JPH0694495A - 空気流量計及び空気流量検出方法 - Google Patents

空気流量計及び空気流量検出方法

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JPH0694495A
JPH0694495A JP4247554A JP24755492A JPH0694495A JP H0694495 A JPH0694495 A JP H0694495A JP 4247554 A JP4247554 A JP 4247554A JP 24755492 A JP24755492 A JP 24755492A JP H0694495 A JPH0694495 A JP H0694495A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】広い使用温度範囲でも高精度な空気流量計を提
供する。 【構成】吸入空気量を検出するための発熱抵抗体の加熱
温度を吸入空気温度あるいは発熱抵抗体を流れる電流に
基づいて設定する。 【効果】発熱抵抗体の加熱温度を常に最適に保つことが
できるので広い使用温度範囲での流量測定が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気流量計に係り、特
に自動車のエンジン制御に供する熱式空気流量計に関す
る。
【0002】
【従来の技術】自動車エンジンにおいては、その排出さ
れる有害排気ガスの低下、燃費の向上が、自然環境の保
護,省資源化から急務の課題であり、そのためには、エ
ンジンへの燃料供給と点火タイミングの高制御化が最重
要で、エンジンに吸入される空気流量情報が要となって
いる。
【0003】これに対応するため質量空気流量を直接検
出できる熱式空気流量計の需要が拡大されている。一
方、自動車においては、その使用環境、特に温度範囲が
広く(−40〜120℃)、その条件下での高精度空気
流量検出を実現する必要がある。
【0004】熱式空気流量計の検出精度を広い温度範囲
に渡って維持するためには、高度な温度補正が必須であ
る。この例としては、特開平1−274016 号に記載の様に
マイクロコンピュータを用い、発熱抵抗体の加熱温度を
制御するものがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、空気
流量計の出力がパルス形であるため、従来の電圧出力を
用いたシステムでは、システムのハードウェアを変更す
る必要があった。
【0006】また、加熱温度を空気温度に対して間欠的
に加熱している制御をしていたため、広い温度範囲にわ
たって高精度に空気流量を検出することは困難であっ
た。
【0007】本発明の目的は、広い温度範囲にわたって
空気流量を検出することができる空気流量計及び空気流
量検出方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は吸入空気量を
検出するための発熱抵抗体と、吸入空気の温度を測定す
るための感温抵抗体とを備え、前記発熱抵抗体を所定温
度に加熱するのに要する電流から空気流量を検出する空
気流量計において、前記感温抵抗体によって検出された
吸入空気温度、あるいは、前記発熱抵抗体の加熱電流に
基づいて、前記所定温度を設定することによって達成さ
れる。
【0009】また、吸入空気量を検出するための発熱抵
抗体と、吸入空気の温度を測定するための感温抵抗体
と、前記発熱抵抗体を加熱する制御手段を備えた空気流
量計において、前記制御手段は前記発熱抵抗体の加熱温
度が記憶されている記憶手段を設けることによって達成
される。
【0010】さらに、空気流中に配置される発熱抵抗体
を加熱する加熱電流を測定することによって空気流量を
検出する空気流量検出方法において、検出する空気の温
度を測定し、その検出された空気の温度に基づいて前記
発熱抵抗体の加熱温度を決定し、その加熱温度に加熱し
た加熱電流値から空気流量を検出することによって達成
される。
【0011】
【作用】発熱抵抗体からの放熱は、発熱抵抗体自体の支
持体への熱伝導と空気への熱伝達とがある。熱伝導及び
熱伝達は各々空気温度により変化し、熱伝達に至っては
空気流速(流量)により単位温度の割合が異なる。この
熱伝達の温度変化は空気温度による補償により、又熱伝
達の変化は空気流量による温度補償により行っているの
で空気温度の変化による検出精度の低下を防ぐことがで
きる。また、空気流量による補償は補償不感帯の設置に
より、温度補償による誤動作の防止が可能となる。
【0012】
【実施例】本発明の実施例を図によって説明する。
【0013】図1は、本発明のブロック図、図2は、主
要部の具体的回路図である。図1,図2により基本構成
と基本動作を説明する。
【0014】図1において、1は発熱抵抗体、2は発熱
抵抗体の加熱電流Ihを検出する基準抵抗、3は被検出
空気温度を検出する空気温度検出抵抗である。4は前述
の加熱電流Ih、および発熱抵抗体1の端子電圧Vh、
そして空気温度検出抵抗3の出力を入力するインターフ
ェース回路で、これらの情報(信号)をマイクロプロセッ
サ5に出力する。6は空気温度、および、空気流量信号
であるIhに対応した最適加熱温度を記憶したROMで
ある。7はディジタル信号をアナログ信号に変換するD
/A変換回路部である。更に詳しくは図2の様に空気温
度検出抵抗には、定電流Icが、インターフェース回路
より供給されており、この空気温度検出抵抗3の両端の
電圧を空気温度信号Taとして、マイクロプロセッサ5
へ伝送すると共に外部へも出力する。さらにD/A変換
回路部7には、D/A変換器71と、増幅トランジスタ
72が設けてある。
【0015】基本動作を説明する。まずマイクロプロセ
ッサ5にて、空気温度検出抵抗3の出力と、発熱抵抗体
1の加熱電流Ih(実際には空気流量出力信号V0 )を
読み込む。次にこれらの値から、ROM6に記憶されて
いる発熱抵抗体1の加熱温度Thtを読み出すと同時
に、インターフェース4を介して読みこんだ発熱抵抗体
1の端子電圧Vhと加熱電流Ih(V0 )とから発熱抵
抗体の加熱温度を算出する。それぞれの算出式を
(1),(2)に示す。
【0016】
【数1】
【0017】V0 :加熱電流Ihの基準抵抗端子電圧 R1:基準抵抗2の抵抗値
【0018】
【数2】
【0019】(Th−Ta):発熱抵抗体の加熱温度 R0 :発熱抵抗体の基準温度(例えば0℃)における抵
抗値 α:発熱抵抗体の温度係数 (2)式の(Th−Ta)が、前述のROM6から読み
出した値Thより低い場合はD/A71を介して、トラ
ンジスタ72を駆動し発熱抵抗体の電流Ihを増大す
る。(Th−Ta)がThtより高い場合は、逆に加熱
電流Ihを減少させる。この様な動作をくり返し、発熱
抵抗体1の加熱温度をThtに保つ。この状態で空気流
量Qを変化させると、加熱電流Ihは空気流量に対応し
て変化する。即ち空気流量信号V0 を得ることが出来
る。ここで、発熱抵抗体1は必ず熱時定数を有するた
め、トランジスタ72のベース電流IB を急激(ステッ
プ状)に変化させると、オーバシュート動作を起こし、
最悪時は発振動作を起こす。本実施例では、その防止と
して図3に示すように時間tの関数としてトランジスタ
72のベース電流を応答させるようにしている。具体的
には、トランジスタ72のベース回路にフィルターを設
けてあるが、マイクロプロセッサ5から、D/A変換回
路71のデータ転送に応答遅れを持たせても良い。
【0020】次に本発明の温度補償について図4〜図7
を用いて説明する。図4,図5は発熱抵抗体1、および
空気温度検出抵抗3の構造を示したものである。まず、
図4において、10は、被検出空気が流れる空気通路で
ある。11は基板で薄板のセラミック、又はガラス板で
ある。この表面に発熱抵抗体1,空気温度検出抵抗3
を、印刷による厚膜、又は、蒸着等による薄膜で形成し
てある。材料は白金等、温度係数αの大きな材料であ
る。図4の実施例では、発熱抵抗体1と空気温度検出抵
抗3とを共用の基板11に形成し、この間に切り欠きを
設け熱干渉を防止している。基板11は、熱伝導の低い
材料(例えばガラス)で製造された基板12に、外部へ
の端子14,15をモールドしたステー13と共に接着
剤17にて固着されている。ステー13は、前述の空気
通路11に固定されている。16は細線ワイヤ(例えば
アルミニウム)で、端子14,15と発熱抵抗体1,空
気検出抵抗3と電気的に接続している。端子14,15
は図2で示したインターフェース回路4へ接続される。
【0021】図5は、図4と別な発熱抵抗体、空気温度
検出抵抗の実施例を示したものである。この例では、発
熱抵抗体1は、セラミックボビン(又はガラスボビン)1
01にリード103を接着剤102により固定しボビン
101の表面に、白金ワイヤ104を巻いた後、保護コ
ーティング105を施したものである。空気温度検出抵
抗3は、ボビンの表面に、白金を全面蒸着した後、スパ
イラルトリミングを行い白金抵抗108を形成したもの
で、両端からはリード107で電気接続を取り出してい
る。109は保護コーティングである。発熱抵抗体1,
空気温度検出抵抗3、共に空気通路10内に絶縁体16
0を介して設置される。リード103,107はインタ
ーフェース回路4と接続されている。
【0022】図4,図5に示した発熱抵抗体1の加熱電
力と発熱抵抗体から、外部へ伝達される熱量の関係は、
ほぼ(3)式のキングで示される。
【0023】
【数3】
【0024】A,B:発熱抵抗体の定数 従って空気流量計の出力V0 は(4),(5)式で示され
る。
【0025】
【数4】
【0026】
【数5】
【0027】(5)式において、空気温度Taが変わる
と、加熱温度(Th−Ta)を一定に制御しても、Rh
の温度変化と、発熱抵抗体1の定数、A,Bの独立した
温度変化により、空気流量信号V0 が変化する。これら
を図示したものが図6である。図6において、空気流量
Qと電流Ihは、(3)式により、(1)の曲線で表わ
される。V0 の温度による変化は室温(25℃)、(2)
を基準にして(3)のように変化する。即ち、空気20
℃における、発熱抵抗体1の定数Aの分と、単位空気流
量における感度定数Bの温度変化によって傾斜をもった
変化となる。これを補償には、定数Aについては、空気
温度Taにより、又定数Bについては、空気流量、即ち
加熱電流により最適に加熱温度を制御すればよい。本実
施例では、空気温度Ta、および加熱電流Ihをゾーン
に分け、それぞれのゾーンにおける最適加熱温度値を図
1,図2のROMに記憶してある。ゾーンの例としては
温度は10℃毎に、又、加熱電流Iは図6のように4ゾ
ーンに分割してある。従ってそれぞれのゾーンにおい
て、最適加熱温度に補正されると、(4)に示す特性と
なる。但し、加熱電流ゾーンの切り換え部にはΔIhの
温度補償不感帯ゾーンが設定してある。これは、補償前
と補償後の誤判定を防止するためのものである。この一
連の発熱抵抗1の加熱温度制御フローチャートを図7に
示す。ここでΔTh0 とは室温付近における基準加熱温
度である。
【0028】図8は本発明の空気流量計を自動車エンジ
ン制御装置に応用した例を示したものである。10は、
エンジンへ吸入される空気が流れる吸気通路である。図
1に示した基準抵抗2は、インターフェース4に一体化
されている。11はマイクロコンピュータを内蔵したコ
ントロールユニット、12はクランク軸の回転数を検出
した回転信号、13はガソリンをエンジンへ噴射するイ
ンジェクタ、14は点火プラグである。コントロールユ
ニット11は、空気流量信号V0 と、回転信号12とか
ら算出した最適燃料噴射量をインジェクタへ伝達し、イ
ンジェクタはそれに従いガソリンを供給するものであ
る。同時に、空気温度信号Taを入力し、前述のガソリ
ンの供給量、および点火タイミングをきめ細かく制御す
るものである。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、広い温度範囲に渡る高
検出精度の空気流量計を提供することができる。又出力
信号は通常使用されている電圧出力を得ることができる
ため、使い勝手が良い効果がある。更に、空気温度の信
号も得ることが出来るため、高精度なエンジン制御装置
を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のブロック図。
【図2】主要部の回路図。
【図3】駆動波形図。
【図4】発熱抵抗体、空気温度検出抵抗の構造図。
【図5】発熱抵抗体、空気温度検出抵抗の別な構造図。
【図6】特性図。
【図7】制御フローチャート。
【図8】エンジン制御装置の構成。
【符号の説明】
1…発熱抵抗体、2…基準抵抗、3…空気温度検出抵
抗、4…インターフェース回路、5…マイクロプロセッ
サ、6…ROM、7…D/A変換回路。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸入空気量を検出するための発熱抵抗体
    と、吸入空気の温度を測定するための感温抵抗体とを備
    え、前記発熱抵抗体を所定温度に加熱するのに要する電
    流から空気流量を検出する空気流量計において、前記感
    温抵抗体によって検出された吸入空気温度に基づいて前
    記所定温度を設定することを特徴とする空気流量計。
  2. 【請求項2】吸入空気量を検出するための発熱抵抗体
    と、吸入空気の温度を測定するための感温抵抗体とを備
    え、前記発熱抵抗体を所定温度に加熱するのに要する電
    流から空気流量を検出する空気流量計において、前記発
    熱抵抗体を流れる電流に基づいて前記所定温度を設定す
    ることを特徴とする空気流量計。
  3. 【請求項3】吸入空気量を検出するための発熱抵抗体
    と、吸入空気の温度を測定するための感温抵抗体とを備
    え、前記発熱抵抗体を所定温度に加熱するのに要する電
    流から空気流量を検出する空気流量計において、前記感
    温抵抗体によって検出された吸入空気温度と前記発熱抵
    抗体に流れる電流とに基づいて前記所定温度を設定する
    ことを特徴とする空気流量計。
  4. 【請求項4】吸入空気量を検出するための発熱抵抗体
    と、吸入空気の温度を測定するための感温抵抗体と、前
    記発熱抵抗体を加熱する制御手段とを備えた空気流量計
    において、前記制御手段は前記発熱抵抗体の加熱温度が
    記憶されている記憶手段を有することを特徴とする空気
    流量計。
  5. 【請求項5】請求項4において、前記記憶手段に記憶さ
    れている加熱温度は前記感温抵抗体によって測定される
    吸入空気温度と前記発熱抵抗体の加熱電流値との少なく
    ともいずれか一方に応じた複数の値が記憶されているこ
    とを特徴とする空気流量計。
  6. 【請求項6】請求項1ないし請求項5記載の空気流量計
    において、前記発熱抵抗体と前記感温抵抗体とを共通の
    基板に配置したことを特徴とする空気流量計。
  7. 【請求項7】請求項1ないし請求項6記載の空気流量計
    において、前記発熱抵抗体の加熱電流を空気流量信号と
    して出力するとともに測定される吸入空気温度信号をも
    出力することを特徴とする空気流量計。
  8. 【請求項8】空気流中に配置される発熱抵抗体を加熱す
    る加熱電流を測定することによって空気流量を検出する
    空気流量検出方法において、検出する空気の温度を測定
    し、その検出された空気の温度に基づいて前記発熱抵抗
    体の加熱温度を決定し、その加熱温度に加熱した加熱電
    流値から空気流量を検出することを特徴とする空気流量
    検出方法。
  9. 【請求項9】請求項8記載の空気流量検出方法におい
    て、前記発熱抵抗体への加熱電流は時間遅れをもって印
    加することを特徴とする空気流量検出方法。
  10. 【請求項10】請求項9記載の空気流量検出方法におい
    て、前記加熱電流の切り換え部においては温度補償不感
    帯ゾーンを設けたことを特徴とする空気流量検出方法。
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