JPH01288726A - 内燃機関の吸入空気量測定装置 - 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］ この発明は内燃機関の吸入空気量測定装置に関するもの
でおる。

［従来技術］ 従来、内燃機関の吸入空気量の測定に熱式空気早計を用
いた吸入空気量測定装置が、例えば特開昭５５−５０１
２１号公報や特開昭６２−５５５１７号公報にて開示さ
れている。この装置においては、その出力特性に温度特
性が存在し、この出力特性は、吸入空気量検出抵抗体か
らの放熱係数に温度依存性があることから生じる。この
温度特性を補償するため、例えば特開昭６２−５５５１
７号公報では第６図に示すように、吸気管１内に設置さ
れ、空気温度により抵抗値が変化する温度測定素子２と
、同じく吸気管１内に設置される吸入空気量測定用抵抗
体３と、温度依存性を持たない固定抵抗４，５．６とに
よってブリッジ回路を形成し、同ブリッジ回路にて温度
特性を補正するようになっていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、放熱係数の温度特性は、吸入空気量測走用抵抗
体３の形状、材質、構成によっては吸入空気伍に対して
一定の特性とならず流ｍ依存性をもつ場合があり、その
場合流量の大小に拘らず一定の補正を行なう従来の制御
方式では、測定する全空気量範囲に渡って、理想的な温
度特性の補償ができないという問題がめった。

即ち、第７図に示すように、吸入空気量測定用抵抗体３
は支持基板７上に配置され、断熱部材８を介して支持部
材９に取付けられる。吸入空気量測定用抵抗体３からの
放熱経路は、測定する空気への熱伝達と、支持基板７、
断熱部材８を介して支持部材９への伝導伝熱の２つが存
在する。そして、吸入空気量測定用抵抗体３の制６１温
度をＴＨ１測定する空気の温度をＴａ、両者ＴＨ，Ｔａ
の温度差をΔＴＨ，空気の質量流速をＵ・ρとすると（
ただし、Ｕは空気の流速、ρは空気の密度）、空気への
熱伝導熱＆Ｑ１と各部材７，８．９を介しての熱伝導熱
め０２は、 Ｑ１＝　β　（Ｔ　　ａ　　）　　　・Ｊｕ−−−７Ｙ
−Ｋ　　１　−　　ΔＴＨＱ２＝α（Ｔａ）　・Ｋ２−
ΔＴ１−まただし、Ｋ１．に２は吸入空気♀測定用抵抗
体の形状、材料、構成により決まる定数、β（Ｔａ）は
測定する空気の物性値、 α（Ｔａ）は伝導伝熱経路を構成する 材質７，８．９の熱伝導度。

となり、総放熱ｆｆ１Ｑ丁ＯＴ八しは、０丁０ＴＡＬ＝
Ｑ１＋Ｑ２ ＝（β（Ｔａ）−、／”ｉ、０−に１ ＋（Ｘ　（Ｔａ）−に２）ΔＴＨ となる。

ここで、 総数熱係数Ｈ（Ｔａ）＝β（Ｔａ）・％−ｐ　−Ｋｌ＋
α（Ｔａ）Ｋ２ と表す。

そして、第８図に総数熱係数Ｈ（Ｔａ）の空気量による
変化を、第９図にβ（Ｔａ）・７圃−；万・Ｋ１の温度
による変化を、第１０図にα（Ｔａ）・Ｋ２の温度によ
る変化の一般的な例を示す。第８図に示すように、β（
丁ａ）・５τ、０−に１は質量流速Ｕ・ρの関数であり
、質■流速Ｕ・ρの増加に伴い単調に増加し、α（Ｔａ
＞・Ｋ２は、質量流速Ｕ・ρに対して一定の値になる。

従って、質量流速Ｕ・ρの大小によって両者の総数熱係
数Ｈ（Ｔａ＞に対する割合が変化する。又、両者のそれ
ぞれの温度特性は、第９図に示すようにβ（Ｔａ＞＃τ
７・Ｋ１が温度の増加に伴い増加する正の温度特性を、
又、第１０図に示すようにα（Ｔａ）・Ｋ２が逆に温度
の増加に伴い減少する負の温度特性を持つ。その結果と
して、総数熱係数Ｈ（Ｔａ＞の温度特性は、第１１図（
ａ）。

（ｂ）、（ｃ）に示すように空気流量によって異なり、
それぞれの空気流ωＧ１．Ｇ２．Ｇ３　（Ｇ１＜Ｇ２＜
Ｇ３）で異なる回路側での補正が必要となる。

しかし、第６図に示す従来の装置では空気流量に無関係
に一定の補正しかできないため第１２図に示すように、
例えば空気温度を２０℃基準に設定した場合、その基準
温度である２０℃から外れた一２０℃や８０℃において
は、特定の流部（Ｇ２）では最適な補正ができ出力誤差
をなくすることができるが、他の流ω（Ｇｌ、Ｇ３）で
は補正が最適でないため誤差が発生し、全空気量範囲に
わたって理想的な温度特性の補正ができなかった。

この発明の目的は、全空気量範囲にわたって最適なる温
度補正を行なうことができる内燃機関の吸入空気Ｍ測定
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段」 この発明は上記目的を達成すべく、測定すべき空気流中
に設置され、空気温度により抵抗値が変化する温度測定
素子と、測定すべき空気流中に設置される吸入空気量測
定用抵抗体と、温度依存性を持たない固定抵抗体とによ
りブリッジ回路を形成し、その温度特性の補正を行ない
つつ内燃機関の吸入空気量を測定するようにした内燃機
関の吸入空気量測定装置において、その抵抗値が異なる
前記固定抵抗体を複数組設けるとともに、その複数組の
固定抵抗体のいずれかを吸入空気量に応じて選択する選
択手段を設けた内燃機関の吸入空気量測定装置をその要
旨とするものである。

［作用コ 吸入空気量に応じて選択手段が、抵抗値が異なる複数組
の固定抵抗体のうちのいずれかを選択し、その固定抵抗
体による補正特性にて温度補正が行なわれる。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。

第１図に示すように、内燃機関としてのエンジンの燃焼
室は吸気管１１を介して空気を吸入するにうになってい
る。吸気管１１内には吸入空気量測定用抵抗体１２と温
度測定素子１３とが配置されている。この吸入空気り測
定用抵抗体１２及び温度測定素子１３は温度に苅応した
抵抗値で設定される温度−抵抗特性を有する抵抗素子に
よって構成され、白金線等が使用される。吸入空気量測
定用抵抗体１２及び温度測定素子１３との接続点には１
〜ランジスタＴｒを介して加熱電力が供給されるように
なっている。

前記吸入空気量測定用抵抗体１２は固定抵抗１４を介し
てアースされている。一方、温度測定素子１３は、切換
手段としての第１の切換回路１５、直列接続してなる固
定抵抗体としての固定抵抗１６．１７とを介してアース
されている。又、温度測定素子１３は、前記第１の切換
回路１５＠介して同じく直列接続してなる固定抵抗体と
しての固定抵抗１８．１９が接続され、同抵抗１８．１
９を介してアースされている。この２組の固定抵抗１６
．１７と固定抵抗１８．１９とは、吸入空気量測定用抵
抗体１２の形状、材質等によって決められた異なる抵抗
値を持つものである４そして、第１の切換回路１５の切
換動作により、前記温度測定素子１３に対し固定抵抗１
６．１７が接続された状態、又は固定抵抗１８．１９が
接続された状態に切換えることができるようになってい
る。

本実施例においては、吸入空気量測定用抵抗体１２、温
度測定素子１３、固定抵抗１４、固定抵抗１６．１７又
は固定抵抗１８．１９とからブリッジ回路が構成されて
いる。

前記固定抵抗１６と固定抵抗１７との間の接続点ａと、
固定抵抗１８と固定抵抗１９との間の接続点すとはそれ
ぞれ切換手段としての第２の切換回路２０を介してコン
パレータ２１の一方の入力端子に接続されでいる。そし
て、第２の切換回路２０の切換動作により、接続点ａと
コンパレータ２１とが接続された状態、又は接続点すと
コンパレータ２１とが接続された状態に切換えることが
できるようになっている。この第２の切換回路２０と前
記第１の切換回路１５とは、図示しないエンジン制御用
ユニツ１〜からの空気Ｇの大小によって発せられる切換
信号によって、両切換回路２０゜１５が切換動作するよ
うになっている。

又、前記吸入空気Ｒ測定用抵抗体１２と固定抵抗１４と
の間の接続点Ｃは前記コンパレータ２１の他方の入力端
子に接続され、接続点ａ若しくはｂと接続点Ｃの電位が
コンパレータ２１で比較される。即ら、前記１〜ランジ
スタＴｒがオン状態で加熱電力が供給されたときの接続
点ａ若しくはｂと接続点Ｃの電位が比較され、吸入空気
量測定用抵抗体１２の温度が空気温度に対（）特定され
る温度差が設定される状態まで上昇したときにコンパレ
ータ２１から信号が出力される。

前記コンパレータ２１の出力端子はフリップフロップ回
路２２のリセット端子に接続され、同回路２２は周期的
に出力されるスタートパルス信号によってセットされる
。このフリップフロップ回路２２の出力信号は、バッフ
１２３を介して図示しないエンジン制御ユニットに吸入
空気流量測定信号として供給される。又、バッファ２３
の出力信号は前記トランジスタＴｒのベース端子に出力
され、フリップフロップ回路２２がセラ１〜状態のとき
１〜ランジスタＴｒをオン状態にする。

又、前記吸入空気量測定用抵抗体１２に対して供給され
る加熱電力は、基準電源２４及びオペアンプ２５によっ
て構成される定電圧回路によって、基準電源２４で設定
される電圧値に対応した特定電圧状態に保たれるように
なっている。又、上記スタートパルス信号の周期は、測
定空気流量の上限状態でバッファ２３の出力信号の時間
幅が同スタートパルス信号の周期の半分を越えないよう
に設定されている。即ら、吸入空気ｍ測定用抵抗体１２
が完全に冷却されたのちブリッジ回路に加熱電力が供給
されるようになっている。

次に、このように構成した内燃機関の吸入空気量測定装
置の作用を説明する。

まず、空気量の大小によって図示しないエンジン制御用
ユニットから第１と第２の切換回路１５゜２０の切換動
作を行なわせるための切換伝りが出力され、固定抵抗１
６．１７若しくは固定抵抗１８．１９を使用して接続点
ａ若しくはｂと接続点Ｃとの電位をコンパレータ２１で
比較するようにする。

このいずれかが選択された状態で、エンジンの回転に同
期してスタートパルス信号がフリップフロップ回路２２
に出力されると、同ノリツブフロップ回路２２がセツ１
〜されそのセツ１〜にて同回路２２から信号が出力され
て１〜ランジスタＴｒがオンする。すると、ブリッジ回
路に加熱電力が供給され吸入空気量測定用抵抗体１２が
発熱され、その温度が吸気管１１内を流れる空気流ω、
に対応して上昇する。そして、吸入空気量測定用抵抗体
１２の温度が温度測定素子１３で観測される吸気温度に
対し特定される温度幅まで上昇すると、コンパレータ２
１からフリップフロップ回路２２のリセット端子に信号
が出力され、同回路２２がリセットされる。

このノリツブフロップ回路２２がセット中に出力される
信号が前記スタートパルス信号に塞づいて出力されてか
らコンパレータ２１からの信号により終了するまでの時
間をクロック信号数としてカウントすることにより吸気
管１１に流れる吸入空気量を測定することができる。

以後、図示しないエンジン制御用ユニットからの空気量
の大小によって、第１と第２の切換回路１５．２０の切
換動作を行なわせるための切換信号が出力されつつ、ス
タートパルス信号が出力されるたびにノリツブフロップ
回路２２のセラ１〜時間がシステムクロック信号等によ
ってカウントされ、吸気管１１に流れる吸入空気量がデ
ジタルデータとして測定される。

この２組の直列抵抗１６．１７及び１８．１９を使った
場合の補正を第２図に示す。直列抵抗１６．１７を使っ
たブリッジ回路を■、１８．１９を使った場合を■とす
ると、両者の補正が異なる調整を行なっていることとな
り、空気量の小さい領域では、ブリッジ■、大きい領域
ではブリッジ■を用いる。従って、第３図に示すにうに
、全空気量範囲にわたって出力誤差の少ない温度特性を
得ることができる。

このように本実施例においては、その抵抗値が異なる固
定抵抗体を２組、即ち、直列の固定抵抗１６．１７と直
列の固定抵抗１８１９を設けるとともに、その複数組の
固定抵抗のいずれかを第１と第２の選択回路１５．２０
にて吸入空気量に応じて選択するようにした。従って、
その選択された固定抵抗による補正特性にて温度補正が
行なわれるので全空気量範囲にわたってより高精度な温
度特性の補償が実現でき、最適なる補正を行なうことが
できる。

尚、この発明は上記実施例に限定されることはなく、例
えば、上記実施例ではエンジン制御用ユニットからの切
換信号でブリッジ回路の抵抗を切換えて使用をしたが、
第４図に示すように、吸入空気量測定装置内に出力信号
を積分する積分器２６、切換レベルを設定する比較電圧
発生器２７を設け、両者２６．２７を比較する比較手段
２８と、比較手段２８からの出力により切換信号を発生
する切換信号発生器２９を備え、吸入空気量測定装置内
で切換えの判断及び動作を行なう構成としてもよい。即
ち、空気流量を代表する電気信号にて切換動作するよう
にしてもよい。

又、上記各実施例ではデジタル制御方式についての実施
例を示したが、第５図に示すように、アナログ制御方式
についても適用できる。即ら、接続点Ｃの電位を求める
ことによりアナログ値の流量測定を行なってもよい。

ざらに、上記実施例では２組の固定抵抗１６゜１７と固
定抵抗１８．１９を設けたが、３組以上としてもよい。

又、これまでの説明では、総数熱係数Ｈ（Ｔａ）が空気
流量によって変化する例として空気への熱伝達と各部材
７，８．９を介しての熱伝導に着目してきたが、例えば
、空気への熱伝達と放射伝熱の和として総数熱係数が決
まる場合についても本発明によって総数熱係数の温度特
性の空気流Ｑによる変化を粘度良く補償することが可能
となる。

Ｆ発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明よれば、全空気伝範囲にわ
たって最適なる温度補正を行なうことができる優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した内燃機関の吸入と出力誤
差との関係を示す図、第４図は別例の内燃機関の吸入空
気量測定装置の電気的構成を示す図、第５図は他の別例
の内燃機関の吸入空気量測定装置の電気的構成を示す図
、第６図は従来の内燃機関の吸入空気Ｅ測定装置の電気
的構成を示す図、第７図は熱の流れを説明するための吸
入空気ｍ測定用抵抗体の取付位置句近の斜視図、第８図
は空気流星と放熱係数との関係を示す図、第９図は温度
と放熱係数の変化率との関係を示す図、第１０図は温度
と放熱係数の変化率との関係を示す図、第１１図（ａ＞
、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ温度と放熱係数の変化率と
の関係を示す図、第１２図は従来の内燃機関の吸入空気
量測定装置にお【ブる空気流量と出力誤差との関係を示
す図である。 １１は吸気管、１２は吸入空気量測定用抵抗体、１３は
温度測定素子、１５は切換手段としての第１の切換回路
、１６は固定抵抗体としての固定抵抗、１７は固定抵抗
体としての固定抵抗、１Ｂは固定抵抗体としての固定抵
抗、１９は固定抵抗体としての固定抵抗、２０は切換手
段としての第２の切換回路。 特許出願人　　　　　日本電装　株式会社１〜ヨタ自動
車　株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測定すべき空気流中に設置され、空気温度により抵
   抗値が変化する温度測定素子と、測定すべき空気流中に
   設置される吸入空気量測定用抵抗体と、 温度依存性を持たない固定抵抗体とによりブリッジ回路
   を形成し、その温度特性の補正を行ないつつ内燃機関の
   吸入空気量を測定するようにした内燃機関の吸入空気量
   測定装置において、 その抵抗値が異なる前記固定抵抗体を複数組設けるとと
   もに、その複数組の固定抵抗体のいずれかを吸入空気量
   に応じて選択する選択手段を設けたことを特徴とする内
   燃機関の吸入空気量測定装置。