JPH0674802A - 感熱式流量センサ - Google Patents
感熱式流量センサInfo
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- JPH0674802A JPH0674802A JP4229683A JP22968392A JPH0674802A JP H0674802 A JPH0674802 A JP H0674802A JP 4229683 A JP4229683 A JP 4229683A JP 22968392 A JP22968392 A JP 22968392A JP H0674802 A JPH0674802 A JP H0674802A
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- Japan
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- flow rate
- bridge circuit
- output voltage
- bridge
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 抵抗値が温度依存性を有する発熱体2、測温
体3を気管の吸気通路1内に配設し、発熱体2と直列接
続された基準抵抗R2と測温体3と直列接続された基準
抵抗3からなるブリッジ回路より熱平衡を保つ制御系を
構成し、ブリッジ回路への供給電圧V1に応じた電気信
号と、ブリッジ回路の出力電圧V2に応じた電気信号と
により流量を算出するようにした。 【効果】 簡単な構成、演算処理で流体の熱損失の温度
依存性を補正し得、低コストで信頼度の高い流量測定が
できる感熱式流量センサを得る。
体3を気管の吸気通路1内に配設し、発熱体2と直列接
続された基準抵抗R2と測温体3と直列接続された基準
抵抗3からなるブリッジ回路より熱平衡を保つ制御系を
構成し、ブリッジ回路への供給電圧V1に応じた電気信
号と、ブリッジ回路の出力電圧V2に応じた電気信号と
により流量を算出するようにした。 【効果】 簡単な構成、演算処理で流体の熱損失の温度
依存性を補正し得、低コストで信頼度の高い流量測定が
できる感熱式流量センサを得る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、流体により奪われる
熱量に基づいて流量を測定する感熱式流量センサに係
り、特に内燃機関の吸入空気量を測定する感熱式流量セ
ンサに関するものである。
熱量に基づいて流量を測定する感熱式流量センサに係
り、特に内燃機関の吸入空気量を測定する感熱式流量セ
ンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は、例えば特開昭55−50121
号公報に開示された、従来の感熱式流量センサの動作を
説明する構成図であり、流体通路である機関の吸気通路
1内に、抵抗値が温度依存性を有する発熱体2と、同じ
く抵抗値が温度依存性を有する測温体3とが配設され、
発熱体2に直列に接続された抵抗R2、測温体3に直列
に接続された抵抗R1,R3とともにブリッジ回路が構
成されている。ブリッジ回路の出力電圧である発熱体2
と抵抗R2間の電圧V2及び抵抗R1とR3間の電圧V
3はそれぞれ差動増幅器101に入力され、差動増幅器
101の出力ブリッジ回路への供給電圧としてフィード
バック制御されている。
号公報に開示された、従来の感熱式流量センサの動作を
説明する構成図であり、流体通路である機関の吸気通路
1内に、抵抗値が温度依存性を有する発熱体2と、同じ
く抵抗値が温度依存性を有する測温体3とが配設され、
発熱体2に直列に接続された抵抗R2、測温体3に直列
に接続された抵抗R1,R3とともにブリッジ回路が構
成されている。ブリッジ回路の出力電圧である発熱体2
と抵抗R2間の電圧V2及び抵抗R1とR3間の電圧V
3はそれぞれ差動増幅器101に入力され、差動増幅器
101の出力ブリッジ回路への供給電圧としてフィード
バック制御されている。
【0003】次に、動作について説明する。機関の吸気
通路1内に一定流量の流体が流れている場合には、差動
増幅器101により発熱体2の温度が流体より一定温度
だけ高くなるようにブリッジ回路への供給電圧が制御さ
れて平衡状態になっている。この状態において流体の流
量が増加すると、発熱体2が冷却されてその抵抗値が変
化してブリッジ回路が非平衡になり、差動増幅器101
によりブリッジ回路への供給電圧が高められる。これに
より発熱体2は加熱されて抵抗値がもとの値に戻ること
により、ブリッジ回路の平衡状態が回復される。
通路1内に一定流量の流体が流れている場合には、差動
増幅器101により発熱体2の温度が流体より一定温度
だけ高くなるようにブリッジ回路への供給電圧が制御さ
れて平衡状態になっている。この状態において流体の流
量が増加すると、発熱体2が冷却されてその抵抗値が変
化してブリッジ回路が非平衡になり、差動増幅器101
によりブリッジ回路への供給電圧が高められる。これに
より発熱体2は加熱されて抵抗値がもとの値に戻ること
により、ブリッジ回路の平衡状態が回復される。
【0004】抵抗R2,R3は、それぞれ第1、第2の
基準抵抗としての固定の抵抗であり、測温体3で計測さ
れる流体の温度より高い温度における発熱体2の抵抗値
でブリッジ回路の平衡が保たれるよう定められている。
次に流体の温度が変化すると測温体3の抵抗値が変化
し、ブリッジ回路の平衡を保つために発熱体2は、前状
態とは異なる抵抗値となる温度に制御される。従来例で
は発熱体2と測温体3は共に抵抗温度係数が3.9×1
0-3/℃の白金で構成されている。
基準抵抗としての固定の抵抗であり、測温体3で計測さ
れる流体の温度より高い温度における発熱体2の抵抗値
でブリッジ回路の平衡が保たれるよう定められている。
次に流体の温度が変化すると測温体3の抵抗値が変化
し、ブリッジ回路の平衡を保つために発熱体2は、前状
態とは異なる抵抗値となる温度に制御される。従来例で
は発熱体2と測温体3は共に抵抗温度係数が3.9×1
0-3/℃の白金で構成されている。
【0005】抵抗R1は抵抗温度係数が零の抵抗であ
り、測温体3と直列に接続されることによりこれらの合
成抵抗としての温度係数を小さくし、流体温度が高温に
なるほど増大する発熱体2の強制対流熱損失の温度依存
性を補正することを目的として設置されている。
り、測温体3と直列に接続されることによりこれらの合
成抵抗としての温度係数を小さくし、流体温度が高温に
なるほど増大する発熱体2の強制対流熱損失の温度依存
性を補正することを目的として設置されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の感熱式流量セン
サは以上のように構成されているので、計測対象である
強制対流熱損失以外に放射熱損失と発熱体支持部への熱
伝導損失とが発生する。各々の伝熱係数には異なる温度
依存性があるが、この中でも放射熱損失は発熱体温度の
4乗に比例する大きな温度依存性を有する。各熱損失の
割合は計測流量により異なり、低流量域においては全熱
損失に対する放射熱損失の割合が高流量域に比べ大きく
なるため、例えば流体温度が高い場合、流量に対する出
力誤差の勾配が低流量域において大きく、大流量域に比
べ高いものとなる。従って流体への強制対流熱損失の温
度依存性しか考慮していない従来の感熱式流量センサで
は計測流量の全域に渡る温度特性の補正が十分ではない
という問題点があった。
サは以上のように構成されているので、計測対象である
強制対流熱損失以外に放射熱損失と発熱体支持部への熱
伝導損失とが発生する。各々の伝熱係数には異なる温度
依存性があるが、この中でも放射熱損失は発熱体温度の
4乗に比例する大きな温度依存性を有する。各熱損失の
割合は計測流量により異なり、低流量域においては全熱
損失に対する放射熱損失の割合が高流量域に比べ大きく
なるため、例えば流体温度が高い場合、流量に対する出
力誤差の勾配が低流量域において大きく、大流量域に比
べ高いものとなる。従って流体への強制対流熱損失の温
度依存性しか考慮していない従来の感熱式流量センサで
は計測流量の全域に渡る温度特性の補正が十分ではない
という問題点があった。
【0007】このような問題点を解決するために、感熱
式流量センサの他に、別途吸気温センサをエンジンの吸
気通路内に設けて吸入空気量を補正するという提案がな
されているが、かかる場合は吸気温センサを別途設けな
ければならず、構成が複雑になるとともに、コスト高に
なるという問題点があった。
式流量センサの他に、別途吸気温センサをエンジンの吸
気通路内に設けて吸入空気量を補正するという提案がな
されているが、かかる場合は吸気温センサを別途設けな
ければならず、構成が複雑になるとともに、コスト高に
なるという問題点があった。
【0008】この発明は、上述した問題点を解消するた
めになされたもので、簡単な構成で流量と同時に流体の
温度をも測定でき、もって簡単な構成で温度補正を行う
ことができる低コストで信頼度の高い感熱式流量センサ
を得ることを目的とする。
めになされたもので、簡単な構成で流量と同時に流体の
温度をも測定でき、もって簡単な構成で温度補正を行う
ことができる低コストで信頼度の高い感熱式流量センサ
を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る感熱式流
量センサは、抵抗値が温度依存性を有する発熱体と測温
体を流体通路内に配設し、前記発熱体と直列接続された
第1の基準抵抗と前記測温体と直列接続された第2の基
準抵抗から成るブリッジ回路より所定の熱平衡を保つ制
御系を構成し、前記ブリッジ回路への供給電圧に応じた
電気信号と、前記ブリッジ回路の出力電圧に応じた電気
信号とに基づいて流量を算出するようにしたものであ
る。
量センサは、抵抗値が温度依存性を有する発熱体と測温
体を流体通路内に配設し、前記発熱体と直列接続された
第1の基準抵抗と前記測温体と直列接続された第2の基
準抵抗から成るブリッジ回路より所定の熱平衡を保つ制
御系を構成し、前記ブリッジ回路への供給電圧に応じた
電気信号と、前記ブリッジ回路の出力電圧に応じた電気
信号とに基づいて流量を算出するようにしたものであ
る。
【0010】
【作用】この発明における感熱式流量センサは上述のよ
うに構成したので、感熱式流量センサの出力を受けて燃
料制御を行なう例えば制御用コンピュータ(以下ECU
という)に対し、ブリッジ供給電圧情報及びブリッジ出
力電圧情報を同時に与えることができる。
うに構成したので、感熱式流量センサの出力を受けて燃
料制御を行なう例えば制御用コンピュータ(以下ECU
という)に対し、ブリッジ供給電圧情報及びブリッジ出
力電圧情報を同時に与えることができる。
【0011】そしてECUはブリッジ回路の出力電圧か
ら得られる未温度補正の吸気流量を、ブリッジ回路への
供給電圧及びブリッジ回路からの出力電圧によって簡単
な四則演算で得られる流体の温度で補正することより、
広温度範囲に渡った正味の吸気流量を算出することがで
き、単純な構成で優れた温度特性を有する流量計測シス
テムが構築できる。
ら得られる未温度補正の吸気流量を、ブリッジ回路への
供給電圧及びブリッジ回路からの出力電圧によって簡単
な四則演算で得られる流体の温度で補正することより、
広温度範囲に渡った正味の吸気流量を算出することがで
き、単純な構成で優れた温度特性を有する流量計測シス
テムが構築できる。
【0012】
実施例1.以下、この発明の実施例1を図について説明
する。図1は実施例1を示す構成図であり、1〜3、5
は図3に示したものと同じものを示している。この感熱
式流量センサは、機関の吸気通路1内に発熱体2と測温
体3を互いに熱的に影響せぬよう配設し、第1の基準抵
抗R2および第2の基準抵抗R3をそれぞれ発熱体2、
測温体3に直列に接続してブリッジ回路を構成してい
る。この感熱式流量センサの2つの出力信号源は、その
1つが発熱体2と第1の基準抵抗R2の接続点電圧V
2、他の一つが差動増幅器101の出力電圧V1であ
り、4、5はそれぞれブリッジ供給電圧端子、ブリッジ
出力電圧端子を表している。
する。図1は実施例1を示す構成図であり、1〜3、5
は図3に示したものと同じものを示している。この感熱
式流量センサは、機関の吸気通路1内に発熱体2と測温
体3を互いに熱的に影響せぬよう配設し、第1の基準抵
抗R2および第2の基準抵抗R3をそれぞれ発熱体2、
測温体3に直列に接続してブリッジ回路を構成してい
る。この感熱式流量センサの2つの出力信号源は、その
1つが発熱体2と第1の基準抵抗R2の接続点電圧V
2、他の一つが差動増幅器101の出力電圧V1であ
り、4、5はそれぞれブリッジ供給電圧端子、ブリッジ
出力電圧端子を表している。
【0013】以下に実施例1の動作について説明する。
ブリッジ回路に印加される電圧をV1、差動増幅器10
1に入力されるブリッジ出力のうち、発熱体2側の出力
電圧をV2、測温体3側の出力電圧をV3とする。流量
信号としてV2を利用するのは従来例と同じである。ブ
リッジが熱平衡状態にあるときV2とV3はおよそ等し
く
ブリッジ回路に印加される電圧をV1、差動増幅器10
1に入力されるブリッジ出力のうち、発熱体2側の出力
電圧をV2、測温体3側の出力電圧をV3とする。流量
信号としてV2を利用するのは従来例と同じである。ブ
リッジが熱平衡状態にあるときV2とV3はおよそ等し
く
【0014】 V2=V3 (1)
【0015】となるように制御される。この関係は流量
が変化し熱平衡が一時的に崩れてから、再びその流量に
見合った熱平衡に回復するまでの間は成り立たない。し
かしながら、この回復に要する時間は、これから述べる
吸気温度の、実際の変化速度に比べて十分無視できる時
間である。流体の温度情報を有するのは測温体3の抵抗
値であり、測温体に流れる電流をIkとすると、測温体
の抵抗値Rkは
が変化し熱平衡が一時的に崩れてから、再びその流量に
見合った熱平衡に回復するまでの間は成り立たない。し
かしながら、この回復に要する時間は、これから述べる
吸気温度の、実際の変化速度に比べて十分無視できる時
間である。流体の温度情報を有するのは測温体3の抵抗
値であり、測温体に流れる電流をIkとすると、測温体
の抵抗値Rkは
【0016】 Rk=(V1−V3)/Ik (2)
【0017】で表わされる。一方、Ikは測温体3と直
列に接続された基準抵抗R3より次式で表現できる。
列に接続された基準抵抗R3より次式で表現できる。
【0018】 Ik=V3/R3 (3)
【0019】したがって測温体3の抵抗値Rkは
【0020】 Rk=(V1−V3)・R3/V3 (4)
【0021】となり、ブリッジへの印加電圧V1及び
(1)式のV2=V3なる関係によりブリッジ出力V2
が分かれば測温体3の抵抗値は簡単に求まる。
(1)式のV2=V3なる関係によりブリッジ出力V2
が分かれば測温体3の抵抗値は簡単に求まる。
【0022】ところで測温体3は所定の温度係数をもつ
抵抗体であり、基準温度での抵抗値をRk0,温度係数
をαとすると
抵抗体であり、基準温度での抵抗値をRk0,温度係数
をαとすると
【0023】 Rk=Rk0(1+α・Ta) (5)
【0024】成る性質を持つ。Taは測温体3が吸気通
路に配してあるので、この場合流体の温度を示す。した
がって流体の温度Taは式(1),(3),(4)より
明らかなように
路に配してあるので、この場合流体の温度を示す。した
がって流体の温度Taは式(1),(3),(4)より
明らかなように
【0025】 Ta=1/(α・Rk0)・(V1−V3)R3/V3−1/α =1/(α・Rk0)・(V1−V2)R3/V2−1/α (6)
【0026】となり、ブリッジ回路への印加電圧V1お
よびブリッジ回路の出力電圧V2が分かれば他の係数は
固定値であるため流体の温度は簡単に計算できる。とこ
ろで実施例1で示した感熱式流量センサの出力は図2に
示すように内燃機関の燃料制御用ECU7に入力され、
燃料の燃焼の最適化が計られる。このECUは使命上A
/D変換器8、メモリ9、四則演算手段をなす演算回路
10、及び出力回路11を備え、燃料制御手段12に出
力するよう構成されているため、予め流体の温度に応じ
た補正係数を用意しておくことにより、実施例1による
感熱式流量センサ6の出力電圧信号V1,V2を受け簡
単な演算で正味の流量を知ることができる。
よびブリッジ回路の出力電圧V2が分かれば他の係数は
固定値であるため流体の温度は簡単に計算できる。とこ
ろで実施例1で示した感熱式流量センサの出力は図2に
示すように内燃機関の燃料制御用ECU7に入力され、
燃料の燃焼の最適化が計られる。このECUは使命上A
/D変換器8、メモリ9、四則演算手段をなす演算回路
10、及び出力回路11を備え、燃料制御手段12に出
力するよう構成されているため、予め流体の温度に応じ
た補正係数を用意しておくことにより、実施例1による
感熱式流量センサ6の出力電圧信号V1,V2を受け簡
単な演算で正味の流量を知ることができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、この発明に係わる感熱式
流量センサは、抵抗値が温度依存性を有する発熱体と測
温体を流体通路内に配設し、前記発熱体と直列接続され
た第1の基準抵抗と前記測温体と直列接続された第2の
基準抵抗から成るブリッジ回路より所定の熱平衡を保つ
制御系を構成し、前記ブリッジ回路への供給電圧に応じ
た電気信号と、前記ブリッジ回路の出力電圧に応じた電
気信号とに基づいて流量を算出するようにしたため、簡
単な構成・演算処理で流体の熱損失の温度依存性を補正
し得、低コストで信頼度の高い流量測定ができるという
効果を奏する。
流量センサは、抵抗値が温度依存性を有する発熱体と測
温体を流体通路内に配設し、前記発熱体と直列接続され
た第1の基準抵抗と前記測温体と直列接続された第2の
基準抵抗から成るブリッジ回路より所定の熱平衡を保つ
制御系を構成し、前記ブリッジ回路への供給電圧に応じ
た電気信号と、前記ブリッジ回路の出力電圧に応じた電
気信号とに基づいて流量を算出するようにしたため、簡
単な構成・演算処理で流体の熱損失の温度依存性を補正
し得、低コストで信頼度の高い流量測定ができるという
効果を奏する。
【図1】この発明の実施例1を示す構成図である。
【図2】ECUのブロック図である。
【図3】従来の感熱式流量センサを示す構成図である。
1 気管の吸気通路 2 発熱体 3 測温体 4 ブリッジ供給電圧端子 5 ブリッジ出力電圧端子 6 感熱式流量センサ 7 ECU
Claims (1)
- 【請求項1】 抵抗値が温度依存性を有する発熱体およ
び測温体を流体通路内に設置し、前記発熱体と直列接続
された第1の基準抵抗と、前記測温体と直列接続された
第2の基準抵抗から成るブリッジ回路より所定の熱平衡
を保つ制御系を構成した感熱式流量センサにおいて、 前記ブリッジ回路への供給電圧に応じた電気信号と、前
記ブリッジ回路からの出力電圧に応じた電気信号とに基
づいて流量を算出するようにしたことを特徴とした感熱
式流量センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4229683A JPH0674802A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 感熱式流量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4229683A JPH0674802A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 感熱式流量センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0674802A true JPH0674802A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=16896060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4229683A Pending JPH0674802A (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 感熱式流量センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0674802A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08203832A (ja) * | 1993-12-30 | 1996-08-09 | Tokyo Electron Ltd | 半導体製造装置 |
WO2003029759A1 (fr) | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Yamatake Corporation | Instrument de mesure de debit |
US11262224B2 (en) | 2020-06-19 | 2022-03-01 | Honeywell International Inc. | Flow sensing device |
US12044561B2 (en) | 2020-11-06 | 2024-07-23 | Honeywell International Inc. | Flow sensing device |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP4229683A patent/JPH0674802A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08203832A (ja) * | 1993-12-30 | 1996-08-09 | Tokyo Electron Ltd | 半導体製造装置 |
WO2003029759A1 (fr) | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Yamatake Corporation | Instrument de mesure de debit |
EP1431717A1 (en) * | 2001-09-28 | 2004-06-23 | Yamatake Corporation | Flow rate measuring instrument |
EP1431717A4 (en) * | 2001-09-28 | 2006-10-11 | Yamatake Corp | INSTRUMENT OF FLOW MEASUREMENT |
US11262224B2 (en) | 2020-06-19 | 2022-03-01 | Honeywell International Inc. | Flow sensing device |
US11768093B2 (en) | 2020-06-19 | 2023-09-26 | Honeywell International Inc. | Flow sensing device |
US12044561B2 (en) | 2020-11-06 | 2024-07-23 | Honeywell International Inc. | Flow sensing device |
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