JPH05281008A

JPH05281008A - 空気流量計

Info

Publication number: JPH05281008A
Application number: JP4079509A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nishimura; 豊西村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1992-04-01
Publication date: 1993-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】自動車の電子制御燃料噴射装置は、マイクロコ
ンピュータで構成されるため、空気流量計の出力信号は
デジタルであることが望まれる。従って、出力信号は時
間幅とし、耐熱性を高めるため、電子回路はトランジス
タ、コンパレータ等の簡単な素子で構成する。【構成】熱線プローブを一定電流で発熱させ、該熱線プ
ローブをほぼ所定温度に保つための電流供給時間を空気
流量信号とする。さらに、ＲＯＭに流量計特性データを
記憶させる構成である。【効果】この発明によれば、空気流量に対応した時間幅
信号が得られ、かつ、該空気流量計の電子回路は、耐熱
性が高い素子で構成されるので計測精度が高く、エンジ
ン制御用に好適な吸入空気流量計を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】内燃機関の電子制御燃料噴射装置
の吸入空気量計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の電子制御燃料噴射装置は、マイ
クロコンピュータで構成されるため、空気流量計の出力
信号はデジタルであることが望まれる。そのため、特開
昭60−187816号で開示されているように、エンジン回転
に同期して、熱線プローブに電流を供給して、所定の温
度に達するまでの電流供給時間を空気流量信号とするも
のがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１９に示す特開昭60
−187816号では、供給電流を断続する信号発生手段とし
てフリップフロップ１０１を用いている。しかし、この
構成では次の課題がある。

【０００４】（１）自動車では点火ノイズのため電気ノ
イズ環境が厳しく、フリップフロップは誤動作の心配が
ある。

【０００５】（２）空気流量計はエンジン室に置かれ、
高温にさらされるので、オペアンプ、コンパレータ等の
素子で構成したい。

【０００６】（３）該電流供給時間と空気流量の関係が
空気流量計毎にばらつかぬように両者の関係を調整する
簡単な手段がない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため本発明は、図１
に示すように、熱線プローブに一定電流を付加して、該
熱線プローブが、ほぼ所定温度になるように加熱制御し
て、その時の電流供給時間を空気流量信号とするもので
ある。尚、これを実現する電子回路は、トランジスタ，
オペアンプ，コンパレータ等の素子のみで構成する。さ
らに、空気流量と信号の関係のデータを入れたＲＯＭを
空気流量計電子回路と同一ケース内に納め、かつ、該デ
ータは、別のケースに納められたエンジン制御コントロ
ーラ内のプログラムにより呼びだされるように構成し
た。

【０００８】

【作用】これにより、電流供給時間と、該電流供給時間
と空気流量の関係を示すデータを出力する空気流量計を
提供することができる。

【０００９】

【実施例】図１に本発明の実施例を示す。感温抵抗体か
らなる熱線プローブ１，温度プローブ２は、抵抗３，
４，５と共にブリッジを構成する。ブリッジの中点の電
位は、コンパレータ６に入力される。コンパレータ６の
出力は、ダイオード７を介した定電圧と加算され、コン
パレータ８のマイナス端子に入力される。コンパレータ
８のプラス端子には、方形波が入力される。コンパレー
タ８の出力により、トランジスタ９，１０がＯＮＯＦＦ
され、熱線プローブ１に一定電流を断続的に供給する。
該一定電流はオペアンプ１１を用いて、抵抗４の上端電
位が一定電圧となるように、トランジスタ１０のベース
電流を制御して得られる。この電子回路の動作は次のよ
うになる。ダイオード７を介して加えられた定電圧の作
用で、コンパレータ８に入力される方形波の立ち下がり
時に、必ずコンパレータ８の出力はＬＯＷとなり、トラ
ンジスタ９がＯＦＦ，トランジスタ１０がＯＮとなり、
熱線プローブ１に一定電流が供給され始める。その結
果、熱線プローブ１の温度が高くなり、抵抗値も増加し
て、ブリッジのバランスで決まる所定の抵抗値に近づ
き、コンパレータ６の出力が次第に低下して、該方形波
とクロスする。するとコンパレータ８の出力はＨＩＧＨ
となり、トランジスタ９がＯＮ，トランジスタ１０がＯ
ＦＦとなり、熱線プローブ１への電流供給が遮断され
る。その結果、熱線プローブ１の温度が下がり始める。
そして、再び方形波の立ち下がりで、コンパレータ８の
出力がＬＯＷとなり、トランジスタ９がＯＦＦ，トラン
ジスタ１０がＯＮとなり、熱線プローブ１に一定電流が
供給され始める。これを繰り返す。高空気流量の時に
は、熱線プローブ１への電流供給遮断時に、空気流で熱
線プローブ１が強く冷却されるので、電流供給時にブリ
ッジのバランスで決まる所定の抵抗値に達するのに時間
がかかり、電流供給時間が長くなる。従って、熱線プロ
ーブ１への電流供給時間が空気流量信号となる。図１中
に、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点の信号変化を示す。コンパレータ
８のマイナス端子入力信号と該方形波がクロスするため
には、該方形波のＬＯＷの時間幅は、空気流量ゼロの時
の電流供給時間より十分小さくしなければならない。

【００１０】なお、ダイオード３２は、熱線プローブへ
の電流供給を遮断した時コンパレータ６の出力が確実に
ＬＯＷになるように、微小電圧を加える目的である。

【００１１】図２は、図１の他の実施例で、Ｂ信号の方
形波の代わりに鋸波を使う。他は図１と全く同じであ
る。図２のＡ，Ｂ点の信号変化の図に示すように、信号
Ａ，Ｂがクロスする点の電圧が電流供給時間即ち空気流
量に依存する。従って、空気流量が高いほど、電流遮断
時の熱線プローブの抵抗値即ち温度が低くなり、空気流
量に対する電流供給時間の変化が小さくなる。よって、
鋸波の傾斜を適切に選ぶことにより、所望の空気流量と
電流供給時間の関係を得ることができる。

【００１２】図３は、図２の他の実施例で、Ｂ信号の鋸
波として逆方向の鋸波を使う。コンパレータ６の出力
は、コンパレータ８に入力されるが、増加時はダイオー
ド１３によりそのまま入力され、減少時は抵抗１４、コ
ンデンサ１５により信号に遅れを付加して入力される。
その結果、図３の動作図に示すように、鋸波の垂直な立
上りで熱線プローブに電流供給が開始され、コンパレー
タ６の出力が鋸波とクロスする点で電流供給が遮断され
る。この方式の効果は、図２と同様に、信号Ａ，Ｂがク
ロスする点の電圧が電流供給時間即ち空気流量に依存す
るので、鋸波の傾斜を適切に選ぶことにより、所望の空
気流量と電流供給時間の関係を得ることができる点にあ
る。

【００１３】図４は、図１の変形例で、特公昭61−1602
6 号に開示された熱線流量計に本発明を適用したもので
ある。熱線プローブの両端の電位を抵抗１６，１７で分
割した電位をコンパレータ６のマイナス入力端子に入力
する。温度プローブ２をオペアンプ１８のフィードバッ
クループに挿入し、オペアンプ１８の出力をコンパレー
タ６のプラス入力端子に入力する。コンパレータ６の出
力以降は、図１と全く同一である。本実施例では、オペ
アンプ１８の作用により温度プローブを流れる電流を小
さくできるので、低抵抗で小さな形状の温度プローブを
使うことができる。その結果、空気温度が急変した場合
も、誤動作なく精度良く空気流量を測定できる効果をも
つ。

【００１４】図５は、図１の変形例で、ＳＡＥペーパ88
0560の図２に開示された傍熱式熱線流量計に本発明を適
用したものである。熱線プローブ１は、発熱抵抗２０，
温度検出抵抗１９からなり、発熱抵抗２０は薄いセラミ
ックス板の一面に、温度検出抵抗１９は該セラミックス
板の他面に形成されている。発熱抵抗は抵抗値が温度依
存性をもたない抵抗からなり、温度検出抵抗は温度依存
性をもつ抵抗からなる。発熱抵抗２０は抵抗値が温度依
存性をもたないので、オペアンプ１１を用いて、発熱抵
抗２０の上端電位が一定電圧となるように、トランジス
タ１０のベース電流を制御して発熱抵抗２０へ一定電流
を供給する。この電子回路の動作は図１とほぼ同様であ
る。ダイオード７を介して加えられた定電圧の作用で、
コンパレータ８に入力される方形波の立ち下がり時に、
コンパレータ８の出力がＬＯＷとなり、トランジスタ９
がＯＦＦ，トランジスタ１０がＯＮとなり、発熱抵抗２
０に一定電流が供給され始める。その結果、温度検出抵
抗１９の温度が高くなり、抵抗値が増加して、コンパレ
ータ６の出力が次第に低下して、方形波Ｂとクロスす
る。するとコンパレータ８の出力はＨＩＧＨとなり、ト
ランジスタ９がＯＮ，トランジスタ１０がＯＦＦとな
り、発熱抵抗２０への電流供給が遮断される。その結
果、発熱抵抗２０の温度が下がり始める。そして、再び
該方形波の立ち下がりで、コンパレータ８の出力がＬＯ
Ｗとなり、トランジスタ９がＯＦＦ，トランジスタ１０
がＯＮとなり、発熱抵抗２０に一定電流が供給され始め
る。これを繰り返す。そして発熱抵抗２０への電流供給
時間が空気流量信号となる。この方式では、トランジス
タ１０を介して発熱抵抗２０を直接加熱できるので、消
費電力が小さく、かつデジタル信号出力が得られるので
空気流量を高精度に計測できる効果がある。

【００１５】図６は、図１の変形例である。図１，図
２，図３，図４では、信号Ｂとして、一定周期の方形波
または鋸波を用いたが、図６では、クランク角センサの
信号を入力する。クランク角センサ２２の信号は波形整
形回路２１で、ＬＯＷになる時間が短い方形波に整形さ
れコンパレータ８に入力される。この場合、熱線プロー
ブ１への電流供給開始が、エンジン回転に同期して行わ
れるので、USP4966033の図７，図２４，図２５に示され
た方法で、電流供給時間から、基本燃料噴射量Ｑ／Ｎ
（Ｑ；空気流量、Ｎ；エンジン回転数）を直接求めるこ
とができる効果がある。

【００１６】空気流量信号となる電流供給時間は、熱線
プローブの熱伝達係数ｈとコンパレータ８の入力信号
（信号Ｂ）の周期Ｔとの積ｈＴに比例する。４サイクル
４シリンダ機関で、最低エンジン回転数を６００rpm 最
高エンジン回転数を６０００rpm 、熱線プローブの熱伝
達係数ｈの最大値最小値の比を２とすると、電流供給時
間の最大値最小値の比は、図６のようなエンジン回転同
期の場合、５、図１−図４のような一定周期の場合、２
となる。従って、電流供給時間の測定範囲は後者の一定
周期の場合に小さく、電流供給時間の測定精度の点で
は、後者の一定周期の方が有利である。

【００１７】図７は、図１の空気流量計において、空気
流量がステップ的に増加した時の電流供給時間(空気流
量信号)の時間変化を示す。電流供給時間は大きく振動
しながら最終値にぜん近する。理想的には、この振動を
小さくする必要がある。この対策を図８，図９に示す。
具体的には、該電流供給時間の最大値が所定値を越えな
いようにするものである。図８の最上段は、該電流供給
時間が振動する場合のコンパレータ８の入力信号Ａ，Ｂ
である。コンパレータ８の出力の一方は、そのまま、他
方は単安定マルチバイブレータ２３を通ってＯＲ素子２
４に入力される。単安定マルチバイブレータ２３は、コ
ンパレータ８の出力の立ち下がりで所定時間ＬＯＷとな
る信号を作り、ＯＲ素子２４によりコンパレータ８の出
力のＬＯＷとなる時間が所定値を越えないようにするも
のである。図１０は、図９の回路を用いた時の信号Ａ，
Ｂを、図１１は電流供給時間（空気流量信号）の時間変
化を示す。図１０，図１１共に電流供給時間の振動が減
っていることを示す。

【００１８】図１２は、空気流量計の全体図である。空
気流の整流を目的とした内筒２６の中に、熱線プローブ
１、温度プローブ２があり、電子回路２５は空気通路の
側壁に設ける。電子回路２５のケース内には、図１，図
２，図３，図４，図５，図６，図９に示した空気流量計
電子回路２７とＲＯＭ２８が内蔵される。ＲＯＭ２８中
には、空気流量と信号の関係を示すデータが記録されて
いる。電子回路２５はコネクタ２９，３０を介してエン
ジン制御用コントローラ３１へ接続されている（図１
３）。

【００１９】次に図１のゼロスパン調整１２について説
明する。空気流量信号である電流供給時間と空気流量の
関係は、熱線プローブ１の放熱特性等のばらつきにより
空気流量計毎に図１４に示すように、目標特性からずれ
る。

【００２０】その対策として、図１６に示すように、個
々の空気流量計毎に、予め測定した空気流量に対する電
流供給時間のデータＴ′１，Ｔ′２，Ｔ′３，…Ｔ′ｎ
をＲＯＭ２８に記録しておく。エンジン制御コントロー
ラ３１内のプログラムに、エンジン組立て初期、また
は、エンジンキースイッチＯＮ時にＲＯＭ２８のデータ
を読み込む処理を入れておく（図１５）。電流供給時間
のデータは、通常、３２または６４データ程度である。
エンジン制御コントローラ３１では、図１７に示すよう
に、適宜、該空気流量計から電流供給時間Ｔを読み込
み、予め読み込んだ該ＲＯＭ２８のデータにもとづき、
テーブルルックアップと補間演算により空気流量を求
め、燃料噴射量の演算を行う。

【００２１】ＲＯＭ２８に記憶すべきデータ量を減らす
対策して、図１４において、実際の特性を目標特性に合
わせるための係数をＲＯＭ２８に記憶しても良い。この
場合の記憶すべき係数は、図１４中の記号を用いて、Ａ＝（Ｔ′１＊Ｔ２−Ｔ１＊Ｔ′２）／（Ｔ′２−Ｔ′
１）Ｂ＝（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｔ′２−Ｔ′１）のＡ，Ｂの２データである。ＲＯＭ２８に記憶された該
係数データは、エンジン組立て初期、または、エンジン
キースイッチＯＮ時にエンジン制御コントローラ３１内
のプログラムで読み込まれる。エンジン制御コントロー
ラ３１では、図１８に示すように、適宜、該空気流量計
から電流供給時間Ｔ′を読み込み（ステップ４６）、該
係数データで補正された電流供給時間Ｔを計算し(ステ
ップ４７)、予め書き込まれた空気流量と電流供給時間
のテーブルにもとづき、テーブルルックアップと補間演
算により空気流量を求める（ステップ４８）。さらに、
燃料噴射量の演算を行う。

【００２２】

【発明の効果】この発明によれば、空気流量に対応した
時間幅信号が得られ、かつ、該空気流量計の電子回路
は、耐熱性が高い素子で構成されるので計測精度が高
く、エンジン制御用に好適な吸入空気流量計を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図及び波形図であ
る。

【図２】図１の変形例を示す回路図及び波形図である。

【図３】図１の変形例を示す回路図及び波形図である。

【図４】図１の変形例を示す回路図である。

【図５】図１の変形例を示す回路図及び波形図である。

【図６】図１の変形例を示す回路図である。

【図７】空気流量がステップ的に変化した時の電流供給
時間（空気流量信号）の時間変化を示す波形図である。

【図８】図９の回路の波形図である。

【図９】図１の変形例を示す回路図である。

【図１０】図９を用いた時の信号波形を示す図である。

【図１１】図９を用いた時の電流供給時間（空気流量信
号）の時間変化を示す図である。

【図１２】空気流量計の全体図である。

【図１３】空気流量計の電子回路とエンジン制御用コン
トローラの関係を示す図である。

【図１４】空気流量計の目標特性と実際の特性の関係を
示す図面である。

【図１５】ＲＯＭ２８のデータの読み込みフローチャー
トである。

【図１６】空気流量計の実際の特性を示す図面である。

【図１７】エンジン制御用コントローラの制御フローチ
ャートである。

【図１８】エンジン制御用コントローラの制御フローチ
ャートである。

【図１９】従来の空気流量計の電子回路図である。

【符号の説明】

１…熱線プローブ、２…温度プローブ、３，４，５，１
４…抵抗器、６，８…コンパレータ、７，１３…ダイオ
ード、９，１０…トランジスタ、１１…オペアンプ、１
２…ゼロスパン調整、１５…コンデンサ、２１…波形整
形回路、２２…クランク角センサ、２３…単安定マルチ
バイブレータ、２４…ＯＲ素子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記構成用件を備えたことを特徴とするエ
ンジン制御用の熱式空気流量計。（ａ）吸気管中に設けられた熱線プローブ（ｂ）該熱線プローブに一定電流を供給する手段（ｃ）該一定電流により加熱された該熱線プローブの温
度と所定温度との温度差を検出する手段（ｄ）該検出手段の出力に定電圧を付加した値と繰返し
信号を比較する手段（ｅ）該比較手段の出力信号で該一定電流を遮断する手
段（ｆ）該電流供給時間に対応した信号を発生する手段（ｇ）該信号の時間幅を調整する手段（ｈ）該調整後の信号に基づいて燃料供給量を演算する
手段
【請求項２】請求項１において、前記繰返し信号が一定
時間毎の繰返し信号であることを特徴とする空気流量
計。
【請求項３】請求項１において、繰返し信号が一定クラ
ンク角毎の繰返し信号であることを特徴とする空気流量
計。
【請求項４】請求項１において、空気流量と信号の関係
のデータを入れたＲＯＭを空気流量計回路と同一ケース
内に納め、かつ、該データは、別のケースに納められた
エンジン制御コントローラ内のプログラムにより呼びだ
されるように構成したことを特徴とする熱式空気流量
計。