JPS60225028A

JPS60225028A - 流体流量測定装置

Info

Publication number: JPS60225028A
Application number: JP59083269A
Authority: JP
Inventors: Norihito Tokura; 規仁戸倉; Hisashi Kawai; 寿河合; Michiyasu Moritsugu; 通泰森次
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1984-04-24
Filing date: 1984-04-24
Publication date: 1985-11-09
Also published as: JPH0357413B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、例えばエンジンへの吸入空気流量を測定する
際に用いられる流体流量測定装置に関するものである。

（従来技術）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白金抵抗線からなる電熱ヒータと
空気温度を検出する温度依存抵抗を設け、これらの出力
信号により吸入空気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、小型かつ簡単な構造で流量を測定し得ると
いう利点があるが、従来においては、電熱ヒータが一定
温度になるように電熱ヒータに電流を供給する構成であ
り、この電流値を流量に対応したアナログ量の出力信号
としていた。このため、出力信号をマイコン当でデジタ
ル信号処理しようすると高精度のＡ−Ｄコンバータを用
いてデジタル信号に変換する必要があり、コストアンプ
の問題が生じた。

また、出力信号には流量の乱れに起因するリップルが重
畳しているために、出力信号を直接デジタル信号に変換
しただけではリップルにより精度が低下する問題が生じ
た。

（発明の目的）本発明の目的とするところは、上記問題を解決し、エン
ジンへの吸入空気流量の測定等において、良好な測定を
行なえる流体流量測定装置を提供することにある。

そして、上記目的を達成するために本発明においては、
流体流路丙に電熱ヒータ、及び温度依存抵抗が設けられ
、電熱ヒータの温度が第１の設定温度に達するまで加熱
する大電流供給手段と、電熱ヒータの温度が第１の設定
温度に達した時から第２の設定温度に達する時まで大電
流供給手段を阻止する阻止手段と、温度依存抵抗により
検出される流体の温度に応じて第１．第２の設定温度が
変化する設定温度変化手段を備えたものとしている。

（実施例）以下、この発明を図に示す一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
式エンジンであり、燃焼用の空気をエアクリーナ２、吸
入導管３及びスロットル弁６を経て吸入する。そして、
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との
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により固定設置されている。この流量測定管
９内には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ｌＯの上流側でやや離れた電熱
ヒータ１０の熱を検知しない位置に白金薄膜抵抗素子か
らなる温度依存抵抗１１が設けられている。

電熱ヒータ１０は、第２図に示すように流量測定管９の
内側に取付けたフックで白金抵抗線を固定した構造であ
り、また温度依存抵抗１１は、第３図に示すように流量
測定管９の内側に取付けたステー上に白金Ｗｉ膜抵抗素
子を固定した構造であ第４図に本流体流量測定装置の全
電子回路とセンサ制御回路２０を示す。

アナログスイッチ２０１の入力端子ｉには基準電圧Ｖｒ
２を印加しである。またアナログスイッチ２０２の入力
端子ｉには基準電圧Ｖｒｌを印加しである。そしてアナ
ログスイッチ２０１の出力端子Ｏとアナログスイッチ２
０２の出力端子０は共通にしてオペアンプ２０３の非反
転入力端子に接続しである。オペアンプ２０３の出力端
子はパワートランジスタ２０４のベース端子に接続して
あり、パワートランジスタ２０４のエミッタ端子は電熱
ヒータ１０と抵抗２１３を介して接地してあり、さらに
オペフン１２０３０反転入力端子は電熱ヒータ１０と抵
抗２１３の共通接続点に接続しである。パワートランジ
スタ２０４のエミ・ツタ端子は抵抗２０５と抵抗２０６
を介して接地してあり、抵抗２０５と抵抗２０６の共通
接続点はアナログスイッチ２０８の入力端子ｉに接続し
である。また、パワートランジスタ２０４のエミッタ端
子はアナログスイッチ２０７の入力端子ｉに接続しであ
る。そしてアナログスイッチ２０７の出力端子Ｏとアナ
ログスイッチ２０８の出力端子Ｏは共通にしてコンパレ
ータ２０９の非反転入力端子に接続しである。アナログ
スイッチ２０２のコントロール端子Ｃとアナログスイッ
チ２０７のコントロール端子Ｃとインバータ２１０の入
力端子と流量信号出力端子２２０とは共通にしてコンパ
レータ２０９の出力端子に接続しである。アナログスイ
ッチ２０１のコントロール端子Ｃとアナログスイッチ２
０８のコントロール端子Ｃとは共通にしてインバータ２
１０の出力端子に接続しである。従って、流量信号出力
端子２２０の電圧がハイレベルの時はアナログスイッチ
２０２，２０７がＯＮＬ、アナログスイッチ２０１，２
０８がＯＦＦする。逆にローレベルの時はアナログスイ
ッチ２０２．２０７が０ＦＦＬ、アナログスイッチ２０
１．２０８がＯＮする。

オペアンプ２１１の出力端子は温度依存抵抗１１と抵抗
２１２を介して接地してあり、オペアンプ２１１の反転
入力端子は温度依存抵抗１１と抵抗２１２の共通接続点
に接続しである。またオペアンプ２１１の非反転入力端
子には基準電圧Ｖｒ３を印加しである。そして、オペア
ンプ２１１の出力端子はコンパレータ２０９の反転入力
端子に接続しである。

パワートランジスタ２０４のコレクタ端子はバッテリ２
１の正極端子に接続してあり、電流を供給し、また、バ
ッテリ２１の負極端子は接地しである。なお図中には示
さないが、アナログスイッチ２０１，２０２，２０７，
２０８とオペアンプ２０３．２１１とコンパレータ２０
９とインバータ２１０の電源もバッテリ２１から供給す
るように接続しである。

上記構成においてその作動を説明する。

スロットル弁６の開度により決定される所定量の空気は
、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の発熱
の影響を受けない位置にある温度依存抵抗１１は空気の
温度のみの影響を受ける。また、電熱ヒータ１０の温度
ＴＨは通電により発熱するが吸入空気により冷却される
。

次に、第４図に示した流量測定装置の全電子回路の動作
を、第５図に示すタイムチャートを用いて説明する。

まず、時刻ｔｏにおける動作状態について述べる。この
時点で、流量信号出力端子２２０の論理レベルが第５図
（５）に示す如くＬ”レベルであるとすると、このレベ
ルがインバータ２１０で反転されて“Ｈ″レベル信号が
アナログスイッチ２０１のコントロール端子Ｃに印加さ
れるので、アナログスイッチ２０１は”ＯＮ″状態であ
り、第５図（４）示す如く基準電圧Ｖｒ２がアナログス
イッチ２０１を経由してオペアンプ２０３の非反転入力
端子に印加される。なお、この時刻ｔ。

では前述のごとくアナログスイッチ２０２は“ＯＦＦ”
状態である。また、オペアンプ２０３とバ　［ワートラ
ンジスタ２０４と電熱ヒータ１０と抵抗２１３とからな
る電子回路は定電流回路を構成しており、この定電流回
路は、抵抗２１３の両端電圧とオペアンプ２０３の非反
転入力端子すなわち端子Ｃの電圧Ｖｃとが等しくなるよ
うに作動し、このとき抵抗２１３に流れる電流、すなわ
ち電熱ヒータ１０に流れる電流ＩＨは次式で示される。

ｌ　Ｈ−（Ｖ　ｒ　２）　／　（Ｒ２１３）　−−”＋
１まただし、Ｒ２１３は抵抗２１３の抵抗値。

ここで、電熱ヒータ１０に流れる電流１１−１の値は電
熱ヒータ１０の温度ＴＨが吸入空気による冷却作用に打
ち勝って温度上昇するに足るだけの大電流値に設定して
おく。従って、電熱ヒータ１０の温度ＴＨは、第５図（
１）に示す如く時間の経過とともにある傾斜をもって直
線的に増加していく。この傾斜は、電熱ヒータ１０の発
熱量と熱容量と空気に伝達される熱量の関係で決定され
る。

また電熱ヒータ１０の抵抗ＲＨはある一定の温度計数Ｋ
Ｈを持っており、電熱ヒータ１０の温度ＴＨに応じて次
式に示す関係で変化する。

Ｒ＋−Ｒ＋ｏＸ　（１＋ＫＨＸＴＨ）　−−（２まただ
し、Ｒｈｏは０℃のときの電熱ヒータ１０の抵抗値。Ｋ
Ｈ＞０゜従うで、パワートランジスタ２０４のエミッタ端子に相
当する端子Ｂの電圧ｖ８は抵抗２１３の両端電圧と電熱
ヒータ１０の両端電圧を加算したものであるから、（１
１，＋２＋式を用いて端子Ｂの電圧ＶＢは次式で表わせ
る。

ＶＢ−Ｖｒ２＋Ｖｒ２ＸＲ＋ｏＸ　（１＋ＫＨＸＴＨ）
／Ｒ２１３・・・・・・・・・・・・（３）そして、（
３）式において温度係数ＫＨ＞０であるから、電熱ヒー
タ１０の温度ＴＨの増加に応じて端子Ｂの電圧ｖｅは第
５図（３）に示す如く増加する。

ところで、温度依存抵抗１１と抵抗２１２とオペアンプ
２１１と基準電圧Ｖｒ３からなる電子回路も電熱ヒータ
１０の場合と同様に定電流回路を構成しており、この定
電流回路は、抵抗２１２の両端電圧と基準電圧■ｒ３の
電圧とが等しくなるように作動し、このとき抵抗２１２
に流れる電流、すなわち温度依存抵抗１１に流れる電流
Ｉ＾は次式で示される。

Ｉ　Ａ＝　（Ｖ　ｒ　３）　／　（Ｒ２１２）　−−＝
（４まただし、Ｒ２１２は抵抗２１２の抵抗値。

ここで、温度依存抵抗１１に流れる電流ＩＡは温度依存
抵抗１１の温度ＴＡが温度依存抵抗１１の発熱量により
空気温度よりも高くなることが無いように小さく設定し
てあり、従って、この温度依存抵抗１１の温度Ｔ＾は空
気温度と見なしても差し支えないものとなる。また、温
度依存抵抗１１の抵抗ＲＡはある一定の温度係数ＫＡを
持っており、温度依存抵抗１１の温度ＴＡすなわち空気
温度ＴＡに応じて次式に示す関係で変化する。

ＲＡ＝ＲＡＯＸ　（１＋ＫＡＸＴＡ）−−（５まただし
、ＲＡＯは０℃のときの温度依存抵抗１１の抵抗値。Ｋ
Ａ＞Ｏｏ従って、オペアンプ２１１の出力端子電圧Ｖｒ４は抵抗
２１２の両端電圧と温度依存抵抗１１の両端電圧を加算
したものであるから、＋４１．　＋５１式を用いてオペ
アンプ２１１の出力端子電圧Ｖｒ４は次式で表わせる。

Ｖｒ４＝Ｖｒ３＋Ｖｒ３ＸＲＡｏＸ　（１＋に＾×Ｔ＾
）／Ｒ２＋　２・・・・・・・・・・・・・・・（６）
（６）式において温度係数に＾〉０であるから、空気温
度ＴＡが増加すればオペアンプ２１１の出力端子電圧Ｖ
ｒ４も増加する。

ところで、時刻ｔｏにおいてはインバータ２１０の出力
端子の１Ｈ″レベルの信号がアナログスイッチ２０８の
コントロール端子Ｃにも印加されているので、アナログ
スイッチ２０８は１ＯＮ２状態、そしてアナログスイッ
チ２０７は“ＯＦＦ”状態であり、抵抗２０５，２０６
の共通接続点の電圧がアナログスイッチ２０８を経由し
てコンパレータ２０９の非反転入力端子に相当する端子
へに印加される。この端子へに印加される電圧■＾は減
衰定数ＫＲを定義して次式で表わせる。

ただし、Ｒ２Ｏ５，Ｒ２０６はそれぞれ抵抗２０５．２
０６の抵抗値。Ｏ＜ＫＲ＜　１時刻がｔｌになると、電熱ヒータｌＯの温度ＴＨは第５
図（１）に示す如く第１の設定温度ＴＩまで増加し、電
熱ヒータ１０の温度上昇により、（３）式の関係から、
端子Ｂの電圧ＶＢも第５図（３）に示す如くオペアンプ
２１１の出力端子電圧Ｖｒ４を減衰定数ＫＲで割った電
圧Ｖｒａ／ＫＲまで増加する。

ここで、端子Ｂの電圧■８が前記電圧Ｖ　ｒ　４／　Ｋ
Ｒに一致する理由は、時刻１．において端子Ａの電圧■
＾が第５図（２）に示す如くオペアンプ２１１の出力端
子電圧Ｖｒ４に一致していることと（７）式の関係から
明らかである。

時刻ｔｌにおいて、第５図（２）に示す如（端子Ａの電
圧■＾はオペアンプ２１１の出力端子電圧■ｒ４を越え
、この電圧■＾がコンパレータ２０９の非反転入力端子
に入力され、一方反転入力端子にはオペアンプ２１１の
出力端電圧Ｖｒ４が印加されているため、コンパレータ
２０９の出力レベルは第５図（５）に示す如く“Ｌ″レ
ベルら“Ｈ”レベルに変化する。この変化に対応してア
ナログスイッチ２０１は、インバータ２１０を介して“
Ｌルベルの信号がコントロール端子Ｃに印加されて“Ｏ
ＦＦ”状態になり、代わってアナログスイッチ２０２が
″Ｈ″レベルの信号がコントロール端子Ｃに印加される
ために＠ＯＮ”状態になるので、第５図（４）に示す如
く基準電圧Ｖｒ２に代わって基準電圧Ｖｒｌがオペアン
プ２０３の非反転入力端子（端子Ｃ）に印加される。こ
のときの端子Ｂの電圧■８は（３）式中のＶｒ２をＶｒ
ｌに変更して次式で表わせる。

Ｖｅ−Ｖｒ　１＋Ｖｒ　ＩＸＲＨＯＸ　（１＋ＫＨＸＴ
Ｈ）　／Ｒ２１３・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（８）ところで、時刻１．においては第５図（
５）に示す“Ｌ”レベルからＨ”レベルへの変化に対応
してアナログスイッチ２０８は“ＯＦＦ″状態になり、
代わってアナログスイッチ２０７が“ＯＮ”状態になる
ので、端子Ｂの電圧■８に減衰定数ＫＲを掛けた電圧Ｖ
６ＸＫＲに代わって端子Ｂの電圧Ｖｅそのものがコンパ
レータ２０９の非反転入力端子に印加される−　（Ｖｅ
＝ＶＡ）ここで、（８）式で与えられる端子Ｂの電圧■
６がオペアンプ２１１の出力端子電圧Ｖｒ４に第１の所
定電圧Δ■を加えた電圧Ｖｒ４＋Δ■（Δｖ〉０．Δ■
については後で述べる。）になるように基準電圧Ｖｒ１
を設定しである。従って、第５図（２）に示す如く、時
刻ｔ１において端子Ａの電圧ｖＡはオペアンプ２１１の
出力端子電圧Ｖｒ４から、オペアンプ２１１の出力端子
電圧Ｖｒ４よりも第１の所定電圧ΔＶ高いＶｒ４＋Δ■
の電圧にステップ的に増加する。また第５図（３）に示
す如く端子Ｂの電圧ＶＢは前述の電圧Ｖ　ｒ　４　／　
Ｋ　Ｒから前記電圧Ｖｒ４＋Δ■にステップ的に減少す
る。

基準電圧■ｒＩは電熱ヒータ１０の電流ＩＨが充分小さ
くなるような値に設定してあり、この電流ＩＨによる電
熱ヒータ１０の発熱量よりも吸入空気が冷却作用により
奪う熱量の方が大きい。従って、電熱ヒータ１０の温度
ＴＨは、第５図ｆｉｌに示す如く時刻１．以後は時間の
経過とともにある傾斜をもって直線的に減少していく。

この傾斜は、電熱ヒータ１０の発熱量と熱容量と空気に
伝達される熱量の関係で決定される。つまり、吸入空気
量が大きいほど空気に伝達される熱量が大きくなるため
電熱ヒータ１０の温度ＴＨの減少は速く、傾斜が大きく
なる。

時刻ｔ１以後は、第５図ｆｉｌに示す如く電熱ヒータ１
０の温度ＴＨは第１の設定温度Ｔ、から時間の経過とと
もに減少するため、（８）式で与えられる関係から端子
Ｂの電圧ＶＢは第５図（３）に示す前述の電圧Ｖｒ４＋
Δ■から時間の経過とともに減少する。また端子Ａの電
圧■＾はアナログスイッチ２０７が“ＯＮ”状態であり
端子Ｂの電圧■８がそのまま印加されるから、第５図＋
２１．　＋３１に示す如く両者の電圧ｖＡ、Ｖｓは一致
し、前述の電圧■ｒ４＋Δ■から同様に減少する。

時刻がｔ２になると、電熱ヒータ１０の温度ＴＨは第５
図＋２１に示す如く第２の設定温度Ｔ２まで減少し、電
熱ヒータ１０の温度低下により（８）式の関係から端子
Ｂの電圧ＶＢも第５図（３）に示す如くオペアンプ２１
１の出力端子電圧Ｖｒ４まで低下する。第５図（２）に
示す如く端子Ａの電圧Ｖ＾も端子Ｂの電圧Ｖａと同様に
オペアンプ２１１の出力端子電圧Ｖｒ４まで低下する。

時刻ｔ２において、第５図（２）に示す如く端子Ａの電
圧■Ａはオペアンプ２１１の出力端子電圧■「４を通過
し、この電圧■Ａがコンパレータ２゜９の非反転入力端
子に入力され、一方反転入方端子にはオペアンプ２１１
の出力端電圧Ｖｒ４が印加されているため、コンパレー
タ２０９の出力レベルは第５図（５）に示す如く“Ｈ”
レベルがら“Ｌ”レベルに変化する。この変化に対応し
てアナログスイッチ２０２が“ＯＦＦ”状態となり、代
わってアナログスイッチ２０１力げＯＮ″状態になるの
で、第５図（４）に示す如く基準電圧Ｖｒｌに代わって
基準電圧Ｖ　ｒ　２がオペアンプ２０３の非反転入力端
子（端子Ｃ）に印加される。このときの端子Ｂの電圧Ｖ
Ｂは（３）式で与えられ、基準電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２の関
係がＶ　ｒ　１　＜　Ｖ　ｒ　２なので端子Ｂの電圧Ｖ
Ｂはステップ的に増加する。ところで、時刻ｔ２におい
ては第５図（５）に示すＨ”レベルら″Ｌ″レヘルへの
変化に対応してアナログスイッチ２０７は“ＯＦＦ　”
状態となり、代わってアナログスイッチ２０８が”ＯＮ
”状態になるので、端子Ａの電圧ｖＡは端子Ｂの電圧ｖ
Ｂに代わって端子Ｂの電圧ＶＢに減衰定数ＫＲを掛けた
電圧■ａＸＫＰとなり、この電圧ＶＢＸＫＲがコンパレ
ータ２０９の非反転入力端子に印加される。ここで、（
３）式で与えられる端子Ｂの電圧ＶＢは、第５図（３）
に示す如く時刻ｔ２において、オペアンプ２１１の出力
端子電圧Ｖｒ４から（■「４−Δｖ’）／　Ｋ　Ｒのオ
ペアンプ２１１から第２の所定電圧へ■′を減算したも
のを減衰定数ＫＲで割った電圧にステップ的に増加する
。

ここで、前述の第１の所定電圧Δ■１及び第２の所定電
圧Δ■′の値がどのような値になるがを明らかにしてお
く。まず、第１の所定電圧Δ■は以下のようにして決定
される。第５図＋２１．　＋３１から、時刻１．の直後
においては電熱ヒータ１ｏの温度ＴＨは第１の設定温度
Ｔ　Ｉ　、端子Ｂの電圧ＶＢは前述の電圧Ｖｒ４＋Δ■
であるから、（８）式を用いて次の関係がまる。

Ｖｒ４＋ΔＶ＝Ｖｒ　１　＋Ｖｒ　１　ＸＲ＋ｏＸ　（
１＋ＫＨＸＴ　＋）／Ｒ２＋　３−−−−−（９１次に
、時刻ｔ２においては電熱ヒータ１０の温度ＴＨは第２
の設定温度Ｔ２、端子Ｂの電圧Ｖａはオペアンプ２１１
の出力端子電圧’Ｊｒ４であるから、（８）式を用いて
次の関係がまる。

ＶＦ６−Ｖｒ１＋ＶｒｌＸＲ＋ｏＸ　（１＋ＫＨＸＴ　
２）　／Ｒ２１３・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（１０）１９）、（１０）式よりオペアンプ２
１１の出力端子電圧Ｖｒ４を消去して第１の所定電圧Δ
■がまる。

、、ΔＶ＝Ｖｒ　ＩＸＲ）（ＯＸＫＨＸ　（ＴＩ　Ｔ２
）／Ｒ２鵞３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（１１）また第２の所定電圧Δ■゛については、時
刻ｔ２の直後においては電熱ヒータ１０の温度ＴＨは第
２の設定温度Ｔ２、端子Ｂの電圧ｖＢは前述の電圧（Ｖ
Ｆ６−ΔＶｌ／ＫＲであるから（３）式を用いて次の関
係がまる。

（ＶＦ６−ΔＶ　’　）　／　Ｋ　Ｒ−Ｖ　ｒ　２　＋
　Ｖ　ｒ　２　Ｘ　ＲＨＯＸ　（１＋Ｋ）４ＸＴ２）／
Ｒ２＋　３−　（１２）次に、時刻ｔ１においては電熱
ヒータ１０の温度ＴＨは第１の設定温度Ｔ　＋一端子Ｂ
の電圧ＶＢは前述の電圧Ｖ　ｒ　４／　Ｋ　Ｒであるか
ら（３）式を用いて次の関係がまる。

Ｖｒ４／ＫＲ−Ｖｒ２＋Ｖｒ２ＸＲ＋ｏＸ　（１＋Ｋ　
ＨｘＴＩ　）　／Ｒ２１３−・−−・−・（１３）（１
２）　、（１３）式よりオペアンプ２１１の出力端子電
圧■「４を消去して第２の所定電圧Δ■′がまる。

、°、ΔＶ’　＝ＫｐＸＶｒ２ＸＲ１−＋ｏＸＫ＋Ｘ　
（ＴＩ−７２）／Ｒ２１３・・・・・・（１４）そして
、時刻ｔ２の直後において第５図（３）に示す如く端子
Ｂの電圧ＶＢはオペアンプ２１１の出力端子電圧Ｖｒａ
から前述の電圧（■「４−ΔＶ’）／　Ｋ　Ｒに変化し
、アナログスイッチ２０８が“ＯＮ′状態であるから（
７）式より端子Ａの電圧■＾は、第５図（２）に示す如
くオペアンプ２１１の出力端子電圧Ｖｒ＜からオペアン
プ２１１の出力端子電圧’Ｊｒ４から第２の所定電圧Δ
■′を減算した電圧ｖｒ４−Δ■′にステップ的に減少
する。

時刻ｔ２以後は再び＋１＋式で与えられる電流■Ｈが電
熱ヒータ１０に流れて発熱量が増加して、第５図ｆｉｌ
に示す如く電熱ヒータ１０の温度ＴＨは、時間の経過と
ともにある傾斜をもって直線的に増加していく。そして
時刻ｔｏと同じ状態を経過して時刻ｔ３には電熱ヒータ
１０の温度ＴＨは第１の設定温度Ｔ１に達する。

以上の動作を繰り返し行なうことにより、第５図（１）
に示す如く電熱ヒータ１０の温度ＴＨは設定温度Ｔ１と
Ｔ２の間で三角波状の波形を生じ、これに対応して第５
図（５）に示す流量信号出力端子２２０からは、“Ｈ”
レベルと“Ｌ″レベル交互に繰り返すパルス列の流量出
力信号を出力する。

このパルス列の“Ｈ”レベル期間ｔｒは第５図（１）の
電熱ヒータ１０の温度ＴＨが減少する期間、すなわち吸
入空気により電熱ヒータ１０が冷却する期間に当り、ま
た“Ｌ″レベル期間ｔ「は電熱ヒータ１０が加熱する期
間であまことは明らかである。

次に、前記流量信号出力の“Ｈ”レベル期間ｔｆと吸入
空気流量Ｇの関係について述べる。

第５図（１）に示す如く、“Ｈ”レベル期間ｔｆ中、電
熱ヒータ１０の温度ＴＨは時間の経過とともに減少する
。この減少の速さは、電熱ヒータ１０に蓄積されている
熱量が吸入空気の冷却効果で奪われる割合によって決定
され、この冷却効果は吸入空気流量Ｇが大きい時は大き
く、小さい時は小さい。従って、吸入空気流量Ｇが大き
い時は電熱ヒータ１０の温度ＴＨの減少は速いので、“
Ｈ”レベル期間ｔｆは小さく、これに対して吸入空気量
Ｇが小さい時は“Ｈ”レベル期間ｔｒは大きくなる。こ
の流量特性を第６図に示す。ここで、吸入空気による電
熱ヒータ１０の冷却は“Ｈ”レベル期間ｔｆの期間中継
続しており、吸入空気の流れに乱れがあっても、電熱ヒ
ータ１０の近傍を通過した空気の時々刻々変化する流量
が電熱ヒータ１０の温度Ｔ、の減少に寄与し、“Ｈ”レ
ベル期間ｔｆの期間中時々刻々の流量を電熱ヒータ１０
の温度Ｔ、の減少分として積分することになる。従って
、“Ｈ”レベル期間ｔｆの値は″Ｈ″レベル期間ｔｒに
おける吸入空気量Ｇの真の平均値に極めて近い値に対応
する。この積分効果により、空気流の乱れに起因するリ
ンプル成分が除去できるので、“Ｈ”レベル期間ｔ「か
ら第６図てに示す流量特性に従って吸入空気量Ｇをめた
場合、リップル成分の無い安定した空気流量信号をめる
ことができる。

次に、吸入空気温度Ｔ＾が変化した場合について述べる
。温度依存抵抗１１は吸入空気温度Ｔ＾に応じてその抵
抗値ＲＡが（５）式に示す如く変化するため、第４図に
示すコンパレータ２０９の反転入力端子に印加されるオ
ペアンプ２１１の出力端子電圧Ｖ　ｒ　４も（６）式に
示す如くに変化する。そして温度依存抵抗１１の温度Ｔ
＾が上昇すればオペアンプ２１１の出力端子電圧Ｖｒ４
もこの温度上昇に応じて増加する。

ところで、第５図＋１１に示す電熱ヒータ１０の温度Ｔ
Ｈは、設定温度７１とＴの間で変化するように本流体流
量計測装置を構成してあり、設定温度Ｔ１とＴ２がオペ
アンプ２１１の出力端子電圧Ｖｒ４に応じて変化するこ
とは、（１０）式と（１３）式から容易に理解できる。

そして、温度依存抵抗１１の抵抗値Ｒ＾と抵抗温度係数
に＾と抵抗２１２の抵抗値Ｒ２１２と基準電圧Ｖｒ３と
を適当に設定すれば、電熱ヒータ１０の第２の温度Ｔ２
と吸入空気温度Ｔ＾との差Ｔ２−ＴＡが吸入空気温度Ｔ
＾のいかんにかかわらず一定にできる。この結果、第６
図に示す流量特性を決定する主要因である電熱ヒータ１
０から吸入空気に伝達される熱量の割合は、吸入空気温
度Ｔ＾が変化しても電熱ヒータ１０の第２の設定温度Ｔ
２と吸入空気温度Ｔ＾との差が一定であるため変化しな
い。つまり、第５図（１）に示す電熱ヒータ１ｏの温度
ＴＨの波形は、吸入空気温度Ｔ＾が変化しても吸入空気
量Ｇが変化しなければ形状は変化せず、設定温度Ｔ＋と
Ｔ２の差ＴＩ−Ｔ２が一定値を保ったままで設定温度Ｔ
ＩとＴ２とが変化する。従って、吸入空気温度ＴＡが変
化しても吸入空気流量Ｇが変わらなければ第５図（５）
に示す流量出力信号の“Ｈ”レベル期間ｔｒも変化せず
、以上のことから第６図に示す流量特性は吸入空気温度
Ｔ＾の影響を受けないことが分かる。

本流体流量測定装置の端子２２０がら出力されるデジタ
ルの流量出力信号は、第１図に示すように燃料制御回路
３０に導かれ、流量出力信号の″Ｈ″レベル期間ｔｆを
検出し、この“Ｈ″レベル期間ｔｆから第６図に示す流
量特性に従って吸入空気流量Ｇを算出する。燃料制御回
路３ｏはこの算出された吸入空気流量Ｇに基づいて燃料
噴射弁５を開弁させる噴射パルス信号を出力する。これ
によりエンジン１には正確な空燃比Ａ／Ｆの空気と燃料
が供給され、エンジン１の排気ガス浄化性、エンジン出
力、燃費などが向上する。

なお、以上の実施例では電熱ヒータ１０に白金抵抗線を
用いたが、第７図に示すようにプラスチックフィルム等
の電気絶縁基板１００上に、白金５ニクロム、銅、ニッ
ケル等の薄膜抵抗体１０１を形成した構造からなる電熱
シータ１０′を流量測定管９の内部に空気の流れに並行
に配置しても白金抵抗線を用いた場合と同様に流量測定
ができる。

（発明の効果）以上、述べたように本発明においては、流体流路内に電
熱ヒータ、及び温度依存抵抗が設けられ、電熱ヒータの
温度が第１の設定温度に達するまで加熱する大電流供給
手段と、電熱ヒータの温度が第１の設定温度に達した時
から第２の設定温度に達する時まで大電流供給手段を阻
止する阻止手段と、温度依存抵抗により検出される流体
の温度に応じて第１．第２の設定温度が変化する設定温
度変化手段とを備えたものとしたことから、従来空気流
量信号をマイコン等でデジタル信号処理しようとすると
高精度のＡ−Ｄコンバータを使用する必要があったが、
本発明になる流体流量測定装置を使用すれば直接デジタ
ル信号が出力されるためＡ−Ｄコンバータが不要になる
という優れた効果があり、コストダウンが可能になる。

また、空気流の乱れに起因するリフプルが除去できるの
で、変動の少ない高精度で安定した空気流量計測が可能
になる。

また、流量出力信号のパルス幅が流量に対応しており、
このパルス幅は流量が大きくなると小さくなることから
、エンジン回転数が高くなって流量が大きくなると、パ
ルスの発生する頻度が高くなって流量のサンプリング頻
度も高くなり、高速応答が可能になる。このように流量
出力信号のパルス発生頻度が空気流量に応じて変化する
ことにより、高速応答が要求されるエンジン高回転時や
スロットル弁開度が大きい時は空気流量のサンプリング
頻度が高く、これに対して高速応答性が要求されないエ
ンジン低回転時やスロットル弁開度が小さい時は空気流
量のサンプリング頻度が低くできるという優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の流体流量測定装置の一実施差を採用
した内燃機関を示す全体構成図、第２図は、第１図図示
の電熱ヒータの構造図、第３図は、第１図図示の温度依
存抵抗の構造図、第４図は、第１図図示の本発明の流体
流量測定装置の全体回路図、第５図は、第４図図示の全
体回路におけるその動作を示すタイムチャート、第６図
は、第４図図示の全体回路から出力される流量出力信号
と吸入空気流量の関係を示す流量特性図、第７図は、第
１図図示の電熱ヒータの他の実施例である。３・・・吸入導管、９・・・流量測定管、１０．１０’
・・・電熱ヒータ、１１・・・温度依存抵抗、２０・・
・センサ制御回路、２１・・・バッテリ、２０１，２０
２゜２０７．２０８・・・アナログスイッチ、２０３，
２１１・・・オペアンプ、２０４・・・パワートランジ
スタ、２０９・・・コンパレータ、２１０・・・インバ
ータ、２０５．２０６，２１２，２１３・・・抵抗、２
２０・・・流量信号出力端子。代理人弁理士　岡　部　隆第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】流体流路内に電熱ヒータ及び温度依存抵抗が設けられ、
前記電熱ヒータは大電流を供給し、前記電熱ヒータの温
度が第１の設定温度に達するまで加熱する大電流供給手
段と、前記電熱ヒータの温度が第１の設定温度に達した時に前
記大電流供給手段を阻止し、前記電熱ヒータの温度が第
２の設定温度に達するまで阻止し続ける阻止手段と、前記温度依存抵抗により検出される流体の温度に応じて
第１．第２の設定温度が変化する設定温度変化手段とを具備した流体流量測定装置。