JPS5848818A - 気体流量測定装置 - Google Patents
気体流量測定装置Info
- Publication number
- JPS5848818A JPS5848818A JP56147092A JP14709281A JPS5848818A JP S5848818 A JPS5848818 A JP S5848818A JP 56147092 A JP56147092 A JP 56147092A JP 14709281 A JP14709281 A JP 14709281A JP S5848818 A JPS5848818 A JP S5848818A
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- JP
- Japan
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- thermometer
- flow rate
- heating
- voltage
- temperature
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はエンジンの吸入空気流量を測定する装置に関す
るものである。
るものである。
従来エンジンの吸入空気流量測定装置として、エンジン
の吸気導管内に白金より構成される抵抗放熱体と、周囲
温度に依存して変化する抵抗体を挿入した第１図に示す
回路構成からなる吸入空気測定装置が知られている。こ
の方式は質量流量を計測しうるという優れた利点を有し
ているが、反面、吸気管中にさらされている温度依存抵
抗に汚れが付着するとそのセンサ出力は大きく変化し、
エンジン制御上悪影響を及はすという欠点があった。
の吸気導管内に白金より構成される抵抗放熱体と、周囲
温度に依存して変化する抵抗体を挿入した第１図に示す
回路構成からなる吸入空気測定装置が知られている。こ
の方式は質量流量を計測しうるという優れた利点を有し
ているが、反面、吸気管中にさらされている温度依存抵
抗に汚れが付着するとそのセンサ出力は大きく変化し、
エンジン制御上悪影響を及はすという欠点があった。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、吸気管中
にさらされる七ンシング部に汚れが付着した場合にもセ
ンサ出力にほとんど影春を及はさない気体流量測定装置
を提供する事を目的とするものである１、 以下本発明を第２図〜第６図に示す実施例について説明
する。
にさらされる七ンシング部に汚れが付着した場合にもセ
ンサ出力にほとんど影春を及はさない気体流量測定装置
を提供する事を目的とするものである１、 以下本発明を第２図〜第６図に示す実施例について説明
する。
第２図において、例えば白金からなる吸入空気温度に関
係して抵抗が変化する第２の温度計２と発熱抵抗体１と
前記発熱抵抗体により熱せられた空気温に関係して抵抗
が変化する第１の温度計８を吸気管９内に設ける。そし
て前記第１の温度計と第２の温度計は図の如くブリッジ
の一端を構成している。ブリッジ電圧△■が空気流量の
変化にかかわらず一定となるよう前記発熱抵抗体にがか
る電圧■を制御回路８により帰還制御し、一方前記発熱
抵抗体に直列に接続している抵抗４の両端電圧Ｖ２をセ
ンサ出力としている。そして■２よし吸入空気量を算出
する。
係して抵抗が変化する第２の温度計２と発熱抵抗体１と
前記発熱抵抗体により熱せられた空気温に関係して抵抗
が変化する第１の温度計８を吸気管９内に設ける。そし
て前記第１の温度計と第２の温度計は図の如くブリッジ
の一端を構成している。ブリッジ電圧△■が空気流量の
変化にかかわらず一定となるよう前記発熱抵抗体にがか
る電圧■を制御回路８により帰還制御し、一方前記発熱
抵抗体に直列に接続している抵抗４の両端電圧Ｖ２をセ
ンサ出力としている。そして■２よし吸入空気量を算出
する。
以下に数式を用いて詳細に説明する。
温度Ｔ。流量Ｇなる空気量は内径ｄなる吸気管９を通過
すると流速Ｕとなる。第２の温度計２において前記温度
計２の自己発熱の影響を受は温度Ｔ２となる。一方第２
の温度計２の温度はＴ ２ ｗ となる。自己発熱の
影響を受ける空気量比をｂとし、第２の温度計を流れる
電流値を”２、空気の定圧比熱をＯｐとすると、熱平衡
状態では次式が成立する。
すると流速Ｕとなる。第２の温度計２において前記温度
計２の自己発熱の影響を受は温度Ｔ２となる。一方第２
の温度計２の温度はＴ ２ ｗ となる。自己発熱の
影響を受ける空気量比をｂとし、第２の温度計を流れる
電流値を”２、空気の定圧比熱をＯｐとすると、熱平衡
状態では次式が成立する。
’２ Ｒ２＝ｈ２Ａ２ （’Ｔ’、ｗ−’ｒｏ）・・−
・・＋−＋＋＋＋・＋（ｔｌ＝Ｇ ｂｅ ｐ （Ｔ２−
Ｔｏ）−＝＝−−−・−（ｆ２＋この時の第２の温度針
の抵抗値Ｒ２は次式で示される。
・・＋−＋＋＋＋・＋（ｔｌ＝Ｇ ｂｅ ｐ （Ｔ２−
Ｔｏ）−＝＝−−−・−（ｆ２＋この時の第２の温度針
の抵抗値Ｒ２は次式で示される。
Ｒ２＝Ｉｔ２０ （１＋に２ Ｔ２Ｗ ） −＝−−−
０３１ここでＡ２は第２の温度計２の伝熱面積、）＋２
は第２の温度計の伝熱係数、Ｒ２は第２の温度計の温度
計数、Ｒ２ｏは０″Ｃでの第２の温度針の抵抗釦である
。Ａ２はさらに Ａ２−πＤ２ １２ ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）と
表わされる。ここでＤ２は第２の温度計の線径１２は第
２の温度計の線長さである。ｈ２は次のここでλは空気
の熱伝導度、ρは空気の密度、μは空気の粘度である。
０３１ここでＡ２は第２の温度計２の伝熱面積、）＋２
は第２の温度計の伝熱係数、Ｒ２は第２の温度計の温度
計数、Ｒ２ｏは０″Ｃでの第２の温度針の抵抗釦である
。Ａ２はさらに Ａ２−πＤ２ １２ ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）と
表わされる。ここでＤ２は第２の温度計の線径１２は第
２の温度計の線長さである。ｈ２は次のここでλは空気
の熱伝導度、ρは空気の密度、μは空気の粘度である。
一方、発熱抵抗体１部では前記発熱抵抗体１が温度ＴＢ
となり空気量１１Ｇを温度Ｔｎに昇温させる。その際の
熱収支式は次の式で表わされる。
となり空気量１１Ｇを温度Ｔｎに昇温させる。その際の
熱収支式は次の式で表わされる。
ｆＩＦ ＩＬＨ＝ｈＨＡＨ（ＴＨ−Ｔｏ ） ・−・−
−−−−・−・・−・−（６１＝ＧｂＯｐ（Ｔｈ−Ｔｏ
）・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）ここでｉ
Ｈは発熱抵抗体を流れる電流値である。
−−−−・−・・−・−（６１＝ＧｂＯｐ（Ｔｈ−Ｔｏ
）・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）ここでｉ
Ｈは発熱抵抗体を流れる電流値である。
伝熱面積ＡＨ１発熱抵抗体ｌの抵抗値Ｒ■は各々次の通
シである。ＤＨを発熱抵抗体の線径、Ａ’Ｈを発熱抵抗
体の線長さ、几ＨＯを０υでの発熱抵抗値、ＫＨを発熱
抵抗体の温度係数としてＡＨ＝πＤＨ１■・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（８）ｉｔＨ＝几ＨＯ（１＋ＫＨＴＩＴ ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９）捷だ伝熱
係数ｈ■は（５）式による。
シである。ＤＨを発熱抵抗体の線径、Ａ’Ｈを発熱抵抗
体の線長さ、几ＨＯを０υでの発熱抵抗値、ＫＨを発熱
抵抗体の温度係数としてＡＨ＝πＤＨ１■・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（８）ｉｔＨ＝几ＨＯ（１＋ＫＨＴＩＴ ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９）捷だ伝熱
係数ｈ■は（５）式による。
前記発熱体でＴｂに昇温されたｂＧの空気量は、第１の
温度計８で測温される。つまり第１の温度計８の自己発
熱を考えるとＴｈからＴ１に変化する。その際第１の温
度計３の温度はＴ、ｙ である。
温度計８で測温される。つまり第１の温度計８の自己発
熱を考えるとＴｈからＴ１に変化する。その際第１の温
度計３の温度はＴ、ｙ である。
第１の温度計８での熱収支式を次に示す。ｉｌを第１の
温度針に流れる電流値として ’ｓ Ｒｒ ＝ ｈ］ Ａｓ （Ｔ＋ ｖｒ−Ｔｈ ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１０）＝Ｇｂ
Ｃｐ（Ｔ１−Ｔｈ）・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（１１）ここで第１の温度計の伝熱面積ＡＨ、
抵抗値Ｒ１はそれぞれ下式で表わされる。Ｄよけ第１の
温度針の線径、１１は第１の温度針の線長さ、Ｒ１０は
第１の温度計の０′ｃでの抵抗値、Ｋ１は第１の温度係
数の温度係数として、 Ａ１＝πＤｌ１１・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１２）Ｒ
ｔ ＝Ｒ＋ｏ （１＋に、 ＴｌｙＥ・・＋−＋＋−＋
−＋＋ｍ・（１８）伝熱係数ｈ１は（５）式による。第
２図から明らかなように第１の抵抗体、第２の抵抗体を
流れる電流ｉ１、ｉ、は １ｌ＝ｉ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（１４）である。上記の熱平衡状態が達成されるの
はブリツジ制御電圧△Ｖが一定であることも条件の−っ
として次式の通りである。
温度針に流れる電流値として ’ｓ Ｒｒ ＝ ｈ］ Ａｓ （Ｔ＋ ｖｒ−Ｔｈ ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１０）＝Ｇｂ
Ｃｐ（Ｔ１−Ｔｈ）・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（１１）ここで第１の温度計の伝熱面積ＡＨ、
抵抗値Ｒ１はそれぞれ下式で表わされる。Ｄよけ第１の
温度針の線径、１１は第１の温度針の線長さ、Ｒ１０は
第１の温度計の０′ｃでの抵抗値、Ｋ１は第１の温度係
数の温度係数として、 Ａ１＝πＤｌ１１・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１２）Ｒ
ｔ ＝Ｒ＋ｏ （１＋に、 ＴｌｙＥ・・＋−＋＋−＋
−＋＋ｍ・（１８）伝熱係数ｈ１は（５）式による。第
２図から明らかなように第１の抵抗体、第２の抵抗体を
流れる電流ｉ１、ｉ、は １ｌ＝ｉ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（１４）である。上記の熱平衡状態が達成されるの
はブリツジ制御電圧△Ｖが一定であることも条件の−っ
として次式の通りである。
＝Ｃ１ｏｎｓｔ
ここで
となる。次に出力電圧■２は電流検出抵抗４両端の電圧
であシ となる。但し、ｌｔ３は抵抗４の抵抗値である。即ち（
１）〜（１８）式により Ｖ２＝ｆｐｌ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１
９）が求壕り、質量流量Ｇに対するセンサ出力が求めら
れる。
であシ となる。但し、ｌｔ３は抵抗４の抵抗値である。即ち（
１）〜（１８）式により Ｖ２＝ｆｐｌ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１
９）が求壕り、質量流量Ｇに対するセンサ出力が求めら
れる。
さて、次に汚れがついた場合の出力変化が低減できるこ
とについて以下述べる。
とについて以下述べる。
汚れが付着すると伝熱係数りが変化する。第１図に示す
定温度型の熱式流量計についても同様である。汚れがつ
いた場合の伝熱係数を１１０とすると、なる。ここで■
２ｃは汚れ付着ありのセンサ出力、Ｖ２は汚れ付着なし
のセンサ出力である。またｈｃは汚れ何着あシのときの
伝熱係数、ｈは汚れ付着なしのときの伝熱係数である。
定温度型の熱式流量計についても同様である。汚れがつ
いた場合の伝熱係数を１１０とすると、なる。ここで■
２ｃは汚れ付着ありのセンサ出力、Ｖ２は汚れ付着なし
のセンサ出力である。またｈｃは汚れ何着あシのときの
伝熱係数、ｈは汚れ付着なしのときの伝熱係数である。
（２ｏ）式かられかるように、定温度型流量計の場合は
出力は伝熱係数の平方根に比例して変化する。
出力は伝熱係数の平方根に比例して変化する。
ところが本発明実施例によると各センシング部が自己発
熱するため、定温度型流量計に比べ、汚れの影響を受け
ないことを次に説明する。
熱するため、定温度型流量計に比べ、汚れの影響を受け
ないことを次に説明する。
両タイプの流量計ともにカーボン粒子等の汚れ付着によ
って第４図に示すように伝熱係数が変化した場合を考え
る。第４図の横軸は空気流量、縦軸に汚れ付着時の伝熱
係数変化比ｈ ｃ／ｈを示す第５図は本発明による熱式
流量計と定温度型熱式流量計の出力変化を同時に示しだ
ものである。
って第４図に示すように伝熱係数が変化した場合を考え
る。第４図の横軸は空気流量、縦軸に汚れ付着時の伝熱
係数変化比ｈ ｃ／ｈを示す第５図は本発明による熱式
流量計と定温度型熱式流量計の出力変化を同時に示しだ
ものである。
定温度型のものは（２０）式に示したが、本発明による
方法の汚れの影響の小さいことは次のメカニズムによる
。第６図にＧ＝１５ｏｇ／ｓでの汚れ何着前後の温度関
係を示す。即ち汚れ何着のため伝熱数悪化により空気昇
温及は幾分低下するカ、各抵抗体はブリッジバフンヌを
保つべく自己発熱をするため各抵抗体の温度は」１昇す
る。したがって汚れの有無に関係なく流量が決するとＶ
ｌ＆は一定に保たれ、（１５）式から明らかなように■
は一定値となる。ここで発熱抵抗体が温度係数をもてば
（１８）式より温度変化分の誤差を示すことになる。−
例として発熱抵抗体の温度係数に■がｘ■＝＝２．ｇｘ
ｉｏ ３／ｌのときの誤差を第５図に示している。第
１の温度計及び第２の温度計の自己発熱が余り期待でき
ない場合には発熱体の温度係数を極めて小さくすれば良
い。
方法の汚れの影響の小さいことは次のメカニズムによる
。第６図にＧ＝１５ｏｇ／ｓでの汚れ何着前後の温度関
係を示す。即ち汚れ何着のため伝熱数悪化により空気昇
温及は幾分低下するカ、各抵抗体はブリッジバフンヌを
保つべく自己発熱をするため各抵抗体の温度は」１昇す
る。したがって汚れの有無に関係なく流量が決するとＶ
ｌ＆は一定に保たれ、（１５）式から明らかなように■
は一定値となる。ここで発熱抵抗体が温度係数をもてば
（１８）式より温度変化分の誤差を示すことになる。−
例として発熱抵抗体の温度係数に■がｘ■＝＝２．ｇｘ
ｉｏ ３／ｌのときの誤差を第５図に示している。第
１の温度計及び第２の温度計の自己発熱が余り期待でき
ない場合には発熱体の温度係数を極めて小さくすれば良
い。
（１５）式に示すように△Ｖは一定であり、まりｕ、
／ Ｒ２の比は流ｉＧが決まっていると汚れの有無によ
らず一定となる。従ってその時■は一定となる。即ち発
熱体３の温度係数に■がｔｌとんど０に近くなれば（１
８）式からセンサ出力■２は＃′！！は一定となる。つ
まり汚れの影響を受けないことになる。
／ Ｒ２の比は流ｉＧが決まっていると汚れの有無によ
らず一定となる。従ってその時■は一定となる。即ち発
熱体３の温度係数に■がｔｌとんど０に近くなれば（１
８）式からセンサ出力■２は＃′！！は一定となる。つ
まり汚れの影響を受けないことになる。
以上述べたように温度係数が極めて小さい材判で自己発
熱する発熱抵抗体により２つの温度計を構成し、該温度
計の分岐点電圧が空気流量の変化にもかかわらず一定と
なるように発熱抵抗体にかかる電圧を帰還ｆｌｌ１１１
４１シ自己発熱することにより伝熱係数の変化分を補償
するように作動することによって汚れ付着等による出力
誤差を低減できるという優れた効果を有する。
熱する発熱抵抗体により２つの温度計を構成し、該温度
計の分岐点電圧が空気流量の変化にもかかわらず一定と
なるように発熱抵抗体にかかる電圧を帰還ｆｌｌ１１１
４１シ自己発熱することにより伝熱係数の変化分を補償
するように作動することによって汚れ付着等による出力
誤差を低減できるという優れた効果を有する。
第１図は従来の定温度型熱式流量計、第２図は本発明に
よる流量計、第８図は記号説明図、第４１・・・発熱抵
抗体、２・・・第２の温度計、８・・・第１の温度計、
４・・−電流検出抵抗８．５・・・基準抵抗ｌ、６・・
・基準抵抗２．７・・・増幅器、８・・・制御器、９・
・・吸気管。 代理人弁理士 岡 部 隆
よる流量計、第８図は記号説明図、第４１・・・発熱抵
抗体、２・・・第２の温度計、８・・・第１の温度計、
４・・−電流検出抵抗８．５・・・基準抵抗ｌ、６・・
・基準抵抗２．７・・・増幅器、８・・・制御器、９・
・・吸気管。 代理人弁理士 岡 部 隆
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 り被測定気体を流す流量測定管と、この流量測定管内に
設けられた発熱抵抗体と、この発熱抵抗体と一端が直列
Ｖこ接続され他端が負側電源に接続された基準抵抗と、
前記流量測定管内に発熱抵抗体からの熱的影響を受ける
位置に設けられた温度に依存する抵抗体よりなる第１の
温得計と、前記流量測定管内に発熱抵抗体からの熱的影
響を受けない位置に設けられた温度に依存する抵抗体よ
りなる第２の温度計と、前記発熱抵抗体および第１の温
度計、第２の温度計の出力信号を用いて被測定気体の流
量を測定する回路とを備えた気体流量測定装置において
、前記第１の温度計と第２の温度計の分岐点電圧が空気
流気の変化にかかわらず一定となるよう前記発熱抵抗体
にかかる電圧を前記制御回路により各々自己発熱帰還制
御し、前記基準抵抗の両端の電圧よシ気体流量を算出す
るととを特徴とする気体流量測定装置。 ＆前記気体流量測定装置において、前記発熱抵抗体の温
度係数が４ Ｘ １０−！、ｚυ以下の発熱抵抗体を使
用することを特徴とする特許請求の範囲ｌ記載の気体流
量測定装置。 ３前記気体流量測定装置において、発熱抵抗体に比べ、
温度計Ｉｔだは温度計２の自己発熱が著るしく小さい場
合に温度係数が４ Ｘ １ ｏ−／υ以下の発熱抵抗体
を使用することを特徴とする特許請求の範囲１記載の気
体流量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56147092A JPS5848818A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 気体流量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56147092A JPS5848818A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 気体流量測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5848818A true JPS5848818A (ja) | 1983-03-22 |
Family
ID=15422287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56147092A Pending JPS5848818A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 気体流量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5848818A (ja) |
-
1981
- 1981-09-17 JP JP56147092A patent/JPS5848818A/ja active Pending
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