JPH0347692B2

JPH0347692B2 -

Info

Publication number: JPH0347692B2
Application number: JP59138219A
Authority: JP
Inventors: Norihito Tokura; Hisashi Kawai; Michasu Moritsugu
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1984-07-03
Publication date: 1991-07-22
Also published as: JPS6117019A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えばエンジンへの吸入空気流量を
測定する際に用いられる空気流量測定装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来、自動車用エンジンの吸入導管に流量測定
管を設け、この流量測定管内に白金抵抗線からな
る電熱ヒータと空気温度を検出する温度依存抵抗
を設け、これらの出力信号により吸入空気流量を
測定するようにした装置が提案されている。

この装置は、小型かつ簡単な構造で流量を測定
し得るという利点があるが、従来においては、電
熱ヒータが一定温度になるように電熱ヒータに電
流を供給する構成であり、この電流値を流量に対
応したアナログ量の出力信号としていた。このた
め、出力信号をマイコン等でデジタル信号処理し
ようとすると高精度のＡ−Ｄコンバータを用いて
デジタル信号に変換する必要があり、コストアツ
プの問題点が生じた。

また、出力信号には流量の乱れに起因するリツ
プルが重畳しているために、出力信号を直接デジ
タル信号に変換しただけではリツプルにより精度
が低下する問題点が生じた。

〔発明が解決しようとする問題〕

従つて、本発明が解決しようとする問題は、上
述のコストアツプ及び精度の低下等の問題点であ
り、エンジンへの吸入空気流量の測定において、
上述の問題を解決し、良好な測定を行える空気流
量測定装置の提供することを本発明の目的とす
る。

〔問題を解決するための手段〕

そして、上述の問題を解決し、上記目的を達成
するために、本発明においては、電熱ヒータと温
度補償用抵抗と複数の固定抵抗とから構成される
ブリツジ回路を具備する空気流量測定装置におい
て、このブリツジ回路に大、小の２つのレベルの
電流を供給する電流供給手段と、電熱ヒータの温
度が空気温度に応じてその抵抗値が変わる前記温
度補償用抵抗の抵抗値変化に応じて変化する大、
小の２つの設定温度に達した時に電流供給手段の
電流のレベルを切換える切換手段とを備え、電熱
ヒータの温度が一方の設定温度から他方の設定温
度に達するまでの経過時間を検出し、この経過時
間を空気の流量信号とするものである。

〔実施例〕以下、この発明を図に示す実施例により説明す
る。第２図において、エンジン１は自動車駆動用
の火花点火式エンジンであり、燃焼用の空気をエ
アクリーナ２、吸入導管３及びスロツトル弁６を
経て吸入する。そして、燃料は吸入導管３に設置
された電磁式燃料噴射弁５から噴射供給される。

吸入導管３には運転者により任意に操作される
スロツトル弁６が設けられており、またエアクリ
ーナ２との連結部には空気流を整流する整流格子
７が設けられている。

吸入導管３において、整流格子７とスロツトル
弁６との間には、導管３の軸方向とほぼ平行に小
型の流量測定管９が支柱８により固定設置されて
いる。この流量測定管９内には白金抵抗線からな
る電熱ヒータ１０が設けられており、この電熱ヒ
ータ１０の上流側でやや離れた電熱ヒータ１０の
熱を検知しない位置に白金薄膜抵抗素子からなる
温度補償用抵抗１１が設けられている。

電熱ヒータ１０は、第３図に示すように流量測
定管９の内側に取付けたフツクで白金抵抗線を固
定した構造であり、また温度補償用抵抗１１は、
第４図に示すように流量測定管９の内側に取付け
たステー上に白金薄膜抵抗素子を固定した構造で
ある。

第１図に第１実施例としての本空気流量測定装
置の全電子回路とセンサ制御回路２０を示す。

アナログスイツチ２０１の入力端子ｉには基準
電圧Vr₂を印加してある。またアナログスイツチ
２０２の入力端子ｉは基準電圧Vr₁を印加してあ
る。そしてアナログスイツチ２０１の出力端子ｏ
とアナログスイツチ２０２の出力端子ｏは共通に
してオペアンプ２０３の非反転入力端子ｃに接続
してある。オペアンプ２０３の出力端子はパワー
トランジスタ２０４のベース端子に接続してあ
る。ブリツジ回路３０は電熱ヒータ１０と温度補
償用抵抗１１と抵抗３０１，３０２，３０３，３
０４とで構成されており、ブリツジ入力端子Ｂ
１、ブリツジ出力端子Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を有して
いる。パワートランジスタ２０４のエミツタ端子
はブリツジ回路３０のブリツジ入力端子Ｂ１に、
オペアンプ２０３の反転入力端子とコンパレータ
２０７の反転入力端子は共通にしてブリツジ出力
端子Ｂ２に、アナログスイツチ２０５の入力端子
ｉはブリツジ出力端子Ｂ３に、アナログスイツチ
２０６の入力端子ｉはブリツジ出力端子Ｂ４に
各々接続してあり、抵抗３０１，３０４は共通し
て接地してある。アナログスイツチ２０５の出力
端子ｏとアナログスイツチ２０６の出力端子ｏは
共通にしてコンパレータ２０７の非反転入力端子
に接続してある。アナログスイツチ２０２のコン
トロール端子ｃとアナログスイツチ２０５のコン
トロール端子ｃとインバータ２０８の入力端子と
信号出力端子２９０とは共通にしてコンパレータ
２０７の出力端子Ａに接続してある。アナログス
イツチ２０１のコントロール端子ｃとアナログス
イツチ２０６のコントロール端子ｃは共通にして
インバータ２０８の出力端子に接続してある。

パワートランジスタ２０４のコレクタ端子はバ
ツテリ２１の正極端子に接続してあり、電流を供
給し、また、バツテリ２１の負極端子は接地して
ある。なお図中には示さないが、アナログスイツ
チ２０１，２０２，２０５，２０６とオペアンプ
２０４とコンパレータ２０７とインバータ２０８
の電源もバツテリ２１から供給するように接続し
てある。

上記構成においてその作動を説明する。

スロツトル弁６の開度により決定される所定量
の空気は、エアクリーナ２から吸入導管３を通り
エンジン１に吸入される。この総吸入空気のうち
一定割合の空気が流量測定管９内を通過してエン
ジン１に吸入される。

そして、流量測定管９内において電熱ヒータ１
０の発熱の影響を受けない位置にある温度補償用
抵抗１１は空気の温度のみの影響を受ける。ま
た、電熱ヒータ１０の温度は通電により発熱する
が吸入空気により冷却される。

次に、第１図に示した第１実施例としての空気
流量測定装置の全電子回路の動作を、第５図に示
すタイムチヤートを用いて説明する。

まず、時刻t₀における動作状態について述べ
る。この時点で、コンパレータ２０７の出力端子
Ａの論理レベルが第５図７に示す如く“Ｌ”レベ
ルであるとすると、この信号レベルがインバータ
２０８で反転される“Ｈ”レベルの信号がアナロ
グスイツチ２０１のコントロール端子ｃに印加さ
れるので、アナログスイツチ２０１は“ON”状
態であり、第５図５に示す如く基準電圧Vr₂がア
ナログスイツチ２０１を経由してオペアンプ２０
３の非反転入力端子に印加される。なお、この時
刻t₀では第５図７に示す如くコンパレータ２０７
の出力端子Ａのレベルが“Ｌ”レベルであり、こ
の信号レベルがアナログスイツチ２０２のコント
ロール端子ｃに印加されるので、アナログスイツ
チ２０２は“OFF”状態である。オペアンプ２
０３とパワートランジスタ２０４と電熱ヒータ１
０と抵抗３０１とからなる電子回路は定電流回路
を構成しており、この定電流回路は、抵抗３０１
の両端電圧とオペアンプ２０３の非反転入力端子
Ｃの電圧Vcとが等しくなるように作動し、この
とき抵抗３０１に流れる電流、すなわち電熱ヒー
タ１０に流れる電流I_Hは次式で示される。

I_H＝（Vr₂）／（R₃₀₁） …(1) ただし、R₃₀₁は抵抗３０１の抵抗値。

ここで、電熱ヒータ１０に流れる電流I_Hの値は
電熱ヒータ１０の温度T_Hが吸入空気による冷却
作用に打ち勝つて温度上昇するに足るだけの大電
流値に設定しておく。従つて、電熱ヒータ１０の
温度T_Hは、第５図１に示す如く時間の経過とと
もにある傾斜をもつて直線的に増加していく。

また電熱ヒータ１０の抵抗値R_Hはある一定の
温度係数K_Hを持つており、電熱ヒータ１０の温
度T_Hに応じて次式に示す関係で変化する。

R_H＝R_HO×（１×K_H×T_H） …(2) ただし、R_HOは０℃のときの電熱ヒータ１０の
抵抗値。K_H＞０。

従つて、ブリツジ入力端子Ｂ１の電圧V_B1は抵
抗３０１の両端電圧と電熱ヒータ１０の両端電圧
を加算したものであるから、(1)，(2)式を用いて次
式で表せる。

V_B1＝Vr₂＋Vr₂×R_HO ×（１＋K_H×T_H）／R₃₀₁ …(3) そして、(3)式において温度係数K_H＞０である
から、電熱ヒータ１０の温度T_Hの増加に応じて
ブリツジ入力端子Ｂ１の電圧V_B1は第５図６に示
す如く増加する。

ところで、温度補償用抵抗１１に流れる電流
は、温度補償用抵抗１１の温度T_Aが温度補償用
抵抗１１の発熱量により空気温度より高くなるこ
とが無いように抵抗３０２，３０３，３０４の各
抵抗値を設定して小さいものとしてあり、温度補
償用抵抗１１の温度T_Aは空気温度と見ても差し
支えないものとしてある。そして温度補償用抵抗
１１の抵抗値R_Aはある一定の温度係数K_Aを持つ
ており、吸入空気温度T_Aと同一温度状態である
と見なせる温度補償用抵抗１１の抵抗値R_Aは次
式で与えられる。

R_A＝R_AO×（１×K_A×T_A） …(4) ただし、R_AOは０℃のときの温度補償用抵抗１
１の抵抗値。K_A＞０。

ここで、この温度補償用抵抗１１と電熱ヒータ
１０と抵抗３０１，３０２，３０３，３０４で構
成されるブリツジ回路３０のブリツジ出力端子Ｂ
４−B2間の電圧ΔV２は第５図３に示す如くマイ
ナス電圧であるように設定してある。

時刻t₀においては第５図７に示す如くコンパレ
ータ２０７の出力端子Ａのレベルが“Ｌ”レベル
でしり、この信号レベルがインバータ２０８で反
転されて“Ｈ”レベルの信号がアナログスイツチ
２０６のコントロール端子ｃに印加されるので、
アナログスイツチ２０６は“ON”状態であり、
ブリツジ出力端子Ｂ４の電圧がアナログスイツチ
２０６を経由してコンパレータ２０７の非反転入
力端子に印加される。従つて、時刻t₀においては
コンパレータ２０７の入力電圧ΔV₁は第５図２に
示す如く、第５図３に示すブリツジ出力端子Ｂ４
−Ｂ２間の電圧ΔV₂に等しくなりマイナス電圧と
なる。この結果コンパレータ２０７の出力端子Ａ
のレベルは第５図７に示す如く、時刻t₀において
は“Ｌ”レベルが維持される。

なお、この時刻t₀では第５図７に示す如くコン
パレータ２０７の出力端子Ａのレベルが“Ｌ”レ
ベルであり、この信号レベルがアナログスイツチ
２０５のコントロール端子ｃに印加されるので、
アナログスイツチ２０５は“OFF”状態である。

時刻がt₁になると、電熱ヒータ１０の温度T_Hは
第５図１に示す如く第１の設定温度T₁まで増加
し、電熱ヒータ１０の温度上昇により、(2)式の関
係から電熱ヒータ１０の抵抗値R_Hは次式で示さ
れるR_H1まで増加する。

R_H1＝R_H0×（１＋K_H×T₁） …(5) ここで、時刻t₁において第５図３に示す如くブ
リツジ出力端子Ｂ４−Ｂ２間の電圧ΔV₂が0Vに
なるように抵抗３０２，３０３，３０４の抵抗値
R₃₀₂，R₃₀₃，R₃₀₄をそれぞれ設定してある。すな
わち、時刻t₁においてブリツジ回路３０がバラン
ス状態になるのであるから、明らかに次式が成立
する。

（R_A＋R₃₀₂＋R₃₀₃） ×R₃₀₁＝R_H1×R₃₀₄ …(6) 時刻t₁において第５図３に示す如くブリツジ出
力端子Ｂ４−Ｂ２間の電圧ΔV₂が0Vを越えると、
このΔV₂と同電圧が印加されているコンパレータ
２０７の入力電圧ΔV₁も第５図２に示す如く0V
を越える。この結果、時刻t₁においてコンパレー
タ２０７の出力端子Ａのレベルは第５図７に示す
如く“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに変化する。
この変化に対応してアナログスイツチ２０１は、
インバータ２０８を介して“Ｌ”レベルの信号が
コントロール端子ｃに印加されて“OFF”状態
になり、代わつてアナログスイツチ２０２が
“Ｈ”レベルの信号がコントロール端子ｃに印加
されるため“ON”状態になるので、第５図５に
示す如く基準電圧Vr₂に代わつて基準電圧Vr₁が
オペアンプ２０３の非反転入力端子Ｃに印加され
る。このとき抵抗３０１に流れる電流、すなわち
電熱ヒータ１０に流れる電流I_Hは(1)式中のVr₂を
Vr₁に変更して次式で表わせる。

I_H＝（Vr₁）／（R₃₀₁） …(7) また、ブリツジ入力端子Ｂ１の電圧V_B1は(3)式
中のVr₂をVr₁に変更して次式で表せる。

V_B1＝Vr₁＋Vr₁＋R_HO ×（１＋K_H×T_H）／R₃₀₁ …(8) ところで、時刻t₁においては第５図７に示す
“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへの変化に対応し
てアナログスイツチ２０６は“OFF”状態にな
り、代わつてアナログスイツチ２０５が“OZ”
状態になるので、ブリツジ出力端子Ｂ４の電圧の
代わりにブリツジ出力端子Ｂ３の電圧がアナログ
スイツチ２０５を経由してコンパレータ２０７の
非反転入力端子に印加される。従つて、時刻t₁以
降はコンパレータ２０７の入力電圧ΔV₁は第５図
２に示す如く、第５図４に示すブリツジ出力端子
Ｂ３−Ｂ２間の電圧ΔV₃に等しくなりプラス電圧
となる。この結果、コンパレータ２０７の出力端
子Ａのレベルは第５図７に示す如く、時刻t₁以降
は“Ｈ”レベルを維持する。

基準電圧Vr₁は電熱ヒータ１０の電流I_Hが充分
小さくなる様な値に設定してあり、この電流I_Hに
よる電熱ヒータ１０の発熱量よりも吸入空気が冷
却作用により奪う熱量の方が大きい。従つて、電
熱ヒータ１０の温度T_Hは、第５図１に示す如く
時刻t₁以後は時間の経過とともにある傾斜をもつ
て直接的に減少する。

時刻がt₂になると、電熱ヒータ１０の温度T_Hは
第５図１に示す如く第２の設定温度T₂まで減少
し、電熱ヒータ１０の温度低下により、(2)式の関
係から電熱ヒータ１０の抵抗値R_Hは次式で示さ
れるR_H2まで減少する。

R_H2＝R_HO×（１＋K_H×T₂） …(9) ここで、時刻t₂において第５図４に示す如くブ
リツジ出力端子Ｂ３−Ｂ２間の電圧ΔV₃が0Vに
なるように抵抗３０２，３０３，３０４の抵抗値
R₃₀₂，R₃₀₃，R₃₀₄を設定してある。すなわち、時
刻t₂においてブリツジ回路３０がバランス状態に
なるのであるから、明らかに次式が成立する。

（R_A＋R₃₀₂）×R₃₀₁ ＝R_H2×（R₃₀₃＋R₃₀₄） …(10) 時刻t₂において第５図４に示す如くブリツジ出
力端子Ｂ３−Ｂ２間の電圧ΔV₃が0Vを切ると、
このΔV３と同電圧が印加しているコンパレータ
２０７の入力電圧ΔV₁も第５図２に示す如く0V
を切る。この結果、時刻t₂においてコンパレータ
２０７の出力端子Ａのレベルは第５図７に示す如
く“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに変化する。こ
の変化に対応してアナログスイツチ２０２は
“Ｌ”レベルの信号がコントロール端子ｃに印加
されて、“OFF”状態になり、代わつてアナログ
スイツチ２０１がインバータ２０８を介して
“Ｈ”レベルの信号がコントロール端子ｃに印加
されて“ON”状態になるので、第５図５に示す
如く基準電圧Vr₁に代わつて基準電圧Vr₂がオペ
アンプ２０３の非反転入力端子Ｃに印加される。
このとき抵抗３０１に流れる電流、すなわち電熱
ヒータ１０に流れる電流I_Hは(1)式で表される。ま
た、ブリツジ入力端子Ｂ１の電圧V_B1は(3)式で表
される。

ところで、時刻t₂において第５図７に示す
“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルへの変化に対応し
てアナログスイツチ２０５は“OFF”状態にな
り、代わつてアナログスイツチ２０６が、“ON”
状態になるので、ブリツジ出力端子Ｂ３の電圧の
代わりにブリツジ出力端子Ｂ４の電圧がアナログ
スイツチ２０６を経由してコンパレータ２０７の
非反転入力端子に印加される。従つて、時刻t₂以
降はコンパレータ２０７の入力電圧ΔV₁は第５図
２に示す如く、第５図３に示すブリツジ出力端子
Ｂ４−Ｂ２間の電圧ΔV₂に等しくなりマイナス電
圧となる。この結果、コンパレータ２０７の出力
端子Ａのレベルは第５図７に示す如く、時刻t₂以
降は“Ｌ”レベルを維持する。時刻t₂以後は再び
(1)式で与えられる電流I_Hが電熱ヒータ１０に流れ
て発熱量が増加し、第５図１に示す如く電熱ヒー
タ１０の温度T_Hは、時間の経過とともにある傾
斜をもつて直線的に増加していく。そして時刻t₀
と同じ状態を経由して時刻t₃には電熱ヒータ１０
の温度T_Hは第１の設定温度T₁に達する。

以上の動作を繰り返し行うことにより、第５図
１に示す如く電熱ヒータ１０の温度T_Hは設定温
度T₁とT₂の間で三角波状の波形を生じ、これに
対応して第５図７に示す流量信号出力端子２９０
からは“Ｈ”レベルと“Ｌ”レベルを交互に繰り
返すパルス列の流量出力信号を出力する。このパ
ルス列の“Ｈ”レベル期間tfは第５図１の電熱ヒ
ータ１０の温度T_Hが減少する期間、すなわち吸
入空気により電熱ヒータ１０が冷却される期間に
相当し、また“Ｌ”レベル期間trは電熱ヒータ１
０が加熱される期間であることは明らかである。

次に、前記流量出力信号の“Ｈ”レベル期間tf
と“Ｌ”レベル期間trと吸入空気量Ｇの関係につ
いて述べる。

第５図１に示す如く、“Ｈ”レベル期間tf中、
電熱ヒータ１０の温度T_Hは時間の経過とともに
減少する。この減少の速さは、電熱ヒータ１０に
蓄積されている熱量が吸入空気の冷却効果で奪わ
れる割合によつて決定され、この冷却効果は吸入
空気量Ｇが大きい時は大きく、小さい時は小さ
い。

従つて、吸入空気量Ｇが大きい時は電熱ヒータ
１０の温度T_Hの減少は速いので、“Ｈ”レベル期
間tfは小さく、これに対して吸入空気量Ｇが小さ
い時は“Ｈ”レベル期間tfは大きくなる。このtf
の流量特性を第６図に示す。ここで、吸入空気に
よる電熱ヒータ１０の冷却は“Ｈ”レベル期間tf
の期間中継続しており、吸入空気の流れに乱れが
あつても、電熱ヒータ１０の近傍を通過した空気
の時々刻々変化する流量が電熱ヒータ１０の温度
T_Hの減少に寄与し、“Ｈ”レベル期間tfの期間中
時々刻々の流量を電熱ヒータ１０の温度T_Hの減
少分として積分することになる。従つて、“Ｈ”
レベル期間tfの値は“Ｈ”レベル期間tfにおける
吸入空気量Ｇの真の平均値に極めて近い値に対応
する。この積分効果により、空気流の乱れに起因
するリツプル成分が除去できるので、“Ｈ”レベ
ル期間tfから第６図に示すtfの流量特性に従つて
吸入空気量Ｇを求めた場合、リツプル成分の無い
安定した空気流量を求めることができる。

また、流量出力信号の“Ｈ”レベル期間のパル
ス幅から空気流量を求める場合、このパルス幅は
流量が大きくなると小さくなることから、空気流
量と出力パルス幅の関係が双曲線関数に近似し、
空気流量が小さい時の読取精度が低下せず、エン
ジン低回転時も高精度の流量信号が得られる。

次に、前記流量出力信号の“Ｌ”レベル期間tf
からも吸入空気量Ｇを求めることができることに
ついて述べる。

第５図１に示す如く“Ｌ”レベル期間tr中、電
熱ヒータ１０の温度T_Hは時間の経過とともに増
加する。この増加の速さは、電熱ヒータ１０に供
給する電流I_Hによる発熱量が電熱ヒータ１０の温
度T_Hを増加させる割合と吸入空気の冷却効果で
奪われる割合によつて決定され、吸入空気量Ｇが
大きい時は発熱量の大部分が冷却効果で奪われる
ために電熱ヒータ１０の温度T_Hの増加は遅く、
吸入空気量Ｇが小さい時は発熱量の一部分しか冷
却効果で奪われないため電熱ヒータ１０の温度
T_Hの増加は速い。

従つて、吸入空気量Ｇが大きい時は電熱ヒータ
１０の温度T_Hの増加は遅いので“Ｌ”レベル期
間trは大きく、これに対して吸入空気量Ｇが小さ
い時は“Ｌ”レベル期間trは小さくなる。このtr
の流量特性を第６図に示す。第６図から明らかな
様に、trの流量特性はtfの流量特性に対して大小
関係が逆になつている。

“Ｌ”レベル期間trから第６図に示すtrの流量
特性に従つて吸入空気量Ｇを求めた場合、前記
“Ｈ”レベル期間tfから吸入空気量Ｇを求めた場
合と全く同様の理由で、リツプル成分の無い安定
した空気流量を求めることができる。

ところで、吸入空気温度T_Aが変化した場合、
第６図に示す流量特性が変化しないように温度補
正する必要がある。この温度補償を行うために温
度補償様抵抗１１を設けてあり、電熱ヒータ１０
とともにブリツジ回路３０を構成してある。そこ
で、この温度補償機構について次に述べる。

前記温度補償機構の基本は、吸入空気温度T_A
が変化しても設定温度T₂との差（T₂−T_A）が変
化しない条件、すなわち、 T₂−T_A＝const …(11) ２つの設定温度T₁とT₂の差（T₁−T₂）が変化
しない条件、すなわち T₁−T₂＝const …(12) 以上の２つの条件を満足するようにブリツジ回
路３０を構成する各素子の定数を設定することで
ある。

（T₂−T_A）を一定にする目的は電熱ヒータ１
０と吸入空気との間の熱伝達係数を一定にするこ
とであり、また（T₁−T₂）を一定にする目的は
期間tf又は期間trの期間内に電熱ヒータ１０から
吸入空気に伝達する総熱量を一定にすることにあ
り、これら熱伝達係数と総熱量を一定にすれば吸
入空気温度T_Aが変化しても期間tf又は期間trは変
化せず、従つて温度特性が補償される。

次に、前記(11)，(12)式を満足するブリツジ回
路３０を構成する素子の定数について述べる。ま
ず(11)式の条件を明らかにする。電熱ヒータ１０
の温度T_Hが第２の設定温度T₂になつた時に成立
する条件は前記(9)、(10)式である。

R_H2＝R_HO×（１＋K_H×T₂） …(9) （R_A＋R₃₀₂）×R₃₀₁ ＝R_H2×（R₃₀₃＋R₃₀₄） …(10) またR_Aは前記(4)式で与えられる。

R₄＝R_AO×（１＋K_A×T_A） …(4) (4)、(9)式を(10)式に代入してR_A、R_H2を消去、整
理して次式を得る。

T₂＝〔｛R_AO×（１＋K_A×T_A）＋R₃₀₂｝×R₃₀₁−
R_HO×（R₃₀₃＋R₃₀₄）〕／｛R_HO×K_H×（R₃₀₃＋
R₃₀₄）｝ …(13) (13)式を(11)式に代入してT₂を消去、整理し、
分子に注目すると次式が得られる。

｛R_AO×K_A×R₃₀₁−R_HO×K_H×（R₃₀₃＋R₃₀₄）｝×
T_A＋（R_AO＋R₃₀₂）×R₃₀₁−（R₃₀₃＋R₃₀₄）×R_HO
＝const …(14) (14)式において、右辺が不変であるから左辺も
不変でなくてはならない。ところが吸入空気温度
T_Aは変数であるから、T_Aの係数は０である必要
がある。すなわち、 R_AO×K_A×R₃₀₁−R_HO×K_H×（R₃₀₃＋R₃₀₄）＝０
…(15) (15)式を変形すると、 ∴（R_AO×K_A）／（R_HO×K_A）＝（R₃₀₃＋
R₃₀₄）／R₃₀₁ …(16) (16)式の意味するところは、電熱ヒータ１０の
０℃の時の抵抗値R_HOと温度係数K_Hを掛け合わせ
た値R_HO×K_Hと、温度補償用抵抗１１の０℃の時
の抵抗値R_AOと温度係数K_Aを掛け合わせた値R_AO
×K_Aとの比が、抵抗３０１の抵抗値R₃₀₁と、抵
抗₃₀₃と抵抗３０４とのそれぞれの抵抗値を加算
した値（R₃₀₃＋R₃₀₄）との比に等しくなるように
設定すれば、吸入空気温度T_Aのいかんにかかわ
らず(11)式を満足することができることである。

次に、(12)式の条件を明らかにする。

電熱ヒータ１０の温度T_Hが第１の設定温度T₁
になつた時に成立する条件は前記(5)、(6)式であ
る。

R_H1＝R_HO×（１＋K_H×T₁） …(5) （R_A＋R₃₀₂＋R₃₀₃）×R₃₀₁＝R_H1×R₃₀₄ …(6) (4)、(5)式を(6)式に代入してR_A、R_H1を消去、整
理して次式を得る。

T₁＝〔｛R_AO×（１＋K_A×T_A）＋R₃₀₂＋R₃₀₃｝×
R₃₀₁−R_HO×R₃₀₄〕／（R_HO×K_H×R₃₀₄）
…(17) (13)、(17)式を(12)式に代入してT₁、T₂を消去、
整理して次式を得る。

∴〔（R₃₀₁×R₃₀₃）／｛R_HO×K_H×R₃₀₄×（R₃₀₃
＋R₃₀₄）｝×｛（R₃₀₂＋R₃₀₃＋R₃₀₄＋R_AO）＋R_AO
×K_A×T_A）＝const …(18) (18)式の意味するところは、吸入空気温度T_Aが
変化しても（R_AO×K_A×T_A）の項が（R₃₀₂＋R₃₀₃
＋R₃₀₄＋R_AO）に比べて非常に小さく設定すれば、
(18)式の左辺は一定と見なすことができる。従つ
て、(12)式を満足することができる。

以上の温度補償条件の検討から、(16)、(18)式
に従つてブリツジ回路３０を構成する各素子の定
数を設定すれば、吸入空気温度T_Aが変化しても
第６図に示す流量特性が変化せず、温度特性を補
償することができることが明らかである。

本空気流量測定装置の流量信号出力端子２９０
から出力されるデジタルの流量出力信号は、第２
図に示すように燃料制御回路１５に導かれ、流量
出力信号の“Ｈ”レベル期間tf又は“Ｌ”レベル
期間trから第６図に示す流量特性に従つて吸入空
気量Ｇを算出する。燃料制御回路１５はこの算出
された吸入空気量Ｇに基づいて燃料噴射弁５を開
弁させる噴射パルス信号を出力する。これにより
エンジン１には正確な空燃比Ａ／Ｆの空気と燃料
が供給され、エンジン１の排気ガス浄化性、エン
ジン出力、燃費などが向上する。また、第１図に
示す如く、電熱ヒータ１０と温度補償用抵抗１１
を含む素子によりブリツジ回路３０を構成するこ
とにより、温度補償条件は前記(16式と(18)式に示
す如くにブリツジ回路３０を構成する素子のみで
決定されるので、温度補償の調整が容易になる。

なお、以上の第１実施例では電熱ヒータ１０に
白金抵抗線を用いたが、第７図に示すようにプラ
スチツクフイルム等の電気絶縁基板１００上に、
白金、ニクロム、銅、ニツケル等の薄膜抵抗体１
０１を形成した構造からなる電熱ヒータ１０′を
流量測定管９の内部に空気の流れに並行に配置し
ても白金抵抗線を用いた場合と同様に流量測定が
できる。

次に、第８図に第２実施例としての本空気流量
測定装置の全電子回路とセンサ制御回路２０Ａを
示す。第８図に示す第２実施例の電子回路を構成
する素子の符号は、第１図に示す第１実施例の電
子回路を構成する素子と同一のものには同一の符
号を付けてある。第８図に示す第２実施例が第１
図に示す第１実施例と異なる点は、アンドゲート
２１０とセツトリセツト形フリツプフロツプ２１
１（以下「フリツプフロツプ２１１」という）と
流量信号出力端子２９１とスタート信号入力端子
２９２を有することである。また、アンドゲート
２１０の一方の入力端子はインバータ２０８の出
力端子に接続してあり、アンドゲート２１０の他
方の入力端子はフリツプフロツプ２１１の出力
端子と流量信号出力端子２９１とを共通にしてア
ナログスイツチ２０５のコントロール端子ｃに接
続してある。フリツプフロツプ２１１のＲ入力端
子はアンドゲート２１０の出力端子に接続してあ
り、Ｓ入力端子はスタート信号入力端子２９２に
接続してある。フリツプフロツプ２１１のＱ出力
端子はアナログスイツチ２０６のコントロール端
子ｃに接続してある。以上説明した接続部分が第
１図に示す第１実施例と異なる点である。

次に、第８図に示した第２実施例としての本空
気流量測定装置の全電子回路の動作を、第９図に
示すタイムチヤートを用いて説明する。

まず、時刻t₀における動作状態について述べ
る。この時点で、フリツプフロツプ２１１のＱ出
力端子Ｄのレベルが第９図７に示す如く“Ｌ”レ
ベルであるとすると、この信号レベルがアナログ
スイツチ２０５のコントロール端子ｃに印加され
るのでアナログスイツチ２０５は“OFF”状態
であり、また、フリツプフロツプ２１１の出力
端子のレベルは明らかに“Ｈ”レベルであり、こ
の信号レベルがアナログスイツチ２０６のコント
ロール端子ｃに印加されるので、アナログスイツ
チ２０６は“ON”状態であるので、ブリツジ回
路３０のブリツジ出力端子Ｂ４の電圧がアナログ
スイツチ２０６を経由してコンパレータ２０７の
非反転入力端子に印加される。従つて、時刻t₀に
おいてはコンパレータ２０７の入力電圧ΔV₁は第
９図２に示す如く、第９図３に示すブリツジ出力
端子Ｂ４−Ｂ２間の電圧ΔV₂に等しくなり約0V
となつている。ここで、ブリツジ出力端子Ｂ４−
Ｂ２間の電圧ΔV₂から約0Vになつている理由は、
時刻t₀においては電熱ヒータ１０の温度T_Hが第９
図１に示す如く第１の設定温度T₁であり、この
時に前期第１実施例と同様にブリツジ回路３０が
前記(6)式に示すバランス条件を満足するようにブ
リツジ回路３０を設定してあるからである。

すなわち、時刻t₀において、電熱ヒータ１０の
温度T_Hが第１の設定温度T₁よりもわずかに低く
なるとコンパレータ２０７の入力電圧ΔV₁がマイ
ナスになるのでコンパレータ２０７の出力端子Ａ
のレベルが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに変化
し、この変化に対応してアナログスイツチ２０２
が“OFF”状態になり、代わつてアナログスイ
ツチ２０１が“ON”状態になるので、オペアン
プ２０３の非反転入力端子Ｃの電圧Vcは第９図
５に示す如く基準電圧Vr₁から基準電圧Vr₂に変
化する。この変化に対応して前記(1)式に従つて電
熱ヒータ１０の電流I_Hが増加して発熱が増加す
る。時刻t₀から少し時間が経過すると電熱ヒータ
１０の温度T_Hが第１設定温度T₁よりもわずかに
高くなり、コンパレータ２０７の入力電圧ΔV₁が
プラスになるのでコンパレータ２０７出力端子Ａ
のレベルが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに変化
し、この変化に対応してアナログスイツチ２０１
が“OFF”状態に、アナログスイツチ２０２が
“ON”状態になるので、オペアンプ２０３の非
反転入力端子Ｃの電圧Vcが第９図５に示す如く
基準電圧Vr₂から基準電圧Vr₁に変化する。この
変化に対応して前記(7)式に従つて電熱ヒータ１０
の電流I_Hが減少して発熱が減少する。時刻がさら
に経過すると電熱ヒータ１０の温度T_Hが第１の
設定温度T₁よりもわずかに低くなる。以上の動
作を繰り返し行うことにより、第９図６に示す如
くコンパレータ２０７の出力端子Ａのレベルは
“Ｈ”レベルと“Ｌ”レベルの間を高速で交互に
繰り返し、第９図３に示す如くブリツジ出力端子
Ｂ４−Ｂ２間の電圧ΔV₂は約0Vを維持してブリ
ツジ回路３０のバランス条件（(6)式）を持続す
る。この結果、電熱ヒータ１０の温度T_Hは第９
図１に示す如く第１の設定温度T₁に維持される。

時刻がt₁になると、燃料制御回路１５からスタ
ート信号入力端子２９２に第９図８に示すスター
ト信号が入力される。このスタート信号の“Ｌ”
レベルから“Ｈ”レベルへの立上りエツジでフリ
ツプフロツプ２１１がセツトされ、第９図７に示
す如くフリツプフロツプ２１１のＱ出力端子Ｄの
レベルが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに変化す
る。この変化に対応して、アナログスイツチ２０
６が“OFF”状態になり、代わつてアナログス
イツチ２０５が“ON”状態になり、第９図４に
示すブリツジ出力端子Ｂ３−Ｂ２間の電圧ΔV₃の
プラス電圧と同電圧が第９図２に示すようにコン
パレータ２０７の入力電圧ΔV₁に印加される。こ
の結果、コンパレータ２０７の出力端子Ａのレベ
ルは第９図６に示す如く“Ｈ”レベルで安定し、
このレベルに対応してアナログスイツチ２０１が
“OFF”状態になり、アナログスイツチ２０２が
“ON”状態になるのでオペアンプ２０３の非反
転入力端子Ｃの電圧Vcは第９図５に示す如く基
準電圧Vr₁のレベルで安定する。

基準電圧Vr₁が端子Ｃに印加された状態では、
第１図、第５図に示す第１実施例の場合と同様に
時間の経過とともに電熱ヒータ１０の温度T_Hは
第９図１に示す如くある傾斜で直線的に減少す
る。

時刻がt₂になると、電熱ヒータ１０の温度T_Hは
第９図１に示す如く第２の設定温度T₂まで減少
し、第１図、第５図に示す第１実施例と同様に時
刻t₂においてブリツジ回路３０がバランス状態に
なり、前記(10)式が成立し、第９図４に示す如くブ
リツジ出力端子Ｂ３−Ｂ２間の電圧ΔV₃が0Vを
切る。この電圧ΔV₃と同電圧が印加しているコン
パレータ２０７の入力電圧ΔV₁も第９図２に示す
如く0Vを切る。この結果、時刻t₂においてコン
パレータ２０７の出力端子Ａのレベルは第９図６
に示す如く“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに変化
する。この変化に対応してインバータ２０８の出
力は“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに変化し、こ
の信号がアンドゲート２１０の一方の入力端子に
印加され、他方の入力端子１２はフリツプフロツ
プ２１１のＱ出力端子の“Ｈ”レベルの信号が印
加されている。従つて、時刻t₂において、アンド
ゲート２１０の入力端子に印加された２つの
“Ｈ”レベルの信号のAND論理処理の結果、アン
ドゲート２１０の出力端子のレベルは“Ｌ”レベ
ルから“Ｈ”レベルに変化し、この信号レベルが
フリツプフロツプ２１１のＲ入力端子に印加され
るのでフリツプフロツプ２１１はリセツトされ、
第９図７に示す如く時刻t₂においてフリツプフロ
ツプ２１１のＱ出力端子Ｄのレベルは“Ｈ”レベ
ルから“Ｌ”レベルに変化する。

ところで、時刻t₂において第９図７に示すフリ
ツプフロツプ２１１のＱ出力端子Ｄの“Ｈ”レベ
ルから“Ｌ”レベルへの変化に対応してアナログ
スイツチ２０５は““OFF”状態に、アナログス
イツチ２０６は“ON”状態になるので、ブリツ
ジ出力端子Ｂ３−Ｂ２間の電圧ΔV₃に代わつてブ
リツジ出力端子Ｂ４−Ｂ２間の電圧ΔV₂と同電圧
がコンパレータ２０７の入力電圧ΔV₁に印加され
る。

また、時刻t₂において、アナログスイツチ２０
２が“OFF”状態に、アナログスイツチ２０１
が“ON”状態になるので、オペアンプ２０３の
非反転入力端子Ｃの電圧Vcは第９図５に示す如
く基準電圧Vr₁から基準電圧Vr₂に変化する。基
準電圧Vr₂が端子Ｃに印加された状態では、第１
図、第５図に示す第１実施例の場合と同様に時間
の経過とともに電熱ヒータ１０の温度T_Hは第９
図１に示す如くある傾斜で直線的に増加する。

時刻がt₃になると、第９図１に示す如く電熱ヒ
ータ１０の温度T_Hが第１の設定温度T₁に達する。

時刻t₃以後は時刻t₀と同じ状態になり、第９図
６に示す如くコンパレータ２０７の出力端子Ａの
レベルは“Ｈ”レベルと“Ｌ”レベルの間を高速
で交互に繰り返し、電熱ヒータ１０の温度T_Hは
第９図１に示す如く第１の設定温度T₁に維持さ
れる。

以上の動作を繰り返し行うことにより、第９図
１に示す如く電熱ヒータ１０の温度T_Hはスター
ト信号がスタート信号入力端子２９２に印加され
る以前には第１の設定温度T₁に維持され、スタ
ート信号が印加された直後から減少を開始し、第
２の設定温度T₂に達した直後から増加に転じ、
再び第１の設定温度T₁に達したら以後はスター
ト信号が印加されるまで第１の設定温度T₁に維
持される。この一連の電熱ヒータ１０の温度T_H
の変化に対応して第９図７に示す流量信号出力端
子２９１からは“Ｈ”レベル期間がある時間だけ
継続するパルスが出力される。

このパルスの“Ｈ”レベル期間tfは第９図１の
電熱ヒータ１０の温度T_Hが減少する期間、すな
わち吸入空気により電熱ヒータ１０が冷却する期
間に相当することは明らかである。

前記流量出力信号の“Ｈ”レベル期間tfと吸入
空気量Ｇの関係は、明らかに第６図に示すtfの流
量特性に等しい。

以上述べた第２実施例としての本空気流量測定
装置は、第１実施例の場合と異なり、空気流量の
測定開始時刻、例えば時刻t₁を燃料制御回路１５
から発するスタート信号により決定できる点が重
要である。

すなわち、例えばスタート信号を発する時刻t₁
をエンジン１のクランクシヤフトの回転角に同期
させれば、エンジン１に起因して周期的に発生す
る吸入導管内の空気流量の時間的変動が本空気流
量測定装置に影響を与えて、安定した流量出力信
号を出力しないという問題を解決できる。いわゆ
る吸入空気量Ｇのエンジン回転同期サンプリング
が可能になり、より高精度で安定した空気の流量
信号を出力することができる。

次に、第１０図に第３実施例としての本空気流
量測定装置のセンサ制御回路２０Ｂを示す。ただ
し、第８図に示す第２実施例としてのセンサ制御
回路２０Ａと同一部分は省略し、異なる部分のみ
を第１０図に示し、センサ制御回路２０Ｂを構成
する素子の符号はセンサ制御回路２０Ａを構成す
る素子と同一のものには同一の符号を付けてあ
る。

第１０図に示す第３実施例が第８図に示す第２
実施例と異なる点は、アンドゲート２１０の一方
の入力端子をコンパレータ２０７の出力端子Ａに
接続し、他方の入力端子をフリツプフロツプ２１
１の出力端子に接続し、アンドゲート２１０の
出力端子をフリツプフロツプ２１１のＳ入力端子
に接続し、フリツプフロツプ２１１のＲ入力端子
をスタート信号入力端子２９２に接続してあるこ
とである。

次に、第８図に示した電子回路を第１０図に示
す如く変更した第３実施例としての本空気流量測
定装置の全電子回路の動作を、第１１図に示すタ
イムチヤートを用いて説明する。

まず、時刻t₀における動作状態について延べ
る。この時点で、フリツプフロツプ２１１のＱ出
力端子Ｄのレベルが第１１図７に示す如く“Ｈ”
レベルであるとすると、この信号レベルがアナロ
グスイツチ２０５のコントロール端子ｃに印加さ
れるのでアナログスイツチ２０５は“ON”状態
であり、また、フリツプフロツプ２１１の出力
端子のレベルは明らかに“Ｌ”レベルであり、こ
の信号レベルがアナログスイツチ２０６のコント
ロール端子ｃに印加されるのでアナログスイツチ
２０６は“OFF”状態であり、ブリツジ回路３
０のブリツジ出力端子Ｂ３の電圧がアナログスイ
ツチ２０５を経由してコンパレータ２０７の非反
転入力端子に印加される。従つて、時刻t₀におい
てはコンパレータ２０７の入力電圧ΔV₁は第１１
図２に示す如く、第１１図４に示すブリツジ出力
端子Ｂ３−Ｂ２間の電圧ΔV₃に等しくなり約0V
となつている。

ここで、ブリツジ出力端子Ｂ３−Ｂ２間の電圧
ΔV₃が約0Vになつている理由は、時刻t₀におい
ては電熱ヒータ１０の温度T_Hが第１１図１に示
す如く第２の設定温度T₂であり、この時に第１
実施例と同様にブリツジ回路３０が前記(10)式に示
すバランス条件を満足するようにブリツジ回路３
０を設定してあるからである。すなわち、時刻t₀
において、電熱ヒータ１０の温度T_Hが第２の設
定温度T₂よりもわずかに変化した場合、前記第
２実施例における時刻t₀の場合と同様にこの変化
を補正するようにセンサ制御回路２０Ｂが作動
し、第１１図６に示す如くコンパレータ２０７の
出力端子Ａのレベルが“Ｈ”レベルと“Ｌ”レベ
ルの間を高速で交互に繰り返し、第１１図４に示
す如くブリツジ出力端子Ｂ３−Ｂ２間の電圧ΔV₃
は約0Vを維持してブリツジ回路３０のバランス
条件（(10)式）を持続する。この結果、電熱ヒータ
１０の温度T_Hは第１１図１に示す如く第２の設
定温度T₂に維持される。

時刻がt₁になると、燃料制御回路１５からスタ
ート信号入力端子２９２に第１１図８に示すスタ
ート信号が入力される。このスタート信号の
“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルへの立上りエツジ
でフリツプフロツプ２１１がリセツトされ、第１
１図７に示す如くフリツプフロツプ２１１はＱ出
力端子Ｄのレベルが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベ
ルに変化する。この変化に対応して、アナログス
イツチ２０５が“OFF”状態になり、代わつて
アナログスイツチ２０６が“ON”状態になり、
第１１図２，３に示す如くブリツジ出力端子Ｂ４
−Ｂ２間の電圧ΔV₂のマイナス電圧と同電圧がコ
ンパレータ２０７の入力電圧ΔV₁に印加される。
この結果、コンパレータ２０７の出力端子Ａのレ
ベルは第１１図６に示す如く“Ｌ”レベルで安定
し、このレベルに対応してアナログスイツチ２０
２が“OFF”状態になり、アナログスイツチ２
０１が“ON”状態になるのでオペアンプ２０３
の非反転入力端子Ｃの電圧Vcは第１１図５に示
す如く基準電圧Vr₂のレベルで安定する。

基準電圧Vr₂が端子Ｃに印加された状態では、
第１図、第５図に示す第１実施例の場合と同様に
時間の経過とともに電熱ヒータ１０の温度T_Hは
第１１図１に示す如くある傾斜で直線的に増加す
る。

時刻がt₂になると、電熱ヒータ１０の温度T_Hは
第１１図１に示す如く第１の設定温度T₁まで増
加し、第１図、第５図に示す第１実施例と同様に
時刻t₂においてブリツジ回路３０がバランス状態
になり、前記(6)式が成立し、第１１図３に示す如
くブリツジ出力端子Ｂ４−Ｂ２間の電圧ΔV₂が
0Vを切る。この電圧ΔV₂と同電圧が印加されて
いるコンパレータ２０７の入力電圧ΔV₁も第１１
図２に示す如く0Vを切る。この結果、時刻t₂に
おいてコンパレータ２０７の出力端子Ａのレベル
は第１１図６に示す如く“Ｌ”レベルから“Ｈ”
レベルに変化する。この信号レベルがアンドゲー
ト２１０の一方の入力端子に印加され、他方の入
力端子にはフリツプフロツプ２１１の出力端子
の“Ｈ”レベルの信号が印加されている。従つ
て、時刻t₂において、アンドゲート２１０の入力
端子に印加された２つの“Ｈ”レベル信号の
AND論理処理の結果、アンドゲート２１０の出
力端子のレベルは“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベル
に変化し、この信号レベルがフリツプフロツプ２
１１のＳ入力端子に印加されるのでフリツプフロ
ツプ２１１はセツトされ、第１１図７に示す如く
時刻t₂においてフリツプフロツプ２１１のＱ出力
端子Ｄのレベルは“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベル
に変化する。

ところで、時刻t₂において第１１図７に示すフ
リツプフロツプ２１１のＱ出力端子Ｄの“Ｌ”レ
ベルから“Ｈ”レベルへの変化に対応してアナロ
グスイツチ２０５は“ON”状態に、アナログス
イツチ２０６は“OFF”状態になるので、ブリ
ツジ出力端子Ｂ４−Ｂ２間の電圧ΔV₂に代わつて
ブリツジ出力端子Ｂ３−Ｂ２間の電圧ΔV₃と同電
圧がコンパレータ２０７の入力端子ΔV₁に印加さ
れる。

また、時刻t₂において、アナログスイツチ２０
２が“ON”状態に、アナログスイツチ２０１が
“OFF”状態になるので、オペアンプ２０３の非
反転入力端子Ｃの電圧Vcは第１１図５に示す如
く基準電圧Vr₂から基準電圧Vr₁に変化する。基
準電圧Vr₁が端子Ｃに印加された状態では、第１
図、第５図に示す第１実施例の場合と同様に時間
の経過とともに電熱ヒータ１０の温度T_Hは第１
１図１に示す如くある傾斜で直線的に減少する。

時刻がt₃になると、第１１図１に示す如く電熱
ヒータ１０の温度T_Hが第２の設定温度T₂に達す
る。

時刻t₃以後は時刻t₀と同じ状態になり、第１１
図６に示す如くコンパレータ２０７の出力端子Ａ
のレベルは“Ｈ”レベルと“Ｌ”レベルの間を高
速で交互に繰り返し、電熱ヒータ１０の温度T_H
は第１１図１に示す如く第２の設定温度T₂に維
持される。

以上の動作を繰り返し行うことにより、第１１
図１に示す如く電熱ヒータ１０の温度T_Hはスタ
ート信号がスタート信号入力端子２９２に印加さ
れる以前には第２の設定温度T₂に維持され、ス
タート信号が印加された直後から増加を開始し、
第１の設定温度T₁に達した直後から減少に転じ、
再び第２の設定温度に達したら以後はスタート信
号が印加されるまで第２の設定温度T₂に維持さ
れる。この一連の電熱ヒータ１０の温度T_Hの変
化に対応して第１１図７に示す流量信号出力端子
２９１からは“Ｌ”レベル期間がある時間だけ継
続するパルスが出力される。

このパルスの“Ｌ”レベル期間trは第１１図１
に示す電熱ヒータ１０の温度T_Hが増加する期間、
すなわち吸入空気による冷却効果に打ち勝つて電
熱ヒータ１０が加熱する期間に相当することは明
らかである。

前記流量出力信号の“Ｌ”レベル期間trと吸入
空気量Ｇの関係は、明らかに第６図に示すtrの流
量特性に等しい。

以上述べた第３実施例としての本空気流量測定
装置は、第１実施例の場合と異なり、空気流量の
測定開始時刻t₁を燃料制御回路１５から発するス
タート信号により決定できる点が第２実施例と同
様に重要であり、吸入空気量Ｇのエンジン回転同
期サンプリングが可能になり、安定した空気の流
量信号を出力することができる。

次に、第１２図に第４実施例としての本空気流
量測定装置のセンサ制御回路２０ｃを示す。ただ
し、第４図に示す第１実施例としてのセンサ制御
回路２０と同一部分は省略し、異なる部分のみを
第１２図に示し、センサ制御回路２０ｃを構成す
る素子の符号はセンサ制御回路２０を構成する素
子と同一のものには同一の符号を付けてある。

第１２図に示す第４実施例が第１図に示す第１
実施例と異なる点は、ブリツジ出力端子Ｂ２に抵
抗３０５の一方の端子を接続し、この抵抗３０５
の他方の端子を抵抗３０６の一方の端子に接続
し、この抵抗３０６の他方の端子をブリツジ出力
端子Ｂ４に接続し、また、抵抗３０５と抵抗３０
６の共通接続点Ｂ５をアナログスイツチ２０６の
入力端子ｉに接続してあることである。

次に、第１図に示した電子回路を第１２図に示
す如く変更した第４実施例としての本空気流量測
定装置の全電子回路の動作を、第１３図、第１４
図に示すタイムチヤートを用いて説明する。第１
３図は第１図に示した第１実施例としての本空気
流量測定装置の作動を示すタイムチヤートで、第
１４図は第１図に示した電子回路を第１２図に示
す如く変更した第４実施例としての本空気流量測
定装置の作動を示すタイムチヤートである。

まず、第１３図に示す第１実施例の作動につい
て説明する。

第１３図に示す実線波形は、第５図に示した波
形と全く同じ波形である。ただし、この場合はコ
ンパレータ２０７の入力オフセツト電圧が0Vで
ある理想的な場合であつた。しかし、実際にはこ
の入力オフセツト電圧は0Vからずれており、第
１実施例としての本空気流量測定装置の作動波形
は第１３図に示す実線波形とは異なつたものとな
る。

例えば、コンパレータ２０７の入力オフセツト
電圧がマイナスのある電圧Vosである場合、本空
気流量測定装置の作動波形は第１３図に示す一点
鎖線波形に変形する。そこで、この一点鎖線波形
について説明する。

第１３図に示す一点鎖線波形は実線波形と比較
すると次に述べる３項目の点が明らかになる。

まず第１に、第１３図３に示す如く時刻t₁にお
いてブリツジ出力端子Ｂ４−Ｂ２間の電圧ΔV₂は
電圧−Vos（電圧Vosが負なので電圧−Vosは正に
なる）に達しており、また、第１３図４に示す如
く時刻t₂′においてブリツジ出力端子Ｂ３−Ｂ２
間の電圧ΔV₃も電圧−Vosに達している。従つ
て、コンパレータ２０７の入力電圧ΔV₁も時刻t₁
において電圧−Vosであり、時刻t₂′においても電
圧−Vosである。この理由は、コンパレータ２０
７に入力オフセツト電圧Vosがあるために、コン
パレータ２０７の比較基準が電圧−Vosだけ変化
したことによることは明らかである。

第２に、第１３図１に示す伝熱ヒータ１０の温
度T_Hの第１の設定温度がT₁からT₁′に、また第２
の設定温度がT₂からT₂′に増加しており、さら
に、２つの設定温度の差（T₁−T₂）が（T₁′−
T₂′）に変化し、しかも（T₁−T₂）よりも
（T₁′−T₂′）の方が大きい。すなわち、（T₁−T₂）＜（T₁′−T₂′） …(19) 第３に、第１３図５に示す流量信号出力端子２
９０から出力される流量出力信号の“Ｈ”レベル
期間はtfからtf′に増加し、また、“Ｌ”レベル期
間もtrからtr′に増加する。すなわち、 tf＜tf′ …(20) tr＜tr′ …(21) (20)、(21)式の関係が成立する原因は、第１３
図１に示す電熱ヒータ１０の温度T_Hの波形と(19)
式から明らかであり、例えば、実線波形の時刻t₁
からt₂までの部分と一点鎖線波形の時刻t₁から
t₂′までの部分を比較すると、傾きが同じである
が、２つの設定温度の差が(19)式の関係であるた
め、時刻t₁からt₂′までの期間tf′の方が時刻t₁から
t₂までの期間tfよりも大きくなる。(21)式も同様
の理由で成立する。

以上の結果より、吸入空気量Ｇが一定でもコン
パレータ２０７の入力オフセツト電圧が0Vで無
い場合は、端子２９０から出力される流量出力信
号の“Ｈ”レベル期間tf及び“Ｌ”レベル期間tr
が変化することになり、第６図に示す流量特性が
変化し誤差を生じる。

次に、第１４図に示す第４実施例の作動を説明
する。第１４図に示す実線波形は第１３図に示し
た実線波形と全く同じものであり、コンパレータ
２０７の入力オフセツト電圧が0Vの場合である。
第１４図に示す一点鎖線波形はコンパレータ２０
７の入力オフセツト電圧がマイナスのある電圧
Vosである場合の波形である。この一点鎖線の波
形は第１３図に示す一点鎖線の波形と比較すると
次に述べる２項目の点が明らかになる。

まず第１に、第１４図１に示す電熱ヒータ１０
の温度T_Hの２つの設定温度の差（T₁−T₂）と
（T₁′−T₂′）が等しい。すなわち、（T₁−T₂）＝（T₁′−T₂′） …(22) 第２に第１４図５に示す端子２９０から出力さ
れる流量出力信号の“Ｈ”レベル期間tfと“Ｌ”
レベル期間trは実線波形と一点鎖線波形が一致す
る。つまり、吸入空気量Ｇが一定であればコンパ
レータ２０７の入力オフセツト電圧が0Vであく
ても期間tf、trが変化せず、第６図に示す流量特
性は変化せず誤差を生じない。すなわち、 tf＝tf′ …(23) tr＝tr′ …(24) 次に、(23)、(24)式を成立させるための条件で
ある。(22)式を成立させるための条件を明らかに
する。

第１４図３に示す端子Ｂ５−Ｂ２間の電圧ΔV₄
は時刻t₁において電圧−Vosに達する。このとき
ブリツジ回路３０は前記(6)式に示すバランス状態
からわずかにずれる。このときの電熱ヒータ１０
の抵抗値をR_H1′とすると次式が成立する。

V_B1＝｛（R₃₀₁＋R_H1′）／R₃₀₁｝×Vr₂ …(25) Vr₂−Vos′＝｛R₃₀₄／（R₃₀₂＋R₃₀₃＋R₃₀₄＋
R_A）｝×V_B1 …(26) ただし、V_B1はブリツジ入力端子Ｂ１の電圧、
Vos′は時刻t₁におけるブリツジ出力端子Ｂ４−Ｂ
２間の電圧ΔV₂。

(25)、(26)式によりV_B1を消去して整理すると次
式が得られる。

R_H1′＝｛R₃₀₁−（R₃₀₂＋R₃₀₂＋R_A）／R₃₀₄｝−
｛Vos′×R₃₀₁×（R₃₀₂＋R₃₀₃＋R₃₀₄＋R_A）／
（Vr₂×R₃₀₄）｝ …(27) また(6)式を変形して次式を得る。

R_H1＝｛R₃₀₁×（R₃₀₂＋R₃₀₃＋R_A）｝／R₃₀₄ …(28) 時刻t₁における電熱ヒータ１０の抵抗の変化分
をΔR_H1とおくと、 ΔR_H1＝R_H1′−R_H1 …(29) (27)，(28)式を(29〕式に代入してR_H1′とR_H1を消
去して次式を得る。

ΔR_H1＝−（Vos′／Sr₂）×｛R₃₀₁×（R₃₀₂＋R₃₀₃＋
R₃₀₄＋R_A）｝／R₃₀₄ …(30) ここで、電圧Vos′は第１２図のセンサ制御回
路２０Ｃより次式で与えられる。

Vos＝｛R₃₀₅／（R₃₀₅＋R₃₀₆）｝×Vos′…(31) 次に、第１４図４に示すブリツジ出力端子Ｂ３
−Ｂ２間の電圧ΔV₃は時刻t₂において電圧−Vos
に達する。このときブリツジ回路３０は前記(10)式
に示すバランス状態からわずかにずれる。このと
きの電熱ヒータ１０の抵抗値をR_H2′とすると次式
が成立する。

V_B1＝｛（R₃₀₁＋R_H2′）／R₃₀₁）×Vr₁ …(32) Vr₁−Vos＝｛（R₃₀₃＋R₃₀₄）／（R₃₀₂＋R₃₀₃＋
R₃₀₄＋R_A）｝×V_B1 …(33) (32)、(33)式よりV_B1を消去して整理すると次式
が得られる。

R_H2′＝｛R₃₀₁×｛R₃₀₂＋R_A）／（R₃₀₃＋R₃₀₄）｝−
｛Vos×R₃₀₁×（R₃₀₂＋R₃₀₃＋R₃₀₄＋R_A）｝／
｛Vr₁×（R₃₀₃＋R₃₀₄）｝ …(34) また(10)式を変形して次式を得る。

R_H2＝｛R₃₀₁×（R₃₀₂＋R_A）｝／（R₃₀₃＋R₃₀₄）
…(35) 時刻t₂における電熱ヒータ１０の抵抗の変化弁
をΔR_H2とおくと、 ΔR_H2＝R_H2′−R_H2 …(36) (34)、(35)式を(36)に代入してR_H2′とR_H2を消去
して次式を得る。

ΔR_H2＝−（Vos／Vr₁）×｛R₃₀₁×（R₃₀₂＋R₃₀₃＋
R₃₀₄＋R_A）｝／（R₃₀₃＋R₃₀₄） …(37) ところで、(22)式を成立させるためには(30)式
と(37)式で示すΔR_H1とΔR_H2を等しくすれば良い。

つまり、 ΔR_H1＝ΔR_H2 …(38) その理由は、電熱ヒータ１０の抵抗R_Hは前記
(2)式で示す温度特性を持つており、抵抗R_Hの変
化分ΔR_Hが同じであれば温度T_Hの変化分ΔT_Hも
同じになり、従つて(22)を満足する。

(30)、(31)、(37)式を(38)式に代入し整理して次
式を得る。

∴R₃₀₅／（R₃₀₅＋R₃₀₆）＝（Vr₁／Vr₂）×｛（R₃₀₃
＋R₃₀₄）／R₃₀₄｝ …(39) 実際のセンサ制御回路２０ｃにおいては、抵抗
３０３の抵抗値R₃₀₃は抵抗３０４の抵抗値R₃₀₄に
比べて非常に小さいものである。すなわち、 R₃₀₃＜＜R₃₀₄ …(40) 従つて、次式が成立する。

（R₃₀₃＋R₃₀₄）／R₃₀₄≒１ …(41) (41)式を(39)式に代入すると、 ∴R₃₀₅／（R₃₀₅＋R₃₀₆）≒Vr₁／Vr₂ …(42) (42)式を意味するところは、抵抗３０５と３０
６はブリツジ出力端子Ｂ４−Ｂ２間の電圧ΔV₂を
端子Ｂ５−Ｂ２間の電圧ΔV₄に変換するアツテネ
ータと見なすことができ、このアツテネータの減
衰率α〔＝R₃₀₅／（R₃₀₅＋R₃₀₆）〕を基準電圧Vr₁
とVr₂の比Vr₁／Vr₂に等しくすれば、コンパレー
タ２０７の入力オフセツト電圧Vosが変化しても
（２２）式が常に成立し、(23)、(24)式が成立するた
め、第６図に示す流量特性が変化せず誤差が生じ
ないことを明らかにしている。

従つて、ブリツジ回路３０とブリツジ出力信号
を検出するコンパレータ２０７との間に上述した
アツテネータを設置することにより、コンパレー
タ２０７の入力オフセツト電圧Vosが変動しても
出力信号に影響を与えないようにすることがで
き、コンパレータ２０７に高精度が要求されず、
安価なコンパレータが使用できるという大きな利
点がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明においては、電熱ヒー
タと温度補償用抵抗と複数の固定抵抗とから構成
されるブリツジ回路を具備する空気流量測定装置
において、このブリツジ回路に大、小の２つのレ
ベルの電流を供給する電流供給手段と、電熱ヒー
タの温度が空気温度に応じてその抵抗値が変わる
前記温度補償用抵抗の抵抗値変化に応じて変化す
する大、小の２つの設定温度に達した時に電流供
給手段の電流レベルを切換える切換手段とを備
え、電熱ヒータの温度が一方の設定温度から他方
の設定温度に達するまでの経過時間を検出し、こ
の経過時間を空気の流量信号とするものとしたこ
とから、従来空気流量信号をマイコン等でデイジタル信
号処理しようとすると高精度のＡ−Ｄコンバータ
を使用する必要があつたが、本発明になる空気流
量測定装置を使用すれば直接デイジタル信号が出
力されるためＡ−Ｄコンバータが不要となつてコ
ストダウンが可能になり、また、電熱ヒータと温度補償用抵抗を含むブリ
ツジ回路を備えたことにより、温度補償の調整は
ブリツジ回路を構成する素子のみで行なえ、簡便
であり、また空気流量の乱れに起因するリツプルが除去
できるので、変動の少ない高精度で安定した空気
流量計測が可能になるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例としての空気流
量測定装置の全体回路図、第２図は、本発明の流
体流量測定装置の一実施例を採用した内燃機関を
示す全体構成図、第３図は、第２図図示の電熱ヒ
ータの構造図、第４図は、第２図図示の温度補償
用抵抗の構造図、第５図は、第１図図示の全体回
路におけるその動作を示すタイムチヤート、第６
図は、第１図図示の全体回路から出力される流量
出力信号と吸入空気流量の関係を示す流量特性
図、第７図は、第２図図示の電熱ヒータの他の実
施例を示す構造図、第８図は、本発明の第２実施
例としての空気流量測定装置の全体回路図、第９
図は、第８図図示の前回回路におけるその動作を
示すタイムチヤート、第１０図は、第８図図示の
第２実施例の一部を変更した第３実施例としての
空気流量測定装置の部分回路図、第１１図は、第
１０図図示の第３実施例におけるその動作を示す
タイムチヤート、第１２図は、第１図図示の本発
明の第１実施例としての空気流量測定装置の一部
を変更した第４実施例としての空気流量測定装置
の部分回路図、第１３図は、第１図図示の全体回
路図においてコンパレータ２０７の入力オフセツ
ト電圧が所定電圧である時の動作を示すタイムチ
ヤート、第１４図は、第１２図図示の第４実施例
におけるその動作を示すタイムチヤートである。３…吸入導管、９…流量測定管、１０，１０′
…電熱ヒータ、１１…温度補償用抵抗、２０，２
０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…センサ制御回路、２１…
バツテリ、２０１，２０２，２０５，２０６…ア
ナログスイツチ、２０３…オペアンプ、２０４…
パワートランジスタ、２０７…コンパレータ、２
０８…インバータ、２１０…アンドゲート、２１
１…フリツプフロツプ、３０…ブリツジ回路、３
０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６
…抵抗、２９０，２９１…流量信号出力端子、２
９２…スタータ信号入力端子。

Claims

【特許請求の範囲】１空気流路内に設けられる電熱ヒータと、同じ
く空気流路内に設けられる温度補償用抵抗と、複
数の固定抵抗とから構成されるブリツジ回路を具
備した空気流量測定装置において、前記ブリツジ回路に大、小の２つのレベルの電
流を供給する電流供給手段と、前記電熱ヒータの温度が、空気温度に応じてそ
の抵抗値が変わる前記温度補償用抵抗の抵抗値変
化に応じて変化する大、小２つの設定温度に達し
た時に前記電流供給手段の電流のレベルを切換え
る切換手段と、を備え、前記電熱ヒータの温度が、一方の設定温度から
他方の設定温度に達するまでの経過時間を検出
し、この経過時間を空気の流量信号とすることを
特徴とする空気流量測定装置。２前記切換手段は、前記電熱ヒータの温度が
大、小の２つの設定温度に達した時点で直ちに電
流のレベルを切換えることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の空気流量測定装置。３前記切換手段は、前記電熱ヒータの温度が一
方の設定温度に達した時点よりこの設定温度に維
持され、所定タイミングで送られてくる信号によ
り電流のレベルを切換え、他方の設定温度に達し
た時点では直ちに電流のレベルを切換えることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気流量
測定装置。４前記空気の流量信号は“Ｌ”と“Ｈ”の２値
のレベルを持つたデジタル信号であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の空気流量測定
装置。５前記大、小の２つの設定温度は、空気温度が
変化しても両設定温度の差、及び設定温度と空気
温度との差は所定値を維持することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の空気流量測定装置。６前記空気流量測定装置は前記ブリツジ回路の
出力信号を検出するコンパレータを有しており、
前記ブリツジ回路と前記コンパレータとの間に所
定減衰率を有するアツテネータとを設置すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気流
量測定装置。