JPS59197827A - 燃性流体の流量の測定装置 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は可燃性流体流量の測定装置に関する。

本発明による装置は例えば、自動車用の液化石油ガス（
ＬＰＧ）の原付の測定に用いられる。

従来技術 従来、ＬＰＧ等の気体の流量を計測する装置としては、
湿式ガスメータ等に代衣される機械式のものと、熱線を
用いた電気式のものがある。従来の熱線式気体流量装置
は、被測定気体が流れる流量測定管の外部の中央部にヒ
ータコイルが巻いてあり、その前後に感温センサコイル
が巻いである。

ヒータコイルで発生した熱量が気体の流れに伴い。

ヒータコイルの前後で温度差が生じ、その温度差を前記
感温センサコイルが検出する。この温度差が質量流量に
対応する。

この従来の方法では流量測定管の外部にヒータコイル、
感温センサコイルが巻いてあシ、流量が変化した場合の
応答が約３　ｓｅｃと遅い。′−１，た。この方式は流
量測定管を流れる流量に限度があシ数＋Ｊ／・　である
。従って、それ以上の流量を測定すｍ涙 るにはバイパス通路を設けて分流させている。

この場合、流量測定管の内径は約０．７ｍｍφでありゴ
ミ、汚染等に弱い。特にＬＰＧ等のガス流量を測定する
場合にＬＰＧの中に混入しているタールが付着して流量
測定管がつまり、測定不能となることがしばしばある。

またＬＰＧ等の比熱は温度によ多変わるが、その補正は
行っていない。

また本出願人による特願昭５７−１７０２「流体流量測
定方法寂よび装ぽ」の如く、流量測定管の中に直接白金
抵抗線よりなる電熱ヒータと２つの温度依存抵抗線とを
設け、ＬＰＧｋ測する方法もある。この方法では温度に
より変化する比熱により生ずる測定誤差を補正すること
全目的とし。

気体の温度検出として前記温度依存抵抗線と同じ’ｒｊ
’；造の温度依存抵抗線を設け、気体流量測定を招度よ
く行うことを可能とする方法が提案されている。

１〜かしＬＰＧを用いる場合には気化し使用するのが普
通であり、エンジンの場合は冷却水（水温８０℃）を用
い熱交換器にて気化する。この場合熱交換器の能力は一
定であるため気化されたＬＰＧ温度はＬＰＧ流量の変化
に応じ８０℃〜４０℃と太きく変化する。一般にＬＰＧ
流量が少ない時ＬＰＧ温度は高くなる。ＬＰＧ温度が外
気温と比較し高い時にはＬＰＧ測定管路内で外気温との
熱交換で温度勾配が生じ前記電熱ヒータの前後の２つの
温度依存抵抗間には温度差が生じこれが流量ひ１定時の
誤差原因となるという問題がある。

発明の目的 本発明の目的は、前述の従来形における問題点にかんが
み、流体流量計測部上流に燃料の気化を行う熱交換器と
は別の熱交換器を設けるという着想にもとづき、計測部
に流入する流体温度を外気温に近く均一化し、流体流量
測定時の誤差を減少させることにある。

発明の構成 本発明においては、第１の熱交換器、該第１の熱交換器
からの流体を受けるレギュレータ、該レギーレータから
の圧力調整された流体を受ける第２の熱交換器、該第２
の熱交換器からの大気温に近く温度安定化された流体を
受は温度に応じて抵抗値が変化する温度依存抵抗を含む
流量測定部を具備することを特徴とする燃性流体の流量
の測定装置が提供される。

実施例 本発明の一実施例としての可燃性流体の流量の測定装置
が第１図に示される。第１図装置はＬＰＧを燃料とする
自動車に用いられた場合が示される。１３はレギュレー
タである。ツユエルタンク１１からのＬＰＧ流体燃料は
第１の熱交換器Ｉ２にて完全に気化されレギーレータ１
３の一次減圧室１３１に入る。２１はジヨイントでレギ
ーレータ１３の１次減圧室１３１の出力と第２の熱交換
器１４とを接続する。第２の熱交換器１４では外気と熱
交換しＬＰＧ温度全安定させるよう配管が取シまわされ
ている。

１５は流量測定管で第２の熱交換器１４にて大気と熱交
換されたＬＰＧが流入する。流量測定管１５の内部には
電熱ヒータ３、第１温度依存抵抗４Ｊ、第２温度依存抵
抗４２、第３温度依存抵抗４３が内蔵される。この流量
測定管１５の第１の出力は管路工６（ｉｌｌ−通って前
記レギーレータ１３の２次減圧室１３２の入力に接続さ
れる。流量測定管１５の第２の出力は管路１７を通って
レギュレータ１２のスロー系の入力に接続される。レギ
ュレータ１３の２次減圧室１３２　ｉｄキャブレターの
メイン系ＣＡＢ−Ｍに接続される。レギュレータ１３の
スロー系の出力はキャブレターのスロー系ＣＡＢ−８に
接続される。

５は信号処理回路で第１測定回路（５ａ　、５　ｂ　＋
５ｃ）および第２測定回路（５ｄ、’５ｅ　）により構
成される。６は計算回路である。

第１図装置の作動が以下に記述される。第１の熱交換器
１２にて液体ＬＰＧは気体にされる。レギュレータ１３
の１次減圧室１３１で減圧調圧され、第２の熱交換器１
４に供給される。第２の熱交換器１４にて気体ＬＰＧは
大気温に近い安定した温度となって流量測定管１５に流
入する。この流れるＬＰＧの流量は電熱ヒータ３、第１
．第２゜第３温度依存抵抗４１．４２．４３と電子回路
５で測定され、計算回路６でリニアライズと温度補正が
なされ、その出力信号は表示装置７に供給される。

流量測定管１５を通過したＬＰＧガスはレギュレータ１
３のメイイ系とスロー系の入力に入力される。レギュレ
ータ１３のメイン系に入力されたＬＰＧは、さらに２次
減圧室１２２で減圧されてキャブレターのメイン系ＣＡ
Ｂ−ＭＫ出力される。

流量測定管１５内の電熱ヒータ３．第１．第２゜第３温
度依存抵抗４１．４２．４３が以下に説明される。流量
測定管１５内に第２図においては模式的に示されるが、
白金抵抗線からなる電熱ヒータ３が設けられており、こ
の電熱ヒータ３の下流側で近接した位１１１に白金抵抗
線からなる第１温度依存抵抗４工が設けられてお９、さ
らに電熱ヒータ３の上流側でやや離れだ位置に白金抵抗
線からなる第２温度依存抵抗線４２が設けられる。

これらの電熱ヒータ３および第１．第２．第３温度依存
抵抗４］、、４２．４３は何れも第３図に示すようにリ
ング形状のセラミック板３１，４１１゜４２１．４３１
に格子状に白金抵抗線３２，４１２゜４２２、．４３２
に設けた構造であジ、特に第１゜第２．温度依存抵抗４
１．４２は同一の抵抗温度特性を有する白金抵抗線を用
いている。また、電熱ヒータ３と第１温度依存抵抗４１
は、正面、才たは背面、から見た場合、第３図に示すよ
うに互いの抵抗線が交差するように配置されてお９、こ
れにより流ｔ４測定管１５内の微少な熱分布の影響を第
１温度依存抵抗４１が受けないようになっている。

電熱ヒータ３および第１．第２温度依存抵抗４］、、４
２は、何れも基準抵抗回路５ａに接続され、第１測定回
路５ａ、５ｂ、５ｃはこれらの出力信号を用いて吸入空
気の流量全測定し、流量に応じた電気信号を出力する。

この測定回路５ａ、５ｂ、５ｃは、第５図に示すように
基準抵抗回路５ａ、電圧制御回路５ｂ、および出力演算
回路５ｃから構成されておシ、このうち基準抵抗回路５
ａは、第１．第２温度依存抵抗４１．４２と共にブリッ
ジＢＲ’Ｇｉ構成する。

また、電圧制御回路５ｂはブリッジの対角点ｂｒｌ＋ｂ
ｒ２の電圧にも応じてブリッジＢＲＧおよび電熱ヒータ
３に印加する電圧を制御する。出力演算回路５ｃの出力
は計算回路６に接続される。

電熱ヒータ３と第１．第２温度依存抵抗４１゜４２へ第
１測定回路５ａ、５ｂ、５ｃによる流量測定原理の説明
図が第４図に示される。第４図において、９１は増幅器
であり、９２はトランジスタであり、９３は蓄電池であ
る。

ブリッジの分岐点ｂｒｌとｂｒ２の電位差Δｖｌ一定に
なるように増幅器９１とトランジスタ９２で電熱ヒータ
３とブリッジの一方の端子に印加する電圧を制御すると
、電熱ヒータ３に流れる電流■と重量流量Ｇとの関係は
下式となる。

ｎ＝２．５〜４　　　　　・・・・・・（２）上記ΔＹ
は第１．第２の温度依存抵抗間に温度差が生じた時に生
ずる値である。これゆえ流量測定管１５円に流入するＬ
　Ｐ　Ｇが外気（流量測定管１５の温度）と比べ高温の
場合には流量測定管１５内で温度勾配が生ずる。

温度勾配によシ第２の温度依存抵抗４２のほうが第１の
温度依存抵抗４１より高温となる。これゆえ電熱ヒータ
は第１の温度依存抵抗の温度を上げる、すなわちΔ■を
発生させるため温度勾配のない場合よジも発熱量は増え
る。流量測定管１５内で温度勾配が生ずると、電熱ヒー
タ３の発熱は温度勾配のない場合よシも大きくなるとい
う不具合が生ずる。しかし、第１図装置においては流量
測定管１５の上流に第２の熱交換器１４を設け、ＬＰＧ
温度を當に安定した温度とできるだめ、上記の温度勾配
により生ずる測定誤差要因を取り除くことができる。

上式においてＫは回路の比測定ＩＡ、　ｃ、ｕＬＰ。

気体の定圧比熱、Δ■はブリッジの分岐点の電位差であ
る。（１）式において、に、Δ■は一定であり。

Ｃｐは空気の場合には温度に対しては変化しないが、Ｌ
ＰＧの場合には温度により犬さく変化する。

電流工の指数ｎが２．５〜４であるのは流量測定管１５
と電熱ヒータ３．第１．第２温度依存抵抗４１．４２の
構造によシ、多少異なるためである。

第３温度依存抵抗４３は基準抵抗回路５ｄに接続され、
第２測定回路５ｄ、５ｅは、この出力信号を用いて気体
の温度を測定し、温度に応じた電気信号を計算回路６へ
出力する。第２測定回路５ｄ、５ｅは第５図に示される
ように、基準抵抗回路５ｄ、増幅回路５ｅから構成され
、このうち基準抵抗回路５ｄは、前記第３温度依存抵抗
４３と共にブリッジを構成する。

計算回路６は第１測定回路５　ａ　＋　５　ｂ　＋　５
　ｃと第２測定回路５ｄ、５ｅの信号に基づいて主にリ
ニアライズを行い、気体温度の補正全行って瞬時流量、
および、設定された時間の積算流量をあられずアナログ
１８号を表示装置７に供給する。

第６図により、測定回路５ａ、５ｂ、５ｃＣ／））＝Ｑ
成が説明される。基ネ抵抗回路５ａは、互いに１０列接
続され、第１．第２温度依存抵抗４１．４２と共にブリ
ッジＢＲＧを構成する第１基準抵抗５０１゜および、第
２基卓抵抗５０２から構成されている。

電圧制呻回路５１）ｉｄ、餠１略的には第１差動績幅回
路５ｂ１．第２差動増幅回路５ｂ２．電力増幅回路５ｂ
３および出力抵抗５１６から構成されている。このうち
、第１差動増幅回路５ｂｌけ、入力抵抗５０３．．５０
４．接地抵抗５０５．負り＾抗５０６および演算増幅５
（ＯＰアンプ）５０７から構成されており、ブリッジＢ
ＲＧの対角点ｂｒｌ、　ｂｒ　２の電圧を差動増幅して
ＯＦアンプ５０７の出力端子から出力する。

第２差動増幅回路５ｂ２は、入力抵抗５０８゜５０９、
コンデンサ５１０．基準電圧源５１１およびＯＰアンプ
５１２から構成されてお、！ｌ１１．ＯＰアンプ５０７
の出力電圧と基準電圧源５１１の一定基準電圧■ｒｅｆ
とを差動増幅してＯＰアンプ５１２の出力端子から出力
する。なお、コンデンサ５１０は、本装置の発振防止用
に設けである。

電力増幅回路５ｂ３は、抵抗５１３およびパワートラン
ジスタ５］４から構成されて２す、パワートランジスタ
５１４はパンテリ５１５から電力が供給されていて、第
２増幅回路５ｂ２の出力電圧を電力増幅し、その出力を
ブリッジｆ３ＲＧおよび電熱ヒータ３に付与する。出力
抵抗５１６は、吸入空気の流量に関係した電圧を出力す
るためのもので、電熱ヒータ３に直列接続されている。

出力演算回路５Ｃは、概略的には差動増幅回路５ｃ１．
および加算増幅回路５ｃ２から構成されて　　　　　□
いる。このうち、差動増幅回路５ｃｌは入力抵抗５１７
．５１８．接地抵抗５１９．負帰還抵抗５２０およびＯ
Ｆアング５２１から構成されており、出力抵抗５１６の
両端電圧■。を差動増幅する。加算増幅回路５ｃ２は、
抵抗５２２，５２３．接地抵抗５２４、負帰還抵抗５２
５．およびＯＰアンプ５２６から構成されておム抵抗５
２２、抵抗５２３の入力端子にそれぞれ印加される電圧
を加算して増幅し、ＯＰアンプ５２６の出力端子から電
圧■ｓを出力する。

第２測定回路５ｄ、５ｅの回路の構成が第７図に示され
る。基準抵抗回路５　ｄ　Ｎ：　、第１．第２および第
３基準抵抗５３１，５３２，５３３は第３温朋依存抵抗
４３と共にブリッジを構成し、このブリッジを作動させ
るために電源５３０から一定電圧全供給する。増幅回路
５ｅは、概略的には第１差動Ｊ′ｌｌ’；幅回路５ｅｌ
と第２差動増幅回路５ｅ２から（・１・ｆ成でれている
。

このうち、第１差動増幅回路５ｅｌは、ＯＰアンプ５３
４，５３°５および抵抗５３６，５３７゜５３８で構成
されて２シ、ブリッジ（４３，５３１゜５３２．５３３
）の対角点の電圧を差動増幅して０Ｐアンプ５３４，５
３５の出力端子から出力する。

第２差動増幅回路５ｅ２は、ＯＰアンプ５３９．抵抗５
４０，５４１．接地抵抗５４２および帰還抵抗５４３で
構成されており、抵抗５４０、抵抗５４１の入力端子に
それぞれ印加される電圧を差動増幅して、ＯＰアンプ５
３９の出力端子から電圧■Ｔを出力する。

第１図装置においては、測定部に入る気体温度が安定化
され測定精度が向上する。また、第１図装置においては
応答速度の速い流体流量測定が行われ、゛気体の温度に
無関係な、しかも汚染に強い流体流量測定を実現するこ
とが可能である。

本発明の実施にあたっては、前述の実施例のほか種々の
変形形態をとることができる。例えば。

前述の実施例においては、第２の熱交換器１４と流量測
定９１５を一体化したが、第２の熱交換器１４を流量測
定管１５の上流に置くのであれば分離してもよい。また
第２の熱交換器１４の形状は外気と良好に熱交換が図れ
るならばいかなる形状でもよい。

発明の効果 本発明によれば、計測部に流入する流体温度は外気【１
情に近く均一化され、流体流量測定時の誤差を、哉少さ
ぜることかでさる。。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての可燃性流体の流ｉｉ
ｊ：の測定装置を示す図、 第２図、および第３図は第１図装置における電熱ヒータ
、第１．第２．第３温度依存抵抗の設置構造を示す斜視
図、および正面図、 第４図は第１図装置の動作原理を説明するための回路図
、 第５図は第１図装置における信号処理回路を示す回路図
。 紀６図は第５１Ａ回路における第１測定回路を示す回路
図。 第７図は第５図回路における第２測定回路を示す回路図
である。 （符号の説明） １・・燃料供給系Ｑ、１１・・・ツユエルタンク、１２
・・第１の熱交換器、　　１３・・レギュレータ、１３
１・・・１次減圧室、　　　１３２・・２次減圧室。 ］４・・・第２の熱交換器、　　１５・・・流量測定管
。 １６．１７・・・管路、 ２１、２２．２３．２４．２５．２６・・・ジヨイント
。 ３・・・電熱ヒータ、 ４１・・・第１温度依存抵抗。 ４２・・・第２＠閤依存抵抗。 ４３・・・第３温度依存抵抗。 ５・・・信号処理回路。 ６・・・計算回路、 ７・・・表示装置。 ＣＡＢ−８・・・キャブレタースロー系、ＣＡＢ−Ｍ・
・・キャブレターメイン系。 第２図 第４図 ９ 第５図 （５Ｇ・５ｂ・５Ｃ 第７図 、５ｄ、５ｅ 第１頁の続き ０発　明　者　長谷用和敬 豊田型トヨタ町１番地トヨタ自 動車株式会社内 ■出　願　人　トヨタ自動車株式会社 豊田市トヨタ町１番地

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の熱交換器：該第１の熱交換器からの流体を受ける
   レギュレータ；該レギュレータからの圧力調整された流
   体を受ける第２の熱交換器；および該第２の熱交換器か
   らの大気温に近く温度安定化された流体を受け、温度に
   応じて抵抗値が変化する温度依存抵抗を含む流量測定部
   ；を具備することを特徴とする可燃性流体の流量の測定
   装置。