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発明の名称 熱式流量計
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−11372
公開日 平成6年(1994)1月21日
出願番号 特願平4−338348
出願日 昭和56年(1981)11月20日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 杉浦 登
要約 目的


構成
感温抵抗体(RH)を用いて空気流量を検出する熱式流量計であって、感温抵抗体(RH)の発熱を制御するフィードバック回路の増幅器(OP1)の(−)入力端子と(+)入力端子との間にコンデンサ(C5)を設けたこと。
特許請求の範囲
【請求項1】空気流路内に設けられた感温抵抗体と、前記感温抵抗体の発熱をフィードバック制御するための増幅器を有するフィードバック回路とを備えた熱式流量計において、前記増幅器の一方の入力端子と他方の入力端子との間にコンデンサを設けたことを特徴とする熱式流量計。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱式流量計に係り、特に周辺温度の変化によって生じる出力値の変化を補償する熱式流量計に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関に用いられる熱式空気流量計は、感温抵抗体を組み込んだブリッジ回路を構成し、感温抵抗体の温度を定温度にフィードバック制御することによって空気流路を流れる空気流量を検出していた。この種の装置としては、例えば特開昭56−18721 号公報に記載されているものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内燃機関に吸入される空気流量は変動が激しいため、感温抵抗体の温度を定温度にフィードバック制御するための増幅器に入力される電流変化が激しくなり、その変化に伴って測定誤差を生ずるが、上記従来技術はその誤差について十分配慮されていなかった。
【0004】本発明の目的は、空気流量の変動が大きくても高精度な空気流量が検出可能な熱式流量計を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、空気流路内に設けられた感温抵抗体と、前記感温抵抗体の発熱をフィードバック制御するための増幅器を有するフィードバック回路とを備えた熱式流量計において、前記増幅器の一方の入力端子と他方の入力端子との間にコンデンサを設けたことによって達成される。
【0006】
【作用】空気流量の変動が激しくなると、感温抵抗体の温度を定温度にフィードバック制御するための増幅器に入力される電流変化が激しくなるが、増幅器の一方の入力端子と他方の入力端子との間にコンデンサに設けられたコンデンサによってノイズを吸収できる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0008】図1は、本発明の一例としての熱線式流量計をエンジンの制御系統に適用したシステム図である。
【0009】図1において、吸入空気は、エアクリーナ202,スロットルチャンバ204,吸気管206を通り、シリンダ208へ供給される。シリンダ208で燃焼したガスは、シリンダ208から排気管210を通り、大気中へ排出される。
【0010】スロットルチャンバ204には、燃料を噴射するためのインジェクタ212が設けられており、このインジェクタ212から噴出した燃料はスロットルチャンバ204の空気通路内で霧化され、吸入空気と混合して混合気を形成し、この混合気は吸気管206を通り、吸気弁220の開弁により、シリンダ208の燃焼室へ供給される。
【0011】インジェクタ212の出口近傍には絞り弁214,216が設けられている。絞り弁214は、アクセルペダルと機械的に連動するように構成され、運転者により駆動される。一方、絞り弁216はダイヤフラム218により駆動されるように配置され、空気流量が小の領域で全閉状態となり、空気流量が増大するにつれてダイヤフラム218への負圧が増大することにより絞り弁216は開き始め、吸入抵抗の増大を抑止する。
【0012】スロットルチャンバ204の絞り弁214,216の上流には空気通路222が設けられ、この空気通路222に熱式空気流量計を構成する電気的発熱体224が配設され、空気流速と発熱体の伝熱量の関係から定まる空気流速に応じて変化する電気信号が取り出される。発熱体224は空気通路222内に設けられているので、シリンダ208のバックファイア時に生じる高温ガスから保護されると共に、吸入空気中のごみなどによって汚染されることからも保護される。この空気通路222の出口はベンチュリの最狭部近傍に開口され、その入口はベンチュリの上流側に開口されている。
【0013】インジェクタ212に供給される燃料は、燃料タンク230から、フューエルポンプ232,フューエルダンパ234及びフィルタ236を介して燃圧レギュレータ238へ供給される。一方、燃圧レギュレータ238からはインジェクタ212へパイプ240を介して加圧燃料が供給され、そのインジェクタから燃料が噴射される吸気管206の圧力と上記インジェクタ212への燃料圧の差が常に一定になるように、燃圧レギュレータ238から燃料タンク230ヘリターンパイプ242を介して燃料が戻るようになっている。
【0014】吸気弁220から吸入された混合気はピストン250により圧縮され、点火プラグ252で発生するスパークにより燃焼し、運動エネルギに変換される。シリンダ208は冷却水254により冷却され、この冷却水の温度は水温センサ256により計測される。点火プラグ252へは点火コイル258より点火タイミングに合わせて高電圧が供給される。
【0015】また図示しないエンジンのクランク軸の回転に応じて基準クランク角毎におよび一定角度(例えば0.5度)毎に基準角信号およびポジション信号を出すクランク角センサが設けられている。
【0016】このクランク角センサの出力,水温センサ256の出力及び発熱体224からの電気信号はマイクロコンピュータ等からなる制御回路270に入力され、この制御回路270で演算処理された後、制御出力端より出力され、この演算出力でインジェクタ12及び点火コイル258が駆動される。
【0017】図2に本発明の熱式流量計に用いられる駆動回路図を示す。
【0018】図2において、電源電圧V+ がトランジスタTr1のコレクタに印加されており、このトランジスタTr1のエミッタには、ホットワイヤRH(このホットワイヤRHが感温抵抗体に相当している)が接続されており、このホットワイヤRHの他端は抵抗R1を介して接地されている。また、このトランジスタTr1のエミッタには抵抗R2と抵抗R10が接続されている。この抵抗R2の他端には、抵抗R9を介してオペアンプOP1の(−)入力端子が接続されている。また、抵抗R2の他端には、可変抵抗R3が接続されており、この可変抵抗R3の他端には抵抗R21を介してオペアンプOP4の(+)入力端子が接続されている。また、抵抗R10の他端はオペアンプOP1の(−)入力端子が接続されている。このオペアンプOP1の(+)(−)入力端子間は、コンデンサC5を介して橋絡されている。
【0019】また、オペアンプOP1の(+)入力端子には抵抗R11が接続されており、この抵抗R11の他端には、抵抗R12と抵抗R14が接続されている。この抵抗R12の他端には、抵抗R4が接続されており、この抵抗R4の他端には、抵抗R6と可変抵抗R5が接続されている。この抵抗R6の他端にはオペアンプOP2の(−)入力端子が、可変抵抗R5の他端は接地されている。また、このオペアンプOP2の(+)入力端子はホットワイヤRHに接続されている。このオペアンプOP2の出力端子と(−)入力端子との間には、コールドワイヤRC(このコールドワイヤRCが温度検出素子に相当している)と抵抗R8との直列回路が挿入接続されている。このオペアンプOP2の出力端子は、抵抗R11を介してオペアンプOP1の(+)入力端子と、抵抗R14を介して接地されている。また、オペアンプOP2の(−)入力端子には、抵抗R7とコンデンサC1が接続されており、この抵抗R7の他端とコンデンサC1の他端はそれぞれ接地されている。
【0020】このトランジスタTr1,抵抗R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R11,R12,R13,R14,コンデンサC1,C5,オペアンプOP1,OP2によって、フィードバック回路80が構成されている。そして、このフィードバック回路80が駆動部に相当している。
【0021】このフィードバック回路80の抵抗R4には、抵抗R18と、オペアンプOP3の出力端子が接続されている。この抵抗R18には、可変抵抗R19と抵抗R20が接続されている。この抵抗R19の他端は接地されており、抵抗R20の他端は、オペアンプOP4の(−)入力端子が接続されている。
【0022】オペアンプOP4の(−)入力端子が接続されている。
【0023】オペアンプOP3の出力端子には抵抗R16を介して(−)入力端子が接続されており、この(−)入力端子は、抵抗R15を介して接地されている。また、オペアンプOP3の(+)入力端子には、抵抗R27を介して電源電圧V+ が、また、逆方向に接続されるツェナダイオードZD1を介して接地されている。また、オペアンプOP3の出力端子には抵抗R17が接続されており、この抵抗R17の他端には、コンデンサC2とツェナダイオードZD1のカソードが接続されている。コンデンサC2の他端は接地されている。このオペアンプOP3は、抵抗R28を介して電源電圧V+ が、印加されている。この抵抗R28には、コンデンサC3とツェナダイオードZD2のカソードが接続されている。このコンデンサC3の他端とツェナダイオードZD2のアノードはそれぞれ接地されている。
【0024】一方オペアンプOP4の(−)入力端子には、可変抵抗R22と抵抗R23の直列回路が接続されており、この抵抗R23には、逆方向に接続されるツェナダイオードZD3を介して接地されている。このツェナダイオードZD3のカソードは、抵抗R24を介してオペアンプOP4の出力端子に接続されている。このオペアンプOP4の出力端子は抵抗R25を介して接地されている。また、抵抗R24には抵抗R26が接続されており、この抵抗R26の他端が出力端子Voとなる。
【0025】この抵抗R15,R16,R17,R27,R28、ツェナダイオードZD1,ZD2,コンデンサC2,コンデンサC3およびオペアンプOP3とからなる基準電圧回路90によって基準電圧供給部を構成している。ここで、特に電圧変化素子であるツェナダイオードZD1と抵抗R17とによって温度補償回路を構成している。また、抵抗R18,R19,R20,R21,R22,R23,R24,R25,R26,ツェナダイオードZD3およびオペアンプOP4によって出力部となるゼロ・スパン回路91を構成している。
【0026】そして、ツェナダイオードZD1によって抵抗R17を流れる電流値を変化させ、それによってゼロ・スパン回路91の温度補償を行うことができるようになっている。この温度補償について以下で説明する。
【0027】上記構成において、ホットワイヤRHに流れる電流をIHとすると、ゼロ・スパン回路91の出力Voは、【0028】
【数1】

【0029】ここで、Vz:ツェナダイオードZD1のツェナ電圧に依存する電源電圧である。また、【0030】
【数2】

【0031】但し、Vz1 :ツェナダイオードZD1のツェナ電圧となる。いま、ここで、【0032】
【数3】

【0033】とおくと、(1)式は、 Vo=C・V2−K・V2 …(2)となる。このように出力電圧Voは求められるが、今、ここで、温度変化が生じ各素子に温度変化による影響が生じると出力電圧Voの変化分ΔVoは、各温度変化分をΔC,ΔR1,ΔIH,ΔVzとすると次の如くなる。
【0034】
ΔVo=(C+ΔC)(R1+ΔR1)(IH+ΔIH) −K(Vz+ΔVz)−(CR1IH−KVz) ≒CR1ΔIH+IH(CΔR1+R1ΔC)−KΔVz …(3)これは、前段CR1ΔIHがフィードバック回路80による温度変化分であり、その他がゼロ・スパン回路91による温度変化分である。この(3)式より、ツェナ電圧に依存する電源電圧の温度変化分ΔVzを求めると、【0035】
【数4】

【0036】となる。そこで、出力電圧の許容変化分があれば、その値によって基準電圧回路90のツェナダイオードZD1の選定素子が決定されることになる。すなわち、(4)式が成立するツェナダイオードZD1を選定すれば良い。
【0037】したがって、本実施例によれば、(4)式より容易に温度変化によるバラツキの吸収ができる。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、吸入空気量の急激な変動があっても高精度に空気流量を検出することができる。




 

 


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