JPS61715A - 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、例えばエンジンを電子的に制御する場合、
そのエンジンの運転状態の検出信号の１つとして用いら
れる吸入空気量等を測定検出する熱式空気流量検出装置
に関する。

［発明の背景技術］ エンジンを電子的に制御する場合、このエンジンの運転
状態を常時監視してその運転状態に対応した信号を検出
し、この検出信号に対応して例えば燃料噴射量等を設定
制御するものである。このような運転状態の監視手段と
しては、エンジンの回転速度検出手段、エンジン温度検
出手段、排気温度検出手段、スロットル開度検出手段等
が存在するものであるが、エンジンの運転状態に直接的
に関連するものとして、吸入空気量の検出装置がある。

この空気量検出装置としては、例えば熱式の空気流量検
出装置が知られているものであるが、この装置は吸気管
の中に温度抵抗特性を有する感温素子を配置設定するよ
うに構成されている。すなわち、吸気管の中の吸入空気
流の中にその空気流量に対応して放熱効果が可変設定さ
れる状態の感温素子を設定し、この感温素子に対して加
熱電流を供給して、この感温素子の温度変化状態を監視
測定するものである。

この場合、上記感温素子は温度抵抗特性を有する抵抗素
子によって構成されているもので、この抵抗素子に対し
て加熱電流を供給して一定温度状態まで発熱制御し、空
気流量によって変化する上記抵抗素子からの放熱量を、
その抵抗値変化によって検出するようにしている。すな
わち、この抵抗値変化状態が吸気管中の空気流量に対応
する状態となるものである。

しかし、このような熱式空気流量検出装置において、そ
の感温素子を長期間に亙り空気流中に設定して使用する
ようになると、感温素子に対して空気流中の不純物が付
着するようになり、感温素子の熱伝導率が変イヒするよ
うになる。したがって、この不純物の付着する状態では
、感温素子の温度変化状態が正確に空気流量に対応する
状態とはならないもので、空気流量の測定誤差が大きく
なるものである。

このような問題点を解決する手段としては、例えば特開
昭５４−７６１８２号公報に示されるように、感温素子
に対する付着物を、この感温素子の発熱温度を上昇（例
えば８００℃）、させることによって焼却するバーンオ
フを実行することが考えられている。例えば、この空気
流量検出装置がエンジンの電子的制御システムに対して
使用される場合にあっては、この制御システムを構成す
るコンピュータからの指示に基づいて、上記感温素子を
一時的に高温状態に加熱設定するものである。

この場合、上記バーンオフ制御の指令はエンジンが停止
制御された状態、すなわちイグニッションスイッチがオ
フ状態とされた後に実行される。

したがって、このバーンオフを実行させるためには、例
えばドライバーがイグニッションスイッチをオフした後
、一定時間の範囲で上記エンジン制御用のコンピュータ
に電源を入れたままの状態に設定し、バーンオフの終了
後に、上記コンピュータの電源をオフ制御する手段を設
ける必要があるものである。すなわち、このバーンオフ
制御のためのエンジン制御システムの構成が繁雑とされ
るようになる。

［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、例え
ばエンジン制御システム等を構成する制御ユニットのコ
ンピュータ等から特別の指示を受けることなく、上記シ
ステムの制御スイッチが開路制御された後に、バーオフ
電源が確保されて感温素子に対するバーンオフ加熱電流
の供給制御が実行されるようにして、主システムの構成
を繁雑化することなくバーンオフが実行制御されるよう
にする熱式空気流量測定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、この発明に係る熱式空気流量検出装置は、イ
グニッションス、ｆツチ等のシステム制御スイッチの投
入状態で感温素子の加熱制御によって空気流量を測定検
出制御するものであり、上記システム制御スイッチの開
路動作に対応して駆動制御されるバーンオフ時間幅設定
手段によって、この開路時からバーンオフを実行する時
間範囲で上記感温素子に対してバーンオフのための電力
制御された加熱電流を供給設定するものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は空気流量検出装置の開路構成を示すもので、こ
の例ではこの空気流量検出装置が、例えば自動車用のエ
ンジンの電子的制御ユニットに対するエンジン運転状態
検出手段として使用される場合について説明する。

すなわち、エンジンの吸気管１１の中に感温素子１２が
配置設定される。この感温素子１２は、例えば、白金線
等の温度抵抗特性を有する発熱線によって構成されるも
ので、吸気管１１の中に流れる空気流によって放熱制御
されるように設定されている。

また、この吸気管１１の中には、上記感温素子１２と同
様に温度抵抗特性を有する抵抗線からなる補助感温素子
１３が設置されるもので、この補助感温素子１３は吸気
管１１の中を流れる空気の温度検出素子として作用する
ように設定されている。そして、この感温素子１２およ
び補助感温素子１３は、固定抵抗素子１４および１５と
共にブリッジ回路状態に接続設定されるもので、このブ
リッジ回路に対しては例えば自動車用バッテリ電１１６
から、加熱電流制御素子となるトランジスタ１７を介し
て加熱制御用の電流が供給されるようになっている。

このように電流の供給制御されるブリッジ回路の出り端
子部分は、コンパレータ１８に対して接続設定され、こ
のコンパレータ１８からは感温素子１２の温度が空気温
度に対して特定される温度以上の状態まで上昇した時に
出力信号を発生するもので、このコンパレータ１８から
の出力信号は、フリップフロップ回路１９に対してリセ
ット指令信号として供給されるようになってる。このフ
リップフロップ回路１９からはそのリセット状態におけ
ろう出力信号を取出すもので、このＱ出力信号はトラン
ジスタ２０を制御し、このトランジスタ２０は上記制御
用トランジスタ１７のベースを制御する。この場合、ト
ランジスタ２０は貞出力のハイレベルの状態で導通制御
され、トランジスタ１７を非導通の状態に設定するもの
で、フリップフロップ回路１９のセット状態に対応して
、トランジスタ１７が導通設定され、感温素子１２を含
むブリッジ回路に対して加熱電流を供給設定するように
なる。

この場合、トランジスタ１７から上記ブリッジ回路に対
して供給される加熱電流の電圧状態は、抵抗を介して差
動アンプ２１において検知されるもので、この差動アン
プ２１に対しては、抵抗２２を介して基準電源２３から
の基準電圧信号が供給設定されている。そして、この差
動アンプ２１からの出力信号は上記トランジスタ１７の
ベースに対して供給され、上記ブリッジ回路に対して供
給される加熱電流の電圧値を基準設定するようにしてい
る。

そして、上記フリップフロップ回路１９のｄ出力をイン
バータ２４で反転して取出し、検出出力信号として出力
するもので、この出力信号は例えば自動車用のエンジン
制御ユニット２５に対して供給して、詳細は示してない
が燃料噴射量等のエンジン制御情報の算出のために用い
るようにする。

このエンジン制御ユニット２５にあっては、例えばエン
ジンの回転状態に同期する状態で通電開始指令が発生さ
れるもので、この通電開始指令はトランジスタ２５ａお
よび２５ｂを制御して、パルス状の通電開始信号を発生
するようにな企。そして、この通電開始信号は抵抗Ｒ３
を介して第１および第２のコンパレータ２６および２７
に対してそれぞれ供給設定するもので、このコンパレー
タ２６および２１に対しては、それぞれ第１および第２
の基ｔ１！電圧信号ｖ１およびＶ２　　（Ｖｌ　＞Ｖ２
　）が供給設定されている。また、この第１および第２
のコンパレータ２６．２１に対しては、電源電圧Ｖｃｃ
が抵抗Ｒ１およびＲ２を介して常時上記通電開始信号と
共に供給設定されているもので、例えばエンジン制御ユ
ニット２５の電源がオフ状態にあった場合でも、特定さ
れる電圧信号ｖ３が常時上記コンパレータ２６および２
１に対して供給設定されるようにしている。

ここで、上記エンジン制御ユニット２５の電源は、前記
電源１Ｇからシステム制御スイッチとなるイグニッショ
ン（ＩＧ）スイッチ２８を介して供給されているもので
、このＩＧスイッチ２８の投入状態で制御ユニット２５
が駆動状態に設定され、ＩＧスイッチ２８の開路状態で
制御ユニット２５の電源が断たれ、通電開始信号が無く
なり、第１および第２のコンパレータ２６および２７に
対・する入力電圧信号は上記ｖ３の状態となるものであ
る。

ここで、上記ＩＧスイッチ２８が投入された状態でエン
ジン制御ユニット２５が動作状態となり、通電開始信号
が発生されるようになるもので、この通電開始信号に対
応して第１および第２のコンパレータ２６および２７に
対して供給される信号は第２図の（Ａ）に示すようにな
る。すなわち、パルス状の通電開始信号に対応して上記
基準電圧Ｖ１より高い電圧の信号を発生するようになる
ものであり、またエンジン制御ユニット２５の停止状態
（■Ｇスイッチのオフ状態）では上記電圧Ｖ３がコンパ
レータ２６および２７に対して供給されるようになるも
のである。

ここで、例えば上記電圧■１は３．５ボルト、２は１．
５ボルト、そ゛してＶ３はこの同基準電圧の間の電圧値
に設定される。そして、上記第１のコンパレータ２６に
あっては、入力電圧が基準電圧Ｖ１より低い状態で出力
信号を発生するように設定し、負極性の通電開始信号が
取出されるようにしている。また、第２のコンパレータ
２７にあっては、入力電圧信号が基準電圧ｖ２より高い
状態で出力信号を発生するものである。

上記第１のコンパレータ２６からの出力信号は、インバ
ータ２９で反転して上記フリップフロップ回路１９に対
して、オア回路３０を介してセット指令信号として供給
する。この場合、このフリップフロップ回路１９はセッ
ト優先の状態に構成されているもので、上記セット指令
信号の存在する状態ではリセット指令信号の有無に関係
なくセット状態に保持設定されるものである。また、第
２のコンパレータ２７からの出力信号は、インバータ３
１を介してアンド回路３２に対して供給するもので、こ
のアンド回路３２に対しては上記第１のコンパレータ２
６からの出力信号がゲート信号として供給されている。

そして、このアンド回路３２からの出力信号は、モノマ
ルチバイブレータ３３に対してトリガ信号として供給す
る。このモノマルチバイブレータ３３は、アンド回路３
２からの信号の立上がりに対応して時間幅Ｔ１例えば３
秒）のパルス状信号を発生するもので、このモノマルチ
バイブレータ３３からのＱ出力信号はオア回路３０を介
してフリップフロップ回路１９に対してセット指令とし
て供給すると共に、トランジスタ３４のゲートに対して
供給する。

このトランジスタ３４は前記差動アンプ２１に対する基
準電源２３からの電圧信号を抵抗３５を介して接地制御
するもので、上記ゲート信号の存在する状態で基準電圧
値を低い状態に切換え設定し、感温素子１２を含むブリ
ッジ回路に供給される加熱電流の電圧状態を低い状態に
設定するものである。

すなわち、上記アンド回路３２からは、入力電圧がｖｌ
とｖ２の間の電圧状態、すなわち■３の状態で出力信号
が立上がり、モノマルチバイブレータ３３からは第２図
の（Ｂ）に示すような時間幅Ｔ１の出力信号が発生され
るようになる。そして、このモノマルチバイブレータ３
３の０出力信号はさらにアンド回路３２からの出力信号
と共にアンド回路３５に対して供給し、このアンド回路
３５からの出力信号は上記トランジスタ２０を制御して
、上記時間幅Ｔ１の間トランジスタ１１を導通状態に設
定して感温素子１２に対して加熱電流が供給されるよう
にする。

すなわち、上記のように構成される検出装置にあっては
、ＩＧスイッチ２８が投入され、エンジン制御ユニット
２５に対して電源が供給される状態となると、第２図の
（Ａ＞に示したような通電開始信号が発生される。この
通ｉ！！開始信号が立上がるとフリップフロップ回路１
９がセットされ、トランジスタ１７がオン状態に制御さ
れて感温素子１２を含むブリッジ回路に対して加熱電流
が供給され、感温素子１２の温度が吸気管１１中の空気
流量に対応する速度で上昇するようになる。そして、こ
の感温素子１２の温度が特定温度状態まで上昇すると、
コンパレータ１８からの出力信号が立上がり、フリップ
フロップ回路１９をリセット制御する。そして、この状
態で上記トランジスタ１７がオフ制御され、感温素子１
２に対する加熱電流を断つようになるもので、通電開始
信号の発生毎にこの動作が繰返し実行される。

この場合、上記感温素子１２の温度上昇速度は吸気管１
１中の空気流量に対応するものであるため、フリップフ
ロップ回路１９のセットおよびリセットの間隔は上記空
気流量に対応する状態となり、インバータ２４を介して
取出される信号は、測定空気量を時間幅で表現したパル
ス状の検出出力信号となるものである。第２図の（Ｃ）
は上記フリップフロップ動作に対応するトランジスタ２
ｏのベース信号の状態を示している。そして、感温素子
１２を含むブリッジ回路に対して供給される加熱電流の
状態は同図の（Ｄ）に示すようになる。

このような空気流量測定状態で、エンジンを停止するた
めにＩＧスイッチ２８が開路されると、エンジン制御ユ
ニット２５に対する電源が断たれ、トランジスタ２５ａ
　、　２５ｂのいずれもオフ状態となるため、第１およ
び第２のコンパレータ２６および２７に対する入力電圧
信号がＶ３の状態となり、アンド回路３２から出力信号
が立上がるようになる。そして、モノマルチバイブレー
タ３３がトリガされ第２図（Ｂ）に示した信号が発生し
て、フリップフロップ回路１９をセットすると共に、ト
ランジスタ３４を導通制御して、ブリッジ回路に対して
供給される加熱電流の電圧状態を低い状態に切換え、加
熱電力を感温素子１２が焼損しない範囲の温度までしか
加熱上昇されないようにする。また、アンド回路３５か
らも出力信号が取出されろうよになり、トランジスタ１
７を導通制御して、上記電圧制限された加熱電流が感温
素子１２に対して供給され、バーンオフが実行されるよ
うになる。すなわち、第２図の（Ｄ）に示すようにＩＧ
スイッチのオフ状態とされてから、同図（Ｂ）に示すモ
ノマルチバイブレータ３３のセット状態となる時間Ｔ１
範囲で、感温素子１２に対して電圧制限された加熱電流
が供給され、例え）ｆ　８００℃の温度状態でバーンオ
フが実行される。

上記実施例では、この検出装置部分に対しては常時電源
を供給設定する状態で構成しているものであるが、空気
流検出測定時およびバーンオフ時にのみ電源が供給設定
されるようにしてもよい。

第３図はこのような場合の実施例を示しているもので、
バッテリ１１６とトランジスタ１７との闇に電源制御用
のリレー装置４０を設けるものである。

そして、このリレー装置４０を介して感温素子を含むブ
リッジ回路に対して電源が供給設定されるようにすると
共に、エンジン制御ユニット等の回路装置の電源回路と
して使用するように設定するものである。尚、この第３
図において第１図と同一構成部分は同一符号を付して、
その詳細な説明は省略する。

すなわち、エンジン制御ユニット２５からの極性反転さ
れた通電開始信号はナンド回路４１に対して供給し、こ
のナンド回路４１からの出力信号でフリップフロップ回
路１９をセット制御する。また、通電開始信号はそのま
まの状態でリレードライバ４２に対して供給するもので
、このリレードライバ４２に対しては常時電源が供給設
定され、上記信号の供給された状態でリレー装置４０に
対して励磁電流を供給し、そのリレースイッチを閉じて
感温素子１２偏に電源を供給設定するようにする。

また、上記極性反転された通電開始信号は、第１のリト
リガブルのワンショットマルチ回路４３に対して供給す
るもので、このワンショットマルチ回路４３では上記供
給される信号の立下がりから、すなわち通電開始信号の
立上がりから時間幅Ｔ２のパルス状出力信号を発生する
ものである。

この第１のワンショットマルチ回路４３のセット時の出
力信号は、上記通電開始信号と共にノア回路４４に対し
て供給するもので、このノア回路４４の出力信号は第２
のリトリガブルワンショツトマルチ回路４５に対してト
リガ信号として供給する。とのワンショットマルチ回路
４５は上記トリガ信号の立上がりから時間幅Ｔ３のパル
ス状信号をセット時出力端子Ｑから発生するもので、そ
のリセット時出力端子０からの出力信号は前記゛ナンド
回路４１に対してゲート信号として供給する。そして、
上記第１および第２のワンショットマルチ回路４３およ
び４５からのＱ出力は、オア回路４６を介してリレード
ライバ回路４２に対して動作指令信号として供給する。

すなわち、Ｉ’Ｇスイッチ２８が投入され、制御ユニッ
トが動作状態に設定され讐通電開始信号が第４図の（Ａ
）に示すように発生される状態となると、その最初に発
生する通電開始信号の立上がりに対応してリレードライ
バ回路４２に対して指令信号が供給され、リレー装置４
０を動作させて感温素子１２を含む検出回路に対する電
源が設定されるようになる。また、この通電開始信号の
反転された状態の信号は、第１のワンショットマルチ回
路４３をトリガしてそのＱ出力を発生させる。この場合
、時間幅Ｔ２は通電開始信号の発生周期よりも充分長い
時間幅で、通電開始信号の消滅を確実に判別できる時間
幅、例えば１０秒に設定されているもので、以後そのセ
ット状態は継続保持される状態となる。すなおち、この
第１のワンショットマルチ回路４３のＱ出力は、第４図
の（Ｂ）に示すようになる。

この場合、第２のワンショットマルチ回路４５はリセッ
ト状態に設定されているものであるため、ナンド回路４
１からは第４図の（、Ａ＞に示す通電開始信号に対応し
て出力信号が発生され、フリップフロップ回路１９をセ
ット制御するようになるもので、前実施例と同様に空気
流量検出動作が、上記通電開始信号に対応して実行され
る。そして、その間第１のワンショットマルチ回路４３
の出力でリレー装置４０が動作状態に保持され、加熱電
源が確保設定されるものである。

このような空気流量検出状態でＩＧスイッチ２８が開路
されると、上記通電開始信号が無くなり、第１のワンシ
ョットマルチ回路４３からの出力信号が１２時間経過後
に立下がる。したがって、この状態でノア回路４４から
の出力信号が立上がる状態となり、第２のワンショット
マルチ回路４５がトリガされ、そのｄ出力がローレベル
となってナンド回路４１の出力によってフリップフロッ
プ回路１９をセット設定するようになる。この場合、こ
の実施例にあっては、このフリップフロップ回路１９の
０出力によってトランジスタ２０のベースを制御するよ
うになっているもので、このフリップフロップ回路１９
のセットによって感温素子１２に対する加熱電流が供給
設定されるようになる。そして、この第２のワンショッ
トマルチ回路４５のＱ出力がリレードライバ回路４２に
対して指令を与えるもので、リレー装置４０の動作状態
は保持されている。

すなわち、この第２のワンショットマルチ回路４５の出
力の立上がるＴ３の時間範囲例えば３秒間で感温素子１
２のバーンオフが実行されるようになるものである。

第４図の（（Ｃ）は上記第２のワンショットマルチ回路
４５のＱ出力の状態を示し、同図の（Ｄ）はリレードラ
イバ回路４２に対する動作指令の状態を、ＣＥ）図は検
出出力信号を、（Ｆ）図は感温素子１２を含むブリッジ
回路に対する加熱電流の状態をそれぞれ示す。

第５図は上記リレードライバ回路４２に対応する部分の
具体的構成例を示すもので、端子５１および５２に対し
てはそれぞ通電開始信号および前記オア回路４６の出力
信号が結合され、これら信号の存在する状態でトランジ
スタ５３が導通設定されるようにする。このトランジス
タ５３は、電８１１６の接続されるトランジスタ５４の
ベースを制御するもので、上記通電開始信号およびオア
回路４５がらの出力信号の存在する状態で導通設定され
、リレー装置４゜の励磁コイル４０ａに対して励磁電流
を供給し、そのスイッチ４０ｂを閉じるように動作制御
するものである。

第６図は上記リレードライバ回路４２部分の他の例を示
しているもので、この場合はリレー装置４０に代わりス
イッチ用トランジスタ５５が使用されている。そして、
このトランジスタ５５のベース回路をトランジスタ５３
によって制御するものである。

第５図と同一構成部分は同一符号を付してその説明は省
略する。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る空気流量検出装置にあって
は、例えばイグニッションスイッチのようなシステム制
御スイッチの投入状態で、通常の空気流量の測定検出動
作が実行され、このシステム制御スイッチが開路動作さ
れた状態で感温素子に付着した物質を焼却するバーンオ
フ自動的に移行されるようになるものである。

しかも、このバーオフを実行する場合、特にコンピュー
タ等を含む制御ユニット等を使用するこ−となく、この
検出装置部分でバーンオフモードが設定されるものであ
り、また上記システム制御スイッチが開路されているに
も拘らず、上記バーンオフのための制御のための電源が
、バーオフに必要な期間確保９設定されるものであり、
例えば自動車用のエンジンの吸気管中に流れる吸入空気
量を測定するために非常に大きな効果を発揮するもので
ある。すなわち、エンジンの停止制御を行なった後に、
自動的に吸入空気量測定手段に使用される感温素子をバ
ーンオフによってクリアーな状態に・することのできる
ものであり、常に正確なエンジン運転状態を検出して、
正確な燃料噴射量等のエンジン制御を適確に実行させる
ようになるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例に係る空気流量検出装置を
説明する構成図、第２図は上記実施例の動作状態を説明
する信号波形図、第３図はこの発明の他の実施例を説明
する構成図、第４図は上記第３図に示した実施例の動作
状態を説明する信号波形図、第５図および第６図はそれ
ぞれ上記実施例で使用されるリレードライバ回路等の電
源制御部分の具体例を説明する回路図である。 １１・・・吸気管、１２・・・感温素子、１３・・・補
助感温素子、１６・・・電源、１７・・・トランジスタ
（加熱電源制御用）、１８・・・コンパレータ、１９・
・・フリップフロップ回路、２１・・・差動アンプ、２
３・・・基準電源、２５・・・エンジン制御ユニット、
２６．２７・・・コンパレータ、２８・・・イグニッシ
ョンスイッチ（システム制御スイッチ）、３３・・・モ
ノマルチパイブレ７り、４０・・・リレー装置、４２・
・・リレードライバ回路、４３．４５・・・リトリガブ
ルワンショツトマルチ回路。 第１図 （Ｃ） 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定空気流中に設定され加熱電流によって発熱制御さ
   れる温度抵抗特性を有する感温素子と、システム制御ス
   イッチの投入状態で特定される周期で発生される通電開
   始信号に対応して上記感温素子に対する加熱電流を立上
   がり制御する手段と、上記加熱制御される感温素子の特
   定温度状態までの温度上昇を検出し上記加熱電流の時間
   幅を設定する手段と、上記システム制御スイッチの開路
   状態を検出しこの開路時から特定されるバーンオフ時間
   幅を設定する手段と、この手段で設定されたバーンオフ
   時間幅の範囲で上記感温素子に対して加熱電流を継続供
   給する手段と、上記バーンオフ時間幅の範囲で上記感温
   素子に対する加熱電力を低減設定する手段とを具備した
   ことを特徴とする熱式空気流量検出装置。