JPH0535368B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は例えば自動車用内燃機関における吸入
空気流量を検出する熱線式流量計に関し、特に熱
線抵抗の付着物を焼切る装置を備えるものに関す
る。

＜従来の技術＞ かかる従来の熱線式流量計としては例えば第３
図に示すようなものがある（実願昭57−166161号
参照）。

すなわち、吸気通路中に配設される熱線抵抗１
及び抵抗２，３ａ，３ｂ，４（２は出力抵抗、３
ａは吸入空気温度変化による吸入空気量検出特性
の変動を制御するための温度補償抵抗、３ｂは第
２の基準抵抗４との間の電位を確保するため第２
の基準抵抗４と同一の雰囲気におかれる第１の基
準抵抗）によりブリツジ回路が構成されている。

そして、ブリツジ回路への供給電流を、ブリツ
ジ回路の非平衡電圧即ちａ点とｂ点との電位差に
応じて変化する差動増幅器５の出力にてパワート
ランジスタ６を制御することにより、制御し、出
力抵抗２の電圧変化に基づいて吸入空気流量を検
出するようにしている。

ここで、出力抵抗２の出力電圧をＡ／Ｄ変換し
てマイクロコンピユータ等の制御装置（図示せ
ず）が読込んで演算処理し吸入空気流量を検出す
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、このような従来の熱線式流量計
においては、出力抵抗２の出力電圧の変化により
吸入空気流量を常に測定するようにしているの
で、吸入空気流に脈動が発生するとその脈動に感
度良く追従して出力抵抗２の集力出圧も変化する
ため吸入空気流量検出に基づいた燃料噴射量等の
制御がハンチングを生じて不安定なものとなり機
関出力が変動して運転性を低下させる結果とな
る。このため、吸入空気流量の検出値を複数回平
均化処理して脈動の影響を除去することも試みら
れるが、この場合、演算スピードの関係上検出値
のサンプリング数を多く採ることが難かしく十分
な効果を挙げることができなかつた。

また、出力抵抗２の出力電圧値により吸入空気
流量を検出するので、その出力電圧をＡ／Ｄ変換
器を介して通常マイクロコンピユータで構成され
る制御装置に入力する必要があつた。また、差動
増幅器５の出力電圧によりパワートランジスタ６
を能動領域で作動させているため、パワートラン
ジスタ６の発熱量が多く電力消費量が大となつて
いた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、吸入空気流の脈動の影響を受ける
ことなく吸入空気流量を検出し、またパワートラ
ンジスタをスイツチング制御する構成として消費
電力を低減できる熱線式流量計を提供し、さらに
熱線抵抗の付着物を焼切を可能とすることを目的
とする。

＜問題点を解決するための手段＞ このため、本発明は、吸気通路に配設される熱
線抵抗への通電をON、OFF制御するスイツチン
グ手段と、吸気流量検出開始用の信号を所定周期
で出力する検出開始用発生手段と、前記熱線抵抗
の抵抗値を検出し該検出値が所定値になつたとき
に吸気流量検出終了用の信号を出力する検出終了
信号発生手段と、前記検出開始信号発生手段から
吸気流量検出開始用の信号が入力されたときに前
記スイツチング手段をON動作させて熱線抵抗へ
の通電を開始する一方前記検出終了信号発生手段
から吸気流量検出終了用の信号が入力されたとき
に前記スイツチング手段をON動作させて熱線抵
抗への通電を停止する通電時間制御手段と、前記
スイツチング手段を所定時間ON動作させて熱線
抵抗に付着物焼切用の大電流を通電する焼切手段
と、該焼切手段と前記通電時間制御手段とを選択
的に切換動作させる切換手段と、を設ける。

＜作用＞ そして、通常は通電時間制御手段を選択して熱
線抵抗への通電時間から吸入空気流量を検出する
一方、必要時に焼切手段を選択して熱線抵抗の付
着物を焼切るようにしたものである。

＜実施例＞ 以下に、本発明の一実施例を第１図に基づいて
説明する。

図において、吸気通路中に配設される熱線抵抗
１１と第１基準抵抗１２とが直列接続され、この
直列回路に吸入空気温度変化による吸入空気量検
出特性の変動を制御する温度補償抵抗１３と該抵
抗１３に直列接続され第２基準抵抗１４との間の
電位を確保するため第２基準抵抗１４と同一の雰
囲気におかれる第３の基準抵抗１５とからなる基
準電圧設定用回路が並列接続されている。

第２基準抵抗１４と第３基準抵抗１５との間の
電位が比較器１６の非反転側端子に印加され、比
較器１６の反転側端子には熱線抵抗１１と第１基
準抵抗１２との間の電位が印加されている。比較
器１６の出力端子は第１のインバータ１７を介し
てＤ型のフリツプフロツプ１８のクリア端子に接
続されており、フリツプフロツプ１８のクロツク
端子は第２のインバータ１９を介して検出開始信
号発生手段としての発振器２０の出力端子に接続
されている。発振器２０は一定周期毎に所定巾の
パルス信号を出力する。また、フリツプフロツプ
１８のＤ端子及び電源端子には定電圧が印加され
ており、フリツプフロツプ１８の端子は第３の
インバータ２１及び電流制限用抵抗２２を介して
エミツタ接地の第１トランジスタ２３のベース端
子に接続されている。

第１トランジスタ２３のコレクタ端子には負荷
抵抗２４を介して定電圧が印加されており、その
コレクタ端子は電流制限抵抗２５を介してコレク
タ設地の第２トランジスタ２６のベース端子に接
続されている。第２トランジスタ２６のエミツタ
端子は一対の分圧抵抗２７ａ，２７ｂを介して第
１の定電圧発生回路２８の出力端子に接続されて
おり、この発生回路２８は例えば8Vの定電圧を
出力する。第１の定電圧発生回路２８の出力端子
は電流制限用抵抗２９を介してスイツチング手段
としてのパワートランジスタ３０のコレクタ端子
に接続されており、パワートランジスタ３０のエ
ミツタ端子は前記ブリツジ回路の入力端子に接続
されている。パワートランジスタ３０のベース端
子は第３トランジスタ３１のコレクタ端子に接続
されており、第３トランジスタ３１のエミツタ端
子はパワートランジスタ３０のエミツタ端子に接
続されている。第３トランジスタ３１のベース端
子は前記分圧抵抗２７ａ，２７ｂ間に接続されて
いる。また、パワートランジスタ３０のコレクタ
端子と第３トランジスタ３１のベース端子は電圧
平滑用のコンデンサ３２により接続されている。

前記比較器１６の各入力端子には電流制限用抵
抗３３ａ，３３ｂが接続されている。比較器１６
の反転側端子にはダイオード３４及び電流制限用
抵抗３３ｂを介して分圧抵抗３５ａ，３５ｂ間の
電圧が印加されており、パワートランジスタ３０
がOFFされているときに比較器１６の出力を強
制的に“Ｌ”レベルに保持するようになつてい
る。また、例えば5Vの定電圧（Vcc）を各部に
供給する第２定電圧発生回路３６が設けられてい
る。

前記ブリツジ回路の出力端子は図示しないマイ
コンで構成される制御装置の入力端子に接続され
ている。制御装置にはブリツジ回路への通電時間
即ちパワートランジスタ３０のON時間の変化に
対応する吸入空気流量が予め記憶されており、ブ
リツジ回路への実際の通電時間から検出吸入空気
流量を検索するようになつている。

ここで、第１〜第３トランジスタ２３，２６，
３１及びパワートランジスタ３０は飽和領域と遮
断領域との間でON、OFF制御されるように設定
されている。また、フリツプフロツプ１８及び第
１〜第３トランジスタ２３，２６，３１により通
電時間制御手段を構成する。

尚、３７，３８は負荷抵抗である。

次に、熱線抵抗の付着物を焼切る回路を説明す
る。

前記第３トランジスタ３１のベース端子には分
圧抵抗３９を介してコレクタ接地の第４トランジ
スタ４０のエミツタ端子に接続されている。第４
トランジスタ４０のベース端子には焼切用の差動
増幅器４１の出力端子が接続されている。

この増幅器４１の非反転側端子には前記パワー
トランジスタ３０のエミツタ端子に接続された分
圧用の固定抵抗４２と分圧用の可変抵抗４３との
間の電位が入力可能に接続されている。また、比
較器４６の非反転側端子には負荷抵抗４４及びダ
イオード４５を介して定電圧が印加されている。

次に通電時間制御手段と焼切回路とを選択的に
切換える回路を説明する。

ダイオード４５のアノード端子にはエミツタ接
地の第５トランジスタ４６のコレクタ端子が接続
されている。また、増幅器４１の反転側端子は電
流制限用抵抗４７を介して前記比較器１６の反転
側端子に接続されている。増幅器４１の出力端子
と反転側端子とは帰還抵抗４８により接続されて
いる。

第５トランジスタ４６のベース端子には電流制
限用抵抗４８，４９を介して制御装置（図示せ
ず）の出力端子が接続されている。第５トランジ
スタ４６のベース端子側には電流制限用抵抗５０
を介してエミツタ接地の第６トランジスタ５１の
ベース端子が接続されており、第６トランジスタ
５１のコレクタ端子は前記第１トランジスタ２３
のベース端子に接続されている。

制御装置は吸入空気流量検出制御を行なうとき
には第５トランジスタ４６及び第６トランジスタ
５１に“Ｌ”信号を出力する一方機関停止直後等
熱線抵抗１１に付着する塵埃等の付着物を焼切る
ときにはそれらトランジスタ４６，５１に焼切動
作時間（約１秒）に設定されたパルス巾を有する
“Ｈ”信号を出力するようになつている。

尚、５２，５３は負荷抵抗、５４は平滑用のコ
ンデンサ、５５ａ，５５ｂはサージ吸収用のダイ
オードである。

次に、かかる装置の作用を第２図に示す各部の
信号波形図を参照しつつ説明する。

吸入空気流量検出制御時には制御装置から第５
及び第６トランジスタ４６，５１に“Ｌ”信号が
入力され、それらトランジスタ４６，５１が
OFFされる。したがつて、増幅器４１の非反転
側端子に定電圧が印加されるから比較器１６の出
力が“Ｈ”となり第４トランジスタ４０がOFF
され付着物の焼切動作は行なわれない。

そして発振器２０から出力された所定巾のパル
ス信号が第２インバータ１９により反転され第２
図ｄに示す“Ｌ”信号がフリツプフロツプ１８の
クロツク端子に入力されると、フリツプフロツプ
１８の端子から“Ｌ”信号が連続して出力され
る。この出力信号は第３インバータ２１により反
転されて第１トランジスタ２３のベース端子に入
力される。これにより、第１トランジスタ２３が
ONとなるからそのコレクタ電圧が第２図ｆに示
すように低下し第２トランジスタ２６もONとな
る。

したがつて、分圧抵抗２７ａ，２７ｂの間の電
位が低下し第３トランジスタ３１がONとなるか
ら、パワートランジスタ３０がONとなり前記ブ
リツジ回路に定電圧が印加される。この定電圧印
加時直前には熱線抵抗１１は吸入空気流により冷
却されてその抵抗値が減少しているため、電圧印
加直後には熱線抵抗１１と第１基準電圧１２との
間の電位が第２基準抵抗１４と第３基準抵抗１５
との間の電位より高いので比較器１６の出力は
“Ｌ”状態に保持される。

そして、熱線抵抗１１に通電されるにしたがつ
てその熱線抵抗１１の温度が上昇し、その抵抗値
も増大する。この増大により熱線抵抗１１と第１
基準抵抗１２との間の電位が徐々に低下しその電
位が非反転端子の電位より低下すると比較器１６
の出力が第２図ｂに示すように“Ｈ”となる。こ
の“Ｈ”信号が第１インバータ１７により反転さ
れてフリツプフロツプ１８のクリア端子に第２図
ｃに示すように“Ｌ”信号が入力される。

これにより、フリツプフロツプ１８の端子の
出力が第２図ｅに示すように“Ｈ”となるから第
３インバータ２１を介して第１トランジスタ２３
に“Ｌ”信号が入力され第１トランジスタ２３が
OFFとなる。このため、第１トランジスタ２３
のコレクタ電圧が“Ｈ”となるから第２トランジ
スタ２６がOFFとなつて第３トランジスタ３１
がOFFとなりパワートランジスタ３０がOFFさ
れる。

したがつて、ブリツジ回路の定電圧供給が停止
され、制御装置はブリツジ回路への通電時間Ｔ
（第２図ａ参照）からこれに対応して予め実験等
により求められた吸入空気流量特性のマツプより
吸入空気流量を検索して読出する。ところで、吸
気通路を流れる吸入空気の流量変化により熱線抵
抗１１の冷却度が相違するため、熱線抵抗１１の
抵抗値が一定となる換言すれば比較器１６の非反
転側端子と反転側端子との電位が略同様になれま
での通電時間Ｔは吸入空気流量の変化に対応して
変化するので、通電時間Ｔから吸入空気流量を検
出できるのである。

このようにして、発振器２０からのパルスが出
力される毎即ち発振周期をサンプリング周期とし
て通電時間Ｔから吸入空気流量が検出される。

そして、かかる検出方式において、通電時間Ｔ
は、前記の通電終了時（熱平衡点）から今回の通
電終了時までの間に流れた吸入空気の総量に対応
し、かつこの間隔は吸気脈動を生じた場合多少変
動するが吸入空気が脈動を生じつつ定常的に流れ
るときには大略発振周期に近い値に保たれるた
め、通電時は発振周期を単位時間とする吸入空気
流量の平均値と良く対応する。

したがつて、脈動の影響を回避した平滑的な吸
入空気流量の検出が行なわれ、これに基づく燃料
噴射量制御等も安定したものとなり、ひいては安
定した機関運転性が得られる。特に発振器２０の
発振周期を大きく設定することができるため、マ
イコン等による平均化演算処理に比べて実質的に
より長いサンプリング期間の平均化処理を行なえ
ることになり、前記脈動に対する効果はより優れ
る。

また、制御装置はブリツジ回路への通電時間か
ら吸入空気流量を検出するので、従来使用されて
いたＡ／Ｄ変換器が不要となる。

さらに、第１〜第３トランジスタ２３，２６，
３１及びパワートランジスタ３０を飽和領域と遮
断領域とON、OFFさせるので、各トランジスタ
における発熱量が少なく消費電力を低減できる。

また、機関停止直後等に制御装置から第５及び
第６トランジスタ４６，５１に“Ｈ”信号が入力
されると、第５及び第６トランジスタ４６，５１
がONされて前記第１トランジスタ２３のベース
端子が強制的に接地され第１トランジスタ２３が
OFFされると共に第２トランジスタ２６もOFF
される。

一方、第５トランジスタ４６がONされると、
ダイオード４５のアノード側電位は低下して増幅
器４１の非反転側端子には固定抵抗４２と可変抵
抗４３とにより分圧された電圧が印加するが、こ
のとき帰還抵抗４７を介して反転側端子に“Ｈ”
信号が入力されているので、増幅器４１の出力は
“Ｌ”となる。これにより第４トランジスタ４０
がONし第３トランジスタ３１のベース電圧が低
下し第３トランジスタ３１がONとなる。したが
つて、パワートランジスタ３０がONされて熱線
抵抗１１に所定電流が通電されるから、熱線抵抗
１１が加熱されその付着物が焼切られる。

このとき、通電により熱線抵抗１１が加熱され
てその抵抗値が増大することにより熱線抵抗１１
と第１基準抵抗１２とにより分圧された電位が回
定抵抗４２と可変抵抗４３とにより分圧された分
圧値以下になると、その分圧値により増幅器４１
の出力が制御されて熱線抵抗１１の焼切温度（約
1000℃）が略一定に保たれる。その後制御装置の
出力が“Ｌ”となつて第５及び第６トランジスタ
４６，５１の入力がOFFされると増幅器４１の
出力が“Ｈ”となつて、第３トランジスタ３１の
ベース電圧が“Ｈ”となり第３トランジスタ３１
がOFFされるからパワートランジスタ３０が
OFFされて熱線抵抗１１への通電が停止され焼
切作動が終了する。

このように、付着物の焼切作動を吸入空気流検
出制御と切換えて行なうようにしたから、焼切時
の熱線抵抗への通電時間を吸入空気検出制御に拘
わらず設定でき、付着物の焼切りを正確に行なえ
る。

ここで、付着物の焼切温度すなわち熱線抵抗１
１への通電量制御の設定は可変抵抗４３の抵抗値
調整により行なう。

尚、発振器２０のパルス信号の出力周期は例え
ば機関回転速度等の運転条件により変化させるよ
うにしてもよい。

＜発明の効果＞ 本発明は、以上説明したように、吸入空気流に
より冷却される熱線抵抗への通電時間から吸入空
気流量を検出するようにしたので、吸入空気圧力
に脈動が生じてもその脈動を平均化処理した吸入
空気流量検出を行なえる。また、熱線抵抗への通
電時間から吸入空気流量を検出するので、従来使
用されていたＡ／Ｄ変換器が不要となる。また、
通電時間制御手段からの信号によりスイツチング
手段をON、OFF制御する構成であるから、スイ
ツチング手段としてパワートランジスタを用いた
場合にパワートランジスタを飽和領域と遮断領域
とでON、OFF制御でき、パワートランジスタの
消費電力を低減できる。

さらに、切換手段により選択して焼切手段を動
作させて熱線抵抗に焼切用の大電流を通電するよ
うにしたから熱線抵抗の付着物を焼切ることがで
き、これによつて吸入空気流量検出精度の低下を
防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２
図は第１図の各部の信号波形図、第３図は従来例
を示す回路図である。 １１……熱線抵抗、１６……比較器、１７……
フリツプフロツプ、２０……発振器、２３……第
１トランジスタ、２６……第２トランジスタ、３
０……パワートランジスタ、３１……第３トラン
ジスタ、４０……第４トランジスタ、４１……差
動増幅器、４６……第５トランジスタ、５１……
第６トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の吸気通路に配設された熱線抵抗
   と、該熱線抵抗への通電をON、OFF制御するス
   イツチング手段と、吸気流量検出開始用の信号を
   所定周期で出力する検出開始信号発生手段と、前
   記熱線抵抗の抵抗値を検出し該検出値が所定値に
   なつたときに吸気流量検出終了用の信号を出力す
   る検出終了信号発生手段と、前記検出開始信号発
   生手段から吸気流量検出開始用の信号が入力され
   たときに前記スイツチング手段をON動作させて
   熱線抵抗への通電を開始する一方前記検出終了信
   号発生手段から吸気流量検出終了用の信号が入力
   されたときに前記スイツチング手段をOFF動作
   させて熱線抵抗への通電を停止する通電時間制御
   手段と、前記スイツチング手段を所定時間ON動
   作させて熱線抵抗に付着物焼切用の大電流を通電
   する焼切手段と、該焼切手段と前記通電時間制御
   手段とを選択的に切換作動させる切換手段と、を
   備えたことを特徴とする熱線式流量計。