JPH01245119A - 熱線式流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関等への吸入空気の流量を測定する熱
線式流量測定装置に関する。

［従来の技術］ 空気流路中に設けられる発熱抵抗体の発熱量によって通
過する空気の流量を測定する熱線式流量測定装置では、
発熱抵抗体から空気への熱伝導量の空気流量に対する比
例係数が空気の温度に関わらず一定になるように、ブリ
ッジ回路１０ａ中の抵抗３に温度検出抵抗を用い空気の
温度変化に応じて発熱抵抗体の温度を適当に変化させて
いる。

この時の発熱抵抗体の温度変化に伴う輻射量の変化に対
する補正は、例えば接続点Ｐ２の電圧値を用いて、流量
の４乗根に比例する出力を算出する回路中において、ダ
イオード等の温度特性を利用して行っている。

［発明が解決しよう°とする課！］ しかしながら、この空気温度の変化に対する輻射熱に関
する補正は、低流量に於ける補正を主な目的としている
ため、高流量において不十分であり、流ｎ算出回路の温
度と空気流の温度が違う場合には、必ずしも十分な温度
補償ができないという問題がある。

本発明は、熱線式流量測定装置において、温度補償特性
を改善し、さらに精度のよい熱線式流量測定装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、流体の通路内に正の抵抗温度係数を有する発
熱抵抗体と温度検出抵抗とを配し、前記発熱抵抗体に直
列接続された第１の基準抵抗、前記温度検出抵抗に直列
接続された第２の基準抵抗から電橋回路を構成し、該電
橋回路への印加電圧を制御して前記発熱抵抗体および前
記温度検出抵抗と前記各基準抵抗との各接続点の電圧差
を一定にするとともに、前記発熱抵抗体の消費電力に基
づいて前記流体の流量測定値が演算される熱線式流量測
定装置において、 前記流量測定値は、前記電橋回路への印加電圧値と、前
記各接続点の電圧値とから演算されることを技術的手段
とする。

［作用および発明の効果］ 流体温度が一定の場合には温度検出抵抗の抵抗値は一定
に保たれるため、流体通路内を通過する流体の流量が増
加すると、電橋回路では各接続点の電圧差が一定に制御
され、発熱抵抗体への供給電流が増大されて発熱量、す
なわち消費電力が多くなる。

逆に流体通路内を通過する流体の流量が減少すると、発
熱抵抗体の消費電力は減少する。

一方、流体の温度が高くなると、温度検出抵抗の抵抗値
が増加するが、電橋回路では各接続点の電位差が一定に
制御されるため、発熱抵抗体の抵抗値は、温度検出抵抗
の抵抗値増大に伴って増加された抵抗値に制御され、発
熱抵抗体の温度は高くなる。そのため、流体への熱伝達
には関与しない輻射熱が増大する。この増大した輻射熱
は流体の流量変化とは関係ない熱量であるため、発熱抵
抗体の消費電力値から流量測定値を演算する場合には、
発熱抵抗体の消費電力値から削減する必要がある。また
空気への熱伝達量も発熱体と流体の温度差が一定であっ
ても、発熱体の温度によって変化する。

本発明では、流量測定値は、電橋回路への印加電圧と、
発熱抵抗体と第１の基準抵抗との接続点の電圧値、ある
いはこの接続点と同じ電圧に制御される温度検出抵抗と
第２の基準抵抗との接続点の電圧値とから演算されるた
め、発熱抵抗体と第１の基準抵抗との接続点の電圧値に
より発熱抵抗体の消費電力を求め、それを電橋回路への
印加電圧値によって流体の温度変化による影響分を補正
することができる。

逆に流体の温度が低下する場合にも、減少した熱に相当
する電力変化は、電橋回路への印加電圧を用いて、同様
の補正ができる。

従って、精度のよい流量測定値を得ることができる。

［実施例］ 次に本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例を示す熱線式流量測定装置１の
回路図である。

この熱線式流量測定装置１は、電流制御回路１０と、測
定値検出回路２０とから構成される。

電流制御回路１０において、発熱抵抗体２および温度検
出抵抗３は、いずれも正の抵抗温度係数を有する白金に
よって作られた抵抗素子であり、内燃機関の吸気管内に
固定するために、図示しない流体センサに一体に組込ま
れている０発熱抵抗体２は、通電電流に応じて発熱し、
吸気管内を流体が通過すると冷却されて、その温度に応
じた抵抗値が得られる抵抗素子であり、温度検出抵抗３
は、空気の温度を検出するために設けられ、発熱抵抗体
２と同じく検出温度に応じた抵抗値を示す抵抗素子であ
る。

発熱抵抗体２および温度検出抵抗３は接続点Ｐ１で接続
され、また接続点Ｐ２、Ｐ３ではそれぞれ抵抗４．５と
直列接続されている。さらに抵抗４．５は接続点Ｐ４で
接続されており、これらはブリッジ回路１０ａを構成し
ている。

このブリッジ回路１０ａには、接続点Ｐ１からトランジ
スタ６を介して電源電圧Ｖｃｃが供給され、接続点Ｐ２
、Ｐ３の電圧はオペアンプ７で比較されて、接続点Ｐ２
、Ｒ３の電位差が０［■］となるようにトランジスタ６
のバイアス電流が制御される。

この電流制御回路１０では、空気の温度が一定の場合に
は温度検出抵抗３の抵抗値は一定であり、トランジスタ
６を介してブリッジ回路１０ａの接続点Ｐ１へ与えられ
る印加電圧Ｖｐ１は、空気の流量変化に対しては常に一
定ではなく、発熱抵抗体２の発熱量変化に応じて変化す
るが、通電に伴う発熱抵抗体２の発熱によりブリッジ回
路１０ａの各抵抗値の平衡が保たれるように制御される
ため、発熱抵抗体２は常に一定抵抗値に制御されること
になる。そして、発熱抵抗体２は、吸気管内の空気の通
過によって冷却されたときには、−旦は温度低下に伴っ
てその抵抗値が下がるが、その後、一定抵抗値を示す温
度まで電流が増加されて昇温される。

従って、空気の温度が一定である限りにおいては、発熱
抵抗体２の電力消費量に基づいて流量を演算することが
でき、そのために、例えば接続点Ｐ２の電圧を検出すれ
ばよいことになる。

また、流体である空気の温度が変化すると、発熱抵抗体
２から空気へ伝達される熱量に変化が生じるため、その
空気の温度変化に応じた伝達熱量の変化分を補正する必
要がある。そのために、温度検出抵抗３をブリッジ回路
１０ａ内に設け、空気の温度が上昇した場合には発熱抵
抗体２の温度を窩くするように制御し、逆に低下した場
合には温度を低くするように制御している。

しかし、発熱抵抗体２は、異なった温度に制御されるこ
とによって、発熱抵抗体２自体の輻射無駄が変化するた
め、発熱抵抗体２自体の温度変化による変化分を補正す
る必要がある。

本実施例では、この発熱抵抗体２の温度変化による変化
分を補正するために、測定値検出回路２０への信号とし
て、接続点Ｐ１の印加電圧Ｖｐｌと接合点Ｐ、２の電圧
値Ｖｐ２を使用している。

測定値検出回路２０は、各接続点Ｐ１、Ｒ２の印加電圧
Ｖｐｌと電圧値Ｖｌ）２とから、空気流量が同じならば
空気温度によらず一定の電圧を演算するための回路であ
り、印加電圧Ｖｐ１と電圧値Ｖｐ２をそれぞれオペアン
プ２１．２２で増幅し、合成電圧Ｖｔを得ている。

そのための演算式（１）は、 Ｖｔ＝　（ａ　−Ｖｐｉ＋ｂ　−Ｖｐ２）　・＋　（１
）で示される。

ここで示される係数ａ、ｂは予め計算された定数であり
、第１図の回路上では、抵抗２４、抵抗２３によってそ
の比が決定されるものである。

そして、この合成電圧■ｔは、端子２７から図示しない
演算回路へ伝送され、それに基づいて空気の流量が演算
される。なお、図中の２８は、発熱抵抗体２の発熱量を
演算するために基準電圧を供給する直流電源である。

以上の構成による本実施例の熱線式流量測定装置は、次
のとおり作動する。

車両等の図示しない吸気管内を空気が通過すると、発熱
抵抗体２が冷却されてその抵抗値が低下するが、オペア
ンプ７によってブリッジ回路１０ａへの印加電圧ｖｐｉ
が制御され、発熱抵抗体２は常に一定抵抗値を示す温度
に維持され、そのとき印加電圧Ｖｐ１は、気温−３０℃
および気温＋７０°Ｃにおいて、それぞれ第２図の実線
Ａおよび一点鎖線Ｂに示す関係で、流量の４乗根の変化
に応じて変化する。またこのとき、接続点Ｐ２の電圧値
Ｖｐ２は、気温−３０℃および気温＋７０℃において、
それぞれ実線Ｃおよび一点鎖線りに示す関係で、同様に
流量の４乗根の変化に応じて変化する。

ここで、温度変化によって変化する発熱抵抗体２の抵抗
値Ｒ１消費電力Ｗ、電流値Ｉは、Ｉ”＝Ｗ／Ｒ の関係にあり、抵抗値Ｒ１消費電力Ｗ、電流値Ｉの温度
変化に伴う変化の割合を第３図において、それぞれ破線
Ｆ、実線Ｇ、実線Ｈで示すと、抵抗値Ｒの変化の割合が
、消費電力Ｗの変化の割合より大きい場合には、電流値
Ｉは温度の上昇に伴って減少する。

従って、第２図で示されるとおり、流量が一定の場合に
は、気温が一３０℃から＋７０℃へ上昇するにつれて印
加電圧Ｖｐ１は上昇し、逆に電圧値Ｖｐ２は低下する。

しかし、印加電圧Ｖｐ１と電圧値Ｖｐ２の中間の電圧と
して、演算式（１）によって求めた合成電圧Ｖｔは、温
度が異なっていても、破線Ｅに示すとおりほぼ一定の電
圧値を示し、流量変化に応じてのみ変化するなめ、空気
の温度変化による影響を受けにくくなっている。

逆に、第４図に示すとおり、発熱抵抗体の抵抗温度係数
が異なり、抵抗値Ｒの変化の割合が、消費電力Ｗの変化
の割合より小さい場合には、電流値Ｉは温度の上昇に伴
って増加する。

従って、この場合には、演算式（１）において、係数す
を負の値にすればよい。

以上のとおり、本発明の熱線式流量測定装置によれば、
流量測定値は、空気温度の変化による影響を受けにくい
ブリッジ中の特定の電圧に基づいて演算されるため、特
に空気の温度の影響を受けやすい低流量で精度のよい流
量測定値を得ることができる。また、測定値検出回路に
おける各抵抗値の設定によって、高流量においても精度
のよい流ｉ測定値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は本実施
例の流量変化に対する電圧変化を示す特性図、第３図は
温度変化に対する発熱抵抗体の抵抗値変化と、本実施例
における発熱抵抗体の消費電力および電流値の変化を示
す特性図であり、第４図は異なる発熱抵抗体について第
３図と同様の特性を示した特性図である。 図中、２・・発熱抵抗体、３・・・温度検出抵抗、４・
・・抵抗（第１の基準抵抗）、５・・・抵抗（第２の基
準抵抗）、１０ａ・・・ブリッジ回路（電橋回路）、Ｐ
２・・・接続点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流体の通路内に正の抵抗温度係数を有する発熱抵抗
   体と温度検出抵抗とを配し、前記発熱抵抗体に直列接続
   された第１の基準抵抗、前記温度検出抵抗に直列接続さ
   れた第２の基準抵抗から電橋回路を構成し、該電橋回路
   への印加電圧を制御して前記発熱抵抗体および前記温度
   検出抵抗と前記各基準抵抗との各接続点の電圧差を一定
   にするとともに、前記発熱抵抗体の消費電力に基づいて
   前記流体の流量測定値が演算される熱線式流量測定装置
   において、 前記流量測定値は、前記電橋回路への印加電圧値と、前
   記各接続点の電圧値とから演算されることを特徴とする
   熱線式流量測定装置。