JPH08304136A - 発熱抵抗式空気流量計 - Google Patents
発熱抵抗式空気流量計Info
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- JPH08304136A JPH08304136A JP7114648A JP11464895A JPH08304136A JP H08304136 A JPH08304136 A JP H08304136A JP 7114648 A JP7114648 A JP 7114648A JP 11464895 A JP11464895 A JP 11464895A JP H08304136 A JPH08304136 A JP H08304136A
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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Abstract
(57)【要約】
【目的】計測する空気の温度変化に対する温度補正を全
流量域に亘って行い流量を高精度に計測できる発熱抵抗
式空気流量計を提供する。 【構成】空気通路30に設置された発熱抵抗体1，感温抵
抗体2と、該発熱抵抗体1に流れた電流を電圧信号に変換
する基準抵抗体4とからなるブリッジ回路を有し空気流
を検出する定温度制御回路102と、増幅率を決める複数
の増幅用抵抗体を有し電圧信号を流量信号として増幅す
る出力増幅回路103とを含み空気流量を計測するものに
おいて、出力増幅回路103は、複数の増幅用抵抗体のう
ち少なくとも１つの増幅用抵抗体50が、他の増幅用抵抗
体13,14,15,16,51の温度係数とは異なり、空気流の温度
変化による増幅率の変化を打ち消す関係にある温度係数
を有する異種抵抗体Rsから選定され、空気流の温度変化
に対し温度補正する補正手段を備えた発熱抵抗式空気流
量計。
流量域に亘って行い流量を高精度に計測できる発熱抵抗
式空気流量計を提供する。 【構成】空気通路30に設置された発熱抵抗体1，感温抵
抗体2と、該発熱抵抗体1に流れた電流を電圧信号に変換
する基準抵抗体4とからなるブリッジ回路を有し空気流
を検出する定温度制御回路102と、増幅率を決める複数
の増幅用抵抗体を有し電圧信号を流量信号として増幅す
る出力増幅回路103とを含み空気流量を計測するものに
おいて、出力増幅回路103は、複数の増幅用抵抗体のう
ち少なくとも１つの増幅用抵抗体50が、他の増幅用抵抗
体13,14,15,16,51の温度係数とは異なり、空気流の温度
変化による増幅率の変化を打ち消す関係にある温度係数
を有する異種抵抗体Rsから選定され、空気流の温度変化
に対し温度補正する補正手段を備えた発熱抵抗式空気流
量計。
Description
【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発熱抵抗式空気流量
計に関する。
に、自動車のエンジン制御に供する発熱抵抗式空気流量
計に関する。
【０００２】
【従来の技術】環境保護や省資源等から自動車のエンジ
ンに対して、より高精度な燃焼制御が要求され、このた
めに、吸入空気量を高精度に検出できる空気流量計が望
まれている。これに応える従来技術の空気流量計とし
て、特開昭６０−１００２１８号公報に開示されたもの
がある。この開示技術によれば、発熱抵抗式空気流量計
の電源回路のツエナーダイオード電流を調整することに
より、吸入空気温度変化に対する計測値の温度補正を行
っている。
ンに対して、より高精度な燃焼制御が要求され、このた
めに、吸入空気量を高精度に検出できる空気流量計が望
まれている。これに応える従来技術の空気流量計とし
て、特開昭６０−１００２１８号公報に開示されたもの
がある。この開示技術によれば、発熱抵抗式空気流量計
の電源回路のツエナーダイオード電流を調整することに
より、吸入空気温度変化に対する計測値の温度補正を行
っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、計測される空気流量の如何に関わらず、流量信号
に対し、吸入空気温度に応じた一定の電圧を変化させる
補正だけであった。したがって、任意の１流量点におけ
る流量信号の温度補正は為されるが、実際には発熱抵抗
体に流れる空気の温度によって空気流量に対応する流量
信号が変化するので、すなわち、流量の吸入空気温度に
よる依存性があるため、全流量域における流量信号の温
度補正は為されず、温度変化に対する精度は不十分であ
った。換言すれば、吸入空気温度変化に対する計測値の
温度補正は、任意の１流量点のみであって、全流量域に
亘って為されておらず、計測精度上に問題があった。
では、計測される空気流量の如何に関わらず、流量信号
に対し、吸入空気温度に応じた一定の電圧を変化させる
補正だけであった。したがって、任意の１流量点におけ
る流量信号の温度補正は為されるが、実際には発熱抵抗
体に流れる空気の温度によって空気流量に対応する流量
信号が変化するので、すなわち、流量の吸入空気温度に
よる依存性があるため、全流量域における流量信号の温
度補正は為されず、温度変化に対する精度は不十分であ
った。換言すれば、吸入空気温度変化に対する計測値の
温度補正は、任意の１流量点のみであって、全流量域に
亘って為されておらず、計測精度上に問題があった。
【０００４】従って、本発明の目的は、計測する空気流
の温度変化に対する温度補正を全流量域に亘って行い、
流量を高精度に計測できる発熱抵抗式空気流量計を提供
することにある。
の温度変化に対する温度補正を全流量域に亘って行い、
流量を高精度に計測できる発熱抵抗式空気流量計を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、空気通路
に設置された発熱抵抗体と感温抵抗体、及び該発熱抵抗
体に流れた電流を電圧信号に変換する基準抵抗体からな
るブリッジ回路を有し空気流を検出する定温度制御回路
と、増幅率を決める複数の増幅用抵抗体を有し前記電圧
信号を流量信号として増幅する出力増幅回路とを含み、
空気流量を計測する発熱抵抗式空気流量計において、前
記出力増幅回路は、複数の前記増幅用抵抗体のうち少な
くとも１つの前記増幅用抵抗体が、他の前記増幅用抵抗
体の温度係数とは異なり、前記空気流の温度変化による
前記増幅率の変化を打ち消す関係にある温度係数を有す
る異種抵抗体から選定され、前記空気流の温度変化に対
し温度補正する補正手段を備えることにより達成され
る。
に設置された発熱抵抗体と感温抵抗体、及び該発熱抵抗
体に流れた電流を電圧信号に変換する基準抵抗体からな
るブリッジ回路を有し空気流を検出する定温度制御回路
と、増幅率を決める複数の増幅用抵抗体を有し前記電圧
信号を流量信号として増幅する出力増幅回路とを含み、
空気流量を計測する発熱抵抗式空気流量計において、前
記出力増幅回路は、複数の前記増幅用抵抗体のうち少な
くとも１つの前記増幅用抵抗体が、他の前記増幅用抵抗
体の温度係数とは異なり、前記空気流の温度変化による
前記増幅率の変化を打ち消す関係にある温度係数を有す
る異種抵抗体から選定され、前記空気流の温度変化に対
し温度補正する補正手段を備えることにより達成され
る。
【０００６】そして、補正手段を出力増幅回路の入力段
の基準抵抗体の端子電圧側とアース間に接続する、また
は出力増幅回路の入力段の基準抵抗体の端子電圧側と足
切り電圧側間に接続する、あるいは出力増幅回路の差動
増幅器のフィードバック部位に接続することが望まし
い。
の基準抵抗体の端子電圧側とアース間に接続する、また
は出力増幅回路の入力段の基準抵抗体の端子電圧側と足
切り電圧側間に接続する、あるいは出力増幅回路の差動
増幅器のフィードバック部位に接続することが望まし
い。
【０００７】
【作用】上記手段とすることにより、計測する空気流の
温度変化に対する温度補正を全流量域に亘って行うこと
ができる。すなわち、定温度制御回路の発熱抵抗体に流
れた電流が、基準抵抗体により電圧信号に変換され、該
電圧信号は流量信号として増幅するための出力増幅回路
に送られる。この出力増幅回路の増幅率を決める複数の
増幅用抵抗体のうち、少なくとも１つの増幅用抵抗体
を、他の増幅用抵抗体の温度係数とは異なる温度係数を
有する異種抵抗体で構成することによって、空気温度に
よる増幅率の変化を打ち消す、即ち、温度変化による発
熱抵抗体の熱伝達係数の変化を打ち消すことにより、流
量の吸入空気温度による依存性を無くすことができる。
これにより、全流量域において計測値の温度補正ができ
る。
温度変化に対する温度補正を全流量域に亘って行うこと
ができる。すなわち、定温度制御回路の発熱抵抗体に流
れた電流が、基準抵抗体により電圧信号に変換され、該
電圧信号は流量信号として増幅するための出力増幅回路
に送られる。この出力増幅回路の増幅率を決める複数の
増幅用抵抗体のうち、少なくとも１つの増幅用抵抗体
を、他の増幅用抵抗体の温度係数とは異なる温度係数を
有する異種抵抗体で構成することによって、空気温度に
よる増幅率の変化を打ち消す、即ち、温度変化による発
熱抵抗体の熱伝達係数の変化を打ち消すことにより、流
量の吸入空気温度による依存性を無くすことができる。
これにより、全流量域において計測値の温度補正ができ
る。
【０００８】
【実施例】本発明による実施例について、図面を参照し
説明する。
説明する。
【０００９】図１は、本発明による一実施例の発熱抵抗
式空気流量計を示す回路構成図である。図２は、図１の
発熱抵抗式空気流量計を実装した場合の流量計測部の断
面を示す図である。図１と図２から、構成と動作につい
て説明する。
式空気流量計を示す回路構成図である。図２は、図１の
発熱抵抗式空気流量計を実装した場合の流量計測部の断
面を示す図である。図１と図２から、構成と動作につい
て説明する。
【００１０】図１に示した発熱抵抗式の空気流量計は、
空気通路30内に設置され空気流量を計測するための発熱
抵抗体１及び感温抵抗体２と、発熱抵抗体１及び感温抵
抗体２に結線された定温度制御回路102と、出力増幅回
路103と、電源回路101とを含み構成される。そして、定
温度制御回路102において、発熱抵抗体１に流れた電流
を電圧信号に変換するための基準抵抗体４が、発熱抵抗
体１及び感温抵抗体２と組み合わされて、発熱抵抗体１
が空気温度に対して常に所定温度になるようにブリッジ
回路を構成し、所謂熱線式流量計が構成されている。
尚、このような熱線式流量計については広く知られてい
るので、構成と動作の説明は省略する。
空気通路30内に設置され空気流量を計測するための発熱
抵抗体１及び感温抵抗体２と、発熱抵抗体１及び感温抵
抗体２に結線された定温度制御回路102と、出力増幅回
路103と、電源回路101とを含み構成される。そして、定
温度制御回路102において、発熱抵抗体１に流れた電流
を電圧信号に変換するための基準抵抗体４が、発熱抵抗
体１及び感温抵抗体２と組み合わされて、発熱抵抗体１
が空気温度に対して常に所定温度になるようにブリッジ
回路を構成し、所謂熱線式流量計が構成されている。
尚、このような熱線式流量計については広く知られてい
るので、構成と動作の説明は省略する。
【００１１】図２に示した実装例は、例えば内燃機関の
吸気管である空気通路30に、発熱抵抗体１や感温抵抗体
２などが配設された発熱抵抗式空気流量計の断面図であ
る。そして、流量計測部100は、発熱抵抗体１や感温抵
抗体２などからなる検出部、定温度制御回路102などが
組み込まれた基板70等を備える発熱抵抗式空気流量計の
本体部分である。
吸気管である空気通路30に、発熱抵抗体１や感温抵抗体
２などが配設された発熱抵抗式空気流量計の断面図であ
る。そして、流量計測部100は、発熱抵抗体１や感温抵
抗体２などからなる検出部、定温度制御回路102などが
組み込まれた基板70等を備える発熱抵抗式空気流量計の
本体部分である。
【００１２】上記構成の動作について説明する。発熱抵
抗体１が一定温度に制御されているとき、基準抵抗体４
に流れる電流Ｉhは、(数1)式に示されるように、空気通
路30内を流れる空気流量Ｑに対応して変化する。
抗体１が一定温度に制御されているとき、基準抵抗体４
に流れる電流Ｉhは、(数1)式に示されるように、空気通
路30内を流れる空気流量Ｑに対応して変化する。
【００１３】 Ｉh2・Ｒh＝(Ａ＋Ｂ√Ｑ)・(Ｔh−Ｔa) (数1) Ｒh：発熱抵抗体１の発熱時の抵抗値 Ａ，Ｂ：発熱抵抗体１の定数 Ｔh：発熱抵抗体１の発熱温度 Ｔa：吸入空気温度 そして、基準抵抗体４の電流から変換した電圧信号とし
ての端子電圧Ｖoは、(数2)式に示されるように、空気流
量Ｑに対応して変化する。
ての端子電圧Ｖoは、(数2)式に示されるように、空気流
量Ｑに対応して変化する。
【００１４】 Ｖo＝Ｒ4・√｛(Ａ＋Ｂ√Ｑ)・(Ｔh−Ｔa)/Ｒh｝ (数2) Ｒ4：基準抵抗体４の抵抗値 次に、基準抵抗体４の端子電圧Ｖoは、出力増幅回路103
を構成している、増幅用抵抗体としての抵抗体５０と抵
抗体５１とにより分圧される。そしてさらに、差動増幅
器１１と複数の増幅用抵抗体としての抵抗体１３，１
４，１５，１６とからなる出力増幅回路103によって、
電源回路101で作られた基準電圧Ｖrefが用いられて、
（数３）式のように増幅されて出力される。尚、電源回
路101は、特開６０−１００２１８号公報に示された回
路であり温度補正機能を持っている。したがって、基準
抵抗体４の電流から変換した電圧信号の、流量信号とし
て増幅された出力電圧Ｖoutは、次式で表わせる。
を構成している、増幅用抵抗体としての抵抗体５０と抵
抗体５１とにより分圧される。そしてさらに、差動増幅
器１１と複数の増幅用抵抗体としての抵抗体１３，１
４，１５，１６とからなる出力増幅回路103によって、
電源回路101で作られた基準電圧Ｖrefが用いられて、
（数３）式のように増幅されて出力される。尚、電源回
路101は、特開６０−１００２１８号公報に示された回
路であり温度補正機能を持っている。したがって、基準
抵抗体４の電流から変換した電圧信号の、流量信号とし
て増幅された出力電圧Ｖoutは、次式で表わせる。
【００１５】 Ｖout={(Rs/(R51+Rs))・(1+((R15+R16)・R13)/(R14R15+R15R16+R16R14)}Vo -{(R16R13)/(R14R15+R15R16+R16R14)}Vref (数3) ただし、 Ｖout：出力電圧 Ｖref：基準電圧 Ｒ13：抵抗体13の抵抗値 Ｒ14：抵抗体14の抵抗値 Ｒ15：抵抗体15の抵抗値 Ｒ16：抵抗体16の抵抗値 Ｒ51：抵抗体51の抵抗値 Ｒs ：異種抵抗体50の抵
抗値 ここで、（数１）式などにある (A+B√Q)は、熱伝達率
ｈに相当するものである。そして、一般に、発熱抵抗体
の熱伝達率ｈは、図３に示すように吸入空気温度Ｔaに
依存することが知られている。ここに、流量の吸入空気
温度による依存性の因がある。
抗値 ここで、（数１）式などにある (A+B√Q)は、熱伝達率
ｈに相当するものである。そして、一般に、発熱抵抗体
の熱伝達率ｈは、図３に示すように吸入空気温度Ｔaに
依存することが知られている。ここに、流量の吸入空気
温度による依存性の因がある。
【００１６】図３は、空気流量√Ｑと熱伝達率ｈとの関
係を表す図である。熱伝達率ｈは、空気流量√Ｑと、切
片Ａと、勾配Ｂとの一次関数となり、 切片Ａ(Ta)と勾
配Ｂ(Ta)は、その時の吸入空気温度Ｔaをパラメータと
している。
係を表す図である。熱伝達率ｈは、空気流量√Ｑと、切
片Ａと、勾配Ｂとの一次関数となり、 切片Ａ(Ta)と勾
配Ｂ(Ta)は、その時の吸入空気温度Ｔaをパラメータと
している。
【００１７】したがって、従来技術のように、電源回路
101に温度補正機能を持たせて任意の流量Ｑａにおいて
温度変化に対する出力変化を０(零)にしても、即ち、温
度補正機能を有する電源回路101のみで任意の１流量点
である流量Ｑａにおいて、温度変化に対する流量の誤差
(出力変化)を零にしても、次の図４に示すように、他の
流量点において検出の誤差(dＱ／Ｑ)を生じ、補正し切
れないことが判る。
101に温度補正機能を持たせて任意の流量Ｑａにおいて
温度変化に対する出力変化を０(零)にしても、即ち、温
度補正機能を有する電源回路101のみで任意の１流量点
である流量Ｑａにおいて、温度変化に対する流量の誤差
(出力変化)を零にしても、次の図４に示すように、他の
流量点において検出の誤差(dＱ／Ｑ)を生じ、補正し切
れないことが判る。
【００１８】図４は、空気流量と誤差との関係を表す図
である。図の場合は、吸入空気温度Ｔa＝20℃を基準と
し温度補正している。従って、Ｔa＝20℃の場合は、全
流量域において問題ないが、基準から外れて、Ｔa＝−2
0℃ や 80℃となった場合、１つの流量点である流量Ｑ
ａにおいてのみ誤差は零となるが、他の流量点において
誤差を生じることを示している。
である。図の場合は、吸入空気温度Ｔa＝20℃を基準と
し温度補正している。従って、Ｔa＝20℃の場合は、全
流量域において問題ないが、基準から外れて、Ｔa＝−2
0℃ や 80℃となった場合、１つの流量点である流量Ｑ
ａにおいてのみ誤差は零となるが、他の流量点において
誤差を生じることを示している。
【００１９】以上の図３と図４が、前述した流量の吸入
空気温度に対する依存性についての説明である。そこ
で、吸入空気温度によらず、全流量域において誤差を生
じないようにすることが本発明である。これについて説
明する。
空気温度に対する依存性についての説明である。そこ
で、吸入空気温度によらず、全流量域において誤差を生
じないようにすることが本発明である。これについて説
明する。
【００２０】出力増幅回路103において、差動増幅器１
１の傾き(増幅率)を決める複数の増幅用抵抗体のうち、
１つの増幅用抵抗体としての抵抗体５０を異種抵抗体Ｒ
ｓとしての異種抵抗体５０とし、該異種抵抗体５０の温
度係数を残りの増幅用抵抗体の温度係数と異なる値にす
る。すなわち、出力増幅回路103を構成する複数の増幅
用抵抗体のうち、例えば、出力増幅回路103の入力段の
基準抵抗体４の端子電圧側とアース間に接続された抵抗
体５０を、他の複数の増幅用抵抗体の温度係数とは異な
る、温度係数α値を有する異種抵抗体５０とする。そし
て、出力増幅回路103を構成する残りの抵抗体を、温度
係数β値を有する一般の抵抗体とする。以下の説明で抵
抗体５０は、異種抵抗体５０または異種抵抗体Ｒｓと呼
称する。
１の傾き(増幅率)を決める複数の増幅用抵抗体のうち、
１つの増幅用抵抗体としての抵抗体５０を異種抵抗体Ｒ
ｓとしての異種抵抗体５０とし、該異種抵抗体５０の温
度係数を残りの増幅用抵抗体の温度係数と異なる値にす
る。すなわち、出力増幅回路103を構成する複数の増幅
用抵抗体のうち、例えば、出力増幅回路103の入力段の
基準抵抗体４の端子電圧側とアース間に接続された抵抗
体５０を、他の複数の増幅用抵抗体の温度係数とは異な
る、温度係数α値を有する異種抵抗体５０とする。そし
て、出力増幅回路103を構成する残りの抵抗体を、温度
係数β値を有する一般の抵抗体とする。以下の説明で抵
抗体５０は、異種抵抗体５０または異種抵抗体Ｒｓと呼
称する。
【００２１】これによって、（数3）式の出力電圧Ｖout
は、（数4）式のように変換することができる。
は、（数4）式のように変換することができる。
【００２２】 Ｖout={(1＋αTa)・Rso/((1+βTa)・R51o+(1+αTa)・Rso)}・a・Ｖo-b (数4) R51o:0℃におけるR51の抵抗値 Rso :0℃におけるR50の抵抗値 α :Rs(R50)の温度係数 β :R13,R14,R15,R16,R51の温度係数 a :抵抗比率 a＝1+((R15+R16)・R13)/(R14R15+R15R16+R
16R14) b :抵抗比率 b＝(R16R13)/(R14R15+R15R16+R16R14) （a,bは温度に関係なく一定になる。） そして、適切なる温度係数α，βおよび抵抗比率 a,bを
選定することにより、熱伝達率ｈの吸入空気温度Ｔaに
よる依存性を無くし、空気流の温度変化に対し流量信号
として出力される出力電圧Ｖoutを温度補正する補正手
段を備えることができる。
16R14) b :抵抗比率 b＝(R16R13)/(R14R15+R15R16+R16R14) （a,bは温度に関係なく一定になる。） そして、適切なる温度係数α，βおよび抵抗比率 a,bを
選定することにより、熱伝達率ｈの吸入空気温度Ｔaに
よる依存性を無くし、空気流の温度変化に対し流量信号
として出力される出力電圧Ｖoutを温度補正する補正手
段を備えることができる。
【００２３】すなわち、（数４）式において、温度係数
α>>１であれば、(1+αTa)/((1+βTa)+(1+αTa))は、１
／(β/α+１)と近似することができる。すなわち、（数
４）式からTaの項を無くし、吸入空気温度Taによる増幅
率の変化を打ち消すことができる。換言すれば、吸入空
気温度Taの影響を無くすことができる。この結果、吸入
空気温度Taの変化に対する計測値の温度補正が、全流量
域に亘って為されることになる。
α>>１であれば、(1+αTa)/((1+βTa)+(1+αTa))は、１
／(β/α+１)と近似することができる。すなわち、（数
４）式からTaの項を無くし、吸入空気温度Taによる増幅
率の変化を打ち消すことができる。換言すれば、吸入空
気温度Taの影響を無くすことができる。この結果、吸入
空気温度Taの変化に対する計測値の温度補正が、全流量
域に亘って為されることになる。
【００２４】尚、出力増幅回路の増幅率を決める複数の
抵抗体のうち、少なくとも１つの抵抗体５０を、他の複
数の抵抗体の温度係数とは異なる温度係数を有する異種
抵抗体Ｒsで構成し、基準抵抗体４の電流の、すなわち
該電流から変換した電圧信号(即ち、流量信号)の吸入空
気温度Taによる増幅率の変化を打ち消すよう構成した補
正手段において、１つの抵抗体５０を選択したが、（数
４）式から吸入空気温度Taの影響を無くすことができる
ならば、１つの抵抗体に拘泥する必要は無い。
抵抗体のうち、少なくとも１つの抵抗体５０を、他の複
数の抵抗体の温度係数とは異なる温度係数を有する異種
抵抗体Ｒsで構成し、基準抵抗体４の電流の、すなわち
該電流から変換した電圧信号(即ち、流量信号)の吸入空
気温度Taによる増幅率の変化を打ち消すよう構成した補
正手段において、１つの抵抗体５０を選択したが、（数
４）式から吸入空気温度Taの影響を無くすことができる
ならば、１つの抵抗体に拘泥する必要は無い。
【００２５】図５は、本発明による他の実施例の発熱抵
抗式空気流量計を示す回路構成図である。図５は、温度
係数の異なる異種抵抗体Ｒｓを基準抵抗体４の端子電圧
と足切り電圧部に接続した実施例である。すなわち、補
正手段が出力増幅回路の入力段の基準抵抗体の端子電圧
側と足切り電圧側間に接続されたものである。
抗式空気流量計を示す回路構成図である。図５は、温度
係数の異なる異種抵抗体Ｒｓを基準抵抗体４の端子電圧
と足切り電圧部に接続した実施例である。すなわち、補
正手段が出力増幅回路の入力段の基準抵抗体の端子電圧
側と足切り電圧側間に接続されたものである。
【００２６】本実施例の出力電圧Voutは（数５）式にな
る。
る。
【００２７】 Vout=(Rs/(R51+Rs))・(1+(R13/R14))・(Vo-Vsn)+Vsn (数5) ただし、R51>>R16, Rs>>R16 Vsn=(R16/(R15+R16))・Vref とする。
【００２８】出力増幅回路103の増幅率は、複数の抵抗
体１３，１４，１５，１６などによって決定されるが、
図５の実施例によれば、R51及びRsにのみから決定され
るようになり、R13，R14，R15，R16の抵抗体自体のバラ
ツキや温度変化による抵抗値の影響を受けないものとす
る、または少なくすることができる。
体１３，１４，１５，１６などによって決定されるが、
図５の実施例によれば、R51及びRsにのみから決定され
るようになり、R13，R14，R15，R16の抵抗体自体のバラ
ツキや温度変化による抵抗値の影響を受けないものとす
る、または少なくすることができる。
【００２９】図６は、本発明によるもう一つ別の実施例
の発熱抵抗式空気流量計を示す回路構成図である。図６
は、温度係数の異なる異種抵抗体５０を差動増幅器１１
のフィードバック部位に接続した実施例である。すなわ
ち、補正手段が出力増幅回路の増幅率を決定する差動増
幅器のフィードバック部位に結線されたものである。
の発熱抵抗式空気流量計を示す回路構成図である。図６
は、温度係数の異なる異種抵抗体５０を差動増幅器１１
のフィードバック部位に接続した実施例である。すなわ
ち、補正手段が出力増幅回路の増幅率を決定する差動増
幅器のフィードバック部位に結線されたものである。
【００３０】この実施例によると出力Voutは、(数6)式
のようになる。
のようになる。
【００３１】 Vout={(R32o+R33o+Rso・(1＋αTa)/(1+βTa))/R32o}・Vo -(R20o/(R19o+R20o))・Vref (数6) ただし、 R32o:0℃におけるR32の抵抗値 R33o:0℃にお
けるR33の抵抗値 R19o:0℃におけるR19の抵抗値 R20o:0℃におけるR20の
抵抗値 Rso :0℃におけるR50の抵抗値 なお、抵抗体１９，２０，３２，３３，３４，３５，３
６，３７は、増幅用抵抗体である。そして、R34＝R35＝
R36＝R37は、同じの抵抗値を有する。
けるR33の抵抗値 R19o:0℃におけるR19の抵抗値 R20o:0℃におけるR20の
抵抗値 Rso :0℃におけるR50の抵抗値 なお、抵抗体１９，２０，３２，３３，３４，３５，３
６，３７は、増幅用抵抗体である。そして、R34＝R35＝
R36＝R37は、同じの抵抗値を有する。
【００３２】この場合も、適切に温度係数αとβを選定
することにより、Ｖoの熱伝達率の吸気温度による依存
性を補正することができる。なお、図中のプルダウン抵
抗５２は、異種抵抗体Ｒｓの降下電圧を小さくできる場
合はなくても良い。
することにより、Ｖoの熱伝達率の吸気温度による依存
性を補正することができる。なお、図中のプルダウン抵
抗５２は、異種抵抗体Ｒｓの降下電圧を小さくできる場
合はなくても良い。
【００３３】図７は、異種抵抗体Ｒsの他の実施例を示
す図である。図１から図６までの異種抵抗体Ｒsは、一
般に用いられる炭素皮膜抵抗、金属皮膜抵抗、印刷用抵
抗ペーストなどから作られたものであって、温度係数の
異なる抵抗体であった。
す図である。図１から図６までの異種抵抗体Ｒsは、一
般に用いられる炭素皮膜抵抗、金属皮膜抵抗、印刷用抵
抗ペーストなどから作られたものであって、温度係数の
異なる抵抗体であった。
【００３４】これに対し、図７の実施例の異種抵抗体Ｒ
sは、感温抵抗体２と構造が同じである抵抗体素子510を
使用したものである。すなわち、抵抗体素子510は、絶
縁体としてのボビン502に白金線501が巻かれ、さらに絶
縁体としてのガラス503が覆われ、該白金線501が導電体
としてのリード505と、支持体504とを介して、差動増幅
器１１に接続されているものである。白金線等からなる
抵抗体素子510の温度係数αは、3870ｐｐｍ／℃であ
る。この値は α>>１であり、かつ、炭素皮膜抵抗や金
属皮膜抵抗などからなる抵抗体１３，１４等の温度係数
βの100ｐｐｍ／℃位とは、大きく異なり、０℃におけ
る白金線の抵抗値を適度に設定することにより、Ｖoの
温度依存性を補正できる。すなわち、熱伝達率ｈの吸入
空気温度Ｔaによる依存性を無くすことができる。
sは、感温抵抗体２と構造が同じである抵抗体素子510を
使用したものである。すなわち、抵抗体素子510は、絶
縁体としてのボビン502に白金線501が巻かれ、さらに絶
縁体としてのガラス503が覆われ、該白金線501が導電体
としてのリード505と、支持体504とを介して、差動増幅
器１１に接続されているものである。白金線等からなる
抵抗体素子510の温度係数αは、3870ｐｐｍ／℃であ
る。この値は α>>１であり、かつ、炭素皮膜抵抗や金
属皮膜抵抗などからなる抵抗体１３，１４等の温度係数
βの100ｐｐｍ／℃位とは、大きく異なり、０℃におけ
る白金線の抵抗値を適度に設定することにより、Ｖoの
温度依存性を補正できる。すなわち、熱伝達率ｈの吸入
空気温度Ｔaによる依存性を無くすことができる。
【００３５】図８は、異種抵抗体Ｒsの別の実施例を示
す図である。異種抵抗体50は、サーミスタ520である。
図において、サーミスタ520が発熱抵抗体１や感温抵抗
体２などと一緒に内燃機関の吸気管である空気通路30に
配設された、流量計測部100が示されている。
す図である。異種抵抗体50は、サーミスタ520である。
図において、サーミスタ520が発熱抵抗体１や感温抵抗
体２などと一緒に内燃機関の吸気管である空気通路30に
配設された、流量計測部100が示されている。
【００３６】サーミスタ520の抵抗値Ｒtは一般的に(数
7)式で表わされる。
7)式で表わされる。
【００３７】 Ｒs＝Ｒt＝Rto・EXP{Ｂ・((1/Ta)−(1/To))} (数7) Rto:０℃におけるサーミスタの抵抗値 Ｂ :サーミスタの温度定数 To :273K 従って、前述の実施例と同様に、適度な値のＢを有する
サーミスタを選定することにより、Ｖoの温度依存性を
補正することができる。
サーミスタを選定することにより、Ｖoの温度依存性を
補正することができる。
【００３８】図９は、異種抵抗体Ｒsのもう１つ別の実
施例を示す図である。異種抵抗体50は、ＩＣチップ60に
内蔵されたモノリシック抵抗530である。ＩＣチップ60
のモノリシック抵抗530の温度係数は、通常1000ｐｐｍ/
℃以上あるため、他の増幅用抵抗体と異なった温度係数
を有するものとなる。従って、モノリシック抵抗530の
温度係数を適切に選定することによって、Ｖoの温度依
存性を補正することができる。
施例を示す図である。異種抵抗体50は、ＩＣチップ60に
内蔵されたモノリシック抵抗530である。ＩＣチップ60
のモノリシック抵抗530の温度係数は、通常1000ｐｐｍ/
℃以上あるため、他の増幅用抵抗体と異なった温度係数
を有するものとなる。従って、モノリシック抵抗530の
温度係数を適切に選定することによって、Ｖoの温度依
存性を補正することができる。
【００３９】この場合、モノリシック抵抗530だけに吸
入空気を当てることが難しいので、実装する場合に工夫
を加え、補正精度の低下を防ぐ必要がある。そこで、モ
ノリシック抵抗530を含むＩＣチップを、出力増幅回路1
03の基板70と一体に形成し、該基板全体を吸入空気中に
設置する例を図１０に示す。
入空気を当てることが難しいので、実装する場合に工夫
を加え、補正精度の低下を防ぐ必要がある。そこで、モ
ノリシック抵抗530を含むＩＣチップを、出力増幅回路1
03の基板70と一体に形成し、該基板全体を吸入空気中に
設置する例を図１０に示す。
【００４０】図１０は、図９の発熱抵抗式空気流量計を
実装した場合の流量計測部の断面を示す図である。図の
ように、該ＩＣチップ60を搭載した基板70全体を、例え
ば内燃機関の吸気管である空気通路30内に配設し、ＩＣ
チップ60やモノリシック抵抗530に吸入空気を直接当て
る流量計測部100の例である。これにより、ＩＣチップ6
0及びモノリシック抵抗530は、常に吸入空気温度と同じ
温度になり、補正精度は悪化しないものとなる。
実装した場合の流量計測部の断面を示す図である。図の
ように、該ＩＣチップ60を搭載した基板70全体を、例え
ば内燃機関の吸気管である空気通路30内に配設し、ＩＣ
チップ60やモノリシック抵抗530に吸入空気を直接当て
る流量計測部100の例である。これにより、ＩＣチップ6
0及びモノリシック抵抗530は、常に吸入空気温度と同じ
温度になり、補正精度は悪化しないものとなる。
【００４１】また、基板70を吸入空気に曝す場合、図１
１に示すように温度係数の異なる抵抗体、例えば、異種
抵抗体５０、抵抗体素子510またはサーミスタ520は、出
力増幅回路103の基板70と一体に形成されたものが望ま
しいと言える。 図１１は、他の実施例の発
熱抵抗式空気流量計を実装した場合の流量計測部の断面
を示す図である。図１０とは異なる基板70全体を空気通
路30内に配設した例である。図のように、基板70上に搭
載された異種抵抗体Ｒsとしての抵抗体素子510またはサ
ーミスタ520を、該基板70と一緒に内燃機関の吸気管で
ある空気通路30内に配設し、抵抗体素子510等に吸入空
気を当てる流量計測部100の例である。図１１に示した
実施例でも本発明による温度補正が高精度に行える。
１に示すように温度係数の異なる抵抗体、例えば、異種
抵抗体５０、抵抗体素子510またはサーミスタ520は、出
力増幅回路103の基板70と一体に形成されたものが望ま
しいと言える。 図１１は、他の実施例の発
熱抵抗式空気流量計を実装した場合の流量計測部の断面
を示す図である。図１０とは異なる基板70全体を空気通
路30内に配設した例である。図のように、基板70上に搭
載された異種抵抗体Ｒsとしての抵抗体素子510またはサ
ーミスタ520を、該基板70と一緒に内燃機関の吸気管で
ある空気通路30内に配設し、抵抗体素子510等に吸入空
気を当てる流量計測部100の例である。図１１に示した
実施例でも本発明による温度補正が高精度に行える。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、吸入空気温度変化に対
する温度補正が全流量域に亘って行われるので、吸入空
気量を高精度に計測できる効果がある。
する温度補正が全流量域に亘って行われるので、吸入空
気量を高精度に計測できる効果がある。
【図１】本発明による一実施例の発熱抵抗式空気流量計
を示す回路構成図である。
を示す回路構成図である。
【図２】図１の発熱抵抗式空気流量計を実装した場合の
流量計測部の断面を示す図である。
流量計測部の断面を示す図である。
【図３】空気流量と熱伝達率との関係を表す図である。
【図４】空気流量と誤差との関係を表す図である。
【図５】本発明による他の実施例の発熱抵抗式空気流量
計を示す回路構成図である。
計を示す回路構成図である。
【図６】本発明によるもう一つ別の実施例の発熱抵抗式
空気流量計を示す回路構成図である。
空気流量計を示す回路構成図である。
【図７】異種抵抗体Ｒsの他の実施例を示す図である。
【図８】異種抵抗体Ｒsの別の実施例を示す図である。
【図９】異種抵抗体Ｒsのもう１つ別の実施例を示す図
である。
である。
【図１０】図９の発熱抵抗式空気流量計を実装した場合
の流量計測部の断面を示す図である。
の流量計測部の断面を示す図である。
【図１１】他の実施例の発熱抵抗式空気流量計を実装し
た場合の流量計測部の断面を示す図である。
た場合の流量計測部の断面を示す図である。
１…発熱抵抗体、２…感温抵抗体、３…トランジスタ、
４…基準抵抗体、５，６，７，１０，１３，１４，１
５，１６，１９，２０，２３，２４，２６，３２，３
３，３４，３５，３６，３７，５１…抵抗体、８，９，
１１，１８，２１，２２…差動増幅器、２５…ツェナー
ダイオード、２７…ダイオード、３０…空気通路、５０
…異種抵抗体(Ｒs)、５２…プルダウン抵抗、
６０…ＩＣチップ、７０…基板、100…流量計測部、101
…電源回路、102…定温度制御回路、103…出力増幅回
路、501…白金線、502…ボビン、503…ガラス、504…支
持体、505…リード、510…抵抗体素子、520…サーミス
タ、530…モノリシック抵抗
４…基準抵抗体、５，６，７，１０，１３，１４，１
５，１６，１９，２０，２３，２４，２６，３２，３
３，３４，３５，３６，３７，５１…抵抗体、８，９，
１１，１８，２１，２２…差動増幅器、２５…ツェナー
ダイオード、２７…ダイオード、３０…空気通路、５０
…異種抵抗体(Ｒs)、５２…プルダウン抵抗、
６０…ＩＣチップ、７０…基板、100…流量計測部、101
…電源回路、102…定温度制御回路、103…出力増幅回
路、501…白金線、502…ボビン、503…ガラス、504…支
持体、505…リード、510…抵抗体素子、520…サーミス
タ、530…モノリシック抵抗
Claims (8)
- 【請求項１】空気通路に設置された発熱抵抗体と感温抵
抗体、及び該発熱抵抗体に流れた電流を電圧信号に変換
する基準抵抗体からなるブリッジ回路を有し、空気流を
検出する定温度制御回路と、増幅率を決める複数の増幅
用抵抗体を有し前記電圧信号を流量信号として増幅する
出力増幅回路とを含み、空気流量を計測する発熱抵抗式
空気流量計において、 前記出力増幅回路は、複数の前記増幅用抵抗体のうち少
なくとも１つの前記増幅用抵抗体が、他の前記増幅用抵
抗体の温度係数とは異なり、前記空気流の温度変化によ
る前記増幅率の変化を打ち消す関係にある温度係数を有
する異種抵抗体から選定され、前記空気流の温度変化に
対し温度補正する補正手段を備えたことを特徴とする発
熱抵抗式空気流量計。 - 【請求項２】請求項１において、前記補正手段は、前記
出力増幅回路の入力段の前記基準抵抗体の端子電圧側と
アース間に接続されたことを特徴とする発熱抵抗式空気
流量計。 - 【請求項３】請求項１において、前記補正手段は、前記
出力増幅回路の入力段の前記基準抵抗体の端子電圧側と
足切り電圧側間に接続されたことを特徴とする発熱抵抗
式空気流量計。 - 【請求項４】請求項１において、前記補正手段は、前記
出力増幅回路の差動増幅器のフィードバック部位に接続
されたことを特徴とする発熱抵抗式空気流量計。 - 【請求項５】請求項１ないし請求項４において、前記異
種抵抗体は、前記感温抵抗体と同じ構造からなる抵抗体
素子であることを特徴とする発熱抵抗式空気流量計。 - 【請求項６】請求項１ないし請求項４において、前記異
種抵抗体は、サーミスタであることを特徴とする発熱抵
抗式空気流量計。 - 【請求項７】請求項１ないし請求項４において、前記異
種抵抗体は、モノリシック抵抗から形成され、ＩＣチッ
プに内蔵されていること特徴とする発熱抵抗式空気流量
計。 - 【請求項８】請求項１ないし請求項７において、前記異
種抵抗体は、前記出力増幅回路の基板と一体に形成され
たものであることを特徴とする発熱抵抗式空気流量計。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11464895A JP3609148B2 (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 発熱抵抗式空気流量計 |
| DE19619247A DE19619247C2 (de) | 1995-05-12 | 1996-05-13 | Luftdurchflußmesser vom Heizwiderstandstyp |
| US08/925,070 US5824895A (en) | 1995-05-12 | 1997-09-08 | Air flow meter of a heating resistor type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11464895A JP3609148B2 (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 発熱抵抗式空気流量計 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001261137A Division JP2002116074A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 発熱抵抗式空気流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304136A true JPH08304136A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3609148B2 JP3609148B2 (ja) | 2005-01-12 |
Family
ID=14643073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11464895A Expired - Lifetime JP3609148B2 (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | 発熱抵抗式空気流量計 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5824895A (ja) |
| JP (1) | JP3609148B2 (ja) |
| DE (1) | DE19619247C2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7168312B2 (en) | 2004-06-02 | 2007-01-30 | Hitachi, Ltd. | Heating resistor type air flow meter |
| US7401510B2 (en) | 2005-01-21 | 2008-07-22 | Hitachi, Ltd. | Heating resistor type airflow meter |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
| US5984641A (en) * | 1997-05-05 | 1999-11-16 | 1273941 Ontario Inc. | Controller for oil wells using a heated probe sensor |
| WO2001084088A1 (fr) | 2000-05-02 | 2001-11-08 | Hitachi, Ltd. | Dispositif de mesure d'une quantite physique, procede de fabrication associe, et systeme de commande de vehicule mettant en oeuvre ce dispositif de mesure de quantite physique |
| US6443003B1 (en) * | 2000-11-14 | 2002-09-03 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric air flow sensor |
| US6842965B2 (en) * | 2000-12-28 | 2005-01-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for manufacturing a strain detector |
| JP2004317268A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Hitachi Ltd | 車載電子装置，熱式流量計及び電子回路基板 |
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