JPS5912571Y2 - 吸入空気量測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関に吸入される空気量を検出するための
吸入空気量測定装置に関するものである。

電子式燃料噴射装置で計算される燃料噴射量は基本的に
吸入空気量に基づいて決定されるが、吸入空気量測定装
置として現在定温度差型熱線流量計が実用化されている
。

定温度差型熱線流量計は抵抗値が温度に依存する抵抗体
を吸気管内の吸入空気流中に設け、この抵抗体に電流を
流して加熱し、抵抗体の温度が空気流速に依らず、ほぼ
一定になるように電子制御装置により加熱電流の大きさ
を制御するもので、その時の加熱電流値を測定し吸入空
気量と対応した値としている。

この定温度差型熱線流量計を内燃機関の吸入空気量測定
に用いた例は特開昭４９−４８８９３号公報，特開昭５
１−６４１３４号公報などに見られる。

この定温度差型熱線流量計は応答性がきわめて良くしか
も低流速で精度が良い特徴を持つ反面、再現性に乏しい
欠点を有する。

この欠点は主に抵抗体の表面にカーボンやエンジンオイ
ルの付着によって生じている。

そのため従来では、内熱機関の始動に大きな加熱電流を
抵抗体に流してカーボンやエンジンオイルを焼却する方
法が提案されているが十分な再現性を得るには至ってい
ない。

したがって、この定温度差型熱線流量計を用いたもので
は再現性の低下によって長期に渡って正確な燃料を計算
できないという問題があった。

本考案の目的は定温度差型熱線流量計の再現性の低下を
補償して正確な燃料を計算するための空気量信号が得ら
れる吸入空気量測定装置を提供するものである。

本考案の特徴は定温度差型熱線流量計とは別に設けたト
ーマスメー夕型熱線流量計の信号によって定温度差型熱
線流量計の信号を校正するようにして正確な空気量信号
を長期に渡って得られるようにしたものである。

第１図に電子式燃料噴射装置のシステム図を示す。

吸入空気はエアクリーナ１、吸気管５、スロットルバル
ブ３、吸入弁４を通って内燃機関に供給される。

吸気管５の一部に絞り部２を設け、この絞り部２にエア
クリーナ１、エアフローメータ９を通って多孔を介して
連通ずるバイパス通路２１が設けられている。

演算回路８には吸入空気量測定装置９、回転数測定器１
０の信号、スロットルバルブ開度、冷却水温、油温など
が入力され、これに基づいて要求燃料流量が演算されて
必要燃料が燃料噴射弁７より噴射される。

なお６は燃圧レギュレータである。

第２図に第１図中の吸入空気量測定装置の詳細を示す。

吸気管のバイパス通路２１内に抵抗値が温度に依存する
抵抗体２５およびこの抵抗体２５とほぼ同じ材質からな
る温度補償用抵抗体２３を設け、かつ温度により抵抗値
が変化しない抵抗体２２ ． ２４によりホイートスト
ンブリッジを構戒する。

そしてこのブリッジの両端の電位差がゼロになるように
制御アンプ２６、電流ブースター２７により電流を制御
する。

なお２８は電源である。これらの構或は公知の定温度差
型熱線流量計であり、抵抗体２５の温度ＴＷと吸入空気
温度Ｔａの差（Ｔｗ−Ｔ．）を空気流量に依らず一定値
に保つものである。

ここで、抵抗体２５の抵抗値をＲ、抵抗体２５を流れる
電流値をＩとすると、抵抗体２５の熱収支は、（１）式
となる。

ＲＩ２＝（Ａ＋Ｂ（ρＱ）″｝・ （Ｔ，．，−Ｔ．）・Ｓ ・・・（１）・但し Ｑ；吸
入空気の体積流量 ρ；吸入空気の密度 Ａ，Ｂ，ｎ ；定数 ＴＷ；抵抗体２５の温度 Ｔａ；吸入空気温度 Ｓ；抵抗体２５の表面積 よって、ＲＦを求めれば、前述したごとく、（ＴＷ−Ｔ
ａ）また、Ａ，Ｂ，Ｓは一定値であるから、吸入空気流
量ρＱが求まる。

なお、温度依存の抵抗２３．２５として、正の温度特性
を有する加熱抵抗または加熱薄膜抵抗を使用することが
できるし、また増幅器２６を相応に構戊すれば、同様に
負の温度特性を有する温度依存の抵抗を使用することも
できる。

そして、抵抗体２５の表面にゴミなどが付着した場合に
は、（１）式は（２）式のようになる。

［”＝Ｃ（Ａ十Ｂ （ρＱ）”）− （Ｔ，，−Ｔ．）Ｓ ・・・ （２） 但し Ｃ；修正係数 ここで、修正係数Ｃは、抵抗２５の表面に付着したゴミ
による熱抵抗の増加及び、抵抗２５の表面積の増加の影
響を考慮する係数である。

次に定温度差型熱線流量計の校正手段としてトーマスメ
ータ型熱線流量計が吸気管に設けられている。

すなわち、温度測定用抵抗２９ ．３０が抵抗体２３，
２５をはさんでバイパス通路２１内に設けられている。

もちろん、抵抗体２９．３０は熱電対サーミスタ等を用
いることもできる。

そして温度により抵抗値が変化しない抵抗体３１．３２
でホイートストンブリッジを形或する。

ここで３３は電源である。ブリッジの両端の電位差は増
幅用アンプ３４により増幅され、スイッチ３５を介して
空気量測定回路３６に入力される。

一方バイパス通路２１の内面は流量計が設けられている
部分に断熱材３８が設けられており、抵抗体２５で発生
した熱量は殆んど空気に伝わる。

よって、トーマスメータ型熱線流量計の熱収支は、 ＲＩ”＝ＣｐｐＱｊＴ ””””” （３）但し
ＣＰ；吸入空気の比熱 ρ；吸入空気の密度 Ｑ；吸入空気の体積流量 ｌＴ；温度測定用抵抗体２９．３０で検知した温度差 となる。

ＪＴは、温度測定用抵抗体２９ ．３０で検知される温
度差であり、抵抗体２９．３０及び抵抗体３１．３２で
形或されるホイートストンブリッジの両端の電位差で測
定できる。

また、発生熱量ＲＩ２は、抵抗体２４の両端の電位を計
測することにより求められる。

即ち、抵抗体２４と抵抗体２５の間の電位はＲＩであり
、さらに抵抗体２４の抵抗は抵抗値の温度依存性の少な
い抵抗値既知のものを用いる。

そして抵抗体２４の抵抗値をＲ。

とすると、抵抗体２４の抵抗体２５と反対側の端子の電
位は（Ｒ＋Ｒ．）Ｉとなる。

よって、この２つの電位よりＲ。が既知であるのでＲＩ
２が求まる。

また、空気の比熱ＣＰは圧力，温度によって殆んど変化
しない。

よって（３）式によりＲＩ２，ＪＴを測定することによ
り、エンジン吸入空気の質量流量ρＱが求まる。

このように、本考案は二つの流量計を設置するものであ
るが、式（１）に′よる流量計即ちいわゆる定温度差型
熱線流量計は応答性，低流量での精度に優れる反面、再
現性が悪いという欠点を有する。

他方、式（３）によるトーマスメー夕型熱線流量計は再
現性に優れ、質量流量が精度良く得られるという特長を
有する反面、応答性が悪い欠点を有する。

よって、吸入空気量の測定は応答性のすぐれる式（２）
による定温度差型熱線流量計を用い、該定温度差型熱線
流量計の再現性の悪い点は、再現性に優れるトーマスメ
ー夕型熱線流量計で校正することにより、エンジンの吸
入空気流量を高応答高精度で測定できる。

次にトーマスメータ型熱線流量計による校正の手順につ
いて説明する。

一般に、トーマスメー夕型熱線流量計の応答時間は、１
〜５秒程度であるので、吸入空気量が時間的に変化しな
い運転条件が２〜１０秒続いた時に、式（３）によるト
ーマスメー夕型熱線流量計の信号を取り入れて、式（３
）によりρＱを求め、式（２）に代入して、修正係数Ｃ
を求める。

以後、このＣの値を用いて式（２）により吸入空気量を
求める。

なお、Ｃの値は吸入空気量が時間的に変化しない運転条
件が２〜１０秒続くたびに、または、所定時間毎に、運
転条件が２〜１０秒間変化しないことを確認後、新しく
この手順を繰り返してＣの値を求め、新しいＣの値を用
いて式（２）によりエンジン吸入空気量を求める。

なお、吸入空気量が時間的に変化しない運転条件は、定
温度差型熱線流量計の出力が一定時間変化しないことを
タイマー３９、空気流量測定回路３６により確認して、
スイッチ３５を閉じてトーマスメー夕型熱線流量計の信
号を空気量測定回路３６に取り込み、この手順にょりＣ
の値を求め更にエンジン吸入空気量を式（２）により求
める。

さらに、吸入空気量信号を制御回路３７に入力して燃料
噴射量を演算により求める。

このように本考案では定温度差型熱線流量計の信号をト
ーマスメータ型熱線流量計の信号で校正するようにした
ため長期に渡って正確な空気量信号が得られるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子式燃料噴射装置の構或図、第２図は本考案
になる吸入空気量測定装置の構戊図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の吸気管に設けられた２個の温度依存抵抗およ
   び前記温度依存抵抗と協同して第１のブノツジを形威す
   る２個の抵抗を有し、前記第１のブリッジの両端の電位
   が等しくなるように前記温度依存抵抗の１つに加熱電流
   を流しこの加熱電流の大きさを吸入空気量測定回路で測
   定して吸入空気量を求める定温度差型熱線流量計よりな
   る吸入空気量測定装置において、前記２個の温度依存抵
   抗の上端と下流に設けられた温度検出抵抗および２個の
   抵抗より第２のブリッジを形威し、前記第２のブリッジ
   の両端の電位差を表わす信号を所定時間毎に前記吸入空
   気量測定回路へ入力し、前記電位差を表わす信号によっ
   て前記定温度差型熱線流量計の信号を校正することを特
   徴とする吸入空気量測定装置。