JPS61283826A - 熱式空気流量測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば自動車用のエンジンの吸入空気流量
等を測定するために使用されるもので、特に異常電圧状
態に対する保護手段を改良した熱式空気流量測定装置に
関する。

［背景技術］ 例えば自動車用のエンジンを電子的に制御する場合には
、上記エンジンの運転状態を監視して、その監視データ
に基づいて例えば燃料噴射量、点火時期等のエンジンの
運転制御を実行するものである。この場合、エンジンの
運転状態を監視するセンサ類としては種々のものがある
ものであるが、特に燃料噴射量に関連するものとして、
吸入空気量を検出するセンサが存在する。

このような、エンジンの制御システムにおいて使用され
る、空気流量検出手段としては種々のものが考えられる
ものであるが、例えば熱式の空気流量測定装置が知られ
て、いる。

この熱式の空気流量測定装置は、吸気管の中に加熱電力
を供給することによって発熱制御される温度−抵抗特性
を有する感温素子を設定し、この感温素子の温度状態を
観測することによって、上記吸気管に流れる空気流量が
測定されるようにしているものである。

すなわち、上記感温素子は吸気管の中に設定され、吸入
空気流にさらされる状態にあるため、その放熱特性が吸
入空気流量によって変化されるようになる。具体的には
、吸入空気流量の大きい状態では、感温素子の表面に大
きな空気流が存在して、同じ加熱電力が供給される状態
では、空気流量が小さいときよりもこの感温素子の！！
度上昇速度が遅くなる。また、感温素子の温度を特定さ
れる一定温度状態に保つように制御しようとすると、空
気流量に比例する状態で加熱電力を大きくなるように制
御しなければならない。

このような熱式の空気流量測定装置を構成する場合には
、感温素子に対して加熱電力を供給するように制御する
ものであるため、この測定装置回路に対して、例えば異
常高電圧が印加されたような場合に対する保護手段を設
定する必要がある。

この保護手段は、例えばツェナー電圧数士ボルトのツェ
ナーダイオードを用いて、感温素子に対する加熱電力の
電源回路の電圧を監視し、真常電圧発生状態で加熱電力
回路を接地回路に導くように構成している。

しかし、このような手段では感温素子における消費電流
が比較的大きいものであるため、大容量のツェナーダイ
オードが必要となり、その大きさおよび実装手段に問題
が発生する。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、感温
素子を含む測定回路部分に異常高電圧が印加されたよう
な場合であっても、比較的容量の小さな保護回路によっ
て、特に感温素子部に対して異常電圧が印加されること
を確実に防止し、感温素子が確実に保護されるようにす
るものであり、特に簡単に且つ小さく構成することがで
きるようにして、例えばエンジンの吸入空気流量測定手
段として効果的に使用できるようにする熱式の空気流量
測定装置を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段Ｊ すなわち、この発明に係る熱式空気流量測定装置にあっ
ては、感温素子に供給される加熱電力を制−用トランジ
スタ等の開閉素子によって開閉制御して、空気流量測定
動作が実行されるようにすると共に、上記開閉素子部に
供給される電源電圧を、例えばモノリシックＩＣ内の回
路に設定されるツェナーダイオード等による電圧検出手
段によって検出し、この手段で異常電圧が検出された状
態で上記開閉素子をオフＩＪＩＩＩさせるようにしてい
るものである。

［作用］ このように構成される熱式空気流量測定装置にあっては
、上記開閉素子を周期的に発生されるスタート信号によ
ってオン制御して、感温素子に対する加熱電力を立上が
り制御し、感温素子の温度が特定される温度まで上昇し
たときに上記加熱電力を遮断制御させるようにして測定
動作を実行するものであり、上記加熱電力供給時開幅に
相当する測定信号が出力されるようになる。このような
測定動作中において、電源電圧に異常が発生したような
場合には、その異常電圧が上記保護回路によって検出さ
れるようになるものであり、これによって開閉素子がオ
フ制御されて感温素子が異常電圧から保護されるように
なる。この場合、保護回路にあっては、開閉素子を構成
するトランジスタの制御を実行すればよいものであるた
め、充分に小容量で構成できるようになる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はエンジンの吸入空気量を測定する場合の空気流
量測定装置の構成を示すもので、エンジンに吸入空気流
を導く吸気管１１の内部に感温素子１２が取付は設定さ
れている。この感温素子１２は、例えば白金線等によっ
て構成され、加熱電力が供給されることによって発熱制
御されるもので、温度に対応して抵抗値が変化する温度
特性を有するものである。また、吸気管１１の内部には
、さらに上記感温素子１２と同様に温度特性を有する空
気温度測定素子１３が設定されるもので、この測定素子
１３の抵抗値は、吸気管１１に流れる空気の温度に対応
して設定されるようになる。

これら感温素子１２および空気濃度測定素子１３に対し
ては、それぞれ固定の抵抗素子１４および１５を接続し
、これら抵抗素子１４．１５と共にブリッジ回路が構成
されるようにする。この場合、空気温度測定素子１３に
対しては、濃度補償制御のための抵抗１Ｇが直列に接続
設定されている。そして、このブリッジ回路に対しては
、制御トランジスタ１７を介して加熱電力電源＋Ｂが接
続されるようになっている。

また、上記ブリッジ回路の出力端子となる感温素子１２
と抵抗素子１４との接続点Ａ１および抵抗素子１５と１
６との接続点Ｂは、コンパレータ１８の入力端子に接続
する。このコンパレータ１８では、上記点ＡおよびＢの
電位を比較して、点Ａの電位が点Ｂの電位より高くなる
状態で出力信号を発生するもので、このコンパレータ１
８からの出力信号はフリップフロップ回路１９をリセッ
ト制御する。具体的には、感温素子１２の温度が加熱電
力が供給されることによって、空気温度測定素子１３で
測定する空気湿度に特定される温度差が設定されるまで
上昇した状態でコンパレータ１８から出力信号が発生さ
れるようになる。

フリップフロップ回路１９に対しては、周期的に発生さ
れるパルス状のスタート信号がセット指令信号として供
給されている。このスタート信号は、例えばエンジンの
回転に同期する状態で発生されるものである。そして、
このフリップフロップ回路１９のセット時の出力信号は
、バッファ２０を介して出力信号として取出すようにす
ると共に、保護回路２１を介して制御トランジスタ１７
のベースを制御し、このセット状態でトランジスタ１７
をオン制御して加熱電力が感温素子１２を含むブリッジ
回路に供給されるようにしている。

第２図は上記保護回路２１の具体的な例を示しているも
で、電源子Ｂを抵抗３１および複数のツェナーダイオー
ドを直列にした過電圧検出回路３２、さらに抵抗３３を
介して接地するように構成している。

そして、抵抗３１と過電圧検出回路３２との接続点ａか
ら、上記コンパレータ１８、フリップフロップ回路１９
等の制御回路電源が取出されるようにしているものであ
り、過電圧検出回Ｍ３２と抵抗３３との接続点すの電圧
信号はトランジスタ３４のベースに供給されるようにす
る。このトランジスタ３４は、制御トランジスタ１１の
ベース回路に直列に接続設定されるもので、そのオン状
態でトランジスタ１７をオフ制御し、オフ状態でトラン
ジスタ１７をオン制御するようになる。この場合、上記
フリップフロップ回路１９からの出力信号も、インバー
タ３５で反転してトランジスタ３４のベース回路に供給
し、フリップフロップ回路１９のセット状態で制御トラ
ンジスタ１１がオン制御されるようにしている。

すなわち、電源電圧＋Ｂが正常な電位状態にあるときは
、過電圧検出回路３２を構成するツェナーダイオードは
非導通の状態にあり、したがって電１ｉ１は「０」の状
態となって、制御回路部には電流１２が流れるようにな
って、通常の測定動作が実行されるようになる。これに
対して、電源子Ｂが異常電圧状態となると、上記電流１
１が流れて制御回路部分にはクランプされた電圧以上の
電源が供給されることはない。また、電流１１が流れる
ことによってトランジスタ３４はオン状態に制御され、
制御トランジスタ１７がオフ制御されて、感温素子１２
を含むブリッジ回路に対して電源が供給されないように
なり、過電圧から保護されるようになる。

上記制御トランジスタ１１からブリッジ回路に対して供
給される加熱電力の電圧値は、ＯＰアンプ２２で基準電
圧電源２３からの基準電圧値と対比されている。そして
、このｏＰアンプ２２からの出力信号によって制御トラ
ンジスタ１１のベースを制御し、ブリッジ回路、特に感
温素子１２に対して供給される加熱電力の電圧が基準設
定されるようにしている。

すなわち、上記のように構成される熱式空気流量測定装
置にあっては、エンジンの回転に同期する状態で発生さ
れるスタート信号によってフリップフロップ回路１９が
セットされると、制御トランジスタ１１がオン状態に制
御され、感温素子１２に対して定電圧設定された加熱電
力が供給されるようになる。そして、この感温素子１２
は発熱１１ＪＩ［ｌされ、その温度が吸気管１１に流れ
る空気流量に逆に比例する速度で上昇するようになる。

このように感温素子１２の温度が加熱電力によって上昇
され、その温度が空気温度測定素子１３で測定される空
気温度に対して、特定される温度差が設定されるまで上
昇すると、コンパレータ１８からの出力信号が発生され
、上記フリップフロップ回路１９をリセットするように
なる。したがって、このフリップフロップ回路１９のリ
セットに対応して制御トランジスタ１７がオフ制御され
、感温素子１２に対する加熱電力が遮断制御されるよう
になる。

このような空気流量測定動作において、加熱電力の供給
される感温素子１２の温度は、吸気管１１に流れる吸入
空気流量に逆比例する速度で上昇するものであるため、
加熱電力の立上がりからコンパレータ１８から出力信号
が立上がり、上記加熱電力が遮断制御されるまでの時間
幅は、上記吸入空気流量に比例する状態となる。したが
って、フリップフロップ回路１９のセット端子Ｑからの
、そのセットおよびリセット動作に対応するパルス状の
信号は、パルス時間幅で測定空気流量を表現した空気流
量測定信号となるものである。

このような測定動作を実行するに際して、電源電圧＋Ｂ
が正常状態であれば、その電圧値は過電圧検出回路３２
を構成するツェナーダイオードのツェナー電圧以下の状
態であるため、前述したように電流１１は「０」であり
、制御回路部に正常に電源が供給設定され、またｌ１ｌ
ｌｌｌトランジスタ１７はフリップフロップ回路１９の
出力信号のみによって制御されるよになり、正常な空気
流量測定動作が実行される。これに対して、電源電圧＋
Ｂが上記ツェナー電圧を越えて高い状態となると、電流
１１が流れるようになり、トランジスタ３４がオン　゛
制御されて制御トランジスタ１７をオフ制御し、感温素
子１２を含むブリッジ回路を過電圧から保護するように
なる。この場合、制御回路部分にも、過電圧検出回路３
２のクランプ電圧で制限された電源が供給され、異常電
圧から保護されるようになる。

〔発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る熱式空気流量測定装置にあ
っては、電源電圧が異常状態となった場合に測定動作を
実行するセンサとなる感温素子部分を、過電圧から効果
的゛に保護するようになる。

この場合、制御する電流は充分に小さなものとすること
ができるものであるため、この保護回路はモノリシック
ＩＣ内に組込み設定されるツェナーダイオードによって
構成できるようになるものであり、非常に小型であり且
つ実装に容易な状態となり、例えば自動車用エンジンの
吸入空気流量測定手段として効果的に利用できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る熱式空気流量測定装
置を説明する構成図、第２図は上記実施例で使用される
保護回路部分を詳細にして示した回路図である。 １１・・・吸気管、１２・・・感温素子、１３・・・空
気温度測定素子、１１・・・制御トランジスタ、１８・
・・コンパレータ、１９・・・フリップフロップ回路、
２１・・・保護回路、３２・・・過電圧検出回路（ツェ
ナーダイオード回路）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　測定すべき空気流中に設定される温度−抵抗特性を有
   する加熱電力によつて発熱制御されるようにした感温素
   子と、 上記感温素子に対して供給される加熱電力を開閉制御す
   る開閉素子と、 上記開閉素子を周期的に発生されるスタート信号にした
   がつてオン制御し、上記感温素子に対する加熱電力を立
   上がり制御する手段と、 上記感温素子の温度が特定される温度状態まで上昇した
   ときに上記開閉素子をオフ制御し、上記加熱電力を遮断
   制御する手段と、 上記感温素子に対する加熱電力の供給時間幅を表現した
   空気流量測定信号を発生する手段と、上記加熱電力の電
   源の異常電圧を検出し、上記開閉素子をオフ制御する保
   護回路と、 を具備したことを特徴とする熱式空気流量測定装置。