JPS60214223A - 熱式空気流量検出装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、例えば内燃機関に対する吸入空気邑を測定
検出し、この機関の電子的な制御システムに対して効果
的に使用し得るような検出信号を発生させる熱式の空気
流量検出装置に関する。

［発明の背景技術］ エンジン等の内燃機関を電子的に制御する場合、この機
関の運転状態を常時監視し、その運転状態に対応した信
号を検出して、この信号に基づいて例えば燃料噴射量を
設定制御するものである。このようなエンジンの運転状
態の検出手段の１つとして、吸気管から吸入される空気
流量を検出する検出装置が存在する。この空気流量検出
装置としては、例えば熱式の空気流量センサが知られて
いるもので、このセンサは吸気管の中に配置設定される
もので、発熱制御される感温素子を備え、空気流量に対
応した感温素子の温度変化状態を監視測定するものであ
る。

ここで、このような熱式の空気流量検出装置は、例えば
感温素子を温度抵抗特性を有する抵抗素子によって構成
すると共に、この感温素子を１つの抵抗素子として他の
複数の固定的な抵抗素子と共にブリッジ回路を構成し、
このブリッジ回路に対してパルス状に周期設定される、
加熱電流を供給するようにして構成されている。そして
、上記ブリッジ回路からの出力信号を差動アンプ等によ
って検出し、加熱電流の立上がりからの感温素子の温度
上昇状態を監視して、感温素子の温度がある特定される
温度まで上昇した状態で、上記加熱電流を立下がらせる
ようにしているものである。

具体的には、周期的に発生される信号によって例えばフ
リップフロップ回路をセットすると共に、感温素子が特
定される温度状態まで上昇した時に上記フリツプフロツ
プ回路をリセット制御し、このフリップフロップ回路の
セットおよびリセットに対応して発生される信号によっ
て感温素子に対する加熱電流を断続制御するように構成
するものである。

すなわち、感温素子の特定される温度状態までの温度上
昇時間が、−周期の空気流量の積算値に対応する状態と
なる性質を利用して加熱電流幅が設定制御される状態と
なる。したがって上記加熱電流の制御幅がそのまま空気
流量の検出信号として使用されるようになるものである
。

しかし、このように構成される装置にあっては、感温素
子を含むブリッジ回路に対して加熱用の大電流がパルス
状に断続して供給制御される状態となる。ここで、上記
ブリッジ回路の平衡状態はコンパレータによって監視す
るようになるものであるが、配線上の分布容但、インダ
クタンスによって、上記ブリッジ回路の出力部分に発生
する電流値は、その流れ始めで振動する状態となる。す
なわち、上記コンパレータに対するブリッジ回路からの
入力信号が加熱電流の立上がり時に不安定な状態となる
もので、感温素子の温度変化状態を正確にとらえること
が困難な状態も発生するおそれがあり、この空気流量検
出装置の信頼性に影響を及ぼすような状態となる。

［発明の目的］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、常に
信頼性の高い空気流量測定動作が実行され、例えば内燃
機関の電子制御用の吸入空気量検出手段としても効果的
に利用できるようにする空気流量検出装置を提供しよう
とするものである。

［発明の概要］ すなわち、この発明に係る空気流量検出装置は、感温素
子を含むブリッジ回路に対してパルス状に断続制御され
る加熱電流を供給し、上記ブリッジ回路の平衡状態を監
視して空気流量に対応した検出信号出力が発生されるよ
うにすると共に、上記加熱電流の立上がり時に、特定さ
れる小時間範囲で感温素子の温度上昇変化に対応する検
出信号の検出状態を阻止するようにしたものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実論例を説明する。

第１図はその構成を示すもので、図では示されないエン
ジンの吸気管１１の内部に感温素子１２が固定設定され
、さらにこの吸気管１１の内部には補助感温素子１３が
固定設定されている。上記感温素子１２は、電流によっ
て加熱副部され、その温度によって抵抗値の変化する温
度特性を持った例えば白金線等によって構成されるもの
であり、また上記補助感温素子１３も感温素子１２と同
Ｉ＆こ温度抵抗特性を有する白金線等によって構成され
ている。この場合、補助感温素子１３は感温素子１２の
発熱に影響されることなく、吸気管１１内部に流れる空
気流によって温度特性が設定され、空気温度測定素子と
して作用するように設定されている。そして、この両感
温素子１２および１３と、固定の抵抗１４および１５と
によってブリッジ回路を構成するもので、感温素子１２
および１３それぞれと、抵抗１４および１５とのそれぞ
れ接続点は、コンパレータ１６の入力端子部に対して接
続し、感温素子１２の温度変化状態を検出するように構
成する。

すなわち、感温素子１２に対して加熱電流が供給され、
その温度が補助感温素子１３で検出された空気温度に対
しである特定された温度差以上に上昇した時に、コンパ
レータ１６からの出力信号が立上がる状態となるもので
、このコンパレータ１６からの出力信号はフリツプフロ
ツプ回路１７をリセット制御するようになる。このフリ
ップ７０ツブ回路１７は、加熱同期信号によってセット
制御されるもので、この加熱同期信号は例えば通常の空
気流量測定動作時にあっては、エンジンの特定される回
転角に対応して発生されるものである。すなわち、フリ
ップフロップ回路１７はエンジンの特定される回転角状
態でセットされ、感温素子１２の湿度が空気温度に対し
て特定される温度状態まで上昇された時にリセットされ
るもので、このセットおよびリセット制御状態に対応し
てパルス状の信号を発生するようになる。

そして、このフリップフロップ回路１７からのパルス状
に制御される出力信号は、バッフ７アンプ１８を介して
パルス幅の制御された信号として取出し、この出力信号
はトランジスタ１９のベース電極を制御し、上記感温素
子１２を含むブリッジ回路に対する電源をパルス状に断
続制御するようにしている。この場合、基準電圧設定回
路２０からの基準電圧の設定供給されている差動アンプ
２１によって上記ブリッジ回路に対する加熱信号の電圧
を監視し、この差動アンプ２１の出力信号によって上記
トランジスタ１９のベース電位を制御して、上記パルス
状加熱電流信号の電圧を基準設定するようにして、感温
素子１２が加熱電流幅に対応して正確に発熱制御される
ようにしている。

すなわち、上記のように構成される空気流量検出装置に
あっては、エンジンの特定回転角に対応して加熱同期信
号が発生されると、この信号によってフリップフロップ
回路１７がセラＩ・され、トランジスタ１９に対してベ
ース信号が供給されて感温素子１２に対する加熱電流が
立上がるようになる。

したがって、感温素子１２の温度はこの加熱電流の立上
がりから時間の経過と共に上昇するようになる。この場
合、感温素子１２の温度上昇状態および加熱開始時の温
度は、感温素子１２に作用する空気流の放熱効果に関連
するもので、空気流量が大きい程加熱開始時の温度は低
く、温度上昇速度が遅くなるようになる。このようにし
て感温素子１２の温度が上昇すると、その抵抗値が上昇
して抵抗１４との接続点電位が下降する状態となり、感
温素子１２がある温度状態まで上昇するとコンパレータ
１６の出力信号が立上がってフリップフロップ回路１７
をリセット制御するようになる。すなわち、トランジス
タ１９は吸気管１１を流れる空気流量に対応する状態で
断続制御され、空気流量に対応したパルス幅の加熱電流
を感温素子１２に対して供給制御するようになる。また
、フリップフロップ回路１７のセットおよびリセットの
間隔は、上記同様に吸気管１１の空気流量に対応する状
態となるもので、このセラｉ−およびリセット状態に対
応するバッファアンプ１８からの出力信号は、そのまま
空気流量検出測定信号として出力されるものである。こ
の場合、検出空気流量はパルス状出力信号のパルス幅と
してディジタル的に表現されるようになるものであるた
め、マイクロコンピュータ等によって構成されるエンジ
ン制御ユニットに対して効果的に使用されるようになる
ものである。

ここでこの回路をさらに考察してみると、フリップフロ
ップ回路１７をセットする加熱同期信号が第２図に（Ａ
）で示すように発生すると、この信号によってフリップ
フロップ回路１１がセットされ、トランジスタ１９を制
御して、上記したような動作によって同図の（Ｂ）に示
すような感温素子１２に対するパルス状加熱電流が発生
制御されるようになる。この場合、配線上の分布容量、
インダクタンス分によって感ＡＭ子１２および抵抗１４
に流れる電流値は、その流れ始めで同図の（Ｃ）に示す
ように振動する状態となる。この感温素子１２と抵抗１
４との接続点のコンパレータ１６に対する入力信号とな
る点の電位は、上記（Ｃ）図に示した電位に比例したも
のとなるものであるため、補助感温素子１３と抵抗１５
の接続点電位を基準としたコンパレータ１６に対する入
力電位も同図の（Ｄ＞に示すように暴れる状態となる。

また、インピーダンスの違いからコンパレータ１６の両
人力点の電位の立上がり特定数も異なる状態となる。

動作条件によっては、（Ｄ）図に示した波形の変化幅■
１は数ｍＶしかなく、波形の暴れのピーク値がＶｌを上
回って余裕幅ｖ２が零の状態となると、コンパレータ１
６はこの瞬間感温素子１２の温度が２定温度に達したも
のと判断しア　プリッジ回路に対する加熱電流の供給を
断ち、誤動作状態となる。

このような問題点を解決するために、上記実施例に示し
た装置においてはフリップフロップ回路１７をレベルト
リガ型として構成し、セット端子に対して信号が存在す
る状態では、このフリツプフロツプ回路１７はリセット
端子に対する信号にいかんに関わらずセット状態に保た
れるようにする。

そして、第３図（Ａ）に拡大して示す加熱同期信号の有
効極性である時間幅Ｔ１を上記電流の暴れる幅より大き
く設定するようにする。すなわち、この時間幅Ｔ１の間
コンパレータ１６の出力状態に関係することなくフリッ
プフロップ回路１７はセット状態に保持され、コンパレ
ータ１６の出力の保証される期間Ｔ２がフリップフロッ
プ回路１７において認識される状態となるものである。

すなわち、加熱同期信号の幅Ｔ１で一定期間コンパレー
タ１６の出力をマスクする状態となるもので、空気流量
検出動作が安定して実行されるようになる。

このようにして所定のパルス幅の加熱同期信号を設定す
ればよいものであるが、このパルス幅Ｔ１はそのまま出
力信号のパルス幅の下限値となる。

したがって、この同期信号のパルス幅は可能な限り短い
状態であることが望ましい。しかし、実際に使用する環
境（配線状態、ノイズの存在等）によっては、短いパル
ス信号を使用することが困難な場合も存在する。また、
加熱信号発生回路に対する負担状態も大きい。

第４図はこのような点を考慮して構成された加熱同期信
号発生回路を備えた異なる実施例を示すもので、同期信
号でエツジトリガ型の単安定マルチバイブレータ２２を
駆動制御するように構成し、このマルチバイブレータ２
２のパルス幅設定された出力信号によってフリップフロ
ップ回路１７をセット制御するように構成する。

すなわち、第５図の＜Ａ）に示すように同期信号が発生
されたとすると、この信号の立上がりエツジで（Ｂ）に
示すようにマルチバイブレータ２２の出力が立上がり、
時定数決定用の抵抗２２ａ、コンデンサ２２ｂで上記マ
スク時間Ｔ１の間フリップフロップ回路１７のセットレ
ベルが設定されるものである。

第６図は加熱同期信号発生回路のさらに他の例を示すも
ので、コンパレータ１Ｇと７リツプフロツプ回路１７と
の間にスイッチ回路２３を設けるようにするもので、こ
の場合フリップ７０ツブ回路１７はエツジトリガ型に構
成される。ここで上記スイッチ回路２３は、いわゆるア
ナログスイッチや論理回路の組合わせによるディジタル
的スイッチ回路によって構成すればよい。すなわち、こ
の例はマルチバイブレータ２２の出力信号によって一定
時間コンパレータ１６の出力信号をフリップフロップ回
路１７に対して伝達しないようにしているもので、上記
同様にＴ１の間のマスク作用を実行している。

その他、フリップフロップ回路１７をプリセット端子付
きのエツジトリガ型で構成した場合には、上記のように
設定されるマルチバイブレータ２２の出力信号を、上記
フリップフロップ回路１７のプリセット端子に対して供
給するように構成してもよい。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、このような空気流量検
出装置の実装状態に関係することなく、信号に対して発
生する振動成分等による誤動作の原因を効果的に排除す
る状態が設定されるものであり、信頼性の高い空気流量
検出動作が実行され、例えばエンジンのの電子制御用の
センサ機構として効果的に使用されるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実箱例に係る空気流量検出装置を
説明する構成図、第２図は上記装置の動作状態を説明す
る信号波形図、第３図は同じく上記信号の一部を取出し
て示す図、第４図はこの発明の他の実施例を説明する構
成図、第５図は上記実施例を説明する信号波形図、第６
図はこの発明のさらに他の実施例を説明するための構成
図である。 １１・・・吸気管、１２・・・感温素子、１３・・・補
助感温素子、１６・・・コンパレータ、１７・・・フリ
ップフロップ回路、１９・・・トランジスタ、２２・・
・マルチバイブレータ。 第１図 第２図 箔３図　じ 同 第４図 第　５　図 １ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空気流通路に対して設定され加熱電流によって加熱制御
   される温度抵抗特性を有する感温素子と、設定される周
   期信号によって立上がり制御される上記感温素子に対す
   る加熱電流発生制御手段と、この手段によって発生され
   た加熱電流によって加熱制御される上記感温素子温度の
   特定される温度までの上昇を検知する手段と、この手段
   による感温素子の特定される温度までの上昇検知状態で
   上記加熱電流を立下がり制御する手段と、上記加熱電流
   の立上がりを制御する周期信号の立上がり状態から特定
   される小時間範囲で上記感温素子の温度上昇変化に対応
   する検出信号の検出状態を阻止する手段とを具備したこ
   とを特徴とする熱式空気流」検出装置。