JPS6236522B2 - - Google Patents
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- JPS6236522B2 JPS6236522B2 JP55097324A JP9732480A JPS6236522B2 JP S6236522 B2 JPS6236522 B2 JP S6236522B2 JP 55097324 A JP55097324 A JP 55097324A JP 9732480 A JP9732480 A JP 9732480A JP S6236522 B2 JPS6236522 B2 JP S6236522B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
- F02M69/46—Details, component parts or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus covered by groups F02M69/02 - F02M69/44
- F02M69/48—Arrangement of air sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
- F02D41/187—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring 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
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
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- G01F1/68—Measuring 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
- G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
- G01F1/698—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters
-
- G—PHYSICS
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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- G—PHYSICS
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- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/10—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は自動車内燃機関の吸入空気流量計に係
り、特に、熱線式空気流量計に関するものであ
る。
り、特に、熱線式空気流量計に関するものであ
る。
内燃機関の吸入空気量を測定するには種々の方
式が用いられているが、その中で熱線式空気流量
計は一般的に応答性が良く空気の質量流量が測定
できるので気圧補正を必要としない等の理由で広
く用いられている。これについては、特公昭49−
48893号(USP20429838号)、特開昭47−19227
号、SAEpaper800468などで公知となつている。
これらは、何れも、流速検知部として、直径70〜
100μm程度の白金線を吸気管内に、張る構成で
ある。(特にSAEpaper800468、USP3824966号)
この構成では、耐久性に不安があり、特に内燃機
関が不調である時に生ずるバツクフアイアによつ
て機械的損傷(白金線の断線)を受け易いという
欠点がある。さらにこの欠点に対処するため、検
知部として例えば中空セラミツクのような支持体
に白金線を巻きつけ、さらにその上を被覆材にて
被覆して機械的強度を増したものがある。(特願
昭53−42547号、特願昭53−65748号)。ところ
が、この構成の検知部では、中空セラミツクのよ
うな支持体の熱容量のため流速変化時の応答性が
悪くなる。この応答性の低下は、第1図に示すよ
うに熱線流量計の信号の空気流量に対する非線型
性と相まつて、自動車エンジンの低速全開時のよ
うに吸入空気量が脈動流となる場合に、真の空気
量よりも熱線流量計の信号は、低くなり、精度が
大巾に悪化する。
式が用いられているが、その中で熱線式空気流量
計は一般的に応答性が良く空気の質量流量が測定
できるので気圧補正を必要としない等の理由で広
く用いられている。これについては、特公昭49−
48893号(USP20429838号)、特開昭47−19227
号、SAEpaper800468などで公知となつている。
これらは、何れも、流速検知部として、直径70〜
100μm程度の白金線を吸気管内に、張る構成で
ある。(特にSAEpaper800468、USP3824966号)
この構成では、耐久性に不安があり、特に内燃機
関が不調である時に生ずるバツクフアイアによつ
て機械的損傷(白金線の断線)を受け易いという
欠点がある。さらにこの欠点に対処するため、検
知部として例えば中空セラミツクのような支持体
に白金線を巻きつけ、さらにその上を被覆材にて
被覆して機械的強度を増したものがある。(特願
昭53−42547号、特願昭53−65748号)。ところ
が、この構成の検知部では、中空セラミツクのよ
うな支持体の熱容量のため流速変化時の応答性が
悪くなる。この応答性の低下は、第1図に示すよ
うに熱線流量計の信号の空気流量に対する非線型
性と相まつて、自動車エンジンの低速全開時のよ
うに吸入空気量が脈動流となる場合に、真の空気
量よりも熱線流量計の信号は、低くなり、精度が
大巾に悪化する。
本発明は、内燃機関の運転状態の如何にかかわ
らず安定高精度な測定を行う空気流量計を提供す
ることにある。
らず安定高精度な測定を行う空気流量計を提供す
ることにある。
吸入空気流が脈動する場合には、脈動空気流速
が、増速方向にあるか、速速方向にあるかを検知
して、減速方向にある場合には、熱線流量計の信
号に遅れ要素を付加して、信号レベルを持ち上げ
て応答性の悪い熱線流量計でも、空気量の脈動時
に、信号レベルが低下することを防ぐことにあ
る。
が、増速方向にあるか、速速方向にあるかを検知
して、減速方向にある場合には、熱線流量計の信
号に遅れ要素を付加して、信号レベルを持ち上げ
て応答性の悪い熱線流量計でも、空気量の脈動時
に、信号レベルが低下することを防ぐことにあ
る。
本発明の原理を第2図により説明する。第2図
Aのように空気流速が階段状に繰り返し変化する
空気流を測定する場合、熱線流速計検出部の熱容
量が大きくて熱線流速計信号に応答遅れがある
と、その測定信号は第2図Bのようになる。そし
て第1図を用いて流速に換算すると、その波形
は、第2図Cのようになる。即ち、空気流速換算
信号は空気流速増加時に応答が遅く、空気流速減
少時に応答が早くなる。この応答性の差のため流
速が繰り返し変化する流れの平均値をこの熱線流
速計で測定すると、測定値の平均値は、次第に減
少し、ついに一定値に達する。しかしながら、こ
の一定値は真の平均流速に比べて低い値となる。
Aのように空気流速が階段状に繰り返し変化する
空気流を測定する場合、熱線流速計検出部の熱容
量が大きくて熱線流速計信号に応答遅れがある
と、その測定信号は第2図Bのようになる。そし
て第1図を用いて流速に換算すると、その波形
は、第2図Cのようになる。即ち、空気流速換算
信号は空気流速増加時に応答が遅く、空気流速減
少時に応答が早くなる。この応答性の差のため流
速が繰り返し変化する流れの平均値をこの熱線流
速計で測定すると、測定値の平均値は、次第に減
少し、ついに一定値に達する。しかしながら、こ
の一定値は真の平均流速に比べて低い値となる。
この誤差は、上述のように、空気流速増加時と
空気流速減少時の応答性の差に帰因する。
空気流速減少時の応答性の差に帰因する。
従つて、本発明は上述の応答性の差を小さくす
べく、熱線流速計の信号が流速の増加、減少の何
れの方向にあるかを判定する手段と、流速減少時
の応答を遅らせる遅延手段を設けたものである。
べく、熱線流速計の信号が流速の増加、減少の何
れの方向にあるかを判定する手段と、流速減少時
の応答を遅らせる遅延手段を設けたものである。
第3図、第4図は、本発明の一実施例である空
気流量計を備えた給気筒の構成図である。給気筒
1はベンチユリ部4を形成した吸気路2を有し、
その下端を絞り弁室に接続している。なお、この
絞り弁室の絞り弁下流には燃料噴射弁が装着され
ている。第4図の矢印方向に吸入された空気はベ
ンチユリ部4を通過するが、その一部はバイパス
空気路3を通過する。即ち、ベンチユリ部4の上
流に開口した空気流分岐部5から入つた空気は、
ベンチユリ部4に開口した空気流合流部6に生じ
た負圧によつて吸引されて空気流合流部6から吸
気路2に出る。バイパス空気路3内に、流速測定
用抵抗体7、温度補償用抵抗体8が設けられてい
る。9は制御回路ユニツトである。
気流量計を備えた給気筒の構成図である。給気筒
1はベンチユリ部4を形成した吸気路2を有し、
その下端を絞り弁室に接続している。なお、この
絞り弁室の絞り弁下流には燃料噴射弁が装着され
ている。第4図の矢印方向に吸入された空気はベ
ンチユリ部4を通過するが、その一部はバイパス
空気路3を通過する。即ち、ベンチユリ部4の上
流に開口した空気流分岐部5から入つた空気は、
ベンチユリ部4に開口した空気流合流部6に生じ
た負圧によつて吸引されて空気流合流部6から吸
気路2に出る。バイパス空気路3内に、流速測定
用抵抗体7、温度補償用抵抗体8が設けられてい
る。9は制御回路ユニツトである。
第5図は、特願昭53−117051号、特願昭53−
60645号に示された熱線空気流量計の回路に、本
発明による補正回路35(破線で囲んだ部分)を
加えた図である。
60645号に示された熱線空気流量計の回路に、本
発明による補正回路35(破線で囲んだ部分)を
加えた図である。
補正回路35の説明をする。コンパレータ2
9、ダイオード31、バツフアアンプ34によ
り、空気流速増加時は、熱線流量計の信号がその
まま、バツフアアンプ34を介して、出力され
る。一方、空気流速減少時は、コンデンサ32と
抵抗33で決まる時定数で、アンプ30の出力の
電位に対して放電する。その信号がバツフアアン
プ34を介して出力される。第6図に、補正回路
35の入力信号イと出力信号ロの関係を示す。入
力信号の電位増加時(空気流速増加時)は、入力
信号イ及び、出力信号ロは、一致しており、入力
信号イの減少時(空気流速減少時)は、補正回路
の出力ロは、入力に対してほぼ一次遅れとなつて
いる。このようにして、空気流速減少時の熱線流
量計の信号を遅らせて、第2図で説明したよう
に、熱線流量計の流速換算信号で空気流速増加減
少時の応答性を調整しうる。
9、ダイオード31、バツフアアンプ34によ
り、空気流速増加時は、熱線流量計の信号がその
まま、バツフアアンプ34を介して、出力され
る。一方、空気流速減少時は、コンデンサ32と
抵抗33で決まる時定数で、アンプ30の出力の
電位に対して放電する。その信号がバツフアアン
プ34を介して出力される。第6図に、補正回路
35の入力信号イと出力信号ロの関係を示す。入
力信号の電位増加時(空気流速増加時)は、入力
信号イ及び、出力信号ロは、一致しており、入力
信号イの減少時(空気流速減少時)は、補正回路
の出力ロは、入力に対してほぼ一次遅れとなつて
いる。このようにして、空気流速減少時の熱線流
量計の信号を遅らせて、第2図で説明したよう
に、熱線流量計の流速換算信号で空気流速増加減
少時の応答性を調整しうる。
第7図は、第5図の補正回路の他の実施例であ
る。コンパレータ29、ダイオード31、バツフ
アアンプ34により、空気流速増加時は、熱線流
量計の信号が、そのまま、バツフアアンプ34を
介して、出力される。一方、空気流速減速時は、
コンデンサ32と抵抗33で決まる時定数で、放
電の電位波形が、バツフアアンプ34を介して出
力される。即ち第7図の実施例は、空気流速減速
時は、減速時の入力波形に無関係に、一定の波形
が出力される。第5図の補正回路の簡易形であ
る。
る。コンパレータ29、ダイオード31、バツフ
アアンプ34により、空気流速増加時は、熱線流
量計の信号が、そのまま、バツフアアンプ34を
介して、出力される。一方、空気流速減速時は、
コンデンサ32と抵抗33で決まる時定数で、放
電の電位波形が、バツフアアンプ34を介して出
力される。即ち第7図の実施例は、空気流速減速
時は、減速時の入力波形に無関係に、一定の波形
が出力される。第5図の補正回路の簡易形であ
る。
第8図は、第5図の補正回路の他の実施例であ
る。オペアンプ36、コンデンサ41、さらに、
ダイオード37,39により、コンデンサ充電時
は、抵抗40とコンデンサ41により定まる時定
数で、放電時は、抵抗38とコンデンサ41によ
り定まる時定数となる。即ち、入力信号の増加時
と減少時で、時定数を変化させる回路である。
る。オペアンプ36、コンデンサ41、さらに、
ダイオード37,39により、コンデンサ充電時
は、抵抗40とコンデンサ41により定まる時定
数で、放電時は、抵抗38とコンデンサ41によ
り定まる時定数となる。即ち、入力信号の増加時
と減少時で、時定数を変化させる回路である。
さらに、第5図の熱線流量計の回路は、第9図
に示すような、ホイートストンブリツジを用いた
従来良く知られた、熱線流量計の回路を用いても
良い。
に示すような、ホイートストンブリツジを用いた
従来良く知られた、熱線流量計の回路を用いても
良い。
さらに、第10図は、第5図の変形例で、補正
回路を熱線流量計回路の閉ループの中に入れた例
で、オペアンプ36の一端子への入力電位が増加
する場合、減少する場合で、時定数が異なるの
で、抵抗37,39の調整で、応答性を調整する
ことができる。
回路を熱線流量計回路の閉ループの中に入れた例
で、オペアンプ36の一端子への入力電位が増加
する場合、減少する場合で、時定数が異なるの
で、抵抗37,39の調整で、応答性を調整する
ことができる。
第11図は、第10図の変形例で、オペアンプ
36の一端子への入力電位が増加する場合、減少
する場合で、差動増幅器36のゲインを変えるも
ので、抵抗38,40の調整で、ゲインを変える
即ち、空気流の増速、減速の方向で応答性を調整
できる。
36の一端子への入力電位が増加する場合、減少
する場合で、差動増幅器36のゲインを変えるも
ので、抵抗38,40の調整で、ゲインを変える
即ち、空気流の増速、減速の方向で応答性を調整
できる。
第12図は、ソフト的に処理する一実施例を示
したものである。端子47から第5図に示したご
とく回路の出力を入力する。48はA/Dコンバ
ータである。端子49からは、端子47のアナロ
グ量に対応したデイジタル量が出力される。この
信号を端子51を介して、マイクロプロセツサ5
0に入力する。マイクロプロセツサ50内のプロ
グラムは、第13図のごとくである。ブロツク1
01で、回路の出力Vを読み込む。記憶装置52
には、あらかじめ、空気流量Qa=f(V)が、
関数、あるいは、テーブルの型で記憶されてい
る。第13図のブロツク102で、Qaを求め
る。ブロツク103でQaを積算する。次に、ブ
ロツク101に戻り、新しいQaを求める。い
ま、Vの読み込みは、2msごとに行われる。一吸
気の期間は、50msになる場合があるので、一吸
気工程中25回のサンプリングが行われる。ブロツ
ク103である回数積算し、ブロツク107で平
均化する。ブロツク104で、上死点TDCパル
スが来た場合、Xをリセツトするとともに、ブロ
ツク106でXを固定する。このYの値は、一吸
気あたり、エンジンに吸い込まれた空気量であ
る。ブロツク107でYを回転数Nで除して基本
噴射量TPを求める。このTPの値は、レジスタ5
3に一時保持され、燃料噴射弁の駆動に使用され
る。第13図のフローチヤートにおいて、Vが時
間的に変動する場合は、ブロツク108で、熱線
の熱容量Cの補正を行う。この後に、Qaを求め
る。このようにして、熱容量Cに伴う誤差の発生
を防止することができる。
したものである。端子47から第5図に示したご
とく回路の出力を入力する。48はA/Dコンバ
ータである。端子49からは、端子47のアナロ
グ量に対応したデイジタル量が出力される。この
信号を端子51を介して、マイクロプロセツサ5
0に入力する。マイクロプロセツサ50内のプロ
グラムは、第13図のごとくである。ブロツク1
01で、回路の出力Vを読み込む。記憶装置52
には、あらかじめ、空気流量Qa=f(V)が、
関数、あるいは、テーブルの型で記憶されてい
る。第13図のブロツク102で、Qaを求め
る。ブロツク103でQaを積算する。次に、ブ
ロツク101に戻り、新しいQaを求める。い
ま、Vの読み込みは、2msごとに行われる。一吸
気の期間は、50msになる場合があるので、一吸
気工程中25回のサンプリングが行われる。ブロツ
ク103である回数積算し、ブロツク107で平
均化する。ブロツク104で、上死点TDCパル
スが来た場合、Xをリセツトするとともに、ブロ
ツク106でXを固定する。このYの値は、一吸
気あたり、エンジンに吸い込まれた空気量であ
る。ブロツク107でYを回転数Nで除して基本
噴射量TPを求める。このTPの値は、レジスタ5
3に一時保持され、燃料噴射弁の駆動に使用され
る。第13図のフローチヤートにおいて、Vが時
間的に変動する場合は、ブロツク108で、熱線
の熱容量Cの補正を行う。この後に、Qaを求め
る。このようにして、熱容量Cに伴う誤差の発生
を防止することができる。
第14図は、エンジンの回転数N、吸入負圧に
対する熱線式熱線流量計の出力Vputを測定した
結果の一例を示したものである。従来例では、吸
入負圧が零に近い、すなわち、絞り弁が全開付近
では、吸入空気の脈動が大きいので、吸入負圧の
増加にかかわらず、Vputが減少する場合があ
る。これに対して、本発明の実施例では、第14
図に示したごとく、吸入負圧に対して、Vputが
単調に増加し、吸入負圧の増加に対する吸入空気
量の増加を、脈動時にも、正しく測定しているこ
とになる。
対する熱線式熱線流量計の出力Vputを測定した
結果の一例を示したものである。従来例では、吸
入負圧が零に近い、すなわち、絞り弁が全開付近
では、吸入空気の脈動が大きいので、吸入負圧の
増加にかかわらず、Vputが減少する場合があ
る。これに対して、本発明の実施例では、第14
図に示したごとく、吸入負圧に対して、Vputが
単調に増加し、吸入負圧の増加に対する吸入空気
量の増加を、脈動時にも、正しく測定しているこ
とになる。
以上説明したように本発明によれば、熱線流量
計の流速検知部の機械的強度を増して熱容量が増
し、応答性が多少劣化した熱線流量計において
も、空気流量の増加方向、減少方向の応答性を調
整することにより空気量が脈動する場合にも精度
良く流量を測定できる効果をもつ。
計の流速検知部の機械的強度を増して熱容量が増
し、応答性が多少劣化した熱線流量計において
も、空気流量の増加方向、減少方向の応答性を調
整することにより空気量が脈動する場合にも精度
良く流量を測定できる効果をもつ。
第1図は、熱線流量計の空気流量と信号の関係
を示す特性図、第2図は、熱線流量計の特性図、
第3図は、空気流量計の平面図、第4図は同縦断
面図、第5図は、本発明の一実施例を示す回路
図、第6図は、第5図の電子回路の動作特性図、
第7図ないし、第11図は、本発明の他の変形例
を示す回路図、第12図は、本発明の他の実施例
を示すブロツク図、第13図はフロー図第14図
は特性図である。 1…給気筒、3…バイパス空気路、4…ベンチ
ユリ部、7…流速測定用抵抗体、9…制御回路ユ
ニツト、35…補正回路。
を示す特性図、第2図は、熱線流量計の特性図、
第3図は、空気流量計の平面図、第4図は同縦断
面図、第5図は、本発明の一実施例を示す回路
図、第6図は、第5図の電子回路の動作特性図、
第7図ないし、第11図は、本発明の他の変形例
を示す回路図、第12図は、本発明の他の実施例
を示すブロツク図、第13図はフロー図第14図
は特性図である。 1…給気筒、3…バイパス空気路、4…ベンチ
ユリ部、7…流速測定用抵抗体、9…制御回路ユ
ニツト、35…補正回路。
Claims (1)
- 1 熱線流速計の原理を用いた内燃機関用吸入空
気量計において、前記熱線流速計の空気流速が増
加する方向の出力と空気流速が減少する方向の出
力のうち、空気流速が減少する方向の出力を遅延
させる遅れ手段を備えてなる内燃機関用吸入空気
流量計。
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|
JP9732480A JPS5722563A (en) | 1980-07-15 | 1980-07-15 | Sucked air flowmeter for internal combustion engine |
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