JPH0584851B2 - - Google Patents

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JPH0584851B2
JPH0584851B2 JP62244096A JP24409687A JPH0584851B2 JP H0584851 B2 JPH0584851 B2 JP H0584851B2 JP 62244096 A JP62244096 A JP 62244096A JP 24409687 A JP24409687 A JP 24409687A JP H0584851 B2 JPH0584851 B2 JP H0584851B2
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JP
Japan
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resistor
circuit
current feedback
phase shift
control system
Prior art date
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JP62244096A
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JPS6488218A (en
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Masuo Akamatsu
Hiroatsu Tokuda
Izumi Watanabe
Hiroshi Yoneda
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Hitachi Ltd
Astemo Ltd
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Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Priority to DE3886368T priority patent/DE3886368T2/de
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • GPHYSICS
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    • G01F1/696Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
    • G01F1/698Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気流通路中に設置した発熱抵抗体
に対する空気流の冷却作用を利用して流量測定を
行なう熱線式空気流量計に係り、特に自動車用内
燃機関の吸入空気流量の計測に好適な熱線式流量
計に関する。
〔従来の技術〕
熱線式流量計は、可動部分がなく、小型軽量化
が容易な上、質量流量が直接検出でき、しかもダ
イナミツクレンジが広いなどの多くの利点を有す
るため、近年、自動車用のガソリンエンジンなど
の吸入空気流量計として応く採用の機運にある。
ところで、この熱線式流量計では、その発熱抵
抗体の定温制御のためのフイードバツク制御系を
備えているが、このフイードバツク制御系での位
相特性については、従来から特に考慮されていな
かつた。
しかして、フイードバツク制御系での位相保償
については特開昭57−136121号公報に開示が見ら
れるが、この従来例はループゲインの向上を目的
として位相補償を行なつており、かつ、その対象
となる流量計も熱線式とは全く動作原理を異にす
るものであつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
熱線式空気流量計では、その検出素子として、
巻線型、薄膜型などの、非発熱部からなる支持部
分を有する発熱抵抗体を用いる場合が多い。
しかして、従来技術による熱線式空気流量計で
は、上記の非発熱部からなる支持部分を有する発
熱抵抗体を使用した場合での、流量変化に対する
非発熱部の温度分布の変化遅れについて配慮がさ
れておらず、流量の変化に対する検出出力の変化
が2段遅れとなり、充分な応答性が得られないと
いう問題があつた。
本発明の目的は、巻線型、薄膜型等、熱的に2
次遅れをもつ発熱抵抗体を用いても、充分な応答
性を備えるようにした熱線式空気流量計を提供す
ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、発熱抵抗体を定温度制御するため
の電流フイードバツク制御系の伝達特性として、
そのラプラス変換式が(1)式で表わされる移相回路
を用い、位相遅れ特性が与えられるようにして達
成される。
(1+lTS)/(1+TS) ……(1) 但し、l,Tは定数 〔作用〕 発熱抵抗体での熱的2次遅れに合わせて電流フ
イードバツク制御系での伝達特性にも遅れが与え
られるため、2段遅れが補償されて全体としての
応答性の改善が得られる。
〔実施例〕
以下、本発明による熱線式空気流量計につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例で、1は発熱抵抗
体、2は温度検出用抵抗体、3は電流検出用の抵
抗、4は増幅回路、5,6はオペアンプ、7は電
流制御用のトランジスタ、8〜15は抵抗、16
は移相回路、17,18は抵抗、19はコンデン
サである。
発熱抵抗体1はホツトワイヤなどとも呼ばれ、
上記したようにボビンに抵抗線を巻回した巻線
型、或いは基板面に抵抗体薄膜を形成した薄膜型
などの抵抗体で構成され、その温度により抵抗値
が変化するもので、流量を測定すべき空気流路中
に設置されている。
温度検出用抵抗体2はコールドワイヤなどとも
呼ばれ、発熱抵抗体1と同じ構成に作られるのが
一般的で、同じく空気流路中に設置されて空気温
度を検出する働きをする。
電流検出用の抵抗3は発熱抵抗体1に供給され
る電流iを電圧V2として検出する働きをする。
増幅回路4はオペアンプ5を含み、電圧V2
増幅し、オペアンプ6に入力する働きをする。こ
こで、抵抗8〜9は温度検出用抵抗体2と共に温
度保償を行なう働きをし、抵抗10〜13はオペ
アンプ5のオフセツト電圧を調整する働きをす
る。
オペアンプ6は増幅回路4からの制御信号V0
を入力とし、これによりトランジスタ7を制御
し、発熱抵抗体1に流れる電流iによつて発生す
る電圧V1が、増幅回路4の出力(制御信号)V0
に等しくなるように動作する。
従つて、これら増幅回路4、オペアンプ5、そ
れにトランジスタ7により発熱抵抗体1の電流i
に対するフイードバツク制御系が形成され、発熱
抵抗体1の抵抗値RHが一定に保たれるようにし
て電流iが制御され、この発熱抵抗体1に対する
定温度制御が与えられ、電圧V2が空気流量を表
わす値として変化する動作が得られることにな
る。すなわち、発熱抵抗体1は、電流iによつて
加熱されているが、このとき、この発熱抵抗体1
が空気流路に設置されていることにより、この空
気流路を通過する空気によつて同時に冷却されて
おり、この結果、このときの発熱抵抗体1の温度
は、電流iによる加熱量と、空気流による冷却量
との平衡状態となる。そこで、このときの発熱抵
抗体1の温度、つまりその抵抗値RHが一定にな
るように電流iを制御してやれば、この電流iは
空気流量に応じて変化し、結局、電流iの関数と
して空気流量を検出することができるのである。
ここで、いま、従来技術のように、移相回路1
6がなく、増幅回路4の出力V0がそのままオペ
アンプ6に入力されていたとする。
このとき、上記したように、流量計としての出
力は電圧V2として得られるが、この出力には、
発熱抵抗体1に存在する熱的2次遅れの影響によ
り、その応答に2段遅れを生じ、流量のステツプ
状の変化に対して第2図に示す応答特性となる。
これは、発熱抵抗体1が巻線型、薄膜型など非
発熱部を有する場合に、この非発熱部の温度変化
が、空気流量の変化に際しての発熱部の温度変化
に対して遅れをもつて現われることによる。
しかして、上記実施例では、第1図から明らか
なように、増幅回路4の出力からオペアンプ6に
到るフイードバツク系に移相回路16が設けられ
ている。この移相回路16は、第1の抵抗17と
第2の抵抗18、それにコンデンサ19を順次直
列に接続し、これからなる直列回路全体の両端
a,c間を入力として増幅回路4からの電圧V0
が印加されるようにすると共に、第2の抵抗18
とコンデンサ19の直列回路の両端b,c間から
出力電圧V0′を得るようにしたもので、これによ
り上記(1)式で示す伝達特性が与えられるようにし
たものである。
そして、この移相回路16は、増幅回路4の出
力V0が一定のときはその出力V0′も一定に保つ
が、増幅回路4の出力V0が変化したときには、
時定数T4、調整量lをもつて出力V0に位相遅れ
を与え、それを出力V0′とするように動作する。
ここに、 T4=(R17+R18)・C ……(2) l=R18/(R17+R18) ……(3) なお、R17,R18はそれぞれ抵抗17,18の
抵抗値で、Cはコンデンサ19の容量値である。
この結果、発熱抵抗体1の電流iに対するフイ
ードバツク制御に所定の位相遅れが与えられ、発
熱抵抗体1の熱的2次遅れに対して最適な補償が
得られることになり、流量変化に対する検出電圧
V2の2段遅れを補正することができる。
第3図は、第2図のときと同じく、空気流量に
ステツプ状の変化を与えたときでの出力電圧V2
の特性を示したもので、この図から明らかなよう
に、第1図の実施例によれば、出力電圧V2の2
段遅れは抑えられ、充分な応答性が得られること
が判る。
次に、第4図は本発明の他の一実施例で、第1
図の実施例における増幅回路4だけを抜き出して
示してあり、この増幅回路4内のオペアンプ5自
体の帰還回路に移相回路16を適用したものであ
る。そして、この実施例では、オペアンプ5の入
力側の抵抗14を移相回路16の第1の抵抗とし
て共用させている。
さらに第5図は、発熱抵抗体1を、温度検出用
抵抗体2と電流検出用の抵抗3、それに別に付加
した抵抗20と共にブリツジ構成させ、定温度制
御を平衡ブリツジ回路によつて行なうようにし
た、本発明のさらに別の一実施例である。
これら第4図、第5図のいずれの実施例によつ
ても、発熱抵抗体1の電流フイードバツク制御系
に移相回路16が挿入されていることになり、そ
の時定数T4と調整量lの設定により出力電圧V2
の2段遅れをなくし、充分な応答性を与えること
ができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、巻線型、厚膜型、薄膜型等の
熱的な2次遅れを持つ発熱抵抗体を用いた熱線式
空気流量計の流量変化に対する出力の2段遅れを
補正する事ができるので、流量計出力の流量変化
に対する応答性を充分に向上させる効果がある。
又、本発明によれば、定温度制御を行う制御回
路のフイードバツククループの中に位相補償が取
り入れられたことになり、電気ノイズ等、外乱に
対する出力の変化を小さくして出力のS/N比を
向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による熱線式空気流量計の一実
施例を示す回路図、第2図は従来例の特性図、第
3図は本発明の一実施例の特性図、第4図及び第
5図はそれぞれ本発明の他の一実施例を示す回路
図である。 1……発熱抵抗体、2……温度検出用抵抗体、
3……電流検出用抵抗、4……増幅回路、5,6
……オペアンプ、7……トランジスタ、16……
移相回路、17……第1の抵抗、18……第2の
抵抗、19……コンデンサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 流量を測定すべき空気流路中に設置した発熱
    抵抗体の加熱温度を一定に保つ電流フイードバツ
    ク制御系を備え、上記発熱抵抗体に供給されてい
    る電流値の関数として空気流量を計測する方式の
    熱線式空気流量計において、上記電流フイードバ
    ツク制御系に移相回路を設け、上記電流フイード
    バツク系の伝達特性に上記発熱抵抗体の熱的2次
    遅れを補償するのに必要な位相遅れ特性が与えら
    れるように構成したことを特徴とする熱線式空気
    流量計。 2 特許請求の範囲第1項において、上記移相回
    路が、第1と第2の抵抗器とコンデンサを順次直
    列接続した直列回路で形成され、該直列回路全体
    に印加される電圧を入力とし、上記第2の抵抗器
    の両端に現らわれる電圧と上記コンデンサの両端
    に現らわれる電圧との和の電圧を出力とするよう
    構成されていることを特徴とする熱線式空気流量
    計。 3 特許請求の範囲第2項において、上記移相回
    路が、上記電流フイードバツク制御系に含まれて
    いる増幅回路の出力信号伝達経路に設置されてい
    ることを特徴とする熱線式空気流量計。 4 特許請求の範囲第2項において、上記移相回
    路が、上記電流フイードバツク制御系に含まれて
    いる増幅回路自体の帰還信号伝達経路に設置され
    ていることを特徴とする熱線式空気流量計。 5 特許請求の範囲第2項において、上記発熱抵
    抗体が抵抗ブリツジ回路の一辺を構成しているこ
    とを特徴とする熱線式空気流量計。
JP62244096A 1987-09-30 1987-09-30 Heat ray type air flowmeter Granted JPS6488218A (en)

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