JPH0765914B2

JPH0765914B2 - 空気質量体の流速測定法および装置

Info

Publication number: JPH0765914B2
Application number: JP60199659A
Authority: JP
Inventors: ウルリツヒ・ドレヴス; ヨーゼフ・クラインハンス
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-09-12
Filing date: 1985-09-11
Publication date: 1995-07-19
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPS6168517A; DE3433368C2; US4658641A; DE3433368A1

Description

【発明の詳細な説明】公知技術本発明は、内燃機関へ導かれる空気質量体の流速測定法
および装置に関する。この種の装置は、例えばドイツ連
邦共和国特許第2042983号ないし同時出願の米国特許第3
747577号に示されている。この公報記載の装置には、温
度に依存してその抵抗値の変化する抵抗が測定ブリッジ
の分義に設けられている。このブリッジは次のように値
が選定されている、即ちこの温度依存抵抗がこれを流れ
る大きい電流により、流体の温度値よりも高い温度値へ
加熱されるように選定されている。この装置の測定原理
は、抵抗の近傍を通過する流体がこの抵抗に、流れ速度
および密度に依存する熱量を取り去る現象に基づく。こ
れにより温度に依存する抵抗の抵抗値が変化して、その
結果、抵抗測定に基づいて流体の流速の算出が可能とな
る。もちろん有利には、抵抗を直接測定するのではな
く、温度に依存する抵抗を流体の温度に関連する一定温
度へ保持する制御装置を用いる。流体の温度の影響も考
慮するために、ブリッジ回路のもう１つのブリッジ分岐
に、流体の通過するもう１つの温度依存抵抗を設けて、
この抵抗に温度の影響を補償させる。流速に対する尺度
として例えばブリッジを流れる電流を、または温度依存
抵抗における電圧降下を利用できる。この装置は例えば
内燃機関へ導かれる空気量の測定の場合に適切であり、
既に多くの車両において使用されている。

装置が極端な動作条件の下に置かれ、かつ完全な動作機
能ならびに所定の測定精度の保証が必要とされる場合が
生ずる。例えば特別な場合として、高温の燃焼室を有す
る車両の内燃機関が停止されても、点火キーが、内燃機
関の電気装置に電池電圧が作用する位置に置かれている
ことがある。内燃機関の停止の場合、流体の冷却作用が
ないにもかかわらず、流速測定装置はまだ動作してい
る。温度依存抵抗を流れる電流を制御する制御回路が電
流を最小値へ制御する。

その結果、この制御回路そのものに高い損失電力が生ず
る。この損失電力は通常の構成素子の使用の場合、制御
回路またはそれの一部を200℃以上の温度へ導くことが
ある。これにより例えば装置全体の安全性を低下させる
ことがある。

本発明の利点本発明の独立請求項の特徴部分の構成を有する方法およ
び装置により、従来の方式に比較して、確実かつ正確な
動作機能が、著しく不利な作動条件の下でも保証される
利点が得られる。流速に依存する量を、例えば電流を、
流速が所定の閾値を下回ると低減させることにより、低
い流速の場合の応動が回避される。

さらに所定の持続時間の間中に前記の低減化を、流速が
再び増加すると通常の動作へ自動的に移行させる目的で
実施する。

わずかな流速の存在に対する尺度として、実際の空気流
量、回転数、電気燃料ポンプに対する制御信号のうちの
１つの量を用いると著しく好適である。本発明を自動車
に用いる場合に、閾値として、無負荷運転時の空気流量
を下回わる空気流量に相応するように、前述の量の値を
選定すると著しく有利である。

実施例の説明この実施例は、内燃機関へ導かれる空気質量体の量を測
定するための、内燃機関に対する熱線式空気量測定器を
対象とする。ここで強調しておくことは、本発明の基本
思想はこの種のシステムに限定されるものでなく、下記
の部材を用いた流体の流速を測定するためのすべての装
置を対象とする。即ち流体中に配置される、温度に依存
してその抵抗値の変化する少なくとも１つの抵抗と、こ
の温度依存抵抗に、流速に依存する量を例えば電流を作
用させる装置とを用いるすべての装置を対象とする。例
えば本発明は、ブリッジ回路としては構成されない抵抗
測定装置も対象とする。後述の実施例の独特のハードウ
エア構成も、本発明の技術思想を制限するものではな
い。当業者にとっては、本発明の技術思想を認識すれ
ば、ソフトウエアの実施例を開発することは何ら困難な
ことではない。流速測定信号の信号評価のためにマイク
ロコンピュータを設ければ、開示された方法ないし装置
をソフトウエアを用いて実施することは容易である。

第１図において10は増幅器を示す。この増幅器の反転入
力側および非反転入力側は、それぞれブリッジ11のブリ
ッジ対角点と接続されている。ブリッジそのものは、抵
抗12,13および14,15から成る２つのブリッジ分岐から構
成される。例えば抵抗14は、その近傍を通過する空気質
量体の温度に依存して抵抗値を変化する抵抗として構成
される。増幅器10の反転入力側は抵抗12と13との接続点
に接続され、非反転入力側は抵抗14と15との接続点に接
続される。抵抗13と15との接続点には、固定電位が例え
ばアース電位が加えられる。抵抗12と14との接続点はト
ランジスタ16のエミッタと接続され、そのコレクタは電
池電圧とすなわち給電電圧と接続されている。増幅器10
の出力側と給電電源U_Batとの間に、抵抗17と18から成る
分圧器が接続されている。さらに両抵抗17と18との接続
点19は、トランジスタ16のベースと接続されている。こ
の回路の動作法は公知であり、例えば冒頭に述べた特許
公報に示されている。

本発明により付加装置20が設けられている。この付加装
置は２つの入力側21および22ならびに出力側23を有す
る。入力側21はスイッチ24を介して、実線で示されてい
る切換位置において増幅器10の非反転入力側と接続され
る。非反転入力側の電圧U₁₅が、空気質量体の流速量に
対する尺度である。他方、スイッチ24の破線で示されて
いる位置においては、入力側21は、電気燃料ポンプの回
転数信号が制御信号として加えられる。スイッチ24は記
号で示す。すなわち入力側21は種々の信号を交番的に加
えられるのではなく、入力側21を制御するための種々の
方法があることだけを示す。一般的に、閾値を下回る流
速量を、例えば流速量が零であることを示すすべての信
号が使用される。内燃機関の特別の場合は、この信号は
内燃機関の停止を通報する信号でもある。

換言すれば、アクセルペダルを操作しない状態ですなわ
ち内燃機関は作動させず、他方、点火装置は作動させて
おくと、絞り弁を通過する空気量の減少に起因して、抵
抗14の温度が上昇する。その結果、この抵抗14を含む電
気装置の温度が著しく上昇して流速測定装置の機能を低
下させることがある。

このことを回避する目的で、本発明によれば、抵抗14を
通過する空気流が所定の閾値を下回ると、このことが抵
抗14の抵抗値変化として現われ、さらに電流I₁₄の変化
となる。この電流変化を抵抗15が電圧U₁₅として検出し
て、付加装置20へ加える。

付加装置20の入力側21は比較装置25と接続されている。
比較装置の第２入力側は基準電圧U_Refが加えられる。比
較装置25の出力側は時限素子26と接続されている。この
時限素子は抵抗27を介してトランジスタ28のベースを制
御する。このトランジスタ28のエミッタはアーム電位に
置かれ、コレクタは付加装置20の出力側23を介して接続
点19へ接続されている。トランジスタ28のベースから、
破線で示されている線が入力側22へ導かれている。種々
の適用対象に有利であるのは、入力側21と比較装置25と
の間に平滑素子を接続することである。この実施例にお
いては、平滑素子は抵抗29とコンデンサ30により実現さ
れている。

次に第２図を用いて前述の回路の動作を説明する。第２
図のＡにおいて、流体の流速に比較する電圧U₁₅（ない
し₁₅;濾波はこの原理図に対して何の役割も有してい
ない）が、時間に依存して示されている。第２図のＢ
は、時限素子26の出力電圧U₂₆を、同じく時間に依存し
て示す。時点T₁までは流体の流速は、例えば内燃機関の
吸気管を流れる空気の流速は、下側閾値を例えば無負荷
運転時の空気量を上回る値を有する。電圧U₁₅は、吸気
管における脈動の影響を除去する目的で、多くの場合な
るべく濾波する。時点T₁において車両の運転者は内燃機
関を停止させるが、しかし点火は投入接続状態におく。
内燃機関の遮断により空気速度はゼロへ低下する。その
ため電圧U₁₅ないし₁₅が低下して、基準点圧U_Refを下
回る。基準点圧U_Refは有利に、無負荷運転時流速量とを
流速ゼロとの間の範囲に位置させる。₁₅が基準点圧U
_Refの値を下回ると、比較装置25の出力により時限素子
がセットされる。この時限素子は例えば側縁のトリガさ
れる単安定マルチバイブレータとして構成される。時限
素子がセットされると出力側には、調整可能な不安定持
続時間T₂₆の間、トランジスタ28を導通制御させるレベ
ルの出力が現われる。そのためトランジスタ16が遮断さ
れ、その結果、抵抗14には加熱電流I₁₄が流れず、その
ためトランジスタ16には電力損失も生じない。時限素子
の持続時間T₂₆は特別な場合は作動パラメータに依存し
て調整可能である。持続時間T₂₆の経過後は、トランジ
スタ28が再び遮断されたトランジスタ16が導通する。こ
の回路の過渡期間により与えられる持続時間T_Eの経過
後、₁₅が再びU_Refにより前もって与えられる閾値を下
回わり、前述の過程が再び開始される。このクロック制
御動作においてトランジスタ16に生ずる平均電力損失
は、実質的に持続時間T₂₆と過渡持続時間T_Eとの比によ
り定められる。時点T₂において、例えば内燃機関の始動
により、空気量が大きい値へ上昇する状態が存在する。
そのため₁₅（U₁₅）は過渡過程の後はもはや閾値U_Ref
を下回わらない。そのため通常の測定動作が行われる。

付加装置20のもう１つの入力側22は、種々のパラメータ
に依存して付加的な制御を行うために用いられる。例え
ばトランジスタ28を、始動信号を介して遮断することも
可能である。そのため始動過程を、時限素子26の時間遅
れT₂₆を待つことなく、開始できる。内燃機関には用い
られない流体の流速測定装置に対しては、もちろ別の値
を、トランジスタ28の投入接続ないし遮断のために使用
可能である。

本発明の方法および装置の構成を要約する。

空気流は測定の目的で、吸気管中に、温度に依存して抵
抗値の変化する抵抗が挿入されている。この温度依存抵
抗は、その中を導かれる電流により加熱される。この抵
抗の近傍を通過して流れる空気が、加熱された前記の抵
抗を冷す。そのため空気流の大きさに依存して、相応の
量の加熱電流が抵抗の中を流れる。この加熱電流を、特
許請求の範囲第１項では“流速に依存する量”と称す
る。加熱用抵抗を流れる電流は、内燃機関の特定の作動
状態の下では、例えば内燃機関は遮断しても点火作用は
維持されている状態の下では、流速測定装置を加熱して
しまって、許容されない高い温度へ上昇させるおそれが
ある。この種の危険な状態を回避する目的で、本発明に
よれば、空気流の流速が所定の閾値を下回わると、前記
の加熱電流を低下させる。

本発明の効果本発明による方法および装置により、従来の方式に比べ
て、確実かつ正確な動作性能が、極端に不利な作動条件
の下でも保証される。例えば流速値が所定の閾値を下回
わる場合は、流速に依存する量を例えば電流を低下させ
ることにより、流速が低い場合の極端な応動が回避され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の回路略図、第２図はこの実施
例の動作を示す電圧−時間−ダイヤグラム図である。 14……温度依存抵抗、16,28……トランジスタ、26……
時限素子、U_Ref……基準電圧、20……付加装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関へ導かれる空気質量体の流速測定
法において、流れる空気質量体にさらされる少なくとも
１つの温度依存抵抗を備え、さらに前記該少なくとも１
つの温度依存抵抗へ、流速に依存する量を供給する装置
を備えた形式の流速測定法において、測定中に空気質量
体の流速に依存する量が所定の流量閾値（U_Ref）より低
下すると、この量を機能手段により低減し、該低下を検
出するために、流速に依存する量、または内燃機関の回
転数、または内燃機関と結合されている電気燃料ポンプ
用の制御信号を用いることを特徴とする、内燃機関へ導
かれる空気質量体の流速測定法。
【請求項２】流速に依存する量を、前もって与えられる
持続時間の間は低減する、特許請求の範囲第１項記載の
流体の流速測定法。
【請求項３】流速に依存する量を最小値へ例えば値ゼロ
へ低減させる、特許請求の範囲第１項または第２項記載
の流速測定法。
【請求項４】前もって与えられる持続時間の値を、少な
くとも前記装置の作動準備時かに適合させる、例えば該
作動準備持続時間よりも大きく選定する、特許請求の範
囲第２項または第３項記載の流体の流速測定法。
【請求項５】限界値を、値ゼロと第２特性値との間の流
速値領域に設けた、特許請求の範囲第１項から第４項ま
でのいずれか１項記載の流体の流速測定法。
【請求項６】内燃機関の空気量の流速の測定の場合は、
第２特性値を、無負荷運転時流速を下回わる空気流速に
より与える、特許請求の範囲第５項記載の流体の流速測
定法。
【請求項７】内燃機関の始動時を除いて、内燃機関の全
作動領域にわたり使用可能にした、特許請求の範囲第６
項記載の流体の流速測定法。
【請求項８】流れる空気質量体にさらされる少なくとも
１つの温度依存抵抗を備え、さらに該少なくとも１つの
温度依存抵抗へ前記流速に依存する量を供給する装置を
備え、空気質量体の流速を表わす電気出力信号を供給す
る抵抗式測定装置を備え、この抵抗測定装置が、前記の
温度依存抵抗を流れる電流を制御する調整素子を有する
形式の、内燃機関へ導かれる空気質量体の流速測定装置
において、比較装置（25）を設け、該比較装置の出力信
号を前記調整素子（16）へ導き、該比較装置は電気出力
信号（U₁₅）を閾値（U_Ref）と比較して、該電気出力信
号（U₁₅）の値が前記閾値（U_Ref）を下回わると、前記
調整素子（16）を制御して、温度依存抵抗（14）を流れ
る電流（I₁₄）を一層小さい値へ低減させることを特徴
とする、内燃機関へ導かれる空気質量体の流速測定装
置。
【請求項９】比較装置が、少なくとも回転数に比例する
信号をまたは電気燃料ポンプのための制御信号を限界値
（U_Ref）と比較して、該回転数に比例する信号がまたは
燃料ポンプ制御信号が閾値（U_Ref）を下回ると制御素子
（16）を制御して、温度依存抵抗（16）を流れる電流
（I₁₄）を一層小さい値へ低減させる、特許請求の範囲
第８項記載の空気質量体の流速測定装置。
【請求項１０】時限素子を設け、該時限素子が電流（I
₁₄）の低減の持続時間を決定する、特許請求の範囲第８
項または第９項記載の空気質量体の流速測定装置。
【請求項１１】電流（I₁₄）が少なくとも近似的に値ゼ
ロへ戻る、特許請求の範囲第８項から第10項までのいず
れか１項記載の空気質量体の流速測定装置。
【請求項１２】内燃機関の流速測定装置に使用する場合
は、比較装置（25）の閾値（U_Ref）を、無負荷運転時に
おける内燃機関の空気質量体の流速度を下回わる値に固
定する、特許請求の範囲第８項から第11項までのいずれ
か１項記載の空気質量体の流速測定装置。
【請求項１３】内燃機関の始動の間は、比較装置（25）
の出力信号により調整素子（16）を作動させない、特許
請求の範囲第12項記載の空気質量体の流速測定装置。