JP2014035308A - 熱式流量測定装置及びこれを用いた制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】計測精度のよい熱式流量測定装置を提供する。
【解決手段】被計測流体の流量を計測する流量検出部１０を備えた熱式流量測定装置において、流量検出部１０は、流量検出部で計測できる有効流量範囲において流量検出部の出力を補正する補正手段を有し、補正手段は、流量検出部の感度に比べて大きい感度となるように補正し、かつ、この感度は、流量に対して常に一定の勾配となる出力に補正し、出力を電圧出力あるいは周波数出力のどちらかに切り替え可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱抵抗体を用いて流体の流量あるいは流速を測定する熱式流量測定装置に関する。

熱式流量測定装置は、例えば自動車エンジン制御の際に必要となる吸入空気の空気流量の測定に使用されている。

流量の検出方法としては、発熱抵抗体を吸入空気温度に対して一定の温度差になるように加熱制御し、発熱抵抗体に流れる電流から流量を検出する方式と、発熱抵抗体の両側に温度検出抵抗体を配置して、温度検出抵抗体で検出する温度差から流量を検出する方式がある。

両方式ともに流量に対する検出出力は、低流量では感度が高く、高流量では感度が低くなる非線形特性を有している。

ところで、現在の自動車エンジン制御装置は、マイコンによるデジタル処理が主流であり、流量の検出出力もＡ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換し、あらかじめ設定した分割で記憶されたデジタル値対流量のテーブルにより流量値を得るようになっている。

テーブルを参照する流量値は、テーブルの分割数が多いほど精度が向上するが、記憶するメモリ容量が大きくなる問題がある。そこで、分割間の２点を直線補間して流量値を算出する方法もあるが、直線補間では特に非線形特性の湾曲が大きい部分において精度の向上に限界があった。特許文献１に記載の技術は、流量の検出出力から流量を対数軸とした検出出力、すなわち対数変換により非線形特性を直線特性に変換した出力をＡ／Ｄ変換して流量値を得るようにしている。このように、対数軸上で直線特性に変換することにより、テーブルを参照して２点間を直線補間する場合よりも、上述した非線形特性の場合で比較すると、より流量値の精度を向上させることを可能としている。

特開平４―１１６２４８号公報

近年、自動車の走行において環境問題が重要な課題であり、アイドル運転時の燃料消費の低減、排気ガスの低減のため、低アイドル回転化が必要となっている。低アイドル回転化のためには、空気流量を従来よりも更に低流量域までの流量検出が必要となる。従来の最小流量に対して低アイドル回転化の最小流量は半分以下の流量になる。

上述した特許文献１によれば、流量の検出出力の範囲全体を対数変換した直線特性であるため、直線特性における流量が無限小で元の非線形特性と一致する。そのため、最小流量での出力は元の非線形特性に比較して大きな値となり、最大流量の範囲で直線特性の勾配が緩やかになるため、流量変化に対する検出出力、すなわち分解能が小さくなる。

分解能が小さい検出出力をエンジン制御装置のＡ／Ｄ変換器に入力した時、Ａ／Ｄ変換器の分解能によっては、上述した例の最小流量を３．６ｋｇ／ｈとするとその付近の流量変化に対してＡ／Ｄ変換器の出力でこの変化を検出することが困難であったり、検出が可能であってもＳ／Ｎが低下して誤差を含んだ流量を検出する可能性がある。

また、最小流量から最大流量の範囲、すなわちダイナミックレンジが縮小し、Ａ／Ｄ変換器の利用効率が低下するという問題もある。

本発明は、計測精度のよい熱式流量測定装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の熱式流量測定装置は、被計測流体の流量を計測する流量検出部を備えた熱式流量測定装置において、前記流量検出部は、前記流量検出部で計測できる有効流量範囲において前記流量検出部の出力を補正する補正手段を有し、前記補正手段は、前記流量検出部の感度に比べて大きい感度となるように補正し、かつ、この感度は、流量に対して常に一定の勾配となる出力に補正し、 前記出力を電圧出力あるいは周波数出力のどちらかに切り替え可能とした。

本発明の熱式流量測定装置によれば、計測精度のよい熱式流量測定装置を提供することが可能となる。

本発明の第一の実施例を示す熱式流量測定装置のブロック図 本発明の出力特性図 本発明の第一の実施例の発振器の特性 本発明の第一の実施例の発振器の変動特性 本発明の補正テーブル 測定した補正量の特性 格子点補正量の計算 格子点の計算 本発明の第三の実施例を示す熱式流量測定装置のブロック図 本発明に係る流量検出部の抵抗体の配置図 本発明の第三の実施例による流量（対数軸）−出力電圧特性図 本発明の第三の実施例による流量（対数軸）−流量１％誤差電圧特性図 本発明の第四の実施例による補正テーブル特性図 本発明の第四の実施例による流量（対数軸）−出力電圧特性図 本発明の第四の実施例による流量（対数軸）−流量１％誤差電圧特性図 本発明の第五の実施例を示す流量処理回路のブロック図 本発明の第五の実施例による補正テーブルの一例

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１において、流量検出部１０は、発熱抵抗体１１と測温抵抗体１２、１３、１４、１５、１６で構成されており、流量検出部１０の構造の一例を図１０で示している。

図１０に示されるように、流量検出部１０は、被計測流体Ｆａに対して、基板上に測温抵抗体１２が配置され、シリコンダイヤフラム上に発熱抵抗体１１が配置され、発熱抵抗体１１の上流側に測温抵抗体１３、１４、発熱抵抗体１１の下流側に測温抵抗体１５、１６が配置されている。

図１において、発熱抵抗体１１は、測温抵抗体１２と抵抗体１７、１８で構成されるブリッジ回路の作用によって、測温抵抗体１２と抵抗体１７の分圧値を基準値（温度の目標値）として、抵抗体１８との分圧値が基準値と等しくなるように、差動増幅器１９が出力し、一定の温度になるように電流が通電される。

そして、測温抵抗体１３、１４、１５、１６は、発熱抵抗体の伝熱によって抵抗値に変化が生じ、被計測流体Ｆａの流れ（流量）で冷却された発熱抵抗体１１からの伝熱は、上流側の測温抵抗体１３、１４では低くなって抵抗値が小さくなり、下流側の測温抵抗体１５、１６では高くなって抵抗値が大きくなる。

測温抵抗体１３、１４、１５、１６は、定電圧電源２０から電流を供給するブリッジ回路で構成されており、流体が流れて抵抗値が変化した時の電位差Ｖｄｅｔによって流量Ｑを検出するようになっている。

このような流量検出方式は、一般に温度差検出方式と言われている。

ブリッジ回路の出力、すなわち電位差Ｖｄｅｔは流量処理回路３０によって内部処理を行い、流量Ｑを電圧値Ｖｏｕｔあるいは周波数Ｆｏｕｔに変換して、エンジン制御装置１００に出力されて、低アイドル回転制御やＡ／Ｆ制御の空気流量としてエンジン回転の制御に供される。

次に、流量処理回路３０について説明する。

図１において、３１はブリッジ回路で検出される電位差Ｖｄｅｔをゼロスパン調整した結果をしめす。３１ａはゼロスパン調整前、３１ｂはゼロスパン調整後の特性である。また、３４は目標の出力特性とブリッジ回路で検出される電位差Ｖｄｅｔをゼロスパン調整した特性３１ｂとの差分を示す。この差分を補正量ΔＦＱとして加えることで目標出力である３２に補正する。

ブリッジ回路で検出される電位差Ｖｄｅｔは、流量Ｑに対して、横軸、縦軸を比例軸で示した特性図３１に示す特性３１ａとなることは知られている。本特性は、低流量域では感度が高く、高流量域では感度が低い特性で、非直線特性となる特徴を持っている。

これを特性３１ｂとなるようにゼロスパン調整する。このとき、ゼロスパン調整は、補正係数をｋｚｅｒｏ，ｋｓｐａｎとしたとき、Ｆｚ＝ｋｓｐａｎ＊Ｖｄｅｔ＋ｋｚｅｒｏで計算され補正される。その後、３４ａの補正量ΔＦＱを加えることで、特性３２ｂ’に補正する。

次に、調整におけるノイズの影響について図２を用いて説明する。流量検出部の検出ノイズをａＱとするとゼロスパン調整後の出力Ｆｚにおいては、Ｆｚ ＝ｋｓｐａｎ＊（Ｖｄｅｔ＋ａＱ）＋ｋｚｅｒｏとなり、検出ノイズが調整により増大してしまう。その後、３４ａのΔＦＱを加算し、最終出力に調整する。このとき、加えられるΔＦＱはＬＳＩ内部でデジタル値として加算されるため、ノイズは無い。従って、最終出力のノイズは、ゼロスパン調整後のｋｓｐａｎ＊ ａＱ’がそのまま出力ノイズとなる。
このことから、ゼロスパン調整のｋｓｐａｎで感度を大きくするのではなく、ΔＦＱを加算する工程で、感度を大きくすることで、出力ノイズを小さくすることが可能となる。

補正後の、出力電圧Ｖｏｕｔあるいは出力周波数Ｆｏｕｔは特性図３２の特性３２ｂ’となる。

次に、エンジン制御装置１００は、流量処理回路３０の出力電圧ＶｏｕｔをＡ／Ｄ変換器１０１の入力とし、デジタル出力値によって流量Ｑを得るようにした回路構成が主流である。

そのため、Ａ／Ｄ変換器１０１の分解能によっては特性３２ｂ’の感度が大きくなる特性にしてしまうと、読み取り誤差が大きくなってしまう。

そこで、出力特性３２ｂ’は、エンジン制御装置１００の読み取り分解能と流量検出装置内の集積回路内の発振器の特性から決定する。

図３に発振器の特性を示す。初期特性をＣ１とすると、発振器の特性は抵抗劣化あるいはコンデンサの劣化などから、Ｃ２やＣ３のように特性変化が発生する。
発振器によって生成された周波数を分周して流量出力の信号としているため、発振器の特性が変動すると流量の出力特性にも変動が発生する。

そこで、図４に示すような発振器の変動分を１％ＥＲＲＯＲとして割り当て、各流量に割りあてられる１％ＥＲＲＯＲを発振器の変動分よりも大きな１％ＥＲＲＯＲとなるような出力特性とすることで、発振器の変動が流量特性に与える影響を１％以下にすることができる。

ここで、１％ｅｒｒｏｒとは、流量が１％変化したときの出力の変化量を示す。

さらに、補正する際にテーブル補正３４ａ（図１参照。）が設けられており、このテーブルにおいては、任意の格子点を設定して補正をすることができる。

続けて、図５を用いてテーブル補正について説明する。格子点間隔が等間隔である等間隔格子３６ａと格子点間隔が任意に変更することができる不等間隔格子３６ｂがある。等間隔格子では、局所的な特性曲がりに対して、分解能を任意に変更できないため、誤差が大きくなってしまうことがある。それに対して、不等間隔格子を用いて特性曲がりの大きな部分の格子間隔を小さくして分解能をあげることで、特性曲がりの大きな部分での補正を可能としている。

このテーブル補正における格子点補正量の算出方法は、任意に変更できる格子点を曲がりの急な領域には分解能が高くなるように配置し、曲がりの緩やかな領域には、分解能が粗くなるように配置しておき、目標の補正値に対してスプライン補間によりカーブを作る。このスプラインによるカーブと格子点との交点を補正量として決定する。ただし、不等間隔格子の場合、サンプル毎に格子間隔を任意に選択できるが、このスプライン補間により格子点の補正量を決定する場合、予め格子間隔を決定しておく必要がある。この場合、格子間隔をサンプル毎に最適化することができないため、計測精度の向上の効果が下記に記載するよりも小さいが等間隔格子を使った補正よりも計測精度が向上する。

次に、格子間隔をサンプル毎に最適化する補正量算出方法を以下に記載する。サンプル毎に流量に対する出力の特性を測定する。出力特性と目標特性との差を補正量とし、流量に対する補正量の関係を図６に示す。このとき、サンプル毎に流量に対する補正量が異なる。この補正量に対して、低流量側から格子点の位置と補正量を決定していく。まず、低流量特性２点から直線を引く。次に、最初に直線を引くのに用いた２点以外で低流量側の２点以上から直線を引く。このとき、２点で計算された場合は２点から直線が算出され、３点以上から直線が算出される場合は、最小二乗法を用いて誤差が最小となるような直線を計算する。この算出された直線を図７に示す。

このようにして、低流量側から高流量側にかけて直線を求め、これらの直線の交点が（格子点座標、補正量）となる。このように算出された補正量を図８に示す。この算出方法は、サンプル毎に格子点位置及び格子点間隔を任意に決定することができるため、精度が落ちることなく高精度に補正することができる。これにより、計測精度のよい熱式流量測定装置を提供することが可能となる。

なお、本実施例では、補正テーブルの格子点間の補正が線形補間の例を示したがこれに限られるものではなく、２次補間によって補正してもよい。これにより、同様に格子点間の補正後の非線形性を緩和することができる。

次に、他の実施例の一例である実施例２について図９、図１１、図１２を用いて説明する。実施例１と同様に測温抵抗体１３、１４、１５、１６は、定電圧電源２０から電流を供給するブリッジ回路で構成されており、流体が流れて抵抗値が変化した時の電位差Ｖｄｅｔによって流量Ｑを検出するようになっている。

以下、流量処理回路３０の詳細について説明する。ブリッジ回路で検出される電位差Ｖｄｅｔは、流量Ｑに対して、横軸、縦軸を比例軸で示した特性図３１の特性３１ａとなり、低流量域では感度が高く、高流量域では感度が低い特性で、非直線特性となる。そして、特性３１ａの横軸の流量Ｑを対数軸に変換した出力電圧Ｖｏｕｔあるいは出力周波数Ｆｏｕｔは特性図３２の特性３２ａとなる。

図１１は、図９の特性図３２を再掲した横軸の流量Ｑを対数軸とした流量処理回路３０の出力Ｖｏｕｔの特性であり、流量Ｑと電位差Ｖｄｅｔの特性３２ａは、低流量域では検出感度が低いままの非線形特性となっている。出力電圧Ｖｏｕｔは、０ＶからＡ／Ｄ変換器１０１の基準電圧Ｖｒｅｆの範囲で出力され、Ａ／Ｄ変換器１０１のビット長で決まる分解能Ｖａｄｒの単位で流量が算出される。また、Ａ／Ｄ変換器１０１の代わりにＦＲＣ（フリーランニングカウンタ）を用いることで、出力周波数Ｆｏｕｔを出力することができる。なお、図１１の縦軸の出力電圧Ｖｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換器１０１の基準電圧Ｖｒｅｆを１００％とした場合の割合（％）で示している。

ところで、流量測定装置ではＡ／Ｄ変換器１０１の分解能Ｖａｄｒに対して、流量Ｑの１％誤差相当電圧ＶＥｒ（以下１％誤差相当電圧、１％Ｅｒｒｏｒと同義）にどれだけの余裕があるかが評価指標の１つとなっている。すなわち、分解能Ｖａｄｒに比較して１％誤差相当電圧ＶＥｒが大きくできれば、流量Ｑの１％変化を確実に検出できると共に、信号／ノイズ（Ｓ／Ｎ）比が大きくなり、高精度で安定した流量測定装置として評価されることになる。

図１２は、Ａ／Ｄ変換器１０１の分解能Ｖａｄｒと、図９の特性３２ａを上述した評価指標の流量Ｑの１％誤差相当電圧ＶＥｒ（１％Ｅｒｒｏｒ）の特性であり、最大となるＶＥｒを１００％として示している。

目標最小流量をＱｍｉｎにおける１％誤差相当電圧ＶＥｒ＝ＶＥｒａｍｉｎは６％程度であり、Ａ／Ｄ変換器１０１の分解能Ｖａｄｒ＝１５％より小さな値となり、流量Ｑが１％変化した場合の検出が不可能であることを示している。そこで、流量処理回路３０では、最大流量Ｑｍａｘ（約１０００ｋｇ／ｈ）までの範囲において、横軸の流量Ｑを対数軸にした出力電圧Ｖｏｕｔあるいは出力周波数Ｆｏｕｔの特性がほぼ直線に近づくように線形化の補正をするようにした。

図９の補正図３４の補正特性３４ａは、流量Ｑに対して低流量域で電圧を増加させ、高流量域で電圧を減少させる補正量ΔＦＱとし、特性図３１の出力すなわち電位差Ｖｄｅｔをデジタル値に変換した値と補正量ΔＦＱを加算して出力電圧Ｖｏｕｔあるいは出力周波数Ｆｏｕｔを出力するようにしている。電位差Ｖｄｅｔをデジタル値に変換した値と補正量ΔＦＱの加算された出力電圧Ｖｏｕｔあるいは出力周波数Ｆｏｕｔを流量Ｑを対数軸として表した結果が特性３２ｂであり、特性３２ａに対してより直線化された特性３２ｂとなっている。

図１１は特性図３２を再掲した図であり、特性３２ｂは特性３２ａに対して、最小流量Ｑｍｉｎにおける出力電圧ＶｏｕｔがＶｏｕｔａ＝２５％からＶｏｕｔｂ＝３９％に大きくなり、ほぼ流量Ｑ＝２０ｋｇ／ｈまでの範囲で出力電圧Ｖｏｕｔの勾配が大きくなる特性であることから分解能が向上していることが解る。これは、出力周波数Ｆｏｕｔでも同じである。

図１２の流量Ｑの１％誤差相当電圧ＶＥｒ（１％Ｅｒｒｏｒ）の特性において、補正特性３４ａで補正された特性を特性３３ｂで示しており、目標最小流量ＱｍｉｎにおいてＶＥｒｂｍｉｎ＝４６％程度まで大きくなり、特性３３ａのＶＥｒａｍｉｎ＝６％に比較してほぼ８倍に大きくすることができる。

このことは、Ａ／Ｄ変換器１０１の分解能Ｖａｄｒ＝１５％に対してもほぼ２．５倍に大きくなっているので、Ａ／Ｄ変換器１０１で得られる流量Ｑは、１％の流量変化が確実に検出でき、さらにＳ／Ｎが大きくなるので、高精度でノイズ等の影響を受けない安定した流量測定装置にすることができる。なお、特性３２ａに比較して特性３２ｂはより直線化された特性となり、１％誤差相当電圧ＶＥｒはほぼ一定の特性となっているが、これは次のことから明らかである。

横軸の流量Ｑを対数軸ｘ、縦軸の出力電圧Ｖｏｕｔを比例軸ｙとして、グラフ上で単調増加の特性において、出力電圧Ｖｏｕｔを流量の誤差εに換算した出力ＶＥｒは下記で算出される。

特性：Ａ・ｌｏｇｘ＋Ｂ
傾き：ｄ（Ａ・ｌｏｇｘ＋Ｂ）／ｄｘ＝Ａ／ｘ
ｘ（＝Ｑ）のΔｘ変化に対するｙ（＝Ｖｏｕｔ）の変化Δｙ＝Ａ／ｘ・Δｘ
ｘ（＝Ｑ）の誤差εにおける変化Δｘ＝ε・ｘ
ｙ（＝誤差換算出力ＶＥｒ）＝（Ａ／ｘ）・ε・ｘ＝Ａ・ε
（Ａ、Ｂは定数）

すなわち、横軸の流量Ｑを対数軸として、流量の誤差εがある値のとき出力電圧Ｖｏｕｔは一定値となるので、図１２の特性３３ｂがε＝１％に換算した出力電圧Ｖｏｕｔでほぼ一定値を示している。これは、出力周波数Ｆｏｕｔで算出しても同様に一定値となる。

実施例２によれば、熱式流量測定装置において、横軸を対数軸とした流量Ｑに対する出力電圧Ｖｏｕｔあるいは出力周波数Ｆｏｕｔが、直線に近づく特性３２ｂとなるように、補正特性３４ａで補正することにより、低流量域での出力電圧Ｖｏｕｔあるいは出力周波数Ｆｏｕｔの分解能を向上できる効果がある。これにより、より計測精度のよい熱式流量測定装置を提供することが可能となる。

次に、実施例３について図１３乃至図１５を用いて説明する。先の実施例２では、低流量域で分解能を向上することができたが、図１１に示す特性３２ａと３２ｂを比較した時、高流量域において特性３２ｂの勾配が特性３２ａの勾配より小さくなるので、分解能が低下してしまう側面も併せて持っている。

流量全域で流量Ｑの１％誤差相当電圧ＶＥｒ（１％Ｅｒｒｏｒ）の特性を示す図１２において、最大流量Ｑｍａｘ＝１０００ｋｇ／ｈでは、補正特性３４ａがない場合の特性３３ａをＶＥｒ＝１００％で示したのに対して、補正特性３４ａで補正した特性３３ｂはほぼ５０％まで分解能が低下している。

ところで、Ａ／Ｄ変換器１０１の動作として、０から基準電圧の範囲で入力電圧を変化させることが、ダイナミックレンジが広く分解能を大きくして動作させることができる。実施例２の出力電圧の特性３２ｂでは、目標最小流量Ｑｍｉｎと最大流量Ｑｍａｘの電圧差ΔＶｏｕｔｂ＝５２％に対して、補正特性３４ａがない場合の電圧差ΔＶｏｕｔａ＝６５％より小さくなり、基準電圧Ｖｒｅｆの半分程度のダイナミックレンジとなっている。これは、出力電圧の特性３２ａに比較して出力電圧の特性３２ｂが目標最小流量Ｑｍｉｎ付近で大きくなっていることに起因している。

そこで、本実施例では、実際に使用される使用流量範囲、すなわち目標最小流量Ｑｍｉｎに対して、誤差分等の余裕分を含めたＱｍｉｎ＞Ｑｓｔａｒｔを始点としてＱｍａｘ（１０００ｋｇ／ｈ）の範囲（Ｑａｒｅａ）において、横軸を対数軸とした流量Ｑと出力電圧Ｖｏｕｔの特性がほぼ直線となるように、図９の補正特性３４ａから図１３に示す補正特性３４ｃに変更している。

図１４は、全流量域（ＱｓｔａｒｔからＱｍａｘ）で対数軸の流量Ｑに対する出力電圧Ｖｏｕｔの特性、図１５は、対数軸の流量Ｑに対する流量Ｑの１％誤差相当電圧ＶＥｒ（１％Ｅｒｒｏｒ）の特性である。図１４、図１５において、特性図３２、図１１、図１２と同一特性、及び同一部分については同一符号で示してあり、補正特性３４ａがない場合が特性３２ａと特性３３ａ、実施例２の補正特性３４ａで補正した場合が特性３２ｂと特性３３ｂ、本実施例の補正特性３４ｃで補正した場合が特性３２ｃと特性３３ｃである。

図１４に示す出力電圧Ｖｏｕｔの特性から目標最小流量Ｑｍｉｎと最大流量Ｑｍａｘの電圧差ΔＶｏｕｔは、実施例３のΔＶｏｕｔｂ＝５２％からΔＶｏｕｔｃ＝６１％に改善され、ダイナミックレンジを大きくすることができる。その結果、図１５の流量Ｑの１％誤差相当電圧ＶＥｒ（１％Ｅｒｒｏｒ）の特性で示すように、低流量域から高流量域の範囲で、実施例３の特性３３ｂのＶＥｒ＝４９％程度から５８％程度まで大きくすることができ、Ａ／Ｄ変換器の分解能Ｖａｄｒ＝１５％に対して十分大きな値となり、１％の流量変化が確実に検出でき、さらにＳ／Ｎが大きくなるので、高精度でノイズ等の影響を受けない安定した流量測定装置にすることができる。

実施例２や本実施例では流量処理回路３０をブロック図として示しているが、処理手段は、アナログ処理方法、デジタル処理方法のどちらの方法にも適用することができる。アナログ処理方法では、電位差Ｖｄｅｔと関数発生器で発生させた補正電圧Ｖｃｏｍｐ特性を加算して、ログ増幅器で特性３２ｂ、あるいは３２ｃを得るようにする方法である。一方デジタル処理方法は、回路構成の簡易化やアナログ増幅回路のドリフトが改善でき、特にセンサ処理においては、専用のＩＣ（ＡＳＩＣ）が採用される傾向にある。デジタル処理方法では、電位差ＶｄｅｔをＡ／Ｄ変換器でデジタル値として、補正特性３４ａあるいは３４ｃ、加算、対数軸変換の特性３２ｂあるいは３２ｃをプログラムで演算し、演算結果をＤ／Ａ変換器でアナログ値として、出力電圧Ｖｏｕｔあるいは出力周波数Ｆｏｕｔをエンジン制御装置１００に出力するようにしている。

さらに、図９の補正図３４や図１３の補正図は、あらかじめ流量Ｑに対してΔＹを補正テーブルで作成し、流量Ｑによってテーブルを参照しΔＹを得る方法や、補正テーブルを多項式で設定し、その都度演算によってΔＹを得る方法等がある。

また、必ずしも図９に示した流量処理回路３０のブロックがそのまま構成される必要はなく、発熱抵抗体による流量の計測にあって、流量Ｑの使用範囲において、流量検出部１０の入力に対して、流量に対して４乗根の出力、あるいは、流量を対数軸とした流量処理回路３０の出力Ｖｏｕｔあるいは出力周波数が直線に近づく補正が成され、また使用範囲全域で流量誤差の百分率が一定値の場合、出力電圧Ｖｏｕｔあるいは出力周波数Ｆｏｕｔに含まれる誤差の値がほぼ一定値となる処理であれば、作用、効果は同等である。

なお、本実施例では、実際に使用される使用流量範囲、すなわち目標最小流量Ｑｍｉｎに対して、余裕分を含めたＱｍｉｎ＞Ｑｓｔａｒｔを始点としてＱｍａｘ（１０００ｋｇ／ｈ）の範囲（Ｑａｒｅａ）において、横軸を対数軸とした流量Ｑと出力電圧Ｖｏｕｔあるいは出力周波数Ｆｏｕｔの特性がほぼ直線となるようにした。しかし、目標最小流量Ｑｍｉｎの測定誤差が皆無、又は非常に小さい場合には、ほぼ直線とする特性は、目標最小流量Ｑｍｉｎを始点とした変換であっても、作用、効果は同等である。

次に、実施例４について図１６、１７を用いて説明する。先の実施例２あるいは３では、流量Ｑを対数軸で直線に近づく特性となるように補正して低流量域の分解能を向上させたが、本実施例では、電位差Ｖｄｅｔを非線形処理し、非線形処理の出力から補正テーブルを参照して低流量域の分解能を向上させるようにしている。

図１６は本実施例の流量処理回路３０のブロック図であり、デジタル処理の例を示し、以下の図中の数値は２進数のｄｉｇｉｔで表してある。

非線形処理３５は、測温抵抗体１３、１４、１５，１６のブリッジ回路で検出される電位差Ｖｄｅｔを変数として２次関数（（ａ・Ｖｄｅｔ）×２ ＋ｂ・Ｖｄｅｔ＋ｃ）で変換して、補正テーブル３６のテーブル引数Ｖｍｐｉｎを出力する。補正テーブル３６は、テーブル引数Ｖｍｐｉｎの全領域で分割されており、参照するテーブル引数Ｖｍｐｉｎに該当する補正出力Ｖｍｐｏｕｔを流量処理回路３０の出力ＶｏｕｔあるいはＦｏｕｔとしている。

ここで、本発明の課題である流量Ｑの低流量域の分解能を大きくする手段の１つとして、補正テーブルの全入力範囲でテーブル引数Ｖｍｐｉｎの分割を均等に細分化した補正テーブルを用いる例があるが、補正テーブルのデータ数が増大するのでメモリ容量が増大しコスト、信頼性に問題が生ずる。また、他の手段として、図１７に示すように、電位差Ｖｄｅｔの小さい領域（低流量域）でテーブル分割数を多く（細分化）し、電位差Ｖｄｅｔが大きくなるに従ってテーブル分割数を少なくする不均等な分割にする例がある。しかし、電位差Ｖｄｅｔの大きい領域（高流量域）で分解能を所定の範囲内にするためには、テーブル分割数を少なくするにも限度があり、テーブル分割数の増大が避けられない。そこで、本実施例では、非線形処理３５によって、電位差Ｖｄｅｔの小さい領域の勾配を大きくし、補正テーブル３６のテーブル引数Ｖｍｐｉｎを均等な分割にするようにした。

１０…流量検出部
１１…発熱抵抗体
１２〜１６…測温抵抗体
１７，１８…抵抗体
１９…差動増幅器
２０…定電圧電源
３０…流量処理回路
３１…流量（比例軸）―センサ出力電圧特性
３２…流量（対数軸）−流量処理回路出力電圧特性
３３…流量（対数軸）−流量１％誤差電圧特性
３６…補正テーブル
１００…エンジン制御装置
１０１…Ａ／Ｄ変換器

Claims (5)

1. 被計測流体の流量を計測する流量検出部を備えた熱式流量測定装置において、
   前記流量検出部は、前記流量検出部で計測できる有効流量範囲において前記流量検出部の出力を補正する補正手段を有し、
   前記補正手段は、
   前記流量検出部の感度に比べて大きい感度となるように補正し、かつ、この感度は、流量に対して常に一定の勾配となる出力に補正し、
   前記出力を電圧出力あるいは周波数出力のどちらかに切り替え可能なことを特徴とする熱式流量測定装置及びこれを用いた制御装置。
2. 前記流量検出部に比べて大きい感度への変換は、各流量において発振器の特性変化以上の勾配を持った感度へ変換することを特徴とする請求項１に記載の熱式流量測定装置及びこれを用いた制御装置。
3. 前記補正手段は、前記流量を変数とする多項式で変換する手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱式流量測定装置及びこれを用いた制御装置。
4. 前記補正手段は、前記流量で参照する補正テーブルによって出力を補正する手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱式流量測定装置及びこれを用いた制御装置。
5. 前記補正テーブルは、不等間隔で任意に格子点間を決定できることを特徴とする請求項４に記載の熱式流量測定装置及びこれを用いた制御装置。