JPH0477857B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 技術分野 本発明は内燃機関の空気量測定装置、特に自動
車用の内燃機関に用いられる空気量測定装置に関
するものである。

ロ 従来技術 近年の自動車用内燃機関では、燃料噴射方式で
あれ、キヤブレター方式であれ電子制御装置を採
用したものが増えている。この制御装置は機関に
供給される燃料の量並びに場合によつては供給さ
れる空気量を、たとえば自動車の実際の速度、現
在の負荷、走行路の状態その他種々のパラメータ
に応じて測定する。内燃機関には燃焼に必要な空
気がその吸気管から吸入される。この吸入空気量
は通常吸気管内で測定されるが、このために簡単
かつ信頼性が高いセンサーとして熱線測定装置が
用いられる。

内燃機関が駆動状態にある場合この熱線に電流
が供給される。また、非駆動状態では所定の温度
に予熱される。機関が運転状態に入り、吸気が開
始されると、吸気管内を通過する空気が吸気管内
に配置された熱線の温度を下げようとする。ただ
し、この温度低下は熱線に流れる電流を一定にし
たときに起るもので、一方では吸気が熱線に当る
ことによつて熱線の抵抗値が低下する。従つて熱
線に流れる電流は増加する。この電流の増加は通
常熱線の温度が空気が停止していたときと同じ温
度になるまで続けられ、これによつて、何れにせ
よ熱線の温度は以前と同じ温度に保持される。

熱線温度を以前と同じ温度に制御するために、
熱線は抵抗ブリツジの一構成素子として電気回路
中に設けられる。熱線と直列に固定抵抗器が配置
される。さらにこの直列回路と並列に２つの抵抗
器が設けられ、これらのうち１つはたとえばサー
ミスタや薄膜抵抗器から成り大気温度を検出、補
償するもので、また他方の抵抗器はブリツジをバ
ランスさせるための可変抵抗器から構成される。
そして上記のように構成されたブリツジの対角線
の電圧が検出される。機関の停止状態ではこの検
出電圧はゼロである。熱線が吸入空気により冷却
されるとブリツジは非平衡状態となる。これによ
りブリツジの対角線の電圧はゼロより偏移する。
増幅器により操作部が駆動され、この操作部はブ
リツジの熱線の抵抗値が減少したことにより電流
を増加させブリツジを再び平衡させてその対角線
の電圧がゼロになるまでブリツジ全体に対する印
加電流を高める。この電流の増加量は吸入空気の
量に対応するものである。

上述した公知の回路では、閉ループ制御の安定
性を得るために電圧を余分に印加してブリツジの
離調が行なわれる。しかし、この離調によつて熱
線の温度は空気量に関係して変化してしまい、上
述した付加電圧が一定の場合には熱線の抵抗は供
給電流に強く影響されることになる。

ハ 目的 本発明は以上の問題点に鑑みて成されたもの
で、簡単安価な構成により、従来と同等の性能を
持つ信頼性の高い内燃機関の空気量測定装置を提
供することを目的とする。

本発明は、この目的を達成するために、流入す
る空気量を導く吸気管内に配置され電流により加
熱される温度依存性の抵抗と、一方の分圧素子の
抵抗値が周囲空気の温度に依存しかつ他の分圧素
子の抵抗値が調節可能な分圧電圧の目標値を発生
する第１の分圧器と、一方の分圧素子が前記温度
依存性の抵抗から、また他の分圧素子が固定抵抗
からなる分圧電圧の実際値を発生する第２の分圧
器と、各分圧器の電流を調節する操作装置とを有
する内燃機関の空気量測定装置において、 前記操作装置が第１の分圧器に設けられた第１
の電源と第２の分圧器に設けられた第２の電源か
ら構成され、 前記各電源がそれぞれ対応する分圧器の一方並
びに他の分圧素子の直列回路と直列に接続されて
おり、 前記第１の電源が第２の分圧器の分圧電圧によ
り、また第２の電源が第１の分圧器の分圧電圧に
より駆動され、 空気量変化により発生する温度依存性の抵抗の
抵抗値変化により前記第１と第２の電源が駆動さ
れて第１と第２の分圧器の分圧電圧が等しくなる
ように各分圧器の電流が調節され、 各分圧電圧が等しくなつたときの第２の分圧器
の固定抵抗１２間の電圧が空気量に対応する信号
として取り出される構成を採用した。

ニ 実施例 以下図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に
説明する。

第１図はブリツジ回路の一般的な構成を示して
いる。このブリツジ回路の一方の辺は不図示の吸
気管内に配置された熱線１１及び固定抵抗器１２
から構成される。この固定抵抗器間の電圧が空気
量に対応する信号として端子１７から取り出され
る。従つて、固定抵抗器１２は測定抵抗として機
能する。また、他方のブリツジの辺は周囲温度に
依存する抵抗値を有する補償抵抗器１３およびブ
リツジを平衡させるための可変抵抗器１４から構
成されている。またブリツジ回路の一方の側は接
地電位に、また他方の側は操作部１５を介して車
載バツテリーの電圧のような電源電圧に接続され
ている。測定抵抗器１２端部の電圧降下は測定電
圧１７として取り出される。温度補償抵抗器１３
と可変抵抗器１４はブリツジの目標値形成回路を
形成する。この目標値は抵抗器１３，１４の接続
点１８を介して取り出される。接続点１７，１８
間の対角線の電圧は増幅器１９に入力され、この
増幅器１９の出力にしたがつて操作部１５が制御
される。

冒頭で述べたように熱線１１が冷却し、その抵
抗値が減少すると、ブリツジは平衡状態を外れ
る。対角線の電圧１７〜１８に応じて増幅器１９
は操作部１９を駆動して電流を増加させる。この
電流増加は対角線の電圧１７〜１８が再びゼロに
なり、ブリツジが再び平衡状態になるまで続けら
れる。この状態では次式が成立する。

R₁₃／R₁₄＝R₁₁／R₁₂ したがつて熱線１１の抵抗値は次のように示さ
れる。

R₁₁＝R₁₃／R₁₄・R₁ ² 熱線１１の加熱電流に対して操作量を与える操
作部１５は同時に目標値を与える側の抵抗器１
３，１４に電流を流す。これによりブリツジは再
び平衡状態となる。

接続点１８と増幅器１９間に電圧U₂₀を付加
し、熱線１１に電流I₁₁を流すと、熱線１１の抵
抗値R₁₁は次の式で与えられる。

R₁₁＝R₁₃／R₁₄・R₁₂＋［１＋R₁₃／R₁₄］・U₂₀／I₁₁ 付加電圧U₂₀が一定の場合には、上式の（１＋
R₁₃／R₁₄）・U₂₀／I₁₁の部分から判るように、熱
線１１の抵抗値R₁₁は供給電流I₁₁に大きく影響さ
れる。

これに対して第２図にその原理を示すように、
本発明の測定装置ではブリツジ回路、分圧器を用
いず、電流ミラー回路の応用に基づく制御原理を
用いている。そのために制御（可能な）電源が用
いられる。

第２図には第１図とほぼ同等の機能を有する抵
抗器が示されており、これらには第１図と同じ参
照符号が付されている。ここでは新たに第１の電
源２１が熱線１１と固定抵抗器１２間に接続され
ており、さらに第２の電源２２が補償抵抗器１３
と可変抵抗器１４間に接続されている。さらに第
２図の回路には第１のコンパレータ２３と第２の
コンパレータ２４が設けられている。第１のコン
パレータ２３の第１の入力端子は補償抵抗器１３
と第２の電源２２の接続点と接続されている。そ
してコンパレータ２３の出力は第１の電源２１の
制御入力端子に導かれている。一方、第２のコン
パレータ２４の第１の入力端子は可変抵抗器１４
と第２の電源２２の接続点に、また第２のコンパ
レータ２４の第２の入力は固定抵抗器１２と第１
の電源２１の接続点に接続されている。また、第
２のコンパレータ２４の出力は第２の電源２２の
制御入力端子と接続されている。

２つのコンパレータ２３，２４は電源２１およ
び２２を制御し、これによつてそれぞれのコンパ
レータ入力電圧差が０になるように制御する。こ
れを式で表すと、 U₁₃＝U₁₁かつU₁₄＝U₁₂ となる。したがつて各電流は I₁₃・R₁₃＝I₁₁・R₁₁かつ I₁₃・R₁₄＝I₁₁・R₁₂ となり、さらに R₁₁／R₁₃＝R₁₂／R₁₄ の関係が得られる。この等式は前記のブリツジ回
路の等式と対応する。要するに電気的には本発明
の電流ミラー回路は公知のブリツジ回路と同等で
あり、両者には互換性がある。

第３図には本発明の原理による空気量測定装置
の他の実施例が示されている。ここでも対応する
構成部材には同一の参照符号を付してある。第１
の電源２１はダーリントン接続のトランジスター
により構成され、第２の電源２２は単一のトラン
ジスターから構成される。コンパレータ２３，２
４としてはオペアンプが使用される。符号２１〜
２３および２２〜２４で示された構成部材は当然
ながら他の同機能の素子や回路を用いることがで
き、これらの素子や回路は単一または共働する他
の素子、回路とともに集積化することができる。

上記の回路に対しては第２図の原理で示したの
と同じ式が成立する。すなわち I₁₃＝R₁₂／R₁₄・I₁₁ となり、これを変形すると、 R₁₁＝R₁₃／R₁₄・R₁₂ が得られる。

この場合、熱線１１を含めた各々４つの抵抗器
１１〜１４の抵抗値を変えることなく本発明の原
理が適用されることがわかる。本発明の制御装置
は従来の回路と全く同様に熱線を一定の抵抗値、
すなわち一定の温度に制御する。

第３図の回路においても、接続点１７とオペア
ンプ２４の入力に電圧U₂₀を付加すると、熱線１
１の抵抗値R₁₁は次のように示される。

R₁₁＝R₁₃／R₁₄・R₁₂＋R₁₃／R₁₄・U₂₀／I₁₁ 上式から熱線の抵抗値R₁₁が供給電流I₁₁に対し
て依存している部分は（R₁₃／R₁₄）・（U₂₀／I₁₁）
の部分のみであることがわかる。本発明の電流ミ
ラー回路の一実施例における測定の場合、熱線抵
抗値の供給電流に対する依存性は従来のブリツジ
回路における依存性の1/3である。

第４図には本発明によるより低い消費電力を実
現する制御回路が示されている。この場合には２
つのトランジスターと公知の４つのブリツジ抵抗
器を必要とするだけである。第４図においても対
応部分には前述の各図と同一符号を付してある。

熱線の抵抗値R₁₁の依存性は次の式で示すこと
ができる。

R₁₁＝R₁₃／R₁₄・R₁₂＋［１＋R₁₃／R₁₄］・U_BE／I₁₁ この簡単な回路はあまり精度を要求されない場
合にのみ用いることができる。しかし（その代
り）より低い消費電力を実現できる。

ホ 効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、少ない構成素子により内燃機関の空気量測定
装置を構成できるとともに、公知の測定回路と同
等の精度を実現できる。

また、本発明における電流ミラー回路では熱線
抵抗値の依存性を小さく押えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のブリツジ回路を用いた空気量測
定装置を示す回路図、第２図は本発明の原理を示
した回路図、第３図は本発明による空気量測定装
置の一実施例を示した回路図、第４図は本発明の
他の実施例を示した回路図である。 １１…熱線、１２…測定抵抗器、１３…補償抵
抗器、１４…可変抵抗器、２１，２２…電源（ト
ランジスタ）、２３，２４…コンパレータ（オペ
アンプ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流入する空気量を導く吸気管内に配置され電
   流により加熱される温度依存性の抵抗１１と、一
   方の分圧素子１３の抵抗値が周囲空気の温度に依
   存しかつ他の分圧素子１４の抵抗値が調節可能な
   分圧電圧の目標値を発生する第１の分圧器１３，
   １４と、一方の分圧素子が前記温度依存性の抵抗
   １１から、また他の分圧素子が固定抵抗１２から
   なる分圧電圧の実際値を発生する第２の分圧器１
   １，１２と、各分圧器の電流を調節する操作装置
   とを有する内燃機関の空気量測定装置において、 前記操作装置が第１の分圧器に設けられた第１
   の電源２２と第２の分圧器に設けられた第２の電
   源２１から構成され、 前記各電源２１，２２がそれぞれ対応する分圧
   器の一方並びに他の分圧素子の直列回路と直列に
   接続されており、 前記第１の電源２２が第２の分圧器の分圧電圧
   により、また第２の電源２１が第１の分圧器の分
   圧電圧により駆動され、 空気量変化により発生する温度依存性の抵抗の
   抵抗値変化により前記第１と第２の電源が駆動さ
   れて第１と第２の分圧器の分圧電圧が等しくなる
   ように各分圧器の電流が調節され、 各分圧電圧が等しくなつたときの第２の分圧器
   の固定抵抗１２間の電圧が空気量に対応する信号
   として取り出されることを特徴とする内燃機関の
   空気量測定装置。 ２ 第１の比較装置２３が設けられ、その第１の
   入力が前記第２の分圧器の温度依存性の抵抗１１
   と固定抵抗１２の接続点と、その第２の入力が第
   １の分圧器の各分圧素子の接続点と、またその出
   力が第２の電源２１の制御入力と接続され、また
   第２の比較装置２４が設けられ、その第１の入力
   が第１の分圧器の調節可能な抵抗１４のアースと
   逆側の端子と、その第２の入力が第２の分圧器の
   固定抵抗１２のアースと逆側の端子と、またその
   出力が第１の電源２２の制御入力と接続されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の内
   燃機関の空気量測定装置。 ３ 前記各電源２１，２２がそれぞれ比較装置２
   ３，２４の出力信号により駆動されることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の内燃機関の
   空気量測定装置。