JP5226933B2 - 流量センサおよび空気流量の測定方法 - Google Patents
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- 吸入空気が内燃機関のエアフィルタボックスからシリンダヘッドへの方向で流れる場合に、通流する前記吸入空気の流量を測定する流量センサであって、
周囲温度を求める基準温度センサ(RLF)と、第1の温度センサ(RHF1)と、第1の加熱抵抗(RH1)と、第2の温度センサ(RHF2)と、第2の加熱抵抗(RH2)とを有し、
前記基準温度センサ(R LF )は、直列に接続された第1の部分抵抗(R LF,1 )および第2の部分抵抗(R LF,2 )を有し、
該流量センサには、前記吸入空気の流れ方向で見て上流から、
a)前記第1の部分抵抗(R LF,1 )と、
b)一定の第1の温度での加熱を行う前記第1の加熱抵抗(R H1 )と、該第1の加熱抵抗(R H1 )に近接しかつ該第1の加熱抵抗(R H1 )によって生じる温度を測定する前記第1の温度センサ(R HF1 )と、
c)一定の第2の温度での加熱を行う前記第2の加熱抵抗(R H2 )と、該第2の加熱抵抗(R H2 )に近接しかつ該第2の加熱抵抗(R H2 )によって生じる温度を測定する前記第2の温度センサ(R HF2 )と、
d)前記第2の部分抵抗(R LF,2 )と
が配置されており、
前記第1の加熱抵抗(R H1 )および前記第2の加熱抵抗(R H2 )での一定の温度維持に必要な加熱電圧の差から前記吸入空気の空気量を求める、
流量センサにおいて、
さらに、第1の抵抗(R 1 )および第2の抵抗(R 2 )および第3の抵抗(R 3 )が設けられており、
前記第1の温度センサ(R HF1 )と前記基準温度センサ(R LF )と前記第1の抵抗(R 1 )および前記第2の抵抗(R 2 )とが第1のブリッジ回路を形成しており、該第1のブリッジ回路のブリッジ電圧に基づいて、前記第1の加熱抵抗(R H1 )の加熱力が制御され、
前記第2の温度センサ(RHF2)と前記基準温度センサ(RLF)と前記第1の抵抗(R 1 )および前記第3の抵抗(R 3 )とが第2のブリッジ回路を形成しており、該第2のブリッジ回路のブリッジ電圧に基づいて、前記第2の加熱抵抗(RH2)の加熱力が制御され、
前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)が前記流量センサの出力電圧(UA)となる
ことを特徴とする流量センサ。 - 前記第1の加熱抵抗(RH1)に印加される電圧(UH1)が前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)よりも大きいときには前記第2の加熱抵抗(R H2 )に印加される電圧(U H2 )が前記流量センサの出力電圧(UA)となり、そうでないときには前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)が基準電圧(UH20)から減算され、その電圧差(UH20−UH2)が前記流量センサの出力電圧(UA)となる、請求項1記載の流量センサ。
- 前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)と前記第1の加熱抵抗(RH1)に印加される電圧(UH1)とが比較器(K)に供給され、前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)および基準電圧(UH20)が減算素子(D)へ供給され、前記比較器(K)によって制御されるアナログマルチプレクサ(M)の第1の入力側に前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)が印加され、該マルチプレクサの第2の入力側には前記基準電圧(UH20)と前記第2の加熱抵抗(R H2 )に印加される電圧(UH2)との差(UH20−UH2)が印加される、請求項2記載の流量センサ。
- 測定エレメント(11)上を空気が流れない場合には、前記基準電圧(UH20)は前記第2の加熱抵抗に印加される電圧(UH2)に等しい、請求項2または3記載の流量センサ。
- 前記第1のブリッジ回路および前記第2のブリッジ回路はホイットストンブリッジである、請求項2から4までのいずれか1項記載の流量センサ。
- 前記第1の加熱抵抗(RH1)に印加される電圧(UH1)は第1の差動増幅器(39)により前記第1のブリッジ電圧に依存して制御される、請求項2から5までのいずれか1項記載の流量センサ。
- 前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)は第2の差動増幅器(41)により前記第2のブリッジ電圧に依存して制御される、請求項2から6までのいずれか1項記載の流量センサ。
- 前記差動増幅器(39,41)のオフセット電圧を介して前記ブリッジ回路が適合化される、請求項6または7記載の流量センサ。
- 前記温度センサ(RHF1,RHF2,RLF)は前記加熱抵抗(RH1,RH2)よりも格段に大きな抵抗値を有する、請求項1から8までのいずれか1項記載の流量センサ。
- 基板(13)を有しており、該基板上に抵抗層が設けられ、そこから前記加熱抵抗(RH1,RH2)および前記温度センサ(RHF1,RHF2,RLF)がパターニングされる、請求項1から9までのいずれか1項記載の流量センサ。
- 前記加熱抵抗(RH1,RH2)と前記温度センサ(RHF1,RHF2,RLF)とをコンタクトさせる導体路(15〜21,25〜37)が設けられており、該導体路(15〜21,25〜37)は前記抵抗層からパターニングされる、請求項10記載の流量センサ。
- 周囲温度を求める基準温度センサ(RLF)と、第1の温度センサ(RHF1)と、第1の加熱抵抗(RH1)と、第2の温度センサ(RHF2)と、第2の加熱抵抗(RH2)とを有しており、
前記基準温度センサ(R LF )は、直列に接続された第1の部分抵抗(R LF,1 )および第2の部分抵抗(R LF,2 )を有し、
吸入空気の流れ方向で見て上流から、
a)前記第1の部分抵抗(R LF,1 )と、
b)一定の第1の温度での加熱を行う前記第1の加熱抵抗(R H1 )と、該第1の加熱抵抗(R H1 )に近接しかつ該第1の加熱抵抗(R H1 )によって生じる温度を測定する前記第1の温度センサ(R HF1 )と、
c)一定の第2の温度での加熱を行う前記第2の加熱抵抗(R H2 )と、該第2の加熱抵抗(R H2 )に近接しかつ該第2の加熱抵抗(R H2 )によって生じる温度を測定する前記第2の温度センサ(R HF2 )と、
d)前記第2の部分抵抗(R LF,2 )と
が配置されており、
前記第1の加熱抵抗(R H1 )および前記第2の加熱抵抗(R H2 )での一定の温度維持に必要な加熱電圧の差から前記吸入空気の空気量を求める、
流量センサを用いた、吸入空気の流量の測定方法において、
さらに、第1の抵抗(R 1 )および第2の抵抗(R 2 )および第3の抵抗(R 3 )が設けられており、
前記第1の温度センサ(R HF1 )と前記基準温度センサ(R LF )と前記第1の抵抗(R 1 )および前記第2の抵抗(R 2 )とによって形成される第1のブリッジ回路のブリッジ電圧に基づいて、前記第1の加熱抵抗(R H1 )の加熱力を制御するステップと、
前記第2の温度センサ(R HF2 )と前記基準温度センサ(R LF )と前記第1の抵抗(R 1 )および前記第3の抵抗(R 3 )とによって形成される第2のブリッジ回路のブリッジ電圧に基づいて、前記第2の加熱抵抗(R H2 )の加熱力を制御するステップと、
前記第2の加熱抵抗(R H2 )に印加される電圧(U H2 )を検出して該電圧(U H2 )を前記流量センサの出力電圧(U A )として出力するステップと
を有する
ことを特徴とする空気流量の測定方法。 - さらに、前記第1の加熱抵抗(RH1)に印加される電圧(UH1)と前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)とを比較するステップと、
前記第1の加熱抵抗(RH1)に印加される電圧(UH1)と前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)との差に依存して前記流量センサの出力電圧(UA)を求めるステップと
を有する、請求項12記載の空気流量の測定方法。 - 前記第1の加熱抵抗(RH1)に印加される電圧(UH1)が前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)よりも大きいときには前記出力電圧(UA)は前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)に等しい、請求項13記載の方法。
- 前記第1の加熱抵抗(RH1)に印加される電圧(UH1)が前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)よりも小さいときには前記出力電圧(UA)は基準電圧(UH20)から前記第2の加熱抵抗(R H2 )に印加される電圧(UH2)を減算した値に等しい、請求項13または14記載の方法。
- 空気が前記第2の加熱抵抗(RH2)の上方に存在する場合には、前記基準電圧(UH20)は前記第2の加熱抵抗(RH2)に印加される電圧(UH2)と同じ大きさとなる、請求項15記載の方法。
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