JPH1164059A

JPH1164059A - 空気流量測定装置及び内燃機関制御装置

Info

Publication number: JPH1164059A
Application number: JP21645097A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Saito; 孝行斉藤; Kaoru Uchiyama; 内山　　薫; Chihiro Kobayashi; 千尋小林
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-11
Also published as: JP3355291B2

Abstract

(57)【要約】【課題】空気流量検出用の発熱抵抗体を圧力検出用の
検出素子として共用し、空気流量と圧力の双方が精度良
く検出できるようにした空気流量測定装置を提供するこ
と。【解決手段】ブリッジ接続した４個の拡散抵抗体１
を、シリコンのダイヤフラム１１の一方の面に設けて発
熱抵抗体ＲＨとし、その拡散抵抗体１に供給される電流
ＩＨの値から吸気流量を検出し、該ブリッジ接続した４
個の拡散抵抗体１に現われる不平衡電圧を差動増幅器１
９で取り出すことにより、ダイヤフラム１１の圧力によ
る曲げ変形量を検出するようにし、ダイヤフラム１１を
空気の流れＦに曝すことにより、空気流量信号と圧力信
号を得るようにしたもの。【効果】車輌への部品組み付け工数低減とワイヤハー
ネスの簡略化が可能になり、エンジン制御システムのコ
ストが低減できる。また、耐汚損性に強い発熱抵抗体式
空気流量測定装置が提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気流
量計測用に好適な発熱抵抗体式の空気流量測定装置と、
これを使用した内燃機関制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術による発熱抵抗体式の空気流量
測定装置では、例えば特開平３−２０６１９号公報や特
開平２−８５７２３号公報などに見られるように、その
発熱抵抗体として熱線式や板形式のものが用いられてい
る。

【０００３】また、吸気負圧検出装置としては、例えば
実開平２−４８８３８号公報に記載の半導体検出装置
が、従来から使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、空気
流量測定装置の多機能化について配慮がされておらず、
車両への実装に際して問題があった。例えば、近年は、
電子制御燃料噴射システムを用いた自動車が一般化して
いるが、この場合、エンジンルームの内部には様々なセ
ンサや制御機器が所狭しと配置されている。また、この
場合、各種のセンサや制御機器及びそれらをコントロー
ルするためのコントロールユニットなどを相互に接続す
るワイヤハーネスも複雑に入り組んだものとなってい
る。

【０００５】このため、複数のセンサや制御機器を一体
化することによる部品点数の低減が望まれ、例えば前記
の発熱抵抗体式空気流量測定装置と半導体式圧力変換器
を一体化しコネクタを共用化する方策などはその一例で
あり、これにより車両への部品組み付け工数の低減や、
ワイヤハーネスの簡略化が可能となる。さらに現在は、
より一層の部品点数の低減、それにセンサや制御機器取
付方法の合理化及び部品共用化技術が強く望まれてい
る。

【０００６】本発明の目的は、空気流量検出用の発熱抵
抗体を圧力検出用の検出素子として共用し、空気流量と
圧力の双方が精度良く検出できるようにした空気流量測
定装置を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、ローコストで信頼性の高い内燃機関制御装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、内燃機関の
吸気通路に配置した温度依存抵抗特性の発熱抵抗体を用
い、その温度が所定の一定値に保たれるように、該発熱
抵抗体に供給すべき電流の大きさを制御し、このときの
電流の値から吸気流量を計測する方式の空気流量測定装
置において、ブリッジ接続した４個の拡散抵抗体が一方
の面に形成されたシリコンのダイヤフラムを前記吸気通
路に配置して前記発熱抵抗体とし、前記ブリッジ接続し
た４個の拡散抵抗体に供給される電流値から吸気流量を
検出し、該ブリッジ接続した４個の拡散抵抗体に現われ
る不平衡電圧値から前記ダイヤフラムの曲げ変形量を検
出するようにして達成される。

【０００８】まず、発熱抵抗体には、従来から半導体式
圧力変換器等で使用されているシリコンウエハのダイヤ
フラムを用い、更にこのダイヤフラム上に発熱抵抗体の
加熱電流を制御するための感抵抗体を同設することがで
きるので、流体圧計測機能を備え、空気流量の検出が可
能になる。また、圧力の検出は、シリコンウエハ上の発
熱抵抗体をブリッジ状に配置し、ピエゾ抵抗効果を利用
して行うことができる。

【０００９】このとき、発熱抵抗体からは、空気流量信
号と圧力信号が得られるが、このときえられる圧力信号
には空気流量信号が含まれてしまう。そこで、駆動回路
の内部、又は外部に割り算器を設けることにより、特立
した圧力信号が算出できる。この結果、発熱抵抗体式空
気流量センサと半導体式圧力センサを同一の駆動回路モ
ジュール内にパッケージングでき、組立工数の低減とエ
ンジンルーム内部の簡素化が図れる。

【００１０】また発熱抵抗体にダイヤフラムを用いたこ
とにより、吸気管内部の圧力変動によりダイヤフラムが
振動することになるが、この結果、発熱抵抗体に塵埃が
付着するのが抑えられ、付着した場合でも、その汚損物
質を振り払うことができるので、耐汚損性に強い発熱抵
抗体式空気流量測定装置とすることができる。

【００１１】さらに、この空気流量測定装置を用いるこ
とにより、少ない個数のセンサで内燃機関を制御するこ
とができると共に、異常診断と異常のバックアップが得
られることになり、この結果、信頼性の高い内燃機関制
御装置をローコストで提供できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による空気流量測定
装置及び内燃機関制御装置ついて、図示の実施形態によ
り詳細に説明する。図１は、本発明による空気流量測定
装置の一実施形態で、大きく分けて、発熱抵抗体ＲＨ及
び感温抵抗体ＲＣからなる検出素子と、これらを駆動す
る駆動回路とで構成されている。

【００１３】そして、さらに駆動回路は、発熱抵抗体Ｒ
Ｈ及び感温抵抗体ＲＣ並びに固定抵抗３、４で形成され
るブリッジ回路と、オペアンプ５、６及びトラジスタ
７、それに固定抵抗８、９とで形成されるフィードバッ
ク回路とに分けられ、ブリッジ回路の固定抵抗３の電圧
をバッファ用のオペアンプ１０を介して取り出し、空気
流量信号Ｖq とするようになっている。

【００１４】ここで、この実施形態では、さらに発熱抵
抗体ＲＨを、図示のように、４個の抵抗体(２個の抵抗
体Ｒx と２個の抵抗体Ｒy)１からなるブリッジ回路で構
成してある。次に、１１はシリコンウエハで作られたダ
イヤフラムで、発熱抵抗体ＲＨと感温抵抗体ＲＣが、図
２に示してあるように、このダイヤフラム１１の一方の
面に形成した拡散抵抗体で構成してある。

【００１５】この図２は、ダイヤフラム１１が形成され
ているシリコンウエハＳＷの詳細を示したもので、図示
のように、ダイヤフラム１１はシリコンウエハＳＷの一
部を薄くした部分で形成されており、その一方の面、例
えば図の上側の面の所定の位置に、発熱抵抗体ＲＨとな
る４個の拡散抵抗体１が形成してある。また、このシリ
コンウエハＳＷには、そのダイヤフラム１１が形成され
ている部分とは別の位置に、感温抵抗体ＲＣとなる拡散
抵抗体２が形成されている。

【００１６】シリコンウエハＳＷは、ガラスダイ(ガラ
ス基台)１２にアノーディックボンディングにより接合
され、さらに接着剤１４により、モールド部材１３に接
着されており、このモールド部材１３により、図３に示
すように、内燃機関の吸気管１７の中に取り付けられ、
これにより、吸入空気の流れＦに曝されるようになって
いる。

【００１７】また、このとき、ガラスダイ１２とモール
ド部材１３には、それぞれ圧力導入孔１５、１６が設け
てあり、ダイヤフラム１１の他方の面に、その一方の面
とは異なる雰囲気中に連通できるように構成してある。
次に、この実施形態の動作について説明する。

【００１８】まず、空気流量の測定動作について説明す
ると、この実施形態では、図１に示すように、流量検出
用の発熱抵抗体ＲＣと、吸入空気温度を補償するための
感温抵抗体ＲＣ、それに固定抵抗３、４でブリッジ回路
を組み、その出力を、オペアンプ６を介してトランジス
タ７に入力し、これにより発熱抵抗体ＲＨの加熱電流Ｉ
Ｈが制御され、この結果、発熱抵抗体ＲＨと感温抵抗体
ＲＣとの間に一定温度差を保つのに必要なフィードバッ
ク制御が働くようにし、これにより、固定抵抗３から空
気流量に応じた信号Ｖｑが取り出されるようにしてあ
る。

【００１９】すなわち、空気の流れが速い場合には、発
熱抵抗体ＲＨから奪われる熱量が多くなるため、上記の
フィードバック制御の結果として加熱電流ＩＨが増加さ
れ、流速が遅い場合には、発熱抵抗体１から奪われる熱
量が少ないため、加熱電流ＩＨも少なくなる。従って、
この加熱電流ＩＨの値を、固定抵抗３の電圧降下として
取り出すことにより、空気流量に応じた信号Ｖｑが得ら
れるのである。

【００２０】次に、この実施形態による圧力測定動作に
ついて説明する。まず、図１に示してあるように、この
実施形態では、拡散抵抗体１のブリッジ回路にオペアン
プからなる差動増幅器１８が接続してあり、これによ
り、ブリッジ回路に現われる不平衡電圧が検出できるよ
うになっている。次に、この実施形態では、図２に示さ
れているように、ダイヤフラム１１の他方の面には、ガ
ラスダイ１２の圧力導入孔１５とモールド部材１３の圧
力導入孔１６を介して、検出すべき圧力をダイヤフラム
１１に作用させることができるようになっている。

【００２１】また、さらにこのとき、ブリッジ回路を構
成する４個の拡散抵抗体１については、夫々の抵抗値Ｒ
ｘと抵抗値Ｒｙについて、ダイヤフラム１１が面方向に
変位したときでのピエゾ抵抗効果による抵抗値の増減分
が等しくなるように設定しておき、且つ、ダイヤフラム
１１に何も圧力が掛っていないとき、つまりダイヤフラ
ム１１に何も面方向の変位が現われていないときには、
拡散抵抗体１のブリッジ回路が平衡していて、その端子
Ｃと端子Ｄ間には何も電圧が現われないように構成して
おく。

【００２２】そこで、いま、この状態でダイヤフラム１
１に圧力が掛り、これに応じてダイヤフラム１１が面方
向に変位したとすると、拡散抵抗体１に応力が発生し、
そのピエゾ抵抗効果による抵抗値の変化により、夫々の
抵抗値Ｒｘと抵抗値Ｒｙの比率が変り、ブリッジ回路の
端子Ｃ、Ｄ間に不平衡電圧が発生する。そして、この不
平衡電圧の値は、ダイヤフラム１１に現われた変位の大
きさ、すなわち、それに作用した圧力に対応しており、
従って、差動増幅器１８から圧力信号Ｖp を得ることが
できる。

【００２３】ところで、この実施形態では、発熱抵抗体
ＲＨがダイヤフラム１１に形成した４個の拡散抵抗体１
により構成されており、この結果、上記した圧力検出に
際しては、拡散抵抗体１のブリッジ回路から不平衡電圧
が発生されるが、これによっても空気流量の検出に影響
を受ける虞れがなく、正確な空気流量信号Ｖq を得るこ
とができるが、この理由について以下に説明する。

【００２４】拡散抵抗体１はダイヤフラム１１に形成さ
れているので、圧力変化によりダイヤフラム１１が変位
すれば、ピエゾ抵抗効果により抵抗値が変化する。しか
しながら、上記したように、ブリッジ回路を構成する４
個の拡散抵抗体１については、夫々の抵抗値Ｒｘと抵抗
値Ｒｙについては、ダイヤフラム１１が面方向に変位し
たときでの抵抗の増減分が等しくなるように設定してあ
るため、ダイヤフラム１１の変位に対しては、ブリッジ
回路のＡ端子からＢ端子までの合成抵抗は常に不変であ
り、従って、圧力検出によっても空気流量検出が影響を
受けることはなく、常に正確な空気流量信号Ｖｑを得る
ことができるのである。

【００２５】従って、この実施形態によれば、同一の検
出素子により、空気流量と圧力が検出できることにな
り、センサの共用化を得ることができ、この結果、車両
への組み込み工数の低減や、ワイヤハーネスの簡略化が
図れるという効果がある。また、この実施形態では、圧
力変動に応じてダイヤフラム１１が変形され振動するの
で、発熱抵抗体ＲＨに対する塵埃など汚損物質の付着を
抑え、付着した場合でも振動により振り払うことができ
るので、検出特性の変化や劣化が防止できるという効果
がある。

【００２６】ところで、図１の実施形態では、空気流量
の変化に応じて、ブリッジ回路に供給されている電流Ｉ
Ｈが変化させられるため、その端子Ｃ、Ｄ間には、圧力
変化に応じた電圧成分に加えて、空気流量に応じた加熱
電流ＩＨの変化分も含まれてしまい、この結果、差動増
幅器１８の出力には、圧力信号Ｖp だけではなく、空気
流量信号Ｖq と圧力信号Ｖp の積である流量・圧力信号
Ｖq ・Ｖp が出力されてくることになり、適用対象によ
っては、このままでは不便な場合がある。

【００２７】そこで、図４は、空気流量信号Ｖq と圧力
信号Ｖp を、夫々単独で出力できるようにした本発明の
一実施形態で、図において、１９はオペアンプからなる
徐算回路で、その他の構成は、図１の実施形態と同じで
ある。徐算回路１９は、固定抵抗３の電圧として出力さ
れる空気流量信号Ｖq と、差動増幅器１８から出力され
る流量・圧力信号Ｖp ・Ｖq の双方を入力し、これによ
り、流量・圧力信号Ｖp ・Ｖq を空気流量信号Ｖq で割
り算する働きをする。

【００２８】従って、この図４の実施形態によれば、徐
算回路１９からは、圧力信号Ｖp が単独に得られること
になり、この結果、駆動回路から直接、空気流量信号Ｖ
q と圧力信号Ｖp とを夫々独立に得ることができる。

【００２９】次に、図５は、駆動回路の外部で、流量・
圧力信号Ｖp ・Ｖq 空独立した圧力信号Ｖp の演算を行
うようにした本発明の実施形態で、図示のように、外部
のコントロールユニットＣＵに、夫々空気流量信号Ｖq
と流量・圧力信号Ｖp ・Ｖqの双方を取り込み、このコ
ントロールユニットＣＵ内に設けられている徐算回路１
９で演算して圧力信号Ｖp を単独に得、これにより、空
気流量Ｖq と圧力信号Ｖp とを夫々独立に得るようにし
たものである。

【００３０】従って、これら図４と図５の実施形態によ
れば、同一の駆動回路モジュールから空気流量信号Ｖq
の他に、圧力信号Ｖp も単独に得ることができ、汎用性
が高められるという効果がある。

【００３１】次に、図６により、本発明の実施形態につ
いて、特に装置の構成を中心にして詳細に説明する。な
お、この図６(a)は側断面を拡大して見たもので、同図
(b)は、コネクタを正面から見たものである。既に図２
で説明したように、ダイヤフラム１１が形成されている
シリコンウエハＳＷは、ガラスダイ１２を介してモール
ド部材１３に接着されている。そこで、この実施形態で
は、このモールド部材１３に、図示のように、フランジ
部２０とコネクタ２１及びコネクタ端子２２、更には圧
力導入孔１３に連通した圧力導入パイプ２３を一体にモ
ールド化してある。

【００３２】さらに、このモールド部１３に、ダイヤフ
ラム１１が形成されているシリコンウエハＳＷと並ん
で、上記した駆動回路とフィードバック回路を搭載した
回路基板２５を取付け、ダイヤフラム１１に形成されて
いる拡散抵抗体１、２と回路基板２５の間、及び回路基
板２５とコネクタ端子２２との間の電気的導通をワイヤ
ボンディング２７、２８で夫々形成させる。このときの
コネクタ端子２２の接続状態は、例えば図６(b)に示す
ようになっており、更に回路基板２５の保護のため、カ
バー２８が設け、これにより、測定装置全体を測定モジ
ュールＭとして構成してある。

【００３３】そして、この測定モジュールＭは、図３に
示すように、そのモールド部１３のシリコンウエハＳＷ
側から吸気管１７の内部に挿入され、フランジ部２０を
フランジ部２４にねじ止めすることにより、図示のよう
に発熱抵抗体ＲＨ及び感温抵抗体ＲＣが内部の吸入空気
の流れＦに充分に曝されるように位置決めされ、さら
に、ことのき、図示のように、発熱抵抗体ＲＨが、吸入
空気の流れＦ方向に対してほぼ平行になるように位置決
めされるようになっている。

【００３４】従って、この実施形態によれば、ダイヤフ
ラム１１が吸入空気に充分に曝されるようにできるの
で、空気流量の検出を精度良く得られると共に、空気流
による動圧がダイヤフラム１１に働く虞れを少なくする
ことができるため、圧力検出を精度よく得ることができ
る。

【００３５】図７は、この測定モジュールＭの取付状態
の一例を示したもので、このモジュールＭは、図示のよ
うに、例えばガソリンエンジンなどの内燃機関における
吸気管１７のスロットルバルブ３０の上流側(空気取入
口側)に取付けられている。そして、吸気管１７のスロ
ットルバルブ３１の下流側(エンジン側)には、吸気圧力
導入パイプ３１を設け、このパイプ３１と測定モジュー
ルＭの圧力導入パイプ２３を管路(ホース)３６で連結さ
せてある。

【００３６】これにより、スロットルバルブ３０を間に
して、その上流側と下流側に現われるエンジンの吸気圧
力差、すなわち、吸気負圧を測定モジュールＭによる圧
力信号Ｖp として検出することができる。また、この結
果、測定モジュールＭからは、吸気管１７内を流れる吸
入空気流量を表わす空気流量信号Ｖq も出力されること
になる。

【００３７】次に、本発明の他の一実施形態について、
図８及び図９により説明する。ここで説明する実施形態
は、上記した測定モジュールＭにおいて、それから得ら
れる空気流量信号Ｖq と圧力信号Ｖp の２種の信号を利
用し、発熱抵抗体式の空気流量測定装置に特有な、エン
ジンの吸気脈動による検出誤差に対処し、精度の良い空
気流量信号の検出が得られるようにしたものであり、こ
のため、図６に示した回路基板２５に、さらに図８に示
す脈動補正回路５０を搭載し、脈動補正された空気流量
信号Ｖq’が得られるようにしたものである。

【００３８】ここで、発熱抵抗体式空気流量測定装置に
おける脈動誤差について、図７のシステムにより説明す
ると、吸気管１７内の空気流Ｆは、図示してないエンジ
ンの吸気バルブの開閉とエンジンの吸気動作により脈動
を伴った流れになる。この脈動の大きさは、スロットル
バルブ３０の開度が比較的小さい場合には小さく、開度
が全開付近になるにつれて大きくなり、且つ、空気流の
速度(流量)の増加に伴っても大きくなる。そして、この
脈動が、ある程度まで大きくなると、発熱抵抗体ＲＨか
らの出力は、それ自身が持つ非線形性及び応答遅れによ
り、マイナスの誤差を持つようになる。これが、いわゆ
る二値現象である。

【００３９】さらに脈動振幅が大きくなると、吸気管１
７内の空気の流れに逆流を伴うようなる。しかしなが
ら、発熱抵抗体ＲＨは、その構造上、流れの方向を検出
することは困難であり、順方向の流れでも、逆方向の流
れでも、その流速だけに反応し、流速だけを検出する。
このため、逆流が生じても、発熱抵抗体は、それを素直
に流速として検出してしまい、従って、この場合にはプ
ラスの誤差を示す。これらの理由により、発熱抵抗体式
空気流量測定装置では、空気流の脈動による誤差補正が
必要になるのである。

【００４０】そこで、図８の脈動誤差補正回路５０にお
いて、まずエンジン回転数検出手段５１は、空気流量信
号Ｖq を入力し、そこに含まれる脈動分から、エンジン
の回転速度データＲを演算する。このときの演算処理と
しては、例えばＦＦＴ処理などを用いればよい。なお、
このＦＦＴ処理とは、高速フーリエ変換(Fast Fourier
Transform)処理のことである。

【００４１】次に、補正値算出手段５２は、エンジンの
回転速度データＲと圧力信号Ｖp から補正値Ｋを算出す
る。この補正値Ｋの算出のため、この実施形態では、図
９に示す補正値マップを用い、これを回転速度データＲ
と圧力信号Ｖp で検索し、必要な補正値Ｋを算出するよ
うになっている。そして、補正手段５３は、この補正
値Ｋにより空気流量信号Ｖq を補正し、脈動補正された
空気流量信号Ｖq’を出力するのである。

【００４２】ところで、この脈動補正のため、エンジン
の回転速度と、スロットルバルブの開度を用いることは
公知である。しかし、公知の技術では、このためには、
エンジン回転速度センサの信号とスロットトルバルブ開
度センサの信号の２種の信号が必要である。一方、この
本発明の実施形態では、測定モジュールＭ内の信号だけ
で脈動補正ができ、誤差のない補正された空気流量信号
Ｖq’を、測定モジュールＭから直接得ることができ
る。

【００４３】従って、この実施形態によれば、内燃機関
制御装置に使用した場合、出力される信号について何も
補正を必要としないことになり、この結果、エンジン制
御用のコントロールユニット側での処理を軽減させるこ
とができる。

【００４４】次に、本発明による内燃機関制御装置につ
いて説明する。図１０は、本発明の一実施形態が適用さ
れた電子制御燃料噴射方式のエンジン制御システムを示
したもので、エアクリーナ３３から吸入された空気Ｆ
は、吸気管１７、スロットルバルブ３０、それに吸気マ
ニホールド３４を経て、エンジンＥのシリンダ３５の中
に吸入される。一方、このシリンダ３５内で発生したガ
スは排気マニホールド３６を経て排出される。

【００４５】エンジンＥの吸気管１７には、上記した本
発明の実施形態による測定モジュールＭが取付けられて
おり、これから出力される空気流量信号Ｖq と圧力信号
ＶpはコントロールユニットＣＵに供給される。

【００４６】そこで、コントロールユニットＣＵは、こ
れらの圧力信号Ｖp と空気流量信号Ｖq の他にも、さら
に吸気温度センサ３７からの吸入空気温度信号Ｔ_F と、
スロットル開度センサ３８から出力されるスロットルバ
ルブ角度信号θ_TH 、排気マニホールド３６に設けられ
ている酸素濃度センサ３９から出力される酸素濃度信号
Ｏ₂ 、それにエンジン回転速度センサ４０から出力され
るエンジン回転速度信号Ｎなど、各種のエンジンの運転
状態を表わす信号を入力し、これらの信号を逐次演算し
て最適な燃料噴射量Ｉ_G とアイドルエアコントロールバ
ルブ開度Ｉ_S を求め、その値を使ってインジェクタ４１
及びアイドルコントロールバルブ４２を制御する。

【００４７】以上は通常の電子制御燃料噴射方式のエン
ジンでの制御と同じ動作であるが、この図１０の実施形
態では、上記した通常のエンジンの制御と共に、スロッ
トル開度センサ３８の劣化診断が得られ、さらに、これ
に伴う制御のバックアップが得られるように構成してあ
る。

【００４８】そして、このため、測定モジュールＭで検
出した圧力信号Ｖp と、回転数センサ４０で検出したエ
ンジンの回転速度信号Ｎとを用い、これにより、コント
ロールユニットＣＵの内部で、演算によるスロットル開
度演算値θ_TH’を求め、スロットル開度センサ３８の劣
化を診断するようになっている。

【００４９】良く知られているように、内燃機関の回転
速度とスロットルバルブの開度、それに吸気負圧は、エ
ンジンの機種毎に相互に関数関係にあり、従って、予め
回転速度と吸気負圧の組合せに対するスロットルバルブ
の開度をマイコンのメモリに格納しておくことにより、
回転速度と吸気負圧から、そのときのスロットルバルブ
の開度を演算して求めることができる。

【００５０】そこで、コントロールユニットＣＵのマイ
コンには、この演算に必要なデータと、演算処理に必要
なプログラムが格納してあり、随時、例えば所定の頻度
で、このプログラムを実行し、そのときどきでのスロッ
トル開度演算値θ_TH’を演算し、これをスロットル開度
センサ３８で検出した開度信号θ_TH と比較し、両者の
差が予め設定しておいた判断用の閾値Δを越えたとき、
すなわち、｜θ_TH−θ_TH'｜＞Δ となったとき、スロットル開度センサ３８が劣化したも
のと判定する処理を実行するようになっている。

【００５１】一般に、スロットル開度センサとしては、
可変抵抗器を用いたエンコーダが使用されることが多い
が、この場合、摺動機構を有するため、耐久性にいささ
か問題があり、確率的に劣化の虞れがある。

【００５２】しかるに、この実施形態によれば、随時、
スロットル開度センサ３８の劣化診断が行えるので、こ
の劣化診断の結果、劣化と判定されたときには、そのこ
とを表示して劣化を報知させることができると共に、以
後は、このスロットル開度演算値θ_TH’をスロットル開
度信号θ_TH に代え、エンジンの制御を継続させ、これ
により制御のバックアップを行うようになっている。

【００５３】従って、この実施形態によれば、吸気流量
計測用の空気流量測定装置とは別に吸気負圧検出用のセ
ンサを設ける必要がないので、信頼性の高い内燃機関制
御装置をローコストで容易に提供することができる。

【００５４】なお、本発明の実施形態の中で、特許請求
の範囲の請求項に記載されていないものについて、一部
を列挙すると、以下の通りである。請求項４〜請求項６の発明において、前記圧力導入通
路が、前記吸気通路の、前記ダイヤフラムが配置されて
いる位置とは異なる位置で内部に連通され、内燃機関の
吸気通路における任意の位置での圧力差を検出するよう
に構成したことを特徴とする空気流量測定装置。

【００５５】請求項４〜請求項６の発明において、前
記圧力導入通路が、前記吸気通路の、前記ダイヤフラム
が配置されている位置から、スロットルバルブを間にし
て、その下流側に連通され、内燃機関の吸気負圧を前記
圧力信号として検出するように構成したことを特徴とす
る空気流量測定装置。

【００５６】上記の発明において、前記空気流量信
号により前記内燃機関の回転速度を演算する回転速度演
算手段と、この手段による回転速度の演算結果と前記圧
力信号とにより、前記空気流量信号の脈動補正値を演算
する補正値算出手段と、該脈動補正値により前記空気流
量信号を補正する補正手段とを備え、脈動補正された空
気流量信号が得られるように構成したことを特徴とする
空気流量測定装置。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、１個の測定モジュール
により空気流量と圧力の２種の信号が得られるので、必
要なセンサの個数を少なくすることができ、この結果、
車両に対する部品組み付け工数の低減とワイヤハーネス
の簡略化が可能になり、吸気系のシステムコストが低減
できる。

【００５８】また、本発明では、空気流量検出用の発熱
抵抗体が、圧力検出用のダイヤフラムに設けてあるの
で、圧力変動による振動の結果、塵埃などの付着を防止
し、塵埃が付着してしまった場合でも、振動により振り
払うことができるので、耐汚損性に強く、常に安定した
空気流量信号を出力できる発熱抵抗体式空気流量測定装
置を容易に提供することができる。

【００５９】また、この本発明による空気流量測定装置
を用いることにより、信頼性の高い内燃機関制御装置を
ローコストで容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空気流量測定装置の第１の実施形
態を示す回路図である。

【図２】本発明におけるダイヤフラムの一実施形態を示
す断面図である。

【図３】本発明による空気流量測定装置の一実施形態の
実装状態を示す説明図である。

【図４】本発明による空気流量測定装置の第２の実施形
態を示す回路図である。

【図５】本発明による空気流量測定装置の第３の実施形
態を示す回路図である。

【図６】本発明による空気流量測定装置の一実施形態に
よるモジュールの構成を示す断面図である。

【図７】本発明による空気流量測定装置モジュールの吸
気管に対する取付け状態の一例を示す断面図である。

【図８】本発明による空気流量測定装置の第４の実施形
態を示すブロック図である。

【図９】本発明による空気流量測定装置の第４の実施形
態で使用するマップの一例を示す説明図である。

【図１０】本発明による内燃機関制御装置の一実施形態
を示すシステム構成図である。

【符号の説明】

ＲＨ発熱抵抗体ＲＣ感温抵抗体Ｆ空気の流れＳＷシリコンウエハＭ測定モジュール１、２拡散抵抗体３、４、８、９固定抵抗５、６オペアンプ７電流制御用のトランジスタ１０バッファ用のオペアンプ１１シリコンウエハのダイヤフラム１２ガラスダイ１３モールド部材１４接着剤１５、１６圧力導入孔１７吸気管１８オペアンプからなる差動増幅器１９オペアンプからなる徐算回路３０スロットルバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林千尋茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気通路に配置した温度依存
抵抗特性の発熱抵抗体を用い、その温度が所定の一定値
に保たれるように、該発熱抵抗体に供給すべき電流の大
きさを制御し、このときの電流の値から吸気流量を計測
する方式の空気流量測定装置において、ブリッジ接続した４個の拡散抵抗体が一方の面に形成さ
れたシリコンのダイヤフラムを前記吸気通路に配置して
前記発熱抵抗体とし、前記ブリッジ接続した４個の拡散抵抗体に供給される電
流値から吸気流量を検出し、該ブリッジ接続した４個の
拡散抵抗体に現われる不平衡電圧値から前記ダイヤフラ
ムの曲げ変形量を検出するように構成したことを特徴と
する空気流量測定装置。
【請求項２】請求項１の発明において、前記ダイヤフラムは、前記吸気通路内で、空気の通流方
向に対してほぼ平行に配置されていることを特徴とする
空気流量測定装置。
【請求項３】請求項１の発明において、前記ダイヤフラムがシリコンウエハの一部に形成され、
該シリコンウエハの他の部分に、前記発熱抵抗体に供給
すべき電流の制御に用いる感温抵抗体が設けられている
ことを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項４】請求項１の発明において、前記ダイヤフラムは、その一方の面が圧力導入通路に連
通され、空気流量信号と、空気流量信号を含んだ圧力信号とが同
一の駆動回路から得られるように構成したことを特徴と
する空気流量測定装置。
【請求項５】請求項４の発明において、前記圧力信号を、前記空気流量信号で徐算する手段を設
け、独立した圧力信号が得られるように構成したことを特徴
とする空気流量測定装置。
【請求項６】請求項４の発明において、前記同一の駆動回路から得た空気流量信号と、空気流量
信号を含んだ圧力信号とを同一のコネクタ内に配した出
力端子から独立して外部に取り出し、前記圧力信号を、前記空気流量信号により徐算する手段
を外部に設け、独立した圧力信号が得られるように構成したことを特徴
とする空気流量測定装置。
【請求項７】請求項４〜請求項６に記載の空気流量測
定装置を用い、この空気流量測定装置により得られる空気流量信号と圧
力信号によりスロットル開度演算値を演算し、このスロ
ットル開度演算値をスロットル開度センサからの信号と
比較することにより、該スロットル開度センサの劣化診
断を行うように構成したことを特徴とする内燃機関制御
装置。
【請求項８】請求項４〜請求項６に記載の空気流量測
定装置を用い、該空気流量測定装置で測定した空気流量信号と圧力信号
により内燃機関を制御するように構成したことを特徴と
する内燃機関制御装置。