JPH07134051A - 熱式流速検出装置 - Google Patents

熱式流速検出装置

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JPH07134051A
JPH07134051A JP6121157A JP12115794A JPH07134051A JP H07134051 A JPH07134051 A JP H07134051A JP 6121157 A JP6121157 A JP 6121157A JP 12115794 A JP12115794 A JP 12115794A JP H07134051 A JPH07134051 A JP H07134051A
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resistor
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sensitive resistor
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Kaoru Uchiyama
内山  薫
Mitsukuni Tsutsui
光圀 筒井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 感温抵抗体のばらつきがあっても、流速を高
精度に検出できるようにする。 【構成】 Hは流路中に置かれ流速を検出する感温抵抗
体、Pは感温抵抗体Hの電流を検出する検出部抵抗体、
Aは感温抵抗体Hの電流を増幅して外部へ出力する増幅
部、Cは流路を流れる流体の温度を検出する流体温度検
出部である。またFBは、検出部抵抗体Pと流体温度検
出部Cとの出力に基づいて感温抵抗体Hに供給する電流
を制御する駆動回路である。上記の構成において、検出
部抵抗体Pに生ずる電圧により制御され、感温抵抗体H
の熱伝達特性のばらつきを補償するための補正電流を検
出部抵抗体Pに供給する電流回路Iを設ける。これによ
り、感温抵抗体Hのばらつきによって生ずる誤差を吸収
することができ、高精度の流速検出が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱式流速検出装置に係
り、特に自動車エンジンの吸入空気流速を検出するのに
好適な熱式流速検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車エンジンにおいては、排気ガスの
浄化、燃費の向上といった観点から、空燃比、点火時期
の高精度制御が要求され、既にマイクロコンピュータを
用いたエンジン制御装置が導入されている。このシステ
ムでは、吸入空気量、即ち吸入空気流速の検出精度が直
接エンジン性能を決定するため、特に高精度を要求され
る。
【0003】流速検出方法として、流路中に加熱した感
温抵抗体を配置し、該抵抗体と流体の流速に関係した熱
伝達特性から流体の流速を電気信号に変換する熱式流速
検出技術は例えば特公昭49−48893号公報に示さ
れる如く既に公知であり、自動車用吸入空気流速検出器
として応用されている。
【0004】図8にその一般的な原理構成図を示す。図
において、1は直流電源で、トランジスタ2のコレクタ
−エミッタ間をとおして感温抵抗体3、抵抗4を通り電
流を供給する。抵抗5、温度補償用感温抵抗体6および
抵抗7の直列回路はトランジスタ2のエミッタと直流電
源1の陰極の間に接続される。感温抵抗体3と抵抗4お
よび温度補償用感温抵抗体6と抵抗7の接続点はそれぞ
れ増幅器8の正相、逆相入力となり、増幅器8の出力は
トランジスタ2のベースと接続される。感温抵抗体3は
気流中に置かれる。感温抵抗体3、抵抗4,5、温度補
償用感温抵抗体6、抵抗7の抵抗値をそれぞれR3〜R7
であらわす。感温抵抗体3、温度補償用感温抵抗体6は
ともに等しい温度係数αを有すると仮定したとき、 R3=R30(1+αT3) ……(1) R6=R60(1+αT6) ……(2) ただし、T3:感温抵抗体3の温度 T6:温度補償用感温抵抗体6の温度 となる。またこのブリッジ回路の平衡条件は R3・R7=R4・(R5+R6) ……(3) であるから、(1)〜(3)式より次式が求められる。
【0005】
【数1】
【0006】ここで ΔT=T3−T6ところで流体中の
発熱体の発熱量と流体によって運び去られる熱量との間
の収支関係は Q=I23=(C1+C2√(U))ΔT ……(5) ここで C1,C2:定数 U :流速 I :感温抵抗体3に流れる電流 の関係にあることが広く知られている。すなわち発生熱
量は、発熱体と周囲との温度差ΔTが一定状態にあると
き、流速の平方根のI次関係となる。そこで(4)式に
おいてT6の係数をゼロとすると、ΔTは回路条件で決
まる一定値となり、発生熱量Qを検出することにより流
速を求めることが可能である。このとき
【0007】
【数2】
【0008】となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この方法における問題
点は温度補償用感温抵抗体6の自己加熱影響があげられ
る。感温抵抗体3および温度補償用感温抵抗体6で消費
される熱量はそれぞれの端子電圧に依存するが、回路構
成上感温抵抗体3、および抵抗5と温度補償用感温抵抗
体6に印加される電圧は等しい。一方では感温抵抗体3
に発熱に十分な電圧、温度補償用感温抵抗体6には発熱
がほとんど無視できる電圧を印加する必要がある。とこ
ろが感温抵抗体3と温度補償用感温抵抗体6の抵抗比は
(6)式で規定されるため、温度補償用感温抵抗体6の
発熱抑制を十分にするにはその抵抗値を感温抵抗体3に
比して十分に大きく作る必要がある。そのため、特に感
温抵抗体3を製作した際に温度係数等のばらつきがある
と出力特性に影響を及ぼし検出精度が下がるという問題
があった。
【0010】本発明の目的は、感温抵抗体のばらつきが
あっても高精度の流速検出が可能な熱式流速検出装置を
提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、流路中に置かれた感温抵抗体と、前記感
温抵抗体と直列に接続され前記感温抵抗体の電流を検出
する検出部抵抗体と、前記検出部抵抗体に生ずる電圧及
び前記流路を流れる流体の温度を検出する流体温度検出
部からの出力に基づいて前記感温抵抗体に供給する電流
を制御する駆動回路とを備えた熱式流速検出装置におい
て、前記検出部抵抗体に生ずる電圧により制御され、前
記感温抵抗体の熱伝達特性のばらつきを補償するための
補正電流を前記検出部抵抗体に供給する電流回路を設け
たことを特徴としている。
【0012】
【作用】上記構成によれば、電流回路から検出部抵抗体
に補正電流を供給することにより、感温抵抗体のばらつ
きによって生ずる誤差を吸収することができ、高精度の
検出が可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
5には本発明の実施例を説明するためのブロック図であ
る。図において、Hは流速を検出する感温抵抗体、Pは
感温抵抗体Hの電流を検出する検出部、Aは検出部Pの
出力を増幅する増幅部、FBは、流体温度検出部Cの出
力と、検出部Pの出力により、感温抵抗体Hを駆動する
駆動部である。Iは検出部Pにより制御される電流回路
である。
【0014】感温抵抗体Hの構造は、図6に示すように
なっている。すなわち、絶縁体ボビンB(例えばセラミ
ック)に感温抵抗線W(例えば白金線)を巻き、リード
Lに接続した後、保護コートG(例えばガラス)で被覆
したものである。
【0015】図6に示される感温抵抗体Hを図5のブロ
ック図で示した流速検出回路に用いた場合、電流回路I
を接続しない時の出力電圧V0の特性を示したのが図7
である。絶縁体ボビンB、およびリード線Lの寸法ばら
つき、保護コートGの厚さおよび量のばらつき、抵抗線
Wのばらつき等により、増幅部Aからの流速U1および
2における出力電圧V01,V02を調整しても、流速U1
と流速U2の間の流速に対する出力電圧V0の特性が図7
の実線A、および点線Bで示したようにばらつく問題が
ある。しかも、低流速域でのばらつきが大きいため、自
動車のエンジン制御では特に問題となる。
【0016】図5の具体的な回路構成が図1に示されて
いる。すなわち、図5図示検出部Pは抵抗R0で構成さ
れ、流体温度検出部Cは、差動増幅器A1、抵抗R1お
よび流体の温度を直接検出する抵抗体RCによって構成
されている。また、図5図示駆動部FBは、差動増幅器
A2、抵抗R9,R10およびトランジスタTで構成さ
れ、増幅部Aは、差動増幅器A3と抵抗R11〜R14
から構成されている。さらに図5図示電流回路Iは、差
動増幅器A4、抵抗Rx,R100,R101からなる
定電流回路で構成されている。抵抗Rx,R100,R
101の抵抗値をそれぞれRx,R100,R101とする
と、電流回路Iからの出力電流Isは次の(7)式で示
される。
【0017】
【数3】
【0018】ここで、V2 :抵抗R0の端子電圧 なお、図1においてVBは回路の電源電圧である。
【0019】次に本実施例の動作について説明する。抵
抗R9,R10の抵抗値をR9,R10とし、さらに感温抵
抗体Hおよび温度検出用抵抗体RCの抵抗値をRH,R
CCとすると、図1の回路平衡の条件は
【0020】
【数4】
【0021】である。すなわち、流体の温度変化を抵抗
体RCにより補償し、(8)式が成り立つように駆動部
FBが動作し、感温抵抗体Hへの供給電力を制御する。
一方感温抵抗体Hの消費電力と流速には(9)式に示す
如き関係があるので、増幅部Aからの出力V0は(10)
式に示す流速信号を得ることができる。
【0022】
【数5】
【0023】ただし、C1,C2,n:定数 P :流体の密度 U :流体の流速 Ih :感温抵抗体Hに流れる電流
【0024】
【数6】
【0025】ここで、(7)式に示される電流回路Iから
感温抵抗体Hに供給される電流Isが無い時の(10)式
に示される出力電圧V0の特性が図2中のAとして示さ
れている。また、電流回路Iから供給される電流Isが
印加されると、抵抗R0に流れる電流がIs分だけ増え
るため、図2中のBに示す如き特性となる。この図中B
に示される特性を増幅部Aで、抵抗R14により流速U
1における出力電圧を流速U1における差に対する出力変
化を調整すると図2中のCに示す如き特性となり、抵抗
R13により、流速U2の差に対する出力電圧の変化を
調整すると、図2中のDに示す如き特性となる。すなわ
ち、図7に示した特性のばらつきが調整を出来ることに
なる。従って、あらかじめ感温抵抗体Hのばらつきを分
類して、それに合わせて、抵抗Rx,R100,R10
1を設定することにより、ばらつきの少ない高精度の流
速検出器を提供出来る効果がある。
【0026】図3は、感温抵抗体H、流体温度検出抵抗
RC、検出部Pの抵抗R50、およびR51でブリッジ
回路を形成した例である。
【0027】次に、図4は本発明の特徴部分を説明した
図である。すなわち、本発明は、電流回路Iの補正電流
Isを抵抗R0を分割した検出部Pの抵抗R02に流す
ようにしたもので、前述と同一の効果がある。さらに、
感温抵抗体Hは、図6に示した巻線形抵抗体の外に、絶
縁体に形成した膜抵抗である膜形、あるいは、支持体
に、抵抗線を張った単線形でも同一の効果である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流量センサのばらつきがあっても流速としての検出値の
精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための流速検出装置の回路図
である。
【図2】流速検出装置の特性図である。
【図3】流速検出装置の別の回路図である。
【図4】本発明の流速検出装置の回路図である。
【図5】本発明を説明するための流速検出回路ブロック
図である。
【図6】感温抵抗体の実施例である。
【図7】出力電圧特性図である。
【図8】従来の流速計の原理図である。
【符号の説明】
H 感温抵抗体 C 流体温度検出部 P 検出部 FB 駆動部 A 増幅部 I 電流回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流路中に置かれた感温抵抗体と、前記感
    温抵抗体と直列に接続され前記感温抵抗体の電流を検出
    する検出部抵抗体と、前記検出部抵抗体に生ずる電圧及
    び前記流路を流れる流体の温度を検出する流体温度検出
    部からの出力に基づいて前記感温抵抗体に供給する電流
    を制御する駆動回路とを備えた熱式流速検出装置におい
    て、 前記検出部抵抗体に生ずる電圧により制御され、前記感
    温抵抗体の熱伝達特性のばらつきを補償するための補正
    電流を前記検出部抵抗体に供給する電流回路を設けたこ
    とを特徴とする熱式流速検出装置。
JP6121157A 1994-06-02 1994-06-02 熱式流速検出装置 Expired - Lifetime JP2610580B2 (ja)

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