KR930007771B1

KR930007771B1 - 내연기관의 흡입공기량 계측장치

Info

Publication number: KR930007771B1
Application number: KR1019890015849A
Authority: KR
Inventors: 세쯔히로 시모무라; 도시로 하라; 마사노리 이나다; 사까에 기구찌
Original assignee: 미쯔비시 덴끼 가부시끼가이샤; 시끼 모리야
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1993-08-19
Also published as: DE3936333C2; KR900008252A; US5050428A; DE3936333A1; JP2765881B2; JPH02216420A

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 흡입공기량 계측장치

제1도는 본 발명에 의한 내연기관의 흡입공기량 계측장치의 일실시예의 전체 회로도.

제2도는 본 발명의 다른 실시예의 회로도.

제3도는 종래 장치의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 에어 플로우센서 2 : 연료분사 제어장치

1a, 1d : 증폭기 1b : 연산증폭기

1c, 1e, 1f, 1g : 트랜지스터 Re : 기준저항

[산업상의 이용분야]

본 발명은, 내연기관의 흡입공기량을 계측하기 위한 에어플로우센서(air flow sensor)와, 이 센서의 출력을 수신하는 인터페이스 회로에 관한 것이다.

[종래기술]

내연기관의 흡입공기 유량을 계측하는 에어플로우 센서의 한 종류로서 열선식(hot wire)의 에어플로우센서가 있는 것은 잘 알려져 있다. 열선식의 에어플로우센서는 센서내를 통과하는 공기 유량에 따른 전압을 출력한다. 그리고, 에어플로우센서용 입력 처리 회로는 상기 출력 전압을 수신하여 아나로그값-디지탈값 변환용 IC(집적회로)에 신호를 처리하여 전달한다. 이 입력처리 회로를 내장한 연료분사 제어장치는, 이것에 의해 내연기관이 흡입하는 공기 유량을 판단하고, 그 공기 유량에 따라 연료를 분사한다.

제3도는 종래의 에어플로우센서용 입력처리회로의 회로도이다. 제 3 도에서, (1)은 열선식의 에어플로우센서, (1a)는 에어플로우센서의 출력 전압을 발생하기 위한 증폭기이다.

증폭기(1a)에는 기준전압 V_A가 인가되며, 또한, 회로동작을 위한 소비전류 I₁가 접지로 흐르며, 또다시 출력전압 V_AFS을 출력하도록 되어 있다.

연료분사장치(2)내에서 입력처리 회로(2a)가 내장되어 있다. 이 입력처리회로(2a)는 연산 증폭기(2a₁)을 주체로 구성되어 있으며, 연산증폭기(2a₁)의 비반전 입력단[(+)입력단]에는 상기 증폭기(2a)의 출력전압 V_AFS가 인가되도록 되어있다.

연산증폭기(2a₁)는 전압 V_B을 기준으로서 입력전압 V_IN을 판단하도록 되어있다. 이 연산증폭기(2a₁)의 반전 입력단[(-)입력단]은 저항 R₁₂을 거쳐서 접지되어 있음과 동시에 출력단과 반전입력 단사이에는 저항 R₁이 접속되어 있다. 연산증폭기(2a₁)의 출력단에는 출력전압 Vo가 발생한다.

상기 입력처리회로(2a)는 에어플로우센서(1)의 증폭기(1a)의 출력전압을 처리하여, 아나로그값-디지탈값 변환용 IC(도시않음)에 전달한다.

또한, 도면중, (3)은 상기 에어플로우센서(1)나 입력 처리회로(2a)등에 급전(給電)하기 위한 배터리이다.

다음에 제3도에 도시한 종래의 장치의 동작에 대해서 설명을 하기로 한다.

열선식의 에어플로우센서(1)는, 내연기관의 흡입공기 유량에 따른 전압 V_AFS를 증폭기(1a)로부터의 기준전압 V_A를 기준으로 하여 출력한다.

연료분사장치(2)에 내장된 입력처리 회로(2a)는 연산증폭기(2a₁)로부터 나온 저항 R₁₂의 양단의 전압 V_B를 기준으로 하여 입력전압 V_IN을 판단하며,

으로부터 출력전합 Vo을 발생하여, 아나로그값-디지탈값 변환용 IC에 전달한다.

[발명의 해결하려고 하는 과제]

상기 열선식의 에어플로우센서(1)에 있어서는, 회로동작을 위한 소비전류 I₁에 의해 증폭기(1a)의 출력전압 V_AFS의 기준이 되는 접지 전위가 V₁으로 상승한다.

한편, 입력처리 회로(2a)에 있어서도, 이 입력 처리회로(2a)의 소비전류 및 연료분사 장치(2)내에 있어서의 다른 회로의 소비전류 I₂에 의해, 입력처리 회로(2a)의 접지 전위가 V₂로 상승한다.

또한, 차에 적재되어 있는 다른 기기를 포함한 회로의 전류등이 배터리(3)로 향해서 흐르기 때문에, 에어플로우센서(1)의 접지점과 연료 분사장치(2)의 접지점과의 사이에 전위차 V₁₂도 생긴다.

따라서, 입력처리 회로(2a)에 입력되는 전압은 증폭기(1a)의 출력전압 V_AFS에 대해,

V_{IN =}V_AFS- [(V₂+ V₁₂) - V₁]………………………… 102)

로 되어, [(V₂+ V₁₂) - V₁] 의 입력 오차를 갖게되며, 아나로그값-디지탈값 변환용 IC에도 오차를 갖는 값을 전달하며, 또한 연료분사 장치(2)는 이 입력 오차분의 연료분사량의 오차를 갖게 된다.

본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위해서 행해진 것으로, 에어플로우센서의 회로 소비전류 또한 입력처리 회로의 소비전류 또는 연료분사 장치내의 회로 소비전류, 각 접지점간의 전위차에 영향을 받지않고 에어플로우센서의 출력 전압을 입력처리 회로가 처리하여, 아나로그값-디지탈값 변환용 IC에 전달할 수 있는 에어플로우센서용 입력처리 회로를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 내연기관의 흡입고기량 계측 장치에 있어서는, 에어플로우센서의 출력을 전류신호로 변환하여 송출하는 수단과, 전류 신호를 수신하여 전압 신호로 변환한 후 디지탈값으로 변환하는 수단을 사용한다.

본 발명에 있어서는, 흡입공기량 신호가 전류신호로 송신되기 때문에, 에어플로우센서 및 연료분사 장치의 전위 변동이 있어도, 정확하게 흡입 공기량 신호를 전달할 수 있다.

[실시예]

제1도는 본 발명에 의한 내연기관의 흡입 공기량 계측 장치의 일실시예의 회로도이다. 이하, 제3도와 동일 부분에 대해서는 도면에 동일한 부호를 첨부하며, 제3도와 다른 부분을 주로 설명하기로 한다.

이 실시예에서는, 에어플로우세서(1)의 증폭기(1a)의 출력전압 V_AFS을 비반전 입력단에서 수신하는 연산 증폭기(1b)가 설치되어 있다. 그리고, 이 연산증폭기(1b)와 트랜지스터(1c) 및 기준저항 Re으로 전류원 회로가 구성되어 있다. 또한, 연료분사 제어장치(2)의 A-D변환기의 기준전원 V_REF과 입력단자 Vc 사이에는 저항 Rc가 접속되며, 그 접속점에 상기 트랜지스터(1c)의 콜렉터가 접속되어 있다.

연산증폭기(1b)는 증폭기(1a)의 출력전압 V_AFS를 비반전 입력단자(+)에서 수신한다. 트랜지스터(1c)는 에미터 전압 Ve가 연산증폭기의 반전 입력단자(-)에 귀환되어 있으므로, 에미터 전압은V_AFS와 같게 된다. 트랜지스터(1c)의 베이스전류를 Ib, 에미터 전류를 Ie, 콜렉터 전류를 Ic로 하면,

Ic = Ie - Ib

인 관계가 있다. 여기서, 트랜지스터의 전류 증폭율을 충분히 큰 값으로 선택하면, Ib ＜ Ie로 되므로,

Ic = Ie

로 생각해도 상관없다.

그리고, Ie = Ve/Re = V_AFS/Re의 관계가 있으므로, 결국

Ic = V_AFS/Re

의 관계가 얻어진다. 이 관계는, 트랜지스터(1c)의 콜렉터의 부하에 상관없이, V_AFS에 비례한 전류 Ic가 얻어지는 것을 의미하고 있다. 이 전류 Ic는 기준전압 V_REF에서 저항 Rc을 거쳐 공급되므로, A-D변화기의 입력전압 Vc은,

Vc=V_REF-Ic·Rc

로 표시되어, 상기 식을 대입하면,

Vc=V_REF-V_AFS

로 된다. 여기서, Rc = Re로 선택하면,

Vc = V_REF- V_AFS

로 된다. 여기서,V_REF- Vc = V_REF- (V_REF- V_AFS) = V_AFS의 연산을 행하면, V_AFS의 값이 얻어진다.

이 연산은, A-D변환된 Vc의 값을 사용하여 도시되지 않은 연산 장치에 의해 행해진다.

이상의 설명에서 명백한 바와 같이, V_AFS가 전류 Ic로 변환되어서 송출되어 있으므로, 에어플로우센서(1)의 전위상승 V₁, 연료분사장치(2)의 전우 상승 V₂및 양쪽의 접지간 전위 V₁₂가 있어도 하등의 영향을 받지 않고, 정확하게 V_AFS를 송신할 수 있다.

제2도는, 열선식의 에어플로우센서에 본 발명을 적용한 다른 실시예를 도시한 회로도이다. 제2도에서, R_H는 열선(가열저항), R_K는 공기온도 센서, R_A,R_B는 기준저항, 1d는 증폭기, 1e는 트랜지스터, 1f,1g는 쌍을 이루고 있는 전류 미러(corrent mirror)회로를 구성하는 트랜지스터이다. 이 실시예는, 종래의 열선식의 에어플로우센서에 전류미러 회로가 추가된 것이다. 이 에어플로우센서의 기본 동작은 일본국 특허공개 소화54-76182호 공보에 상세히 설명되어 있다. 열선 R_H에 흐르는 전류 I_H는 R_H의 온도를 일정하게 유지하도록 공기유량에 대응하여 흐르므로, 이 전류 I_H에 의해 공기유량이 검출가능하다. 또한, 종래의 에어플로우센서에서는, 전류미러 회로가 없는 상태로 기존저항 R_B은 단자전압 V'_AFS(=I_HㆍR_B)를공기량 신호로서 인출하고 있었다. 이 V'_AFS는 제1도 및 제3도의 V_AFS에 대응하는 것은 말할 나위도 없다.

다음에 이 실시예에 적용된 전류미러 회로의 동작을 설명한다.

트랜지스터(1f,1g)는 파라미터가 동일해지도록 쌍을 이루어 구성된 것이다. 트랜지스터(1f)의 베이스는, 이 트랜지스터(1f)의 콜렉터 및 트랜지스터(1g)의 베이스에 접속되어 있어서, 양쪽의 베이스가 동일 전압으로 되어있는 이상, 이 2개의 트랜지스터가 동일한 파라미터를 갖도록 되어있기 때문에, 트랜지스터(1f)의 에미터 전류(Ief)와 같은 에미터 전류(Ieg)가 트랜지스터(1g)에 흐른다.

여기서, Ief = I_H-Ibg[단 Ibg는 트랜지스터(1g)의 베이스 전류]이며, 트랜지스터(1g)의 콜렉터 전류 Ic는 Ieg = Ic + Ibg의 관계가 있으므로, 결국

I_H-I_bg=I_ef=

I_c+I_bg

로 된다. 상기 식으로부터

I_c=I_H-2I_bg

로 되거나, 트랜지스터(1f,1g)의 증폭율을 충분히 크게 취하면 I_bg＜Ic로 되므로, Ic = I_H의 관계가 얻어져, 전류 I_c는 열선의 전류 I_H와 같은 것이 얻어진다. 이 전류 I_c는 제 1 도의 실시예와 동일한 회로에 의해 수신된다.

또한, 이상으로 설명한 실시예에서는, 본 발명을 열선식의 에어플로우센서에 적용한 것을 설명하였으나, 잘 알려져 있는 바와 같은 공기의 유량에 의해 열림 정도를 정하는 가동벤의 열림 정도를 전위차계로 검출 하는 형의 센서를 비롯하여, 아나로그 전기 신호를 취급하는 일이 필요한 모든 센서에 본 발명이 적용 가능한 것은 말할 나위도 없다.

또한, 제1도의 실시예에 있어서, 증폭기(1a)는 반드시 필요한 것은 아니고 생략할 수 있다. 또한 전류원 회로는 반드시 연산증폭기와 트랜지스터의 조합에 의할 필요는 없고, 각종의 전류원 회로가 적용 가능하다.

또한, 제2도의 실시예에 있어서는, 전류미러 회로를 바이폴라 트랜지스에 의해 구성할 수 있으며, MOS 트랜지스터에 의해 구성하는 것이 가능하며, 전류미러 회로를 트랜지스터(1e)와 쌍을 이루는 트랜지스터에 의해 구성할 수 있다.

[발명의 효과]

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 에어플로우센서의 출력을 전류 신호로 변환하여 송출하므로, 각부분의 전위 변동의 영향을 받지않고 항상 정확한 흡입 공기량 신호를 전송할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.

또한, 연료분사 장치측의 수신 회로를 기본적으로는 저항 1개로 구성할 수가 있으며, 또한 에이플로우 센서의 전류 변환회로를 극히 간단한 회로로 구성 가능하므로, 가격면에서도 유리하다.

Claims

내연기관의 흡입 공기량에 대응하는 전기 신호를 출력하는 제1수단과, 상기 제1수단의 출력에 대응하여 전류를 출력하는 제2수단과, 상기 제2수단의 출력전류를 수신하여 전압으로 변환하는 제3수단과, 상기 제3수단의 출력을 디지탈 신호로 변환하는 A-D 변환기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡입 공기량 계측장치.