JPS60165517A

JPS60165517A - 内燃機関の空気量測定装置

Info

Publication number: JPS60165517A
Application number: JP59274266A
Authority: JP
Inventors: ウルリツヒ・ドリユース; ヨーゼフ・クラインハンス
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-01-28
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1985-08-28
Also published as: JPH0477857B2; DE3402981C2; DE3402981A1

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】イ）技術分野本発明は内燃機関の空気量測定装置、特に自動車用の内
燃機関に用いられる空気量測定装置に関するものである
。

口）従来技術近年の自動車用内燃機関では、燃料噴射方式であれ、キ
ャブレタ一方式であれ電子制御装置を採用したものが増
えている。この制御装置は機関に供給される燃料の量並
びに場合によっては供給される空気量を、たとえば自動
車の実際の速度、現在の負荷、走行路の状態その他種々
のパラメータに応じて測定する。内燃機関には燃焼に必
要な空気がその吸気管から吸入される。この吸入空気量
は通常吸気管内で測定されるが、このために簡単かつ信
頼性が高いセンサーとして熱線測定装置が用いられる。

内燃機関が駆動状態にある場合この熱線に電流が供給さ
れる。また、非駆動状態では所定の温度に予熱される。

機関が運転状態に入り、吸気が開始されると、吸気管内
を通過する空気が吸気管内に配置された熱線の温度を下
げようとする。ただし１．この温度低下は熱線に流れる
電流を一定にしたときに起るもので、一方では吸気が熱
線に当ることによって熱線の抵抗値が低下する。従って
熱線に流れる電流は増加する。この電流の増加は通常熱
線の温度が空気が停止していたときと同じ温度になるま
で続けられ、これによって、何れにせよ熱線の温度は以
前と同じ温度に保持される。

熱線温度を以前と同じ温度に制御するために、熱線は抵
抗ブリッジの一構成素子として電気回路中に設けられる
。熱線と直列に固定抵抗器が配置される。さらにこの直
列回路と並列に２つの抵抗器が設けられ、これらのうち
１つはたとえばサーミスタや薄膜抵抗器から成り大気温
度を検出、補償するもので、また他方の抵抗器はブリッ
ジをバランスさせるための可変抵抗器から構成される。

そして上記のように構成されたブリッジの対角線の電圧
が検出される。機関の停止状態ではこの検出電圧はゼロ
である。熱線が吸入空気により冷却されるとブリッジは
非平衡状態となる。これによりブリッジの対角線の電圧
はゼロより偏移する。

増幅器により操作部が駆動され、この操作部はブリッジ
の熱線の抵抗値が減少したことにより電流を増加させブ
リッジを再び平衡させてその対角線の電圧がゼロになる
までブリッジ全体に対する印加電流を高める。この電流
の増加量は吸入空気の量に対応するものである。

上述した公知の回路では、閉ループ制御の安定性を得る
ために電圧を余分に印加してブリッジの離調が行なわれ
る。しかし、この離調によって熱線の温度は空気量に関
係して変化してしまい、上述した伺加電圧が一定の場合
には熱線の抵抗は供給電流に強く影響されることになる
。

ハ）目　的本発明は以上の問題点に鑑みて成されたもので、簡単安
価な構成により、従来と同等の性能を持つ信頼性の高い
内燃機関の空気量測定装置を提供することを目的とする
。

二）実施例以下図面に示す実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。

羊１図はブリッジ回路の一般的な構成を示している。こ
のブリッジ回路の一方の辺は熱線１１および測定抵抗と
して機能する固定抵抗器１２から構成され、また他方の
辺は温度に依存する抵抗値を有する補償抵抗器１３およ
びブリッジを平衡させるための可変抵抗器１４から構成
されている。

またブリッジ回路の一方の側は接地電位に、また他方の
側は操作部１５を介して車載バッテリーの電圧のような
電源電圧に接続されている。測定抵抗器１２端部の電圧
降下は測定電圧１７として取り出される。温度補償抵抗
器１３と可変抵抗器１４はブリッジの目標値形成回路を
形成する。この目標値は抵抗器１３．１４の接続点１８
を介して取り出される。接続点１７．１８間の対角線の
電圧は増幅器１９に入力され、この増幅器１９の出力に
したがって操作部１５が制御される。

冒頭で述べたように熱線１１が冷却し、その抵抗値が減
少すると、ブリッジは平衡状態を外れる。対角線の電圧
１７〜１８に応じて増幅器１９は操作部１９を駆動して
電流を増加させる。この電流増加は対角線の電圧１７〜
１８が再びゼロになり、ブリッジが再び平衡状態になる
まで続けられる。この状態では次式が成立する。

Ｒ１３Ｒ１１Ｒ１４ＲＩ２したがって熱線１１の抵抗値は次のように示される。

熱線１１の加熱電流に対して操作量を与える操作部１５
は同時に目標値を与える側の抵抗器１３．１４に一電流
を流す、これによりブリッジは再び平衡状態となる。

接続点１８と増幅器１９間に電圧Ｕ２０を付加し、熱線
１１に電流１．を流すと、熱線１１の抵抗値Ｒ１１は次
の式で与えられる。

付加電圧Ｕ２０が一定の場合には、上式の（ｉ＋Ｒ１３
／　Ｒ１４）　”　Ｕ　２０／　Ｉ　１１の部分から判
るように、熱線１１の抵抗値Ｒ蓋１は供給電流１１１に
大きく影響される。

これに対して第２図にその原理を示すように、本発明の
測定装置ではブリッジ回路９分圧器を用いず、電流ミラ
ー回路の応用に基づく制御原理を用いている。そのため
に制御（可能な）電源が用いられる。

第２図には第１図とほぼ同等の機能を有する抵抗器が示
されており、これらには第１図と同じ参照符号が付され
ている。ここでは新たに第１の電源２１が熱線１１と固
定抵抗器１２間に接続されており、さらに第２の電＠２
２が補償抵抗器１３と可変抵抗器１４間に接続されてい
る。さらに第２図の回路には第１のコンパレータ２３と
第２のコンパレータ２４が設けられている。第１のコン
パレータ２３の第１の入力端子は補償抵抗器１３と第２
の電源２２の接続点と接続されている。そしてコンパレ
ータ２３の出力は第１の電源２１の制御入力端子に導か
れている。一方、第２のコンパレータ２４の第１の入力
端子は可変抵抗器１４と第２の電源２２の接続点に、ま
た第２のコンパレータ７２４の第２の入力は固定抵抗器
１２と第１の電源２１の接続点に接続されている。また
、第２のコンパレータ２４の出力は第２の電源２２の制
御入力端子と接続されている。

２つのコンパレータ２３．２４は電源２１および２２を
制御し、これによってそれぞれのコンパレータ入力端子
差がＯになるように制御する。

これを式で表すと、Ｕ　１３　”　Ｕ　１１かつＵ１牛＝ＵＩ２となる。し
たがって各電流はＩ　１３°Ｒ１３°Ｉ　ＩＩ　’　Ｒ１１かつＩ　＋３
・Ｒ１４＝　Ｉ　１１　”　ＲＩ２となり、さらにＲ１１Ｒ１２ □＋□ Ｒ，３Ｒ，今の関係が得られる。この等式は前記のブリッジ回路の等
式と対応する。要するに電気的には本発明の電流ミラー
回路は公知のブリッジ回路と同等であり、両者には互換
性がある。

第３図には本発明の原理による空気量測定装置の他の実
施例が示されている。ここでも対応する構成部材には同
一の参照符号を付しである。第１の電源２１はダーリン
トン接続のトランジスターにより構成され、第２の電源
２２は単一のトランジスターから構成される。コンパレ
ータ２３゜２４としてはオペアンプが使用される。符号
２１〜２３および２２〜２４で示された構成部材は当然
ながら他の同機能の素子や回路を用いることができ、こ
れらの素子や回路は単一または共（動する他の素子９回
路とともに集積化することができる。

上記の回路に対しては第２図の原理で示したのと同じ式
が成立する。すなわち４となり、これを変形すると、１４が得られる。

この場合、熱線１１を含めた各々４つの抵抗器１１〜１
４の抵抗値を変えることなく本発明の原理が適用される
ことがわかる。本発明の制御装置は従来の回路と全く同
様に熱線を一定の抵抗値、すなわち一定の温度に制御す
る。

第３図の回路においても、接続点１７とオペアンプ２４
の入力に電圧Ｕ２０を付加すると、熱線１１の抵抗値８
口は次のように示される。

Ｒ，４Ｒ，４ＩＩ。

」二式から熱線の抵抗値Ｒ１１が供給電流Ｉ　１１に対
して依存している部分は（Ｒ１３／Ｒ１４）−（Ｕｚ□
／ｌ１１）の部分のみであることがわかる０本発明の電
流ミラー回路の一実施例における測定の場−合、熱線抵
抗値の供給電流に対する依存性は従来のブリッジ回路に
おける依存性のｌ／３である。

第４図には本発明によるより低い消費電力を実現する制
御回路が示されている。この場合には２つのトランジス
ターと公知の４つのブリッジ抵抗器を必要とするだけで
ある。第４図においても対応部分には前述の各図と同一
符号を付しである。

熱線の抵抗値Ｒ１１の依存性は次の式で示すことができ
る。

この簡単な回路はあまり精度を要求されない場合にのみ
用いることができる。しかしくその代り）より低い消費
電力を実現できる。

ホ）効　果以−トの説明から明らかなように、本発明によれば、少
ない構成素子により内燃機関の空気量測定装置を構成で
きるとともに、公知の測定回路と同等の精度を実現でき
る。

また、本発明における電流ミラー回路では熱線抵抗値の
依存性を小さく押えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のブリッジ回路を用いた空気量測定装置を
示す回路図、第２図は本発明の原理を示した回路図、第
３図は本発明による空気量測定装置の一実施例を示した
回路図、第４図は本発明の他の実施例を示した回路図で
ある。１１・・・熱線　１２・・・測定抵抗器１３・・・補償
抵抗器　１４・・・可変抵抗器２１．２２・・・電源（
トランジスタ）２３．２４・・・コンパレータ（オペア
ンプ）代理人　弁理士　加　藤　卓勾、！

Claims

【特許請求の範囲】１）空気流を通過させる吸気管内に配置された電気抵抗
手段と、大気温度に依存する第１の分圧素子と調節可能
な第２の分圧素子からなり所定の目標値を形成する第１
の分圧手段と、前記電気抵抗子しを第１の分圧素子とし
固定抵抗器を第２の分圧素子として実際値を形成する第
２の分圧手段と、電流を調節し前記目標値に応じて前記
実際値を所定の値に調節する手段とを備えた内燃機関の
空気量測定装置において、前記調節手段は第１の電源（２１）から構成され、この第１の電源（２１）は前記第２の分圧手段を構成す
る電気抵抗手段（１１）と固定抵抗器（１２）の直列回
路と直列に配置され、し力；もこの第１の電源（２１）
は前記第１の分圧手段（１３，１４）により制御可能で
あり、さらに第２の電源（２２）が設けられ、この第２
の電源（２２）は前記第１の分圧手段（１３，１４）の
ｐｉｌｌｌの分圧素子と第２の分圧素子の直列回路と直
列に配置され、しかもこの第２の電［（２２）は前記第２の分圧手段に
より制御されるよう構成されることを特！１−＆する内
燃機関の空気量測定装置。２）第１の入力端子が前記電気抵抗手段（１ｘ’）と前
記固定紙□抗器（１２）の接続点に、また第２の入力端
子が前記第１の分圧手段の分圧素子（１３，１４）の接
続点に、さらに出力端子が前記電源（２１）の制御入力
端子にそれぞれ接続された第１の比較手段（２３）と、
第１の入力端子が前記第１の分圧手段（１３，１４）の
分圧素子（１３，１４）の接続点に、また第２の入力端
子が前記第２の分圧手段の前記電気抵抗手段（ｌ　ｌ）
と固定抵抗器（１２）の接続点に、さらに出力端子が前
記第２の電源（２２）の制御入力にそれぞれ接続された
第２の比較手段（２４）を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の内燃機関の空気量測定装置。３）前記第１の電源（２１）が前記電気抵抗手段（ｔ　
ｉ）と固定抵抗器（１２）間に挿入され、また前記第２
の電源が前記第１の分圧手段の分圧素子（１３，１４）
間に挿入されるとともに、前記第１の比較手段（２３）
の第１の入力端子が前記電気抵抗手段（１１）と前記第
１の電１ｉｔ（２１）の接続点と、またその第２の入力
端子が前記第１の分圧素子と第２の電源（２２）の接続
点とそれぞれ接続され、さらに前記第２の比較手段（２
４）の第１の入力端子が前記第２の電源（２２）と前記
第２の分圧素子（１４）の接続点と、またその第２の入
力端子が前記第１の電源（２１）と固定抵抗器（１２）
の接続点とそれぞれ接続されることを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の内燃機関の空気量測定装置。４）等しい電圧が印加される２つの分圧手段を有し、そ
の一方の分圧手段内に内燃機関の吸気管内を通過する空
気量を検出することにより実際値を形成する電気抵抗手
段が設けられ、また他方の分圧手段により特に駆動パラ
メータに関連した目標値が形成される内燃機関の空気量
測定装置において、前記分圧手段のそれぞれに制御可能
な電源（２１，２２）が設けられることを特徴とする内
燃機関の空気量測定装置。５）前記電源（２１，２２）はそれぞれ他の分圧手段の
分電圧によってそれぞれ制御されることを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載の内燃機関の空気量測定装置。６）複数の比較手段（２３，２４）が設けられ、これら
の比較手段に前記第１と第２の分圧手段の信号が入力さ
れ、その場合一方の電源（２１゜２２）が一方の比較手
段（２３，２４）によってそれぞれ制御されることを特
徴とする特許請求の範囲第４項または第５項記載の内燃
機関の空気量測定装置。