JPS6130717A - 熱線式流量計 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は例えば自動車用内燃機関における吸入空気流量
を検出する熱線式流量計に関する。

〈従来の技術〉 かかる従来の熱線式流量計としては例えば第４図に示す
ようなものがある（実願昭５７−１６６１６１号参照ン
。

すなわち、吸気通路中に配設される熱線抵抗１及び抵抗
２．３ａ、３ｂ、４（２は出力抵抗、３ａは吸入空気温
度変化による吸入空気量検出特性の変動を抑制するだめ
の温度補償抵抗、３ｂは第２の基準抵抗４との間の電位
を確保するため第２の基準抵抗４と同一の雰囲気におか
れる第１の基準抵抗）によりブリッジ回路が構成されて
いる。

そして、ブリッジ回路への供給電流を、ブリッジ回路の
非平衡電圧即ちａ点とｂ点との電位差に応じて変化する
差動増幅器５の出力にてパワートランジスタ６を制御す
ることにより、制御し、出力抵抗２の電圧変化に基づい
て吸入空気流量を検出するようにしている。

ここで、出力抵抗２の出力電圧をＡ／Ｄ変換してマイク
ロコンピュータ等の制御装置（図示せず）が読込んで演
算処理し吸入空気流量を検出する。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の熱線式流量計において
は、出力抵抗２の出力電圧の変化により吸入空気流量を
常に測定するようにしているので、吸入空気流に脈動が
発生するとその脈動に感度良く追従して出力抵抗２の出
力電圧も変化するため、吸入空気流量検出に基づいた燃
料噴射量等の制御がハンチングを生じて不安定なものと
なり機関出力が変動して運転性を低下させる結果となる
。このため、吸入空気流量の検出値を複数回平均化処理
して脈動の影響を除去することも試みられているが、こ
の場合、演算スピードの関係上検出値のサンプリング数
を多く採ることが難かしく十分な効果を挙げることがで
きなかった。

また、出力抵抗２の出力電圧値により吸入空気流量を検
出するので、その出力電圧なＡ／Ｄ変換器な介して通常
マイクロコンピュータで構成される制御装置に入力する
必要があった。また、差動増幅器５の出力電圧によりパ
ワートランジスタ６を能動領域で作動させているため、
パワートランジスタ６０発熱量が多（電力消費量が大と
なっていた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、吸入空気流の脈動の影響な受けることな（吸入空
気流量を検出し、またパワートランジスタをスイッチン
グ制御する構成として消費電力を低減できる熱線式流量
計を提供することを目的とする。

く問題点な解決するための手段〉 このため、本発明は、第１の発明として吸気通路に配設
される熱線抵抗への通電をＯＮ、ＯＦＦ制御するスイッ
チング手段と、吸気流量検出開始用の信号を所定周期で
出力する検出開始用発生手段と、前記熱線抵抗の抵抗値
を検出し該検出値が所定値になったとぎに吸気流量検出
終了用の信号を出力する検出終了信号発生手段と、前記
検出開始信号発生手段から吸気流量検出開始用の信号が
入力されたときに前記スイッチング手段をＯＮ動作させ
て熱線抵抗への通電を開始する一方前記検出終了信号発
生手段から吸気流量検出終了用の信号が入力されたとき
に前記スイッチング手段をＯＦＦ動作させ熱線抵抗への
通電を停止する通電時間制御手段と、な備えるようにし
た。

また、第２の発明は、上記検出開始信号発生手段の代わ
りに機関運転条件に応じて変化して設定される周期で検
出開始用の信号を出力する検出開始信号発生手段を設け
、この信号にて通電時間制御手段を介してスイッチング
手段をＯＮ動作させるようにした。

く作　用〉 そして、熱線抵抗への通電時間から流体流量を検出する
ようにしたものである。

く笑　施　例〉 以下に本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。

第１図は第１発明の一実施例を示す。

図において、吸気通路中に配設される熱線抵抗１１と第
１基準抵抗１２とが直列接続され、この直列回路に吸入
空気温度変化による吸入空気量検出特性の変動を抑制す
る温度補償抵抗１３と該抵抗１３に直列接続され第２基
準抵抗１４との間の電位を確保するため第２基準抵抗１
４と同一の雰囲気におかれる第３基準抵抗１５とからな
る基準電圧設定用回路が並列接続されている。

第２基準抵抗１４と第３基準抵抗１５との間の電位が検
出終了信号発生手段としての比較器１６の非反転側端子
に印加され、比較器１６の反転側端子には熱線抵抗１１
と第１基準抵抗１２との間の電位が印加されている。比
較器１６の出力端子は第１のインバータ１アを介してＤ
型のフリップ−フロップ１８のクリア端子に接続されて
おり、フリップ７０ツブ１８のクロック端子は第２のイ
ンバータ１９を介して検出開始信号発生手段としての発
振器２０の出力端子に接続されている。発振器２０は一
定周期毎に所定巾のパルス信号を出力する。また、フリ
ップフロップ１８のＤ端子及び電源端子には定電圧が印
加されており、フリップフロップ１８のＱ端子は第３の
インバータ２１及び電流制限用抵抗２２を介してエミッ
タ接地の第１トランジスタ２３０ベース端子に接続され
ている。

第１トランジスタ２３のコレクタ端子には負荷抵抗２４
を介して定電圧が印加されており、そのコレクタ端子は
電流制限用抵抗２５を介してコレクタ接地の第２トラン
ジスタ２６のペース端子に接続されている。第２トラン
ジスタ２６のエミッタ端子は一対の分圧抵抗２７ａ　、
２７ｂを介して第１の定電圧発生回路２８の出力端子に
接続されており、この発生回路２Ｂは例えば８■の定電
圧を出力する。

第１の定電圧発生回路２８の出力端子は電流制限用抵抗
２９を介してスイッチング手段としてのパワートランジ
スタ３０のコレクタ端子に接続されており、パワートラ
ンジスタ３０のエミッタ端子は前記ブリッジ回路の入力
端子に接続されている。パワートランジスタ３００ベー
ス端子は第３トランジスタ３１のコレクタ端子に接続さ
れており、第３トランジスタ３１のエミッタ端子はパワ
ートランジスタ３０のエミッタ端子に接続されている。

第３トランジスタ３１０ベース端子は前記分圧抵抗２７
ａ、２７ｂ間に接続されている。また、パワートランジ
スタ３０のコレクタ端子と第３トランジスタ３１０ベー
ス端子は電圧平滑用の：ｌｒ／デンサ３２により接続さ
れている。

前記比較器１６の各入力端子には電流制限用抵抗３３ａ
、３３ｂが接続されている。比較器１６の反転側端子に
はダイオード３４及び電流制限用抵抗３３ｂ＆介して分
圧抵抗３５ａ、３５ｂ間の電圧が印加されており、パワ
ートランジスタ３０カ″−０ＦＦされているときに比較
器１６の出力を強制的に“Ｌ”レベルに保持するように
なっている。また、例えば５■の定電圧（Ｖｃｃ　）を
各部に供給する第２定電圧発生回路３６が設けられてい
る。

前記ブリッジ回路の出力端子は図示しないマイコンで構
成される制御装置の入力端子に接続されている。制御装
置にはブリッジ回路への通電時間即ちパワートランジス
タ３０の０８時間の変化に対応する吸入空気流量が予め
記憶されており、ブリッジ回路への実際の通電時間から
検出吸入空気流量を検索するようになっている。

ここで、第１〜第３トランジスタ２３　、２６　。

３１及びパワートランジスタ３０は飽和領域と遮断領域
との間でＯＮ、ＯＦＦ制御されるように設定されている
。また、フリップフロップ１８及び第１〜第３トランジ
スタ２３，２６．３１により通電時間制御手段を構成す
る。

尚、３７．３８は負荷抵抗である。

次に、かかる装置の作用を第２図に示す各部の信号波形
図を参照しつつ説明する。

発振器２０から出力された所定巾のパルス信号が第２イ
ンバータ１９により反転され第２図ｄに示す“Ｌ”信号
がフリップフロップ１８のクロック端子に入力されると
、フリップフロップ１８０菟端子から“Ｌ”信号が連続
して出力される。この出力信号は第３インバータ２１に
より反転されて第１トランジスタ２３０ベース端子に入
力される。これにより、第１トランジスタ２３がＯＮと
なるからそのコレクタ電圧が低下し第２トランジスタ２
６もＯＮとなる。

したがって、分圧抵抗２７ａ、２７ｂの間の電位が低下
し第３トランジスタ３１がＯＮとなるから。

パワートランジスタ３０がＯＮとなり前記ブリッジ回路
に定電圧が印加される。この定電圧印加時■前には熱線
抵抗１１は吸入空気流により冷却されてその抵抗値が減
少しているため、電圧印加直後には熱線抵抗１１と第１
基準電圧１２との間の電位が第２基準抵抗１４と第３基
準抵抗１５との間の電位より高いので比較器１６の出力
は“Ｌ”状態に保持される。

そして、熱線抵抗１１に通電されるにしたがってその熱
線抵抗１１の温度が上昇しこれに伴ない抵抗値も増大す
る。この抵抗値の増大により熱線抵抗１１と第１基準抵
抗１２との間の電位が徐々に低下しその電位が非反転端
子の電位より低下すると比較器１′６の出力が第２図す
に示すように“Ｈ″となる。この“Ｈ″信号第１インバ
ータＩＴにより反転されてフリップフロップ１８のクリ
ア端子に第２図Ｃに示すように“Ｌ″信号入力される。

これにより、フリップフロップ１８のＱ端子の出力が第
２図ｅに示すように“Ｈ”となるから、第３インバータ
２１ｆｔ介して第１トランジスタ２３に“Ｌ″信号入力
され第１トランジスタ２３がＯＦＦとなる。このため、
第１トランジスタ２３のコレクタ電圧が“Ｈ”となるか
ら第２トランジｘ夕２６がＯＦＦとなって第３トランジ
スタ３１がＯＦＦとなりパワートランジスタ３０がＯＦ
Ｆされる。

したがって、ブリッジ回路の定電圧供給が停止され、制
御装置はブリッジ回路への通電時間Ｔ（第２図ａ参照）
からこれに対応して予め実験等により求められた吸入空
気流量特性のマツプより吸入空気流量を検索して読出す
る。ところで、吸気通路を流れる吸入空気の流量変化に
より熱線抵抗１１の冷却度が相違するため、熱線抵抗１
１の抵抗値が一定となる換言すれば比較器１６の非反転
側端子と反転側端子との電位が略同様になるまでの通電
時間Ｔは吸入空気流量の変化に対応して変化するので通
電時間Ｔから吸入空気流量を検出できるのである。

このようＫして発振器２０からのパルスが出力される毎
即ち発振周期をサンプリング周期として通電時間Ｔから
吸入空気流量が検出される。

そして、かかる検出方式において、通電時間Ｔは、前記
の通電終了時（熱平衡点）から今回の通電終了時までの
間に流れた吸入空気の総量に対応し、かつこの間隔は吸
気脈動を生じた場合多少変動するが吸入空気が脈動を生
じつつ定常的に流れるときＫは大略発振周期に近い値に
保たれるため。

通電時間は発振周期な単位時間とする吸入空気流量の平
均値と良く対応する。

したがって、脈動の影響を回避した平滑的な吸入空気流
量の検出が行なわれ、これに基づく燃料噴射量制御等も
安定したものとなり、ひいては安定した機関運転性が得
られる。特に発振器２０の発振周期を大きく設定するこ
とができるためマイコン等による平均化演算処理に比べ
て実質的により長いサンプリング期間の平均化処理を行
なえることになり、前記脈動に対する効果はより優れる
。

また、制御装置はブリッジ回路への通電時間から吸入空
気流量を検出するので、従来使用されていたＡ／Ｄ変換
器が不要となる。

さらに、第１〜第３トランジスタ２３，２６゜３１及び
パワートランジスタ３０を飽和領域と遮断領域とでＯＮ
、ＯＦＦさせるので各トランジスタにおける発熱量が少
なく消費電力な低減できる。

尚、比較器１６の代わりに増幅器を使用してもよい。

第３図は第２発明の実施例な示す。尚、前記実施例と同
一要素には第１図と同一符号を付して説明を省略する。

すなわち１機関回転速度を検出するクランク角センサ３
９からの信号が発振器４０に入力されており５発振器４
０は機関回転速度に対応して変化する周期の信号を７リ
ツプ７０ツブ１７に出力するようになっている。

かかる構成によれば１機関回転速度によって異なる吸気
脈動の周期に対応させて発振器４０の発振周期を設定で
き、吸気脈動の回避と応答性とのバランスな図れる。ま
た１機関の力鍼速運転を検出する場合には応答性向上の
ため発振周期を短かくする等の制御を行なう構成として
もよい。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明したように、吸入空気量により冷却
される熱線抵抗への通電時間から吸入空気流量な検出す
るようにしたので、吸入空気流に脈動が生じてもその脈
動を平均化処理した吸入空気流量検出を行なえる。

また、第２発明では、運転条件に応じて発振周期を変化
させるようにしたので、吸気脈動の回避と応答性とのバ
ランスを図りつつ吸入空気流量の検出が第１発明と同様
に行なえる。

また、熱線抵抗への通電時間から吸入空気流量を検出す
るので、従来使用されていたＡ／Ｄ変換器が不要となる
。さらに１通電時間制御手段からの信号によりスイッチ
ング手段をＯＮ、ＯＦＦ制御−する構成であるから、ス
イッチング手段としてパワートランジスタを用いた場合
にパワートランジスタな飽和領域と遮断領域とでＯＮ、
ＯＦＦ制御できパワートランジスタの消費電力を低減で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図の各部の信号波形図、第３図は第２発明の一実施例
を示す回路図、第４図は従来例の回路図である。 １１・・・熱線抵抗　　１６・・・比較器　　１７・・
・フリップフロップ　　２０．４０・・・発振器　　２
３・・・第１トランジスタ　　２６・・・第２トランジ
スタ３０・・・パワートランジスタ　　３１・・・第３
トランジスタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の吸気通路に配設された熱線抵抗と、該
   熱線抵抗への通電をＯＮ、ＯＦＦ制御するスイッチング
   手段と、吸気流量検出開始用の信号を所定周期で出力す
   る検出開始信号発生手段と、前記熱線抵抗の抵抗値を検
   出し該検出値が所定値になつたときに吸気流量検出終了
   用の信号を出力する検出終了信号発生手段と、前記検出
   開始信号発生手段から吸気流量検出開始用の信号が入力
   されたときに前記スイッチング手段をＯＮ動作させて熱
   線抵抗への通電を開始する一方前記検出終了信号発生手
   段から吸気流量検出終了用の信号が入力されたときに前
   記スイッチング手段をＯＦＦ動作させて熱線抵抗への通
   電を停止する通電時間制御手段と、を備え、熱線抵抗へ
   の通電時間から吸入空気流量を検出するようにしたこと
   を特徴とする熱線式流量計。
2. （２）内燃機関の吸気通路に配設された熱線抵抗と、該
   熱線抵抗への通電をＯＮ、ＯＦＦ制御するスイッチング
   手段と、吸気流量検出開始用の信号を機関運転条件に応
   じて可変して設定される周期で出力する検出開始信号発
   生手段と、前記熱線抵抗の抵抗値を検出し該検出値が所
   定値になつたときに吸気流量検出終了用の信号を出力す
   る検出終了信号発生手段と、前記検出開始信号発生手段
   から吸気流量検出開始用の信号が入力されたときに前記
   スイッチング手段をＯＮ動作させて熱線抵抗への通電を
   開始する一方前記検出終了信号発生手段から吸気流量検
   出終了用の信号が入力されたときに前記スイッチング手
   段をＯＦＦ動作させて熱線抵抗への通電を停止する通電
   時間制御手段と、を備えたことを特徴とする熱線式流量
   計。