JP3473501B2 - 熱式空気流量計 - Google Patents
熱式空気流量計Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気流量の測定方
法及び装置に係り、特に内燃機関の吸気量検出に好適な
空気流量の測定方法及び装置に関する。
法及び装置に係り、特に内燃機関の吸気量検出に好適な
空気流量の測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より自動車などの内燃機関の電子制
御燃料噴射装置に設けられ吸入空気量を測定する空気流
量装置として、熱線式のものが質量空気量を直接検知で
きることから多数使われている。特に、発熱抵抗体の信
頼性を確保するために太い線やある程度の熱容量を有す
るセンサが用いられる場合が多い。そこで大きな熱容量
を速く加熱するために通常自動車内で用いる、１２Ｖの
バッテリ電圧を電源としている。同時に、空気流量装置
を構成する回路は、１２Ｖのバッテリ電圧に対して動作
可能な半導体を用いている。
御燃料噴射装置に設けられ吸入空気量を測定する空気流
量装置として、熱線式のものが質量空気量を直接検知で
きることから多数使われている。特に、発熱抵抗体の信
頼性を確保するために太い線やある程度の熱容量を有す
るセンサが用いられる場合が多い。そこで大きな熱容量
を速く加熱するために通常自動車内で用いる、１２Ｖの
バッテリ電圧を電源としている。同時に、空気流量装置
を構成する回路は、１２Ｖのバッテリ電圧に対して動作
可能な半導体を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、バッ
テリ電圧と発熱抵抗体の熱容量の関係からのみ空気流量
装置の電源投入時の応答性が決まる。このため自動車エ
ンジン等の始動時における一定時間、空気流量を正確に
測定するのが困難だった。
テリ電圧と発熱抵抗体の熱容量の関係からのみ空気流量
装置の電源投入時の応答性が決まる。このため自動車エ
ンジン等の始動時における一定時間、空気流量を正確に
測定するのが困難だった。
【０００４】また、熱容量の小さな抵抗発熱体として、
シリコン基盤上にヒータを構成した場合、熱容量が小さ
く応答性がよいが、少ない動作電流で加熱されるため低
流量側でのノイズが高く、汚れに対する出力への影響を
受けやすいという課題があった。本発明の目的は、応答
性や部品への負荷を変化させることができる熱式空気流
量計を実現することにある。
シリコン基盤上にヒータを構成した場合、熱容量が小さ
く応答性がよいが、少ない動作電流で加熱されるため低
流量側でのノイズが高く、汚れに対する出力への影響を
受けやすいという課題があった。本発明の目的は、応答
性や部品への負荷を変化させることができる熱式空気流
量計を実現することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、内燃機関の
吸入空気流中に設けられた発熱抵抗体と、感温抵抗体
と、２つの抵抗体と、前記発熱抵抗体と前記感温抵抗体
と前記２つの抵抗体とから成るホイーストンブリッジ回
路とを備え、前記発熱抵抗体に流れる電流を調整して、
前記ホイーストンブリッジ回路の中点の電位差がゼロに
なるように制御され、前記中点の電圧を増幅して出力す
る熱式空気流量計であって、異なる複数の電源電圧と、
前記ホイーストンブリッジ回路への印加電圧として前記
複数の電源電圧を切り替えて供給する切り替え手段と、
を備えたことによって達成される。
吸入空気流中に設けられた発熱抵抗体と、感温抵抗体
と、２つの抵抗体と、前記発熱抵抗体と前記感温抵抗体
と前記２つの抵抗体とから成るホイーストンブリッジ回
路とを備え、前記発熱抵抗体に流れる電流を調整して、
前記ホイーストンブリッジ回路の中点の電位差がゼロに
なるように制御され、前記中点の電圧を増幅して出力す
る熱式空気流量計であって、異なる複数の電源電圧と、
前記ホイーストンブリッジ回路への印加電圧として前記
複数の電源電圧を切り替えて供給する切り替え手段と、
を備えたことによって達成される。
【０００６】
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例を図
１により説明する。熱線駆動回路１は電源１０１に接続
され空気流量に応じた出力する。熱線駆動回路１は発熱
抵抗体１１，温度補償抵抗１２，抵抗１３，１４からな
るホイーストンブリッジ回路により、ブリッジ中点の電
位差がゼロになるように差動増幅器１５，トランジスタ
１６によって発熱抵抗体１１に流れる電流を調整するよ
うに構成されている。発熱抵抗体１１の加熱温度が低い
と、差動増幅器１５の出力が大きくなり、更に加熱する
ように動作する。この構成により空気流速によらず発熱
抵抗体１１の抵抗値は一定に、すなわち温度が一定値に
なるように制御される。このとき、発熱抵抗体１１によ
る空気流速に対応する信号をゼロスパン回路２に入力す
る。ゼロスパン回路２は差動増幅器２１，抵抗２２，２
３，２４，２５，２６，２７から構成される。
１により説明する。熱線駆動回路１は電源１０１に接続
され空気流量に応じた出力する。熱線駆動回路１は発熱
抵抗体１１，温度補償抵抗１２，抵抗１３，１４からな
るホイーストンブリッジ回路により、ブリッジ中点の電
位差がゼロになるように差動増幅器１５，トランジスタ
１６によって発熱抵抗体１１に流れる電流を調整するよ
うに構成されている。発熱抵抗体１１の加熱温度が低い
と、差動増幅器１５の出力が大きくなり、更に加熱する
ように動作する。この構成により空気流速によらず発熱
抵抗体１１の抵抗値は一定に、すなわち温度が一定値に
なるように制御される。このとき、発熱抵抗体１１によ
る空気流速に対応する信号をゼロスパン回路２に入力す
る。ゼロスパン回路２は差動増幅器２１，抵抗２２，２
３，２４，２５，２６，２７から構成される。
【０００８】ここで発熱抵抗体１１は、例えばセラミッ
クなどの熱伝導性の良い絶縁材料で作られた円筒状また
は円柱状のボビンの表面に、発熱体として白金やタング
ステンの熱線が巻かれており、被覆材としてガラスやセ
ラミックスがコーティングされたものである。発熱抵抗
体１１は板型のガラスやセラミック，シリコンなどの基
盤上に、発熱体として白金やタングステンの薄膜や厚膜
が形成されたものであっても良い。
クなどの熱伝導性の良い絶縁材料で作られた円筒状また
は円柱状のボビンの表面に、発熱体として白金やタング
ステンの熱線が巻かれており、被覆材としてガラスやセ
ラミックスがコーティングされたものである。発熱抵抗
体１１は板型のガラスやセラミック，シリコンなどの基
盤上に、発熱体として白金やタングステンの薄膜や厚膜
が形成されたものであっても良い。
【０００９】発熱抵抗体１１は自動車等の内燃機関の吸
気通路内に設けられ、吸気通路に流れる空気流量に対応
した電圧出力が差動増幅器２１の出力として得られる。
気通路内に設けられ、吸気通路に流れる空気流量に対応
した電圧出力が差動増幅器２１の出力として得られる。
【００１０】以上が通常の、熱式空気流量計の構成であ
るが、本発明ではもう一つの異なる電源１０２への接続
のため、電源切り替えスイッチ４を備える。電源切り替
えスイッチ４は例えば、ＰＮＰトランジスタ４１の主要
な半導体スイッチと、駆動用のＮＰＮトランジスタ４
３，負荷抵抗４４，電流制限抵抗４２等により構成され
る。電源１０２は例えば、予め通常の１２Ｖバッテリを
昇圧した電圧であったり、１２Ｖバッテリの倍電圧を予
め２４Ｖの別電源として用意したものであったり、１２
Ｖバッテリの３倍電圧を予め３６Ｖの別電源として用意
したものであったり、以上の複数のバッテリ電圧を発電
機で充電するために発生された電圧であってもよい。ま
た、電源切り替えスイッチには、ＰＮＰトランジスタ４
１の変わりにPchMOSトランジスタ等の半導体スイッチを
用いて構成しても構わない。
るが、本発明ではもう一つの異なる電源１０２への接続
のため、電源切り替えスイッチ４を備える。電源切り替
えスイッチ４は例えば、ＰＮＰトランジスタ４１の主要
な半導体スイッチと、駆動用のＮＰＮトランジスタ４
３，負荷抵抗４４，電流制限抵抗４２等により構成され
る。電源１０２は例えば、予め通常の１２Ｖバッテリを
昇圧した電圧であったり、１２Ｖバッテリの倍電圧を予
め２４Ｖの別電源として用意したものであったり、１２
Ｖバッテリの３倍電圧を予め３６Ｖの別電源として用意
したものであったり、以上の複数のバッテリ電圧を発電
機で充電するために発生された電圧であってもよい。ま
た、電源切り替えスイッチには、ＰＮＰトランジスタ４
１の変わりにPchMOSトランジスタ等の半導体スイッチを
用いて構成しても構わない。
【００１１】通常の１２Ｖバッテリ電圧より高い電圧の
電源１０２へ接続するのための電源切り替えスイッチ４
は、１２Ｖバッテリ電圧で動作する熱線駆動回路１の差
動増幅器１５の出力を、一定の電圧レベルとレベル判定
回路３で判定し、その結果ＮＰＮトランジスタ４３を動
作させ、切り替えを行う。レベル判定回路３は、差動増
幅器１５の出力を検出する抵抗３７，３８と、電源回路
５により１２Ｖバッテリ電圧より発生させられた基準電
圧Ｖref より一定の電圧レベルをつくる抵抗３５，３
６，電圧を比較する電圧比較器３１とヒステリシスを設
けるための抵抗３２，３３，３４等により構成される。
その結果、特に電源１０１の起動時の発熱抵抗体１１が
加熱される最初の時のみ電源切り替えスイッチ４のＰＮ
Ｐトランジスタ４１がオンし、電源１０２の電圧をブリ
ッジ回路の電圧Ｖ２に印加するように動作する。自動車
のエンジンの始動時といった電源１０１起動時のセンサ
の応答性が向上する。
電源１０２へ接続するのための電源切り替えスイッチ４
は、１２Ｖバッテリ電圧で動作する熱線駆動回路１の差
動増幅器１５の出力を、一定の電圧レベルとレベル判定
回路３で判定し、その結果ＮＰＮトランジスタ４３を動
作させ、切り替えを行う。レベル判定回路３は、差動増
幅器１５の出力を検出する抵抗３７，３８と、電源回路
５により１２Ｖバッテリ電圧より発生させられた基準電
圧Ｖref より一定の電圧レベルをつくる抵抗３５，３
６，電圧を比較する電圧比較器３１とヒステリシスを設
けるための抵抗３２，３３，３４等により構成される。
その結果、特に電源１０１の起動時の発熱抵抗体１１が
加熱される最初の時のみ電源切り替えスイッチ４のＰＮ
Ｐトランジスタ４１がオンし、電源１０２の電圧をブリ
ッジ回路の電圧Ｖ２に印加するように動作する。自動車
のエンジンの始動時といった電源１０１起動時のセンサ
の応答性が向上する。
【００１２】次に第１の実施例の詳細を図２により説明
する。図２（ａ）の電源電圧ＶB1が１２Ｖバッテリのよ
うな単一の場合、発熱抵抗体１１には印加電圧ＶB1に応
じた電流が流れ加熱される。一定温度に加熱後、発熱抵
抗体１１の抵抗値Ｒｈ１が上昇し、ブリッジ回路がバラ
ンスする。同時に、ブリッジ回路の電圧Ｖ２は減少し、
流れる流量に応じて一定値に安定する。この安定までの
時間Ｔ１は、電源電圧と、発熱抵抗体１１の抵抗値Ｒｈ
１と熱容量により決まることになる。安定するまでの時
間は空気流量測定の誤差が大きく、自動車エンジン制御
ではセンサの立ち上がりまでの間、出力信号を使えない
といった制約を受けていた。
する。図２（ａ）の電源電圧ＶB1が１２Ｖバッテリのよ
うな単一の場合、発熱抵抗体１１には印加電圧ＶB1に応
じた電流が流れ加熱される。一定温度に加熱後、発熱抵
抗体１１の抵抗値Ｒｈ１が上昇し、ブリッジ回路がバラ
ンスする。同時に、ブリッジ回路の電圧Ｖ２は減少し、
流れる流量に応じて一定値に安定する。この安定までの
時間Ｔ１は、電源電圧と、発熱抵抗体１１の抵抗値Ｒｈ
１と熱容量により決まることになる。安定するまでの時
間は空気流量測定の誤差が大きく、自動車エンジン制御
ではセンサの立ち上がりまでの間、出力信号を使えない
といった制約を受けていた。
【００１３】これに対し、図２（ｂ）の電源電圧ＶB1，
ＶB2と１２Ｖバッテリより大きな複数の電源を要する場
合、発熱抵抗体１１には電源電圧ＶB1より大きな印加電
圧ＶB2に応じ、より大きな電流が流れ加熱されるので、
この安定までの時間Ｔ２は先の条件に対して速く安定す
ることになる。電源電圧ＶB2が大きいほどより速くする
ことができる。本発明では、初期加熱後は電源電圧ＶB2
からの電流供給がなくなるため、通常の電源電圧ＶB1の
みの動作となる。本実施例によれば、特に熱容量の大き
な発熱抵抗体であっても、電源投入時の空気流量の立ち
上がり時の応答性を向上することができる。その結果、
自動車のエンジンの始動時における空気流量測定が早く
でき、エンジン始動時の排ガスを低減できる効果があ
る。
ＶB2と１２Ｖバッテリより大きな複数の電源を要する場
合、発熱抵抗体１１には電源電圧ＶB1より大きな印加電
圧ＶB2に応じ、より大きな電流が流れ加熱されるので、
この安定までの時間Ｔ２は先の条件に対して速く安定す
ることになる。電源電圧ＶB2が大きいほどより速くする
ことができる。本発明では、初期加熱後は電源電圧ＶB2
からの電流供給がなくなるため、通常の電源電圧ＶB1の
みの動作となる。本実施例によれば、特に熱容量の大き
な発熱抵抗体であっても、電源投入時の空気流量の立ち
上がり時の応答性を向上することができる。その結果、
自動車のエンジンの始動時における空気流量測定が早く
でき、エンジン始動時の排ガスを低減できる効果があ
る。
【００１４】次に本発明の第２の実施例を図３により説
明する。熱線駆動回路１は発熱抵抗体１１，温度補償抵
抗１２，抵抗１３，１４からなるホイーストンブリッジ
回路により、ブリッジ中点の電位差がゼロになるように
差動増幅器１５，トランジスタ１６によって発熱抵抗体
１１に流れる電流を調整するように構成されている。こ
こで、差動増幅器１５は１２Ｖバッテリの電源１０１
に、トランジスタ１６のコレクタは電源１０２に接続さ
れている。電源１０２が１２Ｖバッテリの電源１０１よ
り高い場合でも、通常は差動増幅器１５の電源１０１の
電圧ＶB1以上が、トランジスタ１６のベースに印加され
ることがないため、ブリッジ回路の電圧Ｖ２の最大値
は、トランジスタ１６のコレクタが電源１０１に接続さ
れた通常の場合と変わらない。これでは、電源１０２が
１２Ｖバッテリの電源１０１より高い場合でも、電源投
入時の応答性は改善されない。
明する。熱線駆動回路１は発熱抵抗体１１，温度補償抵
抗１２，抵抗１３，１４からなるホイーストンブリッジ
回路により、ブリッジ中点の電位差がゼロになるように
差動増幅器１５，トランジスタ１６によって発熱抵抗体
１１に流れる電流を調整するように構成されている。こ
こで、差動増幅器１５は１２Ｖバッテリの電源１０１
に、トランジスタ１６のコレクタは電源１０２に接続さ
れている。電源１０２が１２Ｖバッテリの電源１０１よ
り高い場合でも、通常は差動増幅器１５の電源１０１の
電圧ＶB1以上が、トランジスタ１６のベースに印加され
ることがないため、ブリッジ回路の電圧Ｖ２の最大値
は、トランジスタ１６のコレクタが電源１０１に接続さ
れた通常の場合と変わらない。これでは、電源１０２が
１２Ｖバッテリの電源１０１より高い場合でも、電源投
入時の応答性は改善されない。
【００１５】そこで、通常の１２Ｖバッテリ電圧より高
い電圧の電源１０２へトランジスタ１６のベースを接続
するのための電源切り替えスイッチ４を設ける。１２Ｖ
バッテリ電圧で動作する熱線駆動回路１の差動増幅器１
５の出力を、一定の電圧レベルとレベル判定回路３で判
定し、その結果ＮＰＮトランジスタ４３を動作させ、Ｐ
ＮＰトランジスタ４１がオンすることで、トランジスタ
１６のベース電圧の制限をなくすことができる。その結
果、電源投入時のトランジスタ１６のベース電圧を電源
１０２に応じで高くできるため、先の実施例と同様に電
源投入時の発熱抵抗体１１が加熱される際の応答性を改
善することができる。
い電圧の電源１０２へトランジスタ１６のベースを接続
するのための電源切り替えスイッチ４を設ける。１２Ｖ
バッテリ電圧で動作する熱線駆動回路１の差動増幅器１
５の出力を、一定の電圧レベルとレベル判定回路３で判
定し、その結果ＮＰＮトランジスタ４３を動作させ、Ｐ
ＮＰトランジスタ４１がオンすることで、トランジスタ
１６のベース電圧の制限をなくすことができる。その結
果、電源投入時のトランジスタ１６のベース電圧を電源
１０２に応じで高くできるため、先の実施例と同様に電
源投入時の発熱抵抗体１１が加熱される際の応答性を改
善することができる。
【００１６】本実施例によれば、ブリッジ回路に直接電
流を流すための電流容量の大きなトランジスタが一つで
済むため、放熱が容易になりかつ、コスト低減にも有効
であるという効果がある。
流を流すための電流容量の大きなトランジスタが一つで
済むため、放熱が容易になりかつ、コスト低減にも有効
であるという効果がある。
【００１７】次に本発明の第３の実施例を図４により説
明する。熱線駆動回路１は発熱抵抗体１１，温度補償抵
抗１２，抵抗１３，１４からなるホイーストンブリッジ
回路により、ブリッジ中点の電位差がゼロになるように
差動増幅器１５，トランジスタ１６によって発熱抵抗体
１１に流れる電流を調整するように構成されている。こ
こで、差動増幅器１５は１２Ｖバッテリの電源１０１
に、トランジスタ１６のコレクタは電源１０２に接続さ
れている。同時に、電源１０２へトランジスタ１６のベ
ースを接続するのための電源切り替えスイッチ４を設け
られている。
明する。熱線駆動回路１は発熱抵抗体１１，温度補償抵
抗１２，抵抗１３，１４からなるホイーストンブリッジ
回路により、ブリッジ中点の電位差がゼロになるように
差動増幅器１５，トランジスタ１６によって発熱抵抗体
１１に流れる電流を調整するように構成されている。こ
こで、差動増幅器１５は１２Ｖバッテリの電源１０１
に、トランジスタ１６のコレクタは電源１０２に接続さ
れている。同時に、電源１０２へトランジスタ１６のベ
ースを接続するのための電源切り替えスイッチ４を設け
られている。
【００１８】ここで熱線駆動回路１の出力信号Ｖ１は、
差動増幅器２１，抵抗２２，２３，２４，２５，２６，
２７から構成されるゼロスパン回路２を介し、エンジン
コントロールユニット内のマイクロコンピュータ６のア
ナログ・ディジタル変換器６１に入力されている。エン
ジンコントロールユニットでは始動時に、マイクロコン
ピュータ６のＩ／Ｏ６２の出力レベルを変えることで、
電源切り替えスイッチ４の動作を制御できる構成として
いる。
差動増幅器２１，抵抗２２，２３，２４，２５，２６，
２７から構成されるゼロスパン回路２を介し、エンジン
コントロールユニット内のマイクロコンピュータ６のア
ナログ・ディジタル変換器６１に入力されている。エン
ジンコントロールユニットでは始動時に、マイクロコン
ピュータ６のＩ／Ｏ６２の出力レベルを変えることで、
電源切り替えスイッチ４の動作を制御できる構成として
いる。
【００１９】電源切り替えスイッチ４は、レベル判定回
路３で判定し、その結果ＮＰＮトランジスタ４３を動作
させ、トランジスタ１６のベース電圧の切り替えを行
う。レベル判定回路３は、マイクロコンピュータ６のＩ
／Ｏ６２の出力と、電源回路５により１２Ｖバッテリ電
圧より発生させられた基準電圧Ｖref より一定の電圧レ
ベルをつくる抵抗３５，３６，電圧を比較する電圧比較
器３１とヒステリシスを設けるための抵抗３２，３３，
３４等により構成される。
路３で判定し、その結果ＮＰＮトランジスタ４３を動作
させ、トランジスタ１６のベース電圧の切り替えを行
う。レベル判定回路３は、マイクロコンピュータ６のＩ
／Ｏ６２の出力と、電源回路５により１２Ｖバッテリ電
圧より発生させられた基準電圧Ｖref より一定の電圧レ
ベルをつくる抵抗３５，３６，電圧を比較する電圧比較
器３１とヒステリシスを設けるための抵抗３２，３３，
３４等により構成される。
【００２０】特に電源１０１の起動時にエンジンコント
ロールユニットから指令を送ることで、発熱抵抗体１１
が加熱される最初の時のみ電源切り替えスイッチ４のＰ
ＮＰトランジスタ４１をオンし、電源１０２の電圧をブ
リッジ回路の電圧Ｖ２に印加するように動作することが
できる。その結果、自動車のエンジンの始動時といった
電源１０１起動時のセンサの応答性が向上する。また、
エンジンコントロールユニットにおいて、センサの稼働
時間を計測し、定期的に電源切り替えスイッチ４にオン
オフの指令を送ることで、急激に発熱温度を変化させ発
熱抵抗体１１に付着した汚れをなくす等のバーンイン動
作が可能となる。同様に、センサの出力信号に異常を感
じた場合、オンオフの指令を送り外部制御をすると同時
にセンサの出力をモニタすることで、センサの診断精度
が向上する。
ロールユニットから指令を送ることで、発熱抵抗体１１
が加熱される最初の時のみ電源切り替えスイッチ４のＰ
ＮＰトランジスタ４１をオンし、電源１０２の電圧をブ
リッジ回路の電圧Ｖ２に印加するように動作することが
できる。その結果、自動車のエンジンの始動時といった
電源１０１起動時のセンサの応答性が向上する。また、
エンジンコントロールユニットにおいて、センサの稼働
時間を計測し、定期的に電源切り替えスイッチ４にオン
オフの指令を送ることで、急激に発熱温度を変化させ発
熱抵抗体１１に付着した汚れをなくす等のバーンイン動
作が可能となる。同様に、センサの出力信号に異常を感
じた場合、オンオフの指令を送り外部制御をすると同時
にセンサの出力をモニタすることで、センサの診断精度
が向上する。
【００２１】本実施例によれば、外部から熱線駆動回路
１の印加電圧を変えることで、診断を含めてセンサの信
頼性の向上が図れるという効果がある。
１の印加電圧を変えることで、診断を含めてセンサの信
頼性の向上が図れるという効果がある。
【００２２】次に本発明の第４の実施例を図５により説
明する。熱線駆動回路１は発熱抵抗体１１，温度補償抵
抗１２，抵抗１３，１４からなるホイーストンブリッジ
回路により、ブリッジ中点の電位差がゼロになるように
差動増幅器１５，トランジスタ１６によって発熱抵抗体
１１に流れる電流を調整するように構成されている。熱
線駆動回路１のトランジスタ１６のコレクタは、通常の
１２Ｖバッテリよりも大きな電圧ＶB2の電源１０２を定
電圧発生回路７で降圧し、通常の１２Ｖ電圧ＶB1を発生
させ接続する。定電圧発生回路７は外部からの指令によ
り、発生電圧を１２Ｖ電圧以外に変更できるような構成
となっている。また差動増幅器１５には、電圧ＶB1を抵
抗８１，ツェナーダイオード８２の保護回路を介し電圧
ＶB1を１２Ｖに制限して接続することで、電圧ＶB1が１
２Ｖ以上になったときでも、差動増幅器１５等には従来
と同様の耐圧の半導体が使えるようになる。
明する。熱線駆動回路１は発熱抵抗体１１，温度補償抵
抗１２，抵抗１３，１４からなるホイーストンブリッジ
回路により、ブリッジ中点の電位差がゼロになるように
差動増幅器１５，トランジスタ１６によって発熱抵抗体
１１に流れる電流を調整するように構成されている。熱
線駆動回路１のトランジスタ１６のコレクタは、通常の
１２Ｖバッテリよりも大きな電圧ＶB2の電源１０２を定
電圧発生回路７で降圧し、通常の１２Ｖ電圧ＶB1を発生
させ接続する。定電圧発生回路７は外部からの指令によ
り、発生電圧を１２Ｖ電圧以外に変更できるような構成
となっている。また差動増幅器１５には、電圧ＶB1を抵
抗８１，ツェナーダイオード８２の保護回路を介し電圧
ＶB1を１２Ｖに制限して接続することで、電圧ＶB1が１
２Ｖ以上になったときでも、差動増幅器１５等には従来
と同様の耐圧の半導体が使えるようになる。
【００２３】ここで定電圧発生回路７は、トランジスタ
７１のベース電圧をトランジスタ７１のエミッタ電圧を
検出して、定電圧に制御するシリーズレギュレータの構
成をとっているが、トランジスタ７１の変りにＭＯＳト
ランジスタを用いパルス駆動する、スイッチングレギュ
レータ構成であっても構わない。いずれの場合でも、外
部より設定電圧の可変となる構成とする。
７１のベース電圧をトランジスタ７１のエミッタ電圧を
検出して、定電圧に制御するシリーズレギュレータの構
成をとっているが、トランジスタ７１の変りにＭＯＳト
ランジスタを用いパルス駆動する、スイッチングレギュ
レータ構成であっても構わない。いずれの場合でも、外
部より設定電圧の可変となる構成とする。
【００２４】熱線駆動回路１の出力信号Ｖ１は、差動増
幅器２１，抵抗２２，２３，２４，２５，２６，２７か
ら構成されるゼロスパン回路２を介し、エンジンコント
ロールユニット内のマイクロコンピュータ６のアナログ
・ディジタル変換器６１に入力されている。エンジンコ
ントロールユニットでは始動時に、マイクロコンピュー
タ６のＩ／Ｏ６２の出力レベルを変えることで、定電圧
発生回路７の設定電圧を変える構成としている。
幅器２１，抵抗２２，２３，２４，２５，２６，２７か
ら構成されるゼロスパン回路２を介し、エンジンコント
ロールユニット内のマイクロコンピュータ６のアナログ
・ディジタル変換器６１に入力されている。エンジンコ
ントロールユニットでは始動時に、マイクロコンピュー
タ６のＩ／Ｏ６２の出力レベルを変えることで、定電圧
発生回路７の設定電圧を変える構成としている。
【００２５】定電圧発生回路７は、レベル判定回路３で
基準電圧とＩ／Ｏ６２の出力を比較判定した結果の信号
により設定電圧を変えることで、例えば出力電圧ＶB1を
通常の１２Ｖから電源１０２の電圧ＶB2近くすることが
できる。
基準電圧とＩ／Ｏ６２の出力を比較判定した結果の信号
により設定電圧を変えることで、例えば出力電圧ＶB1を
通常の１２Ｖから電源１０２の電圧ＶB2近くすることが
できる。
【００２６】特に電源１０２の起動時にエンジンコント
ロールユニットから指令を送ることで、発熱抵抗体１１
が加熱される最初の時のみ、高い電圧をブリッジ回路の
電圧Ｖ２に印加するように動作することができる。その
結果、自動車のエンジンの始動時といった電源１０２起
動時のセンサの応答性が向上する。また、エンジンコン
トロールユニットにおいて、センサの稼働時間を計測
し、定期的に電源切り替えスイッチ４にオンオフの指令
を送ることで、急激に発熱温度を変化させ発熱抵抗体１
１に付着した汚れをなくす等のバーンイン動作が可能と
なる。同様に、センサの出力信号に異常を感じた場合、
オンオフの指令を送り外部制御をすると同時にセンサの
出力をモニタすることで、センサの診断精度が向上す
る。他には、１２Ｖ電圧を有する通常の自動車以外での
動作も可能となり電源電圧を選ばない。例えばハイブリ
ット自動車と呼ばれる、エンジンとモータを有し、高電
圧のバッテリを搭載するシステムにおいても単電源での
動作が可能となる。
ロールユニットから指令を送ることで、発熱抵抗体１１
が加熱される最初の時のみ、高い電圧をブリッジ回路の
電圧Ｖ２に印加するように動作することができる。その
結果、自動車のエンジンの始動時といった電源１０２起
動時のセンサの応答性が向上する。また、エンジンコン
トロールユニットにおいて、センサの稼働時間を計測
し、定期的に電源切り替えスイッチ４にオンオフの指令
を送ることで、急激に発熱温度を変化させ発熱抵抗体１
１に付着した汚れをなくす等のバーンイン動作が可能と
なる。同様に、センサの出力信号に異常を感じた場合、
オンオフの指令を送り外部制御をすると同時にセンサの
出力をモニタすることで、センサの診断精度が向上す
る。他には、１２Ｖ電圧を有する通常の自動車以外での
動作も可能となり電源電圧を選ばない。例えばハイブリ
ット自動車と呼ばれる、エンジンとモータを有し、高電
圧のバッテリを搭載するシステムにおいても単電源での
動作が可能となる。
【００２７】本実施例によれば、特に複数の電源系を必
要としないため配線や実装が容易で、応用システムの自
由度が高いという効果がある。
要としないため配線や実装が容易で、応用システムの自
由度が高いという効果がある。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、応答性や部品への負荷
を変化させることができる熱式空気流量計を実現でき
る。
を変化させることができる熱式空気流量計を実現でき
る。
【図１】本発明の第１の実施例による熱線駆動回路図。
【図２】異なる電圧での電源投入時のブリッジ電圧過渡
応答動作の比較図。
応答動作の比較図。
【図３】本発明の第２の実施例による熱線駆動回路図。
【図４】本発明の第３の実施例による熱線駆動回路図。
【図５】本発明の第４の実施例による熱線駆動回路図。
１…熱線駆動回路、２…ゼロスパン回路、３…レベル判
定回路、４…電源切り替えスイッチ、５…電源回路、６
…マイクロコンピュータ、７…定電圧発生回路、１１…
発熱抵抗体、１２…温度補償抵抗、１３，１４，２２，
２３，２４，２５，２６，２７，３２，３３，３４，３
５，３６，３７，３８，４２，４４，７２，８１…抵
抗、１５，２１…差動増幅器、１６，４１，４３，７１
…トランジスタ、３１…電圧比較器、６１…アナログ・
ディジタル変換器、６２…入出力ポート、４８…発振
器、４９…ディジタル・アナログ変換器、８２…ツェナ
ーダイオード、１０１，１０２…電源。
定回路、４…電源切り替えスイッチ、５…電源回路、６
…マイクロコンピュータ、７…定電圧発生回路、１１…
発熱抵抗体、１２…温度補償抵抗、１３，１４，２２，
２３，２４，２５，２６，２７，３２，３３，３４，３
５，３６，３７，３８，４２，４４，７２，８１…抵
抗、１５，２１…差動増幅器、１６，４１，４３，７１
…トランジスタ、３１…電圧比較器、６１…アナログ・
ディジタル変換器、６２…入出力ポート、４８…発振
器、４９…ディジタル・アナログ変換器、８２…ツェナ
ーダイオード、１０１，１０２…電源。
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−218068（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−265566（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−22217（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01F 1/00 - 9/02
Claims (3)
- 【請求項１】内燃機関の吸入空気流中に設けられた発熱
抵抗体と、 感温抵抗体と、 ２つの抵抗体と、 前記発熱抵抗体と前記感温抵抗体と前記２つの抵抗体と
から成るホイーストンブリッジ回路とを備え、 前記発熱抵抗体に流れる電流を調整して、前記ホイース
トンブリッジ回路の中点の電位差がゼロになるように制
御され、前記中点の電圧を増幅して出力する熱式空気流
量計であって、 異なる複数の電源電圧と、 前記ホイーストンブリッジ回路への印加電圧として前記
複数の電源電圧を切り替えて供給する切り替え手段と、 を備えたことを特徴とする熱式空気流量計。 - 【請求項２】請求項１において、 前記切り替え手段によって、前記ホイーストンブリッジ
回路への印加電圧が低い電源電圧から高い電源電圧へ切
り替えられる ことを特徴とする熱式空気流量計。 - 【請求項３】請求項１または請求項２のいずれかにおい
て、 前記ブリッジ回路への印加電圧を外部のコントローラに
より切り替える手段を備えたことを特徴とする熱式空気
流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16929299A JP3473501B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 熱式空気流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16929299A JP3473501B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 熱式空気流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000356539A JP2000356539A (ja) | 2000-12-26 |
| JP3473501B2 true JP3473501B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=15883821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16929299A Expired - Lifetime JP3473501B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 熱式空気流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3473501B2 (ja) |
-
1999
- 1999-06-16 JP JP16929299A patent/JP3473501B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000356539A (ja) | 2000-12-26 |
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