JPS6051044B2 - 気体流量測定装置 - Google Patents
気体流量測定装置Info
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- JPS6051044B2 JPS6051044B2 JP53140186A JP14018678A JPS6051044B2 JP S6051044 B2 JPS6051044 B2 JP S6051044B2 JP 53140186 A JP53140186 A JP 53140186A JP 14018678 A JP14018678 A JP 14018678A JP S6051044 B2 JPS6051044 B2 JP S6051044B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、気体流量測定装置に関し、例えはエンジ
ンの吸入空気流量を測定する装置に関する。
ンの吸入空気流量を測定する装置に関する。
従来、自動車用エンジンの吸入導管に流量測定管を設
け、この流量測定管内に電熱ヒータと温度依存抵抗を設
け、これらの出力信号により吸入空気(被測定気体)流
量を測定するようにした装置が提案されている。
け、この流量測定管内に電熱ヒータと温度依存抵抗を設
け、これらの出力信号により吸入空気(被測定気体)流
量を測定するようにした装置が提案されている。
この装置は、電熱ヒータにより空気を加熱し、加熱前
後の空気温度を温度依存抵抗て検出して空気流量を測定
するというもので、小型かつ簡潔でしかも流量を正確に
測定し得るという利点があるが、電源スイッチを投入し
たままの状態で気体流量が零になると以下述べるような
問題を生じる。
後の空気温度を温度依存抵抗て検出して空気流量を測定
するというもので、小型かつ簡潔でしかも流量を正確に
測定し得るという利点があるが、電源スイッチを投入し
たままの状態で気体流量が零になると以下述べるような
問題を生じる。
つまり、このときには導管中を空気が流れないので電
熱ヒータの熱が下流に設けた温度依存抵抗に伝達されす
、このために温度依存抵抗間には温度差が生じなく、し
たがつて抵抗変化が生じない。 そこで電熱ヒータは、
この抵抗変化を生じさせるべく発熱するのであるが、空
気の流れがないために熱が伝達されず電熱ヒータは可能
な限り発熱して、ついには赤熱化して断線し、測定下能
となつてしまう。
熱ヒータの熱が下流に設けた温度依存抵抗に伝達されす
、このために温度依存抵抗間には温度差が生じなく、し
たがつて抵抗変化が生じない。 そこで電熱ヒータは、
この抵抗変化を生じさせるべく発熱するのであるが、空
気の流れがないために熱が伝達されず電熱ヒータは可能
な限り発熱して、ついには赤熱化して断線し、測定下能
となつてしまう。
又電熱ヒータは断線に至らずともその発熱により素線が
焼き戻される等して強度的に劣化したり特性が変化して
測定の再現性あるいは精度が著るしく低下するという問
題が生じる。
焼き戻される等して強度的に劣化したり特性が変化して
測定の再現性あるいは精度が著るしく低下するという問
題が生じる。
この発明は、上記の点に鑑みなされたもので、電熱ヒー
タの異常発熱を抑止し、電熱ヒータの断線、特性劣化を
防止して装置の信頼性、耐久性を飛躍的に向上でき常に
正確に流量を測定し得る装置を提供するとを目的とする
。
タの異常発熱を抑止し、電熱ヒータの断線、特性劣化を
防止して装置の信頼性、耐久性を飛躍的に向上でき常に
正確に流量を測定し得る装置を提供するとを目的とする
。
特にこの発明は、測定回路が、第1、第2温度依存抵抗
と共に第1ブリッジを形成する第1基準抵抗及び第2基
準抵抗と、電熱ヒータと共に第2ブリッジを形する第3
基準抵抗、第4基準抵抗及び第5基準抵抗と、第1ブリ
ッジの対角点の電圧が一定値となるよう第1、第2ブリ
ッジに出力電圧を印加する電圧制御回路と、第2ブリッ
ジの対角点の電圧に応じて電圧制御回路の出力電圧を制
限し、電熱ヒータの発熱を制限する発熱制限回路とを備
えることを特徴としており、この構成により上記問題に
対処するものである。
と共に第1ブリッジを形成する第1基準抵抗及び第2基
準抵抗と、電熱ヒータと共に第2ブリッジを形する第3
基準抵抗、第4基準抵抗及び第5基準抵抗と、第1ブリ
ッジの対角点の電圧が一定値となるよう第1、第2ブリ
ッジに出力電圧を印加する電圧制御回路と、第2ブリッ
ジの対角点の電圧に応じて電圧制御回路の出力電圧を制
限し、電熱ヒータの発熱を制限する発熱制限回路とを備
えることを特徴としており、この構成により上記問題に
対処するものである。
以下この発明を図に示す実施例により説明す−る。
第1図において、エンジン1は自動車駆動用の火花点火
式エンジンで燃焼用の空気をエアクリーナ2、吸入導管
3及び吸気弁4を経て吸入する。燃料は、吸入導管3に
設置された電磁式燃料噴射弁5から噴射供給される。吸
入導管3には運転者により任意に操作されるスロットル
弁6が設けられており、またエアクリーナ2との連結部
には空気流を整流する整流格子7が設けられている。
式エンジンで燃焼用の空気をエアクリーナ2、吸入導管
3及び吸気弁4を経て吸入する。燃料は、吸入導管3に
設置された電磁式燃料噴射弁5から噴射供給される。吸
入導管3には運転者により任意に操作されるスロットル
弁6が設けられており、またエアクリーナ2との連結部
には空気流を整流する整流格子7が設けられている。
吸入導管3において整流格子7とスロットル弁!6の間
には、導管3の軸方向とほぼ平行に小型の流量測定管9
が支柱8により設置されている。この流量測定管9内に
は、図では模式的に示すが白金抵抗線からなる電熱ヒー
タ10が設けられており、この電熱ヒータ10の下流側
で近接した位置ダに白金抵抗線からなる第1温度依存抵
抗11が設けられており、さらに電熱ヒータ10の上流
側でやや離れた位置に白金抵抗線からなる第2温度依存
抵抗12が設けられている。これらの電熱ヒータ10及
び第1、第2温度依存抵抗11,12は、何れも第2図
に示すようにリング形状のプリント板10a,11a,
12aに格子状に白金抵抗線10b,11b,12bを
設けた構造てあり、特に第1、第2温度依存抵抗11,
12は同一の抵抗温度特性を有する白金抵抗線を用いて
いる。
には、導管3の軸方向とほぼ平行に小型の流量測定管9
が支柱8により設置されている。この流量測定管9内に
は、図では模式的に示すが白金抵抗線からなる電熱ヒー
タ10が設けられており、この電熱ヒータ10の下流側
で近接した位置ダに白金抵抗線からなる第1温度依存抵
抗11が設けられており、さらに電熱ヒータ10の上流
側でやや離れた位置に白金抵抗線からなる第2温度依存
抵抗12が設けられている。これらの電熱ヒータ10及
び第1、第2温度依存抵抗11,12は、何れも第2図
に示すようにリング形状のプリント板10a,11a,
12aに格子状に白金抵抗線10b,11b,12bを
設けた構造てあり、特に第1、第2温度依存抵抗11,
12は同一の抵抗温度特性を有する白金抵抗線を用いて
いる。
また、電熱ヒータ10と第1温度依存抵抗11は、正面
(あるいは背面)から見た場合第3図に示すように互い
の抵抗線が交差)するよう配置されており、これにより
流量測定管9内の微少な熱分布の影響を第1温度依存抵
抗が受けないようになつている。電熱ヒータ10及び第
1、第2温度依存抵抗11,12は、何れも測定回路1
5に接続されており、測定回路15はこれらの出力信号
を用いて吸入空気の流量を測定し、流量に応じた電気信
号を出力する。
(あるいは背面)から見た場合第3図に示すように互い
の抵抗線が交差)するよう配置されており、これにより
流量測定管9内の微少な熱分布の影響を第1温度依存抵
抗が受けないようになつている。電熱ヒータ10及び第
1、第2温度依存抵抗11,12は、何れも測定回路1
5に接続されており、測定回路15はこれらの出力信号
を用いて吸入空気の流量を測定し、流量に応じた電気信
号を出力する。
この測定回路15は、第4図に示すように基準抵抗回路
16、電圧制御回路17、発熱制限回路18及び直線化
回路19から構成されており、このうち基準抵抗回路1
6は、第1、第2依存抵孔11,12と共に第1ブリッ
ジを構成し、かつ電熱ヒータ10と共に第2ブリッジを
構成する。
16、電圧制御回路17、発熱制限回路18及び直線化
回路19から構成されており、このうち基準抵抗回路1
6は、第1、第2依存抵孔11,12と共に第1ブリッ
ジを構成し、かつ電熱ヒータ10と共に第2ブリッジを
構成する。
電圧制御回路17は、第1ブリッジの対角点A,bの電
圧に応じて第1、第2ブリッジに印加する電圧を制御し
、発熱制限回路18は第2ブリッジの対角点E,fの電
圧に応じて電圧制御回路17の出力電圧を制御し、直線
化回路19は基準抵抗回路16の出力信号が吸入空気流
量に対してリニアになるように補償を行う。燃料制御ユ
ニットUは、測定回路15の信号に応じて電磁式燃料噴
射弁5の開弁時間を制御するもので、この他にエンジン
1の回転速度を検出する回転速度センサ20などの検出
信号が入力されている。この回転速度センサ20は、例
えば点火パルス信号を発生する点火回路を利用すればよ
い。次に第5図により測定回路15の回路16〜18に
ついて説明する。
圧に応じて第1、第2ブリッジに印加する電圧を制御し
、発熱制限回路18は第2ブリッジの対角点E,fの電
圧に応じて電圧制御回路17の出力電圧を制御し、直線
化回路19は基準抵抗回路16の出力信号が吸入空気流
量に対してリニアになるように補償を行う。燃料制御ユ
ニットUは、測定回路15の信号に応じて電磁式燃料噴
射弁5の開弁時間を制御するもので、この他にエンジン
1の回転速度を検出する回転速度センサ20などの検出
信号が入力されている。この回転速度センサ20は、例
えば点火パルス信号を発生する点火回路を利用すればよ
い。次に第5図により測定回路15の回路16〜18に
ついて説明する。
基準抵抗回路16は、互いに直列接続され、第1、第2
温度依存抵抗11,12とに第1ブリッジを構成する第
1基準抵抗21及び第2基準抵抗22と、電熱ヒータ1
0と共に第2ブリッジを構成する第3基準抵抗23、第
4基準抵抗24及ひ第5基準抵抗25とから構成されて
いる。電圧制御回路17は、概略的には第1差動増幅回
路7a1第2差動増幅回路7b及ひ電力増幅回路7cか
ら構成されている。
温度依存抵抗11,12とに第1ブリッジを構成する第
1基準抵抗21及び第2基準抵抗22と、電熱ヒータ1
0と共に第2ブリッジを構成する第3基準抵抗23、第
4基準抵抗24及ひ第5基準抵抗25とから構成されて
いる。電圧制御回路17は、概略的には第1差動増幅回
路7a1第2差動増幅回路7b及ひ電力増幅回路7cか
ら構成されている。
このうち、第1差動増幅回路7aは、入力抵抗31,3
2、接地抵抗33、負帰還抵抗34及び演算増幅器(以
下0Pアンプという)35から構成されており、第1ブ
リッジの対角点A,bの電圧を差動増幅してc端子から
出力する。第2差動増幅回路7bは、入力抵抗36,3
7、コンデンサ38、基準電圧源39及び0Pアンプ4
0から構成されており、c端子の出力電圧と基準電圧源
39の一定基準電圧Vrefとを差動増幅してd端子か
ら出力する。
2、接地抵抗33、負帰還抵抗34及び演算増幅器(以
下0Pアンプという)35から構成されており、第1ブ
リッジの対角点A,bの電圧を差動増幅してc端子から
出力する。第2差動増幅回路7bは、入力抵抗36,3
7、コンデンサ38、基準電圧源39及び0Pアンプ4
0から構成されており、c端子の出力電圧と基準電圧源
39の一定基準電圧Vrefとを差動増幅してd端子か
ら出力する。
なお、コンデンサ38は、0Pアンプ40の発振防止用
に設けてある。電力増幅回路7cは、抵抗41,42及
びパワートランジスタ43から構成されており、パワー
トランジスタ43にはバッテリ44から電力が供給され
ており、第2増幅回路7bの出力電圧を電一力増幅し、
その出力を第1、第2ブリッジに付与する。
に設けてある。電力増幅回路7cは、抵抗41,42及
びパワートランジスタ43から構成されており、パワー
トランジスタ43にはバッテリ44から電力が供給され
ており、第2増幅回路7bの出力電圧を電一力増幅し、
その出力を第1、第2ブリッジに付与する。
発熱制限回路18は、入力抵抗45,46、比較器47
、保護抵抗48,49及びトランジスタ50から構成さ
れており、第2ブリッジの対角点E,fの電圧を比較し
てパワートランジスタ43のベースに印加する電圧を制
御する。
、保護抵抗48,49及びトランジスタ50から構成さ
れており、第2ブリッジの対角点E,fの電圧を比較し
てパワートランジスタ43のベースに印加する電圧を制
御する。
なお、第2ブリッジを構成する第3基準抵抗23は、出
力抵抗を兼用しており、この両端から吸入空気流量に関
係した電宛V。
力抵抗を兼用しており、この両端から吸入空気流量に関
係した電宛V。
が出力される。次に第6図に示す直線化回路19につい
て説明する。この直線化回路19は、概略的に差動増幅
回路9a及ひ掛算器9b,9cから構成されている。こ
のうち、差動増幅器9aは入力抵抗51,52、接地抵
抗53、接地コンデンサ54、負帰還抵抗55、コンデ
ンサ56及び0Pアンプ57から構成されており、基準
抵抗回路16の出力電圧を差動増幅してh端子から出力
する。
て説明する。この直線化回路19は、概略的に差動増幅
回路9a及ひ掛算器9b,9cから構成されている。こ
のうち、差動増幅器9aは入力抵抗51,52、接地抵
抗53、接地コンデンサ54、負帰還抵抗55、コンデ
ンサ56及び0Pアンプ57から構成されており、基準
抵抗回路16の出力電圧を差動増幅してh端子から出力
する。
掛算器9b,9cは、何れも公知のアナログ式のもので
二つの入力電圧を掛算してその掛算値に応じた電圧を出
力する。
二つの入力電圧を掛算してその掛算値に応じた電圧を出
力する。
次に第7図により燃料制御ユニットUについて説明する
。
。
この燃料制御ユニットUは、基本的には吸入空気流量G
/エンジン回転速度Nの演算をディジタル的に行い、G
/Nに応じた噴射パルス信号を電磁式燃料噴射弁5に出
力するものである。
/エンジン回転速度Nの演算をディジタル的に行い、G
/Nに応じた噴射パルス信号を電磁式燃料噴射弁5に出
力するものである。
デバイダ付カウンタ101は、例えばRCA社製CD4
Ol7から構成されており、クロック端子CLには発振
器102の出力信号が入力され、リセット端子Rには回
転速度センサ20からエンジン回転速度Nに反比例した
周期のパルス信号が入力されており、クロツクエナーブ
ル端子CEはカウンタ101の“4゛出力が入力されて
いる。
Ol7から構成されており、クロック端子CLには発振
器102の出力信号が入力され、リセット端子Rには回
転速度センサ20からエンジン回転速度Nに反比例した
周期のパルス信号が入力されており、クロツクエナーブ
ル端子CEはカウンタ101の“4゛出力が入力されて
いる。
発振器102は、水晶振動子を内蔵する公知の水晶式発
振器で、一定周波数のパルス信号を出力する。
振器で、一定周波数のパルス信号を出力する。
2入力0Rゲート103は、公知の0R論理をとるもの
で、回転速度センサ20の出力信号とカウンタ101の
゜゜4゛出力信号が入力されている。
で、回転速度センサ20の出力信号とカウンタ101の
゜゜4゛出力信号が入力されている。
■−F変換器104は、公知の電圧一周波数変換器て直
線化回路19の出力アナログ電圧を吸入空気流量Gに比
例した周波数のパルス信号に変換する。2入力ANDゲ
ート105は、公知のAND論理をとるものて、V−F
変換器104の出力信号と0Rゲート103の出力信号
とが入力されている。
線化回路19の出力アナログ電圧を吸入空気流量Gに比
例した周波数のパルス信号に変換する。2入力ANDゲ
ート105は、公知のAND論理をとるものて、V−F
変換器104の出力信号と0Rゲート103の出力信号
とが入力されている。
2進カウンタ106は、クロック端子CLに入力される
パルス信号を計数して計数値を2進コードのディジタル
信号で出力するものて、CL端子にはANDゲート10
5の出力信号が入力されてlおり、リセット端子Rはカ
ウンタ101の“3゛出力と接続されている。
パルス信号を計数して計数値を2進コードのディジタル
信号で出力するものて、CL端子にはANDゲート10
5の出力信号が入力されてlおり、リセット端子Rはカ
ウンタ101の“3゛出力と接続されている。
ラッチ回路107は、2進カウンタ106の出力信号を
ラッチ端孔に入力される信号に応じて一時記憶保持する
公知のもので、ラッチ端子Lには門カウンタ101の゜
゜2゛出力信号が入力されている。
ラッチ端孔に入力される信号に応じて一時記憶保持する
公知のもので、ラッチ端子Lには門カウンタ101の゜
゜2゛出力信号が入力されている。
2進カウンタ108は、クロック端了CLに入力される
パルス信号を計数する公知のもので、この場合は、発振
器102の出力信号を分周する分フ周回路として動作す
る。
パルス信号を計数する公知のもので、この場合は、発振
器102の出力信号を分周する分フ周回路として動作す
る。
ANDゲート109は、2進カウンタ108と後述する
フリップフロップ112の出力信号が入力されており、
両者のAND論理をとる。
フリップフロップ112の出力信号が入力されており、
両者のAND論理をとる。
2進カウンタ110は、カウンタ106と同様のもので
リセット端子Rにはカウンタ101の“2゛出力信号が
入力されており、この信号でリセットされた後クロック
端子CLに入力されるANDゲート109の出力信号を
計数してその計数値を2進コードのディジタル信号で出
力する。
リセット端子Rにはカウンタ101の“2゛出力信号が
入力されており、この信号でリセットされた後クロック
端子CLに入力されるANDゲート109の出力信号を
計数してその計数値を2進コードのディジタル信号で出
力する。
比較器111は、端子群A<15Bに入力される2進コ
ードの数値を比較するもので、両人力値が一致するとC
端子からトリガー信号を出力する。フリップフロップ1
12は、2個の2入力NORゲートから構成されており
、トリガー信号としてカウンタ101の゜゜2゛出力信
号と比較器111の出力信号が入力されている。
ードの数値を比較するもので、両人力値が一致するとC
端子からトリガー信号を出力する。フリップフロップ1
12は、2個の2入力NORゲートから構成されており
、トリガー信号としてカウンタ101の゜゜2゛出力信
号と比較器111の出力信号が入力されている。
パワー回路113は、詳細に図示しないが、公知のパワ
トランジスタを含んでいる回路で入力信号に応じて燃料
噴射弁5の通電を制御する。
トランジスタを含んでいる回路で入力信号に応じて燃料
噴射弁5の通電を制御する。
上記構成において作動を説明する。スロットル弁6の開
度により決定されるある量の空気は、エアクリーナ2か
ら吸入導管3を通りエンジン1に吸入される。この総吸
入空気のうちある一定割合の空気が流量測定管9内を通
過してエンジン1に吸入される。そして、流量測定管9
内において電熱ヒータ10の上流側にある第2温度依存
抵抗12は吸入空気の温度のみの影響を受け、他方電熱
ヒータ10の下流側にある第1温度依存抵抗11は吸入
空気の温度と電熱ヒータ10の発熱量、つまり電熱ヒー
タ10により加熱された空気の温度の影響を受ける。
度により決定されるある量の空気は、エアクリーナ2か
ら吸入導管3を通りエンジン1に吸入される。この総吸
入空気のうちある一定割合の空気が流量測定管9内を通
過してエンジン1に吸入される。そして、流量測定管9
内において電熱ヒータ10の上流側にある第2温度依存
抵抗12は吸入空気の温度のみの影響を受け、他方電熱
ヒータ10の下流側にある第1温度依存抵抗11は吸入
空気の温度と電熱ヒータ10の発熱量、つまり電熱ヒー
タ10により加熱された空気の温度の影響を受ける。
この結果両温度依存抵抗11,12間には電熱ヒータ1
0に供給した電力量P(w)と吸入空気流量G(g/S
ec)に関係した温度差ΔTが生じる。
0に供給した電力量P(w)と吸入空気流量G(g/S
ec)に関係した温度差ΔTが生じる。
ここで、P,G,ΔTには次式のような関係がある。K
1・ΔT=P/G−(1)(たた七、K1は定数)しか
して、両温度依存抵抗11,12は、それぞれ空気の温
度に応じて電気抵抗値が変化するため、第1のブリッジ
のa点とb点の間には(2)式で示すように温度差ΔT
とブリッジに印加される電圧■とで決定される電位差Δ
■が生じる。
1・ΔT=P/G−(1)(たた七、K1は定数)しか
して、両温度依存抵抗11,12は、それぞれ空気の温
度に応じて電気抵抗値が変化するため、第1のブリッジ
のa点とb点の間には(2)式で示すように温度差ΔT
とブリッジに印加される電圧■とで決定される電位差Δ
■が生じる。
一(2)(ただし、K2は定数)した
がつて、(1)式及び(2)式から次式のような関係式
が得られる。
がつて、(1)式及び(2)式から次式のような関係式
が得られる。
一(3)(ただし、K3は定数)した
がつて、電熱ヒータ10の供給電力Pと第1ブリッジ印
加電圧Vを制御してΔVを一定値にすれば、吸入空気流
量G、供給電力P1第1ブリッジ印加電圧■の関係は次
式に示すようなものとなる。
がつて、電熱ヒータ10の供給電力Pと第1ブリッジ印
加電圧Vを制御してΔVを一定値にすれば、吸入空気流
量G、供給電力P1第1ブリッジ印加電圧■の関係は次
式に示すようなものとなる。
G=\・P・■ −(4)(ただし、K4は定数)こ
こで、第3基準抵抗23の抵抗値を電熱ヒータ10の抵
抗値に比べて小さな値とし、電熱ヒータ10を流れる電
流をIとすれば、P″.K5,2−(5)(ただし、K
5は定数)■半K6l−(6)(ただし、K6は定数)
(5)式及び(6)式が成立し、これにより(4)式は
次式のように表される。
こで、第3基準抵抗23の抵抗値を電熱ヒータ10の抵
抗値に比べて小さな値とし、電熱ヒータ10を流れる電
流をIとすれば、P″.K5,2−(5)(ただし、K
5は定数)■半K6l−(6)(ただし、K6は定数)
(5)式及び(6)式が成立し、これにより(4)式は
次式のように表される。
G″.KI3−(7)(ただし、Kは定数)−.K″V
3−(8)(ただし、K″は定数)しかして、吸入空気
流量Gは、電流1(又は電圧■)の3乗の関数となる。
3−(8)(ただし、K″は定数)しかして、吸入空気
流量Gは、電流1(又は電圧■)の3乗の関数となる。
こで(7)式、(8)式は、近似式ではあるが、測定上
影響が出ない程度の近似であり、実用上ほとんど問題は
ない。そこで、電圧制御回路17は電熱ヒータ10の発
熱量を制御してΔ■を一定値に制御する。
影響が出ない程度の近似であり、実用上ほとんど問題は
ない。そこで、電圧制御回路17は電熱ヒータ10の発
熱量を制御してΔ■を一定値に制御する。
つまり、吸入空気流量が増大すると、電熱ヒータ10に
より加熱される空気の温度上昇が減少し、第1、第2温
度依存抵抗11,12間の温度差ΔTは小さくなり、第
1ブリッジのa−b間の電位差ΔVも小さくなる。この
ため第1差動増幅回路7aの出力電圧V1は小さくなり
、(Vref−V1)に応じた電圧を発生する第2差動
増幅回路7bの出力電圧V2は大きくなる。
より加熱される空気の温度上昇が減少し、第1、第2温
度依存抵抗11,12間の温度差ΔTは小さくなり、第
1ブリッジのa−b間の電位差ΔVも小さくなる。この
ため第1差動増幅回路7aの出力電圧V1は小さくなり
、(Vref−V1)に応じた電圧を発生する第2差動
増幅回路7bの出力電圧V2は大きくなる。
これにより電力増幅回路7cは電熱ヒータ10への供給
電流を増加させ、電熱ヒータ10の発熱量を増大させる
。したがつて、第1、第2温度依存抵抗11,12間の
温度差ΔTが増大して第1ブリッジのa−b間電位差Δ
■が大きくなり、電位差ΔVが基準電圧Vrefと等し
くなつた状態で、システム全体としては平衡状態て第1
ブリッジとしては不平衡状態で安定となる。
電流を増加させ、電熱ヒータ10の発熱量を増大させる
。したがつて、第1、第2温度依存抵抗11,12間の
温度差ΔTが増大して第1ブリッジのa−b間電位差Δ
■が大きくなり、電位差ΔVが基準電圧Vrefと等し
くなつた状態で、システム全体としては平衡状態て第1
ブリッジとしては不平衡状態で安定となる。
また吸入空気流量が減少すると、電熱ヒータ10により
加熱される空気の温度上昇が増加し、第1、第2温度依
存抵抗11,12間の温度差ΔTが増大して電位差Δ■
が大きくなる。
加熱される空気の温度上昇が増加し、第1、第2温度依
存抵抗11,12間の温度差ΔTが増大して電位差Δ■
が大きくなる。
このため、第1差動増幅回路7aの出力電圧V1は大き
くなり、第2差動増幅回路7bの出力電圧■2は小さく
なり、これにより電力増幅回路7cは電熱ヒータ10へ
の供給電流を減少させ、電熱ヒータ10の発熱量を減少
させる。
くなり、第2差動増幅回路7bの出力電圧■2は小さく
なり、これにより電力増幅回路7cは電熱ヒータ10へ
の供給電流を減少させ、電熱ヒータ10の発熱量を減少
させる。
したがつて、温度差ΔTが減少して電位差Δ■が小さく
なり、電位差Δ■が基準電圧Refと等しくなつた状態
でシステム、ブリッジ共に安定となる。
なり、電位差Δ■が基準電圧Refと等しくなつた状態
でシステム、ブリッジ共に安定となる。
こうして、第1ブリッジのa−b間電位差ΔVは、吸入
空気流量によらず常に一定値Vrefに保,持され、(
7)式が成立して吸入空気流量Gは電熱ヒータ10を流
れる電流1の3乗の関数で表される。
空気流量によらず常に一定値Vrefに保,持され、(
7)式が成立して吸入空気流量Gは電熱ヒータ10を流
れる電流1の3乗の関数で表される。
この電流1は、第3基準抵抗23を流れるため、電流1
と第3基準抵抗23の端子電圧V。
と第3基準抵抗23の端子電圧V。
とは比例し、この電圧V。の3乗は吸入空気流量Gに比
例する。そこで上記電圧制御回路17の出力電圧V。
例する。そこで上記電圧制御回路17の出力電圧V。
を直線化回路19により3乗する。即ち、基準抵抗回路
16の第3基準抵抗23の端子電圧は差動増一幅回路9
aにより増幅されh端子からA1・VOの電圧が出力さ
れる。なおA1は回路9aの増幅率である。この出力電
圧A1・VOは、掛算器9bの両方の入力端子に入力さ
れ、掛算器9bからはAl2・VO2の電圧が出力され
る。
16の第3基準抵抗23の端子電圧は差動増一幅回路9
aにより増幅されh端子からA1・VOの電圧が出力さ
れる。なおA1は回路9aの増幅率である。この出力電
圧A1・VOは、掛算器9bの両方の入力端子に入力さ
れ、掛算器9bからはAl2・VO2の電圧が出力され
る。
掛算器9cには電圧A1・VOと電圧A。2・VO2と
が入力され、Al3・■03の電圧が出力される。
が入力され、Al3・■03の電圧が出力される。
こうして、直線化回路19の出力端子gからは電圧■。
の3乗に比例した電圧Vgl即ち吸入空気流量に比例し
た電圧Vgが出力される。そして、この電圧Vgは吸入
空気流量Gを示す信号として燃料制御ユニットUに入力
され、燃料制御ユニットUはこの信号、回転速度センサ
20の出力信号に基いて燃料噴射弁5を開弁させる噴射
パルス信号を出力する。
た電圧Vgが出力される。そして、この電圧Vgは吸入
空気流量Gを示す信号として燃料制御ユニットUに入力
され、燃料制御ユニットUはこの信号、回転速度センサ
20の出力信号に基いて燃料噴射弁5を開弁させる噴射
パルス信号を出力する。
即ち、燃料制御ユニットUにおいて、デバイダ付カウン
タ101は、回転速度センサ20の第8図1に示すパル
ス信号によりリセットされ、このパルス信号の立下りに
同期して“2゛端子から第8図2に示すパルス信号を“
゜3゛端子から第8図3に示すパルス信号を出力する。
タ101は、回転速度センサ20の第8図1に示すパル
ス信号によりリセットされ、このパルス信号の立下りに
同期して“2゛端子から第8図2に示すパルス信号を“
゜3゛端子から第8図3に示すパルス信号を出力する。
また、“゜4゛端子の出力信号は、クロックイネーブル
端子CEにフィードバックする構成であるから、第8図
4に示すような波形となる。しかして、0RゲKg卜1
03の出力信号は、第8図5に示す波形となり、このパ
ルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間幅T1
は発振器102の出力信号の周期が回転速度センサ20
の出力信号の周期に比べて十分短かければエンジン回転
速度Nに反比例したものとなる。
端子CEにフィードバックする構成であるから、第8図
4に示すような波形となる。しかして、0RゲKg卜1
03の出力信号は、第8図5に示す波形となり、このパ
ルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間幅T1
は発振器102の出力信号の周期が回転速度センサ20
の出力信号の周期に比べて十分短かければエンジン回転
速度Nに反比例したものとなる。
他方、第8図6で示す直線化回路19の吸入空気流量G
に比例した電圧Vgは、V−F変換器104により電圧
一周波数変換され、第8図7で示すような周波数のパル
ス信号に変換される。
に比例した電圧Vgは、V−F変換器104により電圧
一周波数変換され、第8図7で示すような周波数のパル
ス信号に変換される。
このパルス信号は、ANDゲート105に入力され、第
8図5に示す期間T1の間2進カウンタ106に入力さ
れ計数される。この2進カウンタ106の計数値は、吸
入空気流量Gに比例し、エンジン回転速度Nに反比例し
た値、即ちG/Nに対応した値となり、この2進コード
の値は第8図2に示す信号に同期して一時記憶される。
8図5に示す期間T1の間2進カウンタ106に入力さ
れ計数される。この2進カウンタ106の計数値は、吸
入空気流量Gに比例し、エンジン回転速度Nに反比例し
た値、即ちG/Nに対応した値となり、この2進コード
の値は第8図2に示す信号に同期して一時記憶される。
一方、発振器102のクロック信号は、2進カウンタ1
08で分周されて適当な周波数のパルス信号となり、A
NDゲート109に入力される。
08で分周されて適当な周波数のパルス信号となり、A
NDゲート109に入力される。
このANDゲート109が開くのは、第8図(2)の6
62″出力信号でフリップフロップ112をセットした
時刻ちのときで、この時点から2進カウンタ110に第
8図8に示すパルス信号が加わつてカウンタ110は計
数を開始する。そして、比較器111にはラッチ回路1
07の2進コードの出力信号がすでに入力されており、
ノ2進カウンタ110の計数が増加してこの計数値とラ
ッチ回路107の出力値が一致すると、普較器111は
第8図9に示す一致信号を出力してフリップフロップ1
12をリセットする。
62″出力信号でフリップフロップ112をセットした
時刻ちのときで、この時点から2進カウンタ110に第
8図8に示すパルス信号が加わつてカウンタ110は計
数を開始する。そして、比較器111にはラッチ回路1
07の2進コードの出力信号がすでに入力されており、
ノ2進カウンタ110の計数が増加してこの計数値とラ
ッチ回路107の出力値が一致すると、普較器111は
第8図9に示す一致信号を出力してフリップフロップ1
12をリセットする。
これによりフリップフロップ112は、第8図10に示
す7波形の噴射パルス信号を発生する。また、フリップ
フロップ112のリセットと同時にANDゲート109
はゲートを閉じて2進カウンタ110は計数を停止する
。
す7波形の噴射パルス信号を発生する。また、フリップ
フロップ112のリセットと同時にANDゲート109
はゲートを閉じて2進カウンタ110は計数を停止する
。
このときの2進カウンタ110の計数値をm1第8図8
に示すパつルス信号の周期をT2とすると、フリップフ
ロップ112の出力パルス信号の時間幅T3は、次式の
ようになり、T3=m●T2 この時間幅T3はG/Nに対応したものとなる。
に示すパつルス信号の周期をT2とすると、フリップフ
ロップ112の出力パルス信号の時間幅T3は、次式の
ようになり、T3=m●T2 この時間幅T3はG/Nに対応したものとなる。
換言すれば時間幅T3は、エンジン1回転当りの吸入空
気流量に比例する。しかして、この噴射パルス信号をパ
ワー回路113で電力増幅してエンジン1に燃料噴射弁
5から燃料を供給すると、燃料量と吸入空気流量は1対
1の対応となり、空燃比を正確に制御できてエンジン1
の排気ガスの浄化性、出力、燃費などが向上する。
気流量に比例する。しかして、この噴射パルス信号をパ
ワー回路113で電力増幅してエンジン1に燃料噴射弁
5から燃料を供給すると、燃料量と吸入空気流量は1対
1の対応となり、空燃比を正確に制御できてエンジン1
の排気ガスの浄化性、出力、燃費などが向上する。
ここで、吸入空気流量が零のような状態が比較的長時間
続くと、第1ブリッジのa−b間電位差Δ■は小さいま
まの状態となる。
続くと、第1ブリッジのa−b間電位差Δ■は小さいま
まの状態となる。
つまり、電位差ΔVが小さいので電圧制御回路17は、
第1、第2ブリッジに印加する電圧を増大するが、電熱
ヒータ10の熱が空気によつて下流の第1温度依存抵抗
11にほとんど伝達されないので電位差ΔVはほとんど
変化しないのである。こうして電熱ヒータ10は発熱を
増加して表面温度が上昇する。
第1、第2ブリッジに印加する電圧を増大するが、電熱
ヒータ10の熱が空気によつて下流の第1温度依存抵抗
11にほとんど伝達されないので電位差ΔVはほとんど
変化しないのである。こうして電熱ヒータ10は発熱を
増加して表面温度が上昇する。
このとき、電熱ヒータ10自身の抵抗値が増大して第2
ブリッジの基準抵抗23と電熱ヒータ10の接続点eの
電位は上昇する。そして基準抵抗24,25との接続点
fの所定電位より大きくなると、比較器47の出力は1
レベルになりトランジスタ50はオンしてパワートラン
ジスタ43をオフさせる。しかして、第2ブリッジには
抵抗42を介して,のみ電流が流れる。
ブリッジの基準抵抗23と電熱ヒータ10の接続点eの
電位は上昇する。そして基準抵抗24,25との接続点
fの所定電位より大きくなると、比較器47の出力は1
レベルになりトランジスタ50はオンしてパワートラン
ジスタ43をオフさせる。しかして、第2ブリッジには
抵抗42を介して,のみ電流が流れる。
これにより抵抗42の抵抗値は予め適当な値に選択して
あり、第2ブリッジに印加する電圧が小さくなり、電熱
ヒータ10の発熱が減少する。そして、電熱ヒータ10
の抵抗値が減少して第!2ブリッジの端子eの電位が減
少し、第2ブリッジの端子fの電位より下がると、0P
アンプ47の出力はOレベルになりトランジスタ50は
オフとなるのでパワートランジスタ43が作動を始めて
電圧制御回路17が動作を開始する。
あり、第2ブリッジに印加する電圧が小さくなり、電熱
ヒータ10の発熱が減少する。そして、電熱ヒータ10
の抵抗値が減少して第!2ブリッジの端子eの電位が減
少し、第2ブリッジの端子fの電位より下がると、0P
アンプ47の出力はOレベルになりトランジスタ50は
オフとなるのでパワートランジスタ43が作動を始めて
電圧制御回路17が動作を開始する。
その後再こび電熱ヒータ10の発熱が始まり、電熱ヒー
タ10の発熱により電熱ヒータ10自身の抵抗値が増大
して第2ブリッジの端子fの電位より端子eの電位が大
きくなるど上述した動作を行なう。以上の動作をくり返
し行なつて流量測定管9内に空気流が存在しない時は発
熱制限回路18により電熱ヒータ10の表面温度は基準
抵抗23〜24で決定される設定温度以下に抑止され、
電熱ヒータ10の異常発熱が防止される。なお、上記実
施例においては燃料噴射視エンジンに適用した例を示し
たが、気化器式エンジンにおいて吸入空気流量により排
気ガス再循環量、点ノ火時期進角量などを制御する場合
にも適用できる。
タ10の発熱により電熱ヒータ10自身の抵抗値が増大
して第2ブリッジの端子fの電位より端子eの電位が大
きくなるど上述した動作を行なう。以上の動作をくり返
し行なつて流量測定管9内に空気流が存在しない時は発
熱制限回路18により電熱ヒータ10の表面温度は基準
抵抗23〜24で決定される設定温度以下に抑止され、
電熱ヒータ10の異常発熱が防止される。なお、上記実
施例においては燃料噴射視エンジンに適用した例を示し
たが、気化器式エンジンにおいて吸入空気流量により排
気ガス再循環量、点ノ火時期進角量などを制御する場合
にも適用できる。
また、エンジンのみに限らず、他の工業計測分野におけ
る気体流量の測定にも適用し得る。また、測定回路15
にアナログ直線化回路19を用いたが、この他にROM
(リードオンリイメモリイ)などを用いてディジタル信
号処理するようにしてもよいし、さらにリニアな出力を
要しなければ省略してもよい。以上述べたようにこの発
明によれば電熱ヒータの異常発熱による赤熱化を抑止で
き、電熱ヒータ10の断線、特性劣化を防止てきて装置
の信頼性、耐久性を飛躍的に向上でき常に正確に流量を
測定できるという優れた効果を奏する。
る気体流量の測定にも適用し得る。また、測定回路15
にアナログ直線化回路19を用いたが、この他にROM
(リードオンリイメモリイ)などを用いてディジタル信
号処理するようにしてもよいし、さらにリニアな出力を
要しなければ省略してもよい。以上述べたようにこの発
明によれば電熱ヒータの異常発熱による赤熱化を抑止で
き、電熱ヒータ10の断線、特性劣化を防止てきて装置
の信頼性、耐久性を飛躍的に向上でき常に正確に流量を
測定できるという優れた効果を奏する。
第1図はこの発明の一実施例を示す全体構成図、第2図
及び第3図は第1図図示の電熱ヒータ、第1、第2温度
依存抵抗を示す斜視図及び正面図、第4図は第1図図示
の測定回路を示すブロック図、第5図は第4図図示の基
準抵抗回路、電圧制御回路、発熱制限回路を示す電気回
路図、第6図は第4図図示の直線化回路を示す電気回路
図、第7図は第1図図示の燃料制御ユニットを示す電気
回路図、第8図は作動説明に供するグラフである。 3・・・・・・導管、9・・・・・・流量測定管、10
・・・・・・電熱ヒータ、11・・・・・・第1温度依
存抵抗、12・・・・・・第2温度依存抵抗、15・・
・・・測定回路、17・・・・・・電圧制御回路、18
・・・・・・発熱制限回路、21〜25・・・・第1〜
第5基準抵抗。
及び第3図は第1図図示の電熱ヒータ、第1、第2温度
依存抵抗を示す斜視図及び正面図、第4図は第1図図示
の測定回路を示すブロック図、第5図は第4図図示の基
準抵抗回路、電圧制御回路、発熱制限回路を示す電気回
路図、第6図は第4図図示の直線化回路を示す電気回路
図、第7図は第1図図示の燃料制御ユニットを示す電気
回路図、第8図は作動説明に供するグラフである。 3・・・・・・導管、9・・・・・・流量測定管、10
・・・・・・電熱ヒータ、11・・・・・・第1温度依
存抵抗、12・・・・・・第2温度依存抵抗、15・・
・・・測定回路、17・・・・・・電圧制御回路、18
・・・・・・発熱制限回路、21〜25・・・・第1〜
第5基準抵抗。
Claims (1)
- 1 被測定気体が流れる導管中に設けられる流量測定管
と、この流量測定管内に設けられた電熱ヒータと、前記
流量測定管内でこの電熱ヒータの下流側に設けられた第
1温度依存抵抗と、前記流量測定管内で前記電熱ヒータ
からの熱的影響を受けない位置に設けられた第2温度依
存抵抗と、前記電熱ヒータ及び第1、第2温度依存抵抗
の出力信号を用いて被測定気体の流量を測定する測定回
路とを備え、この測定回路が、前記第1、第2温度依存
抵抗と共に第1ブリッジを形成する第1基準抵抗及び第
2基準抵抗と、前記電熱ヒータと共に第2ブリッジを形
成する第3基準抵抗、第4基準抵抗及び第5基準抵抗と
、前記第1ブリッジの対角点の電位差が一定値となるよ
う前記第1、第2ブリッジに出力電圧を印加する電圧制
御回路と、前記第2ブリッジの対角点の電圧に応じて前
記電圧制御回路の出力電圧を制限し、前記電熱ヒータの
発熱を制限する発熱制限回路とを備えることを特徴とす
る気体流量測定装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53140186A JPS6051044B2 (ja) | 1978-11-13 | 1978-11-13 | 気体流量測定装置 |
US06/092,024 US4332165A (en) | 1978-11-10 | 1979-11-07 | Gas flow measuring device |
US06/324,152 US4417471A (en) | 1978-11-10 | 1981-11-23 | Gas flow measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53140186A JPS6051044B2 (ja) | 1978-11-13 | 1978-11-13 | 気体流量測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5566715A JPS5566715A (en) | 1980-05-20 |
JPS6051044B2 true JPS6051044B2 (ja) | 1985-11-12 |
Family
ID=15262897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53140186A Expired JPS6051044B2 (ja) | 1978-11-10 | 1978-11-13 | 気体流量測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6051044B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56167996U (ja) * | 1980-05-17 | 1981-12-11 | ||
JPS6212836Y2 (ja) * | 1981-01-05 | 1987-04-03 | ||
JP3468727B2 (ja) | 1999-09-24 | 2003-11-17 | 株式会社日立製作所 | 熱式空気流量計 |
-
1978
- 1978-11-13 JP JP53140186A patent/JPS6051044B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5566715A (en) | 1980-05-20 |
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