JPS6255517A - 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、例えばエンジンの吸入空気量を電子的に測
定し、上記エンジンの電子的な制御に際して使用される
ようにする、例えばエンジンの吸気管に対して設定され
る熱式の空気流量測定装置に関する。

［背景技術］ エンジンに対する例えば燃料噴射量を電子的に制御する
場合、このエンジンの運転状態を常時監視する必要があ
る。このようなエンジンの運転状態の監視手段としては
、エンジンの回転数センサ、冷却水温センサ、スロット
ル開度センサ等が存在するものであるが、エンジンの運
転状態に直接的に関係するものとして、吸入空気流量セ
ンサが存在する。

このような吸入空気流量センサを構成する測定手段とし
ては種々のものが存在するものであるが、例えば特開昭
５５−９８６２１号公報に示されるように、空気流によ
る放熱効果を利用した熱式の空気流量測定装置が考えら
れている。すなわち、吸気管の中に温度によって抵抗値
の変化する抵抗素子によって構成した感温素子を設定し
、この感温素子に対して加熱電力を供給制御するように
しているものである。この場合、上記感温素子に対して
は、吸気管を流れる空気流が接触しているものであるた
め、その放熱効果が空気流量に対応して設定されている
ものであり、したがって、この感温素子の温度を特定さ
れる温 度状態に保つために必要となる加熱電力量は、上記吸気
管に流れる空気流量に対応するようになる。

すなわち、感温素子に対して供給される加熱電力の状態
を監視することによって、吸気管に流れる空気流量が測
定できるようになるものであるが、この場合の測定出力
は、例えば電流量等のアナログ値として得られるように
なる。

しかし、このような吸入空気流量の測定値を使用するよ
うなエンジンの制御装置は、通常マイクロコンピュータ
によって構成されるものであり、入力データとしてはデ
ィジタルデータが要求される。したがって、上記のよう
な測定装置からの測定出力信号は、高精度のＡ／Ｄ変換
回路によってディジタルデータに変換して、マイクロコ
ンピュータによって構成されるエンジン制御装置に対し
て供給されるようになる。

［発明が解決しようとする問題点コ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、例え
ばエンジンの吸気管に流れる空気流量をディジタル的な
データによって表現されるようにする測定出力が得られ
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。

また、この発明の他の目的は、測定すべき空気量が大き
く変化するような状態となった場合にあっても、その空
気流口を正確に表現した測定出力信号が得られるように
して、例えばエンジンの電子的な制御に効果的に使用で
きるようにする熱式空気流量測定装置を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 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、温度抵抗特性を有する感温素子を、測定すべき空
気流中に設定するものであり、この感温素子に対しては
特定される周期で発生されるスタートパルス信号にそれ
ぞれ対応して立上がる加熱電力を供給し、発熱制御され
るようにする。

そして、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加熱電力を遮断制御し、この加熱電
力の供給時間幅を表現した信号を出力信号とする。この
場合、上記感温素子に対する加熱電力の電圧値は基準電
圧設定手段によって設定されているものであるが、その
電圧値は、測定空気流量の上限状態で、上記測定出力信
号で表現される時間幅が上記スタートパルス信号の周期
の半分を越えない状態に設定させるようにするものであ
る。

［作用］ 上記のように構成される装置にあっては、例えばエンジ
ンの吸入空気流量を測定する場合、エンジンの回転に同
期する状態でスタートパルス信号を発生し、このスター
トパルス信号に対応して感温素子に対する加熱電力が立
上がり制御される。

この場合、加熱電力は基準電圧設定手段によって一定電
圧状態に設定されているものであるため、感温素子の温
度は吸入空気流量に反比例する速度で上昇するようにな
る。そして、この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加熱電力が遮断制御されるもの
であるため、この加熱電力の供給時間幅が測定空気流量
に対応するようになる。すなわち、空気流量測定出力は
、例えばシステムクロック信号によって計数される時間
幅を表現したディジタルデータとして表現されるように
なるものであり、この測定出力が直接的にマイクロコン
ピュータによる制御装置の入力信号として使用されるよ
うになる。

このような測定過程において、測定すべき空気流量が増
大して上記測定出力の時間幅、すなわち感温素子に対す
る加熱電力の供給時間幅が、上記スタートパルス信号の
発生周期の半分を越える状態となると、感温素子に対す
る加熱電力が遮断されてから再び加熱電力が立上がるま
での時間幅が小さな状態となる。したがって、この状態
では感温素子が冷却される前に加熱電力が供給されるよ
うになるものであるため、特定される温度まで温度上昇
される時間幅が小さなものとなり、正確な空気流量測定
が不可能となる。

しかし、加熱電力の電圧値を測定空気流量の上限値で測
定時間幅がスタートパルス周期の半分を越えない状態と
なるように設定したものであるため、この空気流量測定
装置にあっては、いかなる場合であっても、正確な空気
流量測定出力が発生されるようになるものである。

［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流量を測定する場合を例に
した実施例を示すもので、吸入空気が流れるように設定
される吸気管１１の内部に、感温素子１２および温度測
定素子１３が配置設定されている。この感温素子１２お
よび温度測定素子１３は、共に温度に対応した抵抗値の
設定される温度−抵抗特性を有する抵抗素子によって構
成されるものであり、例えば白金線によって構成されて
いる。

そして、感温素子１２に対しては直列的に固定の抵抗１
４が接続され、また温度測定素子１３に対しては固定の
抵抗１５および１６の直列回路が接続されているもので
、これら感温素子１２、温度測定素子１３および抵抗１
４〜１６は、ブリッジ回路を構成するようになる。そし
て、感温素子１２と温度測定素子１４との接続点にトラ
ンジスタ１７からなる開閉素子を介して加熱電力が供給
されるものであり、また感温素子１２と抵抗１４との接
続点ａおよび抵抗１５と１６との接続点すがこのブリッ
ジ回路の出力端子となり、この点ａおよびｂの電位がコ
ンパレータ１８で比較されるようになっている。

すなわち、トランジスタ１７がオン状態となった場合に
は、上記ブリッジ回路に対して加熱電力が供給され、特
に感温素子１２が発熱制御されるようになっている。こ
の場合、温度測定素子１３は、吸気管１１に流れる空気
の温度に対応した抵抗１＠に設定されているものであり
、感温素子１２は加熱電力によって上昇した温度状態に
対応した抵抗値に設定される。したがって、感温素子１
２の温度が上記空気温度に対して特定される温度差が設
定される状態まで上昇したときに、コンパレータ１８か
らの出力信号が立上がるようになる。

ここで、上記感温素子１２は吸気管１１の中に設定され
、吸入空気流にさらされる状態となっているものである
ため、この感温素子１２の放熱効果が上記空気流によっ
て制御され、加熱電力が供給されたときの、この感温素
子１２の温度上昇速度は上記空気流量に対応する関係と
なる。具体的には、空気流量の大きい状態では、加熱電
力が供給されてから、感温素子１２の温度が上記特定温
度状態まで上昇するために多くの時間を必要とするよう
になるものであり、したがって感温素子１２が特定温度
状態まで上昇するに必要な加熱電力の供給時間幅は、吸
気管１１に流れる空気流量に比例するようになる。

上記コンパレータ１８からの出力信号は、フリップフロ
ップ回路１９のリセット端子に対して供給する。このフ
リップフロップ回路１９は、周期的な状態で発生される
スタートパルス信号によってセット制御されるものであ
り、このフリップフロップ回路１９のセット状態におけ
る出力信号は、バッファ２０を介して測定出力信号とし
て取出され、この図では特に示していないがエンジン制
御ユニットに対して、吸入空気流量測定検出信号として
供給されるようになる。また、上記バッファ２０からの
出力信号は上記トランジスタ１７のベースに対して供給
されているもので、フリップフロップ回路１９のセット
状態のときに、トランジスタ１７がオン状態に設定され
、上記感温素子１２を含むブリッジ回路に対して加熱電
力が供給設定されるようにする。

この場合、上記感温素子１２に対して供給される加熱電
力は、基準電圧電源２１およびＯＰアンプ２２によって
構成される定電圧制御回路によって、基準電圧電源２１
で設定される電圧値に対応した特定電圧状態に保たれる
ようになっている。

上記スタートパルス信号は、例えばこのエンジンの回転
に同期する状態で発生されるものであり、例えばエンジ
ンの特定される回転角に対応して発生される回転信号に
基づいて得られる信号を使用する。

すなわち、上記のように構成される空気流量測定装置に
おいて、例えばエンジンの回転に同期する状態で第２図
の（Ａ）に示すようなスタートパルス信号が周期的に発
生されたとすると、このスタートパルス信号にそれぞれ
対応する状態でフリップフロップ回路１９が第２図（Ｂ
）に示すようにセット制御される。このフリップフロッ
プ回路１９がセットされると、その出力信号によってト
ランジスタ１７がオン制御され、感温素子１２を含むブ
リッジ回路に対して、定電圧制御された加熱電力が供給
されるようになる。そして、この加熱電力によって感温
素子１２は発熱され、その温度が吸気管１１に流れる空
気流量に対応する状態で、第２図の（Ｃ）に示すように
上昇されるようになる。この場合の感温素子１２の温度
上昇速度は、前述したように空気流量の大きい状態で遅
くなるものであり、第２図（Ｃ）の温度上昇角度が減少
するようになる。

このようにして感湿素子１２の湿度が上昇して、その温
度が温度測定素子１３で観測される吸気温度に対して特
定される温度幅が設定される状態まで上昇すると、コン
パレータ１８から出力信号が発生されるようになり、こ
のコンパレータ１８の出力信号によって上記フリップフ
ロップ回路１９がリセットされる。すなわち、第２図（
８）の信号が立下がり制御され、トランジスタ１７がオ
フ制御されて、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。

すなわち、フリップフロップ回路１９はスタートパルス
信号が発生されてから、感温素子１２の温度が特定され
る温度状態まで上昇される期間セット設定されるもので
あり、そのセットされている時間間隔は吸気管１１に流
れる吸入空気量に比例するようになる。したがって、こ
のフリップフロップ回路１９のセット状態における時間
幅を表現したパルス状の出力信号は、この空気流量測定
装置の測定出力信号として使用されるようになるもので
あり、この信号が例えばエンジン制御ユニットに対して
供給され、上記パルス状出力信号で表現されるパルス時
間幅データが、吸入空気流量検出信号として取り込まれ
るようになるものである。

このパルス状の出力信号のパルス時間幅は、例えばシス
テムクロック信号等によって計数することによってディ
ジタルデータとしてそのまま使用されるものであり、エ
ンジン制御ユニットにおいて効果的に使用されるように
なる。

このような測定動作が実行される場合、感温素子１２は
加熱電力によって、その温度が空気温度に対して特定さ
れる温度差が設定されるまで発熱制御され、その後感温
素子１２の温度が加熱初期温度状態まで冷却される必要
がある。

しかし、例えば測定される空気流量が大きく、例えば第
３図の（Ａ）に示すスタートパルスの発生周期に対して
、感温素子１２の温度が特定される温度まで上昇する時
間幅が、同図の（Ｂ）にｆで示すように１／２を越える
ような状態となると、感温素子１２に対する加熱電力が
断たれ、この感温素子１２の温度が初１１ｇ１温度状態
まで下降する以前に、次のスタートパルス信号が発生さ
れるようになる。

したがって、この感温素子１２に対しては、その温度が
初期温度状態より高い状態で加熱電力が供給開始される
ようになり、この加熱電力によって感温素子１２の温度
が所定の温度状態まで上昇するために必要な時間幅は、
Ｑで示すように小さなものとなってしまう。

すなわち、フリップフロップ回路１９のセット時間幅で
表現される第３図の（Ｃ）に示すような測定出力信号の
パルス時間幅は、正常値Ｆに対してＧに示すように異常
に小さな状態となる。したがって、このような状態では
正常な空気流量測定を実現することができない。

このため、上記空気流量測定装置にあっては、感温素子
１２に対して供給される加熱電力の電圧値を、吸気管１
１に流れる空気流量が最大となっても、感温素子１２の
温度が所定の温度状態まで上昇するに必要な時間幅が、
スタートパルス信号の発生周期の１７′２を越える状態
とならないように設定するものである。

具体的には、使用最大空気量状態（例えば２００ｇ／Ｓ
）が設定された状態における測定出力信号で表現される
時間幅が、エンジンの最大回転数（例えば８０００ｒｐ
ｍ）で発生されるスタートパルス信号の発生周期に対し
て１／２以下の状態とされるように、基準電圧電源２１
の発生基準電圧値を調整するものである。

したがって、このように感温素子１２に対して供給され
る加熱電力の電圧値を基準設定すれば、吸気管１１に流
れる空気流間が、このエンジンで要求される最大空気量
の状態となり、且つエンジンの回転数が最大状態となり
、スタートパルス信号の発生周期が最少の状態となった
としても、測定出力信号で表現される時間幅が、上記ス
タートパルス発生周期の１／２を越えることがない。し
たがって、感温素子１２は確実に初期湿度状態まで温度
が下降した状態でスタートパルス信号が発生されるよう
になり、常に精度の高い空気流量測定動作が実行される
ようになる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る空気流量測定装置にあって
は、空気流量がディジタル的に表現される状態で発生さ
れるようになるものであり、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利用できるものである。こ
の場合、この測定出力信号の状態は、エンジンで要求さ
れる燃料噴射量と対応するような状態であるため、例え
ば燃料噴射量演算制御に障害が発生したような場合に、
この空気流量測定信号が特に効果的に利用できるもので
ある。そして、この測定装置にあっては、特に感温素子
の温度上昇速度を、確実に精度の高い測定動作が実行で
きる状態に制御ＩＩ段設定れるものであり、その信頼性
の向上に大きな効果が発揮されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る空気流量測定装置を
説明する回路構成図、第２図は上記測定装置の測定動作
状態を説明する信号波形図、第３図は上記測定装置の特
定される異常な測定出力発生状態を説明する信号波形図
である。 １１・・・吸気管、１２・・・感温素子、１３・・・温
度測定素子、１７・・・トランジスタ（開閉素子）、１
８・・・コンパレータ、１９・・・フリップフロップ回
路、２１・・・基準電圧電源、２２・・・ＯＰアンプ。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 苓３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　測定すべき空気流中に設定された温度抵抗特性の設定
   された感温素子と、 特定される周期で発生される通電開始指令となるスター
   トパルス信号にそれぞれ対応して上記感温素子に対して
   加熱電力を供給設定する手段と、上記加熱電力によって
   上記感温素子の温度が特定される温度状態まで上昇され
   たことを検出する手段と、 この手段からの検出信号に基づいて上記加熱電力を遮断
   制御し、上記感温素子に対する電力供給時間幅を表現し
   た測定出力信号を発生する手段と、 上記感温素子に供給される加熱電力の電圧を特定された
   値に設定する基準電圧設定手段とを具備し、 この基準電圧設定手段で設定される上記加熱電力の電圧
   は、上記測定空気流の上限空気量で、上記測定出力信号
   で表現される時間幅が上記スタートパルス信号の発生周
   期の半分を越えない状態に設定するようにしたことを特
   徴とする熱式空気流量測定装置。