JPS636421A - 熱線式流量計 - Google Patents

熱線式流量計

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JPS636421A
JPS636421A JP61149454A JP14945486A JPS636421A JP S636421 A JPS636421 A JP S636421A JP 61149454 A JP61149454 A JP 61149454A JP 14945486 A JP14945486 A JP 14945486A JP S636421 A JPS636421 A JP S636421A
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JP
Japan
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wire
hot wire
flow rate
air
heating
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Pending
Application number
JP61149454A
Other languages
English (en)
Inventor
Kaoru Uchiyama
薫 内山
Mitsukuni Tsutsui
筒井 光圀
Tadao Suzuki
忠雄 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS636421A publication Critical patent/JPS636421A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/696Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
    • G01F1/698Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters
    • G01F1/6983Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters adapted for burning-off deposits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

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〕 本発明は熱線式流量計に係り、特に自動車エンジンの吸
入空気流量を測定するのに好適な熱線式流量計に関する
ものである。
〔従来の技術〕
近年、自動車エンジン等においては、燃費向上及び排気
ガス浄化を図るため、吸入空気流量を測定して燃料噴射
制御手段(マイクロコンピュータ)により空燃比1点火
タイミングを制御するシステムが普及しつつある。この
ような吸入空気流量を測定する流量計には1例えば特開
昭58−26221号。
特開昭59−190624号、特公昭59−50939
号公報等に開示されるように、熱線の抵抗温度特性を利
用して空気流量を測定するものがある。この種の空気流
量計は、高速応答性に優れ設置スペースをさ程要しない
等の利点を有するため、自動車エンジンの吸入空気量測
定用として適しているが、空気中に含まれる塵埃等の汚
れ粒子が付着し経時的に測定精度が低下する問題を有し
ていた。そのため。
特開昭58−26221号における空気流量計では、空
気通路形状をベンド形にして熱線部へ塵埃が廻り込まな
いようにしたり、特開昭59−190624号における
空気流量計では、熱線の上流部に汚れ付着防止部材を設
けて塵埃を慣性的に分離したり、又特公昭59−509
39号における空気流量計では、熱線に付着した塵埃等
を高温に加熱して焼切る等の配慮がなされている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上のように、従来の熱線式流量計においては。
熱線部への汚れ粒子の付着防止を図るために種々の手段
を講じているが、前述の手段のうち熱線部へ汚れ粒子が
廻り込まないようにしたり、汚れ粒子を慣性的に分離す
る方式のものは、完全に汚れ粒子を回避することが困難
であり、また熱線部自体に加熱電流を流す方式のものは
、熱線部が汚れ粒子焼切りのため高温加熱されるので、
熱線寿命及び検出精度が経時的に低下するおそれを有し
ていた。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、熱線への汚れ粒子の付着を防止し
安定した測定精度を長期にわたり保持すると共に、耐久
性に優れたPA、線式流量計を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記目的を達成するために、空気通路中に設
けた熱線部の上流側に、吸入空気中の汚れ粒子を捕える
電熱網を配置し、且つこの電熱網に汚れ粒子を焼切るた
めの加熱電流を適時通電させるようにしたものである。
〔作用〕
このような構成よりなる本発明によれば、空気通路を通
過する吸入空気中の塵埃等の汚れ粒子は、流量測定用熱
線に至る前に電熱網で捕えられて焼切られるので、汚れ
粒子の熱線部への侵入付着を充分に防止することができ
る。また、汚れ粒子の焼切りは、電熱網により行なうの
で、従来のように空気流量測定用の熱線部に焼切り電流
を流す必要がなく熱線の測定精度、寿命の向上化を図り
得る。
〔実施例〕
本発明の一実施例を第1図ないし第6図に基づいて説明
する。
第1図は本発明の第1実施例を示す断面図、第2図は第
1図のA−A線断面図、第3図は上記実施例に使用する
電熱網の平面図、第4図は上記電熱網の部分断面図、第
5図は上記実施例の電気回路図、第6図は上記実施例の
電気的動作波形図を示すものである。第1図において、
1は熱線式流量測定装置の本体(ボディ)で、メインボ
ディ1a及びサブボディ1bよりなる。本体1の内部に
は主空気通路2及びバイパス空気通路3が配設されてい
る。バイパス空気通路3は主空気通路2をバイパスする
ものであり、通路の一部に熱線(感温抵抗体)4及び温
度補償線5が配設されている。熱線4は、セラミックボ
ビンに白金線を巻いたもので、補償線5及び後述する抵
抗R□、R2と共にブリッジを構成するものである。バ
イパス空気流路3の出口側は、第2図に示すように環状
の流路3aを形成してその出口3bを主空気通路2に連
通させている。以上のように、熱線4及び温度補償線5
は、バイパス空気通路3に配置されているが、このよう
な配置構造を採用することにより熱線4.補償線5を小
形にすることができ、また、環状流路3aによって、熱
線4.補償線5に及ぼす空気流の乱れに対する影響を少
なくしている。
6は電熱網であり、電熱、11216は第3図及び第4
図に示すように絶縁体(例えばセラミック)である絶縁
リング61の内側に多数の金具62を配設し、金具62
に電熱線(例えばニクロム線)63を網状に張ってなり
、このようにして形成された電熱4146が本体1の主
空気通路2及びバイパス空気通路3よりも上流側に位置
する空気通路1aに配置されている。
7は熱線式流量計としての機能と電熱網6に加熱電流を
流すための機能をもった回路部である6回路部7は、第
5図に示すように、熱線4と温度補償線5、抵抗R1,
R2で構成するブリッジを有し、ブリッジのa点、b点
間に電源電圧がスイッチSW及びトランジスタP1を介
して印加されている。また、ブリッジの0点及びd点が
差動増幅器8の入力側に接続され、差動増幅器8の出力
側がトランジスタP工のベース側に接続されている。そ
して、このようなブリッジ構成をなすことにより、熱線
4には一定の温度を保つ電流を流れるよう設定され、例
えば熱線4の温度(抵抗)が空気流量の度合に応じて冷
却されると、差動増幅器8及びトランジスタP□の電流
制御作用により熱線4に所定の温度を保つための増加電
流が流れる。また、ブリッジのC点から信号線9が引出
され、熱RIA4の加熱電流工の変化を抵抗R工で検出
し空気流量測定信号Vを得ている。なお、スイッチSW
は、例えば空気流量計を自動車用に適用した場合には、
エンジンキースイッチに相当する。
Bは電源の子端子、Gは電源の一端子である。
1oは、前述した電熱w46に焼切り用加熱電流を流す
回路であり、回路10は、スイッチSWのオン−オフ操
作によりオン−オフ動作を行なうトランジスタT1と、
トランジスタT□のオフ動作時に通電制御用コンデンサ
Cの放電により所定時間だけオンするトランジスタT2
 と、分圧抵抗R□。
R4、R5等から構成され、トランジスタT2のオン動
作時に′に源から電熱4Iy16に焼切り用の加熱電流
Ihが流れるように設定しである。
次に本実施例の動作を説明する。
例えば、自動車エンジンの空気流量計として適用した場
合、自動車運転時にはキースイッチSWは閉じているの
で1回路部7のブリッジは、電源電圧が印加され空気流
量測定状態にある。この状態で、本体1に流れ込んだ空
気Qは、第1図に示すようにA1部でメイン流量Q1と
バイパス流量Q2とに別かれ、バイパス流ff1Q2は
、バイパス空気通路3の熱線4と温度補償線5の設置部
を通過し、本体1の環状通路3aを通って再びメイン流
量Q1と合流する。そしてバイパス流量Q2が熱線4と
温度補償線5を通過すると次のようにしてバイパス空気
流量が測定される。
熱線4の抵抗値をRh、温度補償線42の抵抗値をRe
 とすると、ブリッジ回路の安定状態は、となる。すな
わち、温度補償線5の抵抗値Rcの変化に基づきバイパ
ス空気通路3を流れる空気の温度を検出することにより
、熱線4の加熱温度を決定することができる。−方、熱
線4の加熱電力と熱伝達によりQzに奪われる熱量は概
ね(2)式で示される。
r ”Rh= (A + B ヘrT)A T    
 ・−−−−−(2)工;熱線の加熱電流 A、B;定数 Qz ;バイパス流量 ΔT;熱線と空気との温度差 すなわち、(1)式で決定される熱線と空気の温度差と
(2)式から熱線の加熱電流工を抵抗R1で検出するこ
とにより、空気流量信号Vを得ることができる。そして
、バイパス流fix Q 2と吸入空気流量Qとの関係
は一定であるから、空気流量信号Vに基づき吸入空気流
量Qを求めることができる。
そして、この空気流量測定時には、本体1を通過する吸
入空気中の塵埃が熱線4の設置部に至る前に電熱網6に
付着し捕えられる。電熱線に付着した塵埃は、スイッチ
SWを開いた時、すなわち空気流量測定後に焼切られる
。この焼切り動作を第6図に示す。すなわち、空気流量
測定時し1〜t2までの間(スイッチSWオン時)には
、トランジスタT1がオンし、トランジスタT2がオフ
しているため、電熱4@6には焼切り電流■7が流れな
い。また、コンデンサCは充電状態にある。
次いで、スイッチSWをオフすると(時間tz後)トラ
ンジスタT1がオフするため、コンデンサCに充電され
た電圧Vcが放電し、分圧VFがトランジスタTzのベ
ースに印加され、トランジスタT2が所定時間オンし、
電熱全町6に大電流が短時間流れ塵埃を焼却する。コン
デンサCの放電が終了した時間t3では、トランジスタ
T2がオフし焼切りは自動停止する。従って、本実施例
によれば、電熱袢6で塵埃を集めて焼切ることができる
ため、塵埃等の汚れ粒子による熱線の汚損防止を確実に
達成し、信頼性耐久性に優れた熱線式流量針を提供する
ことができる。また、集塵、焼切りのだめの電熱lI4
6は、流体の流れの整流作用があり、流量計の精度を高
めると共に、取扱における熱線の保護網も兼ねることが
できる。
第7図は、上記実施例の熱線式流量計を自動車に適用し
た構造概略図を示すものである。第7図において、8部
が熱線式流量計であり、本体1の空気通路上流側に前述
した電熱網6が配置されている。、11はエンジンのイ
ンテークマニホールド。
12はエアフィルタ13を収納したエアクリーナ、14
はエンジン制御のコントロールユニット。
15が燃料を噴射するためのインジェクタである。
このシステムは、エンジンのインテークマニホールド1
1へ吸入される空気流量を測定して、図示していないそ
の他の信号、例えばエンジンの回転数、冷却水の温度、
スロットル開度等のデータと合わせてコントロールユニ
ット14で演算処理を行ない、その状態における最適燃
料量をインジェクタ15に出力するものである。しかし
て、このような応用例では、空気流量測定部Sでの空気
は、エアクリーナ13において清浄化されているが、1
o〜4oμmの塵埃は空気と混在して流入する。
そして、この塵埃は、エアフィルタ13との摩擦による
g世及び慣性により電熱網6に付着し、電熱網6の通電
時に焼切られるものである。従って熱線4.温度補償線
5への汚れ粒子の付着を充分に防止し、熱線4の流量測
定精度を保持し耐久性も向上させることができる。
第8図は、本発明の第2実施例を示すものであり、図中
、前述した実施例と同一の符号は同−又は共通する要素
を示すものである。しかして1本実施例の特徴とすると
ころは、本体1の空気通路における熱線4設置部上流側
に複数の電熱網6a。
6bを対向配記し、電熱網6a側を放電電極とし、6b
側を集m電極とし空気流量測定時に電熱網6a、6b間
に例えばIKVの高電圧を印加し、電熱網Ga側で塵埃
に強制g電させ、6b側で静電的に塵埃を集塵し、空気
流量測定後に電熱網6b側に焼切り電流を流して電熱網
6bに付着した塵埃を焼切るように設定している。第9
図は、本実施例の回路部7′を示すものである。回路部
7′中、符号10′は既述した第1実施例(第5図)の
焼切り電流オン−オフ制御回路10と同様の構成をなす
ものであり、また、図示されていないが空気流ti1!
I定用ブリッジを有する。20は高電圧発生に用いる発
振回路、21は変圧器であり、スイッチSWを閉じると
(空気流量測定時)1発振回路20及び変圧器21が作
動して電熱網6a。
6bに電気集塵用の高電圧が印加され、またスイッチS
Wを開くと焼切り電流オン−オフ制御回路10を介して
集M電極側電熱網6bに加熱電流が流れるように設定し
である。しかして、本実施例では吸入空気中の塵埃等の
汚れ粒子を電気的に集塵して焼切るために、集塵効率を
向上させ流量測定用熱線4への汚れ粒子の付着防止効果
を一層高めることができる。
第10図は、電熱網6a、6b及び空気流量測定ブリッ
ジの制御回路7′をエンジン制御装置のコントロールユ
ニット14に設けたものであり、この場合は、焼切動作
をコントロールユニット14で行なうことが可能となり
、複雑な焼切り動作を行なう場合に有利である。
第11図及び第12図は本発明の第3実施例を示したも
のである1本実施例は、本体1の主空気通路2′中に流
量測定用通路3′を配設し、通路3′中の内側に、例え
ば白金線からなる熱線4とフィルム抵抗体である温度補
償線5を設置して空気流量測定を行なうものであり、主
空気通路2′における流量測定用通路3′設置部上流側
に電熱網6a、6bを設置することで、前述した各実施
例と同様の効果を奏することができる。
〔発明の効果〕
以上のように5本発明によれば流量測定用熱線への汚れ
粒子の付着を確実に防止し安定した流量測定精度を長期
に互り保持することができ、且つ耐久性に優れた熱線式
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、本発明の第1実施例を示す縦断面図。 第2図は、第1図のA−A線断面図、第3図は、上記実
施例に用いる電熱網の平面図、第4図は、第3図の電熱
網の部分断面図、第5図は、上記実施例の回路図、第6
図は、第5図の回路の動作状態を説明する動作波形図、
第7図は、上記実施例を自動車エンジン用の空燃比制御
システムに適用した状態を示すシステム図、第8図は1
本発明の第2実施例を示す縦断面図、第9図は、第2実
施例の部分回路図、第10図は、電熱網の他の回路例を
示す回路図、第11図は、本発明の第3実施例を示す縦
断面図、第12図は、第11図のX方向矢視図である。 1・・・流量計本体、2・・・主空気通路、3・・・バ
イパス空気通路、4・・・熱線、5・・・温度補償線、
6・・・電熱網、6a、6b・・・電熱網、7・・・空
気流量測定及び焼切り電流制御用回路。 香、3圀 橘4−の $6図 #r′T 口 μ   第S 凹 寮10口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、空気通路の一部に吸入空気流量を測定する熱線を設
    けてなる熱線式流量計において、前記空気通路における
    熱線設置部の上流側に吸入空気中の汚れ粒子を捕える電
    熱網を配置し、該電熱網には、汚れ粒子を焼切るための
    加熱電流を適時通電させるように設定してなることを特
    徴とする熱線式流量計。 2、特許請求の範囲第1項において、前記電熱網は複数
    よりなり、且つ該電熱網間には、空気流量測定時に常時
    高電圧を印加して電気集塵を行なうように設定してなる
    熱線式流量計。 3、特許請求の範囲第1項又は第2項において、前記電
    熱網への加熱電流は、空気流量測定後に通電してなる熱
    線式流量計。
JP61149454A 1986-06-27 1986-06-27 熱線式流量計 Pending JPS636421A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004212103A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 Yamatake Corp 熱式流量計および喫煙装置
JP2008051726A (ja) * 2006-08-28 2008-03-06 Hitachi Ltd 発熱抵抗体式空気流量測定装置
EP2072973A1 (en) * 2007-12-14 2009-06-24 Hitachi Ltd. Fluid flow rate measurement apparatus

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