JPH0615838B2 - エンジンの燃料制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はエンジンの燃料制御装置に関するものであ
る。

〔従来技術〕

最近、車両用エンジンにおいては、吸入空気量センサの
出力に応じて燃料を供給する方式の燃料制御装置が採用
される傾向にある。そしてこの方式の燃料制御装置にお
いて使用される吸入空気量センサには従来から種々のタ
イプのものが知られているが、その１例として、熱線式
吸入空気量センサがあり、これはホットワイヤといわれ
る熱線の放熱現象を利用して吸入空気量を検出しようと
するものである。ところでこの熱線式吸入空気量センサ
では、使用時間が長くなってホットワイヤに空気中のご
み等の異物が付着するとホットワイヤの放熱特性が変化
し、検出精度が低下することから、ホットワイヤの経時
劣化に対処することが要求される。

そしてこのようなホットワイヤの経時劣化に対処する方
法としては、従来、特開昭55-139939 号公報に示される
ように、エンジンの初期状態における吸入空気量センサ
の零点出力をメモリに記憶させておき、これと通常のエ
ンジンの運転状態における吸入空気量センサの出力とか
ら実際の吸入空気量を算出するという方法がある。

しかるに熱線式吸入空気量センサの出力と実際の吸入空
気量との間には一般に第７図に曲線ａで示すような関係
があり、吸入空気量が少ないときにはセンサ出力は急激
に変化するため、上述のようなセンサの零点出力はこれ
を正確に検出することは難しく、従って上記従来公報記
載の方法では本質的に大きな誤差が生ずるおそれがあ
る。

また上記ホットワイヤの経時劣化に対処する他の方法と
して、従来、所定のタイミングでホットワイヤを加熱し
て該ホットワイヤに付着した異物をバーンオフ（burn−
off）、即ち焼切ることによって、ホットワイヤの放熱
特性を一定に保持しようという方法がある。

しかしながらこのバーンオフによる処理方法では、ホッ
トワイヤにはエンジン側から吹き返されたオイルと空気
中の細かな石等とが一緒になって付着することがあり、
このような異物はこれを加熱してもバーンオフできない
ため、ホットワイヤの放熱特性を一定に保持できず、ホ
ットワイヤの経時劣化に対して完全に対処できるもので
はない。そのためホットワイヤに付着した異物が断熱材
として作用するので、放熱性が低下し、ホットワイヤの
検出する空気量は実際の吸入空気量よりも少なくなって
しまうことになる。

〔発明の目的〕

この発明はかかる問題点に鑑み、ホットワイヤの経時劣
化に完全に対処して検出精度を保証できるエンジンの燃
料制御装置を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

そして本件発明者は上述のホットワイヤの経時劣化に対
して完全に対処できる方法を開発せんと鋭意研究した結
果、上述のバーンオフによる処理とセンサ出力の補正と
をうまく組合せれば、ホットワイヤの経時劣化に完全に
対処できることを見出した。

即ち、上述のようにホットワイヤに対してバーンオフ処
理を行った場合、該ホットワイヤは約1000℃前後と高温
となっているが、処理後にはこのホットワイヤの温度は
該ホットワイヤと雰囲気との間の熱伝導によって急激に
低下する。このときの温度低下の度合はホットワイヤに
付着残存しているバーンオフできない異物の量によって
異なり、異物の量が多くなればなるほど小さくなる。従
ってこのバーンオフ直後におけるホットワイヤの時間経
過に対する温度低下割合を検出するようにすれば、バー
ンオフできない異物が付着したことにより劣化が分り、
この温度低下割合を用いればセンサ出力を正確な値に補
正できるものである。

そこでこの発明は、第６図の機能ブロック図に示される
ように、燃料制御手段２４によって熱線式吸入空気量セ
ンサ２５の出力に応じて燃料を供給するようにし、又加
熱手段２０によって上記熱線式吸入空気量センサ２５の
熱線部をエンジン停止時に加熱する一方、劣化検出手段
２１で上記加熱後の熱線部の時間経過に対する温度低下
割合を検出し、劣化補正量設定手段２２で上記温度低下
割合が小さくなるに従って大きな劣化補正量を設定し、
劣化補正手段２３により上記劣化補正量設定手段２２の
出力に応じて上記熱線式吸入空気量センサ２５の出力を
補正するようにしたものである。

〔実施例〕

本発明の実施例の説明に先立ち、まず熱線式吸入空気量
センサの原理について説明する。

抵抗線に電流を流してこれを加熱し、該抵抗線を気体中
に置くと、気体の流れによって熱が奪われ、抵抗線の低
下値が変化する。この抵抗値変化を利用して気体の流速
を測定するのが熱線式吸入空気量センサである。

熱線の冷却法則についてはキング（King）によって、次
式(1)に示されている。

Ｈ：熱線から毎秒失われる熱量 Ｋ：気体の熱伝導率 Ｔ：熱線の温度 Ｔｏ：気体の温度 ｌ：熱線の長さ ｄ：熱線の直径 ρ：気体の密度 Ｃｐ：気体の定圧比熱 ｖ：気体の流速 与えられた寸法の熱線を一定温度に保つことにより、式
(1)は次式(2)のように変形できる。

Ｃ１，Ｃ２：定数 一方、熱線から失われる熱量Ｈは、電流で加熱されて発
生する熱量Ｉ^２・Ｒ／Ｊと等しく、式(2)は次式(3)で表
される。

Ｉ：熱線に流れる電流値 Ｒ：熱線の抵抗値 Ｊ：熱の仕事当量 ここで上述のように熱線を一定温度に保つとＪ，Ｒとも
定数となり、式(3)は次式(4)のように書ける。

Ｃ３：定数 Ｑｍ：質量流量 但し、Ｑｍ＝Ｓ・ρ・ｖ Ｓ：熱線の管路面積 この式(4)から熱線に流れる電流を検出することによ
り、質量流量が測定できるものである。

次に本発明の実施例を図について説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例によるエンジンの
燃料制御装置を示す。図において、１はエンジンで、該
エンジン１の吸気通路２にはスロットル弁３の下流側に
燃料噴射弁４が配設され、又吸気通路２の上流端はエア
クリーナ５に至っており、一方エンジン１の排気通路６
にはＯ_２センサ７が配設されている。

そして上記吸気通路２のエアクリーナ５下流側には熱線
式吸入空気量センサ８が配設されている。この熱線式吸
入空気量センサ８はブリッジ９と該ブリッジ９への通電
を制御する制御回路１０とからなり、上記ブリッジ９は
吸気通路２内に配設されたホットワイヤ（熱線部）１
１、ブリッジ抵抗１２，１３，１４及び温度補償抵抗１
５によって構成されている。

また第１図中、１６はエンジン回転数を検出する回転数
センサ、１７はエンジン冷却水の水温を検出する水温セ
ンサ、１８はマイクロコンピュータ等からなるエンジン
制御回路で、該制御回路１８は上記各センサ７，８，１
６，１７の出力を受け、燃料噴射パルスを作成して上記
燃料噴射弁４に加えるという燃料噴射制御を行う。また
このエンジン制御回路１８は、バーンオフ処理条件が成
立したときに熱線式吸入空気量センサ８の制御回路１０
にバーンオフ信号Ｂを加え、ホットワイヤ１１を加熱し
てこれに付着して異物を焼切るというバーンオフ処理を
行わせる。さらにこのエンジン制御回路１８は、上記バ
ーンオフ終了後においてホットワイヤ１１の時間経過に
対する温度低下割合を検出し、この温度低下割合が小さ
くなるに従って大きな劣化補正量を設定し、それ以降の
燃料噴射制御ではこの劣化補正量でもってセンサ８出力
を補正するという制御を行う。

なお以上のような構成において、制御回路１０が第６図
の加熱手段２０となっており、又上記エンジン制御回路
１８が第６図の劣化検出手段２１，劣化補正量設定手段
２２，劣化補正手段２３及び燃料制御手段２４の各機能
を実現するものとなっている。

次に第３図ないし第５図を用いて動作について説明す
る。ここで第３図は劣化後及び劣化前におけるバーンオ
フ後のセンサ出力ａ，ｂの変化を、第４図はセンサ出力
の補正動作のフローチャートを、第５図はセンサ出力の
補正動作のタイミングチャートを示す。

エンジンが作動すると、Ｏ_２センサ７で排気ガス中の酸
素濃度が、吸入空気量センサ８で吸入空気量が、回転数
センサ１６でエンジン回転数が、水温センサ１７でエン
ジン冷却水の水温が各々検出され、各センサ７，８，１
６，１７の信号はエンジン制御回路１８に加えられる。
そしてエンジンの冷間時においては、エンジン制御回路
１８ではエンジン回転数と吸入空気量とから基本燃料噴
射パルスが求められるとともに、この基本燃料噴射パル
スは水温センサ１７の出力に応じて補正され、これが実
際燃料噴射パルスとして燃料噴射弁４に加えられる。こ
のように冷間時には冷却水温に応じて補正された量の燃
料が噴射供給されることとなる。

またエンジンの暖機後において、該エンジンが中，低負
荷状態の場合には、エンジン制御回路１８では上記基本
燃料噴射パルスはＱ_２センサ７の出力に応じ、空燃比が
リッチの時はリーン、リーンの時はリッチとなるように
補正され、これが実際燃料噴射パルスとして燃料噴射弁
４に加えられる。このように中，低負荷時には、燃料噴
射量はフィードバック制御されることとなる。

またエンジンの暖機後において、該エンジンが高負荷状
態の場合には、エンジン制御回路１８では上記基本燃料
噴射パルスが作成されるが、それがそのまま実際燃料噴
射パルスとして燃料噴射弁４に加えられる。このように
高負荷時は燃料噴射量はエンジンの運転状態に応じて制
御される。

ここで上記吸入空気量センサ８の動作について説明す
る。上記吸入空気量センサ８では、吸気温ＴＡからのホ
ットワイヤ１１の温度変化ＴＢを一定に保つようにホッ
トワイヤ１１に流れる電源Ｉをフィードバック制御し、
この電流Ｉを抵抗１４により電圧ＶＱとして検出するこ
とで、吸入空気量Ｑを測定する。

ホットワイヤ１１の抵抗値ＲＢと温度補償抵抗１４の抵
抗値ＲＣとは各々式(5)，式(6)のような関係にある。こ
こでブリッジ抵抗１２の抵抗値をＲ１とし、又ＲＢ，
（ＲＣ＋Ｒ１）の抵抗温度係数を等しくする。

ＲＢ∝ＴＡ＋ＴＢ …(5) （ＲＣ＋Ｒ１）∝ＴＡ …(6) 従って吸気温ＴＡにおいて、温度上昇ＴＢを一定に保つ
ように制御することは、式(7)を満たすように電流Ｉを
制御することである。ここでブリッジ抵抗１３，１４の
抵抗値をＲ２，Ｒ３とする。

（ＲＣ＋Ｒ１）：Ｒ２＝ＲＢ：Ｒ３ …(7) 第２図において、電圧ＶＱ＝ＶＲとなるように制御回路
１０で、電圧Ｖｏを制御することで、上記のことが実現
できる。ここでＩ≫ｉとなるように抵抗値を設定する。

そして上述のようにして燃料噴射制御が行われている際
に、キースイッチがＯＦＦにされて、例えば５秒が経過
し、吸気流量が無いエンジン停止状態であるバーンオフ
処理条件が成立すると、エンジン制御回路１８から吸入
空気量センサ８の制御回路１０の制御端子１０ａにバー
ンオフ信号Ｂが加えられ、該制御回路１０からブリッジ
９に大きな電流が流れてホットワイヤ１１が加熱され、
該ホットワイヤ１１に付着した異物がバーンオフされる
こととなる。

そして時間Ｔ１において第５図(a)に示すようにバーン
オフ処理が終了すると（第４図のステップ３０，３１参
照）、第３図に曲線ａ，ｂ（曲線ｂが初期状態）で示す
ようにホットワイヤの温度、従ってセンサ出力ＶＱは劣
化状態に応じた速さでもって室温まで低下することとな
る。その際、エンジン制御回路１８では第５図(b)に示
すように補正動作が開始され、第５図(c)に示すように
センサ８の出力端子８ａ，８ｂ間の電圧ＶＱが基準電圧
ＶＳＴに達するまでの時間Ｔ２が計測され（第４図のス
テップ３２〜３５参照）、時間Ｔ２において第５図(c)
に示すように計測が終了すると、第５図(d)に示すよう
に、その計測値ｔ２と初期状態（劣化なし）において同
様にして求めた計測値ｔ１とからＣ＝Ｋ・ｔ１／ｔ２
（Ｋ：定数）という式を用いて補正係数（劣化補正量）
が算出され、この値でもって補正係数メモリの値が書き
換えられ（第４図のステップ３７参照）、その後時間Ｔ
３において電源がＯＦＦされる（第４図のステップ３８
参照）。

従って以後の燃料噴射制御においては、吸入空気量セン
サ８の出力ＶＱは上記メモリ内の補正係数Ｃ（＝Ｋ・ｔ
１／ｔ２）でもって乗算補正され、これを用いて燃料噴
射パルスが作成されることとなる。これによって、ホッ
トワイヤ１１に付着した異物が放熱を阻害して、吸入空
気量を実際よりも少なく検出しても、これを補正できる
ものである。

以上のような本実施例の装置では、バーンオフ処置によ
ってホットワイヤの異物を焼切るようにしたので、ホッ
トワイヤの劣化を抑制できる。また焼切れない異物によ
るホットワイヤの劣化に対してはバーンオフ後の温度低
下割合を調べて劣化状態を検出し、それに応じてセンサ
出力を補正するようにしたので、センサ出力を正確に較
正でき、吸入空気量の検出精度を長期にわたって保証で
きる。なお、本実施例では基準電圧に達する時間によっ
て劣化を検出しているが、バーンオフ後から所定時間経
過した時の電圧によっても、また単位時間当りの電圧の
低下割合によっても劣化の検出は同様に行なうことがで
きる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係るエンジンの燃料制御装置に
よれば、熱線式吸入空気量センサを加熱し、加熱後熱線
の温度低下割合を検出し、これに応じてセンサ出力を補
正するようにしたので、検出精度を長期にわたって保証
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるエンジンの燃料制御装
置の構成図、第２図は上記装置における熱線式吸入空気
量センサの構成図、第３図は上記装置の動作を説明する
ためのバーンオフ後のセンサ出力の時間的変化を示す
図、第４図は上記装置におけるセンサ出力の補正動作を
説明するためのフローチャートを示す図、第５図(a)〜
(d)は上記センサ出力の補正動作におけるバーンオフ信
号Ｂ，補正期間，計測終了，及び補正係数の書換えのタ
イミングチャートを示す図、第６図は本発明の構成を示
す機能ブロック図、第７図は従来装置の欠点を説明する
ための吸入空気量とセンサ出力との関係を示す図であ
る。 ８……熱線式吸入空気量センサ、１０……制御回路、１
１……ホットワイヤ（熱線部）、１８……エンジン制御
回路、２０……加熱手段、２１……劣化検出手段、２２
……劣化補正量設定手段、２３……劣化補正手段、２４
……燃料制御手段、２５……熱線式吸入空気量センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱線式吸入空気量センサの出力に応じて燃
   料を供給する燃料制御手段と、上記熱線式吸入空気量セ
   ンサの熱線部をエンジン停止時に加熱する加熱手段と、
   上記加熱後の熱線部の時間経過に対する温度低下割合を
   検出する劣化検出手段と、該劣化検出手段の出力を受け
   上記温度低下割合が小さくなるに従って大きな劣化補正
   量を設定する劣化補正量設定手段と、該劣化補正量設定
   手段の出力に応じて上記熱線式吸入空気量センサの出力
   を補正する劣化補正手段とを設けたことを特徴とするエ
   ンジンの燃料制御装置。