WO1998011408A1 - Debimetre d'air thermique - Google Patents

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WO1998011408A1
WO1998011408A1 PCT/JP1996/002628 JP9602628W WO9811408A1 WO 1998011408 A1 WO1998011408 A1 WO 1998011408A1 JP 9602628 W JP9602628 W JP 9602628W WO 9811408 A1 WO9811408 A1 WO 9811408A1
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Inventor
Hitoshi Ishikawa
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Hitachi, Ltd.
Hitachi Car Engineering Co., Ltd.
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring 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

Definitions

  • the present invention relates to a thermal air flow meter, and more particularly, to an intake air flow meter for measuring the amount of air flowing into an internal combustion engine.
  • JP-A-2-85724 As a method of detecting the amount of air taken into the internal combustion engine, converting the air flow rate signal from analog to digital, and converting the analog to digital, there is, for example, JP-A-2-85724. These are composed of a bridge circuit for detecting an air flow rate, an air flow rate detection device including a detection circuit, and an electronic control device having a circuit for digitally converting the air flow rate signal.
  • This known example is characterized in that a circuit for correcting the air flow signal according to the reference voltage of the analog-to-digital conversion circuit is interposed between the analog-to-digital conversion circuit and the flow detection circuit. This is a means for correcting the air flow signal in accordance with a change in the reference voltage of the analog-to-digital conversion circuit, and for accurately converting the air-flow signal to analog-to-digital.
  • interposing a correction circuit for correcting the air flow signal between the air flow detection circuit and the analog-to-digital conversion circuit in accordance with the reference voltage of the analog-digital conversion circuit includes the correction circuit itself. Therefore, high-precision analog-to-digital conversion methods have not been sufficiently considered.
  • the reference power supply for the analog-to-digital converter is a high-precision constant voltage A power supply is used, but this constant power supply voltage fluctuates slightly.
  • the drive circuit for detecting the air flow rate and the detection circuit do not depend on the power supply voltage as long as it is equal to or higher than the operating power supply voltage, so that the air flow: 3 ⁇ 4 signal is equal to the reference voltage of the analog-to-digital converter. Is independent. Therefore, the converted value of the air flow signal after the analog-to-digital conversion has an error due to the fluctuation of the reference voltage of the analog-to-digital conversion circuit.
  • the conversion formula is as follows.
  • the converted value D ai's has an error due to the fluctuation of the reference voltage V cc of the analog-digital conversion circuit.
  • the purpose of the present invention is to provide a thermal air flow meter that enables high-accuracy analog-to-digital conversion of an air flow meter signal regardless of fluctuations in the reference voltage of an analog-to-digital conversion circuit. It is to be.
  • the present invention has a means for measuring the amount of intake air by heating and controlling a thermal resistor, and an analog-to-digital conversion of an air flow signal of the air flow measuring means.
  • Means a reference voltage is input to said analog-to-digital conversion circuit, and said reference voltage is subjected to analog-to-digital conversion by an analog-to-digital conversion circuit, and is converted to a voltage value of said reference voltage.
  • the air flow rate f is corrected accordingly.
  • the fluctuation of the reference power supply voltage of the A / D converter of the electronic control unit Even in such cases, the air flow signal can be accurately converted to AZD.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed view of a thermal air flow meter illustrating one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a detailed view of a thermal air flow meter illustrating another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 relates to an intake air flow meter according to an embodiment of the present invention, and shows a block diagram showing a thermal air flow meter, an electronic control unit, and an actuator.
  • FIG. 2 is a detailed view of an intake air flow meter according to an embodiment of the present invention.
  • the thermal air flow meter 1 ⁇ is, for example, a drive circuit 11 (signal output means) for detecting an air flow signal of air flowing through an intake pipe of an engine mounted on a vehicle, and the like.
  • AZD converter 13 for converting the converted air flow signal into an analog digital signal (referred to as AZD)
  • CPU central processing unit
  • a constant-voltage power supply that serves as a reference voltage for the interface 15 that converts the calculated air flow signal into an analog signal
  • the thermal air flow meter 10 is connected to the battery power supply 5 i and drives the drive circuit 11. Power supply.
  • the air flow signal or air temperature signal of the thermal air flow meter is connected to the AZD converter 33 built in the electronic control unit 30 (for example, the engine control unit ECU).
  • the AZD converter 33 receives an analog signal 52 other than the air flow signal manually.
  • the electronic control unit 30 is composed of a / 0 converter 33, a CPU 34, an interface 35, and a reference power supply 32, and an air flow signal of the thermal air flow meter 10 or air.
  • a reference power supply 32 built in the electronic control unit 30 is a reference power supply for the A / D converter 33.
  • the reference power supply 32 built in the electronic control unit ⁇ S 30 is input to the AZD converter 13 built in the thermal air flow meter 10. If the voltage of the reference power supply 32 is referred to as a reference voltage, the reference voltage is input to the ZD converter 13 and the AZD conversion value of the air flow signal detected by the drive circuit 11 is calculated. By performing the calculation, even if the voltage of the reference power supply 32 in the electronic control unit 30, that is, the reference voltage fluctuates, the flow signal of the thermal air flow meter can be accurately converted.
  • An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
  • the thermal air flow meter 10 includes a drive circuit for detecting the air flow rate, and includes a thermal resistor 20, a temperature-sensitive resistor 21 for detecting the temperature of intake air, and a resistor 2. It consists of 2, 23, 24, amplifier 25, and transistor 30 and constitutes a drive circuit for detecting the air flow rate.
  • the air flow signal is amplified by resistors 27, 28, 29 and an amplifier 26 and further amplified by the drive circuit, and connected to an AZD converter 13. .
  • the digital signal of the air flow rate converted by the AZD converter i 3 is digitally processed by the CPU 14, and the processed signal is digitally processed.
  • (1) Output as an air flow signal to the air flow output terminal 61 via the analog (D / A) converter 33.
  • the temperature of the intake air can be detected by the temperature-sensitive resistor 21 and is used to correct the air flow according to the temperature change of the intake air. Further, the temperature of the intake air is calculated by connecting the voltage across the temperature sensitive resistor 21 to the AZD converter 13 for AZD conversion, and calculating the current flowing through the temperature sensitive resistor 21 by the CPU 14. As a result, digital processing is performed as an intake air temperature signal, and the processed signal is output to an air temperature output terminal 62 via a DZA converter 33 as an intake air temperature signal. The CPU 14 corrects the detected air flow rate signal or air temperature signal based on the data stored in R ⁇ M 3 i and EEPR0M 32 in which data and programs are stored. .
  • the DZA converter 43 is necessary when connected to the AZD converter 33 of the electronic control device 30 in FIG. 1, but is required when it is digitally connected to the electronic control device 30. Therefore, the DZA converter 43 is not required. It is determined by the method of transmitting the flow signal with the electronic control unit 30.
  • the reference power supply of the AZD converter 13 built in the thermal flow meter 10 is supplied by the constant voltage power supply 12, and the AZD conversion is performed based on the constant voltage Vcc.
  • the AZD converter 13 is 8 bits and the voltage of the air flow signal detected and amplified by the thermal resistor 20 is Vafs, the digital conversion value Dafs is It is shown by the formula.
  • Dafs Vafs / Vcc ⁇ 2 5 6
  • the voltage of the reference power supply 32 built in the electronic control unit 30 is connected to the A / D converter 13 via the reference voltage terminal 63, and if the reference voltage is Vref, The CPU 14 further converts the air flow signal Vafs into a digital signal by the following equation.
  • Dout (Vafs / Vcc * 2 5 6) * (AD (Vcc) / AD (Vrcf)) where AD (Vref) is the heat of the reference voltage of the reference power supply 32 of the electronic control unit 32.
  • AD (Vcc) is the value obtained by A / D conversion of the voltage of the constant voltage power supply 1 2 by the AZD converter 13 similarly.
  • AZD converter] 3 power For example, if it is 8 bits, the value always indicates 2 56 which is 2 8.

Description

明 細 書
熱式空気流量計 技術分野
本発明は、 熱式空気流量計に係り、 特に内燃機関に吸入される空気流 量を計測するための吸入空気流量計に関する。 背景技術
内燃機関に吸入される空気量を検出し、 該空気流量信分をアナログ一 ディ ジタル変換し、 該アナログ一ディジタル変換する方法と して、 例え ば、 公開特許公報平 2— 85724号がある。 これらは、 空気流量を検出する ためのブリ ッジ回路, 検出回路からなる空気流量検出装置、 該空気流量 信号をディ ジタル変換する回路を有する電子制御装置からなる。 本公知 例はアナログ一ディ ジタル変換回路の基準電圧に応じて、 前記空気流量 信号を補正する回路を、 アナログ一ディジタル変換回路と前記流量検出 回路の間に、 介装したことを特徴としている。 これにより、 アナログ一 ディ ジタル変換回路の基準電圧の変化に応じて、 前記空気流量信号を補 正し、 空気流量信号を精度良くアナログ一ディ ジタル変換するための手 段である。
しかしながら、 アナログ—ディジタル変換回路の基準電圧に応じて、 空気流量信号を補正するための補正回路を、 前記空気流量検出回路とァ ナログーディ ジタル変換回路の間に介装することは、 該補正回路自身の 誤差があるため、 高精度のアナログ—ディジタル変換の手法については、 充分には考慮されていない。
また、 アナログ—ディ ジタル変換回路の基準電源は、 高精度の定電圧 電源が用いられるが、 この定電源電圧は、 微少変動する。 しかしながら, 空気流量を検出するための駆動回路、 及び、 検出回路は、 動作電源電圧 以上であれば電源電圧に依存しないため、 その空気流 :¾信号は、 アナ口 グーディ ジタル変換回路の基準電圧とは、 依存しない。 従って、 空気流 量信号のアナログ一ディ ジタル変換後の変換値は、 該アナログ一ディ ジ タル変換回路の基準電圧の変動によって、 誤差を持つことになる。 例え ば、 空気流量信 の電圧値を V afs , アナログ一ディ ジタル変換回路の 基準電圧を V cc, アナログ—ディ ジタル変換回路のビッ ト数を 8, ディ ジタル変換値を D ai's とすれば、 変換式は、 次となる。
D afs = V af s / V cc * 2 5 6
すなわち、 アナログ—ディ ジタル変換回路の基準電圧 V ccの変動によ つて、 その変換値 D ai's が誤差をもつことになる。 発明の開示 .
本発明の Θ的は、 アナログ—ディ ジタル変換回路の基準電圧の変動に 関わらず、 空気流量計の信号のアナログ一ディ ジタル変換を高精度に処 理できるようにする熱式空気流量計を供給することである。
上記の 的を達成するために、 本発叨は、 熱式抵抗体を加熱制御する ことにより吸入空気量を測定する手段と、 該空気流量測定手段の空気流 量信号をアナログ一ディ ジタル変換する手段とを備えた熱式空気流量計 において、 前記アナログ一ディジタル変換回路に参照電圧を入力し、 該 参照電圧がアナログ一ディ ジタル変換回路でアナログ一ディ ジタル変換 され、 前記参照電圧の電圧値に応じて、 前記空気流量 f 号を補正するよ うにしたものである。
本発明によれば、 電子制御装置の Aノ D変換器の基準電源電圧の変動 時においても、 空気流量信号を精度よく A Z D変換することができる。 図面の簡単な説明
第 1 図は、 本発明の一実施例を説明するブロック図である。 第 2図は 本発明の一実施例を説明する熱式空気流量計の詳細図である。 第 3図は. 本発明の別の実施例を説明する熱式空気流量計の詳細図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
第 1 図は、 本発明の一実施形態である吸入空気流量計に関わるもので あり、 熱式空気流量計, 電子制御装置, ァクチユエータを示すブロック 図を示す。 第 2図は、 本発明の一実施形態である吸入空気流量計の詳細 図である。
第 1 図を用いて説明する。
熱式空気流量計 1 ◦は、 例えば、 車両に搭載されたエンジンの吸気管 などを流れる空気の空気流量信号を検出するための駆動回路 1 1 (信号 出力手段) 、 該駆動回路 1 1 により検出された空気流量信号をアナログ 一ディ ジタノレ(A Z Dと称する)変換するための A Z D変換器 1 3 , 該 A Z D変換された空気流量信号を演算するための中央演算装置 (C P Uと 称する) 1 4, 該演算された空気流量信号をアナログ信号に変換するィ ンターフェース 1 5, A D変換器 1 3の基準電圧となる定電圧電源
1 2より構成される。 前記駆動回路 1 1 において、 吸入空気流量を検出 するとともに吸入空気の温度を検出することができるため、 吸入空気温 度信号を同様に、 上記に示した変換を行っても良い。 また、 熱式空気流 量計 1 0は、 バッテリ電源 5 i に接続され駆動回路 1 1 を駆動するため の電源となっている。 熱式空気流量計の空気流量信号、 または、 空気温 度信号は、 電子制御装置 3 0 (例えばエンジン制御装置 E C Uなど) に 内蔵されている AZD変換器 3 3に接続されている。 また、 該 AZD変 換器 3 3には、 空気流量信号の他のアナログ信号 5 2等が人力されてい る。 前記電子制御装置 3 0は、 /0変換器 3 3, C P U 3 4, イ ンタ 一フェース 3 5 , 基準電源 3 2より構成され、 熱式空気流量計 1 0の空 気流量信号、 または、 空気温度信号に基づいてァクチユエータ 5 0 (例 えば、 エンジンに燃料を供給する燃料の噴射弁や点火プラグや電子スロ ッ トルなど) の動作を制御する。 電子制御装置 3 0に内蔵されている基 準電源 3 2は、 A/D変換器 3 3の基準電源である。 電子制御装 {S 3 0 に内蔵されている基準電源 3 2は、 熱式空気流量計 1 0に内蔵されてい る AZD変換器 1 3に入力されている。 該基準電源 3 2の電圧を参照電 圧と呼ぶことにすれば、 該参照電圧を Λ ZD変換器 1 3に入力して、 駆 動回路 1 1 により検出された空気流量信号の AZD変換値と演算するこ とで、 電子制御装置 3 0内の基準電源 3 2の電圧、 すなわち参照電圧が 変動しても熱式空気流量計の流量信^が精度良く変換できることになる。 第 2図を用いて、 本発明の一実施形態を詳細に説明する。
熱式空気流量計 1 0は、 空気流量を検出するための駆動回路を具備し ており、 熱式抵抗体 2 0, 吸入空気の温度を検出するための感温抵抗体 2 1 , 抵抗体 2 2, 2 3, 2 4及び、 増幅器 2 5 , 卜ランジスタ 3 0に より構成され、 空気流量を検出する駆動回路を構成している。 該空気流 量信号は、 抵抗体 2 7 , 2 8, 2 9及び、 増幅器 2 6により、 さらに、 前記駆動回路で検出された空気流量信号を増幅し、 AZD変換器 1 3に 接続されている。 該 AZD変換器 i 3で変換された空気流量のディジタ ル信号は、 C P U 1 4でディ ジタル処理され、 該処理信号はディ ジタル 一アナログ (D/Aと称す) 変換器 3 3を介して空気流量出力端子 6 1 に空気流量信号として出力される。 吸入空気の温度は、 感温抵抗体 2 1 によって検出することができ吸入空気の温度変化に応じた空気流量の補 正に用いられている。 さらに、 該吸入空気の温度は、 感温抵抗体 2 1の 両端の電圧を AZD変換器 1 3に接続し AZD変換し、 また該感温抵抗 体 2 1 に流れる電流を C P U 1 4で計算することで、 吸入空気温度信号 としてディ ジタル処理され、 該処理信号は DZ A変換器 3 3を介して空 気温度出力端子 6 2に吸入空気温度信号として出力される。 前記 C P U 1 4は、 データ, プログラムが格納されている R〇 M 3 i , EEPR0M 3 2 に格納されているデータに基づいて、 検出された空気流量信号、 または、 空気温度信号を補正している。 また、 DZA変換器 4 3は、 第 1 図の電 子制御装置 3 0の AZD変換器 3 3に接続される場合において必要であ るが、 該電子制御装置 3 0にディ ジタルで接続する場合は、 前記 DZA 変換器 4 3は不要となる。 電子制御装置 3 0との流量信号の伝達方法に よって決まるものである。
熱式流量計 1 0に内蔵されている AZD変換器 1 3の基準電源は、 定 電圧電源 1 2によって供給されており、 定電圧 Vccを基準として AZD 変換がなされる。 ここで、 A ZD変換器 1 3を 8ビッ トとし、 また、 熱 式抵抗体 2 0等で検出され増幅された空気流量信号の電圧を Vafs とす れば、 ディ ジタル変換値 Dafs は、 次式で示される。
Dafs= Vafs/ Vcc氺 2 5 6
さらに、 電子制御装置 3 0に内蔵されている基準電源 3 2の電圧は、 参照電圧端子 6 3を介して Aノ D変換器 1 3に接続されており、 該参照 電圧を Vref とすれば、 C P U 1 4によって空気流量信号 Vafs は、 次 式でさらにディ ジタル変換される。 Dout= ( Vafs/ Vcc* 2 5 6 ) * ( A D ( V cc) / A D ( V rcf ) ) ここで、 AD(Vref) は、 電子制御装置 3 2の基準電源 3 2の参照電 圧を熱式空気流量計 1 0の A/D変換器 1 3によって AZD変換された 値、 AD ( Vcc) は、 同様に AZD変換器 1 3によって定電圧電源 1 2 の電圧を A/D変換された値であり AZD変換器】 3力 例えば、 8ビ ッ 卜であれば、 つねに 2の 8乗である 2 5 6 を示す値である。
すなわち、 上式は、 さらに次式に変換することができる。
Dout= Λ D ( Vafs) * 2 5 6 / A D ( V ref )
これは、 電子制御装置 3 0に内蔵されている Λ ZD変換器 3 3の基準 電源 3 2の参照電圧の変動が生じた場合においても、 この変動に応じて 熱式空気流量計の空気流量信号が、 該基準電源 3 2の電圧を AZD変換 器 1 3で AZD変換して演算することで、 補正, 修正することができる ことを示している。
その他の一実施の形態として、 第 2図において示してある D_ A変換 器の基準電源として、 電子制御装置 3 0内の基準電源電圧 3 2の参照電 圧を仕様しても、 駆動回路 1 1 で検出された空気流量信号を精度良く変 換できる (第 3図参照) 。 '

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 流路中におかれた抵抗体を加熱制御することにより前記流路を流れ る空気量に応じた空気流量信号を出力する信号出力手段と、
前記空気流量信号をディ ジタル変換するディ ジタル変換手段と、 を備えた熱式空気流量計において、
前記ディ ジタル変換手段に参照電圧を入力し、 前記ディ ジタル変換手 段から出力される空気流量信号を補正することを特徴とする熱式空 流 量計。
2 . 請求の範囲第 1 項において、
前記参照電圧は、 前記熱式空気流量計から信号を入力して、 ァクチュ ェ一タ を制御する制御手段を構成する第 2のディ ジタル変換手段の基準 電圧であることを特徴とする熱式空気流量計。
3 . 請求の範囲第 2項において、
前記制御手段は車両のエンジンを制御するエンジン制御装置(E C U ) であり、
前記ァクチユエータは前記ェンジンに燃料を供給する燃料噴射弁であ る、
ことを特徴とする熱式空気流量計。
4 . ( 1 ) 流路中におかれた抵抗体を加熱制御することにより前記流路を 流れる空気量に応じた信号を出力する信号出力手段と、
( 2 ) 入力信号をディ ジタル変換する第 1 のディ ジタル変換手段と、
( 3 ) 前記第 1 のディジタル変換手段に定電圧を供給する定電圧電源と、
(4 ) 入力信号をディ ジタル変換する第 2のディジタル変換手段と前記 第 2のディ ジタル変換手段に電圧を供給する基準電源と前記第 2のディ ジタル変換手段の出力に基づいてァクチユエータの制御量を演算する演 算手段とを備えた制御手段の前記基準電源の電圧信号を前記第 1 のディ ジタル変換手段によりディ ジタル変換した信号 Aと、
前記定電圧電源の電圧信号を前記第 1 のディ ジタル変換手段によりデ ィ ジタル変換した信号 Bと、
によリ f¾記信号出力手段の出力信 -を前記第 1 のディ ジタル変換手段に よりディ ジタル変換した信号 Cを補正する補正手段と、
( 5 ) 前記補正手段により補 ΪΗされた信号を前記制御手段に出力する出 力手段と、
を備えた熱式空気流量計。
5 . 請求の範囲第 4項において、
前記補正手段と前記出力手段との間に入力信号をアナログ変換して出 力するアナログ変換手段を備えたことを特徴とする熱式空気流量計。
6 . 請求の範囲第 4項において、
前記制御手段は車両に搭載されたエンジン制御装置 ( E C U ) であり、 前記ァクチユエータは前記エンジンに燃料を供給する燃料噴射弁である ことを特徴とする熱式空気流量計。
7 . 流路中におかれた抵抗体を加熱制御することによ り前記流路を流れ る空気量に応じた空気流量信号を出力する信号出力手段と、
前記空気流量信号をディ ジタル変換するディ ジタル変換手段と、 前記ディ ジタル変換手段によりディ ジタル変換された空気流量信号を アナログ変換するアナログ変換手段と、
を備えた熱式空気流量計において、
前記アナログ変換手段に参照電圧を入力し、 前記アナログ変換手段か ら出力される空気流量信号を補正することを特徴とする熱式空気流量計。
8 . 請求の範囲第 7項において、 前記参照電圧は、 前記熱式空気流量計から信号を入力して、 ァクチュ ェ一タ を制御する制御手段を構成する第 2のディジタル変換手段の基準 電圧であることを特徴とする熱式空気流量計。
9 . 請求の範囲第 8項において、
前記制御手段は車両のエンジンを制御するエンジン制御装置 (E C U ) であり、
前記ァクチユエータは前記エンジンに燃料を供給する燃料噴射弁であ る、
ことを特徴とする熱式空気流量計。
1 0 . ( 1 ) 流路中におかれた抵抗体を加熱制御することにより前記流路 を流れる空気量に応じた信号を出力する信号出力手段と、
( 2 ) 前記信号出力手段の出力信号をディ ジタル変換する第 1 のディ ジ タル変換手段と、
( 3 ) 入力信号をアナログ変換するアナログ変換手段と、
(4 ) 前記アナログ変換手段に定電圧を供給する定電圧電源と、
(5 ) 入力信号をディ ジタル変換する第 2のディ ジタル変換手段と前記 第 2のディジタル変換手段に電圧を供給する基準電源と前記第 2のディ ジタル変換手段の出力に基づいてァクチユエ一タの制御量を演算する演 算手段とを備えた制御手段の前記基準電源の電圧信号を前記アナログ変 換手段によりアナログ変換した信号 Aと、
前記定電圧電源の電圧信号を前記アナログ変換手段によ りアナログ変 換した信号 Bと、
によリ前記信号出力手段の出力信号を前記アナログ変換手段によりアナ 口グ変換した信号 Cを補正する補正手段と、
(6 ) 前記補正手段によリ補正された値を前記制御手段に信号を出力す る出力手段と、
を備えた熱式空気流量計。
1 1 . 請求の範囲第 1 0項において、
前記制御手段は車両に搭載されたエンジン制御装置 ( E C U) であり 前記ァクチユエータは前記エンジンに燃料を供給する燃料噴射弁であ る、
ことを特徴とする熱式空気流量計。
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