JPH11351930A - 発熱抵抗体式空気流量計 - Google Patents
発熱抵抗体式空気流量計Info
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- JPH11351930A JPH11351930A JP10161762A JP16176298A JPH11351930A JP H11351930 A JPH11351930 A JP H11351930A JP 10161762 A JP10161762 A JP 10161762A JP 16176298 A JP16176298 A JP 16176298A JP H11351930 A JPH11351930 A JP H11351930A
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- Japan
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- resistor
- air flow
- heating resistor
- temperature
- resistors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】内燃機関の空気流量計測において、吸気管内の
脈動発生時に順流と逆流の判別を行う。 【解決手段】発熱抵抗体の熱干渉を受ける上流と下流位
置にそれぞれ感温抵抗体を配置し、前記感温抵抗体とブ
リッジ回路を形成する抵抗との比の大小関係で流量方向
を判別する。
脈動発生時に順流と逆流の判別を行う。 【解決手段】発熱抵抗体の熱干渉を受ける上流と下流位
置にそれぞれ感温抵抗体を配置し、前記感温抵抗体とブ
リッジ回路を形成する抵抗との比の大小関係で流量方向
を判別する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空気流量測定装置に
係り、特に自動車の内燃機関エンジンに吸入される空気
流量を計測する際に、吸気脈動により生じる逆流を検知
することに関する。
係り、特に自動車の内燃機関エンジンに吸入される空気
流量を計測する際に、吸気脈動により生じる逆流を検知
することに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の空気流量計測装置としては、
特開平1−185416 号公報に、空気流の流れ方向に、２個
ずつの発熱抵抗体と感温抵抗体とを並設した空気流量測
定装置が開示されている。
特開平1−185416 号公報に、空気流の流れ方向に、２個
ずつの発熱抵抗体と感温抵抗体とを並設した空気流量測
定装置が開示されている。
【０００３】上記開示技術によれば、上流側と下流側に
配置された発熱抵抗体の放散熱量の差を電気的に検出す
ることにより、逆流を含む空気流量を計測できるものと
なっている。
配置された発熱抵抗体の放散熱量の差を電気的に検出す
ることにより、逆流を含む空気流量を計測できるものと
なっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は２組の空気流量計を近接配置したものであり、
逆流を検知するためには極めて近い流量特性を有する必
要がある。なぜならば、それぞれの発熱抵抗体の放散熱
量の差でもって順流と逆流を判別するため、いかなる条
件下でも同じ流量特性であることが、必要条件とされる
からである。これは製造が非常に困難であり、高精度な
逆流検出を行うには高度な技術と製造管理が必要であ
る。さらに、回路規模，消費電流も２倍となり小型，省
エネルギーに相反する。
来技術は２組の空気流量計を近接配置したものであり、
逆流を検知するためには極めて近い流量特性を有する必
要がある。なぜならば、それぞれの発熱抵抗体の放散熱
量の差でもって順流と逆流を判別するため、いかなる条
件下でも同じ流量特性であることが、必要条件とされる
からである。これは製造が非常に困難であり、高精度な
逆流検出を行うには高度な技術と製造管理が必要であ
る。さらに、回路規模，消費電流も２倍となり小型，省
エネルギーに相反する。
【０００５】本発明の目的は、容易に高精度な逆流検出
が可能となる発熱抵抗体式空気流量計を提供することに
ある。
が可能となる発熱抵抗体式空気流量計を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するに
は、発熱抵抗体の熱干渉を受ける上流と下流位置にそれ
ぞれ感温抵抗体を配置し、前記感温抵抗体と電気的に対
を成す抵抗との比の大小関係で流量方向を判別すること
にある。なぜならば、発熱抵抗体式空気流量計は本来、
順流や逆流の区別なく空気流量を測定しており、流量方
向さえ判別できれば実使用に十分耐え得る性能を有して
いるからである。
は、発熱抵抗体の熱干渉を受ける上流と下流位置にそれ
ぞれ感温抵抗体を配置し、前記感温抵抗体と電気的に対
を成す抵抗との比の大小関係で流量方向を判別すること
にある。なぜならば、発熱抵抗体式空気流量計は本来、
順流や逆流の区別なく空気流量を測定しており、流量方
向さえ判別できれば実使用に十分耐え得る性能を有して
いるからである。
【０００７】発熱抵抗体の熱干渉を受ける上流と下流位
置に配置された感温抵抗体は、それぞれ熱干渉の度合い
によって抵抗値に変化を生ずるが、空気流が順流状態の
場合は上流側の感温抵抗体は空気流を最初に受けるため
に発熱抵抗体からの熱干渉を阻害される。また、下流側
の感温抵抗体には発熱抵抗体と接触した後の空気流が当
たるため熱干渉が助長される。空気流が逆流状態の場合
は全く逆の現象となる。ゆえに、発熱抵抗体の上，下流
に配置された前記感温抵抗体及び、前記感温抵抗体と電
気的に対を成す抵抗とでブリッジ回路を形成し、ブリッ
ジバランスを監視することで容易に空気流の順，逆を判
別できる。
置に配置された感温抵抗体は、それぞれ熱干渉の度合い
によって抵抗値に変化を生ずるが、空気流が順流状態の
場合は上流側の感温抵抗体は空気流を最初に受けるため
に発熱抵抗体からの熱干渉を阻害される。また、下流側
の感温抵抗体には発熱抵抗体と接触した後の空気流が当
たるため熱干渉が助長される。空気流が逆流状態の場合
は全く逆の現象となる。ゆえに、発熱抵抗体の上，下流
に配置された前記感温抵抗体及び、前記感温抵抗体と電
気的に対を成す抵抗とでブリッジ回路を形成し、ブリッ
ジバランスを監視することで容易に空気流の順，逆を判
別できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を以下の図面に従
い詳細に説明する。
い詳細に説明する。
【０００９】図１は本発明による逆流検知機能を備えた
発熱抵抗体式空気流量計の駆動回路例を示す。空気流量
計の基本部分は発熱抵抗体Ｒｈ，感温抵抗体Ｒｃ，トラ
ンジスタＴｒ，演算増幅器ＯＰ１，抵抗Ｒ１，Ｒ７，Ｒ
８で構成されている。本部分はブリッジ回路を帰還制御
することにより発熱抵抗体Ｒｈの抵抗値を一定に保持し
ている。但し、感温抵抗体Ｒｃを空気流中に配置するこ
とで空気温度の依存を受ける。発熱抵抗体Ｒｈの抵抗値
は次式となる。
発熱抵抗体式空気流量計の駆動回路例を示す。空気流量
計の基本部分は発熱抵抗体Ｒｈ，感温抵抗体Ｒｃ，トラ
ンジスタＴｒ，演算増幅器ＯＰ１，抵抗Ｒ１，Ｒ７，Ｒ
８で構成されている。本部分はブリッジ回路を帰還制御
することにより発熱抵抗体Ｒｈの抵抗値を一定に保持し
ている。但し、感温抵抗体Ｒｃを空気流中に配置するこ
とで空気温度の依存を受ける。発熱抵抗体Ｒｈの抵抗値
は次式となる。
【００１０】
【数１】Ｒｈ＝Ｒ１・（Ｒｃ＋Ｒ８）／Ｒ７ 抵抗値はすなわち抵抗体温度であり、発熱抵抗体Ｒｈと
感温抵抗体Ｒｃの抵抗温度係数を同程度にすることで、
発熱抵抗体Ｒｈの温度を空気温度と一定の温度差に保持
することが出来る。抵抗Ｒ８は感温抵抗体Ｒｃの見かけ
上の抵抗温度係数を調整し、空気流量計の温度特性を調
節するために挿入している。
感温抵抗体Ｒｃの抵抗温度係数を同程度にすることで、
発熱抵抗体Ｒｈの温度を空気温度と一定の温度差に保持
することが出来る。抵抗Ｒ８は感温抵抗体Ｒｃの見かけ
上の抵抗温度係数を調整し、空気流量計の温度特性を調
節するために挿入している。
【００１１】以上の条件を満たしたとき発熱抵抗体Ｒｈ
の発熱量Ｐｈと空気流量Ｑの関係はキングの式として次
式となることが知られている。
の発熱量Ｐｈと空気流量Ｑの関係はキングの式として次
式となることが知られている。
【００１２】
【数２】 Ｐｈ＝（Ａ＋Ｂ・ＳＱＲＴ（Ｑ））／（Ｔｈ−Ｔａ） Ａ，Ｂは定数、Ｔｈは発熱抵抗体Ｒｈの温度、Ｔａは空
気温度である。
気温度である。
【００１３】更に、発熱抵抗体Ｒｈに流れる電流をＩｈ
とするとＰｈ＝Ｒｈ・Ｒｈ・Ｉｈであるから発熱抵抗体
Ｒｈと直列接続された抵抗Ｒ１の電圧降下Ｖｏは空気流
量Ｑを示すことになる。但し、本部分は空気流の向きに
は依存せず順，逆流で同じ出力となる。
とするとＰｈ＝Ｒｈ・Ｒｈ・Ｉｈであるから発熱抵抗体
Ｒｈと直列接続された抵抗Ｒ１の電圧降下Ｖｏは空気流
量Ｑを示すことになる。但し、本部分は空気流の向きに
は依存せず順，逆流で同じ出力となる。
【００１４】次に本発明の根幹である逆流検知部分を説
明する。逆流検知部分は上流側感温抵抗体Ｒｕ，下流側
感温抵抗体Ｒｄ，比較器ＣＰ１，抵抗Ｒ１０，Ｒ２０で
構成されている。前記感温抵抗体Ｒｕ，Ｒｄは前記発熱
抵抗体Ｒｈの熱干渉を十分に受ける上流側と下流側に均
等に近接配置される。前記感温抵抗体Ｒｕ，Ｒｄと抵抗
Ｒ１０，Ｒ２０はブリッジ回路を構成しており、それぞ
れの接続点電圧Ｖｐ，Ｖｎが等しくなったときの抵抗値
比はＲｕ／Ｒ１０＝Ｒｄ／Ｒ２０の関係となる。
明する。逆流検知部分は上流側感温抵抗体Ｒｕ，下流側
感温抵抗体Ｒｄ，比較器ＣＰ１，抵抗Ｒ１０，Ｒ２０で
構成されている。前記感温抵抗体Ｒｕ，Ｒｄは前記発熱
抵抗体Ｒｈの熱干渉を十分に受ける上流側と下流側に均
等に近接配置される。前記感温抵抗体Ｒｕ，Ｒｄと抵抗
Ｒ１０，Ｒ２０はブリッジ回路を構成しており、それぞ
れの接続点電圧Ｖｐ，Ｖｎが等しくなったときの抵抗値
比はＲｕ／Ｒ１０＝Ｒｄ／Ｒ２０の関係となる。
【００１５】ここで、空気流量が零、すなわち無風状態
の時に感温抵抗体Ｒｕ，Ｒｄは発熱抵抗体Ｒｈの熱干渉
により温度が上昇するため、通電前よりも抵抗値は高く
なる。この時に前記抵抗値比が等しくなるように抵抗Ｒ
１０，Ｒ２０を選択する。但し、感温抵抗体Ｒｕ，Ｒｄ
の抵抗温度係数を同等に設定し、発熱抵抗体Ｒｈからの
熱干渉が同程度であれば無通電状態で抵抗Ｒ１０，Ｒ２
０を選択することが可能である。なぜならば、無風通電
状態においても抵抗値比が同じ状態であることが維持さ
れるためである。
の時に感温抵抗体Ｒｕ，Ｒｄは発熱抵抗体Ｒｈの熱干渉
により温度が上昇するため、通電前よりも抵抗値は高く
なる。この時に前記抵抗値比が等しくなるように抵抗Ｒ
１０，Ｒ２０を選択する。但し、感温抵抗体Ｒｕ，Ｒｄ
の抵抗温度係数を同等に設定し、発熱抵抗体Ｒｈからの
熱干渉が同程度であれば無通電状態で抵抗Ｒ１０，Ｒ２
０を選択することが可能である。なぜならば、無風通電
状態においても抵抗値比が同じ状態であることが維持さ
れるためである。
【００１６】次に、空気流が順流であるときは、上流側
感温抵抗体Ｒｕは空気流で冷やされ発熱抵抗体Ｒｈから
の熱干渉が不十分となり、抵抗値は減少する。更に、下
流側感温抵抗体Ｒｄは発熱抵抗体Ｒｈで加熱された空気
流が触れることで、より加熱され抵抗値は増加する。ま
た、空気流が逆流であるときは全く逆の現象となり、上
流側感温抵抗体Ｒｕの抵抗値は増加し、下流側感温抵抗
体Ｒｄの抵抗値は減少する。結果、ブリッジバランスが
崩れ前記接続点電圧Ｖｐ，Ｖｎに差が生じる。これを比
較器ＣＰ１で監視することで空気流の順，逆を判断する
信号Ｖｓを得ることが出来る。
感温抵抗体Ｒｕは空気流で冷やされ発熱抵抗体Ｒｈから
の熱干渉が不十分となり、抵抗値は減少する。更に、下
流側感温抵抗体Ｒｄは発熱抵抗体Ｒｈで加熱された空気
流が触れることで、より加熱され抵抗値は増加する。ま
た、空気流が逆流であるときは全く逆の現象となり、上
流側感温抵抗体Ｒｕの抵抗値は増加し、下流側感温抵抗
体Ｒｄの抵抗値は減少する。結果、ブリッジバランスが
崩れ前記接続点電圧Ｖｐ，Ｖｎに差が生じる。これを比
較器ＣＰ１で監視することで空気流の順，逆を判断する
信号Ｖｓを得ることが出来る。
【００１７】本発明の発熱抵抗体式空気流量計は、電気
的には空気流量計測部と流量方向検知部が独立している
が、熱的な物理現象で流量方向検知部が従属接続されて
いる。このため、空気流量計測は順流，逆流で全く同一
の計測部を使用でき、回路の簡素化，流量特性の均一化
が容易となる。更に、流量方向検知部も流量計測部の発
熱抵抗体Ｒｈを利用することで簡素化できる。
的には空気流量計測部と流量方向検知部が独立している
が、熱的な物理現象で流量方向検知部が従属接続されて
いる。このため、空気流量計測は順流，逆流で全く同一
の計測部を使用でき、回路の簡素化，流量特性の均一化
が容易となる。更に、流量方向検知部も流量計測部の発
熱抵抗体Ｒｈを利用することで簡素化できる。
【００１８】図２は、前述の発熱抵抗体式空気流量計に
おいて、流量方向検知部のブリッジ回路構成を変更した
ものである。本ブリッジ回路では接続点電圧Ｖｐ，Ｖｎ
が等しくなったときの抵抗値比はＲｕ／Ｒｄ＝Ｒ１０／
Ｒ２０の関係となる。その他、動作原理は図１の場合と
まったく同じであり、本回路構成においても同様に流量
方向の判別が可能である。
おいて、流量方向検知部のブリッジ回路構成を変更した
ものである。本ブリッジ回路では接続点電圧Ｖｐ，Ｖｎ
が等しくなったときの抵抗値比はＲｕ／Ｒｄ＝Ｒ１０／
Ｒ２０の関係となる。その他、動作原理は図１の場合と
まったく同じであり、本回路構成においても同様に流量
方向の判別が可能である。
【００１９】図３は空気流量計測部と流量方向検知部を
電気的にも接続した例を示す。流量方向検知は感温抵抗
体Ｒｕ，Ｒｄ及び抵抗Ｒ１０，Ｒ２０の抵抗比で判別す
るため、必ずしも基準電圧Ｖref を必要としないので本
構成が可能となる。本構成によれば、回路設計自由度が
上がるとともに後述のように発熱抵抗体及び感温抵抗体
の形成パターンを容易に対称化することが出来る。
電気的にも接続した例を示す。流量方向検知は感温抵抗
体Ｒｕ，Ｒｄ及び抵抗Ｒ１０，Ｒ２０の抵抗比で判別す
るため、必ずしも基準電圧Ｖref を必要としないので本
構成が可能となる。本構成によれば、回路設計自由度が
上がるとともに後述のように発熱抵抗体及び感温抵抗体
の形成パターンを容易に対称化することが出来る。
【００２０】図４は、図１及び図２の回路構成における
本発明で使用される発熱抵抗体Ｒｈ，感温抵抗体Ｒｃ，
Ｒｕ，Ｒｄの配置例を示す。本例は膜型を示し、斜線部
分がそれぞれの抵抗体である。抵抗体は例えばアルミナ
基板上に白金を蒸着し薄膜抵抗パターンを形成すること
で作成できる。この他、シリコン基板上にポリシリコン
膜で抵抗体を形成し、アルミ蒸着により導体配線を施す
ことによっても作成できる。
本発明で使用される発熱抵抗体Ｒｈ，感温抵抗体Ｒｃ，
Ｒｕ，Ｒｄの配置例を示す。本例は膜型を示し、斜線部
分がそれぞれの抵抗体である。抵抗体は例えばアルミナ
基板上に白金を蒸着し薄膜抵抗パターンを形成すること
で作成できる。この他、シリコン基板上にポリシリコン
膜で抵抗体を形成し、アルミ蒸着により導体配線を施す
ことによっても作成できる。
【００２１】図５は、図３の回路構成における発熱抵抗
体Ｒｈ，感温抵抗体Ｒｃ，Ｒｕ，Ｒｄの配置例を示す。
本配置例によれば、発熱抵抗体Ｒｈに対し、上流側感温
抵抗体Ｒｕと下流側感温抵抗体Ｒｄの配置関係を容易に
対称化できる。これは両感温抵抗体Ｒｕ，Ｒｄが均等に
熱干渉を受けるために重要な要素である。
体Ｒｈ，感温抵抗体Ｒｃ，Ｒｕ，Ｒｄの配置例を示す。
本配置例によれば、発熱抵抗体Ｒｈに対し、上流側感温
抵抗体Ｒｕと下流側感温抵抗体Ｒｄの配置関係を容易に
対称化できる。これは両感温抵抗体Ｒｕ，Ｒｄが均等に
熱干渉を受けるために重要な要素である。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、自動車エンジン等に吸
入され逆流を伴うような脈動流下においても、１つの流
量計測部で空気流量を測定できると共に順流と逆流の判
別信号を提供できる。特に回路規模が小さく出来るため
小型，省エネルギー化が図れる。
入され逆流を伴うような脈動流下においても、１つの流
量計測部で空気流量を測定できると共に順流と逆流の判
別信号を提供できる。特に回路規模が小さく出来るため
小型，省エネルギー化が図れる。
【図１】本発明による逆流検知機能を備えた発熱抵抗体
式空気流量計の駆動回路。
式空気流量計の駆動回路。
【図２】逆流検知部のブリッジ回路構成を変更した例を
示すブリッジ回路。
示すブリッジ回路。
【図３】逆流検知部と流量計測部が電気的に接続されて
いる駆動回路。
いる駆動回路。
【図４】図１及び図２の発熱抵抗体式空気流量計に供さ
れ空気流中に設置される抵抗体の配置図。
れ空気流中に設置される抵抗体の配置図。
【図５】図２の発熱抵抗体式空気流量計に供され空気流
中に設置される抵抗体の配置図。
中に設置される抵抗体の配置図。
Ｒｈ…発熱抵抗体、Ｒｃ…感温抵抗体、Ｒｕ…上流側感
温抵抗体、Ｒｄ…下流側感温抵抗体、ＯＰ１…演算増幅
器、ＣＰ１…比較器、Ｕ…空気流測定流路、Ｑ…空気
流、Ｒ１，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ１０，Ｒ２０…抵抗、Ｔｒ…
トランジスタ、Ｖｏ…流量計出力、Ｖｓ…流量方向判別
出力、Ｖref …基準電圧、Ｖｂ…電源電圧。
温抵抗体、Ｒｄ…下流側感温抵抗体、ＯＰ１…演算増幅
器、ＣＰ１…比較器、Ｕ…空気流測定流路、Ｑ…空気
流、Ｒ１，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ１０，Ｒ２０…抵抗、Ｔｒ…
トランジスタ、Ｖｏ…流量計出力、Ｖｓ…流量方向判別
出力、Ｖref …基準電圧、Ｖｂ…電源電圧。
Claims (2)
- 【請求項１】空気流中に設置され空気温度と一定の温度
差に発熱抵抗体を制御することにより、空気流量を計測
する定温度差型発熱抵抗体式空気流量計において、発熱
抵抗体の温度干渉を受ける上流及び下流位置に空気流方
向検知用の感温抵抗体を配置することを特徴とする発熱
抵抗体式空気流量計。 - 【請求項２】請求項１記載の発熱抵抗体式空気流量計に
おいて、空気流量計測部の発熱抵抗体と空気温度測定用
感温抵抗体及び逆流検知部の上流側感温抵抗体と下流側
感温抵抗体が、電気的に接続されていることを特徴とす
る発熱抵抗体式空気流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10161762A JPH11351930A (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 発熱抵抗体式空気流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10161762A JPH11351930A (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 発熱抵抗体式空気流量計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11351930A true JPH11351930A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15741419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10161762A Pending JPH11351930A (ja) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 発熱抵抗体式空気流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11351930A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008096453A (ja) * | 2000-06-23 | 2008-04-24 | Omron Corp | センサ用発熱装置、センサ及び加速度センサ |
| WO2020171413A1 (ko) * | 2019-02-22 | 2020-08-27 | 한국기계연구원 | 전동식 약물주입펌프용 유량 측정장치 및 이를 이용한 유량 측정방법 |
-
1998
- 1998-06-10 JP JP10161762A patent/JPH11351930A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008096453A (ja) * | 2000-06-23 | 2008-04-24 | Omron Corp | センサ用発熱装置、センサ及び加速度センサ |
| WO2020171413A1 (ko) * | 2019-02-22 | 2020-08-27 | 한국기계연구원 | 전동식 약물주입펌프용 유량 측정장치 및 이를 이용한 유량 측정방법 |
| KR20200102831A (ko) * | 2019-02-22 | 2020-09-01 | 한국기계연구원 | 전동식 약물주입펌프용 유량 측정장치 및 이를 이용한 유량 측정방법 |
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