JPH04221715A - 感熱式流量センサ - Google Patents
感熱式流量センサInfo
- Publication number
- JPH04221715A JPH04221715A JP2405865A JP40586590A JPH04221715A JP H04221715 A JPH04221715 A JP H04221715A JP 2405865 A JP2405865 A JP 2405865A JP 40586590 A JP40586590 A JP 40586590A JP H04221715 A JPH04221715 A JP H04221715A
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- JP
- Japan
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- heat
- fluid
- flow
- sensitive
- flow rate
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、感熱抵抗体を用いて
被測定流体（以下、流体と称す。）の流量を検出する感
熱式流量センサに関するものである。
被測定流体（以下、流体と称す。）の流量を検出する感
熱式流量センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】流体中に配設された感熱抵抗体を含むブ
リッジ回路の平衡状態から流量を検出する方式は、例え
ば実開昭６１−１０８９３０号公報や特開平１−２１６
２１４号公報に開示された感熱式流量センサが従来から
用いられている。
リッジ回路の平衡状態から流量を検出する方式は、例え
ば実開昭６１−１０８９３０号公報や特開平１−２１６
２１４号公報に開示された感熱式流量センサが従来から
用いられている。
【０００３】図２は感熱式流量センサの動作説明に係わ
る構成図であり、図示矢印方向に流れる流体の主通路と
なるハウジング１内の所定位置に一定の内径を有する検
出管２が設けられている。この検出管２は流体の流れ方
向に沿って設けられている。
る構成図であり、図示矢印方向に流れる流体の主通路と
なるハウジング１内の所定位置に一定の内径を有する検
出管２が設けられている。この検出管２は流体の流れ方
向に沿って設けられている。
【０００４】検出管２の所定位置に通電によって発熱す
る温度依存性の感熱抵抗体３及び例えば温度補償抵抗等
のような流体の温度を検出する流体温センサ４が配設さ
れている。感熱抵抗体３は抵抗５に直列接続され、流体
温センサ４は抵抗６に直列接続され、これらの直列接続
体が並列接続されてブリッジ回路が構成されている。
る温度依存性の感熱抵抗体３及び例えば温度補償抵抗等
のような流体の温度を検出する流体温センサ４が配設さ
れている。感熱抵抗体３は抵抗５に直列接続され、流体
温センサ４は抵抗６に直列接続され、これらの直列接続
体が並列接続されてブリッジ回路が構成されている。
【０００５】差動増幅器１０１の両入力はこのブリッジ
回路の中間接続点ｂ，ｆに接続され、差動増幅器１０１
の出力はトランジスタ１０２のベースに接続されている
。トランジスタ１０２は、−極側が接地された直流電源
１０３の＋極側にそのコレクタが接続され、エミッタが
上記ブリッジ回路の一端部ａに接続されている。抵抗５
，６が接続されている上記ブリッジ回路の他端部は接地
されている。かかる構成の感熱式流量センサは感熱抵抗
体３を発熱させた時の放熱量により流体の流量を測定す
るものである。
回路の中間接続点ｂ，ｆに接続され、差動増幅器１０１
の出力はトランジスタ１０２のベースに接続されている
。トランジスタ１０２は、−極側が接地された直流電源
１０３の＋極側にそのコレクタが接続され、エミッタが
上記ブリッジ回路の一端部ａに接続されている。抵抗５
，６が接続されている上記ブリッジ回路の他端部は接地
されている。かかる構成の感熱式流量センサは感熱抵抗
体３を発熱させた時の放熱量により流体の流量を測定す
るものである。
【０００６】図３は感熱抵抗体３の支持構造図であり、
感熱抵抗体３は棒状の絶縁性基材３１の表面に温度依存
性抵抗膜３２を有している。感熱抵抗体３は、その一端
を保持する支持部材７によって検出管２に係止されてお
り、さらに支持部材７に係止されたターミナル８に感熱
抵抗体３に給電するためのリードワイヤ３４が接続され
ている。なお、図４は平形の感熱抵抗体３の発熱部ｌ１
と非発熱部ｌ２ 及び支持部ｌ３ の寸法関係を示す
平面図である。なお、Ｗは感熱抵抗体３の幅である。
感熱抵抗体３は棒状の絶縁性基材３１の表面に温度依存
性抵抗膜３２を有している。感熱抵抗体３は、その一端
を保持する支持部材７によって検出管２に係止されてお
り、さらに支持部材７に係止されたターミナル８に感熱
抵抗体３に給電するためのリードワイヤ３４が接続され
ている。なお、図４は平形の感熱抵抗体３の発熱部ｌ１
と非発熱部ｌ２ 及び支持部ｌ３ の寸法関係を示す
平面図である。なお、Ｗは感熱抵抗体３の幅である。
【０００７】図５は上記構成の感熱式流量センサにて計
測された例えば自動車の内燃機関の吸入する空気量Ｑと
機関の出力量Ｌとの関係を機関の回転数Ｎをパラメータ
として示した吸入空気線図である。また、図６は機関の
全開運転（ＷＯＴ）時の吸入空気量の流入状態を示す状
態図である。
測された例えば自動車の内燃機関の吸入する空気量Ｑと
機関の出力量Ｌとの関係を機関の回転数Ｎをパラメータ
として示した吸入空気線図である。また、図６は機関の
全開運転（ＷＯＴ）時の吸入空気量の流入状態を示す状
態図である。
【０００８】以上の構成を有する感熱式流量センサの動
作は、公知であるので、その詳細な説明を省略するが、
概略要部について説明する。接続点ｂ，ｆの電位が等し
くなった時、このブリッジ回路は平衡状態に達し、感熱
抵抗体３には流体流量に対応した電流ＩＨ が流れる。 抵抗５の値をＲ１ とすれば、ｂ点の電位Ｖ０ は次式
で表わされ、この電圧Ｖ０ が流量信号となる。
作は、公知であるので、その詳細な説明を省略するが、
概略要部について説明する。接続点ｂ，ｆの電位が等し
くなった時、このブリッジ回路は平衡状態に達し、感熱
抵抗体３には流体流量に対応した電流ＩＨ が流れる。 抵抗５の値をＲ１ とすれば、ｂ点の電位Ｖ０ は次式
で表わされ、この電圧Ｖ０ が流量信号となる。
【０００９】
【数１】
【００１０】さて、自動車等の内燃機関の吸入空気量Ｑ
を計測するとき、機関の出力量Ｌに応じて吸入空気量Ｑ
は増大する。図５において、低出力から高出力になるに
従って吸入空気量Ｑは直線的に増大し、図５の実線イで
示す値の吸入空気量は、図示しないスロットル弁によっ
て制御せれるが、スロットル弁が全開（ＷＯＴ）付近に
なると機関の吸入空気量は図６に示す様な脈動流となり
、この平均値（図６の一点鎖線）が直線増加となる。 なお、Ｎの添数字は機関の毎分の回転数で、Ｎの値を表
わす。
を計測するとき、機関の出力量Ｌに応じて吸入空気量Ｑ
は増大する。図５において、低出力から高出力になるに
従って吸入空気量Ｑは直線的に増大し、図５の実線イで
示す値の吸入空気量は、図示しないスロットル弁によっ
て制御せれるが、スロットル弁が全開（ＷＯＴ）付近に
なると機関の吸入空気量は図６に示す様な脈動流となり
、この平均値（図６の一点鎖線）が直線増加となる。 なお、Ｎの添数字は機関の毎分の回転数で、Ｎの値を表
わす。
【００１１】しかし、一般の機関では、特定の回転域で
は、機関側からの吹き返しを生じる。この時は、図６に
示す脈動流の下限側で破線にて示す様な逆流が生じる。 これによって、感熱式流量センサの計測空気量Ｑは増大
し、図５の破線ロで示す様に真の空気量線イとは異なる
値となる。
は、機関側からの吹き返しを生じる。この時は、図６に
示す脈動流の下限側で破線にて示す様な逆流が生じる。 これによって、感熱式流量センサの計測空気量Ｑは増大
し、図５の破線ロで示す様に真の空気量線イとは異なる
値となる。
【００１２】また、全開（ＷＯＴ）時に、図５の一点鎖
線ハの様に感熱式流量センサの計測空気量Ｑが真値ＱＷ
ＯＴ から−ΔＱ分減少する場合がある。これは、全開
（ＷＯＴ）時の吹き返し量が無いか若しくは少なく且つ
脈動波が特定の波形率をもち、感熱式流量センサの主と
して感熱抵抗体３の応答性が遅いこと並びに流体の小流
量時と大流量時の検出管２内の流体流量が変化し、大流
量時に縮流によりその変化が少ないことによる。
線ハの様に感熱式流量センサの計測空気量Ｑが真値ＱＷ
ＯＴ から−ΔＱ分減少する場合がある。これは、全開
（ＷＯＴ）時の吹き返し量が無いか若しくは少なく且つ
脈動波が特定の波形率をもち、感熱式流量センサの主と
して感熱抵抗体３の応答性が遅いこと並びに流体の小流
量時と大流量時の検出管２内の流体流量が変化し、大流
量時に縮流によりその変化が少ないことによる。
【００１３】図７は検出管２で縮流が生じた状態を示し
、内径φｄに対し、少流量時はφｄＬＯＷ （但し、φ
ｄ＞φｄＬＯＷ ）が有効径であり、大流量時は、φｄ
ＨＩ（但し、φｄＬＯＷ ＞φｄＨＩ）が有効径となる
。この縮流は検出管２の流体に対する管内壁の流体摩擦
抵抗により発生する。
、内径φｄに対し、少流量時はφｄＬＯＷ （但し、φ
ｄ＞φｄＬＯＷ ）が有効径であり、大流量時は、φｄ
ＨＩ（但し、φｄＬＯＷ ＞φｄＨＩ）が有効径となる
。この縮流は検出管２の流体に対する管内壁の流体摩擦
抵抗により発生する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来の感熱式流量セン
サによる計測流量の増大も減少も、真値に対する誤差と
なるが、中でも減少の場合、機関の出力量Ｌに対して計
測空気量Ｑが二値をとるため、センサ出力を使用する例
えば燃料噴射システム等においては、許容できない現象
となるなどの課題があった。
サによる計測流量の増大も減少も、真値に対する誤差と
なるが、中でも減少の場合、機関の出力量Ｌに対して計
測空気量Ｑが二値をとるため、センサ出力を使用する例
えば燃料噴射システム等においては、許容できない現象
となるなどの課題があった。
【００１５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、二値特性をもつことのない感熱式
流量センサを得ることを目的とする。
めになされたもので、二値特性をもつことのない感熱式
流量センサを得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明の感熱式流量セ
ンサは、検出管内に設置された感熱抵抗体を発熱させた
時の放熱量により被測定流体の流量を検出する感熱式流
量センサにおいて、検出管の上流側端部をベルマウス形
状にしたものである。
ンサは、検出管内に設置された感熱抵抗体を発熱させた
時の放熱量により被測定流体の流量を検出する感熱式流
量センサにおいて、検出管の上流側端部をベルマウス形
状にしたものである。
【００１７】
【作用】この発明における感熱式流量センサは、検出管
をベルマウス形状としたことで、流体の少流量時、大流
量時に縮流による流量低下を防ぎ、脈動流時においても
、大流量時の出力増大が図れる。
をベルマウス形状としたことで、流体の少流量時、大流
量時に縮流による流量低下を防ぎ、脈動流時においても
、大流量時の出力増大が図れる。
【００１８】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例に係る感熱式流量セン
サの検出管の縮流模擬図を示し、この検出管は流体の入
口側即ち上流側端部をベルマウス形状に、流体の出口側
を一定内径に構成したものである。この図１に示す検出
管を図２に示す感熱式流量センサの検出管２に代えて図
２と同様に感熱式流量センサを構成すれば良い。勿論、
一端が内径φＤの側を上流側とし、上流側端部がベルマ
ウス形状をなし、他端の内径φｄ（但し、φＤ＞φｄ）
の側を下流側になるように図１に示す検出管を流体の主
通路内に設置すれば良い。
する。図１はこの発明の一実施例に係る感熱式流量セン
サの検出管の縮流模擬図を示し、この検出管は流体の入
口側即ち上流側端部をベルマウス形状に、流体の出口側
を一定内径に構成したものである。この図１に示す検出
管を図２に示す感熱式流量センサの検出管２に代えて図
２と同様に感熱式流量センサを構成すれば良い。勿論、
一端が内径φＤの側を上流側とし、上流側端部がベルマ
ウス形状をなし、他端の内径φｄ（但し、φＤ＞φｄ）
の側を下流側になるように図１に示す検出管を流体の主
通路内に設置すれば良い。
【００１９】図４において、感熱抵抗体３は発熱部ｌ１
と非発熱部ｌ２ と支持部ｌ３ に区分される。給電
されることにより発熱部ｌ１ にて生じた熱量Ｐは発熱
部ｌ１ から直接流体へ放熱される放熱量Ｐ１ と非発
熱部ｌ２ へ伝達された熱量が非発熱部ｌ２ から直接
流体へ放熱される放熱量Ｐ２ と、さらに支持部ｌ３
へ伝達された熱量が、支持部材７へ放熱する放熱量Ｐ３
の和に一致し、次式となる。
と非発熱部ｌ２ と支持部ｌ３ に区分される。給電
されることにより発熱部ｌ１ にて生じた熱量Ｐは発熱
部ｌ１ から直接流体へ放熱される放熱量Ｐ１ と非発
熱部ｌ２ へ伝達された熱量が非発熱部ｌ２ から直接
流体へ放熱される放熱量Ｐ２ と、さらに支持部ｌ３
へ伝達された熱量が、支持部材７へ放熱する放熱量Ｐ３
の和に一致し、次式となる。
【００２０】
【数２】
【００２１】上記数２式において、放熱量Ｐ１ ，Ｐ２
は上述の通り流体への放熱量であるため、流体量に応
動することになるが、放熱量Ｐ３ は支持部材７への放
熱量のため流体量との関係は原理的にはない。従って、
感熱式抵抗体３の流量変化への応答性即ち応答遅れτは
放熱量Ｐ１，Ｐ２ の大きさに依存し、次式で表わされ
る。
は上述の通り流体への放熱量であるため、流体量に応
動することになるが、放熱量Ｐ３ は支持部材７への放
熱量のため流体量との関係は原理的にはない。従って、
感熱式抵抗体３の流量変化への応答性即ち応答遅れτは
放熱量Ｐ１，Ｐ２ の大きさに依存し、次式で表わされ
る。
【００２２】
【数３】
【００２３】図３の感熱抵抗体３の支持構造においては
、放熱量Ｐ３ を小さい値にすること即ち感熱抵抗体３
の流量変化への応答性を改善することは不可能である。 このため、感熱抵抗体３を取り囲む検出管２内で発生す
る縮流による流量低下を防ぎ、脈動流計測時に大流量側
での計測出力を増加してやる必要がある。
、放熱量Ｐ３ を小さい値にすること即ち感熱抵抗体３
の流量変化への応答性を改善することは不可能である。 このため、感熱抵抗体３を取り囲む検出管２内で発生す
る縮流による流量低下を防ぎ、脈動流計測時に大流量側
での計測出力を増加してやる必要がある。
【００２４】このため、図１に示す検出管では、流体の
入口側をベルマウス形状にしたために流体を絞り込むの
で、内径φｄに対し、流体の少流量時も大流量時もその
有効径φｄＬＯＷ ，φｄＨＩはφｄに等しくなるため
（φｄ＝φｄＬＯＷ ＝φＤＨＩ）、脈動流時に、大流
量時の出力を増大することができ、従って平均出力値を
増大することができ二値特性の改善を促進することがで
きる。
入口側をベルマウス形状にしたために流体を絞り込むの
で、内径φｄに対し、流体の少流量時も大流量時もその
有効径φｄＬＯＷ ，φｄＨＩはφｄに等しくなるため
（φｄ＝φｄＬＯＷ ＝φＤＨＩ）、脈動流時に、大流
量時の出力を増大することができ、従って平均出力値を
増大することができ二値特性の改善を促進することがで
きる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば流体の
通路内に設置した検出管内に感熱抵抗体を有する感熱式
流量センサにおいて、検出管の上流側端部をベルマウス
形状としたため、流体の大流量時の脈動流時においても
、二値特性をとることができなくなり、精度の高いもの
が得られる効果がある。
通路内に設置した検出管内に感熱抵抗体を有する感熱式
流量センサにおいて、検出管の上流側端部をベルマウス
形状としたため、流体の大流量時の脈動流時においても
、二値特性をとることができなくなり、精度の高いもの
が得られる効果がある。
【図１】この発明の一実施例に係る感熱式流量センサに
用いられる検出管内の縮流模擬図である。
用いられる検出管内の縮流模擬図である。
【図２】従来の感熱式流量センサの構成図である。
【図３】感熱抵抗体の支持構造図である。
【図４】感熱抵抗体の平面図である。
【図５】空気量と機関出力量の関係を示す機関の吸入空
気線図である。
気線図である。
【図６】吸入空気の脈動流の状態図である。
【図７】従来の検出管内の縮流模擬図である。
１ ハウジング
３ 感熱抵抗体
４ 流体温センサ
５，６ 抵抗
１０１ 差動増幅器
１０２ トランジスタ
１０３ 直流電源
Claims (1)
- 【請求項１】 被測定流体が流れる通路内に設けられ
た検出管と、該検出管内に設置された温度依存性の感熱
抵抗体とを有し、上記感熱抵抗体を発熱させた時の放熱
量により上記被測定流体の流量を検出する感熱式流量セ
ンサにおいて、上記検出管の上流側端部をベルマウス形
状にした事を特徴とする感熱式流量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405865A JPH04221715A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 感熱式流量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2405865A JPH04221715A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 感熱式流量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221715A true JPH04221715A (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=18515470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2405865A Pending JPH04221715A (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 感熱式流量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04221715A (ja) |
-
1990
- 1990-12-25 JP JP2405865A patent/JPH04221715A/ja active Pending
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