JPS59174719A - 流体の流量測定方法及び装置 - Google Patents

流体の流量測定方法及び装置

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JPS59174719A
JPS59174719A JP59036355A JP3635584A JPS59174719A JP S59174719 A JPS59174719 A JP S59174719A JP 59036355 A JP59036355 A JP 59036355A JP 3635584 A JP3635584 A JP 3635584A JP S59174719 A JPS59174719 A JP S59174719A
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/187Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring 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
    • G01F1/696Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 イ)技術分野 本発明は、流体の流量測定方法及び装置、更に詳細には
流体中に配置され少なくとも一つの温度依存性抵抗を有
するブリッジ回路と、この温度依存性抵抗の温度あるい
は他の温度依存性抵抗との温度差を一定に保つ制御装置
とを備えた、特に内燃機関の燃焼に必要な空気流量を測
定する方法及び装置に関する。
口)従来技術 例えば米国特許第3747577号から既にこのような
装置が知られている。同特許に記載された装置では内燃
機関の燃料噴射装置において、内燃機関によって吸入さ
れた空気量が急速に変化した場合でもその空気量を正確
に遅れなく測定でき、それによりきれいな燃焼を行なう
ために必要な正確な燃料供給量制御を行なうようにして
いる。そのために同装置では測定ブリッジの異なるプリ
フジ辺に温度依存性の2つの抵抗を接続するようにして
いる。その場合ブリッジはブリッジに流れる大きな電流
により一方の温度依存性抵抗が流体の温度以上の温度に
発熱されるように構成されている。その場合他方の温度
依存性抵抗は流体の変動する温度の影響を補償するため
に用いられている。ブリッジに流れる電流は制御装置に
より制御され、発熱した温度依存性抵抗が吸気温度に対
して一定の温度差を有するように制御されている。単位
時間当りこの抵抗を通過する空気量は、例えばブリッジ
に流れる電流を測定することにより求めることができる
。近似値的にはブリッジ電流は空気流量の4乗根に比例
する。
このような装置は空気流量が大きい詩には良好に作動す
るが、空気流量が少ない場合には感度が小さく、従って
感度を大きくすることが望まれている。その理由は、空
気流量とブリッジ電流間の実験により求められた関係が
上述した理論的な関係とずれてしまうことに起因してい
る。空気流量がOあるいは非常に小さい値ではブリッジ
電流は0の値をとらず、最大ブリッジ電流の約174の
値をとる。このことによりブリッジ電流の利用できる測
定領域は極めて制限されてしまい、特に空気流量が少な
い場合には曲線の勾配が大きくなり測定誤差となって現
われる。
又例えば「発熱線と薄膜発熱体を用いた流量計J  (
VEB出版社1974、H,5trickert著)に
は熱線を用いた測定基本回路が説明されており、その場
合測定ブリッジには一定の電流が流される。同書の68
頁以下に述べられている定電流駆動と定温駆動間の比較
から解かるように、ブリッジの出力電圧と空気流量の微
分商として定義される絶対感度に関しては全ての全体の
空気流量領域において定温駆動が定電流駆動に勝ってい
る。しかし、これはブリッジ出力電圧と空気流量のブリ
・アジ出力電圧に対する微分商として定義される相対感
度に対しては当てはまらない。即ち定温駆動時の相対感
度は空気流量が所定の値よりも大きくなってはじめて定
電流駆動の相対感度よりも大きな値をとることを意味し
ている。従ってこのしきい値以下では定電流駆動の相対
感度の方が勝っていることになる。
ハ)目的 従って本発明の目的はこのような従来の点を鑑みて成さ
れたもので、定温制御と定電流制御を切り替えることに
より、全ての空気量領域にわたって正確な流体の流量を
測定することが可能な流体の流量測定方法及び装置を提
供することを目的とする。
二)実施例 以下添付図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明
する。
第1図に図示されたブリッジ回路には抵抗to、11,
12.13が接続され、その場合抵抗10.11の直列
回路並びに抵抗12.13から成る直列回路がそれぞれ
ブリッジの両辺を形成する。両ブリッジ辺の下方接続点
はアース電位となっており、又抵抗to、12の接続点
14はpnp トランジスタ15コレクタと接続されて
いる。ブリッジの対角電圧は抵抗12.13の接続点1
6と抵抗10.11の接続点17間から得られ、制御増
幅器18の入力端子にそれぞれ入力される。制御増幅器
18は本実施例の場合出力がオープンコレクタの演算増
幅器として構成される。尚抵抗10は温度依存性の抵抗
(例えば熱線あるいは薄膜発熱体)であり流体中に配置
される。
演算増幅器18の出力は抵抗19を介しトランジスタ1
5のベースと、又抵抗20を介し電源電圧と接続される
。トランジスタ15のエミ・ンタは同様にオープンコレ
クタタイプの比較装置21の反転入力端子と接続され、
又抵抗22を経て電源電圧と接続される。比較装置21
の非反転入力端子は電源電圧を発生させる基準電圧源2
3と接続され、又この比較装置21の出力信号はトラン
ジスJ   タ15のベースに入力される。
ブリッジの対角点16.17には減算回路24が接続さ
れ、この減算回路の出力信号UAが流体の流量を表わす
測定値となる。この減算回路24は差動増幅器25から
構成され、そのマイナス入力端子は抵抗26を介してブ
リッジの対角点16と、又抵抗27を介して出力端子と
接続される。
又、差動増幅器21のプラス入力端子はブリ、アジの対
角点17と接続される。
次にこのように構成された回路の動作を説明する。装置
が定温駆動で動作している時流体の流量が大きい場合に
は温度依存性の抵抗10の温度を一定にするために大き
な電流INが流れるため、抵抗22の電圧降下が基準電
圧源の基準電圧値U ref よりも大きくなる。比較
装置21はオープンコレクター型で構成されており、そ
の出力は入力電圧差(U十−U−)が正の場合遮断され
るので流量が大きい場合には比較装置21はトランジス
タ15のベースに印加される電圧に対して何らW”JI
を及ぼさない。従ってトランジスタ15のベースに印加
される電圧は専ら制御増幅器18の出力信号によって決
められ、接続点16.17間のブリッジ対角電圧がほぼ
Oとなるように制御される。
これに対して流量が少なく、抵抗22に流れるブリッジ
電流INによってもたらされる電圧降下が基準電圧23
よりも小さな値をとると、比較装置21の出力はローレ
ベルとなり、トランジスタ15は導通するようになって
基準電圧と抵抗22の値によって決められる一定の電流
がブリッジに流れるようになる。このブリッジ電流は抵
抗10.11から成る右側のブリッジ辺に流れ、それに
よって抵抗11に一定の電圧降下U 11が得られ、こ
れが制御増幅器18のマイナス入力端子に入力される。
又、流量が少なくなると温度依存性抵抗10から奪われ
る熱量が減少するので、抵抗10の温度は上昇し、それ
によりトランジスタ15のコレクタの電圧は上昇する。
コレクタ14における電圧上昇は抵抗12.13の電圧
比に対応して接続点16、即ち制御増幅器18のプラス
入力端子に電圧の」二昇をもたらす。接続点16の電圧
U十が接続点17の電圧U−よりも大きい値をとると制
御増幅器18の出力は遮断状態となる。抵抗22と基準
電圧23によって定められるしきい値に達すると自動的
な切り替えがおこるので、トランジスタ15のベースは
比較装置21あるいは制御増幅器18からのいずれかの
信号により駆動されることになる。
流体の流量に関係して減算回路24の出力端子には所定
の出力信号UAが得られるが、この出力信号は定温並び
に定電流駆動についてそれぞれ次のような値となる。定
温駆動の場合には接続点16.17間のブリッジ対角電
圧が過渡状態でOの値をとるので、抵抗11ないし13
間の電圧降下は同じ大きさとなる。
差動増幅器25が負帰還されているので動作領域が線形
の領域ではプラスとマイナスの入力端子の電圧差がOと
なるような出力電圧が得られる。差動増幅器25が同相
で駆動されるので、出力電圧UAは抵抗11の電圧降下
に対応する電圧U IIの値をとり、これが定温駆動時
における出力信号として用いられる。
定温駆動から定電流駆動に切り替わると、ブリッジの平
衡がくずれ、接続点16.17間のブリッジ対角電圧が
0でない値をとる。それにより差動増幅器25は減算回
路として動作し、その出力電圧UAは UA =Uu+R27/R24X (Ull−U13)
となる。但し各数字はそれに対応した抵抗値ないしはそ
の電圧降下を示す。抵抗R,7,R九の抵抗比を適当に
選ぶことにより、流量がOの時出力電圧UAも0の値を
とるようにすることができる。
第2図には出力電圧UAと流量Q□間の関係を示した図
が示されている。実線で示した曲線■は全体の流量領域
にわたって定温駆動で制御された場合の曲線である。0
の領域での流量の時出力電圧はかなり大きな値をとるの
で、利用可能な測定領域UAは約25%〜30%制限さ
れることになる。一方、実線で示した特性曲線■は装置
を定電流駆動した場合の例である。この場合抵抗R2(
y r R27の抵抗値を適当な値に選ぶことにより、
Q、、l=0の時に出力電圧UAがOの値をとるように
することができる。このようにすることにより測定領域
を顕著に拡大することができると同時に、流量が小さい
時の曲線の微分商が大きいことにより感度を高めること
も可能になる。空気流量Q、、、、Sに対応する切り替
え点U A r S点により定温駆動から定電流駆動へ
あるいはその逆に切り替わることになるが、この切り替
え点は抵抗22並びに基準電圧23を適当に選ぶことに
より独立して調節することが可能になる。
このように本発明装置により測定領域が大きくなること
により感度が上昇すると共に空気流量が小さい場合にお
ける相対感度を大きくすることが可能になる。更に両駆
動状態が異なることによりパラメータを調節する自由度
が得られることになる。
又、本発明による方法並びに装置は上述したブリッジ回
路だけでなく、少なくとも抵抗測定装置としての機能に
基づきブリッジ回路をシミュレーションする回路装置に
も応用することが可能になる。
ホ)効果 このように本発明によれば空気流量が僅かな場合制御装
置を定温制御から定電流制御に切り替えることができる
ので、測定領域を拡大することができると共に空気流量
が小さい時の相対感度を高めることが可能になる。本発
明では各制御への切り替え点は定電流駆動の相対感度が
定温駆動の相対感度を上回るような領域に選ばれる。こ
のような手段により減算回路と組み合わせて空気流量信
号を特徴づける電圧の測定範囲をブリッジ出力電圧が約
Ovに至る迄拡張することが可能となり、それによって
利用範囲を顕著に向上させることが可能になる。
メ、本発明では空気流量に関係した測定電圧を各駆動な
いし制御モードに対してそれぞれ別の回路を設けること
なく1つの回路で各駆動状態での信号を引き出すことが
できるという1憂れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る流量測定回路の構成を示した回路
図、第2図は定電流駆動と定温駆動における空気流量と
出力電圧の関係を示した線図である。 10〜13・・・抵抗    18・・・制御増幅器2
1・・・差動増幅器   23・・・基中電圧源24・
・・i威9回路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l)流体中に配置され少なくとも一つの温度依存抵抗を
    有するブリッジ回路と、この温度依存性抵抗の温度ある
    いは他の温度依存抵抗との温度差を一定に保つ制御装置
    とを備えた、流体流量、特に内燃機関の燃焼に必要な空
    気流量を測定する方法において、流体の流量が所定のし
    きい値以下になった時、制御装置を定温駆動から定電流
    駆動に切り替え、又流量が再び増大したときには定温駆
    動に戻すことができるようにしたことを特徴とする流体
    の流量測定方法。 御の相対感度を上回るような流量の領域に設定される特
    許請求の範囲第1項に記載の流体の流量測定方法。 3)定温駆動から定電流駆動への切り替えはブリッジに
    流れる全電流と基準電圧値とを比較する比較装置(21
    )によって行なわれる特許請求の範囲第1項又は第2項
    に記載の流体の流量測定方法。 4)ブリッジの対角点(16,17)に入力端子が接続
    された減算回路(24)からの出力信号を用いて流体の
    流量を定めるようにした特許請求の範囲第1項、第2項
    又は第3項に記載の流体の流量測定方法。 5)抵抗測定装置としての機能からブリッジ回路をシミ
    ュレーションする回路装置に応用されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項から第4項迄のいずれか1項に
    記載の流体の流量測定方法。 6)流体中に配置され少なくとも一つの温度依存性抵抗
    を有するブリッジ回路と、温度依存性抵抗の温度あるい
    は他の温度依存性抵抗との温度差を一定に保つ制御装置
    とを備えた、流体特に内燃機関の燃焼に必要な空気流量
    を測定する装置において、定電流制御時ブリ・シジ電流
    を制御するトランジスタ(15)のベースに比較回路(
    21)の出力信号が印加され、前記比較回路の入力端子
    側こブリッジ電流に比例する信号並びに一定の基準電圧
    を入力するようにし、それにより流体の流量が所定のし
    きい値以下になった時制御装置を定温駆動から定電流駆
    動に切り替え、又流量が再び増大した時には定温駆動に
    戻すことができるよう←こした流体の流量測定装置。 7)定電流制御から定温制御に切り替えた後はブリッジ
    電流を制御するトランジスタ(15)のベースにはブリ
    フジの対角点(16,17)4こ接続された制御増幅器
    (18)からの出力信号が印加される特許請求の範囲第
    6項↓こ記載の流体の流量測定装置。 8)定温制御から定電流制御への切り替え又逆への切り
    替えを流体の流量に従って行なうようにした特許請求の
    範囲第7項に記載の流体の流量測定装置。 9)制御増幅器(18)と比較装置(21)はオープン
    コレクタ出力端子を有し、それにより各入力端子にOよ
    りも大きな入力差電圧(0士−U−)が印加された時遮
    断状態となる特許請求の範囲第8項に記載の流体の流量
    測定装置。 10)入力抵抗(26)とフィートノく・ンク抵抗(2
    7)を有する減算回路(24)として構成された差動増
    幅器(25)がブリッジの対角点(16,17)に接続
    される特許請求の範囲第6項から第9項迄のいずれか1
    項に記載の流体の流量測定装置。 11)ブリッジの対角点(16,17)には入力抵抗(
    26)とフィードバック抵抗(27)を有する減算回路
    (24)として構成された差動増幅器(25)が接続さ
    れ、この差動増幅器の出力電圧は定電流制御時電圧差(
    U u −U 13)に比例し、又その比例係数は抵抗
    (R26,R27)の抵抗比によって調節できる特許請
    求の範囲第6項から第10項迄のいずれか1項に記載の
    流体の流量測定装置。 12)抵抗測定装置としての機能からブリッジ回路をシ
    ミュレーションできる回路装置に応用されることを特徴
    とする特許請求の範囲第6項から第tti迄のいずれか
    1項に記載の流体の流量測定装置。
JP59036355A 1983-03-16 1984-02-29 流体の流量測定方法及び装置 Granted JPS59174719A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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JPH0422206B2 JPH0422206B2 (ja) 1992-04-16

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