JP2740259B2 - 熱式空気流量計 - Google Patents

熱式空気流量計

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の吸入空気(給気という)流量
を、電熱線の温度抵抗特性を利用して検出する方式の空
気流量計に係り、特に、電子式燃料噴射制御方式の自動
車用ガソリンエンジンに好適な熱式空気流量計に関す
る。
〔従来の技術〕
自動車用のエンジン、例えばガソリンエンジンでは、
それに要求される厳しい排ガス規制をクリアするため、
給気流量を計測して、それに対応した量の燃料を供給す
るようにした、いわゆる給気流量計測による空燃比制御
方式が広く採用されており、このための空気流量計とし
て、近年、熱線式空気流量計、いわゆるホットワイヤエ
アーフローセンサが広く使用されるようになっている。
ところで、従来の、この種の熱線式空気流量計は、例
えば特公昭61-16026号公報、特開昭61-283825号公報な
どに見られるように、第8図に示すようなブリッジ型
や、第9図に示すような非ブリッジ型などと呼ばれる、
熱線などを含む計測回路を有し、実用的には、これら
は、ほとんどが配線基板による実装品となっている。な
お、これらの第8図、第9図の回路において、RHは熱線
抵抗素子(ホットワイヤ)、RCは温度補償用抵抗素子
(コールドワイヤ)、RA、RBは熱線定温度制御用の平衡
条件を決定するための素子となる抵抗素子、V0は計測出
力端子、VCCは動作電源端子、G0は共通電位側端子、
GA、GBは抵抗素子RA、RBの共通電位側に接続すべき端子
であり、その他の構成についての説明は省略する。
しかして、従来は、上記従来技術にも見られるよう
に、その配線パターンについて特別に規定すべき点につ
いては、特に何も開示されていない。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、空気流量計測用回路の配線基板上へ
の実装について特に配慮がされておらず、自動車用エン
ジンの制御に適用した際に誤動作し易いという問題があ
った。
つまり、従来技術では、計測回路の通常の構成とし
て、その定温度制御用の平衡条件を決定するための素
子、例えば第8図、第9図における抵抗素子RA、RBを外
部に接続するための端子が、それぞれ独立した端子GA
GBとして形成され、それらが配線基板上で電源の共通電
位側の端子、つまりアース側の端子に接続されている
点、及び自動車用として、電源電圧変動の大きな動作環
境を想定しなければならないことから、電源ラインに過
電圧保護回路が設けざるを得ない点についての配慮がさ
れておらず、誤動作の虞れを生じるのである。
本発明の目的は、電源電圧の変動に対しても充分に耐
性を有し、常に高精度での検出動作が可能な熱式空気流
量計を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明は、定温度制御用の
平衡条件を決定するための素子を外部に接続するための
2個の端子に、過電圧保護回路から電源の共通電位側端
子への接続路を介して流れる電流による影響が、異なっ
た形で現われないように、以下の手段のいずれか1を適
用したものである。
上記2個の端子を、上記接続路に発生する電圧降下が
同一になる点に接続する。
上記2個の端子を一旦所定の回路パターンに共通に接
続し、この後、上記接続路に、この所定の回路パターン
により接続する。
上記2個の端子を一旦所定の回路パターンに共通に接
続し、この後、上記接続路の上流側に、この所定の回路
パターンにより接続する。
上記2個の端子を一旦所定の回路パターンに共通に接
続した後、この所定の回路パターンを上記電源の共通電
位側端子に直接接続する。
上記接続路を、実用上、その導電度が、ほとんど無限
大の導電材料で形成し、この接続路に上記2個の端子を
接続する。
〔作用〕
電源電圧が変動すると、過電圧保護回路から電源の共
通電位側端子へ流れる電流が変化するが、本発明では、
上記手段の1が適用されている結果、定温度制御用の平
衡条件を決定するための素子を外部に接続するための2
個の端子に、この電流変化により与えられる影響は、全
く同じになるので、熱線の定温度制御に誤動作は現われ
ず、計測精度の低下を充分に抑えることができる。
〔実施例〕
以下、本発明による熱式空気流量計について、図示の
実施例により詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例で、図において、1は過電
圧保護回路、2は空気流量計測回路、3はアース端子、
4は電源端子、5は計測出力端子であり、これらは配線
基板上に形成された導電体パターンからなる、それぞれ
の導電路10、20、30、40、それに50により相互に接続さ
れており、さらにこのとき、この実施例では、空気流量
計測回路2に含まれている抵抗素子RA、RBの、それぞれ
のアース側の端子GA、GBは、それぞれ独立に形成されて
いる導電路20A、20Bを介して、過電圧保護回路2からア
ース端子3に到る導電路20の途中に接続されている。な
お、これらの抵抗素子RA、RBとしては、一般に、 RA≒数100Ω RB≒数10Ω以下 のものが用いられている。
過電圧保護回路1は、第7図に示すように、抵抗Rと
ツェナーダイオードZとで構成され、バッテリと充電用
発電機などからなる自動車の電源から電源端子4を介し
て供給される電源の電圧VBを入力とし、ツェナーダイオ
ードZのツェナー電圧により定まる所定電圧値に制限さ
れた電圧VCCを出力するもので、エンジンの運転状態
や、ライトの点滅など自動車電装機器の使用状態の変化
などにより発生する電圧VBの急変から空気流量計測回路
2を保護する働きをする。
空気流量計測回路2は、例えば第8図、または第9図
に示した回路のいずれかで構成され、上記したように、
定温度制御用の平衡条件を決定するための素子、例えば
第8図、第9図における抵抗素子RA、RBを含み、且つ、
それらを外部に接続するための、それぞれ独立した端子
GA、GBを有するもので、過電圧保護回路1から供給され
る、動作用の電源電圧VCCにより空気流量計測動作を行
い、その計測結果を出力V0として発生する働きをする。
導電路10は電源端子4から過電圧保護回路1に電源電
圧VBを供給する電路として機能する。
導電路20は過電圧保護回路1のアース側を電源の共通
電位側端子に接続されているアース端子3に接続する電
路として機能する。
導電路30は過電圧保護回路1の出力である、サージが
抑制された電圧VCCを空気流量計測回路2に供給する電
路として機能する。
導電路40は空気流量計測回路2のアース側電源端子G0
を導電路20に接続する働きをする。
導電路50は空気流量計測回路2の計測出力を端子5に
供給する働きをする。
導電路20Aと20Bは、それぞれ上記したように、抵抗素
子RA、RBのアース側端子を導電路20に接続し、これによ
り、これらを、アース端子3に接続するものであるが、
このとき、導電路20に対する、これら導電路20A、20Bの
接続位置が、この導電路20の長さ方向で等しくなるよう
にして、その両側に接続されている。
次に、この実施例の動作について説明する。
いま、自動車のキースイッチがオンにされ、電源端子
4に電圧VBが印加されたとすると、過電圧保護回路1か
ら空気流量計測回路2に動作電圧VCCが供給され、この
結果、所定の計測動作が開始され、アナログ電圧、或い
はパルス列形式でエンジンの給気流量を表わす空気流量
計測出力V0が端子5に得られるようになり、これによ
り、図示してないエンジン制御装置は、燃料供給量の演
算などエンジン制御に必要な所定の制御処理を遂行して
行く。
一方、これと並行して、電源端子4から過電圧保護回
路1に供給された電源電流の一部は、導電路20を通って
アース端子3に直接、流入しており、この結果、この導
電路20には、その長さ方向に或る値の電位が発生してい
る。つまり、このような導電路は、等価回路的にはとも
かく、実際には有限の抵抗値を持つものとして形成され
てしまうからである。
しかして、この電流の値は、電源端子4に印加されて
いる電源電圧VBが一定に保たれている間は、同じく一定
に保たれ、この結果、導電路20に発生している電位分布
も一定に保たれているから、特に問題は生じない。
次に、何らかの理由により、例えば、ヘッドライトな
どの自動車電装品がオン・オフされるなどにより、電源
電圧VBに変動を生じたとすると、これにより導電路20に
流れている電流が変化し、この結果、そこに現われてい
る電位分布にも変化が生じる。
しかして、この実施例では、平衡用の抵抗素子RA、RB
のアース側を電源のアース端子3に接続するための導電
路20A、20Bが、過電圧保護回路1の電流路となっている
導電路20の長さ方向の同一位置に結合されているため、
上記した導電路20の電位分布の変化に際しても、アース
電位の変化は生じるものの、これら2個の抵抗素子RA
RBのアース側端子間での電位差には全く変化が現われな
いことになり、空気流量の計測動作に必要な平衡条件に
も全く影響がなく、常に所定の精度のもとでの計測を得
ることができる。
これに対して、従来技術では、上記したように、この
ような平衡用の抵抗素子のアース側接続点についての配
慮がされていないため、電源電圧の変動により、これら
の素子のアース側に電位差が現われ、計測精度に影響
し、充分な精度の保持が困難になるのである。
従って、この実施例によれば、自動車電装品などの電
源負荷の変動にもかかわらず、常に高精度の空気流量計
測が可能になり、的確なエンジン制御状態のもとで、良
好な排ガス状態を保つことができる。
第2図は本発明の他の一実施例で、図において、20C
は共通接続用の導電路であり、その他の構成は第1図の
実施例と同じである。
この共通接続用の導電路20Cは、2個の抵抗素子RA、R
Bのアース側端子に接続されている導電路20A、20Bを、
一旦、共通に接続した上で、過電圧保護回路1のアース
側の導電路20の所定の点に接続するように形成されてい
る。
この結果、導電路20の電位分布がどのように変化し、
導電路20Cの電位も同じように変化したとしても、導電
路20Aと20Bの間には電位差を生じ得べくもなく、常に2
個の抵抗素子RA、RBのアース側端子は等しい電位に保た
れ、従って、この実施例によれば、第1図の実施例と同
じく、電源電圧のどのような変動に際しても、常に空気
流量の計測精度を充分に保持することができ、自動車用
エンジンの燃料供給量制御を的確に遂行させることがで
きる。
第3図も本発明の一実施例で、この実施例が第1図の
実施例と異なる点は、2個の抵抗素子RA、RBのアース側
端子に接続されている導電路20A、20Bが、過電圧保護回
路1のアース側の導電路20に直接接続されるのではなく
て、一旦、空気流量計測回路2のアース側の導電路40に
接続され、これにより最終的に導電路20に接続されるよ
うになっている点だけであり、その他の構成は同じであ
る。つまり、この実施例では、導電路20A、20Bが、一
旦、導電路40に接続され、しかる後、この、いわば導電
路20の上流側を形成しているということができる、導電
路40に接続された後、導電路20に接続され、これにより
2個の抵抗素子RA、RBのアース側端子が電源の共通電位
側の端子、すなわち、アース端子3に接続されように配
線パターンが形成されているのである。
この実施例によれば、過電圧保護回路1のアース側端
子3への電流は、導電路20を流れるだけで、導電路40に
は流れないため、電源電圧VBが変化しても、導電路40の
中での電位分布の変化としては現われず、従って、この
導電路40に対する2本の導電路20A、20Bの接続位置が異
なっていても、これらの電位には差を生ぜず、抵抗素子
RA、RBのアース側の電位にも変化が現われないため、常
に正しい空気流量の計測結果を得ることができ、エンジ
ン制御を的確に遂行させることができる。
第4図も本発明の一実施例で、この実施例も、第2図
の実施例と同じく、導電路20Aと20Bを一旦、共通の導電
路20Cに接続するようにしたものであるが、第2図の実
施例とは異なり、この共通の導電路20Cを導電路20に接
続するのではなくて、電源のアース端子3に直接、接続
したものであり、従って、この実施例によっても、抵抗
素子RA、RBのアース側の電位に差を生じるおそれが無く
なり、充分な精度を保って空気流量を計測することがで
きる。
第5図も又、本発明の一実施例で、図において、20D
は、常温超導電材料など、実用上、導電率がほとんど無
限大と見做せる導電材料により、回路パターンとして形
成した導電路で、この場合には、この導電路20Dにどの
ような電流が存在しようが、とにかく、そこには電位分
布が現われず、全体が均一な電位に保たれるので、導電
路20A、20Bそれに導電路40などが、この導電路20D対し
て、どのような位置に、どのような態様で接続されよう
とも、抵抗素子RA、RBのアース側の電位に差を生じるお
それは全く無く、従って、この実施例によっても、電源
電圧の変動などの影響を受けることは無く、常に的確な
空気流量の計測を行うことができる。
次に第6図の実施例は、第2図の実施例の変形例で、
共通接続用の導電路20Cの途中に所定の抵抗値を有する
抵抗体7を形成させたもので、この実施例によっても、
抵抗素子RA、RBのアース側の電位に差を生じるおそれは
全く無く、従って、常に的確な空気流量計測結果を得る
ことができる。
なお、この抵抗体7の抵抗値R7としては、例えば、 R7=RB≒数10Ω以下 とすれば良い。
〔発明の効果〕
本発明によれば、自動車の電源に発生し易い電源電圧
の急変に際しても誤動作の発生を充分に抑えることがで
きるので、エンジンの給気流量の計測を常に高精度で得
ることができ、排ガス規制などに的確に対応して、エン
ジン制御の正確な遂行に役立つ信頼性の高い熱式空気流
量計を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による熱式空気流量計の一実施例を示す
回路図、第2図、第3図、第4図、第5図それに第6図
はそれぞれ本発明の他の一実施例を示す回路図、第7図
は過電圧保護回路の一実施例を示す回路図、第8図、第
9図はそれぞれ空気流量計測回路の一例を示す回路図で
ある。 1……過電圧保護回路、2……空気流量計測回路、3…
…アース端子、4……電源端子、5……計測出力端子、
10、20、30、40、及び50……配線基板上に形成された導
電体パターンからなる導電路、RA、RB……定温度制御用
の平衡条件を決定するための素子となる抵抗素子、20
A、20B……抵抗素子RA、RBのそれぞれのアース側の端子
GA、GBをそれぞれ独立に接続する導電路、20C……共通
接続用の導電路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤松 培雄 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】動作電源供給路に過電圧保護回路を備え、
    定温度制御用の平衡条件を決定する第1と第2の素子の
    それぞれの端子が独立に取り出された上で、電源の共通
    電位側に接続される方式の熱式空気流量計において、上
    記過電圧保護回路から電源の共通電位側端子への接続回
    路パターンに対する上記第1と第2の素子の各端子の接
    続点が、上記過電圧保護回路から上記共通電位側端子に
    到る接続回路パターンに沿って等距離の位置に設けられ
    ていることを特徴とする熱式空気流量計。
  2. 【請求項2】動作電源供給路に過電圧保護回路を備え、
    定温度制御用の平衡条件を決定する第1と第2の素子の
    それぞれの端子が独立に取り出された上で、電源の共通
    電位側に接続される方式の熱式空気流量計において、上
    記独立して取り出された第1と第2の素子の各端子が、
    一旦、所定の回路パターンにより共通に接続された後、
    該所定の回路パターンを介して上記過電圧保護回路から
    電源の共通電位側端子への接続回路パターンに接続され
    るように構成したことを特徴とする熱式空気流量計。
  3. 【請求項3】請求項2の発明において、上記所定の回路
    パターンが、上記過電圧保護回路から電源の共通電位側
    端子への接続回路パターンの上流側を構成していること
    を特徴とする熱式空気流量計。
  4. 【請求項4】動作電源供給路に過電圧保護回路を備え、
    定温度制御用の平衡条件を決定する第1と第2の素子の
    それぞれの端子が独立に取り出された上で、電源の共通
    電位側に接続される方式の熱式空気流量計において、上
    記独立して取り出された第1と第2の素子の各端子が、
    一旦、所定の回路パターンにより共通に接続された後、
    該所定の回路パターンを介して上記電源の共通電位側端
    子へ直接接続されるように構成したことを特徴とする熱
    式空気流量計。
  5. 【請求項5】動作電源供給路に過電圧保護回路を備え、
    定温度制御用の平衡条件を決定する第1と第2の素子の
    それぞれの端子が独立に取り出された上で、電源の共通
    電位側に接続される方式の熱式空気流量計において、上
    記過電圧保護回路から電源の共通電位側端子への接続回
    路パターンが、実用上、ほとんど無限大の導電率を有す
    る導電材料で形成され、この接続回路パターンを介して
    上記第1と第2の素子の各端子が上記共通電位側端子に
    接続されるように構成したことを特徴とする熱式空気流
    量計。
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