JPH0285724A - 吸入空気量検出装置 - 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］ 本発明は吸気通路、特に内燃機関の吸気通路を流れる吸
入空気の流量を検出する吸入空気量検出装置に係る。

［従来の技術］ 内燃機関の吸入空気量を検出する流量検出装置に関して
は、吸入空気通路中に吸入空気の流れに平行に吸気温度
検出素子と流速検出素子を配設した流量検出装置が知ら
れており、例えば特開昭６０−２３００１９号公報に開
示されている。

これら何れの検出素子も感熱抵抗体を有し、これら感熱
抵抗体と固定抵抗でブリッジ回路を構成すると共に、流
速検出素子に加熱抵抗体を並設し、この加熱抵抗体によ
り流速検出素子の感熱抵抗体の温度が吸気温度検出素子
のそれより所定温度高くなるように制御している。即ち
、吸入空気に奪われる熱量に応じて変化する流速検出素
子の感熱抵抗体の温度に応じて、加熱抵抗体への供給電
流を制御することにより前記所定温度差を維持し、その
ときの電流値から流速を検出し、この流速から流量を検
出するというものである。

上記の流量検出装置は流速検出素子を加熱抵抗体により
加熱する間接加熱型であるが、流速検出素子としては例
えば特開昭６２−１７７４１６号公報に記載のように、
感熱抵抗体自体が発熱する自己発熱型もある。尚、同公
報に記載の流量検出装置は熱線が支持体に巻回されたも
のであるが、前掲の公報に記載のものにあってはシリコ
ンチップに薄膜の感熱抵抗体が形成され簡単な構成とな
っている。

これらの流量検出装置は例えば内燃機関の電子制御装置
に接続され、検出信号が電子燃料噴射制御、点火時期制
御等に供される。電子制御装置は通常マイクロコンピュ
ータで構成され、その中央処理装置にアナログ−ディジ
タル（以下Ａ／Ｄという）変換回路を介して流量検出装
置が接続されている。このＡ／Ｄ変換回路においては電
子制御装置の電源電圧に応じて比較基準電圧即ち基準電
圧が設定されるように構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の電子制御装置において電源としては定電圧電源が
用いられているが、これの微小変動に追従してＡ／Ｄ変
換回路の基準電圧も変動する。

これに対し、流量検出装置の出力特性は上記ブリッジ回
路に印加される電圧、例えばバッテリ電圧の変動に影響
されない。従って、Ａ／Ｄ変換回路の基準電圧が変動す
ると、電子制御装置にてディジタル処理される流量検出
装置の検出出力に誤差が生ずることになる。

この関係を具体例で説明すると、例えば流量検出装置の
出力範囲内のＡ／Ｄ変換回路の基準電圧範囲を０乃至５
■とし、これを８ビツトで分解するものとする。そして
、この範囲内のＡ／Ｄ変換回路の基準電圧の変動が＋５
％と仮定する。

先ず、ブリッジ回路の出力電圧が下記第１表のとおりで
あフたとし、これに基きＯ乃至５Ｖを８ビツトで分解し
てＡ／Ｄ変換すると第２表の値となる。電子制御装置に
おいてはこのＡ／Ｄ変換値を吸入空気の流量に対応させ
ている。

第１表 次に、Ａ／Ｄ変換回路における基準電圧が＋５％ずれた
場合には０乃至５．２５Ｖを８ビツトでＡ／Ｄ変換する
ことになり、Ａ／Ｄ変換値は第３表のようになる。この
とき、電子制御装置におけるＡ／Ｄ変換値と吸入空気流
量との対応は上述のＯ乃至５ＶのＡ／Ｄ変換値で設定さ
れているため、第３表下段に示したような誤差が生ずる
。また、Ａ／Ｄ変換回路における基準電圧が一５％ずれ
てＯ乃至４．７５Ｖを８ビツトでＡ／Ｄ変換した場合に
は、第４表に示したようになる。

第３表 第４表 このように、流量検出装置のブリッジ回路出力がＡ／Ｄ
変換回路を介して電子制御装置内に入力されて処理され
る場合には、Ａ／Ｄ変換回路の基準電圧の＋５％の変動
により約±２０乃至５０％という大きな誤差が生ずるこ
ととなり、特に低流量域での誤差の絶対値及び真価に対
する割合が何れも大となっている そこで、本発明は吸入空気量検出装置を電子制御装置に
接続する場合において、電子制御装置の電源電圧の変動
、ひいてはＡ／Ｄ変換回路の基準電圧の変動に拘らず、
誤差を最小限に抑えて吸入空気量をディジタル処理でき
るようにすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は測定対象が変化す
る流速検出抵抗体及び前記吸入空気の温度に応じて抵抗
値が変化する吸気温度検出抵抗体を含むブリッジ回路と
、該ブリッジ回路の不平衡電位差を出力すると共に該出
力に応じて当該ブリッジ回路の平衡条件を維持するよう
に前記流速検出抵抗体を加熱制御する検出回路を備え、
該検出回路の出力をディジタル変換するアナログ−ディ
ジタル変換回路を有し前記検出回路の出力に応じたディ
ジタル信号を出力する電子制御装置に接続して成る吸入
空気量検出装置において、前記検出回路と前記アナログ
−ディジタル変換回路との間に、前記検出回路の出力を
前記アナログ−ディジタル変換回路の基準電圧に応じて
補正する補正回路を介装したものである。

上記補正回路は、前記Ａ／Ｄ変換回路の基準電圧が前記
電子制御装置の電源電圧であるときには、前記検出回路
の出力を前記電子制御装置の電源電圧に応じて補正する
回路を含む。

上記補正回路として、前記Ａ／Ｄ変換回路の基準電圧と
前記検出回路の出力電圧の積を演算し、該出力電圧を前
記基準電圧に応じて変化させる掛算回路とすることが好
ましい。

また、上記補正回路を前記検出回路の出力に対しＡ／Ｄ
変換回路の基準電圧の変化に応じてオフセット電圧を変
化させる回路としてもよい。

［作用］ 上記の構成になる吸入空気量検出装置においては、常時
は流速検出抵抗体が吸気温度に比し所定温度高い温度に
加熱された状態でブリッジ回路の平衡条件が成立してい
る。吸入空気の導入に伴ない、流速検出抵抗体の熱量が
吸入空気に奪われ温度が低下すると、その抵抗値が減少
する。このためブリッジ回路が不平衡となり、その出力
電位差が検出回路にて検出されると共に該出力に応じて
流速検出抵抗体がブリッジ回路の平衡条件を維持するよ
うに加熱制御される。

同時に、上記検出回路の出力は補正回路においてＡ／Ｄ
変換回路の基準電圧に応じて補正される。即ち、例えば
検出出力と基準電圧の積が演算されＡ／Ｄ変換回路の基
準電圧に応じて変化した出力となる。而して、電子制御
装置においては検出回路の出力がＡ／Ｄ変換回路を介し
て入力し吸入空気量がディジタル処理される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る吸入空気量検出装置の
ブロック図を示すもので、第２図は自己発熱型流速検出
抵抗体Ｒ３を備えた流速検出素子１１と吸気温度検出抵
抗体ＲＴを備えた吸気温度検出素子１２が内燃機関の吸
気筒３０に取着された状態を示し、第１図のブロック図
を構成する電気回路を含む検出装置１０に流速検出抵抗
体Ｒ３及び吸気温度検出抵抗体ＲＴが接続されている。

而して、これら検出装置１０、流速検出素子１１及び吸
気温度検出素子１２等により吸入空気量検出装置が構成
されている。尚、第２図中、白抜矢印は吸入空気の流れ
方向を示す。

先ず第２図の構成を説明すると、流速検出素子１１は平
板状の基材の端部の板面部に薄膜状の感熱抵抗体から成
る流速検出抵抗体ＲＳが付着されている。具体的には、
セラミックやシリコン等で平板状に形成された基材に二
酸化硅素等の絶縁膜が形成され、蒸着、焼成等により白
金等の感熱抵抗体の薄膜が形成される。同様の方法で金
等のポンディングパッドが基材に形成され、感熱抵抗体
の端部と電気的に接続される。吸気温度検出素子１２も
、流速検出素子１１と同様に、基材に感熱抵抗体から成
る吸気温度検出抵抗体ＲＴ及びポンディングパッドが付
着、形成されている。

これら流速検出素子１１及び吸気温度検出素子１２は何
れもセンサホルダ１３に支承され、その板面部が吸気の
流れに平行になるように配置されて吸気筒３０に固着さ
れる。即ち、流速検出抵抗体Ｒ３及び吸気温度検出抵抗
体ＲＴは何れも吸気の流れに平行な平面上に配設されて
いる。そして、流速検出抵抗体ＲＳ及び吸気温度検出抵
抗体ＲＴは夫々ポンディングパッドに電気的に接続され
た一対のリード線を介して、検出装置１０に接続されて
いる。

尚、流速検出抵抗体Ｒ３及び吸気温度検出抵抗体ＲＴは
何れも温度に対する抵抗値変化即ち温度係数が大ぎく且
つ直線性を示すものであるが、流速検出抵抗体Ｒ５の抵
抗値Ｒ５と吸気温度検出抵抗体ＲＴの抵抗値Ｒ７がＲｓ
　＜　＜　Ｒ’ｒとなるように設定されている。

そして、検出装置１０は第１図に示したように構成され
ている。即ち、検出装置１０は流速検出抵抗体Ｒ５及び
吸気温度検出抵抗体ＲＴを含み固定抵抗と共にブリッジ
を形成するブリッジ回路１と、このブリッジ回路１の不
平衡電位差を出力すると共に、この出力に応じて平衡条
件を維持するように流速検出抵抗体Ｒ３を加熱制御する
検出回路２と、この検出回路２の出力を定電圧電源ｖｅ
ｃの電圧に応じて補正する補正回路３とから成る。

そして、検出装置１０は電子制御装置２０に接続され、
補正回路３で補正された検出出力がＡ／Ｄ変換回路４を
介して中央処理装置５に入力される。

電子制御装置２０は内燃機関の各種制御を集中して行な
うもので周知の構成である。即ち、図示しない各種セン
サと接続されたＡ／Ｄ変換回路４及び図示しない人力イ
ンターフェース回路を介して各種信号が中央処理装置５
に人力される。中央処理装置５においてはメモリ６の記
憶内容に基づき、且つメモリ６にて各種データが一時的
に記憶され乍ら燃料噴射時間等が演算される。そして、
演算結果がインターフェース７を介して出力されて出力
値に応じてアクチュエータ８が作動し、このアクチュエ
ータ８により図示しない燃料噴射弁等が駆動される。こ
のような電子制御装置２０は定電圧電源Ｖ　ｃｃに接続
されており、Ａ／Ｄ変換回路４における基準電圧は定電
圧電源ｖｅｅの電圧に応じて設定されるように構成され
ている。従っ、て、前述の補正回路３においては検出回
路２の出力が実質的にＡ／Ｄ変換回路４の基準電圧に応
じて補正されるのと同様の関係で補正されることとなる
。

第３図は第１図のブロック図の検出装置１０の具体的回
路を示し、流速検出抵抗体Ｒ５は固定抵抗Ｒ１を介して
接地され（ＧＮＤ）、吸気温度検出抵抗体ＲＴは固定抵
抗Ｒ２を介して接地され（ＧＮＤ）、これらによりブリ
ッジ回路１が形成されている。

流速検出抵抗体Ｒ５と固定抵抗Ｒ１の接続点は検出回路
２のオペアンプＯＰＩの非反転入力端子に接続され、吸
気温度検出抵抗体ＲＴと固定抵抗Ｒ２の接続点は反転入
力端子に接続されており、オペアンプＯＰＩの出力側は
電源電流を制御するトランジスタＴｒのベースに接続さ
れている。

トランジスタＴｒのコレクタ側はバッテリ電源Ｖ、に接
続され、エミッタ側は吸気温度検出抵抗体ＲＴ及び流速
検出抵抗体Ｒ３即ちブリッジ回路の入力側に接続されて
いる。

流速検出抵抗体Ｒ３は前述のように吸気温度検出抵抗体
ＲＴより抵抗値が小さく設定されているため電源ＶＢか
ら電流が供給されると大電流が流れて発熱する。従って
、流速検出抵抗体Ｒ３と吸気温度検出抵抗体ＲＴが同じ
雰囲気温度下に置かれても流速検出抵抗体Ｒ３は一定の
温度だけ高い温度を示すことになるので、固定抵抗Ｒ１
，Ｒ２の値は流速検出抵抗体Ｒ５が吸気温度より所定温
度差△Ｔｏだけ高い値を示すときにブリッジ回路の平衡
条件が成立するように設定される。

流速検出抵抗体Ｒ３と固定抵抗Ｒ１の接続点はオペアン
プＯＰＩの非反転入力端子に接続されると共に、補正回
路３の掛算回路３ａに接続され検出回路２の出力が供給
される。

補正回路３は定電圧電源ｖｃｅの電圧を抵抗分割する抵
抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続点に入力端子が接続された掛算
回路３ａから成り、定電圧電源■ｃｅの電圧が抵抗Ｒ３
＆び抵抗Ｒ４により例えば５分の１に分割され掛算回路
３ａに入力され、これと上記検出回路２の出力との積が
演算されて出力端子から出力信号■うが出力される。

以上の構成になる本発明の一実施例の作用を説明する。

先ず第２図において、吸気筒３ｏに吸入空気が導入され
ないときには、流速検出抵抗体Ｒ３は吸気温度検出抵抗
体ＲＴで検出される吸気温度に比し所定温度差△Ｔｏ高
い温度となっておリ、この状態でブリッジ回路１の平衡
条件が成立している。

そして吸気筒３０に吸入空気が導入されると、吸入空気
によって熱量が奪われるため流速検出抵抗体Ｒ３の所定
温度差へＴｏを保てなくなる。

従って、所定温度差△Ｔｏを保つためには流速検出抵抗
体Ｒ３に更に電流が供給されねばならず、この必要供給
電流は吸入空気の流速と所定の関係にあり、流速が大と
なると必要供給電流も大となる。換言すれば所定温度差
ΔＴ０を保つための必要供給電流が大となると流速が大
であり、従って流量が大ということになる。

流速検出抵抗体ＲＳが所定温度差へＴｏより小となると
、その抵抗値が小さくなり第３図のブリッジ回路１の平
衡条件がくずれ、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子側
が高電位になるため出力側が高レベルとなりトランジス
タＴｒが駆動され、ブリッジ回路１に対し電源■８から
電流が供給される。すると、流速検出抵抗体ＲＳの発熱
量が増加し、所定温度差△Ｔｏに至ったところでブリッ
ジ回路１の平衡条件が成立する。而して、この間に流速
検出抵抗体Ｒ３に供給される電流に対応した電圧信号と
してとり出される検出回路２の出力が吸入空気の流速、
従フて吸入空気量を示すこととなる。

そして、検出回路２の出力が掛算回路３ａに入力され、
定電圧電源■。。の電圧が抵抗Ｒ３、Ｒ４により分割さ
れた５分の１の値との積が演算される。これにより、定
電圧電源Ｖ　ｃｅの電圧の変動（５Ｖ±５％）に起因す
る誤差が極小となる出力信号Ｖ、Ｉが第１図のＡ／Ｄ変
換回路４に出力される。即ち、Ａ／Ｄ変換回路４におい
てＡ／Ｄ変換されたとき定電圧電源Ｖｃｅの電圧変動に
よる誤差が最小限に抑えられ検出吸入空気量に的確に対
応したディジタル信号が中央処理装置５に伝達される。

第４図は本発明の吸入空気量検出装置の他の実施例に係
り、第３図の実施例に比し、掛算回路３ａを用いること
なく補正回路３を減算部３ｂ及び加算部３ｃにて構成し
たものである。その余の構成は第３図の実施例と同一で
あるので同一符号を付して説明は省略する。

第４図において、検出回路２の出力端となる流速検出抵
抗体ＲＳと抵抗Ｒ１の接続点はバッファとして機能する
オペアンプＯＰ２及び抵抗Ｒ５を介して減算部３ｂのオ
ペアンプＯＰ３の非反転入力端子に接続される。この非
反転入力端子と抵抗Ｒ５との接続点は抵抗Ｒ６を介して
接地（ＧＮＤ）されている。一方、バッテリ電源ＶＢの
給電　。

回路に対しツェナーダイオードＺＤ１を設けると共にこ
れと並列に抵抗Ｒ７，Ｒ８を接続し、抵抗Ｒ７，Ｒ８の
接続点を抵抗Ｒ９を介してオペアンプＯＰ３の反転入力
端子に接続する。尚、反転入力端子に接続される抵抗Ｒ
ＩＯは帰還抵抗である。而して、ツェナーダイオードＺ
ＤＩによる定電圧が抵抗Ｒ７，Ｒ８によって分割され、
この値がオペアンプＯＰ３の非反転入力端子に入力され
、検出回路２の検出出力電圧から減算される。

オペアンプＯＰ３の出力は抵抗ａｌｌを介して加算部３
ｃのオペアンプＯＰ４に接続される。

一方、定電圧電源Ｖｃｃの出力電圧が抵抗Ｒ１２゜Ｒ１
３で分割され、その接続点が抵抗Ｒ１４を介して抵抗Ｒ
１１とオペアンプ４との接続点に接続されている。オペ
アンプ４の反転入力端子は抵抗１６を介して接地（ＧＮ
Ｄ）されると共に、帰還抵抗Ｒ１７が接続されている。

而して、加算部３Ｃにおいて抵抗Ｒ１２，Ｒ１３でオフ
セット電圧が設定され、このオフセット電圧が減算部３
ｂで減算された検出回路２の出力に加算される。

以上の構成になる実施例において、例えば定電圧電源Ｖ
　ｃｃを５Ｖ±５％とし、オフセット電圧を定電圧電源
ｖｅｃの電圧の２分の１とする。そして、減算部３ｂの
オペアンプＯＰ３の出力端の電圧、即ちオフセット電圧
を加算する前の電圧が下記第５表のとおりであったとす
る。

これに、加算部３ｃにおいて定電圧電源Ｖ　ｃｅ定電圧
２分の１のオフセット電圧を加算すると、出力ＶＭ及び
そのＡ／Ｄ変換値は下記第６表乃至第８表のようになる
。尚、第６表は定電圧電源ｖｃｅが５Ｖのときに８ビツ
トでＡ／Ｄ変換したときの値を示し、第７表は定電圧電
源Ｖｃｅ電圧が５．２５ＶとなりＯ乃至５．２５Ｖを８
ビツトでＡ／Ｄ変換した場合、そして第８表は定電圧電
源ｖｃｅ電圧が４．７５Ｖとなって０乃至４．７５Ｖを
８ビツトでＡ／Ｄ変換した場合に生じ得る誤差を示した
ものである。

第８表 これらの表に明らかなように、誤差は小さく抑えられて
おり、特に低流量域での効果が著しい。

尚、以上の実施例においては流速検出素子に関し感熱抵
抗体自体が発熱する所謂自己発熱型としたが加熱抵抗体
を並設した所謂間接加熱型の流速検出素子を用いること
としてもよい。

［発明の効果］ 本発明は上記のように構成したので以下の効果を奏する
。

即ち、本発明によればブリッジ回路に接続した検出回路
に対し補正回路を接続することにより、検出回路の出力
がアナログ−ディジタル変換回路における基ｊＪ定電圧
変動に拘らずディジタル出力の誤差が最小限に抑えられ
、電子制御装置において吸入空気量に正確に対応した処
理を行なうことができる。

しかも、検出素子側の調整は一切必要とせず、既存の流
量検出装置に対しても外部回路を付加するという簡単な
方法でアナログ−ディジタル変換時の誤差を抑えること
ができる。

尚、補正回路は掛算回路あるいは加減算回路により簡単
に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸入空気量検出装置の一実施例のブロ
ック図、 第２図は、上記実施例の吸入空気量検出装置における流
速検出素子及び吸気温度検出素子の取付状態を示す断面
図、 第３図は、第１図の実施例の具体的電気回路図、第４図
は、本発明の吸入空気量検出装置の他の実施例の電気回
路図である。 １・・−ブリッジ回路、２・・・検出回路。 ３・・・補正回路、４・・・Ａ／Ｄ変換回路。 ５・・・中央処理装置、６・・・メモリ。 ７・・・インターフェース、８・・・アクチュエータ。 １０・・・検出装置。 １１・・・流速検出素子、１２・・・吸気温度検出素子
。 ２０・・・電子制御装置、３０・・・吸気筒。 ＲＳ・・・流速検出抵抗体。 ＲＴ・・・吸気温度検出抵抗体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象の吸入空気の流速による温度変化に応じ
   て抵抗値が変化する流速検出抵抗体及び前記吸入空気の
   温度に応じて抵抗値が変化する吸気温度検出抵抗体を含
   むブリッジ回路と、該ブリッジ回路の不平衡電位差を出
   力すると共に該出力に応じて当該ブリッジ回路の平衡条
   件を維持するように前記流速検出抵抗体を加熱制御する
   検出回路を備え、該検出回路の出力をディジタル変換す
   るアナログ−ディジタル変換回路を有し前記検出回路の
   出力に応じたディジタル信号を出力する電子制御装置に
   接続して成る吸入空気量検出装置において、前記検出回
   路と前記アナログ−ディジタル変換回路との間に、前記
   検出回路の出力を前記アナログ−ディジタル変換回路の
   基準電圧に応じて補正する補正回路を介装したことを特
   徴とする吸入空気量検出装置。