JP2000205915A - Flow rate detection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用エ
ンジン等の吸入空気流量を検出するのに好適に用いられ
る熱式の流量検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal type flow rate detecting device suitably used for detecting a flow rate of intake air from, for example, an automobile engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等は、エンジ
ン本体の燃焼室内で燃料と吸入空気との混合気を燃焼
し、その燃焼圧からエンジンの回転出力を取出すように
しており、燃料の噴射量を演算する上で吸入空気流量を
検出することが重要なファクタとなっている。このた
め、エンジンの吸入空気量を検出する流量検出装置とし
て、熱式の流量検出装置が知られている(特開昭57−
22563号等)。2. Description of the Related Art Generally, an automobile engine or the like burns a mixture of fuel and intake air in a combustion chamber of an engine body, and obtains a rotational output of the engine from the combustion pressure. It is an important factor in calculating the intake air flow rate to calculate the intake air flow rate. For this reason, a thermal type flow detecting device is known as a flow detecting device for detecting an intake air amount of an engine (Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-57).
No. 22563).
【0003】このような従来技術による流量検出装置
は、感温抵抗体を含んだブリッジ回路等によって構成さ
れ該感温抵抗体の抵抗値によって被測流体の流量に応じ
た流量検出信号を演算する流量演算手段と、該流量演算
手段による流量検出信号を増幅し感温抵抗体の熱時定数
によって低下した利得を補償する利得補償手段とによっ
て構成されている。Such a flow rate detecting device according to the prior art is constituted by a bridge circuit or the like including a temperature-sensitive resistor, and calculates a flow rate detection signal corresponding to the flow rate of the fluid to be measured based on the resistance value of the temperature-sensitive resistor. It comprises a flow rate calculating means and a gain compensating means for amplifying a flow rate detection signal by the flow rate calculating means and compensating for a gain lowered by a thermal time constant of the temperature sensitive resistor.
【0004】そして、従来技術による流量検出装置は、
ブリッジ回路内の感温抵抗体の温度が吸入空気量に応じ
て上昇,下降すると共に、感温抵抗体の抵抗値がその温
度に応じて上昇,下降する。このとき、感温抵抗体の抵
抗値が例えば電圧信号として出力され、この電圧信号を
用いて流量に応じた流量検出信号を演算する。[0004] The flow rate detecting device according to the prior art is
The temperature of the temperature sensitive resistor in the bridge circuit rises and falls according to the intake air amount, and the resistance value of the temperature sensitive resistor rises and falls according to the temperature. At this time, the resistance value of the temperature-sensitive resistor is output as, for example, a voltage signal, and a flow rate detection signal corresponding to the flow rate is calculated using the voltage signal.
【0005】また、このような従来技術による流量検出
装置は、感温抵抗体等が熱容量を有するから、この熱容
量が一次遅れ要素として作用する。これにより、吸入空
気流量の変化に対して流量検出装置の応答が遅れると共
に、吸入空気の流量に比べて流量検出信号が低下するこ
とがある。このため、従来技術の流量検出装置では、利
得補償手段によってこの流量検出信号の低下を補償して
いる。In such a flow rate detecting device according to the prior art, since the temperature-sensitive resistor or the like has a heat capacity, this heat capacity acts as a first-order lag element. As a result, the response of the flow rate detection device to the change in the intake air flow rate is delayed, and the flow rate detection signal may be lower than the intake air flow rate. For this reason, in the conventional flow rate detection device, the decrease in the flow rate detection signal is compensated by the gain compensating means.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、利得補償手段によって感温抵抗体等の時定
数による流量検出信号の低下を補償している。ここで、
熱式の流量検出装置は、感温抵抗体等の熱容量が一次遅
れ要素、即ち低域通過フィルタとして作用するから、高
い周波数で脈動するときの流量ほど流量検出信号が低下
し易い傾向がある。これに対し、従来技術による流量検
出装置は、流量検出信号の立ち下がり部分のみを増加さ
せることによって流量検出信号の低下を補償している。
この結果、流量検出信号をさらに低い周波数の信号に変
換してしまうから、高い周波数で脈動するときの流量を
正確に検出することができないという問題がある。In the above-mentioned prior art, the gain compensating means compensates for a decrease in the flow rate detection signal due to the time constant of the temperature-sensitive resistor or the like. here,
In the thermal type flow rate detection device, since the heat capacity of the temperature sensing resistor or the like acts as a first-order lag element, that is, a low-pass filter, the flow rate detection signal tends to decrease as the flow rate pulsates at a higher frequency. On the other hand, the conventional flow rate detecting device compensates for a decrease in the flow rate detection signal by increasing only the falling portion of the flow rate detection signal.
As a result, since the flow rate detection signal is converted into a signal of a lower frequency, there is a problem that the flow rate when pulsating at a high frequency cannot be accurately detected.
【0007】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は高い周波数の脈動が生じた場合
であっても吸入空気流量を正確に検出でき、流量の検出
精度を向上できるようにした流量検出装置を提供するこ
とを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the present invention can accurately detect an intake air flow rate even when a high-frequency pulsation occurs, and can improve the flow rate detection accuracy. It is an object of the present invention to provide a flow detecting device as described above.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、被測流体内に設けられた感温抵抗体
を有し、該感温抵抗体の抵抗値によって被測流体の流量
に応じた流量検出信号を演算する流量演算手段と、該流
量演算手段による流量検出信号を増幅し感温抵抗体の熱
時定数によって低下した利得を補償する利得補償手段と
からなる流量検出装置に適用される。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a temperature-sensitive resistor provided in a fluid to be measured, and the fluid to be measured is determined by the resistance value of the temperature-sensitive resistor. And a gain compensating means for amplifying the flow rate detection signal by the flow rate computing means and compensating for the gain reduced by the thermal time constant of the temperature sensitive resistor. Applies to equipment.
【0009】そして、請求項1の発明が採用する構成の
特徴は、前記利得補償手段を、前記感温抵抗体の熱時定
数によって決まる所定周波数よりも低い周波数をもった
流量検出信号はほぼ一定の利得で増幅し、当該所定周波
数よりも高い周波数をもった流量検出信号は周波数に対
応した利得で増幅する構成としたことにある。A feature of the structure adopted in the first aspect of the present invention is that the gain compensating means is provided so that a flow rate detection signal having a frequency lower than a predetermined frequency determined by a thermal time constant of the temperature sensitive resistor is substantially constant. And a flow rate detection signal having a frequency higher than the predetermined frequency is amplified with a gain corresponding to the frequency.
【0010】これにより、流量が所定周波数よりも低い
周波数をもって脈動するときには、流量演算手段から出
力される流量検出信号は、流量の脈動にほぼ対応した値
となる。このとき、利得補償手段は、予め決められた一
定の利得で流量検出信号を増幅する。一方、流量が所定
周波数よりも高い周波数をもって脈動するときには、流
量演算手段から出力される流量検出信号は、感温抵抗体
の熱容量によって低下する。このとき、利得補償手段
は、周波数に対応した利得で流量検出信号を増幅する。Accordingly, when the flow rate pulsates at a frequency lower than the predetermined frequency, the flow rate detection signal output from the flow rate calculating means has a value substantially corresponding to the flow rate pulsation. At this time, the gain compensating means amplifies the flow rate detection signal with a predetermined constant gain. On the other hand, when the flow rate pulsates at a frequency higher than the predetermined frequency, the flow rate detection signal output from the flow rate calculation means decreases due to the heat capacity of the temperature-sensitive resistor. At this time, the gain compensator amplifies the flow rate detection signal with a gain corresponding to the frequency.
【0011】また、請求項2の発明は、前記利得補償手
段を、前記感温抵抗体の熱時定数によって決まる第1の
所定周波数よりも低い周波数の流量検出信号はほぼ一定
な第1の利得で増幅し、前記第1の所定周波数よりも高
く予め定められた第2の所定周波数よりも低い周波数の
範囲にある流量検出信号は周波数に対応した第2の利得
で増幅し、前記第2の所定周波数よりも高い周波数をも
った流量検出信号は前記第2の利得よりも大きくほぼ一
定な第3の利得で増幅する構成としたことにある。According to a second aspect of the present invention, the gain compensating means includes a flow rate detection signal having a frequency lower than a first predetermined frequency determined by a thermal time constant of the temperature-sensitive resistor. The flow rate detection signal in a range of a frequency higher than the first predetermined frequency and lower than a predetermined second predetermined frequency is amplified by a second gain corresponding to the frequency, and is amplified by the second gain. The flow rate detection signal having a frequency higher than the predetermined frequency is amplified with a substantially constant third gain which is larger than the second gain.
【0012】これにより、流量が第1の所定周波数より
も低い周波数をもって脈動するときには、流量検出信号
は流量の脈動にほぼ対応した値となる。このとき、利得
補償手段は、一定な第1の利得で流量検出信号を増幅す
る。また、流量が第1の所定周波数よりも高く予め定め
られた第2の所定周波数よりも低い周波数の範囲で脈動
するときには、流量検出信号は感温抵抗体の熱容量によ
って低下する。このとき、利得補償手段は、周波数に対
応した第2の利得で流量検出信号を増幅する。さらに、
流量が第2の所定周波数よりも高い周波数をもって脈動
するときには、利得補償手段は、前記第2の利得よりも
大きくほぼ一定な第3の利得で流量検出信号を増幅す
る。Thus, when the flow rate pulsates at a frequency lower than the first predetermined frequency, the flow rate detection signal has a value substantially corresponding to the flow rate pulsation. At this time, the gain compensator amplifies the flow rate detection signal with a constant first gain. When the flow rate pulsates in a frequency range higher than the first predetermined frequency and lower than a predetermined second predetermined frequency, the flow rate detection signal decreases due to the heat capacity of the temperature-sensitive resistor. At this time, the gain compensator amplifies the flow detection signal with the second gain corresponding to the frequency. further,
When the flow rate pulsates at a frequency higher than the second predetermined frequency, the gain compensator amplifies the flow rate detection signal with a third gain that is larger than the second gain and is substantially constant.
【0013】また、請求項3の発明は、前記利得補償手
段を、第1の所定周波数を流量検出信号が減衰し始める
周波数に設定し、第2の所定周波数を利得の補償が必要
となる流量検出信号の最高の周波数に設定したことにあ
る。According to a third aspect of the present invention, the gain compensating means sets the first predetermined frequency to a frequency at which the flow rate detection signal starts to attenuate, and sets the second predetermined frequency to a flow rate at which gain compensation is required. That is, the highest frequency of the detection signal is set.
【0014】これにより、利得補償手段は、流量検出信
号が減衰し始める周波数よりも高い周波数で流量が脈動
するときには、流量検出信号を周波数に対応した利得で
増幅することができる。また、第2の所定周波数を利得
の補償が必要となる流量検出信号の最高の周波数に設定
したから、利得の補償が必要となる流量検出信号を確実
に増幅することができる。Thus, when the flow rate pulsates at a higher frequency than the frequency at which the flow rate detection signal starts to attenuate, the gain compensation means can amplify the flow rate detection signal with a gain corresponding to the frequency. In addition, since the second predetermined frequency is set to the highest frequency of the flow detection signal requiring the gain compensation, the flow detection signal requiring the gain compensation can be surely amplified.
【0015】また、請求項4の発明は、前記利得補償手
段を、演算増幅器と、該演算増幅器の反転入力端子に接
続された基準となる利得を設定する基準利得用抵抗と、
該基準利得用抵抗に並列接続され流量検出信号の利得を
補償するための補償利得用抵抗と、該補償利得用抵抗に
直列接続され前記基準利得用抵抗と共に感温抵抗体の熱
時定数によって決まる前記所定周波数を設定するコンデ
ンサと、前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との
間に接続された負帰還抵抗とによって構成したことにあ
る。Further, the invention according to claim 4 is characterized in that the gain compensating means comprises: an operational amplifier; a reference gain resistor connected to an inverting input terminal of the operational amplifier for setting a reference gain;
A compensation gain resistor connected in parallel to the reference gain resistor for compensating for the gain of the flow rate detection signal, and a thermal time constant of the temperature sensitive resistor together with the reference gain resistor connected in series to the compensation gain resistor. It is constituted by a capacitor for setting the predetermined frequency and a negative feedback resistor connected between an output terminal and an inverting input terminal of the operational amplifier.
【0016】これにより、基準利得用抵抗はほぼ一定な
基準となる利得を設定し、補償利得用抵抗は流量検出信
号を補償するための利得を設定する。また、基準利得用
抵抗とコンデンサとによって所定周波数を設定すること
ができ、負帰還抵抗によって負帰還増幅回路を構成する
ことができる。Thus, the reference gain resistor sets an almost constant reference gain, and the compensation gain resistor sets a gain for compensating the flow rate detection signal. Further, a predetermined frequency can be set by the reference gain resistor and the capacitor, and a negative feedback amplifier circuit can be constituted by the negative feedback resistor.
【0017】また、請求項5の発明は、前記流量演算手
段を、一定温度で発熱するヒータと、該ヒータの上流側
に設けられた第1の感温抵抗体と、該ヒータの下流側に
設けられた第2の感温抵抗体と、前記第1の感温抵抗体
の抵抗値変化によって第1の流量信号を検出する第1の
流量検出手段と、前記第2の感温抵抗体の抵抗値変化に
よって第2の流量信号を検出する第2の流量検出手段
と、前記第1の流量検出手段から出力される第1の流量
検出信号と第2の流量検出手段から出力される第2の流
量検出信号との差を演算して流量検出信号を出力する流
量検出信号出力手段とによって構成したことにある。According to a fifth aspect of the present invention, the flow rate calculating means includes a heater that generates heat at a constant temperature, a first temperature-sensitive resistor provided upstream of the heater, and a downstream side of the heater. A second temperature sensing resistor provided; first flow rate detection means for detecting a first flow rate signal based on a change in resistance value of the first temperature sensing resistor; A second flow rate detecting means for detecting a second flow rate signal based on a change in resistance value; a first flow rate detecting signal output from the first flow rate detecting means and a second flow rate detecting signal output from the second flow rate detecting means. And a flow detection signal output means for calculating a difference between the flow detection signal and the flow detection signal and outputting a flow detection signal.
【0018】これにより、流量検出信号出力手段は、第
1の流量検出手段から出力される第1の流量検出信号と
第2の流量検出手段から出力される第2の流量検出信号
との差を演算して流量検出信号を出力する。そして、利
得補償手段は、この流量検出信号出力手段からの流量検
出信号が感温抵抗体の熱容量によって低下するときに、
その利得を補償する。Thus, the flow rate detection signal output means determines the difference between the first flow rate detection signal output from the first flow rate detection means and the second flow rate detection signal output from the second flow rate detection means. Calculate and output the flow rate detection signal. Then, the gain compensation means, when the flow rate detection signal from the flow rate detection signal output means decreases due to the heat capacity of the temperature sensitive resistor,
Compensate for that gain.
【0019】また、請求項6の発明は、前記流量検出手
段を、前記感温抵抗体を含むブリッジ回路によって構成
したことにある。The invention according to claim 6 is that the flow rate detecting means is constituted by a bridge circuit including the temperature-sensitive resistor.
【0020】これにより、ブリッジ回路は、感温抵抗体
の抵抗値の変化を流量検出信号として出力する。そし
て、利得補償手段は、この流量検出信号出力手段からの
流量検出信号が感温抵抗体の熱容量によって低下すると
きに、その利得を補償する。Thus, the bridge circuit outputs a change in the resistance value of the temperature-sensitive resistor as a flow rate detection signal. The gain compensating means compensates for the gain when the flow rate detection signal from the flow rate detection signal output means decreases due to the heat capacity of the temperature sensitive resistor.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
流量検出装置を、図1ないし図8を参照しつつ詳細に説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a flow detecting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
【0022】まず、図1ないし図7に基づいて、本発明
による第1の実施の形態を述べる。1は空気等の被測流
体が流れる流路となる筒体で、該筒体1はエンジンの吸
気管(図示せず)の途中に接続されている。そして、エ
ンジンの運転時には、前記吸気管を通して外部からエン
ジン本体の燃焼室内に吸入される吸入空気が筒体1内を
矢示A方向に流通する。First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Reference numeral 1 denotes a cylinder serving as a flow path through which a fluid to be measured such as air flows. The cylinder 1 is connected in the middle of an intake pipe (not shown) of the engine. During operation of the engine, intake air drawn into the combustion chamber of the engine body from the outside through the intake pipe flows in the cylinder 1 in the direction of arrow A.
【0023】2は流量検出装置の外形をなすケーシング
で、該ケーシング2は、筒体1に取り付けられた鍔状の
コネクタ部2Aと、該コネクタ部2Aから筒体1内に延
びる収容部2Bとによって構成されている。そして、ケ
ーシング2内には、後述する流量検出素子3と検出回路
9とが収容されている。Reference numeral 2 denotes a casing which forms the outer shape of the flow rate detecting device. The casing 2 includes a flange-shaped connector portion 2A attached to the cylindrical body 1, and a housing 2B extending from the connector portion 2A into the cylindrical body 1. It is constituted by. The casing 2 houses a flow rate detection element 3 and a detection circuit 9 described later.
【0024】3は流量検出素子で、該流量検出素子3
は、図2に示すように裏面側に台形状の凹窪部4Aが形
成されたシリコン基板4と、該シリコン基板4の表面側
に例えば酸化膜、窒化膜等によって形成された絶縁膜5
と、該絶縁膜5を介して前記シリコン基板4上の凹窪部
4Aと対応する位置に成膜したヒータ6と、該ヒータ6
近傍に位置して該ヒータ6と同様にして成膜した第1,
第2の感温抵抗体7,8とによって構成されている。そ
して、ヒータ6、第1,第2の感温抵抗体7,8には、
後述する基準抵抗12,14等に接続するための電極部
6A,7A,8Aが取り付けられている。Reference numeral 3 denotes a flow rate detecting element.
As shown in FIG. 2, a silicon substrate 4 having a trapezoidal concave portion 4A formed on the back side, and an insulating film 5 formed on the front side of the silicon substrate 4 by, for example, an oxide film, a nitride film, or the like.
A heater 6 formed at a position corresponding to the concave portion 4A on the silicon substrate 4 via the insulating film 5;
The first and the first films formed in the same manner as the heater 6 are located in the vicinity.
The second temperature-sensitive resistors 7 and 8 are provided. The heater 6 and the first and second temperature-sensitive resistors 7 and 8 include:
Electrode portions 6A, 7A, 8A for connection to reference resistors 12, 14 and the like described later are attached.
【0025】ここで、ヒータ6は、プリント印刷、スパ
ッタリング等の手段を用いてシリコン基板4上に例えば
0.2μm程度の膜厚で白金膜を着膜させることにより
形成されている。また、ヒータ6は、電流制御用のトラ
ンジスタ(図示せず)によって電流値が制御され、温度
を一定温度(例えば約240℃)に保つように発熱する
構成となっている。Here, the heater 6 is formed by depositing a platinum film on the silicon substrate 4 to a thickness of, for example, about 0.2 μm using a means such as print printing, sputtering or the like. The current value of the heater 6 is controlled by a current control transistor (not shown), and the heater 6 generates heat so as to keep the temperature at a constant temperature (for example, about 240 ° C.).
【0026】一方、該第1の感温抵抗体7はヒータ6の
上流側に位置して抵抗値RT1を有するように着膜形成さ
れ、第2の感温抵抗体8はヒータ6の下流側に位置して
抵抗値RT2を有するように着膜形成されている。On the other hand, the first temperature-sensitive resistor 7 is formed on the upstream side of the heater 6 so as to have a resistance value RT1, and the second temperature-sensitive resistor 8 is formed on the downstream side of the heater 6. Is formed to have a resistance value RT2.
【0027】そして、流量検出素子3は、矢示A方向に
空気が流れるとき、この空気流によって冷却される感温
抵抗体7,8の抵抗値変化を利用して流量を検出するも
のである。When the air flows in the direction indicated by the arrow A, the flow rate detecting element 3 detects the flow rate by utilizing the change in the resistance value of the temperature-sensitive resistors 7 and 8 cooled by the air flow. .
【0028】9はケーシング2の収容部2B内に収容さ
れた検出回路で、該検出回路9は、例えばセラミック材
料等からなる絶縁基板上に実装されたヒータ制御回路
(図示せず)、後述の流量演算回路10、利得補償回路
16等によって構成されている。そして、ヒータ制御回
路は、ヒータ6を常に一定温度(例えば240℃)に保
持している。Reference numeral 9 denotes a detection circuit housed in the housing portion 2B of the casing 2. The detection circuit 9 is a heater control circuit (not shown) mounted on an insulating substrate made of, for example, a ceramic material or the like. It comprises a flow rate calculation circuit 10, a gain compensation circuit 16, and the like. Then, the heater control circuit always keeps the heater 6 at a constant temperature (for example, 240 ° C.).
【0029】10は流量演算手段としての流量演算回路
で、該流量演算回路10は、後述するブリッジ回路とな
った第1,第2の流量検出回路11,13と、該第1,
第2の流量検出回路11,13から出力される第1,第
2の流量電圧V1 ,V2 を差動増幅する差動増幅回路1
5とによって構成されている。そして、流量演算回路1
0は、流量Qに応じた流量検出信号V3 を出力するもの
である。Reference numeral 10 denotes a flow rate calculation circuit as flow rate calculation means. The flow rate calculation circuit 10 includes first and second flow rate detection circuits 11 and 13 which are bridge circuits to be described later, and the first and second flow rate detection circuits.
A differential amplifier 1 for differentially amplifying the first and second flow voltages V1 and V2 output from the second flow detection circuits 11 and 13.
5. And the flow rate calculation circuit 1
0 outputs a flow detection signal V3 corresponding to the flow Q.
【0030】11は第1の流量検出回路で、該第1の流
量検出回路11は、抵抗値RT1を有する第1の感温抵抗
体7と基準抵抗12とを直列に接続することにより構成
されている。そして、第1の流量検出回路11は、例え
ば5V程度の電圧に設定されたバッテリ電圧Eb とアー
スとの間に接続され、バッテリ電圧Eb 側の接続点aと
アース側の接続点bとによって第2の流量検出回路13
に並列接続されている。このため、第1,第2の流量検
出回路11,13は、それぞれ対向する辺の抵抗値が等
しくなるブリッジ回路を構成している。Reference numeral 11 denotes a first flow detection circuit, which is constituted by connecting a first temperature-sensitive resistor 7 having a resistance value RT1 and a reference resistance 12 in series. ing. The first flow rate detection circuit 11 is connected between the battery voltage Eb set to a voltage of, for example, about 5 V and the ground, and is connected by a connection point a on the battery voltage Eb side and a connection point b on the ground side. 2 flow rate detection circuit 13
Are connected in parallel. For this reason, the first and second flow rate detection circuits 11 and 13 constitute a bridge circuit in which the resistance values of the opposing sides are equal.
【0031】また、第1の感温抵抗体7と基準抵抗12
との接続点cは、後述する差動増幅回路15の非反転入
力端子に接続されている。そして、第1の流量検出回路
11は、第1の感温抵抗体7の抵抗値RT1の変化を第1
の流量電圧V1 として出力する。The first temperature-sensitive resistor 7 and the reference resistor 12
Is connected to a non-inverting input terminal of a differential amplifier 15 described later. Then, the first flow rate detection circuit 11 detects a change in the resistance value RT1 of the first temperature-sensitive resistor 7
Is output as the flow voltage V1.
【0032】13は第2の流量検出回路で、該第2の流
量検出回路13は、第1の流量検出回路11とほぼ同様
に抵抗値RT2を有する第2の感温抵抗体8と基準抵抗1
4とを直列に接続することにより構成され、第1の流量
検出回路11と共にブリッジ回路を構成している。Reference numeral 13 denotes a second flow rate detection circuit. The second flow rate detection circuit 13 includes a second temperature-sensitive resistor 8 having a resistance value RT2 and a reference resistance value substantially similar to the first flow rate detection circuit 11. 1
4 are connected in series, and together with the first flow rate detection circuit 11, constitute a bridge circuit.
【0033】また、該第2の流量検出回路13は、前記
バッテリ電圧Eb とアースとの間に接続され、第2の感
温抵抗体8と基準抵抗14との接続点dは、差動増幅回
路15の反転入力端子に接続されている。そして、第2
の流量検出回路13は、第2の感温抵抗体8の抵抗値R
T2の変化を第2の流量電圧V2 として出力する。The second flow rate detecting circuit 13 is connected between the battery voltage Eb and the ground, and a connection point d between the second temperature sensitive resistor 8 and the reference resistor 14 is a differential amplifier. It is connected to the inverting input terminal of the circuit 15. And the second
The flow rate detection circuit 13 of the second embodiment has a resistance value R of the second temperature-sensitive resistor 8.
The change in T2 is output as the second flow voltage V2.
【0034】15は流量検出信号出力手段としての差動
増幅回路で、該差動増幅回路15の入力側には、第1,
第2の流量検出回路11,13の接続点c,dが接続さ
れ、出力側には後述の利得補償回路16が接続されてい
る。そして、該差動増幅回路15は、第1,第2の流量
電圧V1 ,V2 の差を演算し、この差に応じた流量検出
信号V3 を吸入空気の流量Qを示す信号として出力す
る。Reference numeral 15 denotes a differential amplifier circuit as a flow rate detection signal output means.
The connection points c and d of the second flow detection circuits 11 and 13 are connected, and a gain compensation circuit 16 described later is connected to the output side. The differential amplifier 15 calculates the difference between the first and second flow voltages V1 and V2, and outputs a flow detection signal V3 corresponding to the difference as a signal indicating the flow Q of the intake air.
【0035】16は利得補償手段としての利得補償回路
で、該利得補償回路16は、演算増幅器17と、該演算
増幅器17の反転入力端子に接続された基準となる利得
を設定する抵抗値R1 を有する基準利得用抵抗18と、
該基準利得用抵抗18に並列接続され流量検出信号V3
の利得を補償するための抵抗値R2 を有する補償利得用
抵抗19と、補償利得用抵抗19に直列接続され基準利
得用抵抗18と共に周波数特性を決める容量Cを有する
コンデンサ20と、前記演算増幅器17の出力端子と反
転入力端子との間に接続された抵抗値R3 を有する負帰
還抵抗21とによって構成されている。Numeral 16 denotes a gain compensating circuit as gain compensating means. The gain compensating circuit 16 includes an operational amplifier 17 and a resistance R1 for setting a reference gain connected to an inverting input terminal of the operational amplifier 17. A reference gain resistor 18 having
The flow rate detection signal V3 connected in parallel to the reference gain resistor 18
A compensating gain resistor 19 having a resistance value R2 for compensating for the gain, a capacitor 20 connected in series with the compensating gain resistor 19 and having a capacitance C that determines the frequency characteristic together with the reference gain resistor 18, and the operational amplifier 17 And a negative feedback resistor 21 having a resistance value R3 connected between the output terminal and the inverting input terminal.
【0036】そして、演算増幅器17の非反転入力端子
は、差動増幅回路15の出力端子に接続され、反転入力
端子は、基準利得用抵抗18または補償利得用抵抗19
とコンデンサ20とを介して基準電圧Es に接続されて
いる。また、基準利得用抵抗18の抵抗値R1 は、補償
利得用抵抗19の抵抗値R3 よりも十分に大きな値(R
1 》R3 )に設定されている。The non-inverting input terminal of the operational amplifier 17 is connected to the output terminal of the differential amplifier circuit 15, and the inverting input terminal is connected to the reference gain resistor 18 or the compensation gain resistor 19.
And a capacitor 20 to the reference voltage Es. The resistance value R1 of the reference gain resistor 18 is sufficiently larger than the resistance value R3 of the compensation gain resistor 19 (R
1 >> R3).
【0037】また、基準利得用抵抗18の抵抗値R1 と
コンデンサ20の容量Cとの積は、以下の数1に示すよ
うに感温抵抗体7,8の熱時定数τと略等しくなるよう
に設定されている。The product of the resistance value R1 of the reference gain resistor 18 and the capacitance C of the capacitor 20 is set to be substantially equal to the thermal time constant τ of the temperature-sensitive resistors 7, 8 as shown in the following equation (1). Is set to
【0038】[0038]
【数1】τ=CR1[Expression 1] τ = CR1
【0039】そして、利得補償回路16は、図4中の特
性線22Aに示すように、以下の数2に示す第1の所定
周波数f1 よりも低い周波数fで脈動する流量Qに対し
てはほぼ数3に示す一定な第1の利得G1 となるように
設定されている。また、利得補償回路16は、図4中の
特性線22Bに示すように、第1の所定周波数f1 より
も高く以下の数4に示す第2の所定周波数f2 よりも低
い周波数fで脈動する流量Qに対してはほぼ周波数fに
比例する第2の利得G2 となるように設定されている。
さらに、利得補償回路16は、図4中の特性線22Cに
示すように、第2の所定周波数f2 よりも高い周波数f
で脈動する流量に対してはほぼ数5に示す一定な第3の
利得G3 となるように設定されている。Then, as shown by the characteristic line 22A in FIG. 4, the gain compensating circuit 16 substantially suppresses the flow rate Q pulsating at a frequency f lower than the first predetermined frequency f1 shown in the following equation (2). The first gain G1 is set to be a constant first gain G1 shown in Expression 3. Further, as shown by the characteristic line 22B in FIG. 4, the gain compensating circuit 16 controls the flow rate pulsating at a frequency f higher than the first predetermined frequency f1 and lower than the second predetermined frequency f2 shown in the following Expression 4. Q is set to have a second gain G2 substantially proportional to the frequency f.
Further, as shown by the characteristic line 22C in FIG. 4, the gain compensation circuit 16 operates at a frequency f higher than the second predetermined frequency f2.
Is set so as to have a constant third gain G3 substantially as shown in equation (5).
【0040】[0040]
【数2】 (Equation 2)
【0041】[0041]
【数3】 (Equation 3)
【0042】[0042]
【数4】 (Equation 4)
【0043】[0043]
【数5】 (Equation 5)
【0044】ここで、第1の所定周波数f1 は、感温抵
抗体7,8等の熱時定数τによって決定され、流量検出
信号V3 が減衰し始める周波数を示している。即ち、第
1の所定周波数f1 は、感温抵抗体7,8等の熱容量に
よって流量検出信号V3 に対して低域通過フィルタとし
て作用するときに、この低域通過フィルタのカットオフ
周波数を示すものである。また、第2の所定周波数f2
は、補償利得用抵抗19の抵抗値R2 とコンデンサ20
の容量Cとによって決定され、利得の補償が必要となる
流量検出信号V3 の最高の周波数を示すものである。Here, the first predetermined frequency f1 is determined by the thermal time constant τ of the temperature-sensitive resistors 7, 8, etc., and indicates the frequency at which the flow rate detection signal V3 starts to attenuate. That is, the first predetermined frequency f1 indicates the cutoff frequency of the low-pass filter when acting as a low-pass filter on the flow rate detection signal V3 due to the heat capacity of the temperature-sensitive resistors 7, 8, etc. It is. Also, the second predetermined frequency f2
Is the resistance value R2 of the compensation gain resistor 19 and the capacitor 20.
Indicates the highest frequency of the flow rate detection signal V3 for which gain compensation is required.
【0045】そして、利得補償回路16は、以下の数6
に示すように、第1,第2の所定周波数f1 ,f2 間の
周波数fで脈動する流量に対しては、ほぼ周波数fに比
例して利得G1 ,G3 間の値となって利得で、流量検出
信号V3 を増幅するものである(図4中の特性線22参
照)。The gain compensating circuit 16 calculates the following equation (6).
As shown in the figure, for a flow rate pulsating at a frequency f between the first and second predetermined frequencies f1 and f2, the gain becomes a value between the gains G1 and G3 substantially in proportion to the frequency f. It amplifies the detection signal V3 (see the characteristic line 22 in FIG. 4).
【0046】[0046]
【数6】 (Equation 6)
【0047】このため、流量検出信号V3 が周波数の上
昇に応じて減少するときには利得補償回路16の利得が
増加するから、利得補償回路16は、流量検出信号V3
を周波数に関係なく流量Qに応じた出力信号Vout を出
力するものである。Therefore, when the flow rate detection signal V3 decreases as the frequency increases, the gain of the gain compensation circuit 16 increases.
To output an output signal Vout corresponding to the flow rate Q regardless of the frequency.
【0048】23はコントローラで、該コントローラ2
3の記憶部23Aには、図5,図6中の特性線24に示
すように、流量Qと流量検出信号V3 との関係を示すマ
ップが格納されている。ここで、流量Qに対する流量検
出信号V3 は、感温抵抗体7,8のもつ非線形な応答性
によって、流量Qが小さいときには、流量検出信号V3
の変化が大きく、流量Qが大きいときには、流量検出信
号V3 の変化が小さくなるような非線形な特性となって
いる。Reference numeral 23 denotes a controller.
3 stores a map indicating the relationship between the flow rate Q and the flow rate detection signal V3, as indicated by the characteristic line 24 in FIGS. Here, when the flow rate Q is small, the flow rate detection signal V3 due to the non-linear response of the temperature-sensitive resistors 7 and 8
Is large, and when the flow rate Q is large, it has a non-linear characteristic such that the change in the flow rate detection signal V3 becomes small.
【0049】本実施の形態による流量検出装置は上述の
如き構成を有するもので、次に吸入空気の流量検出動作
について説明する。The flow rate detecting device according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the operation of detecting the flow rate of the intake air will be described.
【0050】まず、吸入空気が矢示A方向に向けて流れ
るときには、シリコン基板4上の上流側に位置した第1
の感温抵抗体7がこの空気の流れによって冷やされ、下
流側に位置した第2の感温抵抗体8はヒータ6からの熱
を受ける。この結果、第1,第2の感温抵抗体7,8の
抵抗値RT1,RT2が変化するから、第1,第2の流量検
出回路11,13からの流量電圧V1 ,V2 に電位差が
生じ、差動増幅回路15はこの電位差(V1 −V2 )に
応じた流量検出信号V3 を出力する。First, when the intake air flows in the direction of the arrow A, the first air located upstream on the silicon substrate 4
Is cooled by this flow of air, and the second temperature-sensitive resistor 8 located downstream receives heat from the heater 6. As a result, the resistance values RT1 and RT2 of the first and second temperature sensing resistors 7 and 8 change, so that a potential difference occurs between the flow voltages V1 and V2 from the first and second flow detection circuits 11 and 13. The differential amplifier circuit 15 outputs a flow rate detection signal V3 corresponding to the potential difference (V1 -V2).
【0051】そして、図5中の特性線25に示すように
流量Q1 が所定周波数f1 よりも低い周波数fで脈動し
ていたときには、図5中の特性線26に示すように流量
検出信号V3 は流量Q1 の変化に応じて変化する。この
とき、利得補償回路16は、予め決められた一定の利得
G1 で流量検出信号V3 を増幅する。次に、コントロー
ラ23は、図5中の特性線24に示すマップを用いてこ
の流量検出信号V3 から図5中の特性線25とほぼ等し
い流量演算値Q1 ′を演算する。最後に、コントローラ
23は、演算によって得られた流量演算値Q1 ′の平均
値Q1av を演算し、吸入空気の流量として出力する。When the flow rate Q1 is pulsating at a frequency f lower than the predetermined frequency f1 as shown by a characteristic line 25 in FIG. 5, the flow rate detection signal V3 becomes as shown by a characteristic line 26 in FIG. It changes according to the change in the flow rate Q1. At this time, the gain compensation circuit 16 amplifies the flow rate detection signal V3 with a predetermined constant gain G1. Next, the controller 23 calculates a flow rate calculation value Q1 'substantially equal to the characteristic line 25 in FIG. 5 from the flow rate detection signal V3 using the map shown in the characteristic line 24 in FIG. Finally, the controller 23 calculates an average value Q1av of the calculated flow rate values Q1 'obtained by the calculation and outputs the calculated value as the flow rate of the intake air.
【0052】一方、図6中の特性線27に示すように流
量Q2 が所定周波数f1 よりも高い周波数fで脈動して
いたときには、シリコン基板4、感温抵抗体7,8等の
熱容量が一次遅れ要素として作用するから、図6中の特
性線28に示すように流量検出信号V3 は流量Q2 の変
化に応じて変化することができず、その振幅が低下す
る。そして、流量検出信号V3 は、図6中の特性線29
に示す本来出力されるべき理想の出力信号VA の平均値
に近い値となる。On the other hand, when the flow rate Q2 is pulsating at a frequency f higher than the predetermined frequency f1 as shown by the characteristic line 27 in FIG. 6, the heat capacity of the silicon substrate 4, the temperature-sensitive resistors 7, 8 and the like becomes primary. Since it acts as a delay element, as shown by the characteristic line 28 in FIG. 6, the flow rate detection signal V3 cannot change in accordance with the change in the flow rate Q2, and its amplitude decreases. The flow rate detection signal V3 is represented by a characteristic line 29 in FIG.
Is close to the average value of the ideal output signal VA that should be output as shown in FIG.
【0053】このとき、利得補償回路16を設けない場
合には、理想の出力信号VA の平均値に基づき、流量Q
を演算することになる。そして、感温抵抗体7,8の非
線形応答性によって、出力信号VA の平均値によって演
算された流量の平均値QA は、本来の流量Q2 の平均値
Q2av よりも小さい値となる。At this time, when the gain compensation circuit 16 is not provided, the flow rate Q is determined based on the average value of the ideal output signal VA.
Is calculated. The average value QA of the flow rate calculated based on the average value of the output signal VA is smaller than the average value Q2av of the original flow rate Q2 due to the non-linear response of the temperature sensitive resistors 7 and 8.
【0054】しかし、本実施の形態では、差動増幅回路
15の出力側には利得補償回路16を接続している。そ
して、利得補償回路16は、脈動の周波数fが所定周波
数f1 よりも高くなったときに、その周波数fにほぼ比
例して利得G1 よりも利得が上昇する構成となってい
る。このため、利得補償回路16は、流量検出信号V3
を利得G1 よりも大きな利得で増幅し、図7中の特性線
30に示すように、理想の出力信号VA にほぼ等しい振
幅となった出力信号Vout を出力する。However, in the present embodiment, a gain compensation circuit 16 is connected to the output side of the differential amplifier circuit 15. When the pulsation frequency f is higher than the predetermined frequency f1, the gain compensation circuit 16 is configured to increase the gain more than the gain G1 substantially in proportion to the frequency f. For this reason, the gain compensation circuit 16 outputs the flow rate detection signal V3
Is amplified with a gain larger than the gain G1, and an output signal Vout having an amplitude substantially equal to the ideal output signal VA is output as shown by a characteristic line 30 in FIG.
【0055】そして、コントローラ23は、図6中の特
性線24に示すマップを用いて出力信号Vout に基づき
図6中の特性線27とほぼ等しい流量演算値Q2 ′演算
する。このため、コントローラ23は、演算によって得
られた流量演算値Q2 ′の平均値Q2av を演算し、吸入
空気の流量として出力するから、脈動の周波数fに関係
なく、正確な流量Qを検出することができる。Then, the controller 23 calculates the flow rate calculation value Q2 'which is substantially equal to the characteristic line 27 in FIG. 6 based on the output signal Vout using the map shown in the characteristic line 24 in FIG. For this reason, the controller 23 calculates the average value Q2av of the calculated flow rate value Q2 'obtained by the calculation and outputs the calculated average value Q2av as the flow rate of the intake air. Therefore, it is necessary to detect the accurate flow rate Q irrespective of the pulsation frequency f. Can be.
【0056】かくして、本実施の形態によれば、利得補
償回路16を、感温抵抗体7,8の熱時定数τによって
決まる第1の所定周波数f1 よりも低い周波数fをもっ
た流量検出信号V3 はほぼ一定の利得G1 で増幅し、所
定周波数f1 よりも高い周波数fをもった流量検出信号
V3 は周波数fに対応した利得G2 ,G3 で増幅する構
成としている。Thus, according to the present embodiment, the gain compensating circuit 16 outputs the flow rate detection signal having a frequency f lower than the first predetermined frequency f 1 determined by the thermal time constant τ of the temperature sensitive resistors 7 and 8. V3 is amplified with a substantially constant gain G1, and the flow rate detection signal V3 having a frequency f higher than the predetermined frequency f1 is amplified with gains G2 and G3 corresponding to the frequency f.
【0057】これにより、流量Qが所定周波数f1 より
も低い周波数fをもって脈動するときには、流量検出信
号V3 は、流量Qの脈動にほぼ比例した値となる。この
とき、利得補償回路16は、一定の利得G1 で流量検出
信号V3 を増幅するから、利得補償回路16は、流量Q
の脈動にほぼ比例した出力信号Vout を出力する。Thus, when the flow rate Q pulsates at a frequency f lower than the predetermined frequency f1, the flow rate detection signal V3 has a value substantially proportional to the pulsation of the flow rate Q. At this time, since the gain compensation circuit 16 amplifies the flow rate detection signal V3 with a constant gain G1, the gain compensation circuit 16
And outputs an output signal Vout which is substantially proportional to the pulsation.
【0058】また、流量Qが第1の所定周波数f1 より
も高く第2の所定周波数f2 よりも低い周波数fの範囲
で脈動するときには、流量検出信号V3 は、感温抵抗体
7,8等の熱容量によってその値が低下する。このと
き、利得補償回路16は、周波数fにほぼ比例した利得
G2 で流量検出信号V3 を増幅するから、周波数fが高
くなるほど減衰する流量検出信号V3 の利得を補償する
ことができる。このため、利得補償回路16は周波数f
に関係なく常に流量Qに応じた出力信号Vout を出力す
ることができ、コントローラ23によって正確な流量Q
を演算することができる。When the flow rate Q pulsates in a range of a frequency f higher than the first predetermined frequency f1 and lower than the second predetermined frequency f2, the flow detection signal V3 is output from the temperature-sensitive resistors 7, 8, etc. Its value is reduced by heat capacity. At this time, since the gain compensation circuit 16 amplifies the flow detection signal V3 with the gain G2 substantially proportional to the frequency f, the gain of the flow detection signal V3 that attenuates as the frequency f becomes higher can be compensated. For this reason, the gain compensation circuit 16 operates at the frequency f
, An output signal Vout corresponding to the flow rate Q can always be output.
Can be calculated.
【0059】さらに、利得補償回路16は、高周波数側
の所定周波数f2 よりも高い周波数fをもった流量検出
信号V3 はほぼ一定の利得G3 で増幅する構成としたか
ら、流量の検出にほとんど影響を与えない高周波数側の
流量検出信号V3 を必要以上に増幅することがなくな
る。このため、高周波数側の流量検出信号V3 による誤
差等をなくし、流量Qの検出精度を高めることができ
る。Further, since the gain compensation circuit 16 is configured to amplify the flow rate detection signal V3 having a frequency f higher than the predetermined frequency f2 on the high frequency side with a substantially constant gain G3, the detection of the flow rate has almost no effect. Is not amplified more than necessary. Therefore, errors due to the flow rate detection signal V3 on the high frequency side can be eliminated, and the detection accuracy of the flow rate Q can be improved.
【0060】一方、利得補償回路16を、演算増幅器1
7、基準利得用抵抗18、補償利得用抵抗19、コンデ
ンサ20および負帰還抵抗21によって構成したから、
コンデンサ20によって所定周波数f1 を設定すること
ができ、感温抵抗体7,8の熱時定数τに合せて容易に
所定周波数f1 を設定することができる。On the other hand, the gain compensation circuit 16 is
7, the reference gain resistor 18, the compensation gain resistor 19, the capacitor 20, and the negative feedback resistor 21
The predetermined frequency f1 can be set by the capacitor 20, and the predetermined frequency f1 can be easily set in accordance with the thermal time constant τ of the temperature-sensitive resistors 7 and 8.
【0061】次に、図8に本発明による第2の実施の形
態を示すに、本実施の形態の特徴は、発熱しつつ温度に
応じて抵抗値が変化する感温抵抗体を含むブリッジ回路
を用いて流量演算手段を構成したことにある。なお、前
述した第1の実施の形態と同一の構成要素の同一の符号
を付し、その説明を省略するものとする。Next, FIG. 8 shows a second embodiment according to the present invention. The feature of this embodiment is that a bridge circuit including a temperature-sensitive resistor whose resistance changes in accordance with temperature while generating heat is provided. To constitute the flow rate calculation means. The same components as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0062】31は流量検出信号V4 を出力する流量演
算手段としての流量演算回路を示し、該流量演算回路3
1は、発熱しつつ温度に応じて抵抗値が変化する感温抵
抗体32、温度補償抵抗33、基準抵抗34および流量
調整抵抗35等からなり、それぞれ対向する辺の抵抗値
の積が等しくなるブリッジ回路36を用いて構成されて
いる。そして、感温抵抗体32と温度補償抵抗33との
接続点a′は後述する電流制御用トランジスタ39のコ
レクタ側に接続され、基準抵抗34と流量調整抵抗35
との接続点b′はアースに接続されている。Reference numeral 31 denotes a flow rate calculation circuit as flow rate calculation means for outputting a flow rate detection signal V4.
Reference numeral 1 includes a temperature-sensitive resistor 32, a resistance value of which changes in accordance with the temperature while generating heat, a temperature compensation resistor 33, a reference resistor 34, a flow rate adjustment resistor 35, and the like. It is configured using a bridge circuit 36. A connection point a 'between the temperature-sensitive resistor 32 and the temperature compensation resistor 33 is connected to the collector side of a current control transistor 39, which will be described later.
Is connected to the ground.
【0063】また、流量演算回路31は、温度補償抵抗
33と流量調整抵抗35、感温抵抗体32と基準抵抗3
4はそれぞれ直列接続され、それぞれの接続点c′,
d′は差動増幅回路37の入力端子に接続されると共
に、接続点d′には、接続抵抗38を介して後述の利得
補償回路40に接続されている。The flow rate calculation circuit 31 includes a temperature compensation resistor 33 and a flow rate adjustment resistor 35, a temperature sensitive resistor 32 and a reference resistor 3.
4 are connected in series, and each connection point c ',
d 'is connected to the input terminal of the differential amplifier circuit 37, and is connected to a connection point d' via a connection resistor 38 to a gain compensation circuit 40 described later.
【0064】そして、差動増幅回路37から出力される
信号は、流量演算回路31の印加電流を制御する電流制
御用トランジスタ39の電流制御電圧V0 となる。一
方、流量演算回路31の接続点d′からは、基準抵抗3
4の両端電圧として流量検出信号V4 が出力され、この
流量検出信号V4 は感温抵抗体32が流量によって冷却
される度合いを示すものである。The signal output from the differential amplifier circuit 37 becomes the current control voltage V0 of the current control transistor 39 for controlling the applied current of the flow rate operation circuit 31. On the other hand, from the connection point d 'of the flow rate operation circuit 31, the reference resistance 3
A flow rate detection signal V4 is output as a voltage between both ends of the resistor 4, and the flow rate detection signal V4 indicates the degree to which the temperature-sensitive resistor 32 is cooled by the flow rate.
【0065】39は電流制御用トランジスタを示し、該
電流制御用トランジスタ39は、イミッタ側がバッテリ
電圧Eb に接続され、ベース側が差動増幅回路37の出
力側に接続され、コクレタ側が流量演算回路31の接続
点a′に接続されている。そして、電流制御用トランジ
スタ39は、差動増幅回路37からの電流制御電圧V0
でベース電流を変化させてコレクタ電流を制御する。こ
れにより、電流制御用トランジスタ39は感温抵抗体3
2等に流れる電流値を制御し、感温抵抗体32の温度を
一定に保つフィードバック制御を行なっている。Reference numeral 39 denotes a current control transistor. The current control transistor 39 has an emitter connected to the battery voltage Eb, a base connected to the output of the differential amplifier circuit 37, and a collector connected to the flow rate calculation circuit 31. It is connected to the connection point a '. The current control transistor 39 is connected to the current control voltage V0 from the differential amplifier circuit 37.
The collector current is controlled by changing the base current. Thus, the current control transistor 39 is connected to the temperature-sensitive resistor 3
Feedback control is performed to control the value of the current flowing to the second and the like and keep the temperature of the temperature-sensitive resistor 32 constant.
【0066】40は本実施の形態による利得補償回路
で、該利得補償回路40は、第1の実施の形態による利
得補償回路16とほぼ同様に演算増幅器17、基準利得
用抵抗18、補償利得用抵抗19、コンデンサ20、負
帰還抵抗21によって構成されている。しかし、演算増
幅器17の反転入力端子が、基準利得用抵抗18または
補償利得用抵抗19とコンデンサ20とを介してアース
に接続されている点で、第1の実施の形態による利得補
償回路16とは異なるものである。Reference numeral 40 denotes a gain compensation circuit according to the present embodiment. The gain compensation circuit 40 is substantially the same as the gain compensation circuit 16 according to the first embodiment, and includes an operational amplifier 17, a reference gain resistor 18, and a compensation gain. It comprises a resistor 19, a capacitor 20, and a negative feedback resistor 21. However, the point that the inverting input terminal of the operational amplifier 17 is connected to the ground via the reference gain resistor 18 or the compensation gain resistor 19 and the capacitor 20 is different from the gain compensation circuit 16 according to the first embodiment. Are different.
【0067】かくして、このように構成される本実施の
形態の流量検出装置においても、前記第1の実施の形態
と同様に、高い周波数の脈動が生じた場合であっても吸
入空気流量を正確に検出することができる。Thus, in the flow rate detecting device of the present embodiment having the above-described structure, the flow rate of the intake air can be accurately determined even when a high-frequency pulsation occurs, as in the first embodiment. Can be detected.
【0068】[0068]
【発明の効果】以上詳述した如く請求項1に記載の発明
によれば、利得補償手段を、感温抵抗体の熱時定数によ
って決まる所定周波数よりも低い周波数をもった流量検
出信号はほぼ一定の利得で増幅し、当該所定周波数より
も高い周波数をもった流量検出信号は周波数に対応した
利得で増幅する構成としたから、流量が所定周波数より
も低い周波数をもって脈動するときには、流量検出信号
は、流量の脈動にほぼ比例した値となり、利得補償手段
は一定の利得で流量検出信号を増幅する。一方、流量が
所定周波数よりも高い周波数をもって脈動するときに
は、流量検出信号は、感温抵抗体等の熱容量によってそ
の値が低下し、利得補償手段は、周波数に対応した利得
で流量検出信号を増幅する。このため、利得補償手段
は、周波数が高くなるほど減衰する流量検出信号の利得
を補償することができ、周波数に関係なく常に流量に応
じた出力信号を出力すると共に、正確な流量を検出する
ことができる。As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, the gain compensating means is provided so that the flow rate detection signal having a frequency lower than the predetermined frequency determined by the thermal time constant of the temperature-sensitive resistor is almost equal. Since the flow rate detection signal amplified at a constant gain and having a frequency higher than the predetermined frequency is amplified at a gain corresponding to the frequency, the flow rate detection signal is output when the flow rate pulsates at a frequency lower than the predetermined frequency. Is substantially proportional to the pulsation of the flow rate, and the gain compensating means amplifies the flow rate detection signal with a constant gain. On the other hand, when the flow rate pulsates at a frequency higher than the predetermined frequency, the value of the flow rate detection signal decreases due to the heat capacity of the temperature sensitive resistor or the like, and the gain compensation means amplifies the flow rate detection signal with a gain corresponding to the frequency. I do. For this reason, the gain compensating means can compensate for the gain of the flow rate detection signal that attenuates as the frequency increases, and always outputs an output signal corresponding to the flow rate regardless of the frequency, and can detect an accurate flow rate. it can.
【0069】また、請求項2の発明によれば、利得補償
手段を、感温抵抗体の熱時定数によって決まる第1の所
定周波数に比較して高い第2の所定周波数よりも高い所
定周波数をもった流量検出信号はほぼ一定の利得で増幅
する構成としたから、流量の検出にほとんど影響を与え
ない高周波数側の流量検出信号を必要以上に増幅するこ
とがなくなる。このため、高周波数側の流量検出信号に
よる誤差等をなくし、流量の検出精度を高めることがで
きる。According to the second aspect of the present invention, the gain compensating means is configured to set the predetermined frequency higher than the second predetermined frequency higher than the first predetermined frequency determined by the thermal time constant of the temperature-sensitive resistor. Since the flow rate detection signal is amplified with a substantially constant gain, the flow rate detection signal on the high frequency side, which hardly affects the flow rate detection, is not amplified more than necessary. For this reason, errors due to the flow rate detection signal on the high frequency side can be eliminated, and the flow rate detection accuracy can be improved.
【0070】また、請求項3の発明によれば、利得補償
手段による第1の所定周波数を流量検出信号が減衰し始
める周波数に設定し、第2の所定周波数を利得の補償が
必要となる流量検出信号の最高の周波数に設定したか
ら、利得補償手段は流量検出信号が減衰し始める周波数
よりも高い周波数で流量が脈動するときには、流量検出
信号を周波数に対応した利得で増幅することができる。
また、第2の所定周波数を利得の補償が必要となる流量
検出信号の最高の周波数に設定したから、利得の補償が
必要となる流量検出信号を確実に増幅することができ
る。According to the third aspect of the present invention, the first predetermined frequency set by the gain compensating means is set to a frequency at which the flow detection signal starts to attenuate, and the second predetermined frequency is set to a flow rate at which gain compensation is required. Since the highest frequency of the detection signal is set, the gain compensator can amplify the flow detection signal with a gain corresponding to the frequency when the flow pulsates at a higher frequency than the frequency at which the flow detection signal starts to attenuate.
In addition, since the second predetermined frequency is set to the highest frequency of the flow detection signal requiring the gain compensation, the flow detection signal requiring the gain compensation can be surely amplified.
【0071】また、請求項4の発明によれば、利得補償
手段を、演算増幅器、基準利得用抵抗、補償利得用抵
抗、コンデンサおよび負帰還抵抗によって構成したか
ら、基準利得用抵抗によって所定周波数よりも低い周波
数をもった流量検出信号に対する利得を設定し、補償利
得用抵抗によって所定周波数よりも高い周波数をもった
流量検出信号に対する利得を設定することができる。そ
して、コンデンサによって所定周波数を設定することが
できるから、感温抵抗体の時定数に合せて容易にこれら
の値を設定することができる。According to the fourth aspect of the present invention, the gain compensating means is constituted by the operational amplifier, the reference gain resistor, the compensation gain resistor, the capacitor and the negative feedback resistor. The gain for a flow detection signal having a lower frequency can be set, and the gain for a flow detection signal having a frequency higher than a predetermined frequency can be set by a compensation gain resistor. Since the predetermined frequency can be set by the capacitor, these values can be easily set according to the time constant of the temperature-sensitive resistor.
【0072】また、請求項5の発明によれば、流量演算
手段を、一定温度で発熱するヒータと、該ヒータの上流
側に設けられた第1の感温抵抗体と、該ヒータの下流側
に設けられた第2のヒータと、前記第1の感温抵抗体の
抵抗値変化によって第1の流量信号を検出する第1の流
量検出手段と、前記第2の感温抵抗体の抵抗値変化によ
って第2の流量信号を検出する第2の流量検出手段と、
前記第1の流量検出手段から出力される第1の流量検出
信号と第2の流量検出手段から出力される第2の流量検
出信号との差を演算して流量検出信号を出力する流量検
出信号出力手段とによって構成したから、流量検出信号
出力手段は、第1の流量検出手段から出力される第1の
流量検出信号と第2の流量検出手段から出力される第2
の流量検出信号との差を演算して流量検出信号を出力す
る。このため、この流量検出信号を用いて流量を検出す
ることができる。According to the fifth aspect of the present invention, the flow rate calculating means includes a heater that generates heat at a constant temperature, a first temperature-sensitive resistor provided upstream of the heater, and a downstream side of the heater. A second heater, a first flow rate detecting means for detecting a first flow rate signal by a change in resistance value of the first temperature sensitive resistor, and a resistance value of the second temperature sensitive resistor. Second flow rate detection means for detecting a second flow rate signal by a change;
A flow rate detection signal for calculating a difference between a first flow rate detection signal output from the first flow rate detection means and a second flow rate detection signal output from the second flow rate detection means and outputting a flow rate detection signal; The flow rate detection signal output means is composed of the first flow rate detection signal output from the first flow rate detection means and the second flow rate detection signal output from the second flow rate detection means.
Then, a difference from the flow rate detection signal is calculated to output a flow rate detection signal. Therefore, the flow rate can be detected using the flow rate detection signal.
【0073】また、請求項6の発明は、前記流量検出手
段を、前記感温抵抗体を含むブリッジ回路によって構成
したから、流量検出手段は、感温抵抗体の抵抗値の変化
を流量検出信号として出力し、この流量検出信号を用い
て流量を検出することができる。According to the sixth aspect of the present invention, since the flow rate detecting means is constituted by a bridge circuit including the temperature-sensitive resistor, the flow rate detecting means detects a change in the resistance value of the temperature-sensitive resistor by a flow rate detection signal. And the flow rate can be detected using the flow rate detection signal.
【図1】第1の実施の形態による流量検出装置を吸気管
に取付けた状態を示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing a state in which a flow detecting device according to a first embodiment is attached to an intake pipe.
【図2】シリコン基板上に形成されたヒータ、第1の感
温抵抗体、第2の感温抵抗体を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a heater, a first temperature-sensitive resistor, and a second temperature-sensitive resistor formed on a silicon substrate.
【図3】第1の実施の形態による流量検出装置の流量演
算回路、利得補償回路等を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a flow calculation circuit, a gain compensation circuit, and the like of the flow detection device according to the first embodiment.
【図4】利得補償回路の利得と周波数との関係を示す特
性線図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between gain and frequency of a gain compensation circuit.
【図5】第1の所定周波数よりも低い周波数で流量が脈
動するときの流量と流量検出信号との関係を示す特性線
図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a flow rate and a flow rate detection signal when the flow rate pulsates at a frequency lower than a first predetermined frequency.
【図6】第1の所定周波数よりも高い周波数で流量が脈
動するときの流量と流量検出信号との関係を示す特性線
図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a flow rate and a flow rate detection signal when the flow rate pulsates at a frequency higher than a first predetermined frequency.
【図7】時間と流量検出信号、出力信号との関係を示す
特性線図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between time, a flow rate detection signal, and an output signal.
【図8】第2の実施の形態による流量検出装置の流量演
算回路、利得補償回路等を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a flow rate calculation circuit, a gain compensation circuit, and the like of a flow rate detection device according to a second embodiment.
7,8,32 感温抵抗体 10,31 流量演算回路(流量演算手段) 11,13 流量検出回路 15 差動増幅回路(流量検出信号出力手段) 16,40 利得補償回路(利得補償手段) 17 演算増幅器 18 基準利得用抵抗 19 補償利得用抵抗 20 コンデンサ 21 負帰還抵抗 36 ブリッジ回路 7, 8, 32 Temperature-sensitive resistor 10, 31 Flow rate calculation circuit (flow rate calculation means) 11, 13 Flow rate detection circuit 15 Differential amplification circuit (flow rate detection signal output means) 16, 40 Gain compensation circuit (gain compensation means) 17 Operational amplifier 18 Reference gain resistor 19 Compensation gain resistor 20 Capacitor 21 Negative feedback resistor 36 Bridge circuit
Claims (6)
し、該感温抵抗体の抵抗値によって被測流体の流量に応
じた流量検出信号を演算する流量演算手段と、該流量演
算手段による流量検出信号を増幅し感温抵抗体の熱時定
数によって低下した利得を補償する利得補償手段とから
なる流量検出装置において、前記利得補償手段は、前記
感温抵抗体の熱時定数によって決まる所定周波数よりも
低い周波数をもった流量検出信号はほぼ一定の利得で増
幅し、当該所定周波数よりも高い周波数をもった流量検
出信号は周波数に対応した利得で増幅する構成としたこ
とを特徴とする流量検出装置。And a flow rate calculating means for calculating a flow rate detection signal corresponding to a flow rate of the fluid to be measured based on a resistance value of the temperature sensitive resistor. A gain compensating means for amplifying a flow rate detection signal by the flow rate computing means and compensating for a gain reduced by a thermal time constant of the temperature-sensitive resistor. A flow detection signal having a frequency lower than a predetermined frequency determined by a constant is amplified with a substantially constant gain, and a flow detection signal having a frequency higher than the predetermined frequency is amplified with a gain corresponding to the frequency. A flow rate detecting device characterized by the above-mentioned.
し、該感温抵抗体の抵抗値によって被測流体の流量に応
じた流量検出信号を演算する流量演算手段と、該流量演
算手段による流量検出信号を増幅し感温抵抗体の熱時定
数によって低下した利得を補償する利得補償手段とから
なる流量検出装置において、前記利得補償手段は、前記
感温抵抗体の熱時定数によって決まる第1の所定周波数
よりも低い周波数の流量検出信号はほぼ一定な第1の利
得で増幅し、前記第1の所定周波数よりも高く予め定め
られた第2の所定周波数よりも低い周波数の範囲にある
流量検出信号は周波数に対応した第2の利得で増幅し、
前記第2の所定周波数よりも高い周波数をもった流量検
出信号は前記第2の利得よりも大きくほぼ一定な第3の
利得で増幅する構成としたことを特徴とする流量検出装
置。And a flow rate calculating means for calculating a flow rate detection signal corresponding to the flow rate of the fluid to be measured based on a resistance value of the temperature sensitive resistor. A gain compensating means for amplifying a flow rate detection signal by the flow rate computing means and compensating for a gain reduced by a thermal time constant of the temperature-sensitive resistor. A flow rate detection signal having a frequency lower than a first predetermined frequency determined by a constant is amplified with a substantially constant first gain, and a frequency higher than the first predetermined frequency and lower than a predetermined second predetermined frequency. Is amplified by the second gain corresponding to the frequency,
The flow rate detection device according to claim 1, wherein the flow rate detection signal having a frequency higher than the second predetermined frequency is amplified with a substantially constant third gain larger than the second gain.
を流量検出信号が減衰し始める周波数に設定し、第2の
所定周波数を利得の補償が必要となる流量検出信号の最
高の周波数に設定してなる請求項2に記載の流量検出装
置。3. The gain compensating means sets a first predetermined frequency to a frequency at which the flow detection signal starts to attenuate, and sets a second predetermined frequency to the highest frequency of the flow detection signal requiring gain compensation. The flow rate detection device according to claim 2, wherein the flow rate detection device is set.
演算増幅器の反転入力端子に接続された基準となる利得
を設定する基準利得用抵抗と、該基準利得用抵抗に並列
接続され流量検出信号の利得を補償するための補償利得
用抵抗と、該補償利得用抵抗に直列接続され前記基準利
得用抵抗と共に感温抵抗体の熱時定数によって決まる前
記所定周波数を設定するコンデンサと、前記演算増幅器
の出力端子と反転入力端子との間に接続された負帰還抵
抗とによって構成してなる請求項1,2または3に記載
の流量検出装置。4. The gain compensating means includes: an operational amplifier; a reference gain resistor connected to an inverting input terminal of the operational amplifier for setting a reference gain; and a flow rate detector connected in parallel to the reference gain resistor. A compensating gain resistor for compensating a signal gain, a capacitor connected in series with the compensating gain resistor, and a capacitor for setting the predetermined frequency determined by a thermal time constant of the temperature-sensitive resistor together with the reference gain resistor; 4. The flow detection device according to claim 1, wherein the flow detection device is constituted by a negative feedback resistor connected between an output terminal of the amplifier and an inverting input terminal.
るヒータと、該ヒータの上流側に設けられた第1の感温
抵抗体と、該ヒータの下流側に設けられた第2の感温抵
抗体と、前記第1の感温抵抗体の抵抗値変化によって第
1の流量信号を検出する第1の流量検出手段と、前記第
2の感温抵抗体の抵抗値変化によって第2の流量信号を
検出する第2の流量検出手段と、前記第1の流量検出手
段から出力される第1の流量検出信号と第2の流量検出
手段から出力される第2の流量検出信号との差を演算し
て流量検出信号を出力する流量検出信号出力手段とによ
って構成してなる請求項1,2,3または4に記載の流
量検出装置。5. The flow rate calculating means includes: a heater that generates heat at a constant temperature; a first temperature-sensitive resistor provided upstream of the heater; and a second sensor provided downstream of the heater. A temperature resistor, first flow rate detecting means for detecting a first flow rate signal based on a change in the resistance value of the first temperature sensitive resistor, and a second flow rate detecting means for detecting a second flow rate signal based on a change in the resistance value of the second temperature sensitive resistor; A second flow rate detection means for detecting a flow rate signal, and a difference between a first flow rate detection signal output from the first flow rate detection means and a second flow rate detection signal output from the second flow rate detection means. The flow rate detection device according to claim 1, 2, 3 or 4, comprising flow rate detection signal output means for calculating and calculating a flow rate detection signal.
含むブリッジ回路によって構成してなる請求項1,2,
3または4に記載の流量検出装置。6. The flow rate detecting means is constituted by a bridge circuit including the temperature-sensitive resistor.
The flow rate detection device according to 3 or 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00705399A JP3510131B2 (en) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | Flow detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00705399A JP3510131B2 (en) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | Flow detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000205915A true JP2000205915A (en) | 2000-07-28 |
JP3510131B2 JP3510131B2 (en) | 2004-03-22 |
Family
ID=11655331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00705399A Expired - Lifetime JP3510131B2 (en) | 1999-01-13 | 1999-01-13 | Flow detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3510131B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6539793B2 (en) | 2001-05-18 | 2003-04-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Flow rate detector |
-
1999
- 1999-01-13 JP JP00705399A patent/JP3510131B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6539793B2 (en) | 2001-05-18 | 2003-04-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Flow rate detector |
KR100486140B1 (en) * | 2001-05-18 | 2005-04-28 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | Flow rate detector |
DE10200187B4 (en) * | 2001-05-18 | 2010-04-08 | Mitsubishi Denki K.K. | Flow rate detector |
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