JPH075009A - エンジンの空気流量測定装置、燃料噴射制御装置及びこれらに用いる流量センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジンの低回転・絞り弁全開時のように、空
気流が逆流を伴った脈動流である場合にも、その平均空
気流量を高精度に測定する。 【構成】電気絶縁体１上に上流側発熱抵抗体２，下流側
発熱抵抗体３を併設してエンジンの吸気通路に設置さ
れ、発熱抵抗体２，３に対応の流量検出回路（ホイート
ストンブリッジ）イ，ロを設ける。流量検出回路イ，ロ
の出力信号から逆流検出回路１７がエンジンの吸気脈動
時の順流，逆流を判別して空気流方向を示す信号を発生
し、かつ、加算回路１８により流量検出回路イ，ロの出
力信号の和（或いは平均値）を求めて流量信号とし、こ
の流量信号と空気流方向を示す信号を入力して、コンピ
ュータ１００がエンジンに吸入される空気流量を演算す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの空気流量測定
装置、燃料噴射制御装置、及びこれらに用いる流量セン
サに係り、特に温度依存抵抗特性を有する発熱抵抗体を
用いて空気流量を測定する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の電子制御燃料噴射装置の空気流
量計として、熱式空気流速計の原理を用いたものは、小
形で応答性が良く、質量流量を直接測定できるので広く
用いられている。この種の空気流量計は、一般に温度依
存性を有する流量測定用の発熱抵抗体と空気温度補償抵
抗体をブリッジ回路に組み込み、空気流量の増減に伴う
発熱抵抗体の抵抗値変化によりブリッジ中点電圧が不平
衡になると、平衡に保つような電流制御（発熱抵抗体が
所定温度になるような電流制御）を行い、この制御電流
を電圧として取り出すことで空気流量値を求めている。

【０００３】しかし、発熱抵抗体単独では空気の流れの
方向を検出できず、エンジンの低回転域で絞り弁全開時
（低速高負荷時）のように、空気流が逆流を伴った脈動
流である場合に大きな誤差を生じる。

【０００４】この課題に対して、従来は特公昭６２−１
４７０５号公報に開示されるように、熱式空気流量計の
出力信号に補正係数をかけて対処しようとする技術があ
る。しかし、この方法は、対症療法的で精度が悪くかつ
補正係数を求めるのに時間がかかる。

【０００５】そのため、最近では、特開昭６２−７３１
２４号公報、特開平１−１８５４１６号公報、特開平４
−１０５０１８号公報等に開示されるように、測定対象
となる空気通路に上流側，下流側の位置関係を有する２
個の発熱抵抗体を設け、この発熱抵抗体に対応する２つ
の流量検出回路（一般に前記発熱抵抗体を有するホイー
トストンブリッジで構成される）を設けて、これらの流
量検出回路の信号差から吸気脈動時の空気流が順流，逆
流であるかを判別する方式が提案されている。

【０００６】そのほか、エンジン吸気系以外の分野にお
いても、特開平４−２９０１７号公報に開示されるよう
に２個（一対）の検出用発熱抵抗体を用いて、流体の流
速と流れ方向を測定する技術がある。

【０００７】上記のように２つの流量測定用発熱抵抗体
及びこれに対応の流量検出回路を用いて空気流の方向を
判別するようにした場合、従来は、流量信号は、その一
方の流量検出回路の出力信号（例えば、上流側の発熱抵
抗体に対応の流量検出回路の出力信号）を流量信号とし
て利用し、これを逆流を考慮して補正したり（例えば、
特開昭６２−７３１２４号公報）、逆流発生時に吸気流
量検出信号の出力を停止するようにして吸気の逆流によ
る誤差を防止していた（例えば特開平４−１０５０１８
号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、順流，逆流
の空気流方向検出のために２つの流量測定用発熱抵抗体
を上流側，下流側に配置した場合、特開平１−１８５４
１６号公報に開示されるように一枚の基板にこれらの発
熱抵抗体を膜式にして併設すると、設置スペースの合理
化を図り得る利点があるが、次のような改善すべき点が
あった。

【０００９】すなわち、２個の発熱抵抗体に対応の各流
量検出回路は、発熱抵抗体を含めて同一仕様にして、各
流量検出回路のホイートストンブリッジ、差動増幅器、
トランジスタにより各発熱抵抗体が同じ温度に制御され
ることが望まれる。

【００１０】しかし、実際にはホイートストンブリッジ
を構成する抵抗のばらつき等により発熱抵抗体の温度は
それぞれわずかに異なり、これが原因で、温度の高い方
の発熱抵抗体から温度の低い方の発熱抵抗体側に基板
（電気絶縁体）を通って熱移動が生じて熱供給され、温
度の低い方の発熱抵抗体自身の発熱量が増々小さくな
り、一方、温度の高い方の発熱抵抗体自身の発熱量は電
気絶縁体への熱逃げで必要以上に多くなり、したがっ
て、一つの発熱抵抗体から流量信号を得ようとする場合
には、発熱量（制御電流量）が正確に空気流量に対応で
きなくなる精度上の問題があった。これに対処するた
め、電気絶縁体を熱絶縁が良好なものを用いることも考
えられるが、素材が高価になり、低コスト，量産性を図
る上では実際的ではない。

【００１１】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、上記課題を解決して、発熱抵抗体の設置スペース
の合理化、電気絶縁体上の発熱抵抗体間の熱移動による
流量信号の精度低下を防ぎ、空気流に脈動が伴う空気流
量の測定精度を高めることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、 （１）電気絶縁体上に空気流量測定用の第１，第２の発
熱抵抗体を上流側，下流側の位置関係を与えて併設して
エンジン吸気系の被測定通路に設置し、且つこれらの発
熱抵抗体に対応する２つの流量検出回路の出力信号から
エンジンの吸気脈動時の順流，逆流を判別して空気流方
向を示す信号を発生する空気流方向判別手段と、前記２
つの流量検出回路の出力信号の和或いは平均値から流量
信号を生成する手段とを備え、この流量信号及び前記空
気流方向を示す信号を空気流量演算データに用いるよう
設定した空気流量測定装置を提案する。

【００１３】（２）また、その応用システムとして、エ
ンジンの回転数，吸入空気流量に関する信号を入力して
燃料噴射量に相当する噴射パルスを演算し、この噴射パ
ルスにより燃料噴射制御を行う装置において、前記
（１）の第１，第２の発熱抵抗体、流量検出回路、空気
流方向判別手段、流量信号生成手段を備えて、これらの
要素を介して求めた吸入空気流量を前記噴射パルスの演
算データとして用いるよう設定した燃料噴射制御装置を
提案する。

【００１４】（３）さらに、上記空気流量測定装置に用
いる流量センサとして、エンジンの吸入空気通路の一部
となる計量ボディに、脈動吸入空気の方向と空気流量を
検知するための２個の流量測定用発熱抵抗体と、この発
熱抵抗体の空気温度補償を行う温度補償抵抗体とを備え
て成る熱式の流量センサにおいて、前記２個の流量測定
用発熱抵抗体が電気絶縁性の基板上にそれぞれ膜状に併
設され、前記温度補償抵抗体が前記流量測定用発熱抵抗
体の基板とは別の電気絶縁性の基板上に膜状に設けら
れ、且つ前記温度補償抵抗体を前記流量測定用発熱抵抗
体の上流側に位置させると共に、この温度補償抵抗体及
び流量測定用発熱抵抗体を段違いにオフセット配置した
流量センサを提案する。

【００１５】

【作用】

（１）の空気流量測定装置の作用…上流側の第１発熱抵
抗体，下流側の第２発熱抵抗体、これらに対応の流量検
出回路、空気流方向判別手段によりエンジンの吸入空気
流が逆流を伴った脈動流である場合でも、逐一空気流の
方向を求めることができる。なお、空気流方向の判別の
詳細は実施例で述べてある。

【００１６】また、電気絶縁体上に第１，第２の発熱抵
抗体を併設するので、発熱抵抗体の設置スペースの合理
化，設置作業の簡便化を図り得ると共に、電気絶縁体上
に第１，第２の発熱抵抗体を併設しても、従来問題とさ
れていた流量信号の精度低下は次のように解決される。

【００１７】すなわち、発明が解決する課題の項でも述
べたように、第１，第２の発熱抵抗体の目標とする制御
温度は、ホイートストンブリッジ（流量検出回路）を構
成する抵抗のばらつき等により互いに異なった値をとっ
てしまい、これが原因で発熱抵抗体間に電気絶縁体を介
して温度の高い方から低い方の発熱抵抗体に熱が移動
し、各発熱抵抗体の発熱量にばらつきが生じるが、両発
熱量の和は熱の逃げる分とそれを受ける分が相殺されて
ほとんどばらつかない。したがって、前記第１，第２の
流量測定用発熱抵抗体に対応の流量検出回路（例えばホ
イートストンブリッジ）の出力の和或いは平均値を流量
信号とすれば、流量信号と空気流量の関係のばらつきを
小さくできる。

【００１８】そして、この流量信号と空気流方向を示す
信号とを空気流量演算データに用いることで、吸気脈動
の伴う流量信号の方向性をとらえて、エンジンの吸入さ
れる真の空気流量を演算でき、空気流量の測定精度を高
めることができる。

【００１９】この空気流量の演算は、例えば前記流量信
号と前記空気流方向を示す信号を入力して、順流の場合
は前記流量信号にプラスの符号を、逆流の場合は前記流
量信号にマイナスの符号を付加して加算してその平均空
気流量から求めたり、或いはそのほか流量信号にエンジ
ン運転条件から相当の逆流補正処理を行って空気流量を
求める等種々のものが考えられる。

【００２０】（２）の燃料噴射制御装置の作用…燃料噴
射制御に用いる噴射パルスはエンジン回転数，吸入空気
流量等のデータを用いて演算されるが、この演算データ
に上記（１）の装置で求めた空気流量を用いれば、吸入
空気の脈動の影響や発熱抵抗体同士の制御温度のばらつ
き等の影響を排除して、エンジン運転状態に応じた高精
度の燃料噴射制御を実行できる。

【００２１】（３）の流量センサの作用…温度補償抵抗
体を前記流量測定用発熱抵抗体（第１，第２の発熱抵抗
体）の上流側に位置させると共に、この温度補償抵抗体
及び流量測定用発熱抵抗体を段違いにオフセット配置す
ることで、脈動空気流が順流，逆流のいずれの時でも温
度補償抵抗体が流量測定用発熱抵抗体の熱的影響を避
け、温度補償精度を高める。

【００２２】

【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。

【００２３】図１は本発明の第１実施例に係る回路図、
図２は本実施例に用いる流量検出部の流量測定用発熱抵
抗体及び空気温度補償抵抗体の配置構造を示す斜視図で
ある。

【００２４】図１において、流量測定用の発熱抵抗体は
第１，第２の発熱抵抗体２，３により構成され、これに
対応して空気温度補償用の抵抗体６，７も２個用いる。

【００２５】発熱抵抗体２，３は１枚の電気絶縁体（セ
ラミックス、プラスチック、シリコン等）１上に前者が
エンジン吸気通路の上流側、後者が下流側に位置するよ
うにして併設されて流量検出部４を構成する。さらに他
の１枚の電気絶縁体（セラミックス、プラスチック、シ
リコン等）５上に温度補償抵抗体６，７を併設すること
で空気温度検出部８が構成される。抵抗体２，３及び
６，７は温度依存性を有する感温抵抗体より成る。

【００２６】このうち、上流側に位置する発熱抵抗体
２、温度補償抵抗体６、抵抗９，１１を含むホイートス
トンブリッジ、トランジスタ１３、差動増幅器１５によ
り第１の発熱抵抗体２に対応の流量検出回路イを構成
し、発熱抵抗体３、温度補償抵抗体７、抵抗１０，１２
を含むホイートストンブリッジ、トランジスタ１４、差
動増幅器１６により第２の発熱抵抗体３に対応の流量検
出回路ロを構成する。

【００２７】これらの流量検出回路イ，ロは、空気流量
に応じて各々の発熱抵抗体２，３の奪われる熱量が変化
した場合でも、発熱抵抗体２，３が温度補償を伴う所定
温度（換言すれば所定抵抗値）になるよう差動増幅器１
５，１６及びトランジスタ１３，１４を介して電流制御
するもので、各ホイートストンブリッジの中点の電位信
号が流量検出回路イ，ロの出力信号となって、この２つ
の出力信号が逆流検出回路（空気流方向判別手段）１７
に入力して、順流，逆流の空気流の方向を示す信号を得
（順流，逆流の判別の具体的内容は、図３により後述す
る）、また、この２つの出力信号は、加算回路（流量信
号生成手段）１８に入力されて、加え合わされて
（和）、ゼロスパン調整回路１９で空気流量と信号の関
係を所望の値に調整して流量信号として生成される。

【００２８】ここで、流量信号として２つの流量検出回
路イ，ロの加算値（和）を用いる理由を説明する。流量
検出部４は前述のように１枚の電気絶縁体の表面に２個
の発熱抵抗体２，３を設けた構造で、それぞれの発熱抵
抗体２，３はホイートストンブリッジ、差動増幅器、ト
ランジスタにより同じ温度に制御される。しかし実際に
はホイートストンブリッジを構成する抵抗のばらつき等
により発熱抵抗体２，３の温度はそれぞれわずかに異な
り、温度の高い方の流量信号（ブリッジ中点の電位）
が、他方に比べて極端に高くなりやすい。これは、温度
が高い方の発熱抵抗体の発熱量の一部が熱伝導により電
気絶縁体１を通って温度が低い方の発熱抵抗体へ供給さ
れ、温度が低い方の発熱抵抗体の発熱量が小さくなり、
一方、温度の高い方の発熱量は熱が逃げる分だけ発熱量
が高くなるためである。但し、両発熱抵抗体２，３の発
熱量の和は、熱の逃げる分とそれを受ける分とが相殺さ
れるのでほとんどばらつかない。従って、２つの流量検
出回路イ，ロの出力信号（ここではブリッジ中点の電
位）の加算値を用いると流量信号と空気流量の関係のば
らつきを小さくできる。

【００２９】なお、この流量検出回路イ，ロ、逆流検出
回路１７、加算回路１８、ゼロスパン調整回路１９は、
例えば基板上に電子回路として形成して空気流量測定用
の計量ボディ（図示せず）の側壁に設けてある（ただ
し、発熱抵抗体２，３は、基板から除いて空気通路に配
置される）。

【００３０】そして、この空気流の方向信号と流量信号
は、エンジン制御を行うデジタルコンピュータ１００に
入力される。このデジタルコンピュータ１００は、前記
流量信号と前記空気流方向を示す信号を入力して、エン
ジンの真の吸入空気流量を演算する空気流量演算手段を
備え、この空気流量演算手段と前記流量検出回路イ，
ロ、逆流検出回路１７、加算回路１８、ゼロスパン調整
回路１９等により空気流量測定装置が構成される。さら
にデジタルコンピュータ１００は、演算された空気流量
をエンジン回転数で割算することで、空気流量に応じた
必要燃料噴射量（燃料噴射パルス）を演算して燃料噴射
弁駆動系回路（図示せず）に出力する。このデジタルコ
ンピュータ１００により行われる空気流量演算処理は、
図４から図８を用いて後述する。

【００３１】先ず、本実施例に用いる流量検出部４と空
気温度検出部８の詳細を図２により説明する。

【００３２】図２に示すように、流量検出部４と空気温
度検出部８は、それぞれ１枚の電気絶縁体１，５上に温
度依存抵抗特性を有する抵抗体２，３と抵抗体６，７を
設けて成り、これらの抵抗体は膜式の感温抵抗を用いて
いる。

【００３３】図２において、エンジン吸気通路における
空気流（順流）の方向を矢印で示す。検出部４及び空気
温度検出部８は空気流に平行に配置して、通気抵抗を軽
減し、かつ、流量検出部４の発熱抵抗体２、３上に塵埃
が堆積するのを防止する。

【００３４】また、空気温度検出部８は、空気流が順方
向時に流量検出部４の発熱抵抗体２，３の熱的影響を避
けるために流量検出部４の上流に配置され、かつ流量検
出部４と空気温度検出部８は、図に示すように、段違い
にオフセット配置することで、逆流の時にも空気温度検
出部８は流量検出部４の発熱の影響を受けずに、正確に
空気温度を検出できるように配慮されている。このよう
に流量検出部４と空気温度検出部８とをずらして配置す
るために、流量検出部４と空気温度検出部８との支持部
材７０の支持面に段差を設けている。

【００３５】図３は逆流検出回路１７の一例として、コ
ンパレータ２０を用いた回路図である。図１と同じ番号
を付した部分は同一の機能を持つ。２つの流量検出回路
イ，ロにおけるホイートストンブリッジ中点の電位信号
をコンパレータ２０に入力して、空気流の方向を示す信
号を得る。

【００３６】すなわち、流量検出部４に形成された２個
の発熱抵抗体２、３のうち、順流の場合には上流側の発
熱抵抗体２の方が下流側の発熱抵抗体３に比べて空気流
に対する放熱量が多くなるため上流側の発熱量（制御電
流量）が大きくなる。逆流の場合には、上流，下流が逆
転するので、発熱抵抗体３の方が発熱抵抗体２より発熱
量が大きくなる。従って２個のブリッジ中点電位をコン
パレータ２０で比較して空気流の方向を示す信号を得る
ことができる。図３では、コンパレータ２０の出力信号
がＬＯＷの時に順流で、ＨＩＧＨの時に逆流である。

【００３７】図４〜図８は、デジタルコンピュータ１０
０内の信号処理の説明図である。コンピュータ１００に
入力する流量信号と逆流信号の波形を図４に示す。前述
した如く、従来一般に採用される熱式空気流量計のよう
に、流量測定用の発熱抵抗体を一つとした場合には、空
気の流れの向き情報は得られず、流速に対応した電圧信
号しか出力されない。従って、逆流を伴った脈動流の場
合、流量信号は図４の実線で示した波形となる。

【００３８】一方、本実施例では、図４に示すように逆
流でＨＩＧＨ、順流でＬＯＷとなる逆流信号（空気流方
向を示す信号）が新たに加わり、図６の信号処理のフロ
ーチャートにより、空気流量の演算が行われ、この空気
流量を基に燃料噴射量が演算される。

【００３９】すなわち、図６におけるステップ１０１で
流量信号、逆流信号（空気流方向を示す信号）、エンジ
ン回転数を読み込む。ステップ１０２で、図５のテーブ
ルを用いて流量信号を空気流量に換算する。ステップ１
０３で図７または図８を用いて、逆流の生じている運転
条件か否かを判定する。図７はエンジン回転数と絞り弁
開度から逆流がある運転条件か否かを判定するテーブ
ル、図８はエンジン回転数及び平均空気流量とエンジン
回転数の比から逆流がある運転条件か否かを判定するテ
ーブルである。

【００４０】ステップ１０３の逆流域判定では、逆流が
生じない運転条件ではステップ１０４、１０６の逆流処
理をスキップするので、逆流信号が電気ノイズ、流れの
乱れ等で誤動作した時も後述のステップ１０８における
平均空気流量測定に大きな誤差を生じさせない利点があ
る。

【００４１】ステップ１０４、１０５、１０６、１０７
で、逆流信号がＨＩＧＨの時、演算された前記空気流量
にマイナス符号を付け、逆流信号がＬＯＷの時、該空気
流量にプラス符号を付ける。ステップ１０８で重みを付
けて加算し、脈動吸気の平均空気流量を求める。ステッ
プ１０９、１１０では、従来と同様に、該平均空気流量
をエンジン回転数で割算して供給燃料量を求め燃料噴射
制御を行う。

【００４２】本実施例によれば、空気流方向と流量検出
を行う流量測定用の第１，第２の発熱抵抗体２，３を電
気絶縁体１上に集約的に併設できるので、この発熱抵抗
体の設置スペースの合理化を図ることができ、しかも、
このように発熱抵抗体を一つの電気絶縁体上に併設して
発熱抵抗体間に温度ばらつきによる温度差が生じても流
量信号の精度低下を防ぎ、且つこの流量信号及び空気流
の方向を示す信号を基にして実際に吸入される空気流量
が得られるので、吸気脈動が伴う空気流量の測定精度を
高めることができる。

【００４３】また、この空気流量測定装置をエンジンの
燃料噴射装置に適用することにより、エンジンの空燃比
の高精度制御が可能となり低燃費、低排気のエンジンを
提供できる。

【００４４】図９は本発明の第２実施例を示す回路図
で、図１の加算回路１８の変形例を示す。本実施例は、
流量検出部４と空気温度検出部８と抵抗９、１０、１
１、１２を含む２個のホイートストンブリッジの下端に
加算回路（流量信号生成手段）１８となる抵抗２１を設
ける。発熱抵抗体２、３を流れる電流の和が抵抗２１を
流れるので、該ブリッジと抵抗２１の間の電位は、２個
の流量検出回路イ，ロの出力信号の和として取り出すこ
とができる。なお、該電位はゼロスパン調整回路１９で
空気流量と信号の関係を所望の値に調整して流量信号と
して出力する。この構成は、図１の加算回路１８に比べ
オペアンプが不要で構成が簡単となる利点がある。

【００４５】図１０に本発明の第３実施例に係る回路
図、図１１に本実施例に用いる流量検出部４及び温度検
出部８の配置構造を示す。

【００４６】本実施例では、図１の第１実施例が温度補
償抵抗体が２個必要であるのを１個とするような配慮が
されている。先ず図１１により本実施例の流量検出部４
と空気温度検出部８について説明する。流量検出部４
は、電気絶縁体（セラミックス、プラスチック、シリコ
ン等）３１の両面に抵抗体２７、２８、２９、３０を設
け、抵抗体２７、２９は発熱抵抗体であり、抵抗体２
８、３０は温度依存性の抵抗値をもち、それぞれ発熱抵
抗体２７、２９の温度検出用である。空気温度検出部８
は、電気絶縁体３２の上に形成された１個の温度補償抵
抗体３３からなる。

【００４７】次に図１０により本実施例の構成について
説明すると、流量検出回路イは、抵抗体２３、２４、２
７、２８、３３、差動増幅器１５、トランジスタ１３に
より構成され、流量検出回路ロは、抵抗体２４、２５、
２９、３０、３３、差動増幅器１６、トランジスタ１４
により構成される。ただし流量測定用の第１，第２の発
熱抵抗体２７，２９はホイートストンブリッジの要素と
しない。

【００４８】流量検出回路イでは、抵抗体２３，２８，
２４，３３から成るホイートストンブリッジで発熱抵抗
体２７の温度を検出し、このホイートストンブリッジの
中点電位を差動増幅器１５に入力し、トランジスタ１３
を介して発熱抵抗体２７が温度補償を伴う目標の温度に
なるように電流制御される回路構成としてある。同様に
流量検出回路ロでは、抵抗体２４，３３，２５，３０か
ら成るホイートストンブリッジで発熱抵抗体２９の温度
を検出し、このホイートストンブリッジの中点電位を差
動増幅器１６に入力し、トランジスタ１４を介して発熱
抵抗体２９が温度補償と伴う目標の温度になるように電
流制御される回路構成としてある。流量検出回路イ，ロ
の出力信号として発熱抵抗体２７、２９の上端の電位を
用いる。あとは、図１と同様に流量検出回路イ，ロの出
力信号を加算回路１８、コンパレータ２０に入力して流
量信号、逆流信号を得る。なおツエナダオード２６は前
記各ホイートストンブリッジに加わる電圧を一定にする
機能を持つ。

【００４９】本実施例によれば、図１と比較して、流量
検出回路イ，ロの発熱抵抗体２７、２９に直列接続の抵
抗体がなく電子回路の冷却が不要になり、かつ消費電力
が小さくなる効果がある。即ち、図１の構成では、流量
検出回路イ，ロの発熱抵抗体２、３に直列接続の抵抗体
９、１０が発熱するので、発熱を抑制する工夫または空
気流で冷却する必要がある。その他に、上述のように、
温度補償抵抗体を１つにできる効果がある。

【００５０】図１２は本発明の第４実施例に係る逆流検
出回路（空気流方向判別手段）の回路図で、流量検出回
路イ，ロや加算回路（流量信号生成手段）等については
今まで述べた実施例と同様であるため省略してある。

【００５１】本実施例は、流量検出部４の熱容量が大き
い場合の空気流方向を精度良く検出できる配慮がなされ
ている。図１３に流量検出部４の熱容量が大きい場合の
上流側発熱抵抗体の流量検出回路イ，下流側発熱抵抗体
の流量検出回路ロの信号の関係を空気流の向きもわかる
コロナ流量計の信号と対比して示してある。

【００５２】流量検出部４の熱容量が大きい場合は、流
量検出回路の信号応答が遅く、図１３に示すように上流
側と下流側の流量検出回路イ，ロの出力信号の差（符号
ａで示す部分）から逆流期間を求めようとすると、真の
逆流期間（符号ｂで示す部分）より短くなってしまう。
但し太線の矢印で示したように、上流側発熱抵抗体（第
１の発熱抵抗体）に対応の流量検出回路イの出力信号の
立下がり状態時に生じる下流側発熱抵抗体（第２の発熱
抵抗体）に対応の流量検出回路ロの出力信号の立上がり
から上流側流量検出回路イの出力信号の立上りまでの期
間は真の逆流期間と良く一致する。従って、これを求め
ることにより逆流期間を精度良くとらえることができ
る。

【００５３】ここで、この逆流期間の求め方を図１２，
図１４により説明する。

【００５４】上流側の流量検出回路イの信号Ａは、ロー
パスフィルタ３４、サンプルホールド３５、バッファア
ンプ３６を介してコンパレータ３７に入力される。コン
パレータ３７では、バッファアンプ３６の出力とローパ
スフィルタ３４の出力を比較して、上流側の流量検出回
路イの信号Ａが減少する時、ＨＩＧＨとなる信号を出力
する。さらに、この信号はローパスフィルタ３９により
立上りに遅れを付加した信号Ｃとなる。一方、下流側の
流量検出回路ロの信号Ｂはローパスフィルタ４０、サン
プルホールド４１、バッファアンプ４２を介してコンパ
レータ４３に入力される。コンパレータ４３では、バッ
ファアンプ４２の出力とローパスフィルタ４０の出力を
比較して、下流側の流量検出回路ロの信号が増加する
時、ＨＩＧＨとなる信号Ｄを出力する。信号Ｃと信号Ｄ
はＡＮＤ素子４６に入力され信号Ｅとなりフリップフロ
ップ４７のＳＥＴ端子に入力される。ＲＥＳＥＴ端子に
は信号ＣがＮＯＴ素子４５を介して入力される。その結
果フリップフロップ４７のＱ端子には、信号Ａの減少
（立下がり）期間でかつ信号Ｂの立上りから、信号Ａの
立上りまでがＨＩＧＨとなる逆流信号Ｇが得られる。

【００５５】なお、ローパスフィルタ３９は、信号Ａと
信号Ｂの極大値のタイミングが一致して両信号Ａ，Ｂの
極大値付近で信号ＥにＨＩＧＨ信号が現れるのを防ぐ目
的で設けられている。ローパスフィルタ３８，４４は、
コンパレータ３７，４３の入力オフセットの関係で発生
しやすいノイズを除去する目的で設けられている。さら
にローパスフィルタ３４，４０は、流量検出回路の信号
にのったノイズによる誤動作の防止が目的である。サン
プルホールド３５，４１は、方形波発生器４８からの信
号で制御され、方形波の周期は２−１０ｋＨｚが適切で
ある。

【００５６】図１５は本発明の第５実施例で、図１２に
示した逆流検出回路の変形例である。図１２と同じ番号
を付した部分は同一の機能を持つ。方形波発生器５７は
同一周期でＯＮ時間Ｔ１，Ｔ２の２個の方形波を出力し
て、サンプルホールド５１、５２、５５、５６を制御す
る。上流側の流量検出回路イはバッファアンプ４９、５
０、サンプルホールド５１、５２を介してコンパレータ
３７に入力される。コンパレータ３７では、時間Ｔ１、
Ｔ２の間の信号Ａの平均値を比較して、即ち上流側流量
検出回路イの信号が減少の時、ＨＩＧＨとなる信号を出
力する。一方、下流側の流量検出回ロの信号Ｂも同様に
バッファアンプ５３、５４、サンプルホールド５５、５
６を介してコンパレータ４３に入力される。コンパレー
タ４３で、時間Ｔ１、Ｔ２の間の信号Ａの平均値を比較
して、下流側の流量検出回路ロの信号が増加の時、ＨＩ
ＧＨとなる信号を出力する。コンパレータ３７、４３以
降は図１２と同様にして信号Ｂの立上りから信号Ａの立
上りまでがＨＩＧＨとなる逆流信号Ｇを出力する。この
方法は、時間Ｔ１、Ｔ２の間の流量検出回路イ，ロの信
号の平均値を比較して、該信号が増加および減少を判断
するので該信号にノイズが少しのっていても誤動作しな
い効果がある。

【００５７】図１６〜図１８は本発明の第６実施例に係
り、本実施例は、図１２、図１５の逆流検出をデジタル
コンピュータのソフトウヱアで行うようにしたものであ
る。

【００５８】図１６はその回路構成を示し、図１と同じ
番号を付した部分は同じ機能をもつ。２個の流量検出回
路イ，ロのブリッジ中点の電位（出力信号）は、それぞ
れローパスフィルタ５８、５９、ゼロスパン調整回路１
９を介してデジタルコンピュータ１００に入力される。
図１７，図１８はデジタルコンピュータ１００内のソフ
トウヱアのフローチャートであり、この動作を先に述べ
た図１３を参照しつつ説明する。

【００５９】ステップ１１１はイニシャライズ、ステッ
プ１１２で２個の流量検出回路イ，ロの出力信号、エン
ジン回転数、絞り弁開度を読み込む。

【００６０】ステップ１１３で図６のステップ１０３と
同じ方法で逆流域の判定を行い、非逆流域の時はステッ
プ１２１で符号をプラスにしてステップ１２３へ進む。

【００６１】逆流域の時はステップ１１４、１１５で上
流側流量検出回路イの出力信号が減少域（立下り）にあ
るか否かを判定する。具体的にはステップ１１４で上流
側流量検出回路イの信号を時間差を与えて２回読み込
み、これらの２個の信号の差から減少または増加を判定
する。

【００６２】減少域でない時、ステップ１１９でｊ＝１
としてタイマをリセットし、ステップ１２１で符号をプ
ラスにしてステップ１２３へ進む。

【００６３】減少域の時はステップ１１６、１１７で、
増加から減少に転じて所定時間はステップ１２１で符号
をプラスにしてステップ１２３へ進む。該所定時間は逆
流は生じないので誤動作防止の観点からこのようにし
た。所定時間経過後は、ステップ１１８で下流側流量検
出回路ロの信号が増加域（立上り）にあるかを判定す
る。この判定はステップ１１５と同様に信号を２回読み
込み、これらの２個の信号の差から減少または増加を判
定する。

【００６４】増加の時は逆流と判断してステップ１２２
で符号をマイナスにしてステップ１２３へ進む。ステッ
プ１１８で下流側流量検出回路ロの信号が増加域にない
時も前回符号がマイナスであれば逆流と判断してステッ
プ１２２で符号をマイナスにし、前回符号がプラスであ
ればステップ１２１で符号をプラスにしてステップ１２
３へ進む。

【００６５】ステップ１２３で、上流側及び下流側流量
検出回路イ，ロの信号の平均値を求めこれを流量信号と
する。図１８のステップ１２４、１２５は図１７のフロ
ーチャートに続くもので、図６のステップ１０２、１０
７と同じで流量信号を空気流量に換算して、換算空気流
量に符号をつける作業を行う。なお、ステップ１２５の
後は図６のステップ１０８につながる。本実施例によれ
ば、大部分をソフトウエアで行うので、図１３、図１５
の実施例に比べて電子回路の簡略化を図り得る利点があ
る。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、 （１）の空気流量測定装置においては、空気流方向と流
量検出を行う流量測定用の第１，第２の発熱抵抗体を電
気絶縁体上に集約的に併設できるので、この発熱抵抗体
の設置スペースの合理化を図ることができ、しかも、こ
のように発熱抵抗体を一つの電気絶縁体上に併設して発
熱抵抗体間に温度ばらつきによる温度差が生じても流量
信号の精度低下を防ぎ、且つこの流量信号と空気流方向
信号をエンジンに吸入される実際の空気流量の演算デー
タとして用いるので、吸気脈動が伴う空気流量の測定精
度を高めることができる。

【００６７】（２）の燃料噴射制御装置では、逆流処理
のなされた精度の良い空気流量を燃料噴射データとして
用いることで、エンジンの空燃比の高精度制御が可能と
なりエンジンの低燃費、排気浄化を図り得る。

【００６８】（３）の流量センサでは、吸気脈動の空気
流方向を検知可能にした発熱抵抗体と共に温度補償抵抗
体を配置しても、順流，逆流いずれの場合でも温度補償
抵抗体が発熱抵抗体の熱的影響を避けることができ、空
気温度検出の精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る回路図

【図２】上記実施例に用いる流量検出部及び温度検出部
の配置構造を示す斜視図

【図３】上記実施例に用いる逆流検出回路１７としてコ
ンパレータ２０を用いた回路図

【図４】上記実施例のデジタルコンピュータ１００内の
信号処理の説明図

【図５】上記実施例のデジタルコンピュータ１００内の
信号処理の説明図

【図６】上記実施例のデジタルコンピュータ１００内の
信号処理の説明図

【図７】上記実施例のデジタルコンピュータ１００内の
信号処理の説明図

【図８】上記実施例のデジタルコンピュータ１００内の
信号処理の説明図

【図９】本発明の第２実施例に係る回路図

【図１０】本発明の第３実施例に係る回路図

【図１１】第３実施例に用いる流量検出部と空気温度検
出部との配置構造を示す斜視図及びそのＡ−Ａ断面図

【図１２】本発明の第４実施例に係る逆流信号を求め方
を示す回路図

【図１３】流量検出部４の熱容量が大きい場合の上流側
発熱抵抗体に対応の流量検出回路の出力信号と下流側発
熱抵抗体に対応の流量検出回路の出力信号の波形図及び
比較のために示すコロナ流量計の信号を示す波形図

【図１４】第４実施例の回路の信号波形状態を示すタイ
ムチャート

【図１５】本発明の第５実施例を示す回路図

【図１６】本発明の第６実施例を示す回路図

【図１７】第６実施例に用いる信号処理のフローチャー
ト

【図１８】第６実施例に用いる信号処理のフローチャー
ト

【符号の説明】

１，５…電気絶縁体、２，３…第１，第２の発熱抵抗
体、４…流量検出部、６，７…温度補償抵抗体、８…空
気温度検出部、１７…逆流検出回路（空気流方向判別手
段）、１８…加算回路（流量信号生成手段）、１９…ゼ
ロスパン調整回路、１００…デジタルコンピュータ（空
気流量演算手段）、イ，ロ…流量検出回路。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気絶縁体上に空気流量測定用の第１，
   第２の発熱抵抗体を上流側，下流側の位置関係を与えて
   併設してエンジン吸気系の被測定通路に設置し、且つこ
   れらの発熱抵抗体に対応する２つの流量検出回路の出力
   信号からエンジンの吸気脈動時の順流，逆流を判別して
   空気流方向を示す信号を発生する空気流方向判別手段
   と、前記２つの流量検出回路の出力信号の和或いは平均
   値から流量信号を生成する手段とを備え、この流量信号
   及び前記空気流方向を示す信号を空気流量演算データに
   用いるよう設定したことを特徴とするエンジンの空気流
   量測定装置。
2. 【請求項２】 電気絶縁体上に空気流量測定用の第１，
   第２の発熱抵抗体を上流側，下流側の位置関係を与えて
   併設してエンジン吸気系の被測定通路に設置し、且つこ
   れらの発熱抵抗体に対応する２つの流量検出回路と、こ
   れらの流量検出回路の出力信号からエンジンの吸気脈動
   時の順流，逆流を判別して空気流方向を示す信号を発生
   する空気流方向判別手段と、前記２つの流量検出回路の
   出力信号の和或いは平均値から流量信号を生成する流量
   信号生成手段と、前記流量信号と前記空気流方向を示す
   信号を入力して真の空気流量を演算する空気流量演算手
   段とを備えて成ることを特徴とするエンジンの空気流量
   測定装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記空気流量演算手
   段は、前記流量信号と前記空気流方向を示す信号を入力
   して、順流の場合は前記流量信号にプラスの符号を、逆
   流の場合は前記流量信号にマイナスの符号を付加して加
   算してその平均空気流量を求めるよう設定してあること
   を特徴とするエンジンの空気流量測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
   において、前記２つの流量検出回路は、前記第１，第２
   のそれぞれの発熱抵抗体が空気温度補償を伴う所定温度
   になるように電流制御される回路より成ることを特徴と
   するエンジンの空気流量測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
   において、前記空気流方向判別手段は、前記２つの流量
   検出回路の出力信号の差から空気流の方向を判別して順
   流，逆流に応じてＬＯＷ，ＨＩＧＨの２値信号を発生す
   るよう設定してあることを特徴とするエンジンの空気流
   量測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
   において、前記空気流方向判別手段は、前記第１の発熱
   抵抗体に対応の流量検出回路の出力信号が立下り状態の
   時に生じる前記第２の発熱抵抗体に対応の流量検出回路
   の出力信号の立上りから前記第１の発熱抵抗体に対応の
   流量検出回路の出力信号の立上がりまでの期間を空気流
   が逆流する期間として求めるよう設定してあることを特
   徴とするエンジンの空気流量測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれか１項
   において、予め逆流が発生するエンジンの運転域を記憶
   する手段と、逆流を生じない運転域では逆流処理をスキ
   ップさせる手段を備えて成ることを特徴とする空気流量
   測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれか１項
   において、前記２つの流量検出回路、前記空気流方向判
   別手段、前記流量信号生成手段は、基板上に電子回路と
   して形成して空気流量測定用の計量ボディの側壁に設け
   てあることを特徴とするエンジンの空気流量測定装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項７のいずれか１項
   において、前記空気流方向判別手段、前記流量信号生成
   手段、前記空気流量演算手段はデジタルコンピュータの
   演算部により構成してあることを特徴とするエンジンの
   空気流量測定装置。
10. 【請求項１０】 エンジンの回転数，吸入空気流量に関
    する信号を入力して燃料噴射量に相当する噴射パルスを
    演算し、この噴射パルスにより燃料噴射制御を行う装置
    において、請求項１ないし請求項９のいずれか１項の空
    気流量測定装置を備えて、この空気流量測定装置で求め
    た吸入空気流量を前記噴射パルスの演算データとして用
    いるよう設定したことを特徴とするエンジンの燃料噴射
    制御装置。
11. 【請求項１１】 エンジンの吸入空気通路の一部となる
    計量ボディに、脈動吸入空気の方向と空気流量を検知す
    るための２個の流量測定用発熱抵抗体と、この発熱抵抗
    体の空気温度補償を行う温度補償抵抗体とを備えて成る
    熱式の流量センサにおいて、 前記２個の流量測定用発熱抵抗体が電気絶縁性の基板上
    にそれぞれ膜状に併設され、前記温度補償抵抗体が前記
    流量測定用発熱抵抗体の基板とは別の電気絶縁性の基板
    上に膜状に設けられ、且つ前記温度補償抵抗体を前記流
    量測定用発熱抵抗体の上流側に位置させると共に、この
    温度補償抵抗体及び流量測定用発熱抵抗体を段違いにオ
    フセット配置して成ることを特徴とする流量センサ。