JPH0835869A - 空気流量計 - Google Patents

空気流量計

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JPH0835869A
JPH0835869A JP6172297A JP17229794A JPH0835869A JP H0835869 A JPH0835869 A JP H0835869A JP 6172297 A JP6172297 A JP 6172297A JP 17229794 A JP17229794 A JP 17229794A JP H0835869 A JPH0835869 A JP H0835869A
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JP
Japan
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air temperature
signal
flow rate
air flow
air
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Pending
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JP6172297A
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English (en)
Inventor
Yutaka Nishimura
豊 西村
Tokuji Yoshikawa
徳治 吉川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】熱線式空気流量計から、高精度の空気流量信号
と空気温度信号を得ることを目的とする。 【構成】熱線プローブ下端と空気温度プローブの上端の
電位をエンジン制御回路に入力して、該制御回路内のデ
ジタル演算で、空気温度を求め、かつ、該空気温度で空
気流量信号に補正演算を加える。 【効果】空気温度検出のための新たなセンサ部を設けな
いので、簡単な構造で空気温度と高精度の空気流量信号
をえることができる。

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電子制御燃料
噴射装置用の空気流量計に関し、特に高い精度の空気温
度と空気流量信号を出力する熱線式空気流量計に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の電子制御燃料噴射装置では、エン
ジンの吸入空気流量を測定する流量計として、定温度差
型熱線式空気流量計が多用されていた。この流量計は、
質量空気流量を直接計測でき、かつ応答性が良いと言う
優れた性質をもつ。しかし、熱式であるため空気温度が
変化した時、空気流量の計測精度が低下する欠点があ
る。特に、自動車エンジンの吸入空気の温度は−40℃
から120℃まで大きく変化するので、該計測精度の低
下は重要な技術課題である。
【0003】また、エンジン制御上、空気温度が必要な
場合、空気温度計を別に設ける必要があった。即ち、空
気温度計は、空気流量計とは別の位置に、例えばエアク
リーナまたは吸気管に設けられていた。また、空気温度
計の電子回路は、エンジン制御回路内に設けられ、空気
流量計の電子回路とも別であるため、センサ部の小形
化,配線数の低減の障害となっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、空気流量計
の信号の演算処理によって空気温度を求め、センサ部の
小型化と配線数の低減を図り、かつ、該空気温度信号を
用いて、空気流量信号を補正して真の空気流量を得るこ
とが目的である。
【0005】
【課題を解決するための手段】定温度差型熱線式空気流
量計に使われている空気温度プローブの両端電位または
熱線プローブの両端電位からコンピュータの演算により
空気温度を求め、かつ、該空気温度と空気流量計信号を
軸とする補正係数のテーブルを作り、該補正係数を空気
流量信号にかけて、真の空気流量を得る。
【0006】
【作用】本発明は、空気温度検出のための新たなセンサ
部を設けないので、簡単小形で、配線数を低減でき、か
つ、空気温度を用いた補正演算により真の空気流量を得
られる。
【0007】
【実施例】図1に本発明の実施例を示す。熱線式空気流
量計100の信号はエンジン制御回路101に入力さ
れ、図4で詳述する方法で空気温度信号と流量信号を得
る。104で、あらかじめメモリに記憶された流量信号
と空気流量の関係を用いて、補間演算により該流量信号
から空気流量へ換算する。105で、同様にメモリに記
憶された空気温度と空気流量をX軸とY軸とする補正係
数のテーブルを用いて、104からの該空気流量信号と
103からの空気温度信号より該補正係数を求める。1
04からの空気流量信号と該補正係数をかけて真の空気
流量を得る。
【0008】106で、該真の空気流量,エンジン回転
数等を用いて適切な燃料噴射量,点火時期をコンピュー
タのデジタル演算で求める。該演算結果により、燃料噴
射弁,点火装置を介して燃料供給,点火を行う。
【0009】図1中の熱線式空気流量計100の詳細を
図2に示す。該空気流量計部は熱線プローブ1,空気温
度プローブ2,抵抗3,4,5からなるホイートストン
ブリッジ,差動増幅器6,トランジスタ7で構成され
る。流量信号と空気温度プローブの上端の電位は、エン
ジン制御回路101の指令に基づいてマルチプレクサ1
0で時分割的にゼロスパン調整回路11で通常、0−5
ボルトに調整されて、エンジン制御回路101に入力さ
れる。流量信号は、熱線プローブ1と抵抗4の間の電位
である。但し該ホイートストンブリッジの中点の両電位
は常に等しくなるように制御されているので、該流量信
号は空気温度プローブ2の下端の電位でもある。一方、
空気温度プローブ2の上端の電位は、バッファアンプ1
3を介して抵抗8,9で分割され、マルチプレクサ1
0,ゼロスパン調整回路11を介してエンジン制御回路
101に入力される。該抵抗8,9による電位分割は、
ゼロスパン調整回路11を介した出力が0−5ボルトに
なるようにするのが目的である。この結果、流量信号と
空気温度プローブ2の両端の電位がエンジン制御回路1
01へ入力される。自動車エンジンでは、空気温度は急
激には変化しないので、エンジン制御回路101の指令
によりマルチプレクサ10を制御して通常は流量信号
を、適切な時間間隔で空気温度プローブ2の上端の電位
をエンジン制御回路101に取り込む。
【0010】この構成では、ゼロスパン調整回路11
が、熱線プローブ1の下端の電位と空気温度プローブ2
の上端の電位を増幅するので、長いワイヤハーネスを介
してエンジン制御回路101へ入力されても、該電位信
号に電磁波ノイズがのりにくい効果がある。
【0011】図3は、エンジン制御回路101の詳細で
ある。ゼロスパン調整回路11の出力は、マルチプレク
サ108に入力され、時分割的にセレクトされてADコ
ンバータ109に送られデジタル信号となる。なお、ク
ランク角,キースイッチ等のパルス信号は、I/O11
3に入力される。CPU111はデジタル演算を行い、
ROM110は制御プログラム及びデータを格納する記
憶素子,RAM112は読みだし書き込み可能な記憶素
子である。I/O113は、入力信号をCPU111に送った
り、CPU111の出力信号を燃料噴射弁,点火コイル
ヘ送る機能を持つ。
【0012】図4は、ゼロスパン調整回路11の詳細で
ある。入力信号は、オペアンプ21,抵抗22,23,
24により減算,増幅される。入力信号と出力信号の関
係は、抵抗22,23,24の抵抗値を増減して調整す
る。
【0013】次に、図1の空気温度信号103の求め方
について説明する。空気温度プローブ2の両端の電位か
ら、コンピュータ演算により空気温度プローブ2の抵抗
値を求め、さらに該抵抗値から空気温度を得る方法であ
る。
【0014】図2において、熱線プローブ1と抵抗4の
中点の電位のゼロスパン調整回路11を介した出力V1
は、ホイートストンブリッジの中点の両電位は等しくな
るように制御されていることから V1=A*(i*R5−B) …(1) 空気温度プローブ2の上端の電位のゼロスパン調整回路
11を介した出力V2は、 V2=A*(C*i*(R5+Rt)−B) …(2) ここで Rt ;空気温度プローブの抵抗値 R5 ;抵抗5の抵抗値 A,B;ゼロスパン調整回路11の増幅率とオフセット
電圧 C ;抵抗8,9の電圧分割比 i ;空気温度プローブを流れる電流 式(1),(2)から電流iを消去して空気温度プローブの
抵抗値Rtは、 Rt=R4*((V2+A*B)/(C*(V1+A*B))−1)…(3) となる。空気温度プローブ2の抵抗値Rtと空気温度の
関係は式(4)となることから、該抵抗値を式(4)に代入
して空気温度を求める。
【0015】 Rt=R0*(1+α*T) …(4) フローチャートを図5に示す。ステップ14で信号V
1,V2を読み込み、ステップ15で式(3)の演算によ
り、空気温度プローブの抵抗値Rtを求める。ステップ
16で、空気温度プローブの抵抗値Rtから、式(4)の
演算により空気温度を求める。
【0016】図6は、図2の空気流量計部を他の方式に
した例である。空気流量計部を特公昭61−16026 号公報
に開示されたものに置き換えた例である。図2と同じ符
号を付けた部分は同じ機能をもつ。図2の場合と同様
に、流量信号(空気温度プローブ2の左端の電位と同
じ)と空気温度プローブ2の右端電位の抵抗分割電位が
マルチプレクサ10,ゼロスパン調整回路11を介して
エンジン制御回路101に入力される。エンジン制御回
路101内で空気温度を求める手順も図5と同じであ
る。この構成は、熱線プローブ1と空気温度プローブ2
に同一のプローブが使える特徴がある。
【0017】図7は、図2の変形例である。流量信号
(熱線プローブ1と抵抗4の間の電位)と空気温度プロー
ブ2の上端の電位はそれぞれゼロスパン調整回路12,
11を介してエンジン制御回路101に入力される。図
2と同じ符号を付けた部分は同じ機能をもつ。この構成
は、2ケの信号がゼロスパン調整回路12,11で増幅
されるので、長いワイヤハーネスでエンジン制御回路1
01に接続されても電磁ノイズがのりにくい特徴があ
る。空気温度プローブ2の上端の電位と下端の電位(流
量信号と同じ)がエンジン制御回路101に直接入力さ
れているので、殆ど同時刻の両信号を読み込め、空気流
量が変化する時も空気温度プローブ2の抵抗値即ち空気
温度を正確に求めうる特徴がある。
【0018】図8は、図2の変形例である。空気温度プ
ローブ2の両端の電位V3,V4を差動増幅器17を介
してエンジン制御回路101に入力する。一方、熱線プ
ローブ1の下端の電位は、図2と同様にゼロスパン調整
回路12を経て、空気流量信号としてエンジン制御回路
101に入力する。次に、空気温度プローブ2の両端の
電位から、デジタル演算により空気温度プローブ2の抵
抗値即ち空気温度を求める方法を述べる。空気温度プロ
ーブ2の両端電位の差動増幅器17を介した出力V5
は、 V5=a*(V3−V4) …(5) ホイートストンブリッジの中点の電位は互いに等しくな
るように制御されており、熱線プローブの下端の電位と
空気温度プローブ2の下端の電位は等しいので、ゼロス
パン調整回路12を介した出力V1は、 V1=A*(V4−B) …(6) ここで V3,V4;空気温度プローブ2の両端の電
位 a ;差動増幅器17の増幅率 A,B ;ゼロスパン調整回路11の増幅率とオフセ
ット電圧 式(5),(6)から空気温度プローブの抵抗値Rtは、 Rt=(V3−V4)*R5/V4 =V5*R5/(a*(V1/A+B)) …(7) ここで R5;抵抗5の抵抗値 である。
【0019】フローチャートを図9に示す。ステップ1
8で信号V1,V5を読み込み、ステップ19で式(7)
の演算により、空気温度プローブの抵抗値Rtを求め
る。ステップ20で、空気温度プローブの抵抗値Rtか
ら、式(4)の演算により空気温度を求める。この方法
は、空気温度プローブ2の両端の電位差を差動増幅器1
7で増幅してエンジン制御回路101に入力するので、
式(7)のデジタル演算で桁落ちがなく高い精度で空気温
度を得られる特徴がある。
【0020】次に、図1の空気温度補正105の説明を
する。図10は、定温度差型熱線式空気流量計100の
空気温度と流量測定誤差の関係を示した図である。低空
気流量で誤差が大きく、かつ、空気温度が高いとプラス
符号,空気温度が低いとマイナス符号の誤差となる。即
ち、誤差は空気温度と空気流量の双方に依存する。従っ
て、該誤差を小さくするには、図1の105に示すよう
に空気温度と空気流量を軸とする補正係数のテーブルを
用いて、空気流量信号と該補正係数をかけて真の空気流
量を得る方法が有用である。
【0021】図11,図12は、図1の105の変形例
である。図11に示すような空気温度に対する補正値の
テーブルを用いて、空気温度のみから補正値を求め、1
04の空気流量換算値に該補正値を加算して真の空気流
量を求める方法である。図10に示すように、空気温度
変化に伴う誤差は、低空気流量で大きい。従って、空気
温度によって変わる一定値を加算することによって、低
空気流量では、空気温度変化による誤差が補正され、一
方、高空気流量では、空気流量に対する該補正値の割合
が小さいので、該補正値の精度への影響は非常に小さ
い。その結果、この方法により図10に示す空気温度変
化に伴う誤差を全空気流量範囲で低減できる。その計算
手順を図12に示す。ステップ103で、熱線流量信号
を空気流量に換算し、ステップ104で、空気温度信号
を読み込む。ステップ114で、図11のテーブルを用
いて、該空気温度から補正値を求める。ステップ115
で、ステップ104の空気流量換算値に該補正値を加算
して、真の空気流量を求める。この方法は、空気温度の
みによる補正で、図1の方法に比べ、補正が簡単である
特徴がある。
【0022】なお図1,図12に示した空気温度による
空気流量信号の補正は、本実施例で示した以外に、別
途、エンジンの吸気管に設けた空気温度計の信号に基づ
いて行ってもよい。
【0023】
【発明の効果】従来の熱線式空気流量計では大きな空気
温度変化があると、低流量域で流量測定精度が悪化して
いた。しかし、空気温度変化に対する熱線式空気流量計
の信号変化データをあらかじめ記憶手段に記憶してお
き、これを用いて補正することにより流量測定精度を大
幅に向上できた。また空気温度は、熱線式空気流量計の
空気温度プローブの両端の電位から求めるので、新たな
センサ部が不要で、構造が簡単となり、かつ、配線数を
低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図である。
【図2】図1中の熱線式空気流量計の詳細図である。
【図3】エンジン制御回路の詳細図である。
【図4】ゼロスパン調整回路の詳細図である。
【図5】空気温度検出のフローチャートである。
【図6】図2の空気流量計部を他の方式にした例を示す
図である。
【図7】図2の変形例を示す図である。
【図8】図2の変形例を示す図である。
【図9】図8の空気温度検出のフローチャートである。
【図10】熱線式空気流量計の空気温度と流量測定誤差
の関係を示す図である。
【図11】図1の空気温度補正の変形例を示す図であ
る。
【図12】図1の空気温度補正の変形例を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…熱線プローブ、2…空気温度プローブ、7…トラン
ジスタ、6,17…差動増幅器、10…マルチプレク
サ、11,12…ゼロスパン調整回路、100…熱線式
空気流量計、101…エンジン制御回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トランジスタ,熱線プローブ,固定抵抗,
    空気温度プローブからなる熱線式空気流量計において、
    該空気温度プローブの両端の電位または該熱線プローブ
    の両端の電位をコンピュータに入力して、該コンピュー
    タ内の演算で空気温度と空気流量を求めることを特徴と
    する空気流量計。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記演算で得られた空
    気温度により、該熱線式空気流量計の空気流量信号を補
    正して真の空気流量信号を得ることを特徴とする空気流
    量計。
JP6172297A 1994-07-25 1994-07-25 空気流量計 Pending JPH0835869A (ja)

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JP6172297A JPH0835869A (ja) 1994-07-25 1994-07-25 空気流量計

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6272423B1 (en) * 1998-06-05 2001-08-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for correcting airflow in an internal combustion engine which is drawn in through an induction pipe and measured in the induction pipe
WO2002021084A1 (fr) * 2000-09-04 2002-03-14 Hitachi, Ltd. Debitmetre a air thermique
JP2008002887A (ja) * 2006-06-21 2008-01-10 Yamatake Corp 流れ検出装置
JP2009288153A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Denso Corp 空気流量測定装置、空気流量補正方法、および、プログラム

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