JPH0523364B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばエンジンを電子的に空燃比
制御する場合に、そのエンジンの運転状態を検出
するためのセンサ機構として効果的に使用される
ように、吸気管に流れる吸入空気量を検出する熱
式の空気流量測定装置に関する。

［背景技術］ 電子的にエンジンを空燃比制御する場合、この
エンジンの運転状態を常時監視してその運転状態
に対応した信号を検出し、この検出信号に基づき
例えば上記エンジンに対する燃料噴射量、点火時
期等を演算して、この演算結果に基づいて燃料噴
射量制御、さらに点火時期制御を実行するもので
ある。

このようなエンジンの運転状態の監視手段とし
ては、エンジンの回転数検出センサ、エンジンの
冷却水温検出センサ、スロツトル開度センサ等が
存在するものであるが、エンジンの運転状態に直
接的に関係するものとして、吸入空気量を測定検
出する空気流量測定装置が存在する。

このような吸入空気量の測定手段としては、例
えば特開昭55−104538号公報に示されるように、
空気流による放熱効果を利用する熱式の空気流量
測定装置が知られている。すなわち、吸気管の中
に温度に対応して抵抗値が変化する温度特性を有
する低抗体によつて構成した感温素子を設定し、
この感温素子に対して加熱電流を供給してその温
度変化状態を監視するものであり、その感温素子
の温度が特定される温度状態に制御されるよう
に、上記加熱電流をフイードバツク制御するもの
である。したがつて、この加熱電流の状態から、
上記吸気管に流れる空気量が測定できるようにな
るものである。

しかし、このような感温素子をアナログ的に制
御される電流によつて一定温度状態に加熱制御す
るような構成のものにあつては、空気流量が例え
ば100倍変化するのに対してその測定出力は約２
倍しか変化しないものであり、その測定感度は極
めて小さいものである。このため、この空気流量
センサをエンジンの制御用に用いるためには、検
出信号の増幅回路に対してオフセツテ処理手段を
設ける必要が生じ、そのための制御手段が複雑化
する傾向にある。

また、マイクロコンピユータを利用してエンジ
ンの制御装置を構成する場合にあつては、センサ
からのアナログ的出力信号をデイジタル信号に返
換して使用する必要があり、この場合高精度の
Ａ／Ｄ変換を実行しなければならない。すなわ
ち、高分解能のＡ／Ｄ変換器、およびこのＡ／Ｄ
変換器の基準電圧電源として極めて高精度のもの
が要求されるようになる。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもの
で、エンジンに対して吸入される吸入空気流量の
測定検出感度を充分なものとすることができるよ
うにすると共に、エンジンの運転状態に最も適合
する状態で検出信号が得られるようにし、また特
に精度の要求される回路システムを必要としない
ようにする熱式の空気流量測定装置を提供しよう
とするものである。

そして、さらに空気流量測定部分からの測定信
号をエンジン制御ユニツトに対して供給する場合
に、測定信号をインターフエース回路を介して出
力させるに際して、ノイズ成分が効果的に除去設
定されると共に、上記測定信号が正確な状態で出
力されるようにしてエンジン制御が安定して実行
されるようにすることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る熱式空気流量測定装
置は、測定すべき空気流中に温度特性を有する感
温素子を設定し、この感温素子に対して基準電圧
電源からの電圧信号に対応して電圧の基準設定さ
れた加熱電力を特定される周期で供給設定するよ
うにすると共に、上記感温素子が特定される温度
状態まで昇温した状態で上記感温素子に対する加
熱電力を遮断制御して、上記感温素子に対する加
熱電力の供給幅に対応するパルス時間幅の設定さ
れたパルス状信号を測定信号として発生させるよ
うにする。そして、この測定信号はドライバ回路
を介してインターフエース回路に供給し、このイ
ンターフエース回路からの出力信号を例えばエン
ジン制御ユニツトに対して空気流量信号として供
給するように設定するもので、上記ドライバ回路
の電源を上記感温素子に対する加熱電力の電圧を
基準設定する基準電圧電源によつて構成する。そ
して、インターフエース回路は、上記測定信号に
含まれるノイズ成分を除去するフイルタ機能を含
んで構成するものである。

［作用］ 上記のように構成される熱式の空気流量測定装
置にあつては、吸気管に流れる吸入空気流量に対
応した時間幅の測定出力信号が発生されるように
なり、この時間幅はデイジタル状のデータとして
取扱われるようになるものである。また、この時
間幅の信号を出力する場合にあつては、その時間
幅を正確に再現する状態で例えばマイクの入力側
に設定されるインターフエース回路に対して供給
するようになるものであり、例えばエンジン制御
を高精度の実行させるために効果的なものとする
ことができる。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。第１図はその構成を示すもので、図示さ
れないエンジに対して吸入空気を供給する吸気管
１１の内部に、温度抵抗特性を有する例えば白金
線等によつて構成される感温素子１２が設定され
ている。また、この吸気管１１の内部には、この
吸気管１１の内部を流れる空気温度を測定する素
子として、上記感温素子１２と同様に構成される
補助感温素子１３が設定されているもので、上記
感温素子１２および補助感温素子１３は、その一
端部分を共通に接続すると共に、それぞれ固定の
抵抗１４および１５を介して接地し、ブリツジ回
路が構成されるようになつている。そして、上記
感温素子１２と保持感温素子１３との接続部分に
対して開閉素子として作用するトランジスタ１６
を介して電源＋Ｂを接続する。

上記感温素子１２と抵抗１５との接続点部分の
電圧信号は、コンパレータ１７の反転入力端子に
対して供給するものであり、またその非反転入力
端子に対しては、補助感温素子１３と抵抗１５と
の接続点電圧信号が供給設定されている。すなわ
ち、感温素子１３の温度が補助感温素子１３で測
定される空気温度に対して特定される高温状態ま
で温度上昇された時に、上記コンパレータ１７か
らの出力が立上がるようになる。そして、このコ
ンパレータ１７からの出力信号は、フリツプフロ
ツプ回路１８に対してリセツト指令として供給さ
れる。

上記フリツプフロツプ回路１８は、例えばエン
ジン制御ユニツト１９から発生される通電開始信
号によつてセツト制御される。ここで、上記通電
開始信号は、周期的に発生されるパルス信号によ
つて構成されるもので、例えばエンジンの回転に
同期する信号で構成すると、燃料噴射量演算制御
等に効果的に使用できるようになる。

したがつて、上記フリツプフロツプ回路１８は
通電開始信号によつてセツトされ、コンパレータ
１８からの出力信号によつてリセツトされるもの
で、このセツトおよびリセツト動作に対応するパ
ルス状の信号は、測定信号としてドライバ回路２
０に対して供給すると共に、トランジスタ２１を
制御する。このトランジスタ２１は、前記トラン
ジスタ１６のベース回路を制御するように設定さ
れているもので、フリツプフロツプ回路１８から
そのリセツト状態での信号が発生している状態
で、上記トランジスタ１６が導通状態に設定され
て、感温素子１２を含むブリツジ回路に対して電
源から加熱電力が供給設定されるようにする。

この場合、上記トランジスタ１６のベース回路
は、感温素子１２に対する加熱電力の電圧信号を
検出し、基準電圧電源２２からの基準電圧と対比
する差動アンプ２３からの出力信号によつて制御
されるもので、上記加熱電力の電圧値が基準電圧
に対応して定量圧制御されるようになつている。

上記ドライバ回路２０は、一対のトランジスタ
２０ａおよび２０ｂによつてプツシユプルに構成
されているもので、このドライバ回路２０に対す
る電源は、前記基準電圧電源２２に対応設定され
る電力増幅回路２４によつて構成されている。

ここで、ドライバ回路は上記パルス状の測定信
号のパルス幅を、インターフエース回路に対して
正確に出力するために使用されるもので、例えば
プツシユプル方式の回路によつて構成され、上記
測定信号に対して立上がり時間および立下がり時
間を合わせることによつて、精度の高いパルス幅
の信号が出力されるようにする。この場合、上記
制御ユニツトにおいてノイズによる誤動作を防ぐ
ために、上記インターフエース回路はフイルタ機
能をも含む状態で構成されるもので、パルス状測
定信号の立上がり部分および立下がり部分をそれ
ぞれ設定される時定数にしたがつて積分するよう
になつている。そして、上記立上がりおよび立下
がり部分それぞれに対応してスレツシヨルドレベ
ルを設定し、上記積分波形から上記測定信号に対
応する時間幅の設定されたパルス状出力信号を再
現するようにしている。この場合、上記立上がり
および立下がりにそれぞれ対応するスレツシヨル
ドレベルを適当に選定することによつて、上記測
定信号の立上がりおよび立下がりから、それぞれ
時間t1およびt2が遅れ設定された出力パルス状の
信号が得られるようになるもので、「t1＝t2」と
することによつて、測定信号のパルス幅とインタ
ーフエース出力信号のパルス幅を一致させること
ができるものである。

しかし、このようなインターフエース回路を介
して測定出力信号を取り出すように構成した場
合、上記ドライバ回路に供給設定される電源電圧
によつて、上記スレツシヨルドレベルの対応が変
化するようになる。もしこのスレツシヨルドレベ
ルの対応が変化するようになると、上記時間t1お
よびt2も変化するようになるものであり、「t1＝
t2」の状態を設定することができず、測定信号の
パルス時間幅を出力信号のパルス時間幅で再現す
ることができない。すなわち、エンジン制御ユニ
ツトに対して供給される空気流量測定信号が不正
確な状態となり、正確なエンジン制御の実行が困
難な状態となる。

第２図はこのような点を考慮するドライバ回路
２０に対して電源を供給する電力増幅回路２４の
具体的な構成例を示すものであつて、＋Ｂ電源を
トランジスタ２４ａを介して取出し、ドライバ回
路２０の電源回路に供給するように構成している
もので、上記トランジスタ２４ａのベース回路
は、差動アンプ２４ｂの出力信号で制御するよう
になつている。そして、上記差動アンプの入力端
子部に対しては、上記トランジスタ２４ａの出力
側の電圧信号と、上記基準電圧電源２２からの基
準電圧信号とを供給するもので、このドライバ回
路２４からの出力電源の電圧が、基準設定される
ようになつている。

そして、このドライバ回路２０の上記フリツプ
フロツプ回路１８のセツトおよびリセツトに対応
するパルス時間幅の設定されたパルス状の信号
は、インターフエース回路２５に供給し、上記パ
ルス状信号に含まれるノイズ成分を除去する状態
で、エンジン制御ユニツト１９に対して空気流量
信号として供給するものである。

ここで、電源回路２６はコンパレータ１７さら
にフリツプフロツプ回路１８の駆動用電源として
使用されるものである。

第３図は、上記インターフエース回路２５の具
体的回路例を示すもので、ドライバ回路２０から
の出力信号は抵抗２５ａとコンデンサ２５ｂから
なる積分回路で積分され、コンパレータ２５ｃに
反転入力端子に対して供給する。そして、このコ
ンパレータ２５ｃの非反転入力端子に対しては、
抵抗R1、R2およびR3によつて設定される比較電
圧が設定されている。

すなわち、上記のように構成される空気流量測
定装置にあつては、感温素子１２が吸気管１１に
流れる空気流によつて放熱制御されるものであ
る。したがつて、吸気管１１の内部の空気流量に
よつて感温素子１２の放熱効果が設定されるもの
で、電圧設定される加熱電力が感温素子１２に対
して供給される場合、感温素子１２の温度上昇速
度は上記空気流量に影響されるようになる。

すなわち、通電開始信号に対応して感温素子１
２に対する加熱電力が立上がつた場合、この感温
素子１２が補助感温素子１３で測定される空気温
度に対して特定される温度状態にまで上昇するに
要する時間は、空気流量に対応するようになる。
したがつて、通電開始信号でセツトされ、コンパ
レータ１７の出力でリセツトされるフリツプフロ
ツプ回路１８からの出力信号の時間幅は、吸気管
１１に流れる空気流に対応するようになるもので
ある。

このような測定空気流量に対応するパルス時間
幅の設定されたパルス状の信号は、ドライバ回路
２０に対して供給され、波形整形する状態で例え
ば第４図のＡに示す状態でドライバ回路２０から
出力される。この波形でtwは空気流量に対応し
た時間幅を設定するようになる。この波形信号
は、インターフエース回路２５に対して供給さ
れ、その立上がり部分および立下がり部分が積分
されて第４図のＢに示す状態となるものであり、
この波形に対してスレツシヨルドレベルV_Hおよ
びV_Lを適当な値に設定することにより、コンパ
レータ２５ｃの出力波形は第４図のＣに示すよう
になる。すなわち、上記波形の前縁および後縁で
それぞれt1およびt2の時間遅れを持つた時間幅
tw′の信号が出力されるようになる。そして、上
記t1およびt2を等しくするように上記スレツシヨ
ルドレベルV_HおよびV_Lを設定することによつて、
上記Ａ図に示した波形のTwとＣ図に示した
Tw′とを同一にすることができるようになつたも
のである。

しかしながら、通常に構成される場合にあつて
は、このようはドライバ回路の電源は、コンパレ
ータ１７、フリツプフロツプ回路１８等と同様に
電源回路２６から供給するようにしているもので
あり、したがつて第４図Ａに示すドライバ回路２
０からの出力パルス波形の電圧値vpが安定した
状態にできない。もしこのVpが変化すると、上
記遅れ時間t1およびt2が変化するようになるもの
で、具体的にはVpが高くなるとt1は短くなり、
「tw′＞tw」となつてしまう。逆にVpが低くなる
と、「tw′＜tw」となり、ドライバ回路２０の出
力パルス状信号のパルス時間幅が、インターフエ
ース回路２５の出力パルス波形のパルス時間幅に
表現されない状態とされるものである。このパル
ス時間幅は、空気流量測定データに対応するもの
であるため、この状態では正確な空気流量測定出
力信号が、エンジン制御ユニツトに対して供給さ
れないことになる。

これに対して、上記実施例で示した装置にあつ
ては、ドライバ回路２０の電源電圧は、感温素子
１２に対して供給される加熱電力を安定設置させ
るために使用される基準電圧電源２２を利用し
て、電力増幅回路２４から与えるようにしたもの
であるため、第４図のＡに示すパルス状波形の波
高電圧Vpは常に安定した状態に基準設定される
ようになる。すなわち、時間t1およびt2は常に安
定した状態に設定されるものであり、スレツシヨ
ルドレベルV_HおよびV_Lを適正に選定することに
よつて、ドライバ回路２０の出力パルス幅twと
インターフエース回路２５の出力パルス幅tw′を、
確実に一致する状態に設定できるものである。

上記実施例ではドライバ回路２０に対しての
み、基準電圧設定された電源を供給するようにし
て示したが、もちろんコンパレータ１７およびフ
リツプフロツプ回路１８等の動作電源として、電
力増幅回路２４からの出力電源を使用するように
してもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る熱式空気流量測定
装置によれば、空気流量に対応する時間幅の設定
されたパルス状の測定信号が発生される場合、そ
の測定信号の波高電圧値が基準設定された電圧状
態に設定される。したがつて、このような測定信
号をノイズ除去のためのフイルタ機能を備えたイ
ンターフエース回路を介して、例えばエンジン制
御ユニツトに対して供給するような場合にあつて
も、このインターフエース回路出力信号のパルス
時間幅は、測定信号のパルス時間幅に確実に一致
するようになるものであり、この時間幅に対応し
た空気流量データが、例えばエンジン制御ユニツ
トに対して供給され、エンジン制御がその時のエ
ンジン運転状態に正確に対応して実行されるよう
になるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る熱式空気流
量測定装置を説明する構成図、第２図は上記実施
例に使用される電力増幅回路の例を示す図、第３
図は同じくインターフエース回路を示す図、第４
図は上記実施例の測定波形のインターフエース出
力部分の動作を説明する信号波形図である。 １２……感温素子、１３……補助感温素子、１
６……トランジスタ（加熱電力開閉）、１７……
コンパレータ、１８……フリツプフロツプ回路、
１９……エンジン制御ユニツト、２０……ドライ
バ回路、２２……基準電圧電源、２３……差動ア
ンプ、２４……電力増幅回路、２５……インター
フエース回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 測定すべき空気流中に設定された温度抵抗特
   性を有する感温素子と、特定された周期に対応し
   て上記感温素子に対して供給される加熱電力を立
   上がり制御する手段と、上記感温素子の温度が上
   記空気の温度に対して特定される温度状態まで上
   昇した状態を検知しこの検知状態で上記加熱電力
   を遮断制御する手段と、上記加熱電力の電圧状態
   を特定される電圧に設定制御させる基準電圧電源
   と、上記加熱電力の立上がりおよび遮断に対応し
   た時間幅のパルス状測定信号を発生する手段と、
   このパルス状測定信号が供給され時間幅の設定さ
   れたパルス状の測定出力信号を発生するドライバ
   回路と、このドライバ回路から出力される上記パ
   ルス状出力信号に含まれるノイズ成分を除去する
   フイルタ機能を含んで構成されたインターフエー
   ス回路とを具備し、上記ドライバ回路の電源は上
   記基準電圧電源によつて構成するようにしたこと
   を特徴とする熱式空気流量測定装置。