JPS586415A - 熱式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱式流量計に関し、特に、流路中に設置される
温度依存性の感温抵抗体と温度補償抵抗体とを有しこれ
ら２つの抵抗体の温度差をは’ｙ　一定に維持するよう
前記感温抵抗体の制御電流をバランスさせながら流量検
知信号をうる形式の熱式流量計において、流量検知信号
と同時に流体温度検知信号をも取出しうるよう改良した
熱式流量計を提供するものである。

自動車等のエンジン制御においては、点火時期。

空燃比、ＥＧＲ（排気ガス還流システム）、或いはｌ５
Ｏ（アイドルスピードコントロール）等各種の制御が実
施されており、これらのエンジン制御は通常エンジン回
転数並びに吸気流量又は吸気負圧の検出信号によジエン
ジン状態を検知しながら行われている。更に、エンジン
の仕様等に応じて、冷却水の水温あるいは吸気温度等を
も検知してこれらの検知信号に基づく補正を行いながら
特定の運転状態に対応しうるエンジン制御が行われてい
る。特に、エンジンの寒冷始動時には充分濃厚な混合気
を供給して始動性を容易にする為空燃比を一時的に濃め
に制御する必要がある。前記吸気流量の検知手段として
熱式流量計が広く採用されている。この熱式流量計は吸
気通路内に設置された感温抵抗体の発熱量と放熱量との
バランス状態における該感温抵抗体への制御電流値（又
は電圧）によシ出力信号をうるものである。又、自動車
用エンジンは一２０ｔｌｌ’ないし１２０Ｃといった広
い温度範囲で使用される為、吸気量検出値の温度補償を
行う必要があシ、この目的の為同じく温度依存性の温度
補償抵抗体を別に設け、前記感温抵抗体と温度補償抵抗
体との温度差がはソ一定になるよう各抵抗体への制御電
流をバランスさせることが行われている。　　　　− この種の感温抵抗体と温度補償抵抗体とを有する熱式流
量計は、一方のブリッジ分岐に流路中に設置されかつ制
御電流によシ加熱される温度依存性の感温抵抗体を接続
し、他方のブリッジ分岐に流体温度によって抵抗値が変
化する温度補償抵抗体を接続したブリッジ回路を設け、
該ブリッジ回路の対角線分岐を制御電流供給用増幅器の
入力端子に接続し、前記感温抵抗体と前記温度補償抵抗
体との温度差がタデソ一定になるよう前記感温抵抗体の
電流を制御するよう構成されている。

従来のこの種の熱式流量計は、もっばら吸気流量を検出
することを目的としており、吸気温度についてはこれを
出力信号として取り出す機能は備えていなかった。従っ
て、吸気温度の検出が必要なときには独立した感温素子
を別に設ける必要があった。

本発明の目的は、極めて簡単かつコンパクトな回路構成
で本来の流量のみならず流体温度（吸気温度等）をも同
時に測定しうる熱式流量計を提供することである。

本発明の特徴は、前述の如き従来の熱式流量計において
温度補償抵抗体の抵抗値に応じた出力を取り出す為の端
子を別に設ける点にある。

即ち、本発明によれば、一方のブリッジ分岐に流路中に
設置されかつ制御電流によって加熱される温度依存性の
感温抵抗体を接続し、他方のブリッジ分岐に流体温度に
よって抵抗値が変化する温度補償抵抗体を接続したブリ
ッジ回路を備え、該ブリッジ回路の対角線分岐を制御電
流供給用増幅器の入力端子に接続し、前記感温抵抗体と
前記温度補償抵抗体との温度差がはソ一定になるよう前
記感温抵抗体の電流を閉ループ制御する熱式流量計にお
いて、前記温度補償抵抗体の抵抗値に応じた出力を取り
出す端子を設け、流体温度をも検知しうる様構成するこ
とを特徴とする熱式流量計が提供される。

以下第１図ないし第５図を参照して本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明による熱式流量計の一実施例を示す回路
構成図である。

第１図において、被測定流体が矢印Ｆ方向に流れる流路
（例えばエンジン吸気通路）１内には温度依存性の抵抗
体で形成された所定の抵抗値を有する感温抵抗体が設置
されている。前記流路１内には更に温度依存性の抵抗体
で構成された温度補償抵抗体３も設置されている。

電源４からはトランジスタ５のコレクタ及びエミッタを
介して分岐点Ａに制御電圧が印加されている。この分岐
点Ａから接続点Ｂ及び接続点Ｃへ至る一方のブリッジ分
岐には、流路中に設置されかつ制御電流によって加熱さ
れる温度依存性の前記感温抵抗体２と固定抵抗Ｒ３が直
列に接続されている。又、感温抵抗体と湛列に、２個の
抵抗ｒ１’＋　ｒ２を直列接続した分圧抵抗が接続され
ている。この分圧抵抗ｒ、、ｒ２のいずれかの抵抗値を
調節することによりそれらの接続点Ｚにおける電圧を分
圧比に応じて調節することができる。

他方のブリッジ分岐は前記接続点Ｃから抵抗Ｒ３、接続
点１０．接続点り、温度補償抵抗体３及び抵抗８を通し
て接続点Ａ、へ至る分岐路によって構成されている。こ
の接続点ＡＩは増幅器７の出力側に接続された点であり
、この増幅器７のプラス相には前記接続点Ｂが接続され
、該増幅器７のマイナス相には前記接続点りが接続され
ている。従って、接続点Ａ１の電圧は前記分岐点Ａの電
圧に対し一定の比率を有してかシ、点Ａにおける電圧変
化に応じて変化する。又、前記接続点Ｂと前記接続点り
はブリッジ回路の対角線分岐点をなすものである。

前記分圧抵抗’ｌ　＋　’２の接続点Ｚは遅延回路９を
介して増幅器６のプラス相に接続されている。

前記接続点Ａ１は増幅器６のマイナス相に接続されてい
る。増幅器６の出力側は前記トランジスタ５のベースに
接続されている。

以上第１図に説明した回路構成によれば、接続点Ａを入
力側とし、接続点Ｃを接地側とするブリッジ回路の各分
岐点Ｂ、Ｄのブリッジバランスを閉ループ制御すること
ができ、係るバランス状態における感温抵抗体２への電
流値即ち該感温抵抗体の温度を一定にするような電流値
（制御電流）により流路１内の流賞即ち感温抵抗体１か
らの熱放散量に対応する流量を検知することができる。

この検知信号は出力側ブリッジ分岐の対角線分岐点Ｂか
ら取り出され出力信号Ｖとして検知することができる。

流体温度が変化した場合には感温抵抗体２からの熱放散
量も変化するが、この場合には温度補償抵抗体３を流れ
る温度補償側プリンジ分岐の電流を、感温抵抗体２とこ
の温度補償抵抗体３との温度差がはソ一定になるように
制御することにより、温度補償を行うことができる。こ
うして、前記出力信号Ｖにより温度変化に関係なく流路
ｌ内を流れる流量を正確に検出することができる。

更に、第１図に示す回路構成においては、温度補償側ブ
リッジ分岐内の温度補償抵抗体３と抵抗Ｒ８との間の接
続点１０から吸気温度信号Ｔを取り出す端子が接続され
ている。この接続点１０は前記温度補償抵抗体３の抵抗
値に応じた出力を取り出しうる点である。この温度補償
抵抗体の抵抗値は流路１内を流れる流体温度によって変
化し該流体温度に対応した値を示すので、前記出力信号
Ｔにより流体温度を検知することができる。即ち、第１
図に示す熱式流量計の回路構成によれば、前記流量検知
信号Ｖと共に吸気温度信号Ｔをも取り田すことができ、
流量及び流体温度を同時に検出することができる。

第２図は本発明による熱式流量計の変更実施例を示す回
路構成図である。

第２図の実施例は、第１図の回路のブリッジ回路部分の
温度補償側ブリッジ分岐に吸気温信号安定化回路を接続
し、この安定化回路を介して吸気温信号Ｔを取り出すよ
うにした点で第１図の実施例と相違しており、その他の
構成はすべて第１図の実施例の場合と実質上同じである
。第２図においても第１図の各部分に対応する部分は夫
々同一符号で表示されておシその詳細な説明を省略する
。

第２図の実施例においては、接続点Ａ、と同電位の接続
点１１に抵抗１２及び抵抗１３からなる分圧抵抗が接続
され、これらの分圧抵抗間の接続点は増幅器１４のマイ
ナス相に接続されている。

一方、温度補償側ブリッジ分岐の対角線分岐点りと同り
の接続点１０は増幅器１４のプラス相に接続されている
。この増幅器１４の出力側に吸気温信号Ｔを取９出す端
子が接続されている。尚、増幅器１４のマイナス相入力
側と該増幅器の出力側との間に並列抵抗１５が接続され
ている。

第２図の構成によれば、温度補償抵抗体３の抵抗値に応
じた電圧が得られる接続点１ｏを増幅器１４を介して端
子Ｔに接続したので、温度補償抵抗体３の抵抗値に応じ
た出力を適宜増幅修正した信号を吸気温信号Ｔとして取
り出すことができる。

従って、第１図によって得られる吸気温信号に比べ、所
定レベルまで増幅すると共に出力の安定化が計られた信
号を吸気温信号Ｔとして取り出すことができる。

第１図及び第２図に示す実施例において、感温抵抗体２
と並列に接続された分圧抵抗ｒ、及びｒ２間の接続点Ｚ
は遅延回路９を介して増幅器６のプラス層に接続されて
いる。以下この遅延回路を接続する理由について説明す
る。

第３図は第１図及び第２図に示す熱式流量計の駆動回路
の動作を例示する図であり、流量Ｑが図示の如く段階状
に変化した場合、流量検知信号Ｖは第３図中実線で示す
如くその立上シ点においては、閉ループ制御等の動作遅
れの為、なだらかに変化するが、その立下シ点において
は流量ＱとはｙｌｏＪ様段階以上に変化する。即ち、立
上り点においては応答遅れがあシ立下り点においては応
答遅れが存在しない。

第４図も第３図と同様な特性を示す図であシ、検出流量
信号Ｑ、の立上り点及び立下り点における応答性を示す
図であり、第４図中の実線は第３図中の実線に対応して
いる。即ち、−立上り点においては曲線Ｓ１で示す如く
流量Ｑの段階的変化に対し応答遅れをしてなだらかに変
化するが、立下り点においては曲？ｆＭ　Ｓ　２に示す
如く流量Ｑの段階的変化に対応して急速に変化する。

第３図及び第４図の実線で示す如く、流量に対する検出
信号の応答性が立上り点及び立下り点で異なり非対称で
あると、流路中の流れの脈動の大きさに変化があった場
合にその測度差により検出誤差が生じることになる。即
ち、脈動が比較的小さい場合には検出信号Ｖの積分面積
が比較的大きくなり結果として検出値が基準流量に対し
高い値を示すことになる。これに対し、脈動が大きい場
合には立上り点の応答性が遅いという影響が大きくひび
いて、脈動が小さい場合に比べその検出信号Ｖの値が比
較的小さくなってしまう。即ち、脈動の大小に応じて、
流量が同じ場合でもその検出信号の値が異なり、安定し
た測定を行うことができず、誤差が生じるということに
なる。

更に、脈動率が更に大きくなると、同じ流量に対する検
出信号の値が小さくなり、脈動が小さい場合と脈動が大
きい場合において、流量が異なるにもかかわらず同一検
出信号を形成することになり、所ゆる２値問題が生ずる
。この２値問題も測定制度を高める為には解決しなけれ
ばならない問題である。

前記遅延回路９はこの様な脈動の有無或いは大小の時に
生ずる検出誤差を低減する為のものである。即ち、第１
図及び第２図における遅延回路９として第５図に示す構
成の遅延回路を使用することによシ、立下シ点における
応答性を遅い方向に調整することにより、立上シ点及び
立下シ点における応答性を同じ様に遅らせることができ
る。即ち、立下り点における応答性を第３図及び第４図
中点線で示す如く立上シ点と同様な状態にすることによ
り、前述の脈動の有無及び大小による検出誤差を解消す
ることができる。

第５図は第１図及び第２図中の遅延回路の内部構成を示
す図である。第５図において遅延回路９は２個の増幅器
１６．１７とこれらの増幅器の間で並列に接続された８
０回路と整流素子１８とを有する。第１図及び第２図中
の接続点Ｚは増幅器１６のプラス相に接続され、該増幅
器１６の出力側は整流素子１８を介して増幅器１７のプ
ラス相に接続されている。増幅器１７の出力側は該増幅
器のマイナス相に接続されると共に、分岐点１９で分岐
された後抵抗２０を介して増幅器１６のマイナス相へも
接続されている。増幅器１６のマイナス相は抵抗２１を
介して接地されている。前記整流素子１８と増幅器１７
との間には抵抗比及び容量Ｃからなる遅延回路要素が並
列に接続されておシ、接続点Ｚにおける電圧が上昇する
立上り時に前記容量Ｃへ充電すると共に、立下る時には
容量Ｃから抵抗Ｒへ放電させ、立下シ時のみ接続点Ｚに
おける急激な変化に対する応答性を遅らせるようになっ
ている。この応答性遅れは容量Ｃ及び抵抗比の値によっ
て定まる時定数によるものであり、これらの値を変えて
応答性を調節することができる。例えば、実際の回路設
計においては、抵抗Ｒは１２０にΩの時容量Ｃを０．０
１５〜０．１μＦ範囲内の適当な値に選定することによ
り立下り時のみ応答性を遅らせて遅延させることができ
、第３図及び第４図中点線で示す様に立上シ時と立下シ
時における応答遅れを同程度にし左右対称形にすること
ができた。この様に、立上り時及び立下シ時の応答性を
はソ同じ様に選定することにより、流路中の流れの脈動
が大きい場合或いは小さい場合、更には脈動がある場合
及びない場合における流量検出精度を安定化させること
ができる。

本発明による熱式流量計の各実施例は以上説明した構成
並びに作用を有するので、従来の熱式流量計に対し、流
量検知信号の他に吸気温度（流体温度）検出信号をも同
時に取り出すことができ、更に遅延回路を閉ループ内に
設けることにより流量検出信号の温度特性の向上を計る
ことができる。

例えば、ターボ付の自動車用エンジンのマイコン制御に
あっては、過給時に吸気が断熱圧縮される為１ｓｏｃ／
ｍ程度の急激な速度で吸気温が上昇し、これに応じて点
火時期を補正してノンキング防止を計る必要がある。こ
の様なノッキング防止の為には点火時期を遅らせる必要
があり、その際に吸気量のみならず吸気温度をもただち
に検出して点火時期を遅らせる様なエンジン制御を実行
する必要がある。又、ターボなしのマイコンによるエン
ジン制御でも、寒冷時或いは高温アイドル時には燃量の
霧化状態や燃焼状態が通常運転の場合と異なシ、画一的
な制御ではカバーできないので、この様な場合にも吸気
温度を検知して空燃比を調整する様なエンジン制御が必
要である。

本発明の熱式流量計の各実施例によれば、吸気流量のみ
ならず吸気温度をも同時に検知することができるので、
この様なエンジン制御に適用する場合きわめて有効であ
る。

更に、以上説明した各実施例によれば、感温抵抗体への
供給電流を制御する閉ループ回路内へ立下り時のみ応答
性を遅らせてこれを立上シ時と同様の応答性に補正する
手段を設けたので、特に脈動運転領域での検出誤差を低
減すると共に安定した測定を実施することができ、加え
てこの熱式流量計における特有の問題である２値問題を
も解決することができる。即ち、感温抵抗体の駆動用閉
ループ回路内に遅延回路を設けることによシ、該感温抵
抗体の温度特性を向上させることができる。

以上の説明から明らかな如く、本発明によれば、流量検
出信号のみならず吸気温度検出信号をも同時に取シ出す
ことができる熱式流量計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱式流量計の一実施例の回路構成
を例示する説明図、第２図は本発明による熱式流量計の
他の実施例の回路構成を例示する説明図、第３図は流量
Ｑの段階的変化に対応する流量検出信号Ｖの変化特性を
例示するグラフ、第４図は流量の段階的変化に対応する
立上シ時及び立下り時の流量検出信号の応答特性を例示
するグラフ、第５図は第１図及び第２図中の遅延回路の
回路構成を例示する説明図である。 １・・・流路、２・・・感温抵抗体、３・・・温度補償
抵抗体、４・・・電源、６，７・・・増幅器、９・・・
遅延回路、１４・・・増幅器、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ・・・ブ
リッジ回路の分岐点、Ｆ・・・流れ方向、Ｑ・・・流量
、Ｑ、・・・流量検知信号、Ｔ・・・吸気温度検出信号
、■・・・陣量検出信号。 第１　肥 第２図 第３閉 Ｑ−」−一−しｍ− ｙ　　　　　　”’ 第４０ 応２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一方のブリッジ分岐に流路中に設置されかつ制御電
   流によって加熱される温度依存性の感温抵抗体を接続し
   、他方のブリッジ分岐に流体温度によって抵抗値が変化
   する温度補償抵抗体を接続したブリッジ回路を備え、該
   ブリッジ回路の対角線分岐を制御電流供給用増幅器の入
   力端子に接続し、前記感温抵抗体と前記温度補償抵抗体
   との温度差がほぼ一定になるよう前記感温抵抗体の電流
   を閉ループ制御する熱式流量計において、前記温度補償
   抵抗体の抵抗値に応じに出力を取出す端子を設は流体温
   度をも検知しうるよう構成することを特徴とする熱式流
   量計。 ２、特許請求の範囲第１項の発明において、前記感温抵
   抗体の電流を制御する閉ループ内に流量検知信号の立上
   シ遅延回路を介在させることを特徴とする熱式流量計。