JPS60187816A - 空気流量検出装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、例えば内燃機関を電子的に制御する場合に
、その機関の運転状態を検出する１つの要素として使用
されるもので、吸入空気の量を検出測定する空気流量検
出装置に関する。

［発明の背景技術］ 内燃機（を電子的に制御する場合、この機関の運転状態
を常に監視する必要のあるものであり、この機関の運転
状態の監視手段として機関の回転速度検出手段、機関温
度検出手段、排気温度検出手段、スロットル間度検出手
段等と共に、吸入空気量の測定検出手段が設けられてい
る。この吸入空気量検出手段としては、例えば熱式の空
気流量センサが用いられるもので、このセンサは機関の
吸気管の中に配置設定され、空気流量に対応して温度変
化する発熱感温素子の温度変化状態を検出測定するもの
である。

すなわち、温度抵抗特性を有する加熱感温素子をアナロ
グ的に制御される加熱電流によって一定温度状態に加熱
制御し、空気流量に対応して上記感温素子から放熱され
る熱量を、上記感温素子の抵抗値の変化によって検出測
定するように構成するものである。具体的には、感温素
子に流れる電流値の変化によって、吸気管中の空気流量
が計測されるようになるものである。

しかし、このような加熱感温素子をアナログ的に制御さ
れる加熱電流により、一定温度に加熱制御するように構
成したセンサにあっては、空気流量が例えば１００倍変
化するのに対して、測定電流凶は約２倍しか変化しない
ものであり、その測定精度は極めて小さい状態にある。

このため、この空気流量センサを内燃機関の制御用とし
て用いるためには、検出信号の増幅回路に対してオフセ
ット処理手段を設ける必要が生じ、そのための制御回路
が複雑化する傾向にある。

また、マイクロコンピータータを用いて機関制御装置を
構成する場合、センサからのアナログ的出力信号をディ
ジタルデータに変換して制御回路部に対して供給するよ
うに構成する必要があり、この場合充分高精度のもとに
アナログ−ディジタル変換を行わなければならない。す
なわち、高分解能のＡ／Ｄ変換器、およびこのＡ／Ｄ変
換器の基準電圧電源として極めて高精度のものが要求さ
れる。

さらに、このような定電流型抵抗線式のものの他に、定
温度型抵抗線式、定電位差型抵抗線式等の制御手段を伴
うものが存在するが、これらも上記同様の問題点を備え
ている。

また、このような感温素子の制御手段としては、上記の
問題点を解決する手段として、パルス加熱制御手段によ
って加熱感温素子を一定温度に制御することが考えられ
ている。しかし、このようなパルス加熱制御手段を用い
るものにあっても、その出力値をある程度大きなものと
することができるが、加熱電流を制御するパルス周期の
精度、さらに加熱電圧の制御精度も要求されるものであ
り、動作環境の制約も受ける状態にある。さらに、制御
対象となる内燃機関のための１５号処理に問題の生ずる
おそれがある。

［発明の目的］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、加熱
感湿素−子をパルス状に制御される加熱電流によって加
熱制御するように構成するものにあって、この加熱電流
を制御設定する基準電圧電源部分がより簡易に構成する
ことができ、感温素子に対する加熱制御が上記基準電源
との関係で実行され、充分に高精度の測定検出信号出力
が確実に得られるようにする空気流量検出装置を提供し
ようとするものである。

［発明の概要］ すなわち、この発明に係る空気流量検出装置は、発熱制
御される加熱感温素子および空気温度に対応して抵抗値
設定される空気感温素子からなる空気流量センサを、パ
ルス制御される基準電圧設定回路を備えた定電圧回路か
らの信号によって加熱制御するものであり、さらに上記
加熱感温素子の加熱電流回路には定電流回路を設け、こ
の定電流回路では上記定電圧回路の基準電圧設定回路を
共通に使用するようにするものである。

［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、空気流量検出装置を適用するエンジン１１の
制御システムの構成を示すもので、この制御システムで
はエンジン１１の運転状態に対応して、燃料の噴射量を
電子的に制御設定しているものである。まず、エアフィ
ルタ１２からの吸入空気は吸気管１３を介して吸入され
るもので、アクセルペダル１４で駆動されるスロットル
弁１５部分を通って上記エンジン１１の各気筒に対して
供給されるようになっている。上記吸気管１３の内部に
は、熱式の空気流量検出装置１Ｇを構成する加熱感温素
子１１が設定されている。この感温素子１７は、電流に
よって加熱制御され、その温度によって抵抗値が変化さ
れる温度特性を有する例えば白金線等によるヒータによ
って構成されている。

このような空気流量検出装置１６からの検出信号は、マ
イクロコンピュータによって構成され、エンジン制御処
理装置を含むエンジン制御ユニット１８に対して供給さ
れるもので、また上記加熱感温素子１１は、このエンジ
ン制御ユニット１８によって加熱制御されるようになっ
ている。このエンジン制御ユニット１１３に対しては、
その他にエンジン１１の回転状態を検出する回転速度検
出装置ｉ１９からの検出信号、さらに特に図では示して
ないがエンジン１１の冷却水温検出信号、排気温度検出
信号、空燃比検出信号等が運転状態検出信号として供給
されているもので、これら検出信号に対応して、その時
のエンジン１１の運転状態に最も適合した燃料噴射量を
算出し、エンジン１１の各気筒に対してそれぞれ設定さ
れるインジェクタ２０ａ　、　２０ｂ　、・・・に対し
て、燃料噴射時間設定信号として供給し、その開弁時間
を指令設定して噴射される燃料量を制御設定しているも
のである。

この場合、燃料噴射量を設定する信号は、デユーティ設
定されるパルス状の信号とされるもので、このパルス状
の信号の時間幅に相当するデータは、−Ｈ８気筒に対し
て設定されるレジスタ２１ａ　、　２１ｂ、・・・に記
憶設定し安定化して、その記憶設定された時間範囲でイ
ンジェクタが開弁制御されるようにしている。

上記回転速度検出装置１９は、エンジン１１と同軸的に
回転駆動されるカム１９１．１９２および多数の歯を備
えた回転板１９３を備え、これらカム１９１．１９２お
よび回転板１９３それぞれに対して電磁ピックアップ１
９４〜１９６を対向設定して、これらピックアップ１９
４〜１９６から、エンジン１１の特定回転角に対する信
号、回転角度位置を計数検出する信号を取り出すように
する。

上記エンジン１１の各気筒に対してそれぞれ設けられた
インジェクタ２０ａ　、　２０ｂ　、・・・に対しては
、ツユエルポンプ２２によって燃料タンク２３から取り
出される燃料が、分配器２４を介して分配供給されてい
る。ここで分配器２４に供給される燃料の圧力は、プレ
ッシャレギュレータ２５によって一定に制御されている
もので、上記演算算出されるインジェクタ部の開弁時間
によって噴射燃料量が正確に設定制御されるようになっ
ている。

上記エンジン制御ユニット１８は、イグナイタ２６に対
しても指令を与え、ディストリビュータ２７を介して各
気筒に対してそれぞれ設けられた点火コイル２８ａ　、
２８ｂ　、・・・に対して点火信号を分配供給し、前記
運転状′態に対応した、運転状況に適合するエンジン１
１の運転制卸を実行するようにしている。

第２図は上記のようなエンジン制御システムにおいて使
用されている空気流量検出装置１６の加熱感温素子１１
の構成を示しているもので、セラミックボビン１７１に
対して温度特性を有する抵抗線として白金抵抗線１７２
を巻回設定する。このボビン１７１の両端部分には、そ
れぞれ良導電体でなるシャフト１７３．１７４を支持軸
として突設し、このシャフト１７３　、１７４をそれぞ
れ良導電体でなるビン１７５．１７６で支持設定するも
ので、このビン１７５．１７６を介して抵抗線１１２に
対して加熱電流が供給されるようにしている。このよう
に構成される感温素子１７の抵抗線１７２部分は、吸気
管１３の内部でこの吸気管１３を通過する空気・流に対
してさらされるように設定されている。

第３図は上記感温素子１７の他の例を示すもので、温度
特性を有する発熱体となる抵抗線１７２は、絶縁体から
なる１１１１７７に対して印刷配線等によって形成し、
この［１１７７を絶縁体でなる支持基板１７８で支持設
定するように構成する。そして、この基板１７８の面に
対して上記抵抗線１７２に接続される配線１７９ａ１１
７９ｂを形成し、上記抵抗線１７２に対して加熱電流が
供給されるようにしている。

第４図は上記のようなエンジン制御システムに対して効
果的に使用される空気流量検出装置１６の回路構成を示
しているもので、加熱感温素子１７は吸気管１３の内部
に流通する空気流に対してさらされる状態で設定されて
いる。また、この吸気管１３の内部には、流通する空気
温度を検出する空気感温素子３０が配置設定されている
もので、この空気感温素子３０は、上記感熱感温素子１
７と同様に温度によって抵抗値の変化する温度特性を有
する抵抗線、例えば白金抵抗線によって構成されている
もので、吸気管１３内の空気温度に対応した抵抗値に設
定されるものである。この加熱感温素子１１および空気
感温素子３０は、固定の抵抗３１および３２と共にブリ
ッジ回路を構成するもので、このブリッジ回路に対して
は、定電圧回路３３から電圧設定した電流信号が供給設
定されるようになっている。

上記ブリッジ回路の加熱感温素子１７と抵抗３１との接
続点の電位は抵抗３４を介して差動アンプ３５に供給し
、また空気感温素子３０と抵抗３２との接続点は同じく
上記差動アンプ３５に供給して、感熱感温素子１７の抵
抗値変化状態を検出するようにしている。すなわち、流
通する空気温度に対して加熱感温素子１７の温度が、特
定される範囲まで上昇した状態で、差動アンプ３５の出
力が立ち上がるように構成されているもので、この差動
アンプ３５の出力信号は、フリップフロップ回路３６を
リセット制御する。このフリップフロップ回路３６０セ
ツト端子に対しては、例えば前記エンジン１１の特定回
転角に対応する回転角信号を回転同期信号として供給す
るもので、エンジン１１の動作状態に対応して特定され
る周期でセットされるものである。そして、このフリッ
プフロップ回路３６からのセラ１一時出力信号は、この
空気流量検出装置１６の出力信号として取り出すように
すると共に、アンプ３７を介して上記定電圧回路３３に
対して動作指令信号として供給する。

ここで、この定電圧回路３３は、電源ラインに対して直
列状態で挿入設定されるトランジスタ３８を備え、この
トランジスタ３８のベースに対して上記アンプ３７から
の信号を結合するようにしている。

またこのトランジスタ３８の出力側の電位を抵抗３９お
よび４０の分圧回路によって検出し、この分圧電圧を比
較器４１で基準電圧設定回路４２の設定電圧と比較し、
その比較出力で上記トランジスタ３８のベースを制御す
るようにしている。すなわち、トランジスタ３８はフリ
ップフロップ回路３６のセット、リセット状態に対応し
てオン、オフ制御されるものであり、またそのオン状態
で出力側に取り出される信号電流の電圧値を基準電圧設
定回路４２の設定電圧に対応して、一定電圧に保つよう
に制御している。そして、加熱感温素子１７に対して、
電圧の安定設定されたパルス状に断続制御される加熱電
流を供給するようにしているものである。

また、上記加熱感温素子１７の回路には、この感温素子
１７の温度制御の値を決定する定電流回路４３を設ける
。この定電流回路４３は、第５図に取り出して示すよう
に抵抗３４の出力側に対して接続されているもので、こ
の抵抗３４の出力側をトランジスタ４３１および抵抗４
３２を介して接地するように構成する。また、上記基準
電圧設定回路４２の設定基準電圧を抵抗４３３および４
３４で分圧検出し、この分圧基準電圧と上記抵抗４３２
の端子電圧すなわち抵抗３４部に流れる電流値に対応す
る電圧信号とを比較器４３５で比較し、この比較値によ
って制御されるトランジスタ４３６によって上記トラン
ジスタ４３１を制御するように構成するものである。

すなわち、加熱感温素子３７対する加熱電流回路を制御
する定電圧回路３３を、定電流回路４３の基準電源とし
て共有するように構成するものである。

すなわち、上記のように構成される空気流量検出装置１
６にあっては、エンジン１１の回転に同期する状態の第
６図の（Ａ）に示すような信号によってフリップフロッ
プ回路３６がセット制御され、加熱感湿素子１７に対す
る加熱電流が同図の（Ｂ）に示すように立ち上がるよう
になる。このように加熱感温素子１７に対して加熱電流
が供給される状態になると、この感温素子１７の温度が
同図の（Ｃ）に示すように時間の経過と共に上昇するも
ので、その上昇速度は吸気管１３内の空気流量に対応し
て設定されるようになる。例えば、空気流量の少ない状
態では、（Ｃ）図で実線で示すように急速に温度が上昇
し、また空気流量の大きい場合は、破線で示すように緩
やかに上昇するようになる。そして、この加熱感温素子
１７の温度が空気）温度に対しである特定された温度以
上に上昇する状態となると、差動アンプ３５の出力が同
図の（Ｄ）に示すように発生し、上記フリップフロップ
回路３６をリセット制御して、感温素子１７に対する加
熱電流を立ち下がらせ、感温素子１７の加熱電流を空気
流量に対応した幅のパルス状の断続制御された電流とす
るものである。すなわち、このフリップフロップ回路３
６のセット状態に対応して取り出されるパルス状信号は
、そのパルス幅が空気流量に対応するものとなるもので
、この信号はこの空気流量検出装置１６の出力信号とし
て取り出され、例えばそ−のパルス幅を計数することに
よって、ディジタル状の空気流量信号とされて、エンジ
ン制御用に共されるようになる。

このような空気流量検出装置１６にあっては、フリップ
フロップ回路３６からの信号を直接的に空気流量ディジ
タルデータとして取り出すようにする場合、加熱感温素
子１７を含むブリッジ回路に対して供給される電圧を一
定に保つことが重要な条件となる。したがって、定電圧
回路３３は非常に重要に作用するようになるもので、こ
の定電圧回路３３の調整値が変化草ると、出力特性に大
きな影響を与える。このため、この定電圧回路３３に対
して基準電圧を設定する基準電圧設定回路４２は、極め
て高精度の状態に構成する必要がある。したがって、こ
のままではこの装置は非常に複雑高価な状態となるもの
である。

しかし、上記空気流量検出装置１６にあっては、定電流
回路４３を加熱感温素子１７の温度制御の値を決定する
ような状態で設けているもので、この定電流回路４３の
基準電源を上記定電圧回路３３の基準電圧設定回路４２
で共用するように構成している。

そして、この基準電圧設定回路４２において発生する誤
差による、上記定電圧回路３３および定電流回路４３の
両回路に対する出力誤差が、互いに相殺されるようにし
ている。

すなわち、基準電圧設定回路４２における精度が不充分
な状態にあったとしても、この空気流量検出装置１６か
ら発生される測定検出信号の精度は充分に高いものとす
ることができるもので、この装置の簡易化に大きな効果
を発揮する。

尚、上記実施例では加熱感温素子１７としてヒータと温
度検出を兼用する構造のものとして示したが、このヒー
タの作用と温度測定の作用を分離する状態で構成しても
よいものである。すなわち、第７図に示すように加熱電
流の供給されるようにした特に温度特性を備えない抵抗
による発熱線５０を備え、この発熱線５０の空気流で下
流側に近接位置する状態で温度特性を有する抵抗でなる
感温素子５１を組み合せ設定するものである。そして、
発熱線５０は前述したようなパルス状電流によって発熱
制御される状態となるもので、この発熱ｗＡ５０の温度
変化状態が感温素子５１において検出されるようになる
もので、この感温素子５１によって空気流量信号を取り
出すブリッジ回路を前実施例説明と同様に構成するもの
である。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る空気流量検出装置によれば
、熱式の空気流量センサに対してパルス状に加熱電流制
御する場合に、特に精度の要求される回路装置を使用す
ることなく、ディジタルデータとして効果的に使用され
る精度の高い空気流量測定信号が得られる状態となるも
のであり、例えば自動車用のエンジンの電子的制御装置
のエンジン運転状態検出手段として、効果的に使用でき
るようになるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に関係するエンジンの制御システムを
説明する構成図、第２図および第３図はそれぞれは上記
システムにおいて使用される空気流量を検出する加熱感
温素子の構成を示す図、第４図はこの発明の一実施例に
係る空気流量検出装置の構成を説明する図、第５図は上
記装置に使用される定電流回路の構成例を示す回路図、
第６図は上記空気流量検出装置の動作状態を説明する波
形図、第７図は加熱感温素子の他の例を説明する図であ
る。 １１・・・エンジン、１３・・・吸気管、１６・・・空
気流ｍ検出装置、１７・・・加熱感温素子、１８・・・
エンジン制御ユニット、１９・・・回転速度検出装置、
３０・・・空気感温素子、３３・・・定電圧回路、３５
・・・差動アンプ、３６・・・フリツプフロツプ回路、
４２・・・基準電圧設定回路、４３・・・定電流回路。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第４図 第５図 ３ム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測定空気流通路に対して配置設定された温度特性を有す
   る加熱感温素子および上記空気の温度に対応した抵抗値
   に設定される空気感温素子と、上ゝ記加熱感温素子に対
   して加熱電流を断続制御してパルス状に供給する定電圧
   回路と、この定電圧回路に対しての基準電源を設定する
   基準電圧設定回路と、上記加熱感温素子の加熱電流回路
   に対して設けられこの感温素子の加熱温度を空気温度に
   対して特定される温度状態に設定する定電流回路とを具
   備し、この定電流回路の制御用基準電源が上記基準電圧
   設定回路によって設定されるようにしたことを特徴とす
   る空気流量検出装置。