JPH04204119A - 熱線式空気流量計 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車のエンジン吸入空気量検出装置に用い
る熱式空気流量計に関し、特に、吸入空気流量を計測す
るとともに、吸入空気温度を計測する熱式空気流量計に
関する。

［従来の技術］ 従来、この種の熱式空気流量計としては、特開昭６３−
２０６６１６号に記載のような構成のものが知られてい
た。この従来構成のものは、吸気管の空気流中に配置さ
れてなる発熱抵抗体及び空気温度補償抵抗体と、複数の
固定抵抗とでブリッジ回路を構成し、前記ブリッジ回路
の検出出力を比較増幅器を介して前記ブリッジ回路に帰
還することにより、前記発熱抵抗体と前記空気温度補償
抵抗体との温度差が一定になるように、前記発熱抵抗体
の加熱電流を制御する方式のものである。

そして、吸入空気温度の計測は、前記発熱抵抗体に接続
された固定抵抗の両端に得られる前記加熱電流に比例し
た電圧と前記発熱抵抗体の抵抗値に比例した電圧とをそ
れぞれ別個に検出し、それら検出した電圧値を演算処理
することにより、前記計測値を得ているものである。

［発明が解決しようとする課題］ 前記従来構成のものは、前記発熱抵抗体に接続された固
定抵抗の両端に得られる前記加熱電流に比例した電圧と
前記発熱抵抗体の抵抗値に比例した電圧をそれ≠れ別個
に検出し、前記検出値から前記発熱抵抗体の端子電圧の
値と通流電流の値とを求めるとともに、前記発熱抵抗体
の抵抗値を求めるだめの所要の演算処理を行って、目的
とする吸入空気温度の計測を行うという複雑な演算過程
を経る必要があるため、前記空気温度の計測精度を高く
することができないという欠点があり、しかも、前記計
測に際しては、常時、前記発熱抵抗体に電流を供給し統
ける必要があるため、当該熱式空気流量計の消費電力が
増大するという欠点もあった。

本発明は、これらの欠点を除去するために考案されたも
ので、その１つの目的は、吸入空気温度の計測精度を高
めた熱式空気流量計を提供することにある。

また、もう１つの目的は、消費電力を低減した熱式空気
流量計を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記１つの目的の達成のために、本発明は、吸入空気温
度補償抵抗体に定電流回路からの駆動電流を供給する一
方、前記吸入空気温度補償抵抗体の端子電圧を演算する
演算器を設け、その演算結果に基づき吸入空気温度を計
測するようにしていまた、前記もう１つの目的の達成の
ために、本発明は、発熱抵抗体を含むブリッジ回路に動
作電流を供給する電流供給回路と、吸入空気温度補償抵
抗体に一定値の電流を供給する定電流回路とを設け、前
記両回路を交互に動作させて、熱式空気流量計において
消費される電力を節減するようにしている。

［作用コ 発熱抵抗体と吸入空気温度補償抵抗体とを含むブリッジ
回路の２つの検出点に得られた出力を比較増幅器で比較
増幅し、その比較出力を前記ブリッジ回路に帰還すれば
、前記ブリッジ回路は２つの検出点の電位差が最小にな
るように制御される。

この制御によって前記ブリッジ回路の前記発熱抵抗体側
の検出点から、前記吸入空気温度補償抵抗体によって温
度補償された吸入空気量を表す信号を取り出している。

また、前記吸入空気温度補償抵抗体を間欠的に定電流回
路によって駆動し、その駆動時に前記吸入空気温度補償
抵抗体の端子電圧を演算器に供給し、前記演算器の出力
から吸入空気温度を表す信号を取り出している。

さらに、前記ブリッジ回路に動作電流を供給する電流供
給回路と、前記吸入空気温度補償抵抗体に電流を供給す
る定電流回路とを交互に動作させる切換え手段を設け、
前記ブリッジ回路の動作時に、前記吸入空気温度補償抵
抗体によって温度補償された吸入空気量を表す信号が取
り出され、また、前記定電流回路の動作時に、前記吸入
空気温度補償抵抗体の端子電圧を演算器に供給すること
により、前記演算器の出力から吸入空気温度を表す信号
が取り出される。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例を示す回路図である。

図において、１はブリッジ回路、２は発熱抵抗体、３は
吸入空気温度補償抵抗体、４〜６は固定抵抗、７はダイ
オード、８は比較増幅器、９は電流供給用ＮＰＮトラン
ジスタ、１０は出力用バッファアンプ、１１は出力端子
、１２は論理回路、ｉ３はスイッチ回路、１４．１５は
第１及び第２のスイッチ、１６はインバータ、１７は制
御信号端子、１８は電源ライン、１９は定電流回路、２
０は電流供給用ＰＮＰトランジスタ、２１はバイアス用
ダイオード、２２は演算回路、２３は演算器、２４は温
度計測信号出力端子、２５．２６は第１及び第２の検出
点、２７は反転ゲート、２８は非反転ゲートである。

ここで、発熱抵抗体２と吸入空気温度補償抵抗体３は、
ともに自動車のエンジン吸入空気通路内に配置される。

また、ブリッジ回路１は、発熱抵抗体２と固定抵抗４と
が第１の直列分岐を、ダイオード７と吸入空気温度補償
抵抗体３それに２つの固定抵抗５．６が第２の直列分岐
を構成し、発熱抵抗体２と固定抵抗４との接続部及び２
つの固定抵抗５．６の接続部はそれぞれブリッジ回路１
の第１及び第２の検出点２５．２６を形成している。

電流供給用ＮＰＮトランジスタ９の導通時に、ブリッジ
回路１には、発熱抵抗体２に加熱電流Ｉｈが、また、吸
入空気温度補償抵抗体３に補償電流Ｉｃがそれぞれ流れ
、第１及び第２の検出点２５．２６に電圧が発生する。

これら電圧は、比較増幅器８において比較増幅された後
、比較出力が前記トランジスタ９のベースに供給される
。この場合、ブリッジ回路１から比較増幅器８を経てト
ランジスタ９に至る帰還型制御ループは、比較増幅器８
の出力により前記トランジスタ９の電流を調整し、第１
及び第２の検出点２５．２６の電位差を最小にする制御
を行うもので、当該制御によって得られる第２の検出点
２５の電圧が空気流量を表す信号として、出力用バッフ
ァアンプ１０を経て出力端子１１から取り出される。な
お、このような帰還型制御ループの構成及び前記構成に
基づく作用は、既に知られているところである。

本実施例は、前記知られている構成に加えて、比較増幅
器８の圧力と前記トランジスタ９との間にスイッチ回路
１３と論理回路１２とを接続するとともに、吸入空気温
度補償抵抗体３と電源ライン１８との間に定電流回路１
９を接続し、さらに、吸入空気温度補償抵抗体３の両端
に演算回路２２を接続しているものである。

この場合、スイッチ回路１３は第１及び第２のスイッチ
１４．１５からなるもので、第１のスイッチ１４の制御
端子は直接、第２のスイッチ１５の制御端子はインバー
タ１６を介してそれぞれ制御信号端子１７に接続され、
第１のスイッチ１４がオンのとき、第２のスイッチ１５
がオフになり、第２のスイッチ１５がオンのとき、第１
のスイッチ１４がオフになるように働く。また、論理回
路１２は反転ゲート２７と非反転ゲート２８とからなり
、スイッチ回路１３の２つの出力の極性合わせを行って
いる。さらに、定電流回路１９は電流供給用ＰＮＰトラ
ンジスタ２ｏとバイアス用ダイオード２１とからなるも
ので、ダイオード７を除くブリッジ回路１の第２の直列
分岐に一定値の計測電流Ｉｒを通流させる。最後に、演
算回路２２は演算器２３を含み、空気温度補償抵抗体３
に前記計測電流Ｉｒが通流したとき、その端子電圧を検
出して所要の演算を行い、吸入空気温度を表す信号を発
生するものである。

次に、本実施例の動作について説明する。

いま、制御信号端子１７に一方極性の制御信号が供給さ
れると、第１のスイッチ１４がオンになるとともに第２
のスイッチ１５がオフになり、比較増幅器８の出力が第
１のスイッチ１４と論理回路１２の非反転ゲート２７を
介してトランジスタ９のベースに結合される。このため
、ブリッジ回路ｌに動作電流が供給されるとともに、比
較増幅器８を経てトランジスタ９に至る前記帰還型制御
ループが形成され、前記帰還型制御ループにおける前述
の制御動作により、出力端子１１に吸入空気流量を表す
信号が得られる。そして、この制御動作時に、第２のス
イッチ１５のオフと非反転ゲート２７とを介して、定電
流回路１９の電流供給用トランジスタ２ｏのベースに、
当該トランジスタ２０を遮断する極性の制御信号が供給
されるので、定電流回路１９は非作動状態に置かれ、ブ
リッジ回路１は定電流回路１９と隔離される。

この状態の時に、制御信号端子１７に供給される制御信
号が他方極性に変換すると、第１のスイッチ１４がオフ
になるとともに第２のスイッチ１５がオンになり、比較
増幅器８の出力からトランジスタ９のベースに至る結合
が絶たれので、トランジスタ９は遮断状態になってブリ
ッジ回路１に動作電流を供給しなくなり、ブリッジ回路
１は非動作状態になる。また、定電流回路１９のトラン
ジスタ２ｏはベースが非反転ゲート２８と第２のスイッ
チ１５を介して接地接続され、トランジスタ２０の導通
により定電流回路１９が動作状態に入るので、定電流回
路１９からの定電流Ｉｒがブリッジ回路１に供給される
。ところが、ブリッジ回路１には、ダイオード７が前記
定電流Ｉｒを阻止する向きに接続されているため、前記
定電流工ｒは吸入空気温度補償用抵抗体３、固定抵抗５
．６を流れる。このとき、吸入空気温度補償用抵抗体３
の両端に接続されている演算回路２２の演算器２３は、
吸入空気温度補償用抵抗体３の端子電圧を検出し、そこ
で検出した電圧に基づいて所定の演算を行い、出力端子
２４に吸入空気温度を表す信号を発生する。

さらに、このとき、制御信号端子１７に供給される制御
信号が一方極性に再変換すると、再び、第１のスイッチ
１４がオンになるとともに第２のスイッチ１５がオフに
なって、ブリッジ回路１における前記帰還型制御ループ
制御動作が行われ、出力端子１１に吸入空気流量を表す
信号が得られ、以下、同様にして、制御信号端子１７に
供給される制御信号の極性が変換する度毎に、出力端子
１１に吸入空気流量を表す信号を発生する動作と、出力
端子２４に吸入空気温度を表す信号を発生する動作とが
交互に繰返して行われる。

ところで、吸入空気温度補償用抵抗体３を利用して吸入
空気温度を計測する熱式空気流量計にあっては、吸入空
気温度補償用抵抗体３に流れる電流の値と、当該電流が
流れているときの吸入空気温度補償用抵抗体３の端子電
圧の値とを検出し、これら検出した値から吸入空気温度
補償用抵抗体３の抵抗値を求め、当該抵抗値から吸入空
気温度を表す信号を所定の換算によって得るようにして
おり、前述の従来構成のものも、前記電流の値と前記端
子電圧の値とを別個の回路手段により個別に検出し、検
出後にこれら２つの値から前記抵抗値を求める演算を行
っているものである。

しかるに、本実施例のものは、吸入空気温度を計測する
場合に、吸入空気温度補償用抵抗体３に流れる電流が一
定値Ｉｒであるため、前記端子電圧の値を検出する回路
として、演算器２３を吸入空気温度補償用抵抗体３の端
子間に接続するだけで足り、前記電流の値を検出する回
路を省くことができる。その上、演算器２３において行
う演算についても、単に、前記端子電圧の値と前記抵抗
値との間で所定の換算を行う等の簡単な操作を行うだけ
で済むものである。

以上のように、本実施例は、供給される制御信号の極性
に応じて、電流供給用トランジスタ９．２０を交互に動
作、非動作させることにより、吸入空気流量の計測と吸
入空気温度の計測とを独立に行っているので、それらの
計測精度を高めることができ、しかも、熱式空気流量計
の消費電力の節減にも役立つものである。

第２図は本発明の第２の実施例を示す凹路図である。

本実施例は、第１の実施例と比べると、出力バッファア
ンプ１０、スイッチ回路１３、インバータ１６の代わり
にＲＳフリップフロップ回路２９を用い、かつ、論理回
路１２を構成するゲートとして、双方に反転ゲート３ｏ
、３１を用いている点において異なっているが、その余
の構成には何等変わりがない。

そして、ＲＳフリップフロップ回路２９のセット入力端
子Ｓ及びリセット入力端子Ｒには、制御入力端子１７か
らの制御信号及び比較増幅器８の出力信号が供給され、
その非反転出力端子Ｑがら吸入空気流量を表す信号が得
られ、反転出力端子Ｑから帰還出力信号が得られるよう
に構成されている。

本実施例は次のような動作を行う。

制御信号端子１７に正極性（以下、これを「ｌ」という
）の制御信号が供給されると、ＲＳフリップフロップ回
路２９の反転出力端子Ｑに負極性（以下、これをｒＯＪ
という）が、非反転出力端子Ｑに「１」がそれぞれ生じ
、この内、「○」は論理回路１２の反転ゲート３０．３
１で極性反転されて「ｌ」になり、これらは電流供給用
トランジスタ９を導通させ、かつ、電流供給用トランジ
スタ２０を非導通にする。

トランジスタ９が導通すると、ブリッジ回路ｌの発熱抵
抗体２に加熱電流Ｉｈ、吸入空気温度補償用抵抗体３に
補償電流Ｉｃのそれぞれが供給され、第１及び第２の検
出点２５．２６に電圧が発生する。これら電圧は比較増
幅器８で比較増幅された後、比較出力がＲＳフリップフ
ロップ回路２９のリセット端子Ｒに供給され、さらに、
論理回路１２を介してトランジスタ９に供給されること
により、第１及び第２の検出点２５．２６の電位差が最
小になるような制御が行われるのは第１の実施例の場合
と同じである。

ところが、本実施例は、前記制御によって、第１及び第
２の検出点２５．２６に電位差が所定値以下になると、
比較増幅器８の比較出力が「０」から「ｌ」に反転し、
ＲＳフリップフロップ回路２９をリセットする。このリ
セットによって、反転出力端子Ｑに「１」が、非反転出
力端子ＱにｒＱＪがそれぞれ生じ、その内、「１」は反
転ゲート３０．３１で極性が反転されてｒＱＪになり、
それがトランジスタ９．２０に供給されて、トランジス
タ９を導通から非導通に、かつ、トランジスタ２０を非
導通から導通に変換させる。この変換により、ブリッジ
回路１における前記帰還型制御ループの制御動作が停止
される一方、定電流回路１９が動作状態に入り、定電流
回路１９からの定電流Ｉｒがブリッジ回路ｌに供給され
、第１の実施例と同様に、吸入空気温度補償用抵抗体３
の端子電圧が検出されて、出力端子２４に吸入空気温度
を表す信号が発生される。また、吸入空気流量を表す信
号は、ＲＳフリップフロップ回路２９のセットにより「
ｏ」から「１」に変換されてから、同じくリセットによ
り「１」から「Ｏ」に変換されるまでの期間、即ち、前
記信号の「１」の持続期間となるパルス幅が空気流量を
表すものとなる。

そして、この状態のとき、制御信号端子１７に「１」の
制御信号が供給されると、ＲＳフリップフロップ回路２
９は再びセット状態になって、両出力端子Ｑ、Ｑは「１
」、「０」に変換され、前述の動作と同じ動作が行われ
る。また、以後は、前記制御信号が供給される度ごとに
、前述の動作が繰返し行われる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す回路図である。

本実施例は、第２の実施例と比べると、ダイオード７の
代わりにトランジスタ３２を用い、しかも、そのベース
をバイアス設定用抵抗３３．３４を介して反転ゲート３
ｏの出力に接続した点において異なっているが、その余
の構成には何等変わりがない。

本実施例のトランジスタ３２は、電流供給用トランジス
タ９のオン時に同様にオンになり、トランジスタ９のオ
フ時に同様にオフになるもので、ダイオルドアと同じ機
能を果たすものである。そして、本実施例の動作は、第
２の実施例と同じであるので、本実施例の動作の説明は
省略する。

本実施例では、トランジスタ３２として通常のものを用
いているが、トランジスタ３２の型はそれに限られるも
のではなく、例えば、電界効果型を用いてもよい。

また、本実施例は、第２の実施例のダイオード７の代わ
りにトランジスタ３２を用いたものであるが、第１の実
施例において、そこに用いられているダイオード７の代
わりにトランジスタ３２を用いてもよいことは勿論であ
る。

［発明の効果］ 本発明によれば、発熱抵抗体２の加熱電流１ｈの遮断時
に、吸入空気温度補償用抵抗体３を定電流Ｉｒで駆動し
、その際の当該吸入空気温度補償用抵抗体３の端子電圧
を演算器３１で計測しているので、簡単な演算を行うだ
けで当該吸入空気温度補償用抵抗体３の抵抗値の温度変
化に基づく吸入空気温虚が求められ、高精度の吸入空気
温度の計測が可能になる。

また、発熱抵抗体２の加熱電流Ｉｈの遮断時に、吸入空
気温度を計測するようにしているので、吸入空気流量と
吸入空気温度の２つの計測を行うに際して、空気流量計
全体の消費電力の節減が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す回路図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す回路図、第３図は本発明の
第３の実施例を示す回路図である。 ｌ・・・　・・・ブリッジ回路、２・・・　・・・発熱
抵抗体、３・・・　・・・吸入空気温度補償用抵抗体、
４．５．６・・・　・・・固定抵抗、７・・・　・・・
ダイオード、８・・・　・・・比較増幅器、９・・・　
・・・電流供給用ＮＰＮトランジスタ、１ｏ・・・　・
・・出力用バッファアンプ、１１・・・・・・出力端子
、１２・・・　・・・論理回路、１３・・・　・・・ス
イッチ回路、１４．１５・・・　・・・第１及び第２の
スイッチ、１６・・・　・・・インバータ、１７・・・
　・・・制御信号端子、１８・・・　・・・電源ライン
、１９・・・　・・・定電流回路、２０・・・　・・・
電流供給用ＰＮＰ’トランジスタ、２１・・・　・・・
バイアス用ダイオード、２２・・・　・・・演算回路、
２３・・・　・・・演算器、２４・・・　・・・温度計
測信号出力端子、２５．２６・・・　・・・第１及び第
２の検出点、２７．３０．３１・・・　・・・反転ゲー
ト、２８・・・　・・・非反転ゲート、２９・・・　・
・・ＲＳフ、リップフロップ回路、３２・・・　・・ス
イッチングトランジスタ、３３．３４・・・　・・・バ
イアス設定用抵抗。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸入空気流中に配置された発熱抵抗体及び吸入空気
   温度補償抵抗体と、複数の固定抵抗とでブリッジ回路を
   構成し、前記ブリッジ回路の検出出力を比較増幅器を介
   して前記ブリッジ回路に帰還することにより、前記発熱
   抵抗体と吸入空気温度補償抵抗体との温度差が一定にな
   るように制御する熱式空気流量計において、前記吸入空
   気温度補償抵抗体を定電流回路により駆動し、その端子
   電圧を検出して吸入空気温度を計測することを特徴とす
   る熱式空気流量計。 ２、請求項１記載の定電流回路を、ブリッジ回路に帰還
   する制御信号によりオン、オフすることを特徴とする熱
   式空気流量計。 ３、請求項１記載の発熱抵抗体と吸入空気温度補償抵抗
   体とを、ブリッジ回路に帰還する制御信号で交互にオン
   、オフする手段を設け、前記発熱抵抗体の電流遮断時に
   前記吸入空気温度補償抵抗体を定電流回路で駆動し、そ
   の端子電圧を検出して吸入空気温度を計測することを特
   徴とする熱式空気流量計。 ４、請求項１乃至３のいずれかに記載のブリッジ回路に
   ダイオードまたはトランジスタを接続し、前記ダイオー
   ドまたはトランジスタにより定電流回路の駆動電流が発
   熱抵抗体に流入しないように構成したことを特徴とする
   熱式空気流量計。