JPS6130718A - 熱線式流量計 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は例えば自動車用内燃機関における吸入空気流量
を検出する熱線式流量計に関し、特に熱線抵抗の付着物
を焼切る装置を備えるものに関する。

〈従来の技術〉 かかる従来の熱線式流量計としては例えば第３図に示す
ようなものがある（実願昭５７−１６６１６１号参照）
。

すなわち、吸気通路中に配設される熱線抵抗１及び抵抗
２，３ａ、３ｂ、４（２は出力抵抗、３ａは吸入空気温
度変化による吸入空気量検出特性の変動を抑制するため
の温度補償抵抗、３ｂは第２の基準抵抗４との間の電位
を確保するため第２９基準抵抗４と同一の雰囲気におか
れる第１の基準抵抗）によりブリッジ回路が構成されて
いる。

そして、ブリッジ回路への供給電流を、ブリツジ回路の
非平衡電圧即ちａ点とｂ点との電位差に応じて変化する
差動増幅器５の出力にてパワートランジスタロを制御す
ることにより、制御し、出力抵抗２の電圧変化に基づい
て吸入空気流量を検出するようにしている。

ここで、出力抵抗２の出力電圧をＡ／Ｄ変換してマイク
ロコンピュータ等の制御装置（図示せずンが読込んで演
算処理し吸入空気流量を検出する。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の熱線式流量計において
は、出力抵抗２の出力電圧の変化により吸入空気流量を
常に測定するようにしているので。

吸入空気流に脈動が発生するとその脈動に感度良（追従
して出力抵抗２の出力電圧も変化するため吸入空気流量
検出に基づいた燃料噴射量等の制御力；ハンチングを生
じて不安定なものとなり機関出力が変動して運転性を低
下させる結果となる。このため、吸入空気流量の検出値
を複数回平均化処理して脈動の影響を除去することも試
みられるが。

この場合、演算スピードの関係上検出値のサンプリング
数を多（採ることが難かしく十分な効果を挙げることが
できなかった。

また、出力抵抗２の出力電圧値により吸入空気流量を検
出するので、その出力電圧をＡ／Ｄ変換器を介して通常
マイクロコンピュータで構成される制御装置に入力する
必要があった。また、差動増幅器５の出力電圧によりパ
ワートランジスタ６を能動領域で作動させているため、
パワートランジスタ６０発熱量が多く電力消費量が大と
なっていた。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、吸入空気流の脈動の影響を受けることなく吸入空
気流量を検出し、またパワートランジスタをスイッチン
グ制御する構成として消費電力を低減でとる熱線式流量
計な提供し、さらに熱線抵抗の付着物の焼切を可能とす
ることな目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は、　゛　　　　　　　吸気通路に配
設される熱線抵抗への通電をＯＮ、ＯＦＦ制御するスイ
ッチング手段と、吸気流量検出開始用の信号を所定周期
で出力する検出開始用発生手段と、前記熱線抵抗の抵抗
値を検出し該検出値が所定値になったときに吸気流量検
出終了用の信号を出力する検出終了信号発生手段と、前
記検出開始信号発生手段から吸気流量検出開始用の信号
が入力されたときに前記スイッチング手段をＯＮ動作さ
せて熱線抵抗への通電を開始する一方前記検出終了信号
発生手段から吸気流量検出終了用の信号が入力されたと
きに前記スイッチング手段をＯＮ動作させて熱線抵抗へ
の通電を停止する通電時間制御手段と、前記スイッチン
グ手段を所定時間ＯＮ手段とを選択的に切換動作させる
切換手段と、を設ける。

抵抗への通電時間から吸入空気流量を検出する一方、必
要時に焼切手段を選択して熱線抵抗の付着物を焼切るよ
うにしたものである。

〈実　施　例〉 以下に、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する
。

図において、吸気通路中に配設される熱線抵抗１１と第
１基準抵抗１２とが直列接続され、この直列回路に吸入
空気温度変化による吸入空気量検出特性の変動を抑制す
る温度補償抵抗１３と該抵抗１３に直列接続され第２基
準抵抗１４・との間の電位を確保するため第２基準抵抗
１４と同一の雰囲気におかれる第３の基準抵抗１５とか
らなる基準電圧設定用回路が並列接続されている。

第２基準抵抗１４と第３基準抵抗１５との間の電位が　
　゛　　　　　比較器１６の非反転側端子に印加され、
比較器１６の反転側端子には熱線抵抗１１と第１基準抵
抗１２との間の電位が印加されている。比較器１６の出
力端子は第１のインバータ１７を介してＤ型の７リツプ
フロツプ１８のクリア端子に接続されており、フリップ
フロップ１８のクロック端子は第２のインバータ１９を
介して検出開始信号発生手段としての発振器２０の出力
端子に接続されている。発振器２０は一定周期毎に所定
巾のパルス信号を出力する。また。

フリップフロップ１８のＤ端子及び電源端子には定電圧
が印加されており、フリップフロップ１８の蚕端子は第
３のインバータ２１及び電流制限用抵抗２２を介してエ
ミッタ接地の第１トランジスタ２３０ベース端子に接続
されている。

第１トランジスタ２３のコレクタ端子には負荷抵抗２４
な介して定電圧が印加されており、そのコレクタ端子は
電流制限用抵抗２５を介してコレクタ接地の第２トラン
ジスタ２６０ベース端子に接続されている。第２トラン
ジスタ２６のエミッタ端子は一対の分圧抵抗２７ａ　、
２７ｂを介して第１の定電圧発生回路２８の出力端子に
接続されており、この発生回路２８は例えば８■の定電
圧を出力する謝１の定電圧発生回路２８の出力端子は電
流制限用抵抗２９を介してスイッチング手段としてのパ
ワートランジスタ３０のコレクタ端子に接続されており
、パワートランジスタ３０のエミッタ端子は前記ブリッ
ジ回路の入力端子に接続されている。パワートランジス
タ３０のベース端子は第３トランジスタ３１のコレクタ
端子に接続されており、第３トランジスタ３１のエミッ
タ端子はパワートランジスタ３０のエミッタ端子に接続
されている。第３トランジスタ３１０ベース端子は前記
分圧抵抗２７ａ　、２７ｂ間に接続されている。

また、パワートランジスタ３０のコレクタ端子と第３ト
ランジスタ３１０ベース端子は電圧平滑用のコンデンサ
３２により接続されている。

前記比較器１６の各入力端子には電流制限用抵抗３３ａ
、３３ｂが接続されている。比較器１６０６０反転側端
子ダイオード３４及び電流制限用抵抗３３ｂを介して分
圧抵抗３５ａ、３５ｂ間の電圧が印加されており、パワ
ートランジスタ３０カ′−０ＦＦされているときに比較
器１６の出力を強制的に“Ｌ”レベルに保持するように
なっている。また、例えば５ｖの定電圧（Ｖｃｃ）を各
部に供給する第２定電圧発生回路３６が設けられている
。

前記ブリッジ回路の出力端子は図示しないマイコンで構
成される制御装置の入力端子に接続されている。制御装
置にはブリッジ回路への通電時間即ちパワートランジス
タ３０のＯＮ時間の変化に対応する吸入空気流量が予め
記憶されており、ブリッジ回路への実際の通電時間から
検出吸入空気流量を検索するようになっている。

ここで、第１〜第３トランジスタ２３，２６゜３１及び
パワートランジスタ３０は飽和領域と遮断領域との間で
ＯＮ、ＯＦＦ制御されるように設定されている。また、
フリップフロップ１８及び第１〜第３トランジスタ２３
，２６．３１により通電時間制御手段を構成する。

尚、３７．３８は負荷抵抗である。

次に、熱線抵抗の付着物を焼切る回路を説明する。

前記第３トランジスタ３１のペース端子には分圧抵抗３
９を介してコレクタ接地の第４トランジスタ４０のエミ
ッタ端子に接続されている。第４トランジスタ４００ベ
ース端子には焼切用の差動増幅器４１の出力端子が接続
されている。

この増幅器４１の非反転側端子には前記パワートランジ
スタ３０のエミッタ端子に接続された分圧用の固定抵抗
４２と分圧用の可変抵抗４３との間の電位が入力可能に
接続されている。また、比較器１６の非反転側端子には
負荷抵抗４４及びダイオード４５を介して定電圧が印加
されている。

次に通電時間制御手段と焼切回路とな選択的に切換える
回路を説明する。

ダイオード４５のアノード端子にはエミッタ接地の第５
トランジスタ４６のコレクタ端子が接続されている。ま
た、増幅器４１０反転側端子は電流制限用抵抗４Ｔを介
して前記比較器１６の反転側端子に接続されている。増
幅器４１の出力端子と反転側端子とは帰還抵抗４８によ
り接続されている。

第５トランジスタ４６０ベース端子には電流制限用抵抗
４８．４９を介して制御装置（図示せずンの出力端子が
接続されている。第５トランジスタ４６のベース端子側
には電流制限用抵抗５０を介してエミッタ接地の第６ト
ランジスタ５１のべ−ス端子が接続されており、第６ト
ランジスタ５１のコレクタ端子は前記第１トランジスタ
２３０ベース端子に接続されている。

制御装置は吸入空気流量検出制御を行なうときには第５
トランジスタ４６及び第６トランジスタ５１に″Ｌ″信
号を出力する一方機関停止直後等熱線抵抗１１に付着す
る塵埃等の付着物を焼切るときにはそれらトランジスタ
４６．５１に焼切動作時間（約１秒）に設定されたパル
ス巾を有する“Ｈ”信号を出力するようになっている。

尚、５２．５３は負荷抵抗、５４は平滑用のコンデンサ
、５５ａ、５５ｂはサージ吸収用のダイオードである。

次に、かかる装置の作用を第２図に示す各部の信号波形
図を参照しつつ説明する。

吸入空気流量検出制御時には制御装置から第５及び第６
トランジスタ４６．５１に“Ｌ″信号入力され、それら
トランジスタ４６．５１がＯＦＦされる。したがって、
増幅器４１の非反転側端子に定電圧が印加されるから比
較器１６の出力が“Ｈ”となり第４トランジスタ４０が
ＯＦＦ’され付着物の焼切動作は行なわれない。

そして発振器２０から出力された所定巾のパルス信号が
第２インバータ１９により反転され第２図ｄに示す“Ｌ
”信号がフリップフロップ１８のクロック端子に入力さ
れると、フリップフロップ１ＢのＱ端子からＬ”信号が
連続して出力される。この出力信号は第３インバータ２
１により反転されて第１トランジスタ２３０ベース端子
に入力される。これにより、第１トランジスタ２３がＯ
Ｎとなるからそのコレクタ電圧が第２図ｆに示すように
低下し第２トランジスタ２６もＯＮとなる。

したがって１分圧抵抗２７ａ、２７ｂの間の電位が低下
し第３トランジスタ３１がＯＮとなるから。

パワー　トランジスタ３０がＯＮとなり前記ブリッジ回
路に定電圧が印加される。この定電圧印加時直前には熱
線抵抗１１は吸入空気流により冷却されてその抵抗値が
減少しているため、電圧印加直後には熱線抵抗１１と第
１基準電圧１２との間の電位が第２基準抵抗１４と第３
基準抵抗１５との間の電位より高いので比較器１６の出
力は“Ｌ”状態に保持される。

そして、熱線抵抗１１に通電されるにしたがってその熱
線抵抗１１の温度が上昇し、その抵抗値も増大する。こ
の増大により熱線抵抗１１と第１基準抵抗１２との間の
電位が徐々に低下しその電位が非反転端子の電位より低
下すると比較器１６の出力が第２図すに示すよ５に“Ｈ
”となる。この“Ｈ”信号が第１インバータ１７により
反転されてフリップフロップ１Ｂのクリア端子に第２図
Ｃに示すように“Ｌ”信号が入力される。

これにより、７リツプフロツプ１８のＱ端子の出力が第
２図ｅに示すようにＨ″となるから第３インバータ２１
を介して第１トランジスタ２３にＬ”信号が入力され第
１トランジスタ２３がＯＦＦとなる。このため、第１ト
ランジスタ２３のコレクタ電圧が“Ｈ”となるから第２
トランジスタ２６がＯＦＦとなって第３トランジスタ３
１がＯＦＦとなりパワートランジスタ３０がＯＦＦされ
る。

したがって、ブリッジ回路の定電圧供給が停止され、制
御装置はブリッジ回路への通電時間Ｔ（第２図ａ参照）
からこれに対応して予め実験等により求められた吸入空
気流量特性のマツプより吸入空気流量を検索して読出す
る。ところで、吸気通路を流れる吸入空気の流量変化に
より熱線抵抗１１の冷却度が相違するため、熱線抵抗１
１の抵抗値が一定となる換言すれば比較器１６の非反転
側端子と反転側端子との電位が略同様になるまでの通電
時間Ｔは吸入空気流量の変化に対応して変化するので、
通電時間Ｔから吸入空気流量を検出できるのである。

このようにして１発振器２０からのパルスが出力される
毎即ち発振周期をサンプリング周期として通電時間Ｔか
ら吸入空気流量が検出される。

そして、かかる検出方式において１通電時間Ｔは、前記
の通電終了時（熱平衡点）から今回の通電終了時までの
間に流れた吸入空気の総量に対応し、かつこの間隔は吸
気脈動な生じた場合多少変動するが吸入空気が脈動を生
じつつ定常的に流れるときには大略発振周期に近い値に
保たれるため、通電時は発振周期を単位時間とする吸入
空気流量の平均値と良く対応する。

したがって、脈動の影響を回避した平滑的な吸入空気流
量の検出が行なわれ、これに基づく燃料噴射量制御等も
安定したものとなり、ひいては安定した機関運転性が得
られる。特に発振器２０の発振周期を大きく設定するこ
とができるため、マイコン等による平均化演算処理に比
べて実質的により長いサンプリング期間の平均化処理な
行なえることになり、前記脈動に対する効果はより優れ
る。

また、制御装置はブリッジ回路への通電時間から吸入空
気流量を検出するので、従来使用されていたＡ／Ｄ変換
器が不要となる。

さらに、第１〜第３トランジスタ２３　、２６　。

３１及びパワートランジスタ３０を飽和領域と遮断領域
とでＯＮ、ＯＦＦさせるので、各トランジスタにおける
発熱量が少な（消費電力を低減できる。

また、機関停止直後等に制御装置から第５及び第６、ト
ランジスタ４６．５１に“Ｈ”信号が入力されると、第
５及び第６トランジスタ４６．５１がＯＮされて前記第
１トランジスタ２３０ペース端子が強制的に接地され第
１トランジスタ２３がＯＦＦされると共に第２トランジ
スタ２６もＯＦＦされる。

一方、第５トランジスタ４６がＯＮされると、ダイオー
ド４５のアノード側電位は低下して増幅器４１の非反転
側端子には固定抵抗４２と可変抵抗４３とにより分圧さ
れた電圧が印加するが、このとき帰還抵抗４７を介して
反転側端子に“Ｈ”信号が入力されているので、増幅器
４１の出力は“Ｌ”となる。これにより第４トランジス
タ４０がＯＮし第３トランジスタ３１０ベース電圧が低
下し第３トランジスタ３１がＯＮとなる。したがって、
パワートランジスタ３０がＯＮされて熱線抵抗１１に所
定電流が通電されるから、熱線抵抗１１が加熱されその
付着物が焼切られる。

このとき、通電により熱線抵抗１１が加熱されてその抵
抗値が増大することにより熱線抵抗１１と第１基準抵抗
１２とにより分圧された電位が回定抵抗４２と可変抵抗
４３とにより分圧された分圧値以下になると、その分圧
値により増幅器４１の出力が制御されて熱線抵抗１１の
焼切温度（約１０００℃）が略一定に保たれる。その後
制御装置の出力が“Ｌ″となって第５及び第６トランジ
スタ４６．５１の入力がＯＦＦされると増幅器４１の出
力が“Ｈ”となって、第３トランジスタ３１０ペース電
圧が“Ｈ″となり第３トランジスタ３１がＯＦＦされる
からパワートランジスタ３０がＯＦＦされて熱線抵抗１
１への通電が停止され焼切作動が終了する。

このように、付着物の焼切作動を吸入空気流検出制御と
切換えて行なうようにしたから、焼切時の熱線抵抗への
通電時間を吸入空気検出制御に拘わらず設定でき、付着
物の焼切りを正確に行なえる。

ここで、付着物の焼切温度すなわち熱線抵抗１１への通
電量制御の設定は可変抵抗４３の抵抗値調整により行な
う。

尚、発振器２０のパルス信号の出力周期は例えば機関回
転速度等の運転条件により変化させるようにしてもよい
。

〈発明の効果〉 本発明は５以上説明したように、吸入空気流により冷却
される熱線抵抗への通電時間から吸入空気流量を検出す
るようにしたので、吸入空気圧力に脈動が生じてもその
脈動を平均化処理した吸入空気流量検出を行なえる。ま
た、熱線抵抗への通電時間から吸入空気流量を検出する
ので、従来使用されていたＡ／Ｄ変換器が不要となる。

また、通電時間制御手段からの信号によりスイッチング
手段をＯＮ、ＯＦＦ制御する構成であるから、スイッチ
ング手段としてパワートランジスタを用いた場合にパワ
ートランジスタを飽和領域と遮断領域とでＯＮ、ＯＦＦ
制御でき、パワートランジスタの消費電力を低減できる
。

さらに、切換手段により選択して焼切手段を動作させて
熱線抵抗に焼切用の大電流を通電するようにしたから熱
線抵抗の付着物を焼切ることができ、これによって吸入
空気流量検出精度の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図の各部の信号波形図、第３図は従来例を示す回路図で
ある。 １１・・・熱線抵抗　　１６・・・比較器　　１７・・
・フリップフロップ　　２０・・・発振器　　２３・・
・第１トランジスタ　　２６・・・第２トランジスタ　
　３０・・・パワートランジスタ　　３１・・・第３ト
ランジスタ　　４０・・・第４トランジスタ　　４１・
・・差動増幅器　　４６・・・第５トランジスタ　　５
１・・・第６トランジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の吸気通路に配設された熱線抵抗と、該熱線抵
   抗への通電をＯＮ、ＯＦＦ制御するスイッチング手段と
   、吸気流量検出開始用の信号を所定周期で出力する検出
   開始信号発生手段と、前記熱線抵抗の抵抗値を検出し該
   検出値が所定値になつたときに吸気流量検出終了用の信
   号を出力する検出終了信号発生手段と、前記検出開始信
   号発生手段から吸気流量検出開始用の信号が入力された
   ときに前記スイッチング手段をＯＮ動作させて熱線抵抗
   への通電を開始する一方前記検出終了信号発生手段から
   吸気流量検出終了用の信号が入力されたときに前記スイ
   ッチング手段をＯＦＦ動作させて熱線抵抗への通電を停
   止する通電時間制御手段と、前記スイッチング手段を所
   定時間ＯＮ動作させて熱線抵抗に付着物焼切用の大電流
   を通電する焼切手段と、該焼切手段と前記通電時間制御
   手段とを選択的に切換作動させる切換手段と、を備えた
   ことを特徴とする熱線式流量計。