JP2006317296A - 熱式流量計及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
自動車用の熱式ガス流量計において、被測定ガスの異常時において、前記熱式流量計が破損する可能性がある。
【解決手段】
熱式流量計に温度検出素子を設置し、被測定ガス温度を測定すると同時に、前記測定ガス温度の検出結果を、システム或いはデバイス制御にフィードバックし、前記熱式流量計の破損防止及び破損した場合の診断を行うことを可能とする。
【効果】
本発明によれば、主に排ガスの流量を測定する流量計において、前記熱式流量計の故障防止策を講じることを可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用エンジンシステムの中を流れる空気あるいは排気の流量を計量する流量計及びシステムに関するものである。

従来例を示す公知例として特許文献１には、排気管の触媒下流側とマフラ上流側との間から延出した排ガス再循環通路に流量計を介装するとともに、上記排ガス再循環通路の吸気管への合流部に制御弁を設け、上記流量計からの信号に基づいて上記制御弁の弁開度を制御し、上記排ガス再循環通路を流れる排ガスの流量が目標値となるようフィードバック制御することで実流量を精度良く調量する手段が開示されているが、特に排ガス再循環通路に介装された流量計は排ガスの測定用に使用される熱式流量計であるが被測定ガスの温度に対する防衛手段を有していない。

特開平６−７４１００号公報

特に排ガス雰囲気中の場合、被測定ガスの温度が非常に高くなることが予想される。一般的に排ガスの温度は４００℃以上で、従って、本発明のような流量計は自動車で言えばＥＧＲクーラの下流に設置し、被測定ガスの温度が低くなるよう構成する必要がある。しかしながら、例えば自動車で使用される場合、排ガスへの影響を低減するために使用される本熱式流量計は、故障しない、或いは故障した場合の診断を行い、常に問題ないことを証明することが必要となっており、従って、ガスの温度が何らかの異常モードで上昇した場合でも本デバイスに問題を与えないようシステム、或いは熱式流量計自体を構成する必要がある。

本発明は、特に排気雰囲気で使用される場合において、熱式流量計の被測定ガスの異常上昇に対する診断を行い、システムとして熱式流量計を保護することを目的としている。

本発明は、特に排気雰囲気で使用される場合において、熱式流量計に温度検出用の素子を設置することを特徴としている。被測定ガスの温度を測定する目的は、システムの制御を目的とするものではなく、前記熱式流量計の保護を目的として採用される。排ガスを測定する場合、熱式流量計の被測定ガス温度は異常時で４００℃を越える高温となることが想定されるため、一般の素材を使用している場合、デバイスが故障する可能性がある。また熱式流量計が設置される配管の一部の温度を測定する場合、実際のデバイスの温度を直接検出することができないため、推測と予測値でデバイスの温度を推定する以外に方法がない。しかし本発明を採用することで、熱式流量計が実際に受けている被測定ガス温度を検出し、異常時にはシステム的あるいはデバイス的に保護することを可能とする。

本発明によれば、主に排ガスの流量を測定する流量計において、前記熱式流量計の故障防止策を講じることを可能とする。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づき説明する。

図１に本発明の一例を示す。熱式流量計の中でガスの流速を検知する発熱抵抗体１及びガス温度を検出する感温抵抗体２は通路ボディ３内部の通路内部に構成される。前記発熱抵抗体１及び感温抵抗体２で検出された信号は駆動回路部を有したモジュール部４内で処理され、コネクタ５を介してＥＣＵへ送られる。被測定ガス温度検出用の温度検出素子６は前記通路ボディ３内に設置され、被測定ガスの温度を測定する。

特に本熱式流量計が自動車の排ガス温度を測定する場合の実施例の一部を図２に示す。吸入空気は図２右上から入り、ターボ７を通ってエンジンへ吸入される。エンジンで燃焼された排ガスはエンジンから排出されディーゼルパティキュレートフィルタやＮＯｘ触媒などの排気浄化装置８を通過して外気へ開放される。前記排ガスの一部はＥＧＲガスとして吸気系に還元されるが、ＥＧＲクーラ９を通過し、本発明の熱式流量計１０及びＥＧＲバルブ１１を通過して吸気系へ戻される。前記ＥＧＲガスの流量はＥＧＲバルブ１１の開閉によって制御され、前記熱式流量計１０によってその流量が検出される。前記熱式流量計１０の検出信号は、ＥＣＵ１２に送られ、排ガスを最適とするよう制御された指示に従い燃料噴射量やＥＧＲバルブ開度を調整する。

このような構成の中で、熱式流量計１０は耐熱性の課題等からＥＧＲクーラ９の下流に設置される構成が一般的となってきているが、排ガス中に設置されることを考慮すると、何らかの異常が発生し、熱式流量計１０の被測定ガス温度が急激に上昇することが考えられる。ＥＧＲガスは排ガスであるため、最悪のケースでは４００〜５００℃に温度が上昇する可能性があり、この場合、一般の樹脂部材や耐熱対応を十分施していないデバイスの場合、焼損や破損をする可能性がある。ＥＧＲガスの測定を行う目的は、自動車の排ガス精度を向上させることを目的としているため、本熱式流量計の破損は直接環境へ影響を与えるため、本熱式流量計の故障や破損を防止する、或いは破損した場合にその故障をシステムへ伝えることが重要な課題となってくる。

本発明では熱式流量計１０に被測定ガス温度検出用の温度検出素子６を設置することで、実際の被測定ガス温度を検出し、システム的、或いはデバイス的に故障防止、或いは故障診断を行うことを可能としている。具体的な例で言えば、例えば、被測定ガス温度が異常によって急激に上昇した場合、ＥＧＲバルブ１１を閉じる、等の対策が可能である。

次にＥＣＵ１２による本発明の動作を図３と図４のフローチャートに従って説明する。

図３は故障防止を実行するための制御ルーチンを示し、まず、ステップＳ１０１で、被測定ガス温度Ｔｇを検出する。次いでステップＳ１０２へ進み、前記Ｔｇが予めメモリに記憶されたガスの許容温度Ｔｔより低温であるか否かを判定する。そして、前記ステップＳ１０２で、ＴｇがＴｔより低いと判定すると、ステップＳ１０３へ分岐し、ＥＧＲバルブは通常の制御を継続的に実施とし、ステップＳ１０１へ進む。一方、前記ステップ
Ｓ１０２で、ＴｇがＴｔより高いと判定すると、ステップＳ１０４へ進み、直ちにＥＧＲバルブを全閉になるよう指令を出す。このように熱式流量計に高温ガスが流れるような異常が発生した場合は、流量計の故障を判定することが必要となる。次に流量計の故障判定の制御ルーチンについて、図４に従い説明する。まず、ステップＳ１０５で、熱式流量計の出力電圧Ｖout を読込む。次いでステップＳ１０６へ進み、前記Ｖout が予めメモリに記憶された流量計出力電圧の上限値Ｖmax より低電圧であるか否かを判定する。そして、前記ステップＳ１０６で、Ｖout がＶmax より低電圧だと判定すると、ステップＳ１０７へ分岐する。ステップＳ１０７では、前記Ｖout が予めメモリに記憶された流量計出力電圧の下限値Ｖmin より高電圧であるか否かを判定する。さらに前記ステップＳ１０７で、Ｖout がＶmin より高電圧だと判定すると、熱式流量計は正常と判断しルーチンを抜ける。一方で、ステップＳ１０６で、Ｖout がＶmax より高電圧と判定した場合やステップ
Ｓ１０７で、Ｖout がＶmin より低電圧だと判定するとステップＳ１０８へ進み、熱式流量計は故障したと判定しシステムに伝達し、制御手段を切り替えるなどの処置を取る。

図３と図４は、高温ガスからの熱式流量計の保護，故障診断の制御方法の一例を示したものであり、熱式流量計に配置された温度計の信号を基に熱式流量計の保護やあるいは故障診断を行う手段であれば、全て本発明の対象となる。さらに前記温度検出素子６は感温抵抗体２を代替として使用しても構わない。更に、前記温度検出素子は高温時の温度を測定する必要があるため、耐熱処理を同時施していくことが重要である。

本実施形態に係る流量計の構成図。 本実施形態に係る流量計の構成図。 本実施例の動作フローを示す図。 本実施例の動作フローを示す図。

符号の説明

１…発熱抵抗体、２…感温抵抗体、３…通路ボディ、４…モジュール部、５…コネクタ、６…温度検出素子、７…ターボチャージャー、８…排気浄化装置、９…ＥＧＲクーラ、１０…熱式流量計、１１…ＥＧＲバルブ、１２…ＥＣＵ。

Claims (3)

1. 被測定ガス中に配設された発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の上流部あるいは下流部に配置された測温抵抗体から流量に関係する信号を出力する熱式流量計において、前記熱式流量計にガス温度を検出する温度手段を設置することを特徴とした熱式流量計。
2. 請求項１記載の前記熱式流量計の温度検出結果をもとに、前記熱式流量計の保護を行う制御手段を有したシステム。
3. 請求項１記載の前記熱式流量計の温度検出結果をもとに、前記熱式流量計の故障判断を行う手段を備えたシステム。
   

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