JP2948040B2 - 発熱抵抗式空気流量計 - Google Patents

発熱抵抗式空気流量計

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JP2948040B2
JP2948040B2 JP5003107A JP310793A JP2948040B2 JP 2948040 B2 JP2948040 B2 JP 2948040B2 JP 5003107 A JP5003107 A JP 5003107A JP 310793 A JP310793 A JP 310793A JP 2948040 B2 JP2948040 B2 JP 2948040B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は空気流量計に係り、特に
自動車のエンジン制御に用いられる発熱式空気流量計に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の内燃機関用の吸入空気流
量計測装置としては、例えば特開平2−276914号公報に
記載されているように、発熱抵抗素子に流れる電流の大
きさを制御する制御装置をエンジンコントロールユニッ
ト内の内燃機関制御用コンピュータと同じ基板上に設置
し、空気流量を測定していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年においては、自然
環境保護、少省源化のため、より自動車のエンジンにお
ける高精度な燃焼制御が望まれている。このため、エン
ジン制御用コンピュータにおける演算,制御量が増して
いるが、上記従来技術では、吸入空気流量を基板の温度
を制御することにより温度に対し広範囲高精度に、か
つ、エンジン制御に必要な空気流量値を直接演算,算出
し、出力することにより、高精度な燃焼制御可能にさせ
るとともに、エンジン制御用コンピュータの演算処理負
担を軽減するには十分でなかった。また、温度補償はそ
れぞれの電子部品の温度特性によりバランスを取るよう
にしていたため、精度が悪く、かつ、電子部品の温度補
償範囲以外は補償しきれなかった。
【0004】さらに、内燃機関用の空気流量計は温度が
高いところに設けられるが、その耐熱構造については配
慮されていなかった。
【0005】本発明の目的は、エンジンの制御装置を軽
減するとともに高機能を有する発熱抵抗式空気流量計を
提供することにある。
【0006】また、本発明の他の目的は、耐熱機能を有
する発熱抵抗式空気流量計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
吸気管内に設けられた発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体を
加熱制御する制御回路と、前記発熱抵抗体を流れる信号
と吸入空気流量との関係が記憶されている記憶部と、測
定された吸入空気流量の平均値を求め、前記平均値をデ
ジタル化して、前記内燃機関の燃料制御を行う制御装置
に信号を出力するデジタル演算器とを備え、前記発熱抵
抗体を流れる信号に基づいて吸入空気流量を測定する発
熱抵抗式空気流量計において、前記吸入空気の温度を測
定する吸入空気温度測定手段を備え、前記デジタル演算
器は、測定された吸入空気温度の平均値をデジタル化し
て、前記内燃機関の燃料制御を行う制御装置に、前記吸
入空気流量の平均値の信号と前記吸入空気温度の平均値
の信号とを時分割に出力することによって達成される。
【0008】また、本発明の他の目的は、内燃機関の吸
気管内に設けられた発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体を加
熱制御し、前記発熱抵抗体を流れる信号と基準抵抗(例
えば16a)の抵抗値とに基づいて空気流量を演算する
演算回路と、を備えた発熱抵抗式空気流量計において、
前記基準抵抗の温度が予め記憶された温度より高い場合
には冷却を行い、かつ、前記演算回路の温度が予め記憶
された温度より低い場合には加熱を行う加熱冷却手段を
備えたことによって達成される。
【0009】
【0010】
【0011】
【作用】吸入空気量の平均値と吸入空気温度の平均値と
をエンジン制御装置に供給することができる。
【0012】また、空気流量の検出部を温度調整可能な
基板上に設置しているため、エンジンルーム内の高温の
場所に設置しても高精度な空気流量が検出可能となる。
【0013】
【実施例】本発明の実施例を図によって説明する。
【0014】図1は、実施例の構造図、図2は電子回路
の構成図である。これにより、空気流量の検出法を説明
する。1は吸気管3内に設けられた発熱抵抗体、15a
は17のデジタル算算回路からの信号をアナログ信号に
変換するD/A変換器、15bはその信号をもとに1の
発熱抵抗体に加熱電流を供給する加熱電流源である。1
6aの基準抵抗と16bのA/D変換器により発熱抵抗
体の温度を検出するための検出回路である。検出回路に
よって検出された温度は、12のデジタル演算回路に伝
えられ、1の発熱抵抗体が所定の温度であるか否か演算
される。所定の温度以上あるいは以下の場合、1の発熱
抵抗体が所定の温度になるような値がデジタル演算回路
12にて演算される。また、この時、あるいは、演算さ
れる前に、2の感熱抵抗体と18aの定電流源と18b
のA/D変換器からなる空気温度検出器によって空気温
度が検出され、その値が12のデジタル演算回路に伝え
られる。この空気温度信号によって、演算結果に補正が
12のデジタル演算回路にて加えられ、その結果が15
bと15aからなる駆動回路に伝えられ、発熱抵抗体は
所定の温度に制御される。
【0015】発熱抵抗体が所定の温度に制御されている
とき、16bの加熱電流検出器の信号と19の記憶回
路、たとえばROMに記憶された該信号と空気流量とエ
ンジン制御空気流量値の関係からエンジン制御空気流量
値が12のデジタル演算回路にて演算される。19の記
憶回路は記憶内容が電磁波等により変更されないように
鉛で覆われている。
【0016】前述の空気温度値と演算されたエンジン制
御空気流量値がエンジン制御用コンピュータに出力され
る。この時の出力信号はエンジン制御用コンピュータが
直接受け取れるデジタル信号であり、エンジン制御空気
流量値は前もって決められた時間ごと、あるいは、エン
ジン制御用コンピュータからの要求信号によってそれぞ
れが出力される。
【0017】以上の電子部品と抵抗と導体配線は11の
絶縁体、例えばセラミックで出来た基板の上に形成さ
れ、11の基板は冷却機能または温度調整可能な基板、
例えばペルチエ効果を利用した基板と接着されている。
この基板は電子部品が乗っていない面に4の放熱板と接
合されている。またこれらの基板は14の硝子で封止さ
れている。
【0018】次に図3のフローチャートを用いて詳細な
動作を示す。19のROMに記憶された1の発熱抵抗体
の温度初期値Toに相当する信号が12のデジタル演算
回路を通じて7bのD/A変換器に送られる。この信号
にもとづき15aの可変電流源が電流Ihを供給する。
この時の加熱抵抗体1の端子電圧Vhと8aの基準抵抗
体の端子電圧Voは8bのA/D変換器にてアナログ信
号をデジタル信号に変えられる。変換された信号と19
のPROMに記憶されている発熱抵抗体の基準温度にお
ける抵抗値Roと発熱抵抗体の温度係数αと基準抵抗体
の抵抗値R1をもとに12のデジタル演算回路、例えば
マイクロコンピュータ、で発熱抵抗体の加熱温度が算出
される。算出式を(1),(2)に示す。
【0019】 Rh=R1(Vh−Vo)/Vo …(1) Vo:加熱電流Ihの基準抵抗体端子電圧 R1:基準抵抗体の抵抗値 (Th−Ta)=(Rh/Ro−1)/α …(2) (Th−Ta):発熱抵抗体の加熱温度 Ro:発熱抵抗体の基準温度における抵抗値 α:発熱抵抗体の温度係数 18のPROMに記憶されている目標となる発熱抵抗体
の温度TtからTh,Taを引いた値が0でない場合、
すなわち目標温度になっていない場合、差分aから補正
値が計算され15bのD/A変換器を通して発熱抵抗体
が一定温度に制御される。
【0020】以上の動作で発熱抵抗体が一定温度に制御
されているとき基準抵抗体に流れる電流Ihは(3)式
に示されるように空気流量Qに対応して変化する。すな
わち基準抵抗体の端子電圧Voは(4)式に示されるよ
うに空気流量Qに対応して変化する。
【0021】 Ih2Rh=(A+B√Q)(Th−Ta) …(3) A,B:発熱抵抗体の定数 Vo=R1×√{(A+B√Q)/Rh×(Th−Ta)} …(4) この電圧信号Voと空気流量Qとエンジン制御空気流量
値Cdの関係が実測されており、その関係が例えば図4
のようにあり、18に記憶されているとき、12のデジ
タル演算回路はこの関係からエンジン制御空気流量値C
dを求める。前述の吸入空気温度出力信号Taとエンジ
ン制御空気流量値出力信号Cdは時分割に、あるいはエ
ンジン制御装置の要求にもとづき17の入出力バッファ
を通してエンジン制御装置に送られる。尚、このエンジ
ン制御値と吸入空気温度信号は1回あるいは2回以上の
計測された吸入空気流量値の平均値にもとづいたもので
ある。
【0022】次に基板の温度制御の実施例を図5の温度
制御構成図を用いて説明する。6の金属でつながれた7
の熱電素子である半導体、例えばN形ビスマステルル
(Bi2Te3)と8の熱電素子である半導体、例えばP
形ビスマステルル(Bi2Te3)に電流を流すことによ
り、ペリチエ効果で11の基板が冷却あるいは加熱され
る。尚7と8は硝子などの絶縁体で電気的に絶縁されて
いる。11の基板に埋め込まれた、あるいは接して基板
の温度を計るための温度センサーにより検出された基板
の温度信号が12のデジタル演算回路に送られる。この
信号にもとづき12のデジタル演算回路で演算され、1
9の記憶部に記録された温度より高い場合は21cと2
1dのスイッチをオンしペルチエ効果により11の基板
を冷却する。5の絶縁基板側は発熱側になるため、4の
放熱板を通して放熱される。低い場合はスイッチ21
a,21bが12のデジタル演算回路によってオンさ
れ、逆の電流が流れることにより、ペルチエ効果により
11の基板が加熱される。これらの動作により、基板の
温度が一定に保たれる。図6から図10に図5の変形例
を示す。ここで基板に関する構造は図5と同様のため説
明は省略する。図6は冷却のみする場合の実施例で電源
22によって基板が冷却される。図7は2つの電源22
をスイッチ24で切替わることにより温度調整する実施
例である。図8は1電源22で温度調整する実施例でス
イッチ24を2個設けたものである。図9はアナログ制
御により冷却のみする実施例である。比較的安価にでき
る。図10はデジタル制御により冷却のみする実施例で
ある。
【0023】図6から図10に示した実施例においては
用途に合わせて選択すれば図5の実施例同様の効果を得
ることができる。
【0024】次に図11は本発明のエンジン制御システ
ム図である。このシステムにおいては空気流量計101
によって検出された空気流量とクランク角センサ105
によって検出された回転角がエンジン制御用コントロー
ルユニット102に入力され、そこで燃料噴射量と点火
時期が演算され、燃料噴射装置103と点火装置104に
出力される。ここで空気流量計101は図1,図2で説
明したように発熱抵抗体1,駆動部31,デジタル演算
器12,ROM19,RAM20を備えている。このよ
うにエンジン制御用コントロールユニット102とは別
に空気流量検出用のデジタル演算器12を有しているこ
とからエンジン制御用コントロールユニット102内の
デジタル演算器の負荷を軽減できるとともに所望の空気
流量に関する信号を生成して空気流量計101から出力
することが可能となる。
【0025】
【発明の効果】第1の発明によれば、エンジン制御装置
に好適な精度の良い信号を供給することができる。ま
た、第2の発明によれば、温度による検出精度の劣化を
少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構造図。
【図2】本発明の一実施例の電子回路構成図。
【図3】本発明のフローチャート。
【図4】基準抵抗体と空気流量とエンジン制御空気流量
値のテーブル。
【図5】本発明を適用した温度調整法の一実施例。
【図6】本発明の冷却装置に係る一実施例。
【図7】本発明を適用した温度調整法の他の実施例。
【図8】本発明を適用した温度調整法の他の実施例。
【図9】本発明を適用した温度調整法の他の実施例。
【図10】本発明を適用した温度調整法の他の実施例。
【図11】本発明のエンジン制御システム図。
【符号の説明】
1…発熱抵抗体、2…感熱抵抗体、3…吸気管、4…放
熱板、5…基板、6,9…金属、7…N形半導体、8…
P形半導体、10…絶縁体、11…セラミック基板、1
2…デジタル演算器、13…記憶器、14…ガラス、1
5a…加熱電流源、15b…D/A変換器、16a…
準抵抗、16b,18b…A/D変換器、17…入出力
バッファ、18a…定電流源、19…ROM、20…R
AM、21a,21b,21c,21d,24…スイッ
チ、22a,22b…電源、23…温度センサー、25
…比較器、26,27…基準抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒井 光圀 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 (56)参考文献 特開 昭57−120817(JP,A) 特開 平2−281108(JP,A) 特開 平4−1528(JP,A) 特開 平4−127012(JP,A) 特開 昭64−16927(JP,A) 実開 平4−36439(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 1/68

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の吸気管内に設けられた発熱抵抗
    体と、 前記発熱抵抗体を加熱制御する制御回路と、 前記発熱抵抗体を流れる信号と吸入空気流量との関係が
    記憶されている記憶部と、 測定された吸入空気流量の平均値を求め、前記平均値を
    デジタル化して、前記内燃機関の燃料制御を行う制御装
    置に信号を出力するデジタル演算器とを備え、 前記発熱抵抗体を流れる信号に基づいて吸入空気流量を
    測定する発熱抵抗式空気流量計において、 前記吸入空気の温度を測定する吸入空気温度測定手段を
    備え、 前記デジタル演算器は、測定された吸入空気温度の平均
    値をデジタル化して、前記内燃機関の燃料制御を行う制
    御装置に、前記吸入空気流量の平均値の信号と前記吸入
    空気温度の平均値の信号とを時分割に出力することを特
    徴とする発熱抵抗式空気流量計。
  2. 【請求項2】内燃機関の吸気管内に設けられた発熱抵抗
    体と、 前記発熱抵抗体を加熱制御し、前記発熱抵抗体を流れる
    信号と基準抵抗の抵抗値とに基づいて空気流量を演算す
    る演算回路と、 を備えた発熱抵抗式空気流量計において、 前記基準抵抗の温度が予め記憶された温度より高い場合
    には冷却を行い、かつ、前記演算回路の温度が予め記憶
    された温度より低い場合には加熱を行う加熱冷却手段を
    備えたことを特徴とする発熱抵抗式空気流量計。
  3. 【請求項3】請求項2において、前記加熱と前記冷却と
    はペルチエ効果によることを特徴とする発熱抵抗式空気
    流量計。
  4. 【請求項4】請求項3において、 前記加熱冷却手段は、前記基準抵抗と前記演算回路とが
    形成された基板の反対側に設けられたN形ビスマステル
    ルとP形ビスマステルルとから構成されることを特徴と
    する発熱抵抗式空気流量計。
JP5003107A 1993-01-12 1993-01-12 発熱抵抗式空気流量計 Expired - Lifetime JP2948040B2 (ja)

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