JPH05172606A - 熱式流量計 - Google Patents

熱式流量計

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JPH05172606A
JPH05172606A JP3355801A JP35580191A JPH05172606A JP H05172606 A JPH05172606 A JP H05172606A JP 3355801 A JP3355801 A JP 3355801A JP 35580191 A JP35580191 A JP 35580191A JP H05172606 A JPH05172606 A JP H05172606A
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resistor element
heating resistor
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electrical heating
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JP3355801A
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Toru Kikuchi
徹 菊地
Yasuhito Yajima
泰人 矢島
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 気体通路内に配した流量検知用の発熱抵抗体
素子から流通気体への伝熱量の変化による該素子の抵抗
値変化を検知して、流通気体量を測定する熱式流量計に
おいて、前記発熱抵抗体素子に塵埃やオイル分等が付着
することによって生じる、該発熱抵抗体素子の出力変化
を補正し得るようにして、検出精度が長期に亘って維持
されるようにする。 【構成】 空気通路30内に、発熱抵抗体素子32に向
かって所定の光を投射する投光装置40と、発熱抵抗体
素子32を通過した光を受光する受光装置42とを設
け、受光装置42における受光量より発熱抵抗体素子3
2上に付着した塵埃量を検出すると共に、該検出結果に
基づいて、発熱抵抗体素子32の出力変化を補正するよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、ホットワイヤ、ホットフィルム
等の流量検知用の発熱抵抗体素子を用いて、気体通路内
の流通気体量を検出するようにした熱式流量計に係り、
特に、流通気体中に混在する塵埃やオイル等が発熱抵抗
体素子に付着することに起因する、発熱抵抗体素子の出
力変化を補正することができ、内燃機関の吸入空気量の
測定等に有利に用いられ得る熱式流量計に関する。
【0002】
【背景技術】従来より、内燃機関の吸気系空気通路等の
気体通路には、各種の流量計が設けられて、該気体通路
内の流通気体量を測定するようになっている。そして、
そのような流量計の一つとして、例えば特公平1−45
009号公報や実開平2−122317号公報等に明ら
かにされているような、ホットワイヤやホットフィルム
等の流量検知用の発熱抵抗体素子を用いた熱式流量計が
知られている。
【0003】具体的に、かかる熱式流量計は、図7に示
されるように構成されている。そこにおいて、2は所定
の気体通路内に配設される発熱抵抗体素子であって、該
発熱抵抗体素子2を一辺に配置すると共に、温度補償用
の感熱抵抗体素子4及び固定抵抗6を組み入れて、ブリ
ッジ回路8が組まれている。なお、それら発熱抵抗体素
子2及び感熱抵抗体素子4は、よく知られているよう
に、抵抗体としての白金線若しくは白金薄膜がアルミナ
パイプの外周表面に形成されてなる構造を有するもので
ある。また、このブリッジ回路8の一対の検出端子1
0,10間の電位差が一定となるように、演算増幅器1
4とトランジスタ16,18とからなる負帰還ループが
設けられており、該ブリッジ回路8の一対の電源端子1
2,12間の印加電圧を可変制御するようになってい
る。20は動作電源である。
【0004】そして、このようなブリッジ回路8では、
前記発熱抵抗体素子2が流通気体により冷却され、その
抵抗値が変化せしめられることによって、前記一対の検
出端子10,10の片方から、流通気体量に応じて変化
する電圧VQ が取り出されるようになっており、この電
圧VQ は、更に演算増幅器22に入力されるようになっ
ている。一方、該演算増幅器22には、定電圧回路24
より基準電圧Vref が入力されるようになっており、前
記電圧VQ と該基準電圧Vref とが比較されることによ
って、その差に基づいて、流通気体量が求められるよう
になっているのである。
【0005】しかしながら、かかる熱式流量計において
は、流通気体中に混在する粉塵や内燃機関のブローバイ
ガス中のオイル分等が前記発熱抵抗体素子2に付着する
ことが避けられず、それによって、該発熱抵抗体素子2
から流通気体中への熱伝導率が変化して、出力電圧VQ
が変化してしまう問題がある。そして、その結果、該熱
式流量計の測定値が流通気体量に正確に対応しなくな
り、検出精度が低下するといった大きな問題を内在して
いるのである。具体的には、流通気体の低流量域側で出
力電圧VQ のレベルが実際よりも上昇し、高流量域側で
出力電圧VQ のレベルが実際よりも低下してしまい、図
8に示す如き出力変化が生じるのである。また、『SA
E paper 831018』等に詳しく述べられて
いるように、発熱抵抗体素子2に付着した塵埃やオイル
分の量が多くなる程、出力変化は大きくなるのである。
【0006】
【解決課題】本発明は、このような状況下において為さ
れたものであり、その解決課題とするところは、発熱抵
抗体素子に塵埃やオイル分等が付着することによって惹
起される、熱式流量計の出力変化を補正し得るように為
し、検出精度が良好に維持されるようにすることにあ
る。
【0007】
【解決手段】そして、上記の課題を解決するために、本
発明にあっては、気体通路内に発熱抵抗体素子を設け、
該発熱抵抗体素子から流通気体への伝熱量の変化による
該発熱抵抗体素子の抵抗値変化を検知して、該気体通路
内の流通気体量を測定する熱式流量計において、前記気
体通路内に、該発熱抵抗体素子に向かって所定の光を投
射する投光装置と、該発熱抵抗体素子による遮断によっ
て減光した光を受光する受光装置とを設け、該受光装置
における受光量より発熱抵抗体素子上に付着した塵埃の
量を検出すると共に、該検出結果に基づいて、該発熱抵
抗体素子における出力変化を補正するようにしたことを
特徴とする熱式流量計を、その要旨とするものである。
【0008】また、本発明は、前記気体通路内に、該発
熱抵抗体素子に向かって所定の光を投射する投光装置
と、該発熱抵抗体素子から反射される光を受光する受光
装置とを設け、該受光装置における受光量より発熱抵抗
体素子上に付着した塵埃の量を検出すると共に、該検出
結果に基づいて、該発熱抵抗体素子における出力変化を
補正するようにしたことを特徴とする熱式流量計をも、
その要旨とするものである。
【0009】
【作用・効果】このような本発明に従う熱式流量計にお
いては、発熱抵抗体素子に塵埃やオイル分等が付着する
と、該発熱抵抗体素子の出力電圧が変化し、流通気体量
の測定値が変化すると同時に、該発熱抵抗体素子にて遮
断される投光量若しくは該発熱抵抗体素子にて反射され
る反射光量が減少して、受光装置における受光量が次第
に減少することとなる。即ち、この対応関係より、塵埃
やオイル分の付着量が光学的に測定され得るのであり、
且つその結果がフィードバックされることによって、発
熱抵抗体素子における出力変化、延いては、流通気体量
の測定値の変化が良好に補正され得るのである。それ
故、発熱抵抗体素子に塵埃やオイル分等が漸次付着する
にも拘わらず、熱式流量計の検出精度は長期に亘って良
好に維持されるのである。
【0010】さらに、発熱抵抗体素子に反射された反射
光量(受光量)の変化によって、発熱抵抗体素子に付着
する塵埃やオイル分の量を求める場合には、投光装置と
受光装置を近接して配設することができることから、熱
式流量計の小型化を有利に図り得る利点がある。
【0011】
【実施例】以下に、本発明をより具体的に明らかにする
ために、本発明に係る熱式流量計の代表的な例につい
て、図面に基づいて詳細に説明することとする。
【0012】先ず、図1及び図2には、本発明に従う構
造の熱式流量計の一つが、自動車用内燃機関の吸気系空
気通路30に取り付けられた状態において、概略的に示
されている。そこにおいて、32は空気流量測定用の発
熱抵抗体素子、34は温度補償用の感熱抵抗体素子であ
って、何れも公知の構造を有する。そして、それぞれ、
発熱抵抗体素子32が空気流通方向の上流側(図1にお
いて左側)に、感熱抵抗体素子34が下流側(図1にお
いて右側)に位置するようにして、空気通路30内に配
設された導電性の材質からなる複数のポスト36に対し
て橋渡し状に溶接固定されて、該空気通路30内の所定
位置に配置せしめられている。また、空気通路30の壁
部外周面には、前記ポスト36に接続して、それら発熱
抵抗体素子32及び感熱抵抗体素子34を通電制御す
る、制御回路38が取り付けられている。そして、制御
回路38内には、図7に示される如きブリッジ回路が構
成されているのである。
【0013】従って、該制御回路38においては、実開
平2−122317号公報や特公平1−45009号公
報等に詳述されている如く、発熱抵抗体素子32が吸入
空気により冷却され、その抵抗値が変化せしめられるこ
とによって、ブリッジ回路の検出端子から、吸入空気量
に応じて変化する電圧VQ が取り出される。そして、こ
の電圧VQ が基準電圧Vref と比較されることによっ
て、その差に基づいて吸入空気量が求められるのであ
り、その結果が、信号S1 として、該制御回路38より
出力され、補正回路56に入力されるようになってい
る。
【0014】また、前記制御回路38の取付位置に対応
する空気通路30内の位置には、空気流通方向の上流側
より発熱抵抗体素子32に向かって所定の光を投射する
投光装置40が設けられており、また、該投光装置40
に対応する空気通路30内の下流側の位置に、発熱抵抗
体素子32を通過した光を受光する受光装置42が取り
付けられている。
【0015】より具体的には、図3に示されているよう
に、投光装置40は、略有底円筒形状のハウジング45
に対して、光源44と、該光源44より発せられる光を
平行光線に変えるレンズ46と、絞りとしてのスリット
48とが組み付けられて構成されており、所定の光を発
熱抵抗体素子32に向かって投射するようになってい
る。一方、受光装置42は、略有底円筒形状のハウジン
グ55に対して、絞りとしてのスリット54と、該スリ
ット54を通過した光を集束するレンズ52と、光検出
器50とが組み付けられて構成されており、発熱抵抗体
素子32を通過した光、換言すれば該発熱抵抗体素子3
2による遮断によって減光した光を受光して、その受光
量を検出するようになっている。なお、前記光源44に
は、ランプ、レーザー、発光ダイオード等の各種のもの
が使用され得、また、前記光検出器50には、フォトト
ランジスタ、フォトダイオード、光電管、太陽電池等の
各種のものが使用される。
【0016】このような投光・受光装置40,42で
は、発熱抵抗体素子32を光束内に位置せしめることに
より、受光装置42の光検出器50において、該発熱抵
抗体素子32にて光が遮られた影の部分が差し引かれ
て、受光量が検出されることとなる。そして、発熱抵抗
体素子32に塵埃やオイル分等の付着物62が付着して
いくのに伴って、図4のように影の部分は増加して行く
ことから(a2 >a1 )、その分が差し引かれることに
よって、受光量は次第に減少することとなる。従って、
この対応関係より、受光装置42で検出される受光量に
て、塵埃の付着量が検出されるのであって、この受光量
が信号S2 として出力され、増幅器58を経て、補正信
号として補正回路56に入力されているのである。
【0017】かくして、補正回路56では、前記制御回
路38より出力された信号S1 が、受光装置42より出
力された信号S2 により補正されて、補正後の信号S3
が出力されることとなる。換言すれば、発熱抵抗体素子
32に塵埃やオイル分等が付着して、該素子の出力電圧
が変化し、信号S1 が次第に誤差を含むようになった場
合でも、熱式流量計の出力S3 は、空気通路30内の吸
入空気量に良好に対応することとなるのである。それ
故、熱式流量計の検出精度が長期に亘って良好に維持さ
れるのである。
【0018】なお、かかる熱式流量計において、投光装
置40,受光装置42の取付位置を逆にして、受光装置
42を制御回路38に近接して設ければ、増幅器58及
び補正回路56を制御回路38内に含ませることが容易
となり、有利に小型化を図ることができる。また、図5
に示されているように、投光装置40及び受光装置42
にカバー60を設けて、それら装置のレンズ46,52
等に塵埃やオイル分等が付着することを防止するように
しても良い。
【0019】さらに、図6には、本発明に従う構造の熱
式流量計の異なる実施例が、前記実施例と同様に、自動
車用内燃機関の吸気系空気通路30に取り付けられた状
態において、示されている。なお、ここでは、前記実施
例と同様な構造のものには同じ符号を付して、説明を省
略した。また、補正回路は図面より省略した。
【0020】そこにおいて、発熱抵抗体素子32と感熱
抵抗体素子34とは、それぞれ、空気通路30内に配設
された複数のポスト36に対して橋渡し状に溶接固定さ
れて、空気流通方向の上流側(図6において左側)に感
熱抵抗体素子34が、下流側(図6において右側)に発
熱抵抗体素子32が位置せしめられている。そして、空
気通路30の壁部外周面に取り付けられた制御回路38
により、それらが通電制御されて、発熱抵抗体素子32
で検出された吸入空気量に対応した出力電圧が、信号S
1 として出力されるようになっている。
【0021】また、前記空気通路30内には、空気流通
方向の下流側より発熱抵抗体素子32に向かって所定の
光を投射する投光装置40が設けられており、更に、該
投光装置40に近接して、発熱抵抗体素子32から反射
される光を受光する受光装置42が取り付けられてい
る。そして、該受光装置42で検出された受光量が、補
正信号S2 として出力され、補正回路に入力されるよう
になっているのである。即ち、発熱抵抗体素子32に塵
埃、オイル分等が付着して行くに従って、該発熱抵抗体
素子32の表面の反射率が低下し、受光装置42にて検
出される受光量が次第に減少していくことから、この対
応関係より、受光装置42で検出される反射光量(受光
量)にて、塵埃の付着量が検出されるのである。
【0022】かくして、補正回路では、前記制御回路3
8より出力された信号S1 が、受光装置42より出力さ
れた信号S2 により補正されて、補正後の信号S3 が出
力されることとなる。それ故、このような熱式流量計に
あっても、発熱抵抗体素子32に塵埃やオイル分等が付
着することによって生じる検出精度の低下が良好に防止
され得るのである。
【0023】以上、本発明の代表的な実施例について詳
述してきたが、本発明が、そのような実施例の記載によ
って、何等の制約をも受けるものでないことは、言うま
でもないところである。また、本発明には、上記の実施
例の他にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、
当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を
加え得るものであることが、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る熱式流量計の一例について、その
構成を概略的に示す説明図である。
【図2】図1の熱式流量計の空気通路内の構造を示す横
断面説明図である。
【図3】図1の熱式流量計の投光装置、受光装置及び発
熱抵抗体素子の位置関係を示す説明図である。
【図4】図3において、発熱抵抗体素子に塵埃等が付着
した状態を示す説明図である。
【図5】投光装置及び受光装置に設けられるカバーの一
例を示す説明図である。
【図6】本発明に係る熱式流量計の他の例を示す説明図
である。
【図7】従来の熱式流量計の一例を示す回路図である。
【図8】発熱抵抗体素子に塵埃等が付着した場合の熱式
流量計における出力変化を示すグラフである。
【符号の説明】
30 空気通路 32 発熱抵抗体素子 34 感熱抵抗体素子 36 ポスト 38 制御回路 40 投光装置 42 受光装置 44 光源 46 レンズ 50 光検出器 52 レンズ 56 補正回路 58 増幅器 60 カバー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気体通路内に発熱抵抗体素子を設け、該
    発熱抵抗体素子から流通気体への伝熱量の変化による該
    発熱抵抗体素子の抵抗値変化を検知して、該気体通路内
    の流通気体量を測定する熱式流量計において、 前記気体通路内に、該発熱抵抗体素子に向かって所定の
    光を投射する投光装置と、該発熱抵抗体素子による遮断
    によって減光した光を受光する受光装置とを設け、該受
    光装置における受光量より発熱抵抗体素子上に付着した
    塵埃の量を検出すると共に、該検出結果に基づいて、該
    発熱抵抗体素子における出力変化を補正するようにした
    ことを特徴とする熱式流量計。
  2. 【請求項2】 気体通路内に発熱抵抗体素子を設け、該
    発熱抵抗体素子から流通気体への伝熱量の変化による該
    発熱抵抗体素子の抵抗値変化を検知して、該気体通路内
    の流通気体量を測定する熱式流量計において、 前記気体通路内に、該発熱抵抗体素子に向かって所定の
    光を投射する投光装置と、該発熱抵抗体素子から反射さ
    れる光を受光する受光装置とを設け、該受光装置におけ
    る受光量より発熱抵抗体素子上に付着した塵埃の量を検
    出すると共に、該検出結果に基づいて、該発熱抵抗体素
    子における出力変化を補正するようにしたことを特徴と
    する熱式流量計。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190079194A (ko) * 2017-12-27 2019-07-05 현대자동차주식회사 에어 플로우 센서의 오측정 방지 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190079194A (ko) * 2017-12-27 2019-07-05 현대자동차주식회사 에어 플로우 센서의 오측정 방지 방법

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