JPH0535367B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は例えば自動車用内燃機関における吸入
空気流量を検出する熱線式流量計に関する。

＜従来の技術＞ かかる従来の熱線式流量計としては例えば第３
図に示すようなものがある（実願昭57−166161号
参照）。

すなわち、吸気通路中に配設される熱線抵抗１
及び抵抗２，３ａ，３ｂ，４（２は出力抵抗、３
ａは吸入空気温度変化による吸入空気量検出特性
の変動を抑制するための温度補償抵抗、３ｂは第
２の基準抵抗４との間の電位を確保するため第２
の基準抵抗４と同一の雰囲気におかれる第１の基
準抵抗）によりブリツジ回路が構成されている。

そして、ブリツジ回路への供給電流を、ブリツ
ジ回路の非平衡電圧即ちａ点とｂ点との電位差に
応じて変化する差動増幅器５の出力にてパワート
ランジスタ６を制御することにより、制御し、出
力抵抗２の電圧変化に基づいて吸入空気流量を検
出するようにしている。

ここで、出力抵抗２の出力電圧をＡ／Ｄ変換し
てマイクロコンピユータ等の制御装置（図示せ
ず）が読込んで演算処理し吸入空気流量を検出す
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、このような従来の熱線式流量計
においては、出力抵抗２の出力電圧の変化により
吸入空気流量を常に測定するようにしているの
で、吸入空気に脈動が発生するとその脈動に感度
良く追従して出力抵抗２の出力電圧も変化するた
め、吸入空気流量検出に基づいた燃料噴射量等の
制御がハンチングを生じて不安定なものとなり機
関出力が変動して運転性を低下させる結果とな
る。このため、吸入空気流量の検出値を複数回平
均化処理して脈動の影響を除去することも試みら
れているが、この場合、演算スピードの関係上検
出値のサンプリング数を多く採ることが難かしく
十分な効果を挙げることができなかつた。

また、出力抵抗２の出力電圧値により吸入空気
流量を検出するので、その出力電圧をＡ／Ｄ変換
器を介して通常マイクロコンピユータで構成され
る制御装置に入力する必要があつた。また、差動
増幅器５の出力電圧によりパワートランジスタ６
を能動領域で作動させているため、パワートラン
ジスタ６の発熱量が多く電力消費量が大となつて
いた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、吸入空気流の脈動の影響を受ける
ことなく吸入空気流量を検出し、またパワートラ
ンジスタをスイツチング制御する構成として消費
電力を低減できる熱線式流量計を提供することを
目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ このため、本発明は、吸気通路に配設される熱
線抵抗への通電をON、OFF制御するスイツチン
グ手段と、吸気流量検出開始用の信号を機関運転
条件に応じて可変して設定される周期で出力され
る検出開始信号発生手段と、前記熱線抵抗の抵抗
値を検出し該検出値が所定値になつたときに吸気
流量検出終了用の信号を出力する検出終了信号発
生手段と、前記検出開始信号発生手段から吸気流
量検出開始用の信号が入力されたときに前記スイ
ツチング手段をON動作させて熱線抵抗への通電
を開始する一方前記検出終了信号発生手段から吸
気流量検出終了用の信号が入力されたときに前記
スイツチング手段をOFF動作させ熱線抵抗への
通電を停止する通電時間制御手段と、を備えるよ
うにした。

＜作用＞ そして、熱線抵抗への通電時間から流体流量を
検出するようにしたものである。

＜実施例＞ 以下に本発明を図に示す実施例に基づいて説明
する。

図１において、吸気通路中に配設される熱線抵
抗１１と第１基準抵抗１２とが直列接続され、こ
の直列回路に吸入空気温度変化による吸入空気量
検出特性の変動を抑制する温度補償抵抗１３と該
抵抗１３に直列接続され第２基準抵抗１４との間
の電位を確保するため第２基準抵抗１４と同一の
雰囲気におかれる第３基準抵抗１５とからなる基
準電圧設定用回路が並列接続されている。

第２基準抵抗１４と第３基準抵抗１５との間の
電位が検出終了信号発生手段としての比較器１６
の非反転側端子に印加され、比較器１６の反転側
端子には熱線抵抗１１と第１基準抵抗１２との間
の電位が印加されている。比較器１６の出力端子
は第１のインバータ１７を介してＤ型のフリツプ
フロツプ１８のクリア端子に接続されており、フ
リツプフロツプ１８のクロツク端子は第２のイン
バータ１９を介して検出開始信号発生手段として
の発振器２０の出力端子に接続されている。発振
器２０にはクランク角センサ３９から機関回転速
度検出信号が入力され、発振器２０は入力された
機関回転速度に対応して変化する周期の信号をイ
ンバータ１９を介してフリツプフロツプ１８に出
力する。また、フリツプフロツプ１８のＤ端子及
び電源端子には定電圧が印加されており、フリツ
プフロツプ１８の端子は第３のインバータ２１
及び電流制限用抵抗２２を介してエミツタ接地の
第１トランジスタ２３のベース端子に接続されて
いる。

第１トランジスタ２３のコレクタ端子には負荷
抵抗２４を介して定電圧が印加されており、その
コレクタ端子は電流制限用抵抗２５を介してコレ
クタ接地の第２トランジスタ２６のベース端子に
接続されている。第２トランジスタ２６のエミツ
タ端子は一対の分圧抵抗２７ａ，２７ｂを介して
第１の定電圧発生回路２８の出力端子に接続され
ており、この発生回路２８は例えば8Vの定電圧
を出力する。

第１の定電圧発生回路２８の出力端子は電流制
御用抵抗２９を介してスイツチング手段としての
パワートランジスタ３０のコレクタ端子に接続さ
れており、パワートランジスタ３０のエミツタ端
子は前記ブリツジ回路の入力端子に接続されてい
る。パワートランジスタ３０のベース端子は第３
トランジスタ３１のコレクタ端子に接続されてお
り、第３トランジスタ３１のエミツタ端子はパワ
ートランジスタ３０のエミツタ端子に接続されて
いる。第３トランジスタ３１のベース端子は前記
分圧抵抗２７ａ，２７ｂ間に接続されている。ま
た、パワートランジスタ３０のコレクタ端子と第
３トランジスタ３１のベース端子は電圧平滑用の
コンデンサ３２により接続されている。

前記比較器１６の各入力端子には電流制限用抵
抗３３ａ，３３ｂが接続されている。比較器１６
の反転側端子にはダイオード３４及び電流制限用
抵抗３３ｂを介して分圧抵抗３５ａ，３５ｂ間の
電圧が印加されており、パワートランジスタ３０
がOFFされているときに比較器１６の出力を強
制的に“Ｌ”レベルに保持するようになつてい
る。また、例えば5Vの定電圧（Vcc）を各部に
供給する第２定電圧発生回路３６が設けられてい
る。

前記ブリツジ回路の出力端子は図示しないマイ
コンで構成される制御装置の入力端子に接続され
ている。制御装置にはブリツジ回路への通電時間
即ちパワートランジスタ３０のON時間の変化に
対応する吸入空気流量が予め記憶されており、ブ
リツジ回路への実際の通電時間から検出吸入空気
流量を検索するようになつている。

ここで、第１〜第３トランジスタ２３，２６，
３１及びパワートランジスタ３０は飽和領域と遮
断領域との間でON、OFF制御されるように設定
されている。また、フリツプフロツプ１８及び第
１〜第３トランジスタ２３，２６，３１により通
電時間制御手段を構成する。

尚、３７，３８は負荷抵抗である。

次に、かかる装置の作用を第２図に示す各部の
信号波形図を参照しつつ説明する。

発振器２０から出力された所定巾のパルス信号
が第２インバータ１９により反転され第２図ｄに
示す“Ｌ”信号がフリツプフロツプ１８のクロツ
ク端子に入力されると、フリツプフロツプ１８の
Ｑから、“Ｌ”信号が連続して出力される。この
出力信号は第３インバータ２１により反転されて
第１トランジスタ２３のベース端子に入力され
る。これにより、第１トランジスタ２３がONと
なるからそのコレクタ電圧が低下し第２トランジ
スタ２６もONとなる。

したがつて、分圧抵抗２７ａ，２７ｂの間の電
位が低下し第３トランジスタ３１がONとなるか
ら、パワートランジスタ３０がONとなり前記ブ
リツジ回路に定電圧が印加される。この定電圧印
加時直前には熱線抵抗１１は吸入空気流により冷
却されてその抵抗値が減少しているため、電圧印
加直後には熱線抵抗１１と第１基準電圧１２との
間の電位が第２基準抵抗１４と第３基準抵抗１５
との間の電位より高いので比較器１６の出力は
“Ｌ”状態に保持される。

そして、熱線抵抗１１に通電されるにしたがつ
てその熱線抵抗１１の温度が上昇しこれに伴ない
抵抗値も増大する。この抵抗値の増大により熱線
抵抗１１と第１基準抵抗１２との間の電位が徐々
に低下しその電位が非反転端子の電位より低下す
ると比較器１６の出力が第２図ｂに示すように
“Ｈ”となる。この“Ｈ”信号が第１インバータ
１７により反転されてフリツプフロツプ１８のク
リア端子に第２図ｃに示すように“Ｌ”信号が入
力される。

これにより、フリツプフロツプ１８のの出力
が第２図ｅに示すように“Ｈ”となるから、第３
インバータ２１を介して第１トランジスタ２３に
“Ｌ”信号が入力され第１トランジスタ２３が
OFFとなる。このため、第１トランジスタ２３
のコレクタ電圧が“Ｈ”となるから第２トランジ
スタ２６がOFFとなつて第３トランジスタ３１
がOFFとなりパワートランジスタ３０がOFFさ
れる。

したがつて、ブリツジ回路の定電圧供給が停止
され、制御装置はブリツジ回路への通電時間Ｔ
（第２図ａ参照）からこれに対応して予め実験等
により求められた吸収空気流量特性のマツプより
吸入空気流量を検索して読出する。ところで、吸
気通路を流れる吸入空気の流量変化により熱線抵
抗１１の冷却度が相違するため、熱線抵抗１１の
抵抗値が一定となる換言すれば比較器１６の非反
転側端子と反転側端子との電位が略同様になるま
での通電時間Ｔは吸入空気流量の変化に対応して
変化するので通電時間Ｔから吸入空気量流を検出
できるのである。

このようにして発振器２０からのパルスが出力
される毎即ち発振周期をサンプリング周期として
通電時間Ｔから吸入空気流量が検出される。

そして、かかる検出方式において、通電時間Ｔ
は、前記の通電終了時（熱平衡点）から今回の通
電終了時までの間に流れた吸入空気の総量に対応
し、かつこの間隔は吸気脈動を生じた場合多少変
動するが吸入空気が脈動を生じつつ定常的に流れ
るときには大略発振周期に近い値に保たれるた
め、通電時間は発振周期を単位時間とする吸入空
気流量の平均値と良く対応する。

したがつて、脈動の影響を回避した平滑的な吸
入空気流量の検出が行なわれ、これに基づく燃料
噴射量制御等も安定したものとなり、ひいては安
定した機関運転性が得られる。特に発振器２０の
発振周期を大きく設定することができるためマイ
コン等による平均化演算処理に比べて実質的によ
り長いサンプリング期間の平均化処理を行なえる
ことになり、前記脈動に体する効果はより優れ
る。

また、制御装置はブリツジ回路への通電時間か
ら吸入空気流量を検出するので、従来使用されて
いたＡ／Ｄ変換器が不要となる。

また、発振器２０の発振周期を機関回転速度に
対応させて変化させるようにしたので、機関回転
速度によつて異なる吸気脈動の周期に対応させて
発振器２０の発振周期を設定でき、吸気脈動の回
避と応答性とのバランスを図れる。また、機関の
加減速運転を検出する場合には応答性向上のため
発振周期を短くする等の制御を行う構成としても
よい。

さらに、第１〜第３トランジスタ２３，２６，
３１及びパワートランジスタ３０を飽和領域と遮
断領域とでON、OFFさせるので各トランジスタ
における発熱量が少なく消費電力を低減できる。

尚、比較器１６の代わりに増幅器を使用しても
よい。

＜発明の効果＞ 本発明は、以上説明したように、吸入空気量に
より冷却させる熱線抵抗への通電時間から吸入空
気流量を検出するようにしたので、吸入空気流に
脈動が生じてもその脈動を平均化処理した吸入空
気流量検出を行なえる。

また、運転条件に応じて発振周期を変化させる
ようにしたので、吸気脈動の回避と応答性とのバ
ランスを図りつつ吸入空気流量の検出が行なえ
る。

また、熱線抵抗への通電時間から吸入空気流量
を検出するので、従来使用されていたＡ／Ｄ変換
器が不要となる。さらに、通電時間制御手段から
の信号によりスイツチング手段をON、OFF制御
する構成であるから、スイツチング手段としてパ
ワートランジスタを用いた場合にパワートランジ
スタを飽和領域と遮断領域とでON、OFF制御で
きパワートランジスタの消費電力を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２
図は第１図の各部の信号波形図、第３図は従来例
の回路図である。 １１……熱線抵抗、１６……比較器、１７……
フリツプフロツプ、２０……発振器、３９……ク
ランク角センサ、２３……第１トランジスタ、２
６……第２トランジスタ、３０……パワートラン
ジスタ、３１……第３トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の吸気通路に配設された熱線抵抗
   と、該熱線抵抗への通電をON、OFF制御するス
   イツチング手段と、吸気流量検出開始用の信号を
   機関運転条件に応じて可変して設定される周期で
   出力する検出開始信号発生手段と、前記熱線抵抗
   の抵抗値を検出し該検出値が所定値になつたとき
   に吸気流量検出終了用の信号を出力する検出終了
   信号発生手段と、前記検出開始信号発生手段から
   吸気流量検出開始用の信号が入力されたときに前
   記スイツチング手段をON動作させて熱線抵抗へ
   の通電を開始する一方前記検出終了信号発生手段
   から吸気流量検出終了用の信号が入力されたとき
   に前記スイツチング手段をOFF動作させて熱線
   抵抗への通電を停止する通電時間制御手段と、を
   備えたことを特徴とする熱線式流量計。