとして求められる吸入空気流量
のデータを用いれば、上記の応答特性（動的誤差）の補
正と共に、前記経過時間に応じて発生する感温式流量計
の静的誤差の補正も行なえることになる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図２は実
施例のハードウェア構成を示し、感温式流量計１には電
源電圧（バッテリ電圧）Ｖ_B がイグニッションスイッチ
２を介して印加される。そして、この感温式流量計１の
出力電圧Ｕｓ（検出信号）は、Ａ／Ｄ変換器３を介して
マイクロコンピュータ４に入力される。

【００１９】この他、機関回転速度Ｎを検出する回転セ
ンサ５等の機関運転条件を検出するための各種センサが
設けられ、前記感温式流量計１の出力電圧Ｕｓと共に、
これらの各センサからの検出信号も前記マイクロコンピ
ュータ４に入力されるようになっている。ここで、マイ
クロコンピュータ１は、機関吸入空気流量Ｑと機関回転
速度Ｎとの検出値に基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×
Ｑ／Ｎ（Ｋは定数）を演算すると共に、この基本燃料噴
射量Ｔｐを機関温度等の運転条件に応じて適宜補正して
最終的な燃料噴射量Ｔｉを演算し、この燃料噴射量Ｔｉ
に相当するパルス幅の噴射パルス信号を、機関回転に同
期した所定タイミングで、電磁式燃料噴射弁６に出力す
ることによって、機関への燃料供給を電子制御するもの
である。

【００２０】尚、前記感温式流量計１の構成及び作用に
ついては先に説明したので、ここでは感温式流量計１の
詳細な説明は省略する。次に、マイクロコンピュータ４
によって行われる吸入空気流量Ｑ検出の実施例を、図３
のフローチャートに従って説明する。尚、本実施例にお
いて、経過時間計測手段，係数可変設定手段，変化量演
算手段，吸入空気流量補正出力手段，吸入空気流量検索
手段としての機能は、前記図３のフローチャートに示す
ようにマイクロコンピュータ４がソフトウェア的に備え
ているものとし、また、流量データ記憶手段はマイクロ
コンピュータ４に備えられたＲＯＭ等のメモリが相当す
るものとする。

【００２１】図３のフローチャートは、吸入空気流量Ｑ
の所定サンプリング時間（例えば４ｍｓ）毎に割込み実
行されるようになっており、ここで求められた最終検出
値を用いて基本燃料噴射量Ｔｐが演算される。まず、ス
テップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、
イグニッションスイッチ２のオン・オフを判別する。

【００２２】イグニッションスイッチ２がオフであると
きには、ステップ２へ進んで、感温式流量計１への電源
投入からの経過時間ｔを計測するためのタイマをゼロリ
セットし、イグニッションスイッチ２がオンであるとき
には、ステップ３へ進み、前記タイマのカウントアップ
を行なわせて経過時間ｔの計測を行なう。ステップ４で
は、本プログラムの前回実行時に最終的に得られた吸入
空気流量Ｑのデータを前回値としてＱ_-1にセットする。

【００２３】次にステップ５では、感温式流量計１の出
力電圧ＵｓをＡ／Ｄ変換して読み込む。そして、ステッ
プ６では、予め感温式流量計１の出力電圧Ｕｓと前記タ
イマで計測される経過時間ｔとをパラメータとして吸入
空気流量Ｑ_now のデータを記憶したマップを参照し、最
新の出力電圧Ｕｓ及び経過時間ｔに対応する吸入空気流
量Ｑ_now のデータを検索して求める。

【００２４】即ち、感温式流量計１への電源が投入され
た直後においては、感温抵抗Ｒ_H の温度が周囲温度状態
から通常の制御温度付近に達するまでの期間、図４に示
すように、経過時間ｔに対応する特性で除々に検出誤差
が収束することになるから、予め対象とする感温式流量
計１の電源投入時の経過時間に応じた誤差特性（一定流
量条件下における検出誤差）を実験で求めておき、この
誤差分を見込んで真の吸入空気流量Ｑ_now が出力電圧Ｕ
ｓから求められるように、経過時間ｔと出力電圧Ｕｓと
をパラメータとするマップを予め設定しておく。

【００２５】従って、前記ステップ５から求められる吸
入空気流量Ｑは、たとえ出力電圧Ｕｓが真の吸入空気流
量Ｑとは大幅に異なるレベルであっても、電源投入時か
らの経過時間ｔで決定される誤差分が補正された吸入空
気流量Ｑとすることができる。但し、上記の経過時間ｔ
と出力電圧Ｕｓとをパラメータとする吸入空気流量Ｑ
_now のマップデータは、定流量の下での検出誤差を補償
し得るが、前記経過時間ｔに応じた特性で発生する応答
遅れについては補償し得ない。

【００２６】そこで、前述のような応答遅れを補償すべ
く、次のステップ７では、応答遅れの発生度合いに対応
する所定係数ｋを、前記タイマで計測される経過時間ｔ
に応じて設定する。ここで、電源投入からの経過時間ｔ
が短く、感温抵抗の温度が通常制御温度に比して低いと
きほど大きな応答遅れが生じ、感温抵抗が通常の制御温
度付近にまで達すれば、通常の許容し得る応答遅れで検
出が行なえるようになるので、前記係数ｋは、経過時間
ｔが少ないときほど大きな値に設定され、通常制御温度
付近に達すると予測される経過時間ｔを過ぎると、０に
設定されて実質的に補正を行なわないようにしてある。

【００２７】ステップ８では、前記係数ｋを用いて応答
遅れの補正が施された最終検出値Ｑを得る。 Ｑ←Ｑ_now ＋ｋ（Ｑ_now −Ｑ_-1） ここで、Ｑ_-1は前回実行時における上記演算式による演
算結果（前回の最終検出値）であり、Ｑ_now は今回ステ
ップ６で出力電圧Ｕｓと経過時間ｔとから得られた吸入
空気流量データである。

【００２８】即ち、前回（所定時間前）の最終検出値Ｑ
_-1に対して今回ステップ６で得られた吸入空気流量デー
タＱ_now の増減変化量を求め、この増減変化量（Ｑ_now
−Ｑ _-1）の所定係数ｋ倍を、今回の検出値Ｑ_now に加算
し、該加算補正された結果を今回の最終検出値Ｑとする
ものであり、感温式流量計１による検出値の変化を増幅
した値を最終検出値とすることで、検出応答を見掛け上
早めることができるものであり、然も、前記増幅率を経
過時間ｔに応じて変化させるから、経過時間ｔに応じて
変化する応答特性に対応した応答遅れ補正を施すことが
できる。

【００２９】従って、感温抵抗の温度が通常制御温度付
近に達するまでの経過時間ｔにおいて、感温式流量計１
の応答遅れを補正することでき、然も、上記実施例で
は、前記応答遅れ補正を、静的検出誤差が経過時間ｔを
パラメータとして補正されたデータＱ_now に基づいて行
なわれるから、動的誤差である応答遅れと共に静的誤差
を補正された吸入空気流量Ｑデータを最終的に得ること
ができ、感温式流量計１に対する電源投入直後における
吸入空気流量Ｑのデータを真の値に近づけて、吸入空気
流量Ｑの検出値に基づく燃料供給制御の精度を向上させ
得るものである。

【００３０】尚、上記実施例では、前述のように経過時
間ｔと出力電圧Ｕｓとに基づいて求められる静的誤差を
補償された吸入空気流量Ｑ_now をベースとして応答遅れ
補正を施すようにしたが、感温式流量計１の出力電圧Ｕ
ｓをそのまま吸入空気流量の検出値に変換し、この変換
値をベースとして前述のような応答遅れ補正を施して
も、絶対的レベルに誤差は生じるものの応答遅れを補償
することはできる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、感
温式流量計への電源投入からの経過時間に応じた特性で
応答遅れを補正するようにしたので、感温抵抗が通常制
御温度付近に達するまでの間における検出応答性を確保
できるようになり、前記電源投入からの温度上昇期間に
おいて吸入空気流量の変化に応答性良く対応した燃料制
御の実現を可能にできるという効果がある。また、応答
遅れ補正を施す吸入空気流量の検出値として、感温式流
量計の検出信号と前記経過時間のデータとから決定され
る検出データを用いることで、応答遅れの補正と共に、
静的誤差分の補償も行なえるようになるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図。

【図２】本発明の実施例のハードウェア構成を示すシス
テム概略図。

【図３】実施例における吸入空気流量検出の様子を示す
フローチャート。

【図４】感温式流量計の電源投入時の静的誤差特性を示
す線図。

【図５】感温式流量計の電源投入時の応答特性（動的誤
差特性）を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１ 感温式流量計 ２ イグニッションスイッチ ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ マイクロコンピュータ Ｒ_H 感温抵抗 Ｂ ブリッジ回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気通路中に配置した感温抵抗
   の吸入空気流量に応じた抵抗値変化に基づいて機関吸入
   空気流量に対応する検出信号を出力する感温式流量計
   と、 前記感温式流量計への電源投入からの経過時間を計測す
   る経過時間計測手段と、 所定時間前の吸入空気流量の検出値と今回の前記感温式
   流量計による検出値との間の変化量を演算する変化量演
   算手段と、 該変化量演算手段で演算された変化量に所定係数を乗算
   した値を今回の検出値に加算して得られた検出値を今回
   の最終検出値として出力する吸入空気流量補正出力手段
   と、 前記所定係数を前記経過時間計測手段で計測される経過
   時間に応じて可変設定する係数可変設定手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の吸入空
   気流量検出装置。
2. 【請求項２】前記経過時間と前記感温式流量計の検出信
   号とをパラメータとして吸入空気流量のデータを予め記
   憶した流量データ記憶手段と、 前記経過時間計測手段で計測された経過時間と前記感温
   式流量計からの検出信号とに基づいて前記流量データ記
   憶手段から該当する吸入空気流量のデータを検索して求
   め、該検索された吸入空気流量を感温式流量計における
   検出値として出力する吸入空気流量検索手段と、 を設け、前記変化量演算手段及び吸入空気流量補正出力
   手段が、前記吸入空気流量検索手段で検索・出力される
   吸入空気流量の検出値を用いるよう構成したことを特徴
   とする請求項１記載の内燃機関の吸入空気流量検出装
   置。